hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代液相合成のための反応と分離の融合化

合成および類縁体合成を行った。Tamoxifenは現在最もよく用いられている乳がんの治療薬のひとつであり、それ以外の疾病に対する潜在的な治療薬としても非常に注目を集めている化合物である。Tamoxifen類縁体の迅速合成が新治療薬開発のみならず、薬理機構の究明に繋がると期待されているが、tamoxifen型の四置換オレフィンの選択的かつ多様性指向合成は容易ではない。本研究で開発した合成法は、(1-butynyl)dimethyl(2-pyridyl)silaneを原料とし、(1)Cu触媒によるAr^1Mglの位置・立体選択的なカルボマグネゼーション、(2)Pd触媒によるアルケニルマグネシウム化合物とAr^2-lとのKumada-Tamao-Corriuカップリング反応、(3)アルケニルケイ素化合物のアルケニルホウ素化合物への変換反応、(4)Pd触媒によるアルケニルホウ素化合物とAr^3-lとのSuzuki-Miyauraカップリング反応からなる。薬理活性発現に寄与するとされている3つのアリール基はすべて有機ヨウ化物由来である。また加える有機ヨウ化物の種類と順番を換えるだけで、多様な構造をもつtamoxifen型四置換オレフィン骨格が、選択的に構築できる。そのほか、新しいフェイズタグとしてピリミジルシリル基やピリミジルチオ基についても検討を行った。昨年度に引き続き、2-ピリジルエチルシリル(2-PyCH_2CH_2Si)基や2-ピリジルシリルメチルシリル(2-PySiCH_2Si)基、ピリミジルシリル基など新規フェイズタグの開発とそれらを用いた合成反応の開発を行った。具体的にはこれらのタグを各種合成ビルディングブロックに導入する方法(タグの導入)、タグの特性を生かした合成反応の開発、およびタグの脱着方法の開発を行った。ピリジルシリル基に比べて、ピリミジルシリル基は酸塩基抽出のためのタグとしての有効性は低かったが、次に述べるように金属への配位能を利用した変換反応には極めて有効であることが明らかとなった。その他、ピリジルスルフィド、ピリジルフェニルシリル基など各種の塩基性官能基も検討したが、ピリジルシリル基に対する優位性は認められなかった。これらのことから、ピリジルシリル基のフェイズタグとしての有用性が再認識された。また、ピリジルシリル基やピリミジルシリル基などこれまでに開発したフェイズタグを、機能性物質の多様性指向型合成への応用を検討した。ピリジルシリル基は、フェイズタグとして働くだけではなく、金属への配位する能力を生かして各種有機金属反応の制御基としても利用できる。そこで、これらの二つの作用を組み合わせて、一般性の高い多置換オレフィンの位置および立体選択的合成法を開拓し、実際に化合物ライブラリー構築へと展開した。具体的には、3置換エチレンや4置換エチレン、4置換1,3-ジエン等の立体選択的な合成を迅速に行うことがで、それらのライブラリーを構築するとともに、蛍光などの機能の迅速探索にも役立てることができた。
ペニシリウムの新しいプロタミン特異的な金属プロテア-ゼの研究

本研究はPenicillium citrinumのプロテア-ゼが塩基性タンパク質であるクルペインを特異的に加水分解することを見出したことにはじまる。分子構造の研究本研究のプロテア-ゼは分子量はSDSーゲル電気泳動,ゲルろ過でともに17,000を与えるもので,等電点は9.3のタンパク質である。本酵素は1モル当り1グラム原子の亜鉛をもつ金属プロテア-ゼである。本酵素はアミノ酸177残基からなる単純タンパク質と考えられ,その一次構造の約95%が決定された。一次構造は先般cDNAのヌクレオチドの配列からきめられたAspergillus oryzaeの中性プロテア-ゼIIと約70%の相同性をもつものであった。円二色性による二次構造解析から,本酵素はαーラセン構造を19%,βー構造を58%もつことが明かになった。金属を除いたアポ酵素を調製すると,αーラセン構造9%,βー構造は61%となり完全に失活した。アポ酵素にZnあるいはCoを添加すると、分子構造は元にもどり再活性化した。作用機構の研究本酵素は通常プロテア-ゼの基質としてよく利用するミルクカゼインに対してはあまり作用しない。然し、クルペイン,サルミン,ヒストンなどの塩基性タンパク質に著しく作用した。過ギ酸酸化インシュリンβ鎖の加水分解はTgr16ーLeu17結合によく作用し,次いでGlu13ーAla14とAla14ーLeu15の結合を切断した。アミノ酸513からなる各種のペプチドに作用させたところ,ダイノルフィン,αーネオエンドフィン,ニュ-ロテンシン,αMSHのアルギニンのN末端側をよく加水分解した。この特異性が塩基性タンパク質をよく分解することにつながると結論した。ほかに,ダイノルフィンA,サブスタンスP,ニュ-ロテンシンなどのプロリンのC末端を加水分解した。また,ブラジキニン,αーニュ-ロテンシン,サブスタンスP,αMSHなどのFーX結合を加水分解することを明かにした。本研究は、ペニシリウム属の一株が從来知られなかった新規な金属プロテア-ゼを分泌することを見出したことにはじまる.本酵素はCMーSepharoseのクロマトグラフィ-を2回くり返し,次いでFPLCにより精製した.精製酵素はポリアクリルアミド並びにSDSーポリアクリルアミド電気泳動的に均一である.精製酵素の比活性は5.8×10^<ー3>katal/kg・タンパク質である.本酵素はサ-モリシンやアスペルギルスの中性プロテア-ゼが亜鉛とカルシウムを含むのに比して、亜鉛しか含まない特性をもつ.通常,中性付近に最適pHをもつ金属プロテア-ゼは分子量が35,00040,000であるが,本研究の酵素の分子量はゲル濾過法で20,000,HPLC法で18,000である.等電点は9.3,最適pHは卵アルブミンに対しpH7.0付近,熱には比較的不安定であり,最適温度は50°Cである.本酵素の基質特異性を明かにするために,過ギ酸酸化したウシのインスリンβ鎖を用い,反応時間を変えて酵素反応生成物をHPLCにより分取しペプチドを精製し,アミノ酸分析,N末端シ-クエンサ-により分析した.本酵素はTyr16とLeu17間のペプチド結合をまず切断した。

