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植物の運動と「記憶」に関与する化学物質

(1)合成プローブを用いた就眠運動の生物有機化学我々は、覚醒物質レスペデジン酸カリウムを基盤として蛍光プローブ化合物を開発し、活性物質の標的細胞が運動に際して膨潤・収縮する運動細胞であることを明らかにした。また、その結合は非ラベル体の共存下では完全に阻害され、活性物質の運動細胞への結合は構造特異的であることも示した。この知見を基に光親和性プローブを開発した。我々は、光親和性基と活性部位が空間的に近接し、高い結合活性を期待できる2位修飾型プローブを合成した。運動細胞を含むカワラケツメイの葉枕部位を実体顕微鏡下で切断、これをホモジナイズし、超遠心分離によって膜画分を集め、光ラベル化実験に付すことで、活性物質結合タンパク質と見られるバンドを検出した。就眠運動に関与する活性物質は、植物属特異的な生物活性を示し、植物属ごとに異なる受容体の存在が予想された。我々は、国内で複数の同族植物が入手可能なAlbizza属に属するネムノキの覚醒物質cis-p-coumaroylagmatineを基盤とした蛍光プロープ化合物を開発した。この蛍光プローブはネムノキ、及びこれと同族のAlbizzia属植物には結合するが、他属植物の運動細胞には全く結合せず、マメ科植物の運動細胞には、属内で共通の受容体が関与することが強く示唆された。(2)ハエトリソウの記憶現象に関与する化学物質食虫植物ハエトリソウの補虫運動に見られる記憶現象に、化学物質が関与していることを発見し、活性物質の精製を検討した。活性物質の精製には、化学修飾ポリビニルアルコール系充填剤AsahipakODPを用いたHPLCを用いた。ハエトリソウ中には高分子量と低分子量(現在数十μg)の2種の活性物質が含まれ、このうち低分子量の物が活性本体と考えられた。高分子量画分の主成分はデオキシ糖を含む酸性多糖類であると推定された。(1)ハエトリソウの運動と「記憶」に関与する化学物質本年度の研究において我々は、クローン化ハエトリソウを用いた生物検定試験法の確立に成功した。本検定法に基づき、限外濾過、ゲル濾過クロマトグラフィーなどを用いて分離を行った結果、この化学物質は分子量数千程度の化合物であると推定された。また同時に、ハエトリソウ中には、さらに分子量が小さく活性の弱い化合物も含まれることが明らかになった。この化合物に関しては、ゲル濾過クロマトグラフィー、逆層HPLC等を用いて、活性を失うことなく精製が可能であった。(2)就眠運動に関する生物有機化学的研究活性物質受容体の存在を証明するには、生物活性を示さない誘導体が運動細胞に結合しないことを示さなければならない。我々は、覚醒活性を示さない非活性型化合物を元に、「非活性型蛍光プローブ」を合成し、非活性型蛍光プローブは、植物組織には全く結合しないことを明らかにした。この結果は、運動細胞に存在する覚醒物質の受容体は、覚醒物質の構造を精密に認識していることを示している。また、覚醒物質型蛍光プローブは植物種特異的な結合活性を示し、各植物は各々の活性物質に対応する特異的受容体を持つことが示唆された。さらに我々は、就眠運動を利用した環境調和型除草剤の開発を目指して研究を行い、ダイズ畑に生育するマメ科難防除雑草アメリカツノクサネムの覚醒活性物質を同定した。
錯形成とイオン会合を駆動力とする高機能性分離・濃縮剤の開発と環境試料分析への応用

(1)キレート形成を原理とする水中の微量金属の前濃縮定量用吸着剤として、アミノプロピル化したシリカゲルの表面にキサンツレン酸をフェニルアゾ基を介して結合させたものを合成した。この吸着剤は、従来のものに比べ、吸着容量(約50μmol/g)が大きく、多くの遷移金属イオンの前濃縮分離剤として優れた性能を持つことがわかった。海水または河川水中の微量重金属を主成分である、Na、K、Ca、Mgなどから分離濃縮できた。富山湾の日本海固有水、能登半島の沿岸海水、富山市内の河川水などといった環境水試料の微量金属の前濃縮(100倍)に吸着剤を応用し、良好な結果を得た。(2)水中のヒ素をヒモリブデン酸イオンとした後、テトラフェニルホスホニウムイオンとの会合体としてメンブランフィルター(MF)に補集し、これを水酸化テトラメチルアンモニウム溶液に溶解し、GFAAS定量することによってμg/Lレベルのヒ素の定量ができた。MFを酸や有機溶媒でなく、アルカリ溶液で溶解することができた。(3)錯体の生成とイオン会合をその測定原理とした、排水中のポリエチレンオキシド型の非イオン界面活性剤の迅速かつ高感度なイオン対抽出吸光光度定量法を開発した。すなわち、K^+イオン存在下において、非イオン界面活性剤を錯陽イオンとし、対イオンのテトラブロモフェノールフタレインエチルエステル(TBPE)陰イオンとのイオン会合体としてトルエンに抽出し、その吸光度を測定する。(4)色彩色差計を使用する迅速な簡易分析法の開発の検討も行った。Fe^<2+>、CN^-、PO^<3->_4等を有色化合物に変換した後、対イオンとのイオン会合体としてMF上に集め、ポータブル型の色彩色差計でL^*a^*b^*表色系におけるその色相、明度、彩度を測定した。これらの数値から計算した色差ΔE^*abと濃度との間にやや湾曲した検量線が成り立つ。この方法は簡便・迅速かつ高感度・高精度であり、現場分析に利用できることが明らかになった。しかも有機溶媒を使用しない利点がある。キレート形成を原理とする水中の微量金属の前濃縮定量用吸着剤として、アミノプロピル化したシリカゲルの表面に8-キノリノールまたはキサンツレン酸を結合されたものを合成した。この合成にあたり、ペプチド結合の生成試薬であるN-エトキシカルボニル-2-エトキシ-1,2-ジヒドロキノリン(EEDQ)を用いた。8-キノリノールはフェニルアゾ基を介してシリカゲルに結合した。キサンツレン酸の場合は、同様にフェニルアゾ基を介してシリカゲルに結合したものと、キサンツレン酸のカルボキシル基とシリカゲル上のアミノプロピル基を利用して、これを結合させたものを合成した。これらの吸着剤について、吸着容量、各種金属イオンの吸着挙動、濃縮倍率、回収率などの諸条件を検討した結果、特にフェニルアゾ基を介してキサンツレン酸を結合された吸着剤は、8-キノリノール結合型シリカゲルに比べ、約2倍の吸着容量(約50mumol/g)を持ち、多くの遷移金属イオンの前濃縮分離剤として優れた性能を持つことがわかった。

