hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震時リアルタイム制御のための大規模システムの最適ブロック分割に関する研究

空間的な広がりを持つシステムにおいては,地震被害の局限化と波及防止のため,連続的な構造物群をブロック分割するリアルタイム対応が有効である.本研究はこの課題を「大規模システムの最適ブロック分割問題」と「緊急対応の意思決定問題」という2つの数理的問題として定式化し,それぞれの解法を提案するものである.まず「大規模システムの最適ブロック分割問題」については,線状構造物の一次元分割問題を考え,被害波及を最小化するための最適分割問題を定式化した.その解法として動的計画法とGA(遺伝的アルゴリズム)を応用した手法を提案し,数値計算によって最適分割形状に関与する要因について考察した.この手法を,複雑な形状の線状構造物に適用できるよう拡張し,阪神・淡路大震災における阪神水道企業団の送配水管網のブロック分割を対象としたケーススタディーを実施した.次に「緊急対応の意思決定問題」については,緊急対応の迅速化・正確化・合理化を支援するため,地震時リアルタイム対応に関する意思決定プロセスの数理モデルを構築した.その一つは,地震動強度情報に基づく緊急対応の意思決定プロセスである.地震動強度を即座に行動に結びつけるために,ベイズ決定方式による期待被害最小化の行動戦略を定式化した.もう一つは,地震動強度情報による被害推定を,実被害情報の入手に応じて逐次更新し,被害の全体像を先行予測する意思決定プロセス・モデルである.ベイズ確率の方法を応用し,被害率(または被害確率)の確率分布の母数を推定するとともに,被害の全数を逐次予測し,緊急対応の意思決定の判断材料とするものである.このモデルに基づいて,岐阜県で実施された地震被害想定のデータをもとに,本提案手法のケーススタディーを行った.その結果,迅速性と推定精度のバランスを考慮した緊急時の意思決定支援モデルとして,提案手法の有効性が示された.地震時の被害波及防止は,未然防止や早期復旧とならんで重要な地震防災対策の構成要素である.特に,空間的な広がりを持つシステムにおいては,被害の局限化と波及防止のため,連続的な構造物群をブロック分割するリアルタイム対応が有効である.本研究はこの課題を「大規模システムの最適ブロック分割問題」と「緊急対応の意思決定問題」という2つの数理的問題として定式化し,それぞれの解法を提案するものである.最初に,単純な線状構造物の一次元分割問題を考え,被害波及を最小化するための最適分割問題を定式化した.その解法として動的計画法を応用した手法とGA(遺伝的アルゴリズム)を応用して手法を提案し,数値計算によって最適分割形状に関与する要因について考察した.さらに,やや複雑な形状の線状構造物についても上記の手法を適用できるように拡張し,阪神・淡路大震災における阪神水道企業団の送配水管網のブロック分割を対象としたケーススタディーを実施した.次に,緊急対応の迅速化・正確化・合理化を支援するため,地震時リアルタイム対応に関する意思決定プロセスの数理モデルを構築した.その一つは,地震動強度情報の入手に基づく緊急対応の意思決定プロセスである.得られた地震動強度を即座に行動に結びつけるために,ベイズ決定方式による期待被害最小化の行動戦略を定式化し,その妥当性を検証した.もう一つは,地震動強度情報による被害推定を,実被害情報の入手に応じて逐次更新し,被害の全体像を先行予測する意思決定プロセスである.ベイズ確率の方法を応用し,被害率(または被害確率)の確率分布を支配する母数を推定するとともに,被害の全数を逐次予測し,緊急対応の意思決定の判断材料とするものである.このモデルに基づき,逐次確率比検定を用いて,迅速性と推定精度のバランスを考慮した緊急時の意思決定支援モデルの基礎を構築した.空間的な広がりを持つシステムにおいては,地震被害の局限化と波及防止のため,連続的な構造物群をブロック分割するリアルタイム対応が有効である.本研究はこの課題を「大規模システムの最適ブロック分割問題」と「緊急対応の意思決定問題」という2つの数理的問題として定式化し,それぞれの解法を提案するものである.まず「大規模システムの最適ブロック分割問題」については,線状構造物の一次元分割問題を考え,被害波及を最小化するための最適分割問題を定式化した.その解法として動的計画法とGA(遺伝的アルゴリズム)を応用した手法を提案し,数値計算によって最適分割形状に関与する要因について考察した.この手法を,複雑な形状の線状構造物に適用できるよう拡張し,阪神・淡路大震災における阪神水道企業団の送配水管網のブロック分割を対象としたケーススタディーを実施した.次に「緊急対応の意思決定問題」については,緊急対応の迅速化・正確化・合理化を支援するため,地震時リアルタイム対応に関する意思決定プロセスの数理モデルを構築した.その一つは,地震動強度情報に基づく緊急対応の意思決定プロセスである.地震動強度を即座に行動に結びつけるために,ベイズ決定方式による期待被害最小化の行動戦略を定式化した.もう一つは,地震動強度情報による被害推定を,実被害情報の入手に応じて逐次更新し,被害の全体像を先行予測する意思決定プロセス・モデルである.ベイズ確率の方法を応用し,被害率(または被害確率)の確率分布の母数を推定するとともに,被害の全数を逐次予測し,緊急対応の意思決定の判断材料とするものである.このモデルに基づいて,岐阜県で実施された地震被害想定のデータをもとに,本提案手法のケーススタディーを行った.その結果,迅速性と推定精度のバランスを考慮した緊急時の意思決定支援モデルとして,提案手法の有効性が示された.
太陽光(可視光)を利用した二酸化炭素の固定

本研究は、人工光合成システムの開発を目的とし、可視光を吸収する金属ポルフィリン錯体を触媒とした二酸化炭素の化学固定、およびセレン化カドミウム光触媒を用いる水素発生反応を検討した。1.金属ポルフィリン錯体による二酸化炭素の化学固定アルミニウムポルフィリンや亜鉛N-メチルポルフィリンの中心金属-アキシャル基(-【R_1】-【OR_1】-SR)6結合への二酸化炭素の挿入反応に加えて、今回Al-【NR_2】結合を有するポルフィリンが二酸化炭素をすみやかに、かつ不可逆的に捕促することを見いだした。一方、Al-【O_2】CR結合を有するポルフィリン錯体が、二酸化炭素を第二アミン(【R_2】NH)中に吹き込むことにより生じるカルバミン酸アンモニウムのカルバマート基(【R_2】N【CO(^-_2)】)を錯体の裏側に配位的に捕促するという全く新しい知見を得、エポキシドとの反応でカルバミン酸エステルを触媒的に合成することに成功した。また、これらと関係して、アルミニウムポルフィリン錯体((Pon)AlX)のアキシャル基(X)と対応する活性水素化合物(HX)との司逆的な交換反応が錯体の可視光吸収に伴い著しく加速されることを見いだした。これは可視光のエネルギーによって、錯体上でまわる触媒反応を「反応種の活性化」に加えて「生成物離脱過程の促進」という面からも加速し得ることを示した全く新しい観点である。2.セレン化カドミウム系光触媒による水素発生反応光腐食を起こしやすいセレン化カドミウムをポリビニルピロリドンで保護したものに光を用いないアルコール還元法で白金コロイドを担持し、これを触媒として水-ギ酸中で可視光照射を行ない、有効な水素発生反応を実現した。また、硝酸カドミウムとセレノ尿素から調製したセレン化カドミウムを本系に用いると、一桁高い水素発生活性が発現した。一方、鎖状高分子のかわりに高分子ミセルを用いると、白金コロイドの安定性と触媒活性を向上できることが明らかとなった。
インテグリン依存的ながん細胞の腹膜への接着・浸潤とサイトカインによる修飾

