hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散最適化技法による行列束のロバスト数値計算とシステム解析への応用

行列束のKronecker標準形は,微分代数方程式で記述される動的システムの解析において本質的な役割を果たしている.しかし,標準形の摂動に対する感度が非常に高く,計算誤差の発生しうる数値計算によって正確な標準形を得ることには困難を伴う.本研究課題では,計算誤差が発生し得ない組合せ的計算を利用することによって数値計算の負担を減らして,できるだけ正確な標準形を安定に計算する手法を確立することを目的としている.従来の研究の結果,Kronecker標準形の構造指数のうち,冪零指数に関して,2部グラフ上の最大重みマッチングを利用した組合せ緩和法が確立されている.本研究課題は,組合せ緩和法に基づいて行指数・列指数を計算するアルゴリズムの設計と計算機上での実現を目的としている.昨年度までの研究成果より,周期的な構造を有する2部グラフ上の最大マッチングを計算することによって,行指数・列指数の推定値が得られることが明らかとなった.本年度は,引き続き,組合せ緩和法の設計に取り組み,世界標準的なソフトであるGUPTRIで採用されているアルゴリズムよりも効率的な新たなアルゴリズムを得た.しかし,計算精度に関しては,GUPTRIの方が優れているため,現時点では,組合せ的な推定値とGUPTRIとを併用するのが,最も適切な計算法であるとの結論に達した.また,微分代数方程式の指数減少法への応用研究を行い,電気回路の数値解析手法として知られる混合解析の枠組みにおいて,最小指数を達成する微分代数方程式を導出する効率的なアルゴリズムを開発した.動的システムの解析において,行列束のKronecker標準形の計算が必要となる.行列束のKronecker標準形は,冪零指数,行指数,列指数,の3種類の構造指数によって特徴付けられる.しかし,構造指数は,摂動に対して不安定な離散値をとるため,正確に計算するには,誤差に対してロバストな手法が不可欠となる.本研究課題は,行列束の零非零構造に注目し,数値誤差の生じ得ない組合せ的な手法を積極的に活用することで,構造指数を精密に計算する手法の開発を目的としている.行列束の冪零指数に関しては,組合せ緩和法を用いて小行列式の最大次数を計算する方法が確立されている.本研究課題では,行指数・列指数を計算する組合せ緩和算法の開発に取り組んでいる.これまでに知られていた行指数,列指数の組合せ的な推定値を効率的に計算する手法に関する詳細な検討の結果,各非零要素が代数的に独立であるという仮定の下で,行指数,列指数のそれぞれの総和が組合せ的な推定値に常に等しいことが明らかになった.一方で,個々の行指数,列指数については,代数的独立性の仮定の下でも,推定値が真値と異なる例が知られている.関連研究として,行列束のKronecker標準形が得られる仕組みのマトロイド理論による抽象化にも成功している.この結果が,本研究課題のような数値計算の目的にどのように結び付けられるか,非常に興味深い.行列束のKronecker標準形は,微分代数方程式で記述される動的システムの解析において本質的な役割を果たしている.しかし,標準形の摂動に対する感度が非常に高く,計算誤差の発生しうる数値計算によって正確な標準形を得ることには困難を伴う.本研究課題では,計算誤差が発生し得ない組合せ的計算を利用することによって数値計算の負担を減らして,できるだけ正確な標準形を安定に計算する手法を確立することを目的としている.従来の研究の結果,Kronecker標準形の構造指数のうち,冪零指数に関しては,2部グラフ上の最大重みマッチングを利用した組合せ緩和法が確立されている.本研究課題は,組合せ緩和法に基づいて行指数・列指数を計算するアルゴリズムの設計と計算機上での実現を目的としている.本年度は,昨年度に引き続き,組合せ緩和法の設計に取り組んだ.行指数/列指数の組合せ緩和による推定値に関して,MATLAB上で計算機実験を行った.Kronecker標準形の計算ソフトとして,スウェーデンの研究者が開発・公開しているGUPTRIでは正確な値が計算できないような数値例に対しても,零非零パターンから組合せ緩和を用いて得られた推定値が正確な行指数・列指数に一致することを確認した.引き続き,組合せ緩和法の精密化を図る予定である.行列束のKronecker標準形は,微分代数方程式で記述される動的システムの解析において本質的な役割を果たしている.しかし,標準形の摂動に対する感度が非常に高く,計算誤差の発生しうる数値計算によって正確な標準形を得ることには困難を伴う.本研究課題では,計算誤差が発生し得ない組合せ的計算を利用することによって数値計算の負担を減らして,できるだけ正確な標準形を安定に計算する手法を確立することを目的としている.従来の研究の結果,Kronecker標準形の構造指数のうち,冪零指数に関して,2部グラフ上の最大重みマッチングを利用した組合せ緩和法が確立されている.本研究課題は,組合せ緩和法に基づいて行指数・列指数を計算するアルゴリズムの設計と計算機上での実現を目的としている.昨年度までの研究成果より,周期的な構造を有する2部グラフ上の最大マッチングを計算することによって,行指数・列指数の推定値が得られることが明らかとなった.本年度は,引き続き,組合せ緩和法の設計に取り組み,世界標準的なソフトであるGUPTRIで採用されているアルゴリズムよりも効率的な新たなアルゴリズムを得た.しかし,計算精度に関しては,GUPTRIの方が優れているため,現時点では,組合せ的な推定値とGUPTRIとを併用するのが,最も適切な計算法であるとの結論に達した.また,微分代数方程式の指数減少法への応用研究を行い,電気回路の数値解析手法として知られる混合解析の枠組みにおいて,最小指数を達成する微分代数方程式を導出する効率的なアルゴリズムを開発した.
木橋・木構造部材の劣化度診断装置の開発

