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境界における東アジア文化の受容と継承-松浦・平戸地方の中国・朝鮮・日本の美術作品

日本の最西北端において古来他国に開かれた門戸の役割を果たし、東アジアの海上ネットワーク上の要衝地であり続けた松浦・平戸地方は、常に国内外との活発な交渉・交流を保ち続けた地でもあった。2カ年間、当地方の仏教美術の悉皆的な調査を行うことにより、仏教美術を通して、その地域的特性と当地方で活躍した松浦党の文化の受容と継承の様相の一端を明らかにし、当地方の仏教美術の特色と様相についてのより詳細な解明への端緒を開いた。日本の最西北端に位置する壱岐・対馬・松浦地方は、古代から近世に至るまで常に東アジアに向かう交通の要衝地であり続けた。海上交通を駆使した国内外との交渉・交易を通して古くから日本の政治中心地とも強い関わりを保ち続けた当地方には、その地域的特性を示しながら詳細に調査の行われていない文化財が豊富に残されていることが推察される。本研究は、特に松浦・平戸地方を中心として文化財調査を実施し、ことに美術作品を通して東アジアの境界における文化の受容と継承の様相をあきらかにしようとするものである。本年度は、松浦市内・平戸市内・佐世保市内・唐津市内・五島列島の一部の寺院等において現地調査を行った。その結果の一部を以下に記すと、松浦市では南北朝時代の仏像から薪たな銘文を、佐世保市では平安時代後期に制作されたと考えられる仏像の存在を新たに確認するなどの成果を得た。前者の銘文は、松浦党の流れの中に位置づけられる人物の南北朝時代における活動の一端を伝えるものであり、後者は現在確認されている佐世保市内の仏像のうち最古級に属する作例であることが明らかとなった作品である。また、松浦市・平戸市において、鎌倉時代から窒町時代の懸仏の調査を実施し、その時期の当地における懸仏の様式変遷の概要をうかがうことができた。さらに、海上ネットワークを駆使して活躍しだ松浦党の本拠地の一つである五島列島を調査対象として加え、本年度はその北半に含まれる地域を現地調査し、国内の他地域のみならず中国と当地域とのかかわりを示す作例を確かめるなどの成果を得た。このように本年度は、松浦地方をはじめとする九州西北端地方と国内外との活発な文化交流の様相を推測させる作品の数々を調査することができた。現在は、関連する文献資料の収集に努めながら、順次現地調査で得た資料の整理・検討を進めている。日本の最西端に位置する松浦・平戸地方は、古代から近世に至るまで常に東アジアに向かう交通の要衝地であり続け、海上交通を駆使した国内外との交渉・交易を通じて古くから日本の政治的中心地とも強いかかわりを保ち続けた。本研究は、松浦・平戸地方を中心として文化財調査を行い、ことに美術作品を通して東アジアの境界における文化の受容と継承の様相をあきらかにしようとするものである。昨年度から引き続き現地調査を行い、本年度は平戸地方に所在する寺院を中心に一部佐世保市内の寺院を含め、特に仏教美術の資料収集と撮影を行った。その結果、平戸市内では、日本の平安時代後期に制作されたと推定される金銅仏や木彫仏、鎌倉時代末南北朝時代作と思われる懸仏尊像、鎌倉南北朝時代作と推定される仏画、平戸藩主松浦氏の関わった江戸時代の在銘像、江戸時代作と考えられる刺繍仏画、中国・明清時代作と考えられる金銅仏や高麗時代の制作と推察される金銅仏などの美術作品の存在が確認された。その多彩な状況は、国内外との活発で継続的な交流が行われてきたという当地方の地域的な特性を示すものであり、豊かな仏教文化の存在を物語る。また、松浦党の流れを汲み当地方で領主として活躍した松浦氏に関わる寺院調査を通して、桃山時代江戸時代の松浦氏の信仰や造像・修復の状況の一端も浮かび上がった。2年間の当地方での現地調査では、全地域の美術作品をくまなく網羅することはかなわなかったが、調査を通して当地方を特徴づける未確認の文化財がなお数多く残されている可能性の高いことを確信するに至った。今後、文化財調査を継続することにより新たな資料を加え、当地方の様相をなお一層明らかにすることを期したい。
光化学初期過程で生成する励起ラジカルの生成機構とスピン保存則

本研究はNH_3, HN_3, HNCOの3種類の気体試料を水素原子線(Lyma -α121.6nm光で照射し,えられるNH励起ラジカルの発光を測定したものである.1.NH_3を121.6nm光で光分解するとNH(C^1π)のみの発光がえられた.励起エネルギーより考えて分解反応はNH+H_2と考えられる.すなわち,この場合,分解はスピンを保ちながら起きていると考えられる. O_2やXeを加えるとNH(C^1π)→NH(A^3π)交間交差がおこり, C′πの発光が消光され,それにかわってA^3πの発光が強くなる.2.HN_3を121.6nmで光分解するとNH(C^3π)NH(A^3π)の両方からの発光がみられる.パルス励起により発光の減哀曲線を測定したところNH(A^3π)の発光には寿命の長い成分(2μs, 18μs)が関与していることがわかった.このように長い寿命はNHの励起状態によるものとは考えられないことからこれらを分解により成生するN_2の励起状態であると考えた.3.HNCOを121.6nmで光分解するとNH(C^1π)およびNH(A^3π)の発光が観測された.それぞれの発光強度はNHCOの圧によらず一定であること,ならびに発光強度の時間変化に立ち上りにおくれがないことなどからNHCOの分解はスピンを保存していないものがあると結論した.結論として, NH^3, HN_3の121.6nm光による光分解ではスピンを保存しているが, HNCOの場合には保存されていないことが判明した.いずれもほぼ同じような大きさの分子であるのになぜこのような違いがでてくるのか,大変興味深いことであるが,現在のところよくわかっていない.本研究はNH_3, HN_3, HNCOの3種類の気体試料を水素原子線(Lyma -α121.6nm光で照射し,えられるNH励起ラジカルの発光を測定したものである.1.NH_3を121.6nm光で光分解するとNH(C^1π)のみの発光がえられた.励起エネルギーより考えて分解反応はNH+H_2と考えられる.すなわち,この場合,分解はスピンを保ちながら起きていると考えられる. O_2やXeを加えるとNH(C^1π)→NH(A^3π)交間交差がおこり, C′πの発光が消光され,それにかわってA^3πの発光が強くなる.2.HN_3を121.6nmで光分解するとNH(C^3π)NH(A^3π)の両方からの発光がみられる.パルス励起により発光の減哀曲線を測定したところNH(A^3π)の発光には寿命の長い成分(2μs, 18μs)が関与していることがわかった.このように長い寿命はNHの励起状態によるものとは考えられないことからこれらを分解により成生するN_2の励起状態であると考えた.3.HNCOを121.6nmで光分解するとNH(C^1π)およびNH(A^3π)の発光が観測された.それぞれの発光強度はNHCOの圧によらず一定であること,ならびに発光強度の時間変化に立ち上りにおくれがないことなどからNHCOの分解はスピンを保存していないものがあると結論した.結論として, NH^3, HN_3の121.6nm光による光分解ではスピンを保存しているが, HNCOの場合には保存されていないことが判明した.いずれもほぼ同じような大きさの分子であるのになぜこのような違いがでてくるのか,大変興味深いことであるが,現在のところよくわかっていない.
蒸発に伴う不均一土壌中の水分・塩分・熱移動特性とそのモデル化に関する研究

