hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単一MEMSセンサ素子による近接覚・触覚計測手法

物体の近接と接触力を一つの微小センサで検出する手法について検討した。接触力は柔軟なシリコーンゴムに埋め込んだ微小立体構造の変形により検知する。一方、近接は物体の接近によるセンサに入射する反射光の変化を、半導体の導電性の変化として検知できる。また、光を用いた検知手法では、ごく近傍では光が入射しにくくなるため、接触直前の状況では検知しにくく、また、透明な物体は検知が困難であるが、物体接近によるセンサ近傍の電界分布の変化を静電容量の変化として検知する方法を組み合わせることでそれらの場合でも検知を可能とした。本年度は(1)電気インピーダンスの周波数特性測定と等価回路分析と(2)物体接近による電場変化解析と検知手法の検討について研究を進めた。まず、(1)では物体近接による触覚センサの電気インピーダンス変化の物理的原理を明らかにするため、その周波数特性をLCRメータを用いて測定し、Cole-Coleプロットにより等価回路分析したところ、直列抵抗に静電容量が並列に接続されたRC並列回路となっていることがわかった。また、光強度を変化させて測定したところ、100kHz以上の周波数のインピーダンスで光強度に対する依存性が顕著となった。また、周波数が高いほどその変化は大きくなった。以上のことから、高周波では基板のSiと配線の間の静電容量が無視できなくなり、Siの光導電効果による導電率および空乏層静電容量の変化により全体のインピーダンスが変化しているものと考えられる。(2)では、(1)の結果より、インピーダンス変化が主に物体近接による入射光の変化によるものと分かったので、電場変化の解析の代わりに、Si中の光キャリアの発生とそれによる導電率、空乏層容量変化について理論的に解析し、光源との距離が10100mmでそれらの変化が大きくなり、高感度となることが明らかとなった。次に、センサ近傍に小型チップLEDを設置し、それをプローブ光とし対象物からの反射光による変化を検知する検知手法を検討した。この測定系に対象物としてPTFE板を接近させると、対象物との距離に依存してインピーダンスが変化し、その変化は理論解析から予測される10100mmの距離で大きく、もっとも高感度な領域で1mmあたり0.5%のインピーダンス変化(1MHz)が得られた。近接検知手法の有効性検討のため、LED光をプローブとした近接距離検知における温度や環境光の電気インピーダンスへの影響を計測した。その結果、温度に対しては1°Cあたり-0.5%程度のインピーダンス変化となり、近接距離にして最大1mmの誤差となる。このため、高温の物体が接近する場合等での温度補正の必要性が示された。また、環境光については、一般の製造工場等での照度基準(500lx)の明滅に対し、-1.2%程度の変化となり、通常の一定照明下での誤差はそれよりはるかに小さいものとなる。また、光での近接検知では接触直前の検知が困難となる。そこで、電極間静電容量変化により接触状態検知の可能性を検討した。Si基板の代わりに光に対して感度を持たないガラス基板を用いた試料を作製し、PTFE板が試料に接触した状態から離れていくにつれ、インピーダンスは単調に減少した。これは、有限要素法による電界分布解析から、配線間の誘電率に依存した静電容量の減少によるものと示された。さらに、近接・触覚同時計測用の複合センサを設計した。電極間距離に対するインピーダンスの光強度依存性から、導電率よりも空乏層容量が光に対する感度が大きいことが分かった。また、基板としてはn型よりp型の方が電極の仕事関数との関係から光感度が高いことを明らかにした。これにより、近接・触覚複合検知センサの設計指針を見出した。研究期間を通じて、Siを用いて作製したMEMSカンチレバーセンサにより、カンチレバー上のひずみゲージの直流抵抗変化により接触力を、高周波でのインピーダンス変化により物体近接を、単一の素子・回路にて複合的に検知する原理について解明し、その設計手法を確立した。今後は、より簡便な計測システムの構築や外乱の影響を排除する手法について検討するとともに、近接・触覚複合計測を応用し、視覚的情報を含めた複合的質感計測法に展開していく。センサ・マイクロマシン工学25年度に予定していた研究項目については概ね順調に行うことができ、結果としてセンサの等価回路解析と理論的検討からおおよその検知原理を解明でき、また検知手法についてもある程度確立できた。センサの検知原理について解明が進んだので、その結果に基づき、近接覚・触覚一体型センサの設計と試作を行う。また、光による検知は対象物との距離が極近い状態では感度が小さいので、例えば対象物接近による電界分布の変化による静電容量変化を解析し、それによる変化を同時に検知することで感度の改善を図る。
口腔ケアによる口臭除去効果に関する研究-口腔内細菌と揮発性硫化物質について-

本研究の目的は口腔内細菌を指標とした口腔ケアによる口臭除去効果についての基礎的実験を行うことある。被験者は口腔診査を実施し、実験条件を満たす2030歳代の男25名とした。被験者の食事状況は実験開始1日前から同じとした。また、実験期間の口腔ケア法によりAE群(各5名、A群:口腔ケアなし、B群:毎食後水道水30m120秒間の含嗽3回、C群:毎食後舌ブラシによる舌清掃後にB群と同様の含嗽、D群:毎食後0.2%グルコン酸クロルヘキシジン配合洗口剤10m120秒間含嗽後にB群と同様の含嗽、E群:C群と同様の舌清掃後にD群と同様の含嗽)に分けた。口臭および細菌測定は起床時、朝食後、昼食前、翌朝起床時に実施した。口臭測定にはガスクロマトグラフを用い、VSCs(H_2S、CH_3SH、(CH_3)_2S)を検出した。細菌測定は舌表面または歯面を滅菌綿棒で擦過し採取した試料を滅菌蒸留水に懸濁し、血液寒天培地またはブルセラ寒天培地を用いて混釈平板法にてCFUを算出した。口臭測定の結果、いずれの群でも朝食・口腔ケア後のVSCs濃度は、朝食前に比べ有意に低下した。それらは昼食前の時点で再び上昇したが、A群とB群ではCE群に比べ有意に高値であった。翌日朝食前のVSCs濃度はA群とB群では朝食前のレベルであった。CE群では、VSCs濃度は昼食前に比べやや上昇したものの、A群とB群に比べ有意に低値であり(B群のCH_3SHを除く)、さらに朝食前と比較しても有意に低かった。また、細菌測定の結果、朝食前の舌苔中から10^610^7の好気および嫌気性菌が検出されたが、その数は被検者間で明らかな違いがみられた。実験開始後の菌数の変化は、ほとんどの実験群および菌種で朝食・口腔ケア後に減少し、翌日朝食前にかけて再び増加する傾向にあった。舌苔中細菌数から検討すると、舌磨きおよび洗口剤の短期的効果は認められなかった。本研究は口腔内細菌を指標とした口腔ケアによる口臭除去効果についての基礎的実験を行うことが目的である。本年度の具体的な研究方法・成果は以下の通りである。1.対象と方法:口腔診査を実施し、実験条件を満たす2030歳代の男5名を被験者として選定した。実験開始前に被験者に対して実験に関する十分な説明を行い、同意を得た。全ての被験者は実験開始1日前がら実験期間中、臭いの強い物を含まない同一内容の飲食物を摂取し、間食を摂らせなかった。また、実験期間における口腔ケアは行わなかった。口臭測定は起床時、朝食後、昼食前、翌朝起床時に実施した。測定にはガスクロマトグラフを用い、硫化水素、メチルメルカプタン、ジメチルサルファイドを検出した。細菌測定は起床時、朝食後、昼食前後、翌朝起床時に実施した。舌表面および歯面を滅菌綿棒で擦過することにより採取した試料を滅菌蒸留水に懸濁し、混釈平板法にてCFUを算出した。培地として血液寒天培地、ブルセラ寒天培地を使用した。2.結果(1)口臭測定:起床時の揮発性硫化物質濃度は、硫化水素、メチルメルカプタン、ジメチルサルファイドの順で高値を示した。朝食後のこれら3種の化合物濃度は、実験開始時(起床時)に比較して有意に低下し、昼食前で再び高値を示した。翌日起床時の濃度は、実験開始時のレベルであった。(2)細菌測定:血液寒天培地上に発育した総好気性菌数および偏性およびブルセラ寒天培地上に発育した通性嫌気性菌数は被験者によってかなりの違いがみられたため、菌数の変化について実験開始時の菌数を100%とした時の割合で評価した。総好気性菌数は朝食後で減少する傾向にあり、その後増加し翌朝起床時の時点では実験開始時に比べ有意に高値であった。偏性および通性嫌気性菌数は実験開始時に比べ、朝食後、昼食前後の各時点でそれぞれ有意に低値であった。

