hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サイバー攻撃のリアルタイム検知・分類・可視化のためのオンライン学習方式

H28年度では,ダークネットで観測される通信トラフィックからサイバー攻撃の検知・分類・可視化が可能となるよう,機械学習を導入した(1)検知・分類方式と(2)可視化方式の開発に取り組んだ.(1)については,TCP通信とUDP通信のトラフィック特徴に対して独立した外れ値検出(L1-SVM)とL2-SVM識別器を組み合わせたハイブリッド型DDoS攻撃検知システムを開発し,2016年1月1日から同年12月31日までにNICTのダークネットセンサで観測されたトラフィックデータをオンライン学習し,DDoS攻撃判定を行った.なお,ダークネットトラフィックを特徴ベクトルに変換する際に使う時間窓を30秒から1時間までの複数個設定し,1ホスト当たりの特徴ベクトル数を増やして,多様な攻撃パターンに対応できるよう改良した.その結果,1年間にわたる平均オンライン性能は,適合率0.94,再現率0.93,F値0.93となり,安定して高精度にDDoS判定が行えることを実証した.また,識別器モデルに線形L2-SVM,k近傍法,ランダムフォレスト,RBFネットワークを導入した場合の性能を調べ,非線形L2-SVMの優位性を検証した.また,FP-Treeと呼ばれる連想ルールマイニング手法を適用し,2016年度9月下旬以降に大流行したIoTマルウェアMiraiと疑われる挙動を捉え,大流行以前の挙動と9月下旬のソースコード公開以後の挙動とに特徴的な違いがあることを発見した.(2)については,t-SNEと呼ばれる可視化手法において,いったん得られた解を新たな初期に設定してオンラインで2次元マップを更新する方法を提案した.2014年2月1日のデータを用いて,1時間ごとにt-SNEによる可視化結果を求めたところ,DDoS攻撃を受けたホストの変化が捉えられ,DDoS攻撃以外の攻撃が新たに出現する様子などが観測された.初年度の研究計画から大きなずれはなく,研究はおおむね順調に進んでいる.但し,いくつかの点で当初見込んでいた条件が整わず,H28年度に完成できなかった点があるので,それを以下にまとめる.(1)観測対象とするダークネットセンサとして,/16の1センサからNICTが所有する13個のすべてのセンサを使用することになっていたが,NICTから神戸大学に対してデータ共有する環境が間に合わず,従来通りの1センサでの観測データを使用した性能評価となった.(2)ダークネットトラフィックの時空間特徴を陽に考慮するため,スパイキングニューラルネットの活用を予定していた.しかし,協力研究者であるNikola Kasabov教授が開発しているNeuCubeと呼ばれるスパイキングニューラルネットのソースコードを提供して頂く条件として,オークランド工科大学(ニュージーランド)と神戸大学の間で共同研究契約を結ぶ必要があった.この契約がH28年度には間に合わず,上記研究の進展に影響が出た.特に大きな変更を予定しておらず,当初の予定通り推進していく.但し,本研究プロジェクトの成果を論文化する際,DDoS攻撃やその他のサイバー攻撃を検知した結果が正しいかどうかの検証が必要との指摘を得た.このような検証を行うためには,各国のCERTサイトや攻撃者,ホワイトハッカーなどが情報提供しているサイバー攻撃に関するニュースや掲示板,SNSを利用して,事実認定していく必要がある.これについては,現在,セキュリティ分野で行われているインシデント管理の方法を調査中であり,セキュリティの専門家ともコンタクトを取って,その方法を検討中である.H28年度では,ダークネットで観測される通信トラフィックからサイバー攻撃の検知・分類・可視化が可能となるよう,機械学習を導入した(1)検知・分類方式と(2)可視化方式の開発に取り組んだ.(1)については,TCP通信とUDP通信のトラフィック特徴に対して独立した外れ値検出(L1-SVM)とL2-SVM識別器を組み合わせたハイブリッド型DDoS攻撃検知システムを開発し,2016年1月1日から同年12月31日までにNICTのダークネットセンサで観測されたトラフィックデータをオンライン学習し,DDoS攻撃判定を行った.なお,ダークネットトラフィックを特徴ベクトルに変換する際に使う時間窓を30秒から1時間までの複数個設定し,1ホスト当たりの特徴ベクトル数を増やして,多様な攻撃パターンに対応できるよう改良した.その結果,1年間にわたる平均オンライン性能は,適合率0.94,再現率0.93,F値0.93となり,安定して高精度にDDoS判定が行えることを実証した.また,識別器モデルに線形L2-SVM,k近傍法,ランダムフォレスト,RBFネットワークを導入した場合の性能を調べ,非線形L2-SVMの優位性を検証した.また,FP-Treeと呼ばれる連想ルールマイニング手法を適用し,2016年度9月下旬以降に大流行したIoTマルウェアMiraiと疑われる挙動を捉え,大流行以前の挙動と9月下旬のソースコード公開以後の挙動とに特徴的な違いがあることを発見した.(2)については,t-SNEと呼ばれる可視化手法において,いったん得られた解を新たな初期に設定してオンラインで2次元マップを更新する方法を提案した.2014年2月1日のデータを用いて,1時間ごとにt-SNEによる可視化結果を求めたところ,DDoS攻撃を受けたホストの変化が捉えられ,DDoS攻撃以外の攻撃が新たに出現する様子などが観測された.初年度の研究計画から大きなずれはなく,研究はおおむね順調に進んでいる.但し,いくつかの点で当初見込んでいた条件が整わず,H28年度に完成できなかった点があるので,それを以下にまとめる.

