hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
途上国における砒素汚染と貧困の関係に関する研究

本研究は、アジアの各地で顕在化している地下水砒素汚染を環境問題としてのみではなく、汚染地住民の貧困に密接に関係する社会的問題として捉え直し、途上国の農村部という社会的環境の中で、砒素汚染による住民の生活への影響について民族誌的調査研究を実施した。その結果、政治経済体制の違うどの汚染地でも、経済的に貧しい住民がより深刻な健康被害を受けていることが分かった。さらに、ネパールでは、カースト制によって形成された様々な社会集団ごとに健康被害が異なることも明らかになった。本研究は、アジアにおける深刻な環境汚染のうち、各地で顕在化している地下水砒素汚染を対象として、砒素汚染を、単に水資源の環境問題としてのみではなく、汚染地住民の貧困に密接に関係する社会的問題として捉え直すことを目的とする。政治経済体制の違うアジアの砒素汚染地の状況を比較しつつ、生活インフラや経済資源が欠乏している途上国の農村部という社会的環境の中で、貧困が住民の健康状態に影響し、同時に、砒素汚染による健康被害が、貧困を加速している過程を、政治生態学の枠組みで、汚染地の住民から直接聞き取りを行う民族誌的調査によって具体的な事例で明らかにしようとするものである。本研究は貧困と砒素被害の関係を文化的、社会的に多様な地域で分析するため、中国・山西省、メコンデルタ、バングラデシュ、およびネパールを対象として研究を行っている。そのなかで、本年度は8月にカンボジア・メコンデルタ、9月にバングラデシュ、12月にネパールで村落調査を行った。カンボジア調査では初めての村落調査となり、プレイベン省プレックタサール・コミューンにおいて全井戸調査およびコミューンを構成する4村のうちの1村、プレッククローチ村で全世帯調査を行った結果、井戸の砒素濃度は2ppmを超える井戸の割合が高く、井戸の使用期間が数年と短いにもかかわらず、30人程度に砒素中毒によると思われる皮膚症状が確認された。バングラデシュにおいては、ジョソール県チョウガチャ郡ベルゴビンドプール村において、全井戸および全世帯を対象に調査をおこない、世帯収入、使用している井戸の砒素濃度、砒素汚染による健康被害の関係にっいて分析した。それによると井戸の砒素濃度が砒素中毒発症の第一原因ではあるものの、世帯経済の状態が砒素中毒発症に関係があることが示された。ネパールでは、タライ平原地方のナワルパラシ郡ゴイニ村で全井戸・全世帯調査を行い、パトカウリ村で継続調査、ポタニ村で予備調査を行った。これまでの分析結果としては、バングラデシュと同様に砒素被害と世帯収入の関係が認められることに加えて、カースト制度によるジャティ集団の序列が砒素被害に関係があることが示唆された。これは、集団の社会的序列が高いほど砒素被害にあいにくいというような線的な関係ではなく、カースト制度最下位に置かれる不可触層の砒素被害の度合いが他の集団と比べて格段に高いことが認められた。この不可触層は経済的にも最下位であるので、この結果は経済的要因によるもの割合が高いと思われるが、社会最下層で暮らすという社会的要因も作用していると考えられる。本研究では21年度中3回の現地調査を行い、地下水砒素汚染と現地における貧困との関係の研究を進めた。当該年度に調査を行った砒素汚染地は、7月中国山西省、9月バングラデシュ・ジョソール県、12月ネパール・ナワルパラシ郡である。中国山西省調査ではこれまで継続的に調査を行っている山西省大栄村で追加調査を行うとともに砒素汚染のない近隣の陳庄村において調査を行い、砒素汚染の影響を評価するための比較データを得た。バングラデシュ調査でも昨年に引き続きベルゴビンドプール村で調査を行い、砒素被害からの回避行動を理解するため、砒素対策のために設置された代替水源の周辺世帯を対象にソーシャルキャピタルに関する聞き取りを行った。砒素汚染の度合いが低い隣接するシャハザッドプール村で比較対象データのための調査を行った。その結果、砒素汚染のないあるいは低い村では、砒素中毒の発症も低いことは容易に予想できるが、それに加えて一般的な疾病の発症も低い傾向にあることが分かった。このため、疾病に伴う医療費が砒素汚染の影響により増大し、住民の貧困化の一因となることが想定できた。ネパールではこれまでの調査と同一地域にあるポタニ村で調査を行った。この村ではほかの村では砒素中毒患者が多く発生する程度に砒素濃度の高い井戸が存在するものの、砒素中毒患者は確認できなかった。この村は先住民であるタルー族の住民が80%以上を占め、他のインド系、チベット系のネパール人とは違う食習慣があり、砒素中毒発症の違いは栄養摂取も一つの要因であることが示唆された。平成22年度中に3次の現地調査を行った。

7月および9月はバングラデシュ・ジョソール県、12月がネパール・ナワルパラシ郡の調査である。当該年度の研究では、砒素中毒患者の貧困化の実態を調査分析するため、ジョソール県オバイナゴール郡のプレムバグ、チョルシア、シュンドリの3ユニオンにおいて、早期の患者発見と現地の医療機関に患者登録すること、およびいったん発症した砒素中毒患者に対する収入向上を含めた支援の方法について調査を行った。また、これまでの砒素対策事業で建設された安全な水を供給するための代替水源の利用状況についても、ジョソール県シャシャ郡において、個々の水源利用状況を調査し、より継続的な水源運用方法について分析を行った。特に、ゴガ・ユニオンでは過去5年間に建設されたほぼすべての代替水源施設を対象に調査を行った。ネパールでは、バングラデシュで見られるような経済的な貧困と砒素汚染に起因する健康被害の関係に加えて、社会的な差別に起因する人間貧困の状態と砒素中毒の発症の関係について研究を進めた。具体的には、これまでの分析で認められたカースト制度の不可触層がより深刻な砒素による健康被害を被っているという状況に関する情報を収集するため、不可触層が住民の約3分の一と通常の村落に比べて多く居住するナワルパラシ郡ウンワチ村を対象に世帯調査を行った。その結果、この村では必ずしも不可触層のみが被害を受けているわけではないことが明らかになった。本研究は、アジアの各地で顕在化している地下水砒素汚染を対象として、砒素汚染を単に水資源の環境問題としてのみではなく、汚染地住民の貧困に密接に関係する社会的問題として捉え直し、生活インフラや経済資源が欠乏している途上国の農村部という社会的環境の中で、砒素汚染が住民の生活に及ぼしている影響を、政治経済体制の違うアジアの砒素汚染地の状況を比較しつつ、汚染地の住民から直接聞き取りを行う民族誌的調査を中心とする現地調査によって明らかにすることを目的として実施した。本研究ではこれまで、バングラデシュ、ネパール、カンボジア、中国において、飲料水源である地下水が砒素に汚染されている地域の村落調査を通して、砒素汚染と住民の生活、貧困の関係の研究を行った。これまでの研究でどの砒素汚染地においても、経済的に貧しい住民がより深刻な被害を受けていることは明らかになった。「貧困」の概念は近年次第により広く捉えられるようになり、国連開発計画は人間開発概念とともに人間貧困概念を提唱している。これらの結果を受けて、平成23年度は研究最終年度に当たるため、このようにより貧困を広くとらえ、人間貧困と砒素汚染の関係を明らかにするための調査分析を行った。調査は、バングラデシュとネパールの砒素汚染地域で実施した。バングラデシュでは、貧困層の患者支援の方法を実証的に分析するため、実際に患者支援を行っている事業と連携し、ジョソール県オバイナゴール郡においてその効果を検証した。ネパールでは、調査対象村を拡大し、13か村について人間貧困の状況におかれているカースト制度最下層の不可触層と砒素中毒の関係に関する調査を実施し、経済的条件を中立化した状態でそのような状況におかれていることと砒素中毒の関係について分析を行った。その結果、不可触層に加えて、テライ地方の先住民であるタルー集団でも、その他の住民と比べて砒素中毒の罹患率が高いことが確認された。
渓畔林ネットワーク整備を基軸とした集水域森林管理手法の開発