細菌測定は舌表面または歯面を滅菌綿棒で擦過し採取した試料を滅菌蒸留水に懸濁し、血液寒天培地またはブルセラ寒天培地を用いて混釈平板法にてCFUを算出した。口臭測定の結果、いずれの群でも朝食・口腔ケア後のVSCs濃度は、朝食前に比べ有意に低下した。それらは昼食前の時点で再び上昇したが、A群とB群ではCE群に比べ有意に高値であった。翌日朝食前のVSCs濃度はA群とB群では朝食前のレベルであった。CE群では、VSCs濃度は昼食前に比べやや上昇したものの、A群とB群に比べ有意に低値であり(B群のCH_3SHを除く)、さらに朝食前と比較しても有意に低かった。また、細菌測定の結果、朝食前の舌苔中から10^610^7の好気および嫌気性菌が検出されたが、その数は被検者間で明らかな違いがみられた。実験開始後の菌数の変化は、ほとんどの実験群および菌種で朝食・口腔ケア後に減少し、翌日朝食前にかけて再び増加する傾向にあった。舌苔中細菌数から検討すると、舌磨きおよび洗口剤の短期的効果は認められなかった。
ブリルアン散乱による金属人工格子の磁性・弾性の研究

[弾性研究]At/Co,Au/Co多層膜(東大先端研)とCu/Ni人工格子(関西学院大)について、表面弾性波の測定を行い、金属人工格子における異常力学物性を議論した。Cu/Ni人工格子では、積層周期20A付近でヤング率の異常増大が報告されているにも拘らず、ブリルアン散乱から求められた横波弾性率(C44)には、全く積層周期依存性が観測されなかった。Ag/CoとAu/Co多層膜では、積層周期が短くなるにつれ弾性定数C44の減少が観測された。Ag/Coでは、周期70A以下ではC44の減少が止まるのに対し(15%)、Au/Co多層膜では、積層周期20AでもC44の減少傾向(33%)が観測された。[磁性研究]PtMnSb/CuMnSbとFe/Cr多層膜(東北大金研)について、スピン波の測定を行った。併せて、これらの実験結果を解釈するために、2種類の任意の磁性体と非磁性体から構成された人工格子について、バルクスピン波の振動数を与える一般式を導出した。PtMnSbは室温で強磁性体があるが、CuMnSbは55Kに反強磁性相転移を持つ。PtMnSb(100A)/CuMnSb(10,50,100A)多層膜について、反強磁性相転移温度近傍でのスピン波の振舞いを詳細に調べた。20Kと120Kの間で、スピン波振動数に6%の増加が観測された。この増加は秩序変数型の温度変化を示す。CuMnSb層の反強磁性磁気秩序の形成にともない、部分格子磁化に比例した有効異方性磁場が強磁性層に誘起された効果として解釈できる。Fe(30A)/Cr(dCr)多層膜では、Cr層を介在したFe層間のRKKY型交換相互作用により、多層膜に巨視的磁気構造が形成される。交換相互作用が反強磁性型(dCr=12A)と強磁性型(20A)の多層膜について、スピン波スペクトルの計算と測定を行った。理論計算によれば、反強磁性構造のスペクトルには2組のピ-クが、強磁性構造では1組のピ-クが期待される。強磁性型試料については、理論と実験のよい一致が得られた。一方、反強磁性型試料については、高磁場下での強制強磁性状態では理論から期待される1組のピ-クが観測されたが、巨視的反強磁性構造が実現されていると思われる低磁場領域では、明瞭なスピン波ピ-クの観測には成功しておらず、測定が進行中である。
全複素部分多様体の四元数複素微分幾何学

