hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
古代都市の河川流域における水環境復原に関する考古学研究

今年度は、水環境と古代都市との関係を探るため平安京の北東および東方の遺跡の実態把握とその分布状況を昨年度の事業を継続して行った。また作成した微地形の3次元モデルと各遺跡の範囲をレイヤーに区分して、両者を比較してその関連性を分析した。また発掘調査が比較的進捗している北白川、京大構内遺跡群から聖護院にかけての一帯の現地踏査を行い、現在使用されている中小河川の水の流れからみた地下水脈の方向と、発掘調査で確認された井戸の深度から予想される水脈の深さとの関係を検討してみた。これらの作業を通じて絡東諸郷の成立と変遷をたどり、都市的な場の形成過程を論じてみた。あわせて洛中洛外図をはじめとする収集して古絵図をもとに、植生や道路網、寛文〓堤野設置に伴う都市化についても分析を加えた。また古代東北の日本海側秋田城をはじめとする雄物川流域における城柵官衙を実地調査し河川に囲まれた微高地や河川合流地点の丘陵上に立地することや、いりこんだ湾の奧に遺跡が分布することから港湾施設を伴う津との関連が極めて強いことが太平洋岸同様把握できた。さらに多賀城前身の城柵官衙で知られる郡山遺跡の西に接する同時期の長町遺跡などの集落遺跡の存在が知られ、このほかの重要な城柵官衙でも同時期の集落が隣接して存在することから、古代城柵官衙は単独ではなく集落遺跡などと併存して存在立地することが、今年度の東北地方での踏査で一層明瞭となったことは、成果の一つと言える。さらに城柵官衙が衰退して以降もこのような立地の在り方は継承される傾向にあり、ひいては中世東北の荘園と集落においても水環境とのかかわりが依然継承されて形成していることも理解できた。このような調査から、古代都城だけでなく地方都市においても、遺跡の成立や立地に対して水環境が様々な役割を担っており、その存在が重要な意味を持っていたと考えられる。今年度は、水環境と古代都市との関係を探るため平安京の北方賀茂川の中流域の遺跡の実態把握とその分布状況を分析した。その際高野川と鴨川に挟まれた地域におけるこれまで行われた遺跡調査の地点を1/1000の都市計画図にプロッートし、それと並行して調査成果に関する資料のデーターベースを作成した。また現地表での標高を猟集して地理情報システムを利用し、3次元モデルの構築を試みた。また現地踏査を行い、現存する用水路からみた水の流れる方向を確認するとともに、鴨社に残る古絵図に表現されている水路位置と範囲を復元し、かつての水資源の利用状況を現代と比較した。そのことから土地利用の有り方のなかに原風景を辿り、現在いかにその痕跡を認められるかどうかを分析した。加えて立命館大学歴史都市防災センターの研究成果を援用して、1300例ほどの鴨川流域に関する古絵図や古地図に関するデーターの集成をおとなった。また古代都城の源流の一つである高句麗の初期都城を実地踏査し、城壁外部の鴨緑江などの大中河川に分布する関隘と呼ばれる石塁・土塁に注目し、都市域の範囲を知る重要な遺跡の分析を行った。また古代東北における城柵官衙を実地調査し河川に囲まれた微高地や流域沿いの丘陵上に立地することから、河川との関連が極めて強いことが把握できた。さらに多賀城西方に布する古代城柵官衙群は東西方向にほぼ配置され、重要な防御ラインを構成していることが認められた。それらの中には方形区画を伴うものもあり一定の都市域を構成していたことを把握した。また骨寺村絵図にみられる中世東北の荘園に於いても水環境とのかかわりが依然様相を変化しながらも形成されていることも理解できた。また讃岐国府での調査成果を通じて河川と路、港津の関係を見、古代から中世の都市が交通路や河川といかに深いつながりがあったことを把握した。このような調査から、古代都城だけでなく地方都市においても、遺跡の成立や立地に対して水環境が様々な役割を担っており、その存在が重要な意味を持っていたことが浮かび上がってきた。さらに多賀城

前身の城柵官衙で知られる郡山遺跡の西に接する同時期の長町遺跡などの集落遺跡の存在が知られ、このほかの重要な城柵官衙でも同時期の集落が隣接して存在することから、古代城柵官衙は単独ではなく集落遺跡などと併存して存在立地することが、今年度の東北地方での踏査で一層明瞭となったことは、成果の一つと言える。さらに城柵官衙が衰退して以降もこのような立地の在り方は継承される傾向にあり、ひいては中世東北の荘園と集落においても水環境とのかかわりが依然継承されて形成していることも理解できた。このような調査から、古代都城だけでなく地方都市においても、遺跡の成立や立地に対して水環境が様々な役割を担っており、その存在が重要な意味を持っていたと考えられる。
鎖状立体配座規制に基づく超活性反応種の制御

γ-位に不済中心を有する鎖状アリリック化合物として,基質Z-(TBDMSO)CHCH(TBDMSO)-(R^1)C=XR^2R^3(1)を設計した。本基質は,保護された隣接ジオールを含む構造単位-(TBDMSO)CHCH(TBDMSO)-をコントローラーとし,これによって基底状態の立体配座を制御しようとするものである。その結果,それに連結する置換基(R^1C=XR^2R^3のジアステレオ面が極めて高い選択性で区別可能となる。すでに筆者はいくつかの反応に関してその仮説が間違っていないことを確認し,有機合成化学的な観点から上記の分子設計が意義深いことを主張してきた。しかし,依然として立体配座仮説に関する物理的証明はなされておらず,それがこの分子設計を一般的な合成概念として確立するための本年度の第1課題と考えた。1に関してこれまで報告したいくつかの反応と相当するアセトニド誘導体の反応(ディールス・アルダー反応,アミノマイケル付加反応,オスミウム酸化反応,シクロプロパン化)の立体化学的結果と反応性の系統的な比較を行った結果,極めて明瞭な違いが観測された。すなわち,1の反応性は低いが,反応さえ進行すればジアステレオ選択性は>99%と極めて高いことが際立った特徴として観測された。この結果をモデル的に考察したところ,すべて1の安定な基底状態の立体配座に基づいて合理的に理解させるものであることを明らかにした。さらに可能な限り基質および生成物の核オーバーハウザー効果を詳細に調査した結果も同様の結論に導かれた。さらに系統的なモデル化合物を用いた励起子キラリティー法および分子軌道法に基づいて検討した結果も,全て立体配座に関する作業仮設の合理性を支持するものであった。以上のように,本年度の第1課題はほぼ達成されたので,今後は1の立体配座を活用する超活性反応種の制御と選択的な有機合成の開発を推進する。
新規な電子機能を持つ単一分子性金属の開発

