hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
行列分解を用いた量子回路設計とその応用

この手法により、エラー訂正符号として有名なSteane符号のエンコーディング回路をLNNアーキテクチャへ最適に変換することが出来た。また、AQFTの回路に関して、今まで知られている最良の手法の結果を改善することもできた。また、量子ウォークに関する研究を行い、(1)直線上の量子ウォークの振る舞いを解析的な手法で近似(2)量子ウォークと古典ウォークのハイブリッドな計算手法を用いるSATアルゴリズムの開発を行った。量子計算モデルに関する研究として量子プッシュダウンオートマトンを取り上げ、空スタック受理の場合は量子モデルのほうが古典モデルよりも能力が弱くなりうることを示した。
タンポポの在来種-外来種種間競争の送粉生態学的解明と在来種の保全

現在、日本の都市部において、在来タンポポが減少し、それに代わるように外来タンポポが勢力を拡大してきている。「タンポポ競争」と呼ばれるこの現象の原因を探るため送粉生態学的見地から独自の仮説:「送粉者を介した在来・外来タンポポ間の種間競争」仮説をたて、この仮説を検証するために実験を行った。1:野外において人工的に在来種の純群落と外来種の純群落を作出し、1頭花あたり訪花頻度を比較した。その結果、4群落すべてで外来種は在来種よりも多くの訪花昆虫を集めた。2:在来種純群落と在来種・外来種混群落で在来種に対する訪花頻度を比較した。その結果、2群落間で在来種に対する訪花頻度はほとんど変わらず、混群落において外来種が在来種から訪花昆虫を奪っているのではないかという仮説は棄却された。3:在来種と外来種の混群落において、訪花昆虫の株間移動訪花パターンを観察した。その結果、主な訪花昆虫はランダム訪花よりもさらに在来種から在来種への訪花移動が少なく、在来種どおしの正常な送粉が想像以上に妨げられていることが示唆された。4:自然生息地における在来種の純群落と混群落、および野外に人工的に作出した在来種純群落と混群落において在来種の結実率を比較した。その結果、すべてのケースにおいて混群落における結実率は純群落のそれよりも有意に低かった。これは在来種が外来種と混生すると、外来種から被害を受け種子生産性が落ちることを意味する。以上の結果より以下の結論が導かれる。在来タンポポは外来タンポポ混生すると、結実率を減少させる。その原因は、外来タンポポに訪花昆虫を奪われて送粉頻度が減少するためではなく、送粉昆虫の頻繁な種間移動によって花粉が無駄になったり、異種の花粉が正常な種内送粉の妨げになるためと考えられた。京都府京田辺市の木津川河川敷にて、4月から5月にかけて在来種タンポポの純群落の訪花昆虫相を調査した。この地は典型的な農村地帯である。その結果,当調査地では訪花昆虫のほとんどを膜翅目ハナバチ上科が占め全訪花観察数の80%以上に及んだ。ハナバチ上科の主なグループとしては、ヒメハナバチ科,コハナバチ科が優先し,セイヨウミツバチ、ツヤハナバチ、ハキリバチ,キマダラハナバチ類が後に続いた。他の膜翅目としてはヒメアリ,ツチバチなどが訪花した。その他の目は非常に少数で、双翅目のヒラタアブ類やキンバエなどが見られたが、鱗翅目はほとんど見られなかった。概して、当調査地での在来タンポポの訪花昆虫は豊富で、順調な種子生産と繁殖が見込まれた。今後、都市部でも同様の調査を行い、訪花昆虫相とその頻度、タンポポの結実率を比較する必要がある。次に、在来種と西洋種の混生群落において在来種が西洋種に訪花昆虫を奪われたり、在来種内送粉が妨げられるなどして、在来種の繁殖に悪影響が出ているかどうかを調べた。具体的な方法として、野外における在来種純群落と在来種西洋種混生群落との間で在来種の結実率を比較した。調査地は奈良県大和郡山市郡山城、奈良市平城京跡、生駒市南部の田園地帯2ヶ所の計4ヶ所で、いずれの調査地においても在来種純群落と混生群落が近接していた。調査の結果、すべての調査地において混生群落の結実率は近接する純群落のそれよりも有意に低く、その差は1025%に及んだ。この結果は、混生群落において送粉者を介して西洋種が在来種に何らかの悪影響を与えていることを強く示唆しており、本研究の根本となる仮説がまず1つ実証されたことを意味している。「タンポポ競争」と呼ばれるこの現象の原因を探るため送粉生態学的見地から独自の仮説をうち立てた。その仮説とは、「送粉者を介した在来・外来タンポポ間の種間競争」仮説である。本研究ではこの仮説を検証するために大きく3つの実験を行った。1:野外において人工的に在来タンポポの純群落とセイヨウタンポポの純群落を作出し、1頭花あたり1時間あたり訪花頻度を比較した。その結果、セイヨウタンポポは在来タンポポの約2倍の訪花昆虫を集めた。2:野外において人工的に在来タンポポとセイヨウタンポポの混群落を作出し、訪花昆虫の株間移動訪花パターンを観察した。その結果、主な訪花昆虫はセイヨウタンポポからセイヨウタンポポへの移動パターンが有意に多く、在来タンポポから在来タンポポの移動パターンを含むその他の訪花パターンは明らかに少なかった。3:自然群落、および、野外に人工的に作出した在来タンポポ純群落と在来タンポポ・セイヨウタンポポ混群落において在来タンポポの結実率を比較した。その結果、混群落における結実率は純群落のそれよりも有意に低かった。主な訪花昆虫にとって、在来タンポポより外来タンポポのほうが魅力的である。

在来タンポポと外来タンポポが混生すると外来タンポポばかりを連続訪花したり、在来タンポポと外来タンポポの種間を頻繁に行き来する。このような訪花昆虫の行動が送粉頻度の減少、送粉効率の減少をもたらす。その結果、混生地において在来タンポポの結実率、つまり繁殖が抑えられる。以上の結果は冒頭に掲げた仮説を大きく支持することとなった。この結果は従来から広く考えられていた「タンポポ競争」の原因について大幅な見直しを迫ることになるだろう。現在、日本の都市部において、在来タンポポが減少し、それに代わるように外来タンポポが勢力を拡大してきている。「タンポポ競争」と呼ばれるこの現象の原因を探るため送粉生態学的見地から独自の仮説:「送粉者を介した在来・外来タンポポ間の種間競争」仮説をたて、この仮説を検証するために実験を行った。1:野外において人工的に在来種の純群落と外来種の純群落を作出し、1頭花あたり訪花頻度を比較した。その結果、4群落すべてで外来種は在来種よりも多くの訪花昆虫を集めた。2:在来種純群落と在来種・外来種混群落で在来種に対する訪花頻度を比較した。その結果、2群落間で在来種に対する訪花頻度はほとんど変わらず、混群落において外来種が在来種から訪花昆虫を奪っているのではないかという仮説は棄却された。3:在来種と外来種の混群落において、訪花昆虫の株間移動訪花パターンを観察した。その結果、主な訪花昆虫はランダム訪花よりもさらに在来種から在来種への訪花移動が少なく、在来種どおしの正常な送粉が想像以上に妨げられていることが示唆された。4:自然生息地における在来種の純群落と混群落、および野外に人工的に作出した在来種純群落と混群落において在来種の結実率を比較した。その結果、すべてのケースにおいて混群落における結実率は純群落のそれよりも有意に低かった。これは在来種が外来種と混生すると、外来種から被害を受け種子生産性が落ちることを意味する。以上の結果より以下の結論が導かれる。在来タンポポは外来タンポポ混生すると、結実率を減少させる。その原因は、外来タンポポに訪花昆虫を奪われて送粉頻度が減少するためではなく、送粉昆虫の頻繁な種間移動によって花粉が無駄になったり、異種の花粉が正常な種内送粉の妨げになるためと考えられた。
持続的住環境形成に資する地域と大学の協働活動のプログラムと運営手法の研究