四元数多様体及び四元数ケーラー多様体の複素部分多様体について、以下のような成果を得た。四元数射影空間の横断的複素部分多様体に関する基礎理論を構築した。四元数微分幾何学的不変量として、第2基本形式の(2,0)+(0,2)-part及びガウス写像と呼ばれる四元数ベクトル空間の複素構造テンソルに値をもつ関数Sを見出した。四元数ケーラー対称空間である複素グラスマン多様体に対し全複素部分多様体の構成、分類理論を発展させた。複素射影空間の射影余接束がツイスター空間であることを示し、この事実を応用し複素射影空間の複素部分多様体から、複素グラスマン多様体の全複素部分多様体を構成する方法を明らかにした。四元数多様体及び四元数(擬)ケーラー多様体の複素部分多様体あるいは(擬)ケーラー部分多様体を対象とし、次のような課題を追求し、成果を得た。1. 4次元球面内の曲面に関する共形幾何学についてのPeditらの理論を高次元化し、四元数射影空間の横断的複素部分多様体に関する四元数複素微分幾何学の基礎理論を構築する。この課題については、2つの成果が得られている。(1)横断的複素部分多様体の第2基本形式の(2,0) + (0,2)成分が四元数接続の選び方に依らないことを示し、新たな不変量を見出した。この不変量を用いて、特別なクラスの横断的複素部分多様体に対する特徴付けに成功した。(2) PeditらのS理論を、四元数射影空間の横断的複素部分多様体という枠組みで高次元化することに成功した。即ち、横断的複素部分多様体に対し四元数ベクトル空間の複素構造テンソルに値をもつ関数Sが定義されることを示した。さらにこの関数Sは、部分多様体の幾何学的性質を記述するのに有効であることを明らかにした。以上の結果は論文にまとめられる予定である。2.四元数ケーラー対称空間である複素グラスマン多様体に対し全複素部分多様体の構成、分類理論を発展させる。この課題についての主な成果は次のようなものである。(1)複素射影空間の射影余接束が複素グラスマン多様体のツイスター空間であることを示した。(2)この事実を応用し、複素射影空間の複素部分多様体から、複素グラスマン多様体の全複素部分多様体を構成する方法を明らかにした。(3)特に等質であるものを構成、分類することに成功した。以上の結果を論文にまとめた。当該分野の専門雑誌に投稿する予定である。上記の研究は、複素微分幾何と四元数微分幾何が相互作用する四元数複素微分幾何学と呼ばれる興味深い研究領域の発展に寄与するものである。四元数多様体及び四元数(擬)ケーラー多様体の複素部分多様体あるいは(擬)ケーラー部分多様体を対象とし次のような課題を追求し成果を得るとともに、得られた研究成果を発表し、四元数複素微分幾何学に関する国内外の研究者による研究集会を主催した。1.前年度までに得られた成果である「複素グラスマン多様体に対する全複素部分多様体の構成、分類理論」について、日本数学会で発表した。また、大阪市立大学数学研究所-慶北国立大学HGRG共催微分幾何学ワークショップで講演し、特に複素グラスマン多様体の部分多様体論を研究する慶北国立大学の研究者と研究交流を行った。2.複素グラスマン多様体に続き、同じく四元数ケーラー対称空間である実グラスマン多様体に対し、全複素部分多様体の構成、分類理論の研究を進めた。ツイスター空間及びその上の正則接触構造を具体的に記述することがこの研究の鍵となる。これに対し、複素2次形式をもつ複素ベクトル空間内の2次元部分空間でこの2次形式に関して等方的となるもの全体のなす等質ケーラー多様体が、実グラスマン多様体のツイスター空間であることを示し、またその上の正則接触構造を複素2次形式を用いて自然に与えることができるという成果を得た。この結果を応用して、実グラスマン多様体の興味深い全複素部分多様体の構成について研究を進めた。3.本研究をさらに進展させるため、本研究課題やより広く四元数複素微分幾何学に関する国内外の研究者による研究集会を2014年9月に筑波大学守屋克洋氏と共同で開催した。海外からも四元数理論を用いた曲面論を研究しているKatrin Leschke氏(Leicester University、UK)を招き、研究討議を行った。四元数多様体及び四元数(擬)ケーラー多様体の複素部分多様体あるいは(擬)ケーラー部分多様体を対象とし次のような課題を追求し成果を得るとともに、得られた研究成果を発表した。1.複素グラスマン多様体の全複素部分多様体の構成、分類理論に関し得られた成果をまとめた論文が、微分幾何学の専門雑誌“Differential Geometry and its Applications"に掲載され、国際的に成果を発信することができた。2.四元数射影空間の横断的複素部分多様体に関する四元数複素微分幾何学の基礎理論の研究を前進させることができた。具体的には以下の成果を得た。横断的複素部分多様体に対し四元数ベクトル空間の複素構造テンソルに値をもつ関数Sが定義されることは既に示してあり、横断的複素部分多様体のガウス写像と呼んだ。このガウス写像の値域となる空間が擬エルミート対称空間になることを示し、横断的複素部分多様体の幾何学的性質とそのガウス写像の幾何学的性質との関係について興味深い結果を得た。

この結果を含む四元数射影空間の横断的複素部分多様体に関する研究成果を論文にまとめ、当該分野の専門雑誌に投稿した。また、これらの成果について、山口大学で開催された研究集会で講演した。3.等質四元数(擬)ケーラー多様体の全複素部分多様体の構成、分類理論を進展させる課題に関しては、平成26年度に研究された複素グラスマン多様体、実グラスマン多様体に続き、同じく四元数ケーラー対称空間である例外型の結合的グラスマン多様体G2/SO(4)について研究を開始した。その四元数構造を具体的に記述し、その全複素部分多様体の典型例になると考えられる4次元全測地的部分多様体について部分多様体としての記述を具体的に与えた。研究目的、研究実施計画に沿って研究が進み、目標とした研究課題について一定の成果が得られたので、「おおむね順調に進展している。」と判断した。具体的には「四元数射影空間の横断的複素部分多様体に関する四元数複素微分幾何学の基礎理論の構築」という課題では、この部分多様体の幾何学的性質を解析するために重要な役割を果たすと思われるガウス写像について、理論を前進させた。さらに、研究成果を論文にまとめ、当該分野の専門雑誌に投稿した。「等質四元数多様体あるいは等質四元数(擬)ケーラー多様体の全複素部分多様体の構成分類理論の展開」という課題では、複素グラスマン多様体、実グラスマン多様体に続き、同じく四元数ケーラー対称空間である例外型の結合的グラスマン多様体G2/SO(4)について研究を開始し、全複素部分多様体の構成、分類理論の研究に関する準備的結果を得た。四元数多様体及び四元数(擬)ケーラー多様体の複素部分多様体を対象とし以下のような課題を追求し成果を得た。本研究は複素微分幾何と四元数微分幾何が相互作用する四元数複素微分幾何学とでも呼ぶべき興味深い研究領域をなし、その先駆的な研究として意義深く、今後の豊かな発展が期待されると考えている。1.四元数射影空間の横断的複素部分多様体に関する基礎理論を構築した。(1)四元数微分幾何学的不変量として、第2基本形式の(2,0)+(0,2)-part及びガウス写像と呼ばれる四元数ベクトル空間の複素構造テンソルに値をもつ関数Sを見出した。(2)典型例である複素射影空間の特徴付けなどガウス写像の幾何学的性質に着目した興味深い結果を得た。ガウス写像は、横断的複素部分多様体を研究する際重要な役割を果たすものと期待される。2.四元数ケーラー対称空間である複素グラスマン多様体に対し全複素部分多様体の構成、分類理論を発展させた。(1)複素射影空間の射影余接束が複素グラスマン多様体のツイスター空間であることを示した。(2)この事実を応用し、複素射影空間の複素部分多様体から、複素グラスマン多様体の全複素部分多様体を構成する方法を明らかにした。(3)特に等質であるものを構成、分類することに成功した。例外型四元数ケーラー対称空間である結合的グラスマン多様体の複素部分多様体について研究を進め、28年度には全複素部分多様体の典型例である4次元全測地的部分多様体を含む横断的複素部分多様体の例の構成方法を明らかにした。3.28年度に、四元数複素微分幾何学に関する国内外の研究者による国際研究集会を主催し、研究交流を進めた。
Pyrin関連分子の血管内皮細胞における役割の解明と血管炎症候群における変異検索

