hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能を生み出す単位生体分子集団（機能モジュール）の動的秩序の探査

蛋白質分子集団が示す動的秩序を理解するためには、構成要素の存在比や外的要因に依存して、系の平衡状態がどのように応答するのかを定量的に分析することが必要となる。そこで、本研究では、系中に存在する複合体を含む全ての構成要素を区別し、その存在比率を定量的に評価することが可能な新たな測定/解析手法の開発研究を進めている。量子ビーム溶液散乱測定からは、溶液中に存在する蛋白質の形に依存した散乱曲線が測定される。さらに、測定に用いる溶液の、種々の蛋白質の組成比率を任意に変化させ測定すれば、系中に含まれる全ての構造を同定できるだけでなく、その複合体種を規定する相互作用を定量的に評価することが可能となる。そこで本研究では、マイクロ流路技術を応用した「微量試料自動サンプリングシステム」を開発し、量子ビーム溶液散乱測定法と組み合わせることで当初の目的を達成しようとしている。当該年度は、放射光利用専用の微量試料自動サンプリングシステムを新たに作製し、放射光実験施設への導入、及び、実在系への応用を行った。実在系の機能性を生み出す分子集団として、「クラスリン被覆小胞輸送に関わる蛋白質分子集団」、及び、「神経軸索伸長に関わる蛋白質分子集団」を対象として解析を行った。以上の実験を通じ、微量試料自動サンプリングシステムを用いた滴定X線溶液散乱測定が多成分平衡状態中の構造・相互作用評価において有力な測定手法であることが検証できた。当該年度は(1)放射光利用専用の微量試料自動サンプリングシステムを新たに作製し、放射光実験施設への導入し、実在系への応用として(2)クラスリン被覆小胞輸送に関わる蛋白質分子集団と(3)光応答性蛋白質分子集団への応用を予定していた。(1)に関しては、放射光利用に適した流速を実現するために再設計したマイクロ流路を作製し、順調に導入試験を行うことができた。導入試験に引き続き、(2)についてGGA(VHS-GAT) /M6PR /Ub、4成分存在下での構造相互作用解析を試み、複数あると考えられてきたGGAに対するUb結合部位は、マルチドメイン状態では1カ所しか存在せず、この結合はGGAに対してM6PRが作用することに影響を受けないことが明らかとなった。(3)については、当初、光応答性蛋白質分子集団への応用を優先する計画であったが、領域内共同研究で進めている神経軸索伸長に関わる蛋白質分子集団の解析を優先して実施することとした。本研究においても、Shootin1の溶液構造解析を進めると同時に、アクチン繊維とShootin1の結合を仲介すると考えられているCortactinとの相互作用解析を行った。Shootin1とCortactinの結合はShootin1のリン酸化によって制御を受けていると考えられているが、非リン酸化状態でもμM程度の解離定数を示す結合が生じることが明らかとなった。(2)(3)について、まだ論文投稿にまで至っていないが、上述の通り、実在系への応用も順調に進み、微量試料自動サンプリングシステムを用いた滴定X線溶液散乱測定が多成分平衡状態中の構造・相互作用評価において有力な測定手法であることが検証でき順調に計画を進めることができている。
がん関連遺伝子による消化器癌悪性度の分子診断と治療への応用

1.複数の癌遺伝子について.増幅の有無、mRNA発現の亢進、遺伝子産物などをしらべ、その単独または組み合わせと臨床的因子、特に癌の進展・転移形式および悪性度との関連を検討した結果、1)食道癌では、hst-1/int-2,c-erb・B-2,metの増幅のうち、hst-1/int-2の増幅が、脈管侵襲(ひ)、予後および術後血行再発と関連するのを明らかにした。2)大腸癌では、rasP21の発現が肝転移や脈管侵襲と関連することを見出した。また、Ki-ras,c-myc,c-fosのmRNAの発現のうち、c-myc発現がリンパ節転移と関連し、c-fosとKi-rasの同時発現もリンパ管侵襲と関連するのを明らかにした。2.癌抑制遺伝子P53の発現および点突然変異を、ホルマリン固定の生検および切除標本を用いてしらべた結果、1)食道癌において.p53点突然変異(PCr-SSCP法.Exon5-8)が43%に認められ、点突然変異の存在する例は予後不良なことを明らかにした。3.治療前に、癌の悪性度、進展、転移形式を分子診断し、これを治療法の選択に役立てるための検討を行い、以下の結果を得た。1)食道癌では、Cox比例ハザードモデルを用いて検討した結果、hst-1増幅が術後血行再発の予知診断に最も重要なことを明らかにし、hst-1増幅と他の病理学的因子の組み合わせにより、術後血行再発を診断する数式を得た。また、同一病変内においてhst-1増幅のheterogeneityの無いことを確認し、生検によってhst-1増幅を診断することが可能なことを示した。2)大腸癌では、RT-PCR法を用いて、生検組織から、c-fosのmRNA発現をしらべることができることを明らかにした。
顎・顔面の形態形成過程におけるプログラム細胞死と上皮-間葉相互作用の解析

今日、発生学用語のプログラム細胞死がアポトーシスという形態学的にネクローシスと区別された細胞死と同義的であるかどうかはDNA電気泳動においてDNAラダーという特徴的なDNA断片化を証明できるかどうかということに重点が置かれている。近年、TUNEL法というDNA切断を組織化学的に証明する方法が確立され、プログラム細胞死においてもDNA切断が証明されるようになったが、ネクローシス細胞でもTUNEL陽性を示すことが判明し、TUNEL陽性が必ずしもアポトーシスの証明とはならなくなくなった。また、哺乳類のプログラム細胞死においてはDNAラダーの証明は常に困難であり、再現性のある方法は確立されていなかったのが現状である。報告者は平成7年度の研究過程において,DNAラダーを証明するための画期的なDNA抽出法を確立することができた。このDNA抽出法はアポトーシス細胞の特性を利用した、選択的なDNA抽出法であり再現性もかなり高い。現在までにこの方法を用いて、マウス胎児の様々な形態形成過程、器官形成過程におけるプログラム細胞死がアポトーシスであるとの絶対的な証明を行った。(投稿準備中)さらに、アポトーシスではなぜ、DNAラダーという特徴的なDNA切断が起こるかを解明するための手がかりをつかんだので、継続して研究を進めている。一方、顎・顔面の形態形成過程において、顔面突起癒合時の上皮細胞に起こるプログラム細胞死は、常に基底膜を含む細胞外基質の変化と連動することが判明した。これは、プログラム細胞死が、細胞単独で予定された死を迎えるのではなく、細胞を取り巻く微小環境の変化に対応し現象と考えるのが適切であり、報告者が予想したプログラム細胞死における上皮-間葉相互作用の重要性が示唆されたものとして、引き続き、プログラム細胞死の完全な阻止とそれが形態形成、器官形成に及ぼす影響を調べている。
長期貯蔵・輸送に適したカプセルフリーPCMを用いた次世代潜熱蓄熱技術の開発

