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デジタル写真測量とGISを用いた地形改変の測定と土地条件評価に関する研究

近年の地震災害においては、丘陵地等に造成された住宅団地等で多くの被害が生じて、人工的地形改変と地震被害の関連が問われている。地形改変の定量的把握と地震に対する土地条件評価については、とくに改変前の大縮尺地形図の入手困難などの問題を抱えていた。しかるに、写真測量やGISの進歩により、詳細なDEMを生成することができるようになってきた。そこで、改変前・後の空中写真や大縮尺地形図を利用してDEMを生成し、これをもとに一連の解析を行おうとするものである。平成14年度釧路に関して行ったパイロットスタディにより、デジタル写真測量技術による古い空中写真からの直接的DEM生成が、精度の確保の点で困難であることが判明した。代わりに、古い空中写真→業者による図化機利用の等高線生成→デジタイズ→DEM生成という一連の手法により、地形改変前のDEM生成の道筋ができた。そこで、1517年度は、釧路、神戸、福岡に関して、一連の手法を用いることにより、地形改変に関するデータを入手(生成)し、これと被害データを組み合わせて、解析を行った。すなわち、各事例地域の地震被害(建物被害)分布と、地形とその改変に関する種々の土地条件指標との関係を、クロス集計や多変量解析(ロジスティック回帰分析など)を用いて解析した。その結果、地形(改変)に関する土地条件のうち、地震による建物被災に強く関係するものとして、「盛土の厚さ」と「切盛境界線からの距離」が、ある程度共通して認められることがわかった。さらに、釧路、神戸、福岡の解析結果間の比較検討を行い、これまでの解析結果に基づく被災予測方法について検討した。上記の他に、研究期間中に発生した2003年宮城県北部の地震による地形改変地の被害などについても調査、検討を加えた。近年我が国の地震災害において、丘陵地等に造成された住宅団地等で多くの被害が発生し、人工的地形改変と地震被害の関連が問われている。本年度は、これらの事例のうち、地形改変の計測に使用可能な新旧大縮尺地形図と詳細な被害データが存在する釧路において、パイロットスタディを行った。地図作製会社のデジタル写真測量技術者らと検討した結果、当初予定していた地形改変前の空中写真(釧路では1940年代米軍撮影のもの)からの直接的DEM生成については、厳密な位置あわせが不可能なことやレンズに関する正確な情報がないため、地形改変の計測に必要な精度でDEMを得ることは技術的に不可能であることが判明した。デジタル写真測量によるDEM生成手法の獲得は、次年度以降の仙台または神戸の事例にて試行することにして、代わりに、改変前の地形計測方法として、古い空中写真→アナログ図化機で等高線生成→DEM生成という手法をとることとした。地図作製業者との連携により上記DEM生成を行い、被災データを(再)入力して、現在解析中である。地図作製業者に委託したことにより、アルバイト学生によるデジタイザ入力に基づく既存研究(村山,1997)よりもはるかに広範囲でかつ正確な地形データが得られた。また、既存研究時と比べてGISソフトウェァが大幅にバージョンアップしたため、新たに解析手法(操作技術)を再検討し、その一連の手法を獲得することができた。既存研究との比較を含めて、上記手法の有効性を検証しているところである。前年度のパイロットスタディにより、実現困難であることが判明したデジタル写真測量技術による直接的DEM抽出の代わりに、地図業者との連携による古い空中写真→アナログ図化機による等高線生成→デジタイズ→DEM生成という地形改変前のデータ生成手法がほぼ確立された。

本年度は、前年度に得られた釧路のデータの解析を進めてその有効性の検討を続けると共に、前述の手法による仙台市北部の地形改変前のデータ生成を行い、1978年宮城県沖地震の被害について解析を行っている。(下記の地震発生及び次の宮城県沖地震発生の切迫度を勘案し、当初予定していた神戸市の代わりに、仙台市の事例解析を優先した。)本年度は、5月に三陸南の地震、7月に宮城県北部の地震が発生し、とくに後者により、まさに本研究の対象である地形改変地において大きな被害が発生した。そこで、日本建築学会の被害調査ワーキンググループに参加して、地盤変状を含む被害調査とその解析に注力した。その結果、震源直上の旭山丘陵地域において、地形改変と強く関わる被害発生伏況を捉えることができた。すなわち、丘陵の緩斜面や谷底低地に展開する古くからの農家を含む集落においては、斜面のきわめて小規模な地形改変(家の裏を切り取って前に盛土)によって宅地を得て(広げて)いるが、その盛土部に地盤変状(沈下や亀裂)が発生し、建物に被害が及んでいるものが多い。建築年代と併せて建物直下の地盤変状の有無が、建物被害の有無(軽重)に強く関係していることを実証した。一方、大規模な地形改変による新しい住宅地では、塵物に重大な被害が及んだものはないが、道路や敷地の亀裂などが、切土・盛土境界部と盛土部に集中し、切土部にほとんど発生しないことを明らかにした。併せて、地震直後の被害調査手法についても検討した。平成14年度のパイロットスタディにより、デジタル写真測量技術による直接的DEM抽出では精度を求めることが困難であると判明し、その代わりに、地図業者との連携による古い空中写真→アナログ図化機による等高線生成→デジタイズ→DEM生成という地形改変前のデータ生成手法がほぼ確立された。本年度は、(1)14年度に得られた釧路のデータの解析を引き続き行うとともに、(2)15年度に上記のプロセスで得られた改変前の地形DEMに基づいて、仙台市泉区における1978年宮城県沖地震の被害について解析を継続し、(3)さらに神戸市垂水区において同様に上記のプロセスで得られたデータを基に、1995年兵庫県南部地震(阪神・淡路大震災)における被害について、解析を開始した。解析プロセスは以下の通りである。(1)GISを用いて、新旧地形のDEMを生成。(2)地形および地形改変に関する土地条件指標として、盛土厚、地形傾斜、盛土下の旧地形傾斜、切土部・盛土部・境界部(または切土盛土境界線からの距離)、凸指標(周辺の平均標高との差)を、GISを用いて生成。(3)上記の3地震災害事例について、戸建住家等の被害データを入力。(4)被害程度と土地条件指標との関連を、クロス集計と多変量解析(ロジスティック回帰分析法)によって分析。これまでのところ得られた結果は以下の通りである。(a)釧路においては、主に盛土厚と、盛土下の旧地形傾斜が、半壊以上の建物被害と関連する。(b)仙台と神戸においては、切盛境界からの距離が、ある程度以上の建物被害と関連する。(c)ただし、解析結果による予測精度は、釧路に比べて良くない。この他に、前年度発生の宮城県北部の地震、および本年度発生した新潟県中越地震による被害調査を実施し、とくに地形改変との関連について検討した。近年の地震災害においては、丘陵地等に造成された住宅団地等で多くの被害が生じて、人工的地形改変と地震被害の関連が問われている。
トモグラフィー(断層写真)補償光学による高解像観測の研究

