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人間行動と経済動学

前後の日本大垣は窪田とともに親のしつけ行動が子の勤勉さの徳への影響の実証研究を進めた。この研究では、子の性質が親のしつけ行動に影響を与える内生性をコントロールするために、親の世界観を操作変数として用いた。これらの研究は選好の内生性に関する実証分析による証拠の蓄積と、選好が内生的に変化している場合の徳倫理理論による政策分析の研究に寄与するものである。研究分担者の櫻川は合理的バブルのモデルをベンチ-マークとしながら、バブル経済における諸現象の説明を試みている。バブル期のブーム期については、標準的な消費・貯蓄行動とは異なる行動を導入するとうまく説明できることを明らかした。また最近の国際資本移動について、バブルに関する信頼に異質性を導入することで説明可能であることを明らかにした。国内外の研究者と宗教グループの協力を得て、文化の利他的経済行動への影響を各文化の背後にある世界観(価値観、倫理観などの判断やスピリチュアルな世界などに関する認識的な信条など)のアンケート調査と、利他的行動に関する実験調査を順調に進めてきた。世界観の経済行動に与える影響を誘惑理論を用いてモデル化し、バブル期の消費・貯蓄行動の理論モデルの開発を進めた。24年度が最終年度であるため、記入しない。世界観の利他的経済行動への影響について膨大なアンケート調査と実験調査によるデータを得たので、分析を進めていくとともに、実証分析に基礎をおいた理論モデルの開発を進め、モデルを用いてマクロ政策の評価を進めていく。バブルについては、これまでの研究をもとに、バブルの国際的連関に焦点を当てて発展を図りたい。まず、日本の量的緩和がアメリカのバブルの生成にどのようにかかわったかを理論、実証の両面から検証したい。次に、なぜバブルが21世紀の初頭という時期に、金融技術が最もすぐれているとされるアメリカを中心に起きたのかを理解する枠組みを提示したい。中国などの金融発展は弱いが、高成長で経常収支が黒字の新興圏の存在がカギとなると予想する。
碑刻史料を主な材料とする中国元代の文化政策の総合的研究

本年度は国内所蔵碑刻史料の調査、及び中国でここ数年間おびただしい数出版されている石刻関係著作の整理を行った。まず、『東洋文庫所蔵中国石刻拓本目録』に基づき、現地で実際に拓本を1つ1つ調査した。中国元代関係の拓本の約半数が、既出版拓本集には掲載されていないこと、そして、特定地域にかかわる拓本がまとまって保存されていること、また、一部の拓本は拓本招来者や過去の研究者によるメモが附されていることがわかった。それらの史料は、移録・校注を手始めに、今後本格的な成果発表が必要であると考えるられ、すでに地方志との対校を始めており、その中間成果として、いくつかの拓本については、モンゴル時代史研究者の意見を聞いている。一方、既出版史料の整理については、材料収集をほぼ終え、順次データベースを構築中である。中間成果は専門研究者に提供した。中国において石刻関連分野への注目が高まる中、様々な形態での出版が加速すると思われるので、既存データベースを基礎として、整理を続けていくことが必要である。手元にある材料の入力が終わった時点で、何らかのかたちで公開することを考えている。同時に、1980年代後半分まで整理が終わって公刊されている『中國新出石刻關係資料目録』についても、その続編の作成を始めた。数年分が終わるごとに公刊を進める目処が立った。成果発表としては、「元代科挙試験持込許可書をめぐって-『文場備用排宇礼部韻註』を中心に」並びに「『文場備用排字禮部韻註』淺析」を公刊した。昨年の学会で発表した元代の教育・文化と政治の両方にかかわる「『禮部韻略』與元代科舉」というテーマについて、さらに深く追究したものである。「近年來日本的元史研究-以"文化政策"爲中心」では、時代認識や研究方法のズレが大きい日中学界の溝を埋めるべく、日本の文化政策研究について、詳細な紹介を行った。本年度は碑刻史料の保存状況の把握を中心に研究を進めた。国内については、中国関係の石刻拓本を多数所蔵する東洋文庫の『東洋文庫所蔵中国石刻拓本目録』が出版されたため、それを中心に整理を進めた。その他の拓本所蔵機関については、石刻拓本の保存性と文物的価値に照らして、一般公開をおこなっていない所蔵機関が多いことがわかった。海外については、中国国家図書館と上海図書館で、拓本・拓片の保存や公開状況を調査した。前者の拓本は順次増加中であり、多くがマイクロや実物を調査可能である。後者には前者に保存されない系統の拓本・拓片が十五万件程所有されるが、その対外公開は今のところ計画されていない。また、図書館以外の各地文物局における所蔵状況を把握するため、杭州・寧波・南京の各所蔵単位で実地調査を行ない、現存の関連碑刻について仮目録を作成した。中国側との権利問題が解決できれば公表したい。これらの調査過程を通じて明らかになった個人研究による閲覧の可能性に鑑みて、今後の作業は、閲覧可能な関連拓本の実地調査、及び典籍資料所収石刻のデータベース化が中心となる。一方、元代の文化政策と関わる問題を追究するために、まず「日本における最近の元代史研究-文化政策をめぐる研究を中心に-」を発表し、「文化政策」研究の有用性を提唱した。また、文化政策実現のための機関として儒学提挙司を採り上げ、その役割について論文「元代の儒学提挙司-江浙行省を中心として-」を作成した。さらに、8月12日14日にかけては、南京で開かれた元代政治与社会国際学術研討会に参加し、元代の文化政策の一つ、科擧に直接関わる『禮部韻略』について「『禮部韻略』與元代科挙」の報告を行った。その発表内容を同名の中国語の論文としてまとめ提出した。これらの論文を通じて、文化政策研究への足がかりができ、また、本年度の関連文献研究の成果を公開できた。

成果発表としては、「元代科挙試験持込許可書をめぐって-『文場備用排宇礼部韻註』を中心に」並びに「『文場備用排字禮部韻註』淺析」を公刊した。昨年の学会で発表した元代の教育・文化と政治の両方にかかわる「『禮部韻略』與元代科舉」というテーマについて、さらに深く追究したものである。「近年來日本的元史研究-以"文化政策"爲中心」では、時代認識や研究方法のズレが大きい日中学界の溝を埋めるべく、日本の文化政策研究について、詳細な紹介を行った。
小胞輸送を媒介するN-エチルマレイミド感受性因子複合体の精製

