hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
爆発的噴火現象に関する数値モデルの開発

これらの,成果については,合衆国地球物理学会などの国際学会で発表し,現在,論文を準備中である.本年度は,主に(1)火山噴煙の数値モデルの構築,および(2)野外調査に基づく爆発的噴火事例の再現,という2つの課題に焦点を絞って研究を進めた.それぞれ,主な成果は以下の通りである.火山噴煙の数値モデルについては,「乱流混合による噴煙内部の均質化過程」,「乱流の渦による大気の取り込み量」の2点を正確に再現するモデルの構築を行った.具体的には,軸対称2次元モデルと3次元モデルの結果を室内実験結果と比較することによって,噴煙のような乱流ジェット(乱流プリューム)における混合については,流れの3次元的揺らぎおよび大規模な渦から小規模な渦へのエネルギー輸送を再現することが本質的であることを示した.さらに,その乱流混合は,3次元の座標系を用い計算スキームの空間積分を3次精度まで上げることによって数値的に再現できることを示した.また,噴煙と大気が混合した場合の密度変化に関しては,混合比に合わせて比熱比を変えるという手法によって解決した.その結果,火山噴煙のダイナミックスの物理的本質を失わずに非定常性や3次元性まで扱える拡張性の高い火山噴煙数値モデルを構築することに成功した.噴火事例の再現の研究については,詳細な地質調査と古文書の解析を組み合わせることによって,噴火の推移に関して,数値モデルとの比較検討が可能なレベルまで定量的なデータを得ることを目指した.具体的には,噴火を記載した古文書が豊富に残っている浅間1783年噴火を例として,噴火の推移を1日から数時間程度の時間分解能で再現することに成功した.また,同噴火の噴出物の性質から,安山岩質からデイサイト質マグマの爆発的噴火において,火口周辺で溶岩噴泉から多量に火砕物が堆積し,火砕丘を形成したり,その火砕物が二次流動するという現象が起こることがあることを示した.本研究では,「噴火様式の定性的な性質と噴火の条件の関係」をモデル化するために,火山噴煙のダイナミックスと火道中のマグマの上昇についてモデリングを行った.具体的には1.火山噴煙の形成と火砕流の形成のダイナミックスを再現する,2.火道の流れと気泡の核形成・成長の連成問題を定式化する,の2課題の研究を推進した.1については,乱流混合を正確に再現するモデルの構築を行った.具体的には,軸対称2次元モデルと3次元モデルの結果を室内実験結果と比較することによって,噴煙のような乱流ジェット(乱流プリューム)における混合については,流れの3次元的揺らぎおよび大規模な渦から小規模な渦へのエネルギー輸送を再現することが本質的であることを示した.さらに,その乱流混合は,3次元の座標系を用い計算スキームの空間積分を3次精度まで上げることによって数値的に再現できることを示した,また,噴煙と大気が混合した場合の密度変化に関しては,混合比に合わせて比熱比を変えるという手法によって解決した.その結果,火山噴煙のダイナミックスの物理的本質を失わずに非定常性や3次元性まで扱える拡張性の高い火山噴煙数値モデルを構築することに成功した.2については,セルモデル(気泡の周りに球対称に粘性流体または粘弾性体の殻がついたセルの集合体として気泡流を近似するモデル)を導入することによって,気泡サイズのスケールをもつ微視的過程と巨視的な火道流を連立させたモデルを定式化することに成功した.その結果,気泡の核形成過程や成長過程,さらにマグマの破砕過程を解明する手がかりを得ることができた.具体的な成果としては,マグマの破砕様式がマグマの粘性に強く依存することが明らかになった.また,マグマの上昇条件によって,気泡の核形成のタイミングや回数が変化し,それが火砕物中の気泡径分布を支配するという結果を得ることができた.
数論的基本群の構造の解明にかかわる数論幾何の諸問題

当初の研究実施計画の通り、本補助金及び他経費の使用により、海外研究協力者のChristopher Rasmussen氏、Anna Cadoret氏、Mohamed Saidi氏の来訪を期間中ほぼ毎年度実現し、代数曲線の被覆と基本群に関する数論幾何について、当初の研究目的を十分に果たすことができた。Rasmussen氏との共同研究では、期間中2編の共著論文を投稿し、さらに1編投稿準備中である。Cadoret氏との共同研究では、期間中6編の共著論文を発表し、さらに3編投稿中である。Saidi氏との共同研究では、期間中1編の共著論文を発表し、さらに1編は発表予定、2編投稿中、1編投稿準備中である。研究実施計画に記載の通り、海外研究協力者のRasmussen氏(10月及び1月)、Cadoret氏(7月8月及び12月)、Saidi氏(7月10月)の来訪を実現、代数曲線の被覆と基本群に関する数論幾何について、研究の目的を十分に果たすことができた。(特に、Rasmussen氏の1月の来訪は、本補助金使用により実現した。)また、10月に数論的基本群を中核的研究対象とする2国際研究集会を開催、研究代表者も組織委員を務め、連携協力により研究計画遂行のための集中的な情報収集を進めた。特に、本補助金使用によるDebes、Lochak、Schneps、Schmidt、Quickの各氏の招へいは有意義だった。また、本補助金使用により、研究代表者の岡山大(2月)、東大(3月)出張をはじめ、何件かの国内出張を実現、研究計画遂行上意義ある研究交流、情報収集ができた。更に、本補助金使用により、高尾尚武氏を研究員として雇用(9月3月)、本研究計画遂行に多角的に貢献してもらった。具体的な実績としては、次のような成果をあげることができた。1. Rasmussen氏とのアーベル多様体の有限性定理に関する共同研究について、本年度はいくつかの技術的進歩を得、また、論文執筆の構想を固めた。2. Cadoret氏との基本群の表現に関する共同研究について、曲線上のアーベル多様体の族からくる幾何的基本群の法1表現について、技術的仮定の下で望まれる結果(種数の発散性)を証明していた(論文投稿済)が、本年度は、技術的仮定を全て取り除くことに成功し、最善の結果を得ることができた(論文準備中)。3. Saidi氏との正標数に関する共同研究について、有限体上の曲線やその関数体の遠アーベル幾何に関して、ある種の局所条件を仮定した上でのHom版を証明し、学術雑誌に投稿していたが、本年度掲載決定となった。研究実施計画に記載の通り、海外研究協力者のCadoret氏の二度の来訪(78月及び1月)を実現、更に当初計画していなかったSaidi氏の二度の来訪(7月8月及び12月1月)も実現でき、代数曲線の被覆と基本群に関する数論幾何について、研究の目的を十分に果たすことができた。(これらの招へいは別経費によるものだが、Cadoret氏の1月来訪の際の福岡出張は、本補助金使用により実現した。)また、本補助金使用により、8月には英国Bristol大のAndrew Booker氏、1月2月には台湾Academia SinicaのChia-Fu Yu氏を招へいし、整数論・数論幾何における情報収集・研究討論を集中的に進めることができ、本研究計画遂行のために有意義だった。また、本補助金使用により、研究代表者の二度の東京出張(5月及び3月)、和歌山出張(12月)をはじめ、何件かの国内出張を実現、研究計画遂行上意義ある研究交流、情報収集ができた。具体的な研究実績としては、次のような成果をあげることができた。1.Rasmussen氏とのアーベル多様体の有限性定理に関する共同研究では、「研究の目的」Aに関して、いくつかの技術的進歩を得、論文第一稿を完成した。2.Cadoret氏との基本群の表現に関する共同研究では、「研究の目的」Bに関して、代数曲線の数論的基本群の1進表現についての普遍下界像存在問題において、従来取り扱えなかった、幾何的基本群の像(のリー環)が非自明なアーベル化を持つ場合に、リー環論的手法により一般的予想とその部分的解決を得た(論文準備中、第一稿は完成)。この他、論文2編が出版、論文2編が掲載確定となった。3.Saidi氏との正標数に関する共同研究では、「研究の目的」Dに関しては、論文1編を出版、(いくつかの技術的進歩を得て)論文1編を完成・投稿、更に、論文1編を準備中である。また、「研究の目的」Eに関しては、いくつかの技術的な進歩を得てモジュライ依存性に関する望ましい結果の証明を確定することができ、現在論文準備中である。

