hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対馬海峡における熱・淡水通過量の実測による評価

本研究では、山口県水産研究センター調査船「くろしお」が1991年から1993年までに対馬海峡で取得したADCP/CTDデータを用い、対馬海峡を通過する淡水量、水温輸送量を明らかにした。ADCPデータによって、対馬海峡をほぼ横断する断面での流速分布を、またCTDデータによって、海峡での淡水存在量をグリッドごとに算出し、海峡での断面分布を得る。そして両者を掛けることによって、海峡における淡水フラックスを算出する。水温データを用いて、同様の手法でその輸送量も見積もった。山口県水産研究センターが実施したADCP観測は、片道一回の横断観測であり、このデータは潮流成分を含む。従って、上述のような解析を行う場合は、ADCPデータから潮流成分を除去し、海峡における残差流の鉛直断面分布を求める必要がある。このためには、少なくとも4大分潮流の潮流調和定数の断面分布を対馬海峡において求め、ADCP観測データに含まれる潮流成分を推算し、これを除去しなければならない。本研究では1998年から2000年まで、別途実施したADCP観測データを用いて、調和定数の推算を行った。流量は年平均2.4Sv、年変動幅0.7Svとなった。これは、既往の諸研究の値とほぼ一致する。また、淡水輸送量の年平均値は、32,000m^3/sとなった。これは、中国大陸から流出する全河川流量の年平均値33,000m^3/sとほぼ一致し、両者のバランスを伺わせる結果になった。本研究を遂行する基礎データとなる対馬暖流の流路分布についてはJ.Physical Oceanography誌に掲載済み、また、観測結果は現在J.Geophysical Research誌に投稿中である。1.1999年8月9日11日に山口県水産海洋センター調査船「黒潮丸」を用いて、対馬海峡のADCP往復観測を実施した。取得したデータを用いて海峡の潮流調和定数の推算(M1、M2分潮流のみ)を行った。2.1998年より実施してきた対馬海峡でのADCPデータをとりまとめ、その都度求めてきたM1,M2分潮流の調和定数を、基準点で算出されている4大分潮流の調和定数を用いて、同じ4大分潮流の調和定数に変換する作業を行った。すべての変換結果を平均して、対馬海峡での潮流調和定数の鉛直断面分布を作成した。3.観測の都度求めてきた残差流分布と、今回求めた調和定数を用いて潮流を推算し、これを生データから差し引くことで求めた残差流分布を比較した。これにより両者の相関係数は0.85、標準偏差は±7.5cm/secとなった。この作業を通して、今回算出した調和定数が精度良く求まっていることを確認した。4.山口県水産海洋センターに蓄積されているADCPデータから潮流成分を除去する作業に着手した。求めた残差流成分から算出した対馬暖流の年平均流量は約2SVと、既往の研究成果と良い一致をみた。また、CTDデータとあわせ算出した年平均の熱通過量は0.16PW、淡水供給量は2×10^4ton/secとなった。5.次年度は、計算ミスのチェックを行った後、成果を学会、あるいは学術誌にて公開する。
ヒスタミンH4アゴニストが結合する新規GPCRの同定と鼻アレルギー治療への展開

ヒスタミンH4アゴニストにはアレルゲン特異的なサイトカイン産生抑制作用があり、GPCRであるメラノコルチン1受容体発現亢進作用を介していることを明らかにした。さらに、メラノコルチン1受容体はリガンドであるα-メラノサイト刺激ホルモン(α-MSH)と結合することによりアレルゲン特異的なTh2サイトカイン産生を抑制した。α-MSHはB細胞および単球上の共刺激分子発現を抑制することにより鼻アレルギーを制御しうる可能性が示唆された。我々は世界に先駆けてH4とアレルゲン特異的ヒトT細胞応答との関連について検討し、H4アゴニストがH4を介さずスギ花粉に特異的なヒトT細胞応答を抑制することを報告した(SugataY, Okano M, et al, Histamine H4 receptor agonists have moreactivities than H4agonism inantigen specific human T cell responses. Immunology 121: 266-275, 2007)。この結果は、H4アゴニストは未知のGPCRとの結合を介してT細胞機能を抑制している可能性を強く示唆している。さらにcDNAマイクロアレイ解析によって、この反応にメラノコルチン1受容体発現が関与することが示された。この結果はメラノコルチン1受容体、あるいは本受容体のリガンドであるα-メラノサイト刺激ホルモン(α-MSH)がアレルギー性鼻炎の制御に関与する可能性を示唆している。そこでa-MSHがスギ花粉症患者由来末梢血単核細胞(PBMC)のスギ花粉アレルゲンCry j1に特異的なIL-5産生を制御するのか検討した。すなわち、2008年56月にスギ花粉症患者より採血を行い、PBMCを分離した。PBMCをCry j1にて刺激する際に種々の濃度のα-MSHを添加した。培養72時間後に上清を回収し、上清中のIL-5濃度をELISAにて測定した。その結果、10^<-12-8>Mのα-MSHはCry j1に特異的なIL-5産生を有意に抑制することが明らかとなった。これらの結果は、H4アゴニストの免疫制御作用のひとつとしてメラノコルチン1受容体発現亢進作用があり、メラノコルチン1受容体はリガンドであるα-MSHと結合することによりアレルギー性鼻炎を制御しうる可能性が示唆された。我々のこれまで検討で、ヒスタミンH4アゴニストにはアレルゲン特異的なサイトカイン産生抑制作用があり、そのメカニズムのひとつとしてGPCRであるメラノコルチン1受容体発現亢進作用を明らかにした。さらに、メラノコルチン1受容体はリガンドであるα-メラノサイト刺激ホルモン(MSH)と結合することによりサイトカイン産生を抑制することを報告した。本年度はα-メラノサイト刺激ホルモンの免疫制御作用について、共刺激分子発現の観点から検討した。すなわち、2009年56月にスギ花粉症患者より採血を行い、末梢血単核細胞(PBMC)を分離した。PBMCをCry j 1にて刺激する際にα-メラノサイト刺激ホルモンを添加した。12時間後に細胞を回収し、CD80およびCD86の発現をフローサイトメーターにて観察した。その結果、α-メラノサイト刺激ホルモンの添加はB細胞および単球上のCD86の発現を有意に抑制することが明らかとなった。一方、CD80発現に関しては有意な変動を認めなかった。これらの結果は、H4アゴニストの免疫制御作用のひとつとしてメラノコルチン1受容体発現亢進作用があり、ヒスタミンH4アゴニストにより発現が亢進されるGPCRであるメラノコルチン1受容体の刺激は、共刺激分子発現を抑制することを介して鼻アレルギーを制御しうる可能性が示唆された。さらに、メラノコルチン1受容体はリガンドであるα-メラノサイト刺激ホルモンと結合することによりIL-5などのTh2型サイトカイン産生を抑制することを報告した。本年度はH4アンタゴニストにより誘導されるGPCRであるメラノコルチン1受容体を介するシグナルのB細胞機能への修飾作用について検討した。まず、B細胞のCD40発現に対する作用について検討した。ヒト末梢血単核細胞を単離し、α-メラノサイト刺激ホルモンを10-6M10-12Mの濃度で添加した。培養12、72および120時間後に細胞を回収し、CD19陽性細胞上のCD40発現をフローサイトメーターにて観察した。α-メラノサイト刺激ホルモンの添加によるCD40の発現は、検討した濃度では非添加の場合と比較して陽性細胞比率および頃Mean Fluorescence Intensityのいずれも有意な変化を示さなかった。次いでB細胞のIgE産生に対する作用について検討した。

