hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スキー実滑走時模擬振動発生源シミュレータの開発とスキー滑走機構解明の基盤構築

本機構は、筆者らが開発したエルゴメータ・アタッチメントからの技術移転である。この機構によって雪塊は動滑車となり、雪塊が滑走中連続的に検出される推進力(フォースゲージ出力)がコンピュータに取り込まれ、スキーの角度を考慮したsin成分とcos成分から動摩擦係数が算出される。スキーは当初、工業用電動式汎用性振動試験器(Mitutoyo社製MES661)を用いて加振する予定であったが、予算の超過を余儀なくされたために予定を変更、ANEST IWATA社製の大型コンプレッサーにより空気タンク内圧力を上昇させ、EXEN社製のボールバイブレータを回転させることで振動を発生させるシステムとした。あわせて雪塊滑走の様子は准高速度カメラ(CASIO社製EXILIM分解能120fps)を用いて撮影され、画像解析システム(OPTー8PZ)によって速度、加速度等の算出が可能なシステムとして構築した。このように当該年度はシミュレータの開発を中心に研究を実施、一部低温実験室を用いたフィールド実験までを行った。概要で述べたとおり、平成24年度は前年度基盤開発したスキー実滑走時模擬振動発生源シミュレータを用い、低温環境下でいくつかの条件を付加した実験を行った。あわせて、構築したシステムから得られるデータの精度・再現性について、算出した動摩擦係数を指標に再考した。実験条件としては、1スキー実滑走環境を想定した気温の違い、2スキーヤーの体重を想定した雪塊質量の違い、3スキー滑走斜面を想定したスキー角の違い、4振動周波数の違いとし、それぞれの条件下での滑走速度、動摩擦係数について定量的に検討した。1気温差による違いでは、0°Cとー5°Cの比較で0°Cにおいて滑走速度が高いことを確認した。ー5°C以下の場合はさらに速度に差がみられることから、氷点下以下では温度の低下と滑走速度の低下が比例関係にあることが予想された。2雪塊質量の違いでは、1kg、2kg、3kgと質量が重くなるほど滑走速度が高くなる傾向が確認された。また、3スキー(斜面)角の違いについては7°15°で検討しているが、結果が必然的なためここでは言及しない。4振動周波数の違いについては、13のいかなる条件下であっても、スキーの滑走性に影響すると考えられている200[Hz]前後の振動周波数をスキーに励起した場合、励起しない場合よりも雪塊の滑走速度が上昇することを確認した。加えて、スキー実滑走では発生しない(周波数強度が小さい)500[Hz]前後の高周波の振動を励起した場合、200[Hz]前後の振動周波数を励起した場合よりもさらに滑走速度が上昇することを確認した。このように本研究の目的である高次の周波数をスキー板に励起した場合滑走性が高まること、さらに実際のスキー滑走では発生しない高次の周波数はスキー滑走性をさらに高めることが期待される結果が導かれ、当該年度は今後の研究に重要となる方向性が導き出されている。平成23年度は、スキー実滑走時模擬振動発生源シミュレータの開発を行なった。
特異な環状構造を有するメロテルペン型生理活性天然有機化合物の全合成研究

針葉樹であるイヌマキに内生するPestalotiopsis属子嚢菌より単離されたpestaloquinol AおよびBは、テルペン複合型のエポキシキノイド二量体天然物である。活性としては、HeLa細胞に対する毒性を有することが報告されているのに対し、テルペン単位を欠く類似構造を有する天然物(epoxyquinol類)は、抗がん剤開発ターゲットのひとつである血管新生を阻害する活性を有することが知られている。そのため、pestaloquinol類にも医薬品リード化合物として有望な活性があるのではないかと期待し、詳細な活性評価のための標品供給を視野に入れたpestaloquinol類の全合成研究を実施している。Pestaloquinol類は同時に単離されたcytosporin Dの酸化を伴う二量化反応により生合成されると考えられていることから、この予想生合成経路を模倣した二量化反応による全合成を試みるために、まずはcytosporin Dの合成を目指した。合成にあたり、3つのステップ、すなわち1含酸素6員環部位の構築2Diels-Alder反応による二環性骨格の構築3Stilleカップリング反応による側鎖の導入を経ることとした。ラセミ体を用いて合成経路の確立に向けた検討を進めた結果、既知化合物より19工程でcytosporin Dの全合成を達成した。得られたcytosporin Dに対し、酸化剤を用いた生合成模倣的な二量化反応を試みたが、現在までにpestaloquinol類の生成は確認できていない。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物内生子嚢菌Pestalotiopsis sp.より単離されたプレニル化エポキシキノール類であるpestaloquinol AおよびBは、HeLa細胞に対する細胞毒性を有することが報告されているが、イソプレン単位を欠く類似天然物epoxyquinol類には血管新生阻害活性が知られていることから、pestaloquinol類の詳細な活性の評価を行うことを目指し、全合成研究を実施している。予想生合成経路を模倣した二量化反応によるpestaloquinol類の全合成を達成すべく、まずは単量体であると考えられているcytosporin Dの合成を試みた。当初立案した二段階のステージに分けた合成計画、すなわち1Sharpless不斉ジヒドロキシ化反応を用いたピラン環部位の構築2Diels-Alder反応による骨格構築に基づいて実際に合成を行ったところ、これまでにcytosporin Dの全炭素骨格を有する化合物を得ることができた。しかしながら本合成ルートの鍵となるSharpless不斉ジヒドロキシ化のエナンチオ選択性およびDiels-Alder反応のジアステレオ選択性がともにあまり高くなかったため合成計画の一部見直しを行ったところ、後者について良好な反応を見出した。第一段階の不斉ジヒドロキシ化のエナンチオ選択性については、反応に用いる不斉触媒や溶媒を種々検討するなどの改善を試みたが、良好な結果を得るには至らなかった。そのため、文献既知であり、かつ高い光学純度で調製可能な化合物を経由する方法を考案し、現在合成を進めている。第二段階のDiels-Alder反応ではアクロレインをジエノフィルとして用いたところいくつかの化合物の混合物を与え、ジアステレオ選択性のみならず、収率も低いことが問題となった。そのため反応に用いるジエン中間体の構造およびジエノフィルとして使用する試薬について検討を行った結果、単一の異性体として付加環化体を得る条件を見出すことができた。Pestaloquinol類は同時に単離されたcytosporin Dの酸化的二量化により生合成されることが推測されていることから、生合成経路を模倣した全合成を達成することを目的とし、単量体であるcytosporin Dの全合成に向けた研究を進めている。合成にあたり、三段階に分けた計画、すなわち1不斉ジヒドロキシ化反応を用いたピラン環部位の構築2Diels-Alder反応による骨格構築3Stilleカップリング反応による側鎖の導入を立案した。既に単量体の全炭素骨格を有する化合物を得ることはできているが、合成中間体の光学純度が不斉合成と言うには満足のいくものではなかったため、光学純度向上の検討を行った。すなわち、95%ee以上で調製可能であることが報告されている化合物を出発原料として用いることで、目的の中間体の合成法を確立することに成功した。またヒドロキシ基上の保護基は合成終盤での脱保護を容易にすべく変更を施し、先の合成を試みた。Diels-Alder反応により二環性骨格を中程度の立体選択性で構築した後、以前開発した手法に従って種々の官能基変換を行い、側鎖導入前駆体まで導いた。官能基変換の過程では、ヒドロキシ基の保護基を嵩の小さいものに変更したことにより、試薬の等量を減らしても反応が完結する、あるいは収率が改善するといった知見を得ることができた。

