hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
テラヘルツ波をプローブとした新奇な磁気ドメイン観察法の開発

強磁性体酸化物であるPr1-xSrxMnO3(PSMO)薄膜を作製し、そのテラヘルツ帯における伝導度の温度変化をテラヘルツ時間領域分光法で計測した。このとき、さらにテラヘルツ波の偏光面が[1-10]方向に対して0度、45度、90度の方向の時のスペクトルを測定し、それぞれ比較した。その結果、偏光方向が[1-10]方向の時の光学伝導度は、通常の金属と同様Drude的なスペクトルが強磁性体金属相で顕著に見られたが、90度傾けた[001]方向の時は、約4meV程度にピークのある、非Drude的な振る舞いが見られ、面内で伝導機構のクロスオーバーが生じていることを見出した。本研究の目的は、フェムト秒パルスレーザー照射による局所磁化の高速変調によるテラヘルツ放射をプローブとして酸化物磁性体のドメイン構造のイメージングを行い、磁気ドメインのフェムト秒スケールのダイナミクスを可視化する技術を確立することである。このような技術は、磁性体ドメインの空間的・時間的な新たな評価法として有用なだけでなく、少数フォトンによるスピンの雪崩的・集団的な変調を実現しマクロな磁化を制御する新たな光制御スピントロニクスデバイスに展開で可能であると考えている。これらの実現は新しい工学分野“強磁性フォトニクス"の創成と強磁性フォトニックデバイス応用につながるものである。本年度は昨年度から引き続き、反強磁性体であるMn系酸化物Pr0.5Sr0.5MnO3(PSMO)薄膜薄膜のテラヘルツ領域における物性評価、および微小強磁性ドメインがテラヘルツ帯でどの様な振る舞いをするかを調べるとともに、強磁性ナノ粒子のテラヘルツ波応答をテラヘルツ放射顕微鏡を用いて観察した。その結果、PSMO薄膜ではローレンツ・ドルーデフィッティングにより金属的伝導と絶縁体的伝導が共存していることを明確に示した。また、強磁性ナノ粒子のテラヘルツ波吸収から、粒子径によりテラヘルツ波吸収の大きさが異なることが観測された。このことは、磁性体ナノ粒子の粒型分布をテラヘルツ波分光により計測出来る可能性を示しており、次世代磁気メモリの検査システム等に利用できる可能性がある。本年度はCE型反強磁性体であるMn系酸化物Pr0.5Sr0.5MnO3(PSMO)薄膜を作製し、まずそのテラヘルツ帯における伝導度をテラヘルツ時間領域分光法で計測した。PCMO(110)薄膜をLSAT(110)基板上にレーザーアブレーション法を用いて作成した。試料をクライオスタットに設置し、テラヘルツ時間領域分光を行い、透過スペクトルの温度変化を計測した。その結果、偏光方向が[1-10]方向の時の光学伝導度は、通常の金属と同様Drude的なスペクトルが特に100K以下の低温領域で顕著に見られたが、90度傾けた[001]方向の時は、約4meV程度にピークのある、非Drude的な振る舞いが見られた。これは、同一薄膜内において、金属的な伝導から絶縁体的な伝導へのクロスオーバーが起こっている事を示唆するものである。テラヘルツ波をプローブとした磁気ドメインを観測するに先立ち、PSCO薄膜の光学伝導を計測した。このときテラヘルツ波の偏光面が[1-10]方向に対して0度、45度、90度の方向に変化させると、偏光方向が[1-10]方向の時の光学伝導度は、通常の金属と同様Drude的なスペクトルが特に100K以下の低温領域で顕著に見られたが、90度傾けた[001]方向の時は、約4meV程度にピークのある、非Drude的な振る舞いが見られた。これは電子の伝導形態が伝導方向により大きな異方性を持っており、[001]方向では電荷整列型の絶縁体となっていることが示唆される。

このように、一つの物質の中での伝導形態がドルーデ型から電荷整列タイプの絶縁体となることは、大変興味深い。本年度はイメージングまで波行うことは出来なかったが、これは申請書の計画通りであり、初年度は試料の特性を詳細に計測することが出来、次年度に繋がる成果が得られた。今年度は、反射型のテラヘルツ放射イメージングシステムを構築し、磁性薄膜からのテラヘルツ放射を観測・イメージングを行うことを計画している。すでに、ガルバノミラーを組み込んだ放射計測システムの構築は完了しており、その分解能などを検証中である。この技術はイメージングに移動ステージを使用する必要が無く、試料周りをコンパクトにすることが出来るため、本研究のように、試料を低温かつ磁場下でイメージングする場合に有用な手法である。レーザーのスポット径は本システムにおいては数μm10μm程度であるため、ナノメートルオーダーの磁気ドメインの観察は困難であるが、磁場印可によるドメイン反転の様子や、光アシストによる磁気分極反転効果の検証などが可能となると考えている。スポット径に関しても将来的には近接場を用いた検出法により、空間分解能を100nm程度まで向上させることが可能であると考えるまた、PCMO以外の試料として近年注目を集めているダブルペロブスカイト構造をもち、150K付近で転移する強磁性絶縁体であるBNMOの薄膜化を行い、それぞれの磁気ドメインの形成過程およびフェムト秒パルス照射に対する応答特性を比較する。該当無し
ホップ・モナドの理論と応用

