hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光と色で指向するひずみの可視化- 構造物劣化診断の革新的ユニバーサルデザイン

橋梁やトンネルなどの道路構造物の本格的な老朽化に対応するため、低コストで信頼性が高い劣化診断技術の開発が求められている。構造物の表面に設置しておき、励起光を照射することでひずみによって発光する新しいシート材料を開発した。既存の人工オパール薄膜を形成する微粒子層の一面だけに発光色素を染み込ませる方法を考案した。従来のひずみ可視化シートが変色によってひずみを検出する方法に比べ、本方法で感度を向上させることに成功した。遠方からの励起・観測方法の検討や、励起光による色素の劣化や膜材料の耐候性について検討し、積層・トップコートによる耐久性の向上を確認した。構造物にかかるひずみを発光像として二次元視覚化できるモニタリングシステムを提案する。ひずみに応答して変色(光反射)するシート状材料と発光色素を組み合わせることで、ひずみ応答と発光強度(色)の変化を制御し、ひずみ情報を光と色で解析できることを実証する。ひずみに応答して変色するシート材料としてオパール薄膜を検討した。薄膜は市販のPETシート上にポリスチレンの微粒子(粒径が200 nm程度)が規則正しく配列し、シリコーンエラストマーで包埋・固定化されている。PETシートの変形にしたがって粒子間距離が変化し、ひずみに応答して反射スペクトルが赤色から緑色程度まで変化した。発光色素をこのオパール薄膜に配するべく、シリコーンエラストマー、トップコート、ポリスチレン微粒子への導入を試した。簡便なポリスチレン微粒子への浸潤法で均質に導入する事が可能であった。色素を導入したポリスチレン微粒子は、既報の手順で標準品と同様にオパール薄膜が成膜可能であり、強く発光することがCCDカメラを用いた発光像から確認できた。薄膜の反射スペクトルはひずみに応答して短波長シフトすることをファイバ分光計で計測した。オパール薄膜中のすべてのポリスチレン微粒子に色素を導入すると、発光のひずみ応答性が小さかったため、光ひずみ感度向上のため、微粒子の積層方法を新たに検討中である。一方で、トップコート法は均質な発光像が得られ、ひずみによって発光が応答したが、母材への貼付けなどの施工法に工夫が必要であることがわかった。より扱いやすく発展させるため、今後は接着剤やPETシート側への導入も検討する。構造物にかかるひずみを発光像として二次元視覚化できるモニタリングシステムを検討している。ひずみに応答して変色するシート材料であるオパール薄膜への発光色素導入方法を検討した。ポリスチレン微粒子を自己組織化してシリコーンエラストマーで固定したオパール薄膜に新しく色素を導入するため、ポリスチレン微粒子への浸潤、シリコーンエラストマーへの混合、オパール薄膜を母材に貼り付ける際の接着剤への混合を検討した。ポリスチレン微粒子への浸潤は色素濃度を条件とし、均質に発光する微粒子を得ることが可能であった。また、色素を浸潤したポリスチレン微粒子は浸潤の前後で粒子径が変化しないことをSEMで確認した。エラストマー中への混合は分散性に問題があり、また、接着剤への混合は接着性の低下が見られた。発光ポリスチレンのみを自己組織化して成膜すると均質に発光するオパール薄膜が得られたが、変形に対する発光強度変化は小さかったため、成膜する方法を新たに検討した。新規成膜法でもブラックライト下で強く発光することをCCDカメラで確認した。得られたオパール薄膜をアルミニウム基板にシアノアクリレート系接着剤を用いて貼り付けひずみセンサーとし引張試験に供した。基板のセンサー部を5%変形させたところ、最大で150%の発光強度増大が見られた。構造部材にかかる応力、ひずみを発光像として二次元視覚化できるモニタリングシステムを検討している。(1)ひずみの履歴が残るため対象の新設・既設を問わない。(2)特別な装置が不要、安価で簡便に設置でき、劣化判断が誰にでも容易である。(3)高い感度と空間分解能でリアルタイムにひずみを視覚化できる。などの特長を持つ。前年度までに実現できたひずみ情報と発光による可視化方法を高度化するために発光微粒子と反射微粒子の分布を発光像から解析した。色素を含む粒子の重量が、色素を含まない粒子よりも大きくなることから成膜時の結晶成長スピードに勾配ができ、膜内の色素含有粒子分布が自己組織的に偏るものと考えられる。発光を担う色素含有粒子層と反射を担う微粒子層が混在した場合と比較して、ひずみに対して発光の変化が増大することが観察できた。また、発光波長と計測側のフィルター波長を選択することでひずみ感度が向上することを見出した。色素の発光、粒子間距離の変化によるブラッグ回折波長シフト、を詳細に分析し、計測カメラ側のバンドパスフィルターの波長をシフトさせながら観測することで計測器側での感度向上も見込まれることがわかった。また、実用を鑑みて、耐候性と施工性を検討したところ、これまでに作製した発光型のひずみ可視化シートでは紫外線劣化が速く屋外環境における耐候性が不足していることがわかった。色素が吸収する波長とポリスチレンが吸収する波長は異なるが、それぞれ単独の場合よりも紫外線分解が加速し、粒子内の色素とポリスチレン間におけるエネルギー移動によるラジカル発生が考えられる。発光によるひずみの可視化を画像計測でき、計測波長を選択することでひずみ感度が向上することを見出したが、ポリスチレン粒子と発光色素の組み合わせでは紫外線による分解が観測された。

