hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実時間性を持つ並行プログラムに対するデバッグのための逆方向計算モデル

本年度は、並行プログラミング言語に逆計算機構を導入する手法および実時間を考慮したプログラムカリキュラスの提案を中心にして研究を進めた。前者については、バックトラックに基づく逆計算機構をプログラミング言語を導入する計算について、欧州Cost Action(IC1405)プロジェクトのメンバーと共同して研究を実施した(結縁)。ここでは、構造的操作意味定義に基づく手続き、関数定義、ループ構造など、実用的なプログラムに対して、アノテーションを加えてバックトラックに基づく逆計算を定義した。後者については、TimedRCCSを提案した。時間についてのプログラムカリキュラスに関する研究は、既存研究のRCCSを拡張する形で実施した(結縁)。さらに、CCSKの時間拡張についても研究を行った。その他に、逆計算の操作意味定義に関する拡張(結縁)、関数型並行分散プログラミング言語Erlangの逆計算意味(西田)について研究をすすめた。さらに、逆計算デバッグのための情報圧縮技術についても研究を実施した(関)。逆計算については、バックトラックに基づいて情報を蓄積する方法については単一のスタックにもとづいて巻き戻す方法について検討し、時間については時間の経過が持つ特性を活かした意味論を展開することを試みた。後者については、今年度の研究ではプログラムの並行構造にもとづく逆計算情報のデータ蓄積方法が複雑であり、並行構造の反映には限界があることがわかった。合成可能性という観点から、より扱いやすいモデルの提案が必要であることがわかった。本年度は、より技術的な内容について検討を進めた。逆計算を並行プログラミング言語、時間を考慮した体系への拡張について知見を得た。逆計算においては、単純に実行した経路を巻き戻すバックトラック型の逆計算に加えて、因果無矛盾性を保存する逆計算を考慮する必要がある。逐次計算において、この両者に違いはないが、並行分散計算機構を持つ場合は、デバッグという観点においては後者の方がより自然である。これは、通信などの同期機構によって分散計算が行われる場合、全体の状態をまとめて状態を正確に定義することが懇談であるという並行分散計算の本質に基づく。また、これらのアイデアに基づくプログラミング言語定義との関係について一定の知見を得た。今後は、因果無矛盾性に基づく逆計算機構を研究する。デバッグの観点から、技術的に興味深い点は、因果無矛盾性にもとづくデバッグ機構の定式化である。バックトラックに基づく逆計算では、デバッグが必要になるポイントが明確に定義できない場合がある。例えば、問題のあるスレッドに到達するまでの他のスレッドの実行は多数の組み合わせがあり、要求された性質が成り立たなくなるポイントが明確でない。デバッグの原因となるポイントを詳細に解析するには、バックトラックよりも制約条件を緩めた因果無矛盾性にもとづいて、デバッグポイントを指摘する方が自然である。今後は、因果無矛盾性に基づくデバッグ手法を検討し、並行プログラミングにおいて実際的なモデルを考案する観点から、データを直接的に扱うためのデバッグモデルを考案する。時間経過を含めた逆計算の意味の定義を研究する過程で得られた知見として、従来Ulidowskiらによって提案されている枠組みを拡張する必要があることが判明したため、順方向の時間経過意味から逆方向計算を導き出すことが可能なクラスの同定に関する研究を実施する。また、時間経過とオートマトンモデルにおけるデータの扱いについての関係を明らかにすることによって、時間経過の逆方向計算のメカニズムを明らかにする。本研究は、並行プログラムのバグの発生状態から逆に計算することでデバッグを行う手法を確立することが目的である。並行計算において、「バグ」はプログラムの仕様として到達しない状態であり、並行プログラムでは再現性が困難な場合が多く、しかも致命的である場合が多い。特にプログラムが実時間性を持つ場合、並行に実行されるコンポーネントの同期がうまくとられている必要がある。これらのデバッグにおいては、プログラムそのものの意味の他に、実行におけるスケジューリングの非決定性などの環境に起因する非決定性のためにバグ出現の再現が困難である場合が多い。この観点から、順方向の意味から逆方向の意味をあわせて定義すればバグ状態からの解析が容易になることが期待できることから、離散時間意味を含めた並行プログラムの動作意味における逆計算を定式化する。本年度は、並行計算における逆計算に関する基本的な枠組みの調査を行った。NII湘南ミーティングおよび欧州共同体プロジェクトCOSTAction1405のサマースクールに参加して情報を収集した。分担者(西田准教授)が従来から行ってきた逆計算モデルのTRSへの応用による論文発表および並行プログラミング言語の意味論についてワークショップでの発表を行った。また、並行計算の基本意味となる契約計算、分離論理に関する研究発表も行った。時間経過を持つプロセス計算において、逆計算を持つ並行計算モデルにおけるRCCSおよびCCSKについて検討を行い、デバッグのための基本的な計算モデルについて検討を行った。NII湘南ミーティングにおけるMousavi教授との闘技並びに、Ulidowski准教授との議論を行い、相互に訪問して今後とも協力して研究を進める。本研究課題は1年目であり、従来研究を踏まえて今後の具体的な研究方針を定めるという観点で、国際交流も含めて順調に進展していると考える。並行計算における離散時間経過が決定的であるという点が逆計算モデルにおいては重要であるという知見を得た。この知見をもとに従来手法を拡張することで並行デバッガを構成していく手法を開発する見通しが得られた。

前者については、バックトラックに基づく逆計算機構をプログラミング言語を導入する計算について、欧州Cost Action(IC1405)プロジェクトのメンバーと共同して研究を実施した(結縁)。ここでは、構造的操作意味定義に基づく手続き、関数定義、ループ構造など、実用的なプログラムに対して、アノテーションを加えてバックトラックに基づく逆計算を定義した。後者については、TimedRCCSを提案した。時間についてのプログラムカリキュラスに関する研究は、既存研究のRCCSを拡張する形で実施した(結縁)。さらに、CCSKの時間拡張についても研究を行った。その他に、逆計算の操作意味定義に関する拡張(結縁)、関数型並行分散プログラミング言語Erlangの逆計算意味(西田)について研究をすすめた。さらに、逆計算デバッグのための情報圧縮技術についても研究を実施した(関)。逆計算については、バックトラックに基づいて情報を蓄積する方法については単一のスタックにもとづいて巻き戻す方法について検討し、時間については時間の経過が持つ特性を活かした意味論を展開することを試みた。後者については、今年度の研究ではプログラムの並行構造にもとづく逆計算情報のデータ蓄積方法が複雑であり、並行構造の反映には限界があることがわかった。合成可能性という観点から、より扱いやすいモデルの提案が必要であることがわかった。本年度は、より技術的な内容について検討を進めた。逆計算を並行プログラミング言語、時間を考慮した体系への拡張について知見を得た。逆計算においては、単純に実行した経路を巻き戻すバックトラック型の逆計算に加えて、因果無矛盾性を保存する逆計算を考慮する必要がある。逐次計算において、この両者に違いはないが、並行分散計算機構を持つ場合は、デバッグという観点においては後者の方がより自然である。これは、通信などの同期機構によって分散計算が行われる場合、全体の状態をまとめて状態を正確に定義することが懇談であるという並行分散計算の本質に基づく。また、これらのアイデアに基づくプログラミング言語定義との関係について一定の知見を得た。今後は、プロセス計算モデルを基本的なモデルとして離散時間に関する振舞いを持つ並行プログラミング言語のデバッグモデルについて研究を進める。本年度内に離散時間によるタイムアウト意味を持つ並行プログラム言語に対する逆計算デバッガのプロトタイプを作成し、効率的なデバッグ手法についての基本的な知見を得る計画である。さらに連続的な時間におけるクロックをハイブリッドシステムの特殊な場合としてモデル化することを検討する。今後は、因果無矛盾性に基づく逆計算機構を研究する。デバッグの観点から、技術的に興味深い点は、因果無矛盾性にもとづくデバッグ機構の定式化である。
核磁気共鳴法による2次元ヘリウム3の量子流体相の研究

