hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋深層における数ヶ月～数年周期の変動流の実態把握と原因の解明

東北地方東方で実施した2000日間の長期測流のデータを解析し、深さ4000m付近の流速の変動の特性を明らかにした。変動は、36か月の間の広い周期で卓越し、年変動やそれよりも長周期の変動は顕著でない。このため、1年程度の平均値はほぼ変化しない。海溝に沿って明瞭な位相の伝播があり、また、大洋底上では西向きの位相の伝播がみられる。海面風応力のみで駆動した2層モデルのシミュレーションによって得られた流速のエネルギースペクトルは、観測と同様となったことから、変動が主に風応力によると推定できる。再解析による海上風によって、係留流速を実施した期間の流速をハインドキャストとして細かな水平解像度による層モデルによって計算を行った。モデルの設定によって結果が大きく変わるため、現在、いくつかのケーススタディを実施中である。特に、層間の鉛直密度差は、ロスビー波の位相速度を決め、また、深層からの湧昇等は、波の到達距離に関係する。風で生じた変動が波として伝播するため、観測点に到達する時期等はこれらに強く影響される。このため、風の変動を反映すると思われるスペクトルのピーク等は観測とよい一致を示すが、変動流の大きさは観測値より弱く、向きや強い時期は合わない。また、より現実的なモデルでの再現性を調べるため、他の研究機関が実施しているデータ同化モデルで得られている深層流を、観測値と比較をした。同化モデルは北太平洋しか含まないにも関わらず、平均流については観測とよい一致を示した。変動流は、モデルの方がやや大きく、位相は合わなかった。これは、位相については本研究で実施中の層モデルと同じ傾向である。北太平洋の東西での流速計データの解析も並行して進めている。両者を比較すると、東太平洋の方が顕著に弱かった。このことは、西進するロスビー波が深層流の変動に重要であることを裏付けると考えられる。合わせて、深層流の力学を考えるうえで重要な鉛直拡散係数のパラメタリゼーションについても観測データを利用して考察中である。平成24年10月9日11月19日のかけて、学術研究船白鳳丸によるKH-12-5次研究航海を実施し、東部北太平洋(西経145度)に設置していた係留系7系すべてを回収し、36個の流速計について1年強の時系列データを取得することができた。これまで西部北太平洋で得られている流速と比較すると、流速変動は明らかに弱いことがわかった。このことから、変動の大きさは西向きに増大していると予想され、ロスビー波的に西方伝搬していると思われる。三陸沖で取得済みの5年強の流速時系列データについて、解析を進めた。この海域は南太平洋から北上してきた深層流がいったん東西の2分岐流に分かれたのち、再合流する海域であり、北緯40度では日本海溝のすぐ東に西側分岐流、その東に隣り合って東側分枝流が北上する。同時期に北緯40度に東西に配置された流速データと比較すると、38度付近での流速変動が40度付近での強流帯の位置と連動しており、変動が分枝流の流路変化につながっていることが確かめられた。一方、40度での流量は強流帯の位置にかかわらず、同程度の大きさであった。変動が渦的であることを示唆する。層境界面が海底と交差可能な数値モデルの作成を行い、東京大学情報基盤センターのスーパーコンピュータFX10においてテストランを実施した。並列化を工夫することで、高解像度にした場合でも並列化数を上げさえすれば短時間で計算を終了することができるようになった。海洋は地球の表面積の7割を占め、気候の維持や物質循環において重要な役割を果たす。その平均水深は4000m弱であるが、一般には深海には流れがほとんどなく、よどんでいると考えられがちである。しかし、実際には数cm/sの平均流があり、短期的には十数cm/sに達する。海面付近の流れの1/10程度であるが、深海の体積を考えると、両者は同程度の寄与を持つ。けれども、深海における流れ、特にその変動の実体は、観測の困難さゆえに、十分に解明されていない。東北地方の太平洋沖で、日本海溝東斜面を含む3点で得られた2000日の長期測流データの解析をおこなった。数か月周期の変動は卓越するものの、期待される季節変動等は顕著ではなかった。また、1年間だけ測流を実施した北側の測線との相関を調べると、海溝に沿って北向きに位相の伝搬があり、海溝斜面に沿った地形性波動が示唆される。衛星高度計データでは東北沖を北に動く様子が見られるため、これと関連すると思われる。一方、西向きに伝播する惑星ロスビー波は明瞭には検出できなかった。深層を対象とする単純化した数値シミュレーションを実施し、比較を行った。

変動の周期はおおむね一致するが、位相は観測とは合わない。モデルの変動は海上風に起因するので、変動の原因が風であると特定できたが、伝播機構(成層構造)等、モデルが十分に再現できていないため、位相が合わないと考えられる。また、振幅はモデルは極めて小さく、粘性等の与え方に改善の余地がある。複雑なモデルでの再現性を確認するため、海洋研究開発機構が運用している大規模なデータ同化モデルとの比較も行った。周期は合うが位相が合わない点は上記のモデルと同様であるが、振幅はよく再現されていた。今後、上記の深層モデルと詳細な比較を行う予定である。係留系のデータ解析の結果を取りまとめて原著論文として投稿予定である。海洋物理学モデル計算を実施にやや時間がかかったため研究航海の準備等のため、データ解析がやや遅れ気味であるが、一方、数値モデルは高い計算効率で実行可能であり、平成25年度よりシミュレーションが可能である。引き続き、ハインドキャストの数値シミュレーションを進める。単純化されたモデルであるため、設定パラメータを陽に与えることは難しく、ケーススタディとしてパラメータに対する結果の違いを比較することを目ざす。研究計画に従い、三陸沖の流速計データについて、解析を進める。特に、気候指標等との相関を調べる。また、実際の風データを与えて数値シミュレーションを実施し、流速計データとの比較を行う。これには新たに取得した東部北太平洋のデータも利用できる。衛星高度計のデータを同化できるようにモデルを改良する。該当なし
廃EPS熱減容インゴット破砕材のコンクリート用軽量骨材としての有効利用

