hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周産期の安全性と質の保証を実現するための実証データを基盤とした包括的・総合的分析

本研究の目的は、実証データを基盤とした分娩期の分析を発展継承し、分娩期以外の周産期、またハイリスクな状態にある分娩期の看護に関する安全性と質の保証に関する分析を実施することである。妊娠リスクスコアーが0点から3点の対象者においては、助産外来および医師外来群に、また院内助産群と医師立会群に、妊娠経過および分娩結果に有意な差は認められなかった。近年急速に増加している産科を含む混合病棟における分析を実施した。分娩が重なった場合に、正常な新生児に対する看護時間が短くなる傾向があることを実証した。研究実績の概要本研究目的は、実証データを基盤とした分娩期の分析を発展継承し、ハイリスク・異常分娩などの安全性と質の保証に関する分析を実施すること、さらに分娩期に加え、妊婦、褥婦の身体・運動データなどを測定し、妊娠期から産褥期・新生児期まで、周産期全期間の安全性と質の保証に関連する実証データの蓄積へと発展させることである。上記目標にもとづき、研究代表者は、本研究の土台となった研究成果に基づく「分娩の安全と質保証」に関する研究結果を報告し、臨床の管理者と助産師に研究結果と臨床の感触と相違について確認をした結果、概ね実感と研究結果に乖離はなかった。研究代表者と分担者は、国内外の周産期、特に分娩時の安全にかかわる看護人員配置、看護業務・看護時間測定、タイムスタディなどに関する論文、産科・周産期病棟の安全性、患者満足度調査に関する論文を収集し、文献検討を実施した。また、妊娠期、産褥期、新生児期の、国内外の安全と質保証に関する文献検討を実施した。これまでの調査で得た分娩期と周産期の安全と質保証に関連する、助産教育、助産業務、病院、助産施設に関する国内外の情報収集をさらに実施した。研究代表者は分娩期のハイリスク・異常分娩の実測調査を実施する病院における、最新の分娩に関連する動向・変化・問題点などをインタビューし、看護部長、分娩室看護管理者、産婦人科教授に今回の調査に関する研究概要の説明を実施した。研究の実施時期については、計画年次より病院の状況により移行せざる得ないことが明らかになった。研究代表者・分担者・連携研究者は、これまでの研究成果と、新しく文献や、インタビュー、現地調査で得られた最新状況を基に、詳細な研究フレームを概ね完成させた。本研究の目的は実証データを基盤とした分娩期の分析を発展継承し、分娩期以外の周産期の分析を行うこと、またハイリスクな状態にある分娩期の看護に関する安全性と質の保証に関する分析を実施する事である。目的1:妊娠期・分娩期の医療・看護の提供方式について「助産外来」、「院内助産」に関する分析を実施した。「助産外来」「院内助産」の選択基準として「妊娠リスクスコア」を用い0点から3点までを本研究の助産外来および院内助産の対象とし、妊娠経過および分娩アウトカムを分析した。結果として妊娠リスクスコアが0点から3点の対象者においては、助産外来群および医師外来群において妊娠経過に有意差は認められなかった。妊娠リスクスコアが0点から3点の対象者においては、院内助産と医師立会分娩群において分娩アウトカムにおいて有意差は認められなかった。「妊娠リスクスコア」による助産外来、院内助産の対象者の選択は有効であり、適切に対象者であるローリスク妊婦の選択が実施できれば、助産外来・院内助産の安全性が示唆された。目的2:近年急速に増加している「混合病棟における分娩」の安全と質に関する分析を実施した。文献検討から、2012年の病院における分娩のうち、混合病棟における分娩は80.6%であった。そこで、産科、婦人科、外科、内科の混合病棟であるA病院にて、分娩第1期から分娩第4期に、産婦に対し、助産師と看護師が何という看護行為を何分間、いつ提供しているかについて、2週間24時間リアルタイムマンツーマンタイムスタディを実施し12例の分娩を分析した。12例の分娩所要時間の最大980分最小63分平均370±261であった。助産師・看護師が提供した看護時間の総計を総看護時間とするとそれぞれ1,559分、171分、553±378分であった。本結果をもとに、混合病棟における安全と質について継続的に分析を実施する。本研究の目的は、実証データを基盤とした分娩期の分析を発展継承し、分娩期以外の周産期の分析を行うこと、またハイリスクな状態にある分娩期の看護に関する安全性と質の保証に関する分析を実施することである。目的1妊娠期・分娩期の医療・看護提供方式として「助産外来」「院内助産」に関する分析をした。助産外来・院内助産の選択基準として「妊娠リスクスコア」を用い0点から3点までを本研究の助産外来および院内助産の対象と、妊娠経過および分娩アウトカムを分析した。

妊娠リスクスコアが0点から3点の対象者においては、助産外来群、および医師外来群において有意差は認められなかった。妊娠リスクスコアによる助産外来、院内助産の対象者の選択は有効であり、適切に対象者の選択が実施できれば、助産外来・院内助産の安全性が示唆される結果であった。目的2近年急速に増加している「混合病棟における分娩」の安全と質に関する分析を実施した。文献検討から2012年の病院における分娩のうち混合病棟における分娩は、80.6%であった。そこで産科・婦人科・内科・外科の混合病棟であるA病院にて、分娩第1期から分娩第4期に、産婦に対し助産師と看護師が何の看護行為を何分間、いつの時期に提供しているかを、2週間24時間リアルタイムマンツーマンタイムスタディを実施し、12例の分娩を分析した。その結果分娩が重なった場合に、正常新生児に提供する看護時間が明らかに他の事例に比較して、少なくなる事例を認めた。この事象から、特に混合病棟においては、分娩と産科以外の看護が重複し、さらに帝王切開や、分娩が重複すると産科単科病棟に比して非常に危険性が高くなる可能性を含むことから、危険を予知したシュミレーション教育を実施するなどの工夫が安全の確保につながることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。母性看護学・助産学26年度が最終年度であるため、記入しない。現在までの達成度これまでの研究結果を報告し、臨床の感触と研究結果に乖離がないことを確認した。よってこの目的・方法論で研究を推進する。関連の国内外の周産期、特に分娩時の安全にかかわる、看護人員配置、看護業務・看護時間測定、タイムスタディなどに関する論文、産科・周産期病棟の安全性、患者満足度調査に関する論文を予定通り収集した。調査を実施する病院で調査時期については、時期の変更があったが、研究の内諾を得ており協同研究を実施可能である。さらに、本研究に関心を持つ新たな病院が出現したため、調査病院を増やすことを考慮している。現地調査で得られた最新状況を基に、詳細な研究フレームをほぼ完成した。先行研究で作成した「分娩概要に関する調査シート」「勤務状況に関する調査シート」「産婦の分娩満足度調査」「分娩時の看護の実測シート」などの再検討を実施した。分娩時の看護の測定者(助産師・看護師)を公募し、測定方法の訓練を実施準備した。病院近くに測定者用の待機室を確保し、病院でプレテストを実施後、調査を開始する。分娩時かつハイリスク事例のデータ収集は、N数の不足が予測されるため、状況に応じて調査病院次年度に継続される。分娩期以外として妊娠期の妊婦の健康診査について、妊娠初回期、30週、37週、38週の分析を行い、分娩期以外の安全と質に対する詳細の調査を実施することができた。医療・看護の提供方式について「助産外来」に関する分析を実施した。「助産外来」の選択基準として「妊娠リスクスコア」を用い0点から3点までを本研究の助産外来の対象とし、妊娠経過を分析した。同様に、分娩時の選択結果として院内助産の対象を妊娠リスクスコアが0点から3点の対象者とし分析した。助産外来、院内助産という今日課題について安全と質について分析できた意義は大きい。「妊娠リスクスコア」による助産外来、院内助産の対象者の選択は有効であり、適切に対象者であるローリスク妊婦の選択が実施できれば、助産外来・院内助産の安全性が保たれる。
デスモスチルス目の食性の推定

