hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子間力顕微鏡を応用した超高分解能動特性プロファイリング技術の創出

原子間力顕微鏡による振動計測法と先端増強ラマン分光法を組み合わせた新たなナノメカニカル素子の動特性評価技術を創出することを目的に、その要素課題となるラマン分光法の薄膜ナノメカニカル構造体機械特性評価への適用性に関する基礎的研究を進めた。結果として、薄膜構造体の軸方向ひずみは、従来と同様に、ラマンスペクトルピーク位置により評価可能であることを確認した。一方で、曲げ方向のひずみについては、ピーク位置による評価困難であり、ピーク半値幅による評価が有効であることを新たに見出した。素子研究開発における機能性評価や高信頼性化に資する機械特性,動特性評価技術を実現する上で、有効な知見になりえると期待される。本研究は、先端増強ラマン分光(TERS)を応用し、ナノ振動子の動的に変化するひずみの局所位相分解計測を可能とする計測技術の創出を目的としている。これを達成する方法として、TERSにおけるラマン散乱励起レーザー光を振動子の加振周波数で変調させ、振動位相に同調し放出される散乱光を検出しスペクトルを得ることが、有効な手法になりえると考えている。しかし、レーザー光をパルス化し用いることから、単位時間当たりのラマン散乱強度の低下が予測される。そのため本年度は、TERSプローブの形状,材質を工夫することによるラマン散乱強度増強を狙い、その礎となる、金属ナノ構造による光束誘導に関する研究を行った。金属ナノ構造の形状を工夫し、プラズモン励起に偏りを持たせ、光束・電場を任意方向に誘導するというのが提案する光束誘導の原理である。金属ナノ構造の形状,材質の検討は、有限差分時間領域法(FDTD法)により行った。本研究では、実験評価が容易なSi基板上での光束誘導を想定し検証した。結果として、波長785nmのレーザー光を用いる場合、上底,下底(凹部幅),高さがそれぞれ400nm, 980nm, 760nm,厚さ100nmのAuからなる楔形構造が光束誘導に有効であることを見出した。この楔形構造の上底から凹部に光束が誘導される。この楔形構造を電子ビーム露光,リフトオフプロセスを用いて作製し、ローダミンB(濃度1×10-2M)の表面増強ラマン(SERS)測定を行うことで、間接的に電場増強を可視化し、光束誘導性を評価した。結果として、FDTD法により計算した結果と一致し、楔形構造が光束誘導に有効であることを確認した。この結果は、楔形構造体をTERSプローブに組み込むことにより、TERSプローブによるラマン散乱強度増強が可能であることを示唆するものであり、局所動ひずみ位相分解計測の達成を期待させるものである。今年度、TERSプローブにAuからなる楔形構造体を組み込むことにより、ラマン散乱強度を増強させるTERSプローブを作製できる可能性を示した。ラマン散乱強度の増強は、前述したようにその単位時間当たりのラマン散乱強度低下が予想される動ひずみの位相分解計測において重要な要素の一つであり、これを行うための指針が獲得せれたことは、本研究推進において非常に価値が高いといえる。またプローブによるラマン散乱強度増強は、本研究のみならず、物質,材料評価技術であるTERSを高度化するためにも有効であり、技術的価値も高いと考えられる。さらに、本研究で提案した楔形構造体の機能は、高速を誘導し、電場を増強させることであり、本研究で目的とするTERSプローブ機能化の他、この光束誘導性を利用した平面レンズ作製や、微量物質評価のためのSERS測定などにおいても応用が考えられ、様々なアプリケーションヘ応用可能と期待される。これらのことから本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究は、先端増強ラマン分光(TERS)法等のラマン分光技術を応用し、ナノメカニカル振動子構造体のひずみの局所計測を実現する計測技術の創出を目的としている。今年度は、これを実現する上でキーとなる顕微レーザーラマン分光法のナノメカニカル構造体のひずみ評価への適用性の評価を行った。具体的には、顕微レーザーラマン分光法の分析深さよりも薄い、およそ50 nmの厚さを有するシリコンナノメカニカル振動子構造体に、引張り,及び曲げのひずみを印加し、シリコンに由来するおよそ520 cm-1のラマンピークの検出特性を評価した。引張方向のひずみについては、これまで報告されていたシリコン基板等にひずみを印加した場合と同様に、ひずみ量にピーク位置が依存する結果となった。曲げ方向については、メカニカル構造体の厚さが、顕微レーザーラマン分光法の分析深さよりも薄くなると、構造体表面の圧縮応力と構造体裏面の引張応力の効果がラマンピーク上に現れ、それぞれの効果によりピークシフトが相殺され、ラマンピーク位置に顕著な変化は見られないことがわかった。一方で、ラマンピークの半値幅はひずみ量に依存し、ひずみが大きくなる従い、半値幅が増加することを見出した。これは、薄膜メカニカル構造体の場合、分光法の分析深さを考慮すると深さ方向のひずみ分布が一様ではないことから各深さでのピークシフトが積算されピーク半値幅に影響を及ぼしたと考えられる。この結果は、ラマン分光法を用いてその分析深さよりも薄いメカニカル構造体のひずみを評価する場合、ピーク半値幅による評価が有効であることを示している。

本研究で獲得した成果は、ナノメカニカル振動子構造体の局所ひずみ計測を実現する上で、有効な知見になると期待される。原子間力顕微鏡による振動計測法と先端増強ラマン分光法を組み合わせた新たなナノメカニカル素子の動特性評価技術を創出することを目的に、その要素課題となるラマン分光法の薄膜ナノメカニカル構造体機械特性評価への適用性に関する基礎的研究を進めた。結果として、薄膜構造体の軸方向ひずみは、従来と同様に、ラマンスペクトルピーク位置により評価可能であることを確認した。一方で、曲げ方向のひずみについては、ピーク位置による評価困難であり、ピーク半値幅による評価が有効であることを新たに見出した。素子研究開発における機能性評価や高信頼性化に資する機械特性,動特性評価技術を実現する上で、有効な知見になりえると期待される。平成28年度は、平成27年度において獲得した知見をベースに、ラマン散乱強度増強を目的としたTERSプローブ機能化に関する研究を継続して行い、動ひずみの高感度位相分解計測を実現する計測系の構築を進めるとともに、ナノメカニカル振動子の動ひずみ,応力状態の定量化を狙い、その材料物性や共振特性,動ひずみの関係性の詳細な評価を行う。具体的には、ナノメカニカル振動子として、シリコンやdiamond-like carbon (DLC),グラフェンから作製された数MHzから数100MHz程度の共振周波数を有するメカニカル振動子を対象とし、アニール処理によりこれらナノメカニカル振動子の結晶再配列や格子ひずみを制御、引張応力を段階的に印加し、共振特性や動ひずみ,ラマン散乱スペクトルとの関係性の評価を行う。これにより、本研究で提案するTERSを応用したナノメカニカル振動子の局所位相分解動ひずみ計測技術の定量化に必須の動ひずみとラマンスペクトルの関係性の明確化を行う。動ひずみ,応力状態の定量計測は、ナノメカニカル振動子を信頼性の高い素子として応用するために必須であり、本研究を通し、ナノメカニカル素子研究開発に資するより高度な計測技術創出を目指す。荷電粒子ビーム工学,ナノメカニクス
光応答性液晶高分子微粒子を利用した新規フォトニック結晶の創製

