hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アセトンレーザー誘起蛍光法による超音速流れ場の定量計測法の確立

非定常三次元構造を有する超音速流れ場の計測法として,アセトンをシードとしたレーザー誘起蛍光法が注目されている.これまで,アセトンレーザー誘起蛍光法は,常温より温度が高い燃焼ガスを対象として開発が行われてきたが,工業上重要なダクト内流れ場の温度は常温よりも低い.この温度領域において,蛍光に関与するアセトンの物性値は未知である.本研究は,アセトンシード超音速ノズル内流れ場にNd:YAGレーザーを入射し,得られた蛍光強度からアセトンレーザー誘起蛍光法による高精度・定量計測に欠くことのできない物性値であるアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率を求めることを目的とし,以下の成果を得た.1.超音速ノズルの設計超音速ノズルを用いたアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率は本研究で初めて提案された方法であるが,本方法では,低温で比較的アセトン密度の高い状態が実現できる.紫外光吸収断面積と蛍光放出率を理論的に考察し,計測に必要な温度・圧力が得られる流れ場を見積もるとともに,ナビエ・ストークス方程式の数値解析コードを開発し,この温度・圧力を達成できる流れ場が生成できるノズルの設計法を確立した.2.レーザー入射・蛍光受光光学系を設計・製作した.流れ場の各所の測定を行うためには,入射・受光光学系を固定し,ノズル自体を微動装置で移動させる.このため,ステッピングモーターとその制御装置からなる精密三次元トラバース装置を設計製作した.レーザービームをアパーチャーにより直径0.5mmに整形して流れ場に入射し,誘起された蛍光をレーザービーム軸に垂直方向に設置されたイメージインテンシファイア付CCDカメラで記録した.3.数種類のノズルを製作,温度を系統的に変化させて低温領域における紫外光吸収断面積・蛍光放出率の系統的調査を行い,計測に十分なデータを蓄積,当初の目的を達成した.非定常三次元構造を有する超音速流れ場の計測法として,アセトンをシードとしたレーザー誘起蛍光法が注目されている.これまで,アセトンレーザー誘起蛍光法は,常温より温度が高い燃焼ガスを対象として開発が行われてきたが,工業上重要なダクト内流れ場の温度は常温よりも低い.この温度領域において,蛍光に関与するアセトンの物性値は未知である.本研究は,アセトンシード超音速ノズル内流れ場にNd:YAGレーザーを入射し,得られた蛍光強度からアセトンレーザー誘起蛍光法による高精度・定量計測に欠くことのできない物性値であるアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率を求めることを目的とし,以下の成果を得た.1.超音速ノズルの設計超音速ノズルを用いたアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率は本研究で初めて提案された方法であるが,本方法では,低温で比較的アセトン密度の高い状態が実現できる.紫外光吸収断面積と蛍光放出率を理論的に考察し,計測に必要な温度・圧力が得られる流れ場を見積もるとともに,ナビエ・ストークス方程式の数値解析コードを開発し,この温度・圧力を達成できる流れ場が生成できるノズルの設計法を確立した.2.レーザー入射・蛍光受光光学系を設計・製作した.流れ場の各所の測定を行うためには,入射・受光光学系を固定し,ノズル自体を微動装置で移動させる.このため,ステッピングモーターとその制御装置からなる精密三次元トラバース装置を設計製作した.レーザービームをアパーチャーにより直径0.5mmに整形して流れ場に入射し,誘起された蛍光をレーザービーム軸に垂直方向に設置されたイメージインテンシファイア付CCDカメラで記録した.3.数種類のノズルを製作,温度を系統的に変化させて低温領域における紫外光吸収断面積・蛍光放出率の系統的調査を行い,計測に十分なデータを蓄積,当初の目的を達成した.非定常三次元構造を有する超音速流れ場の計測法として,アセトンをシードとしたレーザー誘起蛍光法が注目されている.これまで,アセトンレーザー誘起蛍光法は,常温より温度が高い燃焼ガスを対象として開発が行われてきたが,工業上重要なダクト内流れ場の温度は常温よりも低い.この温度領域において,蛍光に関与するアセトンの物性値は未知である.本研究は,アセトンシード超音速ノズル内流れ場にNd : YAGレーザーを入射し,得られた蛍光強度からアセトンレーザー誘起蛍光法による高精度・定量計測に欠くことのできない物性値であるアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率を系統的に求めることを目的とする.1.超音速ノズルの設計超音速ノズルを用いたアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率は本研究で初めて提案された方法であるが,本方法では,低温で比較的アセトン密度の高い状態が実現できる.本年度は,紫外光吸収断面積と蛍光放出率を理論的に考察し,計測に必要な温度・圧力が得られる流れ場を見積もった.つぎに,乱流項を含むナビエ・ストークス方程式のTVD法を用いた数値解析コードを開発し,この温度・圧力が達成できる流れ場が生成できるノズルを設計・製作した.2.吸込式超音速風洞の整備アセトンレーザー誘起蛍光法では蛍光分子として気流中にアセトンをシードする必要がある.アセトンは常温で液体で,液体容器の中に気体を注入すると,温度に対応した蒸気圧で気流中にアセトンをシードすることができる.

このための特殊なセルを製作し,これを風洞のよどみ室内に設置した.レーザービームは流れ場下方向から上向けて入射するが,このためのビーム入射窓の改造も行った.また,ノズル,よどみ室等の新設にともない,在来計測法であるシュリーレン法光学系や圧力測定系統も再構築する必要が生じるので,これに対応するための措置を取った.非定常三次元構造を有する超音速流れ場の計測法として、アセトンをシードとしたレーザー誘起蛍光法が注目されている。これまで、アセトンレーザー誘起蛍光法は、常温より温度が高い燃焼ガスを対象として開発が行われてきたが、工業上重要なダクト内流れ場の温度は常温よりも低い。この温度領域において、蛍光に関与するアセトンの物性値は未知である。本研究は、アセトンシード超音速ノズル内流れ場にNd:YAGレーザーを入射し、得られた蛍光強度からアセンレーザー誘起蛍光法による高精度・定量計測に欠くことのできない物性値であるアセトンの紫外光吸収断面積と蛍光放出率を求めることを目的とする。本年度のは以下の研究を行った。1.前年度作成したノズルから得た流れ場を実験的に検証した。すなわち、紫外光吸収断面積・蛍光放出率を測定する位置における静圧を測定し、等エントロピー仮定を用いてその場の状態量を計算した。また、測定位置のピトー圧を測定し、この二つの圧力測定値より、比熱比一定の等エントロピー領域を特定した。2.レーザー入射・蛍光受光光学系を設計・製作した。流れ場の各所の測定を行うためには、入射・受光光学系を固定し、ノズル自体を微動装置で移動させる。このため、ステッピングモーターとその制御装置からなる精密三次元トラバース装置を設計製作した。レーザービームをアパーチャーにより直径0.5mmに整形して流れ場に入射し、誘起された蛍光をレーザービーム軸に垂直方向に設置されたイメージインテンシファイア付CCDカメラで記録した。また、記録用の特殊な制御ソフトウェアを製作した。さらに、入射窓へのアイリス、射出窓へのホーントラップを設置し、十分な迷光対策を施した。3.数種類のノズルを製作、温度を系統的に変化させて低温領域における紫外光吸収断面積・蛍光放出率の系統的調査を行い、計測に十分なデータを蓄積、当初の目的を達成した。
アクティブ・フラッタ・サプレッションによる空力弾性翼の不安定振動制御

