hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
局所銀河群の特異運動の起源

局所銀河群の特異運動の起源を探る上で最も重要と考えられる、局所空洞周辺の銀河について、フランスナンセイ天文台のP.シャマロ博士との共同研究として中性水素21cm輝線の観測を行った。このデータとハワイ大学2.2m望遠鏡を用いて取得した近赤外撮像データなどをあわせ、50個余りのサンプル銀河について距離および特異速度の推定を行った。その結果、我々から近い位置にある銀河について系統的に我々に対し遠ざかる運動が卓越していることを見いだした。これは局所空洞が拡大し、我々からみて局所空洞の対岸にあたる天域の銀河分布フィラメントの収縮運動をはじめて明らかにしたものと考えられる。この結果を2003年7月にオーストラリアで開かれた国際天文学連合のシンポジウムや2003年9月に開かれた日本天文学会においてポスター発表した。現在、ナンセイ天文台での追加観測を行っており、これをまとめて論文を発表する計画である。また、2003年3月から4月にかけて、南アフリカ共和国に設置された名古屋大学1.4m望遠鏡を用いて近赤外撮像観測を行った。この観測は局所空洞と反対側に位置するとも座天域の銀河の特異速度の測定を目的としたもので、我々から見て反対方向の銀河の運動を明らかにすることで、局所銀河群の特異運動の起源を一層明確に理解できるものと期待している。この観測については2004年にも引き続き行っている。一方、すばる望遠鏡を用いた高赤方偏移の銀河探査も精力的に進めている。2003年4月に論文発表、国際天文学連合のシンポジウムなどでの発表を行ったほか、サンプルを増やし宇宙初期の星形成密度をより正確に求めるための観測なども進めている。これらの高赤方偏移銀河の天球上の分布は明瞭な疎密構造を示しており、現在の宇宙にみられる大規模構造の進化過程の初期段階を調べる格好の対象であると考えている。局所銀河群の特異運動の起源を探る上で最も重要と考えられる、局所空洞周辺の銀河にっいて、フランスナンセイ天文台のP.シャマロ博士との共同研究として中性水素21cm輝線の観測を行った。合計40個あまりの銀河についての輝線幅の情報が取得されており、現在解析を進めている。一方、これまでに我々が観測してきた近赤外での撮像データの解析も進めた。21cm輝線の線幅と後退速度の情報、および近赤外での測光情報を組み合わせ、サンプル銀河の特異速度を求めている。これまでに解析の終了した約20個の銀河の特異速度の分布からは、局所空洞が拡大し、我々からみて局所空洞の対岸にあたる天域の銀河分布フィラメントが収縮する傾向の運助が見えてきており、今後サンプルを増やすとともに、統計的有意性を検討し公表する予定である。また、我々からみて局所空洞と反対側に位置するとも座天域の銀河サンプルについての近赤外撮像観測を平成15年3月から4月にかけて行う。これらについては既に中性水素21cm輝線の情報が公表されており、局所空洞方向の銀河の運動と合わせることで、局所銀河群の特異運動に対する周辺の物質分布の影響を明らかにし、宇宙の大規模構造の進化が現在も進んでいることを観測的に証明することができると考えている。一方で、すばる望遠鏡を用いた高赤方偏移の銀河探査を進め、赤方偏移5付近の300個あまりの銀河候補の同定に成功した。これらは宇宙初期における星形成を探査する非常に貴重なサンプルであり、可視分光観測や近赤外域での観測をさらに進めてその性質を明らかにしていく。また、これらの高赤方偏移銀河の天球上の分布は明瞭な疎密構造を示している。これは現在の宇宙にみられる大規模構造の進化過程の初期段階を調べる格好の対象である。
モンゴル高原における草原の砂漠化と草地利用制度に関する計量的研究

本年度は、前年度までに行ったモンゴル国および中国内モンゴルのデータの整理と計量分析を行いつつ、モンゴル国において災害(干ばつ・寒雪害)後の牧民の移住と過放牧の関係について調査を行った。本年度の調査は、モンゴル国ゴビスンベル県、トゥブ県南部、およびドルノゴビ県北部で行った。現地の牧民および行政機関での聞き取り調査の後、ランダムサンプリングで牧畜家計の調査を実施した。この地域の災害のよる被害は、1999年冬2000年春に最も多く、その翌年にもかなり被害が出た。しかし、その後、多くの牧民は家畜を急速に増加させている。今年度の調査により、民主化以後のモンゴルには本来的に家畜を増加させる勢いがあることが分かった。消費を抑制して家畜を増加させる牧民もいるが、大多数はもともと消費が少なく、家畜ストックを増加させる強い性向を有している。一般に貧困世帯の場合、将来の所得よりも現在の所得を優先する割合(主観的割引率)が高く、将来の所得確保のために資産を増やすことが少ないと言われる。だが、モンゴルの場合は、家畜の自然増加率が高いため、ストック増加のインセンティブが強く、家畜の消費が抑制されるようである。自然災害の後は、草地の牧養力の限界に達するまで家畜が増加し続ける。また、牧民は財産として多くの馬を持つ傾向がある。馬は飼育のために必要な労働力が少なく労働生産性が高いが、価格が低いため土地生産性は低い。競馬用の馬以外は販売も消費も少なく、実際に必要な数以上の家畜を保有している。これは、モンゴル国では草地の利用がオープンで無料であるからであり、内モンゴルの場合は馬の頭数は最小限度に留まっている。モンゴルの家畜の増加インセンティブが高いということ、および労働生産性が高く土地生産性が低い家畜が過剰に放牧されやすいということは、従来の研究で見落とされてきた問題であり、今後、実証研究の積み重ねが望まれる。モンゴル高原における家畜の過放牧と牧草地の退化に関する経済研究を推し進めるため、本年度は、まず中国内モンゴル自治区の牧畜農家の家計調査を行った。内モンゴルの調査地域は,比較的都市部に近く、草地の退化の著しい烏審旗である。家計数は150戸である。まず、プレテストの結果を受けて調査票を完成させ、内蒙古農業大学根鎖教授の協力を得て、大規模な家計調査を行った。調査内容は,販売,購入,資本,技術,経営意識等の経営内容,消費金額,購入方法等の家計消費項目、人口統計学的情報、意識調査である。現在、計量分析を行える状態までデータを整理しているところである。モンゴル国の対象地域は、比較的都市部に近いトゥブ県と都市部から200500km離れたドンドゴビ県である。ここでは内モンゴルとほぼ同様の調査票を使っている。モンゴル農業大学のL.Nyambat教授との共同調査によって得られた130戸の遊牧民の家計データを整理し、DEA(Data Envelopment Analysis)の手法を用いて牧畜の技術効率性、規模め効率性、投入財の配分効率性を推計した。その結果、技術効率性が高い牧畜農家もいるが,極端に低い農家も多いことが明らかになった。すなわち、現在の放牧強度の下でも,効率性の低い牧民の技術を向上させることによって全体の収益を上げる余地は大きい。また、家畜頭数が増大すれば規模の効率性および配分効率性は向上するが,技術効率性は低下するため,全体の効率性は低下する傾向にある。したがって,効率性改善のためには経営技術の向上にも力を入れながら家畜頭数の増大を図ることが重要である。さらに、19992002年の雪害以前の家畜頭数は経済的に最適な水準を超えていたが、雪害の被害のため現在は最適水準を若干下回っている状況にあり、今後の家畜頭数の変化に注意が必要であることが示された。モンゴル高原における家畜の過放牧と草地荒廃の要因に関する計量分析を行うため、本年度は、モンゴル国および中国内モンゴルの過放牧の著しいと言われる地域において牧畜家計調査を行った。都市周辺部の調査地域として,首都のウランバートル市、ダルハンオール県、オルホン県、ボルガン県中部およびそれらの周辺地域を選び、現地調査を行った。また、都市周辺部以外の過放牧地域として、アルハンガイ県東南部およびボルガン県南部で調査を行った。事前調査における家計数は10、無作為抽出標本調査の家計数は合計200である。現地調査およびDEAによる牧畜生産の経済効率性とその要因に関する計量分析により過放牧の主な原因は牧民の地域的な集中にあることが分かった。地域集中には郡や県レベルの地域型移動と、国レベルの広域的移動がある。郡・県レベルの牧民の集中の理由は、教育、医療、ならびに井戸の劣化による草地利用の偏在である。全国レベルでは、西部等の辺境的な地域から中部の大都市付近へ多くの牧民が移住することで、都市付近の放牧圧が高くなっている。その理由は、教育、医療へのアクセスに加えて、地方の市場アクセスの悪化や治安の悪化もある。内モンゴルの調査地域は,草地の退化の著しいオルドス市である。家計調査のサンプル数は150である。調査の結果、地域の放牧圧は高いが、牧民は自らの草地を効率的に利用するために様々な草地保全活動を行っていることが明らかになった。

