hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧縮成形による繊維集合体の3次元構造化技術の開発と短繊維強化複合材料への応用

長繊維と金属粒子を圧縮成形することにより,3次元的な構造を持つ短繊維強化MMC用プリフォームを作製する新技術を開発することを目的とした.純Al粒子を分散させた繊維集合体を圧縮成形した結果,プリフォーム中に多数の切断された短繊維が観察された.Al粒子量や圧縮量を変化させた結果,繊維長さの分布が変化したことから,所定長さに切断するための最適値がわかった.また,作製したプリフォームを用いたFRMMCは,プリフォームの3次元構造から予測された機械的特性を持つことがわかった.長繊維と金属粒子を圧縮成形することにより,3次元的な構造を持つ短繊維強化MMC用プリフォームを作製する新技術を開発することを目的とした.純Al粒子を分散させた繊維集合体を圧縮成形した結果,プリフォーム中に多数の切断された短繊維が観察された.Al粒子量や圧縮量を変化させた結果,繊維長さの分布が変化したことから,所定長さに切断するための最適値がわかった.また,作製したプリフォームを用いたFRMMCは,プリフォームの3次元構造から予測された機械的特性を持つことがわかった.長繊維と金属粒子からなるプリフォームを圧縮成形することにより,短繊維強化MMC用プリフォームを簡便に作製すると共に,溶浸圧力の低減および繊維配向性の制御が可能な新規なプリフォーム作製技術の開発を目的とした.実験では,純Al粒子と有機バインダから成るスラリーに, Al_2O_3とSiO_2の組成比が異なる種々のAl_2O_3長繊維を浸漬し,繊維集合体に0.11.25gの純Al粒子を分散させた.その後,直径15mm,高さ510mmの円柱状に圧縮成形し,短繊維プリフォームを作製した.得られたプリフォームにおいて,画像解析により切断された繊維の長さを測定した. Al粒子を導入して圧縮成形したプリフォームでは,導入前と比較して多数の切断されたAl_2O_3繊維が観察された.また,切断された繊維の量は,繊維中のAl_2O_3量が増えるほど多くなった.また,圧縮量を変化させた結果,圧縮量が0%では,繊維長さの分布に大きな偏りは見られなかったが,圧縮量が25%以上では、約100μmの繊維が最も多く観察された.このことから,所定の長さに切断するための臨界圧縮量が存在することがわかった.さらに, Al粒子を導入して圧縮成形したプリフォームと長繊維のみで圧縮成形したプリフォームを用いて短繊維強化MMCを作製し, MMCの硬さ試験を行った結果,長繊維のみを用いたMMCでは,組織中に溶浸不良が多く観察され,硬さはマトリックス合金よりわずかに高い程度であった.一方, Al粒子を導入した場合では,溶浸方向に平行な断面の硬さが大きく向上した.これは,圧縮成形により作製した短繊維プリフォームを用いることによって,繊維が2次元的に配向し,鋳造欠陥のほとんど存在しないMMCが得られたことを示している.今後は,分散させる金属粒子の粒径を変化させることにより,繊維長さ及び繊維の配向性の制御パラメーターについて調査する.使用するAl_2O_3繊維の組成を変えた場合の、プリフォーム圧縮成形後の繊維長さの分布を比較した結果、SiO_2を含まない繊維とSiO_2を3%含んでいる繊維では、繊維の折れ方に大きな違いが見られた。前者の場合は、50ミクロン以下に繊維長さのピークが現れ、後者の場合は50100ミクロンに繊維長さのピークが現れた。前者は、後者と比較してSiO_2が入っていないために、硬くて脆い性質だったためと考えられる。Al粒子量が増加することによりAl_2O_3長繊維とAl粒子の接点が多くなり、より細かく切断された繊維が観察されたため、プリフォーム作製時に導入するAl粒子量が少ないほど、圧縮成形後のAl_2O_3繊維長さを強化に適した一定の長さに制御し易くなることがわかった。繊維体積分率が増加することによりAl_2O_3長繊維が強く圧縮され、Al粒子との接触点により大きな応力が加わり繊維が細かく切断されるため、Al_2O_3繊維の体積分率を変化させることにより、Al_2O_3繊維の長さを調節できることがわかった。繊維の分布、組織観察、硬さ試験の結果を総合すると、Al_2O_3繊維の体積分率は7.5vol%、Al粒子量が0.1gの条件が、最適であることがわかった。さらに、ビッカース硬さ試験の結果、溶浸方向に垂直な面より、平行な面がより強化されていたことから、作製したMMC中のAl_2O_3短繊維は、二次元に配向していることがわかった。
海洋細菌の遺伝子産物大量発現系の開発

