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メゾスコピック系の定量的分子軌道理論の開発と視覚の初期化学過程への応用

メゾスコピックな系には、溶質-溶媒分子系、吸着分子-表面系などのインターフェイス系、直鎖ポリエンなどの無限系のモデル、クラスターなど、数多くの化学的に重要な系が含まれる。本研究では、メゾスコピック系の定量的量子化学理論の開発とプログラムパッケージの開発をする事によって理論を計算機へ実装し、メゾスコピック系のab initio分子軌道計算を行うことを目的とした。特に、以下に記すように、1.大規模系の多配置SCF法、および、Kohn-Sham密度汎関数法の開発、2.大規模系の電子相関理論、特に、多参照を基礎とした摂動論MC-QDPTの開発、3.これらを利用した大規模系の電子構造、化学反応の解明、に焦点を絞り研究を行った。1.ab initio分子軌道法では、分子軌道を決定する理論がとりわけ重要である。その計算に不可欠である分子積分の計算について、高速アルゴリズムとそのプログラムの開発するとともに、引き続き、それを基に、分子軌道の決定理論であるQCAS-SCF法、ストリング積SCF法、一般MC-SCF法を開発した。これらの方法では、化学的に重要な電子配置だけを考慮し、従来使用されてきたCAS-SCF法では不可能であった大型の計算を実現することができた。また、非直交局在軌道を用いた大規模系の密度汎関数理論PFMO-KS法も提案している。2.定量的な電子状態の記述に必要な電子相関の取り込みは、1の理論を第一近似としたQCAS-QDPT, GMC-QDPT、MROPT摂動論、多参照Brillouin-Wigner摂動論によって行う。これらは、1の成果を基に大規模分子に対しても高度に電子相関を取り込んだ計算を行うことのできる理論である。3.1、2の成果を基に、多重電荷アニオンの分子設計、CT錯体における中性-イオン性相転移の解析、五員環化合物の高励起状態の同定、長鎖ポリエンの電子状態など、大規模系を含む多くの系に対する適用を行うことができた。本研究ではメゾスコピンク系の定量的量子化学理論の開発とプログラムパッケージの開発をする事によって理論を計算機へ実装し、メゾスコピック系のab initio分子軌道計算を行うこと、また、その応用として、視覚の初期化学過程に対する理論的アプローチを行うことを目的としている。今年度は、次の点に焦点を絞って、メゾスコピック系の定量的な分子軌道理論の開発、及び、そのアルゴリズムとプログラムコードの開発を行い、次年度以降予定している現実的なメゾスコピック系の分子軌道計算の実現、視覚初期化学過程の機構解明のための準備とした。メゾスコピック系の非経験的分子計算を困難にしている最大の要因は、原子の数の4乗に比例し、複雑な解析的処理を要する分子積分の計算である。この問題に対し、既存のあらゆる分子積分の算法のうち計算量が最小であると知られている石田による随伴座標展開法を利用した高速分子積分のアルゴリズム、プログラムを開発し、従来のものと比較して、数倍から数十倍高速であることを実証した。定量性記述に際して必須である電子相関効果については、多配置SCF法と多配置摂動法によって取り入れる。

研究代表者らの開発したQCAS-SCF法と呼ばれる方法は、計算コストが従来のCAS-SCF法と呼ばれる方法と比較して非常に小さく、系のサイズに対する依存性もそれほど大きくないという、大規模系の計算手法において非常に有利な性質を持っている。QCAS-SCF法のアルゴリズム、プログラムの開発を行い、従来のCAS-SCF法とほぼ等しい精度で、化学反応のポテンシャル・エネルギー曲面、励起エネルギー算出することを示した。また、多配置摂動法MC-QDPT法を活用し、QCAS-SCFのような多配置SCF関数を基に、さらに高度な電子相関をとり入れることにも成功している。メゾスコピックな系には、溶質溶媒分子系、吸着分子表面系などのインターフェイス系、直鎖ポリエンなどの無限系のモデル、クラスターなど、数多くの化学的に重要な系が含まれる。本研究ではメゾスコピック系の定量的量子化学理論の開発とプログラムパッケージの開発をする事によって理論を計算機へ実装し、メゾスコピック系のab initio分子軌道計算を行うこと、また、その応用として、視覚の初期化学過程に対する理論的アプローチを行うことを目的としている。今年度は、次の点に焦点を絞って、メゾスコピック系の定量的な分子軌道理論の開発、及び、そのアルゴリズムとプログラムコードの開発を行い、次年度予定している視覚初期化学過程の機構解明のための準備とした。これまで、メゾスコピック系のための分子軌道理論として、QCAS-SCF法、および、それを基にした摂動論QCAS-QDPT法を開発してきた。本年度は、それをさらに拡張し、系の特徴にあわせて、任意の電子配置を選択することができる一般MC-SCF関数を用いた多配置多状態摂動論GMC-QDPT(Quasi-degenerate perturbation theory with general MCSCF reference functions)を開発した。ホルムアルデヒドの価電子励起エネルギーの計算では、MCSCFでは実験値と0.20.8cVの誤差を残している、一方,GMC-DPTでは、それが0.28eVまで縮小し、実験値をよく再現する結果を得た。大規模系においては、局在化された分子軌道によって電子状態が構成できる。ここでは、さらに、密度汎関数を用いた電子相関を取り込む理論であるELMO-D:FT法の開発を行った。この方法では、従来の密度汎関数法と異なり、非直交軌道を用いることができるため、局在化の度合が大きく、より少ない軌道係数でより大きな系を取り扱うことが可能になった。メゾスコピックな系には、溶質-溶媒分子系、吸着分子-表面系などのインターフェイス系、直鎖ポリエンなどの無限系のモデル、クラスターなど、数多くの化学的に重要な系が含まれる。本研究ではメゾスコピック系の定量的量子化学理論の開発とプログラムパッケージの開発をする事によって理論を計算機へ実装し、メゾスコピック系のab initio分子軌道計算を行うことを目的としている。本年度は、昨年度までの成果をもとに、これまで開発してきた理論的手法を土台にした適用可能な系の拡張、アルゴリズム、プログラムの整備、および、これまでとは異なった視点から新たに大規模系にアプローチする手法の探索を目的として研究を行った。
成熟期大脳皮質可塑性のメカニズムの解明:ニューロンーグリア相互作用の視点から

