hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多変数保型形式の整数論的研究

この一般的な結果をn=2、p=23であてはめれば、冒頭に述べた井草の重さ35のカスプ形式の場合の現象の説明ができるわけである。この期のもう一つの成果としては、上記リーチ格子のエルミート版であるユニモジュラー・エルミート格子に付随するエルミートモジュラー形式で同様の性質をもつものの発見が挙げられる。このエルミートモジュラー形式はテータ作用素のmod11核になっていることが確認された。以上が得られた成果の主要なものである。研究目標はJ.-P.セールが一変数モジュラー形式の場合に研究したp進モジュラー形式を多変数モジュラー形式、たとえばジーゲルモジュラー形式やエルミートモジュラー形式の場合に拡張しようとするものであった。詳細にのべると、セールの理論で重要な役割を果たしたテータ作用素の概念を、これらのモジュラー形式の場合に拡張し、その性質を研究した。この期間での特筆すべき成果としては、素数pについてテータ作用素のmod p核の概念を定義し、今まで知られていた井草のカスプ形式がこの性質をもつことを発見したことが挙げられる。テータ作用素のmod p核の理論は,研究開始当初,2次Siegel modular形式特有の現象と思われたが,一般の偶数次のSiegel modular形式に同様の現象が確認され研究の進展があった.また2次の場合にも,Leech格子のテータ級数が,テータ作用素のmod23核に入っているという現象を発見した.この結果は格子理論の専門家の興味を惹き,格子の自己同型群の構造からの現象解明の論文が書かれている.これは24次元の一般的なNiemeier格子の場合の研究である.例えば,ドイツ,Saarbrucken大のSchulze-Pillot教授は,「格子理論」の立場から我々の結果を解釈した論文を発表している.このように,我々の結果が他の分野の研究者の興味を惹き,この分野の新たな発展を促すと思われる.代数学テータ作用素のmod p核に現れるSiegel modular形式について研究を進めていく.前期の研究において,2次で奇数ウエイトの,いわゆる井草のカスプ形式が,この一見して奇妙な性質をもつことを発見し,論文として公表したが,その後,同様の性質を満たすmodular形式が発見されている.このなかに,いわゆるNiemeier格子とよばれている格子に付随するテータ級数があり,格子理論の専門家からも興味をひいている.この現象の意味,すなわちなぜこのようなmodular形式が現れるかについて研究を進めていきたい.このためには,モジュラー形式のフーリエ係数に関する多くのデータが必要であり,これを得るため大型の数値計算(例えば,このためのパッケージ「Sage」等を使用した数値計算)を行い,研究を進めて行く予定である.研究実績の概要でも述べたように、この研究課題の中心に据えたテーマであるテータ作用素のmod p核の研究について現象の原因解明の端緒を見つけることができた。
日本窯業技術の歴史的展開に関する実験的研究-還元焔冷却法から酸化焔冷却法へ-

平成10年度は、平成9年度に行った須恵器焼成技術の研究に続き、中世焼締陶器の「還元焔焼成・酸化雰囲気冷却」技術の実験的復元研究と、考古遺物および焼成サンプルの自然科学的分析を目的とした。1平成10年7月2024日、12月2325日、平成11年3月1012日の3回にわたり、倒焔式実験窯で薪燃料による焼成実験を行い、中世焼締陶器の酸化色(赤褐色)および須恵器の還元色(青灰色)を得る焼成技術の差異の探求とあわせて、温度域・焼成時間・酸素供給量などのデータ化を図った。2分析用の考古遺物として、中世の代表的な焼締陶器生産地である越前焼(福井県)および珠洲焼(石川県)の出土品や復元焼成資料の提供を受け、実験窯における焼成サンプルとともに、岡山理科大学理学部に分析を依頼した。現在、X線解析による胎土中の鉱物組成の種類と量・金属結合状態および焼成温度、色スペクトル分光による色階調、炭素の吸着量などを分析・検討中である。この結果、1に関しては、薪燃料窯による「酸化焔・還元雰囲気冷却」技術の確立を得るとともに、表面呈色のおもな要因として、胎土中の鉄分含有量の少一多と、冷却段階、特に1,150950°C間の窯内酸素量と時間が、色調の灰(黒)ー赤、淡ー濃と相関関係にあることが明らかとなった。2に関しては分析継続中であるが、須恵器と中世焼締陶器の最高焼成はともに1,200-1,300°Cに及ぶこと、遺物および実験資料の呈色は3価鉄と2価鉄の微妙な挙動により大きく変化することが明らかとなった。したがって、須恵器と中世焼締陶器の焼成技術に大きな懸隔はなく、表面呈色は冷却段階の酸化・還元操作によって意識的に選択されたものであり、その呈色は、生産者の技術的系統・流通機構・使用者の需要など、多様な要素の複合的選択の結果であると捉えられる。平成9年度は、日本窯業の黎明と考えられる須恵器の「還元焔焼成・還元雰囲気冷却」技術の復元を目的として、主として以下の研究を行った。1平成9年7月2224日、12月912日、平成10年3月1316日の3回にわたり倒焔式実験窯で薪燃料による焼成実験を行い、須恵器の還元色(青灰色)を得る焼成技術の探求とあわせて、温度域・焼成時間・酸素供給量などのデータ化を図った。また、胎土中の雲母の高温下における崩壊進行状況を検証した。2分析用の考古遺物として、69世紀の代表的な須恵器生産遺跡である福岡県大野城市牛頚窯跡群、大阪府泉北地域陶邑窯跡群、茨城県土浦市栗山窯(新治窯跡群)の資料提供を受け、実験窯における焼成サンプルとともに、岡山理科大学理学部に分析を依頼した。この結果、1に関しては、「還元雰囲気冷却」技術の確立を得るとともに、焼成後の閉塞状況の差異が表面発色を決定し、酸素流入量の少-多が青-赤、冷却段階の高温時間の短-長が淡-濃、に対応することが明らかとなった。したがって、須恵器と中世陶器の発色は冷却時の意識的操作によると考察される。2に関しては分析中であるが、従来酸化第一鉄によるとされていた還元色は、実際は3価鉄と2価鉄に共存する還元途上の状態であり、窯内が「酸化雰囲気」になれば鉄分の微妙な挙動により中世陶器の赤錆色に変わりうるものと予察される。平成10年度は、中世陶器の「還元焔焼成・酸化雰囲気冷却」技術を復元するとともに、焼成時のガス・サンプリング分析などを加えて自然科学的データの蓄積を図り、遺物と実験の比較から総合的な考察を行いたい。

2に関しては分析継続中であるが、須恵器と中世焼締陶器の最高焼成はともに1,200-1,300°Cに及ぶこと、遺物および実験資料の呈色は3価鉄と2価鉄の微妙な挙動により大きく変化することが明らかとなった。したがって、須恵器と中世焼締陶器の焼成技術に大きな懸隔はなく、表面呈色は冷却段階の酸化・還元操作によって意識的に選択されたものであり、その呈色は、生産者の技術的系統・流通機構・使用者の需要など、多様な要素の複合的選択の結果であると捉えられる。
エピブラストにおける維持・分化制御機構の解明

