hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
認知地図における建築記号群の共起確率評価システムの構築

当初の計画通り新たな対象地を選定し、スケッチマップの描画調査及び被験者の属性調査を行った。具体的には、今後より汎用的な方法を構築するべく、対象地を「自分にとっての大学周辺地域」から、一般的に理解しやすい福井市の都心部に設定し、これまで研究で構築した方法によってこれらの調査を行った。そして、調査から得られたデータを既報と同様にして、スケッチマップ上に記述された名称を手掛かりに、描画要素を地図上の要素へ一対一に同定し、そして同定した各描画要素を地理情報システム(以下GIS)上に、各描画要素の被験者による描画回数等のデータと共にデータベース化した。その上で、属性調査で得られた情報を表データ化し、構築したGIS上のデータベースの地理情報とリンク付けた。また現在構築したデータベースに基づき、これまでの構築した方法を改良した上で改めて共起性の分析に取り掛かっている。具体的には、福井県の特徴ともいえる日常的な車の利用に着目をして車を比較的利用する被験者とそうでない被験者との比較を試みている。これまでの研究で日常的な車の利用をする被験者とそうでない被験者のスケッチマップとでは異なる共起性を示している可能性が見られたが、車の利用に主眼を当てては研究を行っていない。そこでまずは福井市を対象として研究を行っていくにあたり、車の利用による違いを見ることとし、今後より汎用的な方法を構築することを検討することとした。これらの検討の初期結果を2019年度建築学会大会にて発表予定である。計画通りに新しい調査地での調査を実施でき、GIS上にデータベースの構築を完了することができた。また現在そのデータベースに基づいて新たに共起性についての分析を開始している。構築したデータベースに基づいて、これまでに構築した方法を改良した上で改めて共起性の分析を行う。前年度までの結果と比較検討しながら、建築・都市空間のデザインへの汎用性について検討をしていく。将来の建築・都市空間の変化が、外在化される認知地図にどのような変化を与えうるのかを、外在化された認知地図であるスケッチマップの調査結果に基づいて確率値によって推定する方法を構築し、その推定結果を可視化するシステムの構築を目的として研究を展開し、下記の結果を得た。まず、一つのスケッチマップ上に複数の要素が描画されることをその一連の要素が「共起する」と位置づけ、共起する2つの建築記号の関係性を記号論に基づいてモデル化し、様々な記号的関係性を持つ2つの建築記号の共起確率の評価方法を提示した。この時さらに共起を基軸とした多義性を記号論の理論的枠組みのもとに明らかにした。そして、構築した方法を用いて、ロジスティック回帰分析によってスケッチマップの構成要素群の共起確率を評価した。次に、評価結果に基づいて、建築・都市空間における特定のデザイン変更が、外在化される認知地図の構成要素群の共起性にどのような変化を与えうるのかを予測するシステムを構築し、シミュレータ空間上で分析対象とする建築記号の周辺の建築記号群の共起確率を推定し、その地図上での分布状況を描画するだけでなく、建築記号群のいずれの性質によって共起確率値が求められるのかについての分布状況も表示することを可能にした。実際にシミュレーションを行い、その結果を用いて階層的クラスタ分析を用いて共起確率値に最も強く影響を与えた独立変数の種類を基準として建築記号を分類し、その地図上での分布状況を確認した。それによって建築記号間のどのような記号的関係性における、いずれの性質の変化によって共起確率の地図上の分布がどのように変化するのかについて考察した。具体的には、調査対象であるキャンパスごとに、特定の建築物の性質を変化させるシミュレーションを行い、変化させた結果としてどのような記号として共起するようになったのかをこれまでの結果を踏まえ把握した。記号論の観点から「共起」の概念を独自に着想し、本年度はさらに同じ建築記号が様々な意味を持つという多義性の観点を導入して建築記号間の共起性の分析を行ったことで、研究が飛躍的に発展した。具体的には、アメリカの記号学者C.S.Peirceの記号論における「記号と対象との関係性」に基づく記号分類を用いて本研究で対象とする「共起」の概念を明確に定式化し、その上で共起を基軸とした多義性を記号論の理論的枠組みのもとに明らかにした。これによって本研究で提示する共起性の定量的な評価方法が、建築記号の多義性の共起という概念を基軸とした評価についての一つの方法であることを示すことができた。本研究で提示される方法を用いれば、建築物を新たにデザインする場合に、そのデザインが周辺の既存建築物群との共起性にどのような変化を与えうるのかについてある程度予測することができる。こうした将来の地域のスケッチマップのあり方を想定したデザインは、建築物の意味やその解釈における人間と環境との関係性を考慮した、デザイン対象となる建築物と周辺の建築物群との相互関係のデザインに他ならない。このように本研究による成果は、建築・都市空間の意味やその解釈を基軸とした人間ー環境系のデザインの一つの方向性を示唆しているといえる。こうして、本年度の成果は多義性の概念を導入するだけでなく、次年度に予定していた「共起確率評価シミュレータの構築」の一部にまで着手することができており、この点においては本年度の進捗状況は当初の計画以上に進展しているということができる。

一方で、関係性のデザインによる人間及び建築・都市空間への影響力の定量化、及びその可視化を行うための汎用的な方法を提示するための、研究成果の様々な対象への汎用性についての検討は未だ不十分であり、次年度以降で検討を重ねていく必要がある。平成29年度は研究活動を中断中であるが、平成28年度に提出した論文2編が平成29年度に採用されたため、それら2編の論文投稿に係る経費(論文登載料、超過頁料、別刷り料)を支出した。平成29年度は研究中断中であるが、平成28年度に提出した論文2編が採用され、平成30年度からの研究展開のための基盤ができた。当初の計画通り新たな対象地を選定し、スケッチマップの描画調査及び被験者の属性調査を行った。具体的には、今後より汎用的な方法を構築するべく、対象地を「自分にとっての大学周辺地域」から、一般的に理解しやすい福井市の都心部に設定し、これまで研究で構築した方法によってこれらの調査を行った。そして、調査から得られたデータを既報と同様にして、スケッチマップ上に記述された名称を手掛かりに、描画要素を地図上の要素へ一対一に同定し、そして同定した各描画要素を地理情報システム(以下GIS)上に、各描画要素の被験者による描画回数等のデータと共にデータベース化した。その上で、属性調査で得られた情報を表データ化し、構築したGIS上のデータベースの地理情報とリンク付けた。また現在構築したデータベースに基づき、これまでの構築した方法を改良した上で改めて共起性の分析に取り掛かっている。具体的には、福井県の特徴ともいえる日常的な車の利用に着目をして車を比較的利用する被験者とそうでない被験者との比較を試みている。これまでの研究で日常的な車の利用をする被験者とそうでない被験者のスケッチマップとでは異なる共起性を示している可能性が見られたが、車の利用に主眼を当てては研究を行っていない。そこでまずは福井市を対象として研究を行っていくにあたり、車の利用による違いを見ることとし、今後より汎用的な方法を構築することを検討することとした。これらの検討の初期結果を2019年度建築学会大会にて発表予定である。計画通りに新しい調査地での調査を実施でき、GIS上にデータベースの構築を完了することができた。また現在そのデータベースに基づいて新たに共起性についての分析を開始している。(1)新たな調査とGISによるデータベース構築これまでに構築した調査方法に従って、新たな調査地において人間行動のアンケート調査及びスケッチマップの描画調査を行う。そしてGISに、被験者がスケッチマップ上に描画した要素の地理空間情報と各要素の描画に関する情報(どの被験者が描画したか、その被験者のアンケート調査の回答内容等)とを関連付けたデータベースを構築する。また、関係者との調整の関係上、新たな調査を行うことが難しくなった場合には、これまでの調査で得ることができたフランスのフランシュ=コンテ大学でのスケッチマップの調査結果データを用いて研究を展開することを検討する。(2)前年度までに構築したシミュレータの改良・他対象への研究の汎用性の検討前年度までに構築した方法によって共起確率を評価し、そして評価の際に得られた確率推定モデルを、本年度構築したシミュレータへ導入することによって、シミュレータを改良する。本年度における結果と比較検討しながらデザインのシミュレーションを次年度も再び行い、研究成果のデザインへの汎用性を確認し、必要に応じシミュレータを修正する。
社会的意思決定の神経基盤の解明

