hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNAアダクトーム解析のためのDNA付加体およびアミダイトの合成基盤の構築

入手容易な2-置換フラン誘導体から脂質酸化物(OHE、ONE)の簡易合成法を確立した。その後、これらと各種2'-デオキシヌクレオシドとの反応(共役付加ー環化反応)について検討を行い、OHE(or ONE)と2'-デオキシシトシン(or 2'-デオキシシグアノシン)の反応について、HPLCによる精製に頼らず、通常の精製(クロマトグラフィーや再結晶)によりそれぞれ目的のDNA付加体(OHE-dC、OHE-dG、ONE-dC、ONE-dG)などを合成することに成功した。さらに、アミダイト体への変換反応について検討し、効率的な合成法を開発した。このほか脂質酸化物以外の要因によるDNA付加体も合成した。本研究は、塩基除去修復酵素と発がんとの関係を明らかにするために不可欠な、各種DNA付加体を含むDNAオリゴマーを有機合成化学的手法により確実に得る方法を開発するものである。本年度は研究実施計画のうち、まず、脂質酸化物(OHE、ONE)の合成法の確立について研究を進め、当初の目的通り、入手容易な2-置換フラン誘導体からm-クロロ過安息香酸(mCPBA)を用いて変換する合成法に従い、脂質酸化物であるOHE、ONEをそれぞれ合成することができた。また引き続きこれら脂質酸化物と各種2′-デオキシヌクレオシドの共役付加ー環化反応の条件検討を行った。最適なpH・温度・濃度条件などを検討した結果、OHEと2'-デオキシシトシンと2'-デオキシグアノシンについては、HPLCによる精製などに頼らず、実用性の高い方法による生成物の精製(オープンカラムによるクロマトグラフィーや再結晶など)を実現し、比較的効率よく目的の各種DNA付加体(OHE-dCおよびOHE-dG)を合成することに成功、それぞれ後のアミダイト体への変換に十分な物質量を確保した。その手法に従い、現在はもう一方の脂質酸化物ONEと2'-デオキシシトシンと2'-デオキシグアノシンの反応について同様に検討を進めている。また、これら側鎖のあるDNA付加体の他、単純な構造式を有するいわゆるエテノ体(etheno-dAやetheno-dC)の合成についても別途成功した。DNAの酸化的損傷や過酸化脂質の付加により生じるDNA付加体(adducts)は、突然変異を引き起こし発がんの原因となる。ヒト発がん予測指標の確立を目指しDNA付加体の網羅的解析たる「DNAアダクトーム解析」が提唱されたが、塩基除去修復酵素との関係など多くは未だ解明されていない。一般に、各種DNA付加体は生体内では極微量にしか生成されず入手が極めて困難である。本応募研究課題は、塩基除去修復酵素と発がんとの関係を明らかにするために不可欠な各種DNA付加体やそのDNAオリゴマーを有機合成化学的手法により確実に得る方法を開発するものである。本年度は、研究実施計画のうち、昨年度得られた脂質酸化物ONEを用いて、2.脂質酸化物と各種2'-デオキシヌクレオシド(dA、dC、dG)の共役付加ー環化反応の条件検討:を行った、dC、dGについては、それぞれONE-dC、ONE-dG効率的と言ってよい合成が完了したが、dAについては成功していない。また、既に昨年度、物質量が確保されたDNA付加体についてアミダイト体への変換を検討した。まず、単純な構造式を有するetheno-dAやetheno-dCについて、それぞれアミダイト体への変換を完了した。その後、OHE-dC、OHE-dGについて、その後のアミダイト体への変換を種々検討し、dGの誘導体に関しては、条件検討に時間を要したものの、それぞれ効率的な合成を達成した。研究実施計画のうち、脂質酸化物と各種2'-デオキシヌクレオシド(dA、dC、dG)の共役付加ー環化反応の条件検討:について検討を進め、dCとdGについては、その効率的な合成を完了し、計画の、3.各種DNA付加体のホスホロアミダイト体(DNAオリゴマーの前駆体)への変換の段階、すなわち、そのアミダイト体の合成もおおむね達成し、ほぼ予定通りの進展と考えている。DNAの酸化的損傷や過酸化脂質の付加などにより生じるDNA付加体(adducts)は、突然変異を引き起こし発がんの原因となると考えられている。ヒト発がん予測指標の確率を目指し、DNA付加体の網羅的解析を行う「DNAアダクトーム解析」が提唱されているが、塩基除去修復酵素との関係など、多くは未だ明らかにされていないのが現状である。一般に各種DNA付加体は生体内では極微量にしか生成されず入手が極めて困難である。本応募研究課題は、塩基除去修復酵素と発がんとの関係を明らかにするために不可欠な各種DNA付加体や、そのDNAオリコマーを有機合成化学的手法により確実に得る方法を開発するものである。本年度は、脂質酸化物OHEを合成し、それを用いて、2.脂質酸化物と各種2'-デオキシヌクレオシド(dA、dC、dG)の共役付加ー環化反応の条件検討を行った。ONEとの反応と同様に、dC、dGとの反応については、効率的な合成を達成した。ただし、dAと脂質酸化物との反応については、再現性が乏しく、今のところ成功していない。その後、それぞれについて、3.各種DNA付加体のホスホロアミダイト体(DNAオリゴマーの前駆体)への変換を行い、それぞれのアミダイト体への変換にも成功した。

また、本年度は、脂質酸化物以外、例えば、アクリルアミドが生体内で反応して生じるとされるDNA付加体の合成についても、その標品となる化合物の合成を行った。その他に、ジクロロメタンなどの有機溶媒が原因ではないかとされるがんに関して、その発がん機構解明を目的として、グルタチオンとDNA付加体の合成に使用される材料の合成に関しても行った。入手容易な2-置換フラン誘導体から脂質酸化物(OHE、ONE)の簡易合成法を確立した。その後、これらと各種2'-デオキシヌクレオシドとの反応(共役付加ー環化反応)について検討を行い、OHE(or ONE)と2'-デオキシシトシン(or 2'-デオキシシグアノシン)の反応について、HPLCによる精製に頼らず、通常の精製(クロマトグラフィーや再結晶)によりそれぞれ目的のDNA付加体(OHE-dC、OHE-dG、ONE-dC、ONE-dG)などを合成することに成功した。さらに、アミダイト体への変換反応について検討し、効率的な合成法を開発した。このほか脂質酸化物以外の要因によるDNA付加体も合成した。研究実施計画のうち、1.脂質酸化物(OHE、ONE)の合成法の確立2.脂質酸化物と各種2′-デオキシヌクレオシド(dA、dC、dG)の共役付加ー環化反応の条件検討:各種DNA付加体の効率的な合成法の確立について研究を進め、1については完了し、1についても一部を除いてほぼ完了したので、ほぼ予定通りの進展と考えている。今後は、研究実施計画の4. DNA付加体を含む各種オリゴマーを用いた塩基除去修復酵素の機能解析に向けた下準備のため、各種アミダイト体の供給とそれを用いたオリゴマーの調製を行い、酵素反応に供する予定である。なお、2.脂質酸化物と各種2'-デオキシヌクレオシド(dA、dC、dG)の共役付加ー環化反応の条件検討:のうち、未だ未解決のdAと脂質酸化物との反応の検討を引き続き行っていく予定である。有機合成化学今後は、研究実施計画の2.脂質酸化物と各種2′-デオキシヌクレオシド(dA、dC、dG)の共役付加ー環化反応の条件検討:各種DNA付加体の効率的な合成法の確立のうち、未検討の2'-デオキシアデノシンの付加体の合成についての検討、また、引き続き研究実施計画の3.各種DNA付加体のホスホロアミダイト体(DNAオリゴマーの前駆体)への変換、の検討を行う予定である。本年度は消耗品に関しては、在庫品の使用で賄うことができたため。試薬の価格などの差額のため次年度には、新しい試薬の購入が予定されているので、その購入に当てる予定である。必要な試薬等の購入
乳癌エストロゲン・プロゲステロンレセプターmRAN量と内分泌療法感受性への影響

