hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
側方応力状態を考慮した高面圧下の摩擦実験による新しい摩擦現象の解明

この実験事実から,本摩擦試験よりもさらに高面圧下での摩擦現象についても調査を行い,新しい摩擦法則の基礎を構築する段階に入っている.以上より,本研究はおおむね順調に進行している.板成形から鍛造までの一般的な接触面圧(p/Y = 3程度まで)における摩擦現象を定式化することにより,ほとんどの塑性加工における摩擦現象が理解できるようになり,さらにこれまで困難であったドライでの鍛造に対しても重要な知見を得ることができる.そこで本摩擦試験機と高接触面圧下での実験が可能な摩擦試験機を用いて,異なる試験片材質での摩擦試験を行い,摩擦法則を定式化するための基礎データを収集する.本摩擦試験では接触面圧pが降伏応力Y程度までの摩擦現象を調査し,さらに高面圧下における摩擦実験は本摩擦試験と同一の試験片材料および表面処理の工具を用いて,静岡大学の摩擦試験機を借用して実施する.これらの結果から,現在提案しているドライ加工における新しい摩擦法則を定式化する.
小孔内部応力測定によるPC部材に作用するプレストレスの評価技術の提案

本研究では、プレストレストコンクリート(PC)部材におけるプレストレスを直接測定するため、装置先端に直径10 mm、長さ約100 mmの円筒形の加力部を有するジャッキを開発した。対象のコンクリートに直径約1数cm程度の小さな円孔を設け、開発したジャッキをその円孔に挿入して加力し、円孔周辺のひずみ分布を計測することによって、作用している圧縮応力(プレストレス)を測定する方法を提案した。さらに、アルカリシリカ反応(ASR)が生じたPC部材における残存プレストレスを評価するために、ASRによって劣化したコンクリートの材料特性、特に弾性係数、ならびにポアソン比を実験的に把握した。本研究では、プレストレストコンクリート(PC)部材に導入されているプレストレスを現場において低コストで簡易に実施可能な評価技術の提案を目指す。本手法で用いるジャッキの形状ならびに加圧機構のプロトタイプの設計はすでに完了していたので、本年度は開発した装置を用いた要素レベルの検証、装置の改良、ならびに適用範囲の拡大することを試みた。検討により得られた成果は以下の通りである。成果(1)普通強度ならびに超高強度のモルタル供試体を用いた要素レベルの検証において、ゲージ長10mmもしくは20mmのひずみゲージを用いた計測で、円孔の直径が10mm,ならびに20mmの場合に円孔周辺の応力集中によるひずみ分布を計測できることがわかった。成果(2)上記の条件において、弾性厚肉円筒理論を用いることによって、作用応力の測定誤差を約8%以下で計測できることに成功した。成果(3)実条件に近いコンクリート供試体を用いた検証において、応力分布を一様とした載荷と偏心させた載荷の結果から、本手法によって応力分布によらず計測できることを確認した。また画像解析によって、円孔周辺のひずみ分布の概形は計測できるものの、精度の高い応力推定は現状では困難であることがわかった。本年度の目標であった「開発した装置を用いた要素レベルの検証、装置の改良、ならびに適用範囲の拡大」はほぼ計画通り達成することができた。得られた結果のうち、先行した成果をまとめた論文をJCI年次論文集に投稿することができた。また、関連研究の「ASRが生じたコンクリートの空間的ひび割れ状態の把握に関する基礎的研究,」について、土木学会平成27年度全国大会第70回年次学術講演会優秀講演者を受賞しており、その内容について評価を受けている。本研究では、プレストレストコンクリート(PC)部材に導入されているプレストレスを原位置において低コストで簡易に実施可能な評価技術の提案を目指す。本年度は開発した装置を用いた部材レベルの検証、ならびにASRにより劣化したコンクリートの圧縮応力下における力学特性把握を試みた。成果(1) ASRによって劣化したコンクリート供試体各面をデジタルカメラで撮影し、その画像を用いて画像解析を行い供試体表面のひずみ計測を行った結果、ひずみゲージが示す値と同程度のひずみの値を妥当な精度で計測できることがわかった。成果(2)圧縮載荷試験において,アルカリシリカ反応が生じたコンクリートのポアソン比に相当する縦横ひずみ比を計測し、その値の圧縮応力下での変化、特に載荷直交方向のひずみの推移を把握することができた。本年度の目標であった「開発した装置の部材レベルの検証」についてはほぼ計画通り達成することができた。さらに、ASRにより劣化したコンクリートの圧縮応力下における力学特性把握につてもあわせて検討を行った。得られた結果はいくつかの国際会議論文に投稿した。また、関連研究の「世界最高レベルの圧縮強度を有する超高強度繊維補強コンクリートの圧縮破壊挙動の高速度計測」について、平成28年度土木学会関西支部年次学術講演会優秀講演者を受賞しており、その内容について評価を受けている。本研究では、プレストレストコンクリート(PC)部材における導入プレストレスを原位置において低コストで簡易に実施可能な評価技術の提案を目指す。本年度は開発した装置を用いた部材レベルの検証、ならびにアルカリシリカ反応(ASR)が生じたPC部材における残存プレストレスの評価に向けた基礎検討として、ASR劣化したコンクリートの圧縮応力下における力学特性、特に弾性係数ならびにポアソン比を実験的に把握することを試みた。ただし、本研究では非線形挙動までを含めた評価を行うため、ここではポアソン比ではなく、縦横ひずみ比と呼ぶこととした。供試体の表面ひずみの計測では、ひずみゲージ(ゲージ長:60 mm)による測定の他、画像相関法による画像解析による表面ひずみ計測を実施した。本検討により得られた成果は以下の通りである。成果(1) ASRによって劣化したコンクリート供試体を対象とした圧縮試験において、供試体側面をデジタルカメラで撮影し、その画像を用いて画像解析を行い供試体表面のひずみを計測した。画像解析によって、ひずみゲージによって得た値と同程度のひずみ値を測定できたため、本手法で妥当な精度でひずみ測定ができることを確認した。成果(2)載荷試験において、ASRが生じたコンクリートの縦横ひずみ比を計測し、その値の圧縮応力下での変化、特に載荷直交方向のひずみの推移を把握することができた。特に、各供試体で弾性挙動を示す約15 N/mm2までの応力範囲における縦横ひずみ比を比較すると、健全コンクリート供試体においては0.10.15程度の値を示す一方、ASRコンクリート供試体では、0.20.3程度の値の比較的大きな値を示した。