ホップコモナドと*-自立コモナド、及びその応用について研究を行った。まずこの2つの対象の関係性について決定した。続いてR. Cockett氏と共同で、*-自立コモナドの一般化である補コモナド(complementing comonad)を導入し、その理論を構築した。また、この理論を並列計算のための「並列プロセス意味論」(concurrent process semantics)モデルの構築に応用した。最終年度は(まだ研究は進行中であるが)ホップ代数とホップモナドの不変量の拡張に取り組んだ。これによって、絡み目や結び目の量子不変量を与える事が出来る。昨年は論文「Note on star-autonomous comonads」を執筆し、科研費申請による研究においての幾つかの問題に対する解法を与えた。この論文において、ホップコモナドとスター自律コモナドという2つの概念がどのように関連しているかを厳密に示し、両者の定義は一致する事を証明した。実際、これは予想外の結果であり、この系として、科研費研究において自身の考えていた他のいくつかの問題を解決出来た。この意義は既に述べた通り、両者を同じ物として扱えるという事にあり、これによりホップコモナドの別の定義を与えた。その上、この定義はスター自律圏をわずかに弱めた状況でも働くことが分かった。スター自律コモナドに関するこれらの研究において、私はホップコモナド及びスター自律コモナドの一般化である「補数コモナド」を新しく導入した。補数コモナドの定義はホップ代数のような構造から見付かる双対性から来ている。補数コモナドに関する論文は現在準備中である。驚くべき事に、補数コモナドの視点から幾つかの新しい例が見付かった。その多くは論理学及び計算機科学から来ており、興味深いものである。例えば、補数コモナドの1つの例としてモナド及びコモナドに対する最小不動点/最大不動点作用素が挙げられる。これらは関手に対する「データタイプ」を定義する為によく使われているが、semantics of computationやプログラミング言語への応用があるとされており、良い研究対象であると言える。これも他の論文として準備中である。その上、ホップコモナドは結び目の量子不変量など興味深い応用が知られており、補数コモナドの理論がどのようにホップコモナドの理論へフィードバックされるか、また逆にホップコモナドにおけるどのような概念や応用が補数コモナドの言葉へと書き換えられるかなど、非常に面白い問題が存在している。ホップコモナド[A.Bruguieres and A.Virelizier, Hopf monads, Adv.Math., 215 no.2 (2007) 679-733]と*-自律コモナド[C.Pastro and R.Street, Closed categories, star-autonomy, andmonoidal comonads, J.Algebra 321 no.11 (2009) 3494-3520]の発見は、ホップ代数をコモナドの枠組みへと一般化する最近の進展と言える。しかしどちらのケースも、もう一方が満たすべき等式条件に違いが生じている。ホシプ代数を扱う場合を例にとると、ホップコモナド(resp.*-自律コモナド)の表現の圏はリジッドな圏(*-自律コモナドの圏)となっている。最近では、ホップコモナドはホップ代数と同様に低次元位相幾何や量子不変量への応用がなされている。*-自律な圏は、リジッドな圏に比べて非常に弱い双対性しか持ち合わせていないが、*-自律コモナドはリジッドな圏の枠組みで定式化され-ると考えられる。特に最近発表した論文[Craig Pastro, Note on star-autonomous comonads, to appear in Theory and Application of Categories (2012)]では、ある状況下においてホップコモナドと同値であることを発見している。また補コモナドとよばれる構造は、ホップコモナド及び*-自律コモナドの一般化であって、そこに現れる双対性をより明示的に表すものとして最近定式化されている。本研究の目的は、このような構造における理論と応用をさらに推し進めることである。本成果によって、少なくとも当分の間は補コモナドに関する研究は完結したと考えて良いが、他にも興味深い問題がいくつか残されている。その例を一つ挙げる。ホップモナド(Hopf monad)は、有限次元ホップ代数の「圏化」(categorification)であって、かつ有限次元ホップ代数は補コモナドの構造を持っている。しかしながら補コモナドはより多くの構造を持っている。この時、補コモナドの“decategorification"とは何であるか?という問題である。増岡彰氏(筑波大学)と共同で行っている、超可換なホップ超代数の積分に関する研究については、現在も継続中である。最近、skewモノイダル圏における代数について研究(調査)を始めた。

skewモノイダル圏とは、2012年にK. Szlachanyiによって導入されたものであり、モノイダル圏を弱めたものである。正確には、モノイダル圏の結合律を弱め、更に単位同型射を単純に一方向への射に弱めたものである。これによって、右skewモノイダル圏および左skewモノイダル圏が記述出来る。この右・左の構造はbimodule型の構造を調べる際に欠かせない双対性(duality)を導く。実際、bialgebroidはskewモノイダル圏を導入する動機となっている。そこで代数・補代数・加群・補加群などの構造を研究し、異なる手法で拡張を考える予定である。この話題については、最近Dimitri Chikhladze氏(Coimbra大)と議論を行っているところである。以上に加えて、Akira Masuoka氏(筑波大学)と共同で、超可換なホップ超代数の積分について研究を始めた。通常のホップ代数の積分はよく研究されているが、超代数の場合はほとんど知られていない。これについても良い進展が得られており、この論文も執筆中である。A.幾つかの類似性を共有していながらも、*-自立コモナド([C.Pastro and R.Street, Closed categories, star-autonomy, andmonoidal comonads, J.Algebra 321 no.11 (2009) 3494-3520])とホップコモナド([A.Bruguieres and A.Virelizier, Hopf monads, Adv.Math., 215 no.2 (2007) 679-733])との正確な関係性は知られていなかった。そこで今年は論文"Noteonstar-autonomous comonads" (accepted toTheory and Applications of Categories (2012))を発表した。ここでの証明にはより一般的な設定が必要とされているが、これは先述の補コモナドに関する進展を導くという意味でも重要である。B.以前執筆した論文[B.Day and C.Pastro, On endomorphism algebras of separable monoidal functors, Theor, Appli.Categ.22 (2009) 77-96]にて、ベクトル空間内のある種の関手の自己準同型代数について調べた(これは「淡中の再構成」と同様の結果と言える)。ここで得られた代数はvon Neumann core (von Neumann正則準群との関連から来ている)と呼ばれており、それはホップ代数とよく似ているがやや弱い構造を持つ。このような圏における「弱い条件」から、数多くの興味深い結果を得られることが分かってきた。(同様の手法で「淡中の再構成」は多種多様な圏に適用出来、それによって数多くの代数を提供出来る。)
風応答に伴う風力に関する非定常解析法の開発

超高層建築物、あるいは今後建設が予想される超々高層建築物の耐風設計を行う場合、建築物の応答に伴う風力、所謂、非定常風力の評価が重要になる。本研究ではWavelet変換を用いた非定常なコヒーレンス評価に関する研究成果に基づいて、この非定常風力を時々刻々変化する時系列として評価する方法について検討を検討を行い、角柱に作用する風力と応答との関係について調べている。この方法の特徴は、元の変位および風力の時系列データを、Complex Envelopeを用いて複素数に拡張し、Wavelet変換という周波数領域とともに時間軸上での局所性を有する基底を用いた解析方法により、変位と風力の位相関係を時間の関数として評価し、時々刻々変化する非定常風力を直接求めることができる点にある。また、本研究では今後のエネルギー的な側面からの評価も考慮して入れ、直交性を有するMeyerのWaveletを用いている。昨年度実施したロッキング模型を用いた風洞実験の結果に対して上記の方法により空力減衰性状について調べた結果、定性的には良好な結果が得られ、その成果の一部を2018年度の日本建築学会の全国大会において発表を行った。しかし、定量的には、エネルギー収支が合わないなどの問題点があり、実験模型の減衰特性の評価精度、あるいは評価手法を見直す必要が生じたため、今年度は計算方法の修正等について検討を行った。また、過去に行った野外実験結果との比較とともに、より実物に近い多自由度模型を用いた風洞実験を行うため、風洞模型の設計および製作を行った。定量的な評価について、改善の必要があり、その検討が思うように捗らなかったため。2018年度に製作した多自由度模型および剛模型を用いて風洞実験を引き続き行い、変動風圧場の解析とともに非定常風力の評価を行う。また、野外実験結果に同解析法を適用し、自然風下での非定常風力についても調べ、風洞実験および野外実験の結果を比較検討し、その類似点・相違点を整理することで、今後のより合理的な耐風設計に資する成果の取得を目指す。超高層建築物、あるいは今後建設が予想される超々高層建築物の耐風設計を行う場合、応答に伴う風力、所謂、非定常風力の評価が重要になる。本研究ではWavelet変換を用いた非定常なコヒーレンス評価に関する研究成果に基づいて、この非定常風力を時々刻々変化する時系列として評価する方法について検討を行った。この方法の特徴は、元の変位および風力データを、Complex Envelopeを用いて複素数に拡張し、Wavelet変換という時間局所性を有する基底を用いた解析方法により、変位と風力の位相関係を時間の関数として評価し、時々刻々変化する非定常風力を直接求めることができる点にある。また、本研究では今後のエネルギー的な側面からの評価も視野に入れ、直交性を有するMeyerのWaveletを用いている。当初は、本研究によってロッキング模型を用いた風洞実験を行い、その実験結果に基づいて評価方法の検討を行う予定であったが、進捗状況で示すとおり風圧計の納入が遅れたために風洞模型の制作にかかれず、風洞実験を行うことができなかった。そこで、別の類似した実験結果を用いて、評価方法の検討のみを先行して行った。風圧計の納入が遅れたため、当初予定していた風洞実験を行うことができなかった。平成29年度に、解析方法は確立できたこと、また、当初予定していたロッキング模型を用いた風洞実験に類似の実験による結果が比較的容易に使用できる可能性が出てきたことを踏まえ、今年度は、風洞模型をより野外実験模型および実構造物に近い多自由度弾性模型にグレードアップして風洞実験を行い、昨年度確立した評価方法を用いて非定常風力の評価を行う。また、野外実験結果に同解析法を適用し、自然風下での非定常風力についても調べる予定である。

