hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
模擬高レベル廃液からのアルカリ,アルカリ土類群の磁気分離

(4)については生じた炭酸塩沈殿が水酸化物沈殿とは異なり結晶質であるため、Fe_3O_4への付着が良好でないことに因るものと判断された。そのため回収再利用可能なCdCO_3との共沈法の組合せを試みた。しかし相互分離性に進展が見られなかった。その主因は炭酸塩生成時の結晶成長速度が濃度、温度により大きくなることにあると判断され、現在地の凝集剤の選別を続けている。2.磁気分離カラムの沈殿の捕捉性分離カラムの沈殿物の捕捉性に及ぼす諸因子のうち、カラム充填鋼材について調べた結果、(1)SUS440、6mm¢球は消磁性に優れ高充填率カラムは得やすいが、耐酸性に問題がある。(2)SUS304、リボンでは高充填率カラムの作製に難があるが耐酸性に問題はなく、かつ消磁性にも問題は見られず、現在さらに捕捉率と液流量との関係を調べている。鉄フエライトをシ-デイング材として磁気分離技術を応用し、高レベル核(HLLW)成分を分別沈殿させて4群に分離回収する方法に関して、(1)溶液中分散磁性微粒子のろ別性能に対する磁気分離カラム充填材の選定、(2)アルカリ土類イオンの炭酸塩沈殿としてアルカリイオンからの分離回収率に及ぼす共沈剤、凝集剤の効果、および、(3)模擬HLLWからストロンチウム(Sr^<2+>)、セシウム(Cs^+)を高回収率で回収するための分離スキーム等の検討を行った。試料液には、25種以上の金属イオンを含む2.5M硝酸の模擬HLLWを蟻酸でpH=1まで脱硝し、生じた沈殿を遠心除去して用いた。(1)充填材の選定ではsus-410ネット(線径0.1mm、メッシュ巾1×2mm),(b)-440球(直径6mm)と(c)-434コイル状リボン(巾0.5mm,厚0.1mm)の3種を比較した結果、(c)の-434リボン材が耐酸性、フエライト粒子補足性で最も好ましいことが解った。これはリボンエッジで生じた高勾配磁場が大きく寄与したためと思われる。(2)共沈剤、凝集剤としてそれぞれカドミウム(Cd^<2+>)と第2鉄イオン(Fe^<3+>)の両イオンを選び、溶液中Sr^<2+>の回収性に及ぼす効果を調べた。その結果、Cd^<2+>)には殆ど共沈効果はなく、一方Fe^<3+>の凝集効果は大きく、Cs^+の高回収性に影響を及ぼすことなく、>97%のSr^<2+>が回収可能であることが解った。(3)以上の結果から、Fe^<3+>凝集剤を併用した炭酸塩生成による分離スキームによって、脱硝模擬HLLWから、Cs^+、Sr^<2+>両イオンを、sus-434リボンを充填材とする磁気カラムで、高収率で相互分解回収できることが解った。
高ルミノシティLHCに向けたATLASミューオン検出器システムの高度化

本研究課題は、世界最高エネルギーの陽子・陽子衝突加速器であるLHC実験の今後のルミノシティアップグレードへ向けて、ミューオン飛跡検出とトリガ能力を格段に向上させるために導入される新たな検出器「マイクロメガス」を開発・生産・完成させ、物理成果への展開を目指すものである。平成29年度は、主に以下の研究を実施した。(1)高抵抗薄膜の量産、及び品質検査の研究:マイクロメガス検出器の心臓部品である高抵抗ストリップフォイルの量産を行い。当初生産予定としていた約2000枚のフォイルについて完成させ、10月までには全てのフォイルの検査を完遂した。一方で、検査の結果、基準を若干外れるものも存在するため、フォイルの再生産・検査と、基準を再定義するための研究も開始した。(2)大強度放射線使用時の検出器特性変化に対する研究:昨年度のγ線照射試験の結果、性能劣化の原因がシリコン系残差物と考えられたため、検出器内部に暴露するシリコン含有物を取り除き、かつ量産品と同等の素材を用いた小型(10cm角)のテスト検出器を作製し、ATLAS 40年分以上に相当するγ線を照射する試験を行った。この結果、ガス増幅率の減少など性能劣化は見られなくなったことから、実際のATLASへの検出器組込にあたって、接着剤や部品について留意すべき重要な結果を与えることになった。(3)マイクロメガスの信号を初段トリガとして使うためのNSWトリガプロセッサに搭載するアルゴリズムの開発を進めた。トリガシステムに実装可能なアリゴリズムを完成させ、詳細な性能評価を行い、要求性能を満たすことを示した。またNSWトリガプロセッサボードと後段の初段ミューオントリガ判定ボードとの接続試験を行い、本番と同じ6.4Gbpsのデータ転送速度でエラー頻度を測定した。その結果、エラー頻度は十分低いことを確認し、質の高いデータ転送が可能であることを示した。本年度は、大強度放射線による試験においては、昨年度までの結果を考慮したうえで、劣化原因を突き止め、実際にその原因を取り除いたテストで、HL-LHC 40年分以上の運転でも劣化がほぼ観測されなくなるなど、一定の成果を挙げることができている。また、本年度は、昨年度までの研究成果をもとにATLAS実験NSW制作に向けた大型(50cm×230cm)マイクロメガス用抵抗フォイルの実機に向けた量産を行い、生産上の歩留まりは95%を達成した。また検査について、予定されていた2000枚すべてについて完了させた。一方で、検査の結果、合格基準を満たさないものが一定数存在し、さらには我々で用意した抵抗フォイルを用いてた後段の検出器組み立て段階(欧州内のグループが担当)での失敗などにより、抵抗フォイルが不足することがわかっており、この分の一部は今年度作成したものの、多くの部分(約350枚)は来年度に持ち越されることとなった。また、当初の予定では本年度より検出器全体の組み立てが開始される予定であり、CERNをベースとして、これまでに経験のない大型MPGDのアセンブリング、コミッショニングを開始する予定であったが、CERN及び欧州側で検出器組立を担当するセクションが遅れているために、今年度はそこまで到達していない。以上の通り、研究の進捗についてはATLAS upgradeの共同研究として当初予定より若干の遅れがあるものの、本研究課題による日本グループの研究項目としては概ね順調であるものと考えられる。平成30年度は、再生産分の量産フォイルのチェックとそのデータベース作成を進める必要がある。また、我々がこれまで担当していない、フォイルのマイクロメガス検出器への組み込みについても、これ以上の不良品を出さないために組立プロセスの改良などにも積極的に関わっていく必要がある。一方で平成30年度より、CERNにおいて検出器システムとして組み立てる作業が開始される予定なので、その高度化のための研究や動作試験なども行っていく必要がある。MPGDでこれだけの大きさの検出器(個々のセクターに分割しても、5m×2m程度のサイズ)を構築することは、これまでに例のないことであり、このためには主にCERN現地での作業を中心とした研究開発を行っていかなければならない。さらに今後の検出器の動作を物理成果へ結び付けるために、NSWトリガプロセッサボードと後段の初段ミューオントリガ判定ボードとの統合試験を進める。正しいデータフォーマットでクロックに同期してエラーのない信号転送を確立する。データ転送にかかるレイテンシの測定を行い理解する。またこの測定を繰り返し行い、安定した値が得られる頑強なシステムに作り上げる。平成27年度においては、交付申請書の研究実施計画の通り、主に以下の(1)-(3)の研究を実施した。(1)高抵抗ストリップ薄膜の効率的な量産手法開発:ATLASマイクロメガス検出器の心臓部品となる陽極ストリップの生産にあたって、炭素スパッタとスクリーン印刷による両手法の比較検討を行った。この結果、いずれも大型検出器を実現するのに十分な性能を持つことが導かれ、最終的には生産コストに優れているスクリーン印刷を採用することを決定した。この結果については、国際会議MPGD2015(イタリア)にて発表を行った。(2)大強度放射線による動作試験;