活性としては、HeLa細胞に対する毒性を有することが報告されているのに対し、テルペン単位を欠く類似構造を有する天然物(epoxyquinol類)は、抗がん剤開発ターゲットのひとつである血管新生を阻害する活性を有することが知られている。そのため、pestaloquinol類にも医薬品リード化合物として有望な活性があるのではないかと期待し、詳細な活性評価のための標品供給を視野に入れたpestaloquinol類の全合成研究を実施している。Pestaloquinol類は同時に単離されたcytosporin Dの酸化を伴う二量化反応により生合成されると考えられていることから、この予想生合成経路を模倣した二量化反応による全合成を試みるために、まずはcytosporin Dの合成を目指した。合成にあたり、3つのステップ、すなわち1含酸素6員環部位の構築2Diels-Alder反応による二環性骨格の構築3Stilleカップリング反応による側鎖の導入を経ることとした。ラセミ体を用いて合成経路の確立に向けた検討を進めた結果、既知化合物より19工程でcytosporin Dの全合成を達成した。得られたcytosporin Dに対し、酸化剤を用いた生合成模倣的な二量化反応を試みたが、現在までにpestaloquinol類の生成は確認できていない。合成終盤における収率が非常に低いために充分な検討を実施できておらず、全合成の達成には至っていない。しかし、これまでの研究で課題として残されていた光学純度の向上を成し遂げることができた。また様々な合成経路の改良によって、二環性骨格を持つ重要中間体まで、比較的高い収率で合成する方法を確立することができ、酸化的二量化前駆体の合成の完成まで、後は側鎖の導入を残すのみという段階まで到達している。27年度が最終年度であるため、記入しない。以前開発した合成ルートでは、Stilleカップリング反応による側鎖の導入が非常に低収率であるという問題が残っていた。この原因は基質の嵩高さによる立体障害の影響ではないかと推察しており、今後は全ての保護基を除去した基質を調製し、カップリング反応の足がかりとなるハロゲンの導入を検討する予定である。その後側鎖フラグメントとのカップリング反応を行い、cytosporin Dおよびpestaloquinol類の全合成を達成する。合成ルートの確立が出来次第、論文作成に向けて各工程の収率の改善を進めていく。これまでに合成標的の単量体に相当する重要中間体の調製に成功したが、全合成には至っていない。本合成を高エナンチオ・ジアステレオ選択的合成にすべく合成経路の修正を行っている。現在、高エナンチオ選択的合成を達成すべく合成経路の初期段階の修正を行っており、もう少しでルートが繋がる段階に来ている。また本合成の鍵となる付加環化反応による単量体骨格の構築についても検討を重ね、高ジアステレオ選択性を実現できる反応を見出していることから、今後全合成達成に向けた官能基変換を検討していく。
柏原代数の頂点作用素とトレースについて

1990年頃京都大学数理解析研究所の柏原氏により発見された結晶基底の理論と、1991年にロシアの数理物理学者フレンケルとレシェティヒンにより発見されたq-頂点作用素の理論は量子群、格子模型、共形場理論などに特に大きな影響を及ぼした。前者は、量子群の表現論を結晶化して-つまりq=0で考えることにより複雑なものを簡略化し様々な具体的計算を可能にした。そして、後者はq-クニズニック-ザモロジコフ方程式を導入し、その解の接続行列として面模型のヤン-バクスター方程式の楕円関数解が得られることを示した。申請者は、結晶基底を記述するために柏原氏により導入された柏原代数に対しq-頂点作用素の類似物を定義しその2点関数が、いわゆる量子R行列と一致することを示した。申請者の目的としては、アファイン型の場合にトレースを考え、その具体形を記述することと、A型の場合に重みをつけてトレースをとり、そこにいかなる関数が現れるか調べることである。エティンゴフとキリロフは、A型量子群の場合に頂点作用素と同様のものを考え、その重みつきのトレースがマクドナルド多項式を与えることを示した。現在、申請者は柏原代数の最高ウェイト表現の結晶基底をカルタンデータのみから記述する方法について共同研究中であり、これが目的に役立つものと期待している。
作用素環の手法による作用素の構造の研究とその応用

作用素論は数学の多くの分野で重要な役割を果たしており、今までに他の分野と密接に関係して発展してきた。その中で、作用素論におけるかなりの問題が作用素環の手法を用いて今までに解決されてきている。Hilbert空間上の正規でない作用素の研究はそれによって生成された閉部分環を考えることにより、自己共役でない作用素環の構造研究と密接に関係している。この研究では、作用素環論の手法を用いて、線形作用素の構造について調べることを目的とした。最初に、解析的接合積より定義されるToeplitz作用素やHankel作用素の構造について調べた。Teoplitz作用素やHankel作用素はinterpolationの立場からも重要であることが分かり、その構造として、Hankel作用素についてのNehariの定理や解析的接合積に関する距離公式についての成果を得た。これにより、解析的接合積の超回帰性について調べ、その距離定数についても論じた。作用素論の中心課題である不変部分空間の構造についても考察することにより、他分野への応用も考察した。更に、Bougain環やDouglas環についての構造についても多くの成果が得られた。これらの理論を情報数学や幾何学などに表れる作用素の研究をすると共にその構造についても考察した。これらの結果は国際的に評価の高い数学雑誌に発表され、或いは、発表予定である。また、今後の発展も見込まれ、この研究を継続する予定である。
血管平滑筋形質決定におけるcGMP/GキナーゼとRho/Rhoキナーゼの相互作用

