hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高度制御熱プラズマによるナノ粒子材料の非平衡・高速合成と完全分散構造体への応用

大気圧近くで発生する熱プラズマは,1万度以上の高い温度を持っている。高温熱源である熱プラズマの利点を活かすと,ナノ粒子の高速合成が可能になる。プラズマ流は尾炎部で超急冷され,非平衡相物質が生成した。また、核生成に引き続く粒子成長プロセスが高温の熱流体中で進行するので、高結晶性で、清浄な表面をもつナノ粒子が生成した。分散性の高いプラズマ合成ナノ粒子を用いて、多機能ナノ粒子構造体への応用が期待される。(1)ナノ粒子合成熱プラズマプロセスの高度化・リアクターデザインに関する数値解析:熱プラズマの数値解析によるプロセス高度化に資するため、熱プラズマリアクターへの急冷ガス注入効果に関するプラズマの温度、流れ、粒子履歴に関する数値解析を行い、実験的に得られたナノ粒子粒径変化を説明できた。・ナノ粒子の機能化:液体プリカーサーを用いた酸化チタンナノ粒子の熱プラズマ合成をすすめた。酸化チタンナノ粒子中へErドーピングを行い、Er^<3+>のTio_2への固溶限が0.5モル%であることを確認するとともに、励起源として波長325nmのHe-Cdレーザーを用いたフォトルミネッセンス測定により波長1.53μmにピークを持つシャープな近赤外発光を確認した。この近赤外発光の起源として、Er^<3+>の直接励起とともに、TiO_2ホストに吸収されてからEr^<3+>へ移動したエネルギーの寄与が大きいことを見いだした。CoドープTiO_2では2価のコバルトドープにともない酸素空孔が生成しルチル相選択性が高くなった。Co^<2+>のTiO_2への固溶限が約3モル%であり、室温で弱い強磁性を観測した。(2)プラズマ合成ナノ粒子の水系溶媒への分散酸化チタンナノ粒子を高度に分散した水系溶媒を作成した。ナノ粒子の水系溶媒への完全分散条件を見いだすため、高分子分散剤をナノ粒子表面に吸着させた分散系の評価を行った。高分子分散剤の分子量、溶媒のpHを最適化して、粒子濃度15体積%以上でナノ粒子分散系の粘度を5mpa-s以下にすることができた。また、コロイドプローブAFM法による粒子間相互作用力、動的光散乱法による粒子径測定により、高分子分散剤の作用機構を調べた。1.熱プラズマ合成ナノ粒子の機能化・均質・高濃度ドーピング、粒子径制御の高度化。希土類元素の高濃度ドーピング、ナノ粒子の小サイズ化のため、気相からの核生成、粒子成長領域の温度を低下させて冷却速度を上昇させるため、プラズマフレームに逆向するガス供給用水冷プローブを取り付け、逆向ガス流の効果を最適化した。プラズマの温度・流れの分布を数値解析によりもとめ、急冷プロセスの高度化でナノ粒子径を減少させるとともに酸化チタンナノ粒子中へEuドーピング固溶限が0.5モル%から1.0モル%まで上昇する結果を得た。・5価のNbと3価のFeを共ドープしたTiO_2ナノ粒子を合成した。Nbの共存によりFeドープTiO_2の相選択性がルチルからアナターゼに変化した。また、Fe単独ドープより強い強磁性が室温で認められた。2.ナノ粒子の分散制御・超音波照射により、液中クラスターサイズが1次粒子径に近いナノ粒子の高度分散手法を開発した。・マイクロエマルジョン法を用いて、高度に液中分散した鉄ナノ粒子に耐酸化被覆し、耐酸化特性、磁気特性の向上を観測した。1.熱プラズマ合成ナノ粒子の機能化・5価のNbと3価のEuを共ドープしたTiO_2ナノ粒子を合成した。Nbの共存によりEuドープTiO_2の相選択性がルチルからアナターゼに変化した。Eu単独ドープナノ粒子同様、約617nmに鋭いピークをもつ赤色発光が観測された。また、この発光は、主として、TiO_2ホストに吸収されたエネルギーがEuに移動するメカニズムによることを確認した。・BaTiO_3-SrTiO_3系全領域で、不純物相を含まない高結晶性固溶体ナノ粒子を一段プロセスで合成した。3つの金属元素を含む固溶系の化学組成の精密制御を図るため、液体プリカーサーの熱プラズマ中の噴霧熱分解法を用いた。比表面積測定から求めた粒径と、画像解析によりもとめた一次粒子径を比較して、本熱プラズマ法によるナノ粒子は、高結晶性とともに、固結凝集の少ない易分散性ナノ粒子であることがわかった。数種類の分子量を有する分散剤を添加して、酸化チタンナノ粒子サスペンジョンを作製し、サスペンジョン安定性および沈降物からサスペンジョンへの再生、再分散性を比較した。ボールミル混合で作成したサスペンジョンに比較して、超音波照射する手法で作製したサスペンジョンは,水中分散安定性に優れ、たとえ沈降したとしても、容易に再分散させることが可能であることが分かった。
カーボンブラックの形態制御を目指したマルチスケール解析手法の実現

タイヤや電池の導電材料として用いられているカーボンブラック(CB)は,炭素ナノ微粒子であり,その形態が重要であるが,形態の制御方法が確立されていないため,形態はこれまで試行錯誤的に制御されていた.そこで申請者は実験および数値解析によってCBの形態制御法の確立を行った.そのためには,各現象を練成したマルチスケール解析を行う必要があるが,成解析により計算コストが著しく増大する.そのため,高速解法アルゴリズムを開発し,従来の解析時間より6分の1の計算コストで解析を行うことを可能とした.また,詳細化学反応機構を考慮した反応動力学計算を実施することで,化学種・粒子核のモル分率および粒径分布を算出する.その結果から,粒子核の生成挙動が最も形態に影響を及ぼすことを明らかにし,形態を複雑化させる条件について検討した.さらに,実験によって形態制御において最も重要であると考えられている粒子核の生成モデルを構築した.ベンゼンに2-7環のPAHを添加した原料を熱分解し,走査式モビリティーパーティクルサイザー(SMPS)を用いて粒径分布を測定することで,多環芳香族炭化水素(PAH)からすすが生成する機構について検討した.その結果,ジグザグサイトを持ったPAHがPAH-addition cyclization (PAH-AC)によって大きなPAHへと瞬時に成長し,二量化やクラスターを形成することですすが生成することを示した.さらに,エチレンおよびベンゼンの熱分解により生成されるすすを希釈し,さらに微分型電気移動度分析器(DMA)により分級し,熱処理後の粒径変化を測定することで焼結が生じるかどうかを検討した.その結果, DMAにより分級したCBを再加熱することで,焼結による粒径の減少が見られた. SEM像からも焼結の様子が確認できた.以上より,すすの生成反応中に,焼結が明らかに生じていることを示した.本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。タイヤの転がり抵抗は,主にゴム・カーボンブラック(CB)からなる複合材料の変形に起因する.なかでも充填剤であるCBの凝集体形状,一次粒子径などの形態は複合材料の変形を制御する重要な因子である.