hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
湾曲余剰次元模型と宇宙のダークエネルギー

超弦理論の最近の進展により、我々の宇宙は激しく曲がった高次元時空を運動する薄膜とする模型が提唱された(湾曲余剰次元模型)。本研究において、この模型における重力の効果の精査を行った。その結果余剰次元の重力の効果が一般に無視できないことを示した。また、超弦理論的ブラックホールの解において、回転を伴わない場合は高階反対称テンソル場のヘアが存在しえないことを厳密に証明することに成功した。高次元では形状が球ではない場合に、そのようなヘアがあるかどうか自明ではなかったが、今回の研究でそのようなことはありえないことがわかった。超弦理論の最近の進展に従えば、我々の宇宙は高次元時空を運動する薄膜(ブレーン)として考えるのが自然であると考えられている。興味深いことに、このブレーンの存在によって余剰次元が非自明に湾曲している。そこで6次元湾曲余剰次元模型における4次元ブレーン上の低エネルギー理論の導出、並びに古典的な曲率の高次補正の考察を行った。その結果、古典理論レベルですら、ブレーン上の有限の理論を得るためには高次補正を繰り込む処方が不可欠であることが分かった。これは今後の湾曲余剰次元模型構築に関する研究に際して、重要な問題提起となるであろう。一方で、湾曲余剰次元の玩具模型である5次元Randall-Sundrum模型の新しい実験的検証法を提案した。特に、実験のセットアップに対するRandall-Sundrum模型から予想されるNewton重力理論からの補正項の評価を詳細に行った点が新しい。超弦理論に従えば、時空は高次元時空であることが強く示唆されている。それにもかかわらず、高次元時空の基礎的な性質がほとんど調べられていないのが現状である。ダークエネルギー解明にもこの種の基礎研究を避けては通れない。そこで、本年度は時空の漸近構造ならび重力崩壊現象に焦点を絞って研究を行った。4次元時空と比べ高次元時空では漸近構造が複雑であるが、我々は漸近構造の対称性ならびにそれに付随した保存量について考察を行った。この結果によって高次元時空における遠方の観測者が測定できる保存量の存在を保証を世界で初めて行った。また、重力崩壊の最終状態のブラックホール時空の唯一性の証明とペンローズ不等式の証明が等価であることを世界で初めて明らかにした。このことはダークエネルギーが存在する宇宙におけるブラックホールの性質を調べる際に有効な新たな手法を提供する可能性があり、今後の研究の展開が大いに期待される。その他、量子重力理論の候補として提唱されたHorava-Lifshitz理論では、宇宙膨張の過程で自然に磁場が生成されることを指摘した。この磁場は銀河形成後にダイナモ過程などにより現在観測されている磁場の起源になると期待される。高次元時空はダークエネルギーの理解に重要な役割を果たすと考えられる。本年度は、高次元時空の基礎的性質の解明に向け、高次元時空の漸近構造の解析を中心とした重力現象の研究をおこなった。まず、歪曲した余剰次元模型(ブレイン模型)において、ブレイン上の宇宙項がブラックホールに与える影響を調べた。宇宙項によりブラックホールの大きさが制限されるが、許される最大の大きさは余剰次元効果によって通常の一般相対論におけるものとは異なることを明らかにした。続いて、漸近的に平坦な高次元時空における静的ブラックホール解のまわりの電気的多脚場の性質を調べ、そのようなブラックホールは双極電荷を持てないことを証明した。また、高次元ブラックホールを特徴付ける基礎的な物理量を明らかにするために、まず高次元ブラックホールの多重極モーメントの定義を与え、具体的に球状のブラックホールとリング状のブラックホール(ブラックリング)は4重極モーメントにより区別できることを示した。5次元時空の光的無限遠における角運動量に関する研究もおこなった。特に、4次元時空ではそのような角運動量の定義に不定性があることが知られているが、高次元時空では角運動量を不定性なく定義できることを指摘した。これらの一連の研究により、高次元時空の動的性質や保存量に関する基礎的諸問題に関して理解が進展した。これらの研究は、高次元時空の基礎的性質を系統的に理解するための重要な土台になると考えられる。
牛肉アレルギー患者で持続的に高発現される好塩基球CD203cの活性化機序の解明

