hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中途視覚障害者のデジタルデバイド解消のための指なぞり音読機能付スマート端末の開発

急な疾病や交通事故などが原因で突発的に失明の状態にさらされた視覚障害者は、何を頼りに文書情報を取り扱うことができるだろうか。日本では、「読み書き」が普通にできていたのに、突発的な疾病や事故が原因で視覚を失い、離職を余儀なくされた人が数多くいる。本研究は、高齢化社会の進行に伴い、顕著に増加傾向にある中途視覚障害者のデジタルデバイドを改善するための情報支援端末の開発とその実証評価を行う。本研究は、視覚情報を失った障害者が新規に提案するペン入力方式のスマート端末を利用することで、視覚情報がなくても手書きで文書を入力したり、表示されたテキスト文字を「指なぞり」することで触読を可能とする夢のスマート端末を実現することを目的とする。この実現のために、スマート端末の画面上に表示された膨大なテキスト文書から,任意の画面上を「指なぞり」することにより当該位置にある文章を音声で読み上げる機能を新規に提案する。この機能を既開発のスマート端末に実装し、点字の修得が困難な中途視覚障害者のデジタルデバイド(情報格差)の解消に向けたスマート端末の基本設計思想を明確にし、そのプロトタイプの試作機を開発すると共に、理療実習における医療筆記支援機器への実用性を検証した。特に、画面情報なしで、視覚障害者がフォルダやファイル名の選択をする手段について、指なぞりで検索できるような手法の導入を検討し、上下のスワイプと左右のスワイプを用いた手法の導入化を実現した。初年度は、理療教育課程の授業における、従来のデジタル録音機能とペン入力を併用した学習過程を想定し、自学自習時に、ノートテイクしたメモの内容を自由に指なぞりで読み上げる基本機能を有するプロトタイプの試作を行った。本研究で提案する指なぞり読み上げ機能については、平成30年8月31日付けで知財を取得した(特許第6391064号)。この機能が視覚障害者が実践な就業現場において有効に活用できることを実証するため、軽量タイプのスマート端末(iPadなど)上に実装し、なぞり読みにおける視覚障害者が利用しやすいインタフェース機能について以下のような課題について検証を行った。1受付や施術室、事務室など場所を選ばずに、理療情報を効率的に活用する情報取得機能の充実(検索機能)。2仮想的な触読を実現するための指なぞり音声読み上げ機能(音読)の実装。3理療科にて従来のデジタル録音機の利用との比較検証。4読み飛ばし検索機能の基本構想の策定。次年度は、既開発の指なぞり読み上げ機能を実装したタブレット端末を用いて、以下の項目について研究を行う。1仮想的な触読を実現するための指なぞり音声読み上げ機能(音読)の実装と読み飛ばし検索機能の実用化2音声読み上げ時における、読み上げ速度のコントロール機能の実装3読み上げ対象を拡大するために、一般のPDF原稿の読取り機能の追加と、指なぞり読み上げ機能による教科書などへの応用の検討これらの機能を追加し、視覚障害者が利用しやすい文書読取りシステムへの開発へと展開する。

4読み飛ばし検索機能の基本構想の策定。次年度は、既開発の指なぞり読み上げ機能を実装したタブレット端末を用いて、以下の項目について研究を行う。1仮想的な触読を実現するための指なぞり音声読み上げ機能(音読)の実装と読み飛ばし検索機能の実用化2音声読み上げ時における、読み上げ速度のコントロール機能の実装3読み上げ対象を拡大するために、一般のPDF原稿の読取り機能の追加と、指なぞり読み上げ機能による教科書などへの応用の検討これらの機能を追加し、視覚障害者が利用しやすい文書読取りシステムへの開発へと展開する。
ビスマス含有狭バンドギャップ半金属半導体混晶の創製とフォトニックデバイスへの応用

ビスマス含有半金属半導体混晶はGaAsやInP基板に格子整合しながら禁制帯幅が0.3から1.4 eVをカバーしたIII-V族半導体である。この半導体は、Biの混入による大きなナローギャップ効果、禁制帯幅の温度無依存化、大きなスピン軌道相互作用などの特異な物性を示す。この混晶は非平衡状態でのみ製作できる結晶材料であるので、結晶材料でありながらその電子物性は製作の方法と条件に依存している。真の物性は未だ明確ではない。本研究では、高品位かつ高ビスマス組成のビスマス含有半金属半導体混晶を創製し、その真の物性を明確にし、その特性を活かしたフォトニックデバイスへの応用を切り開くことを目的としている。本年度は、これまで進めてきたGaAsBiの局在準位(裾準位)の評価を体系的に進め、以下の結論を得た。Bi組成が0から5%のGaAsBiを360°Cと380°Cの二種類の温度で結晶成長した。GaAsBiの裾準位を評価するために、サブバンドギャップ吸収、低温での発光特性、および発光特性の温度依存性を測定した。成長温度が380°Cの時は、GaAsに比べて裾準位は増えるものの、Bi組成が大きいGaAsBiほど、Bi原子のサーファクタント効果により裾準位の形成は抑制される。成長温度が360°Cに20°C低下すると、このような効果は見られず、380°Cに比べて裾準位が大きく増える。わずか20°Cの成長温度の低下が、GaAsBiの特性劣化を招くことが明らかになった。またレーザ発振のしきい値低減などデバイス特性の向上には、裾準位の形成を抑制するためにできるだけ高い温度で結晶成長する必要がある。400°C以上ではBiが成長表面から再脱離するため、380から400°Cの範囲でGaAsBiを結晶成長する必要がある。また、GaAsBiレーザダイオードおよびGaAsBi太陽電池の試作、GaNAsBiの結晶成長と特性評価を進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。この混晶は非平衡状態でのみ製作できる結晶材料であるので、結晶材料でありながらその電子物性は、製作の方法と条件に依存している。本研究では、格子整合しながら高品位かつ高ビスマス組成のビスマス含有半金属半導体混晶を創製し、その真の物性を明確にし、その特性を活かしたフォトニックデバイスへの応用を切り開くことを目的としている。平成28年度は以下の研究を進めた。(1)ビスマス含有半金属半導体混晶およびデバイスの製作について:GaNAsBi混晶を分子線エピタキシー法で結晶成長するために、窒素プラズマセルと、デバイス作成のためのn形ドーパント用セルの準備を進めた。GaNAsBiフォトニックデバイスを試作する前段階として、GaAsBiレーザダイオードの試作と構造の最適化を進めた。当初目的とした発振しきい値の低減は得られなかった。GaAsBi成長層に問題があるのではなく、電流狭窄用の絶縁膜の製作方法に問題があると考えており、29年度に新たに使用可能となる化学気相堆積装置を用いて高品質の絶縁膜を得て、再度、しきい値の低減に取り組む。また、GaAsBiホトダイオードを製作し、所期の赤外感度特性を得た。(2)GaAsBiの基礎物性の解明について:高速時間分解ホトルミネセンス特性により発光寿命の計測を開始した。また、GaAsBiホトダイオードを用いた分光感度測定による局在準位の評価を進めた。これらの特性のビスマス含有量依存性などを体系的なデータを取得し、基礎的な光物性を明らかにしていく。当初の計画ではGaNAsBiの結晶成長を進める予定であったが、結晶成長の準備にとどまった点で遅れが出ている。これは、より単純な混晶であるGaAsBiの品質の到達点を見極めるために、GaAsBiレーザダイオードに注力していたためである。GaNAsBiの結晶成長そのものは、2003年に世界初として実現している。本研究では当時の結晶成長装置より格段に真空度が良い装置を用いて高品質化を目指しており、本年度十分、GaNAsBiの結晶成長が実施できると考えている。GaAsBiの基礎物性の解明については、特に、研究グループ間で特性が揺らぐ主因と考えている局在準位の定量的な解明の糸口を得ており、順調に進んでいる。