来年度は風洞実験および野外実験の結果を比較検討し、その類似点・相違点を整理することで、今後のより合理的な耐風設計に資する成果の取得を目指す。2018年度に製作した多自由度模型および剛模型を用いて風洞実験を引き続き行い、変動風圧場の解析とともに非定常風力の評価を行う。また、野外実験結果に同解析法を適用し、自然風下での非定常風力についても調べ、風洞実験および野外実験の結果を比較検討し、その類似点・相違点を整理することで、今後のより合理的な耐風設計に資する成果の取得を目指す。風圧計の納入が遅れ、当初予定していた風洞模型の制作が行えなかったため。今年度、風洞模型を制作する予定であり、昨年度の残額はこれに充てる予定である。非定常空気力の評価において、エネルギー収支が合わないなど、解析方法の見直しに時間を割く必要が生じたため、風洞実験が遅れている。昨年度の残額は風洞実験実施のための実験補助費用に充てる予定である。
責任の様態と集団の境界構造との関係に関する知識社会学的研究

本研究の課題は、「責任の様態と集団の境界構造についての知見の整理」と「集団研究に対する責任の観点の意義と新たな課題の提示」にあった。責任とは状況への一般的な対応行為が、「特定の対象への応答」という性格を帯びた場合の特殊事例である。応答行為には、行為に先立って「対象の問いかけを予期する知識」が必要となる。応答対象は、象徴的次元と社会的次元の組み合わせで形成され、その組み合わせ方によって応答対象を指示する知識は形式知と暗黙知に分化し、責任の様態は多様化する。責任を発生させる知識は、行為者に「対象との問答関係」という準拠枠を与える。それは、各自の行為を全体の中の部分として認識させる象徴化作用の産物である。象徴化は、行為者間の頻繁な接触によって予期の一致を強化することで可能になる。このため応答対象の象徴性が高い集団では、予期の一致を確保するために境界構造は閉鎖的になる。この閉鎖性は、応答対象が暗黙知の形態で伝達される結果であり、規模の結果ではない。それ故、家制度の解体過程のように、対面的小集団でも応答対象が経済的効果や契約などの形式知へと変換されると閉鎖性と団体性が失われる。従来の集団研究は、集団を所与のものとして実体視し、集団の境界を事実問題として処理してきた。そのため、集団を輪郭づける境界構造の理論的検討は未開拓だった。しかし、責任という観点を導入することで、個々の行為者の行為に還元できない「団体性」という集団特有の境界を作り出す象徴化作用の存在を明らかにできた。また責任を行為者が保有する「知識と社会関係」の次元に分解し、観察可能な文書資料から解いていく手法を構築した。このように責任の観点の知識杜会学的な導入によって、従来の集団類型論とモノグラフの知見は集団の境界構造の記述として再構成され、類型間の移行を問う集団の動態分析という新たな研究課題が提示できた。本年度は、1.先行研究から「責任」分析の方法論的問題を洗い出し、2.今後の分析に必要な仮定をE.デュルケムの研究から取り出すことにあった。その成果は以下の通りである。1.これまでの「責任」研究は、規範を侵犯した場合に加えられる制裁としての「罰」の問題と侵犯に対する認識にかかわる「罪」の問題という二つの方向に、事実上、研究成果が大きく分化していた。このように結果的に責任自体が直接の焦点とならず、常に「罪と罰」という二つの要素に分解されてしまう背景を定式化するために、責任が備えている「宗教的側面=罪」と「社会的側面=罰」とを仮定し、「責任を負うべき対象設定の仕方」によって、この分化が生じることを幾つかの事例を使って例証した(日本宗教学会報告)。2.責任の二つの側面を理論的に位置づける為に、宗教と社会の相即性を説いたE.デュルケムの『宗教生活の原初形態』を検討し、責任観念に含まれる「応答の仕方」と集団形成との関係を明らかにした。集団形成とは、自他を互いに応答対象として設定することである。デュルケムは、シンボルを介した自他の同一視が発生する仕組みを「集合的沸騰」によって定式化したが、従来それは心理的興奮状態と解されてきた。しかし、それは予期が極限的に縮小され、互いの行動が事実上一体化した状態を意味すると解するのが妥当である。何故なら、このように解することで、彼が他の著作で主張する、連帯の強度が「自他の意識化の程度」によって変化するとした仮説や「知識の機能」に関する仮説を含めた一連の研究全体が一貫した理論として解釈可能となるからである。このように、宗教と社会は「予期」という次元で接合されるとするデュルケムの仮定を明らかにし、予期を支える「応答対象を設定する知識」によって集団の境界構造がどう変化するかを若干の事例で試験的に検討した(日本社会学会報告)。本年度の課題は、知識の性質という観点から先行研究を検討し、責任の様態と集団構成の関連性を解明することであった。日本人の「責任の論理」の先駆的研究には、丸山真男による所謂「東京裁判」の法廷陳述の分析と作田啓一による『世紀の遺書』の分析がある。分析の結果、丸山は「自己の責任を回避する態度」を広範に見出し、作田は逆に「他者の責任を引き受ける態度」が濃厚であると指摘した。A級とBC級という分析対象の違いがあるとは言え、両者の結論は対照的である。だが、「個人責任の意識の欠如」と共同謀議とみなされるような「暗黙の了解の成立」という二つの事実について両者の認識は一致している。つまり結論の対照性は強調点の差に過ぎず、むしろ「行為の前提を暗黙に共有すること」が、日本人の「責任の論理」の認識根拠である点を解明した点に先駆的研究の意義がある。責任の認識根拠が「行為の前提の暗黙の共有」にあるため、責任はこの前提に帰属され、個人責任の観点から見ると「全員が等しく責任を負う」ような外観が呈される論理が示されたからである。類似した責任の様態は所謂「ゲルマン的団体構成法」にも見られるが、「前提の黙示性」と「代表者と引責者の分離」という点で異なり、日本の集団構成では境界構造に変換可能な柔軟性が生まれることになる。