pHを45の範囲に調節することによって、海水または河川水中の微量のCu、Ni、Cd、Co、Pb、V、Znなどを主成分である、Na、K、Ca、Mgなどから分離濃縮できる。富山湾の深層水、能登半島の沿岸海水、富山市内の河川水などといった環境水中の微量金属の前濃縮(100倍)定量に、この吸着剤を応用したところ、良好な結果を得た。吸着剤やメンブランフィルター上に、錯形成やイオン会合を利用した目的成分を着色した形で熱め、色彩色差計で、その色相、明度、彩度を測定すれば、濃度に関する情報を得ることができることを確認した。しかも、色彩色差計はポ-タブルであるので、これを用いれば採水現場でも迅速に分析できる可能性がある。キレート形成を原理とする水中の微量金属の前濃縮定量用吸着剤として、アミノプロピル化したシリカゲルの表面にキサンツレン酸をフェニルアゾ基を介して結合させたものを合成した。この吸着剤は、8-キノリノール結合型シリカゲルに比べ、約2倍の吸着容量(約50μmol/g)を持ち、多くの遷移金属イオンの前濃縮分離剤として優れた性能を持つことがわかった。pHを4〓の範囲に調節することによって、海水または河川水中の微量のCu、Ni、Cd、Co、Pb、V、Znなどを主成分である、Na、K、Ca、Mgなどから分離濃縮できた。富山湾の日本海固有水、能登半島の沿岸海水、富山市内の河川水などといった環境水試料の微量金属の前濃縮(100倍)に吸着剤を応用し、ICP-AESまたはGFAASによって測定したところ、Cu、Ni、Vなどは、μg/LレベルさらにCdは、数十ng/Lレベルといった濃度で存在することが明らかになった。また、水中のヒ素をヒモリブデン酸イオンとした後、テトラフェニルホスホニウムイオンとの会合体としてメンブランフィルター(MF)に捕集し、これを水酸化テトラメチルアンモニウム溶液に溶解し、GFAAS定量することによってμg/Lレベルのヒ素の定量ができた。さらに、錯体の生成とイオン会合をその測定原理とした、排水中のポリエチレンオキシド型の非イオン界面活性剤の迅速かつ高感度なイオン対抽出吸光光度定量法を開発した。一方、色彩色差計を使用する迅速な簡易分析法の開発の検討も行った。μg/LレベルのFe(II)、シアン化物イオン、オルトリン酸イオン等を有色化合物に変換した後、対イオンを加えてイオン会合体としてMF上に集め、ポータブル型の色彩色差計で、L^*a^*b^*表色系におけるその色相、明度、彩度を直接測定した。これらの数値から計算した色差と濃度との間にやや湾曲した検量線が成り立つ。この方法は簡便・迅速かつ高感度であり、現場分析に利用できる。しかも有機溶媒を必要としない利点がある。
離散可積分系の半無限格子解を用いた双直交多項式系の構造研究と工学への応用

本研究では,離散可積分系の半無限格子解を用いた(双)直交多項式および連分数展開の構造研究と工学への応用を目標としている.この目標を実現するために,離散可積分系と直交多項式について3項間漸化式を有する双直交関数系の理論と戸田型の離散方程式との関係を中心に議論した.以下,得られた結果を挙げる.・一般化固有値問題に関連したR1型およびR2型離散可積分系に関する研究R1型およびR2型離散可積分系の双線形方程式に対する考察を深めることにより,不等間隔離散戸田方程式や相対論的離散戸田方程式を含む「戸田型格子」との直接的な関係が明らかになり,それら方程式の間をつなぐベックルンド変換を見いだした。・補間有理関数に付随した離散可積分系に関する研究Frobenius-Stickelbergerらによる先駆的な補間有理関数に対する研究と,その後のThieleらによるPade近似の理論に付随している離散可積分系との関係を明らかにした.また,この離散系の双線形方程式を調べることにより,離散KP方程式と2次元離散戸田方程式との関係も明らかになった.さらに,Lotka-Volterra方程式の一般化とイプシロンアルゴリズムに表れる漸化式の一般化も見いだすことに成功し,それら全てに対し,半無限格子上の行列式解を与えた.・不等間隔離散戸田方程式に関する研究R1およびR2型格子の研究において見いだされた双線形方程式を調べることにより,不等間隔戸田方程式に対しても新しい知見を得ることができた.ここでは,離散KP方程式および2次元離散戸田方程式のダルブー変換を考えることで不等間隔戸田方程式のダルブー変換を自然に導くことができるという結果が得られた.本研究では,離散可積分系の半無限格子解を用いた(双)直交多項式および連分数展開の構造研究と工学への応用を目標としている.この目標を実現するために,離散可積分系と直交多項式について3項間漸化式を有する双直交関数系の理論と戸田型の離散方程式との関係を中心に議論した.以下,得られた結果を挙げる.・一般化固有値問題に関連したR1型およびR2型離散可積分系に関する研究R1型およびR2型離散可積分系の双線形方程式に対する考察を深めることにより,不等間隔離散戸田方程式や相対論的離散戸田方程式を含む「戸田型格子」との直接的な関係が明らかになり,それら方程式の間をつなぐベックルンド変換を見いだした。・補間有理関数に付随した離散可積分系に関する研究Frobenius-Stickelbergerらによる先駆的な補間有理関数に対する研究と,その後のThieleらによるPade近似の理論に付随している離散可積分系との関係を明らかにした.また,この離散系の双線形方程式を調べることにより,離散KP方程式と2次元離散戸田方程式との関係も明らかになった.さらに,Lotka-Volterra方程式の一般化とイプシロンアルゴリズムに表れる漸化式の一般化も見いだすことに成功し,それら全てに対し,半無限格子上の行列式解を与えた.・不等間隔離散戸田方程式に関する研究R1およびR2型格子の研究において見いだされた双線形方程式を調べることにより,不等間隔戸田方程式に対しても新しい知見を得ることができた.ここでは,離散KP方程式および2次元離散戸田方程式のダルブー変換を考えることで不等間隔戸田方程式のダルブー変換を自然に導くことができるという結果が得られた.本研究では、従来の直交多項式および連分数展開の理論の拡張を目指している。この目標を実現するために、本年度は、研究計画に従い、離散可積分系と直交多項式について個別的に調べ、データを蓄積していった。ここではそのいくつかの例を挙げる。1.一般化固有値問題に関連したR1型格子とR2型格子一般化固有値問題に関連して導かれたR1型格子とR2型格子に対し、そのスペクトル変形と行列式構造にについて考察した。特にR1型格子に関しては、相対論的戸田格子方程式との直接的な対応関係について双線型方程式のレベルで議論し、R1型格子の特殊化として離散相対論的戸田格子方程式が得られることを明らかにした。同様な議論をR2型格子に対しても可能なことも確認した。2.離散化された戸田格子系列と離散ハングリーロトカボルテラ方程式離散化された戸国格子系列と直交多項式の関係について、特に「d直交性」と呼ばれるクラスの直交多項式系に対して議論した。この場合は、離散化された戸田格子系列に対する佐藤理論的アプローチを取ることにより、隣接関係式や行列式解、Lax形式などの議論を行った。3.不等間隔ロトカボルテラ方程式離散可積分系の工学への応用として、固有値計算法に対する考察を行った。ここでは、原点シフト付のqdアルゴリズム(qdsアルゴリズム)のシフトパラメータと不等間隔ロトカボルテラ方程式(ndlv方程式)の差分間隔パラメータの間に成り立つ変換式を見出した。このことは、qdsアルゴリズムで得られる高速かつ高精度な固有値計算が、ndlv方程式を用いても可能なことを示しており、さらに高速かつ高精度なアルゴリズム開発を来年度以降も試みる予定である。本研究では,従来の直交多項式および連分数展開の理論の拡張を目指している.この目標を実現するために,本年度は,研究計画に従い,離散可積分系と直交多項式について,3項間漸化式を有する双直交関数系の一般的な理論展開に踏み込んで議論した.ここではそのいくつかの例を挙げる.1.一般化固有値問題に関連したR2型格子一般化固有値問題に付随した離散可積分系といして,昨年はR1型格子について双線形構造について解析したが,本年度は,その一般化であるR2型格子について着目し,考察した.ここでは,そのスペクトル変形と行列式構造について,双線形形式を用いて議論した.