本研究では、格子整合しながら高品位かつ高ビスマス組成のビスマス含有半金属半導体混晶を創製し、その真の物性を明確にし、その特性を活かしたフォトニックデバイスへの応用を切り開くことを目的としている。平成28年度に、GaNAsBi混晶を分子線エピタキシー法で結晶成長するために、窒素プラズマセルと、デバイス作成のためのn形ドーパント用セルの準備を進めた。また、GaAsBiの基礎物性を解明するために、分光感度測定による局在準位の評価を進めた。平成29年度は、n形ドーパント用セルを用いて、レーザ構造における直列抵抗の低減に向けて構造と製作条件の最適化を進めた。新たに化学気相堆積装置を用いて高品質の絶縁膜を堆積し、レーザダイオードの電流狭窄構造の特性を改善した。GaAsBiでデバイスを作成した場合、GaAsBi中の裾(テイル)準位が特性劣化をもたらす。具体的には、テイル準位が多いと、レーザダイオードの場合しきい値電流が増大し、太陽電池の場合、開放電圧が低下する。GaAsBiのテイル準位密度を評価した。GaAsBiの成長温度が10°C程度低下するだけで、テイル準位が大幅に増大することや、テイル準位密度のGaAsBi膜厚依存性やBi組成依存性を明らかにした。GaAsBiの基礎物性の解明については、特に、研究グループ間で特性が揺らぐ主因と考えている局在準位の定量的な解明が順調に進んでいる。これによりGaNAsBiを高品質化する基本データが取得できている。レーザダイオードの製作プロセスの改善については、ドーパントの変更と化学気相堆積法を用いた高品質の絶縁膜の成膜を終えており、順調に進んでいる。ビスマス含有半金属半導体混晶はGaAsやInP基板に格子整合しながら禁制帯幅が0.3から1.4 eVをカバーしたIII-V族半導体である。この半導体は、Biの混入による大きなナローギャップ効果、禁制帯幅の温度無依存化、大きなスピン軌道相互作用などの特異な物性を示す。この混晶は非平衡状態でのみ製作できる結晶材料であるので、結晶材料でありながらその電子物性は製作の方法と条件に依存している。真の物性は未だ明確ではない。本研究では、高品位かつ高ビスマス組成のビスマス含有半金属半導体混晶を創製し、その真の物性を明確にし、その特性を活かしたフォトニックデバイスへの応用を切り開くことを目的としている。本年度は、これまで進めてきたGaAsBiの局在準位(裾準位)の評価を体系的に進め、以下の結論を得た。Bi組成が0から5%のGaAsBiを360°Cと380°Cの二種類の温度で結晶成長した。GaAsBiの裾準位を評価するために、サブバンドギャップ吸収、低温での発光特性、および発光特性の温度依存性を測定した。成長温度が380°Cの時は、GaAsに比べて裾準位は増えるものの、Bi組成が大きいGaAsBiほど、Bi原子のサーファクタント効果により裾準位の形成は抑制される。成長温度が360°Cに20°C低下すると、このような効果は見られず、380°Cに比べて裾準位が大きく増える。わずか20°Cの成長温度の低下が、GaAsBiの特性劣化を招くことが明らかになった。またレーザ発振のしきい値低減などデバイス特性の向上には、裾準位の形成を抑制するためにできるだけ高い温度で結晶成長する必要がある。400°C以上ではBiが成長表面から再脱離するため、380から400°Cの範囲でGaAsBiを結晶成長する必要がある。また、GaAsBiレーザダイオードおよびGaAsBi
全視野ひずみ計測装置を用いた薄厚コア切削による新しい応力解放法の開発