がんの腹膜転移の初期過程では、がん細胞の腹膜への接着が重要なステップとなる。本研究においては、腹膜の中皮細胞培養系を用いた腹膜モデルに対する細胞接着および浸潤について解析した。TNF-αやIL-1などのサイトカインにより、がん細胞および中皮細胞からのマトリックス分解酵素(MMP)の分泌が増強されるとともに、インテグリン依存的な細胞接着および浸潤が亢進し、がんの腹膜転移において炎症性サイトカインが重要な因子であることが明らかになった。1)単球との相互作用によるがん細胞の形質変化昨年度に確立した単球とがん細胞株の共培養系を用いて,がん細胞を単球とともに5日間培養し,その後のがん細胞のマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)産生能および浸潤能を評価した.その結果,MKN1細胞およびHT1080細胞では,共培養によりMMP-9産生能および疑似基底膜への浸潤が増強することが判明した.SN12CおよびEJ-1細胞では,MMP-9産生能の増強は顕著ではなく,また浸潤能の増強も認められなかった.がん細胞の形質変化についてさらに調べたところ,インテグリンα5β1やフィブロネクチンの発現も上昇し,これらの相互作用ががん細胞の浸潤能亢進に寄与している可能性を示した.このようながん細胞の形質変化をもたらすメディエーターとしての腫瘍壊死因子(TNF-α)の重要性が示された.2)α3インテグリン発現への転写因子Ets-1の関与α3インテグリン遺伝子上流のプロモーター領域に結合する転写因子について,ゲルシフトアッセイ,クロマチン免疫沈降法,DNAアフィニティー沈降法を用いて解析したところ,Ets-1転写因子がプロモーター領域に特異的に結合することが判明した.次いで,Ets-1のドミナントネガティブ変異体の導入実験およびEts-1の強制発現実験によるα3インテグリン遺伝子発現変化を解析した.その結果,この転写因子がα3インテグリン発現制御に深く関与することが示唆された.1)がん細胞の疑似腹膜への浸潤に対するサイトカインの影響マウス腹膜中皮細胞単層培養系への胃がん細胞株MKN1の浸潤は、中皮細胞をTNF-αまたはIL-1βで前処理することによって増強されたが、IFN-γでは増強されなかった。また、この浸潤能の増強は抗α3インテグリン抗体により部分的に阻害された。次に、MMP-2および9の発現・分泌量についてRT-PCRおよびゼラチンザイモグラフィーにより解析したところ、MKN1細胞および中皮細胞のいずれにおいてもTNF-αまたはIL-1β処理によりMMP-2及び9の発現・分泌量が増加した。一方、IFN-γ処理では変化が認められなかった。以上より、中皮細胞単層培養系に対するMKN1細胞の浸潤能は、TNF-αやIL-1βにより亢進し、この浸潤過程の一部にα3β1インテグリンが関与していることが示された。また、TNF-α及びIL-1βは、がん細胞に対する作用に加え、中皮細胞にも作用しMMPsの分泌を亢進させることが明らかとなり、これらが協調してMKN1細胞の浸潤能を亢進させることが示唆された。2)細胞外マトリックス(ECM)タンパク質による腫瘍関連マクロファージの分化調節基底膜の主要なECMタンパク質であるラミニン-332 (ラミニン-5)の単球分化に対する影響を検討した結果、ラミニン-332は単球からのMMP-9産生能を増強させた。ラミニン-332は、γ2鎖のプロセシングにより、その機能が変化することが報告されている。そこで、単球分化に及ぼすプロセシングの影響を検討したところ、γ2鎖N末端部分の切断除去により、MMP-9産生能が増強されることが明らかとなった。一方、切断により生成するN末端フラグメントにはMMP-9産生能を抑制する作用があることが示された。以上の結果から、ラミニン-332が単球分化を促進し、またγ2鎖のタンパク分解プロセシングによりその機能が調節されていることが示された。1)腫瘍壊死因子(TNF-α)による中皮細胞の形態変化とがん細胞の接着性マウス腹膜より単離した中皮細胞の単層培養系に対してTNF-αを作用させ中皮細胞の形態変化を顕微鏡により観察したところ、中皮細胞の間隙が拡がっていることが認められた。一方、ヒト胃がん細胞株MKN1を蛍光色素であるBCECFで標識した後に、中皮細胞の単層培養系に対する接着性を調べた。その結果、中皮細胞をTNF-α処理することにより細胞接着率が上昇し、この接着増強は抗α3インテグリン抗体の存在下では抑制されることが判明した。