廃EPS熱減容インゴット破砕材をコンクリート用軽量骨材として有効利用する方法に関し検討した結果,以下の研究成果が得られた。(1)インゴット破砕材を粗骨材として用いることにより,単位容積質量が1.761.83t/m^3で,圧縮強度が1533N/mm^2程度の軽量コンクリートが製造できる。(2)インゴット破砕材を粗骨材として用いたコンクリートは通常の軽量骨材コンクリートに比べ,同一圧縮強度におけるヤング係数が小さい。(3)インゴット破砕材を粗骨材として用いたコンクリートの乾燥収縮は普通骨材コンクリートより大きいが,質量変化率と収縮ひずみの関係は普通骨材コンクリートの場合と同様な傾向を示す。(3)インゴットの力学的性質は,廃EPSの種類やその減容処理条件の相違により大幅に異なり,圧縮強度およびヤング係数の最大値と最小値には,それぞれ4倍および2倍程度の差が生じた。(4)インゴット破砕材を粗骨材として用いたコンクリートの力学的性質に及ぼすインゴットの力学的性質の影響は小さく,インゴットの種類に拘わらず,W/C=50%のコンクリートで,圧縮強度が2228N/mm^2およびヤング係数が1.0×10^41.2×10^4N/mm^2の範囲となった。(5)インゴット破砕材を用いたコンクリートは,普通骨材および人工軽量骨材の場合に比べ熱伝導率が大幅に小さくなり,またインゴット破砕材の体積分率を大きくするほど更に熱伝導率は小さくなる。(6)インゴット破砕材の熱伝導率の低減効果は大きく,軽量骨材コンクリートにおいて軽量化と熱伝導率の低減または断熱性の向上を目的とした場合,骨材にインゴット破砕材を使用することは有効である。(7)本研究で使用したインゴット破砕材を粗骨材として用いることにより,単位容積質量1.0t/m^3,圧縮強度6.0N/mm^2,連続空隙率25%程度の軽量ポーラスコンクリートの製造が可能である。我が国における廃発泡スチロール(以下廃EPSと称す)の年間流通量は,約18.3万トンであり,約6.4万トン(35%)が回収され再資源化されているが,この6.4万トンの内,中国への輸出の依存度は6割以上と非常に高く,国内での新たな用途開発が望まれている。廃EPSの回収・再資源化過程の中間処理材である熱減容インゴット塊をクラッシャで破砕すると,密度1g/cm^3,吸水率2%程度の砕石状の破砕材が得られる。本研究はこのインゴット破砕材のコンクリート用軽量粗骨材として利用の可能性について検討した結果,以下の結果が得られた。(1)本研究で示したプラスチック骨材を粗骨材として用いることにより,単位容積質量が1.761.83t/m^3で,圧縮強度が1533N/mm^2程度の軽量コンクリートが製造できる。(2)プラスチック骨材コンクリートは通常の軽量骨材コンクリートに比べ,同一圧縮強度におけるヤング係数が小さい。(3)プラスチック骨材コンクリートの乾燥収縮は普通骨材コンクリートより大きいが,質量変化率と収縮ひずみの関係は普通骨材コンクリートの場合と同様な傾向を示す。廃EPSの中間処理材であるインゴット破砕材を軽量骨材として用いると,単位容積質量が1.761.83t/m^3で,圧縮強度が1533N/mm^2程度の軽量骨材コンクリートが製造できる。

本研究は,インゴットの材質であるポリスチレン樹脂の比熱および熱伝導率がそれぞれ13.4J/kg,0.080.12W/m・Kと従来の人工軽量骨材に比べ大幅に小さいことに着目し,インゴット破砕材を用いたコンクリートの熱的性質について実験的検討を行った。以下に、研究結果の結論を示す。(1)インゴットの力学的性質は,廃EPSの種類やその減容処理条件の相違により大幅に異なり,圧縮強度およびヤング係数の最大値と最小値には,それぞれ4倍および2倍程度の差が生じた。(2)インゴット破砕材を粗骨材として用いたコンクリートの力学的性質に及ぼすインゴットの力学的性質の影響は小さく,インゴットの種類に拘わらず,W/C=50%のコンクリートで,圧縮強度が2228N/mm^2およびヤング係数が1.0x1041.2x104N/mm^2の範囲となった。(3)プラスチック骨材を用いたコンクリートは,普通骨材および人工軽量骨材の場合に比べ熱伝導率が大幅に小さくなり,またプラスチック骨材の体積分率を大きくするほど更に熱伝導率は小さくなる。(4)プラスチック骨材の熱伝導率の低減効果は大きく,軽量骨材コンクリートにおいて軽量化と熱伝導率の低減または断熱性の向上を目的とした場合,骨材にプラスチック骨材を使用することは有効である。
閉空間／半閉空間における広帯域電波伝搬特性の解明およびモデル化

[小型科学衛星内電波伝搬]小型科学衛星内の送受信アンテナの向きおよび場所を変更させた場合におけるマイクロ波帯広帯域電波伝搬特性を,ベクトルネットワークアナライザ(VNA)により測定した.これまでに距離依存性は評価していることから,今回は送受信アンテナ間距離は一定とした.アンテナ設置場所は直接波の存在するLOS(line of sight)環境,直接波の存在しないNLOS(non-LOS)環境の各5か所の場合において,送受信アンテナの向きの組み合わせ9通りで合計90通りの場合において測定した.遅延特性では,LOSおよびNLOS環境において送受信アンテナの向きによる組み合わせの影響は確認できなかった.占有周波数帯域幅に対するアンテナの向きの組み合わせにおける利得変動は,占有帯域幅を広くするとアンテナ偏波による影響は少なく,偏波による依存性は無いことが確認できた.[小型航空機内電波伝搬]小型航空機内のマイクロ波帯広帯域電波伝搬特性の伝搬特性を明らかにした.遅延プロファイルより多くの反射波が到来することを確認した.狭帯域信号ではフェージングにより信号の落ち込みが生じたが500 MHz以上の帯域幅では,空間的な利得変動は5 dB以内に収まった.遅延特性は,窓などから電波漏れから超遅延はなく遅延スプレッドは14 ns以内に収まり,場所による依存性はほぼ無かった.[淡水/海水中電波伝搬]淡水中におけるHF(High Frequency; 3-30 MHz)帯において計測システムの不具合や測定手順の簡易化を目的とし,淡水中で実験を重ねた.実験結果は去年度報告したので省略する.さらに,岸壁からおよそ2 m,海面下2 mにフレームを配置して海水中で送受信アンテナ数1×3の伝搬特性を計測した.VNAで中心周波数10 MHz,帯域幅500 kHzにおけるアンテナ利得を含む伝達関数を測定した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。[小型科学衛星内電波伝搬]衛星重量軽減や衛星サブシステムのレイアウト自由度拡大のために,信号バスケーブルの一部無線化を提案している.衛星構体内部では多重波が発生し,伝搬および伝送特性に強く影響する.これまで狭帯域無線システムに対してのUWB技術の優位性を示してきた.UWBを衛星構体内へ適用するために,その電波伝搬特性を調査し,伝搬メカニズムの特性解析およびモデル化を行った.国際会議2件で発表した.[人体近傍電波伝搬]閉空間/半閉空間内で,多重波は部屋の体積および構造に強く依存するため,様々な周辺環境における伝搬特性の変動を評価する必要がある.そこで,人体装着アンテナ間におけるマイクロ波帯広帯域人体近傍電波伝搬チャネルの実測データより,様々な環境における遅延特性を調査した.これはマルチパス(主に壁や床,天井からの反射波)の影響を軽減するために伝送方式のパラメータを決定付けるのに不可欠な情報である.国際会議1件(IEEE Asia Pacific Wireless Communications Symposium 2015),国内口頭発表2件および雑誌記事1件を発表した.[淡水/海水中電波伝搬]海中/海底下を探査対象とした電磁波による海底探査レーダー技術への注目が高まっている.海中のワイヤレス通信やセンシング技術の開発を目的とし,遠隔操作可能なチャネルサウンダ(到来する電波の受信信号強度の測定及び到来方向を推定することが可能な測定装置)を製作し,淡水中および海水中において伝搬および伝送実験を行った.これまでの実験結果から海中アンテナを用いて到来方向推定やMIMO特性解析が可能なことが分かった.国内口頭発表7件(内筆頭2件)の発表をした.[小型科学衛星内電波伝搬]小型科学衛星(“れいめい/INDEX")内の体積を変更させた場合におけるマイクロ波帯広帯域電波伝搬特性を,ベクトルネットワークアナライザにより測定し閉空間内の伝搬特性を明らかにした.さらに伝送実験およびシミュレーションにより伝送特性も明らかにした.これまで伝送特性を向上させるために,電波吸収体やボックス内部の開口部を変化させた実験により遅延スプレッドが抑制できることも確認している.[人体近傍電波伝搬]人体装着アンテナ間における広帯域人体近傍電波伝搬チャネルの実測データより,様々な環境における遅延特性を調査した.5種類の部屋を用いて,体表上に送受信アンテナを配置してベクトルネットワークアナライザにて3.1 - 10.6 GHzにおける伝達関数を測定した.小型科学衛星内部の実測結果と同様,部屋体積が小さくなるとその影響で内部空間における時間あたりの反射回数が増加し,反射減衰による減衰量が増加するため,遅延スプレッドが小さくなった.[淡水/海水中電波伝搬]遠隔操作可能なチャネルサウンダ(到来する電波の受信信号強度の測定及び到来方向を推定することが可能な測定装置)を製作した.海中送信アンテナ3基,送信アンテナと平行に0 - 1900 mm移動可能な海中受信アンテナ1基を搭載した水深500 mまで水圧に耐え得る計測システムを開発した.アンテナは上下方向に搭載位置を変更可能にすることで,仮想的にMIMO (multiple-input multiple-output)環境を作成する.低レベルの計測時に結合が容易に発生する恐れがあるため,すべての装置をフレームに搭載し,水没させる.計測装置は耐圧容器に組込み,光通信装置で水面上から制御する.これまでの実験結果から海中アンテナを用いて到来方向推定やMIMO特性解析が可能なことが分かった.[小型科学衛星内電波伝搬]小型科学衛星内の送受信アンテナの向きおよび場所を変更させた場合におけるマイクロ波帯広帯域電波伝搬特性を,ベクトルネットワークアナライザ(VNA)により測定した.これまでに距離依存性は評価していることから,今回は送受信アンテナ間距離は一定とした.

