hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
消波被覆工の防災機能維持を目的とする保全支援モデルの開発

消波施設は常に波等による浸食を受け、その消波性能が緩やかであるが低下していく。消波性能の低下を確率過程としてとらえ、施設の性能劣化、および異常波浪などによりもたらされる強い外力との大小関係、または累積された施設劣化に依存し施設破壊が発生すると仮定する。このような状況下において、予防的に保全を実施、もしくは施設破壊後に保全を実施する保全方針をのもと、保全費用最小化を目的とする意思決定問題として定式化を行った。また、予防保全時期の存在条件についても議論を行い、数値実験を交え議論を行った。結論として、最適予防保全方策が導出され、期待保全費用の抑制が期待できる結果を得た。消波被覆工の防災機能維持を目的とする保全支援モデルの開発について、「被覆材の損傷モード別の消波性能劣化変動性に関するデータ収集」、および「各種性能の劣化過程における不確実性に関する確率論的研究」を着手した.消波性能劣化変動性に関するデータ収集では、消波性能の指標を反射率および越波流量として、不規則波を用いた数値波動実験により性能の変化特性について検討するしている.また、つぎに、数値実験の結果にもとづき、被災、護岸および波浪の諸元を入力データとする反射率および越波流量の予測モデル適用性について検討を開始している.劣化過程における不確実性に関する確率論的研究では、劣化進行を点検により把握するが、点検結果の不確実性が保全意思決定に与える影響分析の基礎となる理論構築を実施している.特に複数ユニットから構成される施設に対し、不完全点検下における有効な点検領域(点検を実施すべき期間)に関し、システム信頼性理論における構造関数の考え方に基づき、点検領域の上下限値について近似計算方法を提案した.また、点検結果により得られた施設状態より、次点検時期の決定を行う状態依存型点検問題について、理論的考察を実施している.施設劣化をガンマ過程と想定し、施設の耐力と外力による負荷との大小関係により施設破壊事象が発生するとの仮定する.このとき、点検費用、予防保全費用、事後保全費用、施設運営費用などを考慮し、長期間における施設の総期待保全費用最小化問題として定式化を行った.現在、解析的な最適保全方策の導出には至っていない.消波被覆工の防災機能維持を目的とする保全支援モデルの開発について、研究初年度では「被覆材の損傷モード別の消波性能劣化変動性に関するデータ収集」、および「各種性能の劣化過程における不確実性に関する確率論的研究」を実施予定であった。劣化変動制に関するデータ収集のについては、実験データにもとづく捨石護岸の被災進行過程のモデル化を通して実施している.取得データより、変形量パラメータによる被災度をランク分け、被災度割合とその推移を求め、被災進行過程に対しマルコフ連鎖モデルの適応性を検討した.劣化過程における不確実性に関する確率論的研究では、劣化進行を点検により把握するが、点検結果の不確実性が保全意思決定に与える影響分析の基礎となる理論の構築を実施している.劣化自体の不確実性と点検結果の不確実性を分けて考え、施設保全の意思決定問題をとらえたい.そこで、点検結果の不確実性に対し、対象構造物の構造と点検結果が持つ質的意味を考慮し,いつ点検を実施すべきかを決定する確率モデルの基礎的枠組みを提案.さらに複雑な構造に対する点検実施時期に対する近似手法についても検討した.また,先に提案した点検領域を考慮したモデルの有効性を検討するため、従来型点検保全モデルと提案型保全モデルの優劣に関する比較も実施している.数値実験による比較の結果、点検精度や劣化過程の違いにより両モデルの優劣が入れ替わることが判明した.つまり、状況により点検実施計画の基本的枠組みを使い分ける必要性があることが判明した.しかし、現状では解析的な優劣の証明ができていない.本研究では、被覆ブロックの消波性能劣化に関する確率過程モデルを構築し,信頼性・保全性の理論に基づく数理的モデル化により,護岸面の消波被覆工の被災に伴う防災機能の劣化および修復時期決定に関する支援システム開発を目的とするものである.消波性能については2パターンの劣化過程を想定し、それぞれの劣化特性を踏まえた保全モデルの提案を行っている。一つは、性能劣化が階段関数形をもつ累積型損傷過程を基礎とし、保全を実施すべき機会について議論を行っている。本モデルの特徴は、主たる性能劣化が台風などに代表される異常波浪時においてのみ発生し、施設修復しない限りその性能は回復しない。また、維持費用最小化を目的とした保全実施時期について、解析的議論を行っている。現状では、理論としてはおおよそ解析が終わりつつあるが、実験データと理論のすり合わせが未完了である。最終年度では、この点について研究を進めていきたい。2つ目は、性能劣化が連続関数として表現される劣化過程に対し、施設に加わる外力と施設耐力の大小関係により、施設破壊事象の発生が定められる破壊モデルである。この破壊モデルにより、緩やかな経年劣化事象を表現でき、先モデルと異なる保全機会について議論を進めることができる。また、施設(劣化)状態の把握は通常点検作業を伴うことが一般的であるが、点検作業は目視による点検が一般的であり、点検結果が真の状態をとらえているとは限らない。そこで、点検結果が不完全であるとの前提で、いつ点検を実施すべきか、つまり不必要な点検作業を省くことにより施設保全にかかわる経費削減を図る問題についても現在検討中である。近年,自然災害による社会基盤施設の被災が増加傾向にある.これからの社会基盤施設の計画,設計には災害のリスクコントロールをも視野に入れた維持管理問題が注目されている.海岸構造物の保全(補修)問題は,施設の設計フェーズにおいてライフサイクルコスト(LCC)を最小化する問題として議論されることが多い。

