hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
去勢抵抗性前立腺癌マーカーRegⅣ・OLFM4を標的とした新規診断・治療開発

RegIVがより低侵襲な診断として、前立腺癌治療の改善に貢献できる可能性を示した。次にOLFM4の免疫組織染色を前立腺癌検体で行ったところ、予想と反してgleason scoreの低い症例でOLFM4の高発現が認められ、OLFM4の発現は予後良好と相関する傾向があった。また研究期間中に、OLFM4の発現低下が前立腺癌の進展に関与することを示す論文報告があり、私たちのOLFM4免疫組織染色結果と同様な結果であった。OLFM4に関しては、血清OLFM4診断マーカーとしての可能性を検討する価値があると考えているが、治療標的としては可能性が低いと考えられる。RegIVが抗男性ホルモン療法により発現が上昇することが私たちの解析から明らかになってきている。RegIVの発現抑制と抗男性ホルモン療法の併用療法が去勢抵抗性前立腺癌への進展を抑制するか検討を進める予定である。RegIVが抗男性ホルモン療法により発現が上昇することが明らかになっている。さらに私たちはドセタキセル耐性との関連を臨床検体とドセタキセル耐性細胞株で確認する予定である。
麻黄湯によるオートファジー機能強化を介したウイルス感染防御

本研究計画では、麻黄湯による宿主のオートファジー機構強化を介したインフルエンザウイルスに対する感染防御メカニズムを明らかにすることを目的とした。実験的にインフルエンザを感染させた細胞株にて、オートファジーの成熟阻害と細胞のアポトーシスが起こることがわかった。麻黄湯はオートファジー機能を正常化し、アポトーシスを阻害することがわかった。また、同時に麻黄湯は感染細胞が産生するIL-1β、IL-6などの炎症性サイトカインの産生を抑制する作用があることがわかった。さらに、麻黄湯はエンドゾームの酸性化を抑え、インフルエンザの脱核を阻害することがわかった。まず、インフルエンザウイルス感染時に、麻黄湯が宿主細胞のオートファジーを強化するかどうかをin vitroにて確かめた。A549細胞にインフルエンザウイルス(PR8株)を感染させ、麻黄湯を同時に添加する。経時的にオートファゴゾーム・マーカのLC3を蛍光顕微鏡とウエスタン・ブロットにて測定すると、明らかに対象に比し明らかなLC3の増強があり、オートファゴゾームの増加が確かめられた。オートファゴゾームとライソゾームの融合に関しては、インフルエンザ感染で阻害されることが分かっているが、麻黄湯を添加すると、オートファゴゾームとライソゾームの融合阻害は解除されて、オートファゴゾームの成熟が促進されていることがわかった。次に、麻黄湯により炎症性サイトカインの産生が変化するかについて検討した。マウスの骨髄由来マクロファージをLPS+ATPで刺激すると、インフラマゾームが活性化され、炎症の起点となるインターロイキン1(IL-1)が産生される事がわかっている。この実験系に麻黄湯を添加すると、IL-1の産生が著明に抑制されることがわかった。この際、オートファジーをiRNAで抑制すると、再びIL-1の産生が増加することより、麻黄湯はオートファジーを介して炎症性サイトカインIL-1を抑制していることが示唆された。オートファジーの促進がどのような分子を介しているのか、また、インフラマゾームの抑制の機序に関して、現在検討中である。この研究計画では、漢方薬の麻黄湯が細胞のオートファジーに与える影響を分子レベルで探索し、麻黄湯による宿主のオートファジー機能強化を介した感染防御メカニズムを明らかにする。具体的には、麻黄湯による1)オートファゴゾーム誘導・成熟の分子機構、2)オートファジー機能強化がインフルエンザウイルス生活環のどの部分に作用するのか、3)麻黄湯のエンドゾームに与える影響、について探索してきた。2)に関して、麻黄湯がインフルエンザの増殖阻害の作用を有するのはインフルエンザの生活環のごく初期においてであることがわかってきた。これは、インフルエンザ感染直後30分間、麻黄湯を作用させた時と、感染後90分から120分の間作用させた時では、有意に最初の30分間作用させた時がインフルエンザウイルス遺伝子の増幅(PCR)が抑制されていたことから確かめられた。さらに、初期のウイルス抑制は、インフルエンザウイルスがエンドゾームから細胞質への脱核を阻害しているメカニズムが強く示唆された。これは、アクリジンオレンジ染色により、エンドゾームの酸性化が抑えられていることから確かめられた。つまり、インフルエンザウイルスは、麻黄湯によりエンドゾームの酸性化が抑えられることにより、エンベロープとエンドゾーム膜の融合が阻害され、細胞質にウイルスRNAが放出される過程を抑制することがわかった。麻黄湯はオートファジーの活性化をおこすが、インフルエンザによる細胞のアポトーシスを阻害する作用ももつことが、わかった。これは培養細胞にウイルスを感染させて24時間経過するとアポトーシス(DNAラダーおよび、LDHアッセイ)が顕著となるが、そこに麻黄湯を作用させると、アポトーシスがほぼ抑制されることから確かめられた。おおむねとしたのは、麻黄湯はオートファジーへの影響もあるが、エンドゾームシステムやアポトーシス、サイトカイン産生への影響も大きいため、そちらの研究にも時間を費やしているため。本研究計画では、漢方薬の麻黄湯が細胞のオートファジーに与える影響を分子レベルで探索し、麻黄湯による宿主のオートがジー機能強化を介した、ウイルスに対する感染防御メカニズムを明らかにすることを目的とした。これまで、インフルエンザウイルスの感染によりオートファジーの成熟が阻害されていること、麻黄湯の添加によりオートファジーの成熟が正常化することがわかっていた。さらにインフルエンザウイルスは、宿主の細胞にアポトーシスを誘導することがわかったが(DNAラダー形成、LDHアッセイ)、麻黄湯はアポトーシスを阻害し細胞を生存させる作用を持つことがわかった。このとき、オートファジーが関与するかどうかを調べるため、オートファゴゾームを欠損したMEF細胞をもちいて、同様の感染実験を行うと、麻黄湯によるアポトーシス阻害作用はキャンセルされ、感染細胞はアポトーシスをおこすことが確かめられた。オートファジーは、一般的にアポトーシスを阻害する作用を持つが、麻黄湯はオートファジー能を強化し、細胞のアポトーシスを防いでいることがわかった。前年度の研究実績の報告にも書いたが、麻黄湯がインフルエンザの増殖阻害作用を発揮するのはインフルエンザの生活環のごく初期においておこることがわかってきた。インフルエンザは細胞に感染するとエンドゾームの酸性化を利用して脱核し、増殖サイクルに入るが、麻黄湯はエンドゾームの酸性化を抑制し、ウイルスの脱核を阻害していることが確かめられた。また、麻黄湯を作用させると、エンドゾーム内に長時間ウイルスが残っていることが、蛍光顕微鏡により確かめられた。これは、おそらくエンドゾーム膜に存在するVacuolar type ATPaseの活性を阻害しているためと考えられるが、その証明は今後の課題である。

