hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒートパイプを封入した高性能断熱層の研究

本研究では,平成3年度は,下方から加熱され上方から冷却される水平断熱層を対象とし,平成4年度は,側方から加熱され対向面を冷却される鉛直断熱層を対象とした実験および理論的解析を行った.1.二次元対流(ロール対流)の場合を想定し,多孔質内の流れとHele-Shaw流れとの類似性を利用し,平板型ヒートパイプを埋め込んだ薄いアクリル壁を用いて作られる隙間(幅98[mm]×層厚さ30[mm]×隙間3[mm])を,水平層では下方から加熱し,鉛直層においてはこの層を90度傾け側方から加熱し,エチレングリコールを試験流体として感温液晶を用いた対流パターンの可視化を行った.その結果ヒートパイプのない場合と比較して,水平層,鉛直層それぞれヒートパイプ封入部において内部の温度分布が水平および鉛直方向に等温化され,層内温度分布は伝導温度分布に近づけられていることが確認された.2.圧力容器内のガラスビーズ球を充填し断熱層と模擬した多孔質層(幅66[mm]×奥行き66[mm]×高さ20[mm])にヒートパイプ群を加熱壁と冷却壁の中間高さ位置に平行に設置し,レイリ数を変化させヒートパイプの平衡温度レベル,多孔質層内温度分布および熱伝達特性にどう影響するか水平,鉛直それぞれの断熱層について温度測定等を行った.これより得られた層内温度分布からもヒートパイプを封入していない層と比べ,層内温度分布は伝導温度分布に近づけられており,水平断熱層においては対流発生限界の増大がみられた.また熱伝達特性からヒートパイプを封入していない層と比べ水平断熱層,鉛直断熱層ともに熱伝達は抑制されていることが確認された.3.数値解析および簡単化された対流パターンを用いた近似解析において,温度分布の等温化から浮力の減少による対流の抑制並びに対流発生限界の増大,さらには熱伝達の抑制効果が明らかになった.4.以上の実験および理論的解析により,断熱層へのヒートパイプ封入による熱伝達の抑制すなわち断熱性能高性能化が可能であることを示した.本年度は下方から加熱され,上方から冷却される水平断熱層を対象とした.1.二次元対流(ロ-ル対流)の場合を想定し,試験流体としてグリセリンを用い,感温液晶を用いた内部対流パタ-ンの可視化を行った.ヒ-トパイプの封入により水平方向温度分布が一様化され,浮力を減じ,したがって内部対流が抑制され,対流発生の限界レイリ数が上昇することを観察した.2.圧力容器(内径130mm,高さ200mm)の内部に,層厚さ20mm,辺の長さ60×60mmの多孔質層(直径1.12mmのガラス球を充てん;空隙率は0.380.45の程度)に直径2mmのヒ-トパイプをピッチ3mmで並べて封入し,層内の温度分布の測定と同時に熱伝達特性を実験的に検討した.ヒ-トパイプ封入多孔質層においては封入しない層の限界レイリを越えてなお伝導温度分布が維持され,対流発生が抑制されること,対流発生後の熱伝達も抑制されることを実験的に確認した.なお,ヒ-トピイプ群を1段のスクリ-ンとして封入したが、層内の実験温度分布からは,対流を生じた時の流動パタ-ンはヒ-トパイプの方向に軸をもつ全層規模のロ-ル対流と判断された.3.陰解法による非定常二次元数値解析の結果は,実験における対流発生の限界レイリ数,熱伝達特性の結果とほぼ一致した.層内流動パタ-ンの実験結果を参照して,三次元解析も併用した.この三次元解析によれば,実験と同様のヒ-トパイプ方向に軸をもつロ-ル対流が発生することが確認された.4.対流パタ-ンを簡単化し,ヒ-トタイプ位置で温度が規定される場合の解析を行い,対流パタ-ンが局所規模あるいは全層規模対流の形で生じる場合について検討を行った.この近似解析は,実験結果および数値解析結合をほぼ説明できることより,ヒ-トパイプ封入による水平断熱層高性能化の理論的基盤が確認された.本研究では,平成3年度は,下方から加熱され上方から冷却される水平断熱層を対象とし,平成4年度は,側方から加熱され対向面を冷却される鉛直断熱層を対象とした実験および理論的解析を行った.1.二次元対流(ロール対流)の場合を想定し,多孔質内の流れとHele-Shaw流れとの類似性を利用し,平板型ヒートパイプを埋め込んだ薄いアクリル壁を用いて作られる隙間(幅98[mm]×層厚さ30[mm]×隙間3[mm])を,水平層では下方から加熱し,鉛直層においてはこの層を90度傾け側方から加熱し,エチレングリコールを試験流体として感温液晶を用いた対流パターンの可視化を行った.その結果ヒートパイプのない場合と比較して,水平層,鉛直層それぞれヒートパイプ封入部において内部の温度分布が水平および鉛直方向に等温化され,層内温度分布は伝導温度分布に近づけられていることが確認された.2.圧力容器内のガラスビーズ球を充填し断熱層と模擬した多孔質層(幅66[mm]×奥行き66[mm]×

高さ20[mm])にヒートパイプ群を加熱壁と冷却壁の中間高さ位置に平行に設置し,レイリ数を変化させヒートパイプの平衡温度レベル,多孔質層内温度分布および熱伝達特性にどう影響するか水平,鉛直それぞれの断熱層について温度測定等を行った.これより得られた層内温度分布からもヒートパイプを封入していない層と比べ,層内温度分布は伝導温度分布に近づけられており,水平断熱層においては対流発生限界の増大がみられた.また熱伝達特性からヒートパイプを封入していない層と比べ水平断熱層,鉛直断熱層ともに熱伝達は抑制されていることが確認された.3.数値解析および簡単化された対流パターンを用いた近似解析において,温度分布の等温化から浮力の減少による対流の抑制並びに対流発生限界の増大,さらには熱伝達の抑制効果が明らかになった.4.以上の実験および理論的解析により,断熱層へのヒートパイプ封入による熱伝達の抑制すなわち断熱性能高性能化が可能であることを示した.
複数個のプロセッサを用いたディジタル制御器の構成と同期制御に関する研究