本研究では、施設の物理・性能面の劣化過程を把握し,施設破壊への信頼性評価を基づく施設の維持管理問題に対し、数理モデル、および数値実験による維持管理費用最小化を目的とする最適維持管理方策について考察を行った。施設劣化については不確定性がともなうため、(1)異常波浪(衝撃)による損傷摩耗が累積され、施設破壊に至る累積損傷過程、(2)コンクリート等の劣化表現にも用いられるガンマ過程、を基軸に確率過程としてとらえる。また、それら確率過程上において施設の要求性能を維持すべく施設保全を実施する必要があることより、予防的に保全を実施する機会を様々な視点から設定し、維持管理費用最小化問題として議論を行った。例えば、施設運用開始後の経過年数を決定変数としたいわゆる年齢保全問題、異常波浪等の通常環境でない事象発生回数を保全実施機会ととらえる離散型保全問題、さらに劣化の程度に注目した制御限界問題などが挙げられる。上記問題を定式化し、維持管理費用最小化を目的とした最適保全方策を解析的に導出することにより、予防保全実施をすべき時期、境界条件が明らかになった。また、解析的な検討が難しい場合においても、数値実験による検討により、予防保全を含めた保全実施の有効性についての検討が可能である。以上より、施設劣化過程の不確実性を考慮した維持管理問題に対し、保全実施に関する基準を提示することができるのではないかと考えている。消波施設は常に波等による浸食を受け、その消波性能が緩やかであるが低下していく。消波性能の低下を確率過程としてとらえ、施設の性能劣化、および異常波浪などによりもたらされる強い外力との大小関係、または累積された施設劣化に依存し施設破壊が発生すると仮定する。このような状況下において、予防的に保全を実施、もしくは施設破壊後に保全を実施する保全方針をのもと、保全費用最小化を目的とする意思決定問題として定式化を行った。また、予防保全時期の存在条件についても議論を行い、数値実験を交え議論を行った。結論として、最適予防保全方策が導出され、期待保全費用の抑制が期待できる結果を得た。平成26年度に所属機関の変更(他研究機関への移籍)があり、研究に費やす時間の捻出ができなかった。信頼性工学分担研究者との連絡を密にとり、散発的に実施された研究成果を取りまとめていく。はじめに、現場における問題点を整理し、理論モデルへ反映させることで、より現実的な保全モデルへと発展させる。また、実験データの活用により、提案モデルの実用性をあげていく。研究実績の概要に示した結果が現在の研究成果としてあげられる.しかしながら、本来期待していた研究成果を上げるにはいたっていない.理由としては全くの私的な理由(休業、所属機関の移動)により、研究時間の確保ができなかったことがあげられる。研究実績の概要に示した結果が現在の研究成果としてあげられる.しかしながら、当初予定していた消波性能劣化変動性に関し十分な結果が得られていない.研究代表者の予定していた実験データの収集とその分析が実施できておらず現状に至っている.
気相における反応中間体イオンの新奇構造分光解析と光誘起反応制御

超音速分子線・赤外分光解析法によって下記の分子クラスターイオン種の構造を解析した。2.大サイズH^+(H_2O)_n (n=21200)の水素結合ネットワーク形態を解析し、サイズ増大とともに液体水から固体氷のネットワーク形態に類似してくる様子を見出し、その形態が内部エネルギーに強く依存することを明らかにした。3.酢酸やアセトンの2量体等の光イオン化後に起きる異性化反応について、エノール型カチオンが生成することを見出し、反応経路の解析や最安定構造の解析を行った。超音速分子線発生装置で生成した気相クラスターをイオン化すると、種々の新奇イオン種を効率よく発生することが出来る。その際、質量分析法と赤外分光法とを結合して新開発した物質構造解析手法を活用して、反応中間体イオンに相当する新奇イオン種の非古典的結合構造を分光解析し、量子化学理論計算手法改良に資する実験的指針を提供するとともに、その反応中間体イオン種の特異構造に関係する振動励起・電子励起を利用した新しい光誘起反応制御法を開拓する。具体的対象として以下の物質系に注目し、上記の目標を実現する。(1)芳香族有機化合物の求電子置換反応や求核置換反応の反応中間体イオン種(2)有機化合物の質量スペクトルに現れる非化学量論的新奇結合形態フラグメント種(3)有機金属化合物(有機ケイ素系、有機ホウ素系)の異常原子価中間体超音速分子線発生装置で生成した気相クラスターをイオン化すると、種々の新奇イオン種を効率よく発生することが出来る。本年度の主な成果は以下の通りである。1.ヘキサフロロベンゼンC_6F_6とアンモニアNH_3は芳香族求核置換反応によってペンタフロロアニリンC_6F_5NH_2を生成するが、超音速分子線法で生成したC_6F_6-NH_3(1:1)気相コンプレックスを光イオン化して、反応中間体イオン(C_6F_5NH_3)^+を始めて観測することに成功し、赤外分光解析によって反応中間体としての構造解析を行った。2.気相におけるフォルムアミド・水クラスターの真空紫外光イオン化によって生成したイオン種の赤外分光解析を行い、イオン状態における水素結合構造変化過程を追跡することに成功した。3.水和メタノールクラスター系における水素結合ネットワーク構造形態について、各サイズごとの特徴的形態形成プロセスを赤外分光解析と理論計算解析を併用して明らかにした。4.基本的3原子分子の一つであるHCP分子は前期解離によってH(^2S)+CP(X^2Σ^+)に分離するが、高精度分光法による分子回転構造解析から、その解離エネルギーを精密決定し、フラグメント生成機構を始めて解明した。その際、質量分析法と赤外分光法とを結合して新開発した物質構造解析手法を活用して、反応中間体イオンに相当する新奇イオン種の非古典的結合構造を分光解析し、量子化学理論計算手法改良に資する実験的指針を提供する。また、その反応中間体イオン種の特異構造に関係する振動励起・電子励起を利用した新しい光誘起反応制御法を開拓する。1.[Benzene-(Methanol)_n]^+(n=2,3)の赤外スペクトルを新装置によって22003800cm^<-1>の広い範囲に亘って観測し、新たに観測した22002400cm^<-1>領域の振動バンド解析を行い、量子化学計算と合わせてn=2体においても、σ-complex型の構造が形成されていることを明らかにした。2.プロトン付加型水クラスターH^+(H_2O)_nの水和ネットワーク形態が内部エネルギーに依存することを調べるためアルゴン付加体の赤外分光解析を実践し、特に大サイズ(n=21以上)について30003600cm^<-1>の水素結合バンド群および3700cm^<-1>領域の末端OH基に関する詳細解析を行い、水素結合ネットワーク構造形態が内部エネルギーに強く依存することを明らかにした。3.アセトン2量体の光イオン化に伴う異性化反応ダイナミクスについて、中性2量体の基底電子状態から光イオン化によって垂直イオン化後、最終安定構造のイオン種に至る過程を探索する目的で、VUV光イオン化検出赤外分光計測を行った。

その結果、2量体イオン内の水素(プロトン)移動によってエノール型カチオンが生成することを見出し、量子化学計算を用いて異性化反応経路の解析や最安定構造の解析を行った。
狩野文庫本『毛詩草木鳥獣虫魚疏』における書入れの翻刻と研究

本研究は、東北大学附属図書館狩野文庫所蔵和刻本『毛詩草木鳥獣虫魚疏』に施された書入れについて翻刻を行い、その内容を検討する。該本の書入れには、本草書や朱熹の詩注など中国の文献を引用する考証学的な手法と、当時の日本の植生に則した植物学的・博物学的な手法が見られ、さらには和歌を引用するなど、広範囲の学問領域に及ぶ多彩な内容を持つ。この書入れを研究することによって、近代の学者の学問のあり方が浮かび上がってくると考えている。さらに、狩野亨吉の蔵書群における該本の位置づけや、当時の学者の学問領域の広がりについて追究する。
炭素繊維強化複合材料と耐熱超合金の金属中間層を用いた高品位異材接合