本研究は分子の電子状態制御により新たな機能性物質の開発を目指すとともに、その物理化学的な特性を解明し、新たな分子物質の開発に寄与する事が目的である。主として中心金属選択や配位子修飾による分子軌道設計に基づき、単一分子性伝導体における多軌道起源の新電子相を探索する。本研究は分子の電子状態制御により新たな機能性分子物質の開発を目指すとともに、その物理化学的特性を解明し、新たな分子物質の開発に寄与することが目的である。単一分子性金属系[M(tmdt)_2]では中心金属を変える事により結晶構造は変えずに電子構造を系統的に変化させる事が出来るという著しい特性を持っている。これまでにM=Ni, Pd, Pt, Au等の系が合成されたが、本年新たにM=Cuの系を調べた。以前報告したように、類似配位子を持つ[Cu(dmdt)_2]は[M(tmdt)_2とは異なり、Cuは四面体配位をするのであるが、Cu(tmdt)_2は平面分子構造をとり、他の[M(tmdt)_2]と同型である。これ迄、[M(tmdt)_2]系の伝導バンドは基本的にHOMO, LUMOによって形成される事が知られているが、M=Cuではd_<xy>対称を持つSOMOがHOMO, LUMOと殆ど同じ程度のエネルギーを持つと予想される。従来平面分子の作るπ伝導バンドのフェルミレベルに分子中心に分布するσ分子軌道が位置するような伝導体は例がなく、π分子軌道との混成の程度によって前例のない磁気伝導物性が実現する可能性が非常に高いものと期待される。粉末結晶を押し固めた試料の電気抵抗は他の[M(tmdt)_2]と比べて非常に高く(σ(RT)^-1.8 Scm^<-1>)、d_<xy>軌道がファルミ面を消す作用をしているものと思われる。磁化率は1Dハイゼンベルグ鎖(J=-105cm^<-1>)の振舞いを示し、分子軌道計算から予想されるd_<xy>軌道に由来するスピン鎖とπ伝導バンドが結晶中に共存する事を示唆している。本年度新たに中心金属を銅とする単一分子性金属[Cu(tmdt)_2](tmdt=trimethylenetetrathiafulvalenedithiolate)を合成し、微小単結晶0.07mmを用いてX線構造解析を行い構造を決定した。類似配位子を持つ[Cu(dmdt)_2](dmdt=dimethyltetrathiafulvalenedithiolate)ではCuは四面体配位をし、配位子同士の二面角は80.29゚であるが、構造解析の結果[Cu(tmdt)_2]はこれまでの[M(tmdt)_2]と同型構造をしており平面であることがわかった。中性錯体の構造に関して孤立分子の全エネルギーを二面角の関数として調べ、これまで理論計算によりCu(dmdt)_2もCu(tmdt)_2も80゚が最もエネルギーが低いと結論されてきたが、Cu(tmdt)_2が平面であったことは、分子末端グループのパッキング効果(立体障害)の違いによって分子構造が規定されていると結論できる。粉末結晶を押し固めた試料の電気伝導度は他の[M(tmdt)_2]と比べて低い値を示した(σ(RT)7Scm^<-1>)。恐らくπ-d相互作用を通して、π電子系のフェルミ面が消失し、d電子はCu原子上に局在しているものと推定される。一方、高圧下では粉末結晶試料であるにもかかわらず、電気伝導性は著しく上昇し15kbarでは室温で110Scm^<-1>に達することが判った。電気抵抗の振る舞いは半導体的であったが、少なくとも高圧下で単結晶では金属に転移しているものと考えている。常圧下の磁化率は1Dハイゼンベルグ鎖(J=117cm^<-1>)の振舞いを示し、分子軌道計算から予想されるpdσ(-)軌道に由来するa軸方向に一次元的なスピン鎖とπ伝導バンドが結晶中に共存する事が示唆される。更に磁化率測定とESR測定から13Kに反強磁性相転移が存在することがわかった。本年は中心金属を銅とする四面体配位構造をもつねじれ型単一分子性金属[Cu(dmdt)_2]の低温構造と物性を更に詳しく調べることを目的として、単結晶試料の合成、四端子伝導度測定、13Kまでの低温X線構造解析、ESR測定およびダイアモンドアンビルセルを用いた単結晶高圧下伝導度測定を行った。本年得られた単結晶の室温伝導度は120Scm^であり、以前報告した伝導度(σ(RT)&ap;3.5Scm^)に比べ非常に大きく、また以前の半導体的な温度依存性と異なり、室温から270Kまで抵抗が温度の低下とともに僅かに減少し、金属的温度依存性がみられた。

単結晶X線構造解析を300K-13Kの温度範囲で行なったが、伝導性の大きな違いにもかかわらず、構造は既報の通りであった。本年度、既知構造の結晶のみを一つづつ選別し、多結晶試料を用いてESR測定を行った。その結果以前の測定では明確でなかった100K付近の明瞭なピークを観測する事が出来た。室温付近では線幅が非常に大きいので,強度の詳しい解析は難しいが,200K付近から100Kまで強度は増大し100K付近で最大となり,それより低温で信号強度は消失した。恐らく第一原理計算により予測されこれまで見つかっていなかった反強磁性状態への相転移が100Kで起っているものと考えられる。DACを用い単結晶高圧下伝導度測定を行い高圧下では絶縁化が押さえられ金属的な領域が低温まで広がり、6.OGPaでは1.9Kまで金属状態が保たれることがわかった。[Cu(dmdt)_2]は分子自身が分子中心に局在したd軌道と平面配位子(dmdt)上に広がったπ分子軌道とを持ちπ-d系としての特徴を備えたユニークな単一分子性伝導体である。昨年度は[Cu(dmdt)_2]の低温構造と物性を詳しく調べることを目的として、単結晶試料の合成、四端子伝導度測定、13Kまでの低温X線構造解析、ESR測定およびDACを用いた単結晶高圧下伝導度測定を行った。本年は、95Kに新たに見つかった磁気相転移を磁化率測定により詳しく調べ、第一原理計算に基づく電子状態計算およびバンド構造の計算とあわせ、物性の解明を目指した。磁化率測定は1.28mgの試料を用いて測定した。室温から100Kまでは、磁化率はCurie-Weiss則に従い、95Kの幅広いピークが観測された。Curie定数は0.375でS=1/2スピンの存在が示唆された。またワイス温度は-180Kとかなり大きな反強磁性相互作用を示した。97Kでの電子スピン共鳴より求めたスピン磁化率と静磁化率の値1.4x10^<-4>emumol^<-1>がよく一致しESRのシグナルがそれ以下で消滅することから、この相転移は反強磁性相転移であることが結論できた。第一原理計算による基底状態は反強磁性的であることを支持する結果である。またNi(tmdt)_2とCu(tmdt)_2は同形構造を持っているので、混晶系を合成し稀薄磁性合金[Ni_<1-x>Cu_x(tmdt)_2](x=0.1-0.27)を得た。x〓0.15付近の狭い組成比の範囲において、磁化率がおよそ20K以下で温度低下とともに急激に上昇する様子が観測された。しかしxT値は低温で急激に減少し、近藤系での一重項基底状態の発生と対応した。磁化率のこの特徴的な振る舞いは高磁場下で消失する。フォノン散乱による抵抗を測定抵抗値から差し引き磁気散乱による抵抗変化を推定した。その結果磁化率の温度変化に対応し、8-20Kで抵抗がlogTに比例することを確認できた。分子性Kondo系が実現できたと考えられる。
新興中間層の台頭とインド映画の新局面－新ジャンルの成立と映画産業の変貌を焦点に－