粒子を無機材料に変更する方法とトップコートによって保護する方法を検討することで耐久性の向上を図る。構造部材にかかる応力、ひずみを発光像として二次元視覚化できるモニタリングシステムを検討している。発光型のひずみ可視化シートの耐候性と施工性を検討した。これまでに作製した発光型のひずみ可視化シートでは屋外環境における耐候性が不足していることがわかったため、(1)トップコートによる耐候性の向上(2)発光粒子を耐候性の高い無機材料に変更する、2つの方法を検討した。透明で紫外線や水による劣化を防止するトップコート剤を検討した。成膜されたポリスチレン粒子と色素が溶出しないものとして、アルコール系と水系のコート材料を選択し、ウェザーメーターを用いた促進試験で効果を検証した。2000時間を超えても構造色の変化はほとんどなく耐候性の向上を確認できた。無機材料に変更した場合、粒子自体の紫外線劣化はなかったが、これまでの成膜方法ではひずみ感度が十分ではなかった。屈折率を調節するためにはエラストマーを変更する必要があることがわかった。遠方からの光励起方法としてLED投光機を用いた方法を検討した。以上を用いて、引張試験、曲げ試験に供した。発光とひずみの相関を解析し、発光強度によるひずみ可視化の方法として提案できた。また、遠方からの計測方法についても検討した。トンネル内などの遠方から簡単に計測ができることが将来的に望ましい。光パワーメーターを用いて光励起に必要な発光強度を照射する方法としてLED投光機について調査したところ、例えば5 m遠方からの照射でも十分に励起可能な方法であることがわかった。橋梁やトンネルなどの道路構造物の本格的な老朽化に対応するため、低コストで信頼性が高い劣化診断技術の開発が求められている。構造物の表面に設置しておき、励起光を照射することでひずみによって発光する新しいシート材料を開発した。既存の人工オパール薄膜を形成する微粒子層の一面だけに発光色素を染み込ませる方法を考案した。従来のひずみ可視化シートが変色によってひずみを検出する方法に比べ、本方法で感度を向上させることに成功した。遠方からの励起・観測方法の検討や、励起光による色素の劣化や膜材料の耐候性について検討し、積層・トップコートによる耐久性の向上を確認した。仮説として提案していた発光型の面分布ひずみ可視化に初めて成功した。安定的に発光膜を成膜することが可能となった。得られた発光像から定量的なひずみ分布解析が可能であることが示唆された。予定していた、暗室を本研究専用に整備し、励起光源と計測カメラを設置した光学系に専用の万能試験機とひずみゲージを導入した。今後、動的なひずみ可視化が可能になると考えている。発光型の無機粒子について、これまで同様の成膜方法が可能か検討する。粒径の均質さとエラストマーとの屈折率の違いがひずみ感度に影響するため、注意深く選択する必要がある。一方で、これまで同様のポリスチレンに色素を含浸させた成膜方法にトップコートを積層することで耐候性の向上が見込まれる。両方を検討し、1年間の研究期間中に促進試験で耐久性向上を確認する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
長期化難民の社会・文化・アイデンティティの再構築と開発に関する人類学的研究

ケニア・ダダーブ難民キャンプ複合体において、ソマリ系長期化難民と地域住民であるケニア・ソマリが構築した社会.経済的関係の様態に焦点をあてた現地調査を実施した。2011年末の時点で40万人を越える難民の大量流入がもたらすインパクトは、難民と地域住民との間に対立関係を生み出す要因となっている。その一方で、難民と地域社会の人びとの双方は、約20年もの長期にわたる相互交渉の過程で、生活上の争いを回避する制度や、商品の委託販売関係、土地の貸借・売買制度などの共生を可能にする方途を練り上げてきたことが明らかになった。本研究はアフリカの難民が直面している「難民状態の長期化(Protracted Refugee Situations)」にかかわる諸問題を、難民の生活現場から理解することを目的とする。そのために本研究は、難民が居住する生活空間において、1他の難民や地域社会の人びとと社会関係を構築し、2故郷でおこなっていた文化的実践を継続・変更させ、3文化や民族アイデンティティを変更する、といった実践を、困難な状況において生活を再編するための創造的な実践として評価し、その様態を解明する。そして、難民の受け入れ国定住のために実施されるべき開発=発展計画を策定するために必要となる基礎的資料を提供する。そのためにケニア共和国のダダーブ難民キャンプにおいて、難民の文化・社会およびアイデンティティの再構築過程に関する一次資料の収集を目的とした現地調査をおこなう。その際、ナイロビ大学アフリカ研究所のスタッフや、長期間共同研究をおこなってきた国内外の東アフリカ牧畜民研究者らとの協力体制を活用し、効率的に調査・研究をすすめる。また、本研究の成果は、1.学術論文、2.ホームペーシ、3.国際ワークショップ、4.最終成果報告書の形で公表するとともに、それらをもとに行政やNGOに対して提言や序言をおこなう。本研究課題の目的は、アフリカが直面している「難民状態の長期化(Protracted Refugee Situations)」にかかわる諸問題を理解し、難民やホスト社会を対象に実施されるべき開発計画の策定に必要な基礎的資料を提供することにある。そのために、近年注目される国内避難民(Internally Displaced Persons : IDP)を含む広義の難民を対象にしたケニアでのフィールド調査を実施し、難民が生活を再編するためにおこなう創造的な文化・社会的実践等の様態を解明する。4年計画の初年度である平成21年度は、京都大学アジア・アフリカ地域研究研究科の構成員とともに「紛争・難民・平和研究会」を立ち上げ、計5回の研究会を開催した。この研究会での議論によって、難民問題を、紛争の発生から平和構築にいたる一連のプロセスの中に位置づけて総合的に考察するための枠組み作りをした。また今年度は2008年1月に発生したケニア大統領選挙後の暴動による難民と国内避難民発生後の秩序の再構築過程に焦点をあてた。これまでアフリカの難民受け入れ大国であったケニアは、この暴動によって「難民発生国」としてのはじめての経験をした。暴動は短期間で収束したが、民族間の紛争や難民化を経験した地域社会の人びとによる、秩序の再構築に向けたこころみが続けられている。対象としたケニア北部の牧畜民は、先鋭化した民族や文化的帰属の差違を多義的で複合的な状態に戻すことで、秩序を再構築しようとしていた。そのために人びとは他民族との関係を調整する在来のやり方を動員していた。すなわち本事例は在来の論理や制度にもとづく平和構築実践の可能性を示していると考えられる。上記の研究成果をKyoto Working Papers on Area StudiesNo.46、NO.69および『アジア・アフリカ地域研究』8-2号に掲載した。また、学位申請論文「北ケニア牧畜民アリアールにおける社会・文化・アイデンティティの再編と開発に関する人類学的研究」を京都大学に提出し、博士号を取得した。ナイル・エチオピア学会および生態人類学会において発表した。本研究課題の目的は、アフリカが直面している「難民状態の長期化」にかかわる諸問題を理解し、難民やホスト社会を対象に実施されるべき開発計画の策定に必要な基礎的資料を提供することにある。そのために、世界最大の難民キャンプであるケニア・ダダーブ難民キャンプでのフィールド調査を実施し、難民が生活を再編するためにおこなう創造的な文化・社会的実践等の様態を解明する。4年計画の2年目である平成21年度は「紛争・難民・平和研究会」において計3回の研究会を開催した。また国立民族学博物館における試行的プロジェクトー若手研究者による共同研究において「<アサイラム空間>の人類学:社会的包摂をめぐる開発と福祉パラダイムを再考する」と題した共同研究を主宰した。難民をはじめとする様々な社会的弱者の包摂をめぐる諸問題は開発・援助や医療・福祉に関するさまざまな領域において検討されてきた。しかしながら今日の社会的弱者の包摂をめぐる包括的なパラダイムの把握には至っていない。