これにより,R1型格子・相対論的戸田格子方程式を含めたクラスでの直接的な対応関係が明らかになった.パデ近似の一種であるThiele補間を考える際に表れる多項式について,離散可積分系の観点から考察を深めた.このThiele多項式も3項間漸化式を満たすことが知られているが,この多項式に対するスペクトル変形を与えることで,新しい離散可積分系の導出に成功した.この離散系は,前述のR2型格子とも関係が深く,固有値問題におけるロトカボルテラ方程式に相当する離散系であす.この離散系を用いた一般化固有値問題の解法への糸口となるはずである.3.不等間隔ロトカボルテラ方程式離散可積分系の工学への応用として,固有値計算法に対する考察を深めた.既に,原点シフト付のqdアルゴリズムと不等間隔ロトカボルテラ方程式の間に成り立つ変換式を見出しているが,これを用い,直交多項式をモーメントするより直交多項式系を考えることで,原点シフト付きqdアルゴリズムに対する新しい行列式を与えることに成功した.本研究では,従来の直交多項式および連分数展開の理論の拡張を目指している.この目標を実現するために,本年度は,昨年までに得られた結果を下に,離散可積分系と直交多項式について3項間漸化式を有する双直交関数系の理論と戸田型の離散方程式との関係を中心に議論した.ここではそのいくつかの例を挙げる.・一般化固有値問題に関連したR1型およびR2型離散可積分系に関する研究ここでは,昨年得られたR2型離散可積分系の双線形方程式に対する考察を深めることにより,不等間隔離散戸田方程式や相対論的離散戸田方程式を含む「戸田型格子」との直接的な関係が明らかになり,それら方程式の間をつなぐベックルンド変換を見いだした。・補間有理関数に付随した離散可積分系に関する研究Frobenius-Stickelbergerらによる先駆的な補間有理関数に対する研究と,その後のThileらによるPade近似の理論に付随している離散可積分系を明らかにし,昨年度までに得られていた予備的結果を発展させた.また,この離散系の双線形方程式を調べることにより,離散KP方程式と2次元離散戸田方程式との関係も明らかになった.さらに,Lotka-Volterra方程式の一般化とイプシロンアルゴリズムに表れる漸化式の一般化も見いだすことに成功し,それら全てに対し,半無限格子上の行列式解を与えた.・不等間隔離散戸田方程式に関する研究R1およびR2型格子の研究において見いだされた双線形方程式を調べることにより,不等間隔戸田方程式に対しても新しい知見を得ることができた.ここでは,離散KP方程式および2次元離散戸田方程式のダルブー変換を考えることで不等間隔戸田方程式のダルブー変換を自然に導くことができるという結果が得られた.
木造接合部の性能評価と高性能化に関する基礎研究

本研究は,木質構造接合部において困難とされている,剛性,耐力,変形能力の全てに優れた特性を発揮する、木材に挿入接着した厚肉パイプと金属添板間の高力ボルト接合により,施工と解体が容易で高い強度効率を持ち,大地震時にはパイプと添板間の摩擦によるエネルギー吸収が可能な木質構造接合法...(1)や,より安価な国産製材を用いた鋼木複合断面構造を構成する鋼木間一体化接合方法としてトルシア形高力ボルトを用いた鋼木間の接合法...(2)の開発を目的としている。上記目的に対して本年度は以下の通り研究を実施した。(1)昨年度までに得られた知見を基に,金属板を木材に挟み込み接着厚肉パイプとボルト接合した接合部や,梁部材小口面と柱部材にT型金物をラグスクリュー等で固定し,T型金物同士を金属添板を用いて摩擦接合する接合部といった,より施工性が高く,高性能な新たな接合方法を提案した。またこれらの接合方法を用いた試験体に対し,接合部の曲げ要素実験を行い、接合部のモーメント-回転角関係を得て,安定した剛塑性に近い復元力特性と高い靭性能を実現できることを確認した。(2)提案一体化接合部の経時によるせん断特性の変化を把握するために,昨年開始したクリープ実験を継続して行なうとともに,昨年製作しておいた梁部材や軸力材の構造特性の経時変化評価実験を行なった。この結果、試験体作成から一年経過するとボルト張力や一体化接合部のせん断剛性の低下が観察された。このため一体化接合部のせん断特性の経時劣化を防止する案として、木材繊維方向への支圧による一体化接合方法を3通り考案し、せん断特性評価実験を行なった。この結果試験体作成から数日後の試験においてはこれまでの一体化接合方法と同程度のせん断性能を有することが分かった。この一体化接合方法の経時によるせん断特性の変化は今後観察する必要がある。本研究の目的は,木質構造接合部において困難とされている,剛性,耐力,変形能力の全てに優れた特性を発揮する(1)木材に挿入接着した厚肉パイプと金属添板間の高力ボルト接合により,施工と解体が容易で高い強度効率を持ち,大地震時にはパイプと添板間の摩擦によるエネルギー吸収が可能な木質構造接合法および(2)引張ボルトとしてCu-Al-Mn超弾性合金を用い,高いエネルギー吸収・変形回復能力を有する接合法の開発とする。一方で,より安価な国産製材を用いた鋼木複合断面構造を構成する鋼木間一体化接合方法として(3)トルシア形高力ボルトを用いた鋼木間の接合法の開発も目的とする。上記目的に対して以下の通り研究を実施した。(1)(1)パイプ-添板間の摩擦接合を実現するために,厚肉パイプ-金属添板間の摩擦試験を実施し,すべり係数に関する基礎資料を整備した。(2)パイプ挿入箇所の単一要素について準静的引張試験を行い,接合部の荷重-変形関係を明らかにし,接合部設計の際に有効となる基礎資料を整備した。(3)提案接合部の曲げ要素実験を行い、接合部のモーメント-回転角関係を得て,安定した剛塑性に近い復元力特性と高い靭性能を実現できることを確認した。(2)(4)これまでに径が8mmまで良好な超弾性効果が得られている超弾性合金について,直径15mmと30mmの棒材を試作し,準静的漸増引張実験および動的引張り実験を行なった。両者とも良好なエネルギー吸収性能・変形回復性能を有することが判明し,構造材料としての実現化に前進した。(3)(5)鋼木複合断面軸力材の圧縮耐力試験を行い,崩壊挙動および圧縮耐力に関する知見を得た。(6)鋼木複合断面梁の曲げ実験を行い,部材の剛性・耐力・破壊性状を調査した。また同部材を解析的に評価し,実験結果を良い精度で予測することができた。(7)一体化接合部の経年による影響を測定するために,クリープ実験を開始した。