・エンドゾーム膜に存在するVacuolar type ATPaseの活を測定することが技術的に難しい。・オートファジー自体が、どのようにアポトーシスを抑制しているかの証明が難航している。・実験助手の退職本研究計画では、漢方薬の麻黄湯が細胞のオートファジーに与える影響を分子レベルで探索し、麻黄湯による宿主のオートファジー機能強化を介した、ウイルス感染防御メカニズムを明らかにすることを目的とした。これまで、インフルエンザウイルスの感染によりオートファジーの成熟が阻害されていること、麻黄湯の添加によりオートファジーの成熟が正常化することがわかった。また、インフルエンザウイルスは宿主の細胞にアポトーシスを誘導すること、このとき、麻黄湯によりオートファジーを正常化させると、細胞のアポトーシスが抑制されることがわかった。麻黄湯の抗インフルエンザ作用が、細胞にウイルスを添加した直後におこることがわかり、麻黄湯がインフルエンザウイルス生活環のごく初期に作用していることが示唆れていたが、平成29年度はそのメカニズムとして、エンドゾーム酸性化の抑制することにより、ウイルスが脱核できないためであることが証明された。つまり、麻黄湯を作用させると、ウイルスが脱核できず、エンドゾーム内に長期間残っていることが蛍光顕微鏡により確かめられた。この結果は論文化し、2017年のEvidence-based Complementary and Alternative Medicineに掲載された。平成29年度はそのメカニズムとしてエンドゾーム膜内のVacuolar-type ATPaseの活性を阻害していることを考えて実験を行ったが、はっきりした結果を得ることができなかった。さらに、エンドゾーム内に残ったウイルスがその後にどうなるかをということに対して解析した。最も考えられる可能性としてエンドゾームがエキソゾームとなって細胞外に排出されるかどうかも解析したが、それは否定的であった。本研究計画では、麻黄湯による宿主のオートファジー機構強化を介したインフルエンザウイルスに対する感染防御メカニズムを明らかにすることを目的とした。実験的にインフルエンザを感染させた細胞株にて、オートファジーの成熟阻害と細胞のアポトーシスが起こることがわかった。麻黄湯はオートファジー機能を正常化し、アポトーシスを阻害することがわかった。また、同時に麻黄湯は感染細胞が産生するIL-1β、IL-6などの炎症性サイトカインの産生を抑制する作用があることがわかった。さらに、麻黄湯はエンドゾームの酸性化を抑え、インフルエンザの脱核を阻害することがわかった。大枠の現象はつかめているが、麻黄湯がどのようにオートファジーを促進しているか、インフラマゾームの抑制機序に関して、分子レベルの検討が進んでいない。1)オートファジーに関して:オートファジーは細胞の恒常性維持に不可欠であり、ウイルス感染でも大きな意味を持つと思われる。
2次元方向性フィルタバンクの実現と画像の変換符号化への応用

本年度は研究実施計画に基づき、昨年度に実現した方向を考慮した周波数変換を実現する2次元方向性フィルタバンクの周波数変調構造を基にした設計法の多分割への一般化を確立し、画像符号化およびノイズ除去への応用を実現した。従来の設計法による2次元方向性フィルタバンクは、多様な周波数分割形状を実現しており良好な変換性能を達成しているが、構造上フィルタサイズを小さくできないために、変換の局所性が低く且つ変換に要する加算器や乗算器数が膨大であり非実用的である。そこで、低演算な方向性フィルタバンクを実現するために、周波数変調構造を基にした設計法を提案する。周波数変調構造は、1つのプロトタイプフィルタとそれを分割数分変調させる変調行列により構成され、変調行列の演算量は低く、フィルタサイズおよび変換に要する演算量はプロトタイプフィルタに依存し、1つのフィルタによる変換と同等にまで演算量を削減できる。申請者はまず、昨年度実現した斜め方向への変調方式による設計法を多分割へ拡張した。提案法は、変調行列に周波数位相特性にのみ影響を与える項を加え、位相変調により不正成分が互いに打ち消しあう条件を導出した。これにより、入力信号と再構成信号の誤差を構造的に無くし、多分割の一般化された設計法を確立した。また画像符号化およびノイズ除去に応用し、従来法と比較してほぼ同等の画質を実現しつつ、加算器および乗算器数を概算で約80パーセント削減した。(抄録なし)本年度は、研究実施計画に基づき、方向を考慮した周波数変換を実現する2次元方向性フィルタバンクの周波数変調構造を基にした設計法の一般化を確立した。本研究は、低演算な方向性フィルタバンクを実現するために、周波数変調構造を基にした設計法を提案する。周波数変調構造は、1つのプロトタイプフィルタとそれを分割数分変調させる変調行列により構成され、変調行列の演算量は低く、フィルタサイズおよび変換に要する演算量はプロトタイプフィルタに依存し、構造的に低演算量を実現できる。申請者はまず、方向を考慮するために2次元の両軸に対して斜め方向への変調方式を導入した。通常の周波数変調構造では、各変調フィルタの通過域の境界部分に不正な成分が発生するが、逆変換時に隣接するフィルタ同士により互いに打ち消しあい、欠損なく元の信号が復元される。これを、完全再構成と呼び、提案法の完全再構成を実現するため、変調行列に周波数位相特性にのみ影響を与える項を加え、位相変調により不正成分が互いに打ち消し合う一般化された条件を示し、一般化された周波数変調構造による2次元方向性フィルタバンクの設計法を確立した。周波数変換の応用で良く用いられる分割数や方向数の設定において、本提案法により設計されたフィルタバンクは、ほぼ同等な周波数分割形状を有する従来の2次元方向性フィルタバンクと比較して、加算器および乗算器数が概算で約80パーセントの減少を示し、低演算な周波数変換を達成した。本研究の目的は、周波数変調構造を用いた2次元方向性フィルタバンクの一般化された設計法を確立し、高性能且つ低演算の方向を考慮した周波数変換手法を実現する事である。現在までに、当フィルタバンクの設計法を確立し一般化に成功しており、ほぼ同等の周波数分割形状を有する従来の設計手法と比較して演算量の削減を達成している。よって年次計画どおりの順調な進展をしていると言える。初年度は年次計画どおりの進展を達成しており、また設計法を2分割から多分割まで一般化しており、年次計画以上の進展を達成している。しかしながら、構造的レギュラリティなどの良好な周波数特性を保障する特性がなく、それらを付加する条件を提案し、また応用毎に有効な周波数分割形状および周波数特性を評価する指標を示す必要がある。よって次年度は、年次計画どおり応用毎の最適形状および特性を提案し、提案手法の高性能化を実現する。(抄録なし)
真空搬送型走査ダイヤモンド磁気イメージングプローブ機構の開発