アンテナ設置場所は直接波の存在するLOS(line of sight)環境,直接波の存在しないNLOS(non-LOS)環境の各5か所の場合において,送受信アンテナの向きの組み合わせ9通りで合計90通りの場合において測定した.遅延特性では,LOSおよびNLOS環境において送受信アンテナの向きによる組み合わせの影響は確認できなかった.占有周波数帯域幅に対するアンテナの向きの組み合わせにおける利得変動は,占有帯域幅を広くするとアンテナ偏波による影響は少なく,偏波による依存性は無いことが確認できた.[小型航空機内電波伝搬]小型航空機内のマイクロ波帯広帯域電波伝搬特性の伝搬特性を明らかにした.遅延プロファイルより多くの反射波が到来することを確認した.狭帯域信号ではフェージングにより信号の落ち込みが生じたが500 MHz以上の帯域幅では,空間的な利得変動は5 dB以内に収まった.遅延特性は,窓などから電波漏れから超遅延はなく遅延スプレッドは14 ns以内に収まり,場所による依存性はほぼ無かった.[淡水/海水中電波伝搬]淡水中におけるHF(High Frequency; 3-30 MHz)帯において計測システムの不具合や測定手順の簡易化を目的とし,淡水中で実験を重ねた.実験結果は去年度報告したので省略する.さらに,岸壁からおよそ2 m,海面下2 mにフレームを配置して海水中で送受信アンテナ数1×3の伝搬特性を計測した.VNAで中心周波数10 MHz,帯域幅500 kHzにおけるアンテナ利得を含む伝達関数を測定した.[小型科学衛星内電波伝搬]超広帯域(UWB)技術を衛星構体内へ適用するために,その電波伝搬特性を調査し,伝搬メカニズムの特性解析およびモデル化を検討してきた.本年度はこれまでの総まとめとして論文誌に発表する.[人体近傍電波伝搬]システム設計する際に,時間領域にも周波数領域にも精確な電波伝搬モデルが必要である.マイクロ波帯での屋内電波伝搬における周波数領域の実測およびモデル化は提案されているが,周辺環境を考慮した人体近傍における周波数領域のモデル化はない.そこで,本年度は周波数領域における人体近傍電波伝搬モデルを検討する.[淡水/海水中電波伝搬]距離特性および変調信号を用いた実験を行う.到来方向推定やMIMO特性解析をするとともに海中/海底伝搬の詳細な解明を行う予定である.現在使用しているアンテナは,アンテナ周りを真水を覆うことで海中アンテナ効率を高くしている.しかしながら,海中電波伝搬で使用しているアンテナにおいて真水以外の媒体を検討していない.より高効率なアンテナを開発するため,誘電率の低い媒体を検討する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
鉱物タイムカプセルを採取し高温初期地球を検証する：地磁気・大陸移動・マグマ生成