研究実施計画に記載の通り、海外研究協力者のCadoret氏(5月9月)、Saidi氏(6月9月)の来訪を実現でき、代数曲線の被覆と基本群に関する数論幾何について、研究の目的を十分に果たすことができた。また、本補助金使用により、台湾Academia SinicaのChia-Fu Yu氏の招へい(1月2月)や研究代表者のピサ出張(12月)ならびに広島出張(6月、7月、10月)をはじめとする何件かの国内出張を実現し、整数論・数論幾何における有意義な情報収集・研究討論を集中的に進めることができた。具体的な研究実績としては、次のような成果をあげることができた。1. Cadoret氏との基本群の表現に関する共同研究では、「研究の目的」Bに関して、まず、前年度までに証明できていた以下の結果について精密化を行い、論文を修正・(再)投稿した:(1)代数曲線の数論的基本群のl進表現についての普遍下界像存在定理;(2)(1)のリー環論的手法による一般化;(3)一般線形群の有限部分群に関するJordan-Noriの定理の一般化と代数曲線の基本群の法l表現系に関する独立性定理。また、代数曲線の基本群の法l表現系に関する種数増大予想を非常に一般的に証明することに成功し、論文を執筆・投稿した。なお、共著論文2編が出版された。2. Saidi氏との正標数に関する共同研究では、まず、「研究の目的」DおよびEに関して、前年度までに証明できていた以下の結果について精密化を行い、論文を修正・(再)投稿した:(1)有限体上の代数曲線の関数体の絶対ガロア群の副Σ遠アーベル幾何における基本予想;(2)正標数の代数曲線族のファイバーの基本群の非定値性。また、「研究の目的」Cに関し、有限生成体上のアーベル多様体のセルマー群やテイト・シャファレビッチ群についての興味深い数論幾何的結果を得た(論文準備中)。研究実施計画に記載の通り、海外研究協力者のCadoret氏(7月9月)、Saidi氏(7月9月)、Rasmussen氏(11月)の来訪を実現でき、代数曲線の被覆と基本群に関する数論幾何について、研究の目的を十分に果たすことができた。(特に、Rasmussen氏招へいは本補助金使用により実現した。)また、本補助金使用により、9月には英国Nottingham大のIvan Fesenko氏を招へいし、整数論・数論幾何における情報収集・研究討論を集中的に進めることができ、本研究計画遂行のために有意義だった。また、本補助金使用により、研究代表者のバルセロナ出張(5月)、ボルドー出張(6月)、東京出張(3月)をはじめ、何件かの国内出張を実現、研究計画遂行上意義ある研究交流、情報収集ができた。1. Rasmussen氏とのアーベル多様体の有限性定理に関する共同研究では、「研究の目的」Aに関して、いくつかの技術的進歩を得、論文を完成・投稿した。2. Cadoret氏との基本群の表現に関する共同研究では、「研究の目的」Bに関して、代数曲線の数論的基本群のl進表現についての普遍下界像存在問題において、リー環論的手法により一般的予想とその部分的解決を得、論文を完成・投稿した。また、一般線形群の有限部分群に関するJordan-Noriの定理の精密化を証明し、代数曲線の基本群の法
材料構成則への生物学的計算手法の応用

原子力発電所の圧力容器や配管などは繰り返し荷重、高温・高圧・放射線などの厳しい環境にさらされるため、それらの材料の変形挙動を精度よく評価するためには、非弾性解析が必要不可欠であり、これまでに数々の非弾性構成方程式を提案されてきた。しかし従来の構成式を応用する際の主要な問題点は、(1)高度な材料挙動を表そうと、より複雑な構成方程式が提案されてきているが、式が複雑になればなるほど、材料パラメータを決定するのが非常に難しくなってきている、(2)従来の構成式は多くとも23種類の材料挙動を表現するのが限界であり、構成式が陽に記述される限り、モデル誤差を取り除くことはできない、である。これらの問題に対処するため、様々な数理学的アプローチが取られてきたが、実際にはしばしば応用できない。以上のことを背景として、本研究においては、従来の構成方程式に、元来非線形である自然現象からヒントを得た生物学的計算手法を導入することにより、上記の問題点を克服した。具体的には、問題(1)においてダ-ウィンの進化論を基に、進化的アルゴリズムを用いたパラメータ同定手法を提案した。それにより従来手法の問題であった解の振動や発散に至ることなく安定した解を得ることに成功した。また問題(2)において人工知能的見地から、任意の非線形マッピングが可能な階層型ニューラルネットワークを材料構成則として用いて定式化した。本構成則を実験データにより構築したところ、モデル誤差がほとんどなく、従来の構成則に対する本構成則の有効性が確かめられた。
食の安全と米ぬか稲作-玄米のカドミウム蓄積に着目して-