次いで,Glu13ーAla14間のペプチド結合とAla14ーLeu15間のペプチド結合を僅か切断することを明かにした.本酵素の特異性は、從来から知られた金属プロテア-ゼの持つ広い特異性に対して、極めて限定的な厳密な特異性をもつユニ-クな酵素であることを結論づけた.本研究はペニシリウム属の一株が從来知られなかった新規の金属プロテア-ゼを分泌することを発見したことにはじまる。Penicillium citrinumを培養した酵素原末をCMーSepharoseのクロマトグラフィ-を2回繰り返し、次いでFPLC Sccperose12により高度に精製した。精製酵素はPAGE的並びにSDSーPAGE的に均一の標品を得た。精製酵素の比活性は5.8×10^<-3>Ratal/Rg蛋白質であった。分子量はSephadex Gー50のゲルろ過で17,000,SDSーPAGEで17,000であった。等電点はエレクトロフォ-カシングにより9.3であった。本酵素は卵アルブミンに対し最適plt7.0であり,塩基性の蛋白クルペインに非常に良く作用した。過ギ酸酸化インシュリンB鎖のTyr16ーLeu17間のペプチド結合を非常によく加水分解し、次いでGlu13ーAla14とAla14ーLeu15を僅か分解する特異性をしめした。このような特異性の報告はない本酵素は血圧降下作用をもつサブスタンスPや,オピオイドペプチドであるダイノルフィンを急速に分解した。本酵素はサ-モリシンやAspergillus中性プロテア-ゼIIと異なり,Z_<11>^<2+>原子のみを持つ。本酵素から金属を除いたアポ酵素は全く活性を持たない。円二色性(CD)によりアポ酵素の構造解析をしたところ,二次構造にかなりの変化が生じていた。アポ酵素はZ_<11>^<2+>の添加により再活性化した。Co^<2+>の添加により約50%活性の増強したCoー酵素が得られた。Coー酵素の二次構造はネイティブの状態と変りはなかった。本酵素のアミノ酸組成を明らかにした。各種のプロテア-ゼの消化によるペプチドの解析から,一次構造の約95%が明らかとなった。さらに,Zn配位残基はGlu65,His128金His132と推定され,活性中心残基はHis77,Tyr106,Glu129が推定された。
ヤハズヒゴタイにおける開花パタ-ン,送粉昆虫,種子食昆虫の相互作用

ヤハズヒゴタイは標高3000m付近では大きな頭花を地上茎に1つつける傾向が強く(H),他方,標高2200m付近では小さな頭花を多数つける傾向にある(L).本年度の調査結果から以下のようなことが判明した.1.最盛期頃のある時点で,Lは訪花頻度が開花数10あたりでヒメマルハナバチ訪花頻度が飽和し,結実数の飽和値は18くらい,結実率のピ-クは10になっている.Lの頻度分布もこの付近7ー10に集中している.Hは訪花頻度は40あたりで飽和値をとり,結実数でも30あたりから飽和しはじめ,結実率は20ー30あたりでピ-クになる.Hの頻度分布もこの付近20ー30に集中している.H,L両型共に開花小花数7ー10頃から飽和してしまう.つまり開花数は多くても誘因にはあまり意味がなくなってくる.これは送粉昆虫が相対的に少なくなり,花がわの競合が起こってくるためであろう.2.Lでは頭花数5くらいから食害頭花数は飽和する.つまり頭花数5までは食べ尽くされる危険がある.しかし小さな頭花を多くすると一つの頭花に集中して種子食害昆虫が共倒れとなることが増えるので結実数は増加する.これから小花は空間的に分散することによって食害を回避している.小花1つの頭花(頭花数=小花数)にまでならないのは,総苞,柄などへのコストにまだみあうだけの効果がないからであろう.Hでは食害による響影は少なく,花は集中開花でも問題はないので,究極の1つの頭花を地上茎につける傾向にある.3.Lでは頭花数と開花数に相関はなく,それぞれ独立に起こっていると考えられる(独立に対処できる).一方Hでは多少正の相関がある.これは頭花数が地上茎数と高い相関があるため.Lは頭花数のわりに同時開花数が少なく,Hは頭花数のわりに同時開発数が多い.ヤハズヒゴタイは標高3000m付近では大きな頭花を地上茎に1つつける傾向が強く(H),他方,標高2200m付近では小さな頭花を多数つける傾向にある(L).本年度の調査結果から以下のようなことが判明した.1.最盛期頃のある時点で,Lは訪花頻度が開花数10あたりでヒメマルハナバチ訪花頻度が飽和し,結実数の飽和値は18くらい,結実率のピ-クは10になっている.Lの頻度分布もこの付近7ー10に集中している.Hは訪花頻度は40あたりで飽和値をとり,結実数でも30あたりから飽和しはじめ,結実率は20ー30あたりでピ-クになる.Hの頻度分布もこの付近20ー30に集中している.H,L両型共に開花小花数7ー10頃から飽和してしまう.つまり開花数は多くても誘因にはあまり意味がなくなってくる.これは送粉昆虫が相対的に少なくなり,花がわの競合が起こってくるためであろう.2.Lでは頭花数5くらいから食害頭花数は飽和する.つまり頭花数5までは食べ尽くされる危険がある.しかし小さな頭花を多くすると一つの頭花に集中して種子食害昆虫が共倒れとなることが増えるので結実数は増加する.これから小花は空間的に分散することによって食害を回避している.小花1つの頭花(頭花数=小花数)にまでならないのは,総苞,柄などへのコストにまだみあうだけの効果がないからであろう.Hでは食害による響影は少なく,花は集中開花でも問題はないので,究極の1つの頭花を地上茎につける傾向にある.3.Lでは頭花数と開花数に相関はなく,それぞれ独立に起こっていると考えられる(独立に対処できる).一方Hでは多少正の相関がある.これは頭花数が地上茎数と高い相関があるため.Lは頭花数のわりに同時開花数が少なく,Hは頭花数のわりに同時開発数が多い.
逆コンプトンガンマ線計測による電子蓄積リングの運動量アクセプタンス評価

