hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳波解析による語用論的推論の実時間処理モデル構築ならびに心の理論との関わりの考察

言語コミュニケーションにおいて話者の意図はしばしば「含意」として間接的に表現される。話者の意図は発話文の文意と文脈から語用論的推論によって導かれるが,この推論は文脈の検索を伴うし,論理的演繹とは違って確率・もっともらしさの判断を含むので,ヒト知性の中でも最も高次な認知活動と言える。しかし,刻々と変化する脳内の神経活動を観察することが難しかったことに加え,発話理解の実時間処理理論が存在しないために,語用論的推論の実証的研究は立ち後れてきた。言語コミュニケーションを対象とする科学的営みにおける最重要な理論的問題の一つは,語用論的推論と心の理論(Theory of Mind)との関わりである。本研究では,談話における推意理解に伴う脳波を多チャンネル脳波計によって記録する実験を行う。頭皮上脳波の発生源推移をミリ秒単位で追跡し,心の理論神経ネットワークとの異同の考察を通して,語用論的推論の領域固有性を検討するとともに,脳内ネットワークを分析する最新の脳波解析技術を援用することで,発生源間の相互作用・因果関係を解析し,実時間発話解釈モデルの構築を試みる。初年度は、脳波計のチャンネル数を増設し、64チャンネル脳波計によって新たな実験を実施するとともに、過去に行った実験データについて再解析を行い、神経活動と心の理論の個人差との関わりを考察した。研究成果の一部は海外の学術誌に発表した。初年度は計測脳波の空間解像度を改善するために、脳波アンプならびに電極を増設し、64チャンネルでの脳波計測の機器設定、動作確認を行った。また、推論の種類を操作した実験談話を音声合成によって作成し、刺激呈示ソフトでの動作確認の上、実験を開始した。現在、20名分の実験データを蓄積している。今年度は、計測した脳波データの分析を始める。音声刺激内に含めたevent markerにtime-lockした事象関連電位、ならびに事象関連スペクトル摂動、試行間位相同期の解析から始め、ダイポール推定による発生源推定へと進む予定である。ダイポールクラスタにおける事象関連電位、ならびに事象関連スペクトル摂動、試行間位相同期の解析を終えた後、ダイポールクラスタ間の相関ならびに因果関係の解析へと進む。また、脳波データと自閉症スペクトラム指数との相関を解析する予定だが、現データは主に女性の実験参加者から得たもので、男性の実験参加者を追加する予定である。
魚類ノダウイルスの宿主生息温度への適応進化メカニズムの解明

ベータノダウイルスはRNA1(RNA複製酵素をコード)およびRNA2(外被タンパク質をコード)をゲノムとする魚類ウイルスで、海産魚のウイルス性神経壊死症の原因体である。本研究では、リアソータントウイルスを用いた感染実験およびノーザンハイブリダイゼーション実験により、本ウイルスの温度感受性がRNA1およびRNA2の両方に制御され、温度はこれらウイルスRNAの複製に大きな影響を与えることを突き止めた。また、RNA1を単独で培養細胞に導入する実験の結果、RGNNV(高温適応ウイルス)のRNA1は25および30°Cで複製可能であるが、SJNNV(低温温適応ウイルス)のRNA1は30°Cでは全く複製を示さないことから、RNA1はRNA2との相互作用無しでも温度感受性を支配できることが判明した。そこで、RNA1のどの領域が温度感受性決定に必要かを同定するため、RGNNVのRNA1の1部をSJNNVの相当部分と交換したキメラRGNNVウイルスを9種作製し、25および30°Cでの増殖性を検討した。その結果、RNA1の84-1419番目の塩基(複製酵素の1-445番目のアミノ酸をコード)が温度感受性決定に重要である事が判明した。この領域には酵素の活性ドメインは存在せず、ミトコンドリア膜への酵素の結合部位が含まれることから、膜への結合状態あるいは酵素の立体構造が温度の影響を受けることが示唆された。一方、SJNNV、RGNNVおよびリアソータントウイルスの粒子は30°Cでも同様な安定性を示し、またこれら粒子の培養細胞への結合には温度は影響しないことから、RNA2が如何に温度感受性を左右するかは今後の検討課題である。ベータノダウイルスの増殖に適した温度条件は、宿主魚の生息環境の温度を反映していると考えられる。本研究では、この温度感受性メカニズムを解明すべく、まずそれがRNA1(RNA複製酵素をコード)、RNA2(外被タンパク質をコード)のどちらの分節ゲノムに支配されているのかをstriped jack nervous necrosis virus(SJNNV)およびsevenband groupernervous necrosis vinls(RGNNV)間のリアソータントウイルスを用いて検討した。方法として、E-11細胞にSJNNV(SJI/SJ2)、RGNNV(RG1/RG2)あるいはリアソータントウイルス(SJ1/RG2おびRG1/SJ2)をそれぞれ接種し、15、20、25および30°Cにおける各ウイルスの増殖量を経時的に調べた。また、ウイルス増殖量とRNA複製量あるいは粒子化効率との関係を調べるため、ウイルス感染細胞からtotal RNA画分およびvirion RNA画分を調製し、ノーザンハイブリダイゼーションによるウイルスRNA検出を行った。その結果、15、20および25°Cでは、4種被験ウイルスの増殖量の間には有意な弟は見られなかったが、30°CではRG1/RG2のみが25°Cの場合と同様の旺盛な増殖を示した。それ以外のウイルスは30°Cでは増殖が著しく抑制された。この結果から温度感受性にはRNA1、RNA2の両方が関与することが示唆された。そこで、30°Cにおけるウイルス増殖抑制の原因を調べるため、各ウイルスの25および30°CにおけるウイルスRNA複製量および粒子化効率をノーザンハイブリダイゼーションにより確認した。その結果、RG1/RG2は両温度で同程度のRNA複製および粒子化を示したが、SJ1/SJ2、SJ1/RG2およびRG1/SJ2では粒子化以前のRNA複製が30°Cで抑制されていた。ベータノダウイルスはRNA1(RNA複製酵素をコード)およびRNA2(外被タンパク質をコード)をゲノムとする魚類ウイルスである。本ウイルスの温度感受性は、RNA1およびRNA2の両方に制御され、温度はこれらウイルスRNAの複製に大きな影響を与えることがH18年度までの研究で明らかとなった。

そこで、RNA1が温度感受性に関与するメカニズムを調べるため、RGNNV(高温適応ウイルス)のRNA1を単独で培養細胞に導入した結果、25°Cおよび30°Cで複製を示した。しかしながら、SJNNV(低温温適応ウイルス)のRNA1を用いた場合は30°Cでは全く複製を示さないことから、RNA1はRNA2との相互作用無しで温度感受性を支配することが判明した。そこで、RNA1のどの領域が温度感受性決定に必要かを同定するため、RGNNVのRNA1の1部をSJNNVの相当部分と交換したキメラRGNNVウイルスを9種作製し、25°Cおよび30°Cでの増殖性を検討した。その結果、RNA1の84-1419番目の塩基(複製酵素の1-445番目のアミノ酸をコード)が温度感受性決定に重要である事が判明した。この領域には酵素の活性ドメインは存在せず、ミトコンドリア膜への酵素の結合部位が含まれるごとから、膜への結合状態あるいは酵素の立体構造が温度の影響を受けることが示唆された。一方、SJNNV、RGNNVおよびリアソータントウイルスの粒子は30°Cでも同様な安定性を示すことから、RNA2が如何に温度感受性を左右するかは今後の検討課題である。
放射線治療新規マーカー開発を志向した非コードRNAの新規機能解析