本年度は、海洋細菌由来のプラスミッドの探索とそれらのプラスミッドを用いた形質転換の可能性について検討し、以下の結果を得た。1.海洋細菌由来新規プラスミッドベクターの探索海水試料から分離した100株の海洋細菌からプラスミッド様核酸を保持するの菌株の探索を行い、5菌株がプラスミッド様核酸を有していた。前年度の成果により、3菌株のプラスミッド保持菌株を見いだしたが、本研究課題で計8菌株が得られた。これら8菌株のプラスミド様核酸に抗生物質耐性マーカー遺伝子が存在するか否かを調べるために、エレクトロポレーション法により、大腸菌JM109株の形質転換を試みた。その結果、OM918-2-6株およびH8株のプラスミッドが、大腸菌内で複製可能で、しかもアンピシリン耐性遺伝子がコードされている可能性が示唆された。P.elyakoviiからクローン化したアルギン酸分解酵素遺伝子alyPEECを挿入した3種類のプラスミッド(pTPB24、pTPB31、pCD11)を用い、2種のアルギン酸非分解性海洋細菌P.haloplanktis IAM12915^TおよびP.tetraodonis IAM14610^Tをエレクトロポレーション法により、形質転換することを試みたが、いずれのプラスミッドとも両海洋細菌で複製しえなかった。本研究で見いだされたアンピシリン耐性プラスミッドの遺伝子地図の作成とこれらのプラスミッドを安定して保持、複製できる海洋細菌宿主の探索が急務となった。本年度の成果は以下の通りである。なお、alyPEEC遺伝子供与菌はPseudoal teromonas elyakoviiと正式に同定された。1.アルギン酸分解酵素遺伝子alyPEECおよび近傍領域を有するライブラリーの作製と海水依存型活性発現alyPEEC遺伝子領域を有する3種のクローン(pTPB24,pTPB31およびpCD11)を作製した。pTPB24はalyPEECを含む周辺2.7kbの領域をpUC18にクローン化し、alyPEEC以外にターミネーター配列を共有する機能不明のpaex遺伝子が挿入されていた。pTPB31はalyPEEC遺伝子領域のみを含む1.6kbの断片をpUC18にクローン化したもの、pCD11はalyPEECのG^<165>からN^<398>コード領域、すなわちP.elyakoviiから精製された菌体外アルギン酸酵素と相同なN末端アミノ酸配列を示す領域を発現ベクターpTrcHisBに組込んだものである。pTPB24では25%-75%、pTPB31では、50%-75%、およびpCD11では50%-100%の割合で海水を添加したLB培地でのみアルギン酸分解酵素活性が認められ、いずれのクローンとも海水無添加のLB培地では活性が認められなかった。alyPEECの発現制御領域を削除したpCD11でも活性の発現に海水が大きく影響したことから、本遺伝子の海水依存性の活性発現は、発現制御によるものではないことが明らかとなった。2.alyPEECの活性発現に関与する海水成分の同定alyPEECの活性発現に影響を及ぼす海水成分の同定を試み、硫酸カルシウムがalyPEECの活性発現に大きく関与していることが明らかとなった。特に、pTPB24およびpTPB31では、0.26%硫酸カルシウム含有LB培地での活性と、50%人口海水添加LB培地での活性がほぼ同程度であった。3.プラスミッド保持海洋細菌の探索函館および下北半島沿岸海域分離菌株を供試し、3菌株からプラスミッド様核酸が検出された。いずれの菌株とも、P.elyakoviiに近縁なAlteromonas属細菌であり、その中の一株はアンピシリン耐性を示した。
マイクロプロセッサシステムの低消費電力設計に関する研究

本研究では,マイクロプロセッサを中心に構成されるシステムLSIの特性を活かした新しい低消費電力化技術を提案し,その実用化を目指して研究を行なった.プロセッサやメモリのアーキテクチャ,電源電圧の最適制御,ハードウェアとソフトウェアの協調による低消費電力化手法など,ソフトウェア,アーキテクチャ,回路技術を組合わせた低消費電力化技術を中心に開発を行なった.本研究の具体的な成果は、以下5つに分けられる.*可変電圧プロセッサアーキテクチャを用いた低電力システムの開発プロセッサの電源電圧とクロック周期を可変にして,電源電圧変更命令によりプログラムから指定することで,応用プログラムの負荷に応じて必要最小限のエネルギーで計算を実行する技術を開発し,プロセッサの試作を行った.*ソフトコアプロセッサと可変データパス技術を用いた低電力プロセッサの開発ソフトウェアから駆動するデータパス幅を制御・変更できる低消費電力プロセッサアーキテクチャを開発した.*バスの遷移回数を削減するコンパイラ技術とキャッシュメモリの低消費電力化手法の開発データや命令の符号化や転送の順序などを制御することにより,消費電力を最小化する手法とキャッシュメモリから読み出される命令やデータを予測することによりメモリで消費される電力を削減する手法の開発を行なった.*DRAM/ロジック混載LSIにおけるDRAMのリフレッシュ回数の削減を目的とした低消費電力化手法の開発メモリ/ロジック混載を前提として,キャッシュメモリ,主記憶,補助記憶の各階層における記憶動作および階層間のデータ転送にかかる電力消費を軽減するメモリアーキテクチャの研究を行なった.*低電力化のための論理合成手法の開発論理回路の合成手法として広く利用されているトランスダクション法を利用して低電力向けに論理回路を最適化する手法を開発した.本研究では,マイクロプロセッサを中心に構成されるシステムLSIの特性を活かした新しい低消費電力化技術を提案し,その実用化を目指して研究を行なった.プロセッサやメモリのアーキテクチャ,電源電圧の最適制御,ハードウェアとソフトウェアの協調による低消費電力化手法など,ソフトウェア,アーキテクチャ,回路技術を組合わせた低消費電力化技術を中心に開発を行なった.本研究の具体的な成果は、以下5つに分けられる.*可変電圧プロセッサアーキテクチャを用いた低電力システムの開発プロセッサの電源電圧とクロック周期を可変にして,電源電圧変更命令によりプログラムから指定することで,応用プログラムの負荷に応じて必要最小限のエネルギーで計算を実行する技術を開発し,プロセッサの試作を行った.*ソフトコアプロセッサと可変データパス技術を用いた低電力プロセッサの開発ソフトウェアから駆動するデータパス幅を制御・変更できる低消費電力プロセッサアーキテクチャを開発した.*バスの遷移回数を削減するコンパイラ技術とキャッシュメモリの低消費電力化手法の開発データや命令の符号化や転送の順序などを制御することにより,消費電力を最小化する手法とキャッシュメモリから読み出される命令やデータを予測することによりメモリで消費される電力を削減する手法の開発を行なった.*DRAM/ロジック混載LSIにおけるDRAMのリフレッシュ回数の削減を目的とした低消費電力化手法の開発メモリ/ロジック混載を前提として,キャッシュメモリ,主記憶,補助記憶の各階層における記憶動作および階層間のデータ転送にかかる電力消費を軽減するメモリアーキテクチャの研究を行なった.*低電力化のための論理合成手法の開発論理回路の合成手法として広く利用されているトランスダクション法を利用して低電力向けに論理回路を最適化する手法を開発した.本研究は,マイクロプロセッサシステムの低消費電力設計に関する論理設計レベル,アーキテクチャ設計レベル,コンパイラレベルを中心とした基本技術を確立することを目標としている.平成9年度は,理論的なモデルの構築と論理合成,アーキテクチャ設計,コンパイラ技術の要素技術の開発を中心に研究を進めた.具体的には,以下のような成果を得た.マイクロプロセッサアーキテクチャの低消費電力化に関する研究として,動的に電源電圧を変化させることができる新しい低消費電力プロセッサアーキテクチャPower Proと基礎となる理論体系を提案した.命令セットに電圧およびクロック周波数を制御する命令を導入して,性能要求に応じて時間的に消費電力を変化させる手法や必要なだけの精度を保証するデータパス幅のみに電力を供給する手法などを組み合わせ,コンパイラ技術との連携でソフトウェア作成者が電力消費を制御できる枠組みを構築した.プロトタイプのチップをVDECを利用して試作し,国際会議においてその成果を公表した.低消費電力化のためのコンパイラ技術の研究として,チップ外の転送を小さくするためのキャッシュミス最小化手法や命令キャッシュへのチップ外転送にかかる電力を最小化する命令スケジューリングなどを提案した.成果は国際会議および論文誌にて公表した.メモリ/ロジック混載のシステムLSIのための新たな低消費電力化手法として,データパス幅が応用に応じて指定できる組み込みプロセッサとそのためのプログラミング言語Valen-Cを組み合わせた低消費電力化手法を提案した.さらに,DRAMのリフレッシュや構成に工夫した低消費電力化手法やトランスダクション法を利用した消費電力最適化の論理合成アルゴリズムも研究した.本研究では,マイクロプロセッサを中心に構成されるシステムLSIの特性を活かした新しい低消費電力化技術を提案し,その実用化を目指して研究を行なった。プロセッサやメモリのアーキテクチャ,電源電圧の最適制御,ハードウェアとソフトウェアの協調による低消費電力化手法など,ソフトウェア,アーキテクチャ,回路技術を組合せた低消費電力化技術を中心に開発を行なった。本研究の具体的な成果は,以下の5つに分けられる。*可変電圧プロセッサアーキテクチャを用いた低電力システムの開発プロセッサの電源電圧とクロック周期を可変にして,電源電圧変更命令によりプログラムから指定することで,応用プログラムの負荷に応じて必要最小限のエネルギーで計算を実行する技術を開発し,プロセッサの試作を行った。*ソフトコアプロセッサと可変データパス技術を用いた低電力プロセッサの開発ソフトウェアから駆動するデータパス幅を制御・変更できる低消費電力プロセッサアーキテクチャを開発した。