初年度に「社会的要因を含まない意思決定課題(ギャンブル課題)」の神経活動の解析(Fukui et al.,2005)、前年度に「社会的意思決定課題(ゲーム理論の分野でチキン・ゲームと呼ばれる一種の対戦型ゲーム課題)」の神経活動の解析を行った(Fukui et al.,2006)。最終年度である本年度は、これら2つの結果から得られた実験結果の総合的解釈を試みた。上側頭溝周辺皮質の賦活が社会的意思決定課題においてのみ認められたのに対して、両課題は社会的要因を含むか含まないかという点で異なるにもかかわらず、前部傍帯状皮質には共通して活動が認められた。さらに、社会的要因を含まない意思決定課題」、「社会的意思決定課題」のいずれにおいても、前部傍帯状皮質は、これらの課題を施行しでいる最中、特に「危険が目前に迫っている状況」と関連して強く活動した。これらの結果からは、上側頭溝周辺皮質と前部傍帯状皮質は、いずれも他者のこころのモニターにとって重要な領域であるが、両者の役割は異なっていることが推察され、後者すなわち前部傍帯状皮質は、本来は一般的な危険予期システムであったものが、複雑な社会状況を生きる人間において、社会的状況における危険予期システムへと精緻化したものではないかと考察した。これらの成果は複数の学会で一般演題・シンポジウム演題として報告し、また学術誌の総説としてその成果の一部を報告した(村井2006,村井2006)。本研究の目的は社会的意思決定の神経基盤の解明であるが、そのためには、まず社会的状況ではない場面での意思決定(対人場面のように他人の考えや行動を予測しながらの意思決定ではなく、人が一人でいる状況で行うような意思決定)に関わる神経活動を明らかにすることが必要となる。そこで平成16年度は本研究の準備段階として、社会的要因を含まない意思決定課題(ギャンブル課題)施行時の健常者での神経活動を、事象関連fMRIを用いて検討した。結果、ギャンブル課題の最中、特に「危険予期」の要因と関連して、健常被験者では内側前頭前皮質が有意に賦活されることが明らかになった。さらに、この内側前頭前皮質の賦活の程度とギャンブル課題の成績との間には、被験者間で相関がみられることが示された。この成果は、第7回認知神経心理学研究会(平成16年8月6-7日,三原)、第28回日本神経心理学会(平成16年9月17-18日,広島)、第27回日本神経科学大会(平成16年9月21-23日,大阪)、第28回日本高次脳機能障害大会(平成16年11月25-26日,舞浜)、京都大学心理学連合COE国際シンポジウム(平成17年1月28-30日,京都)で報告し、また学術雑誌(Fukui et al.,Neuroimage 2005)で報告した。本年度の後半では、引き続いて、社会的意思決定課題(ゲーム理論の分野でチキン・ゲームと呼ばれる一種の対戦型ゲーム課題)のコンピューター版の開発を行った。現在、この課題を施行中の神経活動を事象関連fMRIを用いて測定、解析を始めている。前年度に施行実施した「社会的要因を含まない意思決定課題(ギャンブル課題)」施行時の健常者での神経活動の解析(Fukui et al., 2005)に続いていて、本年度は、「社会的意思決定課題(ゲーム理論の分野でチキン・ゲームと呼ばれる一種の対戦型ゲーム課題)」のコンピューター版を開発、の課題を施行中の神経活動を事象関連fMRIを用いて測定、解析を行った(Fukui et al.,in press)。この課題では、被験者は対戦相手の行動を予測しながら、時には威嚇的に時には融和的に社会的戦略を使い分けながら自分の行動を決めてゆく必要があり、他者の心を読み取る能力(mentalizing)が強く要求される。結果は、このような他人の心を読みながら威嚇と融和を繰り返す課題では、従来から他者の心の認知について重要と考えられてきた傍帯状皮質と上側頭溝周辺皮質の活動が認められたが、これら2つの領域の活動パターンには差がみられ、上側頭溝周辺皮質の活動は、被験者の行動パターンにかかわらず相手の心の予測と関連して一貫してみられたのに対して、傍帯状皮質の活動は被験者が威嚇戦略をとるとき、すなわちより社会的に危険な戦略をとるときにのみ特に強く認められた。この結果からは、従来からmentalizingとの関連で指摘されてきていた脳領域は領域ごとに異なる役割を持っており、傍帯状皮質は特に社会的状況における危険予期場面において重要な役割を果たすことが示唆された。

これらの結果からは、上側頭溝周辺皮質と前部傍帯状皮質は、いずれも他者のこころのモニターにとって重要な領域であるが、両者の役割は異なっていることが推察され、後者すなわち前部傍帯状皮質は、本来は一般的な危険予期システムであったものが、複雑な社会状況を生きる人間において、社会的状況における危険予期システムへと精緻化したものではないかと考察した。これらの成果は複数の学会で一般演題・シンポジウム演題として報告し、また学術誌の総説としてその成果の一部を報告した(村井2006,村井2006)。
夏季の暑熱緩和効果を対象とした市街地空間の風通しに関する実験的研究

