hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インテリジェントマテリアルのマイクロメカニックス解析

これはTiNi繊維の弾性係数の低下に起因するものであると思われる.今年度の解析によってTiNi繊維の形状記憶効果をうまくモデル化することができたため,次年度では,さらに炭素繊維を加えることでCFRPにおけるインテリジェントマテリアルの可能性を探ることを課題とする.本年度においては,ガラス転移点を挟んでその剛性が100倍程度変化するという特性を有するポリウレタン系形状記憶ポリマー粒子を用いたインテリジェントマテリアルの剛性の解析を行った.解析に際しては,種々のガラス転移点を有する形状記憶ポリマー粒子が樹脂母材中に多数混在する状態を想定し,粒子のガラス転移点分布を確率密度関数で与えた.このポリマー粒子を等価式を用いて介在物に置き換える際に,ガラス転移点以上の温度では粒子がゴム状態となるために体積変化が生じない点を考慮して,偏差成分のみを考慮した等価式を導出するとともに,これを用いてゴム状態の粒子の等価固有ひずみを求めることで不均質物に置き換えた.また,ゴム状態からガラス状態への遷移状態とガラス状態における粒子に対しては通常の等価式を用いて介在物に置き換えた.得られたモデルに対して,具体的にガラス転移点分布を与えて解析することで,温度変化によるで剛性の変化を求めた.その結果,ガラス転移点分布が2モード分布の場合には,全粒子がゴム状態あるいはガラス状態である場合以外に,2つのガラス転移点の間の温度で巨視的弾性係数が一定となる領域が存在することがわかった.また,その値は2モード分布の確率密度の比を変えることで自在に制御できることもわかった.さらに,ガラス転移点分布が一様分布の場合においては,巨視的弾性係数は温度の増加とともに減少し,その減少割合は一様分布の分布幅により設計できることがわかった.本解析結果により,所定の温度で所定の剛性を有するようなインテリジェントマテリアルが設計可能であることが明らかとなった.
等脚目キクイムシ属の食性多様性と種分化および消化酵素系の適応

本研究では、日本近海の海藻や海草に生育するキクイムシ属(等脚目キクイムシ科)について、食料としている海藻や海草の多様性を明らかにすること、キクイムシが食性の転換により、消化酵素系の変化が起きているかどうかを明らかにすること、キクイムシが食性の転換による生態的種分化を起こしている可能性を検証すること、新種を記載発表することにより、これまであまり注目されなかった分類群の多様性を示し、生物多様性の啓蒙に貢献することを目的とする。海草や、海藻類を食料としているキクイムシの多様性を明らかにすることで、幅広い植物性バイオマスを原料としたバイオ燃料の開発につなげることが期待できる。
ヤエヤマサソリ由来のペプチド毒素LaIT1の昆虫選択的毒性発現機構の解明

LaIT1はヤエヤマサソリ毒液から単離された昆虫選択的ペプチド毒素である。本研究においては、光親和性標識されたLaIT1類縁体を合成し、これを用いてカイコ幼虫の中枢神経においてLaIT1と特異的に結合するタンパク質の探索を行った。その結果、候補として得られたタンパク質はこれまでにサソリ毒の作用標的として報告されていないことから、LaIT1は新しい作用機構を持つ殺虫性ペプチドであることが示唆された。LaIT1はヤエヤマサソリ毒液から単離されたペプチド毒素である。LaIT1は昆虫特異的な毒性を示すことから、それ自体が生物農薬として応用が期待できるだけでなく、その作用機構が明らかとなれば、これをターゲットとした新たな農薬の開発にも有用となる。しかしながら、類似した毒素がほとんど存在しないこともあってLaIT1の作用機構についてはほとんど知見が得られておらず、毒素投与後の昆虫の症状などから神経系に作用していることが推察されているのみである。そこで本研究ではLaIT1の作用部位の推定を目的として、まず放射性同位体標識したLaIT1による結合実験を行うこととした。LaIT1の配列には一つのチロシン残基が含まれており、その側鎖への放射性ヨウ素の導入により標識化することが可能である。これまでの実験よって、LaIT1に対するヨウ素導入反応が進行することを確認しているが、導入効率が低いという問題があった。今回さらにヨウ素導入効率の向上を目指して種々の条件検討をおこなった結果、ヨウ素の導入効率を13%程度まで高められることが分かった。さらにヨウ素導入による活性への影響を調べるため、得られたヨウ素導入体の殺虫活性を、コオロギを用いて測定した。その結果、ヨウ素導入体は元のLaIT1と同程度の殺虫活性を示すことが分かった。このことから、チロシン残基へのヨウ素導入は殺虫活性に影響を与えないことが明らかとなり、今後放射性ヨウ素を用いて標識化したLaIT1を用いて各組織との結合活性を調べることにより、LaIT1の昆虫体内における結合部位が推定できるものと期待される。当初の計画では、電気生理学実験によって各種イオンチャネルへの作用も調べる予定であった。しかしながら、ヨウ素標識化LaIT1の合成に、想定よりも多くの時間を必要としたため、電気生理学実験まで進めることができなかった。それ以外については、計画通りに進行している。LaIT1はヤエヤマサソリから単離された昆虫選択的ペプチド毒素である。LaIT1は昆虫特異的毒性を示すことから、それ自体が生物農薬として重要であるだけでなく、その作用機構研究から得られる情報は、新たな農薬の開発にとって有用である。本研究においては、LaIT1の作用機構についての知見を得ることを目的として、様々に標識されたLaIT1類縁体を合成し、その結合タンパク質の探索をおこなった。27年度は主に放射性ヨウ素の導入を想定した標識化合物を合成し、ヨウ素の導入が活性に影響を与えないことを明らかにした。そこで28年度においては、昆虫において特異的に結合するタンパク質の検出を目的として、光親和性標識を導入したLaIT1を合成した。光親和性標識としてアジド基を側鎖に含むフェニルアラニン(AzF)を用いた。LaIT1の配列にはPhe残基がN末端から2残基目に存在しており、その部位をAzFに置換することとした。この標識体([AzF]LaIT1)を合成し、殺虫活性を測定したところ、LaIT1とほとんど同等の活性を示したことから、アジド基の導入が活性に影響を与えないことが確認できた。この類縁体に対してさらに、Tyr側鎖へ放射性ヨウ素(125I)を導入した。得られた125I-[AzF]LaIT1を、カイコ中枢神経から抽出した細胞膜画分とインキュベートした後、UV照射して共有結合を形成させた。これをSDS-PAGEによって分離した後、LaIT1と結合したタンパク質をRIイメージングによって検出した。その結果、125I-[AzF]LaIT1が結合したと考えられるタンパク質の存在が確認できたことから、これがLaIT1の作用に関与していることが示唆された。光親和性標識LaIT1を用いた実験によって、カイコの中枢神経の細胞膜画分にLaIT1が結合するタンパク質が存在することを示すことができた。このことから、現段階において本研究はある程度進展したと言える。しかしながら、この結合タンパク質の同定まではできておらず、さらに、それがLaIT1の毒性発現に直接関与している分子であるかどうかの評価が今後必要である。これまでの研究において、昆虫において特異的に結合するタンパク質の検出を目的として、光親和性標識ならびに放射性同位体元素を導入したLaIT1を合成した。これを用いることによって、カイコ中枢神経由来の細胞膜画分に特異的に結合するタンパク質が存在することを明らかにしたが、その同定までには至らなかった。そこで本年度の研究では、この結合タンパク質の単離・濃縮を目的として、光親和性標識したLaIT1にさらに濃縮用タグ分子を導入した類縁体の合成をおこなった。LaIT1に光親和性標識および濃縮用タグ分子としてビオチン基をもつアミノ酸をそれぞれ導入したところ、この類縁体は野生型の1/5程度ではあるが顕著な殺虫活性を示すことが分かった。