小型(10cm×10cm)のマイクロメガス検出器を複数試作し、神戸大学海事科学部タンデム加速器による大強度中性子環境下、及びCERN GIF++におけるセシウム137大強度γ線照射施設における動作試験を行った。この結果、例えばγ線照射に関しては、ATLAS実験30年分相当の線量の照射においても検出器の動作性能にはほとんど影響がないものの、検出器表面にシリコンベースの残渣物が堆積することなどが判明した。(3)量産に向けた高抵抗薄膜の品質の研究:一枚当たり約1m2の大きさを持つ高抵抗薄膜について、400μm間隔の細線パターンの画像的確認、及び全面にわたる表面抵抗値マップを効率よく測定するための手法の開発研究を行った。この結果、薄膜1枚あたり約5分程度で品質評価のためのデータを取得できるようになり、ATLASアップグレードで必要な2000枚の高抵抗薄膜の品質管理へ向けての目途がついた。この結果は物理学会第71回年次大会などで発表した。本年度前半では、マイクロメガスの抵抗電極の素材として提案していた二つの量産手法、炭素スパッタによる手法と炭素ペーストのスクリーン印刷、について性能評価を行い、それぞれの手法の改良を行った上で、最終的にいずれも性能的な問題はないこと、コスト面でスクリーン印刷が優れていることなどを導き出した。また、検出器のエージングの試験を行い、ATLAS 30年分のγ線に相当する照射量での動作を確認し、日本で生産予定のマイクロメガス検出器の電極部分の大型薄膜部品の検査体制を確立するなど、検出器のアップグレードに関する品質確認・管理体制に関する研究を推進した。これらは研究実施計画に含まれていた通りの結果であり、研究はおおむね順調に進展していると考えている。本研究課題は、世界最高エネルギーの陽子・陽子衝突加速器であるLHC実験の今後のルミノシティアップグレードへ向けて、ミューオン飛跡検出とトリガ能力を格段に向上させるために導入される新たな検出器「マイクロメガス」を開発・生産・完成させ、物理成果への展開を目指すものである。平成28年度においては、交付申請書の研究実施計画の通り、主に以下の(1)-(4)の研究を実施した。(1)量産に向けた高抵抗薄膜の品質及び製造プロセスの研究:本年度より、マイクロメガス検出器の心臓部品である高抵抗ストリップ薄膜の量産を開始した。5月に生産を開始したが、途中から抵抗の許容値を超えるものが生産されたため、一時生産を中止し、製造プロセス、及び素材変化の両面から品質向上のための研究を行った。この結果、電極パターンを形成するペーストの改良が必要であることを突き止め、10月以降に再開した生産では良質の抵抗薄膜が作られるようになった。(2)大強度放射線使用時の検出器特性変化に対する研究:昨年度のγ線照射試験の結果を受けて、ATLAS40年分に相当するγ線を小型(10cm×10cm)のテスト検出器に照射する試験を行った結果、ガス増幅率の減少が見られ始めるなど、検出器の動作限界が見えてきた。一方で動作安定性やシリコンベースの残渣物の由来など、検出器特性の理解に対して今後の課題も明らかになった。
インドリンスピロアミナール骨格を有するネオキサリン類の効率的合成と創薬研究

3a-ヒドロキシフロインドリンの不斉を利用したリバースプレニル基の立体選択的導入、適した位置に窒素原子を有するインドリンのニトロンへの酸化を経由したインドリンスピロアミナール骨格構築およびイミダゾールを利用したE選択的なデヒドロヒスチジンの構築を鍵にネオキサリンの初の全合成を達成し、その絶対構造を明らかとした。本合成経路を基に類縁天然物であるメリアグリンA、グランジコリンAおよびオキサリンの初の全合成を達成した。合成したネオキサリン類および、その合成中間体の抗感染症活性を調べたところ、合成中間体がアフリカ睡眠病の起因寄生虫であるトリパノソーマに対し、殺原虫活性を示すことを初めて明らかとした。本研究は、特異なインドリンスピロアミナール骨格を有するネオキサリンの効率的な全合成経路を確立し、類縁天然物を含む様々なアナログを合成・生物活性評価し、本化合物群をリードとした新規薬剤開発の可能性を探ることを目的としている。初年度は、光学活性3a-フロインドリンの立体化学を利用したリバースプレニル基の立体選択的導入、適した位置に窒素原子を有するインドリンのニトロンへの酸化を経由したインドリンスピロアミナール骨格構築およびZ-デヒドロヒスチジンの光異性化反応を鍵としてネオキサリンの初の全合成を達成し、Journal of American Chemical Societyに公表した。本合成経路は、27行程2.1%と改善の余地を残していたため、1イソシアニドのアルデヒドへの触媒的不斉付加反応、21ポット5連続反応によるインドリンスピロアミナール骨格の構築および3光異性化反応を用いないE-デヒドロヒスチジンの選択的構築に取り組んだ。1イソシアニドの不斉付加反応:独自の反応仮説に基づき、様々なE-配置のアミド化合物を調査した結果、3,4,6-トリフルオロ-2-ピリドンが本反応を触媒することを新規に見出し、本反応の触媒的不斉反応化の土台が出来た。21ポット反応によるインドリンスピロアミナール骨格の構築:様々な条件検討の結果、これまで4工程要していたスピロアミナール骨格構築を2工程で達成することが出来た。3E-選択的デヒドロヒスチジンの構築:グリシンエノラートとイミダゾリルアルデヒドから得られたアルドール付加体の水酸基にBoc基を導入し、イミダゾール部を利用した脱水反応を行うことでE-選択的にデヒドロヒスチジンが構築できることを発見した。以上のことより、ネオキサリンの全合成に掛かる行程数25、10.1%まで総収率を改善させることが出来、類縁天然物を含むアナログ合成の土台が整った。昨年度までに、光学活性3a-ヒドロキシフロインドリンの立体化学を利用したリバースプレニル基の立体選択的導入、適した位置に窒素原子を有するインドリンのニトロンへの酸化を経由したインドリンスピロアミナール骨格構築およびZ-デヒドロヒスチジンの光異性化反応を鍵としてネオキサリンの初の全合成を達成し、Journal of American Chemical Societyに公表した。さらに反応経路を精査し、ネオキサリンの全合成に掛かる工程数25、10.1%まで総収率を改善させることが出来ている。当該年度は、本経路を基にネオキサリンの類縁天然物の全合成に着手し、メリアグリンA、グランジコリンAおよびオキサリンの初の全合成を達成した。合成したネオキサリン類および、その合成中間体のメチシリン耐性黄色ブドウ球菌やバンコマイシン耐性腸球菌を含む抗菌活性、抗線虫活性、抗マラリア活性、アフリカ睡眠病の起因寄生虫であるトリパノソーマに対する抗原虫活性を評価した。その結果、合成中間体の一部がトリパノソーマ(trypanosoma brucei brucei GUTat 3.1)に対して中程度の殺原虫活性を示すことを初めて明らかとした(IC50 = 7.03 microg/mL)。上記結果をまとめ現在論文を投稿している。また、本合成過程で新規に開発した3,5,6-トリフルオロ-2-ピリドンを用いたイソシアニドとアルデヒドのα-付加反応の基質一般性、反応メカニズムの研究を進め、別途European Journal of Organic Chemistryに論文を公表した。天然物合成1イソシアニドの触媒的不斉付加反応には、当初光学活性ボリン酸を想定していたが、ボリン酸の合成が容易ではなく、計画の変更が強いられた。しかしながら、3,4,6-トリフルオロ-2-ピリドンが本反応を触媒することを新たに発見出来、解決することが出来た。21ポット反応によるインドリンスピロアミナール骨格の構築は、計画通り短工程化できた。3E-

