hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
作用素環と数理物理学の総合的研究

そこには,コセット・ネットと,Xuの意味でのミラー拡張の混ざったものが新たに現れ,位数の高い巡回群による,新しいタイプのシンプル・カレント拡張が得られる.それ以外は,これまでに知られているタイプの拡張と同じ種類のものである.また,前にCarpi,Hillier,Longoと研究していたConnesの非可換幾何学におけるスペクトル三つ組みの構成法についても,この設定での一般化を研究した.今年度はCarpi,Hillier,Longo,Xuと共に,中心電荷cが離散系列c<3に属するときの,Neveu-Schwarz代数の真空最高ウェイト表現から生じるN=2超Virasoroネットと非可換幾何の関係について研究した.前者は無限次元Lie環から生じる作用素環論的対象であり,これまで非可換幾何学との関係はほとんど何もわかっていなかった.N=2超Virasoroネットからは代数的場の量子論に現れる通常のグレイド付きネットなので,Fredenhagenの意味でその普遍C*-環が生じるが,この環のK群を計算することが非可換幾何学の立場から重要である.今回の研究成果では,ある種のDoplicher-Haag-Roberts表現がそのC*-環のKO-群の元を与えることを具体的に示した.後者は,純粋に代数的場の量子論での数学的対象なので,まずこれによって,非可換幾何学と代数的場の量子論の新たな関係が明らかになった.これらの間のindex pairingを計算することが次の重要な課題であるが,これにも成功し,その値としてKronecker δが生じることを示した.また,この流れの中で,物理学者の予想していた,N=2超Virasoro代数の表現のcharacter formulaの新しい証明を作用素環論を用いて与えた.
小型薄板モルタル供試体を用いたミクロ環境の定量評価方法の構築

本研究は,薄板状の小型モルタル供試体を構造物各部位に設置することによって,部位毎のミクロ環境を評価し,部位毎の劣化外力を短期間で定量評価する手法を構築することを目的として検討を行った.その結果,薄板モルタル供試体を当該構造物表面に貼り付けることによって,構造物部位毎の飛来塩分環境,凍結防止剤環境,中性化環境を定性的に評価できることを明らかにした.さらに,飛来塩分環境では,薄板モルタル供試体への塩分浸透量から,構造物中での塩分濃度分布を再現することができた.本研究は,薄板状の小型モルタル供試体を構造物各部位に設置することによって,部位毎のミクロ環境を評価し,部位毎の劣化外力を短期間で定量評価する手法を構築することを目的として以下の検討を行った.i)暴露供試体として用いるモルタルの基本的性質(相組成,空隙量,酸素拡散係数,塩化物イオン実効拡散係数,水分拡散係数)の把握.ii)暴露供試体と同一配合の供試体の促進中性化試験iii)薄板状の小型モルタル供試体の飛来塩分環境,凍結防止剤散布環境,中性化環境への暴露その結果,下記の成果を得た.1薄板モルタル供試体を用いることによって,飛来塩分環境下にある構造物の各部位におけるミクロな塩害環境を評価することができた.さらに,薄板モルタル供試体への塩分浸透量から,構造物中での塩分濃度分布を再現することができた.2薄板モルタル供試体を用いることによって,凍結防止剤環境下にある構造物の各部位におけるミクロな塩害環境を定性的に評価することができた.しかし,構造物中の塩分濃度分布を再現することはできなかった.3薄板モルタル供試体を用いることによって,中性化環境下にある構造物の各部位におけるミクロな中性化環境をある程度評価することができたが,雨掛りのある部位の評価については課題が残った.また,中性化環境評価に最適な暴露時期および供試体の配合を明らかにした.本研究は,薄板状の小型モルタル供試体を構造物各部位に設置することによって,部位毎のミクロ環境を評価し,部位毎の劣化外力を短期間で定量評価する手法を構築することを目的として検討を行った.その結果,薄板モルタル供試体を当該構造物表面に貼り付けることによって,構造物部位毎の飛来塩分環境,凍結防止剤環境,中性化環境を定性的に評価できることを明らかにした.さらに,飛来塩分環境では,薄板モルタル供試体への塩分浸透量から,構造物中での塩分濃度分布を再現することができた.本研究は,薄板状の小型モルタル供試体を構造物各部位に設置することによって,部位毎のミクロ環境を評価し,部位毎の劣化外力を短期間で定量評価する手法を構築することを目的として検討を行った.具体的には,薄板モルタル供試体(4×3×0.5cm)を供用中の構造物の各部位に設置し,短期間暴露することによって供試体内に浸透した劣化因子の量を測定した.また,供試体中への劣化因子浸透量と構造物の供試体設置位置のおける劣化因子浸透量との比較を行った.測定対象とした劣化と供試体を設置した構造物は以下の通りである.i)飛来塩分により塩害を受ける橋梁,ii)凍結防止剤による塩害を受ける橋梁,iii)中性化の影響を受ける橋梁および建築物また,同時に,材料・配合条件が劣化因子の浸透量に及ぼす基本的な影響を把握するため,促進中性化試験,拡散セル法により酸素拡散係数および塩化物イオン拡散係数の測定を行った.得られた成果は下記の通りである.(1)薄板供試体を短期間暴露することによって,飛来塩分による構造物各部位における塩分浸透量をある程度の精度で推定することが可能であることを明らかにした.(2)薄板供試体を短期間暴露することによって,凍結防止剤による構造物各部位における塩分浸透量の傾向を把握できることを明らかにした.(3)薄板供試体を短期間暴露することによって,構造物部位が中性化深さにおよぼす相対的な影響をある程度の精度で評価できることを明らかにした.推定精度に関しては改善の余地があるものの,小型薄板供試体の短期間の暴露試験により構造物各部位における飛来塩分による塩分浸透,凍結防止剤による塩分浸透,中性化深さを推定できることが確かめられたため.今後は,各劣化因子の浸透量の推定精度の向上を図る.さらに,劣化因子浸透量からコンクリート内部における劣化因子の濃度分布を推定する手法についても検討する.これらの成果を総合して,ミクロ環境の定量評価手法の確立を目指す.初年度に引き続き,小型薄板供試体の暴露試験を行う.また,室内試験(供試体の基本特性の把握と劣化促進試験)結果および暴露試験結果比較し,ある材料・配合の供試体の劣化速度を他の材料・配合の供試体の劣化速度に換算する方法を検討することにより,ミクロ環境評価手法を構築する.
2次元振動子の結合による適応的振動子ネットワークの設計問題とその工学的応用