乾燥地・半乾燥地農業においては、蒸発に伴う塩類集積が深刻な問題となる。この問題を解決するために、蒸発過程における土壌中の水分・塩分・熱の同時移動メカニズムの解明と予測・制御が必要である。本研究では,水分・塩分・熱を同時測定できるセンサーを試作するとともに,湿潤および乾燥条件下における不均一砂地圃場を対象に熱収支の測定と土壌中の水分・熱移動シミュレーションを行った。本研究の主な成果は以下の通りである。1.最近開発された,土壌中の水分,電気伝導度,温度が同時計測できるサーモTDRプローブの試作を行った。本研究に適用できるよう,従来のものより小型なプローブを開発した。さらに,このプローブと土壌ポテンシャルメータを用いて土壌水分保持特性の測定を行った。その結果,約-50,000cmH_2O付近のポテンシャルまで高含水率側から連続的に測定可能であることが確認された。2.湿潤および乾燥条件下における不均一砂地圃場を対象に熱収支の測定と土壌中の水分・熱移動シミュレーションを行い,計画消費水量の算定の際に重要な構成要素となる蒸発散量と下層からの上向き水分フラックスの推定を行った。その結果,乾燥および湿潤条件下の蒸発散特性,および下層からの水分補給量は頻繁潅漑が行われる湿潤条件下では生じにくいことが明らかになった。また,開発した数値モデルの適用限界が明らかになった。3.100cm^3コアサンプラーを用いた現地サンプリング結果をもとに,基本統計量と地質統計学的手法により不均一表層土壌水分量の空間分布特性を明らかにするとともに,「Time stability」概念を用いたサンプリング地点の時間安定性について検討した。その結果,圃場全体の表層土壌水分量は湿潤状態が進むと不均一の度合いが小さくなり,その分布は乾燥が進むと正規分布からずれる傾向にあった。(774字)乾燥地・半乾燥地農業においては、蒸発に伴う塩類集積が深刻な問題となる。本研究では,これまでほとんど行われてこなかった不均一土壌系における水分・塩分・熱の同時移動特性を室内実験と数値実験によって明らかにする。また,蒸発過程で生じる水蒸気移動について,従来ほとんど考慮されなかった対流機構の検討を加える。本年度は研究の初年度であるため,実験システムの試作と各種センサーの性能チェックを行った。1)計測センサーの試作:最近開発された,土壌中の水分,電気伝導度,温度が同時計測できるサーモTDRプローブの試作を行った。本研究に適用できるよう,従来のものより小型なプローブを開発し,試作されたサーモTDRプローブは小型土壌カラムを用いて性能チェックを行った。その結果,所定の精度を得ることができたので,本実験で使用可能なことが確認できた。また,水蒸気移動を計測するために新規購入した土壌ポテンシャルメータの精度チェックも行った。2)直方体土壌充填コラム作成:土壌の不均一性を2次元場で再現するために直方体土壌充填コラムを作成した。また,蒸発過程で土壌中の水蒸気対流を明らかにするために小型の直方体土壌充填層を別途作成した。コラムの作成に際しては、事前に既存モデルを用いてシミュレーションを行い、コラムの大きさと各センサーの配置を決定した。研究に有意義な情報と助言を得るために関連研究者との研究打ち合わせを実施した。

この問題を解決するために、蒸発過程における土壌中の水分・塩分・熱の同時移動メカニズムの解明と予測・制御が必要である。本研究では,これまでほとんど行われてこなかった不均一土壌系における水分・塩分・熱の同時移動特性を室内実験と数値実験によって明らかにする。また,蒸発過程で生じる水蒸気移動について,従来ほとんど考慮されなかった対流機構の検討を加える。本年度の研究成果は,以下の通りである:1.昨年試作したサーモTDRプローブと土壌ポテンシャルメータを用いて土壌水分保持特性の測定を行った。その結果,約-50,000cmH_2O付近のポテンシャルまで高含水率側から連続的に測定可能であることが確認された。しかし,低水分付近では測定誤差が大きくなるという問題点も明らかになった。2.昨年試作した直方体土壌充填コラムに土壌を均一に充填し,サーモTDRを用いた計測システムで土壌水分,温度,溶質(塩類)の測定の動作確認を行った。ほぼ満足する結果を得た。現在,予備実験として,同システムを用いて均一土壌系における蒸発実験を継続中である。3.潅漑砂地圃場で観測されたデータと既存の数値モデルを用いて,土壌大気連続系における水分と熱の同時移動シミュレーションを行った。その結果,使用したモデルは現象をある程度の精度で再現した。しかし,不飽和土壌特性の不確定さ,水蒸気対流移動モデルの組み込み,大気モデルの差分化などの課題が明らかになった。研究成果の一部を発表するためと研究に有意義な情報と助言を得るために,関係学会(水文・水資源学会2001年度研究発表会)に出席し研究打ち合わせを行った。今年度実施予定であったサーモTDRによる有機性汚染物質の測定については,実施できなかったたため,来年度に行う予定である。(781字)1.湿潤および乾燥条件下における不均一砂地圃場を対象に熱収支の測定と土壌中の水分・熱移動シミュレーションを行い,計画消費水量の算定の際に重要な構成要素となる蒸発散量と下層からの上向き水分フラックスの推定を行った。その結果,乾燥および湿潤条件下の蒸発散特性,および下層からの水分補給量は頻繁潅概が行われる湿潤条件下では生じにくいことが明らかになった。また,開発した数値モデルの適用限界が明らかになった。2.100cm^3コアサンプラーを用いた現地サンプリング結果をもとに,基本統計量と地質統計学的手法により不均一表層土壌水分量の空間分布特性を明らかにするとともに,「Time stability」概念を用いたサンプリング地点の時間安定性について検討した。その結果,圃場全体の表層土壌水分量は湿潤状態が進むと不均一の度合いが小さくなり,その分布は乾燥が進むと正規分布からずれる傾向にあった。調査区域別の体積含水率は,低位部で最も高く,同一の土地利用であっても,傾斜がある場合には調査区域の違いによって表層土壌水分量は異なってくることがわかった。また,その時の不均一性は傾斜部で最も大きかった。「Time stability」概念の適用によって,時間変化に関係なく常に領域全体の平均体積含水率に近い値を示すサンプリング地点の存在が示唆されたが,この概念の適用にあたっては数多くのサンプリング事象が必要であるなどの問題点も明らかになった。
前立腺癌の進行,再燃化におけるケラチノサイト増殖因子の役割について

