hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい張力センサーの設計

細胞は機械的な力を感知する.本研究では接着結合(adherens junction)での張力のセンサー本体として働くことが最近解明されたα-cateninに注目して,張力依存的な相互作用が期待できる関連制御タンパク質も動員して,センサーとしての動作の解析を進めるとともに,タンパク質工学的手法で,センサータンパク質の光学的な素子化の可能性について追求した.その結果,α-cateninの張力に対する力学的性質をコンホメーション変化まで還元することができた.また,張力依存的な相互作用に関わるいくつかの制御タンパク質についても張力感受性解析の基礎が整ってきた.本研究で実施する張力センサーデバイスのアイデアは2つあり、その一つは蛍光タンパク質の変色の設計である。これは張力による蛍光タンパク質の構造のゆがみを利用する。もう一つはエネルギー移動効率の応用であり、FRETの距離依存性ではなく、むしろ配向依存性を利用する。最小あるいは最大のエネルギー移動速度定数を与える配向に固定したドーナーとアクセプターの蛍光タンパク質ペアを設計することで達成するというアイデアである。本年度は、過去の結晶構造データを整理して、変異導入や融合タンパク質の設計等を進めた。また、種々の蛍光タンパク質が既に従来の方法での応用に供されているので、どの系で研究を進めるかは重要なポイントとなるので、物性等種々の条件を検討した。これらの蛍光タンパク質の組み換えタンパク質を張力用のタグを付けて発現・生成して、張力のアッセイ系で有効なコンストラクトをスクリーニングする。本研究では、張力をかけてその変化を観察するというアッセイ系2つもつ。一つが、シリコンゴムへ固定して張力を負荷する簡便な方法であり、もう一つは、AFMを用いた伸長実験で定量的なアッセイ系である。これらの実験技術の確立は来年度の課題とした。張力センサーデバイスのアイデアは2つあり、その一つは蛍光タンパク質の変色の設計である。本年度は、注目する蛍光タンパク質についての構造情報や物性情報の詳細な検討が比較的軽い「明るいFRETセンサーデバイス」の方を優先的に進めた。センサーデバイスの種々のタンパク質試料の発現実験と検討を実施することができた。この場合も、想像以上に困難であり、その多様な条件を検討する予備実験には時間がかかった。過去の結晶構造データを整理して、変異導入や融合タンパク質の設計等を進めた。種々の蛍光タンパク質が既に従来の方法での応用に供されているのも参考にして、どの系で研究を進めるかは重要なポイントとなるので、物性等種々の条件を検討できて、これらの蛍光タンパク質の組み換えタンパク質を張力用のタグを付けて発現・生成して、張力のアッセイ系で有効なコンストラクトをスクリーニングする可能性が見えてきた。予算は、「明るいFRETセンサーデバイス」の検討等を進めるために、ドーナー側の蛍光タンパク質とアクセプター側の蛍光タンパク質の選別を進める。幾つかの候補について、融合タンパク質、SS結合等の酸化還元法、あるいは化学的カップル法で両者のペアタンパク質の生成、物性測定のための資料調製、蛍光等の物性測定のための試薬類に使用した。特に、二量体化した蛍光タンパク質の固定実験に必要な試薬類にも使用した。本研究では、「変色するセンサーデバイス」と「明るいFRETセンサーデバイス」を目標に挑戦的な研究を開始してきたが、研究計画立案時の通り、前者では、種々の蛍光タンパク質の色調と構造との関係、更に張力発生時の構造変化が予測される部位と、色調に関係すると考えられるアミノ酸残基との関係を精査する必要があり、時間のかかると予想して、一方で、「明るいFRETセンサーデバイス」の方の設計は、蛍光タンパク質どうしの固定の部位と方法に関する検討が必要であるが、色調変化のような量子効果等の検討が必要ではないので、比較的容易であるとして、戦略を練っていたが、概ねこの予測通り、後者で進展あった。本研究で実施する張力センサーデバイスのアイデアは、(A)蛍光タンパク質の変色の設計であり、これは張力による蛍光タンパク質の構造のゆがみを利用する。もう一つの(B)は、エネルギー移動効率の応用であり、FRETの距離依存性ではなく、むしろ配向依存性を利用するものである。これは、最小あるいは最大のエネルギー移動速度定数を与える配向に固定したドーナーとアクセプターの蛍光タンパク質ペアを設計することで達成するというアイデアである。過去の結晶構造データを整理して変異導入や融合タンパク質の設計等を進めた。一方、種々の蛍光タンパク質が既に従来の方法での応用に供されている。そこで、どの系で研究を進めるかは重要なポイントとなるので、物性等種々の条件を検討した。これらの蛍光タンパク質の組み換えタンパク質を張力用のタグを付けて発現・精製したが多くのものは発現がないか、弱かったか、あるいは不溶となった。これらの克服には多くの時間と労力が必要であった。また精製したものについては張力のアッセイ系で有効なコンストラクトをスクリーニングに供する準備をした。更に、張力をかけてその変化を観察するというアッセイ系を試みた。特に、AFMを用いた系では、張力負荷によるタンパク質一分子でのコンフォメーション変化による伸長とバネ定数の段階的変化(タンパク質ドメイン構造に起因すると考えられる)の見積もり等の基礎実験を繰り返して、一定の伸長実験の結果を得た。

今後、これらの実験技術により、有効なスクリーニングの確立のための基礎ができた。細胞は機械的な力を感知する.本研究では接着結合(adherens junction)での張力のセンサー本体として働くことが最近解明されたα-cateninに注目して,張力依存的な相互作用が期待できる関連制御タンパク質も動員して,センサーとしての動作の解析を進めるとともに,タンパク質工学的手法で,センサータンパク質の光学的な素子化の可能性について追求した.その結果,α-cateninの張力に対する力学的性質をコンホメーション変化まで還元することができた.また,張力依存的な相互作用に関わるいくつかの制御タンパク質についても張力感受性解析の基礎が整ってきた.本研究では、「変色するセンサーデバイス」と「明るいFRETセンサーデバイス」を目標に挑戦的な研究を開始している。前者では、種々の蛍光タンパク質の色調と構造との関係、更に張力発生時の構造変化が予測される部位と、色調に関係すると考えられるアミノ酸残基との関係を精査する必要があり、時間のかかる。一方、「明るいFRETセンサーデバイス」の方の設計は、蛍光タンパク質どうしの固定の部位と方法に関する検討が必要であるが、色調変化のような量子効果等の検討が必要ではないので、比較的進んでいる。いずれにせよ、簡単な問題ではないので、とりあえずやってみて、どうなったというというわけにはいかない。平成27年度は、前年後行った調査や基礎実験、構造データの検討結果に基づいて「変色するセンサーデバイス」の設計を開始する。力を負荷した時に、N-末とC-末側ストランドをはがすように力が働く。タンパク質の構造がどれくらいの力の負荷で、どのように変化するかは構造によって大きく異なる。引き延ばしの初期の状態、数pNから20pNの負荷、でN-末あるいはC-末側ストランド、あるいはその周辺の構造変形が期待される。この付近には、色そのものや発色効率に関係した残基があるので、色調変化等が期待できる。N-とC-末端にはヒスチジンタグ(His6あるいはHis12)を取り付けた融合タンパク質と発現する。Niキレート樹脂は化学カップリングでシリコン表面に結合させる。ここではヒスチジンタグを用いる。本研究では、実験系を設計しようとしているので、負荷に耐えられる。シリコンゴムの延伸で蛍光観察する。有望な候補は,AFMの実験に供する。生物学平成27年度は、前年後行った調査や基礎実験、構造データの検討結果に基づいて「変色するセンサーデバイス」の設計を開始する。力を負荷した時に,N-末とC-末側ストランドをはがすように力が働く。
退化型及び特異型ケーラー・シーゲル系の漸近解析と適切性

