hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
集合値解析の手法を用いた非線形解析学の研究

本研究では集合値解析等で用いられる現代的な手法によって非線形解析、とくに不動点問題や均衡問題等の凸解析に関連の深い問題の解析をし、解の存在や、解の近似法に関する研究をおこなった。実際の研究では、単調作用素のリゾルベントや非拡大写像を含む写像のクラスに対する不動点近似を中心に取り扱い、近似点列の有界性と解の存在との関係、点列の収束性等を考察し、新たな知見が得られた。さらに完備測地距離空間上の作用素に対する近似法も考察し、とくに曲率が正の値を上界に持つ空間の不動点近似について大きな成果があった。さらに、計算機実験を視野に入れ、誤差を含む点列生成に対する収束性についても重要な結果が得られた。今年度の研究成果として、非線形問題の中でもとくに均衡問題や変分不等式問題と関連の深い、ヒルベルト空間における非拡大写像族の共通不動点近似問題に関する研究に多くの進展が見られた。中でも新しい解近似点列の手法開発について重要な結果が得られている。すなわち、提案された手法は、Halpern型と呼ばれる生成手法に収縮射影法のアイディアを取り入れることにより、閉凸集合への距離射影の計算という部分近似を含まない形での点列生成法であり、その強収束性の証明に成功した。その他の解近似法に対する新しい提案としては、共役勾配法や近接点法、収縮射影法等に関する新しい収束の結果が得られており、計算機実験等を含めた収束性に関する考察をおこなってきた。理論的研究としては、バナッハ空間における非拡大写像の一般化概念に対する研究が進み、不動点が存在するための必要十分条件を生成点列の性質を用いてあらわすことや、写像族が点列構成に関して都合のよい条件を持つことに対する必要十分条件を集合値解析の概念を用いてあらわすことに成功している。また、付随する成果としてアダマール空間における集合列と距離射影の関係に関する結果や、ヒルベルト球における収縮射影法の定理等が得られている。これらは当初の研究対象には入っていなかったが、本研究においても今後の発展が期待できる重要な分野となり得るものである。なお、東日本大震災の影響で研究成果発表の一部は次年度へ繰越となった。本年度は、前年度の主な研究成果である、非線形問題の解の近似列に関する理論的研究に関する結果をもとにして、更なる理論的研究を進め、計算機実験によるシミュレーションから新たな知見を得ることを目指し、研究を進めた。研究内容にそって作業を三つの分野に分け、それぞれについて分担し、進めて行くことにした。具体的には「近似アルゴリズムの収束性に関する理論的研究」、「各種の非線形問題同士の関係の考察」、そして「計算機を用いたシミュレーション」の三点を研究の柱として担当者が中心となり、相互に情報を交換しながら研究を進行していった。本年度の研究において最も大きな進捗が見られたのは近似アルゴリズムの収束性に関する理論研究である。主たる成果としては、強非拡大列と呼ばれる写像属の新しいクラスに対する収束定理と、収縮射影法とHalpern型の点列生成法とを組み合わせた、新しいタイプの点列構成法に関する収束定理が得られている。これらの成果は今後の本分野の研究において重要な役割を果たすことが期待でき、今後も本研究課題で重点的に取り扱う研究対象である。第二の柱である各種の非線形問題の相互関係に関する考察については、本年度は大きな進捗は見られなかった。これについては、本問題の比較的容易な部分は既に解決しており、残された問題は難解な部分であるため、昨年度までに比べ思わしい進捗が得られなかったと考えられる。本問題は重要な課題であり、次年度においても引き続き研究対象とはするが、全体から見た位置づけについては再考察の必要がある。計算機を用いたシミュレーションについては、前年度の成果をもとにさまざまな考察をおこなったが、年度内に発表できる成果までは至らなかった。次年度はさらなる研究を進め、公表できる成果を得ることを目標としたい。本研究課題の目的は、非線形問題の解析を集合値解析等の現代的な数学的手法を用いておこない、より多くの問題に適用可能な解法を見出すことであった。研究の応用として、現実社会に存在する具体的な問題への適用を考慮し、計算機によるシミュレーションが可能な近似解法の開発などを目指した。今年度の研究においては、昨年度より研究の中心的な課題となっている、アダマール空間等の完備測地距離空間における写像の不動点近似定理で大きな進展があった。それは、収縮射影法と呼ばれる不動点近似法において、近似点列の生成の際に発生する計算誤差の条件が比較的緩くても、点列が漸近的に不動点に類似する性質をもつということが解明されたことである。従来の結果では、点列生成時の誤差について、誤差列の和が収束するなどの強い条件がなければ点列の有効な性質が導けなかった。

本研究課題における一連の研究成果では、誤差列が零に収束することよりもさらに弱い条件で有効な性質を導いたという点が評価できると考えている。また、この成果で用いた手法は写像族の共通不動点近似に対しても適用可能であることが判明した。これにより、さらに多くの非線形問題へ適用可能な近似法の開発について一定の成果を上げることができた。なお、一連の成果は、完備測地距離空間の特別な場合であるヒルベルト空間においても新規の発見であり、さらに、類似の手法を用いてバナッハ空間の結果へ拡張することも可能であることが判明している。この研究成果は、計算機シミュレーションをおこなう際に非常に有用な性質を導き出したといえる。しかしながら、実際に数値実験をおこなって考察する段階までは今年度内には到達できず、今後の課題として残された。本研究課題の目的は、非線形問題の解析を集合値解析等の現代的な数学的手法を用いておこない、より多くの問題に適用可能な解法を見出すことである。さらに計算機によるシミュレーション等も視野に入れ、現実社会に存在する具体的な問題への適用も目指している。今年度の研究においては、本研究で取り扱う解析手法の一つである、非線形問題の解の近似列の収束に関する性質について、従来扱ってきたバナッハ空間上で定義された写像の研究に加え、測地距離空間上で定義された写像に対する知見も得ることができた。とくに、完備CAT(1)空間と呼ばれる測地距離空間におけるHalpern型の近似列生成手法については、過去に発表されていた収束定理の証明の間違いを指摘し、より一般的な定理の証明をおこなうことで、本研究の成果の一つとしてだけではなく、不動点近似理論における重要な一歩として一定の評価が得られるものと考えている。一方、工学等への応用が多いに期待されている像回復問題に対する結果も得られている。これは空間の凸性に関してある条件を仮定した実バナッハ空間における、点列の弱収束定理であり、可算無限個の閉凸集合族に対する共通点を近似的に発見する手法を提案したものである。点列生成時の係数を調整することにより、有限個の写像族を巡回的に用いた点列生成に対する弱収束も保証する定理でもある。また、これらに付随した近似法の改良に関する結果も複数あり、本年度の本研究課題に関する理論的な研究結果は、当初想定していたものと比較しても順調に進んでいると考えられる。一方、計算機実験と関連する研究については少々遅れがあり、次年度の課題である。非線形問題の相互関係に関する研究については当初の計画の見直しが必要だが、それ以外の研究課題についてはほぼ当初の予定通りあるいはそれ以上の進捗が見られる。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の中心課題である非線形問題の解近似点列生成手法に関する理論的研究に関しては研究計画で示したものに相当する一定の成果を挙げることができた。一方で計算機実験については、近似速度の向上などについて予想していた結果が得られず、課題を残した。一部の課題については、その重要性や今後の進展の予測を含めて再考察が必要である。重要な問題であるという認識は変わりないが、問題解決に至るまでの道程として、より長期的な取り組み方を視野に入れた計画を立案する予定である。
ソフトウェア信頼性モデルに基づくシステムのリアルタイム性評価に関する研究