これまでの研究により、木部材の腐朽度を知るためには、超音波伝播速度による方法、ピン打ち込み深さによる方法、深さごとの穿孔抵抗を測定する方法によりある程度可能であることがわかった。このうち穿孔抵抗値による方法は微小な貫通孔を必要とするが、内部の劣化の部分まで知ることができるため、診断法としてはもっとも好ましい方法であるといえる。しかしながら、この方法での出力はX-Y関係のいわばイメージであるため、腐朽度の定量化という観点では一意的に論じることは難しく、診断実務における判断指標としては抽象的である。そこで、穿孔深さと穿孔抵抗値の関係を数値的に処理することにより、残存強度を推定できる指標を考案した。具体的には穿孔抵抗値が大きい場合は健全と考え、それらの総和に樹種ごとの補正係数を乗じて残存強度を推定する。これを軸方向健全度指数という。その部材が曲げ部材の場合は中立軸からの距離を考慮しつつ正規化した曲げ健全度指数、せん断を主体的に受ける部材の場合にはせん断面の穿孔抵抗値を処理したせん断健全度指数を同様に考慮することができる。以上の指数について、木橋で多く用いられている西アフリカ産の硬質な広葉樹であるボンゴシ材に対して検討を行った。その結果実用的な精度で残存強度を推定することができることがわかった。ただし、年輪が明瞭な樹種においては早材と晩材の密度の違いが大きいため、さらに検討を加える必要がある。新しい診断装置の開発についての検討を重ねた。ここでの課題は(1)トルク値を検出し記録すること、(2)穿孔穴が曲がらない程度にドリルの曲げ剛性を確保する-ただし調査痕はできるだけ小さくすること、(3)穿孔壁面とドリル胴部間の摩擦の発生を抑えること、の3点である。本装置ではごく細径のドリルビットを座屈させることなく一定速度で送り込む機構が必要となる。またトルクをデジタル出力するためにはトルク変換器を装着する必要がある。また回転するシャフトのトルクを検出するため、トルク変換器は回転するシャフト部分に装着する必要もある。そこでそれらの条件を満たすような装置について検討を進めたところ、躯体の大きさや重量、また費用の面で市販品(レジストグラフ)と大差ないかむしろ不利であることがわかった。そこで、当面は市販品の穿孔抵抗値をデジタル出力し、その結果を評価する方法を検討することにした。市販品での問題はトルク値が相対的な数値で示され、絶対値が与えられないことである。このため、試料や樹種が異なる毎にそれぞれのコントロール値を調べておく必要がある。そこで、数種類の樹種や年輪の影響等を考慮した数値指標を考案しその評価を行った。(1)床版として使用されたボンゴシ材から圧縮・曲げ・せん断試験用のJIS小試験片を140個づつ採取した。これらは腐朽が進んでいるものもあり、比較的健全なものから劣化しているものまで含まれている。(2)計420個に対してそれぞれ強度試験を実施した。(3)それらに対して穿孔抵抗測定器により深さ毎のトルク値を測定した。(4)(3)の結果はイメージ的に得られるため、部材の残存性能を検討する上では唯一の指標が求められるところである。そこでこれをデジタル処理し圧縮、曲げ、せん断耐力の基準となりうる健全度指数を定義した。(5)それぞれの健全度指数と強度との相関を調べた。その結果かなりの相関があることがわかっ(6)このことから、穿孔抵抗測定を行いその結果を基に指数を求めることでその部材の強度を推定することが可能できることがわかった。(7)以上の手順の検証のために、古材を用いた実大の曲げおよび圧縮試験を行った。圧縮耐力と健全度指数から求められるその推定値との比較を行った。試験体のいくつかでは劣化が局所的かつ激しく、その破壊荷重を精確に推定することは困難であった。ただし、許容応力を下回るほどの劣化であるかどうかを判定することは容易であり、試験体のすべてでそれを予測することができた。
Ｒａｓ－ＥＲＫ経路制御系の幹細胞および細胞老化における意義の解明

Ras/ERK抑制因子Spred1およびSpred2は機能が相補的であり、且つこれらの両欠損マウスは胎生致死であるため、その機能解析は困難であった。本課題である造血幹細胞におけるSpredの役割を解析するため、Cre/loxPシステムを用いた血球系細胞特異的な両欠損(cDKO)マウスを作成した。これを用いて各血球系細胞の分布を調べたところ、cDKOマウスにおいて血球系細胞数の増加が見られた。また、cDKOマウスにおいて好中球や樹状細胞などの骨髄球系細胞の割合が顕著に増加していたため、樹状細胞の前駆細胞の数を調べた結果、cDKOマウスにおいて骨髄中の樹状細胞前駆細胞の数が顕著に増加していることが明らかとなった。そこで細胞系譜のさらに上流の前駆細胞および造血幹細胞におけるSpred欠損の影響を調べようとしたが、cDKOマウスの繁殖効率が悪く今後の研究に差し支えると判断したため、cDKOの条件の変更を行った。その結果、新たに作成したマウスにおいても、血球系細胞特異的な欠損マウスで見られた表現型と同等の表現型が観察された。一方で、Spred1の機能解析の一環として、プロテアーゼ誘導性アレルギー性気道炎症におけるSpred1の役割を解析した。先行研究において、Spred1 KOマウスではTh2型サイトカインの過剰産生を伴うアレルゲン誘導性気道炎症が亢進することが分かっていた。しかし、Spred1はTh2細胞の分化やそれらによるサイトカイン産生には影響を及ぼさず、Th2型サイトカインの過剰産生源は不明のままだった。近年になって、Th2型サイトカインを産生する新たな細胞群として2型innate lymphoid cell (ILC2)が報告されたため、Spred1はILC2の機能に関与すると考え、解析を行った。その結果、Spred1はILC2の増殖・生存・サイトカイン産生能を制御していることを明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。Ras/ERK抑制因子Spred-1およびSpred-2は機能が相補的であり、且つこれらの両欠損マウスは胎生致死であるため、その機能解析は困難であった。そこで細胞系譜のさらに上流の前駆細胞および造血幹細胞におけるSpred欠損の影響を調べようとしたが、cDKOマウスの繁殖効率が悪く今後の研究に差し支えると判断したため、cDKOの条件の変更に取り組んでいる。一方で、Spred-1の機能解析の一環として、プロテアーゼ誘導性アレルギー性気道炎症におけるSpred-1の役割を解析している。先行研究において、Spred-1 KOマウスではTh2型サイトカインの過剰産生を伴うアレルゲン誘導性気道炎症が亢進することが分かっていた。しかし、Spred-1はTh2細胞の分化やそれらによるサイトカイン産生には影響を及ぼさず、Th2型サイトカインの過剰産生源は不明のままだった。近年になって、Th2型サイトカインを産生する新たな細胞群として2型innate lymphoid cell (ILC2)が報告されたため、現在Spred-1のILC2の増殖やサイトカイン産生に及ぼす影響を解析している。実際これまでに、Spred-1 KOマウスにおいてILC2が増加していることや、ILC2の増殖やサイトカイン産生にMEK1/2が関与していることを示している。Ras/ERK経路抑制因子Spred1およびSpred2は機能が相補的であり、且つこれらの両欠損マウスは胎生致死であるためその機能解析は困難であった。本課題である造血幹細胞におけるSpredの役割を解析するため、血球系細胞特異的な両欠損(cDKO)マウスを作成した。また、cDKOマウスにおいて骨髄球系細胞の割合が顕著に増加していた。そこでこれらの前駆細胞および造血幹細胞におけるSpred欠損の影響を調べようとしたが、cDKOマウスの繁殖効率が悪く今後の研究に差し支えると判断したため、これまでの血球細胞特異的なTie2遺伝子を用いたコンディショナルノックアウトの系ではなく、タモキシフェン誘導性に標的遺伝子をノックアウトできるERT2-creを用いたシステムに切り替えた。その結果、Tie2-creを用いていた時と同様、骨髄球系細胞の著明な増加を確認した。今後これらの前駆細胞にSpredが影響を及ぼすか調べていく方針である。一方でSpred1の機能解析の一環として、気道炎症モデルにおけるSpred1の役割を解析した。先行研究においてSpred1欠損マウスではTh2型サイトカインの過剰産生を伴うアレルゲン誘導性気道炎症が亢進することが分かっていた。