本研究は、コンクリート構造物に複雑に作用している応力を精度良く測定できる新たな応力解放法を開発することを目的としたものである。現有応力を精度良く求める方法として、コンクリート表面研磨装置と全視野ひずみ計測装置を用いた薄厚コア切削による新しい応力解放法を開発した。実験では、開発した装置を用い作業時間、操作性およびダイヤモンドワイヤーソーの耐久性などの装置の切断性能に関する評価を実施した。また、本装置を用いて室内実験を実施し応力測定精度の検証を行った。コアの底部を切断した後、無応力状態での応力解放法を行った結果、コア内のひずみはほとんどなく、薄厚コア切削による応力の測定が可能であることを実証した。PC構造物の現有応力を測定するスリット応力解放法は,測定精度が高いものの応力が卓越する方向が存在するPC部材には有効であるが,複雑に応力が作用している一般の部材では適用が難しい。また,ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置によりひずみを測定する際,測定面に凹凸があると正確な測定値が得られない。本年度は,まず簡易にコンクリート表面を平滑に研磨できる装置を開発するとともに,薄厚コア切削装置を開発しコアをコンクリート部材から分離することにより完全応力解放状態を作ることを目的とした。表面研磨装置としては,コンクリート表面に対し平行に配置したレール上にダイヤモンドビットを取り付けた研磨機器を載せ,さらに研磨機器とレールが直交方向に平行移動できるようにしたものである。外形寸法(W×H×L)は,818mm×80mm×405mmであり,総重量は6.4kgである。研磨可能範囲は,696mm×278mmであり,全視野ひずみ計測装置の撮影範囲210×375mmを研磨できる。試作した薄厚コア切削装置は,コアドリルによる切削溝に作製した小型のダイヤモンドワイヤーソーを入れ,コアドリルを用いて回転させ,コア底部を切断するものである。コア底部を切断することにより完全な応力解放状態を作り,全視野ひずみ計測装置を用いて解放ひずみを測定し現有応力を求める。コンクリート表面研磨装置と手研磨でコンクリート面を研磨した際の表面の高さ分布を比較した結果,研磨装置の方が平滑に研磨でき、その高低差は最大で0.5mmであった。また実構造物において,全視野ひずみ計測装置を用いてスリット応力解放法を行った際の対称点間距離変化率は,研磨装置のラインはFEM解析値と相似の形状となるが、手研磨では凹凸によりピントが合わない範囲が多くデータに大きなバラつきが生じた。当初の研究計画には入っていなかったが,各種検討を進める内,提案する応力解放法を合理的かつ高精度な方法として実現するためには,表面研磨装置が必要であることが分かった。そこで表面研磨装置の開発から始め,短時間で平滑な表面を形成できる装置を開発した。また,薄厚コア切削装置に用いる細径のダイヤモンドワイヤーソーは,金型を用いずダイヤモンドを金属パイプ表面に電着する方法でビーズを製作することができた。PC構造物の現有応力を推定するスリット応力解放法は、測定精度が高いものの応力が卓越する方向が存在するPC部材には有効であるが、スリット方向の直角方向のみの応力しか測定ができず、複雑に応力が作用している箇所や部材では適用が難しい。異なる3方向にスリットを切削し、それぞれ測定する方法もあるが、広範囲にスリットを切削することになり、作業時間が長く効率的ではない。本研究では、薄厚コア切断装置を製作し、コアをコンクリート部材から分離することにより完全な応力解放状態を作り、全視野ひずみ計測装置を用いてコンクリート構造物に作用している主応力を精度良く測定できる応力解放法の開発を目的とした。薄厚コアを切削する装置は、RC建築物を含む各種構造物に適用でき、構造物に与える損傷を少なくするために、かぶり部のみに円筒形の溝の底部を切削するが、かぶり部内の浅い切削溝では十分に応力が解放されないことから、円筒形の溝の底部を切断し、コアとして部材から分離した状態を作るものとする。薄厚コア切断装置は、小径のダイヤモンドワイヤーソーをコアの溝底部に配置し、ドリルに取り付けたプーリーを回転させ、コアを底部から切断するものである。なお、コア溝を切削する際には、プーリーを乾式のダイヤモンドコアビッドを取り替えるのみで切削が可能となる。薄厚コア切断装置をコンクリート面に取付ける冶具は、全視野ひずみ計測装置の設置に用いる固定プラグと共用としており、また、本装置はコンクリート表面研磨装置のフレームに取り付ける装置であるため、表面研磨から応力解放、画像取得に至るまで合理的に作業ができることも特長の一つである。ダイヤモンドワイヤーソーは、直径3.3mmのダイヤモンドビーズを配置したものであり、ワイヤーソーの外周は850mmである。昨年度の研究より、明らかとなった課題を次の方法により解決した。1ダイヤモンドワイヤーソーの耐久性を連結金具を強化することにより向上させた。2コアの切削時間が20分以上かかったが、切削装置(モーター)の変更や摩擦を低減するローラーの配置により、切削時間を1/2以下にした。平成28年度実験計画に関する進捗状況は次のとおりである。1ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置の精度向上検討については、送り装置や送り速度の変更により副走査方向のひずみ解析精度が向上した。2薄厚コア切削装置を用いた応力解放法の確立に関しては、無載荷状態の供試体を用い開発した装置により応力解放を行い、全視野ひずみ解析により本方法の実現可能性を確認した。

3薄厚コアを用いた静弾性係数試験方法の開発については、薄厚コアをラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置にセットするためのアタッチメントを作製した。PC構造物の現有応力を推定するスリット応力解放法は測定精度が高いものの、スリット方向の直角方向のみの応力しか測定ができず、複雑に応力が作用している箇所や部材では適用が難しい。異なる3方向にスリットを切削し、それぞれ測定する方法もあるが、広範囲にスリットを切削することになり、作業時間が長く効率的ではない。そのためコアをコンクリート部材から分離することにより完全な応力解放状態を作り、全視野ひずみ計測装置を用いてコンクリート構造物に作用している主応力を精度良く測定できる新たな応力解放法を開発した。計測方法としては、まず薄厚コア切削装置のドリル部分に乾式のダイヤモンドコアビットを取り付け、コア溝を切削する。ダイヤモンドコアビットとプーリーを付け替え、ダイヤモンドワイヤーソーをコアの溝底部に配置し、プーリーの回転をワイヤーソーに伝えることでコアを底部から切断する。コア溝切削前、コア溝切削後、コア切断後に全視野ひずみ計測装置で画像を撮影しておき、デジタル画像相関法により求めたひずみの変化量から応力を算出する。薄厚コア切削装置はコンクリート表面研磨装置のフレームに取り付ける装置であり、また、本装置をコンクリート面に取付ける冶具は、全視野ひずみ計測装置の設置に用いる固定プラグと共用としているため、表面研磨から応力解放、画像取得に至るまで合理的に作業ができる。コアを水平に切断するためローラーを作製した。コンクリート角柱試験体を用い本方法を適用した現有応力測定の結果、コアの底部を切断し無応力状態のひずみ分布は、コア内ではほぼひずみが生じなかった。また、角柱試験体測定面に262μの圧縮ひずみは発生させ、本方法により現有応力測定を行った結果、コア内の平均ひずみ底部切削後177μとなり、高精度で現有応力測定が可能であることが明らかとなった。本研究は、コンクリート構造物に複雑に作用している応力を精度良く測定できる新たな応力解放法を開発することを目的としたものである。現有応力を精度良く求める方法として、コンクリート表面研磨装置と全視野ひずみ計測装置を用いた薄厚コア切削による新しい応力解放法を開発した。実験では、開発した装置を用い作業時間、操作性およびダイヤモンドワイヤーソーの耐久性などの装置の切断性能に関する評価を実施した。また、本装置を用いて室内実験を実施し応力測定精度の検証を行った。コアの底部を切断した後、無応力状態での応力解放法を行った結果、コア内のひずみはほとんどなく、薄厚コア切削による応力の測定が可能であることを実証した。本年度の課題として明らかとなった事項は,薄厚コア切削装置を低トルクでコア底部を切断する機構の開発およびダイヤモンドワイヤーソーの耐久性向上であり,次年度の研究で継続して行う。また,当初計画の以下の事項について次年度研究を行う。1ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置の精度向上の検討:更なるひずみ計測精度の向上を目的とした装置の改良を行う。副走査の駆動系であるボールネジ,リニアエンコーダーなどの種類,タイプや位置の見直しを行い,副走査の送り精度を上げ,ひずみ計測精度の向上を図る。
形状記憶合金のねじれたドメイン構造のダイナミクスの数理モデル（国際共同研究強化）