エコロジカルな街づくりのための計画要素として現在注目されている市街地空間の風通しに関して,濾紙面蒸発を利用した対流伝達率の推定という独自の評価手法を駆使し,"風通しの良い街づくり"のためのいくつかの設計指針を初めて明らかにした。得られた主な成果は以下の通りである。1.風向が街路と直交する場合の2次元キャビティー空間における建物壁面対流伝達率の分布を検討した。街路空間のアスペクト比L/H(L:街路幅,H:建物高さ)=13/2程度で風下面の中央高さ付近の値が顕著に増大する。これは,この程度の街路形状において,循環流が最も発達することに起因している。このことからL/H>1程度までは"風通し"は確保されていると判断できる。2.風向を街路と平行とした場合の2次元キャビティー空間における伝達率分布は,中心に対して対称な分布形となり,側面は上端から下方に向かってやや減少,街路面は中央部でやや大きくなる。L/Hによる変化は風向が街路と直交する場合よりも小さくL/H=1/6程度でも7割程度の"風通し"は確保されている。3.十分な風通しが確保されているL/H=1の街路で囲まれた5×5列の街区を想定し,街区ブロック内部の伝達率を検討し,ケース・スタディとして,街区の中央を空地とした場合ならびに同所を高層化した場合の効果についても比較検討した。空地化した場合,空地周囲の各鉛直面では39割の伝達率の増加が生じる。しかしながら,屋上面では5%以下の変化しか認められず,影響範囲はそれほど広くはない。一方,高層化した場合にはその周囲で最大2.5倍の伝達率の増加が認められ,影響範囲も空地化した場合に比べかなり拡大する。低層高密地域においては,空地化や高層化は風通しを改善する一つの有効手段といえる。
画像資料自在閲覧方式による近世歴史資料の調査研究支援システムの研究

歴史資料の調査研究において、検索の結果得られる資料画像より、目的とする資料を探し出し、関心がある箇所を適切な倍率で閲覧したり、関連資料との比較ができる調査研究支援システムを実現することを目的として、前年度に引き続き、国立歴史民俗博物館で所蔵する錦絵コレクションを評価対象に加えて、以下の研究を進めた。シンポジウムおよび研究会において成果を報告するとともに、国立科学博物館特別展「江戸大博覧会」と国立歴史民俗博物館特別企画「歴史を探るサイエンス」において、研究成果を取り込んだ閲覧システムを公開した。(a)画像構成法と画像提示方式:資料画像毎に階層画像データを用意し、検索結果に応じて配列情報だけを生成することにより、画像データを再構成することなく表示を行う画像構成法について、総数231点の小袖資料と2659枚の錦絵を対象に評価を行った。表示しようとする数が200程度であれば、検索結果を得てから表示が完了するまで実用的な時間で実行できる。また、1000×550程の表示領域におよそ200点の資料の画像を一斉に表示しても概略の形状や配色を認めることができる。さらに、1000点の錦絵資料を表示しても、その種類を判別できる。このことから、検索で数を絞らずに画像を表示し、順次拡大して目的とする資料を周囲と比べながら探索する利用に適用できる。不確かな情報をもとに資料を探す際に有効であることが明らかとなった。(b)比較方式:配列された複数の画像の中から関連する資料の相互の比較と対応した表示を実現するため、2つの表示領域で位置・倍率が独立した表示と、任意の位置・倍率で連結して表示するモードを実現した。また、大きさの異なる画像データの比較表示を実現し、異なる条件で集めて点数が違う資料群の比較を可能とした。このような比較機能により、資料相互の比較だけでなく、一つの資料の中での離れた箇所の細かな比較を資料相互の比較と全く同一の操作でできるなど、調査研究の自由度が高まることを実証した。歴史資料の調査研究において、検索の結果得られる資料画像に対して、目的とする箇所を自由に拡大・縮小あるいは移動して閲覧でき、あるいは比較検討できる調査研究支援システムを実現することを目的として、本年度は、国立歴史民俗博物館で所蔵する野村正治郎衣裳コレクション小袖資料を具体的対象として、以下の事項について研究を進めた。また、国内のシンポジウムおよび国際会議において、複数の資料画像の提示方式に関する報告を行った。1.画像構成方式:対象とする資料が極めて精緻であるため、資料一点の画像は1800×2200画素と非常に大きく、検索でヒットする複数の画像を集めた画像のサイズは膨大となる。本研究の基としている画像資料自在閲覧方式では、100,000×100,000画素を越える画像の全体から原サイズまで、倍率を瞬時に変えて閲覧できる。これは、比率を変えた階層画像データを予め用意していることによる。これに準じた検索結果を集めて配置した画像の階層画像を作成する方法では、処理時間がかかる。この解決のため、資料画像毎に階層画像データを用意し、これを検索結果に応じて組み合わせる画像構成方式について検討を行い、基本的な動作を確認した。2.画像提示方式:着目する複数の資料画像を比較検討しやすい提示方法を実現するため、画像資料自在閲覧方式が有する連続的な拡大・縮小と移動の下での比較機能について分析を行った。2つの資料画像を表示する場合の、画像操作の連動性や、表示する資料画像の切り替えの研究支援の観点からの操作性について検討を加えたこれをもとに、ソフトウェアとして実装するための仕様をまとめ、プロトタイプのソフトウェアを作成し、動作確認を行った。ヒューマンインターフェース面からの評価を継続して行う。

このような比較機能により、資料相互の比較だけでなく、一つの資料の中での離れた箇所の細かな比較を資料相互の比較と全く同一の操作でできるなど、調査研究の自由度が高まることを実証した。
制限酵素修飾酵素遺伝子の自己増殖

制限酵素修飾酵素遺伝子(制限修飾遺伝子)はしばしば,可動遺伝因子や様々なゲノム再編と関係しており,利己的遺伝子として振舞うことが示唆されてきた.本研究において,我々は染色体上の制限修飾遺伝子において遺伝子増幅が生じることを発見した.枯草菌Bacillus subtilisの染色体に挿入された制限修飾遺伝子,BamH I遺伝子は,相同なDNA鎖と置き換わりにくい性質を示し,形質転換を起こしてもBamH I遺伝子を失わない細胞が現れた.また,こうした細胞のほとんどは,BamH I遺伝子が増幅し縦列に繰り返された配列を有していた.制限酵素遺伝子と修飾酵素遺伝子を1コピーずつ持つクローンを繁殖させると,制限酵素遺伝子に依存してBamH I遺伝子が急激に増幅された.また蛍光in situ hybridyzation (FISH)で見ると,遺伝子増幅が一つの細胞内で爆発的に生じている様子が観察された.このような制限修飾遺伝子の増幅は,制限修飾遺伝子が一つの生き物として行う増殖と細胞間水平伝達を行うウイルス様生活環の一部とも考えられる.さらに,様々な環境下での遺伝子増幅の検出を効率的に行うために,ドットブロットを応用した解析法を開発した.また,DNAの細胞間伝達を検知することにより,制限修飾遺伝子の増幅が水平伝達を起こし易くするのかどうかをみるための,遺伝的にマーキングした枯草菌株を構築した.制限酵素修飾酵素遺伝子(制限修飾遺伝子)はしばしば,可動遺伝因子や様々なゲノム再編と関係しており,利己的遺伝子として振舞うことが示唆されてきた.本研究において,我々は染色体上の制限修飾遺伝子において遺伝子増幅が生じることを発見した.枯草菌Bacillus subtilisの染色体に挿入された制限修飾遺伝子,BamH I遺伝子は,相同なDNA鎖と置き換わりにくい性質を示し,形質転換を起こしてもBamH I遺伝子を失わない細胞が現れた.また,こうした細胞のほとんどは,BamH I遺伝子が増幅し縦列に繰り返された配列を有していた.制限酵素遺伝子と修飾酵素遺伝子を1コピーずつ持つクローンを繁殖させると,制限酵素遺伝子に依存してBamH I遺伝子が急激に増幅された.また蛍光in situ hybridyzation (FISH)で見ると,遺伝子増幅が一つの細胞内で爆発的に生じている様子が観察された.このような制限修飾遺伝子の増幅は,制限修飾遺伝子が一つの生き物として行う増殖と細胞間水平伝達を行うウイルス様生活環の一部とも考えられる.さらに,様々な環境下での遺伝子増幅の検出を効率的に行うために,ドットブロットを応用した解析法を開発した.また,DNAの細胞間伝達を検知することにより,制限修飾遺伝子の増幅が水平伝達を起こし易くするのかどうかをみるための,遺伝的にマーキングした枯草菌株を構築した.
トランスポゾンの抑制に機能するpiRNAの3'末端形成機構の解析