マウス血管内皮細胞株F-2におけるpyrin、inflammasomeの構成成分であるNLRP3、ASC、pro-caspase-1の発現をRT-PCRにて確認した。F-2にNLRP3のリガンドであるR837を添加した後の培養上清を用いたELISAにてIL-1βの産生を認め、inflammasomeが機能することが示唆された。ただ、単純にR837を添加したのみではその産生量はごくわずかで、LPSによる前処置によって、IL-1β産生量の有為な増加を認めた。さらにFACS解析により、IL-1β産生時のF-2はAnnexin Vと結合することが確認されたが、mitotrackerとlysotrackerを使った解析では変化を認めなかった。不明熱・紫斑・結節性紅斑などを主症状とし、血管障害を伴う自己炎症疾患群が疑われる症例についてpyrin関連遺伝子の変異検索を行ったが、変異を伴う症例は見出だされなかった。血管障害(vasculopathy)は、その血管が分布する組織の障害に直結することから臨床的に重要であるが、多彩な病態によって様々な程度の障害が引き起こされ、そのメカニズムが十分に解明されていないために疾患の分類や理解を困難なものにしている。一方、家族性地中海熱をはじめ、pyrin関連分子の遺伝子変異によって生じる自己炎症疾患において血管炎(vasculitis)を高頻度に併発することから、血管炎においてpyrin関連分子が役割を担うことが予想される。本研究においては、当科を受診した血管炎症候群患者の臨床、病理像、各種検査値を整理し分類する作業に加え、マウス皮膚血管肉腫由来血管内皮細胞株であるF-2を用いて、pyrin関連分子の血管内皮細胞における役割を明らかにすることを試みた。無刺激のF-2において、pyrinの他、inflammasomeの構成成分であるNLRP3、ASC、procaspase-1の発現をRT-PCRにて確認した。F-2にNLRP3のリガンドであるR837を添加した後の培養上清を用いたELISAにてIL-1bの産生を認めたことから、F-2には機能的なinflammasomeが存在することが示唆された。同時に細胞のFACS解析により、細胞死の誘導が確認された。さらに、この細胞死が単球で報告されているpyroptosisなのかどうか明らかにするために、mitotrackerとlysotrackerを使って膜電位の変化を検討中である。また自己炎症疾患に伴う血管炎症候群におけるpyrin関連分子の遺伝子解析研究について、当大学倫理委員会の承認を得た。本研究においては、家族性地中海熱をはじめとする自己炎症疾患群における血管障害(vasculopathy)をモデルに、NLRP3インフラマソームを構成するpyrin関連分子の制御異常によって、血管内皮細胞死などの血管傷害、血管をターゲットとした炎症(血管炎:vasculitis)が惹起される可能性について検討し、いわゆる血管炎症候群におけるNLRP3インフラマソームとpyrin関連分子の役割を明らかにすることを目的とする。紫斑や不明熱・結節性紅斑を主症状とし、血管障害を伴う自己炎症疾患群が疑われる症例についてpyrin関連遺伝子の変異検索を行ったが、まだ変異を伴う症例は見出だされなかった。そこで昨年に引き続き、マウス皮膚血管肉腫由来血管内皮細胞株であるF-2を用いて、pyrin関連分子の血管内皮細胞におけるさらなる役割の検討を行った。F-2には、PyrinをはじめNLRP3インフラマソームの各構成成分の発現を確認したが、単純にR837を添加したのみではIL-1βの産生はごくわずかで、LPSによる前処置によって産生の増加を認めた。血管内皮細胞におけるTLR4の発現はエンドトキシンショックにおける血管障害に関わると考えられる。FACS解析により、IL-1β産生時のF-2はAnnexin Vと結合し細胞死に近い状態であることが確認されたが、mitotrackerとlysotrackerを使った解析では変化を認めず、ミトコンドリア、リソソーム膜の変化は認めなかった。さらに皮膚型結節性多発動脈炎、アナフィラクトイド紫斑病等の血管炎症候群におけるpyrinのSNP解析を開始しているか、まだ評価できるほどの症例数を集めるには至っていない。
ゲノム変異リスク軽減を目的とするnaive PSCsからの新規分化誘導法の開発

Human Cord Blood CD34陽性細胞をサイトカイン含有X-vivo10培地で2日間培養し、リプログラミング因子搭載センダイウイルスにInfectionした。遺伝子導入後の細胞にVTN-N, LN, FN混合ECMをコートした培養皿に播種後、5%O2低酸素で14-16日間培養。Feeder細胞上に細胞を再播種する事で、naive様dome shape-iPC細胞のコロニー形成を確認した。naive様dome shape-iPC細胞には、TRA1-60陽性naive iPS (60P-naive)とTRA1-60陰性naive iPS (60N-naive)が存在し、この2種の細胞性状を解析した。60P-naive細胞は、in vitroとin vivoで多能性と自己複製能を示した。一方の60N-naive細胞は、多能性は有するが自己複製能は示さない事、さらにはin vivoのテラトーマ形成能も示さなかった。60P-naive細胞でのゲノム変異安定性評価は、P20以上の単一細胞の長期培養時には1番染色体に付加的染色体片のゲノム構造変異が5%程度存在する事を確認した。prime hPSCsのhot spot領域内でのゲノム変異状態と本試験結果を比較検証した結果、1番や21番染色体において、naive/prime細胞の両性状共に構造変異しやすいことがわかった。その他に関しては、prime細胞ほど多様なゲノム変異が認められなかった事から、60P-naiveの方が培養におけるゲノムの安定性が高い事が示唆された。次に、単一naive細胞を1wellに播種し、単一細胞からMSLC分化誘導を行った結果、正常なMSLCに分化誘導できた細胞は約50%であった。今後、単一naive iPS細胞を利用した分化誘導が、創薬分野のHTP技術に活用できると期待できる。
完全偏極超低速ミュオンの開発