本研究では大型望遠鏡の空間解像力を大幅に向上させる方法として、実現への展望が開けつつある「波面補償光学」システムの実用化に向けて、装置開発を含めた次のような具体的な研究を行った。(1)岡山天体物理観測所188cm望遠鏡ク-デ焦点赤外分光器に最適化して設計し制作した、波面傾斜補償光学装置を調整し、大気擾乱状態の変化に対応できる適応制御の制御系を組み込んだ。(2)ドームシ-イングモニターの実験測果に強い関心を寄せたカナダ・フランス・ハワイ(CFHT)天文台との協議により、平成6年度にCFH3.6m望遠鏡ドームでの擾乱の立体測定実験を行うこととなった。これを受けて、CFH望遠鏡用のドームシ-イングモニター装置の組立・調整を行った。(3)積層ピエゾ駆動方式の形状可変鏡システムを完成させた。この形状可変鏡は直径50mm、厚さ0.5mmのガラス製で裏面に接着された37本のピエゾ駆動素子により形状を制御できるものであり、補償光学系の重要な構成要素の一つである。(4)米国ジェット推進研究所(JPL)との共同開発により、並列スキッパー読みだし方式の補償光学用高速低雑音CCD素子を試作した。この素子の性能評価システムの構築に着手した。(5)波面測定データから補償駆動制御信号への変換を行う制御プログラムを構築した。(6)大気擾乱の立体測定のための、曲率測定方式のシミュレーションを行った。(7)断層写真法を補償光学の波面測定に応用し、アイソプラナティク角が小さいなどの実用化するための具体的問題点を評価し、その解決法を検討した。これらの研究成果はほぼ当初計画に沿ったものであり、天体観測用の補償光学系の構築に具体的な道を切り開いたものである。本年度は本研究の初年度にあたり、交付申請書記載の研究実施計画に沿って、以下の研究の実施した。(1)フレームレート毎秒300コマ以上の高速低雑音カメラの開発のため、種々の方法を比較検討し、シリコンアバランシェホトダイオード(APD)をアレー化して、光子計数モードで用いる方式と、並列スキッパー読みだし方式の高速CCD素子の2方式を選定し、基礎実験を開始した。その結果、液体窒素温度でのAPDの光子計数効率60%、計測時間200ナノ秒を達成できる見通しが得られた。これにより、アレー化のためのパッケージや集光用マイクロレンズの検討に着手した。(2)ドームシーイングモニターを用いて岡山天体物理観測所において、ドーム内外の大気揺らぎの寄与を実測した。その結果、岡山天体物理観測所ではドーム内部での揺らぎの寄与が外部での揺らぎの約1/2に達することが実証された。また、通風によりかえって外部の乱れた風が光路に侵入し、乱流強度が増大する傾向があることを示した。マウナケア山頂での測定実験のための装置の改造に着手した。(3)岡山天体物理観測所188cm望遠鏡クーデ焦点赤外分光器に最適化した、波面傾斜補償光学装置を初めての実用レベルの補償光学系として設計し、製作した。(4)積層ピエゾ駆動方式の形状可変鏡システムを完成させた。形状可変補償鏡は、直径50mm、厚さ0.5mmのガラス製で、裏面に接着された37本のピエゾ駆動素子により、形状を制御する。磁石による着脱可能な独自の方式のシステムが完成した。(5)波面測定データから補償駆動制御信号への変換方式について検討した。(6)レーザーガイド星を用いた補償光学システムの実現可能性とその得失を検討した。本年度は本研究第2年度にあたり、交付申請書記載の実施計画に沿い、以下の研究を実施した。

(1)補償光学用高速低雑音カメラの有望な一方式として、シリコンアバランシェホトダイオード(APD)をアレー化して光子計数モードで用いる方式の試作/検討を行った。その結果、液体窒素温度でのAPDの光子計数効率60%、計測時間200ナノ秒を達成できる見通しが得られた。これにより、アレー化のためのパッケージや集光用マイクロレンズの検討に着手した。(2)米国ジェット推進研究所(JPL)との共同開発により、並列スキッパーを読みだし方式の補償光学用高速低雑音CCD素子を試作した。この素子の性能評価システムの構築に着手した。(3)ドームシーイングモニターの実験測果に強い関心を寄せたカナダ・フランス・ハワイ(CFH)天文台との協議により、平成6年度にCFH3.6m望遠鏡ドームでの擾乱の立体測定実験を行うこととなった。これを受けて、CFH望遠鏡用の改良型ドームシーイングモニター装置の製作を行った。(4)岡山天体物理観測所188cm望遠鏡クーデ焦点赤外分光器に最適化した、波面傾斜補償光学装置を初めての実用レベルの補償光学系として設計し、製作した。(5)直径50mm、厚さ0.5mmの鏡の裏面に接着した37本のピエゾ駆動素子により、鏡面形状を制御する形状可変鏡を完成させた。(6)波面測定データから補償駆動制御信号への変換を行う制御プログラムを構築した。(7)大気擾乱の立体測定のための、曲率測定方式のシミュレーションを行った。本研究では大型望遠鏡の空間解像力を大幅に向上させる方法として、実現への展望が開けつつある「波面補償光学」システムの実用化に向けて、装置開発を含めた次のような具体的な研究を行った。(1)岡山天体物理観測所188cm望遠鏡ク-デ焦点赤外分光器に最適化して設計し製作した、波面傾斜補償光学装置を調整し、大気擾乱状態の変化に対応できる適応制御の制御系を組み込んだ。(2)ドームシ-イングモニターの実験側果に強い関心を寄せたカナダ・フランス・ハワイ(CFHT)天文台との協議により、平成6年度にCFH3.6m望遠鏡ドームでの擾乱の立体測定実験を行うこととなった。これを受けて、CFH望遠鏡用の改良型ドームシ-イングモニター装置の組立・調整を行った。(3)積層ピエゾ駆動方式の形状可変鏡はシステムを完成させた。この形状可変鏡は、直径50mm、厚さ0.5mmのガラス製で裏面に接着された37本のピエゾ駆動素子により形状を制御できるものであり、補償光学系の重要な構成要素の一つである。(4)米国ジェット推進研究所(JPL)との共同開発により、並列スキッパー読みだし方式の補償光学用高速低雑音CCD素子を試作した。(5)波面測定データから補償駆動制御信号への変換を行う制御プログラムを構築した。(6)大気擾乱の立体測定のための、曲率測定方式のシミュレーションを行った。(7)断層写真法を補償光学の波面測定に応用し、アイソプラナティク角が小さいなどの実用化するための具体的問題点を評価し、その解決法を検討した。これらの研究成果はほぼ当初計画に沿ったものであり、天体観測用の補償光学系の構築に具体的な道を切り開いたものである。
高エネルギー宇宙ニュートリノ探索用高効率光電子増倍管の開発