このため一体化接合部のせん断特性の経時劣化を防止する案として、木材繊維方向への支圧による一体化接合方法を3通り考案し、せん断特性評価実験を行なった。この結果試験体作成から数日後の試験においてはこれまでの一体化接合方法と同程度のせん断性能を有することが分かった。この一体化接合方法の経時によるせん断特性の変化は今後観察する必要がある。
高性能アミノ酸樹脂を用いる炭酸ウラニルの捕集と同位体分離濃縮に関する研究

1.高性能アミノ酸樹脂の開発と合成樹脂の物性ペプチド固相合成法に準じ,アミノメチル及びクロロメチル化ポリスチレン樹脂を基体に,各種保護アミノ酸と擬アミノ酸を縮合導入したアミノ酸樹脂を30種合成した.アミノ酸導入量は約23.7mmol/g-樹脂(導入率73100%)で疎水性アミノ酸ほど高導入率となったが,乾燥,湿潤時比重,含水率,IR,イオン交換容量の測定により,合成樹脂の物性を評価した.また,樹脂の酸,アルカリ浸漬,酸洗浄効果,再使用性を検討し,開発樹脂は耐久性を有する高性能樹脂であることを明かにした.2.ウラン平衡吸着量と選択吸着機能ウラン平衡吸着量はArg-,β-Ala-AMR樹脂では1gU/g-樹脂以上となり,樹脂の高性能化をほぼ達成した.また,吸着性に及ぼす各ウラニル塩の序列は,硝酸<臭素<酢酸<塩素<硫酸≪炭酸となり,炭酸種に極めて大きな吸着活性を認めた.プロトン付加した残基アミノ基が吸着の駆動力となるが,吸着等温式の解析,トリウムや重金属混合系からのマクロ分離,海水マトリックスからのウラン回収により,その選択吸着機能を確認した.今後,繊維状吸着剤への発展が望まれる.3.ウラン同位体の分離濃縮挙動樹脂接触による天然ウランの同位体分離濃縮挙動をバッチ法により追跡した.α線測定により各樹脂の^<234>U/^<238>U分離係数を決定したが,アミド結合型よりエステル結合型樹脂の濃縮効果が大きく,樹脂内アミノ酸の酸化還元作用が濃縮加速因子となることが示唆された.担持するアミノ酸と溶液,温度条件にもよるが,溶液内酸化還元平衡に較べ330倍,錯化法の8600倍の分離係数を示す樹脂もあった.^<235>U/^<238>U分離係数は,ICP-MS法では測定誤差が大きく,有意な評価を行えなかった.この他,海水浸漬ウランを樹脂接触し同位体分離傾向を認めたが,今後,高効率の多段接触分離システムへの適用が待たれる.1.高性能アミノ酸樹脂の開発と合成樹脂の物性ペプチド固相合成法に準じ,アミノメチル及びクロロメチル化ポリスチレン樹脂を基体に,各種保護アミノ酸と擬アミノ酸を縮合導入したアミノ酸樹脂を30種合成した.アミノ酸導入量は約23.7mmol/g-樹脂(導入率73100%)で疎水性アミノ酸ほど高導入率となったが,乾燥,湿潤時比重,含水率,IR,イオン交換容量の測定により,合成樹脂の物性を評価した.また,樹脂の酸,アルカリ浸漬,酸洗浄効果,再使用性を検討し,開発樹脂は耐久性を有する高性能樹脂であることを明かにした.2.ウラン平衡吸着量と選択吸着機能ウラン平衡吸着量はArg-,β-Ala-AMR樹脂では1gU/g-樹脂以上となり,樹脂の高性能化をほぼ達成した.また,吸着性に及ぼす各ウラニル塩の序列は,硝酸<臭素<酢酸<塩素<硫酸≪炭酸となり,炭酸種に極めて大きな吸着活性を認めた.プロトン付加した残基アミノ基が吸着の駆動力となるが,吸着等温式の解析,トリウムや重金属混合系からのマクロ分離,海水マトリックスからのウラン回収により,その選択吸着機能を確認した.今後,繊維状吸着剤への発展が望まれる.3.ウラン同位体の分離濃縮挙動樹脂接触による天然ウランの同位体分離濃縮挙動をバッチ法により追跡した.α線測定により各樹脂の^<234>U/^<238>U分離係数を決定したが,アミド結合型よりエステル結合型樹脂の濃縮効果が大きく,樹脂内アミノ酸の酸化還元作用が濃縮加速因子となることが示唆された.担持するアミノ酸と溶液,温度条件にもよるが,溶液内酸化還元平衡に較べ330倍,錯化法の8600倍の分離係数を示す樹脂もあった.^<235>U/^<238>U分離係数は,ICP-MS法では測定誤差が大きく,有意な評価を行えなかった.この他,海水浸漬ウランを樹脂接触し同位体分離傾向を認めたが,今後,高効率の多段接触分離システムへの適用が待たれる.1.高性能アミノ酸樹脂の合成と樹脂物性アミノメチル化ポリスチレン樹脂を基体に,各種アミノ酸及び擬アミノ酸を活性エステル化法により固定したアミド結合型アミノ酸樹脂を20種合成した.アミノ酸導入量は2.043.69mmol/g-樹脂(導入率72100%)で疎水性アミノ酸ほど高導入率となったが,比重,含水率,IR,イオン交換容量などの測定により,合成樹脂の物性を評価した.また,樹脂のアルカリ浸漬,酸洗浄,再使用性の検討により,本樹脂は耐久性を有する高性能樹脂であることを明らかにした.2.ウラン平衡吸着量と選択吸着機能アミノ酸樹脂は炭酸ウラニル種に大きな吸着活性を示したが,平衡吸着量はArg-,Gly-AMR樹脂では1gU/g-樹脂以上となり,樹脂の高性能化がほぼ達成できた.また,吸着性に及ぼす各種ウラニル塩の序列は,硝酸<臭素<酢酸<塩素<硫酸≪炭酸となり,ウラニル塩の安定度傾向と多少の違いを見た.プロトン付加した残基アミノ基が吸着の駆動力となるが,アミノ基に置換基を有する擬アミノ酸の導入により,選択吸着機能を確認した.今後,粒状から繊維状,更に天然繊維を用いた吸着剤への発展が望まれる.3.ウラン同位体の濃縮挙動天然ウランの樹脂接触による同位体分離濃縮挙動をバッチ法により追跡した.各樹脂の^<234>U/^<238>