(1)観測対象とするダークネットセンサとして,/16の1センサからNICTが所有する13個のすべてのセンサを使用することになっていたが,NICTから神戸大学に対してデータ共有する環境が間に合わず,従来通りの1センサでの観測データを使用した性能評価となった.(2)ダークネットトラフィックの時空間特徴を陽に考慮するため,スパイキングニューラルネットの活用を予定していた.しかし,協力研究者であるNikola Kasabov教授が開発しているNeuCubeと呼ばれるスパイキングニューラルネットのソースコードを提供して頂く条件として,オークランド工科大学(ニュージーランド)と神戸大学の間で共同研究契約を結ぶ必要があった.この契約がH28年度には間に合わず,上記研究の進展に影響が出た.特に大きな変更を予定しておらず,当初の予定通り推進していく.但し,本研究プロジェクトの成果を論文化する際,DDoS攻撃やその他のサイバー攻撃を検知した結果が正しいかどうかの検証が必要との指摘を得た.このような検証を行うためには,各国のCERTサイトや攻撃者,ホワイトハッカーなどが情報提供しているサイバー攻撃に関するニュースや掲示板,SNSを利用して,事実認定していく必要がある.これについては,現在,セキュリティ分野で行われているインシデント管理の方法を調査中であり,セキュリティの専門家ともコンタクトを取って,その方法を検討中である.
精子形成細胞における温度感受性の遺伝子発現とその臨床的意義に関する研究

1.マウス精巣内でで摂氏32度と37度で発現量の変化する遺伝子の分子クローニングを試み、32度から37度以上へ温度を上げると発現の亢進する新しい熱ショック蛋白遺伝子apg-1を見出した。apg-1は、体細胞で熱ショック応答を示すが、精子形成細胞では恒常的に発現しており熱ショック応答を示さなかった。さらに、apg-1類似遺伝子apg-2を精巣からクローニングしたが、熱ショック応答は見られなかった。2. 37度から32度へ温度を下げると発現の亢進する、動物で初めての低温ショック蛋白cirpを見出した。cirpはRNA結合蛋白で、体細胞の温度を下げるとその転写物及び蛋白の発現が亢進した。cirpは体細胞分裂の抑制蛋白であった。精子形成細胞では分化の段階において発現レベルの制御がみられ、温度感受性の細胞ではcirp高発現であった。そこで、実験的にマウスに停留精巣を作製したところ、早期に発現レベルの低下が認められた。臨床的にも、停留精巣では精子形成細胞におけるcirp発現レベルの低下が認められた。3.ヒトのcirp.apg-1、apg-2cDNAをクローニングし、それぞれあ遺伝子の染色体上の位置を決定した。4. cirp類似のRBM3遺伝子がやはり低温ショック蛋白であることを見出した。次いで、マウスrbm3のcDNAをクローニングした。精巣のセルトリ細胞では恒常的に発現していて、実験的停留精巣では発現が減少した。5.マウスGC2およびGC1生殖細胞に遺伝子導入して、レポーター遺伝子の最も高い発現の得られるプロモーターをいろいろなレトロウイルスLTR、PGKプロモーターから検索した。その結果造血幹細胞と同様にハイブリッドベクターが有効であることを見出した。低温ショック蛋白cirp,rbm3その他遺伝子をGC2細胞で強制発現させるために同定したプロモーターを利用してレトロウイルスに組み込んだ。今後、増殖を抑制する活性をもつかどうか判定し、正常マウスに移植したマウス胎児性癌に対し遺伝子治療モデル実験を行う予定である。哺乳類精子形成細胞の示す特異な温度感受性の分子機構を解明し、不妊症治療・避妊や癌治療へ応用することを目標に、マウス精巣内でで32度と37度Cで発現量の変化する遺伝子の分子クローニングを試みた。その結果、32度から37度C以上へ温度をあげると発現の亢進する新しい熱ショック蛋白遺伝子apg-1を見出した。apg-1は、殆どの体細胞で熱ショック応答を示すが、精子形成細胞では恒常的に発現しており熱ショック応答を示さなかった。さらにapg-1類似遺伝子apg-2精巣からクローニングしたが、熱ショック応答は見られなかった。一方、37度から32度Cへ温度を下げると発現の亢進する遺伝子として、動物で初めての低温ショック蛋白を見出し、cirpと命名した。アンチセンスオリゴヌクレオチドでcirpの発現を抑制すると、低温による体細胞分裂の抑制が解除され、常温で発現亢進させると細胞周期のG1でブロックされたことから、体細胞分裂の抑制物質であることが示された。精子形成細胞では分化の段階において発現レベルの制御がみられ、温度感受性の細胞では高発現であった。

