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-i-

目

次

筑波大学「技術報告」№２４（２００４）の発刊に際して
高 木 英 明（筑波大学研究担当副学長）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ i

技 術 発 表 会 報 告 集
血圧調節におけるカルシウムの対立する二つの役割
秋山佳代、須藤伝悦 人間総合等教育研究支援室（医学系）・・・・・・・・・・・・・・・ 1
人脳内に分布する神経伝達物質の定量的解析法の開発
矢部一徳、秋山佳代、須藤伝悦 人間総合等教育研究支援室（医学系）・・・・・・・5
ヒト赤血球および白血球の補体制御膜蛋白発現のフローサイトメトリーによる検討
佐藤晶子 人間総合等教育研究支援室（医学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10
計算物理学研究センターにおけるインターネットライブ中継システムの構築と運用
富田雅、神谷紀彦 研究協力部研究協力課（計算物理学研究センター）・・・・・・・・15
Unix/Windows 一石二鳥プログラミング ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・19
木村博美 人文・数理等教育研究支援室（加速器センター）
論文の pdf 化テクニック 〜冊子印刷、web 掲載を前提に〜
大和良広 人文・数理等教育研究支援室（加速器センター）・・・・・・・・・・・・・・・・22
中枢機能に対するスポーツの効果
須藤伝悦、秋山佳代 人間総合等教育研究支援室（医学系）・・・・・・・・・・・・・・30
デジタルカメラを用いた蛍光撮影装置の開発
鷺野谷秀夫 病院部医事課中央診療医務係・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・34
超並列型 MR マイクロスコープ用プローブの製作
保谷博、大石健一、河原井勝一
生命・情報等教育研究支援室（物理工学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・38

手びきのこぎりのひき曲がり簡易検出方法
田所千明 生命・情報等教育研究支援室（農林工学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・42- ii -

ピエゾ素子による位置設定用ユニットの駆動回路製作
淀縄文男、中原繁男
生命・情報等教育研究支援室（物理工学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・48

全ゲノム連鎖解析による疾患感受性遺伝子座の検索
伊藤清子 人間総合等教育研究支援室（医学系）有波忠雄（基礎医学系） ・・・・・・ 53
レーザーマイクロダイセクション(LDM)法による凍結組織切片からの細胞採取と nested RT-PCR 解析
小野瀬恵里子 人間総合等教育研究支援室（医学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・57
筑波大学内 Web データの全文検索システムの構築
佐藤守 研究協力部研究協力課（学術情報処理センター）・・・・・・・・・・・・・・・・・62
GAMMA10 用縦型電動発電機の分解点検
嶋頼子 人文・数理等教育研究支援室（プラズマ研究センター） ・・・・・・・・・・・・66
FIB 装置を用いた微細加工室井光裕 生命・情報等教育研究支援室（物質工学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・69
つくば生物ジャーナルのオンライン刊行について
安部七恵 生命・情報等教育研究支援室（生物学類）
丸尾文昭（生物科学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・73
酵素部分欠損症による神経疾患とその遺伝子解析
新里寿美子 人間総合等教育研究支援室（医学系）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・76
ドライポンプのヘリウムタイト改良
近藤裕、宮内幹雄、敦賀将太
人文・数理等教育研究支援室（低温センター）・・・・・・・・・・・・・・・81

美術領域における技術的スキルアツプのためのアルミ鋳造スタデイ
林剛人丸 人間総合等教育研究支援室（芸術学系）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・86
病気の原因となる細胞やタンパクの局在を検索するための免疫二重染色法について
磯山茂美 人間総合等教育研究支援室（医学系） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 92
ELISA 法による staphylococcus aureus に対するヒト血清中抗体の測定
櫻井秀子 人間総合等教育研究支援室（医学系）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・94- iii -

HLA 検査の紹介
秦泉寺裕子

人間総合等教育研究支援室（医学系）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 98

日本の高山帯とシベリアサヤン山脈における単子葉植物
Carex（スゲ属）集団内の種組成の比較
路川宗夫 生命・情報等教育研究支援室（生物学類）

・・・・・・・・・・・・・・・・103

実験用海底基盤の制作と設置および応用研究について
土屋泰孝 研究協力部研究協力課（下田臨海実験センター）

技術

情報環境の整備と改善
川上彰、北原匡、北原その美

報・・・・・・・・・・・・・・ 108

告生命・情報等教育研究支援室（社会工学系） ・・111

イメージングアナライザーによる表面汚染密度の測定実習の検証
伊藤達夫 人文・数理等教育研究支援室（アイソトープセンター）・・・・・・・・・・119
実験室の法規制平田久子
橋野正美

人文・数理等教育研究支援室（物理学系）
人文・数理等教育研究支援室（総務・研究協力担当） ・・・・・・・・・・126

ブナ伐採跡地に植樹したブナ苗木の成長
清水 悟 研究協力部研究協力課（菅平高原実験センター）・・・・・・・・・・・・133

パーソナルコンピュータによるＣＡＭＡＣデータ収集系
杉山昭彦 人文・数理等教育研究支援室（プラズマ研究センター）・・・・・・・・・・137
溶接応力を利用した反りの修正
石川健司 人文・数理等教育研究支援室（工作センター）・・・・・・・・・・・・・・・140- iv -

第３回筑波大学技術職員

技術発表会報告集
開催日：2004年3月16日
会場：筑波大学臨床講堂

筑波大学技術職員技術発表会の公式ウエブサイト

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E-mail: akiyamak@md.tsukuba.ac.jp; Tel: 029-853-3330
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E-mail: dsutoo@md.tsukuba.ac.jp; Tel: 029-853-3113
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F/ǦȦȝǳȠȥȮ (CaM) ƶืћਭॎҠԙஇൟരই

(B&F: J. Neurosci. Res. 63: 369-376, 2001; C&D: Human Brain Mapping 11: 93-103, 2000; E: Neurosci. Res. 35: 339-346, 1999 ǐǒСພ)-7-Ưࡦ܎Ɵ¹ࡋҜƯ 3 ࠯յಶ҃ƝƣƧºϱ‫ۼ‬ƶ੅߁ƷਙƮࡦ܎ҟƯ݉ƲƫƧº(6) PBS Ư 3 ࠯յƢƬ 6 Ӗ৽िƟƧº(7) 10%ǫȥǶȥȮ PBS ຜњƯൊహƟƧº഍෭ǚ 4ąƶϬࣗƳඐըƟ¹ଽƩƳൟ৖ƟƧº‫܎ڏ‬ืћਭॎҠԙ৾ॐƶްƳ¹ȤǾȃƶ৛চৡඅǚॶ౗഍෭ư௬࠯Ƴ৾ॐƟ¹৾ॐऽ‫ڨ‬ƶࠉ഍ưƟƧº‫܎ڏ‬ืћਭॎҠԙ৾ॐƝǔƧ഍෭Ʒ¹ϬࣗୢҜҟƯГࢢյƷϩ୩ƯƊǓº

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calmodulin
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-8-

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ヒト赤血球および白血球の補体制御膜蛋白発現のフローサイトメトリーによる検討
佐藤晶子
筑波大学人間総合等教育研究支援室（医学系）〒305-8575 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要

2.1 使用抗体

赤血球および白血球の補体制御膜蛋白（CD55、
CD59）の発現について、健常人・骨髄異形成症候群（MDS）・発作性夜間ヘモグロビン尿症（PNH）においてフローサイトメトリー (FCM) による測定を試みた。
PNH においては、健常人や MDS と異なり、赤血球・好中球・単球・リンパ球の補体制御膜蛋白の欠損を検出することができた。また、グリコシルフォ
スファチジルイノシトール（GPI）アンカー膜蛋白に属する CD16ｂや CD14、CD24 についても分析を行い、PNH においては同様に発現量低下の異常細胞を検出し得た。
この FCM による測定法は、PNH の総合的病態診断法の 1 つになると考えられた。

・抗 CD55-FITC 標識抗体 ( JS11KSC2.3 (IgG1 ) ;Immunotech )・抗 CD59-FITC 標識抗体 (ｐ282（H19）(IgG2a) ;BD
Biosciences )・抗 CD3-PE 標識抗体 ( PC3/ 188A (IgG1) ; Dako
Cytomation )・抗 CD13-PE 標識抗体 (WM-47 (IgG1) ; Dako
Cytomation )・抗 CD14-FITC 標識抗体 ( TUK4 (IgG2a) ; Dako
Cytomation )・抗 CD16b-FITC 標識抗体 ( 1D3 (IgM) ;Immunotech )・抗 CD19-PE 標識抗体 (HD37 (IgG1) ; Dako
Cytomation )・抗 CD24 抗体 ( ML5 (IgG2a) ; Phar Mingen )１．はじめに

2.2 赤血球 (RBC) による測定

筑波大学血液内科では、PNH の赤血球補体制御膜
１．小試験管に末梢血液 500μl を入れ、ステイニ
蛋白の解析を、「FCM の two-color 分析」により行っ
ング メディウム（SM）( phosphate-bufferedており、筑波大学付属病院は高度先進医療の認定を
saline (ph7.2) (PBS:日水製薬) , 0.1%bovine serum
受けている。今回はこれを発展させ、赤血球だけでalbumin (sigma) , 0.1% NaN3) 4ml を加え 1000
なく白血球の補体制御膜蛋白（CD55、CD59）の発現
rpm , ５分間遠心し１回洗浄。沈渣に SM を加について、健常人・MDS・PNH において FCM によ
えて、RBC 浮遊液を調整。
る測定を行い比較検討した。
２．フィッシャーチューブに 50μl ずつ（1×106 個
PNH は、多能性造血幹細胞レベルにおける遺伝子
RBC）細胞を分注し抗体を加え、室温で 30 分
（PIG-A 遺伝子）異常により発症する後天性のクロ
間遮光して反応。
ーナル疾患で[1,2]、各種血球の GPI アンカー蛋白の膜３．SM 300μl で２回洗浄し、SM 300μl に再浮遊上での発現が障害され、多彩な臨床症状を呈するこさせ、小試験管に移し FCS で測定、解析。
とが知られている[1,3]。PNH は、骨髄不全症候群の側面[4]と慢性溶血性貧血の病態[1]を持ち、正常赤血球で 2.3 白血球 (WBC) による測定
は、補体制御膜蛋白を発現することにより、補体活
１．末梢血液 5ml を 1000 rpm , 5 分間遠心し、buffy
性化による溶血を防御しているが、 PNH 赤血球では、
coat を回収。赤血球除去のために蓚酸アンモニ
この欠損のため補体感受性が亢進し血管内溶血がおウム溶液を加えて溶血させ、ＳＭで１回洗浄。
きる。
沈渣に SM を加えて、WBC 浮遊液を調整。
CD55 や CD59 などの補体制御膜蛋白は、GPI アン
２．フィッシャーチューブに、50μlずつ（2.5×
カー膜蛋白に属しており、今回は、赤血球と白血球
５10WBC）細胞を分注し、抗体を混ぜて4℃でにおける補体制御膜蛋白測定に加え、GPI アンカー
30
分間遮光して反応。
膜蛋白の CD16ｂや CD14、CD24 についても分析を
３．SM 300μl で２回洗浄し、SM 300μl に再浮試み、末梢血による異常細胞の検出を試みた。
遊し、小試験管に移し FCS で測定。細胞識別のため、FSC/SSC の解析と好中球･単球では抗２．対象および測定方法
CD13 抗体、B リンパ球では抗 CD19 抗体、Tリンパ球では抗 CD3 抗体との二重染色を行い
EDTA またはクエン酸ナトリウム採血による末梢解析を試みた。また、各細胞の陽性率は、アイ
血液を用いて、健常人 (n=5) 、MDS (n=4) 、PNH
ソタイプコントロール抗体により陰性対照を(n=2) の測定を試みた。測定は、FACSort（Becton
求め、陽性領域のカットオフ値を設定した。
Dickinson）で行い、CELL Quest で解析した。

- 10 -

1.

好中球 補体制 御膜蛋 白P NH CD55

Control CD55

P NH CD55

Control CD59

P NH CD59

Control CD59

P NH CD593.

4.

単球補 体制御 膜蛋白

T リンパ 球補体 制御膜 蛋白

Control CD55

P NH CD55

Control CD55

P NH CD55

Control CD59

P NH CD59

Control CD59

P NH CD59

5.

Bリ ンパ球 補体制 御膜蛋 白

6.

好中球 GPIア ンカー 膜蛋 白Control CD55

P NH CD55

Control CD16b

P NH CD16b

Control CD59

P NH CD59

Control CD24

P NH CD24

7.

単球 GP Iアン カー 膜蛋白

Control CD14

図1.

2.

赤血球 補体制 御膜蛋 白Control CD55

P NH CD148.

Bリ ンパ球 GPIアンカ ー 膜 蛋白
Control CD24

P NH CD24

健常 人とP N Hにお けるF CM に よる GPIアンカ ー 膜 蛋白測 定の１ 症例 （点線：陰性対照）- 11 -

３．測定結果
3.1 赤血球補体制御膜蛋白測定
健常人赤血球 CD59 では、 平均陽性率は 99.9±
0.1%で、陰性対照と比較し平均発現蛍光量は高値を示した。一方、赤血球 CD55 では、平均陽性率 86.9
±8.2%となり、蛍光強度は CD59 より低く一部陰性
対照と重なるパターンであった（図 1）。
MDS における平均陽性率は、CD55＝89.0±3.1％
および CD59＝９9.９±0.1％であり(図 2)、蛍光強度
も健常人赤血球とほぼ同様であった。
PNH においては、CD55 および CD59 ともに健常人と同等の発現量をもつ赤血球のほかに、発現欠損の異常赤血球を認め（図 1）、健常人や MDS に比べて陽性率は低値であった(図 2)。

3.2 好中球補体制御膜蛋白測定
健常人好中球 CD55 の平均陽性率は 99.8±0.2％、CD59 は 99.9±0.2％であった。また、平均蛍光強度は、CD55 と CD59 共に高値を示したが、CD59 の方がやや高い蛍光値であった（図 1）。
MDS における平均陽性率は、CD55＝100.0±0.1％
および CD59＝９9.９±0.３％であり(図 2)、蛍光強度も健常人と同様に高値であった。
PNH においては、CD55 および CD59 ともに健常人と同等の発現量をもつ血球のほかに、発現量の低下
および完全欠損の異常血球群を認め（図 1）、健常人
や MDS に比べて陽性率は低値を示した(図 2)。

PNH においては、CD55 は健常人パターンに相似しており（図 1）、発現低下血球は著明ではなかった(図 2)。また CD59 は、健常人と同様の発現量を持つ血球とともに発現欠損の異常血球が検出され（図 1）、
健常人や MDS に比べて陽性率は低値であった(図 2)。

3.5 B リンパ球補体制御膜蛋白測定
健常人 B リンパ球 CD55 の平均陽性率は 99.5±
0.4％、CD59 の平均陽性率は 95.5±3.4％と共に高値であり（図 1）、平均発現蛍光量もほぼ同じ位の蛍光値であった。
MDS における B リンパ球の平均陽性率は、CD55＝98.8±0.8％ および CD59＝９7.6±0.9％ であり(図 2)、蛍光強度も健常人と同様のパターンであった。
PNH においては、CD55 および CD59 ともに健常人と同等の発現量を持つ血球のほかに、発現欠損の異常血球を多数認め（図 1）、陽性率は健常人や MDSに比べ低値を示した(図 2)。

3.6 好中球 (CD16b) の測定
健常人好中球の CD16ｂは、高い蛍光強度を示し（図 1）、平均陽性率は 96.5±3.8%であった。
MDS における好中球 CD16ｂの平均陽性率は、99.5±0.3%で(図 2)、蛍光強度も健常人と同様に高値であった。
PNH においては、健常人と同等の CD16ｂ発現血球のほかに、多数の発現欠損の異常血球を認め（図 1）、
健常人や MDS に比べて陽性率は低値を示した(図 2)。

3.3 単球補体制御膜蛋白測定
健常人単球 CD55 の平均陽性率は 99.0±0.8％で、発現蛍光量も高値を示した。一方、単球 CD59 の発現量は高いものの陰性対照の蛍光量が強く、一部陰性対照の蛍光と重なるパターンになり(図 1)、その平均陽性率は 69.7±16.1％であった。
MDS における単球 CD55 の平均陽性率は 99.１±
0.8％で蛍光強度も高値を示し、CD59 の発現パター
ンは健常人と同じように一部陰性対照と重なり平均
陽性率 77.5±7.0％、発現量も健常人範囲内であった(図 2)。
PNH においては、CD55 および CD59 ともに、健常人と同様の発現血球のほかに完全欠損血球が検出され（図 1）、健常人や MDS と異なり多数の異常細胞を認めた(図 2)。

3.4 T リンパ球補体制御膜蛋白測定
健常人 T リンパ球 CD59 の平均陽性率は 95.9±
2.3％、平均発現蛍光量も高値を示した。
一方 CD55 では、CD59 より平均蛍光強度が低く陰性から陽性まで広く分布するパターンを呈し(図 1)、発現率は 52.9±
12.2％であった。
MDS における T リンパ球の平均陽性率は、CD55＝62.0±2.4％ および CD59＝９7.0±2.1％であり、蛍光強度も健常人と同様に健常人の範囲内であった(図 2)。

3.7 好中球 (CD24) の測定
健常人好中球 CD24 は、CD16ｂよりも蛍光強度は低いものの CD59 と同等の蛍光量を持ち（図 1）、平均陽性率は 99.8±0.1%と高値であった。
MDS における好中球 CD24 の平均陽性率は 99.3±
1.0%で(図 2)、健常人とほほ同様のパターンであった。
PNH においては、健常人と同等の CD24 発現量を持つ血球のほかに、発現量の低下および完全欠損の異常血球群を認め(図 1)、陽性率は健常人や MDS に比べて低値を示した。

3.8 単球 (CD14) の測定
健常人単球 CD14 は、平均陽性率 85.2±9.5%で、陰性対照の蛍光強度が高いものであったが、それ以上に高い発現量を持つ細胞が観察され、解析上問題を認めなかった（図 1）。
MDS における単球 CD14 の平均陽性率は 86.8±
7.8%で健常人の範囲内であった(図 2)。
PNH においては、健常人と同様の高発現血球のほかに発現欠損の異常血球を多数認め（図 1）、陽性率
は健常人や MDS に比べて低値を示した(図 2)。

- 12 -

好中球 のCD55測定

100

80

80

80

60
40

60
40

20

0

0

0

MDS

PNH

. 健常人

.

MDS

PNH

. 健常人

.

100

80

80

80

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（％）

100

60

60
40

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0

0

0

. 健常人

.

60
40

40
20

0

0

. 健常人

.

Tリンパ球のCD 59測定

MDS

PNH

. 健常人

.

Bリンパ球のCD59測定

80

60

（％）

（％）

100

80
40

20

0

0

0

.

. 健常人

単球のCD14測定

MDS

PNH

.

PNH

.

40

20

PNH

PNH

60

20

MDS

MDS

好中球のCD24測定

80

. 健常人

.

40
20
0

1 00

40

PNH

100
80
60

100
60

MDS

好中球のCD16ｂ測定

60

20

PNH

. 健常人

.

（％）

80
（％）

10 0

80

MDS

PNH

Bリンパ球のCD 55測定

Tリ ンパ球の CD55測定
100

. 健常人

MDS

.

40

20

PNH

PNH

60

20

MDS

MDS

単球のCD59測定

好中球のCD59測定

100
（％）

（％）

40

20

. 健常人

（ ％）

60

20

赤血球のCD59測定

（％）

（％）

100

. 健常人

.

. 健常人

MDS

B リンパ球のC D24測定

100

1 00

80

80

60

（％）

（％）

単球のCD55測定

100
（％ ）

（％）

赤血球のC D55測定

40
20

60
40
20
0

0

. 健常人

MDS

PNH

図2.

FCM による健常人、MDS、PNH におけるＧＰＩアンカー膜蛋白の発現量の比較

.

. 健常人

MDS

- 13 -

PNH.

3.9 B リンパ球 (CD24) の測定
健常人 B リンパ球 CD24 の平均陽性率は、93.4±
0.8%、発現蛍光量については蛍光強度の範囲が広い
パターンを示した（図 1）。
MDS においては、健常人と同等であり平均陽性率
は 93.8±3.0%であった(図 2)。
PNH においては、健常人と同様の発現量の血球から発現低下血球および完全欠損血球群に続くパターンを認め(図 1)、健常人や MDS と異なり多数の異常細胞を認めた(図 2)。

４．考察

B リンパ球は、健常人 CD55 と CD59 はほぼ同等の蛍光量を示し、平均発現率も高値であり、検出に適していた。また、CD24 も同様に高発現率であったが、発現蛍光範囲が広いパターンを示し、弱い欠損細胞の検出には注意を要すると思われた。
MDS 症例における末梢血球の CD55 および CD59の補体制御膜蛋白の発現量測定では、赤血球および白血球ともほぼ同等で低活性の細胞は認められなかった。また、CD16ｂや CD14、CD24 についても健常人の範囲内に計測された。
PNH 症例においては、赤血球および白血球とも健常人に比較し CD55 および CD59 の補体制御膜蛋白発
現欠損の異常細胞を認めた。今回の症例では、赤血球および特に単球・B リンパ球での発現欠損細胞を多数認め、好中球では健常人と同様の発現量を持つ血球とともに、発現低下の異常血球や完全欠損細胞の３相性のパターンが観察され、FCM による方法は感度および特異性においても PNH の確定診断に有用と思われた。

FCM を用いて CD55 および CD59 の補体制御膜蛋
白および GPI アンカー膜蛋白の CD16ｂや CD14、CD24 について分析し、末梢血による異常細胞の検出を試みた。
PNH において補体制御膜蛋白の測定は重要であり、
CD55 は、補体活性経路の C3 および C5 変換酵素を５．結論
阻害し、CD59 は C5b-9 複合体の形成および C9 重合化を阻害して補体防御作用を示している[1]。両者を測健常人と異なり PNH においては、赤血球・好中球・定することは臨床的意義が高いものであるが、今回 単球・リンパ球の補体制御膜蛋白（CD55,CD59）やの結果から、測定に使用する抗体によって信頼性（再CD16ｂ、CD14、CD24 の発現低下の異常細胞を FCM
現性・正確性）が異なる場合があり、注意すべきで による測定で検出することができた。
あると思われた。
補体制御膜蛋白 CD55 や CD59 の解析は重要であり赤血球では、健常人 CD55 は、蛍光強度が CD59
異常細胞のクローン測定の意義も高いものであるが、より低く陰性対照と一部重なる測定パターンのため、 測定に用いる抗体により再現性や正確性が異なる場
カットオフ値のとり方で陽性率が変動する可能性が 合があり注意すべきである。好中球および B リンパあった。一方、健常人 CD59 の発現蛍光量は強く、 球では、どちらの抗体を用いても同等であるが、赤陽性率も高く安定しており異常細胞の検出に適して 血球や T リンパ球では抗 CD59 抗体を、単球では抗いると思われた。
CD55 抗体を指標にした方が、より高い信頼性が得ら
健常人好中球では、健常人 CD55 と CD59 ともに れると考えられた。
同等の蛍光強度であり陽性率も高く、CD16ｂが最も
赤血球および白血球の GPI アンカー膜蛋白測定は、蛍光強度が高いものであったが、CD24 についても高 PNH の総合的な病態診断の 1 つの指標になると思わ値であり、いずれも陽性率が高く安定しており異常 れた。
細胞の検出に適していた。
単球では、今回使用した CD59 抗体が MsIgG2a による抗体のためか、陰性対照の蛍光強度が強く、一
参考文献
部健常人単球 CD59 の蛍光と重なるパターンに測定され、陽性率が変動する要因になると考えられ、[1] 藤岡成徳. 発作性夜間ヘモグロビン尿症, 血液病学第CD55 や CD14 の方が陰性対照より蛍光強度の分離が２版, 三輪史朗編, 分光堂, 東京, (1995) 482-501.
高く、正確な分析が可能と思われた。
[2] 堀川健太郎. 発作性夜間血色素尿症(PNH)における変異易発生の造血環境, Annual Review 血液, (2003) 50-57.
T リンパ球では、健常人 CD55 のパターンは、陽性から陰性までの幅広い分布を示すことがわかった。 [3] 七島勉. 発作性夜間血色素尿症：その本質と臨床像の多様性, 臨床血液, 43 (2002) 68-75.
また、カットオフ値のとり方で陽性率が変動する可[4] 中尾眞二. 再生不良性貧血の病態と治療：免疫病態を能性が高く、解析には陰性対照が重要であると思わ診断するためのマーカー, 臨床血液, 44 (2003) 121-128.
れた。CD59 は平均発現率や蛍光強度も高く測定に適していた。

- 14 -

計算物理学研究センターにおけるインターネット
ライブ中継システムの構築と運用○富田雅、神谷紀彦
筑波大学 研究協力部研究協力課（計算物理学研究センター)〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1り採取する．これらをビデオキャプチャカードを通じて encoder 用 PC に入力し，Helix Producer9.0 ソフ
トウェアにて RealMediaTM 形式に encode する．
このデータをネットワーク経由で本センター計算機室に設置した Helix Universal Server に送信し Broadcast 配信を行う．ユーザは RealPlayer にてリアルタイムでプ
レゼンテーションを見ることが可能である．
ディスカッション形式では PolycomⓇViewstationTM
FX BRI(以下 Viewstation)で会議を行う．Viewstation
で会議を行う場合は複数名の参加者がカメラに映る席に座り，IP あるいは ISDN を介して遠隔地と接続する．相手の映像は Viewstation と接続した液晶プロ
ジェクタよりスクリーンに投影される．音声はViewstation 内蔵のスピーカまたは液晶プロジェクタのスピーカを利用する．
ただし，Viewstation 単体では接続拠点数に制限があり，相手が Access Grid や MBONE で接続してくる
場合にはカリフォルニア工科大学を中心に開発運用されている会議システムである VRVS を用いる．この場合，音声と映像の送信については高画質である
Viewstation を利用し，受信については MBONE で接続した PC より映像を液晶プロジェクタに送る．

１．はじめに計算物理学研究センターでは，インターネットラ
イブ中継システムを構築し，平成１４年１２月から運用している．このシステムは，目的の第一として，センターで開催されるセミナーやシンポジウムをイ
ンターネットを介して世界中に配信すること，第二として，研究者がその場にいながら国際会議を行える仕組みを，構築・運用することを目指した．ここでは，構築したシステムの詳細を述べ，現在までの運用実績を紹介する．

２．システムについてシステムを構築する上でセミナーやシンポジウムなどの用途にはインターネット上で単一方向の１対多のブロードキャスト配信を，国際会議などの用途
では多対多の双方向通信を行う必要がある．このシステムは以下の技術や製品を用いて構築した．

2.1 全体構成
システムは，図１に示すように，講演を配信する
だけのセミナー形式と，双方向の会話を行うディス
カッション形式の二つの形態で使い分ける．
セミナー形式では RealNetworksⓇの RealSystemⓇを使いライブ配信を行う．天井に設置した可動型のカメラで映像を撮影し，音声はワイヤレスマイクによ2.2

RealSystem

RealSystemⓇはインターネットを使用して音声・映像を配信するシステムである．配信に必要なのは，encoder と 呼 ば れ る 映 像 と 音 声 を マ ー ジ し て

セミナー形式
encoder

ディスカッション形式
VRVS client

オーディエンス用
ワイヤレスマイクSony WRT-804
講演者

平面図

ピン型
ワイヤレスマイクSony WRT-824

可動式カメラSony チューナ
Canon VC-C4R
ベース MB-806
ユニット WRU-806x3
XLR-RCAケーブル3m

encoder
encoder

PCスペック:
Windows XP
Dual Xeon 2.2GHz
Mem 1024MB
DualHead Video
ViewCast Osprey-210
Helix Producer 9.0
VRVS 3.0

Polycom
ViewStationFX BRIVRVS client
ネットワーク接続

ネットワーク接続
ネットワーク接続

VGAケーブル 20m

カメラ制御用RS-232C 30m
RCA-BNCケーブル20m

図 1 システム構成図- 15 -

液晶プロジェクター
Epson
ELP-715

側面図

RealMediaTM 形式に変換するマシンと，Helix Server と呼ばれる配信を行うマシンである．encoder には映像を入力する為のビデオキャプチャカードにカメラが接続されており，音声入力としてマイクが必要である．カメラは USB 接続のカメラでも代用が可能である．
PC に入力された映像と音声は Helix Producer 9.0 でインターネットに配信できる形に encode し，同時にネットワーク経由で配信用の Helix server にデータを送信する．この配信と同時に Helix server では NFS
ファイル共有している File server へも配信データの録画ファイルを作成する．
インターネット越しにこの配信を見る為には
RealPlayerⓇが必要である．

2.3

Viewstation

Viewstation は IP 接続及び ISDN 接続の両方に対応したシステムで，IP 接続の場合 H.323，ISDN の場
合は H.320 と呼ばれるプロトコルに準拠している．
H.323 に準拠したものとしては他に Windows 上のNetMeeting がこれに該当するので相互に接続が可能である．また，Viewstation はマルチポイント（多地点会議機能）の中継機能を持っており，IP の場合でも ISDN の場合でも，当該サイトを含め最大４拠点の画像と音声をマージして他の全拠点に放送でき，４
拠点を 384Kbps で接続することができる．（３拠点の場合は 512Kbps）．ただし，IP 接続と ISDN 接続を混在させたマルチポイント会議は行えない．
ま た ， 最 近 で は H.323 よ り 新 し い SIP(Session
Initiation Protocol)が IETF により標準化され，Windows
XP の Windows Messenger ではこのプロトコルを採用
している．

2.4

３．システム運用
3.1

RealSystem

RealSystemⓇの運用は特に難しい点はないが，イン
ターネットの先にいる各々のユーザが，自分のネッ
トワーク環境に適した最適な通信速度で接続できるように支援するため，encode の際に SureStreamTM を作成するよう適宜設定を行うのが望ましい．また，
encoder が NAT の内側から配信を行う際は，Helix
Producer の Server Destination を開き Advanced Option
内の Listen Address に，FW 外側の NAT 変換と対になる Global IP Address を指定する必要がある．

3.2

Viewstation (H.323 または H.320)

Viewstation 単体で使用する場合は比較的少人数の会議に適しており H.323 または H.320 で通信を行う
相手も同じプロトコルである必要がある．(MPPlusの場合は別のプロトコル同士の通話が可能)最低限
Viewstation とテレビがあれば会議を行うことが可能である．会議には相手の電話番号もしくは IP addressが分かれば通話を開始することができる．相手の映像はテレビモニターに出力される．もし，マルチポ
イント会議の場合は複数のサイトの映像が表示されることになるが，画像は Voice Switch 機能で音声発
信中のサイトへ自動的に切り替わる．
テレビ(プロジェクター)
会議映像出力研究者

VRVS

Viewstation

カメラ
VRVS(The Virtual Room Videoconferencing System
http://www.vrvs.org/)はカリフォルニア工科大学を中ネットワーク
心に 1995 年から開発がはじめられ，1997 年から本格
図 2 Viewstation
的に運用が開始された，高エネルギー物理学のコミュニティで発展してきたビデオカンファレンスシス
テムである．VRVS は WEB ベースのインターフェイ
3.3 VRVS+MBONE
スを持ち，様々なタイプのビデオカンファレンスシVRVS で MBONE ソフトウェアパッケージを利用
ステム（H.323,SIP,MBONE,QuickTime）を中継するビ
した場合の特徴は，接続拠点に制限がないことが挙
デオ会議システムで Windows,Linux,MacOS X,Unix なげられる．会議に必要な機材は PC 1 台と PC に接続
ど多くのプラットホームに対応している．VRVS を利用するには，最初にアカウントを取得し，使用す できるカメラである．PC には予め VRVS 接続用のソる PC に VRVS ソフトウェアパッケージ（VRVS 3.0） フトウェアパッケージがインストールされている必をインストールすれば誰でも利用することが可能でカメラある．現在では７千人の利用者がいる．

いずれのシステムでも，学内ネットワークのfirewall の特定のポートをオープンする必要がある為，筑波大学の学内ネットワーク運用ポリシーに従いポ
ートのオープン申請が必要である．

PC

研究者

ネットワーク

図 3 VRVS+MBONE
要があり，これには MBONE ソフトウェアも含まれている．接続の方法としては PC から WEB ブラウザ
で VRVS に接続し任意の Virtual Room(Meeting room)を指定する．映像と音声の入出力の設定では VRVS

- 16 -

続の方法としては，3.3 節と同様に PC から WEB ブ
にて VIC(video application) と RAT(audio application)
を選択し，CONNECT で接続が開始される．しばら ラウザで VRVS に接続し任意の Meeting room を指定する．さらに，client type として H.323 を指定し，こくして video と audio のコントロールパネルが起動されるので適宜マイクやカメラを ON し，他サイトの れに対して Viewstation の IP アドレスを指定する．
画像が全てプレビューウィンドウに表示されるので， CONNECT で接続が開始され，こちらの音声と映像
そこから任意の画像をオープンする．まれに，RAT4 は Viewstation を通して VRVS に送信される．相手のが使えない場合があるのでその際は RAT3 を使用す 映像は Viewstation からモニタに出力される．マルチ
ポイント会議の場合の映像の切り替え方法は VRVSる．
また，Viewstation 単体の会議とこれを比較すると， では４つの動作を選択できるが，3.2 節で述べた方法
PC に接続するカメラは比較的性能が悪い為，解像度 と同じ Voice Switch 機能が最適である．
が低い事が欠点と言える．
表 1 VRVS 接続可否

3.4

VRVS+Viewstation (H.323)
H.323
テレビ
(プロジェクター)

接続方法

会議映像出力

会議相手
MBONE

AG
映像受信
のみ NG

○
○

H.323

○

映像受信
のみ NG

MBONE
AG

○
○

○
○

研究者
Viewstation

ネットワーク

欠点としてこの方法で接続した場合は表１の通り
相手が全て H.323 でないとうまく接続ができないことがあげられる．

カメラ
H.323デバイス

3.5

PC
VRVS client
ネットワーク
図 4 VRVS+Viewstation(H.323)

VRVS と Viewstation を組み合わせて使用する場合の特徴は，接続拠点に制限がなく，入力デバイスとして Viewstation を使用する為，高解像度である．接

Access Grid via VRVS ( + Viewstation)

Access Grid(以下 AG)とは，1999 年より米 Argonne
国立研究所 Futures Laboratory の The Access Grid
Project(http://www.accessgrid.org/)によって開発された，グリッド技術を用いたビデオ会議システムで，これを使うには専用のハードウェア・ソフトウェア・ツ
ール・ネットワークが必要であり，現在では世界で１５０以上の機関で利用されている．
VRVS では AG との中継機能があり，VRVS から
AG の Virtual Venue(meeting room)へ参加することもその逆も可能である．
プロジェクター(テレビ)

Video出力(setup時のみ)
H.323デバイス

Viewstation

会議映像出力PC
VRVS client(H.323)

ネットワークAudio switcher

カメラ
VNC (+PPT)
ネットワーク（配信系＋プレゼン）プレゼンモードスピーカ
マイク

ノーマルモードPC
VRVS client(MBONE)

研究者
ネットワーク（受信系）

図 5 Access Grid via VRVS( + Viewstation)- 17 -VRVS を使い AG 側と会議を行う為には，表１のように MBONE を使用する必要がある．ただし，上述のように MBONE で利用するカメラでは解像度が低い為に以下のような構成で接続を行う．必要な機材 は PC 2 台 と Viewstation を 使 い ， 配 信 に はViewstation を利用し（配信系），受信には MBONEを利用する（受信系）．配信系では，VRVS の Meetingroom で AG を選択し，ビデオ会議クライアントとして H.323 機器である Viewstation を指定すると，こちらの映像と音声が配信できる．受信系でも同様に，
VRVS の Meeting room で AG を選択し，ビデオ会議
クライアントとして MBONE を指定し映像と音声の受信を行う．ただし，会議の際プレゼンターがこちら側にいる場合は，オーディオスイッチャーでスピーカを配信系である Viewstation のオーディオ出力に切り替える．（表１の通り，音声のみの受信については，配信系である H.323 で受けることが可能である）この時，音声入力が Viewstation で音声出力がMBONE の場合にはエコーバックが発生してしまう
が，これを防ぐ為に Viewstation で音声の入力と出力を行うことでエコーキャンセラー機能を使うことにより解決できる．ただし，Viewstation と MBONE の音声出力を比較すると，クオリティが高いのはMBONE の為，上記のように適宜切り替えて利用する．
さらに，配信系ではもう一つ別の機能として，プ
レゼンテーション中の PowerPoint を VNC サーバで公開する．これは，会議に参加している人がリモートから直接ネットワークを介してこの PC にアクセス
し，プレゼンテーションを見ることが可能である．

４．運用実績
計算物理学研究センターでは，本システムを平成
14 年 12 月から運用している．運用実績は以下のとおりである：
セミナー形式・Asia-Pacific Mini-Workshop on Lattice QCD（平成15 年 1 月 23 日，24 日）
・計算物理学研究センター計算科学コロキウム（隔月）・外国人研究員等によるセミナー，連続講演等（不定期）

ディスカッション形式
・International Lattice Data Grid (ILDG) Workshop(http://www.lqcd.org/ildg/)第一回（平成 14 年 12 月19 日），第二回（平成 15 年 5 月 2 日），第三回（平成 15 年 12 月 5 日）
・Viewstation 単体によるテレビ会議（週１回程度，日常的に使用）特に第三回 ILDG Workshop（平成 15 年 12 月 5 日）
では，EPCC（Edinburgh，英国），FNAL（シカゴ近郊，米国），JLAB（バージニア，米国），Boston 大学（ボストン，米国），Utah 大学（ソルトレーク，米国），Zeuthen（ベルリン，ドイツ），本センター（つくば，日本）の世界７地点を結んだ国際ワークショップが実現したことは顕著な実績である．その風景を図６に示す．

５．まとめ
このシステムを構築したことにより，従来 text ベースや音声ベースでしかコミュニケーションをとれなかった遠隔地の研究者と，直接部屋の中で会話を行っているような自然なディスカッションが可能となり，以前と比べより研究者間で密接なコミュニケーションを図ることが可能となった．また，センターで開催されるセミナーやコロキウムをセンターに来なくても見ることができ，アーカイブされた録画を見ることによりいつでも必要な時に閲覧が可能となった．
今後の課題は以下のことが挙げられる．RealSystem
で Broadcast 配信を行う際に配信データの録画ファイルを保存するが，正常に書き出されないケースがある．具体的には一時ファイルの状態のままとなってしまうので，正しく書き出されるようにする．
RealSystem でオーディエンスの声の入力をハンド
マイクを使用しているが，ハンドマイクを意識しな
いで普通に会話をして音がひろえるようにしたい．
ディスカッション形式で利用する場合，今まではカメラが１台で全体を映していたが，今後は全体と講演者だけの２台で運用できないか検討中である．
（旧式の H.320 ビデオ会議システムの video 出力でMBONE カメラとして利用できないか検討中である．）

図 6 世界７ヶ所を結んだ第三回 ILDG Workshop の風景（平成１５年１２月５日）- 18 -

Unix/Windows 一石二鳥プログラミング
木村博美1
筑波大学 人文・数理等教育研究支援室（加速器センター）〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

め、他の言語と組み合わせて使用されることが多い
ようです。

概要
Unix/Windows 混在環境では、両方の環境で動作するようなプログラムを作成することが望まれます。
幸い、最近ではそのような要求に応えるツールが簡単に入手できます。この報告ではそのようなツールを使った実例をいくつか紹介します。

１．はじめにここで言う一石二鳥とは、一つのプログラムがそのままあるいは再コンパイルするだけで Unix とWindows 上で同じ様に使用できることを指します。
その為には、両環境の違いを吸収する何らかの仕掛けが必要ですが、幸い、現在ではインターネットからそのようなツールを容易に入手できます。本稿では、スクリプト言語、Java 言語、ライブラリの使用という３つの方法を紹介します。

2.2 実例
当センターでは実験装置から計算機へのデータ転送／形式変換プログラムを Perl で作成しました。この実験装置はデータの取り出し口が RS-232-C しか無いため、ターミナルサーバを利用して、ネットワーク経由でデータを取り出せるようにしてあります（図１）。PC 上のプログラムは TCP/IP でターミナ
ルサーバと通信し、取り出したデータをユーザの指定した形式に変換してファイルに書き出すという単純な仕様です。そのため GUI は必要ありませんでした。

２．スクリプト言語の使用
Perl に 代 表 さ れ る ス ク リ プ ト 言 語 の 多 く は
Unix/Windows 両環境で動作します。一石二鳥プログ
ラミングにおいてスクリプト言語を使用する最大の利点は、開発サイクルの短縮でしょう。つまり、プログラムの作成・修正とテストの繰り返しを短時間で実行することができます。また Windows の開発環境が不要である点も有利でしょう。更に、スクリプ
ト言語の多くは追加モジュールで機能を追加することができます。しかし環境依存になってしまう恐れがあるので、注意が必要です。
欠点は、処理速度の遅さとメモリ消費量の多さでしょう。

2.1 スクリプト言語の紹介
Perl は最も良く使われている言語でしょう。追加
モジュールも豊富で、万能と言っても良いでしょう。
書籍やインターネットで得られる情報も豊富です。
処理速度もスクリプト言語の中では速い方です。ただ、プログラムは読みにくくなりがちです。
Perl は後付けでオブジェクト指向の機能を追加しましたが、Ruby や Python は最初からオブジェクト指向の言語として設計されました。そのため、Perl に比べるとずっと読みやすいプログラムを書くことができます。ただ、Perl に比べると処理速度は遅いようです。
Tcl/Tk はスクリプト言語の中で唯一標準で GUI をサポートする言語です。ただ、言語仕様が貧弱なた