原発性乳癌組織よりtotal RNAを抽出し逆転写を行い、cDNAをPCR法により増幅してエストロゲンレセプター(ER)とプロゲステロンレセプター(PgR)のmRNAレベルを測定した(ER-PCR法・PgR-PCR法)。ERのPCR生成物の確認は、サザンブロッティングによりおこない、PgRのPCR生成物の確認は、直接シークエンシングおよび制限酵素認識部位の存在によりおこなった。ERのPCRprimerはすでに発表されていたFuquaらの物を用いたが、PgRのPCRprimerは独自に設計した物を用いた。従来からの測定法との比較をした結果、ERの免疫組織化学染色(ER-ICA)との一致率は83%(相関係数0.56)、PgRのエンザイムイムノアッセイとの一致率は86%(相関係数0.69)と有意な相関を示した。従来の蛋白レベルだけの測定では乳癌内分泌療法の有効性を完璧には予測できないため、今回のPCR法によるERおよびPgRの測定結果との関係を検討した。対象とした全乳癌症例についてはER-PCR陽性症例において内分泌療法が有効と考えられたが、従来の測定方法により予測された有効性と同程度であった。今回の測定ではER-PCR法はER-ICA法と高い相関を認めたが、最も汎用されているdextran-coated charcoal(DCC)法とは有意な相関を認めなかった。DCC法では閉経前乳癌患者において内因性エストローゲンが高いために測定上問題(低値)になってくる場合が考えられる。そこで、閉経前乳癌患者における内分泌療法とER-PCR法による測定結果との関連を検討してみた。その結果、ER-PCR法によるER陽性症例はDCC法のER陽性症例より内分泌療法の効果が高い傾向を示した。以上のことよりER・PgR-PCR法による乳癌のホルモンレセプター測定は閉経前乳癌患者の内分泌療法の適応を決めるのに有用と考えられた。
アートマネージメント(芸術経営)機能と効果に関する総合的研究

研究の内容は2つのテーマで構成される。第I部は、日本の芸術活動の実態分析調査で、1989年に実施された総務庁統計局(Satistics Buteau)の「サービス業基本調査」から文化芸術関連の事業所を抜き出して、産業詳細分類による特別の集計を試みたものである。これによって、興業団・劇場・個人芸術家の地域分布、事業所の従業者規模や開設時期による従業者の構成の違い、芸術団体事業所の経営状況などを明らかにした。また、補足として、関西の一部の地区をケーススタディとしてとりあげ、演劇活動ならびに文化会館の地域活動の実態を調査して報告した。第II部は、欧米の主要国におけるアートマネージメントないし文化政策に関する最新の状況を調べたものである。国によってそれぞれ事情が異なるために、調査の内容も統一してみることはできなかったが、各国の特徴的問題を指摘することができた。すなわち、米国については、芸術文化支援政策の変遷、現状と課題を、英国については、芸術支援政策の変遷とこれに伴うアートマネージメントの現状を、ドイツについては、文化政策の特徴と劇場の組織と運営の現状を、イタリアについては、芸術文化政策の特徴とオペラ・演劇の活動状況を、フランスについては、芸術文化政策の特徴を報告した。各国とも、報告に用いたデータはほぼ1992年以降の新しいものである。当初予定していた「サービス業基本調査」の解析は、文化庁が行政上の目的で直接集計を行うこととなったので、本研究としてはその集計結果がでてから分析を行うことにした。その代わりに、平成2年度に別の科学研究費補助金による研究において研究代表者らが行ったわが国の舞台芸術施設についての調査データをさらに見直し、その後の新しいデータを追加して、わが国の劇場・ホールの施設と運営に関する基礎的データを整備した。東京・水戸・大阪・兵庫・沖縄の施設や地域をモデルとして選定し、これらにおける芸術活動のすすめ方や国・地方自治体の関わり方の実態を調査した。アートマネージメントの日米比較については、UCLAらの文化政策研究グループと情報交換を行った。11月には、調査のために来日した米国研究者とも直接討議を行ったが、このため、日本側は、わが国のアートマネージメント全般に関する現状の概観をまとめたドラフトペーパーを作成した。この結果、劇場・ホールなどの舞台芸術施設と劇団などの活動組織との関係や、芸術活動のための資金援助の仕組みに、日米で大きな相違があることが明らかとなった。日本の芸術活動の実態分析調査としては、総務庁統計局が実施したサービス業基本調査の調査結果に基づいて、昨年度に統計局の行った特別集計結果を公開可能なデータベースの形で整備し、併せて個別情報を科学的分析に供するためのモーメント・マトリックスを作成した。また、昨年度に引き続き、岩手などの施設や地域をモデルとして選定し、これらにおける芸術活動のすすめ方や国.地方自治体の関わり方の実態を調査した。アートマネージメントの日欧比較については、英・独・伊のそれぞれの文化政策、アートマネージメント、舞台芸術活動等に関する最新の資料を入手し、その分析にとりかかった。第I部は、日本の芸術活動の実態分析調査で、1989年に実施された総務庁総計局(Satistics Buteau)の「サービス業基本調査」から文化芸術関連の事業所を抜き出して、産業詳細分類による特別の集計を試みたものである。これによって、興業団・劇場・個人芸術家の地域分布、事業所の従業員規模や開設時期による従業者の構成の違い、芸術団体事業所の経営状況などを明らかにした。また、補足として、関西の一部の地区をケーススタディとしてとりあげ、演劇活動ならび文化会館の地域活動の実態を調査して報告した。
EBVによるB細胞形質転換及び分化修飾機構の解明