1.マルチプロセッサ制御器のモデルと同期制御法の研究各プロセッサが命令レベルで信号の衝突を発生させずしかも遊びが生じないようにタイミングを定める必要がある。制御器のモデルを、制御系のレギュレータ設計から得られる状態フードバック型モデルおよびディジタル論理回路設計から得られるプログラム型モデルの両者について同期制御法の検証能力の観点から検討を行なった。その結果、ディジタル側から見て離散時間系としての表現(representation)が適当であり、状態フィードバック型ディジタル制御器モデルとしてはゲイン行列を採用し、プログラム型ディジタル制御器としては離散時間伝達行列を用いるのが適当であることが明らかになった。2.最短スループット構成法および同期制御法の研究一入力一出力制御器の場合について、状態フィードバック型ディジタル制御器ならびにプログラム型ディジタル制御器の両者に対してメモリ共有型、共通バス結合型の構成を提案し最短スループットを実現する各プロセッサ内での演算分担ならびに同期制御法を提案しその性能を明らかにした。これらの結果はさらに多入力多出力制御器の場合へと拡張された。3.制御プログラムの生成法の検討状態フィードバック型ならびにプログラム型の場合に制御器特性やプロセッサの構成および同期制御手順が与えられたときに、これらよりプロセッサの命令語で書かれたプログラムリストを自動生成させるための理論的検討を行ない、支援道具の開発をおこなった。4.制御プログラムの手間計算機支援道具の開発制御プログラムのスループットを系統的に評価するために手間解析に関する理論的検討を行ない、支援道具の開発へと導いた。5.ディジタル信号プロセッサによる検証支援道具を用いてディジタル信号プロセッサの実装レベルでの総合的検証を行った。初年度である平成2年度における研究は、研究計画に沿った形で推進がおこなわれ、以下のような研究成果を得た。1.マルチプロセッサ制御器のモデルと同期制御法の研究:複数のプロセッサとデ-タの共用記憶領域を備えた一般的な構成について、制御器より生成されるべきD/A変換器への入力系列を一定の離散(ステップ)時間間隔のブロックごとに分割し、各ブロック内においてこの信号を逐次にあらかじめ用意された複数のプロセッサに割当・計算・出力させるパイプライン方式をとりあげた。各種のモデルのうち、デ-タの可利用性や共用記憶領域における可重書性を考慮するのに整数計画法としての定式化が優れていることを明らかにした。2.一入力一出力制御器に対する最短スル-プット構成法および同期制御法の研究:整数計画法モデルに基づいて、各プロセッサにおいて要求される積和演算の演算順序がスル-プットに及ぼす影響を明らかにし、最短スル-プットを与えるアルゴリズムを開発した。これより最短スル-プットを実現する構成ならびに同期制御法が組織的に得られることになる。3.制御プログラムの手間計算機支援道具の開発:与えられた制御プログラムに対してそのスル-プットを評価するために手間の解析が要求されるが、制御プログラムの手間解析について検討し、支援道具の試作を行った。プログラムは基本的な制御構造を持った高級言語により記述された場合を対照とするが、手間計算をすべて記号処理により行わせるため、リスプ言語の上で字句解析並びにル-プ解析を行わせ、その出力結果を記号処理システムの一つであるリデュ-スに処理させた。現在の所、ル-プ解析の能力がそのル-プ回数が比較的陽に把握・決定できる場合に限られる。二年度である平成3年度における研究は、研究計画にほぼ沿った形で推進がおこなわれ、以下のような研究成果を得た。1.多入力多出力制御器に対する最短スル-プット構成法、同期制御法の研究:前年度にて得られたー入力ー出力制御器に対する最短スル-プット構成アルゴリズムならびに同期制御法を拡張して多入力多出力制御器に対する組織的なアルゴリズムへと発展させることができた。同期制御が可能とするためには、nサンプル時点過去の制御器出力デ-タがメモリに書き込まれてから現在の新しい制御器出力が算出されるのに要する時間は、少なくともサンプル時間のn倍以内でなければならない。

これを因果律条件という。制御則は一般に積和形成で表され、算出時間は積和演算の順序に依存する。本研究では、因果律を制約条件としてサンプリング周期を最短とするような積和演算順序を決定する問題として定式化し、分枝限定法の適用により効率よく上の多入力最適化問題を解くアルゴリズムを開発した。2.制御プログラムの生成法の検討:制御器の特性が状態フィ-ドバック型、プログラム型(すなわち線形フィ-ドバック行列や離散伝達行列)で与えられたときに、プロセッサの構成と同期制御手順を入力デ-タとして与え、出力としてプロセッサレベルの命令で記述されたプログラムリストを生成させるための支援道具の開発研究を行った。各種のDSPが取り扱える相にまたその内部にプロセッサの構成情報や同期情報が組み込めるように記述用言語として単純化中間言語を設計・試作した。この単純化中間言語で記述された複数DSPによる並列処理システムにおいて、共通メモルのアクセス衝突やDMA使用時のタイミング不良を検証するための支援道具を開発した。この支援道具は単純中間言語レベルでのシミュレ-タとも考えることができ、これを用いて上の検証を会話的に行うことができる。このような検証済みの制御プログラムは使用するプロセッサの命令に機械的にコンパイルすることができる。最終年度である平成4年度における研究は、研究計画に沿った形で行なわれ、以下のような研究成果を得た。1.ディジタルプロセッサ構成法調整ゲインを持つ状態フィードバック型ディジタル制御器ならびに制御プログラムを内蔵した離散伝達関数型制御器を複数のプロセッサを用いて構成実装する方法として、制御器での処理をサンプル周期ごとに異なったDSPに割り当てるサンプル毎切替方式を新しく提案した。即ち、各DSPに割り当てられ計算されたサンプル時点でのディジタル制御出力が共通バスによりすべてのDSPのメモリに書き込まれそこで以後の計算に用いられる。バス結合より発生するデータの競合問題はバスバッファの設置と各DSPに対するスケジューリングにより完全に解決された。刻々でのデータの可利用性を因果性条件として定式化し、この条件下での最短スループット時間を実現する構成法へと導いた。2.制御器内プログラム生成法制御器内プログラムには実現の自由度があるが、これらの中で計算の手間の少ないものを生成する必要があるため、生成方法を検討開発した。3.支援ツール計算器支援ツールとして、実装レベルでの総合的検証ができるようにハイブリッドシミュレータを開発した。そこではDSPのハードウエア構成レベルでの模擬やA/DならびにD/A変換器の量子化レベルでの模擬が行なえるようにした。これによりデータの衝突、競合の検証、メモリ内データ番地割当とデータ管理の検討、制御性能の確認が可能となった。
全ゲノム情報を基盤とする細菌病原性の多面的な解析