以上よりGキナーゼは低分子量G蛋白Rhoを直接リン酸化し、その活性化を抑制することが明らかとなり、Gキナーゼによる血管平滑筋細胞遊走増殖抑制におけるRho/Rhoキナーゼの抑制のメカニズムの存在が示唆された。
性ホルモン受容体の発現調節と機能からみた骨粗鬆症の成因に関する分子生物学研究

今年度我々は、骨芽細胞ならびに破骨細胞における性ホルモン受容体の発現とその調節に関し、ヒトおよびマウス骨芽細胞ならびにウサギおよびマウス破骨細胞に関して抗エストロゲンレセプターモノクローナル抗体、抗アンドロゲンレセプターモノクローナル抗体を用いた免疫組織化学染色、加えてmRNAレベルでの発現をNorthern blot analysisとreverse transcriptase polymerase chain reactionにより確認した。これらの結果の一部は論文は学会で発表されたとともに論文発表されている。骨芽細胞においては基礎実験により性ホルモンレセプターの発現に細胞レベルでのheterogeneityが存在することが認められた。このためS期二重同調培養法を用いて同調した細胞をもちいることにより細胞周期とレセプターの発現ならびに細胞機能との関連を検討し現在論文は投稿中である。さらにエストロゲンレセプターのDNA結合部位(ER-DBD)を遺伝子工学的に作製し、ER-DBDと制限酵素で切断したヒトゲノムのfragmentとを用いてフィルターバインデイング法にて新しいEREを得た。これをプローブとしその近傍にある新規なエストロゲン応答遺伝子をクローニングした。この遺伝子の骨の細胞における発現と機能についてさらに検討をくわえている。正常者と骨粗鬆症患者における性ホルモン受容体遺伝子ならびに性ホルモン応答遺伝子の構成的相違の有無については多数の正常者ならびに骨粗鬆症患者の末梢血白血球よりDNAを抽出し、現在解析をすすめている。
遺伝暗号の進化

ゲノムG+C含量の極端に低い細菌であるマイコプラズマと、逆に最も高いマイクロコッカスにおいて、そのリボソ-ム蛋白遺伝子を解析することによりそのコドン使用頻度の偏よりを調べ、他の細菌におけるデ-タ-をも考慮して、その機構について解析した。その結果、同義語コドン内の偏よりは、その細菌がもつ方向性のある突然変異によってまず、大まかに決定されていることがわかった。コドン使用の頻度が大まかに決定されると、それに適合するようにtRNAの構成も変化することがわかった。そればかりでなく強い偏よりのある突然変異が作用した場合、ゲノム上から特定のコドンが同義語コドンに置換しながら消失し、その結果、対応するtRNAも不要となり消失する。このようにして,使用不能なコドンが生成され、次にこのコドンを認識できる新たなtRNAが生じることにより遺伝暗号が変化するという、『遺伝暗号の補獲説』を提唱した。これは、マイコプラズマにおいてUGAコドンがStopからtrpへ変化していること、また、UGGコドンを含むmRNAをこの菌の無細胞翻訳系に加えた場合、このコドンの位置で翻訳の停止がみられることから、実験レベルでも裏づけられた。また、マイクロコッカスにおいて、使用不能コドンとなっている可能性の高い6種のコドンを指適した。ヘン形動物のプラナリアにおいて5種の遺伝暗号の変異を発見した。これを含め、他のミトコンドリアにおける遺伝暗号の変異も、提唱した『遺伝暗号の補獲説』で合理的に説明できることを示した。1.GC/AT方向性変異圧が、遺伝暗号進化の重要部分をしめる、コドン使用決定の主要因であることをたしかめた。GC圧最高とみられるミクロコツカス(GC:74%)、GC圧最低のマイコプラズマ(GC:25%)から、リボソームタンパク関連遺伝子を単離し、全一次構造を決定、大腸菌(GC:50%)のデータを加え、各コドン座の比較を行い、コドン使用がGC/AT圧により主として決定されていることを検証した。2.マイコプラズマの全tRNA遺伝子を各種方法を駆使して単離、さらにこれら全tRNA種を純化し、塩基修飾を含ろての一次構造を決定した。この結果、マイコプラズマのtRNAは、29種からなり、一般の細菌よりもはるかに少ない種数のtRNAによってタンパク質合成係は直接的でないが、そのtRNA構成や、ほん訳系はミトコンドリアと非常によくにていることがわかった。3.ミトコンドリア、クロロプラスト、細菌から真核生物に至るまでのコドン使用と、tRNAアンチコドンに関するデータを集め、それらを解析して、遺伝暗号進化に関する第一次モデルを提出した。4.ミトコンドリアでは、多くの普遍暗号からはずれた暗号がしられている。これらの起源を追究し、AT/GC圧およびtRNAの変化によって中立変異の結果異常暗号ができたと推定した。1.ゲノムGC含量が70%であり、GC方向への変異圧が最高であると思われるマイクロコッカス菌において発現量が圧倒的に多いリボソ-ム蛋白遺伝子と、逆に圧倒的に低い、dnaA、uvrA、B遺伝子のコドン使用を比較することにより、マイクロコッカスのような、きわめてGC方向への変異圧の高い細菌においてcondon usageは発現量にかかわらず、この変異圧によって決定されていることを明らかにした。2.マイクロコッカスにおいて、これまでに使用例のないコドンに対応するtRNAの存在の有無についてしらべた。その結果、これらのコドンに対応するtRNAは、3′末端をアイソト-プにより特異的に標識する方法を用いても検出できなかった。このことから、これらのtRNAは既に消失している可能性がきわめて強い。消失しているとすれば、これらのコドンは使用できない状態にあり、新たなtRNAの出現により別のアミノ酸を指定するコドンになり得ることを意味している。またコドン使用比とtRNA量比はきわめてよく一致していることがわかった。