ヒト末梢血単核細胞を単離し、IL-4および抗CD40抗体にて刺激し、7日後の培養上清中のIgE濃度をELISAにて測定した。IL-4および抗CD40抗体での刺激時に、α-メラノサイト刺激ホルモンを10-6M10-12Mの濃度で添加した。その結果、α-メラノサイト刺激ホルモンの添加によるIgE濃度は、非添加の場合と比較して低下するものの、検討した濃度では有意な差を示さなかった。以上の結果より、メラノコルチン1受容体を介するシグナルは、T細胞機能、特にTh2型サイトカイン産生に対しては有意な抑制作用を示すものの、B細胞機能に対してはその作用は限定的であることが示唆された。
ラット同所性部分肝移植後のビリルビン代謝,特にHeme Oxygenaseの関与

様々なパラメータ測定はまず研究計画におけるB群である肝部分切除群から開始した。その結果、90%肝切除群では全例が24時間以内に死亡した。剖検では肝再生は全く認められず、採血上、著しい肝機能障害、高ビリルビン血症を認めた。いわば残肝容積不足による急性肝不全死であると考えられた。しかし、この病態は本研究の契機となった遷延する高ヒリルビン血症とは明らかに異なっていた。一方、70%、30%肝切除群では、全例7日目まで生存した。70%肝切除群では肝重量の増加率は1PODより高くなり、2PODでピークに達し、5POD、7PODとなるにつれて、増加率は低くなった。7PODで肝重量が術前肝重量に戻ったラットは全例中38%であり、62%は術前肝重量より肝重量は低値であった。これらのラットは10PODですべて術前肝重量値に戻った。肝重量あたりの胆汁排泄量の検討では、1→2→5PODと増加し、5PODと7PODとでは有意差は認めなかった。全例において血清TB、DBとも正常値であった。30%肝切除群では肝重量の増加は70%肝切除群と同様であったが、全例7PODで術前値に復した点が異なっていた。術後黄疸は全例認められなかった。なお肝切除群ではHeme Oxygenase活性の測定はその手技習得中であり、1例も測定していない。肝切除群では上記のように黄疸発症が見られなかったのでLPS投与、術中出血、禁食、Hyperalimentationなど他の因子を加える必要があると思われ、検討中である。肝移植モデルに関しては、ラット同所性部分肝移植モデル作成の全段階としてKamadsのCuff Techniqueに順じた同所性全肝移植モデル作成に約5ケ月を要した。この時点で長期生存が可能となり、実験に耐えうるモデルとなった。移植モデルではまだ実験を行っていない。
日本語学習者による日本語音声知覚時の脳内活動について―NIRS装置による測定―

中国人日本語学習者(CL ; Chinese Learner)と日本語母語話者(JN ; Japanese Native)を対象に日本語能力試験の聴解問題を利用し,言語理解課題(課題1)を実施した。また,課題1の逆回転音声による対照課題(課題2)を実施した。課題2は周波数等の音響特性において課題1と同等であるが,意味理解は不可能であるため,課題1のみで賦活が見られたチャネル(ch)が言語理解に関わる部位であると仮定した。測定にはMRS装置ETG-4000(日立メディコ)を使用し,片側22ch(両側44ch)の同時計測を行った。測定位置は,被験者のブローカ野近傍(右半球は同等部位)を含む前頭葉から側頭葉をカバーする範囲とした。得られたデータは,1秒間の移動平均処理後チャネルごと加算平均し,課題中に有意水準を越えるオキシヘモグロビン濃度長変化が見られたものを有意なchとした。課題1において,CL,JNともにブローカ野近傍を中心に有意な賦活が認められた。課題2においては,CLとJNともブローカ野近傍における賦活は認められなかった。以上の結果から,課題1の結果は日本語理解に依存した脳活動である可能性が示された。また,課題1において,CLは広い範囲で賦活したのに対し,JNはCLほど広範囲での賦活は認められなかった。CL, JNとも聴解問題の成績に差は認められなかったが,JNとCLの間の言語処理負荷には違いがあると考えられた。従来の言語テストによる検討では,学習者とネイティブの反応が同様であった場合,習得段階を「上級」と評価するほか基準の設定は困難であった。しかし,MRS装置を使ったデータを蓄積していくことにより,学習者の脳活動を基盤とする,より詳細な日本語能力の評価や新たな教材開発など教育への応用が可能となると考えられた。近赤外分光法(Near-infrared spectroscopy:NIRS)とは、大脳を透過した近赤外光の光量変化から神経活動に依存して変化するヘモグロビン(Hb)濃度変化を計測する方法である。今年度は、日本語の内容理解と音韻識別を中心に、NIRS装置を用いて日本語学習者が日本語音声を処理している際の脳活動変化について検討した。日本語の内容理解は、日本語能力試験の聴解問題に答える「言語理解の課題(課題1)」と、純音に反応する「言語成分を除いた課題(課題2)」から構成した。その結果,課題1では左右前頭葉のBroca野周辺(右半球は同等部位)と推定される部位から側頭葉にかけての広い範囲で有意な賦活が認められたのに対し、課題2では全般的に賦活が認められなかった。以上から、課題1で得られた結果は学習者による日本語理解に依拠するものであると考えられた。また、課題1の賦活の様相について右半球と左半球で検討すると、左半球ブローカ野周辺から前頭葉にかけて、有意な賦活が認められたチャネルは7箇所であったのに対し、右半球では4箇所であった。さらに側頭葉も含めた全体を見ると、有意な賦活が見られたチャネルは左半球14箇所に対し右半球10箇所と、右半球よりも左半球においてより広い範囲での脳活動が認められた。音韻識別課題の測定では、内容理解の課題で見られたような結果はまだ得られていない。今後測定を継続していま予定である。NIRS(Near-infrared Spectroscopy,近赤外分光法)は,大脳を透過した近赤外光の光量変化から神経活動に依存して変化するヘモグロビン濃度変化(Δ[Hb])を算出し,脳機能を非侵襲的に計測する方法である。本研究では,日本語学習者(上級レベル)および日本語ネイティブによる日本語聴解時における両者の脳活動の相違について検討した。30秒間の課題条件と30秒間の安静条件(無音)を交互に8回繰り返す刺激を作成し,測定を実施した。NIRSデータ分析は,1秒間の移動平均処理を施した後,計測チャネルごとに加算平均した。各チャネルにおいて,課題開始直前安静8秒間の酸素化ヘモグロビン濃度変化量(Δ[Oxy-Hb])のばらつきからBonferroni補正を行った有意水準(z-score>3.053)をチャネルごとに算出し,課題中に有意水準を越えるΔ[Oxy-Hb]が見られたものを有意な変化のあったチャネルとした。その結果,日本語学習者ではブローカ野周辺と推定される部位(右半球は同等部位。以下同様。)を中心に前頭葉から側頭葉の広い範囲で賦活が認められたのに対し,日本語ネイティブはブローカ野周辺および側頭葉聴覚野近傍と推定される部位において限定的な賦活が認められた。以上の結果から,学習者の場合,上級者であっても日本語聴解時は言語処理負荷が依然として高く,脳活動は広範囲にわたり活発であるのに対し,日本語ネイティブは脳活動の範囲が限定的で最小限に活動していることが示唆された。

