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天の川のアンモニア掃天観測

つくば32m電波望遠鏡の20GHz帯受信観測システムを周波数広帯域化・高感度化して、アンモニア分子の6本の輝線スペクトルを同時観測するシステムを開発した。それを用いて大質量星形成領域であるオリオン分子雲の観測を行い、分子雲は外から大質量星の輻射によって暖められていることと大質量星形成が105-106年前以降に起きたことを明らかにした。また天の川銀河中心部のアンモニア掃天観測を行い、その温度分布と加熱機構を明らかにした。(1)筑波大学の近くにある国土地理院つくば32m電波望遠鏡の20GHz帯受信観測システムを広周波数帯化・高感度化してアンモニア分子(NH3)の23.625.1GHzにある(J,K)ニ(1,1)(6,6)の6本の輝線ならびに超微細構造線を同時観測することができる観測システムを開発整備する。(2)この観測システムを用いて天の川銀河の銀河面のアンモニア分子の高密度分子ガスの6本の輝線の同時観測を行い、その強度比から励起温度(現在のガス温度)、光学的厚み(従ってガスの面密度)、オルソ・パラ比(従って過去のダストの温度)などの物理量を精密に測定する。これによって、個々の星形成領域だけではなく、銀河系中心部を含む銀河系全体の構造と運動ならびに現在と過去の温度を比較することによって星形成史を明らかにする。(3)またこのような膨大な観測を実質的に実行可能なのは世界で本望遠鏡だけであるので、取得した大量のスペクトル線観測データのデータベースを構築し世界中に公開して、赤外線・X線等の他波長との比較により星形成や銀河系構造の研究に末永く使用されるようにする。大学の近くにある国土地理院の32mアンテナを用いて(共同研究協定は締結済)天の川銀河全面の高密度ガスの掃天観測を行うため,アンモニアの23GHz帯の広周波数帯化と高感度化の開発を行った。1.受信機システムの性能向上のために,開発や精密な性能測定が実施できるように,スペクトルアナライザ等の実験室環境を整備した。2.アンモニア分子の(J, K)=(1,1)-(5,5}に加えて(6,6}を観測できるように第2中間周波数帯を増設し,電波分光計1台を接続できるようにした。3.受信感度を向上させるため,従来の左回偏波に加えて右回偏波を受信検出できるように中間周波数部1系統と電波分光計1台を増設した。これによって観測時間を2倍増やしたのと同じ効果が得られ,感度が21/2倍良くなった。これは天の川銀河全体のアンモニアを観測するのに従来の装置では例えば10年かかるものが5年ですむことになり,飛躍的な向上である。4.既存のものを含む電波分光計の温度変化を抑え,出力電力の値の安定化をはかってスペクトルのベースレベルのうねりを低減した。これにより実質的な感度向上をはかることができた。5.天体のアンモニア強度を正確に測定するために,アンテナの性能を精密に測定し,それによる損失を正しく補正するシステムを開発した。大学の近くにある国土地理院の32mアンテナを用いて(共同研究協定は締結済)天の川銀河全面の高密度ガスの掃天観測を行うため、アンモニアの23GHz帯の高感度化の開発を行い、掃天観測を開始した。1.受信機の高感度化:中間周波数変換部の増幅器等をより安定なものに交換し、また細部に渡って調整して受信機システム全体の利得の安定化を図った。これによって電波分光計の出力である天体のスペクトルの実効雑音を減少させ、良質で低雑音のアンモニアスペクトルを得ることができるようになった。2.観測手法の確立:大気の吸収を十分補正してアンモニアの強度を正しく得ることと実効雑音を最小にするためのアンテナの駆動方法を確立した。アンテナを目的天体とそれから少し離して大気だけを見る方向を交互に観測するに際して、各観測時間を10秒程度にすることが観測の効率と実効雑音の低減の両立を図るために最適であることを明らかにし、実際の観測に適用している。3.天の川のアンモニア掃天観測の観測開始:アンモニアの(J,K)=(1,1)(6,6)の6本の輝線を天の川に沿って同時観測することを開始した。アンモニア強度の強い天の川銀河の中心付近から開始し、徐々に外側の領域に観測範囲を広げている。大学の近くにある国土地理院の32mアンテナを用いて(共同研究協定は締結済)天の川銀河全面の高密度ガスの掃天観測を行うため、アンモニアの23GHz帯の高感度化の開発を継続し、掃天観測の観測範囲を拡大した。(1)受信機の出力が変動し観測したスペクトルがゆがむ原因を追究したところ、受信機周囲の温度の変化ときれいに相関していることがわかった。その理由を調べたところ、温度変化にともなって受信機各部のケーブルの伝送率が変動していることがわかった。

そこでケーブルに断熱処理を施して温度を安定化させたところ、受信機出力も安定化させることができた。これによって観測効率が大幅に向上させることが期待できる。また各部の調整や部品の交換等により高感度・安定化も図った。(2)天の川銀河の銀経=-0.1°+1.3°、銀緯=-0.1°+1.3°の範囲をアンモニアの反転遷移(J,K)=(1,1)(6,6)輝線の6本のスペクトルを同時観測した。明瞭に輝線が検出され、これからアンモニア分子ガスの励起温度、光学的厚み、柱密度、オルソ・パラ比などの物理量を導出する予定である。次年度以降もアンモニアの掃天観測は継続する。(3)7月25日に32mアンテナに非常に大きな落雷があり、アンテナ駆動系のエンコーダや2GHz/8GHz受信機と20GHz帯受信機のビーム切り替えミラーの制御系など多くの箇所が故障し、年度末まで観測が不可能であった。大学の近くにある国土地理院の32mアンテナを用いて(共同研究協定は締結済)天の川銀河全面の高密度ガスの掃天観測を行うため、アンモニアの23GHz帯の高感度化の開発を継続し、掃天観測を継続した。受信機の利得変動の主要因であった23GHz伝送用同軸ケーブルの温度変化による利得変動の実測値を求め、ケーブルの伝導損失の温度変化の理論値と一致することを明らかにした。それに基づき、ケーブルを断熱材で覆って利得変動を大きく軽減し、受信機の安定化を図ることができた。それによって観測時間の効率化をはかることができた。天の川銀河のアンモニア反転遷移(J,K)=(1,1)-(6,6)の掃天観測を継続した。但し、平成23年3月11日の東日本大震災の影響による4月の観測中断、夏場に運用上の問題がありその改善のため観測を中断したことと、および12月にアンテナの利得が大きく低下したことが明らかになり、その原因が平成24年2月になってやっとわかり、3月に修理したものの別の理由によりさらに利得が低下し、その原因追究と解決が4月になったため、観測はあまり進捗しなかった。なお、12月に明らかになったアンテナ利得の低下は、4本の副鏡支持機構(ステー)のうち下側の1本に大きな亀裂が入り、対向する上側の1本にも少し亀裂が入っていたため、アンテナを傾けると仰角によって副鏡の位置が正規の位置からずれてしまうためであると判明した。ただし、亀裂が入った理由は明確ではない。さらにその亀裂の補修後の3月に判明したさらなるアンテナ利得の低下は23GHz帯と2/8GHz帯の受信機切り替え用の鏡の位置がずれていたためと判明し、修理した。筑波大学の近くにある国土地理院つくば32mアンテナの性能測定と不具合の調査を行うとともに、当該アンテナを用いて星形成の母体である高密度分子ガスをトレースするアンモニア分子の回転反転遷移(J,K)=(1,1)-(6,6)の6本の輝線を同時観測して天の川銀河(銀河系)の中心部およびオリオン分子雲の掃天観測を行った。天の川銀河の中で最も活動的で分子雲も集中している中心部の銀経-0.5°1.4°、銀緯-0.25°+0.2°の領域のアンモニアの上記6輝線をマッピングした。輝線の強度やその比から、分子雲の励起温度(現在の温度)、柱密度、アンモニア分子が形成された過去の温度などを求めた。
壁付近・せん断流れ下における繊毛虫遊泳メカニズムの解明