3.多細胞動物のミトコンドリアにおいて、AUA(Met/IIe)、AAA(Lys/Asn)、AGR(Ser/Stop)、コドンがどのような経路を経て普通暗号からぬけだして新たに異なるアミノ酸を指定するコドンとなったかを解明し、AT圧の遺伝暗号変異に及ぼす影響を明らかにした。マイコプラズマにおいて、これまで使用例もなく、また対応するtRNAも検出できないアルギニンを指定するコドンの一種であるCGGについて、マイコプラズマの無細胞翻訳系を調整し、このコドンを含む合成メッセンジャ-・RNA(mRNA)を翻訳させたところ、CGGコドンを含むmRNAは、このコドン部位で翻訳が停止していることがわかった。このことから、マイコプラズマにおいて、このコドンは対応するtRNAの消失により使用できないコドンとなっていることが証明された。このようなコドンの存在は、遺伝暗号が変化するには、まずそのコドンがゲノム上から消失し対応するtRNAも、それにつれて消失することによって起こるとした『遺伝暗号の捕獲説を実験的に証明したものである。マイクロコッカスにおいても、6種のコドンが使用例もなく、それらに対応するtRNAも検出できない。この細菌についても無細胞翻訳系が完成した。目的とする合成mRNAが調整できしだい、これらのコドンが翻訳できるか否かについて実証できる。ヘン形動物に属するプラナリアのミトコンドリアCOI遺伝子についてPCR法を用い塩基配列の一部を決定した。その結果、遺伝暗号の変異が発見された。通常停止コドンである、UAAがTyrのコドンに、AAAがLysからAsmのコドンに、AUAがMetからIleに、AGAとAGGが共に、ArgからSerに、UGAが停止からTrpに変異していることがわかった。これらの変異については、tRNA中に生じた変異と、方向性のある突然変異の両方が推進力となっている可能性がある。
光による結晶成長制御

本研究では、「光による結晶成長制御が可能であることを示すこと」を目的とし、研究期間内に以下の実績が得られた。光で結晶成長させることが可能であるような系の探索を行った結果、1.有機結晶を用いた系分子性結晶であるアントラセンを用い、結晶が懸濁した溶液にパルスレーザー光照射を行った。アントラセン結晶が溶解し、同時に新たな結晶の出現と成長が観測された。レーザー一光子で結晶相の分子45分子が溶液相へと溶解した。このため、結晶表面がパルス励起されると、飽和溶液中に分子が溶解し過飽和状態となり、結晶成長の駆動力を生じることが判明した。このことから、光により結晶成長制御を行うことが可能であることが示された。2.無機化合物結晶結晶を用いた系無機化合物として硫酸銅結晶を用いた。レーザー光照射を行うと、結晶は溶解するのみで新たな結晶の出現・成長は観測されなかった。36光子を吸収することにより一分子が溶解した。光照射を行いながら結晶成長を行ったところ、光照射により結晶成長は著しく遅くなることが判明した。このことから、光照射を行うと結晶表面の温度が上がり、溶解度が上昇するため、成長速度が遅くなることと解釈した。光照射を特定の面に行うことにより、その結晶面の成長を制御することが可能であることが判明した。3.結晶表面に吸着物質を吸着させ、光で剥離させることにより特定の面を成長させる試み硫酸銅結晶にゼラチンあるいはシアニン色素を吸着させ、結晶成長を抑制させた。この結晶にレーザー光を照射し、表面の吸着物質を剥離させた。この結晶を飽和溶液中に吊し、結晶成長させたところ、レーザー光を照射した面の結晶成長が観測された。
プラズモニックＭＩＭバンドエンハンサーを有するツイン導波路型光ナノプローブの検討

非対称な厚みの金属(M)/誘電体(I)/金属(M)構造(Asymmetric MIM structure)にナノ開孔対(Twin Nano-Hole)を設けたナノ構造を最先端部に有する光プローブの3次元FEMシミュレーションを行い,MIM構造やナノ開孔対において励起される表面プラズモンポラリトン(SPP)の検討をした.(1)Xeonサーバーでの3次元FEMモデルの設計・構築と計算,(2)ファイバ内を伝搬する光波長や偏光に依存したSPP電磁場の振舞い,(3)MIM構造やナノ開孔対形状に依存したSPP励起状態,(4)開孔対内部を局在しながら進むSPPの集光制御のための付加構造,などを検討した.プローブ試作については,中古の成膜モニタの更新を行い,研究初年度に購入し使用してきている成膜システムへの設置を行った.そしてパソコン通信による同モニタの制御を可能とした.その結果,同システムへ試料をセットすると,各層が任意の厚みを有する多層膜構造を自動で成膜できるようになり,ガラス基板や光ファイバ先端への非対称金属/誘電体/金属MIM構造の再現性のよい自動作製が可能となった.また,試作に取り掛かっているとはいえ,本研究が目指すMIMプローブ周りの電磁場の振る舞いは未知であるため,その電磁場伝搬に関する物理現象の解明にむけて,有限要素法ベースの2,3次元電磁場シミュレーションのモデル構築に努めた.このシミュレーションでは大別して2種類の解析を行った.1つはファイバ先端に構築する非対称MIM構造における導波モード解析であり,2つめは,ファイバ先端を取り囲む空気層,MIM構造を構築する基板となる光ファイバ先端の円錐台形状のガラス層も含めて,より現実に即したIMIMI構造の3次元電磁場解析を開始した.導波モード解析では,IMIMI構造の導波特性を示す分散関係図を描き,その特徴について理解を進めることができた.そして,表面プラズモンポラリトン(SPP)の励起機構の基礎を理解することができ,プローブとして利用すべきMIM構造内の伝搬モードを選択する指針を得ることができた.3次元解析では,実験と同様のシングルモード光ファイバ内を伝搬してくる導波モードを求めて,円錐台形状のモデル底面から同モードにて光を入射させるモデル構築に成功し,3次元解析の導入部分の作業を完了した.しかし計算量が非常に多く,ワークステーションに於いてページングファイル処理にて計算を実施しているが,膨大な計算時間を要し,HDDドライブの急速劣化が危ぶまれるため,さらなる解析に向けてH26年度は物理RAMの増設を行う.非対称な厚みの金属(M)/誘電体(I)/金属(M)構造(Asymmetric MIM structure)にナノ開孔対(Twin Nano-Hole)を設けたナノ構造を最先端部に有する光プローブの3次元FEMシミュレーションを行い,MIM構造やナノ開孔対において励起される表面プラズモンポラリトン(SPP)の検討をした.(1)Xeonサーバーでの3次元FEMモデルの設計・構築と計算,(2)ファイバ内を伝搬する光波長や偏光に依存したSPP電磁場の振舞い,(3)MIM構造やナノ開孔対形状に依存したSPP励起状態,(4)開孔対内部を局在しながら進むSPPの集光制御のための付加構造,などを検討した.研究課題において重要な成膜プロセスの開発に従事した.まず,研究に必要で十分に性能を満たす有機蒸着装置を購入した.このため,早速にMIM(金属/誘電体/金属)構造の多層成膜プロセスと成膜特性の検討に着手した.当初,プラズモン共鳴を誘発する金属層(M層)として有望視している銀薄膜の成膜状態が思わしくなく,電磁場シミュレーションの予測に対応するプラズモン共鳴現象を誘起することができなかった.しかし,(1)水晶振動子式膜厚計による成膜プロセス中のリアルタイムな膜厚モニタリングシステムの導入,(2)蒸着速度を一般的な速度の100倍程度である10nm/s程度まであげた試作実験と膜質の走査電子顕微鏡観察・評価,(3)膜厚と蒸着速度のパソコン制御による自動化とそれに伴う高真空下(大気開放無し)での多層成膜プロセスの実現,を実施することにより,銀薄膜については残留ガスによる酸化を最小限に抑えた,平坦度および結晶性のより多結晶薄膜を作成することができた.また誘電体薄膜(I層)については,蒸着が容易とされるフッ化カルシウムを材料として試作を始めたが,試行の結果,充填度の低い膜(密度の低い膜)が形成されることが分かり,膜厚や光学特性の制御が非常に困難であったため,研究進行速度を下げないために,材料をフッ化マグネシウムへ変更した.この結果,充填度がほぼ100%で平坦度や光学特性も良好な誘電体層としての成膜を実現できた.以上より,膜質,膜厚ともに良好なMIM構造の試作に成功し,分光反射率特性も,電磁場シミュレーション結果に良く対応する結果が得られるようになった.そこでI層の厚みを変えた試作実験を行ない,反射率カーブにおける吸収dipの波長シフトを再現性良く観測することができ,これに対応したI層内の光の溜め込みについて,最表層のM層にFIB加工にて200nm四方の開孔を設け,その発光色より確認できた.有限非対称MIM構造とナノ開孔対を有する光プローブ先端部分について,光電磁場のFEM解析を行いました.