デスモスチルス目では,具体的な食物が明らかになっていない.現在有力視されているのは植物食,特に海草食である.本研究では,デスモスチルス目の食性について,顎運動,現生哺乳類との比較,当時の古環境などから推定を試みた.1.顎運動の復元は,頭蓋の形態およびmicrowearから検討した.2.現生の哺乳類との比較では,系統的に近縁な海牛類,その他の植物食の哺乳類では,顎運動は側方運動が卓越し,束柱類のおもな種類と同様な結果であった.しかし,D. hesperusで推定された顎運動と調和的な現生哺乳類は現時点では確認できていない.3.デスモスチルス目の生息した当時の古環境は,現在よりも温暖で北海道でも陸上の気候が温帯性気候と推定されているが(五十嵐ほか,2000),当時の海洋の植生に関するデータは得られていない.4.本研究ではデスモスチルス目の具体的な食物を推定できなかった.ただし,D. hesperusはその顎運動が独特であると考えられ,食物も現生の哺乳類では利用が少ないものを対象としている可能性が示唆された.なお研究の成果の一部は,日本古生物学会2001年ミレニアムシンポジウム,日本古生物学会第151回例会(於鹿児島大学)にて発表した.本研究で今年度得られたデスモスチルス目の食性の推定に関する新たな知見は,1.頭蓋の形態から得られたデスモスチルス目の顎運動の復元,2.Paleoparadoxia tabataiの臼歯におけるmicrowearの観察から得られた顎運動の方向である.これらの内容は日本古生物学会2001年ミレニアムシンポジウムで発表した.2.Paleoparadoxia tabatai咀嚼運動は,樽(2000)の中で「下顎を前後左右によく動かすすりつぶす運動を行った」と復元された.その結果を検証するため,臼歯のmicrowearを観察した.その結果,P.tabataiでは上・下顎の臼歯において,正中方向と同様の方向,正中方向に対し舌側に約60度に斜行する方向,正中に対し約70度に傾斜する方向の3方向が確認された.このことから,樽(2000)の結果が指示された.この結果は,日本古生物学会第151回例会(於鹿児島大学)にて発表した.デスモスチルス目では,具体的な食物が明らかになっていない.現在有力視されているのは植物食,特に海草食である.本研究では,デスモスチルス目の食性について,顎運動,現生哺乳類との比較,当時の古環境などから推定を試みた.1.顎運動の復元は,頭蓋の形態およびmicrowearから検討した.2.現生の哺乳類との比較では,系統的に近縁な海牛類,その他の植物食の哺乳類では,顎運動は側方運動が卓越し,束柱類のおもな種類と同様な結果であった.しかし,D. hesperusで推定された顎運動と調和的な現生哺乳類は現時点では確認できていない.3.デスモスチルス目の生息した当時の古環境は,現在よりも温暖で北海道でも陸上の気候が温帯性気候と推定されているが(五十嵐ほか,2000),当時の海洋の植生に関するデータは得られていない.4.本研究ではデスモスチルス目の具体的な食物を推定できなかった.ただし,D. hesperusはその顎運動が独特であると考えられ,食物も現生の哺乳類では利用が少ないものを対象としている可能性が示唆された.なお研究の成果の一部は,日本古生物学会2001年ミレニアムシンポジウム,日本古生物学会第151回例会(於鹿児島大学)にて発表した.
棘皮動物プルテウス幼生の進化機構の解明

昨年度までに、クモヒトデ、ナマコ及びイトマキヒトデの幼生期におけるプルテウス腕遺伝子の発現パターンを解析している。この中でも、クモヒトデ幼生期にはこれまでに調べた全てのプルテウス腕遺伝子がウニと同様にプルテウス腕領域で発現していることが分かっていた。これらの遺伝子の制御関係として、ウニにおいてFGFシグナリング(fgfA/fgfr2)がpea3とpax2/5/8の発現に必要であることが分かっている。そこで今年度は、発現パターンそのものの保存性のみならず、遺伝子発現の制御関係まで共通しているのかを確かめるため、FGFシグナリングの阻害剤として知られるSU5402で胚を処理し、pea3とpax2/5/8の発現がどのように変化するのかを検証した。SU5402処理胚では、pea3の発現は消失し、pax2/5/8の発現も減衰することが明らかになった。このことから、発現パターンだけでなく、少なくとも一部の遺伝子間の制御関係もまたウニとクモヒトデで共通であることが示された。以上の結果と、昨年度までの成果と合わせ、(1)ウニとクモヒトデのプルテウス腕形成機構は保存されている、(2)ウニの棘形成時にも、プルテウス腕形成機構と類似したメカニズムが働いている、ということが明らかになった。これらの知見は、ウニとクモヒトデに見られる極めて類似したプルテウス腕は、共通祖先に存在していた成体骨片を形成・伸長させるメカニズムが幼生期にCo-Optionされたことにより獲得されたというシナリオを支持する。27年度が最終年度であるため、記入しない。棘皮動物プルテウス幼生の進化には、骨に支えられて長く伸びたプルテウス腕の獲得が重要であった。プルテウス腕の進化機構を明らかにするため、ウニでプルテウス腕形成に働く遺伝子群の内、前年度までに未解析であった、fgfA/fgfr2, wnt5の発現パターンをスナクモヒトデ(プルテウス),イトマキヒトデ(ビピンナリア),ニセクロナマコ(オーリクラリア)で解析した。クモヒトデにおいてはどの遺伝子もウニと同じように骨片形成部位での発現を示し、ウニークモヒトデの腕形成機構の共通性が示された。反して、ヒトデでは腕形成に関わるような発現は見られなかった。ナマコにおいては、fgfAは口の周りと骨片の近傍部位で発現が見られた。fgfr2はいかなるトランスクリプトームデータからも見いだされず、少なくとも幼生期における発現は無いことが示唆された。wnt5はウニ・クモヒトデと同様に、原口両脇での発現が見られた。これまでのデータ(vegf/vegfr, otp, pax2/5/8, pea3、tetraspanin)と合わせ、プルテウス腕形成機構のウニとクモヒトデの間の強い類似性が明らかになった。これら遺伝子の発現の類似性はヒトデには見られないが、ナマコはヒトデと違いむしろウニ・クモヒトデと近かった。これらのことは、従来の仮説と異なり、プルテウス幼生の進化はウニ・クモヒトデ・ナマコの共通祖先で一度だけ起こり、ナマコの系統で失われたことを示唆する。また、プルテウス腕の進化的起源を探るため、直接発生型のウニであるヨツアナカシパンにおいて上記の遺伝子の発現を調べた。すると、wnt5, tetrasapninを除く遺伝子も棘の原基で発現が確認された。このことは、成体骨片の形成・伸長機構の一部がプルテウス腕の形成に使い回されていることを示唆する。棘皮動物プルテウス幼生の進化は、骨に支えられて長く伸びた幼生腕であるプルテウス腕の獲得と言い換えられる。ウニにおいてプルテウス腕形成に関わる遺伝子(fgfA/fgfr2, vegf/vegfr, otp pax2/5/8, pea3, wnt5, tetraspanin:以下プルテウス腕遺伝子)に着目し、ウニ以外の棘皮動物幼生に置いて発現パターンを観察することにより、どのような変化がプルテウス腕獲得に必要であったかを特定することを目指した。ウニ・クモヒトデ・ナマコにおいて、多くのプルテウス腕遺伝子が、プルテウス腕もしくは位置的に対応する領域に発現するのに対し、ヒトデにおいてはそのような発現は見られなかった。今年度は、どのような発現パターンが祖先的であり、逆にどのような発現パターンが派生的であるのかを明らかにするため、棘皮動物の姉妹群半索動物のギボシムシの幼生に置けるこれらの遺伝子の発現パターンの解析を試みた。幼生期におけるヒメギボシムシのpre-hatching stageにおける遺伝子発現パターンをin situ hybridizationにより解析した。その結果、otpは繊毛帯領域及び胚後方外胚葉領域で、pax2/5/8は胚後方外胚葉領域で、pea3は胚前方の腹側領域と背側領域及び胚後方領域で、wnt5は胚後方の外胚葉領域で、tetraspaninはhydropore及び胚後方領域での発現が、それぞれ観察された。以上のように、今回観察したプルテウス腕遺伝子はいずれも胚後方領域で発現していた。この結果は、ナマコ・ウニ・クモヒトデに見られるような、プルテウス腕遺伝子群が類似した領域で発現するというパターンは、水腔動物の共通祖先の幼生において既に存在していた事を示唆する。

