hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンクリート構造物の機能性設計に関する研究

コンクリート構造物に対する従来からの強度設計に加えて,コンクリートの有する諸特性を生かした構造材としての適切な利用をさらに拡げる上で,強度性能以外の種々の力学機能をとりあげこれらの諸機能を定量化しその設計への組入れについて検討した総合的にコンクリート構造物の機能性設計を進展させる目的で行われた本研究において得られた主な成果を以下に示す.(1)RCおよびPCばりの靱性を評価するためのタフネス指数を部材の断面構成と材料特性および軸力の関数として定義し,所要の靱性を与える靱性設計ではこのタフネス指数を適切とすればよいことを実験的にも明らかにした.また,高ひびわれ耐力,高強度,高靱性のPRC曲げ部材の開発を行った.(2)コンクリートの耐摩粍性について衝撃摩粍試験およびすりみがき試験を行った結果,両者の摩粍形態がやや異なること,衝撃摩粍抵抗増大には乾燥状態では鋼繊維混入の効果が大であり湿潤状態では強度の増大のみが効果があること,すりみがき抵抗の増大には両者が効果があることを明らかにした.(3)コンクリート構造物の耐衝撃設計については,積層化有限要素法を解析に取入れることによりRC版構造の衝撃版壊挙動が精度よく推定できること,衝撃作用を受けるRC高欄は高次振動モードの影響でせん断の影響が卓越することを明らかにし,せん断補強によるコンクリート片飛散防止を検討した.(4)コンクリート構造物の耐食設計については塩害を対象として,合成樹脂材によるコンクリートの表面処理をとりあげ,酸素・水および水蒸気の拡散挙動について検討し,酸素の拡散係数,合成樹脂タイプによる表面処理の影響コンクリートの密実性,塩化物イオンの影響等について検討した.また耐食設計と密接に関係するASR抑制効果を各種のFAとPBSについて調べた.(5)耐疲労設計についてはとくに反覆載荷による損傷度を振動特性の変化から定量化する方法について検討した.コンクリート構造物に対する従来からの強度設計に加えて,コンクリートの有する諸特性を生かした構造材としての適切な利用をさらに拡げる上で,強度性能以外の種々の力学機能をとりあげこれらの諸機能を定量化しその設計への組入れについて検討した総合的にコンクリート構造物の機能性設計を進展させる目的で行われた本研究において得られた主な成果を以下に示す.(1)RCおよびPCばりの靱性を評価するためのタフネス指数を部材の断面構成と材料特性および軸力の関数として定義し,所要の靱性を与える靱性設計ではこのタフネス指数を適切とすればよいことを実験的にも明らかにした.また,高ひびわれ耐力,高強度,高靱性のPRC曲げ部材の開発を行った.(2)コンクリートの耐摩粍性について衝撃摩粍試験およびすりみがき試験を行った結果,両者の摩粍形態がやや異なること,衝撃摩粍抵抗増大には乾燥状態では鋼繊維混入の効果が大であり湿潤状態では強度の増大のみが効果があること,すりみがき抵抗の増大には両者が効果があることを明らかにした.(3)コンクリート構造物の耐衝撃設計については,積層化有限要素法を解析に取入れることによりRC版構造の衝撃版壊挙動が精度よく推定できること,衝撃作用を受けるRC高欄は高次振動モードの影響でせん断の影響が卓越することを明らかにし,せん断補強によるコンクリート片飛散防止を検討した.(4)コンクリート構造物の耐食設計については塩害を対象として,合成樹脂材によるコンクリートの表面処理をとりあげ,酸素・水および水蒸気の拡散挙動について検討し,酸素の拡散係数,合成樹脂タイプによる表面処理の影響コンクリートの密実性,塩化物イオンの影響等について検討した.また耐食設計と密接に関係するASR抑制効果を各種のFAとPBSについて調べた.(5)耐疲労設計についてはとくに反覆載荷による損傷度を振動特性の変化から定量化する方法について検討した.コンクリート構造物の靭性設計については、曲げ・軸力作用下での付着特性をも考慮した部材の靭性の定量化モデル作成のための実験を行い、コンクリートと鉄筋との付着特性および鉄筋比が部材のみかけの降伏および伸び能力に与える影響が大きいことを定量的に明らかにし、また鋼繊維補強コンクリートは付着が大きく普通コンクリートと異なる取扱いの必要性を示した。耐麻耗設計については、鋼球落下方式の衝撃摩耗試験機を用いて強度レベルならびに鋼繊維混入量の異なる各種コンクリートに対する衝撃摩耗特性の検討を行い、すりみがきに対する抵抗が衝撃摩耗抵抗とやや異なること、コンクリートの圧縮強度の衝撃摩耗抵抗性に与える影響は小さく鋼繊維混入の与える影響が大きいことが判明した。耐衝撃設計については、実物大のRC版及びPC高欄についての衝撃破壊試験を行うと同時に三次元の有限要素法を用いて数値解析を行い、それらの結果に基づき、各種RC版及び高欄の力学的挙動を解析的に求め、材料特性等の効果を明らかにすると共に、主に曲げ破壊に至るRC高欄に着目した耐衝撃設計のフローを作成した。耐食設計については、コンクリート中での酸素の拡散挙動を把握するための実験を行ない、次のような結果を得た。(1)気中環境におけるコンクリート中での酸素の拡散定数は【10^(-5)】【10^(-6)】【cm^2】/secの範囲にある,(2)酸素の拡散定数はコンクリートの水セメント比・含水率および環境条件等の影響を受ける,(3)コンクリート中の塩化物イオン量が腐食発生レベル以上である場合には比較的短期間の内に鋼材軸方向ひぴわれが発生する。耐疲労設計については、疲労損傷に伴う固有振動数の低下による損傷程度を判定する上で、鉄筋の定着方法の異なる高橋脚モデルの両振り試験を行い振動特性の変化について検討している。