本邦における獣肉アレルギーの主要な原因抗原エピトープは糖鎖galactose-α-1, 3-galactose(α-Gal)である。我々は、獣肉アレルギー患者について好塩基球活性化試験CD203c発現定量を行ったところ、アレルゲンを添加していない時でもCD203cが高発現していることを突き止めた。獣肉アレルギーの発症機序を解明する目的で、日本紅斑熱の媒介優勢種であるフタトゲチマダニの唾液腺を解析したところ、α-Galの存在を証明した。このことから、マダニ咬傷によって、マダニ唾液腺中のα-Gal含有蛋白質に対するIgE抗体が産生されて感作が成立し、好塩基球の持続活性化が生じることが示唆された。牛肉アレルギー患者の好塩基球CD203cが持続的に活性化されているのは、牛肉アレルギーの感作経路の特殊性、また原因抗原の特殊性に起因していることが考えられる。我々はこれまで、本邦における牛肉アレルギーの主要抗原が米国と同様、糖鎖α-galであり、豚など四つ足の哺乳類肉、カレイ魚卵、セツキシマブと交差反応することを報告した。また、その発症原因としてマダニ咬傷の関与の可能性があることを報告した。今回、牛肉アレルギーの発症原因と血液型の関与、交差反応性をさらに検討することを目的として研究を行った。牛肉アレルギー患者30名を対象とし、牛肉アレルギー患者の血液型を検索した。マダニ咬傷の関与を調べるため、日本紅斑熱を媒介するフタトゲチマダニの成ダニから唾液腺を分離して蛋白質を抽出し、抗α-gal抗体を用いて唾液腺抽出蛋白質中にα-galが存在するか否かを検討した。マダニ唾液腺抽出蛋白質に対する牛肉アレルギー患者血清中IgEの反応をウェスタンブロット法にて検索した。その結果、血液型を確認し得た28名について、牛肉アレルギーはA型とO型に多く発症しており、B型やAB型での発症は極めて少なかった。また、マダニ唾液腺抽出蛋白質中にα-galが存在した。牛肉アレルギー患者血清中IgEは、マダニ唾液腺抽出蛋白質に結合した。このことから、B抗原を有する人(B型、AB型)は牛肉アレルギーを発症しにくいと考えられる。さらに、マダニ咬傷によって牛肉アレルギーが発症する可能性があることが判明した。牛肉アレルギー患者の好塩基球CD203cが持続的に活性化されているのは、牛肉アレルギーの感作経路の特殊性、また、原因抗原の特殊性に起因していることが考えられる。これまでの研究において、本邦における牛肉アレルギーが、日本紅斑熱の媒介種であるマダニHaemaphysalis longicornis咬傷によって生じうること、牛肉アレルギーの主要原因抗原である糖鎖構造galactose-α-1, 3-galactose (α-gal)との関連で、牛肉アレルギー患者は他の種々の食物、薬剤に対してもアレルギーを発症しうること、さらにα-galと類似の糖鎖構造を有すると考えられる血液型B型、AB型の人は牛肉アレルギーを発症しにくいこと、を解明した。これら一連の交差反応に基づき、我々は牛肉アレルギー患者がカレイ魚卵にもアレルギー反応を生じることを突き止めており、その原因抗原同定を行った。抗α-gal抗体を用いた実験の結果、カレイ魚卵には糖鎖構造α-galは存在しておらず、カレイ魚卵アレルギーの原因抗原エピトープは、糖鎖構造α-galに類似した、別の糖鎖構造であることが考えられた。更に、糖鎖構造α-galを有する抗悪性腫瘍薬のセツキシマブによるアナフィラキシー患者の実態解明も進めている。牛肉アレルギー患者の好塩基球が持続活性化状態にあることが、種々のアレルギー反応の一因と考えられ、今後はタンパク質のみならず糖鎖構造にも着目した研究が必要になると考えられる。なお、本研究に関する一部の内容を報告した論文が、平成26年度日本皮膚科学会・雑誌論文賞を受賞した。牛肉アレルギーの主要抗原エピトープは糖鎖galactose-α-1, 3-galactose (α-Gal)であり、牛肉アレルギー患者では、好塩基球活性化マーカーCD203cが、アレルギー症状を発症していない時でも持続高値を示す。この機序を解明する目的で、牛肉アレルギーの発症機序の解明を試みた。感作原因としてのマダニ咬傷の関与を検討する目的で、日本紅斑熱の媒介優勢種であるフタトゲチマダニ(Haemaphysalis longicornis)の唾液腺を解析したところ、α-Gal糖鎖の存在を証明することが出来、牛肉アレルギー患者の血清中IgEはフタトゲチマダニ唾液腺抽出蛋白質に結合した。このことから、本邦において、フタトゲチマダニに咬まれることによって、マダニ唾液腺中のα-Gal含有蛋白質に対するIgE抗体が産生されて、牛肉アレルギーを発症し得ることが証明された。つまり、マダニ咬傷によって、好塩基球の持続活性化が生じ得ることが判明した。さらに、申請者は、Pork-cat syndrome患者においても、好塩基球の持続活性化がみられることを証明した。牛肉アレルギー患者は、同じくα-Galを有する抗悪性腫瘍薬のセツキシマブに対してもアレルギーを発症することが分かっており、これらの発症機序を解明することによって、今後生物種を超えたアレルギーの病態の解明を行うことが出来ると考えられる。

我々は、獣肉アレルギー患者について好塩基球活性化試験CD203c発現定量を行ったところ、アレルゲンを添加していない時でもCD203cが高発現していることを突き止めた。獣肉アレルギーの発症機序を解明する目的で、日本紅斑熱の媒介優勢種であるフタトゲチマダニの唾液腺を解析したところ、α-Galの存在を証明した。このことから、マダニ咬傷によって、マダニ唾液腺中のα-Gal含有蛋白質に対するIgE抗体が産生されて感作が成立し、好塩基球の持続活性化が生じることが示唆された。我々の研究によって、本邦における牛肉アレルギーについて、マダニ咬傷による感作の可能性、主要原因抗原エピトープが糖鎖構造α-galであること、カレイ魚卵や抗悪性腫瘍薬のセツキシマブにも交差反応を生じること、また血液型によって発症しやすさが異なること、など種々の点が明らかとなってきている。これらのことは、牛肉アレルギー患者の好塩基球が持続活性化状態にあることが一因であると考えられる。食物アレルギー牛肉アレルギー患者血清をラット好塩基球性白血病細胞(RBL-2H3)に添加して、添加前後のシグナル伝達系の活性を測定し、牛肉アレルギー患者の好塩基球CD203cの持続活性化状態の機序を明らかにする。また、今年度は、これまで解明した研究成果を英文論文にてまとめる予定である。我々の研究によって、本邦における牛肉アレルギーについて、マダニ咬傷による感作の可能性、主要抗原が糖鎖α-galであること、交差反応性、また血液型の関与など、種々の点が明らかとなってきている。これらのことは全て、牛肉アレルギー患者の好塩基球が持続的に活性化している原因につながるものと考えられる。また、牛肉アレルギーに関する我々の論文は、平成25年度の日本皮膚科学会雑誌に2報掲載された。本研究を開始する以前から、種々の食物アレルギーについて免疫ブロット法や好塩基球活性化試験を行っており、当該年度は試薬や検査キットに余裕があったため、新たに購入する必要性が低く、当該年度の実支出額が減少し、次年度に使用することといたしました。牛肉アレルギー患者血清を健常人の好塩基球に添加して、in vitroで実際に感作が成立するか否かを明らかにしていく。また、牛肉アレルギー患者血清をラット好塩基球性白血病細胞(RBL-2H3)に添加して、添加前後の細胞内シグナル伝達系の活性を測定することにより、牛肉アレルギー患者における好塩基球CD203cの持続的活性化の機序を明らかにする。これまでの実験で、検査試薬や検査キットが減少したため、次年度は試薬や検査キット、さらに培養細胞の購入を行う予定である。また、次年度は論文作成のための英文校正、さらに成果発表旅費にも使用する予定である。本研究を開始する以前から、種々の食物アレルギーにおいてウェスタンブロット法や好塩基球活性化試験を行っており、当該年度は試薬や検査キットに十分余裕があったため、新たに購入する必要性が低く、当該年度の実支出額が減少し、次年度に使用することといたしました。次年度は、ウェスタンブロット法、好塩基球活性化試験などを大量に行う予定であり、試薬や検査キットの購入に使用する。また、培養細胞の購入にも使用する。
自臭症予備群の認識・行動特性の分析とスクリーニング法の開発