*バスの遷移回数を削減するコンパイラ技術とキャッシュメモリの低消費電力化手法の開発データや命令の符号化や転送の順序などを制御することにより,消費電力を最小化する手法とキャッシュメモリから読み出される命令やデータを予測することによりメモリで消費される電力を削減する手法の開発を行なった。*DRAM/ロジック混載LSIにおけるDRAMのリフレッシュ回数の削減を目的とした低消費電力化手法の開発メモリ/ロジック混載を前提として,キャッシュメモリ,主記憶,補助記憶の各階層における記憶動作および階層間のデータ転送にかかる電力消費を軽減するメモリアーキテクチャの研究を行なった。*低電力化のための論理合成手法の開発論理回路の合成手法として広く利用されているトランスダクション法を利用して低電力向けに論理回路を最適化する手法を開発した。
生殖腺特異的ｍｉｃｒｏＲＮＡの機能解析と分子ネットワークの解明

生殖腺でのmicroRNAの機能を解析するため、生殖腺で特異的に発現しているmicroRNA-202の機能解析を行った。microRNAは標的となるmRNAを介して機能するため、microRNA-202の標的をルシフェラーゼレポーターを用いた方法により同定した。また、microRNA-202のin vivoでの機能を解析するため、TALENを用いたゲノム編集により実行した。巨視的解析では異常は観察されていない。microRNA-202の標的mRNAを同定するため、レポーター遺伝子の3'UTR部分にcDNAライブラリーを挿入した新規ライブラリー約5000クローンをmicroRNA発現ベクターと共にそれぞれトランスフェクションし、ルシフェラーゼアッセイにより検討した。その結果ファーストスクリーニングとして66のmRNAが標的候補として上がっていた。24年度にはセカンドスクリーニング、サードスクリーニングを実施しActivin receptor type 1Aが標的mRNAであることが明らかとなった。Activinreceptor type 1Aはインターネット上で広く使われているTargetScanなどのmicroRNAの標的を推測するソフトウェアでは候補としてあがってこないため、いままでに分かっているmicoRNAとmRNAの認識とは異なったメカニズムで認識されている可能性が考えられる。今回のスクリーニングではcDNAの全長を用いているため、このcDNAのどの配列がmicroRNA-202の標的となっているのかを特定する必要がある。microRNA-202の機能を解析するため、ノックアウトマウスの作製を作製し、今年度はヘテロのマウスをえることができた。ヘテロのマウスは見かけ上野生型と区別がつかない。来年度以降ホモマウスを作製し、microRNA-202のin vivoでの機能を解析する予定である。昨年度microRNA-202の標的としてルシフェラーゼアッセイによりActivin receptor type 1A (Acvr1)を同定した。しかし、Acvr1は広く使われているTarget ScanなどのWEBベースの配列から推測するmicroRNA-202の標的としてはリストアップされていない。そのため、ルシフェラーゼアッセイによりAcvr1のどの領域をmicroRNA-202が認識しているのかを検討するため、Acvr1のnested deletion clonesを作製し、ルシフェラーゼベクターに組み込んだ。microRNA-202強制発現ベクターと共に培養細胞へトランスフェクション後、ルシフェラーゼアッセイを行ったが、明瞭に標的である配列を検出することができなかった。実験系の問題あるいは複数箇所認識部位が存在するためにこの方法では検出できなかったのかもしれない。また、Acvr1の強制発現による効果を検討するため、ゲノム上のmicroRNA-202の上流配列をプロモーターとしてAcvr1を発現させるトランスジェニックマウスの作製を試みたが、トランスジェニックマウスを得ることができなかった。今後作製し直す予定である。ゲノム編集により作製したmicroRNA-202ノックアウトマウスのF0世代をC57BL/6にかけ合わせ、F1マウスを作製した。F1マウスをかけ合わせることによりノックアウトマウスを作製した。精巣の内部構造に異形成が見られた個体が存在しているが、まだ表現型を確定できていない。今後表現型を確定する。microRNA-202の発現細胞を同定するため、section in situ hybridizationによる解析を行った。その結果、成獣の生殖腺ではセルトリ細胞、フォリキュラー細胞で発現していた。性分化初期の胎児期ではプレ-セルトリ細胞、プレ-フォリキュラー細胞に発現していることが考えられる結果を得た。その結果ファーストスクリーニングとしてZNF76やMLF2など66のmRNAが標的候補として上がっており、24年度にはセカンドスクリーニングを実施し標的mRNAを確定する。microRNA-202の機能を解析するためノックアウトマウスの作製とトランスジェニックマウスの作製を行った。ノックアウトマウスは現在まだ得られていないが、24年度も継続する計画である。トランスジェニックマウスの作製にはセルトリ細胞、フォリキュラー細胞特異的発現プロモーターが必要であるが、現在適当なプロモーターは見つかっていない。そのため、microRNA-202遺伝子を含むBacterial artificial chromosome (BAC)を用いることによりトランスジェニックマウスの作製を行った。現在まだ1系統しか取れていないが、24年度もトランスジェニックマウスの作製を引き続き行い、複数の系統を得ることにより表現型を解析する予定である。24年度の計画であったmicroRNA-202の標的を同定すること、ノックアウトマウスを作製することができたため。昨年度に得る予定であったKOマウスが想定外にまだ得られておらず、24年度も引き続き作製する。トランスジェニックマウスの作製に関しては計画通りで、引き続き解析を進める。発現細胞の同定も順調に進んでいる。転写調節に関しては遺伝子改変マウスの作製に時間がかかったため、ほとんど進められなかった。24年度に作製したmicroRNA-202に変異を入れたヘテロのマウスを掛け合わせ、ホモ個体の作製を行う。

