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有機コバルト錯体結晶と各種小分子との分子間固相・結晶相光反応

平面配位子に嵩高いフェニル基を有する各種の2-置換エチル並びに3-置換プロピルコバロキシム錯体を合成し、空気下に固相光反応を検討したところ固相特異的な異性化を伴った酸素挿入反応が起こることが分かった。この固相特異的な反応に及ぼす置換基の効果を検討したところ、β位並にγ位にPhenyl基、Phenoxy基などの嵩高くラジカルを安定化するような基が結合している錯体の場合は効率よく上記の異性化を伴った酸素挿入反応が進行し、また、ラジカルを安定化してもその置換基が小さいかCo-C結合を安定化するような性質をもつ(例えばCNやCOOMe)場合は異性化してα錯体は生成するが酸素挿入反応の効率は良くないこと、また、ラジカルを安定化する性質を持たない錯体の場合には酸素挿入反応は全く起こらないことが判明した。反応速度は基本的には反応基周りの空間の広さに支配されること、また、ピリジン系軸配位子の場合には、軸配位子の塩基性により制御でき、塩基性が小さいほど反応速度は大きいこと並びにその理由を結晶構造に基づいて明らかにした。ついで、各種の光学活性軸配位子を配位させて不斉な結晶格子を構築した、各種3-Phenylpropyl錯体を用いて同上の反応を検討し、それらの反応生成物をdimethylphenylphosphineで'元してアルコールに導きキラルカラムを用いたHPLCで不斉選択的反応の可否および不斉選択率を調べたところ、検討した全ての系で不斉選択的酸素挿入反応が起こることが判明した。特に、(S)-2-amino-3-methylbutanolを配位した錯体では高い不斉選択率74%eeで(R)-1-Phenylpropanolを生成することがわかった。ラジカル中間体を経由する反応にも拘わらず、高い不斉選択性がもたらされたことは、注目すべき事実であり、固相反応の優れた特徴ということができる。H_2及びNOの固相光反応でも興味ある結果が得られているが、紙面の都合で省略する。先に、平面配位子に嵩高いフェニル基を導入した2-allyloxyethylcobaloxime錯体を空気下可視光を照射すると異性化を伴って酸素が挿入するという予備的な知見が明らかになっていた。そこで、平面配位子に嵩高いフェニル基を有する各種の2-置換エチルならびに3-置換プロピルコバロキシム錯体を合成し、この固相特異的な、異性化/酸素挿入反応に及ぼす置換基の効果を検討したところ、β位並びにγ位にフェニル基、フェノキシ基などの嵩高くラジカルを安定化するような基が結合している錯体の場合は効率よく上記の異性化を伴った酸素挿入反応が進行し、また、ラジカルを安定化してもその置換基が小さいかCo-C結合を安定化するような性質を持つ(たとえば、CNやCOOMe)場合は異性化してα錯体は生成するが酸素挿入反応の効率はあまり良くないこと、また、ラジカルを安定化する性質を持たない錯体の場合には酸素挿入反応は全く起こらないことが明らかになった。また、キラルな軸配位子をchiral handleとして不斉な結晶格子を構築した場合には不斉選択的な酸素挿入反応が進行することを確認した。一方、分子の小さな分子状水素の反応の場合、平面配位子の置換基が小さいメチル基の場合でも反応は進行し還元生成物が得られた。この反応では顕著な圧力効果並びに顕著な温度効果が観測された。

加圧や加温が結晶格子内への水素分子の進入を促進していると解釈される。ところが、この反応の場合、平面配位子を嵩高いフェニル基を導入すると反応が起こらなくなることが明らかとなった。光照射により発生したアルキルラジカルの近傍に引き抜きやすい水素原子が存在することが本反応の必須条件であることを示唆していると思われる。昨年度までの研究で、軸配位子としてピリジンを、平面配位子に嵩高いフェニル基を有する各種の2-置換エチルならびに3-置換プロピルコバロキシム錯体の空気下における固相光反応を検討し、反応に及ぼすアルキル基上の置換基の効果を明らかにした。すなわち、ω位にかさ高くラジカルを安定化し、また、Co-C結合を不安定化する置換基を有するコバロキシム錯体の場合は効率よく異性化を伴った酸素挿入反応が進行し、ラジカルを安定化してもその置換基が、Co-C結合を安定化するような性質を持つ場合には異性化した段階で反応が停止し酸素挿入反応が進みにくいことを明らかにした。今年度は、まず、(1)アキラルな軸配位子の構造を変えた各種の錯体の反応を検討した結果、反応速度は基本的には反応基周りの反応空間の広さに支配されること、また、ピリジン系軸配位子の場合には、軸配位子の塩基性により制御でき、塩基性が小さいほど反応速度は大きいことを明らかにした。またその理由を結晶構造に基づいて明らかにした。(2)ついで、各種の光学活性軸配位子を配位した3-フェニルプロピル錯体を用いて異性化を伴った酸素挿入反応を検討し、反応生成物をdimethylphenylphosphineで還元しアルコールに導きキラルカラムをもちいたHPLCで不斉選択的反応の可否および不斉選択率を調べた。検討した全ての系で不斉選択的酸素挿入反応が起こることを明らにした。特に、(S)-2-amino-3-methylbutanolを配位した錯体では高い不斉選択率74%eeで(R)-1-Phenylpropanolを生成することがわかった。ラジカル中間体を経由する反応であるにもかかわらずこのような高い不斉選択性がもたらされたことは、注目すべき事実であり、固相反応の優れた特徴ということができる。
音声中の感情と話者性を制御できる拡張ボルツマン分布に基づく確率モデル