形状記憶合金のマルテンサイト組織が示す「べき乗則」について実験結果の解析と理論的研究を行った.Ti-Nb-Al形状記憶合金ではマルテンサイトプレートの長さ(2次元断面)がベキ指数2.6の明確なpower lawを示すことが明らかになった.組織はほぼrank-1接続を満たすドメイン同士が結合して,結合種の異なる2種のコロニー,即ちtypeI双晶コロニーおよびtypeII双晶コロニーを形成していることがわかった.さらにそれらのコロニーが入れ子状に形成している.実験結果の数値解析および2次元モデルによるシミュレーションの結果,べき乗則の出現メカニズムはFragmentationによるものであることが分かった.しかし2次元モデルでのシミュレーションでは,べき指数2.6を説明することができず,三次元でのモデル化が必要であることも明らかとなった.また,形状記憶合金のマルテンサイト組織に関する理論を応用し,キンク変形の幾何学理論を構築した.キンク変形部と未変形部の界面,およびキンク部同士の界面が,形状記憶合金と同様にrank-1接続すると考えることで,実験結果を極めてよく説明できることが明らかになった.さらにキンク組織には必然的に回位が存在することも理論的に示された.キンク組織は形状記憶合金の示す組織と数学的に類似しており,本成果によって,形状記憶合金の組織においても,回位が重要な役割を担っていることが示唆された.内定年度:2016形状記憶合金のマルテンサイト組織が示す「べき乗則」について実験結果の解析と理論的研究を行った.Ti-Nb-Al形状記憶合金ではマルテンサイトプレートの長さ(2次元断面)がベキ指数2.6の明確なpower lawを示すことが明らかになった.組織はほぼrank-1接続を満たすドメイン同士が結合して,結合種の異なる2種のコロニー,即ちtypeI双晶コロニーおよびtypeII双晶コロニーを形成していることがわかった.さらにそれらのコロニーが入れ子状に形成している.実験結果の数値解析および2次元モデルによるシミュレーションの結果,べき乗則の出現メカニズムはFragmentationによるものであることが分かった.しかし2次元モデルでのシミュレーションでは,べき指数2.6を説明することができず,三次元でのモデル化が必要であることも明らかとなった.また,形状記憶合金のマルテンサイト組織に関する理論を応用し,キンク変形の幾何学理論を構築した.キンク変形部と未変形部の界面,およびキンク部同士の界面が,形状記憶合金と同様にrank-1接続すると考えることで,実験結果を極めてよく説明できることが明らかになった.さらにキンク組織には必然的に回位が存在することも理論的に示された.キンク組織は形状記憶合金の示す組織と数学的に類似しており,本成果によって,形状記憶合金の組織においても,回位が重要な役割を担っていることが示唆された.
長距離集束能力と短パルス放射能力を会わせ持つ新しい高分解能超音波プローブの開発

1.圧電定数が傾斜した圧電板の厚み振動の解析と等価回路表示厚さ方向に圧電定数が直線的に分布している圧電板について厚み振動の解析を行い、その等価回路表示を求めた。得られた等価回路は一様な圧電板について求められているものと形の上では同じであるが、その回路定数が周波数依存性を持つことを明らかにした。2.圧電定数の分布と周波数特性の理論的検討前述の等価回路により、傾斜化圧電板を用いたトランスデューサから水中へ音波を放射する場合の伝達関数やインパルス応答を求めた。その結果、傾斜化圧電板を用いれば励振音波波形がより単一パルスに近いものとなり、トランスデューサの広帯域化が図れることが理論的に明らかになった。3.広帯域周波数特性を持つ圧電材料による重み付けコニカル形トランスデューサの製作トランスデューサの方位分解能と距離分解能の同時向上を目的に、圧電体の占める割合が厚さ方向に変化する傾斜型複合圧電材を設計・製作した。この複合圧電材は、テーパー付きブレードを装着したダイシング・ソーを用いて作製したもので、圧電セラミックスの充填率が77%から23%まで変化している。これを用いて今回新たに残留分極分布で重み付けを行ったコニカル形トランスデューサを製作した。4.高分解能超音波プローブの特性の総合的評価製作した直径17.5mm、頂角173°、中心周波数3.1MHzのトランスデューサの放射音場分布を水中で測定した。その結果、軸上距離20100mmの範囲で4mm(8波長)程度の半値幅をもつビームが得られ、理論予測とほぼ同様の無回折型集束音場特性が形成されることが確かめられた。また、広帯域なスパイク状の電気パルスによる励振実験を行い、従来のトランスデューサより周波数特性が広帯域化していることを確かめた。得られた等価回路は一様な圧電板について求められているものと形の上では同じであるが、その回路定数が周波数依存性を持つことが明らかになった。厚み振動共振子の電気端子アドミタンス特性の解析では、一様な圧電板では励振されない偶数次の高調波のレスポンスも現れるなど、興味深い結果が得られた。2.圧電定数の分布と周波数特性の理論的検討前述の等価回路により、傾斜化圧電板を用いたトランスデューサの伝達関数やインパルス応答を求めた。3.圧電体と高分子の複合構造をもつトランスデューサ材の設計と製作可とう性と高い電気機械結合係数を持つ1-3型の複合圧電材料について、圧電体の占める割合が厚さ方向に変化する構造を検討し、その電気機械結合係数や圧電定数、固有音響インピーダンスの変化を理論的に調べた。これを基に、テーパー付きブレードを装着したダイシング・ソーを用いて圧電セラミクスの充填率が77%から23%まで変化する構造の傾斜型複合圧電材料を製作した。4.広帯域超音波トランスデューサの試作と周波数特性の設計・製作した圧電材料を用い、セラミクス充填率の高い面を放射面とし、裏面にパッキング材を設けた構造のトランスデューサを試作した。

これを用いて水中での放射音波の時間波形に観測とその周波数特性の評価を行ったところ、従来のものに比べて短パルス発生能力が向上し、より広帯域な特性となることが明らかになった。1.広帯域周波数特性を持つ圧電材料による重み付けコニカル形トランスデューサの製作トランスデューサの方位分解能と距離分解能の同時向上を目的に、圧電体の占める割合が厚さ方向に変化する傾斜型複合圧電材を設計・製作し、これを用いて励振面積重み付けコニカル形トランスデューサを製作した。この複合圧電材は、テーパー付きブレードを装着したダイシング・ソーを用いて作製したもので、圧電セラミックスの充填率が77%から23%まで変化している。特に今回は、常温で比較的容易に分極処理が可能な圧電セラミクス円板を母体材料に用い、その半径方向に4分割した電極を付け、各電極下の部分を重み関数に応じた分極電界で分極処理を行うことで所望の重み付けを行った。2.高分解能超音波プローブの特性の総合的評価製作した直径17.5mm、頂角173^○、中心周波数3.1MHzのトランスデューサの放射音場分布を水中で測定した。その結果、軸上距離20100mmの範囲で4mm(8波長)程度の半値幅をもつビームが得られ、理論予測とほぼ同様の無回折型集束音場特性が形成されることが確かめられた。また、充分に広帯域なスパイク状の電気パルスでトランスデューサを励振し、放射音波を広帯域ハイドロホンで受波して波形観測と周波数スペクトル分析を行った。その結果、従来の一様な複合圧電材を用いた場合に比べて放射音波パルスの切れが大幅に向上し、周波数特性がより広帯域化していることが明らかにされた。
ラット下垂体性腺刺激ホルモン産生細胞における蛋白分泌経路の免疫組織科学的研究

