hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
LED等インコヒーレント光による高純度・大容量のエンタングルメント光子対発生器

実際、HanburyーBrownーTwiss型二光子干渉計おいて同時二次相関値0.05が得られたが、これは単一モードレーザー励起と比べて遜色ない結果であると同時にSPDC光子が単一光子であるとの予測と矛盾しない結果である。これらの結果は、次のステップであるエンタングルメント生成への重要な足がかりとなる。さらにLED励起によればレーザーでは到達できない広帯域の単一光子発生器も構築可能であり、情報処理のみならずバイオセンシングなど広範な応用展開への道が拓けることから積極的にその可能性を模索した。一方、可搬性と可塑性の観点からSPDC光子対発生に有機無機ハイブリッド系物質の光学非線形特性を登用すべく予備検証的な調査を行うとともに、量子情報処理、相関イメージング・分光などLED励起非古典光源活用へのみちすじをつけた。次年度では、LED励起によるエンタングルメント生成について検討する。レーザー励起にくらべて一桁以上小さくなる単計数の値をモードマッピング法とファイバ結合LEDの面入出力結合特性を活かして補償し、同時並列的な光子計数の増大はもとより高純度量子エンタングルメント生成へと進展させることを目指す。さらに前段階で開発したLED励起単一光子発生器のさらなる進化形を模索する。単一光子状態や多光子エンタングル状態など非古典的な光を発生する上では、それらの検証実験が不可欠である。ここでは二光子干渉計を用いるが、時系列の光子検出事象を事後選択的にデータ処理することでトリガーパルスを含む複数の同時計数を行う必要がある。この際、時間ーデジタル変換器が必須であるが、現有の装置では2入力ポートしか確保でないことからFPGAの登用も含めて総合的に判断した結果、新たに機器を購入することにした。汎用性と可搬性の観点からUSBインターフェースを装備し、かつオープンソースで同時測定プログラムが自由に設計できる必要があり、市販機器群から適切な機種を選定するのに予想よりも時間を要した。最近になってようやく適切なモデルの選定ができ、これを用いて所望の成果を得るべく、今後、研究を加速させる。
小児感染症の分子生物学的研究

2001年に発見されたhuman metapnumovirus(hMPV)は、RSウイルス同様に様々な呼吸器疾患(細気管支炎、喘息様気管支炎等)の原因ウイルスとして注目されている。我々の研究グループは本ウイルスの分離法、RT-PCR法によるウイルスゲノムの検出法、蛍光抗体法による抗体検査法を確立して、以下の事項を明らかにしてきた。(1)呼吸器感染症患者から採取した咽頭鼻汁ぬぐい液268検体中7検体(2.6%)よりウイルスが分離された。(2)咽頭鼻汁ぬぐい液637検体中57検体(8.9%)でRT-PCR陽性であった。(3)1か月から35歳までの血清142検体について抗hMPV抗体を検索したところ、抗体保有率は72.5%で、加齢と共に抗体陽性率は上昇した。(4)RT-PCR法にてhMPVの存在が証明された患者の急性期と回復期のペア血清中の抗hMPV抗体価を測定したところ、10組中8組で4倍以上の抗体価の上昇を認めた。これらの研究成果を元に本年度中に達成された、あるいは進行中の研究を列記する。(1)分離されたウイルス7株のN,P,M,F,M2,SH,Gの塩基配列を決定して分子系統樹を作製した。これら7株とすでに塩基配列が発表されている3株、計10株は2つの大グループ、4つのサブグループのいずれかに属することを明らかにした。ウイルスの表面糖蛋白のひとつG蛋白は各株間で大きく異なっていたが(33%)、4つのサブグループ内ではよく保たれていた(88-96%)。hMPVの中和抗体を考える上で重要である。(2)hMPV感染細胞をマウスに免疫してモノクローナル抗体を作製した。抗F及びN蛋白抗体が得られ、現在解析中である。(3)Baculovirusを利用してF蛋白を合成して、ヒト血清中の抗F蛋白抗体価を測定した。その値は通常のIF法を用いて測定した抗hMPV抗体価とよく相関した。
排泄障害をもつ思春期の子どもの自立に関する研究