特に、高木や灌木の植林、牧草や飼料作物の栽培、牧柵による輪換放牧が草地保全と収益確保のために行われている。このうち、飼料作物の栽培や牧柵用の針金のためにかなりの費用がかかるが、こうした活動のために限られた土地で家畜を増やすことが可能となっている。そのため、経済的観点から見れば、牧民自身による草地保全的投資を促すことによってさらに効率性を上げる余地があることが明らかになった。本年度は、前年度までに行ったモンゴル国および中国内モンゴルのデータの整理と計量分析を行いつつ、モンゴル国において災害(干ばつ・寒雪害)後の牧民の移住と過放牧の関係について調査を行った。本年度の調査は、モンゴル国ゴビスンベル県、トゥブ県南部、およびドルノゴビ県北部で行った。現地の牧民および行政機関での聞き取り調査の後、ランダムサンプリングで牧畜家計の調査を実施した。この地域の災害のよる被害は、1999年冬2000年春に最も多く、その翌年にもかなり被害が出た。しかし、その後、多くの牧民は家畜を急速に増加させている。今年度の調査により、民主化以後のモンゴルには本来的に家畜を増加させる勢いがあることが分かった。消費を抑制して家畜を増加させる牧民もいるが、大多数はもともと消費が少なく、家畜ストックを増加させる強い性向を有している。一般に貧困世帯の場合、将来の所得よりも現在の所得を優先する割合(主観的割引率)が高く、将来の所得確保のために資産を増やすことが少ないと言われる。だが、モンゴルの場合は、家畜の自然増加率が高いため、ストック増加のインセンティブが強く、家畜の消費が抑制されるようである。自然災害の後は、草地の牧養力の限界に達するまで家畜が増加し続ける。また、牧民は財産として多くの馬を持つ傾向がある。馬は飼育のために必要な労働力が少なく労働生産性が高いが、価格が低いため土地生産性は低い。競馬用の馬以外は販売も消費も少なく、実際に必要な数以上の家畜を保有している。これは、モンゴル国では草地の利用がオープンで無料であるからであり、内モンゴルの場合は馬の頭数は最小限度に留まっている。モンゴルの家畜の増加インセンティブが高いということ、および労働生産性が高く土地生産性が低い家畜が過剰に放牧されやすいということは、従来の研究で見落とされてきた問題であり、今後、実証研究の積み重ねが望まれる。
英語を英語で教えることのできる教員養成カリキュラムの構築