潜熱蓄熱材(PCM)は高密度蓄熱が可能である。しかし,従来の潜熱蓄熱法は長期間の蓄熱・熱輸送が不可能であり,液体状態のPCMで蓄熱するため,PCMの漏出防止のためのカプセル化が必須であった。一方,物質を液体状態から特定の冷却速度以上で急冷すると,過冷却状態を経て「ガラス状態」に転移する。本研究では,このガラス化現象を蓄熱に応用した潜熱蓄熱法を提案する。液体PCMを急冷し,ガラス化させることで,PCMのカプセル化が不要で蓄熱,熱輸送が可能となる。この,ガラス化利用型PCMを用いた熱輸送プロセスについて検討し,未利用率の高い高温排熱蓄熱・輸送・再生利用プロセスへの適用可能性を示した。潜熱蓄熱材(Phase Change Material: PCM)は物質の固液相変化潜熱を利用し,高密度蓄熱,変動熱源の恒温熱源化が可能である。ガラス状態は非晶質で,外部刺激等で意図せず解除されることはなく,物質によっては非常に長い期間(数年単位)ガラス状態を維持することができる。さらに,ガラス状態は,ガラス転移点以上に昇温することで,容易に解除でき,結晶化潜熱を放熱可能である。すなわち,液体PCMを急冷し,ガラス化させ,ガラス化=疑似固体状態で蓄熱することで,次の革新的特徴を提供する。1)ガラス状態で長期間(数年単位)蓄熱が可能,2)ガラス転移点以上の熱を与えるのみで,必要な時・場所で(結晶化潜熱を)放熱可能,3)「ガラス化=疑似固体状態」なので,PCMのカプセル化が不要(カプセルフリー)で蓄熱,熱輸送が可能。本年度は,糖アルコール系PCMのガラス化利用蓄熱技術について検討した。研究実施計画であげた本年度の研究項目に関しては,ほぼ目標を達成した。ガラス状態は非晶質で,外部刺激等で意図せず解除されることはなく,物質によっては非常に長い期間(数年単位)であっても,そのガラス状態を維持することができる。さらに,ガラス状態は,ガラス転移点以上に昇温することで,容易に解除でき,結晶化潜熱を放熱可能(利用可能)である。1)ガラス状態で長期間(数年単位)蓄熱が可能,2)ガラス転移点以上の熱を与えるのみで,必要な時・必要な場所で(結晶化潜熱を)放熱することが可能,3)「ガラス化=疑似固体状態」なので,PCMのカプセル化が不要(カプセルフリー)で蓄熱,熱輸送が(従来の顕熱蓄熱のノウハウの利用も)可能。本年度は,提案しているガラス化利用型PCMを用いた熱輸送プロセスの設計について検討した。研究実施計画であげた28年度の研究項目に関して,使用予定の現有設備の故障から実験の進捗が思わしくなかったが,29年度を予定していたシミュレーションを前倒しで実施したので,全体としてはほぼ目標を達成した。

以上の利点を持つ,ガラス化利用型PCMを用いた熱輸送プロセスの設計について検討し,未利用率の高い高温排熱蓄熱・環境温度保持(輸送)・再生利用プロセスへの適用可能性を示した。しかし,排熱量の豊富な中温排熱蓄熱・環境温度保持(輸送)・再生利用のプロセスについては最適なPCMの発見に至らず,更なる探索が必要である。潜熱蓄熱材(PCM)は高密度蓄熱が可能である。しかし,従来の潜熱蓄熱法は長期間の蓄熱・熱輸送が不可能であり,液体状態のPCMで蓄熱するため,PCMの漏出防止のためのカプセル化が必須であった。一方,物質を液体状態から特定の冷却速度以上で急冷すると,過冷却状態を経て「ガラス状態」に転移する。本研究では,このガラス化現象を蓄熱に応用した潜熱蓄熱法を提案する。液体PCMを急冷し,ガラス化させることで,PCMのカプセル化が不要で蓄熱,熱輸送が可能となる。この,ガラス化利用型PCMを用いた熱輸送プロセスについて検討し,未利用率の高い高温排熱蓄熱・輸送・再生利用プロセスへの適用可能性を示した。今後は研究実施計画通り,提案型PCMを用いたプロセスの設計に関して検討していく。今後も研究実施計画通り,提案型PCMを用いたプロセスの設計に関して検討していく。エネルギー工学主として予定していた,出張が2件システムトラブルと悪天候による欠航が原因で中止となり,旅費が余剰したためである。現有設備の付加装置の購入を予定していたが,設備が故障し修理・復旧に大幅に時間がかかるため,付加装置の購入を見合わせた。消耗品代として,試薬の購入に当て確認実験における検討条件を増やす。また,並列計算用のPCを追加し,シミュレーションの精度を上げる。設備の修理状況をみつつ,付加装置購入による実験の再開の場合は装置(設備費)および消耗品費として使用する。修理が間に合わない場合は,外部委託測定・分析費,装置リースの経費として使用する。
太陽対流層の大規模流れ場模擬実験

