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排熱回収用ボイラにおける気柱共鳴現象の新しい高精度発生予測法の構築

管群気柱共鳴現象の発生予測法の高精度化を試みた.後流振動子を用いて管群からの渦放出現象をモデル化すれば,渦放出の同期性に関しては渦励振と同様に気柱共鳴現象の発生を予測できることがわかった.このときフィン付き管は等価直径を用いれば裸管と同様に扱うことができる.また,背後空間を有する密な管群を通過する噴流には吸音効果があることが分かった.更なる予測法の高精度化には,管群から放出される渦の渦度フィードバックの解明とモデル化が重要であることが分かった.発電所の排熱回収用ボイラなどの熱交換器では,試運転時に気柱共鳴現象が発生し,振動と騒音が問題になることがある.本研究は,本現象の発生に及ぼすフィンの効果を解明し,正確な発生予測設計法を構築することを目的とする.本年度は,様々なフィン形状のフィン付き単独円柱および複数円柱から発生する渦放出音の特性の解明と気柱共鳴励起エネルギーの評価,多孔質モデルよるモデル化の有用性の検討,セレイティッドフィンを模擬した円柱群の音響減衰特性の実験的解明を行った.その結果,以下の結論を得た.(1)直交流中のフィン付き円柱から発生する空力音の音圧レベルは,フィンの幾何形状によって変化する.この大きさは主に円柱後方に形成されるカルマン渦のスパン方向相関長さに依存する.(2)渦放出音の音源はフィン間の円柱部のはく離点付近にある.隣接するフィン間で形成される渦同士の回転軸と位相は一致しており,フィンのピッチよりも渦のスパン方向の相関長さは大きくなる.ソリッドフィンの場合にはピッチが小さいほどこの傾向が強い.(3)レイノルズ数が約10^5のとき,フィンピッチ比が0.8以下では,等価直径と主流速度を用いたストローハル数は0.180.20となる.フィン付き円柱からの渦放出周波数は等価直径を用いれば裸管と同様に予測できる.(4)隙間から微小噴流が発生するフィンを模擬した密な円柱群は,ある周波数で吸音率が増加する.(5)多孔質モデルを用いてフィン付き円柱周りの2次元定常流れを定性的に再現することができる.発電所の排熱回収用ボイラなどの熱交換器では,試運転時に気柱共鳴現象が発生し,振動と騒音が問題になることがある.本研究は,本現象の発生に及ぼすフィンの効果を解明し,正確な発生予測設計法を構築することを目的とする.本年度は,Chenの共鳴発生予測パラメータの検討,フィンの隙間流を模擬した微小孔を通過する噴流の吸音特性の実験的解明と理論的予測,気柱共鳴発生時の渦と音響場の相互作用の特性解明を行った.その結果,以下の結論を得た.(1)実機ボイラの相似模型を用いて,管抗力方向の管ピッチ比が1.44から4.0の格子配列管群における気柱共鳴現象の発生特性を実験的に調査し,Chenの共鳴発生予測パラメータの再検討を行った.その結果,揚力方向モードの共鳴現象は基準値が2000以上で発生しており,Chenのパラメータで精度良く予測できることが分かった.また,抗力方向モードの共鳴は基準値が600以上で発生しており,基準値600を用いれば,抗力方向モードの共鳴の発生予測が可能であることが分かった.(2)渦と共鳴音場の相互作用を後流振動子モデルを用いて定式化し,渦と共鳴音場の相互作用のフィードバック形式の検討を行った.共鳴再現実験により諸物理量の位相関係を調査し,フィードバック系の基礎理論に基づき推定値を比較検討したところ,渦系は音響粒子の加速度により励振されていることが分かった.(3)多孔板を通過する微小噴流の吸音特性を実験的に調査した結果,流量が増加するにつれて吸音率が増加し,100L/minのときに650Hz付近で吸音率が最大の0.99となることが分かった.流量が増加するにつれて,ピーク周波数よりも高周波数側で吸音率が増加した.また,孔数および開口率が増加するにつれて吸音率が増加した.開口率が等しい場合,孔径が変化しても吸音率はあまり変化しなかった.本年度は,本現象の発生に及ぼすフィンの効果を解明し,発生予測設計法に組み込むために,(1)Chenの共鳴発生予測パラメータの再検討,(2)フィンの隙間流を模擬した微小孔を通過する噴流の吸音特性の実験的解明と理論的予測,(3)気柱共鳴発生時の渦と音響場との相互作用の特性解明を行った.さらに,予測法への組込み方法についての検討を行い,実験結果にて検証を試みた.ほぼ当初の計画のとおりに研究が進展していることから,「おおむね順調に進展している」の評価とした.発電所の排熱回収用ボイラなどの熱交換器では,試運転時に気柱共鳴現象が発生し,振動と騒音が問題になることがある.本研究は,本現象の発生に及ぼすフィンの効果を解明し,正確な発生予測設計法を構築することを目的とする.本年度は,フィンの形状が異なる場合のフィン隙間を通過する噴流の吸音特性の実験的解明と理論的予測,管群配列が異なる場合の気柱共鳴発生時の渦と音響場の相互作用の実験的解明を行い,発生予測法の構築を行った.その結果,以下の結論を得た.

