hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温超伝導体の応用機器設計へ向けた高性能遮蔽電流密度解析技術の実用化研究

本研究の目的は,高温超伝導体を流れる遮蔽電流密度の時間発展を評価するための高速・高精度解析技術を考案し,さらに,同技術を用いて超伝導応用機器の設計支援ツールを開発することである.特に,本研究では高速多重極法やH-行列法を遮蔽電流密度解析に応用することによって,数百万個の節点をもつ超伝導応用機器中の遮蔽電流密度解析を実現することを目指す.電流ベクトル・ポテンシャル法による定式化した後,有限要素法(FEM)で離散化すると,遮蔽電流密度方程式を陰解法で解くのに要する演算量はO(n^3)となる.ここで,nはFEMの全節点数を示す.この手法を陰的PDE法と呼ぶ.上記演算量を低減するため,筆者等は時間刻み自動制御型Runge-Kutta法を適用した.その結果,演算量をO(n^2)に減少させ,遮蔽電流密度解析を高速化することに成功した.この手法をRK-ODE法と呼ぶ.しかしながら,RK-ODE法でさえ,節点数が数万を超えると,CPU時間が数万秒以上になると予想される.本年度は,陰的PDE法を高速化するための数値解析技術を開発し,RK-ODE法の性能をリアリスティック・シミュレーションで評価した.本年度に得られた結果を要約すると,次のようになる.1)陰的PDE法では,各時間ステップに於いてNewton法の各反復で密係数行列をもつ連立1次方程式が現れる.同方程式をKrylov空間法で高速に解くために,H-行列に基づく可変的前処理法を開発した.その結果,約3.5倍の高速化率が得られることが判明した.2)高温超伝導薄膜の臨界電流密度を非接触で測定するための手法として,永久磁石法と誘導法が知られている.本年度は,RK-ODE法を両法の数値シミュレーションに適用することにより,RK-ODE法の有効性を実証した.本研究を推進する方法として,3つの段階を設定する.先ず,第1段階の「方法論開発フェーズ」では,高温超伝導体の電磁特性データベースを構築し,データベースに基づいた数理モデルを提案する.第2段階の「高性能化フェーズ」では,高速多重極法やH-行列法等の高速行列ベクトル積評価法を実装することによって,3次元遮蔽電流密度解析コードを開発する.最終段階の「工学的実証フェーズ」では,同コードを用いて超伝導応用機器中の遮蔽電流密度を定量的に評価する.本年度は第1段階の「方法論開発フェーズ」を完了した後,第2段階の「高性能化フェーズ」を50%近く進めることに成功した.この意味からは,当初の計画以上に進展していると言っても過言ではない.本研究では,「方法論開発フェーズ」,「高性能化フェーズ」,「工学的実証フェーズ」の3つの段階を当初設定していた.「高性能化フェーズ」の内,H-行列法を用いた高速化は本年度で完了したので,今後は高速多重極法を遮蔽電流密度解析に適用することを目指す.その際,行列要素の計算と大規模連立非線形方程式の解法がCPU時間の大部分を占める.それ故,PCクラスタやGPGPUによる並列分散処理を用いて要素計算と大規模連立非線形方程式の解法を高速処理する.「工学的実証フェーズ」では,まず,単体超伝導板の遮蔽電流密度解析を経て,最終段階では,超伝導応用機器中の遮蔽電流密度の時間変化を定量的に評価する.具体的には,高温超伝導リニアカタパルトを用いた超高速ペレット射出装置の加速性能や超伝導磁気浮上システムにおける動的電磁力,超伝導送電線の交流損失,磁気遮蔽装置(例えば,炭素線治療用超伝導回転ガントリー中のパッシブ超伝導コイル)の遮蔽性能を定量的に評価する.本研究の目的は,高温超伝導体を流れる遮蔽電流密度の時間発展を評価するための高速・高精度解析技術を考案し,さらに,同技術を用いて超伝導応用機器の設計支援ツールを開発することである.特に,本研究では高速多重極法やH-行列法を遮蔽電流密度解析に応用することによって,数百万個の節点をもつ超伝導応用機器中の遮蔽電流密度解析を実現することを目指す.電流ベクトル・ポテンシャル法による定式化した後,有限要素法(FEM)で離散化すると,遮蔽電流密度方程式を陰解法で解くのに要する演算量はO(n^3)となる.ここで,nはFEMの全節点数を示す.この手法を陰的PDE法と呼ぶ.上記演算量を低減するため,筆者等は時間刻み自動制御型Runge-Kutta法を適用した.その結果,演算量をO(n^2)に減少させ,遮蔽電流密度解析を高速化することに成功した.この手法をRK-ODE法と呼ぶ.しかしながら,RK-ODE法でさえ,節点数が数万を超えると,CPU時間が数万秒以上になると予想される.本年度は,陰的PDE法を高速化するための数値解析技術を開発し,RK-ODE法の性能をリアリスティック・シミュレーションで評価した.本年度に得られた結果を要約すると,次のようになる.1)陰的PDE法では,各時間ステップに於いてNewton法の各反復で密係数行列をもつ連立1次方程式が現れる.同方程式をKrylov空間法で高速に解くために,H-行列に基づく可変的前処理法を開発した.その結果,約3.5倍の高速化率が得られることが判明した.2)高温超伝導薄膜の臨界電流密度を非接触で測定するための手法として,永久磁石法と誘導法が知られている.

本年度は,RK-ODE法を両法の数値シミュレーションに適用することにより,RK-ODE法の有効性を実証した.本研究を推進する方法として,3つの段階を設定する.先ず,第1段階の「方法論開発フェーズ」では,高温超伝導体の電磁特性データベースを構築し,データベースに基づいた数理モデルを提案する.第2段階の「高性能化フェーズ」では,高速多重極法やH-行列法等の高速行列ベクトル積評価法を実装することによって,3次元遮蔽電流密度解析コードを開発する.最終段階の「工学的実証フェーズ」では,同コードを用いて超伝導応用機器中の遮蔽電流密度を定量的に評価する.本年度は第1段階の「方法論開発フェーズ」を完了した後,第2段階の「高性能化フェーズ」を50%近く進めることに成功した.この意味からは,当初の計画以上に進展していると言っても過言ではない.本研究では,「方法論開発フェーズ」,「高性能化フェーズ」,「工学的実証フェーズ」の3つの段階を当初設定していた.「高性能化フェーズ」の内,H-行列法を用いた高速化は本年度で完了したので,今後は高速多重極法を遮蔽電流密度解析に適用することを目指す.その際,行列要素の計算と大規模連立非線形方程式の解法がCPU時間の大部分を占める.それ故,PCクラスタやGPGPUによる並列分散処理を用いて要素計算と大規模連立非線形方程式の解法を高速処理する.「工学的実証フェーズ」では,まず,単体超伝導板の遮蔽電流密度解析を経て,最終段階では,超伝導応用機器中の遮蔽電流密度の時間変化を定量的に評価する.具体的には,高温超伝導リニアカタパルトを用いた超高速ペレット射出装置の加速性能や超伝導磁気浮上システムにおける動的電磁力,超伝導送電線の交流損失,磁気遮蔽装置(例えば,炭素線治療用超伝導回転ガントリー中のパッシブ超伝導コイル)の遮蔽性能を定量的に評価する.当初計画では,PCクラスタを構成する9台のPCの各々に対して, CPU,マザーボード,ビデオカードを最新型に交換し,メモリを16 GBに増設することを計画していたが,これに関係する費用を別の研究費で支出したため,助成金に約16万円の残金が生じた.なお,約16万円を翌年度分として請求した助成金と合わせることにより,本年度9月に中国南京で開催されるISEM2019に参加するための旅費として使用する予定である.
地震波形エンベロープ解析に基づくマントルの不均質構造の研究