しかし、Spred1はTh2細胞の分化やサイトカイン産生能には影響を及ぼさず、Th2型サイトカインの過剰産生源は不明だった。近年Th2型サイトカインを産生する新たな細胞群として2型innate lymphoid cell (ILC2)が報告されたため、Spred1のILC2に対する影響を解析した。その結果、Spred1はILC2の増殖、生存、サイトカイン産生能の全てを抑制することで、気道炎症の増悪を抑制していることを明らかにした。Ras/ERK抑制因子Spred1およびSpred2は機能が相補的であり、且つこれらの両欠損マウスは胎生致死であるため、その機能解析は困難であった。本課題である造血幹細胞におけるSpredの役割を解析するため、Cre/loxPシステムを用いた血球系細胞特異的な両欠損(cDKO)マウスを作成した。これを用いて各血球系細胞の分布を調べたところ、cDKOマウスにおいて血球系細胞数の増加が見られた。また、cDKOマウスにおいて好中球や樹状細胞などの骨髄球系細胞の割合が顕著に増加していたため、樹状細胞の前駆細胞の数を調べた結果、cDKOマウスにおいて骨髄中の樹状細胞前駆細胞の数が顕著に増加していることが明らかとなった。そこで細胞系譜のさらに上流の前駆細胞および造血幹細胞におけるSpred欠損の影響を調べようとしたが、cDKOマウスの繁殖効率が悪く今後の研究に差し支えると判断したため、cDKOの条件の変更を行った。その結果、新たに作成したマウスにおいても、血球系細胞特異的な欠損マウスで見られた表現型と同等の表現型が観察された。一方で、Spred1の機能解析の一環として、プロテアーゼ誘導性アレルギー性気道炎症におけるSpred1の役割を解析した。先行研究において、Spred1 KOマウスではTh2型サイトカインの過剰産生を伴うアレルゲン誘導性気道炎症が亢進することが分かっていた。しかし、Spred1はTh2細胞の分化やそれらによるサイトカイン産生には影響を及ぼさず、Th2型サイトカインの過剰産生源は不明のままだった。近年になって、Th2型サイトカインを産生する新たな細胞群として2型innate lymphoid cell (ILC2)が報告されたため、Spred1はILC2の機能に関与すると考え、解析を行った。その結果、Spred1はILC2の増殖・生存・サイトカイン産生能を制御していることを明らかにした。cDKOマウスの繁殖効率が悪いためやや進行が遅れていた面もあるが、cDKOマウスにおいて骨髄球系細胞数が顕著に増加していることを確認している。一方でILC2の増殖、生存、サイトカイン産生能にSpred1が関与していることや、その分子メカニズムを示し、現在論文投稿中である。このように本研究は順調に進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。cDKOマウスの繁殖効率が悪い問題を解決するため、これまでの血球細胞特異的なTie2遺伝子を用いたコンディショナルダブルノックアウトの系ではなく、タモキシフェン誘導性に標的遺伝子をノックアウトできるERT2-creを用いたシステムに切り替えた。その結果、Tie2-creを用いていた時と同様、骨髄球系細胞の著明な増加を確認した。今後これらの前駆細胞にSpredが影響を及ぼすか調べていく方針である。cDKO
レーザー誘起磁気円二色性STMの開発

本研究は、ごく最近研究が行われ始め優れた成果を収めているレーザー誘起STMや放射光誘起STMを磁気円二色性に応用し、これまで知られていなかった全く新しいタイプの原子レベルの高空間分解能を有する磁気顕微鏡である、レーザー誘起磁気円二色性STMの実現可能性を探ることが目的であった。成功すれば空間分解能的に磁気円二色性光電子顕微鏡をはるかに勝ることとなり、画期的な磁気顕微鏡である。汎用的な装置としての波及効果は甚大であり、革新的なブレークスルーとなり得るものである。21年度は20年度に購入した紫外半導体レーザー(375nm,16mW)と円偏光発生用の光学系を現有の超高真空極低温STM装置に組み込んだ。試料は垂直磁化を呈し多磁区構造が観測されるCo/Pd(111)とし、左右円偏光照射下でのSTM像の差を観測することを試みた。測定温度はさしあたり室温とした。超高真空下でArイオンスパッタリングとアニーリングを繰り返すことで清浄化したPd(111)単結晶表面にCoを0.21原子層程度蒸着して試料とした。通常のトポロジカルなSTM観測によりCoは単層ナノ粒子あるいは1層薄膜であることが確認できた。光照射ON/OFFではSTM像の差異も観測できたが、これはCoとPdの仕事関数の差異が原因であると考えられる。左右円偏光照射でのCoの磁性に由来する差異は、残念ながら大きな差異は観測できなかった。しかしながら、STMのノイズ軽減等の点で引き続き検討する価値があり、研究期間は終了したが、来年度も現有設備を用いて検討を継続する。紫外光電子磁気円二色性は当研究室で開発中の新たな薄膜磁気特性評価法であり、現在光電子顕微鏡を用いて空間分解能50-100nm程度の磁気イメージングが可能となっている。この方法は、仕事関数しきい値近傍の光電子が極端に大きな磁気円二色性を示すことに基づいている。本萌芽研究ではSTMチップをプローブとして全く新たな磁気イメージングを開発し、空間分解能で1nmあるいは原子レベルまで到達することを目的としている。ここで問題となることは、STMチップを用いて高い空間分解能を示すためには、STMチップを近づけた位置で仕事関数が局所的に低下するかどうかである。平成21年の初頭に、放射光誘起STMの研究成果が報告され、その成果においてSTMチップが近づくことで局所的な仕事関数が変化していることが示唆された。したがって、本研究で目指している紫外光を用いた仕事関数しきい値近傍での観測が実現できることが期待される。本年度は初年度であり、目的の前段階として、STMシステムにおいて作成した磁性薄膜を評価するために最も簡便な手法である磁気光学Kerr効果測定槽を、本科研費その他を用いて製作した。また、測定室にHeCdレーザーあるいは波長可変Ti:sapphireレーザー(2,3,4倍波)を導入する光学系を構築した。極めて挑戦的な課題であるため、残念ながらまだ成果は挙がっていないが、関連した二光子光電子磁気円二色性においては大きな成果があった。
新規の高屈折率媒体を用いた暗黒物質検出器の開発・研究