病原性大腸菌・ウェルシュ菌・腸炎ビブリオを対象とした本研究の主な成果は以下の通りである。1.大腸菌:(1)O157堺株のゲノム情報を基にマイクロアレイと全ゲノムPCRスキャンニング法を開発した。(2)両手法を用いてO157およびnon-O157タイプの腸管出血性大腸菌(EHEC)菌株の大規模比較ゲノム解析を行い、プロファージおよびISの変化を原動力とするO157EHECのゲノム多様化の実体とメカニズムを明らかにした。また、non-O157EHECにはO157と異なる菌株特異的配列が大量に存在することを明らかにした。(3)マイクロアレイ等を用いた発現解析により、RcsCDB二成分制御系を介したシグナル伝達と重炭酸塩応答が病原性の発現制御に関わること、これらの制御に関与するO157特異的制御因子としてGrvAとPchを発見し、本菌の病原性発現制御機構が大腸菌共通の環境応答システムに菌株特異的制御因子を組み込むことによって構築されていることを示した。(4)プロテオーム解析により、新たなIII型分泌系(TTSS)のエフェクターを多数発見し、さらにこれらのエフェクターを含む86種類のO157特異的な分泌・菌体表層蛋白質に対する抗体を作製した。2.ウェルシュ菌:(1)strain13の全ゲノム配列を決定した。(2)strain13のゲノム配列を基に作成したマイクロアレイを用いた解析等により、VirR/S二成分制御系あるいはVirR/S-VR-RNA系によって制御される141遺伝子を同定し、本制御システムが病原性だけでなく、エネルギー産生系やアミノ酸・糖代謝系遺伝子群の制御を通じて菌の生体内での増殖にも関与することを明らかにした。(3)VirR結合配列のゲノムワイドな検索により、2種類の新規調節RNAを同定した。3.腸炎ビブリオ:(1)RIMD2210633株の全ゲノム配列を決定した。(2)ゲノム解析から見出された2つのIII型分泌系(TTSS1,TTSS2)の機能解析を行い、TTSS1が細胞毒性に、またTTSS2は下痢原性に関与することを明らかにした。(3)各分泌系のエフェクターを数種類ずつ同定するとともに、それぞれが異なるエフェクターを分泌することを明らかにした。本研究の解析対象である病原性大腸菌・ウェルシュ菌・腸炎ビブリオに関して、それぞれ以下の知見を得た。【病原性大腸菌】O157堺株の全ゲノム配列に基づいて、大腸菌ゲノムを約10Kb単位で増幅できるPCRシステムを構築し(whole genome PCR scanning(WGPS))、8株のO157臨床株の全ゲノム構造を解析した。その結果、O157菌株間には予想以上の多様性が存在し、ラムダ様プロファージ領域には特に大きな違いがあることが明らかになるとともに、WGPSという新しいゲノム解析法を確立できた。

発現機能解析に関しては、堺株の全ての付着因子候補遺伝子をクローン化して機能解析を行い、非病原性大腸菌に細胞付着能を付与する遺伝子を新たに見いだした。堺株のゲノム配列から見いだされた新規III型分泌装置(ETT2)についても解析を行ったが、通常の条件下ではほとんど発現せず、ETT2依存性の分泌蛋白質も見いだせなかった。ただし、O157菌株ではETT2の全体が保存されているのに対し、O26やEPECでは半分の領域のみが保存されていた。また、堺株のゲノム配列を基づいてオリゴDNAマイクロアレイを作製し、アレイ解析の至適条件を決定した。【ウェルシュ菌】約2800の全遺伝子をスポットしたDNAマイクロアレイを作製した。解析条件の至適化を行った後、VirR/S 2成分制御系の変異体と野生株を用いたアレイ解析を行ない、VirR/S系が約400の遺伝子の発現に関与することを見いだした。この中には病原遺伝子の他にエネルギー代謝系や機能未知遺伝子も多数含まれており、ウェルシュ菌では病原性と菌の増殖とが密接に関連していることが示唆された。【腸炎ビブリオ】全ゲノム配列決定を完了し、新規pathogenicity islandや多数の病原性関連遺伝子を見いだした。さらに、コレラ菌との全ゲノム比較により、2つの菌種間で大規模なゲノム再構成が起きていること、第2染色体の遺伝子構成には大きな違いがあることを明らかにした。また、患者血清を用いたウエスタンブロット解析により、生体内で産生され抗原として認識される蛋白質を新たに5種類同定した。本研究の解析対象である病原性大腸菌・ウェルシュ菌・腸炎ビブリオに関して、以下の知見を得た。【病原性大腸菌】O157堺株の全ゲノム配列に基づいたオリゴDNAマイクロアレイが完成し、アレイとwhole genome PCR scanning(WGPS))を用いて、種々のO157およびnon-O157型の腸管出血性大腸菌のゲノム多様性解析を開始した。また、種々のO157由来の6種類のStxファージのゲノム解析を行い、O157のStxファージにも様々なバリエーションがあることを発見した。病原性発現調節機構に関しては、新規の病原性制御因子としてLap1を同定するとともに、全ての2成分制御系の破壊株の機能解析から、病原性発現に関与するものが少なくとも3種類存在することを見いだした。また、O157特異的な表層・分泌蛋白質に対する系統的な抗体作成を開始し、現在までに50種類の蛋白質の精製が終了し、抗体作成中である。【ウェルシュ菌】VirR/S 2成分制御系の変異体と野生株を用いたアレイ解析により、VirR/S系がエネルギー産生系遺伝子やプラスミド上の病原因子も制御することを見出した。また、VirR/S系が直接制御する遺伝子を新たに3種類同定した。さらに、VirR/S系がVR-RNAを介して制御する約250の遺伝子を同定した。この中には病原遺伝子の他にエネルギー代謝系や機能未知遺伝子も多数含まれており、本菌では病原性と増殖とが密接に関連していることが示唆された。全2成分制御系の破壊株のアレイ解析も進行中である。【腸炎ビブリオ】DNAマイクロアレイを完成するとともに、本菌の病原解析のためのアッセイ系(細胞毒性と下痢原性)を確立した。全ゲノム
魚類の固定卵巣標本透明化法の開発