本研究は、新たに誕生してきたインド映画のニューウェイヴの性格と背景事情について、インド中間層の実相、コンテンツ分析、世界の映画産業のグローバル化現象から究める新機軸の映像文化学の試みである。本研究の目的の一つは、当該作品群のコンテンツを精査して解釈を施し、且つ作品群の消費動向について多角的な分析を加えることで、そこに表現された新興中産階級の意識と実像に迫ることである。
特定神経ネットワークの人工的制御技術を駆使した全身麻酔薬の作用機序の解明

「麻酔がなぜかかるか?」は現代においても未解明の科学的疑問である。理由の一つとして、無麻酔下での動物個体からの詳細な生理学的解析が困難であることが挙げられる。本研究では、人為的に外部から青斑核ノルアドレナリン作動性神経のみを制御可能な薬理遺伝学的手法を用い、かつ、無麻酔下での神経活動の解析にチャレンジすることで、近年停滞している麻酔薬による意識消失・覚醒のメカニズムの解明に新たな着眼点から挑む。これらのツールを組み合わせることによって、研究の幅が飛躍的に広がり、従来の知見とは異なる新しい全身麻酔薬の作用機序を見出せる可能性がある。
汎用センサを用いた果物・野菜の状態推定に関する研究

本研究課題では,果物の鮮度や硬度といった状態を消費者が手軽に推定できる手法の実現を目的とし,音プローブを利用した状態推定手法の研究開発を行った.具体的には,イヤホン等の小型スピーカーから計測対象に20Hz-10kHzを線形にスイープした音を照射し,小型マイクを用いて果物から反射した音を計測する.多様な状態の果物に対し反射音データを蓄え,反射音から抽出した特徴ベクトルにより回帰器(Support Vector Regressionなど)により回帰を行い,未知の果物の状態を推定する.本研究課題では,1)リンゴ32個程度に対し反射音を43日間収集し反射音から貯蔵時間を推定する実験,2)トマトとみかんそれぞれ160個程度に対し反射音と硬度データを30-60日間収集し反射音から貯蔵日数と硬度を推定する実験,3)スイカ50個程度に振動プローブを与え反射音を収集し『す(内部の空洞)』の有無を推定する実験,を行った.スイカの実験(3)については,正確度約0.8,F値約0.4程度と,あまり高い推定精度は得られなかった.一方,リンゴ・みかん・トマトの貯蔵日数推定については,平均推定誤差が2日以下と高い推定精度を確認した.ただし,実験後,データ収集日の器材の状態に起因する特徴が識別に強い影響を与えてしまっている可能性が浮上した.現在,器材の状態が推定結果に入り込まないような録音機材・正規化方法・実験方法を再検討し新たに実験を行うことを計画している.実験(2)の実験結果はテクニカルレポートとして公開しており,この再実験において良好な結果が得られれば学会・論文等で発表を行う予定である.一方,本研究と関連した信号・画像処理に関する基礎技術の研究開発を行い,その成果を国内外の学会にて発表した.本研究では,野菜や果物の状態(貯蔵日数・鮮度・硬度など)を,消費者が手軽に調べられる推定法の実現をめざし,汎用センサのみによる野菜・果物の状態推定手法を開発している.提案法のカギとなるアイディアは,音プローブおよび振動プローブを利用することである.対象とする野菜・果物に対して,1.可聴域音を当て,2.その反射音を計測し,3.機械学習を応用することで,反射音から貯蔵日数や硬度を推定する.推定に利用する機械学習のために必用なデータ収集も本研究にて行なう.また,音が伝わり難い表面の硬い果物に対しては,振動プローブを当て,その応答をマイクより(または振動センサより)計測する.本研究課題は,『A)音プローブを用いた果物・野菜の状態推定』『B)振動プローブを用いた状態推定』『C)音・振動を組み合わせた状態推定』という3件のサブ課題に分割され実施される計画である.これまで,我々研究グループは,サブ課題Aの音プローブを用いた鮮度・硬度推定に関する研究を実施した.特に,トマト・みかんを対象として反射音・貯蔵日数・硬度データの収集を行い,音信号の前処理・識別器の訓練・実際の識別を行なうソフトウエアを実装した.手法の精度を評価するため収集データを用いた交差検証を行い,反射音から貯蔵日数や硬度を良好な精度で推定できることを確認した.現在,研究成果の論文発表準備を進めている.また,サブ課題Bの振動を与えるデバイスの選定のため,複数の振動アクチュエータを用いて果物に振動を与え反射音を計測する実験を実施している.・サブ課題Aの進捗:当初の計画通り,音プローブによる状態推定に関する研究を,トマト・みかんに対して実施した.特に,トマトとみかんそれぞれ150個程度に対し,貯蔵日数・硬度・反射音を計測する実験を行なった.さらに計測音から音信号の前処理を行なうソフトウエア,収集データから回帰器を訓練するソフトウエア,訓練した回帰器を用いて鮮度推定を行なうソフトウエアの実装を行なった.実装したソフトウエア群は,下記のサブ課題BCにおいても流用可能である.提案法の精度を確認するため,収集データに対して交差検証を行なった結果,反射音から貯蔵日数・硬度を比較的良い精度で推定できることを確認できた.この成果は現在論文発表準備中である.・サブ課題Bの進捗:振動プローブによりスイカの状態(『す』の有無と鮮度)を推定する手法を開発する計画であった.特に,初年度は,ハードウエア開発のための小規模な実験を予定していた.しかし,研究開始が初夏であったことと分担者の所属異動があったため,実験計画が遅れスイカを対象とした実験が行なえなかった.この遅れを取り戻すため,スイカサンプルの入手が可能な2018年35月にハードウエア開発を行い,2018年78月にスイカ50個程度を利用した実験を計画している.この実験では,品質の低い(すの有る)スイカが必要となるため,生産者と協力して準備を進めている.・サブ課題Cの進捗:音・振動を組み合わせて果物の状態推定を行う手法を開発する.本研究課題は,サブ課題Bを実施した後に行なう予定である.・その他:初年度前半は,実験用デバイスの選定や実験環境構築を行なっており,実際の実験は行なえなかった.その間,本研究に関連する音信号処理や深層学習に関する研究を行い,その成果を国内学会にて発表した.本研究課題では,果物の鮮度や硬度といった状態を消費者が手軽に推定できる手法の実現を目的とし,音プローブを利用した状態推定手法の研究開発を行った.具体的には,イヤホン等の小型スピーカーから計測対象に20Hz-10kHzを線形にスイープした音を照射し,小型マイクを用いて果物から反射した音を計測する.多様な状態の果物に対し反射音データを蓄え,反射音から抽出した特徴ベクトルにより回帰器(Support Vector Regressionなど)により回帰を行い,未知の果物の状態を推定する.