これは、供試体表面で観察できるASRによるひび割れや、コンクリート内部の3次元的なひび割れの影響によって、載荷軸直交方向の変形が増大したことが要因であると推察する。本研究では、プレストレストコンクリート(PC)部材におけるプレストレスを直接測定するため、装置先端に直径10 mm、長さ約100 mmの円筒形の加力部を有するジャッキを開発した。対象のコンクリートに直径約1数cm程度の小さな円孔を設け、開発したジャッキをその円孔に挿入して加力し、円孔周辺のひずみ分布を計測することによって、作用している圧縮応力(プレストレス)を測定する方法を提案した。さらに、アルカリシリカ反応(ASR)が生じたPC部材における残存プレストレスを評価するために、ASRによって劣化したコンクリートの材料特性、特に弾性係数、ならびにポアソン比を実験的に把握した。次年度は、申請計画のとおり本手法の「部材レベルにおける検証」を行う。実橋に近い応力勾配を再現した供試体を対象として、本手法の実験検証を行うとともに、有限要素解析によって、作用応力の分布の影響を検証するとともに、要素試験において見られた境界条件の影響や作用応力の不均一性の影響を解析的に感度分析する。次年度は、申請計画のとおり本手法の「実構造レベルの検証、長期モニタリング手法としての実用性検証」を行う。実設計の範囲で設定するプレストレスを導入した大型供試体を対象として測定試験,ならびに暴露試験や各種促進試験によって、測定システム自体の耐久性を調べる。コンクリート構造物品費、旅費はそれぞれほぼ当初の予定通り執行したが、物品費のうち、供試体作成費ならびにひずみゲージ購入費について、実験計画に即して使用材料等の使用量を最適化した結果、若干費用を抑えることができたため。物品費、旅費はそれぞれほぼ当初の予定通り執行したが、物品費のうち、供試体作成費ならびにひずみゲージ購入費について、実験計画に即して使用材料等の使用量を最適化した結果、若干費用を抑えることができたため。昨年度の研究成果を広く発表していくために、国内旅費について若干増額し予算執行していく予定である。
大腸菌性尿路感染症対策としての抗バイオフィルム剤探索とその基盤技術の開発

大腸菌性尿路バイオフィルム感染症の予防法および治療法の確立を主要な目的として研究を遂行した。岡山大学病院泌尿器科において、1995年から2006年に尿路感染症から分離された大腸菌744株を対象(1患者1感染)とした。単純性および複雑性尿路感染症からそれぞれ158株および586株の大腸菌が分離された。キノロン耐性大腸菌の分離頻度は9.8%(73/744株)で、単純性・複雑性尿路感染症由来がそれぞれ3.2%(5/158株)・11.6%(68/586株)であった。キノロン耐性群における耐性決定領域のアミノ酸変異(頻度)は、GyrAの83番(100%)と87番(98.5%)、ParCの80番(92.8%)と84番(56.5%)に多く認められた。キノロン耐性大腸菌の分離頻度は年々増加傾向にあり、その動向に留意する必要がある。キノロン耐性群と感受性群でバイオフィルム形成能に有意差を認めなかったが、耐性群の中に極めて高いバイオフィルム形成能を示す株が認められ、薬剤耐性化機構と併せさらに検討を要すると考えられた。一方、緑膿菌におけるクォーラムセンシング(菌密度依存的遺伝子発現機構)の阻害剤として見出された化合物は、大腸菌のクォーラムセンシング機構およびバイオフィルム形成を阻害する可能性がある。そこで、提供を受けた17種の化合物を用い、人工尿中、大腸菌性バイオフィルム形成抑制活性のスクリーニングを行った。その結果、大腸菌性バイオフィルムに対して抑制効果を発揮する化合物を数種類見出した。大腸菌性尿路バイオフィルム感染症の予防法および治療法の確立を主要な目的として、基礎的・臨床的検討を行うとともに大腸菌性バイオフィルムに対する阻害候補物質のスクリーニング法およびモデル実験系の確立を行い、抗バイオフィルム剤の開発を目指す。本年度は、尿路感染症由来大腸菌に関して、分離頻度が増加傾向にあるキノロン耐性株を中心に、基礎的・臨床的検討を行った。1994年2005年の12年間に、岡山大学泌尿器科において677株(1患者1株)が分離されていた。単純性尿路感染症患者から分離された129株のうち4株(3.1%)、複雑性尿路感染症患者から分離された548株にうち54株(9.9%)がキノロン耐性(オフロキサシンMIC≧4μg/ml)であった。このうち56株のキノロン耐性株について、キノロン耐性決定領域のDNAシークエンスを行い、GyrAの83番目と87番目およびParCの80番目の3箇所全てのアミノ酸が51株(91%)において変異していることを確認した。キノロン耐性株に対する各種キノロン系薬の最小発育阻止濃度(MIC)の値には幅があった。それらMIC値とバイオフィルみ形成能には関連性を認めなかったが、耐性化にはキノロン耐性決定領域の変異の他にも複雑な機構が関与していると考えられた。一方、新しいスクリーニング法であるペグ(細い短棒)付き96穴ポリスチレンマイクロプレートを使用して、人工尿中、大腸菌性バイオフィルムに対する阻害候補物質の探索を開始した。緑膿菌におけるクォーラムセンシング(菌密度依存的遺伝子発現制御)機構の阻害剤として見出された17種の化合物の提供を受けており、これらの化合物は大腸菌におけるクォーラムセンシング機構も阻害する可能性が高いので、大腸菌性バイオフィルム形成抑制活性の評価に着手した。
中小企業の国際競争力向上―複数国進出による市場開拓と内なる国際化の進展―

