hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
集積反応場の多元的機能の開発

本特定研究「集積反応場」は化学的安定性に欠ける生体機能材料にかわって実用性に富んだ機能性材料を開発し,その複合組織化により構成された集積反応場の機能を評価し,多面的に利用する方策を見出すことにより,新しい応用化学の基礎を築くことを目指して研究を遂行している.この目的達成のため, 3年間にわたる本特定研究は, 1)集積反応場の機能設計, 2)集積反応場による分子識別, 3)人工酵素, 4)選択的分子輸送の4研究班の構成をとり,二年度は設定された目標に向かって研究開発を活発に行った.更に研究の活性化を図るために,新たに公募研究者の参加を求め,計画研究班員と公募研究者が協力して研究を推進できるような運営形態をとった.昭和62年度の公開シンポジウムは大阪倶楽部において11月17日・18日の両日にわたって開催した.各班長は担当班の研究の総括講演を行い,また各班から3名づつ,合計12名の研究者によるう講演とこれに対する活発な討論が行われ,班員以外にも多数の一般参加者があったことは,本特定研究に対する興味と関心の高さを示すものといえよう.この他,各班毎に泊りこみで研究発表と班会議を行い,班内での各分担者の研究方針の相互理解と班としての研究の整合性を図った.また,この班会議には総括班からも参加し,活発な討論が繰り広げられたことは極めて有益であった.総括班としては合計4回の会議を開催し,本特定研究の推進ならびに運営について種々の論議を行い,また,ニュース(No.3, 4),シンポジウム要旨集ならびに昭和62年度成果報告書を発行した.とりまとめた研究成果報告書の内容からも明らかなように,計画研究班員,公募班員ともども,今年度は予期した以上の成果をあげることができた.本特定研究「集積反応場」は化学的安定性に欠ける生体機能材料にかわって実用性に富んだ機能性材料を開発し,その複合組織化により構成された集積反応場の機能を評価し,多面的に利用する方策を見出すことにより,新しい応用化学の基礎を築くことを目指して研究を遂行している.この目的達成のため, 3年間にわたる本特定研究は, 1)集積反応場の機能設計, 2)集積反応場による分子識別, 3)人工酵素, 4)選択的分子輸送の4研究班の構成をとり,二年度は設定された目標に向かって研究開発を活発に行った.更に研究の活性化を図るために,新たに公募研究者の参加を求め,計画研究班員と公募研究者が協力して研究を推進できるような運営形態をとった.昭和62年度の公開シンポジウムは大阪倶楽部において11月17日・18日の両日にわたって開催した.各班長は担当班の研究の総括講演を行い,また各班から3名づつ,合計12名の研究者によるう講演とこれに対する活発な討論が行われ,班員以外にも多数の一般参加者があったことは,本特定研究に対する興味と関心の高さを示すものといえよう.この他,各班毎に泊りこみで研究発表と班会議を行い,班内での各分担者の研究方針の相互理解と班としての研究の整合性を図った.また,この班会議には総括班からも参加し,活発な討論が繰り広げられたことは極めて有益であった.総括班としては合計4回の会議を開催し,本特定研究の推進ならびに運営について種々の論議を行い,また,ニュース(No.3, 4),シンポジウム要旨集ならびに昭和62年度成果報告書を発行した.とりまとめた研究成果報告書の内容からも明らかなように,計画研究班員,公募班員ともども,今年度は予期した以上の成果をあげることができた.
高次精度非構造格子法による超並列・圧縮性LESの技術確立

圧縮性ラージエディシミュレーション(LES)を工学設計ツールとして利用することを目標に、今年度は(1)分割型移流項を用いた高レイノルズ流れへの適用、(2)高次要素格子を用いた大規模並列計算への拡張、(3)メニーコア計算機における高速化チューニングを行った。(1)については非線形移流項に起因する数値不安定の抑制に有効な分割型移流項を採用したFR法を開発し、超音速ジェットスクリーチ、複数超音速ジェットとロケット発射支持台干渉、および航空機の高揚力装置翼型に対する実用空力音響解析に適用した。従来の保存型移流項では特に格子解像度が低い場合に数値不安定が発生しやすいが、本手法では不安定化が起こらず長秒時の解析が可能であることを確認した。(2)については粗い格子でも曲面形状の再現性が高い高次要素(HO)格子を使った大規模並列計算を可能にするため、前後処理機能の拡張を行った。従来の線形格子からHO格子への変換には格子変換ツールQuickMeshを利用し、高揚力装置翼型および簡易ランディングギアなどの複雑形状のHO格子作成が可能であることを確認した。(3)についてはFujitsu FX100においてノード内の全コアを用いた32スレッドOpenMP並列で従来の2倍となる約10 %の実行性能を達成した。Intel CPU上でも従来の約3割の高速化を確認している。OpenACCによるGPU対応も進めており今後さらに利便性を向上させたい。期間全体の成果をまとめると、FR法に適した衝撃波捕獲法を提案し、分割型移流項と壁面応力モデルの導入により高速・高レイノルズ数の流れに対するロバストなLES計算手法を確立した。非構造HOヘキサ格子とオーバーセット格子の組み合わせにより複雑形状にも適用可能である。メニーコアやGPUなどの新しい計算機システムで高性能を発揮することで計算時間短縮も期待できる。高次精度・流束再構築法(FR法)の複雑形状への適合性および曲面の形状再現性を向上させるため、ハイブリッド非構造格子で使用するプリズム、四面体の高次要素への拡張を行った。差分法の保存型メトリックを要素の形状関数を介して評価することで、強保存の支配方程式を離散化しても一様流保持を満足することを確認した。既存の格子作成ソフトには高次要素の作成機能がなく、商用格子変換ツールQuickmeshを利用して線形格子から高次プリズム要素の格子に変換した。球周りの外部流れとT字型円筒内の流れに適用し検証を行った。本研究は実用の複雑形状への適用に必要なFR法の基礎を確立することを目指しているが、利用の普及には格子作成ソフトの高次要素対応が不可欠である。複数セル種が混在するハイブリッド格子の高次要素対応は困難が予想され、前述の通り既存の商用格子作成ソフトでは未対応のため、既存ソフトでも複雑形状の解析が行えるよう、FR法をオーバーセット格子に拡張した。物体周りに非構造プリズムレイヤー格子を作成し、周囲の計算領域は六面体または四面体格子を別途作成し、複数格子を重合(オーバーセット)させる。高次要素が必要となるのは物体周りのプリズム格子だけであり、Quickmeshの変換機能が利用できる。FR法はセル界面のみで隣接セルデータを参照するため、重合境界では面データのみの通信となり実装が容易で並列化に適している。重合境界では保存性を厳密には満たさないが、高次精度補間により不整合の誤差は小さく、また衝撃波のような不連続があるケースでも局所人工粘性(LAD)を用いることで安定かつ高精度に計算可能であることを確認した。先行的に進めていた分割型移流項により運動エネルギー保存を満たすFR法については、保存の条件を明らかにし、空間16次精度という非常に高い精度でも安定に乱流解析が可能となることを示し論文に掲載された。ハイブリッド非構造格子に用いる高次プリズム要素の保存量保存・一様流保持性については保存型メトリックを用いて満足できることを確認した。非構造プリズムの線形格子から高次要素格子への変換に商用ソフトQuickmeshを試行し、流体解析に利用可能であることを確認した。高次四面体要素については、単一要素における一様流保持性の解析は完了しているが、Quickmeshが高次四面体要素に未対応のため流体計算における検証は未実施である。実用上は物体表面には六面体またはプリズム要素を配置するため、高次四面体要素を用いることは例外的と考えられる。複雑形状への適用を進めるうえで、格子作成ソフトの高次要素対応が不可欠であるが、既存の商用格子作成ソフトでは未だ対応していない。既存ソフトでも複雑形状の解析が行えるよう、FR法をオーバーセット格子に拡張した。基本的なベンチマーク問題で良好な解析結果が得られることを確認し、JAXAのスパコン(Fujitsu FX100)上での高速化チューニングを実施し、超音速クラスタジェットとロケット発射支持台が干渉する大規模空力音響LES解析を実施している(計算点数は約3億)。予定していた「京」コンピュータ上でのチューニングは未実施であるが、後継のFX100上でのチューニングは順調に進んでおり、コードの移植に大きな支障はないと考えている。現状FX100の256ノード(8,192コア)を利用して99.9988%の実効並列化率を達成しており、「京」コンピュータで目安となる並列数として約85,000を見据えている。