本研究課題では,1)リンゴ32個程度に対し反射音を43日間収集し反射音から貯蔵時間を推定する実験,2)トマトとみかんそれぞれ160個程度に対し反射音と硬度データを30-60日間収集し反射音から貯蔵日数と硬度を推定する実験,3)スイカ50個程度に振動プローブを与え反射音を収集し『す(内部の空洞)』の有無を推定する実験,を行った.スイカの実験(3)については,正確度約0.8,F値約0.4程度と,あまり高い推定精度は得られなかった.一方,リンゴ・みかん・トマトの貯蔵日数推定については,平均推定誤差が2日以下と高い推定精度を確認した.ただし,実験後,データ収集日の器材の状態に起因する特徴が識別に強い影響を与えてしまっている可能性が浮上した.現在,器材の状態が推定結果に入り込まないような録音機材・正規化方法・実験方法を再検討し新たに実験を行うことを計画している.実験(2)の実験結果はテクニカルレポートとして公開しており,この再実験において良好な結果が得られれば学会・論文等で発表を行う予定である.一方,本研究と関連した信号・画像処理に関する基礎技術の研究開発を行い,その成果を国内外の学会にて発表した.・サブ課題A:音プローブを用いた果物の鮮度・硬度推定については,りんご・みかんに対するデータ収集,推定ソフトウエア開発を済ませており,2018年度は成果発表に注力する.・サブ課題B:振動プローブを用いた果物の状態推定については,スイカの品質(すの有無)と鮮度推定に関する実験を行なう予定である.現在,振動プローブを与えるデバイスの選定を進めている.特に高い再現性が要求されるため,デバイスを本研究グループ内で作成するのではなく,音を振動に変換できるテクタイルツールキットの利用などを検討している.また,2018年7月から8月にかけて,50個程度のスイカサンプルを利用した計測実験を計画している.この計測実験では,通常通り出荷されるサンプルだけでなく,品質の悪いサンプルが必要となるため,品質を調整したサンプルの作成を生産者に依頼している.また,サブ課題Bでは,パインを対象とした実験も計画していた.しかし,輸入果物の収穫時期を正確に調べることは容易でないことが分かった.そこで,収穫時期が正確に分かるパインサンプルを用意できない場合は,計測対象をメロンなどの果物に変更することや,スイカの実験のみに注力する方向で実験計画を変更する.・サブ課題C:音・振動を組み合わせてマンゴーの鮮度・硬度推定を行なうことを計画していた.ただし,サブ課題Bの多少の遅れに伴い,サブ課題Cの実験時期を遅らせる必要が生じており,時期的に日本国内産マンゴーの確保が困難な可能性がある.そこで,余裕を持って研究を推進するため,マンゴーではなくりんごに対象を変更し,サブ課題Bの実験と重複しない秋・冬ごろに,サブ課題Cの実験を行うことを計画している.・本研究の目的は『音・振動により果物の状態を推定できるか?』を調査する事であり,各課題において対象果物を変更することは,本研究の目的には大きく影響しないと考えている.「現在までの進捗状況」に述べたように,サブ課題Aの研究成果に関して,現在論文発表を準備中である。この発表を平成29年度内に実施する予定であったが,平成30年度にずれ込んでいる。
偏導関数計算と丸め誤差評価の自動化のためのプログラム言語と処理系の研究

本研究は,研究代表者伊理によって発案された「多変数関数の変数の数に依存せずに高速にかつ正確にその偏導関数の値を計算し,丸め誤差評価値をもその副産物として計算する手法」の実用化を目標とした.この手法は,回路解析・システム解析などにおける多変数関数の偏導関数の計算や収束判定計算に現れる, "数式処理の困難", "数値微分の困難"および"丸め誤差評価の困難"という問題点を解決する.我々は,関数を計算する手続きから偏導関数の値などを計算する手続きを自動的に生成する自動微分と組み合わせてこの手法を"高速自動微分法"と呼んでいる.本研究の成果を以下に列挙する:1.化学プロセスシミュレーションへの本手法の適用による偏導関数計算の高速性の確認および丸め誤差評価値を用いた"正規化ノルム"の提案,2.ヤコビ行列とベクトルとの積の計算を関数計算の手間の定数倍で可能にする手法の発見,3.ヘッセ行列とベクトルとの積を関数計算の手間の定数倍で計算する手法の計算グラフの観点からの説明,4."部分計算グラフ"の定義および算法の記述の厳密化と算法の途中結果として得られる量の数学的解釈,5.厳密な上界かつ計算の高精度化に従って上限の漸近するような丸め誤差評価値を与える算法の考察,6."可縮部分グラフ(傘)"の定義および支配関係木を作成することによる"傘"の効率のよい抽出法の提案,7.小型計算機上でも動作する処理系(FORTRANプリプロセッサ)の製作および実際的な大規模な問題に対しても十分実用的な時間と費用で偏導関数値などを得ることができることの確認.高速自動微分法が,実用技術となり,その重要性と有用性が広く認識され,数値計算の基礎技術としての地位を確立する上で,本研究は大きな貢献をした.数値計算技術に新しい時代を展開するために,今後も高速自動微分法の研究を続ける必要性は大きい.本研究は,研究代表者伊理によって発案された「多変数関数の変数の数に依存せずに高速にかつ正確にその偏導関数の値を計算し,丸め誤差評価値をもその副産物として計算する手法」の実用化を目標とした.この手法は,回路解析・システム解析などにおける多変数関数の偏導関数の計算や収束判定計算に現れる, "数式処理の困難", "数値微分の困難"および"丸め誤差評価の困難"という問題点を解決する.我々は,関数を計算する手続きから偏導関数の値などを計算する手続きを自動的に生成する自動微分と組み合わせてこの手法を"高速自動微分法"と呼んでいる.本研究の成果を以下に列挙する:1.化学プロセスシミュレーションへの本手法の適用による偏導関数計算の高速性の確認および丸め誤差評価値を用いた"正規化ノルム"の提案,2.ヤコビ行列とベクトルとの積の計算を関数計算の手間の定数倍で可能にする手法の発見,3.ヘッセ行列とベクトルとの積を関数計算の手間の定数倍で計算する手法の計算グラフの観点からの説明,4."部分計算グラフ"の定義および算法の記述の厳密化と算法の途中結果として得られる量の数学的解釈,5.厳密な上界かつ計算の高精度化に従って上限の漸近するような丸め誤差評価値を与える算法の考察,6."可縮部分グラフ(傘)"の定義および支配関係木を作成することによる"傘"の効率のよい抽出法の提案,7.小型計算機上でも動作する処理系(FORTRANプリプロセッサ)の製作および実際的な大規模な問題に対しても十分実用的な時間と費用で偏導関数値などを得ることができることの確認.高速自動微分法が,実用技術となり,その重要性と有用性が広く認識され,数値計算の基礎技術としての地位を確立する上で,本研究は大きな貢献をした.数値計算技術に新しい時代を展開するために,今後も高速自動微分法の研究を続ける必要性は大きい.本年度は昨年度にひき続き、多変数非線形関数の(1)勾配,(2)ヘッセ行列とベクトルの積,(3)計算された関数値に含まれる丸め誤差の評価値,を関数評価に必要な手間の高々定数培の手間で求めるという「新原理ー高速(自動)微分法」を実現する処理系の作成を行った。この処理系はFORTRANプリプロセッサの形をり、関数を計算するプログラムを受けてこれを関数値とともに上記(1),(2),(3)を計算するプログラムに変換して出力するものである。昨年度中に完了した設計をもとに、我々は中型計算機(VAX-8600)上でC言語により処理系を記述した。この処理系を用いて、従来は遂行が困難であったところの「線形方程式系解法における枢軸選択やスケーリングが、解に含まれる丸め誤差へ及ぼす影響を調べる数値実験を行うことができた。この困難な実験を遂行することが可能であるということは、高速自動微分法の効力と有用性を実証するものである。また、高速自動微分法の算法,処理系の概要,高速自動微分法のより精密な定式化を含めた総括を、日本OR学会,数値解析シンポジウム,研究集会「グラフ理論の数値計算への応用」,数理計画シポジウム、にて発表した。一方、小型計算機上のC言語翻訳系使用により、処理系が小型計算機上でも動作することを確認している。比較的複雑な関数を表す約五百行のプログラムを変換したところ、出力されるプログラムは約9千行になった。この変換後のプログラムの翻訳・実行は変換前のそれの約40倍となった。現在、この変換後のプログラムの翻訳・実行時間を短縮するために、処理系の改善を検討している。
明治期の東京大学における印度哲学および支那哲学講義の思想的意義