本研究は、申請者が実際に運営する地域と大学の協働活動「新潟大学ダブルホーム」を持続的な住環境形成に資する活動へ発展させていくプロセスの中から有効な活動プログラムや支援手法を構築することを目的とした。活動地域住民の地域愛着、学生への期待、活動に対する意識は概ね高く、学生が地域で活動することは、地域住民に「交流や学生の成長を感じる楽しみ」をもたらしていた。参加住民、学生、教職員への調査結果から継続して活動できる支援環境形成、参加者の負担感を減らしながら信頼関係を構築できる学びのコミュニティ形成、地域住民との対話を重視した地域の思いに寄り添う活動展開の3点が重要であることを見出した。本研究は、申請者が実際に運営する地域と大学の協働活動「新潟大学ダブルホーム」を持続的な住環境形成に資する活動へ発展させていくプロセスの中から有効な活動プログラムや支援手法を構築していくことを目指している。ダブルホームの活動地域や先進事例の対象地域が持つ社会的・物理的資源や活動組織の可能性を明らかにしつつ、先進事例から得る有効手法をダブルホーム活動に導入・検証し、今後の地域と大学の協働活動への提言へ繋げる。学内・学外の先進事例調査や本プログラムの実態調査から、学生の地域活動へのモチベーションや学習成果を向上させるために、地域との信頼関係づくりやプログラムづくりを含めた支援体制強化の必要性を認め、改善に努めている。正課授業と課外活動を往還させながら活動の質を高めていく必要があるため授業改善にも取り組んだ。その成果検証について教育系の学会やフォーラムで発表した。「新潟大学ダブルホーム」活動地域調査は、地域参加者が多い4地域5集落(山形県小国町玉川・樽口、阿賀町中ノ沢、村上市早稲田、新発田市板山)で実施している。地域愛着やダブルホーム活動に対する意識や要望についてのアンケート調査から地域愛着度、ダブルホーム活動に対する意識、学生への期待の高さを認めた。その成果と課題については日本建築学会で続報として発表する。今後も持続的な住環境形成を目標とし、地域住民、大学生、教職員に対して、どのような活動がどのような経験をもたらし、参加者のどのような成長や学びにつながるかを明らかにしていく。大学の地域貢献が求められる今、地域と大学の協働活動のためのエビデンスを蓄積し、新たな持続的住環境形成モデルを提示したい。1.先行事例における組織運営と学習成果の把握:学内では、工学部の「栃尾表町の雁木づくり」、学外では、立命館大学サービスラーニングセンター、立教大学ビジネスリーダーシッププログラム、同志社大学PBLプログラム、広島経済大学興動館プロジェクト、広島修道大学ひろみらプロジェクトの関係者から聞き取り調査や資料収集を行った。学生の地域活動へのモチベーションや学習成果を向上させるために、地域との信頼関係づくりやプログラムづくりも含めて運営組織側の支援体制強化が必要であることが分かり、対象とする新潟大学ダブルホームの改善に着手している。2.「新潟大学ダブルホーム」活動の実態と課題の明確化:各ホームの協力を得て、活動への参与調査や参加者へのヒアリング・アンケート調査から運営実態、地域との連携状況、活動が創出しているものの実態と課題を整理した。積極的に参加している学生は、活動満足度が高く、本プログラムによる社会的スキル向上意識も高まることが検証できた。一方で正課外活動であることから参加者の取り組み意識、活動目標の共有、地域との連携状況に差があることが課題として認められた。3.「新潟大学ダブルホーム」活動地域の住環境調査:地域参加者が多い4地域5集落(山形県小国町玉川・樽口、阿賀町中ノ沢、村上市早稲田、新発田市板山)を調査対象とし、活動地域の物理的・社会的環境について観察調査を各地域13回行った。分析や考察については、今年度に実施する予定である。4.「新潟大学ダブルホーム」活動地域住人の暮らしと活動へのニーズ調査:前項の4地域5集落において地域愛着やダブルホーム活動に対する意識や要望についてアンケート調査を実施した。いずれの地域も地域愛着度、ダブルホーム活動に対する意識、学生への期待も高いことが認められた。先進事例調査から、地域と大学の協働活動に関わる主体(地域、大学教員、学生)が持つ異なる志向から生じる課題への対応の必要性、学生の地域活動への参加意欲や学習深化の向上に向けたしくみやプログラムの重要性を認め、改善に取り組んでいる。正課授業と課外活動を往還させつつ活動の質を高めていくために、インストラクショナル・デザインの視点から入門授業の改善に取り組んでいる。平成28年度は、前年度に得られた結果を踏まえて、持続的住環境形成に資すると考えらえるプログラムや運営手法をダブルホーム活動に導入し、アクションリサーチを中心とした検証を行った。具体的には、地域との信頼関係構築に向けた活動計画の改善や地域の実情やニーズを把握するための対話機会創出、そして学生間のピアサポート体制づくりや振り返り行動の促進などである。これらに対する効果を、各ホームが年度末に見出した活動成果や課題から検証した。各ホームが地域住民とともに見出した課題を活動拠点の範囲や活動内容の型で比較・考察して得られた結果について日本建築学会で続報として発表する予定である。