圧縮性ラージエディシミュレーション(LES)を工学設計ツールとして利用することを目標に、今年度は(1)分割型移流項を用いた高レイノルズ流れへの適用、(2)高次要素格子を用いた大規模並列計算への拡張、(3)メニーコア計算機における高速化チューニングを行った。(1)については非線形移流項に起因する数値不安定の抑制に有効な分割型移流項を採用したFR法を開発し、超音速ジェットスクリーチ、複数超音速ジェットとロケット発射支持台干渉、および航空機の高揚力装置翼型に対する実用空力音響解析に適用した。従来の保存型移流項では特に格子解像度が低い場合に数値不安定が発生しやすいが、本手法では不安定化が起こらず長秒時の解析が可能であることを確認した。(2)については粗い格子でも曲面形状の再現性が高い高次要素(HO)格子を使った大規模並列計算を可能にするため、前後処理機能の拡張を行った。従来の線形格子からHO格子への変換には格子変換ツールQuickMeshを利用し、高揚力装置翼型および簡易ランディングギアなどの複雑形状のHO格子作成が可能であることを確認した。(3)についてはFujitsu FX100においてノード内の全コアを用いた32スレッドOpenMP並列で従来の2倍となる約10 %の実行性能を達成した。Intel CPU上でも従来の約3割の高速化を確認している。OpenACCによるGPU対応も進めており今後さらに利便性を向上させたい。期間全体の成果をまとめると、FR法に適した衝撃波捕獲法を提案し、分割型移流項と壁面応力モデルの導入により高速・高レイノルズ数の流れに対するロバストなLES計算手法を確立した。非構造HOヘキサ格子とオーバーセット格子の組み合わせにより複雑形状にも適用可能である。メニーコアやGPUなどの新しい計算機システムで高性能を発揮することで計算時間短縮も期待できる。ハイブリッド非構造格子において衝撃波のような不連続を高解像度で捉える手法を構築する。既に四角形および六面体セルで優れた性能を確認している局所人工粘性(LAD)法をプリズムセルに拡張する。多種セル形状への拡張にあたっては、速度発散の高階微分に比例する人工粘性の平滑化が数値安定性のために重要となる。これまでに提案したセル内の低次多項式に投影する多項式フィルタは、不規則にセルが並んだ非構造六面体格子でも安定に計算可能であることを確認しており、この知見を活かして研究を進める。格子作成ソフトの高次要素への対応が遅れている状況を鑑み、ハイブリッド非構造格子の代替としてより柔軟性が高いオーバーセット非構造格子に対して、大規模並列化のチューニングを実施する。高次要素への対応が遅れている要因の一つとして、複雑形状周りのセル形状の歪みに起因する数値不安定や時間ステップ幅の厳しい制約が明らかになってきた。局所的な格子品質の改善が試行錯誤的に必要になることもあり、解析領域の一部分に高品質の格子を利用できるオーバーセット非構造格子の柔軟性を活用したい。最終的には「京」コンピュータを利用して大規模並列計算を行い、従来一週間程度かかっている超音速ジェットのLES解析を1,2時間で実現することを目指す。複雑形状への適合性がより高いオーバーセット非構造格子への拡張およびJAXAスパコン上での高速化チューニングを優先した結果、「京」コンピュータへのコード移植は実施せず、有償利用費としての見積り分が未使用となった。
簡易なリン除去(過剰摂取)細菌の確認方法

嫌気好気リン除去活性汚泥からリン除去に関与する細菌を分離する場合、申請者が考案したリン除去細菌の確認方法は、好気培養細菌細胞に対して嫌気・好気の付加的培養操作を2度繰り返すため、多数の滅菌容器を要するだけでなくその手順には多大な労力と時間を必要とした。そこで、単離したリン除去細菌におけるリン除去(過剰蓄積)機能の誘導因子(有機物の種類など)やその機能を効率的に誘導するための条件(細菌の増殖相や嫌気時間など)を明らかにし、滅菌容器の数と誘導手順を減らした簡易な操作により、未発見の他の種類(菌株)のリン除去細菌を確認する方法を開発した。(1)嫌気条件下の有機物の種類嫌気条件下の有機物には、数種類の有機物を混合しておくことが有効であることが判明した。(2)嫌気時間の影響リン除去機能に及ぼす嫌気時間の影響を調べたところ、嫌気時間は5時間でも飽和量の7割ほど誘導されていた。(3)細菌増殖相の影響指数増殖期の細胞と定常期の細胞を用いてリン酸塩除去機能に及ぼす影響を調べたところ、定常期の細胞を用いた方がリン除去機能がより短時間に誘導されていた。(4)貯蔵ポリリン酸の機能分離リン除去細菌における貯蔵ポリリン酸は細胞の維持エネルギーに用いられており、活性汚泥からリン除去細菌をスクリーニングする場合、活性汚泥を長時間飢餓条件に放置すると、ポリリン酸をエネルギー源に出来ない他の細菌は比較的速く死滅するので、未発見の他の種類(菌株)のリン除去細菌を分離する確率が高まると考えられる。
酸化還元反応における同位体効果