本共同研究においては、難民、先住民、ホームレス、障害といった個別の問題を超えて、孤立した社会的弱者が地域社会に遍在する近年の状況を把握するために、<アサイラム空間>という概念をもちいて多様な領域・現場における事例を比較検討し、その特徴や問題点を解明する作業に着手している。また今年度の現地調査においては、ダダーブ難民キャンプのソマリ難民とケニアの地域住民およびソマリアに残った人びとからなるネットワークに焦点をあてた。生活を再構築する必要があるのは、難民だけではない。県の総人口に匹敵する数の難民を受け入れざるを得ない状況に陥ったケニアの地域住民も同様である。しかしながら難民とケニアの地域住民は新たなつながりを創り出し、生活を再構築しようとしていることが明らかになった。次年度は、このような難民と地域社会の人びと双方による生活の再構築にむけた試みや創意工夫を見ていきつつ、「難民の地域統合」の可能性を検討する。本研究課題の目的は、アフリカが直面している「難民状態の長期化」にかかわる諸問題を理解し、難民やホスト社会を対象に実施されるべき開発計画の策定に必要な基礎的資料を提供することにある。そのために、世界最大の難民キャンプであるケニア・ダダーブ難民キャンプでのフィールド調査を実施し、難民が生活を再編するためにおこなう創造的な文化・社会的実践等の様態を解明する。4年計画の3年目である平成22年度はダダーブ難民キャンプのソマリ難民とケニアの地域住民が構築した社会-経済的関係の様態に焦点をあてた。現地調査の結果、難民と地域社会の人びとの双方は、約20年もの長期にわたる相互交渉の過程で、生活上の争いを回避する制度や、野菜・ミルク・工業製品の委託販売関係、土地の貸借・売買制度などの共生を可能にする方途を練り上げてきたことが明らかになった。そして本研究の成果をもとに、アフリカの紛争後社会に生きる人びとが内戦の過程で創出された他者や国際的な援助の実務者といった多様なアクターたちと共に新たな「日常」を創出していく実践を検討するための国際シンポジウムを開催した。今後、本シンポジウムの成果を論文集として出版する予定である。また国立民族学博物館における試行的プロジェクト-若手研究者による共同研究において「<アサイラム空間>の人類学:社会的包摂をめぐる開発と福祉パラダイムを再考する」と題した共同研究を主宰した。本研究課題の目的は、アフリカが直面している「難民状態の長期化」にかかわる諸問題を現場の視点に基づき理解し、難民とホスト双方を包含した新たな地域社会像の構築とその発展モデルの策定に必要な基礎的資料を提供することにある。4年計画の最終年度である平成23年度は、これまでの研究成果のとりまとめをおこない、日本アフリカ学会および日本文化人類学会での分科会および国立民族学博物館機関研究シンポジウム「福祉と開発の人類学:ひろがる包摂空間とライフコース」を開催した。現地調査に関しては、難民の生活再編とモバイルメディアの関係に焦点をあてた。
近代オスマン国制史研究－正教徒共同体とムスリム国際法学者を中心に

近代オスマン国制の特徴を、当事者であるオスマン臣民の視座から考察することで、西洋中心主義に堕さない形での、新たな世界法学史の構築の一助とすることを試みた。具体的には、オスマン国制において特権的な地位を保ち、かつしばしばその地位が国際法上の争点ともなった正教徒共同体を素材に、それをめぐるムスリム国際法学者の論考を分析した。その結果、上述の問題を更に深く考察するためには、国際法のみならず国内法、とりわけ憲法学/国法学からの接近も必要なこと、また、オスマン帝国のみならずギリシア王国の正教徒による法学的議論も参照する形での接近が求められることが明らかになった。本研究の一年目に当たる平成25年度には、短期的な課題として、19世紀末から20世紀初頭に至るオスマン法学の成立及び展開についての基礎的情報の収集と、それに基づく論文執筆とを行なった。これと並行して、中長期的な課題として、同時期の正教徒共同体の政治構造に関する史料収集を逐次行なった。より具体的には以下の通りである。まず、8月から9月にかけてトルコ共和国イスタンブルとギリシア共和国テサロニキとで史料収集を行なった。前者では、バヤズィット図書館及びアタテュルク図書館において、19世紀のオスマン国際法学書の収集に取り組むと共に、同時期にイスタンブルで刊行されていた貴重なギリシア語定期刊行物数種を収集した。また、首相府オスマン文書館で、同時代の国際法学者をめぐる権力関係についての未公刊文書も収集した。他方、テサロニキでは、市立図書館で20世紀初頭に刊行されたギリシア語定期刊行物を、マケドニア研究協会附属図書館ではやはり同時期に刊行されたオスマン語・ギリシア語の書籍や定期刊行物を収集した。更にマケドニア歴史文書館では20世紀初頭に関わるオスマン語・ギリシア語双方の未公刊文書を閲覧した。そしてマケドニア大学では、報告者と問題関心を近しくする同大学のスタマトプロス准教授と、上記研究課題につき意見交換を行ない、今後の共同研究についての打ち合わせを行なった。その後、3月には再びイスタンブルの首相府オスマン文書館、アタテュルク図書館、そしてイスラーム研究センター図書館で史料の収集や調査を行なった。今回も、19世紀末から20世紀初頭のオスマン国際法学に関わる文書や書籍の収集に取り組んだ。以上の史料収集と並行して、別に記す通り、平成25年度には、オスマン正教徒知識人の歴史認識や、第一次世界大戦とオスマン帝国との関わりに関する論文を執筆し、広く学界に本研究の成果を問うた。本研究の二年目に当たる平成26年度には、前年度から継続して、19世紀末から20世紀初頭に至るオスマン公法学の成立と展開についての基礎的な情報や史料の収集を行なった。これと並行して、この主題に関わる論文をいくつか執筆し、また、現時点での成果として、いくつかの論考を公表することができた。具体的には以下の通りである。まず、8月から9月にかけて、トルコ共和国イスタンブル及びギリシア共和国テサロニキで史料収集を行なった。前者では、首相府オスマン文書館にて複数のオスマン公法学者に関わる未刊行の文書史料の収集を行なった他、アタテュルク図書館及びイスラーム研究センター付属図書館で、関連の定期刊行物や刊行史料の収集を行なった。後者では、マケドニア研究協会附属図書館及びアリストテレス・テサロニキ大学にて、同時期のギリシア人の公法学者や歴史家に関連する史料を収集した。この際、前年度に引き続き、マケドニア大学のスタマトプロス准教授と、上記研究課題につき意見交換を行なった。またこれに加え、経費上は次年度繰り越しの扱いになるが、3月には再びトルコ共和国イスタンブルに赴き、夏に引き続いて、複数の研究機関で史料収集を行なった。以上の在外調査に際しては、現地の古書店や新刊書店を積極的に調査し、最新の研究書に加えて、オスマン語やギリシア語のものを中心に、いくつかの貴重な同時代史料も購入することができた。そして、別項に記す通り、上記研究課題に関連して平成26年度にはいくつかの論考を公にした。本研究の三年目に当たる平成27年度には、一昨年度、昨年度から継続して、19世紀末から20世紀初頭に至るオスマン公法学の成立と展開についての基礎的な情報や史料の収集を進めた。今年度は更に、以上の成果を踏まえ、一方では、この時期のオスマン公法学に関する研究発表や論文執筆を進めると共に、他方では、同時期のギリシア公法学の展開についての調査も進め、これをオスマン側の展開と比較検討するための足がかりを築くことができた。まず、実際には昨年度末の3月に行なったトルコ共和国イスタンブルでの調査が、今年度の経費に計上されている。次いで、8月から9月にかけて、ハンガリー共和国ブダペスト、トルコ共和国イスタンブル、ギリシア共和国テサロニキの三都市で調査研究を行なった。ブダペストは近世以来、経済的にも思想的にも中東欧を股にかけて活躍したオスマン領出身のギリシア正教徒が集住した拠点の一つであり、同市に残るオスマン史・ギリシア史関連の歴史的遺産を実見すると共に、同市のロシア史・オスマン史研究者と研究上の打ち合わせを行なった。イスタンブルでは首相府オスマン文書館、スレイマニエ図書館、イスラーム研究センター附属図書館などで史料収集を行ない、テサロニキではマケドニア研究協会附属図書館やバルカン研究所附属図書館で史料収集を行なった。この両都市でも、オスマン史・ギリシア史研究者と研究打ち合わせをした。以上の在外調査に際しては、現地の古書店や新刊書店において、いくつかの重要な書籍を購入した。以上に加え、別稿に記す通り、本研究課題に関連して、九州史学会大会にて研究報告を行なうと共に、いくつかの論考を公にした。