本年度はまず、前年度に報告者らが明らかにした繊毛虫のスライド運動モデルの一般性を検証した。繊毛虫テトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)の場合、スライド運動は繊毛打による推進力の非対称性、細胞形状の楕円体アスペクト比から説明可能であった。そこで、テトラヒメナよりもアスペクト比の大きい繊毛虫ゾウリムシ(Paramecium caudatum)のスライド運動を観測し、細胞周りの流れ場計測から推進力の非対称性を確認した。さらに数値計算で推進力非対称性と形状アスペクト比を軸としたスライド運動の相図を作成したところ、ゾウリムシのスライド運動のパラメータも本モデルの適用範囲内であることが明らかになった。次に、せん断流れ下における繊毛虫遊泳運動を調べた。繊毛虫は自然界で安定した生活環境に留まって生存効率を上げるため、外部流れに逆らって泳ぐ性質、正の走流性を持つが、そのメカニズムは明らかになっていない。報告者らはT. pyriformisの走流性に対し、マイクロ流路内と圧力制御ポンプを用いてせん断流れを制御した実験を実施した。結果、細胞はあるせん断力以下で正の走流性を示し、壁面付近を流れに逆らってスライド運動していることを確認した。前述の繊毛虫スライド運動モデルにせん断流れを与えて遊泳運動を計算したところ、実験結果と同様の壁面上を流れに逆らうスライド運動を再現できた。走流性を示すせん断力の閾値も実験と計算でよく一致し、繊毛虫の正の走流性もスライド運動に必要な推進力非対称性、細胞の形状だけで説明可能であることを示した。また、本年度はドイツのマックスプランク陸生微生物学研究所に長期滞在し、研究活動を行った。本研究計画を実施することで身に着けた流体工学の知見と微生物を扱う実験・画像解析技術を生かし、せん断流れ下におけるバクテリアの定量実験を実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。海や池、湖に生息する原生生物の一種、繊毛虫は水中を3次元的に自由に泳ぎ回る一方で、水底や石の表面などの液体と固体の界面付近に多く分布している。この固液表面付近は、餌となる有機物が堆積し、自然界で生じる細胞外の流れによる影響も少ないため、繊毛虫にとって生存に有利な環境であると考えられている。しかしながら、3次元的に遊泳するはずの繊毛虫が、どのようにして2次元平面である固液界面付近に留まっているのかを直接的に明らかにした研究はない。そこで、繊毛虫の壁面付近における遊泳ダイナミクスの特定を試みた。繊毛虫の一種であるテトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)を平滑な基板上で観察した結果、壁に頭部を押し付けたまま壁面上をスライド運動する性質があることを確認した。遊泳の推進力となっている繊毛の動きを観察したところ、壁面と細胞が接している部分の繊毛がうまく推進力を生み出せていないことが分かった。体の周りの推進力の非対称性がスライド運動の力学的因子であることを証明するため、微生物遊泳モデルを使った流体シミュレーションで検証を行った。先行研究における計算条件ではスライド運動は再現できなかったが、推進力非対称性を取り入れた物理モデルは実際の細胞の角度や速度がよく一致したスライド運動を再現した。さらに実験を再現するための要素として、細胞の形状が楕円体であることも重要な要素であることが分かった。本研究によって複雑に見える繊毛虫の行動が、推進力非対称性、細胞形状という2つの力学パラメータによる簡単な原理で実装されていることが明らかになった。本研究成果をまとめた論文はPNAS(米国科学アカデミー紀要)に掲載された。本年度は研究計画に記載した2つの研究内容のうちの1つ目にあたる、壁面近傍における繊毛虫遊泳運動の研究を実施し、ダイナミクスを明らかにした。さらに本結果の論文が3月に出版され、研究計画1年目で予定していた内容を完遂できたと言える。さらに、2つ目の研究内容であるせん断流れ下における繊毛虫遊泳運動についての研究も平行してスタートさせている。こちらの内容についても実験と数値計算から既に大まかなダイナミクスの特定は出来ており、当初の計画以上に進展していると判断した。

結果、細胞はあるせん断力以下で正の走流性を示し、壁面付近を流れに逆らってスライド運動していることを確認した。前述の繊毛虫スライド運動モデルにせん断流れを与えて遊泳運動を計算したところ、実験結果と同様の壁面上を流れに逆らうスライド運動を再現できた。走流性を示すせん断力の閾値も実験と計算でよく一致し、繊毛虫の正の走流性もスライド運動に必要な推進力非対称性、細胞の形状だけで説明可能であることを示した。また、本年度はドイツのマックスプランク陸生微生物学研究所に長期滞在し、研究活動を行った。本研究計画を実施することで身に着けた流体工学の知見と微生物を扱う実験・画像解析技術を生かし、せん断流れ下におけるバクテリアの定量実験を実施した。今後は顕微鏡観察による実験と微生物遊泳モデルを用いた数値計算を重ね、せん断流れ下における繊毛虫遊泳運動についての詳細なダイナミクスを明らかにする。そのほか、当初の予定よりも進展した内容として、平滑でない固液界面付近での繊毛虫遊泳運動に関するマイクロ流体デバイスを用いた実験を予定している。さらに、一細胞の運動から発展させ、特定の境界条件下において高密度の繊毛虫集団が形成する生物対流などの集団運動に対しても実験・理論考察を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
妊娠に伴う内因性鎮通機序の脊髄後角及び神経根における薬理学的、電気生理学的検討