コンクリート構造物に対する従来からの強度設計に加えて,コンクリートの有する諸特性を生かした構造材としての適切な利用をさらに拡げる上で,強度性能以外の種々の力学機能をとりあげこれらの諸機能を定量化しその設計への組入れについて検討した総合的にコンクリート構造物の機能性設計を進展させる目的で行われた本研究において得られた主な成果を以下に示す.(1)RCおよびPCばりの靭性を評価するためのタフネス指数を部材の断面構成と材料特性および軸力の関数として定義し,所要の靭性を与える靭性設計ではこのタフネス指数を適切とすればよいことを実験的にも明らかにした.また,高ひびわれ耐力,高強度,高靭性のPRC曲げ部材の開発を行った.(2)コンクリートの耐摩耗性について衝撃摩耗試験およびすりみがき試験を行った結果,両者の摩耗形態がやや異なること,衝撃摩耗抵抗増大には乾燥状態では鋼繊維混入の効果が大であり湿潤状態では強度の増大のみが効果があること,すりみがき抵抗の増大には両者が効果があることを明らかにした.(3)コンクリート構造物の耐衝撃設計については,積層化有限要素法を解析に取入れることによりRC版構造の衝撃破壊挙動が精度よく推定できること,衝撃作用を受けるRC高欄は高次振動モードの影響でせん断の影響が卓越することを明らかにし,せん断補強によるコンクリート片飛散防止を検討した.(4)コンクリート構造物の耐食設計については塩害を対象として,合成樹脂材によるコンクリートの表面処理をとりあげ,酸素・水および水蒸気の拡散挙動について検討し,酸素の拡散係数,合成樹脂タイプによる表面処理の影響,コンクリートの密実性,塩化物イオンの影響等について検討した.また耐食設計と密接に関係するASR抑制効果を各種のFAとPBSについて調べた.(5)耐疲労設計についてはとくに反覆載荷による損傷度を振動特性の変化から定量化する方法について検討した.
射影多様体の定義イデアルと埋込みの構造

射影多様体に対して,その多様体が像と双有理にならないような点射影の中心を,非双有理中心と呼ぶ.本研究課題では,非双有理中心を持つ,射影多様体の特徴付けを与えた.この特徴付けは,非双有理中心を持つ射影多様体を構成法も与える.この特徴付け結果,特に,非特異な射影多様体のイデアル層のある種の半豊富を示し,イデアル層のregularityの評価を改良した.他方で,点射影の応用として,二重点因子と呼ばれる因子の豊富性が得られた.射影多様体に対して,その多様体が像と双有理にならないような点射影の中心を,非双有理中心と呼ぶ.本研究課題では,非双有理中心を持つ,射影多様体の特徴付けを与えた.この特徴付けは,非双有理中心を持つ射影多様体を構成法も与える.この特徴付け結果,特に,非特異な射影多様体のイデアル層のある種の半豊富を示し,イデアル層のregularityの評価を改良した.他方で,点射影の応用として,二重点因子と呼ばれる因子の豊富性が得られた.次数d,余次元eの射影多様体Xは,次数d-e+1以下の超曲面の共通部分E(X)と一致するかという射影多様体の埋込みの性質に関する問題を中心に研究を行った.B(X)を,Xが双有理に写されない線形射影のXの外の中心点の集まりとし,C(X)を,Xが双有理に写されない線形射影のX内の中心点の集まりとする.このとき,E(X)とXは,B(X)を除くと集合として一致し,また,E(X)とXは,B(X),C(X)そしてXの特異点集合を除くとスキームとして一致することが分かっている.そこで,昨年度に引き続き,空でないB(X)やC(X)を持つような射影多様体Xを特徴づけることを重点に研究を行った.その結果,C(X)が空でない射影多様体Xは,大雑把にいって,ある多様体上の錐の余次元が1の部分多様体であることがわかった.さらに,錐の特異点解消と,そこでの多様体Xの引き戻しの特徴づけを,一部まだ不十分なところが残っているが,ほぼ行うことができた.これをもとにして,第一に,錐の特異点解消の中でのXの引き戻しを定義する方程式から,C(X)をXから分離する超曲面を構成する方法を,得ることができた.これらの超曲面について十分な情報を得るには至らなかったが,この点は次年度以降の研究課題であることが明確になった.第二に,C(X)の既約成分の次元に関する不等式の精密化が得られた.C(X)の既約成分Lの次元は,LでのXのガウス写像が定値のときは,Xの特異点集合の次元よりも高々1大きく,LでのXのガウス写像が非定値のときは,Xの特異点集合の次元よりも高々2大きいことがわかった.LでのXのガウス写像が非定値のときは,Xは有理曲線上のスクロールの既約な因子の像になっていることもわかったので,特に,dim C(X)=1となる非特異多様体Xを特徴づけることができた.昨年度に引き続き,次数d,余次元eの射影多様体Xは,次数d-e+1以下の超曲面の共通部分E(X)と一致するかという射影多様体の埋込みの問題の解決を目標に研究を行った.そのため特に,Xが双有理に写されない線形射影のXの外の中心点の集まりB(X)と,Xが双有理に写されない線形射影のX内の中心点の集まりC(X)の構造及び,B(X)とC(X)を持つ射影多様体の特徴づけとその構成方法を研究した.本年度は特に,C(X)が空でない射影多様体の構成法を与え,C(X)をXから分離する超曲面を具体的に書き下した.実際,Xは,(dim X+1)-次元のスクロールとして双有理に写された射影束Fの因子の像となっているので,その因子のFでの方程式とF上の線形系を使い,方程式を与えた.これに基づき,C(X)が空でない射影多様体の具体例を構成し,定義方程式を検討した.しかし,その次数の上限を与えることは,B(X)の場合も含めて,次年度以降の課題となった.構成法と関連して,線形部分空間がB(X)やC(X)の既約成分となるための条件を得ることができた.更に,B(X)やC(X)を持つ射影多様体の特徴づけの応用として,非特異影多様体のイデアルを(d-e+1)次だけ捻ると半豊富となることを証明した.実際は,より強く,捻られたイデアルは,固定点を持たないことが期待されている.この半豊富性より,Mumford-Bertrum-Ein-Lazarsfeldによって示されていたCastelnuovo-Mumford regularityの上限を改良し,非特異影多様体のイデアルは(e(d-e)+1)-regularであることを示し,加えて,漸近的なregularityの上限がd-e+1となることを示した.

後者により,regularity予想の一つの状況証拠を得ることができた.本年度は主に,昨年度までの射影多様体の非双有理中心点の研究から着想した,二重点因子の豊富性の問題を考察し,そのために,一般内点からの線形射影が例外因子を持つ射影多様体を分類した.射影多様体の双有理中心点とは,その点からの線形射影により,射影多様体が像と双有理にならない中心点のことである.射影多様体が非特異な場合に,二重点因子とは,Hを超平面切断因子,Kを標準因子とするとき,因子(d-n-2)H-Kのことである.一ただし,dは多様体の次数,nは多様体の次元を表す.これまでに,Mumfordにより,この因子は固定点を持たないことが知られていた.昨年度までの研究で,非双有理中心点でない射影多様体の点を一つ選ぶと,それに対し十分一般の内点が張る線形部分空間からの線形射影は,選ばれた点で埋め込みとなることがわかっていた.本研究では,この線形射影を用いて,(d-n-2)の部分を小さく取り替えるアイデアで,問題を考察した.始めに「非特異な射影多様体で,m個の一般内点からの線形射影が例外因子を持たないとすると,二重点因子の一種(d-n-2-m)H-Kの固定点は,非双有理中心内点の集合に含まれる」ことを示した.昨年度までの研究により,非双有理中心内点をもつ射影多様体の特徴付けがあるので,一般内点からの線形射影が例外因子を持つ場合の分類が主な問題となる.この問題を非特異とは限らない射影多様体に対し考察し,分類を得ることができた.この結果,いくつかの場合を除くと,非特異射影多様体に対し(d-n-e-1)H-Kは高々有限個の固定点を持ち,(d-n-e)H-Kは豊富であることが証明できた.ここで,eは射影多様体の余次元を表す.応用として,未解決問題regularity予想の一部をなす,「非特異射影多様体の構造層のregularityは,d-e以下である」ことが証明できた.
中緯度オゾン層破壊の化学過程の研究