マウス初期胚に発生するエピブラストは、3胚葉のそれぞれの直接の起源であるが、エピブラストの維持・分化制御機構にあたる分子基盤はあまり解明されていない。私たちは、マウスES細胞を使用し、エピブラストの分子基盤に関係する遺伝子としてLIM homeobox1 (Lhx1)を同定した。私たちは、エピブラストの特徴を持つP19細胞でLhx1過剰発現実験を行った。結果は、オーガナイザー、中、内胚葉マーカーの発現が有意に上昇したことが分かった。次に、Lhx1をノックダウン(KD)させたマウスES細胞、Lhx1-KD ES細胞株を樹立し、胚様体を作製した。3日目では、オーガナイザーマーカーの発現が有意に抑制され、5日目では、中、内胚葉マーカーの発現が有意に抑制されていた。更に、Lhx1遺伝子座にGFPをノックイン(KI)した、Lhx1-KI ES細胞株を樹立した。そして、胚様体3日目と5日目でソーティングを行った。その結果、3日目では、陽性細胞群でオーガナイザーマーカーの発現が確認され、中内胚葉マーカーのCXCR4とGFPの両陽性群が約8割を占めていた。5日目では、GFP陽性細胞群で中、内胚葉マーカーの発現が確認され、CXCR4/GFP両陽性群は減少した一方で、GFP陽性群に中胚葉マーカーPDGFRα、内胚葉マーカーDAF1、それぞれの陽性群が見られた。これらの結果から、1Lhx1はエピブラスト形成時に発現すること、2Lhx1過剰発現は、P19細胞を中内胚葉へ分化誘導すること、3ES細胞の分化誘導において、Lhx1の抑制は中内胚葉分化を妨害すること、4Lhx1陽性細胞は、オーガナイザーマーカーの発現を示し、その後、中内胚葉マーカーを示すこと、これら4つを明らかにした。つまり、Lhx1がエピブラストからオーガナイザーの形成及び3胚葉分化の制御因子として働いていることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。マウス初期胚に出現するエピブラストは、胚葉の直接の起源であるが、エピブラストの維持・分化制御機構にあたる分子基盤は、あまり解明されていない。私は、マウスES細胞を初期胚モデルとして使用し、エピブラストの分子基盤に関係する可能性がある遺伝子としてLhx1(LIM homeobox1)を同定した。私は、エピブラストの特徴を持つエピブラスト幹(EpiS)細胞にLhx1発現ベクターを導入し、過剰発現実験を行った。結果は、オーガナイザー、中胚葉、内胚葉マーカー遺伝子の発現が有意に上昇していることが確認された。次に、mES細胞において、Lhx1をノックダウン(KD)し、Lhxl-KDmES細胞株を樹立した。この細胞株でエピブラストが形成される時期の遺伝子発現を確認した。その結果、オーガナイザー、中胚葉、内胚葉マーカー遺伝子の発現が有意に抑制されていることが分かった。これらの結果から、Lhx1は、中胚葉、内胚葉の誘導に関与していることが分かった。また、EpiS細胞において、Lhx1存在下では、オーガナイザー遺伝子のCer1, Gscと中胚葉、内胚葉の起源である原条マーカー遺伝子のBrachyuryのプロモーター活性が確認された。そして、Lhx1の発現をGFPで可視化できる、Lhx1ノックインES細胞株を樹立した。この細胞株で凝集塊を作製すると、3日目付近で一部に発現が見られ、その後、全体に発現が確認された。凝集塊3.5日目と5日目でセルソーティングを行い陽性細胞群と陰性細胞群で遺伝子発現を確認した。その結果、3.5日目では、陽性細胞群でのみオーガナイザーマーカーの発現が確認された。5日目では、陽性細胞群で中胚葉、内胚葉マーカーの発現が確認された。これまでの結果から、Lhx1は1エピブラストからオーガナイザーを生成する。2原条を形成する。3中胚葉、内胚葉を誘導する。これら3つの機能が分かった。Lhx1は、オーガナイザーの生成と中胚葉、内胚葉の誘導に重要な役割を担っている可能性が示唆され、Lhx1を中心とした遺伝子ネットワークを解明することによって、新規のエピブラストに関係する分子基盤を提唱できると考えている。

その結果、3日目では、陽性細胞群でオーガナイザーマーカーの発現が確認され、中内胚葉マーカーのCXCR4とGFPの両陽性群が約8割を占めていた。5日目では、GFP陽性細胞群で中、内胚葉マーカーの発現が確認され、CXCR4/GFP両陽性群は減少した一方で、GFP陽性群に中胚葉マーカーPDGFRα、内胚葉マーカーDAF1、それぞれの陽性群が見られた。これらの結果から、1Lhx1はエピブラスト形成時に発現すること、2Lhx1過剰発現は、P19細胞を中内胚葉へ分化誘導すること、3ES細胞の分化誘導において、Lhx1の抑制は中内胚葉分化を妨害すること、4Lhx1陽性細胞は、オーガナイザーマーカーの発現を示し、その後、中内胚葉マーカーを示すこと、これら4つを明らかにした。つまり、Lhx1がエピブラストからオーガナイザーの形成及び3胚葉分化の制御因子として働いていることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。優先事項であったLhx1ノックインES細胞株の樹立は行った。しかし、コンディショナル発現系細胞株の樹立やLhx1の転写制御に関係するシスエレメントの同定は、現在進行中であるため。今後は、Lhx1ノックインES細胞株を主に使用する。まず、セルソーティングによって陽性細胞と陰性細胞を選別し、それぞれの特性を解析していく。また、Lhx1が直接制御する遺伝子等をルシフェラーゼアッセイやChip-assayを用いて探索する。これらによって、Lhx1を中心とした遺伝子ネットワークの解明を行う。mES細胞の凝集塊で、Lhxlに局在が確認されたことから、マルチフォトン顕微鏡を用いて、凝集塊の鮮明な内部画像を取得する。これによって、mES細胞の軸の存在を提唱できると考えている。
騒音発生のメカニズムとその防止対策に関する流体力学的研究