C/C材/Ni基耐熱超合金の異材間高品位接合用高融点Ni基合金を試作した結果,C/C材とInconel-600に対し58Ni-20Cr-22Si合金と57Ni-20Cr-22Siが良好なぬれを示した.これら合金は液相線温度が1200°C以下で高温ろう付が可能である.C/C材/Inconel-600接合体は界面のC/C材内部でき裂が観察された.継手強度はCTE値差による残留熱応力が生じるがNb箔を挿入することにより改善することが示された.C/C材,Inconel-600と合金層の界面接合は良好であるため,C/C材/Inconel-600を高品位に接合可能と考えられる.C/C複合材とNi基耐熱超合金の異材間高温ろう付における熱膨張係数(CTE)差による残留応力の問題をNb箔中間層を挿入による応力緩和を試みた. Nb箔の厚さが200-300μm程度でせん断継手強度が15MPa程度で最強なることが示された.また,界面組織SEM観察を行い,EPMA元素分析を行ったところ,Nb箔が溶出しC/C複合材表面に偏析していることが明らかになった.NbがC/C複合材表面で炭化物を形成してろう材/C/C複合材界面で強固な結合を得ることに寄与していると考えられた[1] [2].C/C複合材とNi基耐熱超合金の異材間ろう付に用いる高温ろう材としてNi-Cr-Nb-Si系合金の試作を行った.DTA試験,金属組織のSEM観察,EDX分析を行った.試作合金は共晶だったがビッカース硬さ試験の結果200HV1.0程度で箔状に加工することも可能だった.ぬれ広がり試験を行った結果,C/C複合材とNi基耐熱超合金に対して良好なぬれを示した.この試作ろう材を用いてC/C複合材/Inconel-600のろう付継手を作成し接合強度を調べた[3].[2]中山大志,池庄司敏孝,鈴村暁男,山﨑敬久,C/C複合材/Ni基耐熱超合金異材間ろう付用高温ろう材の研究,溶接学会平成26年度春季全国大会(東京)(2014)1000°Cを超える耐熱用途に炭素繊維強化複合材料(C/C材)は有望な材料であるが,本研究ではC/C材と耐熱超合金であるNi基超合金を直接接合し,かつ,十分な機械的強度を有する接合体を得ることで,C/C材の用途の拡大に資することを目的としている.C/C材とNi基超合金は熱膨張係数(CTE)の差が大きいため直接接合が難しい.本研究では,まず,1000°C超の高温に耐える接合体を得るため,(I)Cr-Fe-Ni系合金によるろう材を開発する.また,CTE差による残中熱応力を緩和するために(II)応力緩和層を挿入して接合を試みる.そこで,(II)の応力緩和層としてNb箔を挿入し,Inconel-600/TB-2720/Nb箔/TB-2720/C/C材の組合せで接合を行った.その結果,Nb箔の厚さが100μmでは極めて低い継手強度だったが,200μmでせん断強度20MPaと極大となり,30μm以上では10MPa程度の低下した.接合部断面組織の観察,元素分布分析を行った結果,Nb箔はいずれの箔厚さでも程度溶解していたことが解った.また,Nb箔の溶解により接合部組織の様相が異なることが明らかになった.C/C複合材/Ni基耐熱超合金異材間ろう付用ろう材としてNi-Cr-Nb-Si系合金をアーク溶解炉で試作した.DTA試験によおり融点は1098ー1127°Cと測定した.EDX分析,ビッカース硬さ試験,C/C複合材と超合金に対する濡れ広がり試験を行い,異材間ろう付用ろう材としての適応性を検討した.その結果,C/C複合材,Ni基耐熱超合金の双方にぬれを生じ,かつ,界面の密着性が高いことが示された.しかし,C/C複合材/Ni基耐熱超合金継手としては高強度を示さなかった.これはC/C複合材とNi基耐熱超合金のCTE値の差が大きいため,接合後に残留応力が生じるためであると考えられる.C/C複合材は熱膨張係数(CTE)値がNi基超合金と比較して著しく低い.このCTE値の差異により接合後に大きな残留応力が生じる.残留応力を緩和するためにCu,Nbを中間層として挿入した.100500μmのCuを挿入することにより接合継手は形成されるが,継手強度としては不十分だった.FEM解析により必要なCu中間層厚さ,ろう層厚さを試算したところ,中間層厚さ3mm以上,ろう層厚さ1mm以上となった.また,Nb箔を中間層として用いた場合には同様に100500μmで接合継手が形成され,200μm程度でせん断強度10MPa程度となった.界面の材料組織をSEM/EPMAで解析したところNb中間層はろう材に溶解され当初の中間層厚さよりも薄くなっていた.そのためろう層厚さが厚くなり,かつ,ろう層はNi系合金であるためCTE値が高く,接合後に残留応力を生じさせていると考えられた.

そこで,ろう層のCTE値を提言するために炭素短繊維をろう材にあらかじめ混合することを試みた.結果として,炭素短繊維は界面に均質に混合されず,また,大部分が界面外に排出されることがSEMによる界面の組織観察で判明した.昨年度までの研究によりC/C複合材とNi基耐熱合金をろう材を用いた直接接合では,1000°C超の高温域で接合を行うために,C/C複合材とNi基耐熱合金の熱膨張係数(CTE値)の差が大きいことに起因して接合後の冷却中に接合部にき裂が生じることが確認された.これに対して,接合部界面のCTE値を調整するためにろう材に炭素短繊維や黒鉛紛を混合して接合を試みた.結果として,炭素短繊維や黒鉛粉は接合中に界面から排出されたり,偏在がおきて凝固ろう層が均質にならず,界面層にき裂を生じたり,ろう層とC/C複合材の界面接合を阻害したりした。ここでいう界面接合とは界面に挿入した低融点合金,いわゆる,ろう材とC/C複合材が接合していることを指す。界面層のき裂はろう材とC/C複合材の界面ではなく,界面直下のC/C複合材内部や,界面層中央部に生じた。これらの結果から,ろう層を接合過程で複合材化することは困難と考えられた.つぎに,より強固な界面接合を得るために,C/C複合材ーNi基耐熱合金接合用ろう材としてNiー27Crー20Nb合金粉末とNiー19Crー13Si合金粉末を作成した.それぞれ,Nb,SiがC/C複合材中のCと反応して炭化物を形成する活性金属の役割を担い,強固な界面接合を得られると考えられた.C/C複合材板上のぬれ広がり試験では電子顕微鏡による微視的観察からC/C複合材とろう材の界面に空孔などは観察されず良好なぬれ性と界面接合が得られたと確認した.しかし,C/C複合材ーNi基耐熱合金の接合ではC/C複合材内部でのき裂が確認され,接合体として高い継手強度は得られなかった.これはCTE値のミスマッチに起因するものと考えられた.C/C複合材,Ni基耐熱合金には厚さ3mmの板材を使用したが,これらに対して3mm以上の厚い界面層を形成する必要があることがFEM解析で示された.C/C材/Ni基耐熱超合金の異材間高品位接合用高融点Ni基合金を試作した結果,C/C材とInconel-600に対し58Ni-20Cr-22Si合金と57Ni-20Cr-22Siが良好なぬれを示した.これら合金は液相線温度が1200°C以下で高温ろう付が可能である.C/C材/Inconel-600接合体は界面のC/C材内部でき裂が観察された.継手強度はCTE値差による残留熱応力が生じるがNb箔を挿入することにより改善することが示された.C/C材,Inconel-600と合金層の界面接合は良好であるため,C/C材/Inconel-600を高品位に接合可能と考えられる.炭素繊維強化複合材(C/C複合材)と耐熱超合金を接合する金属中間層の組成を試作した金属中間層材の熱機械的性質の測定とC/C複合材とNi基耐熱超合金へのぬれ広がり試験により検討していたが,Ni-Cr-Nb-Si系合金ではNb,Siの組成でNbを多めにするかSiを多めにするかの複数の選択肢が生れた.そのため,粉末作製を依頼する最終的な金属中間層組成の更なる検討が必要となった.また,金属中間層として,所謂,ろう材としてのNi-Cr-Nb-Si系合金の開発そのものよりも,C/C複合材とNi基複合材のCTE値差による残留応力が接合継手の強度に影響すると考えられる.そこで,軟質な金属中間層の挿入や炭素短繊維混合によるろう材のCTE値調整を試みた.結果として金属中間層の挿入が簡便で効果があると思われるが,実用的な継手強度を達成していない.粉末作成が行われていない点,継手強度の不足のため,
ジストロフィンとその関連タンパクの精製・同定とそれらの病態機能の研究

われわれはドシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)の責任タンパク質であるジストロフィンとそれに結合する糖タンパンク質結合体の精製を行ない、それらの免疫抗体を作製し、生化学的な方法及び免疫組織学的な手法を用いてDMDの病態形成にそれらが関与することを明らかにした。われわれはウサギ骨格筋から精製ジストロフィンに糖タンパク質を含む数種のタンパク質が付いていることを明らかにし、その量比を確定した。ついでジストロフィンをカルパインで分解することによって、ジストロフィン分子のうち消化を受け易い部分を明らかにして、分子構造の概略を明らかにした。ジストロフィン結合タンパク質のうち糖タンパク質A2、A3、A4は一つの複合体を作っていることが報告され、糖タンパク質複合体と呼ばれている。われわれは、この複合体がジストロフィンのどの部位に結合しているかを決定した。結合部位はシスティンリッチドメインと、C端ドメインの前半部位であったが、この部位は以前から欠失するとDMDになることが分かっていた部位である。従ってジストロフィンと複合体の相互作用が失われることがDMDの病因として重要であることを明らかにした。他の研究室からの報告によればこの部位はジストロフィンのアイソフォームであるユートロフィンの相当部位に対して高いホモロジーを持っており、複合体が結合している。従ってユートロフィンの結合部位相当位置に複合体が結合している可能性は高い。さらにわれわれは免疫組織学的にDMD筋を調べ、ジストロフィンは失われるが、代わって量は少ないがユートロフィンが発現されること、A2、A3は減少するが、かなり残っていることを発見した。従ってわれわれの所見は、DMDではユートロフィンが発現されてジストロフィンの代行をするが、量的には不十分であり、機能的にも十分には代用できずに病状が進行することが考えられる。われわれは本年度内にジストロフィンについていくつかの研究を行った。それは別記の刊行物リストに記載したが、次にその主たる研究を結果と示す。なお結合タンパク質の抗体製作などは進行なである。われわれはCampbellらのジストロフィン調製法を改良して得たジストロフィン標品中に、ジストロフィン分子のほか6群のタンパク質、A0A5を見いだした。それぞれの分子有は94、62、52、43、36、24kDaであり、またジストロフィンに対するモル比はそれぞれ0.14、2.2、0.88、0.90、1.7、0.34であった。A1、A3、A4のそれぞれは23本のバンドからなっていた。しかしA3を除く各群のバンドは同一タンパク質であるかのようにふるまった。このことから一対からなるA3をさらに分子量の大きい順にA3a、A3bと名づけた。A2を除くすべてのAタンパク質は、bis(sulfosuccinimidyl)suberateでジストロフィンと架橋されたので、ジストロフィン結合タンパク質と思われる。ジストロフィン標品をCampbellらに従い、膜細胞骨格タンパク質を遊離させることが知られているKIで処理すると、A2、A3、A4は小麦胚芽レクチンセファロ-スに吸着されたが、ジストロフィンとA1は吸着されなかった。一方ブロッティング解析では、A2とA3bがビオチン化小麦胚芽レクチンと反応したが、A3aやA4は反応しなかった。この一見矛盾した結果は、KI処理後もA3aまたはA4がA2またはA3bと互いに結合しているためと考えることにより説明できる。以上の結果およびA3が不均一成分のため化学量論的に不足と考えられることから、ジストロフィンを筋細胞膜に固定している最も主要な成分はA2ーA4複合体であると考える。この複合体中でジストロフィンと結合するのはA4であり、A2は直接結合していない。

われわれは筋細胞膜の裏打ちタンパクであるジストロフィンの分子構造を明らかにするために、タンパク質分解酵素によるペプチドマップの分析を行った。すなわち兎精製ジストロフィンをカルパインで部分分解を行い電気泳動上31K、48K、94K、145K、100K、64K等のバンドを得た。これをブロットし、免疫染色を行ってそのフラグメントのジストロフィン分子上の位置を決めたところN端からC端について上記の順序で並んでいた。145Kフラグメントには二種類存在し、それぞれのN端のアミノ酸配列によりアミノ酸番号691と1993のところに切断点があることが分かった。1993番から145KだけC端側にも切断点があり、それよりもC端側の約300残基位はかなり切れ易く細いことは不明であった。これらの切断点は分子のヘリクス構造が割合ゆるい所かコイル構造をしていることが推定された。これらの研究の間にジストロフィンを細胞膜に付着させている糖タンパク質複合体と結合する位置はジストロフィンのシスティンリッチドメインとC端ドメインの前半であることを証明した。この位置は臨床的にはその部分の欠失が重篤な症状を呈することが遺伝子解析の方から指摘されていた部分である。このことは筋ジストロフィ-の病態生理に深くかゝわっていると考えられる。この点を更に明らかにするために、これらの複合体を形成するタンパク質を部分分解してそのフラグメントのアミノ酸配列を明らかにした。それにもとずいて現在米国ハ-バ-ド大kunkel教授と共同でクロ-ニング中である。われわれは本年度中の次のような研究を行なった。昨年度に引き続きジストロフィンのジストロフィン結合タンパク質複合体との結合部位の検討を行なった。生体より精製した複合体を、SDS電気泳動した後、PVDF膜にプロットした後、融合タンパク質として作成したジストロフィンの断片を作用させた。それによって複合体の個々の構成成分がジストロフィンのどの部分と結合するかを明らかにした。その結果、糖タンパク質A3aはシスティンリッチドメインに結合するが、A2、A4は結合しないことが分かった。システィンリッチドメインは、ジストロフィンのアイソフォームであるユートロフィンと80%ものホモロジーがあることが知られている。従ってA3がユートロフィンに結合する可能性が考えられる。ドシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)の免疫組織学検索を行なった。この際ジストロフィンは失われているが、ユートロフィンは正常と異なってはるかによく発現している。DMD時の複合体については、Campbellらによって殆ど消失すると報告されている。しかしわれわれの研究では、複合体は減少はしているが、かなり残っていた。このことは、複合体がユートロフィンと結合することによって残っている可能性を示している。われわれの所見は、Campbellらの所見と併せると、DMDの病態形成にはA2の減少が重要な役割を演じていること、ジストロフィンの矢失はユートロフィンによってある程度代行されることを示唆している。
ＳＣＳ法によるＳｉＡｌＯＮナノ粒子の省エネ製造