光ファイバ内のSM伝搬光も含めたプローブ先端のモデル化ができ,励起波長に応じてナノ開孔対に起因するSPP励起,伝搬,集中現象を3次元シミュレーションすることができるようになりました.また,2次元伝搬モード解析では,プローブ先端のMIM構造の最表面に位置するM層について,ナノ開孔対に伴うSPPの励起,集中,伝搬に適した開孔形状,励起波長を検討するための伝搬解を求めることができ,MIM光プローブ設計におけるするためのFEM解析の有効性,方向性を示すことができました.今後も,実際の加工を見据えながら,設計を進めると共に,光プローブとしての試料走査特性(試料表面の接近に伴う反射光,透過光,散乱光の変化)も調べてゆきます.ナノ開孔対の形状については,もう少し最適化できると考えており,また実加工で発生する開孔のエッジ各部の丸みも考慮してゆきます.さらにM層表面すなわちナノ開孔対終端部の3次元形状を最適化することで,開孔対→2つに別れて発生しがちなSPP由来のダブル点光源を隔壁端部(の延長線上)に集約してシングル点光源を創成する構造を模索したいと思います.またM層材料としての薄膜(プラズモン)材料について,金属窒化物(例:窒化チタン=TiN)の可能性を探り,MIM構造に組み込む成膜基礎実験や電磁場シミュレーションにも着手したいと考えています.金属材料ではAgがプラズモン材料として一番優れていますが,TiNなどを検討しようとする理由は,(1)可視光領域で誘電率の実部が負になるプラズモン材料であること,(2)高い耐腐食性,耐摩耗性,膜の硬度がプローブ先端に適当,といった理由です.光応用計測,近接場光学,ナノフォトニクス,プラズモニクス,ナノ構造と光との相互作用に関する電磁場解析これまでの2年間で,金属薄膜や金属/誘電体/金属へ集束イオンビーム加工を行い,可視光波長よりも小さなサイズの単開孔や2開孔構造を作製し,白色照明による背面照射を行った顕微観察では,構造に依存した発光色の違い,明るさの違いが確認できており,本研究課題の目的である,SPPを介した透過光の波長や変更の制御に可能性を見いだせている.また,電磁シミュレーションでも,定性的には波長依存性を有するナノ構造の透過特性が観測できており,実験とシミュレーションの両面において概ね,研究目的において期待した物理現象を観察することができている.
シアノバクテリアにおける多細胞的細胞間コミュニケーションの制御機構の解明

シアノバクテリアという微生物の一部は、数μm程度の大きさの細胞が連なったネックレスのような体をしています。窒素源がなくなると、約10個飛ばしに1個の割合で、窒素源を自分で作る細胞(ヘテロシスト)に変化します。これは、ヘテロシストは分裂できない細胞なので、全ての細胞がヘテロシストになると死んでしまうからです。どのようにこのようなパターンが作られるのかを知るのが研究の目的で、本研究は形態形成の根本的なルールへの理解につながっていくと考えています。
音響による体験を取り入れた数学の新たな教育教材の開発

