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正ミュオンと物質表面との相互作用の研究

高融点金属(タングステン,イリジウムなど)および表面自己清浄効果をもつ金属間化合物・電子放出体(LaB6など)を高温に加熱し,これら材料の高温加熱による表面物性の変化を各種の表面解析法を用いて予備的な検討を行った.また,絶縁体結晶(酸化マグネシウム)の微粉末やニッケルの微粒子の表面のキャラクタリゼーション法および評価法について検討し,高効率なミュオニウム生成メカニズムについて詳細な検討を行った.ついで表面オージェ過程によるミュオニウムのイオン化を利用した発生法の採用に関して物理学的な,また発生効率の向上に関し技術的な討論をもった.これらの段階をふまえてプログラムを決めた.本研究の成果は,熱脱離による低速ミュオニウムの発生効率の高い材料の発見と開発およびミュオニウムの生成効率が高く表面でのオージェ過程の高い絶縁体結晶の開発に依存するので,固体表面での素過程の研究,低速μ中間子,低速ミュオニウムの物理・化学の体系化, μ+中間子を利用した新しい表面解析法-「低速μ回折」「表面μSR」「低速μ+エネルギー損出分光」-の基礎を低速μ+中間子や低速ミュオニウムの同族粒子である低速陽電子や低速ポジトロニウム,あるいは低速の陽子や低速水素原子の物理・化学物性を利用した解析法との対比を体系的に行った.また海外のこの分野の進展についての調査を行った.ターゲットとしてSiO_2粉末を用いて,熱エネルギーミュオニウムを発生させ,これにレーザーを照射し,ミュオニウムの3光子吸収によるイオン化にも成功した.これらの効果を総合的に比較し,最も効率の高い方法を選定できる段階となった.高融点金属(タングステン,イリジウムなど)および表面自己清浄効果をもつ金属間化合物・電子放出体(LaB6など)を高温に加熱し,これら材料の高温加熱による表面物性の変化を各種の表面解析法を用いて予備的な検討を行った.また,絶縁体結晶(酸化マグネシウム)の微粉末やニッケルの微粒子の表面のキャラクタリゼーション法および評価法について検討し,高効率なミュオニウム生成メカニズムについて詳細な検討を行った.ついで表面オージェ過程によるミュオニウムのイオン化を利用した発生法の採用に関して物理学的な,また発生効率の向上に関し技術的な討論をもった.これらの段階をふまえてプログラムを決めた.本研究の成果は,熱脱離による低速ミュオニウムの発生効率の高い材料の発見と開発およびミュオニウムの生成効率が高く表面でのオージェ過程の高い絶縁体結晶の開発に依存するので,固体表面での素過程の研究,低速μ中間子,低速ミュオニウムの物理・化学の体系化, μ+中間子を利用した新しい表面解析法-「低速μ回折」「表面μSR」「低速μ+エネルギー損出分光」-の基礎を低速μ+中間子や低速ミュオニウムの同族粒子である低速陽電子や低速ポジトロニウム,あるいは低速の陽子や低速水素原子の物理・化学物性を利用した解析法との対比を体系的に行った.また海外のこの分野の進展についての調査を行った.ターゲットとしてSiO_2粉末を用いて,熱エネルギーミュオニウムを発生させ,これにレーザーを照射し,ミュオニウムの3光子吸収によるイオン化にも成功した.これらの効果を総合的に比較し,最も効率の高い方法を選定できる段階となった.
農地からの土砂流出制御工法のシステム化

土壌浸食は、現在砂漠化と共に地球規模の環境問題となっている。とくに発展途上国において人口の爆発的増加が圧力となって、森林伐採、農地開発の結果が土壌浸食を誘発し、土壌流亡は大きな問題となっている。土砂流亡は農地災害のみならず、環境問題として取り上げられている。したがって、農地からの土砂流亡の実態を把握し、その抑制制御システムを確立することは極めて重要な意義をもつものである。本研究では、粗粒部分の掃流砂と浮遊砂の排除に別途の対策を講じて、汚濁水流出抑制のシステム化をはかった。研究期間のうちに、(1)濁水の要因となる浮遊砂の制御に関する従来工法の技術的限界を検討し、(2)国内関連地区の現地調査に基づき浸透性沈砂池工法の計画・設計を行い、(3)試験施工のための水理設計および現地施工・調査の準備をし、(4)暗渠砂質濾層の浄化機能の検討を行い、(5)試験地圃場表土の土壌特性および沈降特性実験、(6)暗渠排水による沈砂池重力沈降の促進作用実験、(7)暗渠排水濾層の材料実験、(8)暗渠排水の能力低下とその対策検討などを行い、それらの結果土砂流出制御工法に関するマニュアルを作成した。本研究では、農地からの汚濁水の流出を制御するために、従来の渦動排砂管による制御に、微粒子の流出制御工法を加えて、汚濁水流出の制御工法をシステムとして確立させるべく、平成7年度(初年度)にそのモデル実験を行い、その効果を検討した。吸着等による微粒子流出制御については、ゴルフ場等の流出制御に使用されている例があるが、これらの方法を用いて総体的な流出制御が可能になれば、土砂流出制御について実用化されることになり、その社会的な貢献度は大きく、具体的研究を以下のように進めた。1.現地実証試験地:日本の南北両端を対象と考え、北海道網走地区の造成圃場、沖縄県宮古島の東京農業大学農場を拠点にした。現地では、地形測量および排水路、沈砂池等の施設調査を行った。2.現地に適用する排水システムの設計:実証試験に用いるための渦動排砂管と、浸透性沈砂地を組み合わせた排水システムを考案し、設計を行った。また、本システムの水収支解析を行うための数理モデル(連続系方程式)を開発した。3.浸透性沈砂地工法の室内実験:沈砂地の浸透性を得るための底部土層および暗渠の浄化機能と排水機能を解明するために、室内水理実験を行った。ここでは重力による沈降作用による濁度制御の限界を明らかにし、また礫、砂によるフィルター効果による汚濁軽減機能を調べ、砂層による軽減効果を明らかにした。なお、砂層浸透では、浮遊砂の目詰まりにより浸透機能が低下することが定量的に明らかとなった。本年度は農地から流出する濁水を制御するために、開発中の浸透性沈砂池工法に関する室内実験および現地試験を実施した。昨年度までに濁水の要因となる浮遊砂の制御に関する従来工法の技術的限界を明らかにし、関連地区の現地調査等をもとに、浸透性沈砂池工法の提案を検討した。これを受けて、本年度は本工法の試験施工のための水理設計および現地施工、調査の準備を行った。また、浸透性沈砂池の室内水理実験により、暗渠砂質濾槽の浄化機能を明らかにした。さらに室内実験について次の事項を検討し、追加実験を行った。すなわち(1)試験地圃場表土の濁度および沈降特性実験、(2)暗渠排水による沈砂池重力沈降の促進作用、(3)暗渠排水濾槽の材料、(4)暗渠排水の能力低下とその対策などである。