移流拡散方程式に分類されるKeller-Segel方程式系は多くのパラメータを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れる豊富な構造を内在している.特に退化型の場合,主要項の係数に未知関数が含まれるため一様楕円性が保証されない困難さを生ずる.同方程式系自身は,放物-放物型および放物-楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.Keller-Segel系の解析では,初期条件が小さい場合には時間大域解が存在し,初期条件が大きいときには,初期凝集に依存してその解は有限時刻で爆発し得る.本年度は,流体項を加味した流体影響下において,上記の解構造を切り分ける初期個体数に関する閾値解析を行い,古典的Keller-Segel系の有する閾値とのずれの創出解析を行い,流体影響により相違する解構造を明らかにした.更に,退化型Keller-Segel系の定常解の存在と一意性をJ.Carrilloとの共同研究により証明した.同研究成果は,国内外から高い評価を受け学術雑誌(Indiana Univ. Math. J.)に掲載された.Keller-Segel方程式系は多くのパラメーターを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れる豊富な構造を内在している.特に退化型の場合,主要項の係数に未知関数が含まれるため一様楕円性が保証されない困難さを生ずる.同方程式系自身は,放物-放物型および放物-楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.平成27年度には,退化型及び特異型をした放物-放物型に焦点を絞り,Keller-Segel方程式系に対し,Hoelder連続な関数空間において,弱解の一意性が成立することの証明に成功した.(Kawakami-Sugiyama, J. Differential Equations(2016))更に,数理生物学と流体の基礎方程式であるKeller-Segel系とNavier-Stokes方程式を連立した方程式系を研究対象とし,適切性問題(初期値問題の“時間局所解の存在・一意性")の解明に取り組んだ.研究成果の重要性は国際的にも評価され,国際学術論文誌J. Funct. Anal.(2016)に掲載されている.加えて,上記研究を発展させ,爆発解の存在条件の導出にも成功しており,研究成果は国際学術雑誌に投稿中である.更に,数理生物学と流体の基礎方程式であるKeller-Segel系とNavier-Stokes方程式を連立した方程式系を研究対象とし,適切性問題を解明した.研究成果の重要性は国際的にも評価され,国際学術論文誌J. Funct. Anal.(2016)に掲載されている.加えて,上記研究を発展させ,爆発解の存在条件の導出にも成功しており,研究成果は国際学術雑誌に投稿中である.Navier-Stokes方程式は流体の基礎方程式であり,Keller-Segel方程式系は数理生物学の基礎方程式である.Keller-Segel系は,多くのパラメーターを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れる豊富な構造を内在している.特に退化型の場合,主要項の係数に未知関数が含まれるため一様楕円性が保証されない困難さを生ずる.同方程式系自身は,放物-放物型および放物-楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.2016年度には,Keller-Segel系とNavier-Stokes方程式を連立した方程式系を研究対象とし,適切性問題(初期値問題の“時間局所解の存在・一意性")の解明に取り組んだ.研究成果の重要性は国際的にも評価され,国際学術論文誌J.Funct. Anal.(2016)に掲載されている.加えて,上記研究を発展させ,爆発解の存在条件の導出にも成功しており,研究成果は国際学術雑誌に投稿中である.2016年度には,Keller-Segel系とNavier-Stokes方程式を連立した方程式系を研究対象とし,適切性問題(初期値問題の“時間局所解の存在・一意性")の解明に取り組んだ.研究成果の重要性は国際的にも評価され,国際学術論文誌J.Funct. Anal.(2016)に掲載されている.加えて,上記研究を発展させ,爆発解の存在条件の導出にも成功しており,研究成果は国際学術雑誌に投稿中である.Navier-Stokes方程式は流体力学の基礎方程式であり,Keller-Segel方程式系は数理生物学の基礎方程式である.Keller-Segel系は,多くのパラメーターを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れる豊富な構造を内在している.特に退化型の場合,主要項の係数に未知関数が含まれるため一様楕円性が保証されない困難さを生ずる.同方程式系自身は,放物-放物型および放物-楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.流体力学と数理生物学の基礎方程式を連立させることで,流体影響下における生命現象を記述できる.2017年度には,空間3次元以上において,Keller-Segel系とNavier-Stokes方程式を連立した方程式系を研究対象とし,適切性問題(初期値問題の“時間局所解の存在・一意性")の解明に取り組んだ.