カドミウムは人体に有害であり,特に我が国の主食であるコメについては,カドミウム濃度を低く抑制することが強く求められている.本研究では米ぬかの水田への散布によって起こる土壌の還元化に着目して,米ぬかの投入により土壌中のカドミウムを難溶化し,イネへのカドミウム吸収を抑制できるのではないかと考え,米ぬかを利用した低カドミウム濃度米の生産技術開発に向けて取り組んだ.米ぬか散布量が異なる試験区(無処理区,米ぬか2回散布区,米ぬか3回散布区)を設け,各区の栽培期間中の水田土壌の酸化還元電位の推移,イネ品種ヒノヒカリの玄米中のカドミウム濃度を調査した.また,別の圃場において水田および畑条件で栽培されたイネ品種ササニシキの玄米中のカドミウム濃度も調査した.予想した結果とは異なり,酸化還元電位およびヒノヒカリの玄米中のカドミウム濃度はいずれも処理の違いによる有意な差は認められなかった.この原因として,米ぬか投入による土壌の還元化が対照区と比較して促進されなかったことが考えられる.一方で,水田および畑条件で栽培したササニシキの玄米中のカドミウム濃度は水田条件と比較して畑条件では有意に高い値を示した.以上により,米ぬかを利用した低カドミウム濃度米生産技術の確立に向けて,今後,(1)米ぬか投入の効果が発揮される環境条件の解明,(2)イネのカドミウム吸収に及ぼす水管理条件×米ぬか投入の相互作用の解明,が必要であることを示すことができた.カドミウムは人体に有害であり,特に我が国の主食であるコメについては,カドミウム濃度を低く抑制することが強く求められている.本研究では米ぬかの水田への散布によって起こる土壌の還元化に着目して,米ぬかの投入により土壌中のカドミウムを難溶化し,イネへのカドミウム吸収を抑制できるのではないかと考え,米ぬかを利用した低カドミウム濃度米の生産技術開発に向けて取り組んだ.米ぬか散布量が異なる試験区(無処理区,米ぬか2回散布区,米ぬか3回散布区)を設け,各区の栽培期間中の水田土壌の酸化還元電位の推移,イネ品種ヒノヒカリの玄米中のカドミウム濃度を調査した.また,別の圃場において水田および畑条件で栽培されたイネ品種ササニシキの玄米中のカドミウム濃度も調査した.予想した結果とは異なり,酸化還元電位およびヒノヒカリの玄米中のカドミウム濃度はいずれも処理の違いによる有意な差は認められなかった.この原因として,米ぬか投入による土壌の還元化が対照区と比較して促進されなかったことが考えられる.一方で,水田および畑条件で栽培したササニシキの玄米中のカドミウム濃度は水田条件と比較して畑条件では有意に高い値を示した.以上により,米ぬかを利用した低カドミウム濃度米生産技術の確立に向けて,今後,(1)米ぬか投入の効果が発揮される環境条件の解明,(2)イネのカドミウム吸収に及ぼす水管理条件×米ぬか投入の相互作用の解明,が必要であることを示すことができた.
小児がん患者の症状評価尺度開発のための調査研究

小児がんは強力な集学的治療で治療成績は向上したが患児の苦痛に十分配慮した治療には未だ至っていない。本研究では小児がん患者の苦痛を客観的に評価法する手法を確立するため小児がん患者の症状評価尺度であるMemorial Symptom Assessment Scale (MSAS)の日本語版を作成し、その信頼性、妥当性を検証する。その後MSASを用いて本邦小児がん患者の症状頻度を調査する。本研究で小児がん患者の苦痛の包括的な把握を容易にし、苦痛緩和のための適切な治療介入やQOL向上に役立てる。また小児がん患者の症状頻度について調査、研究することで本邦における小児緩和医療の標準化に役立つ知見を得る。
超大規模非エルミート行列の内部固有値解析とメタマテリアル複合材料への応用

近年、メタマテリアルの材料特性およびその応用に注目が集まっている。メタマテリアルとは、材料の屈折率や体積弾性率などが負の値をとるなど、従来の材料には見られない特性を有する人工的な材料である。期待される応用として、光の回折限界を超えたスーパーレンズや、クローキング(光学迷彩)等に関する研究も盛んに行われている。本研究課題では、通常の材料中にメタマテリアルを埋め込んだメタマテリアル複合材料の特性について、計算機シミュレーションを用いた解析を行った。また、上記の問題における解析に適したシミュレーション手法の開発も併せて行った。近年、メタマテリアル(負の屈折率を有する光学材料)の特性、及びその光デバイスへの応用が注目を集めている。本研究課題ではこの問題に関連して、通常の光学材料とメタマテリアルを組み合わせた系である、メタマテリアル複合材料に適した大規模シミュレーション手法の開発、およびその具体的な問題への適用に関する研究を行っている。メタマテリアルにおいては一般に、材料の誘電率や透磁率の周波数依存性が共に複雑な振る舞いを示す、分散性媒質であるという特徴がある。従来の研究におけるフォトニック結晶の数値解析では、平面波展開法という計算手法が多くの研究者によって用いられてきた。しかし従来の平面波展開法においては、材料における周波数分散の影響を取り扱う事が困難であるという問題点が存在する。平成25年度における研究においては、この問題点に対して拡張された平面波展開法(一般化平面波展開法)の開発を行う事により、メタマテリアルの様に誘電率および透磁率がいずれも任意の周波数分散を有する材料を、直接数値的に取り扱う事が可能となった。本研究ではまず、本計算手法を3次元メタマテリアル・フォトニック結晶の問題に適用して、平面波展開に関する計算結果の収束性について確認した。また、電磁波の伝搬に関する分散関係について明らかにした。特に、メタマテリアルの誘電率がゼロとなる特徴的な周波数近傍における、系の物理的特性について定量的に議論した。また関係する話題として、非周期系のメタマテリアル多層膜における、透過率の周波数依存性についても明らかにした。本研究課題ではこの問題に関連して、超大規模非エルミート行列の内部固有値問題に適した計算手法の開発を行い、メタマテリアル複合材料における大規模シミュレーション解析を実施する事を目的としている。平成24年度は、上記の超大規模非エルミート行列における固有値解析手法に関する研究を行った。上記の問題を数値的に解く為に、本研究申請者が独自に開発した手法である「拡張リッツ部分空間法」について、超並列スーパー・コンピュータを用いた計算プログラムにおける計算速度、及び計算精度に関する性能評価を行った。また本研究では、メタマテリアル・フォトニック結晶における光・電磁波の伝搬特性について明らかにした。メタマテリアル複合材料においては、系の屈折率が負の値をとる周波数領域が出現するが、この系の屈折率においては周波数依存性が複雑な振る舞いを示し、いわゆる分散性媒質としての取り扱いが必要となる。本研究において用いたシミュレーション手法では、材料の屈折率における複雑な周波数依存性に関して、従来用いられてきた他の数値計算手法よりも、より厳密かつ一般性の高い取り扱いを行う事が容易になるという長所が存在する。実際のシミュレーション解析においては、実験的に注目されている複数の周期構造を有するメタマテリアル複合材料における、フォトニック・バンド構造について明らかにした。また、該当する周波数領域近傍におけるモードパターン解析を行い、負の屈折率材料及びその境界面における電磁場の振る舞いについて、定量的に明らかにした。平成26年度における主な研究内容は、以下の通りである。(1)正の屈折率を有する材料と、負の屈折率を有するメタマテリアルによって構成される多層膜は、従来の光多層膜とは異なる特徴的な性質を示す。本研究では、メタマテリアルの屈折率が空間的に一様ではなく、連続的に変化している多層膜系を扱い、その透過率特性について数値的に明らかにした。(2)前年度の研究において、一般に分散性媒質であるメタマテリアルの数値的取り扱いに適した「一般化平面波展開法」の開発を行った。本研究ではこの計算方法に関して具体的な問題への適用を行い、メタマテリアル複合材料、特に誘電率がゼロに近い値をとる周波数領域近傍における分散関係の振る舞いについて明らかにした。(3)上記のメタマテリアルとは、電磁気学的な応答が特異な性質を示す材料の事を指す。この問題に関連して近年、音響メタマテリアルと呼ばれる材料の力学・音響特性にも興味が持たれている。本研究では、通常の固体と音響メタマテリアルを周期的に配列させた複合材料における弾性波の透過特性について、理論的に明らかにした。その結果、この系には弾性波に関するバンドギャップ内に、フラットな分散関係を有する特徴的な振動モードが出現する事、この様なモードが出現する本数は系の周期構造を変える事により制御出来る事等が確認された。また、バンドギャップ内に出現するモードの振動数を見積もる方法についても議論を行い、バンドギャップ内モードの物理的起源について明らかにした。近年、電磁気学的な応答が通常の材料とは異なる(電磁)メタマテリアルに対し、材料の力学・音響特性が特異な性質を示す音響メタマテリアルに興味が持たれている。前年度の研究においては、通常の固体と音響メタマテリアルを周期的に配置させた複合材料における弾性波の透過特性について理論的に調べた。その結果、この系には弾性波に関するバンドギャップが存在する事、またバンドギャップ内にフラットな分散関係を有する特徴的な振動モードが出現する事などを明らかにした。今年度は、音響メタマテリアルを用いた二重障壁構造における特性について明らかにした。上記の一連の研究において、系内部におけるエネルギー散逸の影響を考慮する事は興味深い問題である。