一般に自臭症患者は他覚臭がほとんどないにも関わらず自己の口臭に悩み,口臭により生じる対人恐怖的訴えが強い傾向にある。我々は機器等により「口臭なし」と客観的に評価されているにも関わらず自己の口臭を過度に意識している人は自臭症のリスクが高いと考えている。このことから,高校生を対象として口臭に対する認識や行動を調査・分析し,「自臭症予備群」のスクリーニング法を開発することを試みた。1999年度の調査では口腔診査,意識調査,歯肉の自己評価を行った。その結果,歯肉の自己評価が診査者より厳しい生徒には以下の傾向が認められた。PMA値が高い,歯肉からの出血を自覚する頻度,口臭に対する心配の頻度が高い,生活満足度が低い等(p<0.05)。2000年度の調査では揮発性硫化物(VSC)測定機器による口臭の測定,舌苔付着の評価,質問紙調査を実施し,口臭の客観的評価と主観的評価の関連を分析した。その結果,口臭ありと評価された生徒(VSC値≧150ppb)は口臭なしと評価された生徒に比べて冷水痛や甘味刺激痛を感じる頻度が低く(p<0.05),生活満足度が低い傾向(P<0.05)を示したが,口臭の主観的評価に差は認められなかった。また,口臭なしと評価された生徒を口臭に対する心配がある群とない群の2群に分け,口腔関連の自覚症状,日常生活行動の比較を行った結果,口臭に対する心配がある生徒は口渇感の程度が強く(p<0.05),舌苔を認識する頻度や日常生活におけるストレスが多いと感じていた(p<0.05)。自臭症患者の一般的特徴として口渇感があるが,本研究でも他覚的な口臭がないにも関わらず自己の口臭を自覚している生徒は口渇感の程度が強く,歯肉のの自己評価が厳しく,日常生活におけるストレスが強いという特徴を有していた。このような特徴が「自臭症予備群」のスクリーニング項目として有用であることが示唆された。1.1999年5月,宮城県内の高校生483名(男子:250名,女子:233名)を対象として口臭に対する意識調査を実施した。また,学校歯科検診時に口腔の健康状態を自己評価させ,診査者の判定との差を評価した。これらのデータを用いて口臭に対する心配の頻度と口腔診査の結果,口腔の健康度の自己評価,口腔関連の自覚症状,日常生活行動や人間関係等の関連を分析した。その結果,口臭に対する心配の頻度が多い人は,口腔関連の自覚症状を強く感じており,家庭や学校などでの人間関係に満足していない傾向にあることが示された。さらに,口腔の健康状態の自己評価と口腔診査にあたった歯科医師の判定との差により,対象者を3群(1:一致群,2:自己評価が甘い群,3:自己評価が厳しい群)に分け,質問項目との関連性を分析した。その結果,自己評価が厳しい群において最も高いPMA値が認められ,彼等は歯や歯ぐきからの出血を自覚する頻度も口臭に対する心配の頻度も最も多かった。また、彼等の睡眠時間は短く,生活満足度は低い傾向にあった。2.大学生15名を対象としてハリメーター(口臭測定機器)を用いた口臭測定と口臭に関する意識調査を実施した。その結果,ハリメーター値と口臭に対する心配の自覚頻度には有意な相関が認められた。

しかしながら,ハリメーター値と関連性が認められたのは食事の規則的摂取のみであるのに対して,口臭の自覚頻度には口腔内の乾燥感、舌苔の付着という口腔関連症状と生活満足度の程度が関連していた。ハリメータによって測定可能な臭気物質は口臭の成分中の一部であることが知られているが、本調査の結果からも口臭を自覚している人の口臭を客観的に評価するには不十分であることが示された。今後、官能試験や舌苔スコア等とハリメーター値を比較し、主観的な口臭の認識の程度を客観的に評価するために最も適切な方法が何であるかを検討する計画である。2000年5月,高校生106名を対象として,揮発性硫化物(VSC)測定機器による口臭の測定,舌苔付着の評価,質問紙調査を実施し,口臭の客観的評価と主観的評価の関わりをMann-WhitneyのU検定を用いて分析した。その結果,口臭ありと評価された生徒(VSC値≧150ppb)30名は口臭なしと評価された生徒76名に比較して,冷水痛や甘味刺激痛を感じる頻度が低く(p<0.05),生活満足度が低い傾向(P<0.05)を示したが,口臭の主観的評価には有意差は認められなかった。また,口臭がない生徒を対象に口臭に対する心配がある群とない群の2群に分け,口腔内の自覚症状および日常生活行動の比較を行った。その結果,口臭に対する心配がよくある生徒は口渇感の程度が強く(p<0.05),舌苔を認識する頻度や日常生活におけるストレスが多いと感じていた(p<0.05)。ついで,対話時に口臭が「心配になる人」と口臭を「自覚している人」の間の認識特性の差を分析した。その結果,口臭が心配になる人は舌苔を認識する頻度が低く(p<0.05),他人の口臭が気になることが多く(p<0.05),日常生活においてストレスを強く感じており(p<0.05),VSC値も高かった(p<0.05)。一方,口臭を自覚している人は口渇感の程度が強かったが(p<0.05),VSC値に差は認められなかった。自臭症患者の一般的特徴として口渇感があるが,本研究でも他覚的な口臭がないにも関わらず自己の口臭を自覚あるいは心配している生徒は口渇感の程度が強く,さらに日常生活におけるストレス感受性も強かったことから,彼等が自臭症予備群的な位置にあることが示唆された。以上のことから,口臭に対する不安度が高い人に対してはストレスを軽減するようなカウンセリングを実施することによって,自臭症への移行を予防できる可能性が示された。
熱相転移性ゲル薄膜の電子移動と物性に関する超構造制御

一部の有機ゲルは温度変化に伴って体積相転移を示す。本研究では、ゲルに金属錯体の超構造を導入したり、ゲルの体積変化速度を促進するための超構造を設計し、より精密なゲルの電子移動反応および物性の制御、相転移速度や体積変化率の制御などを行うことを目的とした。前年度はN-イソプロピルアクリルアミドとビニルフェロセンをN,N'-メチレンビスアクリルアミドとともに共重合させることにより、熱相転移性を持つ酸化還元活性ゲルを合成し、体積の電気化学的制御および電気化学的性質の温度制御が可能であることを明らかにしたが、本年度は、ビニルフェロセンの代わりにフェロセニルエチルアクリレートを用いて、ポリマー主鎖からフェロセンまでの距離を長くした。このことにより、ゲルの膨潤・収縮速度およびゲル内における電荷伝達速度が速くなった。これは主に、フェロセン基が動きやすくなったためと考えられる。また、ビニルフェロセンの代わりにビニルピリジンを共重合し、ピリジン基にルテニウムEDTAなどの金属錯体を配位結合させることにより、さまざまな酸化還元電位を持つゲルを作製することができた。また、ルテニウムEDTA錯体にピリジン基一つが配位結合している場合と二つが結合している場合とでは、前者の方がゲル内における電荷伝達速度が高いことが明らかになった。これは、ピリジン基が二つ結合すると、一つだけ結合している場合より錯体が動きにくいためであると考えられる。
情報通信技術の進展が業務交通需要に及ぼす影響に関する調査研究