妊娠末期や分娩時に誘導されるエンドルフィンなどの内因性鎮痛機序にはカルシウムイオンチャネル拮抗薬、ケタミンなどのNMDA受容体拮抗薬、ベンゾジアゼピン系薬物などGABA受容体が相互に影響しあうことをこれまで報告してきた。平成16,17年度の研究にて、妊娠に伴う内因性鎮痛におけるくも膜下腔でのGABA受容体拮抗薬の影響を検討する目的で、まず、ラットの海馬におけるGABA受容体拮抗薬bicuculineにより誘発される痙攣に対するベンゾジアゼピンの影響を電気生理額的に検討した。ラット海馬スライス標本を作製し、64チャネルelectrode multiarray system(既存)を用いて多面的に検討した。ベンゾジアゼピン系薬物ミダゾラム1μMは10μM bicuculineにより誘発されるpopulation spikeにて検討すると、CA1での一番目と二番目のpopulation spikeを、それぞれ20.9±40.8%と20.0±38.2%抑制した。また、発射持続時間も22.4±41.4%低下した。一方、DGでは一番目と二番目のpopulation spikeを、それぞれ17.4±21.5%,と3.9±11.1%に抑制した。また、発射持続時間も35.2±13.5%低下した。ミダゾラム1μMのCA1-PCそよびDG-GCsにおけるGABA受容体拮抗薬におけるNMDA受容体に対する反応ではCA1とDGとでは異なる抑制が示された。このようにこれまでのわれわれの同様な実験における中枢での抗痙攣作用の機序は今後更なる検討が必要であることを示している。妊娠に伴い子癇などの痙攣が臨床でよく見られその際の抗痙攣薬や麻酔薬、鎮痛薬の使用はこの痙攣との関係で選択される。現在、これまでの結果を受けて、妊娠ラット脊髄および海馬スライス標本にてNBDA受容体、GABA受容体などとミダゾラムなどの抗痙攣薬の効果について現在検索中である。妊娠末期や分娩時に誘導されるエンドルフィンなどの内因性鎮痛機序にはカルシウムイオンチャネル拮抗薬、ケタミンなどのNMDA受容体拮抗薬、ベンゾジアゼピン系薬物などが相互に影響し合うことをこれまで報告してきた。平成16年度の研究にては、妊娠に伴う内因性鎮痛におけるくも膜下腔でのGABA受容体拮抗薬の影響を検討する目的で、まず、ラットの海馬におけるGABA受容体拮抗薬bicucullineによる痙攣誘発に対するベンゾジアゼピンの影響を実験的にラット海馬スライス標本にて64チャンネルelectrode multiarray systemを用いて検討した。ミダゾラム1uMは10uM bicucullineにより誘発されるpopulation spikeにて検討すると、CA1での1番目と2番目のpopulation spikeを、それぞれ20.9±40.8%、と20.0±38.2%抑制した。一方、DGでは1番目と2番目のpopulation spikeを、それぞれ17.4±21.5%、と3.9±11.1%抑制した。ミダゾラム1uMのCA!-PCsおよびDG-GCsにおけるGABA受容体拮抗薬bicucullineによる痙攣に対する抑制効果は差を認めなかった。これまでわれわれの同様実験におけるNMDA受容体に対する反応ではCA!とDGとでは異なる抑制を示しており、ミダゾラムの中枢における抗痙攣作用の機序は今後更なる検討が必要であることが示唆された。また、この結果を妊娠ラット脊髄スライス標本にて検討する計画である。

妊娠末期や分娩時に誘導されるエンドルフィンなどの内因性鎮痛機序にはカルシウムイオンチャネル拮抗薬、ケタミンなどのNMDA受容体拮抗薬、ベンゾジアゼピン系薬物などGABA受容体が相互に影響しあうことをこれまで報告してきた。平成16,17年度の研究にて、妊娠に伴う内因性鎮痛におけるくも膜下腔でのGABA受容体拮抗薬の影響を検討する目的で、まず、ラットの海馬におけるGABA受容体拮抗薬bicuculineにより誘発される痙攣に対するベンゾジアゼピンの影響を電気生理額的に検討した。ラット海馬スライス標本を作製し、64チャネルelectrode multiarray syatem(既存)を用いて多面的に検討した。ベンゾジアゼピン系薬物ミダゾラム1μMは10μM bicuculineにより誘発されるpopulation spikeにて検討すると、CA1での一番目と二番目のpopulation spikeを、それぞれ20.9±40.8%と20.0±38.2%抑制した。また、発射持続時間も22.4±41.4%低下した。一方、DGでは一番目と二番目のpopulation spikeを、それぞれ17.4±21.5%,と3.9±11.1%に抑制した。また、発射持続時間も35.2±13.5%低下した。ミダゾラム1μMのCA1-PCそよびDG-GCsにおけるGABA受容体拮抗薬におけるNMDA受容体に対する反応ではCA1とDGとでは異なる抑制が示された。このようにこれまでのわれわれの同様な実験における中枢での抗痙攣作用の機序は今後更なる検討が必要であることを示している。妊娠に伴い子癇などの痙攣が臨床でよく見られその際の抗痙攣薬や麻酔薬、鎮痛薬の使用はこの痙攣との関係で選択される。現在、これまでの結果を受けて、妊娠ラット脊髄および海馬スライス標本にてNBDA受容体、GABA受容体などとミダゾラムなどの抗痙攣薬の効果について現在検索中である。
黄体細胞、卵巣癌を認識する単クロン抗体(12C3)の認識抗原の性格づけ

上皮性卵巣腫瘍の悪性化を特異的に認識する単クロン抗体(12C3)の反応性の検討と認識抗原解析を行った。ヒト未分化胚細胞株JOHYC-2を抗原とし常法でハイブリドーマを得た。スクリーニングはJOHYC-2ELISA、各正常臓器、腫瘍との反応性はホルマリン固定組織切片でのABC法によった。認識抗原の解析はゲル濾過、SDSPAGE,immunohlotting,酵素処理でみた。12C3は上皮性卵巣癌と強く反応し、31例中21例(67.7%)、組織価型別では〓液性腺癌6/2、粘液性腺癌5/7、明細胞腺癌7/9、類内膜腺3/3、の細胞膜に染色性を認めたが、上皮性良性卵巣腫瘍30例(〓液性9、粘液性21)には反応しない。また境界悪性腫瘍では9例中4例(44.4%)に悪性化を疑う領域のみに反応性を示した。同一切片上でみたCA125の反応性は9例中7例(77.8%)の悪性化部分に陽性を示すものの、良性部位にも66.7%と偽陽性反応を認めた。他臓器悪性腫瘍(12臓器、48症例)での反応性は低率(4.2%)であり、また黄体細胞、皮脂腺の基底細胞、顎下腺の巣管以外の正常組織に反応しなかった。分子量は約200KD,エピトープは糖蛋白質上に存在するが、CA125,CA72-4,CA19-9とは異なっていた。単クロン抗体(12C3)の認識抗原発現は腫瘍細胞の悪性化と密接な関係があることが示唆され、今後病理診断における良悪性鑑別に応用できる可能性がある。現在、卵巣癌の腫瘍内容液、腹水の細胞診への応用を試みている。
口腔扁平上皮癌の浸潤・転移における腫瘍間質および血管新生の意義