成熟したほ乳類大脳新皮質の可塑性のメカニズムについて、ニューロン-グリア相互作用という新しい視点から、げっ歯類のヒゲーバレルの関係を用いて解析を行った。まず、ニューロンとグリアの形態を詳細に解析できるようにするために、membrane-targeted GFPをレポーター遺伝子にもちいて、細胞毒性の低いレンチウイルスベクターの作製をおこない、ニューロン、グリア特異的に細胞形態の詳細な解析に成功した。さらに、in vivoにおいて、ニューロンの形態形成に深く関与しているニューロトロフィン受容体のsiRNAを発現する事のできるウイルスベクターを開発し、in vivoでのニューロンの形態変化について解析をおこなった。今後は、これらのウイルスベクターを使用し、げっ歯類が新しい環境におかれたときにおこるニューロンーグリアの形態変化について解析を行っていく。本研究では、げっ歯類の体性感覚系を利用して、個体が新しい環境におかれたときに起こる、ニューロンとアストロサイトの形態変化とその分子メカニズムを解析することを目的としている。ニューロンの樹状突起、スパイン、軸策や、アストロサイトの突起は非常に微細な構造をしているので、構造変化を解析可能にするためには、まず細胞形態を細部に至るまでクリアーに可視化する必要がある。そこで、膜移行性シグナルを付加した蛍光タンパク質を細胞種特異的に発現することのできるレンチウイルスベクターの製作から始めた。1.アストロサイト特異的GFP発現レンチウイルスベクターの作製レンチウイルスベクターの作製には、インビトロジェン社の作製キット(BLOCK-iT Lentiviral RNAi Expression System)を用いた。まず、アストロサイト特異的プロモーターであるGFAPを、膜移行性シグナルを付加したGFPの上流に組み込んだエントリーベクターを作製し、レンチウイルスベクターを産生させた。2.ニューロン特異的GFP発現レンチウイルスベクターの作製ここでは、ニューロン特異的プロモーターであるシナプシンIを使用し、膜移行性シグナルを付加したGFPの上流に組み込んだエントリーベクターを作製した。3.ニューロンとアストロサイトへのウイルスベクターの感染とGFPの細胞種特異的発現1、2で作製したそれぞれのウイルスベクターによるGFP発現の特異性について検討した。ラットの大脳皮質体性感覚野にウイルス液を脳定位的にインジェクションし、2週間後に脳を固定し、抗GFP抗体を用いてABC法による免疫組織染色を行った。その結果、それぞれのウイルスベクターを用いることにより、ニューロン、またはアストロサイト特異的にGFPを発現させることができた。ニューロンの樹状突起、スパイン、軸索や、アストロサイトの突起は非常に微細な構造をしているので、構造変化を解析するためには、まず、細胞形態を細部にいたるまでクリアーに可視化する必要がある。そこで、昨年度、膜移行性シグナルを付加した蛍光タンパク質を細胞特異的に発現することのできるレンチウイルスベクターの作製から研究を開始し、本年度は、さらにニューロンの樹状突起特異的に輸送され、樹状突起のほぼ全形態を可視化できる蛍光タンパク質の開発を行った。また、形態制御のメカミズムを解析するために、ニューロトロフィン受容体に対するsiRNAとGFPを共発現するレンチウイルスベクターを作製した。1.緑色蛍光タンパク質(GFP)を利用した樹状突起の可視化GFPのC末端に、樹状突起への輸送シグナル(LDLR、PLGR、TLC、NK1R、DNER)をつなげたレンチウイルスコンストラクトを作製し、ラット大脳皮質実質にインジェクションしたところ、LDLRをつなげたGFPが最も樹状突起の可視化に適していることを見出した。さらに、ラット胎児から調整した大脳皮質初代培養や,GEP-LDLRのトランスジェニックマウスにおいても同様に、樹状突起の可視化が、コントロールのGFPと比較して格段によくなっていた。2.ニューロンの形態を制御する分子メカニズムについての解析ニューロンの形態に対して詳細に解析できるレンチウイルスベクターの開発に成功したので、次のステップとして、形態を制御する分子をGFPと共発現、あるいはその分子のsiRNAを発現できるようなベクターの開発に取りかかった。ニューロンやグリア細胞の形態制御に深く関与するニューロンロフィン受容体の一つTrkBを目的分子とした。TrkBには3種類のイソフォームが存在するが、今回、これら3種類に対するsiRNAとGFPを共発現するレンチウイルスベクターを作製した。本研究では、げつ歯類の大脳皮質に注目し、個体が新しい環境におかれたときに起こる、ニューロンとアストロサイトの形態変化とその分子メカニズムを解析することを目的としている。

ニューロンの樹状突起、スパイン、軸索や、アストロサイトの突起は非常に微細な構造をしているので、構造変化を解析するためには、まず、細胞形態を細部にいたるまでクリアーに可視化する必要がある。そこで、昨年度、膜移行性シグナルを付加した蛍光タンパク質を細胞特異的に発現することのできるレンチウイルズベクの作製から研究を開始し、昨年度に作製した、ニューロトロフテン受容体の一つであるTrkB-T1に対するsiRNAとGFPを共発現するレンチウイルスベクターを使用することにより、樹状突起の形態制御機構について解析をおこなった。ニューロンの形態を制御する子メカニズムについての解析今回の解析では、ニューロンの形態の制御に深く関与しているTrkB-T1siRNAとGFPを共発現するレンチウイルスベクター(LvT1-GFP)を用いることにより、TrkB-T1の発現が低下したニューロンの形態の詳細な解析が可能となった。LvT1-GFPを、ラットの脳室下帯に感染させると、嗅球の新生したニューロンの樹状突起形成におけるTrkB-T1の役割を解析することができる。その結果、コントロールと比較して、TrkB-T1 siRNAによりTrkB-T1の現が低すると、樹状突起の長さと複雑性が増すことが明らかなった。また、同様な結果が、初代培養大脳皮質ニューロンでも得られた。生体の脳内では、TrkB-T1の発現時期は、神経突起の刈り込みやシナプス形成期と一致することから鑑みると、今回の結果は、TrkB-T1は、ニューロンの樹状突起伸長を抑制し、安定化させる働きがあることを示唆している。
骨芽細胞の脱分化・多能性再獲得機構の解明