本研究では,情報通信技術の進展の影響が特に大きいと思われる業務交通に着目し,情報化の進展と業務交通需要との関連について分析した.すなわち,業務交通を都市内交通と都市間交通とに分け,情報通信技術との関連性・代替性について検討を行った.具体的には,事業所内における業務交通の内容分析と情報メディア利用状況の調査を実施,業務交通を情報交換の一手段と考えた場合の業務目的別の情報メディア選択モデルの構築,情報通信技術の進展が将来の業務交通の需要に及ぼす影響の定量的分析を行った.・事業所における業務活動の内容と情報メディアの利用状況の調査として,仙台都心部にある企業においてアンケート調査を実施し,都市内業務交通の実態と情報メディアの利用状況を分析し,その代替性について検討した.また,都市間交通に対応して電気機械産業で事業所を全国展開している企業においてアンケート調査を実施し,情報伝達活動の内容について分類整理を行った.また,各種情報メディアおよびface-to-faceの発生量の把握を行い、発生原単位を求めた.情報メディア選択モデル作成のためには、各種情報メディアの定性的要因の属性値を設定する必要がある.各個人の各種情報メディアに対する定性的要因の属性値をAHP手法により定量化した.また,各種業務活動における各属性の必要度についても同様の方法により定量化した.さらに,face-to-faceの代替可能メディアに対する序列データも収集し,これらのデータからコンジョイントロジットモデルにより情報メディア選択モデルを作成した.社内では費用のかからないメディアを社外では情報量の多いメディアを選好している.このことから,情報通信技術の進展による大量な情報通信のコストダウンによりface-to-face(交通)から情報通信への転換可能性が明らかになった.本研究では,情報通信技術の進展の影響が特に大きいと思われる業務交通に着目し,情報化の進展と業務交通需要との関連について分析した.すなわち,業務交通を都市内交通と都市間交通とに分け,情報通信技術との関連性・代替性について検討を行った.具体的には,事業所内における業務交通の内容分析と情報メディア利用状況の調査を実施,業務交通を情報交換の一手段と考えた場合の業務目的別の情報メディア選択モデルの構築,情報通信技術の進展が将来の業務交通の需要に及ぼす影響の定量的分析を行った.・事業所における業務活動の内容と情報メディアの利用状況の調査として,仙台都心部にある企業においてアンケート調査を実施し,都市内業務交通の実態と情報メディアの利用状況を分析し,その代替性について検討した.また,都市間交通に対応して電気機械産業で事業所を全国展開している企業においてアンケート調査を実施し,情報伝達活動の内容について分類整理を行った.また,各種情報メディアおよびface-to-faceの発生量の把握を行い、発生原単位を求めた.情報メディア選択モデル作成のためには、各種情報メディアの定性的要因の属性値を設定する必要がある.各個人の各種情報メディアに対する定性的要因の属性値をAHP手法により定量化した.また,各種業務活動における各属性の必要度についても同様の方法により定量化した.さらに,face-to-faceの代替可能メディアに対する序列データも収集し,これらのデータからコンジョイントロジットモデルにより情報メディア選択モデルを作成した.社内では費用のかからないメディアを社外では情報量の多いメディアを選好している.このことから,情報通信技術の進展による大量な情報通信のコストダウンによりface-to-face(交通)から情報通信への転換可能性が明らかになった.本研究は情報通信技術の進展の影響が特に大きいと思われる業務交通に着目し,情報化の進展と業務交通需要との関連について分析することを目的としている.このうち平成4年度では,(l)事業所における業務活動の内容と情報メディアの利用状況の調査,(2)情報メディア選択モデル作成のための調査,および(3)情報通信技術の進展による都市内業務活動への影響分析を行った.まず,事業所における業務活動の内容と情報メディアの利用状況の調査として,電気機械産業で事業所を全国展開しているある企業の支店においてアンケート調査を実施し,本社や関連会社,取引先等の相手別に情報伝達活動の内容について分類整理を行った.また,部門・職階・相手先別に各種情報メディアおよびface-to-faceの発生量の把握を行い,発生原単位を求めた.情報メディア選択モデル作成のためには,各種情報メディアの定性的要因の属性値を設定する必要がある.各個人の各種情報メディアに対する定性的評価を一対比較法により調査した.このデータを用いて各種情報メディアの定性的要因の属性値をAHP手法により定量化した.また,各種業務活動における各属性の必要度についても同様の方法により定量化した.さらに,face-to-faceの代替可能メディアに対する序列データも収集し,これらのデータからコンジョイントロジットモデルにより情報メディア選択モデルを作成した.モデルは社内・社外コミュニケーションに分けて作成したが,社内では費用のかからないメディアを社外では情報量の多いメディアを選好している.すなわち,情報通信技術の進展による大量な情報通信のコストダウンにより,face-to-face(交通)から情報通信への転換可能性が明らかになった。本研究では,情報通信技術の進展の影響が特に大きいと思われる業務交通に着目し,情報化の進展と業務交通需要との関連について分析した.すなわち,業務交通を都市内交通と都市間交通とに分け,情報通信技術との関連性・代替性について検討を行った.具体的には,事業所内における業務交通の内容分析と情報メディア利用状況の調査を実施,業務交通を情報交換の一手段と考えた場合の業務目的別の情報メディア選択モデルの構築,情報通信技術の進展が将来の業務交通の需要に及ぼす影響の定量的分析を行った.

事業所における業務活動の内容と情報メディアの利用状況の調査として,仙台都心部にある企業においてアンケート調査を実施し,都市内業務交通の実態と情報メディアの利用状況を分析し,その代替性について検討した.また,都市間交通に対応して電気機械産業で事業所を全国展開している企業においてアンケート調査を実施し,情報伝達活動の内容について分類整理を行った.また,各種情報メディアおよびface-to-faceの発生量の把握を行い,発生原単位を求めた.情報メディア選択モデル作成のためには,各種情報メディアの定性的要因の属性値を設定する必要がある.各個人の各種情報メディアに対する定性的要因の属性値をAHP手法により定量化した.また,各種業務活動における各属性の必要度についても同様の方法により定量化した.さらに,face-to-faceの代替可能メディアに対する序列データも収集し,これらのデータからコンジョイントロジットモデルにより情報メディア選択モデルを作成した.社内では費用のかからないメディアを社外では情報量の多いメディアを選好している.このことから,情報通信技術の進展による大量な情報通信のコストダウンによりface-to-face(交通)から情報通信への転換可能性が明らかになった.
ハプティクス通信と人間ロボットインタラクションのための高性能バイラテラル制御系