本応募研究では,制御器としての振動子ネットワークにおける個々の振動子を区分的アファインシステムとして低次元化することによって,パターン制御機構を本質を保存した低次元フィードバック系として表し,周期的・振動的システムが環境変化に対して安定(適応)的に周期運動を維持するメカニズムと制御手法の構築した.また,個々の振動子が分岐現象を起こす可能性のある場合,振動子ネットワーク全体において個々の分岐現象がどのような影響を及ぼしていくのか考察した.本応募研究では,制御器としての振動子ネットワークにおける個々の振動子を区分的アファインシステムとして低次元化することによって,パターン制御機構を本質を保存した低次元フィードバック系として表し,周期的・振動的システムが環境変化に対して安定(適応)的に周期運動を維持するメカニズムと制御手法の構築した.また,個々の振動子が分岐現象を起こす可能性のある場合,振動子ネットワーク全体において個々の分岐現象がどのような影響を及ぼしていくのか考察した.平成21年度は,(21-i)安定周期軌道の2次元区分的アファインシステムによる生成,(21-ii)環境変化を含むダイナミクスの周期軌道安定条件の導出を行った.まず(21-i)安定周期軌道の2次元区分的アファインシステムによる生成では,従来歩行制御において高次元ダイナミクスの帰結として生成されてきた位相空間内の振動子の周期軌道を,2次元位相平面を区分的に分割しそれぞれにアファインダイナミクスを割り当てることにより構成する手法を確立する.各振動子の位相空間を平面と取ることで,振動子の位相と振幅の概念が明確となり,たとえば歩行ロボット制御の場合では関節トルクに対応する信号の特徴づけが直観的に行うことができるが,構成する周期軌道は安定なリミットサイクルである必要があるため,区分的アファインシステムが安定な周期軌道を持つための位相空間の分割条件を導出し,それぞれの領域にアファインダイナミクスを割り当てる指針を与えた.また,所望の周期軌道の特性が与えられているときに,その周期軌道を2次元区分的アファインシステムとして近似的に生成するための条件を導いた.このとき,周期軌道そのものを近似する手法と同時に,その安定周期軌道への収束方向・収束速度などの特徴づけも併せて考察した.また,(21-ii)環境変化を含むダイナミクスの安定性の解析では,(21-i)で構成した2次元振動子が安定で唯一の周期軌道をもつ条件と,区分的アファインダイナミクスの係数が変化したときに,その唯一周期軌道が分岐現象を起こし複数の安定・不安定な周期軌道に分かれていく過程を解析した.このようなHopf分岐やFlip分岐などの周期軌道の分岐現象の解析により,2次元アファイン振動子を複数結合したときに,その振動子ネットワークが生成するであろうパターン制御系全体の振る舞い(同期パターンの遷移)を予測することが可能となった.本課題研究最終年度となる本年度は,低次元区分的アファイン周期軌道のネットワークドシステムの解析と,低次元区分的アファイン振動子制御系と工学システム・社会システムの制御論的統合化を行い,数値実験による設計論の検証と低次元振動子ネットワークによる周期的システムへの適用原理の総括をした.まず,前年度の研究で構成した区分的アファイン振動子を結合させ,ネットワーク全体の同期特性を,振動子間の相互結合の強さとアファインシステムのシステムパラメータの観点から検討した.また,個々の振動子が分岐現象を起こす可能性のある場合,振動子ネットワーク全体において個々の分岐現象がどのような影響を及ぼしていくのか考察した.この一連の解析により,環境変化に対するネットワークの強度・結合構造変化の体系化が進み,今後の同種の研究に向けて基礎理論が整った.工学応用としては,都市部での交通信号網に対し,低次元振動子ネットワーク制御系を理論的考察から得られた知見を基に提案した.特に,振動子ネットワーク制御系に駆動されたシステム全体を2次元振動子系とプラントの状態方程式との階層的フィードバックインターコネクションとして捉え,信号現示の周期的変化がパターン生成制御系によって環境変化に対して適応的に維持される条件を数値的に求めた.その結果,多脚ロボットの歩行制御や通信におけるフェーズドアレイアンテナの指向性制御等,信号制御系以外の周期的変化を必要とするシステムに対しても同様の理論を適用することにより,提案手法の適用可能性が明確になり,今後の応用展開の可能性を示すことができた.
がん遺伝子導入マウス胚由来の神経系幹細胞の増殖・分化に関する研究

温度感受性のSV40ウイルスT抗原遺伝子を導入したトランスジェニックマウスのコロニーを十分な匹数まで繁殖させた。このマウス系統の89日齢胚から切りだした中枢神経系原基の細胞を、33°Cでインターフェロンγ添加条件で培養して継代することによって、いままでに多数の細胞株を樹立することに成功して、これらの細胞株の培養下および胎仔脳内へ注入後の分化能についての解析を開始した。これらの細胞株は、中枢神経系幹細胞に特有と思われる中間径フィラメントであるネスチンを発現していた。またインターフェロン非添加で37°Cや39°Cの条件に移すことによって、いくつかのタイプの細胞に分化した。これらの中で発生段階が比較的進んだものと思われる細胞株については、分化誘導時にニューロフィラメントなどの神経細胞の分化マーカーを発現するように変化した。一方、最も未熟な段階と思われる細胞株については培養下では明瞭な分化は見られなかった。これらの細胞株について生体内での分化能を検定するために14日齢マウス胎仔脳内への移植方法を確立した。蛍光色素ラベルした細胞の胎仔脳内移植による予備的実験結果によると、樹立した細胞株は培養下での分化が見られなかったものを含めて、生体内では広範な脳組織に組み込まれて分化する可能性が大きいことが分かった。
植物における新しい二糖配糖体特異的グリコシダーゼファミリーの解明