分泌系蛋白質の細胞内輸送は角オルガネラをつなぐ小胞によって媒介されている。N-エチルマレイミド感受性因子(NSF)は、最初ゴルジ体内小胞輸送に関与する因子として発見、精製されたが、後に小胞体からゴルジ体への輸送やエンドソームの融合にも関与することが明らかにされ、小胞輸送の中心的役割を担う蛋白質であると考えられている。NSFはSNAPと呼ばれる膜表在性蛋白質と膜内在性のSNAPレセプターとの複合体を形成して膜に結合している。私たちは今年度の研究によって、NSFがシナプス小胞にも存在することを生化学的、形態学的に明らかにし、この蛋白質が神経伝達物質のエキソサトーシスにも関与している可能性を示唆した。また、ヒト脳NSFのクローニングに成功し、アミノ酸の推定一次構造においてチャイニーズハムスター卵巣細胞のNSFと97%もの相同性があることがわかった。更に、各臓器におけるmRNAの発現量を調べたところ、NSFは脳において最も多く発現していることが明らかとなった。これらの知見および肝臓からゴルジ体が比較的きれいに精製できることを考慮して、NSF複合体をラット脳および肝臓より精製することを試みた。まず最初に、NSFのシナプス小胞への結合様式について調べた。ゴルジ体のNSFはATP・Mg^<2+>の添加によって膜より遊離してくるが、シナプス小胞に結合したNSFはこの条件では膜から遊離せず、可溶化にはコール酸やデオキシコール酸のようなイオン性の界面活性剤が必要であった。現在、可溶化したNSF複合体の精製を進めている。ラット肝臓のNSFは非イオン界面活性剤であるTriton X-100で可溶化された。このNSFは20Sの沈降計数を持つことから複合体として存在することは確実であり、現在この複合体の精製も進めている。
ウィルス感染における蛋白質に誘導された細胞膜融合動力学の計算機による研究

平成15-16年度で開発した計算方法を実行し、理化学研究所(分子ウィルスグループ)とルンド大学で行った実験結果を解析した。特にVprタンパク質を中心として、様々な分子力学計算解析を行った。脂質、コレステロール、および界面活性剤の混合物を用いた音波浮揚ドロップ内で形成された脂質二重層にVpr蛋白質あるいはその変異体を組み込んだ。構成成分の脂質とコレステロール濃度の効果を検討した。溶液中でのVprオリゴマー、Vpr-importinα、およびVpr-脂質単層膜、Vpr細胞膜貫通型Gromacsを用いたMDダイナミックシミュレーションによるin silicoスクリーニングの解析を行った。本研究では、Vprとimportinαは結合するサイトを理解して、それぞれの蛋白質のαhelixファンクションを明らかにした。Energy Minimizationアルゴリズムを使い、in silico結合可能性スクリーニング方法を最大化して、それぞれの蛋白質のアミノ酸に突然変異を含められるスクリーニングを可能とした。生化学実験(理化学研究所、間教授クループ)から得られたパラメータを取り入れたモデルをコンピュータ上で計算し、ウィルスと脂質二重層の動的挙動を追跡することにより融合過程における情報を得て、重要なアミノ酸シクェンスを解析した。現在、EMベースのHTS計算方法を使い、Vpr2量対及びimportinα2量対システムへの応用を次の目的としている。本プロジェクトは、コンピュータシミュレーションに基づき、細胞生体膜とウイルス粒子のペプチド誘導融合に関する新しい研究を目指すものである。現在は、膜融合プロセスの動力学の解明には間接的な方法のみが用いられている。それゆえ現実的なコンピュータシミュレーションは、膜融合の理論的モデルと実験による知見の解釈のギャップを埋めるものとなる。本プロジェクトは、ひとつの大規模なシミュレーションフレームワークの中での脂質集合動力学(細胞膜)とタンパク質の折り畳み(グリコシル化された表面タンパク質)の合成に基礎を置く。シミュレーションモデルのパラメータは生物医学実験と計算機化学の手法に立脚する。理化学研究所分子ウイルス学研究ユニット間先生と浬原先生との共同研究を初め、HIV-1アクセサリー遺伝子産物であるVprタンパク質の核膜移行シミュレーションを解析ターゲットとした。Noguchi-Takasuの細胞膜シミュレーションモデルを作成した。また、福島県立医科大学において、タンパク質構造の専門的な知識をアドバイスして貰った。今後、我等が作成した計算方法を用いた結果と、福島県立医科大学において得た実験結果との比較を検討していく予定である。Vprタンパク質の3次元の構造データについては、PDBにより計算を行っている。量子化学のMRD-CIアルゴリズムを使い、多原子分子の電子状態をlinuxクラスターにより、分裂計算の開発をした。膜融合ペプチドのalpha-helix 3D構造シミュレーションを、現在の実験結果を使用し可能なものとした。マルチ・キャノニカル・アルゴリズムによるタンパク質の立体構造を開発した。Leap-frogの微分方程式を解くアルゴリズムの安定化ファクターを求めた。以上の手法により得られた理論的なメカニズムと定量的なデータは、抗ウイルス薬の設計において極めて基礎的なデータを提供するものである。更には、Vprタンパク質が、核膜に誘発する非安定化を計っていくものである。本研究は平成16年度に理化学研究所の分子ウィルス学研究ユニットとの共同研究であり、新しい実験と理論を開発した。細胞膜のコンピュータモデルについては、それぞれの脂質分子の相互作用のパラメータをMD Gaussian 03(量子化学のDFT方法)により計算し、実際の細胞あるいは核の脂質二重層構造の理解を深めた。AMBERとGromacsのforce fieldにより、原子レベルで異質な膜のシミュレーションを行い、MDでコレステロール分子が集合する過程を示した。LINCSアルゴリズムを並列化し、全体のMD並列計算方法を開発した。理化学研究所の分子ウィルス学研究ユニットの共同研究の成果:A)細胞膜の不安定化を明らかにするため、Vprと相互作用している脂質とそのメカニズムを解析し、ドッキングや通過過程をシミュレーションで示した。Vprを細胞培養液中に添加するとHIV-1感染効率が上昇する原因を解析した。B)Lund大学(スウェーデン)との共同研究を始めた(理研グループを含む)。この研究では、空中浮揚ドロップ技術を用いた分子機能の新しいウィルススクリーニング法を開発した。計算により、細胞膜とタンパク質の2Dクリスタルの構造を予測する方法が成功する可能性が出てきた。C)様々な角度でタンパクと脂質の資料の2D結晶の電子回折パターンと電子画像を記録することによって、3Dデータセットが作り上げる計算方法の開発を始めた。まとめると、Linuxクラスターを使い、Vprと細胞膜の計算スクリーニングに成功し、実験との比較を可能にした。