液晶を用いることで制御性が非常に優れた乱流を生成し、その乱流輸送特性の実験的評価を行った。乱流中の構造形成に対して、回転の効果を実験的に調べることへの見通しを得た。さらに、液晶を用いた電気対流を用いることで、球対称重力場の熱対流を電場が駆動する電気対流に置き換えることで、回転球殻における球対称対流場の実験研究が可能であることを示した。太陽対流層の模擬実験を実験室で行うために、本研究では電気対流乱流を用いてその基礎実験を行った。課題採択において、補助金が申請額の約5割であったため、他の助成金に頼ることになり、研究の進捗は、補助金額の大きさから科研費による寄与は相対的に小さかった。ただし、科研費に採択されたことにより、本研究をトリガーしたことへの意味は大きかった。2年間の進捗は、電気対流乱流実験をゼロから立ち上げ、静止系で平面内の対流を対象にした実験が可能となった。特に1年目は、液晶セルの製作と計測機器整備が主な進捗であった。最終年度の2年目には、実験機器の整備と計測技術の獲得の積み重ねにより、電気対流による乱流制御が可能となった。この研究で実施した電気対流乱流実験では、乱流状態を特徴付ける無次元数であるレイリー数(又は、レイノルズ数)を連続的に3桁にわたって制御することが可能であることがわかった。この良好な制御性を利用して、乱流の時間・空間スペクトル構造の無次元パラメータ依存性を示した。一方、乱流中に微粒子を混入させることで、局所的な乱流速度場を可視化することにも成功した。その結果、乱流による粒子拡散の評価が可能となり、初期解析では、乱流輸送がHurst指数0.5のランダム拡散であることがわかった。これらの結果を基に、科研費終了後も実験を継続し、回転系に展開する。これまでの実験で得られている乱流特性に与える回転の影響を実験的に調べる予定である。本科研費により、全く新しい研究を立ち上げるきっかけを得ることができたことが最大の成果であった。実質的には、他の研究助成を獲得する必要があったが、挑戦的萌芽研究としては、成功であった。近年、「ようこう」、「ひので」による太陽観測の成果により、太陽対流層の大規模流れ場の構造が明らかになってきた。磁場の発生機構(ダイナモ効果)や黒点活動周期(11年周期)に、対流層の流れ場の構造が深く関与していると考えられ、注目を集めている。球殻対流層の実験は、球対称な重力場の模擬が難しく、遠心力(2次元系)を使ったものに限られてきた。本研究では、電気対流を用いることで球対称な対流場(3次元系)を実現し、それに回転を加えることで、太陽対流層の模擬実験に挑戦する。自発的な流れ場構造を太陽対流層と同じ幾何構造で行うことにより、太陽対流層の流れ場構造の理解を進展させ、磁場発生機構の解明に貢献することが本研究の目的である。本研究は、2年の期間で、回転球殻シェル乱流の流れ場の自発的構造形成の実験を実施する計画である。その初年度である平成23年度は、(1)回転駆動架台制作、(2)平面電極制作、及び(3)2次元乱流実験を計画し、これを実行した。年度前半は、新規に立ち上げる実験であるため、液晶乱流実験の調査、実験室の確保、及び、機器整備を行った。さらに後半では、電極セルの製作を実施し、平面電極内に生成した乱流のレイリー数依存性を確認することに成功した。その結果を平成24年3月に開催された天文学会にて、報告を行った。また、回転ステージの設計・製作も実施することができたため、計画した内容を年度内にほぼ実行することができた。本研究は、2年の期間で、回転球殻シェル乱流の流れ場の自発的構造形成の実験を計画している。初年度である平成23年度は、(1)回転駆動架台制作、(2)平面電極制作、及び(3)2次元乱流実験を計画した。これに対して、順調に進捗し、2次元乱流生成とそのレイリー数依存性の確認を行うことができた。これらは、実験の初期結果として、3月に開催された日本天文学会で報告することができた。以上の理由により、本研究は計画通り、順調に進展していると判断される。平成23年度の研究が順調に進展したため、当初計画をそのまま実施できる状態にある。2年目となる平成24年度には、(1)流れ場計測技術の開発、(2)球殻シェル電極制作、(3)3次元乱流実験を計画している。具体的には、(1)電気対流中に微粒子を混入して、動画計測の画像処理を行い、粒子追跡からその場の流速測定穂を開発する。これにより、乱流中の流れ場の構造形成を観測できるようになる。(2)球殻乱流セルを製作するときに、セルの厚さと球の半径のパラメータが重要になる。

ガラス可能の精度の範囲内で、最適な設計を検討し、セルの製作を実施する。これには、平行平面セルの実験での詳細な検討が必要になる。(3)回転球殻乱流場の実験を行い、自発的な流れ場構造形成の観測を目指す。系の回転数が非常に重要となることが予測されているが、ロスビー数が1以下の領域では、巨視的な流れ場が形成されると予想されている。そのような構造形成のロスビー数依存性、レイリー数依存性などを明らかにすることで、回転乱流の流れ場構造形成に与える回転の効果を検証することが最終目標である。平成24年度は、予算額が小額であるため、消耗品レベルで速度場計測や球殻セル製作のための予算執行を行う。また、本研究計画の最終年度であるため、結果をまとめて米国物理学会、及び日本物理学会で報告するための予算を計上している。平成23年度の予算の繰越が生じたが、これは3月末の学会出張に関わる経費の振込みが4月になったためであり、予算執行予定に大幅な変更はない。
アルカリシリカ反応による劣化を受けるコンクリート構造物の 維持管理シナリオの構築

コンクリート構造物の劣化機構であるアルカリ骨材反応(以下,ASR)による劣化が見られる構造物の一部で過大な膨張による鉄筋破断の被害が報告された.本申請課題では,ASRにより劣化したコンクリート構造物について,耐荷性能を明らかにするとともに,鉄筋が破断した場合を含めた耐荷性能に問題が生じる状況下での補修・補強ならびにこれらの対策適用後の維持管理も含めた総合的な維持管理シナリオを検討した.コンクリート構造物の劣化機構であるアルカリ骨材反応(以下,ASR)による劣化が見られる構造物の一部で過大な膨張による鉄筋破断の被害が報告された.本申請課題では,ASRにより劣化したコンクリート構造物について,耐荷性能を明らかにするとともに,鉄筋が破断した場合を含めた耐荷性能に問題が生じる状況下での補修・補強ならびにこれらの対策適用後の維持管理も含めた総合的な維持管理シナリオを検討した.代表的なコンクリート構造物の劣化機構であるアルカリ骨材反応(以下,ASR)の劣化が見られる構造物の一部で過大な膨張による鉄筋の破断の被害が報告された.鉄筋コンクリート構造物の耐荷力の前提条件となる鉄筋における被害は,構造物の耐荷性能を考える上できわめて重要な問題である.本申請課題では,ASRにより劣化したコンクリート構造物について,その安全性能にかかわる耐荷性能を明らかにするとともに,鉄筋が破断した場合を含めた耐荷性能に問題が生じる状況下での補修・補強ならびにこれらの対策適用後の維持管理も含めた総合的な維持管理シナリオの作成を目指す.以下に,本年度の検討において得られた主な成果を示す.(1)ASR劣化進行を予測する手段としての促進試験方法において,試験に用いる溶液濃度および試験温度が膨張挙動に与える影響を検討した結果では,これらの影響を定量的に示すことができたとともに,試験温度とその与える期間の関数において膨張率を予測できる可能性を示した.(2)ASR劣化を生じたコンクリートの力学性能の評価においては,鉄筋位置に達する鉄筋に沿ったASR膨張ひび割れの発生により,鉄筋とコンクリートの付着が低下することを明らかにした.また,この低下の程度は,ASR膨張ひび割れの幅において整理できることを示した.(3)リチウム塩によるASR膨張抑制効果を期待した補修工法の検討では,リチウム塩の添加により細孔溶液中のナトリウムイオンによるASR反応そのものの進行を抑制し,固定化されないナトリウムイオンが細孔溶液中に残存する可能性を示した.ただし,材齢4ヶ月では材齢1ヶ月の値からの濃度減少が見られるため,ASR以外の反応でNa+が固定化された可能性がある.本申請課題では,ASRにより劣化したコンクリート構造物の安全性能を明らかにするとともに,鉄筋が破断した場合を含めた耐荷性能に問題が生じる状況下での補修・補強ならびにこれらの対策適用後の維持管理も含めた総合的な維持管理シナリオの作成を目指す.以下に,本年度の検討において得られた主な成果を示す.1.反応性骨材を含有するコンクリートに対して,近赤外分光法による吸光度スペクトルを測定した結果,差吸光度△(1454-1430)によって,膨張率が0.1%以下の初期のASRを検出できる可能性が示された.2.電気防食において,電流密度0100ma/m2の範囲内で鉄筋コンクリートに通電を行い,電流密度と鉄筋近傍におけるアルカリ濃度およびASR膨張との関係について検討を行った.その結果,通電を行なう前に,一定期間(8週間),1A/m2の電流密度で通電を行なうことにより,ASR膨張を抑制できる可能性が示唆された.3.磁気法片面診断の測定磁束密度に与える各要因の影響を把握するとともに,鉄筋破断の判断指標の選定および判断基準の与え方を検討した.その結果,補正ピーク値を指標として,かぶり50150mmのD16鉄筋の破断を対象とした磁気法片面診断の判断基準を提案した.4.ASRを促進させた供試体の劣化状態を非破壊検査により把握したうえで載荷試験を行い,劣化状態を考慮した力学的性能の評価を行った.その結果,引張鉄筋位置にASR先行ひび割れが存在すると付着すべりが生じやすく,付着・割裂破壊で終局しやすいことがわかった.5.劣化により耐荷力の低下したRC部材に高靱性繊維補強モルタルを吹きつけ施工することによって断面修復を実施し,部材の耐荷力を回復させた.その結果,劣化による耐荷力の低下が15%程度以内であれば,部材の耐荷力を回復させることができることが確認できた.本申請課題では,ASRにより劣化したコンクリート構造物の安全性能を明らかにするとともに,鉄筋が破断した場合を含めた耐荷性能に問題が生じる状況下での補修・補強ならびにこれらの対策適用後の維持管理も含めた総合的な維持管理シナリオの作成を目指す.以下に,本年度の検討において得られた主な成果を示す.(1)ASR促進劣化RC供試体の載荷試験により,劣化状態を考慮した上で力学的性能を評価するとともに,3次元FEM解析を実施した.その結果,アルカリ添加物,曝露条件によりASR供試体の性能が異なること,付着ひび割れによりせん断耐荷機構が変化すること,熱ひずみ入力によりASR膨張を模擬することによりFEM解析の結果が実験結果に近似することを明らかにした.(2)主鉄筋やせん断補強筋の有無により,膨張量や膨張の仕方が異なることが分かった.また,ASR劣化によってせん断補強筋がない供試体ではせん断耐力が向上した.あと施工アンカー式補修には一定の効果は見られたが,後施工によって注入したモルタルと母体との付着力が低下し,せん断破壊を完全に防ぐことはできなかった.