EBV感染によるB細胞修飾、非感染時におけるB細胞分化機構を解明するため、B細胞生存・分化に関与する因子の解析が必須である。そのためにEBV形質転換に必須であるウイルス膜タンパクLMP1、B細胞分化活性化に重要なCD40のそれぞれに会合するアダプター因子TRAF3に会合するproteinkinase N1(PKN1)における生体内機能の解析を行ってきた。昨年度の解析よりPKN1ノックアウト(KO)マウスは自己免疫疾患を発症し、B細胞レセプター(BCR)シグナルによって過剰の細胞増殖を示し、PKN1がその下流に存在するAktを抑制的に制御することを見出してきた。本年度はさらに以下のことを見出した。胚中心(GC)はBCRによる抗原認識によってB細胞増殖性シグナルによって形成されるが、PKN1KOマウスでは恒常的なGCの形成が認められた。通常では抗原を免疫した際にその抗原に対するaffinityを高めるためにBCR組み換えよりアミノ酸変異が起こるが、PKN1KOマウスではその変異が少なく抗原に対するaffinityが低下することが明らかとなった。また過剰なBCRシグナルよりB細胞の細胞死を誘導した場合、野生型と比べてPKN1KO細胞では細胞死に対する抵抗性を示した。すなわち抗原と結合しないB細胞はアポトーシスを起こし抗原特異的なB細胞のみが増殖・生存するが、このB細胞の選択においてPKN1が関与していることが考えられる。BCRシグナルを負に制御し、抗原に対するaffinityを制御するPKCファミリーはこれまで知られておらず、PKN1がこの分子機構に関与していることを明らかとしつつある。またTRAF3会合因子として見出したTRAF3 interacting protein3(T3ip3)はGCに発現するBc16と会合することが報告されているがその機能は不明である。我々が樹立したT3ip3KOマウスの解析より、リンパ球分化には影響は認められなかったが、T細胞増殖が低下することが見出された。このことがB細胞機能に関与するか否かを検討することは今後の課題である。これらの解析をもとにEBVが関与B細胞分化・修飾機構を解明する一端になることを期待している。EBV感染によるB細胞修飾、非感染持におけるB細胞分化機構を解明するため、B細胞生存・分化に関与する因子の解析が必須であると考えている。そのためにEBV形質転換に必須であるウイルス膜タンパクLMP1、B細胞分化活性化に重要なCD40のそれぞれに会合するアダプター因子TRAF3に会合する因子に重点を置き解析を行ってきた。TRAF会合因子であるprotein kinase N1(PKN1)はprotekin kinase Cファミリーに分類される。PKGはB細胞におけるNF-kBの活性化や生存、IL-6産生を制御することが示唆されている。PKN1のin vitro解析よりsmall GTPase Rho/Racと会合し細胞骨格の制御等に関与することが報告されている。しかし、その生体内機能は明らかとされていない。このことから、B細胞生存に重要であるTRAF3と会合するPKN1を解析することは重要であると考えられ、PKN1ノックアウトマウスを樹立し免疫学的な機能解析を行った。PKN1KOマウスは自己抗体産生や糸球体腎炎が観察され、自己抗体産生細胞と考えられている腹腔内B-1細胞の増加もみられることから自己免疫疾患を発症することが明らかとなった。またin vitroの機能解析より、PKN1ノックアウトB細胞ではBCRシグナリングの刺激が過剰に伝わることによるB細胞増殖の促進がみられた。加えてPKN1がAktのkinase活性や、Aktによる細胞形質転換活1生を抑制することが明らかとなった。一方で、PKN1はCD40シグナリングに関与すると推測されたが、このシグナル伝達経路には関与していないことが示唆された。通常ではBCRシグナリングによって、AktやNF-kBが活性化されB細胞増殖や生存に関するシグナルが伝達されるが、この制御をPKN1が担っていることが示唆された。本研究において、これまで免疫学的な生体内機能が明らかとされていなかったPKN1が、B細胞寛容に関与しBCRシグナルを負に制御する機能を有することを明らかにしつつある。

すなわち抗原と結合しないB細胞はアポトーシスを起こし抗原特異的なB細胞のみが増殖・生存するが、このB細胞の選択においてPKN1が関与していることが考えられる。BCRシグナルを負に制御し、抗原に対するaffinityを制御するPKCファミリーはこれまで知られておらず、PKN1がこの分子機構に関与していることを明らかとしつつある。またTRAF3会合因子として見出したTRAF3 interacting protein3(T3ip3)はGCに発現するBc16と会合することが報告されているがその機能は不明である。我々が樹立したT3ip3KOマウスの解析より、リンパ球分化には影響は認められなかったが、T細胞増殖が低下することが見出された。このことがB細胞機能に関与するか否かを検討することは今後の課題である。これらの解析をもとにEBVが関与B細胞分化・修飾機構を解明する一端になることを期待している。
肝特異microRNAの機能解析とその発現制御による効率的肝細胞分化誘導法の開発

miR122は肝細胞特異的に発現するmicroRNAであり、かつ肝癌でその発現が落ちているなどの背景から、肝細胞を正常な肝細胞として維持する機能をもつ。miR122のノックダウンによってAFPの発現が増加し、肝細胞の脱分化が起きていた。miR122の低下によってCUX1という標的転写因子の発現が増すが、CUX1は癌細胞の悪性化に関わっていることが報告されており、miR122の発現低下が肝癌細胞の悪性度を増すとともにAFPの産生を増やしていることが示唆された。この所見は臨床的にしばしば観察されるAFP高発現の肝細胞癌の予後が悪いことを分子生物学的に説明したものである。肝細胞内の全microRNAの80%以上を占めているmiR122は肝細胞特異的に発現するmicroRNAであり、かつ肝癌でその発現が落ちているなどの背景から、肝細胞を正常な肝細胞として維持する機能を有している可能性が考えられる。本年度はmiR122の肝細胞分化に与える生理機能をin vitroでのmiR122過剰発現系・ノックダウン系とmiR122の機能的ノックアウトマウスによりin vivoで解明することを目的とした。miR122に対するanti-sense配列RNAをH1 promoter下に発現するレンチウイルスを作製しこれを肝細胞株に感染させmiR122の機能をノックダウンしたstable cell lineを樹立した。miR122の機能についてはluciferase遺伝子の下流5'UTRにmiR122の標的配列を組み込んだレポーターコンストラクトを作製しtransfectionすることでluciferaseの発光を定量することにより確認した。反対に過剰発現系については、miR122のprecursorをCMV promoter下に発現するコンストラクトを作製しレンチウイルスに組み込んで発現した。miR122のanti-senseを発現するコンストラクトを切り出し、マウスゲノムに組み込んでtransgenic mouseを作製する。これにより機能的にmiR122をノックダウンしたmouseを樹立した。miR122のノックダウンによりAFPの発現が劇的に増えることを確認している。AFPは肝癌の腫瘍マーカーとしても用いられるが本来的には幼若細胞に発現する胎児性蛋白であり、miR122の機能が損なわれることによりAFPの発現が増えてくるということは肝細胞の機能的な脱分化・幼若化が起きることを示唆している可能性があると考え検討を続けている。本年度は昨年度に引き続き、miR122の肝細胞分化に与える生理機能をin vitroでのmiR122過剰発現系・ノックダウン系とmiR122の機能的ノックアウトマウスによりin vivoで解明した。とくにmiR122の機能的ノックダウンによって胎児性抗原であるAFPの発現が著明に増加してくることが判明し、肝細胞の脱分化が起きていることが示唆された。そのうえで、その分子機構を解明した。すなわち、miR122の低下によってCUX1という標的転写因子の発現が増し、その結果、普段AFPの発現抑制に働いている転写因子であるZBTB20の発現を低下させ、それによりAFPの発現が亢進していた。さらにCUX1は既報で癌細胞の悪性化に関わっていることが報告されており、それらのことから、miR122の発現低下が肝癌細胞の悪性度を増すとともにAFPの産生を増やしているうことが示唆された。この所見は臨床的にしばしば観察されるAFP高発現の肝細胞癌の予後が悪いことを分子生物学的に説明したものであり今後の分子標的治療の応用が期待される所見である。今後、miR122の機能低下がもたらす生理的意義をさらに追及していくが、メタボロームの手法を駆使して検討したところ、miR122の機能低下は細胞内のArginine濃度を増やしていることが示唆されており、アミノ酸と肝癌分化・悪性度の関連から検討を続けていく予定である。これらの所見はtransgenic mouseを用いたin vivo解析でも同様の知見を得ており、動物モデルでも検討を続けていく予定としている。