昨年度(平成15年度)開発、較正した光電子増倍管を組み込んだ光検出器モジュール(Digital Optical Module - DOM)を組み上げ、紫外光に関する応答を計測する装置を開発した。DOMは10インチ光電子増倍管を紫外線透過型ジェル及び地球磁気シールドで包み、高圧電源、回路系と共に耐圧ガラス球内に収容したものである。このモジュールがIceCube検出器として南極深氷河に埋設される。氷河内を伝播するチェレンコフ光は散乱を受け、DOM球内にあらゆる角度から入射する。このため、DOMの光検出効率の角度、方向による依存性を精密測定する必要がある。特に高エネルギーニュートリノ事象ではチェレンコフ光が光電面の反対側から反射によって回り込む可能性があり、球面を4πスキャンすることが重要である。そこで2軸モータで制御されたアーム上にLED光源を実装し、DOM球面を前面スキャンする装置を作成し、スキャンを開始した。初期測定の結果では光電面正面からの紫外光に比べ、真横から入射する光子の検出効率は20%程度であることが示されている。今後、この測定装置を用いて、年間10個程度のDOMについて4πスキャンすると共に、絶対較正も行い、「基準」DOMを作成する予定である。これらの測定結果はデータライブラリー化され、IceCubeデータ解析に使用される。一方、これらの測定結果の信頼性を上げるために、シミューレーションによってデータを再現する試みを行った。Geant4ベースでDOM応答のシミュレータを開発した。測定データとは30%程度以内では揃っているが、今後改良の必要がある。この手法が確立されれば「基準」DOM以外のDOMについて平均的な振る舞いを予測することが可能になる。高エネルギーニュートリノ検出用10インチ光電子増倍管の試作及び試験を行った。有効感度領域を広げるため光電面の形状を変更した。光電面曲率半径を137mmとする最適化を行い試作増倍管を製作した。ダイノード段数を10段に減らすことでIceCube観測実験における検出器モジュール内に収容可能なサイズを実現した。有効面積評価のため、光電面全面スキャン装置を開発した。紫外光LEDがモーターでドライブするRガイド上をスライドしながら、20nsec幅の光パルスを光電面内に隈なく照射する装置である。全ての測定はコンピュータでコントロールされる。製作された増倍管は、多少バラツキが見られるものの、少なくとも9.5インチ(実面積に対して90%)の感度領域が有することが分かった。このスキャン装置を使い計16本のPMTについて、光電子収集効率をマッピングしデータライブラリー化した。さらに増幅率もスキャンした結果、光電面内で一様ではなく、エッジ部分で約10%程度ゲインが増大していることも分かったため、ゲインマップデータの作成した。これらの測定結果を取り込んだ光電子増倍管シミュレーションコードを開発、実用化に成功した。IceCube実験における検出器シミュレーションコードに組み入れる予定である。この光電子増倍管は南極における宇宙ニュートリノ観測実験IceCubeに使用されることが決定し、本製作に入っている。来年度は光電子変換効率の絶対値測定装置を開発し測定結果を解析して、本年度の成果と共に論文にまとめ出版する予定である。
MDM2-MDMX複合体による新規のp53放射線応答制御機構

試験管内でp53を効率的にユビキチン化修飾できる反応系の確立に成功し、MDM2とMDMXによる新たなp53ユビキチン化機構を明らかにした。また、培養細胞においてMDMX発現量の変化がp53のDNA損傷応答に顕著に影響を与える事が明らかとなり、MDMXのp53安定性や活性制御機構においての機能が明らかとなった。本研究課題では、MDM2-MDMX-p53複合体のストレス応答の分子機構を解析し、新規のp53のストレス応答機構を解明する事を目的としている。本年度の研究計画どおりに実施し、以下の研究成果を得た。1)大腸菌内で産生させたMDM2、MDMX、P53タンパク質の精製法の検討を行い、それらのタンパク質を用いて、高効率にユビキチン化反応を行うことが可能なin vitroユビキチン化アッセイ法の確立に成功した。2)確立したin vitroユビキチン化アッセイ法によって、ユビキチンE2酵素の同定を行い、ユビキチン化に必要な部位などを同定した。3) p53のユビキチン化による制御機構を解析するため、ユビキチン化p53を用いた脱ユビキチン化酵素による脱ユビキチン化アッセイ法やプロテアソームを用いたプロテアソーム分解アッセイ法の確立を試みた。5) TAPシステムを用いてヒト培養細胞より、精製したMDM2-MDMX複合体を用いてのユビキチン化アッセイ法を樹立した。6) MDM2、MDMXの発現量による電離放射線照射等によるストレス応答に対するp53の動態変化を解析した。7) TAPシステムを用いてMDM2-MDMX複合体を精製、SDS-PAGE、染色を行い、得られたバンドを精製した。最終年度である本年度は、研究計画どおりに実施し、以下の研究成果を得た。1)本研究課題の初年度に開発したin vitro P53-MDM2-MDMXユビキチン化アッセイ法によって、P53、MDM2、MDMXのユビキチン化機構を解析し、新たなユビキチン化の分子メカニズムを解明した。また、新規のP53のユビキチン化修飾とその機構を同定し、それらのユビキチン化修飾によるストレス応答に対する細胞内でのP53の機能変化解析を行い、P53の新たな制御機構を見出した。2) in vitroユビキチン化アッセイ法を用いて、P53-MDM2-MDMX複合体のユビキチン化やユビキチン化因子の分解や脱ユビキチン化に対する影響因子について解析し、それらの因子による影響の相違点を明らかにした。3) TAPシステムを用いてMDM2-MDMX複合体を精製する事によって、複合体に相互作用する因子を分離し、質量分析によって同定した。培養細胞を用いて、同定した相互作用因子の遺伝子導入による過剰発現又はsiRNAによる発現抑制を行い、それらの因子がP53に与える影響及び機能解析を行い、P53の機能について新たな知見を得ることができた。これらの結果から、放射線などの細胞に対するストレス応答機構における新たなP53の機能とMDM2-MDMX複合体によるユビキチン化メカニズムを介した新しい制御機構を見出した。
院内感染対策に適した薬剤耐性率の集計手法の開発

院内感染対策の推進には、「医療機能が同じ病棟」同士での薬剤耐性率の比較が重要である。「医療機能が同じ病棟」の定義と薬剤耐性率の適切な算出方法を検討するため、厚生労働省院内感染対策サーベイランス事業(JANIS)への参加を公表している1653施設にアンケート調査を行った。アンケートの予備調査のため、複数の医療機能をもつ3施設を訪問し、調査票の収集項目等について協議した。最終的には、病床機能報告制度の病棟コード、病床区分、平均在院日数、看護配置、2016年9月と1-12月の新規入棟患者数および在棟患者延べ数、JANISで集計された同時期の検体提出患者数・黄色ブドウ球菌患者数・メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)分離患者数、MRSA監視培養の実施状況、病院の細菌検査体制などを収集することとした。調査期間は2018年6月の1ヶ月間と短かかったにもかかわらず(6月18日には大阪北部地震あり)、789施設もの多くの施設にアンケート調査にご協力いただいた(回収率47.7%)。細菌検査実施体制の有効回答は780件あり、そのうち同定・培養検査を院内で行っている施設は510施設(65%)、細菌検査を全て外部に委託している施設は166施設(21%)、グラム染色のみ院内で行っている施設は72施設(9%)であった。その他の記載内容については、精度を確認しながらデータ管理ソフトへの入力を行っており、今後はデータの集計・解析結果を論文にまとめて報告する予定である。
清代生態環境档案を用いた西北開発における環境認識と技術的対応に関する研究