また、α3β1インテグリン陰性の白血病細胞株であるK562にcDNAトランスフェクションによりα3インテグリンを強制発現させた細胞を用いて、同様に接着実験を行ったところ、モック細胞に比べて強く接着することがわかった。これらの結果から、TNF-α処理によって生じた細胞間隙に蓄積した細胞外マトリックスに対してα3β1インテグリン依存的ながん細胞の接着が増強されるものと考えられた。2)がん細胞からのマトリックス分解酵素産生の誘導胃がん細胞とラミニン等の基底膜成分との相互作用によるマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP-2及びMMP-9)の産生変化をゼラチンザイモグラフィーにより解析した。基底膜の主要成分であるラミニン5をコートした培養プレートでMKN1細胞を培養すると、MMP-9産生の増強が認められた。一方、MMP-2産生量にはほとんど変化が見られなかった。また、MMP-9産生の増強は、プレートにコートするラミニン5の濃度依存的であった。これらの結果は、胃がん細胞が腹膜基底膜に含まれるラミニン5等の細胞外マトリックスとの相互作用を介してマトリックス分解酵素産生を亢進し、組織浸潤が促進することを示唆している。細胞外マトリックスタンパク質ラミニン5の精製に時間を要しているがおおむね順調に進行している。マウス腹膜からの中皮細胞の単離と培養に困難がある可能性があったが、試行錯誤の結果、おおむね順調に達成されている。1)腹膜中皮細胞を含む疑似腹膜の調製およびがん細胞の浸潤能の評価今年度に引続きBoydenチャンバーを用いた疑似腹膜の浸潤評価系を確立する。この疑似腹膜は,チャンバーの上室と下室を隔てるPET膜表面をマトリゲルでコートし,その上部にマウス腹膜中皮細胞を単層培養する。このように調製したチャンバーの下室に線維芽細胞由来の細胞走化性因子を,上室には胃がん細胞株をそれぞれ添加し,一定時間の培養後に下室に浸潤する細胞を計測する。この方法により腹膜転移性の胃がん細胞株であるMKN1およびNUGC4細胞の浸潤能を測定する。また,主要な基底膜構成成分であるラミニン5を添加する系も開発する予定である。抗接着分子抗体,ラミニンファミリー分子に対する抗体またはMMP阻害薬の効果やRNA干渉法によりα3インテグリンをノックダウンさせた細胞の浸潤能の変化等を評価し,インテグリンや腹膜のリガンド分子の役割を解析する。2)サイトカインによる中皮細胞活性化およびマトリックス分解酵素誘導単離した腹膜中皮細胞の炎症性サイトカイン(TNF-α,IL-1,IFN-γ)に対する応答性を調べる。がん細胞あるいは中皮細胞にサイトカインを作用させた後に、ゼラチンザイモグラフィー法およびELISA法によりMMP-2およびMMP-9を測定する。同時にα3β1インテグリンの高親和性リガンドであるラミニン5産生変化をELISA法および蛍光接着試験により測定し、がん細胞の浸潤および宿主免疫細胞の動態に対するこれらの分子群の役割を検討する。次年度は、下記の項目について解析する予定である。1)疑似腹膜によるがん細胞の浸潤能の評価系の確立Boydenチャンバーを用いた疑似腹膜によるがん細胞の浸潤能の評価系を確立する。この疑似腹膜は,チャンバーの上室と下室を隔てるPET膜表面を基底膜成分を含むマトリゲルでコートし,次いでマウス腹膜中皮細胞を単層培養する。下室に線維芽細胞由来の細胞走化性因子を,上室には胃がん細胞株をそれぞれ添加し,培養を続け一定時間後に下室に浸潤する細胞を計測する。この方法で腹膜転移性の胃がん細胞株であるMKN1およびNUGC
荷電及び中性K中間子の稀崩壊の精密測定

A.荷電K中間子静止崩壊研究1.BNLで収集したデータの物理解析を行った。●低エネルギーでのハドロニック反応を記述する有効場理論(カイラル摂動論)研究のため、K^+→π^+γγの崩壊比測定を行い上限値を得た。またK^+→π^+π^0γ、K^+→π^0μ^+νγ崩壊の研究を行った。●π^0→νν崩壊は角運動量保存則により禁止されるが、ニュートリノが質量を持てば、この崩壊の可能性が期待される。K^+→π^+π^0のデータを用い、π^+粒子と反対側に放出されるπ^0粒子を用いてπ^0→ννの崩壊探索を行い新しい上限値を得た。2.K^+稀崩壊実験のための測定器開発●大強度K中間子静止位置と粒子識別のためのシリコンストリップ検出器およびGSOアクティブディグレーダーの性能評価をKEK・PSの二次ビームを用いて行った。●500MHzFADCモジュールのデータ収集回路の開発と性能試験を行い、ダイナミックレンジ・直線性ともに問題なく動作することを確かめた。また、波形測定に関しても所期の性能を得ることができた。●K^+が崩壊して発生するπ^+のレンジを測定するため、プラスティックシンチレーターを多層並べたレンジカウンターのプロトタイプを製作し性能評価を行った。B.中性K中間子稀崩壊実験準備●次世代実験のための検出器開発を目的とし、特に実用サイズの新型光子検出器の試験、および、薄型荷電粒子検出器の基礎試験を中心に開発を進めた。2005年6月には荷電ビームを利用して性能評価を行ない、性能の確認、問題点の整理、シミュレーションへのフィードバックを行った。また、KEKで実行中の中性K中間子稀崩壊実験グループと協力し、実際の使用時に近い環境での動作および性能の確認を行なった。これにより、精密測定に不可欠な検出器について実用性の証明と動作・性能の理解が達成された。(I)米国BNL研究所において、大強度陽子加速器AGSで作られた大量のK^+中間子を静止させて、稀崩壊モードの検出実験を行った。ここで得られたデータ量は静止K^+中間子1.8×10^<12>に達した。(II)収集した実験データに対する検出器の較正・補正を終了した。計算機によるデータの物理解析としてK^+→π^+νν(測定領域1)とπ^+γγの崩壊モードについての選別、バックグラウンドノイズの除去法の研究、効率の良いシグナル事象収集法の研究を実施した。(III)新たな測定領域(Pπ<195MeV/c)でのK^+→π^+νν検出に不可欠な、静止ターゲット周りの荷電粒子とγ線の検出効率向上を目的として、下記の3つの研究を行った。a)入射粒子選別とターゲット静止点を決めるために、円盤型シリコンストリップ検出器を設計製作。c)ターゲットから発生するγ線を捕らえる結晶シンチレータやチェレンコフ物質の開発研究。(IV)次期研究の「K^+飛行崩壊実験」に必要なγ線検出効率の高い検出器と、シリアルリンクを用いた高速データ収集の共同開発研究を、米国FNALのCKMグループと開始した。(V)中性K中間子物理研究のために、大量の中性ビーム中に設置する新しいコンセプトの光子検出器「鉛コンバータとエアロジェル放射体の組合わせモジュールを離散的、多層に配置した装置」のプロトタイプを製作した。(VI)電子ビームによる光量測定、陽子ビームによる中性子反応の類推など多方面からその性能を確認し、期待どおりの性能達成の実証に成功した。(VII)予期しなかったガスシンチレーションの効果を発見し、その影響などの研究も発展させた。(VIII)これらの結果は秋、春の物理学会で報告され、修士論文と学士論文としてまとめられた。(1)BNL・AGSで昨年収集したデータに対して,引続き今年度も物理解析を進めた。K_<π2>崩壊のπ^1運動量より高い領域での探索を最近終え,3個目のイベントを見つけた。この結果,崩壊比は統計誤差を考えれば標準模型とコンシステントではあるが,中心値は依然として標準模型の予想値の約2倍を保ったままとなり,状況はさらに興味深くなってきた。(2)K_<π2>崩壊の下の運動量領域での解析は引続き進められている。(1)静止標的周りのγ線検出器,シリコンストリップ検出器,高速波形記録回路の開発を順調に進めた。(2)データ読出しの高速・並列化のために,シリアルデータラインを用いた全く新しいシステムの開発を開始した。今年度はスイッチシステムとシリアルデータリンクによるデータ収集システムのプロトタイプを開発した(2004年秋のIEEEに投稿予定)。(3)飛行崩壊での稀崩壊実験のために,数10メートルの真空パイプ中に設置するサンドイッチ型カロリメータ用溝付プラスチックシンチレータを射出成型によって製作する試みを,FNAL・BNLと共同で進めた。精度の良い第1段階のプロトタイプを作る事に最近成功した。3,中性K中間子の実験準備(BNLでのKOPIO実験準備)(1)稀崩壊過程をバックグラウンド事象から弁別するために,ビーム中やビームパイプ周辺の領域で使用可能な光子・荷電粒子検出器を中心に建設準備・開発をすすめた。(2)実際に使用するサイズの大型光子検出器の設計を行なった。また、エアロジェル用評価装置を開発したので、性能の素早い確認と,品質保持を行うことが可能となった。