とくにmiR122の機能的ノックダウンによって胎児性抗原であるAFPの発現が著明に増加してくることが判明し、肝細胞の脱分化が起きていることが示唆された。そのうえで、その分子機構を解明した。すなわち、miR122の低下によってCUX1という標的転写因子の発現が増し、その結果、普段AFPの発現抑制に働いている転写因子であるZBTB20の発現を低下させ、それによりAFPの発現が亢進していた。さらにCUX1は既報で癌細胞の悪性化に関わっていることが報告されており、それらのことから、miR122の発現低下が肝癌細胞の悪性度を増すとともにAFPの産生を増やしているうことが示唆された。この所見は臨床的にしばしば観察されるAFP高発現の肝細胞癌の予後が悪いことを分子生物学的に説明したものであり今後の分子標的治療の応用が期待される所見である。今年度は、メタボロームの手法を駆使して検討したところ、miR122の機能低下は細胞内のArginine濃度をCAT1というトランスポーターの発現を増やして増加させていることが示された。細胞内アルギニン濃度の増加が一酸化窒素の増加につながり、その結果癌の悪性度の更新につながっていることが示された。このことから肝癌におけるアルギニンの制限はひとつの補助療法になりうる可能性が示された。肝特異的miR122の発現低下に伴う細胞性の変化を特に分化マーカーとして用いられるAFPの発現という観点から解析し臨床的観察結果を分子生物学的に説明できることが可能になった。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在の研究をさらに進めて、メタボロームの観点から表現型の可視液を行ない、さらにmiR122の発現と分化との関連を検討する。現時点で大きな計画上の問題はなく順調に推進していけるものと考えられる。
熱起電力による高温超伝導コイルの通電特性

熱電素子を組み込んだ回路内の全電気抵抗における、熱電素子の内部抵抗や超伝導コイルのフラックスフロー抵抗など、各部の電気抵抗値の割合を明らかにするために、小型の高温超伝導コイルと熱電素子を組み合わせて、永久電流通電実験を行った。コイルは、ビスマス系2223銀シース超伝導線を使って、既存のクライオスタット内に収めた。コイルは、1段パンケーキ巻きで、外径190mm、内径100mm、厚さ7mmである。熱伝素子は平成15年度の実験結果より、片極接続の方がπ型接続に比べ高い性能が得られることが明らかになっているので、片極接続とした。熱電素子の高温部に張り付けたヒーターの温度を変化させることで、熱電素子の起電力が変化し、システム内に流れる電流値を制御できることを確かめた。実験で、システム内に取り付けられた電圧タップから、熱電素子の内部抵抗、超伝導コイルのフラックスフロー抵抗、回路構成のための接続抵抗など計測した結果、通電電流値が大きくなると、超伝導コイルの温度が上昇し抵抗がシステム全体の抵抗の約1/3を占めることがわかった。そこで2段GM冷凍機を用いて、コイルの作動温度の上昇を低減し、しかも熱電素子の温度を70Kから100Kに保つ条件で、通電実験を行った。その結果、単位電流を通電するために必要なヒーターへの入力電力が0.15Wであった。この値は、現在用いられている、最適化された高温超伝導マグネット用の電流リードの、0.09W/Aに比較的近い値である。本研究では、n型Bi_2Te半導体を用いた、厚さ1.5mm、断面積635mmの熱伝素子によって、短絡通電では最大237.5A、高温超伝導コイル通電では185.3Aを通電することができた。まず熱電材料の極低温下での基礎特性を明らかにするために、市販されているBiTe系の熱電材料について、室温から20Kまでの、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率などの物性値を計測した。計測された物性値を用いて、熱電素子の起電力によって高温超伝導コイルに通電した場合の、電流値やコイルへの熱侵入量などを、一次元の数値解析によって求めた。解析結果によると、BiTe系の熱電素子を用いた場合、高い性能が得られるのは、つまり超伝導コイルへの熱侵入量が少なく、しかも大きな電流値が得られるのは、熱電素子の平均温度が70Kから100K程度の範囲であることが示された。また数値解析では、熱電素子の長さや断面積などの最適な形状に関する考察も行った。液状に関する解析結果に基づいて、市販されている熱電素子を積み重ねたり並列に組み合わせたりして、π型接続と片極接続の2種類の素子を作製した。片極接続とは、π型接続の片方の熱電素子の代わりに高温超伝導線を取り付けたもので、高温超伝導線は熱電素子の高温端とコイルを直接むすぶ。これら2種類の素子を用いて通電実験を行った。実験結果より、片極接続の方がπ型接続に比べ高い性能が得られることが明らかになった。これは、π型接続の片方の熱電素子の代わりに高温超伝導線を取り付けたために、おもにコイルへの熱侵入量が低減したことによる。ただし、片極接続の場合は、高温端の温度を高温超伝導線の転移温度より低くしなければならないことや、高温超伝導線を長くするなどしてそこからの熱侵入量を抑える工夫が必要なことが明らかになった。さらに大きな通電電流を望む場合には、高温超電導コイルおよび電流リードの電気抵抗が無視できず、それらの影響を考慮して熱電素子の形状を決めることが重要であることが示唆された。

本研究では、n型Bi_2Te半導体を用いた、厚さ1.5mm、断面積635mmの熱伝素子によって、短絡通電では最大237.5A、高温超伝導コイル通電では185.3Aを通電することができた。
図式的アプローチによる結び目の研究