非侵襲性の特徴がある放射線治療はがん治療で重要性が増しています。本研究は、タンパク質の鋳型とならない非コードRNA(non-coding RNA; ncRNA)をターゲットにして放射線治療の新規マーカー研究確立を目的としました。治療モデルとして、放射線を照射した各種がん由来培養細胞を用いました。まず定量PCRを用いた解析により、発現変動するncRNAをいくつか同定しました。また、FISH法やIF法を用いて、局在変化するncRNAやタンパク質も同定出来ました。ただ、免疫沈降法やフィルター結合法を用いたものの、これらのncRNAとタンパク質間での相互作用を確認することは出来ませんでした。本研究においては新規放射線治療法確立を目指した、放射線新規応答メカニズム解明を目的としています。ターゲットとしては近年活発な研究が世界中で行われるようになってきた非コードRNA(non-coding RNA; ncRNA)です。DNAからmRNAが作られ、それを鋳型としてタンパク質が作られ、そのタンパク質が様々な生理機能(骨格維持、代謝等)を担っています。しかしながら、近年のゲノム研究において、DNA上のタンパク質をコードする部分は生物が高等になるに従い減少していき、ヒトにおいてはわずか2%ほどで、残りのおよそ98%は非コード部分ということがわかってきました。さらに、この非コード部分からも大量のRNAが作られてきているものの、それらはタンパク質の鋳型となることはないという性質を持つのでncRNAと呼ばれています。このncRNAは現在では、コード部分からも作られてきていることが報告されています。これらの知見から、このncRNAこそがヒトにおける複雑な機能発揮の鍵を握るのではないかと考えられております。一方、がん治療において、非侵襲性の性質をもち、外科療法に不適応の患者群にも適用可能な放射線治療が現在注目されていることから、よりよい治療効果発揮をめざした放射線治療の新規生物学的メカニズム解明や治療バイオマーカーの確立が至上命題となっています。私は、ncRNAの中でも、ほとんどが機能未知である長塩基長のncRNA(long ncRNA; lncRNA)を主なターゲットととし、各種臓器がん由来の培養細胞系を用いて、放射線治療新規バイオマーカー確立をめざすべく分子生物学的・細胞生物学的観点から研究を遂行した。放射線を照射したがん由来細胞を用いて、lncRNAの細胞内動態変化を調べたところ、放射線照射前後において顕著に変化するものがいくつか同定された。本研究はがんの放射線治療の新規メカニズムをタンパク質の鋳型とならない非コードRNA(non-coding RNA: ncRNA)をターゲットとして明らかにすることを目的として行いました。まず放射線照射条件を決定しし、各種がん由来培養細胞(子宮頸がん由来のHeLa細胞、肺がん由来のA549細胞、乳がん由来のMCF7細胞)において発現変動をするncRNAを定量PCRにて探索しました。その結果、放射線照射前後で発現が変化するncRNAをいくつか同定することが出来ました。また、同様に、発現変化するタンパク質もいくつか同定しました。また、RNA FISH法と蛍光免疫染色を持ちいて、照射前後でのncRNAとタンパク質の細胞内局在変化を確認しました。その結果いくつかの局在変化を確認することが出来ました。そして同定されたncRNAとタンパク質の相互作用を確認すべく、免疫沈降法を用いたin vivoレベルでの検出とフィルター結合法を用いたin vitroレベルでの解析を、何度も条件検討を繰り返しつつ試みたものの、うまく検出できずに、結果として相互作用同定までには至りませんでした。さらなる条件検討が必要と考えます。現段階で、放射線応答に関わるlncRNAをいくつか同定しつつあるため。分子生物学、細胞生物学、放射線生物学放射線応答に関わるlncRNAを同定し、再現性を確認した後には、それらのlncRNAが具体的にどのような機能に関わるか、また、どういったメカニズムを介して機能に関わっていくかを解明していく予定です。当初の予定より、初年度は研究計画が比較的順調に進み、実験を失敗することがなく、試薬が少なくて済んだため。初年度得られた研究成果をさらに発展させていく予定です。具体的には、初年度、放射線応答lncRNAとして同定されたものの機能解析を進めていきます。lncRNAの機能解析や生体内動態解明は比較的難しい手法を必要とし、初年度よりも高度な実験が必要となりますので、今年度の繰り越した分と次年度請求した分と合わせた金額を使い、効率よく最先端の手法を用いた研究を進めていく予定です。
アセチルコリンエステラーゼ注入による脳内変化の研究

ウイスター系ラットの脳内にelectric eelから抽出されたacetylcholinesterase(AChE:EC3.1.1.7)を注入し、一定の生存期間をおき、組織化学的技法で観察した。灌流固定した脳を取り出し、凍結切片を作成したのちサイオフラビンS(TFS)による蛍光組織法、AChE組織化学技法、Aβ42蛋白の免疫組織化学で染色し観察した。方法は、凍結乾燥されたAChEをタンパク量で1%、5%、10%として生理食塩水に溶解し、マイクロシリンジを用い、深麻酔下でラット脳内(大脳皮質右側頭葉、右海馬、右視床内側核)に0.25μlを30分間で注入した。注入後は、1日、7日、14日、28日、84日の生存期間をおいた。期間終了後の脳の取り出しは、ラットを深麻酔下で開胸の上潅流固定し、摘出後も浸漬固定した。4%パラホルムアルデヒド(PFA)と0.5%グルタールアルデヒドを潅流固定液として用い、4%PFAで浸漬後固定液として用いた。固定した脳は、炭酸ガス凍結法で凍結切片にし、浮遊切片として用いた。染色の浸透性と均一性を向上させるため浮遊切片のまま、条件を一定に保つため組織化学反応は振盪機上で行った。反応液は我々がかつて報告した方法(Tago method)を応用し、特異的抑制剤にはBW284C51を用いた。対照としてCresyl VioletによるNissl染色を行った。Aβ42蛋白の免疫組織化学ではABC法を用いて染色を行った。各濃度別の結果は、1%、5%、10%いずれの溶液も、注入後1日目には注入部位と刺入部位にAChE陽性所見が認められたのみであった。7日目には一部組織の欠損像が認められたものの、AChE陽性所見はなく組織学的な酵素活性は消失していた。14日、28日、84日後も同様であった。このため、10%溶液の注入で検討した。その結果、AChE陽性構造は大きな変化はなかったもののTFSで染色した切片は14日以降に少量ながら蛍光顕微鏡下で注入部位のみに陽性沈着物が認められた。Aβ42蛋白の免疫組織化学では、28日以降に微量ながら注入部位にTFS陽性沈着物と類似した形態の陽性構造が認められた。これらの所見から、AChEによる著明な病理変化は認められなかったが、微量ながら注入部位に異常な沈着物が出現しこれらがアミロイド蛋白である可能性が示唆された。本年は指摘条件を検討するためにウイスター系ラットの大脳皮質にelectriceelかち抽出されたacetylcholinesterase(AChE:EC3.1.1.7)を注入し、一定の生存期間をおき、脳を固定して凍結切片を作成した後AChE組織化学技法で染色した。