本課題に関する研究実績を、理論面・実験面に分けて説明する。理論面に関しては、新規制御則導入に伴う準備として講習会に参加し、具体的な検討まで行った。成果はシミュレーションの段階まで計算機で行い、11月に口頭で学会報告した。改善の余地は未だ残るが、計算上は一応の制御成績を示す制御則設計ができたと考える。実験面では、名古屋大学航空学科実験棟の移転のため、当初予定していた風洞実験が困難となった。そのため、研究室に新たに小型風洞を設置し、これを用いて定性実験のみを行った。本課題であるアクティブ・フラッタ・サプレッションのためには、翼模型に操舵面を取り付け、不安定振動を制御することが必要である。しかし、上記小型風洞では、風洞そのものの大きさに制限があるため、翼模型も小型化せざるを得ず、制御則検証までには至らなかった。しかしながら、よりよい制御則を得るためには、定性的な空力データの取得及び動特性の把握が不可欠であるので、模式的に行った本実験の成果は研究全体の枠組みの中で重要な役割を果たすものである。制御則設計に於いて、制御入力となる操舵面舵角を操作するアクチュエータのダイナミクスのみ本実験では取り扱えず、そのため未だ最終的な制御則確定にまでは至っていない。今後の課題として、新設成った実験棟での風洞実験による制御則の検討及び改善が残されているので、これを近日中に実施し、最終的な成果をとりまとめたい所存である。
独立成分分析と競合型ニューラルネットによる音響検査の高度自動化

本研究の目的は、様々な騒音環境下で稼動している工場内で計測した検査対象の音響計測データから独立成分分析を用いて、ノイズと検査対象の音響信号成分を分離する。また、音響信号のスペクトルを計算し、その時間的変化パターンを競合型ニューラルネットによってクラスタ分類した。また、遺伝的アルゴリズムによってその特徴量を抽出し、その特徴量を競合型ニューラルネットワークへ入力し、学習ベクトル量子化による知的信号処理を用いた音響検査の高度自動化法を確立した。1)特徴量のクラスタ分析と特徴ベクトルの意味付け自己組織化特徴地図(Self-Organizing feature Map:SOM)を用いて、ニューラルネットの代表的な教師パターンを選択するために、GAで決定された周波数帯域のオクターブバンドとその時系列的変化の特徴量(以後、この2つの量をバンド特徴量と呼ぶ)をクラスタ分類した。さらに、クラスタの中心を計算し、様々の検査製品に対する音響データが、SOMの特徴地図におけるどの細胞に反応するかを特定した。2)LVQによる良否識別の学習1)で求めた代表的教師パターンを結合係数ベクトル(コードベクトル)の初期値として、製品の良否および不良品の種別に対するクラスに対応するバンド特徴量を競合型ニューラルネットに入力し、競合型ニューラルネットワークをLVQで学習した。学習完了後に、計測された様々な音響データを用いてシミュレーションを行い、本研究で構築した音響検査システムの検査能力を定量的に評価した。本研究は、様々な騒音環境下で稼動している工場内で計測した検査対象の音響計測データから、知的信号処理を用いて、熟練検査員と同程度の検査精度でしかも検査員よりも短時間に、ばらつきが小さく再現性が高い検査ができる音響検査の高度自動化し、その高速化、小型軽量化、低価格化図るためにハードウェア化を行うものであり、今年度の研究実績概要は以下のとおりである。1.音響データの計測本研究で取り扱う音響データによる良否識別の検査対象はマッサージ器であり、実際の音響データ計測時には、モータ音や様々な部位のベアリング音などの騒音が混入している。そこで本研究では、「チリチリ、ウォンウォン、カタカタ、うなり音」などの極僅かな不快音の有無を検査できるように高いサンプリング周波数で音響データを計測するシステムを構築した。2.ICAによる検査音響信号の抽出対象としているマッサージ器の伝達装置による音響計測データは、モータ音(60[Hz])からギア音(20[kHz])まで広帯域のスペクトルを有している。これらのスペクトル帯域を考慮して、本研究ではカクテルパーティ効果を工学的にモデル化した手法であるICAによるノイズと信号の分離を試みる。独立性の評価規範は相互情報量を最小化することであるが、これを解析的に求めることは困難である。本研究では、観測データから確率密度関数をヒストグラムで近似し、それを用いた相互情報量をGAによって最小化する手法を提案した。本研究の目的は、様々な騒音環境下で稼動している工場内で計測した検査対象の音響計測データから、知的信号処理を用いて、音響信号データの特徴量を抽出し、競合型ニューラルネットワークを用いて、熟練検査員と同程度の検査精度でしかも検査員よりも短時間に、ばらつきが小さく再現性が高い検査ができる音響検査の高度自動化法を確立することである。今年は以下の研究成果を得た。(1)独立成分分析(ICA)による信号成分の抽出の高精度化ICAを用いて検査に必要な信号成分を抽出した。具体的には、マッサージ器を製造している家電企業の協力を得て、搬送ラインの機械音、コンプレッサ音、搬送ロボット音などが介在している騒音環境下で、マッサージ器に組み込まれている伝達装置の音響データを計測し、それにICAを適用して伝達装置の信号成分を抽出した。(2)信号音のスペクトル解析による特徴量の抽出(1)で抽出された信号成分からオクターブバンドを計算し、製品の良否に対してその差異が顕著な周波数帯域の選択とオクターブバンドの時系列的変化を示す特徴量の抽出を遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm : GA)で行った。(3)特徴量のクラスタ分析本研究の目的は、様々な騒音環境下で稼動している工場内で計測した検査対象の音響計測データから独立成分分析を用いて、ノイズと検査対象の音響信号成分を分離する。