北海道の陸別町に我々の開発した高精度のフーリエ変換型の赤外分光器システム、太陽追尾装置を1995年5月に移動し、太陽追尾装置の光軸の再調整を行った結果、十分な波数分解能とS/N比を持つ赤外スペクトルが得られた。7月より本格的な赤外分光観測が実施され、1995年9月から1996年3月まで毎月観測を行った。特に12月から3月は殆ど途切れなく観測が行われた。この観測の結果、塩酸(HCl)、弗化水素(HF)、硝酸(HNO_3)、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO_2)、オゾン(O_3)の柱密度の数多くのデータが得られた。HCl, HF, HNO_3は夏に極小を示し冬に向けて増加するという季節変動をしている。またこれらの成分の短期的な変動は極めて良く同時に起きていることが分かった。特にHNO_3は秋から冬にかけて急激な増加が見られた。これはおそらく、日射が弱くなる時期にHNO_3の光解離速度が遅くなる一方NO_Xの不均一反応などによる酸化が進むことによると考えられる。一方、可視分光器による連続したNO_<2,>オゾンの全量を連続的に観測した。また名古屋大学太陽地球環境研究所付属母子里観測所に設置してある可視分光器でも継続してNO_2,オゾンの全量を連続的に観測した。エアロゾルの観測は稚内に設置されているライダーにより継続的に実施した。今後中緯度オゾン化学過程に関する詳細な研究を、これらの得られたデータセットから行うことが可能となった。北海道での塩素化合物、窒素化合物の観測を行なうために我々の開発した高精度のフーリエ変換型の赤外分光器システムを整備した。特に硝酸の測定精度を大幅に向上させた。太陽追尾装置については、北海道の寒地の使用に耐えまた限られたスペースで使用可能なものを購入し試験した。豊川での試験観測では、太陽光の塩素化合物、窒素化合物による吸収スペクトルを高精度で測定することに成功した。また、観測された吸収スペクトルから、塩素化合物、窒素化合物の存在量を求めるためのアルゴリズムを開発し、外国で開発されたものと比較し良い一致を見た。このように観測に必要なハードウエアー、ソフトウエアーともに大きく進展させることが出来た。一方、可視分光器を陸別の町の水銀灯の影響を受けない場所に設置し観測を開始し、以後連続した二酸化窒素(NO_2),オゾンの全量を連続的に観測している。また名古屋大学太陽地球環境研究所付属母子里観測所に設置してある可視分光器でも継続してNO_2、オゾンの全量を連続的に観測している。エアロゾンの観測は稚内に設置されているライダーにより実施しつつある。ドブソン分光計によるオゾン全量,オゾンゾンデによるオゾンの高度分布については札幌における気象庁の定常観測データを取得した。この観測の結果、塩酸(HCl)、弗化水素(HF)、硫酸(HNO_3、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO_2)、オゾン(O_3)の柱密度の数多くのデータが得られた。HCl,HF,HNO_3は夏に極小を示し冬に向けて増加するという季節変動をしている。

またこれらの成分の短期的な変動は極めて良く同時に起きていることが分かった。特にHNO_3は秋から冬にかけて急激な増加が見られた。これはおそらく、日射が弱くなる時期にHNO_3の光解離速度が遅くなる一方NO_xの不均一反応などによる酸化が進むことによると考えられる。一方、可視分光器による連続したNO_2,オゾンの全量を連続的に観測した。また名古屋大学太陽地球環境研究所付属母子里観測所に設置してある可視分光器でも継続してNO_2,オゾンの全量を連続的に観測した。エアロゾルの観測は稚内に設置されているライダーにより継続的に実施した。今後中緯度オゾン化学過程に関する詳細な研究を、これらの得られたデータセットから行うことが可能となった。
視覚障害者を対象としたあはき師養成課程での3Dプリンターの活用とその効果について

研究目的:本研究では、盲学校あはき師養成課程において学習で使用する触察教材を3Dプリンターで作成し、既存教材と組合せた授業実践を行い、1教材の有用性や教材内容の整理・検討と、2作成した教材を活用した指導法の検討を実施することにより、理療科における3Dプリンター作成教材を取り入れた指導の有用性について検討した。研究方法: A視覚特別支援学校高等部専攻科理療科及び保健理療科に在籍する生徒に対して、3Dプリンターで作成した教材を使用して授業を実施しした後、被験者に対して、質問紙を実施した。また、動画記録を基に、教材の使用時間を測定した。授業における学習内容は、既存の模型教材が存在しない単弦を選定し、教材作成に当たっては、3Dプリンターの機器特性を加味した上で、触察に適した大きさ、形状を検討して作成した。研究結果:質問紙調査の結果から、3Dプリンターで作成した教材に対して、好意的印象を持つとともに、学習に効果があると感じているとの回答が多数みられた。また、動画記録から、指導時間中に3Dプリンター作成教材を主体的に触察する時間が約75%を示した。これらの結果から、3Dプリンターにより作成された教材が盲学校のあはき師養成課程において学習理解に一定の有用性と今後の活用に対する可能性がることが示唆された。また、デジタルデータを活用し、容易に教材を複製することで、対象生徒一人一人に教材を渡すことが可能となったことにより、既存の模型教材では十分に学習できなかった内容を学習することができ、指導者・生徒双方に有用な学習環境を提供することが可能であることも示された。
ATP結合蛋白質によるシグナル伝達機構の解明