本研究は高純度、微粒子サイアロン合成に注目し、これまでの顕熱利用型希釈材添加に代えて、潜熱を利用する新たな燃焼合成法ー塩補助燃焼合成法によるαおよびβ-SiAlONの合成を成功した。さらに、塩補助燃焼合成法を得られたαおよびβ-SiAlONは蛍光体への応用を提案し、それらの応用可能性を材料工学および反応工学の観点から明らかにした。サイアロンの燃焼合成は低純度Si、Al、SiO2の混合粉を、10気圧の窒素雰囲気下で着火すると自己伝播することから、高純度Siを必要としない安価で省エネ型合成法として魅力的である。しかし生成物であるサイアロン(Si_<6-z>Al_zO_zN_<8-z>)を粉砕するのに多くのエネルギーを要するため未だ実用化には至っていない。一方、SCS(Salt-Assisted Combustion Synthesis)法は反応に関与しない食塩を混合するだけで昇華時(NaClの沸点1738K、気化熱257.73kJ)のガス圧によりナノ粒子が得られる最近流行の新型燃焼合成法である。そこで本研究ではSCS法をサイアロン合成にはじめて適用し、その効果を実験的に調査することを目的とする。サイアロンは極めて硬い物質であることから、この方法により粉砕のエネルギーが削減でき工業化が一気に加速することが期待できる。平成24年度は主に10気圧の窒素圧力の下でZ値と食塩添加量を変化させ基礎的に燃焼合成挙動を調査した。具体的には燃焼合成可能な条件を明らかにした上で、得られた粒子の相同定およびその形状を調査した.実験ではZ値が増加するにつれて、必要な添加食塩量は増加し、その時製品の粒子径は減少した。一方Z値が小さくなると、単一相の製品が得られたが、Z値が大きくなると、液相生成量が増加したために食塩と未反応Siが残存した。食塩は単に吸熱を引き起こす希釈材ではなくβ-SiAlON粒子間の蒸気拡散材としても機能し、これはβ-SiAlON粒子が粗大化することを防止するのに大きく貢献した。しかし生成物であるサイアロン(Si6-zAl zOzN8-z)を粉砕するのに多くのエネルギーを要するため未だ実用化には至っていない。一方、SCS (Salt-Assisted Combustion Synthesis)法は反応に関与しない食塩を混合するだけで昇華時(NaClの沸点1738K、気化熱257.73kJ)のガス圧によりナノ粒子が得られる最近流行の新型燃焼合成法である。平成25年度は主に塩添加量の最適条件を検討した。一般に添加量の増大に応じて断熱火炎温度は低下し燃焼波の伝播速度は低下し、最後は燃焼合成(自己燃焼波伝播現象)は成立しなくなる。そこで塩の相変化時の吸熱量を明らかにした上で、得られた粒子の相同定およびその形状を調査した。実験では単相β-Si5AlON7を生成するために最適のKCl、MgCl2、およびCaCl2の添加量はそれぞれ18, 18,および22 mass%であった。この時、上記の塩の添加量におけるエンタルピー変化の計算値はどれもほぼ同一であった。一方で、SEM観察の結果は、塩の種類によって生成したβ-Si5AlON7の形が異なっていることを明らかにした。これは塩の化学組成の違いが結晶成長に影響したためと推測される。最近、Euドープのαおよびβサイアロン蛍光体が報告され注目を浴びている。サイアロンとはSi-Al-O-N四成分系工業用セラミックスの総称である。そこでは通常、出発原料として高純度Si3N4やAlNを用い、固相焼結法(SSR法)やガス還元窒化法により製造がなされている。ただし、高純度Si3N4やAlNは極めて効果であるために、サイアロンはこれまで「夢のセラミックス」と呼ばれ、実用化が遅れていた。これらの方法では多くのエネルギーが投入され、長時間にわたり試料を高温下で保持するため、エネルギーおよび時間が多消費され、結果として高価な製造価格(kg単価1万円程度)となることが問題となっている。そこで本研究では紛体間の自己発熱を有効活用する燃焼合成法の活用を思い立ち、安価な原料粉末Si、Al、SiO2を用い窒素雰囲気下で加熱したところ直接SiAlONを合成することに成功した。推定される製造価格は4000円以下が容易に可能となる。さらに、反応温度を最適化し粉砕工程を緩和できる塩補助燃焼合成法(北大特許)の導入によりEuドープのαおよびβサイアロンの合成を試みた。

この方法では塩を混合することによりその潜熱を利用して高くなりすぎる反応温度をマイルドに低下させるとともに、NaClのガス化することにより製品サイアロンのナノ粒子化を可能にしている。サイアロンは極めて固く粉砕が容易ではないことから、長時間及ぶ粉砕工程を簡略化できる画期的なプロセスと言える。今年度はこの塩補助燃焼合成法により単相βサイアロン;Eu2+緑色蛍光体、およびCa-α-サイアロン;Eu2+黄色蛍光体の合成に成功した。特に合成したαおよびβサイアロン蛍光体は高温安定性に優れることを確認した。これはEuが閉じ込められた籠状構造が高温においても強度を有するためと推察される。26年度が最終年度であるため、記入しない。工学26年度が最終年度であるため、記入しない。担当学生が優秀であり、信頼性のある実験データを出し、その成果の取りまとめがはやい。そのため既に世界的に著名な学会誌に3本の論文を投稿し、早くも印刷された点は予想外の成果といえる。単に食塩添加量といった操作条件の最適化ではなく、基礎的に反応機構の解明につとめる実験に展開したい。そのため、燃焼波の伝播速度め測定を開始している。ただし、実験遂行上の問題点としては超高温用W-Re熱電対が極めて高価であり、実験数の制約条件となっている点は残念である。単に食塩添加量といった操作条件の最適化ではなく、実験においては、超高温用W-Re熱電対を用い燃焼波の伝播速度を測定し、基礎的に反応機構の解明につとめる。実験結果に基づき、反応機構を考察し、燃焼合成の数学的モデルの開発に役立てる。更に、新規データを報告し議論する。関係学協会に新規データを報告し議論する必要性が発生した。H25年度は国際会議に出席し、SCS法によるsiAloNナノ粒子の省エネ製造に関する研究成果発表を行う。又実験に使用する消耗品を購入予定。装置の購入を予定していたが、現有設備の改造の方が安価かつ本研究に適していると判断し、現有設備の改造を実施した結果、当初予算との差額が発生した。H26年度は国際会議に出席し、SCS法によるSiAlONナノ粒子の省エネ製造に関する研究成果発表を行う。
中国細石刃文化の基礎的研究－河南省霊井遺跡石器群の分析を中心として－