本年度は,マルコフ型ソフトウェア信頼性モデルおよびソフトウェア可用性評価モデルを用いて,ソフトウェアの信頼度成長過程およびフォールト修正困難度の上昇傾向を考慮したシステムの処理性評価モデルを構築した.コンピュータシステムの形態として,OLTP(オンライントランザクション処理)システムなどの,同時に複数の処理を行うマルチタスクソフトウェアシステムを想定した.このとき,各タスクに処理時間制約が設定されている場合を考慮して,リアルタイム性を評価できるようにモデルを構築した.そして,ある時刻tまでに到着した仕事のうち,処理時間制約内に処理できる仕事数の確率分布を,無限サーバ待ち行列理論を用いて解析し,非同次ポアソン過程で与えられることが分かった.構築したモデルに基づき,時間区間(0,t]における累積仕事処理完了率や,時刻tにおける1トランザクション当りの損失率という,信頼性と処理性を同時に考慮したソフトウェアシステムの新たな性能評価尺度を算出することができた.これらの評価尺度は,テスト工程で実施されるデバッグ回数およびその後の運用時間の関数として表されるので,ソフトウェア開発管理者がテスト工程の進捗管理を行う上で,本モデルは有用である.ソフトウェア信頼性モデルの代表的な応用例として,ソフトウェアの最適リリース問題がある.本研究で構築するモデルをこの問題に適用するための準備として,本研究の基礎となるマルコフ型ソフトウェア信頼性モデルおよび可用性モデルを,この最適リリース問題に適用し,各モデルに対して最適リリース方策をまとめた.本年度は,マルコフ型ソフトウェア信頼性モデルおよびソフトウェア可用性評価モデルを用いて,ソフトウェアの信頼度成長過程およびフォールト修正困難度の上昇傾向を考慮したシステムの処理性評価モデルを構築した.コンピュータシステムの形態として,OLTP(オンライントランザクション処理)システムなどの,同時に複数の処理を行うマルチタスクソフトウェアシステムを想定した.まず,トランザクション処理の流れを,無限サーバ待ち行列モデルで表現した.そして,ある時刻tまでに処理可能なトランザクション数の確率分布を,到着した総トランザクション数が与えられたときの条件付確率として解析した.このとき,この確率分布は非同次ポアソン過程を形成することが分かった.構築したモデルに基づき,時間区間(0,t]におけるトランザクションの平均処理完了数や,時刻tにおける1トランザクション当りの損失率といったソフトウェアシステムの新たな性能評価尺度を算出することができた.ソフトウェア故障特性に関するパラメータについては,実データを利用した最尤法に基づく推定方法を確立した.本モデルにより,ソフトウェア信頼性およびテストチームのデバッグ能力を反映するパラメータが,ソフトウェアの処理性評価に与える影響を分析することができる.また,ソフトウェア信頼性モデルの代表的な応用例として,ソフトウェアの最適リリース問題がある.本研究で構築するモデルをこの問題に適用するための準備として,本研究の基礎となるモデルであるマルコフ型ソフトウェア可用性モデルおよび安全性モデルを,この最適リリース問題に適用し,各モデルに対して最適リリース方策をまとめた.本年度は,マルコフ型ソフトウェア信頼性モデルおよびソフトウェア可用性評価モデルを用いて,ソフトウェアの信頼度成長過程およびフォールト修正困難度の上昇傾向を考慮したシステムの処理性評価モデルを構築した.コンピュータシステムの形態として,OLTP(オンライントランザクション処理)システムなどの,同時に複数の処理を行うマルチタスクソフトウェアシステムを想定した.このとき,各タスクに処理時間制約が設定されている場合を考慮して,リアルタイム性を評価できるようにモデルを構築した.そして,ある時刻tまでに到着した仕事のうち,処理時間制約内に処理できる仕事数の確率分布を,無限サーバ待ち行列理論を用いて解析し,非同次ポアソン過程で与えられることが分かった.構築したモデルに基づき,時間区間(0,t]における累積仕事処理完了率や,時刻tにおける1トランザクション当りの損失率という,信頼性と処理性を同時に考慮したソフトウェアシステムの新たな性能評価尺度を算出することができた.これらの評価尺度は,テスト工程で実施されるデバッグ回数およびその後の運用時間の関数として表されるので,ソフトウェア開発管理者がテスト工程の進捗管理を行う上で,本モデルは有用である.ソフトウェア信頼性モデルの代表的な応用例として,ソフトウェアの最適リリース問題がある.本研究で構築するモデルをこの問題に適用するための準備として,本研究の基礎となるマルコフ型ソフトウェア信頼性モデルおよび可用性モデルを,この最適リリース問題に適用し,各モデルに対して最適リリース方策をまとめた.
繁殖形質進化と種分化過程:交雑実験・ゲノム解析・数理モデルによるアプローチ