選択的デヒドロヒスチジンの構築は、当初、HWE反応の利用を計画していたが、アルドール付加体から、脱水法を工夫することでE選択的にデヒドロヒスチジンを構築できた。従って、計画していた基質へのホスホネートの導入やHWE反応の条件検討などが必要なくなり、大幅に研究時間を短縮することが出来た。新たに開発したピリドン触媒を用いたα-ヒドロキシアミドの合成を基に、ネオキサリン合成中間体であるα-ヒドロキシアミドのジアステレオ選択的付加に取り組む。最適化した合成経路を基に、天然類縁体であるオキサリン、メリアグリンA、グランジコリンA、グランジコリンB、9-エピネオキサリンを始めとする様々なアナログを合成し、合成中間体をも含め網羅的に生物活性を調査する。具体的には、各種抗菌活性、抗マラリア活性、アフリカ睡眠病の原因であるトリパノソーマに対する抗寄生虫活性を調査する。これら生物活性は、所属研究機関内の共同研究グループにて評価する。
光電気穿孔法：酸化チタンナノチューブを用いた超並列汎用細胞内デリバリ技術の開発

本申請では、酸化チタンナノチューブを用いた細胞の光電気穿孔法(光穿孔と電気穿孔を統合)を新しく開発する。外国人研究者(LOGANATHAN)と受け入れ研究者(永井)が協力し、幅広い細胞種に対して適用可能で、細胞生存率と導入効率が高い状態を保った手法を確立する。電気穿孔と光穿孔の順番、同時穿孔といった条件を割り振りながら、細胞種を変え、細胞生存率と導入効率の両方を高める領域を探索する。穿孔時に発生する電場と光の集中現象も調査し、原理を確立しながら、再生医療,細胞治療の中心的な技術に発展させる。
鳥類の羽毛内微細構造より発生する非虹色の構造色とその発生機構の多様性

鳥類の構造色は、昆虫や魚類とは異なる微細構造で発色することが知られている。本研究は、このユニークな鳥類型の構造色の中でも、非虹色の構造色に着目した。その発色の源である羽毛内の微細構造について、色が異なる複数の鳥種を対象に色と羽毛構造の関係を調査し、構造色発色の基盤情報を充実させること、「色彩に影響する羽毛内の微細構造の変化」と「発色」の関連性の解明と、その応用がターゲットである。本研究は、生物と工学の学際的研究分野である「バイオミメティックス(生物規範工学)」の一分野である「構造色」研究を実施する。2年計画の2年目である本年度は、1)野外での野鳥からの羽毛サンプルの収集と、2)各鳥種の構造色の分光測定といった色彩の測定、3)特定種における羽毛内微細構造の解明、に重点を置き研究を進め、4)その他の活動も実施した。1)のサンプリングについては、昨年同様に野外からの材料(羽毛)の採集に加えて、飼育鳥からの羽毛の採集を実施した。2)多種の羽色を対象として、分光計測等の色彩の評価を実施した。3)特定の種について構造色を発色する羽毛内部構造に関する生物学的分析を進め、その知見や成果について複数の学会発表と論文発表を行った。4)本研究の代表者は、次年度に本領域研究(生物規範工学)および国立科学博物館が主催者となって上野国立科学博物館にて開催されるバイオミメティクス研究の一般向けの展示企画展である「生き物に学び、くらしに活かすー博物館とバイオミメティクス」にて、鳥類部門の展示担当者として、同領域の複数のメンバーと連携し、本企画展および講演会を実施した。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物と工学の学際的研究分野である「バイオミメティックス(生物規範工学)」の一分野である「構造色」の研究を行った。本研究は、このユニークな鳥類型の構造色の中でも、非虹色の構造色に着目する。その発色の源である羽毛内の微細構造について、色が異なる複数の鳥種を対象に色と羽毛構造の関係を調査し、構造色発色の基盤情報をカタログ的に充実させる。これは「色彩に影響する羽毛内の微細構造の変化」と「それに伴う色の変化」の関係性を明らかにする研究であり、鳥類における非虹色の構造色の発色メカニズムを解明することを目的としている。2年計画の1年目である本年度は、1)野外での野鳥からの羽毛サンプルの収集と、2)分光測定・顕微鏡計測手法の確立、3)特定種における羽毛内微細構造の解明、に重点を置き研究を進め、4)その他の活動も実施した。1)のサンプリングについては、野外からの材料(羽毛)の採集に加えて、飼育鳥からの羽毛の採集を実施した。2)分光測定・顕微鏡計測手法の確立では、実験装置を構築し羽毛の微小範囲測定による色彩評価手法をほぼ確立できた。3)本年度は、採集した羽毛の中でも飼育個体での特徴的な発色(構造色の出現と色変化)に着目して、羽毛内微細構造と構造色発色に関する生物学的研究を実施した。その成果について複数の学会発表を行った。4)本研究の代表者は、次年度に本領域研究(生物規範工学)および国立科学博物館が主催者となって上野国立科学博物館にて開催されるバイオミメティクス研究の一般向けの展示企画展である「生き物に学び、くらしに活かすー博物館とバイオミメティクス」にて、鳥類部門の展示担当者として、同領域の複数のメンバーと連携し準備にあたった。1)サンプリングについては、野外での野生鳥類からの羽毛採取では、計画以上に進展した鳥種がある一方で、捕獲の不調により羽毛採取ができていない種があった。また、飼育鳥の特徴的な羽毛については、動物病院の協力を得て予想以上に順調に作業が進んだ。以上、本項について計画以上に研究が進んだ面と計画通りでない両面があった。総合的には予想の範囲内であり、順調に進展したと評価できる。2)羽毛の微小レベルに着目した色の定量的な計測・分光測定技術を確立すべく、計測装置の構築と技術開発を試み、試行錯誤の結果、羽毛を微細スケールで計測するための基本的な測定技術をほぼ確立した。また、走査型電子顕微鏡分析においては、本研究に必須である羽毛の内部構造の観察を実施する為の断面観察手法を確立した。いずれも順調に進展したといえる。3)これらの測定技術を適用し、特徴的な構造色発色を示す飼育鳥と野鳥の羽毛を対象として、羽毛内微細構造解明のための研究を集中的に実施した。これらの研究結果について、複数の国内学会発表と国際学会発表を行った。さらにバイオミメティクス書籍への執筆、および関連論文を執筆し投稿した。本項については、計画以上に進展できた。4)その他:バイオミメティクス研究の成果を社会還元するために、本領域と国立科学博物館などが主体となり、2016年度にバイオミメティクス展「生き物に学び、くらしに活かすー博物館とバイオミメティクス」展を国立科学博物館(東京都上野)にて実施することとなった。この展示担当者4名中の1人(鳥類展示担当)として、本領域の研究者と連携して準備にあたった。得に鳥類の発色に関するバイオミメティクス研究の展示を担当した。加えて、こうした1-4の活動を通じて、領域研究者と新たな共同研究に発展しつつあることも新たな成果である。