排泄障害をもつ思春期の子どもの自立に関わる看護師の困難、そして子どもとその家族の自立に対する思いを明らかにするため調査を行った。その結果外科で子どもと関わる看護師は、健康児と比較し自立が遅れていると感じ、自立への援助に困難を感じていた。また今回は二分脊椎症の子どもとその家族を対象としたが、障害の状況により、自立の捉え方に違いがあった。障害が軽度の場合は、健康児と同じような自立の捉え方をしていたが、排泄障害の問題を相談しにくい事が考えられた。障害が重い場合は、日常生活での困難を乗り越えるとき子どもなりに自立することを感じ、家族と子どもの関係性が良好であると、家族は見守ることの大切さを感じていた。排泄障害をもつ子どもに関わる看護師が臨床の場で、特にその子どもたちの自立といった視点で、どのような困難を感じているのかについての調査を実施するため、実際にそのような子どもたちの看護を実践している看護師と調査内容に関する意見交換を行ってきた。その中では、そのような子どもたちがおかれている場所によっても、看護師の自立に対するとらえ方が異なっている事が明らかになってきた。小児病棟の看護師で、幼少のころから子どもの成長を見守ってきた場合は、子どもの意向や家族の意向にそいながら、子どもの自立支援を行っている傾向が見られた。一方、成人病棟の中で、排泄障害をもちながら成長してきた子どもと、その経過の途中から関わり始めた看護師は、子どもを自立させることに着目し、子どもを大人扱いしながら、自立を促すという関わりをしている傾向が見られた。このような現状から、排泄障害をもつ子どもに関わる看護師が、子どもの自立について感じている困難感は、その子どもとの関わり方や、臨床経験に左右されているのではないかという事が示唆され、看護師の関わりの違いに戸惑う子どもや家族がいるのではないかということも、推察された。また年に3回開催される、二分脊椎症のに参加し、排泄障害をもちながら成長している子どもたちに継続的な関わりを行ってきた。二分脊椎症の場合は障がいの程度が異なるため、その子どもや家族がその障がいの程度をどのように捉えているのかや、それ以前の親子や家族のあり方も、子どもがどのように自立していくのかといったことに大きく影響しているようであった。小学校へ通学するようになると、子どもは親から離れる時間が多くなるが、その中で辛い体験もするようであった。その体験の乗り越え方も、親の自立に対する考え方が影響しているようであった。今後さらに調査を進めていく必要があると感じられた。本研究は、排泄障害をもちながら思春期をむかえる子どもが、その子どもらしく自立してく過程を支えるために必要な看護援助方法を考案することを目的としている。平成24年度は、排泄障害のある子どもや思春期の子どもの現状や研究動向を明らかにすることを目的として、文献検討や関連する研究会・学会への参加そして、日本二分脊椎症協会の支部活動への参加を行った。文献検討は、小児、思春期、排泄障害、排尿障害、排泄障害、小児慢性疾患、自立をキーワードとして看護に関連した原著論文の検索を行った。その結果健康問題をもつ思春期の子どもを対象とした研究は少なく、排泄障害をもつ思春期となると、ほとんど文献が見当たらなかった。さらに、排泄障害をもつ思春期の子どもを対象とした研究もほとんど見当たらず、思春期の子どもをもつ家族への調査や、成人となった排泄障害のある方を対象とした調査がいくつか見られる程度であった。その中では、自身の健康問題に対し否定的な感情をもちながらも、医療者や家族などのかかわりにより、健康問題を自分の問題としてとらえる事ができ、自立するきっかけとなった等の報告もされていた。このことから、思春期の子どもに対しる周囲の関わりは、その子どものなりの自立に大きな影響を与えているのではないかという事が示唆された。また、患者会などでは、排泄障害の程度も様々で置かれている状況も様々であるため、思春期の子どもの自立を支えるためには、本人の意向を尊重しながら様々な視点で関わる事が必要である事が明らかになった。実際に排泄障害をもつ思春期の子どもと関わった経験のある看護職と話をする機会もあったが、子どもたちの本音を聞くことが難しいという事を述べており、まず排泄障害をもつ思春期の子どもと関わる看護師が感じている困難感を明らかにするため、現在質問紙調査の準備を行っているところである。日本二分脊椎症協会の静岡支部の活動に継続的に参加し、参加している排泄障害をもつ思春期の子どもやその家族との関係性を構築するために、日常生活の様子などに関して継続的に話を聞きながら、子どもの成長発達にあわせた子ども自身のセルフケアの自立の様子や、家族の関わり方等に関する情報収集をしている。二分脊椎症の子どもの場合は、排尿・排便障害の他にも様々な障害をもっており、その程度が子どもによって様々であるため、抱えている問題も異なっている。排泄障害だけでなく、歩行障害や知的障害が伴う事により、子どもの様子が様々であり、成長に伴い子どもの自立の様子も異なってきている。実際の学校生活での様子をみても、普通学校に通学し、普通学級で健康な子どもたちの中で生活している二分脊椎症の子どももいれば、支援学級に属している子どもがいたり、特別支援学校に通学している子どももいるなど、その環境も様々である。そのような状況ではあるが、子どもなりに成長をしていき、思春期を迎えている。

学校生活の様子を聞いてみると、普通学校に通学している子どもの中には、なんとか部活動等の課外活動も行い、新たな友達ができたといった子どももいれば、友達との関係がうまくいかないといった問題を抱えている子どもも見られた。しかし、学校生活の中で周囲の友人や大人と関わる中で、家族から守られる生活から、悩んだりしながらも自分の力で周囲の人たちと関わる様子が見られていた。家族は、子どもの身体的な成長に戸惑いつつ、また周囲の人とうまくやっていけるのかということも心配しつつも、こどもが少しずつ社会との接点をもつ事ができるように関わっているようであった。日本二分脊椎症協会の静岡支部の活動に継続的に参加をしながら、成長していく子どもやその家族が直面する問題、それに対する子どもや家族の「自立」に対する思いに焦点を当てながら調査を行った。排泄障害をもつ思春期の子どもと関わる看護師が抱える問題では、成長発達過程の途中で、その子どもや家族の看護をするようになった看護師の場合、それまでの成長過程について十分に理解をしていないと、排泄障害に対するケアを含めて、自立が必要であると強く感じる事が多く、子どもや家族の思いとずれが生じる事があるようであった。また、排泄障害をもつ子どもが、自立についてどのようにとらえているのかに関しては、今回の対象が二分脊椎症児であったこともあり、障がいの差があった事も影響し、子どもによって様々であったが、成長する過程の中で、子ども自身は自立したいという思いをもつようであり、その経過には家族の関わりや、学校生活といった周囲の環境が影響を与えているようであった。そして、自立を目指して行動をしていく中で、うまくいかないという体験をし、そこでストレスを感じる事あるようであったが、周囲の支えにより、乗り越えようとしている様子が伺えた。排泄障害をもつ子どもの家族に関しても、自立をしてほしいという思いをもっているが、自立できるまでの間の、できそうでできない時期の子どもとの関わりが、大きなストレスであり、子どもと同様に周囲からのサポートにより、そのストレスに対応しているようであった。特に患者会では、同じような悩みを抱える親が多く、情報交換の場として重要な場所となっていた。排泄障害をもつ思春期の子どもの自立に関して調査を行ったが、障がいがあってもなくても思春期にみられる自立に対する葛藤があり、そのことを成長の一貫としてとらえた看護が必要であると感じた。排泄障害をもつ思春期の子どもの自立に関わる看護師の困難、そして子どもとその家族の自立に対する思いを明らかにするため調査を行った。その結果外科で子どもと関わる看護師は、健康児と比較し自立が遅れていると感じ、自立への援助に困難を感じていた。また今回は二分脊椎症の子どもとその家族を対象としたが、障害の状況により、自立の捉え方に違いがあった。障害が軽度の場合は、健康児と同じような自立の捉え方をしていたが、排泄障害の問題を相談しにくい事が考えられた。障害が重い場合は、日常生活での困難を乗り越えるとき子どもなりに自立することを感じ、家族と子どもの関係性が良好であると、家族は見守ることの大切さを感じていた。二分脊椎症の患者会は、患者の家族が中心となって行われているが、患者会の代表者となる家族がなかなか決まらない事や、患者会に入っても、様々な事情で継続して参加していく事ができるという家族が少ないといった現状があるため、患者会の運営が難しくなっている現状がある。
インフラ更新時代の道路整備に必要な改質アスコンのリユースシステムの開発