本研究では、植物界に"新しい二糖配糖体特異的グリコシダーゼ(ジグリコシダーゼ)ファミリー"が存在することを明らかにし、植物におけるこれらジグリコシダーゼの本来の機能解明を目指して研究を行い、下記の成果を得た。(A)ジグリコシダーゼの触媒機能の解明1)種々の基質を入手し、チャ葉β-プリメベロシダーゼ(PRD)、ムシカリのフルカチンヒドロラーゼ(FH)、カラスノエンドウのビシアニンヒドロラーゼ(VH)などのジグリコシダーゼの基質特異性を調べ、これらがβ1→6結合を有する二糖配糖体を良い基質と認識していることを確認した。2)糖鎖修飾が可能なバキュロウイルス昆虫細胞発現系により、PRDおよびVHの全長cDNAを発現させることに成功した。FHは大腸菌での発現に成功した。PRDは培地1Lあたり約30mgの生産が可能となり、X線結晶構造解析に向けて結晶化に取り組んでいる。3)新規グリコシルアミジン誘導体が各種糖に対して高い選択性で極めて強力な阻害活性を示すことを見いだし、これを利用してβ-primeverosyamidineをリガンドとするアフィニティー吸着体を調製した。本吸着体はPRDばかりでなく、他のジグリコシダーゼの大量精製にも応用できることが明らかとなった。(B)植物における"新しいジグリコシダーゼファミリー"の確立組み替えPRDを抗原として作製した抗体は高い感度と選択性を有し、若いチャ葉ほどプリメベロシダーゼ発現量が高く、細胞膜あるいは細胞間隙に局在していることが明らかとなった。また、二糖配糖体の存在が報告されている植物を中心に、PRD活性、二糖生成、PRD抗体との反応を指標にしてジグリコシダーゼの存在を調べた結果、ジグリコシダーゼは植物界に広く存在することが示唆された。さらに、全長cDNAが明らかとなった3種のジグリコシダーゼはファミリー1グルコシダーゼと高い相同性を示しPRDは予想どうり進化系統樹上FHとクラスターを形成し、VHはその隣に位置し、ジグリコシダーゼはファミリー1の中に新しいサブファミリーを形成することを明らかにした。本研究では、植物界に"新しい二糖配糖体特異的グリコシダーゼファミリー"が存在することを明らかにし、植物におけるこれら二糖配糖体特異的グリコシダーゼの本来の機能解明を目指し、下記の研究を行った。(A)二糖配糖体特異的グリコシダーゼの触媒機能の解明1)コンビナトリアル的手法による基質特異性の解析:アグリコン部分を2-phenylethanolに固定し、種々の二糖配糖体のグリコンライブラリーを得てプリメベロシダーゼの基質特異性を調べた。本酵素は、1→6結合を有する二糖配糖体のみを二糖とアグリコンに加水分解し、特にβ-プリメベロシドに対し高い基質特異性を示すことが明らかとなった。アグリコン部分の特異性解明のためのコンビナトリアル的手法を確立するため、β-グルコシダーゼをモデルに、先ず7種のβ-D-グルコピラノシドを合成し、GC-MSを用いた手法を試みたところ、新しいグリコシダーゼの基質特異性による分類ができる手懸かりを得つつある。2)特異的阻害剤の合成:我々は最近、新規グリコシルアミジン誘導体が各種糖に対して高い選択性で極めて強力な阻害活性を示すことを見いだし、これを利用してβ-グルコシダーゼのアフィニティー吸着体を調製した。

この吸着体はチャ葉プリメベロシダーゼの精製の際のCM-Toyopearlからの溶出時に重なって溶出されてきていたβ-グルコシダーゼを選択的に吸着することが明らかとなり、これを用いることで、プリメベロシダーゼの精製が格段に効率化でき、チャ葉からのプリメベロシダーゼの大量調製に応用できることが判った。3)プリメベロシダーゼの大量発現系の構築:糖鎖修飾が可能なバキュロウイルス昆虫細胞発現系により全長cDNAを発現させた。組み換え酵素は比活性が高く安定で、糖鎖修飾を受け細胞外へ分泌された。静置フラスコによる小規模培養では、1L培養当たり2mg程度の発現が見られ、発現条件を検討することにより結晶化に必要となる酵素量を発現精製することが期待できる。(B)植物における"新しい二糖配糖体特異的グリコシダーゼファミリー"の確立1)プリメベロシダーゼ抗体の調製と同酵素の存在の確認:チャ樹由来プリメベロシダーゼcDNAを用いてプリメベロシダーゼのHis-tag融合タンパク質を大腸菌で発現させた。不活性な封入体として発現した発現タンパク質を6Mグアニジン塩酸で変性可溶化した後、Ni-NTAアフィニティーカラムで精製した。これを抗原として抗プリメベロシダーゼ・ポリクローナル抗体を作製した。本抗体をチャ葉粗抽出液に供試した結果プリメベロシダーゼを特異的に認識した。本抗体を用いてプリメベロシダーゼの葉位分布を調べた結果、若い葉ほどブリメベロシダーゼ発現量が高いことが解った。2)二糖配糖体特異的グリコシダーゼ遺伝子のクローニング:ムシカリノキ(Viburnum furcatum)には6-O-β-D-apiofuranosyl-β-D-glucopyranosideを二糖とアグリコン(p-allylphenol)に加水分解する二糖配糖体特異的グリコシダーゼが存在することが知られている。チャ樹プリメベロシダーゼと他の植物由来β-グルコシダーゼのアミノ酸配列保存領域からプライマーを作製し、ムシカリノキの葉由来mRNAを鋳型に用いてRT-PCRを行った。その結果3種のグリコシダーゼ全長cDNAを単離し、その1つはプリメベロシダーゼに対して高い相同性(70%)を示した。このcDNAがムシカリの二糖配糖体特異的グリコシダーゼをコードしていることを、組み換え酵素を作製して酵素活性を確認する予定である。本研究では、植物界に"新しい二糖配糖体特異的グリコシダーゼファミリー"が存在することを明らかにし、植物におけるこれら二糖配糖体特異的グリコシダーゼの本来の機能解明を目指し、下記の研究を行った。(A)二糖配糖体特異的グリコシダーゼ(ジグリコシダーゼ)の触媒機能および立体構造の解明1)基質特異性の解明:前年度に合成した種々の二糖配糖体に加えて、β-isoprimeverosideおよび6-O-acetylおよび6-O-malonyl β-D-glucopyranosidesを合成し、グリコン部に対する基質特異性の詳細を明らかにする準備を整えつつある。
日本列島の白亜系の複合層序対比による古環境・古地理・ 堆積盆解析