本研究では、大学初年次における数学教育において、聴覚の体験を取り入れた効率的な教育教材の開発を行い、以下の項目を基礎に教育の場で詳しく検討を行い改良を行った。(1)数学と音律論・和声学(2)数学と音の物理(3)フーリエ展開と音色(4)数学と音の文化本研究では、大学初年次における数学教育において、聴覚の体験を取り入れた効率的な教育教材の開発を行い、以下の項目を基礎に教育の場で詳しく検討を行い改良を行った。(1)数学と音律論・和声学(2)数学と音の物理(3)フーリエ展開と音色(4)数学と音の文化○本研究の主要テーマに関する成果として、2010年数学教育学会秋季例会の大学教育分科会において、講演題目「音楽を活用した大学における数学の教養教育について(3)」として、口頭発表を行い、学術論文として掲載された。学会講演に対して、数名から数学教育および音響学の観点から貴重なアドバイスとコメントを受けることができ、次年度の更なる研究の発展に結びつくものと考える。○研究計画に沿って数学および情報科学に関するセミナーや研究打ち合わせを通し、本学の教養教育科目「数理のひろがり」において、購入した音響機器を活用し、音響体験を取り入れた授業実践を行ない、数学の論理性や表現力に関して教育効果の検証を行うことができた。さらに、これらに関連する講義資料(A4判約50枚)を作成した。主な内容は以下の通りである。(a)音の協和の原理からユークリッド互除法への発展(b)アンケート調査による3和音のイメージと振動数比の関係(c)音の高さに関するウエーバー・フェヒナーの法則の検証(d)音階を題材にしたいろいろな平均の概念の考察○研究テーマのひとつである聴覚の錯覚に関連して、2010年12月開催の研究集会「錯覚の数理」に参加し、主催者である杉原厚吉教授(明治大学先端数理科学)や純粋数学の立場で数理的な研究の第1人者である新井仁之教授(東京大学大学院数理科学研究科)から、視覚の錯覚に関する情報処理のメカニズムと数理的なアプローチについて詳細な研究発表を聴くことができた。更に聴覚のメカニズムとの関連性について直接に有益なコメントをもらうことができ、今後の聴覚に関する錯覚の研究方法を見出すことができた。本研究課題に関連するテーマで、平成23年5月に山形大学理学部において、「サイエンスセミナー」での授業を依頼され、「音階の数理」というテーマで講義を行った。これは数学の授業に音響の体験を取り入れたもので、レスポンスカードによれば学生は新鮮さや興味をもって受講したようである。さらに、聴講した教員からは、楽器を用いて実際に実験を行い、概念の例になっている音楽を実際にテープで聴かせながら数理に関する授業を組み立てている点が評価された。2.研究計画に沿って数学および情報科学に関する研究打ち合わせを行い、セミナーでの発表を行った。本学の教養教育科目「数理のひろがり」において、前年度購入した音響機器を活用し、音響体験を取り入れた授業実践を行ない、数学の論理性や表現力に関して教育効果の検証を行うことができた。さらに、これらに関連する講義資料(昨年度に追加分A4判約30枚)を作成した。3.本研究テーマに関連して2012年3月に、錯覚の数理の研究の拠点である明治大学での研究集会に参加した。錯聴現象に関わる聴覚の情報処理のメカニズムについて興味ある発表を聴くことができ、質問にもていねいに回答してもらった。これは、音を数学教育に取り入れるのに適したテーマとなり得るもので、本テーマの更なる研究に大いに参考になった。
ディオクレティアーヌス帝勅法における古典期ローマ法の受容と変容

古典期ローマ法のその後の時代での受容と変容は、実質的な法規範内容に関するものと形式に属する法学方法論に分けて論ずることが必要である。ローマ法学は、ギリシャ以来の西洋古典世界の伝統である対話方式による議論の中で形成され、また、(実質的価値判断を正面に出さず)形式論理と類推を頻用する。(この視点を用いれば、たとえば従来不完全テキストと批判されてきたD.28,7,28(パーピニアーヌス)が的確に理解しえる)ディオクレティアーヌス帝は専主制を確立し法学にも多大の影響を及ぼす。従来、ディ帝による実質法の変更の例として、勅法C.4,44,2(285年)および、C.4,44,8(293年)による、半額以下の土地の売却を無効とする、いわゆる莫大損害laesio enormisの導入が挙げられている。しかし、ディ帝発布勅法を通覧すると、契約ないし合意解消を認めるものは、284-290年の5例のみに限られ、以降は一旦なした合意の拘束力を繰り返し強調するもののみで、解消を認めたものがない。ディ帝の若年者原状回復制度の当初の積極的運用・拡大(国庫あるいは25歳以上の者への適用)の一環として、例外的に勅法で認めたが、その後これを根拠に多数の契約解消申請が殺到したため以降は、契約遵守を強調せざるをえなくなったと解することを正当としよう。このことは、同時代人、ビザンツ法学、卑俗法において、莫大損害制度に言及がないことをよく説明する。ディ帝下の法学において、形式論理が引続き重視されたか否か、また古典時代の自由な精神のもとで成立した対話方式が継承されえたかは、今日の我々の法学にとっても切実な問題であるが、今後の課題として残る。有償契約における対価決定について、研究を進めた。有償契約において、対価の決定は重要な要素である。中世において、哲学的正義理論の影響もあり、ローマ法文を基礎として、いわゆる「莫大損害」の理論が形成され、各国の近世において継受されたが、近代法においてはフランス民法とオーストリア民法のみが現行法規定として有し、日本民法典はドイツ民法と同様にこれを採用しなかった。古典期ローマ法において価格形成がどのようになされたか、又、それがその後どのような変容を蒙ったか、その背景は何かは、長らく争われている問題の一つであり、今日に至るまで、未だ決定的な解答を見出していない。研究代表者(西村重雄)は、かねて長らく研究を重ねてきた若年者原状回復に関する成果を基礎として、古典期においては価格形成が当事者の意思に全面的に任されていたこと、その半面として25歳までの若年者は原状回復の特典を付与されたこと、おそらくディオクレティアーヌス帝勅法(C.4,44,2/8)は若年者の原状回復要件の変更を定めたものと解されることなどを確認した。研究分担者(児玉寛)は、とくに売買契約における代金の決定を当事者の一方又は第三者に委ねることの可否をめぐる論議について、オーストリア民法、フランス民法、ドイツ民法の編纂過程を辿り、各民法典におけるローマ法的基層とのヴァイアスを確認した。1)東ローマ帝国ユースティーニアーヌス帝が6世紀に編纂し、11世紀以降のヨーロッパで『ローマ法大全』として伝承された『法典』について、その当初の編纂目的を明らかにする作業を行った。2)ユ帝の学説彙纂、編集勅法Deo auctore 6および公布勅法Tanta 10のいずれも、現行の法としてふさわしいように、古典期著作に修正・変更を加えるべきことを命じている。このため、16世紀の人文主義法学以来この修正の箇所を見出し、古典期のあり方を論ずることが、大きな課題とされた、とりわけ19世紀末、ドイツ民法典成立後は、ドイツ学者を中心に、ローマ法学は挙げて修正問題に携わった。しかし、1960年代後半から次第にこれらの行き過ぎに対する反省が高まり、現在ではできるだけ修正のないもの、古典期著作がそのまま採録されているものと見る見解が有力となりつつある。3)このような現在のローマ法研究の動向からすると、ユ帝法典編纂の目的は、「ユ帝時代に適合的な法体系の創出」ではなく、むしろ、「裁判所で使用可能な法学著作の限定による法の安定化」というささやかな、しかし、それなりの正当な機能を目指すものと解される。ちしこのような見解を受け入れるとすると、ユ帝立法におけるいくつかの態度が極めて明確に理解しうる。4)第1に、「略符号の使用の厳禁(Deo auctore 13,Tanta 22)」については、法学著作伝承の確実性を目指すための極めて妥当な措置であったと解される。第2に、「ユ帝による註解禁止令(Deo auctore 12,Tanta 21)」については、ユ帝の意図は、写本自体への書込みにより次の写本筆写作業の際、本文中に組込まれ、結果として、写本が繰り返し写し伝えられる中で、本文の変更が生ずることを阻止することに限られていたと解される。5)もっとも、ユ帝法の編纂者が、古典学者の著作自体を変更を加えることなく採録しても、古典期から、ユ帝期の開に生じた制度変更などにより、その意味が変わってしまうことがありえる。本研究では、その若干の事例についてケース研究を行った。古典期ローマ法が帝政後期とりわけ、ディオクレティアーヌス帝治下において、どのように受容され変容したかは、長らく争われている問題であり、本研究は資料の立入った分析により再検討しようとするものである。