(1)壁面音圧および管表面の圧力変動のスペクトルのピーク周波数はギャップ流速に比例し増加するが,気柱共鳴現象が発生するとロックイン現象が生じ,ピーク周波数は流速が増加するにつれて階段状に変化する.(2)揚力方向1次モードと2次モードの気柱共鳴現象が発生すると,壁面音圧と渦放出の相関が急激に強くなる.気柱共鳴現象発生時には音圧変動の節の位置の管からは交互渦が放出されている.1次モード,2次モードとも管群内の管に作用する揚力変動は気柱共鳴現象の発生前後で壁面の音圧変動よりも約π/2だけ位相が遅れる.管の振動無しの状態において後流振動子が粒子速度の影響を受けると考えれば,渦励振と同様に気柱共鳴現象発生の安定判別解析が可能である.(3)背後空気層を有するフィン隙間の噴流の吸音率の特性を実験的に明らかにするとともに,理論式による吸音率と比較検討した.吸音率の周波数分布には極大値が存在し,背後空気層厚さが増加するにつれてピーク周波数が増加した.フィン形状を模擬した多孔板の板厚が減少するにつれてピーク周波数は増加した.理論式において孔内を通過する粒子速度のマッハ数および多孔板に平行な流れのマッハ数を上手く見積もれば,理論値の傾向が実験結果とほぼ一致した.(4)上記結果に基づき,フィン付き管群における気柱共鳴現象の発生予測法の構築を行った.管群気柱共鳴現象の発生予測法の高精度化を試みた.後流振動子を用いて管群からの渦放出現象をモデル化すれば,渦放出の同期性に関しては渦励振と同様に気柱共鳴現象の発生を予測できることがわかった.このときフィン付き管は等価直径を用いれば裸管と同様に扱うことができる.また,背後空間を有する密な管群を通過する噴流には吸音効果があることが分かった.更なる予測法の高精度化には,管群から放出される渦の渦度フィードバックの解明とモデル化が重要であることが分かった.本年度は,(1)フィン付き管群からの渦放出音特性の解明と気柱共鳴励起エネルギーの評価,(2)フィン形状に対する流れの透過特性の解明,(3)音響減衰特性に及ぼすフィンの影響評価,(4)渦放出音と音響減衰特性の等価直径への組み込み,を行う計画であった.(1)については,気柱共鳴現象の励起源となるフィン付き円柱から発生する渦放出音を様々なフィン形状に対して実験的に定量評価した.さらに,フィン付き管群を簡略化した2円柱と3円柱からの干渉音の特性を定量的に評価した.(2)については,フィン付き円柱周りの流れを多孔質モデルを用いてモデル化し,2次元定常流れを定性的に再現できることを明らかにした.さらに,フィン付き円柱の3次元の流れ解析を行い,音源と渦のスパン方向相関長増加のメカニズムを解明した.(3)については,セレイティッドフィンを模擬した円柱群が吸音効果を有することを実験的に明らかにした.(4)については,上述の結果を用いて等価直径への組み込み方法について検討を行った.以上のように,全ての項目でほぼ当初の計画のとおりに研究が進展していることから,「おおむね順調に進展している」の評価とした.研究がおおむね順調に進展していることから,研究計画の変更はない.今年度は,これまでの結果を踏まえ,様々な管群配列の場合について,気柱共鳴現象の発生予測法の検証およびその見直しを行う.機械力学・制御研究がおおむね順調に進展していることから,研究計画の変更はない.今年度は,フィン付き管群の各共鳴モードの音響減衰特性の解明と減衰量の定量評価を行うとともに,これまでの結果を踏まえ,共鳴励起エネルギーと音響減衰量の評価マップを作成する.これらの結果を合わせて気柱共鳴現象の発生予測法の構築と検証およびその見直しを行う.一部の供試体および実験装置の加工と納品が次年度以降にずれこむため。全体としては、研究は計画のとおり進捗している。研究はおおむね順調に進展しており,研究計画の変更はないが,物品費および旅費ともにわずかな残金が生じたため,次年度使用額とした。
赤外ファイバ-を用いた非接触型鼓膜温度連続測定装置の試作と規格化

非接触型鼓膜温測定装置を試作し、それを用いてヒトが高温多湿環境にさらされた場合の選択的脳冷却機構の発現とその意義について解明することを目的として、この研究を行なった。1.非接触型鼓膜温度連続測定装置の試作改良。前年度までに試作した装置は、赤外ファイバ-の特性に基づき、外耳道温に大きく影響されることが判明し、実用化が困難との結論を得たので、赤外ファイバ-を使用しない方法の装置に切り換え、モデル実験と人体への応用を行った。その概略は下記のごとくである。(1)赤外線検知部分。イ.赤外線センサ-(熱電対56対)。ロ.外筒。ハ.先耐部保護装置(2)温度校正器。2.装置の信頼度等についての検討。この装置は、非接触で応答が早く、測定が数秒であったが、鼓膜からの距離に依存して表示が変わる欠点が認められ、改良を試みた。3.接触型鼓膜温度センサ-との比較。サ-ミスタ素子による接触型のものと、実際に被験者を用いて、左右鼓膜で比較検討した。両者は、同一個人で無風、中性温度域では比較的良い相関を示したが、高体温時、特に顔面送風下などでは、接触型センサ-によるものより本装置によるものは温度が低く指示された。この装置も外耳道の温度変化の影響を受けると考えられ、この点の改良について検討した。また、鼓膜とセンサ-間の距離を各個人、各測定時に一定にすることが現時点では困難で、この装置は定性的な鼓膜温の観察には用いうるが、定量的な検討にはなお課題のあることが判明した。ロ.外筒。非接触型鼓膜温測定装置を試作し、それを用いてヒトが高温多湿環境にさらされた場合の選択的脳冷却機構の発現とその意義について解明することを目的とした。1.非接触型鼓膜温度連続測定装置の試作。(1)赤外線検知部分の製作。中央に径2mmの穴を抜いたシリコン板をリファレンス側とし、中央に1φの金黒に熱電対56対で形成したサ-モパイルをセンサ-とし、これを径4.5mm、厚さ0.4mmの研磨したアルミ板に熱伝導性接着剤で貼りつけ、その上に直径4mm先端窓3φ、長さ1.1mmの研磨したアルミケ-スを貼った。アルミ板の窓側に熱伝導性接着剤を用いて温度検出用ダイオ-ドを貼付した。(2)温度較正器の製作、装置の調整。サ-モモジュ-ルを2段重ねた温度較正器を作り、それを鼓膜模型として模擬外耳道内のセンサ-の特性試験を行った。センサ-とサ-モモジュ-ルの間隙を3mmとした場合、サ-モモジュ-ルの温度と装置のディジタル表示の間には直線関係が成立した。外耳道の温度が変化する場合を想定して、耳鏡の半分の先端側にコイルヒ-タ-を捲き加熱しても、その温度が28°Cから40°Cまでは装置のディジタル表示は変らなかった。装置の距離特性、指向特性、応答特性(時定数)についても検討をした。(3)装置の信頼度。この装置は、非接触で応答が速く、測定が数秒で出来た。この方式では鼓膜からの距離に依存して表示が変わる欠点が認められるが、耳鏡で鼓膜との位置関係を観察して、その後センサ-をこの耳鏡に入れるだけで耳鏡の先端にセンサ-の窓が出るのでこの欠点は修正出来た。2.接触型鼓膜温度センサ-との比較。市販(米国)の非接触型のものと実際に被験者を用いて比較検討した。