そこで,CBの形態を目的に合わせて任意に制御する技術の確立が急務である。申請者は,経験的アプローチによって制御されているCBの製造プロセスに対し,各製造条件におけるCB形態の制御因子の寄与率を明らかにするための工学的原理に基づいたCB生成のマルチスケール解析を構築している.研究内容は大きく分けて,(i)化学的・物理的モデルの構築および精緻化,(ii)モデル検証のための実験に分けられる.当該年度では,(i)に関しては特に詳細化学反応機構を考慮したCB凝集体の体積球相当径の粒径分布の算出のモデル化を行った.具体的には,詳細化学反応機構には,Appel et al.(2000)の詳細化学反応機構を用い,気相中の化学種の濃度を精度良く算出する手法を確立した.修正セクショナルモデルの導入により,ブラウン運動を考慮したポピュレーションバランス方程式を,計算コストを抑えつつ計算精度を高くすることに成功した.このように(i)に関して当該年度では,化学的・物理的モデルの構築を行い,残すは凝集体形状を考慮可能なCluster-Cluster-Aggregation(CCA)モデルとカップリングすることである.以上より,化学反応から物理凝集すべてを考慮した凝集体形状を予測可能なモデルの構築を目指す.(ii)の実験に関しては,軸方向における化学種の濃度変化,粒子核の個数濃度および凝集体形状を測定可能な実験装置の設計・開発を行った。当該年度では,軸方向に数カ所のサンプリングポートを設け,プラズマ装置から発生する高温ガス(2000K以上)に耐えられる反応器を開発した.タイヤの転がり抵抗は,主にゴム・カーボンブラック(CB)からなる複合材料の変形に起因する.なかでも充填剤であるCBの凝集体形状,一次粒子径などの形態は複合材料の変形を制御する重要な因子である。そこで, CBの形態を目的に合わせて任意に制御する技術の確立が急務である.申請者は,経験的アプローチによって制御されているCBの製造プロセスに対し,各製造条件におけるCB形態の制御因子の寄与率を明らかにするための工学的原理に基づいたCB生成のマルチスケール解析を構築している.研究内容は大きく分けて, (i)化学的・物理的モデルの構築および精緻化, (ii)モデル検証のための実験に分けられる,当該年度では, (i)に関しては特に集体形状を考慮可能なCluster-Cluster-Aggregation (CCA)モデルの高速化と検証に着手した.これまでのCCAモデルでは, 20個の凝集体を得るのに, 2日と現実的な計算時間ではなかったが,衝突判定とアルゴリズムを見直すことにより,計算時間を1/6とすることに成功し,現実的な計算時間で解析を行うことを可能とした,前年度に構築した詳細化学反応機構を考慮した修正セクショナルモデルとカップリングする際にネックとなるのは,粒子核の生成モデルである. (ii)の実験に関しては,軸方向における化学種の濃度変化,粒子核の個数濃度および凝集体形状を測定可能な実験装置の設計・開発を行い,各温度における粒径分布の経時変化を測定した.特に,粒子生成初期の粒径分布が凝集体形状に影響に及ぼすことを示唆した.今後は,粒子核をコールドトラップし,ガス分析することで粒子核の前駆体を特定し,シミュレーションモデルに導入する予定である.

タイヤや電池の導電材料として用いられているカーボンブラック(CB)は,炭素ナノ微粒子であり,その形態が重要であるが,形態の制御方法が確立されていないため,形態はこれまで試行錯誤的に制御されていた.そこで申請者は実験および数値解析によってCBの形態制御法の確立を行った.そのためには,各現象を練成したマルチスケール解析を行う必要があるが,成解析により計算コストが著しく増大する.そのため,高速解法アルゴリズムを開発し,従来の解析時間より6分の1の計算コストで解析を行うことを可能とした.また,詳細化学反応機構を考慮した反応動力学計算を実施することで,化学種・粒子核のモル分率および粒径分布を算出する.その結果から,粒子核の生成挙動が最も形態に影響を及ぼすことを明らかにし,形態を複雑化させる条件について検討した.さらに,実験によって形態制御において最も重要であると考えられている粒子核の生成モデルを構築した.ベンゼンに2-7環のPAHを添加した原料を熱分解し,走査式モビリティーパーティクルサイザー(SMPS)を用いて粒径分布を測定することで,多環芳香族炭化水素(PAH)からすすが生成する機構について検討した.その結果,ジグザグサイトを持ったPAHがPAH-addition cyclization (PAH-AC)によって大きなPAHへと瞬時に成長し,二量化やクラスターを形成することですすが生成することを示した.さらに,エチレンおよびベンゼンの熱分解により生成されるすすを希釈し,さらに微分型電気移動度分析器(DMA)により分級し,熱処理後の粒径変化を測定することで焼結が生じるかどうかを検討した.その結果, DMAにより分級したCBを再加熱することで,焼結による粒径の減少が見られた. SEM像からも焼結の様子が確認できた.以上より,すすの生成反応中に,焼結が明らかに生じていることを示した.本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。カップリングモデルに必要なモデルの導入を完成させ,実験装置の構築も完了したため.Cluster-Cluster Aggregationモデルの高速化を達成し,実験も順調に進んでいるため.今後は,構築したCB凝集体の体積球相当径の粒径分布を算出可能なモデルと凝集体形状を算出可能なモデル(構築済)のカップリングを行う.また,実験においてはサンプリング方法を確立した後,実験データの測定を行う.粒子核生成モデルにおける古典的核生成理論の導入に関しては,(1)物性値の信頼性に欠けること,(2)核生成速度が十分に大きいことから,導入を見送り,現在はピレンの2量体が核であるというモデル(Appel et a;.(2000))を採用している.今後,高温における粒子核の安定性を衝突効率によって考慮したモデルの導入を検討している.今後は,構築したCB凝集体の体積球相当径の粒径分布を算出可能なモデルと凝集体形状を算出可能なモデル(構築済)粒径分布のカップリングを行う.その際に,粒子核の生成挙動を明らかにする必要がある.そこで,粒子核の生成前駆体を特定し、生成速度を求めるための実験を行う。
大学におけるVLSIシステム設計教育高度化のための総合的研究