搬送型のダイヤモンドNV(窒素ー空孔複合体)中心走査プローブ及び試料ホルダー機構を開発し、超高真空・極低温下で清浄な表面を作成・保存した状態で磁気イメージングを実現する。具体的には、再離脱・再嵌合が容易なプッシュオン型の同軸マイクロ波コネクタを採用して試料ホルダーに組み込み、真空を破らずに極低温下の走査プローブヘッドへと搬送し、同時に受け側のマイクロ波コネクタと勘合しマイクロ波を試料へ印加可能な機構を制作する。ダイヤモンドNV中心プローブは水晶振動子型の原子間力顕微鏡(AFM)機構を有したプローブ機構先端へ取り付けられ、AFM像を観察しながら、磁気像をナノスケールで取得する。
口腔扁平上皮癌上皮間葉移行におけるp130 Casの役割と治療標的としての可能性

口腔扁平上皮癌(OSCC)の顎骨浸潤は予後を左右する重要な要因である。よって顎骨浸潤をいかにコントロールするかが口腔癌治療の重要な戦略となる。癌細胞が周囲組織に浸潤や転移する際に、上皮間葉移行(epithelial-mesenchymal transition: EMT)が関与することが知られる。p130Casは細胞骨格を制御する分子で様々な癌で発現が上昇し、EMTに関与する可能性があるがその役割には不明な点が多い。そこで本研究では、まず手術で切除されたOSCC顎骨浸潤サンプルを用いてp130Casの発現とEMT誘導因子TGFβシグナルとの関連を免疫組織学的に検討する。さらにin vitroでTGFβシグナルが誘導するSCC細胞の形態変化、移動・浸潤・骨破壊におけるp130Casの役割を明らかにする。ヒトOSCCにおいてp130Casの発現が高く活性化した細胞ではSmad3のリン酸化、すなわちTGFβシグナルが亢進していた。TGFβ処理により細胞は間葉系細胞様に形態が変化したが、p130Casの発現が低下した細胞では、TGFβ刺激による細胞形態の変化が乏しく、細胞の移動と浸潤能の低下がみられ、さらにMMP-9の酵素活性の低下が認められた。また、in vivo骨破壊モデルにおいてもp130Casの発現が低いSCCVII細胞を接種した群では、頬骨弓の破壊が少なかった。これらの結果から次のような結論を得た。OSCCにおけるp130Cas活性化部位ではTGFβシグナルが亢進する。TGFβシグナルが誘導するSCC細胞の形態変化や移動、浸潤、骨破壊にはp130Casが必要である。おおむね、計画通りに進んでいる。現在、論文を投稿中で、追加の実験を行っている。論文に投稿中であるが、軽微な修正や、追加の実験を行う。成果を内外に公表していく。癌細胞が周囲組織に浸潤し遠隔転移する際に、上皮間葉移行(EMT)、すなわち癌細胞が間葉系細胞様に形態変化をし、移動・浸潤能を獲得することが知られている。p130Casは細胞骨格を制御し、様々な種類の癌細胞で発現が上昇しているためEMTへの関与が示唆されているが、その役割には不明な点が多い。そこで本研究では、まずヒトOSCC顎骨浸潤検体を用いてp130Casと代表的なEMT誘導因子、TGFβシグナルとの関連を免疫組織学的に明らかにする。さらに扁平上癌細胞(SCC)株を用いて細胞の形態変化・移動・浸潤および骨破壊におけるp130Casの役割を検討する。手術で切除したヒトOSCC顎骨浸潤サンプルを用いた。細胞はSCCVIIを用いた。遺伝子導入はリポフェクション法を使用した。タンパクはWestern blotting法で定量した。細胞移動能はWound Healing assayで、細胞浸潤能はトランスチャンバーを用いたinvasion assayで評価した。マウスは8週齢雄マウスを用いた。OSCCの顎骨浸潤部ではTGFβシグナルが亢進した細胞とp130Casの活性化が一致した。p130Casの発現量が低いSCCVIIでは、TGFβシグナルを過剰発現しても細胞形態変化が乏しかった。また同様に細胞の移動・浸潤能も低かった。さらにin vivo骨破壊モデルにおいてもp130Casの発現が低いSCCVII細胞を接種した群では頬骨弓の骨破壊が少なかった。SCC細胞の形態変化・移動・浸潤および骨破壊にはp130Casが不可欠である。平成29年度は当初下記のように計画していたが、実績の概要の通り、研究はおおむね順調に進展している。ヒトOSCC顎骨浸潤サンプルを用いたEMTの確認:手術で切除したOSCCの顎骨浸潤サンプル10症例につき、連続切片を作製し、p130Casの発現とEMTおよびTGF-β、シグナル(リン酸化Smad2/3)に対する抗体を用いた免疫染色を行い、浸潤先端部でEMTが起こっていることを確認した。ヒトおよびマウスOSCC細胞株を用いたEMTの確認:ヒト口腔扁平上皮癌細胞株SAS細胞、マウス扁平上皮癌細胞株SCCVII細胞をTGF-βで刺激し、継時的に細胞の形態変化を検討した。さらにTGF-β刺激前後で間葉系マーカーの発現をreal time PCR法またはWestern blot法で確認した。ヒトおよびマウスOSCC細胞株の浸潤能の検討:ヒト口腔扁平上皮癌細胞株SAS細胞、HSC-2細胞およびCa9-22細胞、マウス扁平上皮癌細胞株SCCVII細胞をTGF-βで刺激し、以下の実験をおこなった。1細胞増殖とアポトーシスの測定2トランスウェルを用いた細胞の遊走能の測定3マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-2,9の発現と酵素活性の測定SCCVII細胞にp130Cas,主要チロシンリン酸化部位をフェニルアラニンに置換した変異体(p130CasYF)およびshRNAを用いたノックダウン(shp130Cas)の遺伝子導入とstable cell linesの樹立:SCCVII細胞に野生型p130Cas,およびshp130Casを遺伝子導入し、stable cell lineを樹立した口腔扁平上皮癌(OSCC)の顎骨浸潤は予後を左右する重要な要因である。

