hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
粒状体解析におけるバネ係数の弾性定数への関連付けと地盤の静的動的変形機構の解明

(2)質点間の相対変位量から剛体回転による量を除去して純粋な変形量によるひずみを求める方法を提案した.片持ちばりの自由端のたわみ量のはり理論による解に対する数値解の近似度により,本手法が十分機能することを示した.(3)圧裂試験の解析では円板中心位置において,弾性理論式(p0=2P/πDL)に近似する応力値が生じていることを示して,実験供試体で得られる引張強度の解析への導入を可能にした.(4)中央クラックを有する板の一軸引張荷重下の解析例により応力拡大係数の解析値の理論式算出値に対する近似性を確認した.設定した引張強度を上回る応力状態に至った格子点に連結するばねを切断して,引張応力下のき裂進展を模擬した.その際,減衰に関する定数の大きさに留意しながら,進展状況を評価する必要があることを示した.以上より,本解析手法は,岩石やコンクリートなどの変形と破壊を解析的表現する性能を有しており,研究目的を達したと評価している.岩質材料の変形から破壊の発生・進展を表現する質点系解析手法の開発を目指した.この手法では,解析対象を小領域に分割した後に,各小領域を質点で代表させる.質点間に挿入したばねに生じる力の不平衡により質点が移動して対象物体の変形を表現するが,その移動量は減衰を伴う振動系の運動方程式の陽形式差分解法によって計算される.本研究では,質点間を連結するばねの係数値を解析対象の弾性定数(弾性係数とポアソン比)に関連付ける式を提案した.平成26年度は,(1)弾性理論に基づくばね係数と弾性定数の関係式を誘導,(2)増分変形解析における剛体回転量の除去と曲げ,圧縮変形の実験と再現解析,これらに加えて,(3)実験材料の静的力学特性の把握を実施項目として掲げている.実績欄にも記載しているが,これらの項目について,計画通りの進捗状況である.入力する弾性定数について,解析の結果として得られる数値の実験結果に対する再現度も,その差5%程度であり,また,要素分割の大小が,その差に与える影響を把握できている.これらに加えて,格子点上での応力算出を可能とする手順を考案しているので,平成27年度に予定する既存き裂の進展に伴う供試体レベルの破壊の解析的表現も可能となっている.しかしながら,解析の安定性を保持するための,ならびに,波動伝播時の減衰性を表現するための減衰定数の決定については,慣性項と如何に関連付けながら決定するか,詳細に検討を要するところがある.以上のような点から,解析法の細部には検討・考察を要する部分はあるが,おおむね順調に進展していると判断している.供試体の変形特性(弾性係数,ポアソン比)を用いた解析係数の決定,クラックを有する供試体の応力・変形解析ならびに単純引張下の破壊の表現については成果を収めている.今後,推進すべき課題は,(1)せん断破壊の表現:ここでは,地盤材料のせん断破壊の表現を念頭に,モール・クーロン型条件の導入を図る,さらに,モードIIの表現を念頭にThree-Point End NotchedFracture供試体の解析を試みる,の2点を研究項目として推進する.(2)斜面安定・トンネル切羽安定問題の解析遠心模型実験に倣う重力加速度増加手順を用いて,斜面やトンネル切羽の安定性と,進行的および突発的な大変形を伴う破壊現象の解析的表現が可能な手順として,特に既往の理論解との照合を進めるとともに,解析手順,使用性の向上を推進する.
安静時エネルギー代謝との関連からみた臓器重量と骨格筋量に対するトレーニングの効果

レジスタンス・トレーニングの効果として起こる除脂肪量の増加は、主に骨格筋量の増加を反映した結果と一般に考えられてきた。しかし、増加した除脂肪量のどの程度が骨格筋量の変化なのか、骨格筋以外の組織・器官重量に変化はみられないのかなど、解明されてない点が多い。本研究では、骨格筋の肥大をもたらす高強度レジスタンス・トレーニングおよび低強度で実施する加圧トレーニングの効果として、骨格筋量の増加に加え、運動に伴う代謝調節に関与する肝臓や腎臓などの内臓臓器重量の変化について検討した。除脂肪量の測定には水中体重秤量法を、骨格筋量と臓器重量の測定には磁気共鳴撮像法を用いて行なった。横断的な研究の結果では、レジスタンス・トレーニングによって骨格筋量が増加したスポーツ選手の肝臓および腎臓重量は、骨格筋量の増加に比例して高まることが明らかとなった。また、この臓器重量の増加がスポーツ選手にみられる安静時エネルギー代謝量の相対値(除脂肪量あたり)の上昇に影響していることも明らかとなった。しかし、縦断的な研究の結果では骨格筋量の明らかな増加は観察されたものの、統計上有意な増加は肝臓および腎臓重量には見いだせなかった。その原因としてトレーニングにともなう臓器重量の変化量の少なさが考えられる。つまり、生体には骨格筋量が通常2030kg存在するのに対し、肝臓は約1kg、腎臓は約0.3kgであり、測定に用いた磁気共鳴撮像法がトレーニングにともなう臓器重量の変化を十分に捉えきれない可能性が考えられる。すなわち、トレーニングによる骨格筋量の変化が3kgであるのに対し、臓器重量の変化はグラム単位と小さく、磁気共鳴撮像法の測定誤差に隠れてしまうおそれがあるからである。従って、縦断的研究をさらに継続することによって除脂肪量(骨格筋量)の変化をさらに大きくし、その時の肝臓および腎臓重量の変化について今後さらに検討する必要がある。安静時エネルギー代謝量は、総エネルギー消費量の約70%を占め、肥満症の発症や内臓脂肪型肥満の形成と密接な関係を有することが指摘されている。本研究では、安静時エネルギー代謝量に影響する組織・器官として脳や肝臓、腎臓、骨格筋、骨、脂肪組織に着目し、レジスタンス・トレーニシグによるそれら組織・器官の変化と安静時代謝量との関係について検討した。中年女性および若年男性を対象に行なったレジスタンス・トレーニング実験の結果、トレーニング実施後約6ヶ月の時点では、磁気共鳴映像法(MRI法)で測定した骨格筋量に明らかな増加を観察したが、脳や肝臓、腎臓重量、あるいは二重X線吸収法(DEXA法)で測定された骨量に,変化は認められなかった。一方、一般男性と骨格筋が発達したスポーツ選手との比較研究から、肝臓や腎臓、骨の重量は骨格筋量の大小に比例して高まることが示され、両者の比率は両群でほぼ一定であることが明らかとなった。したがって、肝臓や腎臓、骨などの重量は短期間ではその変化を観察できないものの、骨格筋の増加が著しい場合にはそれらの重量も骨格筋の変化に比例して増加する可能性が示唆された。本研究では、各組織・臓器におげる重量1kg当たりのエネルギー代謝予測値と実測した各重量から安静時のエネルギー代謝量の推定を行ない、実測した代謝値との比較を行なった。その結果、両者には非常に高い相関関係が観察され、その関係はトレーニング後でも維持されていた。このことは、短期間のトレーニングでは、安静時エネルギー代謝量の変化は主として骨格筋と脂肪組織の変化に依存していることが示された。国民の多くにみられる不活動なライフスタイルでは、安静時に消費するエネルギー代謝量が1日の総エネルギー消費量のなんと約80%を占めている。したがって、この安静時エネルギー代謝量の増減は、エネルギーの収支バランスに強く影響し、結果的に体脂肪量の増加や肥満発症に関連する重要な要因であることが指摘されている。