実際には、凍結乾燥されたAChEを生理食塩水を用いタンパク量計算で1%に溶解し、深麻酔下でマイクロシリンジを用い、ラット脳内(大脳皮質右側頭葉、右海馬)に1.0μlを30分間で注入した。注入後は、1日、7日、14日、28日の生存期間をおいた。期間終了後の脳の取り出しは、ラットを深麻酔下で開胸の上潅流固定し摘出後も浸漬固定した。4%パラホルムアルデヒド(PFA)と0.5%グルタールアルデヒド(GLU)を潅流固定液として用い、4%PFAで浸漬後固定液として用いた。固定した脳は、炭酸ガス凍結でクリオスタット切片にし、浮遊切片として用いた。染色の浸透性と均一性を向上させるため浮遊切片のまま、条件を一定に保つため組織化学反応はシェイカー上で行った。反応液は我々がかつて報告した方法(Tago method)を応用し、特異的抑制剤にはBW284C51を用いた。対照染色法として、Cresyl VioletによるNissl染色を行った。その結果注入後1日目にはまだ変化はなく、注入部位と刺入部位にAchE陽性所見が認められたのみであった。7日目には一部組織の欠損像が認められたものの、AChE陽性所見はなく組織学的な酵素活性は消失していた。14日、28日後も同様であった。なお、サイオフラビンSで染色し蛍光顕微鏡下で観察したが、アミロイド蛋白などの所見は認められなかった。この1年間では有意な変化は認められなかったが、おそらく溶解濃度と注入量が充分ではなかったものと思われる。AChEを10%溶解で注入すると死亡するラットもいるため、2年目では注入量を調整し検討する予定である。2年目は1年目に引き続き、至適条件を調べ、発現した病理学的変化について検討した。1年目と同様、ウイスター系ラットの大脳皮質にelectric eelから抽出されたacetylcholinesterase(AChE : EC3.1.1.7)を注入し、一定の生存期間をおき、その後脳を固定して凍結切片を作成し、AChE組織化学技法で染色した。凍結乾燥されたAChEを生理食塩水を用いタンパク量計算で1%と5%に溶解し、深麻酔下でマイクロシリンジを用い、ラット脳内(大脳皮質右側頭葉、右海馬、右視床内側核)に1.0μlを30分間で注入した。注入後は、14日、28日、84日の生存期間をおいた。期間終了後の脳の取り出しは、ラットを深麻酔下で開胸の上潅流固定し、摘出後も浸漬固定した。その結果、注入後7日目までは1年目と同様一部組織の欠損像が認められても、AChE陽性所見はなく組織学的な酵素活性は消失していた。14日、28日後は5%群に一部変性部が認められたが著明な変化は見られなかった。サイオフラビンSで染色し蛍光顕微鏡下で観察したが、アミロイド蛋白などの所見は認められなかった。
アルカリ金属炭酸塩の高温熱力学特性と化学反応性

(1)溶融炭酸塩の熱力学的性質:金属組成の異なるアルカリ炭酸塩の安定性を比較検討するのに適した状態図として,炭素活量と酸素分圧の各々の対数を軸にとり,その平面上に各炭酸塩の安定領域を示す方式の状態図を提案した.この状態図を用いると,種々の雰囲気での炭酸塩の安定性や,その安定性の金属組成変化に伴う変化が直ちに判断できる.(2)溶融炭酸塩とセラミックスとの化学反応性:炭酸塩と著しく反応するセラミックスの例として,安定化ジルコニアを,また比較的安定な導電性セラミックスの例として,酸化ニッケル及びニッケルフェライトを選択した.(1)安定化ジルコニアは,数百度以上では,固体のアルカリ炭酸塩と接しただけで破壊に至る激しい腐食を受けることがある.種々の条件下で反応した試料を,X線回析,SEM,EPMAなどで検討した結果,この腐食現象の主な原因が,アルカリ金属スオンのジルコニアセラミックス粒界への侵食によるものであることなどが判明した.(2)酸化ニッケルやニッケルフェライトは溶融アルカリ炭酸塩に微量ながら溶解する.これら酸化物から混合アルカリ炭酸溶融塩中へのニッケルの溶解度を,アルカリ金属成分の組成,温度,およびCO_2分圧の関数として測定し,溶解度を決定づけている要因を検討し,以下の結論が得られた. 1023K以下では,いずれの酸化物からのニッケルの溶解度もCO_2分圧に比例し,酸性溶解[NiO(s)+CO.ナ_<2.ニ>(g)=Ni^<2+>(1)+CO.ナ_<3.ニ>^<2->(1)]の形で反応が起こる.溶解度は温度上昇に伴って低下する.単一アルカリ金属炭酸塩では,溶解度はリチウム塩が最も小さく,カリウム塩が最も大きい.ニッケルフェライトの溶解度は酸化ニッケルより約1桁小さい.また,溶解度は酸化物中にニッケルのモル分率にほぼ比例する.(3)成果の取りまとめ:以上の成果を取りまとめ,環境科学研究センター紀要,各学会誌などに投稿した.第2世代燃料電池と電解質,石炭ガス脱硫プロセスの反応媒体,蓄熱用媒体などとして重要性を増しているアルカリ金属炭酸塩について、従来不足していた熱力学的性質や反応(腐食)性に関する基礎データを整備,充実化することが本研究の目的である。本年度は、電気化学手法による熱力学的安定性の測定,及び酸化ニッケルなどのセラミックス材料との反応性,溶解量の測定,の2点に焦点を絞った研究を計画した。以下に主要な成果を述べる。熱力学的安定性の研究の第一段階として、既に熱力学データが整っている【Li_2】【CO_3】,【Na_2】【CO_3】,【K_2】【CO_3】各塩が単独な場合を取りあげ、種々の熱力学的な条件下での各塩の安定に存在する条件範囲を図示する方法を考案した。縦軸に炭素活量Ac,横軸に酸素分圧P【O_2】を採り、logAc-logP【O_2】図上に各塩の安定存在領域を示した図を用いることで、任意の温度,P【O_2】,Pco,P【CO_2】,P【H_2】/P【H_2】Oに於ける各塩の安定性と、その時のアルカリ金属活量が直ちに読み取れるようになった。次いで固体電解質電池、【M_2】O,【M_2】C【O_3】,C/安定化ジルコニア1Pt,【O_2】(M:Li,Na,K)の起電力測定から混合アルカリ金属炭酸塩の熱力学的安定領域を実測することを試みている。しかし、安定化ジルコニアが炭酸塩により著しい腐食を受ける場合があり、まだ確立したデータを得るに至っていない。安定化ジルコニアの炭酸塩による腐食は特にCaOで安定化されたものの場合に著しく、固体の炭酸塩と600°C程度で接触させただけで破壊に至る。この原因を究明した結果、セラミックス粒界にアルカリ金属成分が浸入すると伴にジルコニア粒内から粒界へカルシウムが析出する為であると判明した。【Y_2】【O_3】添加の場合、950°C以下ではイットリウム偏析,破壊ともに起こらない。酸化ニッケルの【(Li_(0.68)K_(0.32))_2】【CO_3】への溶解量を測定した結果、650°C,P【CO_2】=1atmで4×【10^(-5)】mol/mol程度溶解すること、溶解量はP【CO_2】に比例し、P【O_2】には依存しないことなどを明らかにした。(1)溶融炭酸塩の熱力学的性質:金属組成の異なるアルカリ炭酸塩の安定性を比較検討するのに適した状態図として,炭素活量と酸素分圧の各々の対数を軸にとり,その平面上に各炭酸塩の安定領域を示す方式の状態図を提案した.この状態図を用いると,種々の雰囲気での炭酸塩の安定性や,その安定性の金属組成変化に伴う変化が直ちに判断できる.(2)溶融炭酸塩とセラミックスとの化学反応性:炭酸塩と著しく反応するセラミックスの例として,安定化ジルコニアを,また比較的安定な導電性セラミックスの例として,酸化ニッケル及びニッケルフェライトを選択した.