Uの分離係数をα線測定により決定したが,高温条件の炭酸種に濃縮効果が明確に発現することを見出した.担持するアミノ酸の種類と溶液条件の他,樹脂内アミノ酸の酸化還元作用が固液濃縮の加速因子となることが示唆された.Lys樹脂では,溶液内平衡に較べ360倍の分離係数を示した.^<234>U/^<238>Uの分離係数はICP-MS法に依ったが,測定誤差が大きく,有意な評価を行えなかった.この他,海水に浸漬したウランを樹脂接触し同位体の分離傾向を認めたが,今後,高効率の多段接触分離システムへの適用が待たれる.1.高性能アミノ酸樹脂の開発と合成樹脂の物性ペプチド固相合成法に準じ,アミノメチル及びクロロメチル化ポリスチレン樹脂を基体に,各種保護アミノ酸と擬アミノ酸を縮合導入したアミノ酸樹脂を30種合成した.アミノ酸導入量は約23.7mmol/g-樹脂(導入率73100%)で疎水性アミノ酸ほど高導入率となったが,乾燥,湿潤時比重,含水率,IR,イオン交換容量の測定により,合成樹脂の物性を評価した.また,樹脂の酸,アルカリ浸漬,酸洗浄効果,再使用性を検討し,開発樹脂は耐久性を有する高性能樹脂であることを明らかにした。2.ウラン平行吸着量と選択吸着機能ウラン平行吸着量はArg-,β-Ala-AMR樹脂では1gU/g-樹脂以上となり,樹脂の高性能化をほぼ達成した.また,吸着性に及ぼす各ウラニル塩の序列は,硝酸<臭素<酢酸<塩素<硫酸≪炭酸となり、炭酸種に極めて大きな吸着活性を認めた.プロトン付加した残基アミノ基が吸着の駆動力となるが,吸着等温式の解析,トリウムや重金属混合系からのマクロ分離,海水マトリックスからのウラン回収により,その選択吸着機能を確認した.今後,繊維状吸着剤への発展が望まれる.3.ウラン同位体の分離濃縮挙動樹脂接触による天然ウランの同位体分離濃縮挙動をバッチ法により追跡した.α線測定により各樹脂の^<234>U/^<238>Uの分離係数を決定したが,アミド結合型よりエステル結合型樹脂の濃縮効果が大きく,樹脂内アミノ酸の酸化還元作用が濃縮加速因子となることが示唆された.担持するアミノ酸と溶液,温度条件にもよるが,溶液内酸化還元平衡に較べ330倍,錯化法の8600倍の分離係数を示す樹脂もあった.^<235>U/^<238>Uの分離係数は,ICP-MS法では測定誤差が大きく,有意な評価を行えなかった.この他,海水浸漬ウランを樹脂接触し同位体分離傾向を認めたが,今後,高効率の多段接触分離システムへの適用が待たれる.
光導電体を利用した液晶電気対流の流れ制御

透明電極付き光導電性結晶とガラスに負の誘電異方性を持つ液晶を入れて電場と光を照射すると,光が照射された領域のみに液晶の対流が誘起される。対流が誘起される閾値電圧の光強度依存性を調べ,局所電気対流を誘起する適切な光強度を特定した。液晶セルは平行配向セルと捻れ配向セルの2種類を作成した。平行配向セルでは,対流ロールの軸の傾きが時間振動する現象を研究した。捻れ配向セルでは,対流ロールの軸方向の流れを研究した。光導電体結晶を用いて液晶セルを作成し,液晶電気対流を局所的に誘起させ対流の一部を外部に取り出す方法を確立する事と,局所的な対流の振動の外場同期,複数の局所対流の同期現象を解析する目的で研究を続けている。最も重要なことが光導電体を使って局所対流を作れるようにすることであるが,前年度の研究で光導電体表面にスパッタリング法で形成する透明電極膜の厚さが不均一である問題があった。そこで,磁性流体を用いた回転子を作成し,真空中で試料を回転しながら透明電極のスパッタリングを行ったところ,均一な透明電極膜の面積は広がった。しかし,回転機構の有無に関わらず,スパッタガスの不安定化によって放電痕が結晶表面に生じるため,恒常的に品質の良い透明電極が形成できないという問題が残っている。レーザー光を局所的に光導電体に照射するために,液晶空間変調器を用いた実験システムを構築しようとしたが,液晶空間変調器の納入が遅れたため,現時点ではその実験システムが完成していない。液晶空間光変調器の納入を待つ間に,パターン電極を使って局所的な液晶電気対流を誘起する実験を試みた。高精細な白黒フィルム状に100ミクロン程度の幅のパターン電極をフォトリソグラフィ法を使って形成し,局所対流の振動を誘起できることを確認した。また,二つの隣接する局所的な液晶電気対流を作成し,両者が相互に影響し合っていることを確認した。また,局所的液晶対流の電場による同期を観測する際には,低周波交流の振幅を正弦的に変調する必要がある。そこで,この実験制御ソフトウェアの作成と,変調を行うための電子回路の製作を行った。負の誘電異方性を持つ液晶に電場を印加すると,ある閾値以上の電圧で対流が発生する。液晶電気対流は非平衡系においてエネルギーの流入,流出,内部での散逸が存在するときに出現する散逸構造であり基礎科学および基礎工学の重要な研究対象である。本研究では,光導電体を用いて局所的な液晶電気対流を発生させ,対流の流れの一部を対流域の外部に取り出す方法を確立することと,局所的な対流のリミットサイクル振動の外場同期制御および複数の局所対流間の同期機構解明を目指すことを目的としている。今年度最も重点的に行ったことは,光導電体を使った液晶セル作成技術の確立であった。目的とする実験に最適な光導電体を文献で探し,BSO結晶を用いることにした。そして,高品質なBSO結晶の提供先を探し,リトアニアの企業から購入した。光導電体に高周波スパッタを用いて透明電極を形成する必要があるため,印加電圧,時間等の条件を変えて適切な厚さの透明電極膜を形成する条件を探した。透明電極の作成には成功したが,透明電極膜が均一で無いことが分かり,この問題を解決する必要が生じた。なお,このセル作成に関しては,組み立て時に用いる紫外線硬化型接着剤の選定,露光器の作成,露光用治具の作成を行った。光導電体セル作成の他,光ピンセットを使った液晶対流の流れの速さ,強さ測定を試みた。液晶に直径が数ミクロンのポリスチレンラテックス球を混入し,液晶電気対流を発生させてポリスチレンラテックス球の運動をカメラで記録した。流れの速さに付いては画像解析で求めることができたが,光ピンセットによる捕捉はまだ出来ていない。光導電体結晶を用いて液晶セルを作成し,局所的な光を光導電体に照射して液晶電気対流を誘起する事を試みている。最も難しいことは,光導電体結晶に均質な透明電極を形成することである。スパッタ装置を利用して,光学用ガラスに抵抗率が低い透明電極を自作できるようにはなったが,ガラスを結晶に替えて同じ作業を行っても形成される透明電極の抵抗率はガラスの場合よりも500倍以上も高くなった。また,長時間スパッターを行うと,プラズマが不安定になって放電痕ができてしまった。何度も光導電体結晶への透明電極形成を試みたが,良質な成膜はできなかったため,その技術をもつ会社を探したところ,ロシアの企業でそれが可能との情報を得た。そして,その会社に透明電極付き光導電体結晶を依頼したが,予定していた3ヶ月という納期が,同社の装置の不具合のために2ヶ月も伸びることになり,計画していた実験が出来なくなり,やむを得ず研究期間の延長を申請することになった。透明電極付き結晶の納入を待つ間は,局所光照射実験の準備を行った。局所的な光を照射する方法としては,液晶空間光変調器を使う方法と,高解像度写真フィルムを使用して光のマスクを利用する方法がある。前者の方法では,液晶空間光変調器にホログラムを映し,ホログラムのフーリエ変換の像が対物レンズに映される。この方法のためのホログラムを計算するソフトウェアの作成を行った。