前立腺組織におけるKGF mRNAの局在をin situ hybridization法により検討した。前立腺肥大症においては腺管周囲の間質細胞にKGF mRNAの発現を強く認めた。前立腺癌では、癌細胞でのKGF mRNAの発現を認めた。KGF RmRNAの前立腺組織における局在は現在検討中である。以上より、大部分の前立腺肥大症および前立癌において、KGFおよびKGF mRNAの発現が確認された。前立腺肥大症では、間質にKGF mRNAが発言し前立腺肥大症発症および進展にパラクラインによるKGFの関与が示唆された。前立腺癌においては癌細胞にもKGF mRNAを認めることにより、前立腺癌のpathogenesisにはオートクラインによるKGFの関与も示唆された。本年度は、良性前立腺肥大症および末治療前立腺癌組織の新鮮凍結切片および既固定凍結切片を用いて、keratinocyte growthfactor (KGF)のcDNAの一部に相補的なoligonucleotideをprobeとし、KGF mRNAの局在を検討した。良性前立腺肥大症および前立腺癌組織の両組織において、間質細胞にKGF mRNAの局在を確認することができた。良性前立腺肥大症前立腺組織では、KGF mRNAは腺管上皮周囲の間質細胞に強く発現しており、KGFがパラクリン様式で分泌され前立腺腺上皮に作用することが示唆された。しかしながら、前立腺癌組織においてはKGF mRNAを発現する間質細胞に一定の傾向を認めず検体数を増やし更に検討中である。一方、前立腺癌細胞を含む前立腺上皮細胞でのKGF mRNAの発現は認められなかった。間質細胞に発現するKGFの役割を更に明らかにするために正常前立腺上皮細胞および前立腺癌細胞におけるKGF receptor mRNAの発現の有無を同様にin situ hybridization法により検討中である。また、KGF分泌はandrogen依存性であることから種々のホルモン環境下にある前立腺癌組織、特にmaximum androgenblockageにある前立腺癌組織およびandrogen依存性から脱却した前立腺癌組織におけるKGF mRNAの発現も検討中である。前年度の検討で,前立腺肥大症ではKGFが間質細胞で分泌され,パラクリン様式で腺管上皮細胞に作用していることが示唆されたが,前立腺癌の増殖においてもパラクリン様式もしくはオートクリン様式でKGFが少なからず関与しているものと推測される。
ソバ野生種より見出した穂発芽耐性極強系統の難穂発芽メカニズム推定に関する研究

本年度は、当初計画どおり「試験1:発芽阻害物質の関与の調査(1年目に実施)」、および「試験2:登熟休眠打破過程の休眠/発芽関連遺伝子発現の調査(13年目に実施)」の一部を実施した。「試験1」は、殻をむいた種子に過酸化水素処理を行ったところ休眠が打破された。このことから、殻をむいた種子において、過酸化水素処理で発芽阻害物質が効力を失った可能性が考えられる。特に種皮や胚が豊富に含有するポリフェノール類は酸化されやすい物質であることから、それらが発芽抑制に関与している可能性が高くなったと考えられる。次に、殻をむいた種子に対してジベレリンを外部から与え、休眠が打破されるか否かについて調査した。その結果、ジベレリン処理によっては休眠が打破はされなかった。このことから、野生種の休眠性はジベレリン合成の下流で支配される重要因子が存在する可能性が明らかとなった。また、野生種、普通ソバ、その他の栽培種を含む品種/遺伝資源における種子の休眠性も合わせて解析したところ、普通ソバでは完熟後の低温による休眠性休眠性の獲得は見られなかったが、その他では見出された。同時にその他栽培種の種子は多量のルチンと強力なフラボノイド配糖体加水分解酵素活性を有することも明らかとなったことから、休眠性獲得にはそれら物質や酵素タンパク質の発現が関係する可能性が考えられた。「試験2」は、野生種(穂発芽耐性極強)および普通ソバ(品種名「キタワセソバ」;穂発芽耐性弱)を8月下旬に試験圃場に播種し、定法に従い栽培を行い、殻(果皮)を取り除いた登熟過程の種子よりtotalRNAを抽出し、そこから調製したmRNAを用いてcDNAを獲得した。cDNAは次世代シーケンサー用のライブラリー調製を経て正逆両方向の塩基配列を解読し(1フラグメントあたり150bp)、今後の解析に充分な量となる情報(各サンプル3Gb)を獲得した。「試験1:発芽阻害物質の関与の調査(1年目に実施)」については、過酸化水素による休眠打破程度の調査、ジベレリンによる休眠打破程度の調査等、予定していた試験を全て行った。また、野生種を含む普通ソバ、その他栽培種の品種/遺伝資源における種子の休眠性解析によりソバ属植物が低温での休眠性獲得機構を有すること、及びその他栽培種の種子は多量のルチンと強力なフラボノイド配糖体加水分解酵素活性を有することも明らかにし、メカニズム推定に重要な情報を追加で得た。これらの知見については、現在論文を執筆中である。「試験2:登熟休眠打破過程の休眠/発芽関連遺伝子発現の調査(13年目に実施)」については、予定通り野生種(穂発芽耐性極強)および普通ソバについて試験圃場での栽培登熟過程種子のcDNAを獲得し、発現解析を行うための下準備を実施した。以上より、現在までの進捗状況は想定以上に進展している。次年度は、「試験2:登熟休眠打破過程の休眠/発芽関連遺伝子発現の調査(13年目に実施)」および、「試験3:難穂発芽性の遺伝様式の調査(2、3年目に実施)」を推進する。「試験2」は、まずモデル植物等で報告されている休眠/発芽にかかわる遺伝子のソバにおけるホモローグの探索を行う。獲得したcDNAに対し2018年度に獲得したソバの登熟過程のmRNA由来のDNAフラグメント情報をマッピングし、ソバでのホモローグ配列を獲得する。同時に、マッピングされたフラグメント数(リードカウント)を解析する。リードカウントは登熟過程種子でのmRNA発現量を反映することから、獲得したデータを野生種と普通ソバの間で比較することにより難穂発芽性に関するキー遺伝子を絞り込む。材料としては、普通ソバ(穂発芽耐性弱(キタワセソバ))および当該野生種を用いる。なお発芽過程についても同様の解析を合わせて行うことで、DELLA様タンパク質(他作物で登熟時期に合成されジベレリン誘導性発芽促進遺伝子の働きを抑制するタンパク質)や、モデル植物や他作物で報告されている種子成熟制御因子(LEC、ABI、FUS等)の関与も把握する。「試験3」は、普通ソバ(穂発芽耐性弱(キタワセソバ))と当該野生種を交配し、後代(F2)にて殻あり/なしそれぞれについて穂発芽が極めて起こりやすい32°Cの条件にて穂発芽検定を行う。交配は普通ソバの長柱花個体を種子親、野生種を花粉親として行う。交配の成否は、野生種が持つ等長柱花性(遺伝子型:ShSh)は普通ソバの持つ長柱花性(ss)に対して完全優性であることを利用して判断する(交配が成功すればF1の表現型は等長柱花となる)。獲得したF2について、個体ごとの発芽率の分離比を考察することで関与する遺伝子の数を推定する。