グラファイト表面に吸着した単原子層ヘリウム3は、強く相互作用する2次元フェルミ粒子系の量子物性を研究する上で理想的な実験系である。この系の吸着第2層には第1層に整合な4/7整合相が存在することが知られており、近年の比熱測定からこの系ではフェルミ流体的な振舞いから特異な性質をもつ一様量子相を経て、4/7整合相へと連続的に変化すること示唆されていた。本研究では^4Heを1層プレコートしたグラファイト上に吸着した2次元^3Heを対象として70μKの超低温から500mKの約4桁にわたる広い温度範囲かつ4.9<ρ<9.4nm^<-2>の幅広い面密度範囲で、核磁気共鳴の手法を用いてその磁気的性質を測定した。その結果、2次元^3Heは基底状態で、面密度(ρ)の増加とともにフェルミ流体相(領域I)、異常量子相(領域II)、過剰粒子相(領域III)、弱い強磁性相(領域IV)と多彩な量子相をもつことが分かった。領域I、領域IIについては、単純な2相分離では説明できない一様磁化の測定結果が得られた。これは最近の比熱測定の結果と一致している。しかし、局所的な内部磁場を反映する共鳴磁場シフトの測定結果は、この領域が古典的な一様相として説明できない新奇な量子流体であることを示している。4/7整合相より高面密度の領域III-aでは整合相に追加された粒子(過剰粒子)が第3層に重い流体として存在し、0.5mK以下の低温で過剰磁化がT=0に向かって消失する現象を観測した。これは過剰粒子がスピン1重項的な何らか秩序状態に入ったことを示唆しており非常に興味深い。領域III-bに入ると過剰粒子は強磁性的な性質を示し始め、一次転移を経て領域IVに入ると第2層の4/7相の性質が一様かつ弱い強磁性相に変化することが分かった。グラファイト上に吸着した単原子層ヘリウム3は、強く相互作用する2次元フェルミ粒子系の量子物性を研究する上で理想的な実験系である。この系には吸着第一層との整合相があることが知られているが、近年の比熱測定からグラファイト表面をヘリウム4で1層(12.0nm^<-2>)プレコートした上に吸着した2次元ヘリウム3は、面密度の増加とともにフェルミ流体的な振舞いから特異な性質をもつ量子相を経て、4/7整合相へと連続的にその性質を変えることが示唆されていた。この領域は従来フェルミ流体相を4/7整合相との2相共存状態であると考えられてきたが、それではこの熱容量測定の結果は説明できない。そこで、この新たな相は4/7整合相に零点空格子点をドープした系として理解できると考えている。本研究では系のミクロな情報やスピンの動的性質を調べることでこの仮説を検証するため、核磁気共鳴法(NMR)で磁化、緩和時間の測定を100μKまで行った。4/7整合相の密度以下の密度領域では通常の2相共存では説明できない非線型の磁化の密度依存性およびスピン-スピン緩和時間の密度依存性が見られた。これは我々の熱容量測定の結果を強く支持している。また4/7整合相以上の密度領域の磁化の振舞いは明瞭に2つの領域に分けられ、4/7整合相直上の領域はそれ以下の密度領域とは性質の異なる新たな量子相である可能性が高い。もう一方の高密度領域では強磁性相が4/7整合相近傍の相と2相共存していることがほぼ確実である。
「のど」周辺の皮膚変化を立体的に可視化する新たな嚥下機能評価法の開発

肺炎は我が国の死因第4位で,その大半は誤嚥性肺炎である.これは食べ物をうまく飲み込むこと(嚥下,えんげ)ができず,気道に入ってしまうことにより発症する.医療・介護の現場では「飲み込み」の確認を目視か触診で行うのが現状で,非侵襲で定量的かつ再現性のある評価法の確立が喫緊の課題となっている.本研究では,喉全体の皮膚変形(起伏)を「立体的変化」としてとらえるセンサシートを開発する.また,「飲み込み」にともなう皮膚の立体的変化を可視化・数値化するプログラムを作り,「飲み込み」能力やリハビリテーション効果の評価システムを構築する.肺炎は我が国の死因第4位で,その大半は誤嚥性肺炎である.これは食べ物をうまく飲み込むこと(嚥下,えんげ)ができず,気道に入ってしまうことにより発症する.医療・介護の現場では「飲み込み」の確認を目視か触診で行うのが現状で,非侵襲で定量的かつ再現性のある評価法の確立が喫緊の課題となっている.本研究では,喉全体の皮膚変形(起伏)を「立体的変化」としてとらえるセンサシートを開発する.また,「飲み込み」にともなう皮膚の立体的変化を可視化・数値化するプログラムを作り,「飲み込み」能力やリハビリテーション効果の評価システムを構築する.
地下ダム周辺の物質輸送解析