研究期間のうちに、(1)濁水の要因となる浮遊砂の制御に関する従来工法の技術的限界を検討し、(2)国内関連地区の現地調査に基づき浸透性沈砂池工法の計画・設計を行い、(3)試験施工のための水理設計および現地施工・調査の準備をし、(4)暗渠砂質濾層の浄化機能の検討を行い、(5)試験地圃場表土の土壌特性および沈降特性実験、(6)暗渠排水による沈砂池重力沈降の促進作用実験、(7)暗渠排水濾層の材料実験、(8)暗渠排水の能力低下とその対策検討などを行い、それらの結果土砂流出制御工法に関するマニュアルを作成した。
植物ホルモンによる細胞拡大と微小管配向の調節

1明所で育てたキュウリ胚軸のジベレリン(GA)による伸長促進と、アブシシン酸(ABA)による伸長阻害が、表皮細胞及び皮層細胞の表層微小管の配向の変化とどのように関わっているかを調べた。表皮細胞の切線方向面では、斜め配向のMTを持つ細胞が多いが、表皮細胞と皮層細胞の放射方内面では、ほとんどの細胞が伸長軸に対して直角配向のMTをもっていた。GAは全ての細胞でMTを直角配向に変え、ABAは全ての細胞で斜めまたは平行配向のMTを増加した。GAとABAは相反的に作用した。表皮細胞の切線方向面のMT配向と胚軸の伸長速度との間には高い相関が見られ、直角配向の細胞の頻度が高いほど、伸長速度は大きかった。2 GA受容体の異常と考えられるトウモロコシの矮性D_8と正常体とに於て、幼葉鞘の成長と表皮細胞のMT配向との関係を調べた。D_8の細胞長はNに比べて顕著に短く、従って成長も小さい。これはD_8の表皮細胞では斜めまたは平行配向のMTをもつ細胞が顕著であることと関係がある。GA合成阻害剤のウニコナゾールで処理すると、NでもD_8でも成長は顕著に抑えられ、平行配向のMTをもつ細胞が増加した。幼葉鞘の成長は、内生GAによるMT配向の変化を通して調節されている。3新しい植物ホルモンのブラシノライドはジベレリンと同じく伸長軸に対して直角配向のMTを持つ細胞を増加させることが、キュウリ胚軸切片のの表皮細胞で認められた。この効果はブラシノライドが切片の伸長を促進し始める処理後6時間頃から認められた。4黄化エンドウから抽出したチュウブリンのin vitroの会合は、GA及びブラシノライドによって促進された。1.ジベレリン(GA)受容体異常と推定されるトウモロコシの矮性体D_8と正常体(N)の幼葉鞘において、表皮細胞接線方向面の表層微小管(MT)の配向を顕微常光抗体法によって観察比較し、細胞伸長との関係を調べた。次のような結果が得られた。1)D_8の幼葉鞘の伸長速度はNよりも遅く、最終長も短い。これは主として細胞長の短いことによる。2)Nでは伸長軸に対して直角配向するMTをもつ細胞が優勢であるが、D_8では斜め・縦配向のMTをもつ細胞が顕著である。3)GA合成阻害剤のウニコナゾ-ル(Un)はNとD_8の細胞長を短くし、幼葉鞘の伸長を抑える。4)UnはN、D_8ともに、直角配向のMTをもつ細胞を著しく減少させ、縦配向のMTをもつ細胞を増加する。以上のことから、D_8の矮性発現は主として、細胞長の短いことによると考えられるが、これは直角配向のMTをもつ細胞の少ないことと関係があると推定される。また、幼葉鞘の伸長は内生GAによって調節を受けており、D_8では内生GAが有効に作用し得ないことが示唆される。2.明所で育ったキュウリ胚軸の伸長はGAで促進され、アブシジン酸(ABA)で阻害される。MTの配向を表皮細胞接線方向面(Ept)、放射方向面(Epr)及び皮層細胞放射方向面(Cr)で観察すると、GAは伸長軸に対して直角配向のMTをもつ細胞を増加させ、ABAは、反対に縦・斜め配向のMTをもつ細胞も増加させる。Crには直角配向のMTしかみられず、また、Eprもほとんどの細胞が直角配向のMTをもつが、ABA処理により、これらにおいても、斜め・縦配向のMTが目立つようになる。ABAとGAはMTの配向に対して、相互に反対の作用をするようである。

胚軸の伸長速度とEptにおける直角配向のMTとの間には高い相関がある。1明所で育てたキュウリ胚軸伸長のジベレリン(GA)による促進と、アブシシン酸(ABA)による阻害が、表皮細胞及び皮層細胞の表層微小管の配向の変化とどのように関わっているかを調べた。表皮細胞の切線方向面では斜め配向のMTを持つ細胞が多いが、表皮細胞と皮層細胞の放射方向面では、ほとんどの細胞が伸長軸の対して直角配向のMTを持つ。GAは全ての細胞でMTを直角配向に変え、ABAは斜めまたは平行配向のMTを増加した。GAとABAは相反的に作用した。表皮細胞の切線方向面のMT配向と胚軸の伸長速度との間には高い相関が見られ、直角配向の細胞の頻度が高いほど伸長速度は大きかった。2 GA受容体の異常と考えられるトウモロコシの矮性D8と正常体とに於て、幼葉鞘の成長と表皮細胞のMT配向との関係を調べた。D8の細胞長はNに比べて短く、従って成長も小さい。これはD8の表皮細胞では斜めまた平行配向のMTをもつ細胞が顕著であることと関係がある。GA合成阻害剤のウニコナゾールで処理すると、NでもD8でも成長は顕著に抑えられ、平行配向のMTをもつ細胞が増加した。幼葉鞘の成長は、内生GAによるMT配向の変化を通して調節されている。3ブラシノライドはGAと同じく伸長軸に対して直角配向のMTを持つ細胞を増加させることが、キュウリ胚軸切片のの表皮細胞で認められた。この効果はブラシノライドが切片の伸長を促進し始め処理ご6時間頃から認められた。4黄化エンドウからた抽出したチュウブリンのin vitroの会合はGA及びブラシノライドによって促進される。
ペア抵抗性蛋白質複合体を構成するRRS1の機能解析と複数の病原体認識機構の解明