井上は、渦と渦の干渉によって発生する音及び渦と衝撃波の干渉によって発生する音を数値的に捕えるための高精度の計算コードを開発し、渦と渦が正面衝突する場合および渦と衝撃波が衝突或いは追い越しする場合の音の発生機構を種々のパラメータについて解析し、音の四重極性を明らかにすると共に、各パラメータの及ぼす音の強さ・音の伝播メカニズムを明らかにした。またヘリコプタ・ロータまわりの圧縮性流れを数値的に解明することにより、ヘリコプタ・ロータまわりに発生する渦輪状態及びオート・ロ-テーション状態を世界で初めて数値的に捕え、ヘリコプタ騒音解明のための大きな手がかりを得ることができた。早瀬は、管オリフィスおよびスプール弁を通過する非定常流の数値的解析を行い、管路内絞りを通過する乱流噴流中の渦の挙動と音圧との関連を明らかにした。また、情報機器の基本構成要素である回転するポリゴンミラー周囲の乱流場による流体関連振動や血管内流れの不安定振動を解析し、渦の挙動と音の発生との関連を明らかにした。佐宗は、新幹線騒音問題の解明のために自由飛行体発射装置を用いた実験を行ない、高速列車がトンネルに突入することによって発生する衝撃波とトンネル出口での騒音との関連を明らかにし、またその騒音を軽減するための有効な方策を見いだした。坪田は、極低温流中での騒音発生メカニズムを解明するために、管内を流れる超流動ヘリウムに熱的および音響的振動が加えられたときの複数の量子渦の相互作用および壁面効果を数値的に解析し、量子渦の相互干渉による音の発生機構に関する重要な知見を得た。上述の4名の研究者による個々の研究成果を相互に比較研究した結果、各研究者により取り扱われた流れ場は大きく異なるが、例えば渦と渦との干渉及び渦と衝撃波の干渉によって発生する騒音は四重極性を有すること、壁面や物体の存在する場合には二重極性を有する騒音も発生すること等、多くの共通点が見いだされ、騒音問題解決のために今後更に共同研究を発展させる必要性のあることが確認された。井上は、ヘリコプタ・ロータまわりの圧縮性流れの計算コードを開発し、流れ場に適用することにより実験値と良く一致する結果を得た。ホバリング時のみならず前進、上下運動時の渦と衝撃波の特性についても新しい知見を得た。また円柱まわりの三次元非圧縮性ナビエ・ストークスコードを開発中であり、その有効性について検討中である。早瀬は、流体制御機器等の内部流れの不安定性に起因する騒音を対象として、数値解析による検討を行った。管オリフィスおよびスプール弁を通過する比較的低レイノルズ数の非定常流を取り上げ、数値解析を行うための計算コードを作成し流れ場に適用することにより、基本的な管路内絞りを通過する乱流噴流における渦の挙動と音圧との関連を明らかにするための基礎データを得た。さらに、情報機器の基本構成要素である回転するポリゴンミラー周囲の乱流場による流体関連振動、生体における血管内流れの不安定振動などについても検討し、渦の挙動に関する新しい知見を得た。佐宗は、新幹線騒音問題と関連して自由飛行体発射装置を用いた実験を行ない、高速走行する物体から発生する騒音に関する知見を得た。坪田は、管内を流れる超流動ヘリウムに対し、熱的および音響的揺導が加えられたときの複数の量子渦の相互作用運動、および壁面効果を、数値解析により明らかにした。特に、ピン止めされた量子渦が移動する臨界熱流速の温度依存性を求め、既存の実験結果との良い一致を見た。

その結果は当研究において用いられている数値解析法の有用性を実証するものである。全般的にほぼ当初の研究計画どうりに進行しているといってよいと判断される。特に開発又は改良された計算コードによる計算結果は実験結果と多くの場合良い一致を示しており、得られた結果の信頼性の高さを示している。購入された設備備品はプログラムの作成、得られたデータの処理・保存に有効に利用されている。井上は、渦と渦の干渉によって発生する音及び渦と衝撃波の干渉によって発生する音を数値的に捕えるための高精度の計算コードを開発し、渦と渦が正面衝突する場合および渦と衝撃波が衝突或いは追い越しする場合の音の発生機構を種々のパラメータについて解析し、音の四重極性を明らかにすると共に、各パラメータの及ぼす音の強さ・音の伝播メカニズムを明らかにした。またヘリコプタ・ロータまわりの圧縮性流れを数値的に解明することにより、ヘリコプタ・ロータまわりに発生する渦輪状態及びオート・ロ-テーション状態を世界で初めて数値的に捕え、ヘリコプタ騒音解明のための大きな手がかりを得ることができた。早瀬は、管オリフィスおよびスプール弁を通過する非定常流の数値的解析を行い、管路内絞りを通過する乱流噴流中の渦の挙動と音圧との関連を明らかにした。また、情報機器の基本構成要素である回転するポリゴンミラー周囲の乱流場による流体関連振動や血管内流れの不安定振動を解析し、渦の挙動と音の発生との関連を明らかにした。佐宗は、新幹線騒音問題の解明のために自由飛行体発射装置を用いた実験を行ない、高速列車がトンネルに突入することによって発生する衝撃波とトンネル出口での騒音との関連を明らかにし、またその騒音を軽減するための有効な方策を見いだした。坪田は、極低温流中での騒音発生メカニズムを解明するために、管内を流れる超流動ヘリウムに熱的および音響的揺動が加えられたときの複数の量子渦の相互作用および壁面効果を数値的に解析し、量子渦の相互干渉による音の発生機構に関する重要な知見を得た。上述の4名の研究者による個々の研究成果を相互に比較検討した結果、各研究者により取り扱われた流れ場は大きく異なるが、例えば渦と渦との干渉及び渦と衝撃波の干渉によって発生する騒音は四重極性を有すること、壁面や物体の存在する場合には二重極性を有する騒音も発生すること等、多くの共通点が見いだされ、騒音問題解決のために今後更に共同研究を発展させる必要性のあることが確認された。
核酸とエンドトキシンの分離のためのシクロデキストリン架橋球状粒子の調製と応用