1

http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~hiromi/- 19 -

図１. 実験装置の接続$vs = "";
vec($vs,fileno(SOCKET1),1) = 1;
vec($vs,fileno(SOCKET2),1) = 1;
$in1 = $in2 = 0;$timeout = 2;$minsize = 200;
while(1){$nin = select($vsout=$vs,undef,undef,$timeout);
if($nin < 0){ die "select: $!"; }if($nin > 0){if(vec($vsout,fileno(SOCKET1),1)){
sysread(SOCKET1,$rbuf,$rsize)|| die "read: $!";
$n = length($rbuf);@buf1[$in1 .. $in1+$n-1] = unpack "C$n",$rbuf;$in1 += $n;}elsif(vec($vsout,fileno(SOCKET2),1)){
sysread(SOCKET2,$rbuf,$rsize)|| die "read: $!";
$n = length($rbuf);@buf2[$in2 .. $in2+$n-1] = unpack "C$n",$rbuf;$in2 += $n;}}else{# timeout
last if ($in1 > $minsize || $in2 > $minsize);}}

図２. スクリプト（一部）開発は Unix に複数の JDK（1.1.8、1.2.2、1.3.1）を
実際のスクリプトの一部を図２に示します。装置
入れ、それぞれで動作を確認してから Windows で最を 2 台まで使用できるようにするために select で入力を待ち、読み込んだデータをそれぞれのバッファに 終的な動作確認をしました。
蓄えます。入力終了は select のタイムアウトで判断し、その後でバッファを解析し、データを変換します。
このプログラムは、かつてミニコンを使っていた ４．ライブラリの使用
頃は FORTRAN で書き（装置はミニコン本体に接一石二鳥プログラミングに使用可能なライブラリ続）、Unix に切替えた時は C で書きましたが、もいくつか存在しますが、プラットホーム毎にライWindows にも対応する必要から Perl で再度書き直ブラリを用意し、個別にコンパイルしなければならしました。なお、Windows 版 Perl には ActivePerl をないのが欠点です。しかし、出来上がったアプリケ
使用しました。
ーションは最も効率良く動作します。

３．JAVA 言語の使用

4.1 ライブラリの紹介

Java の大きな特徴は GUI も標準ライブラリに含まれている点です。ただし、古いバージョンの AWTと新しい Swing の２つあるので、移植性を考えるとAWT を使用することになります。最近では統合開発
環境 Eclipse の SWT(Standard Widget Toolkit)を使うという方法もあります。
一石二鳥プログラミングでの利点は、Java は中間
コード方式なので、コンパイルして作成した jar ファ
イルをプラットホームに関係無く使用できるという点です。

3.1 実例
当センターではデータ表示解析プログラムの１つを Java で書きました（図３）。元々は FORTRAN で書かれたプログラムですが、GUI ライブラリが可搬性のないものだったので、Windows への対応のために Java で書き直しました。このプログラムはデータ
ファイルを読み書きするので、ブラウザに表示するJava applet ではなく、単独アプリケーションとして作成しました。GUI は AWT を使用しました。
このプログラムは実験データのファイルを読み込
み、画面に表示した後、マウス操作でデータの切り出しとファイルへの書き込みを行います。
Java のおかげで Unix/Windows だけでなく MacOSでも使用できました。更にグラフィクスの印刷機能
も 簡単に追加できました。ただし、メモリと CPUを要求するのが欠点です。

GTK+ は画像処理プログラム GIMP を開発する過程で作成された C 言語用の GUI ライブラリです。
Unix ではデスクトップ環境の GNOME をはじめ広く使われており、Windows にも移植されています。
GUI 画面の設計は Unix 上で Glade を使用します。
C++用では Qt が最も優れています。デスクトップ
環境の KDE に使用されている他、ボーランド社の製品である Delphi/Kylix のライブラリとしても採用されています。Unix 版はフリーですが、Windows 版は教育用のみフリーで使用できます。GUI 画面の設計
は Qt Designer で行います。
Unix/Windows 共 通 の 統 合 開 発 環 境 が 必 要 な ら
WideStudio という選択もあります。Windows 版にはGCC も含まれていますので、インストールの手間も掛かりません。

4.2 実例
当センターではネットワーク接続された装置の制御・データ読み出しプログラムに GTK+を使用しています（図４）。ただし、GTK+ にはネットワーク
ライブラリは含まれていないので、Unix の socket とWindows の winsock を呼び出すラッパーを作る必要がありました（図５）。
このプログラムは画面の左半分にデータを、右半分に装置の設定を常時表示することで、ユーザの利便性を高めています。また、ネットワークライブラ
リを使ってプロセス間通信を行い、複数のプログラ
ムの協調動作を実現しています。

図４.GTK+を使用したプログラムの動作画面
図３. Java で書いたプログラムの動作画面- 20 -

使用言語は C で、Unix では GCC、Windows では
Visual C++でコンパイルしました。画面設計は Galdeを使用しました（図６）。
int
Net_udp_client (char *server, int port,
struct sockaddr_in*serv_addr){
struct sockaddr_in cli_addr;
struct hostent *hp;
int sock;#ifdef WIN32
WORD vreq;
WSADATA wsadata;/* init winsock */if(!init){
vreq = MAKEWORD(1,1);
if(WSAStartup(vreq,&wsadata) != 0){
return NG;}
atexit((void(*)(void))(WSACleanup));init = 1;}#endif
hp = gethostbyname(server);if(hp == NULL) return NG;
memset((char *)serv_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
serv_addr->sin_family = AF_INET;
memcpy((char *)&(serv_addr->sin_addr),
hp->h_addr,hp->h_length);serv_addr->sin_port = htons(port);if((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0){return NG;}

参考文献[1] Perl
URL: http://www.perl.com/
URL: http://www.perl.org/[2] Ruby
URL: http://www.ruby-lang.org/ja/[3] Python
URL: http://www.python.org/[4] ActivePerl
URL: http://www.activestate.com/Products/ActivePerl/[5] Tcl/Tk
URL: http://tcl.sourceforge.net/[6] Eclipse
URL: http://www.eclipse.org/[7] The GUI Toolkit, Framework Page
URL:http://www.geocities.com/SiliconValley/Vista/7184/
guitool.html[8] GTK+
URL: http://www.gtk.org[9] GIMP
URL: http://www.gimp.org/[10] GTK+ for Win32
URL: http://www.gimp.org/~tml/gimp/win32/[11] GNOME
URL: http://www.gnome.org/[12] Qt
URL: http://www.trolltech.com/products/qt/index.html[13] KDE
URL: http://www.kde.org/[14] Delphi/Kylix
URL:http://www.borland.co.jp/[15] WideStudio
URL: http://www.widestudio.org/[16] Glade
URL: http://glade.gnome.org

図５．ネットワークライブラリ（一部）

図６. Glade による画面設計- 21 -

論文の PDF 化テクニック ～冊子印刷、web 掲載を前提に～
大和良広
筑波大学 人文・数理等教育研究支援室（加速器センター）〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要

2.2 原稿作成時の使用フォントの制限

加速器センター利用者論文集1や UTTAC Annual
Report2 、第２回技術職員技術発表会予稿集3などの原稿の PDF 化とその web 掲載及び PDF,Post Script
データ提供によるデジタル印刷依頼などの業務で得られたきれいで再現性の高い PDF file にするための様々なノウハウを日本語論文に的を絞って報告する。英語論文についてのノウハウは、高エネル
ギー加速器研究機構(以下 KEK)で不定期に行われている『電子出版講習会』で非常に詳しく教わることができる。筆者もこの講習会に参加したのでその報告も行う。

日本語フォントは、MS 明朝（又は、細明朝、平成明朝）、MS ゴシック（又は、中ゴシック、平成角ゴシック）。英字フォントは、Arial,Times (Times New
Roman), Helvetica,Symbol のみを使用するのが望ましい。印刷時の業者側の問題と全体の統一感の点が理由である。Microsoft Word での編集時はもちろん、Excel 、その他グラフソフトでの横軸縦軸、データラ
ベル、吹き出しなど、Adobe Illustrator や Canvas な
どのドロー系ソフト内、各種 CAD ソフトなど論文内に貼り付けるすべてのアプリケーションソフトです
べてのフォントを変更する必要がある。しばしば利用される Excel はディフォルトで MS P ゴシックに
１．はじめになっているので注意が必要である。
また、日本語のボールド、イタリック、ボールド
PDF (=Portable Document Format)とは、米国 Adobe
イタリックは、Post
Script 標準にないので、ボール
Systems 社が開発した電子文書配布用のデータ形式
ド
MS
明朝
→
MS
ゴシック
等に置換する必要がある。
(電子の紙)のことで、Adobe Acrobat , Illustrator などで
ただし、後述するフォントの埋め込みが行えるフ作成でき広くインターネット上でも利用されている。
「PDF にすればどんな環境でも同じように見られて、 ォントであればフォントを埋め込むことでこれらの同じように印刷できる。」という認識が浸透してい 制限を回避できる。
る様だが、実は、どんなプラットフォームでも原稿
作者の意図する表示状態及び印刷状態を保った PDF
file を作るのはあまり簡単な作業ではない。Windows
で見ても、Mac で見ても、UNIX で見ても同じ状態
でどのプリンターで印刷してもほぼ同じになる PDF
file の作り方の一例を報告する。
また、最近リリースされた、OpenOffice 1.1 では
Adobe Acrobat を使用しないでも比較的きれいなPDF file を簡単に出力することができるのでその評
価、使用感も報告する。

２．Adobe Acrobat で PDF にする
2.1 Acrobat のアップデート
Adobe Acrobat は C D からインストールしただけの状態では不具合があるので修正プログラム4をインストールする必要がある。Acrobat 5.x の場合は日付の古い順に全てインストールする。 Acrobat 6.0 の場
合は [ヘルプ] – [更新]でアップデート可能である。
2004 年 1 月現在、Acrobat 5.0.7 , 6.0.1 が最新版である。

1

http://www.tac.tsukuba.ac.jp/uttac/thesis.html
http://www.tac.tsukuba.ac.jp/uttac/annual/3
http://www.tac.tsukuba.ac.jp/tech2002/abstract/4
http://www.adobe.co.jp/support/downloads/main.html
2

2.3 フォントの埋め込み
日本語フォントでは、Windows の場合、MS 明朝・
MS ゴシック、Mac の場合、細明朝・平成明朝・中ゴシック・平成角ゴシックのみの使用でほぼ問題ないフォント埋め込み無しの PDF file が出来るが、原稿作者が画面で見たままの状態で他者に配布したり他所で印刷したりするためにはフォントの埋め込みが必要である。特に、第二水準漢字コードまで以外の外字や機種依存文字（ローマ数字Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳや丸付
き数字①②③、単位記号などの特殊記号等）などを別の環境で文字化けしないで見るためには不可欠である。もっとも、web に掲載する事を考えると機種依存文字は使わない方が良い。
2.4 での PDF file 作成の設定例では全てのフォン
トを埋め込むようにしてある。

2.4 Adobe PDF / Acrobat Distiller での PDF 化
一般的なデジタル印刷対応の印刷業者の注意事項にも書かれているが、PDF Writer は使わず、Adobe
PDF 又は Distiller を使用する。PDF Writer ではフォントの埋め込みが出来ず、印刷時のカラーが正確に表現できないからである。Acrobat 6.x の場合、最初から PDF Writer がないので気にする必要がない。
Acrobat をインストールすると Word などに追加される PDF Maker は簡単に PDF 化できて便利なのだが、筆者の環境では、Acrobat 5.0.7 では非常に快- 22 -

適に動いた Word の PDF Maker が Acrobat 6.0.1 では時間がかかりすぎて実用的でなかったことを申し添える。
冊子印刷や web 掲載を念頭に作成する場合には、Adobe PDF/Distiller の細かい設定が必要である。以下にその設定の一例を示す。環境は、Windows XP /Office XP (Word 2002) / Adobe Acrobat 6.0.1 を用いた。
A. Adobe PDF プリンタを通常使うプリンタに設定
B. Adobe PDF プリンタドライバの設定[Adobe
PDF 設定] – [フォントを送信しない] オフ（図１～３）
C. Press Quality をひな形に冊子印刷用の設定フ
ァイルを作成する。 [PDF 設 定 ] を [Press
Quality] に変更後 [編集] を選択（図３）
D. [互換性のある形式] を PDF 1.3 に設定する。
ただし、すでに UNIX 用の Adobe Reader もVersion 5.x が存在するので後述するセキュリ
ティー等の安全面から考慮すると PDF 1.4 に設定しても良い。（図４）
E. [解像度] を 1200 dpi とする。これは印刷業者のハードウェア水準によるが経験上 1200 dpi
程度で十分である。
F. [ディフォルトページサイズ] を A4 の寸法に変更する。なぜか最初に入っているサイズは
A4 サイズではないので注意が必要。
G. 設定後、[名前を付けて保存] で自分の PDF 作
成設定ファイルとして保存する。この例の場合、「yamato Press Quality」

図２

図３

図１

図４

- 23 -

H. Adobe PDF 印刷設定に戻り、[レイアウト] [詳細設定]（図５）
I. [印刷品質] 1200dpi[TrueType フォント]
ソフトフォントとしてダウンロード[PostScript 出力オプション]
エラーが軽減するよう最適化[TrueType フォントダウンロードオプション]
Native TrueTypeと設定する。（図６）J. Adobe PDF のプロパティーに戻り、[デバイスの設定] で [フォントサイズ] を １ピクセルにし、小さなフォントもアウトラインできれいに保存するようにする。（図７）
K. Word で PDF 化したいファイルを開く。
L. Word のプリントオプション設定（図８）M. 印刷ボタンを押して PDF file を作成（図９）
図７

図５

図８

図６

図９

- 24 -

2.5 フォントのチェック
出来上がった PDF file にきちんとフォントが埋め込まれているか、また、意図しないフォントが使用されていないか確認する。
[ファイル] - [文書のプロパティー] – [フォント] タ
ブで全てのフォントが (埋め込みサブセット) になっていれば問題なく仕上がっている。（図１０）

スキャナで撮った論文やイメージのみのデータ、
又は文字データを出力できないアプリケーションソ
フトウェアで作成した PDF file のフォント情報を見ると、図１２の様に何も表示されない。これはオフセット印刷原稿と同様で見たままの PDF file であるが高解像度のプリンタや印刷機で印刷したときの印字品質が悪くなるし、PDF file のもっとも優れた機能の１つであるテキストによる検索が出来なくなってしまうのでこの様な表示になってしまった場
合、原稿の作成段階から再検討が必要である。

図１０
図１２
図１１の様に、様々なフォントが表示され、 (埋め込みサブセット) が付いていない PDF file は閲覧するパソコンによって見え方が変わってしまったり、
汚く見えてしまったりする。また、プリンタの種類によって非常に印刷結果が異なってしまう。これら
は設定を見直し、全て (埋め込みサブセット) となるようにフォントの変更などをする必要がある。

フォントの埋め込みをしなかった PDF file は一部の環境で図１３の様に指定されたフォントコードが無い事を表示され真っ白な画面になってしまうこ
ともある。

図１３
また、場合によっては「？」や「・」、「□」などに文字化けすることもある。

図１１- 25 -

2.6 冊子印刷用に全ての論文をまとめる

2.7 PDF → PostScript file に印刷結合する複数の PDF file のうち先頭に来るファイルをコピーし、ファイル名を all_report.pdf 等としてこのファイルを Acrobat で開く。ページタブを開き最終ページの下にエクスプローラから追加したいファ
イルをドラッグ＆ドロップする。（図１４）各論文のファイル名は名前の順ソートが容易なように
01.a.pdf , 02.b.pfd , 03.c.pdf 等と先頭に通し番号をふると都合がよい。
Acrobat 6.x の場合は、「複数のファイルから PDFを作成」ツールを利用すると非常に簡単に冊子状にまとめることができる。（図１５）以下、実際の作業状態のスクリーンショットを図に示す。

デジタル印刷業者にデータ提供する場合、Post
Script file での提出を要求されることがあるのでPDF file を PostScript file に す る 方 法 を 示 す 。
PostScript file に印刷するためには AdobePS プリン
タドライバ5を出力ポートを FILE: にしてインストー
ルする必要がある。図１６にドライバの詳細設定を示す。基本的に 2.4 での設定と同じである。

図１６
Acrobat で印刷させたい PDF file を表示させ、Adobe Generic Postscript Printer ドライバを使って（図１７） Post Script file に出力する。（図１８）

図１４

図１７

図１８
図１５

出来た Post Script file は、lpr などで Post Script
プリンタに出力して問題ないかテストすると良い。

5- 26 -

http://www.adobe.co.jp/support/downloads/pspwin.html
http://www.adobe.co.jp/support/downloads/pspmac.html

2.8 冊子状になった PDF にページ番号付加
高価な PDF 編集ソフト(PitStop6等)を購入しなくてもページ番号を付加できる方法を紹介する。Adobe
サポートデータベースの「Acrobat 5.0（Mac/Win）：
ページ番号の追加・編集ができない7」に載っていたサンプル JavaScript プログラムを Acrobat 6 でも使用可能なように筆者が modify したもの（リスト１）である。このプログラムを、テキストエディタでadd-page-num.js 等として、Windows の場合「Program Files¥Adobe¥Acrobat 6.0¥Acrobat¥JavaScripts」

フォルダに、Mac の場合、「Adobe Acrobat 6.0:JavaScripts」フォルダに保存する と 、 Acrobat の [ ツ ー ル ] メ ニ ュ ー に [Acrobat
Extras] が追加され、[Add Page Numbers] （図１９）を実行することでページ番号の付いた PDF file が作成できる。（図２０）
ただし、先頭数ページを i,ii,iii,iv 等としたい場合
やページ番号無しのページを入れたい場合は別のPDF を作っておき後で結合するなど少し面倒である。
冊子状の PDF file を一度 2.7 の方法で Post Script
file にして冊子全体のページ番号構造をファイル化したものを使ってページ番号付けをする Perl Scriptも作成しこれまで業務で使用してきたが紙面の都合上省略させて頂く。この方法を用いると、Acrobat のVersion に関係なくページ番号付加が可能である。興
味のある方は、筆者8に連絡して頂きたい。

図１９

図２０

app.addSubMenu({ cName: "Acrobat Extras", cParent: "Tools"});app.addMenuItem({ cName: "Add Page Numbers", cParent: "Acrobat Extras", cExec:" pageNumber()"});
function pageNumber() {// app.execMenuItem("Save"); // QE measurevar numP = this.numPages
for (i=0;i<numP;i++) { // start loop through pages
var pRot = this.getPageRotation(i); // get the rotation of the pagevar mBox = this.getPageBox("Media",i); // get the size of the page
var pNo = util.printf("- %.0f -", i + 1) // set page number to 0 based + 1, no decimal places
if (pRot == 90) { // check the page rotation and set the box for the annotation accordingly
var boxRect = [mBox[1]-30, 240, mBox[1]-10 ,mBox[2]-240]; // landscape}else {
var boxRect = [mBox[0]+240, 10, mBox[2]-240 ,30]; // portrait};
var PRICEannot = this.addAnnot({
page: i,type: "FreeText",
textFont: "Helvetica",
textSize: 10,alignment: 1,
rect: boxRect,
fillColor: color.white,strokeColor: color.black,width: 0,
name: "myFreeText",
contents: pNo,
rotate: pRot // no GUI for rotation});} // end loop through pages};// end

リスト１
6
7
8

http://www.swtoo.com/product/enfocus/product/pitstop50/pitstop_50.html

http://support.adobe.co.jp/faq/faq/qadoc.sv?222400+002
E-mail: yamato@tac.tsukuba.ac.jp TEL: 029-853-6215- 27 -

い非常に重要な内容が含まれている場合にのみ[Acrobat 5.0 及びそれ以降] の PDF1.4 に設定すれ[文書のプロパティ] [概要] タブで設定。（図２１） ば良いと考えている。図２３はパスワードによるセキュリティー設定の例。

2.9 文書のタイトル・作成者等の設定

図２１
図２３

2.10 文書の開き方の設定[文書のプロパティ] [開き方] で設定。（図２２）2.12 Acrobat による PDF file の保存
全ての作業終了後、「名前を付けて保存」を行うと冊子状 PDF 全体の無駄を省き、ファイルサイズを抑えた web 掲載用の PDF file ができる。
ただし、Acrobat 6.x の場合、普通に保存してしまうと自動的に PDF 1.5 という Acrobat 6 以降専用の形式になってしまう。Acrobat 4.x,5.x などと互換性を保つために［ファイルサイズを縮小］メニューで適宜形式を選んで保存しなければならない。（図２４）

図２２2.11 文書のセキュリティーの設定
最終的に出来た PDF file にセキュリティー設定を何もしないとその PDF file は文書内容の書き換えなどが出来てしまう状態である。印刷は許可、サーチエンジンによる検索語抽出のためにも内容のコピーや抽出は許可し、それ以外は強いパスワードで許可しないべきである。
[互換性のある形式] の設定は、web 掲載の際に見てもらう相手の環境と Acrobat Reader の Version を
どの程度までターゲットとするかで判断し、適宜変更する。筆者の個人的な考えでは、[Acrobat 3.0 及びそれ以降] の PDF1.3 でほぼ全ての人が閲覧できるのでこれを基本とし、改変等からどうしても守りた- 28 -

図２４

３．Open Office で PDF にするOpen Office 1.19 の「PDF としてエクスポート」機
能で Adobe Acrobat を使用しなくても PDF file を簡単に作成することができる。
MS Word の文書も図の位置ずれなど若干修正の必要があるがほぼ問題なく読み込むことができ、UNIX 系の OS でもフォントを埋め込んだ再現性の高い PDF file が出力で きた。 2004 年 1 月現在、Windows,Linux,FreeBSD 版が利用可能である。無料で利用できる上、操作も簡単なので筆者はオフィス系
標準ソフトとして浸透して行くことを願っている。
図２５は、FreeBSD 上の Open Office 1.1 で報告書
テ ン プ レ ー ト を PDF 化 し た も の を Windows のAcrobat 6 でフォント情報を見た物である。フォント
が埋め込まれているため FreeBSD で見たままの状態を Windows や Mac でも再現できる。

への対処方法を学習し、実習による高度な技術を取得できた。テキストが非常に優れており文書の電子化業務（特に英語論文）を行う場合には是非受講して頂きたい。
また、参加者及び講師のみなさんとの意見交換・技術交流が非常に有意義であった。ここに、講師の濁川和幸氏、白川明広氏、中島啓光氏、片桐広明氏、小菅隆氏、森丈晴氏に感謝すると共に KEK 技術部
その他関係各位にお礼申し上げる。

５．まとめ

冊子印刷、web 掲載用の PDF file 作成の“要”を箇条書きにする。
・ 原稿を作成した環境(Win/Mac)上で PDF 化する・ 印刷の為に図などのカラーは CMYK で作成
・ Adobe PDF 又は Acrobat Distiller を使う
・ フォントは埋め込む・ フォントのチェックを行う
・ 印刷の為に解像度は 1200dpi 程度
・ 文書のプロパティ[概要]などの設定をする
・ web 掲載の為にセキュリティー設定をする
・ web ダウンロード読者環境への配慮の為に
PDF1.3 又は 1.4 で保存
・ 印刷の為に Post Script file も作成
Windows のスクリーンショットを多用し論じてきたが Mac で作成する場合にも全く同じ“要”である。
将来電子文書フォーマットは、XML やもっと別の素晴らしい形式に移行するかもしれない。しかし、2004 年 1 月現在では、Adobe Acrobat による PDF fileが最も再現性の保証された電子の紙と言える。多数の文書・図面・写真等の効率的保存ができ再現性が保証される点、また、膨大なファイルの中から検索を行えるという点を考えても PDF file の作り方を
図２５知ることは重要と考える。
Acrobat 3.x ～ 6.x まで使用してきたが、Acrobat 6
はこれまでの Version で難しかったフォントの埋め込みや多数文書の結合等が非常に簡単に出来るよう
４．KEK 電子出版講習会受講報告になっている。筆者の今までの苦労は何だったのだ
平成１５年７月２８日～８月１日まで KEK 技術
ろうと思うほどである。しかし、優れた物を簡単に部有志主催の電子出版に関わる講習会が開催された。 作成できるようになるのは技術者にとっても喜ばし
これは、「平成１４年度東京大学総合技術研究会」 い事であろう。
において KEK の中島氏が「日本語環境での電子出版」
この報告が、本学技術職員をはじめ web10からダウという題目で発表を行った際、一部の出席者から ンロードされた多くの方々に活用されれば幸いであ
KEK で電子出版に関する講習会を開催して欲しい旨 る。
の申し出があり KEK 濁川氏を中心に実現した物である。
内容としては、参考文献・参考 WEB URL・MS-Word による電子出版用テンプレート作成方法[1] 濁川和幸、白川明広、中島啓光、片桐広明、小菅隆、・PDF ファイルの作成方法
森丈晴
KEK 電 子 出 版 講 習 会 テ キ ス ト・PDF ファイルの便利な使用方法
http://www-eng.kek.jp/(フォーム作成・リンク作成等)[2] Adobe サポートデータベース
http://support.adobe.co.jp/faq/faq/tfaqindex.sv
・Acrobat5.0 による PDF ファイルの修正方法[3] Adobe サポート よくある質問
・PitStop による PDF ファイルの修正方法
http://support.adobe.co.jp/faq/faq/pfaqindex.sv
・会議等での電子出版作業の流れ
・英語文章の電子出版に関する注意と修正方法など多岐にわたり、ソフトウェア (MS-Word,Adobe
Acrobat,PitStop,LaTex2e 等) の扱い方、様々な問題点
9

http://ja.openoffice.org/download/mirrors.html

10- 29 -

http://www.tac.tsukuba.ac.jp/tech2003/

ଇঞౖ֞ƳઓơǓǴȘÓǿƶܑүঅ௞ஞў1¹࢖ߤҥન2૿ౡપԙॶյ੒‫ݜ‬௖ؐА‫ࠊףڽ‬ѬࡋáЌԙ‫ڈ‬âĞ305-8575 Иश‫ۀ‬ƬƗƸࠅஔ҉઩ 1-1-1Ӷ຤৯Ƴԏ໔ƟƧȜǦȆǵțǌൟ৖ָࢾǚ҃ພƟƮ௫൝ࡑ‫ۊ‬ǚ݉ƌ¹షऺƶф௫Ɣଇঞౖ֞ǚӓƟƮ‫ڥݗ‬ϜऔǚӡਖơǓࠧǚԏీƟƧº‫ܮ‬Ƴ¹ƊǓࡾƶཀॶ
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1
2

E-mail: dsutoo@md.tsukuba.ac.jp; Tel: 029-853-3113
E-mail: akiyamak@md.tsukuba.ac.jp; Tel: 029-853-3330- 30 -

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771-778 ǐǒСພ)ইō#ƮǛƓǛșǡǴƳ‫ۂ‬ǑǔǓᗕጣದ߁‫ݱ‬Ƴඐ੻ƝǔƮƌǓǦȦǲǡțƔ‫ڥ‬њƳࢩൟ඗‫ר‬ƝǔƲƌƧǉƳ¹౗ȄÓȌȚȮƶ‫ݜ‬঵ƔୢҟƟ¹ᗕጣದ߁ƲƱƶЂऺ݉௫ǚ຃ದơǓºƟƓƟ¹ƛƶᗕጣದ߁Ʒ¹ǦȦǲǡțƶનࡤǚӡਖƟ¹౗ఝƶǦȦǲǡțϴ੻঴ȄÓȌȚȮƶ‫ݜ‬঵ǚིॳƟ¹ଇঞƶЂऺǚӡਖơǓºŏ¼షऺƶф௫Ɣ‫ڥݗ‬ϜऔǚຊේơǓǦȦǲǡțƳƷ¹‫ڥ‬Ϝଳ২ƳƒƌƮమƬƶઓ໔ơǓ߁ພƔƊǓƔáൿඦߣओâ¹ƥƶГƬƔଇঞƶȄÓȌȚȮ‫ݜ‬঵‫ڈ‬ǚӓƟƧ‫ݔ‬Ϝ߁ພƯƊǓº࠺ਘದऔ‫ڥݗ‬ϜȤǾȃ (SHR) ƶ‫ڥݗ‬ϜऔƷ¹౗ఝȄÓȌȚ(Physiol. Behav. 52: 865-872; Neurobiol. Dis. 13: 1-14 ǐǒСພ)ȮȧȔȦƶ‫ࣺۑ‬Ɣದऔ‫ۍ‬ПƶГƬư݂ƐǑǔ [8] ¹Ǧ
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- 31 -

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- 32 -

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෭‫ףڽ‬ǚझӓƟƮƗǔƧఄ౽ॠ൬ຉՈ
á2003 ై 6 ‫ ڧ‬24 షâデジタルカメラを用いた螢光撮影装置の開発
鷺野谷秀夫
病院部医事課中央診療事務係〒305-8576 茨城県つくば市天久保 2-1-1

１．はじめに蛍光撮影とは、紫外線や X 線等の波長の短い光線を被写体に照射し、それによりその物質が励起状態となって、自ら光を放出する現象をカメラで撮影することである。その撮影により得られた画像は、肉眼では観察しにくいため、新知見を得ることが多い。
しかし、その撮影には、特殊な高感度フィルムやフィルターが必要となるため、迅速な観察が困難であった。今回、最近飛躍的に開発の進んでいるデジ
タルカメラを利用し、蛍光撮影装置を開発した結果、迅速かつ正確に蛍光画像を得ることができたので報告する。
図 2．今回用いた光源の分光吸収曲線と、レンズの先端に使用するシャープカット
フィルターの分光吸収曲線

２．方法と結果
今回は、キャノンデジタルカメライオス D30 を蛍
光撮影に応用した。レンズは、100mm マクロレンズ
を用い、390nm 以下を吸収するシャープカットフィ
ルターと 520nm 以下を吸収するシャープカットフィ
ルターを装着した。励起光としては、360nm にピークを持つ紫外線透過可視光吸収フィルターを用いた
紫外線特殊ストロボを用いた。図 1 は、蛍光撮影法
を示す。撮影は、被写体に 360nm の紫外線を照射し、それにより励起された物質が自ら光を放出し、その光を 390nm または 520nm のフィルターで紫外線を遮断して撮影する方法を示す。図 2 は、今回用いた光源の分光吸収曲線と、レンズの先端に使用するシャープカットフィルターの分光吸収曲線を示す。
図 3 は、今回開発したデジタル蛍光撮影装置の本体を示す。撮影に際しては暗室内で行うため、被写体にピントを合わせるため、紫外線ストロボの上部に小型ライトを装着した。その光量は、撮影した画像に影響を与えない様に、明るさを青いフィルターで調整し装着した。

図１．紫外線励起蛍光撮影法

図 3．今回作成した蛍光撮影装置の本体
390nm のフィルター使用による撮影は、撮影を迅速に行うため、ケンコー製 UV カットフィルター(SL-39)の紫外線吸収フィルターをレンズの先端に常時用いた。520nm 以上の蛍光撮影では、コダック製
ゼラチンフィルターの四角いものを用い、紫外線ス
トロボの間に挟んで使用した。本体とカメラは、ア
クリル板をカットし、キャノンイオス 100mm マクロ
レンズの先端が紫外線ストロボの中央に位置するよう調整した。また、カメラと本体は、三脚の固定ね
じで固定した。
図 4 は、今回開発したデジタル蛍光撮影装置を示す。撮影を安定させるため、レンズの下部にアクリル板を使用し、さらに布をまいて感触性をよくした。
カメラの操作は、オートフォーカスが使用できない
ためピント合わせを固定し、撮影倍率を一定にして撮影を行った。そのため、被写体と紫外線ストロボ、
そしてフィルムの位置が常に一定した距離を保つこ- 34 -

とになって、蛍光の発光量を計測するのにより正確な撮影を可能とした。

図 7 は、同様に 520nm 以上のコダック製ゼラチン
フィルターを用いて撮影した蛍光画像である。この蛍光像には、病変部に強力な赤色調の蛍光が鮮明に撮影されている。

図 4．今回開発したデジタル蛍光撮影装置

図 7．デジタル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像

図 5 は、口腔科患者の病態撮影で、臨床診断は、扁平上皮癌である。撮影は、同様のキャノンデジタ
ルカメライオス D30 とマクロリングライト MR-14EXを用いた通常撮影である。

図 8 は、皮膚科患者の病態撮影で、可視光による撮影である。撮影は、同様のキャノンデジタルカメ
ライオス D30 を用い、一般のフラッシュ光源で撮影した通常撮影である。

図 5．口腔科患者の通常撮影

図 8．皮膚の病態撮影

図 9 は、図 8 と同様の部位を今回開発したデジタ
図 6 は、図 5 と同様の部位を今回開発したデジタ
ル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像である。この蛍ル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像である。この画
光画像は、図 6 の口腔内の蛍光画像同様に 390nm 以
像は、ケンコー製 UV カットフィルター(SL-39)の紫
外線吸収フィルターをレンズの先端に用いた蛍光撮 上の蛍光写真の特徴である爪などの蛍光がよく示されている。
影像である。この蛍光像には、390nm 以上の蛍光写
真の特徴であるピンク色の蛍光がよく示されている。

図 9．デジタル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像

図 6．デジタル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像- 35 -

図 10 は、図 8 と同様の部位を 520nm 以上のフィルターを用いてデジタル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像である。この画像においても、肥厚した皮膚に一致した部位に強力な蛍光が鮮明に観察され、蛍光画像の特徴をよく示している。

感度設定 1600 で撮影した画像である。図 11，12 ともシャッター速度は 125 分の 1 秒と同様であるが、絞りは図 11 が F9.5、図 12 は F32 で撮影をおこなった。画像を観察すると、図 11、図 12 とも肉眼的には色彩の差は感じられず、コントラストの違いも感じ

図 10．図 8 と同様の部位を 520nm 以上のフィルターを用いてデジタル蛍光撮影装置で撮影した蛍光画像

図 13．感度設定を 100 にした超拡大図

通常のフィルムでは、ISO 感度を高くすると著し
く画像が劣化し、粒子も荒れて解像度が落ちる。また、カラーバランスも悪くなるため、デジタルカメ
ラにおいても同様の感度設定実験を行った。
図 11 は、
デジタルカメラの感度設定を 100 にし、通常のフラッシュで撮影したマクベスのカラーチェッカーである。図 12 は、同様にマクベスのカラーチェッカーをられなかった。
図 13 は、デジタルカメラの感度設定を 100 にし、通常のフラッシュで撮影した皮膚病変の拡大写真である。図 14 は、同様に感度設定を 1600 に設定して撮影した拡大写真である。画像は、写真の劣化を観察するため、画像の一部を 10 倍に拡大し、その部分を示したものである。図 13 と、図 14 を観察すると、フィルムに見られるような粒子の荒れは観察できず、肉眼では差を感じられない画像を示している。

図 11．感度設定 100 のマクベスカラーチェッカー
図 14．感度設定を 1600 にした超拡大図

３．考察

図 12．感度設定 1600 のマクベスカラーチェッカー

癌組織から発行する蛍光は、我々が 1982 年に、胃癌で始めて観察し、その後、多くの研究結果を報告してきた。また、口腔内に見られた扁平上皮癌のピ
ンク色の蛍光も、1986 年に発見し、多くの報告をしてきた。しかし、その後の研究は、著しい発展は見られず、発行物質の解明等も、まだなされていないのが現状である。その原因のひとつに、撮影装置の開発が遅れ、一般に市販されなかったことが考えられる。通常の研究者が一般のカメラを利用し撮影を行おうとすると、たいへんなデータと技術が要求さ- 36 -

れてしまう。そのため、研究者が実際に撮影を行っても、画像を得ることができず、また、画像を得ることができたとしても不正確であったため、適正なデータを出すことが十分にできなかったことが要因と考える。そのため、多くの研究者が簡単に正確な撮影のできる蛍光撮影装置の開発は、必要であると考える。
人体における蛍光は、非常に微かなため、通常のカメラに超高感度フィルムを用いても、撮影は困難である。特に手持ちによる患者撮影では、ピントを合わせることがたいへん難しく、正確な画像を得ることが困難である。最近デジタルカメラは、より高性能の CCD の開発によって、飛躍的に発展している。
これらのデジタルカメラは、フィルムの現像を必要としないため、画像の比較にたいへん適しているた
め、医学などの科学写真分野にとって、最も適したカメラである。さらに、デジタルカメラは、画像のファイリングが容易で、コンピューターを用いた解析等に応用が簡単なため、今後科学写真の主流になるものと考える。
実際の患者撮影に応用した結果は、フィルムによる撮影同様正確で詳細な画像が得られた。また、通常の撮影から口腔内の撮影まで多くの撮影状況で応用が可能であった。今回の結果から、今後の蛍光撮
影は、デジタルカメラでも十分応用が可能で、以前のフィルムを用いた撮影以上の画像が期待できるものと考える。
蛍光撮影でもっとも困難なことは、非常に微かな固有蛍光を撮影するため、感度の高いフィルムを使用しなければならないことである。しかし、今回用
い た デ ジ タ ル カ メ ラ は 感 度 設 定 が ISO100 か ら
ISO1600 までと感度範囲が広く使えるため、微かな蛍
光撮影の応用にはたいへん適していた。また、感度設定における画像の変化を実験した結果も、肉眼的に大きな変化は感じられず、たいへん良好な結果を示した。

４．結論[4] 鷺野谷秀夫，他．消化管粘膜における蛍光観察，日医写会誌 20 (1982) 191-195.
[5] 鷺野谷秀夫．特殊写真の臨床応用について，日医写会
誌 23 (1985) 110-128.
[6] 鷺野谷秀夫，他．口腔における紫外線励起固有蛍光撮影法について，日口科誌 35 (1986) 210-215.
[7] 鷺野谷秀夫，他．紫外・赤外・蛍光撮影おける Gray
Scale 作成について，日医写会誌 22 (1985) 128-140.
[8] 鷺野谷秀夫，他．紫外線撮影用レンズ UV ニッコール
105m 使用による皮膚病変撮影について，日医写会誌
23 (1985) 44-48.
[9] 鷺野谷秀夫，他．紫外線カラー写真の試み，日医写会
誌 24 (1986) 2-9.
[10] 鷺野谷秀夫，他．内視鏡における蛍光撮影法について，
日医写会誌 24 (1986) 159-165.
[11] 鷺野谷秀夫，他．口腔癌の紫外線励起蛍光撮影，日医
写会誌 25 (1987) 2-6.
[12] 鷺野谷秀夫，他．患者撮影時における蛍光撮影装置の開発、日医写会誌 2 (1987) 11-18.
[13] 鷺野谷秀夫，他．インスタントカメラによる蛍光写真
撮影法，日医写会誌 25 (1987) 70-76.
[14] 鷺野谷秀夫，他．スチルビデオカメラとミノルタ画像
処理システムによる蛍光画像解析，日医写会誌 26(1988) 93-100.
[15] 鷺野谷秀夫，他．扁平上皮癌における蛍光色の分析，
日医写会誌 27 (1989) 188-196.
[16] K. Onizawa, H. Saginoya, et al., Fluorescence photography
as a diagnostic method for oral cancer. Cancer Letters 108(1996) 61-66.
[17] K. Onizawa, H. Saginoya, et al., Usefulness of fluorescencephotography for diagnosis of oral cancer. Oral &Maxillofacial Surgery 28 (1999) 206-210.
[18] K. Onizawa, H. Saginoya, et al., Chromatic analysis of
autofluorescence emitted from squamous cell carcinomas
arising in the oral cavity: a preliminary study. Oral &Maxillofacial Surgery 29 (2000) 42-46.
[19] K. Onizawa, H. Saginoya, et al., Characterization of
autofluorescence in oral squamous cell
carcinoma.
Oral Oncology 39 (2003) 150-156.

今回、蛍光撮影装置を開発し、蛍光撮影法をデジ
タルカメラに応用した結果、迅速に正確な蛍光撮影を行うことができた。その、蛍光デジタルカメラを用いて、口腔科と皮膚科患者に対して蛍光撮影を行った結果、癌の範囲に一致して強力な赤色調の蛍光像を撮影することができた。
今後、この方法を多くの分野に応用し、研究すれば、多くの新知見が得られ発展するものと確信する。

参考文献[1] 鷺野谷秀夫，他．特殊撮影の臨床における応用，日医写会誌 18 (1981) 76-78.
[2] 鷺野谷秀夫，他．特殊撮影の皮膚科学における応用，
日医写会誌 19 (1981) 14-17.
[3] 鷺野谷秀夫，他．胃癌における紫外線励起蛍光観察，
ProgressofDigestive
Endoscopy
20 (1982)
110-113.

