hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保育者の職業意識の発達とアイデンティティに関する研究

このような観点から,(1)志望学生及び現職者の職業意識とアイデンティティとの関連の検討:養成期から初任期にかけての「保育職業意識の発達」と「アイデンティティ形成」との関係を明らかにする。(2)保育者のアイデンティティやその他の心理的要因を捉える具体的な方法の提案:評価・測定法を提案し,アイデンティティに関連する諸要因の関係を明らかにすることを本研究の目的とした。さらにこれらを踏まえて,志望学生及び現職者のアイデンティティ形成・変容過程を検討し,包括的なモデルや養成のあり方を提案することを目指すものである。本研究の目的に即して本年度は,調査を依頼している養成校を中心に継続してデータを収集するとともに分析を進め,その一部を学会誌に投稿した。具体的には,保育者志望学生らを中心に質問紙調査を実施し,保育職業意識,保育者効力感,アイデンティティ地位,アイデンティティ形成状態の程度,自我態度等の基礎的データを収集し,分析を進めた。また,現職保育者に対して郵送による質問紙調査を実施し,保育者のアイデンティティと職業意識保育者効力感等との深い関連を確認することができた。さらに,アイデンティティとその他の心理的側面を捉えるための具体的な尺度構成について作業を進めた。これらと並行して内外の関連文献の収集・整理を研究補助員の協力のもと進めるとともに,専門性の高い研究者,保育者から指導助言を受けることもできた。また,保育者の自我成長と保育内容の指導力量との関係など,今後の発展的研究に向けて,具体的な方向性や課題を明確にすることができた。
古典的文芸作品にみられる音感覚についての比較美学的研究

日本人の音感覚、特にある種の自然音(例えば、風の音、虫や鳥の鳴き声等々)に対する感覚には季節との繋がりを感じ取るというような独自性が見られることがしばしば指摘されて来た。その原因として既に四半世紀以上も前のことになるが、大脳生理学者角田忠信によって大脳機構説、即ち西洋人の場合そのような自然音は雑音として大脳の非言語半球において処理されるのに対して日本人の場合は有意味な音として大脳の言語半球において処理されるという特異性の存することが科学的に実証されることが主張され、この解釈は世間にも広まることになった。しかしながら、この大脳機構説は当時小学生であった彼の子供には当て嵌まらなかったという彼自身の証言がヒントとなって、本研究代表者はある種の自然音に対する日本人の嗜好は大脳の機構の特異性によるものではなくて、文芸的伝統によって培われ間主観的に形成されて来た文芸的美意識によるものであると考えるに至った。本研究ではこの考え方を古典的文芸作品に基づいて実証すべく、「万葉集」、「古今集」を始めとする和歌集、「源氏物語」全五十四帖および「平家物語」、松尾芭蕉全発句および紀行文「奥の細道」等々のような日本の代表的な古典的文芸作品における音感覚を精査・分析することを通じて、日本人の音感覚の独自性は文芸的な美意識の伝統と、家屋の構造および生活形態(旅、隠居、男女の離別等)によって育まれてきたものであることを解明した。(1) (1)日本の主要な古典的文芸作品の原典校訂版を購入し、音感覚史上特筆されるべき「源氏物語」(全編)と芭蕉の作品(全発句および「奥の細道」)を中心に、音感覚と関わりのある箇所を原典に即して精査し、資料化する。(2) (1)の資料に基づいて、そのような音感覚がどのようにして成立し得たか、を比較美学的に解明することを目指す。その際、可能な限り中国古典文学の場合との比較を試みる。(2)(1)「奥の細道」の中核部分(松島-酒田)の主要地点(松島,平泉,立石寺,最上川,出羽三山,象潟)を3年計画で実地調査して地理的環境を確認し、芭蕉の時代の聴覚世界を推測する手掛りを得る。(2)以上の研究成果を関連する中国の学会で発表して中国の美学者・音楽学者の意見を聞くと共に、日中の古典文学に見られる音感覚に関してどのような点に両者の根本的な差異があるかを把握する。(3)最終年度(平成21年度)に本研究上作成した資料、および本研究に関連する自著論文を収録した研究成果報告書を刊行する。1)今年度は古典的支芸作品の中から「万葉集」、「古今和歌集」、「源氏物語」「山家集」等を選び出して音感覚についての分析を開始し、自然音、特に鳥や虫の鳴き声に対する音感覚に関しては上古から中古にかけて変化が生じた可能性のあることを突き止めた。2)06年9月山形県を中心に酒田市まで芭蕉が「奥の細道」紀行で通ったいくつかの地点で地理的条件と音響的環境を実地調査。芭蕉没後300年以上経っても尚変わらぬ要素が多く存することを確認した。3)07年1月他研究課題の研究分担者として「芸道における文芸的美意識-山田流箏曲<小督>を例に-」と題する発表を行い、謡曲<小督>から「平家物語」小督へ、さらには「源氏物語」賢木にまで遡ることのできる美意識の系譜が存することを指摘した。4)海外共同研究者(中国)との研究連絡および関連資料の収集のために、06年9月湖北省武漢市武漢音楽学院および湖北省博物館、07年2月雲南省昆明市雲南民族博物館および雲南省博物館、07年3月福建省厦門(アモイ)厦門博物館を訪問した。