この標識類縁体を用いてLaIT1と特異的に結合するタンパク質の濃縮およびその検出を試みたところ、SDS-PAGE分析によって特異的結合を示すタンパク質が1種類確認された。検出された分子量は、これまでの実験結果と矛盾しないことから、ビオチン基導入後も野生型と同じ作用を持つことが確認できた。このタンパク質を含むバンドをゲルから切り出して酵素消化し、質量分析計を用いたタンパク質の同定を試みた。その結果、いくつかのタンパク質が候補分子として見つかり、結合タンパク質がこの中に含まれる可能性が高いこと分かった。候補として得られたタンパク質は、これまでにサソリ毒の作用標的として報告されていないことから、LaIT1は新しい作用機構を持つ殺虫性ペプチドであることが示唆された。LaIT1はヤエヤマサソリ毒液から単離された昆虫選択的ペプチド毒素である。本研究においては、光親和性標識されたLaIT1類縁体を合成し、これを用いてカイコ幼虫の中枢神経においてLaIT1と特異的に結合するタンパク質の探索を行った。その結果、候補として得られたタンパク質はこれまでにサソリ毒の作用標的として報告されていないことから、LaIT1は新しい作用機構を持つ殺虫性ペプチドであることが示唆された。放射性ヨウ素を用いてLaIT1の標識化を行った後、これを用いて昆虫(カイコ)の各組織から抽出した細胞膜画分との特異的結合を測定し、昆虫体内における作用部位を限定する。その情報をもとに、電気生理学実験によって各種イオンチャネルへの作用を調べ、LaIT1の作用部位の特定を試みる。今後の研究においてはまず、特異的に結合することが分かったタンパク質の種類を同定し、その毒性発現機構との関連性を明らかにする。タンパク質の同定は質量分析計を用いることでできるが、これまでの実験によって得られたSDS-PAGEのバンドには他の無関係なタンパク質も多く含まれていることが分かっている。そこで、結合タンパク質を効率的に濃縮することを目的として、光親和性標識したLaIT1にさらにビオチンなどの濃縮操作用タグ分子を導入した類縁体を合成する。これを用いることで、非特異的に結合するタンパク質の混入を大幅に減少させることが可能となり、より確実なタンパク質同定ができると考えられる。また一方で、LaIT1の毒性とそのタンパク質との関連性を明らかにするため、作用標的と関連すると考えられるイオンチャネルへの作用を、電気生理学実験によって調べる。最終的にこれらの結果を統合してLaIT1の昆虫選択毒性発現機構を明らかにするペプチド化学
マルチレベル分析を利用した乳幼児う蝕罹患の地域格差をもたらす社会的決定要因の解明

対象は1歳6か月児歯科健診の受診者で、3歳まで追跡可能であった3,243人である。う蝕発生に関して、う蝕の有無を目的変数、生活習慣などの各項目に加え地域格差を評価するために北九州市の地区(行政区)を説明変数として多重ロジスティック回帰分析を行った。さらに、う蝕多発傾向に関して、同様の解析を行った。う蝕多発傾向に関して、C地区はA地区と比較して、オッズ比3.47(95%信頼区間: 1.47-8.23)で地域格差を認めた。本研究は、「乳幼児のう蝕罹患に関する要因」、特に従来実施されてきた「卒乳の時期」や「ほ乳瓶の使用」などの生活環境の改善だけでは、う蝕予防対策としては不十分であるという学術的背景をもとに、「う蝕多発傾向およびう蝕の受療行動に関して地域格差をもたらす社会的決定要因」を解明することを目的としている。本研究のデザインは、北九州市が実施する1歳6か月児歯科健康診査の受診者を対象としたコホート研究(ベースライン調査:1歳6か月時、追跡調査:3歳時)である。北九州市内の歯科医療機関(個別歯科健診)の協力のもとベースライン調査を開始し、月毎のデータを収集する。生活習慣・行動要因および社会的決定要因に関する質問紙調査については、説明して同意を得られた者に実施する。同様に追跡調査(3歳児歯科健診)を実施する。ベースライン調査データと追跡調査データは母子健康手帳に記載されている番号で突号を行う。得られた結合データから新規う蝕発生に関する要因、う蝕多発傾向に関する要因およびう蝕治療に関する要因をマルチレベル分析で検討する。平成26年度はデータの収集にあて、母子保健法に規定する1歳6か月児歯科健康診査を受診した約8,000名を対象に、次の項目1)生活習慣・行動要因および社会的決定要因に関する質問紙調査(自記式):保護者の教育レベルおよび世帯収入等、先行研究を参考に、3つのアウトカム(新規う蝕発症、う蝕多発傾向、う蝕受療行動)に影響を及ぼす項目2)口腔内診査調査を実施した。本研究は、「乳幼児のう蝕罹患に関する要因」、特に従来実施されてきた「卒乳の時期」や「ほ乳瓶の使用」などの生活環境の改善だけでは、う蝕予防対策としては不十分であるという学術的背景をもとに、「う蝕多発傾向およびう蝕の受療行動に関して地域格差をもたらす社会的決定要因」を解明する事を目的としている。平成27年度は、平成26年に続き、母子保健法に規定する1歳6か月児歯科健康診査を受診者を対象に、次の項目1)生活習慣・行動要因および社会的決定要因に関する質問紙調査(自記式):保護者の教育レベルおよび世帯収入等、先行研究を参考に、3つのアウトカム(新規う蝕発症、う蝕多発傾向、う蝕受療行動)に影響を及ぼす項目2)口腔内診査調査を実施した(平成27年6月まで)。平成27年10月から追跡調査開始となるが、それまでは、ベースライン調査から得られたデータを解析した。解析にあたっては、1歳6か月時における生活習慣などの各項目とう蝕の有無との関連を単変量解析で評価する。さらに、う蝕の有無(う蝕なし=0、あり=1)を目的変数とし、単変量解析で有意(p<0.05)な関連を認めた項目を説明変数として多重ロジスティック回帰分析を行い、う蝕に影響を及ぼす要因を検討した。平成26年度に予定していた計画が平成27年度に繰り延べになったため。平成28年度は、平成27年に続き、母子保健法に規定する1歳6か月児歯科健康診査を受診者を対象に、次の項目1)生活習慣・行動要因および社会的決定要因に関する質問紙調査(自記式):保護者の教育レベルおよび世帯収入等、先行研究を参考に、3つのアウトカム(新規う蝕発症、う蝕多発傾向、う蝕受療行動)に影響を及ぼす項目