本研究は現行の学習指導要領が求める「英語を英語で」教えることのできる高校教員の養成カリキュラムの構築を目的としている。具体的には、1)英語力の養成2)教材開発3)Teaching Planの作成方法4)コミュニケーション主体の評価方法、という4つの技能に重点を置いたものを目指した。本研究を踏まえ「英語科教育法」「小学校英語教育活動」などのカリキュラムの中に、上記の4つの観点に関して本研究で得られた成果を落とし込むことができた。本研究は、「英語を英語で」教えることのできる高校教員の養成カリキュラムの構築を目的としている。本年度は次の3項目について計画を実行し、研究の基盤を構築できた。(1)研究体制の構築:以下の4組織を構築し、それぞれ連携を取り研究を進める。1)佐賀大学教員組織(本研究の中心組織):本学の教員養成に関わる英語教員とネイティブ教員による合同チームを編成した。2)海外協力大学:この分野で実績のある、英国ケンブリッジ大学語学教育研究科、オーストラリアモナッシュ大学言語社会センター。それぞれ訪問し、アドバイスや資料の収集ができ本研究の目標が明確になった。3)文部科学省:外国語教育教科調査官や初等中等教育局視学官などとの協力体制ができた。結果、文部科学省の平成25年度事業「英語コミュニケーション能力・論理力思考力を強化する指導改善の取扱」の企画評価委員を務めた。4)県下の高等学校:佐賀北高校、唐津西高校、神埼高校の3校において、「英語を英語で教える」ために必要な技能、英語力、さらには評価方法について実践的に検証を行った。英語で効果的な授業をするために必要な技能の洗い出し:英語を英語で教えるために日本人教員が必要である技能として、1)指導者としての英語力の養成2)教材快活能力の育成3)Teaching Planの作成方法4)コミュニケーション主体の評価方法、の4項目を抽出した。(3)授業シラバスの作成:英語で授業が出来る教員を養成するためのシラバス作りを行った。本研究の目的は、高校英語の新学習指導要領が求める「英語は英語て指導できる」教員の養成のための大学におけるカリキュラムを構築することである。具体的には、1)指導者としての英語力の養成2)教材開発能力の育成3)TeachingPlanの作成方法4)コミュニケーション主体の評価方法、といった4つの技能を育成するための授業シラバスの作成である。中でも、本年度は、2)と3)を主として研究を進めた。研究に当たっては、高校現場の意見と、現場体験の必要性から、県下の高校にも協力教員として参加をしてもらい、現場の声を聞きながら、研究を進めた。さらに、文部科学省との協議も必要に応じて実施した。さらに、アメリカスリパリロック大学での専門家の意見や実際に日本人現職教員への研修プログラムなどを見せてもらい、意見交換を行った。同時に海外での同様の動きについて知るためにフランスでのTESOL大会にも出席し、最新で有益な情報が得られた。上記の研究に基づいた授業シラバスを作成し、実際に本学の3年生と大学院生に対する授業で実践をし、指導として提供すべき事項やそのための指導法の検証を行った。また、授業を受けた学生が教育実習等でいかに実践しているかのデータを収集し、さらに検証を加えている。本研究は、現行の学習指導要領が求める「英語を英語で」教えることのできる高校教員の養成カリキュラムの構築を目的としている。本研究は、文部科学省の視学官、佐賀県内の3つの協力高校、さらにアメリカの二つの海外の協力大学と連携しながら進めた。最終年度である今年度は、本学が丁度、教育学部への改組の年にあたり、新たに教員養成カリキュラムを作成する年度に当たったため、具体的に「英語科教育法」「小学校英語教育活動」などのカリキュラムの中に、上記の4つの観点に関して本研究で得られた成果を落とし込むことができた。これによって、本学教育学部で養成される英語教員は、自信をもって「英語は英語で授業」ができるものと期待できる。これによって、本研究が採取的に目指した目標は達成されたと言える。同時に、本研究で得られた成果は「英語教育における「4技能の統合」をめざしてー"skill-oriented"から"content-oriented"へー」などの論文、現場の教員に対する講演会、研修会や講習会、また文部省事業「外部専門機関と連携した英語指導力向上事業」や県独自の事業「玄海町における英語教育強化地域拠点事業」を通して、広く周知を行った。本年度の本学の英語教員志望者に対しても、現行の授業を通して、アクティブラーニングの手法で、上記の4つの観点についてカリキュラムに入れ、実施をした。大学も高校現場も最も関心の高いテーマであるため、ほぼ順調に進んでいる。

上記に上げた英語で授業をするための4つの資質の中でも4)が大きな課題であるが、これは現在研究を進めているので、最終年度にまとめられるようにする。英語教育本研究ももとに授業を受けた学生が高校現場でどのような授業を展開するかをできるだけダータを収集する。特に、生徒のコミュニケーション能力の評価方法が重要であると考える。この点を理論と実践の面から取り組む。上記のように、ほとんど本年度予定していた計画を実行することが出来た。本研究の基盤となる研究体制が一年目でスムーズに構築できた点が、大きな達成と言ってよい。中でも、高校現場も本研究テーマを最重要課題としてに取り組んでいるため、本研究へも協力的で、連携がスムーズに取れたことが達成度を高めた要因である。当初計画していなかったが、研究成果に関連する論文や学会発表も初年度で複数で発表来たことも達成度を上げることとなった。学問的な考察は必要であるので、理論的な面からも研究を深めて行く予定である。さらに、それらの成果を踏まえ、実際に大学の教員養成として、どのような教材を使い、どのような内容を教授していくべきかについて明確にし、実際の授業カリキュラムの編成を行い、実施を目指す。
オカラを原料とした発酵食品(オカラテンペ-)の新食品素材としての利用

1.オカラテンペ-の調整オカラの水分を70%に調節し、10%の酢酸を混合してPHを5.4に調整し、シャ-レ中で120°C、20分間滅菌の後、別に用意しておいたRhizopns Oligosporusの胞子粉末を接種し、穴あきポリエチレン袋中に厚さ約1.5cmにつめて31°C、22時間培養しオカラテンペ-を調製し、-20°Cの冷凍庫中に保存し、一部は凍結乾燥して粉末とした。2.小麦粉製品への天下a)クッキ-、凍結乾燥粉末を小麦粉に対して15%まで混合してクッキ-を製造し、官能テストを行ったところ、対照のオカラ入りのものと比較すると大豆臭が感じられず、味にこくがあり、テクスチャ-も小麦粉単独のものより好ましかった。b)マドレ-ヌ、凍結オカラテンペ-を電子レンジで4分間処理して解凍と加熱を同時に行い、ミンチ状に挽いたのちペ-スト状にしたものを同量の卵と混合し、小麦粉を1/2量に減らしてマドレ-ヌを製造したが食味、テクスチャ-共に好ましいものであった。c)麺類、あらかじめ小麦粉のみで生地を作り、これにミンチ状のオカラテンペ-を20%まで練り込み、麺に切り、直ちに茹でることにより色は黄味を帯びるが、腰の強い味もコクのある麺ができることが判った。d)パン、凍結乾燥粉末、電子レンジ解凍ペ-スト共に種々の割合でドウに混合してパンを試作したが、いずれも不快な味と臭が発生し、酵母の発酵を伴う製品には使用できないことが判った。3.挽肉製品への添加ミンチ状のオカラテンペ-を牛豚合挽ミンチに30%まで混合してハンバ-グを製造したところ、官能的に全く異和感なく肉とよくなじみ、テクスチャ-もふんわりと軟らかく、パン粉の配合も不要となり、挽肉製品に食物繊維を抵抗なく大量に配合できる。
フラストレーションとリラクサー