申請者らは膵β細胞のATP感受性K(K_<ATP>)チャネルがKir6.2とABC蛋白ファミリーに属するスルホニル尿素(SU)受容体SUR1の2つのサブユニットの複合体であること(Inagaki,et al.Science 270:1166,1995)、さらに心筋・骨格筋のK_<ATP>チャネルがKir6.2スルホニル尿素受容体とSUR2の複合体であることを明らかにした(Inagaki et al.,Neuron 16:1011,1996)。平成9年度には、これらのKir6.2とSURの両サブユニットのストイキオメトリーについて検討を加え、膵β細胞のK_<ATP>チャネルがKir6.2とSUR1のヘテロ8量体の構造をとる可能性を示した(Inagaki et al.FEBS Lett.409:232,1997)。次に、K_<ATP>チャネルのATP/ADPシグナルによる調節機構を解明する目的で、SUR1の2つのヌクレオチド結合ドメイン(NBF-1,-2)に対するATPの結合をフォトラベル法を用いて検討した。その結果、ATPがNBF-1に高親和性に結合すること、MgADPがNBF-2に作用することによってATPのNBF-1に対する結合を阻害することが明らかとなった。(Ueda et al.,J.Biol.Chem.272:22983,1997)。さらに、Kir6.2のdominant negativefromを過剰発現させ膵β細胞のK_<ATP>チャネルの機能を破壊したトランスジェニックマウスを作成し、このマウスは新生児期には膵ラ氏島の形態は正常でむしろ低血糖を呈するものの、その後次第に膵β細胞のアポトーシスが起こり糖尿病を発症することを報告し、K_<ATP>チャネルが糖尿病の発症に重要であるだけでなく膵ラ氏島の発生・分化にも重要であることを明らかにした(Miki,T.,et al,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,94:11969,1997)。
妊娠高血圧症候群予防のための妊娠期における睡眠教育が血圧に与える効果の検証

本研究は、正常な妊娠経過をたどる初妊婦を対象に妊娠中の睡眠に関する健康教育を実施し、妊娠末期の血圧に与える効果の検証を行い、妊娠高血圧症候群の予防に向けた睡眠健康教育を検討することを目的とした研究である。研究計画では、平成27年度後半より調査及び介入を実施する予定であった。しかし、本研究の基盤となる研究が調査対象数の関係で平成28年8月まで延長となった。本研究の基盤となる研究とは、妊娠初期の睡眠の質と妊娠期間中の血圧との関連性を明らかにするものであり、この基盤となる研究の結果が、妊娠期の睡眠教育の必要性を示すものである。そのため、基盤となる研究の終了後、平成28年12月より本研究である調査および介入研究をスタートし、平成30年7月には調査が終了する予定である。そのため、本研究事業期間を平成30年度まで延長した。現在126名のリクルートを終え、120名が出産に至り、調査が終了している。研究内容は、妊娠初期にリクルートを行い、妊娠初期・中期・末期において、睡眠に関する質問紙調査と家庭血圧測定を調査し、妊娠中期には睡眠に関する生活習慣の保健指導を実施している。この睡眠に関する保健指導は、日本看護協会「睡眠に関する地域保健活動実践ガイドブック」と厚生労働省精神・神経疾患研究委託費「睡眠障害の診断・治療ガイドライン作成とその実証的研究班」をもとに、妊婦の日常生活に取り入れやすい生活習慣をパンフレットと口頭で説明するものである。本研究計画は、平成27年度後半から平成29年度前半までの期間で妊娠期の血圧と睡眠の調査と睡眠教育の介入研究を行う予定であった。しかし、本研究の基盤となる妊娠初期の睡眠の質と妊娠期の血圧との関連性を明らかにする研究の研究対象者数が予定より少なかったため、基盤となる研究を平成28年8月まで延長した。そのため、本研究の調査および介入研究の開始が、平成28年12月となり、予定より1年遅い開始となった。現在、126名のリクルートを行い、120名まで出産が終了している。平成30年7月までの出産予定の研究対象者のデータを回収予定であるため、研究対象者の確保およびデータの回収は、順調に進んでいる。本研究の開始は遅れていたが、研究対象者のリクルートは、平成29年12月で終了し、平成30年7月ですべての研究対象者の調査を終了する予定である。調査終了後は、データの分析を行い、国内学会での研究報告を予定している。研究実施期間(調査および介入期間)は変更となっているが、研究調査および介入内容についての変更・修正課題はなく、当初の計画通りに実施している。本研究は妊娠高血圧症候群の予防の為の睡眠教育が妊娠期の血圧に与える効果を検証するものである。研究開始に向けた準備として1.研究実施に向けた研究環境を整えた。【研究に必要な物品の購入、睡眠及び妊娠高血圧症候群に関する書籍等の購入、本研究に関連する研究セミナーへ参加】物品の購入により研究に必要な資料や研究協力施設への説明書類の作成・印刷を行い、研究の物理的準備を行うことが出来た。また研究セミナーへの参加では、本研究の分析方法から調査項目に関する示唆を得ることができ、統計学専門者から助言をいただくことができ、研究計画がより充実したものになった。2.研究協力施設と計画実施に向けた施設スタッフの役割について打ち合わせ。【本研究における役割および研究対象者への対応等について詳細な打ち合わせ】基盤となる調査研究を行っている施設で、本研究も行う予定である。基盤となる調査研究では、妊婦96名を対象に血圧と睡眠について妊娠初期・中期・末期の3期における縦断的調査を行った。その結果妊娠初期の妊婦の睡眠状況は、妊娠初期から末期への血圧の上昇に関連することを明らかにした。この基盤となる調査研究の実施において施設のスタッフは、各自役割を決めた上で調査実施の協力を得られたため順調に研究を遂行することが出来た。本研究を実施するにあたり、スタッフの協力体制の基盤は出来ているため、本研究での新たな役割や調査を行う上での注意点等の打ち合わせを行った。基盤となる調査研究が平成28年4月まで延長したため、本研究の実施には至らなかった。しかし、本研究実施に向けた環境は整ったので、平成28年度は本研究を開始する予定である。本研究の内容は、妊娠初期に睡眠に関する健康教育を実施し、妊娠初期・中期・末期の3期において睡眠と血圧を縦断的に調査し、睡眠教育が妊婦の妊娠初期から末期の血圧の変化に効果があるか検証する。平成27年度後半期に本研究を開始する予定であったが開始できず遅れている。遅れている理由として、基盤となる調査研究において、研究協力者の人数の確保が必要となり予定より延長し平成28年4月まで行った。基盤となる調査研究の研究対象者の条件と本研究の研究対象者の条件が重複する為、本研究の開始を遅らせることになったからである。平成28年4月には基盤となる調査研究が終了し、本研究の実施にむけて物理的環境の調整と研究協力施設の準備等が整っているため、当初の研究計画よりやや遅れているが調査は開始出来る状況である。本研究は、正常な妊娠経過をたどる初妊婦を対象に妊娠中期に睡眠に関する健康教育を実施し、妊娠末期の血圧に与える効果の検証を行い、妊娠高血圧症候群の予防に向けた睡眠健康教育を検討することを目的とした研究である。研究計画では、平成27年度後半より、調査および介入を実施する予定であった。