(3)アルカリシリカ反応が原因と考えられるコンクリート構造物中の鉄筋破断に対する非破壊検査の一つの手法である磁気法の適用性について検討を行った.鉄筋位置の測定誤差の影響,セパレータの影響,鉄筋ピッチの影響について,実験およびFEMによる解析により検討した.(4) ASR膨張抑制効果を期待して,リチウム塩含有電解液からコンクリート中に電気化学的にリチウムを供給することを試みた.この結果,特にLi2CO3の電解液で温度を40°Cとした場合にリチウムの浸透が大きく,通電後のASR膨張は無通電の場合よりも抑制された.本研究では,アルカリシリカ反応により膨張劣化したコンクリート供試体を用いて,各種の点検,補修・補強技術および耐荷性能の評価を行うため,通常長期にわたるASR膨張劣化を促進により実験室で再現できるか否かが進捗に大きく影響する.これに対し,ASR促進劣化の手法に造詣の深い研究者を分担者としていることで,各種の検討が比較的順調に進み,それにより期待した結果が多く得られたといえる.ただし,鉄筋腐食を複合させた供試体以外のASR劣化単独の供試体では,劣化期の耐荷性能を検討できるまでには至っておらず,この点を考慮して上記の達成度区分と判断した.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,鉄筋破断に至るまでの大きな劣化を生じたASR劣化コンクリート構造物の維持管理シナリオの構築を対象としている.達成度の評価でも記したとおり,実験供試体の促進膨張劣化は比較的順調に進んでおり,進展期,加速期の劣化段階までの耐荷性能評価や補修・補強の手法を検討できている.今後,鉄筋破断を生むような劣化期を,現在も継続している促進劣化により達成し,このような条件下での耐荷性の評価や対策技術の確立を実現することを目指す.また,このような個別の技術要素を効果的に導入した維持管理の戦略,すなわちシナリオをデザインしていく.24年度が最終年度であるため、記入しない。
パイプライン可能な高速IIRアダプティブフィルタの構成法と制御法

エコーキャンセラ等では、適応フィルタの回路規模の縮小、高速スループットの実現、制御の収束の高速化と確実化が課題である。本研究では時間域で互にい直交するタップ応答を有するパイプライン可能なIIR形回路を用い、タップ応答の重み和を出力する構造の適応フィルタの構成法と制御法を研究した。成果の概要は次の通り。1.直交するタップ応答を作るオールパス縦続回路の極を半径一定の円上に等間隔に配置すると、タップのインパルス応答は有限長正弦/余弦波となり、フィルタ特性は周波数サンプリング形に似ている。2.同定対象のシステムの特性が時間的にゆるやかに変化する場合、その遅延特性を知って遅延に比例した密度でオールパスの極を配置すると、周波数サンプリング形より優れた特性が得られる。別法として未知システムの出力に等間隔極配置の適応フィルタを置いて、インパルスに対する各タップの出力応答の長さを測り、長さに比例した極密度を与えると、前者より残留誤差を減らせられる。3.タップ係数制御における信号電力の正規化のための除算を、タップごとではなく1箇のタップについて行い、また除算を表引きを利用して行うことにより、学習同定法では演算量を約50%削減できる。4.2次オールパス関数を実現する状態変数形、1D形、同転置形の3種の回路のシグナルプロセッサによる実現を検討し、状態変数形が動作ステップ数が最も少いことを見出した。5.有色信号に対して相関除去法は有効であったが、可変ステップアルゴリズムは無効であった。6.マルチプロセッサで構成する方法として、外部RAMを複数のプロセッサで共有させ、オールパス部をパイプライン処理し、タップ係数部を並列処理する方法が効率が高い。7.オールパス回路を格子回路で置き換えてもフィルタ特性の差は殆んどない。前者の方が極位置と回路の係数の関係が単純なので、極を制御するには都合が良い。1.オールパス回路の極配置法エコーキャンセレーション等のシステム同定において,極をどのように配置したら収束が速くなり,残留誤差が少なくなるかを研究した.オールパス回路の極をZ平面の単位円上に等間隔に置くとき,タップのインパルス応答は極間隔で決まる遅延量に等しい長さの三角波であることが解析とシミュレーションにより分った.そこで未知システムの特性はサンプリング時間に比べてゆるやかに時間変化するものとし,初期未知システムの遅延周波数特性を知って,極を遅延の大きい周波数帯では密に,小さい周波数帯では粗に配置して以後は固定し,タップ係数を適応制御する方法を考案した.この方法によりM系列を入力し,学習同定法により制御した場合,等間隔配置より収束速度,残留誤差とも優れた結果が得られた.2.オールパス回路の最適構造適応フィルタを高速動作させるためには,オールパス関数を実現する回路は,なるべく演算ステップ数が小さいことが望ましい.そこで状態変数, 1D形, 1D形の転置形の3種のシグナルプロセッサによる実現を検討し,状態変数形が動作ステップ数が最も少ないことを見出した.3.除算の高速化学習同定法におけるタップ係数の算出に除算が必要であるが,これに多くの演算ステップを必要とする.そこで表引きの方法を考案し,ステップ数を63%削減することができた.これによりフィルタ全体ではオールパス20段の場合28%のステップ数削減となった.4.マルチシグナルプロセッサによる構成法外部RAMを複数のプロセッサで共有させ,オールパス部をパイプライン処理し,タップ係数部を並列処理する構成を検討し,学習同定法では後者の並列〓を前者の段数の34倍に取るのが良いことを見出した.1.有色信号に対する適応制御の高速化、残留誤差の低減、帯域フィルタ形未知システムに対するシテスム同定について、一次ARモデルによる有色信号を用い、学習同定法(LI法)ならびに相関除去法(CR法)による学習特性を調査した。