パルス状ミュオンビームと真空紫外レーザー光を組み合わせるという新しい手法により、従来不可能とされた低速・高エミッタンス・高時間分解能を有し、且つ従来の1/100のビーム径をもつ超低速μビームを創り出すこと目指している。超低速μビームをプローブとした表面物性研究をさらに進展させるためには、強度を増強し、打ち込み深さを1 nmの精度で制御可能ならしめる開発が極めて重要である。本研究では、超低速μビームの単色性の向上・マイクロビーム化を行うために、Ir等の水素の溶解エンタルピーの大きい金属からの熱Mu発生、さらなる低温度Mu生成標的の開発及びμが電子を2個有するMu-ビームの開発を行った。これまでにパルス状ミュオン(μ)ビームと真空紫外レーザー(VUV)光を組み合わせるという新しい手法により、従来不可能とされた低速・高エミッタンス・高時間分解能を有し、且つ従来の1/100のビーム径をもつ超低速μビームを創り出すことに成功している。しかしながら、超低速μビームをプローブとした表面物性研究をさらに進展させるためには、打ち込み深さを1 nmの精度で制御可能ならしめると同時に、μのスピン状態を制御する開発が極めて重要である。本研究では、超低速μビームの単色性の向上・マイクロビーム化を行うための低温度超低速μ生成標的の開発及びμが電子を2個有するMu-ビームの開発を行うことを目的としている。本研究の最終目標は、表面水素研究やナノ物性研究ひいてはスピントロニクス等の産業応用に展開が待ち望まれている画期的な表面・界面研究のプローブとして、完全偏極・高輝度超低速μビームを誕生させることである。今年度は、標的チャンバー、Csイオン源の製作を行い、標的であるタングステン(W)の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための準備、実験を行う予定であったが、東日本大震災の影響で、実験装置の製作・整備、実験を繰り越さざるを得ない状況となった。今後は、J-PARC復旧後に本実験を行い、特に、表面の仕事関数を下げる為のCs、ならびにNa蒸着実験を最優先で実施する計画でいる。今年度は、標的チャンバー、Naイオン源の製作を行い、標的であるタングステン(W)の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための準備、実験を行っている。熱Mu並びにMu-の生成に成功したと考えられるプレリミナリな結果が得られたので、現在、詳細な解析を行っている。

東日本大震災の影響、ならびにハドロン施設での事故等があり、ビームタイムが延び延びになったが、標的チャンバー、Csイオン源、Naイオン源の製作を行い、標的であるタングステン(W)の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための実験を行っている。特に、表面の仕事関数を下げる為のCs、ならびにNa蒸着実験では、室温から1500Kまでの範囲でのMu-発生の実験の温度効果を測定した。実験結果は現在、解析中ではあるが、プレリミナリーな解析では、有為な発生が観測できた可能性が高い。もし、Mu-を効率よく生成する事ができれば、レーザーを用いずに低速のミュオンビーム実験が可能になり、スピントロニクスなどの材料研究にとどまらず、gー2のような素粒子原子核の研究にも大いに貢献する事が期待される。標的チャンバー、Naイオン源の製作を行い、標的であるタングステン(W)の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための準備、実験を行った。熱Mu並びにMu-の生成に成功したと考えられるプレリミナリな結果が得られたので、現在、詳細な解析を行っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後、詳細解析を進めると共に、タングステン(W)と同様に水素の溶解エンタルピーの大きいイリジウム(Ir)や、全く生成過程が異なるシリカエアロジェルなどの試料を用いて、発生のメカニズムを調べると共に、生成条件の最適化を計っていく。
脳低温により誘導される虚血脳保護遺伝子の構造解析

一過性の脳低温処置により虚血性ニューロン死が大幅に防御されることはよく知られているが、その作用機序は不明のままである。この脳低温の強力な虚血ニューロン死防御効果は虚血脳保護効果を導く遺伝子発現の可能性を示唆している。本研究では脳低温処置により発現する遺伝子について分子生物学的手法を用いて検索した。一過性脳虚血負荷により安定して海馬CA1野に遅発性ニューロン死が発生し、なおかつ脳低温処置によりその遅発性ニューロン死が完全に防御されるスナネズミを実験動物として用いた。独自に開発した小動物自動脳低温維持制御システムを用いて動物の脳温を32°Cに24時間連続維持した。その後復温させ、海馬CA1野を採取した。同様に脳温を36°C以上に維持したままで、脳低温処置を施さなかった動物からも海馬CA1野を採取した。両群の海馬CA1野からそれぞれmRNAを抽出し、cDNAを調整・増幅した後、Subtractive hybridization、クローニングを行い、さらにDifferential screeningで陽性であった遺伝子についてDNAシークエンスを行った。その結果、脳低温処置を施した海馬CA1野においては、シナプス伝達に関連する遺伝子をはじめ、ニューロン死に対して虚血耐性を発揮すると考えられている遺伝子やニューロン死を導く効果を有していると考えられる遺伝子など数多くの遺伝子の発現に変化が観察された。そして、特にtyrosine phosphatase(receptor type)に関して、遺伝子発現の顕著な差が認められた。このtyrosine phosphataseは虚血ニューロン死の発生過程あるいは防御過程において重要な役割を果たしている可能性が高い。脳低温が虚血性神経細胞死を防御することはよく知られているが、その作用機序は不明のままである。本研究ではその作用機序解明のために、分子生物学的手法を用いて脳低温処置により脳内に発現する虚血脳保護遺伝子の検索を行った。スナネズミに脳温37°Cで5分間の一過性脳虚血を負荷し、海馬CA1野に遅発性ニューロン死の発生を誘導した。虚血負荷1時間後より自動脳低温制御システムを用いて動物の脳温を24時間連続して32°Cに維持した。その後復温させ、脳温回復6時間後、海馬CA1野を採取した。同様に虚血を負荷するものの虚血後の脳温を37°Cに維持したままで、脳低温処置を施さなかった動物からも海馬CA1野を採取した。その結果、遅発性ニューロン死の発生が誘導された海馬CA1野においては、アポトーシス関連遺伝子を始め、ニューロン死に対して虚血耐性を発揮すると考えられている遺伝子やニューロン死を導く効果を有していると考えられる遺伝子など数多くの遺伝子の発現が観察された。そして、低温処置を施した海馬CA1野では虚血海馬CA1野とは発現の程度が異なるいくつかの遺伝子が観察された。特にTyrosine phosphatase (receptor type)に関して、遺伝子発現の顕著な差が認められた。このTyrosine phosphataseは虚血ニューロン死の発生過程あるいは防御過程において重要な役割を果たしている可能性が高い。今後、精査を行い、これらの作用を検証する必要がある。
細胞増殖・分化に関わる蛋白質リン酸化酵素の新規基質スクリーニング法の開発