本研究では,小型浮魚類のマイワシ,マアジ,マサバの3種のホルマリン固定卵巣標本を対象として,短期間で容易に卵を透明化する方法を開発するとともに,核移動期卵を対象にしたバッチ産卵数算定法を確立することを目的とする。3種海産魚のホルマリン固定卵巣標本を、フルクトースを主成分としたSeeDB液で処理することにより、簡便に透明化する最適条件を明らかにした。さらにマアジ卵巣を標本として、透明化した核移動期卵を計測することにより、吸水卵を用いることなしにバッチ産卵数を算定できた。【目的】:魚類資源の精度の高いな繁殖特性情報は,適切な資源管理を行う上で必須であり,通常の調査では,雌では成熟度を,ホルマリン固定した卵巣の組織切片標本観察により判定し,また,1回当たりの産卵数(バッチ産卵数)は成熟した透明卵の計数により算定している。本研究では,組織切片標本作製や透明卵の出現を不要とする,“ホルマリン固定卵巣組織の透明化法"を開発し,調査現場における労力,費用,時間の大幅削減と情報精度の格段の向上を図る。我々はこれまでにBA-BB(ベンジルアルコール・安息香酸ベンジル)液を用いた透明化法を開発した。しかし,BA-BB液は有機溶媒の混合液のため,取り扱いに注意を要し,また処方後は卵径の収縮が起こる。そこで,本研究では,より簡便な透明化法の開発を目的とし,近年脳神経科学の分野で開発された,フルクトースを主成分とした水溶性の透明化試薬(SeeDB)を用い,マアジの卵巣標本の透明化を試みた。【方法】:】東シナ海で漁獲されたマアジの卵巣を10%ホルマリン固定した。BA-BB液あるいはSeeDB液を用いて透明化した後,ズダンB染色あるいはギムザ染色を施し,顕微鏡観察した。また,各卵巣標本は常法により組織切片を作製し,透明化後の標本と比較した。【結果】SeeDB法はBA-BB法と比較して,透明化に要する時間がそれぞれ3日および10分で,透明化の時間を要するが,透明化像も遜色ないことに加え,収縮作用や毒性,プラスチック溶解性がなく,取り扱いが容易であり,ホルマリン固定卵巣標本の透明化に適した透明化剤であることが明らかとなった。魚類資源の精度の高い繁殖特性情報は、適切な資源管理を行う上で必須であり、通常の調査では、雌では成熟度をホルマリン固定した卵巣の組織切片標本観察により判定し、また、1回当たりの産卵数(バッチ産卵数)は成熟した吸水卵の計数により算定している。本研究では、組織切片標本作製や吸水卵の出現を不要とする“ホルマリン固定卵巣組織の透明化法"を開発し、調査現場における労力、費用、時間の大幅削減と情報精度の格段の向上を図る。しかしBA-BB液は有機溶媒の混合液のため、取扱いに注意を要し、また処方後は卵径の収縮が起こる。そこで本研究では、より簡便な透明化法の開発を目的として、近年脳神経科学の分野で開発された、フルクトースを主成分とした水溶性の透明化試薬(SeeDB)を用いた、“ホルマリン固定卵巣組織の透明化法"を開発する。本年度は、材料にマサバおよびマイワシの卵巣標本を用い、SeeDB法の透明化に関する有効性を検討するとともに、マアジ卵巣標本を対象として、SeeDB法によるバッチ産卵数算定の有効性について検討した。マサバおよびマイワシの卵巣標本を用いた透明化の条件検討を行った結果、昨年度用いたマアジ卵巣標本と同様に、標本の透明化に約3時間を要するが、核や油球の形態を含む透明化像も明瞭で、これら魚種のホルマリン卵巣標本の透明化に適した透明化剤であることが明らかになった。さらに、マアジ3個体の卵巣標本を対象としてバッチ産卵数算定の有効性を検討した結果、核移動期の卵が明瞭に確認され、吸水卵がなくてもバッチ産卵数の算定が可能となった。以上、本研究により、組織切片標本作製や吸水卵の出現を不要とする“ホルマリン固定卵巣組織の透明化法"が開発された。今後、調査現場における本法の利用が大いに期待される。BA-BB(ベンジルアルコール・安息香酸ベンジル)液に代わる透明化試薬として、フルクトースを主成分とした水溶性の透明化試薬(SeeDB)を用い,マアジのホルマリン固定卵巣標本の透明化を試みた。その結果,SeeDB法はBA-BB法と比較して,透明化に時間を要するが,透明化像も遜色ないことに加え,収縮作用や毒性,プラスチック溶解性がなく,取り扱いが容易であることが明らかとなった。平成26年度の目標の一つである,SeeDB法によるホルマリン固定卵巣標本の透明化法の確立はマアジで達成できた。加えて,マサバでも予備実験の結果,ほぼ達成できた。

しかし,解析するのに適切な成熟度をもつマイワシ卵巣の入手ができなかったため,マイワシ卵巣標本での検討は残されたままである。魚類生理学マイワシに加え,TAC対象種であるスケトウダラの卵巣標本を入手し,SeeDB法の適用を図る。マイワシ卵巣標本は中央水産研究所から、またスケトウダラ卵巣標本は北海道区水産研究所からそれぞれ入手する予定である。さらに,マアジ,マサバ,マイワシ、スケトウダラの透明化した核移動期卵に基づいた,これら4種のバッチ産卵数を算定し,一連の作業工程のマニュアルを作成するとともに,本法の調査現場への普及化を図る。予定していた物品の納入が遅れた為次年度すぐに物品購入予定
新規な酸化還元系補酵素類を用いた機能性修飾電極の開発

我々はこれまでに新しい酸化還元系の各種補酵素類に着目し、それらの構造や機能の解明とその応用を目的とし、主にモデル化学的な立場から種々検討を行ってきた。本特定領域研究では、新しいタイプの機能性修飾電極の開発を目的とし、新しい酸化還元系の補酵素類や含複素環ビオローゲン誘導体の電気化学的挙動および機能性修飾電極への応用などについて検討を行った。本年度は主に補酵素PQQ(ピロロキノリンキノン)TTQ(トリプトファン・トリプトフィルキノン)の有機溶媒中における電気化学的な挙動の詳細や、一電子還元体である、セミキノンラジカルアニオン種の安定性や電子構造、およびそれらに及ぼす溶媒や金属イオンの添加効果について検討した。その結果、非水有機溶液中におけるPQQやTTQの複雑な酸化還元挙動の原因が、それぞれの有する活性ピロールプロトンに起因することが判明した。また、PQQやTTQの酸化還元電位やセミキノンラジカルアニオン種における電子スピン状態が溶媒の極性や金属の配位によって大きく変化することが判明した。これらの成果は、PQQやTTQの機能性修飾電極開発のための重要な基礎的知見となる。また、機能性修飾電極創成のための機能部位として複素環を有するビオローゲン誘導体を取り上げ、その酸化還元挙動や遷移金属錯体、電荷移動錯体などの形成能、ならびに金属電極表面への吸着能についても検討し、機能性修飾電極開発のために必要な基礎的知見を得ることに成功した。
ペロブスカイト型鉄酸化物の高圧下メスバウアー分光

ペロブスカイト型鉄酸化物CaFeO_3は形式電荷Fe^<4+>を有し、Feと酸素Oとの軌道混成が大きく、酸素ホールの挙動が物性発現に大きく寄与していると考えられている。このCaFeO_3は298Kで2Fe^<4+>→Fe^<3+>+Fe^<5+>の電荷分離反応を起こす。ネール温度は125Kであり磁気構造がスクリュー型の反強磁性体である。ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)を用いて、約60GPaまでの超高圧下メスバウアー分光測定を6Kから室温298Kの温度範囲で測定し、電荷分離温度、磁気秩序温度の圧力依存から、圧力・温度・磁気状態図を完成させた。加圧にともない125Kの磁気秩序温度は上昇するが、298Kの電荷分離温度はあまり圧力に依存しない。18GPaで電荷分離は消失し、磁気秩序温度も一端降下するが、さらに加圧すると上昇し室温以上になる。30GPa以上での超微細磁場の値は小さく、新たに電気四極子分裂が観測され、構造相転移とlow-spinのFe^<4+>に転移した事が明白となった。
損傷低減・高靱性型袖壁付き鉄筋コンクリート柱部材の開発