光の波長程度の周期的な屈折率変化を有する周期構造体はフォトニック結晶構造とも呼ばれ,特定の光を透過・反射する特異な光学的性質を示す。この周期構造体に光応答性を付与できれば広い応用が可能になるため,微粒子の空隙や微粒子を鋳型にした逆オパール構造の隙間に色素や液晶を充填した光応答性周期構造体が報告されている。しかしながら,これらの充填系では周期的な屈折率変化が小さいため,大きな光応答性は得られていない。周期的な屈折率差および光で誘起される屈折率変化の両方を大きくできれば光応答性が格段に高い周期構造体になり得るが,周期構造そのものに光応答性を付与する試みはなされていないのが現状である。大きな複屈折を有することで知られる液晶高分子を基材に用いて周期構造体を作製できれば,本来の屈折率差を大きくできるばかりでなく,光で大きな屈折率変化を誘起できる。本年度では,光応答性を高分子液晶微粒子自体に付与した光応答性微粒子を合成し,自己集積化することで屈折率差の大きな光応答性周期構造体を作製した。周期構造体に波長488nmのアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ,ストップバンドのシフトを誘起できることがわかった。また,光応答性液晶高分子フィルムに干渉露光を行うことで一次元周期構造体を作成し,光導波路カップラーへの応用を検討した。フィルム表面に偏光ホログラムを作製することで従来と比較して高い出射効率を得られることが明らかとなった。光の波長程度の周期性を有する二次元および三次元構造体はフォトニック結晶構造とも呼ばれ,特定の光を透過・反射する特異な光学的性質を示す。大きな複屈折を有することで知られる液晶高分子を基材に用いて周期構造体を作製できれば,本来の屈折率差を大きくできるばかりでなく,光で大きな屈折率変化を誘起できるとの着想に至った。そこで本研究では,光応答性を高分子液晶微粒子自体に付与した光応答性微粒子を合成し,自己集積化することで屈折率差の大きな光応答性周期構造体の作製を目的とした。本年度は光応答性を有するアゾベンゼンモノマーの合成を行い,ソープフリー乳化共重合を用いて高分子微粒子の調製を行った。コモノマーにMMAを用いることで,アゾベンゼンを30mol%含有した,アゾベンゼン高分子微粒子を得られることが明らかとなった。SEM観察により微粒子を調べたところ,粒径200-300nmの単分散微粒子が自発的に周期構造を形成することがわかった。また,光応答性液晶高分子の光誘起屈折率変化について検討を行った。溶液重合によって合成した液晶高分子のフィルムを調製し,光照射前後における複屈折および屈折率変化を透過率およびプリズムカップリング法により測定した。光照射によって10^<-2>-10^<-3>オーダーの複屈折が誘起されることが明らかとなった。
正値対称系に対する極大非負な境界値問題

1.境界が重複度一定で特性的な場合の対称双曲系に対する初期値境界値問題に関して。1)極大非負な境界条件の下で、上記問題の解が高階の可微分性まで含めて滑らかであることを示し、この結果を発表論文リスト[3]にまとめた。又、このとき重みつきの非等方的ソボレフ空間の、トレース定理を明らかにすることが重要となるので、この部分を発表論文リスト[2]としてまとめた。2)特に初期条件に対する「適合性」について論ずるときには、Dで求めた解の時間変数に関する強連続性を示すことが必要となる。この時間変数に関する強連続性を、Majdaのコ-シ-問題に対して用いた議論と、Rauchの提出した接線方向への軟化子(及びその変形)を使うことにより示すことができたので、現在論文としてまとめている。2.境界が特性的で、かつその特性根の重複度が一定でない場合の対称双曲系に対する初期値境界値問題に関して。ある重みを用いたエネルギー法により、たとえ特性根の重複度が変わったとしても、上記問題がH^S-wellpesed(S≧1)となる為の十分条件を与えることができた。また、この十分条件を充たす2×2 systemの具体例を構成した。しかし、磁気流体・浅水波等に対する物理的境界値問題において、どの様な現象が起こっているかについては、何ら満足のいく結果は得られなかった。3.非圧縮Euler方程式と渦度の方程式に関して。有界領域における非圧縮Euler流の滑らかさが渦度のmaximum normに支配されることを、境界つきリーマン多様体上の小平-Hodge分解を使って示すことができたので、発表論文リスト[1]にまとめ公表した。
Ras癌遺伝子産物に対するヒト型モノクローナル抗体の臨床応用における基礎的検討

平成8年度:膵癌、大腸癌患者においてras蛋白に対する免疫応答を検討した。血清中の抗ras抗体陽性率は正常人の5%(2/40)に対し、大腸癌で40%(51/150.p<0.01),膵癌で80%(4/5、p<0.05)と高かった。抗ras抗体の認識部位はras蛋白の正常部、変異部など多様でその73%はras蛋白のカルボキシル基側の正常部であった。末梢血中のras蛋白関連ペプチドに対する特異的T細胞の検出率は正常人の0%(0/20)に対し、大腸癌で24%(6/25)、膵癌で40%(6/15)と高かった(p<0.01)。Ras蛋白を標的とした細胞障害性T細胞(CTL)の誘導を試み、膵癌3例中1例でras蛋白のカルボキシル基側の正常部ペプチドに特異的なCD4陽性のT細胞株が得られた。平成9年度:膵癌、大腸癌患者の末梢血リンパ球をras蛋白あるいはその関連ペプチドで刺激後、EBウイルスによるトランスフェクションを行ない、得られたB細胞株の抗ras抗体の産生の有無を同定した。抗体産生株の検出頻度は3/21(14%)と低く,得られたB細胞株の上清中の抗ras抗体価の定量および精製を行ったが、十分な抗体価は得られなかった。平成10年度:膵癌、大腸癌患者の末梢血リンパ球をras蛋白あるいはその関連ペプチドで刺激後、EBウイルスによるトランスフェクションを行ない、得られたB細胞株の抗ras抗体の産生の有無を同定した。また,IL-5,IL-8などのサイトカインの添加培養で検出頻度および抗体価の向上がみられるか検討したが,抗体産生株の検出頻度は6/38(16%)と相変わらず低かった.これら産生株のテロメラーゼ活性を測定したところ,その活性値は高く,不死化による継代培養は可能と考えられた.最終的に過去3年間の基礎的検討で抗ras抗体産生株の存在は確認できたが量的に十分な抗体を得るには至らなかった.平成8年度:膵癌、大腸癌患者においてras蛋白に対する免疫応答を検討した。また,IL-5,IL-8などのサイトカインの添加培養で検出頻度および抗体価の向上がみられるか検討したが,抗体産生株の検出頻度は6/38(16%)と相変わらず低かった.これら産生株のテロメラーゼ活性を測定したところ,その活性値は高く,不死化による継代培養は可能と考えられた.最終的に過去3年間の基礎的検討で抗ras抗体産生株の存在は確認できたが量的に十分な抗体を得るには至らなかった.Ras癌遺伝子産物に対するヒト型モノクローナル抗体の臨床応用における基礎的検討として、本年度は膵癌、大腸癌患者においてras蛋白に対する免疫応答を検討した。血清中の抗ras抗体陽性率は正常人の5%(2/40)に対し、大腸癌で40%(51/150、p<0.01)、膵癌で80%(4/5、p<0.05)と高かった。(日本BRM学会公開シンポジウムにて発表、日本消化器外科学会誌印刷中)