回帰係数が大きくなるに従い、LI法は収束が遅くなるがCR法は殆ど収束速度が低下していことが認められた。しかし残留誤差は両者共数dBが大きくなった。2.演算量の削減、前年度はタップ係数制御における信号電子の正規化のための除算をすべてのタップについて行っていたが、その演算量はオールパス20区間、LI法において全フィルタのそれの35%に達していた。そこでこれを削減するため、本年度はタップ電力の相互関係を調べ、除算をタップごとではなく1箇所で行った。結果はLI法では入力信号有色時に残留誤差が大となり、収束速度が低下したが、CR法では有色時でも劣化は見られなかった。これにより演算量は34%削減され、1129ステップとなった。3.オールパス回路の極配置法2つの方法を検討した。1つは未知システムの出力に等間隔極配置の適応フィルタを置いて、インパルスに対する各タップの出力応答の長さを測り、長さに比例した極密度を与える方法で、前年度の方法より残留誤差を減らすことができた。他は極を周波数領域で4つのブロックに分け、1つのブロックのみ密、他は等しく粗に配置する4つの組み合わせについて、それぞれ適応後の残留誤差を測定し、誤差の小さい粗密の組み合わせを見つける方法である。ある程度の改善が得られた。4.高速制御高いスループットを実現するため、カルマン法によるシステム同定を試み、オールパス20区間のフィルタの場合、学習同定法に比べ、無色時10倍、有色時40倍収束が速いという結果を得た。
加速器産生放射性核種を用いた新しいがん診断法の開発

サイクロトロンで産生される超短寿命のポジトロン核種^<11>C^<13>N,^<18>Fおよび^<99m>Tc,^<123>Iを用いた新しいがん診断法の開発を目的として、各種標識化合物の合成とその体内挙動に関する検討、ポジトロンCT(PET)装置の開発とその動態機能解析法の開発に関する研究が行われた。放射性薬剤については、高純度の2-デオキシ-2-フルオロ-D-タロースおよび坦体無添加2-デオキシ-2-フルオロ-D-グルコースが合成され、また、細胞膜の性質の変化を利用した腫瘍の代謝イメージング剤として、^<18>F-フコーゼが合成され、腫瘍集積が認められた。また、がん指向性の^<123>I標識グルコース誘導体として、^<125>I-N-(m-ヨードベンジル)-D-グルコサミンが合成され、組織内のヘキソナーゼ活性の評価剤に使用し得る可能性が示された。頭部用の高解像力ポジトロンCT装置の開発が行われ、PETの臨床利用におけるコンパートメント・モデル解析法が検討され、脳代謝の解析における臨床上の有用性が示された。臨床研究では、脳腫瘍、肺癌、甲状腺癌、膵癌患者に^<18>FDG,^<11>C-メチオニンなどを投与し、腫瘍への集積と治療による変動が検索され、腫瘍における特異な代謝の評価と、これを利用した腫瘍イメージングの研究が進められた。特に治療による代謝の変化の検出は、今後の臨床利用に大きな期待が持たれた。また、腫瘍のR1摂取とMRスペクトロスコピーによるインビポ測定による組織のpH値との関係が検討され、腫瘍のRI摂取機序の解明に有用な方法になると考えられた。本研究で示された成果は、さらに膜透過、酵素活性、受容体活性などの特異的な機能測定を目的とした新しい標識化合物の開発および臨床利用、高性能ポジトロンCT装置の開発による定量性の向上へと進展し、腫瘍の病体生理の解明、がん診断法の新しい展開が期待される。
アタッチメント次元とコンパニオンシップ次元の発達的影響関係の探究