2)口腔内診査調査を実施した(平成27年10月まで)。平成27年10月から追跡調査開始となるが、それまでは、ベースライン調査から得られたデータを解析した。解析にあたっては、1歳6か月時における生活習慣などの各項目とう蝕の有無との関連を単変量解析で評価する。さらに、う蝕の有無(う蝕なし=0、あり=1)を目的変数とし、単変量解析で有意(p<0.05)な関連を認めた項目を説明変数として多重ロジスティック回帰分析を行い、う蝕に影響を及ぼす要因を検討した。平成28年にデータの収集を終え、マルチレベル分析を行う予定であったが、予定していた対象者数をわずかに確保できなかったため。本研究は、「乳幼児のう蝕罹患に関する要因」、特に従来実施されてきた「卒乳の時期」や「ほ乳瓶の使用」などの生活環境の改善だけでは、う蝕予防対策としては不十分であるという学術的背景をもとに、「う蝕多発傾向およびう蝕の受療行動に関して地域格差をもたらす社会的決定要因」を解明する事を目的としている。本研究のデザインは、北九州市が実施する1歳6か月児歯科健康診査の受診者を対象としたコホート研究(ベースライン調査:1歳6か月時、追跡調査:3歳時)である。北九州市内の歯科医療機関(個別歯科健診)の協力のもとベースライン調査を開始し、月毎のデータを収集する。同様に追跡調査(3歳児歯科健診)を実施する。ベースライン調査データと追跡調査データは母子健康手帳に記載されている番号で突号を行う。得られた結合データから新規う蝕発生に関する要因、う蝕多発傾向に関する要因およびう蝕治療に関する要因をマルチレベル分析で検討する。平成26年4月から平成29年10月まで、母子保健法に規定する1歳6か月児歯科健康診査の受診者を対象に、次の項目1)生活習慣・行動要因および社会的決定要因に関する質問紙調査(自記式):保護者の教育レベルおよび世帯収入等、先行研究を参考に、3つのアウトカム(新規う蝕発症、う蝕多発傾向、う蝕受療行動)に影響を及ぼす項目2)口腔内診査を実施した。解析にあたっては、1歳6か月時における生活習慣などの各項目とう蝕の有無との関連を単変量解析で評価した。また、う蝕の有無(う蝕なし=0、あり=1)を目的変数とし、単変量解析で有意(p<0.05)な関連を認めた項目を説明変数として多重ロジスティック回帰分析を行い、う蝕に影響を及ぼす要因を検討した。さらに「う蝕多発傾向」および「う蝕の受療行動」に関する地域格差をもたらす社会的決定要因をマルチレベル分析で検証した。対象は1歳6か月児歯科健診の受診者で、3歳まで追跡可能であった3,243人である。う蝕発生に関して、う蝕の有無を目的変数、生活習慣などの各項目に加え地域格差を評価するために北九州市の地区(行政区)を説明変数として多重ロジスティック回帰分析を行った。さらに、う蝕多発傾向に関して、同様の解析を行った。う蝕多発傾向に関して、C地区はA地区と比較して、オッズ比3.47(95%信頼区間: 1.47-8.23)で地域格差を認めた。質問紙調査の協力が得られない等の理由で、予定していた対象者数に達しなかった。また、平成26年度のデータについては、収集方法の不備から平成27年度に入力を実施する。平成27年度については、この点を改善していく予定(データ収集方法については、改善済み)である。平成28年度は、予定していた対象者数が確保されるまで、当初追跡調査データ終了予定の平成28年9月以降もデータの収集を行う。
イオン注入によるカルコゲナイドガラスの電導特性制御

本研究では、イオン注入法により低温・非平衡条件下で様々な元素をカルコゲナイドガラス中に添加することを試み、添加不純物の局所構造を明らかにした上で、不純物添加効果のうち電気伝導性や光学特性等の電子物性の微細制御を図ることを目的とした。まず、対象となるガラス系を化学結合論的な考察からInーSe系とした。この系に対し、物理的イオン注入と化学的イオン注入を試みた。物理的手法を用いたNイオン注入の有用性をFe膜に対する注入実験から明らかにしたうえで、InーSe系非晶質半導体に対してNイオン注入を試みた。この時、Nイオンのガラス内への取り込みは起こらなかった。これはガラスの構成元素種が安定な窒化物を形成しないことに起因すると考えられた。次に化学的イオン注入法であるAgイオンの光ド-ピングを試みた。その結果、AgイオンがInーSe系非晶質半導体中に十分な濃度で注入されうることをはじめて見い出し、光学特性、特に屈折率に大きな変化が現われることを示した。さらに光ド-ピング時に適当なマスクを介してAgイオンを注入させる領域に選択性を与えることで光学特性の空間的微細制御を実現した。本研究で行なったイオン注入法は低温・非平衡条件下での第三成分添加法であり、材料の組織・組成に対して空間的な分布を微細に制御することができる有用な方法の1つである。この特徴を最大限に活用し、力ルコゲナイドガラスに限らず、広く無機材料全般への適用を試み、機能材料の創製を行うことが重要であると考えられる。平成2年度は主にAsーS、AsーSe系について溶融急冷法によるガラスの作製及びそれらに対する窒素イオン注入を行い、窒素イオン注入の可否を始めとした被注入材料のキャラクタリゼ-ションを行った。その結果、これらの系に対しては窒素イオン注入が因難であることが判明した。この理由として注入後の化合物相として考えられるS、Seの窒素化合物が不安定である事、Asに窒素化物が存在しない事が考えられた。そこで安定に窒素化物を生成するGeを含むカルコゲナイドガラス:GeーS、GeーSe系に対する窒素イオン注入の試みを開始した。Ge系被注入試料は溶融・急冷によるガラス化範囲に制限があるため、これを避けるために現有の蒸着装置に自作のフラッシュ蒸着装置を設置し、薄膜試料の作製を行った。また光学的性質、特に非線形光学効果の測定系を所属研究機関の共同利用設備を用いて設置し、一部試料についてこれを評価した。これによりAsーS系が比較的大きな三次非線形電気感受率を有する事が明らかとなった。当初計画では不純物添加法としてイオン注入法を、また制御を試みる物性として電導度をそれぞれ限定していた。一方、カルコゲナイドガラスに対する低温での不純物添加法としてはフォトド-ピングが知られており、また、電導度以外に物質の電子構造が直接支配する物性には光学特性が挙げられる。そこでこれら両者をInーSe系について実施し、同系においてAgド-プが可能であり、かつ光学的性質が修飾されえる事を確認した。平成3年度は主に、Nイオン注入による材料創製、改質の有用性を確認すること、及びカルコゲナイドガラスに対してAgイオンをフォトド-ピングにより注入し,被注入材料のキャラクタリゼ-ションを行うことを目的とした。まず、Feの単結晶薄膜をスパッタ法により作製し、これに対してNイオン注入を試みた。注入条件を選択、吟味し、Fe_<16>N_2の単一相を作製することができた。この物質は通常の固相反応では得られないもので、イオン注入法の有用性が示された。ただし前年度に実施したカルコゲナイドガラスに対するNイオン注入が不可能であったことと考え併せると軽元素注入においては被注入材料の反応性が注入の可否に深く関与することが示唆された。一方、フォトド-ピングによるAgイオンのカルコゲナイドガラスへの注入は再現性良く観察された。