臨床的にも、停留精巣では、精子形成細胞におけるcirp発現レベルの低下が認められた。ヒトのcirp遺伝子をクローニングし、染色体上の位置を決定した。cirp類似のRBM3遺伝子がやはり低温ショック蛋白であることを見出した。これらの蛋白に対して、それぞれ抗体を作製し解析中である。哺乳類精子形成細胞の分化は、体細胞分裂、減数分裂、形態変化の複雑な過程であり、分化段階に応じて厳密な遺伝子発現のコントロールがなされている。さらに精子形成細胞は体温よりも低い温度に保たれないと分化できずに死滅する特質をもっている。本研究では、精巣で32度と37度Cで発現量の変化する遺伝子を分子クローニングし、高温感受性や増殖・分化への影響を解析した。さらに、停留精巣、精索静脈瘤、精巣腫瘍症例におけるこれらの遺伝子発現の変化を解析し治療への応用を試みた。1.マウスGC2およびGC1生殖細胞に遺伝子導入して、レポーター遺伝子の最も高い発現の得られるプロモーターをいろいろなレトロウイルスLTR、PGKプロモーターから検索した。その結果造血幹細胞と同様のハイブリッドベクターが有効であることを見出した。2.マウスrbm3のcDNAをクローニングした。32度で発現が誘導される低温ショック蛋白であった。精巣のセルトリ細胞では恒常的に発現していて、実験的停留精巣では発現が減少した。3.低温ショック蛋白cirp,rbm3その他遺伝子をGC2細胞で強制発現させるために、1.で同定したプロモーターを利用してレトロウイルスに組み込んだ。今後、増殖を抑制する活性をもつかどうか判定し、正常マウスに移植したマウス胎児性癌に対し遺伝子治療モデル実験を行う予定である。4.さらに多く停留精巣、精索静脈瘤、精巣腫瘍症例の組織を蓄積中である。5. cirpは脳ではでは恒常的に発現しているが発現に日内変動があり、概日リズムに関係している可能性が示唆された。また、低温で発現誘導がかかる機序として、遺伝子のCold responsive elementを同定した。
多様体上のベクトル束の研究

射影空間P^n(n【greater than or equal】4)上の階数2のベクトル束の線束への分解問題を研究し、以下の結果を得た。1)コホモロジーによる分解定理。P^nのHilbert schemeの行列式多様体における構造を解析し、次の分解定理を得た。定理:EをP^n(n【greater than or equal】4)上の階数2のベクトル束、PをP^nの4次元または5次元の線形部分空間、E^^-=E|PをEのPへの制限とする。このとき、Eが線束に分解するためには、H^1(P, End(E^^-))=0であることが必要十分である。従って、この分解定理により標数零の体上の分解問題は正標数の体上の分解問題に帰着されることが示された。2)正標数の体上の行列式多様体の構造の研究。標数零の体上では、小平消滅定理、Hodge分解等が成立することにより、行列式多様体の構造を比較的容易に研究できるが、正標数の体上ではこれらは成立しない。正標数の体上成立する次の2つの定理を証明した。定理:Xを正標数の代数的閉体上の非特異射影多様体、LをX上の正豊富線束とする。このとき、次の不等式が成立する:dim H^1(X, L^<-1>)【less thanor equal】dim H^1(O_x)。定理:XをEに付随する行列式多様体とすると、H^1(X, O_X)=H^0(X,Ω^1_X)=0。(2)n=5.Eが安定ベクトル束でないならば、Eは線束の直和である。(3)n=6.任意の階数2のベクトル束Eは線束の直和である。これら分解問題の解決はベクトル束領域における重要な研究課題であるHartshorne予想およびGrauert-Schneider予想の解決を与える。本研究においては、これらの研究課題を新たらしく導入した行列式多様体の方法により研究し、平成13年度において、次の研究成果を得た。1)P^nのHilbert schemeの行列式多様体における構造を解析し、次の分解定理を示した。従って、この分解定理により標数零の体上の分解問題は正標数の体上の分解問題に帰着されることが判る。標数零の体上では、小平-中野消滅定理、Hodge分解等が成立することにより、行列式多様体の構造を比較的容易に研究することが出来るが、正標数の体上ではこれらは成立しない。正標数におけるDeRham complexからHodge complexへのスペクトル列を研究し、次の結果を得た。本研究においては、平成13年度の研究成果であるベクトル束の分解定理および正標数の体上の小平消滅定理を用いて、上記分解問題を正標数の体上で取り扱い、次の研究成果を得た。2)n=5.XをEに付随する行列式3次元多様体とする。Eが線束に分解するためのXの幾何学的特徴付けである次の命題を得た。DをEのtautological divisorのXへの制限因子、HをP^5の超平面因子のXへの制限因子とする。このとき、自然数aをH^0(E(-a))≠0を満たす最大の自然数とし、H^0(E(-a))の零でない切断に付随するXの曲面をZ=D-aH(ZはEに対して一意的に定まるXの曲面である)、更にZ^*=D-(c_1-a)Hとする。定理:次の命題は互いに同値である。