大体積の標的が要求される暗黒物質探索実験に用いる目的で,複数の結晶シンチレータをあたかも1つの系として取り扱う事が可能となる系の構築を目指して研究を行った.本研究のポイントは,高屈折率の薄膜や媒体を用いて,シンチレーション光の反射を抑制する点である.薄膜形成では1.92.3の高屈折率薄膜を形成することに成功した.屈折率は原料組成と焼成温度で制御可能である.媒体を用いた方法では屈折率1.76の透明樹脂で結晶シンチレータを封じ,潮解性のあるシンチレータも長期に亘って安定して使用できることが分かった.一方で,暗黒物質探索に実用化するには幾つかの課題があることも判明し,今後の課題である.今年度は,結晶シンチレータに高屈折率の膜を成膜して,それによってシンチレータ表面での全反射を抑制する研究を,企業(マツモトファインケミカル)の協力を得て,実施した.先ず,手始めに,NaI(Tl)結晶を念頭に,石英ガラス製スライドグラスに屈折率1.9の成膜を試みた.この結果,成膜に用いる材料組成と,焼成温度などの条件を整える事で屈折率1.9にとどまらず,2.3程度までの高屈折率の膜(膜圧は5080nm)を成膜することに成功した.しかも,過去の経験によれば,この方法によって,異なった屈折率の膜を多層(23層)積層する事が可能と思われる.このことは,本研究の目的,即ち,屈折率のコントロールによって,多数の結晶を用いた場合においても,表面反射による迷光を抑制した大型のシンチレータ系を作成する目的に大きく前進した.実際,屈折率の異なる3層の膜を80nmで成膜したNaI(Tl)を液体シンチレータに入れた系を想定し,数値計算を行うと,結晶表面での反射が1桁抑制されることが分かった.この成果を元に,早速NaI(Tl)結晶表面に,屈折率n=1.9の条件で成膜を試みた.結果,表面に細かい白斑が見られた.この白斑の原因として,NaI(Tl)の潮解により,Tlが析出した可能性が考えられた.そこで,潮解性が余り問題とならないCsI(Tl)結晶への成膜を行った.この結果,表面の白斑が見られないものの,成膜にバラツキがあることがはっきりした.これは,石英製スライドグラスに最適化した液を用いたためと,表面の濡れが異なるCsI(Tl)では液が最適で無いためと考えられ,現在は,液の最適化を試しているところである.また,n=2を越える屈折率も実現可能であるため,CdWO4結晶へn=2.3の薄膜の成膜を試みた.この結果,CdWO4結晶が黄色に変色した.これは焼成温度が高すぎるためと推測された.「研究実績の概要」に示した通り,当初困難と思われた,n=1.92.3の屈折率を持った薄膜が出来る事が分かったことは,本研究における非常に大きな進展であった.特に,多層膜化が可能と思われる成膜法で,屈折率の制御が可能となっている点は,これ自身が非常に大きな進捗と言える.また,多層化の可能性が高まったことから,多層化した場合の反射率の具体的な計算が実行出来るようになった点も今後の方針を考える上で非常に大きな進展であった.NaI(Tl)シンチレータ表面への塗布では,原因不明の白斑への対処が必要であるが,現段階では,ドライボックスの設置など潮解性への対応が万全では無いため,それら対策を施した後の実験に大きな期待が持てる.一方で,研究計画調書では,高屈折率の液を開発する予定であったが,これに関しては,液の取扱いの困難さから,文献調査の状態が続いている.しかし,多層膜の研究を通じて,表面での反射を数値的に計算するツールが整ったため,調査の結果,可能性がある物質でどのような効果が得られるかを見積もることが出来るようになった.前年度までの研究では,NaI(Tl)結晶シンチレータ上に高屈折率の薄膜を形成を実証した一方,その成膜によって,白い斑点が見られた.この斑点は,シンチレータ光の散乱の因子となるため,今年度は潮解性の少ないCsI(Tl)結晶に変えて,製膜を行った.白斑のない製膜に成功したが,製膜にバラつきが生じてため,製膜原料となる液の配合を調整して,均一な膜の生成を目指した.残念ながら,まだ,均一な製膜に成功していない.製膜時の問題点として,結晶軸が異なると,その表面での濡れが異なり,従って,製膜がうまくいく面とうまくいかない面が生じていることが分かっている.また,問題点として,この不均一性が原因で,膜にピンホールが残っており,このピンホールを通じて結晶が外気中の水蒸気と反応,潮解し,長期間大気中に放置すると,結晶表面が白濁することも判明した.このことは,製膜によって結晶を保護し,従って,結晶シンチレータの取り扱いを容易にする,という本研究の1つも目的も未達であることを意味する.結晶は,それに特有の結晶面を持っており,面毎に液を変える等の対策が必要であると考えられる.

このような状況を受け,方向を転じ,この製膜の研究と同時に,高屈折率の樹脂に結晶をポッティングする研究も,企業と協力して行った.現状の樹脂では,n1.76程度が最大で, NaI(Tl), CsI(Eu)などの一般によく使われているシンチレータの屈折率よりも小さい.しかし,シンチレータの保護と大型化と言う観点から,この樹脂へのポッティングを試みた.その結果,樹脂の形成後,CsI結晶の間に隙間が生じることが分かった.これは,樹脂成型時に熱が生じるが,この熱膨張によるひずみが原因と考えられた.一方で,ポッティングでは,シンチレータを完全に外界から遮断し,容易な取扱いが可能であることも実証され,一定の進歩があった.本研究では,協力企業の研究者自身が驚くほどの屈折率(n=2を超える)の製膜(5080 um)を実証した点では,著しい進展であった.しかし,その薄膜を結晶表面に実装する上では,課題が生じている.1つは,加水分解反応中の水であり,2つ目は製膜の非均一性である.本研究では,NaI(Tl)やCsI(Eu), CsI(Tl)と言った,頻繁に使用される結晶を用いて開発・研究を行ってきたが,これら結晶では劈開面があり,劈開面とその他の面の双方の上へ均一に製膜するための条件出しが終わっていない.また,樹脂へのポッティングでは,熱収縮によって結晶と樹脂の間が剥離することが分かった仮に,この非均一性または結晶と樹脂間の剥離を解決できたとすると,これら結晶のもつ弱点である潮解性を克服できる可能性が拓かれる.現状は,その一歩手前で試行錯誤している状況で,改善の余地が大いにあると考えている.具体的には,更なる調薬,温度の調整など,課題の克服に向けた方策が幾つか考えられ,それを試行することで,問題解決の糸口がつかめると考えている.本研究では,高屈折率の薄膜,媒体を利用し,複数の結晶シンチレータ小片があたかも1つの系として見なせる様な系の実現を目指して研究を行った.特に,大体積の標的が要求される暗黒物質探索に応用することを目的に研究を行った.本研究でキーとなるのは,高屈折率と高屈折率の制御にある.結晶シンチレータは屈折率が大きく,表面で反射が生じ,結果,結晶が1つ1つに見えてしまう.これを解決する方法としては2つの方法,即ち,1)結晶シンチレータの表面に,結晶シンチレータをマッチした薄膜を生成し,その薄膜の加工によって反射率を低減する方法,2)結晶シンチレータの屈折率にマッチした媒体で充填する方法が考えられ,本研究ではこの2つのアプローチを試みた.1)では,高屈折率の薄膜が可能かどうかから研究を進め,その結果,石英ガラス表面に屈折率1.92.3(薄膜厚さ5080μm)を形成することに成功した.屈折率は化合物の原料組成と焼成温度の調整により変更することが出来,またディップ法を用いることが可能であるので,簡便に高屈折率の多層膜を生成することが可能と判明した.しかし,この方法を結晶シンチレータに適用した場合,結晶シンチレータの潮解性が大きい場合に白斑を生じる,結晶シンチレータの光学面の違いによって,薄膜の出来に違いが生じる,という2つの問題点も判明した.後者は,光学研磨や光学面に応じた薄膜生成などで対処可能とも考えられるが,前者は今後の課題となった.2)では,屈折率1.76の樹脂によるポッティングによる方法を試みた.その結果,樹脂と結晶の間に隙間が生じる場合のあることが分かった.これは樹脂成形時の熱によるひずみに依るものと考えられ,条件出しが課題となっている.一方で,樹脂中のシンチレータは潮解すること無く,長期に安定しており,シンチレータの容易な取扱いという点では成果がみられた.大体積の標的が要求される暗黒物質探索実験に用いる目的で,複数の結晶シンチレータをあたかも1つの系として取り扱う事が可能となる系の構築を目指して研究を行った.本研究のポイントは,高屈折率の薄膜や媒体を用いて,シンチレーション光の反射を抑制する点である.薄膜形成では1.92.3の高屈折率薄膜を形成することに成功した.
蝸電図を用いた、蝸牛の語音に対する雑音軽減システムの解明