現在、膵癌、大腸癌患者の末梢血リンパ球をras蛋白あるいはその関連ペプチドで刺激後、EBウイルスによるトランスフェクションを行ない、得られたB細胞株の抗ras抗体の産生の有無を同定している。今後は得られたB細胞株の上清中の抗ras抗体価の定量および精製を行い、抗ras抗体を産生するB細胞株のクローニングを行う予定である。Ras癌遺伝子産物に対するヒト型モノクローナル抗体の臨床応用における基礎的検討として、本年度は膵癌、大腸癌患者の末梢血リンパ球をras蛋白あるいはその関連ペプチドで刺激後、EBウイルスによるトランスフェクションを行ない、得られたB細胞株の抗ras抗体の産生の有無を同定した。抗体産生株の検出頻度は3/21(14%)と低く,得られたB細胞株の上清中の抗ras抗体価の定量および精製を行ったが、十分な抗体価は得られていない。今後はIL-5,IL-8などのサイトカインの添加培養で検出頻度および抗体価の向上をはかる予定である。また,IL-5、IL-8などのサイトカインの添加培養で検出頻度および抗体価の向上がみられるか検討したが,抗体産生株の検出頻度は6/38(16%)と相変わらず低かった.これら産生株のテロメラーゼ活性を測定したところ,活性値高く,不死化による継代培養は可能と考えられた.最終的に過去3年間の基礎的検討で抗ras抗体産生株の存在は確認できたが量的に十分な抗体を得るには至らなかった.
線虫の化学走性による尿中のガン物質有無の検出デバイスの開発

本年度はマイクロ流体チップ内部の溶液の拡散を抑え、かつ線虫のチップ内移動をより促進することで、実験の正確性、時間短縮化を目指した。マイクロ流体チップ内での溶液拡散が速すぎると、濃度勾配を利用したがん検出が困難となってしまう。しかしながら、これまで用いてきたマイクロ流体チップでは、3分程度でチップ全体に溶液が拡散してしまうため,これを抑える必要がある.そこで、増粘剤を用いた溶液拡散速度の低減を行なった。その結果、増粘剤を入れることで溶液の拡散を抑制し、マイクロ流体チップ内における尿サンプルの濃度勾配を保持できる時間を延ばすことに成功した。これにより、がん検出の正確性が増加することが期待できる。また、昨年度までのマイクロ流体チップのデザインでは、線虫が流路内に入りにくく線虫のサンプル数を確保することが困難であった。そこで、マイクロ流体チップの流路形状を見直し、より線虫が入りやすく、移動しやすい形状へと変更した。その結果、一度の実験でマイクロ流体チップ内に導入される線虫の数を増やし、線虫の流路内での移動速度を向上させることに成功した。この結果は、がん検出のための診断回数を増やし正確性を向上させることに寄与すると考えられる。平成29年度の実績として,以下の項目について実施した.1.マイクロ流体チップでの正常者とがん患者の尿を用いた誘導実験名古屋大学医学部と協力し,倫理審査を申請して25名分の正常者およびがん患者の尿を入手し評価を行った.2.電極を用いた線虫の検出について,チップの作成と評価これまでは線虫の通過を顕微鏡にてカウントしていたが,電極をマイクロ流体チップ内部に作成し,静電容量センサとしてもちいることで,線虫の通過を電気的に判別する手法を行った.3.正常者及びがん患者の尿を用いた線虫の誘導評価1に関連し,線虫が誘引されやすいがん患者の尿の濃度を調査するため,培地上に正常者およびがん患者の尿を滴下し,どの程度線虫が誘引されるかの評価を行った.4.マイクロ流体チップ内部での濃度勾配の評価1,3に関連し,マイクロ流体チップ内部に尿を流しいれた際に,流路全体に尿が拡散してしまう問題があった.そこで,着色料を流しいれて濃度勾配について評価を行った.平成29年度の実績として,以下の項目について実施した.1.マイクロ流体チップでの正常者とがん患者の尿を用いた誘導実験名古屋大学医学部と協力し,倫理審査を申請して25名分の正常者およびがん患者の尿を入手し評価を行った.しかしながら,マイクロ流体チップ内部で拡散が急速に発生し,分岐部分を過ぎて尿が拡散したため,評価が困難であった.2.電極を用いた線虫の検出について,チップの作成と評価これまでは線虫の通過を顕微鏡にてカウントしていたが,電極をマイクロ流体チップ内部に作成し,静電容量センサとしてもちいることで,線虫の通過を電気的に判別する手法を行った.結果として,線虫通過時に静電容量が変化し通過の判別を行うことができた.3.正常者及びがん患者の尿を用いた線虫の誘導評価1に関連し,線虫が誘引されやすいがん患者の尿の濃度を調査するため,培地上に正常者およびがん患者の尿を滴下し,どの程度線虫が誘引されるかの評価を行った.患者の尿を10倍,25倍,50倍,100倍に希釈して寒天培地上に滴下し,そこに線虫を30匹以上投入してその動きを観察して,どの程度の希釈で線虫が最も誘引されるかを評価した.結果,25倍希釈が最も適した濃度であった.4.マイクロ流体チップ内部での濃度勾配の評価1,3に関連し,マイクロ流体チップ内部に尿を流しいれた際に,流路全体に尿が拡散してしまう問題があった.そこで,着色料を流しいれて濃度勾配について評価を行った.着色料としてクリスタルバイオレットを用いて評価し,結果,拡散が早く,流路全体に3分程度で着色料が流路全体に拡散していることが分かった.今後は,この拡散を流路の分岐部分までに抑えるように,流路形状や投入する溶液の粘度を変える必要がある.本年度はマイクロ流体チップ内部の溶液の拡散を抑え、かつ線虫のチップ内移動をより促進することで、実験の正確性、時間短縮化を目指した。

現在の課題として,マイクロ流体チップ内部の溶液の拡散が3分程度でチップ全体に拡散してしまうため,これを抑える必要がある.対策として,投入する溶液の粘度を変えて拡散するまでの時間を抑えることと,流路の形状を変えて分岐部分にスペースを作ることで,線虫が移動しやすくかつ拡散しきらないスペースを作成することを検討する.
分子性結晶におけるX線回折を用いた圧力誘起構造相転移の研究