昨年度までに、クモヒトデ、ナマコ及びイトマキヒトデの幼生期におけるプルテウス腕遺伝子の発現パターンを解析している。この中でも、クモヒトデ幼生期にはこれまでに調べた全てのプルテウス腕遺伝子がウニと同様にプルテウス腕領域で発現していることが分かっていた。これらの遺伝子の制御関係として、ウニにおいてFGFシグナリング(fgfA/fgfr2)がpea3とpax2/5/8の発現に必要であることが分かっている。そこで今年度は、発現パターンそのものの保存性のみならず、遺伝子発現の制御関係まで共通しているのかを確かめるため、FGFシグナリングの阻害剤として知られるSU5402で胚を処理し、pea3とpax2/5/8の発現がどのように変化するのかを検証した。SU5402処理胚では、pea3の発現は消失し、pax2/5/8の発現も減衰することが明らかになった。このことから、発現パターンだけでなく、少なくとも一部の遺伝子間の制御関係もまたウニとクモヒトデで共通であることが示された。以上の結果と、昨年度までの成果と合わせ、(1)ウニとクモヒトデのプルテウス腕形成機構は保存されている、(2)ウニの棘形成時にも、プルテウス腕形成機構と類似したメカニズムが働いている、ということが明らかになった。これらの知見は、ウニとクモヒトデに見られる極めて類似したプルテウス腕は、共通祖先に存在していた成体骨片を形成・伸長させるメカニズムが幼生期にCo-Optionされたことにより獲得されたというシナリオを支持する。年次計画に比べて、機能解析の面では遅れているが、新たに解析を始めたギボシムシの系に関しては順調に進んでいる。この両者を鑑みると概ね順調に進展していると言えるだろう。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までの研究で、棘皮動物の共通祖先には、現生のナマコのようにプルテウス腕遺伝子の協調した発現が既に存在していた事が示唆された。そこで本年度は、ナマコにおけるプルテウス腕遺伝子の機能解析を行う事で、プルテウス腕遺伝子の祖先的な機能と制御関係を明らかにすることを計画している。この結果をプルテウス幼生のものと比較する事で、プルテウス腕の進化に必要であった要素を特定したい。また、昨年度までの研究で、ウニの一種であるヨツアナカシパンの棘もしくは管足の形成時にプルテウス腕遺伝子の発現が観察された。このことは、成体骨片の形成・伸長と幼生骨片の形成・伸長で共通の機構が使われている事を示唆する。しかし、成体骨片の形成・伸長にプルテウス腕遺伝子群が関わる機構が、棘皮動物の共通祖先に既に存在していたかどうかは明らかではなかった。そこで本年度は、稚ヒトデにおけるプルテウス腕遺伝子の発現パターンを検証する事で、成体におけるプルテウス腕遺伝子の協調した発現が、どの時点で獲得されたのかを明らかにして行きたい。申請時の本年度の目標である、遺伝子発現パターンの確認という計画は、予定通り達成出来ている。クモヒトデ及びナマコ,及びヨツアナカシパンにおける遺伝子の機能を、薬剤阻害やMOによって解析する。また、発現パターンがどのように定められているかを明らかにするため、動物極化、腹側化、植物極化を促す薬剤の処理し、発現パターンを観察する。
小胞体ストレスの分子メカニズムとアルツハイマー病の発症機構に関する研究