これらについては、当初の計画以上に進展したといえよう。鳥類の構造色は、昆虫や魚類とは異なる微細構造で発色することが知られている。本研究は、このユニークな鳥類型の構造色の中でも、非虹色の構造色に着目した。その発色の源である羽毛内の微細構造について、色が異なる複数の鳥種を対象に色と羽毛構造の関係を調査し、構造色発色の基盤情報を充実させること、「色彩に影響する羽毛内の微細構造の変化」と「発色」の関連性の解明と、その応用がターゲットである。本研究は、生物と工学の学際的研究分野である「バイオミメティックス(生物規範工学)」の一分野である「構造色」研究を実施する。2年計画の2年目である本年度は、1)野外での野鳥からの羽毛サンプルの収集と、2)各鳥種の構造色の分光測定といった色彩の測定、3)特定種における羽毛内微細構造の解明、に重点を置き研究を進め、4)その他の活動も実施した。1)のサンプリングについては、昨年同様に野外からの材料(羽毛)の採集に加えて、飼育鳥からの羽毛の採集を実施した。2)多種の羽色を対象として、分光計測等の色彩の評価を実施した。3)特定の種について構造色を発色する羽毛内部構造に関する生物学的分析を進め、その知見や成果について複数の学会発表と論文発表を行った。4)本研究の代表者は、次年度に本領域研究(生物規範工学)および国立科学博物館が主催者となって上野国立科学博物館にて開催されるバイオミメティクス研究の一般向けの展示企画展である「生き物に学び、くらしに活かすー博物館とバイオミメティクス」にて、鳥類部門の展示担当者として、同領域の複数のメンバーと連携し、本企画展および講演会を実施した。本研究は概ね順調に進展しているだけでなく、当初の計画以上に進展している部分もある。次年度においては、この流れを加速して、本研究の目的である鳥類の非虹色構造色発色の基本メカニズムを概観する研究成果へと結びつけたい。以下、各項目について詳述する。1)サンプリングについては、引き続き、野外での野鳥からの自然状態での羽毛採集を重視し、前年度に未採集のサンプルの回収に重点を当てる。2)既に分析中の特定種に関する羽毛の分析をさらに進める。加えて、追加採集する他種についても同様に分析を進める。また、進行中の分析結果についての成果を論文として発表する。3)本領域(新学術領域・生物規範工学)内外の研究者と協力して学際的な研究を推進する。初年度に発展した協業内容を、次年度に成果発表に結びつける。4)社会へのアウトリーチ活動を重視し、国立科学博物館におけるバイオミメティクス展「生き物に学び、くらしに活かすー博物館とバイオミメティクス」の実施や、他の積極的な社会への情報発信を通じて、本研究成果の社会還元に努める。28年度が最終年度であるため、記入しない。
近接回路基板間の電磁誘導結合によるディジタル回路の誤動作機構の研究

高速ディジタル電子装置が急速に普及するにつれ,電磁波による電子装置の誤動作が重要な問題となってきている.そこで,隣接する回路基板に誘導される雑音電圧がディジタル機器の誤動作を引き起こすメカニズムを実験および解析の両面から検証しディジタル回路のイミュニティ基準となる物理的要素を決定し,更に,この結果に基づき高速ディジタル回路の設計ルールを設ける指針を示すことが研究目的である.補助金交付年度において,まず,CMOS論理ICで構成されたモデル回路を作製し,雑音電圧の周波数・振幅と論理信号のタイミングの関係,および誤動作頻度との相関を実測により明らかにした.測定は円形ループアンテナからモデル回路に一定振幅の高周波電磁界を照射し,このとき,論理IC入力信号の過渡部分に重畳する雑音をディジタルオシロスコープで測定し,照射電磁波雑音の周波数と入力信号に重畳する電圧雑音の大きさを測定した.次に,実験で使用したCMOS論理ICの過渡動作特性をシミュレートするための線形等価回路モデルを開発し,回路シミュレータSPICEによりこの回路のアドミッタンスを求め,共振特性の解析を行なった.測定の結果,CMOS論理ICは特定の雑音周波数に対して,その感受性が高くなること,また,その周波数は線形等価回路を用いて解析した共振周波数と深い関係があることが判った.交付申請時において,雑音振幅と回路誤動作の相関性についての知見を得ていたが,この知見を考慮して総合的に考察すれば,回路の共振特性と電子装置の誤動作の間に相関があるといえる.この結果は,電磁波雑音に対して,耐性のある電子装置を設計するための指針となるものといえる.高速ディジタル電子装置が急速に普及するにつれ,電磁波による電子装置の誤動作が重要な問題となってきている.そこで,隣接する回路基板に誘導される雑音電圧がディジタル機器の誤動作を引き起こすメカニズムを実験および解析の両面から検証しディジタル回路のイミュニティ基準となる物理的要素を決定し,更に,この結果に基づき高速ディジタル回路の設計ルールを設ける指針を示すことが研究目的である.補助金交付年度において,まず,CMOS論理ICで構成されたモデル回路を作製し,雑音電圧の周波数・振幅と論理信号のタイミングの関係,および誤動作頻度との相関を実測により明らかにした.測定は円形ループアンテナからモデル回路に一定振幅の高周波電磁界を照射し,このとき,論理IC入力信号の過渡部分に重畳する雑音をディジタルオシロスコープで測定し,照射電磁波雑音の周波数と入力信号に重畳する電圧雑音の大きさを測定した.次に,実験で使用したCMOS論理ICの過渡動作特性をシミュレートするための線形等価回路モデルを開発し,回路シミュレータSPICEによりこの回路のアドミッタンスを求め,共振特性の解析を行なった.測定の結果,CMOS論理ICは特定の雑音周波数に対して,その感受性が高くなること,また,その周波数は線形等価回路を用いて解析した共振周波数と深い関係があることが判った.交付申請時において,雑音振幅と回路誤動作の相関性についての知見を得ていたが,この知見を考慮して総合的に考察すれば,回路の共振特性と電子装置の誤動作の間に相関があるといえる.この結果は,電磁波雑音に対して,耐性のある電子装置を設計するための指針となるものといえる.
コストパフォーマンスの優れた大規模計算用の汎用理論計算システムの構築