本研究課題「地下ダム周辺の物質輸送解析」を遂行するため、地下ダム周辺の物質輸送に関する調査・検討、それに係わる実験設備の整備と実験実施を本年度の主たる研究目的とした。初年度設備備品として、ワークステーション一式と現象可視化画像処理システムのためのカメラ、ビデオ、ビデオ画像処理モジュール、およびビデオ画像を処理するパーソナルコンピュータ一式を導入し、システムの整備を行ったが、本年度においてはこのシステムを用いた実験設備を整備するとともに、物質輸送現象に対する実験内容も検討して実験を実施した。すなわち、画像処理システムについては、ビデオからパーソナルコンピュータ上に画像データを獲得し、ビデオにより観察された非接触データを当該画像処理システムによって数値データに変換した。得られた数値データの効果的な可視化についても併せて検討した。こうした基本システムの整備の一方、実際の地下タム施工地区における物質輸送現象の分析を行った。既往の文献調査を行い既存のモデルを総括して、地下ダム周辺の有限要素解析・物資輸送解析を行うモデル化の確立をはかった。本研究課題「地下ダム周辺の物質輸送解析」を遂行するため、地下ダム周辺の物質輸送に関する調査・検討、それに係わる実験設備の確立および整備、などを本年度の主たる研究目的とした。このための設備備品として、別掲のとおりワークステーション一式と、現象可視化画像処理システムのためのカメラ、ビデオ、ビデオ画像処理モジュール、およびビデオ画像を処理するパーソナルコンピュータ一式を導入した。本年度は研究の初年度であるため、まずこのシステムのハード・ソフト両面での設備を行った。具体的には、ワークステーションの基本ソフトの整備と有限要素解析システム構築の準備を行った。既に当分野にて開発した地下水解析プログラムを移植し、数値解析環境を整えた。一方、画像処理システムについても基本ハードを整備するとともに、ビデオからパーソナルコンピュータ上に画像データを獲得するソフトシステムも整備した。本年度では予備実験を行い、ビデオにより観察された非接触データを当該画像処理システムによって数値データに変換した。得られた数値データの効果的な可視化について併せて検討している。物質輸送現象に対する実験内容も検討した。こうした基本ハード・ソフトシステムの整備の一方、実際の地下ダム施工地区における物質輸送現象の分析を行っている。既往の文献調査を行い既存のモデルを総括して、地下ダム周辺の有限要素解析・物質輸送解析を行うための数値モデル化を検討した。本研究課題「地下ダム周辺の物資輸送解析」を遂行するため、地下ダム周辺の物資輸送に関する調査・検討、それに係わる実験設備の整備と実験実施を本年度の主たる研究目的とした。初年度設備備品として、ワークステーション一式と現象可視化画像処理システムのためのカメラ、ビデオ、ビデオ画像処理モジュール、およびビデオ画像を処理するパーソナルコンピューター式を導入し、システムの設備を行ったが、本年度においてはこのシステムを用いた実験設備を整備するとともに、物資輸送現象に対する実験内容も検討して実験を実施した。こうした基本システムの整備の一方、実際の地下ダム施工地区における物資輸送現象の分析を行った。
Na^+/H^+交換輸送体の構造・機能・調節

細胞内pH・Na^+濃度・細胞容積の調節は、生物の生死にかかわる重要な問題である。Na^+/H^+交換輸送体(NHE)は、細胞内pH・容積調節、腎臓・小腸などの上皮細胞におけるNa^+・HCO_3^-吸収に関わる主要な輸送体ファミリーである。NHEはホルモン・増殖因子・浸透圧変化等さまざまな細胞外シグナルに反応して調節されることが知られており、NHEが生体のイオン環境整備の担い手として重要であるだけでなく、細胞内情報伝達の形質膜における最終ターゲットとしても興味深い研究対象となっている。私達は、平成11年度平成12年度にかけて、NHEの構造・機能相関およびNHEの活性調節の分子機構について研究し、以下に述べる成果を収めた。1.NHE結合タンパク質の一つ、カルシニューリン類似タンパク質(CHP)が種々のNHEアイソフォーム(NHE1-5)の活性に必須のサブユニットであることが明らかにした(JBC、2001印刷中)。2.システイン変異の手法を用いてNHE1の膜トポロジーを詳細に検討し、従来のものとは異なる新しいトポロジーモデルを提唱した(JBC、2000)。3.変異導入および第二のもどり変異による解析から、NHE1残基間の空間的配置に関する示唆を得た(FEBS letters、2000)。4.NHE1およびNHE2はLi^+イオンによって活性化され、この活性化にはチロシンリン酸化が関与することを発見した(Pflugers Archiv.2000)。5.NHE1とNHE2の浸透圧に対する反応性の違いを利用して容積調節の機構を研究し、NHE2の細胞外ループ領域が容積調節に何らかの阻害作用を有することを見出した(論文投稿中)。平成11年度は、Na^+/H^+交換輸送体(NHE)の構造と機能について大きく分けて3つのプロジェクトを継続して行い、次のような成果を収めた。1.NHEの膜トポロジーの決定。普遍型アイソフォームNHE1の9個のシステイン残基をすべてアラニンに変異させたシステインのないNHE1を作成し、これをもとに80個を超えるシステイン残基を様々な領域に導入した。SH修飾試薬に対する反応性を指標に、導入したシステイン残基が細胞外・細胞内・膜内のいずれの領域に存在するかを決定した。その結果、従来のモデルとは異なる12個の膜貫通ドメインを含むNHE1の新しい膜トポロジーモデルを提唱した。2.NHEによる細胞容積調節機構。NHE1は高浸透圧刺激によって活性化を受けることが知られており、細胞収縮からの回復過程(RVI)に重要な役割を担う。しかしNHE1とは異なり、上皮細胞系のアイソフォームNHE2は高浸透圧による活性化を受けない。NHE1・NHE2間のキメラあるいはNHE2分子内への点変異導入によって、高浸透圧に対する反応性の違いが分子のどの領域によってもたらされるかを検討した。その結果、NHE2の第一細胞外ループ領域が高浸透圧刺激による活性化を抑制する阻害ドメインとして機能するらしいことが判明した。3.NHE1とカルシニューリン類似タンパク質(CHP)との相互作用。NHE1のaa510-530がCHP結合部位であることが判明した。GFP-CHPタンパク質の蛍光をモニターしてCHPの細胞内局在を観察した。CHPはNHE1を発現しないPS120細胞では細胞質に、NHE1を発現すると形質膜に局在することが判明し、NHE1がCHPの結合する主要なタンパク質であることがわかった。また、CHP結合部位に変異を導入したNHE1分子の解析から、CHPはNHE1が交換活性を発揮するのに必須のサブユニットである可能性が示唆された。平成12年度は、Na^+/H^+交換

輸送体(NHE)の構造と機能について大きく分けて3つのプロジェクトを継続して行い、次のような成果を収めた。1.NHEの構造と機能:特にpHセンサーの構造について。昨年度報告した普遍型アイソフォームNHE1のトポロジー解析に基づいて、膜ドメインの構造と機能をより詳しく解析した。特に、推定上11番目に相当する膜貫通ドメインを網羅する変異を導入すると、そのうち二つの変異体は形質膜に発現しないことを発見した。興味深いことに、一次構造上離れた位置にある部位に第二変異を導入するとタンパク質が形質膜に発現するようになった。この解析から、第一・第二変異の位置が立体的に近いことが推測される(FEBS、2000)。また、11番目の膜貫通ドメインに変異を導入すると、ある変異体では交換活性の細胞内pH依存性が大きくアルカリ側にシフトし、この膜貫通ドメインがpHセンサーの構造の一部であることが示唆された(投稿準備中)。2.NHEによる細胞容積調節機構。昨年度に引き続き、NHEの容積調節を解析した。その結果、NHE2の第一細胞外ループ領域が高浸透圧刺激による活性化を抑制する阻害ドメインとして機能するらしいことが判明した(投稿中)。3.NHEにおけるカルシニューリン類似タンパク質(CHP)の生理的役割。昨年度に引き続きCHPの機能を解析した。その結果、CHPは様々なNHEアイソフォーム(NHE1-5)が交換活性を発揮するのに必須のサプユニットであることが判明した(JBC、2001印刷中)。
米品質を制御するα-アミラーゼ遺伝子およびその転写調節因子の特定