アルツハイマー病(AD)の病態過程は、アミロイド蛋白Aβの産生上昇を主因として進行するとする「アミロイドカスケード仮説」が広く受け入れられているが、Aβ産生上昇機序については不明な点が多い。一方、ADをはじめ、パーキンソン病、ポリグルタミン病等の神経変性疾患は神経細胞内の異常蓄積が小胞体(ER)ストレスを介して神経細胞死をまねくとする報告が近年増えつつある。我々は以前、presenilin 1の変異体は神経細胞の小胞体(ER)ストレス反応を低下させることを報告した。アミロイドカスケード仮説の観点から、ERストレスがアミロイドβ蛋白(Aβ)の産生に影響するのか興味深い問題である。神経細胞にERストレスを負荷すると、Aβ40およびAβ42の産生は低下することが明らかになった。免疫組織化学および細胞小器官分画による検討から、ERストレスはアミロイド前駆体蛋白(APP)の局在をlate compartmentからearly compartmentに異動させ、γ切断の場からAPPを離すことで、Aβ産生を低下させるという機序が想定された。ERストレス下でのAPPとERシャペロンであるBiPとの結合は、増強してあり、BiPと結合したAPPがER等のearly compartmentに戻されると考えられた。ERストレス反応が障害された細胞では、この機序が働かず、相対的にAβの蓄積が上昇すると考えられた。今回の結果は、ERストレスによるシャペロン誘導が、Aβ産生の調節機構のひとつとして働くことを示唆するものである。アルツハイマー病(AD)の基幹病理は、アミロイド蛋白(Aβ)の脳内への蓄積である。本研究ではAβの蓄積と小胞体(ER)ストレスの関連について検討を進めた。ERストレスのトランスデューサーのひとつであるPERKのノックアウト細胞では、野生型細胞に比し、分泌されるAβ42の比率上昇が観察された。また、アミロイド前駆体蛋白(APP)発現細胞にERストレスを加えると、totalAβの産生は低下するが、Aβ42の比率上昇が認められた。これらの事実より、ERストレスはAPPのプロセッシング特にγ切断活性に影響を与えることが示唆された。一方、培地中にAβを添加せしめた神経培養細胞ではERストレス反応(UPR)が観察され、ERに局在するカスペース12あるいはカスペース4(我々の検討からカスペース12のヒトホモログと確認された)の活性化によるアポトーシスが認められた。更に、スウェーデン型アミロイド前駆体蛋白APP(APPsw)と野生型のAPP(APPwt)をそれぞれ発現させた培養細胞の検討によると、APPsw細胞ではAPPwt細胞に比し、プロテオゾーム活性の低下とERストレスが観察され、Aβ産生の上昇がERストレスを惹起することが示唆された。以上の結果から、ERストレスはAPPのプロセッシングに影響を与え、Aβ42比率の上昇を来し、一方でAβ蓄積はERストレスとそれに伴うアポトーシスを引き起こすことが示唆され、ERストレスとAβ蓄積は密接に関連し、ADの神経変性を進行させると考えられた。本研究は、ERストレス反応がAβ産生に及ぼす影響について検討し、以下の結果を得た。1.SY5Y/APPsw細胞にERストレスをかけると、分泌されるtotal Aβ、Aβ42、およびsAPPは減少する。一方、ERストレスドミナントネガティヴ細胞(ΔIRE導入細胞)では、Aβの分泌は上昇する。2.ER

ストレス後のAPPの局在を免疫組織学的にあるいは細胞小器官分画をして検討すると、細胞膜からシスゴルジあるいはERへのdislocationが観察された。一方、ERストレスドミナントネガティヴ細胞(ΔIRE導入細胞)ではその現象が観察されなかった。3.ERストレス下でのAPPと分子シャペロンBipの結合をIPで検討すると、結合している事が観察された。5.BixをSY5Y/APPsw細胞に添加すると、濃度依存的にAβ産生を抑える事が観察され、同時にAPPのmaturationも阻害していた。BipはERストレスかで産生され、APPに結合する事で、APPの切断場所への輸送を遅らせ、結果としてAβ産生を低下させる。一方、Bip誘導が不充分となるERストレス不全細胞では、この現象が起きず、相対的にAβの上昇を招く。人為的にBipを誘導させると、APPの輸送を遅らせ、Aβ産生を抑える事ができ、新たなADの治療戦略になるかもしれない。
界面運動方程式および関連する爆発問題の解の特異性の数理的研究

許容多角形と呼ばれるクラスに入る平面上の多角形曲線が、クリスタライン曲率の正の冪に比例した法線速度で動く界面運動について研究を行った。非凸の初期図形に対して、凸化定理が成り立たないことは、前年度に公表済みであるが、このような場合にどのような特異性が発生するかを調べ、次のような結果を得た。1.Sublinearの場合に、解多角形が非凸のまま縮退し、1点ではなく折れ線に縮退することがあることを理論的に証明した。この場合、図形が取り囲む面積は縮退時間で0になる。消滅する辺の長さの消滅レートは、凸の場合に退化縮退が起きた際に発生する特異性と同じである。2.Sublinearの場合に、解多角形が非凸のまま縮退し、図形が取り囲む面積が0でない図形に縮退する。このとき、面積が正の図形に、1本以上の線分が付加された図形に収束することを理論的に示した。3.移動度についての異方性に対称性が無い場合、非凸図形の一部がpinchingを起こし、分裂が起きることを理論的に示し、このときのpinching rateの数値的予想を提出した。更に、pinchingした部分の線分を取り除いた図形は、必ずしも許容多角形のクラスに入らないことを数値実験により示した。4.非凸図形に対する数値計算法を開発し、領域の分裂時の特異性の数値的予測を、Hirota-Ozawaの方法を適用することにより可能にした。これらの成果を、国際学会および国内研究集会において報告した。界面の運動方程式が、界面の曲率に依存しているものを曲率流方程式という。本年度の研究では、界面の運動がクリスタライン曲率に依存する運動を主に扱った。クリスタライン曲率流では、界面として、ウルフ図形により特徴づけられる多角形曲線を扱う。この問題では、有限時間で解のあるノルムが無限大に発散することが分かっている。このように、解のあるノルムが有限時間で発散することを爆発現象とよび、その解を爆発解とよぶ。矢崎成俊氏(宮崎大学)との共同研究により、ウルフ図形が正多角形であり初期図形が凸の場合、解の漸近挙動について以下のことが分かった:(1)爆発解には、その発散オーダーに関して二種類に分類されること。(2)極限での界面の形状と発散オーダーとの間に「自己相似解と同程度の発散オーダーを持つ解は一点に収縮する。逆に、線分に縮退する場合は、自己相似解より速く発散する」という関係があること。(3)線分縮退する場合の速い爆発解について、詳細な発散オーダーの評価を得た。以上の結果は、ICIAM2003等の国際研究集会、国内研究集会で発表を行ったほか、結果を論文誌・講究録へ掲載した。更に、ウルフ図形が一般の凸多角形の場合について、結果を拡張した。この結果は、現在投稿中である。1.初期曲線が、凸の場合に対するクリスタライン曲率流に現われる特異点に関する数理的解析を行った。本年度行った理論的研究により、一般のウルフ図形の場合に対して、ある作用素の固有値を調べることにより、退化縮対の場合の発散オーダーの下限があきらかになった。また、速い爆発解が出現する場合で退化縮退が起こらない場合ついて、ある種の振動現象が発生する場合が分かった。(矢崎氏との共同研究。)2.初期曲線が非凸の場合、滑らかな曲線を扱う曲線短縮方程式などでは、Graysonらの凸化定理(有限時間で曲線が凸になること。)が示されているが、クリスタライン曲率流では非自明であった。既存の発表論文は凸化定理の成立を支持していたが、牛島氏、柳下氏、矢崎氏との共同研究により、非凸自己相似解の具体例を示すことができ、一般には凸化定理が成立しないことを明らかにした。いかなる条件下で凸化定理が成立するのかに関しては、次年度以降の課題とする。3.廣田氏との共同研究により、クリスタライン曲率流に現われる爆発解の爆発オーダーを、弧長変換と数列加速を利用した数値的同定法により求めた。これにより、sublinearの場合には、退化縮対する場合も一点縮対する場合も、爆発オーダーの主要項は、これまで知られているオーダーであるという予想を得た。しかし、詳細な爆発オーダーを求めるアルゴリズムはまだ開発されておらず、次年度以降の課題とする。4.ある種の退化放物型方程式の爆発解の特異性を、爆発時刻を用いず、その時点での解のある種のノルムによりリスケーリングした方程式を考え、そこから容易に計算できるある量の挙動をみることにより調べることができることを示した。これらの成果を、国際学会等において報告を行った。