西オーストラリア州、ピルバラ地域のマーブルバー周辺にて地質調査と試料採取を行い、古地磁気および岩石学の研究を進めた。特にマーブルバー東のMount Edgar複合岩体中の、33億年前の岩石試料について、全岩および斜長石の磁気的性質を測定し、斜長石中に単磁区的な磁鉄鉱が含まれていることを明らかにし、斜長石単結晶における磁気異方性や磁化獲得効率を定量的に評価した。また、マーブルバー南西のGlen Herring Gorge付近の35億年前のデイサイトについて古地磁気測定を行い、先行研究とは異なり、少なくとも400度以下のブロッキング温度の磁化は35億年前とは考えられないことを示した。平成26年度は野外調査・試料採取を行うとともに、採取した試料を用いて顕微鏡観察、基礎的な古地磁気実験、ジルコンの分離とEBSDによる磁鉄鉱の結晶方位の測定方法の確立を行った。野外調査では、オーストラリアピルバラ地域にて3週間の調査を行い、花崗岩と珪長質火山岩を中心に80以上のサイトで試料を採取した。採取した試料の顕微鏡観察より、花崗岩試料が古地磁気測定に適した離溶磁鉄鉱を含むことと、十分な量のジルコンを含むことが確認できた。研究目的を達成するために適した試料が得られている。バルクでの段階熱消磁、段階交流消磁実験を全サイトについて行った。花崗岩試料を含む何割かの試料が落雷の影響を受けていることがわかったが、その他の試料からは良好な古地磁気ベクトルが分離できている。今後、磁化方位と地質構造を解析することで、古地磁気ベクトルの年代を制約することができる。また本年度の分析結果は来年度以降の試料採取の計画をたてる上でも重要である。EBSD分析では、磁鉄鉱の粒径が予想よりもやや小さく当初は分析が困難であった。この問題に対し、研磨時間を最適化するとともに、分析をマッピングモードで行うという工夫を行い、ごく細粒な離溶磁鉄鉱の結晶方位が計測可能となった。以上に加え、既に所有していたピルバラ地域の花崗岩を用い、離溶磁鉄鉱を用いた古地磁気強度推定の手法を検討した。主に磁気異方性の効果により古地磁気強度推定には大きなバイアスが加わるが、適切に統計処理を行うことで、真の古地磁気強度の不偏推定が得られることを数値計算により示し、実験により確認した。この結果は国際誌に発表した。確立した古地磁気強度推定方法を採取した花崗岩に適用することで、33億年前の古地磁気強度をこれまで以上に高精度に復元することができる。平成27年度は古地磁気および岩石学研究のための野外調査・試料採取を行うとともに、採取した試料の顕微鏡観察、古地磁気・岩石磁気実験、ジルコンの分離とメルト包有物の観察を行った。野外調査では、ピルバラ地域にて4週間の調査を行い、平成26年度に調査を行ったデイサイト、花崗岩、流紋岩、礫岩を追加採取し、さらに新たなサイトでチャートや超苦鉄質岩の調査と採取を行った。特に、古地磁気試料をエンジンドリルを用いて採取することで、変質や落雷の影響が少ない試料を採取することができた。古地磁気・岩石磁気実験では、バルクでの段階熱消磁、段階交流消磁実験と、帯磁率の温度依存性と磁気ヒステリシスの測定を行った。デイサイトでは、先行研究で35億年前の磁気記録とされているサイトで、先行研究と著しく異なる磁化方位を持つ試料が相当数観察された。この原因については検討中である。花崗岩では、平均して6割程度の試料が落雷の影響を受けていることがわかった。この情報を持って平成28年度に同一サイトの同一露頭を再訪することで、落雷の影響が最も少ない試料を採取することができる。チャートでは、赤鉄鉱を含有する褶曲した層準を発見した。今後古地磁気褶曲テストを行うことで、磁化年代の制約を試みる。採取した花崗岩・火山岩計20試料について高電圧電気パルス選択性粉砕装置を用いて自形結晶を分離し、含まれる包有物の鏡下での同定を行った。メルト包有物については高温炉を用いて均質化する準備を進めた。またジルコンU-Pb年代測定を行うための樹脂封入と走査型電子顕微鏡による組織観察も実施した。平成27年度の主な計画は、追加の調査・試料採取と、本格的な測定の開始であった。調査・試料採取については古地磁気試料及び化学分析試料を滞りなく採取できた。測定については、全サイトの試料について基本的な消磁実験を行うことができた。特に、デイサイトで先行研究と食い違うように見える結果が得られていることは重要であると考えられる。一方、斜長石単結晶の測定はやや遅れている。この理由は、所属機関のSQUID磁力計のメンテナンスに想定以上の時間(約10ヶ月)を要したため、スピナー磁力計で測定できるバルク試料の測定を優先したためである。それに伴い、斜長石単結晶のEBSD測定もやや遅れている。既に磁力計のメンテナンスは終了しているため、平成28年度に測定を再開する。平成28年度は採取した試料の古地磁気学・岩石学分析を進めた。また、分析結果を踏まえて夏に追加の試料採取を行った。追加採取した試料についても分析が進行中である。古地磁気分析では、前年度までの結果を踏まえ、35億年前のデイサイトの岩石磁気測定および段階熱消磁とチャートの熱消磁を進めた。

デイサイトからは、先行研究により35億年前とされる磁気記録が報告されている。今回、先行研究よりも広範囲の試料を用い、詳細な分析を行うことで、先行研究で報告されているものと異なる方位と消磁特性が確認された。また方位・消磁特性はともに、岩石中の磁性鉱物組成と密接に関係していることが分かった。これらの結果をもとに、本地域の古地磁気記録の信頼性を議論する論文を準備中である。チャートに関しては熱消磁から、赤鉄鉱の寄与は少なくほとんどの磁化は磁鉄鉱が担っていることが分かった。この磁化は予察的な褶曲テストには通らず、太古代の磁気記録ではないらしい。試料採取では、前年度までの分析結果から落雷の影響がないと考えらえる33億年前の花崗岩露頭から集中的なサンプリングを実施した。これらの岩石は、斜長石中に微小な磁鉄鉱インクルージョンを伴っていることが分かっている。進行中の消磁実験からは、同様の磁鉄鉱インクルージョンを伴う岩石とは全く異なり、高温・高保磁力の磁化成分が極めて不安定であることが示唆されている。ただし、この磁鉄鉱インクルージョンの形成時期と、磁気記録の獲得時期に対する制約は不十分であり、今後のさらなる検討が必要である。西オーストラリア州、ピルバラ地域のマーブルバー周辺にて地質調査と試料採取を行い、古地磁気および岩石学の研究を進めた。特にマーブルバー東のMount Edgar複合岩体中の、33億年前の岩石試料について、全岩および斜長石の磁気的性質を測定し、斜長石中に単磁区的な磁鉄鉱が含まれていることを明らかにし、斜長石単結晶における磁気異方性や磁化獲得効率を定量的に評価した。また、マーブルバー南西のGlen Herring Gorge付近の35億年前のデイサイトについて古地磁気測定を行い、先行研究とは異なり、少なくとも400度以下のブロッキング温度の磁化は35億年前とは考えられないことを示した。本年度は野外調査と採取した試料に対する基礎的な分析を行い、珪酸塩鉱物中の離溶磁鉄鉱やジルコン結晶といった「鉱物タイムカプセル」の存在を確認し、分析を開始することが出来た。特にピルバラ地域の多数のサイトで古地磁気用の定方位試料を採取したことで、本年度の主な目的は順調に達成されたといえる。予察的なEBSD分析では離溶磁鉄鉱の結晶方位の系統的な記載と理解を目指したが、磁鉄鉱の粒径が予想よりもやや小さく当初は分析が困難であったが、既に調査地域の花崗岩中の磁鉄鉱を分析する手法を確立し、問題を解決している。さらに、既に所有していたピルバラ地域の花崗岩中の離溶磁鉄鉱について、離溶磁鉄鉱を用いた古地磁気強度推定の手法を検討し国際誌に発表することが出来た。バルクの分析は順調に進んでいるため、今後継続して測定をする。特に、デイサイトおよびチャートの古地磁気分析を進め、磁化年代を求める。同時に、既に確立した方法を用いて斜長石およびジルコンの単結晶分析を迅速に進める。SQUID磁力計とダイヤモンドワイヤソーを用いた定方位分析、テリエ方分析を行い、古地磁気方位と強度を求める。磁気異方性とEBSD分析により離溶磁鉄鉱の形成条件を推定する。メルト包有物の化学分析とU-Pb年代の測定を行う。また、想定以上に落雷の影響があったため、平成27年度までの試料採取地点を再訪し、更に追加の試料採取を行う。学会発表等として計上していた旅費を、調査費用に充てる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
初等教育国語科における「みる」「みせる・つくる」領域育成向上教育プログラムの開発