今年度に行なった研究発表や公にした論文を踏まえ、また夏の在外調査を受けて、本研究課題は概ね順調に進展していると考える。具体的には以下の理由に基づく。まず、昨年度までに執筆した論文がいくつか公刊されたことで、ここまでの成果を公にすると共に、今後の研究課題の在り方、それへの取り組み方についても、一定の道筋を示すことができた。同時に、特に年度後半には、九州史学会大会における報告に代表されるように、これまでの仕事を踏まえた上での今後の研究の進め方について、具体的な形を与えることができた。従って、この方向で一層の史料の読解と論文の執筆とが当面の課題となる。本年度は、本研究課題の最終年度であり、トルコ共和国での史料収集を踏まえて、論文執筆やその他の形での成果の発表を行なうことを予定していた。ところが、2016年の春から夏にかけて、現地の政情不安や治安悪化のため、現地調査を断念することを余儀なくされた。また、長女の出生により、2016年夏から2017年春にかけて、長期の在外調査を行なうのが困難となった。以上の理由により、補助事業期間を一年延長し、2016年度に予定舌が支出に至らなかった渡航費の分を、2017年度に行なう研究に充当することとし、承認を得た。以上の理由により、本年度は現地調査を行なう機会を得ることができなかったので、国内で実現可能な研究として、手持ち史料の分析、研究成果の発表、関係する研究書の収集に重きを置くこととした。とりわけ、研究成果の発表を英文で行なうべく、そのための英文校正を複数回行なったため、そのための支出が今年度は比較的多くなった。研究成果として、オスマン国際法学とギリシア国際法学に関する和文論文、ギリシア国際法学に関する英文論文、そしてギリシア憲法学に関する和文論文を発表することができた。これは本研究課題の中核を成す論点である。その意味で、本年度は、やや外在的な要因から、史料収集などインプット面では予定通りの成果を挙げることはできなかったが、論文執筆などアウトプットの面では、それなりの成果を挙げることができた。上述の通り、2016年度には予定した在外調査を行なうことができなかったため、史料の収集という点でやや遅れをとった。やはり上述の通り、その分、国内で実行可能な研究、とりわけ研究書及び史料の読解や論文の執筆及び発表に注力し、一定の成果を挙げることはできた。ただし、歴史学の研究として、史料収集にやや遅れをとったことは少なからぬ痛手であるので、この分の遅れは、事業期間を延長した来年度に取り戻すよう努めたい。元来、本研究は2016年度で終了の予定だったが、2016年7月にトルコ共和国で政変が発生し、以後もしばらく政情不安が続いたこと、また、家庭の事情もあって長期の在外調査を行なうのが困難となったため、事業期間を一年延長することとなった。そこで本項では二年間の研究実績を記す。
ホッジ加群の基礎及び応用研究の総仕上げ

まずb-関数の根を計算するための極位数スペクトル系列の研究に関しては,コンピュータソフトのSingularやMacaulay2などをうまく使えば、4変数の場合にはE1項に関する自己双対性定理と組み合わせることによって極位数スペクトル系列のE1項を構成する各要素を具体的に計算できることが分かった。これをもとに研究を続けた結果、アファイン超曲面が対数ベクトル場的に自由な場合には極位数スペクトル系列が殆どE2退化することが証明出来た。これは更に4変数超平面配置の場合に拡張されたが、そこでは対数ベクトル場のマンフォード正則性に関して今まで知られていた結果を改良することが必要となり、これも比較的簡単に証明することができた。また、アファイン超曲面が対数ベクトル場的に自由な場合には極位数スペクトル系列のオイラー標数的なE2項には2重の対称性があることも具体例の計算から発見され、理論的に証明することができた。その他には、射影的超平面配置の補集合上の階数1の局所系のコホモロジー(例えばミルナー束のコホモロジー)を青本複体を使って計算する方法に関して、シェヒトマン・寺尾・ヴァルチェンコの条件を満たさない場合の計算方法を考察した。応用としては、他の人の結果と合わせることにより、G31型の複素鏡映群に付随した超平面配置のミルナー束の一次コホモロジー群が消えることをコンピュータを使わずに証明することができた。また、ムスタタ・ポッパによるホッジ・イデアルの理論に関連して、韓国の大学の三人との共著でホッジ・イデアル・スペクトルに関する研究を行い、孤立超曲面特異点の場合にホッジ・イデアルと超局所V-フィルトレーションとがヤコビ・イデアルを法としても違っている為の十分条件などを調べた。4変数の場合にはE1項に関する自己双対性定理とコンピュータによる計算とを組み合わせることにより、極位数スペクトル系列のE1項を構成する各要素を具体的に計算できることが分かった。これは理論的考察にはかなり有益である。極位数スペクトル系列の更に効率的な計算法を発見したい。まずb-関数に関係した話題としては、ブドゥール氏やヴァルター氏から正則関数fの有理数冪で生成されるD-加群の族とb-関数の根との関係についての質問を受けたので、それに対する解答を考察した。これはb-関数の根が必ずしもすべて上記のD-加群の族の変化に寄与するわけではないという多少とも以外な結果となったのだが、その副産物として、超曲面孤立特異点のブリースコーン加群の飽和化におけるガウス・マニン接続の留数として得られる行列と超曲面特異点のモノドロミーとの関係についての30年来の未解決の問題の否定的な答えを得る事が出来た。この反例の構成にはかなり精密なガウス・マニン接続の計算が必要となり、30年間できなかったことも納得させられる。また、b-関数の根の重複度に関しては、斉次多項式のb-関数の根の重複度と多項式の定める射影超曲面の孤立特異点のb-関数の根の重複度との間には或る程度の関係がある事などもだんだんと分かってきた。次にヒルツェブルフ特性類に関しては、数年前の研究で得た超平面配置の場合の公式を更に精密化するために、スペクトラル・ヒルツェブルフ特性類というのを導入して、これがホッジ加群に対するトム・セバスチャニ定理とうまく組み合わされる事などを示した。この副産物として超平面の乗数イデアルに対するトム・セバスチャニ型定理というのも得る事が出来た。その他には、フロベニウス多様体におけるいわゆる「再構成定理」に対する反例の可能性についての考察を行ったり、ホッジ加群とツイスター加群との間にある幾つかの違いについての研究を行ったりした。最後にホッジ加群の分かり易い入門に関しては、うまく書くのはあまり容易ではなさそうに思われる。長年の懸案である、射影超曲面の特異点がすべて重み付き斉次孤立特異点の場合の極位数スペクトル系列のE2退化の証明がまだ完成していない。まずスペクトル的ヒルツェブルフ・ミルナー類という新しい類を導入することにより、ヒルツェブルフ・ミルナー類に対するトム・セバスチャニ型の定理を確立した。この類は超曲面孤立特異点の場合にはステンブリンク・スペクトルと本質的に一致し、それのバウム,フルトン,マックファーソンらによるトッド類変換を使った大域的一般化になっている。これが必要な理由というのは、トム・セバスチャニ型の定理においてはホッジ・フィルトレーションのずれが各成分のモノドロミー固有値に依存するという事から来る。次に乗数イデアルに対するトム・セバスチャニ型の定理を定式化し,それが定数係数のホッジ加群の消滅輪体に対するトム・セバスチャニ型の定理から従う事を示した。ただしこの定理は文献に明記されてはいなかった様であるが、乗数イデアルの専門家にとって証明するのはそう難しいことでははないそうである。それから特異点が全て重み付き斉次孤立特異点であるような射影超曲面の定義関数のb-関数を計算するために、この場合の極位数スペクトル系列のE2-退化を証明した。これによりこの場合のb-関数の計算は特殊な場合を除いてはミルナー代数のヒルベルト数列の計算に帰着される事となったが、この特殊な場合についてはまだ分かっていない事も多いので、更に研究を進めなければならない。