この柔軟性は、日本の典型的な団体構成の論理を解明した中野卓『商家同族団研究』の事例の中で詳述されている。事例に見られる境界構造の変換作用は、端的に「知っている者なら追及できないはずだし、知らない者には追及する資格がない。」という二重の否定作用として定式化できる。そして、この作用は「生活体験の共有」を条件にしてのみ有効に機能するとされている。従って、集団の境界構造の変換作用が生活体験の分化によって機能しなくなると、「暗黙の前提の共有」という責任の認識根拠が失われ、日本人の責任の様態は変容する。本研究の課題は、「責任の様態と集団の境界構造についての知見の整理」と「集団研究に対する責任の観点の意義と新たな課題の提示」にあった。責任とは状況への一般的な対応行為が、「特定の対象への応答」という性格を帯びた場合の特殊事例である。応答行為には、行為に先立って「対象の問いかけを予期する知識」が必要となる。応答対象は、象徴的次元と社会的次元の組み合わせで形成され、その組み合わせ方によって応答対象を指示する知識は形式知と暗黙知に分化し、責任の様態は多様化する。責任を発生させる知識は、行為者に「対象との問答関係」という準拠枠を与える。それは、各自の行為を全体の中の部分として認識させる象徴化作用の産物である。象徴化は、行為者間の頻繁な接触によって予期の一致を強化することで可能になる。このため応答対象の象徴性が高い集団では、予期の一致を確保するために境界構造は閉鎖的になる。この閉鎖性は、応答対象が暗黙知の形態で伝達される結果であり、規模の結果ではない。それ故、家制度の解体過程のように、対面的小集団でも応答対象が経済的効果や契約などの形式知へと変換されると閉鎖性と団体性が失われる。従来の集団研究は、集団を所与のものとして実体視し、集団の境界を事実問題として処理してきた。そのため、集団を輪郭づける境界構造の理論的検討は未開拓だった。しかし、責任という観点を導入することで、個々の行為者の行為に還元できない「団体性」という集団特有の境界を作り出す象徴化作用の存在を明らかにできた。また責任を行為者が保有する「知識と社会関係」の次元に分解し、観察可能な文書資料から解いていく手法を構築した。このように責任の観点の知識杜会学的な導入によって、従来の集団類型論とモノグラフの知見は集団の境界構造の記述として再構成され、類型間の移行を問う集団の動態分析という新たな研究課題が提示できた。
小学校外国語活動で児童がAR(現実拡張)教材を創作できるアプリの開発と活用効果

平成23年度の学習指導要領の改訂により、今まで総合的な活動の一項目として扱われていた外国語活動が、教育領域として小学校で必修となった。筆者は外国語活動で児童が活用できる、ネット接続を必要としないオリジナルAR (augmented reality=現実拡張)教材システムを開発した。AR教材とは児童が作成した絵カードにタブレット端末をかざすと、ネイティブな外国語の音声とそれに関係する動画や画像を出現させることができる。本校において、このシステムの試用実践を行い、効果について検証を行った。調査結果と分析及び考察は以下の通りである。1操作性に関する調査: 80%近くの児童が肯定回答を示した。自分の指を用いて直感的な作業で操作できるオリジナルARアプリの操作性が良好であることが示された。2即応性に関する調査: 80%の児童が英語の音声を自分で聴きたい時にすぐ聴けるという肯定回答を示した。カードをかざした後に画面をタップしてからの音声再生反応時間が速かったことが結果の要因であると思われる。3ARの有効性に関する調査:肯定回答が81%であり、比較的良好な回答が得られた。児童は「自分で作る」という創作活動に満足感を強く感じていた。4ARの外国語活動への有効性に関する調査:肯定回答が8割でオリジナル教材の有効性が示された。今回の調査の中で予想以上の結果を示したのが3であり、与えられた既成のカードを使用するよりも自分で作成することに高い意欲を持つ児童が多かった。創作活動が満足感、達成感を高める効果があると予想され、本教材の有効な方策が示されたと考える。今後はこの教材で高まった学習意欲の持続が可能か調査を進める予定である。
蛍光分光センシングとメタゲノミクスを統合したメタン発酵モニタリング手法の開発

最終年度では,メタン発酵の消化液を対象として,蛍光分光センシング情報ならびに微生物メタゲノム情報を同時取得してこれらを統合的に解析し,メタン発酵反応を診断する手法の開発に取り組んだ。メタン発酵液に対して人為的な負荷を与え,経時的に光センシングとDNA抽出,ならびにpHとメタン含有率計測を行った。光センシングでは,これまでに加えてFT-IRによる赤外波長域の計測もおこなった。これらの結果にPLS(部分最小二乗法,説明変数から抽出した潜在変数による重回帰)演算処理を組み込み,センシングデータとpHならびにメタン含有率との間の関係性を調査した。説明変数には蛍光・分光データを,目的変数としてpH・メタン含有率を用いた。PLSでは,処理の過程で,目的変数に対する説明変数の変数重要度を算出することができる。これを用いて有用波長の選抜を自動的に行うことで,pHやメタン含有率の変動と関連の深い波長域を自動的に抽出できた。抽出された波長をデータベースと照合して起因物質を調べたところ,pHの変動にはアルコール類,芳香族タンパク質およびフミン酸の関与が,またメタン含有率の変動には溶存有機物やペプチド類の関与が示唆された。抽出したDNAを次世代シークエンサーにかけて微生物群集構造を解析したところ,約6000種類の微生物の存在割合の経時変化を得ることができた。これらと有用波長群との多群相関解析を行ったところ,Clostridiales目とアルコール類に起因する波長,また,Methanosarcinales目と溶存有機物に起因する波長とのあいだにそれぞれ高い相関関係が見られた。このように,人為的な負荷によって生じたメタン発酵内部の変化を,分光情報,微生物情報を用いて診断できる可能性を提示することができた。従来の光センシングによるメタン発酵モニタリングは,生物学的な情報が十分でなく発酵プロセスの一部がブラックボックスとなっている傾向があった。本研究課題では,メタン発酵液を対象として蛍光分光センシング情報ならびに微生物メタゲノム情報を同時取得してこれらを統合的に解析し,メタン発酵槽内部状態の「見える化」に挑戦する。平成29年度は,異なる鉄濃度(3,8,13,23 mg/L)のモデル生ごみメタン発酵における励起蛍光マトリックス(励起波長200-500 nm,蛍光波長200-500 nm),分光反射率(280-1000 nm),原核生物の微生物菌叢,発酵液のpH,酸化還元電位およびガス発生量を調べ,それぞれの関係性について調べた。鉄濃度が高くなるに伴ってメタン発酵液は黒色に変化した。500-800 nm付近の分光反射率は鉄濃度と高い正の相関を示した。蛍光測定では,基質由来のフェルラ酸,微生物の代謝由来のタンパク質様物質ならびに腐植酸のピークが得られた。蛍光強度は鉄濃度13 mg/Lで最大となり,分光反射率とは異なる傾向を示した。鉄濃度と微生物の出現割合の関係は種によって多様であった。そのうち,メタン生成に関与するMethanobacteriaceae科や硫化水素や硫化鉄生成に関与するSyntrophorhabdaceae科は鉄濃度と高い負の相関を示した。得られたデータの相関関係をネットワーク図として表したところ,鉄濃度の変化に感度の高い蛍光波長,分光反射率,微生物筋群をいくつか抽出することができ,さらに抽出されたデータの特徴から本実験におけるメタン発酵の黒色化が腐植物質ではなく硫化鉄生成に由来するものであることが推定できた。このように,蛍光と反射の同時分光測定と菌叢解析の統合がメタン発酵の内部状態把握に有用である可能性が示された。当初の計画通り,鉄濃度の異なるメタン発酵から励起蛍光マトリックス・分光反射率・微生物菌叢・メタン発酵特性のデータを取得し,かつ,これらのデータを統合して解析する多変量解析プログラムを構築できたため。