大学の地域貢献が求められる今、今後もアクション・リサーチを実践し、地域と大学の協働活動に有効な手法や知見を蓄積していきたい1.先進事例調査平成28年度は、主に早稲田大学のWAVOCの取り組みを調査した他、松本大学の地域づくり考房「ゆめ」の関係者から聞き取り調査や資料収集を行った。WAVOCでは、担当教職員が学生チームの主体的活動を支える仕組みを構築しつつ、リフレクション「体験の言語化」に力を入れ、学生たちの学習深化に大きな成果を出していた。松本大学は、地元中心に地域ぐるみで学生の主体的活動を支援していた。活動奨励費の申請制度、学内の地域貢献活動コンペ、チームビルディング合宿など、参考になる取り組みがあることを認めた。2.ダブルホーム活動調査平成28年度は、前年度に得られた効果的な手法や知見をダブルホーム活動に導入し、アクションリサーチを中心とした検証を行った。地域との信頼関係構築に向けた活動計画の改善や地域の実情やニーズを把握するための対話機会創出、そして学内体制強化に向けた学生間のピアサポート体制づくりや振り返り行動の促進などを実施した。各ホームが年度末に見出した活動成果や課題から効果を検証した。成果と課題を活動拠点の範囲や活動内容の型で比較した結果、1地域で活動するホームは、複数や広域地域で活動するホームよりも地域住民との信頼関係を構築しやすいこと、一方で行事の減少に直面するなど、行事参加型のままでは持続が困難になることが見いだせた。また、行事参加型よりもプロジェクト遂行型の方が学生の総合的学習意識の平均点も高い傾向があった。プロジェクト遂行型であっても短期的なものよりも継続的で挑戦的なものが効果的である可能性も認められた。また、その成果を住民と共に達成していくことも重要であった。ダブルホーム活動の地域への影響の把握調査は2地域のみの実施となった。長期活動の中で受け入れ地域からは活動の成果を求める声が高まっていることを見出した。今年度も調査を継続していく。本研究は、申請者が実際に運営する地域と大学の協働活動「新潟大学ダブルホーム」を持続的な住環境形成に資する活動へ発展させていくプロセスの中から有効な活動プログラムや支援手法を構築することを目指した。活動地域の実態や活動に対する参加者の意識を分析し、ダブルホームが地域コミュニティの維持にどのような影響を及ぼすかを考察した。地域住民の地域愛着、学生への期待、活動に対する意識は概ね高く、学生が地域で活動することは、地域住民に「交流や学生の成長を感じる楽しみ」をもたらしていた。先行研究で報告されている効果「地域内のつながり形成」や「新たな地域資源の見直し」は、積極的な対話や地域への貢献意識が高いホームで認められた。また、地域との信頼関係づくりや目的を持ったプロジェクト遂行の重要性も見出した。平成29年度は、先行事例調査や活動参加者のニーズ調査に基づき地域貢献を目指すためのプログラム改善を実施した。
生体分子分光のためのテラヘルツ分光手法の研究

本研究課題の目的はテラヘルツ(THz)帯の生体分子動力学の研究手法として新規なTHz分光法の開発を行うことである。具体的には偏光を利用した分光手法である振動円偏光二色性分光法(Vibrational Circular Dichroism, VCD)をTHz帯において実現することを主要な目標とした。研究成果はテラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)をベースとした(1)光源開発,(2)検出器開発,(3)スペクトル測定に分けることができる。光源および検出器開発においては,4電極型および3電極型の光伝導アンテナを開発しテラヘルツ電磁波の高速(数10kHz)偏光変調と偏光のベクトル検出を実現した。これらの技術はTHz帯VCDスペクトル測定に利用できる。生体分子スペクトル測定では,まずアミノ酸など基本的な生体分子のテラヘルツ帯分光スペクトルをTHz-TDSにより測定し,生体分子特有のスペクトル情報(光学異性体とラセミ化合物のスペクトルなど)の蓄積とその解析手法の開発を行った。アミノ酸や酒石酸のラセミ化合物(DL体)と純粋な光学異性体(D体またはL体)とでは異なったTHz帯のスペクトルが観測されること,また多重回帰分析の手法を用いて,それらの混合比を定量できることを明らかにした。THz帯VCDスペクトル測定のために2重ワイヤグリッド偏光子を複数用いて複屈折をΔn10^<-5>オーダーまで検出可能な高感度偏光測定装置を開発した。この装置を用い,アミノ酸イオン液体([TBP][L/D-Ala])のTHz帯VCDスペクトルの検出を試みた。この結果[TBP][L/D-Ala]のTHz-VCD信号は10^<-5>以下であることが分かったが,THz帯VCD信号を検出するまでには至らなかった。本課題で開発したTHz分光技術は今後のVCDを含めたテラヘルツ帯の生体分子分光の発展に大きく寄与するものと期待される。本研究課題の目的はテラヘルツ(THz)帯の生体分子動力学の研究手法として新奇なTHz分光法の開発を行うことである。具体的には以下の(ア)(ウ)の研究開発を行う。単色THz電磁波吸収後の自由誘導減衰(Free Induction Decay, FID)による放射を時間分解測定することで、特定の振動モードのピコ秒ナノ秒領域の緩和過程を時間分解観測する。今年度はFID測定用の気体分子サンプルセル及び,また水蒸気吸収を除去するためのTHz-TDS真空光学系の整備を行った。また直線偏光変調用の4重極光伝導素子を試作し,その偏光変調特性の評価を行った。4重極光伝導素子及びSiプリズムの内部全反射を利用して,テラヘルツ電磁波の右円偏光と左円偏光を交互に発生する円偏光変調装置を試作し、円偏光状態と変調特性を評価した。さらにTHz-FRET用のナノ秒高出力THz光源(THz光パラメトリック発振器)の開発のため,必要な光学部品や光源の準備を行った。平成18年度はTHz電磁波の偏光状態をワイアーグリッドなどの偏光フィルターを使わずに検出するための3重極の光伝導アンテナを試作,評価した。3重極の光伝導アンテナをTHz電磁波の時間領域検出(光伝導サンプリング)に用いて,THz電磁波の偏光のベクトル検出に成功した。測定精度は従来の偏光フィルターを用いた測定の場合と遜色無い。これによりTHz電磁波の偏光状態をより簡便に測定するが可能になった。

すなわち3重極光伝導アンテナを用いてTHz-VCD測定を従来よりも簡便に行うことができるようになる。H17年度に実施した4重極光伝導素子の作成と,それによる放射THz電磁波の偏光変調(直線偏光及び円偏光の両方で実現)ついてはその詳細を欧文研究雑誌(Optics Express)に投稿し,掲載された。またワイアーグリッド偏光子を用いた高感度偏光検出装置を開発し,THz帯における1万分の1の屈折率異方性を検出することに成功した。これにより非常に小さいと予想されるTHz-VCD信号を検出できる可能性が非常に大きくなった。来年度(最終年度)は開発したこれらの技術を用いて,THz-VCD信号の検出を目指す。本研究課題の目的はテラヘルツ(THz)帯の生体分子動力学の研究手法として新奇なTHz分光法の開発を行うことである。具体的にはTHz電磁波の偏光を利用したTHz分光手法の開発、特にTHz帯の振動円偏光二色性分光法(Terahertz Vibrational Circular Dichroism, THz-VCD)の開発を目指す。THz-VCDスペクトルの測定は世界的にもまだ報告例がないが、可能になれば、生体分子構造、あるいは生体分子結晶構造の決定などに利用でき、生体分子研究にとって非常に重要なツールとなりえる。今年度は、さらにVCD信号検出のための偏光測定の感度を上げるため、WGを2重に重ねたものをTHz電磁波の偏光子として用い、わずかな偏光変化を測定できるシステムを開発した。WGを2重に重ねることで、透過率を犠牲にすることなく偏光子としての性能をほぼ2倍にできる。テフロンなどのポリマーの微小な複屈折を本システムではΔn10^<-5>オーダーまで検出可能であることを実証した。これは報告されているTHz領域の測定では最高感度である。このシステムを用いてアミノ酸の一種であるアラニン(Ala)をアニオン、tetrabutylphosphonium(TBP)をカチオンとするイオン液体[TBP][L/D-Ala]を測定した。残念ながら、誤差の範囲内で有意と判定できるVCD信号は検出できなかった。しかしながら、本課題で開発したTHz帯の偏光分光技術、すなわち、多重電極型光伝導アンテナによるTHz電磁波の高速偏光変調技術及び高感度偏光検出技術、多重WG偏光子を用いた超高感度THz電磁波偏光分光技術はこれまでの感度限界を打ち破り、今後のテラヘルツ帯のVCDを含めたテラヘルツ帯の生体分子分光にとっては極めて有用な技術となりうると考えられる。
イオン性高分子を活用する酵素触媒反応法の開発