若年者(25歳未満者)が保佐人を有する場合に、若年者には浪費者と同様財産管理権限がないとするディ帝勅法(勅法彙纂2巻21章第3法文-293年)が、同帝のもとでの改革を示すものとの見解が有力に主張されている。これに対し、学説彙纂4巻4章第1法文に採録される「たとえ自己の財産を良く管理するとしても、25歳未満者は保佐人の助力を必要とする」というウルピアーヌス告示注解第11巻の記述を(従来の多くの見解とは異なり)真正のものであって、ユ帝による修正を経ていないと考えられること、そのことは、同章第3法文(ウルピアーヌス)により伝えられる、セプティムス・セウェールス=カルカッラ両帝が若年者への財産管理権限付与を極めて例外的なものと見做したという事実とも対応すること、また、保佐人をもつ若年者の法律行為(売却、訴訟行為C.2,21,3、C.2,26,4)が一切無効であり、原状回復をも必要としないことも、若年者の財産管理権を否定すれば当然の帰結であることが明らかとなった。(以上の内容は、第55回国際古代法史協会会議(ロッテルダム)において報告し、大方の承認するところとなった。)なお更に、若年者原状回復に関するこの他のすべてのディ帝勅法を検討したが、ディ帝による改革とみられるものは見出しえなかった。従って他の法領域についても、従来のいわゆるディ法改革といわれるものが本当かを検討することが、次年度以降の課題である。古典期ローマ法のその後の時代での受容と変容は、実質的な法規範内容に関するものと形式に属する法学方法論に分けて論ずることが必要である。ローマ法学は、ギリシャ以来の西洋古典世界の伝統である対話方式による議論の中で形成され、また、(実質的価値判断を正面に出さず)形式論理と類推を頻用する。(この視点を用いれば、たとえば従来不完全テキストと批判されてきたD.28,7,28(パーピニアーヌス)が的確に理解しえる)ディオクレティアーヌス帝は専主制を確立し法学にも多大の影響を及ぼす。従来、ディ帝による実質法の変更の例として、勅法C.4,44,2(285年)および、C.4,44,8(293年)による、半額以下の土地の売却を無効とする、いわゆる莫大損害laesio enormisの導入が挙げられている。しかし、ディ帝発布勅法を通覧すると、契約ないし合意解消を認めるものは、284-290年の5例のみに限られ、以降は一旦なした合意の拘束力を繰り返し強調するもののみで、解消を認めたものがない。ディ帝の若年者原状回復制度の当初の積極的運用・拡大(国庫あるいは25歳以上の者への適用)の一環として、例外的に勅法で認めたが、その後これを根拠に多数の契約解消申請が殺到したため以降は、契約遵守を強調せざるをえなくなったと解することを正当としよう。このことは、同時代人、ビザンツ法学、卑俗法において、莫大損害制度に言及がないことをよく説明する。ディ帝下の法学において、形式論理が引続き重視されたか否か、また古典時代の自由な精神のもとで成立した対話方式が継承されえたかは、今日の我々の法学にとっても切実な問題であるが、今後の課題として残る。
経済理論の大衆化から経済政策の形成へ：テキストマイニングを応用した実証研究