安静時代謝量を決定する基本的な因子として、身体を構成するそれぞれの組織・器官における(1)重量と(2)代謝率の総和であることが報告されている。本研究では、各組織・器官における重量1kg当たりのエネルギー代謝率予測値(一定の基準値)を用いて、実測した各対象者の組織・器官重量から安静時代謝量を推定したが、その推定値は極めて高い精度で実測した安静時エネルギー代謝量と一致していた。また、体重が一般成人の約3倍(約200kg)の大型スポーツ選手においても、安静時エネルギー代謝量は一般成人の約3倍高い値を示し、その差は組織・器官の代謝率ではなく、組織・器官重量の差によるものであることが示された。このような大型スポーツ選手では、高い骨格筋の蓄積を示すだけでなく、脳を除く他の組織・器官(肝臓、腎臓、心臓など)の重量も同様に大きな値を示していた。このことは、骨格筋量の増加には、臓器重量の増加を伴う可能性を示唆していた。一方、骨格筋は安静状態では非常に代謝率が低い組織であるが、一旦活動を行なうと運動強度に比例してエネルギー消費量の増加が観察される。この時、骨格筋1kg当たりのエネルギー消費量の最大値はほぼ一定であり、上肢や下肢による違いも観察されなかった。したがって、運動時のエネルギー消費量は動員する骨格筋量に比例するものと考えられる。レジスタンス・トレーニングによる組織・器官重量の変化と安静時代謝量の関係については、現在、1年半経過時の継続的な調査を行なっている。レジスタシス・トレーニングの効果として起こる除脂肪量の増加は、主に骨格筋量の増加を反映した結果と一般に考えられてきた。しかし、増加した除脂肪量のどの程度が骨落筋量の変化なのか、骨格筋以外の組織・器官重量に変化はみられないのかなど、解明されてない点が多い。本研究では、骨格筋の肥大をもたらす高強度レジスタンス・トレーニングおよび低強度で実施する加圧トレーニングの効果として、骨格筋量の増加に加え、運動に伴う代謝調節に関与する肝臓や腎臓などの内臓臓器重量の変化について検討した。除脂肪量の測定には水中体重秤量法を、骨格筋量と臓器重量の測定には磁気共鳴撮像法を用いて行なった。横断的な研究の結果では、レジスタンス・トレーニングによって骨格筋量が増加したスポーツ選手の肝臓および腎臓重量は、骨格筋量の増加に比例して高まることが明らかとなった。また、この臓器重量の増加がスポーツ選手にみられる安静時エネルギー代謝量の相対値(除脂肪量あたり)の上昇に影響していることも明らかとなった。しかし、縦断的な研究の結果では骨格筋量の明らかな増加は観察されたものの、統計上有意な増加は肝臓および腎臓重量には見いだせなかった。その原因としてトレーニングにともなう臓器重量の変化量の少なさが考えられる。つまり、生体には骨格筋量が通常2030kg存在するのに対し、肝臓は約1kg、腎臓は約0.3kgであり、測定に用いた磁気共鳴撮像法がトレーニングにともなう臓器重量の変化を十分に捉えきれない可能性が考えられる。
バイオミネラリゼーション分子機構に基づく新規機能性ナノデバイスの創製

本研究では、マベガイ真珠バイオミネラリゼーションタンパク質のX線構造解析とタンパク質工学的解析、さらにマトリックスタンパク質の構造変化を詳細に解析し、真珠バイオミネラリゼーションに重要な構造要因とそのメカニズムを明らかにする。さらに構造制御する人工タンパク質・ペプチド超分子をデザインし、新規機能性材料の作成を目的とした。1.真珠マトリックスタンパク質のリコンビナント発現系の構築:炭酸カルシウム結晶核形成促進因子である26kDaADPリボシルトランスフェラーゼ様タンパク質(26ART-P)のリコンビナント発現系は,大腸菌発現用にコドンを最適化させた人工遺伝子をもちいたところ,Hisタグ融合タンパク質での発現に成功した。また,ジャッカリン様レクチンPPL2をコンジェリンをタグとした発現系をもちいて十分な発現が見られた。2.バイオミネラリゼーション制御機構の解明:真珠アラゴナイトマトリックスタンパク質のバイオミネラリゼーションに伴う構造変化を二次元電気泳動により比較した結果,リン酸化修飾による構造変化が示唆された。その主要なタンパク質成分として,26ART-Pとジャッカリン様レクチンなどが検出された。3.結晶核形成促進因子の立体構造解析:26ART-Pのタンパク質結晶化条件探索を行い結晶を得た。X線露光実験を行い3.0 Aのデータ取得に成功したが、分子置換法では構造決定できなかった。同型置換法による位相決定を試み、K2PtCl4など重原子をソーキングし、Spring8 BL38B1にてMAD(多波長異常分散法)により測定したところ、Pt誘導体で微弱ながらもXAFSシグナルを観測できた。重原子誘導体単結晶MAD測定を行い位相決定を行ったが、モデル構築は困難であった。しかしMAD法が有効である事が確認できた。一方、PPL2AのX線構造解析も3.5A分解能でのデータ取得に成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、マベガイ真珠バイオミネラリゼーションの分子機構についてタンパク質のX線構造解析およびタンパク質工学的解析により結晶形成能を解析し、アラゴナイト結晶形成に重要な構造要因を明らかにする。さらに構造情報に基づくタンパク質工学により、結晶のサイズ形態を制御する人工タンパク質・ペプチド超分子をデザインし、新規機能材料の創製を目指す。平成23年度は(i)ジャッカリン様レクチンおよび26kDa ADPリボシルトランスフェラーゼ(ART)様タンパク質のX線構造解析,(ii)アラゴナイト結晶形成機構の解明とリコンビナント発現系の構築,(iii)マベガイ足糸形成に関わるタンパク質の機能解明とそのリコンビナント発現について検討を行った。X線構造解析では、ART様タンパク質結晶化条件探索を行い、1条件で26P-1のタンパク質結晶を得、3.0A分解能のデータの取得に成功した。しかしながら、ラットのmono-ADP-ribosyltransferase(配列一致度17%)を用いた分子置換法では、構造決定することができなかった。また、大腸菌リコンビナント発現系構築のため、各種市販ベクター(pET,pGEX)、さらにガレクチン融合タンパク質発現系ベクターをもちいて発現したが、26kDaタンパク質の細胞毒性(アルギニン特異的ADPリボシルトランスフェラーゼ活性によるポリペプチド鎖伸張因子への作用)のため、変異や塩基の欠失が起こり、リコンビナントを得ることができなかった。一方、マベ足糸繊維質タンパク質成分として組織プロテアーゼインヒビター(TIMP)と相同性を示す15kDaおよび29kDaタンパク質を精製し、その特性を明らかにした。また、15kDaタンパク質のリコンビナント発現に成功した。X線構造解析に関しては、結晶化後,低分解能(3A)ながらデータ取得に成功した。