(1)Eは線束の直和である。(2)XにはZと交わらない曲面が存在する。平成14年度に引き続いて、射影空間上のベクトル束の分解問題を研究し、以下の諸結果を得た。これまでの研究で次のベクトル束の分解定理が得られた。分解定理:Pn(n≧4)を代数的閉体(標数は任意でよい)上定義されたn次元射影空間とし、EをPn上の階数2のベクトル束とする。このとき、Eが線束に分解するための必要十分条件はEの自己準同型写像のなす層End(E)の1次コホモロジー群が消えることである。従って、標数0の体上の分解問題も正標数の場合に帰着されることが示されたので、今年度では、主に正標数の場合の分解問題を研究した。1)位相的に自明なペクトル束の分解定理。EをP4上の階数2の非常に豊富なベクトル束とし、自然数aをE(-a)が零でない大域切断をもつ最大の自然数とする。こめとき、Eに付随する行列式曲面を用いて、aに関する次の不等式を証明した。この不等式を用いて、位相的に自明なベクトル束Eのチャーン数をC1=α+β、C2=αβ(α≧β)とするとき、α≧(-1+√<4β-3>/2)βならば、Eは線束の直和であることを示した。従って、1≦β≦3ならば、Eは線束の直和である。2)正標数における行列式多様体の代数・幾何構造とベクトル束の分解定理。EをP4上の階数2の非常に豊富なベクトル束とし、XをEの行列式曲面、ZをEに付随するX上の因子とする。さらに、pを体の標数としFを次数qのFrobenius写像とする。このとき、次の事柄が成立することを示した。b)Xの不正則数=0、Xの第一次正則微分形式=0。c)C1^2-4C2>0とする。このとき、EをXに制限して得られるペクトル束E|XはBogomolovの意味で非安定である。さらに、E|XのFによる逆像の自己同型群の次元(=H^0(X, End(F^*(E|X)))の次元)はH^0(X, qC)の次元に等しい。ただし、C=(2a-C1)L、L=Xの超平面切断因子。従って、Eが線束に分解するためにはH^1(X, End(F^*(E|X)))の次元≦0(q^1)であることが必要十分である。
海馬バインディングの脳認知科学研究

記憶、認知に重要な役割を果たす脳基盤として大脳新皮質が注目されがちであるが、本研究では大脳新皮質とも連携して働く海馬や扁桃体等の下部脳領域に注目し、全脳にわたる連携活動の解明を目指した脳イメージング研究を展開した。記憶・認知に関与する感情の役割等を解明するなど7本の国際論文誌にその研究成果を発表した。東日本大震による損傷によりMRI-EEGバインディング同時計測系構築が破損したが、平行開発したDTI(拡散テンソルイメージング)を用いた神経繊維走行解析と脳機能活動や心理物理量との関連性の解析がBrain Connectome解析として近年注目される研究の一手法として注目を集めるなど、本研究が目指した大脳新皮質と海馬、扁桃体等の下部脳領域に渡る連係動作の解析手法を構築できた。脳の情報統合機構として重要な働きを持ち、感覚から認知まで、普遍的な機能であるバインディングという重要な脳機能に注目し、特に高次認知と記憶に関する機能を解明するため、海馬領域におけるバインディングの脳イメージング研究を目指す。バインディングの脳イメージング計測を可能とするEEGとMRIの同時記録とその解析を目指す。脳の解剖学的結合データを収集し、計算論的モデル化に活かすことで、バインディングの脳認知科学モデル構築を目指す。脳の情報統合機構として重要な働きを持ち、感覚から認知まで、普遍的な機能であるバインディングの重要な脳機能に注目し、特に高次認知と記憶に関する機能を解明するため、海馬領域における階層的バインディングの脳イメージング研究に着手した。計画は、バインディングの脳イメージング研究を可能とするEEGとMRIの同時記録実験系の構築と、海馬バインディングの脳機能の計算論的モデルの構築の両輪からなる。本年度は初年度であるため、当初計画に従い、EEGとMRIの同時計測系の構築を行った。この構築は、本研究の中核となる測定系であり、また高価な買い物であるので、MRI内で使えるEEG装置の選定、実環境使用評価などを繰り返し、さらには、ノイズの削減の為にMRI装置周りと実験制御・計測系の改良まで必要となり、予想外の時間を要した。時間のロスはあったが、3TMRIとEEGとの同時測定装置として、かなり理想的な仕上がりであり、今後の研究基盤の構築ができた。また、計算論的モデル構築研究では、J.R.AndersonのBold-ACTRモデル,AshbyのSpeedモデルの導入と検討を開始した。特に、Ashby型の神経回路シミュレーション実験環境をMatlabとSimlaを用いて構築中であり、海馬バインディングの脳機能の計算論的モデル化のための準備は着実に進展している。本年度は、バインディングの脳イメージング計測を可能とするEEGとMRIの同時記録実験系の改善を行った。GE製のMRI装置のTE時間精度のふらつきが原因となってノイズの削減が十分果たせない状態であることが判明したため、EEGへ重畳するMRIノイズの削減を、ハードウエアおよびソフトの両面からはかった。TRを用いたノイズ削減を可能にして測定システムを構築することで、目視では自然にみえるほどに、かなりの改善をはかれた。装置の問題としてTRにも時間精度のふらつきがあり、ノイズの削減が完全で無い状態であることには変わりないため、実測データに基づき、現状の同時計測システムのEEG信号の評価を行う必要があり、課題として検討中である。上記作業と並列に、被験者の注意状況を把握・計測するため、MRI内で動作可能な視覚トラッキング装置の導入を今年度は図った。計算論的モデル構築研究では、AshbyのSpeedモデルを手本に、Ashby型の神経回路シミュレーション実験環境をMatlabとSimulaを用いて構築した。GUIを用いた計算論モデルの構築が可能となった。本研究の特徴である、バインディングの脳イメージング計測を可能とするEEGとMRIの同時記録実験系の改善を引き続き遂行した。GE製のMRI装置のTE時間精度のふらつきが原因となってノイズの削減が十分果たせないため、その軽減手法を、ハードウエアおよびソフトの両面からはかった。TRを用いたノイズ削減の他、EEG電極の改良、EEG電極設置手法を改良しローインピーダンス化などの改良を加えた。さらに、被験者の注意状況を把握・計測する、MRI内で動作可能な視覚トラッキング装置を組み込んだEEGとMRIの同時記録実験系を構築した。