この問題に関しても本研究では、音響メタマテリアルを構成する材料の粘弾性に起因するエネルギー散逸の効果が、弾性波の透過特性に与える影響について研究を行った。また、音響メタマテリアルの構成要素である共鳴粒子が、固体中にランダムに分散されている複合材料の性質についても、大規模固有値解析の手法に基づいて詳細な研究を行った。このような系においては、共鳴粒子の物理定数や濃度などを変化させることにより、複数の振動数領域におけるバンドギャップを同時に発生させることが可能となる事を示した。並行して、FDFD法(有限差分・周波数領域法)や系のモード解析において必須となる大規模非エルミート行列の固有値・固有ベクトル解析に関して、その高精度化に関する計算手法および精度評価に関する研究を行った。近年、メタマテリアルの材料特性およびその応用に注目が集まっている。メタマテリアルとは、材料の屈折率や体積弾性率などが負の値をとるなど、従来の材料には見られない特性を有する人工的な材料である。期待される応用として、光の回折限界を超えたスーパーレンズや、クローキング(光学迷彩)等に関する研究も盛んに行われている。本研究課題では、通常の材料中にメタマテリアルを埋め込んだメタマテリアル複合材料の特性について、計算機シミュレーションを用いた解析を行った。また、上記の問題における解析に適したシミュレーション手法の開発も併せて行った。本研究課題における「研究の目的」の達成度関しては、おおむね純情に進展している。具体的には(1)メタマテリアル複合材料に関する電磁波の伝搬特性、およびモード解析の問題に関して、数値シミュレーションの立場から明らかにしている。また本研究課題に関連して、独自に開発している計算用プログラムに関しては、並列計算に適したソフトウェアの整備を順調に進めている。(2)本研究課題に関して、メタマテリアルにおける(特異な)電磁気学的応答の問題のみならず、音響メタマテリアルに関しても研究を展開しており、具体的な成果を得ている。(3)関連する研究成果に関して、英文の原著論文および国際会議プロシーディングスの出版を行っている。計算物理工学平成27年度の研究に関する推進方策については、下記の通りである。(1)本研究課題である、メタマテリアル材料に適した大規模非対称行列の内部固有値解析手法に関して、より高精度化する為の研究を行う。並行して、超並列計算やアクセラレータ利用に適した更なるソフトウェアのチューニング、およびライブラリのパッケージ化を行う。(2)カイラル材料が関与する系における電磁波の伝搬特性に関する研究を実施する。また、この系に適した大規模数値解析手法の開発を行う。
アンチトロンビンIIIの受容体としてのシンデカン4コア蛋白の解析