集水域で不変的に木材生産が可能な場所とその管理方法を科学的に提示する目的で、1)地形を変数とする精緻な林地生産力推定モデル、2)景観構造分析に基づく自然林再生ポテンシャル評価モデル、および3)集水域内の自然林化による種多様性回復効率を予測する手法を開発した。また、渓畔林および尾根の保護樹帯の有する表土保全・流出抑止機能をプロセスモデルにより解明した。これらのモデルを組み合わせて、表土および生物多様性保全の制約の下で木材保続生産を最大化する最適森林配置およびその誘導スケジュールを明らかにし、期待される生態系サービスのシナリオごとに最適な集水域デザインを設計する手法を確立した。小課題1.林地ポテンシャル評価:これまでの成果に基づいて地域レベル、集水域レベルおよび渓畔域の区間レベルで林地ポテンシャルの評価を実施して、森林の最適再配置のプロトタイプモデルを構築し、対象スケールと基盤データ精度の整合ならびに森林計画制度とゾーニングの整合性など、改善すべき点の抽出を行った。小課題2.渓畔林ネットワークおよび尾根バッファの機能評価:既設の渓畔林試験地(田野、去川国有林、秩父)で動態モニタリングを行うとともに、尾根保護樹帯に隣接するヒノキ林に表土侵食の試験地を設定して観測を開始し、林縁からの距離および斜面傾斜がヒノキ林の表土移動量と密接に関連することを見出した。土砂・物質流入観測試験地として常緑広葉樹壮齢林および針葉樹若齢林の流域を設定し水質観測を開始した。小課題3.モザイク林相の生物多様性評価:Additive Partitioning法を適用して、集水域全体の予備分析を行い、渓畔林再生のための人工林伐採にともなうモザイク形成が植物種多様性に与える影響を予備的に分析した。また、追加調査が必要な要素として、渓畔域における落葉樹の成立環境の把握が抽出された。さらに、渓畔林の植生についてシカ食害および大規模出水の影響を評価した。小課題4.最適集水域森林管理デザイン手法の構築:宮崎大学田野演習林の照葉樹林集水域、および城山国有林において、Additive Partitioning法を適用するためのベースマップを作成した。小課題5.施業オプションの提示:既設の小面積伐採試験地のモニタリングを行い、再生植生の多様性に応じた保育省力化を検討した。また、集水域内に渓畔林を保残した小面積伐採の試験地を設定した。小課題1.林地ポテンシャル評価:林地生産力モデルにおいては、対象スケールと基盤データ精度の整合性を確保するとともに、従来の地形モデルと光合成プロセスモデルを結合し、地形だけでなく気象要因も加味したモデルを開発した。小課題2.渓畔林ネットワークおよび尾根バッファの機能評価:既設の渓畔林試験地(田野、去川国有林、秩父)で尾根保護樹帯試験地における動態モニタリングを行った。また土砂・物質流入観測試験地としてヒノキ壮齢林流域を追加設定して水質観測を開始し、大規模出水時における化学物質の流出特性を評価した。小課題3.モザイク林相の生物多様性評価:尾根から渓畔域を含む集水域で鳥類に関する追加調査を行い、林相(落葉樹広葉樹自然林と針葉樹人工林)および地形構造が鳥類の多様性に与える影響をAdditive Partitioningを用いて分析し、林相の違いに関わらず地形構造が特定の鳥類の在・不在に関与することを明らかにした。また、暖温帯河畔域において落葉樹優占パッチが成立する立地条件を調査し、河畔域におけるパッチモザイクの成因を解明した。小課題4.最適集水域森林管理デザイン手法の構築:過崎大学田野演習林の照葉樹林集水域を対象に、尾根・渓畔からのバッファ設定および斜面方向の帯状バッファ設定による人工林配置のシナリオシミュレーションを行い、AP法を用いて分析することにより、植物種多様性保全から見た森林配置デザイン法を構築した。小課題5.施業オプションの提示:既設の小面積伐採試験地および間伐試験地のモニタリングを行い、強度間伐による林床植生の回復ならびに林床撹乱の影響を評価するとともに、下層僕保木の表土保全効果について明らかにした。小課題1.林地ポテンシャル評価:林地生産力推定モデルを高精度化するとともに、土砂流出を表現するコンパートメントモデルを構築することにより、小課題2による渓畔林・尾根バッファを組み込む準備を行った。小課題2.渓畔林ネットワークおよび尾根バッファの機能評価:既設の渓畔林再生試験地(田野、去川国有林、秩父)で動態モニタリングを継続する。また小課題1のモデルに組み込むパーツとして尾根バッファ機能評価のコンパートメントモデルのパラメタライズを行い、モデル構造を検証した。また、同モデルを用いて、渓畔林の保残幅を変えたときの土砂捕捉シナリオシミュレーションを試行し、モデルの問題点の洗い出しを行った。。小課題3.モザイク林相の生物多様性評価:植生・鳥類の追加調査を行った。鳥類については微地形と林種を要因としたAdditive Partitioning法による分析を行い、流域内の鳥類多様性に及ぼす両要因の効果を明らかにした。。小課題4.最適集水域森林管理デザイン手法の構築: Additive Partitioningを実際のフィールドに適用するために、ベースとなる地形および潜在的な多様性の空間情報を整備した。小課題5.施業オプションの提示:小面積伐採試験地ならびに列状間伐試験地のモニタリングを継続し、伐採方法の違いが土砂流出に与える影響についてデータを集積した。各小課題のいずれも、ほぼ計画通りに進捗している。小課題1では林地ポテンシャルの推定が高精度化された。