しかし、得られたタンパク質結晶が小さいためか、構造決定に十分な分解能ではない。したがって、結晶化条件の改良が必要であるが、リン酸化修飾や糖鎖付加による影響が考えられた。また、リコンビナント発現に関しては、アルギニン特異的ADPリボシルトランスフェラーゼ活性による毒性のため発現に至っておらず、全体としてやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。26kDaART様タンパク質の細胞毒性のためリコンビナント発現に問題があるが、活性部位のAla置換変異体での発現、あるいはインテイン(ペプチドリガーゼ)反応を利用したpTWINベクターを用いての発現・再構築を検討している。
末梢神経のdystroglycan複合体(新しいlaminin受容体)の機能解析

本研究では末梢神経dystroglycan複合体の機能を解明することを最終目標に,生化学的,細胞生物学的手法を活用した.まず末梢神経dystroglycan複合体の生化学的解析を施行した.末梢神経粗膜分画を調整後各種detergent,アルカリ条件下での可溶化パターンを検討した結果,dystroglycan複合体中のα-dystroglycanは細胞膜外の蛋白,β-dystroglycanは細胞膜貫通蛋白であることをつきとめた.末梢神経dystroglycan複合体は末梢神経粗膜分画像よりdetergentで可溶化されWGAカラムで部分抽出された.部分抽出されたα-dystroglycanはlamininと結合することをつきとめた.興味深いことにこの結合はカルシウム依存性でヘパリンによって抑制された.次にdystroglycan複合体の各構成要素に対する特異抗体を用いて末梢神経の免疫組織染色を行い,その発現状態のおおよそを確認した.すなわちα-dystroglycan,β-dystroglycanはともに髄鞘の外膜に限局して発現していた.細胞外基質の各種構成要素の発現状態を解明する第一段階として,lamininのアイソフォームであるmerosinが髄鞘外膜を取り巻く基底膜に発現し,従ってdystroglycan複合体とco-localizeすることを明らかにした.これらの所見は共焦点レーザー走査顕微鏡を用いた解析により確認した.以上我々はdystroglycan複合体がシュワン細胞・髄鞘におけるこれまで未知の全く新しいタイプのlaminin受容体・細胞接着因子であることを証明した.本研究では末梢神経dystroglycan複合体の機能を解明することを最終目標に,生化学的,細胞生物学的手法を活用した.まず末梢神経dystroglycan複合体の生化学的解析を施行した.末梢神経粗膜分画を調整後各種detergent,アルカリ条件下での可溶化パターンを検討した結果,dystroglycan複合体中のα-dystroglycanは細胞膜外の蛋白,β-dystroglycanは細胞膜貫通蛋白であることをつきとめた.末梢神経dystroglycan複合体は末梢神経粗膜分画像よりdetergentで可溶化されWGAカラムで部分抽出された.部分抽出されたα-dystroglycanはlamininと結合することをつきとめた.興味深いことにこの結合はカルシウム依存性でヘパリンによって抑制された.次にdystroglycan複合体の各構成要素に対する特異抗体を用いて末梢神経の免疫組織染色を行い,その発現状態のおおよそを確認した.すなわちα-dystroglycan,β-dystroglycanはともに髄鞘の外膜に限局して発現していた.細胞外基質の各種構成要素の発現状態を解明する第一段階として,lamininのアイソフォームであるmerosinが髄鞘外膜を取り巻く基底膜に発現し,従ってdystroglycan複合体とco-localizeすることを明らかにした.これらの所見は共焦点レーザー走査顕微鏡を用いた解析により確認した.以上我々はdystroglycan複合体がシュワン細胞・髄鞘におけるこれまで未知の全く新しいタイプのlaminin受容体・細胞接着因子であることを証明した.
チタン繊維金属を応用した脊椎固定法の開発に関する研究

チタン繊維性金属を脊椎固定に対する生体材料として応用を行うために、雑種成犬椎体間にimplantを移植し、形態学的、組織学的変化について検討を行った。材料は、一本の250μm径の純チタン製ワイヤ-を編み上げ焼結した、8×8×5mmの直方体のものである。素材の見かけ上の気孔率は4060%で、口径は約50450μm、平均約210μmであり、開孔構造を呈している。体重818kgの雑種成犬16頭を用いて、腰椎前方固定術を施行したのち、レントゲン学的、組織学的、力学的検討を行い、その特性を検索した。レントゲン上、移植後1カ月より、12頭中11頭(92%)に、椎間腔の狭小化がみられた。その程度は、3頭で経過とともに増加したが、残りの動物では移植後3カ月以降に、その程度が拡大するものは見られなかった。また、移植後初期から見られた骨透過性の低いradiolucent zoneは経過とともに減少し、骨の改変を示していると思われた。一方、骨透過性の極めて高い、いわゆるclear zoneの見られた部位では、骨侵入は観察されず、線維性結合組織で満ちていた。最終観察時には、9頭中5頭(56%)で、boneーimplant interfaceにradiolucent zoneとclear zoneを認めず、このレントゲン像は、implant内部への良好な骨侵入を推測させるものであった。implantへの最大骨侵入深度は、移植後1カ月で0.50mm、3カ月で0.70mm、6カ月で1.50mm、9カ月で2.10mm、12カ月で2.35mmと、経時的にその深度を増加していた。pushーout試験によるboneーimplantinterfaceの力学的検討では、移植後6カ月で平均13.1kgf/cm^2、移植後9カ月で49.2kgf/cm^2の剪断応力の増加が認められた。以上の結果より、titanium fiber metal implantは脊椎固定材料として優れた特性を持っていることが、動物実験から確認された。チタン線維性金属を脊椎固定に対する生体材料として応用を行うために、その素材の力学的特性を安定させるための作成法の改良を行った。材料は、250μm径の1本の純チタン性ワイヤ-を編み上げ、圧縮、焼結して作成するものである。この従来型と、さらにこの従来型にpre-compressionを加えた改良型との比較を行った。pre-compressionとは、素材にあらかじめ、成形方向と垂直の方向に800kgの荷重をかけるものである。検討を行った素材の形状は、人腰椎前方固定を想定してデザインされた鍔状の突起を有するものである。素材の見かけ状の気孔率は40-60%で、孔径は約50ー700μm、平均約210μmであり、開孔構造を呈している。力学的特性の検討には静的圧縮加重試験と、37°C生理食塩水中での繰り返し加重試験を行い、前者では弾性率、降伏加重を測定し、後者では繰り返し加重後の試料の変形、破損、亀裂などを検討した。