沙漠化と塩類集積に対して水路開削と施水管理によって解決を図ったが、排水に対する認識不足と行政区画の変更によって再生アルカリ化が進行した。また、政治的に設定された境界線が流域を分断し、既存の信仰形態や資源分配方式を変更させ、下流への水供給量の減少を引き起こす原因となった。新たな水源として地下水の利用が推進され、井戸灌漑の技術論が形成されたが、同時に地下水を無尽蔵の資源とみなす認識を生み出し、人為による自然環境の克服を代表する行為と位置づけられた。本年度においては、「清代甘肅地区生態環境档案」および「清代陝西地区生態環境档案」の読解を主たる活動内容として研究を行った。その過程において、灌漑用水の分配にかかわる技術とその背景に存在する水利秩序、水利用に関する地域社会の観念を読み解くとともに、水分配の制度に柔軟性を賦与するものとして水利権売買の事例を考察した。水利用に関わる事例の検討を通して、前近代中国における水資源分配の方法が平等性を追求するのではなく、あらかじめ設定された傾斜配分の割合をいかに遵守するかという点に重きを置くものであったことが明らかとなった。また、水利権の売買に関しては、モンゴル時代においては、地方に水管理分配を専管する公的機関が設置され、毎年の申告と認可に基づく水分配が行われるなど、官による水分配および管理への積極的な介入と関与がなされたため、水利権の売買や貸借という行為は抑制されていた。しかし、明代において公的な管理機関が撤廃され、水管理にかかわる制度的な裏付けが失われたことに伴い、管理運営の主体は官から民間へと変化した。その中で、より柔軟に水資源の過不足を補うために水利権売買という行為が発生し、これが清代には地域社会における水利慣行として定着していったことが明らかとなった。そのほか、陝西地域関中平野における地域開発の事例の検討を通して、石材や木材などの各種資材が近接する秦嶺山脈のみならず、遠く青海湖周辺や山西省南部から調達されたことが明らかとなった。資源の供給元と供給先、さらに輸送に関わる水路や道路の整備・開発の具体像を解明するとともに、これが関中平野における資源枯渇の状況を示すものであることを指摘した。本年度においては、「清代甘粛地区生態環境档案」および「清代陝西地区生態環境档案」の読解を主たる活動内容として研究を行った。これら档案史料の読解を通して、清代の西北地域に設置された官営牧場では、春夏季に馬群を草地へと移動させ、秋冬季に牧場へと連れ戻すという定期的な牧馬の移動がなされ、その際に移動頭数や死損頭数のリストが作成されたことが明らかとなった。これらの馬群の数量と異動先、異動元の関係性が降水量変化に代表される気候変動の影響を受けるものであることは疑いない。ただし、これらリストが中央政府への報告書に添付されたものであることに留意すれば、その数値を無批判に信用することはできない。そこで、これら清代档案に記載される数値の信ぴょう性を立証するために、同時代かつ視点の異なる資料との比較検討が必要であると考え、完全に情報源を異にする外国人宣教師による報告書や手紙、伝記に記される中国西北地域の自然環境や地理的情報との比較検討を行うこととした。まとまった量のデータを収集するため、2013年10月30日から12月13日にかけて、イギリス(ロンドン)への出張を行い、School of Oriental and African Studies(SOAS, University of London)の図書館に所蔵されるMissionary Collectionsの閲覧および複写を行った。このほか、石碑に刻まれた水利権売買契約書の解読を通して、売り手と買い手の関係性を明らかにした。売り手は水利用権を時間を単位として自らが属する村に売却し、村は買い手となり、水利組織が水利権の転移を仲介する役割を果たすことで、水利権の完全な商品化が阻止され、地域内における資源利用の最大効率化が果たされたことを明らかにした。本年度においては、総合地球環境学研究所に所蔵される清代の農業、水利、気象関係の档案史料の閲覧および必要箇所の複写を完了させることができた。著作物として、論文3篇、総説1篇、調査・学会参加報告2篇、書評2篇を執筆するとともに、研究発表を国際会議で2回、国内のシンポジウム等で2回行った。このうち、10月に台湾にて行われたThe Association for East Asian Environmental History主催の第1回東アジア環境史会議に参加し、研究発表"A Study of Agricultural Water Supply Technology in 18th century NorthwesternChina: Historical Knowledge and the Response to Desertification"を通して、英語での研究成果の発信を行った。

その内容としては、甘粛省黒河流域における塩類集積の問題に対して、国家主導による水路開削とローカルナレッジに基づく施水管理という方法を用いて解決を図ったが、排水に対する認識不足と行政区画の変更に伴う水利施設運営上の摩擦によって、再生アルカリ化が進行するという結果に陥ったことを明らかにした。会議の席上、20世紀の新疆においても同様の試みと失敗が見られたことについて指摘を受け、農業水利および環境問題に関する経験と知識の継承について議論を深めることができた。2010年度における復旦大学でのシンポジウムおよび2011年度における中山大学でのシンポジウムでの成果とあわせて、甘粛省黒河流域における環境・信仰・境界に関する研究を完了させ、本年度の「18-19世紀の西北開発政策の分析を通して、当時の環境変化に関する認識を読み解き、その技術的対応を明らかにする」という研究目的を達成した。本年度においては、「清代甘粛地区生態環境档案」および「清代陝西地区生態環境档案」に収録される関連档案史料および碑刻史料を用いて、中国西北部における沙漠化と井戸灌漑に関する考察を行い、論文を執筆した。また、歴史的な水利権売買と水利組織の問題に関して、主に水利関連の碑刻史料を用いて考察を行い、国際会議においてポスター発表を行うとともに、国内の学会および研究会にて研究発表を行った。まず、沙漠化の問題に関しては、政治的に設定された境界線の存在が地域を分断し、既存の信仰形態や資源分配方式を変更させつつ、環境問題を引き起こす原因となる経緯を甘粛省と内モンゴル自治区にまたがる黒河と仙姑信仰の事例から考察した。その成果として、「流域的分開与結合:以黒河流域平天仙姑信仰為中心」を執筆した。次に井戸灌漑に関しては、13世紀から20世紀に至るまでの中国西北部における井戸灌漑の歴史を通観するとともに、18世紀から20世紀に至る井戸灌漑に関する理論の展開と実践の具体像を明らかにした。その成果として「井灌論の系譜:明清時代における井戸灌漑の理論と実践」を執筆した。最後に水利権売買と水利組織に関しては、水利碑を用いて山西省西南部および陝西省東部における歴史的事例を検討した。その成果としては2014年7月にギマランイシュ(ポルトガル)にて開催されたThe Second World Congress of Environmental Historyにおいてポスター発表を行い、さらに同年11月に神戸市にて開催された中国水利史研究会研究大会において、研究発表を行った。また、碑刻学、環境学、農業史に関する研究会において同内容の研究発表を行い、他分野の研究者との議論を深めた。東洋史本年度においては、出版予定のものも含めて単著1冊、論文4篇、書評2篇、コラム1篇、調査報告1篇を執筆し、山西大学において開催された第14回中国社会史学会大会にて水利権売買に関する学会報告を行った。また、国内でのシンポジウムにおいて水分配の技術と思想に関する講演と報告を行った。そのほかに、内モンゴル自治区および山西省における現地調査を実施し、関連史料の収集を行った。これらの研究活動を通して、水利用およびその前提となる管理・分配に関する技術と思想的背景についての知見を深めるとともに、山西省の事例に基づき水資源の分配に関するモデルを構築することができた。
沖縄の字公民館における地域福祉・社会教育の推進と青年の自立支援に関する研究