さらに、音響信号のスペクトルを計算し、その時間的変化パターンを競合型ニューラルネットによってクラスタ分類し、遺伝的アルゴリズムによってその特徴量を抽出し、その特徴量を競合型ニューラルネットワークへ入力し、学習ベクトル量子化による知的信号処理を用いて、熟練検査員と同程度の検査精度で検査員よりも短時間に、検査ができる音響検査の高度自動化法を確立することであり、以下の研究を行った。1)特徴量のクラスタ分析と特徴ベクトルの意味付け自己組織化特徴地図(Self-Organizing feature Map :SOM)を用いて、ニューラルネットの代表的な教師パターンを選択するために、GAで決定された周波数帯域のオクターブバンドとその時系列的変化の特徴量(以後、この2つの量をバンド特徴量と呼ぶ)をクラスタ分類した。さらに、クラスタの中心を計算し、様々の検査製品に対する音響データが、SOMの特徴地図におけるどの細胞に反応するかを特定した。2)LVQによる良否識別の学習1)で求めた代表的教師パターンを結合係数ベクトル(コードベクトル)の初期値として、製品の良否および不良品の種別に対するクラスに対応するバンド特徴量を競合型ニューラルネットに入力し、競合型ニューラルネットワークをLVQで学習した。学習完了後に、計測された様々な音響データを用いてシミュレーションを行い、本研究で構築した音響検査システムの検査能力を定量的に評価した。
酸化ストレスプローブとしての酸化変性タンパク質の分子構造解析

2-アルケナール類について、タンパク質の化学修飾機構を詳細に解析するとともに、低分子アミノ酸誘導体を用いたモデル実験を構築し、2-アルケナール修飾アミノ酸の詳細な化学構造解析を行った。その結果、アクロレインおよびクロトンアルデヒドとタンパク質(血清アルブミン)との反応についてピリジニウム環をもつ新規リジン修飾体を同定した。さらに、ピリジニウム環型リジン付加体を認識する特異的モノクローナル抗体の作製に成功した。一方、リノール酸コレステロール酸化物として知られる9-オキソノナノイルコレステロール(9-ONC)について、タンパク質(血清アルブミン)との反応により、9-ONCはリジンを主な標的分子として付加体を生成することを明らかにした。また、9-ONCとリジン誘導体(N-アセチルリジン)との反応を行い、フォトダイオードアレイUV-VIS検出器を備えた高速液体クロマトグラフィなどを用い、生成部(9-ONC修飾アミノ酸)を単離した。9-ONC-アミノ酸付加体について、600MHz核磁気共鳴装置(NMR)(現有設備)および高速液体クロマトグラフィー-質量分析装置(LC-MS)などを用いた化学構造解析を行い、主生成物はリジンのアミノ基に対し、9-ONCがシッフ塩基により結合したものであることを明らかにした。さらに、キャリアタンパク質として9-ONC処理したkeyhole limpet hemocyaninを用い、9-ONC-リジン付加体を認識する特異的モノクローナル抗体の作製を行った。さらに、この抗体の詳細な特異性解析を行うと同時に、酸化低密度リポタンパク質やヒト動脈硬化巣における検出などに成功した。初年度は、脂質過酸化反応由来の内因性親電子活性種であり、様々な生理機能が明らかにされている2-アルケナール類について、タンパク質の化学修飾機構を詳細に解析するとともに、低分子アミノ酸誘導体を用いたモデル実験を構築し、2-アルケナール修飾アミノ酸の詳細な化学構造解析を行った。毒性および変異原性などが知られるアクロレインおよびクロトンアルデヒドとタンパク質(血清アルブミン)との反応を中性条件下(pH7.2)37°Cでい、アミノ酸自動分析により、リジンを主な標的とする化学修飾反応を予想した。そこで、アクロレインあるいはクロトンアルデヒドとリジン誘導体(N-アセチルリジン)との反応を行い、フォトダイオードアレイUV-VIS検出器を備えた高速液体クロマトグラフィなどを用い、生成部(修飾アミノ酸)を単離した。アルデヒド-アミノ酸付加体について、600MHz核磁気共鳴装置(NMR)(現有設備)および高速液体クロマトグラフィー-質量分析装置(LC-MS)(現有設備)などを用いた化学構造解析を行い、これまでにピリジニウム環をもつ新規リジン修飾体を同定した。現在、キャリアタンパク質としてkeyhole limpet hemocyaninを用い、構造が明らかになったピリジニウム環型リジン付加体を認識する特異的モノクローナル抗体の作製を行っている。また、NMRを用いた微細な立体化学構造解析についても同時に進めており、これまでに光学異性体の存在をNOE測定などのNMR技術を駆使して明らかにしてきている。脂質過酸化反応由来の内因性親電子活性種であり、様々な生理機能が明らかにされているアルデヒド類の中でも、リノール酸コレステロール酸化物として知られる9-オキソノナノイルコレステロール(9-ONC)について、タンパク質の化学修飾機構を詳細に解析するとともに、低分子アミノ酸誘導体を用いたモデル実験を構築し、9-ONC修飾アミノ酸の詳細な化学構造解析を行い、さらに、特異的モノクローナル抗体作製による酸化リノール酸コレステロールの疾病への関与を実証した。タンパク質(血清アルブミン)との反応により、9-ONCはリジンを主な標的分子として付加体を生成することが明らかになった。

9-ONC-アミノ酸付加体について、600MHz核磁気共鳴装置(NMR)(現有設備)および高速液体クロマトグラフィー-質量分析装置(LC-MS)などを用いた化学構造解析を行い、主生成物はリジンのアミノ基に対し、9-ONCがシッフ塩基により結合したものであることが明らかとなった。さらに、キャリアタンパク質として9-ONC処理したkeyhole limpet hemocyaninを用い、9-ONC-リジン付加体を認識する特異的モノクローナル抗体の作製を行った。さらに、この抗体の詳細な特異性解析を行うと同時に、酸化低密度リポタンパク質やヒト動脈硬化巣における検出などに成功した。
Ｙゼオライト細孔内部触媒活性制御のための侵入型減圧熱ＣＶＤプロセスの開発