研究成果は,国際学術論文誌に投稿中である.Keller-Segel系には,解構造として初期個体数に関する閾値存在が知られているが,同閾値への流体影響指標創出は未解決問題である.本研究において,(Navier-Stokes方程式とは異なる)ある種の流体が創出する閾値のずれを初期条件相関で明らかにしており,研究成果は国際学術雑誌に投稿中である.同研究成果は,2018年2月に開催された「International Workshop on Mathematical Analysis of Chemotaxis」(東京理科大)において招聘発表され,同方程式系の大家であるM. Winkler等による高い評価を得ている.2017年度には,Keller-Segel系とNavier-Stokes方程式を連立した方程式系を研究対象とし研究を推し進めた.移流拡散方程式に分類されるKeller-Segel方程式系は多くのパラメータを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れる豊富な構造を内在している.特に退化型の場合,主要項の係数に未知関数が含まれるため一様楕円性が保証されない困難さを生ずる.同方程式系自身は,放物-放物型および放物-楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.Keller-Segel系の解析では,初期条件が小さい場合には時間大域解が存在し,初期条件が大きいときには,初期凝集に依存してその解は有限時刻で爆発し得る.本年度は,流体項を加味した流体影響下において,上記の解構造を切り分ける初期個体数に関する閾値解析を行い,古典的Keller-Segel系の有する閾値とのずれの創出解析を行い,流体影響により相違する解構造を明らかにした.更に,退化型Keller-Segel系の定常解の存在と一意性をJ.Carrilloとの共同研究により証明した.同研究成果は,国内外から高い評価を受け学術雑誌(Indiana Univ. Math. J.)に掲載された.偏微分方程式の解法としては,線形方程式の摂動として弱い意味での“非線形"問題が取り扱われているが,更に方程式のスケール則や解の自己相似性に焦点を当てる事により,解の爆発や凝集といった非線形特有な現象を解明する事ができると予想される.今後の研究ではスケール則を軸とし,爆発解の漸近挙動を解析することを予定している.具体的には改良部分正則性定理を証明し,爆発解の時間帯域的様相(一点に質量が集中する所謂デルタ関数特異)性の証明を目指す..偏微分方程式の解法としては,線形方程式の摂動として弱い意味での“非線形"問題が取り扱われているが,更に方程式のスケール則や解の自己相似性に焦点を当てる事により,解の爆発や凝集といった非線形特有な現象を解明する事ができると予想される.今後の研究ではスケール則を軸とし,爆発解の漸近挙動を解析することを予定している.具体的には改良部分正則性定理を証明し,爆発解の時間帯域的様相(一点に質量が集中する所謂デルタ関数特異)性の証明を目指す..平成30年度には,数学解析と数値解析を両輪として研究を推し進める.29年度末に導入したWSを利活用し,数値シミュレーションを実施する.
超音波放射力による非接触液体輸送路

近年の製薬、新規材料開発などでは、原料液体や試薬をどこにも触らずに搬送したいという要求が出てきている。また、液滴どうしの混合や、液滴の滴下、解析なども非接触で行いたいというニーズがある。本研究では、たわみ振動板に進行波を励振し、円弧状反射体との間で、音響放射力により液滴を非接触高速搬送する方法を開発した。直径1.5 mmのエタノール液滴を終端速度2 m/s以上で約65 mm搬送することに成功した。また、浮揚した2つの液滴を衝突・混合することに成功した。さらに反射板に開けた穴を通して液滴の滴下することを検討した。製薬、各種分析、新材料創製などの分野では微少量の液体をどこにも触れることなく輸送することが望まれている。本研究では、超音波放射力により液滴を空中にトラップできることに着目し、液体を浮かせながら搬送する、いわば「非接触液送パイプ」の技術を生み出す。このためには、直線搬送、回転、搬送路間の受け渡しその他の操作を実現する必要がある。前年度に直線搬送路については予定上の進捗があったが、その実験の過程で、液滴同士の混合や、混合した液滴の滴下も超音波放射力の制御により可能であることを見出した。そこで平成24年度は、2つの液滴の混合と1つの液滴の滴下について、それを実現する振動系、音場の制御法を検討した。混合については、円環状振動子の内側に円筒形の反射体を配置し、それらの間に発生させた超音波音場の異なる音圧節に2つの液滴を浮揚させ、これらを浮揚させたまま衝突、混合する方法を検討した。すなわち、(1)振動円環をわずかに動揺させて、音場分布や強度に擾乱を加える方法、(2)振動子駆動電圧を振幅変調する方法の2つを試した。(1)の動揺させる方法では、混合に成功したものの再現性はあまり高くなかった。一方、(2)の振幅変調法によると再現性の高い混合が可能であった。また、変調周波数により、液滴の動揺振幅が変化することを見出した。これは、液滴に働く音響放射力による節位置へ向かう復元力と液滴の質量で決まる一種の機械共振現象であることが説明できた。再現性の高い混合を行うための変調周波数、変調の深さを実験的に調べた。滴下については、反射板に穴をあけ、そこから滴下する構成を考案し、穴の大きさと浮揚力の関係を実験と音場の有限要素解析で調べ、浮揚・滴下可能な液滴直径を明らかにした。以上のように、混合や滴下も非接触で行えることを示せたことは、本技術の応用範囲を広げる成果と考えられる。製薬、各種薬剤分析、新材料開発などの分野では微少量の液体をどこにも触れることなく輸送することが望まれている。本研究では、超音波音場に生ずる音響放射力により液滴を空中に非接触でトラップできることに着目し、液体を浮かせながら輸送する、いわば「非接触液送パイプ」の技術を生み出す。1年目では直線搬送について予定以上の進捗があったが、その過程で液滴同士の混合や、混合した液体を滴下することも可能であることがわかった。そのため、2年目では、混合や滴下の方法や条件について検討した。本年(3年目・最終年)では、2つの液滴の非接触混合について変調方法をさらに検討した。また、音場強度変調による液滴の動揺から液滴の質量などを推定することを検討した。精度は低いものの質量の見積りができることがわかった。また、混合については、2つの振動系を用いて音場分布を切り替える方式の基礎検討を行い、従来の変調法よりも高い再現性が得られる見通しを得た。一方、液滴を滴下(分注)する方法については、反射板に穴を設ける方法を2年目から検討してきたが、本年は穴の大きさと反射係数の関係を数値解析と理論考察により検討し、2年目で得られた実験結果を裏付けができた。以上より、液滴を非接触で連続的に搬送する方法に加えて、2液滴の混合、滴下などについてもいくつかの基本的な知見を得ることができ、微小液滴を非接触で操作するシステム構築のために前進できたと考えられる。製薬・各種分析などの分野では微少量の液体をどこにも触れることなく輸送することが望まれている。このために液体の浮揚、搬送に適した進行波音場を励振できる音響導波路を新たに考案、設計する。