生化学実験(理化学研究所、間教授クループ)から得られたパラメータを取り入れたモデルをコンピュータ上で計算し、ウィルスと脂質二重層の動的挙動を追跡することにより融合過程における情報を得て、重要なアミノ酸シクェンスを解析した。現在、EMベースのHTS計算方法を使い、Vpr2量対及びimportinα2量対システムへの応用を次の目的としている。
酸性条件下で発生させた遷移金属エノラートを鍵とする触媒的不斉反応の開発

光学異性体の片方を効率良く合成することは医薬や農薬、液晶材料などの生産において重要であるため、我々は触媒的不斉合成法の開発に取り組んでいる。昨年度は、我々がこれまでに報告したキラルPd錯体の特性を理解した上で新しい反応機構を提案し、それに基づいて一般性が高く、かつ高エナンチオ選択的な触媒的不斉マイケル反応やフッ素化反応の開発に成功した。本年度は先に提唱した反応機構、すなわちエノラート生成に伴って生じるプロトン酸が求電子剤の活性化に重要な役割を果たしているという知見を更に検証する目的で、プロトン酸によって活性化されやすいイミンを求電子剤とするマンニッヒ型反応の検討を行った。その結果、マイケル反応に比べ圧倒的に大きい速度で反応が進行することが分かり、生成物の不斉収率も最高99%に達することが分かった。現在、反応剤の拡張を検討中である。我々の反応は触媒量のPd錯体で進行し良好な結果を与えるものの、高価なPd錯体をカラムによって除去しなければならず、その回収は困難であった。そこで、Pd錯体の回収・再利用を検討した。その結果、Pd錯体がイオン性液体に容易に溶解し、固定されることを見い出した。Pd錯体が溶解したイオン性液体中で触媒的不斉フッ素化を行ったところ、最適溶媒であったエタノール中と同じ不斉収率でフッ素化体を得た。反応終了後、生成物はエーテルによって抽出でき、錯体はイオン性液体中に保持された。したがって、フッ素化反応を同じ触媒溶液を用いて繰り返し行うことができ、反応を11回連続で行った。イオン性液体中での錯体の再利用はフッ素化反応だけに限らず、炭素-炭素結合形成反応であるマイケル反応も同様に行うことができることを明らかにした。光学異性体の片方を効率良く合成する不斉合成法の開発は、医薬や農薬、液晶材料などの生産において非常に重要である。本年度は、遷移金属の特性、特にパラジウムに注目して新しい反応機構を提案し、それに基づいて新反応を開発する研究をおこなった。パラジウム上に水や水酸基が配位した錯体から、中性および酸性条件において生成するPdOH錯体を系内で一時的に発生する塩基として捉え、カルボニル化合物から直接キラルパラジウムエノラートが生成することを見い出した。それを用いて、これまでにない適用性をもつ触媒的不斉マイケル反応(1,3-ジカルボニル化合物のエノンへの1,4付加反応)の開発を行った。その反応機構に関しては、本来塩基であるPdエノラートと強酸(TfOH)が協同的に作用するという興味深い知見を得ることができた。また、キラルパラジウムエノラートの反応を、β-ケトエステルを基質とする求電子的フッ素化に応用した。我々の反応は、触媒量のPd錯体で進行し、これまで化学量論量の試薬が必要であった従来法を大きく改善することができた。更に、Pd錯体が水に対して安定であるという知見をもとに、プロトン性溶媒(エタノールや水)中で反応を行うことに成功したこの結果は、本反応が環境調和性の高い反応であることを示している。得られたα-フルオロ-β-ケトエステルは、β-ヒドロキシカルボン酸やβ-アミノ酸のα-フッ素体に誘導することにも成功した。
細胞死抑制活性強化蛋白質導入による骨軟骨移植片の軟骨細胞死の抑制と関節軟骨修復

本研究の目的は、外傷や変性による関節の骨軟骨損傷に対して行われる自家骨軟骨移植(モザイクプラスティー)において生じる移植片軟骨細胞の細胞死を抑制し、骨軟骨移植による関節軟骨損傷の修復効果を上げることである。申請者が開発した細胞死抑制活性が強化された細胞導入型蛋白質PTD-FNKを含む溶液に骨軟骨片を浸漬するだけで軟骨組織内の軟骨細胞に取り込まれ、NO等によって誘導される細胞死が抑制される。本研究課題では実験動物から骨軟骨円柱移植片を調製し、PTD-FNKを移植片軟骨細胞内に導入させ、移植後の関節損傷修復効果を病理組織学的や生化学的方法、及び力学的特性によって調べ、有効なPTD-FNK投与方法を検討する。研究課題1年目では、EGFP蛍光蛋白質を軟骨組織で発現しているEGFP-Tgラットの大腿骨内側顆部荷重部から径2.7mm、高さ15mmの円柱状骨軟骨片を採取し、PTD-FNKを含む培地に浸漬した。3時間後に、同種のnon-Tgラットの大腿骨内側顆部荷重部に移植した。移植後1,2,4週でパラフィン切片を作製し,組織検討を行った。組織学的にはFNK(+)群において移植片表面および軟骨細胞配列は比較的保たれていた。GFP陽性細胞(移植片の生細胞)率は、FNK(+)群、FNK(-)群ともに1週では90%以上であったが、FNK(-)群では2週目で有意に低下した。さらに、4週目では、FNK(-)群では軟骨基質のサフラニン0染色性が失われているのに対し、FNK(+)群では染色性が十分に保たれていた。以上のことから、PTD-FNK蛋白は自家移植骨軟骨後の細胞死を抑制し、移植片の細胞生存率を高め、軟骨構造の維持に著しい効果を示した。これらの結果は、国際的学術誌に発表した(Nakachi N, et al. J. His tochem. Cytochem.本研究の目的は、外傷や変性による関節の骨軟骨損傷に対して行われる自家骨軟骨移植(モザイクプラスティー)において生じる移植片軟骨細胞の細胞死を抑制し、骨軟骨移植による関節軟骨損傷の修復効果を上げることである。これらの結果は、国際的学術誌に発表した(Nakachi N, et al. J. His tochem. Cytochem.
極端紫外光によるアモルファス半導体光誘起現象のサイズ効果の研究