本研究では、-cyclodextrin(CyD)をクロロメチルオキシランおよびウレタンで架橋したポリマー粒子を合成し、同架橋粒子のCyD空孔内疎水部とLPSのアルキル鎖との疎水性吸着作用を利用して、新規なLPS吸着剤の開発を試みた。結果として、ウレタン架橋型-CyD粒子は、pH 4-6,イオン強度u=0.05-0.2の水溶液環境下で、DNAを吸着することなく、LPSのみに高い選択性を示した。本研究では、エンドトキシン(リボ多糖:LPS)を選択吸着するための細孔制御シクロデキストリン架橋球状粒子を調製した。同粒子表面のシクロデキストリン由来キャビティ中にLPSを選択的に取込むことを利用して、DNAワクチン等の注射溶液からのLPS選択除去を試みた。ケイ酸ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムとβ-およびγ-CyDを溶解させ、50°Cで1時間撹拝した後、エピクロロヒドリン(架橋剤)を加えて65°Cで24時間撹拝した。生成物をろ取・洗浄することで種々のCyD架橋粒子(20-200μm)を得た。得られた粒子を用いてバッチ法によるLPS吸着実験を行った。β-及びγ-CyD架橋粒子、アミノ化γ-CyD架橋粒子と市販のアミノ化粒子(Detoxi-gel、ET-clean)とのLPS吸着除去能(LPS残存濃度)を比較した。CyD架橋粒子は、CyDのキャビティでしかLPSを吸着できないために、市販のアミノ化粒子に比べて吸着除去能が劣るが、中性域でイオン強度=0.050.2の溶液環境下で、100EU/mLのLPS濃度を20EU/mL程度の濃度まで除去できることが分かった。また、アミノ化cyD架橋粒子は、10EU/mL以下のLPS濃度まで吸着除去できた。さらに、種々の吸着剤のLPS/DNA混合溶液からのLPS選択吸着能を比較した。その結果、アミノ化粒子は、LPSとDNAの両方に対して高い吸着能を示したのに対して、γ-CyD架橋粒子はDNAを吸着することなく、LPSのみに選択性を示した。以上の結果から、γ-CyD架橋粒子は、主に静電性でLPSを吸着するアミノ化粒子と比べるとLPS吸着能は劣るが、DNAとの相互作用をほとんど示さないため、LPS/DNA混合溶液からのLPS選択除去剤として大いに期待できることが分かった。本年度は、シクロデキストリン(CyD)架橋球状粒子のエンドトキシン(リポ多糖:LPS)選択吸着能に及ぼすCyDの空孔径サイズの影響について調査した。吸着剤の設計としては、空孔径サイズの異なるα-,β-,γ-CyDをリガンドとして、エピクロロヒドリン(EP)を架橋剤として用いた。得られた種々のCyD/EP共重合体のLPS吸着能の比較では、α-CyD<β-CyD<・γ-CyDの順にLPS吸着能が高く、空孔径が0.85nmと最も大きいγ-CyDを用いたCyD/EP共重合体が最も高いLPS吸着能を示した。仕込みモル比で、γ-CyD/EP=1/4の共重合体は、水溶液中のLPS濃度を10EU/mLから1EU/mL程度に低下させることができ、最もLPS吸着除去能が高かった。γ-CyD/EP=1/21/1の合成も試みたが、得られた生成物の水膨潤度が著しく高く、粒径20μm以上の固体高分子が得られなかった。吸着剤の機械的強度から考えると、γ-CyD/EP=1/31/4の共重合体が吸着剤として望ましいことがわかった。さらに、種々の吸着剤のLPS/DNA混合溶液からのLPS選択吸着能を比較したところ、従来のカチオン性粒子は、LPSとDNAの両方に対して高い吸着能を示したのに対して、γ-CyD/EP=1/4粒子はDNAを吸着することなく、LPSのみに選択性を示した。以上の結果から、γ-CyD/EP=1/4粒子は、従来のLPS吸着剤のように静電性でLPSを吸着するのではなく、CyD細孔へ取り込むことによる疎水性でLPSを吸着するため、DNAとの相互作用がほとんどなく、LPS/DNA混合溶液からのLPS選択除去剤として大いに期待できるという結果が得られた。本年度は、前年度の結果をもとに吸着剤を再構築し、以下のような結果が得られた。1)吸着剤の再構築:1吸着剤の性能評価実験の結果をもとに、吸着剤の化学的・物理的構造を再構築できた。具体的には、γ-CyDを官能基として選択し、架橋剤をエピクロロヒドリンからウレタン構造をもつヘキサメチレンジイソシアナート(HMDI)に変更することにより、吸着剤のLPS吸着能を著しく増大させることができた。2国際学会(3回)および国内学会(2回)での情報発信と技術情報交流を行い、吸着剤の設計方法および応用法を確率できた。2)吸着剤の製造法の確立:

1吸着剤の官能基としてγ-CyDを用いることにより、キャビティサイズをLPS包摂に適したサイズ(0.85 nm)に絞り込み、かつ、最適な疎水性をもつ架橋剤を用いることにより、吸着剤のγ-CyD含有率を7から20%まで増大することができ、この結果が、LPS吸着活性を著しく増大させた。2粒径サイズをクロマトグラフィ用充填剤に適したサイズに絞り込み、吸着剤の球状粒子化を試みたが、本年度中には確立できなかった。22年間の研究成果をもとに、新規吸着剤の物質特許の出願を実現できた。(特願2012-123281)3)吸着剤のLPS選択除去能の評価:バッチ法により、LPSを含む種々のDNA水溶液およびタンパク質水溶液からのLPS選択吸着を試みた。結果として、DNAおよびタンパク質を吸着することなく、LPSを選択吸着できる吸着条件(pH 6,イオン強度μ=0.050.2)を確立できた。4)吸着剤の再生試験:吸着剤の洗浄法は、0.2M-NaoH含有95%エタノール水溶液を用いて、ガラスフィルター上で洗浄することにより確立できたが、再生処理条件に関しては検討できていない。本研究で開発した吸着剤は、市販のLPS吸着剤に比べてLPS吸着除去能がやや劣るが、DNAとの相互作用をほとんど示さないため、DNAを吸着することなく、LPSのみに選択性を示した。この結果は、当初の目的のひとつである「LPS/DNA混合溶液からのLPS選択吸着」を達成できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。吸着剤のLPSに対する吸着定数や吸着容量を増大させる必要が不可欠である。次年度は、吸着剤剤の設計としては、空孔径サイズの最も大きいγ-CyDをリガンドとして用い、エピクロロヒドリン以外の架橋剤を用いて、吸着剤のLPS吸着定数の増大を目標とする。具体的には、疎水性の特性を有する種々のポリウレタンとγ-CyDとの共重合体の調製し、LPS吸着能およびLPS選択性能を評価する。
すべりと接触を考慮したマルチスケール解析による核融合炉用マグネットの構造最適化