1888(明治19)年から翌年にかけて、東京大学で吉谷覚寿(1843ー1914)が行ったインド哲学(仏教学)、および島田重禮(1838ー1896)による中国哲学の講義内容を筆記した高嶺三吉の直筆ノートを翻刻、分析した。その結果、これらの講義には、二つの思想的意義があることが明らかとなった。一つ目は、西洋思想を重視する傾向にあった当時の状況に対し、仏教と中国哲学を西洋哲学に比肩するものと位置付けるための基礎を与えたという点である。第二に、受講生の一人であり、後に近代を代表する宗教哲学者、仏教思想家として活躍した清沢満之(1863ー1903)の思想形成における素地となったという点である。1886(明治19)年から翌年にかけて東京大学で行われた1.吉谷覚寿(1843ー1914)による印度哲学(仏教学)、2.島田重禮(1838ー1896)による支那哲学の講義内容を記した高嶺三吉(1861ー1887)の自筆ノートを翻刻、分析した。このノートはすでにフイルム化され、金沢大学附属図書館にて保管されているため、そのコピーを取り寄せ、1.を鈴木(研究代表者)が、2.を徳重(研究分担者)が、担当した。その結果、1.の内容は、玉岡蒙潤による『天台四教儀』の注釈書『天台四教儀集註』の巻下六十四丁までを、計81の論題をたて、解説したものであり、後に吉谷が出版した『天台四教儀集註略解』における記述と、多くの部分が重なっていることが確認された。『天台四教儀』は天台教学の入門書であり、日本仏教の諸宗派の多くは天台の流れをくんでいる。したがって、現存する日本仏教の諸宗派の原点として天台教学の講義を行い、これを印度哲学の一つと位置づけることで、学術における西洋偏重を是正すると共に、日本仏教を再興させることが、吉谷における印度哲学講義の目的であったのではないか、との結論を得た。2.においては、冒頭の「概論」で、中国儒家思想や老荘思想が引用文と併せて紹介、解説され、それらが西洋哲学のいずれに近いものと考えられるかという点が記述されていいる。また、続く「解説」では、経書を中心とした中国古典からの引用が多くみられ、思想の解説がなされていることを確認した。したがって、島田もまた、西洋に傾きがちであった学術のありかたに対し、中国哲学をいかに位置づけるかという点を念頭に置き、講義を行ったものと考えられる。以上の成果は、明治期における東京大学の授業内容とその目的についての一側面を明らかにしたという意義をもち、これらの授業を受けた人物の思想解明にもつながるという点で重要であるといえる。明治中期に東京大学で印度哲学(仏教学)の講義を担当した吉谷覚寿(1843ー1914)と、中国哲学の講義を担当した島田重禮(1838ー1896)の講義録、論文、演説記録等を収集、分析し、彼らの思想を考察した。その結果、第一に、吉谷は、国家の安定が維持されなければ、仏教の発展も望めないとし、仏教者は忠君愛国を基本とする当時の国民道徳を守るべきであると主張していることが明らかとなった。さらに、日清・日露戦争に対しても、国の方針に賛同し、積極的に協力していく姿勢が示されていた。第二に、島田によると、中国思想史の流れは五期に区分され、漢や隋、唐の儒者が低く位置づけられていることが明らかとなった。そして、孔子の思想は「人道」を重視するものであり、その中心概念となっている「仁」とは、修身教育において目指されるべきものであることから、その思想を学ぶ必要性を示していた。東京大学において、1886(明治19)年から翌年に、吉谷覚寿が行ったインド哲学(仏教学)、および島田重禮による中国哲学の講義内容を筆記した高嶺三吉のノートを翻刻、分析し、両者の講義における思想的意義を考察した。まず、吉谷は『天台四教儀集註』をテキストとし、修行とともに教説の理論的究明を肝要とする天台教学の解説を行っている。また、島田においては、中国哲学を西洋哲学と比較し、緩用するという形で解説されがなされている。したがって、両者の講義における思想的意義の一つは、西洋思想を重視する傾向にあった当時の状況に対し、仏教と中国哲学を西洋哲学に比肩するものとして位置づけるための基礎を与えたという点にある。また、吉谷の講義した天台教学において中心とされるのは、「空仮中」および「十界互具」という概念である。前者は、事物には実体がないため「空」であるが、仮に現象しており、「空」と「仮」とのいずれに偏らない「中」という見方の体得を説くものであり、後者は人や仏など異なる世界が相互に具することを説くものである。島田は、『荘子』の中から「斉物篇」、程明道においては「識仁篇」を中心課題としているが、これらには、自己と他者とは一つのものであり、他者の痛みを自己の痛みと感じる「万物一体の仁」が説かれている。ところで、吉谷と島田の講義を受けた学生の一人に、近代の代表的な仏教思想家である清沢満之がいる。清沢の思想的基盤となっているのは、あらゆるものは区別をもつ有限でありつつ、無限という一体のうちに包摂されているという万物一体論である。