大学のVLSIシステム設計教育研究環境を支えるVLSIチップ共同試作サービス体制を実現するために利用者側とLSIファンドリ側双方の技術的課題、経済的課題を明らかすることを目的として、マルチプロジェクトLSIチップ設計試作サービスをシミュレートするパイロット試行を実施した。この試行実験では、チップ製造をNTTエレクトロニクステクノロジ(NEL)社に委託した。平成6年度は、試行参加8大学がそれぞれ教育用または研究用に設計したLSI回路の設計・テストデータをNELへ提出し、それらをNEL社の提供する0.5ミクロンCMOSゲートアレイを用いて2種類のマルチプロジェクトチップとして編集、試作するシミュレーション実験を実施した結果、大学側、チップ・ファンドリ側、仲介機構などのさまざまな課題が明かにされた。平成7年度は、ゲートアレイLSIとフルカスタムLSIの2種類の設計試作パイロット試行を実施した。前者は6年度と同様であるが、フルカスタムに関しては、11大学14グループの設計をNELの0.8ミクロンアナログCMOS技術を用いた3.75mm角(有効面積2.44mm角程度)×16領域(内、2領域はNELのテスト回路)のフルカスタムチップとして試作することによってVLSIチップ試作サービスのシミュレーション実験を行った。これらの設計過程、マルチプロジェクトチップの編集、試作過程におけるさまざまな問題点が明かにされ、解決指針が示された。電子情報通信学会の平成6年度全国大会(福岡工業大学)及び及7年度全国大会(東京工業大学)において公開シンポジウムを開催し、VLSIシステム設計教育高度化のために必要な諸施策、新しい産学協同体制のありかたを明らかにした。1)VLSIチップ試作サービス体制を実現するために利用者側、LSIファンドリ双方の技術的課題、経済的課題を明らかすることを目的とするLSI試作パイロット試行を行うこととし、研究分担者全員に対して6年度試行(ゲートアレイ試作)への参加希望・準備状況に関する第一次アンケート実施した。2)チップ製造をNTTエレクトロニクステクノロジ(NEL)に委託してLSI試作試行実験の実施を決定し、第一次アンケートで「いつでも対応可能・参加を希望する」と回答した11大学に対して、NEL設計環境でのゲートアレイ試作試行実験への参加に関する第2次アンケートを実施した。3)第二次アンケートで「対応可能・参加希望」と回答した8大学に試行参加を依頼し、VLSI試作に関する打ち合せを行なった結果、試作内容はNELの0.5ミクロンCMOSゲートアレイを基本とし、設計環境は試行者の所有する環境を基本とし、データ形式はVerilogHDLまたはUDL/Iのネットリストとすることとした。4)試行参加8大学はそれぞれ教育用または研究用に設計したLSI回路の設計・テストデータをNELへ提出し、それらを2種類のマルチプロジェクトチップ(チップAは東北大、東大、広島大、九工大、チップBは東工大、九大。慶大・早田)として試作することによって、VLSIチップ試作サービスのシミュレーション実験を実施した。5)全国の大学、高専、研究機関を対象にして、VLSIチップ試作サービスの実現を前提としたLSIチップ試作需要のアンケート調査を実施した。6)今年度の試行実験を評価し、VLSIチップ試作サービス体制のあるべき姿を討論するため、電子情報通信学会と協力して公開シンポジウムを開催した。1)VLSIチップ試作サービス体制を実現するために利用者側、LSIファンドリ双方の技術的課題、経済的課題を明らかすることを目的として、平成7年度は、ゲートアレイLSIとフルカスタムLSIの2種類の設計試作パイロット試行を実施した。前者は6年度も実施してすでにノウハウがある程度蓄積されているが、後者は初めての経験である。ゲートアレイに関しては、6年度と同様、NELの0.5ミクロンCMOSゲートアレイ(50Kゲート)を用いて4種類の設計を1チップに実現するマルチプロジェクト・ゲートアレイとした。試行参加者は電通大(パラレルノイマンプロセッサ)、東洋大(FTマルチプロセッサーセル)、豊橋技科大(リアルタイムOSチップSTRON)、奈良先端大(汎用コプロセッサのコントローラ)である。

フルカスタムに関しては、NELの0.8ミクロンアナログCMOS技術を用いた3.75mm角(有効面積2.44mm角程度)x16領域(内、2領域はNELのテスト回路)のフルカスタムチップとして試作することによってVLSIチップ試作サービスのシミュレーション実験を行った。試行参加者は、東大(自己同期型パイプライン演算装置、カオスニューラルネットワーク)、東工大(スイッチトキャパシタ集積回路、非同期式乗算器)、農工大(教育用電子回路)、早大(サンプルホールド回路)、芝工大(配線並列処理専用ハードウェア)、豊橋技大(広帯域フィルタ)、京大(電流モードAD変換回路)、阪大(MPEG2デコーダコア)、広島大(デジタルアナログ混合ニューロチップ)、広島大(パルス幅偏重方式による積和演算回路)、九工大(カオス・ニューラルネット)、熊本大(高周波アナログフィルタ)である。2)今年度の試行実験を評価し、VLSIチップ試作サービス体制のあるべき姿を討論するため、電子情報通信学会と協力して公開シンポジウムを開催した。
癌抑制遺伝子p21を癌の診断に利用するための基礎研究

癌抑制遺伝子のサイクリンキナーゼインヒビターp21の機能および発現制御機構解析を行った。細胞質局在のp21は、アポトーシスを抑制した。基礎的な発現には、分子内の15-48アミノ酸領域が必須であり、この領域とWIPp39をアダプターとしてHSP90が結合することでp21の基礎的な発現が得られることを明らかとした。P21の基礎発現は、DNA損傷に即応するために必須であり、翻訳後制御解析の重要性が示された。p53の下流でDNA損傷時に細胞増殖抑制を行っている癌抑制遺伝子のサイクリンキナーゼインヒビターp21は、他の様々な蛋白との複合体として存在し、結合した蛋白の活性を抑制、あるいは安定化することで細胞増殖を制御する。このことから、p21は発現した後の細胞内での局在やp21の構造により、複数の異なる機能を有する多機能蛋白である。特にアポトーシス誘導に関しては、その発現状態により、促進的または抑制的と全く異なった機能を示す。本年度は、p21の細胞内局在を決定する一つの因子として、C末端側のリン酸化とアポトーシス誘導に注目した。p21は全長164アミノ酸から構成され、C末に核局在シグナルが存在し、C末の145Thr,146Serがリン酸化されると細胞質に局在する。そこで、145Thrと146SerのAla(非リン酸化体)であるT145A, S146A、あるいはAsp(擬リン酸化)変異体であるT145D,S146Dを作成し、それらをヒト大腸癌細胞株に発現させ、細胞内局在と放射線照射後のアポトーシス実行経路に及ぼす影響を観察した。T145A、S146Aは核局在の発現であったが、T145D,S146Dは核と細胞質両方に発現が認められた。10Gyのγ線照射後には、4種の変異体ともCyclinAとCdk2との結合が増加しており、サイクリンキナーゼインヒビターとして機能していた。また、アポトーシス実行の主要酵素であるcaspase3活性を測定したところ、4種の変異体とも変異体を持たない細胞と同様の活性であった。しかし、アポトーシスの表現型を観察しているFACSによるDNAヒストグラムでのpre-G1ピークの出現は、T145Dを認めた細胞で遅延した。この結果は、細胞質に局在するp21がcaspase3と、あるいはその下流エフェクターと相互作用して、放射線照射によるアポトーシス実行を抑制したと考えられる。