次に、殻をむいた種子に対してジベレリンを外部から与え、休眠が打破されるか否かについて調査した。その結果、ジベレリン処理によっては休眠が打破はされなかった。このことから、野生種の休眠性はジベレリン合成の下流で支配される重要因子が存在する可能性が明らかとなった。また、野生種、普通ソバ、その他の栽培種を含む品種/遺伝資源における種子の休眠性も合わせて解析したところ、普通ソバでは完熟後の低温による休眠性休眠性の獲得は見られなかったが、その他では見出された。同時にその他栽培種の種子は多量のルチンと強力なフラボノイド配糖体加水分解酵素活性を有することも明らかとなったことから、休眠性獲得にはそれら物質や酵素タンパク質の発現が関係する可能性が考えられた。「試験2」は、野生種(穂発芽耐性極強)および普通ソバ(品種名「キタワセソバ」;穂発芽耐性弱)を8月下旬に試験圃場に播種し、定法に従い栽培を行い、殻(果皮)を取り除いた登熟過程の種子よりtotalRNAを抽出し、そこから調製したmRNAを用いてcDNAを獲得した。cDNAは次世代シーケンサー用のライブラリー調製を経て正逆両方向の塩基配列を解読し(1フラグメントあたり150bp)、今後の解析に充分な量となる情報(各サンプル3Gb)を獲得した。「試験1:発芽阻害物質の関与の調査(1年目に実施)」については、過酸化水素による休眠打破程度の調査、ジベレリンによる休眠打破程度の調査等、予定していた試験を全て行った。また、野生種を含む普通ソバ、その他栽培種の品種/遺伝資源における種子の休眠性解析によりソバ属植物が低温での休眠性獲得機構を有すること、及びその他栽培種の種子は多量のルチンと強力なフラボノイド配糖体加水分解酵素活性を有することも明らかにし、メカニズム推定に重要な情報を追加で得た。これらの知見については、現在論文を執筆中である。「試験2:登熟休眠打破過程の休眠/発芽関連遺伝子発現の調査(13年目に実施)」については、予定通り野生種(穂発芽耐性極強)および普通ソバについて試験圃場での栽培登熟過程種子のcDNAを獲得し、発現解析を行うための下準備を実施した。以上より、現在までの進捗状況は想定以上に進展している。次年度は、「試験2:登熟休眠打破過程の休眠/発芽関連遺伝子発現の調査(13年目に実施)」および、「試験3:難穂発芽性の遺伝様式の調査(2、3年目に実施)」を推進する。「試験2」は、まずモデル植物等で報告されている休眠/発芽にかかわる遺伝子のソバにおけるホモローグの探索を行う。獲得したcDNAに対し2018年度に獲得したソバの登熟過程のmRNA由来のDNAフラグメント情報をマッピングし、ソバでのホモローグ配列を獲得する。同時に、マッピングされたフラグメント数(リードカウント)を解析する。リードカウントは登熟過程種子でのmRNA発現量を反映することから、獲得したデータを野生種と普通ソバの間で比較することにより難穂発芽性に関するキー遺伝子を絞り込む。材料としては、普通ソバ(穂発芽耐性弱(キタワセソバ))および当該野生種を用いる。なお発芽過程についても同様の解析を合わせて行うことで、DELLA様タンパク質(他作物で登熟時期に合成されジベレリン誘導性発芽促進遺伝子の働きを抑制するタンパク質)や、モデル植物や他作物で報告されている種子成熟制御因子(LEC、ABI、FUS等)の関与も把握する。
凝固課程のミクロ/マクロ複合モデリング

レーリー散乱とブラウン運動を利用した微粒子散乱法による凝固点近傍での融体の新しい物性測定法を提案し,溶融塩KNO_3,NaNO_3の粘性挙動を測定した。その結果融点付近では粘性率の最大値と最小値の幅が増大することを見出した。これは液体構造の影響によるものと思われる(長島)。また,酸化物超伝導体の結晶成長を状態図が同様の有機物質により,直接観察し,初晶が溶解して包晶相が晶出する事を見出した。そしてこの現象に対するミクロモデルを作り,実験結果がかなり説明できることを示した。さらに界面での異物質補足に関して新たな機構の提案を行った(大中)。非ファセットデンドライト成長について,過冷却場での結晶の自由成長と,壁面冷却のもとでの場の暖和を伴いながら,結晶が肥大化する凝固過程と機構を,Bi-Sn合金の凝固実験により究明し,さらにミクロ組織と構造を組込んだ速度論を展開した(林)。CZ法による酸化物単結晶育成に関し,マクロモデルによる炉内輸送現象の解析及び実際のLiNbO_3単結晶育成実験を通して,育成条件(炉構造)-結晶内熱応力を含めた炉内輸送現象-結晶品質(マクロ欠陥であるクラック)との相関を明らかにした(塚田)。最後に,微小金属柱を引き伸ばしながら形成する動的凝固過程の理論モデルを考え解析を行った。さらにこれに対応する実験を行い,理論と一致する結果を得た。この結果は3次元回路形成の際に必要な導体接続の微細化に関する定量的検討を可能にするものである(中山)。これらの研究を通じ,種々の凝固プロセスにおけるミクロとマクロの両モデルの必要性を明確にし,新たなモデルを展開した。1.擬固に重要な影響を及ぼす物性値に関連して、融点直下の融体の粘性率がどのような特異挙動を示すかを測定するために、分散微粒子の光散乱を観測する装置を製作した。そして(1)常温の水の粘性率の散乱角依存性の測定、(2)常温の水とエタノールの粘性率の比較、等を繰り返し行い、装置の健全性を確かめた。この装置をさらに高温用に改造することにより、融体の粘性率も測定できることが確認された。2.超磁歪材料TbFe_2やY系酸化物超電導体で重要な包晶反応を伴う擬固機構を明かにするため、状態図が相似で透明な有機物質で、結晶成長の直接観察を行い、定性的に機構を明らかにした。3.過冷融液擬固の擬固過程を塩化ナトリューム水溶液および有機物融液を使用して直接観察し、その結果を定量的に推定できる速度論を展開した。4.チョクラルスキー法による酸化物単結晶育成時の炉内輪送現象を厳密に予測するための数学モデルを構築すると共に、これを使用した解析結果より、酸化物単結晶育成時に結晶のマクロ特性である固液界面形状に及ぼす熱物性値(粘度、表面張力)の温度依存性並びに融液・結晶内内部輻射伝熱の影響に関する知見を得た。5.ミクロハンダブリッヂの動的形成過程を観察し、ブリッヂの部分擬固がブリッヂの安定性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。擬固に関わる熱量は極く小さく、マッシイ域が推測されるなど、解析モデルを構築するための手がかりを得た。また、ブリッヂの基底から配線網へ伝わる熱の流れに関する解析法の第1フェーズ部分を完成した。6.繊維強化複合材料の熱的設計の第一段階として繊維材料の熱伝導率の測定法を検討した。主にPAN系炭素繊維について、繊維軸に直行する方向の熱伝導率測定としてレーザーフラッシュ法による推算法と測定例を示した。また、繊維自体を熱源および温度センサーとした自己加熱による熱伝導率測定法を提示した。