近年,急性呼吸窮迫症候群の治療成績が向上してきたとは言え,いまだその救命率は低い.特に敗血症に続発する場合は予後が悪く,その病態解明と治療法の確立は急務である.アンチトロンビンIII(AT)は抗凝固作用のために,主に播種性血管内凝固症候群(DIC)の治療に用いられているが,その作用機序はトロンビンや他の凝固因子に結合して失活させることである.一方,(DIC)ばかりでなく重症敗血症に対するATの有効性がメタアナリシスで確認された.この効果はATの抗凝固作用のみでは説明がつかない.これまで我々は,ラットにエンドトキシンを投与した時に生じる好中球の肺毛細血管への捕捉とそれに引き続く好中球の活性酸素産生をATが抑制すること,そして好中球の変形能の低下の原因であるアクチンの重合を抑制することを明らかにした.一方,分離人好中球をATで前処置するとfMLP投与による好中球変形能低下とアクチン重合が抑制されることを明らかにした。さらにヘパリン親和性の無いlatent-ATが同じ反応を示すことから,好中球細胞膜上に発現する新たな受容体が存在することを示した.平成18年度は分離人好中球を用いてシンデカン4の発現とheparan sulfate除去による実験を行っていたが,培養人腫瘍細胞HTIO80がシンデカン4を発現していることを見出し,平成19年度からはHT1080を用いて同様の研究を開始した.培養腫瘍細胞HTIO80をheparinaseやsodium chlorateであらかじめ前処置してheparan sulfateを除去した後に,ATを添加してATのheparin binding site以外と結合するATの受容体蛋白を結合させた.そして電気泳動で結合している蛋白を分離した.それらの蛋白を一つ一つ質量分析器にかけて,蛋白の種類を検索した.その結果heparan sulfateを除去したにもかかわらず,グリコサミノグリカンの一種であるシンデカン4が検出された.さらに証明するために,に示すIP-western法により,heparinaseやsodium chlorate処理で細胞膜上heparan sulfateを完全に除去しても,ATはシンデカン4と結合することを示した.以上のことはシンデカン4がATの受容体であることを示す結果であった.近年,急性呼吸窮迫症候群の治療成績が向上してきたとは言え,いまだその救命率は低い.特に敗血症に続発する場合は予後が悪く,その病態解明と治療法の確立は急務である.アンチトロンビンIII(AT)は抗凝固作用のために,主に播種性血管内凝固症候群(DIC)の治療に用いられているが,その作用機序はトロンビンや他の凝固因子に結合して失活させることである.一方,(DIC)ばかりでなく重症敗血症に対するATの有効性がメタアナリシスで確認された.この効果はATの抗凝固作用のみでは説明がつかない.これまで我々は,ラットにエンドトキシンを投与した時に生じる好中球の肺毛細血管への捕捉とそれに引き続く好中球の活性酸素産生をATが抑制すること,そして好中球の変形能の低下の原因であるアクチンの重合を抑制することを明らかにした.一方,分離人好中球をATで前処置するとfMLP投与による好中球変形能低下とアクチン重合が抑制されることを明らかにした。さらにヘパリン親和性の無いlatent-ATが同じ反応を示すことから,好中球細胞膜上に発現する新たな受容体が存在することを示した.平成18年度は分離人好中球を用いてシンデカン4の発現とheparan sulfate除去による実験を行っていたが,培養人腫瘍細胞HTIO80がシンデカン4を発現していることを見出し,平成19年度からはHT1080を用いて同様の研究を開始した.培養腫瘍細胞HTIO80をheparinaseやsodium chlorateであらかじめ前処置してheparan sulfateを除去した後に,ATを添加してATのheparin binding site以外と結合するATの受容体蛋白を結合させた.そして電気泳動で結合している蛋白を分離した.それらの蛋白を一つ一つ質量分析器にかけて,蛋白の種類を検索した.その結果heparan sulfateを除去したにもかかわらず,グリコサミノグリカンの一種であるシンデカン4が検出された.さらに証明するために,に示すIP-western法により,heparinaseやsodium chlorate処理で細胞膜上heparan sulfateを完全に除去しても,ATはシンデカン4と結合することを示した.以上のことはシンデカン4がATの受容体であることを示す結果であった.近年,急性呼吸窮迫症候群の治療成績が向上してきたとは言え,いまだその救命率は低い.特に敗血症に続発する場合は予後が悪く,その病態解明と治療法の確立は急務である.アンチトロンビンIII(AT)は抗凝固作用のために,主に播種性血管内凝固症候群(DIC)の治療に用いられているが,その作用機序はトロンビンや他の凝固因子に結合して失活させることである.一方,DICばかりでなく重症敗血症に対するATの有効性がメタアナリシスで確認された.この効果はATの抗凝固作用のみでは説明がつかない.

これまで我々は,ラットにエンドトキシンを投与した時に生じる好中球の肺毛細血管への捕捉とそれに引き続く好中球の活性酸素産生をATが抑制すること,そして好中球の変形能の低下の原因であるアクチンの重合を抑制することを明らかにした.一方,分離人好中球をATで前処置するとfMLP投与による好中球変形能低下とアクチン重合が抑制されることを明らかにした.さらにヘパリン親和性の無いlatent-ATが同じ反応を示すことから,好中球細胞膜上に発現する新たな受容体が存在することを示した.またATがheparan sulfateを介さずにシンデカン4(SDC4)コア蛋白に直接結合していることを示唆した.そしてATに対する全く新しいタイプの受容体としてのSDC4コア蛋白の解析をすることとした.そしてショウジョウバエ由来細胞に遺伝子導入実験を行って,実際にSDCコア蛋白の解析中である.近年,急性呼吸窮迫症候群の治療成績が向上してきたとは言え,いまだその救命率は低い.特に敗血症に続発する場合は予後が悪く,その病態解明と治療法の確立は急務である.アンチトロンビンIII(AT)は抗凝固作用のために,主に播種性血管内凝固症候群(DIC)の治療に用いられているが,その作用機序はトロンビンや他の凝固因子に結合して失活させることである.一方,DICばかりでなく重症敗血症に対するATの有効性がメタアナリシスで確認された.この効果はATの抗凝固作用のみでは説明がつかない.これまで我々は,ラットにエンドトキシンを投与した時に生じる好中球の肺毛細血管への捕捉とそれに引き続く好中球の活性酸素産生をATが抑制すること,そして好中球の変形能の低下の原因であるアクチンの重合を抑制することを明らかにした.一方,分離人好中球をATで前処置するとfMLP投与による好中球変形能低下とアクチン重合が抑制されることを明らかにした.さらにヘパリン親和性の無いlatent-ATが同じ反応を示すことから,好中球細胞膜上に発現する新たな受容体が存在することを示した.培養腫瘍細胞HT1080をheparinaseやsodium chlorateであらかじめ前処置してheparan sulfateを除去した後に,アンチトロンビンIIIを添加してアンチトロンビンIIIのheparin binding site以外と結合するアンチトロンビンIIIの受容体蛋白を結合させた.そして電気泳動で結合している蛋白を分離した.それらの蛋白を一つ一つ質量分析器にかけて,蛋白の種類を検索した.その結果heparan sulfateを除去したにもかかわらず,グリコサミノグリカンの一種であるシンデカン4が検出された.さらに証明するために,に示すIP-western法により,heparinaseやsodium chlorate処理で細胞膜上heparan sulfateを完全に除去しても,アンチトロンビンIIIはシンデカン4と結合することを示した.以上のことはシンデカン4がアンチトロンビンIIIの受容体であることを示す結果であった.
コムギにおけるトランスポゾンタギングシステムの開発