測定にはMRS装置ETG-4000(日立メディコ)を使用し,片側22ch(両側44ch)の同時計測を行った。測定位置は,被験者のブローカ野近傍(右半球は同等部位)を含む前頭葉から側頭葉をカバーする範囲とした。得られたデータは,1秒間の移動平均処理後チャネルごと加算平均し,課題中に有意水準を越えるオキシヘモグロビン濃度長変化が見られたものを有意なchとした。課題1において,CL,JNともにブローカ野近傍を中心に有意な賦活が認められた。課題2においては,CLとJNともブローカ野近傍における賦活は認められなかった。以上の結果から,課題1の結果は日本語理解に依存した脳活動である可能性が示された。また,課題1において,CLは広い範囲で賦活したのに対し,JNはCLほど広範囲での賦活は認められなかった。CL, JNとも聴解問題の成績に差は認められなかったが,JNとCLの間の言語処理負荷には違いがあると考えられた。従来の言語テストによる検討では,学習者とネイティブの反応が同様であった場合,習得段階を「上級」と評価するほか基準の設定は困難であった。しかし,MRS装置を使ったデータを蓄積していくことにより,学習者の脳活動を基盤とする,より詳細な日本語能力の評価や新たな教材開発など教育への応用が可能となると考えられた。
グライコゲノミクスによる新規エクソソーム糖鎖バイオマーカーの開発

本申請ではレクチンマイクロアレイによる血中エクソソームの高感度比較糖鎖プロファイリング法を確立し、疾患特異的なエクソソーム表層異常糖鎖を検出・同定する。また、糖鎖・プロテオーム・遺伝子検出を組み合わせた包括的グライコゲノミクスアプローチにより、疾患特異的エクソソーム糖鎖の生物学的機能の解明と革新的エクソソーム診断モデルを構築する。
川崎病の長期予後の解明を目的とした大規模コホート研究

心後遺症を持たない者も含めた川崎病既往者の追跡を行い、生命予後を明らかにする目的で、第8回第12回川崎病全国調査(1982年7月1992年12月)で52病院から報告された患者のうち、特定の要件を満たす6,576人について、戸籍を用いて2009年末日までの生存状況を確認し、死亡が判明した場合には死亡診断書に基づく死亡の解析を行った。全体でのSMRは1.00であったが、心後遺症を持つ者の急性期以降のSMRは1.86と有意に高かった。まず、観察対象集団の確定を行った。これまでに、第8回第12回川崎病全国調査に52病院から報告され、次の条件を満たす患者全員を追跡対象として、2004年末日まで追跡を行った。(1)川崎病診断の手引きで確実例(容疑例を除外)、(2)初発例(再発例を除外)、(3)第14病日までに初診の患者(第15病日以降の初診患者を除外)、(4)日本国籍を有するもの(外国籍のものを除外)(1)と(2)は特定の要件を満たす少数の患者を排除することにより結果の解釈を容易にするため、(3)は第15病日以降の初診患者は心後遺症などのために高度の医療を提供できる医療機関に紹介された患者が多いと推測されるため、(4)は戸籍による追跡が不可能なために設定した要件である。これらの要件を満たす6576人の川崎病既往者のうち、2004年末日までに36例の死亡が確認され、26人が追跡不能となっている。これらを除外した6514名の2009年末日現在の生死の状況を確認し、死亡が確認された場合には死亡診断書の写しを入手することにより、死因を特定することを目標に研究を開始した。自治医科大学疫学倫理審査委員会の承認(2010年6月28日疫10-16号)を得た。法務省に戸籍調査の申請を行い、戸籍調査に関する承認を得た(2010年8月10日付法務省民-第1967号)。戸籍に関する情報がない5名を除く6509人のうち、年度末までに2010年1月1日以降の生存(戸籍記載)が確認された者が6345人、死亡が確認された者が10人、未確認が164人である。次年度は生死未確認の164人の戸籍による確認を引き続き行うと共に、人口動態統計との比較を行うことにより、観察集団の死亡率が一般集団と比較して上昇しているか否かの検証を行う予定である。前年度の確定した対象者について、法務省に戸籍調査の申請を行い、戸籍調査に関する承認を得た(2010年8月10日付法務省民一第1967号)。戸籍に関する情報がない5名を除く6509人のうち、年度末までに2010年1月1目以降の生存(戸籍記載)が確認された者が6507人、死亡が確認された者が10人、未確認が2人である。これまでに死亡が確認された47人の原死因は、川崎病11人、悪性新生物7人、循環器系の先天異常4人,急性心筋梗塞1人、心不全2人、その他の内因死5人、外因死17人(不慮の事故8人、自殺7人、他殺2人)であった。これらの結果より、次年度、死因別死亡率の評価を行う疾患を検討した結果、悪性新生物、循環器系の先天異常、不慮の事故、自殺の4死因を抽出した。次年度は生死未確認者のの戸籍による確認を引き続き行うと共に、人口動態統計との比較を行うことにより、観察集団の死亡率が一般集団と比較して上昇しているか否かの検証を行う予定である。【背景】川崎病罹患者の長期予後は明らかではない。【目的】心後遺症を持たない者も含めた川崎病既往者の追跡を行い、生命予後を明らかにする。【方法】第8回第12回川崎病全国調査で52病院から報告された患者のうち、(1)確実例、(2)初発例、(3)14病日までの初診、(4)日本国籍の4条件を満たすすべての患者(6,576人)について、戸籍を用いて2009年末日までの生存状況を確認し、死亡が判明した場合には死亡診断書に基づく死因の解析を行った。死亡率の解析は性・年齢・暦年別に人口動態統計を用いて観察集団の期待死亡数を計算し、観察死亡数との比(O/E比=SMR)を用いた。【結果と考察】総観察人年は148,295人年で平均観察期間は22,6年であった。2009年末日の状況は生存が6,500人、死亡が46人(男35人、女11人)、不明(追跡脱落)が30人であった。