本研究は,周期数秒程度の実体波のエンベロープ形状が震源の深さや震央距離にどのように依存性しているかを解析し,地殻やマントルにおける地震波動の散乱強度の分布,ひいては不均質構造のスペクトル分布を調べることを目的としたものである.ランダムな不均質構造のスペクトル分布の震度依存性や地域依存性が明らかになれば,トモグラフィー等の従来の手法による速度不均質構造や減衰構造に関する知見と相い補って,固体地球深部の不均質構造の描像を深めることが可能となる.今年度は,研究論文2編を国際学術誌に発表した.Lee and Sato[GRL,2006]では,近年発達した広ダイナミックレンジの地震計によって捉えられた地震波のコーダ部分を精緻に解析し,広い周波数帯域において,平均振幅の時間変化は震源からの経過時間の冪乗に従って減衰していることを発見した.これは,指数関数的減衰という従来受け入れられてきた概念を覆すものとして,高く評価された.もう一つの論文Yun, Lee, Lee and Noh[BSSA,2006]では,韓国において多数の微小地震波形を解析し,コーダQの地域性を精密に測定したものである.コーダQは地殻の活動度の良い指標と考えられているが,これまで中国と日本におけるコーダQの空間分布が調べられているのみで,韓半島は観測の空白域であった.本研究により,地殻の不均質構造の地域性をより詳しく知ることが可能となった.近年,コアマントル境界付近での地震波の散乱現象を理解するために,マントルの不均質構造がいろいろな方法を用いて精力的に調べられるようになってきた.本研究では,1-20sという周期帯でのScS波のエンベロープ形状に着目して輻射伝達理論にもとづく解析を行い,不均質構造を特徴付けるS波の全散乱係数の推定を行った.これまでにIRISの9観測点における地震記録を解析し,次のような値を得た.上部マントルでは,4s帯で7.370×10^<-4>1.317×10^<-3>km^<-1>,10s帯で4.510×10^<-4>6.770×10^<-4>km^<-1>であった.下部マントルではこれより小さく,4s帯で8.300×10^<-5>6.230×10^<-4>km^<-1>,10s帯で2.800×10^<-5>2.710×10^<-4>km^<-1>であった.我々の結果は,不均質性はD"層の直近のみと言うよりも全マントルに広がっていることを示唆している.特に10s帯では,中央アジアや南アメリカ中央部の下の下部マントルで散乱が強いことが指摘できる.Sコーダ波の振幅減衰の傾向がcS相前後で変化することは,散乱減衰が内部減衰よりも強いことで説明できる.Leeは,この成果を東北大学における散乱のワークショップならびに2004年AGU秋学会(サンフランシスコ市)において発表し,現在投稿論文を執筆中である.これと平行して,韓半島におけるコーダQの空間分布の研究を行った.求められたコーダQの値は80300であり,中国や日本で行われた既往の解析結果と調和的である.地震波形のコーダ部分は,ランダムな不均質構造によって散乱された地震波動と解釈される.それゆえ,コーダ波の振幅や振幅の時間減衰は,固体地球の構造の不均質の尺度を測る良い指標となる.世界中に展開したIRIS地震観測網によって捉えられたS波に続くコーダ波を解析し,コアマントル境界での反射波ScS相の前後でその勾配が変化したことを発見した.PREMに基づく速度構造に不均質が分布する構造を考え,モンテカルロシミュレーションによってエンベロープを計算し,観測データを最も良く説明する散乱強度の深さ分布を求めた.その結果,リソスフェアと上部マントルでは散乱が強く,下部マントルでは散乱が弱いことが明らかになった.解析研究をさらに進め,コーダ波のエンベロープの時間的な減少の仕方は,指数関数的というよりも,経過時間の冪乗に従うと考える方が良いことを発見した.これは従来のモデルとは異なり,新しい発見である.中心周期をT_cとすると,震源時から時間t経過したコーダ振幅は,A(t,T_c)∞t^<-a(T_c)>と表わすことができる.このとき,冪αは周期に強く依存し,地域に寄って異なることが明らかになった.これらは,観測点直下の不均質の程度を反映しているもとの考えられる.本研究は,周期数秒程度の実体波のエンベロープ形状が震源の深さや震央距離にどのように依存性しているかを解析し,地殻やマントルにおける地震波動の散乱強度の分布,ひいては不均質構造のスペクトル分布を調べることを目的としたものである.ランダムな不均質構造のスペクトル分布の震度依存性や地域依存性が明らかになれば,トモグラフィー等の従来の手法による速度不均質構造や減衰構造に関する知見と相い補って,固体地球深部の不均質構造の描像を深めることが可能となる.今年度は,研究論文2編を国際学術誌に発表した.Lee and Sato[GRL,2006]では,近年発達した広ダイナミックレンジの地震計によって捉えられた地震波のコーダ部分を精緻に解析し,広い周波数帯域において,平均振幅の時間変化は震源からの経過時間の冪乗に従って減衰していることを発見した.