さらにムスタタとポッパによって最近導入されたホッジ・イデアルが、超局所乗数イデアルと与えられた超曲面の定義イデアルを法として一致する事を証明した。長年の懸案であった、特異点が全て重み付き斉次孤立特異点である場合の極位数スペクトル系列のE2-退化も証明できた。まずb-関数に関しては,特異点が全て重み付き斉次孤立特異点であるような射影超曲面の定義多項式について極位数スペクトル系列のE2-退化を昨年証明したが,これではまだ全ての場合においてb-関数の根がミルナー代数のヒルベルト数列の計算に帰着されるとは限らないので,何かうまい十分条件がないか具体例の計算をしながら探求を行っている。これと並んで一般超平面切断の特異点が全て重み付き斉次孤立特異点であるような射影超曲面の定義多項式について極位数スペクトル系列の研究を行い、極位数スペクトルの計算機を使った決定が原理的には可能である事を証明した。この場合にはE1項が既に相当複雑な格好なので,その記述には或る程度の可換代数の道具立てが必要となる。これらの具体的計算ができればb-関数の根の計算にはかなり役立つのだが,例えば4変数の超平面配置の場合でもかなり困難なようである。それから孤立特異点のみをもった射影超曲面の定義多項式のb-関数の根の重複度と超曲面の局所b-関数の根の重複度との関係について研究したが,重複度が増えることもあれば,変わらない事もある。これは消滅輪体層の構造と密接に関係していることがわかってきた。抽象的ブリースコーン加群の変形に関しては,再構成定理に関連して何か矛盾がでてくる可能性があるか,色々と具体例の計算を試みたが,生成条件が非常によく効いているようで,今のところは何もおかしなところは見つかっていない。その他には,ライヒェルトとヴァルターの質問に答えているうちに,射影多様体の錐のLyubeznik数というのが射影多様体の射影空間への埋入の仕方に依るという,多少とも以外な定理を得た。またブドゥールの質問に答えて,特異代数多様体の次数1のコホモロジー群のウェイト0部分というのは,代数多様体の位相不変量であるという定理を証明し,それの具体的記述法についても研究した。射影超曲面が非孤立特異点を持つ場合においても、適当な条件を付ければ極位数スペクトル系列が計算機を使って原理的に計算可能であることなどが証明できた。まずb-関数の根を計算するための極位数スペクトル系列の研究に関しては,コンピュータソフトのSingularやMacaulay2などをうまく使えば、4変数の場合にはE1項に関する自己双対性定理と組み合わせることによって極位数スペクトル系列のE1項を構成する各要素を具体的に計算できることが分かった。これをもとに研究を続けた結果、アファイン超曲面が対数ベクトル場的に自由な場合には極位数スペクトル系列が殆どE2退化することが証明出来た。これは更に4変数超平面配置の場合に拡張されたが、そこでは対数ベクトル場のマンフォード正則性に関して今まで知られていた結果を改良することが必要となり、これも比較的簡単に証明することができた。また、アファイン超曲面が対数ベクトル場的に自由な場合には極位数スペクトル系列のオイラー標数的なE2項には2重の対称性があることも具体例の計算から発見され、理論的に証明することができた。
生体内でのリアルタイム細胞系譜解析による幹細胞のプロスペクティブな同定

本研究では、脊椎動物の生きた個体において幹細胞をprospectiveに同定することを目的とした。そのために、生きた個体において細胞の分裂、移動、極性などの「細胞のふるまい」を観察できるメダカを用いて、標識した個々の細胞のふるまいのパターンを解析することにより、自己複製する幹細胞を同定することを目指し、そのための基礎技術の開発を行った。これまでに作られた細胞動態運命地図では、1細胞の標識は、蛍光色素の微量注入法が用いられてきた。しかし、蛍光色素が細胞分裂により希釈されるため、標識細胞を追跡できる時間には限界がある。そこで、標識した細胞が、何度分裂しても蛍光を持ち続ける方法を開発した。体の全ての細胞で働くと考えられるelongation factor alphaのメダカのプロモーターにGFPレポーター遺伝子を繋いだコンストラクト(京都大学木下博士より分与)を用いてトランスジェニックメダカを作成し、この胚から1細胞を移植することにより、標識細胞が長時間にわたって蛍光を持ち続けること可能にした。しかしながら、細胞の移植ができる時期が発生初期に限られるため、ヒートショック遺伝子のプロモーターにCreを繋ぎ、loxPで夾んだスペーサー断片が切り出されると蛍光を発するコンストラクトを作成を進めている。次に、胚発生期以降、経時的に、幹細胞が生成されるまでの長時間、標識された細胞の移動、分裂、形態の変化を記録した。現在、蓄積されたデータの解析を行い、幹細胞のふるまいの規則性から、生きた胚で組織幹細胞をprospectiveに同定できるかの検証を進めている。
出芽酵母26Sプロテアソームの形成と機能に関する時空制御