我々は、有機化学実験において実際に用いられる分子(3050原子)を計算するための汎用理論計算システムとして安価なワークステーションをクラスタ化し、理論計算をパラレルに実行することによってコストパフォーマンスを向上させた計算システムの構築を行った。ワークステーションは単体性能がの最も優れたDigital EquipmentCorporationのAlpha CPUを複数(24、8)用いた安価なクラスタシステム(サイエンティスツパラダイス社製)を、量子化学計算ソフトウエアとしては、GaussianシリーズとGAMESSを用い、パラレル計算のためのインタフェイスとしては、MPI(PVM)を利用した。Gaussian 94(98)は、Lindaと呼ばれるパラレル化用ソフトウエアを用いて高速計算が可能であるが、ユーザを考慮した場合、最近普及しはじめたMPIを用いたパラレル化を行うのが適切であると判断した。97年度当初は、MPIに構造的に最も近いPVMを用いて、98年度は、PVM版を基礎としてMPI版Gaussianの開発をNECのスーパーコンピュータ部門と協力し、Alpha-CPUのクラスタおよびNECスーパーコンピュータSX-5の双方で稼働するものを開発した。一方、GAMESSについては、TCGMSGを利用しパラレル化されたソフトを取り寄せ、購入したパラレルマシンに導入し、テストを行った。その後開発元のグループにおいてMPI化がかなり進んできたので、我々はそのプログラムに手を加えて移植することにより開発時間を短縮し、我々の実際の研究に必要な計算を実行する手段を取った。以上の研究開発によって、必要とされる大規模分子に関する高速計算が可能になった。理論計算の種類によって異なるが、1つのCPUを用いた場合に比べて、4つのCPUを用いた場合は約3倍、8つのCPUを用いた場合は67倍程度の高速計算が可能になった。また、高価な大型計算機(スーパーコンピュータなど)を用いないと実行不可能であった理論計算も、安価な計算機クラスタにより比較的短い時間で実行可能になった。現在、我々の研究室(富岡、小関)では、30数原子からなる分子の比較的高いレベルの理論計算を実行し、研究を進めている。近年計算機とソフトウェアの発達によって、かなり大規模な計算が可能になりつつある。しかし、このような計算が可能なのは未だ一部の大型計算機を利用できる理論計算家に限られている。そこで本研究では大型計算機を用いることなく、安価なワークステーションを複数用い、同時に起動させることによって計算を並列に行い大規模な計算が可能なシステムを構築することを目的とした。また、高速ネットワークを経由して、異なる機種のワークステーション間でもパラレル計算ができるようなシステムについても検討する。公式版の量子化学計算プログラムGaussian 94は、Lindaと呼ばれるパラレル化用ソフトウエアを用いて高速計算が可能である。しかしながら、Lindaを用いたパラレル化はあまり普及しておらず、ユーザを考慮した場合、最近普及しはじめたMPIを用いたパラレル化を行うのが適切である。そこで、今年度当初は、MPIに構造的に最も近いPVMを用いて予備開発を行った(梅山担当)。このPVM版Gaussianを用いたテスト結果は既にサイエンティスツパラダイス社のホームページにて公開されており、まずまずの結果が得られたと思われる。この結果を踏まえて、MPI版Gaussianの開発を開始した。他の研究グループの情報を収集した結果、日本電気株式会社のスーパーコンピュータ部門が興味を示していることを知り、そして、イタリアの研究グループがMPI版Gaussianを開発しているといった情報が得られた。そこで、日本電気のグループと協議を行った結果、有効な開発を行うために協力してMPI版Gaussianを開発することで同意に至りつつある。

また、イタリアの研究グループとコンタクトを取ることも考慮して、現在は研究開発を推し進めている(小関担当)。一方、GAMESSもまた、既にTCGMSGを利用しパラレル化されている。GAMESSの開発グループの一員である小関は、これを取り寄せ、購入したパラレルマシンに導入し、テストを行った。その結果は小関のホームページにて公開している。以上の研究開発によって構築した暫定のシステム(PVM版GaussianおよびTCGMSG版GAMESS)を用いて、富岡の研究グループはテスト計算および研究計算を実行し、今後の開発方針のための示唆を得ている。近年計算機とソフトウェアの発達によって、かなり大規模な計算が可能になりつつある。しかし、このような計算が可能なのは未だ一部の大型計算機を利用できる理論計算家に限られている。そこで本研究では大型計算機を用いることなく、安価なワークステーションを複数用い、同時に起動させることによって計算を並列に行い大規模な計算が可能なシステムを構築することを目的とした。また、高速ネットワークを経由して、異なる機種のワークステーション間でもパラレル計算ができるようなシステムについても検討する。研究開始当初において単体性能がの最も優れたDigital EquipmentCorporationのAlpha CPUを複数(24、8)用いた安価なクラスタシステム(サイエンティスツパラダイス社製)を導入した。量子化学計算ソフトウエアとしては、世界中に多数のユーザを有するGaussianシリーズと二番目に多いGAMESSを用いた。また、パラレル計算のためのインタフェイスとしては、従来用いられていたTCGMSGと最近広く用いられるようになったMPI(PVM)を利用した。公式版の量子化学計算プログラムGaussian 94(98)は、Lindaと呼ばれるパラレル化用ソフトウエアを用いて高速計算が可能である。しかしながら、Lindaを用いたパラレル化はあまり普及しておらず、ユーザを考慮した場合、最近普及しはじめたMPIを用いてパラレル化を行うのが適切であると考え、開発を行ってきた。しかしながら、版権の問題が生じ、残念ながら開発したプログラムを公開することはできない。そこで、我々はテスト計算の結果のみを公開することにした。一方、GAMESSは、開発元のIowa State University,Gordon教授のグループにおいてMPI化がかなり進んでおり、我々はそのプログラムに手を加えて移植することにより開発時間を短縮し、我々の実際の研究に必要な計算を実行する手段を取った。
シロイヌナズナ側根発生システムの解明に基づく果樹ミクロ挿し穂の発根改善