核融合炉の実現には超伝導マグネットの使用が必須であり、その大きさは半径10メートル以上と見込まれている。一方、超伝導マグネットのコイル部分を構成する超伝導導体は、断面寸法が数センチメートルであり、さらにその超伝導導体は数ミリメートルの細い線材を束ねたものや、テープ状の材料を積層して製作される。このような構造物が運転時に作用する負荷や温度変化に対してどのような挙動を示し、構造物として健全かどうかを評価するために、マルチスケールによる解析手法による応力解析を提案した。これまで、ヘリカル型核融合炉用の超伝導マグネットシステムを対象として、超伝導導体の均質化解析とそれを用いた構造物全体の応力解析による健全性評価を行った。均質化解析では、候補となっている数種類の超伝導導体に対して内部の構造を詳細にモデル化し、引張・圧縮、せん断全ての方向の単位ひずみ量を与えることによって、超伝導導体の均質化解析を行い、その後の全体解析で単一の物性値によってモデル化できるようにした。また、全体構造解析において超伝導マグネットのコイル巻線部分とコイル容器部分の間のすべりと接触を考慮した解析を行い、実際のマグネット励磁の際に起こると予想される機械的挙動を評価した。さらに、全体解析で得られた超伝導マグネット部の応力・ひずみ分布から、超伝導導体内部の応力/ひずみ分布状態を詳細に評価することができた。平成30年度はこのような手順を様々な構造に適用できるようにし、コイルの巻線形状パラメータが変化した場合の構造解析に適用し、構造物全体から、構成する細部の部材に至る応力分布、変位分布を詳細に得ることができた。核融合炉用超伝導マグネットの構造解析にマルチスケール手法を適用し、以下の結果を得ることができている。(1)超伝導導体の内部構造をモデル化した均質化解析による等価物性値を算出した。(2)超伝導コイル巻線部と支持構造物間のすべりと接触を考慮した全体解析により、完全に接触している場合との比較検討を行った。(3)全体解析で得られた応力・ひずみ分布から、超伝導導体を構成する各部材の機械的挙動を明らかにした。(4)種々の超伝導導体構造に対して均質化物性値を求め、全体構造に与える影響を明らかにした。(5)全体構造が変更された場合に対応した解析を行い、マグネット構造最適化に必要な応力・変位分布情報を得た。核融合炉用超伝導マグネットへのすべりと接触を考慮したマルチスケール解析の適用により、マグネット構造最適化に必要な応力・変位分布情報を得ることができた。ヘリカル型核融合炉へ適用した結果、マグネットの重量は数万トンとなっており、重量の低減が課題となっている。本マルチスケール解析手法と構造最適化手法を合わせて適用することにより、構造の健全性と軽量化を両立するための興味深い結果が得られており、このような手法による具体的な構造設計例を示す。核融合炉構造物の詳細な健全性評価を行うためには、数ミリメート単位で構成される超伝導導体から数十メートル規模の装置全体に至るまでの機械的挙動を評価する必要がある。そのため、マルチスケールによる解析手法を適用する。平成28年度は、核融合炉用超伝導マグネットシステムを対象として、超伝導導体の均質化解析と全体解析を行った。超伝導導体は素線の種類や冷却方法により様々な形状が提案されており、これらの機械的特性の違いを把握するために、超伝導素線、安定化材、絶縁物、ジャケット構造材の断面配置を考慮した均質化解析を以下の3種類の超伝導導体を対象にして行った。(1)高温超伝導テープ線材を用いたガス冷却方式(2)ニオブスズ超伝導素線を用いたケーブルインコンジット型強制冷却方式(3)ニオブスズ超伝導素線を用いたアルミ合金ジャケットによる間接冷却方式均質化解析により、それぞれの導体の縦弾性係数、せん断係数、ポアソン比について異方性を考慮して算出した。超伝導導体単体では(1)のタイプが長手方向の縦弾性係数が高く、横方向の剛性は(2)のタイプが高いことがわかった。これらの均質化された物性値を全体解析での超伝導導体部分の要素の物性値として与え、マグネット支持構造物の応力分布、変位分布を明らかにし、その健全性を評価した。全体解析で得られた超伝導導体部分のひずみ成分を均質化解析で用いたモデルに与えることにより、超伝導導体内部の応力/ひずみ分布状態を局所的に知ることができ、超伝導導体の健全性までを評価することに成功した。これまで行ったマルチスケール解析は物性値として線形を仮定しており、この結果を元にすべりと接触を考慮した非線形モデルへと発展させる予定である。超伝導導体内部を構成する部材間のすべりと接触を考慮することが本研究の目的であるが、その前段階として、全ての部材が互いに完全接触していると仮定した場合のモデル化と物性値の評価、および構造全体解析までの研究が進んだ状況である。モデル化手法と解析の流れについて目処がついたため、次年度からすべりと接触等の非線形挙動をシミュレーションした研究を進める。

このような構造物が運転時に作用する負荷や温度変化に対してどのような挙動を示し、構造物として健全かどうかを評価するために、マルチスケールによる解析手法を適用した。現在までに、ヘリカル型核融合炉用超伝導マグネットシステムを対象として、超伝導導体の均質化解析とそれを用いた構造物全体の応力解析を行った。均質化解析では、候補となっている3種類の超伝導導体に対して内部の構造を詳細にモデル化し、全ての方向の変形挙動を評価することによって、超伝導導体を等価的に均質な材料で構成される部材として扱うための物性値を算定した。この均質化解析で求められた物性値を全体構造解析で超伝導マグネット部分に適用することで、容易に全体解析を行うことを示した。平成29年度はこれらの結果を元に、全体構造解析において超伝導マグネットのコイル巻線部分とコイル容器部分の間のすべりと接触を考慮した解析を行い、実際のマグネット励磁の際に予想される機械的挙動を評価した。さらに、全体解析で得られた超伝導マグネット部の応力・ひずみ分布から、特に巻線方向の引張応力が高い部分とコイル巻線断面での面内せん断応力が高い部分に着目し、その部分のひずみ成分を均質化解析で用いたモデルに与え、超伝導導体内部の応力/ひずみ分布状態を詳細に評価した。その結果、超伝導導体を構成する部材に弾性範囲を超える応力が発生することがわかり、均質化解析においてモデルの非線形挙動を考慮したモデルへ発展させる検討している。核融合炉用超伝導マグネットの構造解析にマルチスケール手法を適用し、以下の結果を得ることができた。(1)超伝導導体の内部構造をモデル化した均質化解析による等価物性値を算出した。(2)超伝導コイル巻線部と支持構造物間のすべりと接触を考慮した全体解析により、完全に接触している場合との比較検討を行った。(3)全体解析で得られた応力・ひずみ分布から、超伝導導体を校正する各部材の機械的挙動を詳細に検討した。核融合炉の実現には超伝導マグネットの使用が必須であり、その大きさは半径10メートル以上と見込まれている。一方、超伝導マグネットのコイル部分を構成する超伝導導体は、断面寸法が数センチメートルであり、さらにその超伝導導体は数ミリメートルの細い線材を束ねたものや、テープ状の材料を積層して製作される。このような構造物が運転時に作用する負荷や温度変化に対してどのような挙動を示し、構造物として健全かどうかを評価するために、マルチスケールによる解析手法による応力解析を提案した。これまで、ヘリカル型核融合炉用の超伝導マグネットシステムを対象として、超伝導導体の均質化解析とそれを用いた構造物全体の応力解析による健全性評価を行った。均質化解析では、候補となっている数種類の超伝導導体に対して内部の構造を詳細にモデル化し、引張・圧縮、せん断全ての方向の単位ひずみ量を与えることによって、超伝導導体の均質化解析を行い、その後の全体解析で単一の物性値によってモデル化できるようにした。また、全体構造解析において超伝導マグネットのコイル巻線部分とコイル容器部分の間のすべりと接触を考慮した解析を行い、実際のマグネット励磁の際に起こると予想される機械的挙動を評価した。さらに、全体解析で得られた超伝導マグネット部の応力・ひずみ分布から、超伝導導体内部の応力/ひずみ分布状態を詳細に評価することができた。
高感度「マイクロ免疫分析システム」の開発と腫瘍マーカー定量への応用