暑熱暴露、あるいは運動時、顔面送風の有無、発汗の有無等でこの方法による鼓膜温度がどの様に変化するか、食道温に比べ熱放散反応との間の相関にどの程度差が出来るか等について検討した。非接触型鼓膜温測定装置を試作し、それを用いてヒトが高温多湿環境にさらされた場合の選択的脳冷却機構の発現とその意義について解明することを目的としてこの研究を行なった。1.非接触型鼓膜温度連続測定装置の試作。平成元年度に試作した装置は、赤外ファイバ-の特性に基づき、外耳道温に大きく影響されることが判明し、実用化が困難との結論を得たので棄却し、改めて赤外ファイバ-を使用しない方法に切り換えて装置を試作し、テストを継続中である。この装置の概略は下記のごとくである。(1)赤外線検知部分。イ.赤外線センサ-(熱電対56対)。ロ.外筒(耳鏡の形状)。先端部保護装置(2)温度校正器。2.装置の信頼度等についての検討。この装置は、非接触で応答が早く、測定が数秒であったが、鼓膜からの距離に依存して表示が変わる欠点が認められ、更に改良中である。3.非接触型鼓膜温度センサ-との比較。サ-ミスタ素子による非接触型のものと実際に被験者を用いて比較検討した。試作した温度計による鼓膜温と直接鼓膜にセンサ-を接触させる方法によるものでは、同一個人で無風、中性温度域では比較的良い相関を示したが、高体温時の顔面送風下などではサ-ミスタ素子によるものは不変であったが、本装置によるものは下降した。やはり外耳道の温辰変化の影響を受けると考えられ、この点の改良について更に検討中である。また、鼓膜とセンサ-間の臨離を名個人、各測定時に一定にすることがやはり困難であり、この点についても改良できるか否かにつき検討中である。非接触型鼓膜温測定装置を試作し、それを用いてヒトが高温多湿環境にさらされた場合の選択的脳冷却機構の発現とその意義について解明することを目的として、この研究を行なった。1.非接触型鼓膜温度連続測定装置の試作改良。前年度までに試作した装置は、赤外ファイバ-の特性に基づき、外耳道温に大きく影響されることが判明し、実用化が困難との結論を得たので、赤外ファイバ-を使用しない方法の装置に切り換え、モデル実験と人体への応用を行った。その概略は下記のごとくである。ロ.外筒。ハ.先端部保護装置(2)温度校正器。この装置は、非接触で応答が早く、測定が数秒であったが、鼓膜からの距離に依存して表示が変わる欠点が認められ、改良を試みた。3.接触型鼓膜温度センサ-との比較。サ-ミスタ素子による接触型のものと、実際に被験者を用いて、左右鼓膜で比較検討した。両者は、同一個人で無風、中性温度域では比較的良い相関を示したが、高体温時、特に顔面送風下などでは、接触型センサ-によるものより本装置によるものは温度が低く指示された。この装置も外耳道の温度変化の影響を受けると考えられ、この点の改良について検討した。また、鼓膜とセンサ-間の距離を各個人、各測定時に一定にすることが現時点では困難で、この装置は定性的な鼓膜温の観察には用いうるが、定量的な検討にはなお課題のあることが判明した。
多分割型検出器を用いた新原理ＳＴＥＭ法の開発とセラミックス界面研究への応用

本研究では、原子分解能を有する収差補正走査透過型電子顕微鏡法(STEM)に新開発の多分割検出器を導入し、原子レベルに絞った電子線が材料局所構造から受ける種々の相互作用を局所的且つ選択的に抽出する新規STEM法を開発し、それを積極的にセラミック材料界面構造解析に応用することを目指した。その結果、複雑なセラミックス界面における軽元素カラムの直接観察に成功し、複雑構造界面におけるすべての原子構造およびドーパント偏析構造を同時に直接決定することに成功した。また、セラミック中の局所的な電場の観察にも成功した。更に、セラミックス転位において発現する特異な磁性とその起源に関して解明することに成功した。本年度は、まず多分割STEM信号検出による理論計算予測とSTEM装置の安定化・最適実験条件の抽出を行った。特に軽元素原子カラムを直接観察可能な環状明視野法の最適化を行い、理論計算による最適条件の理論解析を行った。その結果、環状明視野法による軽元素原子カラムのコントラストは、加速電圧が高い条件の方が向上する傾向にあることが明らかとなった。また、環状明視野検出領域の内角を大きくすることにより、像コントラストが改善されることが明らかとなった。この結果は、H、Liなどの極めて原子番号の小さな原子や界面などの局所的に乱れた領域の軽元素を観察する際に変化させることによって観察像質の向上に役立つ実験条件と考えられる。また、本年度はモデル界面としてAl_2O_3及びTiO_2単結晶同士を高温拡散接合することによって、Al_2O_3及びTiO_2モデル粒界の作製に成功した。このモデルTiO_2粒界を環状明視野STEM法により観察した結果、粒界コア領域の局所的に乱れた原子配列をTiおよびO原子カラム同時に同定することに成功した。今後は引き続き多分割検出による新イメージング、定量評価法を開発するとともにモデルセラミックス界面構造解析への応用及びAFMを用いたモデル界面物性計測を行う予定である。本年度はプロトタイプ検出器を用いた微分位相STEM法を用いて、セラミック界面構造解析の応用研究を行った。この手法は、材料中の電場情報を像コントラスト変化として画像中に表示することが可能であり、界面近傍の電場プロファイルを高分解能で観察できる可能性がある。この手法により強誘電体内部のドメイン構造を観察した結果、各ドメインが異なるコントラストで明瞭に観察された。この結果は、各ドメイン内部に電場変化が存在していることを示している。また、ドメイン界面近傍の観察を行った結果、界面には局所的に電場変化が存在しており、そのプロファイルから界面のポテンシャル構造を見積もることに成功した。この結果より、セラミック界面には特異な電場構造が存在することが実験的に明らかとなり、その制御が電子・イオン輸送などの制御に重要であることが示唆された。本年度は昨年に引き続きプロトタイプ分割検出器による界面構造観察法を用いて、種々のセラミックバイクリスタル界面における原子・電子レベルの構造解析を行った。まず、プロトタイプ分割検出器を用いたTiO2界面酸素構造直接観察を行った結果、界面における特異な酸素配位構造の直接観察に成功し、その構造は粒界の方位関係と密接に関連することを実験的に示すことに成功した。これにより、TiO2界面における局所酸素構造の完全決定が可能になることが期待できる。また、プロトタイプ分割検出器による界面ドーパント構造定量評価も行い、界面ドーパント原子とその周囲の軽元素構造まで同時に検出できることが分かった。更に、分割検出を用いることで局所的な電場の情報を計測できることが明らかとなった。また、AFMおよびSTEM観察を用いてをもちいてNiO転位の解析を行い、転位における特異な磁気物性を発見した。この結果は、転位における局所的な原子構造が磁性を発現するキーファクターであることを示している。今年度の研究計画に示した原子分解能STEMの安定化、多分割検出の理論予測、モデルセラミック界面の作製および多分割検出による原子構造像所得などおおむね達成されており、順調に研究が進展していると判断できるため。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の研究計画に示したプロトタイプ検出器を用いた酸化物界面酸素構造解析、界面ドーパント解析、界面物性評価などおおむね達成されており、順調に研究が進展していると判断できるため。これまで予定していた顕微鏡研究パートが順調に進展しており、本年度は詳細な原子構造と種々の物性との相関性の解明や多分割検出理論の更なる発展などを重点的に展開する予定である。これまで予定していた研究が順調に進展しており、本年度は既存のプロトタイプ検出器による界面でポテンシャル及びそれに伴う電場の計測を実際の界面で行うことを目指す。これにより、セラミック界面におけるポテンシャル構造形成の実験的解明を目指す。また、最終的にこれらの知見を総合し、セラミック界面制御指針の構築を目指す。
脳静脈血行障害時の脳循環、脳代謝に及ぼす影響