脳機能計測とパラレルに、解剖学な神経結合のデータをMRIを用いて取得するため、拡散テンソルMRI計測と解析を開始した。この基礎情報に基づき、従来開発した計算論的モデル構築を発展させ、海馬バインディングの脳認知科学モデル化を可能にした。本年は着実な成果を積み上げ、またMRI実験も立ち上がりつつあったが、3月11日の東日本大震災の影響を受け、EEGとMRIの同時記録実験システムと、MRI解析用サーバに重大な損傷を受けた。MRI自体は損傷を免れたが、電力や研究予算の問題等があり、未だ正常なMRI実験ができない状態である。EEGとMRIの同時記録実験システム、MRI解析用サーバの早急な再構築が必要となった。記憶、認知に重要な役割を果たす脳基盤として大脳新皮質が注目されがちであるが、本研究では大脳新皮質とも連携して働く海馬や扁桃体等の下部脳領域に注目し、全脳的システムとしての連携動作の解明を目指した脳イメージング研究を展開した。また今期は東日本大震災による研究中断期間を利用して成果の取りまとめに傾注した。その結果、記憶・認知に関与する感情の役割等を解明するなど計6本のハイインパクトな国際論文誌に成果を纏めることができた。東日本大震による機器損壊等の影響でMRI-EEGバインディング同時計測系構築は挫折したが、平行開発したDTIを用いた神経繊維走行解析と脳機能活動の関連性の解析手法は、近年注目されはじめたBrain Connectome解析研究の礎となるなど、本研究が目指した大脳新皮質と海馬、扁桃体等の下部脳領域に渡る連携動作の解析手法を構築できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。
次世代型原子炉の炉物理に関する共同研究

日仏両国の原子力政策には高速増殖炉の開発やプルトニウムの利用等を含めて共通点が多く、今や両国が次世代型原子炉の開発研究については世界をリ-ドする立場にある。従って、次世代炉の炉物理について両国が協力して研究を進めることは極めて意義深い。これまで、次世代型軽水炉の有力な候補の一つである高転換軽水炉の研究開発に関連して、フランス原子力庁(CEA)では臨界集合体を用いた実験的研究を軸に炉物理研究を精力的に行ってきた。一方、日本の大学においても、京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)を用いて「大学連合」による実験的研究が1986年より開始され、現在も実験解析を通じて核計算手法の開発を中心とした炉物理研究が続けられている。さらに、CEAでは「大学連合」で行うことができないプルトニウム燃料装荷炉心に関する実験的研究を行っている。これらの成果を基盤として、本研究では、フランス原子力庁と日本の「大学連合」が次世代型原子炉の研究開発について、炉物理の面で研究遂行上の課題となっている問題点を解決するために共同研究を行うことを目的とした。研究の進め方としては、1993年に締結された日仏研究協力協定に基づき、毎年、日本とフランス交互に日仏セミナーを開催して、共同研究課題に関する双方の結果を持ち寄って討議するとともに、日仏セミナーにおける議論に基づいて次年度の共同研究課題を策定して共同研究を行う方式とした。また、日仏セミナーでは上記の研究課題の他に双方で独自に進められている炉物理研究の内容についても情報交換し、必要に応じて共同研究課題に随時加えることとした。なお、日仏セミナーでは研究に直接携わっている研究者をできる限り集め、実際的で中身の濃い議論が行えるよう配慮した。ちなみに、本研究の期間中に第3回から第5回までの計3回の日仏セミナーが開かれ、昨年、日仏研究協力協定を1999年まで延長する新協定が締結された。本研究では、次世代型原子炉の炉物理に関する共同研究課題として、(1)無限格子のボイド反応度係数、(2)共鳴自己遮蔽効果、(3)燃料集合体のピン出力分布、(4)軽水炉の減速材温度反応度係数、(5)超ウラン(TRU)元素の核特性、(6)格子計算における中性子漏洩効果を設定して共同研究を行った。上記(5)は第3回日仏セミナーで、(6)は第4回日仏セミナーで追加された課題であり、(3)は第4回日仏セミナーで除外された。上記(1)と(4)については、これまでの成果を論文にまとめるべく、研究協力者を6ヶ月間フランス原子力庁(CEA)のカダラッシュ研究所に派遣し、共同で計算を行うなど詳細な詰めの作業を行い、その結果を昨年9月に水戸で開催された炉物理国際会議PHYSOR96で発表した。これに関しては、第5回日仏セミナーで、日仏の計算結果間の差は主として^<239>Pu,^<241>Pu,^<16>O,^<91>Zrの反応率の差に起因していることが判明した。この課題については日仏共同論文を然るべき学術誌に投稿して終了し、新たに混合酸化物燃料セルの感度解析に関する研究課題を設定することで合意した。(2)については、双方でサブグループ法に基づく計算法の開発研究が行われており、これまではそれらの内容を互いに紹介することを中心に活動を行ってきた。今後、仏側がベンチマーク計算問題を作成し、日仏双方が計算を行って相互比較を行うことで合意した。(5)については、本研究用に作成したプルトニウムリサイクルに関するベンチマーク計算問題が国際的なベンチマーク問題として採用された。これまでに第5サイクルにおけるプルトニウム含有量の日仏間の差(約3%)は、双方が使用した断面積ライブラリーの差に起因していることが判明した。燃焼計算への一般化摂動理論に基づく感度解析の適用、KUCAにおけるマイナ-アクチニド断面積評価のための積分実験等も着実に進行しつつある。今後、仏側がCEAにおける実験結果を基としたマイナ-アクチニドの燃焼に関するベンチマーク問題を作成し、双方が日本のPWR燃料の照射後試験結果の解析を行うことで合意した。(6)については、国際的なボイド係数ベンチマーク計算問題を基に仏側がベンチマーク問題を作成することになった。