(1)安定化ジルコニアは,数百度以上では,固体のアルカリ炭酸塩と接しただけで破壊に至る激しい腐食を受けることがある.種々の条件下で反応した試料を,X線回析,SEM,EPMAなどで検討した結果,この腐食現象の主な原因が,アルカリ金属スオンのジルコニアセラミックス粒界への侵食によるものであることなどが判明した.(2)酸化ニッケルやニッケルフェライトは溶融アルカリ炭酸塩に微量ながら溶解する.これら酸化物から混合アルカリ炭酸溶融塩中へのニッケルの溶解度を,アルカリ金属成分の組成,温度,およびCO_2分圧の関数として測定し,溶解度を決定づけている要因を検討し,以下の結論が得られた. 1023K以下では,いずれの酸化物からのニッケルの溶解度もCO_2分圧に比例し,酸性溶解[NiO(s)+CO.ナ_<2.ニ>(g)=Ni^<2+>(1)+CO.ナ_<3.ニ>^<2->(1)]の形で反応が起こる.溶解度は温度上昇に伴って低下する.単一アルカリ金属炭酸塩では,溶解度はリチウム塩が最も小さく,カリウム塩が最も大きい.ニッケルフェライトの溶解度は酸化ニッケルより約1桁小さい.また,溶解度は酸化物中にニッケルのモル分率にほぼ比例する.(3)成果の取りまとめ:以上の成果を取りまとめ,環境科学研究センター紀要,各学会誌などに投稿した.
小学校段階の既存教科での情報活用能力の育成に関する実践的研究

昭和63年度は、62年度に検討した小学校で可能な情報活用能力の枠組みを既存教科での授業の指導に結びつけることを研究の柱とした。具体的には、以下の四点について研究をすすめた。1情報検索を通して客観的な情報を把握させる実験授業を、東京学芸大学附属大泉小学校と一般の公立小学校でおこなった。そのための必要なプログラムを開発した。最初は画像情報に勝手なキーワードをつけていた児童も、第三者がわかる、思い浮かべられることばを考えるようになり、それがどのようなものであるかを実感として学んだ。2小学校におけるコンピュータ利用の実践例から、情報活用能力に結びつく内容を調査して、本研究における実践のねらい以外の側面を補足した。少し工夫すれば検索以外にも正確な情報の記憶、情報の加工(変更)、印刷の意味や便利性を強調した利用法に発展できる実践例がみられた。3小学校の児童でも操作できる情報活用能力育成のためのツールについての研究をおこなった。昭和60年度以降に公開授業をおこなったり、雑誌等に発表した小学校の実践例を調査したが、そのほとんどはコンピュータをできるだけ意識させないように操作や展開面で配慮したものであった。本研究のようにあえて意識させる事例は大変少ない。4新学習指導要領には含まれていないが、コンピュータ言語を用いた情報活用能力の育成の観点から、児童がLOGOを使って情報を処理できるようになるための命令の習得や、児童の関心のある課題を検討をおこっなった。今年度は本研究の初年度であり,情報活用能力の育成のためのシステム開発を次の2点に絞ってすすめた.1.大量の映像を発生させながら自動的にキーワードをつけて保存することができ,記録をとりながら検索できるシステムの開発円,四角形,三角形という幾何図形からなる類似画像を3000枚まで乱数で発生させるプログラムが完成した.3000枚すべてが3種類の図形の色の組み合わせ,数,位置のどれかが異なっているように発生させる.ディスクに記憶させるのは画像ではなく,同じ画像が再現できる最小限の情報になっている.また,検索部は学習者の氏名を使って対話しながら自動的に記録をとるようになっており,検索手順が最適であったか否かをあとから評価できるようになっている.このプログラムはPC9801に限らずマイクロソフト系BASICの使える機種ならばどの機種でも使えるように配慮した.現在, IBM5550,パナコムMシリーズ, FM16β, FM-Rシリーズで利用できることを確認済みであり,これらの機種を持っている公教育機関が希望すれば,いつでも提供する用意がある.2.客観的情報を児童が付与する情報作成システムの開発ナショナルのFS5500(MSX2)を使ってビデオカメラでとった類似映像に最大10個のキーワードをつけて蓄積するシステムを開発した.このシステムの特徴はビデオディジタイズした1/2画面の児童の顔や昆虫の絵など関心のある映像を用いて検索できる.また,記録を見ながら検索手順が良かったか否かを再試行しながら検討できる.上記2点に関しては予定通り開発を完了した.来年度はこのシステムを算数の授業で使ってみて,情報活用能力の育成に寄与できるか確認する予定である.昭和63年度は、62年度に検討した小学校で可能な情報活用能力の枠組みを既存教科での授業の指導に結びつけることを研究の柱とした。
マイクロバブルによる固液界面損傷低減技術の開発研究