当初の計画通り,さらなるデータセットの積み上げと平成30年度のサブ課題としている『網羅的な蛍光分光指標探索ならびに指標の有効性検証』をおこなう。具体的には,平成29年度のプログラムにPLSあるいは機械学習を組み込み,分光情報による微生物菌叢ならびに発酵状態の予測を行う。実験はモデル作成用と評価用の2種類を行い,モデルの精度について検証する。分光情報のみでは十分でない場合,微生物菌叢を目的変数から説明変数に切り替えて,分光情報ならびに微生物菌叢情報からのメタン発酵状態の予測を行う予定である。DNA抽出キットならびにPCRのための消耗品費を始めとした,当初購入を予定していたメタゲノミクス関連の試薬の必要購入量が少なく済み,また,より安価な試薬をみつけることができたため。
ベトナム北部地域における仏教典籍流通の史的研究

今年度は、ベトナム・バクザン省ボーダー寺所蔵典籍の実地調査とその特徴の分析を中心に進めた。この典籍群は18世紀-20世紀初頭にかけてベトナム北部地域で刊行された仏教経典類及び少数の道教関係文献や字書等から構成される。従来、本寺の所蔵典籍は貴重ではあるが、ほとんどが漢喃研究院等ベトナム国内の他機関に所蔵される典籍と同種であると見做されてきた。しかし仔細を検討すると、他機関及び中国などにも現存しない文献が一部含まれることが判明した。またベトナム刊行仏典の底本に関しても、中国由来のものだけではなく、日本の黄檗版大蔵経、中でも法然院忍徴の対校本を底本としてベトナムで覆刻された典籍があることが確認された。黄檗版大蔵経の流入は当時ハノイに置かれたフランス極東学院を通じたものであり、その流通経路の解明は今後の課題である。さらに、寄進者の情報などが豊富に含まれる刊記・慕縁記が付されるのがベトナム刊行仏典の特徴である。慕縁記には広範な地域の出家者や在家信者、官吏の名や寄進額が克明に記録されており、仏典刊行を支えた人々の具体相を知る手がかりとなる。以上のように、ボーダー寺所蔵典籍の重要性と様々な研究課題が明らかになりつつある。これらについて「ベトナム・バクザン省ボーダー(補陀)寺所蔵典籍に関する基礎的検討」(9月・佛教史学会)及び「従越南佛典刊行事業看東亜佛教文化交流」(10月・広州中山大学)として研究報告を行った。また関連調査としてベトナム北中部、タイ・ラオスなど周辺諸地域の寺院視察や資料収集なども実施した。本研究課題の主要な目的である、バクザン省ボーダー寺所蔵の典籍調査について、当初の計画よりも若干の遅れが生じているためである。2018年度中に一通りの現地調査を終える予定であったが、現在は8割ほどの調査に留まっており、それに伴い、調査済資料の整理・分析にも若干の遅れを生じている。寺院側の事情(2017年度より国家重要史跡に指定され、巡礼客が増加したことや修復事業が開始されたこと、多様な儀礼の開催など)により、調査可能な時期が限られること、調査の準備や写真撮影に想定よりも多くの時間がかかったことが主な理由である。今年度中にボーダー寺所蔵典籍の調査を一通り終えること、併せて書誌情報の整理・検討を進めて同典籍群の全体像の把握を目指す。ボーダー寺、或いは近隣のヴィンギエム寺等には木版版木も保存されており、所蔵版本との比較が可能である。各典籍の末尾に付された寄進者名簿の分析や関連の碑文資料なども利用しつつ、近世北部ベトナム地域における仏典刊行事業の実態解明を目指す。本年度は、日本国内においては今後のベトナム仏教史研究に関するための碑文拓本資料の調査・整理を中心におこなった。多くの碑文拓本は既に『漢喃文刻拓本総集』などに載録されており国内外の研究者によって利用が可能となっているが、充分な活用のためにはまだ問題点も多い。20世紀初頭以来フランス極東学院及びベトナム漢喃研究院が行ってきた碑文拓本事業の概要と成果物の刊行状況について紹介すると、これらを用いたベトナム仏教史研究の試みとして、ハノイ市内の古刹・蓮派寺に伝わる碑文類を取り上げた成果報告をおこなった(7月)。また国外調査を8月及び3月に実施、主としてベトナム北部各地域の代表的な寺院の視察を行うと共に、関連書籍・資料の収集、現地研究機関との意見交換など、研究課題に関する調査遂行のための基礎的な準備・環境整備につとめた。以下、本研究課題に関する現地調査は、ベトナム社会科学院宗教研究院、特に同所研究員グェン・ヒュー・スー氏及び客員研究員大西和彦氏の全面的な援助・協力のもと遂行している。まず、8月調査時にはベトナム・ハノイ市周辺地域やナムディン省の諸寺院を訪問、特に北部ベトナム仏教の代表的聖地であるクァンニン省イェントゥー(安子)山の諸寺院を重点的に調査した。本調査の成果については2月に開催された科研研究集会にて報告を行っている。3月の調査では、本研究課題の主目的であるバクニン省ボーダー(補陀)寺所蔵典籍の調査に着手することができた。調査は写真撮影を主とし、全体のおよそ4分の1ほどの典籍に目を通した。所蔵典籍の全体像の把握や、典籍個々の書誌学的検討などは今後の課題である。本研究課題の最大の目的として掲げた、バクザン省ボーダー寺の所蔵典籍調査に着手することができ、当該寺院や関係諸機関と今後の調査継続についても了承を得たため。また関連史料の調査収集も並行して進めている。