2.Sublinearの場合に、解多角形が非凸のまま縮退し、図形が取り囲む面積が0でない図形に縮退する。このとき、面積が正の図形に、1本以上の線分が付加された図形に収束することを理論的に示した。3.移動度についての異方性に対称性が無い場合、非凸図形の一部がpinchingを起こし、分裂が起きることを理論的に示し、このときのpinching rateの数値的予想を提出した。更に、pinchingした部分の線分を取り除いた図形は、必ずしも許容多角形のクラスに入らないことを数値実験により示した。4.非凸図形に対する数値計算法を開発し、領域の分裂時の特異性の数値的予測を、Hirota-Ozawaの方法を適用することにより可能にした。これらの成果を、国際学会および国内研究集会において報告した。
人工生態系を用いた藻類と原生動物間の細胞内共生の初期過程の解析

ある種の単細胞生物が他の種の細胞内に入り代謝し、宿主細胞の増殖に合わせて増殖し、共に生きていくことは“細胞内共生"と呼ばれ、その進化は進化的イノベーションとして広く認知されている。私たちは、藻類(Micractinium sp.)・細菌(Escherichia col)・原生動物(Tetrahymena thermophila)から構成される人工生態系を作成し、共生の進化過程を直接観察し、その過程を解析するという前例のない実験を開始した。培養は既に10年経過した。本研究では、この系において“藻類と原生動物間の細胞内共生"と“藻類と細菌の間の細胞外共生"が進化していることを明らかにした。1マイクロコズムにおける利益供与型クロレラの水平伝達の機構【目的】これまで、集塊を形成しないクロレラは分離したテトラヒメナ(以後、“テトラ")の生存率を高めることが分かっている。さらに、これはテトラの祖先に対しても生存率を高めることが見いだされた。このことは、利益供与型のクロレラは、進化的に出会っていないホスト(祖先株)に対してもその適応度を高めることを意味する。つまり、利益供与型のクロレラがある地域で進化すると、それが分散した場合、他の地域の潜在的なホストに感染し水平伝達によりホスト集団に拡散する可能性を示している。しかし、これまで祖先株に対する効果は1つの分離株で試験したのみであった。本年度、3株の集塊非形成型の分離株と2株の集塊形成分離株を用いこの仮説を検証した。【結果】集塊非形成型はすべて祖先株に対してもその適応度を高めることが明らかになり、この仮説がより信頼できるものとなった。2テトラによるクロレラの取り込み能力(親和性)の進化【目的と方法】細胞内のクロレラは排泄や外から中に取り込まれることが顕微鏡観察から分かっている.進化の初期段階では潜在的な共生藻とホストとの親和性が高まっている可能性がある。このことを明らかにするため、テトラとして、祖先株と分離株の計8株、また藻類株として祖先株と1つの分離株(テトラに対し延命効果を持つ)の2株を用い、これらのテトラと藻類を総当たりで組み合あわせ、テトラによる藻類の取り込み率と排泄率を計測した。【結果】分離テトラヒメナは、(A)積極取り込み型:藻類祖先株と分離株いずれに対しても高い取込率を示す(B)選択型:藻類分離株に対する取込率は高いが藻類祖先株に対する取込率はテトラ祖先株と同程度を示す、(C)消極型:藻類分離株に対する取込率がテトラ祖先株と同等を示す、の3タイプに分けられることが明らかになった。(1)一つのホスト内の共生藻集団中に利己的共生者(寄生者)の便乗はあるか?【目的と方法】Cテトラ細胞内でクロレラは競争関係にある可能性がある.ホストに対し利益供与するクロレラ(A)集団に混じって,供与しない利己的クロレラ(B)が存在するか否かは,細胞内共生の進化を理解する上で興味深い.少なくとも,細胞内共生初期段階ではこのような利己的タイプが存在する可能性もあり,細胞内共生の進化における「協調と裏切り」のジレンマ問題を解析する上で重要な課題である。約10年間培養したCETマイクロコズムからCテトラの4細胞を取り出し,それらを無菌的に洗浄し,各細胞内に存在するクロレラ細胞をすべて取り出し単離し,純化した。同時に,テトラヒメナの外液中に存在するクロレラ50クローン分離し純化を行った。【結果】増殖率,細胞のサイズ,集塊形成能を測定した結果,一つのテトラヒメナの細胞内には,無機塩培地での増殖が高いものと低いものが混在し,一つのホスト内部のクロレラには形質的に多型があることが明らかになった。(2)ホストによる藻類の取り込み能力の進化と細菌食への適応のトレード・オフはあるか?【目的と方法】前年度の解析により,細胞内共生の進化の初期段階では共生藻とホストと間の親和性(取込みやすさ・留まりやすさ)が高いことが示された。しかし,分離したテトラヒメナの株の中には,クロレラを取り込む率がテトラ祖先株と同様に低いものがあった。本年度は,このタイプは,細菌食(E. coli)に適応し藻類との共生的相互作用は弱い形質である,との仮説を立て検証した。【結果】藻類取り込み率の低いテトラヒメナは,高いタイプよりも,E. coliが低濃度か或いは全く存在しない条件での生存率が高いことが明らかになった。この結果から,テトラヒメナ集団は藻類との共生と細菌食へ分化している可能性が示唆された。一つのホスト内の共生藻集団に利己的共生者(寄生者)の便乗はあるか?(継続)【目的】ホストに対し利益供与する藻類(A)の集団に混じって,供与しない利己的藻類(B)が存在するか否かは,細胞内共生の進化を理解する上で重要であり,先行研究ではいまだ明らかにされていない.とくに,細胞内共生の進化における「協調と裏切り」のジレンマ問題を解析する上で重要な課題である.【方法】