5)来年度の研究の重点項目としては、「源氏物語」若菜下の六条院女楽についての音楽論を取り上げ、「宇津保物語」および「文選」等の中国の古典との比較・対照を通じて分析を進めると同時に、研究対象とする古典的文芸作品を「平家物語」等の中古から江戸近世にまで拡大し、音感覚史上「源氏物語」と並んで特筆すべき「芭蕉句集」および「芭蕉文集」における音感覚の分析に着手する予定。(1)日本人の独特の音感覚を育んで来た文芸的美意識の系譜を追跡する作業を開始。その一環として、山田流箏曲「小督」→謡曲「小督」→平家物語「小督」→源氏物語「賢木」→(「野の宮」段)と遡ることのできる、「松風」と音楽(雅楽)の響応(源泉は斎宮女御の和歌)についての分析を論文にまとめた。(2)(1)の研究成果を2007年9月中国湖北省武漢音楽学院において開催された第7届(回)中日比較音楽国際学術研討会で発表。併せて「松風」に乗って聞えてくる音楽を通じて男女(夫婦)が再会するに至るという話の原型は、中国戦国時代の音楽伝説(百日奚「聴歌認妻」)に求められることを指摘し、同時にこの音楽伝説と日本の古典的文芸作品における音感覚との差異を明らかにした。(3)音感覚との関わりの観点から源氏物語と並んで特筆さるべき松尾芭蕉の作品(発句・紀行文)の分析に着手した。(4)昨度(立石寺)に続き、「奥の細道」の中核部分をなす地点(最上川、出羽三山、象潟)を実地調査し、前二者に関しては、鉄道・自動車道の出現にもかかわらず、芭蕉の時代とほぼ変わらぬと思われる地理的環境と聴覚世界を確認した。来年度は酒田から敦賀に至る日本海側の主要な地点を実地調査する予定。(5)以上の研究成果に付随して、「松」を神木として崇める事例は既に万葉集に散見されるが、「松」の神聖視は古代中国(「詩経」)には認められず、少数民族(彜族)に認められること、万葉集でも詠み込まれている虫の鳴声に対する音感覚は西行(「山家集」)において集中的に詠み込まれるようになること等々の知見が得られた。(1)日本の音感覚史上「源氏物語」と並んで特筆されるべき松尾芭蕉の作品(全発句)を調べ、(i)「自然音」(風や雨の音、鳥や虫の鳴声等々)、(ii)「生活音」(米を搗く音、物売りの声等々)、(iii)「人為音」(音楽、歌等々)が詠み込まれている発句をリストアップし、さらにそれらの音が現実の音響現象として描かれているか、或いは音響現象を含意するものとして描かれているか、という観点から分類を試みた。(2)昨年度の実地調査に引き続き、「奥の細道」の中核部分の端緒をなす松島周辺(多賀城跡{つぼの石ふみ}、沖の石、末の松山、塩竃神社、松島湾、雄島、瑞岩寺)を実地調査して聴覚の環境を確認し、これらの歌枕の由来に関する国文学の資料を収集した。(3)既に「万葉集」にも見出される虫の音(コオロギ、キリギリス等)に対する嗜好を中国の場合と比較し、中国古代の「詩経」では晩秋になると人家に住みつくものとしてその鳴き声に関心が向けられていたコオロギが、中世以後は鳴き声よりもコオロギ同士を闘わせる遊び(「闘蟋蟀」)の対象に変わって行く点が、日本の場合と顕著に異なることを究明した。これを論文にまとめ、今年9月中国南京師範大学で開催第8回中日音楽比較国際フォーラムで発表する予定。(4)「古事記」全巻において音感覚が記述されている箇所を調べ上げ、資料化する準備作業を行った。(5)新しい音楽美学の観点から音感覚の<あるべき姿>を提示する自著「スコラ・ピロムーソールム」の、分散発表されていた「第II部音楽少年アイヌーシュの修行」を編集し、私家版として刊行した。本研究の最終年度に当たる平成21年度は4年にわたる研究成果の総括を中心に行った。(1)平成18年度から平成20年度にかけて芭蕉の「奥の細道」紀行の主要地点を実地調査したが、今年度は彼の全発句における音感覚を精査分類した資料集「松尾芭蕉全発句における音感覚」を作成した。
東アジアにおける家畜の伝播とその展開に関する動物考古学的研究

オオカミからイヌ、イノシシからブタへと、野性種から家畜種への変化を、従来の比較形態学的な研究に加えて、DNA分析と、安定同位体による食性の研究により明らかにした。また中国浙江省の約6千年前の田螺山遺跡、韓国金海會〓里貝塚の紀元前1世紀から紀元後1世紀の貝層から出土した動物遺存体、骨角器の報告書を、国内の遺跡同様に執筆した。さらに、ラオス北部の山岳少数民族の村に滞在し、ブタ、イヌ、ニワトリの飼育方法、狩猟動物と焼畑との関係について調査を行った。考古遺跡から出土する動物遺存体の整理、分析を基本にしながら、遺伝子解析、安定同位体による食性分析、AMS放射性炭素年代測定の自然科学分析法を用いた共同研究を推進して、東アジア各地における家畜の伝播と拡散を明らかにすることを目的とする。その対象地として、中国、台湾、韓国他から試料の提供を受け、東アジアから東南アジア全体での家畜の受容の年代とその拡散のプロセスを明らかにしたい。本年度行った科研費にかかわる研究実績は、以下のようである。(1)韓国金海ヘヒョンニ(Kimhae Hehyon-ni)貝塚出土の動物遺存体の研究、(2)中国浙江省田螺山(Tinlou-shan)遺跡出土の動物遺存体の研究、(3)アメリカ合衆国、ワシントン州ピュージェット・サウンド・コミュニティー・カレッジでデール・クロース(Dale Croes)が行う、オレゴン州サンケン・ビレッジ(Sunken Village)遺跡の発掘に参加し、そこから出土した動植物遺存体の研究、(4)2008年8月、カナダ・バンクーバーで開催されたアメリカ考古学会において、デール・クロースと共同で縄文文化と北米北西海岸先史文化の比較シンポジウムを主催し、丸山真史とともに東名遺跡の発掘成果を発表、さらにネブラスカ大学リンカーン校のピーター・ブリード(Peter Bleed)と縄文文化のニッチェ理論について発表、(5)2007年7月に中国河南省で開催された"International Conference of Zooarchaeology"において、松井と富岡が参加し、松井が骨角器の加工痕跡に関する研究発表などを行った。(1)は松井、丸山が慶南考古学研究所に出向くだけでなく、2007年12月2008年2月まで、同研究所研究員チョン・テジョンを奈文研に受け入れ、同定および分析法の研修を行った。出土遺物の整理を進める過程で、紀元前1世紀の層からすでに牛馬が存在することを確かめることができた。本貝塚の分析の成果は日本の弥生時代の家畜の移入にも重要なデータとなるだろう。(2)は、金沢大学中村慎一の科研を主とし、中国南部、新石器時代初期河姆渡文化の農耕家畜の起源を知る上で重要な遺跡である。(3)および(4)の北米考古学との共同研究は、東アジア世界の動植物利用の特質を明らかにするために必要な比較研究である。本年度行った研究実績は、以下のとおりである。(1)4月、セネガル国ダカールで開催された国際会議、Shell Energy, Prehistoric Coastal Resources Strategiesで、日本の貝塚の特質とその研究成果について発表を行った。(2)6月、アイルランド共和国ダブリン大学で開催された世界考古学会議で、日本の湿地遺跡の研究成果について発表し、分科会の座長を務めた。(3)7月、アメリカ合衆国ワシントン州マッド・ベイ遺跡の発掘に参加。北米考古学との共同研究により、縄文文化と北西海岸先史文化との比較研究及び、東アジア世界の動植物利用の特質を明らかにするための比較研究を行った。(4)11月、台湾国立大学から招聘を受け、台湾における考古科学とくにイノシシのDNA分析の国際共同研究について打合せを行った。(5)3月にラオス山間部の少数民族カム族とタイルー族の民家に宿泊し、焼畑の視察、ブタ、ニワトリ、イヌの飼養と、イノシシ、セキショクヤケイ(鶏の原種で野生)の狩猟法の調査および、現生セキショクヤケイの骨格標本の作製を行った。(6)2009年4月、アメリカ、アトランタで開催されたアメリカ考古学会において、日本の大貝塚と小貝塚の生業活動の違いについての発表を行った。このほか、国内において奈良県橿原遺跡、佐賀県東名遺跡などから出土した動物骨、鹿角に残る傷痕を観察、記録化に努め、傷痕を残す原因となった利器の判別を試み、報告原稿を提出した。あわせて橿原遺跡から出土した骨角器の再整理を行い、骨角器の製作技術を復元するなどの成果も挙げた。以上のように、日本のみならず、東アジア諸国、さらに東アジアとの比較のために、北米北西海岸先史文化における動物考古学的研究を遂行できたといえる。1.2005年に韓国三江文化財研究院が発掘した金海会〓里貝塚の骨角器や動物遺存体の整理、分析をすすめ、環境考古学各分野の分析のとりまとめを行い、その報告書の分担執筆を行った(三江文化財研究院編2009『金海会〓里貝塚』)。