北海道の三笠,穂別地域の蝦夷層群,福島県の相馬中村層群,双葉層群,茨城県の那珂湊層群等で野外調査を行い,シーケンス層序の検討,大型化石(特に軟体動物化石),花粉化石の採取を行い,それぞれ分析を進めている.蝦夷層群では函淵層のシーケンス層序の再検討から北西太平洋域の白亜紀後期の相対海水準変動を考察している.双葉層群では,海生化石密集層のシーケンス層序学的位置付けや形成過程を再検討し,白亜紀中期の浅海砂底の底生生態系復元を目指している.相馬中村層群では日本を代表する白亜紀前期の非変形浅海相として,堆積相・化石相について他の日本の同時代層と比較している.那珂湊層群については,異常巻きアンモナイトの古生物記載と化石層序を,国際誌(Cretaceous Research)に論文投稿し5ヶ月で早期出版掲載することができた.一方,日本の白亜紀の古地理や地史の全体像復元は,昨年度の成果を踏まえて,本年度に英国の著名な地球科学出版物に投稿したが採択されなかったため,仕切り直して根本的な改訂を目指している.特にこの2-3年は測定技術や手法の飛躍的な向上のため,日本を含めた東アジア各地で,白亜紀の各種地質帯のU-Pb放射年代が発表され,それらの成果の把握と,そのデータに基づく整合的な地質構造発達史の構築が必要である.日本各地の白亜系の年代層序情報のとりまとめから構築した古日本弧ー海溝系復元の成果に,日本周辺の同時代層の成果を繰り入れて,より広域に復元する作業を進めている.昨年度に国内学会英文誌に出版された,モンゴルの白亜系湖成層の年代層序に関する論文は,本年度の学会論文賞を受けることになり,東アジアの白亜系の地質学研究に大きな足跡を残すことになった.さらに,著名国際誌への投稿を準備しており,本研究3年目の仕上げの年に向けて,鋭意努力している.これまでの調査データや内容を踏まえ,研究成果の着実な公表を目指して進めており,本年度もその成果が現れ,国際誌早期出版や学会論文賞に至ったので,今後も継続的な努力を続けたい.日本列島周辺の白亜紀の古地理や地史の全体像復元は,この数年,研究の進展が早く多数の文献や情報があり,その把握は容易でない.そのため,今後も継続的に進めていく必要がある.これまで日本の研究の英文論文による情報発信が十分でないため,日本の地質の詳細を無視した論文が少なくないことも分かってきた.その打開のためにも情報発信のための論文公表に向けて努力したい.北海道浦河・穂別地域の蝦夷層群,岩手県の久慈層準,福島県の双葉層群,茨城県の那珂湊層群等で野外調査を行い,シーケンス層序の検討,大型化石,砕屑性ジルコン年代試料の採取も行い,一部は年代測定を行った.久慈層群ついてはこれまで検討してきたシーケンス層序を大型化石層序との対比から再検討し,堆積史モデルを構築した.双葉層群では,海生爬虫類の産出記録をまとめ,今後の検討課題を整理したが,年代測定に有用な凝灰岩鍵層は見いだすことができなかった.那珂湊層群については,異常巻きアンモナイト主体の動物化石相の全容を把握して化石層序を日本の他地域の同時代層と比較した.さらに,本学や幾つかの他機関の標本を観察し,那珂湊産アンモナイトの古生物記載を行い,化石層序の内容と合わせて,国際誌に論文投稿した.一方,日本列島の白亜紀の古地理や地史の全体像を復元するために,地質情報収集と文献調査を行い,火成岩(深成岩,火山岩),堆積岩,付加体等の白亜紀の地質体について分布やその意義を総合的に検討した.火成岩については,この数年に出版された放射年代値記録を網羅的に調べ,東北日本ー西南日本間の違いやそれぞれでの特徴を把握し,白亜紀火山弧における火成活動の概要や特徴を把握した.また,堆積岩類については,北海道を除く計48地域の個々の地層における年代層序情報を収集し1600 km以上におよぶ広域地質柱状対比図を構築した.そして,東北日本太平洋岸から西南日本の秩父帯に分布する白亜系には,連続的な層序と類似した堆積相が改めて確認された.こうした白亜紀地質体の分布から,日本海拡大前の東北日本と西南日本は直線的な陸弧をなしており,その海洋側には一連の白亜紀前弧堆積盆が連続していたことが推定された.本年度の現地調査を通して,これまでの研究で不充分・あるいは明確でなかった幾つかを,検討・確認することができ,研究成果の精度や完成度の向上ができた.特に,那珂湊層群の成果は,年度内に国際誌への論文投稿まで進めることができ,現在は査読過程にある.一部は学会発表した内容を,茨城県自然博の研究報告に発表することができ,着実に成果を公表できている.一方,日本列島の白亜紀の古地理や地史の全体像復元は,多数の最新文献の掌握ができ,研究の現状が分かってきたので,安藤の進めてきた成果を再評価することができるようになった.

北海道の三笠,穂別地域の蝦夷層群,福島県の相馬中村層群,双葉層群,茨城県の那珂湊層群等で野外調査を行い,シーケンス層序の検討,大型化石(特に軟体動物化石),花粉化石の採取を行い,それぞれ分析を進めている.蝦夷層群では函淵層のシーケンス層序の再検討から北西太平洋域の白亜紀後期の相対海水準変動を考察している.双葉層群では,海生化石密集層のシーケンス層序学的位置付けや形成過程を再検討し,白亜紀中期の浅海砂底の底生生態系復元を目指している.相馬中村層群では日本を代表する白亜紀前期の非変形浅海相として,堆積相・化石相について他の日本の同時代層と比較している.那珂湊層群については,異常巻きアンモナイトの古生物記載と化石層序を,国際誌(Cretaceous Research)に論文投稿し5ヶ月で早期出版掲載することができた.一方,日本の白亜紀の古地理や地史の全体像復元は,昨年度の成果を踏まえて,本年度に英国の著名な地球科学出版物に投稿したが採択されなかったため,仕切り直して根本的な改訂を目指している.特にこの2-3年は測定技術や手法の飛躍的な向上のため,日本を含めた東アジア各地で,白亜紀の各種地質帯のU-Pb放射年代が発表され,それらの成果の把握と,そのデータに基づく整合的な地質構造発達史の構築が必要である.日本各地の白亜系の年代層序情報のとりまとめから構築した古日本弧ー海溝系復元の成果に,日本周辺の同時代層の成果を繰り入れて,より広域に復元する作業を進めている.昨年度に国内学会英文誌に出版された,モンゴルの白亜系湖成層の年代層序に関する論文は,本年度の学会論文賞を受けることになり,東アジアの白亜系の地質学研究に大きな足跡を残すことになった.さらに,著名国際誌への投稿を準備しており,本研究3年目の仕上げの年に向けて,鋭意努力している.これまでの調査データや内容を踏まえ,研究成果の着実な公表を目指して進めており,本年度もその成果が現れ,国際誌早期出版や学会論文賞に至ったので,今後も継続的な努力を続けたい.日本の白亜紀の古地理・地史の全体像復元については,この数年,研究の進展が早く多数の文献や情報があり,その把握は容易でない.そのため,今後も継続的に進めていく必要が分かった.また,研究協力者だけではなく,関連する研究者との交流や情報交換も進めて,重層的な検討や考察に資する必要がある.一方,日本だけでなく,東アジア各国でも白亜紀の地質体の研究が急速に進んでおり,特に放射年代測定値が多数報告され,それに基づくさまざまな視点の地質復元やモデルが提案されている.その一部は,玉石混淆の感があり,中には日本の地質情報が活かされていないために片手落ちになっているのが散見される.したがって,早期に論文公表して情報発信していく必要性がある.日本列島周辺の白亜紀の古地理や地史の全体像復元は,この数年,研究の進展が早く多数の文献や情報があり,その把握は容易でない.そのため,今後も継続的に進めていく必要がある.これまで日本の研究の英文論文による情報発信が十分でないため,日本の地質の詳細を無視した論文が少なくないことも分かってきた.その打開のためにも情報発信のための論文公表に向けて努力したい.茨城大学理学部安藤研究室のWebsiteに研究関連情報や論文一覧を随時更新茨城大学理学部安藤研究室のWebsiteに研究関連情報や論文一覧を随時更新
マッチング、マトロイドと巡回セールスマン問題