本研究は、核破砕中性子源において液体金属に負荷される圧力衝撃波によって固液界面に生じるキャビテーションの生成メカニズムの解明とキャビテーション気泡の崩壊によって生じる構造体損傷の定量評価、及びマイクロバブルを利用した損傷低減技術の開発を目的として行った。主要な結果を以下に示す。(1)衝撃圧力負荷装置を付加した水銀ループを用いて、ガス気泡注入によるパルス圧力負荷に伴う圧力応答、及び損傷低減化に関する実験を行い、衝撃圧負荷時に発生する負圧が低減されると共に、損傷が著しく低減されることを確認した。(2)米国ロスアラモス研究所の陽子加速器を用いた陽子線入射実験を実施し、水銀流路壁面の変位速度がマイクロバブル注入により低下することを確認した。(3)力学的非平衡状態における気泡の体積運動、気泡収縮時の内部気体の温度上昇による周囲流体への熱散逸を考慮した解析を行い、マイクロバブルの混入による圧力上昇の緩和、及び圧力波の分散と減衰等の影響に関する知見を得た。(4)音響式気泡計測装置の気泡径計測および気泡率計測に対する問題点の究明を水一空気系で行い、音響式計測では大径気泡(直径100μm以上)の存在について過大評価する傾向、またバルクの気泡率について過小評価する傾向にあることを光学的手法との比較から明らかにした。(5)高輝度X線による気泡可視化実験をSPring-8で行い、水銀中におけるガス気泡生成に関する固体液体界面の影響を明らかにし、気泡上昇方向に対して平行な水銀流れを与えることで、衝撃圧低減に有効な100μm程度の微小バブルが生成可能であることを示唆した。なお、制御可能なガス気泡の水銀注入法の確立、及びステンレス鋼の水銀中における疲労強度劣化に関する機構解明が今後の課題として残された。核破砕中性子源水銀ターゲットのパルス陽子ビーム入射時に発生する水銀中のキャビテーション気泡について、バブルダイナミックスを適用した数値解析および衝撃圧力負荷試験における高速度ビデオカメラを用いた気泡崩壊挙動観測を行った。その結果、水銀中では、圧力が負圧限界に達した後に気泡の成長が始まること、気泡の成長から崩壊までの過程は負圧保持時間と除荷時間に依存することを明らかにした。また、音響振動計測により得た気泡崩壊に励起される高調波振動と、気泡崩壊のタイミングは良い一致を示し、実機の音響振動計測により運転中のキャビテーション気泡挙動のモニタリングが可能であることを明らかにした。さらに、米国ロスアラモス国立研究所で実施したマイクロバブルを注入した水銀に陽子線を入射する実験で、水銀容器の変位速度を計測した結果、変位速度がマイクロバブル注入により低下することを確認した。力学的非平衡状態における気泡の体積運動、気泡収縮時の内部気体の温度上昇による周囲流体への熱散逸を考慮した解析を行い、本研究で提案する損傷低減技術において、マイクロバブルの混入による1.液体金属の熱膨張に伴う圧力上昇の緩和、および2.圧力波伝播過程における波の分散と減衰等の影響に関する知見を得た。また、音響式気泡計測装置の気泡径計測およびボイド率計測に対する問題点の究明を行うために、水-空気系において実験を行った。音響式計測と同時にカメラを用いた可視化を行った結果、音響式計測では大径気泡(直径100mm以上)の存在について過大評価する傾向、またバルクのボイド率について過小評価する傾向にあることを明らかにした。これらは、低周波数の超音波が密に微小気泡が存在する領域において減衰しやすいために生じると考えられる。衝撃荷重負荷装置を付加した水銀ループを用いて、ガス気泡注入法によるパルス圧力負荷に伴う圧力応答の低下及びピッティング損傷の軽減化に関する実験を行った。多孔質焼結金属ノズルによりガス気泡を流量比(ガス/水銀)で約10^<-4>程度注入した。

ガス気泡の注入により、衝撃圧負荷時に発生する負圧が低減されると共に、損傷が著しく軽減できることを確認した。さらに、ガス気泡注入がキャビテーション気泡生成挙動に及ぼす影響について、高速度撮影及び気泡力学解析により検討し、ガス気泡注入時にはキャビテーション気泡が生成しないこと、わずかな負圧の変化が気泡生成に大きく影響することを明らかにした。液体水銀中におけるガス気泡生成に関する固液界面の影響を明らかにするために、高輝度X線による気泡可視化実験をSPring-8で実施した。外径200μmの微細ノズルから生成されるガス気泡は、水銀のステンレス鋼に対して濡れにくいため、気泡はノズル外周を取り囲むように成長することを確認した。この可視化実験結果に対して、気泡に作用する力に関する平衡式に固液界面張力を考慮した半実験式を適用し、固液界面張力に関する補正係数を同定した。補正係数を用いた数値解析を実施し、気泡上昇方向に対して平行な水銀流れを与えることで、先の数値解析(前年度実施)により推定した衝撃圧低減に有効な100ミクロン程度の微小バブルが生成可能であることを示した。ピッティング損傷と疲労損傷の重畳効果、及び水銀の疲労強度に及ぼす影響を評価するために、ピッティング損傷を付加した試験片による大気中及び水銀中疲労試験を行い、疲労限がピッティング損傷により1/2以下に低下すること、及び水銀浸漬時間に依存した疲労強度の劣化を見出した。これは、ステンレス鋼の水銀脆化を示唆している。なお、制御可能なガス気泡の水銀注入法の確立、及びステンレス鋼の水銀脆化の定量評価と機構解明が今後の課題として残された。
磁気共鳴脳槽撮影を用いた内耳の信号変化の検討〜聴神経鞘腫と髄膜腫は鑑別可能か〜