(1)先進事例調査を通じて既存の方法論およびプログラムを批判的に乗り越える方法論を明らかにする。(2)プログラム設計・開発・評価を通じて、本プログラムに求められる要件を明らかにする。(3)授業での活用を通じて、実証的にプログラムの有効性を明らかにする。必要に応じて改善を行う。本研究は、3年間の期間の中で、次の点を明らかにするものである。(1)先進事例調査を通じて既存の方法論およびプログラムを批判的に乗り越える方法論を明らかにする(2)プログラム設計・開発・評価を通じて、本プログラムに求められる要件を明らかにする。本研究では、まず定性的な分析を通して、これまで明らかになっていなかった国語科における「見ること」「見せること・つくること」の領域の解明を試みてきた。28の指導案(低学年11、中学年8、高学年9)から、評価規準項目として、268(低学年83、中学年92、高学年93)を抽出した。ラベル名については,「見る」領域においては、64種類(低学年30種類、中学年16種類、高学年18種類)、「見せる・つくる」領域においては、64種類(低学年27種類、中学年18種類、高学年19種類)が付与された。次に、同じラベルが付与された評価規準の学習場面のデータを相互に比較しながら関係性を検討し、低学年9、中学年10、高学年10のカテゴリーと29の到達項月及び67の下位項目(低学年22,中学年19、高学年26)を生成した。さらに、このカテゴリーおよび到達項目について、2つの方法で妥当性を検証することができた。これをもとに、授業モデルがある程度明らかになったので、22年度は、「授業実施ガイドブック」「素材コンテンツ」の開発に着手する中で、特に、上記の(2)について明らかにする。映像メディアをどのように国語科の言語活動に関連させて授業をデザインしていけばよいのかについて,学習指導要領や市町村の教育課程に明記されている例はあまりなく,とまどう初等教育の教師は少なくない.そこで本研究では,国語科においての映像メディアの理解や表現についての関係性,系統性を提起するための学習内容や到達点を整理・検討し,授業設計のための指針を提供する.22年度は、21年度からの継続課題として,「見る」「見せる・つくる」領域の評価規準のカテゴリー化と到達項目の生成とカテゴリー間の分析を行った.また,新学習指導要領の小学校国語科三領域との関連について検討した.下位項目や評価規準の内容も加味して,「見る」「見せる・つくる」領域の到達項目を対応させた.これにより,内容の重点のちがいはあるものの,1項目をのぞいて対応させることができた.下位項目まで詳細な到達項目として記述することで,教師が学習を進める上で何に着目していけばよいのかを示す指針になりうると考える.22年度は「授業実ガイドブック」「素材コンテンツ」の開発も行い,「見る」「見せる・つくる」領域を中心とした四実践(新聞制作,ニュース番組制作,パンフレット制作,絵本を読み解く)について単元開発を行った.今年度,この有効性について検証を進めていく.本研究は、3年間の期間の中で、次の点を明らかにするものである。映像メディアをどのように国語科の言語活動に関連させて授業をデザインしていけばよいのかについて,学習指導要領や市町村の教育課程に明記されている例はあまりなく,とまどう初等教育の教師は少なくない.そこで本研究では,国語科においての映像メディアの理解や表現についての関係性,系統性を提起するための学習内容や到達点を整理・検討し,授業設計のための指針を提供する.22年度は、21年度からの継続課題として,「見ること」「見せること・つくること」領域の評価規準のカテゴリー化と到達項目の生成とカテゴリー間の分析を行った.また,新学習指導要領の小学校国語科三領域との関連について検討した.下位項目や評価規準の内容も加味して,「見ること」「見せること・つくること」領域の到達項目を対応させた.これにより,内容の重点のちがいはあるものの,1項目をのぞいて対応させることができた.23年度は,22年度に着手した「授業実施ガイドブック」「素材コンテンツ」の開発も行い,「見ること」「見せること・つくること」領域を中心とした四実践(新聞制作,ニュース番組制作,パンフレット制作,絵本を読み解く)について単元開発を行った.

この実践は,Webサイトにて広く公開している.これら実践について,22年度までに生成した評価規準と到達項目に照らし合わせ,その妥当性も確認した.本研究の課題として,「学習内容を実践するための研修の実施」がある.「見ること」「見せること・つくること」領域を意識していない多くの教師が,これらを意識して授業実践をデザインできるようになるには,その成果や着眼点・授業デザインの仕方などが理解できるような研修を実施することも重要な課題となる.そのためには,いわゆる講演を受講するような研修だけでは不十分だと考える.そこで,「見ること」「見せること・つくること」領域を国語科の授業場面において意識できる内容を核に実技体験や模擬授業(ワークショップ式)を含んだ研修を企画,実施する必要がある.その上で,どのような効果があったかを今後調査し,改善していきたい.
高親和性コリントランスポーターの機能調節

最近我々は高親和性コリントランスポーター(CHT1)をクローニングすることに成功した。そこでヒトCHT1遺伝子翻訳領域の単一塩基多型を解析した結果、トランスポーターの第3膜貫通領域に位置する89番目のアミノ酸IleからValへの置換(I89V)に対応する多型を見い出した。野生体(WT)と変異体(189V)のCHT1をそれぞれCOS-7細胞に発現させたところ、発現量は同程度であったがI89Vによるコリン取り込み速度はWTの40-60%であった。コリンに対する親和性は同程度であった。また我々はラット、サル、ヒトの中枢神経系におけるCHT1の発現分布を抗CHT1抗体を用いて免疫組織化学的に調べた。また前脳基底野初代培養細胞において種々の刺激によるCHT1の局在変化を調べた。高親和性コリントランスポーターの発現分布を調べるためCHT1のC末端に対する抗体を用いてラット中枢神経系における免疫組織化学的観察を行った結果、前脳基底野、線状体、脳幹、脊髄などに陽性の細胞体が観察された。さらに大脳皮質、海馬、線状体、視床、扁桃体、脳幹、脊髄などの神経終末に強いシグナルが観察された。これらの分布はコリン作動性神経のマーカーであるコリンアセチルトランスフェラーゼや小胞アセチルコリントランスポーターの発現分布とよく一致していた。ニホンザル脊髄では細胞体の他に前角や後角などの軸索や終末で異なる強度のシグナルが観察された。これらの結果から高親和性コリントランスポーターCHT1はコリン作動性神経に特異的に発現し、神経終末でアセチルコリン合成に寄与していることが示唆される。またラット胚前脳基底野初代培養細胞を用いてCHT1の局在を調べたところ小胞体や細胞膜などに分布しており、NGF、cAMP刺激などによって細胞膜へ移行した。
F1-ATPase の回転機構に関わる基本相互作用の解明：非平衡統計力学の応用