5個の試料の静的荷重試験では、従来型が降伏荷重は平均408kgfで、弾性率は平均6.18×10^3kgf/cm^2であるのに対し、改良型の素材では降伏荷重は平均796kgfで、弾性率は平均12.8×10^3kgf/cm^2であった。さらに、従来型に比べ、降伏点に至るまでの歪みが直線的で、弾性体の挙動を示し、また、負荷を取り除いた後の永久変形はほとんど見られなかった。繰り返し荷重試験後の変形は、500±50kgfの荷重を10^7回加えた後でも0.68%の変形に留まり、従来型の約2%の変形に比べ明らかに減少していた。繰り返し荷重試験を行うことによって、焼結後にpre-compressionを加えるという改良が力学的特性での利点を大きく損なうことなく、より安定した素材を生み出すことを示した。この改良により、長期間にわたって生体内移植した場合において、さらに一層の力学的安定性が獲得され、生体親和性の向上が得られると考えられる。チタン線維性金属を脊椎固定に対する生体材料として応用を行うために、雑種成犬椎体間にimplantを移植し、形態学的、組織学的変化について検討を行った。材料は、一本の250μm径の純チタン製ワイヤ-を編み上げ焼結した、8×8×5mmの直方体のものである。素材の見かけ上の気孔率は40ー60%で、口径は約50ー450μm、平均約210μmであり、開孔構造を呈している。8ー18kgの雑種成犬の腰椎椎間にimplantを埋め込み、3種類のモデルを作成した。Group1:後方侵入により脊椎後側面を露出し、第4/5腰椎間にairtomeにて椎間に母床を作成した。母床に直方体のimplansを挿入し、脊椎両側面にAOーplateにより内固定を行った。Group2:Group1に加え棘突起をplantingし、implantと母床の密着したもの。Group3:前方正中侵入により、前方固定と椎体間8の字ワイヤリングを行ったもの。以上、3種類のモデルに対し、レントゲン学的に観察を行うとともに、Group1のものにおいては術後16週、Group2では術後26週、Group3では術後4週、12週で標本を採取した。標本は樹脂包埋を行い、100μm厚の硬組織切片を作成、トルイジン・ブル-染色を行い、組織学的検討を行った。Group1では術後16週でも骨侵入はみられず、implant周囲、内部には細かい線維性結合組織が増生し、母床側の骨組織には明かな骨新生は認められなかった。Group2でも、Group1と同様に骨侵入は認められなかった。これに対し、Group3では装後4週の犬で0.5mm、12週の犬で0.3mmのbone ingrowthが認められ、骨新生像が確認された。もう一匹の12週の犬では、上位椎体との間に0.3mmのbone ingrowthが見られた。以前、同教室の星島の行った椎体内への移植では、移植後4週では0.79mm、12週では1.33mmのbone ingrowthを見ている。今回、3匹中2匹にBone Ingrowthが見られ、椎体内移植に比して少ない数字ではあるが、可動部位である椎体間でも十分bone ingrowthがあることが観察された。チタン繊維性金属を脊椎固定に対する生体材料として応用を行うために、雑種成犬椎体間にimplantを移植し、形態学的、組織学的変化について検討を行った。素材の見かけ上の気孔率は4060%で、口径は約50450μm、平均約210μmであり、開孔構造を呈している。体重818kgの雑種成犬16頭を用いて、腰椎前方固定術を施行したのち、レントゲン学的、組織学的、力学的検討を行い、その特性を検索した。
定量的研究機関評価・研究評価のための「アウトリーチ指数」開発可能性の研究

本研究における大学等国内研究機関へのアンケート調査結果から平成20年度科研費配分額上位100件並びに中位100件の研究機関が、マスメディアに報道される記事等のモニタリングを定常的に行っている比率が平均で59.1%であり、過半の研究機関でモニタリングを行っていることが判明した。このことからアウトリーチの一部の度合を定量的に測定する準備、能力は各研究機関において整備されており、実行可能性が高いという知見が得られた。次に実際にアウトリーチの度合を指数化し、研究機関評価に用いるトライアルを実行した。指数化により研究機関のアウトリーチ・アクティビティの一部を可視化する端緒を拓くことができた。平成18年3月28日に閣議決定された第3期科学技術基本計画の第4章には研究者と国民が互いに対話しながら、国民のニーズを研究者等が共有するための双方向コミュニケーション活動であるアウトリーチ活動を推進するとの規定がある。この規定から今後は「アウトリーチの度合い」が研究機関評価・研究評価の重要な指標となることが予測される。そこで本研究計画では次の3点を研究期間内に実現することを目指す。(1)学術活動におけるアウトリーチの意義と本質を確認する。(2)アウトリーチの度合いを研究機関評価・研究評価の定量的指標として確立する可能性の探索(これを仮に「アウトリーチ指数」と命名)。(3)研究機関・研究者が自律的・主体的なアウトリーチ活動を推進するための指針・手法を確立する。平成19年度は研究目的に記述した(1)学術活動におけるアウトリーチの意義と本質を確認する。(2)アウトリーチの度合いを「アウトリーチ指数」として確立する可能性の探索。この2点に主眼を置いて研究をスタートした。(1)については研究計画に基づき国内外研究機関におけるアウトリーチ活動の実態調査を開始した。先ず国立情報学研究所データベースCiNiiを活用して,アウトリーチ活動を組織的,継続的に実施している研究機関等の抽出を試みた。その結果,東京大学地震研究所,宇宙航空研究開発機構(JAXA),産業技術総合研究所,日本地球惑星科学連合,日本物理学会物理教育委員会等の国立大学法人,独立行政法人,学協会等8機関が抽出された。次にこれらの8機関がいかなる内容のアウトリーチに相当する情報発信を行っているか,WEB,定期出版物等の公開情報を収集した。以上の手順で収集したデータを当初研究計画で作成した枠組みに基づき,2ヵ年目にかけて構造分析を進めつつある。(2)については,科学研究費補助金、基盤研究(B)「国立大学の研究評価における定量的評価指標に関する研究」において開発を進めた「広報分析」手法を本研究のために応用発展を試みた。19年度までに日経ニューズテレコンにより収集したデータ解析結果から抽出した枠組みの有効性について2007年7月20日に開催された国際会議VI International Conference on Decision Support for Telecommuications and Information Society(ポーランド・ワルシャワ)に参集した研究者らと討論を行った。その結果,広報媒体自体の社会的信頼性について検討を深めるべき方向性が示唆された。その成果の論考を学術誌(次頁に記載)に投稿、掲載することができた。20年度は科学研究費補助金受託上位100位の研究機関(大学等)の広報担当者にアンケート調査を実施した。本調査は次の4点を把握することを目指した。1)広報担当者による組織内情報収集手法、2)所属研究者の協力の担保策、3)発信情報の把握の度合い、4)広報・アウトリーチにおけるリスクマネジメントの実態等であった。現在、アンケート調査結果の分析を進めている。20年度末時点では本調査によって特徴的な調査結果として次のような知見が得られた。先ず調査対象98機関中、75.5%の機関において専任の広報担当者を任命し、6割弱の機関で独立した広報部門を設置していた。このように半数以上の調査対象研究機関では広報活動について組織的な取り組みを行っていることが判明した。同時に第3期科学技術基本計画第4章第2項に規定された広報等アウトリーチ活動の強化に関する国の施策については4割近い研究機関の広報担当者に知られていないことが分かった。次に当該研究機関のマスメディアにおける記事件数のモニタリングについては65.3%の機関で定常的に行っていることが分かった。これはアウトリーチ指数の実行可能性を検討する上で重要な参考データである。なぜなら研究機関自身が自主的にモニタリングを行うことは、機関が内部評価を行う上で必須の前提であるからである。以上、20年度に実施した国内研究機関アンケート調査の結果を基に、21年度は学術活動におけるアウトリーチの意義と本質並びに「アウトリーチ指数」の指標化可能性について国内研究機関が実際に行っている取り組みを基に、より詳細に明らかにする予定である。