高分子により形成される反応場を活用することに着目した酵素触媒反応システムの設計を試みた。その結果、アクリルアミド系陽イオン性高分子を活用することにより、高分子溶液中でリパーゼ触媒反応が効率良く進行し、反応の操作性も向上すること明らかにした。さらに、高分子をゲル化することにより、固相型の酵素触媒の創製にも成功し、再利用可能な触媒として利用できることを見出した。本研究の主な目的は、イオン性高分子の特性に着目した新しい酵素触媒反応システムの設計を行い、酵素反応の有用性を活かした有機反応法を開発することである。平成24年度の主要な研究内容は、(1)各種イオン性高分子を活用する酵素触媒反応システムの開発、(2)酵素触媒反応をモデルとした機能性高分子触媒反応系の設計研究の実施である。なお、化学触媒と酵素触媒のハイブリッドの設計により反応系の高度化を行う計画であったが、(2)の実施によりより高度な反応システムの構築が可能になり研究目的の達成に近づくことが研究過程において判明したため(2)を優先した。以下にその成果概要を示す(1)前年度の研究成果に基づいて、各種アクリルアミド系イオン性高分子を用いた反応システムの設計を行った。その結果、直鎖状高分子溶液を均一系酵素(リパーゼ)触媒反応場として活用する反応システムの構築に成功した。さらに、重合開始剤の工夫により、架橋状高分子内部にリパーゼを保持する手法を見出し、不均一系反応システムへの展開に成功した。また、2種類の高分子を用いて酵素との複合化を行い種々の酵素の利用に適用できる反応システムを導くことにも成功した。特にこれらシステムではリパーゼの触媒活性と耐久性が向上し、その回収と再利用も可能であった。(2)酸化反応は生合成において重要な反応であり、様々な酵素触媒が酸化反応に関わるが、実際に有機合成に利用できるものは限られている。本研究では、イオン性高分子が酵素物性に近い両親媒性質を示すことに着目し、酵素触媒反応をモデルとした機能性高分子触媒反応系の設計を行った。その結果、ルテニウム種、バナジウム種、タングステン種等の触媒種の利用が有効であることを見出し、生合成型の酸化反応を効率良く行えることを明らかにした。また、本反応システムの高度化を志向したフルオラスケミストリーの適用についても検討を加えた。平成23年度の主要な研究内容は、イオン性高分子を活用する酵素触媒反応法を確立するための基盤研究として(1)イオン性高分子が酵素触媒に与える影響の評価・解析と(2)イオン性高分子を用いる酵素反応系の設計研究の実施であり、以下にその成果概要を示す。(1)これまでに当研究室ではイオン性高分子の合成に成功し、各種反応の有用な反応場となることを明らかにしてきた。一方、酵素反応においてイオン性反応場において酵素触媒安定性が向上することが明らかにされている。そこで、これまでの高分子触媒開発の知見に基づいて種々のイオン性高分子を合成し、そのイオン性高分子存在下における酵素触媒であるリパーゼの安定性の評価を行った。その結果、四級アンモニウム塩部位を有するイオン性高分子を用いた場合にリパーゼ(Lipase PS)が安定化し、そのカウンターアニオン塩の選択に応じて酵素触媒活性が変化することを見いだした。また、四級アンモニウム塩型イオン性高分子に対するリパーゼの保持も可能であった。(2)四級アンモニウム塩型イオン性高分子を用いて高分子溶液を形成し、酢酸ビニルをアシル化剤とするリパーゼ(Lipase PS)によるアルコールのエステル化反応を行った。その結果、従来の有機溶媒中と比べても反応は効率よく進行しさらに、回収したリパーゼはその活性を損なうことなく再利用できることを見いだした。以上より、イオン性高分子を活用する酵素触媒反応法を確立するための基礎的な知見を得ることに成功した。特に、本法は、各種生物活性物質合成における応用やハイブリッド触媒の開発研究(平成24年度研究計画)において高い有用性が見いだせるものと期待できる。平成23年度の研究計画における主要研究テーマは、(1)イオン性高分子溶液中での酵素触媒反応システムの検討と(2)酵素触媒とイオン性高分子ゲルを用いる固相触媒反応システムの開発であり、そのためにイオン性高分子が酵素触媒に与える影響の評価・解析とイオン性高分子を用いる酵素反応系の設計研究を実施した。イオン性高分子が酵素触媒に与える影響の評価・解析においては、予定していた種々のイオン性高分子を合成することができ、当初の予測通り、イオン部位の種類と組み合わせ選択がリパーゼ活性に大きく影響を与えることがわかり、また、各種アクリルアミドモノマー(とりわけイソプロピルアクリルアミド)をその高分子組成に組み込むことによりその操作性の向上を可能にした。さらに、SEM測定による解析により構造安定性と相関した結果を導けることも判明し、今後の研究遂行における固相設計に対する有益な知見を得ることにも成功した。