ゼオライト触媒の長寿命化をめざし、成膜前駆体をゼオライトの細孔内へ侵入させて、成膜することの可能な侵入型減圧熱CVDプロセスの開発を目標とし、2012年から3年間で、CVD時に真空度を連続的に変化させることのできるCVD装置を作製するとともに、その装置による基礎的な成膜実験を行った。1700Pa以下、1000K程度の条件で良質な膜が得られた。今後メカニズム解明とプロセスの最適化が必要である。本研究はゼオライト触媒の長寿命化や選択性の向上を目的として細孔内触媒点や反応系の分子サイズに合った細孔径調整を、連続的に減圧度を変化させることの可能なCVDにより行うプロセスの開発を行うことにある。昨年度までに減圧高温反応系を完成しガラス直管の内側に堆積させた膜厚分布より成膜速度分布を測定することができた。本年度は次の2点の装置改良を行った。1本研究ではナノオーダーの空隙内への反応中間体の侵入を実現せねばならない。そのためには系内の減圧度をさらに上げる必要があった。そこで本年度はメカニカルブースターポンプに排気系を交換した。さらに配管長の短縮、配管径の一部大口径化、バルブ類の大型化によるコンダクタンスの低減を図った。その結果、流通状態下(窒素100sccm供給状態)での到達圧は、1700 Pa(改良前9000Pa)となり、大きな改善効果が得られた。2配管系の温度コントロールの改善のために、さらに2点温度コントローラを設置した。これにより原料であるTEOS(テトラエトキシシラン)蒸気の反応装置導入前の凝縮防止に大きく寄与することが期待される。CVD成膜実験を実施した。3700Pa下、反応温度を673K,773K,873K,および1173Kとした条件で得られた成膜速度分布を比較したところ、873K以下の条件で得られた成膜速度分布は流れ方向において一定であり、表面反応支配であることが示唆された。一方1173Kでは反応装置入口近傍に成膜速度のピークのある分布がえられた。これは気相反応の寄与が低温時に比較して大きくなったためと考えられる。次年度は、今年度得られた結果をもとにさらに基本的な成膜現象を理解するとともに、ゼオライトを用いた成膜を行い、口径変化速度と成膜条件の関係などを明らかにするとともに、本研究の総括を行う。本研究は高選択性Yゼオライト触媒の開発に対し細孔径のみならず細孔内容積をもコントロールすることの可能な侵入型減圧熱CVDプロセスを開発することにある。本年度はその第一段階として、CVD時に真空度を連続的に変化させることのできるCVD装置を作製し、Tetraethoxysilane(以下TEOS)からSiO2の成膜実験を行った。この装置はCVD反応器、マスフローコントローラ、温度コントローラなどから構成される。反応器には3ゾーン式の電気炉(新規購入)を用いた。原料蒸気が凝縮するのを防ぐために、ガスが蒸器に入る手前から反応管に入るまでをリボンヒーターで覆い、蒸器より10K高い温度に設定した。圧力調整はメイン流路に設置したニードルバルブにより、排気速度を調節することにより行った。CVD反応管は溶融石英管を二重にしたものを用いた。同装置を用いてガラス管への成膜を行い、一定減圧下での局所成膜速度を実測した。TEOS蒸器温度は423Kに保ち、CVD温度を673K、N2流量は20SCCMとし、5800Paの減圧下で1h反応させ、短管重量の変化より成膜速度分布を測定した。本条件下では炉の中心で成膜速度分布が最大となることがわかった。このとき、管内で起きている反応が表面反応律速であるならば、速度分布は平坦な形になるはずである。しかし、実測した結果は平坦ではなかったことから、管内では気相反応と表面反応が同時に起きていると考えられる。堆積膜重量が小さくなった原因として、窒素流量が小さかったこと、TEOS蒸器温度が低く蒸気圧が十分得られなかったこと、もしくは反応器到達前にTEOSが凝縮してしまったことなどが考えられる。今後、ガスラインの短縮およびパイプ径の拡大など装置の改良を行い、さらにガス流量や反応温度などの条件を再検討し、TEOSCVD機構を明らかにし、ゼオライト細孔制御実験を実施する。ゼオライトは固体酸触媒として優れた性能を持ち、石油工業において重要な位置を占めている。しかし、寿命が短いという問題が残されている。長寿命化には細孔内触媒点を塞ぐことによる反応速度のコントロールや、反応系の分子サイズにあった細孔径制御が必要であると考えられる。

本研究では成膜前駆体をゼオライトの細孔内へ侵入させて、細孔径のみならず細孔内容積をもコントロールすることの可能な侵入型減圧熱CVDプロセスの開発を目標とし、まず始めにCVD時に真空度を連続的に変化させることのできる装置の作製を行った。連続圧力調整はメイン流路に設置した調圧バルブにより、排気速度を調節することにより行った。流路全体の短縮、管径の大口径化、メカニカルブースターポンプの導入、圧力調整用ボールバルブの導入により、最終的に約10Pa(ガス無供給時)から約1700Pa(キャリアN2ガス100SCCM供給時)までの連続減圧に成功した。次に原料TEOSを用いたSiO2析出実験を行った。減圧度、CVD温度(773K、873K、973K、1173K)、キャリア流量(25、50、75、100SCCM)を種々変化させ成膜速度分布ならびに成膜状況の電子顕微鏡観察を行った。成膜速度はCVD反応器長さ方向(約50cm)における反応前後の反応管(溶融石英管の二重構造とし、内短管(2cm)の内部に析出させる方法)の局所重量変化を定性的に分析した。実験範囲内の高温反応時では流れ方向成膜速度単調減少、それ以外の温度では一定の分布となることが分かった。キャリア流量による変化は小さかった。電子顕微鏡による成膜性状の観察結果、973Kにおいてなめらかな膜が得られた。これは、この温度において表面反応速度が律速となることを裏付けており、今後成膜メカニズムの解明とともに、この条件を中心にCVD条件の最適化を図る必要のあることが分かった。化学工学昨年度CVD装置の完成を受け成膜実験を行った結果、装置の減圧度をさらに向上させることが必要という判断に至った。これに対し、本年度2点の装置改良(上記)行い、減圧度も大きく改善された。さらに改良を施された装置によるCVD実験を行い、一定減圧条件において反応温度を大きく変化させたところ、成膜速度分布から表面反応、および気相反応の影響が顕著となる成膜速度が得られた。以上のことから本年度実施した装置の改良は実験条件の範囲を広げ、基礎的な現象の理解に大きく寄与するものと考えられる。したがって、実験はおおむね順調に推移していると考えられる。本研究テーマは大きく2つに分けられる。一つはサブナノレベルの細孔内への侵入型が可能となる熱CVDプロセスの開発と侵入型CVDモデル構築にある。前者では、装置開発が大きなウェイトを占めると考えられるが、基本的には排気速度の適切な設定が可能となる連続圧力調整システムの導入である。これについては、連続排気調整の装置上の可能性は示されたものの、既存ポンプでは高い減圧度が得られないことが分かった。そのため次年度はメカニカルブースタポンプを新たに購入し、現状の10倍程度の排気速度を実現させる必要があるものと考えている。後者については、従来の研究結果を参考としながらCVD反応速度に及ぼす圧力の影響を明確化させる必要がある。これについては減圧度の高い実験結果の解析が必要となり、早急に実験装置を改良し、操作条件を種々変更させる試みが必須と考えられる。以上のことから今年度の達成目標はほぼ満足していると考えられる。圧力、温度を変化させ、広い実験条件で成膜速度分布の解析を行う。表面反応、および気相反応の影響を実験条件と関連付け考察する。上記において基礎成膜現象が説明づけられたのち、Y型ゼオライト粒子を用い成膜実験を行う。多孔体の口径変化などが成膜条件とどのような関係にあるか明確化するとともに、高感度電子顕微鏡やXRD分析から堆積した膜性状をあわせて明らかにする。
消滅核種および年代学的研究による太陽系初期におけるアルカリ金属元素の挙動の解明