21年度までに本研究において実施した、大学等国内研究機関へのアンケート調査結果から、科学研究費補助金配分額上位100件(平成20年度調査)並びに中位100件(平成21年度調査)の大学等国内研究機関ではアウトリーチを意識した広報活動が専任の広報担当者(75%で任命)によって、独立した広報部門(過半数で設置)により遂行されており、研究者と広報担当者が協力し合って遂行されていることが判明した。8割を超える研究機関で研究者は広報活動に協力的であることも判明した。一方で、第3期科学技術基本計画の第4章第2節「科学技術に関する説明責任と情報発信の強化」の政府方針については、「内容を良く知っている」という回答は全体の2割にとどまり、同方針の周知は国内研究機関に不徹底である実態も判明した。また本研究の主要目的である「アウトリーチ指数」の開発可能性については、アンケート調査結果から、各研究機関の広報担当者が所属機関のマスメディアにおける報道状況をどれだけ把握しているかを問う設問で、マスメディアに報道される所属研究機関の記事等のモニタリングを行っている比率が上位機関(20年度)・中位機関(21年度)の平均で59.1%であり、過半の研究機関でマスメディアのモニタリングを行っていることが判明した。このことからアウトリーチの度合を定量的に測定する準備、能力は各研究機関において整備されており、実行可能性が高いという知見が得られた。平成21年度までに本研究において実施した、大学等国内研究機関へのアンケート調査結果から平成20年度科研費配分額上位100件並びに中位100件の研究機関のマスメディアに報道される記事等のモニタリングを行っている比率が上位機関と中位機関の平均で59.1%であり、過半の研究機関でマスメディアのモニタリングを行っていることが判明した。そこで平成22年度は、実際にアウトリーチの度合を指数化し、研究機関評価に用いるトライアルを実行した。トライアルは国内大学を対象に対マスメディア情報発信件数を、期間を定め定量的に測定し、それを指数化して評価を行なうこととした。測定は大型商業データベース検索によって実施した。大学は北陸先端科学技術大学院大学と奈良先端科学技術大学院大学の2つの国立大学法人を選択した。この2大学を選択した理由は、ほぼ同時に設置され、組織規模も類似しているためである。調査期間は1999年度から2009年度までの11年間とし、朝日、読売、毎日、日本経済新聞の4全国紙で2大学名をキーワードに検索を行なった。国立大学法人化が実施された2004年を基準年として、記事件数と記事文字数の年次推移を観察した。2004年の記事件数、文字数それぞれを1として、他年度との比較を行えるように指数化し、11年間の推移を観察した。その結果、北陸先端大は基準年の04年度以降、05年度を除いて09年度まで1以上をキープした。奈良先端大は05年度以降1を下回って推移した(平均0.56)。
学習意欲を喚起し、創造力を育成する技術科の授業～自立型ロボットの製作と制御～

情報教育が盛んに行われ、他の教科や総合的な学習の時間でも積極的に活用されている中、技術・家庭科としての特色を明確にしていく必要がある。現行の学習指導要領において技術分野は2つの領域で構成されており、情報教育を担う「B情報とコンピュータ」では、ソフトウェアの活用を中心とした操作方法の知識・技能の習得や機器の使い方の確認が学習の中心となりがちである。「B情報とコンピュータ」の発展的学習内容の中に、(6)プログラムと計測・制御があるが、これからの技術・家庭科の授業を考えた場合、「A技術とものづくり」との融合が進められていることもあり、この内容を選択していくことが益々重要なのではないかと考えた。本校では「創造的に学ぶ生徒の育成」を研究テーマに掲げており、自立型ロボットの製作と制御を通して、生徒の学習意欲を喚起し、創造力を育成するための授業について、教材と指導方法からアプローチを試み、追究してきた。制御基盤、ギヤボックスなど基本となる部品は指定して与えるものの、ロボットにどんな目的で、どんな動きをさせるかの自由度は生徒に与え設計を試みた。そして、仲間との議論を重ねていく中で、グループに1台のロボットを製作した。生徒はロボットそのものに魅力を感じたようであるが、作る難しさも味わい、お互いにアイデアを交流していく中で、自分の考えたような動きを持たせていくことに喜びも感じることができた。また、他グループの製作の様子をビデオ撮影し、それを示していくことで、お互いの製作の刺激とした。その後、できあがったロボットを、フリーソフトで制御した。願う動きをさせるために、どのようにプログラミングを試みたらよいかを考えさせ、効率のよさ、簡潔で明解であることを求めて、学習に取り組ませた。今回の試みにより、ロボットを製作すること、制御することに対して学習意欲を喚起することはできたが、その過程における困難に対して、十分なサポートをしていかなければ意欲の減退につながるため、サポートのあり方について、今後、考えていきたい。
脳性麻痺児への入浴用福祉機器の導入状況・介護負担に関する調査を介護負担軽減の試み