最近では少子高齢時代の到来により、支援手術ロボットや介護福祉やリハビリ支援でのロボットの活躍が期待されている。今日までに非常に多くの研究が行われてきた。ロボットでは、ギアとアームの柔軟性に起因する機械共振による軸ねじれ振動と、多軸アーム干渉力などの負荷外力によって、モーション制御応答をあげられないことがある。一般に、柔軟性に起因する機械共振の影響が存在するので、制御する際にこれらの誤差が問題となり、良好な応答が得られない。従来のPID制御ではこの問題に十分対処できない。この問題を解決するため、本研究は、安定な接触動作とロバスト性向上のためには、係数図法を使用して、最適な力制御のための共振比制御のパラメータに決定することができる。係数図法は閉ループ伝達関数の分母である特性多項式の係数を選定する制御系設計手法である。係数図法に基づいた、最適共振比とパラメータの設計が簡単で、容易に共振比制御に実装することができる。また、負荷側の外力を推定するために、マルチェンコーダに基づいた外乱オブザーバ(MDOB)を提案する。MDOBは比較的簡単な外乱オブザーバの構成で、バネ定数の同定が必要ない。提案制御設計によるシミュレーションと実験の結果、高度反力応答で、オーバーシュートがなく、ロバスト性が高い結果を得た。提案法の有効性が確認できた。現在、ロボット技術は工場内の作業、産業分野、生活分野、医療福祉分野など、さまざまな分野で広く使用されている。特に、人間支援を目的として、人間と直接接触動作を行うようなモーションコントロールでは、反作用力に対する制御と柔らかな動作と安全性が必要となる。他に、人の触覚帯域幅数百をカバーする広帯域の反力センシングが求められている。そこで本研究では、実世界の触覚情報のハプティクス通信と人間ロボット協調に関する技術について考える。代表者らはハプティクス通信と人間ロボットインタラクションのための高性能バイラテラルシステムを実現するために,その実験装置としてリニアアクチュエータに使用し,研究を行ってきた。平成22年度は、センサ統合に基づくオブザーバの高性能化を構築するために提案法カルマンフィルタベース反力外乱オブザーバのバイラテラル制御の実験を行い、新しいセンサ統合オブザーバを考案した。従来法の外乱オブザーバの帯域幅を広げるために位置センサと加速度センサを使用した。マルチセンサ情報を用いることで広帯域な加速度型外乱オブザーバを構成することができた。他に、発生させる高周波ノイズの問題を解決するため、カルマンフィルタベース反力外乱オブザーバを提案する。実験結果としては、位置応答、力応答ともにマスタとスレーブの応答が良好に追従しあっている。発生させる高周波ノイズ影響が低減されていることが分かる。バイラテラル制御の実験により提案法の有効性が確認できた。本研究で提案した、カルマンフィルタベース反力外乱オブザーバによるバイラテラル制御はモーションコントロール分野・医療福祉分野のさらなる応用や発展が期待できる。センサは視覚、聴覚、触覚、嗅覚、味覚などの人間の五感に相当するものであり、主にロボットが反力や、温度などの外界の物理的な状態と自分の状態を把握するために使用されている。ここでは、センサ統合に基づくオブザーバの高性能化や仮想の堅さや仮温度を行う技術として新しい外乱オブザーバと仮想のモード変換情報システムを提案する。代表者らはハプティクス通信と人間ロボットインタラクションのための高性能バイラテラルシステムを実現するために,その実験装置としてミニチュアストロークを用いた新しい設計のフレキシブルアクチュエータとペルティエ素子とに使用し,研究を行ってきた。平成23年度は、従来のフレキシブルアクチュエータと提案法のフレキシブルアクチュエータの摩擦とバックラッシュの同定を行い、解析した。提案したミニチュアストロークの設計は直径1mmのボールを用いた精密転がり軸受で、直線運動と回転運動およびそれらの複合運動が可能である。摩擦同定の結果を従来法と提案法で比較すると、摩擦が約半分に低減されていることが確認できた。また、位置制御によりミニチュアストロークの新しい設計法においてはそのモータ側とエンドエフェクタ側の位置応答の誤差が低減される。バックラッシュを補償するために、エンドエフェクタ側にエンコーダーを設置して、PD位置制御とモード変換を提案し、その有効性を実験において検証した。本研究で提案した、新しい設計のフレキシブルアクチュエータは医療福祉分野のさらなる応用や発展が期待できる。また、安定な仮温度制御とロバスト性向上のために、FPGAを用いて最適な温度指令値を計算して熱外乱オブザーバに基づいた温度制御を提案する。実験結果から、提案するペルティエ素子システムは温度指令値と推定した温度応答と一致させることに対して有効であると考えられる。

係数図法は閉ループ伝達関数の分母である特性多項式の係数を選定する制御系設計手法である。係数図法に基づいた、最適共振比とパラメータの設計が簡単で、容易に共振比制御に実装することができる。また、負荷側の外力を推定するために、マルチェンコーダに基づいた外乱オブザーバ(MDOB)を提案する。MDOBは比較的簡単な外乱オブザーバの構成で、バネ定数の同定が必要ない。提案制御設計によるシミュレーションと実験の結果、高度反力応答で、オーバーシュートがなく、ロバスト性が高い結果を得た。提案法の有効性が確認できた。考案した各種手法に関する実機実験を行い、提案するシステムの定量的な評価・検討を行ってその有効性を明らかにした。理論は実験結果とよく一致することが確認された。また,これらの研究成果とプレゼンテーション能力に対し、国内外の学会で発表し、IEEEなどの論文を投稿することに成功した。安定な接触動作とロバスト性向上のために、外乱オブザーバと反力推定オブザーバが提案されている。しかしながら、外乱オブザーバでは柔軟機構を有するシステムの振動の影響により、負荷側外力を推定する誤差が問題になる。一般に、柔軟性に起因する機械共振が存在するので、二慣性共振系としてモデル化する。今後の研究としては負荷側の外力を推定するために、マルチエンコーダに基づいた外乱オブザーバ(MDOB)を提案する。共振による振動を軽減するために、共振比制御を適用する。係数図法を使用して、最適な力制御のための共振比制御のパラメータに決定することができる。また,実機実験によって得られたデータを整理し、国内外の学会で発表し、査読付き学術論文誌を投稿すると考えている。
希少糖はいかなる機序でハマダラカ体内でのみマラリア原虫の発育を阻止するのか？

研究代表者は自然界に微量しか存在しない希少糖の一種であるDーアロースが、マラリア原虫の赤血球内発育ステージの増殖には影響を及ぼさず、ハマダラカ体内での発育ステージのみを特異的に阻害することを見出しているが、その作用機序は明らかになっていない。本研究ではマラリア原虫、ハマダラカ、ハマダラカ中腸内細菌という3つの生物・細胞について、希少糖の取込み、代謝・変換、代謝産物による原虫発育への作用を調べることで、D-アロースが蚊体内発育ステージ特異的に原虫発育を抑制する機序を明らかにする。本研究で得られる成果は、マラリア原虫の糖代謝系への干渉に基づく新規抗マラリア薬の開発に道を開くものである。
シナプトタグミン黒質ノックダウンによる一過性パーキンソン病ラットの研究