パンコムギにおけるトウモロコシAc/Dsエレメントを用いたトランスポゾンタギングシステムを開発するためにその基礎的研究として以下の2つの実験を行った。まず、コムギ細胞中で効率的にトランスポゾンを活性化するためにAc transposase(TPase)遺伝子の発現量とDsエレメントの切り出しとの関係について研究を行った。イネアクチン遺伝子プロモーターとGUS遺伝子の間にDsが挿入されているプラスミドを、すでに育成したTPase遺伝子を発現している形質転換カルスにパーティクルガン法によって導入しGUSの一過性発現を調べることでDsの切り出し頻度を推定した。遺伝子導入を行ったカルスにおけるTPase遺伝子の発現量を比較し、Dsの切り出し頻度との相関を解析したところ、TPase遺伝子の発現量が高すぎる系統ではDsの切り出しが抑制されるというnegative dosage effectを支持する結果が得られた(Takumi et al.1999)。次に、すでに育成されているCaMV35Sプロモーターとhphの間に非自律性転移因子Dsが挿入されているプラスミドを組み込んだDs系統と、35Sプロモーターに転移能力を失ったAcTPase遺伝子が連結されているプラスミドを組み込んだAc系統、この両系統のF_1からF_2種子を収穫した。F_1個体ではサザン法によるDsの組み込みとノーザン法によるTPase遺伝子の発現を確認した。次にハイグロマイシン耐性を示すF_2植物の選抜を試みたが、植物体中でDsエレメントの存在とTPaseの発現が確認された6系統(F_1)由来の240粒のF_2種子からはハイグロマイシン耐性個体を選抜することが出来なかった。メチル化等の要因によりDsエレメントは不活化されていることが示唆されたのでF_2種子の未熟胚培養を行いDsエレメントの転移を促した。その結果7交配組み合わせ由来1328のF_2胚から3個体のハイグロマイシン耐性再分化個体を得た。これらの個体においてDsエレメントの転移が起こったのかどうかさらに自殖後代を用いて確認していく必要がある。パンコムギにおけるトウモロコシAc/Dsエレメントを用いたトランスポゾンタギングシステムを開発するために今年度はその基礎的研究として以下の2つの実験について主に行った。まず、コムギ細胞中で効率的にトランスポゾンを活性化するためにAc transposase (TPase)遺伝子の発現量とDsエレメントの切り出しとの関係について研究を行った。遺伝子導入を行ったカルスにおけるTPase遺伝子の発現量を比較し、Dsの切り出し頻度との相関を解析したところ、TPase遺伝子の発現量が高すぎる系統ではDsの切り出しが抑制されるというnegative dosage effectを支持する結果が得られた。この結果については現在論文が審査中である。次に、すでに育成されているCaMV35Sプロモーターとhphの間に非自律性転移因子Dsが挿入されているプラスミドを組み込んだDs系統と、35Sプロモーターに転移能力を失ったAc TPase遺伝子が連結されているプラスミドを組み込んだAc系統、この両系統のF_1からF_2種子を収穫した。メチル化等の要因によりDsエレメントが不活化されていることが示唆されたので今後F_2種子の未熟胚培養を行いDsエレメントの転移を促す予定である。

メチル化等の要因によりDsエレメントは不活化されていることが示唆されたのでF_2種子の未熟胚培養を行いDsエレメントの転移を促した。その結果7交配組み合わせ由来1328のF_2胚から3個体のハイグロマイシン耐性再分化個体を得た。これらの個体においてDsエレメントの転移が起こったのかどうかさらに自殖後代を用いて確認していく必要がある。
北欧型新自由主義の可能性とその歴史的背景

新自由主義の体制とその理念が、とりわけ北欧において、独自の形態をとり、新たな展開をみたことを踏まえて、その先に可能な、新しいタイプの自由主義経済思想の理念を探った。他方で新自由主義に対する批判は、フランスでは独特の観点からなされている。そのような批判を踏まえたとき、新しい自由主義の可能性はどこにあるのか。現代経済思想における、アマルティア・センの貢献「潜在能力アプローチ」や、最近になって飛躍的に台頭してきたキャス・サーンスティン等の「リバタリアン・パターナリズム」などの知見を踏まえて、自由主義の理念を再検討した。平成26年度は、論文Discourses on Neoliberalism in Japan, in Eurasia Border Review, Vol.5, No.2, Fall 2004, pp.99-119.(査読付き)、および、「「新自由主義」批判の変容ラッツァラートとロルドン」『経済社会学会年報』XXXVI号、2014年9月刊行、140-149頁、所収(査読付き)を、それぞれ刊行した。また編者として橋本努編『現代の経済思想』勁草書房、2014年10月、644頁を刊行し、その中で論文「労働--理想の仕事とは何か」115-138頁、を執筆したほか、多くのコラム執筆を担当した。関連書籍として、共著、大澤真幸・塩原良和・橋本努・和田伸一郎著『ナショナリズムとグローバリズム越境と愛国のパラドックス』新曜社、2014年8月刊行、345頁を刊行した。関連論文として、“A Theory of Methodology in SocialSciences: A Functional Analysis"『法学論集』(千葉大学)第29巻、第1・2号、2014年8月刊行、596(27)-560(63)頁所収、「高田保馬の勢力説」猪木武徳+マルクス・リュッターマン編『近代日本の公と私、官と民』NTT出版、2014年10月刊行、249-264頁、所収、「コミュニタリアニズムのために概念の再規定『相関社会科学』第25号、2015年3月刊行、123-128頁、所収、「可謬主義と熟成主義の立法過程論」井上達夫編『立法学のフロンティア1』ナカニシヤ出版、2014年7月刊行、150-168頁、所収を刊行した。平成27年度は、論文「福祉国家の哲学的基礎--潜勢的可能性としてのケイパビリティ」を「上」「下」に分けて、それぞれ雑誌『思想』の2015年4月号と5月号に掲載した。また、論文「自律していない者たちの社会契約--リバタリアン・パターナリズム論の射程」は、内田隆三編『現代社会と人間への問いいかにして現在を流動化するのか?』せりか書房、2015年11月刊行に所収された。エネルギー問題について、冊子『さっぽろエネルギーの未来』札幌市市長政策室政策企画部(エネルギー政策統括担当)のなかの「9.創エネ・省エネのための新しいライフスタイルに向けて」を担当した。同冊子は札幌市の市役所・区役所・区民センターで配布しているほか、ホームページでも公表している。論評として、「トマ・ピケティ『21世紀の資本』ー100年先を見据えた政治変革という、人類の英知が問われている」を『図書新聞』2015年5月2日に発表した。講演「経済倫理=あなたは、なに主義?」を、台湾における朝暘科技大学管理学院にて、5月5日に行った。経済学史学会の第79回大会(滋賀大学、5月31日)において、セッション「現代経済思想の根本問題:贈与と所有」を企画、司会を務めた。鼎談「経済学は、どこから来て、どこへ向かうのか?」岩井克人+若田部昌澄+橋本努『総力ガイド!これからの経済学マルクス、ピケティ、その先へ』経済セミナー増刊号、9月刊行に発表。経済教育学会の全国大会における基調講演「だれのために、なんのためにー経済と倫理の接点を探る」も務めた(9月26日、日本体育大学)。この他、講演「「ロスト近代」における資本主義の新たな駆動因」(10月2日)日本たばこ産業株式会社本社ビル、セミナー企画「北海道ブランドの企業経営をきく--小樽田中酒造社長を招いて--」(7月9日、北海道大学大学院経済学研究科)なども行った。申請時に、本研究を三つの段階に分けたが、過去二年間の研究によって、すでに第三段階のテーマに関する成果をあげている。平成27年度に引き続き、当該テーマに関する研究成果を雑誌『思想』に二回に分けて掲載することができた。この他、経済学史学会、日本法哲学会、数理社会学会、LIBEACにおいて、研究成果を発表する機会を得た。当初の計画では、本研究を三つの段階に分けた。