脳腫瘍の一つである聴神経鞘腫は,画像上しばしば髄膜腫との鑑別が問題となる.聴神経鞘腫では内耳のリンパ液の蛋白濃度が高いという報告をふまえ,MRIの中でも特に微細構造の評価が可能なMR脳槽撮影を用いて内耳の信号を検討したところ,聴神経鞘腫と髄膜腫で内耳の信号が異なることが確認された.MR脳槽撮影における内耳の信号変化が,聴神経腫瘍と髄膜腫の鑑別の手がかりになると期待される.脳腫瘍の一つである聴神経鞘腫は,画像上しばしば髄膜腫との鑑別が問題となる.聴神経鞘腫では内耳のリンパ液の蛋白濃度が高いという報告をふまえ,MRIの中でも特に微細構造の評価が可能なMR脳槽撮影を用いて内耳の信号を検討したところ,聴神経鞘腫と髄膜腫で内耳の信号が異なることが確認された.MR脳槽撮影における内耳の信号変化が,聴神経腫瘍と髄膜腫の鑑別の手がかりになると期待される.1.磁気共鳴脳槽撮影(MR脳槽撮影)における蛋白濃度の検出能の検討MR脳槽撮影を用いて,種々の蛋白濃度の溶液を充填した中空球の信号強度を測定し,蛋白濃度と信号強度との関係を検討した.溶液の蛋白濃度はおのおの0g/l,4g/l(小脳橋角部非腫瘍例の平均),13g/l(髄膜腫の平均),30g/l(聴神経腫瘍の平均)で,蛋白製剤はゼラチンを用いた.中空球の信号測定は,空気中に置かれた状態と,脳実質類似溶液を満たしたMRI用頭部容器ファントムBHC型(京都科学製)に挿入された状態の2種類で行った.空気中ではCISS,FIESTAいずれも,脳実質溶液中ではFIESTAで4g/l,13g/l,30g/lの順で信号が高かったが,脳実質溶液中のCISSでは13g/l,30g/lの間で有意な信号差が得られなかった.2.聴神経鞘腫における内耳の信号変化の検討術前にMR脳撮影を施行し,組織学的に聴神経鞘腫と診断された49例に対して,左右の内耳(前庭)の信号強度を5mm^2の関心領域の設定により遡及的に測定した.左右の前庭の信号比(患側/健側)は0.740±0.092であった.また,上記と年齢・性をマッチングさせた対照群(小脳橋角部に腫瘤を認めない群)49例に対しても同様の検討を行ったところ,信号比(信号の低い側/高い則)は0.960±0.031であった.聴神経鞘腫の群の信号比は対照群よりも有意に低く(p<0.001),聴神経鞘腫における患側内耳の信号低下が示唆された.なお,信号比と腫瘍径,内耳道底からの距離との間には強い相関関係を認めなかった.3.髄膜腫における内耳の信号強度の検討組織学的に髄膜腫と診断された10例に対しても,2と同様の方法で内耳の信号強度を測定した.左右の前庭の信号比(患側/健側)は0.993±0.044で,聴神経鞘腫よりも有意に高く(p<0.001),内耳の信号強度が両者の鑑別の一助となる可能性がある.1. MR脳槽撮影における内耳の信号強度と末梢前庭障害,聴力障害との相関の検討術前にMR脳槽撮影が施行され組織学的に聴神経鞘腫と診断された49例に対して, MR脳槽撮影における内耳の信号比(患側/健側)と末梢前庭障害(canal paresis : CP),聴力障害との相関関係を検討した.CP陽性群の信号比(0.749±0.089)とCP陰性群の信号比(0.683±0.100)には有意差を認めず,軽度,中等度,高度聴力障害,および聾のいずれの群間でも信号比に有意差を認めなかった.2.聴神経鞘腫における腫瘍摘出後の内耳の信号強度の変化の検討組織学的に聴神経鞘腫と診断された症例で,後頭下到達法で腫瘍摘出術が施行され,かつ術前,術後で同一のMR脳槽撮影(CISS, FIESTA)を施行された16例について,術前後の内耳の信号比(患側/健側を比較した.術前の信号比は0.754±0.103,術後の信号比は0.889±0.076で,術後の方が有意に高値を示し(p<0.01),患側前庭の術後の信号回復が示唆された.3.聴神経鞘腫,小脳橋角部髄膜腫の疑い症例における内耳の信号強度の検討画像上上記が疑われるが,組織学的診断が得られていない症例についても,内耳の信号変化を検討した.聴神経鞘腫疑い群(37例)の信号比は0.774±0.130で,聴神経鞘腫確定群と同様対照群に比し有意に低かった(p<0.001).また,髄膜腫疑い群(7例)の信号比は0.999±0.097で,聴神経鞘腫確定群に比し有意に高かった(p<0.001).聴神経鞘腫疑い群において,信号比と腫瘍径,内耳道底からの距離との間には強い相関関係を認めなかった.
インプラントに加わる荷重の生体内三次元測定に基づくインプラント義歯設計の検討

本研究は,インプラント義歯治療の良好な予後を期待する上で,機能時に加わる荷重の大きさのみならず方向を考慮した設計を行うためのデータを蓄積するために1)様々な咬合の義歯を装着し支台インプラント数や支台装置を変化させた際のオーバーデンチャー支台インプラントに加わる三次元的な荷重のリアルタイム測定を行う.同時に,義歯粘膜面に加わる荷重の多点同時測定および咬合力測定を行う.2)MR画像とX線写真に基づき顎顔面三次元画像を構築後,三次元座標を設定し,インプラントの位置・角度および顔面形態と測定した荷重データの三次元複合解析を行う.こととした.今年度は,インプラントに加わる荷重について,三次元小型圧電センサをフィクスチャー上に設置し,インプラント義歯咬合面上に設置した圧トランスデューサで記録された咬合力と同時記録し解析を行った.その結果,インプラントに加わる荷重はインプラントの本数,部位および咬みしめ強さにより異なることが明らかとなった.さらに上部構造の設計により大きく異なることが明らかとなった.三次元複合解析に関しては,CT写真をもとに患者の顔面形態を三次元構築し,三次元座標を設定後,上記の生体内計測データを入力した.その結果,インプラントの本数と部位および上部構造の設計により大きく異なり,これらは,咬みしめ強さによりさらに異なっていた.本研究結果より,適切な位置のインプラント埋入および上部構造の設計の必要性が示唆された.本研究は,インプラント義歯治療の良好な予後を期待する上で,機能時に加わる荷重の大きさのみならず方向を考慮した設計を行うためのデータを蓄積するために1)様々な咬合の義歯を装着し支台インプラント数や支台装置を変化させた際のオーバーデンチャー支台インプラントに加わる三次元的な荷重のリアルタイム測定を行う.同時に,義歯粘膜面に加わる荷重の多点同時測定および咬合力測定を行う.2)MR画像とX線写真に基づき顎顔面三次元画像を構築後,三次元座標を設定し,インプラントの位置・角度および顔面形態と測定した荷重データの三次元複合解析を行う.こととした.今年度は,まず義歯粘膜面に加わる荷重の多点同時測定のためのセンサシートの校正を行い,100点以上の測定点において既知の荷重とセンサ出力の関係が0.9999以上と極めて高いこと,口腔内という湿度・温度において十分に耐えられることを確認後,義歯床下に応用し,口腔内測定を行った.その結果,咬合力の増加とともに床下粘膜荷重の増加と測定部位による違いが観察された.インプラントに加わる荷重については,三次元小型圧電センサをフィクスチャーに取り付けるための接合部品をナノオーダーで精密加工し製作することにより,測定可能とした.予備実験の結果,荷重はインプラントの部位および咬みしめ強さにより異なるは明らかとなった.三次元複合解析に関しては,CT写真をもとに患者の顔面形態を三次元構築し,三次元座標を設定するところまで行っている.本研究は,インプラント義歯治療の良好な予後を期待する上で,機能時に加わる荷重の大きさのみならず方向を考慮した設計を行うためのデータを蓄積するために1)様々な咬合の義歯を装着し支台インプラント数や支台装置を変化させた際のオーバーデンチャー支台インプラントに加わる三次元的な荷重のリアルタイム測定を行う.同時に,義歯粘膜面に加わる荷重の多点同時測定および咬合力測定を行う.2)MR画像とX線写真に基づき顎顔面三次元画像を構築後,三次元座標を設定し,インプラントの位置・角度および顔面形態と測定した荷重データの三次元複合解析を行う.こととした.今年度は,インプラントに加わる荷重について,三次元小型圧電センサをフィクスチャー上に設置し,インプラント義歯咬合面上に設置した圧トランスデューサで記録された咬合力と同時記録し解析を行った.その結果,インプラントに加わる荷重はインプラントの本数,部位および咬みしめ強さにより異なることが明らかとなった.さらに上部構造の設計により大きく異なることが明らかとなった.三次元複合解析に関しては,CT写真をもとに患者の顔面形態を三次元構築し,三次元座標を設定後,上記の生体内計測データを入力した.その結果,インプラントの本数と部位および上部構造の設計により大きく異なり,これらは,咬みしめ強さによりさらに異なっていた.本研究結果より,適切な位置のインプラント埋入および上部構造の設計の必要性が示唆された.
知的障碍児童・生徒の体温および衣服調節に関する研究