登熟期の高温が米の外観品質を損ねるイネ高温登熟障害では、高温に遭遇した登熟途中種子の胚乳でα-アミラーゼAmy1A、Amy3C、およびAmy3D遺伝子が発現し、蓄積したデンプンを糖に分解することで、乳白粒の発生が助長される。また、転写調節因子bZIP61は、Amy3Cプロモーターの胚乳発現を規定するシス領域に結合し、その過剰発現によって乳白粒を生じたことから、米品質を制御する新規の転写調節因子と考えられる。本年度は乳白粒の発生に関与するα-アミラーゼ遺伝子を特定するため2つの解析を行った。1.α-アミラーゼ遺伝子胚乳過剰発現イネの解析:イネゲノムに存在する8個のα-アミラーゼ遺伝子をそれぞれ胚乳貯蔵タンパク質10kDプロラミン遺伝子プロモーターに連結したキメラ遺伝子をイネカルスに導入し、胚乳特異的発現過剰組換えイネを作出した。いずれのα-アミラーゼ遺伝子を導入した系統においても、形質転換当代および導入遺伝子が固定した次世代以降で、導入遺伝子を強発現する複数の系統が得られた。Amy1A、Amy1C、Amy2A、Amy3A、Amy3B、Amy3C、およびAmy3Dをそれぞれ強発現する種子は高いα-アミラーゼ活性が認められ、激しい乳白粒となり、胚乳デンプン粒の分解痕が観察された。一方、Amy3Eを強発現する種子は同様に高いα-アミラーゼ活性は認められたが、玄米の外観は通常の透明な整粒となり、デンプン粒の分解痕も認められなかった。2.α-アミラーゼ遺伝子プロモーターレポーター遺伝子導入イネの解析:各α-アミラーゼ遺伝子について翻訳開始点より上流の2kbのプロモーター領域を取得し、それぞれにβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を連結したレポーター遺伝子を導入した組換えイネを作出した。形質転換当代および次世代以降で登熟期種子における発現部位を調査したところ、いずれのα-アミラーゼ遺伝子も登熟期の高温によってプロモーター活性が上昇した。このうち、Amy1Aは胚乳中心部、背側および胚盤周辺領域で、Amy3Cは胚乳中心部で、Amy3Dは胚乳腹側領域で高いプロモーター活性を示した。一方、Amy3Eは胚盤周辺領域でのみ高い活性が認められた。これらのことから、Amy1A、Amy3C、Amy3Dが登熟期胚乳で強く発現し、乳白粒の発生に関与する可能性が示唆された。当初の計画通り順調に進展している。27年度の解析において、イネの8個のα-アミラーゼ遺伝子のうちAmy1A、Amy3C、およびAmy3Dが登熟期の胚乳で比較的高い遺伝子発現を示し、胚乳特異的強制発現で乳白粒を生じたため、これらの遺伝子が玄米品質を制御するα-アミラーゼ遺伝子と考えられた。そこで、28年度は、これらの遺伝子について、登熟期胚乳での発現を規定するプロモーターシス領域を200bp以内に限定した。すなわち、それぞれプロモーター領域を5'上流側より200bpずつ短縮した、-1,000bp、-800bp、-600bp、-400bp、-200bpプロモーター-GUSレポーター遺伝子を作成し、イネへ導入して登熟期胚乳等の各組織におけるプロモーター活性の有無を評価した。その結果、Amy1AおよびAmy3Cでは-200bpプロモーターで胚乳の背側および中心部に転写活性が認められたが、Amy3Dでは-600bpプロモーターで胚乳周辺部に見られたプロモーター活性が-400bpプロモーターでは消失した。このことからAmy1AおよびAmy3Cでは-2000bpの領域に、Amy3Dでは-600-400bpの領域に、胚乳での発現に関わるシス領域が存在すると考えられた。これを受けて、当該領域をタンデムに連結することによって、29年度に行うα-アミラーゼ遺伝子プロモーター結合転写因子の酵母ワンハイブリッドスクリーニングで用いるベクターを作成した。昨年度までに、Amy1AおよびAmy3Cプロモーターの-2000bpの領域、Amy3Dの-600-400bpの領域に登熟期胚乳での発現を規定するシス領域が含まれることが明らかとなっている。そこで本年度は、乳白粒発生に関与するα-アミラーゼ遺伝子群について成果公表するとともに、酵母ワンハイブリッドスクリーニングによって胚乳発現シス領域に結合する転写因子遺伝子を探索した。1)高温で胚乳の白濁部位で発現が誘導されること、過剰発現すると乳白粒を生じることから、Amy1A、Amy3C、Amy3Dが乳白粒発生に関与するα-アミラーゼ遺伝子と推定されるとする成果を公表した。2)上記シス領域を用いたスクリーニングによって、bZIP型およびABI3/VP1型等の転写因子が同定された。これらのうち、bZIP61はAmy3Cシス領域に結合し、その過剰発現イネを作出したところ、N末端短縮型転写産物の過剰発現で乳白粒を生じた。しかしながら、α-アミラーゼ遺伝子群に対する転写活性化能は弱かった。このため、bZIP61はα-アミラーゼ以外の遺伝子の制御にも関わり、乳白粒を生じることが示唆された。以上のことから、高温に遭遇した登熟途中の種子において、Amy1A, Amy3C, Amy3Dが胚乳で発現し、蓄積デンプンを分解することが、乳白粒の発生を助長する要因となっていることが明らかとなった。

また、Amy3C胚乳発現シス領域結合し胚乳外観品質を制御する転写因子としてbZIP61が同定された。登熟期の高温が米の外観品質を損ねるイネ高温登熟障害では、高温に遭遇した登熟途中種子の胚乳でα-アミラーゼAmy1A、Amy3C、およびAmy3D遺伝子が発現し、蓄積したデンプンを糖に分解することで、乳白粒の発生が助長される。また、転写調節因子bZIP61は、Amy3Cプロモーターの胚乳発現を規定するシス領域に結合し、その過剰発現によって乳白粒を生じたことから、米品質を制御する新規の転写調節因子と考えられる。強発現で乳白粒を生じたα-アミラーゼ遺伝子のうち、登熟期の胚乳で比較的高いプロモーター活性が認められたAmy1A、Amy3C、およびAmy3Dに着眼して進める。次年度は、登熟期胚乳での発現を規定するプロモーターシス領域を決定する。すなわち、プロモーター領域を5'上流側より200bpずつ短縮した一連のデリーションレポーター遺伝子をイネへ導入し、登熟期胚乳等の各組織におけるプロモーター活性の有無を評価することによって、胚乳での発現に関わるシス領域を可能な限り(できれば200-500bp程度まで)絞り込む。また、最終年度に行うα-アミラーゼ遺伝子プロモーター結合転写因子のスクリーニングに向けて酵母ワンハイブリッドスクリーニングに用いるベクター作成等の準備を進める。Amy1A (-2000bp)、Amy3C (-2000bp)、およびAmy3D (-600-400bp)のシス領域をそれぞれ連結したbaitベクターを用いて、産業技術総合研究所で整備されたイネ転写調節因子ライブラリーをpreyとして酵母ワンハイブリッドスクリーニングを行う。見出された転写調節因子のうち、登熟期の胚乳で発現がみられるものを選抜し、転写調節因子候補とする。それらの候補のうち、イネで強制発現させた際に、上記α-アミラーゼ遺伝子の転写活性化あるいは抑制が認められるものについて、α-アミラーゼ遺伝子を制御する転写調節因子として提示する。米の品質に関わる遺伝子の機能解明と品質改変のためのイネ育種素材開発次年度使用額852,960円は、本年度の研究費を効率的に使用して発生した残額である。次年度使用額1,509,433円は、本年度の研究費を効率的に使用して発生した残額である。研究材料(ベクターおよび組換えイネ)の作成等に使用し、次年度に申請する金額と併せて、研究計画遂行のために使用する。
ヨーロッパの公共文化空間の変遷-ドイツ語圏の演劇表現と制度-