結び目は豊かな構造をもつ対象である。近年、結び目不変量の開発と研究が進み、様々な解釈やアプローチが可能になってきている。不変量の幾何学的な意味合いと特徴づけ、豊かな構造のどの側面が反映されているのかを究明したい。本研究の具体的な目的は、結び目の構造と不変量を図式的アプローチを通じて明らかにし、その発展として、結び目空間の組み合わせ的構造を究明することである。上記の研究目的の達成するために、「図式的アプローチの開発」と「不変量の究明」に重点を置いて研究を進める。こうした基盤のもとに、「仮想結び目への応用」ならびに「彩色数への応用」に取り組んでいく。
速度に依存する動的ぬれ挙動の物理的機構に関する研究

固気液3相の接触線が固体壁面上を有限速度で移動する際,接触角が速度に依存する動的ぬれの現象が観察される.あらさや汚れ等の欠陥を通過する接触線のぬれ挙動について,実験ならびに数値シミュレーションによる検討を行った.周囲よりぬれやすい直径300μmの円形欠陥を人工的に作成し,欠陥上での接触線のスティックスリップ的な挙動ならびにその間の接触角の変化を測定した.また,欠陥を通過する接触線の挙動について数値シミュレーションを行い,複数の欠陥が上に凸の楕円状に分布するとき,接触線の大変形が生じること,ならびに欠陥の面積占有率が数%であっても,動的接触角に有為な変化を与えることを示した.本研究は,壁面上を有限速度で移動する固気液3相の接触線の変形挙動に着目し,速度に依存する接触角の決定メカニズムについて考察を行うことを目的としている.滑らかで均質な壁面上に周囲よりぬれやすい一つの円形欠陥が存在する試料平板を対象に,欠陥を通過する接触線の3次元挙動に関する数値シミュレーションを行った.界面追跡にFront-tracking法を用い,壁面すべり条件として一般化ナビエ境界条件の下,Navier-Stokes運動方程式の数値解から接触線の運動を求めた.様々な接触線の移動速度に対し,接触線が欠陥にトラップされて変形し,やがて解放されるスティックスリップ運動が認められ,現実の系と定性的によく一致する接触線挙動を得ることができた.また,接触線の変形仕事,壁面摩擦仕事を求め,巨視的なエネルギー平衡式から動的接触角を求めた.得られた結果は,幾何学的に観測される接触角とよい一致を示した.接触線の変形仕事の速度依存性が,動的接触角を決定するための重要因子となることを示した.接触線の挙動を実際に観察するため,実験装置ならびに実験手法の開発を行った.シリコンウェハー基板上に分子レベルで平滑なSAMs(Self-Assembled-Monolayers:自己組織化単分子膜)を施した表面に,FIB装置によるGaビームを照射してSAMs膜を局所的にはぎとり,直径200μmの円形欠陥をもつ試料面を作成した.この試料面を供試液中より一定速度で引き上げ,その時の接触線の変形ならびに局所接触角を測定する装置を作成した.局所の接触角が,接触線上に照射したレーザービームの反射光の変位より求められることを確認することができた.接触線の移動に伴う接触角の変化は,上記数値計算結果と定性的に一致した.当初の27年度計画においては,(i)壁面欠陥を通過する接触線の挙動に関する数値シミュレーション,ならびに(ii)人工的な円形欠陥を施した壁面を通過する接触線挙動の観察を行う装置手法の確立,を設定していた.(i)については,円形のぬれやすい単独欠陥を通過する接触線の挙動について,Front-traking法による界面追跡,ならびに壁面のすべりを考慮した境界条件を用いた数値シミュレーションを行った.欠陥を通過する際の接触線の挙動について,実際の系で観測されるスティックスリップ的な運動を定性的に再現することができた.また,接触線の通過に伴う仕事量を求め,提案したエネルギー平衡式から求められる平均の動的接触角が,実際に観察される値と一致することを示した.(ii)については,実験装置の作成を行い,装置ならびに計測手法の確認を行った.分子的に滑らかなSAMs膜を施したシリコンウェハー表面に,Gaイオンビームを照射して局所的にSAMs膜をはぎとり,直径200μmの円形欠陥を設置することができた.この領域はSAMs基板よりもぬれやすく,接触線が欠陥にトラップされて変形し,やがて解放される様子が確認できた.また,欠陥を通過する際の接触線の変形を観測し,局所の動的接触角をレーザー光の反射から求める装置の開発を行った.以上より,当初の予定通り研究が進捗していると判断できる.接触線が固体面上を有限速度で移動する際,接触角が速度に依存する動的ぬれ挙動について,実験,理論ならびに数値シミュレーションを用いた検討を行った.実際の壁面における動的ぬれ挙動を模擬するため,周囲よりぬれやすい半円環状の欠陥が複数分布する壁面を通過する接触線の挙動を,数値シミュレーションから求めた.欠陥同士の距離や配置等の幾何学的パラメータを変化させ,種々の接触線の通過速度について数値計算を行った.その結果,上に凸の楕円状に欠陥が分布した場合,複数個の欠陥が恰も一つの大欠陥のように振る舞い,大きな接触線の変形が生じることを示した.このとき,欠陥の占める面積占有率は数%にも関らず,数°の有為な動的接触角の変化が生じることを示した.実際に観察される動的接触角の定性的なふるまいを,数値計算結果から説明することができた.系のエネルギー平衡条件に基づき,接触線の変形に伴う気液界面の変形エネルギー仕事を計算した.この仕事量の速度依存性が,実際に観察される巨視的接触角に大きな影響を及ぼすことを示した.実際の壁面上での接触線の挙動について実験的に観察を行った.シリコンウェハー上に施したSAMs(Self-Assembled-Monolayers:自己組織化単分子膜)の一部をはぎとり,人工的に周囲よりぬれやすい直径200μmの円形欠陥を作成した.接触線の平均移動速度を数種類変化させ,欠陥上を移動する接触線の変形挙動,ならびにレーザー光の反射を利用して局所の接触角を同時測定した.その結果,欠陥に到達した接触線のトラップと変形,欠陥上での定常的な移動,ならびに欠陥からの離脱から変形回復に至る,スティックスリップ的な挙動を実験的に示すことができた.