骨芽細胞の脱分化・多能性獲得機能を検討した。一度骨芽細胞へ分化させた間葉系幹細胞を、酵素処理によって単利し、in virtoで再培養した。再培養後の細胞は骨芽細胞マーカーの発現が消失し、多分化能を有していた。さらに、骨芽細胞へ分化過程ではPannexin3を含む数種類の細胞接着因子の発現が増加し、それらは再培養によって減少した。また、Pannexin3の発現を抑制した細胞では、骨芽細胞への分化が抑制され、未分化状態が維持された。これらの結果から、Pannexin3を構成要素にもつ細胞間接着が骨芽細胞への分化や維持に必要であり、この細胞間接着を阻害することで脱分化が誘導される可能性が示唆された。近年、成熟した脂肪細胞を、脂肪組織から単離し、in vitro培養すると、遺伝子導入や特別な試薬を用いなくても脱分化することが報告された。この脱分化脂肪細胞は、間葉系幹細胞と同等の多能性をもつ。もし、同様の現象が他の分化細胞でも認められれば、ある種の分化細胞は、体性幹細胞レベルまでならば、比較的容易に可塑することを示すことになる。そこで、本研究では、脂肪細胞と同じく間葉系幹細胞から分化する骨芽細胞に着目し、脱分化能およびその分子機序を検討した。はじめに、骨芽細胞への分化誘導法が確立されている間葉系幹細胞様の培養細胞(C3H10T1/2)を用いて実験を行った。C3H10T1/2細胞を骨芽細胞分化誘導培地で2週間培養し、骨芽細胞へ分化させた。骨芽細胞への分化はその指標であるALPの発現で確認した。次に、C3H10T1/2由来骨芽細胞をコラゲナーゼおよびトリプシン処理によって単離し、再度ディッシュに播種して通常培地で再培養した。再培養された細胞は徐々に増殖をはじめ、数回の継代の後には、ALP陰性を示した。この細胞を脂肪細胞、筋芽細胞、および軟骨細胞へ分化誘導したところ、全ての細胞系譜への分化が認められ、骨芽細胞分化誘導前のC3H10T1/2と同様の多分化能を有していることが明らかになった。次に、マイクロアレイを用いて、分化誘導後のC3H10T1/2と再培養直後のC3H10T1/2の遺伝子発現パターンを網羅的に比較した。その結果、再培養直後の細胞で発現量の変動が著しい遺伝子には、ストレス応答因子および細胞接着関連因子が多く含まれていることが明らかになった。本研究の結果は、一度、骨芽細胞へ分化した細胞でも、脂肪細胞と同様に、周辺組織から単離し、再培養することで脱分化することを示唆している。さらに、その分子機構には、ストレス応答因子および細胞接着関連因子が重要な役割を担うことが予想される。成熟した脂肪細胞は脂肪組織から単離し,天井培養という方法でin vitro培養すると,遺伝子導入や特別な試薬を用いなくても脱分化する。この脱分化細胞は,間葉系幹細胞と同等の多能性をもつ。そこで,我々は,脂肪細胞と同じく間葉系幹細胞から分化する骨芽細胞に着目し,「骨芽細胞も,周辺組織から単離してin vitro培養することで脱分化する」と考え,次の実験を行った。未分化間葉系幹細胞様の細胞株(C3H10T1/2)を骨芽細胞へ分化させ,次にこの細胞をコラゲナーゼおよびトリプシン処理によって単離し,3050%コンフルエントになるように再度ディッシュに播種して通常培地で培養(再培養)した。その結果,再培養された細胞は徐々に増殖をはじめ,23回の継代の後には,ALP陰性を示した。さらにこの細胞は,オリジナルのC3H10T1/2細胞と同様の多分化能を有していた。これらの結果は,骨芽細胞へ分化したC3H10T1/2細胞が再培養によって脱分化したことを示す。次に,骨芽細胞へ分化したC3H10T1/2細胞の脱分化に関する分子機序を解明する目的で,オリジナルのC3H10T1/2,骨芽細胞へ分化させたC3H10T1/2,および脱分化3H10T1/2細胞についてマイクロアレイを行い,遺伝子発現パターンの比較を行った。その結果,C3H10T1/2は骨芽細胞への分化に伴い,数種類の細胞接着因子の発現が増加し,これらの発現は再培養よって再び減少することが明らかになった。さらに,骨芽細胞へ分化したC3H10T1/2では,この接着因子をコンポーネントとしたチャネルによって,隣接する細胞間にギャップジャンクションが形成されることが明らかになった。以上の結果から,骨芽細胞へ分化したC3H10T1/2では,ギャップジャンクションを介したシグナル伝達によって互いの分化状態を維持している可能性が示唆された。研究計画では,次年度までに骨芽細胞の再培養による脱分化の有無を確認し,マイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析から,骨芽細胞の脱分化機構に関与する候補因子の絞込みを行う予定であった。本研究では,すでに,これらの目標を達成しており,骨芽細胞の脱分化機構に関与することが期待される数種類の因子を同定している。さらに,いくつかの候補因子については,すでにその強制発現あるいは発現抑制細胞を樹立し,機能解析を行っている。これまでの機能解析から,ある種の細胞接着因子が骨芽細胞の分化状態を維持するために重要な役割を担っていることが示唆されている。以上のことから,本研究は順調に進展していると思われる。

分化細胞がどのようにして脱分化・リプログラミングされ、多能性を再獲得するのか、あるいは、幹細胞の未分化性がどのように維持されているのかについては不明な点が多い。そこで、本研究では、マウス間葉系幹細胞様のC3H10T1/2細胞およびヒト歯髄由来幹細胞(hDPSC)を用いてこれを検討した。C3H10T1/2およびhDPSCを骨芽細胞へ分化させ、次にこれらの細胞をコラゲナーゼ/トリプシン処理によって単離し、3050%コンフルエントになるように再度ディッシュに播種して通常培地で培養(再培養)した。再培養された細胞は増殖をはじめ、数回の継代の後には、ALPやBSPなどの骨芽細胞マーカーの発現が消失した。さらに、骨芽細胞へ分化した細胞は、脂肪細胞や軟骨細胞へ分化しないが、再培養後は、分化誘導前と同様の多分化能を有していた。これは、骨芽細胞は、周辺組織から単離してin vitro培養すると、脱分化する可能性を示唆している。次に、網羅的な遺伝子発現パターンの比較から、骨芽細胞へ分化した細胞では、骨芽細胞マーカーのほかにPannexin 3を含む数種類の細胞接着因子の発現が増加し、これらの発現は、再培養によって再び減少することかが明らかになった。さらに、Pannexin 3の発現抑制実験では、骨芽細胞への分化が抑制され、その後、再培養を行わなくても脂肪細胞へ分化させることが可能であった。これらの結果から、Pannexin 3を構成要素にもつ細胞間接着が骨芽細胞への分化や維持に必要であり、この細胞間接着を阻害することで、未分化状態が維持されると考えられる。また、再培養した細胞では、上皮がん細胞が浸潤能を獲得する際に発現増加する遺伝子のいくつかが、同じように発現増加していた。したがって、骨芽細胞の脱分化とがん細胞の上皮間葉転換には共通のシグナル伝達経路が関与している可能性が示唆される。骨芽細胞の脱分化・多能性獲得機能を検討した。一度骨芽細胞へ分化させた間葉系幹細胞を、酵素処理によって単利し、in virtoで再培養した。再培養後の細胞は骨芽細胞マーカーの発現が消失し、多分化能を有していた。さらに、骨芽細胞へ分化過程ではPannexin3を含む数種類の細胞接着因子の発現が増加し、それらは再培養によって減少した。また、Pannexin3の発現を抑制した細胞では、骨芽細胞への分化が抑制され、未分化状態が維持された。これらの結果から、Pannexin3を構成要素にもつ細胞間接着が骨芽細胞への分化や維持に必要であり、この細胞間接着を阻害することで脱分化が誘導される可能性が示唆された。当初の研究計画では、ヒト歯髄由来間葉系幹細胞(DPSC)を使用する予定であった。しかし、DPSCは初代培養細胞であるため、通常の細胞培養法では長期培養が困難であった。そこで、DPSC培養法の検討を行った。その結果、長期培養が可能な条件を同定することができた。この培養法の確立に時間を要することが予想されたため、初年度には、DPSCの変わりに、同じく間葉系幹細胞様の表現型を有するC3H10T12/細胞を用いて骨芽細胞の脱分化機構に関する実験を行った。C3H10T/2細胞を用いた実験では、骨芽細胞が脱分化することを示す結果を得ることができた。さらに、次年度以降に予定してたマイクロアレイ解析による脱分化関連候補因子のリストアップまでを終了することができた。以上のことから、本研究の初年度の目標をおおむね達成できたと思われる。
心不全終末期患者へのエンドオブライフケア：ケア移行の判断基準およびケア内容の究明