沖縄県下のすべての字公民館、約1000館に対して、「字公民館における福祉活動に関するアンケート調査」を配布し、384館から回答を得た。調査結果については、自治会加入率・独居高齢者数・実施デイサービスの参加者数・ボランティア数などを軸にエクセルを用いてデータベース化した。沖縄では、住民に最も身近なコミュニティ施設として字公民館を拠点に、自治活動、社会教育活動、福祉活動を融合した活動を行っているが、これまでその活動状況について明らかにした調査はなかった。今回の調査で、沖縄の字公民館における地域福祉と社会教育の推進に関する活動がどのように行われているのか、その実施状況を明らかにすることができた。また、特に金武町を対象にして集中的な調査を行った。金武町は、基地に囲まれた地域・自治体であり、基地の存在に伴う様々な生活問題や福祉問題が生じており、その中で、字公民館としてどのような取組みをしているのかを明らかにしようと考えたからである。社会福祉協議会、保健福祉課、社会教育課、企画課、中央公民館のヒアリングを行うとともに、4つの字公民館、老人クラブ、子ども会育成会、青年会、さらには青年会OBがつくったNPOなどのヒアリングを行った。この調査を通じて、地域の置かれた状況によって字公民館の活動内容が異なっていること、字公民館が地域の相互扶助の機能を担っていること、時に字公民館が青年の就職支援の活動も行っていることなどが明らかになった。青年の就労と自立支援に関する調査は、沖縄県青年団協議会の協力を得て実施し、277名の青年から回答を得た。調査結果の分析を通じて、特に青年の就労と地域社会との関連について問題提起をすることができた。1.沖縄県下のすべての字公民館、約1000館に対して、「字公民館における福祉活動に関するアンケート調査」を配布し、384館から回答を得た。調査結果について、エクセルを用いてデータの入力をし、現段階ですべての入力作業が終了している。これから分析の視点について協議し、分析作業を行う予定である。アンケートの実施にあたっては、研究代表者の松田が5月に現地調査を行うとともに、沖縄県社会福祉協議会の協力を得て、研究分担者の上地も含めて協議し、調査の実施方法について話し合った。その後、研究協力者の野依智子(九州大学大学院博士課程)が11月に予備調査を行い、アンケート項目を作成し、研究分担者の山城も含めて何回か協議した後、12月にアンケート用紙を発送した。アンケートの発送に際しては、各市町村の社会福祉協議会あるいは市役所の協力を得た。2.青年の就労と自立支援に関する調査については、山城が中心になって質問項目案を作成し、松田と野依とともに協議し、予備調査を実施した。宮古島市・多良間村・南風原町の青年会員25名に対してアンケート調査を実施し、回答を得た。現在、その結果を集計して検討した上で、19年度に本調査を実施する予定である。3.現地調査については、松田、末本、上野、山城および研究協力者の小林文人(東京学芸大学名誉教授)と野依が下記の通り実施した。[地域福祉調査]沖縄県社会福祉協議会、那覇市社会福祉協議会、浦添市社会福祉協議会、読谷村社会福祉協議会、名護市社会福祉協議会、金武町社会福祉協議会、大宜味村社会福祉協議会、南風原町社会福祉協議会、那覇市具志地域ふれあいデイサービス、読谷村大添公民館、読谷村渡慶次福祉いぶし銀、名護市屋部公民館、恩納村瀬良垣公民館、金武町並里公民館、金武町屋嘉公民館、うるま市上平良川公民館、うるま市中央公民館[青年の自立支援調査]宮古島市・多良間村・南風原町の青年会、法人タオファクトリー、NPOティーンズサポート、沖縄県キャリアセンター、ヤングジョブスポット、沖縄県青年会館、沖縄市かりゆし園[その他]沖縄県立図書館、那覇市立図書館、竹富島公民館

1.沖縄県下のすべての字公民館、約1000館に対して、「字公民館における福祉活動に関するアンケート調査」を配布し、384館から回答を得た。調査結果については、自治会加入率・独居高齢者数・実施デイサービスの参加者数・ボランティア数などを軸にエクセルを用いてデータベース化した。また、こうした福祉活動が、字公民館のもつ特質とどのように関連するのかという視点から分析し、九州教育学会第59回大会自由研究で、松田・野依が共同研究発表をした。2.青年の就労と自立支援に関する調査については、山城が中心になって質問項目案を作成し、松田と野依とともに協議し、予備調査を実施した。宮古島市・多良間村・南風原町の青年会員25名に対してアンケート調査を実施し、回答を得た。予備調査をもとに19年夏、沖縄県青年団協議会主催セミナー等において本調査を行い、277名の回答を得た。山城が分析して、研究成果報告書に掲載した。3.現地調査については、上記のメンバーに圓入智仁(中村学園短期大学部講師)・農中至(九州大学大学院修士課程)が加わり、金武町を中心に下記の通り実施し、その分析結果を研究成果報告書に掲載した。そのほかにも竹富島の調査などを実施し、調査結果を報告書に掲載している。[地域福祉調査]社会福祉協議会、保健福祉課、屋嘉区・金武区・並里区・中川区老人クラブ中央公民館、社会教育課、企画課、金武公民館、並里公民館、中川公民館、屋嘉公民館、金武区・並里区・屋嘉区・中川区子ども会育成会[青年の自立支援調査]金武区・並里区・伊芸区・中川区青年会、NPOふくらしや自然体験塾
樹木の貯水能力と水ストレスについての生態生理学的研究