これは,指数関数的減衰という従来受け入れられてきた概念を覆すものとして,高く評価された.もう一つの論文Yun, Lee, Lee and Noh[BSSA,2006]では,韓国において多数の微小地震波形を解析し,コーダQの地域性を精密に測定したものである.コーダQは地殻の活動度の良い指標と考えられているが,これまで中国と日本におけるコーダQの空間分布が調べられているのみで,韓半島は観測の空白域であった.本研究により,地殻の不均質構造の地域性をより詳しく知ることが可能となった.
転写制御における核と葉緑体間のシグナル伝達機構

(研究1)主に光合成関連遺伝子の転写を司どる葉緑体転写酵素PEPは、コア酵素部分は葉緑体ゲノムに、転写開始因子シグマ因子は核ゲノムにと、構成サブユニットをコードする遺伝子が両遺伝子系に分かれている。シグマ因子については、既に高等植物では複数の遺伝子がクローニングされている。この核遺伝子系産物であるシグマ因子群を介し、葉緑体中でのPEP機能が制御されていると考えられるが、各因子が認識するプロモータ構造は全く分かっていなかった。本研究ではまず、in vitro転写系中で、転写活性を持たないコムギ葉緑体抽出物にシグマ因子Sig1を再構成することにより、Sig1がpsbAプロモータ構造を認識し得ることを明らかにした(投稿中)。また、形質転換プロトプラストを用いた解析から、シロイヌナズナの各シグマ因子が選択的に認識するプロモータを同定し、Sig5がpsbDにおける青色光応答転写の制御に関与していることを見出した(投稿中)。(研究2)原核生物では、シグマ因子に加えてシグマ因子結合蛋白質も転写の制御を行っている。昨年度、葉緑体シグマ因子(Sig1)結合蛋白質(SibI)をクローニングしたが、この蛋白はSibI強制発現プロトプラスト中に於いてpsbAとpsbD遺伝子の転写を特異的に活性化した。この結果をもとに、Sig1とSibIの協調によるpsbAとpsbDの選択的転写活性化モデルを提出した(投稿中)。(研究3)GFPが葉緑体中で発現する葉緑体形質転換タバコの作出によりstromuleを可視化する事が可能となった(PCP,41 367-371)。さらなる研究から、単離葉緑体でもstromuleが観察できること、stromuleをストレス刺激により誘導できることを明らかにした。
チベットの中観思想と文学の総合的研究

本研究の主たる目的は、ツォンカパ・ロサンタクパ(1357-1419)以降にチベットで成立した中観文献・美文詩の内容と文体を精査することにより、チベットにおける中観思想と美文詩・宗教歌の融合が成立した過程と、分析対象とした作品群に見られるチベット人の宗派意識の実態を明らかにすることである。当該年度は、第一に、チャンキャ・ロルペードルジェ(1717-86)の『見解の歌』をクンチョク・ジクメ・ワンポ(1728-91)の註釈に依拠して精読し、訳注とシノプシスを作成した上で、中観思想とその実践法を宗教歌の形で表現した本作品の特色を思想史・文学史の両側面から考察した。その成果を『比較論理学研究』第16号に発表した。第二に、ツォンカパと同時代に活躍したサキャ派の学僧によってチベット語に翻訳されたサンスクリット詩『メーガドゥータ』の翻訳をめぐる諸問題を検討しながら、サンスクリット原典に忠実な新たなチベット語訳をギャイ・ジャブ教授(青海師範大学)と共同で作成し、その成果を単行本『迦梨陀娑《云使》訳注与研究』(扎布・根本裕史共著、中国蔵学出版社、2018年)として発表した。第三に、ナーガールジュナの『根本般若中頌』、アーリアデーヴァの『四百論』、チャンドラキールティの『四百論釈』、テンダル・ラランパ(1759-)の『離一多性論』などに依拠して、インド中観思想からツォンカパ以後のゲルク派中観思想に至るまでの「恐怖と空性」の問題意識の変遷を明らかにし、その成果を『哲学』第70集に発表した。当初の目的であったチャンキャ・ロルペードルジェ作『見解の歌』の翻訳研究を完成させたことに加え、当該年度の研究計画にはなかった『メーガドゥータ』チベット語新訳の出版に至ったため。本研究課題に挙げていたクンタン・テンペードゥンメ(1762-1823)作『具義讃』の解読・内容分析を進め、チベット仏教における中観思想と文学の融合に関する未解決部分についての考察を完成させる計画である。本研究の目的は、ツォンカパ・ロサンタクパ(1357-1419)の『縁起讃』および同作品の影響下に書かれた後代の作品の内容および文体を精査することにより、チベットにおける中観思想と美文詩・宗教歌の融合が成立した過程と、それらの作品群に見られるチベット人の宗派意識の実態を明らかにすることである。当該年度の最も重要な成果は、ツォンカパの『縁起讃』およびその註釈・関連文献に対する数年来の研究成果を集大成した単著『ツォンカパの思想と文学ー縁起讃を読むー』(平楽寺書店、2016年)である。ジャムヤンシェーパ(1648-1721)など後代のゲルク派学僧の著作を活用することにより、ツォンカパの縁起思想を立体的に描き出すと共に、従来あまり知られていなかった「詩人ツォンカパ」に焦点を当てた研究である。また、プーケーパ(1618-85)の『詩鏡』註釈の冒頭箇所の読解に基づき、古典期のチベットにおいて美文詩を書く目的とは仏法僧の三宝を美しい言葉で讃え、自身の功徳を積むことであったこと、それゆえ、仏教思想と関連する詩が好んで受け入れられる土壌が形成されたことを明らかにし、その成果を第14回国際チベット学会(ベルゲン大学)にて発表した。さらに、当該年度は、ツォンカパの人間観および否定対象論について研究を進め、意識によって措定されたものに過ぎない〈人〉があたかも幻のようにこの世界に存在するのであるという彼の人間観、また、真実の探究において否定すべき対象は、現に我々の意識に顕現している内外の諸事物と不可分のものであるという彼独自の思想を明らかにし、学術大会において口頭発表を行なった。さらに、チャンキャ・ロルペードルジェ(1717-86)の『知見の歌』についても研究を実施し、チベット仏教史上におけるこの作品の重要性を指摘する論文を『比較論理学研究』14号に発表した。ツォンカパ『縁起讃』研究の成果を集大成し、単行本の形で出版したことは当初の計画にはなく、この成果は研究が計画以上に進展していることを示すものである。また、チベット中観思想と文学の関係を明らかにする上で重要な文献、特にチャンキャ・ロルペードルジェの『知見の歌』やプーケーパの『詩鏡』註釈の読解を進めた他、ツォンカパの中観思想の根幹をなす否定対象論や人間観についての研究を進め、その成果を国内外の学術大会にて発表し、幾つかの成果については学術誌に論文を寄稿した。未出版の成果については、平成29年度内に論文を学術誌等に投稿する予定である。チベット仏教ゲルク派の創始者ツォンカパ・ロサンタクパ(1357-1419)以降に成立した、中観思想とその修習法を説く論書・詩作品・宗教歌を収集して分析し、中観思想と文学の融合、並びにチベット仏教における宗派意識という視点から、チベット文化史の一側面を明らかにすることが本研究の目的である。当該年度は以下の三点を中心に研究を進めた。[1]ツォンカパの『縁起讃』の影響のもとで成立したチャンキャ・ロルペードルジェ作