申請者はこれまで下垂体性腺刺激ホルモン産生細胞細胞より分泌される性腺刺激ホルモン以外の蛋白、クロモグラニンA(C_gA)とセクレトグラニンII(S_gII)の局在に注目し、同細胞の分泌機構について解析をしてきた。今回の研究課題では、LHRH静注あるいは去勢で雄ラットの同細胞を刺激した後、C_gAおよびS_gIIがどのような細胞内局在の変化を示すか、免疫組織化学的に検討した。生理的条件下の性腺刺激ホルモン産生細胞では、S_gIIは小型分泌顆粒に、C_gAは大型分泌顆粒にそれぞれ限局し、両蛋白が共存する分泌顆粒はほとんど認められない。ところが、同細胞をLHRH静注で刺激したところ、静注30分後か2時間後まで、生理的条件下ではほとんど見られない第三のタイプの分泌顆粒が観察された。この顆粒は、電子密度の高い芯状の部分とそれを取り囲むやや電子密度の低い周囲部分からなり、C_gAはこの顆粒の周囲部分に、S_gIIは芯状部分にそれぞれ分離して局在していた。この中間型の分泌顆粒は、去勢手術1週間後にも頻繁に認められた。以上の結果より刺激条件下の性腺刺激ホルモン産生細胞では、C_gAだけが局在する大型顆粒とS_Giiだけが局在する小型顆粒に加えて、両者が共存する中間型の分泌顆粒が出現することが示された。しかし、この場合でも、C_gAとS_gIIとは同一顆粒内で分離して凝集し、これからが分泌経路における蛋白の選別過程に関与する可能性が示唆された。以上の研究成果の一部は、研究発表欄に記載の雑誌論文(1)および第98回解剖学会総会(1993年7月、札幌)、第46回日本細胞生物学会大会(1993年10月、前橋)で報告した。今後は、本研究で得られた知見を推し進め、C_gAとS_gIIが分泌経路においてどのように他の蛋白の選別過程に関与するか、その生化学的背景も含めて検討していく予定である。
自励式巻線界磁モータの等価回路モデル構築と励磁磁束一定制御技術の確立

本研究では,新しい磁石フリーモータの可能性として「ダイオード整流による自励式巻線界磁形同期モータ」の高性能化を制御モデル構築の観点から検討し,これによる高トルク制御やトルク応答向上を目的として,本年度の基礎検討では以下の研究成果を得た。当該モータの電圧方程式を構築するために,誘導電動機の等価回路に着目して当該モータの等価回路モデルを構築した。当該モータの駆動原理によって生じる界磁電流を推定するための制御モデルを構築するために,当該モータの電圧方程式を導出した。当該モータの高トルク制御のために界磁電流の推定が必要なため,電圧方程式に基づいて回路シミュレーションモデルを構築し,当該モデルの駆動原理によって発生する界磁電流を求める方法を示した。当該モータの高トルク制御のためにトルク推定が必要なため,電圧方程式に基づき構築した回路シミュレーションモデルにおいて,推定した界磁電流からトルクを求める方法を示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
多成分系量子ダイナミクスに関する基礎理論の開発とその検証

強光子場中における分子のダイナミクスを理論的に解明するためには、電子-核が相関した量子多体系に対する運動方程式を解かなければならない。直接的な数値解法は計算時間、必要とされるメモリ量に観点から現実的ではない。本研究ではこれらの困難を回避するために軌道理論に基礎をおく時間依存多配置波動関数理論を使って多電子ダイナミクスを記述する。核に対する運動方程式を時間依存多配置波動関数理論と共立する形で定式化することが、本研究の第一の目的であった。具体的には、電子系の波動関数に対する時間に依存したCI係数を、分子を構成する核の位置座標の関数と見做すことで、non-Born-Oppenheimer(NBO)波動関数を構成し、核に対する量子運動方程式を得た。電子軌道関数が核座標をパラメタとして含んでいないという点で、本研究で定式化した波動関数の展開形は通常のNBO波動関数とは異なり、新たな定式化となっている。本研究で導かれたNBO波動関数の構成は、電子波動関数に対する通常の展開定理を電子-核波動関数に適用することによっても導かれることも示した。第二の研究目的であった、運動方程式の時間積分に量子トラジェクトリ様の解法を用いることに関しては、1次元1電子系に関するモデル系に関するプログラムを作成し、目的達成のための準備とした。結果の一部は2つの国際シンポジウムで発表した。
疼痛性障害における神経生理学的評価法の開発