紀元前1世紀から紀元2世紀に形成された貝層出土の動物遺存体の同定、集計を通じて、馬、牛、豚、家鶏などが紀元前1世紀には普及していたこと、狩猟も活発だったことを明らかにできた。同報告書には、研究分担者である南川による安定同位体分析、石黒・高橋による遺伝子分析、中村によるAMS放射性炭素年代、協力者として奈良教育大の金原による花粉と種実分析、宮崎大の宇田津哲朗によるプラントオパール、放送大の松島義章による貝類群集による環境復元などの成果も盛り込まれ、日本で確立した環境考古学の手法を韓国で応用することができた。2.2009年3月、2010年3月にラオス北部の山岳少数民族であるカム族とタイルー族の村において、豚・犬・家鶏の飼育法と、猪、家鶏の野生原種である赤色野鶏の狩猟法、焼畑農耕、信仰などについて日本史、文化人類学、民俗学の研究者らと共同研究を行った。現地では猪、赤色野鶏、在来家鶏の現生比較標本を作製することができた。3.2009年4月、米国アトランタのアメリカ考古学会で日本の大湿地貝塚における通年の活動についての発表を行った。4.佐賀県東名遺跡群の発掘では、動物遺存体の分析、報告を行った。以上のように、日本のみならず、東アジア諸国の家畜の伝播についての動物考古学的研究を遂行できたといえる。
BACベクター導入ES細胞を用いた環境評価システムの構築

ES細胞の分化系を用いて、ビスフェノールA(BPA)の存在下で、発現が変化する遺伝子を見いだした。当該遺伝子のプロモーター制御下で蛍光タンパク質(Venus)を発現するレポーターを構築し、導入ES細胞株を樹立した。このES細胞を化学物質の存在下で培養すると、濃度依存的な蛍光強度の上昇が示され、レポーター導入ES細胞を用いて、化学物質の存在、濃度を評価するシステム基盤を構築することができた。ヒトvasa遺伝子を含むBACクローンにRed/ET Recombinationsystemを使用してエクソンにRFP(赤色蛍光蛋白)発現カセット、薬剤耐性遺伝子を組込んだ。このベクターを制限酵素で直線化し、マウス、およびサルES細胞への導入を行い、薬剤耐性クローンを複数選抜した。それぞれからジェノミックDNAを調整し、RFPの組み込みを指標として調べた結果、BACベクターが組み込まれたES細胞株を数クローン得た。これらを用い、生殖細胞への分化実験を行った。生殖細胞マーカーVasaはマウスおよびサルES細胞において既に発現が認められることがわかった。マウスES細胞においてRFP発現細胞は1つのコロニーにモザイク状で存在するよりもコロニー全体が一様にRFPを発現している場合が多かった。この結果は一旦RFPを発現すると本培養条件ではその発現が維持されるためと考えられた。単独またはBMP4生産細胞と凝集させ胚様体を形成させてRFPの発現をモニターした結果、マウスES細胞では明らかなRFPの発現が認められた。一方サルES細胞株では少数の細胞にRFPの発現は認められるものの、分化に伴い明確な発現増加は認められなかった。BMP4生産細胞との共存下で分化実験を行った場合でも、蛍光を発現する細胞の顕著な増加は認められなかった。そこでvasaの発現をRT-PCR、および抗体染色で検出した。その結果からも顕著なvasaの発現上昇は認められなかった。以上の結果からES細胞におけるvasa発現は生殖細胞分化とは異なる可能性が示唆されるとともに、そのメカニズムの詳細な検討が必要であること、さらにサルES細胞の生殖細胞への分化条件はマウスと異なる可能性が示唆された。現在、サルES細胞の生殖細胞分化過程を把握するため、分化に伴う様々な生殖細胞マーカーの発現をRT-PCRにより解析している。ES細胞の分化系は非常に環境の影響を受けやすく、鋭敏であるため、逆に再現性に問題があることが明らかとなった。特に環境化学物質存在下において、EB作成時の条件により、Vasaの発現が大きく変動し、そのコントロールが困難であることが明らかとなった。その結果、Vasaをレポーター遺伝子に置き換えたとき、実験間の変動がレポーター遺伝子発現の変化を打ち消してしまう結果が得られる場合が認められた。そこで、再現性のある分化条件を検討した結果、マイクロウェルプレートを使用して均一な大きさのEBを形成させることが重要であることがわかった。またVasaレポーターでは環境化学物質の影響評価において十分な感度が得られたかったため、リアルタイムPCRにより、Vasa遺伝子より生殖細胞分化過程において変動の大きい関連遺伝子を探した結果、数種の遺伝子を同定することができた。マイクロウェルプレートを使用し、環境化学物質(ビスフェノールA)の存在下でES細胞を分化させた際、これらの遺伝子は再現性良くその発現が変動し、それらはVasa遺伝子よりビスフェノールAに対し、鋭敏に反応した。またこれらの影響は比較的高いビスフェノールA濃度条件において認められた。すなわちこれまで注目してきたVasa遺伝子よりも反応性の高い遺伝子を見いだすことができたとともに再現性の良いES細胞分化システムの構築を行うことができた。次に、検出感度を上げるため、これらの化学物質高感受性遺伝子のプロモーター配列をPCRで取得し、その制御下で高感度の蛍光タンパク質Venusを発現するベクターの構築を行った。今後当該レポーターのES細胞への導入を行い、高感度で再現性の高い環境化学物質の評価系システムを構築する予定である。ビスフェノールA(BPA)の存在下において、当初計画していたVasa遺伝子よりも鋭敏に発現が変化する生殖細胞関連遺伝子を見いだした。BPA存在下で分化させると、この遺伝子の発現は約10倍上昇した。一方でこの発現上昇はBPA濃度が50μMという比較的高い濃度でのみ認められた。さらにBPAはこの遺伝子の発現を制御する遺伝子群の発現にも影響することも明らかとなった。また分化の際にマイクロウェルプレートを使用して均一なEBを作製することにより、これら生殖細胞関連遺伝子の発現に関して再現性の高い実験系を構築することが可能となった。そこで当該遺伝子のプロモーター制御下で蛍光タンパク質(Venus)を発現するベクターを構築し、マウスES細胞へ導入した。得られたレポーター導入株は、未分化状態では蛍光を発せず、化学物質存在下においてのみ再現性良くVenusを発現した。このレポーター導入ES細胞株を化学物質の存在下で培養後、FACSによるVenusの発現解析を行った。その結果、化学物質の濃度依存的に蛍光強度が上昇し、化学物質の存在、およびその濃度を推定することが可能であることが示された。すなわち当初の目的であったES細胞を化学物質のセンサーとして使用し、蛍光強度により化学物質を評価するシステムが構築できた。