また,上記接触線の移動に伴う局所接触角の変化の測定結果から,実際に観察される動的接触角の振る舞いを明らかにすることができた.28年度当初の研究実施計画においては,周囲よりぬれやすい一つの円形欠陥をもつ壁面上での接触線挙動を実験的に観測することを目的としていた.前年度には,欠陥を通過する接触線の挙動と接触角を計測できる実験装置ならびに方法の開発を行った.本年度はこの装置を用い,数種類の接触線の移動速度に対し,実際に接触線の変形ならびに局所の接触角を同時測定を行った.その結果,よく知られた接触線のスティックスリップ運動と,局所接触角との相関関係を定量的に明らかにすることができた.また,動的ぬれ挙動の数値シミュレーションにおいては,昨年度の単独欠陥に対する結果を発展させ,実際の壁面の状況に近いと思われる,複数個の欠陥が存在する場合について計算を行った.その結果,巨視的に観察される動的接触角と,接触線の変形仕事との関係を定性的に明らかにすることができた.以上の結果から,壁面に存在する欠陥の動的ぬれ挙動に及ぼす影響について,実験,数値計算両面から概ね順調に進展していると判断できる.固気液3相の接触線が固体壁面上を有限速度で移動する際,接触角が速度に依存する動的ぬれの現象が観察される.壁面上のμmスケールのあらさや汚れ等の欠陥のぬれ挙動への影響について,実験ならびに数値シミュレーションを用いた検討を行った.分子レベルで均質なSAMs膜(Self-Assembled-Monolayers:自己組織化単分子膜)をFBI装置により部分的にはぎとり,周囲よりぬれやすい直径200μmの円形欠陥を作成した.欠陥上を移動する接触線の変形挙動を観察するとともに,レーザー光の反射を利用して局所の動的接触角を同時測定する装置の作成を行った.試料液体としてエチレングリコール水溶液を用い,接触線の速度を28mm/s(キャピラリ数=13×10-3)で変化させ,接触線ならびに動的接触角のふるまいを観察した.その結果,欠陥上での接触線のトラップと変形,から離脱後の急激な変形回復に至るスティックスリップ的な挙動,ならびにその間の動的接触角の変化を実験的に示すことができた.上記実験と同じ系について,数値シミュレーションによる検討を行った.Front-Tracking法を用いた数値計算結果は,実験結果を定性的に再現できることを示した.また,実際の壁面における動的ぬれ挙動を検討するため,半円環状の欠陥が分布する壁面を通過する接触線の挙動のシミュレーションを行った.その結果,上に凸の楕円状に欠陥が分布するとき,複数の欠陥が一つの大欠陥のように振る舞い,大きな接触線の変形が生じることを示した.このとき,欠陥の占める面積占有率は数%にも関らず,数度の動的接触角の変化が生じることを示した.また,系のエネルギー平衡条件に基づき,接触線の変形に伴う気液界面の変形エネルギー仕事を計算した.この仕事量の速度依存性により,速度によって接触角が上に凸の非線形的な振る舞いを示すことを明らかにした.固気液3相の接触線が固体壁面上を有限速度で移動する際,接触角が速度に依存する動的ぬれの現象が観察される.あらさや汚れ等の欠陥を通過する接触線のぬれ挙動について,実験ならびに数値シミュレーションによる検討を行った.周囲よりぬれやすい直径300μmの円形欠陥を人工的に作成し,欠陥上での接触線のスティックスリップ的な挙動ならびにその間の接触角の変化を測定した.
トンネル火災時の避難速度に対する煙濃度による影響と評価シミュレータの高精度化

通常歩行時を想定した実大トンネル煙中における避難実験によって得られた成果を取り入れた避難シミュレータを完成させ、火点近傍の13の排煙口による集中排煙方式(欧米方式)と、縦流換気トンネル内での渋滞時火災事故の際に縦流風速を0とする煙制御方法(日本方式)について、火災時に煙に巻かれる避難者の数を用いて比較した。その結果、火災初期は縦流換気方式が有利で、火災が成長し大きくなると集中排煙方式が若干有利になることを明らかにした。トンネル火災の場合、避難が遅れることからバスの乗客が最も危険な状況となると考えられるため、非常時を想定した被験者によるバス避難実験を行った。さらに、平常時のバスからの降車の観察から流量係数を計測した。また、実際のトンネル内火災事故時の映像分析により、火災初期におけるバスからの避難者は特に慌てることなく平常時の降車時の流量係数の範囲であること、火災が大きくなった場合は緊急時の避難となり、避難実験により得られる流量係数の範囲となることが明らかになった。また、濃い煙に囲まれ視界が完全に遮られた状態での避難を想定した暗中歩行速度の計測について、前年度の実験データの不足を補うためアイマスクを装着した避難実験を行った。その結果、避難速度は0.20.8m/sの範囲で正規分布となることが分かった。火災実験結果と比較検証した水噴霧シミュレータを用い、渋滞車両が存在するトンネル内で火災事故が発生した場合を想定した煙の挙動と避難者の行動シミュレーションを試みた。まず準備段階として、水噴霧無しの場合について模型実験との比較を行い、実験結果との検証を行った。その結果、実験結果と極めてよく一致する結果となった。その後、実大トンネルを対象とした滞留車両が存在する場合の水噴霧シミュレーションを進めたが、年度末時点では、水噴霧した場合の結果は得られていない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1実大トンネルを用いた煙中の避難速度の計測実施計画通り実大トンネルを用いた煙中の避難速度の計測を行った。150m長さの計測区間に滞留車両を模擬した障害物を設置した区間と接しない区間を設けて、障害物の有無が歩行速度に与える影響をしらべた。また、通常歩行と緊急時を想定した避難速度について調べた。これらの実験により、避難速度の上限値と下限値を明らかにでき、それらが煙濃度によってどのように影響されるかを示すことができた。これらの成果は、煙中の避難者の行動予測の基礎データであり、トンネル火災時の避難シミュレーションの高精度化に不可欠なデータである。2避難弱者の煙中の避難速度の計測トンネル空間における暗中歩行速度火災時における煙中の避難行動を考えるうえで、暗中歩行速度は最悪の条件時の避難速度として重要である。また、白内障ゴーグルおよび高齢者模擬スーツを用い、避難弱者に焦点を当てた計測を行った。3水噴霧シミュレータの開発水噴霧の噴霧挙動と冷却効果をモデル化して数値計算を行い、実験との比較を通して、より再現性の高い数値シミュレーション手法の開発を試みた。その結果、以下のことが分かった。(1)液滴の運動や周囲空気からの吸熱は液滴径によるところが大きく、そのため液滴径の分布関数を計算に用いることで、噴霧挙動と冷却効果ともに再現性を高めることができる。(2)本計算及び実験では水噴霧をした時の空気の温度低下は水噴霧による冷却と外界への熱移動により生じる。外界への熱移動は壁温の影響を受けるので、計算をする際は壁温を適正に設定する必要がある。(3)水噴霧の冷却効果には液滴の蒸発が関係するため周囲空気の湿度は考慮すべき点である。現在の計算では、実際の水噴霧ほど蒸発が活発ではないので、冷却効果が小さい。今後は蒸発現象に関してさらに詳しく検討していく必要がある。避難速度の計測に関する平成28年度の計画としては、朝の通勤時のように目的地に向かって普通に歩く通常歩行速度と身近に危険が迫った状況を想定した緊急時の避難速度について、それぞれ渋滞車両の影響の有無による違いを含めて明らかにすることであった。被験者は幅広い年齢でかつ性別もできるだけ均等になるように努めなくてはならないが、実際の被験者は、男性99名、女性37名の計136名で、年齢に関しては10代から80代と幅広い被験者を集めることはできたが、20代が63名とバランスよくすることはできなかったものの、他の研究例に比べて数倍の被験者数とすることで実験の信頼性向上を図ることができ、学術的に寄与しうる結果を得ることができ、計画以上の成果を得ることができた。トンネル火災事故時には濃い黒煙に照明が遮られ、暗闇中で携帯電話のライト機能を使っての避難となる場合が報告されている。この状況を想定してトンネル内照明を消し、懐中電灯のみの煙中での避難速度の計測を行った。さらに避難速度の下限値を求めるため、暗中歩行速度を求めるためアイマスクを装着した実験、高齢者を模擬した白内障ゴーグルを装着した実験を行った。また、煙中の避難行動を支援するための足元誘導灯の効果的な設置条件についての実験を行うなど、避難弱者を対象とした避難実験の実施についても計画以上の成果を得ることができた。