研究の目的は、主に分子性導体をターゲットに、圧力下でのX線回折の手法を用いて、高圧下での結晶構造の情報を得るための装置開発と測定、解析手法を確立することである。この目的を実現するために、技術的熟練を要しない粉末X線回折用ダイヤモンドアンビルヒルを製作し、圧力下で興味ある物性を示す物質について、以下に述べるような実験を行い、いくつかの重要な結果を得た。純一次元電子系を有する分子性導体Me_4X(CPDT-TCNQ)_2(X=N, R, As)は、非常に純粋な一次元系でありながら1035K(X=N)、165K(X=P)、185K(X=As)まで金属的伝導を示し、カチオンの違いによって基底状態が異なった絶縁化を起こす物質である。この物質は、室温での加圧に対しても絶縁化が観測される。圧力下X線回折実験を行った結果、Me_4N塩、Me_4P塩では2k_FCDW(電荷密度波)、Me_4As塩では4k_FCDWを起源とする絶縁化が起こっていることが判明した。これを元に、常圧低温の結果を踏まえた統一的温度-圧力相図を完成させた。これは、純一次元電子系分子性導体の本質を探る上で重要な知見を提供するものと思われる。また、銅の電荷秩序状態によって金属-絶縁体と伝導物性が劇的に変化する、一次元π-d系分子性導体(DBr-DCNQI)_2Cuと(DI-DCNQI)_2Cuについて常温圧力下の詳細な実験を行った。この物質は高圧化で複雑な温度-圧力相図を持ち、特に高圧金属相の出現の原因究明が待たれている。本実験では、格子定数の詳細な検討から、両者は高圧金属相で微妙な構造の違いを有しており、それは、それぞれ独自の高圧金属相出現メカニズムが存在することによるものと解釈した。この結果は、この系の研究の進展に寄与することができると考えられる。研究の目的は、主に分子性導体をターゲットにし、圧力下での粉末X線回折の手法を用いて、高圧下での結晶構造の情報を得るための装置開発と測定、解析手法を確立することである。この目的を実現するために、初年度の目標として技術的熟練を要しない粉末X線回折用ダイヤモンドアンビルセルの設計製作を行い、そのセットアップを検討し実験を行った。今回製作されたダイヤモンドアンビルセルは、直径35mmと小型であらゆるX線回折計に利用可能なものになった。加えて、圧力セル本体の上下部分が精密に平行度をだせる機構になっており、高圧までの発生が可能になっている。また、構造解析のためのデータ収集には、回折角の高い所まで測定可能である必要があるが、本圧力セルは、開口角90度と圧力とセルサイズから考えて、ほぼ強度限界に近い値を実現できた。実験に用いる回折計は、本研究室に設置してある、イメージングプレート型回折計で、この装置は角度分解能が高いため対称性の低い物質でも、回折ピークの重なりが押さえられる。実際の試料を用いての測定には、純一次元電子系を有する分子性導体Me_4X(CPDT-TCNQ)_2(X=N,As)を用いた。この系は、非常に純粋な一次元系でありながら135K(X=N、185K(X=As)まで金属的伝導を示し、カチオンの違いによって基底状態が異なった絶縁化を起こす物質である。

今回のダイヤモンドアンビルセルで圧力下X線回折実験を行った結果、Me_4N塩において7.9kbar以上で(0,2b,0)の長周期を、Me_4As塩において5<P<9.5kbarで(2a,0,0)の長周期とP>9.5kbarで(2a,2b,0)の長周期を観測した。Me_4As塩の長周期出現の方向は、低温のそれと異なっており、その原因は非常に興味がもたれる。これを明らかにするため、現在、構造解析用のデータを収集しているところである。研究の目的は、主に分子性導体をターゲットに、圧力下でのX線回折の手法を用いて、高圧下での結晶構造の情報を得るための装置開発と測定、解析手法を確立することである。この目的を、実現するために、初年度は、技術的熟練を要しない粉末X線回折用ダイヤモンドアンビルセルの設計製作を行い、簡便に使用できる圧力セルを完成させた。2年目に当たる今年度は、以下に述べるような圧力下で興味ある物性を示す物質について実験を行った。純一次元電子系を有する分子性導体Me_4X(CPDT、TCNQ)_2(X=N, RAs)は、非常に純粋な一次元系でありながら135K(X=N)、165K(X=P)、185K(X=As)まで金属的伝導を示し、カチオンの違いによって基底状態が異なった絶縁化を起こす物質である。この物質は、室温での加圧に対しても絶縁化が観測される。今回、ダイヤモンドアンビルセルで圧力下X線回折実験を行った結果、Me_4N塩、Me_4P塩では2k_FCDW(電荷密度波)、Me_4As塩では4k_FCDWを起源とする絶縁化であることが判明した。さらにMe_4As塩において、絶縁化する圧力より高圧側で、4k_Fから2k_FCDWへ、と変化する特異な相転移が存在することを新たにに見出した。次に、HOMOとLUMO両方の電子軌道が伝導物性に寄与する2バンド系βEt_2Me_2P[Pd(dmit)_2]_2アニオンラジカル塩に対しての実験を行った。この物質は、圧力下において半導体-金属(超伝導)-非金属と複雑に基底状態が変化する。詳細な圧力下X線回折実験を行った結果、この複雑な圧力下の変化は、HOMOバンド内でのバンド幅の広がりと、フェルミ面の一次元化で説明できることが判明した。これは、以前から提案されていたHOMOとLUMO間の重なりが圧力下の相転移に重要であるという解釈とは異なり、今回新たに得られた知見である。上記以外の無機物を含む様々な物質についても実験を行い、興味ある結果が得られつつあることも報告しておく。この目的を実現するために、初年度から2年目において、技術的熟練を要しない粉末X線回折用ダイヤモンドアンビルセルを製作し、いくつかの興味ある結果を得た。最終年度に当たる今年度は、前年度からの継続的実験と、新たに圧力下で興味ある物性を示す物質について、以下に述べるような実験を行い、いくつかの重要な結果を得た。純一次元電子系を有する分子性導体Me_4X(CPDT-TCNQ)_2(X=N,R,As)は、非常に純粋な一次元系でありながら135K(X=N)、165K(X=P)、185K(X=As)まで金属的伝導を示し、カチオンの違いによって基底状態が異なった絶縁化を起こす物質である。圧力下X線回折実験を行った結果、Me_4N塩、Me_4P塩では2k_FCDW(電荷密度波)、Me_4As塩では4k_FCDWを起源とする絶縁化が起こっていることが判明した。これを元に、常圧低温の結果を踏まえた統一的温度-圧力相図を完成させた。
タイにおける薬用資源の調査研究