本研究は酸化還元過程の電子状態の同位体効果が化学交換の同位体効果に反映するか否かという問題に対し、実験的アプローチを取ったものであり、その方法として、軽い元素から重い元素まで同じような化学反応系で考えられる、アマルガムに注目した。アマルガムの同位体効果はリチウムで詳しく観測されているが、その他の元素では信頼できるデータが殆ど無い。本研究ではアルカリ金属、アルカリ土類元素イオンから、カリウム、マグネシウム、ルビジウム、バリウム等についてアマルガム電解生成条件、質量分析計による同位体分析法の基礎実験と、アマルガム-水溶液、二相間の同位体効果の実測を目的とした。本年度は、特にカリウム、マグネシウム、バリウムの同位体効果を実測した。この結果マグネシウムではリチウムと同様に軽い同位体がアマルガム相に濃縮し、カリウムとバリウムは、初期の段階で軽い同位体が濃縮されるが、時間の経過と共に同位体効果が逆転し、長時間の平衡後には重い同位体がアマルガム相に濃縮されるという奇妙な結果が得られた。この現象を解析した結果、平衡の同位体効果に温度依存性があり、分子振動の効果の小さい元素が常温領域で重い同位体のアマルガム相濃縮を示し、低温では検討した全ての元素が軽い同位体のアマルガム相濃縮傾向を示すことがわかった。またこの結果と以前から行なっているウランU(IV)-U(VI)酸化還元反応同位体効果を整理した。本年度は、特にカリウム、ルビジウム、バリウムの電解条件と、同位体効果の検討を行い、ルビジウムではリチウムと同様に軽い同位体がアマルガム相に濃縮し、カリウムとバリウムは、初期の段階で軽い同位体が濃縮されるが、時間の経過と共に同位体効果が逆転し、長時間の平衡後には重い同位体がアマルガム相に濃縮されるという奇妙な結果が得られた。この解析は来年に行なう。
水稲の冠根の分化・形成

1.本研究では,まず,不伸長茎部下部の冠根原基形成部位および冠根原基について,水稲幼植物(苗)を用いて検討した.出現冠根数の少ない品種(コシヒカリ,アケノホシ)と多い品種(IR36,フジミノリ)の葉齢5.5前後の苗の不伸長茎部を,実体顕微鏡あるいはパラフィン法により切片を作製後,光学顕微鏡で観察した.(1)すべての個体の茎軸を“単位"によって分けることができた.(2)メソコチルから第3“単位"までの茎軸における冠根原基の数および出現した冠根の数は,出現冠根数の多い品種が少ない品種よりも有意に多かった.(3)鞘葉“単位"から第2“単位"までをとおした茎軸において,出現冠根数の多い品種と少ない品種で,辺周部維管束環(PV)の長さ,周囲長,側面積に差はなかった.しかし,PVの側面積に対して冠根原基数をとると,出現冠根数の多い品種は少ない品種に較べて,PV側面積が同じでも冠根原基数が多かった.また,PV側面積と冠根原基数との間に出現冠根数の多い品種と少ない品種でそれぞれ有意な正の相関関係が認められた.(4)以上より,水稲の不伸長茎部下部を“単位"によって分けられること,冠根原基の数はPVの大きさに左右されPV側面積が大きいほど多いこと,品種によりPVの冠根原基の形成能力には差異があり,出現冠根数の多い品種はPVの冠根原基の形成能力が高いことが示された.2.以上の結果を踏まえ,現在,水稲の伸長茎部における冠根原基形成部位や水稲の分げつ茎における冠根原基の形成時期および形成部位,また,浮稲など他のイネ科作物の冠根原基の形成部位などの検討を行っている.1.本研究では,まず,不伸長茎部下部の冠根原基形成部位および冠根原基について,水稲幼植物(苗)を用いて検討した.出現冠根数の少ない品種(コシヒカリ,アケノホシ)と多い品種(IR36,フジミノリ)の葉齢5.5前後の苗の不伸長茎部を,実体顕微鏡あるいはパラフィン法により切片を作製後,光学顕微鏡で観察した.(1)すべての個体の茎軸を“単位"によって分けることができた.(2)メソコチルから第3“単位"までの茎軸における冠根原基の数および出現した冠根の数は,出現冠根数の多い品種が少ない品種よりも有意に多かった.(3)鞘葉“単位"から第2“単位"までをとおした茎軸において,出現冠根数の多い品種と少ない品種で,辺周部維管束環(PV)の長さ,周囲長,側面積に差はなかった.しかし,PVの側面積に対して冠根原基数をとると,出現冠根数の多い品種は少ない品種に較べて,PV側面積が同じでも冠根原基数が多かった.また,PV側面積と冠根原基数との間に出現冠根数の多い品種と少ない品種でそれぞれ有意な正の相関関係が認められた.(4)以上より,水稲の不伸長茎部下部を“単位"によって分けられること,冠根原基の数はPVの大きさに左右されPV側面積が大きいほど多いこと,品種によりPVの冠根原基の形成能力には差異があり,出現冠根数の多い品種はPVの冠根原基の形成能力が高いことが示された.2.以上の結果を踏まえ,現在,水稲の伸長茎部における冠根原基形成部位や水稲の分げつ茎における冠根原基の形成時期および形成部位,また,浮稲など他のイネ科作物の冠根原基の形成部位などの検討を行っている.
クモ膜下出血後の脳槽脳脊髄液における脳血管攣縮惹起物質について

脳動脈瘤破裂によるくも膜下出血(SAH)後に於ける脳血管攣縮(VS)に対し、アラキドン酸リポキシゲナーゼ系代謝産物ロイコトリエン(LT)の関与を検討し、髄液中でLT濃度及びその停滞期間が、VSの程度と強く関与すること、実験的くも膜下出血に於いてもLTの代謝過程及びこの作用がVSの病態に関与していることを明らかにした。次いで、LTに限らずVSの原因物質と考えられているオキシヘモグロビン、エンドセリン、プロスタグランディンF2αについてもVSの関与に関して、培養平滑筋細胞(VSMC)を用いて主に細胞内カルシウム動態について検討した結果、オキシヘモグロビン、エンドセリンは細胞内カルシウム上昇作用を強く持ちその持続期間が長いことが明らかになった。次いで、このVSMC細胞内カルシウム濃度上昇をインディケーターとして、SAH患者脳脊髄液の分析を行った。その結果VS患者では有意にCSF中に細胞内カルシウム上昇物質が存在することが明らかにされた。よってこの物質の精製を試みるのと同時に、このCSFに対する平滑筋細胞内のシグナルトランスダクションについても研究を行った結果、CSFに対して細胞内カルシウムの上昇に伴い、フォスフォリパーゼCの活性化およびプロテインカイネースCの活性化がダイアシルグリセオールの上昇を伴っていることが分かり、ゲルろ過、DEAEセルロースカルムを用いることより、この細胞内カルシウムの上昇を引き起こす物質としてヘモグロビンが存在することが判明し、ヘモグロビンについては培養平滑筋のみならず内皮細胞に対する報告もし、この時好運にもヘモグロビン以外に血清トランスフェリンに類似の物質が患者CSF中に多量に存在し、これが平滑筋細胞内のカルシウム上昇作用を持ち合わせていることが明らかにされた。くも膜下出血(以下SAH)患者脳脊髄液中における、脳血管攣縮の原因物質に関する研究から以下の知見を得た。(1)SAH患者脳脊髄液中には、脳組織由来と考えられるイノシトールリン脂質特異的ホスホリパーゼC(以下PLC)が存在し、そのアイソザイムはPLCβ、γ、δである。脳脊髄液中のPLC活性はSAH発症早期に高く、病日の経過とともに漸次減少する。SAH発症後早期のPLC活性は、SAHの臨床的重症度と相関する。(2)SAH後の脳脊髄液を、ラット胸大動脈より単離培養した血管平滑筋細胞(以下VSMC)に作用させると、一過性の細胞内カルシウムイオンの上昇がみられ、これはSAH後の脳脊髄液中に存在する何らかの物質がアゴニストとして作用し、VSMC細胞膜におけるPLCを活性化したことによると考えられるが、この物質がいかなる物質か明かではなく、この物質の分離精製をVSMC細胞内カルシウムイオンを指標として試みたところ、分子量8万程度の蛋白質が考えられた。しかしこの物質は未だ部分精製の段階であり、アミノ酸配列を決定するには至っていない。(3)SAH患者脳脊髄液中における血小板由来成長因子(PDGF)の測定をおこなったところ、SAH発症早期に高く以降漸次減少した。SAH発症早期の脳脊髄液中PDGF値は、SAH重傷度と相関した。一方これまで脳血管攣縮の原因物質として考えられてきた、オキシヘモグロビン、セロトニン、プロスタグランデインF_2αなどのブタ脳底動脈由来VSMCに対する収縮反応について検討し、同時にブタ脳底動脈由来VSMCの細胞骨格蛋白、収縮蛋白に対する作用についても検討をおこなっている。当初の計画にもとづき、SAH患者脳脊髄液中に存在する、培養平滑筋細胞ホスホリパーゼC系の活性化物質の単一精製を行った。この物質は、いまだ部分精製の状態であり電気泳動状ヘモグロビンと似たパターンを示した。またモノQカラムおよびセファロース12カラムにて精製した部分精製品でも一過性の細胞内カルシュウムイオンの上昇およびホスホリパーゼCの活性化を認め、SDS-PAGE上分子量8万の蛋白質であった。