悪性腫瘍の予後診断において、癌抑制遺伝子がマーカーとして利用されている。サイクリンキナーゼインヒビターp21は、p53の下流で機能しており、DNA損傷に即応して、細胞周期を停止または遅延させる能力を有することから癌抑制遺伝子としての機能を果たしている。p21は、DNA損傷刺激が加わらず、正常に増殖している際にはプロテアソームで急速に分解される短寿命蛋白であり、DNA損傷時にリン酸化による修飾や細胞内局在部位に依存して、種々の異なる細胞周期制御因子と結合することでプロテアソームでの分解が抑制される。本年度は、p21発現制御機構について、p21分子構造の果たす役割を解析した。(1)全長164aaのN末側のアミノ酸番号15から48を欠損したmutantの【greater than or equal】15-48Cが極めて不安定であることが明らかとなった。Δ15-48Cはプロテアソームインヒビターlactacystinを加えると安定化した。すなわちN末側15-48を含む構造がp21のプロテアソームによる分解への抵抗性に必須と考えられた。そこで、N末領域のp21安定化機構の解析を行なった。(2)N末領域がΔ15-48Cをtransに安定化するかどうかを確認する目的で、p21N末端1-60または(1-60)×2、(1-60)×3を発現する細胞を作成し、Δ15-48Cを発現させたが安定化しなかった。(3)N末領域のcisの作用を解析する目的で15-48CのN末に1-60を付加したmutantを作成して発現させたところ、lactacystinの有無に関らず安定であった。この結果は、分子内に1-60領域が存在すればプロテアソーム抵抗性となることを示唆した。(4)Δ15-48Cの恒常発現細胞を作成し、その発現と機能を解析した。Δ15-48Cはlactacystinで安定化した。また、6Gyのガンマ線照射後に、mRNA量は変化せずに蛋白発現が増加し、CyclinA, Cdk2との結合も増加した。以上の結果は、p21安定化には2段階の機構が存在することを示唆する。DNA損傷のない安定的な増殖時における基礎レベルのP21発現には15-48領域が必須であある。

また、DNA損傷時には、修飾や他分子との結合など別の機構により蛋白レベルの安定化が起きている機序が推測された。腫瘍組織の抗癌剤効果を予測する際に、治療前後のp21の細胞内動態が評価に有用と考えられた。サイクリンキナーゼインヒビターp21は、DNA損傷に即応して細胞周期を停止あるいは遅延させる能力を有し、条件によっては、アポトーシス進行に対し、促進的あるいは抑制的に機能することが報告されている。p21の機能は、リン酸化、蛋白分解酵素による切断、そして細胞内局在部位により異なる。p21の腫瘍細胞での存在様式の評価は、予後診断に有用な情報となる。p21は本来短寿命蛋白であり、DNA損傷後にサイクリンやCDKと結合・相互作用し抑制するためには、安定化する必要があり、その機序としてリン酸化や、他の結合蛋白による保護が挙げられる。我々はこれまでに、p21分子内のアミノ末端側の15-48アミノ酸領域が安定的な発現に必須であることを報告した。最近、p21の安定化機構の一つとして、p21とWISp39とHSP90が相互作用する現象が報告された(Jascur T.Mol Cell.2005.17:237)ため、これまでに作成したP21 mutantと、WISp39との相互作用を解析した。解析のため、数種のシステムを試みた。1)p21とWISp39の真核細胞での発現プラスミドを同時にヒト細胞に導入し、p21の安定化を評価する。2)種々のp21 deletion mutantを恒常発現する細胞を作成し、WISp39発現プラスミドを導入し安定性を評価する。3)WISp39を恒常発現する細胞を作成し、p21 deletion mutant発現プラスミドを導入し安定性を評価する。4)大腸菌でHiSatag WISp39と蛋白を大量に合成し、p21はヒト細胞で合成したものを使用した、in vitro結合実験。上記実験を試みたところ、4)のin vitro結合実験でp21とWISp39の結合を検出し得た。しかし、実験条件によっては、明確でない場合もあり、現在その条件設定を精密に遂行している。本研究の最終年度では、p21の発現安定化に際して、HSP90とのアダプター蛋白であるWISp39との相互作用について詳細な解析を行った。実験は、大きく分けて、in vitroでの相互作用と、細胞に発現させた上での相互作用の観察を行った。大腸菌で大量発現させたWISp39と、ヒト大腸癌株細胞で一過性にp21を発現させた細胞上清を混合したところ、p21とWISp39の結合が観察された。p21のアミノ酸番号15-48領域を欠失させるとWISp39と結合しなかったことから、WISp39とHSP90によるp21の安定化には15-48領域が必須であった。細胞内でのp21とWISp39の結合実験では、WISp39とp21のcotransfection、WISp39恒常発現細胞におけるWISp39とendogenous p21、およびWISp39恒常発現細胞へのp21 cDNAのtransfectionにより結合の検討を行なった。細胞上清中に結合物は証明されなかった。in vitro実験で検出した結合が、細胞内で確認し得なかった理由として、本抽出条件では結合を維持し得ない、発現導入したWISp39が細胞内で適切な局在をしなかった、が挙げられる。今後、実験条件を検討し、細胞内での結合を証明する。さらに、WISp39によるp21の安定化をWISp39発現細胞で検討したが、顕著な安定化は検出されなかった。
結晶粒を超微細化した鉄およびフェライト系ステンレス鋼の水素脆化特性

本研究では結晶粒界における特異な水素拡散挙動が水素脆化特性に及ぼす影響について調査することを目的としている。体心立方(BCC)構造を持つ純鉄の結晶格子中の水素拡散は非常に速いが、結晶粒を微細化すると水素拡散が遅くなることがこれまでの研究で明らかとなった。転位が水素のトラップサイトとして働くことによって起こる拡散の遅延とは異なり、結晶粒界ではフィックの拡散則に従っているにも関わらず水素の拡散が遅くなることから低速拡散経路として働いていることが示唆される。このことから微細結晶粒材では粗大粒材とは異なる水素脆化挙動を示すことが予想される。そこで本研究では高圧ねじり(HPT)加工によって結晶粒を微細化した試料に対して水素チャージを行いながら引張試験を行い、結晶粒界による水素拡散の遅延が水素脆化に及ぼす影響について調査を行うことを目的としている。今年度はHPT加工によって結晶粒を微細化した純鉄に対して様々な時間で水素チャージをした後に引張試験を行い、高密度に結晶粒界が存在する試料の水素脆化に及ぼす水素濃度の影響について調査を行った。水素チャージした試料に対して昇温脱離分析を行い試料内の水素量を測定した結果、試料に水素チャージを行っていない、大気中で保持していただけの試料にも水素が含まれることが分かった。さらにチャージ時間の増加とともに試料内の水素量は増加した。