- 37 -

超並列型 MR マイクロスコープ用プローブの製作○保谷 博1、大石健一、河原井勝一
筑波大学生命情報等教育研究支援室（物理工学系）〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
NMR イメージング研究室の研究の一つに、超並列型 MR マイクロスコープにより数千体のヒト胚子を三次元撮像し、デジタルデータとして永久に保存するとともに世界に公開する京都 4000 プロジェクトがある。
我々は、三次元の撮像をするうえで大変重要な部分の一つである、プローブの開発に数年にわたり関わっている。プロジェクトの第一期も後半に入り数百体以上の撮像が完了し、プロジェクトは順調に進行している。今後第二期、第三期とプロジェクトは進行して行くが、超並列型 MR マイクロスコープの研究開発に関わった報告とする。

現在、もっとも注目される画像診断装置であり、病院などで広く使われている

2.2 MRI の原理
撮像対象を均一な静磁場の中に置き、RF パルス（回転磁場）を加えて NMR 信号を発生した後、x、y、
z 方向にそれぞれ静磁場強度が変化するような勾配
磁場をパルス的に加える。この操作により、NMR 信
号の三次元フーリエ変換によって、三次元核磁化分
布像を再構成する。（図１）１．はじめに京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本センターに保存されている、数万体のヒト胚子のうち、代表的な数千体を三次元 MR マイクロスコープで撮像しデジタルデータとして永久に保存するとともに世界中の研究者に公開しようというプロジェクト「Kyoto Human Embryo MR Microscopy Project（京都 4000 プロジェクト）」がある。大量のサン
プルを、効率よくマイクロスコープで撮像したい欲求が今後ますます増大して行くと思われる。ところが、現存の MR マイクロスコープは、これに対応できないため、新しいアプローチが必要である。
この要求に対し、我々は、個別に RF シールドを行
った複数の RF コイルに、それぞれ勾配コイルを装着し、それらを、均一で広い静磁場領域において、協調的に動作することにより、撮像効率を飛躍的に向上させることが出来る、超並列型 MR マイクロスコ
ープの独自システムの開発に関わった。高い分解能
で MR マイクロスコープ撮像を行うには数時間以上の時間と撮像のための精密な機器のコントロールが必要である。撮像時の時間と労力の軽減にはプロー
ブの数を増やすことが効率向上には必須である。現
在研究室独自のシステムの開発により 4 倍から 8 倍の効率向上を達成している。

図１

2.3 MR マイクロスコープとは？
MRI と同じ原理で、10～100 ミクロンという高い空間分解能で MR 画像を取得する装置である。
プローブの数を増やし（並列）一度に MR 画像を取得できるようにしたものが、並列型 MR マイクロス
コープである。またそれ以上にプローブの数を増やしたものを超並列型 MR マイクロスコープという。
（写真１）

２．超並列型 MR マイクロスコープの概要
2.1 NMR イメージング（MRI）とは？
体の内部などを、磁場の中で起こる電磁波（場）との共鳴現象（NMR）により可視化する手法で、1980
年代の半ば頃から実用化された医学診断装置で、人体各部の断層像や三次元画像が取得できる。放射線
被爆がなく、さまざまな生体情報が得られるため、
1

写真１

E-mail: hoya@bk.tsukuba.ac.jp; 029-853-5496- 38 -

写真４は、部品を組み立てる前の仮組状態である。

３．プローブの製作
プローブの製作過程での詳細説明は避け、完成した部品等の紹介に留める。プローブ本体の一個当たりの部品数は約 32 点で構成されており、そのうち既製品は BNC コネクタ、取り付け用のビス等を除いて、ほとんどが工作機械によって加工したものである。

3.1 プローブ部品
写真２、左側は、試験管固定台（銅製）中上は、
BNC 固定用台、中下は、接合用アングル、右側は、BNC 固定台（いずれもアルミ合金製）である。

写真４
写真５は、本組「４組（４チャンネル）分」をしたものである。

写真２
写真３は、プローブの骨格となる上枠、下枠、横枠（いずれもアルミ合金製）である。
写真５

写真６は、RF コイル等の取り付けも終わった完成写真である。

写真３

写真６- 39 -

3.2 プローブ加工図面（一部抜粋）④接合用アングル⑤試験管固定用板
4-4.2キリ

5

5

４-Ｍ４

12

12

20

5
22

40

φ

5

13.5

20

5

6

6

30

13

10
φ

20

6

13

20

32

20

6

5

4-Ｍ2

23.5

5

5

20

70
110

3

⑦ＢＮＣ固定台⑥ＢＮＣ固定用台
2-Ｍ３

⑧ベーク板

3-φ9.52-Ｍ３皿ザグリ
4-3.6キリ

24

30

30

ｔ10

10

12

10
16

20

5
φ2

20

6

6

24

20
40

20

32

20

20

10

6

6

2-4.2キリ

10

18
40

12

10
20

3
3

15

4-Ｍ４皿ザグリ

15

4-Ｍ４皿ザグリ

35

30

4-Ｍ４

3-Ｍ３

②横枠
4-4.2キリ

10

20

80

100

50

4-4.2キリ

5
20

10

5

20

10

65

30

20

50

30

2
φ2

③下枠

30

10

10

15

15

20

30

35

40

55

②横枠
6-４.2キリ

20

180

180

①上枠

60

60

30

10

20
40

15

20

4-Ｍ４皿ザグリ

15
180- 40 -

40

1040

京都大学から筑波大学に、貴重なヒト胚子を安全に輸送するのも大きな課題でしたが、保存液に浸した状態で輸送・撮像するプロトコルを確立しました。

４．京都 4000 プロジェクト
4.1 京都 4000 プロジェクトとは？
京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本センターに保存されている、数万体のヒト胚子のうち代表的な数千体を三次元 MR マイクロスコープで撮像
し、デジタルデータとして永久に保存するとともに、世界中の研究者に公開しようというプロジェクトです。

現在、21 ステージ（約 150 体）と 19 ステージ（約150 体）の撮像が完了し、20 ステージの撮像が行われています。

4.2 なぜ、このプロジェクトが必要とされるのか？

4.7 このプロジェクトが与えるインパクトは？

京都大学に保存されているヒト胚子コレクション
は、1960 年代に、京都大学が中心になって組織的に蒐集され、世界的に有名なカーネギーコレクション（数千体）を、質、量ともに遥かに凌ぐ、世界最大のヒト胚子コレクションとなっています。このコレクションは、将来二度と得ることができない大変貴重なものとなっていますので、将来の不測の事態などに備えると共に、ヒトの発生学、遺伝学に寄与するためにも、内部構造も含めた三次元のデジタル化が緊急に望まれているのです。

おそらく、このプロジェクトが終わって、データを公開し、世界中の研究者に評価してもらわなければ、本当のインパクトは分からないと思います。しかしながら、ポストゲノム時代を迎え、ヒトの生命科学が、分子生物学、遺伝学、発生学をベースに新たに構築されようとしている現在、このデータベー
スには、計り知れないものがあると思います。しかも、三次元空間分解能が、100 ミクロン立方（第一期）
50 ミクロン立方（第二期）、25 ミクロン立方（第三期）と進むに従って、さまざまなことが明らかになってくると思います。

4.3 なぜ、MR マイクロスコープを使うのか？

4.6 進行状況は？

５．まとめ

MR（磁気共鳴）マイクロスコープでは、サンプルを全く傷つけることなく、三次元の内部構造を描写することができます。よって、得られたデジタルデータを用いて、任意の断層面を観察したり、三次元的な構造を抽出したりすることができます。従来は、サンプルを切断してしまうと、他の面で観察することができませんでした。また、将来、ヒト胚子を別の手法により解析する場合にも、内部構造の基準となるデータを提供することができます。

我々は、三次元の撮像をするうえで大変重要な部分の一つであるプローブの開発に数年にわたり関わり、プロジェクトの第一期も後半に入り数百体以上の撮像が完了し、プロジェクトは順調に進行している。今後第二期、第三期とプロジェクトは進行して行くが、現段階で、超並列型 MR マイクロスコープの研究開発に寄与できていると考えている。
この報告にあたりご指導頂きました、本学物理工学系 巨瀬勝美教授（NMR イメージング研究室）に深く感謝いたします。

4.4 プロジェクトの全容は？
第一期 128×128×256 の画素分解能で撮像。
（2002～2004 : 現在進行中）
第二期 256×256×512 の画素分解能で撮像。
（2005～2008 : 予算申請及び計画中）
第三期 512×512×1024 の画素分解能で撮像。
（2009 年以降 : 要素技術の検討中）

4.5 技術的なむずかしさは？
高い分解能で、MR マイクロスコープ撮像を行うには、数時間以上の時間と撮像のための精密な機器の調節が必要で、そのため、数千個にもおよぶサンプ
ルを撮像するには、大変な時間と労力が必要とされます。撮像時間に関しては、超並列型 MR マイクロスコープという、研究室独自のシステムを開発し、4倍から 8 倍の効率効果を達成している。
（将来は数十倍の可能性もある。）- 41 -

手びきのこぎりのひき曲がり簡易検出方法
田所千明1
筑波大学生命・情報等教育研究支援室（農林工学系）〒305-8572 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
手びきのこぎりによるひき曲りは作業中にどのような手の動きから起こるかを，レーザー光等を用い簡易検出した。その結果，作業者ごとの特徴のある
手の動きを捉えることができた。また，未熟練者と中級技能者の力の入れ方の相違が認められた。

１．はじめに

始めに，レーザー発光器（周波数 670nm）を水平・垂直方向に微少角度を持たせて埋設し，電源となる
電池 2 本が収まるのこぎりの柄を作成した（増加重量 140g）。これに目印（のこぎり先端部）１つを付けた 270mm の替え刃式のこぎり歯を取り付けた。供試材にはロッジポールパイン（厚さ 34mm，幅 100mm，
長さ 620mm）を用いた。そして供試材長手方向に垂直となるよう，3.6 メートル遠方に鏡の付いたスケールを設置した（図１参照）。
a.のこぎりの柄

Y
Z

X

X
発光器

発光器

柄
電
池

柄

水平断面

垂直断面

Z

ｂ.測定装置のこぎり

ビデオカメラ

1.2°

供試材

鏡

- 42 -

ル

3,600mm
X

垂 直

Y

供試材

3.0°

ス
ケ
ル

ビデオカメラのこぎり

水 平

図 1．実験装置

E-mail: chigira@sakura.cc.tsukuba.ac.jp

ス
ケ

ー

1

２．実験

ー

現代はものにあふれ，何一つ自分で作る必要がな
い。人は物を作ることの楽しみや出来上がった時の充実感を失っている。ハイテク化の現代にあって直接生産に携わる機会が減り，何を作っているのかさ
え分らないようになっている。また，ハイテク化が進めば人間性復活としてレジャー・ガーデニング・
料理・日曜大工等が盛んになると言われている。人はもともと手を使って道具をつくりものをつくる能力を与えられた動物であった。その道具を扱う腕・手・指を制御する領域は大脳の約半分を占めると言われている。また，ものをつくるには巧緻性が必要とされるが，人はより精度の高い作品を目指す向上
心を持っている。つくりもの（既製品）でない自分の感性にあったものがこれからは求められてくる。
平成 11 年にものづくり基盤技術振興基本法（ものづくり基本法）が成立し，その基本理念に，ものづくり基盤技術に関する能力を尊重する社会的気運の醸成を挙げている。木材によるものづくりには，そのような基盤技術が総合的に盛り込まれている。切る，削る，磨く，接合する，穴を開ける，曲げる等
基本的な加工技術があり，手工具や小型木工機械などで，ものづくりを実行しやすい。また，非力な子供や女性の力でも加工する事が可能であり，しかも材料の入手も容易である。
生物資源学類の生物材料加工学実習は，中学校技術・家庭科の教員免許取得等を目的とした学生が受講している。本実習では主に手工具による木材の加工を行っている。手工具は作業者のクセが出やすく使いこなすのに時間がかかる。なかでも手びきのこぎりによる作業は未熟練者の苦手としているところである。のこぎりびき作業の基本は，けがき線どおりに真っ直ぐに所定の平面に正しくのこぎりびきができ，しかも正しい姿勢，正しいのこぎりの持ち方と無駄のない力の入れ方ができるようにすることである。この基本を身に付けるには，のこぎりびき作
業中の体や手の動きを調べ確認する必要がある。そこで今回，のこぎりびき動作の要である手の動きを表現できるようにしたいと考え，簡単な装置を用いて検出を試みた。

鏡次に，レーザー光を発光させながら上述ののこぎりを用いて，予め上面にけがき線を引いた供試材を50 回片手で垂直に横びきした。のこぎりに埋設したレーザー発光器と目印とした点が鏡面に，また，レーザー発光器より放たれた投光点はスケールおよび鏡面上に，それぞれ映る。発光器，目印および投光
点の動きをデジタルビデオカメラで撮影し読み取った。理想的な投光点の位置は，けがき線に平行でかつ，ひき材面に垂直な状態にあるのこぎりより発せられた投光点とした。被験者は未熟練者 2 名と中級技能者 1 名である。
なお，ビデオカメラで撮影された画像は縮小され映るので，撮影された鏡に映る基準の長さを基にスケールの縮尺を求めた。縮尺は約５６％であった。

70

引き
戻り
理想点

被験者A-23往復目

60
Z （ｃｍ）

50
40
30
20
10
0
10

70

30

50
Y （ｃｍ）

70

被験者B－39往復目

引き
戻り
理想点

Z （ｃｍ）

60

３．結果

90

50
40
30
20

3.1 スケール上の動き

10
10

写真１は録画した実験中のビデオキャプチャー画
像の一部である。鏡面にのこぎりの目印点とレーザー発光点がスケール上に投光点が映し出されている。
図２は被験者３名ののこぎりびき１往復のスケー
ル上でのレーザー投光点の動きと，その時ののこぎりが理想的な動きをしたと仮定した場合のレーザー
投光点の動きを表したものである。

3050
Y （ｃｍ）

70

90

70
被験者C－37往復目

Z （ｃｍ）

60

引き
戻り
理想点

50
40
30
20
10

投光点

10

目印点

30

50
Y （ｃｍ）

70

90

図 2．レーザー投光点と理想点の動き

発光点

写真 1．ビデオキャプチャー画像例
被験者 A は引き，戻りとも理想点から大きくずれており，被験者 B は A に比べてズレは小さいが肝心の引きの動作のズレが大きい。中級技能者 C は他の２名とは異なり引きの動作が理想点と近い動きになっている。また，理想点の動き（のこぎり１往復のストローク）も大きいことが解る。
図３は理想的なレーザー投光点に対し，のこぎりびきによる投光点がどれだけの角度ズレているのかを示す。投光点のズレについては，けがき線より懐側へひく場合「のこの柄の斜行角」(Φ１)を（＋）とし，体から離れる側にひく場合（－）とした。また，「のこの柄の傾き角」(Φ２)は母材側に傾く場合（＋）とし，外側に傾く場合（－）とした。
図４に斜行角および傾き角の求め方を示す。予め
実験前にのこぎりをけがき線に平行でかつ，ひき材
面に垂直な状態にし，鏡に映ったレーザー発光点と目印点およびスケール上の投光点（理想点）をビデ

オカメラに録画し，そのスケール上の座標を読み取
り位置関係を求めた（発光点および目印点２点より一意的に投光点（理想点）が決まる）。それにより実際にのこぎりびきをして得たキャプチャー画像の，のこぎりの発光点と目印点を測定すれば理想点を求めることが出来る。縮尺された理想点および投光点
座標を元の値に変換して，理想点とのズレを発光点からの Y 軸方向の角（Φ１）と Z 軸方向の角（Φ２）
としてそれぞれ求めた。

3.2 角度のバラツキについて
被験者の違いによる引き・戻りにおける，斜行角と傾き角の理想点に対する角度のズレのバラツキについは以下のとおりである(図５参照)。
被験者Ａの引き：斜行角Φ１は殆どが（＋）側で，
傾き角Φ2 は（－）側になっていてどちらも値が大きい。（平均値：Φ１=7.6，Φ２=－3.4）
被験者Ａの戻り：引きよりもΦ１，Φ2 の値が中心に集まっている。（平均値：3.1，－1.1）
被験者Ｂの引き：Φ１が（＋）側にありΦ2 には一部で大きな値を示しているが，被験者 A よりもまと- 43 -

Y
（＋）

z
投光点
（＋）
理想点
発光点

理想点
発光点
投光点

けがき線

スケール

鉛直線

スケール

z

Y
（－）
（－）
投光点

理想点
発光点
投光点

理想点
発光点

スケール

鉛直線
けがき線

スケール

斜行角：Φ 1

傾き角：Φ 2
図 3．斜行角と傾き角Z

被験者Ｃの戻り：Φ１は引きと同様だがΦ2 が少し（－）側に偏っている。（平均値：2.4，－1.8）

投光点

未熟練者ＡおよびＢと中級技能者Ｃの比較では，未熟練者は明らかにΦ１およびΦ2 のバラツキが大き
く値も大きい。特にΦ１の値が（＋）側で極めて大きいことが分る。これは木材を切る事への意識が働き過ぎている為どうしても力を入れ，自分の体の方へ引きがちになってしまうことによると考えられる。
その結果，斜行角Φ１が（＋）側での大きな値を示すことになる。

理想点
Φ2

Y
Φ1

鏡面上発光点

発光点

3.3 角度変化についてX
図 ４．計測図
まりがある。
（平均値：6.2，－1.7）
被験者Ｂの戻り：引きよりもΦ１が中心に集まっている。Φ2 は多少中心よりである。
（平均値：4.1，-1.1）
被験者Ｃの引き：Φ１が（＋）側であるが全体のズレは少なくまとまっている。（平均値：2.0，0.4）

実験中の被験者ごとの引きと戻りの角度変化（斜行角と傾き角）については以下のとおりである(図６参照)。
被験者Ａの引き：実験の開始頃はΦ１およびΦ2 ど
ちらも極めて大きな値とズレ幅だが，Φ2 はすぐに一定のズレ幅を示しΦ １ は終わり頃に値が小さくなっている。
被験者Ａの戻り：実験の始めはΦ１，Φ2 とも大きな値とズレ幅だが暫くすると値は小さくなっている。
被験者Ｂの引き：Φ2 が突発的に変化する傾向にあるが被験者Ａよりも小さい値でズレ幅も小さい。

- 44 -

15
被験者A（引き）15

Φ2

被験者A（戻り）

5

5
Φ1

Φ１
-25

-15

-5

-5

5

15

-25

25

-15

15
被験者B（引き）

-5

-5

15

Φ２

被験者B（戻り）

5

15

25

15

25

15

25

Φ２

5

Φ１

Φ１
-15

-5

-5

5

15

25

-25

-15

-15

15
被験者C（引き）

-5

-5

5

-15

15

Φ２

被験者C（戻り）

5

Φ2

5
Φ1

Φ1
-25

5

-15

-15

-25

Φ2

-15

-5

-5

5

15

25

-25

-15

-15

-5

-5

5

-15

図 ５．斜行角と傾き角のバラツキ
被験者Ｂの戻り：引きと同じ時に大きな変化が現れる。
被験者Ｃの引き：Φ１，Φ2 の値とズレ幅が小さく一定であるが，他の被験者同様Φ１が（＋）側になっている。
被験者Ｃの戻り：Φ１は引きと同程度である。Φ2は引きよりも（－）側になっている。
未熟練者ＡおよびＢと中級技能者Ｃの比較では，未熟練者は実験の始めに大きなズレが起こっているが，中級技能者は扱いなれているのかズレの幅が小さく一定している。のこぎりびき作業には綺麗な断面を作ることも重要なので，安定した動作が求められる。

3.4 角度変化の詳細について
被験者の違いによる８～１０往復分の斜行角と傾き角の変化の詳細と関係については以下のとおりである。なお，これらの図はのこぎりびき往復５０回
中比較的安定した状態と思われる 33～44 回前後のもので，横軸の 800～1000 はキャプチャー画像枚数を表している(図７参照)。
被験者Ａ：Φ１は規則的な変化だがΦ2 は小刻みに変動している。Φ１とΦ2 の関連性については１往復
あたりΦ2 の最大値がΦ１の最大値の後に現れている。
被験者Ｂ：１往復あたりΦ１およびΦ2 の最大値が同じかΦ2 が遅れて現れている。
被験者Ｃ：１往復あたりΦ2 の最大値がΦ１がよりも先に現れている。Φ2 はΦ１と比べ規則的に変化している。
未熟練者ＡおよびＢと中級技能者Ｃの比較では，A，
B はΦ１がはっきりとした山型をしているが C は不明
瞭な山型である。Φ2 は３名とも山型であるが C がはっきりとしている。また，１往復あたり C だけがΦ2の最大値がΦ１の最大値より前に現れている。

- 45 -

25

25

被験者A （引き）

Φ１

15
角度（°）

角度（°）

15
5
-5
-15

被験者A （戻り）

Φ１

Φ２

5
-5
-15

Φ２

回 数

回 数

-25

-25

25

25

被験者B (引き）

15

15

5

5

角度（°）

角度（°）

Φ１

-5

-5

Φ２
-15

被験者B (戻り）

Φ１

-15

Φ２
回 数

回 数
-25

-25
25

25

被験者C （戻り）被験者C （引き）
15

15

5
-5

Φ２

Φ１
角度（°）

角度（°）

Φ１

-15

5
-5

Φ２

-15
回 数

回 数

-25

-25

図 6．斜行角と傾き角の変化

４．考察③の引き切る動作は本来単純な往復運動であるが，人間の癖としてものを引く時には自分の重心を中心に引いてしまう。そこで力を込めてのこぎりを引く
時には体の側に持って来てしまう。その結果，Φ１が減少する時は引くときに現れ，増加の時は戻す動作となって現れると考えられる。

ものを切る動作は①刃物を握り，②対象物を押えつけながら，③引き切る（押切る）ことである。
①の刃物を握る時は，ゴルフではクラブを握るとき小指・薬指・人差指でしっかり握ると力が入りや５．まとめ
すいと言われる。その様な力の入れ方でのこぎりを握り，力を入れ引く時にはどうしても手の甲が下を今回は安価で簡易な装置での実験であったが，被向く。これは傾き角Φ2 が（－）側に向かう事を示し 験者ごとの特徴のあるのこぎりびき動作中の手の動ている。その結果，Φ2 が減少する時にはしっかり握 きが捉えられた。また，未熟練者と中級技能者の力り，増加のときは力を緩めていることを表している を入れるタイミングの違いが分り，この力の入れ方がのこぎりびきの精度に影響を与えているのではなと考えられる。
未熟練者は切り始めからのこぎりを握り締めすぎ， いかと考えられる。
のこぎり本来の刃先の切れを生かしきれていない。
のこぎりの歯１枚１枚が確実に対象物を切って行く事が必要だが，力を入れすぎると対象物の上を滑ら 謝辞せてしまい，引っ掛かりの無いのこぎりびきになっ
本報告書を作成するにあたりご指導，御助言をいてしまう。中級技能者の引き始めは力を緩め，確実
ただいた農林工学系栃木紀郎助教授に深く感謝いたに供試材を捉えながら引く動作をし，引きの中間当たりで握る力を入れ，戻し終わる前に力を抜くサイ します。
クルが出来ていると考えられる。

- 46 -

15

１往復

被験者A (35-43往復目）

10

Φ１

角度（°）

5
0
804

904

-5

Φ２
-10
回 数
-15
15
被 験 者 B （35-44往 復 目 ）

Φ１

角度（°）

10

5

0
791

891

991

Φ２

-5
回 数
-10

10
被 験 者 C （33-41往 復 目 ）

角度（°）

5

Φ１

0
807

907

1007

Φ２
-5
回 数
-10

図 ７．斜行角と傾き角変化の詳細- 47 -

ピエゾ素子による位置設定用ユニットの駆動回路製作○淀縄文男1、中原繁男2
筑波大学 生命・情報等教育研究支援室（物理工学系）〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
現在、大学などの研究室において実験装置の精密な位置決めなどでピエゾ素子を使用することが多くなっている。このピエゾ素子に電圧を加えることに
よって伸び縮みすることを利用し位置設定を行なうことができる。この方法を利用した回路の製作が数回にわたり各研究室から製作依頼があった。
今回はピエゾ素子を応用した位置設定用ユニットの駆動回路を製作することになった。このユニットの動作原理は電圧の変化を利用して静的摩擦と動的摩擦を作り、微小の位置変化を作り出すことができる非常にシンプルなものである。
この動作を満足させるためにはランプ波を発生させる回路が必要となってくる。そこで、我々はピエ
ゾ素子を応用したユニットを駆動するドライブ回路（位置決めをするための駆動回路）を、実際に回路設計を行い製作することになった。

１．はじめに
最初に我々が所属している生命・情報等教育研究
支援室（物理工学系）についてどのような職場であるか簡単に説明させて頂く。
学系の中には機械、電気、化学の専門分野ごとに３つのグループがあり、それぞれの仕事をしている。
そして電気を２名で担当している。
電気担当としての仕事の内容を簡単に述べさせていただく。主な仕事は学系内研究用装置の設計及び製作、LAN の管理（教官用のホームページ、ＩＰアド
レス、ＬＡＮの工事など）、電気部品の管理、電気実習（時期：１０月初旬から１１月下旬）、学生に対してアドバイスなどを行っている。また、それぞれに学生実験を担当している。
今回、研究に使用する実験装置の製作の依頼があり、製作したので報告する。

２．回路について
2.1 ブロック図による回路の概略
回路に付いて図１のブロック図を元に説明する。
今回の回路の発振部にはセイコーエプソン社のプログラマブル水晶発振器(SPG8640BN)を使用した。これは 57 種類の周波数(1/120Hz-1MHz)を簡単にディッ
プスイッチにより CTL1～CTL6 を選択することによって周波数を出力できるものである[1] 。ここで選択された周波数を次の D-A 変換部に入力する。
1
2

D-A 変換部はバイナリカウンタ 74HC4040 と 8 ビ
ットのバイポーラの D-A コンバータ DAC0800 そして電流電圧変換用の OP アンプによる３個の IC によって構成している。この回路構成によって電圧波形（ランプ波）を作り出力している。また、ここで作られた出力波形を電圧増幅回路に入力し約１倍から２倍の可変出力波形としている。
IC(LF356)は FET 入力の扱いやすい OP アンプで一般的に広く使われている。
次に電圧増幅で作られた可変の電圧を整流回路に入力し正の波形と負の波形を取り出している。これは OP アンプとダイオードの組み合わせによる理想
ダイオード回路としダイオードの順方向電圧のロスをなくしている。ここで使用しているダイオードは
1S1588 で、一般的に出回っているシリコン・ダイオードである。
この正側用ダイオード、負側用ダイオードによって出力された正電圧波形は位相反転回路を通した後に位相切り替えスイッチに、負電圧波形は直接位相切り替えスイッチに、それぞれの負の波形を選択し出力モニター用 OP アンプとアナログスイッチに送られる。
使用したアナログスイッチ(LF13333)はロジック入力でアナログ信号を ON、OFF できる。
出力モニターの回路には、やはり LF356 を負入力とし波形がパルス状なのでメータのふらつきを無くすために積分し直流メータにより直読できるようにした。
D-A 変換部のバイナリカウンタから送られた信号はロジック回路を通しカウンター部の 74HC190 をシ
リーズ接続して２桁までセットできるようにした。
カウンター回路部は、74HC123 のワンショット･
マルチバイブレータを使いスタートパルスを作り
R-S フリップ・フロップを通し 74HC107 の J-K フリ
ッ プ ･ フ ロ ッ プ か ら ロ ー ド 信 号 を 74HC190 の
UP/DOUN デコーダ・カウンタに送っている。これは、立下りのスタート信号を L トリガ形 R-S フリップ・
フロップで H にセットし、74HC4040 の 12 ビットカ
ウンタからの信号をカウンター回路部の基準パルスとし D タイプフリップ･フロップに送り 1/2 分周回路
を 通 し て J-K フ リ ッ プ ･ フ ロ ッ プ の ク ロ ッ ク と
74HC190 のデコーダ・カウンタのクロックに送っている[2] [3] [4]。
ここでの J-K フリップ・フロップはスタート信号
を基準パルスに同期させるためである。また、カウンター内のセットした値が“0”になると、基準パル
スの立下りに同期し、RCO(Ripple Carry Output)出力が“L”となり、R-S フリップ・フロップがリセット

E-mail: yodonawa@bk.tsukuba.ac.jp
E-mail: nakahara@bk.tsukuba.ac.jp- 48 -

される。デコーダ・カウンタにプリセットすべきデータを与えるために使用したデジスイッチは、オム
ロンのサムロータリースイッチである[5]。
このカウンター回路において設定された数だけ高圧増幅回路（高圧のため OP アンプと耐圧の大きいト
ランジスタのデスクリートで組んだ。）に送り増幅し出力される。この増幅回路は入力電圧を 10 倍に増幅する。
回路に使用した高圧電源はあまり電流が必要としないため電流制御方式は使わず電源は倍電圧整流回路のみとした。以上が回路の大まかな説明である。

図１．ブロック図

2.2 プリント基板の製作
プリント基板の製作についてはいろいろな方法がある。パーソナルコンピュータが発達している現代
ではプリント基板の製作に当たって自動化が我々にも身近になりつつある。
その一つの方法として、すべてコンピュ－タによってパターン図を描きその描いたものを専用のプリ
ント基板製作機械で削り取ってしまうという非情に簡単で、しかも早く製作することが出来る。このような機械を購入すれば楽であるが使用頻度を考えるとコストが高くなり、無駄のように感じられる。また、簡単に製作しやすい方法としてフォトエッチン
グ法がある。沢山の基板を焼くのであればフォトエ
ッチング法も良いが、我々が関係している研究室の仕事である装置製作は単品ものが多いことから今回の製作にあたってはすべて手書きで製作した。
アナログ回路とデジタル回路があるため配線の引き回しとノイズを考慮して両面基板を使用した。製作の方法としてはトレーシングペーパーにパターン
図を描きそれをプリント基板に写し取る方法で少し原始的でもある。今回使用したものはガラスエポキ
シ系の厚さ 1.6t の両面基板を使用した。
この様な方法で出来上がったものが写真 1 のプリント基板である。写真２はプリント基板に部品を実装したものである。

写真１．プリント基板

写真２．部品実装- 49 -

３．完成した装置

４．波形観測電源部、メインボード、その他の部品をケースに収め配線し完成したユニットである。
写真３は製作した本体の写真であり、出力を見やすくするためにモニター用のアナログメータを正面
パネル中央に配置し出力可変用ボリュームをその下に取り付けた。右側のツマミは方向設定用、デジタ
ルの表示はパルス数を設定し、下のスタートボタン
により 設定数のパルスを出力する。
写真４はユニット内部の写真で左側がメインボー
ドで右上が電源部、右下が電圧変換用トランスである。

4.1 正方向波形
写真５は出力電圧：100V、パルス幅：500µs のランプ波を単発セットし出力した波形である。
写真６は出力電圧：50V、パルス幅：500µs のラン
プ波を３発セットし出力した波形である。
写真７の上側は正方向電圧波形（出力電圧：100Vを３発出力にセットし出力させた波形）であり、下側はその波形の立下りの波形を測定した。出力電圧：100V 立下り：2µs である。

X 軸：100µs/div Y 軸：20V/div
写真３．正面パネル

写真５．正出力波形（繰り返し周波数:500Hz）【繰り返し周波数：500Hz】（
X 軸：1ms/div Y 軸：20V/div
写真６．正出力波形（３発）
写真４．ユニット内部- 50 -

（繰り返し周波数:500Hz）【繰り返し周波数：500Hz】

X 軸：1ms/div Y 軸：20V/div
写真９．逆出力波形（３発）
X 軸：4µs/div Y 軸：20V/div
写真７．正出力波形（立下り）

4.2 逆方向波形
写真８は出力電圧：100V、パルス幅：500µs のランプ波を単発セットし出力した波形である。
写真９は出力電圧：50V、パルス幅：500µs のラン
プ波を３発セットし出力した波形である。
写真１０上側は逆方向電圧波形（出力電圧：３発
出力にセットし出力させた波形）であり、下側はその波形の立ち上がりの波形を測定した。出力電圧：100V 立ち上がり：2µs である。
X 軸：4µs/div Y 軸：20V/div
写真１０．逆出力波形（立上り）５．測定結果X 軸：100µs/div Y 軸：20V/div
写真８．逆出力波形

今回製作した駆動回路については仕様書にそって製作したユニットの出力波形をそれぞれ測定してみた。ランプ波の立ち上がり、及び立ち下がりを測定したが仕様書の指定では正方向波形では立ち上がり：150µs 以上が 500µs であり、立下り：15µs 以下の指定が 2µs であった。また逆方向波形では立ち上がり：15µs 以下を 2µs となり立下り：150µs 以上が 500µsとした。
仕様書においては、繰り返し周波数：2KHz 以下とするとの事で繰り返し周波数は 500Hz と設定した。
パルスのセットは９９パルスセットできるようになっている。そして出力電圧は指定どおり 50V から最- 51 -

大 120V まで連続で出力可変可能にし、測定した結果 謝辞
スムーズに波形も歪まず出力されたことが分かった。
今回の製作にあたって協力して下さった物理工学
ストック部品を使うことを目標に製作したが、仕様
系牧村哲也講師に深く感謝いたします。
書は十分満足することができた。

６．今後の課題
ストック部品での製作では限界がある。今後は、段数の多いバイナリカウンタやそれに対応した D-A
コンバータを購入し分解能を良くした場合どの位精度が良くなるか製作し、比較してみる。また、実際に研究に試用した結果を報告していただきそれを基に改良を重ねていき完成度の高い装置にすることが課題であると同時に今後の装置作りの基礎にすることを我々は考えている。

参考文献[1] セイコーエプソン（QUARTZ DEVICE）pp47-48[2] トランジスタ技術 SPECIAL№４ p100
[3] 高速 CMOS ロジック・データブック（日本テキサス・インスツルメンツ 1991）[4] 中原繁男、淀縄文男：分光計測用 24 ビット・カウン
ターの製作, 筑波大学技術報告№13（1993） pp13-20[5] OMRON ベスト制御機器オムロン第 12 版 pp883-892- 52 -

全ゲノム連鎖解析法による疾患感受性遺伝子座の検索
伊藤清子1、有波忠雄2
1

筑波大学人間総合等教育研究支援室（医学系）、2 筑波大学基礎医学系〒305-8575 茨城県つくば市天王台 1-1-1

3.2.1 DNA の抽出

概要

EDTA 加採血を行った静脈血 10 ml を 2,000 rpm で全ゲノム連鎖解析法は、多因子疾患の原因遺伝子
座や感受性遺伝子座を全染色体上にくまなく検索す 10 分遠心後、血漿成分と血球成分に分離し、Kunkel
る方法である。多因子疾患は、複数の遺伝因子と環 らの方法[2] に従い、この血球成分から高分子の DNA
境因子の影響により発症する。多因子疾患である小 を抽出した。遠心分離して得られた血球成分を９倍児気管支喘息の感受性遺伝子座の検索を目的として、 量の 抽出液 (0.32 M sucrose、 5 mM MgCl2 、 1%
染色体全域に存在するマイクロサテライト (MS) マ
TritonX-100、10mM Tris-HCL、pH7.6) にて希釈後、ーカーを約 10 cM 間隔で選択し、疾患との連鎖の有3,000 rpm で 15 分遠心して核分画を得た。この核分無を調べた。連鎖の統計解析には、ノンパラメトリ 画を 3 ml の proteinase K 用緩衝液 (10 mM Tris-HCL、ック法の一つである罹患同胞対法を用いた。その結 10 mM EDTA、10 mM NaCl、pH 8.0) に浮遊させた後、果、第 4 染色体 (4q35)、第 5 染色体 (5q31-33)、第 6
最終濃度 0.5 % になるように SDS を加えて核膜を染色体 (6p22-21.3)、第 12 染色体 (12q14-24.2) と第破壊した。次に、0.6 mg の proteinase K を加え、37 °C
13 染色体 (13q14-14.3) のそれぞれの領域に小児気 で一晩反応させてタンパク質成分を分解した。さら管支喘息との連鎖が見られ、この領域が感受性遺伝 に Phenol 処理による除タンパク後、透析液（10 mM子座である可能性が示唆された[1]。
Tris-HCL、1 mM EDTA、pH 8.0）に透析し Phenol を完全に除いた。次に、RNase を最終濃度 100 µg/ml になるように加え、37 °C で 1 時間反応させて RNA を
１．はじめに分解した。さらに proteinase K 反応、Phenol 処理、
近年、多くの疾患感受性遺伝子が、分子遺伝学的 透析を繰り返した。
手法の発達とヒトゲノムプロジェクトの進行により
抽 出 し た DNA は 分 光 光 度 計 で 測 定 し 、
明らかになってきている。
1OD260=0.055 mg/ml として DNA 濃度を計算し、最疾患感受性遺伝子を同定する主な研究方法には、 終濃度 10 ng/ml になるように TE (10mM Tris-HCL、連鎖解析法と候補遺伝子解析法がある。連鎖解析法 1 mM EDTA、pH 8.0) で調整し、4°C で保存した。
は、その疾患を発症している構成員を含む家系を対象として、発症に強い影響を与える遺伝子座を染色 3.2.2 遺伝マーカーの選択
体上に見い出すことを目的としている。候補遺伝子
解析法は、その遺伝子上に存在する多型と疾患との全ゲノム連鎖解析法は、遺伝マーカーとして全染相関を明らかにすることを目的としている。
色体上に存在する一塩基置換多型 (single nucleotide
今回報告する全ゲノム連鎖解析法は、疾患との連 polymorphism : SNP) 、あるいは単純な繰り返し配列
鎖の有無を染色体全域にわたって検討する方法であ であるマイクロサテライト (MS) を用いて行われる。
り、疾患感受性遺伝子を同定するための検索法とし 今回、我々は MS マーカーを用いた。MS マーカーて広く用いられている。
は 1 から 4 塩基程度の配列単位で反復しているもの

２．目的
全ゲノム連鎖解析法を用いて、染色体全域にわたって小児気管支喘息感受性遺伝子座を検索する。

３. 方法
3.1 対象日本人の小児気管支喘息を有する 2 人以上の子ども（同胞）がいる家系を対象とした。対象数は 47 家系 197 人で、罹患同胞は 65 対である。本研究は、筑波大学倫理委員会で承認された方法で、本人および親よりインフォームドコンセントを得て行った。

で、反復数が個体間で異なることが多く、しかも反復数がさまざまで対立遺伝子が多いため遺伝子マーカーとしては有用なものである（図 1）。
染色体全域に存在する MS マーカーを全染色体上でほぼ均等 (約 10cM) になるように選択し、それらMS マーカーすべてについてサイズが 100 ~ 400 bpになるように PCR プライマー を作成した。さらに
PCR プライマー の上流側の 5’ 末端に蛍光色素のFAM（青）、HEX（緑）または TET（黄）を標識し、マイクロサテライトマーカー

CACACACACA....

ATATATATAT....

GAAGAAGAAGAAGAA....

3.2 遺伝子解析
図 1 染色体上に点在する MS マーカー
E-mail: s-itoh@md.tsukuba.ac.jp; Tel: 029-853-3352- 53 -

それぞれの MS マーカーを区別できるようにした。 用いた。ゲル板は、36 cm のガラス板に 4% アクリ
本研究では、リサーチジェネテイクス社のヒューマ ルアミドゲル溶液 30 ml (尿素 10.8 g、5xTBE [0.5M
Tris-boric acid、10 mM EDTA] 6 ml、40% アクリルア
ンリンケージマッピングスクリーニングセット
ミド液 [38% acrylamide、2% methylene bis-acrylamide]ver.8 を用い、全染色体で 386 ヶ所の MS マーカーを
3 ml、10% 過硫酸アンモニウム 150 µl、TEMED 15検討した。内訳は、第 1 染色体 30 ヶ所、第 2 染色体28 ヶ所、第 3 染色体 25 ヶ所、第 4 染色体 21 ヶ所、 µl) を流し込んで作製した。コームは 36 well コーム
を使用した。蛍光 (FAM、TET、HEX) とサイズ (bp)
第 5 染色体 23 ヶ所、第 6 染色体 19 ヶ所、第 7 染色が重ならないように遺伝マーカーを選んで、1 つのレ
体 20 ヶ所、第 8 染色体 19 ヶ所、第 9 染色体 16 ヶーンに 8~9 種の PCR 産物を同時に泳動できるように所、第 10 染色体 20 ヶ所、第 11 染色体 15 ヶ所、第した。FAM、TET で標識された PCR 産物は 10 分の12 染色体 18 ヶ所、第 13 染色体 11 ヶ所、第 14 染色
1 に、HEX で標識された PCR 産物は 5 分の 1 になる
体 14 ヶ所、第 15 染色体 12 ヶ所、第 16 染色体 14
混合液 1 µl にホルムアミド 1.5 µl、ヶ所、第 17 染色体 15 ヶ所、第 18 染色体 14 ヶ所、 ように希釈混合し、Blue Dextran (50 mM EDTA、50 mg/ml Blue Dextran)
第 19 染色体 10 ヶ所、第 20 染色体 10 ヶ所、第 21
0.3 µl、サイズスタンダードの GS-500 TAMURA (ABI)
染色体 6 ヶ所、第 22 染色体 6 ヶ所、性 (X,Y) 染色
0.3 µl を加え、95°C で 5 分間の熱変性を行った後、
体 21 ヶ所である。
急冷し 1 本鎖 DNA にした。この 1 本鎖 DNA をサンプルとして 1 レーンあたり 2.5 µl ずつ泳動した。こ3.2.3 PCR 反応 (Polymerase Chain Reaction)の 1 本鎖 DNA が、そのサイズ（bp）によりゲル上に
上記の PCR プライマーを患者の DNA 増幅に用 分離され、MS マーカーの繰り返し配列の数によって
2~4 bp の倍数の差で検出された（図 2）。
いた。DNA と PCR プライマーを含む反応液 10 µl を
下記のように 96 穴 PCR プレート上に調整し、DNA
増 幅 器 (Gene Amp PCR System 9600 、 Applied
3.2.5 遺伝子型の判定
Biosystems [ABI]) にて増幅させた。
反応組成液
10xBuffer (ABI)
10mM dNTP mix
25 mM MgCl2
Forward Primer
Reverse Primer
Taq polymerase (ABI)
Template DNA
滅菌蒸留水

サンプルの 1 本鎖 DNA と同時に泳動したサイズス
タンダード GS-500 TAMURA を基準として、目的のMS マーカーのサイズを相対的に求めた(図 2)。
GENESCANTM software (ABI)と GENOTYPER software(ABI) の両方で波形を見ながら、親子間のサイズを確認し、各 MS マーカーの遺伝子型を決定した(図 3)。

1.0 µl
0.8 µl
0.8 µl
0.3 µl
0.3 µl0.04 µl
0.8 µl5.96 µl

PCR 反応は、95°C で 5 分間の鋳型 (Template) DNAの変性後、94°C で 15 秒、55°C で 15 秒、72°C で 30秒の変性、アニーリング、伸長を 10 回繰り返し、さらに 91°C で 15 秒、55°C で 15 秒、72°C で 30 秒の変性、アニーリング、伸長を 25 回繰り返し、最後に 72°C
10 分間の DNA 伸長を行った。

3.2.4変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動
MS マーカーそれぞれについて増幅させた患者のDNA (PCR 産物)を熱変性後、ポリアクリルアミドゲ
ルにて電気泳動し、遺伝子型を決定した。電気泳動には DNA シークエンサー ( ABI PRISMTM 377 ) を
図 3 親子間の MS マーカーの遺伝子型

色別にPCR増幅
サイズを決定する。

3.3 統計解析
3.3.1 連鎖解析法
父 母 1

2

3 父

母

1 2

赤はサイズマーカー

図 2 変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動による MS マーカー遺伝子型決定の原理

家系を用いた連鎖解析には、パラメトリック法解
析とノンパラメトリック法解析がある。ノンパラメ
トリック法解析は、遺伝形式を規定しないで解析することができるため、多くの遺伝子と環境が複雑にからみあって発症する多因子疾患の感受性遺伝子の同定に広く用いられている。

- 54 -

今回、我々が対象とした小児気管支喘息は多因子疾患であるので、ノンパラメトリック法にて解析した。しかも、ともに患者である同胞とその両親からなる家系を対象としているので、ノンパラメトリッ
ク法解析の一種である罹患同胞対解析を行った。
罹患同胞対解析では、患者である子ども達すべてが必ずしも疾患の原因となる感受性遺伝子を持っているとは限らないが、同胞がともに親から感受性遺
伝子を受け継いでいる可能性が高く、そのため疾患と連鎖している領域では、対立遺伝子を偶然より高い確率で共有していることが期待される。故に、疾患と MS マーカーの連鎖の有無を解析することによって、疾患感受性遺伝子座を検索できる。実際には、
小児気管支喘息と MS マーカーとの連鎖を、同胞間で観察された共有する同祖遺伝子 (alleles identical bydescent、IBD) の割合から、多点ノンパラメトリック
スコアである MLS (multipoint maximum lod score) を求めた。解析にはコンピュタープログラム
MAPMAKER/SIBS ver2[3] を用いた。

3.3.2 連鎖の可能性を示す基準
本研究では、E.Lander らの提唱した多因子疾患の全ゲノム検索の判定基準[[3] に従い、Lod (logarithym
of odds) 値 3.6 以上を有意な連鎖、Lod 値 2.0 以上
を有意な連鎖を示唆する基準とした。なお、Lod 値
は、2 つの遺伝子座が連鎖している可能性としてない可能性の比であるオッズ (odds) 比の対数値で表される。Lod 値 3.0 は、連鎖している可能性がしてな
いものより 1000 倍高いことを意味する。

４．結果と考察
全ゲノム連鎖解析法により、小児気管支喘息の感受性遺伝子座を染色体全域にわたり検索した結果を
図 4-1、4-2 に示した。疾患との連鎖の可能性を示す
領域は、第 4 染色体 (4q35、 lod 2.74)、第 5 染色体(5q31-33、lod 4.52)、第 6 染色体 (6p22-21.3、 Lod 2.13)、
第 12 染色体 (12q14-24.2、Lod 2.0) と第 13 染色体

図 4-1 小児気管支喘息患者の全ゲノム解析の結果
各染色体ごとの結果を示した。縦軸は MLS (Lod) 値を示し、横軸はテロメア側からの MS マーカーの距離 (cM) を示した。

- 55 -

(13q14-14.3、 Lod 2.82) にそれぞれ見られた。この 参考文献
領域に、疾患発症にかかわる遺伝子が存在している[1] Y. Yokouchi, E. Noguch, S. Ito, T. Arinami, et al.,可能性が示唆された。そこで我々は、これら領域を
Significant evidence for linkage of mite-sensitive
さらに細かく分析し、この領域に存在し疾患との関
childhood asthma to chromosome 5q31-q33 near theinterleukin 12B locus by a genome-wide search in Japanese
与が考えられる候補遺伝子を解析した。これまでにfamilies, Genomics 66 (2000) 152-160.
[4][5]
第 6 番染色体上にある TNF 、PAFAH などの遺伝[2] L. M. Kunkel, K. D. Smith, S. H. Boyer, D. S. Borgaonkar,
et al., Analysis of human Y-chromosome-specific reiterated
子が小児気管支喘息に関連していることを見い出し、
DNA in chromosome variants, Proc Natl Acad Sci USA
疾患感受性遺伝子として報告している。
74 (1977) 1245-1249.
このように全ゲノム連鎖解析法は、疾患感受性遺 [3] E. Lander, L. Kruglyak, Genetic dissection of complex traits:
guidelines for interpreting and reporting linkage results
伝子座の検索に有用である。現在、我々はこの方法[see comments], Nat Genet 11 (1995) 241-247.
により花粉症、精神疾患などの感受性遺伝子の検索 [4] E. Noguchi, Y. Yokouchi, M. Shibasaki, T. Arinami, et al.,
Association between TNFA polymorphism and theを行っている。

development of asthma in the Japanese population, Am J
Respir Crit Care Med 166 (2002) 43-46.
[5] S. Ito, E. Noguchi, T. Arinami, et al., Evidence for an
association between plasma platelet-activating factor
acetylhydrolase deficiency and increased risk of childhood
atopic asthma, J Hum Genet 47 (2002) 99-101.