また、光学的性質、特に屈折率がAgイオン注入前後で大きく変化することに注目し、屈折率の空間分布を人為的に制御する試みを行なった。すなわち、適当なパタ-ンを施したマスクを介して光照射を行なったところ、光が照射された部位と照射されなかった部位に屈折率差を生ずることが確認された。以上の結果は材料創製または材料設計に際し、イオン注入法が非常に有効であることを示すものと考えられ、カルコゲナイドガラスに限らず無機材料全般についてイオン注入を実施し、機能材料の創製に供することが重要であると考えられる。
「場」の概念からみた図書館における来館を促す建築的魅力に関する研究

1市6町が合併した東近江市の7図書館での調査から、各館が施設サービスに特徴を持っているため、各館のサービスをきちんと理解して6割近い利用者が複数の館を使い分けて利用するなど、従来までの近い・多いだけではない各館のサービスを熟知した「相対的な使い分け利用」が具体的に確認できた。ラーニングコモンズなどの設置が増えてきた大学図書館では、着座行為率(着座人数/滞在者数)が90%を超えるなど着座に対する要望が高く、座席選択は公共図書館では窓からの眺望などが理由として挙げられるが、大学図書館では集中して作業できることが優先されるなど利用意識はかなり異なることが分かった。平成24年度は、23年度に引き続き公共図書館での調査に加え、特徴的なサービスを行っている大学図書館においても調査を行った。公共図書館では、育児支援センターや公民館機能、商業施設などとゆるやかに連携しながら複合している長野県にある塩尻市立図書館(えんぱーく)と、役場や小学校に隣接して観光地にも近い小布施町立図書館(まちとしょテラソ)において、来館者アンケート調査を行った。両施設とも駅に近く、中心市街地に位置していることからも、「まちづくり」として図書館が建設された経緯もあり、館内での居場所形成だけではなく、図書館への期待、利用のきっかけなどについて分析を行った。複合化することで今まで利用していなかった人も来るようになっているが、単一目的の利用者が多く、図書館内で利用があまり展開されていなかった。一方、大学図書館では昨年度の愛知工業大学と大手前大学に引き続き、文系のリザーブブック制度など授業と連携してサービスを行っている国際基督教大学とネイティブの教員が常駐するMULCと呼ばれる学習スペースを持つ神田外語大学の図書館にて来館者アンケートと15分おきの巡回プロット調査を行った。着座行為率が95%を超えるなど、着座に対する要望は非常に高いことがわかった。公共図書館と大学図書館との座席選択などを比較することで、同じ窓側の座席を選択しているが、公共図書館では窓からの眺望などが理由として挙げられているが、大学図書館では集中して作業ができることが一番の理由となっている。同じような環境の座席でも、利用内容に応じて利用意識はかなり異なることが読み取れた。平成25年度は、23、24年度に引き続き公共図書館での調査に加え、特徴的なサービスを行っている大学図書館と東日本大震災の被災地の図書館においても調査を行った。公共図書館では、平成24年度に調査した複合施設の塩尻市立図書館にて巡回プロット調査、駅に隣接して商業施設や子育て支援センターなどが複合している一宮市立中央図書館にて来館者アンケート調査と巡回プロット調査を行った。一宮は駐車場が小さく有料なため車での来館が少なく利用圏が広がらず、主婦層の利用も少ない。学習室を図書館内に持つ一宮では中高生の学習利用が多く見受けられ、施設の共用部に学習室のある塩尻では中高生の図書館利用が少なく、空間的な構成差が利用者層や行動に影響を与えていることが分かった。一方大学図書館では、滞在型図書館プログラムのマイライフ・マイライブラリーに取り組んでいる東京女子大学図書館と文系の学部1・2年生と大学院生を主に対象としてラーニングコモンズを擁する明治大学和泉図書館にて来館者アンケートと巡回プロット調査を行った。着座行為率が過去の事例と同様に85%を超えるなど、着座に対する要望は非常に高い。勉強やPC利用も多いが携帯電話や居眠りなどの行為も多く、座席選択には目的の行為と各階の座席構成などに影響することが分かった。また、東日本大震災の被災地で津波と地震により仮設建物でサービスを再開した南三陸町図書館と名取市図書館で、土曜日と平日の各1日ずつ来館者アンケート調査を行った。現住所と震災前の住所や自宅から避難経緯から、震災前後で利用に大きな変化はなく、仮設での図書館再開により再び利用するようになった経緯が分かった。南三陸では震災復興で来ている人や30km以上離れた町外からも定期的に利用するなど、図書館利用が日常の生活リズムを作り出している状況が整理できた。滋賀県東近江市の7つの図書館にて、平成23年10月に3週にわたって、土曜日1日全来館者を対象とした来館者アンケート調査と館内での利用行動を記録する追跡調査を行った。1市6町が合併した東近江市には、図書館建築賞の受賞や建築雑誌に掲載されるなど活動の活発な図書館を多く含んでいるが、その一方で合併後に愛東図書館は一時閉鎖されたが住民の強い要望から平成23年8月に別敷地でリニューアルオープンし、五個荘図書館は取り壊されて新しく建設される中学校と共同で図書館を運営することが決まっているなど、全国的にも注目されている。過去の研究から、複数の図書館利用は2割から3割程度であったが、東近江市では6割近い利用者が複数の図書館を使い分けていることが明らかとなった。従来の使い分け利用の理由は、近さと蔵書の多さによるところが多かったが、東近江市では各館が施設サービスに特徴を持っていることもあり、使い分けている理由もそうした各館のサービスをきちんと理解して使い分けていることが整理された。