本研究では電子蓄積リングにおける逆コンプトンガンマ線の生成と電子損失モニターを組み合わせ,電子蓄積リングの運動量アクセプタンスを直接的に評価する手法の開発を進めている.平成24年度には前年度までの調整試験の結果を踏まえ,レーザー集光光学系の構築によるコンプトン散乱イベントレートの向上と電子損失モニターの高感度化を進めた.レーザー光を電子ビームとの相互作用領域に集光することで,コンプトン散乱のイベントレートは数倍の向上が見込まれている.集光位置及びレーザー光軸の微調整によりガンマ線の強度は前年度に比べ数倍増加しており,集光の有用性は確認された.一方,電子損失モニターの開発研究では,高感度測定を実現するため放射光検出部に新たに光電子増倍管を採用した.また検出器への入射光量の増強とSN改善のため,既設の放射光輸送光学系の改良や単バンチ蓄積を利用した計測回路への時間ゲート処理を施した.極小蓄積電子数における光子計数の結果,単一電子損失と推定される強度変化が観測されたが,単一電子損失イベントを確実に判断するためにはより長時間の測定による検証が必要とわかった.今後も逆コンプトン散乱由来の電子損失の観測へ向けた調整を継続する.また本研究で開発した極小蓄積電子数の計測技術やファイバーレーザーによる逆コンプトンガンマ線の生成を活用して,蓄積リングの真空状態に関する研究や電子ビームサイズの評価,蓄積リングの全エネルギー範囲におけるビームエネルギー測定など,新たな方向性の実験研究も考案し予備的な成果を得た.本研究では電子蓄積リングにおける逆コンプトンガンマ線の生成と電子損失モニターを組み合わせ,電子蓄積リングの運動量アクセプタンスを直接的に評価する手法の開発を進めている.平成24年度には前年度までの調整試験の結果を踏まえ,レーザー集光光学系の構築によるコンプトン散乱イベントレートの向上と電子損失モニターの高感度化を進めた.レーザー光を電子ビームとの相互作用領域に集光することで,コンプトン散乱のイベントレートは数倍の向上が見込まれている.集光位置及びレーザー光軸の微調整によりガンマ線の強度は前年度に比べ数倍増加しており,集光の有用性は確認された.一方,電子損失モニターの開発研究では,高感度測定を実現するため放射光検出部に新たに光電子増倍管を採用した.また検出器への入射光量の増強とSN改善のため,既設の放射光輸送光学系の改良や単バンチ蓄積を利用した計測回路への時間ゲート処理を施した.極小蓄積電子数における光子計数の結果,単一電子損失と推定される強度変化が観測されたが,単一電子損失イベントを確実に判断するためにはより長時間の測定による検証が必要とわかった.今後も逆コンプトン散乱由来の電子損失の観測へ向けた調整を継続する.また本研究で開発した極小蓄積電子数の計測技術やファイバーレーザーによる逆コンプトンガンマ線の生成を活用して,蓄積リングの真空状態に関する研究や電子ビームサイズの評価,蓄積リングの全エネルギー範囲におけるビームエネルギー測定など,新たな方向性の実験研究も考案し予備的な成果を得た.本研究は電子蓄積リングの運動量アクセプタンスの実験的評価手法の開発を目的としている.九州シンクロトロン光研究センターの光源用電子蓄積リングに逆コンプトン散乱ガンマ線の生成システムと電子損失モニターからなる実験系を構築し,要素技術の開発に取り組んだ.波長1064nmのレーザー光と1.4GeV電子ビームの正面衝突により最大エネルギー34MeVのガンマ線生成に成功した.単一電子の損失イベントの観測を目的に,光電子増倍管を用いた放射光強度モニターを開発した.今年度は運動量アクセプタンスの直接評価に必要な実験要素技術の開発に取り組んだ.具体的には波長1064nmのファイバーレーザーを用いたコンプトンガンマ線の発生試験と放射光強度計測による損失電子数モニターの開発である.ファイバーレーザーと1.4GeV電子ビームの正面衝突による逆コンプトン散乱では最大エネルギー34MeVのガンマ線が生成される.ファイバーレーザーの設置と調整の終了後,既存の輸送光学系を活用して速やかにコンプトンガンマ線の生成試験を行った.シンチレータによるエネルギースペクトル測定の結果,ガンマ線強度は設計値に比べてやや弱いものの,逆コンプトンガンマ線が確実に生成されていることが確認された.損失電子数モニターはアバランシェフォトダイオードによる可視光領域の放射光強度測定を利用する.今年度は平均電流測定と光子計数の二通りのモニターシステムを加速器診断ビームラインの暗室内に構築し,それぞれの性能評価実験に取り組んだ.光子計数法は数千個の蓄積電子数に対して一電子損失を計測可能と見込まれる.

一方,平均電流測定ではマイクロアンペア以下の微小蓄積電流をモニター可能である.両者に対してビームスクレーパによる微小電流調整を行いながら,ビーム電流に対するリニアリティと測定限界の評価実験を行った.いずれの方式においても暗室内の観測スペースへ輸送される放射光強度が設計値に比べ弱いことが問題となり,今年度は一電子損失の計測に成功しなかった.しかしながら集光光学系の調整や輸送路の実効的な開口を増すことで光強度を増加させることは可能であり,一電子計測の早期実現へ向けてモニターの調整試験を継続した.本研究の目的である電子蓄積リングの運動量アクセプタンスの直接評価に必要な要素技術の開発をおおむね順調に進めることができた.蓄積状態の電子ビームへ運動量変化を与えるレーザーコンプトン散乱については,波長1064nmのレーザー光と1.4GeV電子ビームとの衝突によるコンプトンガンマ線の観測に成功している.来年度以降にレーザー光の集光調整や電子ビームとの空間的な重なりの最適化に取り組むことで,散乱イベントレートのさらなる増加が見込まれており,コンプトンガンマと電子損失との同時計測が可能になると期待される.電子損失モニターについては一電子損失の計測に成功しなかったものの,モニター構成機器の基本動作に大きな問題は無いことを確認した.今後,観測スペースにおける光強度増加へ取り組むことで,一電子損失計測も実現されると期待される.今後の課題はコンプトンガンマ線の生成イベントレート増加と放射光強度測定による一電子損失計測の実現である.まずコンプトン散乱のイベントレートを増すために,レーザーの集光光学系の構築に取り組む.さらにレーザー光と電子ビームとの空間的な重なりを向上させるためレーザー光軸の継続的な調整を行う.電子損失モニターについては,観測スペースにおける放射光強度の増加及びバックグラウンドの低減が必須である.そこで光強度増加のため集光光学系の調整と光輸送経路の実効的な開口の拡大に努める.さらに暗室内の測定器周辺環境の整備によるバックグラウンドの低減に取り組む.またフォトダイオードによる一電子計測が困難な場合には,より高感度な光電子増倍管による光子計数の可能性も検討する.コンプトンガンマのイベントレート増加へ向けた調整や損失電子数モニターの立ち上げ調整と並行してリストデータ取得用のソフトウェア開発に取り組み,ガンマ線エネルギーと電子損失の相関調査の早期実現を目指す.本研究に必要な主要備品は本年度に購入済みである.次年度は,レーザーや可視放射光の集光光学系の構築に必要な光学素子や光学部品を適宜購入する.また本研究の進捗状況を国内・国際会議で報告するための旅費として使用する.
傾斜畑の耕作形態と渓流汚濁に関する実証的研究