1.凝固に重要な影響を及ぼす融点近傍の熱物性値に関しては、まず昨年度に開発した微粒子散乱法測定装置により、凝固点近傍における水およびヘキサデカンの粘性挙動の測定を行った。水による測定では過冷却域の測定が可能であることを示した。さらに、高温融体を測定するために装置を高温用に改良した。高温融体測定の予備的実験として溶融KNO_3の測定を行った結果、この装置が高温融体の測定にも適用できることを示すことができた。2.Y系酸化物超伝導体などの包晶反応凝固機構を昨年度に引き続き実験的に明らかにして、基本的なモデルを提案した。さらに、本凝固機構にも関連する固液界面での異物質の挙動を透明物質を利用して観察し、温度勾配、溶質濃度、凝固形態と異物質の界面への捕捉条件を実験的に求め、その機構を有る程度明らかにした。3.Bi-Sn系合金の凝固実験を行い、過冷却と壁面冷却による結晶成長過程での組織と組成をEPMAによる反射電子像の撮影と線分析とにより追求した。そして、これらのミクロ組織の形成機構を融液組成および初期過冷却分布などと関連づけた動的な状態変化として明らかにした。4.平成5年度に開発したCZ酸化物単結晶育成に関する総合熱解析モデルに3次元熱応力解析モデルを付加することにより、本系に関するマクロモデルの構築を達成すると共に、これにより操作条件-固液界面形状-熱応力の関係を明らかにした。また、マクロモデルの妥当性を検討するために、LiNbO_3単結晶育成実験を行い、系内の温度分布に関するデータを採取した。5.直径数十から100μmの微小金属柱の凝固形成過程を支配する過冷却と凝固進行をハンダ球を用いた基礎実験により調べた。これにより、凝固進行をシミュレートする動的解析モデルの確立に必要な基礎データを得、更に冷却速度と金属組織の関連を見いだした。まず,凝固に関係する融体の物性測定に関連して,高温用に開発した微粒子散乱法測定装置により溶融塩KNO^3,NaNO^3の粘性挙動を測定した。その結果高温融体の融点付近では粘性率の最大値と最小値の幅が増大することを検出できた。これは液体構造の影響による可能性が大きい(長島)。次に酸化物超伝導体の結晶成長のシミュレーションとして行った有機物質の結晶成長についてミクロモデルを作り,実験結果がかなり説明できることを示した。また界面での異物質補足に関して新たな機構の提案を行った(大中)。非ファセットデンドライト成長について,過冷却場での結晶の自由成長と,壁面冷却のもとでの場の緩和を伴いながら,結晶が肥大化する凝固の過程と機構を,Bi-Sn合金融液を供試した実験により究明し,さらにミクロ組織と構造を組込んだ速度論を展開した(林)。さらに,過去2年間の研究成果を基にCZ法による酸化物単結晶育成に関し,マクロモデルによる炉内輸送現象の解析および実際のLiNbO_3単結晶育成実験を通して,育成条件(炉構造)-結晶内熱応力を含めた炉内輸送現象-結晶品質(マクロ欠陥であるクラック)との相関を明らかにした(塚田)。最後に,微小金属柱を引伸ばしながら形成する動的凝固過程の理論モデルを考え解析を行った。さらにこれに対応する実験を行い,理論と一致する結果を得た。3次元回路形成の際に必要な導体接続の微細化に関する定量的検討が可能になった(中山)。これらの研究を通じ,種々の凝固プロセスにおけるミクロとマクロの両モデルの必要性を明確にし,新たなモデルを展開した。
微生物・植物の硫黄代謝改変による有用物質生産・作物生産改善