「care-attachment」と「intersubjectivity-companionship」という二つの社会的次元はどちらも乳児期の対人関係、とりわけ発達初期の親子関係の基本概念であるが、両者の関係は知られていない。乳児期には親から安心感を得ると同時に、親とこと、相互の意図に合わせて行為を調整し、協力し合う力の発達が必要である。そこで、本研究では、29組の母子を対象として出生直後から3歳まで、以下の指標について縦断的に観察した母親は、3,4か月時に、遊戯性を、3,6か月時にAinsworthの感受性を評価された乳児は4か月時にPIS、6か月時に物志向性と注意の共有、10か月時にSISを評価した。パス解析の結果、(1)PISとSISとは関係がないこと、(2)母親の遊戯性がintersubjectivityの発達に大きな影響力を持つこと、(3)母親の感受性はinter-subjectivityとは独立なことが見出された。従って、乳児期の対人関係の発達過程には、「care-attachment」と「intersubjectivity-companionship」という二つの独立した文脈のあることが示唆された。本研究では、これまで研究されてこなかった「care-attachment」と「intersubjectivity-companionship」という二つの対人関係性システムの発達過程とその相互影響関係を明らかにし、対人関係の発達を統合的に捉えるとともに、発達支援のための臨床への応用を目指す。そのために、第一に、昨年度まで科学研究費補助金研究として行ってきた誕生から15か月までの縦断研究プロジェクト(平成1618年度)に参加し、協力をした約50名の母子の3歳児点での個人差を測定する。とりわけ、3歳時点での親子のアッタチメント後続変数(親のサポートスタイル、子どものサポート要求)、コンパニオンシップ(課題解決の共同性)に焦点化する。さらに、昨年までのプロジェクト研究で不十分であった第一次intersubjectivityの測定を補完するために、10名の母子を対象に生後4か月、6か月、9か月で母子の同調行動を測定する。3年計画の初年度の19年度では、測定システムの検討および、器材の調達、参加者の募集と確定に重点を置くと共に、それぞれについての測定を開始した。ここで特筆することは、「行動遅延システムに基づくビデオコミュニケーション装置」を作成したことである。この装置を用いることで、親子の随伴的やりとりへの敏感さの測定が可能である。次年度から、測定を開始する。本プロジェクト研究は、乳児期の社会的発達の中核概念である「care-attachment」と「intersubjectivity-companionship」という二つの対人関係システム間の相互影響過程の発達的変化を明らかにすることを目的としている。そのために、まず、平成1618年度の間に行った誕生から15か月までの縦断研究プロジェクトに参加し、4か月、10か月でintersubjectivity、13か月でattachmentタイプを測定した約50名の母子に協力を得て、3歳時点での親子情動調律、課題解決のサポートスタイルと共同性、companionshipの個人差を測定した。20年度は、20名の母子が参加した。さらに、attachmentのような二者関係と父母子などの三者関係との発達過程を比較するために、上記と並行して15名の新たな乳児コホート群を募集し、6、10か月での父母子の行動同調性、知らない大人・母との3者場面と乳児の自己意識、親への期待感との関係性を測定した。3年計画の2年目の20年度は、これらのデータ収集を進め、データ分析等は次年度を予定しているので、得られたデータから判明した結果はまだ皆無である。【目的】本研究の目的は、「保護-アタッチメント」と「インターサブジェクティビティ-仲間性」という乳児期の社会的発達の中核概念である二つの対人関係システム間の相互影響過程を明らかにすることである。【方法】そこで、(1)平成1618年度に実施したインターサブジェクティビティの縦断研究に参加した母子、50名中25名に協力を得て、3歳時点での親子共同遊び、課題解決場面で親のこの協力関係の個人差を測定した。(2)同時に、アタッチメントに代表される二者

関係の親子関係とジェラシーという他者の内面を読み取る必要のある三者関係の情動の発達過程を比較するために、上記と並行して15名の新たな参加者について7、10か月の時「母親が乳児人形をあやす」と「母親が知らない大人と会話をする」という乳児を無視する場面での乳児の反応を比較した。【結果と考察】後者の結果からは、7か月の乳児でもジェラシー誘発場面では母親の注視(警戒)、三者場面では自己調整行動が多発することから、母親の意図の違いを読めることを示唆した。つまり、0歳後半の乳児は母親の文脈的な意図の相違に敏感に反応をするといえる。一方、前者の3歳児の結果からは親子遊びの中では時間と共にジョークのような心理操作で笑いを共有する頻度が高まることが見出された。つまり、協力というような他者と意図を合わせるだけではなく、他者の意図の裏をかくような他者の誤信念を導くような行為が観察された。【結論】これらから、対人関係の発達では、他者の心の読み取りという心理操作の発達システムがあることが示唆される。
ペロブスカイト太陽電池への色素導入による吸収増強

ペロブスカイト太陽電池に色素を導入し、従来は相対的に弱かった600800nmの吸収を増強することを目指した。この中で、ペロブスカイト層作製法を改良した結果、ペロブスカイトの吸収が十分強くなり、性能面では色素による増強の余地がないレベルに達した。一方、下地層に各種有機分子を吸着させた上にペロブスカイト層を製膜したところ、太陽電池性能が向上するものが見出された。界面の接触が改善したことで性能が向上したとみられ、酸化チタン表面に吸着した有機分子が表面修飾分子として機能することが示された。当初の予定とは異なるが、デバイスの性能向上につながる結果が得られた。本研究では、有機鉛ハライドペロブスカイト太陽電池に色素を導入し、600800nm付近の吸収を補強することを目指している。ペロブスカイト太陽電池に改良を加えるにあたり、まずは基本構造となるデバイスを再現性よく作製できることが重要である。ペロブスカイト太陽電池の特性は、作製方法だけでなく、作製環境などの影響も受けやすく、再現性を確保することが難しいとされている。このため、標準的な作製手順を確立すべく文献等を十分吟味するとともに、今年度導入したスピンコーターを用いて製膜条件を検討した。実際に原料溶液を調製してみると、溶解度や溶液の色が文献とは異なるようであった。原料の純度や作業環境によってこれらが影響を受けていることが考えられ、本研究場所での最適条件を確立するために溶液濃度等を変更して試行することが必要になるとみられる。製膜した試料をアニール(加熱処理)する際に、実験室内のどこで行うかということでも着色状態が変化した。このような環境の影響をできるだけ制御できるように工夫する必要がある。一方、文献については多数のものを詳しく調べたため、これをまとめて総説として執筆した。平成27年度の実績に記載した1報に加え、既に3報の掲載が確定している。ペロブスカイト太陽電池は数年で急成長した分野であり、まだ情報が整理されていない。この文献調査自体は他のプロジェクトの一環で行なったものであるが、整理した文献情報は、本研究において重要なものであり、また他の研究者にとっても有用なものとなると期待される。色素については、ポルフィリン系色素の一部が準備できている。平成27年度は、年度途中での追加採択となったため、申請時に比べると非常に期間が短く、1年間かけて行うことを計画していたものを基準にすると遅れていることになってしまうが、開始後およそ半年の時点で想定していたレベルには達している。この期間中に、器具、材料、試料作製環境などを揃え、具体的な条件検討に入るためのセッティングを完了した。また、色素については以前から手掛けているものを適用する予定であるので、ポルフィリン系色素が一部準備できた段階である。多くの文献調査も行なっており、28年度に入り、実際にペロブスカイト太陽電池のデバイスを作製し、条件検討を加速して研究を遂行できる見込みである。従来の作製法で得られる有機鉛ハライドペロブスカイトは、600800nm付近の吸収が相対的に弱く、この領域の吸収を増強することが不可欠であると考えていたが、原料組成と作製手順の改良により、十分な吸収を示すペロブスカイトを製膜できるようになった。従来はヨウ化鉛を製膜し、これにアンモニウム塩を作用させてペロブスカイトに変換していたが、最近の文献では、最初から原料を混合しておき、スピンコートの途中で急速に結晶化させる方法が主流となっており、ペロブスカイト部分の作製は、これに倣って行うこととした。その結果、ペロブスカイトの吸収が十分強くなり、色素による吸収増強を調べることが難しいレベルとなった。一方、太陽電池としての性能をみた場合、ペロブスカイト層が酸化物半導体層に直接接触しているよりも、半導体表面がフラーレン系の有機分子で修飾されているほうが高い効率が得られることも分かった。このような表面修飾分子としてどのようなものがよいかということは手探りの段階だが、π電子系を有する有機化合物が良好な傾向にあり、その一つとして、今後ポルフィリンを活用することを検討したい。詳しく調査した文献情報について整理して総説として発表した。ペロブスカイト太陽電池は進化が著しく、情報整理が十分でないため、間違った考え方が拡散されている部分もあるが、情報を整理していくと、化合物半導体系の太陽電池と類似する部分も見えてきた。こうして提供した情報は、他のペロブスカイト太陽電池研究者にとって有用なものとなると期待される。これまでに、器具、材料、試料作製環境などを揃え、具体的にペロブスカイト太陽電池を作製できるようになった。従来主流であった二段階法でのペロブスカイト製膜を検討していたが、再現性良く太陽電池として働くものを得ることが難しかった。条件を揃え、見た目も同じようにできたものでも、性能評価してみるとばらつきがあり、色素を適用したことの効果よりもばらつきの影響が大きくなることが予想される状況であった。このことから、一段階法による再現性がよいと言われるペロブスカイト作製方法を早期に確立するようにしたい。一方、再現性良く作製できるとされる方法で得られた試料は、吸収が強すぎ、検討事項の再考が必要である。本研究では、有機鉛ハライドペロブスカイト太陽電池に色素を導入し、従来のものでは相対的に弱かった600800nm付近の吸収を増強することを目指した。