しかし、本研究の基盤となる研究が調査対象数の関係で平成28年8月まで延長となった。本研究の基盤となる研究とは、妊娠初期の睡眠の質と妊娠期間中の血圧との関連性を明らかにするものであり、この基盤となる研究の結果が、妊娠期の睡眠教育の必要性を示すものである。そのため、基盤となる研究の終了後平成28年12月より本研究である調査および介入研究のリクルートをスタートした。現在の研究対象者数は、67名である。(リクルートは73名、うち6名が中断:中断した内訳(調査参加の辞退3名、他施設への転院3名)。研究内容は、妊娠初期にリクルートを行い、睡眠に関する質問紙調査と家庭血圧測定法による血圧の測定を妊娠初期、妊娠中期、妊娠末期に実施し、妊娠中期には睡眠に関する生活習慣の保健指導を実施している。この睡眠に関する保健指導は、日本看護協会「睡眠に関する地域保健活動実践ガイドブック」と厚生労働省精神・神経疾患研究委託費「睡眠障害の診断・治療ガイドライン作成とその実証的研究班」をもとに、妊婦の日常生活に取り入れやすい生活習慣をパンフレットと口頭で説明するものである。今後、平成29年12月まで妊娠初期で受診した方を対象に研究協力のお願いを行い、平成30年8月頃に出産する方までを対象に縦断調査を行う予定である。現在妊娠初期まで調査が終了しているのは、49名、妊娠中期まで終了しているのは13名である。妊娠中期まで終了した13名は、睡眠教育の実施も終了している。13名のうち9名の妊婦は、睡眠教育で得られた生活改善項目の一部を生活に取り入れ、実施している。本研究計画書は、平成27年度後半から平成29年度前半までの期間で妊娠期の血圧と睡眠の調査と睡眠教育の介入研究を行う予定であった。しかし、本研究の基盤となる妊娠初期の睡眠の質と妊娠期の血圧との関連性を明らかにする研究の研究対象者数が予定より少なかったため、基盤となる研究を平成28年度8月まで延長した。そのため、本研究の調査および介入研究の開始が、平成28年12月となり、予定より約1年遅い開始となった。本研究の開始は遅れたが、開始後約5ヶ月が経過した現在、67名の研究対象者が確保できており、研究対象者の確保は順調に進んでいる。本研究で当初の計画通りに進まない場合の対応として、他施設での調査も開始すると記載している。しかし今回研究の開始が遅れた理由は、基盤となる研究が延長したことによることであり、また研究協力施設における初妊婦の受診者数が昨年度より増加していることから、他施設での調査の対応は不要であり、今後も計画書で挙げた施設で調査・介入の実施をおこなう予定である。本研究は、正常な妊娠経過をたどる初妊婦を対象に妊娠中の睡眠に関する健康教育を実施し、妊娠末期の血圧に与える効果の検証を行い、妊娠高血圧症候群の予防に向けた睡眠健康教育を検討することを目的とした研究である。研究計画では、平成27年度後半より調査及び介入を実施する予定であった。
炭素源の欠乏に関連して発現誘導される長距離移行性分泌型ペプチドの機能解析

ダイズより同定したペプチドPEX1の機能を解明するためにシロイヌナズナの3つのホモログ(AtPEX1a, AtPEX1b, AtPEX1c)に着目して、それらの機能を解析することを計画した。AtPEX1a, b, cノックアウト変異体における解析ではそれぞれ単独の変異では表現型が見られなかったが、AtPEX1a,b二重変異体では、葉に蓄積するデンプンの量が野生型よりも有意に増加していた。しかし、その一方でAtPEX1a, bの過剰発現体では野生型と比べてデンプンの蓄積量に変化は見られなかった。PEX1の機能を解明するための予備実験として、16時間明期/8時間暗期の光周期環境下でダイズに毛状根形質転換を行い、PEX1を根で過剰発現させた。暗期の終わりにそれらの個体から本葉を採取してルゴール染色を行なったところ、過剰発現させた個体からサンプリングした本葉では6個体中3個体においてデンプンの蓄積が観察されなかった。一方、コントロール(空ベクターを導入)では6個体中全ての個体においてデンプンの蓄積が観察された。このことから炭素源が欠乏するような条件で誘導されるPEX1は本葉に蓄積されるデンプンの代謝や輸送に何らかの影響を及ぼす可能性が考えられた。次に、シロイヌナズナにおけるPEX1ホモログ(AtPEX1)の機能解析を行うことにした。シロイヌナズナでは本葉に蓄積されたデンプンが明確に検出できなかったため、デンプンの蓄積をルゴール染色により明確に検出するための条件を検討した。その結果、バーミキュライトでシロイヌナズナを育てることにより、本葉のデンプンの蓄積が明確に検出できるようになった。この条件下でシロイヌナズナPEX1ホモログ遺伝子の発現を解析したところ、AtPEX1aとAtPEX1bがダイズPEX1と同じように暗処理で発現量が上昇し、スクロースの添加によりその上昇が抑えられることがわかった。次に長日条件(16時間明期/8時間暗期)と短日条件(10時間明期/14時間暗期)においてAtPEX1a, AtPEX1bの発現量の経時変化を調べたところ、短日条件下においてAtPEX1a,bともに暗期の終わりに発現量が上昇する傾向にあった。このことからAtPEX1a, bは短日条件で機能を発揮している可能性が考えられる。2015年4月および2016年4月に研究代表者は異動した。そのため異動前の準備、異動後の研究機器のセットアップ、遺伝子組み換え実験の実施に伴う手続き、実験サンプルの移送、実験条件の検討などに時間がかかり、研究に遅れが生じた。ダイズの本葉ではデンプンの蓄積を容易にルゴール染色により検出できたのに対し、シロイヌナズナでは当初の予想とは異なり、本研究の開始当初の生育条件ではルゴール染色によって明確にデンプンの蓄積を検出することができなかった。そのため、シロイヌナズナの生育条件やルゴール染色の方法を検討する必要が生じた。最終的にシロイヌナズナの本葉でもデンプンの蓄積を明確に検出できるようになったものの、結果的に実験条件の検討に時間を費やすことで遅れが生じた。一方で、ダイズの毛状根形質転換法を用いたPEX1過剰発現系統の表現型解析からはPEX1は本葉に蓄積されるデンプンの代謝や輸送に何らかの影響を及ぼす可能性が示唆されており、PEX1の機能に関する知見を得ることができた。また、AtPEX1a, bの経時的発現解析ではシロイヌナズナを短日条件で育てた場合、暗期の終わりに発現量が上昇することがわかり、AtPEX1a, bはともに短日条件で機能する可能性を見出すことができた。2016年度はAtPEX1過剰発現系統およびエストロゲン誘導性AtPEX1系統を作成し、T3世代の種子を獲得することができた。さらにそれぞれの形質転換系統についてAtPEX1の発現量を調べたところ、いずれの系統においてもAtPEX1の発現量(またはエストロゲンで誘導した際の発現量)が1000倍以上に上昇した系統を見出すことができた。また、葉のデンプン含量を測定する方法としてこれまではヨウ素デンプン反応を用いてきたが、この手法は簡便である一方で定量性に欠けており、シロイヌナズナでは明瞭な染色反応を観察することが難しかった。そこで定量的にデンプン含量を測定するためにグルコースオキシダーゼ法を導入した。この手法を用いて、AtPEX1過剰発現体の地上部のデンプン含量を測定したところ、コントロールと比べてデンプン含量が低くなる傾向が見られることがあったものの、有意差は見られなかった。その一方で、AtPEX1過剰発現体では花成の遅延が見られた。この表現型はデンプンが蓄積できなくなる変異体にも見られる表現型である。デンプンの蓄積量は培地に添加する窒素源の量にも影響されるため、添加する窒素源の濃度も検討したが、コントロールとの差異については大きな変化は見られなかった。一方、AtPEX1ノックアウト変異体を入手し地上部のデンプン含量を測定したが、野生型と変わらなかった。AtPEX1には複数のホモログが存在することから、これらが重複して機能している可能性がある。そこで現在AtPEX1とそのホモログの多重変異体を作製している。