前年度までに,約10年間培養したCETマイクロコズムから採取した1つのCテトラ細胞内から分離した8つの藻類細胞に焦点を当て,上記の問題を藻類によるホスト生存率の上昇効果と前者から後者へのアミノ酸供与という視点から解析した.(i)これらの藻類細胞株がテトラヒメナ(2668日目に分離)に対する生存率上昇効果の有無,(ii)藻類が細胞外に出すアミノ酸の量,(iii)藻類細胞サイズ(体積),をそれぞれ調べ,藻類祖先株の結果と比較した.【結果】細菌がいない条件下で,藻類の8株のそれぞれをテトラヒメナと共培養した結果,8株中4株はテトラヒメナの生存率を優位に高めた.また,藻類の出すテトラヒメナの必須アミノ酸(11種類)の量に関しては,祖先株との比較,および,生存率上昇効果の有る株と無い株との間において明瞭な関係はなかった.しかし,8株全ての藻類株で祖先株よりも放出するアミノ酸の種類が減少する傾向があり(1株例外),とくにテトラヒメナの非必須アミノ酸の放出量の減少が顕著だった.また,藻類細胞の体積の比較では,ホスト生存率の上昇効果を持つ株は持たない株より,1株を例外として体積が小さかった(祖先株は両タイプの中間サイズ).以上の結果から,ホストの生存率の上昇効果を有する株と有さない株が1:1の割合で存在し,ホストに利益を与える株は細胞サイズが小さく,ホストにとって有用ではない非必須アミノ酸の産出を押さえている特徴が見られた.ある種の単細胞生物が他の種の細胞内に入り代謝し、宿主細胞の増殖に合わせて増殖し、共に生きていくことは“細胞内共生"と呼ばれ、その進化は進化的イノベーションとして広く認知されている。私たちは、藻類(Micractinium sp.)・細菌(Escherichia col)・原生動物(Tetrahymena thermophila)から構成される人工生態系を作成し、共生の進化過程を直接観察し、その過程を解析するという前例のない実験を開始した。培養は既に10年経過した。本研究では、この系において“藻類と原生動物間の細胞内共生"と“藻類と細菌の間の細胞外共生"が進化していることを明らかにした。計画書に示す内容と若干の修正はあるものの、おおむね一致した状況である。進化生態学課題一つのホスト内の共生藻集団中に利己的共生者(寄生者)の便乗はあるか?(継続)上記の実績の(1)の継続を行う。【方法】前年度に調べることのできなかった分離株の試験を追加し、分析に関しては、とくに、藻類細胞の細胞外代謝物の量(TOC、アミノ酸)の計測、およびホストに対する延命効果を計測する。これらの結果から、利益供与するタイプと利己的タイプに分類する。得られた結果から、細胞内共生の初期段階に見られるホストと共生藻の関係における多様で複雑な関係を具体的に明らかにする。本年度の計画の2課題のうち、1つはほぼ十分な成果が得られ(研究実績概要の(2))、論文執筆に取りかかれる。もう一つの課題は現在検討中であり成果が不明瞭であるが、計画に挙げなかった重要検討事項(研究実績概要の(1))が先に明らかになった。この成果も,専門誌への投稿準備に着手している。以上の点から、計画は順調であると判断した。また、この研究費に補助されていない昨年度までの研究で、本研究に重要に関わる成果が、2013年に3報の論文として専門誌から出版された。本年、3件の学会発表を行った(日本原生動物学会)。予定する投稿論文の英文校正が数ヶ月遅れたため、この費用を次年度に持ち越します。当初の計画通り、以下の課題に着手する予定である。課題一つのホスト内の共生藻集団中に利己的共生者(寄生者)の便乗はあるか?
官庁統計の収集・公開・利用のための理論的問題の検討

官庁統計は経済・社会問題を分析する上で必須の資料である。その作成過程では行政組織が調査票の収集に携わるため,調査客体の協力が得やすく,全国で多数の調査客体への調査を行うことが可能である。加えて,専門の職員が調査票の審査やデータ集計業務等を実施している。このため,官庁統計データは精度の高い良質なデータであり,また様々な分析に耐え得る大きさのサンプルサイズをもつデータである。しかし,このような性質をもつ官庁統計データとそれに基づく集計結果に全く問題がないわけではない。本研究は,官庁統計に関連する研究課題のうち,現在の調査方法の改善や調査結果の広範な利用に直結する課題に焦点を絞り,理論的な解決策を提示することを意図して行われた。実際の研究活動は,他の科学研究費補助金の研究グループ等と共同で,各年度1回程度の研究集会を開催し,周辺領域の研究者や官庁統計に係わる各府省職員との意見交換を行った。研究成果は日本統計学会など,官庁統計に関連する分野の学会などで発表された。本研究はこれを企画した研究代表者加納悟(一橋大学経済研究所・教授)の逝去にともない,最終年度に研究代表者を稲葉に変更した。加納は官庁統計に関する理論的検討が緊急の研究課題であり,相互に関わりのある研究テーマを総合的に研究する必要性を論じ,本研究組織を構成した。活動期間内の平成19年5月には統計法が改正され,「委託に応じた集計による統計の提供」や「匿名性の確保措置を講じた調査票情報の提供」に関する規定が新たに設けられた。この規定の内容は,本研究の研究課題に直接関係するものであり,加納の企画した本研究の先見性と重要性を確認することができる。本研究における研究成果を官庁統計の公開や利用に活用するためには,これまで以上に各府省職員と研究者との意見交換が必要であり,それらを踏まえて更に研究を発展させることが望ましいと考える。本研究グループは官庁統計の現在の調査方法の改善や、調査結果の広範な利用に直結する課題に焦点を絞り、理論的な観点から解決策を提示することを意図している本研究は、5つに分かれたサブグループに所属する研究者相互が密接に連携し膨大なデータをもとに実験を重ねていく。16年度は9月初頭に富士大学で統計関連学会連合大会が開催され当研究グループメンバーの殆どが参加したため、この大会期間中、第一回目の会合をひらき、予算執行や研究会の開催などについて話し合いをもった。本研究グループは5つの主要なテーマに基づきサブグループに分かれての研究遂行を行っていくが、サブグループごとの研究会は頻繁に行っていくことをここで再度確認し、また12月に全体集会を開くことを決定した。その決定に基づき、11月に早稲田大学にてサブグループの研究会を開いた。本研究グループからは群馬大学社会情報学部の樋田勉氏、早稲田大学政治経済学術院の西郷浩氏の2名が、そして厚生労働省の石井太氏が発表を行った。この研究会では早稲田大学の研究生、大学院生も参加し、活発な議論がなされた。また12月には全体集会として一橋大学COEとの共催で研究集会を行った。メンバー全員が研究の方向性を明らかにすべく研究発表を行ったことでサブグループのみならず、各自の研究の方向性を全体で共有することができ、来年度以降はグループ内、あるいはグループ間での協力をより密にしていくことを相互で確認した。この研究集会には実際に官庁統計を作成している総務省統計局からも10名近くの参加者があり積極的に意見交換を行った。