さらに本評価系でノニルフェノール(NP)の検出を試したところ、蛍光強度を上昇させることが示された。この結果は、NPが生殖細胞分化に影響する可能性を示唆すると共に、本評価系でNPの存在を検出することが可能であることを示すものである。遺伝子発現は10μM NPで認められたこと等からRARの関与が示唆された。一方で、検出感度の改善が今後の課題である。以上、本研究により、レポーターを導入したES細胞を用いて、化学物質の存在、濃度を評価するシステム基盤を構築することができた。
不連続面の力学的不安定化と動的破壊伝播・波動放射に関する総合研究

不連続面の力学的な不安定化の発生機構の解明及び影響の定量的評価法の確立に向けての理論研究を発展させ、実験力学的手法も交え、不連続面力学不安定化に関する一連の物理現象の発生メカニズムと励起される波動の性質について考察を行った。地震等による衝撃的な荷重を受ける一群の構造物を、個々独立したものではなく、「群」として一体的に取り扱えば、従来の解析では予想されなかった力学的挙動を示しうることを明らかにした。断層面や節理面に代表される不連続面の力学的な不安定化により、地震や斜面崩壊などの災害の多くが引き起こされると考えられているが、地質学的不連続面の力学的性質については未だ不明な点が多い。研究代表者は、その発生機構の解明及び影響の定量的評価法の確立に向けて理論研究を進めてきたが、本研究ではこの従来の研究課題を発展させ、数値解析に加え、実験力学的手法を用いて、不連続面の力学不安定化に関わる一連の物理現象の発生メカニズムと励起される波動の性質を究明するとともに、それによる構造物や都市の被災リスクを評価し、減災のための技術的提言を行うことを目的としている。プロジェクト初年度は、デジタル光弾性技術に基づいた破壊実験システムの構築を主に行い、応力分布の可視化(見える化)に必要となる光弾性実験装置を導入した。また、市街地での動的破壊実験を実施可能とするために、小型QスイッチNd:YAGレーザ発生装置を利用してより安全、より操作性に優れた実験システムを設計した。同時に、理論面では、人的、物的被害をもたらすと想定されている地震波周波数の一般的範囲よりも低周波側の地震波が引き起こした構造物(群)の損傷を例として、「想定外」の地震動記録や構造物動的挙動に関する解析を行った。研究成果は、American Geophysical Union 2010Fall Meetingや40th Symposium on Reck Mechanicsなどにおいて発表されている。平成23年度は、昨年度に導入した光弾性技術に基づいたデジタル破壊実験システムにさらにカラーで長時間撮影可能な高速度デジタルビデオカメラを追加し、応力分布の可視化(見える化)に必要となる光弾性実験装置を構築した。開発した計算機、実験システムを並行的に利用しつつ、破壊進展に伴い解放される波動等の特性について、理論・数値解析及び脆性材料(メタクリル樹脂)を用いた破壊実験を進めた。研究成果については、13th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics(オーストラリア・メルボルン)、8th International Conference on Structural Dynamics(ベルギー・ルーヴァン)などにおいて逐次最新のものを発表した。断層面や節理面に代表される地質学的不連続面の力学的な不安定化により、多数の地震や斜面崩壊などの災害が誘起されていると思われるが、不連続面の力学的特性については未解明の点が多い。研究代表者は、不連続面の力学的不安定化の発生機構の解明及び影響の定量的評価に関する理論的研究を推進してきたが、本研究課題ではこれまでの自身の研究内容を発展させ、数値解析に加え、実験力学的手法をも用いて、不連続面の力学的(不)安定性に関わる一連の物理現象の発生メカニズムと励起される破壊、波動の性質を究明することを主たる目的としている。研究最終年度である平成24年度は、前年度までに開発、整備した計算機、実験システム、すなわち、小型QスイッチNd:YAGレーザ発生装置や光弾性実験装置、カラーで長時間撮影可能な高速度デジタルビデオカメラ、を複合的に利用しつつ、脆性材料不連続面の動的破壊や地盤類似材料の高速変形の解析などを進めたほか、不連続面の挙動の計算モデルの検証を動的破壊実験により行った。研究成果については、Fifth International Conference on Engineering Failure Analysis(オランダ・デンハーグ)、8th European Solid Mechanics Conference(オーストリア・グラーツ)などにおいて逐次新しい結果を発表した。一連の科学研究費補助金支援研究で得られた業績に対し、平成24年6月に岩の力学連合会より「論文賞」が与えられている。東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)の影響により高速度デジタルビデオカメラ購入のための予算が実際に執行可能となったのが平成23年秋となったが、前年度からの研究活動の積み重ねもあり、理論、実験の成果ともに学際的に発表できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は本研究課題実施の最終年度となる。

平成23年度までに実験設備などはほぼ当初の計画通り整備、拡張されているので、最終年度はこれまでの研究成果の発表を中心として実施していく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
無細胞膜タンパク質合成による脂質代謝系の再構築