アモルファス半導体は、光に対し敏感な材料で多くの光誘起現象を示す。このことは、これら材料の光機能性デバイスへの応用を大いに期待させるものである。中でもクリーンで安全なエネルギー供給源として期待されるアモルファス太陽電池は、結晶、多結晶に比べ作製コスト、大面積化が容易な点で有利ではあるが、信頼性において光による劣化が大きな問題となっている。光劣化の問題は、アモルファス半導体を用いた高感度X線イメージセンサーパネルといった従来のX線フィルムに代わる次世代デバイス開発においても大きな問題となっている。アモルファス半導体は光機能性デバイスへの応用における高いポテンシャルを有するが故に、今後ますます重要な材料となりうる。しかしながら、光劣化現象をはじめ光誘起現象の中で、そのメカニズムが明らかになっている現象はほとんどない。本研究では、様々な光誘起現象の中でも光照射によるエネルギー構造変化に的を絞って、そのサイズ効果を研究することで、現象のメカニズム解明の糸口をつかむことを目的として行った。本研究では光誘起によるエネルギー構造変化の結晶サイズ効果の研究として、真空蒸着法を用いて作製したカルコゲナイド系アモルファス半導体薄膜に対し、極端紫外光による内殻レベル付近のエネルギー構造変化についての評価と光音響分光法による光学バンドギャップ付近のエネルギー構造変化についての評価をした。得られた成果として、光学バンドギャプの光照射による変化が、およそ50nmの臨界膜厚を境に急激に減少し、光誘起現象が消失することを明らかにした。また、その原因が光照射前の結晶構造、あるいは膜と基板間に働く応力によって説明できることを示した。今回明らかにした光誘起現象の結晶サイズ効果は、光誘起現象のメカニズムを知る上で重要な結果であり、今後さらに光誘起現象と結晶サイズとの関連を詳細に明らかにしていきたいと考えている。アモルファス半導体は、実に様々な光誘起現象を引き起こし、光に対して非常に敏感な材料である。なかでも安価で高い効率を持ち、かつ大面積化が容易であるというメリットを持つアモルファス太陽電池が注目を浴びているが、アモルファス半導体に共通な光誘起現象である光劣化の問題が実用化への信頼性を損なう大きな要因となっている。もしも光誘起現象のメカニズムが解明でき、それを制御することができるようになれば、この材料は、太陽電池をはじめとする光デバイスに応用することができるとして大いに期待できる材料である。本研究では、様々な光誘起現象の中でも光照射によるエネルギーバンド構造の変化に的を絞り、そのサイズ効果を研究することで、その現象のメカニズム解明の糸口をつかむことを目的としている。本研究では、アモルファス半導体の光誘起現象における結晶サイズ効果について研究する。評価には、真空蒸着法を用いて作製したカルコゲナイド系アモルファス半導体薄膜を用いた。結晶サイズの三次元的な制御は難しいので、その取りかかりとして一次元方向のサイズの制御、すなわち薄膜における膜厚を制御して、光照射によるエネルギーバンド構造変化の膜厚依存性について評価した。本年度の段階で得られた成果としては、光学バンドギャップ付近のエネルギーバンド構造変化の膜厚依存性を調べ、その結果、光照射による光学バンドギャップの変化が、ある臨界膜厚を境に急激に変化することを明らかにした。また、その変化の原因が、光照射前の構造あるいは状態の変化に起因している可能性が高いということも同時に明らかにした。現在、さらにこの可能性について明らかにすべく新たな実験を試みているところである。
単結晶SiCのプラズマCVDにおける励起種の表面反応の研究

成長速度の基板温度依存性:基板温度800°Cを境にして活性化エネルギ-(Ea)が異っている。高温側ではLPCVD,PCVDともEaは同じで13kcal/molである。低温側ではLPCVDでは31kal/molであるがPCVDでは1kcal/molとなっている。このことより高温側ではLPCVDとPCVDでは同じ反応機構であると考えられる。他方,低温側ではLPCVDとPCVDでは異ったEaを持っために反応機構が異っていると考えられる。水素流量依存性:水素流量を2倍に変化したにもかかわらず成長速度は変化しなかった。このことは流量の変化により基板上の境界層の厚さが変化しているにもかかわらず成長速度は変化しておらず,膜成長は境異層中の化学種の拡散ではなくて表面反応で律速されていることを意味している。反応ガス流量依存性:基板温度1000°Cではジシラン流量の増加とともにその濃度の2乗で変化しているのに対して,750°Cでは1乗で変化している。ジシラン流量を一定にしてアセチレン流量を変化させた場合,高温でも低温でも成長速度は一定であった。これらのことより,成長速度はジシランの流量で律速されているこさが判った。四重極貭量分析法による分解過程:原料ガスの分解過程を基板温度を変化させて調べた。ジシランは700°C近辺から分散し始めSiHxを生成する。アセチレンは600°Cから1000°Cまで殆んど変化とておらずCHxのような化学種を生成していない。以上の結果を総合すると,SiC膜の成長機構はラングミュア吸着モデル説明できる。その結果1000°Cでは吸着したアセチレンの2重結合が2個のSiHxと反応することによりSiC膜となることが判明した。
ビデオ通話を活用した即興型と準備型の方法の違いがスピーキング力と不安に及ぼす影響

英語教育においても、インターネットを介した共時的コミュニケーションという学習形態の普及が著しい。本研究では、ビデオ通話を活用した英語教材を用いた指導を、原稿を準備するグループと準備しないグループに分けて、2ヶ月にわたり実施する。指導前後の効果を比較検証し、方法の違いがスピーキングの力とその不安に及ぼす影響を、以下の観点から明らかにする。1原稿を準備する方法と準備しない方法の違いがスピーキング力に及ぼす影響を検証する。2スピーキングに対する不安があるとしたら、準備型と即興型の方法による不安の変化に事違いがあるかを検証する。3スピーキング力の変化とその不安の変化に関連があるかを検証する。
統合的画像解析によるコンクリート構造物の破壊進展挙動の解明