死因は川崎病が11人、死亡診断書に川崎病の記載がない心疾患が2人、循環器系の先天異常が4人、悪性新生物が7人、その他の内因死が5人、外因死17人のうち不慮の事故と自殺が7人ずつ、他殺が2人、不慮の事故か自殺か判別がつかない者が1人であった。全体でのSMRは46/45.6=1.00であったが、心後遺症を持つ者の急性期以降のSMRは14/7.5=1.86で、男に限定すると13/5.7=2.27といずれも有意に高かった。心後遺症を持つ者に対する医学的な管理の徹底が望まれる。悪性新生物のSMRは7/5.0=1.41で、統計学的に有意ではなかった。外因死のSMRは17/25.1=0.68、自殺のSMRは7/9.5=0.73で、いずれも死亡数は多いものの死亡率の上昇は観察されなかった。【結論】心後遺症を持つ川崎病既往者では死亡率の上昇が観察されたが、持たない者では上昇していなかった。対象者の生死の確認が順調に進み、少数を残して完了した。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は生死未確認者のの戸籍による確認を引き続き行うと共に、人口動態統計との比較を行うことにより、観察集団の死亡率が一般集団と比較して上昇しているか否かの検証を行う。
日本語学習者の音声習得　ー文字表記が持つ情報との関連性―

多くの初級日本語学習者は「りょうこ(旅行)」「とうしょかん(図書館)」と皆同じように書き誤る。そのような誤りは、学習者がその単語を音声的にどのように知覚しているか知る上での重要な手がかりではないだろうか。本研究は、学習者がどのように日本語の音声を認識しているかを文字表記による書字情報という先行研究になかった観点から検証する。具体的に以下の点を調べる。(1)同一の学習者から聴取、発話、表記のデータを収集することにより、学習者は文字表記による情報を音声的な情報とどのようにマッピングできているかについて検証する。(2)文字表記による情報がある場合と無い場合に音声習得に違いがあるか、縦断的にデータ収集することにより文字表記は音声習得を促すか明らかにする。(3)英語母語話者における先行研究では母語が表音文字か表意文字かで習得の速度に違いがあった。そのため日本語においても母語の違いによって学習効果に違いがあるかを検証する。平成30年度は、特に(2)を検証するための前調査として、関西外国語大学に留学中である初級日本語学習者17名を対象に、データ収集を行った。調査の流れは1プレテスト(聞き取りテスト)を行い、2日本語の音の単位とひらがなの対応を明示的に説明したレクチャーと練習を20分、その後3ポストテストを行った。その結果、レクチャー後の聞き取りテストに効果が見られ、ひらがなを使った音声教育の可能性を示唆するものになった。また、調査後に行ったアンケートにより、学習者自身がこのような音声教育を肯定的に受け止めていることも明らかになった。データ収集にあたり、どのような方法が効果的か検証するのに時間がかかり本実験に至らなかった。現在、準備中で秋には本調査のデータ収集を行う。前調査で行ったレクチャーと練習は20分、1回のみなので、学生の能力が向上したとまでは言えないが、プレテストとポストテストの比較により、ひらがなと拍の関連に意識を向けさせることへの効果がある程度見られた。この結果をふまえて、本調査として今後は長期的な効果を狙った指導法を試みる予定である。また、このデータ収集の結果を纏め、学会等で報告する予定である。予定していた実験が行えなかったため、謝金充当分などが未使用分として残った。(使用計画)引き続き、データ収集のための経費と実験参加者への謝金として使用する。また、研究成果報告のための投稿、学会参加の経費としても使用する。
両棲類とくにカエル類における精子競争と繁殖様式の進化に関する研究

カエル類の繁殖様式と精子の形態や運動能力との関係を明らかにするために、日本産のカエル類20種の精子の外部形態および大きさと遊泳能力を調査した。繁殖期あるいは繁殖期直前に捕獲した雄の総排出腔にピペットを挿入するか、解剖して精巣を摘出して活性のある精子を採取した。それを位相差光学顕微鏡下でマイクロメータとともに撮影し、その写真から精子の頭部尾部の長さを測定した。また、精子を含む液体を原則としてその種が採取された繁殖場所の水で希釈し、位相差光学顕微鏡下でマイクロメータとともにビデオ撮影し、その映像から遊泳速度を測定した。その結果、精子の全長は、全種平均で73.7mum(SD=4.60)であったが、最小のニホンカジカの精子(平均47.8mum)と最大のシロアゴガエルの精子(平均182.3mum)とでは大きさに約4倍の差があり、種間変異が大きいことが明らかとなった。また、外部形態も種間で大きく異なっており、アオガエル科では、それが顕著であった。中でも泡巣を造る種の精子の形態が他と著しく異なっており、Rhacophorus属の精子は、螺旋状の形態をしており、Polypedates属のシロアゴガエルでは、極めて細い糸状をしていた。精子の遊泳速度は、大きな(長い)精子ほど速く、アオガエル科では相対速度も大きな精子ほど速かった。以上のように他の科と比較して、繁殖様式の多様なアオガエル科で精子の形態や運動能力に大きな種間差があることは精子の形質と繁殖様式との間に適応的な関係が存在することを示唆している。特に、泡巣を造るアオガエル類における特殊な形態の精子や遊泳能力の高い巨大な精子の存在は精子競争や泡という特異な産卵気質が精子の形質の進化に影響を及ぼしている可能性を示唆している。
光・電場に応答する新規イオン性コレステリック液晶材料の創製