本研究代表者は、これまでにインドネシアの熱帯サンゴ礁海域において薬用海洋資源の調査研究を行ってきた。そして、本研究代表者の研究室において、採集した海洋生物・微生物・植物の抽出物を用いて各種生物活性試験を行い、多くの新規生物活性物質を発見することに成功した。そこで本研究では、インドネシアとは気候の異なるタイでの薬用資源の調査研究を行うことを計画した。海洋生物や植物の組織中には微生物が共生していることが多く、それら微生物が特異な生物活性を示す二次代謝産物を生成していることが多い。そのような生物活性物質は、医薬品シーズの有力な候補となる。医薬シーズが植物や海洋生物の場合、シーズを供給するためには植物の採集・栽培あるいは海洋生物の採集を行う必要がある。しかし、資源が微生物の場合には必要な時に必要な量を培養により供給できる利点がある。本研究では、タイの薬用資源から医薬シーズとなる新規生物活性物質の発見を目指すことを目的としている。本年度は、Dr. Supanimit Teekachunhatean(Faculty of Medicine, Chiang Mai University、タイ)の協力のもと、タイ北部のテーサバーンナコーン・チエンマイ地区の山中に位置するシリキット王妃植物園(Queen Sirikit Botanic Garden)(Chang Wat Chiang Mai)で薬用資源の調査研究を行なった。この植物園は、単なる観光用だけでなく学術的にも整備されている。代表的なタイ植物24種類の葉から内生菌を単離した。また、昨年度にタイで単離した植物内生菌を培養し医薬シーズを探索するため、生物活性評価を行なった。今年度、タイのシリキット王妃植物園において新たに植物内生菌の単離を行うとともに、昨年度タイ南部のマングローブで採集した植物内生菌を培養し、生物活性評価を行った。その結果を参考にして活性物質の精製を開始したので、おおむね順調に進展していると考えている。これまでに採集した植物内生菌から医薬シーズとなるような生物活性物質の探索を行い、得られた化合物の医薬シーズとしての可能性を展開する。本研究代表者は、平成18年度から12回インドネシアのマナドを拠点として、熱帯サンゴ礁海域での薬用海洋資源の調査研究を行ってきた。そして、本研究代表者の研究室において、採集した海洋生物・微生物の抽出物を用いて各種生物活性試験を行い、多くの新規生物活性物質を発見することに成功している。そこで本研究では新たに、熱帯サンゴ礁海域の中でも、上記の海域とは環境の異なるタイでの薬用海洋資源の調査研究を行うことを計画した。医薬シーズが植物や海洋生物の場合、シーズを供給するためには植物の採集・栽培あるいは海洋生物の採集を行う必要があるが、資源が微生物の場合には必要な時に必要な量を培養により供給できる利点がある。当初の計画では、Chulabhorn Research Instituteの共同研究者とともに薬用海洋資源の調査研究を行う予定であったが、前王の死去による服喪中だったため、ブラパ大学(Burapha University, Chonburi,タイ)の共同研究者とともに、調査研究を行うこととした。そこで平成30年1月に、連携研究者である当研究室助教の加藤光博士が、植物内生菌を単離するため、マングローブにおいて植物を採取し内生菌の単離を行った。タイのマングローブにおいて29種の植物から300種の内生菌を単離することに成功した。既に培養しエキスを調製した。今後、各種スクリーニングを実施する。現在、Chulabhorn Research Instituteを一緒に訪問する予定である2人のアメリカ人研究者と日程調整を行っている。

海洋生物の調査研究を行うとともに、天然物化学に関するシンポジウムを行い、日本・アメリカ・タイの3ヶ国の研究者による学術研究の交流を行う予定である。これまでに採集した植物内生菌から医薬シーズとなるような生物活性物質の探索を行い、得られた化合物の医薬シーズとしての可能性を展開する。
接合部の劣化メカニズムを考慮したRCフレーム構造の非線形挙動解析に関する研究

本研究は、鉄筋コンクリート(以下、RC)フレーム構造の柱梁接合部における各種力学的挙動に着目して、これらの現象を適切に表現可能な柱梁接合部の解析モデルを構築し、このモデルを用いたより高精度で信頼性の高い解析法の確立を目的としている。近年、材料の高強度化によってRCフレーム構造に、よりスレンダーな部材が適用可能なケースが増えつつある。このような部材の利用は多くのメリットを持つ反面、柱断面は従来よりも縮小化されるため柱梁接合部では過度の応力負担を強いられることが予想される。更にこの箇所での変形が集中し、それらが劣化現象を生じさせる段階にまで至れば、フレーム全体の耐震性能は著しく損なわれる可能性がある。そこで本年度は主に、本研究代表者が開発している柱梁接合部の解析モデルを導入したRCフレーム構造の解析法を用いて、柱梁接合部の代表的な力学的挙動である、「接合部のせん断変形・主筋の抜け出し」を特徴付ける特性値を変数としたパラメトリック解析を行い、各種劣化挙動がRCフレーム構造全体の耐震性能に及ぼす影響について解析的な検討・考察を行っている。このパラメトリック解析を実施した結果、接合部のせん断特性と主筋の付着特性は相互に影響を及ぼすことを解析的に確認し、特に接合部のせん断特性はフレーム全体のエネルギー吸収性能、最大耐力の評価に大きな影響を与えること、柱梁接合部における主筋の付着特性を良好に保持することで抜け出しによる損傷を抑制できる反面、接合部のせん断変形を増長させる可能性があること等について示した。また、本解析法を高強度RCフレーム構造にも適用可能な、より汎用性の高い解析手法へと更に発展させる目的で、高強度コンクリートを対象とした一軸圧縮載荷実験を行い、最大圧縮応力以降のポストピーク挙動を含めた材料特性のデータ収集についても実施している。本研究は、鉄筋コンクリート(以下、RC)フレーム構造の柱梁接合部における主筋の抜け出し・せん断変形といった各種力学的挙動に着目して、これらの現象を適切に表現可能な柱梁接合部の解析モデルを構築し、このモデルを用いたより信頼性の高いRCフレーム構造の解析法の確立を目的とするものである。本年度は、主に実際のRCフレーム構造と同様に多方向からの地震力が作用する場合や直交梁が取り付く場合のフレーム全体の変形挙動を解析的に追跡・把握する目的で、柱梁接合部からの主筋の抜け出し現象の表現に主眼を置いた3次元RC柱梁接合部モデルを開発し、この解析モデルを導入した立体RCフレーム構造の解析法を新たに提案した。この解析法を用いて、既往のRCフレーム構造の実験結果を対象とした数値解析を実施して本解析法の妥当性を確認するとともに、特に柱梁接合部からの主筋の抜け出しが生じた場合には、フレーム全体の荷重-変形応答に大きな影響を及ぼし、柱梁接合部周囲でのコンクリートの応力負担・応力集中の度合が増加する可能性があること等を明らかとし、RCフレーム構造の性能評価を解析的に精度良く行う上で、主筋の抜け出し現象の考慮が重要かつ不可欠であることを示した。また、本解析法を今後更に増加すると見込まれている高強度RCフレーム構造にも適用可能な、より汎用性の高い手法へと発展させる目的で、高強度コンクリートを対象とした圧縮実験を行い、圧縮強度以降のポストピーク挙動を含む材料特性のデータ収集を実施した。
超高圧下における交換反応及び水熱反応を利用した新奇磁性強誘電体の開発