そのために、平成23年度は、音場の閉じ込めの良さと、進行波音場励振のしやすさから、短冊状振動板を半円形断面の反射体で囲んだ搬送経路を考案し、液滴のトラップ、搬送に適した音場モードの選択、振動板の選択などを行った。その結果、幅15 mm、長ささ200 mmのステンレス鋼製の振動板の片方から圧電振動子で駆動し、反対側をシリコンゴムで終端することで、37 kHzのたわみ振動進行波の励振に成功した。この振動板を内半径16 mmのアクリル樹脂半円筒反射板で覆い、この中に進行波音場を発生させた。ここで、レーザドップラ振動計による振動板の振動分布測定、シリコンゴムの温度測定などから、進行波発生の様子を観測し、振動板の進行波励振条件を明らかにした。一方、プローブマイクロホンや光ファイバ音圧プローブによる測定により、発生音場の強度が大きくなる振動板ー反射板距離などを決定し、所望の音場になっていることを確かめた。この装置を用いて、直径約1.5 mmのエタノール液滴を最大速度2.3 m/sで6070 mmの距離を非接触搬送することに成功した。高速度カメラを用いた観測により、液滴は鉛直方向の音圧の節に沿って、音場伝搬方向に搬送されることが確認された。これは予想通りの動作であったが、音場の均一性がまだ不十分であるため、搬送経路が蛇行していることがわかった。当初研究計画では液滴を非接触で浮揚、搬送することを目的に設定したが、初年度に基本的な直線搬送に成功した。2年目の当該年度は、液滴の混合、滴下まで実現できた。これにより、液滴の非接触搬送系の実現という目的に対して、当初予定以上に高度な機能性を付加することができた。これらの機能性まで総合すれば、より応用範囲の広い非接触搬送系へと発展するので、今後、より総合的な研究テーマとする構想を得ることができた。今後、さらなる機能性の付加を行いたい。また、基本的な直線搬送については、基礎動作を実現したものの、搬送経路の蛇行などがあった。これを抑圧する方法を考察することができたが、実験を行うまでは至らなかった。交付申請書では、平成24年度は液滴の非接触搬送に適した音場の実現方法の検討と、そのための振動系、反射板の設計、進行波の実現までを目標としていた。しかし、実際には、非接触搬送に適した進行波音場の実現にとどまらず、実際に液滴の搬送まで行うことができた。これは、本研究の目的である液滴の完全非接触搬送に成功したことになる。しかしながら、より安定な搬送、搬送距離の延伸のためには、当初予定のような振動系や音場形成法のさらなる検討が必要である。また、円筒形の搬送路を想定していたが、今回実現したものは半円断面のものである。振動子駆動電圧を変調することで、浮揚液滴が振動するなどの挙動を示すことが平成24年度の研究でわかったので、この現象を利用して、液滴の質量、粘性、表面張力などの性質を測定することができるか検討する。多数液滴を同時に浮揚させ、等間隔でウエルが配列したウエルプレートに同時に多数液滴を滴下(分注)する方法を開発する。このために、反射板に周期的に多数の穴をあけた場合の音場の性質について理論的、実験的に検討する。直線搬送の安定性向上のために、アレイ振動子の活用など、音場の制御性が高い振動系を考案、開発する。液滴を非接触で搬送することには成功したが、今後は搬送性能の向上とさらなる機能性の付与について研究したい。そのために以下のことを行う。1)搬送の安定度の向上を行うために、振動板によりよい進行波を得られる条件を追求する。
テラヘルツ電磁波トモグラフィの開発とこれによる材料劣化評価

本研究ではテラヘルツ(THz)電磁波の持つ良好な物質透過性を利用した,被膜下の材料劣化すなわち腐食生成物評価に対する新しい非破壊評価法の開発を行った.テラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)により,腐食生成物である酸化鉄(III)第二および四酸化三鉄に対するTHz電磁波の分光吸収特性を調べるとともに,塗装被膜下の腐食生成物のイメージング計測を行った.時間領域でのTHz反射計測により,塗装膜下の酸化鉄(III)第二の3次元形状のトモグラフィックイメージングを行った.周波数領域でのTHz反射計測では,酸化鉄(III)第二および四酸化三鉄のTHz分光吸収性の違いを利用して,腐食生成物の分離同定が可能であることを示した.上記の実験的検討を通じて,THz電磁波による非破壊評価法の実現可能性が示された.本研究ではテラヘルツ(THz)電磁波の持つ良好な物質透過性を利用した,被膜下の材料劣化すなわち腐食生成物評価に対する新しい非破壊評価法の開発を行った.テラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)により,腐食生成物である酸化鉄(III)第二および四酸化三鉄に対するTHz電磁波の分光吸収特性を調べるとともに,塗装被膜下の腐食生成物のイメージング計測を行った.時間領域でのTHz反射計測により,塗装膜下の酸化鉄(III)第二の3次元形状のトモグラフィックイメージングを行った.周波数領域でのTHz反射計測では,酸化鉄(III)第二および四酸化三鉄のTHz分光吸収性の違いを利用して,腐食生成物の分離同定が可能であることを示した.上記の実験的検討を通じて,THz電磁波による非破壊評価法の実現可能性が示された.本研究では,テラヘルツ電磁波を用いた非破壊評価手法開発のための学術的基礎検討を行う.各種機械材料のテラヘルツ電磁波の透過,吸収,反射に関する分光特性に関する系統的なデータを取得し,これに基づきテラヘルツ電磁波計測に基づく非破壊評価法を構築すること,ならびに計測データの逆問題解析によるテラヘルツ電磁波トモグラフィを用いた機械材料の非破壊評価法を確立することを目的としている.本年度は,フェムト秒ファイバーレーザーおよび光伝導アンテナを用いた実験室レベルでのテラヘルツ電磁波の発生および検出装置を作製し,機械・構造用材料,断熱,被覆および被膜材料の構造および組成,劣化損傷形態および程度の違いによる,テラヘルツ電磁波の透過,吸収および反射に関する分光特性に関するデータを取得した.また,テラヘルツ電磁波イメージング計測を可能とする計測システムの構築を行った.具体的には,防食塗装膜に対するテラヘルツ電磁波の分光透過性,金属材料表面の腐食によるテラヘルツ電磁波の反射特性,滞留水分によるテラヘルツ電磁波の吸収特性,欠陥部におけるテラヘルツ電磁波の反射特性の検討を行った.これらの検討結果より,テラヘルツ電磁波は,テラヘルツ電磁波に対して透過性のある被覆あるいは被膜下の欠陥,劣化あるいは損傷の検出・評価に有効に用いることができることがわかった.また,テラヘルツ電磁波イメージング計測により,テラヘルツ電磁波の透過・反射特性分布を画像化することにより,欠陥を検出できることを示した.本研究では,テラヘルツ電磁波を用いた非破壊評価手法開発のための学術的基礎検討を行っている.各種機械材料のテラヘルツ電磁波の透過,吸収,反射に関する分光特性に関する系統的なデータを取得するとともに,これら計測データの逆問題解析によりテラヘルツ電磁波計測に基づく非破壊評価法を構築することを目的としている.本年度は,フェムト秒ファイバーレーザーおよび光伝導アンテナを用いたテラヘルツ時間領域分光システムによる,テラヘルツ電磁波の発生および検出装置の高精度化を行い,より精細なテラヘルツ電磁波イメージング計測を可能とした.測定対象としては,機械・構造用複合材料,被覆および被膜材料とし,テラヘルツ電磁波の透過,吸収および反射に関する分光特性に関するデータを取得した.具体的には,防食塗装膜に対するテラヘルツ電磁波の分光透過性,金属材料表面の腐食によるテラヘルツ電磁波の反射特性,滞留水分によるテラヘルツ電磁波の吸収特性,欠陥部におけるテラヘルツ電磁波の反射特性の検討を行った.検討の結果,テラヘルツ時間領域分光システムの時間波形をもとに透過性を有するGFRP等の材料中のはく離欠陥の検出および位置同定が可能であること,周波数領域のイメージングにより金属材料の表面腐食の画像化が可能であること,防食塗装膜に対するテラヘルツ電磁波透過の最適周波数帯域を明らかにした.一方で,システムが低出力であること,被膜内の多重反射の影響など,被覆・被膜下の材料の劣化・損傷検出に対する課題も明らかになった.さらに,マイクロボロメータセンサによる波長領域を遠赤外線とした場合の簡便な分光測定システムを構築し分光計測を試みた.本研究は,機械材料,断熱,被覆,被膜材料の構造,組成,劣化形態や程度の違いによる,テラヘルツ電磁波の透過,吸収,反射に関する分光特性に関する系統的なデータを取得し,これに基づきテラヘルツ電磁波計測に基づく非破壊評価法の開発を行うことを目的としている.これまでに,実験室レベルでのテラヘルツ電磁波の発生および検出装置およびイメージング装置を作成し,断熱,被覆および被膜材料を中心に,テラヘルツ電磁波の分光透過,吸収および反射特性を調べた.最終年である今年度は,フェムト秒ファイバーレーザーおよび光伝導アンテナを用いたテラヘルツ時間領域分光法による計測システムの光学系を改良し,テラヘルツ波の強度および照射分解能を向上させ,3mmの空間分解能でのイメージングを可能にした.完成したテラヘルツ時間領域分光計測システムを用いて,断熱材あるいは塗装膜越しに錆の計測を行った.