研究目的:我々はパーキンソン病患者のL-DOPA療法由来のDyskinesiaの病因がドーパミン枯渇ではなくドーパミン除神経(denervation)が線条体ニューロンに引き起こす異常シナプス可塑性ではないかとの作業仮説を持っている。この仮説を実証する目的で、本研究では、黒質ドーパミンニューロンを破壊することなく(ドーパミン除神経なしに)線条体ドーパミン枯渇を引き起こす新しいタイプのパーキンソン(PD)病モデル動物を作成することを目指す。研究結果:1)アンチセンスODNs(syt-AS)を封入したベクターの脳局所での伝達物質放出制御蛋白質であるシナプトタグミンI発現抑制(ノックダウン)効果を、ベクターの海馬注入後ウエスタンブロット解析により調べた。海馬でのシナプトタグミン量はアンチセンス導入により導入後4日-8日で最大50%の発現抑制を受けた。またこの発現抑制は約10日間持続した。2)発現抑制効果を確認したsyt-AS封入ベクターをラットの片側黒質に局所導入してシナプトタグミン黒質ノックダウン動物を作成した。注入後4日目のシナプトタグミン黒質ノックダウン動物について、アンフェタミン誘導回転運動(PD様運動異常)頻度を評価した結果、ノックダウン処置動物において軽度のPD様運動異常が認められた。3)運動解析後に、この黒質ノックダウン動物の両側線条体に微量透析プローブを設置し、線条体ドーパミン放出量をマイクロダイアリシス装置により計測した。無処置側線条体ドーパミン放出量を基準に処置側線条体ドーパミン放出量の減少変化を解析した結果、ノックダウン処置により線条体ドーパミン放出量が対照処置群に対して著しく減少(20-70%)することが示された。4)このノックダウン処置は、黒質ドーパミン系破壊動物で著明であった異常シナプス可塑性(アポモルフィン誘導c-fos高発現)を引き起こさなかった.考察と結論:シナプトタグミン黒質ノックダウンは予測された通り線条体ドーパミン放出量減少を引き起こした。このノックダウンに伴うドーパミン放出減少は軽度の運動障害をひきおこしたが、放出減少の程度と運動異常の程度とはっ比例しなかった。これらの知見から、シナプトタグミン黒質ノックダウンラットは、運動機能上の障害がまだ軽微で著明な運動症状が認められない早期パーキンソン病のモデル動物であると結論された。(1)伝達物質放出制御蛋白であるシンタキシン1Aに対するアンチセンスオリゴンヌクレオチド(AS-ODN)を設計し、合成した。更にこのAS-ODNを非ウィルス遺伝子導入ベクター(HVJ-リポソーム)に封入したAS-ODN/HVJ-リポソームベクターを作成した。(2)このアンチセンスの脳内シンタキシン発現抑制効果とその作用の持続期間を調べるために、このAS-ODN/HVJ-リポソームをラット海馬に注入して後、4、8、12、16日目に麻酔下で断頭し抗シンタキシン抗体を用いたウェスタンブロット法により海馬におけるシンタキシン発現量の定量解析を行った。

その結果、海馬の神経終末に存在するシンタキシンは、このアンチセンスの海馬への導入により、導入後4日目で最大40-50%の発現抑制を示した。またこの発現抑制効果は約10日間持続した。(3)次に、2)により発現抑制効果を確認したAS-ODN/HVJ-リポソームベクターをラットの片側(右)黒質に局所導入し、シンタキシン黒質ノックダウン動物を作成した。このシンタキシン発現の右黒質ノックダウン処置は、約40%の動物においてアンフェタミン誘導多動行動における同側回転運動(ドーパミン減少時異常)の頻発を引き起こしたが、約30%の動物においては対側回転運動(ドーパミン亢進時異常)の頻発を引き起こした。また残り30%の動物において、両回転反応が混ざって頻発する混合回転運動が引き起こされた。(4)アンチセンス/HVJ-リポソームベクターによりシンタキシン発現の片側(右)黒質ノックダウンを施して4日目に、ラットの両側線条体に微量透析用プローブを設置し、アンフェタミン投与の前後90分間に亘り10分毎にドーパミン放出量を微量透析装置により計測し、左線条体ドーパミン量を基準に右線条体ドーパミン量の減少変化を解析した。その結果、黒質ノックダウン処置は特異的に線条体におけるアンフェタミン誘導ドーパミン放出の減少を引き起こした。ドーパミン減少量と回転運動異常タイプとの相関関係は現在検討中である。1、神経終末からの伝達物質放出機構制御蛋白質のひとつであるシナプトタグミンIに対するアンチセンスDNA(syt-AS)を設計し、合成した。このアンチセンスsyt-ASを非ウィルス遺伝子導入ベクター(HVJ-リポソーム)に封入したsyt-AS-HVJ-liposomeベクターを作成した。2、このアンチセンスsyt-ASの脳局所でのシナプトタグミンI発現抑制(ノックダウン)効果とその抑制作用持続時間を調べるために、syt-AS-HVJ-liposomeベクターをラット脳の海馬に注入し、注入後4、8、12、16日目に深麻酔下で断頭摘出した海馬についてウエスタンブロット法によりシナプトタグミン発現量の定量解析を行った。その結果、海馬神経終末に存在するシナプトタグミンは、ベクターでのアンチセンス海馬導入により、導入後4日目で最大50%の発現抑制を受けた。また、一回のアンチセンス注入での発現抑制作用は約10日間持続することが分かった(S.Kobayashi et al.,Neurosci. Res.,2002)。3、2)により発現効果を確認したsyt-AS-HVJ-liposomeベクターをラットの片側(右)黒質に局所導入してシナプトタグミン黒質ノックダウン動物を作成した。アンチセンス注入後4日目のシナプトタグミン黒質ノックダウン動物について、アンフェタミン誘導多動反応における同側回転運動(パーキンソン様運動異常)をビデオに記録し回転運動頻度として運動異常の程度を評価した。運動行動を記録し後に、この黒質ノックダウン動物の両側線条体に微量透析(マイクロダイアリシス)プローブを設置し、2日後にアンフェタミン投与による線条体ドーパミン放出量をマイクロダイアリシス装置により計測し、左(無処置側)線条体ドーパミン放出量を基準に右(処置側)
哺乳類前庭有毛細胞の再生と修復に関する研究