本研究では従来の袖壁付きRC柱に比較して損傷を軽減でき,高い靭性を有する片側袖壁付きRC柱を開発した。損傷を軽減させ,靭性を向上させるためのアイデアは1コンクリートの代替としてPVA繊維補強コンクリートを使用することである。2圧縮側の袖壁の内・外端部を高強度の円形スパイラル筋で拘束することであり,その拘束範囲を柱頭・柱脚部より2.5t(t:袖壁の厚さ)以上とすることである。本研究では上記アイデアを実証,確認するために6体の部材実験を実施し,そのアイデアの有効性を示した。また,その実験結果を分析,検討し,設計に必要な耐力および変形性能の評価手法ならびに荷重ー変形のスケルトンモデルを提案した。袖壁付き柱は,独立柱に比べて剛性,耐力は高いものの,その後の性状は極めて脆性的である。そのため,その部材の破壊が建物全体の耐震性能に大きく影響を及ぼす可能性がある。以上の理由から現設計では,上記問題を回避するために袖壁にスリットを設けて,見掛け上,独立柱の挙動となるように設計が行われている。しかしながら,阪神淡路大震災では,そのようにスリットを設けた建物が大きく損傷して残留変形が残り,その後に,建物の使用ができずに解体したケースも見られ,大地震時においても建物の変形や損傷を制御することの必要性が喚起された。そこで上記問題の解決案の1つとして,従来,脆性部材とされた袖壁付きRC柱に高い靱性を付与させ,損傷を軽減できるならば,上記問題を解決できる可能性がある。さらに,その構造性能評価ができればスリットを入れる必要が無くなり施工面への負担も軽減できる。以上より本研究では,地震時の損傷を軽減でき,高い靭性能を備えた片側袖壁付きRC柱の開発を行うと同時に,構造実験により,その構造性能を明らかにし,その設計手法を開発する。以上の目的を達成させるため,H25年度に実施した片側袖壁付きRC柱試験体は,変動要因を袖壁端部拘束筋の拘束範囲とした2体の試験体である。袖壁外端部を柱脚から250mmの範囲のみを拘束した試験体。袖壁の内外端を柱頭・柱脚の全範囲を補強した試験体の計2体である。・H24年度で実施した試験体との比較により,袖壁端部拘束筋の降伏点強度の影響を検討した。その結果,袖壁端部拘束筋の降伏点強度を高めることにより,袖壁が圧縮となる加力側の靭性能を向上できることが示された。・袖壁端部拘束筋の補強範囲を脚部より2.5t(t:袖壁厚さ)程度としておけば,おおむね問題はないと推察される。さらに,柱際の袖壁部にも拘束筋を配置することにより,最大耐力後の耐力低下が軽減される傾向が認められた。しかしながら,阪神淡路大震災では,そのようにスリットを設た建物が大きく損傷して残留変形の残り,その後の建物の使用ができずに解体したケースが見られ,大地震時においても建物の変形や損傷を制御することの必要性が喚起された。ここで,従来,脆性的であるとされた袖壁付きRC柱に高い靱性を付与でき,損傷を軽減できるならば,上記問題を解決できる可能性がある。さらに,その構造性能評価手法が開発できれば,スリットを入れる必要が無くなり施工面への負担も軽減できる。以上,本研究では地震時の損傷を軽減でき,高い靭性能を備えた袖壁付きRC柱の開発を行う。同時に構造実験により,その構造性能を明らかにし,その設計手法を開発する。本年度,実施した構造実験の内容を以下に示す。袖壁付きRC柱の断面は片側袖壁付きRC柱である。試験体の柱断面は300×300mm,柱内法長さ700mm,袖壁の張出長さ300mm,袖壁厚さ100mmであり,実大の1/2スケールを想定した。コンクリート強度は約50N/mm2,軸力は360kNの一定軸力とした。水平力は正負交番の漸増繰返し載荷とした。試験体の変動要因は袖壁端部の拘束筋の有無,PVA繊維の有無であり,計3体の試験体を製作した。実験の結果,以下の成果が得られた。・袖壁端部に円形の高強度スパイラル筋を配した試験体は,拘束筋が無いものに比べて靱性能が向上した。・コンクリートの代替としてPVA-FRCを使用した試験体は,繊維無しの試験体に比べて,ひび割れによる損傷を軽減できることが分かった。

そこで上記問題の解決案の1つとして,従来,脆性部材とされた袖壁付きRC柱に高い靱性を付与させ,損傷を軽減できるならば,上記問題を解決できる可能性がある。さらに,その構造性能評価ができればスリットを入れる必要が無くなり施工面への負担も軽減できる。以上,本研究では地震時の損傷を軽減でき,高い靭性能を備えた片側袖壁付きRC柱の開発を行うと同時に,構造実験により,その構造性能を明らかにし,その設計手法を開発する。以上の目的を達成させるために平成26年度は,平成24,25年度の構造実験より得られた実験データを分析し,「損傷低減・高靭性型片側袖壁付きRC柱」の荷重ー変形スケルトンモデルを提案した。本モデルは,曲げ変形,せん断変形,主筋の抜け出し変形を累加したものである。各特異点の剛性,耐力,変形の評価は,RC規準,技術基準,RC耐震診断基準等に示されている既往の評価式により行い,その計算値と実験値との比較・検証を行い,その精度を示した。なお,各種耐力,剛性,変形の評価は,曲げひび割れ耐力,せん断ひび割れ耐力,曲げ終局耐力,せん断終局耐力,弾性剛性,降伏時剛性,限界変形角について行った。以上の検討の結果,提案した荷重ー変形スケルトンモデルは実験値の荷重ー変形包絡線を概ね評価できることを示した。本研究の目的は損傷を軽減でき,高い靭性を付与した片側袖壁付きRC柱(以下,損傷低減・高靭性型片側袖壁付きRC柱)を開発し,その設計法を提案することである。損傷を軽減させ,靭性を向上させるアイデアはコンクリートの代替としてPVA繊維補強コンクリート(以下,PVA-FRC)を使用し,袖壁の圧縮端部を円形スパイラル筋で拘束することである。平成24,25年度では,そのアイデアを検証するために,その曲げせん断実験を実施し,以下の知見を得た。1コンクリートの代替としてPVA-FRCを使用した試験体は繊維無しの試験体に比べて,ひび割れによる損傷を軽減できることが分かった。2袖壁端部に円形のスパイラル筋を配した試験体は,拘束筋が無いものに比べて靱性能が向上し,さらに,袖壁端部拘束筋の降伏点強度を高めることにより,袖壁が圧縮となる加力側の靭性能を向上できることがわかった。3袖壁端部拘束筋の補強範囲は脚部より2.5t(t:袖壁厚さ)程度とし,さらに,柱と袖壁境界部側の袖壁部にも拘束筋を配置することにより,最大耐力後の耐力低下が軽減される傾向が認められた。平成26年度は平成24,25年度の構造実験より得られた実験データを分析し,本開発部材の荷重ー変形スケルトンモデルを提案した。最終年度は以上の知見をまとめて損傷低減・高靭性型片側袖壁付きRC柱の推奨配筋を袖壁内・外端部の2.5t(t:袖壁厚さ)の範囲のみを高強度の円形スパイラル筋で拘束する仕様と定め,それを検証するための曲げせん断実験を実施した。その結果,従来の配筋に比較して,損傷を軽減でき,靭性を向上できることが確認された。さらに,平成26年度に提案されたモデルは実験の荷重ー変形を概ね推定できたことから,その設計法の妥当性も検証できたと言える。以上より,本研究成果は袖壁付きRC柱がもつ高い剛性と耐力,そしてエネルギー吸収能力を活かした設計が可能となることを意味し,設計法および施工の発展に大きく寄与するものと考えられる。本研究では従来の袖壁付きRC柱に比較して損傷を軽減でき,高い靭性を有する片側袖壁付きRC柱を開発した。損傷を軽減させ,靭性を向上させるためのアイデアは1コンクリートの代替としてPVA繊維補強コンクリートを使用することである。
胃癌の増殖能に関する遺伝子解析と臨床応用