黄檗版大蔵経の流入は当時ハノイに置かれたフランス極東学院を通じたものであり、その流通経路の解明は今後の課題である。さらに、寄進者の情報などが豊富に含まれる刊記・慕縁記が付されるのがベトナム刊行仏典の特徴である。慕縁記には広範な地域の出家者や在家信者、官吏の名や寄進額が克明に記録されており、仏典刊行を支えた人々の具体相を知る手がかりとなる。以上のように、ボーダー寺所蔵典籍の重要性と様々な研究課題が明らかになりつつある。これらについて「ベトナム・バクザン省ボーダー(補陀)寺所蔵典籍に関する基礎的検討」(9月・佛教史学会)及び「従越南佛典刊行事業看東亜佛教文化交流」(10月・広州中山大学)として研究報告を行った。また関連調査としてベトナム北中部、タイ・ラオスなど周辺諸地域の寺院視察や資料収集なども実施した。本研究課題の主要な目的である、バクザン省ボーダー寺所蔵の典籍調査について、当初の計画よりも若干の遅れが生じているためである。2018年度中に一通りの現地調査を終える予定であったが、現在は8割ほどの調査に留まっており、それに伴い、調査済資料の整理・分析にも若干の遅れを生じている。寺院側の事情(2017年度より国家重要史跡に指定され、巡礼客が増加したことや修復事業が開始されたこと、多様な儀礼の開催など)により、調査可能な時期が限られること、調査の準備や写真撮影に想定よりも多くの時間がかかったことが主な理由である。今後の方策として、以下を重点的に進める。1.バクザン省ボーダー寺の所蔵典籍調査の継続。本年度は上述の通り典籍の実見及び写真撮影の機会を得たが、総量から見ればまだ4分の1程度を見たにすぎない。今後も定期的に現地に赴き調査を継続する2.上記調査結果を受けて、バクザン省ボーダー寺所蔵典籍に関する書誌学的研究、また同典籍を用いてのベトナム仏教史研究を推進し、その成果を報告する3.ベトナム仏教史研究に関する史資料の収集・ベトナム北部地域の諸寺院調査も継続して進める今年度中にボーダー寺所蔵典籍の調査を一通り終えること、併せて書誌情報の整理・検討を進めて同典籍群の全体像の把握を目指す。ボーダー寺、或いは近隣のヴィンギエム寺等には木版版木も保存されており、所蔵版本との比較が可能である。各典籍の末尾に付された寄進者名簿の分析や関連の碑文資料なども利用しつつ、近世北部ベトナム地域における仏典刊行事業の実態解明を目指す。主に書籍購入費及び資料複写費用として計上していた金額について残額が生じた。現地調査時に購入を予定していた書籍が、品切れ等の理由で入手できなかったためである。この次年度使用額については翌年度分として請求した助成金と合わせ、主としてベトナムにおける調査にかかる諸費用及び必要書籍の購入費として使用する。前年度内に予定していた現地調査を諸事情により延期せざるを得ず、残額が生じた。この次年度使用額については、翌年度分として請求した助成金と合わせ、主としてボーダー寺所蔵典籍の調査にかかる諸費用及び関連書籍・資料の購入費として使用する。宮嶋純子「従越南佛典刊行事業看東亜佛教文化交流」(翻訳:曽昭駿)、『中日古代社会文化史学術研討会論文集』、2018年10月、301310頁
未同定赤外バンドのキャリアの同定と重水素化による赤外スペクトルへの影響の調査

本研究は宇宙空間に漂う星間物質のうち、普遍的に観測される赤外未同定バンド放射の担い手である有機物物質の物質同定と物性の理解を目的とする研究である。本研究における機軸となる手法として、室内のダスト合成実験に加えて、合成したダストを含む試料を国際宇宙ステーションきぼう実験棟簡易曝露実験装置ExHAMを利用して宇宙空間に曝露する実験を開始した。平成27年度は室内ダスト合成実験に基づいて、窒素を含有する芳香族/脂肪族炭化水素の赤外特性を調査し、窒素プラズマにC60または多環式芳香族炭化水素を晒して回収される合成試料が、実際に観測される未同定赤外バンドの赤外スペクトル特性に酷似する事を見いだした。その結果、未同定赤外バンド放射の担い手として、従来の多環式芳香族炭化水素による理解だけでなく、窒素を含有する「より有機的な物質」による理解が必要となるという結論を得た。また、宇宙曝露実験においては、重水素を含む急冷炭素質物質および窒素を含む急冷炭素質物質などを搭載した実験試料(EE64-III)の準備を行い、平成28年度末に安全審査、認定試験後審査、出荷前審査を全てクリアし、平成28年4月8日に国際宇宙ステーションにむけてドラゴン補給船8号機で打ち上げられた。同時に、平成27年5月より曝露実験をスタートし、平成28年夏に帰還予定の実験試料(EE64-IおよびEE64-II)については、期間後の分析手法の検討と準備を実施した。27年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙空間において普遍的に観測される未同定赤外バンド(UIRバンド)は、多環式芳香族炭化水素またはそれに関連する有機物物質によって担われる放射だと考えられている。しかしながら、UIRバンドの担い手の物質同定作業や生成・変性過程の理論的・実験的な理解は未熟である。本研究課題では、上記の研究背景を元に、(1)未同定赤外バンドの担い手のより現実的な物質同定と、(2)未同定赤外バンドのキャリアへの重水素濃集が赤外スペクトルに与える影響の調査を目的とする実験および観測に基づく研究を実施している。これまでに、実験室で窒素を含有する炭素質物質の合成と、紫外線、赤外線特性の調査を行い、観測される未同定赤外バンドとの比較研究を進めた。さらに、平成26年度には、実験室で合成した炭素質物質を、国際宇宙ステーションきぼう実験棟の簡易曝露実験装置ExHAMを利用した宇宙曝露実験に供するプロジェクト「炭素質ナノ粒子の宇宙風化と星間有機物進化の実証研究(略称:QCC)」に着手し、平成26年6月の研究テーマ候補選定後、11月のフライト実験準備以降審査を経て、各種試験および安全審査等を実施の上、3月の出荷前審査を終え、3月9日にJAXAへの実験供試体の納品を完了した(国際研究会「International Conference on Interstellar Dust, Molecules and Chemistry 2014」において口頭講演)。曝露実験は、平成27年4月に米国より国際宇宙ステーションに打ち上げられ、5月以降に1年間の宇宙環境への曝露後、再び船内回収され、地上に持ち帰り、各種物性分析を行う計画である。また、重水素を含む急冷炭素質物質の合成実験を進め、得られた実験生成物の赤外スペクトルについて、フランスおよびインドの理論研究グループとの共同研究に着手した本研究は宇宙空間に漂う星間物質のうち、普遍的に観測される赤外未同定バンド放射の担い手である有機物物質の物質同定と物性の理解を目的とする研究である。当初の実験計画に倣って、特に窒素含有炭素質ダストの合成実験と評価測定において、未同定赤外バンドと類似する赤外線特性を示す合成物質についての分析を行い、当初の計画に対して順調な進捗を得た。重水素を含む急冷炭素質物質についても、再現実験を繰り返し、合成物質の堆積量を増やして精度良い赤外スペクトルの取得を可能にすると同時に、理論計算グループとの比較研究に着手し、順調な進捗を得ている。