脳性麻痺児・者の家族132名を対象に入浴介助に関する質問紙調査(15名への聞き取り調査を基に作成)を実施した。調査項目は、(1)介助者の負担(身体症状と負担感)、(2)入浴の各工程の介助方法・工夫点、(3)福祉用具・人的サービスの利用に関してである。脳性麻痺児・者(年齢は21.3±9.1歳、体重34.4±13.0kg、身長145.3±14.6cm)のうち、痙直型四肢麻痺67.5%、アテトーゼ型18.7%、両麻痺5.0%、片麻痺3.8%、失調型2.5%、その他2.5%であった。入浴に全介助を要する者が87.8%、一部・半介助の者が12.2%だった。介助者(49.8±9.2歳)の身体症状として、腰痛がよくある34.3%、時々ある40.5%、ない25.0%で、移動や肩凝り痛みがよくある48.5%、時々ある31.5%、ない20.0%だった。それらの症状のため53.7%に受診歴があった。腰痛は、移動や車椅子などへの移乗ため抱く動作時に、肩凝りや痛みは、入浴、食事介助、抱いた時などに感じていた。入浴介助で大変なことは、浴槽の出入り55.1%、浴室と居室の移動28.7%と移動・移乗に関することが8割を越えていた。浴槽への出入りの介助方法は、全介助の者の内63.4%が一人で抱いて浴槽を跨いで、22.9%が浴槽の淵に一度座らせるなど浴槽の淵を利用、リフトの利用者は2.9%に過ぎなかった。また、洗体・洗髪の姿勢として要介助者が床に座って40.4%、寝かせた状態13.9%と床上で行っている者が多く、浴槽への移乗の際、介助者の負担を大きくする一要因と推測された。福祉用具の利用者は少なく、その理由として、かさばりそう、子どもに合うものがない、家族が入浴しにくくなりそう、高価だからが上位を占めていた。一方、身近にリフト使用者がいる者には、将来的に使用したいとする傾向がみられ、脳性麻痺者の障害特性や家族の生活様式に合った用具の開発と共に啓蒙活動の必要性が示唆された。本研究は、脳性麻痺児の入浴に関して、(1)幼児期から学童期、思春期、成人期と年齢、体格の変化に伴い入浴時の介助方法・工夫、福祉機器の導入状況、介助者の負担について調査、(2)半介助群、全介助群に分けて学童期、思春期の福祉機器の導入について検討することを目的とする。今年度は、15名の日常生活の主な介助者(母親14名、姉1名)への聴き取り調査実施した。また、その内3名には、訪問調査と入浴の介助方法・福祉用具の適応を検討した。対象児は、男子9名、女子6名で、平均年齢14.8歳(918歳)、平均体重31.7kg(1263kg)、平均身長137.lcm(100157cm)で、入浴全介助が10名、半介助が5名であった。介助者の身体症状は、腰痛がよくある5名、時々ある9名、なし1名、肩凝り・肩の痛みがよくある9名、時々ある3名、なし3名であった。入浴介助の負担感について尋ねた12名中、負担に介助感じることがよくある3名、時々ある5名、将来的には負担に感じるかもしれない3名、負担に感じることがない1名だった。負担に感じ始める時期は1113歳で子どもの第2次成長期と一致していた。入浴の工程で一番大変なこととして、洗い場と浴槽間の出入り8名、浴室と居室の移動、衣服着脱、体や髪を洗うが各々2名だった。洗い場と浴槽間の出入りは、1名がリフトを使用していたが、他の介助者は子ども抱いて浴槽を跨ぐという方法をとっており、子どもの体が大きくなり、介助者の体力が落ちてくると危険性を伴う状況であった。また、脳性麻痺児の場合、洗体が椅子上ではなく床上で行われる傾向(全介助群10名中6名、半介助群5名中4名)にあることは、浴槽への出入りの援助を考える際に考慮しなければならない。

腰痛は、移動や車椅子などへの移乗ため抱く動作時に、肩凝りや痛みは、入浴、食事介助、抱いた時などに感じていた。入浴介助で大変なことは、浴槽の出入り55.1%、浴室と居室の移動28.7%と移動・移乗に関することが8割を越えていた。浴槽への出入りの介助方法は、全介助の者の内63.4%が一人で抱いて浴槽を跨いで、22.9%が浴槽の淵に一度座らせるなど浴槽の淵を利用、リフトの利用者は2.9%に過ぎなかった。また、洗体・洗髪の姿勢として要介助者が床に座って40.4%、寝かせた状態13.9%と床上で行っている者が多く、浴槽への移乗の際、介助者の負担を大きくする一要因と推測された。福祉用具の利用者は少なく、その理由として、かさばりそう、子どもに合うものがない、家族が入浴しにくくなりそう、高価だからが上位を占めていた。一方、身近にリフト使用者がいる者には、将来的に使用したいとする傾向がみられ、脳性麻痺者の障害特性や家族の生活様式に合った用具の開発と共に啓蒙活動の必要性が示唆された。
大西洋子午面循環（AMOC）の変動に伴う海面水温および大気への影響

大西洋子午面循環(AMOC)の変動の海面水温への間接的なシグナルとされている大西洋の海面水温の低周波変動である大西洋数十年規模振動(AMO)の指標に代わる、AMOCの変動により呼応し適した海面水温の変動パターンを結合モデル相互比較計画第5期(CMIP5)モデルのデータ及び観測データを用いて明らかにすることを目的としている。平成30年度は結合モデル相互比較計画第6期(CMIP6)のモデルの一つでもあるMIROC6の産業革命前基準実験を用いて、AMOのシグナルが形成されるメカニズムを掘り下げた。先行研究ではAMOはAMOCに準ずる熱輸送によって形成されるとされてきたが、最近の研究で海洋からの強制は必要ではなく大気による確率的強制によって形成されると示され、AMOの起源について今なお活発に議論されている。本研究でAMOの形成起源の解析を行った結果、大気・海洋の両方がAMOの形成に重要な役割を果たしているが、今までは一定のものとされていた混合層深度の変動がAMOのシグナルに強く影響していることが分かった。この混合層深度の変動にはAMOCの一部であるメキシコ湾流による塩分の移流の変動が大きくかかわっていることが分かった。平成30年度は当初の目的より一歩手前の、AMOの形成メカニズムをまず調べ、興味深い結果が得られた。得られた結果を3つの国際研究大会で発表したほか、海外の2つの大学でセミナーを行い、また、国際雑誌に投稿する準備を進めている。このため、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。MIROC6を用いて見られたAMOへの混合層深度の寄与を、観測およびCMIP5の産業革命前基準実験を用いて調べる。関係性が確認されたら、今度は歴史気候実験、そして将来気候予測実験を用いて、異なる放射強制による混合層深度の海水面変動への寄与を調べる。データ・ストレージケースが当初計画していたより安価で手に入ったため、次年度使用が生じた。次年度使用額はデータ・ストレージケースの追加購入に充てる。
ヘパリン等薬剤投与によるマラリア原虫スポロゾイト回収量の改善