本研究では独自に拡張するボルツマン分布に基づき、音声中の発話者や発話内容、発話者の感情などを同時に推定するフレームワークについて検討する。平成30年度では、まず音声モデリングの精度向上の基礎実験として、制限ボルツマンマシンを独自に拡張したモデルを3つ新たに提案し、それぞれについて定式化、モデル実装、モデル構築、および評価実験を行った。1つ目は音声の複素スペクトルを直接表現する複素制限ボルツマンマシンであり、従来の実数値を表現する制限ボルツマンマシンと比べて高い精度で音声のエンコード(符号化)とデコード(復号化)が可能であることを実験的に示した。さらに、複素制限ボルツマンマシンに対して自己回帰項を追加したモデル(自己回帰複素制限ボルツマンマシン)を用いて複素スペクトル系列を表現する手法を提案し、従来よりも少ない数の隠れ素子数で同等の性能を持つことを示した。また最後に、実系列データ中の長期的な依存関係を捉えるため、長・短記憶構造を持つ制限ボルツマンマシンの拡張モデル:LSTBM(long-short term Boltzmann memory)を提案した。これはRNN (recurrent neural network)の一種であるLSTM (long-short term memory)に着想を得たものであり、LSTMにおいて各隠れ素子が確率的に発火するモデルである(つまり、LSTMを包含する表現)であることを示した。実験では従来の制限ボルツマンマシンや単純な系列表現拡張であるコンディショナル制限ボルツマンマシンと比較して大幅な精度向上が見られ、本研究に関して2019年日本音響学会粟屋潔学術奨励賞を受賞した。平成30年度では論文誌1件、国際会議3件、国内研究会7件、解説記事1件の研究発表と、学術奨励賞1件を受賞し、対外的な進捗状況としては概ね良好である。研究の進捗状況としては、基礎モデルの検証が重要であると判断し、当初平成31年度と平成32年度に実施予定であったボルツマンマシンの複素拡張と系列表現拡張について基本的な定式化と基礎的な動作確認を行った。また、未発表であるが適応型制限ボルツマンマシンを用いた感情変換に関する基礎的な実験を実施した。具体的には、発話者を固定して喜怒哀楽平静の5感情を含む感情音声データセットを用い、32次元のメルケプストラム音響特徴量を可視素子、5次元の感情を示すone-hotベクトルを適応素子として隠れ素子数32のボルツマンマシンを訓練し、入力と異なる感情素子を与えて感情変換を試みた。この結果、入力音声の感情とあまり変わらない音声が得られた。基本周波数などの韻律情報が特定の感情を示す重要な特徴量であると考え、続いて基本周波数とその動的特徴量を可視素子に加えて学習させたところ、多少変化が見られたが、自然音声とかけ離れた音声が得られた。前述のように、同一話者による感情音声変換の基本的な実験を実施したところ、主観的に十分満足のいく品質の音声が得られなかった。この主な原因として、1)使用した音声データセットは各感情ごとに20単語の音声しか含まれないため、適切に学習させるためには不十分な数であること、2)韻律情報を表す特徴量として基本周波数のみでは不十分であること、3)適応型制限ボルツマンマシンでは各感情に対してスペクトル基底の単純な線形変換で感情音声を表現しているが、そのモデル化が不十分であることなどが考えられる。それぞれに対する今後の研究方針として、1)十分な量の音声データセットを利用する(例えば東京工科大学のプロジェクトが公開している感情評定値付きオンラインゲーム音声チャットコーパスなど)またはプロのアクターを招聘して感情音声を録音する、2)基本周波数のWavelet特徴量を用いることで基本周波数の時間変化を細かく表現する、3)モデルを多層化したり、変分オートエンコーダを利用するなど非線型変換に基づく処理を加えることを検討している。また、上記によって感情音声変換を動作確認した後、複数話者を用いた話者と感情の同時変換、複素制限ボルツマンマシンやLSTBMによる精度向上を試みる。

平成30年度では論文誌1件、国際会議3件、国内研究会7件、解説記事1件の研究発表と、学術奨励賞1件を受賞し、対外的な進捗状況としては概ね良好である。研究の進捗状況としては、基礎モデルの検証が重要であると判断し、当初平成31年度と平成32年度に実施予定であったボルツマンマシンの複素拡張と系列表現拡張について基本的な定式化と基礎的な動作確認を行った。また、未発表であるが適応型制限ボルツマンマシンを用いた感情変換に関する基礎的な実験を実施した。具体的には、発話者を固定して喜怒哀楽平静の5感情を含む感情音声データセットを用い、32次元のメルケプストラム音響特徴量を可視素子、5次元の感情を示すone-hotベクトルを適応素子として隠れ素子数32のボルツマンマシンを訓練し、入力と異なる感情素子を与えて感情変換を試みた。この結果、入力音声の感情とあまり変わらない音声が得られた。基本周波数などの韻律情報が特定の感情を示す重要な特徴量であると考え、続いて基本周波数とその動的特徴量を可視素子に加えて学習させたところ、多少変化が見られたが、自然音声とかけ離れた音声が得られた。前述のように、同一話者による感情音声変換の基本的な実験を実施したところ、主観的に十分満足のいく品質の音声が得られなかった。この主な原因として、1)使用した音声データセットは各感情ごとに20単語の音声しか含まれないため、適切に学習させるためには不十分な数であること、2)韻律情報を表す特徴量として基本周波数のみでは不十分であること、3)適応型制限ボルツマンマシンでは各感情に対してスペクトル基底の単純な線形変換で感情音声を表現しているが、そのモデル化が不十分であることなどが考えられる。それぞれに対する今後の研究方針として、1)十分な量の音声データセットを利用する(例えば東京工科大学のプロジェクトが公開している感情評定値付きオンラインゲーム音声チャットコーパスなど)またはプロのアクターを招聘して感情音声を録音する、2)基本周波数のWavelet特徴量を用いることで基本周波数の時間変化を細かく表現する、3)モデルを多層化したり、変分オートエンコーダを利用するなど非線型変換に基づく処理を加えることを検討している。また、上記によって感情音声変換を動作確認した後、複数話者を用いた話者と感情の同時変換、複素制限ボルツマンマシンやLSTBMによる精度向上を試みる。概ね計上した通りに助成金を使用したが,他研究助成金により主観評価実験に掛かる経費(人件費・謝金)を賄うことができたため,人件費・謝金が削減された。この差額は翌年度以降の主観評価実験,物品購入費用として使用する予定である。
難聴・平衡障害を呈し、単一遺伝子異常が想定されるマウスの内耳の生理形態的特徴