本年度は文献検討を主として行った。MEDLINE・CINAHAL・医学中央雑誌およびハンドサーチによって「慢性心不全患者」「エンド・オブ・ライフ」「終末期」「ターミナル」「緩和ケア」をキーワードに、慢性心不全患者へのエンドオブライフケア(EOLケアとする)の実践状況について調査した。調査した結果、症例報告や実践振り返りが大半を占め、慢性心不全患者へのEOLケア実践に関する文献はごく限られていた。さらに、終末期におけるACP(アドバンスド・ケアプランニング)の開始時期やケア移行に関する文献は見当たらなかった。文献検討から、慢性心不全患者への実践内容として看護師はアセスメントを実施し、呼吸困難・浮腫・疼痛・倦怠感などへの症状緩和のための基本的な援助を行うものの、「死への心理的適応援助」「スピリチュアルケア」については、身体的な症状にとらわれ精神的な面に向き合えないと感じていることがわかった。また、根底には「医師と看護師ともに心不全患者の終末期に対する緩和ケアの導入の困難感」が存在した。以上の文献検討より、慢性心不全患者のEOLケア移行は「医療者が感じている緩和ケア導入の困難感」から、理想とされるタイミングより遅れている可能性があることが示唆された。また影響する要因として看護師自身に予後不良という認識はあるものの、薬剤の効果で病状が一進一退し予後が定まらないことや医師が説明しない状態での介入に躊躇する心情が考えられた。来年度はこれらを踏まえて、慢性心不全終末期患者へのEOLケア内容および終末期への移行期に関する看護師の判断の実際についてインタビューを行う予定である。今年度は文献検討を中心に行い、倫理審査やデータ収集フィールドの調整を行う予定であったため、現時点での進捗状況を評価するならば、計画通りといえる。またインタビューを行うにあたり、文献検討より看護師自身が予後に対する不確実性をもっており、かつ医師が説明しない状態での介入に躊躇している現状を伺い知ることができたので今後はこれをもとに計画的にインタビューを実施していく.来年度は当初の計画通り、慢性心不全患者へのエンド・オブ・ライフ・ケアー終末期への移行期に関する看護師の判断とケアの実際についてインタビューを行い、看護師が行ったケア移行時期の判断とその理由、実際のケア内容がどのように変化したかの2点を軸として看護実践を抽出していく予定である。今年度はおおむね計画通りに進んでいるが、計画の遂行具合によってはインタビュー時期が前倒しとなる可能性を見越して計上していたテープ起こし代が執行されなかったため残額が発生している。来年度は予定通りインタビューを精力的に実施し、看護実践の抽出を行う.本年度は文献検討を主として行った。来年度は予定通りインタビューを精力的に実施し、看護実践の抽出を行う.次年度使用額が生じた理由として、当該年度の計画の遂行具合によってはインタビュー時期が前倒しとなり年度末に実施する可能性があったため、見越して計上していたテープ起こし代、旅費、謝金代が執行されなかったことがあげられるが、研究遂行は想定範囲内で実施できている。次年度は予定通りインタビューを実施する予定であり、その際に使用していく。
タイトジャンクション制御による大腸腫瘍予防戦略の構築

本邦の大腸癌罹患者数は過去50年で急増し、その予防法・新規化学療法が求められている。隣りあった大腸上皮細胞はタイトジャンクションにより互いに結合しているが、癌化に伴ってタイトジャンクション関連タンパクの発現は変化し、癌細胞の転移や細胞増殖、癌微小環境の形成に関与することが示唆されてきた。本研究は、大腸癌発症におけるタイトジャンクションの役割を明らかにすることで、大腸癌予防及び治療法の基盤を提供することを目指す。
非等方熱伝導に起因する降着円盤の不安定性に関する磁気流体数値実験

平成17年度は、コードの改良、開発としては、ベクトル化率の向上、3次元コードの並列化、2次元および3次元熱伝導陽的計算プログラムの追加を行った。数値実験の実施としては、2次元、3次元の磁気熱不安定性に関する数値実験、原始星フレアに関する磁気流体・熱伝導数値実験を実施した。国立天文台スーパーコンピュータにおいて、熱伝導を陰的に解く際に用いるBiCGstabコードのベクトル化率を99.5%まで向上させることができた。時間分割法により時間積分しているが、磁気流体計算に対して従来の熱伝導計算は時間を要していたが、半分以下に短縮することが出来た。Parish & Stone(2005)により、磁気熱不安定性に関する2次元数値実験がなされた。彼らの条件と計算条件を同一にして、数値実験を行った。線形段階での不安定性の成長は、線形解析(Balbus2000)、Parish & Stoneと同様となりコードのテストとなった。不安定性の成長により、磁気エネルギーの線形的な増加後、増減の振動を経て、計算領域の等温化が達成されると準定常状態となり、磁気エネルギーは初期状態よりも増幅されるのが確認された。3次元磁気熱不安定の数値実験を行った。不安定の成長は、磁気熱不安定と交換型不安定とがカップルし、2次元と比べ格段に早く成長することがわかった。これは、成層化された大気の混合に重要な役割を果たす可能性があることを示している。開発を行った熱伝導計算コードを利用し、降着円盤と原始星との間の磁気的相互作用に関する数値実験を行った。これは、Hahashiら(1995)の原始星フレアのリコネクションモデルに、熱伝導計算を加えたものとなる。この結果、リコネクションにより解放された磁気エネルギーは、非等方熱伝導により効率的にエネルギー輸送され、最高温度は2ケタ程度下がることがわかった。コンパクト天体まわりの降着円盤の磁気流体力学的現象を対象として、対流安定な重力成層化されたプラズマガスを考える。磁場が存在する場合、磁力線に沿っての非等方な熱伝導が生じ、不安定となることが示唆されている(Bulbus 1999)。今年度、数値実験を行ってこの不安定性を解析するために、数値計算コードを整備し、テスト計算を行った。この磁気流体数値実験は、磁気流体の計算と熱伝導の計算とを、時間分割法により分離計算して行うことした。磁気流体計算をするためのプログラムとして、開発作業に参加しているCANS(天文数値実験プログラムセット、開発代表者:横山央明東京大学大学院助教授、http://www-space.eps.s.u-tokyo.ac.jp/yokoyama/etc/cans/)を採用した。熱伝導計算をするためのプログラムとしてBiCGstab法による陰的解法プログラムを開発し、CANSに組み込めるようにした。本計算では、大規模な数値実験となるので、MPIライブラリによる並列化を行った。熱伝導計算プログラムのベクトル化効率が低いことがわかった。ベクトル化効率向上のためのプログラム修正を検討中である。CANSのコード記述法にならって、永年磁気熱不安定性モデルの初期条件を作成した。この初期条件から、3次元数値実験を実行し、線形発展段階において、数値実験結果と線形解析とを比較した。また、パラメータ依存性を調べた。大部分において妥当な結果を得たが、成長率の大きさ等に一部違いが生じており、検討を行っている。計算結果を解析するために、MicroAVS用の可視化プログラムを作成した。過安定磁気熱不安定性については、初期条件を作成中である。
一般直線2次モデルを用いて不均一な感受性を持つ癌の最適な分割照射を解明する