昨年度に引き続き,タンパク質分子モーターF1-ATPaseの回転機構に関わる基本相互作用の解明に関して,二つの観点から理論的研究を進めた.一つは,F1-ATPaseの回転子に一定のトルクを加えたときに観察される拡散の増大に注目し,もう一つは,磁気ピンセットを使って回転子を強制的に回転させたときに得られる回転子の軌跡を統計的に解析するものである.前者の解析では,拡散増大が起きる物理的機構を明らかにすることができた.F1-ATPaseは,回転子と固定子との相互作用による回転子の120°回転と化学反応による相互作用の切り換えとの繰り返しによって,継続的な回転を行っている.簡単なモデルを用いた解析により,この相互作用の切り換えがポアッソン過程で記述できるならば,切り換えまでの待ち時間と120°回転の継続時間がほぼ等しいときに拡散係数がピークを持つことが判明した.この成果を発表した論文は,掲載雑誌Physical Review Eの注目論文(Editors' Suggestion)に選ばれた.第二の研究では,Toyabeらによる先行研究(EPL, 2012)の方法に修正を加えて,F1-ATPaseの強制回転を記述する理論モデルのシミュレーションによって得られる軌跡を解析した.昨年度は,ポテンシャルの切り換えが起きるタイミグが回転子の角度に依存しない場合について,すべての回転角で相互作用ポテンシャルを推定することに成功したが,推定の精度があまりよくなかった.今年度は,精度を上げるために,数値データのばらつきを軽減する方法として,フーリエ級数によるフィッティング関数を使う方法を導入した.これにより,精度が向上しただけでなく,ポテンシャル切り換えのタイミングが回転子の角度に依存する場合でも,ポテンシャルの形状と切り換え速度の角度依存性を推定することが可能になった.投稿論文の作成と再投稿のための原稿の書き直しに予想以上の時間がかかり,また研究協力者の修士課程の学生が就職活動のために研究のための時間が十分に確保できなかった.このような事情により,研究のための時間が十分にとれなかったため,予定していた目標までは到達できなかった.F1-ATPaseの回転子を強制的に回転させたときに得られる回転子の軌跡のデータから,回転子・固定子間の相互作用ポテシャルを推定する昨年度の方法を改良して,これまでに解析してきた単純化した理論モデルではなく,より現実的なモデルを用いてポテンシャルの推定ができるようにしたい.これまでは,1サイクルのATP加水分解反応により,ポテンシャルが切り替わるモデルを仮定した.このモデルでは,ポテンシャルの切り換えというのは,化学反応によってポテンシャルが回転角方向に120°シフトするだけでその形状は変わらないというものであった.実際には,加水分解反応の進行にしたがって,固定子の構成要素である三つのβ・サブユニットのそれぞれにおいて化学状態が4段階(ATPを結合した状態,ATP分解後のADPとリン酸を結合した状態,ADPを放出してリン酸だけを結合した状態,リン酸を放出して何も結合していない状態)を経る.このような化学状態変化を考慮してGaspardとGerritsma (J. Theor. Biol., 2007)が提案した理論モデル(化学状態としては3状態だけを考慮)を参考にして,現実的なモデルを構築して,強制回転の軌跡のデータから各化学状態における相互作用ポテンシャルの推定を行う予定である.昨年度の解析法の改良すべき点としては,数値データの平滑化のために導入したフーリエ級数によるフィッティングを使わずに,精度よくポテンシャルの推定を行うことである.この点に関しては,ポテンシャル推定の先駆者である鳥谷部氏との議論から着想した方法を試みる.タンパク質分子モーターF1-ATPaseの回転機構に関わる基本相互作用の解明に関して,二つの観点から理論的研究を進めた.一つは,F1-ATPaseの回転子に一定のトルクを加えたときに観察される拡散の増大という現象を利用する解析法であり,もう一つは,磁気ピンセットを使って回転子を強制的に回転させたときに得られる回転子の軌跡を統計的に解析する手法である.前者の解析では,拡散係数のピークが発生するトルクの大きさが,反応分子や生成分子の濃度にどのように依存するかを調べた.その結果から,回転子がどの角度にあるときに反応分子が結合し,生成分子が解離するかという情報が得られることを明らかにした.反応・生成分子の結合・解離速度の回転角依存性を実験的に調べた例はあるが,その実験は特別な技術を会得した研究者でなければ実施は難しい.本研究の成果は,それに代わる解析法を提案するという点で意義がある.第二の研究は,自発的に回転するF1-ATPaseの回転子に取り付けたビーズ(プローブ)の軌跡を統計的に解析して,モーターの化学状態と回転子・固定子間の相互作用を推定するToyabeらの方法(EPL, 2012)を手本にして進めた.簡単なモデルを用いて,磁気ピンセットによる強制回転の運動をLangevin方程式によりシミュレーションし,回転子の軌跡を集めた.Toyabeらの方法に新しい工夫を加えることで,強制回転を非常にゆっくりと行った場合には,すべての回転角でポテンシャルを正しく推定することに成功した(自発回転の場合には,正しく推定できるのは,限られた角度の範囲でのみであった).まだ非常に限られた条件での解析しか行っていないが,すべての回転角でポテンシャルを推定できたことは大きな成果である.予備的研究では,回転子の回転角の分布関数から相互作用ポテンシャルを推定することを行って,限られた角度の範囲において推定に成功していた.すべての角度で推定できるようにこの方法を改良することを試みたがうまくいかなかった.