ドイツ語圏の劇場が公共文化空間の担い手として行っている活動の実態を調査するとともに、その演劇表現の先端的な特徴をさまざまな具体例とともに分析した。とくにベルリンの公共劇場の実際の活動を詳しく調査し、その表現のポストドラマ演劇的傾向を指摘した。演劇学から都市論、メディア論等の学際的な研究成果を踏まえると、現在のドイツ語圏の公共劇場制度とその舞台表現は、モダニズム以降のヨーロッパ社会が模索する文化のあり方ととらえることができた。ヨーロッパ諸国の公共文化制度の特色と現状をドイツ語圏の演劇表現と制度を中心に明らかにすることを目的とする。ヨーロッパ諸国では公的助成制度によって芸術、文学、演劇、音楽などの文化活動を育成し、市民の文化活動を守るとともに、様々な公共文化空間を市民に提供し、自由で豊かな文化生活を制度的に保障している。ドイツの文化予算の総額は、フランスやイタリアをはじめとする他のヨーロッパ諸国と比較すると、特に多いというわけではない。しかし文化予算に占める演劇への公的助成金の割合は、他のヨーロッパ諸国の文化予算における演劇の占める割合と比べて圧倒的に大きく、額も群を抜いている。その歴史的背景はなにか。公共文化空間としての演劇は、今日の経済のグローバル化のもとでどのような展望を持っているのか。演劇文化の振興を図る意義は、どこにあるのか。本研究ではこれらの問いを念頭に置きながらドイツ語圏の演劇表現と制度を調査し、公共文化空間としての演劇の有効性と問題点を明らかにしようと思うドイツ語圏の劇場が公共文化空間の担い手として行っている活動の実態を調査するとともに、その演劇表現の先端的な特徴をさまざまな具体例とともに分析した。本年度の研究は、今後4年間の研究の基礎をなす文献・資料の収集、データの整理、翻訳、現地調査、研究発表を中心に行なった。1.【文献・資料の収集、データの整理、翻訳】十九世紀から現代に渡るベルリンを中心とするドイツ演劇関係の基礎文献・資料、劇作家の作家研究、戯曲研究、劇場史、都市論、建築論、近代思想史、メディア論など近代国家の文化空間の表象に関する文献の購入を進め、分析し、その結果を公表した。また、現代ドイツ語圏の演劇状況を日本に紹介するために、劇作家ルネ・ポレシュとジョージ・タボーリの戯曲を翻訳し、出版した。2.【現地調査】2006年5月にベルリンを訪問し、当地で行われていた演劇祭「ベルリンの出会い」事務局を訪れ、その歴史、理念、組織等を現地調査した。この演劇祭は、ベルリンの壁が建設された直後の1964年に始まり、東西の壁を克服することを理念と掲げた。壁のない現在でも、東西ドイツ、スイス、オーストリアのいずれにも偏らない作品の選択を特徴としている。演劇祭の運営は、公共劇場が主であるドイツ語圏の演劇制度の特徴を十分に反映していた。当初計画していたエルンスト・ブッシュ演劇学校の調査は、残念ながら先方の都合がつかず、実施できなかった。3.【研究発表】以上の研究活動の成果発表は「11.研究発表」に記載。昨年度と同様,本年度の研究は文献・資料の収集,データの整理,現地調査,研究発表を中心に行なった。1.【文献・資料の収集,データの整理】十九世紀から現代に渡るベルリンを中心とするドイツ演劇関係の基礎文献・資料,劇作家の作家研究,戯曲研究,劇場史,都市論,建築論,近代思想史,メディア論など近代国家の文化空間の表象に関する文献の購入を進め,分析し,その結果を公表した。さらに,日本におけるドイツ語圏の演劇表現の受容に関してブレヒトを例に取り上げ,ブレヒト上演史における最近の新しい傾向を明らかにするために,日本大学藝術学部演劇学科の企画した第34回演劇資料展図録に論考を発表した。2.【現地調査】2007年5月にベルリン芸術アカデミーの映像資料アーカイブを訪れ,同アーカイブが所蔵している舞台映像と資料を調査した。同アーカイブは,旧東ドイツ時代の東ドイツ演劇に関する資料を,上演台本,公演プログラム,舞台写真,舞台映像を中心に幅広く収集して保存しており,演劇の制度研究にとっても貴重な資料の宝庫である。また,昨年に引き続き当地で行われている演劇祭「ベルリンの出会い」事務局を訪れ,その歴史,理念,組織,運営の実態を見学した。ヨーロッパの他地域の代表的な演劇祭とは異なり,「ベルリンの出会い」はシーズン中のドイツ語圏の各劇場の舞台から10作品を選び,ベルリンの複数の劇場に招聰する独自のやり方をしている。昨年度と同様、本年度の研究は文献・資料の収集、データの整理、現地調査、研究発表を中心に行なった。1.【文献・資料の収集、データの整理、インタビュー】十九世紀から現代に渡るベルリンを中心とするドイツ演劇関係の基礎文献・資料、劇作家の作家研究、戯曲研究、劇場史、都市論、建築論、近代思想史、メディア論など近代国家の文化空間の表象に関する文献の購入を進め、分析した。さらに、ドイツ語圏の演劇表現の新しい傾向を明らかにするために、リミニ・プロトコルのメンバーへのインタビューを行ない、「シアターアーツ」誌に発表した。2.【現地調査】