病気から身を守るため、植物は免疫受容体と呼ばれる抵抗性蛋白質により、病原体が放出する分泌蛋白質を直接的または間接的に認識して病原体の存在を感知し、病原体に対する抵抗性を発揮している。そこで、抵抗性蛋白質について研究した結果、モデル実験植物シロイヌナズナの2つの異なる抵抗性蛋白質(RPS4およびRRS1)が協調的に働き、複数の病原体に対する抵抗反応に関与している“デュアル抵抗性蛋白質システム"を世界に先駆けて発見した。さらに、RRS1が本システムの制御因子であり、かつ、病原体の標的蛋白質である可能性が示唆されたことから、本研究では“デュアル抵抗性蛋白質システム"におけるRRS1の仕組みを明らかにし、本知見をもとに病害に対する免疫力を向上した植物を創製することで病害による作物の損失の抑制に貢献することを目指した。RRS1はTIR領域、p-loopモチーフ、ロイシンリッチリピート(LRR)配列といった抵抗性蛋白質特有のモチーフに加えて、遺伝子発現制御に関わるWRKY、ロイシンジッパー(LZ)、核移行シグナル(NLS)といった特徴的なモチーフを有している。そこで、WRKYおよびLZモチーフにアミノ酸変異を導入して機能破壊した植物体では、恒常的に抵抗反応が誘導される一方で、NLSモチーフの変異はRRS1を介した抵抗反応に影響を与えないことが明らかとなった。さらに、RRS1のC末端領域にアミノ酸置換を導入したシロイヌナズナ形質転換体は、恒常的に抵抗反応が誘導された。以上より、RRS1の機能に重要な構造の変化はデュアル抵抗性蛋白質RPS4/RRS1複合体に影響を与え、恒常的な抵抗反応を誘導することが示された。(1) RRS1に特徴的なモチーフの機能解析これまでにRRS1のロイシンジッパーモチーフに変異を導入すると恒常的に抵抗性が発現することを明らかにした。また、Noutoshiら(2005)によりWRKYモチーフへのアミノ酸付加は植物体のわい化を引き起こすことが報告されている。本研究においても、WRKYモチーフの改変は恒常的に抵抗性が発現することを明らかにした。さらに、RRS1に存在するこのような数種のモチーフがデュアル抵抗性蛋白質システムをどのように制御しているのかを明らかにするために、これらモチーフに変異を導入したコンストラクトを作製した。その結果、あるモチーフにアミノ酸置換を導入したシロイヌナズナWs-2変異体はアブラナ科野菜類炭疽病菌に対して抵抗性から感受性に変化した。抵抗性蛋白質RRS1には炭疽病、斑葉細菌病、青枯病に抵抗性を示す生態型(Ws-2)由来のRRS1-Rと、炭疽病、青枯病に感受性、斑葉細菌病にのみ抵抗性を示す生態型(Col-0)由来のRRS1-Sが存在する。両者間の違いを明らかにすることで、抵抗性誘導機構を明らかにすることを試みた。1C末端領域への変異導入...複数の病原体に対して抵抗性を示すシロイヌナズナ生態型Ws-2の抵抗性蛋白質RRS1-Rに特徴的なC末端領域にアミノ酸置換を導入し、これらコンストラクトを、シロイヌナズナRRS1欠損変異体rrs1-1に導入した。来年度はこれらの特徴付けを行う。2RRS1と相互作用する因子の探索...標識ペプチドを融合した抵抗性蛋白質RRS1を用い、免疫沈降などにより相互作用する因子の同定を試みた。“デュアル抵抗性蛋白質システム"は遺伝子対遺伝子説、ガード説に次ぐ第3のモデルであるIntegrated decoy説として国際的にも高い評価を受けており、国際的に激しい研究の競争が繰り広げられている。RRS1はTIR領域、p-loopモチーフ、ロイシンリッチリピート(LRR)配列といった抵抗性蛋白質特有のモチーフに加えて、遺伝子発現制御に関わるWRKY、ロイシンジッパー(LZ)、核移行シグナル(NLS)といった特徴的なモチーフを有しており、私たちはRRS1が複数の異なる病原体の攻撃を認識し、かつ、本システムにおける抵抗性発現の制御に関わっていると考えている。本研究により、あるモチーフに変異を導入することで、病原体に対する感受度に変化が認められたことから、重要なモチーフの一つを特定できた。さらに、H29年度の解析に向けた変異体ラブラリーの作製も完了した。以上の通り、研究は順調に進捗しており、科学的に重要な知見も得られたことから評価区分を(1)とした。これらモチーフにアミノ酸置換を導入し、RRS1が備えているモチーフの機能を解析した。WRKYおよびLZモチーフにアミノ酸変異を導入して機能破壊した植物体は、恒常的に抵抗反応が誘導された。一方、NLSモチーフの変異はRRS1を介した抵抗反応に影響を与えないことが明らかとなった。次いで、RRS1の構造と機能の解析を行った。RRS1のC末端領域にアミノ酸置換を導入したシロイヌナズナ形質転換体は、恒常的に抵抗反応が誘導された。今後は、本知見をもとに、病原体の認識に関わるRRS1のアミノ酸領域を明らかにする。

また、デュアル抵抗性蛋白質RPS4およびRRS1による病原体認識後の抵抗性誘導には、EDS1が関与することが示唆されている。そこで、ゲノム編集技術により、ベンサミアーナタバコに存在するEDS1およびそのホモログを同時に破壊した植物体の取得に成功した。今後、本破壊株を用いて、デュアル抵抗性蛋白質RPS4およびRRS1をコアとした病原体の認識から抵抗性発現に至る一連の防御応答機構を明らかにする。RRS1のモチーフを機能解析するために、変異型モチーフを有するRRS1を導入した形質転換植物(シロイヌナズナ)の作製が必要である。本研究では、T2世代を用いた解析を予定していたが、安定した解析結果を得るためには、ヘテロよりもホモラインを用いた解析が重要なことから、T3世代の作製を試みた。その結果、H30年度にはT3世代(ホモライン)での解析が可能である。また、ベンサミアーナタバコへ、恒常的に抵抗性が誘導される変異型RRS1の導入を行い、形質転換体の取得に成功した。さらに、ゲノム編集技術を用いて、主要な防御シグナル伝達因子の破壊株の取得をめざしている。今年度は、RPS4およびRRS1による病原体認識後の抵抗性誘導に重要なEDS1の破壊を試みた結果、ベンサミアーナタバコのNtEDS1およびそのホモログを同時に破壊した植物体の取得に成功した。本研究は計画以上に進展している。病気から身を守るため、植物は免疫受容体と呼ばれる抵抗性蛋白質により、病原体が放出する分泌蛋白質を直接的または間接的に認識して病原体の存在を感知し、病原体に対する抵抗性を発揮している。そこで、抵抗性蛋白質について研究した結果、モデル実験植物シロイヌナズナの2つの異なる抵抗性蛋白質(RPS4およびRRS1)が協調的に働き、複数の病原体に対する抵抗反応に関与している“デュアル抵抗性蛋白質システム"を世界に先駆けて発見した。さらに、RRS1が本システムの制御因子であり、かつ、病原体の標的蛋白質である可能性が示唆されたことから、本研究では“デュアル抵抗性蛋白質システム"におけるRRS1の仕組みを明らかにし、本知見をもとに病害に対する免疫力を向上した植物を創製することで病害による作物の損失の抑制に貢献することを目指した。RRS1はTIR領域、p-loopモチーフ、ロイシンリッチリピート(LRR)配列といった抵抗性蛋白質特有のモチーフに加えて、遺伝子発現制御に関わるWRKY、ロイシンジッパー(LZ)、核移行シグナル(NLS)といった特徴的なモチーフを有している。そこで、WRKYおよびLZモチーフにアミノ酸変異を導入して機能破壊した植物体では、恒常的に抵抗反応が誘導される一方で、NLSモチーフの変異はRRS1を介した抵抗反応に影響を与えないことが明らかとなった。さらに、RRS1のC末端領域にアミノ酸置換を導入したシロイヌナズナ形質転換体は、恒常的に抵抗反応が誘導された。以上より、RRS1の機能に重要な構造の変化はデュアル抵抗性蛋白質RPS4/RRS1複合体に影響を与え、恒常的な抵抗反応を誘導することが示された。(1) RRS1に特徴的なモチーフの機能解析...モチーフに変異を導入したシロイヌナズナを用い複数の病原体に対する感受度の変化を解析することで、モチーフの役割を明らかにする。同時にベンサミアーナタバコを用いた一過的発現解析により、蛋白質間相互作用を明らかにする。1変異C末端領域を導入した植物の表現型
炭素質隕石中のペプチド化合物の検出とその生成プロセスの検証