ホモ個体は胎仔期での表現型と生後の表現型、妊性の確認を行う。microRNA-202の標的として同定したActivin receptor type 1Aに関してはmicroRNA-202の認識している配列の特定を行う。また、Activinreceptor type 1Aがin vivoでmicroRNA-202の標的となっているのかを検討するため、セルトリ細胞、フォリキュラー細胞でActivin receptor type 1Aを強制発現させるトランスジェニックマウスを作製し、その表現型を解析する。23年度に計画していた実験で終了できなかった部分を進め、24年度の計画は計画書に従い行う予定である。できるだけ早期に遺伝子改変マウスの作製を終了させ、遅れを取り戻す予定である。該当なし当初の計画通りに研究費を使用する予定である。
不完全融合反応による超重核生成の新しいアプローチ-その基礎研究-

前平衡崩壊アルファ粒子放出は,エネルギー及び角運動量の冷却効果が大きいため,超重核生成に適した不完全融合反応であるが、実験上の困難があるため、これまで用いられてこなかった。本研究では、下記のような測定装置の開発を実施し、これを用いてZ=108領域での実証試験を行い、有望な結果を得た。1.測定装置及び方法の開発(ア)両面にストライプを刻んだ高分解能位置検出器を製作し,エネルギーの小さなアルファ線についても良い分解能を得た。(イ)気体充填型反跳核分析器(GARIS)は高効率であるが,真空領域と気体領域をしきる薄膜のため,ビーム強度の上限が小さい。我々は差動排気系を製作し,この困難を克服した。(ウ)半導体検出器の波高値欠損の較正を重核領域で実施し、反跳核の飛行時間法による質量分析を可能にした。2.前平衡アルファ粒子放出によるZ=108核の生成^<238>U(^<40>Ar,α2n)^<272>108反応をGARISを用いて実施した。焦点面に上記の位置感応型半導体検出器を置き,標的から反跳で飛び出してくる生成核とそのアルファ崩壊を検出した。この結果,半減期約0.5秒で9.35MeVのエネルギーをもつ未知のアルファ崩壊を発見した。時間及び位置相関の測定から、これは上記の反応により生成する未知核^<272>108と考えられる。この生成断面積は約1nbで,これは,通常の融合反応で期待される断面積の約30倍である。生成核の完全な同定にはまだ解決すべき点もあるため,今後,^<232>Th(^<36>Ar,α2n)^<262>106反応で同様の結果が得られるか否かを試験する予定である。前平衡アルファ粒子放出は不完全融合反応の典形的な現象である。われわれのまとめたシステマティックスによれば、超重核生成に適当な衝突エネルギーで、かなり大きな確率をもつ。しかし、超重核領域では、大きなクーロン障壁のため、前平衡アルファ粒子放出が通常より極めて小さいという報告もあり、実験的にチェックする必要がある。この目的のため、^<238>U(^<40>Ar,αxn)^<274-x>108反応の実験を行い、その結果を解析中である。なお、上記の反応を現代的な精密実験手法で実施したのは本研究が最初で、その実施のため下記の実験技術の開発・改良を行った。1.超低速重イオン収集に適する気体充填型反跳核分析器の特性試験2.大面積マイクロチャンネルプレートを用いる飛行時間測定法の確立3.超低速重イオンの質量分析法の研究飛行時間とエネルギー情報から超重核の質量を決定できるが、半導体検出器を超低速重イオンに適用すると、得られるパルス波高値はエネルギーに比例しない。本研究ではアメリシウム核に対しその効果を世界ではじめて測定することに成功し、その原因が重核の半導体中における核阻止能に由来することを示した。上記の反応についてこれまで解析した結果によれば、約2週間の測定期間中に、質量数275±10をもつ重核が23事象観測され、その核は寿命1秒以内に9.35±0.05MeVのエネルギーをもつ未知のアルファ崩壊を行い、その娘核(あるいは孫核)は数日後に自発性核分裂で崩壊する。この事象は、未知の^<272>108核に対する理論的予言と一致する。

このため、実際、上記の反応が検証された可能性があり、現在、実験結果を慎重に解析している。これらの予備的解析結果は、二つの国際会議で発表し、批判を迎ぎ、精密解析の参考とした。主な研究成果を以下に記す。なお、これらは国際会議等で発表した。(1)^<238>U(^<40>Ar,α2n)^<272>108反応の研究前年度行なった上記の反応の解析を進め、この反応が大きな確率で起こっている可能性が高いことを示した。したがって、前平衡アルファ粒子放出(不完全融合反応)は、超重核領域において非常に有望な新しい合成法であることがほぼ実証された。しかし、この反応に於ては、親核のアルファ崩壊後生成する娘核が比較的長寿命なので、親核と娘核のアルファ崩壊の時間相関における信号雑音比が悪いため、娘核に予測されるアルファ崩壊を確認できなかったという問題や、ビーム強度に上限があるため収量が少ない等の欠点もあり、以下のような対策を講ずる必要があることも分かった。(2)稀事象に適する測定器と解析法の開発(ア)高位置分解能焦点面検出器の開発両面にストリップを刻んだ半導体検出器を開発し、低エネルギー粒子に対し、従来の位置分解能を100倍以上向上させ得る見通しがついた。(イ)差動排気による気体充填型反跳核分析器(GARIS)の開発従来のGARISには、真空部と気体充填部をしきる薄膜が必要で、大強度のビームの使用を不可能にしていたが、この部分に差動排気系を採用した新しいGARISの開発に成功した。(ウ)超低速重核の質量分析法の研究半導体検出器の波高値欠損の較正を重核に対して行ない、飛行時間法による質量数決定の困難を克服した。この残留核及びその娘核はともに0.1秒以下の寿命をもつと期待されるので、時間相関の信号雑音比がよくなる。この反応は本年5月に実験予定で、あわせて上記の技術開発の実地の試験を行なう。
擬似位相整合高次非線形アレイ導波路による全光コヒーレントシリアルパラレル信号処理