さらに海外からの招聘研究者の講演もあるなど、初年度の全体の研究集会は充実した内容となった。本研究グループは、これまで官庁統計の収集や公開に関わったことのある研究者が、官庁統計の現在や調査結果の広範な利用に直結する課題に焦点を絞り、理論的な観点から解決策を提示することを意図している。平成17年度の第一回目会合は、平成16年度と同様に、分担者が集結する統計関連学会連合大会の開催にあわせ開いた。その際、科研のメンバー同士が研究内容をシェアすべく研究集会を開くことを決めたが、メンバーの一部から東京大学の竹村彰通教授が代表者となっている基盤研究(A)「個票データの秘匿措置と開示データの利用に関する研究」が金沢大学で研究集会を平成17年度の冬に開くことが既に決定していることが伝えられ、共同開催をしてはどうかという提案があった。竹村教授のグループには、当グループからも代表者も含め計8名が分担者として属している。竹村グループは個票データの開示問題を理論的に分析しており、我々の研究課題である官庁統計とは密接な接点があり補完的関係にあるため、研究集会の共同開催がその場で決まった。1月14日15日の2日間、金沢大学のサテライトプラザで研究集会が行われた。2日間で計26名が出席し、計16の発表が行われた。具体的に上げれば本研究メンバーから、官庁統計における統計的照合についての研究結果や、回答誤差の存在を指摘する内容の発表が行われた。2日間にわたる研究集会では終始活発な議論が行われ、発表者には有意義なコメントが多く出され、竹村グループからの個票の利用とその開示リスクに関する問題の発表は本研究グループの参加者の今後の研究に大いに役立ち、研究集会は実り多いものとなった。平成18年度は小研究会を行わなかったが、研究集会は当初の計画通り、本研究課題と補完的な関係のある研究グループと共同開催という形をとって行うこととし、今回は研究分担者である岡山商科大学の佐井至道氏が代表者を務めている統計数理研究所共同利用研究「個票データの開示におけるリスクの評価と官庁統計データの公開への応用」のグループと協力して合同研究集会「官庁統計データの公開における諸問題の研究」を、統計数理研究所(東京都港区)で開催した。本研究組織はほぼ全員が参加し、佐井氏の共同利用研究グループからも多くの参加者があり、総勢37名の盛会となった。当初の予定よりも総務省関係者が多く参加し、「統計局における季節調整法の検討」というテーマの下、総務省の統計担当の方より3つの報告があるなど、総務省統計局からの、官庁統計の現場のトピックの提供があった。その他にも理論的な話題提供があり、数学的なトピックス、バラエティーに富んだディスカッションとも非常に有意義なものとなった。平成19年度は最終成果報告を取りまとめる最終年度となり、各メンバーより研究成果を提出してもらうことになっているが、平成18年度の研究集会は各自の成果の取りまとめに大いに役立った。
ファインバブル解析のための電子線励起発光顕微鏡の開発とその応用展開

本研究では、液中におけるマイクローナノスケールの大きさファインバブルを高分解能かつ高感度に観察可能な電子線励起発光顕微鏡を開発するとともに、コロイド粒子や生体試料など液中のソフトマテリアルを解析する手法を確立し、洗浄、潤滑効果、気泡影剤、燃料電池、医療・薬品、環境などさまざまな応用分野へ展開することを目的として、基礎的な解析およびシステムの開発を行ってきた。ファインバブルは、その体積に比して表面積が大きく表面電位が高いため、界面での反応活性が高く、液中に長期間存在するとして、新しい応用展開が期待されている。今年度は、昨年度に開発した電子線励起超解像顕微鏡を用いて、基板表面付近に浮遊するファインバブルの観察を行った。基板表面に帯電性高分子膜をコーティングし、バブルを基板表面に近づけることにより、基板表面近傍の密度を高めた。電子線による窒素の発光波長である390nmの波長を選択的に検出し、浮遊するファインバブルの構造を観察した。また数値解析手法として、電子線散乱をモンテカルロ・シミュレーションで解析し、得られた観察画像の分解能を評価した。その結果、実験結果とシミュレーション結果が一致し、基板表面近傍を浮遊するファインバブルの観察に成功した。さらに、アルゴンガスを用いてファインバブルを液中に生成し、開発した顕微鏡で観察した。アルゴンガスに電子線を照射した場合は、バブルからの発光波長が異なるため、開発した顕微鏡システムの有効性を検証できる。その結果、アルゴンガスからの発光も検出することができ、開発した顕微鏡システムで液中のファインバブルが高分解能で観察できることを確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、液中におけるマイクローナノスケールのファインバブルを高分解能かつ高感度に観察可能な電子線励起発光顕微鏡を開発するとともに、コロイド粒子や生体試料ななど液中のソフトマテリアルを解析する手法を確立し、洗浄、潤滑効果、気泡影剤、燃料電池、医療・薬品、環境などさまざまな応用分野へ展開することを目的として、基礎解析およびシステム開発を行なってきた。マイクローナノスケールのバブルは、その体積に比して表面積が大きく表面電位が高いため、界面での反応活性が高く、液中に長期間存在するとして、新しい応用展開が期待されている。本研究では、超解像顕微鏡の分解能を評価するための数値解析手法として、電子線散乱をモンテカルロ・シミュレーション、励起された発光の伝搬を有限差分時間領域法(FDTD法)で解析するマルチフィジックスに基づく新しい解析手法を開発する。開発した手法を用いて、真空と大気圧の分離膜および液中の試料内部における電子線の散乱および透過特性を評価し、顕微鏡システムの分解能、結像特性について検討する。また実際にファインバブルを観察する手法として、集束電子線を液中のバブルに直接照射しプラズマ発光させ、光学顕微鏡の限界を超えた超解像を実現する。超解像を実現するために、光学顕微鏡と電子顕微鏡を融合した基礎システムを開発する。本手法では、液中のファインバブルを直接観察でき、分光計測と組み合わせれば内部物質の状態を解析可能である。さらに、レーザー顕微鏡と融合したシステムを開発する。レーザー顕微鏡と組み合わせることにより、高コントラストかつ高分解能で溶液内の構造を3次元的に観察することができ、より詳細なメカニズムの検討が可能である。電子線の照射により、バブルの表面電荷を制御し、その反応活性を制御することについて検討する。本研究で開発する超解像顕微鏡の分解能を評価するための数値解析手法を開発を進めた。電子線散乱をモンテカルロ・シミュレーション、励起された発光の伝搬を有限差分時間領域法(FDTD法)で解析し、電子散乱および光散乱を組み込んだ新しい解析法を開発した。真空と大気圧の分離膜および液中の試料内部における電子線の散乱および透過特性を評価し、顕微鏡システムの分解能、結像特性について検討した。これらの解析結果から、真空と大気圧の分離膜の材料、膜厚、加速電圧などによる電子線の散乱特性を解析し、集束スポットの拡がりなどを理論的に明らかにし、最適な照射条件を求め、実効的な分解能を評価した。また、電子線照射による発光強度の大きさおよび検出光強度を求め、高い信号対雑音比を実現するための光検出器の感度、対物レンズの開口数などを最適化を行なった。液中のファインバブルを観察可能な電子線励起超解像顕微鏡の基礎システムを開発した。これには、現有の走査型電子顕微鏡(SEM)を改良することにより実現した。加速電圧10 kVで3 nmの集束スポットを持ち、100 frame/sで電子線を走査可能な基礎システムを開発した。さまざまな液中試料の観察に対応するために、倒立型の構成とし、開放空間へ電子を照射可能なシステムとする。真空と大気圧の分離膜の破損に対応できるように、真空度をモニターする安全装置をシステムに組み込んだ。真空と大気圧を分離するための試料台部分を新たに設計した。真空と大気圧はSiN薄膜で分離し、電子線を通過させて試料に照射する構成とした。真空シールはOリングを使用し、簡単に試料を交換できる構成とした。本研究では、液中におけるマイクローナノスケールのファインバブルを高分解能かつ高感度に観察可能な電子線励起発光顕微鏡を開発するとともに、コロイド粒子や生体試料など液中のソフトマテリアルを解析する手法を確立し、洗浄、潤滑効果、気泡影剤、燃料電池、医療・薬品、環境などさまざまな応用分野へ展開することを目的として、基礎解析およびシステム開発を行なってきた。