また、SAH患者脳脊髄液に存在する培養平滑筋細胞内カルシュウムイオンが一過性に上昇しホスホリパーゼC系の活性化物質の単一精製すると共に、カルシュウムイオンの上昇に引き続く細胞内変化についての研究を行った。まず、カルシュウムイオンの上昇に引き続き活性化されると予想されるカルシュウム依存性酵素による平滑筋細胞骨格蛋白質の変化を調べた。その結果、アクチン、ビメンチン、ミオシン等、細胞骨格系蛋白質が、ヘモグロビンの濃度依存的に崩壊し、in vivoにても同様の変化を認めた。病態解明には、種々のアプローチがあり、私どもはそのうちの一つである培養細胞を用いた実験を主に行ってまいりました。しかしながら、この実験系は、生体外から切り離された環境内で生存する細胞に関しての情報であるため、そのまますぐ生体内でのできごととしてとらえることは危険であると承知した上で、この系のもつ有意性を考えると相互の細胞独自の反応を詳細に経時的に観察視察でき、外界からの刺激応答による細胞内メカニズムについても研究が可能であり、さらには多種類の細胞間の相互関係において役立つ情報を与えてくれるものと考えます。今回はこれまで私どもが行ってまいりました培養平滑筋および内皮細胞を用いた結果について報告させて頂きます。培養平滑筋細胞は主にラット大動脈中脈平滑筋細胞(後にブタ脳底動脈)より、内皮細胞はウシ内皮動脈より単離、培養したものを用いました。[結果]1.ヘモグロビンの作用機序:平滑筋細胞にヘモグロビンを添加したことにより細胞内Ca^<2+>濃度の上昇と収縮を認めた。この収縮は持続し、その後細胞骨格系タンパク質の変化を引き起こした。内皮細胞においては、ヘモグロビンよりphospholipase A2を介する細胞内から細胞外へのアラキドン酸の放出を伴った形態の変化を認めた。その他、エンドセリン等血管収縮物質を添加し平滑筋細胞内Ca^<2+>上昇をヘモグロビンと比較した結果、エンドセリンは最も低濃度で最大の上昇が認められ、ヘモグロビンは高濃度を必要としてもののエンドセリンと同程度のCa^<2+>の上昇作用を認めた。2.くも膜下出血後の患者脳脊髄液に関する研究:この細胞内Ca^<2+>上昇を指標としてくも膜下出血後患者の脳脊髄液中よりCa^<2+>上昇作用物質を液体クロマトグラフィにて精製を行ったところ分子量約80kDaのトランスフェリン様物質であることが判明した。
伝統的な技術の継承を融合した海外向けの南部鉄器の開発

伝統的工芸品として指定されている南部鉄器の伝統的な技法は職人が約400年の歴史の中で材料,制作する道具を含め,製造方法,造形表現やその時代の需要に合わせた生活用具として次世代へと受け継がれている.また,工芸的要素が高い職人による手作りとは別に,国内ユーザー向けの南部鉄器の大量生産は伝統的な技法を保持しつつも従来的に行われている.しかし,海外での需要が増加し国内ユーザーにはない要求概念に対応する場合,伝統的な技法の一部を欠如しなければならない工程が発生している.そこで,外国人ユーザー向けとして大量生産して展開する際に生じる課題を学術的な見地から抽出し研究する。
国家の罪から個人の罪へ――マーク・トウェインの創作原理の解明