本年度1年間で4回の経済思想研究会を開催した。平成30年度の研究実績として、テキストデータ解析手法の検討、資料の分析・収集、研究成果の刊行、国内外における学会報告を挙げることができる。1解析手法の検討:近年の社会科学におけるテキストマイニングに関する体系的な方法論に関するサーベイを行うとともに、それらの知見を踏まえた経済学史研究へのテキストマイニング適用の意義と方法を明らかにした。特にテキストに対する量的分析と質的分析とを組み合わせた「混合アプローチ」を社会科学におけるテキストマイニングに適した手法として評価し、これに加え経済学史に固有の方法論を視野に入れ、「柔らかな作業仮説」「機械的な量的分析」「質的カテゴリーを加えた量的分析」「原典による引証」という4段階からなる分析手法を提案した。2資料の分析・収集:経済思想研究会において各研究者が分担し、主要な経済学者の一次文献・未公刊資料等の収集、テキストデータ化、分析を行った。特に今年度は次年度以降最終成果としての書籍出版に向け、各研究者の専門領域に関連した文献・論文等の収集、分析を重点的に行った。また各研究者がテキストマイニングソフトを用い基礎的な分析が行えるよう、分析ソフトに関する研修を行った。3研究成果の刊行・学会報告:1で述べた4段階の分析手法を経済学者の言説に関するテキストマイニング分析に適用した論文を刊行した。また研究分担者が国内、海外において本研究テーマに関連した学会報告を行った。主要な経済学説に関するデータ収集や分析が進行するとともに、経済学史研究へのテキストマイニング適用の意義と方法を明らかにし、それを具体的に適用した論文を刊行することができた。また最終成果である書籍の出版に向けた準備を進める環境も整いつつあることから、本研究課題は概ね順調に推移していると判断できる。前年度に引き続き、経済学者のオリジナルな言説と、新聞書評・教科書・通俗書で変容された語彙を比較する。様々な多変量解析の手法を組み合わせ、さらにテキストマイニングを統合した質的・量的分析を試みる。またこれまでの研究成果を踏まえ、経済学史研究にテキストマイニングを導入する際の方法論や事例を取りまとめた書籍の出版に向けた準備を開始する。テキストマイニングを経済学史に導入する場合の方法論、テキストマイニングの実践マニュアル、古典派から近代までのイギリスの経済思想がどのように政策担当者や大衆に普及していったかについての事例等を主な内容とする。本年度は執筆担当者による内容報告、それに基づいた構成の検討等を行い、これらを踏まえ2020年度の出版を目指す。平成27年度の研究実績として、テキストデータ解析手法の検討、資料の分析・収集、研究成果の刊行、国内外における学会報告、国内研究者の招聘を挙げることができる。1解析手法の検討:(1)ジェームズ・ミル『経済学要項』の異なる版に対するテキストマイニング分析を行い、版の異同による特徴をつかめるかどうかを検討した。(2)英文解析プログラムによるテキスト難易度の推定を行い、媒体の違いによる難易度の差がどの程度存在するのか、またそれを検証できるかどうかを検討した。2資料の分析・収集:経済思想研究会において各研究者が分担し、主要な経済学者の一次文献・未公刊資料に関する分析と評価を行った。3研究成果の刊行・学会報告:マーシャル『経済学原理』にテキストマイニング分析を適用したディスカッション・ペーパー、およびロビンズの経済学の日本への導入プロセスに関する論文を刊行した。また研究分担者(小峯)がInternational Seminar (Universita del Salento, Italy)において、また研究分担者(舩木)がThe Martineau Society 2015 Conferenceにおいて、それぞれ本研究テーマに関連した報告を行った。4国内研究者の招聘:スミス・リカード・ハイエク研究者を招聘し、文献解釈等に関する意見交換を行った。当初の研究計画書においては、27年度は研究全般の方法論の確立と基本資料の収集等を行うこととなっているが、経済思想研究会における分析手法の検討や各研究者による基本資料の収集が進んでいることから、次年度に向けた準備が着実に進行していると考えられる。本年度1年間で3回の経済思想研究会を開催した。平成28年度の研究実績として、テキストデータ解析手法の検討、資料の分析・収集、研究成果の刊行、国内外における学会報告、国際ワークショップの開催を挙げることができる。1解析手法の検討:『ベヴァリッジ報告』およびケインズのBBCラジオ放送に関するテキストマイニング分析を行い、頻度分析・多変量解析・複合語分析等の有効性、およびケインズの大衆に向けたラジオ放送と専門書における言説との相違が確認できるかを検討した。2資料の分析・収集:経済思想研究会において各研究者が分担し、主要な経済学者の一次文献・未交換資料等の収集、テキストデータ化、分析等を行った。3研究成果の刊行・学会報告:ケインズ経済思想のベヴァリッジへの波及過程、経済学の大衆化に影響を与えたハリエット・マーティノウの経済思想に関する論文等を刊行した。また研究代表者・分担者がそれぞれ国内、海外において本研究テーマに関連した学会報告を行った。当初の研究計画書においては、著名な経済理論の原典の収集、解析を行うこととしていたが、経済思想研究会における資料の検討が進んでいるとともに、次年度の中心的課題となる原典と大衆向けの語彙の変化に関する基礎的分析にも着手したことから、本研究課題はおおむね順調に推移していると判断できる。平成29年度の研究実績として、テキストデータ解析手法の検討、資料の分析・収集、研究成果の刊行、国内外における学会報告を挙げることができる。

1解析手法の検討:次年度に計画されている過去の新聞記事等のテキストデータ解析の準備として、2000年代の過去10年間における社会・経済問題に関する新聞記事の解析を行い、大量のテキストデータを扱う場合の課題や効果的な分析手法について検討を行った。2資料の分析・収集:経済思想研究会において各研究者が分担し、主要な経済学者の一次文献・未公刊資料等の収集、テキストデータ化、分析を行った。3研究成果の刊行・学会報告:ベヴァリッジ『自由社会における完全雇用』に関するテキストマイニング分析に関する論文等を刊行した。また研究代表者・分担者がそれぞれ国内、海外において本研究テーマに関連した学会報告を行った。当初の研究計画書においては、本年度は著名な経済理論の原典の収集・解析を行うこととしていたが、経済思想研究会における資料の検討が進んでいるとともに、次年度の課題である新聞記事や議会報告書等の分析のための準備にも着手したことから、本研究課題はおおむね順調に推移していると判断できる。本年度1年間で4回の経済思想研究会を開催した。平成30年度の研究実績として、テキストデータ解析手法の検討、資料の分析・収集、研究成果の刊行、国内外における学会報告を挙げることができる。1解析手法の検討:近年の社会科学におけるテキストマイニングに関する体系的な方法論に関するサーベイを行うとともに、それらの知見を踏まえた経済学史研究へのテキストマイニング適用の意義と方法を明らかにした。特にテキストに対する量的分析と質的分析とを組み合わせた「混合アプローチ」を社会科学におけるテキストマイニングに適した手法として評価し、これに加え経済学史に固有の方法論を視野に入れ、「柔らかな作業仮説」「機械的な量的分析」「質的カテゴリーを加えた量的分析」「原典による引証」という4段階からなる分析手法を提案した。特に今年度は次年度以降最終成果としての書籍出版に向け、各研究者の専門領域に関連した文献・論文等の収集、分析を重点的に行った。また各研究者がテキストマイニングソフトを用い基礎的な分析が行えるよう、分析ソフトに関する研修を行った。3研究成果の刊行・学会報告:1で述べた4段階の分析手法を経済学者の言説に関するテキストマイニング分析に適用した論文を刊行した。また研究分担者が国内、海外において本研究テーマに関連した学会報告を行った。主要な経済学説に関するデータ収集や分析が進行するとともに、経済学史研究へのテキストマイニング適用の意義と方法を明らかにし、それを具体的に適用した論文を刊行することができた。また最終成果である書籍の出版に向けた準備を進める環境も整いつつあることから、本研究課題は概ね順調に推移していると判断できる。