脳静脈血行障害の脳循環、脳代謝に及ぼす影響について、ネコによる上矢状静脈洞モデルを作成し、これを用いて調べた。またその結果をふまえて、実際の脳神経外科臨床において最もよく遭遇するのは、手術中における脳静脈の損傷もしくは意図的切離であり、それに伴う二次的脳静脈血行障害であることから、静脈損傷と脳手術を想定した脳圧排モデルを用いて脳静脈内皮損傷と脳血液関門障害についても検討した。まず静脈閉塞による脳循環への影響については、上矢状静脈洞よりシアノアクリレート注入による閉塞後15分、60分してC^<14>ヨードアンチピリン静注によるオオートラジオグラフィーで調べたが、静脈洞内のみの閉塞では脳脈循環は障害されないが、一度脳皮質静脈にシアノアクリレートが逆流して血栓が生じるとその静脈還流域に強い脳循環障害を引き起こし、15分後では還流域のみであるが、60分後にはそれを越えて広範となり、またその周辺部では静脈原性過還流域の発生もみられ、脳動脈虚血より早期から虚血障害の生じることを示した。また、同モデルで高速液体クロマトグラフィーによる透析法とC^<15>-デオシグルコースを用いた脳糖代謝ならびに脳内乳酸膿度を調べたが、やはり脳循環同様、皮質静脈に血栓が生じるや否や糖代謝は著明に低下し、脳内乳酸濃度は早期から増加して5時間後には3倍以上に増加することが明らかとなり、虚血部辺縁の過還流を説明するものとなった。最後にこれらの結果をふまえて施行した脳手術時静脈損傷仮装モデルでの実験では、脳皮質静脈損傷に長時間の脳圧迫が加わると、皮質静脈内比に広範な障害が生じ静脈内血栓が広範に起こり、その結果脳の広範な脳血液関門の障害を招くことがわかった。以上の研究結果から、脳静脈血行障害の結果生じる脳障害は、脳静脈内に生じる広範な血栓の結果、側副血行が失われることによるものであることが明らかとなった。静脈洞閉塞時の脳循環動態の変化について、ネコを使用し、上矢状静脈洞をcianoacrylateを用いて閉塞、その後の脳循環をautoradiographyにて測定し、同時に病理組織学的変化について調べた。静脈洞閉塞後、15分、30分、60分後という閉塞からの時間的パラメーターならびにcianoacrylate注入により生じる静脈洞ならびに皮質静脈閉塞の範囲から、静脈洞のみ、1本の皮質静脈に及ぶもの、2本以上の皮質静脈に及ぶものに分類して障害の程度を調べた結果、閉塞が静脈洞内にのみの場合には、閉塞後の時間と関係なく、脳循環、脳の病理学的変化に何の障害もみられなかったが、一度脳皮質静脈に閉塞が及ぶとその部を中心に著明な血流の低下が生じ、また、組織学的変化も生じることが明らかとなった。このことは、静脈洞血栓症の患者でも臨床的症状発生に血栓の皮質静脈への伸展が必要で早期診断及び治療によりそれを防止することにより症状発生を防止できるものと考えられる。また、同じモデルを用い、ブドウ糖代謝を調べたが、同様に代謝の低下が生じること、そして一時期に血流と代謝の間でmismatchの生じることも明らかとなった。脳静脈血行障害に伴う脳循環および脳代謝障害を調べるため、2.54kgの成猫を用いて全身麻酔、人工呼吸下に上矢状静脈洞を前後2カ所で露出し、それよりシアノアクリレートを注入し、静脈洞およびそれに連続する皮質静脈を閉塞した。

その後、15分、30分、60分、2時間後にC^<14>-ヨードアンチピリン静注によるオートラジオグラムにて脳血流を、また15分、30分後にC^<14>-ジオキシグルコース注入によるオートラジオグラムにて脳の糖代謝を調べた。さらに病理学的所見と対比検討した。そしてシアノアクリレートによる閉塞程度により静脈洞のみの閉塞群、皮質静脈1本、および2本閉塞の群に分けて検討した。その結果、静脈洞のみの閉塞では2時間後にも脳血流の低下なく、代謝も障害されず病理学的にも異常は生じなかった。しかし、一度皮質静脈内にシアノアクリレートが流れ込むと重大な循環、代謝障害が生じ、2本以上となれば出血を伴う静脈梗塞が生じた。以上から、静脈洞血栓症を初めとする脳静脈血行障害では、脳皮質静脈に血栓が生じると重大な結果を招くので、これの予防が治療の上で大切であることがわかった。
サルコペニア有病者におけるグレーディング能力の特徴を探る

サルコペニアの予防・改善に対しては、レジスタンストレーニングの実施が有効であることが多数報告されている。一方で、日常生活において転倒・骨折を巧みに回避するためには、最大筋力以下での力発揮調節能力(グレーディング能力)が優れていることも重要と考えられ、グレーディング能力を向上させる運動プログラム構築の必要性が示唆される。本研究の目的は、診断基準を基に分類したサルコペニア表現型の差異(速筋優位萎縮型か遅筋優位萎縮型)が、グレーディング能力にどのような差異をもたらすのかを明らかにすることである。本研究によって、サルコペニアの表現型を基にしたテーラーメイド的予防法の確立に繋がることが期待できる。
穀類構成成分に及ぼす土壌環境の影響と対策