屈曲した培養根は多数の側根を形成するというシロイヌナズナで認められた知見をもとに、バーミキュライトを添加し、ゲルライトで固化した培地を根発達培地として使用することにより、カキ栽培品種およびマンゴー実生由来のミクロ挿し穂から発生した1次根に側根を形成させることに成功した。この根発達培地は発根能力の低いニホンナシ栽培品種やマンゴー実生由来のミクロ挿し穂の発根率を向上させた。シロイヌナズナの側根形成に関わる遺伝子解析のための変異系統の作出に成功した。(1)ミクロ挿し穂の発根に及ぼす根発達培地の影響;カキ栽培品種や台木系統、ニホンナシ栽培品種、ハイブッシュ系やラビットアイ系のブルーベリーなどの茎頂培養系の確立している果樹ミクロ挿し穂を用い、ゲルライトにバーミキュライトを混合した根発達培地の有効性について実験し、発根率、側根形成率、鉢上げ成功率などを調査する。対照としてはゲルライトのみ、バーミキュライトのみの培地を用いるが、ゲルライトとバーミキュライトの混合比率については、4:5を基本とするものの、材料によってはその比率の検討を行う。また、本実験はニホングリ栽培品種およびマンゴー、ライチ、ストロベリーグアバなどの熱帯果樹のミクロ挿し穂を用いても行うが、これらの果樹については茎頂培養系そのものが確立していないので、まず外植片のin vitro導入、そして増殖の手法を確立してから行う。さらに上記の果樹を用いin vivoでの実験すなわち挿し木を行い、挿し床の種類が発根率や発根した根の形状に及ぼす影響についても調査する。(2)シロイヌナズナの側根形成に関する変異体のスクリーニングおよび変異体の遺伝子構造の解析調査;種子へのEMS処理により主根の成長や側根の形成に変異を起こしたシロイヌナズナM2系統群の側根形成変異に関する2次スクリーニングを行う。その後、得られた変異体の自殖を行い、変異の固定を試みる。固定できた系統は、遺伝子構造の解析をノッティンガム大学のベネット教授に依頼し、側根形成に関わる新たな遺伝子がないかどうか探査する。1.ミクロ挿し穂の発根に及ぼす根発達培地の影響ニホンナシ数品種のミクロ挿し穂を3種類の根発達培地(ゲルライトのみ、ゲルライトとバーミキュライトの混合、バーミキュライトのみ)で発根させたところ、多くの品種で混合培地での発根率が高くなり、同時に2次根発生率も高くなり、クリやクルミなどと同様の結果になった。ただし、そのような傾向を示さない品種やどの培地でも発根しない品種も存在したため、これらの品種に関しては発根処理方法そのもの改善が必要だと思われた。一方、カキ数品種のミクロ挿し穂も同様の根発達培地で発根させたが、一定した傾向が見られなかったので、品種を2つに絞り、ゲルライトとバーミキュライトの混合比を様々に設定して発根処理することに変更し、実験を開始した。また、ブルーベリーのミクロ挿し穂は3種類すべての培地において、ほぼ100%の発根率と十分に発達した根系を示した。これはブルーベリーが発根し易く、根が非常に細いため、どの培地でも屈曲しながら根が伸長していくことが原因だと推察された。このような細根を持つ植物、すなわち草本性植物に近いものは、従来の寒天培地で発根処理しても何ら問題でないと考えられた。また屋外での挿し木に関する実験では、クリの挿し穂を種々の培土で挿し木したが、全体的に発根率が低く、発根処理方法等の改善が必要だと考えられた。2.シロイヌナズナ側根形成に関する変異体のスクリーニングEMS処理した種子を用い、側根多形成系統や側根未形成系統のスクリーニングを行った。その結果、側根多形成系統についていくつかの変異体を見つけ、M3植物まで得ることができた。一方、側根未形成系統については選抜することが非常に難しく、側根少形成系統のスクリーニングを行うことに変更し、そのM1植物を得ることができた。1.ミクロ挿し穂の発根に及ぼす根発達培地の影響前年度、通常の発根処理を行っても発根しなかったニホンナシ`長十郎'ミクロ挿し穂の発根に成功し、試験管内増殖できたすべてのニホンナシ品種のミクロ挿し穂の発根実験を行うことができた。その結果、3種類の根発達培地(ゲルライトのみ、ゲルライトとバーミキュライトの混合、バーミキュライトのみ)において、発根能力の低いミクロ挿し穂(5品種)は混合培地での発根率が高くなるが、発根能力の高いミクロ挿し穂(1品種)は培地間の発根率の差がなくなることがわかった。また、鉢上げ・順化成功率に差異は認められなかったので、発根率が低い場合はクリやクルミのミクロ挿し穂と同様、混合培地が有効であることが確認された。一方、カキ2品種のミクロ挿し穂も同様の根発達培地で発根させたが、ニホンナシと同様、発根能力が低いミクロ挿し穂において混合培地の有効性が確認された。

なお屋外での挿し木に関する実験では、クリの挿し穂の生存率を高めるミスト装置を作成したが、システムの不具合が頻発し、一定した結果を得ることができなかった。2.シロイヌナズナ側根形成に関する変異体のスクリーニングEMS処理した種子を用い、側根多形成系統や側根少形成系統のスクリーニングを行った。その結果、側根多形成系統についてM5植物まで得ることができ、形質を固定することができた。一方、側根少形成系統については、成長の劣る系統が多く、種子の採取に困難をきたしたが、そのM3植物まで得ることができた。1.ミクロ挿し穂の発根に及ぼす根発達培地の影響前年度、ニホンナシミクロ挿し穂の発根率を高めたゲルライトとバーミキュライトを等量混合した根発達培地での発根率は、今までの研究報告に比べ全体的に低かったため、この培地の改良を目的とした実験を行った。その結果、発根能力の低い'豊水'ミクロ挿し穂において、基本培地を1/2MWから1/2WPに変更することにより発根率が高まった。一方1/2MSは発根率を改善しなかった。発根能力の高い'幸水'ミクロ挿し穂は基本培地の違いにより発根率が変化することはなかったが、根系の発達は1/2WPが優れた。今後は反復実験を行うと共に、これらの結果が鉢上げ・馴化に及ぼす影響を調査する必要がある。一方、カキについては新たな2系統のミクロ挿し穂を用い、3種類の根発達培地(ゲルライトのみ、ゲルライトとバーミキュライトの混合、バーミキュライトのみ)の発根実験を行ったが、今までのような結果は得られず、カキについてはクローン間差が大きいことが確認された。さらに今後の発根実験に用いるためのマンゴーやライチ、ストロベリーグアバの茎頂培養を開始した。ストロベリーグアバは外植片の定着に成功しなかったが、マンゴーやライチは成功し、特にマンゴーについては効率的な増殖が行え、来年度の発根実験に供試できるだけのシュートを獲得できた。なお根発達培地中の容器内のエチレンの増減を調査するために、ガスクロを購入して試運転・調整を行い、来年度から分析を行える準備を調えた。2.シロイヌナズナ側根形成に関する変異体のスクリーニングEMS処理した種子を用い、側根少形成系統のスクリーニングを行った。側根少形成系統は成長の劣る系統が多く、種子の採取に困難をきたしたが、そのM5M6植物まで得ることができ、形質を固定することができ、側根多形成系統と共にイギリス人共同研究者へ供与する準備ができた。EMS処理により変異を生じ、その形質を固定した側根多形成および側根少形成系統のシロイヌナズナの種子を6月上旬に来日した英国・ノッティンガム大学のベネット教授へ手渡した。その後、変異を生じた部分の遺伝子構造の解析をするためのスクリーニングが彼の研究室で行われ、8月下旬にノッティンガム大学においてスクリーニングの内容についての説明を受け、解析方法について討議した。試験管内への外植片の導入およびシュート増殖に成功したマンゴーについて、効率的なシュートの伸長方法を開発した後、ミクロ挿し穂を作成し、発根処理方法の検討を行った後、根発達培地が根系発達に及ぼす影響について調査した。その結果、バーミキュライトの根発達培地への添加の有無は、ニホングリやクルミなどと同様、発根率や側根形成率などに影響をもたらすことがわかった。すなわち根発達培地へのバーミキュライトの添加は、発根率の向上だけでなく側根形成を促した。現在、根発達培地が鉢上げに及ぼす影響を調査中である。
糖脂質による細胞表層シグナル伝達タンパク質の配向の制御