【目的】申請者の所属する研究室では、肝細胞期におけるマラリア原虫感染防御の機構について研究を行っている。肝細胞期研究のためには、感染動物をハマダラカに吸血させ、原虫ガメトサイト(生殖母体)から成熟した感染型原虫スポロゾイトを蚊の唾液腺から回収する。熱帯熱マラリア原虫のin vitro培養系においては、培養液中にヘパリン添加するとガメトサイトの純度を高めることができる。そこで、ヘパリンをマラリア原虫感染マウスに投与することにより同様にガメトサイト比率が高まるか、吸血したマウスのスポロゾイトの回収量が上昇するかを検討することを目的とする。【方法】マウスマラリア原虫Plasmodium berghei ANKA感染赤血球をB6マウスに腹腔注射し、感染させた。ヘパリンは腹腔注射で1日1回、投与のタイミングは、原虫血症が出現する感染3日後から開始した。投与量は、in vitro培養系で報告されているのが20unit/mlであるので、マウス1匹あたりヘパリン20unit投与した。感染マウスの血液塗抹標本を作成し、原虫血症とexflagellationも確認した。原虫血症が上昇したら、マウスを麻酔し、蚊に吸血させた。20-24日後には蚊の唾液腺にマラリア原虫スボロソイトが集まるので、顕微鏡下で唾液腺を取り出し、スポロゾイトを回収、上記薬剤投与の有無により、スポロゾイト回収量に変化が出るか、比較した。【結果、考察】上記方法に従ってヘパリンを投与したが、ガメトサイト比率やexflagellationの変化もほとんど見られなかった。また投与23日後にマウスが死亡するケースも見られた。スポロゾイトの回収量もあまり変化が見られなかった(非投与群のスポロゾイト回収量を1とした場合の投与分の回収量は1.11±0.1, p=0.13)。以上の結果から、ヘパリン投与によって、ガメトサイト比率の上昇は見られず、スポロソイト回収量の改善もみられなかった。
アリー植物相利共生系が生物群集構造に与える影響の解明

1)オオバギ属アリ植物とアリがその相利共生関係を通じてオオバギ上の節足動物群集に与える影響を明らかにするため、本年度は野外調査を中心に実施した。調査地のマレーシア・ランビル国立公園及びその周辺地域へ計5回、延べ197日間出張した。オオバギ属アリ植物種を利用する植食性昆虫によるアリ防衛への適応戦略や寄主植物利用様式を、野外観察と飼育・摂食実験等の手法を用いて調べた。本年度は特に、オオバギ属アリ植物の主要な植食者であるトビナナフシ1種のアリ防衛適応戦略を明らかにするために、野外におけるナナフシ個体群の消長を記録するとともに、各個体の行動特性を観察した。また、同様にオオバギ属アリ植物種を寄主利用する未記載のマダラマドガ1種について、生活史と寄主選択性について詳細な観察・飼育実験を実施した。このマダラマドガは、分類学者との共同研究により、他の近縁種との形態的差異が大きいことが明らかになり、新属を創設することとし、分類学的・生態学的知見を併せた論文として発表した。植食性昆虫のほか、オオバギ属上の捕食者、特にクモ類を採集し、炭素・窒素安定同位体分析を行うためのサンプルとして処理した。2)ランビル国立公園にてマレーシア・サラワク森林局と日本サラワク森林研究コンソーシアムの共同研究として行われている、熱帯雨林における昆虫ー植物の相互作用研究のベースライン調査(フェノロジー調査、月例のトラップ昆虫採集など)に携わった。カウンターパートであるサラワク森林局の研究スタッフと密に連携し、共同研究を充実させるよう務めた。このほか、ランビル国立公園内の研究施設内に保管されている昆虫・植物標本を整理し、標本棚を整備して、標本調査が容易に行えるよう改善した。これらの活動は、今後の研究活動を潤滑に行うための基盤整備として重要である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
双曲的3次元多様体の例外的デーン手術に関する研究

双曲的3次元多様体の例外的デーン手術のうち,本質的トーラスを生成する場合に焦点をあて,いくつかの成果をえた。3次元球面内の双曲的結び目に対して、本質的トーラスを生じるデーン手術(トロイダル手術)は,そのスロープが整数か半整数に対応する。半整数スロープのトロイダル手術を許容する最とも簡単な結び目を,橋指数の観点から決定した。すなわち,3橋結び目でそういう手術をもつものは,(-2,3,7)プレッツェル結び目のみであることがわかった。次に,整数スロープのトロイダル手術を考察し,結び目の種数の4倍がそういったスロープに対する最良上界を与えるという予想を提起した。14年度において,この予想を種数が1の結び目と交代的結び目に対して解決した。さらに15年度において予想の完全解決を目指したが、それにはいたらなかった。しかし,本質的トーラスと手術ではりつけるソリッドトーラスの芯との最小交点数を目安として,その値が4以外のときは予想通りの上界をえるにいたっている。トロイダル手術は往々にしてクラインボトルを同時に生成している。3次元球面内の結び目に対して,クラインボトルを生成する手術への結び目の種数を用いた最良上界を与えることに成功した。またその議論を応用して,トーラス結び目,2橋結び目のクロスキャップ数を完全に決定することができた。本研究は,双曲的3次元多様体のデーン手術によって,非双曲的3次元多様体を生じる例外的デーン手術の分析を目的としている。本年度は平行していくつかの課題に取りくみ,すでに論文発表の段階に至ったものがいくつかある。3次元球面内の結び目に対して,クラインボトルを生成するタイプの例外的デーン手術に対する分析を行い,双曲型に限らず,すべての結び目を対象として,クラインボトルを生成する手術のスロープに対する結び目種数を用いた上限を与えることに成功した。この上界は最良であることも示され,すでに国際学術雑誌より発表予定である。これに関連して,テキサス大学Luis Valdez-Sanchez博士をレビューのため招聘した。例外的デーン手術の代表例は,本質的トーラスを生じるタイプであるが,特に3次元球面内の双曲的結び目に対して,非整数手術でそのタイプになるものがあることは知られていた。今年度,そういうタイプの例外的手術を許容するもっとも単純な双曲的結び目は何かという問題に対して回答を得た。結び目の複雑さを測る尺度として,代表的な橋指数に着目し,橋指数が最小となる結び目は(-2,3,7)型プレッチェル結び目とよばれるものただ1つであることを証明した。すでに論文にまとめ,国際学術雑誌に投稿中である。また,本質的トーラスを生じる整数手術に関して,全ての整数が実現可能であることを以前に示したが,結び目の種数の4倍が上界を与えるという予想を提起し,種数1の結び目および交代的結び目という2つの代表的な族に対して予想を証明した。この結果は,すでに国際学術雑誌から発表予定である。交付申請書に記載したレンズ空間を生成するタイプの例外的デーン手術に関する研究は,現在も進行中であるが,そのような手術のスロープに対する既知の上界を改善することには成功した。ただ,現段階では最良な結果ではないと思われるため,成果発表には至っていない。目下,研究分担者とともに研究を継続しており,最良上界を得ることが次年度の目標となろう。本研究は,双曲的3次元多様体のデーン手術によって非双曲的3次元多様体を生じる例外的デーン手術の分析を目的としている。特に,本年度は本質的なトーラスを生成する例外的デーン手術に関する2つの課題に平行して取りくみ,一方はすでに論文発表の段階に至った。1.例外的デーン手術の代表例は,本質的トーラスをふくむ3次元多様体を生じるタイプであるが,特に3次元球面内の双曲的結び目に対して,整数スロープの場合に結び目の種数gの4倍が上界を与えるという予想を提起し,残念ながら完全な解決にはいたらなかったが,非常によい部分解を得た。