<植物>これまでの、シロイヌナズナ及びイネにおけるチオ硫酸に対する応答についての解析結果を論文としてまとめ、Plant and Cell Physiology誌に投稿した。新たに栽培時の写真、全炭素、全窒素、全硫黄のデータを加えることを審査の課程で求められ、それらのデータ採取を行い、再投稿した。2019年4月に受理された。植物体における含硫化合物の蓄積を野生型株とSULTR1;2欠損株(1;2KO)で比較した。1;2KOのどの部位でも硫酸イオン量やグルタチオン量が減少するのに対し、種子内のグルコシノレート量は1;2KOでも維持されることを見出した(発表論文)。硫黄欠乏に応じた代謝変換を司る転写因子SLIM1がカドミウム処理時の硫酸イオン吸収の増加、ファイトケラチンの蓄積、に寄与することを明らかにし、論文を投稿した。現在修正を行っている。様々な硫黄源を与えて育成した植物について、グルコシノレート量に及ぼす影響を解析した。これまでの解析結果と合わせ、論文作製を予定している。<微生物>本研究で見出したチオ硫酸塩を利用する新規な代謝経路を発見し、その応用として16.5 g/Lのシステイン発酵生産に成功した。また、そのシステイン生産大腸菌を活用すべく新規なシステインを基質とするバクテリア由来のEgtBを発見し、2ステップでエルゴチオネインを合成することを見出した。世界で最初にグラムスケールのERGの発酵生産(2 g/L)にも成功した。また本研究でも活用したサルファーインデックスの特許化に成功し、すでに社会実装を果たした。次に、エルゴチオネインの工業生産を目指す。また、サルファーインデックス解析系を発展させるべく、システインを含むジペプチド類の検出を検討し本解析法に追加した。現在、本課題の支援も含む成果として、原著論文を投稿した段階にある。これまでの、シロイヌナズナ及びイネにおけるチオ硫酸に対する応答についての解析結果について、追加実験を行い再投稿したところ、Q1ジャーナルであるPlant and Cell Physiology誌に2019年4月に受理された。また硫黄吸収をつかさどるSultr1;2や、硫黄代謝経路遺伝子の転写因子であるSLIM1についても、硫黄代謝や重金属耐性とのかかわりについて、新たな結果が得られた。また微生物については、サルファーインデックスの特許化を果たし、エルゴチオネイン工業生産への道を示すことができた。まだ論文として投稿できていないデータについて、2019年度論文を作成して投稿する。[大腸菌・出芽酵母]大腸菌は、生細胞内の代謝変化に伴う遺伝子の発現プロファイルを経時的に解析するレポーター遺伝子アッセイシステムの開発を行った。現時点で硫黄代謝関連遺伝子24個中、22遺伝子(約91%)がレポータープラスミドとして構築が完了した。一般的な形質転換法を用いて、構築した各レポータープラスミドを野生型大腸菌BW25113に導入することで、レポーター株を構築した。出芽酵母は、ローダネーゼ活性によりチオ硫酸イオンを亜硫酸イオンに同化し、硫酸経路を介してホモシステインを合成していることを見出した。[サルファーインデックス分析]モノブロモビマンで修飾されないタイプの硫黄代謝産物についても分析対象に追加する検討実験を行い、スルホシステインやシスチンなどの重要な硫黄化合物も検出可能な分析系に拡張した。これらは、実際の生体サンプル(植物、大腸菌、酵母、シアノバクテリアなど)での定量が可能であった。また近年生体での普遍的な存在が知られるようになった多硫化型のチオール含有アミノ酸を分析標的とする検討実験を行い、そのMS/MSの最適条件と溶出時間を決定し、サルファーインデックス解析に統合した。[植物]モデル植物シロイヌナズナを用い、植物がチオ硫酸を体内に取り込むことを確認した。しかし多量にチオ硫酸を与えた場合生育が悪くなったため、硫酸ベースの水耕液に補助的にチオ硫酸を添加したところ、生育は良好となり、葉や鞘において、グルタチオンやシステインが増加することを観察した。また、硫黄欠乏条件で育てた植物に各種硫黄源を処理することで、植物が活用できる硫黄源を絞り込んだ。硫酸イオン輸送体の発現調節機構を活用し、環境中のセレン酸・クロム酸検出系を構築した。平成27年度は7月より研究を開始したが、10か月間で初年度に計画していた、大腸菌におけるレポーター遺伝子アッセイシステムの開発システム、出芽酵母におけるチオ硫酸同化経路の同定、植物におけるチオ硫酸の利用やその効果、またその他の硫黄源の利用について、明らかにすることができた。サルファーインデックス解析についても、これまでよりも多くの含硫化合物の分析をできるように改良することができた。根粒菌については未調査であるが、実験の過程でチオ硫酸入り水耕液が約4日ですべて酸化されてしまうことが分かり、還元状態で生育する水田微生物における窒素固定に対する硫黄源の影響を解析したほうが良いと考えられ、次年度の計画に含むこととした。

1;2KOのどの部位でも硫酸イオン量やグルタチオン量が減少するのに対し、種子内のグルコシノレート量は1;2KOでも維持されることを見出した(発表論文)。硫黄欠乏に応じた代謝変換を司る転写因子SLIM1がカドミウム処理時の硫酸イオン吸収の増加、ファイトケラチンの蓄積、に寄与することを明らかにし、論文を投稿した。現在修正を行っている。様々な硫黄源を与えて育成した植物について、グルコシノレート量に及ぼす影響を解析した。これまでの解析結果と合わせ、論文作製を予定している。<微生物>本研究で見出したチオ硫酸塩を利用する新規な代謝経路を発見し、その応用として16.5 g/Lのシステイン発酵生産に成功した。また、そのシステイン生産大腸菌を活用すべく新規なシステインを基質とするバクテリア由来のEgtBを発見し、2ステップでエルゴチオネインを合成することを見出した。世界で最初にグラムスケールのERGの発酵生産(2 g/L)にも成功した。また本研究でも活用したサルファーインデックスの特許化に成功し、すでに社会実装を果たした。次に、エルゴチオネインの工業生産を目指す。また、サルファーインデックス解析系を発展させるべく、システインを含むジペプチド類の検出を検討し本解析法に追加した。現在、本課題の支援も含む成果として、原著論文を投稿した段階にある。これまでの、シロイヌナズナ及びイネにおけるチオ硫酸に対する応答についての解析結果について、追加実験を行い再投稿したところ、Q1ジャーナルであるPlant and Cell Physiology誌に2019年4月に受理された。また硫黄吸収をつかさどるSultr1;2や、硫黄代謝経路遺伝子の転写因子であるSLIM1についても、硫黄代謝や重金属耐性とのかかわりについて、新たな結果が得られた。また微生物については、サルファーインデックスの特許化を果たし、エルゴチオネイン工業生産への道を示すことができた。<シロイヌナズナ>1)硫黄源を硫酸とチオ硫酸にした際の遺伝子レベルでの応答を網羅的に調べるために、マイクロアレイ解析を行った。酸化還元調節をつかさどる多くの遺伝子発現が変動していた。Cys-rich proteinをコードする複数の遺伝子の発現が上昇しており、システインの利用が進んでいると考えられた他、窒素代謝に関与する遺伝子発現も上昇していた。2)硫黄欠乏に応じた代謝変換を司る転写因子SLIM1がカドミウム処理時の硫黄動態変化に果たす役割を解析した。その結果、カドミウム処理時の硫酸イオン吸収の増加、ファイトケラチンの蓄積、にもSLIM1が寄与することが分かった。3)平成28年度に選抜した植物が活用できる硫黄源について、これらを植物体に処理した時の植物の成育を比較し、サルファーインデックス解析、硫酸イオン量の測定、硫黄同化系酵素の遺伝子発現解析、を行った。<イネ>シロイヌナズナではチオ硫酸による栽培で少しバイオマスの減少が観察されたが、イネでは硫酸と同様に良好な生育が観察された。
ホスラクトマイシン類の効率的な合成法の確立と医薬品開発につながる誘導体の合成