小課題2ついては保護樹帯からの効果のモデリングがほぼ完成し、渓畔林の保残幅を考慮した土砂捕捉のシミュレータ開発に着手できている。これらを統合し課題4の最適デザインのためのモデル構造をおおむね確定できている。小課題1.林地ポテンシャル評価:林地生産力推定モデルについて改良を加えるとともに、日本全国を対象としたモデルを開発した。また、人工林林床における広葉樹侵入状況調査等を行い、自然林再生ポテンシャルを評価するモデルを開発した。小課題2.渓畔林ネットワークおよび尾根バッファの機能評価:渓畔林再生試験地(田野)において,保残帯が土砂流出を抑制できることを実験的に確かめるとともに、土砂流出評価モデルの問題点について改良を加え、渓畔林および尾根バッファの評価モデルの開発を完了した。これを用いた数値シミュレーションにより渓畔林および尾根バッファ配置基準を抽出した。小課題3.モザイク林相の生物多様性評価:林齢140年のスギ人工林の植物種多様性を調査し、老齢人工林の種多様性保全機能を評価した。また、農地・森林景観の林縁部の植物・昆虫相を調査し、モザイク林相形成による生物多様性のパターンを解明した。さらに、森林タイプ(人工林、天然生林、伐採跡地)のモザイクが生物多様性を通して送粉サービスに及ぼす影響を明らかにした。小課題4.最適集水域森林管理デザイン手法の構築:小課題13で開発されたモデルを統合し、ヒューリスティックスの手法を適用することにより、土砂流出リスクおよび生物多様性の制約の下で木材保続生産を最大化する最適森林配置およびその誘導スケジュールを明らかにした。この手法を用いて、対象流域に期待される生態系サービス(供給・調整サービス)のシナリオ(木材生産型、自然林再生型など)ごとに最適な集水域デザインを設計する手法を確立した。小課題5.施業オプションの提示:小面積皆伐地におけるスギ・ヒノキの成長を解明するとともに、コンテナ苗等を用いた低コスト育林手法とその適地判断手法を提示した。また、送粉サービスの評価モデルを用いて、優先的に自然林再生を行うことが望ましい人工林の抽出手法を開発した。集水域で不変的に木材生産が可能な場所とその管理方法を科学的に提示する目的で、1)地形を変数とする精緻な林地生産力推定モデル、2)景観構造分析に基づく自然林再生ポテンシャル評価モデル、および3)集水域内の自然林化による種多様性回復効率を予測する手法を開発した。また、渓畔林および尾根の保護樹帯の有する表土保全・流出抑止機能をプロセスモデルにより解明した。これらのモデルを組み合わせて、表土および生物多様性保全の制約の下で木材保続生産を最大化する最適森林配置およびその誘導スケジュールを明らかにし、期待される生態系サービスのシナリオごとに最適な集水域デザインを設計する手法を確立した。
自己制御行動に係る子どもの気質の発達過程：発達初期の生育環境を考慮した縦断研究

発達初期から観察される2つの気質,エフォートフル・コントロール(注意や情動のコントロールにおける個人差)と行動的抑制傾向(新奇な事物・人物・状況に対して臆するなど行動が抑制する傾向)の個人差に焦点をあて、その発達過程について調査した。3つのコホート研究の結果、2つの気質的個人差は安定性を示すこと、玩具や絵本の選択態度といった発達初期の養育環境はエフォートフル・コントロールの発達を促進する可能性があることが示唆された。ECBQ7尺度の因子分析の結果から,エフォートフル・コントロールと行動的抑制傾向が直交する気質次元として抽出されたことから,1歳半3歳児を持つ養育者には,これら2つの気質は独立したものとして認識されており,行動制御に異なる経路で関わっている可能性が示唆された.養育者が子どもに玩具を与える意識やあやし方の個人差は少なく,子どもに対する発達期待と子どもの気質との関連は見られなかった.質問紙回答者から縦断研究に対する協力の得られた子どもと親に大学実験室に来室を依頼し,行動的抑制傾向とエフォートフル・コントロールの実験室測定を行った.7人の子どもを対象とした予備実験を行い実験手順の精緻化を行った後,43名の子ども(短期縦断研究対象者5名を含む)を対象にした実験室測定を実施した.行動的抑制傾向の測定は,自由遊び課題,見知らぬ人とのあいさつ課題,トンネルくぐり課題の3課題に拠った.エフォートフル・コントロールの測定は設置した玩具の線路を外れないように電車を動かす課題,満足遅延2課題,順番で遊ぶ課題,誘惑抵抗課題の5課題から構成した.短期縦断研究対象者5名の分析結果からは,行動的抑制傾向については安定していること,エフォートフル・コントロールは発達することが明らかになった.本年度は、研究目的に同意が得られたコホート2の40名の協力者の中から、36ヶ月齢前後に達する子どもとその養育者19組を対象に、自己制御行動にかかる気質とされる「行動的抑制傾向」と「エフォートフル・コントロール」について、実験的観察と質問紙による調査を実施した。実験は36ヶ月齢前後に達する子ども19名(レンジ:35ヶ月齢39ヶ月齢、平均月齢:37.2ヶ月齢、SD:0.8ヶ月)を対象とした。なお、本実験の前に4組の親子を対象にtry outを行い、玩具の選定や手続きの精緻化を行った。実験課題は、行動的抑制傾向の測定に(1)自由遊び課題(2)あいさつ課題(3)黒い箱課題の3課題、エフォートフル・コントロールの測定に(1)お絵かき課題(2)順番課題(3)おはじき分け課題の3課題を設定した。実験中養育者は全ての課題において実験室の隅に設置された椅子に座り、Children'sBehavior Questionnaireへの回答が求められた。本実験データの分析の結果、「自己制御行動は、新奇なものに対し臆するといった情動反応的な気質的個人差(行動的抑制傾向)と、注意の焦点化や行為の抑制といった実行機能に関連する気質的個人差(エフォートフル・コントロール)に区分される」との仮説(Eisenberg&Spinrad、2004;Rothbart&Bates、2006)を追認したと考えられた。また、昨年度に24ヶ月齢時点で収集したデータを使用し、24ヶ月齢から36ヶ月齢の間の行動的抑制傾向とエフォートフル・コントロールにおける個人差について検討したが、両時点でのデータが揃っていた児が10名と少数であったので、その変容性および安定性については今後の検討課題として残された。上記に述べたように、研究協力者の脱落があったので、新たに協力者をリクルートしてデータを補充する必要が生じた。ゆえに、新たにリクルートした17名の研究協力児に対して実験観察調査・質問紙調査を実施した。この調査は繰越申請にかかる経費で行われたが、計画当初は9月に実施する予定であったが、協力児の月齢の問題があり(2歳になるまで待つ必要があり)、調査は3月に実施した。コホート2協力者から男児9名・女児6名の計15名に対して4歳齢時点での調査を以下の要領で実施した。(1)CBQ日本語翻訳版を使用して、母親回答による子どもの気質測定を行った。(2)葛藤体験質問項目を用いて3歳齢時(回想)と4歳齢時の子どもの葛藤体験の頻度の調査を実施した。(3)行動的抑制傾向の測定(場所に対する抑制場面・人物に対する抑制場面・身体測定場面を設定して新奇な出来事に対する抑制場面)とエフォートフル・コントロールの測定(「カード集め課題」「お絵かき課題」「待っててね課題」「ゴー・ストップ課題」)を行った。(4)子ども用ストループ課題を用いて子どもの実行機能(主に抑制面)における個人差の測定を実施した。(5)子どもの従順性測定を行った。実験は3分間の「自由遊び場面」と,3分間の「片付け場面」の2つのエピソードで構成した。自由遊び場面では,子どもがおもちゃ箱から自由におもちゃを選んで遊んだ。