癌細胞が浸潤する際にはその周囲の線維性結合織や血管の増生を伴うことが知られている。また、口腔扁平上皮癌においては浸潤様式4C型の癌では胞巣周囲に多量の線維性結合織が観察される。しかし、この間質の反応は腫瘍の浸潤にとってどのような意義があるのか不明である。そこで、本研究では線維芽細胞増殖抑制剤による口腔扁平上皮癌の浸潤や転移に対する効果を検討した。実験には浸潤様式4C型の口腔扁平上皮癌細胞株OSC-19と線維芽細胞株Swiss-3T3を用いた。線維芽細胞増殖抑制剤はすでに臨床に用いられているトラニラストを使用した。はじめに、各細胞のトラニラストに対する感受性を検討するため、MTT assayを行った。また、癌細胞の浸潤と転移に対する効果を検討するため、ヌードマウスの舌にOSC-19細胞を移植し、トラニラストの腹腔内投与を行い、効果を検討した。MTT assayの結果、3T3細胞はトラニラストの濃度依存的に増殖抑制効果を認めたが、OSC-19細胞はトラニラスト高濃度下においても増殖抑制効果は認められなかった。また、移植腫瘍においては、トラニラスト投与群は非投与群と比較して腫瘍の大きさは小さく、増殖抑制効果が認められた。また、本剤投与によって腫瘍全体の線維芽細胞の量は減少した。病理組織学的には癌細胞の壊死などは認められず、浸潤像にも大きな違いは見られなかった。リンパ節転移率は非投与群100%に対して、投与群は57%であり転移抑制効果を認めた。また、血管新生阻害剤の投与によっても、MTT assayの結果では癌細胞の増殖抑制効果はみられなかったが、in vivoの同所性移植モデルでは腫瘍増殖の抑制効果と、リンパ節転移抑制効果が認められた。そこで、12年度はは線維芽細胞増殖抑制剤による口腔扁平上皮癌の浸潤や転移に対する効果を検討した。したがって、本剤投与によって腫瘍全体の線維芽細胞の量は減少した。トラニラスト投与の効果の一つに血管新生阻害があげられる。現在は、本剤投与による血管構築の違いについて検討中である。
インタラクティブ洪水ハザードマップの開発と検証

インフラの整備や個人のデジタル端末所有率の向上、デジタル技術の発展により、ハザードマップや災害想定、防災情報を伝達するツールにおいてもデジタル技術が多用されている。洪水ハザードマップをはじめとする水害情報の伝達において、デジタル化によって可能となったインタラクティブ機能が、利用者に与える効果について明らかにすることを目的とし、調査および実験を行なった。インタラクティブ機能により、避難計画を立案する際に、距離だけでなく浸水想定など多面的に考慮するようになることや、防災意識の向上に関する効果を明らかにした。従来の印刷物をはじめとする静止画による洪水ハザードマップの現状において、アンケート調査を中心に問題点を抽出したところ、利用者が情報を得ようと思っても、必要な情報がなかなか見つけ出せない・知りたい情報が掲載されていない・不要な情報が掲載されている等の「情報量や表示の過不足に関する問題」と、浸水深の実感や地図上の距離感など「避難行動の手がかりとなる情報が得られない問題」があることが明らかになった。そこで、利用者にとって内容理解が容易な電子洪水ハザードマップに求められる機能として、1表示情報量の加減機能、2避難施設の詳細情報が分かる機能、3付近に存在する避難施設を探し表示する機能、4指定位置から避難施設への経路を探し表示する機能、5利用者の状況に応じてその場に留まることや垂直避難を提案する機能の5つがあると考えた。初年度ではこれらのうち14の機能を実装した電子洪水ハザードマップを開発し、その効果を検証した。本研究により開発した電子ハザードマップを用いた被験者実験においてインタラクティブ機能の有効性について検討した結果、インタラクティブ機能により提示される避難施設情報、避難経路情報は、利用者が避難行動についてより多面的かつ主体的に考えることを促進できることが分かった。当初の計画から前後した部分があり、初年度に実施する予定のうちの「適正情報量に関する調査」が終了できていないが、次年度に予定していた「ビジュアルデザインが内容理解に与える影響」については前倒しで調査が完了している。遅れが生じている部分もあるが、前倒し成果が得られたことからおおむね順調とした。災害対策のための情報デザインにおけるビジュアル活用の一つとしてAugmented Reality(以下、AR)を取り上げ、洪水ハザードマップとの連動の可能性について検討するためその効果について調査した。災害対策としてARに期待される役割は「災害発生前のシミュレーション」と「災害発生時のナビゲーション」であるといえる。このうち、洪水ハザードマップとの連動という観点から、前者の「災害発生前のシミュレーション」に注目し、必要な要素を1ARを用いて表示するシミュレーション画像とそれに紐づく災害知識を関連づけて表示する構造にすること、2シミュレーション画像として用いる水のビジュアル表現のリアリティ、の2つと考え、その正否を被験者実験により検証した。実験により、1については、AR画像とそれに紐づく情報を同一画面へ表示することで内容理解に効果があることがわかった。2のシミュレーション画像のリアリティによって内容理解を助ける情報の種類が異なるという仮説においては、大きな差はみられなかったが、このようなAR画像による比較実験を行った例は見当たらないため、この実験は有意義であったと考えている。また、多くの浸水ARアプリが浸水のビジュアルイメージを透明水色で表示しているが、今後の災害対策に対する姿勢や意識の向上に効果があるのはリアリティの高い画像であることが明らかになった。ハザード情報提供におけるインタラクティブ機能やビジュアル活用等の個別の効果について調査実験は概ね終了しているが、それらを連動させることでユーザに与える効果について評価できていないことから、やや遅れているとした。ハザードマップには、訓練の実施に関する事項や緊急時・平常時の心構え等の学習を目的とする部分があり、被災後の状況を想定することやそこでとるべき行動について学習する際のインタラクティブ機能の効果を検証する必要があるため、現状の課題を整理しインタラクティブ機能による補完や改善の余地を探った。被災後に想定される環境のひとつとして、避難所についての理解や備えを対象とし、先行研究から次の3点を問題とした。1つ目は、若年層の避難所運営に関する意欲が低いこと、2つ目は、避難所設備の存在や使い方が知られていないこと、3つ目は、避難所での課題を具体的にイメージできない参加者がいることである。これらの問題を解決するために、ヴァーチャルリアリティの一つであるAugmented Reality(以下、AR)によって補完できるのではないかと考えた。特に、避難所運営時に使用する可能性が高く、平常時にはあまり目にすることのできないものである避難所設備(仮設トイレやかまどなど)をARによって可視化し、ARアプリによる情報提供と写真による情報提供の効果を比較した。その結果、ARアプリでは、そのインタラクティブ機能により「情報を読み取る気持ちになる」という積極性に対する効果が高いことが明らかとなった。また、「普段から災害に備える気持ちになったか」という問いに対する評価も高く、防災意識の向上にも効果があり、さらに「災害時の自身の行動を考える」「災害に対する現実感が変化した」といったリアリティの向上にも効果があった。これらは全て統計的な有位性が確認されている。以上の結果より、避難所設備をARによって可視化し情報提供をすることは、若者の防災意識や、緊急時に使用する設備に基づいたリアリティの向上には効果があることが明らかとなった。