ヒト内耳における聴覚・平衡機能のメカニズムの解明には、難聴、平衡障害を呈する実験動物の蝸牛・前庭の生理機能・組織学的検討が必要である。本研究では東京大学医科学研究所で得られた突然変異マウスで11番染色体上の単一遺伝子異常が想定されるマウスの内耳の生理機能・形態について検討した。内耳の聴覚機能検査としてAuditory Brainstem Responseを施行し、このマウスの出生直後からの高度の聴覚障害が同定された。内耳の形態としては、蝸牛・前庭ともに主として感覚細胞の頂部構造に異常が認められ、蝸牛では外有毛細胞の感覚毛の形成障害と変性、前庭では耳石器の感覚細胞の感覚毛の形成障害と球形嚢の感覚細胞の変性が主要所見であった。また、球形嚢の耳石の変性は耳石の内部構造が消失する特徴的な形態を示すことが判明した。中枢神経系の組織学的検索では、異常所見は認められず、当該マウスで観察される難聴、平衡障害の責任病巣は中枢神経系によるものではなく、内耳障害に由来するものと考えられた。このマウスは11番染色体上の極めて限局した部位の障害であることがすでに確認されており、今後は、原因遺伝子の単離、クロ-ニングによって、マウス内耳障害の分子レベルでの解明、また、マウスとヒトの染色体のホモロジ-から、ヒト内耳感覚細胞の形成に関与する遺伝子ならびにヒトにおける難聴、平衡障害の遺伝子レベルでの解明の端緒となると考えられる。11番染色体上の単一遺伝子異常が測定されているマウスの内耳の機能・形態について研究を行っている。平成元年度の研究では、Auditory Brainstem Response(ABR)を用いた聴覚検査によって、当該マウスの高度の聴覚障害が同定された。蝸牛の微細構造の検討からは、感覚毛の正常な発達の障害、内・外有毛細胞の変性・消失が主要な形態学的変化であると判明した。また、その変性はクチクラ板において最初に出現した。前庭の形態異常は、球形嚢に最も早期にかつ高度に出現するが、卵形嚢・膨大部の感覚細胞にも変性・消失が観察された。前庭の微細構造上の特徴としては、加齢に伴う変化としてヒト・実験動物で観察される内部が空洞化するという耳石の変性がみられた。また、耳石の形態は正常であっても元素分析では、球形嚢においてはCaの存在が減少していることが判明した。さらに、変性を呈する感覚細胞質内には層状構造あるいは点状の細胞内封入体が同定された。この微細構造は他の実験動物ではアクチン由来として報告されている細胞内封入体の類似点がみられた。今後の研究のポイントとしては、蝸牛・前庭の細胞変性をきたす原因物質の同定の為に、神経細胞を構成する各種の物質に対する免疫組織学的研究を遂行することであると考えている。難聴・平衡障害のモデル動物として、C3H/Heの突然変異で11番染色体上の単一遺伝子異常が判明しているマウス内耳の生理・形態的特徴について研究した。このマウスのABR(Auditory Brainstem Response)は出生10日より無反応であり、高度の聴覚障害が出生早期よりみられる。蝸牛の形態的特徴としては内・外有毛細胞の細胞体は成熟するにもかかわらず、外有毛細胞の感覚毛は正常形態を呈するまでにはいたらない。その後、外有毛細胞ついで内有毛細胞の変性が進行するが血管条は比較的良好に保存される。このマウスは首ふり・旋回運動・後退り・多動などの運動異常を示し、温水中では全て旋回しながら沈み、平衡障害の存在が想定される。中枢神経系の組織学的所見では前庭神経核以上には異常は同定されていない。前庭の組織所見では、生後10日でほぼ正常に発達した半規管・耳石器の形態を観察することができ、膨大部ならびに卵形嚢・球形嚢の感覚細胞の細胞体にも大きな異常はみられない。

しかし、感覚毛の配列異常がみられる有毛細胞が観察される。出生15日後より球形嚢の感覚細胞は変性・減少し、球形嚢の耳石器も早期に変性・消失する。一方、卵形嚢の感覚細胞の変化は球形嚢よりは軽度である。このマウスの内耳形態異常はNeuroepithelialタイプに属するものと考えられる。また、単一突然変異遺伝子の表現型としての主要な内耳形態異常が、感覚毛を含む感覚細胞頂部の表面構造の変化であることが想定される。ヒト内耳における聴覚・平衡機能のメカニズムの解明には、難聴、平衡障害を呈する実験動物の蝸牛・前庭の生理機能・組織学的検討が必要である。本研究では東京大学医科学研究所で得られた突然変異マウスで11番染色体上の単一遺伝子異常が想定されるマウスの内耳の生理機能・形態について検討した。内耳の聴覚機能検査としてAuditory Brainstem Responseを施行し、このマウスの出生直後からの高度の聴覚障害が同定された。内耳の形態としては、蝸牛・前庭ともに主として感覚細胞の頂部構造に異常が認められ、蝸牛では外有毛細胞の感覚毛の形成障害と変性、前庭では耳石器の感覚細胞の感覚毛の形成障害と球形嚢の感覚細胞の変性が主要所見であった。また、球形嚢の耳石の変性は耳石の内部構造が消失する特徴的な形態を示することが判明した。中枢神経系の組織学的検索では、異常所見は認められず、当該マウスで観察される難聴、平衡障害の責任病巣は中枢神経系によるものではなく、内耳障害に由来するものと考えられた。このマウスは11番染色体上の極めて限局した部位の障害であることがすでに確認されており、今後は、原因遺伝子の単離、クロ-ニングによって、マウスの内耳障害の分子レベルでの解明、また、マウスとヒトの染色体のホモロジ-から、ヒト内耳感覚細胞の形成に関与する遺伝子ならびにヒトにおける難聴、平衡障害の遺伝子レべルでの解明の端緒となると考えられる。
複素領域での偏微分方程式の特異点の研究

1.2つの常微分方程式の同値性は,しばしば解析的変換を用いて示される。この解析的変換を用いる方法を偏微分方程式の同値性の研究に適用すると,一般的には,その変換の関数は無限変数をもつ。この無限変数をもつ変換の方程式の研究を行い,その形式解の存在や収束性に関して良い結果を得た。さらに,適当な無限変数の正則関数の空間を設定すれば,縮小写像の原理を使って解くことが出来ることも示した。2.形式級数のmulti-summabilityの理論を研究し,常微分方程式の摂動と考えられる非線型偏微分方程式の形式級数解がmulti-summable.であることを示した。4.一般の形の非線型偏微分方程式に対して,対数的特異点をもつ特異解の構成を行った。非線型波動方程式に対しては,既に山根英司によって得られていた。その一般化である。5.複素領域における偏微分方程式の解の特異点の漸近挙動を研究した。あるクラスの非線型偏微分方程式の特異点をもつ解の挙動がMellin型の積分で表示される関数を用いて漸近展開されることを示した。また,各項と剰余項のGevrey型の評価を導いた。6.p楕円型方程式の球対称解の満たす非線型常微分方程式の解の特異性を2変数のBriot-Bouquet型定理に帰着して記述した。関連して,非零のCauchyデータをもつ局所解の一意性を示した。7.実解析的パラメタを持つ超函数に関する定数係数無限階楕円型作用素によるある種の割り算定理を証明した。その一般化である。2.形式級数のmulti-summabilityの理論を研究し,常微分方程式の摂動と考えられる非線型偏微分方程式の形式級数解がmulti-summableであることを示した(大内)。3.解析的特異性をもつ局所解の構成を非線形確定特異点型の偏微分方程式の正則解の構成に帰着した。また,L.Paredesと共同で非線形4階のp楕円型偏微分方程式の1次元モデル常微分方程式に対し,局所解の構成が帰着される非線形確定特異点型偏微分方程式を求め,正則解の構成を考察した(内山)。4.正の定符号型の超関数について研究し,Fourier-ultra hyperfunctionに対するBochner-Schwartzの定理,および,正の定符号型超関数の超局所解析性の伝播についての結果を得た(吉野)。5.解析的カテゴリにおけるある種の核定理を得た。その際,佐藤超函数のなす空間には通常の意味の位相は入っていないが,定義正則函数の空間を使った半連続性という概念を連続性の代わりに用いた(岡田)。6.非線型波動方程式を含むある種の非線型偏微分方程式の初期値問題を大域的に調べた.すなわち,増大度条件付の実解析関数の空間において,解が一意に存在することを証明し,解のlifespanの下からの評価を与えた(山根)。今年度は,変換の方程式で無限変数をもつものの研究を行い,その形式解の存在や収束性に関して良い結果を得た。(田原)2.複素領域における偏微分方程式の解の特異点の漸近挙動を調べた。あるクラスの非線型偏微分方程式に対し,その解の特異点の挙動がMellin型の積分で表示される関数を用いて記述されること,および,解と漸近挙動を記述する関数との違い(残余項)がGevrey型評価を持つことが示された。(大内)3.p楕円型方程式の球対称解の満たす非線型常微分方程式の解の特異性を2変数のBriot-Bouquet型定理に帰着して記述した。(内山)