コメ粒中においてカドミウムは亜鉛を置換する。亜鉛とカドミウムとは周期表の中で同じ第12属に存在するためである。米粒の中で亜鉛とカドミウムは、次のような場所に局在することが判明した:1.米ぬか、2.胚乳中のタンパク質との結合。カドミウム含有量の減少には、玄米をより多く削ることが望ましい。穀類生産の増加とともに、安全性に関しては、栽培土壌から穀類への元素の吸収過程において生ずる汚染のリスクを低減することが重要な課題である。現在、数種の汚染元素の調査研究や対策に関する研究が行われている。しかし、作物体中における元素がいかなる化合物として存在し、可食部近傍でどのように分布しているかが重要であり、「元素」の存在量のみの議論では不十分である。そこで、本研究においては、穀類の安全性に影響を及ぼす、土壌から穀類への元素及びその化合物の移動、植物体における吸収、濃集機構の詳細な解明を行うことを目的とする。平成20年度においては、(1)As(ヒ素)及びZn(亜鉛)鉱床分布地域である木浦鉱山、豊栄鉱山、尾平鉱山(大分県)、土呂久鉱山(宮崎県)における風化による土壌構成鉱物生成プロセスの解明を行った。このときFeが重要な役割を担っていることが判明した。(2)また、コメ可食部における重金属元素の存在位置の決定を行った。この結果、コメ可食部には2種類の異なる化合状態で重金属元素が存在することが明らかになった。(3)さらにその移動と吸収時期を求めるための栽培試験を行い解析中である。穀類の生産に関しては、開発途上地域における人口増加、国内や近隣諸国における食料・食品の安全性確保が逼迫する課題である。また、安全性に関しては、栽培土壌から穀類への元素の吸収過程において生ずる汚染のリスクを低減することが重要な課題である。しかし、作物体中における元素がいかなる化合物として存在し、可食部近傍でどのように分布しているかが重要であり、「元素」の存在量のみの議論では不十分であり、「化合物」として把握することが不可欠である。平成21年度においては、以下を行った(1)Zn(亜鉛)、Cd(カドミウム)、Sn(スズ)鉱床分布地域(生野鉱山、明延鉱山、夏梅鉱山)において現地調査、試料採取行い、風化による土壌構成鉱物の生成プロセスを分析した。採取試料及び栽培試験後の土壌試料を用いて、化合状態及び結合状態の分析や元素の分布解析を行い、同族置換の存在が明らかとなった。CdのZnに対する置換率は20004000ppmであった。なお、As(ヒ素)が存在する地域においては、Sb(アンチモン)との置換も認められた。(2)栽培土壌からコメ可食部への汚染元素の化合物としての存在形態変化の把握を行った。本年度はとくに化学熱力学的分析手法を用いて検討した。(3)一定量の重金属を含む土壌を用いてコメ栽培試験を実施し、栽培終了後、可食部近傍の分析を行った結果コメ粒内の元素の偏在状態の詳細を把握した。(1)各地で採取された亜鉛を含む鉱石の中で、とくに閃亜鉛鉱中のカドミウム置換率は最大で約0.5%(5000ppm)であった。(2)コメ可食部中に亜鉛を置換して入るカドミウムの最大置換率を得るために栽培試験を行い、糠に存在した粒子を分析したところ、カドミウム置換率は最大で約0.5%(5DOOppm)であり、閃亜鉛鉱中のカドミウム置換率と同様であった。(3)とくにコメ粒に吸収される部位は、糠・籾殻及びタンパク質との結合によるコメ粒外周部であることが判明した。したがって、コメ粒の分析には偏在性を考慮することが必要であり、コメ粒周囲から精米器等により削り取れば亜鉛、カドミウム含有量は減少することになる。(4)コムギ、パールミレット(トウジンビエ)でも各種元素の分布はコメ同様であった。(5)亜鉛とカドミウムでは、穀類は選択的に亜鉛を吸収する。また、カドミウムが供試土壌中に含まれると根の発達が著しく減少した。(5)熱力学的計算により、カドミウム炭酸塩やリン酸塩中のカドミウムはpHの低下により溶解度を増す。(6)コメは経年により、酸化が進む(表面pHが減少する)ためコメの品質劣化に関して注意を要する。(7)かつて我が国で砒素の産出が認められた鉱山周辺では、現在でも多くの砒酸塩鉱物が存在するとともに、同じ第15属のアンチモンが多量に存在することがある。しかし、廃鉱山周辺には地衣類・辞苔類が自生し、生体中には多くの砒素及びアンチモンを含む。

(8)熱力学的計算では、水溶液中の砒素は酸素分圧の量に関係しているが、pHにはあまり依存せず、地表環境条件では酸素分圧の対数が-30-40gのときのみ、砒素が固相に入らないことが判明した。(9)窒素、リンは同じ第15属であるため、第15属元素を産出する地域周辺では、農業生産物への砒素、アンチモンの混入に注意を要する。
米国移住日系二世用英文教科書に見る英和・和英の二度の翻訳に伴う内容の変遷

1920年頃、アメリカ合衆国の日系移民は,二世を日本のことも理解できる良きアメリカ市民になるように教育するため日本語教科書を作成し、使用した。かれらは、日本の文部省の承認を得て、日本の第4期国定国語教科書(サクラ読本)を英訳し、使用した。訳本の底本となったサクラ読本の中に、中近東の民話が取り上げられている。「逃げたらくだ」というタイトルである。これは、当当時の英語読本(岡倉由三郎著)にあった題材を日本語に翻訳、翻案したものである。米国在住日系二世用の日本語教科書を作成するに当って、この題材も他のものと同時に英訳されており、英語から日本語、さらに日本語から英語の二回の翻訳を経ている。この過程で,題材は、表現や用語の使い方などが少しずつ変化している。「逃げたらくだ」の由来は大変に古く、14世紀初めにインドの詩人(Amir Khusrau)が創作した叙事詩“Hasht bihisht(Eight Paradises)"であり,16世紀にこの詩のイタリア語版(翻案版)がベニスの出版社から出版され、初めてヨ-ロッパに紹介された。この詩のフランス語版を読んだ英国のH.Walpoleは、Serendipityという語(捜してもいない良いものを偶然に発見する才能という意味)を造った。英文読本、サクラ読本(巻五)、日系二世世教科書の中の「逃げたらくだ」の本文の全文のテキストをイメ-ジスキャナを用いて読み取り、パ-ソナルコンピュ-タ用デ-タファイルとして作成した。
紅藻由来ブロモトリテルペンポリエーテル、アルマトールＦの全合成研究

自然界から有益な生物活性を有する天然物が多く発見される一方、しばしば天然存在量の微量性がこれらの物質の構造確認および量的供給の障害となる。本研究では、立体化学と物質供給の問題の解決を目的として、合成例のない複雑な構造を有するポリエーテル天然物の効率的な合成方法論を開拓することをテーマとし、アルマトールFを標的分子として合成研究を展開した。アルマトールFは、ブロモオキセパン(A環)とトランス/シス-6,7,7- 3環性縮環エ一テル(BCD環)が炭素鎖で連結した全体構造を有する。既にA環部の合成経路はほぼ確立しているため、構築例のないBCD環部の合成完了を目指した。不斉転写型Ireland-Claisen転位とリレー型閉環オレフィンメタセシス反応(RRCM)を鍵反応としてBC環部を合成した後、Wittig反応やHorner-Wadsworth-Emmons反応による増炭、およびアルキル化反応によってD環炭素骨格を導入した。その炭素鎖上に存在するオレフィン部に対し、2,6-di-tert-butyl-methylpyridine存在下で臭素を作用させることで、D環上の立体的に込み入った位置に存在する臭素置換基の導入を実現した。その後の官能基変換によって得られたブロモヒドリンを、ヨウ素とトリフェニルホスフィンで処理することでアリルブロミド構造を構築し、閉環オレフィンメタセシス(RCM)前駆体の合成を可能にした。RCMによるD環構築を検討したが、未反応または基質分解により生成物を検出することは出来なかった。また、RRCMの検討も行ったが、望まない大員環化合物が生成し、目的のD環閉環体は得られなかった。しかし、RCMの際には未反応であったオレフィンがRRCMでは反応に関与していることが判明し、RRCMによるD環構築の可能性を示唆する結果が得られた。(抄録なし)自然界から有益な生物活性を有する天然物が多く発見される一方、しばしば天然存在量の微量性がこれらの物質の構造確認および量的供給の障害となる。(抄録なし)
統計的言語情報を用いた音声認識の精度向上に関する研究