そして、我々は有限と無限という異なる側面を具すものであり、差別と平等といういずれにも偏らない立場から、その倫理思想を展開している。したがって、吉谷、島田の講義における思想的意義の二つ目は、清沢の思想形成における素地となったという点にあることが、明らかとなった。1888(明治19)年から翌年にかけて、東京大学で吉谷覚寿(1843ー1914)が行ったインド哲学(仏教学)、および島田重禮(1838ー1896)による中国哲学の講義内容を筆記した高嶺三吉の直筆ノートを翻刻、分析した。その結果、これらの講義には、二つの思想的意義があることが明らかとなった。一つ目は、西洋思想を重視する傾向にあった当時の状況に対し、仏教と中国哲学を西洋哲学に比肩するものと位置付けるための基礎を与えたという点である。第二に、受講生の一人であり、後に近代を代表する宗教哲学者、仏教思想家として活躍した清沢満之(1863ー1903)の思想形成における素地となったという点である。昨年度中に、使用する文献の所蔵先を確認していたため、早期に文献を収集し、分析を始めることができたため。日本倫理思想史昨年度、翻刻を行った資料を再度見直し、正確なものとするため、金沢大学附属図書館にて、原本との照合を行う。また、関連する新たな資料の発掘を行う。本年度は、ほぼ当初の計画通りに、文献の翻刻と分析を行い、明治期の東京大学で行われた印度哲学、支那哲学の講義内容とその特色を明らかにすることができた。古本屋から購入した際、想定していた価格を下回ることが多く、図書の購入費を抑えることができた。また遠方での学会が少なかったため、旅費の使用金額が予定を下回った。進捗状況と今後の予定を確認し、情報交換を密にするため、年4回の研究会議に加え、必要に応じて随時、緊急会議を開催する。また、幅広く知識を吸収し、関連する資料をより多く収集するため、仏教学、中国思想、近代日本思想に関するシンポジウム、講演会等に積極的に参加する。最終年度にあたる本年度は、これまでの研究をまとめ成果を発信するため、主として、関連する資料をより多く収集するための図書購入費、文献複写費、学会発表や論文発表のための原稿校閲にかかる人件費として、使用する予定である。また、老朽化したパソコン及びプリンターの購入も検討している。本年度は、翻刻する文献のコピーを入手することができたため、文献調査旅費を大幅に縮小することができた。また、発表論文が一本であったため、原稿校閲にかかる人件費が未使用となった。参考図書、文献複写、資料調査旅費等に使用する。
空間思考の育成のための教材作成と指導計画の考案

1.研究の目的本研究は,具体的な模型,数学が活用されている身近な題材を用いて,児童・生徒の空間を把握する解析力・思考力の育成を図る教材の開発と,授業実践による教材と指導方法の検証を目的として,平成21年度から継続している。2.研究の内容と成果(1)昨年度,正多面体を制作しその性質を調べる学習を中学1年生の空間図形で行った。^<〔1〕〔2〕>その実践の反省点として,正多面体の『双対性』の位置付けが不明確であったことがあげられる。そこで,正多面体の『対称性』に着目して,『双対な立体』同士の対称性が同じであることを見つける授業を行い,『双対性』を『対称性』との関係で学習内容に位置付けることを試みた。同時に,正多面体を『対称性』に着目して分類する見方を養うこともねらいとした。結論として,生徒は,対称性が同じ立体は互いに双対な関係にあることを見つけ,対称性の分類も見通しを立てることが可能であったといえる。(2)空間思考を伴う身近な題材で,数学が活用されている地図の図法の教材化を試みた。平面上の図形を球面上に正射影^〔3〕する方法を,三平方の定理を用いて,計量的に扱う授業を中学3年生で行った。問題提示の方法と生徒の活動方法について,課題と示唆を得ることができた。今後,それを基にさらに実践を重ねて検討を行う。研究内容と授業実践の詳細は,下記URLに掲載している。[1]小野田啓子:「空間思考の育成に向けて」,東京学芸大学附属竹早中学紀要第48号,pp.21-53,2010[2]小野田啓子:「空間思考の育成に向けて2」,第43回数学教育論文発表会論文集,pp.187-192,20101.研究の目的本研究は,具体的な模型,数学が活用されている身近な題材を用いて,児童・生徒の空間を把握する解析力・思考力の育成を図る教材の開発と,授業実践による教材と指導方法の検証を目的として,平成21年度から継続している。[1]小野田啓子:「空間思考の育成に向けて」,東京学芸大学附属竹早中学紀要第48号,pp.21-53,2010[2]小野田啓子:「空間思考の育成に向けて2」,第43回数学教育論文発表会論文集,pp.187-192,2010
対流圏と成層圏の卓越モード間の相互作用

成層圏に関するこれまでの研究は,帯状平均場とそこからの偏差としての波,およびそれらの相互作用という枠組みで行われてきた。このような立場に立つ限り,説明できない事例が数多く出てきており,新しい枠組みを必要としている。それは時間平均場(帯状非一様場)とそこからの偏差という枠組みである。本研究はこのような立場からの最初の総合的な研究である。特に数値実験的な研究はこれまで誰も行っておらず,世界で最初の試みである。またそれを補強するための様々なデータ解析を行った。特に北極振動(AO)という概念の批判的検討を中心とした。対流圏・成層圏の結びつきに関するデータ解析は以下の結果を示す。対流圏の太平洋-北アメリカパターン(PNA)が鉛直伝播し,成層圏で波数1パターン(W1)になる。さらに対流圏でのPNAの卓越が成層圏W1モードの励起を経て,成層圏の環状パターン(AM)の増幅というつながりを持つことである。これはある場合は突然昇温を引き起こす。AOという概念とは明らかに異なる。そこから数値モデルを用いて,対流圏と成層圏とで異なる波数が卓越する現象をシミュレートするとともに,そのためには基本場としての帯状非一様場が必須であることを,定常モデルと時間積分モデルを用いて明らかにした。またPNAからW1,AMというつながりもシミュレートした。対流圏における卓越パターンの真偽性にっいての研究も行った。結論は,北大西洋振動(NAO)とPNAという2つの独立した振動が対流圏での基本的な卓越モードであるが,それらは空間相関を持つので,見かけ上AOが現れるというものである。従って成層圏との関係もこれらを中心的に調べればよいということになる。突然昇温の予測可能性も研究を進めた。その結果,波数1のプラネタリー波が引き起こす突然昇温に比べ,波数2や3のプラネタリー波が関わる場合は予測が難しいことを示した。まず数値モデルを作成した。数値もモデルの基本方程式は線形バランス方程式である。鉛直方向には500hPaから0.5hPaまでを20層に離散化し,水平面ではスペクトル法を用い,切断はT15,またはT21である。2つの数値モデルを作成した。ひとつは定常モデルである。これは基本場と波(偏差場)との相互作用を調べるためのもので,方程式を波に関して線形化している。移流項の計算は相互作用係数法を用いた。第二に,太平洋・北アメリカパターン(PNA)から環状モード(AM)へのつながりを調べるため,時間積分モデルを作成した。初期場は帯状非一様である。これらのモデルに下部強制としてPNAを入れて,波の鉛直伝播とその振る舞いを調べることになる。帯状非一様な基本場は,NCEP/NCAR再解析データとMet Officeデータ(10hPa以上)を用い,1月の長期間平均として作成した。下部強制に用いるPNAは,500hPa面の月平均偏差場を用いて,回転EOFによって作成した。定常モデルの結果は以下のことを示す。PNAが成層圏へ伝播し,波数1パターン(W1)へと変化していることが分かった。また帯状平均場を基本場とすると,このような波数変化は生じず,成層圏で波数2が卓越した。従って帯状非一様基本場とPNAが相互作用し,W1が生成されていると結論できる。