研究の進め方としては、1993年に締結された日仏研究協力協定に基づき、毎年、日本とフランス交互に日仏セミナーを開催して、共同研究課題に関する双方の結果を持ち寄って討議するとともに、日仏セミナーにおける議論に基づいて次年度の共同研究課題を策定して共同研究を行う方式とした。また、日仏セミナーでは上記の研究課題の他に双方で独自に進められている炉物理研究の内容についても情報交換し、必要に応じて共同研究課題に随時加えることとした。なお、日仏セミナーでは研究に直接携わっている研究者をできる限り集め、実際的で中身の濃い議論が行えるよう配慮した。ちなみに、本研究の期間中に第3回から第5回までの計3回の日仏セミナーが開かれ、昨年、日仏研究協力協定を1999年まで延長する新協定が締結された。本研究では、次世代型原子炉の炉物理に関する共同研究課題として、(1)無限格子のボイド反応度係数、(2)共鳴自己遮蔽効果、(3)燃料集合体のピン出力分布、(4)軽水炉の減速材温度反応度係数、(5)超ウラン(TRU)元素の核特性、(6)格子計算における中性子漏洩効果を設定して共同研究を行った。上記(5)は第3回日仏セミナーで、(6)は第4回日仏セミナーで追加された課題であり、(3)は第4回日仏セミナーで除外された。上記(1)と(4)については、これまでの成果を論文にまとめるべく、研究協力者を6ヶ月間フランス原子力庁(CEA)のカダラッシュ研究所に派遣し、共同で計算を行うなど詳細な詰めの作業を行い、その結果を昨年9月に水戸で開催された炉物理国際会議PHYSOR96で発表した。これに関しては、第5回日仏セミナーで、日仏の計算結果間の差は主として^<239>Pu,^<241>Pu,^<16>O,^<91>Zrの反応率の差に起因していることが判明した。この課題については日仏共同論文を然るべき学術誌に投稿して終了し、新たに混合酸化物燃料セルの感度解析に関する研究課題を設定することで合意した。(2)については、双方でサブグループ法に基づく計算法の開発研究が行われており、これまではそれらの内容を互いに紹介することを中心に活動を行ってきた。今後、仏側がベンチマーク計算問題を作成し、日仏双方が計算を行って相互比較を行うことで合意した。(5)については、本研究用に作成したプルトニウムリサイクルに関するベンチマーク計算問題が国際的なベンチマーク問題として採用された。これまでに第5サイクルにおけるプルトニウム含有量の日仏間の差(約3%)は、双方が使用した断面積ライブラリーの差に起因していることが判明した。燃焼計算への一般化摂動理論に基づく感度解析の適用、KUCAにおけるマイナ-アクチニド断面積評価のための積分実験等も着実に進行しつつある。今後、仏側がCEAにおける実験結果を基としたマイナ-アクチニドの燃焼に関するベンチマーク問題を作成し、双方が日本のPWR燃料の照射後試験結果の解析を行うことで合意した。(6)については、国際的なボイド係数ベンチマーク計算問題を基に仏側がベンチマーク問題を作成することになった。次世代型原子炉の開発に関連する炉物理研究として、(1)高転換軽水炉の無限格子に対するボイド反応度係数計算法、(2)共鳴吸収断面積が相互に重なり合う状態での共鳴自己遮蔽効果の計算法、(3)OECD原子力機関原子力科学委員会のピン出力分布についてのベンチマーク計算、
社会性昆虫の病原微生物に対する生体防御