化学発光(CL)検出法は、高感度検出を目的としてHPLC、液体クロマトグラフィー、イムノアッセイなどにも適用されている。バックグラウンドが低いために、CL検出は優れた検出感度を与えることが期待される。ルミノールCLまたは過シュウ酸エステルCL検出は、目的成分の検出において適用範囲が広いCLである。また近年、マイクロ化学分析システム(μ一TAS)を用いた研究が盛んに行われている。μ一TASには、早い分析時間、試料の節約、小型化、自動化といった利点がある。しかし、多くのF-TASは検出にレーザー励起蛍光法などを用いているため、マイクロチップ自体は小型であるが、全体としては比較的大掛かりな装置になってしまう。本研究では、マイクロチップ上で、抗体固定化ガラスビーズを用いて行う抗原抗体反応とルミノールCL検出または過シュウ酸エステルCL検出とを組み合わせることにより、高感度「マイクロ免疫分析システム」を開発し、血清中の特定成分の定量を行った。まず、免疫反応のモデルとしてヒト血清アルブミン(HSA)と抗ヒト血清アルブミン(anti-HSA)を用いた。HSAをイソルミノールイソチオシアナート(ILITC)またはフルオレセインイソチオシアナート(FITC)で標識し、競合法を導入してマイクロチップ上で分析した。HSAの検量線を作成し、それを使ってコントロール血清中に含まれるHSAを定量することができた。同様の方法にて腫瘍マーカーの一つである免疫抑制酸性蛋白(IAP)を分析することも可能であった。過シュウ酸エステルCL検出は、CL反応を用いて蛍光物質を励起し、生じた光を測定する。そのため蛍光検出において幅広く研究されている蛍光標識剤を使用することができ、目的成分の検出において適用範囲が広いCLである。また近年、マイクロ化学分析システム(μ-TAS)を用いた研究が盛んに行われている。μ-TASには、早い分析時間、試料の節約、小型化、自動化といった利点がある。しかし、多くのμ-TASは検出にレーザー励起蛍光法などを用いているため、マイクロチップ自体は小型であるが、全体としては比較的大掛かりな装置になってしまう。本研究では、マイクロチップ上で、抗体固定化ガラスビーズを用いて行う抗原抗体反応と過シュウ酸エステルCL検出とを組み合わせることにより、高感度「マイクロ免疫分析システム」を開発し、血清中の特定成分の定量を行った。HSAをフルオレセインイソチオシアナート(FITC)で標識し、竸合法を導入してマイクロチップ上で分析した。「マイクロ免疫分析システム」は、マイクロチップ上で、(1)抗体修飾ガラスビーズを使って免疫反応を行ない、つづいて(2)電気泳動によって反応溶液を分離・輸送し、最後に(3)化学発光検出することに基づく、超小型分離・検出システムである。これまでの実験で、ヒト血清中のアルブミンおよび免疫抑制酸性蛋白(腫瘍マーカー)を特異的に定量することができた。分析は数分以内で終了した。今年度は、まずルミノール化学発光系にエンハンサー効果(p-ヨウドフェノールを使用)等を導入することにより更なる高感度化を検討し、生体内極微量成分の分析システムとしての有用性を調べたが、安定した化学発光を得られなかった。よって、マイクロチップ上で、抗体固定化ガラスビーズを用いて行う抗原抗体反応と過シュウ酸エステル化学発光検出とを組み合わせ、血清中の特定成分の定量を行った。

HSAをフルオレセインイソチオシアナート(FITC)で標識し、競合法を導入してマイクロチップ上で分析した。HSAの検量線を作成し、それを使ってコントロール血清中に含まれるHSAを定量することができた。同様の方法にて腫瘍マーカーの一つである免疫抑制酸性蛋白(IAP)を分析することも可能であった。
磁性体低次元量子サイズ構造の分子線エピタキシ法による精密制御作製と物性

磁性体/半導体ハイブリッドデバイスの実現を目的として、分子線エピタキシ(MBE)法によりMnAs/GaAsヘテロ構造の作製を行った。はじめに、MnAs薄膜のMBE成長条件の確立を図り、200°C以上で単結晶エピタキシャル膜の成長が可能であること、MnAsの成長面方位が基板面方位および基板温度に依存して変化することが分かった。また、磁気光学カ-測定では、スペクトルがMnAsの成長面方位に依存することが分かった。しかし、MnAs膜表面モルフォロジーを観察した結果、表面には3次元成長島が見られた。そこで、MnAs膜表面の平坦性の向上を目的として、原子状水素(H・)を照射しながらMnAs薄膜のMBE成長を行い、原子間力顕微鏡によりMnAs表面モルフォロジーを観察したところ、H・照射ありではGaAs[110]方位に伸びる広く均一なファセット状のうねりのみが見られ、3次元成長島は全く見られなかった。次に、段差を設けたGaAs基板上にMnAsのMBE成長を行った結果、Mnフラックスの方向で薄膜の成長位置(段差基板の表面のみ、または斜面のみなど)を制御できることが分かった。さらに、SiN_Xによりパタ-ニングしたGaAs基板にMnAsを成長したとき、SiN_X上には全く成長せず、GaAs上のみに成長が起こるMnAsの選択成長を試みた。その結果、成長レートを遅くして成長中にH・を照射したときに選択成長が可能であることが分かった。これらの結果は、高品質ナノスケールの磁性体細線、ドットの作製の礎となるものである。
難治性消化器がんへの拡大手術適応の臨床意思決定支援スコア開発