本研究では,日本列島内で15種に分化し,交尾器形態に著しい種問変異があるオオオサムシ亜属を主な研究材料として繁殖形質進化と種分化過程の解析を行なった.交尾器形質の種問差の遺伝的基盤については,イワワキオサムシとマヤサンオサムシの交雑個体を用い,量的遺伝解析と最的遺伝子座連鎖解析を行なった.2鍾間の顕著な交尾器形態差に関与する遺伝子座は,比較的少数であると推定された.AFLP,マイクロサテライトを用いて,遺伝子座のマッピングを行なった。オオオサムシ亜属の交尾器形態の進化と,交尾行動の特性に関して,系統比較法による解析を行なった.その結果,雄交尾器の機能的部分である交尾片の長大化が,精包の大型化,交尾時間の短縮と相関して起こっていることが分かった.またオオオサムシ亜属では,精子の多型はないが,交尾の際に膣内に入れられる精子束に長・短の2型があることが分かった.2型のうち,長いタイプは交尾片と相関して進化していることが分かり,精子競争の強さと関連して選択されてきたことが示唆された.交尾器形態の進化は,集団内の性選択によって引き起こされていると考えられるが,交尾器形態の分化は機械的な生殖隔離をもたらし,種分化を促進することが予測される.また,現在の同所的種間には規則的な体サイズ差があることから,機械的生殖隔離には体サイズの分化も寄与していると予測される.同所的種間におけるミトコンドリアの遺伝子浸透率(交雑の指標)は,体サイズ差と交尾器サイズ差が大きいほど小さいことが示され,上記の予測が指示された.オオオサムシ亜属については,この他,性フェロモンの構成成分と考えられる体表炭化水素による配偶者認識,炭化水素の種間差,種間の交尾前・交尾後隔離に関する分析を行なった.本研究では,日本列島内で15種に分化し,交尾器形態に著しい種問変異があるオオオサムシ亜属を主な研究材料として繁殖形質進化と種分化過程の解析を行なった.交尾器形質の種問差の遺伝的基盤については,イワワキオサムシとマヤサンオサムシの交雑個体を用い,量的遺伝解析と最的遺伝子座連鎖解析を行なった.2鍾間の顕著な交尾器形態差に関与する遺伝子座は,比較的少数であると推定された.AFLP,マイクロサテライトを用いて,遺伝子座のマッピングを行なった。オオオサムシ亜属の交尾器形態の進化と,交尾行動の特性に関して,系統比較法による解析を行なった.その結果,雄交尾器の機能的部分である交尾片の長大化が,精包の大型化,交尾時間の短縮と相関して起こっていることが分かった.またオオオサムシ亜属では,精子の多型はないが,交尾の際に膣内に入れられる精子束に長・短の2型があることが分かった.2型のうち,長いタイプは交尾片と相関して進化していることが分かり,精子競争の強さと関連して選択されてきたことが示唆された.交尾器形態の進化は,集団内の性選択によって引き起こされていると考えられるが,交尾器形態の分化は機械的な生殖隔離をもたらし,種分化を促進することが予測される.また,現在の同所的種間には規則的な体サイズ差があることから,機械的生殖隔離には体サイズの分化も寄与していると予測される.同所的種間におけるミトコンドリアの遺伝子浸透率(交雑の指標)は,体サイズ差と交尾器サイズ差が大きいほど小さいことが示され,上記の予測が指示された.オオオサムシ亜属については,この他,性フェロモンの構成成分と考えられる体表炭化水素による配偶者認識,炭化水素の種間差,種間の交尾前・交尾後隔離に関する分析を行なった.本研究の中心テーマは,種分化に関与する繁殖形質の遺伝的基盤を明らかし,その進化過程を解明することである.中でも昆虫の繁殖形質としてきわめて多様性が高く,種分化と密接に関連している交尾器形質に注目している.オオオサムシ亜属の交尾器の種間変異に関与する主要な遺伝子座の位置を,QTLマッピングによって特定するために,初年度においてはマヤサンオサムシとイワワキオサムシの種間交雑実験を行い,約250頭のF1雑種を得た.雑種個体は休眠させた後に,2004年にF1同士の交配と戻し交雑を行って,マッピングに用いる子孫を得る予定である.マッピングでは遺伝的マーカーとしてAFLPを用いるため,交雑実験に用いた個体からDNAを抽出し,多型検出の予備実験を行った.また,オオオサムシ亜属の交尾前隔離に性フェロモンとして主要な役割を果たすと考えられる体表炭化水素の成分構成を同所的種間で比較し,.種間交尾実験の結果と合わせて性フェロモンの進化についての推定を行った.炭化水素の成分構成は同所的種間で明瞭に分化しており,各種は異なる成分を主要な性フェロモンとして用いていることが明らかになった.さらに,オオオサムシ亜属の分布域全体から採集したサンプルのミトコンドリア・ハプロタイプの解析を2000個体以上について行い,地理的な分化と種間交雑によるミトコンドリアの浸透のパターンを明らかにした.オオオサムシ亜属では種間での多型共有があまりにも多く,ミトコンドリア遺伝子のシーケンス情報から種分化の過程を推定することが不可能と考えられてきたが,大量のデータを蓄積し,地理的情報を合わせで解析することによって,個体群レベルでの分化過程を追跡できる可能性がでてきた.(1)オオオサムシ亜属の生殖隔離形質のQTL解析

2003年に得られたイワワキオサムシとマヤサンオサムシの雑種個体を用い,F1同士の交配と戻し交雑を行った.この子孫について,交尾器の形態測定と体表炭化水素の抽出を行い,DNAを抽出した.幼虫期の死亡率が高く,QTLマッピングに十分な個体数が確保できなかったが,まずAFLPマーカーの連鎖地図作成に関して,予備解析を行った.(2)交尾前隔離要因としての体表炭化水素の進化体表炭化水素の性フェロモンとしての機能を明らかにするために,マヤサンオサムシを用いた実験を行った.雌体表成分のヘキサン粗抽出物をガラス円筒に塗布すると雄の交尾行動が誘発されるが,カラムで精製すると交尾行動が誘発されなかった.一方エーテル抽出成分にはわずかに反応し,これとヘキサン分画を混合すると交尾行動が誘発された.炭素数の少ない揮発成分に,交尾行動のリリーサーとなる物質がある可能性が示唆された.京都のオオオサムシ亜属4種について,季節的な体表炭化水素成分の変動と種間の成分の比較を行った.4種のうち山地性の3種では,明らかに繁殖期に特異的に増加する成分があったが,平地性の1種では季節を通して多様な成分を保持していた.また,これら4種の炭化水素成分構成は種特異的であった.(3)ミトコンドリア・核遺伝子を用いたオオオサムシ亜属における種分化過程の解析オオオサムシ亜属約3000個体分のミトコンドリアND5遺伝子の塩基配列のデータ収集がほぼ終了した.このデータを用いて,同一系統内の地理的分化,交尾器形態の多様化,種間交雑の過程を分析した.また,同所的5種について,2つの核遺伝子,1つのミトコンドリア遺伝子のハプロタイプネットワークを基に,種の系統と核遺伝子の系統の関係を明らかにした(投稿準備中).(1)オオオサムシ亜属の生殖隔離形質のQTL解析QTL解析に用いるイワワキオサムシとマヤサンオサムシの新たな交配を2005年4月に開始し,必要なF1雑種を得た.2004年までの交雑実験のF2個体を用い,AFLPおよびマイクロサテライト・マーカーによる連鎖地図の作成を行った.その結果,染色体数に対応する連鎖群を検出することができた.これまでの交雑実験で得られたF2,戻し交雑の個体の形態データを用いて,交尾器形態に関与する量的遺伝子座の数の推定を行なった.その結果,交尾器の種間変異はほとんど相加的効果を持つ遺伝子座によって決まっており,その遺伝子座数は25と少数であることが分かった.(2)交尾前隔離要因としての体表炭化水素の進化体表炭化水素の性フェロモンとしての機能を明らかにするために,マヤサンオサムシ,ヤコンオサムシを用いた実験を行った.昨年までに雌体表成分のヘキサン粗抽出物をガラス円筒に塗布すると雄の交尾行動が誘発されることが分かっていたが,この粗抽出物は種特異的に反応を起こすことが,2種を用いた実験で明らかになった.引き続きオオオサムシ亜属各種について,季節的な体表炭化水素成分の変動と種間の成分の比較を行った.(3)ミトコンドリア遺伝子を用いたオオオサムシ亜属における種分化過程の解析オオオサムシ亜属のうち,近畿・中部地方に生息するヤマトオサムシとそれに類似した体サイズをもち側所的に分布するヒメオサムシ,スルガオサムシ,クロオサムシのミトコンドリアND5遺伝子の系統地理解析を行ない,種間交雑によるミトコンドリア遺伝子の移入を解明した上で,ヤマトオサムシの集団の歴史生物地理を推定した.(1)オオオサムシ亜属の生殖隔離形質のQTL解析
光放射圧制御ナノCMP加工装置の開発