アラカシとクスノキの苗木で潅水を停止して、急性の水ストレスを与えたところ、土壌が乾燥していくにしたがい、夜明け前の水ポテンシャルが低下し、光合成速度、蒸散速度が1日の環境条件の変化に対応しなくなることが明らかとなった。慢性的な水ストレスが樹木の成長過程や貯水能力に与える影響について、アラカシ、クスノキ、ケヤキ、コナラ、ユ-カリ、アカマツの苗木を用いて調査・測定を行い、葉の伸長生長、幹の肥大成長に明らかな影響が認められた。さらに葉の水分特性が水ストレスの程度によって変化する事実が確認された。特に、慢性の水ストレスの程度が厳しいほど、樹木の側からの反応が早いことが判明した。同時に、こうした実験のためには「れき耕栽培システム」がきわめて有効であることが明らかとなった。主な理由としては、水ストレスの管理が確実となり、夏の土壌あるいは培地の高温化が防げる。さらに、長期間の測定で、試料が大型化しても余分な支持構造を必要としない。樹木の貯水量に関する実験はスギ、ヒノキ、コナラ、タムシバを用いて野外で行い、樹液流速度に対する樹幹切断の影響や樹体の重量変化の様子から、樹幹の通水能力の樹種間差に関する多くの知見を得た。さらに、同時に測定した樹幹の含水率の変化から、貯水部分とその量についての推定を行った。樹木の切り枝からの蒸散速度を測定することで、気孔蒸散速度とクチクラ蒸散速度の季節的変化をアラカシ、クスノキ、コナラ、ネズミモチについて求め、蒸散抑制のための気孔の開閉運動に対する急性の水ストレスの影響を調べた。その結果、クチクラ層の厚さと気孔のサイズなどが葉の含水率の季節的変化とともに、気孔蒸散速度の環境応答性と密接な関係にあることが示唆された。野外に自然状態で生育している樹木からのサンプリングによる調査と、ガラス室内に苗木を準備して行う室内実験を並行して行って、急性の水ストレスと慢性的な水ストレスが植物の生長や蒸散活動、光合成活動に与える影響を個体の貯水能力との関係で解析するための実験・調査を進めている。急性の水ストレスについてはアラカシとクスノキの苗木を用いて潅水を停止して、土壌が乾燥していく過程での樹体からの水の蒸散速度や光合成速度の変化について測定を行った。その結果、急性の水ストレスが植物に与える最も顕著な影響としては、夜明け前の水ポテンシャルが低下し、光合成速度、蒸散速度が1日の環境条件の変化に対応しなくなることが明らかとなった。さらに、樹種によって土壌の水分条件の変化に対応した光合成活動や蒸散活動の低下の仕方に明らかな違いが認められた。自然状態で生育しているネズミモチ、アラカシ、クスノキ、アカマツの切り枝からの蒸散の経過を測定することで、樹体の貯水量と気孔蒸散速度・クチクラ蒸散速度との関係を明らかにする予定で、平成5年度は実験装置の試作と、予備実験・測定を行った。その結果、各蒸散速度の季節的変化についての測定のめどが立った。慢性的な水ストレスの影響を調べるためには長期間にわたる生長経過の測定が必要である。平成5年の春からアカマツ、アラカシ、ユーカリ、ケヤキ、コナラの苗木を水耕液によるれき耕によって生育させ、それぞれの肥大成長、伸長生長についての季節的変化を調べている。さらに、慢性的水ストレスの生長への影響を調べるために、ポリエチレングリコールによって水耕液の浸透ポテンシャルの調整を行い、来年度からの葉の水分特性などについての測定の見通しが立った。

アラカシとクスノキの苗木に対して潅水を停止して、急性の水ストレスを与えたところ、土壌が乾燥していく過程での樹体からの水の蒸散速度や光合成速度の変化に樹種間で明らかな違いが認められた。さらに、急性の水ストレスが植物に与える最も顕著な影響としては、夜明け前の水ポテンシャルの低下と、光合成速度、蒸散速度が1日の環境条件の変化に対しなくなることであること明らかとなった。平成5年度から生育させていた苗木(アラカシ、クスノキ、ケヤキ、コナラ、ユ-カリ、アカマツ)を用いて、慢性的な水ストレスが樹木の成長過程や貯水能力に与える影響についての調査・測定を行い、葉の伸長生長、幹の肥大成長に明らかな影響のあることが分かった。さらに葉の水分特性が水ストレスの程度によって変化する事実が確認され、それらには明らかな樹種間差が認められた。同時に、こうした実験のためには「れき耕栽培システム」がきわめて有効であることが明らかとなった。主な理由としては、水ストレスの管理が確実となり、夏の土壌あるいは培地の高温化が防げる。さらに、長期間の測定において、試料が大型化しても余分な支持構造を必要としない。樹木の貯水量に関する実験はコナラを用いて野外で行い、樹液流速度に対する樹幹切断の影響や樹体の重量変化の様子から、貯水部分とその量についての推定を行った。自然状態で生育している樹木の切り枝からの蒸散速度を測定することで、機構上産速度とクチクラ蒸散速度の季節変化を数種の樹種について求め、水ストレスに対する反応の樹種間差についての解析を行った。
耐高温腐食性非平衡合金の創製と耐食機構の解明