本年度は,マトロイド理論に関する三篇の論文が査読付き国際論文誌および査読付き国際会議に採択された.一つ目の論文は,共通の台集合をもつ二つのマトロイド(マトロイド交わり)において台集合を共通独立集合に分割する問題に関する論文である.この問題は,二部グラフにおける辺彩色問題,すなわち,辺集合をマッチングに分割する問題の,マトロイド交わりへの一般化である.本論文は,一般化ポリマトロイド理論に基づき,複数の既存結果に対して統一的な理解を与えている.さらに,マトロイド交わりの新たなクラスに対し,共通独立集合への分割に関する定理を与えている.二つ目の論文は,b-有向木とよばれる,有向グラフにおける有向木を一般化するマトロイド交わりのクラスを提案したものである.有向木に関する多段階貪欲アルゴリズム・詰込定理・多面体の整数分解性は,一般のマトロイド交わりでは成り立たない良い性質であり,組合せ最適化における基本的な結果である.本論文では,b-有向木に対してこれらの基本的な結果が拡張されることを証明した.これにより,b-有向木は,マッチングに対するb-マッチングに相当する基本的な一般化であることが結論づけられた.三つ目の論文では,各プレイヤーの戦略集合がマトロイド構造をもつ混雑ゲームに対する既存研究を,コスト関数が劣モジュラ関数やM凸関数などの離散凸性をもつ集合関数に一般化し,ナッシュ均衡の存在などの性質を証明した.また,昨年度に発表した制約付きマッチングに関する論文について,海外のワークショップおよび国内のシンポジウムにおいて,招待講演を行なった.概要に記したとおり,マッチングやマトロイドに関する論文を複数発表し,それらは国内外で評価を得ている.一方で,巡回セールスマン問題に対する具体的な研究は,進行中の段階である.これまでに遂行したマッチングおよびマトロイドに関する理論的研究のさらなる深化を進める.また,それらの理論に基づき,巡回セールスマン問題やそれに類する問題に対する具体的なアプローチを見出す.本年度の主な研究実績は以下の3件である.(1)制約付き2-マッチングの新たな枠組を提案した.グラフの指定された頂点部分集合の族に対し,その頂点部分集合における部分巡回路を含まない2-マッチングである.言い換えると,巡回セールスマン問題において,指定された頂点部分集合のみに対して部分巡回路除去制約を課した2-マッチングである.本枠組において,ある十分条件をみたす場合に対して最大最小定理・組合せ的アルゴリズム・正準分解定理を与えた.特に,5以上の整数kに対し,辺数k以下の閉路を含まない2-マッチング問題が効率的に解くことができる問題クラスを初めて与えている.(2)研究結果(1)を一般の正整数tに対し拡張し,制約付きt-マッチングの新たな枠組を与えた.この枠組は,(1)の一般化であるのみならず,辺数3の閉路を禁止する2-マッチング,辺数4の閉路を禁止する2-マッチングなど,既存の様々な制約付きマッチングの共通の一般化となっている.また,一般グラフのマッチングを,本枠組では二部グラフにおける制約付きマッチングで表現できることも特徴的である.この枠組において,最大最小定理・組合せ的アルゴリズム・整数性をもつ線形計画表現を与えた.これらを通じて,既存の様々なマッチングの一般化に対する包括的な理論を構築し,統一的な理解を与えた.(3)各頂点に接続する辺数が3であり,任意の2辺を削除しても連結である正則二部グラフにおいて,最小2辺連結全域部分グラフ問題に対する7/6-近似アルゴリズムを設計した.本問題はハミルトン閉路問題の緩和問題であり,本成果は既存の近似率6/5を改善している.研究実績(1)で提案した制約付き2-マッチングの枠組により,効率的に解くことができる新たな問題クラスを与えることに成功した.この結果を用いることにより,巡回セールスマン問題や関連するNP困難な問題に対する近似率の改善が期待される.研究実績(3)では,最小2辺連結部分グラフ問題に対し既存の近似率を改善することに成功した.これらはいずれも当該研究分野における最先端の研究成果であり,それぞれ査読付き国際会議(MFCS 2016),査読付き国際論文誌(Information Processing Letters)に採択されている.さらに,研究実績(2)は様々な既存研究を包括する画期的な枠組である.巡回セールスマン問題を始めとする多くの未解決課題が残る本研究分野において,様々な既存研究を総動員した研究展開の端緒となる研究成果である.本研究分野における国際的トップカンファレンス(IPCO 2017)に採択されている.制約付き2-マッチングは,マッチング理論を巡回セールスマン問題に応用する際の架け橋となる概念である.本研究では今年度,制約付き2-マッチングに関する研究論文を3篇発表した.その中の1篇である"Excluded t-factors in bipartitegraphs: A unified framework fornonbipartite matchings and restricted2-matchings"は,整数計画および組合せ最適化のトップ会議Integer Programming and Combinatorial Optimization (IPCO) 2017にて発表した.この論文では,一般グラフにおけるマッチング,一般グラフにおける辺数3の閉路を含まない2-マッチング,2部グラフにおける辺数4の閉路を含まないマッチングなど,これまで別々に研究が進められていたマッチングの様々な一般化を包括する枠組を提案し,様々な既存研究の共通の拡張および統一的な理解を与えた.具体的には,制約付き2-マッチングの辺数最大化についての最大最小定理と組合せ的アルゴリズム,重み和最大化についての整数性をもつ線形計画表現と主双対アルゴリズムを与えた.さらに,この枠組においてマトロイドや有向木なども表現できることを明らかにし,マトロイド理論とマッチング理論・巡回セールスマン問題の新たな関連を与えた.以上の内容を記載したプレプリントを発行した.

「研究業績の概要」に記した通り,制約付き2-マッチングの新たな枠組に関する論文を当該分野のトップ会議にて発表した.さらに,関連論文2篇をそれぞれ査読付き国際論文誌Discrete Applied Mathematics, Discrete Optimizationにて発表した.これらは,制約付き2-マッチングに関する新たな分解定理やアルゴリズムを与えたものである.以上の通り,本研究計画の目的にかなった成果を複数発表できており,それらはいずれも国際的に評価されている.本年度は,マトロイド理論に関する三篇の論文が査読付き国際論文誌および査読付き国際会議に採択された.一つ目の論文は,共通の台集合をもつ二つのマトロイド(マトロイド交わり)において台集合を共通独立集合に分割する問題に関する論文である.この問題は,二部グラフにおける辺彩色問題,すなわち,辺集合をマッチングに分割する問題の,マトロイド交わりへの一般化である.本論文は,一般化ポリマトロイド理論に基づき,複数の既存結果に対して統一的な理解を与えている.さらに,マトロイド交わりの新たなクラスに対し,共通独立集合への分割に関する定理を与えている.二つ目の論文は,b-有向木とよばれる,有向グラフにおける有向木を一般化するマトロイド交わりのクラスを提案したものである.有向木に関する多段階貪欲アルゴリズム・詰込定理・多面体の整数分解性は,一般のマトロイド交わりでは成り立たない良い性質であり,組合せ最適化における基本的な結果である.本論文では,b-有向木に対してこれらの基本的な結果が拡張されることを証明した.これにより,b-有向木は,マッチングに対するb-マッチングに相当する基本的な一般化であることが結論づけられた.三つ目の論文では,各プレイヤーの戦略集合がマトロイド構造をもつ混雑ゲームに対する既存研究を,コスト関数が劣モジュラ関数やM凸関数などの離散凸性をもつ集合関数に一般化し,ナッシュ均衡の存在などの性質を証明した.また,昨年度に発表した制約付きマッチングに関する論文について,海外のワークショップおよび国内のシンポジウムにおいて,招待講演を行なった.
鶏Bリンパ球の分化・成熟に及ぼす組織,細胞由来液性因子についての検討