GC/MS分析法による現世堆積物中のジペプチドを検出する技術の開発を目指し、東京湾表層堆積物中より34種のジペプチドを検出した。この成果を基に、炭素質隕石中のジペプチドとジケトピラジンを分析し、世界で初めて隕石中にジペプチドが存在知ることを明らかにした。ジペプチド検出に用いた隕石は、マーチソン隕石と南極隕石Y-781198隕石であり、いづれの隕石中にもアミノ酸が比較的多く含まれていることが知られ、本研究目的には最適な隕石試料である。その結果、極めて微量ではあるが、マーチソン隕石中にはジペプチドとしてのグリシルグリシンが4pmol/g、ジケトペラジンとしてのグリシルグリシンが23pmol/g、Y-781198隕石中にはそれぞれ11pmol/g、18pmol/g存在することを見いだした。さらに,隕石中で起きたポリアミノ酸の生成プロセスを明らかにするため、いくつかの試験管内における模擬実験を行った。特に、隕石有機物として存在、量の多い尿素とカルボン酸の加熱による新奇なポリアミノ酸生成経路を見いだした。初年度のため基礎研究として、1)自然物質中に存在するペプチド中でも一番単純なジペプチド分析法の確立、2)紫外線照射よるアミノ酸生成のシミュレーション実験、3)炭素質隕石中の有機物の分析を行った。ジペプチド分析法の研究では、標準化合物としてL-Asp-L-AlaとL-Val-Glyを用いてメチルエステル化を室温下で3時間行ったところ、それぞれのジペプチドの分解は4%以下と0.1%以下であった。これは、これまでに使用されていた80°Cで1時間のエステル化での16%と0.4%に比べる大幅な改良であり、GC/MS分析に適する条件が得られた。紫外線(172nm)照射実験では、アンモニアと水が存在すれば、炭素源としてグラファイトを使用することで、アミノ酸の生成が認められた。これらのアミノ酸はグリシンからロイシンまでのタンパク性と非タンパク性の両方のアミノ酸を含むことが判明した。隕石母天体上にはグラファイトが存在するので、アンモニアと水の存在下でこれらの単純な化合物からアミノ酸が生成し、その縮重合反応によりジペプチドやポリペプチドの生成が起きる可能性を指摘した。炭素質隕石として日本の南極観測隊が採集したアスカ隕石、A-881280,A-881334,A-881458の3個の隕石を、それらの有機物としてモノカルボン酸を分析した。その結果、A-881458隕石から約30個のモノカルボン酸を検出した。これにより、A-881458隕石は本研究目的のペプチド化合物の検出に利用できることが判明した。次年度では、初年度に確立したGC/MS分析法による堆積岩中のジペプチド分析法をまとめ論文を作成した(Org.Geochem, 15, 57, 2000)。一方、この光学分割を取り入れた分析法を利用し、アミノ酸の加熱実験によるジペプチド、トリペプチド生成のシミュレーション実験を行った。その結果、L-体のみのアラニンを加熱しても、LL-体のジアラニンだけでなく、LD-体、DL-体のものも生成し、わずかではあるがDD-体のものも生成することが判明した。炭素質隕石中のジペプチド分析を行った結果、グリシルグリシンのみが極く微量で検出された。しかし、極微量であること、およびグリシンには光学異性体がないこと、から汚染物の混入にによる可能性が高く、その確認について現在再分析中である。炭素質隕石中の他の有機物についての研究では、マーチソン隕石中に存在する微量なチオフェン類を同定・定量し、隕石有機物としての特徴を明らかにした(Chem.Lett.,in press)。さらに、日本の南極観測隊が採集したアスカ隕石、A-881458中の芳香族炭化水素の個別分子について炭素同位体比を分析した。その結果、これらの芳香族炭化水素の生成は熱力学的な要因よりは、反応速度支配によることが判明した(Earth Plant.Sci.Lett.,in press)。上記の他に、隕石有機物分析に応用できる堆積岩有機物の研究として、新第三系新庄堆積岩中の各種多環芳香族炭化水素の(特に続成変化に関する)研究、K/T境界堆積岩中のチオフェン類についての(特に、堆積環境との関連)研究を行い、発表した(裏面の発表論文参照)。

最終年度では、次年度に確立したGC/MS分析法による現世堆積物中のジペプチド34種類の検出結果(Geochem. J., 35, 439-450,2001)を基にして、炭素質隕石中のジペプチドとジケトピペラジンを分析し、世界で初めて隕石中にジペプチドが存在することを明らかにした(Origins Life Evol. Biosphere, 2002, in press)。ジペプチド検出に使用した隕石は、マーチソン隕石とY-781198隕石である。どちらの隕石中にもアミノ酸が比較的多く含まれていることが知られ、本研究目的には最適な隕石試料である。その結果、極めて微量ではあるがマーチソン隕石には、ジペプチドとしてのグリシルグリシンが4pmol/g、ジケトピペラジンとしてのグリシルグリシンが23pmol/g、また、Y-781198隕石には、ジペプチドとしてのグリシルグリシンが11pmol/g、ジケトピペラジンとしてのグリシルグリシンが18pmol/g存在することを見いだした。さらに、アミノ酸分析ではマーチソン隕石に300nmol/g、Y-781198隕石に700nmol/g存在することを明らかにした。2量体としてのグリシン存在量とモノマーとしてのグリシン存在量から、ジペプチドとしてのグリシルグリシンがグリシンの脱水縮合反応により生成したことを提案した。さらに、隕石有機物として存在量の多い尿素とカルボン酸の加熱反応でポリアミノ酸生成についての研究を行い、また、堆積岩有機物の研究として、新第三系新庄堆積岩やK/T境界堆積岩中のシクロアルカンやマレイミドの研究、発表した(裏面の発表論文参照)。
土壌構造が水・物質移動に及ぼす影響