上記の評価・解析の結果に基づいたイオン性高分子を用いる酵素反応系の設計としてテーマ(1)のイオン性高分子溶液中での酵素触媒反応システムとテーマ(2)のイオン性高分子ゲルを用いる固相触媒反応システムの開発を行ったところ、それぞれの反応系においてリパーゼ触媒を従来の有機溶媒を用いる反応と比べても優れた活性を示し、回収と再利用が可能になることを明らかにした。本研究の現状の課題は、イオン性高分子環境が酵素触媒に対する影響をより詳細に解析する手法の検討であり、今後蛍光プローブ分子導入した高分子の活用等が必要になると考えられる。一方、次年度予定のハイブリッド触媒を設計するための予備試験として、酵素と化学触媒をともにイオン性高分子に保持する試みを行い、すでにその手法を見いだすことに成功している。以上を総合すると本研究は、当初計画に沿って研究が進行しており、平成23年度の達成目標が満たされていると判断できる。平成23年度の研究成果により、イオン性高分子存在下、リパーゼ等の酵素触媒の安定性が向上し、有用な酵素触媒反応システムの開発が可能になることを明らかにした。さらに、平成24年度に実施を計画している酵素触媒と金属触媒のハイブリッド型固相触媒の創製研究に対する予備試験を行い、酵素と化学触媒をともにイオン性高分子に保持することにも成功している。そこで、平成24年度は、これまでの研究成果を踏まえ、(1)リパーゼと各種ラセミ化触媒を組み込んだハイブリッド型固相触媒の設計と動的速度論分割反応への応用と(2)リパーゼ担持型イオン性高分子又はハイブリッド型固相触媒の実用的活用法の展開と生物活性物質合成への適用を遂行する予定である。(1)リパーゼを用いる有機反応研究においてこれまでに各種ルテニウム触媒やバナジウム触媒等のラセミ化触媒を用いる反応により動的速度論分割反応が報告されているが、リパーゼの使用できる条件が限られているため制約が多い。一方、イオン性高分子にリパーゼを担持するとその安定性が向上し、高分子による保護効果も期待できるため、これまで使用できなかった金属触媒との組み合わせが可能になったり、その汎用性が拡大することが期待できる。そこで、種々の金属触媒と組み合わせたハイブリッド触媒の設計とその特性をいかした反応システムの開発研究への展開を行う予定にしている。なお、これらの研究においては金属触媒の挙動等を把握するため各種プローブを導入した高分子の活用やXPS(X線光電子分光法)等による評価が有効と考えている。(2)本研究で見いだした手法は、反応手段、操作、反応装置等の工夫により、より実用的な展開が可能になると考えられる。また、最新の材料(分離材料・膜材料・生体材料)化学研究における高分子設計技術の活用は有効と考えており、これらの知見をいかした高機能化も視野に入れた展開を行う予定である。本課題を次年度の研究計画に従って研究を実施するためには、様々な材料用品の購入が必要になり、研究費の大部分を用品費に使用する計画にしている。主な、内容と目的は次の通りである。・試薬類:各種イオン性高分子を合成するための高分子原料と重合反応剤等を必要とする。
耐熱ストレス性を有するレジンセメントに関する研究

熱ストレスが金属の接着物に及ぼす影響を試作した種々のレジンセメントを用いて検討した。接着物を作製した後、熱サイクルが試験装置(耐久試験機)を用いて、その接着物を4°Cと60C°の水中に交互に浸漬する熱サイクル試験を行った後、引張り接着強さを測定し、熱サイクル回数と接着強さの関係から耐久性を評価した。1.リン酸エステル系モノマーで金属チタン表面を処理した後、メタクリル酸メチル/ポリメタクリル酸メチル(MMA/PMMA)系レジンセメントでアクリル棒あるいはステンレス棒と接着した。熱膨脹係数の大きなアクリル棒との接着では2,000回後に接着強さは初期値の70%程度に低下したが、チタンと熱膨脹係数の近似したステンレス棒では接着強さに変化はなく、よい耐久性を示した。2.1.でのチタンの代わりに、チオリン酸エステル系モノマーで処理した金銀パラジウム合金を用い、1.と同様の実験を行った。アクリル棒との接着では、2,000回後に接着強さは初期値の20%ほどに大幅に低下し、金属表面処理剤の影響も現れた。3.モノマーであるMMAに架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)を添加したセメントを試作し、チタンとアクリル棒の接着を行った。5,10%のEGDMAの添加で接着強さは、2,000回後で初期値の約20%、10%となり、急激に耐久性が低下した。4.セメントの弾性率を低下させる成分として、PMMAの代わりにMMAと混和可能なフッ素系ポリマーを組み合わせたセメントを試作し、3.と同様な実験を行った。EGDMAの添加量が0-0.5%の場合には、接着強さは3,000回後でも低下はわずかであったが、1-10%ではその増加とともに急激に低下した。
フランスにおけるスポーツ宝くじ制度の歴史と現状に関する研究

1スポーツ宝くじ制度の歴史スポーツ宝くじは、1934年にスウェーデンで始められ、その後ブラジル、カナダ、メキシコ、セネガルなどで導入された。フランスでは、1975年のスポーツ振興法で、高水準スポーツマンの財政援助のための国家基金の設立が示されたのを受けて、1979年にスポーツ発展のための国家基金(FNDS)が設立された。FNDSの財源として宝くじの賭金の1.5%が微収されるようになった。スポーツの宝くじは、1985年にサッカーの試合に関して始まった。2スポーツ財政構造との関係FNDSの約5割をスポーツ宝くじで運営している。FNDSは、スポーツ宝くじの財源をもとに増加の傾向にある。スポーツ担当省の予算が伸び悩んでいるのに対して、FNDS財源が増加している。3スポーツ宝くじ制度スポーツ宝くじは、サッカーの13試合の勝敗結果を用紙に記入するものである。当選最高額は、1987年に14464721フラン。4今後の研究の予定スポーツ宝くじ制度の現状、利点および問題点を整理して、平成8年度の体育・スポーツ行政研究会などに於いて学会発表する予定でいる。また、フランスのスポーツ行財政全体に関する研究をすすめ、そこに占めるスポーツ宝くじ財源の規模と影響についても、さらに研究を発展させたいと考えている。
教育用分子モデリングシステムの開発