『知見の歌』を、クンチョク・ジクメ・ワンポ(1728-91)の註釈に依拠して精読し、後代ゲルク派中観思想が実践論を志向する性格を有する点、同作品が衒学的議論と無縁であり詩的表現の多用によってチベットで広く受け入れられた点を指摘した。その成果を「顕現と空性:『知見の歌』研究(1)」(『比較論理学研究』15: 55-73, 2018年)に発表した。[2]ツォンカパ作『密意解明』とテンダル・ラランパ作『離一多性論』に説かれる否定対象論を分析し、凡夫の感官知において諸事物と不可分のものとして顕現する「自性に基づく成立」という否定対象を退ける過程を、彼らの理論に立脚して描き出した。その成果を“Tsong kha pa et al. on the Object of Negation (dgag bya)" (Tetsugaku 69: 95-105, 2017)に発表した。[3]ツォンカパの『道次第大論』等に説かれる人間観に着目し、彼がチベット論理学の述定理論を踏まえて、施設有としての〈人〉の本質を明らかにすると共に、幻のように意識に顕現し、業を積み苦楽を経験する主体を担う〈人〉のあり方を強調する点を明らかにした。その成果を「ツォンカパの人間観」(『人間とは何か1(日本佛教学会叢書)』(pp. 44-61),法蔵館, 2017年)に発表した。チャンキャ・ロルペードルジェ作『知見の歌』およびその註釈文献に対する研究は順調に進んでいる。当初、研究計画に掲げていたグンタン・テンペードゥンメ『具義讃』とチョーネ・ラマ『混淆讃』については、テキストデータ作成などの基礎作業を進めており、次年度での成果発表に向けて準備中である。日程上の困難により当該年度に実施できなかった青海師範大学のギャイ・ジャブ教授との共同研究、東チベットのロンウォ僧院における調査は次年度に実施予定である。本研究の主たる目的は、ツォンカパ・ロサンタクパ(1357-1419)以降にチベットで成立した中観文献・美文詩の内容と文体を精査することにより、チベットにおける中観思想と美文詩・宗教歌の融合が成立した過程と、分析対象とした作品群に見られるチベット人の宗派意識の実態を明らかにすることである。当該年度は、第一に、チャンキャ・ロルペードルジェ(1717-86)の『見解の歌』をクンチョク・ジクメ・ワンポ(1728-91)の註釈に依拠して精読し、訳注とシノプシスを作成した上で、中観思想とその実践法を宗教歌の形で表現した本作品の特色を思想史・文学史の両側面から考察した。その成果を『比較論理学研究』第16号に発表した。第二に、ツォンカパと同時代に活躍したサキャ派の学僧によってチベット語に翻訳されたサンスクリット詩『メーガドゥータ』の翻訳をめぐる諸問題を検討しながら、サンスクリット原典に忠実な新たなチベット語訳をギャイ・ジャブ教授(青海師範大学)と共同で作成し、その成果を単行本『迦梨陀娑《云使》訳注与研究』(扎布・根本裕史共著、中国蔵学出版社、2018年)として発表した。第三に、ナーガールジュナの『根本般若中頌』、アーリアデーヴァの『四百論』、チャンドラキールティの『四百論釈』、テンダル・ラランパ(1759-)の『離一多性論』などに依拠して、インド中観思想からツォンカパ以後のゲルク派中観思想に至るまでの「恐怖と空性」の問題意識の変遷を明らかにし、その成果を『哲学』第70集に発表した。当初の目的であったチャンキャ・ロルペードルジェ作『見解の歌』の翻訳研究を完成させたことに加え、当該年度の研究計画にはなかった『メーガドゥータ』チベット語新訳の出版に至ったため。チャンキャ・ロルペードルジェの『知見の歌』およびプーケーパの『詩鏡』註釈の読解をさらに進め、チベットにおける中観思想と文学の融合について考察を行なう。これに当たり、青海師範大学のギャイ・ジャブ教授と連携し、共同研究会を実施する青海師範大学のギャイ・ジャブ教授との共同研究会を開催し、ゲルク派の詩作品・宗教歌の難読箇所について意見交換を行なう。
光解離反応による同位体効果を用いた古大気全圧の推定

地球史の前半は、現在とは全く異なり無酸素で還元的な環境であったと知られている。地球史の前半の環境、特に大気組成に関する直接の証拠は現存しないため、地質記録に残された少ない情報は古文書であると考えられる。20億年前以前の硫化鉱物は硫黄同位体の質量依存則に従わないと知られている。申請者はこの点に着目し地質記録の非質量依存生から、太古代の大気組成や地球古大気の圧力推定に用いることができると考えた。本研究の目的は32/33/34/36SO2紫外線吸収断面積を求めることによって地質記録で測定されているΔ33S及びΔ36S同位体異常を生じた大気状況を求めることである。本研究では二酸化硫黄吸収断面積計測変化をもたらす圧力の効果を調べることによって古大気の温度と圧力の鉛直プロファイルを推定する。このため、SO2の光解離反応で生じる同位体分別とその同位体異常(MIF)を決定し、さらに温度と希釈ガスが同位体効果にどのような影響を与えるか調査を行うことが本研究の根本的な目的である。25年度は高精度の32,33,34,36SO2の紫外線吸収断面積の測定に成功し、さらに自己遮蔽効果を調べるためにSO2を希釈ガスとして測定をした際の圧力効果も調べた。この実験データを論文でまとめて現在投稿中である。計測データと比較するため、また計測の分解能限界を超えるスペクトルを得るために理論計算による高分解能スペクトルの計算が可能となるコードを開発し二原子分子システム(32,33,34&36SO)の紫外線吸収スペクトルを求めた。このような方法による圧力と温度の効果を考慮したスペクトルを計算できるようにした。計算方法と得られたSOスペクトルを論文の形で公表した。得られたデータにより、光解離反応におけるMIF、自己遮蔽によって生じるMIFの区別、および地質記録に残った情報を再現するために重要である古大気モデルを調べるための元データを収集した。現在、これに基づいた古大気モデルを構築中である。平成24年度は32,33,34,36SO2サンプルの合成と生成を行った。SO2ガスの生成後に、ガスクロマトグラフィーによるCO2とH2Oの痕跡量を完全に分離できた。ガス取扱い真空ラインの立ち上げを行いSO2の吸収断面積を測定する際低圧力(0.1-0.5mbar)で測定ができるようになった。本研究の目的とするSO2ガスの真空紫外線スペクトルをモノクトルメーターで行うため、装置を改良し、スペクトルメーターに固定しているサンプルで測定ができるようになった。定システムの構築、およびサンプルの合成と生成ができたためガスサンプルの量を変更しながら各々のアイソトポログの吸収断面積を測定し始めた。現在、得られたデータを解析しており、吸収断面積と圧力の依存性を調べている。このデータによって、平成25年度に行う実験の計画が決定される。地質記録における古大気MIFの解明をするには,32,33,34,36SO2の紫外線スペクトルが必要である。これらのスペクトルをモデルに導入する予定であるが、このモデルも開発する必要があった。平成24年度はモデル開発も行い、硫黄、炭素、酸素元素の化学循環を導入し、還元的な大気中にオルガニック・サルファー化合物の生成が再現できた。平成25年度は、圧力-吸収断面積の関係をパラメター化して、古大気の全圧力状態とMIFの関係を調べることによってどの大気状態が地質記録を再現するか比較をしながら最終的な考察をする研究計画では;1、32,33,34,36SO2サンプルの合成と生成。2、分光測定システムの改装。3、ガス取扱い真空ライン立ち上げの3点を平成24年度の目標としたが、これら3点とも順調に進んだ。測定システムの温度制限が可能となるジャケットを今年度に導入する予定であるため、この点に関しては計画書で書かれている順番は若干変わっている。また、得られた結果による圧力と吸収断面積の関係を調べ始め、平成25年度は様々な希釈ガスによる圧力の効果を調べる。また同時並行で進んでいる、本研究をまとめるモデルにオルガニック・サルファー化合物の生成を導入することができたため、計画以上に進行をしている。平成24年度は測定システムの構築、およびサンプル生成ができたため、データの収集を始めた。平成25年度は、希釈ガスの種類と量を変更しながら各々のアイソトポログの吸収断面積を測定する。また温度制御ジャケットを用いることによって温度の効果も調べる。地質記録における古大気MIFの解明をするには32,33,34,36SO2の紫外線スペクトルが必要である。