本研究の目的は、これまで体系的に確認されてこなかった、社会性昆虫の特有の集団・個体・細胞レベルにおける生体防御機構を解明することである。現在の昆虫病理学では、社会性昆虫と単独性昆虫の生体防御機構に区別はなく、また、生体防御反応に「行動」という観念はほとんどない。しかし、社会性昆虫は集団で生活することによりさまざまな機能を獲得しており、生体防御の点でも特有の生体防御機構を発達させていることが示唆されている。現在は、社会性昆虫であるイエシロアリの社会行動の一つであるグルーミング行動の昆虫病原性糸状菌に対する防御機構における役割を調査している。平成20年度は、社会性昆虫特有の防御機構について平成18年度および19年度に行った調査結果をまとめるとともに、補充的な実験を行った。また、福岡大学にて電子顕微鏡を用いてイエシロアリの触角上感覚器について、平成19年度に引き続きさらなる調査を行った。また、これまでの研究成果を博士論文にまとめた。現在は、社会性昆虫であるイエシロアリの社会行動の一つであるグルーミング行動の昆虫病原性糸状菌に対する生体防御機構における役割を調査している。平成18年度は、イエシロアリのグルーミング行動開始の引き金となる刺激や、またその頻度などを調査した。健全シロアリ、または感染シロアリの集団の行動比較、あるいは触角を持つ集団、持たない集団などの行動観察を行うとともに、グルーミングにおける触覚の機能、役割の解明を目的として、触角電位図法(EAG法)を用いて、各種昆虫病原性糸状菌の匂い物質に対する触角の電気生理学的反応を得た。これに加えて、電子顕微鏡を用いて各種昆虫病原性糸状菌のイエシロアリ体表付着部位の観察をおこない、糸状菌側からのグルーミング行動に対抗する戦略を検証した。電気生理学的実験は、福岡大学理学部で、ご教授いただいた。国内学会では、11月に第18回日本環境動物昆虫学会年次大会(神奈川)、日本蚕糸学会第62回九州支部・第72回関西支部合同大会昆虫機能・利用学術講演会(福岡)に参加、3月に日本応用動物昆虫学会第51回大会(広島)に参加予定。また8月にはXV Congress IUSSI(Washington DC, USA)国際学会にも参加した。社会性昆虫は集団で生活することによりさまざまな機能を獲得しており、生体防御の点でも特有の機構を持つことが示唆されている。そこで、社会性毘虫であるイエシロアリのグルーミング行動の昆虫病原性糸状菌に対する生体防御機構における役割を調査している。平成19年度は、イエシロアリのグルーミング行動と糸状菌の揮発性物質の相互作用について詳しく調査した。行動観察を引き続き行うとともに、グルーミングにおける触覚の機能、役割の解明を目的として、single sensillum recordingを用いて、各種昆虫病原性糸状菌の匂い物質に対する触角の電気生理学的反応を得た。加えて、各種昆虫病原性糸状菌のイエシロアリ体表からの除去を観察し、糸状菌の揮発性物質とグルーミング行動の関連を検証した。
心筋梗塞の新しい治療法の開発-体性幹細胞を用いた再生治療

1:骨髄間葉系細胞の心筋細胞への分化骨髄間葉系細胞を心筋細胞と共培養することにより、骨髄間葉系細胞は心筋細胞特異的な遺伝子および蛋白を発現した。異なる色素にて予めラベルしておくことにより、骨髄間葉系細胞の心筋細胞化は2種類の細胞の融合によることがわかった。興味深いことに、融合した細胞は心筋細胞の形質をもち、しかも分裂能を獲得した。骨髄間葉系細胞以外にも骨格筋由来の細胞、内皮細胞、内皮前駆細胞、心臓線維芽細胞が心筋細胞との共培養にて融合し、いずれも心筋細胞の形質を示した。骨格筋由来の細胞、内皮細胞をマウスの心臓に注入したところ、in vivoにおいても、心筋細胞と融合し、心筋細胞特異的蛋白を発現した。また心臓に凍結傷害をくわえたところ、心筋細胞は周囲の内皮細胞と融合した。2:組織幹細胞の心筋細胞への分化心臓より幹細胞を単離する目的で、FACSによりSP(side population)分画を採取した。SP分画細胞はヘキストdyeを排出する分子であるbcrpを発現していた。SP細胞はオキシトシンの処理により、急速に分裂増殖し、3-4週後には自律拍動する心筋細胞に分化した。また培養条件をかえることにより、心臓由来SP細胞は脂肪細胞や骨細胞に分化した。1.骨髄間葉系細胞の心筋細胞への分化セルソーターを用いてマウス新生仔心臓および成熟心臓によるside populationに相当する細胞を採取することに成功した。今後種々の抗体を用いて細胞表面マーカーを明らかにするとともに、骨髄細胞や心臓への移植を行い、この細胞の性格について明らかにする。2.組織幹細胞の心筋細胞への分化心筋細胞分化誘導のin vitroでの機構を検討するために、研究協力者とともにGFP transgenic mouseより単離した骨格筋細胞を新生仔ラット心筋細胞と共培養し、骨格筋細胞に心筋蛋白が発現するかについて免疫細胞染色法により検討した。その結果、GFP陽性骨格筋由来細胞の一部はcTnT、ANP、GATA4、CSX/Nkx2.5を発現し、また、周囲の心筋細胞との細胞間接着部位にcadherinとconnexin43を発現して電気的機械的接着部位を形成することが明らかになった。また、骨格筋の幹細胞が多く含まれる分画として、FACSにより得られたSP(side population)分画とを骨格筋初代培養上清中の遅延接着細胞群を、それぞれ心筋細胞と共培養した。その結果、骨格筋のSP分画細胞にはMP(main population)分画に比較して、心筋細胞に分化するGFP陽性骨格筋由来細胞が多く存在した。また、骨格筋細胞培養上清中の遅延接着細胞には、筋芽細胞を主体とする早期接着細胞と比較して、心筋細胞との共培養によりcTnTを発現するGFP陽性骨格筋由来細胞が多く存在した。このことは、骨格筋内に含まれる幹細胞が心筋細胞に分化していることを示唆する。1.骨髄間葉系細胞の心筋細胞への分化セルソーターを用いてラット新生仔心臓よりside populationに相当する細胞を採取することに成功した。その細胞に種々のサイトカイン、増殖因子を添加したところオキシトシンを添加した場合のみ細胞形態の変化、細胞増殖が認められ、3週間後には自立は拍動する細胞を認めた。これらの細胞は、心臓特異的遺伝子、蛋白を発現しており、心筋細胞に分化したと考えられた。その結果、GFP陽性骨格筋由来細胞の一部はcTnT、ANP、GATA4、CSX/Nkx2.5を発現し、また、周囲の心筋細胞との細胞間接着部位にcadherin connexin43を発現して電気的機械的接着部位を形成することが明らかになった。骨格筋以外にGFP transgenic mouseより肝細胞、皮膚細胞を採取し、心筋細胞と共培養したところこれらの細胞も心筋特異的蛋白を発現した。