わが国の傾斜畑地帯では,圃場の形態的な特性から強い降雨があると土壌が流亡しやすく,渓流や水源河川を汚濁するような事態が起きている。本研究は,土壌流亡に起因した渓流汚濁と造成・耕作形態の関係を明らかにして今後の保全管理様式を解明しようとするものである。次のような新たな知見が得られた。【渓流汚濁特性】沈砂池に流入する直前に自記濁度計を設置し,降雨と濁度の関係を調べた結果,次のような特性がみられた。(1)降雨の履歴に敏感に反応する。(2)経年的には汚濁水の到達時間が短くなる。(3)汚濁は急激に起こり,短時間に元の清澄な流水に戻る。次に,濁度計を沈砂池に移設し,降雨に伴う濁度の変化を調べると,10分間10mm以上の強い降雨では濁度値が測定限界の1,000mg/lを超え,高濃度の汚濁水が流出している。突発的な流出量が多いため,沈砂池での抑制効果には限界がある。【土壌流亡要因】24の圃場内にある土砂桝の堆砂量を流亡量とみなし,降雨条件を調べてみると,10分間10mm以上の強い降雨がみられた時,土壌流亡が激しい。土壌流亡に影響を与える要因を重相関によって分析した結果,圃場の面積や勾配,栽培様式,生育に伴う植被状況とはほとんど相関がなく,排水溝の形態と相関が強い。【排水溝形態】(1)土壌流亡が激しい圃場では,排水溝下流部が緩やかで上流部が急である。(2)逆に流亡が少ない圃場は,下流部が急で草生が活着し,上流部に堆砂域が発達して緩やかになる。(3)草生の活着した排水溝を再掘削すると,土壌流亡が激しくなった。【圃場管理様式】排水溝の路床に一定間隔に土嚢等の根止めを施して堆砂を促し,草生を活着させることによって土壌流亡を軽減できる。この場合,下流部で排水が停滞しないように行わなければならない。営農上,排水溝の再掘削が必要であるが,土嚢等の撤去によって土壌流亡が促進される。排水溝を適正に維持管理していくことが望まれる。わが国の傾斜畑地帯では,圃場の形態的な特性から栽培期に強い降雨があると貴重な土壌が流亡しやすく,渓流や水源河川を汚濁するような事態が起きている。本研究は,とくに造成畑からの土壌流亡に起因した渓流汚濁の実態を克明に追跡し,造成・耕作形態と渓流汚濁の関係を明らかにして生産性の高い圃場を将来にわたって維持できる圃場形態や保全管理様式を解明しようとするものである。岐阜県高鷲村上野高原において標準区画50a,勾配約3%の公幅段階工で造成された24圃場を対象に選定,土壌流亡の要因を重相関分析法によって解明するとともに降雨に伴う渓流の汚濁過程を自記濁度計によって追跡した。

本調査は継続中であるが,当面の成果として,次のような新たな知見が得られた。(1)畝勾配,排水溝の深さが大きくなるにつれて土壌流亡が激しく,大根植被,排水溝の草生化が進むにつれて抑制される。(2)土壌流亡は,降雨履歴(営農期間)が長くなると排水溝の草生化と相まって次第に減少する傾向を示し,排水溝の下流部では次第に勾配が大きくなるように形態変化している。(3)排水溝の形態が流亡を左右する最も大きな要因であり,土砂桝から225m区間が保全管理の重点箇所である。(4)渓流汚濁は,沈砂池へ流入する直前では,5分間降雨量のピークから510分遅れて急激に進み,12時間で元の清澄な流水に回復する。(5)沈砂池においては,高濃度の濁水が発生する頻度は少なく濁度変化は緩慢であるが,10分間10mm以上の豪雨があると高濃度の濁水が発生することがある。(6)沈砂池の渓流汚濁防止効果は,10分間10mm以上の豪雨時には,あまり期待できない。これ以下の通常の降雨下では,土砂を滞留させる効果がきわめて大きい。わが国の傾斜畑地帯では,圃場の形態的な特性から強い降雨があると土壌が流亡しやすく,渓流や水源河川を汚濁するような事態が起きている。本研究は,土壌流亡に起因した渓流汚濁と造成・耕作形態の関係を明らかにして今後の保全管理様式を解明しようとするものである。次のような新たな知見が得られた。【渓流汚濁特性】沈砂地に流入する直前に自記濁度計を設置し,降雨と濁度の関係を調べた結果,次のような特性がみられた。(1)降雨の履歴に敏感に反応する。(2)経年的には汚濁水の到達時間が短くなる。(3)汚濁は急激に起こり,短時間に元の清澄な流水に戻る。次に,濁度計を沈砂池に移設し,降雨に伴う濁度の変化を調べると,10分間10mm以上の強い降雨では濁度値が測定限界の1,000mg/lを超え,高濃度の汚濁水が流出している。突発的な流出量が多いため,沈砂池での抑制効果には限界がある。【土壌流亡要因】24の圃場内にある土砂桝の堆砂量を流亡量とみなし,降雨条件を調べてみると,10分間10mm以上の強い降雨がみられた時,土壌流亡が激しい。土壌流亡に影響を与える要因を重相関によって分析した結果,圃場の面積や勾配,栽培様式,生育に伴う植被状況とはほとんど相関がなく,排水溝の形態と相関が強い。【排水溝形態】(1)土壌流亡が激しい圃場では,排水溝下流部が緩やかで上流部が急である。(2)逆に流亡が少ない圃場は,下流部が急で草生が活着し,上流部に堆砂域が発達して緩やかになる。(3)草生の活着した排水溝を再掘削すると,土壌流亡が激しくなった。【圃場管理様式】排水溝の路床に一定間隔に土嚢等の根止めを施して堆砂を促し,草生を活着させることによって土壌流亡を軽減できる。この場合,下流部で排水が停滞しないように行わなければならない。営農上,排水溝の再掘削が必要てあるが,土嚢等の撤去によって土壌流亡が促進される。排水溝を適正に維持管理していくことが望まれる。
質量選別角度分解イオン収量法による三原子分子の内殻励起電子状態と振電相互作用

内殻励起状態の振動準位を分離できるような励起光のバンド幅が狭い条件において解離イオン種選別した角度分解イオン収量スペクトルの測定は、多様な分子を効率よく測定する手法は確立されているとはいえない。本研究補助により、この目的を満足する質量選別角度分解イオン収量(MS-ARPIS)測定装置のプロトタイプを製作することができた。本装置は、内殻励起後に放出される光解離イオンを質量選別し、特定の光イオンについて角度分解光イオン収量スペクトルを測定することを目的とした装置である。この装置において重要な点は、±10°程度の開き角に放出される解離イオンを効率よく質量分析・検出部に導くイオン光学系を作ることにある。その目的のため、D.W.O.Heddleが考案したafocal静電レンズを採用した。イオン光学計算コードを用いたシミュレーションに基づき、実装する静電レンズを決定し、製作した。静電レンズの性能評価のため、光電子を用いた実験を行い、目的とする性能が得られていることがわかった。この静電レンズと同じ形のレンズを、四重極質量フィルターに取り付け、MS-ARPIS測定装置のプロトタイプを製作した。テスト実験において、光電子を用いているのは、適切なイオン源が用意できなかったためである。レンズ系のテストを兼ねた実験では、NO分子の窒素K殻光イオン化に関して、スピン多重度を分離した光電離部分断面積の測定を行うことができた。この結果から、内殻光電離における交換相互作用の効果について、多くの知見が得られた。今後、製作した装置を用い、ヘテロな直線3原子分子を対象とした測定を行う予定である。来年度前期におけるKEK-PFでのスタッフ優先課題を申請し、認められており、放射光を用いた試験的な測定を行う予定である。励起状態の内殻励起状態の振動準位を分離できるような励起光のバンド幅が狭い条件において解離イオン種選別と角度分解を同時に直接的に行う測定は、これまでに研究報告がなく方法は確立されていない。そこで、イオン種の識別をした上で角度分解してイオン収量を測定する簡便な方法を開発する必要がある。検討したところ、簡便なレンズを持つイオン検出器に、四重極質量フィルターを組み込むことで実現できる可能性が高いことがわかった。今年度は、最も重要となる四重極質量フィルターを準備した。また、レンズ部に印加する電圧条件について、シミュレーションを行い、運動エネルギーが1から20eVの解離イオンを検出器に導く条件を探している。現在、レンズ部の製作を行っており、まだ動作試験を行っていない。来年度は、この装置を用い、ヘテロな直線3原子分子を対象とした測定を行う予定である。その結果から、3原子分子の内殻励起における電子的構造・振電結合・幾何構造の変化・解離動力学について検討する予定である。
Pan属の二種における大臼歯歯冠形状の総合的な比較解析