蝸牛は刺激音が含む周波数情報を蝸牛内の場所情報に変換し,ここに分布する一次聴ニューロンの持つ特徴周波数情報として中枢へ伝えている.そのため,語音の認知に関しても周波数からのアプローチが主体であり,それによってフォルマント周波数と呼ばれる周波数情報を持つ母音の認知はある説明できたが,子音や一定のスピードを持つ話し言葉の認知についてはなお充分説明できないままである.近年,語音が持つ時間情報が注目されている.時間とともに変化する話し言葉を認知する上では周波数情報に加えて時間情報が不可欠な因子と思われるが,この方面のヒトに対する研究はほとんど進んでいないのが現状である.我々は,聴ニューロンの発火の同期,非同期のタイミングが時間情報の因子であろうと考えた.そこでヒトの語音刺激時の蝸電図を記録し,複合活動電位(CAP)を観察した.CAPは特徴周波数別に並んだ多くの一次聴ニューロンの同期的発火を見ているために蝸牛の場所情報は含まないが,個々のニューロンの発火の時間的な同期性を反映しており,ヒト蝸牛の時間情報検出法として最適と考えられるからである.まず母音と同じ母音を用いた子音母音音節を比較することにより,子音の弁別に関する時間情報の役割を調べた.その結果,聴力正常者では蝸牛における時間情報の相違が語音弁別に役立っていることが推察された.また各種感音難聴者で同様の検査を行い聴力正常者と比較することにより,感音難聴者の語音明瞭度の低下のメカニズムを調べた.その結果,内耳性難聴のあるタイプのものでは,語音は蝸牛レベルで既に正常者と異なる時間情報に変換されていることが判った.蝸牛は刺激音が含む周波数情報を蝸牛内の場所情報に変換し,ここに分布する一次聴ニューロンの持つ特徴周波数情報として中枢へ伝えている.そのため,語音の認知に関しても周波数からのアプローチが主体であり,それによってフォルマント周波数と呼ばれる周波数情報を持つ母音の認知はある説明できたが,子音や一定のスピードを持つ話し言葉の認知についてはなお充分説明できないままである.近年,語音が持つ時間情報が注目されている.時間とともに変化する話し言葉を認知する上では周波数情報に加えて時間情報が不可欠な因子と思われるが,この方面のヒトに対する研究はほとんど進んでいないのが現状である.我々は,聴ニューロンの発火の同期,非同期のタイミングが時間情報の因子であろうと考えた.そこでヒトの語音刺激時の蝸電図を記録し,複合活動電位(CAP)を観察した.CAPは特徴周波数別に並んだ多くの一次聴ニューロンの同期的発火を見ているために蝸牛の場所情報は含まないが,個々のニューロンの発火の時間的な同期性を反映しており,ヒト蝸牛の時間情報検出法として最適と考えられるからである.まず母音と同じ母音を用いた子音母音音節を比較することにより,子音の弁別に関する時間情報の役割を調べた.その結果,聴力正常者では蝸牛における時間情報の相違が語音弁別に役立っていることが推察された.また各種感音難聴者で同様の検査を行い聴力正常者と比較することにより,感音難聴者の語音明瞭度の低下のメカニズムを調べた.その結果,内耳性難聴のあるタイプのものでは,語音は蝸牛レベルで既に正常者と異なる時間情報に変換されていることが判った.
MSF/14-3-3蛋白質及びその標的蛋白質との複合体の構造解析

ラット肝臓の細胞質画分より精製された、ミトコンドリアへの蛋白質輸入促進因子(1)合成ペプチドを用いた解析から以下の知見を得、MSFはhsp70族の蛋白質とは特異性を異にする、ポリペプチド結合性蛋白質であることを明らかにした。(i)20残基以下のミトコンドリア指向性シグナル配列を持つ合成ペプチドが、MSFに結合し、MSFのATP水解活性を促進する。(ii)ミトコンドリア指向性配列を特異的に認識する。この認識には正電荷を持つアミノ酸残基が重要である。(iii)結合したペプチドはATPの加水分解に伴い、MSFから解離する。(2)ミトコンドリアへの蛋白質輸入に関わるとされている細胞質のheat shock protein 70(hsp70)との機能分担を解析し以下の知見を得、広く立体構造形成途上の蛋白質全般を結合基質とするhsp70とは異なり、MSFはミトコンドリア前駆体蛋白質を特異的標的とする細胞質因子であることがさらに明確になった。(i)ミトコンドリア前駆体蛋白質はMSF経由でもhsp70経由でもミトコンドリアに移行することができるが、親和性はMSFに対する方がhsp70に対するものより5から30倍高い。この親和性は前駆体蛋白質によって異なる。(ii)MSFによる場合とhsp70による場合とで、蛋白質輸入に関わるミトコンドリア上の受容体が異なっている。(iii)MSF経由の蛋白質輸入には細胞質側のATPが必須であるが、hsp70経由の場合にはこのATPはいらない。(iv)両輸入経路は、細胞質のMSFの量と基質蛋白質のMSFに対する親和性によって決まる。
金属酵素機能を有する新規な固定化抗体触媒による蛋白質の位置選択的切断に関する研究