河南省文物考古研究所所蔵の霊井遺跡の細石刃石器群を整理した。その結果、出土総数2,338点、燧石を主要素材とし、掻器84点を中心とする石器群であることが判明した。また、その細石刃技術が日本の矢出川技法と類似する角錐状細石核によるものであることを明らかにした。そして、この種の細石刃石器群を角錐状細石核石器群と呼ぶことを提唱した。華北、中国東北部各地で調査を実施し、中国では、約2.5万年前から細石刃石器群がみられ、角錐状細石核石器群は、中国細石刃石器群の出現期から終末期まで存在することを把握、華北地域の角錐状細石核による細石刃技術に触発されて西南日本の矢出川技法が発生したという仮説を提示した。12月に河南省、山西省、北京市で調査をおこない、霊井遺跡に関しては、細石核、細石刃、細石核打面再生剥片など、細石刃関連遺物の集計、観察、実測をほぼ完了した。その結果、細石核63点、細石刃132点、細石核打面再生剥片18点などが確認できた。さらに、細石核は、舟形のもの2点、楔形のもの1点を除くと、いずれも角錐状のものに分類できるものであった。これらの作業から、霊井の細石刃技術は、打面の調整や再生をおこないながら細石刃を剥離し、多様な形状の角錐状細石核を残す西南日本の矢出川技法と類似することがわかった。華北地域の類例としては、河北省油房遺跡、山西省羊角山、陝西省龍王辿の石器群があげられる。また、霊井遺跡から採集された17点の炭化物の年代測定を実施したところ、ほぼ11500-11900c14年B.P.に集中した。このため、若干の年代差をもちながらも、約1.4万cal年B.P.のものの可能性が高いと判断している。この年代は、上記の類似石器群と比較すると極めて新しいものなので、その解釈が今後の課題となる。1月には、韓国の研究機関・博物館をめぐり、韓国の細石器の観察をおこない、霊井石器群と比較した。韓国のものは両面調整体を細石刃剥離の前に製作する点が特徴であり、霊井のものとは違いが大きいことを再確認したが、長興里遺跡の石器群など、従来知られていなかった角錐状細石核をもつ石器群も見出した。このほか、3月に南京を中心に、江蘇省将軍崖出土品ほかの予備調査をおこなった。山東、河南、河北(4月17日30日)、江蘇、河南(12月18日26日)、寧夏、甘粛、北京(2月26日3月4日)で、それぞれ霊井遺跡出土品ならびに関連資料の調査を行った。また、1月5日7日に北京の中国社会科学院考古研究所で今後の研究について調整をおこなった。霊井遺跡出土の資料については、必要な資料の観察、計測、実測をおおむね終了することができ、実測図についてトレースを開始した。この結果、霊井遺跡の細石刃石器群については、ほぼその全容を把握できた。また、新たに出土した細石刃石器群と共伴したとする土器片について東京大学でAMS法による年代測定をおこなった。年代測定ができた試料2点(ともに土器胎土)の未較正年代は、9330±60、9530±70年BPであり、平成22年度に測定した細石刃石器群にともなう炭化物の年代測定値(11500-11900年BP未較正)よりも若干新しい。把握された霊井細石刃石器群に、年代的に新しい土器にともなう細石刃石器群が混在していないか、再検討が必要となった。関連資料の調査では、河北、山東、江蘇、甘粛において、霊井石器群とほぼ同時期の約1.2万1.0万年前(未較正)と年代測定された小型舟底形細石核をもつ石器群を確認することができた。この石器群と類似する石器群は、河南省舞陽大闇でも検出されており、華北全域にみられることが判明した。今後、その消長ならびに霊井石器群との関係について、分析を進める。以上の研究成果については、アジア旧石器協会東京大会(国立科学博物館、11月27日)、北アジア調査研究報告会(東京大学、2月12日)で発表した。このほか、7月25日30日に中国から3名、韓国から1名の研究者を招聘し、北海道の北方系細石刃石器群の調査を行うとともに、それをもとに今後の研究についての調整をおこなった。

また、本年度には、関連論文3本を執筆、投稿しており、平成24年度中に雑誌等に掲載される予定である。国内で断続的に、報告書の執筆、翻訳、図版作成等の作業をおこなった。その間に以下のような調査・研究などを実施した。6月から7月にかけて、中国河北省の唐山博物館にて孟家泉遺跡、爪村遺跡上層の出土品の調査、北京に所在する中国社会科学院考古研究所にて研究調整、寧夏回族自治区銀川ほかでアジア旧石器協会中国大会に出席、“Humnan dispersal and interaction during Microbladeindustries in East Asia."を紙上発表した。同大会では、水洞溝遺跡、シャラオソゴル遺跡、ウランムルン遺跡を巡見したほか、ウランムルン遺跡ほかの出土品の調査も行った。11月には、天津市薊県に所在する天津市文化遺産保護中心の工作ステーションで、最近、報告例が増加している天津市域の旧石器、細石刃石器群の観察を行うとともに、河南省鄭州市の鄭州市文物考古研究院で、西施遺跡、李家溝遺跡の資料を観察し、前者で中国最古級の細石核を確認した。同時に、河南省文物考古研究院で、霊井石器群の整理報告書原稿を提出した。2014年2月、吉林省長春の吉林大学、吉林省文物考古研究所で吉林、遼寧両省域の資料、河北省石家荘の河北省文物研究所で泥河湾盆地の資料の観察を行った。3月には北アジア調査研究報告会(札幌学院大学、平成26年3月1・2日)で「燕山南麓の細石刃石器群」と題し、唐山、薊県、石家荘での観察の成果を報告した。当該地域の細石刃石器群は小型船底形細石核を主体とするものと角錐状細石核を主体とするものが存在し、楔形細石核はみられないという特徴がみられる。3月28日に平成22年度25年度の科学研究費補助金研究成果報告書『中国細石刃文化の基礎的研究ー河南省霊井遺跡石器群の分析を中心としてー』を刊行した。査読論文の加藤真二・李占揚「河南省許昌市霊井遺跡の細石刃技術ー華北地域における角錐状細石核石器群ー」(『旧石器研究』8、3141頁)を発表。この論文の概要を平成25年2月28日に香港中文大学において報告。11月24・25日に国際シンポジウム「東北アジアにおける古環境変動と旧石器編年」(於:同志社大学)で「泥河湾盆地における小型剥片石器群と細石刃石器群」を発表、泥河湾盆地の細石刃石器群に対する調査成果について報告。平成25年2月9・10日に第14回北アジア調査研究報告会(於:石川県立歴史博物館)で「華北西部の細石刃石器群」を報告、華北西部の細石刃石器群の様相を示した。海外調査は、平成25年1月2027日にパリに所在するフランス古生物・人類学研究所(IPH)で、連携研究者の高倉純、長沼正樹、竹花和晴とともに1923年に発掘された寧夏回族自治区水洞溝遺跡、内蒙古シャラオソゴル遺跡出土の資料を詳細観察、写真撮影した。水洞溝資料の中に小口面より狭長な石刃を剥離した石核を見出し、楔形細石核を用いる細石刃技術の萌芽が後期旧石器初頭の石器群(EUP)に見られる可能性を確認した。平成25年2月203月2日に河北省文物研究所、河南省文物考古研究所、香港中文大学で河北省于家溝遺跡、霊井遺跡、広東省西樵山遺跡の石器群を連携研究者の長沼正樹、國木田大、芝康次郎と詳細観察、写真撮影、実測などを行った。霊井石器群については石材鑑定を実施、燧石が大部分を占め、これに若干の珪質岩、珪質灰岩、石英のものがともなうことを確認した。計画よりも早く実測、計測等を終了させるとともに、新たに出土した土器の年代測定も実施し、重要な年代測定値を得ることができた。また、関連文献、細石刃遺跡の収集とリストアップも順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。霊井遺跡の石器群の観察、写真撮影、計測、実測、石材鑑定などの整理作業については、予定通り、平成24年度をもって、ほぼ完了することができた。
マイクロMRIによる剖検脳撮像を利用した脳小血管病の病理研究と臨床MRIへの応用