図 4-2 図 4-1 の続き- 56 -

レーザーマイクロダイセクション（LMD）法による凍結組織切片からの細胞採取と nested RT-PCR 解析
小野瀬恵里子1
筑波大学 人間総合等教育研究支援室（医学系）〒305-8575 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
レーザーマイクロダイセクション（LMD）法を利用して凍結組織切片から均質な細胞群とシングルセルを採取して、RT-PCR 解析に供与でき得る cDNAの合成を試みました。結果は均質な細胞群については概ね満足できる cDNA を合成することができました。シングルセルから数種類の RT-PCR 解析に供与でき得る cDNA 合成の可能性が確認されました。技術に関してはさらに改善の必要性があります。また
今回の研究を通して非常に低濃度の cDNA は凍結融解を繰り返すことで分解してしまう可能性があることを経験しました。

１．はじめに近年、分子生物学分野では、PCR 法（ポリメラー
ゼ連鎖反応による遺伝子増幅）が急速に発達、普及しました。PCR 法の最も画期的な点は、極めて微量なサンプルからでも、特定の領域の遺伝子増幅が可能なことです。そこで PCR 法を用いて疾病に関与する遺伝子の探索や発現解析の研究が盛んに行われています。
しかし、たとえばがん組織を用いて研究を行う場
合、そのサンプルには相当数の正常細胞も含まれているため、そこから調整した mRNA にはがん細胞由来のものと正常細胞由来のものとが混在します。そのため、がん細胞特異的な遺伝子発現解析が妨げられる可能性があります。そこで、より正確な細胞特
異的な遺伝子発現解析を行うには、均質な細胞群を単離する必要があります。それには LMD 法を活用することが有効です[1]。LMD 法の出現により、遺伝子
発現解析の世界では組織特異的な解析から細胞特異的な解析へと時代の波は移りつつあります。
私が所属する膠原病リウマチアレルギー内科では各種膠原病の病態形成の理解と特異的治療を目的として、各方面からアプローチしています。全身性エリテマトーデス（SLE）、関節リウマチ（RA）、シェーグレン症候群（SS）をはじめとする膠原病の病因はいまだに不明であり、臓器障害を伴う慢性炎症
が病態生理上の共通した特徴です。

２．目的
私たちのグループでは SLE における腎臓組織[2]やRA における滑膜組織、SS における涙腺、口唇唾液
腺[３]など病態形成に関与すると考えられる炎症部位の組織特異的な遺伝子発現解析を行ってきました。

1

今回、より正確で特異的な遺伝子発現解析を行うた
めに LMD 法を利用して炎症部位の組織切片から均質な細胞集団のみを採取しその mRNA を用いた、細胞特異的な遺伝子発現解析の可能性を探りました。
膠原病の各種凍結組織切片から炎症部位に浸潤している T 細胞を主体として採取し、その細胞から RNA
精製を行い、RT-PCR 解析に供与でき得る cDNA の合成を試みました。

３．材料
SLE の腎組織１検体、RA の滑膜組織３検体は筑波大学付属病院で同意を取得し得られた生体組織の一部を使用しました。各組織は LMD に供するまで、OCT コンパウンドに包埋して－80℃で凍結保存しました。

４．メチルグリーン・ピロニン（MPY）染
色による組織中の RNA の確認
実際に LMD 法を行う場合、組織切片中に RNA がどの程度保たれているかを事前に知ることは重要なステップです。一般に MPY 染色が簡易的に使われています。メチルグリーンとピロニンは陽性荷電の塩
基性の色素で、核酸中の陰性荷電するリン酸基と結合します。核酸塩基の重合度の大きい DNA は青緑色に染色され、重合度の小さい RNA はピンク色に染色されます。
MPY 染色方法[4]は、10μｍの厚さに薄切した凍結組織切片をスライドガラスに貼り付け、１分間風乾します。100%エタノールで 4℃にて 10 分間固定後、DEPC 処理水中で包埋剤を洗い流します。組織周囲の水分をふき取り、MPY 染色液（武藤化学薬品）を組織上にのせて 4℃にて 30 分間染色します。DEPC 処
理水にて洗浄後、検鏡しました。MPY 染色例を図１に示します。（A）は RA の滑膜の凍結組織切片です。
細胞質がピンク色に染色され組織中の RNA が多いことを示唆しています。左下矢印部分は胚中心様部
分ですが核が強く青緑色に染色されており、ピンク
色には染まっていません。この胚中心様部分は核分裂が活発に行われているため DNA 量が極めて多いと推測され、RNA が存在していないのではなくて、RNA の染色がマスキングされてしまっている可能性が考えられます。（B）は SLE 腎組織の凍結組織切片です。この組織は薄切を３回繰り返したもので、ピンク色の染色が弱く RNA は分解を起こし始めている可能性があります。このような組織切片からのRNA の回収は非常に困難と考えられます。

E-mail: eonose@md.tsukuba.ac.jp; Tel: 029-853-3332- 57 -

図 1-B

図1-A

SLE腎組織切片MPY染色
薄切を繰り返した検体

RAの滑膜新鮮凍結組織切片
MPY染色

図2-A-1

図2-A-2

RA滑膜組織トルイジンブルー染色
LMDによる細胞群採取前

RA滑膜組織トルイジンブル-染色
LMDによる細胞群採取後

図2-B-1
SLE腎組織トルイジンブル-染色
LMDによるシングルセル採取前

図2-B-2
SLE腎組織トルイジンブル-染色
LMDによるシングルセル採取後- 58 -

５．LMD による細胞採取
LMD はレーザー光を利用して、組織切片上の目的
M 1 2 3 4 5 6 7の細胞のみを光学顕微鏡下で切り取り、採取することができます。その手順[５]は－80℃で凍結保存された組織をクリオスタットで 10μｍの厚さに薄切し、フォイル付スライドガラスに貼り付けます。スライドガラス上の組織を 70%エタノールで 4℃において 1
分間固定、DEPC 処理水で包埋剤を洗い流した後
0.05%トルイジンブルー溶液（pH7.0）（Wako）を組織上にのせて 4℃にて 1 分間染色しました。DEPC 処
理水で洗浄後スライドガラスを真空乾燥器内で 10 分
間吸引乾燥しました。そのスライドガラスを用いて 492bp
LMD による細胞採取を行います。
スライドガラスは顕微鏡ステージに組織を貼り付けた面を下向きにセットします。光学顕微鏡画像はPC モニターを見ながら細胞採取したいカットエリアをマウス操作により選択し、レーザーでフォイルと共に切り取ります。切り取られた組織は重力により切除物質の収集トレー上にセットした細胞回収チューブ（0.5ml の PCR チューブ）のふたに落ちます。
図3-A: β-actin での first RT-PCR の結果
PCR チューブのふたにはあらかじめ ISOGEN (日本
M: 分子量マーカー (123bpラダー)ジーン) 50μl を入れておきました (図２参照)。
Lane 1, 2, 3, 4, 5, 6: 105, 104, 103, 102,10, 1 cell相当
図 2-A は RA の滑膜組織切片から胚中心様を切り出
Lane 7: ネガティブコントロール
した例です。図 2-B は SLE の腎組織切片から尿細管周囲にある細胞をシングルセルで採取した例です。

６．ヒト末梢血単核球（PBL）を利用した
nested RT-PCR 解析（B）に示しましたように nested RT-PCR の結果、細胞数が 10,1 コも 240bp サイズのバンドが検出されました。ネガティブコントロールとしてテンプレート
を加えていない PCR 産物からはバンドは検出されませんでした。

PBL から得た cDNA を使用して希釈試験を行い、
nested RT-PCR の解析限界を確認しました。相当細胞個数をそれぞれ 105,104,103,102,10,１コになるように
cDNA を段階希釈しました。プライマーはハウスキ
ーピング遺伝子のひとつであるヒトβ－actin［6］に設M 1 2 3 4 5 6 7定したプライマーを用いました[7]。first PCR で使用した上流プライマーは GGC ATC CTC ACC CTG AAG
TA,下流プライマーは CCA TCT CTT GCT CGA AGC
CC で PCR 産物のサイズは 494bp です。PCR 条件は94℃で 1 分間の熱変性反応、62℃で 1 分間のアニーリング反応、72℃で 1 分間の伸長反応の増幅反応を
30 サイクル行いました。nested PCR で使用した上流
プライマーは AAA TCT GGC ACC ACA CCT TC、下流プライマーは AGG GCA TAC CCC TCG TAG AT
で PCR 産物のサイズは 240bp です。PCR 条件は 94℃
で 1 分間の熱変性反応、60℃で 1 分間のアニーリン
グ反応、72℃で 1 分間の伸長反応の増幅反応を 30 サ
イクル行いました。
246bp
結果は増幅した PCR 産物をエチジウムブロマイドを含む 1.2%アガロースゲルにて電気泳動を行いバンドの有無を見ました。結果を図３に示します。（A）に示しましたように first RT-PCR 電気泳動の結果
105,104,103,102 コは 494bp サイズのバンドが検出され
図3-B: β-actin での nested RT-PCR の結果ましたが、10,1 コ相当細胞数濃度のテンプレートで
M: 分子量マーカー（123bpラダー）
はバンドが検出されませんでした。
Lane 1, 2, 3, 4, 5, 6: 105, 104, 103, 102, 10, 1 コ相当
Lane 7: ネガティブコントロール- 59 -

(C）に示しましたのは－20℃の凍結保存と融解を 3回繰り返した cDNA を用いた nested RT-PCR の結果です。細胞数が１コの PCR 産物からはバンドが検出不可能になりました。このことから非常に低濃度のcDNA は－20℃凍結保存、融解によって分解が引き起こされる可能性が考えられました。

M

1

2

3

4

5

6

7

246bp

図3-C: 凍結融解を３回繰り返したcDNAを用いた β-actin での nested RT-PCR の結果
M: 分子量マーカー（123bpラダー）
Lane 1, 2, 3, 4, 5, 6: 105, 104, 103, 102, 10, 1 cell相当
Lane 7: ネガティブコントロール

８．Cβnested RT-PCR 解析
T 細胞が採取されたことを Cβnested RT-PCR［2］を用いて確認しました。プライマーは T 細胞レセプ
ター（TCR）のβ鎖の定常領域である C 領域に設定し、nested RT-PCR で確認しました。First PCR の上流プライマーは CCC ACA CCC AAA AGG CCA を、下流プ
ライマーは TTG GAG CTA GCC TCT GGA ATC と
CCA GGG CTG CCT TCA GAA を合わせて使用しました。nested PCR のプライマーですが、上流プライ
マーは first PCR と同じものを、下流プライマーは
CAT AGA GGA TGG TGG CAG を使用しました。first
PCR、nested PCR 共に PCR 条件は 94℃で 1 分間の熱変性反応、55℃で 1 分間のアニーリング反応、72℃
で 1 分間の伸長反応の増幅反応を 30 サイクルずつ行いました。
結果は増幅した PCR 産物をエチジウムブロマイドを含む 1.2%アガロースゲルにて電気泳動を行いバンドの有無を見ました。nested RT-PCR の結果の一部を図４に示しました。384bp サイズのバンドが確認できたサンプルを T 細胞が採取され、さらに cDNA の合成に成功したと考え陽性としました。
RA の滑膜組織の中から胚中心様部分から均質な細胞群を LMD で採取し、得た cDNA の T 細胞陽性率は平均 47.9％でした。
SLE の腎組織のシングルセルから得た cDNA の T
細胞陽性率は 5%でした (表１参照)。

M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112

７．RNA 精製と cDNA 合成
RNA は LMD で採取された細胞から ISOGEN 法を 369bp
利用して Sgroi ら[7]の方法を参考にして精製しました。
その手順は細胞回収チューブのふたに入っている細胞を含む ISOGEN 50μl を新たな 1.5ml チューブに移し変えてボルテックスミキサーで 60 秒間混合して細胞を完全に破砕しました。クロロホルム 10μl を加え
図4: Cβnested PCR での結果てボルテックスミキサーで 30 秒間混合、スピンダウ
M: 分子量マーカー (123bpラダー)
ン後 37℃で、
10 分間保温しました。4℃で、15,000rpm､Lane 1, 2, 4, 7, 10: T細胞陽性サンプル
15 分間遠心し、分離した 2 層のうち上層を新しいチ
Lane 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12: T細胞陰性サンプル
ューブに移しました。共沈剤としてグリコーゲン 10μｇと上層容量の 0.1 倍量の 2.5M 酢酸ナトリウムと1 倍量のイソプロピルアルコールを加えてよく混合して、－80℃で 30 分間放置しました。4℃で 15,000rpm、30 分間遠心し、上清を除き、70%エタノールで沈殿
表1. LMD法による細胞採取から得た物をリンスしました。10 分間真空乾燥を行い、沈殿
cDNAのCβnested PCR 解析
物を DEPC 水 11μl で溶解して RNA 溶液としました。
M-MLV 逆転写酵素と Oligo(dT)プライマーを用いて一本鎖 cDNA を合成し、さらに cDNA の分解を防組織例 採取 Cβ-PCR 陽性率(％)
ぐために２本鎖 cDNA を合成しました。合成キット
検体数 陽性数は TaKaRa(6130)を使用しました。なお、合成した
RA1
24
5
20.8%
cDNA は１サンプル当たり 40μl に DEPC 水にて希釈して分注後、－20℃で保存しました。
RA2
12
8
66.6%

RA3
SLE

- 60 -

16
20

11
1

68.8%
5.0%

９．考察

この結果を細胞レベルで再確認するために、炎症部位からシングルセルを採取してそれぞれ個々の細胞について各種サイトカイン遺伝子発現解析をしていきたいと考えています。また今後さらに LMD 法によるシングルセル採取の技術と微量 RNA 精製および
cDNA 合成方法の改善に取り組み、確実なシングル
セル解析の技術の確立を目指したいと考えています。

近年、LMD 法を利用した細胞特異的な遺伝子解析
は各種がん組織を用いた研究が活発に行われています[8]。LMD 技術の出現により細胞特異的な遺伝子発現解析が可能となり、またシングルセル解析技術が発達すればその応用により遺伝子診断分野［9］など飛躍的に伸びると考えられています。
今回の実験において、均質な細胞群を LMD 法で採取する技術の確立についてはほぼ満足できる成績で 謝辞した。RA の滑膜組織の中から胚中心様部分の細胞群
この研究を行うにあたり、終始熱心なご指導とごの細胞採取の陽性率は平均 47.9%でした。これは、細教示をいただきました筑波大学臨床医学系住田孝之
胞採取を行う際、視覚的に採取したい細胞群を的確に切り取ることができ、さらに切り取られた細胞数 教授、村田秀行講師、松本功講師、伊藤聡講師に感も 50 コから 300 コで、RT-PCR 解析に必要な十分な 謝申し上げます。また、LMD システムを貸与してい濃度の cDNA を合成することができたものと考えら ただきました基礎医学系内田和彦助教授に深謝申し上げます。
れます。一方で、SLE の腎組織からの T 細胞のシン
グルセル採取の陽性率は 5%でした。陽性率の低さの原因として、染色方法と RNA 量が非常に微量だとい
参考文献
うことが考えられます。LMD 法で cDNA 合成までの課程を成功するためには凍結組織切片作成から染色、[1] M. R. Emmert-Buck, R. F. Bonner, P. D. Smith, R. F.
Chuaqui, Z. Zhuang, S. R. Goldstein, R. A. Weiss, L. A.
細胞採取、RNA 精製、cDNA 合成まで RNA の失活をLiotta, Laser capture microdissection, Science 274 (1996)
防ぐために、作業を迅速に、低温で、また確実に行
998-1001.
う必要があります。今回、トルイジンブルー染色を [2] H. Murata, R. Matsumura, A. Koyama, T. Sugiyama, M.
Sueishi, K. Shibuya, A. Tsutsumi, T. Smida, Tcell receptor
採用した理由は染色時間が短く簡単で、RNA へのダ
of Tcells in the kidneys of patients with lupus nephritis,
Arthritis Rheum. 46 (2002) 2141-2147.
メージの低さを優先したからです。トルイジンブル
I. Matsumoto, K. Tsubota, Y. Satake, Y. Kita, R.
ー染色は視覚的に細胞の種類を見極めるのが非常に [3] Matsumura,
H. Murata, T. Namekawa, K. Nisioka, I.
困難です。従って、LMD 法で細胞を切り取る時点でIwamoto, Y. Saitoh, T. Sumida, Common Tcell recepter
clonotype in lacrimal glands and labial salivary glands fromT 細胞以外の細胞（B 細胞，好中球など）を採取してpatients with Sjogren’s syndrome, J. Clin. Invest. 97 (1996)
しまう可能性があり、また RNA の精製段階、ｃDNA
1969-1977.
の合成段階、RT-PCR の実施段階等で何らかの問題が [4] 佐野豊，組織学的研究法，南山堂 (1981) 441-451.
起きて、このような低陽性率になったと考えられま [5] K. Kolble, The LEICA microdissection system;design andapplications, J. Mol. Med. 78 (2000) B24-25.
す。さらに、LMD 法で切り取った細胞は重力による [6] S. Xin, K. Jorg, Z. Zhao-Wen, S. Bruno, T. Wen-Hao, Z.
Arthur, W. B. Markus, F. Helmut, Gene-expression
自然落下で収集チューブ内に集めるのですがシング
analysis of single cells nested polymerase chain reaction
ルセルは重量も非常に軽量なため、時に自然落下でafter laser microdissection, World J. Gastroenterol. 9 (2003)
きず静電気等の影響を受けて舞い上がりスライドガ
1337-1341.
ラスに再付着してしまうことがあります。しかし、 [7] D. G. Sgroi, S. Teng, G. Robinson, R. Levangil, J. R.
Hudson, Jr., A. G. Elkahloun, In vivi gene expression
フォイル上の実際の細胞量は顕微鏡下で観察された
prpfile analysis of human breast cancer progression, Cancer
Res. 59 (1999) 5656-5661.
細胞数と比べると平均 1/2 細胞相当量になります。従K. Dixon, P. J. Richardson, R. D. Pinnock, K. Lee,ってシングルセルから精製した RNA 量も平均 1/2 細 [8] A.
Gene-expression analysis at the single-cell level, Trends
胞相当量になります。その条件下で数種類の RT-PCR
Pharmacol. Sci. 21 (2000) 65-70.
解析に供与できる cDNA が合成できる可能性が確認 [9] R. Todd, D. H. Margolin, Challenges of single-celldiagnostics; analysis of gene expression, Trends in
され、組織を用いたシングルセル解析への道が開け
Molecular Medicine, 8 (2002) 254-257.
たことは大きい成果と考えます。今後の課題は染色 [10] L. Fink, T. Kinfe, M. M. Stein, L. Ermert, J. Hanze, W.
Kummer, W. Seeger, R. M. Bohle, Immunostaininng and
方法の改善であり、RNA へのダメージの低さを保ち
Laser-assisted cell picking for mRNA analysis, Laboratory
つつ目的とする細胞を的確に採取するための免疫組
Investigation 80 (2000) 327-333.
［10］
織化学染色等を検討する必要 があると考えます。 [11] I. Matsumoto, S. Okada, K. Kuroda, I. Iwamoto, Y. Saitou,
T. Tokuhisa, K. Nishioka, T. Sumida, Single csll analysis of
シングルセルを用いた遺伝子解析技術の発展はTcells infiltrating labial salivary glands from patients with
Sjogren’s syndrome, Int. J. Mol. Med. 4 (1999) 519-527.
個々の細胞の働きがより明確になることに繋がり、複雑な免疫応答の仕組みや病態形成の解明も夢ではなくなります。それはすなわち、私たちのグループが志している膠原病の特異的治療にまた一歩近づくことになります。
私たちのグループでは SS における唾液腺組織に浸潤した細胞を対象にした、フローサイトメトリーのシングルセルソーティングを使用したシングルセ
ル解析の報告［11］があります。また SLE の腎組織のT 細胞が分泌するサイトカインに関する遺伝子発現解析の結果、腎組織の炎症部位に浸潤している T 細
胞は Th2 細胞が多いということが示唆されました。

- 61 -

筑波大学内 Web データの全文検索システムの構築佐藤守
筑波大学 研究協力部研究協力課（学術情報処理センター)〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

筑波大学内 Web データを対象とした検索システムを構築し，筑波大学公式ページ内を検索対象範囲に限定した検索サービス1として利用を開始した．本稿
では日本語全文検索システム構築と運用に関する取り組みを紹介しながら，ログ統計の有効活用について報告する．

１．はじめにの主要な Web サイト（110 サイト）を収集対象とし，深度を徐々に深くしながらデータ収集を実施した．
深度毎のデータ収集の傾向について図 2 に示す．
ネットワークや各サイトの状態により多少の変動が深度毎にみられるが，収集時間は収集量にほぼ比例し，平均収集速度は 76KB/s であった．さらに高速化したいところであるが，各 Web サーバの運用妨害とならぬようにするためには，収集時のアクセス間隔等を調整しながら時間を掛けて収集することも必要である．

筑波大学の公式ページでは，学外の方に対する情報提供を行うサービスとして Web 検索システムを導入し，大学が保有する大量のデータの中から目的の情報を効率よく提供するための手段として活用されている．この検索システムは，検索対象が中規模程
度でも検索要求に対する応答時間の高速化が期待できる Namazu2を検索エンジンとして採用するとともに，各検索対象サイトからのデータ収集を行うために wget3というソフトウェアを利用している．収集したデータを事前にインデックス化する処理を含め，
これら一連のデータ更新を無人で実施するためのス
クリプトを作成することによって，定期的に自動実行することで円滑な運用が可能となった．（図 1）

図１. 筑波大学公式ページ内の検索

ファ イルサイズ （MB)２．学内 WEB データの収集方針
2.1 学内サイトの不特定収集による予備評価

2.2 特定サイトのデータ収集による評価

3000

250

2500

200

2000

150

1500

100

1000

50

500

収集データのファ イ ルサイ ズ（MB)
収集時間(秒）

0

0
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Webデータ の深度

図２. 深度毎のデータ収集時間と容量
40000
HT ML文書等のファ イルサイズ（K B)

検索システム構築当初（2002 年）は収集対象の URLを特定せずに筑波大学公式ページを起点とし，そこからリンクを辿り学内サイトについてデータ収集を行った．起点からの収集深度を 10 に設定して Web
データの収集を行った際，216 サイト（重複分を除く）の情報が集まった．収集対象のデータタイプを指定
せず画像等も全て収集していたため，合計ファイル
容量は約 13GB になり約 14 時間を費やした．同じ収集を行った場合に，現在では図書館情報大学統合分が追加となり，収集時間とデータ量がさらに増加することになる．また，このようなアクセス間隔を設けずに大量のデータを連続的に収集する方法では，収集対象の各サイトに対して高負荷となるため改善する必要があることが判明した．

300

35000

30000

25000

20000

15000

次に収集対象データタイプを HTML 文書等に限定することで収集時間とデータ収集量を軽減し，学内

10000

5000

0
1

1

http://www.tsukuba.ac.jp/~robots/ja/index.html
http://www.namazu.org/
3
http://www.gnu.org/software/wget/
2

2

3

4

5

6

7

8

9

10
11
Webデータ の深度

図３. 学内 Web サイト別深度毎データ収集量- 62 -

収集時間(秒）概要

2.3 最終深度の予測
検索件数

2200

収集したデータを Web サイト別に分けて深度毎のデータ収集量について調べた．（図 3）
図 2，図 3 ともに深度 10 で飽和状態になることがわ
かる．そこで，この２つの図において深度 11 のデー
タを深度 inf（無限）でデータ収集した際の数値に置き換えて表示してみた．無限深度での数値が深度 11での曲線に調和していることから，学内主要 110 サ
イトにおける収集可能なＷeb データの起点（公式ページ）からの最終深度を 11 と予測できる．以上の結果から現在はデータ収集時の上限値として深度 11 に設定し，各 Web サーバへの負荷を軽減するための配慮としてアクセス間隔を 3 秒程度に設定し，30 時間
以上かけてゆっくりデータ収集を行っている．

2003年10月

2000

2003年11月

1800

2003年12月

1600
1400
1200
1000
800
600
400
200

31

27

29

25

21

23

19

15

17

13

9

7

11

3

5

1

0
日付

図４. 日毎検索件数
検索件数

18000

３．検索システムにおける日本語の取扱い

2 0 0 3 年1 0 月

17000

2 0 0 3 年1 1 月

16000

2 0 0 3 年1 2 月

15000

合計

14000
13000

はじめにで述べたように，本検索システムはNamazu を検索エンジンとして採用しているが，その際，日本語文書を検索システム用にインデックス化
する過程において単語単位に分割する分かち書き処
理に KAKASI4を利用している．これには付属の辞書があり単語単位に読みと漢字等のペアで構成（約 12万件）されている．この辞書だけでも普段使用している一般的な日本語であれば分かち書きの辞書として十分機能する．ただし学内に存在する各種専門分
野で使用される専門用語に関する検索では，期待する検索結果を得られない場合もある．検索精度を向上させるためには，分かち書きに用いる辞書の強化を行うことで解決できる．幸いインターネット上には各分野の辞書等5が存在し入手可能である．しかし辞書の書式は様々なので KAKASI 用辞書の書式に変換する必要がある．そこでスクリプトを作成し，重複分を排除しながら簡単に変換できるようにした．
現在，医学，法学，地球物理学，生命科学の辞書を追加し合計約 17 万件を登録して利用している．必要に応じてさらに辞書の強化を行う予定である．

12000
11000
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0

日

火

水

木

金

土
曜日

図５. 曜日毎検索件数
2 0 0 3 年1 0 月
2 0 0 3 年1 1 月

22
時

20
時

18
時

16
時

14
時

12
時

10
時

8時

4時

0時

6時

2 0 0 3 年1 2 月

2時

アク セ ス件数

2400
2300
2200
2100
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0

４．検索システムの利用状況

検索時刻

図６. 時刻毎検索件数
1400

大学

1)
院(

2 0 0 3 年1 0 月
2 0 0 3 年1 1 月

キーワ ード検索件数

検索システムを稼動してから現時点で３ヶ月経過した．この間に記録された Web サーバのアクセスロ
グをログ解析ソフトの Analog6を用いて，検索シス
テムに関する利用状況を調べた．学内外から平均28548 件/月の検索があり，日毎の検索件数（図 4）
では平均 930 件/日であった．このうち学外からの検索は各月ともに 80%を超えていて全体の平均では 82.6%であった．曜日毎の検索件数（図 5）では平日の火曜日～水曜日が最大となり休日には減少する傾向がわかる．時刻毎の検索件数（図 6）では，
16 時～17 時の間でアクセスが最大となることもわかる．これにより検索システムの稼動状況が把握でき，システム作業等を行う場合に，負荷の少ない曜
日や時間帯を選択するなど運用面に反映しながら
検索応答性能の維持に役立てることができる．

月

1200

2 0 0 3 年1 2 月
合計

1000

800

学部

大学

600

4 0 0大 学

200

0

4

http://kakasi.namazu.org/
5
http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~baba/dic/free-dic.html
6
http://www.analog.cx/

0

院

院

(2 )

(1)
遺
世界

産

(2)

編入

(3 )

世界

遺産

(4 )

医学

編入

(3)

学部

(6 )
5)
7)
部(
入試
院(
推薦
大学
(8 )
法科
入試

(4)

)
(6)
(5)
部
(7) 祭 (8
学
大学 学部
推薦
医学
編入
入試 学園
法科
医
院 (2) 編 入
学部(1)(3) 入 試大入試 世界
(4)(5) 学 院
合格
(7) 遺 産
TH
(6)
発表
K( 推
(8
学部
3)
薦入
法科
(2)
編 入 医 学)
(
5
試
)
大学
部
(7)
4
8
院
1
2
3
4
5
6
(6) 7 順位 8(1)

図７. 検索キーワードランキング TOP8

- 63 -

５．検索システムの応用

8261 学 (8.17%)562 田 (0.56%)9000
1944 入 (1.92%)
567 工 (0.56%)
1761 ー (1.74%)
8000
610 理 (0.60%)
1679 大 (1.66%)
7000
620 授 (0.61%)
1555 部 (1.54%)
6000
5000
642 専 (0.64%)
1502 科 (1.49%)
4000
3000
659 類 (0.65%)
1366 教 (1.35%)
2000
1000
65 人 (0.66%)
1247 ン (1.23%)
066 編 (0.66%)
1209 試 (1.20%)

検索システムでは，検索するキーワードが入力されるため，検索の目的や意図が多少なりとも含まれている．少数のログでは意味を持たないが，大量のログを統計処理して抽出したキーワードの上位ランキングから大学に対する関心事項等が時間経過とともに把握可能である．Namazu のログを解析するツールとして nlview.cgi7を利用し，学外からの検索キーワードと検索回数について調べ，上位 8 位までを（図 7）に示した．「大学院」というキーワードが各月とも
第 1 位であり学外からの関心が高いことがわかる．
また，同じ意味のキーワードでも文字が一文字でも異なると別のキーワードとしてカウントされてしまうため，キーワードの内容とランキングの結果が必
ずしも検索の実態を反映しているとは限らない．

700 界 (0.69%)

1117 院 (1.11%)

706 世 (0.70%)

1058 生 (1.05%)

761 群 (0.75%)

1030 研 (1.02%)

769 会 (0.76%)
969 究 (0.96%)771 遺 (0.76%)
954 ス (0.94%)783 産 (0.77%)920 育 (0.91%)
796 医 (0.79%)

図９. 文字出現頻度 TOP30（10 月）
7 3 9 8 学 (7 .9 8 % )
4 9 2 タ (0 .5 3 % )8 0 0 0
2 0 3 0 ー (2 .1 9 % )4 9 3 編 (0 .5 3 % )
1 8 0 6 部 (1 .9 5 % )7000
4 9 5 ル (0 .53 % )1 7 7 5 入 (1 .9 2 % )6000
5 4 7 田 (0 .5 9 % )1 44 9 科 (1 .5 6 %)5000
5 4 9 体 (0 .5 9 % )1 3 1 5 大 (1.4 2 % )4000

６．検索キーワードの総合的な比較
図７では「大学院」とは別に「法科大学院」というキーワードもあり，同様に「学部」「医学部」や「編入」「入試」「推薦入試」などから共通のキー
ワードとして「大学院」「学部」「入」が含まれている．共通キーワードを含む集合について調べることにより総合的な比較ができるようになる．そのためには検索キーワードから指定した文字列に関して解析するツール（図 8）が必要となり次の２つの機能を作成した．

5 7 9 工 (0 .6 2 % )3000

1 2 6 8 試 (1 .3 7 % )2000
5 8 9 バ (0 .6 4 % )1000

1 2 2 8 教 (1 .3 2 % )0
5 9 4 理 (0 .6 4 % )1 0 9 7 生 (1 .1 8 % )

5 9 9 授 (0 .6 5 % )

1 0 8 0 ン (1 .1 7 % )

6 1 1 類 (0 .6 6 % )

9 8 5 研 (1 .06 % )

6 7 7 群 (0 .7 3 % )9 23 究 (1 .0 0 % )7 0 3 薦 (0 .76 % )8 9 8 育 (0 .9 7 % )7 0 6 会 (0 .7 6 % )8 6 8 院 (0 .9 4 % )7 0 7 推 (0 .7 6 % )
8 2 5 医 (0 .8 9 % )
7 8 9 ス (0.8 5 % )図１０. 文字出現頻度 TOP30（11 月）
6 3 4 8 学 (7 .7 3 % )1 5 4 3 入 (1 .8 8 % )
4 7 2 類 (0 .5 7 % ) 7 0 0 0
4 9 0 発 (0 .6 0 % )1 5 2 7 ー (1 .8 6 % )6000
4 9 4 表 (0 .6 0 % )1 3 1 6 部 (1 .6 0 % )5 0 3 書 (0 .6 1 % )
5 2 9 田 (0 .6 4 % )

5000
4000

1 2 3 3 科 (1 .5 0 % )
1 1 8 4 大 (1 .4 4 % )3000

5 4 5 工 (0 .6 6 % )
5 4 9 授 (0 .6 7 % )

2000
1000

1 1 2 5 試 (1 .3 7 % )1 0 8 3 教 (1 .3 2 % )0

5 6 8 理 (0 .6 9 % )9 3 4 研 (1 .1 4 % )

5 7 8 格 (0 .7 0 % )図８. キーワード検索用ツール

9 1 7 ン (1 .1 2 % )6 1 5 群 (0 .7 5 % )9 1 2 生 (1 .1 1 % )6 5 1 医 (0 .7 9 % )6.1 検索キーワードの文字検索機能
これは学内，学外などの対象データ範囲を選択し，指定した期間における検索キーワードについて文字列検索を行い，統計処理してランキング表示する機能である．例えば「大学院」という共通キーワード
で学外からの検索について調べてみると，「法科大学院」「連携大学院」「大学院入試」「夜間大学院」「社会人大学院」など 462 種類 2515 件のキーワード
がランキング表示される．これにより共通キーワー
ドの母集団同士の比較等が可能になり，総合的な評
価を行う際に役立てることができる．

図１１. 文字出現頻度 TOP30（12 月）
2 2 0 0 7 学 (7 .9 8 % )
5 3 1 8 ー (1 .9 3 % )1 4 5 8 第 (0 .5 3 % ) 2 3 0 0 022000
5 2 6 2 入 (1 .9 1% )
1 4 8 6 編 (0 .5 4 % )
21000
20000
4 6 7 7 部 (1 .7 0 % )1 5 3 5 合 (0 .5 6% )19000
1 5 7 0 体 (0 .5 7 % )1 6 0 7 人 (0 .5 8 % )1 6 3 8 田 (0 .5 9 % )1 6 4 5 薦 (0 .6 0 % )

18000
17000
16000
15000
14000
13000
12000
11000
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0

4 1 8 4 科 (1 .5 2 % )4 1 7 8 大 (1 .5 1 % )
3 6 7 7 教 (1 .3 3 % )3 6 0 2 試 (1 .3 1 % )

1 6 5 2 推 (0 .6 0 % )3 2 4 4 ン (1 .1 8 % )

1 6 9 1 工 (0 .6 1 % )3 0 6 7 生 (1 .1 1 % )6.2 検索キーワードの文字出現頻度比較機能
これは 6.1 の機能と同様に対象データ範囲と期間を指定し，その間の検索キーワードについて１文字単位に分割し文字の出現頻度を比較する機能である．
7

8 6 4 究 (1 .0 5 % )

6 5 1 会 (0 .7 9 % )7 7 9 院 (0 .9 5 % )
6 7 1 育 (0 .8 2 % )7 3 7 合 (0 .9 0 % )6 9 5 推 (0 .8 5 % )
6 9 5 ス (0 .8 5 % )
6 9 5 薦 (0 .8 5 % )1 7 4 2 類 (0 .6 3 % )1 7 6 8 授 (0 .6 4 % )2 9 4 9 研 (1 .0 7 % )2 7 6 4 院 (1 .0 0 % )1 7 7 2 理 (0 .6 4% )2 7 5 6 究 (1 .0 0 % )2 0 5 3 群 (0 .7 4 % )
2 4 8 9 育 (0 .9 0% )2 1 2 6 会 (0 .7 7 % )2 4 3 8 ス (0 .8 8 % )2 2 7 2 医 (0 .8 2 % )図１２. 文字出現頻度 TOP30（合計）

http://village.infoweb.ne.jp/~fwnk1502/data/howto2.htm- 64 -

この機能により検索頻度の高い文字を把握でき，さ 能を利用すれば，大学の検索機能として活用できるらにその文字を 6.1 の機能で再検索することで，通常ことも事実である．その他，商用や独自に開発したのキーワードランキングでは見えないランキングの 検索システムも各種存在し，高機能の検索も可能で把握も可能となる．図 9～図 11 は，2003 年 10 月～
ある．これらのどれを選択するかは，目的や環境に
12 月の各月毎の検索文字出現頻度を表しており，図 応じて選択すればよい．自前で検索システムを運用
12 はその合計である．検索されたキーワードにおけ する利点は，情報の鮮度を調節できることであり，る時期的な関心の移り変わりが浮かび上がる．
検索対象を適切に選択することにより, 上質な情報
10 月には「世」「界」「遺」「産」が登場している． を提供できることにある．検索システムを稼動して11 月には「バ」「ル」「タ」がランクインしている．
から現時点で３ヶ月経過したが，学外からの利用率「バ」については，「シラバス」や「バスケットボ をみるとその重要性を再確認できる．また，検索シール」等の各月での極端な変動はないのに対し，11 ステムを運用することで，学外からの大学に対する
月 の バ レ ー は 10 月 の 約 3.5 倍 の 増 加 と な り ，
関心や需要などの動向についても時間経過とともにWorldCup バレーボールの影響によるものと予想で把握することが可能となる．今後は専門分野の辞書
きる．「ル」についても同様で，「サークル」等に を充実させ，全学的に検索対象範囲を拡張すること
極端な変動はみられず，通常の「ル」の件数に約 2.3
で，検索システム利用者の意図する情報を的確に提倍のバレーボールの件数が加算された結果となった． 供することが可能となり，さらなる利用率の増加が「タ」については，学内の各「センター」等の検索 期待できる．これにより副次的な効果も向上し，学件数に「センター試験」や「アドミッションセンタ 外の関心等を把握する手段として有効に活用できる．
ー」等の入試関連の「タ」が増加した結果である．
検索システムの運用に際し，最後に結論として導12 月は，「合」「格」「発」「表」「書」が登場し，く言葉は「アンテナ」である．つまり，検索システ「書」は「願書」の増加と「図書館」「証明書」な ムがアンテナ的な役割を果たすことも可能であるこどの件数の合わせ技となった．その他は概ね定番の とを意味する．アンテナの感度を調整しながら得ら文字が各月ともに出現している．
れたキーワードを大学運営の参考としてフィードバ
ックすることにより，大学に求められている役割に
6.3 検索キーワードの総合的評価
ついての理解を深めることに役立てることも可能である．そのためには，情報の取り扱いに十分注意す図 12 を見ると，「学」という文字が出現頻度の第るとともに，情報の鮮度・質・量を適切に管理しな
1 位で他の文字と大差があり，大学として当然の結果
がら検索システムの利便性と信頼性を向上させてゆとなっている．その他の出現した文字と組み合わせ
くことが重要であり，学内における理解と協力が必ると各種検索キーワードが想定できる．
第 2 位には，要となる．
予想外に「ー」という文字が登場した．「サークル」「サッカー」「バレー」「スポーツ」の 4 項目だけ
で 37.7%を占め，学外からの体育系サークル等に関す 謝辞る関心の高さが見えてくる．「サッカー」と「バレ検索システム構築の機会を与えて頂き，ご指導とー」の母集団を比較してみると，10 月では「サッカ ご協力頂いた大学広報課関係各位，学術情報処理セー」が「バレー」の 1.5 倍多かったのに対し，11 月，
ンター山口喜教センター長，佐藤聡講師に深く感謝
12 月では「バレー」が 2 倍近くに逆転し，WorldCup しお礼申し上げます．
効果が持続していることが観測できる．第 3 位には「入」が登場している．図 7 の合計をみると第 3 位
参考文献の「編入」609 件と第 6 位の「推薦入試」455 件およ[1] 馬場肇. Namazu システムの構築と活用, ソフトバンク
び第 8 位の「入試」397 件があり，この図では確認でパブリッシング(2001)
きない第 9 位の「編入学」353 件も存在する．これで[2] 松木孝幸, 高橋基信, 太田俊哉. Analog[アナログ]Webはランキングとして適切に評価することが難しい．
アクセスログの高速解析ソフト, 九天社(2003)[3] Namazu2.0 入門
そこで 6.1 の機能を利用して「編入」と「入試」について比較してみた．学外からの検索を対象データに [4] URL:http://www.namazu.org/doc/tutorial.html
KAKASI 漢字→かな（ローマ字）変換プログラム
選択し，10 月～12 月までの 3 ヶ月間における文字検URL:http://kakasi.namazu.org/
索を行うと，「入試」を含むキーワードの方が 2811 [5] Analog
件（563 種類）となり「編入」の 1469 件（197 種類） [6] URL:http://www.analog.cx/
nlview.cgi
より出現頻度が高いことがわかる．このようにキー
URL:http://village.infoweb.ne.jp/~fwnk1502/data/howto2.
htm
ワードを母集団として比較することで，キーワード[7] 法律用語電子化辞書 LKKSに付随する表現の広がりについても把握することがURL:http://icrouton.as.wakwak.ne.jp/pub/kks/index.html
でき，単純なランキングでは見えない総合的な比較 [8] 地球物理辞書
URL:http://www.chibutsu.org/jisho/が可能となる．

７．まとめ
大学独自に検索システムを用意しなくても，
Google8や Yahoo9等の検索エンジンのサイト検索機
89[9] 医学用語辞書
URL:ftp://ftp.kusastro.kyoto-u.ac.jp/pub/baba/dic/[10] ライフサイエンス辞書プロジェクト
URL:http://lsd.pharm.kyoto-u.ac.jp/index-J.html

http://www.google.co.jp/
http://www.yahoo.co.jp/- 65 -

GAMMA10 用縦型電動発電機の分解点検
嶋頼子
筑波大学プラズマ研究センター〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
プラズマ研究センターでは磁場によるプラズマ閉
じ込め装置 GAMMA10 によりプラズマ閉じ込めの実験を行っている。このプラズマ閉じ込め磁場の定格は中央部で 5 キロガウス、両端の最強部で 32 キロガウスである。この磁場を発生させるためにプラズマ
研究センターでは縦型電動発電機（ＭＧ）と電源制
御装置および整流装置を有している。電動発電機の定格を表１に示す。平成 14 年度にこの縦型電動発電機の分解点検を行ったので、その報告をする。

１．はじめにプラズマ研究センターの電動発電機は 1980 年に建設されてより、職員による日常点検と、製造元による年一回の定期点検を行ってきた。また、平成元年に第一回の分解点検を行い、続いて平成７年に第二回の分解点検を行った。その後７年経過し分解点検

極数[P]
10
16

誘導電動機
同期発電機

を行う必要性から、昨年度約３ヶ月にわたり行ったものである。今回の分解点検では懸案となっていた発電機主軸の傾斜を初めて修正することになった。
分解点検では株式会社東芝 原子力事業部が中心となりセンター内に作業所を設置、センター側電源担当の教職員と共に分解点検を進めた。

２．GAMMA10 のコイルと磁場
GAMMA10 のコイルとそれによる磁場を図１に示す。コイルは５系統のコイルからなりそれぞれの実
験中の設定電流を表 2 に示す。実験中は 0.3 秒間通電することになり、通電直前に MG の回転数は毎分 441
回転になる。このため通電は 12 分間隔で行い、発電機は通電に向け加速を行うようになっている。
表 2 コイルの設定電流
コイル名
設定電流[kA]

CR
6.37

表１ 電動発電機の定格
容量回転速度[min-1] 電圧[kV]
2350[kW]582
6.6250000[kVA] 407.3〜582
18

Plug/Barrier
2.48m

Anchor
4.76m

Central
6.0m

RT RT

40

MR

RB AB RB

CR

B[KG] 200

図１.