(3)荷電粒子検出器の設計の指針となる基礎データを収集した。1.K+崩壊の解析研究2.次期のK+稀崩壊実験のための測定器開発1)シリコンストリップ測定器の実装に関わるノイズ除去の研究を行った。2)dead-timeの無いFADC-DAQシステムの開発を進めた。3)レンジカウンターの開発のためにプロトタイプを製作した。4)高性能ガンマ線検出器のための射出成型シンチレータや結晶シンチレータの開発を行った。3.中性K中間子の実験準備中性K中間子稀崩壊の精密測定に関する研究では、引き続き次世代実験のための検出器開発をおこなった。特に中性ビーム中に設置する光子検出器に関しては、構成要素の評価システムの構築と実サイズのプロトタイプの建設を行い、現在組み立てと評価を待っている。また、荷電粒子検出器の開発では、光量子効率を持つ光電子増倍管の基本性能測定とシンチレーターと組み合わせた際の検出光量評価をおこなった。A.荷電K中間子静止崩壊研究1.BNLで収集したデータの物理解析を行った。●低エネルギーでのハドロニック反応を記述する有効場理論(カイラル摂動論)研究のため、K^+→π^+γγの崩壊比測定を行い上限値を得た。またK^+→π^+π^0γ、K^+→π^0μ^+νγ崩壊の研究を行った。●π^0→νν崩壊は角運動量保存則により禁止されるが、ニュートリノが質量を持てば、この崩壊の可能性が期待される。K^+→π^+π^0のデータを用い、π^+粒子と反対側に放出されるπ^0粒子を用いてπ^0→ννの崩壊探索を行い新しい上限値を得た。2.K^+稀崩壊実験のための測定器開発●大強度K中間子静止位置と粒子識別のためのシリコンストリップ検出器およびGSOアクティブディグレーダーの性能評価をKEK・PSの二次ビームを用いて行った。●500MHzFADCモジュールのデータ収集回路の開発と性能試験を行い、ダイナミックレンジ・直線性ともに問題なく動作することを確かめた。また、波形測定に関しても所期の性能を得ることができた。●K^+が崩壊して発生するπ^+のレンジを測定するため、プラスティックシンチレーターを多層並べたレンジカウンターのプロトタイプを製作し性能評価を行った。B.中性K中間子稀崩壊実験準備●次世代実験のための検出器開発を目的とし、特に実用サイズの新型光子検出器の試験、および、薄型荷電粒子検出器の基礎試験を中心に開発を進めた。2005年6月には荷電ビームを利用して性能評価を行ない、性能の確認、問題点の整理、シミュレーションへのフィードバックを行った。また、KEKで実行中の中性K中間子稀崩壊実験グループと協力し、実際の使用時に近い環境での動作および性能の確認を行なった。これにより、精密測定に不可欠な検出器について実用性の証明と動作・性能の理解が達成された。
印加磁場による超音速プラズマ噴流の衝撃波の変形

超音速不足膨張プラズマ噴流中に発生する衝撃波近傍の流れの印加磁場による変化を衝撃波の変形の測定から明らかにするために、デジタルカメラで撮影した画像の非圧縮RAWファイルから光強度を抽出して検討を行った。光強度の勾配から求めた反射衝撃波の開始位置での流れ方向に対する角度は反射衝撃波では印加磁場強さの増加とともに増加し、樽型衝撃波では減少した。マッハディスク下流の光強度の等高線は磁場強さの増加とともに明らかに変化し、無磁場の場合とは逆に中心部が両端に比べて上流側にある分布となった。また、このプラズマ噴流の超音速域に挿入した円錐プローブ先端から発生する斜め衝撃波の印加磁場による変化についても光強度を用いた検討を行った。Taylor-Maccollの式を用いて斜め衝撃波の角度から求めた局所マッハ数は、磁場強さとともに増加する傾向を示した。平成22年度は、外部印加磁場による衝撃波の変化について、真空室内で発生させたアルゴンを作動流体とする不足膨張プラズマ噴流中の衝撃波、特にマッハディスクおよびその近傍の流れをデジタルカメラにより撮影し、撮影画像の非圧縮RAWデータから抽出した光強度を用いて検討を行った。この検討により、今回の条件の場合にはマッハディスクの外縁部から発生する反射衝撃波の流れ方向に対する角度は、磁場強さの増加とともに増加する傾向があることや、磁場印加によりマッハディスクは半径方向にわずかに収縮し、その位置もわずかに下流側に移動する傾向があることを明らかにした。また、これらの結果として、マッハディスク外縁部におけるバレル衝撃波(樽型衝撃波)の流れ方向に対する角度は、磁場の強さの増加とともに減少することを示した。なお、磁場印加時のプラズマ噴流の状態の把握と下流への影響についても考察するため、噴流画像の撮影と同時に噴流の下流においてプラズマからの光学的放射を測定し、励起温度分布の変化も求めた。さらに、プラズマ噴流中の超音速領域に先端が円錐のタングステン製プローブを挿入し、印加する磁場強さを変化させて先端から発生する斜め衝撃波について検討を行った。撮影条件等については今後さらに検討する必要はあるが、局所マッハ数が2程度の領域では撮影画像の光強度分布から流れ方向に対する衝撃波角が得られ、局所マッハ数も算出できた。今回の測定では、発生する円錐プローブ先端位置の磁場強さが比較的弱かったこともあり、磁場強さの変化による大きな影響は観測されなかった。また、光強度分布から得られた結果と画像解析ソフトPhotoshopによる解析結果は定性的には同様の傾向を示した。平成23年度は、超音速不足膨張プラズマ噴流中に形成される垂直衝撃波、すなわちマッハディスクの印加磁場強さによる形状の変化について、デジタルカメラによる撮影画像の非圧縮RAWデータから抽出した光強度分布を用いて検討を行った。この光強度分布から、印加する磁場の強さによるマッハディスク中心部の上流側への移動距離やマッハディスクの径などの変化を求めた。平成23年度はこれまでの検討に基づき印加磁場が最大の場合に噴流全体が適正露出に近い状態になる条件で撮影を行い、形状の変化について検討を行った。光強度は印加する磁場の強さの増加とともに高い値となることから、今後露出の設定条件を変えた検証も必要となるが、平成23年度の検討により衝撃波の形状変化を定量的に評価するための重要な基礎資料が得られた。また、垂直衝撃波(マッハディスク)が形成される不足膨張プラズマ噴流内の流れ方向のマッハ数の変化について、噴流中に挿入した先端が円錐形状のタングステンプローブ周りに発生する斜め衝撃波角の測定による検討を行った。噴流画像の非圧縮RAWデータから得られた光強度データの解析から、プラズマ噴流中の超音速領域では、印加する磁場の強さの増加とともに衝撃波角は減少し、流れは加速されることを明らかにした。さらに、印加する磁場の強さの増加とともに噴流の光強度も増加するが、プローブ先端の磁束密度が約0.5Tの場合の検討から、マッハディスク下流の最大光強度を用いて基準化した流れ方向の光強度変化に対するマッハ数の変化を求めると、磁場を印加しない場合と同様に光強度の増加とともにマッハ数は減少することを明らかにした。プラズマの磁気機能性流体としての特質に着目し、本研究の目的である不足膨張プラズマ噴流中の垂直衝撃波(以後マッハディスクと記す)や噴流の超音速域に挿入したタングステンプローブの円錐形の先端から発生する斜め衝撃波の磁場による変化について実験的に検討した。これまでの2年間の検討では、光強度が最も高い印加磁場を最大にした場合に噴流全体が露出オーバーとならないようにデジタルカメラの露出やシャッター速度を設定して噴流を撮影し、この撮影画像を用いて磁場の影響について比較検討を行ってきた。