当初の計画通り初年度に国内外の難治性消化器がんの手術実施に関する論文業績を調査し国内の専門家からのヒアリングを行いスコアの確定(最終版)を行った。当初は疾患を消化器難治がんとしたものの過去の業績が多く診療経験が豊富な胃がんおよび大腸がんに絞り込んでスコアを確定した。そのため当初は疾患を因子の一つとしていたが、最終的には疾患をスコアから外すこととした。この結果をもとに最終年度の2018年度に予定していたスコアに関して妥当性検証のため学内の倫理申請に提出した。倫理申請では使用する画像資料や臨床経過の利用に関してオプトアウトによる同意取得や個人情報取り扱いおよび当初の研究計画に対する質疑応答が、想定以上に長期になった。最新の倫理規定に照らし合わせて倫理的に問題ないように配慮したことが承認され、最終的には2019年4月末に倫理審査の承認を得られた。倫理承認が遅れたことにより、具体的な症例を用いた検証は2019年度にずれ込んでいる。臨床例を用いたスコアを実際に計測したうえで多職種で協議し最終的スコア作成を行う予定である。その結果はしかるべき学会および英文論文で報告する予定である。本研究により客観的な難治がんの指標が構築できる。完成したスコアに関しては、「治療意思決定のしおり」のような資材などを作成し一般化を目標とする予定である。計画通りに研究を実施し最終的な妥当性の検証段階に移行中である。学内の倫理申請に提出した研究計画の受理に時間を要したため、最終的には当初の予定をやや超過した状況となっている。最終的な検証ができた時点で学会発表ならびに論文作成の予定である。当初の予定通り定期的に協力医師とともに国内外のエビデンスを収集し吟味を開始した。疾患特異性を考慮し、報告が多い大腸癌の論文を中心に資料を収集した。また日本発信のエビデンスが期待される胃癌に関しても同様に論文および国内学会の状況を精査している。対象となる臨床状況が肝転移ならびに肺転移が中心であり、他の転移や手術に関してはケースレポートや学会報告のみの場合が多く、対応を協議中である。また胃癌に関しては発表された論文の数および質ともに少ないため、論文のみの資料でスコア作成が困難なことが判明した。もっともエビデンスが豊富な大腸癌を中心に基本的なモデルを作成し胃癌などの疾患に枠を広げていくことが現実的な打開策と考えている。なお最終的にピックアップした項目による、重み付けに関しては、大腸癌のモデルを作成し関係者に回覧し意見交換中である。また、作成段階のスコアに関して、研究計画書どおりに症例毎の妥当性も開始しており、スコアの重みや、用語の妥当性に関しても協議している。対象論文が多彩なために資料収集およびスコア作成に難渋しているため。当初の計画通り、各種文献の収集ならびに各領域のエキスパート(消化器外科医、臨床倫理専門家、看護学部教員など)と協議し臨床意思決定支援スコアに関する質的評価を実施しスコアの一部改変や項目の見直しを行った。大きな変更点としては、臓器横断的なスコアを作成予定していた点を、臓器を固定することに変更した点である。これは臓器特的名要因が大きいことが主な根拠である。臓器としては胃がんおよび大腸がんに関するスコアを作成することを優先し、最終的に臓器やがん腫を広げていく方向で検討中である。また今後の普及に向けて必要なプロセスの見直しを行った。最終的な検証としては実地症例におけるスコアの到達度を検証する必要があることから、レトロスペクティブな解析に加えてプロスペクティブな症例検討を行うこととした。当初の計画に従い研究を実施中である。当初の計画通りにスコア作成と妥当性の確認を実施予定である。

予定通り、症例の検討に移行し最終的な支援ツールを完成させる。本研究により客観的な難治がんの指標が構築できる。完成したスコアに関しては、「治療意思決定のしおり」のような資材などを作成し一般化を目標とする予定である。初年度は学内資料の利用で対応可能であり費用を抑えることが出来たため。研究費を効率よく運用したため、次年度使用が生じた。研究計画が想定以上に遅延し、また修正必要な部分があり新たな解析および情報収集が必要となった。そのため事業期間を延長し研究続行することとした。次年度以降も当初予定通り予算を利用予定である。
水晶体の光透過特性の白内障眼視覚におよぼす影響

現時点では白内障眼の視機能が異なった混濁程度あるいは形態でどれ程変るかを客観的に知ることはできない。本研究は混濁水晶体を通して網膜に投影される像のシミュレーションを最終目的に行ったものである。具体的には模型混濁水晶体を作成し、これを通して得られる像の質と混濁程度・形態との関連を求めたものである。混濁模型の作成には生体眼水晶体の光透過に関する基礎情報が必要となる。研究初年度はラット及びヒト核白内障手術患者の摘出水晶体を用いて、水晶体の分光透過率と生体下での散乱光強度との関係を明かにし、光学ガラスを素材とした核混濁模型を作成した。混濁(ラテックスと蒸留水の懸濁液)は分光透過率と散乱光強度からその程度を評価し、模型水晶体の解像力は空間周波数特性(MTF)により評価した。この核混濁模型水晶体をスチールカメラに装着し、撮影した画像を検討した。核混濁程度II(白内障疫学研究班分類)を超えると撮影像の明度及びコントラストに低下を認めた。2年度は模型をよりヒト水晶体に近づけるために、PMMAを素材とした390nm以下の光をカットする混濁水晶体を作成した。模型は眼内レンズの形状に加工した。紫外線をカットすると核混濁にともなう像のコントラストの低下はわずかとなり、60%の透過率でも画像中の物体は識別可能であった。混濁模型を嚢下型(眼内レンズとハードコンタクトレンズを接着させ、両レンズ間に白色微粒子を入れたもの)まで拡張し、撮影装置も模型水晶体を水中で保持する型に改良した。撮影装置の撮影媒体にはCCDカメラを用いリアルタイムの観察、コンピューターへの画像入力の簡素化を図った。撮影実験は視力標、点光源、解像度チャート及び人物を対象として行った。後嚢下混濁モデルではその混濁範囲が広くなっても中心部(撮影軸上)混濁の散乱光強度が130cctまでは画質の低下はほとんどなかったが、これを超える混濁では像コントラストと明度は低下した。最後に後嚢下混濁を有する臨床例の混濁水晶体透過像のシミュレートを試みた。二種の限られた混濁形態にはあるが、白内障水晶体の透過像についてその特性の一部をより具体的にとらえることができた。研究の最終目的は様々な混濁程度・形態を呈する白内障眼を通して網膜に投影される外界の像をシミュレートすることであるが、これには多くの生体情報が必要であり、これまでに以下の事項を検討した。(1)生体レベルでのヒト水晶体透明度の加齢変化、(2)幼若及び加齢ラット水晶体を試料とした分光透過率測定法の検討、(3)ヒト核混濁水晶体の分光透過率、(4)核白内障眼の光透過特性と視機能(臨床検査値との関係)、(5)ヒト水晶体の散乱光強度と光透過度、および水晶体年齢(仮称)の推定、(6)核混濁模型レンズによる網膜投影像のシミュレートと生体計測値からの推定。結果:(1).水晶体の13層の散乱光強度を透明水晶体1,040眼を対象に測定しその加齢変化をみた。大部分の層で散乱光強度は指数関数的に上昇した。