Eu_<1-x>Y_xMnO_3及びY_<1-x>Lu_xMnO_3の常圧相の単結晶を高圧処理することで、誘電損失の少ないペロブスカイト相の多結晶体を得ることに成功し、RMnO_3の電気磁気相図の全容を明らかにした。さらにE型反強磁性相の分極の磁場応答は、らせん磁性相に近い領域で大幅に増大することを見いだした。また、高圧下水熱反応を利用することで、ペロブスカイト型YMnO_3の結晶を育成し、磁性誘起強誘電相における強誘電的格子変位を放射光X線を用いて観測することに初めて成功した。本年度は、最も有名な磁性強誘電体の一つであるペロブスカイト型RMnO_3の中でも、コリニアーなE型反強磁性転移に起因した巨大な分極を示すことが知られている小さい希土類金属イオンを含む系に着目した。この系は合成に高圧を必要とするために研究が遅れていた。まず、FZ法で作製した六方晶型RMnO_3の単結晶試料を出発物質として高温高圧処理を行うことで、誘電測定に適した良質な多結晶体を得ることに成功した。さらにサイクロイド型らせん磁性を示す系も含む一連のペロブスカイトRMnO_3(R=Eu_1-xY_xY_1-yLu_y Ho, Er, Tm, Yb)の磁性・誘電生・分極の測定を行い、電気磁気相図を完成させた。また、E型反強磁性相がRイオンの大きさ・磁気モーメントの有無に依らずほぼ一定の電気分極を示すことを見いだし、単結晶が得られているEu_0.6Y_0.4MnO_3を比較参照物質とすることで、E型反強磁性相の純粋な分極の大きさを5000μC/m^2程度と見積もった。この値は理論計算によって提案されている分極(P>50000mC/m^2)よりも一桁程度小さいが、サイクロイド型らせん磁性相と比較すると数倍から10倍程度大きい。残念ながらE型反強磁性相の磁場に対する分極の応答は小さいことが分かったが、サイクロイド型らせん磁性相との境界近傍において、電気磁気効果が増大することが確認された。これは二重臨界点近傍で異なるマルチフェロイック相が競合・共存しているためだと考えられる。本研究は、交換相互作用に支配されたらせん磁性相と対称性交換相互作用に支配されたコリニアー反強磁性相という二種類のマルチフェロイック相を含むペロブスカイト型RMnO_3の全貌を解明するものであり、マルチフェロイックの分野に与えるインパクトは大きいと期待される。磁性誘起マルチフェロイックスの代表例であるペロブスカイト型RMnO_3(R:希土類金属)は、RがDyの場合は分極を有するサイクロイド反強磁性相を示すことが知られているが、RがDyよりも小さくなるとE型反強磁性転移を示し、交換歪みによる巨大な分極を生じることが指摘されていた。しかしながら、それらは高圧安定相であるため詳細な研究は遅れていた。特に構造解析や物性測定を行うことが可能なほど大きな単結晶は得られていなかった。本年度は、5.5万気圧の高圧下においてつくりだされた水熱的な環境を用いることで、ペロブスカイト型YMnO_3の単結晶(最大0.6mm角)を育成することに初めて成功した。得られた単結晶を用いて磁化測定や誘電測定を行い、大きな磁気異方性や、a軸方向(空間群Pbnm)に生じる0.2μC/cm^2程度の大きな電気分極など、E型反強磁性相から期待される電気磁気特性及びその異方性を確認することに成功した。また、電気分極の外部磁場依存性から、わずかなサイクロイド反強磁性相が存在し、E型反強磁性相と拮抗していることが示唆された。このことは、昨年度報告したRMnO_3の電気磁気相図において、YMnO_3がサイクロイド相とE型相の相境界近傍に位置していることに起因していると考えられる。さらに単結晶を用いた放射光X線回折実験を行い、E型反強磁性相において交換歪みに由来した10^<-3>Å程度の非常に小さい原子変位を確認することに成功し、点電荷モデルから0.5μC/cm^2という実験値に近い分極値を再現した。本研究は、磁性誘起の強誘電的原子変位を、放射光を用いて直接観測した初めての例であり、磁性誘起マルチフェロイクスにおける分極のメカニズムの解明、及び誘電特性の向上につながることが期待される。
透明観察窓を用いた照射後の腫瘍組織内の血流の変動と酸素分圧の測定

[目的]腫瘍組織内の血流測定には種々の方法がある。今回直接、ラット背皮弁観察窓内に成長した腫瘍血管の血流速度、血管径の変化を経時的に観察、測定し、血流動態について解析した。[方法]7週令のrischcr rat(清水実験動物)に自家製の背部観察窓を装着した。Mammaryadenocarcinomaの腫瘍塊(0.1mm^3)を観察窓内に移植した。顕微鏡下で同一視野内の腫瘍血流について6時間連続で、CCDカメラ(640倍)を用いてビデオテープに記録し、流速は10分毎に血管内に流れている赤血球で求めた。又、血管径については30分毎にshill写真を得、計測した。[結果]腫瘍血管(径5-20μm程度)は腫瘍成長に従って、多くの新生血管が形成される。今回測定した7本の腫瘍血管でも、測走開始時と6時間後で血流速度の増大、減少を認め、それに伴い血管径の増大、減少も示した。流速は、20分から40分の間隔で、16.12μm/0.1sec.から60.88μm/0.1sec.の変化を認めた。又、観察期間中(2時間)でも血管径の増大、減少に関係なく、間欠的血流を認めた。[結論]腫瘍血管の血流は定常的な流速ではなく、20-40分の間欠的血流である事が認められた。腫瘍内の血管の豊富性は、腫瘍組織内の薬剤到達性や、腫瘍の放射線感受性に関係する酸素分圧に影響を及ぼす。このため腫瘍組織内の血管床の測定ができれば放射線、抗癌剤、温熱療法での抗腫瘍効果を予知する事が期待できる。従来の血管密度測定の報告は組織を生体より摘出し、血管壁の染色後、鏡見したものが多く、処理後の同一腫瘍内部の変化を経時観察したものは少ない。今回は観察窓内に腫瘍組織を移植し、その増殖速度と内部の血管の増殖変化を同一個体で経時的に観察できたので報告する。我々の観察では腫瘍、移植後8-9日で着床し、腫瘍の成長が認められた。また、腫瘍の内部に壊死が生じるまでの間、腫瘍内部の血管密度は約25%であり、経時的に腫瘍容積と腫瘍血管には高い相関係数(r=0.926)が得られた。腫瘍成長に伴う血管密度は着床後数日はほぼ一定であり、壊死が生じるまで続くと考えられる。このことは従来より定説となっている「腫瘍内の壊死は血管の増生が腫瘍の増大に追いつかなくなるために生じる」のではなく「腫瘍内の血管は腫瘍の増大に伴い増生していくが、正常組織からの血液供給が不十分のため、または動静脈の圧勾配が不十分になり血液循環が不良になるために生じる」と考えられる。
HER2陽性乳癌のイメージガイド下手術におけるtracer検索