癌細胞が周囲組織に浸潤や転移する際に、上皮間葉移行(epithelial-mesenchymal transition: EMT)が関与することが知られる。p130Casは細胞骨格を制御する分子で様々な癌で発現が上昇し、EMTに関与する可能性があるがその役割には不明な点が多い。そこで本研究では、まず手術で切除されたOSCC顎骨浸潤サンプルを用いてp130Casの発現とEMT誘導因子TGFβシグナルとの関連を免疫組織学的に検討する。さらにin vitroでTGFβシグナルが誘導するSCC細胞の形態変化、移動・浸潤・骨破壊におけるp130Casの役割を明らかにする。ヒトOSCCにおいてp130Casの発現が高く活性化した細胞ではSmad3のリン酸化、すなわちTGFβシグナルが亢進していた。TGFβ処理により細胞は間葉系細胞様に形態が変化したが、p130Casの発現が低下した細胞では、TGFβ刺激による細胞形態の変化が乏しく、細胞の移動と浸潤能の低下がみられ、さらにMMP-9の酵素活性の低下が認められた。また、in vivo骨破壊モデルにおいてもp130Casの発現が低いSCCVII細胞を接種した群では、頬骨弓の破壊が少なかった。これらの結果から次のような結論を得た。OSCCにおけるp130Cas活性化部位ではTGFβシグナルが亢進する。TGFβシグナルが誘導するSCC細胞の形態変化や移動、浸潤、骨破壊にはp130Casが必要である。おおむね、計画通りに進んでいる。現在、論文を投稿中で、追加の実験を行っている。樹立したstable cell linesを顎骨浸潤モデルで検討:stable cell linesをマウス右咬筋部から移植する。腫瘍接種1週間後に骨と腫瘍の境界部にTGFを投与し、さらに2週間後にマウスを安楽死させ以下の方法を用いて顎骨浸潤を評価する。1CT撮影:骨破壊の状況を3次元的に評価する。2病理組織学的解析CT撮影で骨の破壊が認められた部位を横断面で組織切片を作製する。(i)H&E染色:顎骨浸潤の全体像を把握する。(ii)酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ(TRAP)染色:破骨細胞のマーカーであるTRAP染色を行い、破骨細胞数を定量する。(iii)免疫染色:癌細胞の増殖を評価するKi67染色、RANKL、OPGの発現をそれぞれの抗体を用いて免疫染色をおこなう。(iv)TUNEL染色:癌細胞のアポトーシスを評価する。p130CasがEMTを引き起こす上で重要な部位の同定:上記実験の結果からp130CasがEMTを引き起こす上で重要な部位を同定する。もしチロシンリン酸化部位が重要である場合、幾つかのチロシンリン酸化部位特異的なp130Casリン酸化(p-p130Cas)抗体が市販されているので、この抗体を用いて九州歯科大学で手術により切除したOSCCの顎骨浸潤サンプルの免疫染色を行い、悪性度や予後との相関が認められるか検討する。論文に投稿中であるが、軽微な修正や、追加の実験を行う。成果を内外に公表していく。
間欠的虚血ストレスをターゲットとした腎疾患治療薬の開発-脂肪酸結合蛋白に注目して

間欠的低酸素は、微小循環障害を進行させることにより腎疾患の悪化因子となることを明らかにする事を目的に本研究を行った。進行性腎疾患モデルである水腎症モデルをマウスで作成し、検討を行った。モデル作成6時間後に間欠的低酸素装置に入れ、5日後に腎臓の障害を検討した。間欠的低酸素装置に入れたマウスのほうが、入れられなかったマウスに比べ、有意ではないが、腎障害が進行している傾向にあった。この結果から、間欠的低酸素は、腎疾患の悪化因子となる可能性が示唆された。間欠的低酸素は、微小循環障害を進行させることにより腎疾患の悪化因子となる事、またその際に腎臓近位尿細管に発現している脂肪酸結合蛋白(L-FABP)の動態およびその機能を明らかにするため、野生型(Wt)マウスとヒトL-FABP染色体遺伝子導入(Tg)マウスに間欠的低酸素刺激を与え、微小循環障害の程度を比較し、L-FABPの役割を検討する。本年度は、間欠的低酸素濃度装置の性能を評価し、マウスに与える間欠的低酸素刺激の条件を検討した。Wtマウス、Tgマウスをそれぞれ間欠的低酸素濃度装置に入れ、装置を一時間ごとに低酸素(12%)になるよう設定し、マウスに24時間、1週間の低酸素刺激を施行した。装置内の低酸素濃度は、設定どおりに12%となったが、マウスは低酸素への抵抗性を獲得し、この条件では病態の進行は認められないと判断した。次に、装置を、10分ごとに低酸素(10%)になるよう設定し、マウスに一日12時間1週間の低酸素刺激を施行した。装置内の低酸素濃度は、設定どおりになる事を確認した。この条件において、WtマウスおよびTgマウスでは、交感神経が刺激され、耐糖能異常の悪化が認められた。これらの結果より、次年度は、腎疾患モデルを作成し、上記の条件での低酸素濃度刺激を行い、腎組織障害の程度およびL-FABPの機能を解析する。片腎を摘出したマウスおよび片腎を摘出した自然発症糖尿病マウス(Akitaマウス)を間欠的低酸素装置(10分おきに酸素濃度10%になるように設定)に1週間入れ、腎障害の程度を観察した。間欠的低酸素刺激を加えたマスウでは、刺激を加えなかったマウスに比べ、血糖や血圧が有意に上昇した。しかし、腎組織障害は発症しなかった。また、尿中L-FABPの増加や腎臓でのL-FABPの発現増加も認められなかった。次に進行性腎疾患モデルである水腎症モデルをマウスで作成し、検討を行った。水腎症モデルは、左尿管を2箇所で結紮し、その間を切断し作成された。腎組織障害の程度は、間欠的低酸素刺激を加えたマウス病腎のほうが、刺激を加えなかったマウス病腎に比べ、有意ではないが、腎組織の線維化が進行している傾向にあった。今後は、マウスの数を増やし、同様の検討を行い、さらに自然発症糖尿病マウスに長期間の間欠的低酸素刺激を加えた際の腎への影響を検討する。
骨誘導能を発現する炭酸含有アパタイト多孔体の創製