コンクリート構造物の破壊進展挙動の解明のため、コンクリート中のひずみの局所化をリアルタイムに同定できる画像解析システムを確立した。引き続いて、高速なひび割れ進展を把握する高速度画像撮影システムと、構造物の大型化に対応可能な広域的な画像解析システムを確立した。これらを統合化することにより、様々なコンクリート構造物の破壊進展挙動を、画像解析の手法により解明していく方法を提示した。平成19年度は、デジタルカメラ1台を用いて、リアルタイムでコンクリート供試体の対象領域全体のひずみ評価が可能な非接触画像解析システムを構築した。すなわち、コンクリート供試体表面に設けたターゲットを撮影したデジタル画像から、ひずみを算出する一連の作業を、オンラインかつリアルタイムに行うことを可能とするシステムを開発した。これによって、実験中にコンクリート供試体に生じているひずみ分布を把握することが可能となった。具体的には以下のような手法である。コンクリート供試体に設置したターゲットを各荷重レベルで撮影する。この画像を2次元化し、ターゲットを節点として認識させる。節点の重心を抽出し、その座標を評価する。それを用い、無載荷時のターゲットの座標との差から節点変位ベクトルを算出する。この節点変位ベクトルを有する任意の有限要素から、要素内のひずみを計算し、コンクリート供試体の対象領域全体に対するひずみ分布を求めた。19年度に購入した画像取込ソフト、ひずみ解析ソフト、ビューアソフトを使用し、これら一連の作業を自動的に行うシステムを完成させた。この結果、リアルタイムに、コンクリート供試体の対象領域のひずみ分布を直接、目視により確認することを可能とした。この結果、従来は、ひずみゲージによって、局所的で離散的にしか把握できなかった、コンクリート供試体表面のひずみを2次元的に、また視覚的に把握できるようになった。このことは、コンクリート構造物、あるいはコンクリート構造部材が破壊する際に、どのような破壊モードによって破壊に至るかを、直感的に判断することを可能とするものであって、コンクリート構造分野におけるひび割れ進展や破壊予測に関する研究の進歩発展に大いに寄与するものといえる。本研究は、コンクリート構造物の破壊進展挙動の解明のため、先ず第一に、荷重を受けるコンクリート構造物中のひずみ分布やひずみの局所化をリアルタイムに同定し、高い信頼性をもって破壊部位を明らかにすることが可能な画像処理ならびに画像解析システムを確立する。次に、コンクリート構造物内に生じる卓越ひび割れの高速な進展を捉える超高速度画像撮影システムを確立する。さらに最終的に、コンクリート構造部材が大型化した際にも対応できる広域的な画像解析手法を確立する。以上の手法や成果を総合して、最終的に統合的な画像解析手法を確立し、コンクリート構造物の破壊進展挙動予測の高精度化を目指すものである。平成20年度は、超高速度画像撮影システムの確立を目指して研究を行った。20年度に購入した高速度カメラは、解像度800×600ピクセル、毎秒6600コマ、つまり撮影間隔0.15ミリ秒であり、高解像度でかつ超高速の撮影が可能である。この高解像度という利点を活かし、従来では不可能であった高速で生じる卓越ひび割れの進展状況、およびその経路について、材料学の観点から考察を加えた。この超高速画像撮影によるひび割れ進展挙動の解明は、19年度に開発したリアルタイム計測技術とともに、本研究の特筆すべき成果となっている。平成21年度は研究の最終年度であり、19年度に開発したリアルタイム非接触ひずみ計測システムと20年度に完成させた超高速度画像撮影システムとを融合し、リアルタイム非接触ひずみ計測システムの測定範囲の広域化を目指す。これによって、大型RC構造部材の破壊挙動予測の高精度化に結び付ける。本研究は、コンクリート構造物の破壊進展挙動の解明のため、まず第一に荷重を受けるコンクリート構造物中のひずみ分布やひずみの局所化をリアルタイムに同定し、高い信頼性をもって破壊部位を明らかにすることが可能な画像処理ならびに画像解析システムを確立した。次に、コンクリート構造物内に生じる卓越ひび割れの高速な進展を捉える超高速度画像撮影システムを確立した。以上の手法や成果を総合し、平成21年度はコンクリート構造部材が大型化した際にも対応できる広域的な画像解析手法の確立を目指すこととした。具体的には、複数台のデジタルカメラを用いて、広域のひずみ計測を可能とすることを目指して研究を行なった。一台のデジタルカメラを用いたリアルタイム計測システムは既に19年度に完成しており、21年度はこのシステムを拡張していくものである。すなわち、カメラ間の同期機構を開発し、それらを複数台制御するソフトを導入した。具体的な制御方法としては、2台のデジタルカメラの撮影領域に重複部分を設け、その領域における節点の情報を共有する形で同期させることとした。これ以降の作業工程は19年度に提案したシステムをそのまま利用できるため、大規模なシステムの変更は必要ない。21年度に完成したシステムを大型の供試体を用いた構造実験に適用し、RC構造物に対する汎用的な広域ひずみ計測システムの確認を行なった。最後に、研究全体の成果をまとめて、統合的画像解析による広域ひずみ計測システムを確立した。
分子インプリントポリマーを用いる糖応答性インスリン放出システムの開発

電解重合法を利用することで、2種類以上の機能性を併せ持つ重合膜を作製できた。また、電解重合条件を操作することで、この重合膜の性質を自由にかつ効率的に調節できることが明らかとなった。この手法を利用すれば、外部からの操作を必要とせずに自動で薬物を放出するシステムが作製可能である。本研究において薬物貯蔵庫として利用する電解重合膜の作製条件について、サイクリックボルタンメトリー(CV)を用いて詳細な検討を行った。当該年度は、薬物放出を担うフェニルボロン酸の固定化量の制御について検討を行ったが、重合膜中のその含有率を直接求めることが困難であったことから、代わりに電気化学的活性を有するニトロキシルラジカル化合物をピロールに連結し、電解重合条件によって変化する置換基の含有率をCVを用いて評価した。その結果、ピロール誘導体のみで電解重合を行うよりも、ビチオフェン、ターチオフェンを共存させて共重合膜を作製するほうが、置換基導入効率が向上することが明らかとなり、それらの混合比率を変化させることによって、導入量も制御可能であることが明らかとなった。また、重合時のモノマー濃度、掃引速度および掃引回数を操作することによって、重合膜の固定化量や厚さにも変化をつけることが可能であった。定電位電解による電解重合膜の作製も可能で、電解時間を調節することにより、膜厚や固定化量を制御できた。これらの結果から、電解重合膜そのものの固定化量や厚さ、および薬物の放出を担うフェニルボロン酸の固定化量それぞれを、種々の電解重合条件を任意に操作することにより、自由に制御できることが明らかとなった。これを利用することにより、インスリンの膜中への貯蔵量および糖濃度依存的なインスリンの放出量を様々なオーダーで制御できることが示唆された。21年度に行った研究から、ピロールとチオフェン類との電解共重合により作製した電解重合膜の組成を詳細に制御できることが明らかとなったので、22年度は薬物モデル化合物の重合膜への取り込みと、糖濃度依存的な放出について検討を行った。はじめに、電解重合可能な1-(3-ヒドロキシプロピル)ピロールと糖濃度依存的に負電荷を形成する4-カルボキシフェニルボロン酸をエステル結合により連結し、重合単量体を得た。この単量体と2,2'-ビチオフェンを、薬物モデル化合物であるアスピリンの存在下、サイクリックボルタンメトリーを用いて電解共重合し、薬物貯蔵膜を作製した。次に、この重合膜をグルコース水溶液に浸漬し、糖濃度依存的な負電荷形成によるアスピリンの放出について検討し、紫外可視分光光度法によりアスピリンの放出量を調べた。種々の電解条件や糖濃度条件でこれらの検討を行ったが、最終的にグルコース溶液中へのアスピリンの放出を確認することができなかった。21年度の研究実績から、共重合膜中のモノマーの組成を自由に制御できることは明らかではあるが、電気化学的活性を持たないフェニルボロン酸の重合膜中への取り込み比率を正確に把握することが困難であった。また、アスピリンの放出に至らなかった原因として考えられるのが、溶媒条件であると思われた。重合は有機溶媒中で行ったが、放出検討は水溶媒中で行うため、溶媒の変化によって重合膜が何らかの構造変化を起こし、予想された放出機構が機能しなかったものと思われる。これらの結果から、水溶媒中での薬物貯蔵分子インプリントポリマーの作製や、電気化学的手法、紫外可視分光光度法に因らない重合膜や薬物放出の評価法について、現在さらなる検討を行っている。
再構成型LSIによるCFD力学向け計算機システムの構成技術に関する研究