当初、シロイヌナズナの葉に蓄積されたデンプンの検出には操作が簡便なヨウ素デンプン反応を用いることを計画していたが、栄養や光条件などの検討を繰り返してもシロイヌナズナでは葉におけるデンプンの染色度合いが安定しなかった。そのため、より厳密なデンプンの定量法であるグルコースオキシダーゼ法を導入することを計画し、その実験手法に習熟したり植物の処理条件を検討したりする必要が生じた。また、AtPEX1過剰発現体を作成したが、野生型と比べて有意な表現型が見られなかった。その原因として形質転換体の訓化や補償が考えられたため、エストロゲン誘導性プロモーターを用いたAtPEX1誘導系統を作成した。これらの研究計画の変更により遅延が生じた。ダイズより同定したペプチドPEX1の機能を解明するためにシロイヌナズナの3つのホモログ(AtPEX1a, AtPEX1b, AtPEX1c)に着目して、それらの機能を解析することを計画した。AtPEX1a, b, cノックアウト変異体における解析ではそれぞれ単独の変異では表現型が見られなかったが、AtPEX1a,b二重変異体では、葉に蓄積するデンプンの量が野生型よりも有意に増加していた。しかし、その一方でAtPEX1a, bの過剰発現体では野生型と比べてデンプンの蓄積量に変化は見られなかった。ダイズ毛状根形質転換法を用いた予備的な実験ではPEX1はデンプンの代謝や輸送に関する機能を持つことが示唆された。そこで、PEX1の機能をより詳細に調べるためにシロイヌナズナを用いて解析を行う。AtPEX1a, bは過剰発現させると地上部の成長を抑制してしまう可能性が考えられるため、Gain-of-functionによる表現型を解析する際には、AtPEX1a, bを維管束で強発現させたり誘導プロモーターを用いて行う。また、PEX1の機能を明らかにするにはgain-of-functionによる表現型の解析に加えてloss-of-functionの表現型の解析も必要である。AtPEX1a, bのノックアウト系統は既に他の研究グループにおいてCRISPR-Cas9を用いて作成されている。研究代表者はそのグループよりノックアウト系統の提供を受けることになっており、それらを用いてAtPEX1a, bの表現型解析を行う。現在の状況を打開するために二通りの推進方策を検討している。一つ目はシロイヌナズナを用いて、AtPEX1過剰発現系統またはエストロゲン誘導性AtPEX1系統において野生型と比べて有意な表現型が現れるような条件を探索する。具体的には光の強度やCO2濃度などを検討し、植物体がよりデンプンを蓄積しやすい環境下でAtPEX1の効果を解析する。また、現在作成中のAtPEX1とそのホモログの多重変異体系統を用いて表現型解析を行う。二つ目の方針として、既にPEX1の過剰発現による表現型を確認できているダイズを用いた解析を行うことを計画している。ダイズを用いた場合、シロイヌナズナのような詳細な解析は行うことは難しいが、葉から失われた炭素源の移行先について解析を行ったり、炭素源の代謝に関連する詳細な発現解析などを行ったりすることでPEX1の機能の解明につながる知見を得ることができると考えている。植物生理学研究代表者は前年度(2015年度)に人工気象器を購入したが、その価格は約95万円であり、当初計上していた物品費の予算の半分以上を消費した。そこで研究の遂行に支障を生じないようにするために研究代表者は2015年12月に30万円を前倒し請求した。
アンダーソン転移のユニバーサリティー

乱れた電子系におけるもっとも典型的な相転移であるアンダーソン転移について統計力学的観点から研究を行った。特に、強いスピン-軌道相互作用のある2次元ランダム系において、転移点近傍および金属相におけるエネルギー準位や波動関数のフラクタル構造などを調べた。本研究では、シュレ-ディンガー方程式を数値的に解くことにより、電子の拡散の様子を具体的に追い、波束の広がりや初期状態の波動関数との重なりの漸近的振る舞いを求めることにより、エネルギー準位のフラクタル構造を調べた。シュレ-ディンガー方程式を数値的に解く方法としては、指数演算子の高次分解の方法を用いた。この方法は、スピン-軌道相互作用を持つランダム系に対しても容易に応用でき、しかも、系を特徴づける時間反転に関する対称性を厳密に保存するという利点を持っている。このような方法により、一辺の長さが最大1000サイト程度の系において数値計算を実行し、臨界領域および金属相において、エネルギー準位のフラクタル構造や拡散係数などを見積もることに成功した。その結果、金属相では、フラクタル構造は存在せず、波束の広がりや波動関数の初期状態との重なりは通常の拡散方程式から予想される結果と一致した。また、フラクタル構造の予想される臨界点では、波動関数のフラクタル次元を具体的に1.7程度と見積もることができた。この値は、他の数値計算による結果とも良く一致している。さらに、この値が、ランダムポテンシャルの分布など、模型のミクロな違いには依らないことも示すことができた。臨界点から金属相へのクロスオーバーの領域でも、拡散係数およびフラクタル次元を評価した。これらの結果は解析的な手法による結果と整合している。(Phys. Rev. B印刷中)乱れた電子系におけるもっとも典型的な相転移であるアンダーソン転移について統計力学的観点から研究を行った。(Phys. Rev. B印刷中)
粒子衝突音の周波数特性を用いた高効率風力選別システム