水噴霧に関しては、水滴と周囲空気間の熱の授受の方程式を用いたシミュレーションを可能にし、模型実験については、噴霧時の水滴径の分の計測を行い、その際の実験空間内の温度変化の計測を行った。シミュレーションと実験の比較により、シミュレーションモデルの精度向上を図るが、現時点では定性的には一致する段階で、定量的な一致のためには、次年度以降の検討が必要である。(1)実大トンネルを用いた煙中の避難速度確率分布曲線の計測平成29年度の主な目的は、避難速度の確率分布曲線を確定することであり、そのために平成28年度の実験と合わせて、各年代、性別毎に5名以上となるように被験者の選定を行った。煙中の避難速度の基本的な特性として、通常歩行時と緊急避難時のそれぞれの想定時について確率密度曲線について検討を行った。その結果、特に緊急避難時において対数正規分布曲線がよく一致することが分かった。また、60歳以下であれば年齢による影響は小さく、煙が濃い場合は男女の違いもほとんどなくなることが確認できた。これらの成果は、平成30年度中に学術Journal誌に投稿するべく準備中である。さらに、トンネル空間における最低避難速度としての暗中歩行速度の確率分布曲線を明らかにするため、アイマスクを装着して歩行実験を行った。その結果、建物内の暗中歩行速度とされている0.3m/sより若干早くなることが確認できた。この成果についても投稿準備中である。(2)水噴霧による吸熱効果に関する実験平成29年度は継続して水噴霧実験を行い、温度分布の経時変化を求めることと水滴の蒸発モデルをシミュレータに組み込んで実験結果と比較検討することを目的として取り組んだ。その結果、実験結果と定量的によく一致する結果となることを確認できた。区画内の平均温度はわずかにシミュレーションの方が高い結果となるが、その原因は床及び側壁の濡れを考慮していないことにあると推測している。なお、実大トンネル空間では相対的に床、壁面の濡れの影響は小さくなると考えられ、影響は小さいと考えている。(1)実大トンネルを用いた煙中の避難速度確率分布曲線の計測28年、29年度の実験を合わせて、20歳代、30歳代、40歳代、50歳代、60歳以上の男女それぞれ5名を被験者として実験を行い、基本的な歩行速度および本研究の特徴でもある緊急避難時の避難速度の確率分布曲線を決定することができ、避難速度のデータについては収集が完了した。また、トンネル空間における最低避難速度としての暗中歩行速度についても統計解析するに足るデータを得ることができた。高齢者体験セットおよび白内障ゴーグルを装着しての避難実験については、ある程度のデータ数を収集したが、統計解析するに十分な数とは言えない。平成29年度の予定として、黒色発煙筒による煙中の避難実験を計画していたが、実験実施者側で試験的に行ったところ、煙による刺激が強く一般被験者に対しての実施は不適切と判断して中止とした。また、避難開始のタイミングについての実験を平成29年12月に実施する計画であったが、例年よりかなり早い積雪でトンネルへのアクセスが困難になり、中止せざるを得なかった。(2)水噴霧による吸熱効果に関する実験水噴霧による水滴からの吸熱モデルは蒸発を考えたモデルを導入してシミュレータを開発し、2m角空間内での水噴霧模型実験結果との比較を行い、水噴霧あり、なしともにシミュレーションと定量的によく一致する結果を得た。今年度予定した内容は順調に進めることができた。
耳鳴の発生におけるグルタミン酸の役割に関する研究

マイクロダイアリシス法により蝸牛外リンパ内のグルタミン酸の定量的測定法について検討した。グルタミン酸の定量的測定にはグルタミン酸脱水素酵素(GDH)と補酵素酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)の反応によって生じる還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)の蛍光強度を測定する方法を採用した。この測定法ではグルタミン酸の連続的モニターが可能であり、検出限界は0.5μM程度である。現時点ではこのシステムにより外リンパ内のグルタミン酸濃度の測定は可能であることが判明しているが、微弱な変化についての検出感度に問題があり、検出システムを改良中である。また、蝸牛求心性神経自発放電の同時測定を行うための電極を作成した。現在、外リンパ内グルタミン酸濃度および蝸牛神経自発放電の同時測定実験を行っているが、アミノ配糖体によるの耳鳴モデルでは明らかな外リンパ内グルタミン酸の変化は確認されていない。さらに、耳鳴に対する遠心性神経の影響を検討する目的で、マイクロダイアリシス法により蝸牛外リンパ内のアセチルコリンの測定を行った。グルタミン酸受容体を刺激するAMPAを投与することにより蝸牛外リンパ内のアセチルコリンの著明な増加が認められ、耳鳴の発生に遠心性神経が関与している可能性が考えられた。また、蝸牛求心性神経の自発放電の同時測定を行うための電極を作成した。電極挿入による蝸牛の障害を最小限にするために、マイクロダイアリシスのプローブに針電極刺入用の微小チャンネルを作成した。今後、両システムによる同時測定実験を行い、種々の耳鳴モデルにおける外リンパ内グルタミン酸動態について検討する。
佐賀・出雲・盛岡南部の明治期における在来鉄産業技術の展開と地域社会変動の分析