3分間の自由遊び場面が終了したところで片付け場面に移行した。2歳齢4歳齢の縦断データを分析した結果、行動的抑制傾向に関しては、人に対する抑制についてはある程度の個人差の安定性が観察された。エフォートフル・コントロールについては個人差に一貫性が認められないという結果になった。この結果は、エフォートフル・コントロールは養育環塊によって影響を受けるという観点から考えると妥当であるが、そのメカニズムについて明らかにするには、養育環境に焦点を絞った研究が必要であると考えられた。上記のような事情で、発達初期の養育環境の要因を絞り込んで検討する調査(コホート3)を実施した。名古屋市の5区の住民基本台帳から無作為抽出した500名の第一子の家庭に質問紙(養育環境について詳細に尋ねる項目・気質測定項目)を2011年6月に送付し267名から回答を得た。さらに、2012年3月に追跡質問紙調査を実施し、113名から回答を得た。就学前期青年期の対人場面での自己制御に関する縦断データ分析の結果、就学前期の行動的抑制傾向はその後の対人場面での自己実現的自己制御行動を予測するとの知見が得られた。2.コホート3を対象にした2回の質問紙調査の分析を行い,以下の結果を得た。親が玩具・絵本選択に当たって留意する観点は以下の4つであった。親の視点から選択し一緒に楽しむ,将来の視点・デザイン重視,子どもの成長段階重視,子どもの好み(一人遊びをしそう)重視である。この4つの観点すべてを考慮して玩具・絵本の選択を親がしていると子どものエフォートフルコントロールが高くなることが明らかになった。玩具や絵本は子どもの注意機能の発達に密接に関連していることから,それらの使用を通しての遊びがエフォートフル・コントロールの個人差に関連している可能性を示唆したと解釈できた。一方,親が子どもを連れて外出する頻度や態度と子どもの行動的抑制傾向の個人差の発達には関連性が見られず,行動的抑制傾向の時点間の安定性は高かった。このことから,行動的抑制傾向は発達初期の環境の影響を受けにくい気質的個人差であると考察された。3.日本心理学会において,シンポジウム「乳幼児を対象にした気質研究の現在:研究史上の流れと今後の展望から考える」を開催し,エフォートフル・コントロールと行動的抑制傾向の2つの気質特性について研究を進める意義について議論した。コホート3の研究協力者を対象に、以下の2つの実験的観察を実施した。(1)協力者が24ヶ月齢に達した段階で、母子の相互作用の観察を大学実験室にて行った。来室した子どもと母親が一つの玩具を完成させる過程を自由遊びという文脈で行ってもらい、その場面での母親の行動や子どもへの言葉かけ・子どもの行動や情動表出を観察した。この行動観察への参加者は20名である。(2)協力者が30ヶ月齢に達した段階で、以下の課題を設定して気質測定を行った。1実験室での子どもの一人遊び・初めての人物への反応・新奇な玩具への反応から、行動的抑制傾向の個人差を測定した。2直線の描画・順番遊び・満足遅延・運動抑制課題への反応から、エフォートフル・コントロールの個人差を測定した。
回転モータトルク発生ユニットの構造基盤

べん毛モーター固定子蛋白質MotYとMotBフラグメントの構造を明らかにし、固定子がモーターへの組込みまれるしくみを明らかにした。また、モーター回転子蛋白質FliG変異体の構造と回転計測から、モーターの反転機構を明らかにした。さらに、輸送装置蛋白質FliIとFliJがF_1-ATPase構成蛋白質と同様の構造を持ち、F_1-ATPaseと同様のFliI_6-FliJ複合体を形成することを明らかにした。細菌べん毛基部に存在する直径約30ナノメートルのモータは、膜を介したイオンの電気化学的ポテンシャル差を利用して回転する。主に内膜蛋白質で構成された固定子複合体中をこれらのイオンが通過するときに起きる、固定子複合体と回転子複合体との間の相互作用変化が回転力を生み出すと考えられている。本研究では、各種の構造解析手法を駆使し、細菌べん毛のトルク発生ユニットの構造基盤を明らかにすることを目的とする。固定子蛋白質、固定子と直接相互作用する回転子蛋白質の原子レベルの構造決定を行い、原子レベルでのエネルギー変換機構の理解に迫ることを目指す。また、べん毛特異的輸送モーターの特性を明らかにし、べん毛形成システムとF0F1-ATPaseの間のエネルギー変換の共通原理、同じエネルギー源を異なる仕事に変換する仕組みの解明を目指す。・Naべん毛モーター固定子蛋白質MotYを結晶化し(Shinohara, A., Acta Crystallographica)、2.85Å分解能での構造解析に成功した。固定子蛋白質で初めての構造である。MotYは2つのドメインから成り、N末ドメインがMotXおよびLPリングとの結合を担うことが明らかになった。また、C末ドメインは、既知のペプチドグリカン結合蛋白質と非常に似た構造をしており、固定子ユニットを細胞壁に強固に固定する役割を果たしていると考えらる(投稿準備中)。・FliO, P, Qは、1回ないし2回の膜貫通領域を含むべん毛輸送装置構成蛋白質である。発現させると毒性を持つため、大腸菌等の菌体内での発現ができなかったが、無細胞系を用いてGST融合蛋白質としてFliO, P, Qを可溶性画分として発現・精製することに成功した。・凝集し易く取扱の難しかったべん毛輸送装置構成蛋白質FliJの精製および結晶化に成功した。結晶は、大型放射光施設SPring-8 BL41XUでの予備実験で2.7Å分解能の回折を示した。また、構造解析に向けてSe-Met置換体の発現・精製法を確立した。本研究では、細菌べん毛のトルク発生ユニットの構造基盤を明らかにすることを目的と、固定子蛋白質(PomA、PomB、MotX,MotY、MotA、MotB)と、固定子と直接相互作用する回転子蛋白質FliGの原子レベルの構造決定を目指している。また、FoFlシステムとの類似が明らかになったべん毛輸送装置構成蛋白質の構造と作動機構の解明にも取り組んでいる。本年度の主な成果は、以下の通りである。・結晶化を進めている好熱細菌由来の回転子蛋白質FliGのうち、右方向にしか回転できないCWミュータントのMCドメインの結晶化に成功した。大型放射光施設SPring8において、2.3Åの回折データを収集に成功した。・サルモネラ菌由来MotBペリプラズムフラグメントの結晶化を行い、長さの違う2種類のフラグメントの結晶化に成功した。大型放射光施設SPring8において、それぞれ2Åと2.3Åの回折データの収集に成功した。・無細胞系を用い、MotAおよびMotBの膜貫通領域をGST融合蛋白質として発現し、可溶性画分として発現することに成功した。また、大きな可溶性ドメインを持つ全長MotBを無細胞系を用いて発現したところ、60%以上が可溶性画分に回収できることを見出した。これにより、Mot複合体の再構成、Mot複合体の結晶化への道筋が開けた。・べん毛輸送装置の輸送駆動力がATP加水分解エネルギーではなく、水素イオンの濃度差であることを明らかにした。このことから輸送装置とFoF1システムの類似性は、Fi部分だけでなく、水素イオン透過に関わるFo部分にまで広がる可能性が出てきた。本研究では、固定子蛋白質(PomA、PomB、MotX, MotY、MotA、MotB)と、固定子と直接相互作用する回転子蛋白質FliGの原子レベルの構造決定を行い、細菌べん毛のトルク発生ユニットの構造基盤を明らかにすることにより、分子モーターの構築・回転機構の解明を目指している。また、F_0F_1システムとの類似が明らかになったべん毛輸送装置構成蛋白質の構造と作動機構の解明にも取り組んでいる。本年度の主な成果は、以下に記す。好熱細菌由来の回転子蛋白質FliGは、MCドメイン間の3残基が欠失すると右方向にしか回転できなくなる(CWミュータント)。