ゲンタマイシン(GM)の経鼓膜的鼓室内投与を行い、砂ネズミの内耳障害モデルを作成した。GM投与後1週間、2週間、4週間目に断頭し、卵形嚢を摘出、4%paraformaldehyde,0.2%glutaraldehydeで固定した。脱水後araldite包埋剤で包埋し、1μm厚の連続切片を作成した。脱プラスチック処理後、抗calmodulin抗体を1次抗体として染色し、抗calmodulin抗体で染色された前庭有毛細胞の数を1週間目、2週間目、4週間目で比較検討した。age-matched control群の卵形嚢では、各週令間での有毛細胞数はほぼ同一で、本実験系における無処置群に細胞数増加は認められなかった。一方、内耳障害群ではGM投与後1週間目では1切片当たり約50%の有毛細胞が減少したが、週令毎にその数が増し、4週間目では約15%の有毛細胞数の増加が認められた。障害後の増加した有毛細胞の由来には、(1)一旦障害されるも死滅することなく修復されるrepair、(2)分裂することなく他細胞が有毛細胞に変化するcell conversion、(3)細胞分裂し新たに有毛細胞が作られるregeneration、の3つの機転が考えられる。最近の報告によれば、in vitroで増殖因子を与えても1卵形嚢当たり10数個の分裂細胞しか確認されず、本実験から得られた障害後の有毛細胞の増加はrepairあるいはcell conversionのいずれか、あるいは両者の共同反応による可能性が高いと推察した。
極小力学系から生じる作用素環の分類と極小力学系の軌道同型について

0次元の空間と言うべきカントール集合上の、極小力学系について研究した。具体的には、有限生成アーベル群のカントール集合への極小作用を、軌道同型で分類することに成功した。また、自由アーベル群の作用素環への作用を研究し、ある種のクラスの作用を分類することにも成功した。T.Giordano(オタワ大学教授)・I.F.Putnam(ビクトリア大学教授)・C.F.Skau(ノルウェー科学技術大学教授)との共同研究によって、カントール集合上の極小な同値関係の軌道同型による分類に関して、成果をあげた。カントール集合上の極小力学系の研究は、C*環論やそのK理論・タイリング空間の研究などと密接に関わっており、私はこれらの複合領域で研究を行っている。Giordano・Putnam・Skauの3人による共同研究は1990年代から始められ、整数群がカントール集合に極小に作用している場合に、軌道同型による分類が確立された。また対応するC*環の分類も成され、強軌道同型という新しい概念も提案された。しかし階数2の自由アーベル群による作用の場合には、状況が飛躍的に複雑化してしまい、ほとんど進展の見られない状態が長らく続いていた。私を加えたこの4名による共同研究は平成17年6月から始まった。平成17年度において私達は、階数2の自由アーベル群がカントール集合に極小に作用している場合に、長年の懸案であった軌道同型による分類に成功した。これはこの分野における1つのブレークスルーと見なされている。本年度はその成果を研究論文としてまとめるとともに、さらにその研究を継続し、任意の有限生成自由アーベル群がカントール集合に極小に作用している場合に、考察を広げた。これらの成果は、対応するC*環の分類やそのK理論の計算などにも応用されうる可能性を持っていると、期待されている。しかし一般の有限生成アーベル群による作用の場合には状況が飛躍的に複雑化してしまい、ほとんど進展の見られない状態が長らく続いていた。平成17年度において私達は、階数2の自由アーベル群が作用している場合に長年の懸案であった軌道同型による分類に成功し、翌年度にその成果は研究論文としてまとめられた。平成19年度にはその結果をさらに拡張し、有限生成自由アーベル群のカントール集合への極小作用を軌道同型で分類することに成功した。単純なC*環への自由アーベル群の作用に関しても成果をあげた。具体的には、勝良健史(東京大学COE研究員)との共同研究により、階数2の自由アーベル群のUHF環への作用を分類した。また、2個の生成元を持つCuntz環への階数Nの自由アーベル群の作用についても分類に成功した。これらの研究で培われたアイデアを極小力学系から生じるC*環に応用できないか、模索中である。T. Giordano(オタワ大学教授)・I. F. Putnam(ビクトリア大学教授)・C. F. Skau(ノルウェー科学技術大学教授)との共同研究によって、カントール集合上の極小な同値関係の軌道同型による分類に関して、成果をあげた。私を加えたこの4名はこの難題に取り組み、有限生成自由アーベル群のカントール集合への極小作用を軌道同型で分類することに成功した。具体的には、勝良健史(慶応義塾大学講師)との共同研究により、階数2の自由アーベル

群のUHF環への作用を分類した。また、2個の生成元を持つCuntz環への階数Nの自由アーベル群の作用についても分類に成功した。さらに、泉正己(京都大学教授)との共同研究により、Kirchberg環という広いクラスのC*環に対して、階数2の自由アーベル群のある種の作用を分類する事にも成功した。これらの研究で培われたアイデアを極小力学系から生じるC*環に応用できないか、模索中である。
粉粒体マイクロダイナミクスに基づく計算機シミュレーションとその検証

粉粒体現像は昔から数理的解析の困難な現象として、多くの研究者を悩ましてきた。実験による相関式の導出が研究スタイルとしても定着し、基礎方程式から出発する数理的な方法はなかなか育たなかった。しかし個々の粒子に着目する離散型シミュレーションが計算機の能力の拡大によってようやく可能となったことから、この分野を取り巻く状況に大きな変化が見え始めた。本研究はこのような背景のもとに計画され、以下の2項目の目的を掲げた。(1)離散粒子法を定量的一致を与える方法へ発展させること、(2)3次元の大規模シミュレーションへ発展させる。定量的一致を得るには、付着力、非球形度その他の影響を考慮したモデルを開発すると同時に実験による詳細な検証が不可欠である。従って(1)の目的のために高速ビデオおよび画像解析装置を用いた実験装置を組立て測定を行い、定性的のみならず定量的にも計算と実験の比較を行った。種々の場合の比較によってモデルの欠陥が明らかになった。欠陥を解決するために考案された非球形モデルのように、検証実験は数値解析で用いるモデルの精密化にきわめて有効であった。当初、付着力に関しては液膜によるものを解析する予定であったが、静電気による付着力に注目した。さらに粒子が流体中で分散状態にある場合にも計算を行った。これについては粒子クラスターの形成が循環流動層の分野で非常に大きな関心を持たれているが、粒子間衝突の繰り返しによって形成されることが本研究で明らかになった。(2)の目的に先立ち本研究では比較的少ない粒子数の計算によってボールミル内と流動層について2次元と3次元の比較を行った。ついで軸対象な流れ場を扱い、粒子運動については3次元の、流体運動については軸対象2次元という準3次元的計算法を考案し計算を行った。この手法により軸対象容器が主な実際の化学装置に対する計算が可能であるこことが明らかになった。球形粒子をつなぎ合わせることによる非球形粒子を作成し、非球形度の影響について調べた。その結果、球形粒子では満足に求めることができなかった安息角を得ることができた。アメリカのグループ(ラブレス研究所、ニューメキシコ州)から提供された、回転容器内で粒子が作る安息角の実測データと比較したところ、予想以上のよい一致を得ることができた。1995年開催の国際会議で発表の予定である。また基礎的研究として、単純剪断流れにおける粒子運動を数値計算し、この研究においても非球形度の影響について調べた。この研究は7年度に実施する粒子群の応力・歪み関係の研究の基礎となるものである。さらに購入した高速ビデオを駆使し、従来の当グループでは困難であった種々の粒子運動の定量的データを直接得た。その結果、計算で用いたモデルの問題点のいくつかを明らかにすることができた。先ず、ホッパーから流出する粒子の速度を詳細に計測し、当研究グループの離散要素法による計算結果と比較した。その結果、非付着性粒子に関しては、従来のモデルがほぼ満足な結果を与えることがわかった。続いて、回転容器内の粒子運動を計測し、やはり離散要素法による計算結果と比較した。その結果粒子運動における力のバランスに関して、単純かつ実用的なモデルを作成することに成功した。ついで、粒子が分散する固気混相流で観測される粒子クラスターについて、その大きさや速度を計測した。粒子クラスターについては、DSMC法によって詳細な計算を行っている。計算でも予測されたように、クラスターはきわめて複雑な挙動を示し、計算との詳細な比較には至らなかったが、これについては7年度に改めて取り組む予定である。粉粒体実験で広く行なわれている相似法則の追求を数値実験で行った。