その結果,テラヘルツ時間領域分光計測の特徴を活かした,時間波形に基づく錆の生成形状の三次元的評価,周波数領域データに基づく酸化鉄(III)第二と四酸化三鉄の分離同定,錆の原因となる滞留水分の検出を行うことができた.以上の成果は,国内講演会および国際会議において発表するとともに,論文投稿を行った.2年目までの目標として掲げた,テラヘルツ電磁波の発生および検出装置の構築および高精度化を完了し,種々の機械材料を対象にテラヘルツ電磁波の透過,吸収および反射に関する分光特性に関するデータを取得していること.テラヘルツイメージングによる欠陥検出を可能にしていること.24年度が最終年度であるため、記入しない。テラヘルツ電磁波による非破壊評価法開発のための基礎研究として,継続して各種機械材料のテラヘルツ電磁波の透過,吸収,反射に関する分光特性に関する系統的なデータを取得してゆく.特に塗膜や被覆材料の劣化・損傷検出技術を確立するため,膜内の多重反射の問題の解決に取り組み,防食塗装膜や断熱被覆下の材料劣化評価,セラミックス被覆材料の損傷評価につなげてゆく.また,最終年度であるため,これまでの研究成果を論文にまとめ投稿する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
物理法則―地球統計学の組み合わせによる金属鉱床品位の空間モデリングの深化

秋田県北鹿地域の黒鉱鉱床,インドネシア・スラウェシ島の斑岩銅鉱床でのボーリングによる地質と金属濃度のデータ解析を発展させるとともに,沖縄トラフ西端付近の複数地点で実施された海底ボーリングによる調査データの解析とコア試料の化学分析を行った。まず品位モデリングの精度向上として2つの地球統計学的手法を開発した。すなわち,品位データと地質データを主成分分析に取り入れ,元素間,および地質ー元素間の相関性を考慮した手法(PCAK),および地質タイプごとに主要金属濃度のクリギング計算を行い,平行して作成した地質モデルと重ね合わせることで,各地質タイプの分布範囲にクリギング計算結果を合わせるという地質制約手法(KGC)である。これらの手法と従来の地球統計学的シミュレーション法による品位分布を比較したところ,KGCによれば高濃度部の品位推定がより正確になり,その分布形態も明瞭に表されることが確かめられた。次に,物理法則ー地球統計学空間推定法SPGで用いる移流拡散方程式に関し,その境界条件とパラメータ分布の設定を改良した。これとKGCとの組合せ結果から,鉱液の流動形態と金属の濃集プロセスの解釈を深められた。斑岩銅鉱床ではデータの統計的性質に基づき,伝導型と移流拡散型のいずれかによる濃集プロセスの境界が特定できるようになった。さらに,海底熱水噴出域での解析ではボーリング数とデータ量が陸域鉱床域よりも格段に少ないので,シミュレーション法の1つである回転バンド法をPCAK,KGCに適用した。銅,鉛,亜鉛,金,銀を解析の対象としたところ,これらを統合した高濃度部の特徴が第一主成分に現れていることがわかった。主成分値とSPGの組合せによる金属濃度の空間分布から熱水の主要パスと周辺の支脈パスの形態が見出されたとともに,鉱床に関連した熱水変質鉱物の安定化温度を用いて,海底下の鉱床形成温度環境を推測できた。29年度が最終年度であるため、記入しない。世界的に金属需要の指数関数的増加が見込まれており,鉱床有望地における金属品位の高精度空間分布推定が不可欠である。このため本研究では,物理法則ー地球統計学空間推定法(Spatial modeling by joint use of Physical law and Geostatistics:SPG)の改良・完成を目指す。今年度は,まず金属濃度が地質に依存していることを考慮し,主成分分析(PCA)により,これらの数値型・非数値型データの依存性を直交化し,濃度推定精度の向上を図った。地質柱状図から主要地質タイプを選び,各ボーリングデータで相当する地質タイプには1,それ以外は0を与えたバイナリーセットを作成し,これと主要金属濃度を組み合わせてPCAを行った。得られた主成分値に対してクリギング計算,さらにその逆変換によって,地質タイプと金属濃度,および金属ペアの相関性をすべて含んだ金属品位の3次元分布の推定が可能になった。その手法をPCA-kriging(PCAK)と称した。秋田県北鹿地域での黒鉱鉱床への適用の結果,PCAKによれば通常のクリギング法よりも平滑化効果が改善され,濃度分布が詳細になることがわかった。PCAKによる主要金属濃度分布を初期モデルとし,これに領域によって移流拡散方程式と伝導型方程式を組み込んだSPGにより,特にデータが疎の領域に対して妥当な空間分布推定が可能になった。別な対象地域であるインドネシアのスラウェシ島の斑岩銅鉱床では,高濃度部が金属によって異なり,これから鉱液の流動や変質帯の形成が推定できるという地質学的に意義のある成果も得られた。岩石コアの鉱物組成と金属元素濃度の分析も行い,SPGによる推定結果の妥当性を評価するともに,濃度の空間分布に関するスケール則も得られた。さらに,SPGと移流拡散方程式の組合せから熱水パスのトレーシングを試み,鉱物組成からは対象領域での温度環境を大まかに推定し,これらを鉱床形成プロセスの解釈に応用するところである。本研究の目的を達成するために,平成28年度は1ボーリングデータの取得と空間統計基本解析,2微分方程式への当てはめ,3岩石コアの鉱物組成と金属元素濃度の分析,4鉱床成因による領域分割,および5熱水パスのトレーシング,という研究項目を設定した。まず1に関しては,新たに対象としたインドネシアの斑岩銅鉱床でのボーリング調査データを多数収集でき,統計分析によって60種類の元素濃度の統計的性質や濃度の相関性が強い元素の組み合わせがわかるとともに,主要金属濃度,および2つの金属を組み合わせた濃度の空間的相関構造をバリオグラム解析により明らかにできた。2の検討では,日本の黒鉱鉱床と同様に金属濃度の空間分布は移流拡散方程式で近似でき,熱水の上昇・拡散に濃度分布が支配されたことがわかり,これをSPGに取り入れることができた。3では岩石サンプルを採取し,その構成鉱物とそれぞれの存在割合をX線回折分析で同定するとともに,コア断面の電子顕微鏡観察と蛍光X線分析で,微小領域での主要金属の濃度と存在形態を把握できた。SPGによる推定高濃度部と実際の濃度,および主要構成鉱物とを対応付けられた。4では地表浅部と深部では明らかに金属濃度の空間分布が異なることがわかり,天水の浸透による伝導型と熱水の移流拡散型がそれぞれ支配する領域を概ね分離できた。さらに,5ではSPGによる濃度空間モデルから移流速度と拡散係数を算出し,これらが特に大きな部分の中心線をトレースすることで熱水のパスを推定できた。以上の取り組みと研究成果から,進捗状況は概ね順調と評価できる。