5.解析的カテゴリにおけるある種の核定理に関して,解析函数のなす空間から佐藤超函数のなす空間への半連続性の条件を弱めることができた。その際に,曲面ラドン変換を用いた写像の核の構成を用いた。(岡田)6.あるクラスの非線型偏微分方程式の特異解を組織的に構成する方法を見出した。最も特異な項の形を決定するのは比較的容易である.剰余項はある種の非線型フックス型偏微分方程式の解として与えられる。(山根)1.2つの偏微分方程式の変換の方程式(coupling equation)は,一般には無限個の変数が現れる。この方程式の新しい取り扱い方を見つけた。適当な無限変数の正則関数の空間を設定すれば,coupling equationは縮小写像の原理を使って解くことが出来る,というものである。これに関連して,無限変数の正則関数の一般論の建設を試みた。(田原)2.一般の形の非線型偏微分方程式に対して,対数的特異点をもつ特異解の構成に成功した。非線型波動方程式に対しては,既に山根英司によって得られていた。その一般化である。(田原・山根)3.複素領域における偏微分方程式の解の特異点の漸近挙動をより詳しく研究した。あるクラスの非線型偏微分方程式の特異点をもつ解の挙動がMellin型の積分で表示される関数を用いて漸近展開されることを得ていたが,それを更に進めてその特別な場合は漸近展開がGevrey型評価の整級数となることを得た。(大内)4.いままで研究してきた動径方向のp-ラプラス方程式にパラメータを導入して弱解の初期値問題の局所一意性の有無で分類をし,成り立たない場合にBriot-Bouquet型定理を用いて零コーシー値をもつ自明でない局所零解を構成した。(内山)5.実解析的パラメタを持つ超函数に関する定数係数無限階楕円型作用素によるある種の割り算定理を証明した。応用として,解析的カテゴリにおける核定理に関する台のある性質を示した。(岡田)
多媒体量子ナノ集積デバイスの反応拡散ダイナミクスを利用した情報処理システム

本研究では生命現象の一端を担う反応拡散メカニズムを模倣する単電子集積システムの構成法を提案した。反応拡散系を電子化するために、多数の単電子トンネル振動子をマトリクス配置して容量結合した二次元ネットワークを設計した。動作シミュレーションによれば、この系には時空間秩序をもった負のノード電位パターン(電子的な散逸構造)が発生して成長・分裂・増殖など生命的な挙動を示した。よって、この系は電子的な疑似生命体を生み出す反応拡散系である、という結論を得た。本研究では生命現象の背景にあるメカニズムと量子ナノ集積デバイスを組み合わせた新しい集積回路の構成方針を開拓する。そのために必要なデバイス要素は、多種類の量子(電子・フォトン・磁束量子など)を相互に作用させて複雑な反応拡散系を形成するための量子ナノ集積体である。このような多媒体量子ナノ集積体として、単電子振動子による非線形振動ネットワークを主体におき、その振動ダイナミクスをフォトンや磁束量子で制御するという形のシステムを考えた。第一段階として、実際の量子ナノ構造プロセスに適合する形の単電子振動子ネットワークを設計した。量子ドットと基板による単電子トンネル接合をネットワーク状にキャパシタ結合すると電子トンネルによる非線形振動を生じ、化学反応を模擬する非線形システムとなる。その動作をシミュレーションで確認するとともに、振動の非線ダイナミクスを制御するためのパラメータ設定法を開発した。次に、この単電子振動子ネットワークを外部から入射するフォトンと磁束量子で制御することの可能性を調べるため、電子以外にフォトンと磁束量子の効果を扱うことができるようにシミュレータを改良した。それによる解析の結果、単電子振動子ネットワークの動作をフォトンや磁束量子で励起できることを確認した。以上により多媒体量子ナノ集積体としての基本動作が可能なことを示した。本研究では生命現象の一端を担う反応拡散メカニズムを量子ナノ集積体上で模倣する新しい集積回路の構成法を開拓する。そのために必要なものは、電子・フォトン・磁束量子など多種類の量子を相互作用させて複雑な反応拡散ダイナミクスを発生させるための量子ナノ集積体である。シミュレーションにより、この単電子振動子ネットワークの動作をフォトンや磁束量子で変調できることを確認した。続いて、この単電子振動子ネットワークとスピンの相互作用を解析するシミュレータの開発を始めた。それにより、磁場がある状態でネットワークに外部から電子を注入したときの電子スピン状態の差異によるネットワーク動作変調の違いを調べる。スピン状態の異なる電子が単電子振動子ネットワークに与える効果を厳密に解析することは難しいので、スピン状態の差異を電子エネルギーの差異に置き換えて近似的に解析することを考えた。エネルギーの異なる電子がネットワークに与える効果は異なるので、それをもってスピン状態の異なる電子の効果とみなす。そのような方針のもとに、現在シミュレータを開発中である。本研究では生命現象の一端を担う反応拡散メカニズムを量子ナノ集積体上で模倣する新しい集積システムの構成法を提案した。反応拡散系は多くの化学反応セル---化学振動子---が集合した反応場であり、各セルは微小領域での非線形な化学振動に相当する。近接したセルどうしが物質の拡散により互に影響を及ぼして共鳴を生じ、全体として複雑な物質濃度パターンのダイナミクス(散逸構造)を生み出す。この反応拡散系を電子化するために、多数の単電子トンネル振動子をマトリクス配置して各振動子どうしを容量結合した二次元ネットワーク(電子的な反応拡散系)を設計した。単電子トンネル振動子は単独では単安定の非線形振動(弛張振動)を生じてそのノード電位を変化させる。容量結合は、時間遅れのある相互作用を生じて振動子どうしを拡散的に結びつける。単電子トンネル振動子のネットワークにおいて一つの振動子に電圧トリガを与えると、そこに電子トンネルが発生し、ノード電位の変化を通して隣の振動子の電子トンネルを誘発する。この現象が周囲に時間遅れをもって波及し、系全体として巨視的な時空間秩序をもった負のノード電位パターン---電子的な散逸構造---が生じる。その電子的な散逸構造の挙動をシミュレーション解析した。通常の反応拡散系では、化学的な散逸構造が発生し、それが成長・分裂・増殖など生命的な挙動を示す。ここで設計した系で発生する電子的な散逸構造でも、それと同様の挙動一たとえば螺旋パターンの発生と成長や分裂パターンの生成と増殖など--が見られた。この現象を「単電子振動子ネットワークは培養皿であり、散逸構造は培養皿の中で繁殖する微生物である」と見ることができる。
コレラ菌のヒト小腸粘膜への粘着現象と粘着因子に関する分子生物学的研究