アメリカ人作家マーク・トウェインの創作原理の解明を目指した本研究は、「コネチカットにおける犯罪のカーニバル」などの初期短編群から『トム・ソーヤーの冒険』『ハックルベリーフィンの冒険』『うすのろウィルソンの途方もない双子』などの主要作品群、さらには『ダブルバレル探偵物語』や未完の『それはどちらだったか』などの後期作品群に至るまでを、主に殺人事件の犯人と探偵との対決という探偵小説的な視点から読み解き、かつ、それらの創作過程の調査を通して、その創作活動の中心に、作家自身の父親の死に対する罪の意識があり、加えて、父の死体にまつわる謎に魅了されると同時に犯すべからざる禁忌を感じるという両面価値的な心情が、作家のペンをあるときは突き動かし、あるときは押しとどめていたことを明らかにした。本研究の成果は、厳格なピアレビューを経て、2018年6月、米国の出版社RoutledgeからMark X: Who Killed Huck Finn's Father?として出版され、さらに同書は2019年1月、米国探偵作家協会が主催する文学賞であるエドガー賞の評論・評伝部門にノミネートされ、高い評価を得ている。さらに本研究は、マーク・トウェイン自身が高く評価していた探偵小説の祖であるエドガー・アラン・ポーに対しても、新たな視点をもたらすものであることが明らかになり、さらに発展的なポーの探偵小説研究の端緒となる可能性がもたらされた。これは、幸運とも言える研究成果であり、今後の研究の萌芽となるであろう。米国の国民作家マーク・トウェインの創作原理を解明するため、作品の読解を継続するとともに米国ヴァージニア大学およびカリフォルニア大学バークレー校が所蔵するトウェインの直筆原稿の調査研究を行った。そもそもの研究目的は、トウェインの代表作『ハックルベリー・フィンの冒険』を人種問題とは別の観点、すなわち作家自身の個人的な罪の意識から読み直すことで、作家の創作原理を解明することであった。まずその一歩として、作家自身の罪の意識は両義的な機能を果たしており、作品を生み出す源泉となりつつも、創作を完成させる障害にもなりうることを確認する作業を進めることができた。また、作家がそのような問題を解決するために行った創作上の操作についてもある程度確認することができた。端的に言って、それは本来一つのものである罪と罰という概念を分割することであった。分割という操作については、既にこれまで主に諸作品の分析から、トウェインの想像力にとって、「個人」(individuals)という定義上分割が不可能なものを、さらに二つに分割することが非常に重要であることは明らかにしていた。28年度の研究においては、主に作家の原稿や創作ノートを調査し、作家本人がどの程度意識的にそのような操作を行っていたかを確認することができた。端的な例を一つあげるとすれば、カリフォルニア大学で調査したトウェインの創作ノートには、一登場人物を「生きたまま二つに切り分ける」という驚くべき構想が複数回にわたって記されていることを発見した。それだけを読めば突拍子もない非現実的な思いつきを記したメモに過ぎないが、本研究の枠組みの中で捉え直したとき、このメモは大きな意味を持つものであり、本研究の方向性の正しさを基礎づける発見がなされたと言ってよい。28年に計画していたカリフォルニア大学バークレー校バンクロフト図書館での草稿調査では、研究実績の概要に記したとおり、十分な成果があった。同じく計画していた『ハックルベリー・フィンの冒険』の手書き原稿を所蔵しているバッファロー・アンド・エリー公立図書館での草稿調査はかなわなかったものの、カリフォルニア大学マーク・トウェイン・ペーパーズの研究者で、1990年に同作品の手書き原稿が発見された際、最初に原稿を鑑定しその内容を各種メディアに報告した草稿研究の第一人者であるヴィクター・フィッシャー教授から、同教授が収集した同作品の手書き原稿のコピーを撮影することが個人的に許された。原稿自体の調査分析はこれから行うことになるが、その基礎となる資料の収集は十分行われた。また研究成果を公開するための研究論文・著作の執筆も進めている。昨年度に引き続き、米国の国民作家マーク・トウェインの創作原理を解明するため、作品の読解を継続するとともに、研究成果を刊行するための準備を進めることが出来た。昨年度の草稿研究では、トウェインの創作原理において、本来分割不可能な一つの有機体を想像上「分割」ことが特徴的であることを明らかにしたが、今年度の研究においては、これまで社会的なテーマとしてとらえられてきたトウェイン作品における「混血」の主題が、実は「分割」への作家の関心と密接に結びついていることが明らかになった。すなわち、混血とは、異なる人種の血が混じり合った一人の人間、つまり、分割不可能なものであるのに対し、トウェインはそれを分割することを自らの作品において試みていたと思われるのである。たとえば、トウェインの代表作Pudd'nhead Wilson and Those Extraordinary Twins(邦題『うすのろウィルソンと驚くべき双子』)の冒頭部分で、登場人物が泣き止まない犬に対して「犬を半分に切って、うるさい方の半分を殺したい」と述べている一見ナンセンスな箇所は、その作品全体のテーマである黒人と白人の人種混交の問題に対して、トウェインが夢想していた一つの解決方法である、という読解の可能性があることが明らかになった。今年度の「黒人と白人の血の分割」に関する発見は、トウェインの人種に対する態度を解明する際に大きな手がかりになる重要な研究成果であり、本研究の方向性の正しさを基礎づける発見であると考えてよい。トウェインの創作原理を探求する本研究は、29年度において研究が進展するなかで、トウェイン研究における最大のテーマと見なしてもよい人種問題に接続されることとなった。

すなわち、本研究が明らかにした一つのものを分割するというトウェインの想像力の源泉は、実はトウェインの人種観を理解する上で、非常に重要な観点であることが明らかになった。この研究成果は、これまでの広範なトウェイン研究と深い関わりをもち、それゆえ詳細かつ広範な叙述を必要とするものであるため、数千語程度の学術論文として発表するよりは10万語程度の研究書として刊行するのが適切であると考え、ブック・プロポーザルを作成し、サンプル・チャプターズとともに米国の学術出版社に送付した結果、幸いにも出版契約を結ぶに至った。この点で、非常に順調に研究は進んでいると言える。アメリカ人作家マーク・トウェインの創作原理の解明を目指した本研究は、「コネチカットにおける犯罪のカーニバル」などの初期短編群から『トム・ソーヤーの冒険』『ハックルベリーフィンの冒険』『うすのろウィルソンの途方もない双子』などの主要作品群、さらには『ダブルバレル探偵物語』や未完の『それはどちらだったか』などの後期作品群に至るまでを、主に殺人事件の犯人と探偵との対決という探偵小説的な視点から読み解き、かつ、それらの創作過程の調査を通して、その創作活動の中心に、作家自身の父親の死に対する罪の意識があり、加えて、父の死体にまつわる謎に魅了されると同時に犯すべからざる禁忌を感じるという両面価値的な心情が、作家のペンをあるときは突き動かし、あるときは押しとどめていたことを明らかにした。本研究の成果は、厳格なピアレビューを経て、2018年6月、米国の出版社RoutledgeからMark X: Who Killed Huck Finn's Father?として出版され、さらに同書は2019年1月、米国探偵作家協会が主催する文学賞であるエドガー賞の評論・評伝部門にノミネートされ、高い評価を得ている。さらに本研究は、マーク・トウェイン自身が高く評価していた探偵小説の祖であるエドガー・アラン・ポーに対しても、新たな視点をもたらすものであることが明らかになり、さらに発展的なポーの探偵小説研究の端緒となる可能性がもたらされた。これは、幸運とも言える研究成果であり、今後の研究の萌芽となるであろう。従来の本研究の計画通り、トウェインの原稿を所蔵する米国の各大学図書館において草稿調査を行うとともに、調査結果の分析を進め、『ハックルベリー・フィンの冒険』が完成に至る過程およびトウェインの創作原理の解明を行う。特に今年度は、4年に一度開催される米国マークトウェイン学会の大会がニューヨーク州エルマイラ大学で行われる。同大学での資料収集とともに、多くのトウェイン研究者との情報交換の機会をぜひ生かしたい。しかし、同時に重要なのは、トウェインが残した多くの作品の精密な読解である。トウェインの創作に大きな影響を及ぼしていると考えられる作家の罪の意識が、各作品においてどのように描かれているか、一つ一つ跡づけていく作業も進めていきたい。
ストレス環境下におけるSheot-RootRelationの可変性と作物の発育