秋田県北鹿地域の黒鉱鉱床,インドネシア・スラウェシ島の斑岩銅鉱床でのボーリングによる地質と金属濃度のデータ解析を発展させるとともに,沖縄トラフ西端付近の複数地点で実施された海底ボーリングによる調査データの解析とコア試料の化学分析を行った。まず品位モデリングの精度向上として2つの地球統計学的手法を開発した。すなわち,品位データと地質データを主成分分析に取り入れ,元素間,および地質ー元素間の相関性を考慮した手法(PCAK),および地質タイプごとに主要金属濃度のクリギング計算を行い,平行して作成した地質モデルと重ね合わせることで,各地質タイプの分布範囲にクリギング計算結果を合わせるという地質制約手法(KGC)である。これらの手法と従来の地球統計学的シミュレーション法による品位分布を比較したところ,KGCによれば高濃度部の品位推定がより正確になり,その分布形態も明瞭に表されることが確かめられた。次に,物理法則ー地球統計学空間推定法SPGで用いる移流拡散方程式に関し,その境界条件とパラメータ分布の設定を改良した。これとKGCとの組合せ結果から,鉱液の流動形態と金属の濃集プロセスの解釈を深められた。斑岩銅鉱床ではデータの統計的性質に基づき,伝導型と移流拡散型のいずれかによる濃集プロセスの境界が特定できるようになった。さらに,海底熱水噴出域での解析ではボーリング数とデータ量が陸域鉱床域よりも格段に少ないので,シミュレーション法の1つである回転バンド法をPCAK,KGCに適用した。銅,鉛,亜鉛,金,銀を解析の対象としたところ,これらを統合した高濃度部の特徴が第一主成分に現れていることがわかった。主成分値とSPGの組合せによる金属濃度の空間分布から熱水の主要パスと周辺の支脈パスの形態が見出されたとともに,鉱床に関連した熱水変質鉱物の安定化温度を用いて,海底下の鉱床形成温度環境を推測できた。次年度は斑岩銅鉱床の濃度データと地質データを主成分分析に取り入れ,金属元素間,および地質ー元素間の相関性を考慮したPCAKを改良・実行し,濃度分布推定精度を向上させる。この濃度分布とSPGを組み合わせ,熱水流動のパスを明らかにする。また,伝導型と移流拡散型の支配領域の境界決定にベイズ理論を応用し,各領域にSPGを適用することで,品位空間モデルの改良を図る。次に,海底熱水鉱床を対象とし,沖縄トラフ西端付近の複数地点で実施されたボーリングによる調査データとコア試料を用いて,主要金属元素の空間的相関構造をバリオグラム解析によって明らかにする。海水の冷却,および移流拡散に伴う金属元素の濃集領域を区分し,それぞれを近似する微分方程式を求め,SPGによって金属元素濃度の空間分布を明らかにする。引き続いて,ボーリングコアから鉱物組成と元素濃度を分析し,熱水の主要パスと周辺の支脈パスの形態も濃度の空間分布から推定する。これらの組み合わせから,特に海底下の鉱床形成温度環境を明らかにする。さらに,対象域付近での鉱床有望地の位置を特定することを目指し,各熱水パスの幅,枝分かれパターンのフラクタル構造解析から広域スケールでの熱水パス分布パターンをモデル化し,熱水噴出域の間隔の推定を試みる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
電気化学規制による高密度水素化物相の創製とその動的挙動

侵入型金属水素化物中に取り込まれた水素(プロチウム)は原子状で存在するため反応性が高く、それらは水素の貯蔵媒体として使用されるだけでなく、良好な水素化試薬としても活用できる。同様に、同型の金属窒化物中の窒素もアンモニアとして再生できることから、アンモニアを媒介として窒素を固体内に吸蔵する貯蔵媒体とすることが可能である。一方、アンモニアの水素含有量は17.6wt%であり、メタノールのそれ(13.6wt%)よりも高い。そのため、アンモニアは高密度な水素供給媒体と考えることができる。本研究では、水素利用システムの確立を目指し、サブナノ格子中に取り込まれた原子状プロチウムおよび窒素の高い反応性を利用したPd隔膜反応器ならびに触媒について検討を行うと共に、アンモニア中の窒素成分を金属窒化物として回収するプロセスについて検討を行った。その結果、Ag-Pd合金盲管を隔膜として反応器を作製し、アンモニア合成反応を行ったところ、隔膜から供給される水素量にアンモニアの生成量が依存することが明らかになった。これにより、供給水素量を制御することでアンモニア合成反応が円滑に進行し、通常の反応系と比べ対応する活性化エネルギーが大幅に低下した。また、電解により発生させた水素を用いたアンモニア合成反応も円滑に進むことが明らかになった。一方、アンモニア改質触媒としてFe/CeO_2系を用いることで、アンモニアを効率良く改質できると共に、アンモニア中の窒素成分は鉄系窒化物として捕捉され、さらに、これらの窒化物を水素化することでアンモニアを容易に再生することが可能であることが明らかとなった。
前周期遷移金属錯体による炭酸ガスの不斉固定