FPGAによる数値計算のアクセラレーション技術は消費電力の面で有利であることから、GPUの次のアクセラレータとして注目を集めているが、アプリケーション毎にFPGA上の回路設計を行う必要があり、普及のネックとなっている。本研究課題では、計算流体力学を主なターゲットとして、大規模な回路を自動分割してシステムを構成する手法、商用の高位合成ツールを用いて元のソースコードをなるべく修正せずにシステム全体を高速化する手法、および科学技術計算でひろく用いられているFortranからの高位合成を行うツールを開発した。この成果は流体力学に限らずひろく応用が期待できるものである。本研究課題では流体力学のシミュレーションをソフトウェアによってではなく、FPGA上の論理回路によってハードウェアで直接実行することによって高速化するための要素技術を検討している。主要な課題としては1.数値計算のための論理回路を容易に設計する手法2.論理回路がひとつのFPGAに収まらない規模である場合にそれを適切に分割する手法3.複数のFPGAで構成されるシステムの運用に関連する課題、がある。25年度にはまず1.の問題について、Javaで記述されたプログラムからハードウェアを生成するツールであるJavaRock-Thrashの拡張を行い、科学技術計算向けの浮動小数点演算プログラムを扱えるようにした。ソフトウェアを記述するための言語から回路を生成する処理系は他にもあるが、浮動小数点演算を扱えるものはまだ数が少なく、この点においてJavaRock-Thrashは有力なツールである。次に2.の問題について、プログラムから手動で抽出したデータフローグラフをもとに、2次元FPGAを対象として最適な回路分割を与えるアルゴリズムとソフトウェアの開発を行った。複数のFPGAを持つシステム向けの回路分割手法はさまざまなものが提案されているが、本手法は大規模な演算処理に特化したものであり、大規模な回路を多数のFPGAに高速に分割配置することが可能である。3.の問題については、FPGAの一部だけを必要に応じて書き換える部分再構成の手法を適用することで、回路の書き換え時のシステム全体の再起動を不要とした。これにより、ソフトウェアをロードするのと同じように回路をロードしてFPGAベースの計算機を動かすことが可能である。FPGAによって科学技術計算を高速化することは性能面・消費電力面で有力な解決策とみられているが、計算を行うためにはそのための回路設計が必要であり、さらに大規模な計算ならば複数のFPGAやボードにまたがった回路設計が必要となることがハードルになっていた。本研究ではこれらの諸問題を解決することを目標としており、26年度には、1. 25年度に開発した回路の自動分割手法の改良、2.高位合成によってC言語などの高級言語を用いて設計する手法の検討、3. CPU-FPGA混載型チップによるソフトウェア・ハードウェア協調処理手法の検討、4.実効性能の低下を防ぐためのメモリアクセスのチューニング手法の検討、5.実システムの運用へ向けた部分再構成手法の検討、などを行い、それぞれ一定の成果を得た。特に、2.については従来、研究グループ内で開発された設計ツールのみを使用していたが、26年度から商用設計ツールも導入し、さらに研究を加速している。3.については26年度から開始し、順調に進捗している。また、4.は26年度に新たにツールを開発したものであるが、流体計算に限らずさまざまなアルゴリズムの実装に適用可能と考えられ、27年度も改良を行っていく予定である。本研究課題では、多数のFPGAによって構成されるマルチFPGAシステムを用いて、計算流体力学の数値計算を高速化するための研究を行った。マルチFPGAシステムにおける演算パイプラインの設計を自動化するために26年度までに開発したマッピングツールを改良し、FPGA間の高速シリアルリンクを駆動するSerDesとのインタフェイスが生成できるような仕組みを実装した。このSerDesインタフェイスには演算器間を結ぶデータパスを複数の仮想チャネルとして、ひとつのSerDesインタフェイス上でマルチプレクスして送受信する仕組みが含まれており、簡単な変更で新たなFPGAやボードに対応することができる。しかし、計算流体力学のコード全体をハードウェア実装することは現実的でないため、主要なサブルーチンを高位合成によってFPGAのロジック上に実装し、通常のコンパイラによってコンパイルされたオリジナルのコードからその回路を呼び出す手法を開発した。この手法はマルチFPGAシステムで動作するには至っておらず、Zynq SoC上のARMプロセッサとFPGAロジックで動作しており、また、設計手法もいまのところ完全な自動化には至っていないものの、基本的にはハードウェア記述言語による設計は必要なく、元のソースコードを元に徐々に移行することが可能になるため、FPGAによるアクセラレーションの導入の容易化に大きく貢献することができる。また、数値計算のためのコードの多くはFortranで記述されており、前述の高位合成による設計手法でも、ハードウェア化するサブルーチンはいったんC言語に書き直している。この問題を解決するため、FortranソースコードからLLVM IRを経て直接HDLを生成する高位合成系の開発を進め、ターゲットのFaSTARのコードのうち、多くの部分が合成可能になった。