本研究の目的は、リン脂質の生合成に関わる酵素を無細胞系で合成し、リン脂質代謝系を試験管内で構築・再現する事である。これにより、リン脂質代謝をモデルとした、膜蛋白質分子間ネットワークの無細胞内再構築を試みる。このような人工的なシステムを構築することで、代謝系を総括的な視点から解析できる系を確立させることを目的といている。これまでに代謝初段階の反応については申請者等の過去の研究によって無細胞構築に成功している。これをさらに複雑化させることで、基質の種類や、脂肪鎖のバリエーション、反応条件などによってどのように推移するかを、代謝全体としての解析を行う。まず、リデザインした脂質生合成経路に関わる8種のタンパク質について、無細胞系での合成を行った。次に脂質を円盤状に束ねたNanoDisc(ND)を系内に投入し、タンパク質を合成した後、Ni-charged MagnetBeadsによりNDを単離した。その結果、合成されたタンパク質の80%以上が自発的にND膜に挿入していることが確認できた。しかし、PssAに関してはほとんどElution画分に得られていないことから、可溶性のタンパク質であると思われる。また、GPATのみ膜局在効率が著しく低い(20%以下)という結果になった。これは、タンパク質の持つ立体構造の性質によるものと推察される。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、リン脂質の生合成に関わる酵素を無細胞系(PURE system)で合成し、リン脂質代謝系を試験管内で構築・再現することである。これによりリン脂質をモデルとした、膜タンパク質分子間ネットワークの無細胞内再構築を試みる。研究実施計画は、(1)各膜タンパク質酵素をPUREsystemにより合成・定量し、スコア化すること、また(2)NanoDisc(ND)に合成と同時に膜局在させ、PUREsystemから簡易的に単離することである。これまでに、8種の膜タンパク質酵素について、PURE systemでの合成を確認した。その中で合成量の低いもの2種について、系を高度化・最適化することで合成量の回復を確認した。また、HisTagを付加したNanoDisc(ND)をもちいることで、高効率で迅速に合成産物を単離することができた。これらの成果をもとに、第35回日本分子生物学会年会(福岡・2012年12月11-14日)にて「Construction of membrane protein complexes by cell-free system」のタイトルで口頭発表を、第7回無細胞生命科学研究会(愛媛・2012年11月17-18日)で「無細胞タンパク質合成系による膜タンパク質複合体の構築」のタイトルで口頭発表を、「細胞を創る」研究会5.0(東京・2012年11月21-22日)で「無細胞系で創る膜タンパク質複合体」のタイトルでポスター発表をおこなった。
^<11>C-メチオニンをトレーサーとしたポジトロンCTによる腫瘍解析および肝機能評価

^<11>C-methionine(^<11>C-MET)自動合成装置が設置された後、^<11>C-METの合成実験を行った。常に一定の製品が作れるようになった後、^<11>C-MET水溶液についてマウスを用いて急性毒性試験、エネルギーピーク試験、放射化学的純度試験、発熱物質試験、無菌試験を行い、合成した^<11>C-MET水溶液の安全性を確認した。臨床検討は肝、膵、食道癌症例に対して行ったが、前二者に関しては^<11>C-METが非癌部肝と非癌部膵に強く集積するため、画像上両者はcold in hotとなり、大きな癌を除いて解析が困難であった。一方、食道癌では^<18>F-FDGと同様陽性画像として描出された。^<18>F-FDGを用いた食道癌症例の検討では、食道癌の悪性度評価、術後の瘢痕と再発の鑑別、治療効果判定に対して有用であったことから糖代謝だけでなく^<11>C-METを用いてアミノ酸代謝も加味すれば、より詳細に癌の特性を知ることができる可能性があると考えられる。現時点では症例数が少なく、十分な検討を行えないため、今後さらに症例を重ねてこれらを検討する方針である。^<11>C-METを用いて閉塞性黄疸肝症例を対象として、ポジトロンCT画像から分肝機能、血漿の分析から肝臓全体としての機能評価の可能性を検討した結果、極端に肝機能が低下した部位はポジトロンCT画像で見分けることができ、この点での有用性を確認できた。しかし、他の多くの黄疸肝症例では減黄後、肝への^<11>C-METの集積度が低下するものの十分減黄された時点でなくとも肝への集積度が正常肝と同等になる傾向があり、ポジトロンCT画像を用いた分肝機能評価に関しては今後に問題を残した。^<11>C-METの肝への集積の意味について今後実験的に検討する方針である。血漿蛋白分画中の^<11>C放射能濃度の測定からは、黄疸肝では肝蛋白合成能が亢進するという従来のin vitroにおける結果と一致したことから、血漿の分析により肝臓全体の障害度を術前に評価できる可能性があると考えられた。これまで我々は、glucoseのanelogueである^<18>Fーfluorodeoxyglucose(FDG)を用いて糖代謝からみた腫瘍の評価を行ない、消化器外科領域におけるポジトロンCTの有用性を検討して来た。肝細胞癌の中には、FDGの集積しない例があり、これらはdynamic studyによる解析からhexokinase活性とほぼ同レベルのgluoseー6ーphosphotase活性を持つものであることがわかった。正常肝細胞ではhexokinase活性に比べてgluoseー6ーphosphotase活性が数倍高いことから非集積typeの肝細胞癌は糖代謝からみて機能的分化度が高い群と考えられた。

実際、この群の生存率は集積typeの群よりも有意に高く、ポジトロンCTにより、in vivoで腫瘍の機能的分化度を推定できることが裏づけられた。腫瘍の増殖活性をみる場合、アミノ酸代謝からも同じ事が言える可能性があり、これを検討するために^<11>Cーメチオニンを用いることとした。^<11>Cーメチオニンは、メチル基供写体としてばかりでなく、蛋白合成にも使われるため、蛋白代謝からみた増殖活性をみることができる。この両者のデ-タを対比させる事により、より詳細な解析が可能と考えられる。今年度は、このための一方のデ-タとしてのFDGを中心とした検討を行なった。また、食道癌、大腸癌術後の縦隔、骨盤内再発の早期診断においてもFDGーPETは有用であったが、FDGの欠点として炎症巣にも集積する場合があり、鑑別に苦慮することがあった。一方^<11>Cーメチオニンは、文献的には炎症巣への集積が極めて少ないと言われていることから、FDGとメチオニンを組み合わせることにより、診断能を向上させ得ると考えている。以上の如く、今年度はメチオニンを臨床使用すべく、その前段階としての文献的考察及び、メチオニンの合成練習を中心として行なった。平成4年3月に、^<11>C-メチオニン自動合成装置が設置され、test runの後に4月から設計者の指導下に合成練習を開始した。6月から、院内スタッフのみで合成練習を行い、安定して高純度の^<11>C-メチオニンを合成できるようになった。7月から8月にかけて、合成したメチオニン水溶液を用いて、急性毒性試験、発熱物質試験、エネルギーピーク試験、無菌試験を行い、いずれも院内サイクロトロン委員会基準に適合する事を確認した。院内サイクロトロン委員会およびRI委員会の承認を得た後、平成4年11月5日から臨床使用を開始した。現在、当初のテーマの1つである肝機能評価ができるかどうかについて検討してるが、特に、閉塞性黄疸例で、左右胆管の交通がない症例では、メチオニンの集積度に左右差があり、蛋白合成能から見た分肝機能評価ができる可能性があると考えている。もう一つのテーマである腫瘍の動態解析については、machine timeの関係から同時進行できないため、肝機能評価についての結論がある程度出た時点で開始する予定でいる。なお、これに関して、メチオニンのデータとの対比を考えている^<18>F-fluorodeoxyglucoseに関しては、従来通り継続して行っており、論文もいくつか発表している。最終的には、これと合わせて報告したい。^<11>C-methionine(^<11>C-MET)水溶液を用いて臨床検討を行った。肝、膵、食道癌症例を対象としたが、前二者に関しては^<11>C-METが非癌部肝と非癌部膵に強く集積するため、画像上両者はcold in hotとなり、大きな癌を除いて解析が困難であった。一方、食道癌では^<18>F-FDGと同様陽性画像として描出されることから、糖代謝だけでなくアミノ酸代謝も加味した評価ができる可能性があると考えられる。現時点では症例数が少なく、十分な検討を行えないため、今後さらに症例を重ねて糖代謝、アミノ酸代謝の両面から消化器癌の特性を検討する方針である。^<11>C-METを用いて閉塞性黄疸肝症例を対象として、ポジトロンCT(PET)画像から分肝機能評価、血漿の分析から肝臓全体としての機能評価の可能性を検討した結果、極端に肝機能が低下した部位はPET画像で見分けることができ、この点での有用性を確認できた。
小児難治性てんかんにおける脳形成異常発生病態解明のための生物化学的研究