前年度からひきつづき(1S,2S,4S,5S)-2,5-ジイソプロピル-1,3-ジインデニルシクロヘキサンを配位子として有する光学活性(Ind)_2^*TiCl_2(1)(Ind:上記η^5-インデニル基、*不斉要素)とジエンからi-PrMgBr存在下発生させた(Ind)_2^*(η^3-アリル)チタン反応種による不斉炭酸ガス固定につき総合的に検討した。すなわち1と2-ノニルブタジエンから上記反応を経てS-2-メチル-3-ノニル-3-ブテン酸を9697%eeで得たのと同様に、ミルセンから対応するカルボン酸をオレフィン部位を損なうことなく94%ee、収率67%で得た。しかし、シクロペンタジエンでは対応するカルボン酸が得られなかった。これはシクロペンタジエンからカルボン酸を与えるCp_2TiCl_2の場合と対照的である。立体的に嵩高いインデニル基の影響でシクロペンタジエンのチタン錯体への取り込みが進行しないものと考えられる。チタン錯体1の絶体構造と生成したカルボン酸のそれを比較すると、反応は(Ind)_2^*Ti部位の不斉ポケットに基質(ジエンとCO_2)が入り込む経路で進行しているとしてうまく説明できた。本反応は炭酸ガスの不斉固定のみならず、CO_2と等電子的なアルデヒドにも拡張できCO_2と同様の高い位置選択性でホモアリルアルコールが得られた(収率61%quant)。反応はアキラルなCp_2(η^3-アリル)Ti反応種の場合と同様にアルデヒドによらずthreo選択的(threo/erythro=71:2995:5)で、この主生成物で炭酸ガス固定と同程度の高い不斉誘起(9497%ee)が実現された。また、不斉付加のセンスもthreo体・erythro体ともに炭酸ガスの場合と同様である。ただし、erythro体でのeeが極端に低く(1346%ee)、生体物を与える立体化学規制が、ジエンから(Ind)_2^*(η^3-アリル)チタン錯体生成の際のπ-アリル面の選択で専ら決まるのではなく、アルデヒドをとり込んだ反応中間体のπ-アリル面の反転を含む再構築が無視できないことがわかった。
SAGE法を用いた線虫-植物相互関係の網羅的遺伝子発現解析

ジャガイモシストセンチュウ(Globodera rostochiensis)は、ナス科作物に極めて大きな被害を及ぼす農業上重要な植物寄生性線虫である。シストセンチュウの寄生メカニズムは感染の初期に寄主と線虫の間で複雑な認識・応答の反応が認められる。昨年度は、Serial anaIysis of gene expression(SAGE)法を行い、線虫寄生根に特徴的に発現する遺伝子群を見いだした。今年度は、それらの寄生根で特異的に発現している遺伝子の中で、特に注目に値する複数の遺伝子の発現解析を行った。それらの遺伝子は植物ホルモン誘導性遺伝子かつ側根形成に関与するRSI1、機能は解明されていないが、器官の発達や病原体の反応によって誘導されるBURPdomain containing protein、細胞壁に関係するpectin eaterase、さらに病害虫に反応するSubC29、Sn-1、Protenase inhibitor II、Multicystatinの7つの遺伝子である。それらをPCRによって増幅し、クローニングし、塩基配列を決定した後、RT-PCRによって発現解析を行った。その結果、選択したすべての遺伝子が線虫感染根で誘導されていることが確認された。さらに植物ホルモン関係、細胞壁関係、病害虫に反応する遺伝子関係からRSIl、pectin esteraseおよびProtenase inhibitor IIの3つの遺伝子については、ノーザンハイブリダイゼーションによる解析を行った。いずれも線虫感染により強く誘導されていることが明らかになった。Protenase inhibitor II、Multicystatinの強い誘導が示されたことから、植物体は、線虫の攻撃により、昆虫と同様なジャスモン酸応答による防除反応を示していると推測される。また、ジャガイモシストセンチュウに抵抗性を示すトマト品種は確認されていなかったが、接種試験により強度に抵抗性を示すトマト栽培種を発見した。今後は、感受性と抵抗性の反応を比較することにより、複雑な線虫-植物の相互関係が、さらに、明らかになると期待される。ジャガイモシストセンチュウ(Globodera rosthochiensis : PCN)は、ナス科作物に極めて大きな被害をおよぼす農業上重要な植物寄生性線虫である。シストセンチュウの寄生メカニズムは感染の初期に寄主と線虫の間で認識・応答の反応があり、線虫が養分を摂取するための多核体細胞を寄主側に形成する。この多核体細胞の形成がシストセンチュウの寄生の鍵を握っている。そこで、PCNの寄生メカニズムを解明するため、PCNの寄生に伴い作物が発現する遺伝子を解析することとした。まず、Serial analysis of gene expression(SAGE)法により、PCN寄生根で発現する遺伝子を網羅的に解析し、健全根のそれと比較することを試みた。作製したSAGEライブラリーそれぞれから480クローンずつ塩基配列を決定したところ、PCN寄生根から13,375遺伝子分のタグが、健全根からは11,757遺伝子分のタグが得られた。SAGE解析ソフトを使用し、ライブラリー間で2回以上現れるタグについて比較したところ、2倍以上に誘導している遺伝子が1,316、2分の1以下に抑制される遺伝子が993見いだされた。次に、寄生根で特異的に発現している遺伝子の同定を行ったところ、RSI1, BURP domain containing protein, hexsose transporter, PHAP2A等、線虫により誘導される遺伝子としては新規なものが多数確認された。また、multicystatin, peroxidase, catalase, pectin esterase等、いままで線虫で誘導されると報告のあった遺伝子も確認された。次年度は、これらの遺伝子について誘導を確認するため半定量PCRとノーザン解析を行う予定である。
出土史料を用いた漢魏交替期の社会変動に関する基礎的研究