本研究では、土壌中の物質移動を研究するための基礎として、土壌構造が水を始めとする物質の移動とどのように関わっているかを、実証的に考察した。造影剤を土壌中に浸入させ、軟X線で透過することにより、土壌の間隙構造を非破壊で観察し、さらにステレオ写真によってそれを立体的に捉えることが可能になった。また、目視による土壌間隙構造の立体表示が可能となり、間隙構造の定量的な把握が容易になった。一方、造影剤の浸入過程をVTRに収めることにより、液体が土壌中で流れる様子を初めて直接観察し、土壌中での流体挙動に対する新しい知見を得た。さらに、水田、畑、転換畑の土壌を採取し、これに造影剤を浸剤させて、土壌のミクロな構造を観察し、土地利用や耕耘履歴によって特徴ある土壌構造が形成されることを具体的に示した。一方、水田土壌中に発達する管状孔隙の内部に、新しい水稲根遺体が存在することを顕微鏡写真で確認することによって、これが水稲根によって形成されたという証拠を示すことができた。また、水稲根によって形成される孔隙が水や物質の移動に重要な役割を果たすことを示した。さらに、写真を用いて土壌中の孔隙の直径を測定し、立体像から直接孔隙の長さを測定することによって、透水性を直接計算することができた。この値を、従来の方法により測定した値と比較し、その特徴を論じた。現在の段階では、両者の関係を合理的に説明するまでには至っていないが、土壌透水性に関するより深い知見が得られた。なお、土壌の保水性は、微細間隙に依存する部分が多く、土壌間隙構造、とくに孔隙の構造、から保水曲線など保水性を合理的に説明することは難しいことを確認した。土壌は、空間的に均一ではなく、時間的にも変動している。マクロおよびミクロな構造を持ち、これが保水と透水という相反する性質を機能分担し、水を初めとする物質移動に強く影響している。しかし、これらの構造を具体的に観察することさえできないのが現在までの状況であった。本研究は軟X線装置を使って、この構造を実体視しようとするもので孔隙の中に造影剤を注入し、これを2方向から写真撮影し、立体鏡を使ってこれを見ようとする研究である。今年度は、軟X線装置とこの撮影画像を解析処理するためのイメ-ジワ-クステ-ションを購入し、若干の予備的研究を行った。まず、各務原火灰土を用いて、軟X線撮影し、きわめて明瞭な間隙構造を実体視することに成功した。その結果、浅いA層では根成孔隙が卓越し、やや深いB層では、土粒子間々隙が卓越することがわかった。まだ、造影剤の浸入過程を時間的に撮影してビデオで観察することにより、土壌中での流体の挙動を初めて明らかにすることができた。これらの成果は、土壌中での物質移動の研究を進める上で、きわめて貴重な知見であるといえる。一方、このようにして撮影した写真を入力して画像処理することにより、間隙の存在状態の大きさの分布、などが容易に得られることがわかった。今後の研究の方向としては、軟X線を使って医学分野で使われているCT(Computed tomography)処理をし、間隙構造を三次元表示することを試みる予定である。これによって、更に具体的に間隙構造を知ることができ、物質移動のあり様を詳細に観察することができよう。土壌中の水・物質移動に大きく影響を及ぼす,土壌の間隙,とくに管状の大間隙(孔隙)の構造を把握するために,軟X線非破壊検査装置を用いて造影剤を注入した土壌を撮影し,その分布を写真上に再現することが可能となった。

この手法を用いて,(1)灰色低地土(水田・畑),(2)非火山灰性黒ボク土(水田・畑),(3)褐色低地土(水田)を,新たに開発したジュラルミン製サンプラ-によって現地採取し,各プロファイルの孔隙分析を,ステレオ撮影した。この結果,土壌や土地利用,水田耕作作業などと孔隙構造形成との関係が明確に説明された。また,各土壌の保水性・透水性との関係をも評価することができた。一方,撮影された間隙写真を画像処理し,間隙構造を定量的・統計的に分析する手法の基礎的部分を開発した。この作業は,昨年度導入したイメ-ジワ-クステ-ションにより行ったが,間隙径の測定技術を開発検証し,それを用いて実土壌の間隙分布の算定が可能となった。この方法によって得られた同分布によって推定される土壌水分特性曲線と,別途独立して行った物理実験結果を比較して,透水性に大きく寄与する大孔隙については,その分布をある程度の精度で把握できる可能性が示された。また,造影剤の注入法・撮影法・画像処理法についての課題も整理された。ステレオ撮影された2枚の孔隙写真を用いて,その3次元分布状況を再現することも可能となった。また,土壌中を物質(造影剤・水)が流動する状況を,直接把握し,VTRに記録し,その速度を直接測定することも可能となった。さらに,土壌中の水・熱移動現象をモデル化することも進めた。以上の如く,本年度は,課題の中心的部分である土壌構造の定量的把握を進め,水・物質移動との関係について基礎的検討を加えた。本研究では、土壌中の物質移動を研究するための基礎として、土壌構造が水を始めとする物質の移動とどのように関わっているかを、実証的に考察した。造影剤を土壌中に浸入させ、軟X線で透過することにより、土壌の間隙構造を非破壊で観察し、さらにステレオ写真によってそれを立体的に捉えることが可能になった。また、目視による土壌間隙構造の立体表示が可能となり、間隙構造の哲量的な把握が容易になった。一方、造影剤の浸入過程をVTRに収めることにより、液体が土壌中で流れる様子を初めて直接観察し、土壌中での流体挙動に対する新しい知見を得た。さらに、水田、畑、転換畑の土壌を採取し、これに造影剤を浸剤させて、土壌のミクロな構造を観察し、土地利用や耕耘履歴によって特徴ある土壌構造が形成されることを具体的に示した。一方、水田土壌中に発達する管状孔隙の内部に、新しい水稲根遺体が存在することを顕微鏡写真で確認することによって、これが水稲根によって形成されたという証拠を示すことができた。また、水稲根によって形成される孔隙が水や物質の移動に重要な役割を果たすことを示した。さらに、写真を用いて土壌中の孔隙の直径を測定し、立体像から直接孔隙の長さを測定することによって、透水性を直接計算することができた。この値を、従来の方法により測定した値と比較し、その特徴を論じた。現在の段階では、両者の関係を合理的に説明するまでには至っていないが、土壌透水性に関するより深い知見が得られた。なお、土壌の保水性は、微細間隙に依存する部分が多く、土壌間隙構造、とくに孔隙の構造、から保水曲線など保水性を合理的に説明することは難しいことを確認した。
早期胃癌診断の国際遠隔医療教育における内視鏡画像品質の基準策定

日本の内視鏡早期胃癌診断に関する知識と経験を外国人医師と共有するにはICTを活用した国際遠隔医療教育が有用である。早期胃癌の内視鏡特徴を伝えるにはより高品質の画像が望ましいが、膨大な情報量はネットワークを圧迫し通信が不安定となり円滑な議論の妨げとなるため、伝送する画像圧縮率と、情報の正確な伝達に必要な画質のバランスが重要となる。本研究では、日本人内視鏡医への画像評価調査に基づいて内視鏡画像の圧縮率を決め、それを用いた国際遠隔医療教育を行った後に内容に対する満足度や理解度を送受信側、双方の医師へ確認することで、円滑かつ高品質な早期胃癌の国際遠隔医療教育を提供するための内視鏡画像品質を明確にする。
イオンガイドを用いた大気圧質量分析技術の開発