平成24年度にはモデル開発を行い、硫黄、炭素、酸素元素の化学循環を導入して還元的な大気中にオルガニック・サルファー化合物の生成が再現できた。平成25年度は、圧力-吸収断面積の関係をパラメター化し、古大気の全圧力状態とMIFの関係を調べることによってどの大気状態が地質記録を再現するか比較しながら最終的な考察をする平成25年度は追加サンプルの購入で研究費の50%を利用する。その他の研究費は学会発表(25%)、査読論文(25%)に使用する予定である。
アジアの頃にある式住居の成立と定着化に関する研究

日本と中国に開港場が設定されるとともに、外国人たちはそこで事務所や住居を特異な建築様式で建設した。正面あるいは4面にギャラリーあるいはヴェランダを持つもので、熱帯で成立したと考えられている。本研究では、日本に到達する以前に、の住居様式が南・東南アジアのヨーロッパ植民地でどのように成立し、また現地定着したのかを明らかにすることを目的する。文献調査と現地調査により、建物に関するデータを収集し、それを分析しながら、成立過程、イギリスとオランダ植民地での相違、定着過程などを考察する。オランダ領ジャワでは、オランダ人たちは郊外にバロック式の内向型のバロック式住居を持っていたが、18世紀後半に著しい現地が始まった。正面あるいは4周に屋根を広く延長し、ギャラリーを作り出し、都市部から離れるほど顕著であった。一方、イギリス植民地ではパラディオ様式をもとにギャラリーは部分的に付加されるが、2段の寄棟屋根が特徴であった。このイギリスとオランダのコロニアル住居の相違がどこからくるのか、また東アジアにおけるその展開については今後の課題である。本研究では、17世紀以降、大勢のヨーロッパ人がアジアに居住するようになり、現地の社会制度や気候風土に適応しながら作り出した住宅様式をコロニアル式住居と呼び、成立過程、各地における計画および形態的特徴ならびに現地社会による受容過程などを明らかにすることを目的にしている。平成17年10月に本研究申請が採択されたが、すでに校費などによって文献調査を始めており、今年度研究費はもっぱら文献資料の乏しい地域におもむき、関連研究者との意見交換と関連資料の収集のために用いた。具体的には以下の作業を行った。1)ヨーロッパ諸国がアジアに拓いた居住地や都市の政治社会プロセスと概念及び形態などの整理これに関しては、過去十周年来各種研究助成を頂きながら研究を続け、平成14年度日本建築学会都市史小委員会主催「植民地都市の今」公開シンポジウムでの議論を経て、平成15年から海域アジアの都市形成史研究として印刷出版する作業を行っていた。本書は、ヨーロッパ植民地都市と華人(中国系移民者)街の関わりを中心にして今年度末に学芸出版社から出版された。2)文献記録によるヨーロッパ人の植民地生活様式の解明ゴア、マドラス、コロンボ、ゴール、マラッカ、ジャワ、ペナン、シンガポール、マカオ、香港、上海などに居住したヨーロッパ人たちの生活様式を知るための基本文献の収集と解読を行った。3)現地調査によるコロニアル式住居の概略の把握関係資料の乏しいスリランカに関して、年度末に2週間滞在し、モラトゥワ大学建築学科スミタ教授(京都大学で博士号取得)と意見公開を行い、資料収集と遺構の概略調査を行った。4)国際学会での研究成果の発表本研究テーマに関連して、今年度インドネシアのトリサクティ大学と共同主催した国際会議でヨーロッパ植民地都市におけるヨーロッパ人とアジア現地人の都市生活価値観の相違を議論し、また雑誌『アジア遊学』において同内容を概説した。以上、コロニアル式住居の具体的形態について論じる前に、その成立背景などを広範に調査してきた。今年度は以下の活動を行った。1.データ収集a.インドネシアのジャカルタ及びボゴール、マレイシアのペナンで、18世紀から19世紀に建設された農園住宅の探索とその実測調査を行った。b.比較研究のために、長崎の出島を含む日本のコロニアル住宅に関する資料を収集した。2.データの整理と分析a.実測データから建物5棟の平面図を作成した。また写真から、立面とディテールの特徴を分析した。b.アジアでヨーロッパ人がどのように生活していたのかを、当時の資料(旅行記、商工案内など)から分析し、生活様式を再現する。3.研究成果のまとめa.日本建築学会歴史意匠委員会都市史小委員会主催の2006年度都市史研究シンポジウムにおいて、『植民地都市の内と外』と題して発表した。4.研究の全体的進捗状況都市史研究会シンポジウムにおいて研究成果の概略を紹介したように、ジャカルタからボゴールにかけては18世紀から19世紀にかけて建設された農園住宅が多数残っており、これらから内陸型コロニアル住宅の成立と現地定着が分析できると考えられる。また、港湾都市を経て急速に拡大していったタイプのコロニアル住宅は、現地定着は乏しかったようである。現時点におけるこの説を検討しながら、次年度には論文を投稿する予定である。