本研究は大きく、臨床MRIにおける脳小血管病の評価、剖検脳MRIによる病変評価、画像と病理学所見の対応の確立の3要素がある。臨床MRIの3D-double inversion recovery(DIR)で確認した皮質微小梗塞について、病理標本で同一部位を観察し、脳アミロイド血管症に関連した皮質微小梗塞であったことを初めて報告した論文が国際誌に掲載された(J Stroke Cerebrovasc Dis. 2018Oct;27(10):2623-2626)。また、臨床MRIにおける脳小血管病の評価として、3テスラMRIの3D-DIR法で検出される皮質微小梗塞と磁化率強調像で検出される脳微小出血との関連について国内学会で発表した(第59回日本神経学会学術集会)。また、脳アミロイド血管症、心原性脳塞栓症、アテローム血栓性脳梗塞、高血圧性脳小血管病を背景にもつ患者の皮質微小梗塞の特徴を明らかにして国内学会と国際学会で発表した(第37回日本認知症学会学術集会、第36回日本神経治療学会学術集会、16TH Asian Oceanian Congress of Neurology,2018,Seoul)。さらに、皮質微小梗塞から脳アミロイド血管症と脳塞栓症を鑑別するための解析を行い、国際学会で発表した(International Stroke Congress,2019, Honolulu)。臨床MRIの3D-DIR法で検出される皮質微小梗塞の大きさ、部位、数、分布から脳アミロイド血管症と脳塞栓症を鑑別できるスコアを作成し、第44回日本脳卒中学会で発表した。今後は、臨床MRIにおける脳小血管病の評価、臨床MRI画像と病理学的所見の対応について得られた知見をもとに、剖検脳MRIによって検出される脳小血管病変を臨床MRI、病理所見と対応させる。臨床MRIで小血管病変を認めた例のマイクロMRI撮像と病理像の確認を行い、これまで報告されていない変化を確認できている。今後は症例数を増やして検討を行う。症例数を増やして脳小血管病変の臨床MRIとマイクロMRI、マイクロMRIと病理所見との対応を明らかにする。研究はおおむね順調に進んだが、蛍光色素などの消耗品においては長期保存ができないため直前に購入することとしたため、それにかかる費用に関して繰り越しとした。
遺伝性視神経欠損ラットの栄養生理的特性と代謝リズム

本研究は、ドンリュー系の突然変異種である遺伝性視神経欠損ラットを時間生物学のモデル実験動物として用いるための栄養・生理・生化学的特性に関する基礎的知見を得ることを目的とし、以下の知見を得た。1.遺伝性視神経欠損ラットの繁殖・生育特性:兄妹交配により作出したこの視神経欠損ラットについて13世代まで交配を進め、出産率は低下し、欠損出現率は増加し、成育は遅滞し、寿命はほぼ正常であり、血液生化学的諸指標の日内周期は正常であることを明らかにした。また、自発行動リズムが消失した個体から脳視交叉上核を完全に欠失したラットを発見した。2.行動リズム:本補助金で導入した自発行動・摂食行動自動測定記録装置(LCM-10)をもちいて、行動・摂食リズムが自由継続(フリーラン)していることを観察した。また、本突然変異ラットのサーカディアンリズム形成に及ぼす給餌周期・温度周期・メラトニン投与周期など光刺激以外の環境因子の影響を体内時計の同調との関連で検討した。3.酵素活性リズム:松果体セロトニンN-アセチル基転移酵素、肝・腎オルニチン脱炭酸酵素などの代謝酵素活性の日内リズムが外見上消失しているが、主観的昼夜で解析すると、新たなリズムパターンが出現すること明らかにした。4.性周期:本突然変異雌ラットのインフラディアンリズムの例としてLHサージ測定とスメアテストを行った結果、サーカディアンリズムと同様に性周期もフリーランしていること明らかにした。5.脳モノアミン代謝:チロシンヒドロキシラーゼ抗体を用いた免疫組織化学的観察で黒質と視床下部のドーパミン産生ニューロン及びモノアミン濃度は正常ラットのそれと比べて異常は観察されなかった。以上の結果から、この遺伝性視神経欠損ラットには、光入力系の視神経・視交差が完全に欠失している以外に著しい異常はこれまでのところ観察されず、時間生物学のモデル実験動物として有用であることが結論された。本研究は、突然変異種である遺伝性視神経欠損ラットの栄養生理・生化学的検討を行い、時間生物学の実験動物として本ラットを適用するための基礎的知見を得ることを目的とする。今年度は、繁殖、栄養生理学的特性、行動特性、血液成分組成、各種代謝リズム、及び異常発現機構の解明に関して以下の研究実績を挙げた。1.遺伝性視神経欠損ラットの繁殖と成育特性:本遺伝性盲目ラットをドンリュウ系の突然変異種の兄妹交配により作出して、各世代における基礎的成育特性を正常ラットのそれと比較し、成長は劣り、繁殖率は低下し、欠損出現率は交配が進むにつれ高まる結果が得られた。さらに寿命、脳組織の解剖学的所見等について、継続して測定中である。(日本栄養食糧学会発表予定'98.4)2.行動リズムの測定:本補助金で導入した摂食行動自動測定記録装置(LOCOMO)は、同時に12頭のラットの自発行動量の摂食パターンの測定・解析が可能である。すでに、本視神経欠損ラットの行動・摂食リズムの長期間にわたる測定を開始し、これまでに自発行動・摂食リズムがフリーランしていることを明らかにした。また、希に自発行動・摂食リズムが、消失している突然変異種を発見しその個体の生体時計である視交叉上核の解剖学的所見についても検討を進めている。(日本農芸化学会発表予定'98.4)3.代謝酵素活性リズムの測定:本視神経欠損ラットの脳松果体セロトニンN-アセチル基転移酵素、肝・腎オルニチン脱炭酸酵素などの代謝酵素活性の日内リズムが外見上消失していることを見出した。