平成24年度はこれらのデータを参考にし、噴流の光強度が最大となるプラズマトーチ出口直後では露出オーバーとなるが、マッハディスク近傍でより高い分解能の光強度分布を得るために、カメラの露出を低く設定して撮影を行った。得られた従来よりも高い分解能の光強度データからマッハディスク近傍の等高線の分布を求めた。マッハディスク直後の後流の亜音速域における最大光強度により基準化したマッハディスク下流の等高線の分布には、比較的高い光強度比で磁場の影響による形状の変化が示された。すなわち、無磁場の場合には噴流中心が端部に比べてやや下流にある通常のマッハディスクと同様の典型的な凹型の形状を示すが、印加磁場を強くすると端部が下流に移動し、平坦な形状へと変化した。さらに磁場を強くすると端部が中心部よりも下流にある凸型の分布となり、磁場が強くなるとともにその傾向はより顕著になった。これらのマッハディスク直後の光強度の等高線の分布形状は、マッハディスクの変形、すなわちマッハディスク直前の速度分布の変化に対応していると考えられる。また、プラズマ噴流に先端が円錐形のタングステンプローブを挿入した斜め衝撃波の測定でも、同様に露出を低い値に設定し、プローブ先端の位置を変えてデータの補完を行い、より多くの基礎データを得た。本研究の主目的である超音速不足膨張プラズマ噴流において形成される衝撃波の磁場による変形を明らかにするための実験やこれに関連した噴流中にタングステンプローブを挿入したマッハ数変化の計測はほぼ予定通りに行ってきた。しかしながら、マッハディスク外縁部のバレル衝撃波や反射衝撃波が交差する領域では、まだ満足すべき画像データが得られていないことから、やや遅れていると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの検討では、印加磁場が最大の場合に噴流全体が適正露出に近い状態になる条件で撮影を行ってきた。しかしながら、印加する磁場の強さの増加とともに噴流の光強度も増加することもあり、マッハディスク外縁部のバレル衝撃波や反射衝撃波が交差する領域では、まだ満足すべき画像データが得られていない。したがって、本年度はこれまでの測定条件を参考にして、磁場の強さによる光強度の変化を考慮した追実験と光強度の分解能を高めるためにオーバー露出などの設定条件で検討を行うことを計画している。
低温度再生を可能とする吸着熱同時除去型除湿ローターを用いたデシカント冷房プロセス