本研究課題では、室温付近から広い温度範囲でネマチック相を示す単一成分のダイマー型イオン性液晶を合成し、次に高いねじり力を持つイオン性キラルアゾベンゼンドーパントを合成した。最終的にこの新しいドーパントをダイマー型イオン性液晶を含む様々なホスト液晶にドープし、得られたイオン性コレステリック液晶材料のらせん構造を光照射または電場によりスイッチングできた。すなわち、光や電場に応じて反射波長や反射光の強度を可逆的に制御できる新規イオン性コレステリック液晶の開発に成功した。イオン性ネマチック液晶相は、イオン性のスメクチックやカラムナー液晶相に比べて粘性が低いため、外部刺激により分子配向やイオン移動の制御が容易にできる長所がある。さらに、キラルドーパントを導入すれば、コレステリック相を発現させることができ、ブロードバンド反射やその反射特性を利用したディスプレーの開発も期待できる。しかし、ネマチック相を発現するイオン性液晶分子を開発することは非常に難しい。これはナノ相分離構造が強く誘起されてしまうからである。本研究課題では、分子パッキングをある程度減少させ、室温から広い温度範囲でネマチック相を発現する単一成分のダイマー型イオン性ネマチック液晶を開発し、次に高いねじり力や光異性化によるねじり力のスイッチング特性を持つイオン性キラルアゾベンゼンドーパントを開発する。最終的にこの新しいドーパントをダイマー型イオン性ネマチック液晶にドープし、光照射または電場により迅速にらせん構造をスイッチングできるイオン性コレステリック液晶材料を構築する。これまで、ダイマー型液晶の分子骨格を基に、多様な新規のイオン性ネマチック液晶群を設計・合成した。その後、合成した新規のダイマー型ネマチックイオン性液晶材料の物性の評価を行った結果、棒状の分子で、メソゲン部位にフルオロ基を導入した化合物が非常に広い温度範囲でネマチック相を示すことを見出した。さらにこの液晶がネマチック相で7x10 -6 S/cmのイオン伝導度を室温で示すこともわかった。ダイマー型液晶の分子骨格を基に、多様な新規のイオン性ネマチック液晶群を設計・合成した。得られた液晶材料の物性を評価し、本研究に最適なイオン性ネマチック液晶を選定した。分子構造の特徴は、メソゲンを二つ持つ点、導入するイオン性部位や極性基を一つのメソゲンに偏らせている点であり、メソゲン間のπ-πinteractionを減少させ、スメクチック相の形成や結晶化が阻害されるようにした。スペーサーやイオン部位の位置、カウンターイオンの種類も重要であると考えられ、それらを様々に変更した一連の誘導体を合成した。その後、合成した新規のダイマー型ネマチックイオン性液晶材料の物性を偏光顕微鏡観察、DSC測定やX線回折測定により評価した。合成した新規の化合物中で、イオン性官能基を分子中央部に持ち、シアノ基がメソゲンに導入されているベント型分子や、メソゲン部位にフルオロ基を導入した棒状分子でネマチック相の発現が確認できた。特に、メソゲン部位にフルオロ基を導入した化合物は、10oC75oC程度の非常に広い温度範囲でネマチック相を示すことを見出した。この化合物の溶液及び液晶相でのイオン伝導度をACインピーダンス法で測定した結果、ネマチック相を示す室温では最大7x10 -6 S/cmのイオン伝導率を見出した。本研究課題では、室温付近から広い温度範囲でネマチック相を示す単一成分のダイマー型イオン性液晶を開発し、次に高いねじり力を持つイオン性キラルアゾベンゼンドーパントを開発することを目指した。最終的にこの新しいドーパントをダイマー型イオン性ネマチック液晶にドープし、光照射または電場により迅速にらせん構造をスイッチングできるイオン性コレステリック液晶材料を構築することを目指した。本年度は、高いねじり力を持つイオン性キラルアゾベンゼンドーパントを開発し、それらを前年度に得られた新規イオン液晶を含む様々なホスト液晶にドープしたイオン性コレステリック液晶の物性評価と応用展開を行った。具体的には、まず、ナフタレンとアゾベンゼンからなるシクロファン骨格を用いるイオン性キラルドーパントを開発した。しかし、化合物の合成収率やネマチック液晶との相溶性が低いことを確認されたため、シクロファンユニットの代わりに軸不斉のビスナフタレン部を導入したキラルドーパントを開発した。得られた新規のドーパントは、ネマチック液晶でコレステリック相を発現することに加えて、紫外光・可視光照射でアゾベンゼン部位の可逆的な光異性化により良好なねじり力の変化(43%)を示すことが確認できた。さらに、直流及び交流の電場印加により、らせん周期やテクスチャを制御することができた。

イオン部位を持ち、高いねじり力を持つイオン性キラルアゾベンゼンドーパントの開発し、平成28年度に得られた新規ネマチックイオン液晶にドープして得られるイオン性コレステリック液晶の物性評価とそれを用いたデバイスへ応用展開を検討する。キラルドーパントは、不斉ユニットとしてナフタレンとアゾベンゼンからなるシクロファン骨格を用いる。アゾベンゼンの光異性化が起こり、そのねじれ誘起力が変化し、結果として、ホスト液晶にドープされた際に得られるコレステリック液晶相のらせんピッチを光により制御できる。イオン性ネマチック液晶との相溶性をあげるため、シクロファンユニットにイミダゾリウム塩やアルキルアンモニウム塩を導入する。得られたドーパントの可逆的な光異性化などの基本的な光学特性を明らかにする。また、各種有機溶媒への溶解性を確認し、分子のジオメトリを明らかにする。開発したキラルドーパントを最適のホストイオン性ネマチック液晶にドープし、コレステリック液晶相が発現するかを確認する。その後、紫外光/可視光照射により、ドーパントのアゾベンゼン部位の異性化を誘起し、コレステリックピッチや反射波長の変化、液晶相相転移温度の変化を詳細に調べる。さらに、電圧印加によるらせん周期のピッチ変化と勾配特性を評価する。得られたイオン性液晶材料の応用性を探るため、反射カラー変調及び光記録特性を検討し、コレステリックディスプレーに応用できるかを検討する。次に、勾配のついたらせん周期を誘起して、幅広い波長領域にまたがる反射バンドを誘起できるかを明らかにし、ブロードバンドリフレクターへの応用も検討する。有機光電材料
DNAメチル基転移酵素アクセス可能領域の探査　～インプリント機構解明に向けて～