本研究グループは在来の技術や経験(在来知)が日本の近代化に及ぼした具体的影響を探るべく,文系・理系の融合研究で国内・東アジアの研究者を含めた国際共同研究を行い,在来知の外来知受容と融合及び展開を鉄産業,医療技術などの具体例から探った。江戸末期から鉄づくりをしていた佐賀・出雲・盛岡南部の鉄産業を史資料分析とその鉄遺物の自然科学分析を行い,西洋技術受容・定着には,在来産業における技術が影響を与えていたこと,鉄遺物(砲弾)にはSrなどの微量元素と極微量希土類元素の分布などから徴古館の砲弾は佐賀藩製とは断定できず,上野寛永寺の砲弾表面のPbは国産品に帰属できるなど次なる研究の展開が期待された。製鉄に関して江戸末期に特色があった佐賀・出雲・盛岡南部地域について、製鉄技術の伝承・情報伝達・品質向上の展開状況を文理融合型研究体制で分析した。今年度はこれら3地域の鉄産業技術の展開状況の解明に加えて海外の鉄産業技術の地域展開状況を調査・研究することにより日本型モノづくり創成期における在来鉄産業技術と地域社会の関わりをグローバルに体系化するためまず、中国清華大学にてシンポジウムを行い、中国の研究者と討議した。また、2回の在来知研究会を開催し、佐賀・出雲・盛岡南部に加えて鹿児島地域の地域社会への鉄産業の展開状況を在来技術を基軸にグローバルに体系化する試みを行った。まず佐賀地域については幕末の西洋砲術家大槻磐渓につき日記の調査を開始した。伊達文庫中に、小城藩発行の『銃工便覧』を見いだし、佐賀藩の小城支藩でも砲術書を刊行していたことが新たに判明した。次いで出雲地域については雲南市吉田町の田部家のたたら史料の史料調査を行い、あわせて史料の整理をおこなった。重要な史料については、写真を撮影した。また、田部家のたたらについて論文をまとめた。さらに盛岡南部地域についてはこの地域を中心とした(鉄)産業の変遷について資料収集を行い、その成果を地元資料館における展示のアドバイザとして生かすとともに,次年度以降に向けての調査先の抽出を行った。最後に鹿児島地域についても鹿児島大学の研究者と交流し、鉄産業の鹿児島地域への展開状況を調査研究した。佐賀・出雲・盛岡南部の3地域における鉄産業技術の展開と社会との関わりを史資料・鉄試料・情報処理について他班と連絡を取りつつ個別に研究し、研究会にて相互理解と体系化を図った。佐賀・出雲・盛岡南部の史資料分析と物質科学分析試料の収集:1,佐賀班:明治・大正期において在来金属工業が生産した物品の近代的展開に関する調査分析を行った。2,出雲班:田部家調査を引き続き行い、収集した史料から幕末・維新期の山陰地方におけるたたら製鉄が反射炉や近代製鉄業とどのような関連の中で衰退していったかを後付けした。3,盛岡南部班:昨年度までに採集した出雲,南部各地の砂鉄の分析を進めるとともに二種に分類される砂鉄精錬技術の伝播・吸収の様相を明らかにした。そのために用いられる送風方式の違いについても系統的に調査した。物質科学分析:佐賀・出雲・盛岡南部班が収集した試料をICP-MS分析を行った。XPS分析、シンクロトロン光を用いた蛍光X線やXAFS分析により主要成分から微量成分にわたる分析を行った。さらに可搬型蛍光X線分析装置を用い現地でその場分析も行った。システム工学分析:佐賀の鉄工所および盛岡南部の南部鉄器の明治・大正期の事業活動をシステム工学的に分析した。また他班の史資料データ及び物質科学班のデータを情報処理し、システム工学的分析をすることで本研究の総合的体系化を図った。国際共同研究と国内研究会の実施過去2ヶ年にわたる中国との国際シンポジウム(ISHIK2013)を25年度は中国・安陽市で開催し日中の国際共同研究を推進した。また、本研究の研究会を外国人も含む招待講演者を交えて開催し、本研究の体系化を図った。報告書の作成・公開25年度は班員個別研究のみならず国内外の学会で討議した総合的体系的研究も含む研究発表をISHIK2013のProceedingsなどとして刊行した。佐賀・出雲・盛岡南部の3地域における鉄産業技術の展開と社会との関わりを史資料・鉄試料・情報処理について他班と連絡を取りつつ個別に研究し、研究会と国際シンポジウムを開催して相互理解と体系化を図った。以下にその実績の概要を示す。佐賀・出雲・盛岡南部の史資料分析と物質科学分析試料の収集:1,佐賀班:幕末・明治期において鍋島藩、薩摩藩の大砲・砲弾および工作機械が在来金属工業によって生産された近代的展開に関する調査と分析を行った。2,出雲班:

田部家調査を前年度に引き続き行い、史料にラベル貼りを行い、収集した史料から幕末・維新期の山陰地方におけるたたら製鉄が反射炉や近代製鉄業とどのように関連していたかを調査した。3,盛岡南部班:出雲,南部各地の砂鉄の採取を行い、二種に分類される砂鉄精錬技術の伝播の様相を明らかにした。物質科学分析:佐賀・出雲・盛岡南部班が収集した粉末試料をICP-AESおよびXPS法によって分析を行った。また可搬型蛍光X線分析装置を佐賀、鹿児島に持参して大砲砲弾や工作機械のその場分析を行った。システム工学分析:佐賀や他地域および中国における鉄関連産業が幕末・明治期に展開した事業活動をシステム工学的に解明する準備を行った。国内研究会と国際共同研究の実施:まず、国内研究会を5月8日に開催し、個別研究の発表と本年度の計画を述べ、他班の研究の相互理解を図った。10月25ー28日には中国との第2回国際シンポジウムを佐賀大学で開催し、日中の研究者が個別の研究発表を行うと共に他班や他国の研究の相互理解と体系化を図った。また、市民への公開講演や鍋島藩の砲台跡の見学会も行った。この成果はプロシーディングスとして発行した(ISBN978-4-9906649-0-9)。本研究グループは在来の技術や経験(在来知)が日本の近代化へ及ぼした具体的影響を探るべく貴研究助成を受け、文系・理系の融合研究で国内・東アジアの研究者を含めた国際共同研究を行い、在来知の外来知受容と融合及び展開を鉄産業、医療技術等の具体例から探り成果を上げてきた。我々は江戸末期の製鉄技術を活かした鉄づくりを続けていた佐賀・出雲・盛岡南部の3地域で行われた地域鉄産業技術の展開を史学・分析科学・情報学・システム科学の4分野による共同研究でグローバルに解明し、3地域の鉄産業の展開を在来知(在来技術と経験知)の外来知受容・融合および展開という観点から研究を行ってきた。その結果、シンクロトロン光(SL光)及び可搬型蛍光X線分析とICP-MS分析法による極微量希土類元素分析から佐賀では在来知が反射炉築設とそれに伴う鉄製大砲の製造を可能にした展開を、出雲では在来知のたたら製鉄技術による鉄製品の評価と他地域への伝播を議論した。まず、SL光蛍光X線分析と可搬型蛍光X線分析から全ての試料の非破壊分析を行い、ストロンチウム(Sr)も含む微量元素を検出した。次にICP-MS分析法から出雲地域のたたら製鉄による鉄塊と盛岡南部で採取された古銭が同じ傾向の希土類元素含有量比を得た。このことから、盛岡南部地域で採取された古銭は、砂鉄で造られた可能性が考えられた。鍋島徴古館の鉄製砲弾と薩摩藩所有のフライホイールおよび標準鉄試料が同じ希土類元素含有量比を示した。一部の含有量比は異なるが全体的な傾向が似ていることから、鍋島徴古館の鉄製砲弾は佐賀藩製でない砲弾である可能性が4分野の共同研究で示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。分析科学26年度が最終年度であるため、記入しない。本科研費は追加で決定・交付されたため、かなり短期間で成果を出さざるを得なかった。しかし、研究は自己資金を使って活動していたため短期間にも関わらず、2回の研究会を開催し、成果報告・討議を行え、おおむね順調に研究を行えたことは幸いである。物質科学分析は経費が不足気味であるが所属大学等の資材・装置使用の支援も得て予定した実験は遂行できた。以下班ごとに述べる。佐賀・出雲・盛岡南部の史資料分析と物質科学分析試料の収集