本研究課題「フラストレーションとリラクサー」は、特定領域研究「フラストレーションが創る新しい物性」の研究計画の一部である。我々は、非鉛系新規リラクサー誘電体の開発、リラクサー強誘電体の時空間階層構造の解明、リラクサーから強誘電体までを記述する一般的なモデル構築などを行い、リラクサーの基礎研究にブレークスルーをもたらすと共に、典型的フラストレート系の研究にも新しい視点を提供した。リラクサーの巨大異常誘電応答の起源をフラストレーションに起因する「不均質性」に求め、その特有の現象を記述する枠組みを構築する。この目的を達成するために、(1)物質合成と新物質探索(2)複数の微視的プローブの相補的利用(3)空間的階層性を考慮した理論の構築を有機的に連携させて研究を行う。リラクサーの基礎研究にブレークスルーをもたらすと共に、典型的フラストレート系の研究にも新しい視点を提供する。我々はリラクサーの巨大異常誘電応答の起源をフラストレーションに起因する「不均質性」に求め、その特有の現象を記述する枠組みを構築することを目的として、「物質合成と新物質探索」「複数の微視的プローブの相補的利用」「空間的階層性を考慮した理論の構築」を行っている。平成19年度は以下のような研究成果を挙げた。・高温・高酸素分圧電気炉を作成し、欠陥を抑制した高品質リラクサー単結晶の育成した。・放射光X線を用いたPb(In1/2Nb1/2)O3(PIN)の化学的秩序度の構造物性研究を行った。・高いコヒーレンス性を利用し、放射光X線による局所構造の観測に成功した。・電子線回折を高温で行うための加熱ステージを構築した。・中性子散乱によりPMN-xPT大型単結晶での横波光学フォノンの詳細に関する知見を得た。・原子レベルのランダムネスと分極相互作用を取り入れた有効的格子模型の構築を行った。平成20年度は以下のような研究成果を挙げた。・トップシード溶液結晶成長法による(Na、Bi)TiO_3などの大型単結晶の育成に成功した。・電子線回折によりPMNリラクサーのもつ不均質状態の実空間階層構造を明らかにした。中性子散乱用高温ファーネスを作成し、それを用いてPMNやNBTの高温領域のダイナミクスに関する実験を行い、とくにWaterfall現象に関して新しい知見を得た。・原子レベルのランダムネスと分極による相互作用を取り入れた有効的格子模型を構築し、Pb(In_<1/2>Nb_<1/2>)03の基底状態のランダムネス依存性を再現することに成功した。平成21年度は以下のような研究成果を挙げた。●トップシード溶液結晶成長法による高品質(Na, Bi)TiO_3大型単結晶の育成に成功し,世界に先駆けて自発分極や圧電テンソルを決定した。また、新規リラクサーBiFeO_3-(K, Bi)TiO_3の単結晶育成に成功した。●BiFeO_3-BaTiO_3固溶体単結晶の育成に成功し、磁気-リラクサー特性間に新たな相関を見出した。●Ordered-Pb(In_<1/2>Nb_<1/2>)O_3のフォノンの温度変化観測を行い、反強誘電不安定性、強誘電不安定性の共存・競合状態を明らかにした。また、Pb(In_<1/2>Nb<1/2>)O_3の有効スピン模型について交流誘電率の計算を行い、有効スピン模型の誘電率が実際のリラクサーで見られる周波数依存性をよく再現することを示した。●PZN-9%PTにおいて散漫散乱ー誘電率ースペックル散乱を同時計測し、散漫散乱と誘電率の関係、PNRが集合してsub-μmサイズの強誘電ドメインを生成する過程、そのドメインと低周波誘電率との関係を明らかにした。●中性子スピンエコー法(エネルギー分解能μeV)を用いてリラクサーPMN-30%PTの格子ダイナミクスを調べ、局所分極領域の種となる非常に遅い横波振動モードを発見した。●電子顕微鏡観察により電子誘電体RFe_2O_4系の電荷秩序と磁気・誘電特性を明らかにした。また、PMNおよびPMN-PT(MPB近傍組成)における局所構造解析を行い、リラクサーが本質的にnano-sized強誘電体である事を明らかにした。また、ドメインの階層構造の生成過程を観測した。

●中性子散乱により、プロパークリュー型磁気構造を持っCuCrO_2の強誘電性発現機構を明らかにした。・高酸素圧溶融引き上げ法により数種類の高品質Bi系・Nb系ペロブスカイト型強誘電体の高品質大型単結晶の育成に成功し,その強誘電・圧電特性を明らかにした。・浮遊帯域溶融法によるBiFeO_3-(Bi,K)TiO_3系単結晶の育成に成功した。精密構造解析によりこの材料系におけるリラクサーの起源が、10-20nmのスケールのドメイン構造の動的挙動に由来することを明らかにした。・磁性イオンを持つリラクサー誘電体であるBiFeO_3-BaTiO_3混晶系に対する回折実験と誘電率・磁化測定の結果から、誘電性を担うドメインサイズと等しい大きさの磁気ドメインを起源とする超常磁性が観測される事を発見した。・X線非弾性散乱によりDisordered-PINにおけるフォノンを広い温度範囲で計測し、リラクサー発現に関わる、フォノン不安定性に基づくフラストレーションの効果とBサイトランダムネスの役割を実験的に明らかにした。・ランダムネスのない模型を用いてリラクサー的・グラス的な振る舞いを記述することは非常に困難な挑戦であるが、臨界的緩和を示す短距離秩序相をもつランダムネスのない反強誘電模型を構築しその相転移について調べた。・パルス中性子実験施設J-PARCを利用し、リラクサー強誘電体PMN-30%PTの広い(Q,ω)空間における格子ダイナミクスを測定し、系の不均質をもたらす複数のソフトモード(Γ点、M点、R点)を見出した。・透過型電子顕微鏡法を用いてPMN-PTのMPB領域でのドメイン構造解析を行い、約1020nm程度の単斜晶構造によるドメイン構造の形成を明らかにした。また分極方向が[112]であること見出し、巨大圧電応答の起因として分極回転モデルの実験的実証を行った。一方、コヒーレントX線回折を用いてPZN-9%PTにおける局所的分極領域の成長とその動的性質を調べ、リラクサーにおける時間空間階層性と誘電応答との関係を明らかにした。我々はリラクサー特有の現象を記述する枠組みを構築するため、「物質合成と新物質探索」「複数の微視的プローブの相補的利用」「空間的階層性を考慮した理論の構築」を行っている。平成23年度の研究成果は以下の通りである。・リラクサー-磁気相関の解明:ペロブスカイト系2/3BiFeO_3-1/3BaTiO_3、三角格子系LuFeMeO_4においてPNRサイズのナノ磁気ドメインとそれに伴う超常磁性を観測し、磁性イオンを持つリラクサーにおける共通物性を解明した。・PINにおけるフラストレーション、Bサイトランダムネスの役割の解明:Pb(In_<1/2>Nb_<1/2>)O_3(PIN)でのリラクサー状態と反強誘電状態における微細構造の特徴を調べた。リラクサー状態では約5nm程度の極性ナノ分域が、反強誘電状態では<110>方向に4倍周期をもつ秩序構造が形成されている。非弾性散乱の結果と合わせることにより、これらが強誘電-反強誘電相互作用のフラストレーションとランダムネスに起因することが明らかとなった。・透過型電子顕微鏡・中性子非弾性散乱で調べたMPB領域における微細構造とダイナミクス、電場効果:電子顕微鏡観察によればPbMg_<2/3>Nb_<1/3>O_3-PbTiO_3のMPB領域では、階層的なドメイン構造が形成されており、単斜晶構造はナノ分域として存在している。
極安定カルボアニオンの構造特性の解明と利用