GAMMA10 のコイルと磁場- 66 -

RB
6.21

RT
5.56

電流[A]
245
8019

AB
6.09

MR
9.10

周波数[Hz]50
54.3〜77.6

３．分解点検中の実際
3.1

分解点検

今回の分解点検では、ＭＧ本体関係の細密点検、
軸傾斜修正、潤滑油更新、部品更新の他、補機関係、励磁装置関係の点検整備、電流計測器（HCT）の校正を行った。
平成１４年１０月７日より１５年１月２４日まで
約３ヶ月に亘って分解点検は行われ、この期間中プ
ラズマ研究センター内の敷地に作業所が設置された。
分解点検期間中は場にも教職員が立ち会い、毎週金曜日に作業所所長とプラズマ研究センター側教職員で作業の現状報告・次週の予定について議論を行った。重機の搬入時はセンター内の学生・教職員の安全確保の為、センター内の会議時に注意を促し、搬入時間、搬入経路等の説明等を行った。
まず分解前の運転状況確認後、発電機棟の養生を行い、絶縁抵抗、床傾斜、軸倒れの測定を行ってから分解に入った。
図２は電動機が分解され、リムブロックがクレーンで吊り上げられる様子である。発電機の周りには安全の為、柵が設けられている。
リムブロックは全部で９個あるが、１ヶ約 30ｔの重量がある。図２の写真の下の方に見えているのが、ロータースポークシャフトでこれも取り外した（図３）。

図３. 吊り上げられるロータースポークシャフト

図４は最下部にあたる部分で、スラストメタルの下にはスラストスプリングというバネがある。スラ
ストスプリングも全てはずし、スラストを解体した
結果、その下の下部ベアリングブラケット（下部 BB）が腐食されていることが分かった。この為、腐食部を清掃、手入れの後位置合わせを行った。
スラストスプリングも規定寸法外れのものが 7 個あり、更新した。
図５はステータの楔を打ち換えている様子である。
この後、ステータの倒れ修正を行った。

図４.

図２.

下部ガイドメタル・スラストメタル

図５. ステータの楔打ち換え

リムブロック吊出し- 67 -

3. 2 分解点検結果
予定していた修理のほかにも、分解点検中に補修の必要が判明し補修をした箇所が数箇所あった。以
下に主要なものを示す。
１）下部ベアリングブラケット（下部 BB）腐食のため清掃・手入れ・位置合わせ
２）スラストスプリング劣化品更新
３）出入口弁開閉動作不良のため更新（空気冷却器）
４）軸振動監視装置センサー・ケーブル更新
５）真空遮断器（VCB）不良の為部品交換 ２箇

スプリング台のレベルはロータ倒れに直接影響を及ぼす為、スプリング台のレベルを調整する必要からである。
その後、ステータフレームとステータベース間にライナーを挿入し、調整をった。図６にこの結果を示す。この修正により、ロータ倒れ修正前の傾きが0.48mm/m だったロータは、修正後 0.09mm/m に改善された。ステータにおいては修正前が 0.55mm/m であったが修正後は 0.03mm/m に改善された。しかしながら、発電機棟建屋の床面レベル計測の結果、地盤の変動は現在も生じているようである。
Ｈ11 年 3 月から今回の修正前のデータを見る限り、ステータの倒れは安定しているが、ロータの倒れは増加傾向が強いことが分かる。これらをふまえて、今後もロータ・ステータの傾き測定と建屋の床面レ
ベル測定を続けていくことが重要である。

また、MG 本体の刷子（発電機 60 ヶ，電動機 24
ヶ、接地 9 ヶ）の摩耗量測定の結果、交換の必要は無かった。
スラスト押し上げ装置について運転確認時にポン
4．おわりにプ吐出圧力が前年度より低下していることが分かり、約３ヶ月に亘る分解点検は無事故で終えることが次回、装置の分解点検が望まれる事となった。
出来た。
通電試験の結果、各部の温度、振動、軸振れとも3.3 発電機の傾斜
正常値での運転が確認された。増加していた軸倒れ
今回の分解点検における一番の懸案は発電機主機も修正する事が出来た。
軸（ロータ、ステータ）の傾斜であった。建屋のレ
今回の点検整備にて各部の補修を行い、良好な状
ベルと主機本体の基礎レベルの関連性を調査するた 態となったが、20 年以上運転を続けていることから
め、平成 2 年 10 月より計８回に渉って傾斜測定を行 毎年の定期点検、日常管理をしっかりと行う事が大ってきた。これまでの測定より、ステータ及びロー 切である。
タは倒れ方向はほぼ一定であるが、倒れ量は変化しながら増加傾向にあることが判明していた。今回の点検では、この傾斜の修正を行うこととなった。
謝辞
まず、分解点検前に傾斜の測定を行い、上部ガイ
本報告書を作成するにあたりご助言いただきましド軸受け分解後にも計測を行っておいた。さらに、たプラズマ研究センター板倉昭慶助教授に深く感謝
底面（ステータ）の傾斜を計測し修正を行った。
修正の方法は下部 BB と下部ベース間にライナー いたします。
を挿入し下部 BB レベルを修正する。これは、発電機のロータが構造上、下部 BB のスラストスプリングを介してスラスト軸受静止板により支持されており、

0.7

ステータの倒れ
0.6

修正前

ロータの倒れ

0.5
0.4
0.3
0.2

修正後

0.1
0

H2.10

H3.8

H5.2

H7.8

H9.2

H10.2

H11.3

H12.1

測定日(年.月）

図６.

ロータ、ステータ倒れの変化- 68 -

H14.10

H15.1

FIB 装置を用いた微細加工
室井光裕1
筑波大学生命情報等教育研究支援室（物質工学系）〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
FIB 装置 SMI2050 が、平成 14 年度 21 世紀 COE プ
ログラム「未来機能を創出する学際物質科学の推進」
事業への補助金により導入された。
この装置を用いて TEM 観察用試料および微小部
分の電気抵抗測定用試料を作製したので、FIB の紹介を兼ねて報告する。

１．はじめにイオン源 Ga 液体金属ニードル型イオン源
加速電圧 常用 30kV、5～30kV（5kV ステップ）
検出器 シンチレータ型二次電子検出器
ガス銃 カーボンガス銃／タングステンガス銃
ガス原料 フェナントレン C14H10
ヘキサカルボニル・タングステン W(CO)6
試料ステージ
構造 5 軸電動・ユーセントリックチルトステージ
駆動範囲 X 軸：0～55mm
Y 軸：0～55mm
Z 軸：0～10mm
T 軸：-3～60°傾斜R 軸：0～360°エンドレス回転
試料サイズ 試料最大寸法 50mm 角、厚さ 12mm

TEM（透過型電子顕微鏡：Transmission Electron
Microscope)は、薄片化した試料に電子線を照射し、試料を透過あるいは回折した電子を使って試料の内部組織や構造を観察する装置です。TEM で観察するためには試料の厚さを 0.1µm 程度にする必要がある。
2.2.FIB の特徴
その加工を FIB 装置で行った。

1） イオンビームを 0.01～0.1µm 径に集束させ、特定領域だけを薄片化する。このため、特定領域を観察することが容易であり、試料作製時間が短
い[2]。
2） 高エネルギーの Ga イオンを用いるので、ビームに照射された部分にイオンの衝突によるダメージ層ができる。このダメージ層の厚さは約20nm になる[2]。薄片化に際してはダメージ層の厚さを考慮しなければならない。

２．FIB とは
SMI2050 は、試料表面に集束イオンビーム（Focused
Ion Beam：FIB）を走査しながら照射して① 走 査 イ オ ン 顕 微 鏡 （ SIM ： Scanning Ion
Microscope）として試料表面形状の拡大観察② 試料表面にイオンビームを照射してスパッタリングするエッチング加工③ 薄膜原料ガスを試料表面に吹き付けながらイ
オンビームを照射することで試料表面に薄膜を形成するデポジション加工を行う装置である。
イオンが照射されると、試料の表面から二次電子
および二次イオンが発生する。この二次電子または二次イオンは電子信号に変換され、これらの電子信号の二次元分布が顕微鏡像として表示される。
イオンビームが試料に照射されると、試料表面の物質原子がはじき出される。スパッタエッチングは、この現象を利用して試料から物質を除去する。
試料表面に特定の化合物ガス（原料ガス）を吹き付けながらイオンビームを照射すると、化合物ガスの固体成分が試料表面に固着して堆積する。デポジ
ション加工は、この現象を利用して試料表面に物質を堆積させる[1] 。

2.3 ビームコンディションと加工時間
Si 基板に幅 10µm、高さ 10µm、深さ 5µm の四角の穴を掘ったときの加工時間を表 1 に示す。
表 1. ビームコンディションと加工時間
Beam
Condition

2.1 仕様二次電子像分解能 5nm
最大プローブ電流密度 20A/cm2 以上
最大プローブ電流 20nA
観察視野 0.5×0.5µm2～2.4×2.4mm2
1

Probe 電流[pA]

BeamSize[nm]

加工時間[h:m:s]

View

0.5

13

UFine

50

23

8：18：42

Fine

195

35

2：04：42

Mid

1318

100

0：19：44

Rough

5419

300

0：04：43

URough

11181

2500

0：02：09

View は SIM 像観察用のビームである。UFine からURough までは加工用のビームで Probe 電流が大きく

E-mail: muroi@ims.tsukuba.ac.jp- 69 -

なるにつれて BeamSize も大きくなり、加工枠からのはみ出し量も大きくなる。
図 １ は Si 基 板 に 同 一 条 件 の 加 工 枠 で
BeamCondition を変えて加工した。

試料を FIB 装置より取り出し、マニピュレータ付
きの光学顕微鏡にセットする。マニピュレータには先端がφ3～5µm のマイクロピペットが取り付けられている。マイクロピペット先端でこの薄片をかる
く擦ると、薄片が静電気で付着する（図 4）。

図 1．ビームによるはみ出し量
左から Mid、Fine、UFine を使用した。加工枠の周囲の白色部分はイオンビームの広がりにより削られた。したがって、大電流で加工する粗堀りの時は加工枠を目標より離す必要がある。
また、加工時間は掘る体積にほぼ比例する。

図 4．マニピュレータによる試料の取り出し付着した薄片（図 5．左）をコロジオン膜付メッシ
ュ上に触れさせると、薄片はコロジオン膜の粘性でメッシュに付着する（図 5．右）。

３．ピックアップ法を用いた TEM 試料作製
手順
SIM 像を見ながら TEM で観察したいところを選び目標とする。
図 2 に示すようにこの目標の表面に幅 15µm、高さ2µm、厚さ 0.5µm のカーボン膜をデポジションする。
このカーボン膜の上側と下側を、加工枠を少し離して大電流で粗堀りする。

図 5．マイクロピペットと薄片
このメッシュを TEM に取り付け観察する。
図 6 は後で述べる図 9 のⅡ-Ⅳ族半導体 CdTe の高
分解能 TEM 観察像（滝田研究室提供）である。

カーボン膜

加工枠
図 2．デポジションとスパッタエッチング
図 3．左のように残った部分を中掘り、仕上げ掘りを行い厚さが 0.1µm になるまで削る。
図 6．TEM 観察像

図 3．TEM 試料部分の薄片化と分離
次に底面をカットし、両サイドをカットして切り離す（図 3．右）。

- 70 -

４．チャージアップによる影響
絶縁物試料を荷電粒子プローブで観察すると、そのプローブのもつ電荷により、試料表面層およびその近傍が帯電する。これがチャージアップと呼ばれる現象で、FIB 装置で用いられる Ga イオンの場合、プラス電位にチャージアップする[2]。その際、チャージアップのためにイオンビームが曲がるので、像のドリフトが起こる。
図 7．左は導電性の試料に長方形の穴を掘った。
図 7．右は同じ条件で絶縁体に掘ったが、上部の四角の穴が掘れてからチャージアップによりイオンビームが右下に流れて、指定の場所が掘れない。

図 9．角度を持たせた試料

６．四端子法による電気抵抗測定用試料作
製
絶縁体の TiO2 基板上に導電性の CrO2 薄膜（厚さ0.06µm）を成長させた試料の電気抵抗を測定する。
図 10 のグレーの部分が薄膜である。A-D 間を結ぶ
線幅は 100µm である。この薄膜の電気抵抗を四端子法で測定できるよう FIB で加工した。A-D 間は電流
端子、B-C 間は電圧端子である。
図 7．チャージアップによる影響対策としては、試料表面に導電性の薄膜を蒸着し試料ステージと導通を取る。

AB
薄膜

５．薄片化にともなう失敗
TEM で観察するために、試料を薄くしていくが、ある程度薄くなると内部応力で歪んでくる。加工枠
は長方形なので、試料が歪んで出っ張ったところが加工枠内に入ると削れてしまう。その例を図 8 に示す。図 8 上は中央の白色に見える水平部分が応力で下側に歪んだところ。図 8 下は歪んだ部分が加工枠内に入り削り取られた。

D

C
基板

図 10．基板上の薄膜試料
図 11 は図 10 楕円内の拡大図である。グレーの薄膜から、白枠の部分を FIB で削り取る。
FIB で削り取る部分
A

D

B

C

図 11．楕円内の拡大図
A-D 間を結ぶグレーの部分の幅を変えて数種類加工した（図 12）。

A

D

B

C

図 8．薄片化の失敗例
この応力による歪の影響を無くそうと角度を持たせた加工を試みた。
図 9 中央部の薄片試料は左から右に 1.5 度開いている。右から左に薄くなって行くので、TEM で観察する場合良い条件の箇所がある。結果は前出の図 6 である。

- 71 -

図 12．電気抵抗測定用試料

電気抵抗を測定した結果、FIB で加工された CrO2の細線部分で、Ga イオンが CrO2 の不純物の働きをして比抵抗が大きくなった。
また絶縁体である TiO2 基板のみに FIB 加工を行った結果、TiO2 基板に Ga イオンが打ち込まれて、完全な絶縁体ではなくなってしまった、という報告を受けた。

謝辞

７．FIB の加工例

参考文献

この報告をまとめるにあたり、ご助言いただいた
物質工学系掛谷一弘講師、高分解能 TEM 観察像をご提供して下さいました物質工学系尾崎信彦助手、ご協力頂いた大学院生の畑中歩氏に感謝いたします。

[1] SMI2050 小型走査イオン顕微鏡取扱説明書 Rev.3.1、セ次にその他の加工例を紹介する。
イコーインスツルメンツ株式会社
図 13 は CuMnPt6 に 30µm×30µm の四角の穴を開け、 [2] 平坂雅男・朝倉健太郎（共編）、FIB・イオンミリング
技法 Q＆A、アグネ承風社穴が一部貫通したところで加工を終了した。深さは約 50µm で加工時間は URough で約 2 時間掛かった。
図の中央部黒色部分が貫通したところ。周辺の残った薄い部分を TEM で観察する。

図 13．四角穴加工
図 14 は CdTe 基板に、ビットマップにより筑波大学の校章を掘った。

図 14．筑波大学の校章
図 15 はビットマップで、幅 1µm の溝を格子状に1µm 間隔で加工した。図面上ではひとつひとつが正方形だが結果はビームの広がりの影響で角が無くなっている。

図 15．ビットマップによる加工- 72 -

つくば生物ジャーナルのオンライン刊行について
安部七恵1、丸尾文昭2
1

筑波大学生命・情報等教育研究支援室（生物学類）、2 筑波大学生物科学系〒305-8572 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
昨年度、生物学類では全国の大学に先駆けて、大学の学科レベルでは他に例を見ない、月刊誌「つくば生物ジャーナル」3 を生物学類ホームページ上に創刊しました。
今年度は、生物学類の卒業生、退官教官、在学生、生物学類教職員の論文の掲載のみに留まらず、生物学類の諸行事や生物学類の活動をまとめ、特集として掲載しました。そして「つくば生物ジャーナル」
を中核とした、生物学類独自の総合的な教育支援活動の展開を試みました。

１．はじめに国立大学の独立法人化が、平成 16 年 4 月から施行されることとなり、大学は国民や社会の要請を先取りし、迅速に対応できるよう、積極的に教育や研究の改革に取り組まなくてはなりません。その取り組みへの大きな一歩として「つくば生物ジャーナル」
は生まれました。
「つくば生物ジャーナル」は、生物学や生物学類に関心を寄せてくださる様々な方々の研究や意見の発表の場そして意見の交換や議論の場となり、さらには生物学類の知的財産を広く社会に還元する場としての活動拠点です。

・生物学類シラバス
・卒業研究発表会要旨集
・卒業，退官などです。

３．授業内容と教官研究内容の公開
今年は特に、生物学類授業担当教官の研究紹介と生物学類シラバスの掲載に、積極的に取り組みました。教官の研究内容と生物学類の授業科目の内容を明確に提示することにより、入学後の学生が、早い時期に自身の進路を決め目標を持つことができます。
また、生物学類のホームページには、E-mail での問い合わせのコーナーが設けてあります。主な問い
合わせの内容は、将来このような研究をしたいと思いますが、筑波大学生物学類ではその研究ができますか。将来このような職業に就きたいのですが生物学類卒業後その職業に就くことはできますか。〇〇
先生の講義内容や研究内容を教えてください。など
で、生物学や生物学類に興味を持つ高校生や他大学の学生からの質問が、多く寄せられてきます。このような疑問を持つ学外の方々が、筑波大学生物学類の教育の特色や研究内容を知ることができるようにと、教官の研究紹介とシラバスの掲載に力を注ぎました。

４．生物学類授業評価の全面公開
２．特集の企画
平成 14 年 9 月の創刊当初は、生物学類の卒業生の方々や退官教官の方々からの投稿が多くあり、月当たりの掲載本数も充実したものでした。つくば生物ジャーナル編集委員会の委員を中心に、周囲の方々
へ原稿の執筆依頼を積極的に働きかけ、原稿を寄せてくださるのを待っておりました。しかしこれでは、月により投稿数に偏りがあり掲載される本数にも影響してしまいました。
そこで、今年度は投稿してくださるのを待つという受身的な状態ではなく、生物学類の諸行事や生物学類の活動等をまとめ、特集として、つくば生物ジ
ャーナルに掲載することを企画しました。
生物学類の行事及び活動としての特集は、・入学・大学説明会・生物学類授業担当教官の研究紹介
・ホームカミングデイ
・生物学類国際交流
・生物学類クラス連絡会
12
3

平成 16 年の 5 月号には、生物学類授業評価についての特集を企画しています。生物学類では、平成 15
年 6 月 か ら 全 学 に 先 駆 け て TWINS(Tsukuba
Web-based Information Network System)を用いた生物学類生による授業評価を導入しました。
生物学類では、TWINS 以前からも授業評価を実施
しており、大学入学まもない１年生の必修科目である生物学諸分野の概論１２科目（現在概論は８科目）の授業評価を行っていました。授業の最終日に、学生が回答したアンケート用紙を回収し、その１枚１枚を手作業で集計し、改善点などの意見も手入力していました。このアンケートの結果が、そのまま教官の授業評価となるので、厳正かつ慎重に行わなければならない、時間のかかる気の抜けない作業でした。TWINS を用いた授業評価は、
この労力を軽減し、さらに概論科目だけではなく、生物学類開設の全授業科目にまで網羅することができました。
生物学類が独自に行った TWINS を用いた授業評
価では 56％の回答率を得ることができました。この
高い回答率と学生の建設的な授業への意見を受けて、

Tel: 029-853-4879
Tel: 029-853-6669
http://www.biol.tsukuba.ac.jp/tjb/- 73 -

2002 年９月号（創刊号）

2002 年 10 月号

2002 年 11 月号

2002 年 12 月号

2003 年１月号

2003 年２月号

2003 年３月号

2003 年４月号

2003 年５月号

2003 年６月号

2003 年７月号

2003 年８月号

図１.

つくば生物ジャーナル創刊号からの表紙の変遷

2003 年９月号
つくば生物ジャーナルへの掲載を決めました。

５．生物学類 OB からの投稿
卒業生や退官教官からの投稿も充実しています。
今年度は、口頭の依頼のみではなく、文書による原稿執筆のお願い（図２）を作成しました。執筆していただきたい原稿の内容や、原稿の締め切り日などを明記しホームカミングデイ等の行事を活用し、積極的に原稿を募りました。

- 74 -

平成 15 年 9 月号 10 月号 11 月号では国立大学の独立法人化についての特集を企画し、卒業生や退官教官から貴重な意見を投稿していただきました。特集以外にも、社会の様々な方面で活躍している卒業生の方々より、それぞれの視点から生物学や生物学類への考えのみならず、人生そのものの生き方・考え方なども寄せられており、生物学に関心ない方でも、十分に楽しんでいただける内容あるものとなっています。

様
つくば生物ジャーナル編集委員会委員長
筑波大学 生物学類長
林 純一

６．学外の方からの投稿「つくば生物ジャーナル」は、誰でも自由に生物学類ホームページから閲覧でき、そして誰でも自らの意見をジャーナルに投稿することができます。原
稿は、論文審査の上、オンラインジャーナルに掲載
され、さらに採択された投稿者には、知的所有権が与えられるという、自由と公共性に富んだシステムとなっています。
今までは、生物学類 OB・在学生・教職員からの投稿のみでしたが、今年は、全くの外部の方からの投稿も寄せられ、「つくば生物ジャーナル」が広く社会に受け入れられ浸透しつつあることを実感できました。

７．おわりに「つくば生物ジャーナル」原稿執筆のお願い
筑波大学生物学類発行の月刊オンラインジャーナル「つくば生物ジャーナル」に以下のように原稿を賜りたく、よろしくお願い申し上げます。なお、投稿の手引きを添付いたしますが、不明の点は何なりと編集事務局にお問い合わせください。

原稿の内容：

今後さらに、「つくば生物ジャーナル」を活用し、筑波大学以前よりの長き伝統に育まれた生物学類の知的財産を広く社会に還元し、生物学類の教育支援
活動をより一層充実していきたいと思います。

原稿の字数： 本文に文字だけで４，７００字まで入ります。（見開き２ページで構成しますので、写真、図表のスペースの分だけ入る文字数が減ります。初稿
では厳密に文字数あわせしていただく必要はありません。
）

締め切り：

年

月

日

原稿送付先： e-mail: tjb@biol.tsukuba.ac.jp（または、つくば生物ジャーナル編集委員会宛郵送）

つくば生物ジャーナル編集委員会／編集事務局
e-mail: tjb@biol.tsukuba.ac.jp〒305-8572 つくば市天王台 筑波大学生物学類
TEL:029-853-4553 FAX:029-853-6300
http://www.biol.tsukuba.ac.jp/tjb/

図２. つくば生物ジャーナルの原稿執筆依頼書- 75 -

‫ݏ‬ਬ൉ൟ‫੾ڠ‬ƳǐǓ३‫ࡏډ‬ՔưƥƶЋஞࠃӕ৖ॠ໏ࢆ೵ࠃ૿ౡપԙॶյ੒‫ݜ‬௖ؐА‫ࠊףڽ‬ѬࡋáЌԙ‫ڈ‬â
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ƊǓºƛǔǑƶഗ֡Ʒऺ৾ॐઑ༟঴ЋஞƯ¹঵ॶ༎ƯƷ೪ஒ‫ٸ‬இƲ‫ډ‬ӄǚƧƱǓǊƶƔંƌº३‫ډ‬ఝҭƯƷƛǔǑƶഗ֡ƶ॰૨ƶГղưƟƮ¹ಋ‫עڥ‬ȤǟǸǹÓțƳƒƙǓőࡾƶ‫ݏ‬ਬԩ঴ƶ੯୩ǚ݉ƫƮƌǓº‫ݶ‬ӖƷɋ-ȓǨǸǰȚȆǻÓǷԩ঴ƳЂऺƶƊƫƧՔࡣƶ༎ǚದഒơǓº‫ݏ‬ਬԩ঴Ʒ়ऺƳƗǑǁŌŋĊ୷ஶƯ¹ɋ-ȓǨǸǰȚȆǻÓǷƶ A ԩ঴ư
B ԩ঴ƶ໩ࡣƶୢҟƓǑ Sandhoff ഗƔּǗǔƧº

2.1 ‫ݏ‬ਬԩ঴

Ō¼ƷƠǉƳ¸ɋ-ȓǨǸǰȚȆǻÓǷ(HEX)Ʒ GM2-ǧȮǫȥǥǲȄ(GM2)ƶҦ঎ൟӕ‫ݏ‬ਬƯ¹ƥƶԩ঴ୢҟƳǐǒȤǟǸǹÓțఝƳ GM2 Ɣ଀৘Ɵެභౖ֞ƔमӳƝǔǓºHEX Ʒƥƶൖ‫ݜ‬ઑ‫ٺ‬঵ƶࡾ་ƳǐƫƮ A ൟӋư B ൟӋƶōƬƳൟƓǔǓºHEXA ƷɊ‫(ޒ‬HEXɊ)ưɋ‫(ޒ‬HEXɋ)ƶȓȁȨǻǟșÓ¹HEXB Ʒ HEX
ɋƶȖȝǻǟșÓưƟƮ‫ٺ‬঵ƝǔǓºɊ‫ޒ‬ǚǮÓȄơǓ HEXɊЋஞࠃƶЂऺƳǐǓǊƶƷ A ൟӋƶԩ঴ƶǇୢҟƟ Tay-Sachs ഗư‫۝‬Ƹǔ¹ɋ‫ޒ‬ǚǮÓȄơǓ HEXɋЋஞࠃƶЂऺƳǐǓǊƶƷ A¹B ໩ൟӋƶԩ঴ƔୢҟƟ Sandhoff ഗư‫۝‬ƸǔǓº¸ՔࡣƷ 15 ‫࠯ޣ‬ǐǒҟ࠙‫ص‬໺ୢҟǚ࠺ԑ¹23 ‫࠯ޣ‬ӭ૫अ‫ݷݔ‬బƳƮઁЦࢄ॰º‫ص‬஢ইƥƶઁǐǒ¹ॳ݉ƶૺƌ ALS ư॰૨ƝǔƧº35 ‫֔ލু࠯ޣ‬ාƯ෭Цǚࢄ॰ƟƧº¸ǆƢՔࡣƶೠ഻ਅЄӍެභǚԵҠƟƧº‫ࡣऺګ‬ƒ
ǐƻ Tay-Sachs ഗƶਅЄӍެභƷ໊‫ڽ‬ƶȋȮǪǐǒ
୲‫׼‬ǚࢄƙƧºൿƳ‫ࡣऺګ‬¹Քࡣ¹໩९ƶงऊ‫ڥ‬ǐǒಋ‫עڥ‬ǚൟ໐Ɵ¹ԵҠƟƧਅЄӍެභưưǊƳ‫ݏ‬ਬԩ঴ǚ੯୩ƟƧºԩ঴੯୩ƳƷȓǨǸǰȚȆǻÓǷ ƶ ॶ ‫ ࡐ ֏ ܞ‬Ư Ɗ Ǔ 4-methylumbelliferyl-2acetamido-2-deoxy-ɋ-D-glucopyranoside (4MUG) ǚພƌƮ੯୩ƟƧºƝǑƳేഩԩ঴඲Ƴǐǒ A ԩ঴¹Bԩ঴ǚൟൿ੯୩ƟƧáഒ 1âº‫ڤ‬ү¹੒ Hex ૮Ʒ‫ګ‬ऺࡣƶ๢ 12ĊƳ¹HexA Ʒ๢ 15Ċ¹HexB Ʒ๢ŒĊƳୢҟƟƮƌƧºǆƧ¹ȓǨǸǰȚȆǻÓǷ A Ƴਏવ঴ƶƊǓॶ‫ࡐ֏ܞ‬ƯƊǓ 4-methylumbelliferyl-7-(6sulfo-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranoside)(4MUGS) ǚǊƩƌƮՔࡣೠ഻ਅЄӍެභƶȓǨǸǰȚȆǻÓǷ A ԩ঴ǚ੯୩Ɵ¹‫ࡣऺګ‬ư Tay-Sachs
ഗƶೠ഻ਅЄӍެභƯƶȓǨǸǰȚȆǻÓǷ A ԩ঴ưೝԔƟƧº‫ڤ‬үƷ‫ࡣऺګ‬ƶ๢ 20Ċƶԩ঴ƯƊƫƧºƝǑƳ 4-MUG ǚພƌƮ໩९ƶȓǨǸǰȚȆǻÓǷ
ԩ঴ǚ੯୩ƟƧºസ९ƳƒƌƮƷ੒ԩ঴૮Ʒ‫ࡣऺګ‬ư௬ȧȔȦƯƊǓƶƳઓƟƮ B ԩ঴ƶ੒ԩ঴ƳઓơǓԥ‫ݜ‬Ɣ 19ĊƯƊǒ¹‫ࡣऺګ‬Ưƶ 35õ6ĊƳೝƟୢ૮ƯƊƫƧºǆƧඟ९ƯƷ੒ԩ঴¹A¹B ԩ঴૮ƌƢǔǊ‫ࡣऺګ‬ƶ๢ 1/3 ƯƊƫƧº4-MUGS ǚພƌƧA ԩ঴ƶ੯୩ƯǊ¹സ९ƶԩ঴Ɣ‫ࡣऺګ‬ư௬ȧȔȦƯƊƫƧƶƳઓƟ¹ඟ९ƯƷ๢ವൟƯƊƫƧºƛǔǑƶ‫ڤ‬үƓǑ¹ඐПࡣư݂ƐǑǔǓസ९ưඟ९ƳƒƙǓȓǨǸǰȚȆǻÓǷԩ঴ƶЂऺȌǺÓȮƔЂƲǓƛưǚ࠷ƟƮƌǓư݂ƐǑǔƧºഒ 1¸ॶ‫ࡐ֏ܞ‬ǚພƌƧɋ-ǫȦǮǰȚȆǻÓǷԩ঴੯୩- 76 -

2.2 HEXB Ћஞࠃ¸ǟȮȐǤÓțȄǮȮǶȮȃǚ௻Ƨ‫ۼ‬¹Քࡣư໩९
ƶ DNA ǚಋ‫עڥ‬ǐǒଋࢽ¹HEXB ЋஞࠃƶơǁƮƶ exon ư exon-intron junction ǚ PCR Ư੢൒ƟƧƶƩুৄƟ¹ABI377 ǲÓǪǣȮǰÓƳǐǒǲÓǪǣ
ȮǴƟƧáইŌâº‫ڤ‬ү¹ՔࡣƳƷōƬƶॠƟƌ඄ЂƔ੻޲ƟƧºГƬƷඟ९຀ີƯ Intron 2/exon 3

junction ƳƒƙǓ GğA ૷՘(IVS2-1G>A)¹ઁƷസ९຀ີƯ exon¸13 ƳƒƙǓ GğA ૷՘(R533H)ƯƊƫ
ƧºƛǔƳಳƌ 533 ್๋ƶǝȦǩȆȮƔȍǴǼǳȮ
Ƴ඄՘ƝǔǓºǲÓǪǣȮǴƶ‫ڤ‬үǐǒ¹ՔࡣƷƌƢǔǊƛǔǆƯƳඦ‫ݥ‬ƶƲƌ 2 ƬƶॠƟƌ඄ЂƳǐ
Ǔ compound heterozygote ưथฯƝǔƧºই 1¸ॠƟƌమƬƶ඄Ђǚ࠮Ƭ HEXB ЋஞࠃƶǲÓǪǣȮǴ

A-C ƷǝȮǼǶȮǴ੩ƶ intron 2/exon 3 junction ƶǲÓǪǣȮǴ¹D-F ƷǶȮǴ੩ƶ exon 13 ǚ࠷ơº¸A¹D:Քࡣƶ HEXB Ћஞࠃ¸B¹E:സ९ƶ HEXB Ћஞࠃ¸C¹F:ඟ९ƶ HEXB Ћஞࠃ
A ƷՔࡣƶǝȮǼǶȮǴ੩Ư CğT ૷՘ƟƧ intron 2/exon 3 junction Ʒ HEXB ЋஞࠃƶǶȮǴƯ intron 2 ƶ 3’-splice
acceptor site ƶ GğA ૷՘Ƴ੏௓ơǓ (IVS2-1G>A)ºA ư௬Ơ඄ЂƔඟ९áCâƳǊԏీƝǔǓƔ¹സ९áBâƳ(A) RT-PCR Ơƽǀ IVS2-1G>A mRNA ӂৃƷƲƌºՔࡣƶ HEXB ЋஞࠃáDâƶ exon 13 Ưƶ c.1598G>A ૷՘ƶ‫ڤ‬үƒƛǓ R533H ඄ЂƷസ९áEâƳƷƊ
ǓƔඟ९áFâƳƷƲƌºƛƶȂÓǺƳǐǒՔࡣƷమƬƶॠƟƌ඄Ђǚ࠮Ƭ compound heterozygote ƯƊǓƛưƔ
಴ฯƟƧº- 77 -

2.3 RT-PCR ƳǐǓ IVS2-1G>A mRNA ӕ৖¸ඟ९຀ີƶ඄Ђ‫ݏ‬ਬƶ mRNA ƶದ‫۔‬ǚ‫ۂ‬ǓƧǉ
Ƴ¹ՔࡣǐǒԵҠƟƧਅЄӍެභǐǒ RNA ǚଋࢽƟ RT-PCR ǚ݉ƌ exon2 ƓǑ 5 ǚ੢൒ƟƮӕ৖ƟƧº‫ࡣऺګ‬ƶ cDNA ƯƷ HEXɋ‫ޒ‬຀ີƶ 225bp ƶȋȮȄǚԏీƟƧºՔࡣƶ cDNA ƓǑƷమ෭ƶȋȮȄƔ
ԏీƝǔƧºГƬƷ়ऺƯǇǑǔǓȋȮȄư௬Ơǰ
ǟǵƯ¹ǊƎГƬƷƥǔǐǒ૜ƌȋȮȄƨƫƧáই
2AâºƝǑƳƥǔǑƶȐȤǫȜȮȃǚ pCR-Script Amp

SK(ó)vector ƳǪȨÓȆȮǫƟƮǲÓǪǣȮǴǚԏీƟƧºՔࡣƶସƌȋȮȄƷ‫ࡣऺګ‬ƶ 225bp ƶȋȮȄƶǲÓǪǣȮǴư௬ƠǊƶƨƫƧº૜ƌȋȮȄƷ
159bp ƶǰǟǵƯ¹ƛǔƷ exon 3 Ɣ‫ࡉڠ‬ƟƧǊƶƨ
ƫƧáই 2Bâºই 2C Ʒ HEXB Ћஞࠃƶ exon 3 പ‫ؼ‬ƶܲ੧ǚഒơºGğA ૷՘ƳǐƫƮ intron 2 ƶ 3’ǴȒȤǟǴ൉ϳƯЂऺƔ֬ƕ¹‫ڤ‬ү mRNA Ʒ exon 3ǚ‫ࡉڠ‬ơǓഩՏਙƯ૜ƌɋ-‫ޒ‬ǚ߫ࢽơǓưࠈǗǔǓºই 2¸RT-PCR ƳǐǓՔࡣưǮȮȃȨÓȦƶೠ഻ਅЄӍެභƶ HEXB ƶ mRNA ƶӕ৖(A) PCR Ư exon 2 ƓǑ exon 5 ǚ੢൒º‫ࡣऺګ‬ƶೠ഻ਅЄӍެභƶ cDNA ƓǑƷ 225bp ƶǇ੢൒ƝǔǓºГධՔࡣƶ cDNA
ƓǑƷ 225¹159bp Ɣ੢൒ƝǔǓº(B) Քࡣƶ RT-PCR ƓǑ੢൒ƝǔƧమࡾ་ƶ DNA ૨අº159bp ƶ DNA ૨අƷ exon 3 Ɣ‫੾ڠ‬ƟƮƌƧº(C) exon 3 പ‫ؼ‬ƶ HEXB Ћஞࠃƶ౴༞
G ƓǑ A ƶ૷՘ǚ๟МƯ࠷ơºƛƶ඄ЂƷ intron 2 ƶ 3’-splice acceptor site ǚฤܑƳơǓºƥƶ‫ڤ‬ү cDNA Ʒ exon 3ǚࡉƎº- 78 -

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T. Yoshizawa, Y. Kohno, S. Nissato, S.Shoji, Compound
heterozygosity with two novel mutations in the HEXB
gene produces adult Sandhoff disease presenting as a motor
neuron disease phenotype, J. Neurol. Sci. 159 (2002) 129138.
[2] Ҳ๝඾, ‫ׅ‬ᓵ໅‫ܥ‬, પѠؐബ, ‫ا‬ҏ‫ܭ‬, ࣼ߻ॳГ. ժࣦƳॳ݉ơǓф௫ȆȠÓȨȮࡏՔບऔीǚ୧ƟƧ঵ॶ‫ ٸ‬Sandhoff ഗƶ 1 ༎, ༂ࣽ३‫ډ‬ԙ¸41 (2000) 36-39.