我が国におけるアスコンリサイクルの課題は,改質アスファルトを使用した改質アスコンの廃材を有効にリサイクルするための仕組みや要領等を開発することである。本研究では,ストレートアスファルト使用の通常アスコン廃材と改質アスコン廃材の物理的差異を明確にするとともに,通常アスコン廃材を再生骨材として運用している現状に改質アスコン廃材も組み入れる方法を模索した。その結果,現状では通常アスコン廃材と改質アスコン廃材を分別できないため,再生骨材の物性を把握した上で,その混入率と新規添加アスファルトのグレードを調整することによって,改質アスコンをリサイクルしていくことが効果的かつ経済的であることがわかった。研究の初年度である平成27年度は,主に以下の2点について検討を行った。1点目は,改質アスファルトを使用したアスコン廃材(改質アス廃材)および通常のストレートアスファルト(ストアス)を使用したアスコン廃材(ストアス廃材)を入手し,これらのアスコン廃材から旧アスファルト(旧アス)を回収して,その性状を比較した。通常,アスコン廃材に付着している旧アスは針入度試験を実施して,硬さを表す評価値である針入度のみで評価している。しかしながら,改質アス廃材の場合は改質アスファルトの特徴である粘結力や把握力を,この針入度で評価することができないことから,フォース・ダクティリティ試験も実施して,バインダ性能を評価した。その結果,どちらのアスコン廃材とも旧アスの針入度は低く,25前後の値であること,フォース・ダクティリティ試験による評価値であるエネルギ値で比較すると,改質アス廃材の旧アスとストアス廃材の旧アスでは粘結力がかなり異なり,改質アス廃材の旧アスには粘結力がかなり残留していることを確認した。2点目の検討としては,アスコン廃材から旧アスを回収することなく,アスコン廃材の物性から旧アスのバインダとしての性能を推定,評価できる簡便な手法について考察した。再生アスコンの物性評価で主に注目されるのは,ひび割れに対する耐久性である。そして,ひび割れ抵抗性に直接関係するバインダ性能は引張抵抗力と伸び変形量の両方である。平成27年度の検討では,既往の評価法である間接引張試験の改良を試みたところ,引張抵抗力は評価できるが変形性能を定量的にモニタできないことが分かった。平成27年度は,当初計画の以下の2点について研究を行った。1点目は,使用済みのアスコン廃材を旧アスの種類も含めて複数入手し,その旧アスの物性を評価,比較することであった。2点目は,アスコン廃材の再生骨材として性能を適当な物性試験で評価するための試験法や評価パラメータについて選定することであった。1点目の検討については,まず改質アス廃材を2種類,ストアス廃材を3種類,合計5種類のアスコン廃材を入手し,旧アスを回収した。そして,旧アスに対して針入度試験と軟化点試験を実施し,これらに加えて各廃材についてふるい分け試験と間接引張試験も行って,再生骨材としての基本データを収集した。その結果,すべてのアスコン廃材において旧アスの針入度は25前後と低く,改質アス廃材とストアス廃材では針入度の値におおきな差は認められなかった。しかしながら,これらのアスコン廃材を使って再生アスコンを作製し,静的曲げ試験を実施したところ,破壊時のひずみが改質アス廃材とストアス廃材ではかなり異なっていた。そのため,旧アスに対してフォース・ダクティリティ試験を実施したところ,改質アス廃材の旧アスとストアス廃材の旧アスでは粘結力がかなり異なり,改質アス廃材の旧アスには粘結力がかなり残留していることを確認した。2点目の検討では,各種アスコン廃材の供試体を作製し,通常の間接引張試験の方法に引張方向の変形が測定できるように精密変位計を取り付けて試験を実施した。しかし,この試験法では,引張方向の変形量がかなり少ないため,アスコン廃材の物性としての引張抵抗力は評価できるが,変形性能は定量的にモニタできないことが分かった。以上のように,平成27年度は当初計画の2つの検討項目について研究を行い,計画の80%以上は履行できたものと評価できる。そして,次年度の検討内容についても具体化することができた。前年度の検討成果に基づき,平成28年度は次の3点について研究を行った。1点目は,改質アスファルトを使用したアスコン廃材(改質アス廃材)及び通常のストレートアスファルト(ストアス)を使用したアスコン廃材(ストアス廃材)から旧アスファルト(旧アス)を回収し,フォース・ダクティリティ試験によって劣化程度を変化させた場合の性状を比較した。劣化の進行により,どちらの旧アスとも硬くなり,粘結力が低下していくが,改質アス廃材の旧アスはその程度がかなり小さい。そして,ストアス廃材の旧アスは脆性がかなり高くなるが,改質アス廃材の旧アスは脆性の上昇も,延性の低下も比較的少ない。すなわち,改質アス廃材の旧アスは,劣化がかなり進行しても,ストアス廃材のものよりも骨材のバインダとしての性能が高いことを確認した。また2点目の検討として,改質アス廃材の旧アスに再生用添加剤を加えたバインダに対して,同様にフォース・ダクティリティ試験を行って性状を評価した。

その結果,硬く粘結力が低下した旧アスに再生用添加剤を添加することにより,粘度が低くなって脆性の上昇はかなり抑制されるが,粘結力や把握力はほとんど回復されないことがわかった。そして3点目としては,アスコン廃材の物性から旧アスのバインダ性能を推定する簡便な方法について検討した。前年度の検討で,既往の評価法である間接引張試験では変形性能をモニタリングできないことから,新たな評価法の選定が必要であった。国内外の文献等を調査したところ,Semi-Circular Bending Test(半円形供試体曲げ試験)が有望であると判断し,その妥当性について検討した。その結果,具体的な試験方法について見直す必要があるものの,ひび割れの発生と進展について考察が可能な評価法であることが分かった。昨年度は,当初計画のとおり,異なる複数のアスコン廃材を旧アスの種類も含めていくつか入手し,その旧アスの物性を比較するとともに,アスコン廃材の再生骨材として性能を評価する簡易的物性試験について検討した。そして本年度は,促進劣化を施した旧アスの物性比較と再生用添加剤の効用評価について検討した。また,旧アスのバインダ性能を推定するアスコン廃材の物性試験についても,文献調査と予備試験を実施した。本研究は(a)(e)の5つの課題を検討することで構成されている。(a)の課題,すなわち改質アス廃材及びストアス廃材の旧アスに対するバインダ性能の評価については,実サンプルを入手してフォース・ダクティリティ試験を実施し,ほぼ検討が完了した。次に(b)の課題,すなわち旧アスのバインダ性能を推定するアスコン廃材の物性試験については,有望な試験法の目星がついて,目的とする評価値を得るための試験方法の詳細を選定する検討に至っている。今年度検討した(c)の課題,すなわち劣化した旧アスに再生用添加剤を添加して物性を改善する検討については,現在流通している再生用添加剤は劣化による硬化(粘度の上昇)を改善できるが,骨材を結合させる性能を改善することはできないことが確認された。そして,国内の改質アスファルトの出荷状況を調査したところ,現在はSBS系ポリマーの改質アスファルトのみが出荷されており,再生用添加剤もあまり種類がないのが実状であった。したがって,再生用添加剤が必要となる劣化が著しいアスコン廃材については,旧アスにバインダとしての機能を期待すべきではないとの結論に至った。以上のように,平成28年度までは当初計画の3つの課題について検討を行い,計画の80%程度は履行できたものと評価される。そして,計画の微修正も含め,次年度の検討内容についても具体化することができた。昨年度までの検討成果,及び平成29年度が最終年度であることを考慮して,以下の点について検討を行った。最近におけるアスファルト廃材の物性,再生アスファルト混合物の運用について実状を調査し,これらを踏まえた今後の動向について考察した。アスファルト廃材の現状としては,劣化進行の高い廃材や改質アスコン廃材の増加,及びリサイクルの繰返しにより,旧アスファルトの性状は以前よりも堅く脆くなっている傾向がある。再生骨材の混入率は30%程度が標準となっており,その品質よりも需給バランスによる影響が大きい。再生用添加剤の活用はコスト等の問題で,必要最小限にとどまっている。今後においては,再生用添加剤の運用法の検討よりも,品質基準の下限値に近い,或は品質基準を下回る再生骨材を活用するための検討のほうが有用である。旧アスファルトを回収せずに再生骨材の品質を評価する方法として,半円形供試体曲げ試験によるアスコンのひび割れ抵抗性評価法について検討を行った。
先端圧電材料・薄膜システムのデバイスメゾ設計と強度・機能評価