太陽系初期に形成された炭素質コンドライト中のバリウム同位体比を分析し、アルカリ金属元素であるセシウムの消滅核種(半減期が短いため現在は存在しない核種)セシウムー135の存在を確認した。特に水質変成を強く受けた炭素質コンドライトである狭山隕石のコンドルールから大きな同位体異常を発見した。また、得られたデータは年代値ではなく、太陽系初期に起こった水質変成による混合を示している可能性が高い。アルカリ金属元素は典型元素で存在量も多いが、その特異な性質のために、太陽系初期の多様な分別過程、特に水の関与する過程において非常に大きな移動・分配を起こしている。本研究は、阻石中のアルカリ金属元素の存在度とそれに関連する元素の同位体比を精密測定し、これらの元素がいつどのような過程で移動したかを解明することを目的とする。初年度は、非常に強い水質変成を受けた炭素質コンドライトである狭山限石(Yoneda et. al.,2001)中のコンドルールを顕微鏡下でハンドピッキングにより取り出し、さらに酸による多毅階抽出を行ってアルカリ金属元素の定量とBa同位体分析を行った。狭山隕石は炭酸塩鉱物中の気泡に液体の水の存在が確認されているが(Zolensky, et. al.,2001)、バルクのBa同位体組成はBa-135とBa-137に異常があるs-過程元素合成により生成された成分の影響を大きく受けており、アルカリ金属元素Csの消滅核種Cs-135によると考えられる異常はわずかに検出されたのみであった(Hidaka, et. al.,2003)。狭山隕石のコンドルールは水質変成によりかなりの部分がフィロケイ酸塩となっており、一部に元の鉱物であるかんらん石が残っている。弱い酸で抽出したフラクションはバルクと同様にs一過程成分が主であったが、王水で抽出したフラクションや酸残渣のフラクションにはBa-137の異常は見られず、消滅核種Cs-135からできるBa-135にのみ明確な異常が見られた。これは水質変性によりCsが一部鉱物に選択的に移動したことを示すと共に、水質変性が隕石形成直後に起こったことを示している。年度末になったが、分析精度向上のために質量分析計の検出部のプリアンプボードを新規に購入し、また、オイルミストを防ぐために真空ポンプをオイルフリーのダイヤフラムポンプと交換した。本研究は、隕石中のアルカリ金属元素の存在度とそれに関連する元素の同位体比を精密測定し、これらの元素がいつどのような過程で移動したかを解明することを目的とする。本年度は昨年度に引き続き、非常に強い水質変成を受けた炭素質コンドライトである狭山隕石中のコンドルールの分析と得られたデータの解析を行った。本年度購入のパーソナルコンピュータは得られたデータを整理する一助とし、また昨年度購入した質量分析計用プリアンプボードに使用されているオペアンプを交換し、ノイズに強くなるようさらに改良を行った。狭山隕石中のコンドルールは顕微鏡下でハンドピッキングにより取り出し、酸による多段階抽出を行ってアルカリ金属元素の定量とBa同位体分析を行った。狭山隕石のバルクのBa同位体組成はBa-135とBa-137に異常があるs-過程元素合成により生成された成分の影響を大きく受けているが、コンドルールでは酢酸で抽出したフラクションのみが同じパターンを示し、0.1モル塩酸による抽出フラクションでは、ほとんど同位体異常が観察されなかった。さらに強い酸(2モル塩酸、王水)で抽出したフラクションと酸残渣のフラクションでは消滅核種Cs-135からできるBa-135の明確な異常が見られた。ただし、得られたデータをアイソクロン様にプロットすると原点を通らない直線となり、傾きもCAIから求められた値よりも数倍大きくなった。したがってこの結果はアイソクロンではなくミキシングであると考えられる。2モル塩酸ではかんらん石が溶け出すため、これらの結果から水質変性によるかんらん石のフィロケイ酸塩への変質の時期に制約を与えることができるものと考えられる。アルカリ金属元素は典型元素で存在量も多いが、その特異な性質のために、太陽系初期の多様な分別過程において非常に大きな移動・分配を起こしており、その痕跡は隕石中の各種構成成分に見つけることができる。本年度は昨年度の狭山隕石に引き続き、6種類の炭素質隕石からアルカリ金属元素の定量とBa同位体分析を行った。データ解析のためにFortranコンパイラを購入し、研究代表者らが以前に開発した平衡凝縮のモデル計算を行えるようにした。

また、中性子照射による同位体の変動を見るために、研究協力者の広島大学の日高洋教授とともに火星隕石やガスリッチ隕石の同位体分析を行い、研究発表を行った。狭山隕石のコンドルールでは強い酸で抽出したフラクションと酸残渣のフラクションで消滅核種Cs-135からできるBa-135の明確な異常が見られたが、バルクのBa同位体組成はBa-135とBa-137に異常があるs-過程元素合成により生成された成分の影響を大きく受けていた。新たに分析した6種の炭素質隕石のうち、CIコンドライトやCMコンドライトに分類される3種の隕石も同様にs-過程成分の影響が大きかった。しかし詳しく解析すると、s-過程成分を差し引いて得られたCs-135の同位体異常はCMコンドライトではCs/Ba比に相関し、一方、CIコンドライトや狭山隕石では相関が見られなかった。これは後者が消滅核種Cs-135の壊変後に水質変成で元素が大きく移動したことを示している。また、前者のデータより、太陽系初期のCs-135/Cs-133比は2.2-3.1x10^-4と見積もられた。
RNA／タンパク質の一分子同時イメージング法を用いた細胞分裂機構の解明