遠方から小さな規模の図書館を複数利用したり、図書館職員との会話を主目的に利用する高齢者、静かな館内の雰囲気を求めてやって来る市外からの利用者、医療の専門書が充実している館を選ぶ利用者、同じ日にいくつもの図書館をハシゴ利用する利用者など非常に多くの利用パタンが抽出された。このように従来からの近い・多いだけではない、各館のサービスを熟知した「相対的な使い分け利用」が具体的に抽出されたことは、たいへん有意義であった。地域における図書館が果たすべき役割については、平成23年度の調査で複数図書館の使い分け利用行動として整理できた。平成24年度は中心市街地に立地する図書館において、図書館への経路や立ち寄り、利用のきっかけなどから図書館への期待や図書館像について整理することができた。また、公共図書館と大学図書館を比較することで、利用者が図書館に求める「質」の違いのようなものが浮かび上がってきた。本来、図書館とは静寂な環境が保たれている場所であるが、大学図書館においては「ラーニングコモンズ」と呼ばれるグループによるコミュニケーションを通じた学習環境が計画され始めている。文系や理系、外語大等様々な大学図書館で調査を行い、グループ利用も増えているが、基本的には静かに作業に集中できる環境を望んでいた。それゆえに、静かな場所と会話してもよいにぎわいの場所とを使い分けていた。公共図書館でも本を借りに来る利用者は7割以上いるが、残りの3割は図書の貸し出しだけを目的に利用していないことがわかる。様々な施設機能と複合していたり、観光スポットに近い位置に立地していると、本の貸出だけが目的でなく、ふらっと立ち寄る利用者も少なからずおり、今まで利用してこなかった人も図書館を利用するようになっている。つまり、にぎわいと静寂な場を明確に分けて計画するなど、平面計画や断面的な空間の構成の違いの、縦割り型の複合施設ではない緩やかな機能の連携が、数多くの新規の利用者の利用を増やしていくのではないかと考えられる。いくつかの地域で調査を行わないと、複数の図書館を使い分ける利用行動から、「場」としての図書館の魅力が抽出できないのではないかと考えていた。しかし、今回調査を行った滋賀県の東近江市は、優れた図書館が数多く立地しており、その個性豊かな各館で図書館サービスに応じた特色を持たせており、その特色を利用者がたいへんよく理解して、様々な図書館を使い分けていることが明らかとなった。もともと、滋賀県は独自の図書館振興策を持つなど先進地域であり、利用者も図書館利用が成熟していたことも影響していると考えられる。また図書館司書も全国から公募するなど、図書館建築、司書、サービスの質と量ともに充実した地域で調査できたことが大きな要因だと考えられる。平成23年度、24年度の調査から、図書館が提供しているサービスや置かれている状況により、利用者の図書館への意識は異なっていることが分かった。一方で、地域が違っていても、着座行為率などの分析では、どの図書館も6570%と変わらない項目も見受けられた。
自走液滴及びその集団系を用いた非平衡揺らぎの特性評価

本研究課題では平衡より遠く離れた系で観察される揺らぎの特性を解析し,特にその普遍的側面を見出すことを目標として研究を行った.具体的には,自発的に運動する界面,自ら動く自発駆動粒,および自発駆動粒子集団に関し階層横断的に揺らぎの性質を解析した.自発運動する界面関しては濡れの不均一性やマランゴニ効果,会合体の生成の影響による界面揺らぎの特性を主に実験主導の研究を行った.また,自発駆動粒子に関する研究はマランゴニ効果により運動する液滴系の研究を主として理論的側面から行った.最後に自発駆動する粒子が集団化した際に示す,集団運動に関しては理論・数値実験を主体として非平衡系に見られる相挙動を解明した.本研究課題では平衡より遠く離れた系での揺らぎの挙動を解析することが目標である.題材としてはマランゴニ効果や会合体の生成により生じる自発運動系や,その集団系に見られる揺らぎを対象とした.本年度は物理化学系を用いた自発駆動の実験系の運動機構に関して小角X線散乱(SAXS)・小角中性子線散乱(SANS)観察より多くの知見が得られた(A-1).またヘレショウセル中へ溶液を注入し,注入した液体の表面に弾性体が生成する系を作成し,界面の揺らぎに関し実験・理論的に理解を進めた(A-2).更にマランゴニ効果を用いた自発駆動系に関して,集団運動系の作成を目指し2粒子の相互作用を実験的に解析した(B).最後に理論的視点から集団運動の数理モデルの解析(C)を継続した.以下に具体的な成果を一部記す.(A-1)会合体形成による界面運動の理解水相中・油相中に界面活性剤会合体の構成要素を分離して用意し,この2相を接触させると界面が自発的に動く.これまで会合体の受動的な弾性に基づき運動を理解するモデルを提唱していたが,次元解析的な考察から受動的な弾性体のみ考慮すると界面運動を実現できないことを見出した.そこで本年度は前年度に引き続きSAXS・SANSを用いた観察により,会合体が生成後構造転移を示していることを確かめた.(B)マランゴニ効果を用いた回転運動系の作成界面張力の不均一が気液界面や液液界面上で生じると、界面張力の空間勾配に比例したズリ応力が生じ流動が生じる.本年度はこのようなマランゴニ効果で運動する粒子,特に自転回転を示す粒子を作成し,その同期状態に関して解析をすすめた.(C)集団運動モデルの解析運動の向きに有限の相関時間を持つ自発駆動粒子に関して考察を進めた.粒子間には相互作用を極性・非極性の向きを介した2体相互作用が働くとした.この数理モデルに関して詳細な相図作成を行った.本研究課題では平衡より遠く離れた系で観察される揺らぎの特性を解析し,特にその普遍的側面を見出すことを目標として研究を行った.具体的には,自発的に運動する界面,自ら動く自発駆動粒,および自発駆動粒子集団に関し階層横断的に揺らぎの性質を解析した.自発運動する界面関しては濡れの不均一性やマランゴニ効果,会合体の生成の影響による界面揺らぎの特性を主に実験主導の研究を行った.また,自発駆動粒子に関する研究はマランゴニ効果により運動する液滴系の研究を主として理論的側面から行った.最後に自発駆動する粒子が集団化した際に示す,集団運動に関しては理論・数値実験を主体として非平衡系に見られる相挙動を解明した.本研究課題はマランゴニ効果や会合体の生成により自発駆動する液滴系及びその集団系を用い、個々の駆動体の運動様相の揺らぎを解析するとともに、集団化による揺らぎの集積挙動を解析することが目標である。24年度は物理化学系を用いた自発駆動の実験系作成(a,b)に加え集団運動の数理モデルの解析(c)を行った。以下に具体的な成果を記す。(a)会合体形成を用いた自発駆動系の運動機構の理解界面活性剤会合体の材料を水相中・油相中に分けて用意し、この2相を接触させると界面が自発的に動くことが見出されている。これまで会合体の弾性に基づいた力学的な不均衡を取り入れたモデルにより理解されているが、ダイナミクスを記述するモデルの作成には成功していない。24年度は、この点を解消するため会合体生成ダイナミクスを中性子小角散乱を用いて観察した。結果、界面近傍での会合体の急速な相転移の可能性が見出された。(b)マランゴニ効果を用いた自発駆動系の数理モデル作成と集団運動系の作成界面張力の不均一が気液界面や液液界面上で生じると、界面張力の空間勾配に比例したズリ応力が生じ流動が生じる。24年度は、このようなマランゴニ効果で運動する液滴の数理モデル化を行いChemistryLetters誌、Phys. Rev. E誌に報告した。また単純な条件から回転などの多様な運動が生じることを理論的に見出しPhys. Rev. E誌に報告した。(c)理論モデルによる集団運動様相基板上に分子モーターを吸着させ,棒状たんぱく質フィラメントとATPを導入するとフィラメントが連続的に基板上を運動する。ここでフィラメントの密度を大きくすると、フィラメントが巨大な渦を生成す。24年度は、この系をモデルするために作成された数理モデルの相図作成を行った。以上に加え、両面テープの剥離挙動に関しPhys. Rev. E誌に報告した。平衡より遠く離れた系での揺らぎの特性を自発駆動粒子系の実験・理論を通して解析し,普遍性を抜き出すことを本研究課題では目的とした.