- 80 -

ドライポンプのヘリウムタイト改良○近藤裕、宮内幹雄、敦賀将太
筑波大学 人文・数理等教育研究支援室（低温センター）〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
安価な空気用ドライポンプに気密性を高める改造を施すとヘリウムガス回収用送風機として使えるよ
うになることがわかった。

１．はじめに電気やガス、水道と同じように液化ヘリウムは極低温の研究と教育に欠かすことのできないものであるが、ヘリウムは大気中に殆ど含まれておらず、我が国に地下資源が無いため専ら米国からの輸入に頼っている。本学は資源の有効利用と経費の節約を目的に低温センターを中心とするリサイクルシステム
を開学時に導入し、機器を更新しつつ今日に至るまで円滑に運用してきた。その概略を図１に示す。低温センターで液化されたヘリウムは小型容器で各研究室に供給され低温実験に用いられる。蒸発したヘリウムは各建物にあるサブセンターと呼ばれる設備のガスバッグに一時的に蓄えられ、後に共同溝にある回収配管を経由して送風機で低温センターに戻され、再び液化・供給される。ヘリウムガス回収用送風機にヘリウムガスの漏れがあってはならず、回収
ガスに油蒸気が混入するのを避ける必要があるためヘリウムタイト型と呼ばれるヘリウムの気密性が保証されているもののうちで特に無給油式のものが用いられてきた。

図１に示すリサイクルシステムの送風機の吸入圧と吐出圧は共に殆ど 1 気圧であるが、上記の２つの条件に加えて要求される３０ｍ３／ｈ程度の風量を満足するものは値段が高く納期が長いため安価で入手容易な代替品の開発が望まれている。そこでヘリウムタイト以外は全ての条件を満たす空気用ドライポンプをヘリウムガス回収用送風機として用いるとどのような問題が発生するか、そしてどのような対策をすれば問題なく使えるようになるか調べることを研究の目的とした。

２．ドライポンプの構造と漏れの防止
図２に本研究に用いたオリオン機械株式会社製ドライポンプＫＲＸ６の構成図[1] を、図３にドライポ
ンプの模式図を示す。モーターに直結された偏芯軸ロータがシリンダ内を回転するとロータに設けられた４本の溝からカーボンのブレードが飛び出し、シリンダとブレード、ロータの間に閉じた空間ができる。吸入口からその空間に引き込まれたガスはロータの回転と共に吐出口へと送り出される。すなわち、
このポンプの構造は回転翼型真空ポンプから油を抜いたものにほぼ等しい。
モーターの回転数は 1450rpm(三相 200V、50Hz)で、
設計風量は 34.5m３/ｈ(同)である。

②低温実験③ガスバッグ①低温センター④送風機
図１．ヘリウムの流れ- 81 -

許容回転速度は 8900rpm で[3]モーターの回転数を約６倍も上回っていること、そして運転時間が１回約３０分間、１日あたり多くて５回程度の間けつ運転であることから温度上昇が少なく比較的長期間の使用に耐える可能性がある。LLU 型はベアリングの両側が接触シールされていて、シールされた内側のボール周辺に潤滑用グリスが塗布されている。したがって全くのオイルフリーとは言い難いが接触シール
されていることもあり実用上問題ないと判断した。
ＡＣ軸受とは、主要寸法は通常のベアリングと同じで外輪外径に２本の溝を設けＯリングを装着したものである[4]。これらは外輪とハウジングがすきまばめのときＯリングですきまを埋めて共回りとクリープを防止するものだが、外輪とハウジングの間からの漏れを防止できると考えた。
上記の検討結果から、このドライポンプの軸受けを AC6205LLU にすればヘリウムガス回収に使えるようになる可能性が高いので実際に交換して検証することにした。

図２．オリオンドライポンプ構成図

吸入口

吐出口

シリンダ
軸

ロータ
回転方向

ロータ

ブレード

図３．ドライポンプの模式図
図４．AC 軸受接触シール型ベアリング
このポンプは空気用のため送風性能に影響を与える吸入口と吐出口周辺以外の気密性は殆ど考慮されていないようで、ヘリウムガスでテストを行ったと
ころ小型ヘリウムガス漏れ検知器(BOC Edwards 社製
ガスチェック 3000)で測定可能な最大漏れレートである１x１０-1 ml/sec を大きく上回る漏れが軸受部から見つかった。このままではヘリウムガス回収用には漏れが多すぎるので漏れの場所を特定して対策を検討するためにドライポンプを分解した。使われていた軸受は深溝玉軸受非接触シールド型ベアリング(6205ZZ)であった。非接触シールド型(ZZ 型)とは金属のシールド板を外輪に固定し、内輪シール面に設けられた V 字溝との間でラビリンスすきまを形成して異物の侵入を防ぐものであり、このすきまを通ってヘリウムガスが多量に漏洩していることがわかった。内輪と軸は締まりばめになっていたが、直径５２mm の外輪とハウジングとの間は半径で約 0.01mmのすきまがあるすきまばめで、ここも漏れの発生源になっていた。
ヘリウムガス回収用送風機として使うには内外輪間および外輪とハウジングの間を気密にする必要があるので 6205ZZ の代わりに図４に示す NTN 株式会
社製ＡＣ軸受け接触シール型ベアリング(6205LLU)を検討した。図５にその断面図[2]を示す。接触シール型(LLU 型)とは鋼板に合成ゴムを固着したシール板
を外輪に固定し、シールの先端が内輪シール面の V
字溝側面に接触しているもので防塵性のみならず防水性にも優れている。気密性までは考えられていないが使用される吸入圧と吐出圧から内外輪間の漏れが止まることが期待できる。LLU 型は合成ゴムが V
字溝側面を摺動しているため ZZ 型と比べて回転速度と使用温度に対する制限は厳しいが、6205LLU の

Oリング

接触シール

図５．ＡＣ軸受け接触シール型ベアリング断面図

３．作業方法次にベアリングの交換手順について説明する。取り外し手順は以下の通りである。ドライポンプをベースから取り外す(図６)。ファンカバー、冷却ファンを取り外す(図７，８)。ベアリング押さえを外すとベアリングが見える(図９)。ベアリング押さえには紙のスペーサーが組み込まれている。これはドライポン
プの温度が上昇してロータが熱膨張しても適切な位置を維持させる役割があるので無くしたり組み合わせを変えたりしてはならない。サイドプレートＡとシリンダの接合ボルトを取り外し、シリンダからサ
イドプレートＡを離す。シールを兼ねた接着剤で接合されているので３カ所の爪に棒などを当て均等に叩いて離す(図１０，１１)。サイドプレートＡのハウ
ジングにギヤプーラーをかけハウジングと共にベアリングを軸から外す(図１２)。ハウジングからベアリ- 82 -

ングとライナを抜き取る(図１３)。ハウジングに対してベアリングはすきまばめであるから手で引っ張れば抜ける。ロータ内のカーボンのブレード４枚を取り出す(図１４)。モーター側のベアリングを取り出すには、軸のカップリングのイモねじを緩め取り外し、ベアリング押さえを外す。ハウジングにギヤプーラ
ーをかけ、ロータと一体になっている軸をギヤプー
ラーのネジで押すとロータを取り出すことができる(図１５)。シリンダのモーター側にあるサイドプレー
トは外す必要はない。最後にベアリングをハウジン
グから抜き出し、分解は終了する。図１６に取り外した全ての部品を示す。
組み立て手順は以下の通りである。シリンダにロータとブレードを挿入する(図１７)。サイドプレート
Ａのシリンダ接合部全面にシリコンシーラントを塗りシリンダにボルトで固定する(図１８)。シリコンシーラントがシリンダ内にはみ出さないように注意する。作業台にポンプを置く(図１９)。ハウジングにライナを入れ、AC6205LLU ベアリングを挿入する。ベ
アリングが斜めにならないように注意しながら内輪に当てたパイプをハンマーで叩き挿入する(図２０)。
紙のスペーサーとベアリング押さえを取り付ける。
もう一方のベアリングを同じ要領ではめ込む。軸と内輪は締まりばめになっているが、僅かでも漏れを減らすため嵌合部にシリコンシーラントを盛りつける。シリコンシーラントが乾燥したらベアリング押さえを取り付ける(図２１)。
ドライポンプ本体が組み上がったらベースにモーターと同軸になるようにポンプを固定し、カップリ
ングで結合する。冷却ファン、ファンカバーを取り付けてベアリングの交換作業は完了する。

図８．冷却ファン取り外し

図９．ベアリング押さえを外す

図１０．爪に棒などを当て叩く

図６．ドライポンプをベースから取り外す
図１１．シリンダからサイドプレートＡを離す

図７．ファンカバー取り外し
図１２．ギヤプーラーをかけベアリングを外す- 83 -

図１７．シリンダにロータとブレードを挿入

図１３．ベアリングとライナの抜き取り

図１８．サイドプレートＡをシリンダに固定
図１４．取り出したカーボンのブレード

図１９．作業台にポンプを置く

図１５．モーター側ベアリングの取り出し

図２０．AC6205LLU ベアリングの挿入

図１６．分解したドライポンプ
図２１．ベアリング押さえの取り付け- 84 -

４．結果と検討

参考文献[1]
ドライポンプにヘリウムガスボンベを接続して漏れテストを行った。本学のヘリウムガス回収用送風[2]
機は大気圧のガスバッグから吸入して低温センター
へ２インチ回収配管でヘリウムガスを送る。したが [3]って吸入圧と吐出圧は共に大気圧と大差ないので０．
[4]
０１ＭＰａ(ゲージ圧)で調べた。運転中と停止中の漏れ量はともに小型ヘリウムガス漏れ検知器で検知可 [5]
能な２x１０－５ml/ sec 未満であった[5]。写真２２に示すように改良したドライポンプを一つのサブセン
ターに設置して試用したところ、ヘリウム回収率すなわち(液体換算の回収量)／(液体ヘリウム供給量)は９０％以上(ヘリウムトランスファー時の漏洩などユーザーによる各実験室内での損失を含む)となりヘリ
ウムガス回収用送風機として使えることがわかった。
今回の改良が成功したのは運転中、停止中ともにドライポンプ内の気圧と大気圧との差が殆どなく、
しかも連続運転しないという好条件に助けられたからであると我々は考えている。使用したドライポン
プ自体は真空排気からゲージ圧６０ｋＰａの加圧まで可能だが、ポンプの内外で気圧がかなり異なる使用条件では別の対策が必要になると予想している。
圧力差に加えて長時間連続運転する、環境温度が高い、あるいは吐出圧が高いなどポンプの温度が上昇する条件下ではシールに対する要求は更に厳しくなるであろう。
ヘリウムガス回収に使用すると何時間程度の運転で接触シール部から漏れが発生するか、そして液体
ヘリウム減圧用をはじめとする他の用途に使うとどのような問題が発生するか今後調べていく予定である。

図２２ ．設置したドライポンプ

謝辞
本報告にあたり、ご指導ならびにご助言を頂いた
低温センター長 瀧田宏樹教授、吉崎亮造教授、池田博講師、ベアリングに関する情報を頂いた古谷野有講師に感謝いたします。

- 85 -

オリオン機械株式会社 「オリオンドライポンプ取扱説明書」
NTN 株 式 会 社 「 転 が り 軸 受 け 総 合 カ タ ロ グ 」(CAT.NO．2202-Ⅳ/J)，B-5
NTN 株 式 会 社 「 転 が り 軸 受 け 総 合 カ タ ロ グ 」(CAT.NO．2202-Ⅳ/J)，B-10
NTN 株 式 会 社 「 転 が り 軸 受 け 総 合 カ タ ロ グ 」(CAT.NO．2202-Ⅳ/J)，B-7

BOC Edwards 社
取扱説明書」「ガスチェック 3000/3000is೵ࢾ໹ЏƳƒƙǓָࢾஇǴǨȦǝǾȒƶƧǉƶǝȦȚଓ੧ǴǺȂǞ໾‫ॶݙ‬ռ1¹૿ౡપԙ ॶյ੒‫ݜ‬௖ؐА‫ࠊףڽ‬Ѭࡋá‫ࢾږ‬ԙ‫ܞڈ‬෍âĞ305-8575 Иश‫ۀ‬ƬƗƸࠅஔ҉઩ 1-1-1Ӷ຤೵ࢾƶ໹ЏƳƒƌƮƷ¹ָࢾưƷ߁ࡣƳఝ޲ơǓࡶભǚӱƳഒ‫۔‬ưƟƮࡷǒࢽơࢾưƟƮഩҧ‫ڠ‬Ʋ຤ਬƯƊǓºٌઑஇ๋இǚಳƫƧǝȦȚȆǡțଓ੧ƶǴǺȂǞǚୋƟƮ¹ഒ‫۔‬ƳްƟƮ֔‫מ‬ƝǔǓָࢾǆƯ૊ǒଆƗȝȂȦǚ࠷ơƵǑƌƯȪÓǪǲȢǾȒǚ
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病気の原因となる細胞やタンパクの局在を検索するための免疫二重染色法について
磯山茂美
筑波大学人間総合等教育研究支援室（医学系）〒305-8575 茨城県つくば市天王台 1-1-1

光顕微鏡で観察する蛍光抗体法がある。本研究では、
この両者を行い、その長所、短所を検討したので報
告する。

概要

免疫染色法は分子レベルで病理組織の検索を可能にする点で、きわめて重要な技術である。今回私が検討した免疫二重染色法は、組織切片上で複数の分子の局在を同定できるので、特に有用性が高い。目
３．方法
標とする分子（抗原）の存在を可視化するためには、
酵素抗体法（二重染色）検出に用いる抗体を、酵素または蛍光物質で標識す
パラフィン切片を脱パラフィン後、内因性ペルオる必要がある。前者は酵素抗体法、後者が蛍光抗体
キシターゼのブロッキングを行い、一次抗体を反応法である。本研究では、免疫二重染色について、酵させた。洗浄後、ペルオキシターゼで標識された二素抗体法と蛍光抗体法の長所と短所を検討した。
次抗体を反応させた後、ニッケル-ジアミノベンジジ
酵素抗体法では至適条件の設定に時間を要するが、ン（DAB）で発色させた（１回目の染色、青色に発組織全体の把握に優れていた。一方、蛍光抗体法は色）。さらに別の抗原を検出するために、異なる特染色条件の設定が容易であり、また共焦点レーザー
異性を有する一次抗体、二次抗体と反応させ、 DAB
顕微鏡を用いることにより、細胞内の微少器官レベで発色させた（二回目の染色、茶色に発色）。封入
ルで抗原の局在を精密に決定することが可能であっ後、顕微鏡で観察した。
た。

１．はじめに
病気の原因を知るために、ある特定の細胞やタンパク質が体内のどこに存在するか検索することは重要である。小児科研究室では病的タンパクの存在部
位を病理組織学的に検討することで、先天性疾患の診断に役立てている。
免疫染色法とは、免疫（抗原-抗体）反応を利用して、特定の物質（抗原）の存在部位を明らかにする方法である。実際には組織切片に抗体をかけて抗原と結合した抗体の存在部位を染め出し、顕微鏡で観察する。この方法により、分子レベルで組織切片の観察が可能になる。
抗体を目で見えるようにするために、種々の物質で標識された抗体を使用する。ペルオキシターゼやアルカリフォスファターゼ等の酵素で標識された抗体を用いて、光学顕微鏡により明視野で観察する方法を酵素抗体法と呼ぶ。蛍光物質で標識された抗体を用いて蛍光顕微鏡や共焦点レーザー顕微鏡などで観察する方法は蛍光抗体法である。重金属で標識す
れば、電子顕微鏡による観察も可能である。
さらに同一切片上で複数の物質を同定する場合に多重免疫染色法が用いられる。この場合には異なる標識物質や、酵素反応の基質を変えることによって、２種類以上の抗体を識別し、複数の目的物質の存在部位を染め分けることが可能になる。技術的な制約から二重染色法が多用されている。

蛍光抗体法（二重染色）
パラフィン切片または凍結切片を用い、二種類の異なる動物種由来の抗体を混合した一次抗体と反応させた。洗浄後、Cy3、Alexa488 等で蛍光標識された二次抗体を混合して反応させた。洗浄後封入し、蛍光顕微鏡や共焦点レーザー顕微鏡で観察した。
免疫染色法における条件設定には、まず陽性、陰性コントロールを用意して、内因性ペルオキシター
ゼのブロッキング法や抗原賦活化法の選択、一次抗体の希釈倍率、二次抗体の特異性の検討を行った。
さらに種々の切片を用いて、酵素抗体法と蛍光抗体法の違いを検討した。

３．結果と考察

２．目的
光学顕微鏡レベルで免疫二重染色を行う方法として、通常の光学顕微鏡で観察する酵素抗体法と、蛍- 92 -

染色法についての検討
酵素抗体法では、
１．内因性ペルオキシターゼをブロッキングする
ために過酸化水素の濃度や反応時間を変えて検討する必要があった。
２．パラフィン切片では、しばしば抗原性が低下しており、このため抗原の賦活化が必要な場合が多かった。抗原賦活化法には、マイクロウエーブ処理とプロテアーゼ K 処理を用いた。
一次抗体の種類ごとにどちらが適切か検討し、さらにその至適条件を決めるために、マイクロウエーブの温度や時間、プロテアーゼ K の温度、反応時間を細かく検討する必要があった。しかもこの条件設定は、標本ごとに変える必要があった。
３．一次抗体の濃度は、陽性コントロールと陰性
コントロールを見比べながら、細かく検討した。
一方、蛍光抗体法では１は不用で、２ではマイクロウエーブ処理のみが可能で、検討項目が少なく、３の一次抗体の希釈濃度も、細かく検討する必要がなかった。
顕微鏡観察での検討
酵素抗体法では、通常の明視野下での観察が可能であり、組織の構築の全体像が容易に把握できた。
さらに対比染色を行えば、説得力の高い像が得られた。また、標本は長期間保存が可能であった。
蛍光抗体法では、見慣れていないと、組織の全体像の把握が困難であった。しかし、抗原の局在を精密に決定することが可能であった。特に、コンピューターを用いて異なるフィルターで撮影した写真を重ね合わせることにより、二種類の抗原が同じ場所に存在するのか、異なる場所に存在するのか明瞭に示すことができた。さらに共焦点レーザー顕微鏡を用いれば、細胞内の微小器官のレベルで、抗原の局在を決定することが可能であった。

以上から、酵素抗体法は組織レベルでの観察に、蛍光抗体法は細胞レベルでの観察に有用な免疫二重染色法であることが判明した。

参考文献
[1]

組織細胞化学、日本組織細胞化学会編[2] R. Sumazaki, N. Shiojiri, S. Isoyama et al.,Conversion of biliary system to pancreatic tissue in
Hes1-deficient mice. Nature Genetics 36 (2004) 8387.

- 93 -ELISA 法による Staphylococcus aureus に対するヒト血清中抗体の測定
櫻井秀子
筑波大学人間総合等教育研究支援室（医学系）〒305-8575 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要

２．材料及び方法

腎臓内科研究室において IgA 腎症の原因について研究支援を行っている。今回は血清中の抗体を
ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) 法を用いて測定した。
IgA 腎症は、腎糸球体メサンギウムに IgA, 特に
IgA1 を中心とする免疫複合体の沈着があり、暖徐に進行する慢性糸球体腎炎である。常在菌叢である
Staphylococcus aureus (S. aureus) に注目し、Western
blotting 法を用いて S. aureus 膜抗原と IgA 腎症患者血清中の抗体を解析し、17KDa 及び 35KDa の蛋白と反応する抗体が、患者血清にしばしば存在することが判明した。S. aureus 由来の protein A を吸収した抗原を用いた ELISA 法を開発した。IgA 腎症患者の多くは、S. aureus 膜抗原に対して高応答性であり、IgA のsubclass では IgA1 が主として反応することが明らかになった。

１．はじめにIgA 腎症は腎生検の所見で腎糸球体メサンギウムに IgA、特に IgA1 を中心とする免疫複合体の沈着があり、慢性に経過する腎疾患である。わが国をはじめ、世界中で最も頻度の高い慢性糸球体腎炎で、30～40%の患者は 20～30 年の長期経過で腎不全に至ると言われており、わが国では維持透析を受けている患者の原疾患では最も多い疾患である。この IgA腎症の発症機序は不明であり、治療法も未だ確立していない。 発症の引き金となる抗原は、特定が難し
く、細菌抗原、ウイルス抗原、食物抗原、自己抗原などの報告はあるが IgA 腎症のほとんどは証明されていないのが現状です[1]。
当研究室では黄色ブドウ球菌 S. aureus 感染後に発症する、ネフローゼ症候群を呈し、急速に進行する腎炎で、主に腎糸球体メサンギウムに IgA の沈着を認めることから、IgA 腎症関連腎炎であることを報告した[2]。
従来から IgA 腎症患者では上気道炎、扁桃炎を有することが多く、扁桃摘出術が有効であることが報告されている。 IgA 腎症患者で上気道の常在菌である Hemophilus parainfluenza の菌体成分の沈着を糸球体に証明した報告がある[3]。
S. aureus が IgA 腎症の成因原因の一つではないかと検討を行った。ELISA 法により血清中の S. aureusに対する抗体を測定し、他の腎疾患との比較を行ったので報告する。本疾患惹起抗原として、上気道粘膜の常在菌である S. aureus 膜抗原に着目し、患者の血清を用いて、Western Blotting 法をにて患者の血清中の抗体の性状を検討し、S. aureus 由来の Proten A
を吸収した抗原を用いた ELISA 法を開発した。

2.1 抗体測定用血清
筑波大学付属病院腎臓内科入院患者内訳
IgA 腎症 (IgAN) n=94
MRSA 関連腎炎 (post MRSA GN) n=29,
紫斑病性腎炎 (HSPGN) n=4,膜性腎症 (MN) n=27
膜性増殖性糸球体腎炎 (MPGN) n=8
ループス腎炎 (LN) n=39,
半月体形成腎炎 (Pauci Cr GN) n=19,
非 IgA 型腎症 (non-IgAN) n=7微小変化型ネフローゼ症候群 (MCNS) n=11
巣状糸球体硬化症 (FGS) n=15微小変化群 (Minor) n=17
尿細管間質性腎炎 (TIN) n=6
良性腎硬化症 (BNS) n=14
正常人 (Nomal) n=16、以上の血清を用いた。

2. 2 S. aureus 標準株 8325 の膜蛋白調整
S. aureus を BHI 培地 (Brin Heart Infusion) (DIFCO)を用いて 37℃16 時間振震培養して、遠心にて集めた
S. aureus を TE buffer(10mM Tris Hcl, 1mM EDTA pH
8.0)に浮遊させて lysostaphin （和光純薬）を用いて37 ℃ 45 分反応させ S. aureus を溶菌させた。 超遠心と超音波、
CAPS により S. aureus の粗分画を得た。
さらにヒト IgG を結合させ sepharose 4B (AmershamBio)にて S. aureus 由来の protein A を吸収した精製抗原を得た。S. aureus 抗原は Western blotting 法により、
protein A の存在の有無を確認し ELISA 用抗原とした。

2. 3 Western blotting 法
S. aureus 膜蛋白は 12.5 % SDS-PAGE (SDS-ポリア
リルアミド電気泳動) 後, PVDF 膜 (polyvinlidene
fluoride) (Millpore) 25V、1 時間電気的に転写した。
5 % スキムミルク加 TBS でブロッキングを行い、PVDF 膜を種々の抗体、IgA 腎症血清、二次抗体にペルオキシダーゼ標識抗ヒト IgG (rabbit), ペルオキシ
ダーゼ標識抗ヒト IgA (rabbit) (DAKO)、その他ペルオキシダーゼ標識抗 protein A 抗体 (IMS)も反応させ、ECLpuls (Amersham Bio)で発光させフィルムに露光した。

- 94 -

Lane 1 及び lane 3 に S. aureus 粗膜成分を加え、患者血清で染色すると多数のバンドが検出された。一方、ヒト IgG 結合 Sepharose 4B で protein A 吸収の膜成分、( ELISA 用抗原 ) のバンドは主に 35kDa と17kDa の２本であった。ELISA 用抗原は Western blot法の解析では、S. aureus 由来の protein A のバンドは認められなかった（図１）。

2. 4 ELSA 法

精製した S. aureus 膜蛋白を coating buffer ( 20mM
Sodium Carbnate Buffer pH9.8 ) で希釈して 96 穴の
ELISA 用プレート ( Costar ) に一晩コーティングした。 0.5 % BSA 0.05 % Tween PBS ( T - PBS ) で特異的な吸着をブロックした後に、T - PBS 洗浄後 100 倍
希釈血清を加え 1 時間反応、T - PBS 洗浄後, 希釈ペルオキシダーゼ標識抗ヒト IgG ( rabbit )3. 2 ELISA による血清 IgG 抗体価の測定
ペルオキシダーゼ標識抗ヒト IgA ( rabbit ) ( DAKO )、1 時間反応後、T – PBS で洗浄する。 基質 ABTS
血清 IgG の測定では、IgA 腎症、MRSA 感染後腎炎,
2,2-azaino-di(3-ethylbenzthiazoline) sulfonic acid を加え、 紫斑病性腎炎患者の血清では、他の腎炎患者に比し、15 分後に 2mM 窒化ナトリウム加え反応を停止し、 S. aureus に対する抗体価は有意に高値であった（図イムノリーダー ( 405nm ) で測定した。
２）。
S.aureus 膜蛋白に対する IgA のサブクラスの測定は抗ヒト IgA1 , IgA2 ( mouse ) ( Nordic Imunological 3. 3 ELISA 法による血清 IgA 抗体価の測定
Labratoris )を用い、二次抗体としてペルオキシダーゼ
血清 IgA では、IgA 腎症患者の抗体価は膜性糸球体
標識抗マウス IgG ( rabbit ) ( ZIMED ) を用いた。
腎炎( MCNS ) , non - IgA 腎症を除き S. aureus に対する抗体価は有意に高値であった（図３）。

2. 5 統計解析

Analysis of variance ( ANOVA ) を用い、P < 0.05 を有意とした。

３. 結果
3. 1 S. aureus の膜蛋白の性状の検討

3. 4 血清 IgA subclass の検討
S. aureus 抗体価は IgA 腎症患者血清で、S. aureus に
対する IgA 1 class の抗体価は他の腎疾患患者に比し有意に高値であった（図４上）。 一方、IgA 2 classでは、正常人、膜性腎症、膜性増殖性腎炎患者では高値である傾向が認められた（図４下）。

４．考察および結論
IgA 腎症患者では、S. aureus に対する IgA 1 抗体価が高く、抗体の存在下、免疫複合体として糸球体に沈着している可能性が示唆された。
現在、融合蛋白を用いた ELISA 法を開発中であり、本疾患の発症機序の解明、IgA 腎症の診断、ならびにその治療法の開発に有用な手段となると考えられる。

謝辞

図 1 S. aureus の膜成分の Western blot 法
lane1. 3 crude membrane S. aureus
lane 2. 4 protein A 吸収 membrane S. aureus
lane 1. 2 第一抗体 IgAN 患者血清
第二抗体 HRP 抗ヒト IgG
lane 3. 4 第一抗体 IgAN 患者血清
第二抗体 HRP 抗ヒト IgAlane 5 protein A
lane 6 crude membrane S. aureus
lane 7 protein A 吸収 membrane S. aureus
lane 5. 6. 7 HRP 抗 protein A (chicken)

S. aureus 標準株を供与していただいた基礎医学系
太田敏子教授に感謝いたします。
この報告にあたり多大なるご協力いただいた臨床
医学系、小山哲夫教授に感謝いたします。また腎臓内科研究室の川村恵実さん、スタッフの皆様に感謝いたします。

参考文献[1] 腎と透析：特集 IgA 腎症 30 年, 東京医学社, Vol.46;
No.1, 1999.
[2] A. Koyama, M. Kobayashi, N. yamaguchi et al.,Glomerulonephritis associated with MRSA infection: A
possible role of bacterial superantigen, Kidney int 47;
207-216, 1995.
[3] S. Suzuki, Y. Nakatomi, H. Sato, et al., Haemophilus
parainfluenzae antigen and antibody in renal biopsy
samples and serum of patients with IgA nephropathy.
Lancet 345; 12-15, 1994.

- 95 -

図図１

図 2． S.aureusに対する血清 IgG抗体価

図３．S.aureusに対する血清 IgA抗体価- 96 -

図４． S.aureusに対する血清 IgA1および IgA2の抗体価- 97 -

HLA 検査の紹介
秦泉寺裕子1
1

筑波大学人間総合等教育研究支援室（医学系）〒305-8575 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
消化器外科研究室では、臓器移植に必要な組織適合性検査のひとつである HLA 検査を実施している。HLA 検査とはどのような検査なのか。検査方法やその種類、その検査精度や問題点など検討した。
また、臓器移植ネットワークに認定されている HLA 検査施設（第３類）は、
茨城県に１箇所しかなく、筑波大学である。全国的に展開され注目を集めている臓器移植の一翼を担っている HLA 検査を中心に紹介する。

ド結合部分に差異があることを意味しており、各個人で提示できる抗原ペプチドが限定されることにな
る。

父親由来
Ａ抗原

ＤＲ抗原

Ｂ抗原
Ｃ抗原
リンパ球
Ｔ細胞

リンパ球
Ｂ細胞

１．HLA とは
HLA はヒトの組織適合性抗原 (humanleukocyte antigen) である。細胞膜表面に発現する膜蛋白質で、免疫系の細胞性免疫に関与している。また、この抗原をコードしている遺伝子群を HLA 遺伝子複合体という。
ヒトは、細胞内に寄生した病原体由来の蛋白質などを分解し、できた抗原ペプチドを HLA に結合させた形で細胞膜表面に提示する。この提示をうけて免疫担当細胞が免疫反応を活性化させる。これにより、感染した細胞はもとより、病原体を体内から排除する。この一連の免疫応答が移植片に向かって働くと、拒絶反応が起こる。
HLA には、形や組織分布や結合する抗原ペプチ
ドの由来を異にする、クラスⅠとクラスⅡに分けられる。
HLA クラスⅠ分子は、すべての有核細胞と血小板に発現している。ウイルスや細胞内寄生性細菌に感染している細胞と腫瘍細胞など、細胞内由来の分解ペプチドを、クラスⅠ抗原に結合させ提示、免疫担当細胞を活性化させる。
クラスⅡ分子は樹状細胞、マクロファージ、リ
ンパ球 B 細胞、モノサイトなどの抗原提示細胞に限定して発現する。抗原提示細胞は細胞外にある蛋白質や細胞表面にある蛋白質を取り込み分解し、クラスⅡ抗原と結合させ提示、免疫応答を活性化させる。
さらに、クラスⅠ分子は HLA-A,B,C と、クラス
Ⅱ分子は HLA-DR,DQ,DP に細分化される。また、それを両親から１組ずつ受け取ることとなる。
（図１）
また、HLA-A,B,DR では、HLA 抗原の種類が多数同定されている。（表１）これは、抗原ペプチ

母親由来
図１. HLA 抗原
表１. 第１１回国際組織適合性ワークショップで公認された HLA 特性
A

B

A1

B5

B49(21)

C

D

DR

DQ

DP

Cw1

Dw1

DR1

DQ1

DPw1

A2

B7

B50(21)

Cw2

Dw2

DR103

DQ2

DPw2

A203

B702

B51(5)

Cw3

Dw3

DR2

DQ3

DPw3

A210

B8

B52(5)

Cw4

Dw4

DR3

DQ4

DPw4

A3

B12

B53

Cw5

Dw5

DR4

DQ5(1)

DPw5

A9

B13

B54(22)

Cw6

Dw6

DR5

DQ6(1)

DPw6

A10

B14

B55(22)

Cw7

Dw7

DR6

DQ7(3)A11

B15

B56(22)

Cw8

Dw8

DR7

DQ8(3)

A19

B16

B57(17)

Cw9(3) Dw9

DR8

DQ9(3)

A23(9)

B17

B58(17)

C10(3)DR9

A24(9)

B18

B59

Dw11(w7)

DR10

A25(10)B21

B60(40)

Dw12

DR11(5)

A26(10)B22

B61(40)

Dw13

DR12(5)A28

B27

B62(15)

Dw14

DR13(6)

A29(19)B35

B63(15)

Dw15

DR14(6)

A30(19)B37

B64(14)

Dw16

DR15(2)

A31(19)B38(16)

B65(14)

Dw17(w7)

DR16(2)

A32(19)B39(16)

B67

Dw18(w6)

DR17(3)

A33(19)

B3901

B70

Dw19(w6)

DR18(3)

A34(19)

B3902

B71(70)

Dw20

A36

B40

B72(70)

Dw21

A43

B4005

B75(15)

Dw22

A66(10)B41

B76(15)

Dw23

DR51

A68(28)B42

B77(15)

A69(28)B44(12)

B7801

Dw24

DR52

A74(19)B45(12)

Dw10

Dw25

B46

Dw26

B47

Bw4

B48

Bw6

DR53

組織適合性学会ホームページより引用
1

E-mail:mg99i150@igaku.md.sukuba.ac.jp- 98 -

また、細胞膜表面の HLA 抗原に対応する DNA 型
は、さらに多数となる。DNA レベルでは、膜表面では判定できない塩基配列の違いを調べることができ、それによってさらにたくさんの多型が発見、認定されている。表２は日本人に見られる HLA-DNA 型であるが、それでも表１の HLA 抗原で発見されている
HLA 型とは比較にならないほどの数となり、細分化が進んでいる。
A-Allele は HLA-A を DNA 型で表している。頻度
は参考までに記載した。HLA 抗原は表 1 の HLA 型に対応する。DNA 型の最初の 2 桁が、ほぼ HLA 抗
原型に一致しているが、中には一致しないものや、
限定できないもの、DNA 型では判定できるのに細胞膜に発現していないものも見つかっている。
表２. 日本人に見られる DNA 型と頻度
A-Allele
A*0101
A*0201
A*0203
A*0206
A*0207
A*0210A*0215N
A*0218
A*0242
A*0301
A*0302
A*1101
A*1102
A*2402101
A*2404
A*2408
A*2420A*2601
A*2602
A*2603
A*2604
A*2605
A*2606
A*2611N
A*2901
A*3001
A*31012
A*3105
A*3201
A*3303
A*6801

頻度
0.2
10.9
r
10.4
3.4
0.1
Vr
r
Vr
0.8
r
8.1
0.2
35.6
r
r
Vr
9.8
2.2
2.1
Vr
r
Vr
Vr
Vr
0.3
7.7
Vr
Vr
7.9
r

HLA抗原
A1
A2
A203
A2
A2
A210
A2
A3
A3
A11
A11
A24
A24
A24
A26
A26
A26
A26
A26
A26
A29
A30
A31
A32
A33
A68

B-allele
B*0702
B*0705
B*1301
B*1302
B*14
B*1501
B*1502
B*1503
B*1507
B*1509B*15111
B*15112
B*1518
B*1522
B*1526N
B*1527
B*1528
B*1538
B*1546
B*1560B*2702
B*2704
B*2705
B*2711
B*3501
B*3510B*3521
B*3531
B*3535
B*3701
B*3802

頻度 HLA抗原
B-allele
5.2 B7
B*39011r
B7
B*39013
0.9 B13
B*390210.1 B13
B*39022r
B14(B64orB65) B*3904
7.2 B62
B*3923r
B75
B*40012r
B72
B*4002
0.7 B62
B*4003
Vr B70B*4006
1.0 B75
B*4007
Vr B75
B*40290.9 B71
B*4402
Vr B35
B*44031
Vr
B*4601
Vr B62
B*4602r
B15
B*4801r(B15)
B*51011Vr (B70)
B*51021Vr (B62)
B*5103
Vr B27
B*52011r
B27
B*5401r
B27
B*5402
Vr B27
B*5502
8.6 B35
B*5504Vr (B35)
B*5510Vr (B35)
B*5601
Vr (B35)
B*5603Vr (B35)
B*56050.2 B37
B*5701
0.3 B38
B*5801
B*5901
B*6701
B*78022
B*8101

頻度 HLA抗原r
B3901
4.0 B3901
0.2 B3902r
B3902
0.2 B39r(B39)
5.1 B60
8.2 B61
1.1 (B61)
5.3 B61
Vr (B4007)
Vr (B61)
1.0 B44
6.9 B44
3.8 B46
Vr (B46)
2.7 B48
7.9 B51
0.1 B5102
Vr B510313.7 B52
6.5 B54
Vr (B54)
3.2 B55r
B55
Vr (B55)
1.0 B56
0.2 (B56)
Vr (B56)
0.1 B57
0.6 B58
1.7 B59
1.0 B67
Vr B78
Vr B81

DRB1-allele
DRB1*0101
DRB1*1501
DRB1*1502
DRB1*1602
DRB1*0301
DRB1*0401
DRB1*0403
DRB1*0404
DRB1*0405
DRB1*0406
DRB1*0407
DRB1*0410
DRB1*0701
DRB1*0802
DRB1*0803
DRB1*0809
DRB1*0901
DRB1*1001
DRB1*1101
DRB1*1201
DRB1*1202
DRB1*1301
DRB1*1302
DRB1*1307
DRB1*1401
DRB1*1405
DRB1*1407
DRB1*1403
DRB1*1412
DRB1*1402
DRB1*1406
DRB1*1429

頻度
4.76
6.08
8.74
0.55
0.22
1.16
3.00
0.22
15.51
3.22
0.44
1.82
0.81
4.99
7.55
r
12.38
0.59
2.94
3.90
2.66
0.86
5.25
0.11
4.45
2.56
0.27
1.57
r
r
1.36
r

HLA抗原
DR1
DR15
DR15
DR16
DR17
DR4
DR4
DR4
DR4
DR4
DR4
DR4
DR7
DR8
DR8
DR8
DR9
DR10
DR11
DR12
DR12
DR13
DR13
(NJ25)
DR14
DR14
DR14
DR1403
DR1403(HR5)(HR5)(DR14?)