乳房部分切除術は術前画像診断によるマーキングと術中の触診所見を基に切除範囲を決定するが、断端陽性による再切除率は17-38%とされる。特にHER2陽性乳癌の断端陽性は高率で、術中に病変を蛍光色素で可視化するIGSの開発が望まれている。HER2陽性乳癌に対するTmabを用いたtracerに関する前臨床研究が報告されているが、術前治療のTmabがHER2受容体を占拠するマスキング効果がtracerとしてのTmabの結合を阻害する可能性があるも未だ証明されていない。そのため、Tmabによる術前治療がHER2受容体に及ぼす影響を明らかにし、IGSに適切なtracerを開発する。
下水からのリン・アスタキサンチン同時回収のための微細藻類培養技術の開発

本研究課題では,下水中で微細藻類ヘマトコッカスを培養し下水からリンと同時にアスタキサンチンを生産・回収することで経済的利益を大きくし,これによりリン回収技術の普及を促進しようとするための「リン回収型アスタキサンチン生産フォトバイオリアクター」を構築することを目的に,(1)ヘマトコッカスの抗酸化性を利用した雑菌繁殖防止技術を確立する,(2)下水中リンの80%以上を回収する方法を開発し,連続処理実験により(3)下水1Lあたり10mg以上のアスタキサンチンを生産することを目標として設定し実施した。最終年度であるH31年度は特に(1)の雑菌繁殖防止技術と(3)のアスタキサンチン生産について検討を行った。本研究において,ヘマトコッカスが細菌に比べて強いオゾン耐性を有すること,またヘマトコッカスの生活形に応じてオゾン耐性が変化することが確認された。生活形を適切に制御できればオゾンを使うことで雑菌繁殖防止が可能であるとの見通しを得た。ヘマトコッカスにアスタキサンチンを生産させるためにはストレスを与える必要がある。本研究では強光を照射する方法を選択した。ただし,パルメラ期の細胞に強光を照射した際にアスタキサンチンを生産しない場合があったため,強光と同時に他の条件設定が必要であった。検討の結果,強光の他に無機炭素の添加を行うことで高濃度のアスタキサンチンを生産することが明らかとなった。以上のことから,下水中でのヘマトコッカス連続培養とアスタキサンチン生産に関して実現の目処を得た。H28年度は藻類細胞からのリン回収試験を中心に研究を実施した。人工培地にて培養したHaematococcuspluvialis(NIES-144,国立環境研究所から分与)を用い,細胞の破砕条件,破砕細胞からのリン,アスタキサンチンの抽出条件について,特にリンの抽出に注目して検討した。破砕と抽出は,ガラスビーズを用い同時に行い,破砕時の破砕強度,破砕時間,途中の冷却回数を変化させた。破砕強度が強すぎる場合,破砕容器内部の温度が上昇し沸騰するケースもあった。アスタキサンチンの熱による変化を防止するために適切な破砕・抽出条件が必要である。充分に増殖した細胞に白色LEDの強光を与え,アスタキサンチンの生産を誘導した。この細胞を遠心分離により洗浄・濃縮を行った。ただし,この過程で失われるリン量が無視できない量であったため,洗浄に使用する溶液についても検討を行った。その結果,生理食塩水,または河川水を想定した希薄食塩水(0.05% NaCl溶液)を使用することでリン損失を抑制できた。破砕強度,破砕時間については,破砕強度が強いほど,破砕時間が長いほどリンの抽出率は高く,破砕強度を5×10^3 rpm,破砕時間を1,200 sと決定した。次に,1,200 sの破砕時間中に何回の冷却を行うかを検討した。26回という条件の中ではリン抽出率に違いは見られなかった。さらに,抽出されたリンの回収方法を検討し,抽出液中リンをリン酸カルシウム沈殿として最大72%の率で回収できた。最後に,培養細胞の洗浄・濃縮過程から始まる一連の操作におけるリンの収支を把握した。細胞に含有されたリンのうちリン酸カルシウムとして回収されたリンは17%,抽出されたものの沈殿として回収されないものが7%,洗浄・濃縮過程での損失が10%,その他,固形物中に残留したものなどが66%であった。細胞からのリン・アスタキサンチンにおいて,細胞からのリン抽出率が想定よりも低くとどまっている。H. pluvialisの細胞壁は強固であるため物理的な破砕を行っているが,それでも十分な破砕ができていない可能性がある。しかしその一方,実験ではいずれのサンプルからもごく僅かのアスタキサンチンしか検出されていない。リン抽出に注力したために破砕が強くなりすぎ,アスタキサンチンの回収率低下を引き起こすトレードオフが生じた可能性もある。細胞からのリン・アスタキサンチン回収工程は,本研究で目指す微細藻類を用いた下水からのリン回収・明日体キサンチン生産の重要な工程であるため,本課題の克服は重要課題である。本研究では,下水中で微細藻類ヘマトコッカスを培養し下水からリンと同時にアスタキサンチン(AX)を生産・回収するための「リン回収型アスタキサンチン生産フォトバイオリアクター」を構築する。2年目となるH29年度には,様々な微生物が混在する中でAXを生産するHaematococcus pluvialisを継続的に優占培養するための方法,ならびにH. pluvialis細胞からの効率的リン回収方法について検討を行った。優占培養に関しては,そもそもAXが抗酸化物質であることから,それを生産するH. pluvialisは他の微生物よりも抗酸化性が強いとの推測のもと,微生物細胞に酸化性物質であるオゾンを添加し,細胞活性度の変化を比較した。下水中に多量に存在する細菌では,オゾン添加率を高めるほど細胞の活性が低下し,細胞がオゾンによる損傷を受けていることが示された。H. pluvialisに関しては,AXを含まない細胞と含んだ細胞とで実験を行った。AXを含まない場合,細菌に比較し活性度の低下が小さかったものの,無視し得ない程度の損傷を受けていた。一方,AXを含んだ細胞では活性度の変化が小さかった。