インプリンティングをはじめとするDNAメチル化機構の詳細は明らかにされておらず、いつ、どのようにして特定のDNA配列がメチル化修飾を受けるのかは不明である。本研究では、インプリンティング機構解明の一途として、生殖細胞でのみ共発現しインプリント確立に不可欠なDNAメチル基転移酵素DNMT3A2とその補酵素DNMT3Lを恒常的に高発現するトランスジェニックマウスを作製し、DNMT3A2およびDNMT3Lがアクセスしやすい領域を特定することを目的とした。トランスジェニックマウスを解析した結果、出生後、少なくとも5領域が有意に高メチル化され、ここにインプリント領域は含まれないことが明らかとなった。インプリントの確立に不可欠であり、生殖細胞形成過程でのみ共発現するDNAメチル基転移酵素DNMT3A2およびその補酵素DNAMT3L(DNMTs)が、膨大なゲノムの中からインプリント領域をメチル化する機構は明らかでない。本研究ではDNAメチル基転移酵素アクセス可能領域を探査することを最終目標とし、平成26年度は、DNMTsを体細胞分裂期で恒常的に発現するTgマウスの表現型および遺伝子発現解析を実施した。卵形成過程から胚盤胞期までが外来性DNMTsが発現するTgマウス由来胚では、野生型マウス由来胚と比較して、産仔数が減少する傾向が認められたが、これらのマウスの表現型や生存性に顕著な異常は認められなかった。胚盤胞期から外来性DNMTsが発現し続けるTg胚では、野生型胚と出生率に差は認められなかったが、出生後、このTgマウスの発育は有意に阻害され、Tgのラインによらず、いずれも220週齢の間で致死となることが明らかとなった。Western Blot解析の結果、本来、内在性DNMTsは、受精後2細胞期までにタンパク質レベルで検出できなくなるが、このTgマウス(週齢)の脳、心臓、肺、腎臓、筋肉などではDNMTsの発現が検出された(野生型マウスの臓器では非検出)。さらに解剖学的所見で多くのTgマウスで心肥大が検出されたことから、心臓のRNAをマイクロアレイにより解析した(Tg n=5、野生型n=3)。その結果、野生型マウスの遺伝子発現レベルと比較して全てのTgマウスで共通して5倍以上差次的発現を呈する遺伝子が12存在した。興味深いことに、これらの中にインプリント遺伝子は検出されなかった。qRT-PCRによりインプリント遺伝子群と差次的発現を呈する6遺伝子の発現を解析した結果、マイクロアレイの結果とほぼ一致することが明らかとなった。昨年度までに、DNAメチル基転移酵素DNMT3A2とDNMT3Lを過剰発現するトランスジェニックマウスが、インプリント遺伝子以外の遺伝子の発現異常を伴い、出生後に致死となることを報告した。本年度は、トランスジェニックマウスの心臓および脳よりDNAを採取し、インプリント遺伝子群と発現異常を呈した遺伝子群のCpGアイランドあるいはプロモーター領域について、DNAメチル化解析を行った。内在性のDNMT3A2とDNMT3Lはメチル化インプリントが確立する時期の生殖細胞でしか発現していないが、これを胚発生過程を通じて恒常的に発現させたトランスジェニックマウス(8週齢)では、野生型マウス(8週齢)と同様に、父方メチル化インプリント遺伝子H19および母方メチル化インプリント遺伝子Igf2r、Lit1、Zac1およびSlc38a4のアレル特異的なメチル化が維持されていた。このことから、インプリント領域のクロマチンは、体細胞分裂期の細胞においてDNMT3A2およびDNMT3Lがアクセスできない構造であることが示唆された。一方、トランスジェニックマウス複数ラインで、共通して遺伝子発現に変動が認められた6遺伝子のメチル化型を解析した結果、全ての領域において、野生型マウス(8週齢)と比較してトランスジェニックマウス(8週齢)で有意に高メチル化されていることがわかった。次いで、これらの異常なメチル化が個体形成過程でいつ生じるのか解析するために、胎齢9.5および12.5日、生後0日のトランスジェニックマウス(胚)よりDNAを採取し解析した。その結果、胎生期では野生型マウス胚と同程度のメチル化状態であるのに対して、出生後からトランスジェニックマウスで有意に高メチル化状態になることが示された。従って、これらの領域は、個体発生過程でDNMT3A2およびDNMT3Lにアクセス可能な状態になる可能性が示唆された。研究は平成27年度当初計画通りに進んでおり、インプリント領域外にトランスジェニックマウスと野生型マウスでメチル化レベルが大きく異なる領域を見つけることができた。DNAメチル基転移酵素の過剰発現マウスが異常なDNAメチル化を伴って致死となることを直接的に示すことができた。また、興味深いことに、全てのDNA領域が高メチル化される訳ではなく、インプリント領域や恒常的に発現するハウスキーピング遺伝子は、メチル化異常が生じていない。本研究の課題である"DNAメチル基転移酵素アクセス可能領域"を追跡することは既に遂行できた。平成27年度までに、DNAメチル基転移酵素(DNMT3AおよびDNMT3L)を過剰発現したマウスにおいて、インプリント領域のアレル特異的なDNAメチル化が維持されること、出生後にどのトランスジェニック(Tg)マウスでも共通して異常なメチル化を生じる領域があること、これらの領域は胎生期には高メチル化されないこと、そしてTgマウスは出生後20週までにに全て致死となることを明らかにした。

平成28年度は、1)出生後の異常なDNAメチル化が、DNAメチル基転移酵素とDNA脱メチル化酵素との拮抗作用により生じたのか否かを考察するため、DNA脱メチル化に寄与するTETの発現解析を実施した。また、2)DNMT3LはH3K4がメチル化されていないクロマチンに優先的に結合することが報告されていることから、Tgマウスにおいて異常なメチル化が生じた領域のヒストンH3K4のメチル化状態を解析した。1)新生仔マウスの心臓において、TET1とTETは低いながらも発現が認められたが、出生後、成熟個体マウスの心臓ではさらに20%未満まで発現が低下した。このことから、Tgマウスで出生後に生じる異常なDNAメチル化は、脱メチル化酵素の活性低下によって生じる可能性が示唆された。2)成体Tgマウスで異常なDNA高メチル化が生じる心臓において、高メチル化が始まる前の新生仔マウスの心臓で、該当領域のヒストンH3K4のメチル化をChIP解析した結果、モノメチル化修飾を受けているヒストンが最も多く、トリメチル化ヒストンも観察され、H3K4が完全に脱メチル化されてはいないことが明らかとなった。以上の結果から、DNMT3AおよびDNMT3LによりDNAメチル化が生じるクロマチンの修飾状態として、H3K4のメチル化状態に制御されない別の要因も存在することが示唆された。DNMT3A2とDNMT3Lの共発現はメチル化インプリントが確立する生殖細胞でのみ認められる。一方、ほ乳類ではde novoメチル化酵素として他にDNMT3BおよびN末側が削られていないDNMT3A1が存在するが、これらのDNAメチル化酵素がどのように特定の領域をメチル化するのか、そのメカニズムは未だに不明である。本研究では、DNAメチル基転移酵素アクセス可能領域を探査することを目的とし、個体発生過程においては本来発現しないDNMT3A2とDNMT3Lを発現するTgマウスを作製した。解析の結果、野生型マウスとは異なるDNAメチル化状態を呈する領域を同定した。卵母細胞で一部のインプリント領域のメチル化が確立するためにはH3K4が脱メチル化されている必要があったが、本研究でDNAがメチル化された領域ではH3K4の完全な脱メチル化は観察されなかった。そのため、DNMT3AおよびDNMT3LによりDNAメチル化が生じるクロマチンの修飾状態として、H3K4の脱メチル化によらない別の要因も存在することが示唆された。この研究成果については、現在、論文を投稿していることから、本研究は概ね順調に進展したと考えている。ゲノミックインプリンティングをはじめとするDNAメチル化機構の詳細は明らかにされておらず、いつ、どのようにして特定のDNA配列がメチル化修飾を受けるのかは不明である。本研究では、ゲノミックインプリンティング機構解明の一途として、生殖細胞形成過程でのみ共発現しインプリント確立に不可欠なDNAメチル基転移酵素DNMT3A2とその補酵素DNMT3L(DNMTs)を胚発生過程で恒常的に高発現するトランスジェニックマウスを作製し、DNMTsがアクセスしやすい領域を特定することを目的とした。
傾斜基板上への磁性量子細線のMBE成長とそのナノデバイスへの応用