痛みは主観的な現象であり、客観的な測定が困難である。このために、定量化できるような生理学的指標が必要とされている。本研究では聴覚刺激や、簡便な痛覚刺激による大脳誘発反応を測定する意義について調べた。まず、聴覚誘発反応ではP50成分が、感覚記憶を反映していることを示し、また変化関連反応N1/P2成分がLDAEPと関係している可能性を指摘した。次に、侵害受容性Aδ線維とAβ線維を別々に同部位において刺激する方法を開発し、その妥当性を示した。この方法を用いることで痛み関連疾患において、痛みや治療効果の機能的評価が可能であった。更に、身体症状症についての心理学的評価も検討した。慢性痛を伴う疼痛性障害については客観的に評価するための生理学的指標はこれまで報告されていない。このため、その指標となり得る感覚情報処理システムの評価方法についての研究を行なった。我々はこのようなシステムの破綻が障害の病態生理を反映していると考えている。今年度は疼痛性障害に適応可能と思われる聴覚刺激の開発を行なった。クリック音を種々の周波数(25Hz400Hz)で1秒間持続させるパラダイムを開発した。評価方法として誘発脳磁図を使用し、刺激音の終了後に発生する50ms付近の波形(P50m)を分析した。その結果、クリック音の間隔が長くなると、この程度に正確に依存してP50mの潜時が遅れることを見出した。また、同時に聴性脳幹反応も記録したが、この場合には一つ一つのクリック音に反応し、潜時の遅れは認められなかった。これは大脳皮質レベルにおいて感覚記憶情報が発生していることを示唆しており、これについての論文を現在まとめている。また、痛覚刺激としては表皮内刺激電極を用いた。特に触覚を主体として伝えるAβ線維、痛覚を伝えるAδ線維を正確に分け、全く同一の部位を刺激する方法を試みた。Aδ刺激には針を陰極、外筒を陽極に用い、またAδ刺激には外筒を陰極、離れた部位に陽極を設置した。また刺激波形にはそれぞれ矩形波と三角波を用い、この方法によって選択的刺激が可能となった。評価方法として誘発電位を用い、Czを基準にしたN2-P2波形の潜時差を現在解析している。昨年度に引き続き、疼痛性障害の生理学的指標を目指すため、適切なパラダイムを作成した。基本的な考え方としては末梢感覚刺激に対する大脳皮質情報処理過程の障害を検出する方法論の開発が主たるものである。感覚刺激としては侵害受容刺激と聴覚刺激を選択している。侵害受容刺激は痛みに直結するものであり、聴覚刺激は侵襲度の少ない方法として優れている。侵害受容刺激はAδ神経選択的刺激可能な表皮内刺激電極を用いて行った。今年度は正常コントロール群で上肢、下肢へのAδ神経刺激による誘発電位(CzにおけるN2/P2反応)、感覚閾値(電流量)、刺激が分かってから反応するまでの時間を測定し触覚Aβ神経刺激との比較を詳しく行った。それにより、伝導速度はこれまで生理学的に分かっている範囲内に収まっており、また脳内プロセシング時間からは侵害受容刺激でも触覚刺激でも大きな差がないことが判明した。これが病的な状態像ではどうなっているか、今後検討を加え論文にまとめる予定である。次に聴覚刺激であるが、昨年行った感覚記憶を反映していると考えられるクリック音連発後のOFF反応についての論文を発表した。今年は大脳皮質内抑制系を反映できるパラダイム(Prepulse Inhibition)や感覚情報の変化を捉えるためのパラダイム(Change-Related N1)を患者に行い、情報処理システム障害の定量化を行っていく。引き続いて、末梢刺激に対する脳内反応が病的な状態でどのように変化するかを調べるための方法を検討した。聴覚としては音圧が上がるに連れて皮質反応が増大するLDAEP(Loudness dependence of auditory evoked potentials)が脳内セロトニン機能を反映するとの報告が繰り返しなされているが、このLDAEPとこれまで我々が行ってきた途中で音圧を変化させた時に見られるChange N1の類似性を調べている。Change N1はLDAEPと比較して短時間で測定可能であり、臨床上有用である。また体性感覚については表皮内針電極を用いたAδとAβ神経の選択的刺激法を痛みについて病的な状態に適応することを試みている。これまでのところWallenberg症候群のような痛覚路障害の評価にはある程度使用できるものだと考えている。現在これについては論文投稿の準備中である。刺激の方法論としては再現性を得られてきている。しかし慢性痛患者では痛覚刺激の誘発電位では一定の所見が得られにくい可能性があり、別の方法を模索するまたは、別の病態に適応する形に変更を行っている。このために遅れが生じている。感覚刺激に対する大脳皮質反応について更に検討を行った。侵害受容性刺激による大脳皮質反応は電気刺激のパラメータを操作することにより、安定して記録が可能になっている。病的な状態としては、Wallenberg症候群また脊髄空洞症を有する患者にAδ神経刺激、Aβ神経刺激を同部位に別々に行い、その反応を調べた。それぞれの疾患は延髄、脊髄領域で感覚乖離(触覚の維持+痛覚の消失)を特徴的にしめす病態として知られている。実際、Aδ、Aβ神経末梢刺激を行うと、大脳誘発電位でAδ神経の反応は減少あるいは消失しているが、Aβ神経の反応は保たれていた。

更に痛覚脱失が改善した時点で同様の評価を行うと、Aδ神経刺激に対する反応が完全に回復する様子が観察された。これは、器質的な評価のみならず、機能的な評価、またそれを可視化することの必要性を示唆している。しかし、興味深いことに外因性に与えられた侵害受容刺激に対する反応は低下しているにも関わらず、自発的な痛みや違和感が存在する病態があることも分かってきた。むしろ、自発痛は実験的な疼痛反応を抑制する可能性もある。残念ながら、慢性痛においては一貫したデータが得られなかったが、侵害受容の特異的刺激とその大脳皮質反応を調べることの臨床的な意味は十分に確認できた。痛みは主観的な現象であり、客観的な測定が困難である。このために、定量化できるような生理学的指標が必要とされている。本研究では聴覚刺激や、簡便な痛覚刺激による大脳誘発反応を測定する意義について調べた。まず、聴覚誘発反応ではP50成分が、感覚記憶を反映していることを示し、また変化関連反応N1/P2成分がLDAEPと関係している可能性を指摘した。次に、侵害受容性Aδ線維とAβ線維を別々に同部位において刺激する方法を開発し、その妥当性を示した。この方法を用いることで痛み関連疾患において、痛みや治療効果の機能的評価が可能であった。更に、身体症状症についての心理学的評価も検討した。聴覚刺激、侵害受容刺激のパラダイムの開発はほぼ終了した。しかし、解析方法については更に検討が必要であること、また慢性痛患者の選定に時間がかかっており全体としてはやや遅れている。体性感覚刺激に対する誘発電位について、皮質内抑制メカニズムを評価する方法(例えば先行する弱い条件刺激によりその後のテスト刺激の反応が減弱する現象)を検討する。またWallenberg症候群以外の痛覚路障害の患者への適応も試みる予定にしている。精神神経薬理学、臨床神経医学触覚と侵害受容刺激の比較について検討を重ねる。また、痛みと重なって見られやすい抑うつ症状についても相互作用を調べる必要が出てきている。今年度は特に治療反応性につながる指標を求めて検索を行っていく。当初の目的であった適切な聴覚刺激、痛覚刺激方法の開発についてはほぼ目的を達成しているが、今後慢性痛を有する患者への適応方法について更に詳細な解析が必要である。また患者の選定についても現在検討中である。実験がやや遅れていることにより、実験時に使用する消耗品の購入も遅らせたため。研究の進行具合から、刺激装置の購入を延期したため。また次年度の人件費として必要になったため。実験時使用する電極や消耗品などを購入する予定である。聴覚刺激、痛覚刺激については更に適切なパラダイムの開発を継続する。特にC線維の選択的刺激も評価として重要と考えられるため検討する。また、慢性痛患者の選定を行い、開発した方法による誘発反応を計測し、精神症状尺度との比較を検討する予定である。刺激装置の購入と、研究補助員を雇用する予定にしている。実験を継続するため、研究補助員を雇用する必要が生じたため。主として研究補助員を雇用するための費用として用いる。
酵母人工染色体移入等、生物学的検定法による肺非小細胞癌抑制遺伝子単離に関する研究