本研究は,1一般式(RfSO2)2CHRで表される超強酸性炭素酸(Rf =ペルフルオロアルキル)の合成法の開発と,2それらから導かれる極安定カルボアニオンの構造化学的解析を行うものである。以下,本年度の成果概要を示す。1については,前年度の検討で見いだされた新手法を,種々の複素環式芳香族化合物へと適用した。その結果,種々の含窒素複素環化合物に対してTf2C=CH2を作用させることで,目的とする炭素酸(2,2-ビス(トリフリル)エチル化体)が得られることを明らかにした。また,一つの複素環骨格に対して複数の炭素酸構造を導入することも可能であった。こうした成果は,酸性官能基の位置と数が異なる一群の酸をもたらすものであり,分子構造と酸の機能との間にある相関を見積もっていく上で好ましいものである。また,観察された位置選択性は,他の芳香族求電子置換反応で見られる配向性と同一で,炭素酸構造の導入位置を正確に予想することも可能になった。2に関しては,ホスホニウム型分子内塩の合成を精力的に進め,'C(-)-C-P(+)'構造ないし'C(-)-C-C-P(+)'構造をもつカルバベタインの体系的な合成を完了した。合成した化合物は,適宜,単結晶X線構造解析と各種NMR解析によってその動的・静的構造を明らかにしていった。更に代表的な生成物については,自然結合軌道(NBO)解析およびAtoms in Molecules(QTAIM)解析を行うことで,アニオン性炭素原子とカチオン性リン原子間に働く原子間相互作用(結合)の量子化学的な解析を進めた。その結果,既知のホスホニウムエノラートではアニオン性酸素原子とカチオン性リン原子間に明瞭な電荷移動相互作用が働いているのに対して,[Tf2C]-構造をもつ分子内塩では,イオン性原子間の相互作用が無視できるほどに小さいことを明らかにした。本研究では,カルボアニオン[Tf2CR]-の安定化要因を探ると共に,カチオン種との相互作用の様式の解明を目指している。本年度行ったホスホニウム塩に関する体系的な検討から,負の超共役効果が[Tf2CR]-の安定化要因として重要な役割を果たしていることを指摘すると共に,近接したカチオン種との相互作用が際立って弱いとの結論も得られた。こうした成果は,研究代表者が長らく実験的に観察していた「炭素酸触媒反応における際立って強い基質の活性化」という現象とも矛盾しない。また,本カルボアニオン構造の際立って大きな安定性を鑑みることで,構造的に類似したpush-pullアルケンTf2C=C(NHR)2におけるπ結合の結合状態への理解も深まると期待される。[Tf2CR]-の電子状態や物理化学的性質の一面を解明した本年度の研究成果は,上述の通り,周辺の化学への影響も大きいことから,当初の計画以上に進展していると考えている。二年間に亘る研究によって,種々の置換基をもつ炭素酸の汎用的な合成手法の開発と,合成した酸分子の際立って大きな酸強度を共役塩基の安定性から論じることが可能になってきた。最終年では,こうした基礎的知見を念頭に蛍光分子などの機能性分子の炭素酸化を果たし,強酸性炭素酸構造の導入が分子の機能に及ぼす影響を精査していく。また,こうした酸によって修飾された機能性分子の各種物性を測定し,酸構造の導入が物性に及ぼす影響を体系化する試みを進めていく。本研究では,1一般式(RfSO2)2CHRで表される超強酸性炭素酸(Rf =ペルフルオロアルキル)の汎用的な合成手法の開発と,2その共役塩基である極安定カルボアニオン構造をもつ化合物の合成,構造化学的解析を行うものである。以下,本年度の研究成果の概要を示す。炭素酸の合成手法を実現する上で鍵となる,Rf基をもつ2-フルオロピリジニウム塩の合成を検討し,(RfSO2)2CH2と2-フルオロピリジン,パラホルムアルデヒドの三成分反応によって目的の双性イオンが得られることを見いだした。また,合成した反応剤を用いることで,幾つかのRf基をもつ炭素酸の合成に成功した。ついで,得られた酸のアセトニトリル中でのpKa値測定を行い,Rf基と置換基Rとが及ぼす影響を体系づけることができた。極安定カルボアニオン構造をもつ化合物の合成では,対応するホスホニウム塩の合成を進めた。すなわち,系内発生させたTf2C=CH2に種々のホスフィンを作用させることで1,3-カルバベタインを,リンイリドを作用させることで1,4-カルバベタインを合成した。得られたリンベタインは,いずれも安定な結晶性化合物であり,単結晶X線構造解析および量子化学計算によってアニオン部位とカチオン部位がそれぞれに安定化された双性イオンであることを明らかにした。こうしたカルバベタインは,従来,全く報告例がなく,極安定カルバニオンの特性が生かされた化合物である。また,含窒素複素環式芳香族化合物に由来する有機カチオン部と極安定カルボアニオン部を併せもつ分子内塩の合成に着手し,一定の成果を挙げることができた。当初想定した研究課題の内,炭素酸の合成に関しては,すでに十分な成果を挙げることができた。また,極安定カルボアニオン構造をもつ分子内塩として,リンカルバベタインを体系的に合成することができ,その中には当初期待した両方が叶う化合物もあった。

これらの理由から,本研究は極めて順調に進んでいるものと考えている。本研究は,1一般式(RfSO2)2CHRで表される超強酸性炭素酸(Rf =ペルフルオロアルキル)の合成法の開発と,2それらから導かれる極安定カルボアニオンの構造化学的解析を行うものである。以下,本年度の成果概要を示す。1については,前年度の検討で見いだされた新手法を,種々の複素環式芳香族化合物へと適用した。その結果,種々の含窒素複素環化合物に対してTf2C=CH2を作用させることで,目的とする炭素酸(2,2-ビス(トリフリル)エチル化体)が得られることを明らかにした。また,一つの複素環骨格に対して複数の炭素酸構造を導入することも可能であった。こうした成果は,酸性官能基の位置と数が異なる一群の酸をもたらすものであり,分子構造と酸の機能との間にある相関を見積もっていく上で好ましいものである。また,観察された位置選択性は,他の芳香族求電子置換反応で見られる配向性と同一で,炭素酸構造の導入位置を正確に予想することも可能になった。2に関しては,ホスホニウム型分子内塩の合成を精力的に進め,'C(-)-C-P(+)'構造ないし'C(-)-C-C-P(+)'構造をもつカルバベタインの体系的な合成を完了した。合成した化合物は,適宜,単結晶X線構造解析と各種NMR解析によってその動的・静的構造を明らかにしていった。更に代表的な生成物については,自然結合軌道(NBO)解析およびAtoms in Molecules(QTAIM)解析を行うことで,アニオン性炭素原子とカチオン性リン原子間に働く原子間相互作用(結合)の量子化学的な解析を進めた。その結果,既知のホスホニウムエノラートではアニオン性酸素原子とカチオン性リン原子間に明瞭な電荷移動相互作用が働いているのに対して,[Tf2C]-構造をもつ分子内塩では,イオン性原子間の相互作用が無視できるほどに小さいことを明らかにした。本研究では,カルボアニオン[Tf2CR]-の安定化要因を探ると共に,カチオン種との相互作用の様式の解明を目指している。本年度行ったホスホニウム塩に関する体系的な検討から,負の超共役効果が[Tf2CR]-の安定化要因として重要な役割を果たしていることを指摘すると共に,近接したカチオン種との相互作用が際立って弱いとの結論も得られた。こうした成果は,研究代表者が長らく実験的に観察していた「炭素酸触媒反応における際立って強い基質の活性化」という現象とも矛盾しない。また,本カルボアニオン構造の際立って大きな安定性を鑑みることで,構造的に類似したpush-pullアルケンTf2C=C(NHR)2におけるπ結合の結合状態への理解も深まると期待される。[Tf2CR]-の電子状態や物理化学的性質の一面を解明した本年度の研究成果は,上述の通り,周辺の化学への影響も大きいことから,当初の計画以上に進展していると考えている。カルベニウム塩とキラルな分子内塩の合成については,検討を進めているものの十分な成果を挙げているとはいいがたい状況である。そこで,これらの系を中心に検討を進めていく。二年間に亘る研究によって,種々の置換基をもつ炭素酸の汎用的な合成手法の開発と,合成した酸分子の際立って大きな酸強度を共役塩基の安定性から論じることが可能になってきた。最終年では,こうした基礎的知見を念頭に蛍光分子などの機能性分子の炭素酸化を果たし,強酸性炭素酸構造の導入が分子の機能に及ぼす影響を精査していく。また,こうした酸によって修飾された機能性分子の各種物性を測定し,酸構造の導入が物性に及ぼす影響を体系化する試みを進めていく。
高導電率、高耐電圧を有する低次元分子イオン性液体