腫瘍が単クローン性に増殖した場合、我々が用いてきた7種類の培養細胞に60Gy/30回/6週の照射を行うと、最も放射線感受性の高いHFLIIIの場合生残率は1.42x10^(-17)%であり、最も放射線抵抗性のSQ20Bの場合7.10x10^(-3)%である。近年、腫瘍の増殖はビッグバンモデルに従い発生の初期に突然変異を繰り返し遺伝子的にヘテロクローンとなることが分かってきた。そこで、ビッグバンモデルに従い増殖するシミュレーションモデルを作成した。新たなサブクローンに対して、我々が用いてきた7種類の培養細胞の放射線感受性を自動的にランダムに付与するようにした。前治療無く切除された乳癌組織の単位体積当たりの腫瘍細胞数を測定することを行った。72症例の測定を行い最低値113,321個で最大値1.2x10^6、平均値は457,029個であった。後の研究では1mm^3中の腫瘍細胞数をこの平均値を用いた。腫瘍が球状に増殖したと仮定して、ある大きさに達した時に60Gy/30回/6週を開始してGLQ modelに従って細胞死を遂げた時の局所制御率を5000個の腫瘍で検討した。その結果、腫瘍径が1cm以下、1cm2cm以下、2cm3cm以下、3cm4cm以下、4cm5cm以下、5cmより大で、各々17.5%, 18.62%, 9.50%, 5.31%, 4.04%, 4.28%と全体に低い局所制御率であった。そこで、1,000個未満になれば局所制御が得られるとして同様の解析を行ったところ、それぞれ66.43%, 67.96%, 63.42%, 43.43%, 32.0%, 26.1%と臨床での局所制御率に近い値が得られた。以上の結果から、放射線治療の局所制御にはTotal Cell Killが必要条件ではない可能性が高い。癌の初期発生でのビッグバンモデルと放射線感受性の不均一性を結合させたシミュレーションモデルを完成させた。このモデルに従って増殖する腫瘍に対して分割照射をしたときの線量生存率関係から、実際に局所制御が得られるかは、照射時の腫瘍細胞数(腫瘍の大きさ)に依存することがわかる。放射線治療を行う患者ではその時の腫瘍細胞数は分からない。そこで、本研究では、前治療無く手術単独で切除された乳癌症例を材料として、単位体積当たりの腫瘍細胞数を計測した。72例の症例で測定できた。最小値と最大値で10倍の開きがあったが、平均値を用いて、後のシミュレーションに用いることにした。乳癌は放射線感受性が中等度であるが、照射が効きやすい場合と、効きにくい場合があるため、ビッグバンモデルでの腫瘍細胞の出現頻度は我々の用いた7種類の培養細胞が均等に割り振られるようなランダム関数を用いて行った。その結果、想像していたように、放射線治療にTotal cell killが必要と仮定すると、余りに低い局所制御率となることが推定できた。そこで、どの程度の生残細胞でも局所制御できるかについて同様のシミュレーションを行い検討したところ、1,000細胞程度の残存でも局所制御が得られる可能性があることがわかった。近年注目されている局所の腫瘍免疫寛容性が放射線治療により解除されていることも考えられる結果である。これまで、放射線感受性の中等度の乳癌を対象に検討してきたが、放射線治療の高感受性である悪性リンパ腫と放射線抵抗性である脳腫瘍(悪性膠芽腫)について、検討する予定である。腫瘍細胞の発生確率を、乳癌の場合は均等分布のランダム関数で発生させたが、悪性リンパ腫および悪性膠芽腫では初期に発生するクローンの放射線感受性に重み付けをして、正規分布又はガンマ関数となるランダム関数を用いて発生させる。実際の腫瘍細胞数は、腫瘍によって異なると考えられるので、悪性リンパ腫および悪性膠芽腫の組織標本を材料として単位体積当たりの腫瘍細胞数を測定する。測定値の中央値または平均値を用いて分割照射のGLQモデルを用いて局所制御率を計算する。一連の手法はすでに確立しているので、本年度中に不均一な放射線感受性を持つ腫瘍の分割照射の線量効果関係を明らかにできると考えている。生体内の様々な内因性および外因性因子によって癌化した1個の細胞は、倍加して増殖する。原理的にはモノクローナルな増殖のはずであるが、近年の分子生物学を利用した解析により、癌組織の様々な部位の遺伝子検査を行うと、モノクローナルな増殖でないことが発見された。遺伝子配列の比較から、分裂初期に突然変異を繰り返してサブクローンが発現することが示唆された。ちょうど宇宙の誕生の理論であるBig Bang Modelに類似していると考えて、この様式で癌組織が増殖するとして癌のBig Bang Modelが提唱されている。放射線治療を行った後の再発形式をみると、均等な線量が照射されているにも関わらず、均一な線量が照射された一部から再発することを観察する。このことは、腫瘍を構成している細胞の放射線感受性が不均一なサブクローンから構成されている可能性が高い。そこで、1個の癌細胞が分裂増殖する初期の段階で突然変異を起こして別のサブクローンが発生して増殖するモデルを作成することを試みた。また、原発性の腫瘍が増大すると、形態学的に類球形でなく不定形を作ることから、Big Bang Modelに従い増殖する腫瘍の3次元空間上での広がりを明示的に表すことを試みた。