本年度はPan属の二種、コモンチンパンジーとピグミーチンパンジーの大臼歯歯冠形状についての比較分析をさらに進めた。エナメル象牙境界形状の分析により、ピグミーチンパンジーでは、咬頭の切り立ちが強く咬合面が相対的に深いことなど、葉食傾向との関連と考えられる特徴が認められたほか、咬頭の配置や歯冠全体のシェイプが両種で異なることが示された。そこでさらに、歯冠内部形状と外部形状の対応関係を探り、また大サンプルでこれら特徴について確認するために、ベルギー・テルビューレンの王立中央アフリカ博物館を訪問し、コモンチンパンジーとピグミーチンパンジー標本の上下顎大臼歯について、肉眼観察およびノギス計測を実施した。のべ500点以上の大臼歯について計測を実施した結果として、内部形状で両種の違いを表す各種特徴について外部形状においても追認できたが、一部の特徴については外部形状での評価は難しいことも判明した。またこれらの各種形態特徴について、歯種ごとの変化の程度や方向性が両種において異なるなど複雑な様相が明らかとなった。エナメル質厚さや分布の特徴も含めて、両種の間の形態差は程度はわずかであっても、全体の大きさの違いまたは機能的差異のいずれかに単純に帰することは不可能であり、進化過程におけるサイズや機能的必要性の変化、さらには発生過程における様々な制限要因等が関連しあってもたらされたものであることが示唆された。こうした知見は、より化石情報が豊富な人類の進化においても、種ごとの差異がもたらされた要因については、分岐後の時間や発生上の制約等も含めた様々な視点から検討が必要であることを示し、重要である。平成18年11月の日本人類学会シンポジウムにおいて、こうした視点についてこれまでに得られた知見とあわせて報告した。Pan属の二種、コモンチンパンジーとピグミーチンパンジーの大臼歯歯冠形状について、特にエナメル質分布とエナメル象牙境界面の形状に着目し、比較解析をおこなうことを目的とする。本年度は歯冠形状の三次元再構築作業を引き続き進めた。コモンチンパンジーとピグミーチンパンジーの大臼歯計60標本について三次元再構築作業がおおむね完了した。これをもとに、エナメル質分布とエナメル象牙境界面の形状についての各種指標の計測方針を検討した。エナメル質分布の特徴を明らかにする指標としては、歯冠全体の平均エナメル質厚さ、咬合面の平均エナメル質厚さを算出し、同時にエナメル質分布のカラーマップを作成する方針とした。また、エナメル象牙境界面の形状の評価として、咬頭の切り立ち具合については咬頭ごとに最先端から一定分下がった断面での断面積を指標とすることとした。これらの計測を実行するために、研究代表者らがこれまでの研究を通じて共同開発してきたCTデータ解析ソフト・CT-Rugleに、あらたな計測ツールを追加した。たとえば、咬合面エナメル質の体積計算のアルゴリズムをデザインし、開発依頼して作成した。これにより咬合面エナメル質厚さの指標として最も適切であると考えられる平均エナメル質厚さを算出することが可能となった。さらに、実見用拡大模型作成の準備として、ラピッドプロトタイピングの各種方式を調査し、造型のためのデータの形式や条件を比較検討した。結果として精細な造型が可能でかつ支持構造が残らない、新方式の光造型法が最適であると判断された。二種のチンパンジーの大臼歯の、各咬頭ごとの側面エナメル質厚さについて分析した。これに関連し、断面をもちいた歯冠側面エナメル質厚さの計測方法について、大標本の現代人資料を利用しての再検討をおこなってきた。その結果、二次元断面上での歯冠側面エナメル質厚さ評価は、咬頭ごとに放射方向の断面を抽出し、その面での最大の厚さ(計測としては当該計測位置において最小になるように実施)を利用するのが適切であるとの結論に至った。これに従ってチンパンジー二種の歯冠側面エナメル質厚さを咬頭ごとに調査したところ、基本的に種間で大きな違いは認められないものの、以下のような種ごとの傾向が示唆された。すなわち、全体的にコモンチンパンジーとくらべてピグミーチンパンジーでエナメル質が薄めであること、ピグミーチンパンジーでは近心舌側咬頭のエナメル質がほかより薄いこと、などである。ただしこれらの傾向が限られた標本数において偶然認められたものである可能性は否定しきれないため、今後さらなる検討を要する。また、こうした傾向が機能的に解釈しうるものであるかどうか、歯冠全体の厚さ指標などとの対応を含め、さらに分析を進める必要がある。また、精細な造型が可能でかつ支持構造が残らない新方式の光造型装置を利用し、実見用模型の作成を進めた。

そこでさらに、歯冠内部形状と外部形状の対応関係を探り、また大サンプルでこれら特徴について確認するために、ベルギー・テルビューレンの王立中央アフリカ博物館を訪問し、コモンチンパンジーとピグミーチンパンジー標本の上下顎大臼歯について、肉眼観察およびノギス計測を実施した。のべ500点以上の大臼歯について計測を実施した結果として、内部形状で両種の違いを表す各種特徴について外部形状においても追認できたが、一部の特徴については外部形状での評価は難しいことも判明した。またこれらの各種形態特徴について、歯種ごとの変化の程度や方向性が両種において異なるなど複雑な様相が明らかとなった。エナメル質厚さや分布の特徴も含めて、両種の間の形態差は程度はわずかであっても、全体の大きさの違いまたは機能的差異のいずれかに単純に帰することは不可能であり、進化過程におけるサイズや機能的必要性の変化、さらには発生過程における様々な制限要因等が関連しあってもたらされたものであることが示唆された。こうした知見は、より化石情報が豊富な人類の進化においても、種ごとの差異がもたらされた要因については、分岐後の時間や発生上の制約等も含めた様々な視点から検討が必要であることを示し、重要である。平成18年11月の日本人類学会シンポジウムにおいて、こうした視点についてこれまでに得られた知見とあわせて報告した。
成人の骨密度および血液所見と保有歯数との関係