真核生物の形態形成では,細胞分裂の制御は根源的かつ必須な現象である.しかし,動植物間では分裂様式は大きく異なり,植物ではCell plate形成を介した分裂様式を,動物では収縮環形成を介した分裂様式をとる.いずれの分裂様式においても,細胞骨格系と細胞内タンパク質輸送系に関わる分子群が重要な機能を果すことが知られているが,その知見は,もっぱらタンパク質レベルのものに限られており,mRNAレベルでの知見はほぼ皆無である.本研究課題では,内在性mRNAとタンパク質を同時に,ライブで一分子可視化できる蛍光検出法を開発し,細胞分裂において機能する分子群のmRNA/タンパク質の両レベルでの制御を時空間的に明らかにして行く.動物細胞の収縮環形成に関わる分子群の解析では,ヒトの線維芽細胞HEK293Tを実験材料として用い,収縮環構造体の主構成因子と考えられるアクチンタンパク質とそのmRNAに注目した.アクチンタンパク質分子を可視化するために,酵母のAbp140に由来する17アミノ酸からなるアクチン結合ドメインとmiRFPとの融合遺伝子Lifeact-miRFPを作製した.これをHEK293T細胞において一過的に発現させたところ,細胞内のアクチン繊維が可視化されることが分かった.次に,アクチンmRNAを可視化するために,そのmRNA内の2箇所の部位を認識するRNA結合タンパク質Pumの変異体とGFPのN末断片,C末断片との融合遺伝子を作製し,発現べクターに組み込んだ.このプローブをHEK293T細胞において一過的に発現させたところ,細胞質中に拡散したGFPの蛍光が検出された.そして,これらの2種類のプローブを共発現させた場合には,細胞内の繊維状構造と細胞質にそれぞれ,異なる色のシグナルが検出されるものの,共局在は全く検出されなかった.真核生物の形態形成では,細胞分裂の制御は根源的かつ必須な現象である.しかし,動植物間では分裂様式は大きく異なり,植物ではCell plate形成を介した分裂様式を,動物では収縮環形成を介した分裂様式をとる.いずれの分裂様式においても,細胞骨格系と細胞内タンパク質輸送系に関わる分子群が重要な機能を果すことが知られているが,その知見は,もっぱらタンパク質レベルのものに限られており,mRNAレベルでの知見はほぼ皆無である.本研究課題では,内在性mRNAとタンパク質を同時に,ライブで一分子可視化できる蛍光検出法を開発し,細胞分裂において機能する分子群のmRNA/タンパク質の両レベルでの制御を時空間的に明らかにして行く.植物細胞のCell plate形成に関わる分子群の解析では,タバコ培養細胞BY-2を実験材料として用い,Cell plate構造体を構成する細胞骨格系分子群として,チューブリン,Cell plateにおいて局在する細胞内タンパク質輸送系の分子群として,SNAREタンパク質KNOLLEに注目した.これらのタンパク質分子を可視化するために,赤色蛍光タンパク質mCherryやtagRFPとの融合遺伝子を作製し,バイナリーべクターに組み込んだ.BY-2細胞において一過的に発現させたところ,分裂時に確かにCell plateに局在することが分かった.次に,チューブリンとKNOLLEのmRNAを可視化するために,各々のmRNA内の2箇所の部位を認識するRNA結合タンパク質Pumの変異体を4種類作製した.それぞれをGFPのN末断片,C末断片との融合遺伝子を作製し,バイナリーべクターに組み込んだ.これらのプローブをBY-2細胞において一過的に発現させたところ,いずれの場合も再構成されたGFPの蛍光は検出されなかった.現在、その原因を詳細に検討している.チューブリンとKNOLLEのmRNAを可視化するために作製したプローブをBY-2細胞において発現させた場合に,いずれの場合も蛍光が検出されていないため.真核生物の形態形成では,細胞分裂の制御は根源的かつ必須な現象である.しかし,動植物間では分裂様式は大きく異なり,植物ではCell plate形成を介した分裂様式を,動物では収縮環形成を介した分裂様式をとる.いずれの分裂様式においても,細胞骨格系と細胞内タンパク質輸送系に関わる分子群が重要な機能を果すことが知られているが,その知見は,もっぱらタンパク質レベルのものに限られており,mRNAレベルでの知見はほぼ皆無である.本研究課題では,内在性mRNAとタンパク質を同時に,ライブで一分子可視化できる蛍光検出法を開発し,細胞分裂において機能する分子群のmRNA/タンパク質の両レベルでの制御を時空間的に明らかにして行く.動物細胞の収縮環形成に関わる分子群の解析では,ヒトの線維芽細胞HEK293Tおよび上皮性細胞MCF7などを実験材料として用い,収縮環構造体を構成するアクチンと密接な相互作用を持つAlpha-actinin 1(ACTN1)およびアクチンのリモデリングに関わるmDia2などの細胞骨格系分子群に注目した.これらのタンパク質分子を可視化するために,赤色蛍光タンパク質mCherryやtagRFPとの融合遺伝子を作製し,発現べクターに組み込んだ.HEK293TおよびMCF7細胞において一過的に発現させたところ,分裂時に確かに収縮環近傍に局在することが分かった.次に,ACTN1とmDia2のmRNAを可視化するために,各々のmRNA内の2箇所の部位を認識するRNA結合タンパク質Pumの変異体を4種類作製した.それぞれをGFPのN末断片,C末断片との融合遺伝子を作製し,発現べクターに組み込んだ.これらのプローブを動物細胞において一過的に発現させたところ,いずれの場合も再構成されたGFPの蛍光は検出されなかった.現在、その原因を詳細に検討している.mRNAを可視化するために作製したプローブを発現させた場合,植物細胞,動物細胞,いずれの場合も蛍光検出に至っていないため.

真核生物の形態形成では,細胞分裂の制御は根源的かつ必須な現象である.しかし,動植物間では分裂様式は大きく異なり,植物ではCell plate形成を介した分裂様式を,動物では収縮環形成を介した分裂様式をとる.いずれの分裂様式においても,細胞骨格系と細胞内タンパク質輸送系に関わる分子群が重要な機能を果すことが知られているが,その知見は,もっぱらタンパク質レベルのものに限られており,mRNAレベルでの知見はほぼ皆無である.本研究課題では,内在性mRNAとタンパク質を同時に,ライブで一分子可視化できる蛍光検出法を開発し,細胞分裂において機能する分子群のmRNA/タンパク質の両レベルでの制御を時空間的に明らかにして行く.動物細胞の収縮環形成に関わる分子群の解析では,ヒトの線維芽細胞HEK293Tを実験材料として用い,収縮環構造体の主構成因子と考えられるアクチンタンパク質とそのmRNAに注目した.アクチンタンパク質分子を可視化するために,酵母のAbp140に由来する17アミノ酸からなるアクチン結合ドメインとmiRFPとの融合遺伝子Lifeact-miRFPを作製した.これをHEK293T細胞において一過的に発現させたところ,細胞内のアクチン繊維が可視化されることが分かった.次に,アクチンmRNAを可視化するために,そのmRNA内の2箇所の部位を認識するRNA結合タンパク質Pumの変異体とGFPのN末断片,C末断片との融合遺伝子を作製し,発現べクターに組み込んだ.このプローブをHEK293T細胞において一過的に発現させたところ,細胞質中に拡散したGFPの蛍光が検出された.そして,これらの2種類のプローブを共発現させた場合には,細胞内の繊維状構造と細胞質にそれぞれ,異なる色のシグナルが検出されるものの,共局在は全く検出されなかった.チューブリンとKNOLLEのmRNA可視化プローブに関しては,変異型Pumの認識部位の変更,認識部位間の距離の調整などを行い,検出能の改良に努め,植物細胞系の研究を引き続き行う.また,研究計画にあるように,動物細胞の収縮環形成に関わる細胞骨格系と細胞内タンパク質輸送系の分子のmRNAとタンパク質の同時一分子可視化解析を行い,細胞分裂時に機能する分子群のmRNA/タンパク質の両レベルでの制御を時空間的に明らかにして行く.mRNA可視化プローブに関する改良を精力的に進める.具体的には,各mRNAに対して,変異型Pumの認識部位の候補を再度,多数設定し,その検出能を比較検討する.同時に,認識部位間の距離においても比較検討を行い,プローブの検出能の向上に努める.植物細胞系および動物細胞系の両実験系において,注目している分子のmRNAとタンパク質の同時一分子可視化解析を行い,細胞分裂時に機能する分子群のmRNA/タンパク質の両レベルでの制御を時空間的に明らかにして行く.植物細胞系mRNA検出プローブの開発に難航しているため,解析対象となる分子の確定が遅れている.そのため,研究関係の抗体や遺伝子等の物品購入が大幅に遅れている.研究計画に遅延が生じたため,研究実施期間を2年から3年に変更した.これに伴い,当該助成金の使用計画も変更となったため.上述の研究の遅れを取り戻して,研究関係の物品購入を進めて行くことを目指す.
陽電子消滅法による熱硬化性樹脂重合時の自由体積の評価