酵母の26Sプロテアソームの調節因子(RP)はリッドとベースという二つの複合体からなる。これまで,我々は、これらの複合体を構成するサブユニット遺伝子に関する温度感受性変異体を分離・集積してきた。今回、リッド、および、ベースの変異体を生化学的および細胞生物学的な方法で解析し、これらの複合体が互いに独立に形成され核内に移送され、RPが形成されることを明らかにした。26Sプロテアソーム研究の新奇材料として、高温で飼育可能なカビAspergillusu fumigatusの26Sプロテアソームの精製法を確立し,サブユニット構成を明らかにした。26Sプロテアソームの調節因子、19SRP、はユビキチン化蛋白質の分解に必須の役割を果している.これまで、我々は、19SRPのサブコンプレックスの一つ、リッド、の構成成分に関する温度感受性変異(rpn7およびrpn6)株を蒐集し、変異体が形成する26Sプロテアソーム関連複合体を解析してきた。その結果から、Rpn5、Rpn8、Rpn9、Rpn11の4種のポリペプチドがリッド形成の核になることを提唱した。今年の研究ではサブコンプレックスのコアの一つRpn5のリッド形成における働きについて調べた.温度感受性rpn5変異体を作成し、制限温度で培養した細胞が作るプロテアソーム関連複合体の形成を調べた。既に報告したrpn7やrpn6変異体と異なり、rpn5変異体ではリッドのサブユニット間の複合体は全く検出されなかった.この条件で、ベースと20Sプロテアソームの会合は起こっていた。この結果は、リッドとは独立にベースおよび20Sプロテアソームが形成されることを示している.次に、ベースの形成がリッド形成に影響を与えるかどうかを調べた.ここでは、温度感受性rpn2変異体を用いた.制限温度下で、rpn2変異体は26Sプロテアソームを作らないが、完全なリッドおよび、Rpn2サブユニットの無いベースを形成した.リッド形成は19SRPとして行われるのではなく、ベースとは分離した状態で行われること、および、ベースとリッドの会合にRpn2が必要であることが示唆される。この点は今後の課題としたい。26Sプロテアソームが核に主として局在することは既に報告されている。我々は、rpn7変異体で形成されるリッドの一部の複合体(Rpn5, Rpn6, Rpn8, Rpn9, Rpn11)は細胞質に局在することを示した.一方、今回、完全なリッドはベースや20Sプロテアソームとは独立に核に局在すること明らかにした。これらの結果を総合して、26Sプアロテアソームの分子集合について、次のような経路を提唱した。26Sプロテアソームの構成成分である、20Sプロテアソーム、ベース、リッドはそれぞれ独立に集合する。リッドとベースは細胞質で、20Sプロテアソームは、一部細胞質で集合し、核内で完成する。完成されたリッドおよびベースは別々に核に輸送され、そこで26Sプロテアソームが組み立てられる。今後、コアの形成機構を解明すること、および、複合体間の会合の制御移行を会明する。26Sプロテアソームは66あまりのサブユニットからなる蛋白質複合体であるが、これまでわれわれは26Sプロテアソームの精製法を開発し、ユビキチン化基質の合成法の開発にも成功した。しかし、サブユニット組成は明らかになったが、詳細な構造については不明である。結晶化が難しいことがその一つの原因と考えられる。今年度、二通りのアプローチで構造的に強い26Sプロテアソームの精製を行った。1.サブユニット融合株の26Sプアロテアソームの精製20Sコアのαサブユニットの一つα4のC末端とベースの構成因子の一つRpt2のN末端を連結し融合蛋白質を作った。この融合蛋白質は細胞内で、α4とRpt2両者を代替できることが分かり、融合蛋白質を発現するα4 Rpt2二重欠失株から26Sプロテアソームを精製すると融合蛋白質を含んだ酵素が得られていることが分かった。この酵素資料については電子顕微鏡観察による形態観察および結晶化条件の検索を行っている。2.高温で生育する生物材料からの26Sプロテアソームの利用。蛋白質の構造解析に高温生育性の細胞由来の材料を用いて成功している例があるので、26Sプロテアソームについてもこの可能性を試すために、50度で生育可能なカビ、Asperugillus fumigatusから26Sプロテテアソームを精製し、その酵素的な性質を調べた。A.fumigatusのrpnK(酵母のRPN11のホモログ)をrpnK-3xFLAGで置換した株から26Sプロテアソームを精製した。

酵母のものと比較したところ、カビの酵素の方が大きいこと、熱に対して安定であることが示された.カビの酵素について電子顕微鏡による形態観察を行った。これについても結晶化が可能か否かを検討する。26Sプロテアソームは分子量約2MDaの巨大な蛋白質複合体である。66余の基本的的なサブユニットの組成は明らかにされている。これまでわれわれは26Sプロテアソームの精製法を開発し、ユビキチン化基質の合成法の開発にも成功した。しかし、サブユニット組成は明らかになったが、詳細な構造については不明である。今年度は以下の実験を行った。(1)カビの26Sプロテアソームのサブユニッット構成を酵母のものと比較した。(2)フルオレッセンスタイフーンによって26Sプロテアソーム中間体を検出する方法を検討した。(3)リッド形成の中間体を大腸菌内で作ることを試みた。(1)高温で生育するカビの26Sプロテアソームのサブユニットをアフィニティー精製後マス解析したととろ、基本的なサブユニットは全て同定できた。しかし、数回の試行でSemlが出されなかったので、Semlの存在を検討するため、SemA(カビのSemlホモログ)のC-末に3xFLAGタグをつけ、カビで発現させた。そのカビから26Sプロテアソームを3xFLAG抗体により26Sプロテアソームを精製することができたので、SemAが26Sプロテアソームに結合していることが確かめられた。後に、マス解析でも同定できた。(2)ベースのサブユニットとリッドのサブユニットをそれぞれRFPとGFPでタグし、粗抽出液を未変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動後、タイフーンで蛍光を、蛍光基質をもちいてペプチダーゼ活性を検出する実験系を構築した。これによりプロテアソームのサブユニットを含み、移動度の高い複合体を検出できる。ゲルからバンドを切り取り、マス解析した結果、一部のサブユニットを含む複合体であることが分かった。温度感受性の変異と組み合わせることにより、特定の変異によってどこまでサブユニットの集合が進むかを明らかにすることが可能である。(3)リッドの中核となるサブユニットはRpn5,8,9,11であることが分かっている。これらのサブユニット遺伝子を大腸菌内で同時に発現させることにより、複合体ができるかを検討した。Rpn8とRpn11は大腸菌内で複合体を形成間した。
神経新生とうつ病治療:末梢血因子と内在性神経幹細胞活性化による新治療ストラテジー