インタラクティブ機能により、避難計画を立案する際に、距離だけでなく浸水想定など多面的に考慮するようになることや、防災意識の向上に関する効果を明らかにした。初年度に実施できなかった「適正情報量に関する調査」を早急に行い、次年度の計画についても順次研究を進める。残された評価実験を行うための被験者および実施協力者等は確保できてており、実験用コンテンツの調整が完了し次第、実験の実施が可能である。実験用コンテンツの調整作業を推進するため外部委託も視野に入れる。情報デザイン想定していた「実験用ソフトウエアの部分外注」において、研究室内で作成することで外注が不要となったことや、国際会議への参加が実現しなかったために残額が生じた。研究の遅れに伴い、インタラクティブ洪水ハザードマップの改良に着手できなかったことと、被験者実験の一部が実施できなかったため。より精度の高い実験を実施するための実験用ソフトウエアの部分外注と、それに伴う被験者費や謝金等に使用し、本研究を前年度以上に深めていきたい。インタラクティブ洪水ハザードマップ改良のために必要な部分外注および、評価のための被験者実験の費用として使用する計画である。
血管・骨成長因子を併用した骨壊死の外科的治療

骨壊死に対する治療法の1つとして、骨再生を期待して動静脈血管束を挿入する方法があるが、FGF-2を壊死骨内に添加することにより血管新生が増強されるか否かを調査する目的で以下の動物実験を行った。日本白色家兎の右の腸骨翼より骨片を遊離し、液体窒素に5分間侵し壊死骨を作製した。この遊離壊死骨を室温に戻した後、径2mmのドリルで血管束を挿入するための孔を作製した。この孔より壊死骨内に浸透するように100μgのFGF-2を単回注入した後、末梢側で結紮・切離し飜転した伏在動静脈束を孔内に挿入した群をFGF群、生理的食塩水のみを住入した後この血管束を挿入した群を対照群とした。両群とも術後1、2週で評価した。新生血管は大腿動脈より造影剤を注入し、可視化することで評価を行った。壊死骨内での新生血管の密度と、挿入血管束に対して垂直方向への新生血管の長さを計測した。新生血管の密度と長さは両群とも術後1週から2週にかけて経時的に増加していた。新生血管の密度は、術後1個で、FGF群(0.148)は対照群(0.050)よりも有意に高かった。術後2週でも、FGF群(0.375)と対照群(0.194)の間には有意差を認めた。新生血管の長さにおいても、術後1週では、FGF群(0.862mm)は対照群(0.330mm)よりも有意に高かった。術後2週でも、FGF群(2.625mm)と対照群(1.383mm)の間には有意差を認めた。以上より、FGF-2の壊死骨内への単回投与により、壊死骨内への動静脈血管束移植術における血管新生は増強されることが判明した。FGF-2は血管新生作用のほかに骨形成促進作用なども報告されており、FGF-2と血管束移植の併用は、キーンベック病などの壊死骨に対する治療に有効な手段となりうると考えられた。本年度は動物モデルの作成,至適FGF-2量の決定ならびに決定した至適量を投与後早期の壊死骨内血流測定,血管新生の評価を行った.1.動物モデルの作成:日本白色ウサギ2羽を使用し,摘出,凍結壊死させた腸骨に血管茎(大伏在動静脈)を挿入し,術後1週の時点で血管造影にて血管茎の開存と壊死骨内に血管茎から新生血管が生じることを確認し,本モデルが今回の研究に有用であることを確認した.2.至適FGF-2量の検索:壊死骨内に種々の量のFGF-2滴下を行い壊死骨内の血管新生について観察を行った.当初の計画量である0.1,1.0,10.0μgの滴下をウサギモデル各々1羽に行い術後1週で血管造影を行いFGF-2非投与モデル(上記1)と比較したところ明らかな差を認めなかった.そこで100μg投与を行ったところ非投与モデルと比較し著明な血管新生の増加を認めたため100μg投与を行うことに決定した.3.FGF-2 100μg投与群4羽(上記2と合わせ5羽),非投与群4羽(上記1とあわせ6羽)を作成し,術後1週の時点で水素クリアランス法にて壊死骨内の血流測定を行い,血管造影にて壊死骨内の血管新生量を計測し,また摘出標本の組織学的検索を行った.投与群では非投与群と比較し明らかに壊死骨内血流量は増加し,血管新生量も多かった.組織学的にも投与群でより多くの血管新生を認めた.組織学的に術後1週の時点では壊死骨内に骨新生は認めなかった.現在,統計学的処理を行い詳細な検討中である.骨壊死に対する治療法の1つとして、骨再生を期待して動静脈血管束を挿入する方法があるが、FGF-2を壊死骨内に添加することにより血管新生が増強されるか否かを調査する目的で以下の動物実験を行った。