この対象として,本年度では(a)界面が固化する系で見られる界面先端形状の揺らぎを示す系,(b)界面で生成した会合体が転移を起こすことにより生じる界面運動を示す系,および(c)自発駆動粒子が運動方向に関して有限の記憶を持つ際の集団系に関してそれぞれ研究を遂行した.以下にそれぞれの研究実績に関して具体的に述べる.(a)混合すると固化する性質を持つ2種類の溶液を用意し,2枚の狭い平行板内に一方の溶液を満たし,他方の溶液を外部より注入した.すると固化と注入による界面の進行が競合することで,様々な界面の進入ダイナミクスが見られることがわかった.また特に枝型の分岐をしながら進入する様相に関して数理モデルを構築し再現を行った.本研究成果に関しては現在投稿論文として取りまとめている.(b)界面近傍で界面活性剤の会合体を生成する系で,界面が球状突起の伸展・収縮を示すことがこれまで見出されていた.また小角X線散乱・小角中性子散乱により界面で生成した会合体が転移を起こすことを示唆するデータを得ていた.本年度はこれらをあわせ,会合体の転移により界面運動が生じる機構を提唱した論文を取りまとめ現在投稿論文として投稿中である.(c)自ら一定の速度で運動し続ける自発駆動粒子の集団挙動に関して,これまでは主に相互作用の特性と生じる集団挙動の関係が着目されていた.本研究ではこれに対して,粒子自体がもつ記憶の効果を導入し,それにより生じる集団運動の相図を網羅的に探索した.また,相図の相境界に関して簡便なモデルから理解できることも見出した.本研究成果は現在投稿論文としてPhys. Rev. Lett.誌に受理された.非平衡ソフトマター物理学本年度は,(a)会合体生成による液滴運動系と(b)マランゴニ効果による自発運動系の2系統に関する実験に関して集団化の影響に特に着目して実験を行い,(c)運動方向の記憶の影響を導入した自発駆動粒子の集団挙動に関して解析を進めるという予定を当初設定していた.この当初目標に関して,多くの試行を繰り返したものの(a)に関しては顕著な液滴間の相互作用を導入することに苦慮しておりその集団挙動に関する実験に進めていない.また(b)に関しては,安定して集団を観察し続ける実験系の構築を試行している状態でありこちらも集団挙動を安定的に観察できないでいる状況である.これらの苦慮の一方で,(a)の基礎となる界面運動の機構に関してはSAXS・SANSを用いた実験を通して会合体の構造,特に会合体が生成後に示す構造変化の確認を含む多くの知見が得られており,現在2報の論文を作成中である.この点,年度当初と比べ予定外の進展と言える.また会合体生成による界面不安定化に関して新たな系を発見・構築し,こちらも論文を作成中である.こちらも大幅な進展が予想外に生まれた.(b)に関しては,液滴の代わりに回転する自発運動系を作成し,集団化を見据えた粒子間相互作用の観察に成功している.この知見を生かすことで,回転と言う内部自由度を持つ自発運動系を作成し集団化による運動様相の変化を理解できるものと期待している.(c)に関しては当初予定通り理論モデルの解析,相図の構築を順調に進めている.
超高感度・簡便・迅速な診断を目指した紙・フィルム・テープで作る分析チップ

今年度は、Press-Through Pack(PTP)方式によって抗原や洗浄液などの試薬を封入したカートリッジと分析チップを組み合わせることで、試薬の供給から検出までの自動化を検討した。抗原抗体反応は、サンドイッチ法により不活化処理したインフルエンザの標品ウイルス抗原に対して、15分で検出するための検討を行った。その結果、マイクロ流路は試薬が少量であることからより強いシグナルを強く得るには固相化抗体と酵素標識抗体について高濃度化する必要があった。更に複数回、酵素標識抗体をチップに滴下することで、抗原反応部に複数回標識抗体が供給されるため、シグナル増感を検討した。その結果、2滴試薬を滴下すると約1.5倍のシグナル増感が認められ、3滴試薬を滴下すると約1.7倍の増感が確認できた。また固相化抗体と抗原の反応時間を5分長くして、加えて抗原と酵素標識抗体との反応時間を5分長くすると、検体滴下から約25分で検出ができ濃度算出できる標準曲線も作成することができた。一方、自動化についてはPTP方式によりローラーを動かして試薬を順次滴下することを確認して、多項目検体をはかるためのデザイン及び試作を繰り返し行い、知財出願を行った。また抽出チューブ内で抗体や試薬を予め反応させて、1ステップで検出することを検討したところ、同一濃度で変動係数が20%以上になったことから定量は困難であったが、半定量及び高感度な定性分析は可能であることが示唆された。さらに酵素反応に伴う発色をスマートフォンで検出するため新たにアプリの作成を検討した。発色の強さを色の濃淡の強さで定量化する。その結果、外乱光の輝度値を補正することで、変動係数10%以下で発色に伴う吸光度を測定できることがわかった。以上より、検体を滴下してPTPカートリッジをセットすると、トータル30分以内でスマートフォンにより定量できることを実証した。本年度は、既に測定系を構築しているアディポネクチンによるサンドイッチ免疫アッセイ法をベースに、既存の体外診断薬であるイムノクロマト試験紙の蛍光法で感度1万倍、発色法で感度100倍の高感度化を目指した。すでに、96 wellプレートを用いたアッセイ系では市販の診断薬に比べ蛍光検出で1000倍以上の高感度化が可能なことを確認していることから、具体的には、高感度アッセイに必要な複数の試薬の導入法の改良や(タイミング、数、量)、フィルムとテープによるマイクロ流路内における迅速な反応と検出のための構造設計の変更などを検討した。加えて、高感度化に必要な試料の添加から検出に至る一連のプロセスを自動化するため、産業技術総合研究所の材料・化学研究領域と新たに連携し省電力かつ安価・軽量なカーボンナノチューブ(CNT)を用いたピペットシステムと蛍光検出器を組み合わせたモバイル型のプロタイプ機を構築した。本プロタイプ機を用いることで項目ごとに複数の試薬を順次滴下し、紙・フィルムで構成される分析チップ内に試薬を順次導入できるため、多項目の免疫アッセイが可能なことが分かった。高感度化については96 wellプレートでの免疫アッセイと同等の検出シグナルは見られなかったものの、試薬滴下と蛍光検出のプロトタイプ化により装置全体の安定性が向上したことから、分析チップによるデータのバラつきが低減し、真値による評価系の構築ができることが示唆された。当初は、其々の市販の点眼瓶に各試薬を入れてプロトコルを最適化する予定であったが、当該年度ではこのようにピペットシステムを自動化し、分析チップと組み合わせたカートリッジ化を目指すことで検出系全体の安定性を向上させ、試料の導入から検出までを1 stepで行うプロセスを新たに見出すことに成功した。本分析チップとは異なるプラスチックのマイクロ流体チップで測定系を構築しているアディポネクチンのサンドイッチ免疫測定法をベースに、イムノクロマト試験紙より蛍光法で検出感度1万倍、発色法で感度100倍の高感度化を目指し、複数試薬の導入法(タイミング、数、量)やフィルムやテープによるマイクロ流路の構造設計の変更などを検討してきた。これらの諸検討により蛍光法で100-1000倍の高感度化が可能であることを確認したが、チップごとや検体や試薬を扱うときの用手法により結果にバラツキが発生するため、新たに産業技術総合研究所の材料・化学研究領域と連携し、省電力かつ安価・軽量なカーボンナノチューブ(CNT)を用いたピペットシステムとカートリッジ化に取り組んだ。目標となる検出感度のレベルまでの向上は見られなかったものの、検査精度全体の安定性が向上したため、その結果としてデータのバラつき低減や真値による評価系の可能性が示唆された。検査データの精度や操作法の標準化は、緊急時やオンサイト分析においては重要な意味を持つため、結果としてこのように真値による評価系の可能性が示唆されたことは、本分析チップのトレーサビリティ体系の構築や標準化に向けて大きな前進であると考えている。本年度は、昨年度までに構築した試薬の滴下を自動化させたピペットシステムを用いて分析チップの検出感度とバラツキについて解析を行った。さらに、実用化に向けて技術を発展させるため、サンドイッチ免疫アッセイ法をベースに蛍光法と発色法、電気化学法により検出感度の比較を行い技術的な課題の抽出に取り組んだ。その結果、酵素反応によってシグナルを増幅させる発色法が最も高感度で安定的にシグナルを検出した。ピペットシステムでは試薬の汚染を避けるため試薬を封入・保存できるカートリッジを開発した。