胃癌にはスキルス胃癌のように異常な浸潤性増殖を示す極めて悪性度が高いもがあり,胃癌を制圧するためには,胃癌増殖の分子機構を解明することが重要である。胃癌の発生,発育に関与する特異的な遺伝子の同定を目的に,接触性発育阻害(contact inhibition)の消失を指標としたfunctional cloning(機能発現クローニング)法を用い,検討を行った。臨床材料を用いた遺伝子ライブラリーは,最終的に1.0x10^6/ml(ウイルス上清)以上の高力価を実現することができ,少量の臨床検体から作成したライブラリーでも十分なスクリーニングが行うことが可能であった。また,正常線維芽細胞の接触性発育阻害の消失を指標とした機能発現クローニングでは,FGFR, EF-1, TPRCなど既知の癌関連分子の遺伝子をクローニングすることができ,今回のスクリーニング法は、癌の増殖能に関連する遺伝子のクローニングに適していると判断された。この方法で胃癌より回収された細胞増殖活性の強い遺伝子が,全長シークエンス解析によりG-protein coupled receptor (GPR)遺伝子の一種であることを確認した。さらにそのaltanating splice産物と思われる遺伝子も確認した(cDNA clone 56.2 : GPR35aおよびcDNA clone 72.3 : GPR35b)。臨床から得た各種胃癌組織に対しRT-PCRによる半定量を行い、組織型別の発現量を検討したところ、GPR35bはGPR35aに比べ発現量は多いが、微量ではあるが正常部位にも発現しており腫瘍特異性はGPR35aのほうが高かった。また、GPR35aは高分化型胃癌における発現が低分化型胃癌より高い傾向にあった。これら遺伝子の発現は種々の胃癌細胞で確認され,胃癌の発生,増殖に関し,重要な役割を担っていると考えられた。細胞増殖に関係すると言われている遺伝子としてc-myc,c-met,K-rasなどが知られているが、胃癌症例におけるこれらの遺伝子の発現は低分化腺癌の一部に認められるだけで、胃癌の増殖に特異的に関わる遺伝子は未だ同定されていない。本研究は胃癌の発生、発育に関与する特異的な遺伝子の同定を目的としているが、その方法として接触性発育阻害(contact Inhibition)の消失を指標としたfunctional cloning(機能発現クローニング)法を用いることにより、細胞増殖に関わる遺伝子のみをより確実に同定できるものと思われる。本年度は臨床材料を用いた遺伝子ライブラリーの作製から始めたが、実験動物や培養細胞を用いるのと違い標本量が限られているため、標的細胞への遺伝子導入効率をいかにして上げるかが課題となった。ベクターウイルスにpolyomaのearly lesionを組み込む等の操作により最終的に1.0x106/ml(ウイルス上清)以上の高力価を実現することができた。このことから少量の臨床検体から作成したライブラリーでも十分なスクリーニングが行うことができると考えられた。上記レトロウイルスベクターを用いて、正常線維芽細胞の接触性発育阻害の消失を指標とした機能発現クローニングを行ったところFGFR、EF-1、TPRCなど既知の癌関連分子の遺伝子をクローニングし得、今回のスクリーニング法は、癌の増殖能に関連する遺伝子のクローニングに適していると判断された。現在、クローニングされた未知の遺伝子の解析を行っている。

本研究は胃癌の発生、発育に関与する特異的な遺伝子の同定を目的としているが、その方法として接触性発育阻害(contact inhibition)の消失を指標としたfunctional cloning(機能発現クローニング)法を用いることにより、細胞増殖に関わる遺伝子のみをより確実に同定できるものと思われる。昨年度は臨床材料を用いた遺伝子ライブラリーの作製から始めたが、最終的に1.0x10^6/ml(ウイルス上清)以上の高力価を実現することができた。このことから少量の臨床検体から作成したライブラリーでも十分なスクリーニングが行うことが可能であった。上記レトロウイルスベクターを用いて、正常線維芽細胞の接触性発育阻害の消失を指標とした機能発現クローニングを行ったところFGFR、EF-1、TPRCなど既知の癌関連分子の遺伝子をクローニングし得、今回のスクリーニング法は、癌の増殖能に関連する遺伝子のクローニングに適していると判断された。今年度はクローニングされた未知の遺伝子の解析を行ってきたが、頻回に検出される2種のクローンに着眼し、各々の塩基配列の全長を明らかにするとともに、RT-PCRを用いた半定量法により臨床胃癌材料および各種胃癌細胞株における発現状況を検討している。細胞増殖に関係すると言われている遺伝子としてc-myc, c-met, K-rasなどが知られているが、胃癌症例におけるこれらの遺伝子の発現は低分化腺癌の一部に認められるだけで、胃癌の増殖に特異的に関わる遺伝子は未だ同定されていない。本研究は胃癌の発生、発育に関与する特異的な遺伝子の同定を目的としているが、その方法として接触性発育阻害(contact inhibition)の消失を指標としたfunctional cloning(機能発現クローニング)法を用いることにより、細胞増殖に関わる遺伝子のみをより確実に同定できることが確認された。臨床材料を用いた遺伝子ライブラリーは最終的に1.0x10^6/ml(ウイルス上清)以上の高力価を実現することができ、少量の臨床検体から作成したライブラリーでも十分なスクリーニングが行うことが可能であった。上記レトロウイルスベクターを用いて、正常線維芽細胞の接触性発育阻害の消失を指標とした機能発現クローニングを行ったところFGFR、EF-1、TPRCなど既知の癌関連分子の遺伝子をクローニングし得、今回のスクリーニング法は癌の増殖能に関連する遺伝子のクローニングに適していると判断された。この方法で胃癌より回収された遺伝子の全長シークエンス解析によって、ある種のG-protein coupled receptor(GPR)遺伝子が細胞増殖活性を持つことが確認され、さらにはそのaltanating Splice産物と思われる遺伝子も確認した(GPRXaおよびGPRXbとする)。臨床から得た各種胃癌組織に対しRT-PCRによる半定量を行い、組織型別の発現量を検討したところ、GPRXbはGPRXaに比べ発現量は多いが、微量ではあるが正常部位にも発現しており腫瘍特異性はGPRXaのほうが高かった。また、GPRXaは高分化型胃癌における発現が低分化型胃癌より高い傾向にあった。
その場計測用磁気ヨークプローブの実用化へ向けた基礎的研究