術後2週でも、FGF群(2.625mm)と対照群(1.383mm)の間には有意差を認めた。以上より、FGF-2の壊死骨内への単回投与により、壊死骨内への動静脈血管束移植術における血管新生は増強されることが判明した。FGF-2は血管新生作用のほかに骨形成促進作用なども報告されており、FGF-2と血管束移植の併用は、キーンベック病などの壊死骨に対する治療に有効な手段となりうると考えられた。骨壊死に対する治療法の1つとして、骨再生を期待して動静脈血管束を挿入する方法があるが、FGF-2を壊死骨内に添加することにより血管新生が増強されるか否かを調査する目的で以下の動物実験を行った。日本白色家兎の右の腸骨翼より骨片を遊離し、液体窒素に5分間浸し壊死骨を作製した。この遊離壊死骨を室温に戻した後、径2mmのドリルで血管束を挿入するための孔を作製した。この孔より壊死骨内に浸透するように100μgのFGF-2を単回注入した後、末梢側で結紮・切離し飜転した伏在動静脈束を孔内に挿入した群をFGF群、生理的食塩水のみを注入した後この血管束を挿入した群を対照群とした。両群とも術後1、2週で評価した。新生血管は大腿動脈より造影剤を注入し、可視化することで評価を行った。壊死骨内での新生血管の密度と、挿入血管束に対して垂直方向への新生血管の長さを計測した。新生血管の密度と長さは両群とも術後1週から2週にかけて経時的に増加していた。新生血管の密度は、術後1週で、FGF群(0.148)は対照群(0.050)よりも有意に高かった。術後2週でも、FGF群(0.375)と対照群(0.194)の間には有意差を認めた。新生血管の長さにおいても、術後1週では、FGF群(0.862mm)は対照群(0.330mm)よりも有意に高かった。
高度成長期の首都圏における居住構造変容の日中比較研究-北京と東京を事例として-

近年の中国・北京市郊外部において建設された集合住宅団地の居住者に対して対面式アンケート調査を行い、住宅供給の型、対象年齢層、そしてその量的分布等の分析を行った。その結果、日本と比べた場合の北京の持ち家取得は「若年・小世帯・大住宅」で発生しているという特徴を有することがわかった。これにより、住宅供給関連施策を検討する上で日本との明確な相違点があることを考慮に入れる必要性が示された。本年度は、北京の郊外開発と東京のニュータウン事業についてそれぞれ実地を訪れ、都市計画関連資料の収集を行った。2007年7月には清華大学の専門家(研究協力者)を訪問し、研究項目や対象事例についての助言を得た。地下鉄13号線及び5号線沿いの郊外住宅開発地区(回龍観、望京、北苑、天通院の各地区)の住宅開発状況を視察し、北京市計画展覧館においてマスタープランの内容や公共施設等の計画内容についての研究資料を収集した。2008年1月には、中国側研究協力者を日本に招聘して研究打ち合わせをするとともに、日本おける高度成長期の都市開発典型例として多摩ニュータウンの資料を収集した。当ニュータウン内にあるUR都市機構を訪問して、開発時の計画プロセスについて聴取した。この他、中国語のポータルサイト「新浪房産」(http://map.house.sina.com.cn/)における北京市内不動産情報の分析を行うため、閲覧可能な各種指標について1事業ずつ手入力によるコーディングを行い、同時に住宅事業の都市内立地状況を見るため位置図を作成した。現在、全部で900事業程度の入力が終了したところであるが、初期的な分析の結果を見ると、低価格の住宅が1号線東部等の郊外部に多く、高価格の住宅が第五環状線内部の北部に立地している状況等が見受けられた。今後は、東京圏における高度成長期の住宅供給との違いを考察するとともに、北京における郊外部の大量供給住宅についての詳細な分析を行う。本年度は、北京の郊外開発と神奈川のニュータウン事業についてそれぞれ実地を訪れ、都市計画関連資料の収集を行った。2008年10月および12月には清華大学の専門家(研究協力者)を訪問し、郊外に立地する新規持ち家住宅団地に対するアンケート調査の項目や対象団地についての議論を行った。この議論に基づき、満足度の聴取項目や住宅地選択理由の設問のあり方について、中国独自の傾向に合わせて文言を変更した。また、三環路から五環路にかけての郊外住宅開発地区(主場、総部国際、観林園、和園居、西直門西部地区、前門南部地区の各地区)の住宅開発状況を視察し、建設後の入居状況や入居者層について現地住民への簡単なインタビューによる確認を行った。2009年3月には、中国側研究協力者を日本に招聘して研究打ち合わせをするとともに、中国おける住宅政策の現状についてのセミナーを開催し、経済適用住宅の対象設定や住宅需要の計測方法についての議論が交わされた。中国の研究協力者らと日本側スタッフはさらに横浜市立大学の研究者や横浜市役所を訪問して横浜市の都市化過程の説明を受けるとともに、UR都市再生機構により港北ニュータウンの見学を行った。その際、ニュータウン内にある公営住宅やUR賃貸住宅の役割のあり方について質疑が交わされた。この他、2009年2月に北京の地元マーケティング調査会社にアンケート調査を業務委託し、200部の対面聴き取り調査により生活状況の調査を行った。2009年度は、これらのデータを用いて東京圏における高度成長期の住宅供給との違いを考察する。本年度はまず昨年度行ったアンケート調査のデータを用いて、住宅供給の型と対象年齢層の同定及びその量的分布の分析を行った。これにより、住宅政策を検討する上で本との明確な相違点があることを考慮に入れる必要性が示された。次に、首都圏における住宅政策の変遷の分析に関する研究を、主に東京を対象として行った。とりわけ、UR公的賃貸住宅ストック再生の課題の考察を通して、住宅政策の構造転換について論じた。生活関連の近隣購買施設の配置利用実態に関する分析として、住宅団地居住者による購買行動と自動車依存に関する研究を行った。その結果、交通条件の良いところでは、遠方の施設利用も見られることなどがわかった。郊外化に伴う文教施設の立地分析を行うため、大学施設に注目して東京と北京の比較研究を行った。その結果、東京都市圏では郊外化することで高学歴化に伴う教育需要に応えてきたが、北京においては既存の大学が規模的に拡大することで、その需要を吸収してきていることがわかった。北京で見られたような、大学の規模的拡大に伴うキャンパス再開発は、都市計画的インパクトが極めて大きいと考えられた。その他、ゲーティッド・コミュニティと公共財の管理権限の帰属、近世都市の近代における拡大過程と都市縁辺部の変容、北京と東京における郊外化の比較、そして戦災復興計画の比較などの諸研究を行った。

これらの成果をもとにして、首都圏の拡大を、より長期的視野から位置付けるための総論を構築することを目的として、2009年12月に北京・清華大学建築学院において国際シンポジウムを行い、香港、シンガポールにおいても都市圏の拡大から持続性の模索が始まっていることなどの報告を受け、巨大都市圏の今後のあり方について政策論的な議論を交わした。
3D-CT画像を用いた顎運動表示システムの開発