日本に外国人居留地が開設されるとともに,そこに居住するようになったヨーロッパ人の典型的住まいをコロニアル様式と名付け,日本に到達する前にどのように形成され,各地で定着したのかを明らかにすることを目的にしている。初年度より,文献調査と現地調査を続け,最終年度にあたる今年度は短期間の現地補足調査をやりつつ,これまで文献調査を通して関連記録の整理と分析,実測データの図面化などを行った。その結果,ヨーロッパ人の間でもイギリス人とオランダ人が現地で作り出した住宅形式が異なること,またスエズ運河が開通する1869年前後で住宅の規模と材料が大きく異なること,日本へは熱帯居住を強く意識した住居形式が持ち込まれたことなどが明らかになった。一研究成果は期間中に冊子としてまとめ,また今年度日本建築学会大会及び同東海支部研究発表会で部分的に公表する。また,これまでヨーロッパ諸国のアジアにおけるコロニアル建築について科研費をいただき実施して,これらをまとめて成果公開により出版する予定である。
渦を使った飛翔機構により運動する物体の動力学に関する研究

渦を用いた飛翔機構について、前年度の研究成果を踏まえたうえで、自由飛翔の飛行モードを分岐論的な観点から解析した。具体的な実績は以下の通りである。前年度開発したCIPプログラムを用いて多くの昆虫に見られる水平はばたき運動により飛行する水平はばたきモデルを計算し、以下の結果を得た。1)前年度行った対称はばたきモデルの解析結果との比較を行った。その結果、これらのモデルはレイノルズ数やはばたき運動が全く異なるにも関わらず、非常によく似た分岐構造を示すことが分かった。これは渦を用いた飛翔機構の普遍性を示唆する重要な結果である。2)水平はばたきモデルの分岐構造を解析した結果、双安定領域が存在する事が分かった。双安定状態そのものは対称はばたきモデルでも観測されているが、ここでみられる2つの安定状態は、重心運動の揺らぎや周囲の渦構造が互いに全く異なるものであり、本質的に異なる飛翔モードが共存しているという点が対称はばたきモデルと異なる。この結果は、非常に簡単なモデルを用いて飛翔モードの存在、共存を示したという点で重要である。3)双安定構造を理解する為に、「拡張された準定常近似」という仮説を提案し、その仮説に基づく解析を行った。また航空力学的近似による解析とも比較した。その結果、双安定構造は本質的に渦構造の存在に起因する非線形構造により規定されていることがわかった。同時に不安定な定常飛行状態を示唆する結果を得た。4)3)で行った解析と自由飛翔の場合を比較して、分岐構造は定性的に同じだが、臨界点は定量的に大きなずれを示す事が分かった。これは自由飛翔に基づく重心変動と関係があると思われる。5)モデルと実際の昆虫を比較した。その結果アオスジアゲハのパラメータが典型的には計算に用いたパラメータに近い事が分かった。またショウジョウバエの羽の運動とモデルの計算結果が定性的に似ている事が分かった。これらの結果に関連して、米国で11月に行われた米国物理学会で講演を行った。他に国際会議3件,また国内会議、セミナー等で8件の発表を行っている。渦を用いた飛翔機構について、自由飛翔の観点から調べるため、本年度は1)2つのモデルに関する飛翔機構の研究2)数値計算コードの開発を行った。1)2次元対称はばたきモデルを用いた飛翔機構を分離に関する研究を行った。このモデルのはばたき運動は蝶に対応し、重心の運動の影響が考慮されている。このモデルには渦を用いた飛翔機構が2つあることを示した。手段として外力が加わった場合の定常飛行状態の分岐図を作成し、その臨界点のパラメータ変化に対しする挙動に着目する事で、2つの飛翔機構の分離に成功した。一つの機構は重心速度が大きいとき用いられ、剥離渦が形成する秩序渦を1つだけ用いる。もう一つは重心速度が小さいとき用いられ、秩序渦を2つ用いる。このモデルははばたき運動が対称であるにも関わらず、重心運動が対称性を破りうる事が既に知られている。静止状態から対称性が破れた定常進行状態に移行する遷移過程において、ここで分離された2つの飛翔機構が活用されているようである。これらの結果は、はばたき運動やモデルが単純であっても、重心速度という運動の変化に応じて複数の飛翔機構を持つことや、それらの飛翔機構が遷移運動の中で有効に活用されている事を示しており、実際の昆虫の飛翔に対する重要な示唆を与えると考えられる。2)課題を達成するために必要な流体計算コードであるCIP法を開発した。3)上記プログラムを用いて、多くの昆虫に見られるはばたき運動により飛行するはばたきモデルを計算した。具体的には外力を加えた場合の定常飛行状態の分岐図を作成し、2次元対称はばたきモデルの場合と比較を行った。この結果、モデルによらない普遍的な分岐構造の存在を示唆する結果を得た。

同時に不安定な定常飛行状態を示唆する結果を得た。4)3)で行った解析と自由飛翔の場合を比較して、分岐構造は定性的に同じだが、臨界点は定量的に大きなずれを示す事が分かった。これは自由飛翔に基づく重心変動と関係があると思われる。5)モデルと実際の昆虫を比較した。その結果アオスジアゲハのパラメータが典型的には計算に用いたパラメータに近い事が分かった。またショウジョウバエの羽の運動とモデルの計算結果が定性的に似ている事が分かった。これらの結果に関連して、米国で11月に行われた米国物理学会で講演を行った。他に国際会議3件,また国内会議、セミナー等で8件の発表を行っている。
イギリスにおける中等教育試験の成立－高大接続の視点から