光放射圧による微粒子集積制御技術に基づいて、ナノメートルオーダの微小な凹凸形状を有するCu配線表面層の凸部のみを除去し平滑化するための基礎実験および分子動力学シミュレーションを行い下記のような知見を得た。(1)Cu表面層にシリカ(直径140nm)スラリー微粒子を光放射圧で集積し、研磨実験を行った結果、高さ1400nmの集積痕は14分で完全に除去されることが分かった。(2)集束イオンビーム(FIB)加工機で幅20μm、深さ80nmの微細トレンチをCu表面に形成し、微粒子直径35nmのスラリー(PLANERLITE-7101)で19分研磨を行ったが、深さ約30nmの溝が残った。(3)上記と同様な微細トレンチをCu表面に形成し、その凹部を微粒子集積痕で埋め、研磨実験を行った結果、Cu表面から高さ950nmあった集積痕は約9分で除去されCu表面と同じ高さになった。さらに14分研磨後には平坦化が進みトレンチ底部と同一になり5nmRrmsの平滑面が得られた。(4)集束レーザ光の熱的損傷を調べるために、集積痕の研磨後、オージエ分析とラマンスペクトルからCu表面層の化学分析を行った結果、熱的変質層のない高品質な平坦面が得られることが確認された。(5)分子動力学に基づいて光放射圧CMP加工現象をシミュレーション解析した結果、数ナノメートルの微細な凹凸を0.1nNの微小な光放射圧で微粒子を十数回走査することによって除去できることが分かった。(6)同様な分子動力学シミュレーションによってCMP加工メカニズムを解析した結果、加工工具である微粒子に被加工物の表面層原子が付着し、その原子が凹部を埋めてゆくため平坦化が進行することが示唆された。光放射圧を利用してシリコンウエハ表面の数十nmオーダの微細凹凸を数nm以下に平坦化することを目的として光放射圧制御CPM加工装置の試作および平坦化研磨実験を行い、以下のような研究成果を得ることができた。(1)Arイオンレーザ光源から出射したレーザ光を対物レンズ(50倍)で数マイクロメートルに集光し、スラリー溶液中に置かれたSi02膜付きのシリコン基板上にシリカ微粒子を任意の位置に集積することができる光放射圧制御微粒子集積光学装置を試作した。(2)試作した光学装置で数十百数十nmのシリカ微粒子を集積する光放射圧集積実験を、レーザ光の焦点をシリコン基板上のSi02膜表面に合わせて約10μm/secの送り速度の条件で行った。その結果、レーザ照射パワー150mW以上で集積がはじまり、パワーが大きくなるにしたがって集積痕も高くなり、500nm1000nm程度の集積高さが得られた。この集積痕の微粒子結合力は大きくまた基板に強固に定着していることが確認された。(3)シリコン基板上の集積痕研磨実験を可能にするCMP加工装置を試作した。すなわち、空気圧シリンダ、歯車減速機、パルスモータ、などからなる定圧回転ユニットと、シリコンウエハを固定する真空吸着ホルダーおよびX-y精密移動ステージなどからなる定圧研磨加工'装置を試作した。(4)試作した研磨装置で集積痕が付着したSi02膜表面の平面研磨実験を行った。その結果、微粒子集積痕の周囲で、深さ数nmから数十nmの研磨加工痕が観察され、CMP加工においてレーザ照射を行うことによって、任意の位置で局地的に微少量の材料除去が実現できることを確認した。

また、微細凹凸形状におい凹部にのみ微粒子を集積することで凸部のみを選択的に研磨し平坦化する可能性が示唆された。シリコンウエハ表面の凹凸の平坦化を目的として、凹部にレーザ照射によりスラリー中の微粒子を集積させ、ポリシング時にそれを利用して平坦化を可能にするLAFP法(Laser Aggrigation Filling-up and Polishing Method)を考案し、その可能性確認の基礎実験を行い、以下のような研究成果を得ることができた。(1)スラリー中に置いたシリコンウエハ表面にレーザ光を照射し走査することにより、レーザビーム径とほぼ等しい約2μmの幅を持つ集積痕を形成することができた。この集積痕高さはレーザ出力の増加にともない直線的に大きくなり、出力100-200mWで高さ約300-1000nmの集積痕を形成する。(2)シリコンウエハ表面に形成した集積痕をポリシングすると、当初は集積痕頂部がポリシングされるが、集積痕高さが低下するにしたがい集積痕周辺が局所的に除去される現象が発生する。これは、集積した微粒子がポリシングにより崩壊し、集積痕周辺部において砥粒集中度が局所的に上昇し、材料除去速度が高くなるためであると考えられる。(3)シリコンウエハ表面にFIB加工によりトレンチ(深さ120nm、幅2μm)を形成し、その底部にレーザ照射を行なって集積痕を形成した後、ポリシングを行った。その結果、集積痕はトレンチ部を埋め立て、それにより凹部と凸部はほぼ同一面となってポリシングされ、最終的にトレンチ形状の影響を受けないnmスケールの平坦化ポリシングの可能性を確認した。なお、集積痕を形成しない場合のポリシングでは、約9nmの凹面形状が残留し、平坦化は困難であることが確認された。光放射圧による微粒子集積制御技術に基づいて、ナノメートルオーダの微小な凹凸形状を有するCu配線表面層の凸部のみを除去し平滑化するための基礎実験および分子動力学シミュレーションを行い下記のような知見を得た。(1)Cu表面層にシリカ(直径140nm)スラリー微粒子を光放射圧で集積し、研磨実験を行った結果、高さ1400nmの集積痕は14分で完全に除去されることが分かった。(2)集束イオンビーム(FIB)加工機で幅20μm、深さ80nmの微細トレンチをCu表面に形成し、微粒子直径35nmのスラリー(PLANERLITE-7101)で19分研磨を行ったが、深さ約30nmの溝が残った。(3)上記と同様な微細トレンチをCu表面に形成し、その凹部を微粒子集積痕で埋め、研磨実験を行った結果、Cu表面から高さ950nmあった集積痕は約9分で除去されCu表面と同じ高さになった。さらに14分研磨後には平坦化が進みトレンチ底部と同一になり5nmRrmsの平滑面が得られた。(4)集束レーザ光の熱的損傷を調べるために、集積痕の研磨後、オージエ分析とラマンスペクトルからCu表面層の化学分析を行った結果、熱的変質層のない高品質な平坦面が得られることが確認された。(5)分子動力学に基づいて光放射圧CMP加工現象をシミュレーション解析した結果、数ナノメートルの微細な凹凸を0.1nNの微小な光放射圧で微粒子を十数回走査することによって除去できることが分かった。(6)同様な分子動力学シミュレーションによってCMP加工メカニズムを解析した結果、加工工具である微粒子に被加工物の表面層原子が付着し、その原子が凹部を埋めてゆくため平坦化が進行することが示唆された。
新規熱処理の概念「SMCプロセシング」の確立を目指した鉄鋼の高機能化研究