構造物の経年劣化を非破壊評価することを目的とした磁気ヨークプローブについて検討を行った。プローブを用いて計測する磁気パラメータは被測定材料の磁気パラメータそのものではなく、磁気ヨークの特性も反映したものであり、被測定材料内部では分布を持つ。本研究では、磁気特性の分布が明確になっている試料をプローブにより測定し、計測されたパラメータと被測定材料そのものの磁気パラメータ及びその特性分布との相関関係を定量的に明確にすることを目的とした。昨年度は、磁気ヨークプローブの作製及び試験片の準備を行い、特性の異なる2層、3層に重ね合わせた非常に簡単な分布をもつ試料について検討を行った。その結果、プローブを複数用意したうえでそれぞれのプローブについて加算則を算出し、その加算則に対して各層の保磁力を未知数として連立方程式として解くことにより、各層の磁気特性を分離できる可能性が示された。本年度は、実際にプローブを複数準備し、2層の異なる分布を持つ試料の特性分離の実験的検討を行った。準備したプローブはFe-Si及びフェライトをヨークとした2種類であり、寸法は同等とした。はじめに各々のプローブに対して特性を把握している1層及び2層試料の磁気特性を測定し、2層試料の保磁力に対して1,2層各々の保磁力を用いた加算則を算出した。続いて特性の未知な2層試料を各々のプローブで測定し、その結果から各層の保磁力の推定を行った。プローブの違いにより同じ1層の試料を測定した場合の保磁力の値に差を生じたことから、連立方程式の未知数は4つとなったが、2つのプローブで測定した1層試料の保磁力の間には線形関係があることが見出されたので、未知数を2つに減らすことができた。その結果、連立方程式を解いて、各層の保磁力の分離を可能とした。構造物の経年劣化の非破壊検査を目的とした磁気ヨークプローブについて検討を行った。プローブを用いて計測する磁気パラメータは被測定材料の磁気パラメータそのものではなく、磁気ヨークの特性も反映したものであり、被測定材料内では分布を持つ。本研究では、磁気特性の分布が明確になっている試料をプローブにより測定し、計測されたパラメータと被測定材料そのものの磁気パラメータ及びその特性分布との相関関係を定量的に明確にすることを目的とする。本年度はまず研究実施計画に従い、磁気ヨークプローブの作製及び試験片の準備を行った。さらに基礎実験として特性の異なる試料を2層、3層に重ね合わせた非常に簡単な分布をもつ場合について検討を行った。具体的には圧延率の異なる低合金鋼の試料板を準備し、1,2,3層各層の圧延率を変化させた場合について磁気ヨークプローブを用いて磁気測定を行い、各層が本来持つ磁気パラメータとの相関について検討した。ここで用いた磁気パラメータとしては保磁力である。その結果、磁気ヨークプローブにより計測された2層ないし3層の試料全体の保磁力は、各層が本来持つ保磁力の簡単な加算則で表すことが可能であることが明らかとなった。この成果は来年度の6月開催の国際ワークショップで発表予定である。また、本年度の結果を利用すると、大きさの異なるプローブを複数用意したうえでそれぞれのプローブについて加算則を算出し、その加算則に対して各層の保磁力を未知数として連立方程式として解くことにより、各層の磁気特性を分離できる可能性がある。来年度においては、実際に大きさの異なるプローブを複数準備し、実験的検討を行うことに加えて、被測定試料の劣化分布がより複雑な場合について検討を行う。
中期中新世類人猿のナチョラピテクスと類人猿の進化

中新世中・後期のヒト上科(ホミノイド)の進化を明らかにし、その延長線上に人類出現を捉え、人類起源のメカニズムを知ろうとするのが、このプロゼクトの基本的な目的である。具体的には大量の類人猿化石の発見が見込める北ケニア・ナチョラ村のBG-K化石サイトを発掘し、周辺を含めて地質学的、古生物学的調査を行った。BG-K化石サイトの発掘では、表層を覆う膨大な溶岩層を除去し、2001年度には632m_2、2002年度には824m_2を発掘した。発掘方法は2段階で行った。第1段階では、やや軟らかい2メートルの砂泥層を発掘し、第2段階では約20センチメートルの固いチャート層を発掘した、化石の産出状況は後者の地層が圧倒的に多いものであった。しかし、チャート層は固く、すでに10センチメートル角程度にひび割れを起こしているために、化石を含むマトリックスをすべて収集し、ナイロビのケニア国立博物館に持ち帰ったあと、高度な技術をもつ技官の手でマトリックスの除去がなされた。成果は予想通りに、中期中新世の1500万年前の大型類人猿であるナチョラピテクスについて500点をこえる化石の発見となった。頭骨を含めたそれらの形態学的特徴は、ケニアの1700万年前地層から知られているアフロピテクスよりも特殊化しておらず、その後の類人猿と人類の共通祖先である可能性が極めて高いものと判断される。運動様式も現代型の類人猿に向かって一歩踏み出したと考えられ、先行する中新世前期のプロコンスル類よりも上肢の発達が目立つ。今後の問題であるが、BG-K化石サイトの発掘は、あと5分の3を残している。この化石サイトの完掘と分析をもって、ナチョラピテクスのモノグラフの刊行を目指している。それにより中新世中期の代表的類人猿、ナチョラピテクスの全貌が明らかにされるであろうし、評価は世界的なものになろう。その理由は、化石類人猿の一つの種で、これほど大量に化石が発見された例が皆無であり、また、全身骨格を含み、化石の質もきわめて良好なことによる。人類学から見たアフリカ大陸は、類人猿の進化、人類の起源と進化の舞台としてことに重要視されるところであるが、それに対応する中新世中期・後期からの化石資料が極めて乏しい。そのため、この時代は「人類化石の大ギャップ期」と呼ばれている。そこで、私共の海外調査では、重要であるにもかかわらず未知の部分が多いこの時代に焦点を合わせ、発掘によるアプローチを長く続けている。13年度も当初の計画に従い、北ケニアのナチョラおよびサンブル地域において発掘および地質学的調査を実施した。その成果は以下の通りである。ナチョラ地域ではこれまでに多数の化石産地を発見しているが、今年度はこれまでにナチョラピテクス・ケリオイの全身骨格を産出したBG-K化石産地に特に焦点を当て、大掛かりな発掘を行った。第1には、昨年、化石包含層を被う溶岩とその風化土砂の除去作業を行ったところの化石層を幅20メートル、奥行き30メートルにわたり発掘した。その結果、ナチョラピテクスの化石、約200標本を発見した。