そのうちの第一段階と第二段階を、達成できたと考えている。研究の第一段階とは、同概念を学説史的に検討しつつ、とりわけ90年代後半以降の論争によって生じた「概念変容」の問題を整理することであった。この研究については、論文「「新自由主義」批判の変容ラッツァラートとロルドン」『経済社会学会年報』XXXVI号、所収によって、独自の観点からの貢献をすることができた。この他、大学の学部演習においては、課題「サッチャーとレーガン」をグループ発表として取り上げ、理解を深めることができた。研究の第二段階として、私は「新自由主義」の概念が様々な分野で誤解を生みつつ批判されているのではないかという関心から、教育・社会・経済等の諸分野におけるディスコース分析を試みることを計画した。これについては、論文Discourses on Neoliberalism in Japan, in Eurasia Border Review所収によって、詳細な検討を試みることができた。「新自由主義」の概念が、現代のグローバリズムとナショナリズムが交錯する中で、どのような文脈的意義を獲得したのかについては、共著『ナショナリズムとグローバリズム越境と愛国のパラドックス』のなかでも検討している。また、新自由主義の経済思想を含めて、現代の経済思想がもたらした新たな知見に関する総合的分析として、編著『現代の経済思想』を刊行することができた。これらに関連していくつかの関連論文を公表し、国際講演や国際学会報告を通じて、自らの研究成果の一部を発信することができた。この研究がもたらした一つの重要な社会的意義は、原発再稼働をめぐって、電力制度をどのように運営すべきかについての私見を、新聞インタビューを通じて発信できたことである。今後の研究方針は、北欧型の新自由主義というものが、福祉国家の新しい理念となりうる可能性について、さらなる検討を続けることである。北欧型新自由主義は、現実の北欧諸国における新自由主義の受容を通じて、21世紀の福祉国家体制が、どのような指針をもちうるのかについて現実的可能性とその思想的基盤を明らかにすることである。その思想的検討を続けるために、最近、新たな規範理論として注目を浴びている「リバタリアン・パターナリズム」について、これを批判的に検討しつつ、自らの思想的なスタンスと理念を練り上げたい。さらに今年度は、フランスのエクス・マルセイユ大学において二か月半ほど滞在する計画を立てている。テーマは「ヨーロッパとアジアにおけるリベラリズムの比較研究」である。同大学の研究者たちと交流しつつ、私の考える新たな福祉国家リベラルの理念を練り上げ、グローバルな情報発信をしたい。この他、経済学史学会の全国大会における報告と、日本法哲学会大会における報告を計画している。平成27年度および28年度において、当該研究テーマに関する重要な成果を公表することができた。今年度は引き続き、当該テーマに関する研究成果の公表、および関連するテーマを発展させて、新自由主義と福祉国家のあらたな結合関係が、どのような思想ビジョンに結実しうるのかについて検討を続けたい。具体的に、研究発表としては、経済社会学会での報告(9月)、およびフランスにおけるアジア会議での報告(6月)、を予定している。同ホームページにて、まだオープンアクセス化されていない論文や研究報告を、独自に公開している。経済思想
タイ人に見られる魚臭症候群の原因となる遺伝子の解析

ヒト肝ミクロゾームを用いてトリメチルアミンN-酸化酵素活性を検討した。熱処理およびFMOの阻害薬によって、トリメチルアミンN-酸化酵素活性が阻害されたことより、ヒトの肝臓でトリメチルアミンN-酸化がFMO1よって触媒されることが示唆された。そこで、ヒトにおいてトリメチルアミンのN-酸化酵素活性を担うFMO分子種を同定するために、ヒトFMO1、FMO3およびFMO5を大腸菌にそれぞれ発現させ、酵素活性を検討した。大腸菌において発現させた酵素を用いて、トリメチルアミンN-酸化酵素活性について解析した。3つの分子種の中でトリメチルアミンのN-酸化を触媒するのはFMO1とFMO3であり、FMO5はこの活性を有しないことが明らかとなった。さらに、速度論的解析によってFMO1とFMO3のトリメチルアミンのN-酸化能を比較したところ、トリメチルアミンへの親和性、N-酸化酵素活性ともにFMO3の方が高く、N-酸化能はFMO3がFMO1の約355倍高いことが明らかとなった。このことから、3つの分子種のうち、トリメチルアミンN-酸化に最も大きく寄与しているのはFMO3であることが示唆された。続いて、体臭症状を訴えている魚臭症候群と疑われるタイ人のFMO3遺伝子の塩基配刻を解析した。2検体からこれまでに報告されていないアミノ酸置換を伴う変異G265Aがヘテロ接合体で検出された。したがって、この変異がFMO3の酵素活性に影響を及ぼしている可能性が考えられた。そこで、この変異を有するFMO3 Cdnaをサルモネラ菌に導入して発現させた変異型FMO3と野生型FMO3の酸化酵素活性を比較検討した。魚臭症候群の原因物質であるトリメチルアミンのN-酸化酵素活性は変異型FMO3では野生型FMO3の約20%であった。したがって、この変異はFMO3の酵素活性を低下させる変異であることが明らかになった。ヒト肝ミクロゾーム用いて、魚臭症候群の原因物質であるトリメチルアミン(TMA)のN-酸化酵素活性をヘッドスペースGC法により測定した。ヒト肝ミクロゾーム用いた速度論的解析の結果、TMAのN-酸化酵素活性は一相性を示し、Km値は46μMであった。熱処理(FMOは熱に不安定)あるいはFMOの阻害薬の添加によりTMAのN-酸化酵素活性は大きく低下した。これらの結果より、ヒト肝臓におけるTMAのN-酸化はFMOによって触媒されていることが示唆されたので、ヒトFMOを大腸菌で発現させて詳細に検討した。FMOには5種類(FMO15)の分子種が存在するが、ヒトFMO各分子種の大腸菌での発現に成助した。発現させたFMOを用いてTMAのN-酸化酵素活性を測定した結果、FMO1およびFMO3がTMAのN-酸化に対する触媒活性を有することを見いだした。さらに、FMO1とFMO3について、速度論的パラメニタを算出した結果、Vmax/Km値で比較すると、FMO3の値がFMO1の値の110倍であった。したがって、ヒトFMO分子種の中でTMAのN-酸化への寄与が最も大きいのはFMO3であることが明らかとなった。成人の肝臓ではFMO3の発現量が最も多くFM01はほとんど発現していないので、実際のヒトの肝臓ではFMO3のみがTMAの代謝を担っていると考えられる。タイにおいて集められた5人分の尿と血液サンプルを解析した。すなわち、尿中に排泄されたTMAを定量し、魚臭症候群患者を判定した。