全身因子と歯周疾患との関連をみるため,人間ドック受診者の血液検査値とCPI値の関係を調べた。対象者は7452名(男性5742名,女性1710名)である。血液検査は血液一般検査,肝臓機能検査,電解質検査,糖尿病検査,血清学的検査についての37項目を行い,血液検査値は基準値と基準値より低値,基準値より高値の3つのカテゴリーに分けた。歯周疾患についてはCPI値を測定し0,1,2と3,4の2つのカテゴリーに分けた。分析はMantel-Haenszel法により,オッズ比および95%信頼区間を求めた。結果はCPI値0,1,2とCPI値3,4の場合の比較において,有意に影響した因子(オッズ比)は(1)血液検査値が基準値範囲に対し,基準値より低値では,男性のHDLコレステロール(1.18),血清アミラーゼ(1.26),血清鉄(2.31)で進行した歯周炎に有病であった。またZTT(0.67),白血球(0.59)で健康または初期の歯周疾患であった。(2)血液検査値が基準値範囲に対し基準値より高値では,男性の総蛋白(2.05),ZTT(1.55),TTT(1.50),白血球(1.89),血糖空腹時(1.25),グリコヘモグロビンA1(1.50),グリコヘモグロビンA1c(1.62),CRP定量(1.80),女性のCRP定量(1.80)で進行した歯周疾患に有病であった。また,男性のHDLコレステロール(0.67),クレアチニン(0.65),総ビリルビン(0.79),AG比(0.77)において健康または初期の歯周疾患であった。これらより,進行した歯周炎が有病のものは,HDLコレステロール,血清鉄,総蛋白,白血球,血糖空腹時,グリコヘモグロビンA1,グリコヘモグロビンA1c,CRP等の血液検査値との関連が明らかにされた。また,男性は女性より関係が明瞭であった。現在、厚生省では1989年に,成人歯科保健対策検討会の中間報告を発表し,その中で「8020運動」を提唱している。また1993年には老人保健法において総合診査項目に歯周疾患,骨粗鬆症検診が追加されその必要性が注目されている。成人における歯の喪失原因として,歯周病が大きな要因であることは明らかであるが,単にそれは口腔という局所的な要因だけではなく全身的な要因も関与しているのではないかと思われる。その流れの中で日本でもトータル・ヘルス・プロモーション(THP)という考え方が定着しており、全体的な健康というものが重要視されている。歯に関しても、単に口腔内の改善だけではなく口腔内を改善することにより、全身の状態が改善されることがあると予想される。そこで今回、愛知県某健診センターにおいて、人間ドック中に歯科健診を組み入れ、歯科健診を平成10年4月から12月までに受診した18歳から80歳の企業に従事する男女5343名(男性4322名、女性1021名)について、保有歯数と骨密度・血液検査結果について比較検討した。その結果、保有歯数とそれぞれの相関係数は、骨密度0.116(p<0.01),同年齢比0.030(p>0.01),20歳比0.117(p<0.01),白血球-0.046(p<0.01),赤血球-0.087(p<0.01),中性脂肪-0.013(p>0.01),カルシウム0.096(p<0.01),血清鉄0.092(p<0.01),血糖値空腹時-0.091(p<0.01),GOT-0.039(p<0.01),GPT0.023(p>0.01),尿酸0.031(p>0.01),AG比0.179(P<0.01),血小板-0.002(p>0.01),無機リン0.001(p>0.01)であった。特に歯の保有歯数と炎症性の指標とが関連しているようであった。

(2)血液検査値が基準値範囲に対し基準値より高値では,男性の総蛋白(2.05),ZTT(1.55),TTT(1.50),白血球(1.89),血糖空腹時(1.25),グリコヘモグロビンA1(1.50),グリコヘモグロビンA1c(1.62),CRP定量(1.80),女性のCRP定量(1.80)で進行した歯周疾患に有病であった。また,男性のHDLコレステロール(0.67),クレアチニン(0.65),総ビリルビン(0.79),AG比(0.77)において健康または初期の歯周疾患であった。これらより,進行した歯周炎が有病のものは,HDLコレステロール,血清鉄,総蛋白,白血球,血糖空腹時,グリコヘモグロビンA1,グリコヘモグロビンA1c,CRP等の血液検査値との関連が明らかにされた。また,男性は女性より関係が明瞭であった。
スピン依存弾道電子マッピング法の開発と半導体へのスピン注入機構の解明

走査型トンネル顕微鏡を用いたスピン依存弾道電子マッピング法に必要な要素技術である,スピン注入源である強磁性電極材料の選定と評価,スピン検出を行う希薄磁性半導体の創製と評価,弾道電子マッピング測定法・解析法の開発を行った.走査型トンネル顕微鏡を用いたスピン依存弾道電子マッピング法に必要な要素技術である,スピン注入源である強磁性電極材料の選定と評価,スピン検出を行う希薄磁性半導体の創製と評価,弾道電子マッピング測定法・解析法の開発を行った.1.現有のスピン偏極走査型トンネル顕微鏡(SP-STM)内に電磁石を組み込み,GaN上に形成したFeナノ構造の磁区変化の観察を行った.蒸着量を制御して,超常磁性を示すFeナノ構造領域と強磁性を示す領域の共存状態を形成し,両者間の凹凸差の印加磁場依存性を調べ,印加磁場に応じて強磁性領域の磁化の向きが変化する様子を捉えることに成功した.この結果は,今後のスピン依存弾道電子マッピングを行う上での,スピン注入電極の磁化方向制御および測定に関した有用な知見を与えている.2. GaN上に形成したFeナノ構造を酸化させると,Fe酸化物で覆われた表面を持つFeナノ構造が形成できることを見いだした.この構造体では,低温での磁化曲線で二重ヒステリシスループが観測され,表面のFe酸化物が反強磁性となり,内部のFeとの間に交換バイアスが働いていることとして理解される.3. Fe/GaN試料に対して,弾道電子電流測定を試みた.その結果,従来のトンネル電流検出方法では精度の良い弾道電子電流測定が困難であることが分かった.また,実験結果は同時に改良指針を与えており,次年度改良する.4. Gd濃度の異なるGaGdN薄膜をGaNテンプレート上に成長し,二次相の析出を伴わない成長条件,その時の磁気特性,結晶構造を調べた.得られた薄膜は,GaNと面内では格子整合しているものの,面直方向に格子が伸びており,歪んで成長していることが明らかとなった.また,低温でプレーナホール効果の測定に成功した.このことは,キャリアとGdの持つ局在磁気モーメントが相互作用していることの証であり,GaGdNはキャリア誘起強磁性であることを示し得た.1. GaN上に表面平坦性の良いFeナノ構造を形成し,スピン偏極走査型トンネル顕微鏡(SP-STM)で評価した.SP-STMから得た電流電圧特性から,スピンに依存した状態密度を反映した構造を得ることに成功し,それぞれのナノ構造は単磁区構造であるなどの,各ナノ構造の磁化特性に関する知見が得られた.この結果は,今後のスピン依存弾道電子マッピングを行う上で,スピン注入電極の磁化方向制御および測定に関した有用な知見を与えている.また,Fe膜厚を変えることにより結晶粒径が大きく変化しするに伴い,保磁力が大きく変わることも明らかとなった2. GaNへのスピン注入効率向上と磁化特性制御に向けて,GaN上への酸化鉄および窒化鉄の形成を行った.酸化・窒化条件により,結晶構造,表面形状および磁化特性が大きく変わることが分かった.3.成長条件を変えてGaGdN薄膜をGaNテンプレート上に成長した.Gaリッチ条件下では,GaNより長いc軸を持つ薄膜がコヒーレントに成長するのに対して,Nリッチ側にGaNとa軸c軸ともにコヒーレントなGaGdN薄膜が成長する条件のあることを見出した.また,前者の薄膜内には自然超格子が形成されていることを見出した.室温での磁化特性は両者で同じであったが,その温度依存性に差があり,局在磁気モーメントを持つGdの配列を反映していると考えられる.前者の薄膜では,電気伝導特性がモット式に従うことから,Gd添加により局在領域が出来てその間を可変領域ホッピング型で伝導していると考えられる.縦磁気抵抗測定から,低磁場領域で正の磁気抵抗効果を,高磁場領域で負の磁気抵抗効果が見られた.前者はGdの局在磁気モーメントと伝導電子との間にスピン軌道相互作用が働いている証拠である.後者は,磁場印加により時間反転対称性が破れたことによると考えられる1.GaN上にCoナノ構造およびCo/Fe多層ナノ構造を形成し,走査型トンネル顕微鏡(STM)で評価した.Coナノ構造のサイズは成長膜厚に依存すること,Coは成長初期にはfcc構造をとり8nmあたりからhcp構造をとること,Co原子あたりの磁気モーメントはサイズに依存して変化し,直径7nmで3μ_Bを示しサイズが大きくなるにつれてCoのバルク値に近づくこと,が明らかとなった.Co/Fe多層ナノ構造はbcc構造をとること,その保磁力や飽和磁化は1層あたりの膜厚に依存すること,を明らかにした.この結果は層構造を変えることで磁気特性を制御できることを示している.2.Fe(110)/GaN(0001)界面で得られるスピン偏極率は,そのバンド構造から0.3程度と見積もられる.より高効率なスピン注入に向けてFe_<1-x>Co_x合金を用いた場合についてバンド計算を行い検討した.その結果,フェルミ準位での状態密度から見積もると,x=0.78(bcc構造をとる最大のx)で-0.8程度と大幅に改善されることを見出した.3.GaNへのスピン注入効率向上と磁化特性制御に向けて,GaN上へ酸化鉄および窒化鉄を形成した.酸化鉄は島状成長するのに対して,窒化鉄は表面平坦性に優れた薄膜として成長することが分かった.