piRNA(PIWI-interacting RNA)は生殖細胞のゲノムをトランスポゾンの脅威から守る小分子RNAである。本研究では、これまで存在が予想されながら分子実体が不明であったpiRNA前駆体の末端を削りこみ、成熟型piRNAをつくりだすヌクレアーゼTrimmer(トリマー)を同定し、piRNAの成熟機構とその重要性を明らかにした。piRNA前駆体の3'トリミングを担うヌクレアーゼTrimmerの同定に向け、本年度はまず、トリミング活性が比較的高いミトコンドリア粗精製画分に由来する可溶化活性画分をクロマトグラフィーにかけ、活性タンパク質の分離を試みた。様々なクロマトグラフィーによる精製を試したが、ほとんどのカラムにトリミング活性は安定に結合せず、複数のクロマトグラフィーによる分離で精製度を高めることは困難であることが判明した。そこで可溶化活性画分を一度ショ糖密度勾配遠心後、活性の高い画分のみをクロマトグラフィーにかけることで精製度の向上を図った。その結果、精製度の改善はみられたが、最終的にクロマトグラフィーで分離した活性精製画分にTrimmerと思われるヌクレアーゼを同定することはできなかった。そこで方針を変え、piRNA前駆体の3'トリミングに関わることが示唆されていたPIWIタンパク質結合因子Papiに着目した解析を進めた。Papiの機能阻害は、内在piRNAの3'末端の伸長を引き起こすことが既に報告されているが、in vitroのアッセイ系においても、Papiノックダウン細胞ではトリミング活性が著しく低下すること、逆にPapi高発現ではトリミング反応が促進することを確認した。さらに可溶化活性画分をショ糖密度勾配遠心で分離したときのPapiの分布を調べてみると、その分布はトリミング活性とよく一致していた。これら一連の結果から、PapiはTrimmerと複合体を形成しトリミング反応を促進しているという仮説を立て、ミトコンドリア粗精製画分からPapiを免疫沈降したところ、トリミング活性がPapiに共沈降することを見出した。昨年度の解析から、piRNA前駆体の3'末端トリミングへの関与が示唆されていたミトコンドリア膜タンパク質であるPapiの複合体中にTrimmerが存在することが明らかとなった。そこで、Papi複合体に含まれるタンパク質の質量分析解析を行い、Trimmerの同定を試みた。同定されたヌクレアーゼの一つであるPNLDC1 (PARN-like domain containing 1)の機能阻害において、トリミング活性の低下や内在piRNAの伸長が認められたことから、PNLDC1がTrimmerであると結論した。TrimmerはPARN (polyA specific ribonuclease)類似のヌクレアーゼドメインと膜貫通ドメインを有する機能不明のヌクレアーゼで、ミトコンドリア画分に多く存在した。ショウジョウバエS2細胞におけるトリミング活性再構成実験から、Trimmerは単独では機能できず、piRNA前駆体のトリミングにはPapiを必要とすることが明らかとなった。またPapiの機能ドメイン変異体を用いた解析から、PapiとPIWIタンパク質との相互作用および、Papiの核酸結合能の両方がトリミングに必要であることが示唆された。上記の結果から、piRNA前駆体を取りこんだPIWIタンパク質をPapiがミトコンドリア膜上に引き寄せ、さらにpiRNA前駆体と結合することで、TrimmerがpiRNA前駆体の末端を削りやすくしているというモデルが考えられた。また、トリミング後の成熟piRNAを取りこんだPIWIタンパク質の方が、piRNA前駆体を取りこんだものに比べ効率よく標的RNAを切断できたことから、piRNA前駆体がトリミングされて成熟型になることがpiRNAが機能する上でも重要なことが示唆された。上記一連の研究結果を論文にまとめ発表した。クロマトグラフィーによる活性タンパク質の分離は不成功に終わったものの、新たにPIWIタンパク質結合因子Papiの免疫沈降物中にトリミング活性を見出し、Trimmre同定への足掛かりが得られたことから、おおむね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。RNAサイレンシングPIWIタンパク質結合因子、Papiの免疫沈降物中にトリミング活性を見出したことから、今後はPapi複合体に含まれるタンパク質の質量分析解析を行い、Trimmerの同定を目指す。Trimmer候補となるヌクレアーゼが同定された場合、各ヌクレアーゼのノックダウン、高発現実験を行う。これにより細胞のトリミング活性や内在piRNAの長さに影響がみられるものを絞り込む。同時に組み換え精製タンパク質を用いて活性評価を行い、Trimmerか否かの判定を行う。Trimmerが同定できた場合、piRNA生成における3'トリミングの必要性を明らかにするため、Trimmerの機能阻害が内在piRNAの量やトランスポゾンの発現抑制に影響を与えるか解析する。
舌機能障害が嚥下に及ぼす影響