ホスラクトマイシン類は高選択的にプロテインホスファターゼ2A(PP2A)を阻害し,一方では抗腫瘍活性や抗菌活性を示すため,次世代の医薬品開発のリード化合物として大いに期待されている。平成20年度の研究ではホスラクトマイシン類のうち,6員環部分にn-C_7H_<15>CO_2基を有するPLMI-jの合成を行った。まず,前年度開発した方法を用いて右側末端(C12,13)にアセチレン基をもつC1-C13中間体を合成した。つぎに,右側部分に相当する6員環パート3-ICH=CH-c-C_6H_<10>-OCOC_7H_<15>をキニン酸から出発して合成した。この方法はDiels-Alder反応を用いる従来方よりステップが短かく,かつ合成した6員環パートの対掌体過剰率は100% eeでり,従来法より優れた合成法であると言える。つぎに,薗頭反応を用いて両パートをカップリングさせた。左側のラクトン環を構築し,シリル基をすべて外してトリオールにし,エンイン部分をZn-Cuを用いて還元してシス,シス-ジエンをもつ中間体にに変換した。PLMI-jに必要な窒素原子をHN(COOCH_2CH=CH_2)_2を用いる光延反応を使って導入した。その後,C9-OHのPMB保護基を外して,そこにリン酸基(PO(OCH_2CH=CH_2)_2))を導入した。最後のステップはPd触媒と還元剤を用いる脱保護であるが,簡単な基質を使って最適条件を探索した。その結果,Pd触媒としてはPdCl_2(PPh_3)_2よりもPd(PPh_3)_4が優れ,還元剤としてn-Bu_3SnHよりもHCO_2H/RNH_2を用いる方が後処理が容易であった。こうして見つけた反応条件を実際の化合物に適応し,PLMI-jを収率よく得た。本研究により,6員環部分にエステル基をもつホスラクトマイシン類の合成法が確立したと言える。今後,n-C_7H_<15>CO_2基以外のRCO_2基をもつホスラクトマイシン類をいくつか合成する。また,本法の特長を明らかにしていく。ホスラクトマイシン類は高選択的にプロテインホスファターゼ2A(PP2A)を阻害し,一方では抗腫瘍活性や抗菌活性を示し,次世代の医薬品開発のリード化合物として大いに期待されている。最近,我々は右側の6員環上にエステル置換基をもたないphoslactomycin Bの合成に世界に先駆けて成功し,ホスラクトマイシン系医薬品開発の素地が出来上がった。しかし,38ステップを要するため,更なる合成法の改良が必要である。そこで,本研究では(1)合成法の改良・短縮化,(2)6員環上にエステル置換基をもつタイプのphoslactomycin類の合成研究を行った。まず,前者に関しては,β,γ-不飽和エステル不斉ジオール化とラクトン化を組み合わせて,β-OH-ラクトンを合成した。OH基を官能基変換し,アセチレンを導入した。これに,ビニル基(CH_2=CHMgBr)をキレーションコントロール下で反応させて,分子の左側にビニル基を,右側にアセチレン基をもつキー中間体に誘導した。ビニル基はラクトン環構築の手がかりであり,アセチレン基にシクロヘキシルビニル基を連結して分子全体を構築できる。さらにラクトン環を構築した"進んだ中間体"の構築を行った。その際,アセチレンケトンの不斉還元反応を行い,キラルなプロパルギルアルコール・ユニットを立体選択的かつ短行程で構築する方法を確立した。次に,エステルエノレートの分子内アルキル化反応を使って6員環上にエステル置換基をもつ中間体を立体選択的に構築した。

最後のステップはPd触媒と還元剤を用いる脱保護であるが,簡単な基質を使って最適条件を探索した。その結果,Pd触媒としてはPdCl_2(PPh_3)_2よりもPd(PPh_3)_4が優れ,還元剤としてn-Bu_3SnHよりもHCO_2H/RNH_2を用いる方が後処理が容易であった。こうして見つけた反応条件を実際の化合物に適応し,PLMI-jを収率よく得た。本研究により,6員環部分にエステル基をもつホスラクトマイシン類の合成法が確立したと言える。今後,n-C_7H_<15>CO_2基以外のRCO_2基をもつホスラクトマイシン類をいくつか合成する。また,本法の特長を明らかにしていく。
近代庭園の空間的特質にみられる煎茶的要素に関する研究

京都を中心に、関東地方のほか愛知、福井、石川、兵庫、広島、大分で遺構および文献調査を行い、各地における近代庭園の意匠的特徴と、そこで行われた文化的行為における庭園の役割について考察し、近代庭園の空間的特質と煎茶文化とのかかわりを解明した。また、明治、大正期に発刊された庭園案内書の類を解読し、近代庭園の空間的特質と庭園を構成している素材の特徴を明らかにした。とくに東山大茶会の会場となった京都の庭園および建築については、その遺構調査を行い、また新たな文献の発掘によって、その空間的特質を明らかにした。幕末から昭和初期に行われた煎茶会の記録(煎茶図録)から、その庭園と建築の意匠的特質と庭園を構成する素材を解明し、煎茶会の場の空間的特質について考察した。以上から、近代に営まれた庭園を対象として、そこで行われた様々な文化的行為、特に煎茶文化にかかわる行為において、庭園がどのような機能を果たしていたかを考察し、近代庭園の意匠に反映された煎茶文化の影響を解明した。煎茶会が行われた場は、人間の自然な感情の発露の場としての明るく開かれた雰囲気を志向するものであったが、これは、明治以降の庭園にみられる、新たな時代の求めの中で生まれた自然の表現に通じるものがあった。本研究から、日本の近代庭園を庭園史の中に正統的に位置づけ評価するための新たな知見を得ることができた。なお、今回の研究で収集した資料と各地における近代庭園の調査結果については、今後の研究に資するためにデータベース化し保存している。(1)東山大茶会の会場となった庭園について、関連史料から所在地と遺構の現存状況を把握するとともに、その空間的特質を逐一写真で記録した。そのうち、松風邸・清水寺境内・青蓮院・無隣庵の4件については資料収集と分析および聞き取りによる詳細な調査を実施した。さらに既存の図面と現状との比較検討をもとに、東山大茶会当時の利用方法についてそれぞれ実地踏査を行い、茶会の復元的考察を行った。また新たに発見された「東山大茶会記」についても複写および翻刻をするとともにデータベース化を行った。存在が確認されていた「洛陶会茶会記」と比較考察を試みることによって、東山大茶会の実態を知り得る可能性が高まった。(2)幕末から昭和初期にかけて、全国で行われた煎茶会の実態を知るための史料として各種煎茶図録、茶書の所在確認および収集あるいは複写を行った。所在が確認された約98種類の煎茶図録、茶書のうち、本年度は18種を収集、37種について複写を行った。また、その他煎茶文化に関する刊行物及び資料を収集した。煎茶図録の存在等から判断して、煎茶文化が比較的深く浸透していたと考えられる地域について、近代庭園の空間的特徴を把握するため、いくつかの地域を定めて実地調査を行い、資料収集及び写真撮影を行った。本年度は京都に残る植治(小川治兵衛)の作庭になる近代庭園のほか、神奈川県、愛知県、長野県、広島県の庭園について調査を実施し、その結果をもとに研究会において考察した。昨年度に続いて東山茶会の会場となった京都の庭園および建築の遺構調査を行い、また新たな文献の発掘によって、その空間的特質を明らかにした。京都を中心とした昨年度の遺構調査を継続するとともに、本年度はさらに関東地方のほか愛知、福井、石川、兵庫、大分で調査を行い、遺構と文献から、各地における近代庭園の意匠的特徴と、そこで行われた文化的行為における庭園の役割について考察し、近代庭園の空間的特質と煎茶文化とのかかわりを解明する手がかりとした。以上の遺構調査および文献調査から、近代庭園の空間的特質と素材の特徴について考察した。