生じる本質的トーラスと手術ではりつけたソリッドトーラスの芯との最小交点数tを目安として,t≠4ならば最良上界4g,t=4である場合には6g-3という上界を得た。また,さらなる分析により,昨年度に示した種数1の場合の拡張として,種数が2の場合にも最良上界を得ることができた。このことに関しては国内の研究集会及び国際研究集会において口頭で成果発表を行った。2.3次元球面内の双曲的結び目に対して,高々3つだけ本質的トーラスを生成する手術が存在すると予想されているのだが高々6個というGordonによる一般的な結果の帰結しか知られていなかった。非整,数スロープの場合は,GordonとLueckeにより,結び目のクラスが決定されたことにより,高々3つと判明した。従って,整数スロープしかない場合が問題となるが,今年度の研究によって,本質的トーラスを生成する2つの整数スロープ間の距離が高々4であることを明らかにした。これにより,双曲的結び目は高々5個しかそういった手術をもつことができない。これは上述のGordonの評価を改善するものである。系として,距離が5であるような2つの本質的トーラスを生成する手術をもつ結び目の完全な特徴づけを行うことができた。
多様体およびグラフの幾何構造、スペクトル、漸近解析の関連とその応用

逆問題について幾何学的側面から研究した。境界付リーマン多様体の境界距離表現とは多様体の内部の点に対し、その点から境界の各点までの距離を与える関数族とする。あらかじめ与えられた幾何学的条件の下で、この境界距離表現がリーマン多様体を安定的に決定するかと言う問題について考察した。答えはリーマン多様体の直径、単射半径、Ricci曲率および境界のRicci曲率、平均曲率のヘルダ-ノルムの制限の下に肯定的である。より強く、境界距離関数を近似する離散集合が与えられたとき、リーマン多様体をグロモフ・ハウスドルフ距離で近似する有限距離空間を構成できるきおとがいえる。応用において、境界距離表現は、逆問題は多くの問題が物体の境界の測定により定式化されるゆえ、いろいろな状況で現れる。例えば、物体の内部の熱容量を未知とする熱方程式の逆問題では、境界での測定から境界距離表現がはじめに決定され、その後内部容量がリーマン計量から決定されるし、境界付リーマン多様体上のラプラシアンの固有値および固有関数の境界値からリーマン多様体を決定するというGel'fandの逆問題においてもはじめ境界距離表現が決定され、それから内部のリーマン計量が決定される。またマックスウェル方程式やディラック方程式でも同様である。分担者は以上の研究に協力した他、清原はリウビル多様体の測地線の挙動、田村は2つの2次元ソレノイド磁場による散乱、島川は配置空間のトポロジー、酒井は等縮不等式池田は等スペクトル多様体、吉岡はg-function、田中は作用素半群、竹内はグラフのp-調和関数について研究した逆問題について幾何学的側面から研究した。分担者は以上の研究に協力した他、清原はリウビル多様体の測地線の挙動、田村は2つの2次元ソレノイド磁場による散乱、島川は配置空間のトポロジー、酒井は等縮不等式池田は等スペクトル多様体、吉岡はg-function、田中は作用素半群、竹内はグラフのp-調和関数について研究したゲルファントのスペクトル逆問題の安定性に関する結果の幾何学的部分の具体的再構成を行った。ゲルファントのスペクトル逆問題とは、境界付きリーマン多様体上にラプラシアンのノイマン固有値およびノイマン固有関数の境界値(境界スペクトルデータ)が与えられたとき、リーマン多様体が決定できるかと言う問題である。この問題に対し、Belishev-Kurylevの結果は、後に得られたTataruの双曲型微分方程式の解の一意性と合わせて、肯定的な解答を与えるものであった。これに対し、実用上の観点からは実際に得られると思われる境界スペクトルデータは、一部のテータでありしかも誤差を含んでいることが多い。したがって、このような近似的な情報から、近似的にリーマン多様体が構成できるかとゆう安定性は興味深い問題である。この問題を考える際、注意すべき点は逆問題は一般にIll-posedであるので、あらかじめ多様体のクラスを決定しその範疇での条件付安定性を考える必要がある。研究代表者はこれまでKurylev, Lassas, Anderson, Taylorとリッチ曲率のノルム、平均曲率のリプシッツノルム、直径、単射半径の限界を与えたクラスの下での条件付安定性について考察してきた。しかし、この結果においては近似した多様体の再構成法が明示的に与えられていない。そこでリッチ曲率のヘルダーノルムの限界をつけ加えた状況での近似空間の具体的再構成について考察した。方法は、比較定理を用いて多様体を近似するネットを得ると言うものである。研究分担者は上記研究に関する討論の他、サカイは幾何学的不等式のリーマン幾何的研究田村は磁場での散乱理論、池田は等スペクトル多様体、田中は非線形半群、島川は配意空間の位相、清原は、リウビル曲面のカットローカス、吉岡はは位相空間の完備性、竹内はp-Laplacian等について研究した。昨年度に引き続き、逆問題に関連する幾何学的再構成を行った。境界付リーマン多様体に対し、その境界から距離関数によるリーマン多様体の表現から内部の多様体の位相構造やリーマン構造を安定的に決定する問題は、熱方程式において熱容量の境界での測定から内部の熱容量の分布を推定する問題、境界付リーマン多様体上のラプラシアンのノイマン固有値および固有関数の境界値から内部のリーマン多様体が復元できるかを問ういわゆるゲルファントの逆問題、さらには波動方程式や拡散方程式、Maxwell方程式での逆問題等いろいろな所に関連している。