肉眼的に診断できる大きさまで増殖した腫瘍へ放射線治療(分割照射)を行ったときの線量-分割-時間関係を経時的に示すために、すでに提案している一般化直線2次モデル(平成23年度基盤研究(C) 23500369)を用いて局所制御の有無を、多数の腫瘍を発生させて検討中である。Big Bang Modelに従って増殖する腫瘍モデルの作成はMathematica ver10とver11を用いて行った。始めに発生した癌細胞がある倍加時間(dt)ごとに増殖するとした。倍加時間は培養細胞の倍加時間ではなく、人癌の経過から類推した倍加時間の報告を集め、妥当な値を平均(40日)とするポアソン分布に従う値をランダムに発生させた。倍加時間に分裂する際に、突然変異を起こすチャンスを与えた。始めのクローンは突然変異を起こすが、突然変異を起こして誕生したサブクローンは変異を起こさないと仮定した。増殖過程では各サブクローンの放射線感受性は既知の実験腫瘍の放射線感受性をサブクローンが発生するときにランダムに付与した。用いた実験腫瘍は7種類でSQ5, SCC13, SCC61, SQ20B, DLD1, DU145, HFIIIIである。腫瘍の増殖曲線を片対数グラフで表すことを試みた。また、人体内で増殖する腫瘍は、形態学的には必ずしも球形を示すのではなく不定形に広がっていることが多い。そこで、一個の癌細胞の増殖は3次元正規分布を示すと仮定し、突然変異で発生した腫瘍も正規分布を示すと仮定して、3次元空間での腫瘍の増殖の様子を明示的に表すことを試みた。このプログラムは計算結果の再計算(refresh)をさせると、ランダム関数により新たな腫瘍を発生させることができる。1個の癌細胞が発生して増殖するとき、発生の初期にしばしば突然変異を繰り返し、遺伝子配列の異なる癌のクローンが形成されることが示されてきた。この結果、異なる性質をもつクローンが生じる可能性があり、薬剤や放射線治療の効果が不均一になる一因と考えられる。本研究では、培養細胞として実験に用いてきた放射線感受性の異なる7種類の細胞の放射線感受性が異なるクローンランダムに付与されて増殖するビッグバンモデルをシミュレーションした。1個の癌細胞が発生してビッグバンモデルに従い700日増殖したところで、60Gy/30回/6週間の分割照射を行い、癌細胞の生残率は一般化直線二次モデルに従うと仮定して照射後120日での各クローンの残存腫瘍細胞数を求めた。全てのクローンで残存細胞数が1未満の場合は局所制御が得られたことになる。合計500個の腫瘍を発生させて同様の解析を行った。その結果、発生後700日での腫瘍細胞が多いほど局所制御率が低いことを示すことができた。すなわち、腫瘍細胞数が105未満をsmall群、105以上かつ106未満をmiddle群、106以上をlarge群としたとき、各々の群での局所制御率はsmall 62.3%、middle 34.4%、large 15.7%であった(p<0.0001 Log Rank Test)。また、制御できる腫瘍とできなかった腫瘍のクローン数では有意差を認めた。すなわち制御できた群のクローン数の中央値は3であり、25パーセンタイルは1で75パーセンタイルは4、制御に失敗した群のクローンの中央値は4で25パーセンタイルは3で75パーセンタイルは6であった。放射線抵抗性のSQ20Bのクローンを含む腫瘍では、腫瘍細胞数が少なくても局所制御が困難なことを示すこともできた。
中国の小売企業における環境保全策の普及促進に関する要因の解明

中国の大都市において小売企業に、環境保全への取り組みを普及・促進させるための要因を解明することを目的として調査を実施してきた。そこで、1小売企業に対して作用するインパクト要因、2中国の小売企業における環境保全の取り組みの現状と課題を明らかにしてきた。以上の内容を中国の大連市、瀋陽市、上海市の3都市で実施し、先行研究及びこれまで日本の小売企業が実施してきた環境保全策の取り組みと比較・整理することで、中国の主要大都市への普及を検討する予定で進めてきている。ほぼ研究計画通りには進めてきたが、市民を対象としたアンケート調査の回収が少し遅れたこと、アンケートの項目数が多かったこともあり、分析結果に至るまで少し時間がかかっている。ただし、アンケートに対して多くの被験者により正確に記入していただいたこともあり、良い結果が期待できそうである。また、北陸銀行や富山県事務所を通じて、中国の各都市における行政を紹介していただいたため、小売企業と行政への訪問調査は計画通りに進めることができた。再資源化事業者に関しては、訪問調査ができておらず、2019年度に調査を実施する予定である。その他、アンケートに関してはさまざまな視点から分析をしており、時間を要している。正確にアンケートに記入していただいたため、調査結果に期待している。これまで実施してきた調査内容については、学会の全国大会や学会誌、東京ビッグサイトで開催された環境展などで成果を報告している。今後も継続して調査結果を学会を通じて報告する予定である。小売企業に対して作用するインパクト要因として考えられる、コンシューマ、外資系小売企業、中国政府、小売業にインタビュー調査およびアンケート調査を実施してきた。また、環境保全の取り組みの現状と課題を明らかにするため、中国におけるバックワード・チャネルのメカニズムや課題を明らかにしてきた。現在、アンケート調査で回収したデータを深く分析しているところであり、順調に進めている。今後は中国におけるバックワード・チャネルの詳細なメカニズムを明らかにするため、再資源化事業者へのインタビュー調査を実施する予定である。また引き続き、回収したアンケートをさまざまな視点で分析し、環境意識を高めるための方策を提言していきたいと考えている。本研究の目的は、中国の小売企業が取り組む環境保全活動に対して、中国政府、グリーンコンシューマ、外資系小売企業、そしてメーカー及び卸売企業がどの程度影響しているのか、つまり中国の小売企業に作用するインパクト要因を明らかにすることである。そこで平成28年度は、調査対象地域に設定している大連市、瀋陽市、上海市の各環境保護局、環境衛生管理所、そして各都市の小売企業を訪問しインタビュー調査を実施した。また大連市、瀋陽市においては、アンケート用紙の配布が終わっており、29年の夏に回収に訪問することとなっている。上海市に関しては計画通り、今年度、配布予定である。28年度の調査からは、中国においても廃棄物の循環が形成されており、家庭、小売業者から排出される廃棄物が回収業者によって買い取られていることが明らかになった。このため、中国における廃棄物の循環は、環境保全への意識よりもビジネスとしての要因で形成されている可能性が高い。これが日本の循環型メカニズムと大きく異なっている点である。そこで、現在は中国における小売企業や家庭から排出される廃棄物の回収ルートとメカニズムを明らかにするための調査も実施している。中国では小売企業や家庭から排出されるプラスチック、紙、缶、瓶などの資源廃棄物が回収業者によって高価格で取引されている。中国政府は小売企業に対して廃棄物の分別などを強制しておらず、小売企業へのインパクト要因としては低い。また小売企業へのインタビュー調査からは、外資系小売企業、メーカー、卸売企業からのインパクト要因も低いことが明らかとなった。よって、小売企業へ作用するインパクト要因としては、消費者行動もしくは廃棄物の回収がビジネスとして成立している点が考えられ、これについては、29年度、30年度で明らかにする。29年度に実施予定であったアンケート用紙の配布を、大連市の東北財経大学、瀋陽市の東北大学、特に富山県大連事務所、北陸銀行大連駐在員事務所のご協力により、早めることができた。上海市に関しては計画通り、29年度にアンケート用紙を配布予定である。日本と中国との廃棄物の循環システムが大きく異なっており、それが研究目的に大きく影響していたため、中国での調査先が急きょ増えることになったが、これに関しても富山県大連事務所、北陸銀行大連駐在員事務所のご協力により円滑に調査が進んでいる。平成29年度は中国の小売企業に作用するインパクト要因として考えられる、1外資系小売企業における環境保全策の取り組み状況、2メーカー及び卸売企業など取引先が中国小売企業へ及ぼす環境保全策の影響について小売企業を対象に訪問調査、3中国の小売業に対して、環境保全策の取り組みにおける経緯及び課題についてもインタビューを行った。グリーンコンシューマの実態調査を行うため、大連市の東北財経大学、瀋陽市の東北大学、そして上海外国語大学、上海立信会計金融学院の学生にアンケート調査を実施した。東北大学と東北財経大学のアンケートは回収し、入力も完了している。その他、富山県大連事務所、北陸銀行大連事務所、上海のGQY社の協力で、一般市民に対してもアンケートを実施し、回収も完了した。上海外国語大学と上海立信会計金融学院の学生のアンケートはまだ回収ができておらず、平成30年度回収予定である。大連市、瀋陽市、上海市の環境保護局が小売企業に対して推進している環境保全政策の現状と今後の方向性について訪問調査を実施した。まだ調査途中ではあるが、平成28年度に実施した調査内容をまとめて、アジア市場経済学会、日本産業科学学会にて口頭発表を行った。さらに、内容をまとめて日本産業科学学会の学会誌に論文を投稿した。