1)ハーダー腺リンパ球の各組織への移行の可能性についての検討:前年の実験結果から、ハーダー腺全細胞或はその培養上清が、ハーダー腺以外の他組織リンパ球に対してはsIgAの表出を誘導出来ないことが判明した。そこで、各組織に存在するsIgA陽性リンパ球は、ハーダー腺内で分化・増殖したsIgA陽性リンパ球が移行してきたものとも考えられ、その可能性を、ハーダー腺リンパ球の移入実験によって検討した。7週齢鶏のハーダー腺リンパ球をTRITCで標識し、3週齢のrecipient鶏の静脈内に移入し、24時間後にハーダー腺、脾臓、盲腸扁桃、ファブリキウス嚢組織内の標識リンパ球数を蛍光顕微鏡で計数したが、盲腸扁桃への移行が顕著であり、腸絨毛の粘膜固有層、或は粘膜固有層と筋層との境界部分に特長ある細胞集団を形成した。6週齢鶏リンパ球を6週齢鶏に移入しても同様であった。2)ハーダー腺、sIgA陽性リンパ球の各組織への移行についての検討:上記実験から、ハーダー腺リンパ球は盲腸扁桃への多数移行することが明らかとなったが、その移行するリンパ球は、sIgA陽性リンパ球のみが選択的に移行した可能性も考えられる。そこでハーダー腺リンパ球をパンニング法でsIgA陽性リンパ球とsIgA陰性リンパ球に分離し、先と同様TRITC標識し、redipient各組織への移行をフローサイトメトリー解析した。6週齢鶏の各リンパ球を、3及び6週齢recipientに移入したが、いずれも他組織に比べ、盲腸扁桃においてはsIgA陽性リンパ球が陰性リンパ球よりも優位に検出された。以上の結果から、脾、盲腸扁桃に存在するsIgA陽性リンパ球は、ハーダー腺内で分化・増殖した後、末梢化したものであると考えられた。1.ファブリキウス嚢(BF)リンパ球の各臓器への移行:TRITCでラベルした3週齢鶏のBFリンパ球を、3週齢recipientの静脈内へ移入し、経時的に各臓器内の標識リンパ球数を測定した結果、BF、胸腺では各々4.5時間、15時間でピ-クを示し、24間時後には減少した。小腸粘膜では30分後にピ-クを示すが、その後一過性に減少する。脾臓、盲腸扁桃、ハ-ダ-腺では徐々に増加し、1524時間でもまだ増加傾向を示した。2.BFリンパ球のハ-ダ-腺への移行:3週齢BFリンパ球を3週齢recipientに移入した場合、24時間後のハ-ダ-腺においてもdonorリンパ球数は極めて少なく、脾臓に比較してもその1/10程度であった。1週齢と3週齢のBFリンパ球を1週齢鶏に移入した場合でもハ-ダ-腺への移行は低く、1週齢→1週齢の場合では、殆ど移行は認められなかった。3.細胞表在IgA(sIgA)陽性BFリンパ球のハ-ダ-腺及び各臓器への移行:3週齢BFリンパのsIgA陽性率は23%(FACS解析)であった。3週齢BFリンパ球よりsIgA陽性細胞をPanning法で分離し、移入した場合、脾臓への移行数の3.8%であり、他の臓器への移行と比較してもsIgA陽性BFリンパ球が選択的にハ-ダ-腺に移行するということは認められなかった。3週齢BFリンパ球のsIgA陽性率は23%である。4.ハ-ダ-腺におけるリンパ球特異的付着内皮細胞(高内皮細静脈)の存在についての検討:sIgA陽性BFリンパ球についてハ-ダ-腺内の血管内皮細胞との付着を組織学的に観察したが、BFリンパ球を特異的に付着させる内皮細胞は認められなかった。1.ハ-ダ-腺(HG)内のIgA表出リンパ球の増数に及ぼす全HG細胞の影響:HG内Bリンパ球の表在IgA(sIgA)の表出に及ぼす全HG細胞(上皮細胞)の産生する液性因子(生理活性物質)の影響を、インタ-セルを用いて両細胞を非接触的に培養することによって検討した。80時間培養後リンパ球を回収し、Flow cytometric analysis(FACS)によりsIgA陽性細胞率を解析した結果、全HG細胞を加えて培養したHGリンパ球は、対照群に比べsIgA陽性率が有意に増加した。しかしながら、ファブリキウス曩(BF)リンパ球においてはその影響は認められなかった。2.HGおよびBFリンパ球の増殖活性に及ぼす全HG細胞の影響:前項と同様、インタ-セルを用いてHGリンパ球およびBFリンパ球を全HG細胞と非接触的に培養し、それらリンパ球の増殖活性に及ぼす全HG細胞由来液性因子の影響を^3Hーthymidineの取り込み量(cpm)を指標として検討した。その結果、HGリンパ球のcpmは対照群に比して有意に上昇したが、BFリンパ球に対しては増殖効果が認められなかった。3.脾臓、盲腸扁桃およびBF内sIgA陽性リンパ球の増数に及ぼす全HG細胞培養上清の影響:上記1、2の結果から、全HG細胞培養液中にはHGリンパ球のsIgA表出および増殖を促進する生理活性物質の存在することが明らかとなった。この物質が、HG以外のリンパ組織のリンパ球に対してもsIgAの表出を誘導するかについて検討した。