インターネットを基軸とした将来のグローバルなエクサビット級高度情報化社会では、そのバックボーンを形成する光情報通信ネットワークにかつてない超大容量性が要求される。このようなシステムを構築するため、ディジタルコヒーレント光通信システムの研究開発が活発化しており、ネットワーク化には高機能で超高速広帯域の中継ノードが必須になると考えられる。本研究では、理論および実験の両面から、擬似位相整合ニオブ酸リチウムアレイ光導波路の高次非線形光学効果を用いた様々な高度全光コヒーレントシリアル・パラレル信号処理を考案し、超高速広帯域でスマートな光ネットワークノードの実現を目指している。具体的な研究計画は以下の通りである。まず、詳細な数値解析により当該デバイス特性を解明し、光ノードとしての設計論の確立と当該最適設計を行う。次に、これをもとに最適化されたデバイスを試作し、基礎実験として各種基本特性を測定する。最後に、システム実証実験や研究の総括を行い、成果全体を広く国内外に公表したい。初年度である2018年度は、擬似位相整合分布制御ニオブ酸リチウムアレイ光導波路の結晶・構造パラメータを制御することによる高次の非線形光学効果を用いた、各種全光コヒーレント信号処理に対する特性解析を行い、次年度以降のデバイスの試作や各種の実験に備えた。なお本解析では、シリアルに高機能な信号処理が実現され、なおかつ複雑大規模な処理にも対応できるように分極反転周期を制御した場合や、高度のパラレル処理にも対応できるように結晶中で光導波路をアレイ化した場合等も想定した。本年度実施した数値計算は、基本的には導波路解析であり、また高い解析精度を実現するため周波数軸上で行った。さらに、最適化するパラメータの数も極めて多く、計算が非常に複雑で大規模であった。このため、申請者の研究室でこれまでに整備した多くの電子計算機や所属大学の高性能の計算機を用いて解析を行った。さらに、高速の電子計算機を新たに導入したため、効率的かつ効果的に解析を進めることができた。以上により、本研究課題の現在までの進捗状況は、おおむね当初想定した研究計画通りに順調に進展しているといえる。次年度は、解析で得られた最適パラメータを有する当該アレイ光導波路を試作する。次に、試作したデバイスの各種基本特性を測定し、設計時の要求仕様や性能等を満足していることを確認する。具体的には、所望の非線形効果が得られること、増幅特性や雑音特性、変換効率、波長レンジ、動作可能な入力信号電力、高速限界等を測定する。これらの実験成果は、国内外の学会に発表する。最終年度は、各種のシステム実証実験を行う予定である。最後に、3年間の研究成果をまとめて、雑誌論文への投稿や研究室ホームページへの掲載、オープンキャンパスや各種セミナー、学会でのブース展示等、広く社会・国民に発信したい。また、本研究の問題点とその改善法を検討し、研究内容のさらなる拡大と発展を目指したい。

最終年度は、各種のシステム実証実験を行う予定である。最後に、3年間の研究成果をまとめて、雑誌論文への投稿や研究室ホームページへの掲載、オープンキャンパスや各種セミナー、学会でのブース展示等、広く社会・国民に発信したい。また、本研究の問題点とその改善法を検討し、研究内容のさらなる拡大と発展を目指したい。当該次年度使用額は、ごくわずかであり、今年度の直接経費はほぼ全額使用できたと考えられる。この未使用額は、今年度の研究計画に沿った数値計算のために導入した電子計算機の性能を必要十分のものとしたため、購入価格を当初の予定よりわずかに下げられたことによる。この未使用額は、次年度の実験の際に必要となる、光ファイバコネクタ等の購入のために充当する予定である。
伸張粘度測定用オプティカル・レオメータの開発

低粘度粘弾性流体の伸張粘度を測定する有効な方法として、流動服屈折性を利用して伸張応力を測定する方法がある。これは流れにより配向する分子鎖の状態を屈折率の変化として捉え、光弾性則により伸張応力を求めるものである。従来は4-wheelミルや対向噴流型の流路を用いて定常状態における伸張粘度を測定した。本研究課題では高速変調されたレーザ光を用いて実時間で複屈折の値を計測できるオプティカル・アナライザーを用いて、低粘度粘弾性流体の動的な伸張粘度や過渡的な状態における伸張挙動を明らかにすることのできる伸張粘度測定用オプティカル・レオメータを開発した。伸張流動のスタートアップ状態における応力の発達状態を調べるために、平行平板流路による平面スクイズ流れを使用した。スクイズ流れはスタートアップ時の試料の慣性効果が小さく、瞬時に所定の伸張速度を作り出せる利点がある。平行平板の中間面の中心位置では平板の移動によらず試料は純粋に変形のみを行うので、この位置を通りよどみ線方向に透過するレーザー光線を用いて複屈折測定を行う装置を開発した。性能検証試験を行う試料として粘弾性を示す2種類の界面活性剤水溶液(CTAB/NaSal、CPyCl/NaSal)を使用し、平面伸張流れの中心位置における複屈折の挙動を明らかにした。更に、単純せん断流れにおいて光学的に測定されたせん断粘度、機械式レオメータにより測定されたせん断粘度と本装置により得られた伸張粘度を比較した。平面伸張流動における伸張粘度はせん断粘度の4倍となるはずであるが、結果は伸張粘度がかなり大きな値として測定されたことが明らかとなった。これは流路内の流れ場が計算から求まる理想的な状態ではなく、複雑な速度分布をしているためと考えられ、この解明が今後の課題として残された。本研究では低粘度の高分子流体、粘弾性流体の伸張粘度を測定するためのオプティカル・レオメータの開発を行っている。本年度では、定常な伸張流動を発生させるためのフローセルおよび駆動装置の製作、駆動装置を制御するためのコンピュータプログラムの開発、光学測定装置と連携して実験を行うためのシステムの開発を行った。平行円板型のフローセルを製作し、駆動装置および制御プログラムが出来上がった段階で動作テストを行った。フローセルは予定通りの動作をすることが確認できたが、試料として強い粘弾性を示す界面活性剤水溶液を用いて二円板間に液柱を発生させ、CCDカメラにより形状を測定したところ予想よりも定常流動状態を維持する時間が短いことが判明した。これは重力の影響が強く現れたためと思われる。さらに、液柱の発生位置が実験ごとに微妙にずれることも明らかとなった。これは、後に光学特性を測定する際に大きな障害となりうる。そこで新たに平面スクイーズ流れを利用して定常伸張流動を引き起こす方法の開発を行った。これははじめに予定していた平板間の試料を引き伸ばす流れとは逆に、平板間隔を時間とともに狭くしていく方法である。平面スクイーズ流れ用のフローセルを開発するとともに、制御プログラムもスクイーズ流れ用に書き直した。装置完成後、再び界面活性剤水溶液を用いて予備実験を行った。まず、試料内にトレーサー粒子を混入し、可視化によりスクイーズ流れが計算どおり発生させられることを確認した。光学的特性を測定した結果、定常な伸張流動状態が予定通り発生し、複屈折と配向角を測定することができた。使用した試料のような低粘度粘弾性流体のステップ関数的な流れ場における複屈折の変化を測定できた例は報告させておらず、大きな成果であると考えられる。次年度には、実験結果に及ぼすセルの幾何学的形状の影響を調べ、複屈折変化をもとに伸張粘度を測定し、その検証を行う予定である。