今年度は空気再生型熱交換除湿機を試作し、性能試験を行った。研究成果は以下の通りである。1.同時熱交換型除湿機の試作除湿ローターは直径320mm、高さ400mm,吸着層高さ200mmで48枚のアルミ製のスリットによってくさび状の吸着剤ハニカムを挟み込んでいる。吸着側では湿潤外気(OA)を取り入れ除湿し、乾燥空気を供給する。同時に除湿ローターのアルミスリット内に冷却風を供給し、吸着熱発生による吸着剤および空気温度の上昇を抑制し、除湿性能低下を抑制できる形式としている。再生側では還気(RA)を加熱した空気により除湿ローターを再生する。同時に加熱風をアルミスリット内に供給し、再生補助を行なうことも可能とした。2-1.最適回転数風速をすべて2m/s一定としたとき、再生温度に関係なく除湿率が最大となる最適回転数は20rph付近に存在する。これより低い回転数ではローターの再生はより完全となるが、吸着時間の増加により吸着区間途中で吸着破過を生じ、除湿性能は低下する。一方、回転数が高い場合にはローターの再生が不完全となることに加えて、再生側から吸着側への熱の移り込み量が多くなり、除湿性能は再び低下する。2-2.再生方法の検討再生時にスリット内に加熱空気を導入することで再生効率の向上を目指した。補助加熱風を導入することで、湿度条件、再生温度条件、ローター回転数によっては若干の除湿性能の向上が図れるが、補助加熱風の導入により乾燥空気の温度が上昇して除湿性能の向上を抑制することがわかった。乾燥空気の供給時の冷却にかかるエネルギーや補助加熱風の送風、導入による設備投資などを考慮すると、現状では効果があるとは言い難いが改良の余地はあると考える。2-3.冷却風速の影響冷却風速が小さい場合および外気が低湿度の場合は除湿性能が低下する結果となった。これは冷却風によってローターの空気流れ方向下流あるいは回転方向に熱移動が生じ、冷却されるべき部分で吸着剤温度が上昇したものと考える。一方、冷却風速が大きい場合には、ローター内の滞留熱を強制排出する効果が表れた。以上のことよりローター内で発生した熱を、いかに冷却風で排出させるかが本プロセス性能を向上させる鍵である。特に吸着剤-スリット間の伝熱抵抗の削減が重要であると思われる。また、本研究では対向流で冷却空気を供給したが、操作条件次第では除湿性能を低下することもあり、並流での供給を検討すべきことがわかった。今年度は基礎データの取得および熱交換型吸着剤ローターの試作を行った。1.同時熱交換型吸着剤の特性評価・改善原料および冷却空気風速を0.5m/sとし、半サイクル時間を50-600秒、再生温度を60-80°C、再生用温水流量を2.5-4.5L/minの間でそれぞれ変化させ、熱交換型除湿ブロックの吸着側出口の空気湿度・温度の経時変化を測定した。ここで加熱空気に代えて温水による直接再生も試みた。(1)半サイクル時間の影響より短い半サイクル時間での吸着操作の可能性を探るために吸着出口空気湿度の経時変化を測定した。半サイクル時間が300秒の場合、再生が不完全ではあるが、吸着過程も300秒間と短く、処理空気に対して十分な吸着容量を持つために吸着過程において低湿度空気を継続して得ることができた。また、外気湿度によりサイクル時間を変化することで効率的に低湿度の空気が得られることが予測できた。(2)再生温度の影響再生温度が60°Cの場合には再生過程時に除湿ブロックの再生が十分でないため、吸着過程後半に吸着破過に伴う除湿性能の低下が見られた。再生温度が高いほど除湿性能は高いが、外気湿度によっては70°C再生でも十分な効果が得られ、また、再生温度が高い場合には再生過程途中で吸着剤再生がほぼ完了することから、吸着時間と再生時間を同一としなくとも高い除湿性能が発揮できることがわかった。(3)温水流量の影響様々な再生用温水流量における吸着出口空気の湿度の経時変化を測定した。除湿性能は温水流量が2.5L/minの場合に低下したが、3.5L/min、4.5L/minの場合にはほぼ同じ除湿能力と吸着挙動を示した。これより温水供給流量に最適値が存在することが示されたが、入口湿度との相関が検討課題として残った。2.熱交換型除湿ローターの試作と評価・改良上記評価実験データに基づき直径30cmの熱交換型除湿ローターを設計し、試作を行った。現在、吸着ゾーンと再生ゾーンからなる基本的な流路構成について、様々な吸着側給気流速、熱交換側流速、外気湿度、外気温度および再生温度のもとでの運転挙動を検討中であるが、これまでの実験で従来型では得られない低湿度空気の製造を確認できた。除湿ローターの改良については次年度に検討。3.熱交換型除湿機の操作指針の構築数値シミュレーションを併用して吸着・冷却・再生・予熱面積比と流路構成を決定するために熱交換型除湿機の数学モデルを構築したが、物質移動係数をフィッティングパラメーターとしないために、その算出方法を再検討中である。

1.同時熱交換型除湿機の試作除湿ローターは直径320mm、高さ400mm,吸着層高さ200mmで48枚のアルミ製のスリットによってくさび状の吸着剤ハニカムを挟み込んでいる。吸着側では湿潤外気(OA)を取り入れ除湿し、乾燥空気を供給する。同時に除湿ローターのアルミスリット内に冷却風を供給し、吸着熱発生による吸着剤および空気温度の上昇を抑制し、除湿性能低下を抑制できる形式としている。再生側では還気(RA)を加熱した空気により除湿ローターを再生する。同時に加熱風をアルミスリット内に供給し、再生補助を行なうことも可能とした。2-1.最適回転数風速をすべて2m/s一定としたとき、再生温度に関係なく除湿率が最大となる最適回転数は20rph付近に存在する。これより低い回転数ではローターの再生はより完全となるが、吸着時間の増加により吸着区間途中で吸着破過を生じ、除湿性能は低下する。一方、回転数が高い場合にはローターの再生が不完全となることに加えて、再生側から吸着側への熱の移り込み量が多くなり、除湿性能は再び低下する。2-2.再生方法の検討再生時にスリット内に加熱空気を導入することで再生効率の向上を目指した。補助加熱風を導入することで、湿度条件、再生温度条件、ローター回転数によっては若干の除湿性能の向上が図れるが、補助加熱風の導入により乾燥空気の温度が上昇して除湿性能の向上を抑制することがわかった。乾燥空気の供給時の冷却にかかるエネルギーや補助加熱風の送風、導入による設備投資などを考慮すると、現状では効果があるとは言い難いが改良の余地はあると考える。2-3.冷却風速の影響冷却風速が小さい場合および外気が低湿度の場合は除湿性能が低下する結果となった。これは冷却風によってローターの空気流れ方向下流あるいは回転方向に熱移動が生じ、冷却されるべき部分で吸着剤温度が上昇したものと考える。一方、冷却風速が大きい場合には、ローター内の滞留熱を強制排出する効果が表れた。以上のことよりローター内で発生した熱を、いかに冷却風で排出させるかが本プロセス性能を向上させる鍵である。特に吸着剤-スリット間の伝熱抵抗の削減が重要であると思われる。また、本研究では対向流で冷却空気を供給したが、操作条件次第では除湿性能を低下することもあり、並流での供給を検討すべきことがわかった。
トレーサー粒子の追跡による超硬合金の熱間加工挙動の実験的解明

超硬合金素形材の熱間加工過程における塑性流動の様子を,合金内に予め導入させたトレーサー粒子の位置を追跡することで実験的に明らかにする.第一段階として,粉末冶金法を用いて,トレーサー粉末を任意の位置・領域に偏在させた単純形状の超硬合金素形材を作製する.第二段階として,作製した超硬合金に黒鉛ダイ・パンチを介した通電加熱・加圧を行い,単純なダイス成型や打抜きを行う.加工を完了させる試料の他に,任意の変形量で加工を止める試料も作製する.第三段階として,加工した試料内の元素マッピングを行い,トレーサーの位置を分析する.これらの結果から試料内のトレーサーの分布から塑性流動や変形量を推測する.超硬合金素形材の熱間加工過程における塑性流動の様子を,合金内に予め導入させたトレーサー粒子の位置を追跡することで実験的に明らかにする.第一段階として,粉末冶金法を用いて,トレーサー粉末を任意の位置・領域に偏在させた単純形状の超硬合金素形材を作製する.第二段階として,作製した超硬合金に黒鉛ダイ・パンチを介した通電加熱・加圧を行い,単純なダイス成型や打抜きを行う.加工を完了させる試料の他に,任意の変形量で加工を止める試料も作製する.第三段階として,加工した試料内の元素マッピングを行い,トレーサーの位置を分析する.これらの結果から試料内のトレーサーの分布から塑性流動や変形量を推測する.
四節リンク，ワンウェイクラッチ，立体カムによる複合伝達機構型無段変速機の開発