このカートリッジはPTP(Press-Through-Pack)方式によって作製され、試薬を包装したシート状のプラスチック部分を強く押すと、試薬が外にリリースされる。1つの包装シートに対して1試薬が封入されているため保存安定性と汚染に強く、ローラでPTP包装のプラスチック部分を順番に押すと、試薬がリリースされる。実際にプロトコルが異なる4種類の検体に対して順番に試薬が添加されていくことを確認した。そこで不活化処理したインフルエンザの標品ウイルス抗原に対して、試薬と洗浄液をリリースさせてサンドイッチ免疫アッセイ法による検出を試みたところ、陽性・弱陽性・陰性に相当する感度を明瞭に検出できることがわかった。さらに酵素液を遮光して安定的に封入できるカートリッジを用いると、連続的に試薬をリリースできるだけでなく、酵素反応によるシグナルを安定的に検出することができるため感度と操作性の点で大きな進展を得た。本研究は本年度、ほぼ目標どおりの成果を得た。当初は、本年度に目標として掲げた電気化学法による高感度解析が順調に進まなかったものの、シグナルを増幅・高感度化ができる試薬に分析チップの仕様をあわせることにより、酵素反応でシグナルを増幅させて目標どおりの高感度化を達成した。ただ、96 wellプレート上での解析と異なって、酵素反応を停止液で停止させてシグナルを測ることはできないため、発色し続けるシグナルを定量的に検出するための方法が十分に評価できなかった。そのため定量的な検出は、本研究目標の高感度な診断に必須な性能の一つであり、重要な項目であるため、次年度の実施項目とすることとした。今年度は、Press-Through Pack(PTP)方式によって抗原や洗浄液などの試薬を封入したカートリッジと分析チップを組み合わせることで、試薬の供給から検出までの自動化を検討した。抗原抗体反応は、サンドイッチ法により不活化処理したインフルエンザの標品ウイルス抗原に対して、15分で検出するための検討を行った。その結果、マイクロ流路は試薬が少量であることからより強いシグナルを強く得るには固相化抗体と酵素標識抗体について高濃度化する必要があった。更に複数回、酵素標識抗体をチップに滴下することで、抗原反応部に複数回標識抗体が供給されるため、シグナル増感を検討した。その結果、2滴試薬を滴下すると約1.5倍のシグナル増感が認められ、3滴試薬を滴下すると約1.7倍の増感が確認できた。また固相化抗体と抗原の反応時間を5分長くして、加えて抗原と酵素標識抗体との反応時間を5分長くすると、検体滴下から約25分で検出ができ濃度算出できる標準曲線も作成することができた。一方、自動化についてはPTP方式によりローラーを動かして試薬を順次滴下することを確認して、多項目検体をはかるためのデザイン及び試作を繰り返し行い、知財出願を行った。また抽出チューブ内で抗体や試薬を予め反応させて、1ステップで検出することを検討したところ、同一濃度で変動係数が20%以上になったことから定量は困難であったが、半定量及び高感度な定性分析は可能であることが示唆された。さらに酵素反応に伴う発色をスマートフォンで検出するため新たにアプリの作成を検討した。発色の強さを色の濃淡の強さで定量化する。その結果、外乱光の輝度値を補正することで、変動係数10%以下で発色に伴う吸光度を測定できることがわかった。
抵抗容量型インパルス分圧器のシミュレーション技術の開発