平面伸張流動における伸張粘度はせん断粘度の4倍となるはずであるが、結果は伸張粘度がかなり大きな値として測定されたことが明らかとなった。これは流路内の流れ場が計算から求まる理想的な状態ではなく、複雑な速度分布をしているためと考えられ、この解明が今後の課題として残された。
薬物送達システム(DDS)を利用した癌転移の化学療法に関する研究

I.微粒子活性炭:微粒子活性炭はリンパ指向性が極めて、リンパ節転移に有用なDDSである。これをリンパ節に直接注入するとリンパ節が遠位に至るまで黒染され、外科的にはリンパ節郭清の指標として極めて便利である。またこの活性炭には、抗癌剤、エタノールなどが吸着ー離脱し癌化学療法のDDSとして有用性が高い。本年度は臨床的にこれを胃癌のリンパ節転移ならびに腹膜播種性転移に応用した。吸着させた抗癌剤はマイトマイシンを、さらにその効果増強を目的としてこれに高濃度のエタノールを用いた。注入法は胃癌の所属リンパ節に直接注入した。注入後速かに胃の所属リンパ節が大動脈周囲リンパ節に至るまで黒染され、黒染されたリンパ節は高濃度の抗癌剤とエタノールが検出されリンパ節転移の化学療法に有効性を発揮した。II.シスプラケンマイクロスフェア:本年度は新らたにシスプラチンをポリ乳酸で包埋したマイクロフフェアを作製することに成功した。本剤形は除放性が高く、癌性膜炎の治療に有効性が高いことが実験的に確められた。III.モノクローナル抗体抗癌剤:われわれはこれまで大腸癌に対するモノクローナル抗体Aー7とネオカルチノスタチン(NCS)、マイトマイシン(MMC)、アドリアマイシン(ADM)の結合体A7ーNCS、A7ーMMC、A7ーADMを開発し、基礎的に検討してこれが癌のミサイル療法として有効性が高いことを明らかした。そして、A7ーNCSを大腸癌、肝転移、肺転移、膵癌など本年は70例に応用した。これはミサイル療法を行った中では、世界的にも最も多い例と思われる。この研究で、ミサイル療法は今後大いに発展の可能性があること、今後解決すべき問題として、HAMA、更に強力な薬剤との複合体の作製、投与法、投与量など多くの点が明らかとなった。
ブムタン諸語の記述言語学的・歴史言語学的研究