そこでもう一つ計画していた推定法の究明,すなわち強制回転による回転子の運動の軌跡から,モーターの化学状態と相互作用ポテンシャルを推定する研究に着手した.そのために,Toyabeらの方法(EPL, 2012)を習得するところから始めた.この方法は,回転子の軌跡の実現確率(path probability)を最大にするように,与えられた軌跡のデータから各時刻における化学状態を推定するという最尤推定法である.化学状態がわかると,状態間遷移速度がわかり,一つの状態における軌跡からその状態における相互作用ポテンシャルが計算できる.彼らは,実現確率を計算する際に,遷移速度が回転子の回転角に依存しないというモデルを用いて,自発的に回転するモーターの軌跡を解析した.我々はこのアルゴリズムを習得した後,遷移速度が角度に依存する場合も扱えるように,アルゴリズムを改良した.次に,ポテンシャルを推定する手続きの変更を行った.自発回転の場合,状態間遷移がないと回転角の定常分布は平衡分布になり,そこからポテンシャルを計算できる.しかし,強制回転の場合には,遷移がないとしても,定常状態は非平衡状態なので,同様の方法は使えない.何度かの試行錯誤により,軌跡からトルクを推定して,それを積分してポテンシャルを求めるという方法にたどり着いた.当初予定していた方法がうまくいかなかったことと,Toyabeらの方法の改良に時間がかかり,予定していた目標までは到達できなかった.昨年度に引き続き,タンパク質分子モーターF1-ATPaseの回転機構に関わる基本相互作用の解明に関して,二つの観点から理論的研究を進めた.一つは,F1-ATPaseの回転子に一定のトルクを加えたときに観察される拡散の増大に注目し,もう一つは,磁気ピンセットを使って回転子を強制的に回転させたときに得られる回転子の軌跡を統計的に解析するものである.前者の解析では,拡散増大が起きる物理的機構を明らかにすることができた.F1-ATPaseは,回転子と固定子との相互作用による回転子の120°回転と化学反応による相互作用の切り換えとの繰り返しによって,継続的な回転を行っている.簡単なモデルを用いた解析により,この相互作用の切り換えがポアッソン過程で記述できるならば,切り換えまでの待ち時間と120°回転の継続時間がほぼ等しいときに拡散係数がピークを持つことが判明した.この成果を発表した論文は,掲載雑誌Physical Review Eの注目論文(Editors' Suggestion)に選ばれた.第二の研究では,Toyabeらによる先行研究(EPL, 2012)の方法に修正を加えて,F1-ATPaseの強制回転を記述する理論モデルのシミュレーションによって得られる軌跡を解析した.昨年度は,ポテンシャルの切り換えが起きるタイミグが回転子の角度に依存しない場合について,すべての回転角で相互作用ポテンシャルを推定することに成功したが,推定の精度があまりよくなかった.今年度は,精度を上げるために,数値データのばらつきを軽減する方法として,フーリエ級数によるフィッティング関数を使う方法を導入した.
記憶形成に伴う脳内遺伝子発現変化の可視化技術基盤の開発

長期記憶の形成に遺伝子発現の動員が必要であるがその動態が解明されていない。本研究は、記憶形成に伴う脳内遺伝子発現変化の可視化技術基盤の開発を目的とし1ON-OFF制御可能な新規RNAプローブを生体内への高効率・低侵襲性デリバリー法の最適化;2線虫やマウスをモデル動物として用いたin vivo定量的・動的RNA計測法の確立;3記憶形成に伴う遺伝子発現制御を特定の神経細胞で検出できる画期的な技術の開発を行った。本研究で確立した新規RNAイメージング法は既存技術と比較しても、RNAターゲットにおける遺伝子操作の必要がないや検出感度が高いなど記憶時のRNAイメージングに適する技術である。本研究は「長期記憶」形成に伴う脳内遺伝子発現変化を可視化する技術基盤の開発を目的としている。そのために、学習能力がある生きた脳でのRNA dynamics imagingの技術を確立する必要がある。平成25年度は平成24年度に引続きマウスの小脳へのプローブ導入およびイメージング技術を確立する実験を行って評価した。poly (A) RNAに加え特異的ノンコーディーングRNAの検出も試みた。In vivoラベリングの正確性および特異性、さらに、ターゲットRNAに及ぼすプローブの影響を検証した。検証実験としては、定量RT-PCR、タンパク質の発現、in situと免疫染色の同時検出等の手法を用いた。その結果をまとめると、1) in vivo RNA蛍光ラベルに高い特異性がある;2)ターゲットRNAの発現レベルおよび機能への影響が検出されない;3)核内RNA fociにおける空間配置の変化が検出可能であることがわかった。こちらの観察結果は初めての生体内におけるRNA集合の観察になる。本研究で得られた結果から、ここまで確立した方法論では記憶によって動員される遺伝子の検出は核外へ移行するまでの間なら可能性があることが示唆された。今後は検出感度の向上および細胞質におけるイメージンについて検討していく予定である。さらに小脳だけではなく、大脳や脳深部におけるプローブの導入および観察法を確立する必要がある。本申請は「長期記憶」形成に伴う脳内遺伝子発現変化を可視化する技術基盤を開発することを目的としている。そのために、平成24年度は線虫や生きているマウス脳にON-OFFのコントロールができるオリゴプローブを導入しイメージングを試みた。体内での認識特異性を判断する為に、特異的な核内空間配置パターンを示すリボソームRNAやポリ(A) RNAを標識ターゲットにした。マウスの場合は、麻酔したマウスの小脳にエレクトポーレーションによって導入したプローブは主に顆粒細胞に分布され、予想していた核内空間は位置パターンと一致したことが確認できた。ミスマッチを含むプローブの導入後では発光が確認されなかったため、配列特異的なハイブリダイゼーションによる検出であることが示唆された。小脳の顆粒細胞において高解像度イメージング解析を用いてliving脳切片で単一細胞レベルでのRNAの可視化が可能である事を見出したことを成果としてあげられる。さらに、平成25年度に計画されていた生体内でのプローブの安定性、機能性および障害性を24年度に繰り上げてchick胚を用いて追跡評価した。そこでは、chick胚の発生過程や、細胞遊走、分化などを指標とした毒性調査において、毒性が確認されなかった。以上の結果を用いてプローブの生体内でのイメージングについての有効性が確認できたと言える。この結果は生体内でのRNAイメージング法の確立への大きな一歩となることを申請者および共同研究者が認識している。平成24年度の計画であるON-OFF制御可能な機能RNAプローブを線虫生体内へ高効率に低侵襲的に導入する手法の確立に関しては共同研究者の協力のもとで完成に近づいた。平成25年度に行う予定の生体内へ導入したプローブの安定性、機能性および障害性を追跡評価し、最適化する部分は24年度に繰り上げて実施することができたが、記憶によって誘導される遺伝を単一細胞レベルで観察・測定するという最終目標を達成するには、プローブ検出の感度を大幅に上げなければならない困難かつ重要な課題が残されている。全体な進行としておおむね順調に進展していると考えられる。平成25年度は、特異的な神経回路をターゲットした導入法(遺伝子操作などによる)を開発するとともに、記憶によって誘導される遺伝を単一細胞レベルで観察・測定するという最終目標を達成するには、プローブ検出の感度を上げるためのイメージング法を開発する。線虫のリクエストや、イメージング用のパーツ、学会発表費用および投稿費用に研究費を使用する予定。
偏微分方程式の幾何学,スピン構造とツイスター理論