(1) SUS1/4"管の内部に8本の0.5φSUS線を張ったビームガイドを真空隔壁を貫通させた3段の差動排気システムにより、大気圧あるいは大気圧に近い圧力領域のイオン化室から生成イオンをガス流の電荷輸送特性とビームガイドのイオントラップ効果を活用して効率よく高真空領域に導いて質量分析ができる大気圧質量分析技術を開発した。(2) AP-LDIにおいてレーザーを回転させた試料塗布ディスク上に点収光させて超低速で走査する螺旋軌道照射させることにより低出力のレーザー光で脱離イオンを長時間安定に連続供給することに成功した。(3) AP-LDIにより生成したC_<60>-イオンのレーザー照射による電子脱離実験(C_<60>-+hn R C_<60>+e-)から、大気圧に近いAP-LDIイオン源で生成されビームガイド中をガス流とともに下流に搬送されてトラップされた分子イオンは運動エネルギーのみならず内部エネルギーも基底状態あるいはその近傍にまで十分冷却されていることが確認された(1) SUS1/4"管の内部に8本の0.5φSUS線を張ったビームガイドを真空隔壁を貫通させた3段の差動排気システムにより、大気圧あるいは大気圧に近い圧力領域のイオン化室から生成イオンをガス流の電荷輸送特性とビームガイドのイオントラップ効果を活用して効率よく高真空領域に導いて質量分析ができる大気圧質量分析技術を開発した。(3) AP-LDIにより生成したC_<60>-イオンのレーザー照射による電子脱離実験(C_<60>-+hn R C_<60>+e-)から、大気圧に近いAP-LDIイオン源で生成されビームガイド中をガス流とともに下流に搬送されてトラップされた分子イオンは運動エネルギーのみならず内部エネルギーも基底状態あるいはその近傍にまで十分冷却されていることが確認された本年度のイオンガイドを利用した大気圧質量分析技術の開発研究では、1)イオン生成法にはElectron spray ionsource(ESI)に加えてLaser desorption ionsource(LDI)を採用して、小型のLDI型イオン源を設計製作し、2)大気圧から高真空側へのイオン導入部にはイオンガイドを組み込んだSUS細管を真空隔壁を貫通させた配置で圧力差を確保してRF電場で動径方向のイオン拡散を防ぎイオンガイド中のガス流でイオンを効率よく下流に輸送する、3)イオンガイドの出口に設けたポテンシャル壁でイオンをトラップし、4)そのポテンシャル壁の開閉でトラップされたイオンをパルス的に引き出して後段の高真空の質量分析領域に再びイオンガイドで導くという手法を採用して、本研究が目的とする新しい質量分析技術開発の試行錯誤を重ねた。度重ねる試行の結果、大気圧質量分析の技術開発にとって重要な情報として、1)LDIから7cmの細管を通じて真空部にガス流で輸送されるイオンはレーザー照射後数ミリ秒かかり(台風並みの風に乗って運ばれるがごとく)時間的にも広く分布してしまう、2)ガス流による輸送されるイオンは23V程度のポテンシャル壁では乗り越えてしまいトラップには充分な高さのポテンシャルが必要、3)LDIからの輸送にガラスなど絶縁管を使用するとイオン透過率が桁違いに増加する、などが判明した。これまでの研究でイオンガイド利用の有効性は実証できたが、ESIはLDIに較べて安定なイオン供給ができるが適切なイオン生成条件を見出すにはいたっていないなど、現段階では、本研究の目的達成にはまだ技術開発と創意工夫が必要である。本研究の最終年度には、前年度に開発したビームガイドを活用して小型で効率よくイオンを取り込める大気圧質量分析装置を用いて、ESIおよびLDIイオン源におけるイオン生成の最適化を行うべくテスト実験を繰り返すと共に、ビームガイド中をガス流と共に移動させてトラップした分子イオンの内部エネルギーの冷却の程度を判定するため「フラーレン分子負イオンのレーザー照射による電子脱離実験」に取り組んだ。LDIにおけるイオン生成の最適化条件の探索によって、試料を塗布した回転ディスク上にレーザーを点集光させて超低速で走査する螺旋軌道照射でイオンを脱離させると低出力のレーザー光でイオンを長時間安定に連続供給できることを見出した。これにより、C^-_(60)イオンのレーザー照射による電子脱離実験を成功させることができ、C^-_(60)イオンは355nmの3倍波YAGレーザー光では1光子吸収で電子脱離できるが、532nmの2倍波レーザー光では電子脱離には2光子吸収が必要であることが判明した。このことから、ビームガイド中をガス流とともに下流に搬送されてトラップされる分子イオンは運動エネルギーのみならず内部エネルギーも基底の電子状態あるいはその近傍にまで十分冷却されていることが確認された。この結果、本研究により、ビームガイドの活用は、差動排気系の簡素化・小型化、および、イオンの輸送効率向上に威力を発揮しただけでなく、イオンの運動エネルギーのみならず内部エネルギーをも冷却する効果にも有用であることが実証された。
注目点移動を行う広角中心窩視覚センサの視覚処理系に関する研究