本研究は嚥下運動における舌下神経の役割を検証することを目的として行われた.麻酔ラットを用いて中咽頭,上部食道括約部,頸部食道における嚥下圧を計測した.嚥下は喉頭への機械刺激により誘発され,舌骨上筋および甲状舌骨筋活動により同定された.両側舌下神経切断後は切断前と比較して,嚥下時中咽頭圧が有意に低下した.舌下神経切断後の嚥下時中咽頭圧は,歯科用材料による口蓋被覆により有意に上昇した.これらの結果より,舌下神経が嚥下時の中咽頭圧の発生に重要な役割を果たしていること,および歯科用材料による口蓋被覆が舌下神経損傷により減弱した嚥下機能を回復する可能性があることが示された.本研究は舌障害が嚥下機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし,26年度は舌下神経切断モデルラットの作製とその検証を行った.7週齢のSD系雄性ラットの左側舌骨上筋,甲状舌骨筋および舌筋中央部に係留したワイヤー電極より筋活動電位を導出,食道および気管にカニューレを留置し食道圧および呼吸サイクルを計測した.続いて,フォンフライフィラメントによる喉頭への機械刺激または上喉頭神経の電気刺激により嚥下反射を誘発した.舌骨上筋および甲状舌骨筋活動の増加に加えて,呼吸サイクルの延長または食道圧の増加のいずれかにより嚥下を同定した.続いて,双極銀電極を用いて左右舌下神経にそれぞれ電気刺激を与えることで舌筋活動電位の変化をとらえるとともに,舌下神経切断後に切断中枢端を再び刺激し,舌筋活動に変化が認められないことを確認した.両側舌下神経切断前後の嚥下誘発閾値,舌骨上筋および甲状舌骨筋活動の最大値および持続時間をそれぞれ計測した.これらの実験により,以下のような結果を得た.舌下神経切断による喉頭への機械刺激および上喉頭神経刺激による嚥下誘発閾値の変化は認められなかった.また,舌骨上筋および甲状舌骨筋活動の最大値は減少したが,持続時間には違いは認められなかった.最大値の減少は舌骨上筋の一つであるオトガイ舌骨筋,および甲状舌骨筋がいずれも舌下神経支配と報告されていることから,神経切断によりこれらの筋活動が減少したことに起因すると推察された.一方,持続時間には違いが認められなかったことから,他の舌骨上筋や甲状舌骨筋周囲の筋による時間的な代償は生じていない可能性が考えられた.今年度はラット舌下神経切断モデルを作製し,その検証を行うことに成功した.今後は咽頭筋活動および嚥下圧を計測して,舌下神経切断モデルラットの嚥下時運動を詳細に検証していく予定である.本研究は舌障害が嚥下機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし,27年度は両側舌下神経切断および両側反回神経切断モデルラットを用いて,神経切断が嚥下運動に及ぼす影響を検証した.7週齢のSD系雄性ラットの左側舌骨上筋,左側甲状舌骨筋および左側舌筋に係留したワイヤー電極より筋活動電位を導出し,気管カニューレから呼吸活動を計測した.さらにカテーテルを経口的に頸部食道まで挿入し,中咽頭(口蓋垂後方),食道入口部,頸部食道の3部位から嚥下圧を記録した.フォンフライ式フィラメントによる喉頭への機械刺激により嚥下を誘発し,嚥下関連筋活動の増加,呼吸サイクルの延長および嚥下圧変化により嚥下を同定した.嚥下圧は,健常動物において個体間で差を認めたものの,個体内では繰り返しの試行において高い再現性が確認された.舌骨上筋活動ピークを基準として,舌筋,甲状舌骨筋,中咽頭圧(陽圧),食道入口部圧(陰圧),頸部食道圧(陽圧)のピークまでの時間をそれぞれ計測した.健常ラットと比較して,舌下神経切断モデルラットにおいて中咽頭圧ピーク時間が短縮されたものの,その他のパラメータに違いは認められなかった.一方,反回神経切断モデルラットにおいては,いずれのパラメータも有意な変化は認められなかった.続いて,嚥下時運動のパラメータとして,舌骨上筋および甲状舌骨筋活動,咽頭圧および食道圧の積分値をそれぞれ測定した.いずれのモデルラットも健常ラットと比較して筋活動量に違いは認められなかったものの,舌下神経モデルラットでは中咽頭圧が,反回神経モデルラットでは食道入口部圧が有意に低下した.今後は舌障害モデル動物において,舌接触補助床のように舌と口蓋部の接触圧を高めることで嚥下時運動がいかなる変化を生じるか検証していく予定である.今年度は健常ラット,舌下神経切断および反回神経切断モデルラットを用いて,嚥下運動(嚥下関連筋活動、咽頭圧、食道圧)の変化を記録することに成功したため.舌は,発話・味覚に加えて,咀嚼・嚥下・呼吸などにも重要な働きを示す.

これら活動の中で,嚥下は気道防御反射という観点から重要な機能であり,近年高齢者で増加している誤嚥性肺炎と嚥下機能低下との関連性も報告されていることから,高い注目を集めている.本研究の目的は,嚥下運動における舌の役割を検討することである.7週齢のSD系雄性ラットの左側舌骨上筋および左側甲状舌骨筋に係留したワイヤー電極より導出した筋活動電位から嚥下を同定した.さらにカテーテルを経口的に頸部食道まで挿入し,中咽頭(口蓋垂後方),上部食道括約部,頸部食道の3部位から嚥下圧を記録した.喉頭に切開を加え,フォンフライ式フィラメントを用いて披裂間切痕に機械刺激を与えることにより,嚥下を誘発した.2回の試行における中咽頭,上部食道括約部,頸部食道それぞれの嚥下圧は高い再現性を示した.以上より,本計測法は同一個体内の嚥下圧の比較には有効であると考えられた.両側舌下神経切断後,切断前と比較して中咽頭圧は有意に低下し,上部食道括約部圧および頸部食道圧はいずれも低下する傾向を示した.また,歯科用材料による口蓋被覆は,舌下神経切断前にはいずれの部位の嚥下圧も変化させなかったのに対し,両側舌下神経切断時には被覆無しと比較して被覆有りで中咽頭圧が有意に上昇した.これらの結果より,舌下神経は嚥下時の中咽頭圧の発生に重要な役割を果たしており,舌下神経切断によって低下した嚥下圧は歯科材料による口蓋被覆により改善することが示唆された.舌接触補助床などの補綴的アプローチは食塊の口腔および咽頭移送のみならず,嚥下機能にも効果を発揮する可能性が示された.本研究は嚥下運動における舌下神経の役割を検証することを目的として行われた.麻酔ラットを用いて中咽頭,上部食道括約部,頸部食道における嚥下圧を計測した.嚥下は喉頭への機械刺激により誘発され,舌骨上筋および甲状舌骨筋活動により同定された.両側舌下神経切断後は切断前と比較して,嚥下時中咽頭圧が有意に低下した.舌下神経切断後の嚥下時中咽頭圧は,歯科用材料による口蓋被覆により有意に上昇した.これらの結果より,舌下神経が嚥下時の中咽頭圧の発生に重要な役割を果たしていること,および歯科用材料による口蓋被覆が舌下神経損傷により減弱した嚥下機能を回復する可能性があることが示された.今年度は舌下神経切断モデルラットの作製とその検証に成功しており,今後は同モデルを用いて様々な検証を行っていくことが可能と考えられるため.取得したデータの解析に加え,舌障害モデル動物に対して舌と口蓋の接触圧を高める臨床的アプローチに近い検証を行っていく予定である.また最終年度であるため総括を行い,できるだけ早期に国際学術誌への投稿を目指す.嚥下障害学咽頭筋活動および嚥下圧を計測して,舌下神経切断モデルラットの嚥下時運動を詳細に検証していく.運動の違いを確認できたら,予定通り免疫組織学的・神経薬理学的検証を行う.組織学的・薬理学的実験を実施しなかったため.購入予定だった備品のいくつかが不要となったため.行動学的実験で興味深い結果がでたので,予定を変更して行動学的実験に焦点を当て研究を進めていく.次年度の実験動物の購入費にあて,より多くのデータを収集する.
高効率ＤＮＡ内シグナル伝達システムの構築とＤＮＡ光切断を用いた遺伝子操作法の開発