また,写真フィルムのマスクも自作できるようにした。局所光を作成する準備はほぼできたといえる。その後,透明電極付き結晶が納入され,落射型顕微鏡に上記の局所光照射光学系を組み込み,実験環境を整えた。本研究に関連する内容として,剪断下での液晶電気対流にこれまで観測されていない縞構造が出現することがわかった。本研究の社会還元の目的のため,ひらめきときめきサイエンスの活動として「液晶科学への誘い」をじっしした。透明電極付きBSO結晶で液晶セルを作成した。これにラビングを施し,液晶の上下で同じ方向に配向する「平行配向セル」と上下で配向方向が90°捻れた「捻れ配向セル」を作成した。局所電気対流を生じさせるためにセルに上と下から光を照射できる落射型顕微鏡を使用した。落射投光管を取り除き,そこにレンズを入れて,対物レンズと共焦点の位置にスリットを入れた。このスリットの形状が液晶セルに映され,スリットの形の電気対流が誘起されたので,実験系を構築できた。電気対流が発生する閾値電圧の,照射光強度,電場の周波数依存性を2種類のセルについて調べた。レーザー強度が50mW以下までは,閾値電圧は指数関数的に減少し,50mW以上になると閾値電圧はほぼ一定になる。従って,この実験の用途では100mWのレーザーで十分であることがわかった。平行配向セルの方が捻れ配向セルよりも閾値電圧が高くなった。また,印加周波数が高いほど閾値電圧は高くなった。捻れセルでは対流ロールの軸方向の流れが確認できた。隣り合う流れの間で向きが異なる。そこで捻れセルで2つの局所対流を作成し,2つの対流の間に回転流を作ることを試みた。2つの局所対流のロール軸をロール幅程度にずらし,対流の間に渦を作成する事を試みた。過渡的には渦が生じることはあったが,定常的な渦は発生させることはできなかった。本研究によって,局所的な液晶電気対流を作成する技術が得られたので,この手法を使って局所対流の首振り運動の研究が行えるようになった。目標としていた局所対流の振動の外場同期制御および複数の局所対流間の同期機構の解明までには至らなかったが,これを行う実験的困難は全て克服できた。また,捻れセルのロール軸流れが外部に取り出せることも明らかにできた。局所対流の大きさ,形を様々に変えれば,この流れを巧妙に制御できるようになることがわかった。透明電極付き光導電性結晶とガラスに負の誘電異方性を持つ液晶を入れて電場と光を照射すると,光が照射された領域のみに液晶の対流が誘起される。対流が誘起される閾値電圧の光強度依存性を調べ,局所電気対流を誘起する適切な光強度を特定した。液晶セルは平行配向セルと捻れ配向セルの2種類を作成した。平行配向セルでは,対流ロールの軸の傾きが時間振動する現象を研究した。捻れ配向セルでは,対流ロールの軸方向の流れを研究した。光導電体結晶への透明電極形成が自前でできなかった。光学結晶への透明電極の成膜技術は,日本の企業には無く,ロシアの企業に依頼する事になった。しかし,そのロシアの会社でも装置の不具合のために透明電極の作成が大幅に遅れた。この遅れのために研究期間の延長を申請することになった。ソフトマター物理学透明電極付き光導電体結晶が入手できたので,来年度は予定していた実験を行う予定である。品質の良い光導電体を使った液晶セルを作成する技術が十分でないため。液晶空間光変調器を用いた光の局所照射システムの完成が遅れているため。
つわり症状のある妊婦へのツボ刺激の有効性

つわり妊婦に対するツボ刺激のつわり症状の改善への有効性を明らかにすることを目的として,県内の病院の妊婦外来で同意の得られた妊娠16週までの妊婦48名(68名配布,回答率77.4%)を対象として,つわり症状尺度,東洋医学健康状態,属性等で構成される質問紙調査を実施した。このうち,同意の得られた妊婦12人を対象として,ツボの指圧を1回10分間連続3日間,実施した。その結果,48名の対象者の属性の年齢は30.5±4.4歳,身長158.2±5.3cm,体重51.4±7.8kgであった。1.つわり症状尺度:北河のEmesis Indexを一部改変し,悪心,嘔吐,食欲不振,唾液分泌,口渇の症状の各項目の0点3点を点数化し,合計点が1511点は重症,106点は中等度,54点は軽症と分類した。各項目は,悪心2.1±0.9点,嘔吐1.2±1.2点,食欲不振1.6±1.1点,唾液分泌1.2±0.9,口渇1.0±0.9であり,悪心が最も多く,1日に510回感じている状態である。合計点は7.1±3.5点であり,治療を要するほどではないが,中程度の不快な症状を抱えながら日常生活を送っていると考えられた。2.東洋医学的身体の状態:明治鍼灸大学式東洋医学健康調査票による妊婦の身体状態は4つのタイプに分類された。(1)胃虚型(胃腸症状が強い),(2)肝熱型(イライラや胸脇が苦しいなどが強い),(3)痰湿型((1)に不眠多夢などが加わった),(4)は(1)(3)以外の型であった。48人中(1)は19人(39.6%),(2)は18人(37.5%),(3)は5人(10.4%),(4)は6人(12.5%)であった。従って,つわりのある妊婦に共通して用いるツボは内関,中?であり,タイプによって,足三里,胃兪,太衝,百会,膈兪,豊隆,太白などを組み合わせることが適切であると考えられた。3.ツボ刺激の効果:ツボ刺激は,腹式呼吸と印堂,内関,全息律つぼ群の3ヶ所のツボの指圧を1回10分間,連続3日間実施した。12人の妊婦のうち,11人の有効データを分析した。つわり症状尺度のスコアは,ツボ刺激の実施前5.0±4.6点,実施3日後3.3±2.8点となり,有意(paird t-test,p<0.01)に低下した。従って,ツボ刺激がつわりのある妊婦の症状改善に効果があることが示唆された。本研究は、妊娠16週までの妊婦のつわりの程度を判断するつわり症状尺度の開発を行う。そして、中国伝統医学の陰陽学説に基づき、心身の状態の「証」を判断する「明治鍼灸大学式弁証スコア」と自律神経の状態との整合性を検証し、妊婦のつわり症状に応じたツボ刺激によるケア開発を目的としている。薄井、飯島・田村、橋本・田中、北川、高橋の妊娠悪阻指数とRhodes Index of Nausea and Vomiting、Narrow assessment of Nausea And Emesis、内布らの症状マネジメント方法、明治鍼灸大学式弁証スコア、富山医科薬科大学和漢診療部健康調査表、対馬らの身体のタイプを参考に、信頼性と妥当性を検証した日本語版つわり症状尺度の開発している。中国伝統医学においては、望診、聞診、問診、切診の四診法によって心身の証を判断するが、証をスコア化する「明治鍼灸大学式弁証スコア」の使用方法を研究担当者である明治鍼灸大学の矢野忠教授と笹岡知子助手から教授を受け、中国伝統医学の身体の見方で証の判別ができるように訓練を受けている。先行研究では、腹式呼吸と内関、印堂、全息律ツボ群への指圧をツボ刺激としているが、つわり症状尺度の解析によって判明する妊婦の身体の「証」に合わせたツボを選択している。また、指圧の力の大きさや「痛いけれど気持ちがいい」という体感に基づいたツボの選定や刺激方法の精度をあげている。つわりは妊婦の5080%が体験するが、マイナートラブルとして軽視されがちである。妊娠初期は胎児の器官形成期であるために妊婦と胎児への安全性が要求される。相補代替医療は1990年代から世界的に注目され、米国国立衛生研究所において有効かつ安心して行える非薬物療法として認知されている。本研究は、妊娠16週未満までの妊婦のつわり症状の程度を判断するつわり症状尺度の開発を行う。そして、中国伝統医学の陰陽学説に基づき、心身の状態の「証」を判断するつわり症状尺度のスコアの増減と自律神経の状態を判断する心拍数(R-R間隔)変動の周波数解析を評価指標として、妊婦のつわり症状に応じたツボ(経穴)刺激による有効性を検証し、ケア開発を目的としている。1)つわり症状尺度の開発と「明治鍼灸大学式弁証スコアー・MOS」の関連性の解明薄井、橋本の妊娠悪阻指数とRhodesとMcDanielが悪心と嘔吐の計測尺度などを参考にして信頼性と妥当性の高い日本語版の尺度開発している。