この傾向は40歳代後半を過ぎるとより明瞭となった。(2).摘出水晶体を分割してもこれより高い再現性をもって分光透過率を求めることができた。(3).(2)の結果から混濁程度の異なるヒト核白内障水晶体を試料として、その分光透過率を測定し、混濁程度別の分光透過率曲線を求めた。ヒト水晶体は約380nm以上の光を透過し、混濁の増強とともに透過度が衰減することが証明できた。(4).(3)での対象眼(30眼)の術前臨床検査から得られた視機能と核部の光透過度を比較した結果、コントラスト感度は透過率が約5%を下回るあたりから低下することが明らかとなった。核混濁は眩明感にはあまり影響はあたえないことも確認できた。(5).(3)での対象で術前に計測した散乱光強度は、分光透過率と負の直線的相関を示した。この結果より生体計測値から水晶体の光透過度の推計が可能となった。(1)の結果を元に透過率の加齢変化が求め、水晶体年齢(仮称)の指標とした。(6).上記全ての情報を基に核混濁程度の異なる模型水晶体(光学ガラス、PMMA製)を作成し、これを通して得られる像と散乱し光強度、及び分光透過率の関係を検討した。光透過率で60%を下回ると物体の認識に影響が出てくることが推察された。生体計測から得られた水晶体散乱光強度を指標とし、網膜に投影される像をシミュレートすることが可能となった。これまでの結果より核混濁水晶体を通しての見え方のシミュレートと基本理論は確立した。後襄下混濁、皮質混濁モデル水晶体を現在作成し、最終網膜投影像はこれまでとは異なる新しい方法でシミュレートする予定で研究を進めている。様々な程度・形態の水晶体混濁が結像におよぼす影響を客観的に評価する目的に、前年度に引き続き以下の研究を行った。1)核混濁模型の改良:前年度作成のガラスレンズでは200nm付近の光を透過するためPMMAを素材として380nm以下をカットする着色IOL型の模型を作成した。核混濁はPMMAの疎水・親水性モノマーの重合で生成した。対照実験用に260nm以上の紫外線を透過する混濁模型レンズを作成した。2)撮影用実験装置の改良:スチールカメラのレンズ部にIOL形状の模型を着脱できるように改良し、この装置で核混濁模型を用いた撮影実験を行った。3)嚢下混濁型模型水晶体の作成:1)と同じ材質のIOLにハードコンタクトレンズを接着させ、両レンズ間隙に白色微粒子を入れこれをもって嚢下混濁模型とした。4)新型撮影実験装置(仮称:シミュレーションカメラ)の開発:模型の表面散乱を抑え、より生体眼の水晶体周辺環境に近づけるために模型水晶体を水中で保持させながら撮影ができる装置を作成した。撮影媒体にCCDカメラを用い、リアルタイムの観察、コンピューターへの画像入力の簡素化を図った。本装置を用いて後嚢下混濁模型での撮影実験を行った。核混濁模型水晶体をスチールカメラに装着した撮影実験では、ヒト水晶体の分光透過率に近い紫外線カットモデルの方が解像力が高く、透過率が60%でも像のコントラストは若干低下する程度で、像中の物体は認識可能であった。後嚢下混濁模型をシミュレーションカメラに装着した実験では、水晶体模型中心(撮影軸上)の混濁が散乱光強度で130cctまでは解像力は殆ど低下しないが、これを超えると像の明度も低下することが明かになった(撮影対象:視力標、戸外の人物)。撮影対象を点光源とすると、混濁の拡がりにともない、像のハレーションは変化した。
その場観察用小型曲げ試験装置の開発

【研究目的】近年、エネルギー環境問題の観点から、軽量で高強度なマグネシウム(Mg)の開発が精力的に行われている。しかし、六方晶であるMgは、結晶方位により変形機構が大きく異なることが予想される。そこで本研究では、その場観察が可能な小型三点曲げ試験装置を開発し、結晶方位の異なるMg単結晶の曲げ試験を行い、その際に生じる変形機構を調査した。【研究方法】試験片の形状は3mm×3mm×20mmとした。三点曲げ試験は、単結晶試験片を小型アクチュエータに取り付けた三転曲げ冶具により、曲げ変形を与え実施した。アクチュエータの移動量を変位計により、荷重のデータをロードセルにより、それぞれ測定し、動ひずみ計を通してパソコンで記録した。アクチュエータ、ロードセル、変位計は、一般的な光学顕微鏡のステージに乗る大きさのボックス内に納めた。結晶方位の異なるMg単結晶試験片は、ブリッジマン法により作製し、背面反射ラウエ法により方位を同定した。【研究成果】荷重軸が[0001]のA試験片では、支点において湾曲した形状となった。試験片表面には、試験片の長手方向に沿って湾曲した底面すべりによるすべり線が、多数観察された。また試験片の支点近傍には、{1012}双晶が観察された。荷重軸と長手方向がそれぞれ[1120]と[1010]のB試験片では、V字に折れ曲がった形状となり、底面すべりによるすべり線は観察されず、多数の{1012}双晶が観察された。荷重軸と長手方向がそれぞれ[1120]と[0001]のC試験片では、A試験片とは異なる形状で湾曲し、底面すべりに起因する多数のすべり線が観察された。変形が進むにつれ、{1012}双晶の双晶バンドが観察された。双晶変形のみで変形したB試験片は、伸びがほとんどなかったことから、曲げ変形における伸びには底面すべりが大きく寄与することが分かった。
身装関連データベースの構築とその展開-『身装専門電子事典』の作成-

本プロジェクトでは、タイプのちがう9つのデータ群をもっている。現在、合計約20万件の文字、文書画像および画像のデータが入力されている。今年度においては、これらのデータ群を基礎として、下記に記す新規の研究、および継続研究をおこなった。1.新規の研究1)『身装専門電子辞典』の作成、およびそれにともなう9つのデータベースの統合9つのうちひとつである身装関連用語データベース『コスチュームサイクロペディア』を『身装専門電子辞典』へと発展させ、その過程において、その他8つのデータベースを有機的に関連づけることを目的とする。今年度は、収録予定約3万語のデータクリーニング、および関連データの対応づけをおこなった。2.継続研究1)身装関連マルチメディアデータベースシステムの実現2)1)のシステムについてのフリーワードによる検索システムの実現3)インターネット上およびCD-ROMでのデータ群の公開4)国立民族学博物館衣服標本データベース支援ツールの開発(担当猿田佳那子)HTMLを用いて、衣服標本属性コードの解説を作成した。これは、解説文、概念図、標本画像、現地撮影着想画像からなる。今年度は、事例画像数を増やすとともに、標本を着せる仮想の人台を作成した。また、指示部の輪郭に点滅を入れて指示部分を明瞭にし、画面幅がかわっても見やすいように画像の配列を表組とした。さらに、縦スクロールしてもリンクを実現しやすいように、画面を縦分割して、リンクボタンのためのフレームをつくり、ハイパーリンクの機能を追加した。
植物細胞壁由来の高分子多糖用測定電気化学センサーの開発

近年、再生可能バイオマスの主成分であるセルロース等の高分子多糖類を、電気化学的に直接酸化する新しい反応経路が見出された。本研究では、本反応経路を用い、電気化学触媒/溶媒界面構造をナノ原子レベルで変化させ、電極触媒表面と高分子多糖類との吸着配向性や酸化活性などを任意に制御し、高分子多糖類の部位選択的電気化学酸化反応系の構築を目指す。さらに、本反応系を用いた応用課題として、界面構造の最適化により、植物細胞微小区画に含まれる細胞壁主成分(セルロース等)の濃度を、従来の分離・抽出操作を介さずに、常温常圧でon-site測定可能な高分子多糖測定用電気化学センサーの提案・構築を目指す。