2008年5月にベルリン芸術アカデミーの映像資料アーカイブを訪れ、同アーカイブが所蔵している舞台映像と資料を調査した。同アーカイブは、旧東ドイツ時代の東ドイツ演劇に関する資料を、上演台本、公演プログラム、舞台写真、舞台映像を中心に幅広く収集して保存しており、演劇の制度研究にとっても貴重な資料の宝庫である。また、昨年に引き続き当地で行われている演劇祭「ベルリンの出会い」事務局を訪れ、その歴史、理念、組織、運営の実態を見学した。ヨーロッパの他地域の代表的な演劇祭とは異なり、「ベルリンの出会い」はシーズン中のドイツ語圏の各劇場の舞台から10作品を選び、ベルリンの複数の劇場に招聘する独自のやり方をしている。3.【研究発表】以上の研究活動の成果発表は「11.研究発表」に記載。研究最終年度にあたる本年度の研究は、本務校の長期海外研修期間と重なるという幸運に恵まれたため、研究開始年度から継続的に実施してきた文献・資料の収集、データの整理に加えて、ドイツ連邦共和国における現地調査、研究発表を行なうことができた。1.【文献・資料の収集、データの整理】研究開始年度から継続して、十九世紀から現代に渡るベルリンを中心とするドイツ演劇関係の基礎文献・資料、劇作家の作家研究、戯曲研究、劇場史、都市論、建築論、近代思想史、メディア論など近代国家の文化空間の表象に関する文献の購入を進め、分析、データ整理を行ってきた。本年度はこの作業を現地にて行った。2.【現地調査】ベルリンを中心とするドイツ語圏の公共劇場の制作関係者、ならびに現地で活躍する劇作家、演出家にインタビューを行い、公共劇場ならではの劇場運営の実態を制作と実作者の双方の側から観察し、その特色を分析する機会を得た。また、昨年に引き続き演劇祭「ベルリンの出会い」事務局を訪れ、その歴史、理念、組織、運営の実態を見学した。ヨーロッパの他地域の代表的な演劇祭とは異なり、「ベルリンの出会い」はシーズン中のドイツ語圏の各劇場の舞台から10作品を選び、ベルリンの複数の劇場に招聘する独自のやり方をしている点に特色があった。3.【研究発表】以上の研究活動の成果を、立教大学異文化コミュニケーション学部紀要「ことば・文化・コミュニケーション」誌に発表するとともに、ドイツ連邦共和国トリア大学の主催で開催されたシンポジウム「Japanese Theatre Transcultural」にて学会発表した。それぞれの詳細は「11.研究発表」に記載。
新規糖転移酵素の基礎的研究と有用生理活性物質創製への展開

糖転移酵素は、官能基、位置、立体選択的に糖とアグリコンとの結合反応を触媒する。この特徴から、新規生理活性配糖体の創製へと展開されている酵素群である。本研究では、抗腫瘍抗生物質であるビセニスタチンの生合成における糖転移酵素(VinC)の糖供与体に対する基質特異性及びVinCを利用した新規配糖体の創製について検討した。VinCは本来、dTDP-α-D-ビセニサミンを糖供与体として認識する。そこで糖供与体に対する基質特異性の検討では、ビセニサミンの構造を基にして、ヘキソ-ス部の置換基が異なる種々の糖供与体を基質とした際の酵素活性を比較した。その結果、ヘキソースの2-デオキシ部がその基質認識において重要であることを明らかにできた。さらに、一般には認識されないと考えられていたβ-アノマーの糖供与体からも立体特異的に反応が進行し、α-グリコシドを生成物として与えることを初めて見いだした。この反応は、糖転移反応の過程で糖供与体のヘキソース部がいす型から舟型へとコンフォメーション変化することで進行したものと推定している。以上の研究から、VinCは糖供与体と糖受容体の両者に対して基質特異性が寛容であることが明らかになった。そこで、糖供与体と糖受容体の両者を同時に変換することによる新規配糖体の創製を目指して検討した。酵素反応生成物のHPLC解析の結果、22種類の配糖体の創製に成功しだ。これより、VinCが新規配糖体の創製において有効な酵素であることを示すことができた。この特徴から、新規生理活性配糖体創製への利用(展開)が期待されている酵素(群)である。本研究では、抗腫瘍性抗生物質であるビセニスタチンの生合成における糖転移酵素(VinC)の機能解析及びVinCを利用した新規配糖体の創製について検討し、以下の結果を得た。(1)VinCを利用した新規配糖体の創製VinCの基質であるビセニラクタムは官能基に乏しく、極めて疎水的な化合物である。そのため、同様の性質を有する化合物であればVinCにより受容されることが期待できた。そこで、種々のアグリコンとdTDP-ビセニサミンとの酵素反応を検討した。その結果、化学構造のまったく異なるアグリコン(ブレフェルジンA、ゼアラレノール、エストラジオール、プレグレノロン等)がVinCに認識されることを見出した。また、受容されたアグリコンの最安定構造を比較することで、(1)分子の大きさ、(2)極性官能基の空間的配置、が基質認識において重要であると推定できた。(2)逆反応を利用した新規配糖体の創製配糖体創製の新たな方法論の確立を検討した結果、(1)ビセニスタチンとdTDPを基質とした酵素反応によりdTDP-ビセニサミンが生成すること、(2)本反応系中へ非天然型アグリコンを添加することで非天然型配糖体が創製すること、の2点を明らかにした。また、本反応はVinCにより受容される全てのアグリコンに対して適応可能であることも明らかにした。
操縦速度を考慮した筋感覚メカニズムの解明と拡張現実空間における反力提示技術の開発

筋感覚は抵抗覚と位置覚を含み,骨格筋に備わる固有受容器が把握する筋群の運動情報を基にする知覚能力である.しかしながら,その特性は,比較的ゆっくりとした動作時に限定して測定評価されている.そこで本研究では,筋感覚能力が動作速度に対してどのように影響されるかを測定・解明することを大きな目的とする.そしてさらに,その測定結果を数理モデル化した上で,拡張現実空間において違和感を生じないための反力負荷提示技術の開発を行う.筋感覚は抵抗覚と位置覚を含み,骨格筋に備わる固有受容器が把握する筋群の運動情報を基にする知覚能力である.しかしながら,その特性は,比較的ゆっくりとした動作時に限定して測定評価されている.そこで本研究では,筋感覚能力が動作速度に対してどのように影響されるかを測定・解明することを大きな目的とする.そしてさらに,その測定結果を数理モデル化した上で,拡張現実空間において違和感を生じないための反力負荷提示技術の開発を行う.
培養基質への接着と組織中の細胞接着の比較分子細胞生物学