咀嚼異常の診断や疾患の原因を解明する上で、顎関節部の運動を対象者毎に正確に捉えることは非常に重要である。その際、患者の負担を減らす上で非侵襲で顎運動の状態を捉えることが望ましいが、現状では2次元的な顎運動表示法に頼っており、観察が十分にできない。また、表示の元になる生体情報を十分活用しているとは言えない。顎運動は、上顎骨に対する下顎骨の相対的な剛体運動であり、運動表示には固体別のデータ、すなわち対象者自身の顎骨形態と同一の対象者の顎運動データ必要である。そこで本研究は、固体別の下顎骨形態をモデル化する手法を開発し、顎運動を3次元的に捉える事の出来る表示システムを開発することにした。平成8年度の研究では、X線3D-CT画像から下顎骨の輪郭線を抽出し、これを積層することで下顎骨形状を表現した。この下顎形状を顎運動測定器から得られる3点(R6、L6、IC)と連結し、描画することにより任意の方向の三次元顎運動が観察可能になった。また、X線規格写真(セファロ)の歪みを補正することにより、下顎頭の運動軌跡を正しく表示できることを示した。平成9年度の研究では、下顎骨表面形状を小さな三角形で構成された多面体で表現し、視覚的に把握しやすい表示とした。このシステムを用いて、以下の研究成果を得た。1.個体別の顎運動を複数の画面で異なる方向から表示できるようになり、顎運動の観察が容易になった。また、異なる対象者の顎運動とも比較できるようになった。2.関節部の動きを三次元表示する機能に加えて、運動軌跡の速度、加速度を表示する機能を加えた。この表示機能によって運動速度のプロフィールと疾患との間に高い相関があることが示され、顎運動の状態を知る上で重要な指標となることを見出した。咀嚼異常の診断やその原因を解明する上で、顎関節部の運動を対象者毎に正確に捉えることは非常に重要である。しかしながら現状では、顎の先端部の運動軌跡を2次元的に表示する手法に頼っており、生体情報を効果的に使用しているとは言えない。そこで本研究では、顎運動を3次元的に捉えることのできる表示システムを開発した。顎運動は、上顎骨に対する下顎骨の相対的な剛体運動であり、運動表示には個体別のデータ、すなわち対象者自身の顎骨形態と同一の対象者の顎運動データが必要である。そこでまず、個体別の下顎骨形態をモデル化する手法を開発した。これは、X線3D-CT画像から下顎骨の輪郭線を抽出し、これを積層して立体表示する手法である。一方、顎運動データは、上顎骨に対する下顎骨の相対変位をデジタル量で計測可能な装置を用いて測定した。これらのデータを用いて、上顎骨と下顎骨の相対位置を計算し、顎運動の様子をマウスのみで操作可能な表示システムをパーソナルコンピュータ上で構築した。この表示システムによって、従来のシステムにはない以下の機能を実現した。1.個体別の顎運動を三次元的に表示できるようになった。また任意の部位での下顎の三次元運動の軌跡を観察できるようになった。2.顎関節部の左右の動きを追跡可能となった。これにより、左右の動きが微妙に異なる顎運動も観察できるようになった。また、現在医療現場で広く使用されている頭部X線規格写真を利用して、三次元的な顎運動を生成する手法についても検討した。

そして、三次元表示システムから得られた運動軌跡と比較することにより、頭部X線規格写真でも横方向からの顎運動ならば、精度よく観察可能であることを示した。咀嚼異常の診断や疾患の原因を解明する上で、顎関節部の運動を対象者毎に正確に捉えることは非常に重要である。その際、患者の負担を減らす上で非侵襲で顎運動の状態を捉えることが望ましいが、現状では2次元的な顎運動表示法に頼っており、観察が十分にできない。また、表示の元になる生体情報を十分活用しているとは言えない。そこで本研究は、顎運動を3次元的に捉えることのできる表示システムを開発した。顎運動は、上顎骨に対する下顎骨の相対的な剛体運動であり、運動表示には個体別のデータ、すなわち対象者自身の顎骨形態と同一の対象者の顎運動データが必要である。そこでまず、個体別の下顎骨形態をモデル化する手法を開発した。昨年度の研究では、X線3D-CT画像から下顎骨の輪郭線を抽出し、これを積層することで表現していたが、今回は下顎骨表面形状を小さな三角形で構成された多面体で立体的に表示した。一方、顎運動データは、上顎骨に対する下顎骨の相対変位をデジタル量で計測可能な装置を用いて測定した。これらのデータを用いて、上顎骨と下顎骨の相対位置を計算し、顎運動の様子をマウスのみで操作可能な表示システムをパーソナルコンピュータ上で構築した。この表示システムによって、今年度は、以下に示すように顎運動の診断に有効な新しい表示機能を加えた。このシステムを用いて、複数の個体の顎運動を表示し、診断システムへの発展可能性を示した。1.個体別の顎運動を複数の画面で異なる方向から表示できるようになり、顎運動の観察が容易になった。また、異なる対象者の顎運動とも比較できるようになった。関節部の動きを三次元表示する機能に加えて、運動軌跡の速度、加速度を表示する機能を加えた。この表示機能によって運動速度のプロフィールと疾患との間に高い相関があることが示され、顎運動の状態を知る上で重要な指標となることを見出した。
微小管形成中心を標的とする抗がん剤開発