本研究では人工ペプチド核酸PNAを用いた光による新たなDNA操作法の開発を目指している。人工核酸PNAは修飾核酸を用いることにより、DNA中の任意の配列をターゲットとしてDNAにインベージョン(侵入)することができる。実用性の観点からは単一のPNA鎖のインベージョンがより汎用性があるが、これまでのところ単一PNA鎖による二本鎖DNAへのインベージョンの報告例はわずかであった。本年度はリボヌクレアーゼA(RNase A)の存在下で単一PNA鎖であっても二本鎖DNAにワトソン・クリック則に基づいて効率的にインベージョンすることを見いだし、その詳細を検討した。電気泳動による各種条件下でのゲルシフトアッセイおよびアニーリング実験の結果より、このような単一PNA鎖のインベージョンは、PNAのインベージョン位置に形成される基質DNAの一本鎖部分へのRNase Aの結合によるインベージョン複合体の安定化、およびRNase A添加による二本鎖DNAの巻き戻しによる不安定化により達成されたと考えられる。このようにPNAの二本鎖DNAへのインベージョンが溶液中に存在するRNase Aによって大幅に促進されることを明らかにした。巨大DNAの特定の配列を正確に認識できる人工核酸PNAのインベージョンの挙動がタンパクの存在によって大きく影響を受けるという結果は、修飾PNAを用いて生体内での部位特異的なゲノム光操作を目指すための重要な知見になると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、光によるDNA内シグナル伝達システムの制御から次世代の遺伝子改変技術への応用を目指している。オフターゲット認識を抑制し、巨大DNAの特定の配列を正確に認識できる人工核酸としてPNAが知られているが、本研究ではこのPNAの末端に任意の光酸化剤を修飾することで、光照射によってオンオフの制御可能なDNAの特定の位置での酸化損傷をおこさせるような系の構築を試みている。まず本研究ではDNAのターゲット箇所と相補となる配列のペプチド核酸PNAの合成を行った。さらにこのN末端に適切な光酸化剤を化学修飾した。修飾には、代表的な光酸化剤として知られているアントラキノン等の複数のクロモフォアを試した。基質DNAとしては、以前から所属研究グループにより検討が進められているpBFP-N1を主に候補としている。合成したPNAが基質DNAにインベージョンされるかどうかについては、目的部分を含む数百ベースペアの大きさのDNAを用い、ポリアクリルアミド電気泳動法により適切な条件下でインベージョンされていることを確認した。次に得られた適切な条件を元に、プラスミドpBFP-N1に対して合成した修飾PNAをインベージョンさせ、クロモフォアの吸収帯にあわせて光照射を行った。DNAの特定位置での損傷は、適切な酵素および各種試薬を使用するとともに、各種酵素によりプラスミドの一カ所切断を行ってリニア状とし、アガロースゲル電気泳動での特定位置損傷の有無を評価している。このように本研究では巨大DNAの特定の配列を正確に認識できる人工核酸PNAを合成し、さらにPNAの末端に任意の光酸化剤を修飾することで、光照射によってオンオフの制御可能なDNAの特定の位置での酸化損傷を起こす系の検討を行っている。本研究では、人工核酸PNAを用いた光による新たなDNA操作法の開発を目指している。オフターゲット認識を抑制し、巨大DNAの特定の配列を正確に認識できる人工核酸としてPNAが知られているが、本年度の研究によってPNAの末端にチアゾールオレンジ(TO)を修飾したPNAが任意のDNAの配列に対する精密な蛍光プローブとなると同時にDNAに位置選択的に光損傷を与えるツールとなることが分かった。本研究では長鎖DNA中にPNAの二本鎖インベージョン(侵入)を起こさせるためにpcPNA(pseudo-complementary PNA)を用いている。pcPNAの核酸塩基は、安定なDNAとの二本鎖形成のために天然の核酸塩基A,Tのかわりにそれぞれ2,6-ジアミノプリン(D)、2ーチオウラシル(Us)を用いている。このpcPNAのN末端側にPEGリンカーを介してTOを化学修飾した。TOは水溶液中ではほぼ非蛍光性であるが、pcPNAがDNAのターゲット配列にインベージョンした際に両末端の二重鎖部分のDNAにインターカレートして強い蛍光発光を示す設計となっている。基質DNAとして数百bpおよびプラスミドDNAを用いたが、ターゲット配列を持つDNAでのみ強い蛍光発光が見られた。また二重鎖DNAに対して一塩基対の違いも簡便に蛍光発光で認識できることがわかった。またTOは光励起により一重項酸素を発生させるためインベージョンコンプレックスの光照射により、ターゲット近傍に8ーオキソグアニンが生成することがわかった。このように本年度の研究では巨大DNAの特定の配列を正確に認識できる人工核酸PNAの末端にTOを修飾させたものを合成し、位置選択的にDNA光損傷を起こす系を構築した。

電気泳動による各種条件下でのゲルシフトアッセイおよびアニーリング実験の結果より、このような単一PNA鎖のインベージョンは、PNAのインベージョン位置に形成される基質DNAの一本鎖部分へのRNase Aの結合によるインベージョン複合体の安定化、およびRNase A添加による二本鎖DNAの巻き戻しによる不安定化により達成されたと考えられる。このようにPNAの二本鎖DNAへのインベージョンが溶液中に存在するRNase Aによって大幅に促進されることを明らかにした。巨大DNAの特定の配列を正確に認識できる人工核酸PNAのインベージョンの挙動がタンパクの存在によって大きく影響を受けるという結果は、修飾PNAを用いて生体内での部位特異的なゲノム光操作を目指すための重要な知見になると考えられる。二重鎖DNAのターゲット位置を詳細に認識し精密な蛍光プローブとなると同時に、ターゲットに対して位置選択的に光損傷を与えることができる修飾PNAを開発することができたため、おおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後はさらに効率的に位置選択的損傷を可能とする系を検討している。また修飾PNAにより任意の場所が光損傷を受けたDNAを修復のためのドナーDNAと共に細胞内に導入し、相同組み替え修復の評価を行うことにより、光損傷によって誘起される位置選択的なゲノムの修復など新たな光遺伝子操作法の開発を目指している。DNAの目的部分を認識し、光酸化剤を隣接させる設計のpcPNAは順調に合成され、DNAの特定部分への損傷の検討・解析も現在行っているところであるため、おおむね順調に進展していると考えられる。クロモフォア修飾PNAにより任意の場所が光損傷を受けたDNAを修復のためのドナーDNAと共に細胞内に導入し、相同組み替え修復の評価を行う。相同組み替えが望みの位置での切断により実際に起こったかどうかは、ゲノム上に青色蛍光タンパク質BFPの遺伝子を持っ細胞株を用い、その箇所をターゲットとし、緑色蛍光タンパク質GFPの遺伝子断片をドナーDNAとして導入することで、細胞からの発光色変化として確認するなどの手法で調べることが出来る。
分散環境下でのソフトウェア開発支援エージェントに関する研究