その中には幼児であるが頭骨が含まれるなど、世界で初めての中新世中期類人猿についての新発見が多々あった。第2は化石層の地質調査であり、下部化石包含層は一回の泥流により形成されたことが判明した。第3は化石包含層を覆う火山岩層の除去であり、第4はサンブルヒルズの化石包含層についての形成機序の解析的調査であった。第5は今回の発掘標本の分析的研究であった。今回の調査における最大の成果は、ナチョラピテクス・ケリオイの群を群れごと発見した可能性がいよいよ強まったことであり、この類人猿の社会構造をこの数年以内にかなりの正確さで復元できるもと考えている。人類の起源を類人猿進化の延長線上に捉え、人類出現のメカニズムを明らかにしようとするのが、このプロゼクトの基本的なスタンスである。具体的には大量の類人猿化石の発見が見込める北ケニア、ナチョラ村のBG-K化石サイトの発掘である。この化石サイトは、東西に約35メートル、南北に約150メートルの化石層であり、2000年に表層を覆う溶岩層を除去し、2001年の8月から本発掘に入り、2002年度にも800平方メートルの発掘を行った。発掘の方法は2段階で行った。第1段階では、やや軟らかい2メートルの砂泥層を発掘した。この層は本来8層からなるが、区分が困難なために、一括して発掘した。第2段階で対象とした層は、約20センチメートルの固いチャート層であり、この層がより多くの化石を産出した。ここでの発掘方法は、マトリックスがすでにひび割れを起こしているために、化石を含むマトリックスをすべて収集し、ナイロビのケニア国立博物館で高度な技術をもつ技官の手でマトリックスの除去がなされた。成果は予想通りに、中期中新世の1500万年前の大型類人猿であるナチョラピテクスについて500点をこえる化石を発見した。これは1700万年前のアフリカから知られているアフロピテクスよりも特殊化していない特徴があり、その後の類人猿や、人類の共通祖先である可能性が極めて高いものと判断される。それに、運動様式も現代型の類人猿に向かって一歩踏み出したと考えられ、先行するプロコンスル類よりも上肢の発達が目立つ。今後の問題であるが、BG-K化石サイトの発掘は、あと5分の3を残している。この化石サイトの完掘をもって、ナチョラピテクスのモノグラフの刊行を目指している。それにより中新世中期の代表的類人猿、ナチョラピテクスの全貌が様々な面からの分析により明らかにされるであろう。
オゾンによるクリプトスポリジウムの不活化

クリプトスポリジウムによる水系感染症が世界的に関心が持たれている。消毒抵抗性が強いことが問題を深刻にしている。そこで、汎用されている消毒方法のうち、最も有望なオゾンによるオーシストの不活化を、塩素消毒と対比しながら研究した。オーシストの消毒効果の評価は、オーシストの生死を判定する方法によって異なる。もっとも信頼性の高いのは感染性によって評価することである。そこで汎用されている脱シスト及びDAPI/PI染色方法のほかにマウス感染によってもオーシストの判定を行なった。効果をCt値で表すと、脱シスト判定では90%(110g)及び99%(210g)の不活化を達成するには、それぞれ78mg・min/ι及び12mg・min/ιであった。DAPl/PI染色方法よる判定の場合は、90%(110g)及び99%(210g)の不活化に対して、それぞれ711mg・min/ι及び20mg・min/ιであった。マウスによる感染性による判定の場合は99(210g)不活化に対するCt値は6mg・min/ιであった。同時に行なった塩素による不活化を感染性で判定した場合は90%(110g)の不活化に対して、Ct値は1200mg・min/ιであった。今までの報告より塩素もそれなりの効果がわかったが、実務上は安全性を十分に保証できる値ではなかった。オゾンにより10mg・min/ι程度のCt値が得られるようにオゾンにより消毒すればよいことが明らかになった。オゾンによる不活化実験を行なうに際して、オゾンの有効濃度のおおよその見当をつけるために、オゾン消毒以前の水処理の除去能力、オゾン消毒の効果についてできるだけ多くの情報を果めた。それに基づき、クリプトスポリジウム(Cryptosporidium parvum)の不活化に関する基礎的知見を得ることを目的として脱嚢およびDAPI/PI染色の2つの方法を併用して、オゾンの不活化効果を検討した。Ct値は脱嚢試験に比べて、DAPI/PI染色試験のほうが大きくなった。脱嚢試験の場合、溶存オゾン濃度0.050.5mg/lの範囲で、Ct値に差はほとんど見られず、90%不活化Ct値は約78mg・min/lであった。溶存オゾン濃度0.5mg/lで得られた99%不活化Ct値はおよそ12mg・min/lであった。一方、DAPI/PI染色試験の場合には、溶存オゾン濃度0.050.5mg/lの範囲における90%不活化Ct値は約711mg・min/lとなり、脱嚢試験の場合よりばらつきが多かった。溶存オゾン濃度0.5mg/lにおける99%不活化Ct値は、約20mg・min/lであり、脱嚢試験による場合より明らかに大きな値であった。生残率と接触時間の関係もDAPI/PI染色試験と脱嚢試験の場合と異なり、脱嚢試験によって生残を測定した場合は、初期に遅滞期が見られる傾向があった。これらの予備的な消毒実験から、消毒抵抗性の強いクリプトスポリジウムはオゾンにより、濃度12mg/l、接触時間10分間で消毒の目的が達成できる可能性があることがわかった。昨年度の研究に引き続いてCryptosoridium parvumのオーシストのオゾンの不活化実験を行ない、昨年度の結果の精度を高めるとともに、消毒方法として現在最も汎用されている塩素による不活化も試みた。オーシストの不活化実験において、消毒剤がオーシスト以外の材料成分に消費されることをできるだけ避けるようにした。得られた値が他報告例に比べて低いのは、その結果と考えられ、より正確な評価ができたと考えている。

そこで汎用されている脱シスト及びDAPI/PI染色方法のほかにマウス感染によってもオーシストの判定を行なった。脱嚢試験及びDAPI/PI染色方法で得られた値は昨年度の結果を裏付けるものであり、99%不活化のCt値が1220mg・min/ιであった。しかしマウス感染性による判定の場合は99%不活化に対するCt値は6mg・min/ιであった。同時に行なった塩素による不活化を感染性で判定した場合は90%の不活化に対して、Ct値は1200mg・min/ιであった。この値は、より純粋な系で行なったため信頼性が高いと考えている。クリプトスポリジウムの存在量に比して感染例が少ないのは、塩素もそれなりの効果を発揮していると考えられる。しかし、この値でも安全性を十分に保証できる値ではない。オゾンにより10mg・min/ι程度のCt値が得られるようにオゾンにより消毒すればよいことが明らかになった。
高分子液晶・色素ハイブリッドナノ組織体の構築と光機能素子への応用

我々は、何種類かの剛直な芳香族ポリエステルが、分極処理せずとも2次の非線形光学を示すことを見出した。この高分子はその非対称的な構造から、特に配向した試料においては、その非線形分極が主鎖と平行方向であることを確認した。そこで、我々は芳香族ポリエステルに類似した棒状剛直な高分子としてポリペプチドを取り上げ、その2次の非線形光学特性について検討した。ポリペプチド(PBLG)はコレステリック液晶となっており、らせんピッチと同程度の波長の光を選択反射する性質がある。そこで、この液晶を一種のグレーティングと考え、内部共振器型の波長変換素子を作製した。溶媒の蒸発条件を制御して、らせんピッチの分布が形成されているフィルムを作製し、そのフィルムに垂直にNd:YAGレーザーを照射し、試料を移動することにより異なるらせんピッチに対応するSHG強度を測定した。丁度SHGの波長(532nm)に対応するらせんピッチが液晶中に形成された場所にYAGレーザーを照射すると、自己組織型共振器内でSH光の電界強度分布が増大するために変換効率が飛躍的に増加することが判明した。しかし、SH光とらせんピッチが一致しない場合は、らせん構造によって非線形分極がキャンセルされるために明確なSH光は観察できなかった。温度によりらせんピッチが変化するサーモトロピック液晶、ポリ(γ-ベンジル-ドデシル-L-グルタメート)(PBDoLG)を合成した。SHGの波長532nmと同程度のピッチを有している温度、約141.3°CでSHG強度の増大が得られた。