本研究では,超高真空中で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)を作製し,現有の分子線エピタキシー(MBE)と連結した超高真空システムを構築し,さまざまな磁性超薄膜,磁性人工格子のMBE成長を試みるとともに,その構造,磁気異方性および磁気光学効果について調べ,以下の結果を得た。(1)MgO(111)基板上に室温で成長させたAu(111)およびPt(111)表面は,数nmのなだらかな凹凸で覆われている。この上にCoを成長させると,ほぼfcc構造を取り,表面形状があまり変化しないことから,ほぼCoはAu(111)上に層上成長していると考えられる。(111)配向のAu/Co/AuおよびPt/Co/Ptサンドウィッチ膜の垂直磁気異方性への磁気弾性界面異方性の寄与は,Co層が一様に歪んでいるとするモデルで定性的に説明することができた。(2)Au(111)膜を超高真空中,300°Cで熱処理したところ,atomicにフラットなテラスと1から数原子のステップをもつ非常に平坦な表面が得られた。その上に0.5nm成長させたCoは,直径5から10nmの円形のドット状となり,その高さは,2から3モノレイヤーであった。(3)MgO(111)基板上にPt_<50>Co_<50>組成の合金膜を300°CでMBE成長させたところ,熱平衡図にないCuPt型の規則合金が生成することを見いだした。このPtCo合金は,膜面に垂直な【111】方向に非常に大きな垂直磁気異方性を示し,Kerrスペクトルも通常の規則合金のものとは異なったスペクトルを示した。(4)MnPt_3規則合金とCo,あるいはCoPt_3規則合金との人工格子をMBE成長させたところ,垂直磁気異方性が誘導され,垂直磁化膜を得ることができた。本研究では,傾斜した単結晶基板上に強磁性Coのナノワイヤーの作製を目標としているが,本年度は,単結晶基板上へのCo超薄膜のMBE成長とその表面構造の解析および磁気異方性について検討を行った。また,磁性細線を観察する手段としてMBEチャンバと連結した超高真空中で観察可能な走査トンネル顕微鏡の作製を行った。本年度のおもな成果を以下にまとめる。1.貴金属/Co/貴金属サンドイッチ構造のCo超薄膜をMBE装置で作製し,その膜構造をRHEEDによるその場観察と成膜後のXRDによって詳細に調べた。貴金属としては,下地層とCo層のミスマッチをパラメータとして膜構造の変化の様子を調べるため,ミスマッチの大きい順にAu (15%), Pt (11%), Rh (7%), Cu (2%)の4種類について試料の作製を行った。その結果,(111)面の下地層上には,すべてfcc Coの(111)面が成長し,(100)面の下地層には,Auを除いてfcc Coの(100)面が成長した。RHEEDによるストリークの間隔より,膜面内の格子定数をCo層厚に対して計測することにより,格子ミスマッチが徐々に緩和していることが分かった。これらの試料の垂直磁気異方性を測定したところ,(111)膜は,Co層厚が薄くなるにつれて垂直異方性が増加し,垂直磁化膜となること,(100)膜は,全体に垂直異方性が小さいことが分かった。

垂直磁気異方性の面方位依存性やミスマッチによる違いは,磁気弾性界面異方性による磁歪の逆効果によってよく説明できることが示された。2.成膜直後の膜表面を観察可能な走査トンネル電子顕微鏡の作製をおこない,MBE室の隣に設置した超高真空容器のなかに据え付けた。STMの性能を確認するため,まず,単結晶Au (111)面と(100)面の観察を行ったが,今のところ表面処理が不完全できれいなステップは観察されていない。しかし,局所的に平らな表面が存在し,このような面では,(111),(100)面ともAu原子の像を観察することができた。本研究では,傾斜した単結晶基板上に強磁性Coのナノワイヤーの作製を目標としているが,本年度は,単結晶基板上へのFe超薄膜のMBE成長とその表面構造の解析について検討を行った。また,磁性細線を観察する手段としてMBEチャンバと連結した超高真空中で観察可能な走査トンネル顕微鏡の作製を行っているが,本年度は,解像度を上げるために,トンネル電流を増幅するヘッドアンプの低ノイズ化を図った。本年度のおもな成果を以下にまとめる。1.貴金属下地層の上にCoやFeのナノワイヤーを成長させるためには,原子層レベルで平坦な表面を作る必要がある。ここでは,鏡面研摩したMgO(100)基板上にFe超薄膜の成長を試みた。RHEEDによってMgO基板が清浄であることを確認した後,Fe2nmをMBE成長させたところ,bcc-(100)面が基板面に平行に成長した。保護膜としてAuを10nm成長させた後,MBEチャンバから取り出して,AGMによって磁化特性を測定した。2nmのFe層の飽和磁化は120emu/ccほどの値しか示さず,バルク値より非常に低い値となった。これは,Fe層がMgO基板との格子ミスフィットによって5%程歪んでいるためと考えられる。2.昨年度は,成膜直後の膜表面を観察可能な走査トンネル電子顕微鏡の作製をおこない,MBE室の隣に設置した超高真空容器のなかに据え付けた。今年度は,STMの分解能を改善するためヘッドアンプの交換と針交換が真空を破ることなく行なえるよう改造を行った。改造後の動作については現在,調整を行っている。本年度は,分子線エピタキシー(MBE)とSTMを連結した超高真空システムを完成させ、MBE成長させた貴金属表面のSTM観察を行うとともに,貴金属上にCo超薄膜をエピタキシャル成長させ,そのSTM観察を行い,Coの局所構造と磁気異方性について系統的に検討を行った。(1)MgO(111)基板上にAg(30nm),Au(60nm)の順に室温でエピタキシャル成長させたAu表面は,数nmのなだらかな凹凸で覆われている。この上にCoを成長させると,ほぼfcc構造を取り,表面形状があまり変化しないことから,ほぼCoはAu(111)上に層状成長していると考えられる。(2)Auに代えてPtをエピタキシャル成長させた場合もほぼ同様であった。このことから,Au(111)およびPt(111)上のCo超薄膜の垂直磁気異方性への磁気弾性界面異方性の寄与は,Co層が一様に歪んでいるとするモデルで解析できることが分かった。(4)MgO(001)/Ag(30nm)/Au(60nm)上に成長させたCoは,粒状成長し,非常にラフネスの大きな表面となった。これは,fcc-Co(001)面の成長に伴い,その側面に積層欠陥を伴う(111)ファセット面が3次元的に成長したためと考えられる。(5)MgO(001)/Ag(30nm)/Au(60nm)膜を超高真空中,300°Cで熱処理したところ,atomicにフラットなテラスと1から数原子のステップをもつ非常に平坦な表面が得られた。その上に0.5nm成長させたCoは,直径10から20nmの円形のドット状となり,その高さは,2から4モノレイヤーであった。
発展方程式の解に対する指数関数行列を用いた精度保証付き数値計算法