音声認識では発声された内容を一義的に決めることはきわめて困難であり、音響的に似通った数多くの認識仮説が生成されてしまう。これらの多くの仮説をランク付けするためには、音響的な尤度だけではなく、言語的な尤度をも考慮する必要がある。本研究では、確率、統計的な言語情報を用いた言語的尤度について研究した。特に、確率文脈自由文法と生成規則適用のマルコフ連鎖を用いたモデルについて、モデルのパラメータ推定、音声認識との統合について研究を行なった。これらの確率・統計的言語モデルを、LRパ-ザとHMM音韻認識を用いた音声認識システムに組み込み、日本語の文認識において評価を行なった。確率・統計的言語情報を用いることにより、文認識率を約20%程度向上させることができ、我々の用いたモデルの有効性を調べることができた。通常の確率・統計的な言語モデルでは、単語間の連鎖確率等の局所的な制約しか利用していない。定型的な表現や慣用的な表現を言語モデルに組み込むことより、精度の高いモデルが構築できる可能性がある。本研究では、このような言語モデルの研究の第1段階として、コーパスから定型的な表現を自動的に抽出する研究を行なった。定型表現を自動抽出する方法として、相互情報量を用いる方法と仕事量基準を用いる方法を比較し、相互情報量はタスクに依存した複合名詞句の抽出に適し、仕事量基準はタスクに依存しない述語的な表現の抽出に適していることを示した。
生体内放射性同位元祖連続測定による生体機能時空間解析システム

心臓の機能の評価を具体的な対象として、ある点の連続時間計測とこれを含む空間情報の間欠的なデータを総合することで、時空間機能評価を実現するシステムを構築することを目標として進めた。このため、心機能モニタ装置及び、新たな撮像装置の開発と、時系列画像として得られた画像データより対象の生理的機能を評価する手法に関する研究を行った。心機能モニタ装置として、放射性薬剤を用いた心室容積の時間的変化から心拍出量を連続的に計測するシステムを試作した。薬剤から放射される放射線のエネルギー分解計測と、その時間的変化の連続計測を行う装置の開発を進め、基本的な動作の確認と可搬型システムのプロトタイプの製作を完了した。その際、計測系の動作と観測データの解析方法を検討するための放射線量と心室容積の関係についての計算機シミュレーションを行い、心機能モニタとして使用するための設計指標を得ることが出来た。実際の臨床的な評価実験も近日中に行うことになっている。一方、他の新しい撮像システムとして、ESR-CTシステム及び放射光利用の各種CTシステムの開発、その画像化アルゴリズムについての検討を行い、その獲得情報の確立に努めるとともに、それら情報を用いた3次元動態解析の実施に備えている。具体的には、各種診断装置より得られる時系列画像を用いた、心臓の3次元形状と動きの検出や異なった獲得情報の統合表示などのアルゴリズムの開発を進めた。これらの知見を試作モニター装置より得られるデータに直接活かす高度な利用手法がこれからの課題となる。心臓の機能の評価を具体的な対象として、ある点の連続時間計測とこれを含む空間情報の間欠的なデータを総合することで、時空間機能評価を実現するシステムを構築することを目標としている。このため、時系列画像情報から対象の生理的機能を評価する基本的な手法についての検討を進め3次元情報を得るための画像化方法についても検討を進めた。得られた多次元情報を統合して評価し表示する手法についても検討を進めたが、その際、時系列情報を有効に用いて画像情報理解の確度を高めることも一つの目標とした。冠状動脈造影画像列からその3次元形状を抽出するシステムは構築することができた。一方、心機能連続評価システムとして心拍出量を連続的にモニタするための、放射性薬剤を用いた計測システムの基本的な問題点の検討を進めた。計測システムの計算機シミュレーションから、計算系の設計を進め、CdTl検出器と計測回路を試作して基本機能を検討した。この結果により大面積なセンサーとコリメーションシステムの工夫の必要なことが判明した。さらに、携帯型モニタシステムの完成を明かすと同時に時空間評価手法の確立を目指して検討を進めている。
創造的な言語使用を促す課題解決型(プロジェクト型)外国語活動の実践

1.研究の目的課題解決型の活動を行った成果として,使用された英語表現が,単に児童の記憶に留まる(東野, 2009)だけではなく,当該英語表現が他の類似の場面においても転用し天気使用できることを検証する。2.研究は次のように遂行した。(1)昨年度作成された小中連携プロジェクト型の年間カリキュラムの見直し,単元を組み換えた。(2)年間カリキュラムの授業実践・児童の既習表現を整理した。(3)調査内容と方法・プロジェクトで使った言語材料が使える場面を設定し,場面提示用の画像・音声をプレゼンテーションソフトを使って10問作成した。・設定した場面を児童にプレゼンテーションソフトを使って与え,児童の発話をICレコーダーで記録し,発話を文法的な誤りと場面に応じた適切さの観点から分析した。(4)(3)の結果から,プロジェクトで使った英語表現の定着と言語の創造的言語使用について考察した。3.研究の成果は、以下の3点に集約できる。(1)学習した英語表現が違った場面で転用し,創造的に使用されていることが高い確率で検証された。(2)課題解決型(プロジェクト型)の活動を実施することで,意欲面(自己評価より),スキル面の両面が伸張され,プロジェクト型カリキュラムの妥当性が検証された。(3)プロジェクトで段階的な絵本を使用することで,文字に興味を持ち,段階的であることから,自ら次の読み聞かせを聞いたり、文字を書いたりしたいという「書くこと」「読むこと」への欲求が生まれ,中学校英語教育での多読等へと繋がる。
アト秒軟エックス線パルスの発生と計測に関する理論的研究

中赤外レーザーを用いたより短波長のアト秒パルス発生にとって重要な、高次高調波発生の基本波長依存性を、8002000nmの範囲について、時間依存シュレーディンガー方程式の直接シミュレーションによって研究した。高調波収量は、グローバルには波長のマイナス5乗程度でスケールすること、詳細に見ると10以上の量子経路の干渉により高調波収量ははげしく振動すること、極端紫外光パルスを付加すると波動関数の初期広がりなどの効果でスケーリングが大幅に緩やかになることなどの、重要な成果を挙げた。アト秒軟エックス線パルスの発生についてます、私が2003年に理論的に予言した、ブースターXUV光同時照射による高次高調波発生の飛躍的増大効果の実証実験が理化学研究所で行われ、この中で私は実験条件に合わせた理論計算を実施し、実験結果とよく合致する結果を得、飛躍的増大効果の存在を実証した。また、従来よりも短波長で短パルスのアト秒パルスを発生するために、近年さかんに開発の進められている中赤外レーザーによる高次高調波発生を念頭に、高次高調波発生効率の基本波波長依存性の研究を実施し、・量子経路の干渉により高調波収量ははげしく振動すること・収量の振動はパルス波形よりもパルス幅に依存し、量子経路の数が重要である。・収量の振動はチャネルクロージングと密接な関係があり、ピーク間隔はチャネルクロージング数をRとしてδR=1に対応している。・パルス強度の変化の正味の効果は、波長依存性カーブの水平シフトで、波長依存性はチャネルクロージング数のほぼ普遍的な関数である。ことなどを見出した。アト秒軟エックス線パルスの計測についてまた、アト秒XUVパルスと赤外レーザー光を遅延時間を変えながらガスに同時照射して行うアト秒パルス計測法である、FROG-CRABについての研究に着手し、この計測法で仮定されている条件が満たされないような、イオン化しきい値近傍のXUVパルスに対しても、驚くほど正しい計測がなされることを見出した。高次高調波(フェムト秒レーザーパルスに照射された原子から波長変換によって発生する奇数次の倍波)発生はこれまでおもに波長800nm前後のチタンサファイアレーザーで行われてきた。これに対して水の窓領域(24nm)やkev領域のアト秒軟エックス線パルスの発生をめざし、光パラメトリックチャープパルス増幅等による中赤外高強度レーザーの開発が国内外で進められている。そのために重要な鍵を握る、高次高調波の基本波長依存性について、世界にさきがけて詳細な検討をおこなった。昨年度、量子経路の干渉により高調波収量ははげしく振動することを見出したが、特に本年度はこれとチャネルクロージングとの関連について調べた。まず自然に浮かぶ疑問として「何が振動の周期を決めているか」があるが、これについて基本波長8002000nmのかつてない広範囲での調査から、波長のかわりに、チャネルクロージング数(ポンデロモーティブエネルギーだけシフトしたイオン化ポテンシャルを超えて電離するのに必要な光子数を表す無次元数)Rをパラメーターにとると、振動の周期がRの値がちょうど1だけ変化するのに対応していることが分かった。しかもRを用いて波長依存性を表すと、ピークの位置や依存性カーブの構造も、基本波強度にあまり依存しないことが分かった。また、既存の解析的理論である高強度場近似ではピークの位置はRの整数値になると考えられていたが、時間依存シュレーディンガー方程式で計算するとピークシフトがあり、これはクーロンポテンシャルの長いテールの影響であることを明らかにした。
液晶性を活用した薄膜作製技術による高分子有機トランジスタの高性能化