一方、本研究課題募集時点では、採択が決定していなかった国際宇宙ステーションきぼう実験棟簡易曝露装置ExHAMを利用した曝露実験計画が採択され、平成26年度内に各審査を全てクリアし、曝露実験準備を全て完了させたため(国際宇宙ステーションには4月下旬に到着)、本研究の進捗に当初の想定以上の進展が得られたと評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。窒素含有炭素質物質の赤外線特性の調査においては、合成に際して反応室内の構成元素の組成比が回収物質の赤外特性に強く関わるという結論を得たため、合成手法(材料物質の選定を含む)に更なる工夫を加え、実験を進展させ、得られる未同定赤外バンドに類似したスペクトルを有するプラズマ反応残留物の赤外分光特性が、試料として採用するPAHの種類にどのように影響を受けるか詳細に調査する。これらをあかり衛星またはすばる望遠鏡で観測される実際の未同定赤外バンドの振る舞いと比較する事で、UIRバンドの赤外線分光特性(バンド強度比、中心波長位置、バンド形状など)からその担い手自身の物理状態を診断する手法について、その信頼性を検証し、診断精度の向上を図る。さらに、国際宇宙ステーションきぼう実験棟簡易曝露装置を用いた曝露実験については、今年度は曝露期間に該当するため、曝露環境のうち個別の環境要因を模擬する地上対照実験(原子状酸素照射、電子線照射、高エネルギー線照射、紫外線照射等)の遂行と分析を継続する。重水素含有炭素質物質に対する実験では、フランスおよびインドの理論研究チームとの議論を進めるとともに、あかり衛星の取得した系内の様々な環境に置いて取得した近・中間赤外分光データを用いて、従来のCD伸縮モードを利用した宇宙空間の重水素化炭素質物質の探査に加えて、より広帯域な情報を用いた重水素炭素質物質の探査を行う。これらの行程を経て、より精度良く宇宙空間の多環式芳香族炭化水素及びそれに関連する物質に取り込まれ得る重水素量の見積もりを行う。これらの結果は論文に早急に成果報告を行う。
腱・腱鞘再建後の機能予後向上への試み

平成13年度平成16年度までの科学研究費補助金(基盤研究C)により一般に広く行われている長掌筋腱や、足底筋腱の移植(滑膜外腱)は、腱・腱鞘間滑動抵抗の観点からは、滑膜内腱に比し不利であることが明らかとなった。今回の研究ではヒアルロン酸投与により腱移植モデルおよび腱縫合モデルにおいて腱・腱鞘間滑動抵抗が、特に滑膜外腱で有意に減少し、ヒアルロン酸投与の効果が期待できる可能性を示唆する結果が得られた。本研究はin vitro modelによる研究であり、in vivo modelによる評価が今後の課題である。犬後肢第2趾深指屈筋腱を切断後縫合し、annular pulley(人A 2 pulleyに相当)との間の滑動抵抗を測定した後、ヒアルロン酸を投与し、腱・腱鞘間滑動抵抗に対するヒアルロン酸投与の効果を評価した。まず切断前のintactな深趾屈筋腱をcontrolとするため滑動抵抗を測定した。次いで深趾屈節腱を切断し、4/0ティクロン糸を用いてKessler変法で縫合、更に6/0ナイロン糸で表層縫合を行った後、縫合腱とannular pulley間との滑動抵抗を測定した。その後縫合腱を0.1mg/ml、1mg/ml、10mg/mlのヒアルロン酸溶液に各々5分間浸漬した後、再度annular pulley間との滑動抵抗を測定し、滑動抵抗の変化を評価した。縫合後腱・腱鞘間滑動抵抗は著明に増加したが、腱鞘間滑動抵抗はヒアルロン酸浸漬により、ヒアルロン酸の濃度依存性に低下し、10mg/mlヒアルロン酸液に浸漬後にはcontrol間との有為差は消失した。In vitro studyではあるが、縫合腱に対するヒアルロン酸投与の効果が期待できる可能性を示唆する結果が得られた切断手における腱再建に対するヒアルロン酸投与の効果(in vitro study)切断手2手の示指、中指、環指、計6指を用いて、A 2 pulleyと浅指および深指屈筋腱(intrasynovial graft)、長掌筋腱(extrasynovial graft)、伸筋腱の伸筋支帯より遠位部(extrasynovial graft)および伸筋支帯直下部(intrasynovial graft)との間の滑動抵抗を測定し、各腱間での滑動抵抗値を対比した。深趾屈筋腱をcontrolとした。その後各腱を10mg/mlヒアルロン酸液に5分間浸漬した後、再度A 2 pulley間との滑動抵抗を測定し、滑動抵抗の浸漬前後の変化を評価した。浸漬前にはextrasynovial移植モデルがintrasynovial移植モデルおよびcontrolに比し、,抵抗値が有意に高値であった。浸漬後にはextrasynovial移植モデル、intrasynovial移植モデルいずれでも抵抗値が減少したが、特にextrasynovial移植モデルの抵抗値が著明に減少し、extrasynovial移植モデルとintrasynovial移植モデル、control間の有為差は消失した。一般に腱再建にはextrasynovial graftが用いられることが多く、in vitro stydyの結果ではあるものの、腱再建に対するヒアルロン酸投与の効果が期待できる可能性を示唆する結果が得られた。研究成果は欧米雑誌に投稿し、受理、出版された。犬屈筋腱における腱移植に対するヒアルロン酸投与効果(in vitro study)犬後肢3肢の第2趾・第3趾深指屈筋腱、合計6趾を用いて、深趾屈筋腱をcontrolとしてA1pulley(ヒトA2pulleyに相当)と浅趾および深趾屈筋腱、腓骨筋腱の支帯直下部(intrasynoviai graft)、腓骨筋腱の支帯部より近位部(extrasynovial graft)との間の滑動抵抗値をin vitroで測定した。各腱間の滑動抵抗値の違いを統計学的に検定した。測定後各腱を10mg/mlヒアルロン酸液に5分間浸漬し、再度A1pulley間との滑動抵抗値を測定し、浸漬前後の滑動抵抗値の違いを評価し、同一腱間の浸漬前後の滑動抵抗値の違いならびに浸漬後の各腱間の滑動抵抗値の違いを統計学的に検定した。浸漬前にはextrasynovial移植モデルの滑動抵抗値はintrasynovial移植モデルおよびcontrolに比し有意に高値であった。浸漬後にはextrasynovial移植モデルは浸漬前に比し、抵抗値が有意に低下し、かつintrasynovial移植モデルおよびcontrol間との有為差が消失した。一般に腱再建にはextrasynovial graftが用いられることが多く、in vitro studyの結果ではあるものの、腱再建に対するヒアルロン酸投与の効果が期待できる可能性を示唆する結果が得られた。