つわり症状尺度と「明治鍼灸大学式弁証スコアー・MOS」を使用して、妊婦の身体の弁証を調査し、統計学的解析を行っている。2)ツボ刺激の精選指圧の力の大きさや「痛いけれど気持ちがいい」という体感に基づいたツボの選定などの精度をあげている。3)データ収集・分析・論文作成・発表妊娠16週未満の妊婦に研究協力依頼を行い、データ収集を行っている。対象者は50人を予定している。心拍変動は解析プログラムMemCalc(G.M.S.社)で解析する。論文作成、学会発表、誌上発表をする。つわり妊婦に対するツボ刺激のつわり症状の改善への有効性を明らかにすることを目的として,県内の病院の妊婦外来で同意の得られた妊娠16週までの妊婦48名(68名配布,回答率77.4%)を対象として,つわり症状尺度,東洋医学健康状態,属性等で構成される質問紙調査を実施した。このうち,同意の得られた妊婦12人を対象として,ツボの指圧を1回10分間連続3日間,実施した。その結果,48名の対象者の属性の年齢は30.5±4.4歳,身長158.2±5.3cm,体重51.4±7.8kgであった。1.つわり症状尺度:北河のEmesis Indexを一部改変し,悪心,嘔吐,食欲不振,唾液分泌,口渇の症状の各項目の0点3点を点数化し,合計点が1511点は重症,106点は中等度,54点は軽症と分類した。各項目は,悪心2.1±0.9点,嘔吐1.2±1.2点,食欲不振1.6±1.1点,唾液分泌1.2±0.9,口渇1.0±0.9であり,悪心が最も多く,1日に510回感じている状態である。合計点は7.1±3.5点であり,治療を要するほどではないが,中程度の不快な症状を抱えながら日常生活を送っていると考えられた。2.東洋医学的身体の状態:明治鍼灸大学式東洋医学健康調査票による妊婦の身体状態は4つのタイプに分類された。(1)胃虚型(胃腸症状が強い),(2)肝熱型(イライラや胸脇が苦しいなどが強い),(3)痰湿型((1)に不眠多夢などが加わった),(4)は(1)(3)以外の型であった。48人中(1)は19人(39.6%),(2)は18人(37.5%),(3)は5人(10.4%),(4)は6人(12.5%)であった。従って,つわりのある妊婦に共通して用いるツボは内関,中?であり,タイプによって,足三里,胃兪,太衝,百会,膈兪,豊隆,太白などを組み合わせることが適切であると考えられた。3.ツボ刺激の効果:ツボ刺激は,腹式呼吸と印堂,内関,全息律つぼ群の3ヶ所のツボの指圧を1回10分間,連続3日間実施した。12人の妊婦のうち,11人の有効データを分析した。つわり症状尺度のスコアは,ツボ刺激の実施前5.0±4.6点,実施3日後3.3±2.8点となり,有意(paird t-test,p<0.01)に低下した。従って,ツボ刺激がつわりのある妊婦の症状改善に効果があることが示唆された。
ゾル-ゲル法による超撥水および超親水膜の作製と応用

本研究は、ゾル-ゲル法を用いて、種々の表面エネルギーや微細組織を持つ薄膜を形成し、超撥水性、超親水性を発現させ、種々の基板にこれらの機能を付与した新しい材料を開発することを目的としている。すなわち、溶液組成や結晶化挙動を制御することによって表面状態や組織を精密に制御し、超撥水性、超親水性薄膜を得ることを目標とした。本研究で得られた成果の概要を以下に示す。1.アセト酢酸エチルで化学修飾されたAl(O-sec-Bu)3を出発原料として用いて作製したアモルファスのアルミナ薄膜を沸騰水中に浸漬すると、数十nmオーダーの凹凸を持つベーマイト相の表面が得られることがわかった。2.この微細な凹凸を持つ組織を持つアルミナ薄膜に加水分解したフルオロアルキルシランをコーティングすると水に対する接触角が165゚となり、超撥水透明薄膜が得られた。3.フルオロアルキルシランをコーティングした後の熱処理温度を変化させて、水に対する接触角を測定したところ、450°Cまでの熱処理では超撥水状態を示したが、500°Cの熱処理によってフルオロアルキル鎖が分解し、超親水状態になることがわかった。4.オルガノトリエトキシシランを加水分解してアルミナ花弁状組織に塗布することにより、フッ素を含まない超撥水膜を作製することができた。有機官能基の大きさと溶液濃度によって撥水性が変化することがわかった。5.アルミナ花弁状組織を用いない超撥水性薄膜の作製を試みた。検討したオルガノアルコキシシランの中で、ジメチルジエトキシシランとフェニルトリエトキシシランを用いた場合に透明な超撥水薄膜が得られた。薄膜の表面SEM観察から、フラクタル的な微細凹凸が形成されていることを確認した。さらに600°C以上で熱処理することにより有機官能基が燃焼分解し、薄膜は超撥水性から超親水性に変化することを見い出した。アセト酢酸エチルで化学修飾されたAl(O-sec-Bu)_3を出発原料として用いて作製したアモルファスのアルミナ薄膜を沸騰水中に浸漬すると、数十nmオーダーの凹凸を持つ表面が得られることがわかった。この形状の生成過程について検討したところ、沸騰水処理前の多孔質アルミナ薄膜では平滑な表面であり、この組織は数十秒の浸漬によって形成されることがわかった。また、この組織はごく表面にのみ形成されていることが確認できた。薄膜のX線回折測定ではその結晶相を同定することができなかったが、粉末に関して同様の沸騰水処理を行って検討した結果、結晶相はベ-マイトであることが確認された。この微細な凹凸を持つ組織を持つアルミナ薄膜に加水分解したフルオロアルキルシランをコーティングすると水に対する接触角が165°となり、超撥水表面が得られた。走査型電子顕微鏡による表面観察によりフルオロアルキルシランのコーティングによっても微小な凹凸の形状は維持されていることが確認された。また、この薄膜は、350nm以上の波長で透過率90%以上であり、透明である。種々の表面張力を持つ液体に対する接触角の測定より、超撥水状態では微小な凹凸に水が進入できず、表面と水滴の界面に多くの空気が存在することがわかった。