スパッタ法を用いてアモルファスAl-Nb-Mo三元合金を石英基板上に作製し,その高温硫化および酸化環境における耐食性を評価するとともに,その耐食機構について検討した.まず,Al-Nb-Mo合金の高温硫化は二段階の放物線則に従う硫化挙動を示し,保護性の硫化物スケールが生成し,その中の拡散が律速となることがわかった.定常状態における硫化速度は初期よりも小さく,より保護性の高いスケールが定常状態では生成している.その定常状態の硫化速度はニオブやモリブデン単体よりも小さく,さらにAl-MoやAl-Nb二元合金よりも小さいことが明らかとなった.また,その硫化速度はアルミニウム量がほぼ同じ場合,モリブデンよりもニオブの割合が多いほうが小さくなることも判明した.生成した硫化物スケールの解析を行ったところ,3層からなるスケールが生成していることがわかった.最外層にはAl_2S_3があり,その下に少量のアルミニウムを含むNbS_2,そして最内層は少量のアルミニウムを含んだMoS_2とNb_3S_4からなる.初期の比較的速い硫化はアルミニウムが優先的に硫化し,より保護性の高い高融点金属の硫化物が生成する前にAl_2S_3スケールが生成し,この中の拡散が反応を律速するためである.Nb-Mo二元合金を硫化した場合もNbS_2MoS_2-Nb_3S_4の2層スケールが形成したが,この合金よりもAl-Nb-Mo三元合金の方が高い耐高温硫化性を示したことから,Al^<3+>イオンがドープされたNbS_2/MoS_2-Nb_3S_4スケールはAl^<3+>イオンを含まない同じスケールよりも保護性が高いことが明らかとなった.Al-Nb-Mo三元合金の耐高温酸化性は合金中のアルミニウム量が多くなるほど向上し,直線則から放物線則に従う酸化挙動に変化した.放物線則を示した合金ではスケール表面に保護性の高いAl_2O_3層が生成することで耐酸化性が向上し,Al-21Nb-14Mo合金ではクロミアスケールを生成する耐熱合金に匹敵する耐高温酸化性を示すした.まず,スパッタ法を用いて石英基板上にアモルファスまたはナノ結晶単相Cr-高融点金属(Nb,Mo,Ta)合金を作製し、それぞれ耐高温硫化性と耐高温酸化性を評価した.これら合金はすべて高融点金属の耐高温硫化性に近い優れた耐硫化性を有することが判明した.ただし,これらCr-高融点金属合金の耐硫化性はAl-高融点金属合金よりも低い.生成するスケールは2層構造を持ち,外層はクロム硫化物,内層は高融点金属の硫化物からなる.Cr-NbおよびCr-Ta合金上のスケールは内層,外層とも金属イオンの外方拡散によって成長するのに対し,Cr-Mo合金では外層はクロムイオンの外方拡散,内層は硫黄の内方拡散によって成長する.このため,内層と外層の界面にはボイドが生成することがわかった.Cr-Mo合金の耐高温酸化性は生成するMoO_3が揮発性のため極めて低い.しかし.Cr-NbおよびCr-Ta合金では,クロム量が多い場合にはこれら合金の高温硫化速度にほぼ匹敵する高温酸化速度を示し,高い耐酸化性も有する.つぎに硫黄の内方拡散で成長するスケールを形成するモリブデンと金属イオンの外方拡散で成長するスケールを形成するニオブを含むAl-Nb-Mo三元合金を作製し,その高温腐食性を評価した.硫黄と酸素が共存する環境では1000°Cまでの各温度で初期に放物線則に従う重量増加を示した後,重量変化が検出できなくなり,腐食の進行が見かけ上停止するほどの高い耐高温腐食性を示すことがわかった.外層にはアルミナスケールが形成し,内層にはニオブおよびモリブデンの硫化物が形成しており,共に保護性の高い酸化物外層,硫化物内層の形成が優れた耐高温腐食性の原因となっている.スパッタ法を用いてアモルファスAl-Nb-Mo三元合金を石英基板上に作製し,その高温硫化および酸化環境における耐食性を評価するとともに,その耐食機構について検討した.まず,Al-Nb-Mo合金の高温硫化は二段階の放物線則に従う硫化挙動を示し,保護性の硫化物スケールが生成し,その中の拡散が律速となることがわかった.定常状態における硫化速度は初期よりも小さく,より保護性の高いスケールが定常状態では生成している.その定常状態の硫化速度はニオブやモリブデン単体よりも小さく,さらにAl-MoやAl-Nb二元合金よりも小さいことが明らかとなった.また,その硫化速度はアルミニウム量がほぼ同じ場合,モリブデンよりもニオブの割合が多いほうが小さくなることも判明した.生成した硫化物スケールの解析を行ったところ,3層からなるスケールが生成していることがわかった.最外層にはAl_2S_3があり,その下に少量のアルミニウムを含むNbS_2,そして最内層は少量のアルミニウムを含んだMoS_2とNb_3S_4からなる.初期の比較的速い硫化はアルミニウムが優先的に硫化し,より保護性の高い高融点金属の硫化物が生成する前にAl_2S_3スケールが生成し,この中の拡散が反応を律速するためである.Nb-Mo二元合金を硫化した場合もNbS_2MoS_2-Nb_3S_4の2層スケールが形成したが,この合金よりもAl-Nb-Mo三元合金の方が高い耐高温硫化性を示したことから,Al^<3+>イオンがドープされたNbS_2/MoS_2-Nb_3S

_4スケールはAl^<3+>イオンを含まない同じスケールよりも保護性が高いことが明らかとなった.Al-Nb-Mo三元合金の耐高温酸化性は合金中のアルミニウム量が多くなるほど向上し,直線則から放物線則に従う酸化挙動に変化した.放物線則を示した合金ではスケール表面に保護性の高いAl_2O_3層が生成することで耐酸化性が向上し,Al-21Nb-14Mo合金ではクロミアスケールを生成する耐熱合金に匹敵する耐高温酸化性を示すした.
光化学系IIYDチロシンによる酸素発生系Mηクラスターの安定化

光合成光化学系II反応中心蛋D2蛋白質に存在する酸化還元活性なチロシン残基(Y_Dチロシン)の機能を知る目的で、Y_Dチロシン残基をフェニルアラニンに置換した部位特異変異株の緑藻Chlamydomonas reinharditiiを用い研究を行った。平成13年度:閃光照射による微量な酸素発生を測定するために高感度ジョリオ型(微分型)酸素電極の作成を行った。培養細胞を遠心操作等で濃縮することなく、直接閃光照射による酸素発生パターンの測定が可能になった。この電極を用い予備的な実験を行った。また、CP47にヒスチジンタグを導入した変異体株を作成した。平成14年度:1)高感度ジョリオ型酸素電極により、酸素発生反応S状態遷移過程を調べた。変異体ではS_2→S_1暗減衰過程に速い成分が存在せず、この過程がS_2による還元型Y_Dチロシンの酸化に対応する事が明確に示された。しかし、遅い減衰(S_3→S_2、S_2→S_1)は変異体、野生株間で差が見られず、この過程にはY_Dチロシン残基は関与しないことがわかった。2)野生株、変異体とも長期暗状態後も、閃光酸素発生パターンに変化が見られず、暗所でのS_1からS_0への還元が起こらないことがわかった。暗所でS_1が安定に存在するのはMnクラスター自身の熱力学的な性質によるものであり、Y_Dの関与は無い事が示された。また、長期暗処理中の酸素発生活性の減少は野生株、変異体間で差はなくY_Dは暗状態におけるMnクラスターの安定化には寄与していないと結論した。事実、ヒスチジンタグをつけたY_D欠失変異体より、高い酸素発生活性をもつ光化学系IIコア標品を精製することが出来た。3)ヒスチジンタグを導入したY_D欠失変異体より調製した光化学系IIコア標品は、Y_D酸化の妨害を考えることなく解析可能な格好の材料であると考えられる。この材料を用い、FTIR, ESR測定を行った。光合成光化学系II反応中心蛋D2蛋白質に存在する酸化還元活性なチロシン残基(Y_Dチロシン)の機能を知る目的で、Y_Dチロシン残基をフェニルアラニンに置換した、部位特異変異株の緑藻Chlamydomonas reinharditiiを用いて研究を行った。平成13年度は閃光照射による微量な酸素発生を測定するために高感度なジョリオ型(微分型)酸素電極の作成を行った。この電極を用いることにより、培養細胞を遠心操作等で濃縮することなく、直接閃光照射による酸素発生パターンの測定が可能になった。この電極を用い生細胞を用い予備的な実験を行ったところ、以下の問題点が明らかとなった。1)生細胞の酸素発生の閃光照射パターンは細胞の状態に非常に敏感であり、連続光では同じ活性を示す細胞でもパターが異なる場合があった。2)第一閃光目で酸素発生に対応する信号が観測された。しかしながら、この信号は真の酸素発生に由来するものではなく、プラストキノン経由の葉緑体呼吸による定常的な酸素吸収が、閃光照射によるプラストキノンプールの酸化により一時的に阻害されることに起因するものであった。