3日間培養した全HG細胞の培養上清をメンブランフィルタ-で濾過し、セントリカットを用いて分子量10,000以上の分画を得、脾、盲腸扁桃およびBFリンパ球にこの分画を加えて培養したが、いずれにおいてもsIgA陽性率の上昇は認められなかった。4.全HG細胞培養上清投与鶏の脾臓、盲腸扁桃におけるsIgA陽性リンパ球の数的変化:前項の全HG細胞培養上清分画を3日間連続鶏に静脈内投与し、各組織におけるsIgA表出リンパ球数を測定したが、対照に比べて増加は認められなかった。1)ハーダー腺リンパ球の各組織への移行の可能性についての検討:前年の実験結果から、ハーダー腺全細胞或はその培養上清が、ハーダー腺以外の他組織リンパ球に対してはsIgAの表出を誘導出来ないことが判明した。そこで、各組織に存在するsIgA陽性リンパ球は、ハーダー腺内で分化・増殖したsIgA陽性リンパ球が移行してきたものとも考えられ、その可能性を、ハーダー腺リンパ球の移入実験によって検討した。7週齢鶏のハーダー腺リンパ球をTRITCで標識し、3週齢のrecipient鶏の静脈内に移入し、24時間後にハーダー腺、脾臓、盲腸扁桃、ファブリキウス嚢組織内の標識リンパ球数を蛍光顕微鏡で計数したが、盲腸扁桃への移行が顕著であり、腸絨毛の粘膜固有層、或は粘膜固有層と筋層との境界部分に特長ある細胞集団を形成した。6週齢鶏リンパ球を6週齢鶏に移入しても同様であった。2)ハーダー腺、sIgA陽性リンパ球の各組織への移行についての検討:上記実験から、ハーダー腺リンパ球は盲腸扁桃への多数移行することが明らかとなったが、その移行するリンパ球は、sIgA陽性リンパ球のみが選択的に移行した可能性も考えられる。そこでハーダー腺リンパ球をパンニング法でsIgA陽性リンパ球とsIgA陰性リンパ球に分離し、先と同様TRITC標識し、redipient各組織への移行をフローサイトメトリー解析した。6週齢鶏の各リンパ球を、3及び6週齢recipientに移入したが、いずれも他組織に比べ、盲腸扁桃においてはsIgA陽性リンパ球が陰性リンパ球よりも優位に検出された。以上の結果から、脾、盲腸扁桃に存在するsIgA陽性リンパ球は、ハーダー腺内で分化・増殖した後、末梢化したものであると考えられた。
がん放射線治療の医療事故回避のための治療ビーム実測に基づく体内線量イメージング

現在の放射線治療では患者に照射した実際の線量分布は把握されておらず、この現状が想定外の治療ビームの過剰・過小照射による医療事故へと繋がっている。本研究ではこれを回避するのに必要となる線量のリアルタイムの画像化技術を提案し、このためのデータ測定手法としてフレキシブル光電変換デバイスの応用を試み、この放射線入射に対する信号出力特性を明らかにした。また、このデバイスを用いたファントムの透過X線量の取得に成功した。さらに、画像化に必要となるトランケーションを許容する画像再構成プログラムを構築し、この性能についての評価を行った。放射線治療用新型ビームモニターのビーム吸収特性の調査として、候補材料である有機薄膜への治療ビームの照射を仮定したシミュレーションを行った。ビームモニターは治療ビームへの透明性を担保することが求められる。今回の評価ではビームモニターを形成する多層膜の中で最も吸収に寄与する構造材部分に関して評価を行った。X線治療を想定したエネルギーがMeV領域のビームに対する高分子材膜の吸収は十分に小さいことが分かった。一方で、ビームモニター内の相互作用が生じた際には発生した高速電子のビーム進行方向への透過が確認された。これはビームモニターを患者に密着させて使用する際に誘起された電子線によって体表のビルドアップ効果を増大させる影響を考慮しなければならない可能性を示唆している。また、電子対生成の発生断面積が大きいエネルギー領域であるため陽電子についての同様の効果を考慮する必要がある。本研究ではビームモニターをインクジェット技術によって作製するが、検出素子の正確な描画には材料インクの特性に合わせた吐出条件の設定が重要である。これに関して、保有するインクジェット装置による候補材料の吐出試験を行い、印加負圧・ピエゾ素子制御パルスなどについてのパラメータの探索を行った。パラメータを調整することによって面状パターンを形成することに成功した。面には多少の凹凸が確認されたが、吐出時のインク温度を最適化することによってより平坦化できると推測する。年度実施の研究項目のうち、複数年度を通じて実施する予定としている新型ビームモニター材料の探索やモニターの試作は順当に進捗している。候補材料についての情報は蓄積しており試作に関する準備は整いつつあり、平成28年度に予定される材料・プロセス等の決定に関しては、計画通り達成できる見込みである。一方で、治療ビームのシミュレーションに関してはビームモニター・活性部(検出部)の付与線量評価についての精度を向上させて行う必要性がある。実デバイスにおける活性部の厚さが数百ナノメートル程度である。現在の放射線ビームに対するモンテカルロシミュレーションにとってこれは微小な領域であり、正確な線量評価にはマイクロドジメトリの考え方を導入する必要が生じたためである。材料探索および放射線治療用新型ビームモニターの試作を行った。現段階の候補材料として、修飾フラーレンとp型有機高分子、そしてホール輸送材料の3種から成るOPV用材料群が有望である結果を得た。また、これらの材料を用いた多素子のビームモニターの作製手法についての検討も行った。これに関しては、昨年度検討していた印刷エレクトロニクス技術(インクジェット法:IJ法)でビームモニターの有感部分自体を多素子化する検討に加えて、スピンコートによって一様膜を形成後にIJ法で電極のパターニングする手法の開発に着手した。この手法により、素子間の感度の均一性を向上できる可能性がある。これは、金属の電極材料の印刷回路作製用のインクとして活用できる可能性が生じたためである。また、線量イメージング手法に関して、追加のシミュレーション環境の整備および画像再構成プログラムの作成に着手した。これは定位X線治療、特に強度変調放射線治療(IMRT、Intensity Modulated Radiation Therapy)について適用を試みるものである。再構成アルゴリズムについては医療診断画像の作成においてスタンダードなML-EM(Maximum Likelihood Expectation Maximization)法を採用しており、限定された投影方向数のデータからの画像化を目指すものである。投影データの不足という原理上の問題に起因する画像の幾何学的な歪みが観測されているが、今後、再構成時の計算に補正ファクターを導入することでこの軽減を目指す予定である。放射線治療用ビームモニターの材料選定および構造に関して進捗があったことに伴って、治療ビームのシミュレーションを行う際の幾何的な条件設定がある程度の範囲に絞れるようになった。これに伴って、昨年度懸念されていたシミュレーションについて生じていた懸念が解消したためである。X線ビームの照射によりフレキシブルな光電変換デバイス(PVデバイス)の出力特性の評価を行った。評価にはアモルファス型のPVデバイスの他に、試みとして異なる色素増感型のPVデバイスに対しても同様の評価を行った。前者に対する評価の結果、X線照射率に相関のある電流出力を確認することができた。照射量率ー出力の相関には比例性があり、この評価での照射線領域においては一様の傾きがほぼ保持されている結果が得られた。一方で、線量率が小さい領域もしくは出力電流が小さい領域では電流出力の安定性が損なわれるとの知見も得られた。これに関しては、計測回路の変更で改善する可能性が示唆される。色素有感型PVデバイスへのX線照射では優位な出力が確認されなかった。これは電流発生原理の違いによる出力特性の違いの他、当該PVデバイスのバックグランド出力が大きく今回の線量領域では相対的に出力が優位でないことが推測される。次に、線量イメージングのためにX線CT装置を用いて被写体の線量とPVデバイス出力の相関関係の調査を行った。