遺伝子頻度：Tanaka, H. et al., Clinical Transplants 1996; 139-144 による日本人 N=493 のアリル頻度
その他、低頻度により上記の調査で検出されなかったアリルを r とし、さらに低頻度と思われるものを Vr とした
抗原名：WHO Nomenclature Committee による定義（ただし（）は標準化委員会による抗原名）
組織適合性学会ホームページより引用- 99 -

２．HLA 検査方法

2.2 DNA 検査方法

消化器外科研究室では、移植医療で検査することが義務付けられている HLA-A,B,DR について検査している。
また、検査方法は、
膜表面にある HLA 抗原を直接、抗原抗体反応で調べる方法（血清学的検査）と、HLA
抗原をコードしている遺伝子を、PCR などを用いて解析する方法（DNA 検査）を実施している。

消化器外科研究室では、マイクロ SSP (One Lambda,
Inc)と Dynal RELI SSO (DYNAL BIOTECH, Inc) の 2
種類の検査キットを使用して HLA 検査を実施している。
マイクロ SSP は、各 HLA 抗原をコードしているプ
ライマーと被験者の DNA を PCR 増幅することでHLA 型を判定する。（図３）(写真２)
各 HLA 型に対応する数のプライマ－が必要となり
PCR が煩雑になるが、判定にかかる時間は短縮でき
3 時間程度で結果を出すことができる。対応できる検査数は限られるので、少検体数向きである。
プライマ－の種類を変えることで、もっと細かい
塩基配列の違いを読み取ることも可能となっている。

2.1 血清学的検査方法（細胞障害試験）
検体として被験者のリンパ球を用い、テラサキ
HLA トレイ(ONE LAMBDA,INC)と交差試験を行う。
トレイのウェルには各 HLA 抗原に特異的な抗体が分注されており、被験者の HLA 型に応じて細胞障害反応が起こる。これにより、HLA 型を判定できる。（図２）（写真１）この方法は、トレイに分注されている抗血清の抗体価の高低や、分注されている抗血清の種類で判定できない HLA 型を生じるおそれがある。
また、患者さまのリンパ球の状態の良し悪しで反応が弱くなることや、リンパ球を取り出すだけで、細胞が障害されてしまうなどのことも起きうる。

PCR
GCATTAAGCCTA
CGTA

被

験

GCATTAAGCCTA

者

ATTC

HLA 抗原に特異的なプライマー

電気泳動

補体
抗体

HLA 抗原

HLA 抗 原 に 抗 体 が反応すると補体が細胞を破壊（細胞障害試験）

バンド発現

バンド非発現図３. SSP 法の模式図

リンパ球

図２. 血清学的検査方法の模式図

生細胞（ネガティブ）

死細胞（ポジティブ）ポジティブ

写真２. マイクロ SSP JPN の検査例
写真１. 血清学的検査例- 100 -

Dynal RELI SSO は、細いナイロン膜に各 HLA 抗原に特異的なプローブが貼り付けてあるキットを使用する。これに被験者の DNA を PCR にて増幅しビオチン標識して１本鎖にしたものをハイブリダイズ、発色させて HLA 型を判定する。（図４）(写真３)
PCR は一度でよく、1 枚のナイロン膜にハイブリダイズするので間違いは起こりにくく、操作が容易である。しかし、ハイブリダイズ、発色作業に多少時間がかかり、6 時間を要する。多数の検体を一度に処理することが可能で、多検体向きである。
また、さらに細かく塩基配列を決定する作業には不向きである。
各 HLA 型に特異的な塩基配列の相手となるプローブが固定されているナイロン膜

被験者 DNA を PCR にて増幅し、ビオチン標識 1
本鎖 DNA にして、ハイブリダイズさせる

バンドが
発色する
ことで陽
性判定し、
HLA 型を特定する

図４. SSO 法の模式図

ポジティブ

写真３. ダイナル

リライ SSO の検査例

３．検査結果の一例
HLA-A の、DNA 検査結果を比較して、検討する。
図５には SSP 法での HLA-A の判定結果を示した。
図６には SSO 法での判定表と判定結果を示している。
いずれも多数の組み合わせが判定でき、この中のどの DNA 型が被験者の DNA 型か区別することはできない。また、プライマー、プローブの塩基配列が違うため、組み合わせの種類も 2 法では違う結果となった。しかし、上 2 桁ではいずれも同じ結果であり、血清学的検査と一致している。以上のことから、この被験者の HLA 型は HLA-A(11,26)であることがいえる。
血清学的検査では細胞膜表面に発現している HLA
抗原を 2 桁で判定している。しかし、DNA 検査では、4 桁になっている。しかも、検査結果はすっきりと 1
つではない。これは、HLA 遺伝子が極めて多型性が高く、相同性遺伝子が多いことが原因となっている。
さらに、新しい DNA 型（アリル）は 2002 年には
HLA-ABC だけでも 900 アリルを超えている。また、問題点として遺伝子型では区別できるが、血清学的には同一のものや、細胞膜表面に HLA 抗原として提示しないアリルも見つかっており、すっきりとした
判定は、非常に困難なものになっている。
しかし、日本人に見られる DNA 型や、SSP 法と
SSO 法を組み合わせて考えていくと、かなり HLA 型を絞り込むことはできる。また、直接遺伝子をシーケンスして読み取る方法などもっと精度の高い検査方法を導入するという考え方もある。ただ、この研究室では移植医療で拒絶反応を抑え、移植臓器ができるだけ長く生着することを目的としている。現在
では免疫寛容誘導するための検討を進める必要があると考えている。

図５. SSP 法の判定例- 101 -

図６．SSO 法の判定表と判定例

結果を提供できるように、日々努力することがもとめられていると考える。

４．臓器移植ネットワーク

臓器移植ネットワークとは、国内唯一の臓器提供の仲介を行う組織である。仲介する臓器は、心臓、肝臓、肺、膵臓、腎臓、小腸である。また、移植医
謝辞
療の普及・啓発、移植希望者の登録、臓器提供者への対応、適正かつ公平な移植者の選択などの業務を今回の発表にあたり適切なご助言、ご指導を頂き遂行されている。H15 年 7 月現在、心臓７０名、肺 ました湯沢賢治先生に、この場をかりてお礼申し上
７２名、肝臓６２名、腎臓１２、４９１名もの移植 げます。
を待たれる患者さまが登録されている。
筑波大学は、腎臓、膵臓の移植施設、また今回紹 参考資料
介する HLA 検査施設（第３類）に認定されており、ネットワークと協力し移植医療の一翼を担っている。 [1] 臓器移植における HLA-DNA タイピングマニュアル
厚生科学研究ヒトゲノム再生医療等研究事業 (H12 年
研究室では、主に腎臓移植希望者の HLA 検査、ネ度)
ットワークへの登録、年１回の血清保存、また、検[2] 臓器移植ネットワークホームページ
査精度を保つために義務化されているクオリティコ
URL:http://www.jotnw.or.jp/
ントロールに参加している。
[3] 組織適合性学会ホームページ
URL:http://square.umin.ac.jp/JSHI/frame.html
茨城県では、腎移植希望者は約２５０名登録され[4]
免疫学最新イラストレイテッドており、一日も早く移植が実現されることを願って[5] 平成 15 年度日本組織適合性学会・認定 HLA 検査技術
いる。
者講習会 資料[6] VERITAS マイクロ SSP HLA DNA タイピングキット、
ダイナル リライ SSO タイピングキット取り扱い説
明書

５．これからの HLA 検査
HLA 検査方法は常に進化し続けている。また、
HLA-DNA 型もどんどん増え続けている。検査技術の向上はもとより、新しい情報にも耳を研ぎ澄ませて、患者さまや、依頼者である先生方により正確な検査- 102 -

ష෭ƶ‫ߤݗ‬ખưǲȔȥǝǰȟȮߤฝƳƒƙǓ૒ࠃຢो൝
CarexáǴǭੳâࢥ૥ఝƶࡾਭ঵ƶೝԔ¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸¸༲৵ࢎബ1૿ౡપԙ িฮ½ऻඦ௖ؐА‫ࠊףڽ‬Ѭࡋáি൝âĞ305-8572 Иश‫ۀ‬ƬƗƸࠅஔ҉઩ 1-1-1

Ӷ຤

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Ȩǲǝ༫඿ƶǰȟȮߤฝƯ Carexá૒ࠃຢो൝Ǵ¸íǴǭੳưǟȈҭƶो൝ƨƙǚ‫ࢥޡ‬ƟƮƗǔǔƸ
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- 106 -

植物地理学のみならず、古生物学や地質学さらにそれらを総合的に取り扱う第四紀学など多くの学問分野の研究の発展によってかなり鮮明に浮き彫りになりつつある（藤田 1973、湊 1976）。
スゲ以外の被子植物ではリンネソウ、ムシトリス
ミレ、タカネシオガマ、キバナシオガマ、ミツガシ
ワ、ツマトリソウ、ヒメシャクナゲ、ツルコケモモ、
コケモモ、クロマメノキ、ヤナギラン、キバナノコ
マノツメ、ウメバチソウ、ナガバノモウセンゴケ、
タカネキンポウゲ、クモマキンポウゲ（清水 1983）など、高山植物の多くの種に周北極要素が含まれており、これらも遺存的に隔離分布しているものである。
日本の高山帯とシベリアに上記のスゲが自生している事実は、かつて日本列島とユーラシア大陸が陸地でつながっていた時代に、これらの植物がシベリ
アから日本まで分布を広げていたことを強く示唆している。分布が拡大したのは、およそ 2 万年前の新生代第四紀、洪積世後期のウルム氷期の最盛期の頃と思われる。この時代は、地球規模の氷河期の最寒冷期で、日本を取り巻く海面は今から 130m も低かったことが第四紀年代表（井尻 1979）からうかがえる。
2 万年前、現在高山帯と北方地域に自生していたこれらのスゲは、低地にまで広く分布していたと考えられる。ユーラシア大陸と日本が陸続きだった頃に分布を広げていたこれらのスゲは、地球の温暖化に伴って、やがて海水面が上昇するにつれて、次第に寒冷な地域に生息地を狭められ、その結果、シベリアと日本の高山帯の一部に、別の種に進化することもなく、同じ種が現在まで生存してきたものと考えられる。
以上からシベリアと日本の高山のスゲ集団の共通要素である 4 種のスゲは、周北極要素からの遺存種であると結論づけられる。地理的に遠く離れたそれぞれの地域では、2 万年にもわたる長期間、周北極要素が遺存種として生存を続ける一方で、それぞれに新たな種が加わることで、固有種と遺存種が混在するスゲ集団が確立してきたものと考えられる。
各地の高山に広がるスゲの湿地は、一見するとどれも同じ風景に見えるが、地道な植生の調査の積み重ねから、このような地球と生物の壮大な進化の歴史が見えてくる。

謝辞
シベリアサヤン山脈での調査の機会を与えて下さった東京都立大学の若林三千男博士と国立科学博物館の門田裕一博士に、また調査中いろいろと御教示いただいたシベリア中央植物園のイワン・モイシビ
ッチ・クラスノボロブ博士、マリア・ロモノソワ博士、アレキサンドル・クラスニコフ博士にお礼申し上げます。また日本の高山帯でのスゲの調査の機会を与えて下さった元国立科学博物館研究官の故館岡亜緒博士にお礼申し上げます。最後に本稿を纏めるにあたり、御指導いただいた筑波大学生物科学系の井上 勲博士にお礼申し上げます。

参考文献
[1]

路川宗夫. サヤン山脈にスゲを訪ねて,すげの会会報
5(1994) 1-11.
[2] 清水建美. 原色新日本高山植物図鑑 (II), 保育社(1983).
[3] 増 沢 武 弘 . 高 山 植 物 の 生 態 学 , 東 京 大 学 出 版 会(1997).
[4] 井尻正二 (編著). 大氷河時代, 東海科学選書, 東海
大学出版会 (1979).
[5] Peter. W. Ball, et al, Flora of North America Vol. 23,
Cyperaceae (2002) Oxford, pp. 1- 608.
[6] L. I. Malyschev, G. A. Peschkova, Flora of Siberia,
Cyperaceae 3 (1990) 1-277.
[7] An. A. Fedorov, et al., Flora of Russia, The European
Part and Bordering regions Vol. II, Angiospermae (1976)
Leningrad, pp. 1-323.
[8] S. M. Walters et al., Flora Europaea Vol. 5 (1980)
Cambridge Univ., pp. 276-323.
[9] 環境庁自然保護局, 自然環境保全基礎調査, 植物分
布・生育地類型表（1987）カヤツリグサ科, 245-257.
[10] 前川文夫, 植物の進化を探る（1969）岩波新書.
[11] 藤田至則, 日本列島の成立（1973）築地書館.
[12] 湊 正雄, 日本列島の歴史, 新地学教育講座 8（1976）
東海大学出版会.

- 107 -

実験用海底基盤の制作と設置および応用研究について土屋泰孝1
筑波大学 研究協力部研究協力課（下田臨海実験センター)〒415-0025 静岡県下田市 5-10-1

概要
静岡県下田市大浦湾の水深 10m に海中実験用の海底基盤が設置されている。この海底基盤は設置後既に１０年以上を経ているにも関わらず、安定した状態で維持されており、これまでに下田臨海実験セン
ターにおける海洋生態学の研究活動に有効に利用されてきた。

１．はじめに近年の SCUBA 潜水の普及には目覚ましいものがあるが、研究調査における SCUBA 潜水は、標本採集や行動観察を目的としたものが主体である。潜水を行って種々の操作実験を行えば多くの新知見を得ることを期待できるが、実際には長期にわたって現場実験を行うような研究活動はほとんど行われていない。これは、海洋という環境において長期間安定して利用することが可能な調査基地の設置と維持が困難なためである。実験のための海底基地を設置したとしても、波浪の影響で倒壊したり地形変化のために埋没してしまったりすることが多い。巨大な構造物を設置すればこれらの問題は解決できるが、大図 １ ． 海 底 基 盤 の 設 置 場 所
学の研究機関にとって、そのような大規模構造物のSMRC ： 下 田 臨 海 実 験 セ ン タ ー
構築とその維持管理は経費から言っても労力から考STUDY SITE：設置場所
えても、現実的なものではない。
下田臨海実験センターでは、海底実験用のコン
クリート基盤を鉄パイプフレームの上に固定したも ３．設置場所のを波浪の影響を受けにくい水深に設置することで、
静岡県下田市大浦湾の南西部の水深約 10m の地
これらの難点を解決し、１０年以上に渡って実験用点に海底基盤が設置されている（図１）。大浦湾の西海底基盤を維持してきた。ここでは、この実験用海
底基盤の概要とこれを利用して行われてきた研究の 岸に位置する狼煙崎の岩礁から、沖に向かって漸次的に水深が増し、やがて岩礁が砂底に移行してゆく。
成果について報告する。
この岩礁底と砂底の境界域付近の水深が約 10m で、大浦湾の湾口部までの最大水深にほぼ等しい。この２．海底人工基盤について
地点は湾内にあって作業を行うのに安全な地点であ海底に設置する人工基盤の調査観察としては、魚りながら潮通しもよく、かつ水深が十分に深いため
礁や藻礁などの設置後経過を調べることが、しばし[1]ば行われる 。基盤自体に着生してくる生物の経時的 に台風時にも波浪の影響を受けにくい。
岩礁地帯は基盤がしっかりしている半面起伏が大変化を調査することが、この場合の主目的である。
しかしながら、海中での操作実験のための海底基盤 きく、広い設置場所の確保を行いにくい。一方、砂を設置し、いわば「海底基地」として維持しながら、 底は砂の流動の影響で不安定になりやすく、また、
そこで実験を行うということは、ほとんど行われて 浮泥の堆積も起こりやすい。岩礁底と砂底の境界領いない。設置場所や設置方法、維持管理に困難が伴 域では、この両域の欠点が解消されるため、基盤がうことがその主因であろう。下田臨海実験センター 安定しているうえに広く平坦な設置場所を確保しやで行ってきた手法は条件の似通った他所でも有用で すいのである。この海底の、狼煙崎の海岸線に沿うあろうと思われる。その詳細を次に述べる。
北西から南東方向に４基１列の海底基盤を３列、合計１２基設置した（図２）。

1E-mail: tsuchiya@kurofune.shimoda.tsukuba.ac.jp
http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/- 108 -

付けたロープを緩めながら、基盤ユニットをゆっく
りと海底に向けて降ろした。海底で待機していた
SCUBA 潜水者が、これを海底に固定した。これらの作業を 3 回繰り返し、それぞれ 4 基の基盤を載せた
基盤ユニット 3 基が固定された。これにより、12 基の海底基盤が設置された。海底におけるそれらの配置を図２に示す。

図３：海底基盤の側面図

図２：海底基盤の配置
正方形が１個の基盤を示す．白抜きのものが最も南東側に位置する．

４．基盤の構造と設置方法
4.1 構造図４：海底基盤の設置配列
海底基盤の単体は、外形のサイズが幅 535mm、高さ 535mm、奥行き 330mm の直方体筒状コンクリー
トブロックを２個接続して、上面サイズを縦 660mm
５．これまでの研究
横 535mm の長方形にしたものである。中空部の内径は幅 450mm、高さが 450mm である（図３）。
5.1 カジメの研究
基盤固定用フレームの材料としたのは、外形が50mm の鉄パイプである。長さ 500cm の鉄パイプ２
これまで下田臨海実験センターで、この海底基盤本の間に長さ 120cm の鉄パイプを 11 本渡して固定し、 を利用して行われてきた最も主要な研究は、コンブ
そのうち 3 本は枠の固定用、8 本は基盤ブロックの支 目の大型褐藻類であるカジメの生態についての研究持用とし、2 本を 1 組として 4 基の基盤の支持フレー である。海洋の沿岸域にはいろいろな種類の藻場がムとした。さらに、120cm の鉄パイプ 2 本を基盤ブ あるが、カジメ類が高密度に生育して構成する「海ロックの筒状部の下部に通し、これを支持フレーム 中林」は、アワビやサザエなどの生育場所、また魚類の成魚および幼稚魚の隠れ場や餌場として、水産に接続する事によって、基盤ブロックを固定した。
学的にも大変重要である。近年藻場造成についての
鉄パイプフレームの上にコンクリート基盤４基が固基礎的研究が多く行われている。しかし、自然状態
定されたこの構造物を、設置の際の１ユニットとし の海藻群落は、生育する環境条件にばらつきがあった。（図４）たり生育密度が異なっていたりするために、条件を揃えてデータを取ることが大変に難しい。
4.2 設置方法
海底面から約 60cm の高さにある海底基盤の上面を利用したカジメの移植技術が開発されたことによ
コンクリート基盤 4 基が固定された鉄パイプフレームを、陸上において 3 ユニット組み立てた。これ って、カジメの任意の場所への移植が大変に容易になった[2]。この技術を利用して、カジメの幼体を一定に各々 8 個のブイを取り付けた後に、順次海岸に運密度になるように移植し、長期間にわたってこの計び海に入れた。それぞれのユニットは、海面下に垂測を行うことによって、カジメの生長期や生長速度、下された状態で順次原動機付きボートにて曳航し、 外部から移植したカジメが環境により受ける影響、設置場所直上の海面まで移動した後に、ブイに取り- 109 -

などのデータが蓄積されてきた[3,4]。これらのデータ ６．今後の展望を活かした研究によって博士の学位を取得した学生
10 年以上にわたって維持されている海底基地は、もいる[5]。
下田臨海実験センターの財産であると言える。海底
これまで、カジメの第 1 期試験移植では、6 年間に基盤を用いれば、短期的な海中操作実験を様々に行わたる生長データがとり続けられた。現在は第 2 期の試験移植による生長データがとり続けられており、 うことができ、今後多様な形でそのような利用が望このデータは同地点での環境観測データと合わせた まれる。一方、環境変化の長期モニタリングのため
長期データとして、今後環境モニタリング等にも利 のサイトとしての利用可能性も忘れてはならないだ
ろう。試みとしてここに自記水温計が設置されてか用されていく見込みである。
ら、まもなく５年が経過する。今後水温のみでなく多種のデータをこの海底基地において収集し、下田
沿岸環境変化のひとつの指標として用いていくことも考えていきたいものである。

参考文献

図５：海底基盤上に移植されたカジメ

5.2 イソバナの研究
海底基盤の利用可能部分は上面のみではない。内部に空洞部分があるので、内側をも利用することができる。上面の裏側部分を利用して行われたのがイ
ソバナを材料として行われてきた研究である。イソ
バナは八放サンゴ類の枝状ソフトコーラルで、潮下帯岩礁域の岩礁の垂直面やオーバーハングした岩礁の裏側に着生する。海底基盤の裏側部分は、このような岩礁域と環境条件が似ており、海水の流通もよいために利用可能であった。採集してきた天然のイ
ソバナを海底基盤の上面裏側に移植することにより、イソバナ群体の長期にわたる経過観察が可能となった。この方法には、天然状態と異なり任意の部位に任意の密度で生育させることができる利点がある。
この移植手法により 5 年以上にわたる潜水操作実験が行われ、イソバナ上に住む動物の生態解明に役立てることができ、この研究により修士学位の取得を行い、今年度中には博士の学位を取得予定の学生もいる[6]。

[1] 芹澤如比古, 大野正夫．土佐湾の外海域に設置した人工礁上に着生する海藻類の遷移,日本水産学会誌
61(1995) 854-859.
[2] 平田徹, 青木優和, 倉島彰, 植田一二三, 土屋泰孝, 佐藤寿彦, 横濱康繼．海中造林のための接着剤を用いたカジメ藻体の移植, 藻類 45 (1997) 111-115.
[3] Y. Serisawa, M. Aoki, T. Hirata, A. Bellgrove, A.
Kurashima, Y. Tsuchiya, T. Sato, H. Ueda and Y.
Yokohama, Growth and survival rates of large-type
sporophytes of Ecklonia cava transplanted to a growing
environment with small-type sporophytes, Journal ofApplied Phycology 15 (2003) 311-318.
[4] Y. Serisawa, Y. Yokohama, Y. Aruga and J. Tanaka. Growthof Ecklonia cava Kjellman (Laminariales, Phaeophyta)transplanted to a locality with different temperature
conditions, Phycol. Res. 50 (2002) 193-199.
[5] Y. Serisawa, Comparative study of Ecklonia cava Kjellman(Laminariales, Phaeophyta) growing in different
temperature localities with reference to morphology, growth,photosynthesis and respiration, Ph.D. thesis, Tokyo
University of Fisheries, 1998, pp. 1-133.
[6] 熊谷直喜．イソバナ類に生息するヨコエビ Pleusymtes
symbiotica（端脚類：テングヨコエビ科）の個体群維持,
筑波大学大学院博士課程修士（理学）学位論文, 2001, pp.
1-39.

- 110 -

技術報告

情報環境の整備と改善
筑波大学生命・情報等教育研究支援室（社会工学系）
川上彰、北原匡、北原その美〒305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
平成１５年度社会工学系技官研修として「情報環境の整備と改善」というテーマでグループ研修を行った。ここでは、その研修の成果を報告する。

送する。転送には UNIX サーバ上に smbclient プログ
ラムを使ったシェルスクリプトを作成し、これをクーロンジョブとして定期的に実行することとした。
この概要を図 2-1 に示す。
2.3 データベース化

１．はじめに
今年度は、「計算機室での印刷数の管理」、「無線 LAN 環境の構築」、「NetBoot による Macintoshの管理」の３つについて、環境の整備及び改善を行った。

２．計算機室での印刷数の管理
計算機室利用者の印刷枚数は年々増加する傾向にある。このため、詳細な印刷状況を把握するとともに、予め設定した印刷枚数を超えた利用者に使用量を通知することにより、全体使用量を押さえることを目的として本システムを作成した。
2.1 印刷ログの収集
社会工学類の３つの計算機室には合計６台のネットワークプリンタが設置されている。６台のプリン
タから印刷された内容は、富士ゼロックス社のDocuHouse 履歴サービスという市販のソフトを使って Windows2000Server 上に収集される。各プリンタ
は、印刷時にユーザ名や枚数等をプリンタ内に記録し、DocuHouse が定期的に各プリンタの情報を収集する。

UNIX サーバに転送されたテキストベースの情報の内、以下の内容を取り出してデータベースに追加する。データベース機能は、MySQL を使って構築した。
• ユーザＩＤ• 印刷日時• 印刷枚数• 印刷先（プリンタ名）• 印刷タイトル
2.4 集計結果の表示とユーザへの通知
データベース内のデータを集計し、以下のように処理した。
(1) CGI プログラムにより、月別、曜日別、プリンタ別に集計し WEB 表示する。結果は図 2-2 のよ
うに表示される。

2.2 ログ情報の転送
UNIX サ ー バ 上 で 各 種 の 処 理 を 行 う た め 、Windows2000Server 上の印刷ログを UNIX サーバへ転

図 2-2 印刷結果の集計結果

図 2-1 ログ収集の概要(2) クーロン・ジョブで１日１回、夜間にチェック
して設定枚数を越えた利用者にメールを送る。プ
ログラム内には警告を出す際の印刷枚数の初期値と増分が指定されている。印刷枚数が初期値を超える利用者の内、以前に警告が送られていない者にはメールを送る。また、既に送られている利用者の場合は、以前にメールを送った際の印刷枚数と今回の枚数との差が設定された増分値より多い場合は、メールを送信する。

- 111 -

示する。これを利用者のパソコンにダウンロード、
インストールして利用する。利用者の秘密鍵が他人
3.1 IEEE802.1X による認証に利用されることを防ぐため、以下のような対策を
無線 LAN によるアクセスは非常に便利ではあるが、 講じた。
(a) 利用中のパソコン以外のブラウザからのアク
不特定多数の利用者に無制限に公開することは管理セスを防ぐために、http のアクセス制限設定を上問題がある。そこで、IEEE802.1X による認証機構
自動的に行う。
を取り入れることにより、事前に許可された利用者(b)
ファイルが作成されるディレクトリは、ＷＥＢ
のみがネットワークを使用できる環境を構築した。
サーバと管理者以外はアクセスできないように
パーミッション設定した。
(1) 構成(c) 認証用のファイルが作成されたディレクトリ
ネットワーク構成図を図 3-1-1 に示す。NAT ルー
は、作成後２０分で自動的に削除される。
タを使って既存のネットワークと無線 LAN 環境を分(d) 個人用の証明書と秘密鍵入ったファイルに、そけ、NAT ルータの DHCP サーバ機能を使ってパソコのユーザのパスワードを設定し、他人が利用でンにプライベートな IP アドレスを与える。また、無きないようにした。
線 LAN のアクセスポイントは、IEEE802.1X に対応した製品であり、Radius サーバと交信して認証を行う 。 Radius サ ー バ 用 の ソ フ ト ウ ェ ア と し て はFreeRadius を使用した。

３．無線ＬＡＮ環境の構築

図 3-1-2 証明書の発行(4) テスト結果
図 3-1-1 ネットワーク構成図(2) 認証プロトコル
IEEE802.1X では EAP 認証方式が使われるが、これにも幾つか認証方法がある。今回は、Windows XP とMacOS X(バージョン 10.3 以降)で標準でサポートされている EAP/TLS 方式を利用した。EAP/TLS 方式は
公開鍵認証を利用し、パソコンと Radius サーバとの間で相互に証明書を交換して認証を行う。ここで利用したパソコンとサーバの証明書は自己署名型のRoot 認証局を構築し、これを使って各々の証明書を発行した。この方式の特徴としては、ネットワーク
への接続には利用者の ID やパスワードをその都度入力する必要はなく、パソコンにインストールされた証明書を使って行われる。

表 3-1-1 に示す機器を使用してテストを行った。
クライアントとしては、Windows XP のインストール
されたパソコンを使用した。クライアントとしてパ
ソコン１台のみを使用したテストではあるが、通常の状態では問題なく使用できた。ただし、サスペン
ドやレジューム状態になると、その後再接続することができなかった。パソコンとアクセスポイントとの間の接続に問題があるようであるが、原因の特定はできていない。これを回避するために利用者のパ
ソコンをレジュームやサスペンドしない状態に設定して利用することとした。
Macintosh については機器の調達ができず、残念ながらテストできなかった。

表 3-1-1 使用機器

(3) 利用者の証明書発行
証明書の発行は、OpenSSL のツールを使って行うことができる。ただし、証明書発行のためのコマン
ド入力やサーバで作成された証明書のパソコンへのコピー等、煩わしい操作を行わなければならない。
これを簡単にするため、ＷＥＢ上で証明書の発行ができるシステムを作成した。
図 3-1-2 に示すＷＥＢページで NIS サーバに登録されている個人 ID とパスワードを入力すると、証明書と秘密鍵の入ったファイルと Root 認証局の公開鍵ファイルの２つのファイルを作成し、ブラウザに表機器＆ソフトRadius サーバ

GP7000S model45,Solaris 8
FreeRadius,Ver.0.9.3

アクセスポイント

Aironet 1220B (CISCO)

パソコン
無線ＬＡＮカード

DELL INSPIRON 8000
WLI-PCM-L11GP (BUFFALO)

NAT ルータ

BA 5000 PRO (NTT-ME)- 112 -

■MacOS [PowerBook,iBook,iMac_Apple]■WindowsXP [Latitude_Dell,VAIO_Sony]■PalmOS [CLIe_Sony]

3.2 無線 LAN を含んだ情報環境整備の一例
社会工学系資料室1は、中央図書館2の分室としての性格上、図書・雑誌等資料の貸借およびそれに係わる経理業務の仕組みが非常に複雑である上に、その殆どを担当者の手作業で行っていた。また、利用者
は、目的の資料を得るため「ネットワーク環境の整った別の場所で」「事前に」OPAC3で検索した上で、資料室を訪れていた。そこで、利用者、管理者両側面の視点より、以下の３項目について整備を行った。
(1) 無線 LAN 環境の整備
資料室内での無線 LAN 環境を整え、利用者の利便性向上を目指す。ここでは、「セキュアなネットワー
ク」と同時に「利用者、管理者双方にとって簡易な使い勝手」を考慮する。
一般的なセキュリティ対策としては、

で動作確認済み、若しくは稼働中である。
(2) 所蔵資料のデータベース構築
既存の OPAC との使い分け、即ち機能および登録件数を縮小することによって、容易に目的の資料情報を得られることを第一の目的とする。そのため、所蔵資料を大分し、種類別データベース（アプリケーション：FileMaker）を作成する。学系予約雑誌目録、寄贈図書、Discussion Paper に関しては、web 公
開し、利便性の向上を図る（図 3-2-2）。

■SSID の設定により SSID を知らないユーザーの接続を阻止する■AP に MAC アドレス(Media Access Control Address)を登録し、登録したもの以外の接続を拒否する■無線を通じてやりとりされる内容を暗号化し、傍受されても内容が分からないようにする（WEP 暗号化）等が有効とされてはいるが、何れも解析可能であり不確実性は否めない。
そこで、RADIUS 認証方式（3.1 参照）を導入し、よりセキュアなネットワークを構築する。但し、ここでは、AP に、AirMacExtremeBaseStation（認証ＩＤ
として MAC アドレスを採用、NAT ルータ機能含）を使用する（図 3-2-1）。
図 3-2-2 データベースの web 公開
3C201é–âÔçHäwó¼ÉvÉåÉ[ÉìÉeÅ[ÉVÉáÉìÉãÅ[ÉÄñ ê¸LANóòópïÞñ@F1200é–âÔçHäwånéëóøé

(3) 業務の効率化CÇQÇOÇPÇ®ÇÊÇ—FÇPÇQÇOÇOê›íuÇÃAP(ÉAÉNÉZÉXÅEÉ|ÉCÉìÉg)ÇÕÅAà»â ÇÃÉZÉLÉÖÉäÉeÉBëŒçÙÇ¾çsÇ¡ÇƒÇ¢Ç‹Ç ÅB
Å° SSIDÇÃê›íËÇ…ÇÊÇËÅASSIDÇ¾ímÇÁÇ»Ç¢ÉÜÅ[ÉUÅ[ÇÃê¹ë±Ç¾ëjé~Ç ÇÈ
Å° APÇ…MACÉAÉhÉåÉX(Media Access Control Address)Ç¾ìoò^ÇµÅAìoò^ÇµÇžÇ‡ÇÃà»äOÇÃê¹ë±Ç¾ãëî€Ç ÇÈ

ÇªÇÃÇžÇ½ÅA
①éñëOÇ…MACÉAÉhÉåÉXÇÃê\êøÇ¾çsÇ§Å@②ÉpÉ\ÉRÉìè„Ç-à»â ÇÃÅ°ê›íËíl Ç¾éËçÏã²Ç-ê›íËÇ ÇÈÅ@ïKóvÇ™Ç†ÇËÇ‹Ç ÅB
Å°ê›íËéËèá Ç¾ÇŠéQè²â Ç Ç¢ÅBÅiWindows,MacintoshÇ²Ç‡ñ ê¸LANÉAÉ_ÉvÉ^ÇÕÅAä×Ç…égópâ¬î\Ç»èÛë‘Ç-Ç†ÇÈÇ±Ç²Ç¾ëOíÒÇ²ÇµÇƒÇ¢Ç‹Ç Åjê›íËïÞñ@Ç™ÇÌÇ©ÇÁÇ»Ç¢èÍçáÇÕÅA

Å°APã@éÌ

AirMac Extreme Base StationÅiAppleÅj

Å°ÉfÅ[É^í êMïÞñ@IEEE 802.11gÅiIEEE 802.11bå›ä Åj

Å°ê¹ë±è¾åè

Wi-FiîFíËÇÃIEEE 802.11b(àÍïîg)ëŒâûÉèÉCÉÑÉåÉXÉJÅ[ÉhÇ¾ëïíÖÇµÇžWindowsìãç¹É}ÉVÉìÅC
AirMac ExtremeÇ®ÇÊÇ—AirMacÉJÅ[ÉhÇ¾ëïíÖÇµÇžMacintoshÉRÉìÉsÉÖÅ[É^Å°MACÉAÉhÉåÉXê\êøÅF54MbpsÇ-ÇÃÉfÅ[É^í êMÇ™â¬î\Ç-Ç

ê\ êø çÄñ¹ ÅFéÅñº,óòópäÝä‘,ñ ê¸LANÇÃEthernetÉAÉhÉåÉXÅió·Ç¶ÇŒÅA00:0A:95:89:FF:70ÇÃÇÊÇ§Ç»Ç‡ÇÃÅjÅ@íçÅñ
ìØàÍÉ}ÉVÅ[Éìè„Ç…ÅuóLê¸ÅvÇ²Åuñ ê¸Åvà·Ç§ÇQÇ¬ÇÃÉAÉhÉåÉXÇ™Ç†ÇËÇ‹Ç

ê\ êø êÊ ÅFãZäØé ñkå¥ [E-mail:skitahar@sk.tsukuba.ac.jp]
Å°ê›íËílàÍóó

çÄñ¹

íl

ÉlÉbÉgÉèÅ[ÉNñº [SSID]É`ÉÉÉìÉlÉã [CH]********
10

まず、マスタファイルとして、過去１０年間社会
工学系経費で購入した全雑誌データ「雑誌マスタ」（図 3-2-3）を作成し、年度毎に見直される購入継続・中止および新規購入状況を把握することにより、年度別雑誌目録「年度データ」（図 3-2-4）の情報を得る。(2)の予約雑誌目録も、この学系購読雑誌 D.B シ
ステム中の一機能である。

ÅFÇ Ç³ÇƒîºäpÅA****ÇÕëÂïŽéöÇ-Ç

図 3-2-1 無線 LAN（AP 仕様）

さらに目的の一つである「簡易な使い勝手」として、社会工学類プレゼンテーション室（2003 年 9 月
より開室）との一元的管理運用を目指す。即ち、ユーザーは一度の MAC アドレス申請のみで、管理者はRADIUS サーバへの一度の登録のみで、両システムが利用可能となる。尚、同システムは、[データ項目]ID：学系雑誌識別番号 区分：和/洋
タイトル：雑誌名
中止：中止年度
備考：個人購読等
ISSN：共通
Sub：継続・変更誌名1

概要 http://infoshako.sk.tsukuba.ac.jp/~tosho/
筑波大学電子図書館 http://www.tulips.tsukuba.ac.jp/
3
学内蔵書検索 http://www.tulips.tsukuba.ac.jp/opac.html2

図 3-2-3 雑誌マスタ- 113 -

表 3-2-1 作業手順（新着・返却）「年度データ」に、i)図書館からの新着・返却情報を設定することにより（図 3-2-5）、資料室に所蔵されている学系購読雑誌の最新現況や延滞状況が把握可能となる。

[データ項目]

ID,区分,タイトル,中止：雑誌マスタ参照
申請見積：過去の実績による参考額
予算見積：学系予算申請時計上額
概算：契約見積額（図書館通達）
積残 1：前年度繰越使用替額（〃）
積残 2：前年度以前繰越使用替額（〃）
必要経費：前年度繰越支払額（〃）
使用替額：当年度使用替額（〃）
更新日：最新受入日
Vol：最新号
重複学系：同誌購入他学系
重複貸出：新着期間後資料室保管

図 3-2-4 年度データ

1) borrow_new.xls(Excel)を開き「すべてを選択」「削除」
2) mail から data を copy、セル A1 に paste
3) マクロ[データ読込]を起動  +op+r4) 保存終了
5) return_list.xls(Excel)を開き「すべてを選択」「削除」
同様に 2)3)4)
6) return(FM)を開き、スクリプト[返却した時_入替]を起動
7) borrow(FM)を開き、[返却した時_削除]を起動
8) 続けて、[貸出 1_追加]を起動
9) 年度データ xx(FM)を開き、[貸出 2_貸出日更新]を起動
FM 終了

また、ii)図書館より通知された学系購読雑誌の概
算価格を組み込むことにより、予算案作成時における雑誌費の見積額（年度データ：予算見積）がより正確となる。
さらに、iii)実際の使用替額を組み込むことにより、次年度予算案作成時における見積額の補填的データとしても有効となる。これらの作業手順についても、マニュアル化し（表 3-2-2）担当者のガイドとする。
表 3-2-2 作業手順（使用替）
図書館より「雑誌購入費の使用替について」の通知がきたら…

手順
1

図書館より使用替リストのファイルを入手

2

データを年度毎に別ファイルに保存

3

年度データファイルに「リレーションの定義」を設定

4「フィールドの定義」で使用替リストのデータを参照

金額が合わない場合は．．．
5

Master
リレーション

No
title
key_1

・・・
・・・

「使用替リストの誌名」と「年度データのタイトル」が一致していることを確認

違っている場合は．．．

ルックアップ

*

スクリプト

6

年度データxx
No
title
key_1
key_2

Vol

date

「雑誌マスタのタイトル」を「使用替リストの誌名」に変更

・・・
・・・*貸出2_貸出日更新

borrow

mail

title

Vol

date

rtn

key

key_2

[=title&Vol]

key_3

1 週目List
copy&paste

Excel

2

〃

3

〃

4

borrow_new.xls
誌名巻号〃*貸出1_追加*返却した時_削除

append

貸出日

deletereturn_list.xls
誌名巻号

return
貸出日

返却日

replace

title

Vol

date

rtn

key

[=title&Vol]

key_3*返却した時_入替

図 3-2-5 データフロー（新着雑誌）

実際の作業手順は、上記のデータフローの概念図とともにマニュアル化し（表 3-2-1）、担当者の理解を得る。

D.B システムとしては非正規形にならざるを得な
いデータ構造を持つ業務内容のため、完全定型化を敢えて避け、作業行程を幾つかに分けたオブジェク
ト単位での自動化にとどめ、システム全体に柔軟性を持たせる。このことは同時に、実際の担当者が、単純なオペレーションの繰り返しとならず、業務内容に対する理解を深めるためにも有益となる。
また、このシステムの実現には、従来図書館より文書の形で通達されていた情報の「デジタル形式による入手」が前提となる。事務文書全般を通じて徐々にデジタル化の方向にはあるが、新着・返却リスト
等通常の手続きとは別に、図書館担当者の方の協力を必要とする部分も残る。
このような組織間の連携性は、業務の効率化を考える上で、重要な課題の一つであると考える。

- 114 -

ネットを利用し、NetBoot 用に新たにローカルサブ
ネットは作らない。

４. NetBoot による Macintosh の管理
4.1 NetBoot システムの概要
Mac OS X Server で標準提供されている NetBoot 機
構を用いることにより、各クライアント Macintosh
はローカル HDD から起動するのではなく、ネットワーク経由で NetoBoot サーバに保存されているディス
クイメージから起動する。管理する側からみると、サーバ上の一つのディスクイメージのみを保守管理すれば、全てのクライアント Macintosh に同等の環境を提供することができ、OS やアプリケーションのアップデートをクライアント台数分適用する煩わしさはなくなる。また、クライアントに障害が起きたとしても再起動するだけでよく、再インストール、再設定等の作業が不要になる。この方法で数カ月運用
して特に問題はない。
本報告では、当研究科での NetBoot システムの構成と設定手順を紹介する。
4.2 システム構成
図 4-1 に示す本システムは、以下のような構成とする。
4.2.1 クライアントパソコン• iMac 400MHz/512MB 4 台• Mac OS X 10.2.8 を NetBoot させる• 研究科サブネットに接続し、既存の DHCP, DNS サービスを利用する• ユーザ認証は社会工学類計算機システムの NIS を利用する• ユーザディレクトリは社会工学
類計算機システムの NFS を利用
する
4.2.2 NetBoot サーバ• MacintoshServerG4 733Mhz/1GB• Mac OS X Server 10.2.8• 研究科サブネットに接続し、既存の DHCP および DNS サービスを利用する

• NetBoot サーバ機能のみ稼働させる
図 4-1 システム構成

4.2.3 DHCP サーバ• 研究科サブネットにある既存の DHCP(MAC アド
レスによる静的 IP 割当)
4.2.4 ネットワーク• 研究科サブネットに接続し、既存の DHCP, DNS
サービスを利用する• 筑波大学キャンパスネット下の単一の研究科サブ4.3 NetBoot システムの設定と起動
本システムの設定手順は以下の通りである。
4.3.1 ディスクイメージの作成• 雛形システムの設定
1. 任意の Macintosh（クラアント iMac と同一ハードが望ましい）上にテンプレートとなるシステム（OS, アプリインストール, 基本環境設定含む）
を管理者権限で構築する。当然の事ながら、NIS
および NFS の設定もここで行い、動作確認をしておく。（本報告では、NIS,NFS の設定は省略する）
2. 新たに雛形ユーザを登録し利用環境を設定する。
（user 名を tempuser と仮定）「4.4.1 ユーザの利
用環境の設定」を参照。
3. NetBoot 時にクライアントの「コンピュータ名」
および「Rendezvous 名」を DNS 上のホスト名に自動設定するために、処理パッケージを/Library/StartupItems に埋め込む。「4.4.2 コンピ
ュータ名の設定」を参照。
4. /etc/hostconfig に "COMPUTERNAME=-YES-" のエントリーを追加する。
• イメージ作成
5. 外付けのディスク（FireWireHDD 等）を接続し、空の任意のパーティション(MacIMG とする)をマ
ウントする。
6. Disk Copy を起動し、「ファイル」メニューから「新規」を選び、次にサブメニューから「フォルダまたはボリュームのイメージ」を選び、起動ボリュ
ームを選択する。
7. 「イメージ」をクリックし、「ボリュームのイメージ作成」パネルでイメージ名（起動ディスクボリューム名）を入力し、作成先として外付けディス
クのパーティションを選択し「イメージフォーマット」のポップアップメニューから「読み込み／
書き込み」を選択する。
8. 「保存」をクリック。イメージ作成には長時間を要する。
9. Disk Copy で、作成したイメージファイルのイメージサイズを増やす。概ね元サイズの２倍を目安にする。
10. 「ターミナル」(/Applications/Utilities)を起動し、以下のコマンドを入力。
#kextcache -l -n -m/Volumes/MacIMG/mach.macosx.mkext/System/Library/Extensions
11. 外付けディスクをアンマウントし外す。
• NetBoot イメージ設定
12. サーバに外付けディスクを接続しマウントする。
13. ターミナルで/Library/NetBoot/NetBootSP0/MacHD.nbi ディレ
クトリを作成する。

- 115 -

14. 作成したイメージ MacHD.dmg とmach.macosx.mkext ファイル を上記ディレクト
リにコピーする。
15. MacHD.dmg ファイルをダブルクリックしてデス
クトップ上にマウントする。
16. 以下のコマンドを入力。
# cd /Library/NetBoot/NetBootSP0/MacHD.nbi# cp/Volumes/MacHD/usr/standalone/ppc/bootx.bootinfo
booter# cp /Volumes/iMacHD/mach_kernel mach.macosx
17. 以下のプロパティーを NBImageInfo.plist という名称で作成。
- BootFile, String, booter- Index, Number,（任意の整数）- IsDefault, Boolean, Yes or No- IsEnabled, Boolean, No- IsInstall, Boolean, No- Name, String,（イメージ名。この場合 MacHD）- RootPath, String,（イメージファイル名。この場
合 MacHD.dmg ）- Type, String, NFS

図 4-2 InitEnv アプリケーション#!/bin/csh -f## /Library/Management/logout.sh for LOGOUT HOOK## $1: user name provided from login panel## Make prototype resource file and InitEnv application
set TEMPUSER = tempuser
set TARDIST = /Users/Shared/TempRsrc
if ( ! -d $TARDIST ) then/bin/mkdir $TARDIST/bin/chmod 777 $TARDIST
endif
set RSRC = $TARDIST/TempUserRsrc.tar
set CMND = $TARDIST/InitEnv.tar
set APPDIR = /Applications
if ( "$1" == "$TEMPUSER" ) thencd ~$TEMPUSER/usr/bin/tar -cf $RSRC Library .CFUserTextEncoding .Trashif ( ! -e $CMND ) then
cd $APPDIR/usr/bin/tar -cf $CMND InitEnv.app
endif
endif
exit 04.3.2 NetBoot サーバの設定と起動
NetBoot イメージを選択(MacHD.dmg)し、デフォル
トイメージとし、NetBoot サーバを起動する。
4.3.3 クライアントの起動
クライアントの電源オン時に、同時に n キーを押したままにすると、自動的にネットワークイメージを検索して、NetBoot する。Apple Remote Desktop を用いると、再起動等の一括制御が可能になるので更に管理しやすくなる。
4.4 利用環境の設定
4.4.1 ユーザの利用環境の設定
はじめて Macintosh にログインするユーザは、その利用環境（言語設定や、ファインダーの設定、Dock
へのアプリケーション登録等）はシステムの初期設定になっている。それらは手作業で個人毎になされるべきものではあるが、研究科に特化した環境を簡単に初期設定するための図 4-2 のようなアプリケー
ション(InitEnv.app)を Project Builder を用いて作成した。このアプリケーションは、あらかじめ作成された雛形ユーザ（tempuser）の利用環境情報を各ユーザのホームディレクトリ内の各種設定ファイルに上書き保存する。この操作はユーザが任意で一度だけ実行可能である。
雛形となるローカルユーザ（tempuser）が設定した動作環境を tar でまとめて保管する図 4-3 のシェルス
クリプトを作成し、LogoutHook として登録する。登録は以下のコマンドを用いる。