本研究の目的は,グローバル化する中小企業の国際競争力向上を,複数国進出と内なる国際化という2つの点から探ることである。特に海外に生産拠点を持つ企業を対象として研究している。本年度は,引き続き既存研究の収集・レビューを実施したほか,複数国に進出している中小企業の調査を,国内・海外にて実施した。その結果,以下のようなことが明らかになった。第一に,複数国の進出に成功している中小企業は,最初の進出は主たる顧客の要請により海外生産を開始している場合が多いが,2カ国目からは新たに顧客を開拓することを前提に進出していることが多かった。また,各拠点で顧客開拓をするにつれて,手がける業界や製品・工程に広がりがうまれていた。第二に,複数国に進出するにつれて,拠点設立のノウハウは蓄積していくものの,人材マネジメントに関しては苦心している事例が多いこともわかった。中小企業は現地に派遣できる社員の数も限られていることから,駐在員の果たす役割は大きい。そこで昨年度に引き続き,既存データをもとに,日本人駐在員と現地社員の認識ギャップについての分析を深めた。また,現地社員から望ましいパフォーマンスを導き出すこと,現地社員の学習行動を促すこと,職務満足を向上させることとの関連についても,因果関係を明らかにした。第三に,複数国に製造拠点を展開するプロセスは,経営者や現地管理者の意思決定によるところも大きい。海外で現地従業員を採用,教育し,円滑な工場経営を実現するためには,経営者らの海外における外的内的環境の認知およびそれに基づく取り組みが欠かせない。彼らの経営視覚の変化に関しても理論的な研究を進めている。これらの研究の成果の一部は,国内や海外の学会で報告するとともに,論文にまとめることができた。また研究成果を社会に還元することを意識し,研究成果の一部をわかりやすくまとめた報告書も作成し配布した。昨年度は,当初計画したように,日本企業の進出について長い歴史を持つタイにて現地調査を実施することができた。さらに国内での調査も実施することができた。また複数国進出,とりわけ生産拠点を持つ場合には製造現場での雇用が多くなることから,人材マネジメントが肝要だと思われるが,この点についても予定通り,既存データを用いて分析を進展させることができた。またこうした研究成果の一部を論文にまとめたほか,2回の国際学会と1回の国内学会で報告することができた。さらに研究成果を社会に還元することも意識し,マレーシアで回収した日本人管理者とマレーシア人を中心とした現地従業員対象のアンケートに関する分析を冊子として作成し,調査協力に応じてくれた企業を中心に配布した。現地従業員と日本人管理者との間の認識ギャップが明らかにするとと同時に,現地従業員と日本人管理者とのコミュニケーションのあり方に課題があることや,複数国進出に際する示唆もまじえて企業にフィードバックすることができた。以上により,「(2)おおむね順調に進展している」と判断している。今年度も引き続き,関連する研究のレビューやフレームワークに基づく事例分析など,理論面での考察を行う予定である。また,実証面でも国内・海外での調査を実施する予定である。まず,国内については,複数国に海外生産拠点を進出している企業を中心に日本本社への訪問調査を行う。その際,複数国展開に至った経営者の意思決定なども含め,展開によって生じた全社での変化を販売面・技術面・組織面・人材育成面を中心に情報収集し,内なる国際化に関する考察も深めていきたい。海外については,日本企業の進出の歴史が長く複数国に展開している企業が多いタイを中心に調査し,他のASEAN・東アジア諸国も視野にいれる予定である。特にタイについては,取引先の開拓など販売面において,マレーシアとはかなり異なった特徴を持っている。他方,組織面・人材育成面においては,似たような特徴も見られる。国ごとの異同や複数国展開による功罪についても,現地で情報収集を行う予定である。さらに,比較分析のために,1カ国のみ進出している企業も分析したい。複数国展開を視野に入れていないならば,その理由を考察する必要もあろう。これらから得た研究成果については,積極的に論文や学会発表という形で公表していくことを考えている。本年度は理論・実証の両面から研究を進めた。理論面では,技術・市場開拓という観点から技術マネジメント論・中小企業論・経営戦略論・マーケティング論について,組織という観点から組織論・国際経営論・人的資源管理などの関連分野を中心に,既存研究を収集してレビューを行った。実証面では日本で中小企業の調査を行った他,日本の中小企業の進出が早くから進んだマレーシアでも現地調査も実施した。それらをもとにまず,複数国展開をすることによる技術の向上・変化を,新規業界の開拓・新規顧客開拓という点から整理を試みた。中小企業が自らの技術を向上・変化させようとする場合,自社が技術動向を探って計画をたてるというよりも,顧客との接触・コミュニケーションの中で技術的な課題を発見・認識することがきっかけとなることが多い。しかも,どの国に進出するか,どの業界と取引しているかによって,企業の抱える課題にバリエーションがある可能性がわかった。次に,「内なる国際化」については,組織全体の変化を捉えた上で議論する必要があるとの示唆を得た。たとえば進出国先の海外子会社で起こった変化が日本本社に与える影響も考えられるし,日本本社単独で変化が起こることも考えられる。

また,複数国に進出した企業のみを観察対象にするのではなく,「輸出で国際競争力を向上させる場合」「単一の進出国のみで国際競争力を向上させる場合」と比較することで,複数国進出による「内なる国際化」の企業経営や従業員の意識への影響をより明確に把握できるのではないかという知見を得た。またこの点と関連して,日本人駐在員と現地従業員との相互作用や,認識ギャップについての分析も試みた。これらの研究の成果の一部は,国内や海外の学会で報告することができた。本年度は,理論面と実証面の双方から研究計画を立案していた。理論面では既存研究のレビューを行ったほか,実証面では企業調査を行い,これら2つの面を有機的に結びつけることができた。また研究成果の一部も公表することができ,今後の研究課題も明らかになったことから,「(2)おおむね順調に進展している」と判断するにいたった。具体的には以下のとおりである。理論面では,技術面と組織面から文献をレビューして整理することができた。実証面では,研究代表者・研究分担者がこれまで構築してきたネットワークを活用して,日本国内での調査や,マレーシアでの現地調査を実施することができた。複数国進出については,新たな顧客と接触できる機会や異なるニーズに対応する機会が増加すると考えられるが,進出先の産業構造や取引関係によって,どのような機会を得られるのかが異なってくる可能性がある。また内なる国際化についていえば,マレーシア拠点でどのような人材・組織面の課題があり,それらをどのように克服したのかを整理することで,他の東南アジア諸国への進出と比較できる分析枠組みを設定することを意識した。さらに既存データを活用して,駐在の日本人管理者と現地従業員との相互作用や認識ギャップを分析し,日本本社の国際化に与える組織的な影響を探った。また研究成果の一部を公表する過程で,関連の研究者から今後の研究を進める上での情報や助言も得ることができた。本研究の目的は,グローバル化する中小企業の国際競争力向上を,複数国進出と内なる国際化という2つの点から探ることである。特に海外に生産拠点を持つ企業を対象として研究している。本年度は,引き続き既存研究の収集・レビューを実施したほか,複数国に進出している中小企業の調査を,国内・海外にて実施した。その結果,以下のようなことが明らかになった。第一に,複数国の進出に成功している中小企業は,最初の進出は主たる顧客の要請により海外生産を開始している場合が多いが,2カ国目からは新たに顧客を開拓することを前提に進出していることが多かった。また,各拠点で顧客開拓をするにつれて,手がける業界や製品・工程に広がりがうまれていた。第二に,複数国に進出するにつれて,拠点設立のノウハウは蓄積していくものの,人材マネジメントに関しては苦心している事例が多いこともわかった。中小企業は現地に派遣できる社員の数も限られていることから,駐在員の果たす役割は大きい。そこで昨年度に引き続き,既存データをもとに,日本人駐在員と現地社員の認識ギャップについての分析を深めた。
ヘム蛋白質における多体効果の理論研究-放射光分光の視点から-