本研究では,場所によって導入ひずみの異なるHPT加工材を用いてフェライト域での窒化処理を施し,表面硬度および組織を調査した.その結果,Fe-Al材では導入ひずみ量が増加するほど窒化層中でのAlN析出が促進される結果,硬化量が大きくなるという重要な知見を得た.一方,純鉄やFe-Cr合金の窒化材では導入ひずみ量が増加しても表面硬度にはほとんど変化が現れない.これは,純鉄では窒化温度での再結晶により導入ひずみが短時間で解放されるためであり,Cr窒化物は転位を核生成サイトとしないためと考えられる.また,Al添加材では歪導入により無加工材では不均一に生成した化合物層が均一に生成することを見出した.本研究では,場所によって導入ひずみの異なるHPT加工材を用いてフェライト域での窒化処理を施し,表面硬度および組織を調査した.その結果,Fe-Al材では導入ひずみ量が増加するほど窒化層中でのAlN析出が促進される結果,硬化量が大きくなるという重要な知見を得た.一方,純鉄やFe-Cr合金の窒化材では導入ひずみ量が増加しても表面硬度にはほとんど変化が現れない.これは,純鉄では窒化温度での再結晶により導入ひずみが短時間で解放されるためであり,Cr窒化物は転位を核生成サイトとしないためと考えられる.また,Al添加材では歪導入により無加工材では不均一に生成した化合物層が均一に生成することを見出した.Fe-M二元合金ついて超強加工時の導入歪み量が表面硬化におよぼす影響を明らかにする目的で,円盤状試料の中央から外側に向けて半径方向に歪み量が大きくなる高圧ねじり加工(High Pressure Torsion, HPT)材を用いてフェライト域での窒化処理を施し,表面硬度および窒化温度の影響を調べた.用いた合金は純鉄、Fe-1mass%M二元合金(M=Cr, Al, Ti)であり,HPT加工は,せん断歪量が2.6から180まで変化する条件で行った.これらのHPT材を420°C、470°C、570°Cで1hの条件でプラズマ窒化した.その結果,無加工材では表面硬化の小さな純鉄でもHPT加工を施すことで低温窒化後の表面硬度が増加することが明らかとなった.これは,表面から流入する窒素でHPT加工により導入された格子欠陥の回復・再結晶が抑制されるためであると考えられる.一方,このような効果は高温窒化では失われる.Al添加材でもHPT加工を施すことで無加工材よりも大きな表面硬化が見られるが,純鉄とは機構が異なり試料中に存在する格子欠陥上にAl窒化物が核生成するためと推察される.一方,TiやCr窒化物は析出駆動力が大きく,格子欠陥の有無によらず核生成できるため,HPT加工により結晶粒が微細化した分だけ硬度が増加するが窒化前加工に起因する相乗効果は認められない.さらに,無加工材では試料表面に不均一に生成する化合物層が,HPT処理により試料表面に平行かつ均一に生成するようになるという重要な知見を得た.また,炭素含有合金についても同様にHPT加工を試みたが,強度が高く十分なひずみを導入できないことが明らかとなった.そこで,炭素含有合金については,ショットピーニングを用いた強加工を行うことを計画している.本研究では、鉄鋼材料の代表的表面硬化処理において表面超強加工を活用し、従来極めて困難とされていた高い表面硬度と厚い硬化層の形成の両立を図り、バルク材で確立された強靭化プロセスに代わるものとして、力学的表面処理と科学的表面熱処理のシナジー効果を活用する「表面加工熱処理」という超強靭化プロセスの新概念(SMCプロセッシング)に基づく材質制御の指導原理の確立を目指すものである.そこで、場所によって導入ひずみの異なる高圧ねじり加工(High Pressure Torsion, HPT)材を用いて、フェライト域での窒化処理を施し,表面硬度および組織を調査した。その結果,Fe-Al材では導入ひずみ量が増加するほど窒化層中でのAlN析出が促進される結果,硬化量が大きくなるという重要な知見を得た.一方,純鉄やFe-Cr, Fe-Tiの窒化材では、導入ひずみ量が増加しても表面硬度にはほとんど変化が現れない.これは,純鉄では窒化温度での再結晶により導入ひずみが短時間で開放されるためであり、CrやTiの窒化物は転位を核生成サイトとしないためと考えられる.このような、窒化物析出によって試料表面部では再結晶が抑制され、表面の超微細粒組織から内部の比較的粗大な再結晶組織へと徐々に組織が遷移する.また,無加工材では針状に不均一に形成される化合物層が,超強加工によって均一に表面に形成され,微細粒化することが明らかとなった.以上の結果より,添加元素と導入ひずみ量を制御することで,窒化物析出のみならず、表面高靱性化に有効な表面微細粒組織を作りこむことが可能であることを示すことができた.金属組織制御学当初予定していた炭素含有合金のHPT処理については、強度が高すぎて歪導入が困難であることが分かったため,超強加工法をショットピーニングに切り替えて実験を進めている.他の実験については、当初の予定通り進行できている.SEM,EBSDおよびアトムプローブを持ちいて,HPT処理及びその後の窒化処理による組織変化を明らかにする.さらに,炭素含有合金についてもショットピーニングを用いた超強加工が窒化に及ぼす影響を調査する.
生物活性炭法における有用微生物の定着に関する研究