本研究では,複数の人間が協調して作業を行なう際に互いの進捗に与える影響について着目し,実際に観察実験を行なった.実験は,2名の被験者により設計とコーディングを分担して行ない(逐次実行と並列実行の2パターン),その進捗の度合をキ-ストロークの累積量で計ると同時に,その様子をビデオで撮影し,対話の分析を行なうというものである.実験の結果,以下のような性質を確認した.・上流工程(設計)の遅れが直接下流工程(コーディング)の遅れに影響する・並行化によって全体の作業時間は短縮されるが,個々の作業時間は延びる・コミュニケーションが限定されるとコストや進捗に重大な影響を及ぼす・下流作業の進捗が上流作業の進捗を助長する場合があるここで得られた知見に基づき,さらに以下の2点について研究を行なった.(1)数学的モデルを用いた協調作業プロセスのスケジューラの開発微分方程式を用いたプロセスダイナミクスモデルを元にスケジューリングのシミュレーションを行い,その結果を線表として表示し,スケジュール調整を行うシステムをJAVA言語を用いて試作した.(2)コミュニケーションチャネル・モデルに基づいた支援システムの設計コミュニケーションを極力限定せずに,かつ,有効に管理・支援するための支援システムを設計した.このシステムでは,「チャネル#と呼ぶエージェントプログラムを話題毎に用意し,チャネルを通じたマルチ・モーダルな対話機能を提供することで,コミュニケーションの支援・管理を行うものである.現在,モデルの詳細設計を完了し,JAVA言語による実装を検討中である.以上得られた成果により,ソフトウェア開発のような多人数による知的作業の効率向上が期待されると同時に,本機構上での対話活動を観察することで,プロジェクトの管理や作業分析を行なうことが出来ると考えられる.時間的制約により,本年度中にインターネットエージェントの開発は完了できなかったが,この点については引続き継続して行なっていく予定である.本研究では,複数の人間が協調して作業を行なう際に互いの進捗に与える影響について着目し,実際に観察実験を行なった.実験は,2名の被験者により設計とコーディングを分担して行ない(逐次実行と並列実行の2パターン),その進捗の度合をキ-ストロークの累積量で計ると同時に,その様子をビデオで撮影し,対話の分析を行なうというものである.実験の結果,以下のような性質を確認した.・上流工程(設計)の遅れが直接下流工程(コーディング)の遅れに影響する・並行化によって全体の作業時間は短縮されるが,個々の作業時間は延びる・コミュニケーションが限定されるとコストや進捗に重大な影響を及ぼす・下流作業の進捗が上流作業の進捗を助長する場合があるここで得られた知見に基づき,さらに以下の2点について研究を行なった.(1)数学的モデルを用いた協調作業プロセスのスケジューラの開発微分方程式を用いたプロセスダイナミクスモデルを元にスケジューリングのシミュレーションを行い,その結果を線表として表示し,スケジュール調整を行うシステムをJAVA言語を用いて試作した.(2)コミュニケーションチャネル・モデルに基づいた支援システムの設計コミュニケーションを極力限定せずに,かつ,有効に管理・支援するための支援システムを設計した.このシステムでは,「チャネル#と呼ぶエージェントプログラムを話題毎に用意し,チャネルを通じたマルチ・モーダルな対話機能を提供することで,コミュニケーションの支援・管理を行うものである.現在,モデルの詳細設計を完了し,JAVA言語による実装を検討中である.以上得られた成果により,ソフトウェア開発のような多人数による知的作業の効率向上が期待されると同時に,本機構上での対話活動を観察することで,プロジェクトの管理や作業分析を行なうことが出来ると考えられる.時間的制約により,本年度中にインターネットエージェントの開発は完了できなかったが,この点については引続き継続して行なっていく予定である.
契約交渉過程の実証的研究

本年度は5月より1994年度日本学術振興会特定国派遣研究者として渡独費用を交付され、約1ヶ月半にわたり、ドイツブレーメン大学にて、現代ドイツにおける契約交渉の実態調査、および理論研究に従事することが出来た。特にブレーメン大学Christian Joerges教授および、同大学助手、兼弁護士であるKlaus Meyer氏の協力を得て、実務、判例、学説の新たな動向に接し得た。この結果として、ドイツにおいても、「契約交渉プロセスの促進」という観点に着目した研究が進みつつあり、また「契約交渉プロセスの促進」という観点から興味深い多数の判例が、近時登場していることが明らかになった。この結果、少なくとも、近時のドイツ法の実務・理論においては、旧来のように契約規範を単なる「契約責任規範」として捉えるという考え方は若手の研究者を中心に、既に一新されつつあることが実感できたことは大きな収穫であった。従来私は主に理論的な観点に重点を置いて、「契約交渉プロセスの促進」のための規範(「交渉促進規範」)として契約規範の新たな機能を捉えなおすべきことを主張してきたが、かかる観点が単に理論上のみならず、実務上もドイツにおいては既に実践されているということを確認できた。また、貴科学研究費を活用し、多くの実務的・理論的資料を収集することができ、これらの成果は現在論文の形で執筆中であり、早急に公表する予定である。また、契約交渉の動態を考慮しつつ、一定の効果を導こうとする考え方はわが国において判例上取り上げられつつある。例えば、東京地裁判決、判タ854号231頁においては、賃貸借契約期間満了時に敷金を預託する旨の約定に違反する賃借人の債務不履行を理由に契約解除がなされた場合において、交渉過程の動態を考慮して、背信行為と認めるに足りない特段の事情があるとして解除の効力が認められなかったものであるが、ここでは判例コメントにおいて私見が取り上げられているのである。
植物の長鎖非コードRNAが関わる感染防御機構：RNA結合因子からのアプローチ

細胞中には多様な非コードRNAが存在し、200塩基を超える長鎖非コードRNAの機能解明は進んでいない。260塩基長のAtR8 lncRNAは、RNAポリメラーゼIIIの転写プロモーターに着目することでシロイヌナズナから発見され、以下の特徴がある。1.タンパク質と結合し、細胞質に大量に存在する。2.感染、ストレス、サリチル酸に応答する。3.根と未熟種子に局在する。本研究はAtR8 lncRNAの結合タンパク質を同定することで、その感染防御の機能を解明する。
動弾性学の周期境界値問題における高速多重極境界積分方程式法