本研究の協力者である富山県大連市事務所、北陸銀行大連事務所、東北財経大学、上海外国語大学、上海立信会計金融学院、GQY社などから、中国の政府である環境保護局や環境清掃局、小売企業、リサイクル企業に対してアポイントの申し入れを行っていただけたことが大きい。また各大学からもアンケート調査について快諾が得られた。中国の大都市において小売企業に、環境保全への取り組みを普及・促進させるための要因を解明することを目的として調査を実施してきた。そこで、1小売企業に対して作用するインパクト要因、2中国の小売企業における環境保全の取り組みの現状と課題を明らかにしてきた。以上の内容を中国の大連市、瀋陽市、上海市の3都市で実施し、先行研究及びこれまで日本の小売企業が実施してきた環境保全策の取り組みと比較・整理することで、中国の主要大都市への普及を検討する予定で進めてきている。ほぼ研究計画通りには進めてきたが、市民を対象としたアンケート調査の回収が少し遅れたこと、アンケートの項目数が多かったこともあり、分析結果に至るまで少し時間がかかっている。ただし、アンケートに対して多くの被験者により正確に記入していただいたこともあり、良い結果が期待できそうである。また、北陸銀行や富山県事務所を通じて、中国の各都市における行政を紹介していただいたため、小売企業と行政への訪問調査は計画通りに進めることができた。再資源化事業者に関しては、訪問調査ができておらず、2019年度に調査を実施する予定である。その他、アンケートに関してはさまざまな視点から分析をしており、時間を要している。正確にアンケートに記入していただいたため、調査結果に期待している。これまで実施してきた調査内容については、学会の全国大会や学会誌、東京ビッグサイトで開催された環境展などで成果を報告している。今後も継続して調査結果を学会を通じて報告する予定である。小売企業に対して作用するインパクト要因として考えられる、コンシューマ、外資系小売企業、中国政府、小売業にインタビュー調査およびアンケート調査を実施してきた。また、環境保全の取り組みの現状と課題を明らかにするため、中国におけるバックワード・チャネルのメカニズムや課題を明らかにしてきた。現在、アンケート調査で回収したデータを深く分析しているところであり、順調に進めている。今後は環境保護局からの紹介である都市建設管理局へのインタビュー調査を瀋陽市、大連市、上海市で実施する予定である。また、GQY、上海外国語大学、上海財経大学の協力のもと、アンケート調査を実施し、消費者の環境意識等を明らかにする予定である。現在、上海外国語大学、上海立信会計金融学院に学生向けのアンケートを新たに依頼している。今後は各大学や機関を訪問し、アンケートを回収・分析する。
半導体における動的相関電子系の光科学

本新学術領域研究では、最先端のレーザー分光技術、量子多体物理学を捉えてその双方を存分に活用しつつ、物質の未利用な光効果・現象を探求し、その活用に向けた新たな道筋をつけることを目的とした。光と物質の関わりについて新たな視点で見直すために、特に物質の励起状態に生じる多数の電子間の相互作用や、量子力学的位相相関に注目し探求した。これを動的相関電子系ーDYCE (DYnamically Correlated Electrons)という中心的コンセプトとして世界に先駆けて掲げ、異分野の研究者の連携による新しい融合学術を創り出すための組織的研究を行うことができた。今年度の研究成果の取りまとめとして、活動情報整理、自己評価、国内外の領域外部有識者による外部評価、国内外の研究者コミュニティーへの研究成果の発信、社会・国民に向けた成果の発信を行い、報告会等で情報を集約・整理して冊子体の資料として作成した。これにより、平成25年9月10日に行なわれた事後評価では、最高評価である「A+」の評価を頂くことができた。事後評価所見の中で、「光と物質を同等に扱うという新しい視点に立ち、それぞれが強く相互作用する中で散逸効果を取り入れるという困難な問題に、初めて系統的に取り組んだ野心的な領域」であり「それぞれ世界的に第一級の成果をあげただけでなく、異種分野の研究者が機能的に連携して予想以上の成果が得られたことは、特筆に値する」との高い評価を受けた。また、平成24年4月に引き続き、国内と国外、特に光産業において近年非常に勢いがあるアジア地域からの有識者を集めた「第2回DYCE- ASIAワークショップ」の開催を平成25年12月に開催し、有意義な議論の場を通じて、海外へも「DYCE=動的相関電子系」という標語の知名度が益々高まって来たことを確信することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本領域研究は、多数の電子と正孔が関わる光学過程に着目し、光と物質に関する最先端の学術知識と既存の技術を融合し、その応用技術を生み出す土壌となる新しい学術領域を創ることを目的としている。このために、分光学・量子光学、半導体デバイス工学、ナノ材料化学、理論物理といった、既存の学問分野に分かれている研究者の組織的連携を図り、新たな視点での共同研究を促進し、学問体系の再整理と深化をはかる。総括班ではその実現のため、異分野研究の有機的連携と結合を推進するための活動を行う。また、人材育成の推進、新しい融合的な光科学の構築をめざす。そのため、総括班メンバーに、公募研究メンバーや外部専門家も適宜加え、各種の会議を率先して企画・運営する。本領域研究の成果をとりまとめて、領域内外へ再発信する。総括班では、分光学・量子光学、半導体デバイス工学、ナノ材料化学、理論物理の4つの研究項目間の分野横断的かつ緊密な連携を図り、領域全体を協力的・活発・円滑に運営し、若手育成、自己および外部評価、情報発信など、新学術領域研究を有効に進める支援活動を行った。総括班主催で、公開シンポジウム、国際ワークショップ、他領域との合同シンポジウム、一般向け公開フォーラム、若手道場、理論ワークショップ、研究討論会を企画・運営し、ニュースレター、ホームページなどの作成を行った。H20年度には、まず、2008年12月27日に総括班実施メンバーによる会議(第1回DYCE戦略研究会議)を行い、本領域のより明確な目標とその達成に向けた戦略を立てた。公表用紹介文や公募研究の主旨文の作成を、申請時および審査ヒアリング時でのコメントを反映させるように議論し立案した。また、会議、企画、広報、総務などの役割分担体制を確認し、分担して領域の立ち上げ作業を進めることとした。さらに、本領域のコンセプトを文章化し関係研究者へ周知し、H21年度公募研究の募集のための準備作業を行った。また、ロゴの図案を作成し、ホームページ(www.dyce-opt.org)の立ち上げを行った。2009年2月14-15日に計画研究メンバーおよび総括班評価委員の参加によるキックオフ全体会議(第1回DYCE公開シンポジウム)を東大理学部小柴ホールで開催した。総括班で企画、講演概要資料とポスターの作成、および運営をおこない、各計画研究代表者の研究のねらいを明確化し、連携の促進や若手研究者の育成など領域運営のポイントが徹底されるように努めた。研究会議としてはこの他に、各計画研究メンバーの異分野間の有機的連携推進ための研究会・検討会・勉強会などをローカルに開催し議論を深めた(1/9, 1/16, 2/13, 2/14, 3/2, 3/28 : DYCE戦略会議、3/11 :第1回DYCE研究討論会Sylnposium on Silicon Lasers and Silicon Photonicsなど)。年度末3月28日に、本年度最終の総括班会議を開催し、H20年度の活動の総括とH21年度の領域運営方針の再検討を行った。その結果、H21年度は総括班の構成を一部変更し分担者である秋山、田中、小川の3名を連携研究者に移し、領域運営事務の集中と効率化を図ることとした。公募研究メンバーが決定し研究期間前半の領域全体メンバーが確定した直後、8月20-21日に第2回シンポジウムを領域全体で行い、また、進捗成果報告のために2010年1月6-7日に第3回シンポジウムを領域全体として行った。これらの機会に評価メンバーからの直接の評価や助言を得た。