また、フルオロアルキルシランをコーティングした後の熱処理温度を変化させて、水に対する接触角を測定したところ、450°Cまでの熱処理では超撥水状態を示したが、500°Cの熱処理によってフルオロアルキル鎖が分解し、超親水状態になることがわかった。本研究は、ゾル-ゲル法を用いて、種々な表面エネルギーや微細組織を持つ薄膜を形成し、超撥水性、超親水性を発現させ、種々の基板にこれらの機能を付与した新しい材料を開発することを目的としている。本年度は、薄膜作製における表面形状の制御、超撥水薄膜の作製方法、超親水薄膜の作製方法等について検討を行い、以下の新しい知見を得た。1.ゾル-ゲル法で作製したアルミナ薄膜を熱水中に浸漬した場合の組織の経時的な変化を観察した。その結果、浸漬後直ちに組織変化が生じ、わずか数十秒の短時間で花弁状組織が形成されることがわかった。2.アルミナゲルに第二成分としてシリカおよび酸化ランタンを添加することにより高温における熱的安定性が向上することを見い出した。また、酸化ランタンを加えた場合よりもシリカを加えた場合の方が高温において大きな比表面積を有していることがわかった。シリカはアルミナ粒子表面の空孔濃度を低減し焼結・結晶化を妨げるものと考えた。3.オルガノトリエトキシシランを加水分解してアルミナ花弁状組織に塗布することにより、フッ素を含まない超撥水膜を作製することができた。有機官能基の大きさと溶液濃度によって撥水性が変化することがわかった。4.アルミナ花弁状組織を用いない超撥水性薄膜の作製を試みた。検討したオルガノアルコキシシランの中で、ジメチルジエトキシシランとフェニルトリエトキシシランを用いた場合に透明な超撥水薄膜が得られた。薄膜の表面SEM観察から、フラクタル的な微細凹凸が形成されていることを確認した。さらに600°C以上で熱処理することにより有機官能基が燃焼分解し、薄膜は超撥水性から超親水性に変化することを見い出した。
Hilbert 保型形式のShimura対応とその応用

(1) Shimuraは1変数保型形式の半整数の重さを持つ尖点型式のliftingの研究を行った.またHilbert尖点形式についてもShimuraはそのFourier係数に注目したliftingの研究を行っている.当研究においては,レベルを16の倍数で重さが5/2以上の半整数のHilbert保型形式(尖点形式に限らない)がliftできることを示し,Fourier係数の対応を具体的に記述した.また重さやレベルがもっと小さいときもliftが可能な場合があり特にtheta級数の3乗はliftが可能であることを示した.その応用としてルート2を含む2次体Kにおいて代数的整数が3つの平方数の和の書ける必要十分条件を求め,さらにその表現数とKの総虚2次拡大体の相対類数の関係式も求めた.(2)ふたつの1変数の,指標を持つ同じ重さの保型形式f,gにおいて,fのn番目のFourier係数のおよびgのn番目のFourier係数の複素共役の積にn^{-s}を掛けて,さらにそれらのn=1,2,3,...についての和を取ったL関数をL(s;f,g)とする.f,gの少なくとも一方が尖点形式ならば,L(s;f,g)はsについて全平面に解析接続を持つことは古典的に知られていた.1981年にZagierは群がSL(2,Z)で重さが自然数の場合にf,gが尖点形式でなくても同様のことが成り立ち,sのある点での留数がf,gのPetersson内積と関係することを示した.さらに関数等式も示している.当研究では群がレベルNの場合,半整数の重さの場合も含み,保型形式f,gの重さが異なっても,また指標が異なってもL関数L(s;f,g)はsについて全複素平面に解析接続ができること,また関数等式を持つことを示した.応用として尖点形式でない保型形式の係数の増大に関する結果などを得ている.半整数の重さを持つHilbert保型形式のShimura対応の基礎部分となる理論を作り上げPreprintの形にした.重さが5/2以上の場合は常に整数の重さを持つHilbert保型形式に対応を持つことが示された.また,重さが3/2のときはtheta級数とHilbert-Eisenstein級数の積の形となるHilbert保型形式については整数の重さを持つHilbert保型形式に対応を持つことが示された.重さが3/2のときも無条件に対応を持つと予想されるがまだ手立てが見つかっていない.重さが3/2の場合は部分的な結果を得たのみであるが,しかし研究計画にある実2次体上の総虚2次拡大体の類数の計算には,この部分的な結果で十分であると思われる.Preprint "Shimura lifting of Hilbert modular forms"の第一節のtheta級数の変換公式の部分がまだ冗長であると思われる.今後精査をする予定であり投稿はまだしていない.実2次体で判別式が非常に大きくはない範囲においては,2次体のtheta級数の2乗はEisenstein級数となる.theta級数と重さ1のHilbert-Eisenstein級数の積の志村対応が計算できる状況になったので,theta級数の3乗はの志村対応を求めることが状況が整ってきたと思われる.これが研究目的の,実2次体上の総虚2次拡大体の類数の計算のキーとなるはずなので,おおむね順調に研究が進展していると考えている.1973年のG.Shimuraの論文"On modular formsof half integral weight"に初めて現れた志村対応は、楕円保型形式のカスプフォームに限定したものであった。その後の多くの研究者がこの研究に参入したが、カスプフォームに限定しない方向への拡張も目指された。この方向の応用のひとつは数論的なL関数の特殊値を、あるいは代数体の類数を求めることにある。条件付きであるがヒルベルト保型形式の場合のカスプフォームに限定しない志村対応を完成し、"On Shimura lifting of Hilbert modular forms"のタイトルの論文を現在投稿中である。ルート2を含む2次体上の、あるいはルート5を含む2次体上の、虚2次拡大の体の類数を求めるための公式も構成した。対象となる代数体の範囲を広げるためにも更なる研究が必要となる。ヒルベルト保型形式をヒルベルト保型平面上のモジュラー曲線に制限すると楕円保型形式が得られる。この楕円保型形式同士のピーターソン内積の計算が有効そうであることが分かった。ピーターソン内積は、Peterssonにより1949年の論文に"Uber die Berechnung derSkalarprodkte ganzer Modulformen"により与えられ、少なくともひとつがカスプフォームの場合にだけ定義されている。その後1981年に、Zagierがカスプフォームに限定しない形でピーターソン内積を定義している。しかしこれは対応する群が一番大きな場合限定であって、一般の場合の研究はまだ十分行われていない。またあるいは半整数の重さを持つ楕円保型形式についても行われていない。現在この部分の研究が進行中であり論文の形にまとめたい。一部のではあるが、4次のCM体の類数の計算法を得られたことは、研究目的の一部ではあるが果たせたと思っている。ピーターソン内積を調べることは当初予定にはなかったが、研究成果を得るためには避けられない道のようである。