酵素機能を有する抗体触媒による蛋白質の位置選択的切断にあたって、まず多点相互作用によりアミノ酸エステル基質を分子認識して反応するペプチド型加水分解酵素モデルの分子設計を試みた。すなわち活性部位となるヒスチジン誘導体と抗原分子を結合したアンカ-型触媒を合成し、別途作製したモノクロ-ナル抗体と溶液中混合することによって抗原ー抗体反応を利用して抗体内部に効率よく触媒部位を導入した抗体ハイブリッド触媒を用いて光学活性アミノ酸エステルの加水分解反応を行なった。その結果、反応は立体選択的に進行し、抗体のもつ不斉環境を利用した抗体ハイブリッド触媒の有用性が示された。また、加水分解反応の遷移状態が四面体構造をとることから遷移状態類似体をハプテンとし、遷移状態を安定化して反応する抗体触媒の開発を以下のように進めた。すなわち電荷の異なる遷移状態類似体としてリン酸エステル(アニオン性)およびアンモニウム塩誘導体(カチオン性)をそれぞれ合成し、これらをハプテンとする抗体触媒の反応性の比較から抗体結合部位での電荷の影響が明らかとなる。アニオン性ハプテンの免疫は現在進めており、これまでにカチオン性ハプテンに対するモノクロ-ナル抗体のL体アミノ酸エステル加水分解反応を調べたところ、中性から弱アルカリ領域では反応の加速がみられなかったものの、弱酸性領域では加速がみられ、そのpH依存性より至適pH6であることが示された。同条件下でD体基質を用いたところ反応加速はみられずL体基質に対する高い選択性が示された。さらに、金属酵素機能を有する抗体触媒の開発にあたって、これまでにヒスチジン誘導体へのルテニウム、コバルト等の遷移金属イオン添加効果から、錯形成した触媒の構造と活性および立体選択性の相関を調べており、ペプチド結合切断反応の遷移状態に相当する安定な錯体を用いた遷移状態類似体のハプテンの合成を現在検討している。
巨大誘電特性を持つ多層誘電体ナノキューブの創生

昨年度、チタン酸バリウム(BT)とチタン酸ストロンチウム(ST)を交互に積層させた2層からなる誘電体ナノキューブ(BT/ST(STナノキューブ上にBTを被覆)、およびST/BT(BTナノキューブ上にSTを被覆))を作製できたがその誘電特性を測定することはできなかった。そこで、BTナノキューブ、またはSTナノキューブのみで1軸加圧プレスによりそれぞれ集積体を作製し、その間隙に昨年度開発したSTおよびBTの被覆条件でソルボサーマル法を用いてヘテロエピタキシャル充填し、最終的に10mm径の円盤形試料を作製した。その結果、約60%の相対密度を持つ4種類の試料(BT/BT、ST/BT、ST/ST、BT/ST)の作製に成功した。しかしながら、40%近い気孔を有するため誘電特性評価のための加工が困難となった。結果として、ST/ST、およびST/BTについてP-E測定を行った結果、どちらも常誘電体的な誘電挙動を示し、どちらも比誘電率は27程度と低い値を示した。一方、BT/ST、およびBT/BTについてP-E測定を行った結果、どちらも強誘電体的な誘電挙動を示すこと、また比誘電率はBT/STでは70であるのに対し、BT/BTでは50とBT/STの方が高い比誘電率を示した。これらの結果から、気効率が40%もある状況下でのBT/STの70という高い比誘電率は、BT/ST界面が誘電特性に寄与していることを示唆する。従って、ヘテロエピタキシャル界面の寄与を確認できた。本年度、チタン酸バリウム(BT)とチタン酸ストロンチウム(ST)を交互に積層させた多層誘電体ナノキューブの作製に取り組んだ結果、BTナノキューブ上へのSTエピタキシャル膜の作製、及びSTナノキューブ上へのBTエピタキシャル膜の作製に成功した。従って、これらを交互に繰り返すことで、目的とする5層以上からなる多層誘電体ナノキューブの作製が可能となることが明らかとなった。まず、本研究ではTiアルコキシドをTi源に、BaやSr無水水酸化物を用い、水とエタノール混合溶媒中で高温高圧下での合成であるソルボサーマル法を用いることで、BTとSTの核生成・核成長が同時に起こる条件、核生成は起らず核成長のみが起る条件を検討した。そのため、反応温度、溶媒の混合比、出発原料であるBa/Ti比、Sr/Ti比を制御することで核生成は起らず核成長のみが起る最適な条件を見いだすことができた。そこで、その条件下で基板となるBT、およびSTナノキューブを投入し、合成を行った結果、それぞれBTナノキューブ上へのSTのエピタキシャル成長、STナノキューブ上へのBTのエピタキシャル成長をそれぞれ確認することができた。また、これらの2層からなる多層誘電体ナノキューブにおけるそれぞれの格子定数の温度依存性を測定した結果、別々に存在するBTとSTの混合粉では格子定数の温度依存性が異なる挙動を示すのに対し、多層誘電体ナノキューブでは温度の増加とともに同様な格子定数の変化を示し、界面歪みの導入による新たな特性が得られたことがわかった。
多文化共生と教育政策

平成16年度の研究成果は、(1)日本におけるパイロット・ケーススタディーの実施、(2)イギリスにおける本研究課題に関わる先行研究、及びその方法論の理解、(3)研究枠組みの改善である。(1)平成16年3月から7月にかけて、愛知県豊橋市を訪問し(5月中旬から6月中旬の1ヶ月間は連続して滞在)、学校教育関係者へのインタビュー、A中学校での観察などを実施した。A中学校には、外国人の子どもたちの学習を支援する「国際教室」の「ボランティア」としてかかわり、その間「国際教室」だけでなく、日本人の子どもたちが学ぶ様子も観察することができた。7月には、科学研究費補助金による「外国人児童・生徒の就学問題の家族的背景と支援ネットワークの研究」(宮島喬代表、平成1618年度)のメンバーとして豊橋市を訪問し、主に、子を市内の公立学校に通わせる家族を対象としたインタビューを実施した。豊橋市での一連の調査の結果は、2本の論文として発表した(後掲)。(2)平成16年9月から3月まで、イギリス・バーミンガム大学、教育学研究科のクリストファー・ウィリアムス教授の研究指導を受けながら、イギリスにおける本研究課題に関わる先行研究の理解を深めた。特に本研究課題及び(1)に示したような研究方法は、倫理的な諸問題を特に十分に考慮する必要があるが、研究対象として「脆弱」とされる子どもを対象とした研究が中心を占める教育社会学という領域では、その精緻化が進んでいる。これらの知識を吸収し、今後のケーススタディの発展にいかしたい。(3)本研究は、博士論文としての完成を目指している。現在の日本の公立学校は、外国人の子どもたちの人権を十分に保障できていない。問題は、トランスナショナルなアイデンティティを有し、実際に国境を越えて生活する子どもたちの人権を、どんな仕組みで保障していくのか、というところにある。今後の課題は、これらの問題を、具体的な研究上の問いとして洗練させ、ケーススタディを基礎としながら、最適な研究方法で追求していくことである。平成15年度の研究成果は、『グローバリゼーションの時代の学校教育の役割:日英比較』と題する博士論文の作成のための、研究枠組みの決定、情報収集である。この成果をもとに、平成16年度には、学会発表、論文発表などを積極的に行うことを予定している。日本国内の研究においては、学校教育という研究対象は教育学的なものと認識されており、政治学的な分析が極めて少ない。また、学校教育の政治学的分析は、国家のイデオロギー装置としての学校教育の役割に射程が限定されることが多く、グローバリゼーションという新しい時代の局面の中で、多元的に定義された学校教育の役割を論じ切れていない。博士論文は学際的研究としての性格を有し、現代的な学校教育の役割をより性格に理解することを目的とする。平成15年度の研究成果は次の通である。1国民国家の構築と学校教育アーネスト・ゲルナー、アントニー・スミス、エリック・ホブズボームなどのナショナリズム論や、ピエール・ノラの学校教育と国民の記憶に関する議論などを参考に、国民国家の構築に学校教育が果たす役割を理解した。この研究結果を踏まえ、平成16年度には、近代的な学校教育の役割が、グローバリゼーションの時代にどのように変容しうるのか、理論的な整理をすすめることとする。2地域社会と学校教育政治空間が多元化するグローバリゼーションの時代の特徴を踏まえ、地域社会における学校教育の役割を発見するためのケーススタディの準備を行った。具体的には、愛知県豊田市、静岡県浜松市、神奈川県川崎市の外国籍児童・生徒を対象とした学校教育の内容に関する情報を収集した。平成15年度のパイロットスタディの結果を踏まえ、平成16年度は本格的な現地調査を実施すると同時に、イギリスの地域社会のケーススタディも行う。