知的障碍児童生徒が実際に暑さや寒さをどの程度、感知しているか捉えることは非常に難しい。さらに寒暑に応じて衣服を調節できる子どもとできない子どもがいることは確かだが、その差が生理的な寒暑感覚の差異であるかどうかは不明である。これまで、非接触式および伝導式温熱感受性の実験による検討を小学校高学年生を対象に実施したが、同様の手法による特別支援学校での実施は、知的障碍のレベルや、個々の子どもの状況からできなかった。そこで、調査や実験方法を見直し、現場の教員、知的障碍を持つ子どもの保護者、学習支援を行う大学生の意見を収集し、感知していたとしても感覚を伝えることができない場合をいかに捉えるか検討することとした。知的障碍児童生徒が、これまで生活の中で経験してきた寒暑感覚を、写真やイラストを用いた拡大情報コミュニケーションを提示し、選択することで判明させたいと考える。アンケート調査の成果から、知的障碍児童生徒の保護者は、子どもの寒暑に対する身体反応を詳細に感知している。例えば、「汗をかかない」「顔がほてる」「体温が上がる」もしくは「体温が下がる」「末端冷える」などである。これらは熱中症や風邪といった病症にいたる前の微細な寒暑に対する反応や変化を捉えているものである。こうした変動のレベルを支援を行う場で応用することは、特支教員以外の支援者が注意すべき点として利用できることから、拡大情報コミュニケーションによる観察方法で捉えたいと考えている。アンケート調査と観察手法によるデータを照らし合わせ、寒暑の判定レベルを大まかに作成したい。子どものレベルにあった観察方法の確立と平行して、知的障碍児童生徒の寒暑感覚をどのように捉えるか検討を行い、より汎用的な寒暑の判定や対応につなげたい。知的障碍児童生徒の障碍の程度は多様で、感覚に対する反応も複雑である。寒暑以外の感覚が過敏や鈍麻であることから、感覚統合の課題があり、例えば、実際には寒くても衣服を着ないといった子どもがいる。単なる着用率や着脱による行動性体温調節の観察では判定できない。同時に寒暑をある程度、判断できたとしても、それをコミュニケーションとして他者に伝達することが難しい子どもが多く、小学校高学年で実施した温熱感覚の判定実験を実施できなかった。生理的な寒暑感覚を判明させることが難しいことから、寒暑はある程度感じているが、伝える事が難しい子どもに対して、アプローチすることを考えている。行事や活動における観察過程から、興味関心を示す図形や色、写真やイラストを利用して、寒暑の感覚レベルを大まかに捉え、その程度によって、衣服の着脱支援を促す学習に発展させることを検討している。特別支援学校教員、知的障碍を持つ子どもの保護者や学習支援を行う大学生から、寒暑感覚の程度を観察からレベル分けすることを検討する。寒暑感覚を感知していたとしても、それを伝えることができない子どものコミュニケーション手段として、これまで子どもたちが生活の中で経験してきた寒暑感覚を、写真やイラスト、図形、色といった拡大情報コミュニケーションによって提示させることを試みる。この手法によって、ある程度、寒暑感覚が判定できる子どもたちが、寒暑に応じた衣服による着脱に発展することができているのか、室温変化や活動量変化時の対処を観察することで判定する。生理的な体温の変動は、特別支援学校での許可や子どもが嫌がらない場合、サーモグラフィによる皮膚露出部の皮膚表面温度の観察を行いたい。子どもの障碍とレベルに応じて、可能な観察方法に変更することも含め、知的障害児童生徒の寒暑感覚を捉えること、またその程度の分類について検討を行う。特別支援学校に通学する児童・生徒の保護者を対象に、体温および衣服調節に関する調査を実施した。群馬県内の特別支援学校11校から協力が得られ、441名の回答を得た(男児301名,女児140名)。障碍は知的障碍63%、肢体不自由7%、知肢重複障碍4%、聴覚障碍13%、無記入13%であった。知的障碍児は寒暑の判断が有意に難しく、全体の14%に熱中症罹患歴があった。夏季の着衣は67%が厚着傾向で、70%がきつめと回答し、夏向きとは言えない。保護者への衣服調節及び熱中症対策等の啓発活動が必要であると言える。群馬県内の特別支援学校教員574名、公立小学校教員152名を対象に、子どもの体温および衣服調節に関する調査を実施した。体温調節上の留意点は、特別支援学校教員が体温上昇や末端部の冷えであった一方、小学校教員は発熱や唇が青いなど、目に見える症状を重視していた。教員の熱中症に対する認識は高いが、児童生徒の罹患率は特別支援学校23%、小学校34%であり、特支学校に通学する児童生徒の保護者の回答14%より高値であった。知的障碍児の中には、寒暑の感覚を伝えることが難しく、発汗過多な状態にあっても、汗を拭きとる、着替えを行うなど、自分でできない子どもがいた。また、被覆部の体温上昇や発汗は、見た目では判断しにくいことから、保護者や教員、支援員は障碍児のより軽微な特徴を捉えるための手立てや情報を共有し、衣服調節を促すなどさせる必要があることが明らかとなった。群馬県の特別支援学校および小学校の関係者による協力が得られたことが大きい。やけどや熱中症を予防するためには、温熱刺激に適切に応答できることが重要である。

知的障碍児の温度刺激に対する応答を捉えることを目的とし、これに先立って、標準値を得るため、健康な小学生と大学生を被験者として実験を行った。被験者は小学生34名(男子17名、女子17名、11.5±0.5歳、小学校6年生)、大学生64名(男子6名、女子58名、20.1±0.9歳)であった。装置は放射式1種、伝導式2種を用いた。前者は白熱電球(95W)を用いて自作した。後者はインタークロス製、intercross-230(以下i-230)およびintercross-200(以下i-200)であり、共にペルチエ素子による。i-230の温度変化速度は0.5°C/s、温熱刺激は30°Cから漸増または35°Cから漸減する。i-200の温度刺激は、被験者の皮膚温が平衡に達した後、温熱刺激がスタートする。変化速度は3種条件(0.1°C、0.3、0.5°C/s)から選択した。測定対象部位は、放射式では右側手掌および手背とした。伝導式では、左右の手の拇指球とした。放射式装置では、測定部位に関わらず、大学生が小学生より有意に感度が高かった(p<0.001)。知的障碍児においては、小学生より温熱刺激に対する応答性が低いことが予想される。伝導式(i-200)装置による結果、3種変化速度条件下における、温および冷刺激時に変化を感じた時の温度には、小学生・大学生との間に統計的有意差が認められなかったことから、今後、知的障碍児童・生徒を被験者とする実験では、変化速度0.5°C/sの1条件での実施が有効であると考える。群馬大学教育学部附属小学校児童および群馬大学大学生の協力が得られ、被験者実をが実施することができた。また、伝導式(接触)の測定装置について、所有機材とは異なる設定条件が可能な測定機種を、近隣大学から借用できた。これにより、熱流速速度の違いについて比較が可能となった。知的障碍児童生徒が実際に暑さや寒さをどの程度、感知しているか捉えることは非常に難しい。さらに寒暑に応じて衣服を調節できる子どもとできない子どもがいることは確かだが、その差が生理的な寒暑感覚の差異であるかどうかは不明である。これまで、非接触式および伝導式温熱感受性の実験による検討を小学校高学年生を対象に実施したが、同様の手法による特別支援学校での実施は、知的障碍のレベルや、個々の子どもの状況からできなかった。そこで、調査や実験方法を見直し、現場の教員、知的障碍を持つ子どもの保護者、学習支援を行う大学生の意見を収集し、感知していたとしても感覚を伝えることができない場合をいかに捉えるか検討することとした。知的障碍児童生徒が、これまで生活の中で経験してきた寒暑感覚を、写真やイラストを用いた拡大情報コミュニケーションを提示し、選択することで判明させたいと考える。アンケート調査の成果から、知的障碍児童生徒の保護者は、子どもの寒暑に対する身体反応を詳細に感知している。例えば、「汗をかかない」「顔がほてる」「体温が上がる」もしくは「体温が下がる」「末端冷える」などである。これらは熱中症や風邪といった病症にいたる前の微細な寒暑に対する反応や変化を捉えているものである。こうした変動のレベルを支援を行う場で応用することは、特支教員以外の支援者が注意すべき点として利用できることから、拡大情報コミュニケーションによる観察方法で捉えたいと考えている。アンケート調査と観察手法によるデータを照らし合わせ、寒暑の判定レベルを大まかに作成したい。
微分式系の幾何学とパラボリック幾何学の研究