本研究は、研究代表者がこれまで行ってきたマンデビ語と系統関係にあるブムタン諸語の系統関係の解明を目的としている。マンデビ語、オレカ語等の個別言語の正確な記述と、言語間の親疎関係を最新の系統分類の研究手法を用いて明らかにすることを目標とした。本研究期間では4回現地調査を遂行することができた。収集したブムタン諸語の語彙データの一次資料の入力をほぼ終了し、言語系統の分析の基礎的データが整備された。危機言語の観点から社会言語学的調査を、また空間認識に関する人類言語学的な初歩的調査も行うことが出来た。系統・分類に関する歴史言語学の方法論についても考察することができた。本研究は、研究代表者がこれまで行ってきたマンデビ語の記述研究を発展的に継続し、マンデビ語と系統関係を有すると推定されるブムタン諸語の記述・下位分類を行うものである。本年度は、関連文献の収集及び現地調査を中心に行った。関連文献については、日本邦文・欧文を問わず歴史的関係、人類学関連の文献については収集を行った。現地調査に関しては、ブータン王国において話されるブムタン諸言語について、現地調査を中心とした資料収集を行い、記述言語学的研究を進めた。ブータン渡航時にはゾンカ語開発委員会などブータン国内の関係部署への訪問を行った。現地調査は2014年12月から2015年1月にかけて、ブータン王国トンサ県・ワンディポジャン県及びシェムガン県においておこなった。具体的には、ケン語、ブムタン語の音声及び語彙資料を収集した。これまで代表者による研究の蓄積のあるマンデビ語ツァンカ方言については動詞の統語的振る舞い等の文法調査や自然発話の音声資料を収集した。研究成果は、論文としては、「ブータンの言語調査について」『秋田県高等学校教育研究会国語部会研究紀要』、「ブロカット語の音韻体系:ブータン王国ブムタン県ドゥル村言語調査初歩報告』『アルテスリベラレス』、「ブータンにおける少数言語研究の意義」『DRUK』として発表した。また、学会発表としては、「マンデビ語・ブムタン語及びブロカット語における音韻体系の年代差」第4回日本ブータン研究会, 2014年5月11日,早稲田大学.「ブータン諸語の証拠性について」第17回ブータン勉強会, 2014年6月14日,岩手大学.「ブムタン県ドゥル村の遊牧民ー言語特徴とその背景ー」日本南アジア学会第27回全国大会, 2014年9月28日,大東文化大学.として発表した。本研究は、研究代表者がこれまで行ってきたマンデビ語(Mangdebikha :シナ=チベット語族、チベット=ビルマ語派、ヒマラヤ語支、チベット=キナウリ語群、東チベット諸語、Nyenkha、Henkha、Lap、Mangsdekhaとも称される)と系統関係にあるEast-Bodish諸語の系統関係を解明することにある。関連文献については、邦文・欧文を問わず歴史的関係、人類学関連の文献については収集を行った。現地調査に関しては、ブータン王国において話される少数民族言語について、現地調査を中心とした資料収集を行い、記述言語学的研究を進めた。ブータンではゾンカ語開発委員会などブータン国内の関係部署への訪問を行った。現地調査は2015年8月21日から9月2日にかけて、ブータン王国トンサ県、ブムタン県において行った。ブムタン語、ケン語、ポブジカ語等の語彙調査や自然発話の音声資料を収集した。研究発表は、早稲田大学で開催された第2回ブータン教育講座にて「教育言語としてのゾンカ語」と題して教育と言語の関係について論じ、ブータン研究会にて「ブータン諸語のイネ・コメを表す語彙」と題して報告した。また関連研究として、日本南アジア学会第28回全国大会にて「Lhokpu語初期調査報告」と題して報告した。以下の点に関して達成できたと考える:当初の予定通りにデータの取集ができ、それを基に研究成果を発表することができたため。具体的には以下の如くである:【論文】・西田文信. 2015.「ポブジカ語の文の下位分類」『アルテスリベラレス(岩手大学人文社会科学部紀要)』第96号, pp.19-36.・西田文信. 2016.「A lexicon of Standard Dzongkha」『アルテスリベラレス(岩手大学人文社会科学部紀要)』第97号, pp.43-77.【その他】・西田文信. 2016.「教育言語としてのゾンカ語・ゾンカ語文法の基礎・ゾンカ語基礎語彙」『地球の歩き方2016-2017』ダイヤモンド社.本研究は、研究代表者がこれまで行ってきたマンデビ語(Mangdebikha :シナ=チベット語族、チベット=ビルマ語派、ヒマラヤ語支、チベット=キナウリ語群、東チベット諸語、Nyenkha、Henkha、Lap、Mangsdekhaとも称される)と系統関係にあるEast-Bodish諸語の系統関係を解明することにある。今年度も昨年度に引き続き、現地調査及びそこで得られた一次資料の整理及び公開に力を注いだ。研究代表者は2016年12月から2017年1月にかけて,ブータン王国トンサ県において当該言語の基礎語彙及び文法調査を行った。

本調査では,ブータン王国ワンディポジャン(Wangdue Phodrang)県及びトンサ(Trongsa)県に分布しているオレカ語('Olekha, 'Olakha, Black Mountain Monpaとも称される)についての音声・音韻・形態を中心に調査をした。当該言語は外国人研究者によりBlack Mountain Monpaと称されてきた。而るに研究代表者の調査により,この言語の母語話者は自身の言語を'Olekha乃至は'Olakhaと呼んでいることが確認された。この言語に関しては、世界的にみてもいまだ研究の進んでいないものであるため、一時データを収集できたことは大変貴重な経験であった。この言語はいくつかの方言が存在することが判明したが、特に母音体系の変異、子音の長音部位の差異、語彙のゾンカ語やツァンラ語に置き換え等が進行中であることも確認された。また、これまでの調査で蓄積されたブムタン諸語の語彙データの入力をほぼ終了し、言語系統の分析の基礎的データが整備された。社会言語学的及び人類言語学的な初歩的調査も行うことが出来た。本研究は、研究代表者がこれまで行ってきたマンデビ語(Mangdebikha :シナ=チベット語族、チベット=ビルマ語派、ヒマラヤ語支、チベット=キナウリ語群、東チベット諸語、Nyenkha、Henkha、Lap、Mangsdekhaとも称される)と系統関係にあるEast-Bodish諸語の系統関係を解明することにある。本課題の最終年度である今年度も昨年度に引き続き、現地調査及びそこで得られた一次資料の整理及び公開に力を注いだ。研究代表者は2017年9月にブータン王国トンサ県において当該言語の基礎語彙及び文法調査を行った。この言語の基礎語彙、特に動植物名等を詳細に分析し、言語人類学的研究の基礎を築くことができた。また、これまでの調査で蓄積されたブムタン諸語の語彙データの入力を終了し、言語系統の分析の基礎的データが整備された。この初歩的結果を歴史言語学会で発表した。本研究は、研究代表者がこれまで行ってきたマンデビ語と系統関係にあるブムタン諸語の系統関係の解明を目的としている。マンデビ語、オレカ語等の個別言語の正確な記述と、言語間の親疎関係を最新の系統分類の研究手法を用いて明らかにすることを目標とした。本研究期間では4回現地調査を遂行することができた。収集したブムタン諸語の語彙データの一次資料の入力をほぼ終了し、言語系統の分析の基礎的データが整備された。危機言語の観点から社会言語学的調査を、また空間認識に関する人類言語学的な初歩的調査も行うことが出来た。系統・分類に関する歴史言語学の方法論についても考察することができた。
風荷重に対する建物に隣接した墜落防護工法の安全技術に関する研究