廃被覆電線はCuとPVCの粒子に粉砕され、風力により選別されている。本研究では、アコースティック・エミッション(AE)センサを風力選別機に設置し、両粉砕粒子の衝撃音を測定し、両粒子を識別することを試みた。本研究では、AEセンサより得られたCuとPVCのパワースペクトルを用いて、未知の粒子を識別した。更に、歩留まりの制御に先立ち、比例積分制御及び一般化最小分散制御を用いて風力制御を行い、その有効性を示した。本研究は,家電リサイクル工場において,被覆電線を粉砕した銅と被覆塩ビの粉砕混合物から,風力選別機を用いて,銅を回収する際の回収率を,従来の高々80%程度から95%と大幅に向上させる"高効率風力選別機"のモデル実験装置を試作することを目的とする.本研究では,風力選別において,両粉砕物粒子が選別室内壁に,同時に衝突する際に生じるノイズ的な衝突音を,AE(アコースティックエミッション)センサを用いて測定し,衝突音の周波数成分の時間変化を解析し,両粒子の混合比をオンラインモニタリングする.さらに,この混合比をもとに,銅の回収率を制御するフィードバック制御系を構成し,次世代の高効率風力選別システム研究の基礎を築く.平成22年度は,直径6mmの二種類の疑似試料(比重1.4g/mm^3,1.6g/mm^3)を,AEセンサが取り付けられたセンサーヘッドである直径100mmの真鍮製円板に落下させた際の衝突音を,サンプル周期0.25μsと言う高速のA/D変換ボードを用いて測定した.その際,真鍮製円板の厚さを5mm25mmと変化させ,また,真鍮製円板の中心鉛直上の試料落下位置を0mm30mmと変化させ,衝突音波形への影響を調べた.また,PCで設定した時間毎に,選別結果の時間的な推移を観測するために,ACサーボを用いて,選別室の上・下に取り付けられた回収箱内の底を開閉し,選別試料を小分けする"選別粒子小分け装置"を作製した.本研究では,平成23年度までに,以下の項目を実施した.・直径6mmの二種類の球形疑似試料(比重1.4g/mm3,1.6g/mm3)を,AEセンサが取り付けられたセンサーヘッドである直径100mmの真鍮製円板に落下させた際の衝突音を,A/D変換ボード(サンプル周期0.25μs)を用いて測定した.その結果,同一条件で試料を落下させた場合,衝突音の測定波形は,同一であることがわかった.・真鍮製円板の厚さ(5mm25mm)及び試料落下位置(真鍮製円板の中心からの距離0mm30mm)の衝突音波形への影響を調べた結果,落下高さは測定波形の振幅に影響することがわかった.・PCで設定した時間毎に,選別結果の時間的な推移を観測するために,ACサーボを用いて,選別室の上・下に取り付けられた回収箱内の底を開閉し,選別試料を小分けする"選別粒子小分け装置"を作製した.・両模擬球形試料の衝突直後の衝突音を離散フーリエ変換した波形を論理演算するプログラムを作成し,両試料の識別の基準となるスペクトルを明らかにした.・実際のリサイクル工場より採取した銅被覆電線の粉砕試料用に,既存の風力選別実験装置の上・下の回収箱に,選別粒子小分け装置を取り付け,実験装置を改良した.・銅及び塩ビの単体の粉砕試料を選別室に供給し,AEセンサを用いて計測した衝突音を,離散フーリエ変換を用いて,解析した結果,球形の疑似試料の周波数特性よりも複雑な特性を示し,両者の識別には更なる検討が必要であることがわかった.本研究は,家電リサイクル工場において,風力選別機を用いて,廃棄被覆電線を粉砕した銅と塩ビの粉砕混合物から製品となる銅を回収する際の選別結果のモニタリングを行うシステムの構築を目的とした.本研究では,前年度の成果として,直径6mmの銅と塩ビの球形疑似試料を,AE(Acoustic Emission)センサが取り付けられたセンサーヘッド(真鍮円盤)に落下させた際の衝突音を測定し,衝突音の測定波形より粒子の識別が可能であることを明らかにした.その結果をもとに,本年度は,実際のリサイクル工場より採取した銅被覆電線の粉砕試料より,銅と塩ビの粉砕粒子を取出し,擬似試料と同様の測定を行い,実際の粒子選別の可能性について検討した結果,以下のことが明らかとなった.1銅と塩ビ粒子,それぞれ10個の離散フーリエ変換の結果を平均して求めた周波数特性は,衝突音の各周波数成分の強さを示す両粒子のパワースペクトルには重なる成分があるものの,塩ビ粒子は比較的低い周波数成分,銅粒子は高い周波数成分を有することがわかった.2両粒子のパワースペクトルの違いを明確にし,未知の衝突粒子が銅/塩ビのどちらの粒子かを判定するために,各パワースペクトルの正規化及び閾値処理を行い,各々の粒子固有の基準スペクトルを作成した.3各々10個の未知の銅/塩ビ粒子と各々の基準スペクトルを比較し,適応度を算出して判定した結果,銅粒子8個,塩ビ粒子10個が正しく判定された.

4正しく判定された場合でも適応度が0.22と低い粒子もあった.5基準スペクトルと適応しないスペクトルはそれぞれが全く異なるわけではなく,幾つかのグループに分類され,実体顕微鏡を用いた粒子の観察より,粒子のスペクトルは粒子の形状に依存し,粒子の判定には,粒子形状の特徴量を考慮した粒子の分類と各分類に対応する基準スペクトルの生成が必要であることがわかった.データ確認のための基礎実験が不十分で,平成23年度に行うべき論文投稿の準備が遅れた.平成24年度には論文投稿ができるよう基礎実験の再実験等を行う,24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,今後,以下の項目を明らかにする.・銅及び塩ビの単体の粉砕試料の衝突音を,ガボール変換を用いて,時間・周波数領域で解析を行い,両者の識別のための条件を明らかにする.・銅また塩ビのみの単体の粉砕試料を選別室に供給し,操作量である風力から制御量である銅または塩ビの回収率までの伝達特性を表す伝達関数を,拡大最小二乗法等を用いて推定する.・銅及び塩ビの粉砕試料を幾つかの混合比で混ぜて選別室に供給し,風力から銅の回収率までの伝達特性を推定し,得られた伝達関数をもとに,フィードバック制御系を構成する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
宇宙のインフレーション期における種磁場生成