炭酸含有アパタイト(CA)多孔体セラミックの骨誘能を検討するため、気孔率の異なる焼結並びに非焼結CA多孔体を作製し、ビーグル犬皮下に埋入し新生骨の有無を調べた。埋入3ヶ月及び6ヶ月後に組織を取り出し、脱灰前にμCTで材料の吸収性と新生骨の有無を定性的に調べた。その結果、非焼結CA多孔体は市販βTCPに比較し吸収性に優れ、6ヶ月試料では16例中7例で材料の確認が出来ない程であった。新生骨はCA多孔体で有望視されたが脱灰試料で更に検討中である。糖溶出法を用い気孔率の異なる炭酸含有アパタイト(CA)多孔体(6mmφx15mm)を作製し、ビーグル犬の皮下に移植し、骨形成が認められるかを検討した。気孔率は、圧粉体作製時に添加した砂糖とCAとの重量比から概算し、0と50%のものを用いた。比較検討のため、同様な形体および気孔率のHAも用意した。現在3ケ月試料のみが得られているが、一部脱灰試料の中で50%-CA多孔体で骨組織と思われるHE組織像が得られている。この試料についてさらに詳細に検討するために、免疫組織化学染色を試みている。骨芽細胞から骨細胞に分化すると発現することが知られているDMP1(Dentin Matrix Protein1)および骨芽細胞の分化マーカーとして知られるオステオカルシン(OC)に着目し免疫組織化学染色し、それらの存在を確かめた。このように、本研究での試作CA多孔体はビーグル犬に対しては骨誘導能を示すことが示唆できたが、遺伝子レベル的にそうなのかをin situで検討することを考えている。また、これとは別に、CA多孔体にbFGFを含浸して作製したbFGF-CAハイブリット体の骨形成能をラットの系で検討した。大腿骨骨欠損部埋入2週および12週の各週で、CA多孔体単身に比べbFGF-CAハイブリット体は有意に新生骨形成量が多く、CAの成長因子担体としての有用性も示された。これまでCAP多孔体は、CAPを合成し、その顆粒を焼結させ作製してきた。気孔径は造粒時のCAP顆粒径で決まるため、かなり自由に調整できたが、気孔率は任意には変化させるのが困難であった。また、焼結に伴い、炭酸含有量が減少し、さらに、結晶性が向上するため生体内での吸収性がβTCPに若干劣る傾向であった。今年度においては、焼結操作を経ることなくCAP多孔体を作製する新たな手法を検討した。CAPの前駆物質として第二リン酸カルシウム二水塩(DCPD)に着目し、易溶性の砂糖とDCPDの混合体を作製し、それから砂糖を溶出させながら、同時にDCPDからCAPへの移行を制御する方法でCAP多孔体を作製する条件を確立した。具体的には、DCPDと砂糖の混合体を静水圧処理し圧粉体を得え、その圧粉体を炭酸水素ナトリウム溶液に浸漬し、糖の溶出とDCPDのCAPへの移行を図った。種々検討し、浸漬溶液濃度は1M、浸漬温度は60°Cが最適と判断した。この条件下では、浸漬3時間後にDCPDに加えOCPとCAPが検出でき、浸漬12時間後ではCAP単体となることが判明した。炭酸含有量は9%程度で、現段階での気孔径は200300マイクロmで気孔率は70%程度に達することがわかった。砂糖の含有量を傾斜的に変化させれば、気孔率070の傾斜多孔体も作成可能で、現在、気孔率70%、気孔径200300マイクロmのCAP多孔体についてビーグル犬皮下に埋入し、骨形成過程を検討中で、この新規CAP多孔体について骨誘導能が有るか異なかを模索中である。今年度最終年は、焼結操作を経ることなく作製したCAP多孔体の生体内挙動をビーグル犬皮下で検討した。比較のため、従来法の焼結操作で作製したCAP多孔体および市販品のβ-リン酸三カルシウム(β-TCP)多孔体もビーグル犬皮下に埋入した。期間は3ヶ月及び6ヶ月とし、組織摘出後材料の吸収程度および骨新生の有無をマイクロCTで先ず検討した。3試料について気孔径ならびに気孔率を同一とすることは不可能なため直接的な比較はできなかったが、非焼結CAP多孔体では6ヶ月組織片で検出できなかった例が多く(4/6匹)、そのほとんどは埋植3ヶ月以降に吸収されたものと考えられた。市販β-TCP多孔体を焼結CAP多孔体と比較すると吸収性は優れているようであるが、6ヶ月試片でもほとんど吸収されていないも(1/6匹)のもあり、その吸収性にはむらがあるようであった。新生骨に関しては3ヶ月組織試片で非焼結

CAP多孔体内部に材料と異なるX線造影性を示す部位も認められ、現在試料の一部を脱灰し検討中である。本実験で用いた非焼結CAP多孔体は、砂糖と第二リン酸カルシウムニ水塩(DCPD)の圧粉体から砂糖を溶出させながら、同時にDCPDからCAPへの移行を制御する方法で作製したもので、具体的には、DCPDと砂糖の混合体を静水圧処理し圧粉体を得え、その圧粉体を炭酸水素ナトリウム溶液に浸漬し、糖の溶出とDCPDのCAPへの移行を図った。種々検討し、浸漬溶液濃度は1M、浸漬温度は60°Cが最適と判断した。この条件下では、浸漬3時間後にDCPDに加えOCPとCAPが検出でき、浸漬12時間後ではCAP単体となることが判明した。炭酸含有量は9%程度で、現段階での気孔径は200300マイクロmで気孔率は70%程度に達する。砂糖の含有量を3段階に傾斜的に変化させ、気孔率0、40、70の傾斜多孔体についても骨形成過程検討中である。
礫層の堆積年代に関する効果的な測定法の構築

礫層は、砂層や泥層に比べて堆積時期の指標となる化石や火山灰を含むことが稀である。そのため、現状では多くの礫層に有用な堆積年代の測定法がない。本研究では、礫層中の礫の水和層の厚さと二次磁化の獲得温度、礫周辺の砂・泥のU-Pb年代と古地磁気方位から得られる年代値を複合した礫層の効果的な堆積年代測定法の構築を試みる。本手法が構築できれば、数十万数百万年前の礫層の堆積年代をこれまでより精確に決定することが可能となり、日本のような変動帯の地形・地質現象の詳細な解明に貢献できる。
霊長類における染色体特異的反復配列とゲノム多様性・進化に関する研究

本研究では、ヒトゲノムにおいて重複と欠失が最も多く認められるY染色体をモデルとして、ゲノムの重複・欠失領域の同定、その周辺領域の構造解析、異なる生物間での比較ゲノム解析を行い、ゲノムの重複・欠失に関わる構造上の特性を見出すこと、個体間・異なる生物間における多様性と表現型との関連、Y染色体上で見られる重複領域の進化を明らかにすることを目的として解析を行った。ヒトY染色体の詳細なゲノム構造解析を目指し、Y染色体オリゴチップを用いたアレイCGH解析を行った。ゲノムのコピー数を同定する実験系を確立することに手間取っており、現在、解析条件を検討しているところである。アレイCGH解析と並行してチンパンジーY染色体の配列決定を行い、ヒト-チンパンジーにおける比較ゲノム解析を行った。これまでに、チンパンジーY染色体の約12.7Mbの領域の高精度塩基配列決定を終了し、その領域に位置するゲノム重複領域、種特異的な反復配列の種類とその分布について解析を行った。その結果、配列決定を行った12.7Mbの領域には、パリンドローム構造を示すゲノム重複領域が4箇所存在し(P6+,P7,P8,CSP1)、そのうちの2箇所、P6+とCSP1についてはヒトとチンパンジーでゲノム構造が大きく異なっていることが明らかになった。P6+領城では、ヒトとチンパンジーで同様な構造を示したが、パリンドローム領域の大きさが異なっていた。また、CSP1は、チンパンジー特異的なパリンドローム構造で、この領域の塩基配列はヒトY染色体の配列データと85-98%の断続的な相同性を示した。ヒトとチンパンジーで認められたパリンドローム構造の相違は、約500万年もの間、Y染色体のゲノム構造がパリンドローム構造を形成するという共通な性質を保持しながら、種特異的な様式でパリンドロームの構造変化を繰り返していることを示唆するものである。
高パワー作業を行う狭隘空間内作業マイクロロボットの開発