図 4-3 LogoutHook スクリプト

また、ユーザログイン時、既に環境設定されているかどうか検査し、未設定であればこのアプリケーシ
ョンをユーザデスクトップ上にコピーするような図
4-4 のシェルスクリプトを LoginHook として登録する。登録は以下のコマンドを用いる。
# defaults write com.apple.loginwindow LoginHook/Library/Management/login.sh#!/bin/csh -f## /Library/Management/login.sh for LOGIN HOOK## $1: user name provided from login panel## Copy InitEnv.tar to user's Desktop, and untar
set TEMPUSER = tempuser
set TARDIST = /Users/Shared/TempRsrc
if ( ! -e ~$1/.keisei ) thenif ( "$1" != "$TEMPUSER" ) thenif ( ! -e ~$1/Desktop ) then/usr/bin/sudo -u $1 /bin/mkdir ~$1/Desktop
endif
if ( -e $TARDIST/InitEnv.tar ) then/usr/bin/sudo -u $1 /bin/chmod 777 ~$1/Desktop/usr/bin/sudo -u $1 /bin/cp -f $TARDIST/InitEnv.tar ~$1/Desktop
cd ~$1/Desktop/usr/bin/sudo -u $1 /usr/bin/tar -xf InitEnv.tar/usr/bin/sudo -u $1 /bin/rm -f InitEnv.tar/usr/bin/sudo -u $1 /bin/chmod 700 ~$1/Desktop
endif
endif
else
/usr/bin/sudo -u $1 /bin/rm -Rf ~$1/Desktop/InitEnv.app
endif
exit 0# defaults write com.apple.loginwindow LogoutHook/Library/Management/logout.sh

図 4-4 LoginHook スクリプト- 116 -

図 4-5 は図 4-4 のスクリプトによってデスクトップ上
4.5 ディスクイメージの更新に現れた InitEnv アプリケーションのアイコンである。
OS およびアプリケーションの新規インストール、
アップデートはサーバ上の NetBoot ディスクイメー
ジを変更するだけでよい。既存イメージの変更は２つの方法がある。
4.5.1 サーバ上で行う方法
ディスクイメージをマウントした後、所定のアップデータをそのボリュームに対して実行させ、# cd /Library/NetBoot/NetBootSP0/MacHD.nbi# vsdbutil -a /Volumes/MacHD# kextcache -l -n -m mach.macosx.mkext/Volumes/MacHD/System/Library/Extensions# cp/Volumes/MacHD/usr/standalone/ppc/bootx.bootinfo
booter# cp /Volumes/MacHD/mach_kernel mach.macosx

図 4-5 DeskTop 上の InitEnv アイコン

4.4.2 コンピュータ名の設定
一つのディスクイメージから起動するため、Macintosh 特有の AppleTalk 名（コンピュータ名）、
Rendezvous 名はどのクライアントも同じになってしまう。図 4-6 のような Startup スクリプトを設定し、DNS 名で置き換えるようにした。
/Library/StartupItems/ComputerName
Resources/English.lproj/Localizable.strings<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE plist SYSTEM "file://localhost/System/Library/DTDs/PropertyList.dtd"><plist version="0.9"><dict><key>Checking Computer Name</key><string>Checking Computer Name</string><key>Setting Computer Name</key><string>Setting Computer Name</string></dict></plist>StartupParameters.plist{}

Description = "Computer Name";
Provides= ("ComputerName");Requires= ("Core Services","NetworkExtensions");
OrderPreference = "Last";を実行することで可能である。この場合、環境の設
定変更は GUI ではできないので、直接設定ファイル（preferences.xml 等）を編集する必要がある。
4.5.2 クライアント上で行う方法
サーバ上でイメージをマウント後、シェアウェア
の Carbon Copy Cloner 等を用いて、外付けディスクの空パーティション上に全てコピーする。
クライアントマシンにその HDD を接続し、そのパーティションから起動する。通常のアップデート作業
および、設定等を行い、外付けディスクを再びサーバに接続し、Carbon Copy Cloner 等でサーバ側にある元のイメージ（まだマウントしてあるはずの/Library/NetBoot/NetBootSP0/MacHD.nbi のMacHD.dmg）に戻す。そして以下のコマンドを入力。
# cd /Library/NetBoot/NetBootSP0/MacHD.nbi# kextcache -l -n -m mach.macosx.mkext/Volumes/MacHD/System/Library/Extensions# cp/Volumes/MacHD/usr/standalone/ppc/bootx.bootinfo
booter# cp /Volumes/MacHD/mach_kernel mach.macosx

ComputerName#!/bin/sh### ComputerName by M.Kitahara##. /etc/rc.common
StartService (){if [ "${COMPUTERNAME:=-NO-}" = "-YES-" ]; thenConsoleMessage "Setting Computer Name"
prefdir="/var/db/SystemConfiguration"
pref="preferences.xml"
keyCN="\<key\>ComputerName\<\/key\>"
keyHN="\<key\>LocalHostName\<\/key\>"#macad=`ifconfig en0 | grep ether | awk '{print($2)}'`
atnam=`hostname | awk -F"." '{print($1)}'`
cat ${prefdir}/${pref} | awk ' \/'"${keyHN}"'/ \{ printf("%s\n\t\t\t\t\<string\>%s\<\/string\>\n",$0,"'"$atnam"'")getline vanish
next } \/'"${keyCN}"'/ \{ printf("%s\n\t\t\t\<string\>%s\<\/string\>\n",$0,"'"$atnam"'")getline vanish
next } \{ print $0 }' >| /tmp/CompName$$
mv /tmp/CompName$$ ${prefdir}/${pref}fi}
StopService (){return 0}
RestartService (){return 0}
RunService "$1"

図 4-6 コンピュータ名設定スクリプト

4.6 本 NetBoot システムの現状
当研究科のクライアント Mac は４台であるため、研究科ネットにサーバとともに全て直接接続したが、クライアント台数が多い場合は、ネットワークおよびサーバの負荷を考慮すると、複数サーバに複数のNIC を装備しサブネットを構成して負荷分散をはかる必要がある。また、ディスクイメージを分散化させて配置する必要もある。概ねサブネットあたり十数台のクライアントが実用限度ではないだろうか。
ただし、マシンやネットワークの能力が向上すればさらに多くのクライアントを処理できると考える。
ちなみに Apple では最大２５台としている。
本システムでは、クライアント４台を同時に NetBoot- 117 -

境を整備していくことが、研究・教育・事務各々にさせた場合、マシンによってばらつきが出るが、約とっての効率化に有益であると考える。
１分〜３分でログインパネルが出現し、利用可能状
Mac OS X 10.2.x での NetBoot システムはまだ改善態になった。
の余地はあるものの、
小規模な Macintosh 端末室等に今回の NetBoot 構成は、shako システムの NIS によよる運用では管理面および利用面双方において十分るユーザ認証サービスおよび、NFS マウントによるなメリットがあると言える。Mac OS X のバージョン
ユーザホームディレクトリサービスを受けるため、アップとともに、NetBoot の機能は更に向上している
Apple 推奨のシステムは構築しがたく、プロトタイプ
システム上でそれらの設定を含む全ての設定を施し、 ので、今後のシステム構築に積極的に導入することとしたい。
アプリケーションソフトをインストールした上で、なお、この研修の内容については、ウェブページ
ディスクイメージを作成している。NetBoot による起にも掲載されているので参考にして頂きたい。
動においても、それらは問題なく正常に動作してい(http://infoshako.sk.tsukuba.ac.jp/kenshu)
る。ただし、当然のことながら、各アプリケーショ
ン等は、ネットワークライセンス等が必要で、Mac OS
X についてもクライアント数分のライセンスは必要である。
4.7 今後の課題
今後の課題として以下があげられる。

• イメージ作成、アップデート作業の際のコマンド
操作の簡略化• 学類 Mac と研究科 Mac 両方使うユーザに対して、謝辞
研修にあたっては、「社会工学系技官研修経費」から補助を受けました。研修に御理解、御協力頂きました橋本社会工学系長に感謝いたします。
また、図書館部情報管理課各位には、種々のデジ
タル情報の提供依頼さらには細かなフォーマット修
正の要求等に善処して頂きましたことに対し、厚くお礼申し上げます。

Dock の自動切替の仕組み• クライアント Mac のディスクレス化の可能性• NetBoot サーバの負荷分散• 既存 DHCP サーバとの両立性の向上• 他プラットフォーム上での NetBoot サービス

参考資料

本システムは Mac OS X 10.2.8 (Jaguar)をベースに構築されているが、運用試行および本報告作成中既に Mac OS X 10.3.2 および同 Server (Panther)がリリースされている。この新 OS では、NetBoot に関連する操作環境が著しく改善されており、本報告で用いた
方法はもはや不要となっている部分も多い。また上に挙げた課題も解決されているようである。
今後はクライアントおよびサーバを 10.3 ベースにアップデートし、さらに操作性、機能性を向上させた NetBoot システムを構築したい。
また、ユーザ認証およびディレクトリサービスの面
でも新たな効率の良い方法を検討する必要がある。

[1] 日本 MySQL ユーザー会著："MySQL 徹底入門"，翔泳社[2] "Software Design" 2003 年 3 月号第２特集 ゼロからはじめる MySQL，技術評論社[3] I/O 第１編集部："暗号攻略マニュアル"，工学社[4] Mac OS X Server 管理者ガイド[5] Apple Support Discussion Board
http://discussions.info.apple.co.jp/[6] Apple Tech Info Library
http://til.info.apple.co.jp/[7] Apple Mac OS X Server ドキュメンテーション
http://www.apple.co.jp/server/documentation/[8] Apple ディレクトリサービスビジネスソリューション
セミナー資料[9] Apple Mac OS X Server 10.3 ハンズオンセミナー資料

５．まとめ
印刷枚数の制限を行うことにより印刷量を約１４％削減することができた。また、印刷ログをデー
タベース化することにより、集計方法や利用者への対応方法等、柔軟な対応が可能となった。
認証機構を使った無線 LAN 環境の構築については、対応したハードウェアとソフトウェアが必要とされる。新たな規格も策定されているようで、今後更に環境も充実してくるものと思われる。そのような技術開発そのものが途上の中で、常によりセキュアなシステムを模索しつつ、少しでも使い勝手のよい環- 118 -

イメージングアナライザーによる 表面汚染密度の測定実習の検証
筑波大学人文・数理等教育研究支援室（アイソトープセンター）

伊藤達夫

論文要旨

イメージングアナライザーは放射線に対し高い感度、潜像蓄積効果のある積
分型２次元放射線検出器である。これを利用し放射線業務従事初心者講習会の実習「表面汚染の検査と除染」で使用されている汚染試料を測定し、実習過程
での放射能物質の表面汚染状況を２次元にイメージングして、実習への応用を含めて検討したので報告致します。
１．はじめに放射線管理区域内において放射性同位元素や放射線を取り扱う人を放射線業
務従事者と呼び、放射線障害防止法等により、その人たちに対して教育と訓練を行うことを使用者（事業者）に義務づけています。筑波大学では筑波大学放射線予防規定により、放射線業務従事者、および初めて放射線業務に従事する
教職員、学生を対象として、全学放射線管理委員会で企画した教育訓練の講習会をアイソトープセンターが実施しています。講習会は講義と実習からなり、講義では放射線についての知識や法的規制について学び、実習では放射線安全管理のための基礎としての個人被曝管理及び作業環境管理の技術を修得することを目的に、実習を通して各種の安全管理用放射線機器や放射線防護器材の使用方法を学習している。実習は選択制になっており、Ｘ線・加速器・密封線源を取り扱う者は実習Ⅰ「ガンマー線による被曝線量当量と被曝線量当量率の測定」を、非密封放射性同位元素を取り扱う者は実習Ⅲ「表面汚染の検査と除染」
を履修する。今回の報告では、実習Ⅲ「表面汚染の検査と除染」における実習
過程を、実習の進行状況を再現しながら輝尽性蛍光体を用いた積分型２次元放射線検出器：（ バイオ・イメージングアナライザー BAS-1800 Ⅱ富士写真フィ
ルム．平成１４年に導入）を使用して、実習で使用されている試料の表面汚染状況をラジオルミノグラフィ(RLG)法で測定することで、試料の表面汚染状況
を２次元的にとらえ実習過程を分析し今後の実習に役立てることを目的にして行った。
２．バイオ・イメージングアナライザーについて
輝尽性蛍光体材料とレザービーム技術を組み合わせた積分型２次元放射線検出器である。輝尽性蛍光体材料であるイメージングプレート(IP)は通常のＸ線フィルムの千倍にもおよぶ高い感度、また５桁にもわたる広いダイナミックレ- 119 -

ンジ、50 μm× 50 μmに達する位置分解能、大きな面積、及び放射線潜像の蓄積効果を有しており、Ｘ線回折、医療診断、電子顕微鏡写真Ｘ・γ線非破壊検査等多方面に利用されている。また、IP は可視光を当てることで既存の画像データを消去し、繰り返し使用できる。なお得られたイメージは電子ファイルとして保存もできる。
（１）．装置①．画像読取部
BAS-1800II IP Reader
対応核種： 14 Ｃ、32 Ｐ、33 Ｐ、35 Ｓ、125 Ｉ、3 Ｈ、 中性子
読取サイズ：最大 23cm × 25cm（範囲指定方式）
画素サイズ：50 μ m/100 μ m/200 μ m 選択
階調数：65,536 階調 / 256 階調
ダイナミックレンジ：5 桁
感度：S ＝ 4000
画像サイズ：約 47MB/1 枚（最大）IP 消去器イメージングプレート（IP）：BAS-MS2325（ サイズ：23cm × 25cm）②．解析部
コンピューター：メインメモリー（380MB)、HDD（ 40GB）
15 インチ液晶モニター、CD-R/RW、解析ソフトウェア：Science Lab（２）．ラジオルミノグラフィ(RLG)法RI を含んだ試料を一定時間露出させた IP をセンサーとし、読取り機であるバイオ・イメージングアナライザー（ BAS1800 Ⅱ）において、レザー照射により IP 上の画素（ピクセル）から輝尽蛍光（photostimulated
luminescence.PSL）を発生させ、これをスキャンして放射能強度をデジタル化する二次元の放射線計測法である。
３．実習Ⅲ「表面汚染の検査と除染」の概要
実習は２人１組で行われる。この実習では作業室の床の表面材であるロンリ
ウムシート（30cm × 30cm）に水溶性の 32P（約 3.7kBq）を付着させた模擬汚染試料を用意し、この試料の表面汚染状況をサーベイ法とスミヤ法で測定して評価し、次に除染の作業をした後、再びサーベイ法とスミヤ法で汚染の状況を評価する。この実習を通じて GM サーベイメータの使用法、ゴム手袋の着脱法、ポリエチレンろ紙の使用法、放射性廃棄物の分別処理法などを学習すると- 120 -

ともに、実務として自分の実験室管理をする際の技法を学ぶ。
（１）実習内容と手順①．サーべイ法による汚染個所の発見と測定
GM サーベイメータで 32P を付着させた汚染試料の汚染個所を測定する。
②．スミヤ法による汚染個所の測定
スミヤろ紙にて汚染個所を拭き取り、そのろ紙を GM サーベイメータで測定する。
③．スミヤ拭き取り後の汚染個所の測定
スミヤろ紙で拭き取り後の汚染個所を GM サーベイメータで測定する。
④．汚染除去作業後の測定
水で湿らした紙ガーゼで汚染個所を拭き取り、除染作業後汚染個所を GM
サーベイメータで測定する。 汚染が残っていたら、水の代わりに除洗剤（デコン 99）を使う。測定値が BG(バックグランド）の３倍以下もしくは、５回以上除染しても３倍以下にならない場合は除染作業を終わる。
⑤．廃棄前の測定
除染作業を終了した後のロンリウムシートを廃棄する前に、スミヤ法により汚染検査を実施しスミヤろ紙を測定する。
（２）実習の測定結果
測定値は同一場所において GM サーベイメータで５回の測定を行い、その平均値を測定値とした。
作業内容

測定方法

cpm

測定値
１回目

２回目

３回目

４回目

５回目

平均値

作業前ＢＧ

サーベイ法

65

60

62

64

68

64

汚染検査

サーベイ法

25000

26000

25000

26000

26000

25600

スミヤ法

18200

18200

18200

18300

18500

18280

スミヤ後

サーベイ法

5200

5400

5400

5300

5400

5340

除染後

サーベイ法

2900

3000

3000

3100

3100

3020

サーベイ法

2500

2600

2550

2600

2500

2550

サーベイ法

700

680

720

730

720

710

サーベイ法

400

380

400

390

410

396

サーベイ法

380

380

360

390

370

376

廃棄前

スミヤ法

120

130

130

120

125

125

作業後ＢＧ

サーベイ法

68

67

70

72

66

69

- 121 -

４．ラジオルミノグラフィ(RLG)法による試料の表面汚染状況の測定
前記実習状況に即し、実習で使用した汚染試料を一定時間 IP に露出しその IPをバイオ・イメージングアナライザー で読みとった。
（１）測定試料及び露出時間
実習内容
汚染検査

測定試料

試料の状況

露出時間

① ロ ン リ ウ ム 汚 染 試 料 32Pで 汚 染 さ せ た 試 料

10min② スミヤろ紙

10min

汚染個所を拭き取ったスミヤろ紙

スミヤ後③ ロンリウム汚染試料 スミヤろ紙で拭き取られた後

10min

除染後

④ ロンリウム汚染試料 水で湿らしたガーゼで除染作業（１回目）した後の試料

10min

ロンリウム汚染試料 水で湿らしたガーゼで除染作業（２回目）した後の試料

10min

ロンリウム汚染試料 除染剤で湿らしたガーゼで除染作業（１回目）した後の試料

10min

ロンリウム汚染試料 除染剤で湿らしたガーゼで除染作業（２回目）した後の試料

10min

ロンリウム汚染試料 除染剤で湿らしたガーゼで除染作業（３回目）した後の試料

15min

廃棄前

⑤ スミヤろ紙

除 染 作 業 終 了 後 の 試 料 の 汚 染 個 所 を 拭 き 取 っ た ス ミ ヤ ろ 紙 15min、 5h(２）測定結果
以下にバイオ・イメージングアナライザー で読みとった画像の結果を図１に示す。各画像は IP を測定（測定エリアは 22.5cm × 25cm）したイメー
ジ画像であり、黒化された部分は放射線を検知した場所を示し、放射線の量は画像上の黒化量に比例する。実習③スミヤ後の汚染箇所の画像化ではスミヤ作業により遊離性の放射性物質が別の箇所に移ってしまったことを示していることがわかる。実習⑤スミヤろ紙による除染後の汚染箇所拭き取りの画像化では、得られた画像上の情報量が少なく放射能物質を判別できる黒化量が得られなかったので露出時間を５時間に増やし再度測定した結果を露出時
間 15min の結果といしょに画像化した。図２は、汚染箇所における除染の過程について放射性物質が除染作業により拭き取られていく様子を得られた画像の黒化部分の輝尽蛍光量について分析し、それをグラフ化したものである。
横軸は検出された領域の長さを示し単位は mm である。縦軸は PSL 値（Photo
Stimulated Luminescence の略、１画素の生データの QL 値（Quantum Level：機器が読み取った発光量を濃度階調で分割したもので画素形成、定量単位の基となる値）を１対１で変換した場合の１画素の値）を示し、IP に露光された放射線量に比例した輝尽蛍光量を示した任意単位（放射線の絶対量を表す単位ではない）である。

- 122 -

実習①汚染試料

実習④除染１回目汚染箇所

実習②スミヤろ紙

実習③スミヤ後の汚染箇所

汚染箇所を拭き取る

遊離性の汚染が別に移る

除染２回目汚染箇所

除染３回目汚染箇所

水で湿らしたガーゼ

水で湿らしたガーゼ

除染剤で湿らしたガーゼ

除染４回目汚染箇所

除染５回目汚染箇所

実習⑤スミヤろ紙

除染剤で湿らしたガーゼ

除染剤で湿らしたガーゼ

除染後汚染箇所を拭き取る

図１イメージングアナライザーで読みとった画像- 123 -

実習①ロンリウム汚染試料

実習③スミヤ後汚染箇所（除染前）（PSL 値レンジ：900）（PSL 値レンジ：40）

除染１回目汚染箇所

除染２回目汚染箇所

水で湿らしたガーゼで拭き取る

水で湿らしたガーゼで拭き取る

除染３回目汚染箇所

除染５回目汚染箇所

除染剤で湿らしたガーゼで拭き取る

除染剤で湿らしたガーゼで拭き取る

図２汚染箇所の除染時の輝尽蛍光量の変化- 124 -

５．まとめ実験の結果、図１、２より実習の過程を IP で取ることによって放射性同位元素による汚染の状況を画像としてとらえることができ、視覚として認識できるようになることがわかる。実習においては、使用している放射線の測定機（GM サーベイメータ）の窓面積（約 21c ｍ 2(直径 5.2cm)）が大きく、汚染の拡がり、除染作業の進行状況を検出器の数値の読み取りだけから正確に把握することは初心者にとってなかなか難しいが、これを画像化することで容易に理解できることがわかる。また、実習③に見られるように汚染が拡がっていった
場合にも状況を見ることが可能でありかつイメージ画像の輝尽蛍光量を分析することにより、汚染の拡がり領域及び放射線量についても正確に把握出来ることがわかる。実際の実習においてもスミヤ及び除染等の拭き取り作業では汚染を拡げてしまう場合もあり、その状況をイメージ画像化できることで汚染を広げない除染作業を視覚によって理解させることができる。以上のことからイメージングアナライザーを放射線業務従事初心者講習会の実習「表面汚染の検査と除染」で使用することは実習者が実習過程を理解する上で大変有効であると思われるが、１データの測定時間（IP の露出時間（今回は 10~15min）、イメー
ジ画像の読取時間（4min））に時間がかかること、使用した IP のデータを消去
し再び使用可能な状況にするのに時間（15min）がかかること、および測定シ
ステムが高価（１セット 500 万円以上）であるため台数を準備出来ないなどの問題点は多々ある。しかし、今回得られた結果を実習に導入していくため、および放射線管理の実務としての放射性同位元素による汚染の状況の定期測定への応用などに有効であると思われるので、今後さらに検討していく。
謝辞

本報告書を作成するにあたり、御指導ならびに御助言をいただいたアイソト
ープセンター末木啓介助教授に深く感謝いたします。
引用文献
１）富士写真フィルム：バイオ・イメージングアナライザー操作ガイド
２）森

千鶴夫；Radioisotopes, 48,589-599( 1999)３）中島榮一４）海老原；Radioisotopes, 47,953-965( 1998)
寛；筑波大学放射線業務従事者講習会実習テキスト- 125 -UTRIC-68

- 126 -- 127 -- 128 -- 129 -- 130 -- 131 -- 132 -ブナ伐採跡地に植樹したブナ苗木の成長
筑波大学研究協力部研究協力課（菅平高原実験センター）
清水 悟

緒言
ブナは本邦の冷温帯林を代表する落葉広葉樹で、いわゆる極相林の主要構成樹種である。現在でも北海道南西部、本州、四国、九州の山地などにブナ林が見られるが、大規模な林は白神山地などに残っているのみである。しかし、明治、大正までは本州中部と東北の山地を広く覆っていた。
本センターは長野県真田町の菅平高原にあるが、この地もかつて標高 1100ｍから
1800ｍ付近まではブナを主体とした森林（極相林）に覆われていたと推定される。しかし、
現在菅平高原と呼ばれる地域にブナ林は存在せず、周辺に小面積の林が残されているのみである。そこで、本センターではブナ林の復元を試みることにし、昭和３5 年頃から先駆樹種の植え込みを開始し、その生長を待ってその下に昭和 52 年からブナ苗を植え込
み、継続観察しているが順調に生育している。
ところで、天然のブナ林においては理論上ブナ林の林床にブナの実生が生じ、生育してやがて老木と交代してゆく天然更新が起こるとされる。しかし、北信地区（長野県北部）に見られるブナ林では、ブナ林縁や林内の林道脇に 1、2 年生の幼木を多数みかけるが、林内に幼木、や低木をほとんど確認できない。このため、ブナ天然林の伐採跡地にブナ苗を植え、再生することが試みられるようになったが、その成否ははっきりしない。
そこで、ブナ林再生の基礎的なデータを得ることを目的に、ブナ林伐採跡地にブナ苗を植樹し、その活着や生長の様子を観察記録した。そして、その結果を菅平高原実験センター樹木園内のブナ林復元に役立てることにした。

- 133 -

試験地の概要と試験方法▲

毛無山

試験地は長野県飯山営林署の協力を得て、長野県下屈指の豪雪地帯である長野
県下高井郡野沢温泉村の毛
無山、および下水内郡栄村の大次郎山の間の、標高約1,700ｍの地に 2 ヶ所設けた（図１）。両試験地ともかなりの斜面であった。
植樹苗木は、本センターの苗圃で育苗した樹高約210cm 、 胸 高 直 径 平 均
1.3cm 、8 年生の苗木を用試験地（ササ草地）

試験地（ダケカンバ二次林）

いた。
植樹場所としてブナの伐採跡地に成立し、林床がササに覆われているダケカンバ
図 １ 試験地周辺地図
二次林内と、高さ平均 2ｍのチマキザサ、チシマザサ（ネマガリダケ）草地内の二ヶ所を選んだ。両植樹予定地で 100
ｍ×150ｍの区画を設定し、帯状にササを刈り込み、各場所に 10ｍ間隔で総計 150 本ずつ植樹した。その後の測定、観察を容易にする目的で、各苗木には番号札を付した。
1989 年 6 月に植樹後、1991 年 7 月、1994 年 6 月に試験地を訪れ、苗木の生存率、活着個体の樹高、胸高直径の測定、実験地の環境の観察を行った。ここでは苗木の生存率、損傷率について報告する。
結果
植樹後 2 年後（1991 年）の観察の結果、雪害による幹折れ、あるいは根元から折れた（写真 １、２、３）苗木の数はダケカンバ二次林内で 54 本（ 36 ％ 表１）、サ

写真 ２ 一部分の幹折れ

写真 １ 幹の中折れ- 134 -

サ草地内では 63 本（42％ 表２）に達した。他にウサギによ る食害を受けた苗木が 全体で0.7％あった。しかし、このように雪害、あるいは食害にあった苗木は枯死しておらず、いずれも萌芽していた。即ち損傷率は高かったが生存率は 100％であった。
5 年を経過した 1994 年の結果ではさらに幹折れが進み、ダケカンバ二次林内では 82 本
（55％ 表１）、ササ草地内では 132 本（88％
写真 ３ 根元からの幹折れ
表２）であった。また 5 年後になると枯死したものがあり、生存率はダケカンバ二次林内で 76％, ササ草地内で 57％であった。
1989 年1991 年

1994 年150/150

54/150 (36%)

82/150 (55%)

表 １

ダケカンバ二次林内 幹折れ数

1989 年1991 年

1994 年150/150

63/150 (42%)

132/150 (88%)

表 ２

ササ草地内 幹折れ数

考察
植樹ブナ苗木の幹折れの主な原因は雪であると思われる。この地域の積雪は 4ｍ以上に達するが、春先には全体として斜面を滑り落ちるため、雪中に封じこめられている苗
木の幹は谷方向に強く引かれることになる。その結果耐え切らなくなった幹が折れたものと思われる。損傷苗木の割合はサ草地で 5 年後に 88%、ダケカンバ林内で 55％と差が見られた。これは恐らくダケカンバ林内では幹が雪の下方への滑りを和らげる役目を果たすためであると思われる。これとは対照的にササは苗木と同様雪中に封じこめられるので、滑りを和らげる働きは弱いものと思われる。
生存率に関してはササの生長の速さが重要であると思われる。植付け時にはササを刈り払い、苗木は日射をさえぎるものが無い状態であった。ところが 5 年後の 1994 年にはササが 2ｍ以上にまで成長した結果、ほとんどのブナの苗木はササに完全に覆われてしまっていた。植樹ブナ苗木は平均 2.1ｍの樹高があったにも係わらず、成長が極めて遅いため成長が速く 4～5 年で、刈り取り以前の背丈 2ｍ以上に達してしまうササに追いつ
かれ、覆われてしまったことになる。このため、幹折れなどで樹高の低くなった苗木は十分な日照を得ることができず枯死したものと思われる。このことはまたササ草地内の生存率がダケカンバ林のそれより高かったことに反映されていると思われる。

- 135 -

北信地域に残されているブナ林天然林の多くは豪雪
地域の斜面に成立している。その林床には積雪に強いチ
マキザサ、チシマザ
サ（いわゆるネマガリザサ）が密生し ているのが普通である。
この環境条件下で林床に生じた実生が生育途中に雪害を受けることなく、サ

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サの丈を越すまで成長出来るの は 極
めてまれで、大半は幹折れ、日照不足に 図 ２ 菅平高原実験センター樹木園内の 1977 年から 2001 年までのブナの樹高生長（200 本の平均）
よって枯死してしまう
ものと思われる。この試験結果はブナ林伐採後、あるいは間伐したブナ林内においてブナの植樹を行い、ブナ林を復元するには、雪折れ防止策と、植樹後しばらくの間ササの下草刈りを継続して行なうことが必要であることを示している。これらの作業は人力に頼る面が多く簡単ではな
いが、植樹した苗木の活着率はほぼ 100％であったことから、植樹によるブナ林の復元には期待が持てる。
最後に本センターにおける植樹したブナの生長を図２に示す。センター内樹木園の先
駆樹種の下に植えられた苗木は、初期に下草刈り、雪折れ防止策を施された結果、試験地に比べ積雪が少ない(約 1ｍ)、ササが林床にないなど条件は異なるが、ほぼ直線的に生育してきている。植樹直後の手入れの重要さを示す好例であろう。
なお当センター内樹木園でのブナの成長については、すでに筑波大学技術報告
No.22 P65-68（2002 年 3 月）に報告したので参照願いたい。

- 136 -

パーソナルコンピュータによる CAMAC データ収集系
杉山昭彦
筑波大学人文・数理等教育研究支援室（プラズマ研究センター）〒305-8577 茨城県つくば市天王台 1-1-1

概要
筑波大学プラズマ研究センター核融合実験装置ガ
ンマ１０に付随する CAMAC*データ収集用コンピュ
ータ及び周辺機器の新規導入と収集用ソフトウェア
更新について報告及び考察を行う。

１．はじめに当センターにて長くデータ収集用コンピュータとして使われてきたミニコンピュータ TOSBAC 7/70E
が廃止機種となり、すでにメーカー保守可能期限も過ぎ、周辺機器を含めた修理・改良が困難となった。
また、実験データ量の増加に伴い、その処理速度の面において、ショット間のデータ収集及びグラフッ
ク表示に過大な時間を費しており、データの迅速な解析にも支障を来たしている。以上の理由により、データ収集系コンピュータのハードウェア更新及び収集用ソフトウェアの更新が必要となった。以下、データ収集・転送、波形表示・印刷出力の各部における考察及び実施事項を述べる。

するために光ケーブルを採用している。これをEthernet 転送方式に移行するには、シリアルハイウェ
イ用クレートコントローラ及び電気信号を光に変換する U ポートアダプタに代え、パーソナルコンピュータ用クレートコントローラを導入し、これを接続したパーソナルコンピュータをネットワークに接続する。図１（右）にシリアルハイウェイ用クレート
コントローラ＋U ポートアダプタにて制御されている従来方式の CAMAC クレートを、図１（左）にはEthernet 用クレートコントローラにて制御されている新規転送方式の CAMAC クレートを示す。

２．データ収集・転送
従来、筑波大学プラズマ研究センター核融合実験
装置ガンマ１０用 CAMAC データ収集系では、すべての CAMAC クレートを光ケーブルにて連結するシ
リアルハイウェイ転送によるデータ転送方式を採用していた。今回、データ収集用コンピュータの更新、並びに現行のデータ転送方式より転送速度の向上を図る目的で、新たに Ethernet*によるデータ転送方式を採用した。
Ethernet は現在一般的に利用されているデータ通信方式の一つであり、これによって今後の保守及び収集システムの拡張を容易に実施できるという大きな利点が得られる。Ethernet 転送の採用は、これまで
当センターに多数導入されている CAMAC データ収集システムハードウェア装置や、これらのハードウ
ェア用収集プログラムの基本動作に大幅な変更を加えることなく、現行の装置を活かした上で効率的にシステム全体の転送速度の向上が図れる。また、今回の新収集プログラムによって作成されるショット
データのフォーマットは、現行のショットデータとファイル構成が同形式となる様工夫し、ユーザーがデータを利用する際に、新収集プログラム導入後もこれまでとの違いを意識することなく読み出し可能となっている。

2.1 ハードウェア
現シリアルハイウェイ転送方式はデータ処理室と実験室、夫々に配置されている各クレート間を絶縁

図１

新規転送方式（左）と現行転送方式（右）従来方式では、図３の一点鎖線右側に示すようにすべてのクレートが光ケーブルによってミニコンピ
ュータ TOSBAC 7/70E へ連結され、TOSBAC 7/70E
から全クレートへ送られる制御命令及び全クレート
から TOSBAC 7/70E へ受け渡される収集波形データの双方が、この光ケーブルを介して転送される。一方、新規転送方式の場合では、パーソナルコンピュータ用クレートコントローラをデータ収集プログラ
ムをインストールした収集用パーソナルコンピュー
タ（収集 PC）に、PCI スロットに増設した増設カー
ドを介して RS-485 インターフェース 40pin フラットケーブルで接続し、これを一対として各 CAMAC ク
レート毎に設置している。図３の一点鎖線左側にこれを示す。対となる収集 PC からクレートに対して一連の収集実行命令を発行し、クレート側から転送されて来るデータも一旦収集 PC 内ハードディスクへ格納するという、各クレートごとにそれぞれ独立した命令・収集形態を形成している。尚、クレートに接続する収集 PC は、距離が近い範囲にあるクレート
であれば複数台の制御も可能である。

2.2 データ収集- 137 -

各箇所に設置された収集 PC に一時格納されたデ

ータはデータ処理室に設置されている管理用パーソ
ナルコンピュータ（管理 PC）に Ethernet を通じて ftp*
転送される。管理 PC はすべての収集 PC に格納されているデータを回収し、それを 1 ショット分のデー
タとしてとりまとめ、データサーバとなっているワークステーション内 HDD の決められたディレクト
リへと転送する。
また、管理 PC では収集条件の変更や CAMAC モ
ジュールの追加などを施した場合のプログラム実行
ファイル編集を行い、各収集 PC へ ftp 転送により新しい実行ファイルを送り込む。さらに、各収集 PC の状態表示やトリガ信号表示、データ収集状況表示な
どの各種状態表示（図２）を行うなど、全体の中枢的な制御を担っている。

のグラフィック機能・ハードコピー機能を利用していたが、今回の更新の一環として、表示用パーソナ
ルコンピュータを導入して、データサーバワークス
テーションのハードディスクからデータを読込み、java*を用いた波形表示・プリントアウトプログラムを使用して波形表示及び印刷出力時間の向上を図った。

３．波形表示及び印刷出力

これまで述べたように、継続稼働が困難となってしまったハードウェアの更新、より高速なデータ転送方式への移行、データ表示時間及び印刷出力時間の短縮、という当初の目的が達成できた。またこれによってデータ収集システム全体の動作安定性が向上し、従来と比較して容易にシステムの拡張や改良を実施できるようになった。以上の点から今回採用した新データ収集系は、ほぼ目的を満足するものと
言える。

４．結果

今までのデータ収集系が、TOSBAC 7/70E 専用オペ
レーションシステム上で動作する収集プログラムを採用していた為、他のコンピュータとの互換性が無
く、TOSBAC 7/70E が動作不能となった時点で、収集システムを立ち上げる方法が皆無となってしまうことが最も懸念されていた。今回の新データ収集系には、オペレーションシステムとして Windows2000 を採用したことによって容易にシステムの追加・変更が可能となっている。将来、データ収集量の増加に伴い、中枢的な制御を担っている管理 PC の処理能力が飽和をきたしても、更に性能の高い windowsPC 機との入換が可能となっている。
また前に述べたように、旧 CAMAC 収集システムのシリアルハイウェイ接続においてはすべての
CAMAC クレートが光ケーブルによって直列接続されており、この接続方式ではその内わずか１台でも動作不良が発生すると、それによってシステム全体が動作不能となってしまっていた。これに対して新CAMAC 収集システムでは、Ethernet により各々の
CAMAC クレートが並列接続されており、万一いず
れかの CAMAC クレートが動作不能となってもシス
図２ 管理ＰＣ各種状態表示
テム全体へ影響を及ぼすということがなく、安定したデータ収集を行える。
2.3 補足また、総合実験進行中での実行ファイル編集につ
現在 3 台の CAMAC クレートが新データ収集系にいて、TOSBAC 7/70E システムにおいては、ショット移行されて総合実験時に稼働している。旧収集系に間のデータ収集・各種出力のすべての過程が終了しは、実験室(Experiment Room)に 4 台、遮蔽室(ShieldedRoom)に 2 台の CAMAC クレートが接続されており、 た後の、短い時間内にて変更編集せねばならず、効率的なファイル編集が困難だった。新収集システム
逐次新収集系への移行を行う予定である。
では、データ収集・各種出力過程にほぼ影響される
さらに今回新規構築したデータ収集系ネットワー
ことなくファイル編集が可能となっている。また、
クをローカルルータ*によってプラズマ研究センタ
ー内ネットワーク(gamma-net)から分離した。これは、 編集形式についても、管理 PC 内の表計算ソフトウェ
アにて実行ファイルを編集し、編集後のファイルを
他ネットワークゾーンからの不要な直接アクセスを
csv ファイル*として保存、収集 PC に転送するという遮断し不法侵入やコンピュータウイルスからの保護形になっている。これにより実行ファイルの編集作を図るとともに、ローカルネットワーク内の通信量
業が効率的に行えるようになり、システム管理者のの増大等による伝送効率の低下に影響されることなファイルアクセスの利便性が向上した。
く、常時安定したデータ転送速度を維持することを目的としている。CAMAC データ収集系の全体構成
５．まとめを図３に示す。

データ処理系においてはその収集に要する時間とともに、ディスプレイへの波形表示及び印刷出力に要する時間もネックとなっていた。データ収集系の更新において、波形表示や印刷出力などの処理速度の向上は約１２分毎にショットを重ねる当センターの総合実験において、限られたショット間隔内に迅
速なデータの解析を施す上でも重要懸案と言える。
これまでは波形表示・印刷出力には TOSBAC 7/70E- 138 -

なお、管理 PC 及び収集 PC に組込む収集制御ソフ
トウェアは（株）東芝が担当、java による波形表示
プログラムは当センター立松芳典講師が作成した。

識した仕様になっている。基本的には特定の OS やマ
イクロプロセッサに依存することなく動作する。
・csv ファイル
Comma Separated Values データをカンマ","で区切って並べたファイル形式。汎用性が高く、異種ア
プリケーションソフト間のデータ交換に使われるこ
とも多い。

用語解説
・CAMAC
Computer Aided Measurement And Control の略。コンピュータを用いて大量のディジタル情報を取扱う
際の国際規格。
・Ethernet
Xerox 社と DEC 社が考案し、IEEE802.3 委員会により標準化された LAN 規格。元々10Mbps タイプのLAN 規 格 の 名 称 だ っ た が 、 現 在 は Fast
Ethernet/Gigabit Ethernet を含んだ総称としての意味合いが強い。
・ftp
File Transfer Plotocol TCP/IP 使用のネットワーク
でファイルを転送する際に用いられるプロトコル。
・ローカルルータ
２つ以上の異なる LAN 間の経路制御を行う機器。
公衆回線や専用線といった LAN 以外の通信回線を介さないネットワークの接続に用いる。
・java
Sun Microsystems 社が開発したプログラミング言語。既存の言語の欠点を踏まえて一から設計された言語であり、今までの言語にない完全なオブジェク
ト指向性を備えている。強力なセキュリティ機構や豊富なネットワーク関連の機能が標準で搭載されており、ネットワーク環境で利用されることを強く意参照 URL
本報告内に記載されている用語解説に、以下のURL を参考といたしました。
http://e-words.jp/

100Mbps Ethernet(Gamma-net)

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Loca lRout er

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Work Stat ion

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Tran sceiver

Opti cal
Tran sceiver

Swit ching
Hub

MO
Juke box

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Tran sceiver

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Experiment Room

Opti cal Fib er

Opti cal
Tran sceiver

Opti calFibe rDATA
Flat
Cabl eDATACAMA C
Crat e1

CAMA C Crate
Swit chingHub

収 集PC1

DATA
DATA

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Cabl eCAMA C Crate 3

CAMA C Crate
収 集PC3

図３

CAMACデータ収集系全体図- 139 -TOSB AC 7/70 E

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- 140 -

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[2] Åõ­þ·\WíXÐ 3 â þ·ïā a»1977129.

[1]

[3]

ćù¤hXÐâ©þ·?J>C;6 YØ 1977341.

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筑波大学技術報告 №２４
第３回筑波大学技術職員技術発表会報告集
平成１６年３月発行
編 集

筑波大学技術報告編集委員会
第３回筑波大学技術職員技術発表会実行委員会

発 行

筑波大学研究協力部研究協力課
筑波大学人間総合等教育研究支援室〒３０５−８５７７茨城県つくば市天王台1−1−1
電話 ０２９（８５３）２２９６

第３回筑波大学技術職員技術発表会実行委員会
実行委員長
高木英明 筑波大学研究担当副学長
実行委員[人間総合等教育研究支援室
森田 倫子（実行委員代表）医学カリキュラム室
石山 隆行 人間総合等教育研究支援室長
鈴木清 総務・研協主任専門職員

寺西 正明 医学フォトセンター
稲月 一高 生命科学動物資源センター
林 剛人丸 芸術学系工房
大神 明子 基礎医学系
工藤美奈子 社会医学系
小林 浩三 医学工作室
菅江 則子 医学電子顕微鏡室
須藤 伝悦 医学電算機室[人文・数理等教育研究支援室
内田 豊春 工作センター
近藤嶋裕 低温センター
頼子 プラズマ研究センター

平田 久子 物理学系
松尾 邦夫 アイソトープセンター
大和 良広 加速器センター[生命・情報等教育研究支援室
鈴木 秀則 電子情報工学系
中島孝 機能工学系

中原 繁男 物理工学系