代表的な神経新生促進因子であるBDNFが血小板に豊富に存在することに着目し、抗うつ薬が血小板BDNF遊離に与える影響を検討した。抗うつ薬によって血小板からのBDNF遊離は促進され、うつ病モデルラットでこの遊離反応はTrkB阻害薬で抑制されたことから、抗うつ薬の反応性に血小板BDNF遊離機能変化が深く関わることが示唆された。また、神経新生促進に関与する遺伝子としてneuroserpineが神経新生の分化初期段階から重要な役割を担っている可能性が示唆された。抗うつ薬はcAMP-CREBカスケードを刺激し脳由来神経栄養因子BDNF発現を増加させるが、本研究では神経幹細胞から神経細胞への分化促進に寄与する因子としてこのBDNFに着目し、内在性神経幹細胞活性化及び治療反応性の検討に有用な生物学的マーカーとしての応用へと結びつけるための検討を行った。既に確立した血小板培養系を用いて、ラットから採取した血小板に抗うつ薬を添加し、薬剤添加後の血小板からのBDNF遊離を解析した。Sertraline, fluvoxamine, paroxetine等の抗うつ薬処置によりBDNF遊離が認められたが、BDNF量の経時的変化は薬剤により異なるパターンを示した。経静脈的に抗うつ薬を投与したラットにおいて、血清BDNF濃度は抗うつ薬投与から12時間後に上昇することが確認され、血小板からのBDNF遊離が血清BDNF濃度の上昇に影響していることが示唆された。次に、ヒトにおける抗うつ薬への反応の個体差を検討する目的で、ヒト健常群から採取した血小板を用いてBDNF遊離能の比較検討を行った。同一抗うつ薬に対する血小板からのBDNF遊離には個体差が認められた。うつ病患者において血中BDNF濃度が低下しており、抗うつ薬治療に反応した群ではBDNF濃度の上昇が認められるが非反応群ではBDNF濃度低値は変わらないことが報告されているが、抗うつ薬による血小板からのBDNF遊離能が抗うつ薬の種類や個体によって異なるという本研究の結果は、これらの変化の違いが各個体の抗うつ薬への反応性を表している可能性を示唆するものである。よって、抗うつ薬によるBDNF等の血小板放出因子の遊離能と抗うつ薬治療の臨床効果との相関についての解析を進めることにより、末梢血因子を抗うつ薬治療反応性の予測マーカーとして応用できることが考えられ、今後モデル動物を用いた検討を進める予定である。近年、神経幹細胞からの神経新生の異常がうつ病の病態に関与することが示唆されている。我々はこれまでに、抗うつ薬処置により神経幹細胞の脳由来神経栄養因子(BDNF)産生が増加すること、神経細胞への分化が促進されることを確認しており、抗うつ薬はBDNFを介して神経新生促進に働いている可能性を示してきた。BDNFは神経栄養因子の1つであり、脳内神経回路網の形成・維持に重要な役割を担うが、脳内のみならず末梢血にも存在し、その多くが血小板で貯蔵、放出される。本研究では、抗うつ薬により血小板からのBDNF放出が促進されることで、うつ病患者で低下していることが知られている血中BDNF値が上昇し、治療効果につながるとの可能性を検討している。ラットから採取した血小板に抗うつ薬を添加し、薬剤添加後の血小板からのBDNF遊離を解析したところ、SSRI(sertraline,fluvoxamine,paroxetine)、SNRI(milnaciprane)いずれの抗うつ薬によってもBDNF遊離の反応が認められたが、SSRIとSNRIとの問で、その効果に差はみられなかった。よって従来のセロトニン仮説とは異なる切り口での病態理解・治療戦略として、血小板からのBDNF遊離能が、治療反応性の生物学的マーカーとなる可能性が示唆され、次年度は更に詳細な検討を予定している。また、抗うつ薬長期投与によりラット脳内で発現量が特異的に変化する遺伝子をスポットしたADRG microarrayを用いて、ラット海馬における遺伝子発現を解析し、神経新生過程において重要な役割を担うことが知られているneuroserpinの遺伝子発現の増強を認めた。今後、adult neurogenesisにおけるneuroserpinの発現変化についても解析を進める予定である。脳由来神経栄養因子(BDNF)は脳内神経回路網の形成やその維持に重要な役割を担い、うつ病の病態に深く関与するものと考えられている。本研究では末梢血中のBDNFが最も豊富に存在する血小板に着目し、昨年度までの研究成果に基づき、corticosterone慢性投与(20mg/kg,21日間)によるうつ病モデルラットを用いて、抗うつ薬(sertraline,paroxetine,fluvoxamine,milnacipran)を添加した際の血小板からのBDNF遊離を解析した。いずれの抗うつ薬によってもモデルラット群では対照群と比べてBDNF遊離が有意に低下しており、SSRIとSNRIとの間で違いは認められなかった。

よって、抗うつ薬による血小板BDNF遊離機構はセロトニン再取り込み阻害やノルアドレナリン再取り込み阻害の観点のみでは十分に説明できないと考えられた。血小板にはBDNFの受容体であるTrkBが存在することから、次にBDNF-TrkBシグナル伝達を阻害した際の血小板からのBDNF遊離変化を解析した。TrkB阻害薬K252aを添加した血小板への抗うつ薬sertraline処置では、sertraline単独処置群と比べ、血小板からのBDNF遊離が有意に抑制され、血小板からのBDNF遊離応答へのBDNF-TrkB system変化の関与が示唆された。血小板BDNF-TrkB経路を直接的に調節して血小板BDNF遊離を促すという観点から新規治療薬開発へつながることが期待される。さらに、特定の抗うつ薬による治療効果を認めたうつ病患者の血小板を用いた検討では、治療効果が認められた抗うつ薬を用いた際の血小板からのBDNF遊離反応性が他の抗うつ薬に対する反応性より大きい傾向が認められ、血小板からのBDNF遊離能が、治療反応性を予測する生物学的マーカーとなる可能性が示唆された。
微生物と吸着触媒を応用した環境ホルモンの除去;水の浄化とリサイクルのための研究