また、葉緑体呼吸の活性自体が細胞の状態により大きく変化した。閃光照射パターンの正確な測定は酸素発生S状態遷移の解析に不可欠であるので、変異株細胞より葉緑体を単離し、単離葉緑体で閃光照射パターンの解析を行うこととした。予備的な測定の結果、葉緑体では酸素発生の閃光照射パターンが安定して測定可能であることがわかり、この系を用い実験を行うこととした。以上の研究の他、変異体より高い酸素発生活性を保持したコア標品を調製し、ESR、FTIR等の物理化学測定に供与した。1.前年度に作成した緑藻Chlamydomonas reinhardtii光化学系IIの酸化還元反応を行うY_Dチロシン残基をフェニルアラニンに置換した変異体を用い、前年度に作製した高感度ジョリオ型酸素電極により、酸素発生反応S状態遷移過程を調べた。その結果、変異体では暗所でのS_2状態からS_1状態への減衰過程に速い減衰成分が存在せず、この過程は還元型Y_Dチロシンの酸化のみが関与していることが明確に示された。しかし、大部分を占める遅いS状態の減衰(S_3状態からS_2状態、S_2状態からS_1状態への減衰)は変異体、野生株間の差は見られず、この過程にはY_Dチロシン残基は関与していないことがわかった。2.クラミドモナスの閃光酸素発生パターンは生株、変異体とも長期にわたり暗状態においた場合も、変化が見られなかった。この結果は野生株、変異体とも暗所でのS_1状態からS_0状態への還元が起こらないことを強く示唆しており、暗所でS_1状態が安定に存在するのは酸化型Y_Dによるものではなくなんらかの熱力学的な理由によるものであることを示していた。また、長期暗処理中の酸素発生活性の減少は野生株、変異体間での差はなくY_Dは少なくとも暗状態におけるMnクラスターの安定化には寄与していないと考えられた。事実、ヒスチジンタグをつけたY_D欠失変異体より、高い酸素発生活性をもつ光化学系IIコア標品を精製することが出来た。3.Y_D欠失変異体より調製した高い酸素発生活性をもつ光化学系IIコア標品は、Y_Dの酸化が起こらないため、光化学系IIの研究において、さまざまな物理測定においてY_D酸化の妨害を考えることなく解析可能な格好の材料であると考えられる。この材料を用い、FTIR, ESR測定を行った。
ニューロプシン遺伝子欠損マウスの海馬神経回路の検討

ニューロプシンは1995年にわれわれが世界に先駆けて見出したセリンプロテアーゼであり、現在では類似蛋白質のクローニングによってカリクレイン型プロテアーゼファミリーとして総称される。ニューロプシンはキンドリング形成過程でおこる異常なシナプス強化や、長期増強(LTP)でおこるシナプス強化に関連しているとおもわれる。生化学的な解析により、ニューロプシンは細胞外に分泌され、シナプスおよびその近傍の細胞接着因子に作用し、そのプロテアーゼ活性によって生理作用を引き起こすと考えられた。培養海馬細胞を用いた実験ではニューロプシンを添加することによって細胞同士が互いに接着し、数個から数十個の細胞がクラスターを形成し、その突起は添加しないものに比べ束形成をするようになる。細胞外マトリックスタンパク質の中でL1をもっとも効率よく特異的に部分分解し、現在のところニューロプシンのもっともよい基質である。組織型プラスミノーゲンアクテイベータの脳内基質として注目されているラミニンには全く影響せず、ニューロプシンとtPAは基質特異性が大きく異なる。これらがLTPにおいてシナプス接着の強化とその解離に関っているかまた、関っているとすればどのように関っているかについてはまだ明らかでない。ニューロプシンを海馬スライス標本に添加し、テタヌス刺激を行うと,LTPがさらに拡大し、その大きさはニューロプシンの用量依存的であった。LTPの変化に対するニューロプシンの特異的作用とその作用がL1特異的であることから、これがシナプスの可塑性変化において接着因子の性状を大きく変化させ、シナプス接着の物理変化を誘導することが仮定された。ニューロプシン欠損マウスでは海馬の形態のマクロ的観察では変化が見られず,電子顕微鏡を用いた定量的解析により,非対称性シナプス数の減少がみられた。しかし、シナプスそのものの形状に変化はみられず、このことはニューロプシンを欠くマウスではシナプス接着が形成されにくいことを示した。本研究において、基質として考えられるL1の光学的、電顕的免疫組織化学を行ったところ、これまで見出されていなかったL1のシナプスへの局在、ニューロプシン欠損マウスでのL1の蓄積、しかしながらL1を含有する神経終末の接着減少が観察され、欠損マウスでのシナプス数の減少という結果とよく一致した。欠損マウスで神経可塑性のような急性変化においてシナプス構造がどうなるかはまだ不明であるが、今回の研究により、細胞外接着機構においてシナプス間隙におけるニューロプシンとL1の相互作用により接着の制御が行われることを強く示唆した。
有機硫黄化合物の低温・乾式除去法の開発

石炭転換プロセスや石油精製プロセスの生成ガス中にはH_2S,SO_2などの無機硫黄化合物と硫化カルボニル(COS),二硫化炭素(CS_2)などの有機硫黄が含まれている。これら硫黄化合物の回収や除去は、最近問題となっている酸性雨を初めとする地球的規模の環境汚染を防止,装置腐食の防止,硫黄資源の回収の観点から極めて重要である。H2_s,SO_2等の無機硫黄化合物の除去・回収に関しては湿式・乾式いずれの方法もほぼ確立しているが、COS,CS_2の除去法は確立しているとは言えない。特に、近年の省エネルギ-,エネルギ-の効率的利用という観点から、乾式でしかもできるだけ低温での除去・回収技術の開発が重要と考えられる。本研究では、コ-クス炉ガス(COG)を都市ガスとして利用する場合を想定して、COG中に100ppm程度含まれるCOSとCS_2を乾式でかつ常温に近い温度で除去する方法の開発を次の2つの側面から検討した。1.加水分解触媒の開発:高温での結果から、塩基性触媒が低温でも加水分解能をもつと推定されるので、アルミナを初めとする種々の塩基性触媒,さらには塩基性点を制御した種々の触媒を試作し、除去試験を系統的に実施した結果、γーアルミナ触媒及びそのK担特触媒により40°Cという低温,乾式でCOSを長時間100%H2Sに変換することに成功した。この加水分解で生成したH_2Sは既往の方法で完全に除去できる。2.加水分解能とH_2S除去能を併せ持った除去剤の開発:αーFeOOHを一昼夜220°Cで調製し、結晶の転移を制御することで、O^<2ー>,OH^ー等の多数の塩基性サイトと結晶水の存在する触媒を開発した。この触媒を用いてCOSを50°C,乾式で長時間にわたって完全に除去することに成功した。さらに、種々の活性点の評価試験等により、COSは触媒の塩基性サイトに吸着して結晶水と加水分解,H_2Sに変換され、その後直ちにFeS系の化合物として除去されるという除去機構を明らかにした。