本研究は,次世代知的電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計法及び信頼性・耐久性評価法を開発することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気力学特性及び破壊・疲労特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分極回転の影響を理論・実験両面から解明したものである.本研究は,環境適合型次世代知的電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気弾性・非弾性及び破壊・疲労特性ならびに圧電・誘電特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分極回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行うものである.本研究は,次世代知的電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計法及び信頼性・耐久性評価法を開発することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気力学特性及び破壊・疲労特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分極回転の影響を理論・実験両面から解明したものである.本研究は,環境適合型次世代知能電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気弾性・非弾性及び破壊・疲労特性ならびに圧電・誘電特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分域回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行ったものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.(1)片側縁き裂を有する圧電セラミックスを対象に,電場下における三点曲げ静疲労試験及び有限要素解析を行い,破断時間のエネルギー解放率依存性に及ぼす電場の影響を解明した.また,三点曲げ繰返し疲労き裂進展試験及び有限要素解析を同様に行い,疲労き裂進展挙動に及ぼす電場の影響を明らかにした.(2)圧電薄膜の破壊・疲労挙動に及ぼす電場及び分域壁移動・分域回転の影響解明を目指し,基礎的研究を進めている.また,圧電薄膜の電気弾性・非弾性特性評価方法についても検討中である.2.(1)圧電トランスを対象に,周波数特性評価に関する実験及び有限要素解析を行い,動的電気弾性・非弾性場に及ぼす印加交流電圧・周波数及び抵抗・静電容量の影響を解明した.(2)圧電薄膜からなる傾斜機能圧電アクチュエータ・センサの曲げ試験及び有限要素解析を行い,感知・応答特性に及ぼす電気力学的負荷及び分域壁移動の影響を明らかにした.(3)多層圧電薄膜アクチュエータの分極処理過程における電気破壊挙動解明のため,圧電材料システムの分極過程を考慮した非線形数値シミュレーション手法を確立・応用した.また,強度・機能特性に及ぼす電極端近傍電気力学場集中の影響について検討し,一部興味ある結果を得ている.本研究は,環境適合型次世代知能電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気弾性・非弾性及び破壊・疲労特性ならびに圧電・誘電特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分域回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行うものである.本年度は,昨年度までの理論的・実験的検討結果を踏まえ,解析モデル及び試験方法の妥当性を詳細に検討し,新たな解析・実験を行った.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.(1)き裂を有する圧電セラミックスの平面ひずみ問題を取り上げ,電気破壊力学的挙動を解明した.また,き裂近傍電気弾性場に注目し,き裂面電気的境界条件についても考察を加えた.さらに,き裂近傍における局所分域回転を考慮した有限要素解析法を開発し,圧電材料システムの非線形電気破壊力学的挙動解明に成功した.(2)片側縁き裂を有する圧電セラミックスを対象に,電場下における三点曲げ繰返し疲労き裂進展試験及び有限要素解析を行い,疲労き裂進展速度に及ぼす電場の影響を解明した.また,圧電セラミックスの動疲労挙動に及ぼす電場の影響についても同様に検討し,一部興味ある結果を得ている.(3)圧電薄膜システムの電極端近傍応力集中による劣化・破壊挙動や電場集中による絶縁破壊挙動解明を目指し,基礎的研究を進めている.また,圧電薄膜の圧電・誘電特性評価方法についても検討中である.2.(1)傾斜機能圧電トランスデューサの曲げ試験及び有限要素解析を行い,感知・応答特性に及ぼす電気力学的負荷及び分域壁移動の影響を明らかにした.(2)部分分極を有する多層圧電薄膜アクチュエータの応答特性に関する数値シミュレーション・実験を行い,電場誘起変位及び表面・内部電極端近傍の電気力学場に及ぼす分域回転の影響を解明した.本研究は,環境適合型次世代知的電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計・開発及び信頼性・耐久性評価に資することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの電気弾性・非弾性及び破壊・疲労特性ならびに圧電・誘電特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分極回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行うものである.本年度は,昨年度までの検討結果を踏まえ,試験方法及び解析モデルの妥当性を詳細に検討し,新たな実験・解析を行った.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.き裂を有する圧電セラミックスの平面ひずみ問題を有限要素解析し,電気破壊力学的挙動を解明した.また,エネルギー解放率等の破壊力学パラメータを求める際問題となっているき裂面電気的境界条件(Permeable, Discharging, Open及びImpermeableき裂)についても考察を加えた.2.電場下における片側縁き裂を有する圧電セラミックスの三点曲げによる破壊・疲労挙動を解明・考察した.