マルチFPGAシステムへの回路の実装については、25年度から開発しているツールを引き続き発展させ、FLOPS-2DのFPGA上に構成する回路の自動生成を目指して開発を続けている。また、ハードウェアに計算アルゴリズムを実装する際に問題となるメモリアクセスの性能について見積もる手法を検討し、ツールを開発した。これらにより、不規則メモリアクセスを伴う数値計算アルゴリズムのマルチFPGAシステムへの実装に際しての基本的な手法の開発は順調に進んでいるといえる。Fortranからのデザインエントリが懸案事項であったが、Fortranベースの高位合成ツールであるFortRockの開発を開始した。高位合成ツールの開発は決して簡単ではないが、JavaRock-Thrashの開発によって得られた知見を活かし、プロジェクト完了までにはある程度実用化できる見込みである。また、Cベースの商用高位合成ツールによる数値計算アクセラレータの実装についても平行して検討を行っており、ここから得られる知見をFortranからのデザインエントリにもフィードバックすることが可能である。したがって、高位合成技術の応用についても順調に進んでいるといえる。センター運用などを可能にするための要素技術としては、部分再構成の応用について一定の成果を得るとともに、CPU混載型のFPGA (Xilinx社Zynq SoC)による実装に着手した。マルチFPGAシステムではユーザ間やプロセス間のリソース管理が大きな課題であるが、各FPGA内部にCPUを持つ構成にすることでこの問題の改善につなげることができると考えられ、これも順調な進捗であると考えている。また、JAXAではFaSTARの詳細な性能プロファイリングを進めており、27年度の最終的な性能評価に向けての準備が整ったといえる。計算機システム2年目が終了し、ここまで順調に進んできているので、成果物の統合などを行いながら最終年度の研究を進めていきたいと考えている。具体的には、農工大で開発しているFortranベースの高位合成ツールと琉球大で開発しているマルチFPGAシステムのためのフレームワークの統合や、これまでFLOPS-2Dベースで進めてきた開発の成果物と慶應大で進めているZynq SoCによる実装成果を合わせることで、システムの実用化にむけた取り組みを行う。また、JAXAでのFaSTARプロファイリングの結果を踏まえて最終的な性能評価などを行っていく予定である。研究実績の概要で述べた通り、高位合成、FPGAの部分再構成、回路分割といった基本的な手法の開発は計画通りに進捗している。高位合成については農工大のチームで開発中のJavaRock-Trashを用いて、Javaで書きなおした流体計算のコードがFPGA上で動作することを確認した。
連続関数に対するFourier変換の高速高精度算法の開発

本研究の実績の概要は以下の2点である.○振動型DE公式の改良振動型DE公式の改良として,新たにFourier変換に対するDE公式の提案を行った.このFourier変換に対するDE公式は,連続関数に対するFourier変換を高精度で効率よく計算するものである.この新しい公式は,収束の遅いFourier変換や特異点のある関数のFourier変換なども計算でき,応用範囲の広いものである.具体的な計算では,12桁精度の128点のFourier変換に対して新しい方法は従来の方法に比べて数十から数百倍の速度で実行できることを確認した.この成果は,Publ.RIMSの論文で発表した.○連続Euler変換によるFourier変換の計算法まず,連続Euler変換の重みの改良についての考察を行った.その結果,精度に関しては従来の改良された重みの連続Euler変換を大きく上回る改良は不可能であるが,変換の適用範囲を広くする連続Euler変換の改良は可能であることがわかった.この連続Euler変換と高性能のFFTルーチンを組み合せることで,特異性のない全無限区間の収束の遅いFourier変換の計算を高速高精度で行うことが可能になる.そこで,FFTルーチンの性能チューニングを行い,連続Euler変換によるFourier変換の計算ルーチンの開発を行った.このルーンは,今後一般に公開する予定である.本年度は,振動型DE公式を改良して,FFT等を用いる従来の方法では計算困難なタイプのFourier変換に応用することを研究目的とした.振動型DE公式の改良に関して,振動型DE公式の一般化を行い,Fourier変換に対するDE公式を導出し,計算の効率化のためのDE変換の調整を行った.さらに,このFourier変換に対するDE公式に含まれる,不等間隔データの離散Fourier変換について,実際の計算機上での計算の高速化を施した.このFourier変換に対するDE公式は,端点に特異性のある関数や収束の遅い関数のFourier変換の計算に対して特に有効であり,この場合従来の方法と比較しておよそ数十倍から数百倍の計算時間の短縮が可能となることを示した.また,sinc近似を用いた積分変換に対する新たな公式の提案も行い,その特殊例として,もう一つのFourier変換に対するDE公式が導かれることを示した.今後,この二つの公式の比較および関連性について考察する予定である.本研究の実績の概要は以下の2点である.○振動型DE公式の改良振動型DE公式の改良として,新たにFourier変換に対するDE公式の提案を行った.このFourier変換に対するDE公式は,連続関数に対するFourier変換を高精度で効率よく計算するものである.この新しい公式は,収束の遅いFourier変換や特異点のある関数のFourier変換なども計算でき,応用範囲の広いものである.具体的な計算では,12桁精度の128点のFourier変換に対して新しい方法は従来の方法に比べて数十から数百倍の速度で実行できることを確認した.この成果は,Publ.RIMSの論文で発表した.○連続Euler変換によるFourier変換の計算法まず,連続Euler変換の重みの改良についての考察を行った.その結果,精度に関しては従来の改良された重みの連続Euler変換を大きく上回る改良は不可能であるが,変換の適用範囲を広くする連続Euler変換の改良は可能であることがわかった.この連続Euler変換と高性能のFFTルーチンを組み合せることで,特異性のない全無限区間の収束の遅いFourier変換の計算を高速高精度で行うことが可能になる.そこで,FFTルーチンの性能チューニングを行い,連続Euler変換によるFourier変換の計算ルーチンの開発を行った.このルーンは,今後一般に公開する予定である.
半磁性半導体メゾスコピック粒子の磁気光物性