魚臭症候群患者の血液からゲノムDNAを精製し、FMO3遺伝子のエクソンおよび隣接するイントロンの塩基配列を決定し、変異を探索した。その結果、魚臭症候群と判定された患者のFMO3遺伝子上にアミノ酸の置換を伴う新規変異を見いだした。遺伝子治療に向けて、そのモデルとして使用するためにFMO遺伝子を欠損したノックアウトマウスを作出するための第一段階として、ゲノムDNAライブラリーのスクリーニングあるいはLA-PCR法を用いてマウスよりFMO遺伝子を単離した。魚臭症候群の原因を解明することを目的とし、体臭症状を訴える魚臭症候群の疑いのあるタイ人の尿サンプルを解析した。魚臭症候群と疑われるタイ人12名の尿中トリメチルアミンN-酸化体排泄率を測定した結果、どの検体も体臭症状を訴えていないタイ人の値と同程度であった。したがって、ヘテロ接合体で魚臭症候群の原因となる変異を遺伝子上に有している可能性が考えられたので、トリメチルアミンの代謝に最も寄与しているフラビン含有モノオキシゲナーゼ(FMO)3の遺伝子の塩基配列を解析した。解析した検体のうち2名のFMO3遺伝子のエクソン3においてGからAへの変異(アミノ酸置換V58l)が見出された。この変異は現在までに報告されていない新規変異であった。この遺伝子変異がこの疾患の原因となっている可能性が考えられたので、この変異を有する変異型FMO3をサルモネラ菌に発現させ、野生型FMO3の酵素活性と比較した。メチマゾールおよびチオベンズアミドS-酸化酸素活性が野生型FMO3に比べて、それぞれ約25%、約40%に低下した。また、魚臭症候群の原因物質であるトリメチルアミンのN-酸化酵素活性は野生型FMO3の約20%に低下した。したがって、この変異はFMO3の酵素活性を低下させる変異であることが明らかとなった。解析した2検体はこの変異をヘテロ接合体で有しているため、食事による負荷がかかったときにトリメチルアミンからN-酸化体への代謝が十分に行われず魚臭症候群様の症状が現れると考えられる。
黒鉛のレーザー蒸発による高品質ダイヤモンド厚膜の新合成

大型酸化物単結晶が得られ易いサファイア(α-Al2O3)を基板として取り上げ、適当な雰囲気中で高温アニール処理を施して、原子レベル超平坦化の有無を原子間力顕微鏡を用いて調べた。従来のダイヤモンド薄膜作製に利用されてきたCVD法やスパッタ法とは違い、ダイヤモンドの核形成機構を根本的に変えるために、本研究ではカーボン原料種のパルス的供給が可能な、パルスレーザーアブレーションを利用した成膜装置を、既存の成膜装置に改良を加えて作製した。パルスレーザーエピタキシー法により、紫外線レーザーを固体ターゲットに照射して薄膜原料を飛ばしエピタキシャル(単結晶)薄膜を堆積した。ターゲットには、高純度グラファイトおよび、よりダイヤモンド核形成を促進するために、Ni,やFeを混入したグラファイトを用いた。レーザーとしては、紫外光エキシマレーザー(既存装置)を利用した。原子レベルで平坦なサファイア基板上に、グラファイトをターゲットとしたパルスレーザーアブレーションにより、600°C以下の低温においてダイヤモンド薄膜成長を行い、最適な酸素圧力、基板温度、基板-ターゲット間距離、レーザー周波数の条件を探った。酸素中でのグラファイトレーザーアブレーションにより生じる発光柱(プルーム)の分光学的研究を行った。即ち、プルームの時間分解、および位置分解の発光分光測定を行い、ダイヤモンド結晶成長に及ぼす酸素分圧の影響を定量的に調べた。(1)-表面平坦ダイヤモンド薄膜成長用基板の原子レベル表面超平坦化-良質の大型酸化物単結晶が得られ易いサファイア(α-A12O3)を基板として取り上げ、適当な雰囲気中で高温アニール処理を施して、原子レベル超平坦化の有無を原子間力顕微鏡を用いて囲べた。(2)-ダイヤモンド薄膜作製用パルスレーザーエピタキシー成膜装置の作製-従来のダイヤモンド薄腹作製に利用されてきたCVD法やスパッタ法とは違い、ダイヤモンドの核形成機構を根本的に変えるために、本研究ではカーボン原料種のパルス的供給が可能な、パルスレーザーアブレーションを利用した成膜装置を、既存の成膜装置に改良を加えて作製した。(3)-サファイア基板上へのダイヤモンド薄膜成長-ターゲットには、高純度グラファイトおよび、よりダイヤモンド核形成を促進するために、Ni,やFeを混入したグラファイトを用いた。レーザーとしては、紫外光エキシマレーザー(既存、装置)を利用した。原子レベルで平坦なサファイア基板上に、グラファイトをターゲットとしたパルスレーザーアブレーションにより、600°C以下の低温においてダイヤモンド薄膜成長を行い、最適な酸素圧力、基板温度、基板一ターゲット間距離、レーザー周波数の条件を探った。(4)-酸素中でのグラファイトアブレーション過程の分光学的研究-酸素中でのグラファイトレーザーアブレーションにより生じる発光柱(ブルーム)の分光学的研究を行った。即ち、ブルームの時間分解、および位置分解の発光分光測定を行い、ダイヤモンド結晶成長に及ぼす酸素分圧の影響を定量的に調べた。
立体構造に基づいた2原子酸素添加酵素の反応機構の解明

2原子酸素添加酵素の立体構造と反応機構の関連を明らかにするため、extradiol typeの2原子酸素添加酵素であるBphC酵素の立体構造を1.8Å分解能で決定し、結晶学的精密化をほぼ終了した。この立体構造の決定により、(1)活性部位の決定、(2)触媒残基の推定、(3)基質特異性に関与する残基の推定を行うことができた。解析には、活性中心の鉄が酸化された失活した酵素を用いたため、基質(2,3-dihydroxylbiphenyl及び3-.methylcatechol)との複合体の立体構造を決定することができた。そのため、上記の(1)、(2)、(3)をより確かなものとすることができた。また活性部位の立体構造を詳しく観察することにより、基質と活性部位の形状に、非常に高い相補性があることを見出した。この高い相補性のため、基質(2,3-dihydroxybiphenyl)が活性中心の鉄イオンに配位結合した際に、非対称的な水酸基のイオン化が起こることが示唆された。Wild typeの解析に加え、約20種の変異体の構造を、基質のある場合、無い場合について、2.6Å分解能で決定した。これらの結果と、共同研究者(長岡技術科学大学福田雅夫享受)らによるPphC酵素の変異体の生化学的データから、基質の結合には、疎水相互作用が重要であり、高い酵素活性のためには、基質と基質結合部位の形状に高い相補性が必要であることが明らかになった。また、194番のHisは、酵素活性に必須であることを、明らかにした。この変異体の立体構造解析の結果を考え合わせると、この残基は、基質から水素を引き抜く役割を担っており、このプロセスが反応の進行に不可欠であることが示唆された。