土壌-根系-地上部-大気間を循環する水の過不足に対して,作物は根系-地上部の形態を変化させ発育する.その実態に関して本研究は以下のことを明にした;(1)バレイショ品種間における根の生長並びに葉に対する根の割合の差異は,主として地下部の遺伝的特性に支配され,環境条件による変化は比較的小さい.(2)水稲根系が産生し,地上部へ転流する結合型サイトカイニンの多小は,葉の老化に大きく形響する.(3)植物生長調整物質の一種であるトリアコンタノールは,イネの生育初期は根の生長を足進し,生育後期は穂への窒素転流の制御を介して葉の老化を抑制する.(4)葉緑体周辺網伏体はC_3植物よりもC_4植物で発達し,乾燥ストレスに対する一種の適応形態である.(5)トウモロコシの発育において雄穂の分化開始は,側芽も最終形態を規定する.(6)シカクマメを葡伏させると光合成産物に対する茎のシンク能は低下し,塊根形成を促す.(7)光合成速度の高いカンショは,細胞膜安定性が高いため,葉肉と表皮細胞の水ポテンシャルが常に高く,このことが気孔開度やCO_2固定の生理的活性を高く維持し,光合成速度を高める原動力である.(8)水稲根の出液速度のQ_<10>は2.1であり,側根密度と極めて高い正の相関関係をもつ.(9)各種のストレスを与えて水稲根系の呼吸活性を低下させ葉身への水供給を減少させると,気孔開度の減少と並行して葉内の水分も過剰となり純光合成能も低下する.(10)耐旱性程度の大きいイネ品種は,種子根の伸長速度と貫入深度が優れる.(11)イネの水通導低抗に関与する導管直径,種子根長やL型側根数など多くの根形質の遺伝率は,約60-80%である.(12)過湿・乾燥土壌における根の適応戦略において,根の下皮,皮層内厚壁組織や内皮の木質化の向頂的発達パターンは,根系機能を支える重要な可塑的形質の一つである.土壌-根系-地上部-大気間を循環する水の過不足に対して,作物は根系-地上部の形態を変化させ発育する.その実態に関して本研究は以下のことを明にした;(1)バレイショ品種間における根の生長並びに葉に対する根の割合の差異は,主として地下部の遺伝的特性に支配され,環境条件による変化は比較的小さい.(2)水稲根系が産生し,地上部へ転流する結合型サイトカイニンの多小は,葉の老化に大きく形響する.(3)植物生長調整物質の一種であるトリアコンタノールは,イネの生育初期は根の生長を足進し,生育後期は穂への窒素転流の制御を介して葉の老化を抑制する.(4)葉緑体周辺網伏体はC_3植物よりもC_4植物で発達し,乾燥ストレスに対する一種の適応形態である.(5)トウモロコシの発育において雄穂の分化開始は,側芽も最終形態を規定する.(6)シカクマメを葡伏させると光合成産物に対する茎のシンク能は低下し,塊根形成を促す.(7)光合成速度の高いカンショは,細胞膜安定性が高いため,葉肉と表皮細胞の水ポテンシャルが常に高く,このことが気孔開度やCO_2固定の生理的活性を高く維持し,光合成速度を高める原動力である.(8)水稲根の出液速度のQ_<10>は2.1であり,側根密度と極めて高い正の相関関係をもつ.(9)各種のストレスを与えて水稲根系の呼吸活性を低下させ葉身への水供給を減少させると,気孔開度の減少と並行して葉内の水分も過剰となり純光合成能も低下する.(10)耐旱性程度の大きいイネ品種は,種子根の伸長速度と貫入深度が優れる.(11)イネの水通導低抗に関与する導管直径,種子根長やL型側根数など多くの根形質の遺伝率は,約60-80%である.(12)過湿・乾燥土壌における根の適応戦略において,根の下皮,皮層内厚壁組織や内皮の木質化の向頂的発達パターンは,根系機能を支える重要な可塑的形質の一つである.根系に対するストレスを中心として,個体の発育の可変性を検討した.根系形質から根の伸長速度に注目し,従来の研究で耐旱性程度の明かな水陸稲40品種を選び,種子根の伸長速度の遺伝的変異をガラス壁面法で調査した.その結果,大きな品種間差異の存在を認めると共に,耐旱性程度の大きな品種は種子根の伸長速度及び貫入深度の両者において優れることを確かめた.また異なる条件下で生育させた水稲の種子根根系の各種形質を計量形態学的に調査し,それらの可塑性を検討した結果,湛水土壌中で生育した種子根の根系形質の表現型変異は小さく,遺伝子型の違いは不明瞭となることを認めた.このような根系形質の可変性の検討とともに,根系の生理活性と地上部の光合成活性との関連を調べた.各種のストレスを与えて水稲の根系の呼吸活性を低下させ,葉身への水供給を減少させると,気孔開度の減少と平行して葉内の水分も過剰となり純光合成能も低下した.

このことから,葉内における過剰な水の存在は葉肉組織内のガス交換面積を減じ,光合成活性を制限すると推論した.しかし根系の生理活性の低下は,二酸化炭素固定化速度にも影響することも考えられるので,気孔の影響を除去した条件下での光合成活性を調べるために,サツマイモ葉を用いて新たに開発した表皮剥離法によって実験を行なった結果,気孔の影響の無いばあいの二酸化炭素固定反応系のポテンシャルは著しく高いことを認めた.光合成は,さらに根で生産されるサイトカイニンによっても影響される.サイトカイニン様物質の生成量と光合成能との定量的な品種間比較を行い,その生成量の高い品種では葉身の老化が抑えられることを確かめた.耐肥性の異なる水稲品種の窒素施肥量の増加に対する生育反応を特に根系発達の差異に注目して比較し,生育初期には品種間差異は明らかでないが、後半になると耐肥性小の品種では側根発育が明らかに優れることを示した。シコクビエは栄養生長期前半においては相対的に耐旱性が大きく,後半になると耐湿性が大きくなるが,この変化は根系構造の質的変化とよく対応していた。短日によってジャガイモの塊茎開始期を早めると,地上部器官の光合成速度が大きく変化した。莢実形成期のラッカセイとダイズの光合成・蒸散活性に及ぼす水ストレスの影響を比較した結果,ラッカセイよりもダイズでは,光合成速度の低下が大きく,その律速要因は気孔伝導度の違いにあることがわかった。葉の光合成速度は気孔開度,光合成活性サイトにおける二酸化炭素固定速度並びに同化産物の転流の3要因に支配される.これらの関係をサツマイモ個葉のRuBPカルボキシラ-ゼ活性を指標に,表皮剥離法と同化箱法とを用いて検討したところ,気孔の介在が光合成速度の大きな律速要因であることを確かめた.これら光合成産物の転流経路として重要な篩部の機能形態を,13種のマメ科作物で葉の篩部転送細胞の有無と転送細胞の内部突起の発達程度をTEMで比較検討した結果,夏作物より冬作物で顕著に発達することを認めた.根の活性の定量的表示法の確立のために,水稲根の出液速度と出液速度に関与する根形質について調べた結果,出液速度のQ_<10>は2.1であり,側根密度ときわめて高い正の相関関係にあることが明らかとなった。根で生産されるサイトカイニン量の高い水稲品種では葉の老化が明らかに抑制された.耐旱性大の陸稲品種の耐旱性小の水稲品種間の交配実験から、水通導抵抗に関与する導管直径,種子根長やL型側根数などの耐旱稲関連根系形質の広義の遺伝率は約60ー80%であることを確かめ、イネの耐旱性育種にこれらの根系形質が利用可能であることをはじてめ示した。また根と地上部の生長の異なるバレイショの品種間の相反接木植物を作成し、地下部と地上部間の機能的関係を調べた結果、根長の大いきものは、土壌の乾燥による蒸散、光合成及び乾物増加速度の低下が少なみ、地下部の生長反応が地上部の機能を支配していることを認め、バレイショ育種における導入形質としての根系の重要性を提起した。一方,作物根の下皮,皮層内厚壁組織,内皮等の保護組織の発達は,リグニン蓄積を端うが,それらの組織の発達は作物の耐湿・耐旱性と密接に関連し,、その種の不適な水ストレス条件によって、その向頂的発達パターンを変化させつつ環境に適応する体制を取ることが明となった。さらに水ストレスに対する反応は地上部にも顕著に現れ、イネとトウモロコシの葉緑体の周辺網状体は、強度の乾燥ストレスによって葉緑体包膜の内側に発達することを確かめた。このような光合成に関連する適応的変化はサツマイモの場合、細胞膜安定性とも密接に関連し、葉肉細胞と表皮細胞の水ポテンシャルが高く維持されるものでは膜安定性も高く、気孔開度、CO_2固定活性を高く維用し、光合成速度を高めることが明かとなった。また根で産生される植物生長調整物質は地上部の機能を制御することが知られているが、出穂期のコムギの穂切除実験によって、気孔の閉鎖が誘起され、根の溢泌活動の盛んとなる夕方における光合成の低下の増大を誘導したことから、根でも生産されるABAの関与を間接的に示唆する結果をえた。
多数の励起原子集団での原子間クーロン緩和とカスケード現象