本研究では、汚濁湖沼水(SS15mg/l、COD8mg/l)を用いた生物活性炭流動床のパイロットプラント実験による処理効率と操作条件、生物膜の付着と剥離状況、各種微生物の定着状況等について検討を行った。供試した流動床担体は粒状活性炭(クレハ活性炭)であり、滞留時間は30分2時間に設定した。2年間の実験結果より、以下の成果が得られた。滞留時間の増大に伴って処理効率が上昇し、最適滞留時間は1時間であることが認められた。有機物(TOC、DOC)、アンモニア性窒素、SSおよび藻類の除去率はそれぞれ、40%以上、55%以上、50%以上となっていることがわかった。処理時間の経過とともに除去率はやや低下したが、生物膜の増加によって安定した処理効率が維持された。また、定期的な逆洗が処理効率の向上にきわめて有効であることがわかった。逆洗は空気と水を用いて、2週間に1度の頻度が適当である。流動床では、鞭毛虫類10種、繊毛虫類17種、肉質虫類17種、微小後生動物(輪虫類、貧毛類、線虫類)8種の出現が観察された。優占種は、Monas,Vorticella,Epistylis,Stentor,Philodina等であり、最高で1ml中500個体計数された。これらの微生物は、細菌や藻類を生物膜内で捕食して浄化を担うことが推察された。線虫類は障害生物になるが、これを制御する手法を見出すことはできなかった。Pseudomonas、Alcaligenes,Acinetobactor等の細菌が流動床において観察され、その個体数は1ml中10^710^8個体となることが認められた。以上のことから、本パイロットプラントの処理水は、水道原水として十分に利用できることが実証された。生物活性炭流動床の実験装置を開発し、汚濁湖沼水を供試水として、3種の粒状活性炭(ヤシガラ、クレハ、F-400)について、各種微生物の付着・定着状況、処理効率と操作条件との関係について検討を行った。滞留時間が長くなるほど処理効率は高まるが、実用化を考慮して、滞留時間2時間、膨張率3倍とした。この操作条件におけるTOC(全有機性炭素)の除去率は、4060%であり、活性炭付着細菌は10^710^8cells・SSmg^<-1>で、その個体数は10^610^7・活性炭g^<-1>に達し、付着細菌は浮遊細菌の10100倍存在し、浄化における重要性が示唆された。本研究では特に着目した原生動物・微小後生動物はVorticella、Monas、Philodina(輪虫類)などが定着して増殖がみられた。原生動物は10^210^3cells・SSmg^<-1>、微小後生動物(優占種Philodina)は1010^2cells・SSmg^<-1>生息し、流動床の捕食者としての役割が大きいことが推定できた。このような生物活性炭処理は流動床に限らず、浄水処理で実用化の段階にあるか、反応槽内で増殖した微生物のうち、線虫類は消毒プロセスからも防御されて水道蛇口からも出現する可能が高い。このため、線虫類(体長1mm)の生態学的・生理学的特性を明らかにするために、線虫類の細菌との二者培養を行った。その結果、液体培地、観点培地とも、高密度に培養することに成功した。

2030°Cでは増殖が著しいが、510°Cでは生存するもののほとんど増殖はおこらず、30°C以上では死滅した。また生物活性炭では付着せずに増殖するので、流出の可能性の高いことが確認できた。Philodinaの培養実験から、その代謝産物が活性炭への細菌の付着増殖に大きな役割を演じていることが推定でき、Philodinaの定着が処理効率の向上に不可欠であることが明らかにされた。生物活性炭の流動床のパイロットプラントを試作し、汚濁湖沼水(SS15mg/l、COD8mg/l)を供試水として、粒状活性炭(クレハ活性炭)を充填し、処理効率と操作条件、生物膜の付着と剥離状況、各種微生物の定着状況等について検討を行った。滞留時間は、30分2時間までとしたが、滞留時間の増大とともに処理効率は上昇したが、実用的には1時間でよいことがわかった。この場合、有機物(TOC、DOC)の除去率は40%以上、SSおよび藻類の除去率50%以上、アンモニア性窒素55%以上を示した。処理時間の経過とともに除去率はやや低下したが、生物膜の増加によって、安定した処理効率が維持された。また、定期的な逆洗が処理効率の向上にきわめて有効であることがわかった。逆洗は空気と水を用いて、2週間に1度の周期が適当である。流動床では、鞭毛虫類10種、絨毛虫類17種、肉質虫類17種、微小後生動物(輪虫類、貧毛類、線虫類)8種の出現が観測された。優占種は、Monas,Vorticella,Epistylis,Stentor,Philodina等であり、最高で1ml中500個体計数された。これらの微生物は、細菌や藻類を生物膜内で捕食して浄化を担うことが推察された。線虫類は障害生物になるが、これを制御する手法を見出すことはできなかった。本パイロットプラントの処理水は、水道原水として十分に利用できることが実証された。
卵巣癌腹膜播種進展における腹腔内好中球と好中球細胞外トラップの役割

好中球増多を伴う進行卵巣癌は特に予後不良であるが、我々はその要因として、腹腔内好中球が腹膜播種を促進するのではないかと考えた。活性化した好中球は好中球細胞外トラップ(Neutrophil extracellular traps, NETs)としてDNAと好中球顆粒由来物質を細胞外に放出する。このNETsを足場に卵巣癌細胞が腹膜に接着・浸潤するという仮説である。本研究では、臨床検体・データの解析、卵巣癌細胞株を用いた培養実験系での検討、さらに卵巣癌モデルマウスでの検討により、仮説を検証する。NETs形成を阻害する治療実験も行い、NETsの新規治療標的としての可能性を探る。
十九世紀アメリカにみる女性思想家・作家たちによる環大西洋交流の社会的・文化的影響