コンピュータによる分子のモデリングは、今や分子の立体構造を問題とするあらゆる分野において、欠くことのできない技術の一つになりつつある。本研究は、大学の化学教育に用いるための分子モデリングシステムを開発することを目的とし、遂行にあたっては、すぐれた教育はすぐれた研究に立脚すること、すなわち、教育にも最新の研究成果を積極的に取り込むという立場をとった。とくに、分子モデリングシステムは、非常に進歩の著しい物質科学とコンピュータ科学の結合によって作られるものであるから、どちらの分野の発展も容易に取り込めるような、開放的かつ柔軟なシステムでなければならないことに最大限の考慮を払って、以下のようなシステムを構築した。システムの中核に、高解像度カラービットマップディスプレイを備えたエンジニアリングワークステーション(DEC社製VAXII/GPX)を据え、オペレイティングシステムにはUNIX、ワークステーションのマルチウィンドウシステムにはX-windowを採用し、周辺機器として、パーソナルコンピュータ、レーザープリンタ、プロッタ、モデム等を接続した。さらに、広域ネットワークJUNETにも加入し、国際電子メイルも使用できる。この基本構成の上に、分子モデリングシステムを構築した。現在稼働中のプログラムは、分子力学計算(MM2/MMP2)、分子軌道計算(AMPA C)、X線結晶解析(SHELX-76,SHELXS-86,PATSE E)、構造表示(ORTEP,DRAW,DENSITY等)、NMRスペクトル解析(DAVINS,DNMR5)、分子モデリング(GRIMM,MOLDA4)等であり、これらの間のデータの引渡しも簡単にできる。さらにこれらに加えて、強力な文書処理機能も有しているので、教材や論文制作にも威力を発揮する。すなわち、本システムは化学の教育と研究を支援する統合的なシステムとなった。コンピュータによる分子モデリングの有用性は最近広く認識されるようになり、そのためのシステムがいろいろと開発されつつあるが、それらは完全に研究目的のものであったり、非常に高価な装置を必要としたり、あるいは、ごく簡単な機能だけしかなかったりして、教育用としては必ずしも適当ではなかった。本研究の目的は、信頼性が高く、機能が豊富で、操作性にすぐれ、かつ、比較的低価格の装置を用いる教育用分子モデリングシステムの開発にある。このシステムは、32ビットのマイクロプロセッサを塔載したエンジニアリングワークステーションVAXstation1GPX(本研究の昭和62年度継続分計画調書には、導入するエンジニアリングワークステーションをバーテックス社VERNET1000Aとしたが、計画調書作成後、この機種には致命的な問題のあることが判明したため、当初の計画に沿ったDEC社VAXstation1GPXに戻した。)上に、今やエンジニアリングワークステーションの標準的オペレーティングシステムとなりつつあるUNIXをオペレーティングシステムとして構築することに決定した。今年度は、目的とする分子モデリングシステムを支えるハードウェアおよびソフトウェア環境の整備に最重点をおいた。すなわち、エンジニアリングワークステーション上でUNIXが完全に稼動すること、マルチタスク・マルチウィンドウが使えること、多数の周辺機器(レーザービームプリンタ,プロッタ,デジタイザなど)および通信回線との接続と、そのためのインターフェースプログラムの開発である。また、分子構造の3次元表示部分の基本的ルーチンについて、GKSを利用したプログラムの開発に着手した。来年度は、これらの成果を基に、分子モデリングシステムの中核部分の開発を行う予定である。今年度は、昨年度にひきつづき、システムの基本ソフトウェアとアプリケーションプログラムの整備と改訂を行うとともに、これらを構造有機化学の研究・教育に利用しながらシステムの試行を繰り返し行った。以下に、今年度に行った主な作業と成果を記す。(1)本システムを支えているオペレイティングシステム(OS)は、バークレー版UNIXのDEC版であるUltrixである。導入当初は、4.2BSD(Berkley Software Distribution)相当のversion 1.2であったが、現在は4.3BSD相当のversion 2.3を稼働させている。(2)ワークステーションのマルチウィンドウシステムには、Xーwindowを使用している。導入当初はversion X10であったが、現在はversion X11 release 3を稼働させている。

(3)X線結晶解析プログラムシステムSHELXSを使って、一連の1,2ージアリールエチレン類の結晶解析を行い、これらのエチレン結合はベンゼン環と共役しているにもかかわらず、孤立した炭素・炭素二重結合よりも短く、その長さは観測温度の低下とともに増大する傾向があることを見出した。この結果は、X線結晶解析によって得られたデータの解釈には、慎重でなければならない場合のあることを示した。なお、この結果は、結晶中の分子内運動と密接に関係していると考えられ、現在、その観点からの研究が進行中である。(4)NMR解析プログラムDAVINSを使って得た一置換ベンゼン上のプロトンのスピン結合定数は、半経験的分子軌道計算プログラムAM1によって得られた電子密度とよい相関を示すことが分かった。以上のように、本システムは、教育のみならず研究にも非常に有用であることが確められた。
液液界面顕微SHG-CD計測法の開発と界面キラル分子集合反応の解析

円二色性(CD)測定は、さまざまなキラル物質の定性・定量分析に現在広く用いられている測定法である。しかし、市販のCD分光計を用いた配向試料のCD測定では直線二色性(LD)や直線偏光複屈折(LB)などの効果がCD分光計の系統的誤差とカップリングして偽のシグナルを生ずることがある。近年、CD分光計では正確なCD測定が困難である配向試料のキラル測定の需要が増している。配向試料のキラル測定法として、Mueller行列測定が注目されている。Mueller行列は試料の偏光特性を示す4行4列の行列式であり、試料のMueller行列が決定できれば、試料の正確なキラリティと配向情報両方を決定する事が可能である。本研究では、液液界面測定法である遠心液膜法とMueller行列測定装置を組み合わせることにより、液液界面に生成した集合体のキラリティおよび配向情報両方の取得を試みた。以前の研究から液液界面にキラルな集合体が生成することが示唆されていたポルフィリン集合体2種類を測定試料とした。どちらの集合体のMueller行列測定からも、CD分光計で観測されたCDスペクトルと同様の形のCDスペクトルを得る事ができた。この測定から、本研究室で行ってきた遠心液膜法と円二色分散計を組み合わせた液液界面キラル測定の妥当性が確認できた。また、今までにMueller行列測定を用いた液液界面のキラル測定の例は報告されておらず、本研究が液液界面のキラリティをMueller行列測定により決定した初めての例である。液液界面選択的で正確なキラル測定法の確立を目指し、顕微第二高調波発生円二色性(顕微SHG-CD)装置の作成およびその測定結果の解析法に関する研究を行った。今年度の研究では、顕微SHG-CD装置で測定可能なキラル試料の選定について基礎的検討を行った。今回着目したのはPurrelloらによってアミノ酸のキラリティを認識するヘテロな集合体を生成することが報告されていた、tetra(4-pyridyl)porphine(TPyP)とCu(II)tetra(4-sulfonatophenyl)porphine(CuTPPS)の2つのポルフィリン分子である[1]。本研究ではその反応が液液界面においても起こる条件を検討した。遠心液膜法を用いて、液液界面においてもアミノ酸のキラリティを認識していることが確認されるとともに、直線二色性を持っていることも確認された。このような巨視的異方性を持つキラル試料は正確なキラル測定法を実証する上で非常に適していると考えられる。また顕微SHG-CD装置で得られたスペクトルの妥当性を評価するために、以前に作成された顕微CD装置[2]の改良を行った。これまでの装置では、ガラス基板に移し取った試料でしか微小領域のCD測定ができなかったが、測定用のセルにキャピラリーテフロン法[3]を適用し微小領域の液液界面を測定可能にした。液液界面選択的で正確なキラル測定法の確立を目指し、第二高調波発生円二色性(SHG-CD)装置の作成とその測定結果の解析法に関する研究を行った。今年度の研究は、SHG-CD装置で測定するキラル試料として注目したtetra(4-pyridyl)porphineとCu(II)tetra(4-sulfonatophenyl)porphineの2つのポルフィリン分子のヘテロ集合体のCD測定を昨年から引き続き行った。昨年の研究からアミノ酸のD体とL体に対応したCDをヘテロ集合体が示すことがわかっていた。今年度では、アミノ酸の光学純度を変化させた場合のヘテロ集合体のCDを測定し、アミノ酸の光学純度とヘテロ集合体のCD強度が良い相関を示すことが確認した。昨年の研究からヘテロ集合体が直線二色性(LD)を示すこともわかっていたが、LDの値は小さくLDとCDの間に相関は見られなかった。以前の研究で報告したLDに由来する偽のCDシグナルではなく[1]、本研究では正しいCDを測定することができた。正確なCD測定の方法として、Stokesベクトル測定とMueller行列解析にも注目した。CD分光器ではLD,直線複屈折(LB)の巨視的異方性を同時に測定できないが、StokesベクトルをMueller行列で解析することにより、CD,LD,円複屈折(CB),LB全てを決定することができる。東京インスツルメンツのストークスポラリメーター「Poxi-spectra」を用いて、Stokesベクトル測定の基礎検討を行った。しかし、市販のCD分光器での測定結果に比べ、ストークスポラリメーターで測定したCDのノイズは1桁以上大きく、液液界面に存在する微小なキラル物質を測定するのは函難であることが示唆された。