幕末から昭和初期に行われた煎茶会の記録(煎茶図録)から、その庭園と建築の意匠的特質と庭園を構成する素材を解明し、煎茶会の場の空間的特質について考察した。以上から、近代に営まれた庭園を対象として、そこで行われた様々な文化的行為、特に煎茶文化にかかわる行為において、庭園がどのような機能を果たしていたかを考察し、近代庭園の意匠に反映された煎茶文化の影響を解明した。煎茶会が行われた場は、人間の自然な感情の発露の場としての明るく開かれた雰囲気を志向するものであったが、これは、明治以降の庭園に現れる、新たな時代の求めの中で生まれた自然の表現に通じるものがあった。本研究から、日本の近代庭園を庭園史の中に正統的に位置づけ評価するための新たな知見を得ることができた。なお、今回の研究で収集した資料と各地における近代庭園の調査結果についてはデータベース化を行った。
中性子信号を用いたレプトンCPおよびニュートリノ質量階層性研究への応用

本研究では、スーパーカミオカンデ(SK)の次期計画であるSK-Gdにおいて、T2K長基線ニュートリノ振動実験などニュートリノ振動測定に対する物理的インパクトを研究する。SK-Gdでは硫酸ガドリニウム(Gd)をSK内の純水に0.2%溶解することにより、ニュートリノ相互作用による反跳中性子を高効率で識別することが可能となり、特にニュートリノと反ニュートリノ反応を識別する能力が著しく向上する。研究ではまずSK-Gdのモンテカルロシミュレーター、および、反跳中性子信号の検出アルゴリズム開発を行った。シミュレータにはSK実験のものをベースに、GEANT4での中性子ーガドリニウム反応ライブラリを取り込み改良した。検出アルゴリズムはニューラルネットを用いた機械学習法により検出効率の最適化を行い、その結果、およそ80%の高検出効率、約2%のバックグラウンド率を達成した。また、ガドリニウム溶解による水質変化に対する水チェレンコフ検出器の性能への影響も、実際のガドリニウム水での光透過率測定データを用い、ガドリニウム有り/無しによる検出器性能を比較し、大きな影響がないことを確認した。これらの研究を元に、T2K実験を仮定したニュートリノビームシミュレーションを行い、実際に中性子検出によるニュートリノ・反ニュートリノ識別が有効であることを検証した。残念ながら、T2Kではビーム中でのニュートリノおよび反ニュートリノの割合の測定が非常に精度よく測定されているおり、ガドリニウムによる反ニュートリノ識別によるニュートリノ振動測定への大きな向上は見られなかったが、今後は同じエネルギー領域にある大気ニュートリノなどにもこの研究課題で開発された反ニュートリノ識別手法を応用する予定である。本研究では、スーパーカミオカンデ(SK)の次期計画であるSK-Gdにおいて、T2K長基線ニュートリノ振動実験、および、大気ニュートリノ測定に対する物理的インパクトを研究する。SK-Gdでは硫酸ガドリニウム(Gd)をSK内の純水に0.2%溶解することにより、ニュートリノ相互作用による反跳中性子を高効率で識別することが可能となり、特にニュートリノと反ニュートリノ反応を識別する能力が向上すると期待される。本研究では1.モンテカルロシミュレーションを用いた詳細な中性子検出効率、および、反ニュートリノ識別能力の評価、2.ガドリニウム水による水の透過率低下、さらに、検出器性能への影響を測定する装置の開発、3.ニュートリノ・反ニュートリノ識別によるニュートリノ振動測定、特にCP非対称性や質量階層性への感度向上に対する評価、を行うことを計画している。これらのうち初年度の研究実績は、主に1.のSK-Gdのモンテカルロシミュレーター、および、反跳中性子信号の検出アルゴリズム開発について行い、光電子増倍菅のヒット時間と数によるシンプルなアルゴリズムを用いて評価した。そしてガドリニウム吸収によるガンマ線信号の検出効率はおよそ85%、さらにバックグラウンド率が5%であることを評価した。検出効率はニューラルネットなどの高度な識別アルゴリズムを使用すればさらなる向上は可能であると考える。今後はT2K実験でのシミュレーションに適用し、中性子識別による効果を検証する予定である。そして3.における反ニュートリノ識別の研究に応用していきたいと考える。2.については現時点で未達成である。申請研究項目の1つであるチェレンコフイメージング性能測定装置の開発が遅れている。この装置を開発にあたっては、装置の簡単な光学シミュレーション、チェレンコフイメージを作り出すDLPチップの制御などが必要だが、今年度はSK-Gdシミュレータの開発に忙しく、その辺りの研究開発が進んでいない。また性能測定装置の開発には、装置の光学系を設計する業者の選定も進めなければいけないが、それについてもまだ業者を見つけることができていない。本研究では、スーパーカミオカンデ(SK)の次期計画であるSK-Gdにおいて、T2K実験やSK実験などにおけるニュートリノ測定に対する物理的インパクトを研究する。本研究では1.モンテカルロシミュレーションを用いた詳細な中性子検出効率、および、反ニュートリノ識別能力の評価、2.ガドリニウム水による水の透過率低下、さらに、検出器性能への影響の評価、3.ニュートリノ・反ニュートリノ識別によるT2KおよびSK実験におけるニュートリノ振動測定に対するインパクトの研究、を行うことを計画している。これらのうち平成29年度の研究実績は、2の「ガドリニウム溶解による水質変化による検出器性能への影響」、および、3の「ニュートリノ振動測定へのインパクト」について研究を行った。2の項目において、実際に試験タンクで測定されたガドリニウム水の水質データを用いてニュートリノ事象のシミュレーションを生成および事象再構成アルゴリズムを適用し、その性能を評価した結果、一部では性能の低下は見られるものの、ほとんどの部分でガドリニウム水と純水では検出器性能に違いは見られなかった。3においてはまだ途中ではあるが、ニュートリノ事象シミュレーションでガドリニウムによる中性子識別機能を組み込み、T2K実験でのニュートリノ事象での反ニュートリノ識別されたデータサンプルを用いてニュートリノ振動解析を行いつつある。これらの成果は学会などで発表された。前述の「研究実績の概要」で述べたように、この研究項目としてあげた3項目を着実に遂行しつつある。また、国内学会や国際会議などでの発表も期待以上に多く発表されており、、研究計画は計画以上に進展していると言って良い。しかしながら、研究の段階で見られたガドリニウム水でのニュートリノ事象再構成アルゴリズムで完全に対応されていない問題もあり、「(2)おおむね順調に進展している」と判断した。