このミュータントのMCドメインの2.5A分解能の構造解析に成功した。正常なFliGとドメインコンフォメーションが著しく変化していた。サルモネラ菌由来MotBペリプラズムフラグメントの1.7A分解能での構造解析に成功した。この構造モデルは、MotBがモーター機能を発揮するために必要なペリプラズム領域を全て含んでいる。この構造と構造に基づく変異体解析から、ペリプラズム領域での2量体形成が、膜内の水素イオン透過に関わるヘリックスの配置に決定的な役割を果たすことが明らかになった。また、MotBがモーターに組み込まれる際に大きな構造変化を起こすこと、水素イオン透過性がこの変化と連動することが示唆された。MotAのFliGに対する相互作用領域の発現に成功した。べん毛輸送装置構成蛋白質FliJの1.9A分解能での構造解析に成功した。FliJはF_1ATPaseのγサブユニットの構造に酷似しており、これまでのFliIの構造解析結果と併せて、輸送装置の細胞質領域はF_1ATPaseと同様の構造と作用機構を持つ可能性が示唆された。本研究では、固定子蛋白質(PomA、PomB、MotX, MotY、MotA、MotB)と、固定子と直接相互作用する回転子蛋白質FliGの原子レベルの構造決定を行い、細菌べん毛のトルク発生ユニットの構造基盤を明らかにすることにより、分子モーターの構築・回転機構の解明を目指している。また、F_0F_1システムとの類似が明らかになったべん毛輸送装置構成蛋白質の構造と作動機構の解明にも取り組んでいる。本年度の主な成果は、以下に記す。・PomBのPEM領域を含むペリプラズムフラグメントの結晶化に成功した。・MotXについて無細胞系を用いた発現を行い、精製試料の作成に成功した。・サルモネラ菌由来MotBペリプラズムフラグメントの解析により、MotBはモーター組み込み時に大きな構造変化を起こすことが示唆されている。組み込み状態に固定された変異体と考えられるMotB(L119E)の1.5Å分解能の回折を示す結晶を得ることに成功した。・極低温電子顕微鏡による画像解析から、FliJとFliIが、F1ArPaseにおけるα3β3γ複合体と同様の構造を持つFliI_6FliJ複合体を形成することを明らかにした。また、蛍光ラベル標識したFliJを用いた解析から、FliJが溶液中でもFliI6量体と複合体を形成することを明らかにした。・固定子構成蛋白質であるMotAを単独で発現させると、野生株のモーター機能が著しく低下した。その原因はMotAがモーターに組み込まれ、回転子周囲の正常な固定子複合体の数が減少したためであり、MotAがモーター組み込みの機能を持つことが明らかになった。・pH感受性蛍光蛋白質フルオリンをコードする遺伝子をサルモネラ菌の染色体に組み込んだ。このフルオリン発現株を用いることで、MotA/B複合体のプロトン透過活性の測定が容易に行えるようになった。本研究では、細菌べん毛モーターのトルク発生ユニットを構成する分子の構造基盤を明らかにし、分子モーターの構築・回転機構の解明を目指している。また、F_0F_1システムとの類似が明らかになったべん毛輸送装置の構造と作動機構の解明にも取り組んでいる。本年度の主な成果を、以下に記す。
VODサーバを利用した視覚認識過程と教育利用

本研究課題による研究実績は以下の通りである。1)VODサーバの構築を行った。・フィルム、写真、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、従来のアナログ画像(8ミリビデオ、VHSビデオ等)の取り込み・取り込んだ画像のデジタル化・画像の編集、蓄積、検索・イーサネットワーク、ATMネットワーク、ギガビットネットワークなど高速ネットワークによる遠隔操作2)構築したVODサーバを利用して、画像送信実験を実施した。平成11年5月より順次、段階を踏んで画像送信実験を行った。実験の概要は以下の通りである。送信画像は600枚に及んだ。・毎日1枚異なった静止画像を準備する。・著作権、肖像権など知的所有権の問題がないもの・固有名詞(商品名、場所、店名)など画像内容以外から情報を得ることがないもの・被験者は、サーバの指定された所から画像を受信する。・被験者には画像作成者に対する知識(性別、年齢、名前、住所、職業、生活環境、人柄)はまったくない・被験者同士も面識はない・被験者は、画像に対する一言コメントを実験者に返信する。・「どこで撮ったものですか?」「これは何ですか?」という質問には一切応じない・画像をみたときの印象を一言で述べる。・被験者からのコメントについて分析を行った。・分析の結果、以下の3つのカテゴリーに分析できた。・「画像情報」そのものに対するコメント・「画像情報」を見て思い出し、自分自身の経験に裏打ちされた、ものに対するコメント・「画像情報」を見て連想した、状況、場、環境などに対するコメント・今後の本研究の将来性として以下の3点が考えられる。・人間の認識を補う方向・今まで認識できなかったものを人間に認識させる方向・人間以外のものに人間のように認識させる方向本年度の研究実績は以下の通りである。今年度はVODサーバの構築と画像送信の予備実験を行った。機能は以下の通り。・デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、従来のアナログ画像(8ミリビデオ、VHSビデオ)の取り込み・取り込んだ画像のデジタル化・画像の編集、蓄積、検索・イーサネットワーク及びATMネットワークの利用による遠隔操作(現在開発中)2)構築したVODサーバを利用して、画像送信実験(予備実験)を実施した。平成11年5月より順次、段階を踏んで画像送信実験を行っている。・実験協力者1名に、毎日1枚異なった静止画像を送信する。・著作権、肖像権など知的所有権の問題がないもの・固有名詞(商品名、場所、店名)など画像内容以外から情報を得ることがないもの・実験協力者は、実験者より送られた画像を被験者6名に送信する。・画像作成者を対象とした知識(性別、年齢、名前、住所、職業、生活環境、人柄)などから情報を得ることを防ぐため・被験者同士も面識はない・被験者は、実験者から送られた画像に一言コメント返信する。・今後の予定は以下の通りである。・被験者からのコメント、返信時間などを項目として分析を行う・静止画だけではなく、動画も実験対象とする。・人間の認識を補う方向・今まで認識できなかったものを人間に認識させる方向・人間以外のものに人間のように認識させる方向
腫瘍血管の分泌するエクソソームによる肺転移促進機序の解明