運動の場としては移動周期境界に囲まれる単純せん断流れを選んだ。粒子としては前年度から開発してきた複数の粒子をつなぎ合わせて作成される非球形粒子を用いた。粒子流においてはせん断応力は一般に対流モードろ接触モードに分離されるが、それぞれについて粒子形状の影響を調べた。先ず対流モードは平均自由行程で整理することで、そして接触モードは固体体積率で整理すれば粒子形状によらない関係が得られることを明らかにした。本研究の目的である粒子モデルの精密化の一貫として静電気の影響についても新しいモデルを考案し計算写機内のトナー粒子とキャリヤ-粒子を対象に計算を行った。以上の研究と並行し流動層についても研究を行った。その1つは粒子分散系の流動層で、通常高速流動層と呼ばれる流動層を対象に計算を行い、粒子クラスターが粒子間衝突の繰り返しで生じることを明らかにし、さらに粒径や濃度の影響を調べた。また濃厚な流動層に関しては3次元計算について新しい試みを行った。容易に想像できるように3次元計算はきわめて大きな計算負荷を伴う。現実的な手法として本研究では粒子については厳密に3次元的に扱うが、流体については軸対象性を仮定する方法を試みた。軸対象容器における流動層に対してはこの手法がきわめて有効であるが明らかになった。また高速ビデオおよび画像解析装置を用いて回転容器内の粒子運動や流動層の粒子運動の計測を行い、計算結果と比較した。種々の場合の比較によってモデルの欠陥が明らかになった。欠陥を解決するために考案された非球形モデルのように、検証実験は数値解析で用いるモデルの精密化にきわめて有効であった。
分裂彗星核の非均質性から探る原始太陽系円盤中の微惑星移動

本研究は、太陽系の化石とも呼べる彗星(始原天体)に含まれる化学組成比を元にして、私たちの太陽系のもととなった物質を探ることを主眼にしている。本研究では多数の破片に分裂したシュバスマン・バハマン第3彗星の観測を元に、もともとの彗星核に内在していた非均質性について議論した。その結果、彗星核は非常に均質であり、原始太陽系円盤内での微惑星の動径方向移動はあまり顕著ではなかったのではないかという結論に達した。また、その他の彗星についても、近赤外線高分散分光観測を多数実施し、その統計的性質に迫った。その結果、従来提案されているような単純な分類では不十分であることを明らかにした。我々の太陽系は約46億年前に、分子雲と呼ばれる希薄なガスと固体微粒子から成る天体中で、一部のガスと固体微粒子が重力的に収縮することで誕生した。その際、原始太陽形成雲と呼ばれる、原始太陽と円盤状のガス(+固体微粒子)からなる天体の段階を経ている。この円盤中で、「微惑星」と呼ばれる、数キロメートルサイズの天体が多数、形成され、これらの衝突合体によって現在の惑星が誕生したというのが、太陽系形成に関する標準シナリオである。この微惑星集積物の一部は、現在でも太陽系の外縁部に残存じており、更にその一部は、彗星として太陽に近づく軌道上を運動している。本研究では、この彗星の内部構造について議論している。研究代表者は、NASAが行ったDeep Impact計画の実施にあたって得られたデータの解析およびシュバスマン・バハマン第3彗星の観測結果について解析を行った。特に後者は、一つの彗星が多数の分裂片に分裂したことを利用し、個々の分裂片の可視および近赤外波長域における分光観測結果から、彗星核内部の非均質性について調べた。観測によって、彗星核中の氷に含まれる多数の分子が検出された。その結果、いずれの波長域で観測された分子についても、異なる分裂片において同じ分子組成比が得られた。また、その組成比は他の一般的な彗星に比べても特異なものであり、その起源については現在のところ未解明である。一方、ガス(氷成分)だけでなく、固体微粒子の特徴についても議論した。得られた結論は「彗星核の内部は均質である」ということであり、この事は、ほぼ同様の環境で形成された微惑星同士が合体して彗星核を形成したことを意味しており、微惑星の太陽系内での移動など、微惑星集積過程に対する制約を与えると期待される。本年度は、シュバスマン・バハマン第3彗星の可視光分光データに基づいて、その核の非均質性を議論した。近赤外線波長域で得られた有機分子だけでなく、可視光領域に見照れるCN、C2、NH2なども含めて議論を行い、分裂前の状態との比較も行うことができた。その結果、1.分裂後の彗星核BとCは誤差範囲で一致する組成であった、2.分裂前の結果と比較することで、太陽系内を運動している間の経年変化の傾向について明らかにできた。また、更に多くの彗星について、近赤外波長域のデータ・サンプルを増やすため、C/2004Q2(Machholz)彗星およびC/2001Q4(NEAT)彗星のデータ解析を行った。その結果、後者の彗星は過去のオールト雲彗星と同様の分子組成を示していたが、前者は、これまでに特異とされてきたグループと通常のノーマルなグループの中間に位置するメンバーであることが分かった。これにより、彗星の組成によるグループ分けにおいて、中間的なメンバーが存在することが明らかになり、分類そのものが離散的になるべきかどうかについて、疑問を投げかけることとなった。同様の結果は、特にH20やCH4といった分子の原子核スピン異性体存在比、そしてメタン分子の重水素/水素比についても明らかになっている(メタン分子の重水素/水素比については彗星における値を世界で初めて明らかにすることができた)。その結果、C/2004Q2(Machholz)彗星は他のノーマルな彗星よりもやや暖かな環境下で形成された可能性が高いことがわかった。