CT画像の画素値はその部位での吸収線量と相関があるため、画素値とPVデバイスの電流出力の相関性を調べた。その結果、画素値ー電流出力の関連性を示すことができた。ここから、線量イメージが得られた場合には各画素が当該部位の線量と相関を持つことを示唆できる。昨年度に引き続き定位放射線治療、共同変調放射線治療などの線量画像の取得のために必要となるトランケーション(データ欠損)を許容するML-EM画像再構成プログラムの作成・評価を行った。これまでアルゴリズムの見直しにより観測されていた画像の歪みを修正することができた。また、データ欠損によって生じる画像の不正確性が事前情報の組込によって改善することが確認され、これによって放射線治療の臨床条件において現実性の高い線量イメージングが可能なものと考えられる。現在の放射線治療では患者に照射した実際の線量分布は把握されておらず、この現状が想定外の治療ビームの過剰・過小照射による医療事故へと繋がっている。本研究ではこれを回避するのに必要となる線量のリアルタイムの画像化技術を提案し、このためのデータ測定手法としてフレキシブル光電変換デバイスの応用を試み、この放射線入射に対する信号出力特性を明らかにした。また、このデバイスを用いたファントムの透過X線量の取得に成功した。さらに、画像化に必要となるトランケーションを許容する画像再構成プログラムを構築し、この性能についての評価を行った。平成28年度において、新型ビームモニターの検出器素子の決定を行い、さらに検出素子の多素子化を試みる予定である。また、検出素子の信号を処理する次段の信号処理回路用能動素子の材料・仕様選定を行う。また、線量イメージング手法の提案をまとめ、これを改良する。これらは当初の研究計画に沿ったものであり、立案された流れに従って実施を目指すものである。また、マイクロドジメトリ機能をシミュレーション体系に導入することにより、線量評価の精度の向上を試みることを想定している。これによってビームモニター出力ー線量間の相関、ビームモニターの耐放射線量についての見積など、付与線量に関連する性能の正確な評価が可能となると考える。平成29年度においては、これまでの研究の結果をもとに放射線治療用ビームモニターの材料・作製手法を確定したうえで、多素子型のビームモニターを試作する。また、これとともにこのデータ読み出し用の回路・システムも整備して、加速器・放射線発生器で発生した各種の放射線ビームを用いた性能評価を行う。また、ビームモニターをバルクヘテロ構造にすることの検討を行い、場合によってはこの構造によるビームモニターの試作も行う予定である。また、線量イメージング技術に関して補正ファクターの導入などを検討することで、より実際の分布に近づける技術の開発を行う。
惑星間塵の結晶学的特性評価と成因解明

本科学研究費補助金(国際学術研究:共同研究)を受けて行った研究は、米航空宇宙局ジョンソンスペースセンター(NASA/JSC)によって収集され、予備的な研究が為されている惑星間塵(interplanetary dust particles:IPDs)を対象として従来は全く行われていないX線回折法に基づく詳細な結晶学的評価を行おうとするものである。NASA/JSCによって行われている研究は主に電子線による科学組成分析或いは電子顕微鏡による結晶形態等の観察が主であり、これらの実験手法によっては多型を有する鉱物の場合には相の同定も不可能であり、詳細な結晶構造・組織の解析には到っていない。これまで必要ではあってもX線回折実験が行われていないのは、IDPsのサイズが数ミクロンからせいぜい十数ミクロン程度であって市販のX線発生装置から得られるX線では強度不足のため全く実験が不可能であることによる。この様な状況から我々は強力なX線を得られる放射光を利用することによってIDPsの物質科学的研究に、物質の最も基礎的且つ不可欠な情報を与える結晶学的研究を付加するための実験を始めた。上述のようにIDPsはNASA/JSCによって予備的な研究がなされカタログ化されている。それらの中から研究上重要であって、なおかつ放射光X線による回折実験に適する試料を選択することが必要である。このために平成6年7月に研究協力者(萩谷健治:姫路工大助手)と共にNASA/JSCを訪れ、試料の選択及びそれらの回折実験用ガラス製試料支持棒への接着・固定を行った。試料は珪酸塩、硫化物及び合金で合計6個である。10月にこれら試料の予備的な回折実験を行った。実験は放射光白色X線を利用するラウエ法によって行った。この結果、殆どすべての試料は数個の微小結晶の集合体であり、また回折プロファイルからそれらの結晶には何れもかなりの乱れがあることが判明した。11月には、Dr.M.Zolensky(NASA/JSC:研究分担者)及びDr.N.G.Barlow(Lunar and Planetary Institute、月惑星科学研究所:研究協力者)が来日し、高エ研放射光実験施設において10月に行った予備実験の結果に基づいて再度回折実験を行った。白色X線を用いるラウエ法による結晶性物質の同定及び構造精密化は極微小結晶の解析法として我々が世界に先駆けて開発している手法である。必要な場合には単色化したX線を試料に導入することも可能であり、この時の実験においては、サイズが十ミクロンを越える試料について1.0オングストロームに単色化したX線を用いて振動写真法を適用した。この時期に行った実験で、ほぼ解析に必要なデータを収集することができた。各試料についての結晶性評価を以下に示す。L2005 AE6 (Fe,Ni)硫化物結晶格子に乱れを含むL2005AF12珪酸塩結晶性の良い鉱物と悪い鉱物の2種L2005AG17 Fe硫化物或る結晶学的方位を共通とする結晶格子の乱れを含むL2006L11FeNi合金微細結晶集合体L2006O5 AlMg合金微細結晶集合体L2011P3珪酸塩結晶性の良い鉱物と悪い鉱物の2種現在は試料の中から比較的結晶性の良い試料(L2005 AE6)に対して構造精密化を行っている。これらの解析結果に基づき、平成7年3月にNASA/JSCにおいてDr.M.Zolensky(研究分担者)と今年度得られた成果についての検討を行った。また、この研究打ち合わせから、今後は研究対象を惑星間塵(IPDs)に限定せず、光学顕微鏡観察用に薄片状に成形した隕石中の炭化物を試料に加えることとした。薄片試料を対象とした微小領域実験法の開発も進めており、現在得られている機能で充分解析可能であるので直ちに対応が可能である。