腫瘍の中の血管細胞(腫瘍血管内皮細胞, TEC)が分泌するマイクロRNA(miRNA)が腫瘍の遠隔転移を促進するという仮説の元に研究を行った.実験動物に移植してもほとんど転移しない悪性黒色腫の細胞株A375と同株から樹立された良く転移するA375SM("super metastatic")を用いた.それらの細胞株を移植したマウスに出来た腫瘍からそれぞれTECを分離してmiRNAを抽出し,miRNAマイクロアレイで発現量の比較を行った.見出したA375SMのTECに特異的に多いmiRNAを皮膚から分離された正常血管内皮細胞に導入すると,A375SMのTECと同様の性質を持つようになった.様々な血管内皮細胞からの培養上清の収集:コントロールマウス,高転移性ヒト悪性黒色腫細胞株A375SM (super metastatic clone)異種腫瘍移植マウス,低転移性ヒト悪性黒色腫細胞株A375 (parental clone)異種腫瘍移植マウス,ヒト口腔扁平上皮癌HSC-3異種腫瘍移植マウス,ヒト腎細胞癌OSRC異種腫瘍移植マウスからそれぞれ,正常皮膚血管内皮細胞と腫瘍血管内皮細胞を分離した.分離にはFITC付抗CD31抗体と抗FITC磁気ビーズを添加した腫瘍細胞懸濁液を磁気カラムに通して収集した.分離した血管内皮細胞は98%以上の純度を確認した後,培養を続けた.培養上清の収集の際には,培養血清を除いた無血清培地を用いた.回収した培養上清は混入細胞を除去して,-80°Cで凍結保存した.分離培養した血管内皮細胞の培養上清より超遠心でエクソソームを回収した.CD63 Tetrapaninで高純度のエクソソームが回収されたことを確認した.回収したエクソソームよりRNAを抽出し,マイクロRNAアレイを施行した.腫瘍血管内皮細胞で特異的に分泌するマイクロRNA(miRNA-X)を同定することが出来た.腫瘍血管内皮細胞におけるmiRNA-Xの高発現をリアルタイムPCRで確認できた.miRNA-Xを正常血管内皮細胞に導入すると,増殖速度,遊走,アポートーシス抵抗性のいずれも亢進し,腫瘍血管内皮細胞と同等の性質を呈するようになった.蛍光遺伝子を導入した腫瘍血管内皮細胞を肺転移しない腫瘍細胞とマウスに共移植すると転移することが明らかになった.miRNA-Xが血管内皮細胞の性質を変えて腫瘍細胞の転移を促進している可能性が示唆された.腫瘍の中の血管細胞(腫瘍血管内皮細胞, TEC)が分泌するマイクロRNA(miRNA)が腫瘍の遠隔転移を促進するという仮説の元に研究を行った.実験動物に移植してもほとんど転移しない悪性黒色腫の細胞株A375と同株から樹立された良く転移するA375SM("super metastatic")を用いた.それらの細胞株を移植したマウスに出来た腫瘍からそれぞれTECを分離してmiRNAを抽出し,miRNAマイクロアレイで発現量の比較を行った.見出したA375SMのTECに特異的に多いmiRNAを皮膚から分離された正常血管内皮細胞に導入すると,A375SMのTECと同様の性質を持つようになった.様々な血管内皮細胞からの培養上清の収集:コントロールマウス,高転移性ヒト悪性黒色腫細胞株A375SM (super metastatic clone)異種腫瘍移植マウス,低転移性ヒト悪性黒色腫細胞株A375 (parental clone)異種腫瘍移植マウス,ヒト口腔扁平上皮癌HSC-3異種腫瘍移植マウス,ヒト腎細胞癌OSRC異種腫瘍移植マウスからそれぞれ,正常皮膚血管内皮細胞と腫瘍血管内皮細胞を分離した.分離にはFITC付抗CD31抗体と抗FITC磁気ビーズを添加した腫瘍細胞懸濁液を磁気カラムに通して収集した.分離した血管内皮細胞は98%以上の純度を確認した後,培養を続けた.培養上清の収集の際には,培養血清を除いた無血清培地を用いた.回収した培養上清は混入細胞を除去して,-80°Cで凍結保存した.分離培養した血管内皮細胞の培養上清より超遠心でエクソソームを回収した.CD63 Tetrapaninで高純度のエクソソームが回収されたことを確認した.回収したエクソソームよりRNAを抽出し,マイクロRNAアレイを施行した.腫瘍血管内皮細胞で特異的に分泌するマイクロRNAを同定することが出来た.腫瘍血管内皮細胞におけるこのマイクロRNAの高発現をリアルタイムPCRで確認できた.現在,同定したマイクロRNAを導入した血管内皮細胞の細胞学的な解析を施行中である.当初の計画通りに,血管内皮細胞の分離培養,血管内皮細胞からの培養上清の収集,収集した血管内皮細胞からの培養上清中のエクソソームの回収,エクソソームからのマイクロRNAの抽出,マイクロRNAアレイによる腫瘍血管内皮細胞特異的なエクソソーム中のマイクロRNAの同定に成功した.同定したマイクロRNAの高発現をリアルタイムPCRで腫瘍血管内皮細胞を用いて確認することもできた.同定したマイクロRNAを導入した血管内皮細胞の細胞学的な解析を進めており,おおむね計画通りに実験を進めることができている.蛍光タンパク発現ベクターを導入した腫瘍細胞と腫瘍血管内皮細胞を用意する.前年度のマイクロRNAアレイで同定した転移能の高い腫瘍由来の血管内皮細胞に特異的なマイクロRNA発現系を構築する.転移能の高い腫瘍由来の血管内皮細胞と正常血管内皮細胞にマイクロRNAを導入する.

これらのマイクロRNA導入血管内皮細胞と共移植した腫瘍細胞の血管内移行と肺転移を検討する.腫瘍細胞の血管内移行は担癌マウスの末梢血を採血してFACSで解析する.腫瘍細胞はA375低転移性悪性黒色腫細胞株に蛍光タンパク遺伝子を導入したものを用いる.肺転移はA375低転移性悪性黒色腫細胞株にルシフェラーゼ遺伝子を導入したものを用いる.担癌マウスにルシフェリン投与後にIVISで観察して肺転移巣の検出を行う.実験終了時には実体顕微鏡で観察した後にホルマリン固定を行い,パラフィン包埋切片を免疫染色して転移を評価する.蛍光タンパク発現ベクターを導入した腫瘍細胞と腫瘍血管内皮細胞をマウスに移植実験するために大量の細胞が必要であるが,この細胞の準備が昨年度から今年度に変更になり,研究費の昨年度未使用分が生じた.蛍光タンパク発現ベクターを導入した腫瘍細胞と腫瘍血管内皮細胞の培養,大量調整を行い,肺転移モデルマウスの飼育と実験検体の解析に研究費を使用する.
高磁場・高騒音環境下でも頑健な骨伝導光マイクロフォンの高精度化に関する研究