本研究の主要な目的は、一般3次元場に置かれた複数電極の対地・電極間静電容量計算法の基礎を確立し、抵抗容量型インパルス分圧器のステップ応答シミュレーション技術を確立することである。本年度の実績をまとめると以下のようになる。1)3次元電極配置に伴う巨大電位係数マトリックスを従来の手法に比べきわめて高速に,かつ精度を失うことなく解けるようになった。2)非対称3次元配置となっている電極位置に対し、電極の静電学的な特性を記述するため、Fourier電荷を用いた表面電荷で電位係数マトリックスを構築し、このマトリックスから、本研究者らが開発したアルゴリズムにより求めるべき静電容量を計算する手法を開発した。3)電位係数の逆マトリックスから静電容量を求める計算量を大幅に減少させるアルゴリズムを開発した。4)Fourier電荷を用いた電位係数マトリックスを構築する場合,電荷軸付近の電位係数の計算は桁落ちをともない,精度良い数値解析の障害となることを明らかにするとともに,この桁落ちを生じない新しい解析式を提案し,その有効性を数値計算で明らかにした。5)抵抗容量型インパルス分圧器のシミュレーションで重要となる,メインカラムのコンデンサと幾何学的浮遊静電容量の関係を明らかにすることにより,コンデンサの最適値を与えることを可能とした。本研究確立されたアルゴリズムに従つてコンデンサの値を選ぶことにより,きわめて応答特性の優れた,オーバシュートの少ない応答特性を持つ抵抗容量型インパルス分圧器の製作を可能とした。本研究の主要な目的は、一般3次元場に置かれた複数電極の対地・電極間静電容量計算法の基礎を確立し、抵抗容量型インパルス分圧器のステップ応答シミュレーション技術を確立することであった。ここでいう一般3次元場の電極とは外付けコンデンサーのことであり、その形状は殆ど円柱形で、回転対称とみなされる分圧器主抵抗に対して3次元的な配置となっている。この特徴を考慮し、電極の静電学的な特性を記述するには、Fourier電荷を用いた表面電荷で電位係数マトリックスを構築し、このマトリックスから、本研究者らが開発したアルゴリズムにより求めるべき静電容量を計算する手法を開発した。この手法の開発により、本研究は大きく進行し、電位係数の逆マトリックスから静電容量を求める計算量を劇的に現象させるアルゴリズムを開発した。その詳細な経過は添付の「研究発表」に掲載しているように平成10年電気学会全国大会で報告される。1) 3次元電極配置に伴う巨大電位係数マトリックスを従来の手法に比べきわめて高速に,かつ精度を失うことなく解けるようになった。4) Fourier電荷を用いた電位係数マトリックスを構築する場合,電荷軸付近の電位係数の計算は桁落ちをともない,精度良い数値解析の障害となることを明らかにするとともに,この桁落ちを生じない新しい解析式を提案し,その有効性を数値計算で明らかにした。本研究確立されたアルゴリズムに従ってコンデンサの値を選ぶことにより,きわめて応答特性の優れた,オーバシュートの少ない応答特性を持つ抵抗容量型インパルス分圧器の製作を可能とした。
作用素環と数理物理学の総合的研究

宇宙誕生や,時間と空間,物質などの根本原理を追求していくと,最高レベルの数学が現れることが近年わかってきた.そこに現れる問題は,物理的背景を忘れて,完全に数学の問題としてみても大変興味深いものである.私は,そのような問題のうち,共形場理論と呼ばれるものを,作用素環論という数学的道具を使って研究しており,分類問題や具体例の構成,数学の他分野との新しい関係の発見などの成果を得た.場の量子論,特に2次元共形場理論の数学的構造を作用素環論の立場から研究するものである.代数的場の量子論と呼ばれる手法で,観測可能量の生成するフォンノイマン環のネットが基本的な対象である.ジョーンズの指数理論やコンヌの非可換幾何学の手法を用い,頂点作用素代数との対比を踏まえ,数学的構造を明らかにする.宇宙誕生や,時間と空間,物質などの根本原理を追求していくと,最高レベルの数学が現れることが近年わかってきた.そこに現れる問題は,物理的背景を忘れて,完全に数学の問題としてみても大変興味深いものである.私は,そのような問題のうち,共形場理論と呼ばれるものを,作用素環論という数学的道具を使って研究しており,分類問題や具体例の構成,数学の他分野との新しい関係の発見などの成果を得た.Superconformal field theoryへの作用素環的アプローチをさらに続けて研究した.作用素環の族を用いた代数的場の量子論においては,一つのsuper conformal field theoryは単位円周上の一つのgraded local netで表わされる.まず,このようなgraded local netの表現論について,古典的なDoplicher-Haag-Robertsの理論の拡張を確立し,Neveu-SchwartzおよびRamond表現の概念を導入した.この過程において,単位円周の被覆空間上のnetとその表現の一般理論の基礎を展開した.さらに,super stress energy tensorを作用素値超関数とみなすことにより,そこから生じるsuper netをすべての許されたcentral chargeの値について構成し,特にcentral chargeの値が3/2未満であるようなdiscrete seriesの場合についてはSU(2)のWess-Zumino-Witten modelから生じるcoset構成法で得られるものとの同一視を証明し,それが我々が前に導入した概念であるmodular netの一例になっていることを示した.さらに,この性質と,Ramond表現から生じるsuper charge operatorの性質をさらに調べることにより,そのFredholm indexと,表現から生じる部分因子環のJones indexの関係式を明らかにした.これは,super conformal field theoryにおけるFrcdholm indexをDoplicher-Haag-Roberts/Jones理論の立場から初めて研究したものである.これによって,非可換幾何学と代数的場の量子論の新しい関係の可能性が開かれた.2006年のLongoとの共著論文で,moonshine頂点作用素代数の作用素環版を構成した.それは,自己同型群がMonster群で,そのcharacterが,j-関数になるものであった.今回はそのsuper版を,Conway群Colについて,Duncanの頂点作用素代数の構成を元に構成した.すなわち,c=12のN=1超共形ネットであって,N=1超共形構造を保つような自己同型の群がConway群Colになるものを構成した.手法は,枠付き共形ネットを用いるものである.さらに同様の手法を用い,Rudvalis群を自己同型に持つようなc=28の超共形enhancedネットを構成した.ここでenhancedネットの意味は,ある部分超共形ネットを固定する構造を考えると言う意味である.また,Connesの非可換幾何学は数学,数理物理学の多くのテーマに関係する壮大な理論であるが,ここで「非可換」多様体に当たる概念はspectral tripleと呼ばれるものである.Carpi, Hillier, Longoと共に,Ramond algebraのある表現からspectral tripleのnetを構成し,超共形場理論と非可換幾何学を関係づけた.これより以前に,Longoと共に,Weylの古典的定理と共形ネットのcharacterの漸近挙動の類似から,共形ネットが無限次元多様体のようにふるまうこと,さらにある種の正規化の後では「次元」が2であるようにふるまうこと,共形ハミルトニアンがラプラシアンと似ていることを示した.これと,Dirac作用素との類似から,超共形場理論のスーパー・チャージ作用素が,Dirac作用素の類似となることが分かる.このアイディアをきちんと正当化したものが我々の論文である.Carpi,Hillier,Longo,Xuと共に,Neveu-Schwarz代数の最高ウェイト真空表現からN=2超Virasoroネットを構成した.これにはエネルギー・バウンドと呼ばれるノル無評価を用いる.さらにその中心電荷cの値が離散系列c<3に属するときには,その偶部分ネットと,U(1)2m+4⊂SU(2)m×U(1)4から生じるコセット・ネットが同一視できることを示し,これを使って,超共形場理論のLie代数的,あるいは幾何学的文脈で研究されているカイラル・リングとスペクトラル・フローを,この偶部分ネットの表現論の文脈でとらえた.作用素環的な表現論を用いることが利点であるが,その際にコセット・ネットとの同一視が必要になるのである.さらにBockenhauer-Evans,Longo-Mugerらと前に研究していたアルファ誘導表現の理論とモジュラー不変行列の関係を用いて,やはり中心電荷cの値が離散系列c<3に属するときには,この超Virasoroネットのすべての拡張を分類した.