大腸癌患者(2454才)から摘出した回腸あるいは空腸の小片(ホルマリン処理、未処理)を用いて、腸管病原細菌(コレラ菌、NAGビブリオ、腸炎ビブリオ、毒素原性大腸菌)の粘着部位を探索し、各々の粘着能力(その特性)を比較解析した。粘着標的は、コレラ菌とNAGビブリオの場合、(1)粘液層、(2)パイエル板上皮細胞(特にM細胞)、(3)回腸、空腸の絨毛上皮(吸収)細胞の順であった。腸炎ビブリオの場合には、粘着標的はまず(1)パイエル板上皮細胞(特にM細胞)で、(2)絨毛上皮細胞や粘液層への粘着は低い水準であった。毒素原性大腸菌(CFA/I線毛産生菌、CFA/II線毛産生菌)の場合、(1)パイエル板上皮細胞を最も効率よい粘着標的とし、次に(2)絨毛表面を粘着標的とした。粘液層への粘着は低い水準であった。いずれの菌の場合も、線毛形成は37°C20時間培養の方が37°C3時間培養より著明であった。これに対し、粘着能力と運動能力は、37°C20時間培養時より37°C3時間培養時の方が顕著であった。M細胞は、腸管感染防御機能の要であるパイエル板(リンパ小節)の上皮に存在し、腸管腔側の抗原(病原細菌)を摂取し、下方に位置するマクロファージあるいはリンパ球に抗原伝達する機能を担っている(Owenら)。今回の実験で、腸管病原細菌のヒトM細胞への粘着系を確立することができた。今後、M細胞粘着機構を明らかにし、効率良い経口コレラワクチン開発研究に成績を応用していきたい。
産業爆薬の威力評価に関する研究

産業用爆薬の主成分である硝酸アンモニウムの非理想爆轟挙動の解明のため、物性、形状の異なる5種類の試料に関して、内径4インチの鋼管試験を実施し、その起爆性及び伝爆性について検討した。その結果、粉状、低比重プリル及びマイクロプリルについて定常爆轟が得られた。これを基に、現在ANFO爆薬用に製造されているマイクロプリルについてその試験条件が爆轟特性に及ぼす影響について検討するため、薬径と肉厚を変化させて爆轟速度と爆轟圧力を測定した。爆轟速度の測定は光ファイバ-により多点計測を行なった。爆轟圧力についてはピエゾ抵抗素子を用いたマンガニン・ゲ-ジにより、爆轟衝撃によって生起した衝撃波をPMMAギャップ中を透過する衝撃波として捕らえ、インピ-ダンスマッチング法を用いることにより爆轟圧力を直接的に測定した。これらの実験結果を無限大薬径に外挿することにより、理想爆轟速度、爆轟圧力としてD=4.1km/s,P=3.5GPaを得た。一方、理想爆轟のパラメ-タ算出の為、爆轟特性計算を行ない、実験による値との比較検討を行なった。爆轟特性計算結果は、用いる高温高圧下での爆轟生成ガスの状態方程式に大きく依存するので、ここではKHT式を用いた。KHTコ-ド、BKW及びJCZ3式を用いた場合のTIGERコ-ド、COOK式を用いたDTONATEコ-ドによる計算を行なったところ、硝酸アンモニウムの爆轟速度については、BKW>KHT>JCZ3>COOKの順になった。これらの内、実験結果の外挿による理想値とはKHT式による計算結果と良好な一致が見られた。以上本研究において、産業爆薬及びその主原料の非理想爆轟特性を明らかにすることにより、これら物質の威力評価に関する実験、理論両面からの知見を得ることができた。爆薬を水中で爆発させた時の水中衝撃波面と爆発生成ガス界面の凍結像を得るために、10^<-7>秒程度の間発光するアルゴンフラッシュの開発を行い、平面衝撃波を発生させる爆薬レンズを使ってほぼ目的どおりの性能を有するフラッシュを作成することができた。また、起爆、アルゴンフラッシュの発光及びカメラのシャッターを同期させる方法として導爆線を使った手法を用い、良好な結果が得られた。予備的な実験として、理想爆轟が期待される溶填ヘキソトールの爆発時の凍結像を上記のアルゴンフラッシュ法による撮影によって得るとともに爆速をイオンギャップ法により同時測定した。その結果極めて良好な像が得られ、本研究の目的を遂行するのに十分なものであることを確認した。なお、得られた凍結像における生成ガスと水の界面の位置は水中衝撃波面での密度変化による光の屈折のため実際の位置より広がった形となっているが、これを補正するための式を導いた。また、水中に設置されたヘキソトールの理想爆轟現象とそれに伴う水中衝撃波及び爆発生成ガスの広がりを理論計算によりシミュレーションした結果と実験で得られた像を比較した結果、衝撃波及び生成ガスの広がり並びに爆層はいずれも両者の結果が一致した。非理想爆轟は爆薬側面からの希薄波の影響により起こる現象であるので、薬径大きくしたり、側面の拘束を強くすると理想爆轟に近づく。そこで、拘束の効果を調べるために、ANFO爆薬をPMMAあるいはセラミックスで拘束した場合の爆轟に対する凍結像を得て、その結果の解析を行っている。爆轟の理論計算を行うプログラムとしてはDYNA2Dコード及びTIGERコードについて検討した。TIGERコードの方が評価の経済性から見て有利と考えられるので、これに適した実験方法を新しく開発することにした。
X線マイクロCTによる放散虫３Dスキャン：新手法の確立に向けた実践的研究