第一に、昨年度に引き続き、研究課題に関連する先行研究のサーベイを行うとともに、イングランドを中心とする中等教育修了試験の概要について調査研究を行った。新しく刊行された文献を収集、研究動向をフォローした。第二に、ロンドン大学による中等学校査察について、前年度の調査渡英時に収集したノース・ロンドン・コリージェト・スクール関連資料を分析した。フランシス・バスが1850年に創設した同校は、イギリス女子ハイスクールのモデルとなった先駆的学校であり、男子と同等のアカデミックなカリキュラムを提供した。学校調査委員会(トーントン委員会)を契機として女子教育改革は進展し、大学地方試験への参入や学位取得が奨励されるにつれ、女子教育の量的な側面だけでなく、質的向上にもより一層関心が払われるようになった。こうした背景から、同校はロンドン大学による学校査察を実施したのであり、その意義と実際、他校への普及の限界点について考察し、紀要論文として発表した。本年度は外部団体が実施する学外試験の意義と問題点を探るため、各学校のシラバスに基づいて学内で実施される学校査察について、資料からその内容、方法等について明らかにし、論文をまとめたほか、イングランド中等教育史の権威であるMcCulloch教授を招へいし、研究会を開催することができた。19世紀末から20世紀初頭のイギリスの中等教育政策及びスペンス報告書、ノーウッド報告書の位置づけについて新たな知見を得た。しかしながら、西日本豪雨災害によって研究棟が被災したため、新たな在外調査をすることができなかった。昨年度、不測の事態により実施できなかった在外調査を夏季に実施する。具体的には、学外試験団体の資料調査をロンドン大学文書館、ロンドン市文書館で予定している。必要があれば、冬季または春季に追加の調査を実施する。初年度は、研究課題に関連する先行研究のサーベイを行うとともに、イングランドを中心とする中等教育修了試験の概要について調査研究を行った。第一に、現在イングランドに存在するの3つの試験団体、Edexcel, OCR, AQAの歴史的起源について調査を行った。これら試験は、それぞれ、1ロンドン大学試験委員会、2オックスフォード大学およびケンブリッジ大学の各地方試験委員会、3合同入学登録試験委員会(マンチェスター大学、リヴァプール大学、リーズ大学、のちにシェフィールド大学とバーミンガム大学が加入)から発展したものである。これらに関連する文献の収集および、その内容整理を行い、概要を把握した。第二に、教育院諮問委員会報告書を主要資料として、中等学校試験統一化の過程について明らかにすることを試みた。第2次世界大戦前の段階では、中等学校のカリキュラム編成の煩雑化や中等学校生徒への過度な負担、試験競争の過熱化を防止するために、多種多様な試験を統一する必要性は、とりわけ中等学校関係者間では広く共有されていたものの、個々の試験団体の独立性や、中等学校の特色を保持することがより重要な価値として認識されていた。そのため、中等学校試験の完全な統一ではなく、試験相互の水準を明確にし、互換性を高めることによって、複数受験を避けることにより、制度の一体化を推進したことが明らかになった。これらの研究成果について、学会発表を行い、論文を紀要に発表した。計画通り、資料の分析、および研究発表を行うことができた。第一に、次年度に引き続き、研究課題に関連する先行研究のサーベイを行うとともに、1ロンドン大学、2バーミンガム大学を個別事例として、中等学校と大学との連携について明らかにした。1については、ロンドン大学の中等教育委員会が実施した中等学校査察について、Roan SchoolおよびNorth London Collegiate Schoolの2校について、London Metropolitan Archives等で資料調査を実施した。2については、イングランドで初めて単体で学位授与権を取得した市民大学であるバーミンガムを事例として、学士課程の質保証システムとの関連から、入学登録試験の合格率、学位取得者数の割合、学士課程の予備教育課程の実態を分析し、教育史学会において発表した。大学昇格により、バーミンガム大学への入学希望者数はおよそ2倍に増加し、第1次世界大戦前までには約5倍となった。また、10年間で学士課程学生とパートタイム学生の割合は逆転する。入学登録試験の合格割合は、35%(1903年)から、60%(1912年)に上昇している。第二に、教育と職業との接続について、日英比較を行うために、日本の教育社会学研究者と研究会を行った。その成果の一部は、中四国教育学会シンポジウムにおいて報告し紀要に投稿した。第三に、イギリス中等教育史を専門とするロンドン大学教育学研究所教授から研究計画についてレビューを受け、国際研究セミナーの開催について研究打ち合わせを行った。当初の計画通り、資料の収集と分析、研究発表、研究会の実施等を行うことができた。

本年度は外部団体が実施する学外試験の意義と問題点を探るため、各学校のシラバスに基づいて学内で実施される学校査察について、資料からその内容、方法等について明らかにし、論文をまとめたほか、イングランド中等教育史の権威であるMcCulloch教授を招へいし、研究会を開催することができた。19世紀末から20世紀初頭のイギリスの中等教育政策及びスペンス報告書、ノーウッド報告書の位置づけについて新たな知見を得た。しかしながら、西日本豪雨災害によって研究棟が被災したため、新たな在外調査をすることができなかった。今年度7月に、中等教育修了時に獲得する能力や中等教育の社会的な機能について比較研究を行うため、日本の教育社会学研究者と研究会を行う。大学入学準備あるいは大学接続を目的とした中等教育と、職業教育の理念や制度、教育内容を整理し、日英の比較研究を行う。日英の比較により、イングランド中等教育の理念およびカリキュラムの特色であるアカデミック・ドリフトについて、その社会的背景を明らかにすることが期待できる。8月または2月に、イングランドの中等学校カリキュラムの歴史に関する専門家である研究者(ロンドン大学教育学研究所教授Gary McCulloch)より研究に関する助言を受けるとともに、イングランドでの資料調査を行う。次年度は、オックスフォード大学あるいはケンブリッジ大学の試験委員会、イングランド北部の合同入学登録試験委員会に関する資料の収集、分析を行うため、引き続き、在英の研究者から助言を受ける。また、イギリス中等教育史の専門家を招聘し、国際研究セミナーを開催する。昨年度、不測の事態により実施できなかった在外調査を夏季に実施する。具体的には、学外試験団体の資料調査をロンドン大学文書館、ロンドン市文書館で予定している。必要があれば、冬季または春季に追加の調査を実施する。予測不能の事態により、長期休業中に海外での調査研究ができなかったため。(理由)研究期間の1年目に不測の事態にて、海外での調査研究および研究者との打ち合わせができなかったため、引き続き次年度使用額が生じている。(使用計画)2018年度に在英の研究協力者を招聘することで基本的な合意が図れたので、そのための費用にあてる。McCulloch教授の招へいに関して、当初イギリスからの旅費を予定していたが、教授が別件で東京、上海を訪問中の期間に研究会を開催することとなったため、海外旅費が国内旅費となった。また、イギリスでの調査研究のため海外旅費を予定していたが、豪雨災害時に研究棟が被災し渡英を見合わせたため、研究費に未使用額が生じた。これら予測できない事態が生じたため、研究計画の延長を願い出たところ、延長が認められたので、今年度、イギリスでの研究調査を行う予定である。2017年度は国内で関連する研究を行う研究者と研究会を開催する。
酵母によるグルタチオン生産プロセスの計算機制御