問題は、トランスナショナルなアイデンティティを有し、実際に国境を越えて生活する子どもたちの人権を、どんな仕組みで保障していくのか、というところにある。今後の課題は、これらの問題を、具体的な研究上の問いとして洗練させ、ケーススタディを基礎としながら、最適な研究方法で追求していくことである。
高血圧遺伝素因保有者の軽度運動中の血圧応答、全身持久力及び圧力受容器反射の関連について

平成2年度は、頸動脈洞非観血的刺激装置の開発とそれを用いた研究方法の確立に研究の目的を置き、特に下肢陰圧と頸動脈洞の圧受容器への適正刺激と被験者の決定方法を検討した。具体的には1。研究方法の確立(A.頸動脈洞伸展刺激装置の開発。B.高圧受容器と低圧受容器の刺激方法に関する基礎的研究。C.被験者の選定に関する研究)。2。高血圧遺伝素因保有者の運動に対する血圧応答(A.安静時血圧及び最大酸素摂取量が正常域にある高血圧遺伝素因保有若年者の運動中の血圧応答に関する研究。B.高血圧遺伝素因保有若年者の安静時及び運動中の血圧応答に及ぼす有酸素的トレ-ニングの効果に関する研究。C.高血圧発症年令に達した高血圧遺伝素因保有中高年者のライフスタイルが安静時及び運動中の血圧応答に及ぼす影響に関する研究)などの研究を実施した。以上の結果から、下肢陰圧刺激の上限がー40mmHg,頸動脈洞陰圧力の上限がー50mmHg、軽度運動負荷は50watts、被験者は高血圧遺伝素因を保有しているが体脂肪量が素因無し者より多い者または最大酸素摂取量が標準値より高い者を除外する等が決定された。平成3年度は、高血圧遺伝素因保有若年者を被験対象に、前年度検討した方法を採用し、具体的に以下のような研究を実施した。1。高血圧遺伝素因保有若年者を10日間の無為臥床状態(ベッドレスト)に暴露した際の血圧と心拍数の日内変動に関する事例的研究。2。高血圧遺伝素因保有若年者の運動中の血圧応答と圧受容器反射の感受せいとの関係に関する研究。以上の成果から、高血圧遺伝素因保有若年者は素因無し者より軽度運動中高い血圧応答を示し、心肺圧(低圧)受容器の交感神経抑制調節我強いが、頸動脈洞圧(高圧)受容器の調節に差を認めない傾向にあることが明らかになった。これらのことを報告書にまとめた。具体的には1。2。1。2。平成2年度はヒトを対象とした頸動脈洞非観血的刺激装置を開発し、その利用法を主に検討した。開発した装置は高圧受容器の所在する頸動脈領に0から100mmHgの陰圧刺激を随意に加えられ物理的にその局所を伸展させられ、また加えた陰圧を随意に維持できるので頸動脈領のある伸展状態をある時間持続できる装置である。この装置を用い頸動脈領の伸展を維持し、高圧受容器の機能を固定化した状態で下肢陰圧装置により下肢血流Suctionを作り出せば、静脈還流量の減少に伴う中心血液量の減少が心肺部位に所在する低圧受容器を刺激するため、血圧を維持しようとする低圧受容器の機能を調べることは可能である。そこで、高圧受容器と低圧受容器の血圧調節システムにおけるそれぞれの役割を知るため、下肢を下肢陰圧ボックスに位置した仰臥位姿勢で安静を保った後、1)多段階的下肢陰圧漸増負荷、2)多段階的頸動脈領陰圧漸増負荷、3)ある一定の頸動脈領陰圧下で多段階的下肢陰圧漸増負荷の各最中の心臓血管系応答を検討した。その結果、この負荷法は期待され生理的応答を引き出し、また高圧受容器が収縮期血圧の、低圧受容器が拡張期血圧の調節に関係するような示唆を与えた。

例えば、この方法を用い、二親等内に高血圧者がいるが血圧は正常な若年者(素因保有者)と血圧が正常な一般的若年者(正常者)、さらに前者を多段階負荷法による自転車運動中収縮期血圧が軽い運動時点から急速に上昇する者(素因保有昇圧者)と運動強度に応じて漸増する者(素因保有正常圧者)とに被験者を分け心臓血管系応答を調べた結果、素因保有昇圧者は素因保有正常圧者に比較し最大酸素摂取量が劣り、また両保有群は正常群より起立性循環調節耐容能が低く、一定頸動脈領陰圧下で漸増的下肢血液Suction刺激に対し拡張期血圧が急上昇する傾向を示した。高血圧遺伝素因が心肺部位にある低圧受容器の機能と関係するように示唆された。本年度実施した研究。1)高血圧遺伝子素因保有若年者を10日間無為臥床に暴露した際の血圧と心拍数の日内変動に関する研究。被験者は20ー24才の男女12人で、高血圧家族歴から素因無し群3人、2親等有り群5人、1親等有り群4人に分け、起床時から就寝時までの覚醒時血圧と心拍数を2時間毎に自動血圧計で測定し、高血圧境界値以上の血圧値の出現を記録した。その結果、境界値以上の血圧値を示す者は2親等群で1人、1親等群で3人、素因無し群では0人であった。特に、1親等群の2人は10日間の後半で頻繁に高い血圧値を記録した。高血圧遺伝素因保有若年者で現在正常血圧でも覚醒時に原因不明の高血圧値を不特定時に示す者がいることが示唆された。。2)高血圧遺伝素因保有若年者の運動中の血圧応答と圧受容積器反射の感受性との関係に関する研究。被験者は健常な男子30人で、内素因無し群8人、2親等有り群11人、1親等有り群11人であった。50wattsペダリング運動中の収縮期血圧の安静時値に対する増加率が平均値以上を示した者は1親等群55%、2親等群36%、素因無し群25%を占め遺伝子素因を有する者の方が高い傾向にあった。仰臥位安静状態の被験者に-40mmHgの下肢陰圧負荷を刺激した場合、収縮期血圧応答は1親等群、2親等群、遺伝素因無し群の順に高くなり、心肺圧受容器(低圧受容器)反射が遺伝素因と関係の有ることが示され、その血圧上昇に対する前腕血流量減少(血管反射)も認められた。しかし、-50mmHgの頸部陰圧負荷を刺激した場合、血圧応答、心拍数、前腕血流量の何れにも各群間の差異は無かった。以上のことから、高血圧遺伝素因保有若年者は素因無しの者より軽度運動中高い血圧反応を示し、心肺圧(低圧)受容器の交感神経抑制調節が強い。しかし、頸動脈洞圧(高圧)受容器の調節に差を認めない等の傾向が有ることが明かとなった。
リーマン面上の有界正則関数