本課題は,X線マイクロCTによる放散虫(ポリキスティナ)殻の3次元形態データの古生物学的記載における有用性を示し,新たな放散虫研究ツールとしての定着を目指すものである.課題の最終年度は主に下記に記す3項目を実施した.1.現生放散虫殻の形質記載:放散虫殻の有する微細構造の検討には,殻が破損していない現生の個体が適しており,成長をたどることで殻形成の順序がわかることがある.日本海の現生放散虫について研究初年度から観察を進めていたが,そのうちSpumellaria目の1種について殻の有する全ての形質を記載した.さらに複数個体の形態計測に基づいて,殻成長の過程を解明した.また採取時の水質情報から,この種に適した生息環境が明らかになった.得られた新知見は投稿論文としてまとめ,専門誌に公表した.2.3次元化処理フローの再検討:X線マイクロCTによる放散虫殻のスキャニング技術と作業フローは既に確立し,また,スキャン失敗事例の原因究明からスキャン成功率を格段に向上させていた.今年度は,これまでソフトウェアで自動的に3次元化していた処理フローを見直し,パラメーターをマニュアルで設定することで,より精細な結果を得ることが可能になった.これに従い,これまで取得されていたデータの再処理を実施した.3.3次元化形状データの発展的検討:これまで本課題では,放散虫殻の微細構造を忠実にデジタルデータとして記録することに注力してきた.発展的課題として,3次元データを基にした形状解析,特に変形に対する耐性を想定して,予察的検討を実施した.取得された3次元点群データをメッシュ化し,さらにボクセルモデルにすることで有限要素法による構造解析を可能にした.本課題は,X線マイクロCTによる放散虫(ポリキスティナ)殻の3D形態データの古生物学的記載における有用性を示し,新たな放散虫研究ツールとしての定着を目指すものである.研究初年度にあたる平成28年度は,下記に記す3項目を実施した.1.X線マイクロCTによる放散虫殻スキャニング:X線マイクロCTによる放散虫殻スキャニングは既に確立させた技術である.機器が設置されている摂南大学に赴き,2回にわたりスキャン作業を実施した.順調に作業は進み,約20個体分の3D形態データが取得された.この際,これまでの作業フローを見直し,より安定かつ迅速に作業を進めるため,独自設計による部品を新規に作製することにした.2.現生放散虫の生態観察:放散虫殻の形成順序や内部の微小な構造の生態上の機能は,殻のみの観察だけでは明らかにならない.そこで琉球大学の施設を利用し,沖縄本島沖で放散虫生体サンプリングを実施した.さらに実験室内において,新たに導入した光学顕微鏡を用いた生態観察,および長時間連続撮影システムによって生態と殻形成の関係を検討した.3.3Dデータ処理フローの構築:X線マイクロCTによって取得された3Dデータのアウトプットは,PCモニタでの表示,もしくは3Dプリンタによる拡大模型出力となる.生データ取得からアウトプットに至る3Dデータ処理法を再検討し,3Dデータ処理用のソフトウェア,PC周辺機器,および3Dプリンタを新規に導入し,新たな処理フローを構築した.平成28年度には,予定していた実施内容,(1)X線マイクロCTによる放散虫殻スキャニング,(2)現生放散虫の生態観察,そして(3)3Dデータ処理フローの構築,の全てについて順調に進めることができた.特に,研究に関連する作業フローを細部まで見直し,迅速かつ安定して研究を遂行する体制を構築したことは次年度以降,研究に大きな進展をもたらすと考えられる.研究の遂行を妨げる大きな問題は生じていないものの,新規に導入した機器類やソフトウェアについては,現時点では作業フローに組み込んだ段階で,操作の習熟が十分とは言えない.予想していた範疇ではあるが,できる限り早く習熟するため,操作を繰り返す必要がある.以上の状況から,本研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している。」と判断した.本課題は,X線マイクロCTによる放散虫(ポリキスティナ)殻の3次元形態データの古生物学的記載における有用性を示し,新たな放散虫研究ツールとしての定着を目指すものである.課題の2年目にあたる平成29年度は主に下記に記す項目を実施した.1.X線マイクロCTによる放散虫殻スキャニング:X線マイクロCTによる放散虫殻のスキャニング技術と作業フローは前年度までに既に確立した.平成29年度にはこれまでのスキャン失敗事例について原因を追究し,新たに作製した部品を試し,これによってスキャン成功率が格段に上昇することを確認した.これによって作業の効率化が図られ,また,従来より微細な組織の安定したスキャンが可能になった.2.国際研究集会における技術のアピール:本課題の前半の総括の場と定めていた第15回国際放散虫研究者集会において,本課題の技術内容と研究成果について組織委員会の協力によって特設の展示ブースを設け,ポスター,模型,CGの画像・映像展示等を駆使して報告した.この国際集会は放散虫研究に特化した極めて専門性の高いものであり,この技術の新規性と有用性を専門分野の研究者に向けて大いにアピールした.

3.現生放散虫観察:日本海の現生放散虫について前年度から観察を進め,Spumellaria目の1種について殻成長の過程が解明され,この種の生息に適した環境が明らかになった.得られた新知見については投稿原稿としてまとめ,専門誌に投稿中である.平成29年度には,本課題のハイライトのひとつに定めていた第15回国際放散虫研究者集会での成果公表があり,組織委員会の協力によって特設の展示ブースを設け,ポスター,模型,CGの画像・映像展示等を駆使して,研究成果を最大限アピールすることに成功した.また,新規作製部品によってスキャン成功率が格段に上昇することが確認できたことで,より微細な組織のスキャンにトライが可能になり,既に新規性の高い成果を得ている.さらに,前年度に実施した放散虫生体観察の結果については既に総括し,現在,学術雑誌に投稿中である.以上の状況から,本研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している。」と判断した.本課題は,X線マイクロCTによる放散虫(ポリキスティナ)殻の3次元形態データの古生物学的記載における有用性を示し,新たな放散虫研究ツールとしての定着を目指すものである.課題の最終年度は主に下記に記す3項目を実施した.1.現生放散虫殻の形質記載:放散虫殻の有する微細構造の検討には,殻が破損していない現生の個体が適しており,成長をたどることで殻形成の順序がわかることがある.日本海の現生放散虫について研究初年度から観察を進めていたが,そのうちSpumellaria目の1種について殻の有する全ての形質を記載した.さらに複数個体の形態計測に基づいて,殻成長の過程を解明した.また採取時の水質情報から,この種に適した生息環境が明らかになった.得られた新知見は投稿論文としてまとめ,専門誌に公表した.2.3次元化処理フローの再検討:X線マイクロCTによる放散虫殻のスキャニング技術と作業フローは既に確立し,また,スキャン失敗事例の原因究明からスキャン成功率を格段に向上させていた.今年度は,これまでソフトウェアで自動的に3次元化していた処理フローを見直し,パラメーターをマニュアルで設定することで,より精細な結果を得ることが可能になった.これに従い,これまで取得されていたデータの再処理を実施した.3.3次元化形状データの発展的検討:これまで本課題では,放散虫殻の微細構造を忠実にデジタルデータとして記録することに注力してきた.発展的課題として,3次元データを基にした形状解析,特に変形に対する耐性を想定して,予察的検討を実施した.取得された3次元点群データをメッシュ化し,さらにボクセルモデルにすることで有限要素法による構造解析を可能にした.本課題の研究項目,(1)X線マイクロCTによる放散虫殻スキャニング,(2)現生放散虫の生態観察,(3)3Dデータ処理フローの構築,については,平成28年度に実施した結果から大きく変更する必要はないと判断し,平成29年度は引き続き同様の内容を継続する.但し,見直した作業フローと新規に導入した機器については,円滑に進行できるかの確認や操作の習熟が必要であるため,早いうちにこれに取り組む.新規に作製した部品のCT機器へのマッチングについては,平成29年度にまず検討する点として挙げる.また,取得したスキャンデータの処理と処理データの出力は,研究成果の新規性・信頼性に直結する重要な項目である.配備したソフトウェア,および3Dモデリング設備については,平成29年度の早い段階から成果をアウトプットできるようにさらに検討を進める.特に,作製される拡大模型はそのまま研究成果としてアピールできるため,学会や普及講演の場などで最大限活用する見込みである.平成29年度には,本課題前半の成果発表のハイライトと位置付けている国際放散虫研究集会が開催される.
イスラーム世界におけるワクフ制度およびワクフ文書から見た社会制度の比較研究