複数の四節リンク(てこクランク)機構で構成される無段変速機を開発した.この無段変速機は,入力側の回転クランクから,クランクとてこを結ぶ連結リンクを介し,入力側からの力がてこへ伝動し,揺動するてこの往復角運動が,ワンウェイクラッチを介し,出力側の回転体に伝わることで,各リンク長さを連続的に変化させて,変速比を無段階に変更できる.成果として,入力側から加わる力の一部を用い,カムを介し,リンク長さを機械的に変換する機構を開発した.数値計算により,てこの揺動の角度制御に必要なリンク長さの幾何学条件を見出した.入出力の回転数比を電気的,機械的に制御できることを実験で確認し,無段変速機の原理を立証した.本研究で提案する四節リンク,ワンウェイクラッチ,カムによる複合伝達機構型無段変速機(L-CVT)は,従来の手法とは異なり,摩擦伝動機構を用いない方式であることを特徴とする.前年度(23年度)までに開発した無段変速機(L-CVT)の基本的な仕組みは,二つのてこクランク機構を対称に配置し,てことクランクを結ぶ連結棒の長さを連続的に変化させて,四節リンク機構の早戻り機構の運動を速度制御し,これにより入力の回転数と出力の回転数の比を連続的に変化させるものであった.本方式は,すべり等による伝達ロスがないため,伝達効率が高いと考えられている.当該年度(24年度)は,主に次の二項目(1,2)について開発をおこなった.1. L-CVTにおける新たな方式を提案した(並列配置型L-CVT).この機構は,複数のてこクランク機構を“並列に"配置し,てこの往復角運動を,てこと連結する出力回転部品に伝えることにより,回転するクランクを入力,てこから力を受ける回転部材を出力とする変速機である.この機構を検証するために,入出力回転数の実験値を取得し,これらの値と理論値およびシミュレーション結果との比較をおこなった.2.前年度(23年度)に開発した試作2号機の改良をおこなった.試作2号機は,1号機と同様,四節リンク機構を有し,入力リンク(クランク)と,クランクと出力リンク(てこ)をつなぐ連結リンクは,スライドレールにラックギアとモータを取付けた構造であり,モータ駆動によって,連結リンクは伸縮する.当該年度(24年度)は,連接棒を伸縮するためのカムの形状について解析し,解析結果を基に設計したカムを搭載した試作3号機を開発した.そして,解析結果と試作機の実験値を比較し,検証をおこなった.試作3号機は,伝達効率が高く,さらに,磨耗や粉塵等による障害が発生しないというメリットがある.本研究で提案する四節リンク,ワンウェイクラッチ,カムによる複合伝達機構型無段変速機(L-CVT)は,従来の手法とは異なり,摩擦伝達機構を用いないことを特徴とする無段変速機である.前年度(23年度24年度)に開発したL-CVTは,二つのてこクランク機構を対称に配置し(23年度),また,四つのてこクランク機構を並列に配置した(24年度)機構をもつ.てこ(出力軸)とクランク(入力軸)を結ぶ連結棒の長さを連続的に変化させるため,四節リンク機構の早戻り機構の運動を別のモータで等速度制御し,これによって,入力軸の回転数と出力軸の回転数の比を連続的に変化させることにより,無段変速を実現した.この方式は,すべり等による伝達ロスがないため,伝達効率が高いと考えられている.また,昨年度(24年度)は,連接棒を伸縮するためのカムの形状について解析し,解析結果を基にカムを設計し,このカムを搭載した平板カム搭載型L-CVT(試作3号機)を開発して検証をおこなった.3号機は,伝達効率が高く,磨耗や粉塵等による障害が発生しないという特長をもつ.本年度(25年度)は,昨年度(24年度)に開発した3号機を発展させて,立体カム搭載型L-CVT(試作4号機)の設計,数値シミュレーション,および無段変速の理論構築をおこなった.立体カムを搭載した4号機は,クランク(入力軸)に加わる回転力(トルク)の動力の一部が歯車等の機械要素を介して伝わることで,立体カムが回転する.入力軸となるクランクを回転させて,立体カムの回転軸方向へ,カムスライド機構によってスライド動作をさせることで,カムローラと接触した連結棒が伸縮し,本来の四節リンク機構の早戻り運動が等速度制御されて,入力軸の回転数と出力軸の回転数の比を連続的に変化させることができ,この結果,連結棒を伸縮させるための別のモータが不要となり,無段変速が実現できる.複数の四節リンク(てこクランク)機構で構成される無段変速機を開発した.この無段変速機は,入力側の回転クランクから,クランクとてこを結ぶ連結リンクを介し,入力側からの力がてこへ伝動し,揺動するてこの往復角運動が,ワンウェイクラッチを介し,出力側の回転体に伝わることで,各リンク長さを連続的に変化させて,変速比を無段階に変更できる.成果として,入力側から加わる力の一部を用い,カムを介し,リンク長さを機械的に変換する機構を開発した.数値計算により,てこの揺動の角度制御に必要なリンク長さの幾何学条件を見出した.入出力の回転数比を電気的,機械的に制御できることを実験で確認し,無段変速機の原理を立証した.無段変速機(CVT,Continuously Variable Transmission)は,原動機で発生する力やトルクを車軸等の出力側に伝える動力伝達機構である.