本研究では、短波長自由電子レーザー(FEL)や放射光X線を用いてクラスター中に励起原子集団を生成し、電子分光や時分割計測などの手法を用いて、多体の励起原子間のエネルギー緩和の素過程について検討した。研究期間を通して、サイズが制御された高強度のクラスタービームを生成可能なクラスター生成装置およびFELと赤外/可視レーザーを用いるポンプ-プローブ計測のための装置と実験手法の開発を進め、日本のFEL施設であるSACLAから得られる高強度FELパルスを用いて実験を行った。FELと赤外レーザーを用いたポンプ-プローブ計測では、希ガスクラスターや多原子分子を試料とした実験でフェムト秒の時間分解能を達成し、イオン・電子分光の結果から以下の成果を得た。波長が6keV程度の硬X線FELを用いた実験では、FELパルスをクラスターに照射することでナノプラズマと呼ばれるナノメートルスケールの高密度なイオンと電子の集団を生成し、その生成過程をポンプ-プローブ計測により観測した。生成イオンスペクトルの実時間計測を高い時間分解能で行うことで、XFEL照射後1ピコ秒以下の生成初期過程においてFELによって生成した多数の励起状態が共同的な電子緩和を起こしイオン化が促進されていることを実験的に見出し、そのダイナミクスを明らかにした。波長が100eV程度の軟X線FELパルスを用いた実験では、電子分光を用いてFEL照射によって生成するナノプラズマの生成過程を観測し、ナノプラズマ生成後のプラズマの膨張・崩壊過程に起こるプラズマ中のイオンと電子が再結合に由来する多数の励起原子が引き起こす共同的な電子緩和を観測した。また、少数原子系の参照モデルとして多原子分子を標的とした実験にも参画し、時分割計測を通して、そのダイナミクス解明を進めた。本研究で目的とするカスケードInter-atomic Coulombic Decay (ICD)を観測するために、極紫外から軟x線の光子エネルギーを持つ自由電子レーザー施設を利用する実験技術の開発を進めた。平成28年度は、自由電子レーザー施設SACLAの軟x線ビームラインBL1が新たに共用利用が開始され、光子エネルギーが100eV近傍までのFELの利用が新たに可能となった。これを用いる実験を共同研究グループと共に実施し、有機分子やクラスターなどの気相試料に適用可能な時分割計測の技術開発を進めた。軟x線実験のために調整した試料源及び検出器を準備して、希ガス原子と簡単な有機分子を試料としてFELと光学レーザーを用いる時分割計測を実施し、実験手法の妥当性などを確認した。極紫外のFELを用いて誘起されるカスケードICDについては、SCSS試験加速器の実験に基づく結果を論文として公表しているが、SACLAのBL1で得られる強力な軟x線FELを用いることで、クラスターなどの原子集団中に内殻空孔を有する高密度の励起状態を生成することが可能となる。すなわち、SACLAのBL1利用により、内殻電子の多重共鳴励起によって誘起されるカスケードICDについて検証が可能になると期待される。実際に計画されているビームラインの仕様を考慮し、内殻励起後の多重電子励起状態からのICDやカスケードICDの内で観測可能たチャンネルなどについて検討を進めた。以上の予備実験と見積もりから明らかになった条件に基づき、実験を行うためのクラスター生成装置の改良と生成実験を進めた。現在の自由電子レーザー施設SACLAの軟x線ビームラインBL1で得られる実験パラメータの範囲で、ICDを観測可能と期待される幾つかの物質と励起エネルギーの条件探索を終えて、XFELを用いた実験に向けた実験パラメータを絞り込んだ。これに合わせて、実験室でクラスター生成装置の改造と、クラスター生成条件の探索を進めた。XFEL実機を用いる実験のためのイオン・電子検出器の試験を兼ねた、SACLAのBL1で軟X線FELを用いた実験では、XFELと近赤外レーザーを用いた時分割計測に成功し、立ち上げた装置の性能を確認した。特に、これまでに得られた知見に基づく実験手法が、軟x線FELの実験でも適用可能なことを確認することが出来たので、計測や解析については原理的な問題がないと考えている。すでに29年度のFEL実験のビームタイムも確保できており、共同研究グループと研究計画についての議論を進めている。以上の通り、研究計画の進捗はおおむね計画通りである。平成29年度は、多重励起原子集団からの原子間クーロン緩和過程の観測を実現するために、日本の軟X線自由電子レーザー(SXFEL)ビームラインである、SACLAのBL1で実験を実施した。試料には希ガスのキセノンからなるクラスターを生成し、光子エネルギー93eVの軟X線FELを照射して放出される電子のエネルギースペクトルを運動量画像型の電子検出器を用いて観測した。励起に用いるXFELパルスの強度を系統的に調整して観測した電子スペクトルからは、パルス強度の増大とともにクラスターの多重電離が促進され、高強度のXFELを照射した際にはナノプラズマ(高い密度の電子ーイオンがナノメートルスケールの領域に閉じ込められた状態)が生成している事を見いだした。また簡単なモンテカルロ計算との比較から、軟X線FEL照射によるナノプラズマ形成過程において、光電離で原子から放出される光電子とオージェ電子に加え、光電子・オージェ電子がクラスター中の原子と非弾性散乱して生じる多数の低速の2次電子が、クラスターイオンの強いクーロン場に捕獲される過程が重要であることが示唆された。