この研究の当初の研究計画では,微分方程式系と密接に対応するスピン構造として、Penroseのツイスター理論との対応を考慮し、具体的には次のようなものを考えた.a)射影構造とGrassmann構造:b)射影接触構造とLagrange構造:c)Lie接触構造とLorentz構造:d)ピュアスピナー構造と中性構造:これらのいくつかに対しては,構造の研究,すなわち分類,不変量の研究などが完成され,またそこに入りきらない新しい構造についても成果を得ることができた.当初考えた具体的構造a)については,待田芳徳との共著の論文で,Grassmann構造とともに,co-Grassmann構造を考えることにより,より統一的に解明することができた.そこでは,ツイスターダイアグラムの下で,Spencerコホモロジーの元としての構造の完全不変量を求めることができた.b)については,3階の常微分方程式の接触同相による分類問題の解決として,佐藤肇と吉川敦子の共著の結果が出発点としてあったが,その後佐藤は,小沢哲也と共同で,その不変量である射影接触曲率が消えている場合の具体的な接触同相を与える偏微分方程式系を求めることに成功した.c)およびb)の構造についても,それぞれを拡大する構造を含めたツイスターダイアグラムの構成とその不変量の関係を得ている.当初の構造としてあげてはいないものに対しても,解空間が幾何構造を持つ偏微分方程式系という立場から,佐藤は小沢と共著で,共形構造に対する方程式系を得て,国際コンファレンスで報告しそのプロシーディングに発表した.この研究の当初の研究計画では,微分方程式系と密接に対応するスピン構造として、Penroseのツイスター理論との対応を考慮し、具体的には次のようなものを考えた.a)射影構造とGrassmann構造:b)射影接触構造とLagrange構造:c)Lie接触構造とLorentz構造:d)ピュアスピナー構造と中性構造:これらのいくつかに対しては,構造の研究,すなわち分類,不変量の研究などが完成され,またそこに入りきらない新しい構造についても成果を得ることができた.当初考えた具体的構造a)については,待田芳徳との共著の論文で,Grassmann構造とともに,co-Grassmann構造を考えることにより,より統一的に解明することができた.そこでは,ツイスターダイアグラムの下で,Spencerコホモロジーの元としての構造の完全不変量を求めることができた.b)については,3階の常微分方程式の接触同相による分類問題の解決として,佐藤肇と吉川敦子の共著の結果が出発点としてあったが,その後佐藤は,小沢哲也と共同で,その不変量である射影接触曲率が消えている場合の具体的な接触同相を与える偏微分方程式系を求めることに成功した.c)およびb)の構造についても,それぞれを拡大する構造を含めたツイスターダイアグラムの構成とその不変量の関係を得ている.当初の構造としてあげてはいないものに対しても,解空間が幾何構造を持つ偏微分方程式系という立場から,佐藤は小沢と共著で,共形構造に対する方程式系を得て,国際コンファレンスで報告しそのプロシーディングに発表した.研究代表者は山口佳三と二つの共著の論文において,Lieの球面接触構造を:一般の接触多様体の上部構造として,定義し,田中昇の理論を応用することにより,一意的に定する正規接続を決定し,その曲率の計算方法を与えた,又,共形多様体の単位接球束にはLie接触構造が入ることを示し,低次元の場合にはLeri形式の符号か不定値のCR構造と一致し,ツイスター理論と対応することを示した,この研究は更に一般化され,グラスマン構造とそれに関係する構造の間の統一的なツイスター対応の発見となり,個別に部分的に知られている結果を統合するものとなった.古典的な高次のシュワルツ微分は、それを係数とする線形偏微分方程式系を与えることができて,シュワルツ微分の平坦条件が,その線形偏微分方程式系の可積分条件となり,解の射影化により,正則変換が再生される.研究代表者は小沢哲也との共同研究で,接触同相のシュワルツ微分を定義し,ハイゼンベルグ不変性を持つ.非可換な偏微分方程式系を定め、その可積分条件を得た,その解全体の空間にシンプレクティック構造が入り,接触変換も再生された.次のような各種の構造についての研究を行った.a)射影構造とGrassmann構造:これは、2階の常微分方程式系に対応し、$SL(n,R)$の等質空間としての、ツイスターダイアグラムをモデルとする。b)射影接触構造とLagrange構造:これは、3階の常微分方程式系に対応し、$Sp(n,R)$の等質空間としての、ツイスターダイアグラムをモデルとする。これは、宇宙論の光線力学に対応し、$SOp(n+1,2)$の等質空間としての、ツイスターダイアグラムをモデルとする。d)ピュアスピナー構造と中性構造:これは、スピン粒子の振る舞いと対応し、$Spin(n,n)$の等質空間としての、ツイスターダイアグラムをモデルとする。それぞれの構造に対して、標準Cartan接続を定義し、その曲率を、それぞれの与えられた方程式あるいは、力学系に対して計算し、その意味を明らかにした。TresseやCartanの複雑で、本質的な意味の不明であった2階常微分方程式の不変量を、コホモロジーの元として、理解できたが、さらには、他の力学系にたいしても、不変量の構成がなされ、意味づけられた。次のような役割分担にとり,個別の構造について,それぞれ詳しく調べた.1)スピン構造と対応するDirac方程式による接触構造の研究(太田)

2)代数多様体とK\"a ler多様体の退化した計量の研究(小林)3)ツイスター理論とSpencerコホモロジーによる諸構造間の解明(佐藤)4)場の量子論と対応する表現論の数理物理的研究(土屋,浪川)5)極小多様体のツイスター対応による構成(木村)6)外微分形式の包合系の理論による微分方程式の解析(山口)7)微分形式の方法によるアファイン構造と射影構造の研究(佐々木)8)リーマン面のモデュライ空間との関係(納谷)9)極小曲面のツイスター理論(宮岡)10)等質空間におけるツイスター理論(坂根,中西)11)曲線の新しい量子不変量との関係(小澤)12)電子計算機によるデータの数値解析(全員)13)外国の研究者と研究交流を行うこの研究の当初の研究計画では,微分方程式系と密接に対応するスピン構造として、Penroseのツイスター理論との対応を考慮し、具体的には次のようなものを考えた.a)射影構造とGrassmann構造:b)射影接触構造とLagrange構造:c)Lie接触構造とLorentz構造:d)ピュアスピナー構造と中性構造:これらのいくつかに対しては,構造の研究,すなわち分類,不変量の研究などが完成され,またそこに入りきらない新しい構造についても成果を得ることができた.当初考えた具体的構造a)については,待田芳徳との共著の論文で,Grassmann構造とともに,co-Grassmann構造を考えることにより,より統一的に解明することができた.そこでは,ツイスターダイアグラムの下で,Spencerコホモロジーの元としての構造の完全不変量を求めることができた.b)については,3階の常微分方程式の接触同相による分類問題の解決として,佐藤肇と吉川敦子の共著の結果が出発点としてあったが,その後,佐藤は,小沢哲也と共同で,その不変量である射影接触曲率が消えている場合の具体的な接触同相を与える偏微分方程式系を求めることに成功した.c)およびd)の構造についても,それぞれを拡大する構造を含めたツイスターダイアグラムの構成とその不変量の関係を得ている.当初の構造としてあげてはいないものに対しても,解空間が幾何構造を持つ偏微分方程式系という立場から,佐藤は小沢と共著で,共形構造に対する方程式系を得て,国際コンファレンスで報告しそのプロシーディングに発表した.