災害現場の瓦礫内、化学プラントの細管内などの狭隘空間で高パワー作業を行うマイクロロボットのため、ER流体の電界による粘度変化でその往復流れを同期整流する多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展させた。MEMS技術を用いて長さ1.6 mmのERマイクロフィンガを試作し、その動作を確認した。また、長さ1.9 mmの2自由度PDMSフィンガ部を試作し、空気圧でその動作を確認した。さらに、圧電バイモルフを用いた直径3.3 mmのマイクロ交流圧力源を試作し、200 Hzまでの動作を確認した。最後に、以上の構成要素を1チップ上に集積した2自由度ERマイクロフィンガシステムを構築した。震災等による建築物倒壊現場の瓦礫内,原子炉や化学プラントの細管内等の狭隘空間において高パワー作業を行うマイクロロボットを,申請者らが提案,開発している,交流圧力源を用いた多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展,応用して実現することを目的に研究を行い,以下の研究成果を得た.1.ERフィンガのマイクロ化:交流圧力を,印加電界でER(電気粘性)流体の粘度を変化させ開閉するERバルブにより整流し,ゴム製フィンガ部を駆動するERフィンガのマイクロ化について検討した.ゴム製フィンガ部は,外面の凹凸形状を避けつつ径方向の膨張を抑えるため内側に強化壁を有する構造で,有限要素解析に基づき最適設計を行った.高アスペクト比を有するフィンガ部のため,フォトレジストの型によるシリコーンゴムの成型加工を用いたMEMSプロセスを提案,開発し,長さ1.6mmのフィンガ部の試作に成功した.また,申請者らの従来技術によりERバルブおよび圧力伝達用ダイアフラムをシリコン基板上に製作した.さらに,3組のフィンガ部とERバルブおよび圧力伝達用ダイフラムを一体化し,3自由度のERマイクロフィンガを実現した.2.高基底粘度ER流体の選定:本システムでは,ER流体を長い配管に流す必要がないため,基底粘度(電界無印加時の粘度)が高いER流体を用いることができ,同一差圧を得るためのERバルブの流路長さを短縮することができる.そこで,異なるER流体に対し,弁制御特性を実験的に評価し,基底粘度が従来の5倍の高基底粘度ER流体を選定した.3.ERマイクロフィンガシステムの特性実験:1.で試作したERマイクロフィンガ,2.で選定されたER流体,および現有のボイスコイルモータを用いた交流圧力源を用いシステムを構築し,特性実験を行った.その結果,先端変位1.1mmを1.1sで動作可能であることなどを確認した.震災等による建築物倒壊現場の瓦礫内,原子炉や化学プラントの細管内等の狭隘空間において高パワー作業を行うマイクロロボットを,研究代表者らが提案,開発している,交流圧力源を用いた多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展,応用して実現することを目的に研究を行い,以下の研究成果を得た.(1)多自由度マイクロフィンガ部の試作:交流圧力を,印加電界でER(電気粘性)流体の粘度を変化させ開閉するERバルブにより整流し,ゴム製フィンガ部を駆動するERフィンガの多自由度化を実現するため,その主要要素である多自由度マイクロフィンガ部の試作研究を行った.本フィンガ部は,PDMS製のチューブの断面を4個の液圧室に分割した構造で,各液圧室の内圧を制御することにより2方向の屈曲を実現する.まず,FEM解析を行い長さ1.6mmのフィンガ部を設計し,その動作および特性について確認した.次に,前年度に開発したフォトレジストの型を用いたマイクロモールディング技術を適用し,長さ1.9mmのフィンガ部の試作に成功した.空気圧を用いてその特性を測定した結果,水平方向0.7mm,垂直方向1.1mmの先端変位が得られることなどを確認した.(2)マイクロ交流圧力源の試作:現有の交流圧力源ラージモデルのマイクロ化を図るため,圧電バイモルフでダイアフラムを変形させ交流圧力を発生させるマイクロ交流圧力源の試作を行った.圧電バイモルフ駆動ダイアフラムは,その弾性特性により,流量にほとんどよらず交流圧力を発生できることが研究代表者らの研究により明らかになっており,センサなしの単純な構造で交流圧力源を実現できると考えられる.今年度はその開発の第1段階として,直径3.2mmの圧電バイモルフをMEMS技術により加工した直径3.3mmのシリコン製ダイアフラムに接合した圧電バイモルフ駆動ダイアフラムを試作し,その動作を実験的に確認した.平成27年度交付申請書に記した,(1)多自由度ERマイクロフィンガシステムの試作,(2)高出力マイクロ交流圧力源の開発について,研究上の都合により開発する順番を若干変更したが,最終成果に直結する重要な成果が得られている.震災等による建築物倒壊現場の瓦礫内,原子炉や化学プラントの細管内等の狭隘空間において高パワー作業を行うマイクロロボットを,研究代表者らが提案,開発している,交流圧力源を用いた多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展,応用して実現することを目的に研究を行い,以下の研究成果を得た.(1)圧電バイモルフを用いたマイクロ交流圧力源の試作および特性実験:圧電バイモルフによりダイアフラムをたわませ作動流体を押し出し交流圧力を得る直径3.3mmのマイクロ交流圧力源をMEMS技術を用いて試作し,その動作を実験的に確認した.

本圧力源は,研究代表者らが見出している,圧電バイモルフの弾性特性により,ある流量範囲で負荷流量によらずほぼ一定の圧力振幅が得られることを利用し,圧力センサなどの付加的なデバイスなしでほぼ一定の圧力振幅を得るものである.シリコンのエッチングプロセスにより直径3.3mm,厚さ30μmのダイアフラムを試作し,そこに直径3.2mmの圧電バイモルフを接着することにより試作を行った.試作デバイスの先に流路を介して直径1.6mm,厚さ5μmのダイアフラムを接続し,その中心の変位をレーザ変位計で測定することで,200Hzまで動作可能であることを確認した.(2)2自由度ERマイクロフィンガシステムの試作:前年度に試作した2自由度マイクロフィンガ部を(1)で試作したマイクロ交流圧力源と接続し,2自由度ERマイクロフィンガシステムを構築した.2自由度マイクロフィンガ部は,研究代表者らが開発したPDMS(シリコーンゴム)のマイクロモールディング技術を応用して製作した,長さ1.9mmで軸方向に並列に4個の液圧室を有する構造で,各液圧室の内圧により2自由度の屈曲動作を行うものである.これに対し,(1)で試作したマイクロ交流圧力源を接続してシステムを構築した.本研究課題で重要な役割を果たす2自由度ERマイクロフィンガシステムの試作はできたが,作動流体のきわめて小さな体積変化を利用するため,示唆に富む実験結果は得られているものの,正確な特性把握およびマイクロロボットへの応用はまだできていない.震災等による建築物倒壊現場の瓦礫内,原子炉や化学プラントの細管内等の狭隘空間において高パワー作業を行うマイクロロボットを,研究代表者らが提案,開発している,交流圧力源を用いた多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展,応用して実現することを目的に研究を行い,以下の研究成果を得た.(1)2自由度ERマイクロフィンガシステムの特性実験:前年度に試作した2自由度ERマイクロフィンガシステムについて特性実験を行った.本システムは,直径3.2mmの圧電バイモルフで直径3.3mmのシリコン製ダイアフラムをたわみ振動させるマイクロ交流圧力源,研究代表者らが開発したPDMS(シリコーンゴム)のマイクロモールディング技術を応用して製作した長さ1.9mmで2自由度の屈曲動作を行うマイクロフィンガ,幅0.1mm,高さ0.04mm,長さ0.8mmの流路の上下に電極を有し電圧印加によるER(電気粘性)流体の粘度変化でその圧力,流量を変化する複数のERマイクロバルブを1チップ上に構成したものである.ただし,マイクロフィンガ部の製作プロセスは,再現性の向上とさらなるマイクロ化への対応のために改良を加えている.まず,周波数2Hzでマイクロ交流圧力源を駆動させ,ER流体のドメインに起因するパターンの運動を顕微鏡で観察し,ER流体が往復運動していることを確認した.次に,2自由度ERマイクロフィンガシステムの駆動実験を行ったが,マイクロフィンガの屈曲変形を確認するまでには至らなかった.圧電バイモルフの変位が微小であるため流路のコンプライアンスに非常に敏感であり,今後,作動流体の充填やそのシール方法などを見直して実験系の再構築を検討する必要がある.災害現場の瓦礫内、化学プラントの細管内などの狭隘空間で高パワー作業を行うマイクロロボットのため、ER流体の電界による粘度変化でその往復流れを同期整流する多自由度ERマイクロフィンガシステムを発展させた。MEMS技術を用いて長さ1.6 mmのERマイクロフィンガを試作し、その動作を確認した。また、長さ1.9 mmの2自由度PDMS
力学場の発展と連成した複合微視組織形成予測と力学特性評価による鉄鋼材料の高機能化