半磁性半導体は、Cd_1- _XMn_XTe、Cd_1- _XMn_XSeなどの磁性イオンを含む半導体であり、磁気光学的性質が著しい物質である。この物質の微粒子効果を見るために、Cd_1- _XMn_XSeをSi0_2中に埋め込んだものを作製し、その磁気光学的性質を調べた。この系では、微粒子中で、励起子が、Mnイオンと交換相互作用を行う結果、巨大なゼーマン効果、励起子の磁気ポーラロン効果などに、特有な微粒子物性が現れる。粒径や微粒子中の磁性イオンの濃度を変化させて、その磁気光物性を測定した。RFスパッター法により、Si0_2にCd_1- _XMn_XSeをドープした薄膜を作り、熱処理の時間と温度を変えることにより、様々な粒径の微粒子を作製した。透過電顕によって観察した微粒子像では、Si0_2との境界が、明瞭に識別できるほぼ球形のCd_1- _XMn_XSe微粒子の成長が確認される。格子縞は(110)面によるもので、縞の間隔は4.3Aで、バルク結晶のばあいの面間隔とほぼ一致する。微粒子内の格子の乱れはほとんどなく、歪や欠陥の少ない単結晶のCd_1- _XMn_XSe微粒子ができていることが確認される。格子縞の数より、粒径はほぼ200Aであることがわかる。各試料における微粒子の平均粒径は、X線回折線の幅より、Scherrerの式を用いて算定したが、これらは20300Aの範囲にあった。半磁性半導体微粒子は、交換相互作用の働く0次元励起子系を実現する。励起子エネルギーの粒径依存性は、ゼロ磁場においては、平均粒径が210Aから65Aに減少する間に、18meVエネルギーが上がり、励粒子閉じ込め効果の計算とよく一致する。7テスラの磁場を印加すると、210Aの粒径では55meVの低エネルギーシフトが見られ、巨大ゼーマン効果が現れていることがわかる。一方、65Aの粒径では、10meVのシフトとなり、粒径の減少につれて、ゼーマンシフトは減少する傾向にある。これは、微粒子中に含まれるMnイオンの数を考慮したg値でほぼ説明がつくが、磁場依存性より、微粒子内でのMnイオン対の生成が増大していることが分かる。
部分因子環の幾何学的表現とその応用に関する研究

研究期間の間,私は次の3つの結果を得た.(1) II_1型部分因子環を用いたII_1型因子環に含まれるユニタリ群の幾何学的表現を構成した.(2)部分因子環に付随するQ-systemに対して,deviationの方法によるコホモロジー群を3次まで定義した.(3) Argerami-Stojanoffによって導入された部分因子環のJones towerに対するWeyl群の増大列の新しい例を構成し,多くの場合,このWeyl群は自明になることを示した.研究期間の間,私は次の3つの結果を得た.(1) II_1型部分因子環を用いたII_1型因子環に含まれるユニタリ群の幾何学的表現を構成した.(2)部分因子環に付随するQ-systemに対して,deviationの方法によるコホモロジー群を3次まで定義した.(3) Argerami-Stojanoffによって導入された部分因子環のJones towerに対するWeyl群の増大列の新しい例を構成し,多くの場合,このWeyl群は自明になることを示した.本年度は修士課程の学生との共同研究として,D2n-subfactor planar algebraから3次元多様体の位相不変量を構成した.具体的な方法としては,Lickorishによる線形スケインの理論をD2n-subfactor planar algebraから得られる極小射影のなすテンソル圏(これはリボン圏である)の場合に拡張し,Lickorishの方法と同様にして3次元多様体のDehn手術表示を利用して位相不変量を構成した.この量が実際に位相不変量であることは,Kirby移動で不変であることを示せばよいが,これらはhandle slide propertyとkilling propertyを証明することにより得られる.結果として,D2n-subfactor planar algebraから得られる極小射影のなすテンソル圏はモジュラー圏であることも示された.与えられた3次元多様体の位相不変量を計算するためには,極小射影のテンソル積分解を与える射を具体的に記述しなければならないが,すべてを得るには至らなかった.また,既存の量子不変量との関係もまだわかったおらず,これらの点については引き続き研究をしていく.また,subfactorの幾何学的表現論についての研究を行った.幾何学的表現論の基本的な結果として,Borel-Weil-Bottの結果がある。これをC*一環の言葉に直す作業をまず行った.その過程でBeltita-Galeによる先行結果が有効なアプローチであることを知り,彼ら結果を精査することとなった.彼らの結果はC*-環の表現に対するBorel-Weil-Bottの定理とも言えるものであり,subfactorの幾何学的表現論に適用できる可能性があると思われる.これらについては今後の研究課題である.前年度に引き続き,部分因子環の幾何学的実現についての研究を行った.手法としては,Beltita-Galeによる条件付き期待値を持つC*-環の包含関係B⊂Aの再生核ヒルベルト空間上への表現をvon Neumann環の場合に適応した.その結果,部分因子環N⊂Mの場合にも,この手法は有効であることがわかり,N⊂Mの再生核ヒルベルト空間上への表現を得ることができた.Beltita-Galeによって指摘されているように,この再生核ヒルベルト空間に対してN⊂Mの条件付き期待値Eの(Mの可逆元による)similarity orbit上のvector bundle上へのbundle homomorphismが存在することが知られている.一方で,このようなsimilarity orbit上のvector bundleについてはAndruchow-Stojanoffらによる結果が知られており,特に,Jones指数が有限かつ部分因子環が既約である場合には,Jones projectionのsimilarity orbitは対応する条件付き期待値のsimilarity orbitのcovering spaceである.結果として,部分因子環N⊂MはJones projectionのsimilarity orbit上のvector bundleへの幾何学的実現を持つことがわかった.先に述べたsimilarity orbitの被覆変換群はWeyl群と呼ばれており,Jones指数が4未満の場合には自明となることがArgerami-Stojanoffの結果によって知られている.このWeyl群自体は非常に弱い不変量であり,Jones指数が4未満の場合を判別する不変量への拡張が必要とされるが,これは次年度以降の研究とすることになった.Posthumaはループ群を用いた3次元Chern-Simons量子場の理論の構成の際に,Chern-Simons平坦接続のなすモジュライ空間上の切断上に部分因子環N⊂Mを構成した.この手法と上述の手法をうまく組み合わせることにより,部分因子環の幾何学的実現についてより精密な分析ができるものと期待される.本年度は昨年度に引き続き,部分因子環のコホモロジー理論の構築ついて研究を行った.詳細を以下に述べる.部分因子環の2次コホモロジーという考えは,泉-幸崎によって導入された.これは,部分因子環の特徴づけであるQ-systemと呼ばれる対象に対して定義されるものであり,作用素環の観点から見て,自然なものである.実際に部分因子環が有限群作用による接合積から得られる場合には,2次コホモロジーはその群の2次コホモロジー群を与える.しかしながら,Q-systemに対するコホモロジーは,2次の場合にのみ定義されており,Jones指数が有限の場合には有限集合となるが,一般に群にはならない.一方,Q-