てんかんの有病率は約1.0%、その約20%は小児期に発症する難治性てんかんである。小児難治性てんかんの原因に限局性皮質異形成(FCD)がある。FCDには、神経細胞とグリア細胞両方の特性をもつ細胞がある。本研究は、FCDの発生病態とエピジェネティクス機構(Epi機構)の関与を調べた。FCD病巣を対象とし、5メチルシトシンと5メチルシチジンによる免疫組織学的解析とマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行ったが、Epi機構の関与について十分な解明には至らなかった。グリア分化関連蛋白が、Epi機構による神経細胞分化へ与える影響を調べるため、GFAP発現ベクター導入安定細胞株の樹立と解析を進めている。難治性てんかんの原因として、小児期に頻度が高い限局性皮質異形成(FCD:Focal cortical dysplasia)に焦点を当て、その発生病態およびてんかん原性獲得の病態解明を行う。FCDの発生には、遊走と分化の異常が想定されている。また、神経幹細胞の分化制御機構は、エピジェネティクス機構が関与し、時間的・空間的に厳密に制御されている。そこで、エピジェネティクス制御機構が、FCD形成および神経細胞機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。難治性てんかんの発生病態解明は、科学的根拠に基づいた治療の開発に発展することが期待できる。今年度は、培養ヒト神経芽細胞SH-SY5Yを用いた異形細胞形成の解析を試みた。研究1としてSH-SY5Yを10uM retinoic acid(RA)によって分化誘導を行い、分化誘導の様々な時期にHDAC阻害剤である10mM valproic acid(VA)を培地に加えSH-SY5Yから誘導された神経細胞の形態評価を試みている。研究2としてGFAP発現ベクターを作成し、SH-SY5Yへトランスフェクションを行い、SH-SY5Yの分化誘導系における様々な時期にGFAP発現を行い、異形細胞形成の解析を試みている。神経幹細胞では、glial fibrillary acidic protein(GFAP)の発現がグリア細胞への分化へ関与していることがわかっており、神経細胞分化異常へのGFAPの関与を明らかにすることが期待できる本研究は、小児難治性てんかんの大部分を占める限局性皮質異形成(FCD)の発生およびてんかん原生獲得の病態解明を目的として、神経幹細胞分化における時間的・空間的に制御されたエピジェネティクス制御機構が、FCDの発生および神経細胞機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。初年度は、FCDにおけるエピジェネティクス制御機構の定性的解析として、Mastroeniら(2010)のアルツハイマー病における報告を参考に、免疫組織化学的手法を用いた検討を行った。まず、皮質層構造の異常のみを示すFCD type Iと特異的な細胞であるBalloon cells(BCs)をもつFCD type IIbについて、DNAメチル化状態の指標とされる5-methylcytosine(Methyl-CpG)と5-methylcytidine(5-MeC)による免疫組織染色を行った。FCD type IおよびIIbの皮質神経細胞およびBCsにおけるMethyl-CpGおよび5-MeCそれぞれの核染色陽性率の低下はなかった。次に、BCs発生におけるエピジェネティクス機構の関与を明らかにするためDNAチップを用いて、BCsを含む組織と含まない組織におけるエピジェネティクス関連タンパク質のmRNA発現量について比較を行った。BCsを含む組織と含まない組織の間でDNMT1, MBD1, MBD2やHDAC1などのmRNA発現量に差を認めなかった。免疫組織学的手法およびDNAチップを用いた今回の検討からは、FCDにおけるエピジェネティクス機構の関与を定性的に明らかにすることはできなかった。今後、ヒト培養神経芽細胞を用いて、FCD発生へのエピジェネティクス制御機構の関与を明らかにしていく。前年度に引き続き培養ヒト神経芽細胞SH-SY5Yを用いた異形細胞形成の解析を試みた。研究1としてSH-SY5Yを10uM Retinoic Acid(RA)による分化誘導を行い、分化誘導の様々な時期にHDAC阻害剤として1.0mMあるいは0.6mM Valproic Acid(VA)の処理を加えSH-SY5Yから誘導された神経細胞の形態評価を試みた。SH-SY5Yは、細胞密度がその分化誘導中の形態に影響を与えており、VA投与時期間の正確な比較評価が困難であった。研究2としてGFAP発現ベクターを作成し、SH-SY5Yへトランスフェクションを行い、SH-SY5Yの分化誘導系における様々な時期にグリア細胞のマーカー蛋白であるGFAP発現による異形細胞形成の解析を試みた。現在、薬剤誘導性GFAPトランスフェクション安定株を作成中である。小児難治性てんかんの原因病理として限局性皮質異形成(FCD)がある。その発生原因とてんかん原性獲得の病態は不明である。