水素チャージした試料に対して引張試験を行うと、試料内の水素量が多いほど延性が低下することが分かった。また、水素量が多くなると破壊形態はボイド合体型の破壊からせん断型の破壊へと変化し、破面のディンプルの深さと幅のアスペクト比は小さくなった。転位が水素のトラップサイトとして働くことによって起こる拡散の遅延とは異なり、結晶粒界ではフィックの拡散則に従っているにもかかわらず水素の拡散が遅くなることから低速拡散経路として働いていることが示唆される。そこで本研究では高圧ねじり(HPT)加工によって結晶粒を微細化した試料に対して水素チャージを行いながら引張試験を行い、結晶粒界による水素拡散の遅延が水素脆化に及ぼす影響について調査を行うとともに、低速拡散経路のメカニズムについての考察を深めることを目的とした。本年度はフェライト系ステンレス鋼SUS430中の結晶粒界における水素の拡散挙動について調査を行った。鉄中に多量のクロムが固溶したSUS430鋼を用いて、固溶原子が存在する場合の水素の粒界拡散挙動について明らかにすることを目的としている。HPT加工によって結晶粒を微細化したSUS430試料に対して水素透過試験を行い、水素の拡散係数を測定した。格子欠陥が比較的少ない焼鈍材に比べ、HPT加工材では水素の拡散は大幅に遅くなった。これは純鉄の場合と同様、結晶粒界で水素の低速拡散が起きたためだと考えられる。研究計画では結晶粒界中の水素拡散挙動についてのデータがそろっている純鉄に対して水素チャージ引張試験を行っていく予定であったが、研究機関の移動などで本年度は実験装置のセットアップなどに時間を割いたため行っていない。代わりに平成29年度以降から行う予定であったフェライト系ステンレス鋼中の水素拡散の測定を行い、有用なデータを得ることができた。そこで本研究では高圧ねじり(HPT)加工によって結晶粒を微細化した試料に対して水素チャージを行いながら引張試験を行い、結晶粒界による水素拡散の遅延が水素脆化に及ぼす影響について調査を行うとともに、低速拡散経路のメカニズムについての考察を深めることを目的としている。今年度はHPT加工およびその後の熱処理によって結晶粒径および転位密度を変化させた鉄試料に対して水素チャージ引張試験を行い、結晶粒界や転位が水素脆化に及ぼす影響について調査を行った。各試料は水素チャージを行うことによって延性の低下や破壊形態の変化がみられ、水素脆化の影響が確認された。この水素による延性の低下は結晶粒が小さいほど顕著に現れており、この延性低下の結晶粒径依存性のメカニズムについて明らかにすることが次年度の課題となる。今年度はHPT加工によって結晶粒をサブマイクロサイズにまで超微細化した後、様々な温度で熱処理を行った純鉄を試料として用いた。EBSDおよびXRD解析の結果、熱処理温度が高いほど結晶粒径は大きくなり、転位密度も低くなっていることが確認された。様々な結晶粒径および転位密度を持つこれらの鉄試料に対して陰極水素チャージをしながら引張試験を行い、水素脆化感受性について調査した。水素チャージによる引張強度の変化はほとんどなかったものの、伸びや絞りは減少し、水素による延性の低下が確認された。

レーザー顕微鏡により破断部の三次元観察を行ったところ、中心部が凹むように破断する場合(カップアンドコーン型)と引張方向に対して斜めに破断する場合(せん断型)の二種類の破壊形態がみられた。結晶粒径が小さいほどせん断型破壊を起こしやすい傾向がみられたが、水素をチャージするとより大きな結晶粒径でもせん断型破壊が起きた。また、水素による絞り値の減少率はカップアンドコーン型破壊の場合は結晶粒径によらずほぼ一定であったが、せん断型破壊の場合は結晶粒径が小さいほど絞り値の減少率が大きくなった。以上より、純鉄の超微細粒材の引張試験中に水素チャージを行うとせん断型破壊が起こりやすくなり、この破壊形態をとる場合には結晶粒径が小さいほど水素脆化しやすいことが明らかとなった。本研究では結晶粒界における特異な水素拡散挙動が水素脆化特性に及ぼす影響について調査することを目的としている。体心立方(BCC)構造を持つ純鉄の結晶格子中の水素拡散は非常に速いが、結晶粒を微細化すると水素拡散が遅くなることがこれまでの研究で明らかとなった。転位が水素のトラップサイトとして働くことによって起こる拡散の遅延とは異なり、結晶粒界ではフィックの拡散則に従っているにも関わらず水素の拡散が遅くなることから低速拡散経路として働いていることが示唆される。このことから微細結晶粒材では粗大粒材とは異なる水素脆化挙動を示すことが予想される。そこで本研究では高圧ねじり(HPT)加工によって結晶粒を微細化した試料に対して水素チャージを行いながら引張試験を行い、結晶粒界による水素拡散の遅延が水素脆化に及ぼす影響について調査を行うことを目的としている。今年度はHPT加工によって結晶粒を微細化した純鉄に対して様々な時間で水素チャージをした後に引張試験を行い、高密度に結晶粒界が存在する試料の水素脆化に及ぼす水素濃度の影響について調査を行った。水素チャージした試料に対して昇温脱離分析を行い試料内の水素量を測定した結果、試料に水素チャージを行っていない、大気中で保持していただけの試料にも水素が含まれることが分かった。さらにチャージ時間の増加とともに試料内の水素量は増加した。水素チャージした試料に対して引張試験を行うと、試料内の水素量が多いほど延性が低下することが分かった。また、水素量が多くなると破壊形態はボイド合体型の破壊からせん断型の破壊へと変化し、破面のディンプルの深さと幅のアスペクト比は小さくなった。今後は鉄およびフェライト系ステンレス鋼に対して水素チャージ引張試験を行い、水素脆化特性の評価を行っていく。今年度に行った引張試験は水素をチャージしながら行ったため、破断までにチャージされた水素の量は試料ごとに異なり、試料内の水素分布も不均一であると考えられる。そのため、確認された結晶粒径による水素脆化のしやすさの違いが結晶粒界による本質的なものではなく、単に水素濃度の違いによるものであることも考えられる。そこで次年度では引張試験前に水素のチャージを完了させ、水素の分布が均一となるように一定時間保持した後、引張試験を行う。これにより結晶粒径の水素脆化への影響をより明確にできると考えられる。
ヒト歯髄の神経・硬組織関連因子の解析と組織工学