また帯状平均からの偏差として波を定義し,Eliassen-Palmフラックスを計算すると,対流圏では波数2が,成層圏では波数1が卓越していることも確かめられた。さらにこのようになる力学的基礎についても検討を加えた。次に,時間積分モデルの結果を示す。一方の位相のPNAを下部強制として用いた場合,成層圏ではW1の卓越の後に,AMの一方の位相(降温現象)が生じた。また逆の位相の場合には,成層圏でのW1の卓越後,AMの逆の位相(突然昇温)が生じた。これらの結果はItoh and Harada(2004)とよく一致しており,対流圏でのPNAの発達が突然昇温を引き起こすことが示された。また比較実験として,下部強制にPNAの位相を経度方向に回転させたもの,PNA以外のパターンを用いた実験を行った。これらでは,PNAを用いた場合に比べて,成層圏での変化は小さかった。さらに帯状平均場を基本場としてシミュレーションを行っても突然昇温は起きず,成層圏の帯状非一様基本場との相互作用の重要性を示している。今年度は,対流圏と成層圏の相互作用するモードを特異値分解という方法で調べた。これは定常という仮定の下で,帯状非対称の基本場における対流圏と成層圏の相互作用する準共鳴モードを抽出することと言い換えることができる。定常とは言っても実際に想定している現象は低周波変動であり,この仮定が許されることはこれまでの研究結果から分かっている。この種の研究ではこれまでもっぱら対流圏が研究対象であったが,ここでは成層圏まで含めることで,対流圏と成層圏の相互作用するモードを取り出すことを試みた。また太平洋域と大西洋域が独立に変動していることを念頭に,ある領域に大きな人工的なダンピングをかけるモデルも扱った。モデルは線形バランスモデルで,鉛直方向は1000hPaから3hPaまでの18層に離散化され,水平方向はスペクトル法で離散化し,その解像度は波数15の三角形切断である。基本場はNCEP-NCAR再解析の1月長期平均である。普通に計算すると,いわゆる環状モードが卓越する。対流圏と成層圏の両方に類似のパターンを持つ。大西洋域だけを取り出すと(太平洋域に大きなダンピングを入れると),対流圏では北大西洋振動パターン,成層圏では環状モードが卓越する。これはItoh and Harada(2004)の解析結果と一致する。一方,太平洋域だけを取り出すと,対流圏では北極付近を含む波列モード,成層圏では太平洋域を中心とする波数1パターンが卓越する。これは実測とは一致しない。この計算には当然ながらパターンに影響を与えると考えられる総額規模擾乱の影響は含まれていない。従ってここから推測されることは,大西洋域では総観規模擾乱の影響は小さく,気候的平均場のもとでもっとも励起されやすいモードがほぼそのまま実測で現れているのに対し,太平洋域では総観規模擾乱の影響が大きく,これなしには低周波変動の卓越パターンを正しく模写することはできないということである。今年度は主として対流圏における卓越パターンの真偽性と突然昇温を例にした予測可能性について研究した。前者を敷桁すると,卓越パターンとして北極振動(AO)がよく知られているが,これは見かけであり,相互作用を研究する意味はないことを明確にするためである。
新しい希土類アルカリ土類ケイ酸塩の合成と結晶化学に関する研究

本研究ではCaO-Y_2O_3-SiO_2系において生成する結晶相を調べ、それらの結晶構造を明らかにすることを目的とした。また本研究を進める過程でCa_3Y_2Si_3O_<12>とCa_3Y_2Si_6O_<18>の組成の新しい化合物が見出されたので、これらの化合物の単結晶を作製し、単結晶X線構造解析を行った。本研究で新たに見出されたCa_3Y_2Si_3O_<12>はシリコカルノタイト(Ca_5〔PO_4〕_2SiO_4)と同型構造を持つことがわかり、斜方晶系で格子定数はa=0.65574(2),b=1.56066(3),c=1.00399(2)nmであった。新規化合物Ca_3Y_2Si_6O_<18>は単結晶系で、a=1.33422(5),b=0.77320(3),c=1.47959(6)nm,β=90.263(3)゚で、その結晶構造はケイ酸塩では比較的珍しいSiO_4の三員環からなることが明らかになった。本研究において、CaO-Y_2O_3-SiO_2三成分系という比較的単純な系で新しい化合物を3種類も発見することができた。新規化合物の更なる発見と、光学的性質と結晶構造との詳細な研究の展開が期待される。アパタイト型構造を持つ酸化物の単一相は、Ca_2Y_8Si_6O_<26>の化学組成で合成された。この相は六方晶系で、格子定数はa=b=0.9341(1),c=0.6788(1)nmであった。従来アパタイト型構造化合物として報告のあったCa_3Y_6Si_6O_<24>組成物はアパタイト相(Ca_2Y_8Si_6O_<26>)とCaSiO_3の2相となり、Ca_4Y_6Si_6O_<25>組成物では、アパタイト相(Ca_2Y_8Si_6O_<26>)とCa_3Y_2Si_3O_<12>の2相となった。Ca_2Y_2Si_2O_9は、単斜晶系〔a=0.74468(3),b=1.049240(3),c=1.09661(4)nm,β=110.170(3)゚〕のカスピディン型構造を有する酸化物であることが確認された。本研究で新たに見出されたCa_3Y_2Si_3O_<12>は、シリコカルノタイト型構造を持つことが判明した。斜方晶系で、格子定数はa=6.5574(2),b=1.56066(3),c=1.00399(2)nmで空間群はPnmaであった。本研究で初めて合成されたCa_3Y_2Si_3O_<12>の化学組成はケイ酸塩ガーネットと同じであるが、Y^<3+>イオンのイオン半径が大きく、立方晶ガーネット型ではなく、斜方晶シリコカルノタイト型に歪んだものと考えられる。一方、本研究で初めて合成に成功したCa_3Y_2Si_6O_<18>は単斜晶系〔a:1.33422(5),b:0.77320(3),c=1.47959(6)nm,β=90.263(3)°〕で、空間群はC2/cであった。本酸化物の結晶構造の特徴は、ケイ酸塩では比較的珍しいSiO_4の三員環からなることが明らかになった。