1.NAD分解酵素であるリンパ球表面抗原CD38を用いて、ガングリオシドとの相互作用を明らかにするために結晶構造解析をこころみた。マルトース結合蛋白質とCD38の細胞外ドメインとの融合蛋白質(MBP-CD38)を大腸菌で発現させた。発現させたMBP-CD38の大部分は正しいSS結合のかかっていない不活性型であったため、チオレドキシンとの共発現系を用いて安定に活性の高いMBP-CD38を調製する方法を確立した。MBP-CD38とガングリオシドGT1bとの結晶化のハンギングドロップ法での条件検討をおこない、PEG10,000を沈殿剤として結晶を得た。この結晶から分解能2.4オングストロームの反射を得ることに成功した。2.CD38を発現している細胞にガングリオシドを取り込ませると、CD38のNAD分解活性が抑制される。ガングリオシドの効果が同一細胞表面上のCD38とのシスの相互作用であつのか、又はCD38とガングリオシドとがトランスで相互作用する結果なのかを明らかにするために、THP-1細胞のCD38-トランスフェクタントを用いた実験を行った。CD38-トランスフェクタントにGT1bを取り込ませた場合にはNAD分解活性の阻害が起こったが、導入をおこなっていないコントロールの細胞にGT1bを取り込ませたものをCD-38トランスフェクタントと共存させた場合には阻害が起こらなかった。このことから阻害はCD38とGT1bとが同一細胞の表面にあるシスの場合に起こることが強く示唆された。
顎関節の数学モデル化による関節円板転位のメカニズムに関する研究

顎関節円板転位のメカニズムを検討するため、顎関節の数学モデルを作製し、顎関節構成要素の条件を変化させてシミュレーションを行い、関節円板転位を引き起こしうる要因を究明した。1,顎関節モデル作成下顎運動を簡略化して下顎頭のあらゆる位置を再現するため、最大開閉口運動の範囲内での片側顎関節の矢状面内2次元運動を仮定した。上下顎骨と関節円板は剛体とし、円と直線の組み合わせで形状を近似した。稼働要素として咀嚼筋を、受動要素として3つの靭帯と円板後部組織、口腔周囲の皮膚粘膜の張力および下顎後部の運動抵抗をモデル化した。筋肉、靭帯等の受動要素はいずれも骨または関節円板に点付着し、力の作用方向は付着点を結ぶ方向とした。2,数学モデルのシミュレーション手順本モデルは開口角度を与えることによりすべての筋力、受動要素力および関節反力を計算し、生体内力のつり合いから筋力と関節反力を求め、筋力の総和が最小となる関節円板と下顎のつり合い位置を定める。開口運動は開口角を0度から30度まで計算した。3,モデルの妥当性の評価(1)顎関節腔造影による円板動態所見と比較、(2)非接触顎運動計測システムによる健常例の最大開閉口運動と比較、(3)健常例の筋電計測値と比較により、作成された顎関節数学モデルは関節円板転位のメカニズムの究明に適したものであることが明らかにされた。4,顎関節条件の変化による円板動態の解析顎関節モデル上で、パラメーターを変化させてシミュレーションを行い、円板動態を検討した。その結果、単一の条件変化では円板転位を生ずるものはなかった。上下関節面の空隙の増加を助長する条件では咬合位付近で円板挙動に変化が生じ、前後的運動に影響する条件では最大開口位付近で変化が生じていた。関節構成要素の複合変化を組み合わせると円板挙動はより不安定になる。ことに咬合位における下顎窩・下顎頭間隙の増大もしくは円板後方肥厚部の菲薄化を生じせしめる関節構成要素、運動様式の変化によって関節円板前方転位は比較的容易に起こり得る事が推定された。稼動要素として咀嚼筋を、受動要素として3つの靭帯と円板後部組織、口腔周囲の皮膚粘膜の張力および下顎後部の運動抵抗をモデル化した。筋肉と受動要素の付着位置、自然長、筋力、断面積、ばね定数などは文献値を参照した。筋肉は原則として収縮要素のみ考慮したが、咬筋、側頭筋は収縮要素と弾性要素を設けた。咬筋と側頭筋は同期して活動し、顎二腹筋前腹に拮抗するものとした。関節円板と下顎頭の付着線維は前後方向の動きには無視し得る程度であるため受動要素には含めなかった。2,数学モデルのシミュレーション手順