本研究では広い視野と注目点部分での高い解像度を同時に実現した多目的かつ多機能的な利用が可能な入力画像を獲得する視覚センサ(広角中心窩視覚センサ)を取り扱っている.その中でも特長ある入力画像を効率よく利用するための中心視と周辺視の協調に基づく柔軟な並列画像処理系の提案及び検証を行っている.提案する視覚処理系のモデルは人間の脳の分散かつ協調処理に基づくものであり,試作機は複数台のコンピュータとマルチタスクOSにより構成されている.以下に本年度までに得られた結果を示す.提案する柔軟な並列画像処理系の具体的アプリケーションへの適用及びハードウェア及びソフトウェア面での改良を行った.(1)雑誌論文「Multi-Functional Application of Wide Angle FoveatedVision Sensor in Mobile Robot Navigation」では,提案する処理系を有する広角中心窩視覚システムを移動ロボットのナビゲーションに応用し,センサから得られた広角中心窩情報の解像度変化に基づいた多機能的な利用を行っている.奥行き知覚の処理を中心視,自己位置検出の処理を周辺視と位置付けた協調処理実験を実行し,シミュレーションにより,広角中心窩情報の解像度が各処理に与える影響に付いての検証及び考察を行った.(2)雑誌論文「Visual Tracking using Wide-Angle Vision Sensor with Fovea」では,提案する処理系を有する広角中心窩視覚システムを移動する物体への視線追従制御に応用し,色や形状の情報に基づく中心視の処理と動きに基づく周辺視の処理の協調によりこれを実行している.ここでは,中心視の処理における色情報に着目し,柔軟な並列視覚処理系において色情報を扱う際に有効な減色手法について提案を行った.提案する手法は,解像度に応じて減色の度合いを変化させることで,入力した広角中心窩視覚情報の特長を留めつつ,情報量の大幅な削減を実現している.本研究では広い視野と注目点部分での高い解像度を実現した多目的かつ多機能的な利用が可能な入力画像を獲得する視覚センサ(広角中心窩視覚センサ)を取り扱っている.その中でも特長ある入力画像のための処理系について注目している.以下に本年度までに得られた結果を示す.広角中心窩センサからの入力画像を活かすための中心視と周辺視の協調に基づく視覚処理系を考案し,無線および有線でLAN(ローカルエリアネットワーク)接続された複数台のPCにより試作機の製作を行った.製作した視覚処理系のモデルは人間の脳の分散かつ協調処理に基づく.(1)雑誌論文「Autonomous Mobile Robot Navigation based on Wide Angle Vision Sensor with Fovea」では,移動ロボット上のCCDカメラの視覚装置の視線制御に基づく移動ロボットのナビゲーションを実験のためのアプリケーションとして,色や形状の情報に基づく処理を中心視,動きに基づく処理を周辺視と位置付けた並列協調処理実験により,製作した処理系の動作と有効性の検証を行った.従来型の処理系に対して構築した処理系はプログラム作成における容易性と異なる処理を付加する際の拡張性に対して大きな利点をもつことがわかった.本研究では広い視野と注目点部分での高い解像度を同時に実現した多目的かつ多機能的な利用が可能な入力画像を獲得する視覚センサ(広角中心窩視覚センサ)を取り扱っている.その中でも特長ある入力画像を効率よく利用するための中心視と周辺視の協調に基づく柔軟な並列画像処理系の提案及び検証を行っている.提案する視覚処理系のモデルは人間の脳の分散かつ協調処理に基づくものであり,試作機は複数台のコンピュータとマルチタスクOSにより構成されている.以下に本年度までに得られた結果を示す.提案する柔軟な並列画像処理系の具体的アプリケーションへの適用及びハードウェア及びソフトウェア面での改良を行った.(1)雑誌論文「Multi-Functional Application of Wide Angle FoveatedVision Sensor in Mobile Robot Navigation」では,提案する処理系を有する広角中心窩視覚システムを移動ロボットのナビゲーションに応用し,センサから得られた広角中心窩情報の解像度変化に基づいた多機能的な利用を行っている.奥行き知覚の処理を中心視,自己位置検出の処理を周辺視と位置付けた協調処理実験を実行し,シミュレーションにより,広角中心窩情報の解像度が各処理に与える影響に付いての検証及び考察を行った.(2)雑誌論文「Visual Tracking using Wide-Angle Vision Sensor with Fovea」では,提案する処理系を有する広角中心窩視覚システムを移動する物体への視線追従制御に応用し,色や形状の情報に基づく中心視の処理と動きに基づく周辺視の処理の協調によりこれを実行している.ここでは,中心視の処理における色情報に着目し,柔軟な並列視覚処理系において色情報を扱う際に有効な減色手法について提案を行った.提案する手法は,解像度に応じて減色の度合いを変化させることで,入力した広角中心窩視覚情報の特長を留めつつ,情報量の大幅な削減を実現している.
水死体の鑑別診断に簡便・迅速に対応するための新規スクリーニング検査法の開発

これまで私たちは水棲細菌を最も簡便に検出することを目指して2つのPrimerセット(淡水性・海水性)によるLAMP法を開発し,溺死の補助診断検査として実務利用してきた.しかし血液や組織からのDNA抽出操作に手間や時間を要した.そこで,抽出から検出までをトータルで考え,最も少ない労力で検査を行うためにその工程を見直した.検査試料からのDNA抽出にはQIAamp DNA Mini Kit (QIAGEN)を用いた.本キットは作業工程が少なく,世界で広く用いられ客観性を得やすいことに加えて,核酸自動抽出装置(QIAcube)を用いてそのまま自動化できる.また本機はローエンドタイプであり,マニュアル抽出での人件費(時間・労力)を考えると決して高額ではなく導入し易い.一方,検査試料は肺組織と血液を対象とし,血液が採取できない場合に腎臓や肝臓を用いた.但し,本キットは組織試料と血液とで抽出方法が異なり,別々のプログラムを必要とする.そこで,血液試料に合わせて同時に抽出を行うために,フィンガーマッシャー(SARSTEDT)を利用し液体として粗抽出液(圧搾液)を得ることにした.つまり,軟性チューブに組織を入れて指で押し潰し,フィルター付キャップを通して圧搾液を回収する.これにより血液と共に機器にかけることができた.通常,水棲微生物は肺から血管を介して全身に分布し血管内で存在ないし増殖しているため,圧搾液と共に多くは組織から流れでるはずである.実際に,この手法を実施し,従来の珪藻検査と比べても高い陽性率が得られた.本年度の研究成果から,これまでよりもはるかに少ない労力で水棲細菌の検出が行えるようになった。つまり,労力としては組織をチューブに入れて指ですり潰し,その200 μLを機器にかけ,得られたDNA溶液のうち2 μLをLAMP反応液に混合し結果を待つのみであり,非常に簡便となった.以上のようにこれまでの問題点を大いに改善でき,今後の進展に繋がる十分な成果が得られた.現場から採取された環境水(海,河川,湖沼など)について,水棲細菌を検出するには多量の水を採取しそれを安定的に保存する必要があり実務での実施には労力的にも予算的にも容易ではない.そこで今後,本検査法について引き続き実務レベルでの有効性を確認していくと共に,現場水からの水棲細菌の検出方法については改善を検討していく.さらに,LAMP法を用いて珪藻類を検出するための検査法も検討し,より守備範囲の広い方法へと発展させて行きたい.これまで私たちは水棲細菌を最も簡便に検出することを目指して2つのPrimerセット(淡水性・海水性)によるLAMP法を開発し,溺死の補助診断検査として実務利用してきた.しかし血液や組織からのDNA抽出操作に手間や時間を要した.そこで,抽出から検出までをトータルで考え,最も少ない労力で検査を行うためにその工程を見直した.検査試料からのDNA抽出にはQIAamp DNA Mini Kit (QIAGEN)を用いた.本キットは作業工程が少なく,世界で広く用いられ客観性を得やすいことに加えて,核酸自動抽出装置(QIAcube)を用いてそのまま自動化できる.また本機はローエンドタイプであり,マニュアル抽出での人件費(時間・労力)を考えると決して高額ではなく導入し易い.一方,検査試料は肺組織と血液を対象とし,血液が採取できない場合に腎臓や肝臓を用いた.但し,本キットは組織試料と血液とで抽出方法が異なり,別々のプログラムを必要とする.そこで,血液試料に合わせて同時に抽出を行うために,フィンガーマッシャー(SARSTEDT)を利用し液体として粗抽出液(圧搾液)を得ることにした.つまり,軟性チューブに組織を入れて指で押し潰し,フィルター付キャップを通して圧搾液を回収する.これにより血液と共に機器にかけることができた.通常,水棲微生物は肺から血管を介して全身に分布し血管内で存在ないし増殖しているため,圧搾液と共に多くは組織から流れでるはずである.実際に,この手法を実施し,従来の珪藻検査と比べても高い陽性率が得られた.本年度の研究成果から,これまでよりもはるかに少ない労力で水棲細菌の検出が行えるようになった。つまり,労力としては組織をチューブに入れて指ですり潰し,その200 μLを機器にかけ,得られたDNA溶液のうち2 μLをLAMP反応液に混合し結果を待つのみであり,非常に簡便となった.以上のようにこれまでの問題点を大いに改善でき,今後の進展に繋がる十分な成果が得られた.現場から採取された環境水(海,河川,湖沼など)について,水棲細菌を検出するには多量の水を採取しそれを安定的に保存する必要があり実務での実施には労力的にも予算的にも容易ではない.そこで今後,本検査法について引き続き実務レベルでの有効性を確認していくと共に,現場水からの水棲細菌の検出方法については改善を検討していく.さらに,LAMP法を用いて珪藻類を検出するための検査法も検討し,より守備範囲の広い方法へと発展させて行きたい.人手不足により解剖・検査業務等に従事する時間が増え次年度使用が生じたが,その額は8万円以下(全体の5%)であり,これらは次年度に購入が必要となる試薬などの物品費(Loopamp DNA増幅試薬キット,Loopamp反応チューブ,Plant DNA Isolation Reagentなど)の一部にあてる予定である.
フレッシュコンクリート中の塩化物の溶存状態と固定化過程