本研究年度では延長年度として骨伝導の明瞭性能に関する被験者実験を行い,提案手法において明瞭性能の改善が定量的に得られることを確認した.この成果を国際会議で発表するとともに,本研究につながる基盤研究としての新たな知見を多く得ることができた.今後は,新たな方法を用いて明瞭性の高い音を推定した研究を継続する.本年度では単語単位で発声された骨伝導音,音声及び申請者らが提案する明瞭度改善手法を用いた各信号を対象とした聴感実験を実施した.聴感実験として対象単語内のモーラ及び音節がどの程度聞きとることが出来たかを評価する単語了解度実験を行った.実験では男女数名の聴覚健常成人を集め,防音室内においてヘッドフォン提示された各単語発声を聞きとり,書いていただく単語了解度による評価を行った.実験結果では,ベースラインとなる骨伝導音と提案する明瞭度改善手法を用いて処理した音を比較したところ,提案する明瞭度改善手法の有効性が得られることが確認することができた.本研究では,光骨伝導音マイクロフォンにおける明瞭度改善に関する研究を実施した.該当年度では,光骨伝導音の発声文単位の信号収録を行い,明瞭化アルゴリズムを評価するための研究を実施した.これにより,これまで単語単位で行っていた検討から音声コミュニケーションにおいて求められる発声文単位の検討が可能か環境を準備した.これを,国際会議の発表論文としてまとめ発表を行った.日本語は母音のみもしくは子音+母音で表現される言語であることから,日本語5母音の発声を捉えるための研究も実施した.ここでは,無響室内で収録した日本語母音データを対象とし,歌唱や性別に依存した発声データと比較する検討も行った.前年度において,単語単位を対象とした骨伝導音の音質に対する明瞭性能を確認した.本年度では,骨伝導光音に対する文単位の明瞭性能の評価を検討する必要があった.しかしながら,検討を行うために必要な発声文単位のデータベースを再構築することで該当年度の検討を終えるに至った.当初の期間よりも順調に検討が進み,新たに音声認識から骨伝導音の認識システムを構築するための検討が進んだ.一般的に音声認識はマイクロフォンから採取した波形情報から音響特徴量への変換したパターンマッチングを行う.音声認識では音声から求めた音響特徴量の統計量としての正規分布の平均値及び分散で分布をモデル化する.しかしながら,音声と骨伝導音ではモデルのパラメータが異なるから,音声用の分布から骨伝導音用の分布を再推定する必要がある.そこで,音声用のパラメータを初期モデルとし,骨伝導音用のパラメータを用いてモデルの再推定を行った.モデルの再推定は事後確率最大化法(MAP)で行った.MAP法は音声認識における一般的な方法であり,本方法での有効性を確認することで音声認識から骨伝導音認識システムの構築の実現が確認できる.MAP法ではモデル再推定を行う際に,音響モデルであるHMMの連結学習の回数がモデルの性能を左右する.ここでは,過学習を考慮して数回程度の連結学習を行うものとした.ベースラインは不特定話者用の音声認識システムに対する骨伝導音認識で約60%程度の認識性能であった.一方で,骨伝導音を用いたパラメータの再推定を行い骨伝導認識システムを構築し,約90%以上の認識性能が得られることを確認した.以上の結果より,本年度では音声用の音響モデルに対して骨伝導音を学習することでパラメータの高精度化が達成され,認識性能の改善が確認できたといえる.本研究年度では延長年度として骨伝導の明瞭性能に関する被験者実験を行い,提案手法において明瞭性能の改善が定量的に得られることを確認した.この成果を国際会議で発表するとともに,本研究につながる基盤研究としての新たな知見を多く得ることができた.今後は,新たな方法を用いて明瞭性の高い音を推定した研究を継続する.本来であれば,骨伝導光音の文単位データを対象とした明瞭性能の改善を検討する必要がある.しかしながら,前機関の退職や再就職に伴い,当初の研究計画と比較して遅れたものとなり,文単位のデータを含んだ信号データベースの再構築で終えることになった.音声信号処理延長年度では,骨伝導光音の文単位の発声データを用いて,明瞭性能の改善を図る予定である.本年度では単語単位で発声した各音を被験者を用いた心理音響尺度による明瞭度実験を行う計画であった.先の研究実績の概要でも述べたように,実施した単語了解度試験及びその結果ともに当初の目標と計画を達成することができた.そのため,達成度における区分は上記で提示したような結果となる.研究実績の該当でも述べたように当初の研究計画を達成し,次年度実施予定の準備もできている.これに加えて,日本語を特徴づける主たる要因である母音に関する研究も実施している.以上のことから,計画通りに研究が実施され,計画以上の進展があるといえる.効率的な予算利用に伴い,残額が生じたため延長年度を行うことにした.本年度では提案する明瞭度改善手法の性能評価を単語単位で行い,その有効性を確認することができた.しかしながら,会話で必要とされる文単位の有効性評価はできておらず,次年度では文単位による明瞭度評価を行う予定である.発声文単位のデータ収録ができているため,これを明瞭度評価を行うためのデータセットを構築して評価を行う予定である.本研究成果を最終年度として,各方面で研究成果発表を行う予定である.残予算については,これに伴う成果発表で利用する予定である.実験機器などは研究所などで借りることができたため,購入をせずに研究を実施することができた.しかしながら,実験環境のある研究所等への旅費が増えることになった.

次年度は最終年度であるため,目標を達成するに必要な実験を行うとともに,計画を見据えて今後必要なもなどで繰越分を用いることにする予定である.申請者の所属する香川高専には防音室や無響室などの実験施設が十分無いため,(独)産業技術総合研究所の関西センター等にて評価実験等を行う予定である.そのため,主としてことに伴う旅費や謝金,また研究発表費用等で予算がかさむ予定である.
組織内微小領域における誘電特性の温度依存性測定

同軸プローブと結んだ反射計測用ベクトルネットワークアナライザと加熱用の高周波源を同軸スイッチで切り替え、生体組織誘電特性の温度係数をin-vivo計測する手法を開発することが本研究の目標である。(1)同軸プローブによる誘電特性測定領域の確認と温度センサ一体型同軸プローブの開発前年度試作した同軸微小プローブ、および同軸平坦プローブの測定領域を実験的に評価、先端部直径約7mmの半球状領域がその測定領域であることを確認した。また、同軸プローブ中心導体先端と外部導体に微小温度センサを埋め込み、内外導体間を結ぶリ-ド線による電磁界の乱れを補正して先端部組織内の温度分布と誘電特性を測定できる、平坦型の同軸プローブを開発した。(2)温度係数測定・算出手法の開発と結果の妥当性検証上記同軸プローブを用いるとプローブ先端の中心と外部導体中の数点で温度計測が可能になる。電流が内外導体間の狭い領域に集中するため点熱源と仮定した熱拡散方程式の解と実測温度は良く一致し、ガウス分布型の温度分布となる。従って、原理的には中心と周囲1点の温度測定値からプローブ下の組織内温度分布を推定できる。ただし、深さ方向の温度分布も横方向と比例した分布形となることを仮定する。三次元の温度分布が直視できる高分子ゲル製の生体モデルを用いて観測したプローブ直下の温度分布から、「誘電特性測定領域」を楕円の一部とみなした重み関数を温度分布に掛けて温度の重み付き平均値を求め、測定領域における平均温度分布とする。長軸と短軸の値は、標準ファントムの温度係数を以上の手順で求め、別の手法で精密測定した温度係数値と結果が一致するように決定する。以上の校正のあと、実際に既知の温度係数を持つ生体模擬物質で測定実験を行い、測定結果の妥当性を確認した。本研究では同軸プローブとベクトルネットワークアナライザを用いて反射法により生体組織の誘電特性を測定、続けてその同じプローブで測定領域を加温後、再び誘電特性を測定、この2回の測定で得られた誘電特性の値と温度変化量から誘電特性の温度係数をinvivo計測する手法を開発することを目的としている。(1)同軸プローブによる誘電特性測定領域の同定セミリジッドケーブルの外部導体先端を1mm弱剥離して中心導体を露出した微小プローブやN型コネクタの先端を平坦に加工した同軸平坦プローブを用いて生体組織の誘電特性を測定する手法は既に開発したが、これらのプローブによる実際の組織測定領域の広がりについては必ずしも明確ではない。そこで誘電特性が生体等価な食塩水中で同軸プローブの外部導体と同電位に保った微小金属片をプローブ中心導体に近づけ、両者の距離とプローブの反射特性の変化を記録する方法、およびアンテナの相反性を利用して誘電特性が生体等価な寒天製の生体物理モデルをプローブで短時間加温し、赤外線サーモカメラで加温領域の断面温度分布を計測記録する方法により測定領域の広がりを定量的に評価した。(2)加温と誘電特性の測定が可能な同軸プローブシステムの開発誘電特性測定時にはプローブをネットワークアナライザ側に、加温時には1.850MHzで最大10Wまでの加温が可能な高周波パワーソース側に切り替える高周波スイッチを用い、加温と測温が可能な同軸プローブシステムを開発した。