1.がん細胞における非中心体性紡錘体形成機構の解明【背景・目的】中心体は分裂期において微小管形成中心として機能し、二極紡錘体形成を促進する。しかしながら、中心体を除去してもがん細胞は分裂を続けることが示されている(Science, 2015)。このことは、がん細胞が非中心体性紡錘体成立システムにより増殖を続けることを示唆している。そこで本研究では、微小管形成中心を標的とする抗がん剤開発に有用な情報を得るため、中心体の除去時にも二極紡錘体を成立させるメカニズムの詳細な解明を行った。【結果】PLK4阻害薬centrinone処理により中心体を除いたがん細胞をモデルとし、生細胞イメージングにより解析を行った。その結果、中心体除去時に駆動する新たな紡錘体二極性成立機構を見出した。中心体除去時には、動原体-微小管結合や各種微小管関連因子等の協調により、紡錘体の二極性が保証されることを示した。2.がん細胞の分裂期微小管形成システムの解明【背景・目的】分裂期紡錘体形成は増殖能が高いがん細胞に対する良い薬剤標的である。しかしながら分裂期阻害薬として用いられている微小管作用薬は末梢神経痛等の強い副作用を示すため、より低副作用な分裂期紡錘体阻害薬が必要である。そこで本年度では分裂期特異的な微小管形成に関わる因子のうち、抗がん剤の標的として有望な因子の探索を行った。【結果】分裂期微小管形成に関わる、中心体マトリックスの因子や微小管結合タンパク質のノックダウンスクリーニングを種々のがん細胞において行った。その結果、複数のがん細胞の増殖を抑制可能な創薬標的因子として2種類の因子を見出した。複数のストラテジーにより、微小管形成中心を標的とする抗がん剤開発のために重要な成果が得られている。特に非中心体性紡錘体成立機構の解明はこれまでに明らかとなっていなかった紡錘体二極性成立システムの解明に繋がった。さらに現在その成果を元に、新たな抗がんストラテジーの開発に取り組んでいる。さらに分裂期特異的な微小管形成を阻害するための薬剤標的を見出している。以上の進捗具合を鑑みて、学術振興会特別研究員の着任期間中に研究目的を達成できる可能性が高く、現時点で期待以上の進展があると評価できる。1.中心体性・非中心体性紡錘体形成機構を阻害可能なストラテジーの開発中心体を除去した際に生じる脆弱性を標的とした抗がんストラテジーの有用性を検討する。具体的には中心体除去時に感受性が上昇する分裂期阻害薬の探索を行う。2.分裂期微小管形成阻害薬の開発スクリーニングにより見出した分裂期関連因子の各ドメインの機能解析を行い、薬剤標的に有望な部位の絞り込みを行う。本解析が終わり次第、見出したドメインに対する薬剤スクリーニングを行う。

1.中心体性・非中心体性紡錘体形成機構を阻害可能なストラテジーの開発中心体を除去した際に生じる脆弱性を標的とした抗がんストラテジーの有用性を検討する。具体的には中心体除去時に感受性が上昇する分裂期阻害薬の探索を行う。2.分裂期微小管形成阻害薬の開発スクリーニングにより見出した分裂期関連因子の各ドメインの機能解析を行い、薬剤標的に有望な部位の絞り込みを行う。本解析が終わり次第、見出したドメインに対する薬剤スクリーニングを行う。
浮遊溶融凝固における準安定相創製クライテリオンの実験的検証

代表者は,LnFeO3(h-LnFeO3, Ln:希土類元素)において過冷却融液からの凝固により準安定六方晶LnFeO3(h-LnFeO3)が生成されることを初めて報告し,Ln, Fe, Oのイオン半径の関係からh-LnFeO3が得られる条件としてTolerance factor(t)<0.87を提唱した.この条件を満たすLnは, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Luの8元素であり,実際,これらの元素ではh-LnFeO3の生成が観察される.ただし,室温まで凍結されるのはt=0.84のLuFeO3のみであり,他のLnでは冷却中に安定相である斜方晶に変態することも明らかにした.すなわち室温においてh-LnFeO3を得るには,t<0.84が必要であることも分かった.さらに,同様の幾何学的考察からh-LnFeO3が得られるtの下限値として0.82を導いた.本研究ではこの仮説の妥当性を証明すべく,Ln一部をLuよりもイオン半径の小さいScに置換することにより,見かけのtを減少させた試料についてガス浮遊炉による無容器過冷却凝固実験を行った.結果は,Ln(1-x)ScxFeO3についてxを0.1刻みで調べたところ.Luでは0<x<0.5の範囲で,Ybでは0.2<x<0.5の範囲で,Tmでは0.3<x<0.5の範囲で,そしてErではx=0.45に調整した試料においてのみh-LnFeO3相が凍結された.Scのイオン半径Scrを91pmとし,Lnサイトの平均イオン半径を(1-x)Lnr+xScrとしてtを計算すると,LuFeO3においてh-LnFeO3が凍結されるxの上限値0.5の試料ではtは0.82となり,予測と符合する結果となった.同様にYb,Tm,Erでにおいてもそれぞれ0.82,0.82,0.83となり上述の幾何学的考察に基づいた仮説の妥当性が明らかとなった.準安定六方晶LnFeO3(h-LnFeO3, Ln:希土類元素)は,強誘電性と反強磁性を併せ持つmulti-ferroic物質として注目されている.ただし,この物質は準安定相として存在するため,生成手法が限られていることが課題となる.準安定相を生成させる手法としては浮遊溶融凝固法が知られており,この手法を用いることで,過冷却融体からh-LnFeO3が生成することが報告されている.しかしながら,この方法で準安定なh-LnFeO3が生成したとしても,それが最終凝固相として得られることは希であり,Lu以外では,過冷却融体からh-LnFeO3が生成した直後に,安定相の斜方晶(o-LnFeO3)が核生成する.この現象はdouble recalescenceと呼ばれ,より高融点の安定相の核生成により,準安定相が再溶解する現象である.そのため,浮遊法を用いてh-LnFeO3を得るには,h-LnFeO3の熱力学的な安定化が必要となる.この点に関して,近年Luの一部をScで置換することによりh-LnFeO3が安定化することが報告されている.このSc置換の効果は,double recalescence挙動が確認されている他のLnFeO3試料においてもh-LnFeO3の生成を促す可能性が考えられることから,平成28年度ではTmFeO3とLuFeO3を試料に用いて,Sc置換によるh-LnFeO3の安定化の確認と,その安定化機構を検討することを調べた.結果はTmFeO3においてTmの30-40%をScに置換した場合,h-LnFeO3を最終凝固相として得られることが分かった.またas-solidifiedの試料を焼鈍処理したところ置換量20-50%でGarnet(c-Ln3Fe5O12)に相変態することが分かった.これによりTmFeO3-ScFeO3系状態図を予測し,Sc置換による相の変化を示した.本研究の申請時は宇宙航空研究開発機構での実施を想定していたが,採択後,千葉工業大学の客員研究員として異動することが決まったことから,研究は千葉工業大学で実施することとした.そのため当該研究費の移管ならびに実験装置の移設が必要となり,実験装置の解体,移設,組み立て,再立ち上げ等の準備に約3ヶ月を要した.準備が終わった後,急ピッチで実験を進めたが,一年経た今の状況として“やや遅れている"との判断に至ったことはやむを得ないと考えている.準安定六方LnFeO3 (h-LnFeO3, Ln:希土類元素)は強誘電性と反強磁性を併せ持つmulti-ferroic物質として注目されている.この物質を得る手段としては無容器浮遊法による過冷融液からの凝固が知られているが,LuFeO3以外では,h-LnFeO3が生成した直後に安定相の斜方晶(o-LnFeO3)が核生成し,h-LnFeO3にとって替わることが知られている,すなわちh-LnFeO3を得るにはこの相の熱力学的な安定化が必要となる.