平成12年度に,主として後漢時代の石刻史料を整理・分析したのに続き,平成13年度には,近年湖南省の長沙から出土した三国・呉時代の簡牘について整理・分析を行った.この長沙呉簡は,数量・種類とも稀に見る豊かなものだが,そのうちの吏民田家〓と呼ばれる大型の木牘は,従来山民の納税先となった官府で作成され,官府と当咳の農民との間で分割所有されたいわゆる納税証明言と理解されてきた.とすれば,中国においては早くも三世紀前半に,納税者である島民の権利が保護されていたことになり,吏民田家〓の史料的な意義も高くなる.本研究では.この吏民田家〓に対して史料学的な検討を行い,このような理解が成立しがたいことを確認した.そして納税者台帳とも言うぺき吏民田家〓を分割保有したのはむしろ納税先の官府と納税者が居住する郷の官員だったと結論した.郷が徴税や納税に際して重要な役割を演じたという点においては,後漢の制度を継承したものと評価することができる.ところで吏民田家〓の記載からはまた,農民が丘に所属ないしは居住していたことが明らかになる.この丘をどう解釈するかで,当時の長沙一帯における農民の存在状況に対する理解が大きく異なることにもなる.吏民田家〓以外の小型の竹簡によれば,農民が郷・星に所属していたこと,したがって漢代以来の制度が存続しでいたことも疑いない.したがって丘が案際の居住場所で,里が名目的な所属単位であった可能性がきわめて高いと言える.このような例は五世紀初めの敦煌でも名称こそ異なるものの碓認できる.したがって辺境地域ではある程度までの一般化ができそうだが,長沙の場合,この地が古くから蛮と呼ばれる非漢族の生活区域であったととも無視できない.山間部や丘陵地帯にあった彼らの存在形態を尊重した結果と言うこともできよう.平成12年度に,主として後漢時代の石刻史料を整理・分析したのに続き,平成13年度には,近年湖南省の長沙から出土した三国・呉時代の簡牘について整理・分析を行った.この長沙呉簡は,数量・種類とも稀に見る豊かなものだが,そのうちの吏民田家〓と呼ばれる大型の木牘は,従来山民の納税先となった官府で作成され,官府と当咳の農民との間で分割所有されたいわゆる納税証明言と理解されてきた.とすれば,中国においては早くも三世紀前半に,納税者である島民の権利が保護されていたことになり,吏民田家〓の史料的な意義も高くなる.本研究では.この吏民田家〓に対して史料学的な検討を行い,このような理解が成立しがたいことを確認した.そして納税者台帳とも言うぺき吏民田家〓を分割保有したのはむしろ納税先の官府と納税者が居住する郷の官員だったと結論した.郷が徴税や納税に際して重要な役割を演じたという点においては,後漢の制度を継承したものと評価することができる.ところで吏民田家〓の記載からはまた,農民が丘に所属ないしは居住していたことが明らかになる.この丘をどう解釈するかで,当時の長沙一帯における農民の存在状況に対する理解が大きく異なることにもなる.吏民田家〓以外の小型の竹簡によれば,農民が郷・星に所属していたこと,したがって漢代以来の制度が存続しでいたことも疑いない.したがって丘が案際の居住場所で,里が名目的な所属単位であった可能性がきわめて高いと言える.このような例は五世紀初めの敦煌でも名称こそ異なるものの碓認できる.したがって辺境地域ではある程度までの一般化ができそうだが,長沙の場合,この地が古くから蛮と呼ばれる非漢族の生活区域であったととも無視できない.山間部や丘陵地帯にあった彼らの存在形態を尊重した結果と言うこともできよう.漢魏交替期の社会変動を解明する手かがりになる出土史料として,主として後漢時代に建立された石刻と,近年湖南省長沙市で出土した三国・呉時代の簡牘に注目した.前者については,先ず建立に関与した人士の姓名などを刻した碑陰を各種の金石書から34例ほど選び出し,碑の性格によって徳政碑・祠廟碑・墓碑に分類した上で,建立年代と合わせて建立の中心となった人士の姓氏や肩書などに検討を加えた.その結果,墓碑の建立も,墓主の同族のみによって行われるのではなく,生前に深い関わりをもっていた「門生」や「故吏」などが関与しているという点において徳政碑とも共通点があることや,地方官府に出仕していない人士は,郡や州といった大きな地方単位の徳政碑の建立には参画できなかったことなどが明らかになった(この結果については,「第6回漢魏石刻の会」大会で報告).また後者については,呉簡のなかでも,2000点以上に上る「嘉禾吏民田家別」なる大型木簡を取り上げ,今後の本格的な分析の前提作業として,その性格や機能について把握することにつとめた,この問題については既に,納税者に対する領収書説が定説と化しつつあるが,木簡の大きさという形態面や,記載事項の多さといった様式面などの特徴から,かかる定説化は支持できないと判断した.

実際には二つ以上の官府の官員が割符として保有するものであるという理解に達した.またあわせて「丘」なる名称の区画についても諸説を整理し,民戸の本籍地以外の居住地という仮説を提示した(この成果については,「長沙呉簡研究会」例会と「瀬戸内魏晋南北朝史研究会」で報告).平成12年度に、主として後漢時代の石刻史料を整理・分析したのに続き、平成13年度には、近年湖南省の長沙から出土した三国・呉時代の簡牘について整理・分析を行った。この長沙呉簡は、数量・種類とも稀に見る豊かなものだが、そのうちの吏民田家〓と呼ばれる大型の木牘は、従来農民の納税先となった官府で作成され、官府と当該の農民との間で分割所有されたいわゆる納税証明書と理解されてきた。とすれば、中国においては早くも三世紀前半に、納税者である農民の権利が保護されていたことになり、吏民田家〓の史料的な意義も高くなる。本研究では、この吏民田家〓に対して史料学的な検討を行い、このような理解が成立しがたいことを確認した。そして納税者台帳とも言うべき吏民田家〓を分割保有したのはむしろ納税先の官府と納税者が居住する郷の官員だったと結論した。郷が徴税や納税に際して重要な役割を演じたという点においては、後漢の制度を継承したものと評価することができる。ところで吏民田家〓の記載からはまた、農民が丘に所属ないしは居住していたことが明らかになる。この丘をどう解釈するかで、当時の長沙一帯における農民の存在状況に対する理解が大きく異なることにもなる。吏民田家〓以外の小型の竹簡によれば、農民が郷・里に所属していたこと、したがって漢代以来の制度が存続しでいたことも疑いない。したがって丘が実際の居住場所で、里が名目的な所属単位であった可能性がきわめて高いと言える。このような例は五世紀初めの敦煙でも名称こそ異なるものの確認できる。したがって辺境地域ではある程度までの一般化ができそうだが、長沙の場合、この地が古くから蛮と呼ばれる非漢族の生活区域であったととも無視できない。山間部や丘陵地帯にあった彼らの存在形態を尊重した結果と言うこともできよう。