高分子の自由体積は、高分子の吸水率、誘電率、弾性率等、熱的、電気的、機械的多くの特性に深く関係している。高分子特性を議論するために自由体積を測定する手法が模索されているが,PAは、小さな化学実験室で測定できる唯一の簡便な手法である。本研究の主テーマは、熱硬化性樹脂(シアネート樹脂)の硬化過程を、陽電子消滅寿命測定法(Positron Annihilation LifetimeSpectroscopy)の手法を用いて解析し、その自由体積の変化を追跡することである。温度を120°Cや150°Cに上昇すると、粉末は溶解し、液体の状態になる。この状態では、Psはバブルを形成し-OCN基の影響が減少するため、Ps生成は増加する。さらに、-OCNは開環重合してトリアジン環を形成し、-OCN基の持つ電子親和力は減少するため、重合と共にPs生成が促進され、I3の急激な増加、寿命(τ3)の減少として観測される。本所究では、(1)硬化の過程、をさらに発展させて(2)自由体積と高分子の緩和、(3)低速陽電子ビームによる高分子表層の研究をスタートさせた。硬化の過程で陽電子消滅法が観測しているのは自由体積の変化である。これは、高分子の電気的、機械的、他多くの特性を決めているものであり、自由体積が陽電子消滅法で観測され、それがどのように、諸性質に反映し、また、関連しているか研究することは、高分子材料の解析と陽電子消滅法の理解の観点から重要である。シアネート樹脂(ビスフェノールAヂシアネート、BADCY)の硬化過程を陽電子消滅(PA)の手法を用いて解析した。この樹脂は室温で粉末、77°Cで液体になり、さらに、高温で固体になるという3種類の状態変化を経る特殊な樹脂である。室温でモノマーの分子はトリアジン環を形成し重合が進行する。硬化前のモノマーの状態で観測されたシアネート基の赤外分光(IR)の信号が、トリアジン環の形成とともに観測されなくなる。この信号を測定することによってモノマーがどれだけ重合したかが測定できる。温度を150°Cに設定し200時間にわたり重合の変化をPAとIRの手法を用いて観測した。200時間経過後、重合は約80%進行していたことはIRから観測された。モノマーの状態ではPAの超寿命成分(τ_3)は観測されないが、液体になると陽電子はバブルを形成し、液体の持つ表面張力に特有なτ_3を示す。液体のτ_3は値が大きく、さらに硬化が進むと固体になり、τ_3の値は硬化度に従い小さくなる。逆ラプラス変換から寿命分布が得られ、この分布は高分子間の自由体積の分布に相当すると考えられる。この分布の時間変化を追うと、特徴的な変化が観測された。硬化開始から30時間は、一定の寿命の値で分布が停止ししているが、31時間後の分布は、小さい方に移動している。液体状態ではバブルの一定の大きさを形成していたポジトロニウムは、硬化の進行とともに液体の粘性度が増し、ポジトロニウムはその力に耐えられず次の安定状態(小さなバブル)に移行したと考えられ、変化は不連続的である。以上の結果は、第5回陽電子化学国際会議で発表した。シアネート樹脂(Bisphenol A dicyanate、BADCY)の硬化過程について、陽電子消滅法(Positron Annihilation)の手法を用いて解析した。この樹脂は室温で粉末、77°Cで液体になり、さらに、高温で固体になるという3種類の状態変化を示す。陽電子消滅の手法は、異なる状態変化に対し敏感に反応して、硬化過程を詳細に解析する事が可能である。室温でモノマーの分子は-OCN基を持っており、これが電子親和力が大きく分極しているため、陽電子の最終の消滅段階で、ターミナルスパー内の自由電子と結合出来なくなり、ポジトロニウム(PS)生成が妨げられる。

これは、PS生成量が減少することに対応しており、室温ではo-Psの生成量を示す陽電子消滅強度13が非常に小さい。温度を120°Cや150°Cに上昇すると、粉末は溶解し、液体の状態になる。この状態では、Psはバブルを形成し-OCN基の影響が減少するため、Ps生成は増加する。さらに、-OCNは開環重合してトリアジン環を形成し、-OCN基の持つ電子親和力は減少するため、重合と共にPs生成が促進され、13の急激な増加、寿命(τ3)の減少として観測される。今年度は、(1)硬化の過程、をさらに発展させて(2)自由体積と高分子の緩和、(3)低速陽電子ビームによる高分子表層の研究をスタートさせた。硬化の過程で陽電子消滅法が観測しているのは自由体積の変化である。これは、高分子の電気的、機械的、他多くの特性を決めているものであり、自由体積が陽電子消滅法で観測され、それがどのように、諸性質に反映し、また、関連しているか研究することは、高分子材料の解析と陽電子消滅法の理解の観点から重要である。
スギヒラタケ関連脳症における3ニトロプロピオン酸の検討