この中で、ペロブスカイト層の原料組成と作製手順を改良した結果、ペロブスカイトそのものが示す吸収が十分強くなり、性能面では色素による吸収増強の余地がないレベルに達した。色素による吸収増強効果を検討するため、透明導電電極基板側に正孔輸送層を配置した逆構造型デバイスの作製条件を検討し、ペロブスカイト層をあえて薄めに製膜することで、光吸収が十分でない状況を作った。このペロブスカイト層背面への含ポルフィリン電子輸送層の製膜を試みた。性能が十分なデバイスは研究期間中に実現できなかったが、鉛使用量の低減や、着色による意匠性向上につながるアプローチである。一方、順構造型デバイスで、透明導電電極基板上に、電子輸送層となる酸化チタン層を製膜し、これに色素を含む各種有機分子を吸着させた上にペロブスカイト層を製膜する検討を行なった。これらの中で、フラーレン系材料を用いた場合に太陽電池性能が向上することが見出された。光吸収については有意な差が見られなかったが、酸化チタンとペロブスカイトの界面の接触が改善したことで性能が向上したとみられる。このことから、酸化チタン表面に吸着した有機分子が表面修飾分子として機能していることが示された。このように、当初の予定とは異なるが、デバイスの性能向上につながる結果が得られた。ペロブスカイト太陽電池に色素を導入し、従来は相対的に弱かった600800nmの吸収を増強することを目指した。この中で、ペロブスカイト層作製法を改良した結果、ペロブスカイトの吸収が十分強くなり、性能面では色素による増強の余地がないレベルに達した。一方、下地層に各種有機分子を吸着させた上にペロブスカイト層を製膜したところ、太陽電池性能が向上するものが見出された。界面の接触が改善したことで性能が向上したとみられ、酸化チタン表面に吸着した有機分子が表面修飾分子として機能することが示された。当初の予定とは異なるが、デバイスの性能向上につながる結果が得られた。平成28年度は、ペロブスカイト太陽電池のデバイスを実際に作製して検討を行なっていくが、中でも逆構造型デバイスの作製条件の検討に注力する。逆構造型デバイスは、透明導電電極上に、電子供与体層、ペロブスカイト層、電子受容体層、対極の順で積層した構造である。ペロブスカイト太陽電池への色素の導入は、受光面に対し、ペロブスカイト層の背後となる部分で行いたいが、電子受容体材料のほうが色素を導入しやすく、これがペロブスカイト層の背後にある逆構造型のほうが有利と見られるためである。色素がペロブスカイトより先に光を吸収すると、効率の高いペロブスカイトによる発電を邪魔することになりかねない。順構造型のセルについては、研究室内の研究者とも情報交換することが可能であるが、逆構造型については自ら開拓しなければならない部分が多いため、検討により時間をかける必要があるためでもある。比較的親水性の基板に製膜する順構造型とは異なり、逆構造型の基板は疎水性が高くなるため、ペロブスカイト層を製膜する前に、アルキルアミン処理することも検討する。また、電子輸送材料としてフラーレン誘導体だけでなく、酸化亜鉛などを製膜する条件を検討し、色素を導入しやすくする。一方、比較的作製条件が確立されている順構造デバイスで、酸化チタン層にポルフィリン色素を吸着させたものを作製してみる。
昆虫類多様化の鍵を握る「翅の起源」に関する比較発生学的研究

昆虫類の多様化の鍵を握ると考えられる「翅の獲得」や「翅の起源」に関して、翅をもつ最も原始的な昆虫種群であるカゲロウ類に注目し、比較発生学的アプローチ、ならびに発生遺伝学的アプローチを行った。関連性が示唆される、付属肢、鰓、翅原基の形態学的な比較とこれらの形態形成に関わる遺伝的基盤に関する知見を深めると共に、翅の起源に関する独自のアイディアを提唱した。昆虫類は、種数において全生物種群の半数以上を占める最も多様化した生物群である。この種多様性の獲得において最重用視されている「翅の起源」に関し、比較発生学的・発生遺伝学的手法の基に究明する。具体的には、発生学のモデル生物のみならず、有翅昆虫類の最ベーサルクレードに位置づけられるカゲロウ目昆虫類を対象に、その胚発生過程における形態形成、ならびに形態形成における遺伝的基盤を追究し、ショウジョウバエなどのモデル生物における発生遺伝学的基盤との比較検討をすることで、「翅の起源」に関するグラウンドプランを究明する。昆虫類における「翅の獲得」は、生物界随一の多様化の鍵を握る進化史上たいへん重要なイベントである。現在、最も原始的な有翅昆虫類であるカゲロウ目昆虫が現有している「腹部鰓」を「翅」の前適応として捉える考え、すならち「翅の鰓起源説」が最も強く支持されてはいるものの、古生代ペルム紀化石における純形態学から提唱された仮説であり、この仮説を様々な観点から検証することが希求されてきた。古生物学より、「翅」や「鰓」は付属肢の基部関節の外葉に相当する構造物と考えられているものの、これらの原始的形態をよく留める現生昆虫類は存在せず、この仮説の検証は困難視されてきた。しかし本研究は、付属肢基部節に「外葉」的構造を残存するカゲロウ類(オビカゲロウ)の発見に立脚したものであり、このカゲロウの基礎的な生物学知見を蓄積してきた。特に、翅の起源の議論においては相同制の検討が重要であり、形成プロセス(発生)を追跡することは必須である。河川源流域の特殊な環境にのみ棲息するオビカゲロウであるが、棲息地の綱羅的把握や分子系統学的なアプローチも含めた分類学的検討をはじめ、形態形成の詳細な追究へ向け、生殖様式の把握を通し、胚発生の研究に不可欠な採卵法、胚のインキュベート法、様々な発生学的観察に耐え得る固定法を確立するとともに、胚発生の概略を把握した。また、このオビカゲロウの他にも、「翅起源」の議論に効果的知見をもたらすことが期待される、カゲロウ類や同じく原始的有翅昆虫であるトンボ類も見いだし、いずれの種群においても比較発生学的観察法を確立させ、「翅-鰓-付属肢」相同制追究の基礎を築いた。伝統的に胸部背板が突出した構造として解釈されてきた一方で、近年では最も原始的な有翅昆虫類であるカゲロウ目昆虫が現有している「腹部鰓」を「翅」の前適応として捉える考え、すならち「翅の鰓起源説」がより強く支持されるようになってきた。カゲロウ類の中でも原始的な一群であり、祖先的形質状態をよく留めているオビカゲロウの胸部付属肢においては、その基部に認められる「鰓」状に突出した構造coxal, subcoxal exitesは位置相同制や発生学的見地から、翅との相同制が強く示唆された。また、アカツキシロゲロウにおける付属肢形成時に関与する遺伝子群(Distal-less, wingless, vestigial, apterus)などのクローニングおよび発現解析、そしてこの結果をキイロショウジョウバエの付属肢や翅形成時の発現パタン、原始的な無翅昆虫であるヒトツモンイシノミにおけるこれらの遺伝子群の発現パタンとの比較から、昆虫類の翅は、付属肢基部との相同制が示唆されるとともに、これらの原基が分化する相対的な位置(特に、背腹軸に対する相対的な位置)が非常に重要であり、より背側において分化するほど、より扁平で縁部が突出するような(いわゆる翅原基のような)構造を形成することが明らかとなった。この結果は、翅の付属肢起源説を支持するとともに、背板の突出的な要素も部分的に併合したようなシステムであることを示唆するものである。伝統的に胸部背板が突出した構造として解釈されてきた一方で、近年では最も原始的な有翅昆虫類であるカゲロウ目昆虫が現有している「腹部鰓」を「翅」の前適応として捉える考え、すなわち「翅の鰓起源説」がより強く支持されるようになってきた。