また、血液成分分析を行い、生化学的所見に著しい異常は観察されなかった。(日本農芸化学会発表予定'98.4)4.視神経欠損の遺伝子異常の検出:正常及び視神経欠損ラット両者の胎児期mRNAの発現パターンなど遺伝子解析のための予備的実験の準備をすすめ、眼球形成期の胎児の形態観察を行なっている。突然変異種である遺伝性視神経欠損ラットについて栄養生理・生化学的検討を行い、時間生物学の実験動物として本ラットを適用するための基礎的知見を得ることを目的とし、昨年度は、繁殖、行動特性、血液成分組成、各種代謝リズムについて解明し、本年度はこれらの項目に加えてインフラディアンリズムである性周期を測定し、以下の研究実績を挙げた。1.遺伝性視神経欠損ラットの繁殖と成育特性:ドンリュウ系の突然変異種の兄妹交配により作出した本遺伝性盲目ラットについて成長、繁殖率、欠損出現率などの成育特性とともに寿命や脳組織の解剖学的所見等について、継続して測定中である。2.行動リズムの測定:本補助金で導入した摂食行動自動測定記録装置(LOCOMO)をもちいて、本視神経欠損ラットの行動・摂食リズムの長期間にわたる測定を継続中である。とくに、自発行動リズムを指標としたサーカディアンリズム形成に及ぼす光と給餌刺激の影響を体内時計の同調との関連で検討を進めている。(日本農芸化学会発表予定`99.4)3.代謝酵素活性リズムの測定:本視神経欠損ラットの脳松果体セロトニンN-アセチル基転移酵素、肝・腎オルニチン脱炭酸酵素などの代謝酵素活性の日内リズムが外見上消失していることを見出した。制限給餌によって光以外の周期的刺激を与えるとフリーランしているこれらの代謝リズムが摂食刺激に同調し、新たなリズムパターンを形成することを見いだした。(日本栄養食糧学会発表予定`99.4)4.性周期: 24時間よりも周期の長いインフラディアンリズムの例として性周期を取り挙げ、光刺激を欠失した本視神経欠損ラットの雌についてLHサージ測定とスメアテストを行った結果、サーカディアンリズムと同様性周期もフリーランしていること明らかにした。(日本農芸化学会発表予定`99.4)突然変異種である遺伝性視神経欠損ラットについて栄養生理・生化学的検討を行い、時間生物学の実験動物として本ラットを適用するための基礎的知見を得ることを目的とし、これまでに繁殖、行動特性、血液成分組成、脳松果体のメラトニン生合成のサーカディアンリズムに加えてインフラディアンリズムである性周期を測定している。本年度は、脳モノアミン代謝あるいは温度刺激による行動リズムの同調等について検討し、以下の研究実績を挙げた。1.遺伝性視神経欠損ラットの継代交配:ドンリュウ系の突然変異種の兄妹交配により作出した本遺伝性盲目ラットについて11世代まで交配を進め、繁殖率、欠損出現率、成育特性等について、継続して測定中である。2.行動リズムの測定:本補助金で導入した摂食行動自動測定記録装置(LOCOMO)をもちいて、本視神経欠損ラットの自発行動リズムが摂食回数あるいは寒冷暴露周期に同調する様子を追跡中である。自発行動リズムを指標としたサーカディアンリズム形成に及ぼす光・給餌・温度など環境同調因子の影響を体内時計の同調との関連で検討を進めている。3.代謝酵素活性リズムの測定:本視神経欠損ラットの脳松果体セロトニンN-
三次元位置検出型マイクロカロリメータの開発

(1)位置検出型マイクロカロリメータの熱的電気的シミュレーターの開発:測定結果の理解と新たな位置検出型マイクロカロリメータの設計には、位置検出型マイクロカロリメータの動作を熱的電気的なシミュレーションにより再現することが重要である。平成30年度はそのためのシミュレーターを開発した。(2)連続型吸収体での位置検出実験:微細加工プロセスにより製作した超伝導転移端(Transition-Edge Sensor: TES)型温度計を0.5mmx0.5mmx19mmのガンマ線吸収体の両端に1個ずつ取り付けた連続型吸収体の位置検出型マイクロカロリメータを、平成29年度と同様に100mK程度まで冷却して662keVのガンマ線を照射して性能評価を行なった。冷凍機の配線の不具合により位置検出型マイクロカロリメータの片側の温度計からしか信号を読み出せなかったが、(1)のシミュレーション結果と平成30年度の測定結果との比較により、片側からの読み出しでもガンマ線イベントをすべて取得可能であり従ってガンマ線入射位置の特定が可能であると結論できた。また、もし機械式冷凍機の振動やマイクロカロリメータの基板部への放射線入射を抑制できれば、現在の設計で、位置分解能、エネルギー分解能ともに目標値を達成できる見込みであることがわかった。(3)分割型吸収体での位置検出実験:連続型吸収体は位置分解能は優れているが位置検出には校正作業が必要である。そこで、位置分解能は劣るものの校正作業が不要で取り扱いやすい分割型吸収体を製作した。製作した位置検出型マイクロカロリメータ素子によるガンマ線測定結果と新たに開発したシミュレーターの計算結果を比較したところ、目標とする位置分解能とエネルギー分解能を現在の素子で達成できる見込みであると判断できたため。連続型吸収体の位置検出型マイクロカロリメータでの両側の温度計からの信号の読み出しを実現させる。分割型吸収体を利用したマイクロカロリメータについても冷却してガンマ線照射実験を行う。エネルギー分解能の改善のため、新規に利用が可能になった振動の少ない機械式冷凍を立ち上げる。さらに基板の面積を減らしたマイクロカロリメータを設計・製作するととともに、動作温度を下げることでもエネルギー分解能の改善の改善を目指す。マイクロカロリメータは放射線を吸収体で吸収した際の温度変化を温度計で測定することで放射線のエネルギーを計測するエネルギー分散型の放射線検出器であり、従来のエネルギー分散型の放射線検出器に比べて12桁優れたエネルギー分解能が特徴である。本課題では数百keVから数MeVのガンマ線を対象としたマイクロカロリメータを開発して、0.10.2keV程度のエネルギー分解能の実現を目指す。さらに1つの吸収体の温度変化を複数の温度計で読み出すことにより、吸収体内部での熱の伝わり方の違いによる波形の違いから吸収体へのガンマ線入射位置を検出できる位置検出型のマイクロカロリメータを開発する。平成29年度の研究では、微細加工プロセスにより製作した超伝導転移端(Transition-Edge Sensor: TES)型温度計を0.5mmx0.5mmx19mmのガンマ線吸収体の両端に1個ずつ取り付けることで連続型吸収体の位置検出型マイクロカロリメータを製作した。このマイクロカロリメータを希釈冷凍機で100mK程度まで冷却してセシウム137からの662keVのガンマ線を照射することで性能評価を行なった。冷凍機の配線の不具合により位置検出型マイクロカロリメータの片側の温度計からしか信号を読み出せなかったためガンマ線入射位置の特定はできなかったが、読み出したガンマ線信号の波高と立ち上がり時間との間に明確な相関があること、すなわち位置依存性を検出することができた。連続型吸収体の位置検出型マイクロカロリメータを製作してガンマ線照射実験を行い、ガンマ線信号の波高と立ち上がり時間との相関、すなわち位置依存性を検出できた。