第11染色体長腕q23領域に存在するヒト肺非小細胞がん抑制遺伝子の単離を目的として、以下の解析結果を得た。1.この領域に存在する酵母人工染色体(YAC)クローンを、ヒト、並びにマウス肺非小細胞がん細胞A549,LLCに導入することにより、1つのYACにクローン化された約1.6メガ塩基対の断片内に腫瘍原性を抑制する活性が存在することを確認した。2.このYACクローンを断片化し、同様の解析をA549細胞を用いて行うことにより、約800キロ塩基対の断片内にがん抑制活性が存在することを見出した。3.この約800キロ塩基対の領域が、手術摘出肺がん組織DNAにおいてヘテロ接合性の消失(LOH)を示す最小共通領域と重複することを明らかにした。4.この領域を網羅する、連続した細菌人工染色体(BAC)並びにファージ人工染色体(PAC)クローンを得た。5.この領域に存在する候補遺伝子の一つをクローニングした。また、第5染色体長腕領域に存在する肺小細胞がん抑制遺伝子の単離を目的として、以下の解析結果を得た。1.ヒト肺小細胞がん培養細胞の2例で、この領域の一部のホモ欠失を見出した。2.ホモ欠失領域を、一つのYACにクローン化された断片内に限定した。3.ホモ欠失領域を網羅する連続したBACクローンを得た。
コンタクトインヒビションに関与する細胞表面タンパク質の精製とクローニング

マウス線維芽細胞BALB/c-3T3を接触阻害がかかるようにコンフルエントになるまで培養し、超遠心により細胞膜画分を得た。それをオクチルグルコシドで可溶化し、HPLCを用いてMono Qカラムにアプライし、グラディエントエリューションで溶出した。そこで得られた各フラクションを透析し、プロテオリポソームを形成させ、対数増殖期のBALB/c-3T3細胞の培養液に添加し、細胞増殖に対する影響を検討すると、細胞増殖を促進するフラクションと阻害するフラクションがあることが判明した。しかし、それ以上の、コンタクトインヒビションを惹起するタンパク質の精製は、大量の材料を必要とすることもあり、困難が予想された。そこで、より高感度なアッセイ法を開発することを念頭におき、コンタクトインヒビションにおける細胞周期制御機構の検討を試みた。具体的には、コンタクトインヒビションに関与するとされるp27Kip1をはじめとする、サイクリン依存性キナーゼインヒビッター(CKI),p15,p16,p21,p26のmRNAの発現をノーザンブロッティング法で検討し、BALB/c-3T3細胞において、細胞密度の増加にともない、p15,p16,p27の発現量が上昇することと、p21のmRNAは予想に反して、急激に減少することを見い出した。これらのタンパク質の量も、同様に相反する変化を示し、また、このとき、サイクリン依存性キナーゼ(Cdk)のうちのCdk2の活性が急激に減少し、retinoblastoma(Rb)タンパク質の脱リン酸化が亢進していることも明らかになった。したがって、コンタクトインヒビションにおいて、細胞膜上における細胞同士の相互作用は、なんらかのシグナルを経由して、上記のCKlの相反する発現調節を誘導し、細胞増殖の阻害に寄与しているものと予想された。マウス線維芽細胞BALB/c-3T3を接触阻害がかかるように、コンフルエントになるまで培養し、約5x10^8個の細胞から、超遠心により、細胞膜画分をタンパク質として約1mg得た。それをオクチルグルコシドを用いて可溶化した。可溶化膜画分を透析し、リポソームを形成させてから、対数増殖期のBALB/c-3T3細胞培養液に添加すると、細胞増殖は促進される傾向を示した。これは、コンタクトインヒビションと一見、相反する現象であるが、膜在性の増殖因子の存在も知られているので、それら正の因子と負の因子の総体を観察したためと思われる。現在、可溶化膜画分を液体クロマトグラフィーで分画して、各々を透析しリポソームを形成し、接触阻害を惹起する増殖抑制活性のある画分を分離しようとしている。また、別に接触阻害時に特異的に発現する、遺伝子のクローニングも試みており、PCRによるサブトラクション法により、リジルオキシダーゼ等10個のクローンを拾い、現在、その発現様式をNorthern blotting法により検討中である。さらに、接触阻害に関与するとされているp27をはじめとする一連のサイクリン依存性キナーゼインヒビッターの発現もNorthern blotting法により検討し、BALB/c-3T3細胞においては、従来の報告とは別に、接触阻害時に転写によるサイクリン依存性キナーゼインヒビッターの発現調節があることを見い出した。
合理的配慮に向けたレディネス形成のための発達障害理解教育モデルの開発

発達障害理解や発達障害理解教育に関する先行研究を調べた結果を学会で発表し、各分野の研究者と意見交換を行った。現在は、研究の動向を論文にまとめているところである。また、先行研究を参考にし、教育効果を高める教育方法や内容について検討を行った。本研究において実施を予定している質問紙調査やヒアリング調査に遅れや一部変更が生じているため、先行研究に基づいた教育の指導案作成を進め、その試案の実践結果をもとに、効果や課題を明らかにしていきたいと考えている。研究計画においては、発達障害児・者の支援活動に携わる大学生を対象とした調査を企画していた。そこで今年度は対象者を選定するための事前調査として、発達障害学生支援に学生が携わっているケースについて、複数の大学の教員にヒアリングを行った。その結果、大学の学生支援の体制において、学生が身体障害学生の支援に参加しているケースはあったものの、発達障害等の学生の支援に参加しているケースは見つからなかった。これを受けて、一部、研究計画の見直しを行った。発達障害者支援に携わった経験のある学生を対象とした調査を企画していたが、大学の障害学生支援の体制において、発達障害学生支援に学生が参加しているケースを調べるのに一定の時間を要した。また、その結果としてそうしたケースが確認できなかったため、研究計画の一部見直しを行う必要が生じた。前期には質問紙についての倫理審査を受け、質問紙調査の実施に入ることを予定している。また、今年度の前期と後期を通して、複数回の教育実践を行うことを予定している。予備研究として、発達障害理解教育に関する先行研究を取り寄せ、これまでに用いられてきた教育方法や内容の整理を行った。該当する論文の選定においては、論文検索サイトCiniiを用いて「障害・理解」「障害・意識」「障害・認識」「障害・イメージ」「障害・態度」の用語の組み合わせによる検索を行った。2000年から2017年までに公開されている文献の題目から条件に合致していると思われる文献を取り寄せ、その内容から分析対象に含めるかどうかを判断した。その結果、発達障害や知的障害の理解教育に関する論文は64編であり、このうち教育の実践報告や、教育効果を検証した論文は33編であった。これらのうち2010年より前の論文は、特別支援学校や学級との交流や共同学習をテーマとするものがほとんどであった。2010年以降は、授業等での理解教育の実践が報告されるようになってきていることが確認された。この調査結果の一部は、日本教育心理学会の大会において発表する予定となっている。研究1ー2の対象となる発達障害児・者の支援活動に参加している学生の選定のため、障害学生支援センターの職員等に対して事前のヒアリングを行うとともに、調査協力への打診を行った。この過程で、対象者の選定条件に一部見直しの必要が出たため、平成29年度中は、この点についての検討を行った。現在は、研究1ー1で用いる質問紙の作成、研究1ー2で用いるヒアリング項目の作成を行っている。また、研究2の実施に向けて、指導案の作成に入っている。理由としては、以下のことが挙げられる。・ヒアリングの対象者について一部見直しの必要が生じた。・質問紙の作成、質問紙の配布先や調査の実施時期の調整が難航した。いずれも、現在、研究実施に向けて準備を進めているところである。今年度中に、研究1である質問紙調査を実施する。また、今年度の後半には、研究2である発達障害理解教育の実践を行う。前年度に予定していた質問紙調査やヒアリング調査の実施が遅れたため、翌年度分として請求することとした。これらの調査は、平成30年度に実施する予定である。昨年度には、研究対象者を選定するための事前調査として、複数の大学教員を対象としたヒアリングを行ったものの、すべて電話およびEメールによるやりとりであったために、旅費等が発生することがなかった。また、質問紙の印刷や発送といった作業が今年度に繰り越されたために、これらの費用(作業にともなう消耗品費を含む)も昨年度中には発生しなかった。
プラズマ中負イオン計測法の研究