FCD IIbには、神経細胞とグリア細胞両方の特性をもつ細胞が存在し、胎生期神経幹細胞の分化異常が想定される。一方、神経幹細胞の分化制御機構は、エピジェネティック機構(Epi機構)が関与し、時間的・空間的に厳密に制御される。本研究は、1FCDにおけるEpi機構の関与を定性的に明らかにし、2グリア分化関連蛋白(GFAP)が、培養ヒト神経芽細胞(SH-SY5Y)の分化誘導過程で、Epi機構による神経細胞分化へ与える影響を明らかにすることで、難治性てんかん発症病態の解明と治療法の開発が期待できる。FCD病巣を対象とし、5メチルシトシンと5メチルシチジン抗体による免疫組織学的解析とマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行ったが、FCDにおけるEpi機構の関与について十分な解明には至らなかった。第3世代テトラサイクリン(Dox)によるGFAP発現誘導システムをもつSH-SY5Y安定細胞株の樹立を試みた。SH-SY5Y with pCMV-Tet3G安定細胞株(Tet3G細胞株)とDox誘導GFAP発現ベクター(GFAPベクター)を作成し、次にTet3G細胞株へGFAPベクターと選択マーカー遺伝子の共導入を行った。培養液やトランスフェクション試薬の種類・濃度・作用時間、FBS濃度、導入ベクター濃度の調整を行った。本研究では、Tet3G細胞株へGFAPベクターの一過性導入を確立したが、安定細胞株樹立には至っていない。一過性導入の確立により、GFAPが分化誘導前のSH-SY5YにおけるEpi機構へ与える影響の解明に期待できる。また、GFAPベクターを再編成し安定細胞株の樹立を進めている。てんかんの有病率は約1.0%、その約20%は小児期に発症する難治性てんかんである。小児難治性てんかんの原因に限局性皮質異形成(FCD)がある。FCDには、神経細胞とグリア細胞両方の特性をもつ細胞がある。本研究は、FCDの発生病態とエピジェネティクス機構(Epi機構)の関与を調べた。FCD病巣を対象とし、5メチルシトシンと5メチルシチジンによる免疫組織学的解析とマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行ったが、Epi機構の関与について十分な解明には至らなかった。グリア分化関連蛋白が、Epi機構による神経細胞分化へ与える影響を調べるため、GFAP発現ベクター導入安定細胞株の樹立と解析を進めている。医歯薬学本年度は、平成25年度に引き続き培養ヒト神経芽細胞SH-SY5Yを用いて、1分化誘導の評価に至適な細胞密度の設定を再度行う。2SH-SY5YへのGFAP発現ベクター導入について様々な条件(導入量、時間、トランスフェクション試薬など)設定調整を行って、安定したGFAP発現ベクターが導入されたSH-SY5Yを作成し、GFAP発現による異形細胞形成の形態及び機能解析を行う。さらにこれらの阻害剤(siRNAなど)による回復実験を行い、神経細胞分化過程におけるGFAPの関与およびエピジェネティクス機構の障害によるFCD形態形成の病態を明らかにする。
クラスター内のキラル分子間相互作用の分光学的研究

分子不斉の研究は,生体中における酵素反応の高度な分子認識の解明や不斉合成反応機構の解明のために非常に重要である.そこで本研究では,分子線中に不斉分子クラスターを生成させ,様々な分光法を適用することによって,不斉分子間相互作用を微視的なレベルで詳細に研究することを計画した.昨年度自作した装置を用いて,2-アミノピリジン(2-AP)及び2-AP-水クラスターの質量選別多光子イオン化励起スペクトル,レーザー誘起蛍光励起スペクトル,及び分散蛍光スペクトルの測定を行なった.また,密度汎関数法理論計算を行ない,実験により得られた実測値と理論計算の結果を比較した.その結果,2-AP-水1:1クラスターの幾何構造を決定した.また,分散蛍光スペクトルの解析,及び密度汎関数法により計算されたポテンシャルエネルギー曲線の解析から,2-AP-水1:1クラスターには,キラリティが発生していることが明らかになった.2-AP及び水には,キラリティが存在しないのは明らかであることから,上記の結果は,アキラルな(キラルではない)分子が分子集合体を形成することによってキラリティが発生しうることを示す非常に重要な結果である.また,パルス電場イオン化ゼロ運動エネルギー光電子分光(PFI-ZEKE光電子分光)の測定を行なうため,昨年度自作した飛行時間型質量分析計の改良を行なった.改良した装置の性能を調査するため,直鎖ポリエンのPFI-ZEKE光電子スペクトルの測定を行ない,装置がPFI-ZEKE光電子分光を行なうのに十分な感度を有していることを確認した.2-AP-水1:1クラスターは,カチオン電子基底状態ではキラリティが消失していると予想されることから,今後は改良した装置を用いて,2-AP-水1:1クラスターのPFI-ZEKE光電子スペクトルの測定し,また高精度の量子化学計算によるポテンシャルエネルギー曲線の解析を行なうことによって,クラスターの電子状態の違いによるキラリティの有無について調査していく予定である.分子不斉の研究は,生体中における酵素反応の高度な分子認識の解明や不斉合成反応機構の解明のために非常に重要である.そこで本研究では,分子線中に不斉分子クラスターを生成させ,様々な分光法を適用することによって,不斉分子間相互作用を微視的なレベルで詳細に研究することを計画した.昨年度自作した装置を用いて,2-アミノピリジン(2-AP)及び2-AP-水クラスターの質量選別多光子イオン化励起スペクトル,レーザー誘起蛍光励起スペクトル,及び分散蛍光スペクトルの測定を行なった.また,密度汎関数法理論計算を行ない,実験により得られた実測値と理論計算の結果を比較した.その結果,2-AP-水1:1クラスターの幾何構造を決定した.また,分散蛍光スペクトルの解析,及び密度汎関数法により計算されたポテンシャルエネルギー曲線の解析から,2-AP-水1:1クラスターには,キラリティが発生していることが明らかになった.2-AP及び水には,キラリティが存在しないのは明らかであることから,上記の結果は,アキラルな(キラルではない)分子が分子集合体を形成することによってキラリティが発生しうることを示す非常に重要な結果である.また,パルス電場イオン化ゼロ運動エネルギー光電子分光(PFI-ZEKE光電子分光)の測定を行なうため,昨年度自作した飛行時間型質量分析計の改良を行なった.改良した装置の性能を調査するため,直鎖ポリエンのPFI-ZEKE光電子スペクトルの測定を行ない,装置がPFI-ZEKE光電子分光を行なうのに十分な感度を有していることを確認した.2-AP-水1:1クラスターは,カチオン電子基底状態ではキラリティが消失していると予想されることから,今後は改良した装置を用いて,2-AP-水1:1クラスターのPFI-ZEKE光電子スペクトルの測定し,また高精度の量子化学計算によるポテンシャルエネルギー曲線の解析を行なうことによって,クラスターの電子状態の違いによるキラリティの有無について調査していく予定である.
応用逆問題・非適切問題に対する新しい数値解析手法の確立