1.複素平面上の単位開円板上に、分岐点をもつ2葉の被覆面を考える。分岐点が無限個で、単位円周上に集積している場合、その収束する速度が遅いと、被覆面上では単位開円板上に同じだけの有界正則関数しか存在せず、被覆面としての幾何的複雑さが有界正則関数になんら反映されないこと現象が知られている。ところが、分岐点を中心として小さな閉円板を取りいた場合、小閉円板の半径を変えることで、この現象が起こったり、起こらなかったりする。本研究ではこの研究をさらに深め、名工大の中井三留氏、大同工大の瀬川重雄氏等と先生と共に、小閉円板の半径を数量的に評価することに成功した。更に、この評価をもちいて、分岐点を具体的に与えた場合に、この現象が起こるための閉円板を具体的に計算できることを示した。2.リーマン面上の全有界正則環の極大イデアル空間が複素2次元の解析構造をもつ例を構成したが、これに伴い、全有界正則環の同型問題に新たな視点が出てきた。一つは、複素解析構造が1次元的である場合の同型問題で、部分的に肯定的な結果を得ている。もう一つは、高次元複素構造を持つ場合に同型問題を定式化してそれを解くことである。後者は可能性を示す程度の結果を得ている。これらは、改めて論文としてまとめ発表の予定である。3.中路、井上の両氏は、単位開円板上の外関数と極値問題の関係を研究すると共に本研究課題の達成のために、研究討論、資料収集、研究打ち合わせなどで大きな役割を分担して頂いた。
触媒アミノ酸を置換した酵素が、発揮する新たな機能とその応用

糖質の加水分解酵素は、2つの酸性アミノ酸(AspやGlu)を触媒残基とし、それぞれが-COO^-と-COOHの荷電状態を形成し、協奏的に加水分解を触媒する。応用性の高い糖転移作用も示すが、分解と転移は2つの酸性アミノ酸でなされ分割できない。最近、α-グルコシダーゼにある-COO^-型の触媒基であるAspをCysに置換した。本酵素(Asp→Cys)には活性はないが、温和な酸化で活性を発揮した。Cysの-SHが酸化され-SOOHとなり、活性中心内で-SOO^-に解離し-COO^-の代わりを行うと考えている。この酵素は分解能を失い、糖転移能が上昇し95%の収率を与えた。本研究の目的は、-SOO^-酵素に見出された「非分解・高転移」の現象を解析することである。具体的には、1)酸化したCys残基の構造決定、2)糖転移反応の解析、3)他の酵素を合成酵素にする先駆けとして、触媒基を-SOO^-にした糖質酵素の構築と機帯解析、である。計画は順調に進行し、1)と2)が完了した。本年度は、この現象の応用を図るために3)の課題を中心に研究を進行させた。レバン合成酵素とキチン分解酵素を取り上げ、触媒残基をCysに置換し、酸化処理を行った。両酵素のCys変異体には活性がなかったが、穏やかな酸化により活性が回復した。導入したSH基が-SOOHに変化したことを確認した。Cys酸化酵素は、親酵素と異なる性質を示した(レバン合成酵素:至適pHや転移作用の変化、キチン分解酵素:至適pHや協同性の変化)。本酵素(Asp→Cys)には活性はないが、温和な酸化処理で活性を発揮した。本研究の目的は、-SOO^-酵素に見出された「非分解・高転移」の現象を解析し、応用を行うことである。具体的には1)酸化したCys残基の構造決定、2)糖転移反応の解析、3)他の酵素を合成酵素にする先駆けとして、触媒基を-SOO^-にしたα-ガラクトシダーゼの構築と機能解析、である。本年度は、以下の成果が得られた。1)酸化されたCys残基の構造解析のため、Cys酸化酵素の大量調製を行った。本酵素1分子中にある-SH基のモル数を滴定し、酸化が完全であることを確かめた。2)Cys酸化酵素をプロテアーゼ消化し、得られたペプチドの分子量をTOF-MSで測定した。同様な処理を行った親酵素のマスデータとの比較から、-SOO^-の形成が明らかになった。3)Cys酸化酵素の作製は、I_2処理により行っているが、作用時間が長い。この点を解決するために少量のBr_2を添加したが効果はなかった。反応条件(温度とpH)を変化することで迅速な調製方法を確立することに成功した。4)Cys酸化酵素の機能解析を行った。基本的な性質は、親酵素と同様であった。しかし、基質特異性が異なっており、特に基質分子に対する親和力が変化した。この新たな性質とオリゴ糖合成の向上の関係を現在解析中である。

両酵素のCys変異体には活性がなかったが、穏やかな酸化により活性が回復した。導入したSH基が-SOOHに変化したことを確認した。Cys酸化酵素は、親酵素と異なる性質を示した(レバン合成酵素:至適pHや転移作用の変化、キチン分解酵素:至適pHや協同性の変化)。
吸水・保水性を有するクリンカアッシュ焼結体の製作

研究目的石炭灰は回収形態によって、ボイラの燃焼ガスから集塵機によって回収されるフライアッシュとボイラ炉底に溜まるクリンカアッシュの2種に大別される。フライアッシュはセメント混合剤を始めとして多岐のリサイクル例があるが、クリンカアッシュは土壌改良材等に利用例があるものの用途が限られている。しかし、クリンカアッシュは表面に多数の細孔があり、保水性に優れていることが知られており、本研究ではクリンカアッシュを用いた焼結体を作製し、保水・吸水性ブロックとしての適用を試みた。研究方法石炭灰には地元製糖工場より回収されたものを用い、焼結助剤として火山灰ガラス質白土(北海道美瑛町産出)、結合材としてポリビニルアルコール水溶液を用いて混合し、油圧プレス機により3MPaで加圧成型したものを電気炉内で5時間かけて焼結させた。なお、比較対象として市販の保水性ブロックを用意した。研究成果(1)強度試験結果:JIS R2553「キャスタブル耐火物の強さ試験方法」に準拠し、曲げ強さおよび圧縮強さ試験を実施した。曲げ強さは12.7、11.3、12.8MPa、圧縮強さは32.1、39.1、40.7MPaとなり、保水性舗装用インターロッキングブロック品質規格の強度基準を超える結果が得られた。(2)気孔率:保水・吸水性に大きな影響を与える因子として気孔率があるが、市販よりも優れた約52%の値を示した。(3)保水・吸水性試験:クリンカアッシュ焼結体は基準値を大きく上回り、市販品と同等以上の保水量、吸い上げ高さを示した。(4)吸い上げ蒸発特性:保水性舗装の室内照射試験方法に準拠し、吸い上げ蒸発実験を行った。クリンカアッシュ焼結体は市販品の約2倍の蒸発量を示した。