私の研究課題は「宇宙のインフレーション期における種磁場生成」である。現在の銀河・銀河団のみならず天体密度が非常に低いボイド空間にも微弱な磁場が存在することが観測的に確認されている。しかしその宇宙磁場の起源は天文学における長年の未解決問題であり、未だ有力な理論的仮説さえも提唱されていない状況にある。インフレーションにおいて宇宙磁場の種が生成されるシナリオは、観測されている大スケールの磁場を作る最も有力な候補の1つと考えられている。しかし、私の研究も含め、これまでの研究により、インフレーション期間中だけで観測を説明できるような十分な磁場を生成することは非常に難しいことがわかってきた。その最大の理由は、インフレーション中に強い電磁場が作られると、大スケールの密度揺らぎが必然的に生まれてしまい、CMB(宇宙背景放射)で観測された結果と矛盾してしまうためである。そこで近年になり、インフレーションでヘリカルな磁場を作る、という新しいアプローチが注目を集めている。ヘリカルな磁場とは、光の持つ2つの偏光のうち片方だけしか持たないような磁場である。ヘリカルな磁場はプラズマ中で、その相関長(磁場の典型的な長さスケール)が増幅するという特徴がある。従って、インフレーションでCMBにかからないような小さなスケールの磁場を作っておき、その後の発展で徐々に大きくすれば、観測と矛盾しないシナリオとなる。我々は、ヘリカルな磁場を作るシナリオとしてこれまで考えられたきたモデル(Axionと電磁場のφF*Fカップリング)に対して精密な調査を行い、これまで見落とされていた磁場増幅機構を発見した。このモデルでは今までインフレーション中の磁場生成と、リヒーティング後のプラズマによる増幅しか計算されてこなかったが、磁場生成はインフレーション終了直後に最大効率で起こることを発見した。26年度が最終年度であるため、記入しない。この研究の目的は大きく分けて2つある。1つは、2010年にFermi衛星の観測によって発見された宇宙磁場を説明するようなインフレーションモデルを提案し、モデルの満たすべき条件を求めることである。宇宙磁場の存在は観測によって確かめられたが、その生成機構は依然として不明であり、インフレーションでの磁場生成が有力視されてるにも関わらず、未だ観測的下限を超える磁場生成を成し得る具体的なモデルは知られていない。そこで私は、インフレーションで十分な磁場生成を行なうためには、どのような条件を満たす必要があるのかを、モデルによらない一般的な枠組みで調べたい。2つ目の目的は、宇宙磁場との関係からインフレーション機構に対する理解を深めることである。宇宙磁場がインフレーションによって生成されたとすると、宇宙磁場の観測からインフレーションの物理に関する情報が引き出せるはずである。具体的には、宇宙磁場と関係する形でインフレーションモデルを制限する新たな観測量を見出したい。以上のような目的のもと、今年度の研究を行った。今年度の研究成果はモデルによらない一般的な枠組みのもと、インフレーション磁場生成を解析し、インフレーションに対する制限を得たことである。具体的にはインフレーションのエネルギースケールが10"11GeVよりも低くないと、インフレーション磁場生成はいかなるモデルでも実現できないことを自然な仮定の下で数学的に導き出した。この研究は3つの点で意義深いものである。まず第一に、モデルに依らない研究である点が挙げられる。初期宇宙における磁場生成研究のほとんどは、モデルを構築し、それらを制限するというものであり、モデル依存性が強いものばかりであった。そのような研究をいくら続けたとしても、磁場生成の持つ一般的性質は見えてこない恐れがある。しかしながら、私の研究では、量子化を行うために正準運動項の形だけは仮定するものの、ほとんど仮定を置かない議論だけで制限をインフレーション自体に対する制限を導き出しており、モデルごとの場当たり的な研究とは一線を画するものである。第二に、磁場と他の観測量を結びつけた点が独創的である。インフレーション期につくられる重力波は理論的・観測的に近年注目されており、日本のKAGRAも含め世界の大規模観測計画がその検出を目指してしのぎを削っている。私はインフレーションでの磁場生成と検出可能なレベルの重力波生成が両立しないことを発見した。このため、近い将来に背景重力波が検出されたとしたら、宇宙に存在する磁場はインフレーションで作られたのではないことが分かる。従って、研究の目的の箇所で言及した、宇宙磁場と関係する観測量の1つの答えは重力波である。最後に三点目として、モデル構築への示唆がある。モデルに依らない議論で高エネルギーインフレーションが制限されたとすると、自ずとモデル構築のためには、低エネルギーインフレーションに集中してよいことになる。また、カーバトンなどの機構も支持される。そのように、一般的な議論は、モデル構築へのガイドラインとしての役割も果たすのである。今年度は種磁場生成に関して3本の論文を執筆した。1つ目は、インフレーション磁場生成と宇宙背景放射の整合性について調べたものである。昨年はインフレーション磁場生成の理論内部における整合性を精査することで、インフレーションエネルギースケールへ制限をつけたが、他の観測との整合性も当然無視することはできない。有名なモデル(Ratraの提唱したKinetic coupling model)を仮定したとき、宇宙背景放射の観測に抵触しないことから、生成時場強度に対して非常に強い制限が得られることを示した。

2つ目の論文では、その議論をモデルに依らないものに一般化し、インフレーション磁場生成理論が従うべき条件を導いた。その結果、現在観測される10^(-15)Gの宇宙磁場がインフレーション起源であるならば、インフレーションのエネルギースケールは30GeVを超えられないことを示した。この値は通常想定される値よりずっと低く、非常に有意義な結果といえる。3つ目の論文では、Cambridge大学のB. J. Barrowらが提唱するインフレーション後の磁場増幅機構(Super-adiabatic amplification)を調べ、それが物理的な状況では実現しないことを示した。Barrowらはインフレーション後に磁場を増幅することで各種の制限を逃れ得ると主張していたが、曲がった時空での量子論を正しく考察すると彼らの主張する増幅機構は働かないことが明らかになった。今年度末(2014年3月)にBICEP2実験が結果を公表し、インフレーションエネルギースケールが10^(16)GeVであると報告した。この値は私の研究で求めた上限値30GeVよりもはるかに高く、従ってインフレーションだけによる磁場生成は不可能であることが判明した。私の研究課題は「宇宙のインフレーション期における種磁場生成」である。現在の銀河・銀河団のみならず天体密度が非常に低いボイド空間にも微弱な磁場が存在することが観測的に確認されている。しかしその宇宙磁場の起源は天文学における長年の未解決問題であり、未だ有力な理論的仮説さえも提唱されていない状況にある。インフレーションにおいて宇宙磁場の種が生成されるシナリオは、観測されている大スケールの磁場を作る最も有力な候補の1つと考えられている。しかし、私の研究も含め、これまでの研究により、インフレーション期間中だけで観測を説明できるような十分な磁場を生成することは非常に難しいことがわかってきた。その最大の理由は、インフレーション中に強い電磁場が作られると、大スケールの密度揺らぎが必然的に生まれてしまい、CMB(宇宙背景放射)で観測された結果と矛盾してしまうためである。そこで近年になり、インフレーションでヘリカルな磁場を作る、という新しいアプローチが注目を集めている。ヘリカルな磁場とは、光の持つ2つの偏光のうち片方だけしか持たないような磁場である。ヘリカルな磁場はプラズマ中で、その相関長(磁場の典型的な長さスケール)が増幅するという特徴がある。従って、インフレーションでCMBにかからないような小さなスケールの磁場を作っておき、その後の発展で徐々に大きくすれば、観測と矛盾しないシナリオとなる。我々は、ヘリカルな磁場を作るシナリオとしてこれまで考えられたきたモデル(Axionと電磁場のφF*Fカップリング)に対して精密な調査を行い、これまで見落とされていた磁場増幅機構を発見した。