また、スイッチ切り替えにより測定時のプローブ反射特性に変化の生じないこと、加温電力と加温時間により変化するプローブ周囲の温度分布が一定の関数形で表せることを確認し、プローブ半径方向の3点で温度測定の可能なセンサを埋め込み、その関数を定めることにより誘電特性の温度係数が計測できることを示した。同軸プローブと結んだ反射計測用ベクトルネットワークアナライザと加熱用の高周波源を同軸スイッチで切り替え、生体組織誘電特性の温度係数をin-vivo計測する手法を開発することが本研究の目標である。(1)同軸プローブによる誘電特性測定領域の確認と温度センサ一体型同軸プローブの開発前年度試作した同軸微小プローブ、および同軸平坦プローブの測定領域を実験的に評価先端部直径約7mmの半球状領域がその測定領域であることを確認した。また、同軸プローブ中心導体先端と外部導体に微小温度センサを埋め込み、内外導体間を結ぶリード線による電磁界の乱れを補正して先端部組織内の温度分布と誘電特性を測定できる、平担型の同軸プローブを開発した。(2)温度係数測定・算出手法の開発と結果の妥当性検証上記同軸のプローブを用いるとプローブ先端の中心と外部導体中の数点で温度計測が可能になる。電流が内外導体間の狭い領域に集中するため、点熱源と仮定した熱拡散方程式の解と実測温度は良く一致し、ガウス分布型の温度分布となる。従って、原理的には中心と周囲1点の温度測定値からプローブ下の組織内温度分布を推定できる。ただし、深さ方向の温度分布も横方向と比例した分布形となることを仮定する。三次元の温度分布が直視できる高分子ゲル製の生体モデルを用いて観測したプローブ直下の温度分布から、「誘電特性測定領域」を楕円の一部とみなした重み関数を温度分布に掛けて温度の重み付き平均値を求め、測定領域における平均温度分布とする。長軸と短軸の値は、標準ファントムの温度係数を以上の手順で求め、別の手法で精密測定した温度係数値と結果が一致するように決定する。以上の校正のあと、実際に既知の温度係数を持つ生体模擬物質で測定実験を行い、測定結果の妥当性を確認した。
励起子を例とするボ-ズ粒子の平面閉じ込め効果に関する研究

共有性からイオン性結合に至る一連の物質群について,エピタキシャル成長による薄膜制作,界面形成に関する要求と,その空間閉じ込め効果による,電子状態の変化に対する興味は,ますます大きく成っている。本研究では,先ず超高真空下での分子線エピタキシ-法により,NaCl型構造のMgO(001)基板上に,閃亜鉛鉱型構造のCuCl,CuBrを成長させる事を試みた。薄膜の構造は,反射高速電子線解析(RHEED)のその場観察,及びX線回折,原子間力顕微鏡を用いて調べた。そして,良好な2次元成長が生じ,CuCl,CuBrがそれぞれ異なる界面原子配置を与える事を見いだした。このようなCuCl薄膜の吸収スペクトルの膜厚依存性を液体He温度で測定した。その結果,300Aより薄い各種膜厚の試料で,量子閉じ込め効果を受けた励起子に特徴的な新たな吸収構造を見いだした。この構造の解析により,閉じ込めを受けた励起子の新たな光遷移選択則を得る事ができた。試料がさらに厚くなると,励起子ポラリトンの干渉効果が強まり,この選択則は乱される。また励起子の振動子強度は,膜厚に比例して増大し,閉じ込め量子数の二条に反比例して小さくなる事が示された。これらの実験結果は,励起子の空間量子閉じ込めに特有の効果である事が,大阪大学張紀久夫教授の行なった理論的解析を用いて示された。さらに,得られたCuCl薄膜の磁気円偏光2色性の測定を行なった。最大6Tまで使用出来る超伝導マグネットを用い,試料は10Kで測定した。得られた磁気円偏光2色スペクトルと吸収スペクトルの微分スペクトルとの比較より,励起子の各量子化状態のg値が求められた。得られた価は,CuClのバルク結晶で以前求められた価と一致している。CuCl微結晶では,g値の増加が報告されており,閉じ込め形態の差異によるg値変化の可能性を示した。共有性からイオン性結合に至る一連の物質群について、エピタキシャル成長による薄膜制作、界面形成に関する要求と、その空間閉じ込め効果による、電子状態の変化に対する興味は、ますます大きく成っている。本研究では、先ず超高真空下での分子線エピタキシ-法により、NaCl型構造のMgO(001)基板上に、閃亜鉛鉱型構造のCuCl,CuBrを成長させる事を試みた。薄膜の構造は、反射高速電子線回折(RHEED)のその場観察、及びX線回折、原子間力顕微鏡を用いて調べた。そして、良好な2次元成長が生じ、CuCl,CuBrがそれぞれ異なる界面原子配置を与える事を見いだした。その結果,300Aより薄い各種膜厚の試料で、量子閉じ込め効果を受けた励起子に特徴的な新たな吸収構造を見いだした。この構造の解析より、閉じ込めを受けた励起子の新たな光遷移選択則を得る事ができた。試料がさらに厚くなると、励起子ポラリトンの干渉効果が強まり、この選択則は乱される。また励起子の振動子強度は、膜厚に比例して増大し、閉じ込め量子数の二条に反比例して小さくなる事が示された。これらの実験結果は、励起子の空間量子閉じ込めに特有の効果である事が、大阪大学張紀久夫教授の行なった理論的解析を用いて示された。さらに、得られたCuCl薄膜の磁気円偏光2色性の測定を行なった。