近年,海砂の使用量の増大とともに,鉄筋コンクリート構造物の腐食,崩壊が目立ち,「塩害」といわれる社会問題を引き起こしている.これは,鉄筋コンクリート中に許容される塩化物の量は規制されているにもかかわらず,フレッシュコンクリートになった状態での塩化物の溶存状態がはっきりせず,適当な管理分析手段がないことに起因している.本研究においては,フレッシュコンクリート中の塩化物の溶存状態とその固定化過程に注目し,その管理分析手法を研究した.1.微小銀電極を用いたボルタンメトリックセンサーが,強アルカリ性環境下(pHB以上)でのコンクリート中の塩化物の局所濃度に精度良く応答することを見出した.そこで,このセンサーを用いてフレッシュコンクリート中の場所による分布を調べたところ,フレッシュコンクリート層の下部ほどセンサー電流が小さく,上部になると増大することが分った.上部のブリージング水中では,電流分布に差がなく,その塩化物イオン濃度は,モール法による値と一致した.したがって,フレッシュコンクリート層下部での電流の小さい理由は, (イ)塩化物イオン濃度そのものが低くなっているか, (ロ)塩化物イオン濃度は同じでも,フレッシュコンクリートがスラリー状であるため,その粘度等が影響して電流が小さくなっているためと考えられた.センサー電流に影響を与えるファクターは多く,その詳細を明らかにするまでには致っていない.2.微小銀電極ボルタンメトリックセンサーによる水溶性塩化物の測定とともに,置換反応型カラムを用いるフローインジェクション法を開発し,フレッシュコンクリート中の塩化物の測定に応用した.再現性,分析精度とも良く,塩化物の管理分析法として有効な方法であることを確認した.近年,海砂の使用量の増大とともに,鉄筋コンクリート構造物の腐食,崩壊が目立ち,「塩害」といわれる社会問題を引き起こしている.これは,鉄筋コンクリート中に許容される塩化物の量は規制されているにもかかわらず,フレッシュコンクリートになった状態での塩化物の溶存状態がはっきりせず,適当な管理分析手段がないことに起因している.本研究においては,フレッシュコンクリート中の塩化物の溶存状態とその固定化過程に注目し,その管理分析手法を研究した.1.微小銀電極を用いたボルタンメトリックセンサーが,強アルカリ性環境下(pHB以上)でのコンクリート中の塩化物の局所濃度に精度良く応答することを見出した.そこで,このセンサーを用いてフレッシュコンクリート中の場所による分布を調べたところ,フレッシュコンクリート層の下部ほどセンサー電流が小さく,上部になると増大することが分った.上部のブリージング水中では,電流分布に差がなく,その塩化物イオン濃度は,モール法による値と一致した.したがって,フレッシュコンクリート層下部での電流の小さい理由は, (イ)塩化物イオン濃度そのものが低くなっているか, (ロ)塩化物イオン濃度は同じでも,フレッシュコンクリートがスラリー状であるため,その粘度等が影響して電流が小さくなっているためと考えられた.センサー電流に影響を与えるファクターは多く,その詳細を明らかにするまでには致っていない.2.微小銀電極ボルタンメトリックセンサーによる水溶性塩化物の測定とともに,置換反応型カラムを用いるフローインジェクション法を開発し,フレッシュコンクリート中の塩化物の測定に応用した.再現性,分析精度とも良く,塩化物の管理分析法として有効な方法であることを確認した.
循環系の機能的潜在性に関する生理人類学的研究

血管自身の機能的潜在性である血流の自己調節機能に関する研究が,全身的共関とどの様に関わっているかを調べ,生理人類学,工学,生物学,化学,物理学,医学分野の共同研究を企画することを目的とした.生体内の血流解析などは流体力学の分野に基づいた計測,シミュレーションが必要であり,同時に,その解析結果が実際の生体の生理反応とどの様に関連しているか生理人類学的な検証が必要となってくる.さらに,血管の自己調節の解析には実際の細胞を計測し検討を加える必要があり,さらには自己調節機能のメカニズムを検討する際には遺伝子レベルの研究が必要となってくる.このため,個体から細胞・分子生物学的レベルまでの各階層での多岐にわたる学際的な共同研究が必要となってくると考えられる.本企画調査では,日本生理人類学会システムバイオエンジニアリング研究部会において,意見交換および共同研究推進のため3回の会合を開いた.会合では,本企画調査中心題目である,ゲノム解析,循環系のシミュレーション,生体機能の非線形現象に関する3回の講演をもとに重点的に意見交換をおこない,共同研究の打ち合わせをおこなった.また,各分担者は日本生理人類学会大会および関連の研究会会場において意見交換をおこなった.さらに各分担者は,直接訪問を行うことにより実質的な共同研究体制の構築をおこなってきた.生理人類学において工学,化学,物理学を含めた共同研究体制は,従来までの生理人類学分野には欠けていた共同研究体制であったが,本企画調査により実質的な共同研究が開始される基盤を整備できたものと思われる.血管自身の機能的潜在性である血流の自己調節機能に関する研究が,全身的共関とどの様に関わっているかを調べ,生理人類学,工学,生物学,化学,物理学,医学分野の共同研究を企画することを目的とした.生体内の血流解析などは流体力学の分野に基づいた計測,シミュレーションが必要であり,同時に,その解析結果が実際の生体の生理反応とどの様に関連しているか生理人類学的な検証が必要となってくる.さらに,血管の自己調節の解析には実際の細胞を計測し検討を加える必要があり,さらには自己調節機能のメカニズムを検討する際には遺伝子レベルの研究が必要となってくる.このため,個体から細胞・分子生物学的レベルまでの各階層での多岐にわたる学際的な共同研究が必要となってくると考えられる.本企画調査では,日本生理人類学会システムバイオエンジニアリング研究部会において,意見交換および共同研究推進のため3回の会合を開いた.会合では,本企画調査中心題目である,ゲノム解析,循環系のシミュレーション,生体機能の非線形現象に関する3回の講演をもとに重点的に意見交換をおこない,共同研究の打ち合わせをおこなった.また,各分担者は日本生理人類学会大会および関連の研究会会場において意見交換をおこなった.さらに各分担者は,直接訪問を行うことにより実質的な共同研究体制の構築をおこなってきた.生理人類学において工学,化学,物理学を含めた共同研究体制は,従来までの生理人類学分野には欠けていた共同研究体制であったが,本企画調査により実質的な共同研究が開始される基盤を整備できたものと思われる.