ラット背部皮膚および人工的に作成した創傷部位について、共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて、免疫組織学的検討をおこなった。培養細胞では高度の組織化が観察されるアクチン線維は、正常真皮中に存在する線維芽細胞ではまったく観察されなかった。β1インテグリンは、表皮細胞や毛包細胞では発現していたが、その局在は細胞-基質間接着ではなく細胞-細胞間接着に関与することを強く示唆するものであった。正常真皮中の線維芽細胞ではβ1インテグリンは検出されなかったが、創傷治癒部位の線維芽細胞では、血球系の細胞と共に強く発現していた。創傷治癒部位の線維芽細胞はアクチン線維の組織化も観察された。正常真皮中の線維芽細胞は、大量のコラーゲン線維によって三次元的に覆われているため、抗体が認識するエピトープがインテグリン細胞外ドメインにある場合、コラーゲン線維によるマスキングの可能性を否定できないが、インテグリン細胞質ドメインを認識するポリクローナル抗体を用いても同一の結果がえられたので、マスキングはないと結論した。有限寿命をもつ正常二倍体線維芽細胞を用いた、基質接着部位に濃縮する種々の分子の抗体染色の結果は、これまでに用いられてきた無限寿命をもつNIH3T3やSwiss3T3と同様であった。培養細胞では非常によくその発現を検出できるFAKは、正常組織では、ほとんど検出できなかった。以上の結果は、培養細胞系は、創傷治癒部位の線維芽細胞とは似ているものの、正常真皮中の線維芽細胞とは大きく異なることを示唆している。
地域住民における不安障害の頻度、危険因子および社会生活への影響に関する疫学的研究

本研究では、地域の一般住民中の不安障害の有病率、人工統計学的分布、主要な出来事との関連、疾患に伴う社会生活上の困難および身体疾患に及ぼす影響、さらに受診行動のパターンを明らかにするために、岐阜県G市(人口約40万人)の20歳以上住民(約34万名)から2千名を無作為に抽出し、訓練を受けた面接員が訪問面接調査を実施した。面接には、WHO統合国際診断面接法(CIDI)1.1版のミシガン大学修正版(UM-CIDI)日本語版から、パニック傷害および全般性不安障害のセクションを使用した。CIDIの面接結果からICD10診断基準に基づいたそれぞれの不安障害の診断を行なった。2012名に調査への参加を依頼し、1031名から回答を得た。調査時点で死亡、転居、病院など施設に入所などの者を除いた対象車に対する回答率は57%であった。全般性不安障害の生涯有病率(経験率)は2.3%、6ヶ月有病率は1.1%であった。パニック障害の生涯有病率(経験率)は0.5%、6ヶ月有病率は0.2%であった。全般性不安障害の男女比はほぼ1で、若年者と高齢者に多かった。1963年以後生まれの出生コホートで累積罹患率が増加していた。子供時代の両親からの虐待、離婚、心臓病の既往歴が全般性不安障害の危険度と有意に関連していた。全般性不安障害を過去に経験した者では1年間の休業日数が経験のない者の3倍多かった。全般性不安障害の経験者のうち精神科医を受診した者は26%、一般医のみを受診した者は17%、医療機関を受診しなかった者は67%であった。また服薬した者は33%であった。以上の結果から、全般性不安障害がわが国の一般住民でうつ病についで多い精神障害であり、軽快後も社会生活に支障が残ることが判明した。全般性不安障害の予防および早期発見のために、一般住民に対する啓発・広報による気づきと受診勧奨、虐待経験者、離婚者や心臓病患者などに対する心理的ケアが必要と考えられた。本研究では、ある地域の20歳以上住民から無作為に抽出された対象奢に対して大規模な疫学調査を実施し、WHO統合国際診断面接法(CIDI)によって不安障害の有病率、人口統計学的分布、生涯の主要な出来事との関連、疾患に伴う社会生活上の困難および身体疾患に及ぼす影響、さらに受診行動のパターンを明らかにする。このために、岐阜県G市(人口約40万人)の20歳以上住民(約34万名)から2千名を無作為に抽出した。この対象者に対して、現在訓練を受けた面接員が訪問面接調査を実施中である。面接には、WHO-CIDI 1.1版のミシガン大学修正版(UM-CIDI)日本語版から、全般性不安障害、大うつ病、躁病およびアルコール・薬物依存症のセクションを使用した。CIDIの面接結果から、DSM-III-RおよびICD-10診断基準に基づいた全般性不安障害(不安神経症)、うつ病(大うつ病)、気分変調症(抑うつ神経症)およびアルコール・薬物依存症の診断を行なっている。現在までに調査を依頼した対象者数は1,431名であり、回答者数は合計763名である。

調査時点で死亡、転居、病院など施設に入所などの理由で対象者から除外された者を除いた対象者数に対する回答率は約60%であり、予想よりやや低いが許容範囲と思われる。平成11年度前半(平成11年7月頃まで)にはデータ収集を完了し、データの解析準備および解析を実施する予定である。なお、本研究における倫理的問題については、平成10年6月に岐阜大学医学部研究倫理審査委員会において承認を受けた。本研究では、地域の一般住民中の不安障害の有病率、人口統計学的分布、主要な出来事との関連、疾患に伴う社会生活上の困難および身体疾患に及ぼす影響、さらに受診行動のパターンを明らかにするために、岐阜県G市(人口約40万人)の20歳以上住民(約34万名)から2千名を無作為に抽出し、訓練を受けた面接員が訪問面接調査を実施した。面接には、WHO統合国際診断面接法(CIDI)1.1版のミシガン大学修正版(UM-CIDI)日本語版から、パニック傷害および全般性不安障害のセクションを使用した。CIDIの面接結果からICD10診断基準に基づいたそれぞれの不安障害の診断を行なった。2012名に調査への参加を依頼し、1031名から回答を得た。調査時点で死亡、転居、病院など施設に入所などの者を除いた対象者に対する回答率は57%であった。全般性不安障害の生涯有病率(経験率)は2.3%、6ヶ月有病率は1.1%であった。パニック障害の生涯有病率(経験率)は0.5%、6ヶ月有病率は0.2%であった。全般性不安障害の男女比はほぼ1で、若年者と高齢者に多かった。1963年以後生まれの出生コホートで累積罹患率が増加していた。子供時代の両親からの虐待、離婚、心臓病の既往歴が全般性不安障害の危険度と有意に関連していた。全般性不安障害を過去に経験した者では1年間の休業日数が経験のない者の3倍多かった。全般性不安障害の経験者のうち精神科医を受診した者は26%、一般医のみを受診した者は17%、医療機関を受診しなかった者は67%であった。また服薬した者は33%であった。以上の結果から、全般性不安障害がわが国の一般住民でうつ病についで多い精神障害であり、軽快後も社会生活に支障が残ることが判明した。全般性不安障害の予防および早期発見のために、一般住民に対する啓発・広報による気づきと受診勧奨、虐待経験者、離婚者や心臓病患者などに対する心理的ケアが必要と考えられた。
物質設計と反応速度解析による新規触媒反応開拓