(1)遅れ破壊試験・有限要素解析を行い,エネルギー解放率(局所分極回転の影響考慮)及び破断時間に及ぼす電場の影響を解明した.(2)動疲労(定負荷速度)試験を行い,破壊荷重及びき裂長さに及ぼす電場の影響を解明した.また,エネルギー解放率の有限要素解析を行い,き裂進展速度との関連を明らかにして,実験結果に理論的検討を加えた.3. (1)電場下における部分分極多層圧電薄膜アクチュエータの電極端近傍電気力学場集中を実験・有限要素解析(圧縮応力の影響考慮)によって解明し,完全分極の場合と比較・検討した.(2)圧電薄膜システムの物性評価及び応力・電場集中に関する実験・有限要素解析を行い,興味ある結果を得た.本研究は,環境適合型次世代知的電子システム,高性能マイクロ・ナノデバイス等の設計法及び信頼性・耐久性評価法を開発することを目的に,先端圧電材料・薄膜システムの破壊・疲労特性等に及ぼす電場及び分域壁移動・分極回転の影響解明に関する理論的・実験的研究を行ったものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.き裂を有する圧電セラミックスの平面ひずみ問題を有限要素解析(局所分極回転の影響考慮)し,非線形電気破壊力学的挙動を解明した.2.(a)電揚下における片側縁き裂を有する圧電セラミックスの三点曲げによる遅れ破壊・局所分極回転に関する有限要素解析・実験を行い,エネルギー解放率や破断時間に及ぼす電場・分極の影響を解明した.また,き裂面電気的境界条件(Permeable, Discharging, Open及びImpermeableき裂)についても考察を加えた.(b)片側縁き裂を有する圧電セラミックスの三点曲げ動疲労(定負荷速度)試験を行い,破壊荷重に及ぼす電場・力学的負荷速度の影響を解明した.また,エネルギー解放率の有限要素解析を行い,理論・実験両面から検討を加え,き裂進展速度のエネルギー解放率依存性についても考察した.3.交流電場下における傾斜機能圧電トランスデューサの動的曲げに関する非線形有限要素解析(分域壁移動の影響考慮)・実験を行い,感知・応答特性を解明した.4.完全・部分分極積層圧電アクチュエータの応答特性に関する非線形有限要素解析・実験を行い,出力変位及び表面・内部電極端近傍電気力学場集中に及ぼす電場・分極回転の影響を解明した.
巨大地震による長周期地震動に対する医療機関の耐震機能評価と対策

現在,被害地震の直後には被災建築物応急危険度判定士によって建物の健全度が判定されているが,医療機関の機能の健全度を評価するものではないので,医療機関においては効果を発揮し得ない。このような観点から本研究では,医療機関における建物の健全度のみならず,救命ライフラインや医療機器の耐震機能評価法を考究することを目的とする。まず,過去の地震における医療機関の被災資料を収集した。近年わが国で発生した地震のみならず,アルジェリア・ブーメルデス地震やイラン・バム地震などの被害についても調査し,世界共通の視点から分析した。その結果,地震後の医療機能損失の要因としては建物そのものの損壊,ライフラインの機能喪失,医療機器の転倒,落下に大きく分ける必要があることが明らかとなった。つぎに,2007年3月に発生した能登半島地震と7月に発生した新潟県中越地震の際に被災地の医療施設に対して地震被害が医療機能に与えた影響に関するアンケート調査を実施した。ここでは,上記のように,建物そのものの損壊,ライフラインの機能喪失,医療機器の転倒,落下に分けて,それぞれの被害が医療機能にどのような影響を及ぼしたかについて整理,分析した。その結果,能登半島地震および新潟県中越沖地震では,医療施設において生活機能,医療機能の両面に対して断水被害の影響が目立ったことが明らかとなった。さらに,長周期地震動に対して敏感であると考えられ,しかも医療機器類に多い,キャスター付き機器の振動特性を明らかにするために,正弦波を用いた振動台実験を行い,医療機器類のフラジリティ曲線を求めた。さらに,病院内のライフラインの損傷や薬品棚の転倒が医療機能に及ぼす影響を検討し,それぞれのフラジリティ曲線を提示するとともに,地震時の医療機関の機能損曲線を提案した。現在、被害地震の直後には被災建築物応急危険度判定士によって建物の健全度が判定されているが、医療機関の機能の健全度を評価するものではないので、医療機関においては効果を発揮し得ない。このような観点から本研究では、医療機関における救命ライフラインや医療機器の耐震機能評価法を考究することを目的とする。まず、過去の地震における医療機関の被災資料を収集した。とくに、2004年新潟県中越地震に注目し、医療機関における救命ライフラインの代替施設の必要量や医療機器の設置方法と被害状況の関係などに注目した。その結果、地震後の医療機能損失の要因としては建物そのものの損壊、ライフラインの機能喪失、医療機器の転倒、落下に大きく分けることができた。そこで、今年度は特に、医療機器の動的挙動に注目して研究を進めた。つぎに、南海・東南海地震などの巨大地震発生時に予想される大振幅の長周期地震動波形を作成するとともに、それを用いて免震病院の挙動解析を実施し、免震病院の応答が最大となるような入力波形を選択することを試みた。これについては現在も継続中であり、次年度への継続課題である。最悪地震動に対する検討の前に、医療機器類に多い、キャスター付き機器の振動特性を明らかにするために、正弦波を用いた振動台実験を行った。医療機関への聞き取り調査において、ストッパーのあるキャスターの付いた医療機器においてもストッパーで固定しない場合や、手前のストッパーのみ固定する場合が多いということが明らかになったので、固定方法を変えたすべての状況を設定して、ストッパー付医療テーブルの振動台実験を実施した。その結果、すべてのキャスターを固定する場合には過大な応答加速度に、すべてをフリーにする場合には応答変位に注目する必要のあることが確認された。振動台実験についても次年度に継続する予定である。

このような観点から本研究では、医療機関における救命ライフラインや医療機器の耐震機能評価法を考究することを目的とする。まず昨年度に引き続き、南海・東南海地震などの巨大地震発生時に予想される大振幅の長周期地震動波形を作成し、それを用いて免震病院の挙動解析を実施し、免震病院の応答が最大となるような入力波形を選択することを試みた。病院が最大応答を示すときに必ずしも病院内の機器が最大応答を示すわけではないことが示されたので、病院の建物応答と機器の応答の相互関係を考慮した解析が必要であることが明らかとなり、次年度への継続課題となった。昨年度に引き続き、大振幅、長周期の病棟フロアの応答加速度波形を用いて医療機器の振動実験を行い、各医療機器のフラジリティ曲線を求めた。特に、キャスター付き医療機器に注目し、キャスターのストッパーの有無と動特性の関係に関して詳細に実験を行った。また、薬品棚などの転倒に関する挙動解析を行い、フラジリティ曲線の構築を試みた。これについては次年度も継続して行う予定である。個々の医療機器の構造破壊が医療機能に及ぼす影響を評価し、振動実験や応答解析から求まる構造破壊のフラジリティ曲線を医療機能に対する性能フラジリティ曲線に変換する手法の開発を試みた。これについても次年度、継続して検討する予定である。現在,被害地震の直後には被災建築物応急危険度判定士によって建物の健全度が判定されているが,医療機関の機能の健全度を評価するものではないので,医療機関においては効果を発揮し得ない。このような観点から本研究では,医療機関における建物の健全度のみならず,救命ライフラインや医療機器の耐震機能評価法を考究することを目的とした。まず,2007年3月に発生した能登半島地震と7月に発生した新潟県中越地震の際に被災地の医療施設に対して地震被害が医療機能に与えた影響に関するアンケート調査を実施した。ここでは,これまでの研究成果で明らかとなったように,建物そのものの損壊,ライフラインの機能喪失,医療機器の転倒,落下に分けて,それぞれの被害が医療機能にどのような影響を及ぼしたかについて整理,分析した。その結果,能登半島地震および新潟県中越沖地震では,医療施設において生活機能,医療機能の両面に対して断水被害の影響が目立ったことが明らかとなった。また,診察や手術などの医療行為は震度5強以下ではほぼ通常通り行えており,患者の搬送を工夫することで被災地における医療活動の効率化を図ることができることが示された。つぎに,昨年に引き続き長周期地震動に対して敏感であると考えられ,しかも医療機器類に多い,キャスター付き機器の振動特性を明らかにするために,正弦波を用いた振動台実験を行い,医療機器類のフラジリティ曲線を求めた。さらに,病院内のライフラインの損傷や薬品棚の転倒が医療機能に及ぼす影響を検討し,それぞれのフラジリティ曲線を提示するとともに,地震時の医療機関の機能損曲線を提案した。
可視光通信を用いた可搬型拡張現実感システム