申請時の計画では本年度は史料収集に重点をおいていたが、アラビア語文献を中心にまず基本的な文献を収集しえた。研究実績としては、論文「イスラーム社会とワクフ」(『岩波講座世界歴史10イスラーム世界の発展』所収)においては、イランを中心とするイスラーム社会の10世紀から15・16世紀までの社会変化をワクフ制度を動因の中心に位置づけて論じた。ここにおいて、マムルーク朝下カイロで設定されたワクフのアラビア語文書を用いて、イランにおけるペルシア語ワクフ文書から判明する機能との共通点を明らかにした。また、元朝下中国の杭州におけるワクフ設定の事例を紹介することもできた。申請時の研究実施計画において設定していた課題のいくつかについては、本格的な研究に入る第一段階の成果は、本論考で提示できたものと考える。なお、この作業の過程で、これまでイスラーム世界の歴史の展開を見るうえにおいて排除されてきた要素であるモンゴルの重要性が、改めて浮彫になり、論文「モンゴルのイスラーム化の諸相」(『関西学院史学』27号所収)において、モンゴルとイスラームの関連を改めて問い直す試みを行った。日本においては比較的進んでいるモンゴル研究であるが、この分野においては逆に、イスラームとの関連をあえて等閑視する傾向が見られてきた。ここでは、第2代大ハン、ウゲデイ時代に既にムスリムのモンゴル政権への積極的関与があったことを論証したうえで、モンゴルがイスラーム化していった状況を整理し、さらに、イルハン朝下において、非モンゴルの官僚群が新たにモンゴルの君主をイスラーム国家の頂点におく理論化を試みていたことを明らかにした。
太陽系内氷小天体の起源と進化に関する理論研究

まず、不規則衛星の起源等に関連して重要である巨大惑星の重力による微惑星の一時捕獲過程について詳細に調べ、木星の順行不規則衛星の起源の一つとしてヒルダ群小惑星領域が考えられること、等を明らかにした。次に土星リング中の粒子集積および衝突破壊過程を調べ、小衛星核の周囲への粒子集積条件、ならびに惑星潮汐場での衝突破壊条件を明らかにした。また巨大惑星の規則衛星形成と関連して重要である周惑星円盤からのガス抵抗による微惑星捕獲過程に着目し、周惑星円盤からのガス抵抗を考慮した軌道計算を実行して捕獲確率を求めた。本年度は、主として惑星リングの粘性に関する多体問題軌道数値計算、及び惑星重力による小天体一時捕獲過程に関する軌道数値計算を行なった。まず、土星リングの構造形成や力学進化を考えるうえで、リングの粘性は基本的な物理量である。従来の研究ではリング自己重力の効果ならびに粒子自転・表面摩擦の効果が粘性に及ぼす影響が個別に調べられていたが、両方の効果を同時に考慮した場合については調べられていなかった。本研究では、粒子同士の衝突、重力相互作用、自転・表面摩擦を考慮した多体問題軌道数値計算により粘性を数値的に求めた。その結果、粒子の空間数密度が低い場合には表面摩擦の効果により粘性が小さくなること、粒子の空間密度が高い場合にはリングの自己重力の効果が支配的となるため表面摩擦の効果は効かないこと、などが明らかになった。次に、惑星の重力による、小天体の一時捕獲過程について、三体問題軌道数値計算を用いて詳細に調べた。従来の研究では惑星近傍の軌道安定性のみを調べたものが多いが、そのような手法では一時捕獲の頻度を求めることはできない。また太陽の周りの軌道から計算を始めて一時捕獲頻度を求めたものがあるが、初期に円軌道であると仮定しており、初期に離心率がある軌道からの捕獲過程は詳しく調べられていなかった。そこで本研究では初期に楕円軌道であることを考慮して多数の軌道の数値積分を行うことにより、一時捕獲の頻度ならびに捕獲軌道の性質について詳細に調べた。その結果、一時捕獲確率が離心率に依存すること、離心率の値によって捕獲軌道の形状が大きく異なること、などが明らかになった。巨大惑星の重力による微惑星の一時捕獲過程は,不規則衛星の起源等に関連して重要である.本研究では,大域的軌道計算を用いて,巨大惑星による微惑星一時捕獲過程を詳細に調べた.その結果,捕獲中の軌道の形状は局所近似の場合と同様に4つに分類でき,微惑星のエネルギーと軌道離心率に依存すること,順行軌道への捕獲は惑星より内側にあった微惑星の方が起こりやすいこと,木星の順行不規則衛星の起源の一つとして,ヒルダ群小惑星領域が考えられること,等が明らかになった.次に,土星リング中およびリング外縁付近に存在する小衛星に関して,集積可能なための小衛星核あるいは粒子の半径や密度に関する詳しい研究は行われていない.そこで本研究では三体問題軌道計算とN体シミュレーションを用いて土星リング中の小衛星核への粒子集積率を調べた.その結果,小衛星核の周囲に粒子層が形成されていない時の集積率は三体軌道計算結果から得られる集積率で記述できること,粒子層が小衛星の重力圏を埋め尽くすと集積率が減少し,粒子の集積と離脱の平衡状態に達すること,等が明らかになった.また巨大惑星の規則衛星形成に関して,ある程度大きな微惑星はガス流とは独立に運動して惑星に近づき,周惑星円盤からのガス抵抗によってエネルギーを散逸して捕獲されると考えられる.本研究ではこの過程に着目し,周惑星円盤からのガス抵抗を考慮した三体問題軌道計算を実行して捕獲確率を求めた.その結果,アブレーションの効果を考慮しても捕獲確率には大きな変化はないが,捕獲された時の微惑星サイズはかなり小さくなること,微惑星空間分布が非一様の場合には,捕獲率は大きく減少すること,等が明らかになった.土星リング中における小衛星への粒子集積過程について調べ、粒子集積率、粒子集積による小衛星質量増加、集積過程とリング粒子運動状態の関係等を明らかにした。これらの結果は2本の論文として公表した。次に、不規則衛星の捕獲に関連して、巨大惑星重力による微惑星一時捕獲過程に関する論文を公表した。さらに周惑星円盤から受けるガス抵抗による微惑星捕獲過程について調べた結果を論文として公表した。また、散逸期にある周惑星円盤から受ける弱いガス抵抗による微惑星捕獲過程を調べて不規則衛星の起源との関連について明らかにした(論文執筆中)。一方、土星リング中で観測されている現象ならびに巨大惑星のリング-衛星系の起源に関連して重要である、惑星潮汐場でのアグリゲイト衝突破壊過程について詳しく調べ論文としてまとめた(掲載許可)。さらに、周惑星粒子円盤からの複数衛星系集積過程について調べた。「研究実績の概要」で述べたように、今年度は(1)巨大惑星による微惑星一時捕獲過程、(2)リング中での粒子集積率、(3)巨大惑星の周りのガス円盤による微惑星捕獲過程、について研究をすすめ成果を得た。