本研究の目的は,発展方程式の解の存在範囲もしくは一意存在の範囲を特定する精度保証付き数値計算法の開発である.解の存在を示し数値解の誤差を厳密評価することで解の存在範囲を特定することができる.今年度は主に線形放物型偏微分方程式を対象として,初期値境界値問題および周期境界値問題の数値解に対する誤差評価法について研究を行い,一定の成果を得た.周期境界値問題については,前年度までに得られた初期値境界値問題に対する手法の応用・拡張によって,周期が既知のときの数値解に対する誤差評価を行った.2種類のノルムについて誤差評価式を導出し,それらが時間方向の刻み幅を空間方向の刻み幅の2乗にとったときに実際の誤差と誤差評価式とのオーダーが同じという意味で最良オーダーな誤差評価であることを確認するとともに,計算機による数値計算の例を用意した.この成果について,査読付き国際会議で口頭発表を行い,論文にまとめて国際的な査読付き学術誌に投稿,投稿論文をプレプリントアーカイブに公開した.初期値境界値問題については,これは中村学園大学の橋本弘治氏の研究成果が主であるが,本研究課題で扱う行列指数関数を用いた近似解を挟む三角不等式によって,時間空間ともに有限要素近似を行って得られる数値解に対する誤差評価式を導出できている.この成果については,共著者として参加した論文を国際的な査読付き学術誌に投稿,投稿論文をプレプリントアーカイブに公開した.当初の計画とは若干異なるものの,査読付き国際会議での研究発表,国際的な査読付き学術誌に論文2編を投稿するなど,本研究課題に関する成果を得られている.本課題の具体的な目標は,「非線形放物型偏微分方程式の初期値境界値問題に対する解の存在証明と数値解の誤差評価法」「放物型偏微分方程式の時間周期解に対する解の存在証明の例を示す」の2点である.次年度は,これまでの研究成果を基礎とし,特に非線形放物型方程式を対象として,周期境界値問題および初期値境界値問題に対する解の存在証明と数値解の誤差評価についての研究を進める.周期境界値問題については,行列指数関数を用いたスキームで非線形方程式の数値解を求めるとき,刻み幅を小さくしても残差が小さくならない数値例がみつかっており,スキームの再考を含めて研究を進める.加えて,線形ないし非線形方程式について,初年度に得られた研究成果と同様に,解の滑らかさに関する仮定を加えた場合により高精度な誤差評価が導出できるか検討したい.初期値境界値問題については,行列指数関数を用いた定式化が非常に複雑なようであり進捗が遅れているが,これまでに提案してきた非線形問題に対する手法と同様の誤差評価をめざす.これは線形化された残差方程式を導出,数値解を中心としたゼロ付近に不動点があるような不動点形式に変形し,ゼロ中心のボールを候補者集合とする不動点定理を用いて解の存在範囲を検証する.加えて,できればではあるが,産業・経済等に関連する実践的な例題に対する検証例についても検討したい.本研究の目的は,発展方程式の解の存在範囲もしくは一意存在の範囲を特定する精度保証付き数値計算法の開発である.解の存在を示し数値解の誤差を厳密評価することで解の存在範囲を特定することができる.今年度は,放物型偏微分方程式に対する数値解の誤差評価について,線型方程式の初期値境界値問題に対する最良オーダーな手法と,周期解に対する手法への応用について研究を進めた.当初の計画では,線形方程式に対する最良オーダーな事前誤差評価ののちに非線形問題への応用を検討し進捗によっては周期解,としていたが,周期解についての共同研究が進んだためこれを先行し,非線形問題は保留とした.線形放物型偏微分方程式の初期値境界値問題に対しては,解の滑らかさに関する仮定を加えてこれまでの提案手法を改良することにより実際の誤差と同じオーダーで数値解の事前誤差評価が導出できる.この誤差評価の手法について査読者の指摘を受けて修正・改良を加えた論文1編が国際的な査読付き学術誌に掲載受理された.これは本研究課題のうち高精度化についての根幹となり得る成果であり,この手法の応用によって非線形問題や周期解についても高精度な手法が開発できると考えている.そして,2年目の目標であった初期値境界値問題に対する誤差評価手法の応用による周期境界値問題に対する誤差評価法について着手した.周期を仮定し時刻を固定したときの解の存在範囲についてのノルム評価を導出し,それを初期値ないし境界値として補完近似することによって得られる数値解についてこれまでに提案された手法の応用・拡張によって誤差評価式を導出できることを確認した.これについては現在数値例による精度の確認を行うとともに論文を執筆中である.国際的な査読付き学術誌に論文1編が掲載受理されており,当初の計画とは若干異なるものの本研究課題に関する成果を得られている.本研究の目的は,発展方程式の解の存在範囲もしくは一意存在の範囲を特定する精度保証付き数値計算法の開発である.解の存在を示し数値解の誤差を厳密評価することで解の存在範囲を特定することができる.今年度は主に線形放物型偏微分方程式を対象として,初期値境界値問題および周期境界値問題の数値解に対する誤差評価法について研究を行い,一定の成果を得た.周期境界値問題については,前年度までに得られた初期値境界値問題に対する手法の応用・拡張によって,周期が既知のときの数値解に対する誤差評価を行った.2種類のノルムについて誤差評価式を導出し,それらが時間方向の刻み幅を空間方向の刻み幅の2乗にとったときに実際の誤差と誤差評価式とのオーダーが同じという意味で最良オーダーな誤差評価であることを確認するとともに,計算機による数値計算の例を用意した.