低粘性率、高導電率を有するイオン液体、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート、EMIm (FH)_<2.3>Fをはじめとするジアルキルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート塩について磁場勾配NMR測定により、自己拡散係数を求め、イオン移動度に関する知見を得た。またグロータス機構による高速プロトン移動がないことを明らかにした。また、カチオン上のアルキル側鎖の長さによってイオン会合状態が異なるが、必ずしも会合度が高くなると導電率が下がる傾向にはなく、会合体の構造が粘性率、ひいては導電率に大きく影響していることが明らかとなった。フルオロハイドロジェネートアニオンを安定化するアンモニウムカチオンとして、イミダゾリウムのほかにピリジニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、モルフォルニウムなどが見出されてきている。またカチオン上のあるきる側鎖としてアリル基を導入すると導電率の向上が見られた。アニオン中におけるHF組成を制御することによって得られるEMIm (FH)_nFについて1.0<n<2.6の組成範囲で状態図を作成し、この組成範囲でn=1,1.5,2の3種類の化合物塩が存在することを明らかにした。粘性率はnの減少とともに増大しそれに伴って導電率は減少する。熱的安定性はnの減少とともに向上する。一方電気化学窓はnの値にあまり依存しなかった。これらの研究により、応用目的に応じてフルオロハイドロジェネートアニオン構造を制御することが可能になり、中温作動形無加湿燃料電池電解質への応用が可能になった。なお本研究申請時に使われていた「イオン性液体」の用語は最近「イオン液体」に変わりつつあり、学術的にもより適切な用語であると考えられるので、当報告ではタイトルは申請時のままにしているが、本文中は新しい用語に改めている低粘性率、高導電率を有するイオン液体、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート、EMIm (FH)_<2.3>Fをはじめとするジアルキルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート塩について磁場勾配NMR測定により、自己拡散係数を求め、イオン移動度に関する知見を得た。なお本研究申請時に使われていた「イオン性液体」の用語は最近「イオン液体」に変わりつつあり、学術的にもより適切な用語であると考えられるので、当報告ではタイトルは申請時のままにしているが、本文中は新しい用語に改めている室温溶融塩1-アルキル-3-メチルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネートRMIm(HF)_nFのイオンの状態について、磁場勾配NMR測定から得られたイオンの自己拡散係数および塩の粘性率からストークス=アインシュタイン関係に基づいた考察を行った。アルキル側鎖が長くなりカチオンサイズが大きくなるほど、イオンの会合度は低下した。また、カチオンのサイズが小さくなるにつれて、A(AX)_m^+やX(AX)_n^-といった電荷輸送の単位となる化学種としてのイオンにおける規則構造化の程度が高くなり、拡散係数も大きくなることがわかった。EMImHF_2とHFの定量的な反応によってEMIR(HF)_nFのnを調整した塩を合成した。n=1.0から2.6の範囲で状態図を作成し、相律に基づいた検討を行なった結果、EMIm(HF)_<1.5>FやEMIm(HF)_2Fなどの化合物が存在することが示唆された。nの値が1.7以上の時、融点は-50°C以下を示した。導電率はnの値の減少とともに減少し、EMIm(HF)_<1.3>FではEMIm(HF)_<2.3>Fの約半分になる。これに対して電気化学窓についてはnに対する依存性はあまり見られなかった。高耐電圧を有するイオン性液体として解アルキル-N-メチルピペリジニウムおよびN-アルキル-N-メチルピロリジニウムのフルオロハイドロジェネート塩を開発した(アルキル基はそれぞれ、エチル、プロピル、ブチル基)。これらのイオン性液体はいずれも5V前後の電気化学窓を示した。耐電圧の向上は主として非芳香族4級アンモニウムカチオンの耐酸化性の向上、すなわちアノード限界の電位が貴にシフトしたことによる。