本研究では,鉄鋼材料の高機能化・新規材料の開発のために有効な数値シミュレーションによる材質予測手法の開発を目指し,Phase-Field法を用いた組織形成予測および均質化法による力学特性の評価を系統的に実施可能とすることを目的としている.昨年度までに,鉄鋼材料の基本構成組織の形成過程を再現可能なPhase-Fieldモデルを構築した.本年度は,鉄鋼材料の熱処理過程で形成される組織のうち,パーライト変態およびマルテンサイト変態による組織形成過程のPhase-Fieldシミュレーションの高精度化を行った.特に,昨年度構築したマルテンサイト変態の弾塑性Phase-Fieldモデルを用いて,多結晶オーステナイト相におけるマルテンサイト組織形成過程の数値シミュレーションを行い,マルテンサイト変態によって生じる変態ひずみの自己緩和ならびに塑性緩和過程がマルテンサイト組織の微細化に及ぼす影響を明らかにすることができた.また,パーライト変態のPhase-Fieldモデルにおいては,セメンタイト内の炭素濃度の計算を高効率化することで,より現実に近いスケールでのパーライトラメラーの成長挙動を再現可能とし,粒界拡散がパーライト組織の成長速度に及ぼす影響を明らかにした.さらに,Multi-Phase-Field法を用いて連続冷却フェライト変態の数値シミュレーションを実施し,予測したフェライト相の組織形態より,Dual-Phase鋼の組織形態および力学特性を評価可能とする材質予測シミュレーション手順を構築できた.以上のように本年度に構築した組織形成シミュレーションおよび力学特性評価手法を今後さらに拡張することで,要求される機械的特性を発現するための材料制御方法が決定できる.これにより鉄鋼材料の高機能化に貢献できるものと期待される.本研究では鉄鋼材料の高機能化のために有効な数値シミュレーションによる材質予測手法の開発を目指し,組織形成予測および組織形態に依存した力学特性の評価を系統的に実施可能とすることを目的としている.本年度はまず,Phase-Field法.に基づく複合組織形成過程の数理モデルを構築するために,鉄鋼材料の微視組織を構成するフェライト,パーライト,マルテンサイトなど単一組織のPhase-Fieldモデルの構築および高精度化を行った.そして,本研究で構築したPhase-Fieldモデルを用いて各組織の組織形成シミュレーションを実施し,フェライト変態に及ぼす界面エネルギーの影響,パーライトラメラーの成長速度と粒界拡散の関係およびマルテンサイト組織形成過程おける塑性緩和挙動の影響を明らかにした.次に,均質化法に基づく有限要素法を用いて,組織形成シミュレーションで予測された微視組織を有する材料の力学特性評価を実現可能にした.本年度は,上記の組織形成シミュレーションで得られたフェライト相を有するフェライト+パーライト2相鋼の引張り変形解析を行った.その結果,フェライト相の体積分率が増加するほど巨視的な応力ひずみ関係において,変形抵抗が減少することがわかった.さらに,フェライト相の形態がWidmasntattenプレートとなり,旧オーステナイト粒内に微細なフェライト相が分布するほど,塑性変形の集中が抑制されることを明らかにした.本年度に得られた結果から,構築した組織形成シミュレーションおよび力学特性評価手法を今後さらに拡張することで,要求される機械的特性を発現するための組織形態およびその組織形態を実現するための材料制御方法の探索が可能となり,鉄鋼材料の高機能化に貢献できることが示された本研究では,鉄鋼材料の高機能化・新規材料の開発のために有効な数値シミュレーションによる材質予測手法の開発を目指し,Phase-Field法を用いた組織形成予測および均質化法による力学特性の評価を系統的に実施可能とすることを目的としている.昨年度までに,鉄鋼材料の基本構成組織の形成過程を再現可能なPhase-Fieldモデルを構築した.本年度は,鉄鋼材料の熱処理過程で形成される組織のうち,パーライト変態およびマルテンサイト変態による組織形成過程のPhase-Fieldシミュレーションの高精度化を行った.特に,昨年度構築したマルテンサイト変態の弾塑性Phase-Fieldモデルを用いて,多結晶オーステナイト相におけるマルテンサイト組織形成過程の数値シミュレーションを行い,マルテンサイト変態によって生じる変態ひずみの自己緩和ならびに塑性緩和過程がマルテンサイト組織の微細化に及ぼす影響を明らかにすることができた.また,パーライト変態のPhase-Fieldモデルにおいては,セメンタイト内の炭素濃度の計算を高効率化することで,より現実に近いスケールでのパーライトラメラーの成長挙動を再現可能とし,粒界拡散がパーライト組織の成長速度に及ぼす影響を明らかにした.さらに,Multi-Phase-Field法を用いて連続冷却フェライト変態の数値シミュレーションを実施し,予測したフェライト相の組織形態より,Dual-Phase鋼の組織形態および力学特性を評価可能とする材質予測シミュレーション手順を構築できた.以上のように本年度に構築した組織形成シミュレーションおよび力学特性評価手法を今後さらに拡張することで,要求される機械的特性を発現するための材料制御方法が決定できる.これにより鉄鋼材料の高機能化に貢献できるものと期待される.
ヒドリド還元を選択的に駆動する光触媒の高機能化―反応機構の解明と金属錯体・半導体ハイブリッド化―