この結果から,オゾンを添加することによるH. pluvialisの優占培養が可能であることが示唆された。H. pluvialis細胞からのリン回収に関しては,細胞を水とヘキサンの2相を含む溶媒中で細胞を破砕し抽出物を回収した。当初,リンは水層から回収できるものと考えていたが,回収量が想定よりも少なかった。そこで,水ーヘキサン間でのリンの分配平衡を,量子力学計算を用いた評価を行った。しかし,この結果からもリンは水層に多く存在するはずとの結果が得られた。このことから,H. pluvialisにおいては,細胞中リンは脂質と結合した疎水性の強い形態として存在すると考えられた。当初の予定通りのスケジュールで研究が進んでいる。オゾンを使用することで細菌が共存する環境下でもH. pluvialisを優占的に培養できる可能性が示唆された。細胞からのリン回収に関しても,リンが疎水性の高い,他の物質と結合した状態で存在する可能性が示されたことから,具体的な検討が行える段階へと移行したと考えている。本研究課題では,下水中で微細藻類ヘマトコッカスを培養し下水からリンと同時にアスタキサンチンを生産・回収することで経済的利益を大きくし,これによりリン回収技術の普及を促進しようとするための「リン回収型アスタキサンチン生産フォトバイオリアクター」を構築することを目的に,(1)ヘマトコッカスの抗酸化性を利用した雑菌繁殖防止技術を確立する,(2)下水中リンの80%以上を回収する方法を開発し,連続処理実験により(3)下水1Lあたり10mg以上のアスタキサンチンを生産することを目標として設定し実施した。最終年度であるH31年度は特に(1)の雑菌繁殖防止技術と(3)のアスタキサンチン生産について検討を行った。本研究において,ヘマトコッカスが細菌に比べて強いオゾン耐性を有すること,またヘマトコッカスの生活形に応じてオゾン耐性が変化することが確認された。生活形を適切に制御できればオゾンを使うことで雑菌繁殖防止が可能であるとの見通しを得た。ヘマトコッカスにアスタキサンチンを生産させるためにはストレスを与える必要がある。本研究では強光を照射する方法を選択した。ただし,パルメラ期の細胞に強光を照射した際にアスタキサンチンを生産しない場合があったため,強光と同時に他の条件設定が必要であった。検討の結果,強光の他に無機炭素の添加を行うことで高濃度のアスタキサンチンを生産することが明らかとなった。以上のことから,下水中でのヘマトコッカス連続培養とアスタキサンチン生産に関して実現の目処を得た。H29年度にはリン・アスタキサンチン回収について,細胞の構造,リン・アスタキサンチンの物性と溶媒との親和性とに注目し,理論的な考察を充分に行った後に実験を実施し,当初目標の達成を目指す。また,これと並行してH. pluvialisの安定培養のために必要な雑菌繁殖防止技術の確立を行う。強制的に酸化条件を与えることで雑菌繁殖を防止しようとするもので,すでに培養槽のプロトタイプまで作成済みである。H. pluvialisの優占培養に関しては,オゾンを使用した評価を継続し,その実現のための具体的な条件を検討する。また,細胞からのリン回収に関しては,ヘキサン層に含まれるリン化合物の形態をGC/MSなどによって特定し,そののちに化合物に応じた回収方法を検討する。年度末に予定していた実験補助に関する謝金の支払額が,予定していたものよりも少なく済んだため。
ルールと操作的知識の構造化が教科学習の促進に及ぼす効果と教材開発

オームの法則で「電圧=電流×抵抗」(ルール表現A)と「電流=1/抵抗×電圧」(ルール表現B)は、表現形態は異なるが同値関係にある。しかし、学習者にとって表現Bは具体的な表象をつくりやすいのに対し、表現Aでの表象はつくりにくい。このように知識操作とは、ルール命題で記述可能な法則の表現を表象がつくりやすいように変形することである。本研究では「ルールと操作的知識の構造化」ができるように教授することがルールの理解などに及ぼす効果を探る。これは従来の知識の構造化が「宣言的知識間の構造化」であったのに対し、メタ認知的制御の側面をもつ「知識操作に関する知識と宣言的知識の構造化」に着目する点に特徴がある。
発音機能賦活に有効なスピーチエイドと治療法の開発

スピーチエイドを用いた鼻咽腔閉鎖機能賦活訓練法の確立のために、スピーチエイド装着時における鼻咽腔閉鎖機能の調節機構に対する発音時の空気力学的要素の関与の様態を口蓋帆挙筋活動を指標として平成5年度に検討した。スピーチエイド装着症例を被験者として選択し、スピーチエイドのバルブ中央に設けた穿孔部の開放面積を変化させた際の口腔内圧、鼻腔気流量ならびに口蓋帆挙筋活動の関係を検討した結果、スピーチエイド装着時に鼻腔に呼気が漏出することによって口蓋帆挙筋活動が上昇することが明らかとなり、この際の口蓋帆挙筋活動には、鼻腔気流量の関与が口腔内圧の関与よりも強いことが明らかとなった。また、バルブ中央部穿孔部の断面積が直径4mm7mmの円の面積であれば、鼻腔共鳴を生ぜず鼻咽腔を通じて確実に呼気が鼻腔に漏出することが示された。そこで、平成6年度には面積にして直径4mm7mmの円と等価であるようにバルブ周囲を削除した口蓋帆挙筋活動賦活用スピーチエイドを用いた鼻咽腔閉鎖機能賦活訓練法の効果について5症例を対象に検討した。1ヶ月に1度バルブの側面を矢状面方向に3ヶ月間にわたって削除し、鼻咽腔内視鏡ならびに聴覚的判定によって鼻咽腔閉鎖機能の変化を判定した。その結果、5名中4名において1ヶ月経過後に、内視鏡検査において閉鎖性子音ならびにblowingにおいて完全閉鎖が得られ、聴覚判定の結果においても鼻雑音は認められなくなり、この傾向は3回の削除療法各回において認められた。一方、1名においては、2ヶ月間の削除療法において良好な結果を得たが、3回目の削除後1ヶ月経過時には所見の変化は得られなかった。この結果は、今回行った試験的削除療法が、症例毎に効果発現までの期間に相異がある可能性を認めるものの、鼻咽腔閉鎖機能の賦活に奏効することを示している。今後は、事前の鼻咽腔閉鎖機能の程度と賦活効果の有効期間ならびに発現状態との関係についても検討する予定である。1.目的・方法スピーチエイドを用いた鼻咽腔閉鎖機能賦活訓練法の確立のために、今年度はスピーチエイド装着時における鼻咽腔閉鎖機能の調節機構に対する発音時の空気力学的要素の関与の様態を口蓋帆挙筋活動を指標として検討したた。研究は、スピーチエイドを装着している症例の中から、筋電図採取に耐え得る年齢に達している症例を被験者として選択し、各被験者が日常使用しているスピーチエイドのバルブ中央を穿孔し(研究用スピーチエイド)、発音時に穿孔部の開放面積を変化させた際の口腔内圧、鼻腔気流量ならびに口蓋帆挙筋活動をポリグラフによって測定記録した。分析は、口蓋帆挙筋活動を目的変数とし、口腔内圧および鼻腔気流量を説明変数とする多変量解析を行なうことによって、口蓋帆挙筋活動に対する各空気力学的要素の関与の程度を検討した。2.結果研究用スピーチエイド装着時に、バルブ穿孔部を経過して発音時の呼気が鼻腔へ漏出した際に口蓋帆挙筋活動は上昇した。口蓋帆挙筋活動の変化には、鼻腔漏出気流量と口腔内圧の両方が同時に関与し、鼻腔気流量の方が強く関与することが多変量解析の結果明らかになった。このことは、スピーチエイド装着時に鼻腔に気流を流入させると、口蓋帆挙筋活動を賦活できる可能性を示唆している。