本研究では、高移動度高分子有機半導体が示す液晶性を積極的に活用し、分子配向制御可能な薄膜形成プロセスの開発を行った。高分子有機半導体のエッジオン配向を誘起する撥水性ゲート絶縁膜表面への塗布を可能とする「セルフアシステッド・フロー・コーティング法」を確立し、a-Siに匹敵する電界効果移動度で、電界効果トランジスタの素子間のばらつき3%以下を達成した。更に、高分子有機半導体骨格の高い面内配向秩序度を達成するための配向誘起層の開発を行った。フロー・コーティング法と配向誘起層を併用することによって、高配向高分子有機半導体薄膜の作製に成功した。まずフロー・コーティング装置の基板ステージ部を改良し、pBTTT-C16の昇温及び降温過程における結晶-液晶相転移温度(140°C、100°C)以上での塗布を可能にした。次に、Azo-PI光配向膜を挿入したFETの構造について検討した。Azo-PI光配向膜によってpBTTT分子を配向させるためには、Azo-PI光配向膜とpBTTT層が接していなければならない。そこで、Azo-PI光配向膜/pBTTT活性層界面をチャネルとして用いることができるかどうかをはじめに検討した。熱酸化膜(ゲート絶縁膜)を形成した高ドープn型シリコン基板(ゲート電極)上に極薄Azo-PI光配向膜を形成したのち、その膜上にソース・ドレイン金電極、pBTTT活性層を形成して作製したボトムゲート/ボトムコンタクト(BG/BC)型FETと、ソース・ドレイン金電極を形成した熱酸化膜付高ドープn型シリコン基板をオクタデシルトリクロロシラン(ODTS)処理した後にpBTTT活性層を製膜したBG/BC型FETを作製した。この実験では、比較を容易にするためにpBTTT活性層をスピンコート法により形成した。Azo-PI光配向膜を挿入したFETのホール電界効果移動度は10-4 cm2V-1s-1オーダー、ODTS処理したFETの移動度は10-1 cm2V-1s-1オーダーであった。この結果は、BG/BC型FETにAzo-PI光配向膜を組み込む素子構造では特性の向上が望めないことを示唆している。そこで、今後はトップゲート(TG)/BC型素子構造(石英基板/Azo-PI光配向膜/ソース・ドレイン電極/pBTTT活性層/ゲート絶縁膜/ゲート電極)に注目して研究を進めることにした。現在まで、TG/BC型FET素子構造において、Azo-PI光配向膜とフロー・コーティング法を併用することにより、最大で4.6の吸収の二色比を達成している。前年度のフロー・コーティング装置の基板ステージ部の改良に加え、フロー・コーティング装置をグローブボックス内に設置することにより、基板温度140°C以下、窒素雰囲気中で有機半導体薄膜を塗布することが可能となり、本研究計画で提案したフロー・コーティング装置の改良を完了した。Azo-PI光配向膜を挿入したFETの素子構造についての検討結果に基づき、本年度はトップゲート(TG)/ボトムコンタクト(BC)型のFET素子構造(石英基板/Azo-PI光配向膜/ソース・ドレイン電極/pBTTT活性層/ゲート絶縁膜/ゲート電極)に注目し、研究を行った。移動度の向上、on/off比の向上、素子間の移動度のバラツキ低減を目指し、pBTTT活性層の厚さの最適化、ゲート絶縁膜の作製条件と素子パターンの検討を行った。pBTTT活性層上に形成するゲート絶縁膜には反応性の高い絶縁膜材料が使えないことから、アモルファス・フッ素樹脂(サイトップ)をゲート絶縁膜として選定した。ソース・ドレイン電極の厚さよりわずかに厚くpBTTT層を形成することにより、移動度が最大となることが分かった。また、移動度がゲート絶縁膜の乾燥条件に強く依存することがわかった。現在の最適条件は、60°C、24時間の乾燥である。最適乾燥条件は、ゲート絶縁膜中の溶媒除去率と乾燥工程によるpBTTT/ゲート絶縁膜界面の熱ダメージのバランスで決定されていると理解している。off電流の低減(on/off比の向上)のため、素子の小型化、窒素雰囲気中でのpBTTT活性層形成、素子分離を行い、10の4乗のon/off比を達成し、かつデバイス特性の再現性も向上した。前年度、光配向膜を挿入したトップゲート(TG)/ボトムコンタクト(BC)型のFET素子構造(石英基板/Azo-PI光配向膜/ソース・ドレイン電極/pBTTT活性層/ゲート絶縁膜/ゲート電極)の作製プロセスを検討することによって、移動度の向上、on/off比の改善を達成したが、同一基板上に作製した素子の特性に比較的大きなばらつきがあった(移動度の相対標準偏差で20%)。本年度は、デバイス特性のばらつきの原因を究明するための実験を中心に行った。素子特性のばらつきの原因がpBTTT活性層のフロー・コーティング時に発生している可能性が高いと推察し、実験を行った。製膜(フロー・コーティング)プロセスにおいて、デバイス基板の影響がもっとも少ない素子構造として、ボトムゲート(BG)/トップコンタクト(TC)型FETを選択し、120素子からなるFETアレイを同一基板上に作製し、そのデバイス特性のばらつきから、pBTTT活性層の基板面内の均一性を評価した。その結果、コーティングに使用するフッ素コートされたガラス・バーの撥液性のムラが、pBTTT活性層の不均一性の原因であることが分かった。