植物の光合成において、水から汲み上げられた電子は、補酵素NAD(P)に2つずつ蓄えられる。この重要な反応を、人工的な光触媒を用いて行うことは、人工光合成の構築という観点のみならず、合成化学的にも重要な研究課題である。しかし、従来の分子間電子移動を経由する光触媒を用いると、光合成ではまったく生成しない副生成物しか得られない。また、NAD(P)モデルの面不斉還元を達成した触媒系は、これまで報告されていない。我々は、独自にヒドリド還元だけを選択的に駆動するルテニウム錯体を用いた新規光触媒系を開発し、それをNAD(P)モデル化合物の還元に適用することにより、光合成と同じ位置選択性で生成物を得ることに成功した。この光触媒は、分子間電子移動を経由しない新しい作動システムで駆動し、従来の光触媒にない優れた特性を有しているため、不斉還元へも応用できる可能性が高い。本年は、(1)本光触媒反応の素過程と機構を、詳しく検討した。重要な中間体である3級アミンを配位子として持つ種々のルテニウム錯体を合成し、その光反応性を明らかにした^2。その結果、従来用いていた金属錯体は、光配位子交換反応によりアミン錯体が生成する段階で、一部が副反応により分解していることがわかった。また、光配位子交換反応の収率を向上させるためには、脱離配位子を、ピリジンからアセトニトリルやDMFに変えることが有効でることを見いだした。この情報を基に、光触媒設計を行い、新規ルテニウム錯体を合成し、その光触媒特性を検討した結果、光触媒の耐久性を10倍以上向上することに成功した^3。(2)第2級アミンを配位子として持つレニウム錯体を合成し、その光触媒特性を調べたが、ヒドリド錯体は収率良く生成しなかった。現在、第3級アミンが配位したレニウム錯体の合成を行っている。(3)酸化物半導体上に結合できる配位子(PO_3)_2tpyを合成し、それをRu(tpy)Cl_3と反応することにより、目的の錯体の前駆体である[Ru{(PO_3)_2tpy}(bpy)Cl]^+の合成に成功した。
画像・圧力計測技術の開発とその応用による衝撃波を伴う自励振動流の解明

本研究の目的は、最近注目されている熱流体の流動現象への画像処理の応用により、非定常流れの流動現象を解明するとともに、画像処理システムの確立と画像処理の有用性、および高速の非定常流れの圧力計測を行うための計測技術の研究開発を目指している。さらに、画像計測技術と非定常圧力計測技術を流れ場や騒音解明に応用して、圧力振動の周波数分析を行い、ジェット騒音の発生源、関連性について追求することをめざしたものである。その試みの一つとして本研究では、亜音速域での渦輪や超音速域での衝撃波の挙動および圧力変動と騒音との関連性を流れの可視化写真の画像処理と圧力振動の計測を行って解明したものである。今までに見られない初めての試み、手法を用いての解明であり、ジェット騒音の発生源の解明とその低減方法の解明に有用な結果を示した。したがって、この経緯を踏まえ、下記に示す3つのことについての研究を遂行して、画像計測技術と圧力計測技術の開発とその応用性についての研究をすすめる。特に、今回の研究においては、(1)画像計測技術の改善と非定常流れの可視化法の確立、(2)非定常流れの圧力計測技術の研究開発、特に衝撃波振動現象の計測技術の確立等(特殊圧力プローブの製作・コンピュータシステムへの信号処理システムの構築等)を行い、超音速噴流中に発生する衝撃波の構造の解明と衝撃波の挙動の解明を行い、(3)さらに、衝撃波の振動と騒音の周波数分析(信号処理用コンピュータシステムの構築)を行うことによって、これらの関連性を明確にしている。本研究の目的は、ノズルから噴出される噴流の非定常流れの流動現象を解明するとともに、画像処理システムの確立と画像処理の有用性、および高速の非定常流れの圧力計測を行うための計測技術の研究開発を目指している。さらに、画像計測技術と非定常圧力計測技術を流れ場や騒音解明に応用して、圧力振動の周波数分析を行い、ジェット騒音の発生源、関連性について追求することをめざす。特に、今回は出口部を斜めに切り落とした非対称なノズルと広がりを有する広がりノズルを用いて、(1)画像計測技術の改善と非定常流れの可視化法の確立、(2)非定常流れの圧力計測技術の研究開発、特に衝撃波の振動現象の計測技術の確立等(特殊圧力プローブの製作・コンピュータシステムへの信号処理システムの構築等)を行い、超音速噴流中に発生する衝撃波の構造の解明と衝撃波の挙動の解明を行い、(3)さらに、衝撃波の振動と騒音の周波数分析(信号処理用コンピュータシステムの構築)を行った。非対称ノズルから噴出される不足膨張超音速噴流の衝撃波構造、ならびに圧力、速度分布等の流れ場の解明、全圧変動の周波数分析およびジェット騒音の周波数分析を詳細に調べた。その結果、両者の周波数分布は良く一致しており、騒音の発生に全圧変動の振動が深く影響を及ぼしていることを明らかにできた、また、広がりノズルについては、広がり角度と広がり部の長さの違いが、擬似衝撃波構造に及ぼす影響とジェット騒音に及ぼす影響をある程度明確にしている。

特に、今回の研究においては、(1)画像計測技術の改善と非定常流れの可視化法の確立、(2)非定常流れの圧力計測技術の研究開発、特に衝撃波振動現象の計測技術の確立等(特殊圧力プローブの製作・コンピュータシステムへの信号処理システムの構築等)を行い、超音速噴流中に発生する衝撃波の構造の解明と衝撃波の挙動の解明を行い、(3)さらに、衝撃波の振動と騒音の周波数分析(信号処理用コンピュータシステムの構築)を行うことによって、これらの関連性を明確にしている。
混晶半導体の三次元および二次元副格子オ-ダリング

研究実績を列記すると(1)MOVPE成長InGaP系に関し長距離秩序構造を考慮したフォトルミネッセンススペクトル、強度の偏光特性に関する理論的解析を行った。2種のオ-ダリング画、(111)および(111)、に対して[110]、[110]偏光スペクトルのピ-ク位置が異なりそれが基本的にはオ-ダリングによって分裂した価電子帯の構造に起因することを明らかにした。更に、これらの偏光スペクトルの強度比の測定温度依存性から価電子帯のエネルギイ構造を明らかにした。(2)GaAs(001)清浄表面でのGaAsの成長機構、特にその表面原子構造の相転移現象(長距離秩序)に注目して、表面被覆率と表面構造の動的変化についてRHEED観察、解析を行った。表面のAsの被覆率に対して安定な表面構造が存在しそれらが供給As分子に対して相転移的に変化することは確認することを明らかにした。(3)GaAs(001)面上のInGaAs歪ヘテロMBE薄膜の原子構造、付着過程の原子的機構に注目して理論的研究、計算機シミュレ-ションをおこなった。InGaAs/GaAs歪系ではGaとIn原子とでその吸着確率が異なること、及び原子層間で吸着確率に相関があることを取り入れて、原子的モデルを考え理論化を行った。また平行してモンテカルシミュレ-ションを行い種々の重要な計算結果を得た。特に、この様な歪ヘテロ系では原子付着率がそのフラックス強度に依存すること、歪系に固有な原子層単位での組成揺らぎ、振動が存在すること、InGaAs系には少なくとも短距離秩序化の傾向が存在することが明らかになった。