1.歯を開発した電動粉砕装置に入れると3秒で歯が割れ,歯髄の採取が可能な状態になった.本法は数歯から一度に歯髄を採取できる革新的歯髄採取技術である.2.ヒト歯髄の全RNAを用いてRT-PCRをおこなった結果,BMP-2,-4,-6,-7mRNAの発現が認められた.3.歯髄由来タンパク質のSDS還元溶解液に対して,抗BMP-2抗体で免疫ブロット解析した結果,分子量50kDaにメインバンドが現れた.NGFとHGFも免疫ブロットで同定した.4.抗菌処理したヒト歯髄はヌードマウス背部皮下組織内で移植8週後に骨を誘導した.1.歯を開発した電動粉砕装置に入れると3秒で歯が割れ,歯髄の採取が可能な状態になった.本法は数歯から一度に歯髄を採取できる革新的歯髄採取技術である.2.ヒト歯髄の全RNAを用いてRT-PCRをおこなった結果,BMP-2,-4,-6,-7mRNAの発現が認められた.3.歯髄由来タンパク質のSDS還元溶解液に対して,抗BMP-2抗体で免疫ブロット解析した結果,分子量50kDaにメインバンドが現れた.NGFとHGFも免疫ブロットで同定した.4.抗菌処理したヒト歯髄はヌードマウス背部皮下組織内で移植8週後に骨を誘導した.1.ヒト歯髄組織中のBMPおよび硬組織関連遺伝子の発現RT-PCR解析で使用したものと同じサンプルを用いて、ヒト歯髄組織に存在するBMP-2 mRNAとBMP-4 mRNAの定量をおこなった。mRNAはそれぞれのヒトBMPのcDNAを用いて検量線を作製し、それと比較することで定量した。ヒト歯髄組織にはBMP-2はtotal RNA 1μg当たり0.035a mol、BMP-4はtotal RNA 1μg当たり0.270a mol存在していた3.ヒト歯髄組織におけるBMP-2タンパク質の同定ヒト歯髄組織の組織抽出液を使用して、還元条件下でSDS-PAGEをおこない、ウエスタンブロッティングによりBMP-2タンパク質を検出した。検出のため数社の抗体を試したが、特異的な反応が得られず、最終的にR&D社の抗ヒトBMP-2モノクローナル抗体を用いた。その結果、強いシグナルを示すバンドが50kDaの位置に、弱いシグナルのバンドが32kDa, 25kDa, 16kDaの位置に検出された。1.ヒト抜去歯から歯髄をタービンバーによる溝形成後にヘーベルで分割して採取した.2.免疫不全マウスを用いた生物検定系のための歯髄細胞の除菌処理として,2種の抗菌薬(0.002%ストレプトマイシン,ペニシリン)と抗真菌薬(アムホテリシンB)の混合薬が適切で浸漬時間は5分必要であった.本処理をしないと細菌増殖により感染が成立して移植した歯髄細胞は融解壊死傾向を呈することを組織学的に観察した.3.細胞表面抗原(CD105, STRO-1)に関する情報をインプットしたフローサイトメトリーで歯髄を検索した結果,8-10%に両マーカー抗原の発現が認められ,成体歯髄幹細胞の存在が示唆された.4.歯の自動粉砕機(特許公開中:本学知的財産)での粉砕後に得られた象牙質顆粒を2%硝酸で完全に脱灰した.ヒト脱灰象牙質顆粒/除菌処理歯髄複合物をヌードマウス(4週齢、雄)の背部皮下に埋入した結果,8週後に骨様象牙質の誘導現象を確認した(H-E標本).1.抜去歯からヒト歯髄採取の新技術の開発と細胞培養歯の自動粉砕装置で抜去歯を5秒粉砕後にヒト歯髄が回収可能であった.採取歯髄を抗菌処理(ストレプトマイシン,ペニシリン,アムホテリシンB含有溶液に浸漬)後に細切して細胞増殖に成功した.従来の手動採取方法(所要時間:20-30分)に比べて,圧倒的短時間(5分)で細胞培養が可能になった.2.歯髄タンパク質の電気泳動とウェスタンブロッティング法による同定BMP-2,NGF(神経栄養因子),HGF(肝細胞増殖因子)を検出した.BMP-2は主に未熟タイプで存在していた.NGFが高濃度に存在していたことと形態が組織傾斜してスフェロイド様であるから,神経再生に使用可能と考える.HGFの同定は,文献検索結果より初めてであり,科学的意義がある.血管再生に使用可能と考える.3.動物実験と組織標本観察免疫不全のマウス背部皮下に,歯髄/象牙質複合体を移植した結果,一部に象牙質顆粒間に骨形成を確認した.なお,歯髄/セラミックスブロックは,細菌感染が起き歯髄組織の融解が観察された.抗菌管理が今後の課題である.
中国の中等教育におけるグローバル教員の資質・能力に関する実証的研究

本研究は、中国の高等学校がグローバル人材育成を目的として開設した「国際部」に着目し、そこで教育実践にあたる中国人教員を対象とした評価制度を多角的に分析することを通して、中等教育においてグローバル人材育成を担う教員に求められる具体的な資質・能力を明らかにすることを目的とする。中国では、教員評価制度について、評価結果を給与へ反映させるものから、職能成長を促すものへとの変換が図られてきた。評価の項目については、教育部は「徳(政治思想)」、「能(業務水準)」、「勤(勤務態度)」、「績(勤務成績)」という基本的な四つの枠組みを定めており、各枠組みに応じた具体的な評価項目の設定は各学校の裁量の範囲内で行うため、教員評価項目には、学校が教員に対して求める資質・能力などが反映される。現地調査を通して、教員評価制度は教員の職階制度と強く関連していることが明らかとなった。また、その評価項目のうち、とりわけ「績(勤務成績」を重視しており、具体的には生徒の学業成績や進学実績が教員評価の主な対象となっている。中国における教員評価制度の運用実態には、個人主義・成果主義的な側面が強くみられる。職能成長の捉え方について等、今年度は予定していた調査を十分に行うことができなかったので、来年度も引き続き調査を進め、中国における中等教育の教員評価制度の運用実態を分析することで、グローバル人材育成を担う教員の資質・能力を明らかにする。今年度予定していた調査を十分に行うことができなかったため、来年度も研究調査を引き続き進めていく。本研究では、今年度は予定していた調査を十分に行うことができなかったので、来年度も引き続き調査を進め、中国における教員評価制度の運用実態を分析することで、グローバル人材育成を担う教員の資質・能力を明らかにする。中国では、受験対応のための暗記型教育から生徒個人の全面的発達を促す素質教育を目指した教育改革が行われており、その鍵として教員の資質向上が位置づけられている。教員の資質向上に関して、中国政府は「改革開放」時代の1980年代以降、特に1990年代から本格的に教員に関する法整備に力を注いできた。それによって、例えば教員の資格を学歴と連動させながら明確に定め、職階制を設けることで教員の資質向上に努めてきた。また、師範系大学・専科学校に閉鎖されていた教員養成を「開放」し、同時に教員養成課程の質保証も求められるようになってきている。本研究は、このように教員の資質向上が課題とされている中国に焦点を当て、特に高等学校の教員に求められる資質・能力について検討を行った。その方法は、とりわけ教員評価に関する政策文書の検討である。中国では、もともと教員の資質向上は1980年代以降の重要な政策課題であったが、その一環として教員評価制度が大胆に、徹底的に導入されてきた経緯がある。その評価項目をみると、概ね教授面、研究面、成果面、職務倫理面、の四つに分類されており、その具体的な評価基準は各学校が設けていることが確認された。四つのうち、研究面に関しては、生徒の全面的発達を促すための素質教育を適切に実践するためにも必要であると考えられている。今後は各学校が設定している具体的な評価項目をより詳細に分析することによって、教員に求められる資質をさらに浮き彫りにできると考えられる。中国の高等学校の教員に求めらる資質・能力について、教員評価に関する政策文書を分析することによって明らかにした。