19世紀の英米の女性作家、ハリエット・マーティノー、ピーボディ姉妹、リディア・チャイルド、ハリエット・ジェイコブズ、マーガレット・フラーの環大西洋交流により得られた知見で編まれた著作が、19世紀アメリカの奴隷制、教育、文化等に与えた影響を研究した。主たる研究成果はアメリカの社会改革、特に奴隷制を扱っている『越境する女ー19世紀アメリカ女性作家たちの挑戦』(2014)を編著者として上梓した。また19世紀に出版、絵画、教育に挑戦してアメリカのロマンティシズムを点火したピーボディ姉妹の半生記、メーガン・マーシャル著『ピーボディ姉妹』(2005)を共訳した。さらに共著を出版し、論文を雑誌にて発表した。本研究の目的は、環大西洋交流により英米の女性思想家・女性作家たちが、奴隷制、女性の権利、教育、及び先住民の問題等の社会問題を内包していた19世紀アメリカ社会に与えた社会的・文化的影響を明らかにすることである。倉橋洋子は日本ナサニエル・ホーソーン協会第31回全国大会(2012年5月25日於日本大学)のワークショップ「ピーボディ姉妹とホーソーンーヨーロッパと中南米への視座」において司会兼講師を務め「メアリーのキューバ体験にもとづく『フォアニータ』について」を発表した。さらに、上記の発表を発展させ、「『フォアニータ』にみる19世紀のキューバにおける奴隷制とカースト」『東海学園大学研究紀要』第18号を発表した。また、日本ナサニエル・ホーソーン協会東京支部12月例会(読書会:Megan Marshall, The Peabody Sisters (Houghton Mifflin Company)にてコメンテーターを務めた。辻祥子は、昨年の研究成果をまとめ、「二つの迷宮をさまよう女性ーチャイルドの『ニューヨークからの手紙』」『カウンターナラティヴから語るアメリカ文学』(音羽書房鶴見書店,2012年)を発表した。本研究は貧困や奴隷制に目を向けたチャイルドとチャールズ・ディケンズとを比較している。本研究の目的は、奴隷制等の問題を内包する19世紀アメリカへの英米の女性思想家・作家の環大西洋交流による社会的・文化的影響の探求である。倉橋洋子は、女性作家による奴隷制反対の影響をナサニエル・ホーソーンの作品に読み取り、日本ナサニエル・ホーソーン協会中部支部研究会(2013年5月6日)にて口頭発表後、「『ブライズデイル・ロマンス』ー一人の奴隷解放の物語」『東海学園大学研究紀要』第19号(2014)を発表した。辻祥子は、環大西洋交流を担った英国白人女性や米国元男性奴隷の作品を分析し、「『時の人』は男か女か?ーハリエット・マーティノーが描く「解放」の物語ー」と「トランスアトランティック・ダグラス「ヒロイック・スレイヴ」に見られる再生の証」を『越境する英米文学ー人種・階級・家族』(音羽書房鶴見書店, 2014)にて発表した。城戸光世は、女性作家の環大西洋を中心としたトランスナショナルな活躍に焦点を当て、海を越えた思想的影響関係や、旅や移動の表象を中心に調査し「創作への旅ー旅行記作家としてのソファイア・ピーボディ・ホーソーン」を『アメリカン・ルネサンスー批評の新生』(開文社, 2013)にて発表した。さらに倉橋・辻・城戸は19世紀女性作家の活動を論じた『越境する女ー19世紀アメリカ女性作家たちの挑戦』(開文社, 2014)を編集し、倉橋は「キューバにおける捕囚と抵抗ーメアリー・ピーボディ・マンの『フアニータ』」を、辻は「女奴隷とトランスアトランティック・アボリショニズムージェイコブズの『自伝』と手紙に見る戦略」を、城戸は「楽園の光と影ーソファイア・ピーボディの『キューバ日誌』を読む」を夫々執筆した。また三者は、大杉博昭と共に、メーガン・マーシャル著『ピーボディ姉妹ーアメリカ・ロマン主義に火をつけた三人の女性たち』(南雲堂, 2014年3月)を翻訳し上梓した。辻祥子は、国内外で資料を収集し、チャイルドの『ニューヨークからの手紙』(1843)とディケンズの手記『アメリカ紀行』(1842)を両者の国籍、ジェンダー、社会的立場の違いから比較した論文「二つの迷宮をさまよう女性--チャイルドの『ニューヨークからの手紙』」を執筆し、共著『カウンターナラティヴから語るアメリカ文学』(音羽書房鶴見書店、2012年度刊行予定)に掲載されることが決定している。

城戸光世は、ホーソーンの長編『大理石の牧神』を旅行記とロマンスの混淆として分析する論文を執筆し、共著『カウンターナラティヴから語るアメリカ文学』(音羽書房鶴見書店、2012年度刊行予定)に掲載されることが決定している。また、倉橋洋子と城戸光世は、2012年5月開催の日本ナサニエル・ホーソーン協会年次大会におけるワークショップ(「ピーボディ姉妹とホーソーンーヨーロッパと中南米への視座」)にて口頭発表する準備を行った。倉橋洋子は、ピーボディ姉妹に関して、アメリカの図書館等で収集した手紙や書物を中心に、中南米への視座としてメアリー・マンの著作、『フォアニータ』について、城戸は、ホーソーン家の旧大陸旅行とソファイア・ホーソーンのイタリア旅行紀についての発表の準備を行った。さらに、倉橋洋子、辻祥子、城戸光世は、Megan Marshall著The Peabody Sisters(Houghton Mifflin Company)の翻訳に当たり、定期的にネット会議を開催した。その結果、2012年度に共訳書『ピーボディ姉妹』(南雲堂)を出版する運びとなった。英米の女性の思想家・作家のうちメアリー・ピーボディに関して、倉橋洋子は、メアリーがソファイア・ピーボディとともに1833年から1年半滞在したキューバの奴隷制を体験したことにより奴隷制反対の見解を抱き、『フォアニータ』や「キューバジャーナル」でそれを表明していることを明らかにした。また、メアリーがホーソーンに進言した奴隷制のテーマは、ホーソーンの作品において女性の隷属性のテーマと関連していることを示した。これらのことを口頭発表し、論文を執筆して発表した。マリア・チャイルドに関して、辻祥子は、チャイルドがニューヨークからボストンの読者宛てに書いた『ニューヨークからの手紙』が、女性が都市を自由に闊歩できなかった時代に街や郊外を取材し、貧困や奴隷制等の社会矛盾に読者を向けさせ、共感を集めていくことを明らかにした。また、イギリスから渡米し、人気作家として熱烈な歓迎を受け、特権的にニューヨークの隅々を見て回れたチャールズ・ディケンズの手記と比較し、両者の視点や手法の違いを考察し、共著を出版した。ソファイア・ピーボディに関して、城戸光世はソファイアのイタリア滞在を基に執筆されたイタリア旅行記とホーソーンの旅行記とを比較し、ソファイアの作家としての側面を示し、これに関して口頭発表を行った。英米の女性思想家・女性作家のうち、チャイルドに関しては、辻がチャイルドの『ニューヨークからの手紙』(1843)をアメリカ旅行中のチャールズ・ディケンズの手記『アメリカ紀行』(1842)と比較し、両者の国籍やジェンダー、社会的立場の違いとどう関係しているのかを探った。『ニューヨークからの手紙』は、チャイルドが奴隷解放運動の機関紙『ナショナル・アンチ・スレーバリー・スタンダード』の編集長を務めるために1841年に、ニューヨークに移動し、本機関誌に執筆したコラムを編集したものである。チャイルドが奴隷制にとどまらず多くの社会問題を抱えたアメリカの都市に、独特の戦略でメスを入れ、読者に提示していることがわかる。ピーボディ姉妹のメアリーに関しては、倉橋がメアリーの『フォアニータ』を研究した。本書は、メアリーが1833年から1835年にかけて滞在したキューバにおけるキューバの奴隷制をテーマとしている。メアリーが小説の形式ではあるが、キューバとアメリカの自由州との差異や奴隷制そのものの非人道性、残虐性、非生産的な面を明らかにしていることがわかった。
アミロイド前駆体蛋白質のカルボキシ末端に結合する新しい細胞性蛋白質の同定と解析