本研究では、細胞増殖や分化に係る細胞内シグナル伝達に中心的な役割を果たす蛋白質リン酸化に焦点をあて、蛋白質リン酸化酵素の基質の同定を効率的に行い、シグナルネットワークの全体像を理解することを目的としている。このために、蛋白質リン酸化酵素の触媒領域を用いたアフィニティーカラムクロマトグラフィー法とショットガンLC-MS/MS解析を組み合わせた方法で相互作用蛋白質の網羅的解析を行い、基質のスクリーニングを行った。細胞質分裂制御に関与するRho-kinaseの触媒領域に対してラット脳ライセートを出発材料として用いて解析を行った。カラムの溶出画分をLC-MS/MS解析に供し、相互作用蛋白質の同定を行ったところ200以上の蛋白質を同定することが出来た。同定されたRho-kinaseの相互作用蛋白質の中には、これまでに報告のある既知の基質が複数含まれていた。このことから、本法により相互作用蛋白質として基質を得ることが可能であることが示された。新たに得られた相互作用蛋白質の幾つかについてin vitroでRho-kinaseによりリン酸化を受けるかを調べたところ、AP180, Doublcortin, Amyloid precursor proteinなどがリン酸化されることを見出した。さらにDoublecortinの主要なリン酸化部位がThr-42であること、細胞内でもThr-42がRho-kinase依存的にリン酸化されることを示唆するデータを得た。Doublecortinは神経特異的に発現する微小管安定化蛋白質であるが、Thr-42をグルタミン酸に置換した変異体ではこの機能が低下したことから、Thr-42のリン酸化によりDoublecortinの機能が調節されていることが示唆された。以上のことより、本法を用いて生理的な新規基質の濃縮・スクリーニングが可能になると期待される。このために、蛋白質リン酸化酵素の触媒領域を用いたアフィニティーカラムクロマトグラフィー法とショットガンLC-MS/MS解析を組み合わせた方法で相互作用分子の網羅的解析を行い、基質分子のスクリーニングを行った。本年は、細胞質分裂制御に関与するRho-kinaseの触媒領域に対してラット脳ライセートを出発材料として用いて解析を行った。また、蛋白質リン酸化酵素の特異性を確認する目的でProtein kinase N(PKN)についても併せて解析を行った。各カラムより相互作用分子を塩で溶出し、電気泳動後、銀染色により検出したところ、Rho-kinaseのカラムから多数のバンドが認められた。PKNのカラムからも多数のバンドが認められたが、そのパターンはRho-kinaseとは異なっていた。これら画分をLC-MS/MS解析に供し、相互作用分子の同定を行ったところ200以上の分子を同定することが出来た。同定されたRho-kinaseの相互作用分子の中には、これまでに報告のある既知の基質分子が複数含まれていた。このことから、本法により相互作用分子として基質分子を得ることが可能であることが示された。さらに、新たに得られた相互作用分子の幾つかについてin vitroでRho-kinaseによりリン酸化を受けるかを調べたところ、AP180, Doublcortin, Akmyloid precursor proteinがリン酸化されることを見出した。したがって、本法を用いて新規基質分子の濃縮・スクリーニングが可能になると期待される。
全国調査のコホート分析による思春期変化に関する発達心理学的研究

2002年2月実施の第10回全国初潮調査の分析を継続しつつ、2005年2月に第11回の全国初潮調査を実施し、コホート分析を含め、全体分析を行った。2005年調査では全国47都道府県の1,176校の小学校・中学校個人調査表を回収している。小学校4年生から中学校3年生、のべ49,636人の資料を回収した。これは母集団の1.4%に相当する。これにより過去11回の累計調査者は3,020,037人となった。時代推移を確認するとともに、興味関心と性成熟の関係を分析し、思春期に子どもへの関心が高まること、初潮に先行すること等を確認した。(1)平均初潮年齢プロビット法を用いて計算した結果、12歳2.6ヵ月、標準偏差1歳3.6ヵ月であった。2002年2月の12歳2.0ヵ月に比較して、0.6ヵ月遅くなった。遅滞傾向というよりは、性成熟年齢の停滞傾向が持続していると考えられる。市部・郡部間にも差がない傾向も持続していることが確認された。(2)付加質問である「あなたは、将来(大人になったら)何になりたいですか」への自由回答を分析した。小学校5年生から中学校3年生まで、保育士(幼稚園の先生等)が第1位となった。なお、小学校4年生では2位であった。また回答率のピークは中学校1年生の12.4%である。子どもと関わる職業への関心は、思春期における子どもや生殖性への関心の増大と考えられる。しかし、全学年で保育士回答者の既潮率は、平均より下回り初潮経験の直接的な影響ではないと考えられる。このこどもに関わる職業への関心は、初潮に先行すると考えられる。なお、思春期変化としての性別受容の低下は中学校2年生で反転し、子どもへの関心とは異なる傾向を示した。これらにより、女子思春期における身体変化と心理的変化の多様性が改めて確認された。本年度は、2002年2月に実施した第10回全国初潮調査の分析の継続と新たに2005年2月に第11回の全国初潮調査を実施した。(1)2002年2月に実施した調査による64195人の女子小学生・中学生の分析を継続している。47都道府県別平均初潮年齢からみた日本国内の発達勾配現象を分析し、両グループ間には約半年の平均差を確認した。青森・沖縄がもっとも低年齢で11歳代であり、佐賀・埼玉がもっとも高年齢で約12歳4カ月という地域差を確認した。さらには朝食習慣・睡眠時間という健康習慣と性成熟の関係を分析し、朝食習慣が崩れるほど、また睡眠時間が短いほど初潮年齢が低い傾向を明らかにした。特に睡眠時間の影響が大きいと思われる。(2)全国47都道府県から無作為抽出した5350校(有効送付数)の小学校・中学校に、2005年1月に初潮の時期を中心とした調査用紙を送付し、2月中の実施を依頼した。内容は、初潮の時期に関するもの以外に、朝食習慣・睡眠時間、性別の受容、現在の関心および将来の職業等を尋ねたもので2002年2月に実施した内容に1問追加したものでほぼ同じ内容であった。2002年調査と2005年調査の直接的な比較・コホート分析を可能にしたものである。