微分式系の概念を通じて、2階1未知関数偏微分方程式系を幾何学的に研究する「二階接触幾何学」を2階のPD多様体の幾何学として定式化した。さらに、この幾何学において、基本的である二段階の「簡約化定理」を確立した。この「簡約化定理」を応用して、パラボリック幾何学(すなわち、単純階別リー環に付随する幾何構造の幾何学)に帰着される多くの二階過剰決定系のクラスの例の具体的な構成法を明示した。この研究の目的は、大きく分けて2つから成る。1つは、微分式系の概念を通して、微分方程式系を幾何学的(接触幾何学的)に研究することであり、もう1つは、パラボリック幾何学(すなわち、単純階別リー環に付随する幾何構造)の研究であり、その前者との融合の様子を調べることにある。今年度は、まず、佐藤肇氏との共著論文「Lie tensor product manifolds」を完成させ、深さ2である古典型単純階別リー環に対して、その階別構造の負のパートが与える標準微分式系を具体的に記述した。これは、深さ2である古典型単純階別リー環が定めるパラボリック幾何学のモデル空間のlocalな記述を与えるものとなっている。さらに、二階の接触幾何学におけるSecond Reduction Theoremの定式化を行ない、それをContact Geometry of Second Order IIなる題目のもとで論文としてまとめる準備を行った。この簡約化定理は、E. Cartanの2ないし3独立変数のInvolutiveな2階1未知関数偏微分方程式系に対する研究を包括するものであり、多独立変数の2階1未知関数偏微分方程式系の表象(シンボル)がどのような性質を持てば、2段階の「簡約化」が可能となるかを明らかにした。これによって、対象となる偏微分方程式系に、多変数のモンジュ特性系が存在するための十分条件を与えている。さらにまた、この簡約化定理を用いて、その接触同値問題が、パラボリック幾何学に還元される2階1未知関数偏微分方程式系のクラスの具体例の構成法をいくつか与えた。この研究の目的は、大きく分けて2つからなる。1つは、微分式系の概念を通して、微分方程式系を幾何学的(接触幾何学的)に研究することであり、もう1つは、パラボリック幾何学(すなわち、単純階別リー環に付随する幾何構造)の研究であり、その前者への応用を諮ることである。今年度は、研究最終年度として、これまでの研究を「二階の接触幾何学(Contact Geometry of Second Order II)」として、まとめる作業を行った。この論文の主要定理である「簡約化定理」は、E.Cartanの2ないし3独立変数のInvolutiveな2階1未知関数偏微分方程式系に対する研究を包括するものであり、多独立変数の2階1未知関数偏微分方程式系の表彰(シンボル)がどのような性質を持てば、2段階の「簡約化」が可能となるかを明らかにした。この条件によって、対象となる偏微分方程式系に、多変数のモンジュ特性系が存在するための十分条件を与えている。さらに、この論文では、2段階の「Reduction課程」を最も一般的な形で定式化した。その結果、これまで、散発的に理解されていた標準形を持つ特殊なInvolutive Systemの系列の2段階簡約課程を通じての統一的理解が進んだ。また、この一般的な「簡約化定理」の応用として、パラボリック幾何学にReduceできる多くの二階の過剰決定系のクラスの例の具体的な構成法を示した。今年度は、後者のパラボリック幾何学を取りあげ、つぎのような結果を得た:パラボリック幾何学のモデル空間は、R-空間と呼ばれる等質空間M = G/Pである。ここにGは単純リー群であり、PはGのパラボリック部分群である。Gのリー環をgとするとき、Pに対応する部分リー環pを与えることとgに階別リー環の構造(g = g_{-k} +・・・+ g_k)を与えることは等価である(この時p = g_0 +・・・+ g_k)。さらにこの階別リー環の構造は(複素リー環) gに対応するディンキン図形X_nの頂点の部分集合D_1を定めることで与えられる。このとき、階別リー環g = g_{-k} +・・・+ g_kの深さkが2以上ならば、g_{-1}が定めるM上のG不変微分式系Dに対して、gの負のパートm = g_{-k} +・・・+ g_{-1}は微分式系Dの表象代数となっている。

これに対して、我々は、gが古典単純リー環の場合に、深さが2であり、D_1が1つの頂点からなる階別リー環のm = g_{-2} + g_{-1}の構造を具体的に記述し、対応する標準微分式系を座標表示した。この結果は、佐藤肇氏との共著論文(Lie tensor product manifolds)として公表した。Secondreduction Theoremの定式化が研究目的の前半と後半を結ぶキーとなるテーマであるので、それが完成したことにより、計画はおおむね順調に進展しているといえる。研究目的の前者に挙げた微分方程式系の接触幾何学的研究において、reductionの過程の後にパラボリック幾何学に帰着される微分方程式系を具体的に記述するには、今年度得られた標準微分式系の具体的な座標表示が必須の道具立てとなる。この意味で、研究計画達成に向けて、概ね順調に進展していると思われる。25年度には、2階偏微分方程式系の接触幾何学における2段階reductionの過程に現れるPD多様体、IG多様体の概念をさらに整備する。それによって、パラボリック幾何学との関連を、より明確に記述したい。24年度には、2階偏微分方程式系の接触幾何学における2段階reductionの過程をPD多様体、およびIG多様体の概念を用いて定式化したい。ここに、PD多様体の概念は、幾何学的な1未知関数2階のジェット空間である接触多様体J上のLagrange Grassmann束L(J)の部分多様体を特徴づけるものであり、IG多様体の概念は、接触多様体J上のCoisotropic(Involutive) Grassmann束I_r(J)の部分多様体を特徴づけるものである。この2段階reductionの過程を通して、パラボリック幾何学に帰着される微分方程式系を今年度の成果を応用して明らかにしたい。経費の節減の結果生じた使用残について、海外研究者との打合せ旅費の一部に使用する。