平成21年度は情報重畳精度を向上させるべく、測位アルゴリズムの高速化および、データ通信の高速化アルゴリズムの研究開発を中心に行った。特に、可視光通信プロジェクタによる実世界への情報重畳を広域に展開させるためには、環境に設置された複数のタグとの通信を移動に伴い、切換ながら行っていく必要がある。タグとの通信を効率的に行えるようにするために、Zigbeeによるセンサネット通信を採用することでスケーラブルな拡張現実感環境を構築することに成功した。さらに、使用環境に応じたタグの設置密度に関して定量的な評価を行うことで使用環境における投影距離の変化に応じたタグの最適な配置および、通信速度に応じたタグのグループ化による通信の効率化について設計手法を提示した。情報提示に関しても、可視光通信情報と実世界重畳コンテンツとの時分割表示についても合わせて評価を行い、移動時も安定した重畳精度とコンテンツの鮮明さを両立するために、人の目にはスムーズな映像として知覚される60Hzにコンテンツのリフレッシュレートを設定することを目安とした。結果として、各タグとの通信に要する時間から一つのフレームあたり最大7つのタグとの通信を行うことが可能となった。7つのタグからの空間情報を総合する形でアルゴリズムを組むことで実空間への情報重畳精度を向上するとともに、動的障害物によるタグの遮蔽などに対してもロバストなシステムを構築することが可能となった。結果として、構築したシステムは実世界に足して15mm程度の精度で映像を重ね合わせて表示させることが可能となった。本研究は、可視光通信を用いた屋内外問わず広域に展開可能な拡張現実感システムの実現を目的とした。平成20年度に実施した研究の成果として、以下の3点を挙げる。(1)可視光通信プロジェクタと可視光/無線通信可能なタグを使用することで、投影位置・姿勢推定と映像情報の提示を同時に実行可能なARシステムを提案し、可視光通信システムと自己位置推定アルゴリズムについて実装することによりこれを実現した。(2)タグの配置方法について、壁面や地面に正三角形の形状にタグを配置する方法を提案し、そのようなタグの配置条件において投影位置・姿勢推定の評価実験を行った。(3)タグ平面とプロジェクタ光軸の成す角度と、タグ-プロジェクタ間平均距離の2つのパラメータに着目して、プロジェクタ静止・移動の二条件で位置推定精度実験を行った。その結果,静止時においてはARシステムに十分対応できる精度を得ることができました。また、移動時の精度実験では、直進秒速50cm、並進秒速30cm程度まで静止時と同様の精度を得られ、されに高速化の可能性を示すことができた。これらの結果から、提案したシステムがARシステムのトラッキング機能として実用可能であることを示した。今後の展望としては、第一に投影位置・姿勢推定の高速・高精度化が挙げられる。具体的には、DMDプロジェクタの点滅速度の向上や、可視光通信のパターン最適化や、投影エリアの細分割化などがこれに当たる。第二に、ユビキタスコンピューティングへの発展として、実用化システムに落とし込むことが挙げられる。これは、自動車やロボットのヘッドライトなどに本システムを組み込んだり、また、ARシステムと可視光通信の複合的なプラットフォームとして用いることが考えられる。
無機ナノ粒子元素ブロックを用いるキラル高分子ハイブリッドナノ空間材料の創製

ポリマーナノチューブ(PNT)は、分子認識、物質の輸送、反応場としての利用が期待できるナノ空間材料である。我々は、PNTに導入する機能性分子として、光アンテナ機能を持つポルフィリンに着目した。ポルフィリン含有モノマーをポーラスアルミナテンプレート細孔内で電解重合することで、ポルフィリンポリチオフェンナノチューブ1-PNTを合成した。次に、1-PNTを走査型電子顕微鏡(SEM)と走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて観察したところ、直径約250 nm、空孔約190 nm、膜厚約30 nmのチューブ形状であることが分かった。1-PNTのUV-visスペクトルを測定したところ、439 nmにポルフィリンのソーレー帯に基づく吸収、500700 nm付近にポルフィリンのQ帯およびポリチオフェンに基づく吸収を観測した。光アンテナ機能を持つポルフィリン、ポリチオフェンおよび光触媒であるキラルTiO2ナノ粒子を複合させたキラル有機-無機ハイブリッドナノチューブを合成することを目的として、ターチエニルポルフィリンとキラルTiO2ナノ粒子とのテンプレート電解共重合を行った。その結果、直径約220 nmのキラルTiO2ナノ粒子ハイブリッドナノチューブの生成を確認した。そのUV-visスペクトルを測定したところ、427 nmにポルフィリンのソーレー帯に基づく吸収を、500700 nm付近にポルフィリンのQ帯およびポリチオフェンに基づく吸収を観測した。このハイブリッドナノチューブのCDスペクトルにコットン効果が確認されたことから、キラリティーを有していることが分かった。このような、キラルハイブリッドナノチューブの合成は他に例がなく、特異なキラルナノチューブの中空空間を利用した、不斉認識や不斉光反応への新たな展開が期待できると考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。軸不斉を有するビナフチル基およびレドックス活性を有するビオローゲンを導入したモノマー(R)- or (S)-VLTBを合成した。ポーラスアルミナテンプレート細孔内で、E = +0.65 V (vs. Ag/Ag+)の定電位を60分間印加することによりキラルポリマーナノチューブ(R)- or (S)-VLTB-PNTを合成し、走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。キラルポリマーナノチューブ(R)- or (S)-VLTB-PNTは、ヌクレオシド三リン酸(ATP, GTP, CTP, UTP)を不斉認識するとともに、DNA (24 mer, 40 mer)を内包し不斉認識する。磁性とレドックス活性を有するポリマーナノチューブの内部空間を利用した物質の認識と界面輸送および放出について検討する目的で、常法によりターチオフェン誘導体を保護基に用いてマグネタイトナノ粒子(MP) [(S)- or (R)-MNP]を合成した。さらに、レドックス活性を有するビオローゲン誘導体[(S)- or (R)-VIO]を合成し、この二つをポーラスアルミナテンプレート細孔内で電解共重合することにより,磁性とレドックス活性を有するハイブリッドポリマーナノチューブ[(S)- or (R)-VMP]を合成した。合成した(S)-VMPは磁石を用いることで,テンプレートを保持させたまま有機層と水層間を界面移動させることに成功した。さらに,ビオローゲンの静電相互作用を利用してピラニンの内包にも成功した。この二つの特性を利用して,生体分子の輸送と放出について成功した。また、このハイブリッドナノチューブはキラルであることより不斉認識能も有している。ナノチューブを用いた水層ー有機層の二相間での物質輸送は初めての例である。当初の計画に沿って順調に実施している。