4.GaNテンプレート上に条件を変えて成長したGaGdN薄膜について磁化の温度依存性(M-T曲線)を評価し,その磁性の発現機構について検討した.Ga/N比が1を越えた条件下で成長したGaGdN薄膜では,零磁場冷却後M-T曲線と磁場中冷却後M-T曲線が室温付近で分離した.一方,Ga/N比が1を下回る条件下で成長したGaGdN薄膜では,両者は30K付近で分離しており,微細な磁性粒子が析出していることを示唆している.1.GaN上に2-5nm程度のFe超薄膜およびCo超薄膜を形成し,その電流電圧特性の測定を行った.Fe/GaN接合では,室温成長ならびに室温成長後420°C加熱いずれの場合もショットキー特性を示し,その障壁高さはそれぞれ0.1,0.57eVであった.Co/GaN接合の場合,室温成長後にはショットキー特性を示したが,420°Cでの加熱後にはオーミック特性となった.また,膜厚が2nm以上ではこれらの結果に差は見られなかった.2.GaN(0001)上に窒化鉄Fe4N(111)がエピタキシャル成長することを明らかにした.その表面は原子尺度で平坦であること,室温で強磁性を示し,FeやCo超薄膜に比べて,保磁力ならびに飽和磁化に対する残留磁化比も大きいなど,磁気特性に優れていることが分かった.電流電圧測定から,Fe4N/GaN接合はショットキー特性を示し,その障壁高さは0.70.8eVであった.3.室温で形成したCo/GaN接合に対して弾道電子放射電流測定を行った.BEEM電流-電圧特性はショットキー特性に良くフィットし,その障壁高さは0.4±0.05eVであった.また,n値は10前後と大きくなったが,これは,電圧がショットキー障壁とトンネル障壁の両方に印加されていることを示している.4.GaNテンプレート上にGdNモル分率を変えて成長したGaGdN薄膜について,結晶構造,発光特性ならびに磁気特性評価を行った.GdNモル分率が5%と8%の試料では自然超格子が形成されていることを見いだした.GdNモル分率がc軸方向にに沿って周期的に変化しており,その周期は1nmでc面間隔の4原子層を単位としている.成長した薄膜はGaNに対して整合しており,その分c軸方向に伸びていることが明らかとなった.また,バンド端発光ならびに欠陥に由来している発光について調べ,Gd添加による効果について検討した.GaNテンプレートはサファイヤ上に成膜されているため,弾道電子電流を測定するにはGaNテンプレートに加工を施す必要がある.その加工装置が不良となり,修理と再稼働に時間を要したため,弾道電子電流測定実験については,当初予定より少し遅れがある.それ以外については,概ね順調に進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。上述のように,GaNテンプレートの加工装置に支障を来していたが,漸く順調に稼働し始めたので,今後,その遅れを取り戻すように重点的に研究を推進する.また,4端子構造による非局所測定での実験についても検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
新しいスポーツ思想の構築に向けて-大島鎌吉資料の基礎的研究-

本研究では、日本を代表するオリンピック思想の理解者であり、オリンピック平和運動の国際的なリーダーであった大島鎌吉の遺した資料をデータベース化し、デジタル公開するための基礎的調査を実施した。調査を通して、大島の蔵書(雑誌・薄冊等を除く)約1400点と遺品類約400点についてはデータ入力を終了している。これらのデータは、DCMES(Dublin Core Metadata Elements Set)に従って,データ記述のための要素タイプを選定し、将来のインターネット公開に備えている。オリンピックという人類の財産を今後どのように発展させるかという壮大かつ喫緊の課題に対して、確固たる信念をもって平和運動として推進した大島の思想を明らかにし、参考にしていくことの意義は大きいと考える。平成19年度は,主に関西大学が保管している大島鎌吉の遺品・資料の整理・調査を実施した。資料の点数が膨大であるため,データベースを公開する段階には至っていないが,蔵書のすべてと遺品類および自筆資料の大半についてはカード化を終了している。これらは現在アルバイトを雇用してデジタルデータ化を進めている。(蔵書については完了)これで,関西大学所蔵資料のうち,残るは抜刷等の薄冊と,新聞切抜スクラップ帳等となる。こちらについても最終年度である平成20年度にほぼ概要を明らかにできる予定である。また散逸している大島が発信した書簡や原稿などの資料を収集し,大島の活動についての資料を得るために,存命の関係者からの聞き取り調査を実施した。また,日本体育協会(東京都渋谷区岸記念体育館)の資料室にて関連資料の収集を実施した。一方,調査を進めるなかで,蔵書や目筆資料の一部に保存状態が芳しくないものが発見された。また,主にVHSで収録された関連資料なども保存状態が懸念されるため,それらの保存に関する技術や機材について情報収集した。これらについては,次年度必要な保存処理を実施したいと考えている。さらに,これらの大島鎌吉資料をデシタルテータベースとして公開するために,資料のデジタル画像化も進めている。画像化に関しては,カード採録を終了した遺品類から着手している。現時点では全体の約1/4程度の画像化を終了している。これらの成果については,次年度に論文発表(身体運動文化学会関西支部『身体運動文化論〓』),口頭発表(大阪体育学会),WEBサイト等での公表を計画している。調査を通して、大島の蔵書(雑誌・薄冊等を除く)約1400点と遺品類約400点についてはデータ入力を終了した。これらのデータは、DCMES (Dublin Core Metadata Elements Set)に従って,データ記述のための要素タイプを選定し、将来のインターネット公開に備えている。加えて、遺品類については、「ハンス・ハインリッヒ・ジーフェルト賞」のトロフィー等の代表的なものからデジタルカメラにて撮影した。また、当初調査対象とした関西大学所蔵資料以外にも、存命の関係者に対するインタビューや、陸上関係の貴重資料の寄贈などによって、アーカイブスとしての資料収集が進展した。この関連資料収集についても、引き続き実施している。その他、調査の途上で、カセットテープに残された肉声のデジタル化、劣化の著しい資料の補修等、博物館的保存作業の必要性が出てきたために、必要な処理を施した。これらの調査・研究の成果は、さっそく関係の研究者に資料提供の便宜を供することになっており、すでに学会発表等にこぎ着けている例もある。オリンピックという人類の財産を、今後どのように発展させるかという壮大かつ喫緊の課題に対して、確固たる信念をもって平和運動として推進した大島の思想を明らかにしたことの意義は大きく、参考にしていけると考える。
手書きの数学記述式解答を対象とした文字・図形認識による採点支援システム