また、アカツキシロカゲロウにおける付属肢形成時に関与する遺伝子群(Distal-less, wingless, vestigial, apterus)などのクローニングおよび発現解析、そしてこの結果をキイロショウジョウバエの付属肢や翅形成時の発現パタン、原始的な無翅昆虫であるヒトツモンイシノミにおけるこれらの遺伝子群の発現パタンとの比較から、昆虫類の翅は、付属肢基部との相同制が示唆されるとともに、これらの原基が分化する相対的な位置(特に、背腹軸に対する相対的な位置)が非常に重要であり、より背側において分化するほど、より扁平で縁部が突出するような(いわゆる翅原基のような)構造を形成することが明らかとなった。この結果は、翅の付属肢起源説を支持するとともに、背板の突出的な要素も部分的に併合したようなシステムであることを示唆するものである。昆虫類における「翅の獲得」は、生物界随一の多様化の鍵を握る進化史上たいへん重要なイベントである。伝統的に胸部背板が突出した構造として解釈されてきた一方で、近年では最も原始的な有翅昆虫類であるカゲロウ目昆虫が現有している「腹部鰓」を「翅」の前適応として捉える考え、すなわち「翅の鰓起源説」がより強く支持されるようになってきた。カゲロウ類の中でも原始的な一群であり、祖先的形質状態をよく留めているオビカゲロウの胸部付属肢においては、その基部に認められる「鰓」状に突出した構造coxal, subcoxal exitesは位置相同制や発生学的見地から、翅との相同制が強く示唆された。
新型極低温管路気中送電方式における絶縁特性の基礎研究

極低温空間の絶縁特性を明らかにし、高温超電導送電線路や機器のガス絶縁に対する基礎資料を提供することを目的として研究を行っている。クライオスタットによって実現できる極低温空間(-180°C)を利用し、まず代表的な不平等電界ギャップである棒対平板電極を取り上げ、その雷および開閉インパルス電圧に対する火花電圧特性を測定した。印加電圧の極性は、火花電圧が低く絶縁特性で弱点となりうる正極性である。次に、従来ほとんどデータがなかった10cm以上の平等電界ギャップにおける極低温領域の火花放電特性を測定した。結果は以下の通りである。1.空気の不平等電界ギャップ火花電圧は、室温時において、雷インパルス、開閉インパルス、直流の順に高くなり、一方、極低温時においては全く逆の順番になる。2.窒素の不平等電界ギャップ火花電圧は、室温時と極低温時の差がそれほど大きくなく、また、雷インパルス、開閉インパルス、直流の電圧による差もあまり顕著でない。火花電圧は棒電極先端の曲率半径の大きさに依存している。3.ストリーマ発生に伴う放電電荷量とストリーマが発生する瞬時の印加電圧との間には一対一の関数関係が成立し、一本の曲線として表せる。この電荷量と瞬時印加電圧の関係を示す特性曲線は、室温から極低温に変化するとより高電圧側に変移することを見出した。これが極低温領域での50%火花電圧の増加をもたらす原因となっている。4.球対球電極で作られる平等電界中の、直流、交流、雷インパルス電圧に対する火花電圧はギャップ長10cm以下の領域ではギャップ長に対して直線的に上昇し、10cmを越えると飽和する傾向が現れる。直線的に上昇する範囲では、極低温領域においてもパッシェンの法則が成立することを検証することに成功した。クライオスタットによって実現できる極低温空間(-180°C)を利用して、その中に各種電極を配置して、火花電圧や放電過程の測定を行った。本年度は、代表的な不平等電界ギャップである棒対平板電極を取り上げ、その雷および開閉インパルス電圧に対する火花電圧特性を測定した。1.空気中の火花電圧は、室温時において、雷インパルス、開閉インパルス、直流の順に高くなり、一方、極低温時においては全く逆の順番になる。2.窒素中の火花電圧は、室温時と極低温時の差がそれほど大きくなく、また、雷インパルス、開閉インパルス、直流の電圧による差もあまり顕著でない。5.雷インパルス電圧印加時の火花電圧は、ストリーマ誘発火花電圧とストリーマ発生電圧のいずれか高い電圧によって支配されている。6.雷インパルス電圧印加時の放電電荷量の測定結果から、火花放電が生じるために必要なコロナ放電電荷量臨界値が存在することを見出した。その値は、ギャップ長が2cmにおいて、空気中0.5μC、窒素中0.8μCであり、それらは温度に依存しない特徴がある。7.開閉インパルス電圧印加時の空気中では、放電電荷量の明確な臨界値は認められない。8.開閉インパルス電圧印加時の窒素中の火花電圧は、雷インパルス電圧と同様にストリーマ誘発火花電圧とストリーマ発生電圧のいずれか高い電圧によって支配されている。