このような、キラルハイブリッドナノチューブの合成は他に例がなく、特異なキラルナノチューブの中空空間を利用した、不斉認識や不斉光反応への新たな展開が期待できると考えている。ハイブリッドポリマーナノチューブの内部空間を利用した選択的不斉認識能についてさらに結果を蓄積するとともにナノ空間を利用した不斉触媒反応の開発に力を注ぐ。28年度が最終年度であるため、記入しない。
時間周波数平面を自在に操るハイパーミキサーの研究と研究者用音源データベースの構築

レコーディング・スタジオなど音響信号処理現場で応用可能であるだけでなく,例えば高齢者や外国人にとっても聴き取り易い音響システムの実現に役立つ実時間音響信号処理系を実現するための知見を得ることと,システム実装を通して問題点を検証することを目的に本研究に取り組んでいる,この目的を達成するために,FPGAによる専用処理系を構築する必要があり,また研究対象として音源データベースが必要であり,両者を構築しつつ研究を進めている.本年度は,FPGA処理の構成要素であるIP(intellectual property core)については,前年度までに製作した設計を元に,バリエーションを増やしていく方向で研究を進めた.これによって目的としている実時間の信号処理システムを製作する際の基本要素が揃いつつある.また,製作する実時間システムの動作を検証するためのC言語ベースでのシミュレーション系についても拡充させた.具体的には,IPと同一の動作をするC言語系での処理ルーチンをIPに対応させて作成し,IPの動作の検証を行うと同時に,IPを使ったシステム全体の性能評価を行い,さらには,最良のシステムパラメータを実機でなくシミュレーションで効率よく探すことができるようにした.音源データベースについては,収録系の見直しを行い,また既存のマルチトラック音源について調査することで,次年度の収録への足固めを行った.その他,信号の成分移動のための信号表現法について,非リアルタイム系で研究を進めている.区分として「研究が概ね順調に進展している」と自己評価した理由を以下の2つの観点から説明する.第一には,FPGAによるリアルタイムシステムである.初年度の研究を通して,FPGAの設計が滞り無く行うことができるかということが順調な進捗のためには重要であることがわかっていたが,今年度において初年度のIPを検証しそれを拡張する作業を行い,これまでの設計方針に間違いがなかったことが確認できた.また,初年度は万が一にも研究が滞ることを避けるために,FPGA開発ツールはバージョンアップせず,古いバージョンを利用する方針だったが本年度は新しいバージョンがリリースされるごとにツールをバージョンアップし,さらに研究用に作成してきたIPリポジトリや全体の設計ファイルも更新するようにした.この更新は手間がかかるが,一部を自動更新できるようなツールをスクリプト記述言語で作成し,効率化をはかるとともに,ミスが起こらないような体制を整えた.これによって,本年度の研究が順調に進んだだけでなく,次年度以降も順調に進める見込みが立っている.また,FPGAについては,すでに素子数の条件が研究を進める上での制約になりつつあったので,用いるFPGAについても次世代のデバイスを導入し,製作中の設計の一部を移植することができることを確認している.これによって今後当たる可能性のあった障壁を事前に取り除くことができている.以上のように演算回路とその回路上でのアルゴリズム実現については予定どおり新着している状況である.音源については,外部の協力者の協力を得る必要があり,その協力者は必ずしも研究者やその周辺の方々ではないため,ミスによる録り直しや,公開後に発見された問題による再録音は難しいため,既存の音源の調査を含め慎重に準備しており,次年度の録音が見込める状態にあるという進捗状況である.以上で説明したように研究は概ね順調に進展していると考えているので,今後の研究についても予定どおり進めていく.まず,FPGA上の音響信号処理システムについては,これまで作成してきたIPや,仮設計してきた全体のプロジョクト設計を元に最終的なシステムとして組み上げる.また,初年度と次年度で信号の成分移動のための信号表現法について非リアルタイム系で研究を進めているので,これをリアルタム系で処理できるようにするために,リアルタイム向けのアルゴリズムに改変し,FPGA内の論理素子によって演算できるようにする.さらに,この信号表現法を用いて,信号の成分移動を行う方法についても最終的な方法を確定させてFPGAリアルタム処理系内に実装を行う.この成分移動法についてもすでに初歩的なものは試みた実績があるため大きな壁に当たることなく研究を進めていくことができると考えている.音源データベースについては,前年度までの準備を踏まえて録音を行い編集し公開する.その際,使用して下さる研究者が使いやすいように,ラウドネス値などを再調整してトラック間のアンバランスが起きないようにする.また,標準的なミキシングレベルも音源データベースに付随するメタデータとして作成し公開する予定である.最終的には,本研究課題で作成した音源データベース中の音響信号を本研究課題で製作したシステムで処理し,パイパーミキサーにおける成分移動法の有効性や新たに開発した成分表現法の有効性を明らかにする.本研究の目的は,レコーディング・スタジオなど音響信号処理現場で応用可能であるだけでなく,高齢者にとっても聴き取り易い音響システムの実現に役立つスマートミキサーを実現することであった.この目的の達成のためには,専用の音源データベースが必要なだけでなく,時間周波数平面でのリアルタイム処理を多チャネルで行う必要上,FPGAによる専用処理系を構築する必要がある.そこで本年度は,FPGA処理の構成要素であるIP(intellectual property core)を設計・製作することからはじめた.手順として,最も基本となる処理要素はハードウエア記述言語Verilogで記述し,それをIPインテグレータ上で組み合わせてより上位のIPを作っていく手法をとった.成果としては,120個以上のIPを準備することができ,今後の本研究に役立てる準備が整った.また,時間軸を自在に操るためには,信号を一時的にバッファリングする必要があり,そのための時間合わせのIPも製作した.なお,時間周波数平面の信号を何ビットの数値で処理すれば十分であるかのシミュレーションはC言語ベースでの専用評価系を作って調査した.その結論として得られたビット長でFPGAを設計したところ,実装可能であることがわかり,今後の計画の遂行に支障がないことが示されている.