本研究ではまずポルフィリンクラスター理論模型の構築を行った。次に、その理論模型を用いて共鳴軟X線発光分光、X線光電子分光、X線吸収分光のスペクトル計算をすることに成功した。最終的には実験スペクトルとの比較をする予定であったが、進捗状況が遅れたため実験スペクトルと理論計算の直接の比較が不可能となった。そのため方針を変更し、計算パラメーターを系統的に変化させることで電子状態の変化の様子を調べることにした。本研究は、鉄の多体効果に注目し、物性物理の土俵でヘム蛋白質を電子論的に議論することを主な目的としている。具体的には、放射光分光の物性研究で成功を収めた数値シミュレーション法をヘム蛋白質に適用し実験スペクトルと比較することで、その様々な機能に関連するヘム鉄の電子状態を理論的に解明する事である。本研究で掲げた具体的な計画項目は、1鉄の多体効果とポルフィリン環の強い混成効果と同等に扱うことができるクラスター模型の構築、2基質分子の可逆的な吸脱着による鉄の電子状態変化の機構解明、3ヘム鉄の局所的な構造変化が鉄の3d電子状態に与える影響、の三つであった。本年度は、上記計画項目のうち鉄ポルフィリン金属錯体に対するクラスター模型に対する電子状態計算法を確立する事に集中し、理論模型の解析的標識の定式化及び計算機コードの開発を行った。当初の予定通り、鉄およびポルフィリン環を考慮した鉄・ポルフィリンクラスター模型として、鉄の5個の3d軌道と、ポルフィリン環、第5配位子にイミダゾール環、第6配位子に基質(H2O, CO, CN-, O2)分子のすべての分子軌道を考慮したクラスター模型の定式化に成功した。これにより共鳴X線発光スペクトルの計算はもちろんのこと、基質の違いによるFeイオン原子のスピン状態、価数状態の変化に与える影響やFeイオン原子がポルフィリン面外にずれる効果などが議論できるようになる。現在、過去に得られた実験結果の再検討とパラメーターの評価を行っている。本研究は、鉄の多胎効果に注目し、物性物理の土俵でヘムタンパク質を電子論的に議論することを目的としている。具体的には、放射光の物性研究で成功を収めた数値シュミレーション法をヘムタンパク質に適用し実験スペクトルと比較することで、そのさまざまな機能に関するヘム鉄の電子状態を理論的に解明することである。本研究で挙げた具体的な計画項目は、1鉄の多体効果とポルフィリン環の強い混成効果とを同等に取り扱うことのできるクラスター模型の構築、2基質分子の可逆的な吸脱着による鉄の電子状態変化の機構解明、3ヘム鉄の局所的な構造変化が鉄の3d電子状態に与える影響、の三つであった。昨年度、1のクラスター模型の解析的模型の模築に成功したが、プログラミングの過程で予想していなかった計算機コードのバクがあることが判明していた。そのため、本年度はまずそのバグの修正を行い、その後、2の基質分子による鉄の電子状態変化の機構解明という二つ目のステップを集中的に行った。ミオグロビンのヘム鉄の第6配位子に吸脱着する分子の典型分子としては、O2、H2O,CO,NO等がある、が本研究ではこれらすべての基質分子の分子軌道を計算し、これらの分子とヘム鉄との吸着の様子を調べてきた。特に基質の違いにより共鳴X線発光スペクトルにどのような変化をもたらすのか、電荷移動エネルギーの効果はどれぐらいあるのか、ポルフィリン環の歪の効果はどれぐらい重要なのか、スピン状態の変化する要因なのどを集中的に行った。その結果、当初の予想通り電荷移動エネルギーは基質によって大きく変化することが分かり、これが鉄の価数状態を変化させていることが明らかとなった。しかし、基質の変化によるスピン状態の変化や歪の効果が果たす役割についてはまだ解明できていない。本研究は、鉄の多体効果に注目し、物性物理の土俵でたんぱく質を電子論的に議論することを目的としている。具体的には、放射光の物性研究で成功を収めた数値シミュレーション法をヘムタンパク質に適用し実験スペクトルと比較することで、そのさまざまな機能に関するヘム鉄の電子状態を理論的に解明することである。本研究であげた具体的な計画項目は、1鉄の多体効果とポルフィリン環の強い混成効果を同等に取り扱うことのできるクラスター模型の構築、2基質分子の可逆的な吸脱着による鉄の電子状態変化の機構解明、3ヘム鉄の局所的な構造変化が鉄の3d電子状態に与える影響、の三つであった。昨年度までに、1のクラスター模型の解析的模型の構築、2の基質分子の変化による鉄原子の電子状態の変化についてはポルフィリン環や基質分子の分子軌道を正確に計算しそれを強い電子相関をもつ3d軌道とうまく融合することによって完成しており、ほぼ正確なエネルギー準位を再現できるようになった。また3のヘム鉄の局所的な構造変化に伴う電子状態の変化についても進展があり、ヘム鉄がポルフィリン環面からずれることによる効果なども正確に取り入れられるようになった。しかしながら昨年度の研究の重要課題でもあったスピン状態の変化については、未だに正確に記述することができていない。ヘム鉄のスピン状態はヘムタンパク質の機能性と密接に関連していことが広く知られているがその電子論的な説明ができないのが現状である。昨年度からの重要課題である、ヘム鉄のスピン状態を記述する模型の構築に遅れが生じている。基質分子の違いによりヘム鉄の電子状態(エネルギー準位)が微妙に変化することは昨年度までの研究から明らかとなってきているがスピン状態を変化させる要因が説明できていない。

本研究は、鉄の多体効果に注目し、物性物理の土俵でヘムタンパク質を電子論的に議論することを主な目的としている。具体的には、放射光分光の物性研究にて成功を収めた数値シュミレーション法をヘムタンパク質に適用し、実験スペクトルと比較することでその様々な機能に関するヘム鉄状態の電子状態を理論的に解明することである。本研究で上げた具体的な研究項目は、1鉄の多体効果とポルフィリン環の強い混成効果を同等に扱うことができるクラスター模型の構築、2基質分子の可逆的な吸脱着による電子状態変化の機構解明、3ヘム鉄の局所的な構造変化が鉄の3d電子状態に与える影響、の三つであった。本年度までに、上記の三つの目標を達成するための理論模型の構築は終了し、共鳴X線発光、X線光電子分光、X線吸収分光のスペクトル計算もほぼ終了した。本来は、実験スペクトルとの比較を行いながらパラメーターの調整を行う予定であったが、当初予想していた実験の進展状況が遅れており実行できていない。そこで様々な状況を想定し、パラメーターを様々に振ることで理論から予言するという方向に方針転換し現在論文を執筆中である。また本研究の派生として、このヘムタンパク質とほぼ同じ状況が混合原子価化合物でも明らかとなった。我々はX線吸収分光スペクトルの理論解析からNaCaCr2O4が負の電荷移動状態と正の電荷移動状態が混在することを明らかにした。この状況は正にヘム鉄に基質分子が吸脱着する際に起きる電子状態の変化に良く似ている。現在その論文をPhysical ReviewLettersに投稿中である。昨年度まで、プログラムのバグが多数見つかるなどして当初の予定からやや遅れ気味であったが、昨年度中にプログラムのバグは完全に修正された。これによりX線光電子分光やX線吸収分光、共鳴X線発光分光のスペクトルがけいさんできるようになり、上記の遅れを挽回することができた。本研究は、鉄の多体効果に着目し、物性物理の土俵でヘムタンパク質を電子論的に議論することを主な目的としていた。具体的には、放射光分光の物性研究にて成功を収めてきた数値シュミレーション法をヘムタンパク質に適用し、実験スペクトルと比較することで様々な機能に関するヘム鉄状態の電子状態を理論的に解明することであった。本研究で掲げた具体的な研究目標は、1鉄の多体効果とポルフィリン環の強い混成効果を同等に扱うことのできるクラスター模型の構築、2基質分子の可逆的な吸脱着による電子状態変化の機構解明、3ヘム鉄の局所的な構造変化が鉄の3d電子状態に与える影響、の三つであった。本研究ではまずポルフィリンクラスター理論模型の構築を行った。次に、その理論模型を用いて共鳴軟X線発光分光、X線光電子分光、X線吸収分光のスペクトル計算をすることに成功した。最終年度であった昨年度は、実験スペクトルとの比較をする予定であったが、実験進捗状況が遅れたため実験スペクトルと理論計算の直接の比較が不可能となった。そのため方針を変更し、計算パラメーターを系統的に変化させることで電子状態の変化の様子、まだそれに伴なってスペクトル形状がどのような変化をするかを調べた。また、本研究の派生として、ヘムタンパク質の活性中心である鉄の3d電子状態は混合原子価状態をとることが明らかになったが、電子数は異なるもののヘム鉄の電子状態とほぼ同じ状態をとるクロム酸化物NaCr2O4の研究も行った。
旧石器時代洞窟遺跡における人骨の探求とその生活跡の調査