実験と計算の詳細な比較から、ナノプラズマ形成に対するそれぞれの電子の寄与について情報が得られると期待される。ナノプラズマ形成が確認された高いXFEL強度の電子スペクトルには、目的とする多重励起原子集団からのクーロン緩和に対応する幅の広いピークが観測され、ナノプラズマ形成後にプラズマ内での電子ーイオン再結合過程で生成する高密度の励起原子集団が原子間クーロン緩和の発現に重要である事を示唆するデータを得た。本研究で観測した励起原子間の原子間クーロン緩和は高強度のレーザーによって生成するプラズマ状態で広く見られるエネルギー緩和機構であると予想され、その詳細に興味が持たれる。今後、時分割計測を用いるダイナミクス計測のための実験装置開発を進めた。自由電子レーザー施設SACLAでの電子分光実験の実施により、研究目的である励起原子間の原子間クーロン緩和を示す実験データをキセノンクラスターで観測するとともに、それらが観測される実験条件を特定することに成功した。運転を開始した自由電子レーザー施設の運転条件の制約のために、当初予定していたネオンクラスターから、試料をキセノンクラスターに変更するなど、やや計画の修正が必要となったが、概ね計画のとおりの進捗状況である。本研究では、短波長自由電子レーザー(FEL)や放射光X線を用いてクラスター中に励起原子集団を生成し、電子分光や時分割計測などの手法を用いて、多体の励起原子間のエネルギー緩和の素過程について検討した。研究期間を通して、サイズが制御された高強度のクラスタービームを生成可能なクラスター生成装置およびFELと赤外/可視レーザーを用いるポンプ-プローブ計測のための装置と実験手法の開発を進め、日本のFEL施設であるSACLAから得られる高強度FELパルスを用いて実験を行った。FELと赤外レーザーを用いたポンプ-プローブ計測では、希ガスクラスターや多原子分子を試料とした実験でフェムト秒の時間分解能を達成し、イオン・電子分光の結果から以下の成果を得た。波長が6keV程度の硬X線FELを用いた実験では、FELパルスをクラスターに照射することでナノプラズマと呼ばれるナノメートルスケールの高密度なイオンと電子の集団を生成し、その生成過程をポンプ-プローブ計測により観測した。生成イオンスペクトルの実時間計測を高い時間分解能で行うことで、XFEL照射後1ピコ秒以下の生成初期過程においてFELによって生成した多数の励起状態が共同的な電子緩和を起こしイオン化が促進されていることを実験的に見出し、そのダイナミクスを明らかにした。波長が100eV程度の軟X線FELパルスを用いた実験では、電子分光を用いてFEL照射によって生成するナノプラズマの生成過程を観測し、ナノプラズマ生成後のプラズマの膨張・崩壊過程に起こるプラズマ中のイオンと電子が再結合に由来する多数の励起原子が引き起こす共同的な電子緩和を観測した。また、少数原子系の参照モデルとして多原子分子を標的とした実験にも参画し、時分割計測を通して、そのダイナミクス解明を進めた。軟x線FELを利用できるSACLAのBL1で共用利用が始まっており、これを用いてクラスターを試料として多重励起状態や多重イオン化を経て生じる状態のダイナミクスを時分割計測の電子分光などの手法を駆使して解明してゆく。
中国地方における都市地域の土地利用変化

本課題の目的は第二次大戦後のわが国の経済成長にともなう都市地域の土地利用の変容について資料提供を行うことである。対象地域は中国地方の主要都市とし、これらの諸都市の都市圏全域について土地利用変化および土地利用規制地域指定(Zoning)に関するデ-タ収集てデ-タベ-ス化を行った。本年度は試作的に広島都市圏とほぼ一致する2.5万分の1地形図22図幅の範囲についての土地利用デ-タ、および同時点の土地利用規制地域指定に関するデ-タの整備を行った。調査年は土地利用変化が的確に捉えられるように3時点(昭和20年代、40年代、60年代)を設定した。土地利用デ-タについては、各年代で地形図の凡例に若干の相違があるので土地利用分類の調整を行ったのち、彩色作業によって土地利用図を作成し、単位地区で最も面積が大きい土地利用とそれ以外に存在する土地利用を全て記録した。なお、単位地区の大きさは2.5万分の1地形図を東西に30等分、南北に20等分したグリッドとした。このグリッドはおよそ東西0.3km、南北0.4kmにあたる。また、土地利用規制地域指定に関するデ-タは各自治体での資料収集の後、各年代について地図化を行い、同様の作業によってデ-タベ-ス化を行った。なお、デ-タベ-ス化はパ-ソナルコンピュ-タでの分析、他の研究者とのデ-タ互換が可能となるよう、MSーDOS形式で行った。以上の作業の結果、土地利用分類において各年代間の違いの調整など、方法的になお若干の検討の余地はあるが、戦後広島都市圏の土地利用変化を視覚的、数量的に分析することが可能となった。
殺虫性ベンゾフラン、ロカグラミドとその関連化合物の合成研究

当初は、1-(4-methoxyphenyl)-2-(2,4-dimethoxy-6-methoxymethoxy)cyclopenten-3-oneの二重結合の酸化を鍵反応とするロカグラミドの合成を計画していたが、このシクロペンテノンの二重結合は非常に反応性に乏しく、種々の方法を試したが、対応するジヒドロキシ体あるいはエポキシ体を得ることができなかった。そこで他のスキームによるロカグラミド合成法を検討した。まず、4-Allylanisoleをm-クロロ過安息香酸で処理することにより収率81%で得られる1,2-epoxy-3-(4-methoxyphenyl)propaneとアセトフェノンオキシムとを2等量のブチルリチウム存在下反応させ、高収率(91%)で2-hydroxy-1-(4-methoxyphenyl)-5-phenylpentan-5-one oximeを得た。この縮合物のオキシム部位を三塩化チタンおよび酢酸アンモニウムを用い加水分解することにより76%の収率2-hydroxy-1-(4-methoxyphenyl)-5-phenylp[entan-5-oneとし、このものの2級水酸基をJones試薬を用いて酸化し、1-(4-methoxyphenyl)-5-phenylpentan-2,5-dioneを収率75%で得た。さらにこれを、THF中触媒量(10mol%)のナトリウムエチラートで処理することにより、分子内での脱水縮合を行い2-(4-methoxyphenyl)-1-phenylcyclopenten-3-oneを高収率(99%)で得た。1,3-dimethoxy-5-methoxymethoxybenzeneをブチルリチウムで処理することにより、対応するアリールリチウムを発生させ、上述のシクロペンテノン誘導体への付加反応を試みたが、現在のところ目的の付加物は得られていない。今後は、この縮合反応の条件ならびに縮合物からロカグラミドまでの変換をさらに検討する予定である。