本領域の理論的理解の共有を図るとともに若手人材育成を目的とした、第一回若手道場(コロキュウム)を9月14-15日に北大で開催した。「動的相関電子系における理論および理論実験連携のための基礎」を学び議論するテーマで企画し、充実した資料作成・配布を行った。総括班実施メンバー10名がそれぞれの専門を活かして項目A01A04を担当し、異分野間の有機的連携を推進するため、ローカルな研究討論会・勉強会・連絡会などを企画運営した。A03A04研究討論会(4/17-18、和歌山県伊見荘)、A03研究討論会(4/23、京大化研)、A02A04研究討論会(6/2-3、阪大理)、および研究戦略会議(4/6、4/21-22、5/15、5/29、6/10、9/7、9/11、10/21-22、2010/2/23、3/20-21、3/28-30)など。領域WWWページのリニューアルを行った。WWWページでは、領域の概要、内容、組織のほか、若手研究者の研究紹介ページや、上記の各種会議の日程、プログラムなどを掲載し、領域内外へ効率よく連絡するよう努めた。研究成果報告や、領域名簿、シンポジウム予稿・ポスター、若手道場テキストなどをニュースレターとして印刷・発行し、シンポジウムの機会に配布した。年度末3/20-21に、総括班幹事会議を開催し、H21年度の活動の総括とH22年度の領域運営方針の再検討を行った。本年度は総括班の構成を計画調書記載のメンバー内で一部入れ替え、分担者を京大・金光から東大・秋山へ変更した。本年度は中間評価の年度に相当したため、各研究課題の進捗状況や研究成果の調査を4月から7月までかけて行い、総括班実施メンバーおよび評価メンバーによる自己評価を実施し、中間評価用の研究経過等報告書をまとめた。9月10日に中間ヒアリングを受け『評価A』(研究は全体として順調に進展し、これまでの実績に加えて新たな研究成果が出始めている)の総合評価を得た。評価コメントを受け、領域運営についての再検討を行い、後半の研究のフォーカスを、動的相関光科学の学理の形成・学術体系化と、連携研究の推進の2点に絞ることとした。また連携研究の4本柱として、a)動的相関電子系の物質相解明、b)量子情報技術への展開、c)多電子過程と光機能、d)テラヘルツ分光に注力することとした。5月27-28日に、異分野連携融合を目指した合同シンポジウム(日本科学未来館)を、化学系の特定領域研究「光-分子強結合場」(代表:北大電子研・三澤弘明)と共同開催した。8月9-10日に、計画・公募全体の理論研究者の連携のための理論ワークショップ(大阪大学)をA04小川らが企画し開催した。10月5-6日に、若手人材育成を目的とした第2回若手道場(有馬温泉)を分光光学実験の基礎をテーマとしてA03芦田および領域内若手メンバーが企画し開催した。平成23年1月6-7日に、成果報告と研究討論のための第4回シンポジウム・合同班会議を領域全体として行った。このほか実施メンバーは、ローカルな研究討論会・研究戦略会議を積極的に行った。領域内での新学理の体系化、連携の促進を目指し、解説論文集を編纂し、領域内部及び関係者に配布した。平成23年3月11日の震災に伴う原発事故での放射能汚染に対する諸外国の反応は予想以上に大きく、海外の研究者にワークショップ
海洋観測のための現場(in situ)型鉄・マンガン自動分析装置の開発

鉄やマンガンは海洋において表層水中の生物活動に大きく関わる元素であり、一方、海底熱水活動においても両元素は非常に鋭敏な化学トレーサーである。したがって、鉄、マンガンを時空間的にに密に測定することは海洋における諸現象を解明する上で大変重要である。すでに開発して来たキレート樹脂濃縮-化学発光検出法などを用いる鉄、マンガンの船上自動分析法を再検討し、海水試料を直接、化学発光の検出部に導入する方法について検討した。その結果、化学発光の増感剤であるトリエチレンテトラミンとジエチレントリアミン及び2種類のオキシン樹脂カラムの組み合わせにより、鉄(II)、鉄(II)+鉄(III)、マンガン(II)が他の元素の妨害なく、それぞれ独立に定量できることを見出した。この結果に基づき、ホトマルとマイクロプロセッサーを内蔵した耐圧容器(深度4000mまで)とポンプ駆動部と流路を切り換える電磁バルブをシリコンオイル漬けにした部分とポンプヘッドを蒸留水漬けにした部分からなる被圧容器および被圧の試薬溶液タンクからなる現場(in situ)型自動分析装置を開発した。この装置の特徴はリアルタイムで鉄、マンガンが測定できる他、温度ドリフトがなく、海洋の様に表層から深層にかけて温度が大きく変わる場合にも連続観測が可能であることである。また、観測船から曳航する、海底に設置して連続観測する、深海艇や無人潜水艇に搭載するなどの方法で用いることができる。JAMSTECのしんかい6500搭載し、ビスマルク海、マヌス海盆の熱水活動の調査においてテストしたところ、良好な結果が得られ、この装置が今後、海洋の化学的な観測の発展に大きく寄与し得ることが明らかとなった。