本研究では、液液界面測定法である遠心液膜法とMueller行列測定装置を組み合わせることにより、液液界面に生成した集合体のキラリティおよび配向情報両方の取得を試みた。以前の研究から液液界面にキラルな集合体が生成することが示唆されていたポルフィリン集合体2種類を測定試料とした。どちらの集合体のMueller行列測定からも、CD分光計で観測されたCDスペクトルと同様の形のCDスペクトルを得る事ができた。この測定から、本研究室で行ってきた遠心液膜法と円二色分散計を組み合わせた液液界面キラル測定の妥当性が確認できた。また、今までにMueller行列測定を用いた液液界面のキラル測定の例は報告されておらず、本研究が液液界面のキラリティをMueller行列測定により決定した初めての例である。
ノーマリオフ型GaN HEMTの作製・評価の研究

本研究では、開発の期待が高い高性能ノーマリオフ型GaN FETの課題を解決する方法として、InGaN cap層導入によるひずみ分極制御AlGaN/GaN HEMT、および高誘電率を有するHfO_2をゲート絶縁膜とするGaN MOSFET, AlGaN/GaN MOSFETを提案した。さらにデバイス試作により本提案の有効性を示すとともに、しきい値がおのおの1.1V, 3Vのノーマリオフ動作を実現し、また高い電流駆動能力を実証した。GaN HEMTは電子のピーク速度が高く、またバンドギャップが広く高耐圧であることから、高周波・高出力素子としての期待が高い。これまでの検討は高周波用のノーマリオン型デバイスであったが、今後の高出力スイッチング応用を考えた場合ノーマリオフ型化は必須の重要な課題である。これを実現する方法として、まずAlGaN/GaNヘテロ接合におけるAlGaN障壁層の厚みを薄くする方法を検討した。これによりしきい値電圧0.2Vのノーマリオフ動作を確認したが、ソース抵抗が大きく相互コンダクタンスは約50mS/mmとノーマリオン型素子の半分以下であった。また本素子の過渡応答解析を電流DLTSを用いて行ない、本電流DLTSがノーマリオフ型デバイスの評価に有効であることを示した。相互コンダクタンスが大きなノーマリオフ型HEMTを実現する方法として、ゲート開口部のみフッ素プラズマ処理することを検討した。フッ素は電気陰性度が高くこれをゲート部のAlGaN障壁層にのみ導入することでノーマリオフ化を図ることを狙いとしている。フッ素プラズマ処理の条件を検討し、AlGaNのエッチングが比較的少ない条件でしきい値電圧シフト約4V、しきい値-0.1Vの動作を確認した。この時の相互コンダクタンスは約140mS/mmとノーマリオン型と同程度であり、本フッ素プラズマ処理の有効性を確認した。また本方法で作製したデバイスのしきい値は200°C、200日間の高温保管においても変化することなく安定であることを明らかにしたが、結晶中に導入したフッ素の移動に伴うしきい値電圧シフトは更に高温の場合には懸念される。この問題の生じない方法としてInGaN cap層を素子表面に導入し、これに伴うひずみ分極によるしきい値電圧の正側へのシフトとそれによるノーマリオフ化を提案し、1.9Vのしきい値電圧シフトとしきい値電圧0.4Vのノーマリオフ動作を実現した。これを実現する方法として、InGaN cap層を素子表面に導入し、これに伴うひずみ分極によるしきい値電圧の正側へのシフトとそれによるノーマリオフ化を提案し、1.9Vのしきい値電圧シフトによりしきい値電圧0.4Vのノーマリオフ動作を実現した。さらにゲート・ソース間のInGaN capをエッチングすることにより寄生抵抗が低減されることを確認した。これらの結果はInGaN cap導入によるノーマリオフ化の提案の妥当性を示している。また250°Cでアニールすることによりショットキ特性を改善し、相互コンダクタンスが130mS/mmから145mS/mmに改善されることを示した。さらなるしきい値電圧の正側へのシフトを実現するためInGaN cap層にp型不純物としてMgをドーピングした構造を検討したが、期待どおりの結果は得られなかった。Mgが期待どおりにドーピングされなかった可能性もあり、成長条件を詳細に検討する必要がある。昨年度までにノーマリオフ型化を実現する方法として、InGaN cap層を素子表面に導入し、これに伴うひずみ分極によるしきい値電圧の正側へのシフトとそれによるノーマリオフ化を提案し、1.9Vのしきい値電圧シフトによりしきい値電圧0.4Vのノーマリオフ動作を実現した。さらなるしきい値電圧の正側へのシフトを実現するためInGaN cap層にp型不純物としてMgをドーピングした構造を検討し、その効果を確認した。また、上記デバイスにおいてゲート順方向バイアスを大きくできないという課題を解決する方法としてhigh-k HfO_2をゲート絶縁膜とするAlGaN/GaN MOSFETを検討した。金属ソース電極の導入、ゲート・ドレイン間距離の最適化により、10V以上の高いゲート順方向バイアス、700mA/mmという高い電流駆動能力、2000V以上の高耐圧を実現した。
性役割の逆転した魚類における雌雄間の利害の対立と配偶システム