特にN-エチル-N-メチルピロリジニウムフルオロハイドロジェネートが75mScm^<-1>というイミダゾリウム塩につぐ高い導電率を維持していることがわかった。低粘性率、高導電率を有するイオン液体、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート、EMIm(FH)_<2.3>Fをはじめとするジアルキルイミダゾリウムフルオロハイドロジェネート塩について磁場勾配NMR測定により、自己拡散係数を求め、イオン移動度に関する知見を得た。またグロータス機構による高速プロトン移動がないことも明らかにした。また、カチオン上のアルキル側鎖の長さによってイオン会合状態が異なるが、必ずしも会合度が高くなると導電率が下がる傾向にはなく、会合体の構造が粘性率、ひいては導電率に大きく影響していることが明らかとなった。フルオロハイドロジェネートアニオンを安定化するアンモニウムカチオンオンとして、イミダゾリウムのほかにピリジニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、モルフォルニウムなどが見出されてきている。また、アニオン中におけるHF組成を制御することによって得られるEMIm(FH)_nFについて1.0<n<2.6の組成範囲で状態図を作成し、この組成範囲でn=1,1.5,2の3種類の化合物塩が存在することを明らかにした。粘性率はnの減少とともに増大しそれに伴って導電率は減少する。熱的安定性はnの減少とともに向上する。一方電気化学窓はnの値にあまり依存しなかった。これらの研究により、応用目的に応じてフルオロハイドロジェネートアニオン構造を制御することが可能になり、中温作動形無加湿燃料電池電解質への応用が可能になった。なお本研究申請時に使われていた「イオン性液体」の用語は最近「イオン液体」に変わりつつあり、学術的にもより適切な用語であると考えられるので、当報告ではタイトルは申請時のままにしているが、本文中は新しい用語に改めている。低粘性率、高導電率を有するイオン液体、1-エチル-3-メチルイミダソリウムフルオロハイドロジェネート、EMIra(FH)2.3Fをはじめとするジアルキルイミダソリウムフルオロハイドロジェネート塩について、昨年度明らかになった液体中に存在するイオン会合体の構造に関する知見を得る当初の目的で、カチオン構造の簡単な融塩Cs(FH)2.3F中のアニオンの分子構造に関する研究を行った。この系はEMIm(FH)2.3Fと異なり、室温でHFの解離圧がわずかにあることはわかっていたが、振動スペクトルからアニオン構造がEMIm(FH)2.3Fのものとは予想外に異なることがわかった。またさらに、塩の中性子回折測定ならびにRMC計算により、アニオンとして固体塩中やEMIm(FH)2.3Fなどのイオン液体中に見られる(FH)2F-イオンや(FH)3F-イオンが存在せず、HFのオリゴマー分子にフッ化物イオンが水素結合し、鎖状構造をとっていることが示唆された。このようにフルオロハイドロジェネートのイオン液体はカチオンによりそのアニオンの分子構造に大きな変化が見られ、このことが液体の解離圧の有無に大きく反映しているものと思われる。このイオン液体のイオン会合体の構造を解明していくことが、その物性を明らかにするのに不可欠であると考えられる。またイミダソリウムカチオンなどの側鎖として、アリル基を導入すると、同じ鎖長のアルキル基をもつカチオンの塩にくらべて高い導電率を示すことを見出した。
土-機械系の相互作用と土の物理性に関する研究

1)パーソナルコンピュータの管理による土壌貫入抵抗測定装置を開発した.本装置により測定範囲内の任意の位置で土壌貫入抵抗の測定が可能で,その結果土壌硬度の3次元分布を求めることが可能となった.2)コーンペネトロメータによる土壌硬度の測定は,測定点の周囲の土壌に影響を及ぼすので,相互干渉の点から測定間隔は12cm以上であることが望ましく,土壌硬度分布の再現精度からは測定間隔が20cm以下であることが望ましいとの結論を得た.3)土壌硬度と土壌乾燥密度との間には高い相関が認められ,土壌硬度の測定値から土壌乾燥密度に換算することは可能であると判定された.4)トラクタの走行によって土壌が締固められる要因について検討するため,室内の大型土壌槽を供試して実験を行った.その結果,土壌水分,トラクタの走行回数,後車軸荷重,後車輪の空気圧等と土壌硬度即ち土壌の締固めの関係が明らかになった.5)土壌硬度分布の3次元ソリッドモデル化により土壌硬度分布解析の自由度が増した.代表的な栽培作物,作業方法のほ場の土壌硬度の3次元分布について解析した結果,「馬鈴薯栽培ほ場における畦間部の地中の硬盤」,「サブソイラ通過により破砕された部分は半年後も他の部分に比べ土壌硬度が小さくその効果が残存したこと,および以前に施工された暗渠の跡」,「深耕ロータリの採用により,プラウ耕によって生じた硬盤が破砕され,半年後も残っていた効果」,「永年にわたり更新を行っていない採草地で地表面より10cmから25cmの深さに存在した硬盤層」等が確認された.6)以上の結果から,土壌硬度を測定し,その3次元分布を解析することにより,従来は明らかにすることの出来なかった車両の走行および農作業等の機械作用が土壌の物理性に及ぼす影響の評価が可能であるとの結論を得た.1)パーソナルコンピュータの管理による土壌貫入抵抗測定装置を開発した.本装置により測定範囲内の任意の位置で土壌貫入抵抗の測定が可能で,その結果土壌硬度の3次元分布を求めることが可能となった.2)コーンペネトロメータによる土壌硬度の測定は,測定点の周囲の土壌に影響を及ぼすので,相互干渉の点から測定間隔は12cm以上であることが望ましく,土壌硬度分布の再現精度からは測定間隔が20cm以下であることが望ましいとの結論を得た.3)土壌硬度と土壌乾燥密度との間には高い相関が認められ,土壌硬度の測定値から土壌乾燥密度に換算することは可能であると判定された.4)トラクタの走行によって土壌が締固められる要因について検討するため,室内の大型土壌槽を供試して実験を行った.その結果,土壌水分,トラクタの走行回数,後車軸荷重,後車輪の空気圧等と土壌硬度即ち土壌の締固めの関係が明らかになった.5)土壌硬度分布の3次元ソリッドモデル化により土壌硬度分布解析の自由度が増した.代表的な栽培作物,作業方法のほ場の土壌硬度の3次元分布について解析した結果,「馬鈴薯栽培ほ場における畦間部の地中の硬盤」,「サブソイラ通過により破砕された部分は半年後も他の部分に比べ土壌硬度が小さくその効果が残存したこと,および以前に施工された暗渠の跡」,「深耕ロータリの採用により,プラウ耕によって生じた硬盤が破砕され,半年後も残っていた効果」,「永年にわたり更新を行っていない採草地で地表面より10cmから25cmの深さに存在した硬盤層」等が確認された.6)以上の結果から,土壌硬度を測定し,その3次元分布を解析することにより,従来は明らかにすることの出来なかった車両の走行および農作業等の機械作用が土壌の物理性に及ぼす影響の評価が可能であるとの結論を得た.(1)コ-ンの貫入抵抗を測定・記録する土壌貫入抵抗測定システムを開発した。ラップトップコンピュ-タをシステム管理の主体とし、AD変換器,PIOボ-ドを内蔵することにより、測定位置の設定、コ-ンの買入、引き抜き等の操作及び土壌貫入抵抗の測定記録を行うシステムである。また、試作システムの運転に必要なソフトウェアも併せて開発した。試作ソフトウェアを使用することにより、測定位置のファイルを用意すると、そのファイルに書き込まれている位置での土壌貫入抵抗を測定・記録する。使用したコ-ンは頂角30度、底面積3.23cm^2で、貫入速度はASAE規格を参考にし3cm/sとした。土壌貫入抵抗は1,529mm×2,176mm,深さ600mm以上の範囲で測定可能で、貫入抵抗の最大測定値は2,000N以上と確認された。(2)土壌貫入抵抗を円錐の底面積で除した値を土壌硬度〔Pa〕と定義し、3次元土壌硬度分布図を作成するソフトウェアを開発した。このソフトウェアでは任意の断面における土壌硬度の分布が表示可能である。このソフトウェアを用いることにより、畦または農用車両の進行方向に対して平行・垂直断面だけではなく、任意の深さの水平断面の分布図を求めることが可能となった。そのため、従来の測定では得られなかった情報の取得が可能である。また、一定以上の土壌硬の分布状態を表示する3次元ワイヤフレ-ムモデル作成も可能である。(3)コ-ンペネストロメ-タによる土壌硬度の測定は、コ-ンが貫入する周囲の土を圧縮するため測定位置を密にするには限界がある。また、測定間隔を粗にすると情報の欠落が生じる。