風洞実験により構造物に併設された足場の風力係数に及ぼす幅木の高さの影響を検討した。構造物の風上側に足場を併設した場合の足場の風力と幅木の高さの関係は、幅木の高さが高くなるほど急勾配になった。これらの結果を参考にして、構造物の風上側に足場を併設した場合の足場の風力の補正係数を提案した。また、構造物の風上側の隅角部付近に足場を設置すると、構造物の隅角部で発生する剥離流の影響により、足場の風力が大きくなることが分かった。構造物の風下側に足場を併設した場合の足場の風力は、足場単体の風力よりも小さかったので、足場単体の場合の足場の風力係数を計算しておけば、安全側の設計になると考えられる。足場からの墜落災害の安全基準が再検討され、平成21年3月に労働安全衛生規則が改正された。この改正により、新たに墜落防止用のさんや幅木等を足場に設置することが義務付けられた。本研究は、風による足場の倒壊防止のため、規則改正後の幅木等を設置した足場に作用する風力を検討し、風荷重に対する規則改正後の足場の安全技術を検討することを目的として行った。筆者らはこれまで、幅木を設置した単体の足場を対象として風洞実験を行い、幅木を設置した足場の風力に関する係数の計算方法を検討した。しかし、実際の建設工事では、足場は建物等に併設されることが多い。平成27年度は、建物の風上側に併設された足場の風力に及ぼす幅木の高さの影響を風洞実験により検討した。実験に用いた足場は、建設工事で一般的に用いられている枠幅900mmのわく組足場である。模型の縮尺は1/10であり、足場は風力の計測装置にのる大きさ等を考慮して3層1スパンとした。実験は、足場を建物の風上側に併設し、幅木の高さ及び建物と足場の間隔をパラメータとして行った。実験の結果、足場単体の場合の足場の風力係数と幅木の高さ率の関係はほぼ比例であったが、構造物と足場の間隔が狭くなるほど足場の風力係数と幅木の高さ率の関係の非線形性が強くなり、幅木の高さ率が高いほど急勾配になることが分かった。更にこれらの結果より、幅木を設置した足場を建物の風上側に併設した場合の風力の補正方法を提案した。本研究は、おおむね順調に進展していると考える。その理由は、以下のとおりである。1.風洞実験により建物の風上側に併設された足場の風力に及ぼす幅木の高さの影響及び建物と足場の間隔の関係について確かめることができた。足場単体の場合の足場の風力係数と幅木の高さ率の関係はほぼ比例であったが、構造物と足場の間隔が狭くなるほど足場の風力係数と幅木の高さ率の関係の非線形性が強くなることが分かった。2.実験結果より、幅木を設置した足場を建物の風上側に併設した場合の風力の補正方法を検討し、実務において使用可能なものを示した。3.これらの研究成果は、平成28年度土木学会全国大会、ASEA-SEC-3等において、発表予定である。平成27年度は、建物の風上側に併設された足場の風力に及ぼす布わくの有無の影響を風洞実験により検討した。実験の結果、布わくが足場の風力に及ぼす影響はわずかであり、布わくを設置しても設置していなくても足場に作用する風力はほぼ同じ値であった。足場の風力を検討する際は、足場に設置した布わくの水平方向の投影面積については考慮する必要があると考えられるが、布わくの床面の穴などは足場の風力にほぼ影響しないとしてよいと考えられる。1.風洞実験により建物の風上側に併設された足場の風力に及ぼす布わくの影響について確かめることができた。布わくが足場の風力に及ぼす影響はわずかであり、布わくの床面の穴などは足場の風力にほぼ影響しないことが分かった。2.実験結果より、実務において足場を設置する際に、布わくの床面の穴の有無等の種類の違いが足場の風力に影響をほぼ及ぼさないことを示すことが出来きた。3.本研究の成果は、平成29年度土木学会全国大会、ISEC-9等において、発表予定である。

また、建設現場等では風による足場の倒壊を防止するため、足場を設置する際は、風荷重に対する足場の強度を検討する必要がある。本研究では、規則改正後の足場を対象に、風荷重に対する足場の安全技術を検討することを目的として、幅木を設置した足場に作用する風力について検討した。平成27,28年度は、風洞実験により、構造物の風上側に併設された足場の風力に及ぼす幅木の高さの影響について検討した。平成29年度は、風洞実験により、構造物の風下側に併設された足場の風力に及ぼす幅木の高さの影響について検討した。実験に用いた足場は、建設工事で一般的に用いられている枠幅900mmのわく組足場である。模型の縮尺は1/10であり、足場は風力の計測装置にのる大きさ等を考慮して3層1スパンとした。実験では、足場を建物の風下側に併設し、実験ごとに足場の位置を風向方向と直交方向に移動させて調整した。実験のパラメータは、足場と構造物の位置と、幅木の高さである。実験結果より、足場の風力係数と幅木の高さの関係は、ほぼ比例になった。足場が構造物の中央にあるほど足場の風力係数は小さくなった。構造物の風下側に併設された足場に作用する風力は、足場単体に作用する風力よりも小さいので、実際の建設現場等で足場を設置する場合は、足場単体の場合の足場の風力係数を計算しておけば、安全側の設計になると考えられる。風洞実験により構造物に併設された足場の風力係数に及ぼす幅木の高さの影響を検討した。構造物の風上側に足場を併設した場合の足場の風力と幅木の高さの関係は、幅木の高さが高くなるほど急勾配になった。これらの結果を参考にして、構造物の風上側に足場を併設した場合の足場の風力の補正係数を提案した。また、構造物の風上側の隅角部付近に足場を設置すると、構造物の隅角部で発生する剥離流の影響により、足場の風力が大きくなることが分かった。構造物の風下側に足場を併設した場合の足場の風力は、足場単体の風力よりも小さかったので、足場単体の場合の足場の風力係数を計算しておけば、安全側の設計になると考えられる。平成28年度は、風の流れが乱れる建物の隅角部に足場を併設した場合の風力について、風洞実験により検討する。実験のパラメータは、幅木の高さ及び建物からの足場の張出位置とする。可能であれば、建物の隅角部に足場を併設した場合の風力の補正係数を検討する。平成29年度は、足場を建物の風下側に設置した場合の風力について、風洞実験により検討する。実験のパラメータは、幅木の高さ及び建物と足場の間隔とする。平成29年度は、風の流れが乱れる建物の風上側の隅角部に足場を併設した場合の風力について、風洞実験により検討する。実験のパラメータは、幅木の高さ及び建物からの足場の張り出し位置とする。建設安全風洞実験に使用する模型制作の業者を選定する際に、3社から相見積をとり、その中の最も安い業者に発注した。相見積をとり、予定よりも模型制作費が安くなったため。平成27年度に作製した風洞実験用の模型の一部を、平成28年度の実験でも使用したため、当初の予定よりも使用金額が少なかった。風洞実験に使用する足場模型の形状の簡略化を検討しており、昨年度使用した足場模型の形状を簡略した模型を制作する費用に使用する。風洞実験結果のデータを保存するための記憶媒体などを購入する。風洞実験を行うための、模型、治具の製作に使用する。研究成果を公表するため、国内外の学会などへの論文投稿費、論文発表のための旅費などに使用する。