数学の記述式試験は,受験者が文字,数式,図形,グラフ等を自由に記述した解答による評価であり,それらの採点はその専門性を有している者が行っている。数学は,教科の特性からも,評価において思考力・表現力が重視される。本来,問題を解くということは,思考過程を経ながら行うものであり,現在,実用化されている限定された形式のキーボート入力よりも,手書き(入力)の方が長けているだけでなく,広汎な能力を測ることができる。そこで,本研究課題は,数学試験の手書きの記述式解答に関して,解答用紙によるオフライン手書き認識と,デジタルで手書きされた「デジタルインク」によるオンライン文字認識の両方のデータを収集し,採点を支援するシステムを提案することを目的とする。本年度は,オフライン手書き認識によるトライアルの実施するための準備として,これまでの数学の記述式の答案について,自由に記述した文字,数式,図形,グラフ等の分類を主に行ってきた。また,高等学校までに学習する数学の数式・記号に関して,手書き数式認識の問題点の洗い出しを行った。その中で,日本独自の問題点についても整理してきている。予想されたことであるが,解答者は自由にレイアウトすることから,実際に,意味を持つ情報を含むテキスト,デジタルテキストデータ表現の数式に変換できるかが課題である。また,高等学校までの学習内容で,認識が困難な数式・記号等の整理を行った。「デジタルインク」によるオンライン文字認識によるトライアルを行う前に,前提条件を整理する必要がある。特に,自由に記述した文字,数式,図形,グラフ等が混在しているため,種類による領域を指定しにくい,テキストと数式の混在が多く,意味を持つ情報が得にくいことが障害となる。手書きの文字,数式,図形,グラフ等を個別に認識可能なものと認識が困難なものを整理していく。自由に記述した文字,数式,図形,グラフ等が混在を解答者が領域指定可能かどうかの検討を行う。テキストと数式の混在については,どのようにすれば意味を持つ情報が多く得られるかの検討を行う。今年度は「デジタルインク」によるオンライン文字認識によるトライアルの準備段階まで至らなかったため,トライアルに用いる入力デバイスが選定できていない。今年度それも併せて遂行し,選定後購入をする予定である。
日本海東縁変動帯と本州中部・富山トラフの交差構造と重複テクトニクス

海域では、富山湾東方海域の調査航海で海底地形調査と音響イメージングを実施し、結晶質塊状の固形メタンハイドレート露頭を発見・観察した。その結果,日本海東縁部における鮮新世以降の褶曲運動は炭化水素鉱床を形成したが、中期更新世以降に一層顕著になった断層運動により、断裂を経由する浅層への移動で海底に露出するメタンハイドレート層を形成したこと、メタンの移動・湧昇が局在化した箇所では、岩塩ドームに似た隆起地形"ハイドレートドーム"が形成されたことを確認した。陸域では、中部本州日本海側を調査対象に、現在進行中の地殻変動のGPS測地観測の継続と活断層の活動履歴調査を行った。新潟県中越地震の震源地を含む新潟平野からフォッサマグナを経て富山平野にいたる地域において、海陸両域にまたがる活断層の分布と交差構造を確認した。本邦第1級の跡津川断層についての地震地質学的な野外調査では、とくに断層東部のセグメントが最新活動で滑りを生じたことを確認した。これまで、安政飛越地震では、震源断層の西セグメントのみが地震性すべりを生じたとされていた。中部日本で頻発する地殻内地震の余震により、東西日本を分画する南北フォッサマグナの基盤構造と新潟-神戸構造帯と呼ばれる下部地殻ひずみ集中帯との交差重複現象が明瞭になり、本研究で斜交構造による諸現象の実像が現象論的に明かになったが、それら現象間の成因論的関係解明がつぎの課題として浮かび上がってきた。とくに海底や地表の諸現象と地震発生層直下の下部地殻との連関を解明する課題については、地形・地質学の手法だけでなく、地球物理学・物質科学などとの連携を強め、総合的な手法で研究を推進する必要がある。2008年度以降は、文部科学省の委託事業「ひずみ集中帯の重点調査観測・研究」に参画し新潟県中部で23km間隔の稠密アレイによる合同観測を5年間実施する予定である。今年度は、主としてつぎの4項目で調査研究を行った。1.富山平野では、の地表通過位置と地下形状の解明を目的に、トレース位置に異見が多い呉羽山断層について、重錐落下の人工震源を用いた24チャンネルの反射法地震探査を実施した。データの粗解析によれば、沖積平野の地下に伏在する同断層中部の所在位置が明らかになった。海域延長部についてもエアガンによる音波探査のデータを解析し、陸域と海域で断層の地下形状が同じ断層規制褶曲を伴うことを確認した。さらに、本研究で購入したコンプレッサーをエアシンカー(削岩機)等に接続して簡易な音源システムを構成する実験を行った。2.黒部川扇状地と北アルプスの境界にあたる泊地区で、黒菱山断層・棚山断層の調査を行った。これら富山平野東縁の南北性断層については、更新世中期にすでに北アルプスの隆起活動の沈静化とともに活動を停止していた可能性が高い。3.富山トラフにおいては、産総合研活断層センターの研究員と共同で、海洋研究開発機構の調査船「なつしま」NT05-10航海により、富山湾および糸魚川沖-直江津沖、佐渡南西沖などで精密海底地形調査を行い、NE-SWと南北の2方向の活断層による変動地形の分布を検討した。さらに同調査船搭載の無人探査機「ハイパードルフィン」の潜航調査により、活動履歴を検出する目的で海底活断層の低崖で観察と採泥を行った。地震による崖の崩壊にメタンハイドレートが関与している可能性が認められた。