本課題研究では、偏微分方程式で記述される逆問題の中で、物理あるいは工学等において意味を応用逆問題に焦点を絞り、非適切問題の数学解析と数値解析の研究を行なうものである。特に将来の実用上の要請を考慮し、大規模な非適切問題の数値解析を高精度に行なうことを一つの目標とし、理論・アルゴリズム開発の他に高速多倍長計算環境の整備も研究対象としていることが特徴とも言える。逆問題の数値シミュレーションを含む科学技術数値計算では、一般には有限桁の浮動小数点演算によって実数の近似と演算が計算機上で行なわれており、そこではIEEE754の基準により定義される倍精度方式が今日では一般的に利用されておいる。これは、数値計算の一般エンドユーザの利用環境では、10進法で約15桁の精度で近似された実数表現が前提であることを意味する。このため計算機上では丸め誤差は不可避な問題で、実数を厳密(exact)に扱うことは不可能であり、さらに微分方程式等の関数方程式の数値計算では離散化に誤差も当然考慮すべきものである。安定な計算スキームを期待させる適切(well-posed)な問題とは異り、逆問題で代表される非適切(ill-posed)問題では誤差の混入は信頼できる致命的であるが、これまでの非適切問題の数値解析研究では離散化誤差やデータに混入する観測誤差ばかりに議論が制限された嫌いがあり、丸め誤差まで踏む込んだ議論が十分とは言えなかった。本研究は、離散化誤差や観測誤差に関する先行研究を前提に、計算機の丸め誤差の挙動まで考慮し、理論的な考察のみならず、この問題を解決する新たな多倍長計算環境も構築していることが他の研究との大きな相違点である。さらに、高速な多倍長数値計算環境をひとたび導入した場合、函数方程式の離散化の高精度化もこれまでとは違う視点が生まれ、多倍長数値計算環境上での新しい計算手法の開発と確立も図られている。具体的な成果は、本課題研究の先行研究で設計・実装されている高速多倍長数値計算環境exflibの整備を行ない、特に分担者・藤原宏志氏の研究により、科学技術シミュレーションへの活用を目指して特殊函数の組み込み化を図り、さらにはスーパーコンピュータ上でも稼働する計算環境の開発も行ない、成果を挙げた。また、従来の離散化手法よりも遥かに高精度なスペクトル法系列の離散化手法を多くの問題に適用し、多倍長数値計算環境と組み合わせて数値実験を行ない、提案の有効性を確認した。また、実用面での応用逆問題を意識し、観測誤差も考慮した問題への正則化法の適用も視野に入れた研究を行ない、混入する誤差と正則化パラメータ・丸め誤差の関係についての知見も得ている。非適切性は問題固有の性質であり、逆問題に限ってみても、問題毎にその非適切性の発現は異っているため、個別の逆問題についての数学解析の研究を本課題研究の基礎研究と位置づけ、解の一意性や条件安定性に帰還する研究を行なった。この研究分担者・山本昌宏氏が逆散乱問題について精密な成果を得ている。また、また応用逆問題を目指して数学解析・数値解析の理論を実用問題に適用するには、実用問題を視野にいれた計算力学的な基礎研究が不可欠であり、分担者毎のテーマに沿って応用逆問題の個別的研究を行なっている。さらに、高速多倍長数値計算環境の将来の応用の一つとして計算機支援証明の研究も取り上げ、精度保証数値計算の研究も課題研究の一環として行ない成果を得た。なお、この分野でのアジアの研究者の共同研究を強化するため、中華民国(台湾)の研究者との研究交流を図るための日台共同セミナーを中華民国中央研究院数学研究所および台湾大学数学系と定期的に行ない、また、中国・韓国との研究者の交流も図り、将来の研究推進の基礎を築いた。

さらに、高速な多倍長数値計算環境をひとたび導入した場合、函数方程式の離散化の高精度化もこれまでとは違う視点が生まれ、多倍長数値計算環境上での新しい計算手法の開発と確立も図られている。具体的な成果は、本課題研究の先行研究で設計・実装されている高速多倍長数値計算環境exflibの整備を行ない、特に分担者・藤原宏志氏の研究により、科学技術シミュレーションへの活用を目指して特殊函数の組み込み化を図り、さらにはスーパーコンピュータ上でも稼働する計算環境の開発も行ない、成果を挙げた。また、従来の離散化手法よりも遥かに高精度なスペクトル法系列の離散化手法を多くの問題に適用し、多倍長数値計算環境と組み合わせて数値実験を行ない、提案の有効性を確認した。また、実用面での応用逆問題を意識し、観測誤差も考慮した問題への正則化法の適用も視野に入れた研究を行ない、混入する誤差と正則化パラメータ・丸め誤差の関係についての知見も得ている。非適切性は問題固有の性質であり、逆問題に限ってみても、問題毎にその非適切性の発現は異っているため、個別の逆問題についての数学解析の研究を本課題研究の基礎研究と位置づけ、解の一意性や条件安定性に帰還する研究を行なった。この研究分担者・山本昌宏氏が逆散乱問題について精密な成果を得ている。また、また応用逆問題を目指して数学解析・数値解析の理論を実用問題に適用するには、実用問題を視野にいれた計算力学的な基礎研究が不可欠であり、分担者毎のテーマに沿って応用逆問題の個別的研究を行なっている。さらに、高速多倍長数値計算環境の将来の応用の一つとして計算機支援証明の研究も取り上げ、精度保証数値計算の研究も課題研究の一環として行ない成果を得た。なお、この分野でのアジアの研究者の共同研究を強化するため、中華民国(台湾)の研究者との研究交流を図るための日台共同セミナーを中華民国中央研究院数学研究所および台湾大学数学系と定期的に行ない、また、中国・韓国との研究者の交流も図り、将来の研究推進の基礎を築いた。逆問題は各種非破壊検査や断層撮影など、現代社会の最先端技術と関わる実用上の重要な問題と関連する問題である。その殆どは数学上は「Hadamardの意味で非適切(ill-posed)」な問題となっている。波動・弾性体等と関わる古典的な逆問題については解の一意性に関する数学的研究は近年進歩を遂げている。しかし、実用上の要請を考慮すると、解の再構成(特に数値的構成)が最も重要な課題であるが、これについての数学的な研究は、十分な成果が得られているとは言い難い。その一方で、応用分野では、アドホックな手法でも解の再構成のアイデアが色々と提案され、成果を挙げている。本課題研究は、これらの新しいアイデアを精査し、その上でそれらの新しい視点に基づく逆問題あるいは非適切問題に対する数値解析手法を確立し、さらにそれを多倍長数値計算環境で実現することが主眼である。研究初年度の平成16年度には、多くの逆問題の解の再構成で現れる第一種積分方程式の数値計算を取り上げ、正則化法を利用しない直接数値計算法の確立を図った。これは、データに誤差を含まない純粋数学的な問題設定において、スペクトル法を利用した打ち切り誤差の指数的減少評価を持つ離散化手法と、多倍長数値計算法を組み合わせたもので、さらにそこに現れる数値積分の高精度アルゴリズムを併用することで成果を得た。この研究は、実用問題でデータが誤差を含む場合の正則化法の併用において、正則化パラメータの最適選択問題の基礎を与える成果でもあり、今後の研究発展が望まれるものである。