従来のCVTは,主に摩擦ベルトや摩擦車によって伝達する方式がとられていた.本研究で扱う四節リンク,ワンウェイクラッチ,カムによる複合伝達機構型無段変速機(L-CVT)は,従来の手法とは異なり,摩擦伝動機構でないことを特徴とする.このL-CVTは,直動機構をもつリンクの伸縮によって,入力軸の回転角速度と出力軸の回転角速度の比を無段階に調整できる変速機構である.この変速比を連続的に可変できるようにするため,リンクの回転力および直動リンクの伸縮を連続的に変化させる.本方式はすべり等による伝達ロスがないため,伝達効率が高いと考えられている.その結果,効率や燃費が向上し,二酸化炭素の排出量が抑えられ,さらに,粉塵や磨耗による障害が発生しにくいという利点がある.平成23年度は,試作1号機のラチェット部の強度,耐久性,およびバックラッシュについて評価した.つぎに,試作1号機のラチェットをワンウェイクラッチに変更した試作2号機を設計,製作した.試作2号機は,1号機と同様,四節リンク機構を有する.クランクのリンクと,クランクと出力リンク(てこ)をつなぐ連結リンクは,スライドレールにラックギアとモータを取付けた構造であり,モータ駆動により連結リンクは伸縮する.回転するクランク上に搭載したリンク伸縮用モータへ電力を外部から常に供給するため,回転電極(スリップリング)を使用した.試作2号機については,各リンクの回転速度むら,伝達力,速度比を調べるための実験をし,軸受の強度や耐久性を評価した.ワンウェイクラッチのバックラッシュはほぼゼロであるため,L-CVTのバックラッシュもほとんど生じないことを確認した.そして,論文発表をおこなった.本研究のL-CVTが,四節リンクの基本原理をもとに無段変速機として機能していることは,前年度(23年度)に確認できた.当該年度(24年度)は,二種類の製作したL-CVT(1,2)について基本原理を確認した.1. L-CVT新規開発機(並列配置型L-CVT)は,四つのてこクランク機構を並列に配置したCVTである.これに対し,機構解析,構造設計,動作シミュレーション,機構開発,実験および考察をおこなった.この並列配置型L-CVTは,最低二組のてこクランク機構があれば機能するが,てこクランク機構を四組用いることによって,リンクの伸縮をしなくても,早戻り機構に起因する回転速度むらを緩和でき,出力軸の回転速度がある程度一定となり,その結果,減速比は一定となる.この機構を検証するため,入出力回転数の実験値を取得し,理論値との比較をおこなった.2.前年度(23年度)に製作した試作2号機は,コンピュータ,インターフェース(AD/DA変換,カウンター回路)を用い,リアルタイムに入力軸の回転速度を変化させて,出力回転速度を一定にしながら,連結リンクが伸縮できることを確認できた.当該年度(24年度)は,平板カム搭載型L-CVT(試作3号機)に対し,包絡線を用いた溝カムの設計,構造設計,てこクランク機構の運動解析,実験および考察を遂行した.平板カム搭載型L-CVT(試作3号機)は,原動機から入力軸に加わる回転力・トルクが四節リンクを動かすだけでなく,平面カムを回転させ,このカムを介して連結リンクを伸縮させるため,別の伸縮用モータが不要となり,クランクの回転,連結リンクの伸縮,平面カムの回転および出力リンク(てこ)の往復運動が,機械的に歯車を用いて連動し,確実に機能を果たす.以上,当該年度(24年度)終了時点で,新たな実績1が本事業申請時の計画2に加えられ,当初の計画以上に進展した.
特異的DNA配列固定化磁性細菌粒子を用いた自動同定装置の構築及び、その工学的応用

これまでに磁性細菌が生産するバイオナノ磁性粒子(Bacterial Magnetic Particle ; BMP)をDNAの固定化担体とし、蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)を用いることにより、アルデヒドデヒドロゲナーゼ2遺伝子の一塩基多型の識別が可能であることを示してきた。ここではGC含量が76%と高い、骨粗鬆症関連遺伝子TGF-β1の一塩基多型の識別を試みた。ビオチン標識架橋剤(Sulfo-LC-LC-biotin)を用いてBMP上にストレプトアビジンを導入し、ストレプトアビジン固定化粒子(SA-BMP)を作製した。一方、血液より抽出したDNAをテンプレートとし、ビオチン標識プライマーを用いてPCRによりTGF-β1遺伝子の増幅断片(139bp)を調製した。正常サンプルをTGF-β1*1型とし、1塩基変異を含む不活性型サンプルをTGF-β1*2型とした。得られたビオチン標識PCR産物をSA-BMPを用いて回収し、磁気分離により未回収のPCR産物の除去を行った。その後FITC標識された各検出プローブ10pmolと、DNAインターカレータPOPO-3(1μM)を加えて、熱変成5分、ハイブリダイゼーション10分を行った。反応槽の底面にて磁気分離をした後、上清の蛍光強度(Ex./Em.=490/570nm)の測定を行った。PCR bufferに15%グリセロールを加えることでTGF-β1遺伝子の増幅は認められたが、その増幅された断片に対して、FRETによるSNPの検出を行ったところFRETに由来する蛍光が得られなかった。これはターゲットDNAのGC含量が高いため、熱変性による一本鎖DNAの調製が困難であることが考えらえた。そこで検出時に用いるBufferに対してPCRと同様に15%グリセロールを加えて検出を行った結果、FRETに由来する弱いシグナルが検出された。これはターゲットDNAにハイブリダイズしている検出プローブの量が少ないために、得られる蛍光強度が低いと考えられた。さらに検出プローブとのハイブリダイゼーション時に用いるbufferについて検討を行った結果、15%グリセロールを含む検出bufferに8% DMSO、4% Formamideを加えることで、FRETに由来する蛍光強度の増加が示された。
超高速レーザー誘起カー効果による凝縮系分子の過渡分極緩和過程の直接測定

凝縮系では、溶質並びに媒体分子は配向・並進や振動等の分子運動に由来して揺らぎを持っており、その動的な特性が化学反応速度や反応機構に影響を与えている。本研究ではこの分子運動に関する直接的な知見を得ることを目的とし研究を行った。まず、チタンサファイアレーザー(755nm、半値幅約100フェムト秒)を用いた光学カー効果の測定システムを、新たに購入した光学素子また光電子増倍管による光検出システムを用いて作製した。光学系の最適化条件について検討した結果、フェムト秒領域の光学カー効果の測定に必要な光学素子の条件についての知見を得た。次に、代表的な液体である二硫化炭素の分極緩和過程を測定した。レーザー光によって誘起される電子分極に基ずくパルス幅程度の応答、それに続くわずかな分子配向に基ずく約70フェムト秒の信号の上昇、三次の屈折率の変化による約170フェムト秒の減衰、そしていわいる分子の配向緩和による1.7ピコ秒の時定数を持つ信号の減衰が得られた。これらの値は、同様の測定によって得られた他の文献値とも一致しており、今回作製した装置が十分な性能を備えている事を示す。更に、ポリビニルカルバゾールフィルムについても同様の測定を行った。その結果では、電子分極の後、約100200フェムト秒以内の時定数の減衰と考えられる時間変化も見られた。これはポリマー中の側鎖(カリバゾール基)の配向による応答と考えられ、この測定法により高分子フィルムのような固相での局所的な媒体の運動に関する知見を得る事ができたと考えられる。今回得られた結果は時間領域に関する情報であり、ラマン分光等の静的な周波数領域の測定結果との対応を含め、更に詳細な測定法の確立、また他の物質への応用を検討している。