これらのうち、(1)については査読付き論文に掲載許可となり、(2)(3)についても査読付き論文に投稿済みである。これらの研究ならびにこれらをさらに発展させた研究を進めるにあたって生じた問題を解決する必要があったため研究期間を延長したが、全体的にはほぼ順調に研究が進んでいると言える。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後はリング中の粒子集積過程を詳細に調べるとともに、リング中で粒子集積が可能な領域を明らかにする。また、巨大惑星の周りのガス円盤に捕獲された微惑星の軌道進化を明らかにする。これらをもとに、巨大惑星の衛星リング系の起源進化について解明を進める。
南西インド洋アトランティス・バンクにおける下部地殻岩の熱水変質作用

南西インド洋海嶺のアトランティス・バンクにおいてIODP第360次航海で掘削されたHole U1473Aから採取された斑れい岩類と,高知コア研究センターに保管してあったODP Hole 735Bのコア試料の一部について,研究期間内に計画していた分析のほとんどを完了した。今年度は補足的な顕微鏡観察,電子線マイクロアナライザー分析,レーザーラマン分光分析,レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析を行った。特に電子線マイクロアナライザー分析とレーザーラマン分光分析の結果から,黒雲母と緑泥石混合層の存在を確定することができ,この混合層が広範囲にわたって生じていることが明らかになった。さらにコンピューターによる熱力学的解析を行い,黒雲母と緑泥石,および両者の混合層の生成条件を求めた結果,それらの鉱物はほぼ同程度の温度条件(700°C前後)で,シリカとカリウムの濃度の異なる流体が関与する変質作用によって生じたことが推定された。黒雲母とそれを含む混合層の形成は剪断帯や割れ目に沿って浸透した珪長質含水メルトと関連しており,そのようなメルトの浸透は超低速拡大海嶺周辺の海洋下部地殻に特徴的な現象である可能性が高い。以上の研究成果は,海洋下部地殻における水と岩石の相互作用を理解するうえで重要な新知見を提供するものである。この成果は日本鉱物科学会で発表し,論文にまとめて国際学術誌に投稿した。また現世の海洋リソスフェアと比較するために,過去の海洋リソスフェアであるオフィオライトの低温変質作用,特に蛇紋岩化作用についても並行して研究を進めてきた。その結果,蛇紋岩化作用に伴ってかんらん石の鉄とマンガンの含有量が系統的に変化すること,およびモンチセリかんらん石を生じる場合があることを明らかにした。これらも海洋底構成岩の変質作用に関わる重要な新知見であり,国内学会と国際学術誌上で発表した。本研究の主たるテーマであるアトランティス・バンクの下部地殻の高温熱水変質について,ほぼ当初の計画通りに研究を遂行することができた。ただし一部のデータを揃えるのにやや多くの時間を要したため,事業期間を1年延長した。年度末に論文を投稿し,現在査読中である。投稿中の原稿の査読が終了し次第修正を行い,すみやかに論文を公表する。南西インド洋海嶺のアトランティス・バンクにおいてIODP第360次航海で掘削採取された斑れい岩類について,岩石薄片の作成,光学顕微鏡による鉱物の同定と岩石組織の観察,ラマン分光分析装置による層状珪酸塩鉱物の同定,および電子線マイクロアナライザーによる鉱物化学組成の分析と元素濃度マッピングを行った。その結果,局所的な熱水変質作用によって初生かんらん石,初生単斜輝石,初生斜方輝石,初生斜長石および鉄酸化鉱物が分解し,Ca角閃石,Mg-Fe角閃石,Mg-Fe雲母,緑泥石,滑石,蛇紋石,粘土鉱物などの含水鉱物が生成していることが明らかになった。さらに雲母と緑泥石には組成の多様性があることと,滑石,蛇紋石,粘土鉱物は岩石中のドメインごとに分布と組成の不均質性を持つことが明らかになった。これらの点はこれまでに詳しく報告されておらず,南西インド洋の下部地殻における変質作用の全体像を理解するうえで重要な新知見となった。本研究の目的は,南西インド洋の斑れい岩を足がかりとして,海洋下部地殻の変質作用の全体像を理解することにある。そこで地域間の多様性と共通性を明らかにすることを目的として,アトランティス・バンクの斑れい岩の分析と並行して,他地域の海洋底斑れい岩や,陸上に露出した過去の海洋性リソスフェアであるオフィオライトの分析も行った。それらについて以前から継続して得られていたデータの取りまとめと解析を行い,国内学会と国際学術誌上で公表した。IODP第360次航海では,アトランティス・バンクの斑れい岩を海底下790mまで掘削することに成功し,良好な岩石試料を採取することができた。その後の薄片作成,顕微鏡観察,鉱物化学組成分析,いずれも順調に進行しており,各種含水鉱物の分布と組成不均質性について重要な新知見を得ることができた。南西インド洋海嶺のアトランティス・バンクにおいてIODP第360次航海で掘削されたHole U1473Aから採取された斑れい岩類について,昨年度に引き続き,岩石薄片の作成,光学顕微鏡による鉱物の同定と岩石組織の観察,および電子線マイクロアナライザーによる鉱物化学組成の分析と元素濃度マッピングを行った。これらに加えて新たに他機関の蛍光X線分光装置を用いた大型試料の元素濃度面分析と,レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計と透過型電子顕微鏡を用いた層状珪酸塩鉱物の微量元素分析と結晶構造分析の一部を実施した。また,過去にアトランティス・バンクから採取され,現在は高知コア研究センターに保管してあるODP Hole 735Bのコア試料についても同様の分析を行った。今年度実施した分析と観察により,昨年度の研究結果を再確認できただけでなく,新たに得られた成果として,角閃石や黒雲母の生成温度が角閃岩相の温度条件(700°C前後)で起こったこと,その変質作用が剪断帯や割れ目に沿って浸透した珪長質メルトと関連していること,さらに同様の変質作用が2か所の掘削孔で確認できたことが挙げられる。これらの成果は,超低速拡大海嶺周辺の海洋下部地殻における変質作用の時空分布を理解するうえで重要な知見となった。