スギヒラタケ関連脳症は,スギヒラタケ摂食後意識障害,痙攣をきたし,脳画像所見で両側基底核病変を認める致死的な疾患である。これらは中国で流行したサトウキビカビ脳症にきわめて類似している。われわれはサトウキビカビ脳症の原因物質である3-ニトロプロピオン酸(3-NPA)のスギヒラタケ関連脳症への関与を検討した。その結果、患者血清,髄液,スギヒラタケに3-NPAの有意な高値を認めず,また,付着真菌のいずれも3-NPAを産生しなかった。両側基底核病変を起こす可能性のある毒素は3-NPAの他にも数多く存在し,いずれもミトコンドリア毒素であり,基底核の酸化ストレス脆弱性に関連すると考えられている。ヒトの中毒例がない物質でも,実験動物で両側基底核病変が証明されており,今後,原因物質として検討に値する。一方,スギヒラタケは従来無毒のキノコであり、スギヒラタケ関連脳症はサトウキビカビ脳症と比べると,摂食から神経症状出現までの潜伏期が日単位と長く,不定である。摂食したスギヒラタケの量と重症度が相関しない。サトウキビカビ脳症と異なり,発熱,髄液細胞数増多を伴う炎症反応が強い症例も多いなど従来の中毒疾患として説明できない事項が多い。また、脳症患者は腎不全を高率に合併した。腎不全には種々の代謝異常、易感染性・免疫異常が現れるとされている。これらの異常が脳症発症に関与した可能性が考えられる。しかし、スギヒラタケを摂食した腎不全患者のうち、脳症発症者は23%に過ぎないという事実から、脳症発症者個体としての免疫応答の異常や毒性物質代謝酵素活性低下についての検討も必要と考える。スギヒラタケ関連脳症は、スギヒラタケ摂食後意識障害、痙攣をきたし、脳画像所見で両側基底核病変を認める致死的疾患である。最終摂食から発症までの潜伏期が日単位と長く、不定である。摂食量と重症度が相関しないなど、従来のキノコ中毒では説明困難な事項が多く、いまだ原因は不明である。一方、サトウキビカビ脳症は197080年代に中国北部に発生した中毒性神経疾患である。サトウキビカビ脳症は、サトウキビ摂食後意識障害、痙攣をきたし、脳画像所見上量側対称性の被殻・淡蒼球病変を認め、スギヒラタケ関連脳症に酷似している。サトウキビカビ脳症では摂食サトウキビから毒性物質3ニトロプロピオン酸(以下3-NPA)が検出され、サトウキビに生じたカビ(多くはArthrinium属)が3-NPAを産生し、サトウキビ中に3-NPAが蓄積し、これを摂取したことで中毒がおこったことがわかっている。3-NPAはミトコンドリア毒素で細胞内エネルギー代謝を傷害する。本研究はスギヒラタケ関連脳症と3-NPAの関連を検討した。患者・対照検体(血清・髄液)、症例と対照スギヒラタケ抽出物において、ジアゾカップリング反応、薄層クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーを用いて、3-NPAの検出を試みたが、各検体において3-NPAの有意な上昇を認めなかった。本研究ではスギヒラタケ関連脳症と3-NPAとの関連を示すことはできなかった。しかし、画面上、3-NPA関与の可能性は高く、患者検体では発症時既に3-NPAが低値であった可能性があり否定はできない。今後も3-NPAの検討が必要である。両側基底核病変を起こす可能性のある毒素は3-NPAの他にも数多く存在し、いずれもミトコンドリア毒素であり、基底核の酸化ストレス脆弱性に関連すると考えられている。ヒトの中毒例がない物質でも、実験動物で両側基底核病変が証明されており、今後、原因物質として検討に値する。

しかし、スギヒラタケを摂食した腎不全患者のうち、脳症発症者は23%に過ぎないという事実から、脳症発症者個体としての免疫応答の異常や毒性物質代謝酵素活性低下についての検討も必要と考える。
ガス中ナノメーター超微粒子の分離特性評価システムの確立

直径が10ナノメータ以下のナノ粒子のガス中での発生、測定および分離特性の評価システムの開発および確立をめざして研究を進め、以下の実績を得た。(1)ナノメータオーダのガス中に浮遊するナノ粒子を、十分な個数濃度で発生できる、2種類の粒子発生装置を開発した。1つは、チタン、シリコン、アルミニウムのアルコキシド蒸気を、温度が抑制された6段の管状型電気炉に流し、熱分解反応による方法で、発生条件による粒子の粒径分布および濃度の変化が明らかとなった。2つめは、SO_2ガスを含む湿潤空気の放射線照射による方法で、1ナノメータオーダのナノ粒子の発生が可能となった。(2)発生した粒子には、分布があるために、大きさの揃ったナノ粒子を発生させるために、新しいタイプの静電分級装置(Differential Mobility Analyzer)を新たに製作し、イオンおよび分子クラスタの分級が可能となった。(3)イオンおよび帯電粒子の濃度測定用のファラデーカップ型イオンカウンタを新たに製作し、市販の高性能電流計と組み合わせることにより、10^<-15>アンペア程度の極微小電流の測定が可能となった。(4)大きさがナノメータオーダの粒子の壁面での跳ね返り現象を調べるために、発生したナノ粒子を、ワイヤスクリーンやパイプ内に導入して、透過率を調べ、粒径が約2ナノメータより小さくなると、粒子の跳ね返り現象が起きていることを確認した。また、この跳ね返り現象は、粒子および壁面の材質に大きく依存することが明らかとなった。(5)本研究で開発したナノ粒子の発生法および検出法を組合わせることにより、ナノ粒子の分離特性評価システムが確立された。直径が10ナノメーター以下のナノ粒子の発生、測定および分離特性評価システムの開発をめざして、以下のように研究を進めた。(1)ナノ粒子を十分な個数濃度で安定に発生させるために、2種類の発生装置を製作した。1つは、チタンおよびシリコンのアルコキシド蒸気を、温度が制御された6段の管状型電気炉に流し、熱分解反応により酸化チタンおよびシリカの粒子を発生させる方法で、発生条件による粒子の粒径分布および濃度の変化が明らかにされた。2つめは、SO_2ガスを含む湿潤空気をアメリシウム-241からのα線によりナノ粒子を発生させる方法である。(2)発生した粒子は大きさに分布があるので、大きさの揃ったナノ粒子を発生させるために、新しいタイプのクラスターDMA(静電分級装置)を、すべてステンレスを用いて製作した。(3)発生したナノ粒子を高温に加熱された管内に流し、粒子の分離効率を求めた。(奥山)(4)ナノ粒子の流量、シース流量を増加させることにより、粒子の沈着をできるだけ抑制したナノサイズ粒子用静電分級装置を製作し、赤外線加熱炉を用いた蒸発凝縮型粒子発生器により発生した銀および食塩粒子を分級したところ、1ナノメーター程度の微小単分散粒子まで1000cm^<-3>以上の高濃度で発生することが可能となった。(5)さらに、粒子損失およびノイズを極力抑えたイオンカウンターを製作したところ、1ナノメーターの粒子を200cm^<-3>の濃度まで測定できるようになった。直径が10ナノメーター以下のナノ粒子の発生、測定および分離特性評価のシステムの開発をめざして、以下のように研究を進めた。(1)ナノ粒子を十分な個数濃度で安定に発生させるために、SO_2ガスを微量に含む湿潤空気をアメリシウム-241からのα線照射によるナノ粒子発生装置を作製した。さらに、前年度に開発した、チタンのアルコキシド蒸気の熱分解による粒子発生装置を減圧下で発生できるように改良した。(2)発生した粒子の分級、粒径分布の測定のために、クラスターDMA(静電分級装置)およびFCE(ファラデーカップ電流計)を制作し、減圧下でも測定できるように改良した。

(3)発生したナノ粒子を管内およびチャンバー内に流し、粒子の分離効率を求めた。(奥山・島田)(4)赤外線イメージ炉を用いた蒸発・凝縮法により、銀・食塩・塩化亜鉛のナノ粒子を発生させ、新たに製作したDMA(静電分級装置)で粒子を分級することにより、1nmの粒子を1000個/cm^3程度の濃度で時間的に安定に発生させることができた。(5)ナノメーターサイズ粒子の壁面での跳ね返り現象を調べるために、単分散のナノ粒子をワイヤスクリーンや円管に導入して透過率を調べ、粒径が2ナノメーターより小さくなると、粒子の跳ね返り現象が起きていることを確認した。(江見・大谷)