2005年3月3日現在、全国から約800校の小学校・中学校から個人調査表を回収している。約30000人程度の資料と推定され、すでに全国的な傾向を分析するに足る資料と考えられる。回収の後、次年度に向け、分類・整理・コンピュータ入力を行う。本年度は、2002年2月に実施の全国調査データの継続分析および2005年2月実施の調査データの整理、コンピューター入力を行った。特に、2005年2月に実施した第11回全国初潮調査における沖縄県の資料を先行分析した。調査協力者は、無作為抽出され回収された小学校30校、中学校18校、計48校の小学校4年生から中学校3年生の女子児童・生徒1680人である。郵送による無記名調査で、内容は初潮の有無および来潮の時期と付加的な質問であった。沖縄県においても、1968年に全県的な調査が、1967年の全国の調査より1年遅れて実施され、1972年(第4回調査)からは全国同時に実施されてきた。これまでの結果から、沖縄県における平均初潮年齢は他の都道府県よりも早い傾向が見られ、青森・秋田県などとともに、早熟傾向が見られる代表的な県である。なお、沖縄県は平均寿命の長さや一人あたりの出生数の多さでも知られ、女性の発達という意味で興味深い地域である。本調査における沖縄県の学年別既潮率の数値をもとにプロビット法により計算した平均初潮年齢(既潮率50%推定年齢)は、12歳0.2ヵ月で、95%信頼限界は11歳9.0ヵ月から12歳3.3ヵ月であった。標準偏差は1歳4.9ヵ月であり、この3年間で約1ヵ月遅くなり、10年ぶりに12歳代まで後退したことになる。しかし、従来からの沖縄県の特徴である小学生の既潮率は高水準である。むしろ中学生の既潮率の低下が顕著である。なお、本調査における中学校1年生から3年生は、前回の2002年2月に実施した第10回調査の小学校4年生から6年生に該当する。同一年齢コホートである前回の小学校4年生(11.5%)から、今回の中学校1年生(80.6%)の既潮率の上昇度が低かったことになる。本年度は、2005年2月の第11回の全国初潮調査の集計の女子小学生・中学生の分析を継続した。2005年調査では最終的に全国47都道府県の1176校の小学校・中学校から個人調査表を回収している。小学校4年生から中学校3年生、6学年のべ49636人の資料を回収した。これは母集団の1.4%に相当する。これにより過去11回の累計調査者は3,020,037人となった。本年度は、以下のように、時代推移を確認するとともに、興味関心と性成熟の関係を分析し、思春期に子どもへの関心が高まること、初潮に先行することを確認した。(1)いわゆる平均初潮年齢(メディアン)はプロビット法を用いて計算した結果、12歳2.6ヵ月、標準偏差1歳3.6ヵ月であった。2002年2月の12歳2.0ヵ月に比較して、0.6ヵ月遅くなった。これにより、遅滞傾向というよりは、性成熟年齢の停滞傾向が持続していると考えられる。(2)本年度は、さらに付加質問である「あなたは、将来(大人になったら)何になりたいですか」への自由回答を分析した。小学校5年生から中学校3年生まで、保育士(幼稚園の先生等)が第1位となった。なお、小学校4年生では2位であった。また回答率のピークは中学校1年生の12.4%である。子どもと関わる職業への関心は、思春期における子どもや生殖性への関心の増大と考えられる。しかし、全学年で保育士回答者の既潮率は、平均より下回り、初潮経験の直接的な影響ではないと考えられる。全体して、女子は思春期に子どもへの関心が高まることが窺われた。このこどもに関わる職業への関心は、初潮に先行すると考えられる。
炎水界面反応による有機化合物の二量化反応

約10種類の不飽和アミン、カルボン酸、アミノ酸を出発原料として反応を行い25-35%の単離収率でそれぞれ対応する二量体を得た。この研究過程で新たに冷却効率の良い小型反応容器を製作した。クロトン酸を用いた反応では、予想された3種の生成物のうちジエチルコハク酸が優位に生じたので、反応過程において水素ラジカルが二量結合に付加する場合、より安定な炭素ラジカルが生成するような位置に付加が起こることが裏付けられた。アルキル基から生じる炭素ラジカル同士の二量化反応について5種類の化合物を原料として実験を行い、10-20%程度の収率で反応系内に二量体が生成していることを確認した。収率の向上を目指して基礎実験を進めた結果系内に添加しているギ酸の濃度を従来の条件より低くし基質の濃度は従来の条件より高くした方が高収率で二量体が生成した。この型の反応では、水酸ラジカルに引き抜かれる水素原子が全て等価な分子を用いるのが反応を複雑にしないポイントであるが、あえて非等価な水素原子を有する化合物(プロピオン酸)を用いて生じる生成物の分析を行った。この反応では3種の生成物が期待できるが、予想どうり2、3-ジメチルコハク酸が主生成物で次いで2-メチルグルタル酸が少量生成しアジピン酸は僅かであった。この結果により本反応の機構が裏付けられた。スルホキシドの解裂により生成する炭素ラジカル同士の二量化反応については、S-メチルシステイン・スルホキシド等を用いて反応を行い10%程度の収率で二量体(2、5-ジアミノアジピン酸等)が生成することを確認した。不飽和化合物の二量化反応については、約10種類のアミン、カルボン酸、アミノ酸を出発原料として反応を行い25-35%の単離収率でそれぞれ対応する二量体を得た。この研究過程で、従来の反応容器(容量250ml)では原料が10-40g必要であったが、高価な原料を用いる場合のために新たに冷却効率の良い小型反応容器(容量100ml)を製作して使用した。クロトン酸を用いた反応では、予想された3種の生成物のうちジエチルコハク酸が優位に生じたので、反応過程において水素ラジカルが二重結合に付加する場合、より安定な炭素ラジカルが生成するような位置に付加が起こることが裏付けられた。このタイプの反応は、クロチルアミンと3-フェニルアリルアミンを使用して、反応機構のより確実な確認の為に現在進行中である。水溶性不飽和化合物の二量化反応への本法の適用範囲という観点から見て、本年度の研究は当初の目的を十分達成したと言える。新たに発生した問題点として、不飽和アルコールを用いた場合の水酸基の酸化、アクリル酸を用いた時の原料の重合の二点が揚げられる。前者はラジカルスカベンジャーとして添加しているギ酸の濃度を上げることで対処し、後者は今後、重合反応としても発展させたい。なお必要に応じて小規模反応容器を製作したが、今後従来の容器より大量の原料を処理できる大型容器の開発も行いたい。本年度は、炎水界面反応による飽和有機化合物の二量化反応を行った。アルキル基から生じる炭素ラジカル同士の二量化反応については、酢酸、2、2-ジメチルプロピオン酸、メチルアミン、t-ブチルアミンを原料として実験を行い、10-20%程度の収率で反応系内に二量体が生成していることをガスクロマトグラフで確認した。収率の向上を目指して基礎実験を進めた結果、ラジカルスカベンヂャ-として系内に添加しているギ酸の濃度を従来の条件(30%)より低くし、基質の濃度は従来の条件(1M)より高くした方が高収率で二量体が生成した。

この型の反応では、水酸ラジカルに引き抜かれる水素原子が全て等価な分子を用いるのが反応を複雑にしないポイントであるが、あえて非等価な水素原子を有する化合物(プロピオン酸)を用いて生じる生成物の分析を行った。この反応では3種の生成物が期待できるが、予想どうり2、3-ジメチルコハク酸が主生成物で次いで2-メチルグルタル酸が少量生成しアジピン酸は僅かであった。この結果により本反応は、水酸ラジカルが基質のプロトンの内、結果としてより安定な炭素ラジカルを生成するプロトンを引き抜き、次いで生じたラジカル同士がカップリングする機構で進行することがわかった。スルホキシドの解裂により生成する炭素ラジカル同士の二量化反応については、S-メチルシステイン・スルホキシド、メチオニン・スルホキシドを用いて反応を行い、10%程度の収率で二量体(2、5-ジアミノアジピン酸、2、7-ジアミノスベリン酸)が生成することをアミノ酸分析計で確認した。
層流伝播火炎と微小燃料液滴列との非定常干渉現象