アミロイド前駆体蛋白質(b-Amyloid Precursor Protein:APP)は、アルツハイマー病の患者脳に見られる老人斑の沈着物、ペータアミロイドペプチド(Aβ)の前駆体である。APPは、その分子の構造から細胞表面の何らかの受容体ではないかと推測されているが、正常細胞における生理的機能については殆ど報告がない。APP分子の細胞内での本来の生理的機能を明らかにすることはアルツハイマー病の分子レベルでの本態を理解しその治療及び予防方法を探るために、再重要課題の一つであると思われる。本研究では、APPのこの細胞質内ドメインに結合する未知の細胞性蛋白質のcDNAクローニングを行った。酵母の遺伝学的手法を利用したTwo-Hybrid法を用い、APPの細胞質内ドメインに結合する蚤自質をスクリーニングし、新しい細胞性蚤白質、p268を同定した。cDNAの塩基配列から予想されたこの蚤白質は、2,382アミノ酸からなり、既知の機能的なドメインは認められなかった。Northern Biot、またWcstcrn Blotによって、この蚤白質が、脳を合めて種々の臓器、組織で普遍的に発現していることが確認された。P268のカルポキシ末端(APPとの結合ドメインを含むと思われる)を培養細胞に導入すると、このポリペプチドが、膜蛋白質としての修飾を完全に受けていない未成熱型APPと結合することが明らかとなった。また、正常細胞においても、APPを免役沈降すると、p268が共沈することが示された。P268のカルボキシ末端を導入した細胞からのAβの産生貴を調べてみると、アミロイド沈着の原因とされるAβ42の産生は有意に減少したが、Aβ42に比較して、より沈着しにくいとされるAβ40の産生量に有意な変化は見られなかった。アミロイド前駆体蛋白質(β-Amyloid Precursor Protein : APP)は、その全体の分子構造から細胞表面において機能する何らかの受容体であると推測されているが、その特異的リガンドはもとより、正常細胞における機能については殆ど知られていない。アルツハイマー病患者の脳に見られる老人斑の主要な沈着物であるベータアミロイドペプチド(Aβ)の前駆体であるAPPの本来の生理的機能を明らかにすることは極めて重要である。本研究では、APPの細胞質内ドメインに結合する未知の細胞性蛋白質のcDNAクローニングを行い、その蛋白質の解析を通してAPP分子が担う本来の生理的機能の一端を明らかにしようと試みた。APPの細胞質内ドメインに相当する47アミノ酸からなるペプチドを酵母のGAL4 DNA結合ドメインと融合させ、いわゆる"ベイト"として使用し、Two-Hybrid法によりヒト由来のcDNAライブラリーのスクリーニングを行った。APPとの相互結合能がin vitro、またヒト培養細胞を利用したin vivoの実験系で確認できた一個のクローンについて、全長cDNAをクローニングし解析したところ、ある種の転写因子と相同な268kDの新規蛋白質をコードすることが明らかとなった。最初にクローニングされた、この蛋白質のカルボキシ末端をコードするcDNAを利用し、APP発現細胞で大量発現させたところ、細胞からのAβ40の分泌量に変化は無かったが、Aβ42の分泌量の減少が認められた。本申請研究は、アルツハイマー病の直接的な原因物質の一つとされるアミロイドペプチドの前駆体、APPの生理的機能を解析することを目的としている。

前年度にAPPの細胞質内ドメインに結合する新規の細胞性蛋白質、p268の同定、cDNAクローニングに成功しているが、今年度は、このp268とAPPの相互結合反応のより詳しい解析を行うとともに、哺乳動物細胞におけるp268について以下のような知見を得ている。1.現在までに報告されているAPP細胞質内ドメイン結合蛋白質は、全てAPP細胞質内ドメインのリン酸化チロシン残基を含むアミノ酸配列を認識するとされているが、p268とAPPの相互結合反応には、このアミノ酸配列は関与しない。2. APP細胞質内ドメインへの結合には、p268のカルボキシ末端ドメインの広範なアミノ酸配列が関与している。3. p268には、酵母で報告されているある種の転写因子に相同性が認められるが、ラット由来のp268は、この酵母の蛋白質の温度感受性欠損株の形質を完全には相補しない。4. p268に対する特異的抗体を使用した蛍光抗体法によると、p268は細胞内で核と細胞質に瀰漫性に分布しており、これは、細胞分画実験による実験結果と矛盾しない。現在、p268の哺乳動物細胞における高発現系を作成中であるが、この発現系を利用することにより、p268の細胞内での機能、存在様式、また動態を分子生物学、生化学的方法により解析する予定である。
浮力の影響を強く受ける炉心内の流れ場に関する研究

本研究は、共在対流時の原子炉炉心内のサブチャンネル間の乱流熱流束を実験的に求めることを目的として計画された。速度と温度を、流れを乱すことなく同時測定するたるにレ-ザ-を用いた。光ファイバ-を用いたレ-ザ-・ドップラ-流速計のプロ-ブを作製し、これをガラス管にニクロム箔を巻いたヒ-タ内に挿入して、光を流路内に導いた。速度は水の中に浮遊するシリコンカ-バイト粒子からの散乱光より求め、温度は水の中に溶けているロ-ダミンBの蛍光強度から算出した。粒子から散乱光と蛍光はプロ-ブ内の受光ファイバ-に入れられ、ファイバ-の出力瑞で色分離された後、光検出器に送られた。測定点はロッドのギャップの中心に固定され、サブチャンネル間の乱流熱流束が求められた。レイノルズ数=50400,グラスホフ数(入口と出口の温度差基準)=3001300において、パワ-スキュ-を変化させて実験が行われた。実験で得られた乱流熱流束は従来推測されていた値より2桁ほど小さく、ナトリウム冷却炉では、サ-マルプル-ムによるサブチャンネル間の熱輸送効果は無視できるものと考えられる。乱流熱流束は、レイノルズ数,グラスホフ数が大きいほどその値は大きい。乱流熱流束が負になる、いわゆる逆勾配拡散といわれる現象が観測された。この逆勾配拡散が生じたときの時系列デ-タを観察すると温度変化と速度変化の間に時間的なずれが生じていることが判明した。乱流熱流束が予想されたよりも小さい原因の一つに、このような速度と温度との間の位相のずれがあるものと考えられる。この研究で用いたレ-ザ-流速計と蛍光の強度変化による速度と温度の同時測定システムは良好に作動し、バンドル内だけでなく一般の熱流体の研究に非常に有用であると考えられる。本研究は共存対流時の原子炉炉心内の流れを実験的に調べることを目的として計画された。本年度は温度と流速を同時測定するための測定系の確立を目指して行われた。速度と温度をレ-ザを用いて測定するための光ファイバレ-ザ流速計が開発された。この流速計は従来の市販の流速計よりもSN比が1桁よく、またその大きさも、直径6mmと世界最小である。また、温度はこのアルゴンレ-ザ流速計を用いてロ-ダミンBを含む水溶液の蛍光強度を測定することによりなされた。まず温度(T)と蛍光強度I(T)の関係を示す較正曲線について検討した結果、ある基準温度Toにおける蛍光強度をI(To)として、I(T)/I(To)と(TーTo)/Toの関係を示す曲線は、蛍光の飽和が起らない状態では、溶液の濃度、励起光強度、励起光波長(488nm,514.5nm)によらず一定であることが判明した。したがって、この予備実験で得られた較正曲線は、本実験において基準温度Toにおける蛍光強度I(To)さえ測定しておけば使用できることになる。また、2つの波長の光を用いれば、温度と2次元の速度の同時測定が可能なことも判明した。つぎに温度と速度の同時測定が可能であることを実証するために、水槽の中に加熱器と冷却器を設け、自然対流を発生させて、温度と速度の同時測定を行った。