従来報告されていなかったナノベルト状のCo(OH)3を合成し、構造を報告することができた。また、Co3O4のナノ結晶の形状を界面活性剤の使い分けにより制御することができた。コバルト酸化物や水酸化物がオルトフェニレンジアミンとベンズアルデヒドからベンゾイミダゾール生成の良好な触媒となることを見出した。また、銅、白金、金触媒や水素化脱硫触媒のXAFS測定やXPS測定を行うことで、反応性と構造・電子状態との相関の情報を得た。また、Pd含有固定化イオン液体触媒がカルボニレーション反応やカルボニル化を伴うSuzukiカップリング反応に有効であることを見出した。本計画では、金属・金属化合物クラスターの階層性を制御するための指針を確立し、その原理を解明することを目的とした研究を展開する。コバルトオキシ水酸化物で成功している階層的構造を有するホローナノ粒子の合成を、他の金属酸化物に拡張する。また、コバルト酸化物(Co_3O_4)の形状制御も界面活性剤の選択により成功しており、これのサイズ制御を可能にするとともに他の金属酸化物に関して拡張していく。更に高速触媒反応速度測定システムの立ち上げを行っている。今年度は、以下の項目に関して研究を行った。(1)コバルト塩化物を前駆体としてCo(OH)_3ナノベルトの合成を報告した。これは従来報告されておらず、安定な物質として、Co(OH)_3を合成、報告した初めての例として、興味深い結果である。(2)Co_3O_4ナノ結晶の形状が、界面活性剤、及び極性有機溶媒の選択によって作り分けが可能であり、球状、立方体、菱形12面体への作り分けが可能であることを報告した。(3)シリカメソポーラスマテリアルを合成し、その中にコバルト酸化物を担持した系について、ベンズイミダゾール誘導体の合成触媒として有効であることを見いだした。(4)炭酸マンガンを前駆体として、逆ミセル法によって、炭酸マンガンナノ粒子の形状とサイズを制御できることを見いだした。更に、アルゴン雰囲気下での昇音によって、酸化マンガンナノ粒子が得られることが見いだされた。これらについて、引き続き、触媒反応を行っている。本研究課題は、新規触媒反応を開拓するための、物質設計指針を確立し、その原理を解明することを目的とした研究を展開する。また、金属クラスターに関しては、コアとなる他の元素を中心とする階層構造を有する金属クラスターの合成、単離を行い、構造、電子状態を解明する。23年度の実施項目は、(1)コアシェルクラスターと金属酸化物ナノ粒子の開発、(2)計算化学によるマテリアルデザインと構造・電子状態の解明、(3)触媒反応の反応素過程解析に関して取り組んだ。(1),CdSやCdSeをコアとし、周囲を遷移金属酸化物で包んだコアシェルクラスターの合成については現在も最適化条件を検討中である。また、金属酸化物ナノ粒子の形状制御に関しては、引き続き取り組んでおり、酸化マンガンのナノ粒子が、炭酸マンガンナノ粒子からの焼成で生成できること、炭酸マンガンナノ粒子が有機溶媒相/界面活性剤(CTAB)/塩化マンガン+炭酸アンモニウム水溶液の3相系で、水/CTABモル比をパラメーターとしてこの値を変えることで形状を制御できることを明らかにした。また、酸化コバルト触媒に関して、ベンズイミダゾール誘導体の触媒として室温で有効であることを示した。(2)計算化学的方法により、Reクラスターに白金を加えた場合に、ベンゼンの酸素酸化、フェノール生成がより容易に起きること、およびその理由を電子状態の観点から明らかにした。(3)触媒反応の反応素過程解明のために使用するTAP装置について、改良を行い、コンピュータープログラムも修正することで、パルスガスを供給した場合の時間応答を大幅に短縮することが出来た。このシステムを用いて、酸化コバルトを分散させたメソポーラスマテリアル触媒を還元した系について、一酸化炭素の水素化でブタンが生成することを見いだした。低圧極限での結果として興味深い。本年度は、以下の内容について研究を実施した。塩化セリウムに関して、様々な条件での水熱合成を行い、ホローナノ粒子の合成を行い、構造のキャラクタリゼーションを行った。得られた酸化セリウムを用いて、オルトフェニレンジアミンとベンズアルデヒドからのベンゾイミダゾール誘導体の合成反応や、二酸化炭素とオルトフェニレンジアミンからの2ーヒドロキシベンゾイミダゾール生成反応についての触媒作用を調べて、良好な触媒となることを見出した。更に、イミダゾリウム基をシリカに固定化させた触媒上に塩化パラジウムを分散させて調製したパラジウム含有固定化イオン液体触媒について、ヨードベンゼンと一酸化炭素とアルコール(またはフェノール、アミン)との間の反応により、安息香酸エステル誘導体合成の良好な触媒となることが見出された。

更に、ヨードベンゼン、一酸化炭素、フェニルボロン酸誘導体との間のカルボニル化を伴うSuzuki cross coupling反応についても活性であることが見出された。また、これらの反応について、XPSにより触媒反応前後のパラジウムの状態についてキャラクタリゼーションを行った。CdS含有ナノ粒子、及びポリペプチドの分子設計については、現在も検討を継続しているところである。TAP測定装置に石英製の光励起対応セルを組み込むことができた。また、水蒸気パルスを導入することができるようなパルスループも組み込み、メタンスチームリフォーミング反応についての測定を行うことができた。密度汎関数法計算により、白金クラスター上で、アンモニア存在下でのベンセン-酸素分子酸化によるフェノール生成について、活性構造と遷移状態についての計算を行った。更に、ソルビトールのプロトン存在下での環化脱水過程についても計算を行い、実験研究との比較を行った。(1)電子構造の解明と光励起・電子状態励起条件下での電子構造ダイナミクスレニウム酸化物クラスター、白金-レニウム合金クラスター、白金クラスターについて、構造と電子状態の検討を密度汎関数法計算により行い、安定であり、かつ化学反応性の高い状態を系統的に調べた。(2)励起状態の反応条件の組み込み光励起反応を行うためのセットアップを行った。また、低周波プラズマによる反応装置、およびRFプラズマによる反応装置の立ち上げを行った。低周波プラズマによるセルロースとリグニンからの合成ガス発生についての研究を行い、励起状態が、セルロースやリグニンの化学結合切断に有利で、有効に水素と一酸化炭素が発生することを見出した。(3)物質開発の推進とキャラクタリゼーション酸化セリウムの触媒作用により、二酸化炭素とオルトフェニレンジアミンから2ーヒドロキシベンゾイミダゾールの生成を見出した。また、酸化セリウム上に金微粒子を成長させた系、及び、ナノ粒子上のMgO上に金微粒子を成長させた系に関しては、ニトロベンゼン誘導体の水素化活性が優れているが、これらについての、TEM測定とEXAFS測定を行うことで、金微粒子の存在状態を明らかにした。Cr2O3上に生成したCuO種は、シクロヘキサンを酸化して生成物としては高いシクロヘキサノン選択性を示すが、この系についてCu-K端EXAFS測定と解析を行い、Cr2O3微結晶上に、CuOナノ結晶として分散していることを明らかにした。また、ハイドロタルサイト中に白金を高分散させた系はグリセロールから1,2-プロパンジオールに変換させることが可能であるが、Pt-LIII端EXAFSを測定して、酸素原子に覆われたPtナノ結晶の存在状態(結合状態)を明らかにした。また水素化脱硫に活性な硫化モリブデン-コバルト触媒のEXAFS解析とXPS解析を行った。計画書及び交付申請書に記載したことをおおむね順調に遂行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。