ヨウジウオ科とテンジクダイ科魚類は性役割の逆転した代表的なグループである。これらの魚類では、一匹の雌から受け取った卵を孵化するまで雄が体外、育児嚢または口内で保護する。保護期間がかなり長期にわたるため、雌が1 clutchの卵を作りだすのにかかる時間よりも雄が一回の保護を完了するまでの時間の方が長くなっている。そのため、大多数の魚類とは反対に、雌の繁殖成功は雄のavailabilityによって制約を受けている。われわれの研究室では、四国宇和海を拠点としてこのような魚類の生活史・繁殖生態を継続的に調査している。オオスジイシモチにおいてはこれまで4年間調査枠内の全個体を識別し、個体ごとの成長、移動、繁殖経歴などの詳細なデータを得た。また,オオスジイシモチ以外のテンジクダイ科魚類についてもかなりのデータを蓄積することができた。これらのデータから、成長様式,年齢・体サイズと繁殖成功の関係、繁殖戦略の年齢・体サイズによる変異、配偶者の交代とそれに関わる要因がかなり明らかになった。また、オオスジイシモチにおいては、雄親のフィリアルカニバリズムが生活史戦略の一環として起こっていることを実証的に示した。さらに,体の各部の脂肪,蛋白質,炭水化物含有量を測定することによって,雄の口内保育とフィリアルカニバリズムに関与するエネルギー的基盤についても予備的に検討した。イショウジについては2年間野外調査から,連続的な一夫一妻制の強いペア・ポンドをもつことを明らかにした。雄が卵を口腔内で保育するテンジクダイ科魚類と育児嚢で保育するヨウジウオ科魚類は性役割の逆転した代表的なグループである。本年度の研究では,愛媛県室手海岸でこれまで2年以上標識個体を継続的に観察しているオオスジイシモチとイシヨウジウオを引き続き調査した。オオスジイシモチについては,繁殖期間中SCUBA潜水によって毎日センサスすることによって年齢と繁殖成功の関係,雄親の年齢とフィリアルカニバリズム発生のパターンの関係に関する詳細なデータを得た。この2年間のデータは,以前に提示した「年齢特異的なフィリアルカニバリズムの発生パターンは,現在と将来の繁殖のトレードオフで説明できる」という仮説(Okuda et al.1997)を積極的に支持するものであった。その発生パターンは,成長に多くを投資する1歳魚と成長がほぼ止まった2歳以上の魚の間でとくに顕著な差異を示すことが明らかとなった。イシヨウジにおいても,標識個体の繁殖履歴を繁殖期間を通じて把握することができた。この3年間の結果から,魚類においてはきわめて例外的にペアが両方とも生存している限りは原則的に年を越えてもペア・ボンドを保ち,連続的な一夫一妻制を示すことが明らかとなった。また,従来一夫一妻のヨウジウオ科魚類(例えば,タツノオトシゴの仲間)では性の役割は逆転していないと言われてきたが,イシヨウジでは求愛時に雌のほうが積極的で雌間で争いがおこることから,性の役割は逆転していると判定された。また,室手海岸に分布するテンジクダイ科7種の外部形態と生息場所,生活・繁殖様式を種間比較し,非繁殖時に中層で高密度で群れ生活するクロホシイシモチとネンブツダイのみで雄が明瞭な二次性徴(吻端部または下顎先端が突出する)を持つことが明らかとなった。これは雌にとって繁殖器のなわばり維持のコストが高く,そのため雌の高死亡率によって性比が雄に偏ることが関連していると推定した。保護期間がかなり長期にわたるため、雌が1clutchの卵を作りだすのにかかる時間よりも雄が一回の保護を完了するまでの時間の方が長くなっている。

われわれの研究室では、四国宇和海を拠点としてこのような魚類の生活史・繁殖生態を継続的に調査している。オオスジイシモチにおいてはこれまで4年間調査枠内の全個体を識別し、個体ごとの成長、移動、繁殖経歴などの詳細なデータを得た。また,オオスジイシモチ以外のテンジクダイ科魚類についてもかなりのデータを蓄積することができた。これらのデータから、成長様式,年齢・体サイズと繁殖成功の関係、繁殖戦略の年齢・体サイズによる変異、配偶者の交代とそれに関わる要因がかなり明らかになった。また、オオスジイシモチにおいては、雄親のフィリアルカニバリズムが生活史戦略の一環として起こっていることを実証的に示した。さらに,体の各部の脂肪,蛋白質,炭水化物含有量を測定することによって,雄の口内保育とフィリアルカニバリズムに関与するエネルギー的基盤についても予備的に検討した。イシヨウジについては2年間野外調査から,連続的な一夫一妻制の強いペア・ボンドをもつことを明らかにした。
高融点金属の凝固過程の直後観察

本研究では試料中の温度勾配を正確に制御することが重要性である。現在所有している共焦点レーザー顕微鏡の試料ホルダーを改良し、長さ11、幅3、厚さ2mmの試料を観察可能にするとともに、温度勾配を制御するために赤外線イメージ炉の焦点-試料間の距離を可変とするステージを設置した。試料中の温度勾配は試料ホルダーに溶接した3箇所の熱電対と試料先端からの位置を変えて溶接した熱電対により測定できるようにした。これらの改良により、30K/mmの温度勾配下、高純度アルゴン雰囲気内で高純度アルミナるつぼ中、低炭素鋼(C : 0.14%)の平滑結晶を試料の長手方向に一方向成長させることに成功した。観察結果はビデオテープに録画後1/30秒毎にコマ送りして、平滑結晶の成長速度を測定した。結晶の成長速度が4μm/s10μm/sの間では結晶は平滑な形態を保ったまま安定に成長した。Kurzらによって示された平滑結晶の安定領域は本実験結果と一致した。固液界面に平行して固相中にバンド状の組織が観察され、これは液相中の温度の微小変動により凝固速度が変化するためと考えられる。また、成長中に粒界が揺動する現象も観察されており、これはセル状晶の粗大化の機構と考えられる。温度勾配・冷却速度を未だ広範囲で変化させるまでには至っておらず、結晶の形態変化が観察できていないが、さらに改良を加えれば結晶の形態・速度に及ぼす、温度勾配、溶質濃度、凝固速度の影響を詳細に検討できると考えている。
フグの毒化に及ぼすヒラムシの影響―真のフグ毒生産者はだれか？

これまで申請者らのトラフグ属魚類におけるフグ毒獲得経路および手段に関わる研究で得られた知見をもとに、新たな切り口で研究を行う。すなわち、フグ毒保有魚にフグ毒を供給する主たる生物としてツノヒラムシ属に着目し、これを軸としたフグ毒の授受を解明することで、フグ類が保有するフグ毒の真の供給者を明らかにする。また、ヒラムシ類におけるフグ毒の獲得経路、さらにはフグ毒の授受に関わる生物群の生活史と生態学的地位の変化を探ることで、謎多きフグの毒化機構の全容解明を目指す。フグ毒テトロドトキシン(TTX)は、細菌により生合成され、食物連鎖を通してフグ体内に蓄積されるとの考え方が定着しつつあるが、その一方で細菌から始まる食物連鎖だけではフグの持つ毒量を説明できないとの指摘もあった。本課題は、フグ毒(TTX)を供給する生物としてツノヒラムシ属に着目し、ツノヒラムシ属を軸としたTTXの授受を解明することを目的としている。ツノヒラムシ属は、体内に高い濃度のTTXを有することが知られているが、本課題はこれに着目し、ツノヒラムシ属とフグの生活史を絡めたTTX蓄積の仮説を立てているところに強い特色がある。また、そのアプローチには学術的意義も認められ、フグ毒蓄積機構の新たな解明に役立つものと期待できる。