燃料蒸気-空気混合気中を伝播する火炎による燃料液滴の着火,両者の干渉現象に対して理解を深めるため,本研究では,大気圧に保たれる燃焼容器内に充填された希薄混合気中を伝播する火炎が燃料液滴および液滴列を通過する際の,液滴の着火および燃焼挙動について検討した.まず,液滴初期直径,燃料の性状,液滴列の間隔を実験パラメータとして,二液滴列の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測し,伝播火炎が標準沸点の低い(揮発性の高い)直鎖炭化水素燃料の液滴を通過する場合は,火炎がその伝播方向に凸状に変形し,液滴列の二番目の液滴(伝播火炎が後に通過する液滴)の着火遅れが,一番目の液滴(伝播火炎が先に通過する液滴)の着火遅れよりも短くなること,このとき二番目の液滴の着火遅れは液滴間隔の変化とともに極小値を示すこと,標準沸点の高い燃料液滴の場合は伝播火炎が変形しないこと,などを明らかにした.次に,単一液滴が標準沸点の異なる炭化水素燃料2種類の混合物であった場合について,その液滴初期直径および燃料の混合比率を実験パラメータとして,液滴の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測した.その結果,液滴初期直径の増大とともに着火遅れは極大値と極小値を示すこと,低沸点成分の混合比率が上昇するとともに着火遅れが極値を示す液滴初期直径は小さくなること,低沸点成分の混合比率上昇とともに着火遅れは急激に小さくなること,などを明らかにした.また,低沸点成分のみの場合と同様に,低沸点成分を含む混合燃料液滴を通過した部分の伝播火炎は火炎の進行方向へ凸状に変形すること,その凸状変形部の長さは時間の経過とともに増大すること,および低沸点成分の混合比率が上昇すると伝播火炎は速く変形することを明らかにした.燃料蒸気-空気混合気中を伝播する火炎による燃料液滴の着火,両者の干渉現象に対して理解を深めるため,本研究では,大気圧に保たれる燃焼容器内に充填された希薄混合気中を伝播する火炎が燃料液滴および液滴列を通過する際の,液滴の着火および燃焼挙動について検討した.まず,液滴初期直径,燃料の性状,液滴列の間隔を実験パラメータとして,二液滴列の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測し,伝播火炎が標準沸点の低い(揮発性の高い)直鎖炭化水素燃料の液滴を通過する場合は,火炎がその伝播方向に凸状に変形し,液滴列の二番目の液滴(伝播火炎が後に通過する液滴)の着火遅れが,一番目の液滴(伝播火炎が先に通過する液滴)の着火遅れよりも短くなること,このとき二番目の液滴の着火遅れは液滴間隔の変化とともに極小値を示すこと,標準沸点の高い燃料液滴の場合は伝播火炎が変形しないこと,などを明らかにした.次に,単一液滴が標準沸点の異なる炭化水素燃料2種類の混合物であった場合について,その液滴初期直径および燃料の混合比率を実験パラメータとして,液滴の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測した.その結果,液滴初期直径の増大とともに着火遅れは極大値と極小値を示すこと,低沸点成分の混合比率が上昇するとともに着火遅れが極値を示す液滴初期直径は小さくなること,低沸点成分の混合比率上昇とともに着火遅れは急激に小さくなること,などを明らかにした.また,低沸点成分のみの場合と同様に,低沸点成分を含む混合燃料液滴を通過した部分の伝播火炎は火炎の進行方向へ凸状に変形すること,その凸状変形部の長さは時間の経過とともに増大すること,および低沸点成分の混合比率が上昇すると伝播火炎は速く変形することを明らかにした.本研究は,燃料蒸気-空気混合気中を伝播する火炎による燃料液滴の着火,両者の干渉現象に対して理解を深めるため,定圧に保たれる燃焼容器内に充填された希薄混合気中を伝播する火炎が,燃料液滴列を通過する際の,着火および燃焼挙動を明らかにすることを目的としている.平成11年度は,燃料液滴初期直径,燃料の性状,液滴列の間隔を実験パラメータとして,二液滴列の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測し,映像データや着火遅れなどの数値データを得た.その結果,伝播火炎が標準沸点の低い(揮発性の高い)n-ヘキサンやn-オクタンの燃料液滴を通過する際は,火炎がその伝播方向に凸状の変形をすることで,液滴列の二番目の液滴(伝播火炎が後に通過する液滴)の着火遅れは,一番目の液滴(伝播火炎が先に通過する液滴)の着火遅れよりも短くなることが示された.つまり,一番目の液滴の存在は,伝播火炎を未燃混合気の方向へと変形させ,それによって二番目の液滴の着火を早めることが明らかとなった.そして,伝播火炎は二番目の液滴を通過したあとにもさらに変形することから,伝播火炎面の形状変化は,平面から,小さな凸状の変形,二段の凸状の変形,そして最後に大きな凸状の変形となることが明らかになった.また,変形した火炎が液滴に到達してから液滴が着火するまでの時間が,液滴間隔が大きくなるほど長くなることにより,二番目の液滴の着火遅れは,液滴間隔の変化とともに極小値を示すことが明らかになった.一方,標準沸点の高いn-ヘキサデカンなどの燃料液滴の場合は,伝播火炎は変形しないことが示された.

また,次年度の実験のため,改良を施した燃焼容器などの製作を行った.燃料蒸気-空気混合気中を伝播する火炎による燃料液滴の着火,両者の干渉現象に対して理解を深めるため,本研究では,定圧に保たれる燃焼容器内に充填された希薄混合気中を伝播する火炎が燃料液滴および液滴列を通過する際の,液滴の着火および燃焼挙動について検討した.平成11年度は液滴初期直径,燃料の性状,液滴列の間隔を実験パラメータとして,二液滴列の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測し,伝播火炎が標準沸点の低い(揮発性の高い)直鎖炭化水素燃料の液滴を通過する場合は,火炎がその伝播方向に凸状に変形し,液滴列の二番目の液滴(伝播火炎が後に通過する液滴)の着火遅れが,一番目の液滴(伝播火炎が先に通過する液滴)の着火遅れよりも短くなること,このとき二番目の液滴の着火遅れは液滴間隔の変化とともに極小値を示すこと,標準沸点の高い燃料液滴の場合は伝播火炎が変形しないこと,などを明らかにした.平成12年度は,単一液滴が標準沸点の異なる炭化水素燃料2種類の混合物であった場合について,その液滴初期直径および燃料の混合比率を実験パラメータとして,液滴の着火および伝播火炎と液滴火炎の相互作用の様子を観測した.その結果,液滴初期直径の増大とともに着火遅れは極大値と極小値を示すこと,低沸点成分の混合比率が上昇するとともに着火遅れが極値を示す液滴初期直径は小さくなること,低沸点成分の混合比率上昇とともに着火遅れは急激に小さくなること,などを明らかにした.また,低沸点成分のみの場合と同様に,低沸点成分を含む混合燃料液滴を通過した部分の伝播火炎は火炎の進行方向へ凸状に変形すること,その凸状変形部の長さは時間の経過とともに増大すること,および低沸点成分の混合比率が上昇すると伝播火炎は速く変形することを明らかにした.