一般に行われている腱鞘再建法(Kleinert法、Karev法、Bunnell法、Lister法)を環指の浅指屈筋腱(S,intrasynovial)、長掌筋腱(PL, extrasynovial)、固有示指伸筋腱(E, extrasynovial)を用いて行い、深指屈筋腱との間の滑動抵抗を測定し、各手術法間および、各再建材料間で対比した。4手10指を用いた。
光電子移動反応系におけるカチオンラジカル種と弱い求核性の試剤との相互作用

本研究では光電子移動反応によって発生させたカチオンラジカルと種々の求核試剤との相互作用について研究を行った。1.酢酸イオンとの相互作用ナフタレン類の光酸素酸化反応を酢酸イオン存在下で行うと塩が存在しない時には生成しないフタル酸が生成する。求核性の弱い酢酸イオンはカチオラジカルに求核付加することによって酸素との反応を促進させる効果を持ち、カチオンラジカルの反応性を制御できることが分かった。2.アミンとの相互作用カチオンラジカルとアミンの反応で進行する光アミノ化反応の位置選択性を検討した結果、pー位にメトキシが置換したときに位置選択的なアミノ化反応が起こることが分かった。また、9ーアルコキシフェナントレンの光アミノ化反応からはcisー9ーアルコキシー10ーアミノー9,10ージヒドロフェナントレンが主として生成し、アミンの付加の立体化学は主としてtrans付加であることが分った。また、この反応はベンジルイソキノリン、イソパビン、アポルフィンなどのイソキノリン化合物の合成に応用できることも明らかになった。3.亜リン酸トリアルキルとの相互作用芳香族炭化水素から直接的に芳香族ホスホン酸を簡便に合成する方法として、ナタレンおよびフェナントレンのカチオンラジカルを亜リン酸トリアルキルと反応させる方法を見いだした。4.アセトニトリルとの相互作用アセトニトリルは光電子移動反応系では最もよく用いられる溶媒であるが、tーブチルアミンと組み合わせて光電子移動反応系で用いるとシアノメチルアニオンと同等の働きをする求核試剤として用いることができる事を明らかにした。1.芳香族炭化水素およびスチルベン類の電子移動光酸素酸化反応に対するアセテ-トイオンの効果。ナフタレンなどの芳香族炭化水素の酸素酸化反応を9,10ージシアノアントラセンによる光増感反応で行なった。この反応に対する塩効果を検討した結果、アセテ-トイオンの存在下での光反応では芳香核の酸化が起こりフタル酸が生成することが分かった。しかし、過塩素酸マグネシウムやテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボラ-ト塩存在下や塩が存在しない場合は芳香核の酸化がほとんど進行しないことが分かった。スチルベン類の9,10ージシアノアントラセン光増感酸素酸化反応では、ベンズアルデヒドおよびオキシランなどが生成する。アセテ-ト塩存在下での光反応では他の塩を添加した場合より、ベンズアルデヒドが高収率で生成することが分かった。2.芳香族置換アルケンへのアセトニトリルの付加反応。1,1ージフェニルエチレンまたは1,1ージフェニルプロペンをpージシアノベンゼンおよび嵩高いtーブチルアミン存在下でアセトニトリル中で光照射すると、これらの基質にシアノメチル基が付加した生成物がかなり高収率で生成することが分かった。この反応はtーブチルアミンによるアセトニトリルからのプロトンの引き抜きで生成したシアノメチルアニオンが、基質からpージシアノベンゼンへの光電子移動反応で生成した基質のカチオンラジカルに球核付加して起こったと思われる。1.酢酸イオンとの相互作用ナフタレン類の光酸素酸化反応を塩が存在しない条件で行うとナフトキノン類が生成するが、酢酸イオン存在下で行うとフタル酸が生成する。このように、求核性の弱い酢酸イオンはカチオラジカルに求核付加することによって酸素との反応を促進させる効果を持つことが分かった。2.アミンとの相互作用カチオンラジカルとアミンの反応で進行する光アミノ化反応の位置選択性について検討を行った結果、pー位にメトキシが置換したときに位置選択的なアミノ化反応が起こることを明らかにした。また、9ー

アルコキシフェナントレンの光アミノ化反応からはcisー9ーアルコキシー10ーアミノー9,10ージヒドロフェナントレンが主として生成し、アミンの付加の立体化学は主としてtrans付加であることが分った。3.亜リン酸トリアルキルとの相互作用芳香族炭化水素から直接的に芳香族ホスホン酸を簡便に合成する方法として、ナタレンおよびフェナントレンのカチオンラジカルを亜リン酸トリアルキルと反応させる方法を見いだした。4.アセトニトリルとの相互作用アセトニトリルは光電子移動反応系では最もよく用いられる溶媒であるが、tーブチルアミンと組み合わせて光電子移動反応系で用いるとシアノメチルアニオンと同等の働きをする求核試剤として用いることができる事が明らかになった。
超高磁場に応答するバイオスイッチの開発

磁場の生物に与える影響を調べ、その有効利用を図るために、遺伝子解析の最も進んだ大腸菌を用いてその影響を調べた。地球磁場の10万倍以上という超高磁場を、大腸菌のlambdaファージ溶原株に印加したところファージのプラーク形成能が、超高磁場中では約10倍に増大することが示され、磁場の影響は増殖開始のオン・オフを制御する遺伝子スイッチへの影響であると考えられた。そこで本研究では、より誘導能の高い遺伝子スイッチの探索と、超高磁場による遺伝子スイッチの制御を研究目的とした。超高磁場中において遺伝子発現が誘導される菌株を構築するために、Muファージを用いbeta-ガラクトシダーゼの構造遺伝子を導入した遺伝子ライブラリーの構築を行った。Muファージは大腸菌の染色体にランダムに挿入され、挿入を受けた遺伝子の発現制御を受けるため、未知の遺伝子の探索とその発現パターンの解析を行うことができる。また、誘導因子として高磁場の他にパルス電場も用い、その特性の比較も試みた。約、1000株についてスクリーニングを行った所、パルス電場に応答する菌株は数株得られたが、明確に磁場により誘導が認められる遺伝子挿入株は発見されていない。しかし、大腸菌自身の増殖は磁場中において明かな影響を受けていることと、二次元ゲル電気泳動の結果から、磁場の有無によって発現の増大したタンパク質や、逆に減少したものが認められた。従って、今後はこれらのタンパク質に焦点を絞って解析を行い、磁場応答遺伝子の解析を行うことが興味深いと考えられる。