本モデルは開口角度を与えることによりすべての筋力、受動要素力および関節反力を計算し、筋力の総和が最小となるように上顎に対する下顎と関節円板の位置を設定するように作成した。最初に開口角度0度の下顎の位置を咬合位の初期X座標値として関節円板の位置を探索した。以降、下記の要領で開口角を変化させて下顎と関節円板の位置を探索した。まず、下顎開口角および下顎と関節円板の初期位置を元として受動要素力を計算する。次に生体内力のつり合いから筋力と関節反力を求める。さらに円板位置を0.02mm変化させて同様の順序で計算を行い、筋力の総和が最小となる位置を探索する。つづいて下顎位置を0.2mm変化させ、同様の判定基準で関節円板と下顎のつり合い位置を定める。以上を一回の計算とし、開口運動は開口角を3度づつ30度まで変えて計算し、さらに閉口運動は30度から3度づつ角度を変え0度まで計算する。前年度に作成した顎関節モデルについて以下の研究を行った。1.モデルの妥当性の評価(1)モデルでの開閉口時の円板動態を健常例の顎関節腔造影による円板動態所見と比較した結果、ほぼ一致していた。(2)開口角に対する下顎頭のモデルでの計算値を現有の赤外線半導体カメラを用いた非接触顎運動計測システムによる健常例の最大開閉口運動と比較した結果、ほぼ一致し誤差は1mm以下であった。(3)開口角に対する咀嚼筋のモデルでの筋活動の計算値を健常例の筋電計測値と比較した結果、咬筋、側頭筋の閉口筋活動、顎二腹筋前腹と外側翼突筋下頭の開口筋活動さらに外側翼突筋上頭の下顎頭の後方滑走の制御のための閉口位付近での活動などとよく対応していた。本モデルは回転と滑走を基本としたものでなく、開口角度を与えることによりすべての筋力、受動要素力および関節反力を計算し、筋力の総和が最小となるように上顎に対する下顎と関節円板の位置を設定するように作成されたものであるが、作成された顎関節数学モデルのシミュレーション結果から下顎頭の変位、筋活動および円板動態の点から関節円板転位のメカニズムの究明に適したものであることが明らかにされた。2.顎関節条件の変化による円板動態の解析顎関節条件を種々変化させた状態をシミュレーションし、円板を転位させる可能性のある要素を究明するための準備として、従来から円板転位の原因として挙げられてきた諸説をもとに以下項目についてシミュレーション条件の詳細を設定した。1)円板後部結合組織の弛緩、延長2)外側翼突筋上頭の異常活動3)外側靱帯のゆるみ4)関節面摩擦係数の増大5)関節円板の変形6)上下関節面の形状の変化7)咬合位の変化8)運動様式(下顎頭の回転と滑走運動)の変化9)上記各項目の組み合わせ顎関節条件の変化による円板動態の解析:前年度までに作成した顎関節モデル上で、従来から円板転位の原因として挙げられてきた諸説をもとにパラメーターを変化させてシミュレーションを行い、円板動態を検討した。パラメーターの単独変化では、1、円板挙動の変化を認めなかったもの(円板後部結合線維を切断した場合)、2、最大開口位付近で円板挙動に変化を認めたもの((1)上下間接面の摩擦係数を変化させた場合、(2)外側靭帯後方垂直線維束を延長させ場合)、3、咬合位付近で円板挙動に変化を認めたもの((1)外側靭帯前方垂直線維束の物性値の変化、(2)関節円板の形状の変化、(3)関節結節と下顎頭の形状の変化、(4)咬合位の後方への変化、(5)下顎頭の回転と滑走の様式の変化)、以上の結果が得られた。次にパラメーターを複合変化させてシミャレーションを行った結果、(1)上関節面の摩擦係数増加
ヒト気道線毛運動の生体内直接観察とその定量的評価を行う内視鏡システムの開発

拡大内視鏡による気管支壁の観察前年度の切除標本と実体顕微鏡を用いた検討によって、入射角を25-40度とし、拡大倍率を500倍程度にすると、鞭状の構造物が高速に往復運動を繰り返している様子が観察され、拡大率100倍程度では、線毛運動による粘液表面の微細な揺れが認識可能であることが判明したため、こうした光学特性を備え、線毛運動の観察に特化した気管支鏡を作成することとした。100倍程度の拡大観察が可能なCCDを備え、光源と受光部の角度が目指す条件を満たすように設計した。完成した試作機を用いて、まず、切除肺の観察を行った。内視鏡システムの空間周波数強調処理により、より鮮明に光のゆらぎを認識可能であった。被検者の同意を得て、通常の気管支鏡検査の際に気道内の観察を行い、生体内でも光のゆらぎが認識可能かどうかを検討した。その結果、生体内においては、生体固有の動き(心拍動、呼吸、咳反射など)と気道内分泌物の存在によって、観察が非常に困難であることが判明した。そこで、試作機のチャンネルを通過する気管支鏡の固定具を作成し、生体固有の動きを制御することを試みた。固定具を併用することで、ある程度、生体の動きの完全な制御は困難であったが、心臓からやや離れた右上幹において、比較的安定した観察が可能であることが判明した。しかし、気道分泌物の問題は、今後の検討課題として残された。動物とヒトの比較剖検症例の気管・気管支を数カ所採取して、顕微鏡による観察を行い、線毛運動の方向性を検討した。ヒトの気管においては、前壁、側壁、膜様部すべてにおいて、長軸方向に対してほぼ一定の角度をもって斜め方向の運動になっていることがわかった。したがって、螺旋状に喀痰の運搬がなされることが想定された。それに対し、四足歩行動物では、左右側壁から前壁側に向かう運動となっていることが判明し、ヒトとの間に差違があることが示唆された。実体顕微鏡による気管支壁の観察ヒト切除肺を用いて気管支壁の観察を行った。観察倍率を50500倍とし、また、観察対象である気管支壁を載せるステージの角度を変化させ、種々の拡大倍率と入射角を組み合わせて観察を行った。線毛は、透明でかつ非常に微細な構造物であるため、線毛自体の直接の観察は不可能であったが、弱拡大でも、線毛運動に由来すると考えられる、粘液表面の微細な揺れを観察することが可能であった。観察は、粘液表面に光の反射を作った場合にのみ観察されたため、主に効率よく反射が作成できる条件を検討したところ、入射角が25-40度の条件が観察に適していることが判明した。この条件下に、拡大倍率を500倍程度にすると、鞭状の構造物が高速に往復運動を繰り返している様子が観察され、弱拡大で認められた粘液表面の微細な揺れは、複数の線毛運動の協調運動により起こっているものと考えられた。画像処理実体顕微鏡を用いた観察により得られた画像をCCDカメラにより取り込み、ビデオテープに記録した。記録した画像を、パーソナルコンピュータを用いてデジタル化処理した。拡大内視鏡による気管支壁の観察市販の100倍程度の拡大観察が可能な消化器用の内視鏡を用いて、切除肺の観察を行った。気管支粘膜表面に光の反肘が起こった部位において、微細な光の揺れが観察された。この所見は、内視鏡システムの空間周波数強調処理により、より鮮明に認識可能となった。拡大率の大きな気管支鏡を開発することによって、気道の線毛運動を認識できる可能性が示唆された。

したがって、螺旋状に喀痰の運搬がなされることが想定された。それに対し、四足歩行動物では、左右側壁から前壁側に向かう運動となっていることが判明し、ヒトとの間に差違があることが示唆された。
近代日本における地域交通体系の形成過程に関する歴史地理学的研究

申請者は、近代日本の地域交通体系に関する研究を大テーマとして取り組み、それを実証する指標に局地鉄道を位置づけた。本年度の成果としては、まず局地鉄道の路線プランから近代型地域交通体系の確立を推定する方法を論文として公表できたことをあげねばならない(地理学評論67-10)。これによって申請者の行なってきた一連の研究のフレームワークが確立されたといえるであろう。当該論文では、近代型地域交通体系の形成には「鉄道国有化」ち「交通統制」が重要な画期となっていることが示唆されている。また、当該論文は日本地理学会研究奨励賞の受賞が内定している。また、本申請時に課題とした明治期の「鉄道国有化」に関わる交通体系の変容については、瀬戸内海地域を事例に実証研究を行なった。その概要は1994年度鉄道史学会大会(於、東京学芸大学)で口頭発表し、歴史地理学会機関誌『歴史地理学』に投稿した(現在審査中)。また、四国に関する事例報告を『奈良大学紀要』23号に投稿・掲載された。当初、比較研究として関東地方における河川舟運と鉄道との対抗・協調関係を調査するつもりであったが、前述の路線プランの問題と商品流通との関連から深める必要を感じ、山口県宇部・小野田地域の工業化と輸送に関する研究を行ないつつあるが、こちらは次年度申請費によって完成させたいと考えている。また、これら一連の研究に関する展望論文も執筆中であり、次年度申請費で完成させる所存である。