下北半島の尻労安部洞窟における旧石器時代の層位から人骨の発見には至っていないものの、石器と大型および小型の動物骨を確実に共伴するかたちで検出することに成功した。また、シベリア産と考えられる石材を用いた石器を発見した。これはユーラシア大陸からの当時のヒトの移動に関する重要な証拠となる。本研究の中核を成す、青森県下北半島にある尻労安部洞窟(安部遺跡)の調査では、前年度までの7年間に、次のような成果が得られている。第1段階(1・2・3層)弥生時代縄文時代中期人骨・動物骨を含む各種の遺物多数第2段階(4層)縄文時代早期8,770±50calBP土器・石器・動物骨各種(1315層)大型偶蹄類と思われる臼歯歯冠破片(15層)旧石器時代ナイフ形石器ウサギの歯平成21年度は夏の調査に先立ち、安全対策として、調査区の真上にオーバーハングしている石灰岩に大規模なネットを張り巡らす工事を行った。さらには微細な遺物の発見漏れ(サンプリングエラー)防止のための水洗選別の作業をより充実させるべく、調査現場ちかくにタンクと給水設備を整えた。約2週間の発掘調査の結果、上記第3段階の昨年と同じ15層から新たな頁岩製ナイフ形石器と複数個体のウサギの歯を、原位置において多数とらえることに成功した。このように、石器と動物骨が比較的まとまった範囲に確認できたことによって、出土動物へのヒトの関与の可能性がより高いものとなった。また、第3段階における偶蹄類の歯、焼骨、ムササビに類するリス科の歯の存在を加えると、本遺跡における旧石器時代の人類活動の証拠がより多様で明確な形で得られた、といえる。平成22年度は、当科学研究費による初年度(平成21年)の下北半島・尻労安部洞窟発掘の調査成果、及びその後研究室に持ち帰った土壌サンプル水洗選別の処理の結果を受け、旧石器時代のナイフ形石器と重要な動物骨が出土した第3段階最下層(15層)の発掘面積の拡張を最大の目的と定め、その具体的方法の検討を、6月より開始した。これに基づき7月下旬に遺跡現地に赴き、安全でより効果的な発掘の諸準備を行い、8月1日より調査を開始した。15層は旧地表面から約4メートルの深さにあり、調査は困難を極めたが、結果的には約2週間の掘削によって、合計12グリッド分(12m^2)を調査でき、大型および小型獣を含む前年度より豊富な動物遺存体を検出することに成功した。これによって、人類による狩猟活動の結果を示す痕跡が、より明確になり、石器などの文化遺物の追加資料は得られなかったものの、本洞窟遺跡の旧石器時代研究上の価値は、より高いものとなった。また、旧石器時代当時の居住・占地環境の復元に向け、本洞窟のここ数万年間にわたる形成史を視野に入れたサンプリングが開始できた。このように、土壌学・堆積学的調査による旧石器時代洞窟遺跡研究の本格化に踏み込むことができた点も大きな成果であるといえる。本研究の最終年度である平成23年度の当初は、過去2年間の青森県下北半島の尻労安部洞窟の調査の各種資料の整理と遺跡から研究室に持ち帰った水洗選別用の土壌の処理に多くの時間を割いた。その後6月以降は、夏期の発掘調査の準備を開始し、7月初旬からの現地調査に満を持して臨んだ。最大の目標である旧石器時代人骨の発見に向け、その年代に属する1315層の発掘面積の拡張・確保に全力で取り組み、そのための学生アルバイトは最大で、1日20名を超すこととなった。これにより、この遺跡では過去に例のない面積の調査が実施でき、13層において、あらたに「トラピーズ(台形石器)」という本州北端の地には極めて稀な狩猟具の発見に至った。この石器はその石器製作技術や形態がユーラシア出土のものに近似し、しかもかなり頻度の高い使用の痕跡を持つ点が注目される。そして、それ以上に、その石質が「カショロン」というシベリアにのみ産するという、岩石学者の驚くべき鑑定があった。その重要性に鑑み、調査終了後、慶應義塾大学理工学部との連携により、シベリア産原石と本遺跡出土の「トラピーズ」とのX線解析などによる比較分析などを行った。その結果、両者は極めて類似した元素組成をもち、下北半島出土の石器がシベリア産の原石である可能性が高まった。所期の目的である旧石器時代研究の安定化のための3種の資料、すなわち、石器(狩猟具)、動物骨・人骨の共伴した形での検出は、人骨以外に関しては、これをこの調査で達成しえた。この原石のもつ意義は、未だ人骨そのものは得られていないが、当事のヒトが辿ったであろうダイナミックな足取りの一端を示す可能性があるものである。これは本遺跡・本研究による1つの大きな到達点であるといえる。
大規模物理カオス結合系による実数コンピューティングの構成論的研究と応用