環境ホルモン・p-ノニルフェノールとその分解菌Pseudomonasを主に用い、改質した活性炭素への吸着触媒を応用して環境ホルモン除去を高速かつ二次廃棄物なしに行うための研究を行った。1) p-ノニルフェノールには、賦活により45nmの細孔を多くもつ活性炭素を使うと最も吸着効率がよいことがわかった。このサイズの細孔を多く得るために、二酸化炭素に水蒸気を併用して、ガス賦活はよりマイルドな条件で行った。(2)p-ノニルフェノールおよび類似物質の活性炭素吸着を、ラングミュアの吸着速度式で近似的に解析すると、アルキル側鎖が長いほうが速度定数は大きくなった。(3)30°C100rpmでのp-ノニルフェノールのPseudomonas属菌分解速度は、活性炭素に吸着させると約60%分解が速く(アルキル側鎖の切断)、さらに16日間以上で芳香環の分解も認められるようになった。4)菌の脱着を電気的に制御するセルを作製した。また、p-ノニルフェノールの吸着様式をインピーダンス測定から調べる方法を考案し、有機相/水相界面の分子への適用を試みている。環境ホルモン・p-ノニルフェノールとその分解菌Pseudomonasを主に用いて、水からの環境ホルモン除去を高速で二次廃棄物なしに行うため吸着と分解の基礎データを得ることを目的とし、計画に従い以下のように実施した。1.環境ホルモン物質の吸着速度と最大値(1)30°Cでのp-ノニルフェノール、ビスフェノールAが活性炭に吸着する速度をラングミュアの吸着速度式で近似的に解析し、吸着最大量と市販活性炭量の比を求めた。(2)ビスフェノールAで溶解性と吸着の関係を調べ、インピーダンス法での吸着状態の観測を試みた。2.Pseudomonas菌によるp-ノニルフェノールの分解速度、吸着触媒効果30°C100rpmでの菌分解速度を活性炭吸着の有無で比較すると、p-ノニルフェノールを吸着させたものはそうでないものの約60%分解が速く、さらに16日間以上で芳香環の分解も認められた。3.ガス賦活による活性炭素細孔サイズの改質と吸着・分解の関係(1)市販粒状活性炭を賦活するために、二酸化炭素と水蒸気の流速や混合比を変えて、各サイズの細孔を増やす条件を調べた。二酸化炭素単独、水蒸気単独(窒素キャリアーガス使用)では、比較的大きい2030nmの孔が割合を増す効果が大きく、また前者のほうが速いことがわかった。しかし前者単独では、反応が速いため賦活で生成した大きい孔が崩れてしまうことがあった。そこでこれに水蒸気を混合すると反応が緩やかに進み、細孔サイズの制御に役立つことがわかった。(2)p-ノニルフェノールの側鎖をノニルからブチル、メチルと変え市販粒状活性炭への吸着速度を近似的に解析すると、側鎖が長い分子ほど速度定数が大きくなることが分かった。4.次年度の準備として、活性炭に吸着した菌を脱着する電極槽を製作した。環境ホルモン・p-ノニルフェノールとその分解菌Pseudomonasを用いて、活性炭素の改質、分解速度、最大吸着触媒効果を求めることを第一の目的とし、さらに、菌自体の吸着脱着を電気化学的に制御することを検討し、p-ノニルフェノールの分解プロセスを明らかにすることで、吸着触媒効果を担う因子をしらべ、他の有害有機物の除去分解へ発展されることを第二の目的とする。第一の目的については、環境ホルモン物質の吸着速度およびPseudomonas菌による分解速度の解析、さらに吸着効率と活性炭細孔サイズおよびその物質の構造との関係を明らかにするなど、昨年度までにほぼ達成された。本年度は次の計画にしたがって研究を行った。A)活性炭素の再生効率、微生物吸着の調査、電位制御による脱着再生効率を低下させる要因には、菌の吸着よりもp-ノニルフェノールの残留のほうが大きく関わることが予備実験から分かったため、p-ノニルフェノールの吸着・脱着のほうを調査することにした。細孔の幾何的影響を除くため、炭素電極にはグラッシーカーボンを用いてインピーダンスを測定したところ、溶解度の低い水相で10kHz以下の低周波数で振幅10mVの交流電圧に対して拡散現象が認められた(20°C)。これにより、比較的小さいエネルギーで残留物を脱着させることが電気化学的には可能であることが判明した。

また、p-ノニルフェノールの分子構造が界面活性作用を有することを利用して、並んだ分子を分子鎖方向にインピーダンスを測定できる系を開発中である。B)Pseudomonas菌によるp-ノニルフェノール分解プロセスこれまで分解液の分析を行ってきたが結果にばらつきが大きかった。その原因が、培養液が懸濁していることにあると予想し、本年度は液の分析の他に不溶成分の分析も合わせて再実験している。環境ホルモンであるp-ノニルフェノールとその分解菌であるPseudomonasを主として用い、活性炭素等を吸着媒に利用して、環境へ負荷を少なくしながら水の浄化を効率化するための条件を求めることが第一の目的である。また、菌およびp-ノニルフェノールの吸脱着を電気化学的に制御できるか検討し、p-ノニルフェノールの分解プロセスを調べることで吸着触媒効果を担う因子を明らかにし、他の水中に存生する有害有機物の分解除去へ発展させることを第二の目的とする。平成19年度は、吸着触媒効果の因子の1つとなる炭素材料へ吸着様式を調べるため、これまで行ってきたインピーダンス法の基準データをとる方法を検討した。p-アルキルフェノールの両親媒構造を利用して、溶質の貧溶媒/良溶媒界面でのインピーダンスを種々の条件で測定し回路成分の解析をしたところ、p-アルキルフェノールのアルキル鎖長に対応して容量成分が変化することが分かったので、基準データ測定ができるセル条件を絞りこんだ。Pseudomonasによるp-アルキルフェノール類の分解はアルキル鎖の切断から始まるということまでは既知であり、この界面インピーダンス測定による基準データを用いれば、炭素材料への有機物の詳細な吸着様式も明らかになると思われる。よってこの点について、今後も引き続き研究する予定である。
非線形システムの数値シミュレーションの品質保証及び可視化に関する研究

本研究はホモトピー法を中心とした非線形システムの数値シミュレーション技法の品質を保証・評価する手法の構築およびそれにより得られる解析結果の可視化技法の構築を目的として行われた。これまでに本研究代表者が進めてきたホモトピー法の精度保証と事前評価に関する研究、数値解析結果の可視化に関する研究を踏まえて、以下の点を中心に研究成果を確認した。1.ホモトピー法の計算量の上限が事前に評価でき、その際得られる解の精度を保証できる非線形システムの条件を詳細に検討し、凸計画問題等主要な非線形システムを定式化して得られる問題へ適用・評価した。2.上記の評価を適用しやすくするために、保証条件が成立するか否かを確認する際に区間演算を用いる場合を検討し、その有効性を示した。3.非線形システム解析手法の一つである自動微分をコンピュータ・グラフィックスの主要技法であるレイ・トレーシング法に導入した。これにより、オーバーサンプリングすべき個所を抽出し、画像の品質を保証する画像生成アルゴリズムを構築した。そして、画像を生成し、効果を確認した。4.非線形システム解析手法の一つである全解探索アルゴリズムをコンピュータ・グラフィックスの主要技法であるレイ・トレーシング法に導入し、自由形状曲面等を含む画像生成に有効なアルゴリズムを検討した。