CaO-Y_2O_3-SiO_2系において新しいケイ酸塩化合物Ca_3Y_2Si_6O_<18>を見出し、単結晶X線回折法による結晶構造解析の結果、この構造は単斜晶系、空間群C2/cで、SiO_4四面体は2つの頂点酸素原子を共有してケイ酸では比較的珍しいSi_3O_9三員環を構成して、CaとY原子は三員環の層間に位置していることを明らかにした。本年度は、新しいケイ酸塩化合物でSiO_4四面体が特異な三員環構造を有するCa_3Y_2Si_6O_<18>のYを希土類元素(RE:LaLu)で置き換えたCa_3RE_2Si_6O_<18>が合成できるかどうかを明らかにすることを研究目的とし、合成されたCa_3RE_2Si_6O_<18>については粉末X線回折法により格子定数を求め、希土類元素のイオン半径との関係を検討した。CaCO_3、RE_2O_3(RE:LaLu)とSiO_2を出発原料として用い、Ca_3RE_2Si_6O_<18>の組成比に秤量、湿式混合後、空気中1700K1950Kで2時間72時間焼成し、得られた焼結体を粉砕し、粉末X線回析測定を行った。各試料の粉末X線回析パターンについてプログラムRietanでRietveld解析を行い、格子定数を算出した。初期構造モデルにはCa_3Y_2Si_6O_<18>の原子座標を用いた。種々の焼成条件下で得られた試料についての結果をまとめると、空気中1750Kで2時間焼成して得られた試料では、RE=La,Ce,Pr,Ndは溶融し、それ以外の希土類元素ではCa_3RE_2Si_6O_<18>であった。1750K溶融したRE=La,Ce,Pr,Ndの試料について、1700Kで2時間焼成したところ、RE=Ceだけが溶融し、他の試料はCa_3RE_2Si_6O_<18>であった。本研究では、RE=Ceの合成には成功しなかったが、他のすべての希土類元素については、Ca_3RE_2Si_6O_<18>の合成が可能であった。Ca_3RE_2Si_6O_<18>の格子定数は、a,b,cの各軸の値がRE^<3+>のイオン半径とともに単調に増大したのに対して、β角度は減少する傾向が見られた。今回得られた結果の詳細な検討はRietveld解析を中心とした結晶構造の精密な解析を行う必要がある。Ca_2Y_2Si_2O_9単結晶の構造解析の結果より、Ca_2Y_2Si_2O_9の結晶構造は斜方晶系、空間群Pnmaであり、単位格子体積はY_4Al_2O_9の約半分で、統計的な原子配置を取ることが判明した。1900Kで固相反応により合成したCa_2Y_2Si_2O_9は単結晶試料の解析結果と同じ結晶構造を有するが、1700Kで合成した試料の粉末X線回折像は、1900Kで合成したものとは異なっていた。本年度は、1700Kと1900Kで固相反応によりCa_2Y_2Si_2O_9を合成し、それらの結晶構造や相転移の詳細な検討を行い、またCa_2Y_2Si_2O_9のYを他の希土類元素(RE)で置換した化合物Ca_2RE_2Si_2O_9の合成も行った。1900Kで合成したCa_2Y_2Si_2O_9の電子線回折の結果は、単結晶試料の解析結果と同じであったが、指数付けされた回折点の他に、b'/2の周期でディフューズな回折線が観察された。1700Kで焼成した試料では、1900K焼成の試料と同様な電子回折点に加え、ディフューズな回折線があった位置に明瞭な回折点が現れた。これらの回折点は、a=0.745,b=1.049,c=1.097nm,β=110°の単斜晶系で完全に指数付けされた。粉末回折パターンの消滅則より空間群はP2_1/nで、格子定数が近いことからY_4Al_2O_9の関連構造であると考えられた。Y_4Al_2O_9と比較すると、AlがSiに置き換わり、また原点の位置がa軸方向に1/4ほどずれている構造である。空間群がP2_1/cであるY_4Al_2O_9では、2回螺旋軸はc軸上にあり、また滑り方向もC軸方向となっている。これに対して、1700K焼成のCa_2Y_2Si_2O_9は空間群がP2_1/nで、2回螺旋軸は対角線上にあり、滑り方向も対角線方向になっている。すなわち、SiとSiの架橋酸素の占有率は0.5と解析される。1900Kと1700Kで焼成したCa_2Y_2Si_2O_9は、規則相-不規則相の関係にあり、焼成温度に対して可逆的な相転移をすることが判明した。
神経細胞での神経型NO合成酵素のリン酸化・脱リン酸化を介した活性調節機構の解明

本研究では共にカルモデュリン(CaM)受容蛋白である神経型NO合成酵素(nNOS)とCaM依存性リン酸化酵素II(CaMキナーゼII)とのダイナミックなクロストークを我々が創製したnNOSのリン酸化部位(Ser847)特異的認識抗体を用いて、細胞・組織・個体の生理・病態レベルで解析することを目的とし、以下の研究を行った。(1)nNOSの部位特異的脱リン酸化に関与する脱リン酸化酵素の同定:薬理学的手法(サイクロスポリンA、オカダ酸、カリクリンA、インヒビター2)を用いて、2Aタイプの脱リン酸化酵素が細胞内でのSer847リン酸化nNOSの主要脱リン酸化酵素であることを示唆した。(2)ラット脳の一過性虚血モデルを用いたnNOSとCaMキナーゼIIとのクロストークの解析:脳虚血のエピソードで海馬神経にて、このクロストークがnNOSのSer847リン酸化を介して存在し、虚血耐性に関与している可能性を示唆した。(3)CaM結合部位を含んだペプチドとCa2+/CaM複合体の結晶構造解析:MARCKS(myristoylated alanine-rich C kinase substrate)のCaM結合部位を含んだペプチドとCa2+/CaMとの結晶構造解析によって新規結合様式を見出した。このことは、nNOSのCaM結合による結合様式を通した活性化機構解明の鍵となる。今後の研究課題:今回の研究費では、虚血モデルを通して神経機能におけるCcaMキナーゼとNOのシグナルのクロストークを分子レベルで解明しようとしたものである。今後は現在までに得られた知見を更に発展させ、1、細胞内でのnNOSの当該リン酸化におけるpostsynaptic density-95などの機能分子の空間的局在の重要性の検討。2、新しいリン酸化を介した、nNOSの活性制御機構の解明。3、CaM結合によるnNOSの活性化メカニズムの構造生物学的アプローチを展開させたい。カルモデュリン依存性リン酸化酵素IIα(CaMキナーゼII)により神経型一酸化窒素合成酵素(Neuronal nitric oxide synthase : nNOS)はそのSer847がリン酸化を受け、活性抑制されることが明らかとなっている。本研究では中枢神経におけるCaMキナーゼIIによるリン酸化を介したnNOSのダイナミックな活性制御解析を我々が創製したnNOSのリン酸化部位(Ser847)特異的認識抗体を用いて細胞、組織、個体レベルで行うものである。本年度は、1、nNOSの部位特異的(Ser847)脱リン酸化に関与する脱リン酸化酵素の同定(in vitro、in situ)。2、神経細胞内でのリン酸化/脱リン酸化反応によるダイナミックなnNOSの活性制御の解析を行った。その結果、1、生理的条件下においてSer847リン酸化nNOSの脱リン酸化を担う主体酵素は、protein phosphatase 2Aであることを分子薬理学的、酵素化学的検討により示唆した。2,ラット脳一過性虚血モデルを用いて虚血シグナルで海馬神経の介在神経にSer847リン酸化nNOSが一過性にCaMキナーゼIIより触媒されていることを見出した。また、この現象が皮質ではみられないことより海馬神経での虚血耐性におけるnNOSのSer847リン酸化の関与を示唆した。本年度に得られた知見に基づいて今後は、nNOSの神経細胞内での空間的局在がCaMキナーゼIIのリン酸化によりダイナミックにコントロールされているのかを検討する予定である。