まず,大規模なカオス結合系を物理的に実現するため,アナログ集積回路を核としたカオスニューロコンピュータを構築した.この際,脳の情報処理様式を念頭に置き,以下の2つのシステムを実現した.1)物理的なダイナミクスを外部から観測することにより,問題の解をアルゴリズムにより構築する,トップダウン的方法.2)ヒューリスティックなアルゴリズム中の意思決定プロセスを,下位の複雑系ダイナミクスにより駆動する,ボトムアップ的な手法.これら両方の手法において,物理ダイナミクスによるアナログ計算とアルゴリズムによる計算を融合させることにより,新たな計算装置を構築し,その挙動を詳細に観測・解析することにより,物理的な高次元カオス力学系のダイナミクスによる実数コンピューティングの新たな枠組みを提案した.その結果,特に組み合わせ最適化問題などにおいては,提案した計算システムが非常に有効であることが明らかになった.同時に,相互情報量を用いれば,ノイズを含んだハードウェアによる高次元力学系の挙動をある程度定量的に評価できることを示した.さらに,カオス素子からなる連想記憶ネットワークの新たな解析手法として,サロゲート法を導入した.すなわち,統計量の一部または全部を保存するサロゲートデータでネットワーク内の一部のニューロンを代替させ,これと元のネットワークの想起特性との関係を解析する.その結果,相互相関関数も非周期的な想起状態の維持に一定の役割を果たしていることを明らかにした.一方,カオスの制御を実施する前に行う状態空間の量子化に関して従来法に比べて圧倒的に計算コストが低い量子化手法を提案し,この手法により代表的な離散時間力学系と連続時間力学系の双方の制御が低い計算コストで実現できることを確認した.これにより,複雑計算システムの制御の可能性が示唆された.次に,大規模物理カオス結合系実数コンピューティングの実用性を示すため,大規模カオス力学系を用いて,NP困難な組み合わせ最適化問題の最適解,準最適解を高速に探索する手法を開発した.特に,対象とした問題は,状態が時々刻々と変化する最短経路問題としてのパケット配送問題,ゲノム情報学における最重要課題の一つとされるモチーフ抽出問題,巡回セールスマン問題の実務的拡張とされる時間枠付き配送計画問題である.これらの問題を対象とした大量の数値実験の結果,提案技法が高度な解探索性能を有することが明らかとなった.また,非線形時系列解析分野で用いられるサロゲートデータ法を用いた解析により,カオスダイナミクス以外のダイナミクスでは性能劣化することも確認した.まず,大規模なカオス結合系を物理的に実現するため,アナログ集積回路を核としたカオスニューロコンピュータを構築した.この際,脳の情報処理様式を念頭に置き,以下の2つのシステムを実現した.1)物理的なダイナミクスを外部から観測することにより,問題の解をアルゴリズムにより構築する,トップダウン的方法.2)ヒューリスティックなアルゴリズム中の意思決定プロセスを,下位の複雑系ダイナミクスにより駆動する,ボトムアップ的な手法.これら両方の手法において,物理ダイナミクスによるアナログ計算とアルゴリズムによる計算を融合させることにより,新たな計算装置を構築し,その挙動を詳細に観測・解析することにより,物理的な高次元カオス力学系のダイナミクスによる実数コンピューティングの新たな枠組みを提案した.その結果,特に組み合わせ最適化問題などにおいては,提案した計算システムが非常に有効であることが明らかになった.同時に,相互情報量を用いれば,ノイズを含んだハードウェアによる高次元力学系の挙動をある程度定量的に評価できることを示した.さらに,カオス素子からなる連想記憶ネットワークの新たな解析手法として,サロゲート法を導入した.すなわち,統計量の一部または全部を保存するサロゲートデータでネットワーク内の一部のニューロンを代替させ,これと元のネットワークの想起特性との関係を解析する.その結果,相互相関関数も非周期的な想起状態の維持に一定の役割を果たしていることを明らかにした.一方,カオスの制御を実施する前に行う状態空間の量子化に関して従来法に比べて圧倒的に計算コストが低い量子化手法を提案し,この手法により代表的な離散時間力学系と連続時間力学系の双方の制御が低い計算コストで実現できることを確認した.これにより,複雑計算システムの制御の可能性が示唆された.次に,大規模物理カオス結合系実数コンピューティングの実用性を示すため,大規模カオス力学系を用いて,NP困難な組み合わせ最適化問題の最適解,準最適解を高速に探索する手法を開発した.特に,対象とした問題は,状態が時々刻々と変化する最短経路問題としてのパケット配送問題,ゲノム情報学における最重要課題の一つとされるモチーフ抽出問題,巡回セールスマン問題の実務的拡張とされる時間枠付き配送計画問題である.これらの問題を対象とした大量の数値実験の結果,提案技法が高度な解探索性能を有することが明らかとなった.また,非線形時系列解析分野で用いられるサロゲートデータ法を用いた解析により,カオスダイナミクス以外のダイナミクスでは性能劣化することも確認した.大規模カオス結合系による実数計算を実現するため、アナログ集積回路技術を用いてカオスニューロコンピュータプロトタイプを製作した。実数の複雑さによる計算過程を観測するため、動的連想記憶による実験を行った。その結果、高次元カオスの典型的な挙動であるカオス的遍歴現象を確認した。この遍歴現象の応用として、ステムにより二次割り当て問題を解き、良好な結果を得た。その際、ニューロンの内部状態のアナログ値を観測し、カオスダイナミクスと計算能力について検討した。最適化問題は産業応用上重要であるため、別途、高速で小型のスイッチト・カレントカオスニューロン集積回路でヒューリスティックを駆動するシステムを開発し、二次割り当て問題の最適解がコンスタントに求められるようになった。次に、動的連想記憶の複雑なメカニズムの解明を試みた。

カオスニューラルネットワークにおける記憶パターンの非周期的な想起現象がどのような機構で維持されているかについて、ネットワークの構成素子の出力の統計量に注目して解析を行った。具体的には、経験的ヒストグラム、自己相関関数、相互相関関数の3種類の統計量の一部または全部を保存するサロゲートデータでネットワーク内の一部のニューロンを代替させた場合について、計算機実験を行った。その結果、相互相関関数も非周期的な想起状態の維持に一定の役割を果たしていることが判明した。さらに、非線形アナログ計算アルゴリズムの有効性を種々の組み合わせ最適化問題に対して検討した。局所探索法をカオスダイナミクスが制御するアルゴリズムについて、探索空間の縮小化の検討を行った。また、ゲノム情報学において重要な課題であるモチーフ抽出問題に対する適用を行い、カオス探索法が有効であることを大量の数値実験により行った。さらに、構築法の一種であるアントシステム法にカオスダイナミクス導入した新たなアルゴリズムを提案した。1.ハードウェアシステムの拡張・改良による実用システムの構築400ニューロンカオスニューロコンピュータハードウェアシステムを,より安定な動作が得られるように回路に大幅な改良を施した.同時に,全ニューロンの内部状態をアナログ値で観測できるよう観測回路を付加した.このシステムにより,これまで完全な動作が得られていなかった,400ニューロン規模の動的連想記憶,サイズ20の二次割り当て問題の解法,さらには,カオスシミュレーティッドアニーリングよる巡回セールスマン問題の解法を実現した.これらの実験の際,400次元のアナログカオスダイナミクスを観測した.今後は,このダイナミクスを詳細に解析する.2.大規模カオス結合系のダイナミクスのデータ解析外部からの入力に対してカオス結合系が示す応答について検討するため,連想記憶カオスニューラルネットワークにおいて空間的にランダムな結合を介して印加される外部入力が記憶の想起に及ぼす影響を調査した.その結果,ポアソン分布的な間隔を持つパルスによる外部入力の場合は,連想記憶ネットワークの既存の記憶の想起の阻害の度合いが入力繊維数によって制御可能であることを示唆する結果が得られた.3.実用最適化問題への応用従来より考案している,カオスニューロダイナミクスを用いた組み合わせ最適化技法を,パケットルーティング問題,DNA塩基配列からのモチーフ抽出問題,時間枠制約付き配送計画問題へと適用した.その結果,これらの具体的課題に対しても,カオスダイナミクスに基づく手法が有効であることを大規模な数値実験により明らかにした.
アラビドプシスのtRNAスプライシング・エンドヌクレアーゼの機能解析