具体的な教員評価項目は各学校が設定していることが確認されたので、次年度の現地調査を通じて、それらに関する資料収集を行う予定である。その分析を行うことによって、教員に求められる資質・能力をより具体的に浮き彫りにしていく。平成29年度は、中国の高級中学(日本の高等学校に相当)においてグローバル社会に対応する人材育成を担う教員に求められる資質・能力について明らかにするために、中国の教員職階制度、教員評価制度、教員研修制度の分析を行った。これらの制度分析から分かるのは、教員の力量として重点的に求められる能力は、生徒が特定の試験で一定以上の成績を収めることができる能力を習得できる授業を実践すること、そうした授業を実践するために研究を行うことである。例えば、中国の教員評価項目の枠組みは、「徳(政治思想)」、「能(業務水準)」、「勤(勤務態度)」、「績(勤務成績)」と設定されており、各項目に含まれる具体的内容やその配点は各学校において決定する。そのうち、「績」は生徒の成績や進学率等を示しており、これが重視される傾向にあると言われる。また、授業改善のための研修を各学校において実践し、教師はそれに積極的に参加すること、また、教員が各自で授業研究に取り組むことが促されている。教員の雇用形態が従来の終身雇用から学校との契約制へと変更し、教員評価の重要性が増した1994年の「教師法」以降、教員評価制度は評価結果を給与へ反映させることが強調されていたが、近年は職能成長を促すものへとの変換が図られてきた。職能成長を促す評価制度は、研修制度と結びついていることがわかった。また、職能成長のための研修は、教員職階制度とも結びついて機能していると言える。高級中学の教員には三級、二級、一級、高級の職階が設けられ、職階に応じて研修内容が異なる。教員評価制度、職階制度、研修制度は相互に結び付きながら機能していると言える。

平成29年度は、中国の高級中学(日本の高等学校に相当)においてグローバル社会で活躍できる人材を育成する「国際部」での教員に求められる資質・能力を明らかにするために、中国都市部の高級中学で聞き取り調査、教員評価に関連する資料収集、さらに授業実践の観察を行う予定であった。また、「国際部」の教員に求められる資質・能力の特質を浮き彫りにするため、「国際部」以外の高等学校でも同様の調査を行うことを予定していた。中国で教員評価項目について国家が示すのは「徳(政治思想)」、「能(業務水準)」、「勤(勤務態度)」、「績(勤務成績)」という四つの枠組みのみであり、これに基づいた具体的な評価項目は各学校が作成しているため現地調査によってその実態を明らかにする予定であったが、現地調査で訪問する校数が当初の予定より少なくなった。そのため、平成29年度は上記に関することについて、先行研究や文献による分析も同時に行った。当初より、平成30年度にも現地調査は行う予定であったため、その際に訪問する校数を予定より多く設けるつもりである。本研究は、中国の高等学校がグローバル人材育成を目的として開設した「国際部」に着目し、そこで教育実践にあたる中国人教員を対象とした評価制度を多角的に分析することを通して、中等教育においてグローバル人材育成を担う教員に求められる具体的な資質・能力を明らかにすることを目的とする。中国では、教員評価制度について、評価結果を給与へ反映させるものから、職能成長を促すものへとの変換が図られてきた。評価の項目については、教育部は「徳(政治思想)」、「能(業務水準)」、「勤(勤務態度)」、「績(勤務成績)」という基本的な四つの枠組みを定めており、各枠組みに応じた具体的な評価項目の設定は各学校の裁量の範囲内で行うため、教員評価項目には、学校が教員に対して求める資質・能力などが反映される。現地調査を通して、教員評価制度は教員の職階制度と強く関連していることが明らかとなった。また、その評価項目のうち、とりわけ「績(勤務成績」を重視しており、具体的には生徒の学業成績や進学実績が教員評価の主な対象となっている。中国における教員評価制度の運用実態には、個人主義・成果主義的な側面が強くみられる。職能成長の捉え方について等、今年度は予定していた調査を十分に行うことができなかったので、来年度も引き続き調査を進め、中国における中等教育の教員評価制度の運用実態を分析することで、グローバル人材育成を担う教員の資質・能力を明らかにする。今年度予定していた調査を十分に行うことができなかったため、来年度も研究調査を引き続き進めていく。平成28年度においては、政策文書の分析によって、中国の高等学校の教員に求められる資質能力を分析することができた。一方で、具体的な教員評価項目は各学校が設定していることから、それに関する資料を収集し、考察を加えることでより詳細な分析が可能になることも確認された。今後は、現地調査から得られた情報を分析し、グローバル化が進展するなかで中国の高等学校の教員にいかなる資質が求められているのかを明らかにしたい。今後は、これまでの先行研究、文献、現地調査によって得られた結果をまとめ、中国の高級中学でグローバル人材育成を担う教員に求められる資質や能力について整理していく。また、現時点では、現地調査が不足しているので、それを補いながら研究を進めていく予定である。
眼球運動固視微動の高周波成分による視覚情報獲得機構

視知覚充填(以下,filling-in)は,網膜盲点などで発生する錯視現象である.Filling-inの発生により,効率的,機能的な視覚情報の獲得が実現されていると考えられる.Filling-inの発生特性,および発生機構を知ることによって視覚情報獲得機構が理解され,それを画像圧縮,画像符号化,伝送方法などへ応用することが可能になる.Filling-inは,被験者の網膜周辺部に,filling-inさせる対象部分(filling-in対象)を付加した動くテキスチャ画像(以下,動的テキスチャ画像)を呈示した場合にも発生し,それが動的テキスチャの時空間周波数に依存することが,昨年度,研究代表者によって示された.本年度は,filling-inの発生が動的テキスチャの空間的特性と,時間的特性に依存すると考え,filling-in発生プロセスの仮説を提案した.Filling-in発生プロセスの仮説を実証するため,視覚の空間周波数感度特性を計測し,それを用いて,動的テキスチャに対するfilling-in対象の空間的な知覚強度を推定した.また,様々な時空間周波数特性を持つ動的テキスチャ画像に対しfilling-in時間を計測した結果を,filling-in発生プロセスの仮説に適用した.知覚強度が動的テキスチャの動きに伴って減衰し,filling-inに至る過程を推定した.その結果,Filling-in対象の知覚強度は,動的テキスチャが持つ時空間周波数特性に依存して減衰し,時空間周波数感度特性が高い刺激を与えた場合に知覚強度が著しく減衰することが示唆された.このことは,視知覚が強い刺激ほどfilling-inを誘発しやすくなることを意味し,初期視覚の神経細胞が,強い刺激を継続して受けることにより疲労し,filling-inに至るという知見(Ramachandran 1993)の妥当性を示唆したことになる.