室内の大型塩槽を使用し、測定問隔を減少した場合の相互干渉と、測定間隔を増加させた場合の土壌硬度の分布情報の欠落について検討した。その結果、測定点の間隔は1220cmであることが望ましいとの結論を得た。1.土壌硬度の測定は容易であるものの、土壌乾燥密度とは異なり、その値が締固めの程度だけではなく、土壌の種類、含水比あるいはコーンの貫入速度に影響されているといわれる。土壌硬度とこれらのパラメータとの関係が明らかになれば、土壌硬度の測定により土壌踏圧の評価が可能になるものと考える。そこで、土壌を4種類、含水比4水準及び締固めエネルギを5水準に設定し、各条件について土壌硬度の測定を行った。得られた結果を基に、含水比、乾燥密度及び供試土壌の砂割合を従属パラメータとして土壌硬度の予測モデルを作成したところ、相関係数は0.950であった。この予測モデルの特徴は、土壌の種類を表すパラメータとして砂割合を採用したことである。供試土壌とは別の土壌を用いて実測値と予測値との相関係数を求めたところ、0.830とかなり高い値でこの予測式は十分な精度であるとの結論を得た。2.土壌硬度測定装置により測定したデータより土壌硬度分布の3次元ソリッドモデルを作成し、このモデルによりほ場での測定結果の解析を行った。測定データの補間、3次元データへの変換及び土壌硬度の3次元表示と処理についてはMacintoshコンピュータ用ソフトウェアSpyglass Transform及びDicerを使用した。任意の範囲の土壌硬度の部分のみを表示することにより、車輪の通過により締固められた部分、プラウ〓による硬盤等の土壌硬度の高い部分だけではなく、サブソイラの施行効果暗〓跡等の土壌硬度の低い部分の解析が可能となった。このように、土壌硬度分布を3次元のソリッドモデルとして扱うことにより、トラクタ等の走行による締固めの影響、硬盤の形状、耕うん方法の影響、サブソイラによる施行効果等の検討が可能になり、今後さらに多くのほ場について土壌硬度の測定・解析により、従来とは異なる情報が得られるものと考える。1)パーソナルコンピュータの管理による土壌貫入抵抗測定装置を開発した.本装置により測定範囲内の任意の位置で土壌貫入抵抗の測定が可能で,その結果土壌硬度の3次元分布を求めることが可能となった.2)コーンペネトロメータによる土壌硬度の測定は,測定点の周囲の土壌に影響を及ぼすので,相互干渉の点から測定間隔は12cm以上であることが望ましく,土壌硬度分布の再現精度からは測定間隔が20cm以下であることが望ましいとの結論を得た.3)土壌硬度と土壌乾燥密度との間には高い相関が認められ,土壌硬度の測定値から土壌乾燥密度に換算することは可能であると判定された.4)トラクタの走行によって土壌が締固められる要因について検討するため,室内の大型土壌槽を供試して実験を行った.その結果,土壌水分,トラクタの走行回数,後車軸荷重,後車輪の空気圧等と土壌硬度即ち土壌の締固めの関係が明らかになった.5)土壌硬度分布の3次元ソリッドモデル化により土壌硬度分布解析の自由度が増した.代表的な栽培作物,作業方法のほ場の土壌硬度の3次元分布について解析した結果,「馬鈴薯栽培ほ場における畦間部の地中の硬盤」,「サブソイラ通過により破砕された部分は半年後も他の部分に比べ土壌硬度が小さくその効果が残存したこと,および以前に施工された暗渠の跡」,「深耕ロータリの採用により,プラウ耕によって生じた硬盤が破砕され,半年後も残っていた効果」,「永年にわたり更新を行っていない採草地で地表面より10cmから25cmの深さに存在した硬盤層」等が確認された.
遺伝子変異を有する非小細胞肺がんのPDXモデル樹立と新薬開発の基盤研究

遺伝子変異を有する非小細胞肺がんのPDXモデル樹立と新薬開発の基盤研究として、平成30年度より国立がん研究センターおよび順天堂大学浦安病院の協力のもと、肺がんPDXの樹立方法の決定とPDXモデル樹立推進を図った。検体種別としては気管支鏡検体(TBTB, EBUS-TBNA)、針生検検体、胸水、手術検体からの樹立を図り、組織検体に関しては採取後すぐに保存液で冷蔵保存、胸水は移植直前に腫瘍細胞分離を行う事とした。移植はNOGマウスの肩を原則とし、組織検体は1-2mm角を皮下切開し移植、液性検体はマトリゲルと混和し皮下注射とした。また、一部の液性検体では肺内投与も行なっている。平成30年度中に120検体を受領し、移植を行っている。120検体のうち遺伝子変異を有する患者検体は42検体であり、内訳はEGFR遺伝子変異23例、ALK融合遺伝子15例、RET融合遺伝子2例、ROS1融合遺伝子1例、Met skiping 1例、ErbB2 amplification 1例であった。また、本研究の対象となる遺伝子変異を有する非小細胞肺がん以外にも、遺伝子変異陰性の非小細胞肺がん、扁平上皮癌、小細胞肺がんなどの多くの肺がん検体が集積されている。現在までに全体では30株余りのPDXが生着、樹立され、そのうちEGFR株7株、ALK株4株、ROS1株1株、ErbB2 amplification株1株が樹立されている。今後さらに生着例が増えることが期待される。これらの樹立されたPDXを用い、2019年度には薬効試験の遂行などを進める予定である。想定以上の検体集積が進み、順調に進捗している。しかし生着までの期間が早いもので1ヶ月以内、遅いものでは1年近くとばらつきがあるため想定通りの生着が難しいと考える。引き続き検体の集積と移植を進める。2019年度には樹立されたPDXを用いた臨床的妥当性と臨床予測性の証明および新規薬剤のスクリーニングを進めることで、他の遺伝子異常を有する肺腺がんや、有効な分子標的治療薬のない肺腺がん、扁平上皮がん、小細胞肺がんにおいてもPDXモデルの樹立、新規薬剤のスクリーニングを行う基盤整備を目指す。