また,本研究で用いる音源データベースについては,収録とモニタリングの環境の整備をするとともに,収録ずみの音源については,リップノイズを除去するなどの処理を行っており,今後の提供への準備が進んでいる.研究が概ね順調に進展していると判断した理由は以下の3つに分けて説明することができる.まず第一に,FPGAの設計が滞り無く行うことができるかということが重要な観点だったが,今後研究で利用可能な実用的IPの設計を具体的に手がけてみて問題のないことが判断できた.第二に,必要な精度を保てるような処理系をFPGA上に実装して,リソースやクロック速度の点で現実性があるかということも要チェックであった.C言語による専用シミュレーション系を構築して得られた実験で,フーリエ変換の結果の実部と虚部を何ビットで表現すればよいかが判定でき,またパワーや対数パワーを何ビットで表現すれば良いかも判定でき,それらの結果を反映したIPをFPGA設計ツールで設計したところ,実装可能であったので,この第二の問題もクリアできたことがわかった.第三の観点は音源である.すでに録音ずみの音源についてチェックを行い,再録音が必要になるなどの大きな問題は生じていないので,この観点からも研究が概ね順調に進展していると判断できた.これら3つの項目を勘案して上記の判断をした.なお,今後起こりうる可能性のある障害としては,以下のことがあげられる.第一は,FPGAの開発ツールをバージョンアップしたとき,古いバージョンのIPの動作に不具合が出る場合である.この場合は,若干時間の遅れはとるが,IPを設計しなおして対処する.しかし,大きく時間の遅れが出そうな場合には,FPGA開発ツールはバージョンアップせず,古いバージョンを利用して研究が大きく滞ることは避ける予定である.レコーディング・スタジオなど音響信号処理現場で応用可能であるだけでなく,例えば高齢者や外国人にとっても聴き取り易い音響システムの実現に役立つ実時間音響信号処理系を実現するための知見を得ることと,システム実装を通して問題点を検証することを目的に本研究に取り組んでいる,この目的を達成するために,FPGAによる専用処理系を構築する必要があり,また研究対象として音源データベースが必要であり,両者を構築しつつ研究を進めている.本年度は,FPGA処理の構成要素であるIP(intellectual property core)については,前年度までに製作した設計を元に,バリエーションを増やしていく方向で研究を進めた.これによって目的としている実時間の信号処理システムを製作する際の基本要素が揃いつつある.また,製作する実時間システムの動作を検証するためのC言語ベースでのシミュレーション系についても拡充させた.
ミオシンATPaseの遷移状態を形成する複合体の^<19>F-NMRによる解析

(1)a.平滑筋ミオシン頭部(S-1)をコードするcDNAを申請者が調製したTrp要求性E.coliBL21株にトランスフォームした後、培養を行ない平滑筋ミオシンを認識する抗体で発現していることを確認した。Actin-activated Mg^<2+>-ATPase活性が認められたが、発現量が著しく低かったので現在大量培養を行ない、large scaleでの精製を試みている。b.平滑筋ミオシン制御軽鎖LC20のPhe22とArg160をTrpに置換した2種類のcDNAを調製した。そして5-F-Trp存在下でTrp要求性株を用いてフッ素標識LC20を発現させて、Sephacryl S-200とDEAE-Sephacelカラムクロマトを行ない単離精製した。フッ素標識LC20 mutantの^<19>F-NMRスペクトルにおける化学シフトはいずれのmutantもフリーの5-F-Trpと異なっていた。また平衡関係にある二つのシグナルが観察され、溶液中において、二つの状態があることが明らかになった。X線小角溶液散乱の実験結果からこれらのシグナルがmonoerとdimerに依存していることが示唆された。これらのことから溶液中のLC20は容易にdimerを形成することが示された。これらの実験結果から^<19>Fで標識された部位を特異的にモニターできることが明らかになった。またsmall scaleでミオシンのnative LC20とのexchangeに成功した。今後、NMRを測定するための大容量での調製法の確立を行なう必要がある。(2)ミオシン/ADP/ScFnの複合体が申請者が提唱している収縮サイクルにおいてどのステップに対応しているかを明らかにするために次の実験を行い、AlF_4,BeFn,Viの複合体の結果と比較検討した。a.ミオシン/ADP/ScFnの複合体とアクチンとの相互作用を^3Hで標識された[2,8^3H]-ADPを用いて調べた。ScFn複合体へのアクチンの結合はBeFn,Vi複合体よりも弱く、AlF_4複合体よりも強いことが明らかになった。このことから収縮サイクルの遷移状態付近でBeFn,Vi,ScFn,AlF_4の順で並んでいると思われる。またScFn複合体の活性システイン残基(Cys698,Cys707)及び活性リジン(Lys83)の局所的な部位での構造はAlF_4複合体に極めて類似していることが示された。さらに遷移状態形成に伴うTrp蛍光増加もAlF_4に近い値を示した。b.ミオシン/ADP/ScFn複合体を形成するミオシン頭部,Subfragment-1(S-1)の全体的な構造を調べるために、X線小角散乱法を用いて各複合体におけるS-1分子の慣性半径の測定を行なったが、過剰のScFn存在下ではミオシンのaggregationがおこり、測定できないことが明らかになった。今後単離精製した複合体を用いて測定を行なう予定である。またScFn複合体の活性

システイン残基(Cys698,Cys707)及び活性リジン(Lys83)の局所的な部位での構造はAlF_4複合体に極めて類似していることが示された。さらに遷移状態形成に伴うTrp蛍光増加もAlF_4に近い値を示した。b.ミオシン/ADP/ScFn複合体を形成するミオシン頭部,Subfragment-1(S-1)の全体的な構造を調べるために、X線小角散乱法を用いて各複合体におけるS-1分子の慣性半径の測定を行なったが、過剰のScFn存在下ではミオシンのaggregationがおこり、測定できないことが明らかになった。今後単離精製した複合体を用いて測定を行なう予定である。