本年度は(1)Calderonの式に基づく前処理によって加速された動弾性学の周期多重極法を用いたフォノニック結晶による大規模波動散乱問題の数値解析(2)音場弾性場連成問題における周期多重極法とそのCalderonの式に基づく前処理の開発を行った。(1)フォノニック結晶がストップバンド等の周期構造に起因した特異な性質を持つためには、非周期方向に多層からなる構造である必要である。ここでは、8層からなるNaCl型(塩化ナトリウムイオンと同じ周期構造を持つ)フォノニック結晶による弾性波の散乱問題を取り扱った。問題の自由度が150万を超える大規模問題となったが、現実的な時間で数値解を求めることが可能であった。また、ストップバンド現象を再現することに成功した。(2)フォノニック結晶が周期構造に起因した特異な現象を示すためには、母材と介在物の材料定数が大きく異なる必要がある。このため、母材として流体が用いられることが少なくない。しかしながら、前年度までに開発した周期多重極法でこういった材料による散乱問題を取り扱うことは自然ではない。というのも、流体中では横波は存在し得ないためである。自然な定式化を行うには、母材において音圧がHelmholtz方程式に支配され、介在弾性体において変位がNavier-Cauchyの式に支配される場、すなわち、音場弾性場連成問題とすれば良い。そこで、前年度までに開発したHelmholtz方程式及び動弾性学の周期多重極法を組み合わせ、音場弾性場連成問題に対する周期多重極法、Calderonの式に基づく前処理の開発を行った。応用として、周期的に穴の配置されたタングステン板による音波散乱問題を取り扱った。音波の異常透過現象(穴のサイズに比べ、長い波長の波が透過する現象)を数値的に再現することに成功した。本年度は、弾性波動問題における周期多重極法(周波数域)の改良を行った。(1)Burton-Miller法による動弾性学の周期多重極法の改良。これまで開発してきたコードは、解析領域の補領域が無限遠を含んでおり、見かけの固有振動が起こり得ない問題のみを対象とするものだった。Burton-Miller法を適用することにより解析可能な対象が拡大した。応用として、球形の散乱体が平面2周期的に並んだ構造による散乱問題を取り扱った。この成果についてはすでに論文を発表した。(2)Calderonの式に基づく前処理の開発。多重極法では、境界積分方程式を離散化して得られる線型方程式のソルバに反復解法を用いることが必須であるため、解法全体の効率はその反復回数に大きく依存する。特に、周期問題に対してはWoodのアノマリ周辺で線型方程式の係数行列の性質が悪化するため、反復回数を少なく保つことが重要となる。したがって、反復回数を減らすため、前処理の検討を行った。Calderonの式により、係数行列を適切に並び変えると、係数行列を離散化する前の作用素の固有値の集積点はラメ定数によって決まる2つの定数となることが分かった。したがって、係数行列自身が有効な前処理行列(の逆)となっていることが分かった。さらに一旦このように適切に係数行列を並び変えると、前処理行列(の逆)を乗じず、そのまま反復法を実行した方が速く収束することが分かった。応用として、フォノニック結晶による弾性波の散乱問題を取り扱った。ストップバンドを有するような構造による散乱問題に対しても、提案手法は従来法に比べ、圧倒的に解析効率が向上した。この成果についてはすでに計算数理工学論文集に発表した。現在、外国誌への投稿準備中である。
極低温下における超伝導超薄膜・超微粒子膜の創製および電子状態の研究

「極低温蒸着装置」を製作することによって、限りなく理想的な2次元系に近いインジウムの超薄膜および超微粒子膜を急冷蒸着によって成膜し、500mK迄の極低温、最大11テスラの磁場中における電気抵抗、ホール抵抗およびトンネル状態密度の「その場」測定を行うことが可能となった。その結果、量子ゆらぎ、および熱ゆらぎに起因した新しい相転移や臨界現象を見い出すことができた。1「2次元超伝導体の超伝導絶縁体(SI)転移と量子ゆらぎ」に関する研究乱れだけを広範囲に変化させた2次元超伝導体を準備することに成功し、1K以下の極低温で、電気抵抗は発散するがホール抵抗はゼロに向かう新しい絶縁体相が存在することを発見した。このSI転移点近傍で、トンネルスペクトルスコピーも併せて行うことによって超伝導エネルギーギャップを調べ、この相が量子ゆらぎに起因するク-パ-対の局在したボ-ズグラス相である可能性を実験的に示した。2「マイスナー相および混合状態における非線形抵抗と熱ゆらぎ」に関する研究非線形抵抗を広い温度磁場範囲で調べることによって、(1)マイスナー相では膜厚の増加と共に、渦糸・反渦糸対(KT)から渦糸ループへと渦糸の状態(次元性)が変化していくこと、また(2)混合状態では、ボルテックスグラス(VG)転移が起こることを見い出し、これが汚れた超伝導体における普遍的な性質であることを明らかにした。さらに、膜厚と平均粒径を独立に変化させることによって、2次元系、およびジヨセフソンネットワーク系とみなせる3次元系ではVG転移が観測されないことがわかった。これらすべての結果は、熱ゆらぎの効果を考慮したVGモデルによって統一的に説明することができた。ボ-ズグラス相存在の確証を得るためには、今後、希釈冷凍機温度(10mK)における研究が必要である。超高真空仕様の「極低温蒸着装置(Cryogenic Evaporator)」を製作し、できるだけ理想的な2次元系に近い超薄膜や超微粒子膜を、極低温基板上への急冷蒸着によって作成することに成功した。この装置は、超伝導磁石を取付けた^3He冷却器の断熱容器内部に、真空蒸着用の抵抗加熱ヒーターを導入したもので、周囲が液体ヘリウムで囲まれた状態で真空蒸着を行うので、極低温かつ超高真空下の清浄な雰囲気中で成膜およびその場測定ができる。これにより、膜厚1nm程度で電気的につながり、3nm程度で超伝導特性を示すアモルフアスのインジウム超薄膜を作成し、500mk迄の極低温、最大11テラスの磁場中における、その場での超伝導特性測定を行うことが可能となった。[成果の概要]1.「2次元超伝導体の超伝導絶縁体(SI)転移」に関する研究汚れた2次元超伝導体では、磁場印加によるSI転移はFisherらの相転移のスケーリング則によく従うが、ジョセフソンネットワーク系では、これからずれることを見い出した。さらに、ホール抵抗の測定より、SI転移近傍に新しい絶縁体相を発見し、これがボ-ズグラス相である可能性を示した。2.「マイスナー相におけるI-V特性の次元依存性」に関する研究マイスナー相における非線形抵抗の膜厚依存性を系統的に調べることによって、渦糸状態がKosterlitz-Thouless(2次元)的なvortex-antivortex対[3]からvortex loop(3次元)的なものにクロスオーバーしていくことを初めて見い出した。3.「混合状態におけるホール抵抗のスケーリング則」に関する研究酸化物超伝導体だけでなくlow-T_cのインジウム薄膜でも、電気抵抗とホール抵抗との間に簡単なべき乗則が成り立つことを見い出し、これより、