肝臓薬として用いられているグルタチオンの最適生産について研究を行った。パ-ソナルコンピュ-タと培養装置を直結してオンライン計測制御用培養システムを開発した。このシステムを用い,菌体の比増殖速度とグルタチオン比生産速度の関係を調べた。その結果,比増殖速度が低い場合,比増殖速度が上昇するとともにグルタチオン比生産速度は増加した。しかし,比増殖度が高くエタノ-ルが生産されるような条件では,比増殖速度が上昇するとともにグルタチオン比生産速度は減少した。この関係をもとに培養最終時刻において菌体内グルタチオン含量を高濃度に一致させ,しかも総生産量が最大となるような比増殖速度の最適パタ-ンを求めた。最大原理により解析した結果,比増殖速度の最適なパタ-ンは,培養開始後,最大に保ち,その後,グルタチオン比生産速度最大を与える比増殖速度に切り替えるパタ-ンであることがわかった。求められた最適な比増殖速度のパタ-ンに新たに開発した比増殖速度推定制御系により実現した。菌体のアンモニア消費速度を観測し,拡張カルマンフィルタ-により比増殖速度をオンライン推定した。そして半回分培養系に適した制御系であるPF System(Programmed Controller/Feedback Compensator System)により,制御した。この制御系は,フィ-ドフォワ-ド機構とフィ-ドバック機構を持った制御系であり,これを用いて比増殖速度を最適パタ-ンに追従制御することができた。比増殖速度を最適パタ-ンに追従制御する培養法により,グルタチオン生産量は通常法より増加し,本法の有効性が確認された。この方法は比増殖速度と比生産速度に相関のある他の発酵プロセスにも適用できると考えられる。グルタチオンは生体の酸化還元反応に関与するトリペプチドであり,医薬品などとして用いられている。本研究では,酵母培養を用いたグルタチオン最適生産法の確率を目的とする。本年度は,まず,パ-ソナルコンピュ-タと培養装置を結合しオンライン計測制御用培養システムを構築した。本システムを用いて酵母の増殖活性,グルタチオン生産活性を解析した。その際,菌体の増殖活性を表す比増殖速度を指標としてモデル化し,これをもとにシステムの最適化を行うことを計画した。比増殖速度を指標にシステムをモデル化,あるいは,最適化するには比増殖速度を任意の値やパタ-ンに制御する手法の開発が必須となる。本研究では直接観測できない状態量である比増殖速度を拡張カルマンフィルタ-を用いて推定し,培養系のような回分,半回分系に適した制御系であるPF(Programmed Controller/Feedback(Compensator)Systemを用いて制御する“推定制御系"の開発を行った。この推定制御系により,比増殖速度は高精度に推定され,任意の値やパタ-ンに制御できた。グルコ-スを炭素源とした半回分培養系において比増殖速度とグルタイオン比生産速度の関係を求めた。グルコ-ス濃度が低く比増殖速度の値が低い場合は比増殖速度が上昇するとともにグルタチオン比生産速度も直線的に上昇するがグルコ-ス濃度が臨界値を越えてクラブトリ-効果によりエタノ-ルが生産されると比増殖速度の上昇とともにグルタチオン比生産速度は直線的に減少してくることがわかった。この関係をまとめて数式化することによりシステムをモデル化した。このモデルをもとに次のステップである最適化が行えるものと考えている。

その結果,比増殖速度が低い場合,比増殖速度が上昇するとともにグルタチオン比生産速度は増加した。しかし,比増殖速度が高くエタノ-ルが生産されるような条件では,比増殖速度が上昇するとともにグルタチオン比生産速度は減少した。この関係をもとに培養最終時刻において菌体内グルタチオン含量を高濃度に一致させ,しかも総生産量か最大となるような比増殖速度の最適パタ-ンを求めた。最大原理により解析した結果,比増殖速度の最適なパタ-ンは,培養開始後,最大に保ち,その後,グルタチオン比生産速度最大を与える比増殖速度に切り替えるパタ-ンであることがわかった。求められた最適な比増殖速度のパタ-ンに新たに開発した比増殖速度推定制御系により実現した。菌体のアンモニア消費速度を観測し,拡張カルマンフイルタ-により比増殖速度をオンライン推定した。そして半回分培養系に適した制御系であるPFSystem(Programmed Controller / Feedback Compensator System)により,制御した。この制御系は,フィ-ドフオワ-ド機構とフィ-ドバック機構を持った制御系であり,これを用いて比増殖速度を最適パタ-ンに追従制御することができた。比増殖速度を最適パタ-ンに追従制御する培養法により,グルタチオン生産量は通常法より増加し,本法の有効性が確認された。この方法は比増殖速度と比生産速度に相関のある他の発酵プロセスにも適用できると考えられる。
オーキシン非要求性変異体(タバコ)より得られたAXI159遺伝子の解析

AXI(auxin independent growth)159遺伝子は,細胞中で過剰に発現させることにより,その細胞にオーキシン非要求生を付与することができる。現在まで,AXI遺伝子と相同性を示す遺伝子が,タバコ以外にもシロイヌナズナ,イネ,ダイズにも存在することが確認されているが,それ以外の遺伝子との相同性は低く,機能を推定するには至っていない。本年度は,ダイズ,イネよりのAXIcDNA単離と得られた遺伝子断片がAXI159遺伝子と同じ活性を示すかどうかを明らかにすることを中心に実験を進めた。1.AXIcDNAの単離ダイズ,イネのゲノミッククローンよりAXI遺伝子のエクソン部分にあたる配列を決定し,RACE(rapid amplification of cDNA ends)法のためのプライマーを合成した。それぞれの植物の根端より抽出したmRNAを鋳型にして,cDNAを合成した後,PCR法によりcDNAの5'および3'末端部分を増幅した。ダイズに関しては,完全長に近いと推定されるcDNA断片を得ることに成功したが,未だにイネより断片を得るには至っていない。ダイズより得られた断片は,約1300bpであり,タバコAXIの5'側が抜けていた。全体のホモロジーは75%程度であるが,部分的には90%を越えるホモロジー領域が認められた。また,遺伝子中央付近に存在する親水性部分は非常によく保存されていた。2.ダイズAXI遺伝子は,タバコプロトプラストにオーキシン非要求性を付与するか。得られたダイズAXIcDNAを発現ペクターであるpRT101(プロモーターはCaMV35SRNAプロモーター)に挿入した。タバコ(SR1)の葉肉プロトプラストにPEG法によりプラスミドを導入し,3日間暗所で培養した後,プロトプラスの分裂状況を観察した。3回の実験の何れにおいても,プロトプラストは,オーキシン非要求性を示した。このことは,得られたダイスAXIcDNAもタバコAXI遺伝子と同様の機能を有しており,オーキシン非要求性に関与する遺伝子であることを示している。タバコAXI遺伝子に於ては,c末側の100アミノ酸を欠いた場合でも活性を有していることが確認されており,今回の実験と合わせて考えると,遺伝子中央付近の約300アミノ酸配列が,オーキシン非要求性活性に重要な働きをしていることが推定された。