(1)外眼筋モデルの基礎となる骨格筋の張力発生モデルの構築骨格筋に神経インパルスが入力すると,筋小胞体の働きによりCa^<2+>濃度が上昇し,筋の収縮が実現する.分子,イオンの結合と解離を表す状態遷移確率モデルから,ハーフサルコメア内に含まれる筋小胞体の(1)Caバッファ,(2)Caチャネル,(3)Caポンプの各振る舞いを表現する筋小胞体モデルを提案した.筋細胞内Ca^<2+>濃度から筋収縮までのプロセスを表すモデルは,すでに構築しているので,分子・イオンの結合,解離の状態遷移を用いて,統一的な概念によって,神経インパルスの到着から筋張力発生までの一連のプロセスが表現されたことになる.本骨格筋モデルから,外眼筋の振る舞いを検討することは次の課題である.(2)視覚心理実験による視覚情報獲得機構に関する研究動的テキスチャの一部に周辺とは異なるテキスチャの小領域を設け,その小領域が視野周辺部にくるよう被験者に呈示するとき,小領域が周辺テキスチャに充填され消失するように知覚されるfilling-inの現象がある.本研究では,filling-inの現象から視覚情報の獲得機構を調べるため,様々な時空間周波数特性を持つ動的テキスチャを被験者に呈示した際のfilling-inが起きるまでの時間を計測した.実験後の被験者による主観的な報告に基づいて,動的テキスチャが持つ時間的,空間的な知覚のパワーによりfilling-inの発生を説明するモデルを提案した.提案モデルにfilling-in時間の計測結果を適用し,モデルの妥当性を示した.視知覚充填(以下,filling-in)は,網膜盲点などで発生する錯視現象である.Filling-inの発生により,効率的,機能的な視覚情報の獲得が実現されていると考えられる.Filling-inの発生特性,および発生機構を知ることによって視覚情報獲得機構が理解され,それを画像圧縮,画像符号化,伝送方法などへ応用することが可能になる.Filling-inは,被験者の網膜周辺部に,filling-inさせる対象部分(filling-in対象)を付加した動くテキスチャ画像(以下,動的テキスチャ画像)を呈示した場合にも発生し,それが動的テキスチャの時空間周波数に依存することが,昨年度,研究代表者によって示された.本年度は,filling-inの発生が動的テキスチャの空間的特性と,時間的特性に依存すると考え,filling-in発生プロセスの仮説を提案した.Filling-in発生プロセスの仮説を実証するため,視覚の空間周波数感度特性を計測し,それを用いて,動的テキスチャに対するfilling-in対象の空間的な知覚強度を推定した.また,様々な時空間周波数特性を持つ動的テキスチャ画像に対しfilling-in時間を計測した結果を,filling-in発生プロセスの仮説に適用した.知覚強度が動的テキスチャの動きに伴って減衰し,filling-inに至る過程を推定した.その結果,Filling-in対象の知覚強度は,動的テキスチャが持つ時空間周波数特性に依存して減衰し,時空間周波数感度特性が高い刺激を与えた場合に知覚強度が著しく減衰することが示唆された.このことは,視知覚が強い刺激ほどfilling-inを誘発しやすくなることを意味し,初期視覚の神経細胞が,強い刺激を継続して受けることにより疲労し,filling-inに至るという知見(Ramachandran 1993)の妥当性を示唆したことになる.
ピコ精度デジタル画像処理型変位計を用いた近距離重力の研究

研究2年目となる今年度は,近距離における逆二乗則の検証の他に,等価原理の検証実験に関しても大きな成果を得ることが出来た。万有引力の法則の逆二乗則の検証実験は余剰次元探索を目的としたものであるが,その際にシステムチェクとして計測ずる万有引力定数の物質依存性のデータは,逆に逆二乗則を仮定すると,慣性質量と重力質量の比は物質覧・エネルギーの形態によらず一定であるとする「弱い等価原理]を近距離の重力を用いて検証するデータとなる事が判明した。初年度に得られた結果を詳しく解析した結果,本プロジェクトで得られた結果はバリオン数に結合する新しい相互作用の結合定数の上限値に対して,既に最も近距離で,最も強い制限を与えることが出来る事があきらかとなった。この結果に触発されて,系統誤差を大きく抑制することの出来る,新たな計測装置を開発した。新装置の導入により,精度を二桁程度向上させることが出来た。加えて,今後の逆二乗則検証実験の超精密化を目指して,ねじれ秤のワイヤーの材料研究,各種変位計の基礎開発,そしてつりあい位置計測以外の計測原理の研究など,多くの基礎研究を進めるごどが出来た。これらの成果は2回の学会発表を行っている。以上のように本研究によって近距離重力実験の基礎技術開発において今後の本格的な研究の基礎となる大きな成果をあげることが出来た。今後は本研究の成果を下に,カのつりあいを用いない,新しい原理に基づく実験を進めることで,圧倒的な近距離で余剰次元探索を進めていく予定である。本研究は初年度である今年度、大きな成果を上げる事が出来た。まず、観測装置の徹底的な設計改善を行い、また計測及び解析の自動化ツールの開発も行った。具体的には、ねじれ秤の初期位置の微調整用モーターシステムと、重力源変位用のモーターシステムの制御系を一括整備し、また観測用のビデオデータ収集システムと同期運転が出来るようにした。さらに、これらを振動環境のよい深夜に自動実験が行える様なシステムを構築した。また、オンライン実験終了と同時にオフライン解析へ、データ転送を含めて自動的に行える様に改造した。加えて、これらの制御を計測室外の、制御用PCから全てネットワークを介して行えるシステムを構築した。以上の多大な努力の結果、多くの試行錯誤が少ない労力で可能になった。実験当初、重力による変位に比べて桁違いに大きな変位が観測される問題が生じたが、これは重力源とねじれ秤を完全に電気的に導通させてもあまり改善されなかった。そこで、重力源全体をアルミ製のシールドで完全に覆ったところ、解決した。他にも多くの改善を行った結果、安定した重力の観測が可能になった。データとして、ねじれ秤の変位の重力源の位置依存性をまず取得した。変位の時間依存性は重力源の移動する環境下での力学振動で完全に記述出来る見事なデータが得られた。変位の絶対値も、ニュートンの万有引力の法則と実験誤差の範囲内で一致した。重力以外の力の影響を排除する為、重力源の素材を鉛、銅、アルミの3種類の非磁性金属で実験し、質量依存性を確認した。この結果から、万有引力定数の物質依存性が見られないという結論を逆に得ることが出来る。意外な事に、センチメートルスケールで万有引力定数の物質依存性を得たのはこれが世界で初めてのものである可能性が高い事が判明した。この結果は現在投稿論文に発表準備中である。距離依存性についても大量のデータ収集を行い、現在の所、逆二乗則を指示する結果が得られている。来年度は、装置のさらなる改造を行い、より小さなスケールでの実験を行い成果発表する予定である。