フロー・コーティング・バーの撥液性のムラを低減することにより、平均移動度0.3cm2/Vsで、ばらつき(相対標準偏差)5%以下のBG/TC型FETアレイを作製することに成功した。このFETアレイにおいては、閾値のばらつきも小さく、その結果としてオン電流のばらつきも5%以下となった。この知見をもとに、次年度では、光配向膜を挿入したTG/BC型のFET素子の特性の向上ならびにばらつきの抑制を目指す。Azo-PI光配向膜を挿入したFETの素子構造として、TG/BC型にターゲットを絞り、その作製プロセスの最適化、構成層の膜厚の検討を行うことによって、飽和領域においてアモルファス・シリコンに匹敵する電界効果移動度を達成した。更なる移動度の向上と理想的なFET特性の実現を目指すとともに、素子間の特性ばらつき要因の解明に取り組んでいる。本年度、フロー・コーティング・バー表面の撥液性のムラがBG/TC型FETアレイの素子特性のばらつきを誘因することを明らかにした。この知見により、TG/BC型FETアレイにおいても素子特性のばらつきの低減が期待される。また、より高い配向度のAzo-PI光配向膜を用いることによって、pBTTT層の高配向化が達成できる可能性があるため、Azo-PI光配向膜の高配向化プロセスの開発も並行して行っている。高配向化プロセスとして、アミン蒸気処理と光配向膜の極薄化を検討している。予備実験の結果から、極薄化が有望と考えている。若干の遅れはあるもののおおむね順調に進展していると評価している。有機半導体の製膜プロセスにおいてデバイス基板の影響がもっとも少ない素子構造:ボトムゲート(BG)/トップコンタクト(TC)型有機電界効果トランジスタ(OFET)における素子特性のばらつき抑制の研究を、前年度から継続して行った。具体的な素子構造は、ソース・ドレイン電極(Au/MoO3)/pBTTT活性層/ゲート絶縁膜(オクタデシルトリクロロシラン(ODTS)処理されたSiO2)/ゲート電極(高ドープn型Si基板)である。pBTTT活性層の製膜はフロー・コーティング法により行うが、この時、pBTTT溶液に対するゲート絶縁膜の撥液性が問題となる。全面に高密度ODTS-SAMが形成されたゲート絶縁膜表面(水の接触角:110°以上)にはpBTTT活性層は形成できない。これまで、OFETアレイ(5×12:平行素子30個、垂直素子30個)を作製する領域のODTS-SAMをストライプ状に残し、それ以外の部分を深紫外光照射によって除去して親液化することによってこの問題を経験的に解決してきた。本年度、簡略化された溶液プロファイルを仮定して表面自由エネルギー計算を実施することにより、この親・撥液パターン表面上へのフロー・コーティングのメカニズムを明らかにし、この手法をself-assisted flow-coatingと命名した。また、フロー・コーティング・プロセスを改善することにより、平行素子において平均移動度0.27cm2/Vsでばらつき(相対標準偏差)3%以下、垂直素子において平均移動度0.22cm2/Vsでばらつき3%以を達成した。これらの素子の閾値、オン電流、サブスレッショルド・スイングのばらつきも非常に小さく、30平行素子(30垂直素子)の伝達特性はほぼ同一であった。この成果は、ACS Appl. Matter. Interfacesに掲載された。また、スピンコート法で作製した極薄Azo-PI光配向膜によるpBTTT膜の高配向化の予備実験を行った。
部位指向性SODによるneurovascular networkと血液循環制御機構の解析

これまでに、長時間作動型SODや血管内皮細胞指向性SODを開発し、特定の組織細胞局所でスーパーオキシドを特異的に消去して解析した結果、高血圧をはじめとする循環病態に活性酸素が深く関与する事が判明した。血管局所で発生する活性酸素が循環制御に重要な役割を果たすことが判明し、抹消組織と脳血圧中枢における活性酸素代謝の意義を解析した。Mannoseレセプター含有細胞に特異的に集積するMannose結合SOD(MAN-SOD)を合成して静脈内投与したところ、正常動物の血圧が瞬時に低下したことから、Mannoseレセプター含有細胞が全身の血圧維持に重要な役割を担うことが判明した。本降圧作用に関与するMannoseレセプター含有細胞を同定する目的で、放射性標識MAN-SODの組織分布を解析した結果、その90%以上が肝のKupffer細胞と脾臓マクロファージに取り込まれた。しかし、75%肝切除および脾摘出動物でも本降圧反応が認められることから、その責任細胞はこれら以外の細胞であることが判明した。本降圧現象には痲酔剤感受性を示す興奮性細胞が関与することが示唆されたが、アトロピンやグアネチジンなどの神経遮断薬では影響されず、自律神経系以外の関与が示唆された。中枢神経系における放射活性は特に顕著な集積性を示さないことから、本責任細胞は比較的小さな領域に局在する可能性が考えられた。さらに、抗ヒトSOD抗体を用いた免疫組織学的解析を行ったが、未だ著明な分布領域を見つけることには成功していない。今後、孤束核や血圧中枢のNO神経などを中心に解析を進めると同時に、マンノースレセプター含有細胞に集積するスーパーオキシド発生系を開発し、これにより特異的昇圧反応が誘起されるか否かを検討つつある。脳心血管障害をはじめとする各種疾患に活性酸素の関与が示唆されているが、その実体は尚不明である。申請者は、長時間循環型のpH感応性SOD (SM-SOD)、血管内皮親和性SOD (HB-SOD)、および肝細胞指向性SOD (GAL-SOD, MAN-SOD)等を開発し、固体レベルで部位特異的にスーパーオキシドを代謝制御し、高血圧、脳虚血障害、脳浮腫、肝移植病態等に活性酸素が関与する事を明らかにしてきた。本研究は、HB-SOD、MAN-SOD、及び同様の指向性を有するNO合成酵素阻害剤を開発し、全身血圧を監視制御する分子機構を解明する事を目的とする。これらの部位特異的SODを用いて解析した結果、全身の抵抗性血管ではスーパーオキシドとNOが同時に産生され、両者のバランスにより血圧が制御されていること、両化合物の基質である分子状酸素の局所濃度がNOの生物機能を規定する極めて重要な因子であり、低酸素文圧下ではNOが極めて強い作用を発現すること、およびこの性質が虚血局所の抵抗性血管を選択的に弛緩させる分子機構であることが判明した。Mannoseレセプター含有細胞に特異的に集積するNAN-SODを用いて解析した結果、投与直後に血圧が完全消失し、数分以内に動物が死亡することが判明した。不活化MAN-SODは本作用を示さず、Mannose結合アルブミンはこれを拮抗阻害することから、各種疾患において悪玉視されてきたスーパーオキシドが正常動物の血圧がMannoseレセプター含有細胞周辺では哺乳類生存に不可欠な血圧維持分子として作用し、血液循環を統合制御していることを世界で初めて示した。孤束核や血液中枢にもNO神経が存在するが、現在、その生理的意義を解析中である。これまでに、長時間作動型SODや血管内皮細胞指向型SODを開発し、特定の組織細胞局所でスーパーオキシドを特異的に消去して解析した結果、高血圧をはじめとする循環病態に活性酸素が深く関与する事が判明した。