植物において細胞質tRNA^<Try>とtRNA^<Met>をコードする核遺伝子のみがイントロンによって分断されている。植物核抽出液に基づく試験管内スプライシング系を用いた種々の実験から、植物においてはイントロンの切断に関与するtRNAスプライシング・エンドヌクレアーゼの基質特異性は酵母のものに比べて、はるかに厳密であることが分かっている。植物エンドヌクレアーゼの特性をより詳細に明らかにするために、アラビドプシスのcDNAライブラリーやゲノムプロジェクトの成果を元にして遺伝子の探索と同定を行ない、エンドヌクレアーゼの触媒サブユニットを構成すると推定される二種類の遺伝子(AtSen1とAtSen2)を起点として機能実験を行った。形質転換アラビドプシスを用いた実験から、AtSen1の触媒三つ組残基に変異を導入した変異AtSen1を過剰発現させることで、植物細胞内に前駆体tRNAが蓄積することが観察された。また、アンバー・サプレッサーtRNAを介したpre-matureなアンバーコドンの抑制に基づいたtRNA機能発現系を独自に開発し、生体内でのtRNAスプライシングを調べた。アンバー・サプレッサーtRNA^<Met>(CUA)遺伝子を変異AtSen1株に導入して一過性の発現を調べた結果、この変異株ではtRNAスプライシングの効率の著しい低下が示唆された。これと平行して、無細胞転写翻訳系を用いてAtSen1とAtSen2蛋白質を合成・精製して、これらを試験管内スプライシング実験で調べた結果、AtSen1(またはAtSen2)、あるいはこれら二種の蛋白質が共存してもイントロンを含む植物前駆体tRNAの正確な切断を確認することはできなかった。このことは植物tRNAエンドヌクレアーゼも酵母のものと同様に触媒サブユニットの他に、これらと相互作用しうる未知蛋白質が存在することを暗示しており、今後これらの蛋白質の単離・同定が大きな課題と言える。引き続き植物材料を出発点として、蛋白質精製を通じた生化学的なアプローチ、及びに抗Sen1抗体(または抗Sen2抗体)を用いた免疫化学的なアプローチにより未知蛋白質の同定を行なう予定である。イントロンを含む前駆体tRNAのスプライシングは酵素的切断反応によって行なわれる。tRNAスプライシング・エンドヌクレアーゼは古細菌から高等植物まで広く分布し,触媒ドメインに高い相同性が観察されている。すでにアラビドプシスからエンドヌクレアーゼを構成すると推定されるサブユニット遺伝子(AtSen1,AtSen2)を単離して分子解析を行なっている。平成13年度ではこれら2種類の遺伝子を用いて,1)大腸菌の系を用いた融合蛋白質の発現誘導と精製条件の検討,及び2)AtSen1,AtSen2とこれらの変異遺伝子の構築とトランスジェニック植物の作出・解析を行なった。1)大腸菌でのAtSen1とAtSen2蛋白質の発現誘導と精製条件の検討大腸菌発現ベクターpET32aとpTrcHisAにAtSen1,AtSen2のOpen reading frameをin frameで組み込み,組換えベクターを構築した。これらを至適ホスト大腸菌に移し,蛋白質の誘導条件を主に主培養の時間に関して検討した。蛋白質の精製はヒスチジン・タグとの親和性を利用したニッケルイオン・カラムクロマトグラフィー法に従った。

いずれのベクターを用いても予想される分子量の融合蛋白質を精製することができた。しかし,AtSen1,AtSen2のいずれも不溶性分画に回収され,尿素などの変成剤を用いて可溶化し,カラムに蛋白質を吸着後に再生作業を行なった。このために,精製した蛋白質が本来の活性を有しているの未知であり,in vitroでの翻訳系やバキュロウイルスを用いた発現実験を来年度行なう予定である。2)トランスジェニック植物の作出と解析AtSen1,AtSen2遺伝子産物の機能を明らかにするために,これらの変異遺伝子を構築した。酵素の触媒ドメインには保存された三つ組みアミノ酸残基(Tyr-His-Lys)が存在し,活性中心を構成する。よって,HisコドンをAlaコドンに改変し,アグロバクテリウムを介した形質転換法により遺伝子導入を行ない,形質転換アラビドプシスを作出した。植物体はいずれも著しい成長遅滞を示した。これらの植物体から全tRNAを抽出して,イントロンを含むメチオニンtRNAをプローブとして,ノーザン解析を行った結果,変異AtSen1を導入した植物でのみメチオニンtRNA前躯体の著しい蓄積が観察された。また,この植物組織にナンセンス・サプレッサー・メチオニンtRNAを導入してその活性を調べた所,野生型植物に比べて,低いサプレッサー活性が認められた。イントロンを含む前駆体tRNAのスプライシングは酵素的な切断と連結反応によって行なわれる。切断に関わるtRNAスプラシング・エンドヌクレアーゼは古細菌から高等植物まで広く分布し、触媒ドメインに高い相同性が見られる。すでにアラビドプシスからエンドヌルレアーゼを構成すると推定されるサブユニット遺伝子(AtSen1,AtSen2)を単離して、その分子解析を行なっている。平成13年度ではこれら2種類の遺伝子を用い、大腸菌発現系により融合蛋白質の発現誘導と精製条件を確立し、前駆体tRNAを鋳型としたin vitroでの切断反応を行なった。本年度では、主にin vitro翻訳系を用いてよりnativeな遺伝子産物の合成を試み、それらを用いてtRNAスプライシング実験をおこなった。実験手法:in vitro転写翻訳系を用いてAtSen1とAtSen2蛋白質を合成・精製した。次に、タバコ核tRNA^<Tyr>遺伝子を鋳型にしてT7RNAポリメラーゼによる転写反応を行い、イントロンを含む前駆体tRNA^<Tyr>を[α-^<32>P]GTP存在下で調整した。標識した前駆体tRNAとA精製蛋白質を混合し、28°Cで1時間反応させた。反応産物を変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分画し、ゲルを一晩X線フィルムに感光した。実験結果と考察:AtSen1とAtSen2はそれぞれ単独でイントロンを含む前駆体tRNA^<Tyr>の5'と3'のスプライス部位を切断することが分かった。
海洋混合層厚の変動が十年規模気候変動に果たす役割