昨年度に引続きプラズマ中の負イオン計測法としてプローブ法、音波法を研究し以下の成果を得た。1.シングルプローブ法において従来の飽和電流比法の曖昧さを克服するため、特性の二次微分から負イオンピークを同定する方法を更に定量化した。空間電位でのプローブ特性の曲がりを現象論的に把握し負イオンピークの現れ方をシミュレートした式を実験データとfittingし熱的電子の温度、負イオン温度、および非熱的電子、負イオン密度/熱的電子密度比を決定した後、ボーム限界を解きこれと正イオン電流より各成分の密度を決定、最後に電子飽和電流によって妥当性を検証する反復過程によりプラズマパラメタを決定する診断法を開発した。本研究で得たこの負イオン含有プラズマのプローブ測定法は第19回電離気体国際会議で発表の予定で論文を発送した。2.昨年度開発した磁場により電子を除去する型の負イオン敏感プローブについては楔型開口の正確な解析的表式を提示、更に実験に適合した窓型開口の積分表示も与え出版した。このプローブは任意の負イオン温度において負イオンプラズマの診断に供し得る。負イオン含有プラズマ中のダブルプローブの特性を解析、従来法の修正理論を発表。質量の重い負イオン程、特性は負イオン密度比αに敏感でなくなり、H^-の場合α<0.99まで数%の誤差範囲内で従来法で電子温度を決定出来る事、先に開発した微分法が有効な事を明らかにした。3.イオン音波法については伝播時間の計測を行いSF_6、O_2プラズマにおいてプローブ法と比較検討した。本方法はプローブ法のクロスチェックに適用性のある事、α1のプラズマにおいて伝播波形が反転し、これから負イオン優勢プラズマの同定が可能となる結果を得た。本研究の目的は負イオンを含むプラズマの特性が十分に明らかにされていない事,その計測法も確立されていない事に鑑み負イオン密度,温度の定量的測定法を確立する事にある.その方法として大別してブローブ法とイオン音波法を用いる.62年度の成果は以下の二点である.1.ドリベステン法に基づくエネルギー分布測定法を負イオン測定に適用し空間電位付近に生ずる鋭敏なピークの高さと幅より負イオンの密度,温度を求める方法において,低雑音化とプローブ特性の三次微分を採る方法を試みた.この方法による負イオン測定はこれまで水素負イオン源およびハロゲンプラズマで行って来たが,各々について結論を出しまとめた.とくに,よう素-不活性ガス(アルゴン)プラズマでは広範囲に負イオン密度/電子密度比を変えられる特徴のある事を明らかにした.2.『負イオン敏感プローブ』を開発,その電流電圧特性を計算し解析的な表式を得る事に成功した.この原理はプローブ表面にオリフィスを設けプローブ電圧を空間電位より高くし正イオンを除去,電子及び負イオンのみオリフィスを通過させオリフィス背後に配置した微小磁石により電子を偏向・負イオンのみを選択的にコレクタに補集するものである.電流電圧特性に対する解析的な表式が得られた事は貴重な成果でプラズマ診断上非常に有用と考えられる.また,上記表式から本ブローブの設計基準および負イオン密度,温度の決定法を明らかにした.さらに,本プローブおよび本ブローブと同一構造で磁石を配置しない参照プローブ(ファラテーカップ)を作成,水素負イオン源において相互比較実験および理論との対比を行った.その結果,高速電子の影響,漏洩電流ないし変位電流,衝突効果,等について今後の見通しを得た.昨年度に引続きプラズマ中の負イオン計測法としてプローブ法、音波法を研究し以下の成果を得た。
変異導入によるNa^+共役型V-ATPaseプロテオリピドの機能及び構造解析

(1)腸内連鎖球菌EnterococcushiraeのNa^+共役型V-ATPaseが約11kbサイズのntpオペロン:ntpFIKECGABDHJによりコードされていることを、Primer extension、Northern blot解析等より明らかにした。ntpJ遺伝子の機能を明らかにするために、erythromycin耐性遺伝子の導入によるその破壊株JEM2の作製に成功した。JEM2株はそのNa^+-ATPase活性、主要サブユニットの合成量等で欠損が見られず、NtpJ蛋白はNa^+-ATPase complexの必須サブユニットではないことがわかった。しかしながらJEM2株ではK^+能動輸送系(KtrII)の活性が欠損しており、K^+の蓄積不能によりアルカリ環境下では生育できなかった。この結果はNtpJ蛋白がKtrII系の構成因子であることを示している。(2)本酵素によるNa^+促進性ATP加水分解活性及びNa^+ポンプ活性がN,N ́-dicyclohexylcarbodiimide(DCCD)により阻害されることを確認し、その阻害作用が本酵素の共役イオンであるNa^+,Li^+イオンの共存によって解除されることを見い出した。DCCDは本酵素プロテオリピドサブユニット(NtpK)の膜貫通ドメインGlu139に作用することを考えると、共役イオン認識部位がGlu139あるいはその近傍にある可能性が考えられる。(3)各種変異導入による本酵素のイオン認識部位解析の最初の試みとして、NtpKサブユニットのGlu139Asp,Glu139Lys,Glu139Asn変異体作製によるNa^+-ATPaseの機能相補を調べた。その結果、E139K,E139N変異体はもとよりE139D変異体でも全くNa^+-ATPase活性の回復が見られなかった。この結果は、イオン共役に関して結合部位における機能残基間距離も本酵素では重要である可能性を示唆している。