マイクローナノスケールのバブルは、その体積に比して表面積が大きく表面電位が高いため、界面での反応活性が高く、液中に長期間存在するとして、新しい応用展開が期待されている。今年度は、これまで開発を進めてきた電子線励起超解像顕微鏡を用いて、基盤の表面に付着したファインバブルの観察を行った。基板表面に機能性高分子膜をコーティングし、バブルを高密度に付着させた。電子線による窒素の発光波長である390nmの波長を選択的に検出し、ファインバブルの構造を観察した。また数値解析手法として、電子線散乱をモンテカルロ・シミュレーションで解析し、得られる観察画像の分解能を評価した。モンテカルロ・シミュレーションを用いることにより、基板表面に付着したファインバブルの基盤からの距離による観察像を求めた。その結果、開発した顕微鏡により、ファインバブルの観察画像をシミュレートするとともに、浮遊しているファインバブルを高分解能で観察できたことを確認した。さらに、レーザー顕微鏡と融合したシステムを設計した。レーザー顕微鏡と組み合わせることにより、高コントラストかつ高分解能で溶液内の構造を3次元的に観察することができ、より詳細なメカニズムの検討が可能である。電子線の照射により、バブルの表面電荷を制御し、その反応活性を制御することについて検討した。本研究では、液中のファインバブルを観察可能な電子線励起超解像顕微鏡の基礎システムを開発し、超解像顕微鏡の分解能を評価を行うとともに、実際にファインバブルの観察を行った。まずは、ファインバブルを基板に付着させ、移動しない状態で観察を行った。ファインバブルは負に帯電しているため、基板表面に機能性高分子膜をコーティングし、静電引力によりバブルを基板に付着させた。これにより高密度にファインバブルを基板に付着させる方法を確立した。基板に付着したファインバブルに電子線を照射し、原子発光を励起した。ファインバブルの内部には空気が存在すると考えられるため、窒素の原子発光である波長390nmの発光をバンドパスフィルターを用いて検出した。その結果、ファインバブルを高分解能でイメージングすることに成功した。また、電子線散乱をモンテカルロ・シミュレーション、励起された発光の伝搬を有限差分時間領域法(FDTD法)で解析し、電子散乱および光散乱を組み込んだ解析を行った。真空と大気圧の分離膜および液中の試料内部における電子線の散乱および透過特性を評価し、顕微鏡システムの分解能、結像特性について検討し、実験結果との比較を行った。これらの解析結果から、真空と大気圧の分離膜の材料、膜厚、加速電圧などによる電子線の散乱特性を解析し、集束スポットの拡がりなどを理論的に明らかにし、得られたファンインバブルの画像評価を行った。その結果、得られた観察像は、ファインバブルを正しく観察できているものと結論づけた。さらに浮遊しているのバブルについて基盤からの距離による観察像をシミュレートし、観察可能な基板とファインバブルの距離を求めた。基板とファイバブル距離が大きくなると、電子線散乱のために分解能が低下することを確認した。
高電界印加法による重水素吸蔵固体中の余剰熱の発生機構に関する研究

針対平板電極系を用い、室温2気圧の重水素ガス雰囲気において、重水素を吸蔵させたパラジウム針からグロー放電による電流を流した。この実験方法はきわめて簡素であるが、電流が針電極先端に集中するため小さい電流で高い電流密度が得られ、ガス密度が高いので電極の表面修飾が不必要であり、電流の脈動が激しく、いわゆる電流のLow-Highモードの繰り返しを自然につくることができるなどの長所を備えている。バラジウム針電極の吸蔵率D/Pdは約0.6程度である。発生する中性子は^3He比例計数管とsingle channel analyzerを含む中性子測定系を用いて計測した。^<252>Cfによる校正から、エネルギー2MV程度の中性子に対する検出効率はおおまかに1%である。バックグランドの中性子計測数25n/時間程度である。37試行中2回過剰中性子の放出を示す結果が得られた。最大過剰中性子の2,700n/5secはバックグランドの9×10^4倍に相当する。試行終了後に光学顕微鏡によるパラジウム針電極先端を観察した結果、中性子の過剰放出が起きた2つ電極の先端部表面のみが黒い付着物で覆われていることが分かった。X線光電子分光装置(XPS)により調べた結果、顕微鏡観察における黒い付着物は炭素であることが判明した。5年にわたり4,000時間を超えるバックグランド計測中でも計測数の大きな変化は1度もないことから、中性子計測系に現れた過剰計数は,外来の電磁雑音や計測系高電圧部の沿面放電に由来する誤動作によるものとは考え難い。また、electro migrationなどによりバラジウム中の不純物炭素が針電極先端に集まることが検討されたが、いずれも多量の炭素検出を説明できる可能性は極めて低いことが分かった。これらの結果から、重水素の吸蔵率がある値以上の場合に、グロー放電に伴うμAオーダーの電流により重水素イオンが移動し、針電極先端部のパラジウム表面近くにおいて重水素原子核が関与する核反応が起こったと思われる。この際、まず、トリチウムやヘリウムのような中間生成物が作られ2.45MeVの中性子が発生し、次に、この中間生成物から炭素が作られたと考えられる。50ナノ秒10マイクロ秒の5種類のパルス幅をもつ方形波パルス高電圧発生器およびガス分析用作動排気システムを構築した。タングステン酸ナトリウムと三酸化タングステンから電解還元法により700800°C下でバルク状酸化タングステンブロンズを合成した。合成はカソードを白金板,アノードを白金板またはタングステン線として,大気圧下において磁性アルミナのるつぼ中で行われた。作成した試料のX線解析を行い,Na_xWO_3の分子式においてxは0.81である結果が得られ,試料が単結晶に近い構造となっていることが分った。中性子計測用テストセルの上部には電解研磨したタングステン針を針電極として,下部には平板電極を配置した。平板電極上に約5mm立方の酸化タングステンブロンズの結晶を置き,重水素ガスを2気圧で封入した。ガス充填後,酸化タングステンブロンズをア-ス側として対向する針電極に負の3kVを印加し,そのときの中性子数の計測を行った。30試行中1試行で過剰中性子が検出された。この過剰中性子の計測時間は100秒間にわたり,全中性子計測数は550であった。