高解像度海洋同化データ(FORA-WNP30)を解析することにより、混合層厚の南北勾配が黒潮続流に伴う冬季の海面水温前線の海面熱フラックスによる前線の強化過程に与える影響と太平洋十年規模変動との関係を定量的に調べた。具体的には、黒潮続流前線の強度を表す指標として、冬季の145°E-150°Eにおける黒潮続流前線に伴う南北海面水温勾配で黒潮続流前線指数を定義し、様々な大気海洋場と回帰解析を行なった。海面水温前線の強度の十年規模変動に支配的な役割を果たしている海面熱フラックス項の各成分の寄与を調べたところ、海面熱フラックス自身ではなく、混合層厚の南北勾配の十年規模変動が重要であることが明らかになった。つまり、水温前線が強化される時期には、黒潮続流前線の南(北)側の混合層が平年よりも深く(浅く)なるため、冬季の海面冷却に対する感度が下がり(上がり)、正(負)の海面水温編差が出現していることがわかった。次に、北太平洋の解析の応用として、潮汐の18.6年周期変動が南半球の十年規模気候変動に果たす役割について、潮汐の18.6年周期変動を導入した大気海洋結合モデルの実験結果を解析することにより調べた。その結果、この実験で南アフリカ共和国北東部の夏季降水量が、潮汐混合が強い時期に降水量が減少するという観測と整合的な傾向が見られた。その原因を探ったところ、南極環状モードにも18.6年周期変動が見られ、観測と同様に、南極環状モードとの関連が示唆された。さらに、本研究で主に取り扱ってきた海面熱フラックスによる海面水温勾配の強化・緩和における海面熱フラックスと混合層厚の相対的な寄与を総合的に議論できるような新たなメトリックを提案した。黒潮続流域に適用してみたところ、混合層厚の南北勾配が支配的で、海面熱フラックスの効果が、黒潮続流前線を強化する方向に働いていることが確認された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本公募研究では、観測データ、大循環モデルの結果、潮汐の18.6年周期変動を導入した大気海洋結合モデルの結果を解析することにより、混合層厚の長期変動による海面熱フラックスへの感度の長期変動が、太平洋十年規模変動に果たす役割を明らかにする。また、上記の応用として、南半球の十年規模気候変動において、混合層厚の長期変動による海面熱フラックスへの感度の長期変動や潮汐の18.6年周期変動が果たす役割を明らかにする。本年度は、黒潮続流域の季節・経年変動スケールの変動に着目して研究を進め、特に秋から初冬(101月)にかけては、多くの月において、海面熱フラックス項が、水温前線を強化する方向に働いていることを明らかにした。また、潮汐の18.6年周期変動を導入した大気海洋結合モデルの結果を解析し、潮汐混合が強い期間と弱い期間の差を計算したところ、黒潮-親潮前線の南北にダイポール型の海面水温の差が生じていた。これは、主に、潮汐混合が強い時期には、水温が高く(低く)なる水温前線の北側(南側)で、混合層が深く(浅く)なり、冬季の海面冷却に対して感度が低く(高く)なるためであることが示唆された。北太平洋の研究の応用として、南半球の主要な水温前線帯であるアガラス反転流域についても同様の解析を行った。その結果、この海域においても、水温前線の南北での混合層厚の差が、水温前線の強化・緩和過程において、重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらに、エクマン輸送は水温前線域の混合層の熱収支に重要な役割を果たすため、水温前線域の素過程の研究として、エクマン流に関する研究を行った。その結果、黒潮続流前線域では、密度の非一様性の効果が、大きいことが示された。当初は、本研究課題の2年目に行う予定であった潮汐18.6年周期変動に関する研究も進めることができたため。

その原因を探ったところ、南極環状モードにも18.6年周期変動が見られ、観測と同様に、南極環状モードとの関連が示唆された。さらに、本研究で主に取り扱ってきた海面熱フラックスによる海面水温勾配の強化・緩和における海面熱フラックスと混合層厚の相対的な寄与を総合的に議論できるような新たなメトリックを提案した。黒潮続流域に適用してみたところ、混合層厚の南北勾配が支配的で、海面熱フラックスの効果が、黒潮続流前線を強化する方向に働いていることが確認された。今年度の研究で、太平洋十年規模変動において重要な役割を果たすことが期待される黒潮続流前線の強化・緩和過程に関する新たな知見が得られたので、この知見を生かして、太平洋十年規模変動のメカニズムの理解を進めていきたいと考えている。また、潮汐18.6年周期変動への応答も、混合層厚の重要性が示唆されたが、今後は、その混合層厚の変動メカニズムも明らかにしていきたいと考えている。この18.6年周期変動に関しては、北太平洋に限らず、南半球での変動についても調べていきたいと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
腎癌におけるNO合成経路に着目した血管新生阻害剤耐性メカニズムの解明に関する研究

我々は癌化させたマウス線維芽細胞を血清飢餓培地で培養することによって細胞内一酸化窒素合成が亢進し、癌幹細胞様表現型を獲得することをすでに報告している。転移性腎癌の治療ではチロシンキナーゼ阻害剤が用いられるが、その主たる薬理作用は血管新生阻害であり、同薬の投与により腫瘍組織が阻血・低栄養状態になっていると考えられる。そのような状態で癌細胞内の一酸化窒素合成が活性化し癌幹細胞様の性質を獲得していると仮説を立て、そのメカニズムについて腎癌細胞株やマウスを用い、ウエスタンブロット法やreal time PCR, FACSなどによる解析を予定している。
使用済み金ターゲットの再生プロセスの構築

本研究は、電子顕微鏡観察で用いるイオンスパッタ装置の使用済み金ターゲットを再びターゲットとして再利用するプロセスを構築することおよびその過程で排出される未反応の金について有効利用法を検討することを目的とした。使用済み金ターゲット処理用の装置をポリカーボネートにて作製した。その際、設計には、3DCAD、CAMを用いてNCフライス装置にて材料を切削し組み立てた。本研究で作製した装置は、ターゲット電極槽、中間槽、炭素電極槽の3槽型電析装置であり、各液槽は市販のイオン交換膜で仕切られている。本装置を用いて、実験を行った。使用済み金ターゲットをヨードチンキ溶液で処理して、ターゲット基板から金を溶液として分離した。その後、中間槽液として70%エタノール水溶液および炭素電極槽液として硫酸カリウム溶液を準備し、アスコルビン酸溶液で還元した金溶液をターゲット電極槽液として用いた。ターゲット基板電極を陰極、炭素電極を陽極として直流電源に接続して電析を行った。電源起動後から、ターゲット基板上に金の析出を確認し、本法を用いることでターゲット基板上への金膜形成が可能であることが確認されたが、均一な金膜を形成することはできなかった。均一な金の層を形成するために実験条件等の検討が必要であることが明らかとなった。また、ターゲット電極には、金以外にもヨウ素等の析出が確認された。今後、実験条件の最適化と実験装置の改善を継続する予定である。また、本研究で得られた金溶液を還元することで淡緑色の溶液および淡赤色の溶液が得られることが確認された。これは、金コロイド粒子による、表面プラズモン共鳴によるものである。還元前の金溶液の濃度を調整することで金コロイド溶液の色を制御できることが示唆された。発色の制御については、今後さらなる条件検討を行う必要があるが、本研究により、金コロイド溶液の着色剤としての利用可能性が明らかとなった。