骨格筋由来の細胞、内皮細胞をマウスの心臓に注入したところ、in vivoにおいても、心筋細胞と融合し、心筋細胞特異的蛋白を発現した。また心臓に凍結傷害をくわえたところ、心筋細胞は周囲の内皮細胞と融合した。2:組織幹細胞の心筋細胞への分化心臓より幹細胞を単離する目的で、FACSによりSP(side population)分画を採取した。SP分画細胞はヘキストdyeを排出する分子であるbcrpを発現していた。SP細胞はオキシトシンの処理により、急速に分裂増殖し、3-4週後には自律拍動する心筋細胞に分化した。また培養条件をかえることにより、心臓由来SP細胞は脂肪細胞や骨細胞に分化した。
ヒト甲状腺腫瘍におけるシステインプロテアーゼとRas癌遺伝子産物に関する研究

コラーゲン、エラスチンを分解するシステインプロテ-ゼの1つであるカテプシンLが甲状腺腫瘍、頭頚部扁平上皮癌の転移、浸潤に関するか否かについて検討すると伴に、その特異的阻害物質であるシスタチンAとの相互関係についても比較検討を試みた。(結果)カテプシンL活性は甲状腺、頭頚部扁平上皮癌ともに、正常部組織、良性腫瘍にくらべ悪性腫瘍では、有意に高値を示した。しかし、両腫瘍ともにカテプシンL活性と腫瘍浸潤度との間に関連は認めなかった。また扁平上皮癌ではリンパ節転移を示す症例で低値を示した。シスタチンAのWestera Blottingの結果において、甲状腺腫瘍ではバンドを認めなかったが、扁平上皮癌では明瞭なバンドを認め、正常扁平上皮に比べ、そのdensityは有意に高かった。また扁平上皮癌のリンパ節転移症例は転移を認めなかった症例に比べ2倍以上densityが強かった。(考察)以上の結果より、カテプシンLが甲状腺、頭頚部扁平上皮の癌化に伴い増加し、扁平上皮癌ではシスタチンAの増加は癌化、特にリンパ節転移の形成に何らかの形に関与していることが示唆された。現在、その解明と合わせて、シスタチンと類似アミノ酸配列を持つPas癌遺伝子とカテプシンLとの相互、関係についても検討中である。
高機能バイオセンシングのためのサンプル分離抽出・分析前処理マイクロシステムの構築

近年世界的に研究が盛んなMicroTAS(マイクロ化学・生化学分析システム)の分野では、DNAやタンパク質といった生体物質の分析手法の進歩が著しい。それに比べて進展が遅れている分析に掛けるまでの生体サンプルの抽出・前処理にMEMSおよびナノテクノロジー技術を適用し,トータルシステムとしての機能を飛躍的に改善することを目的として研究を行った。具体的には特定の細胞や組織から生体サンプルを抽出・処理し,マイクロ生化学分析チップへ供給するシステムの実現を目指し、そのために必要なサンプル採集・選別および分析の前段階となる化学処理をナノリットルあるいはピコリットルオーダーの容積を持つマイクロ流路内で実現する流体デバイス/システムを開発した。生体分子を分離・抽出するマイクロソータとしては、熱反応性ハイドロゲルをキャリアとして用い、ゾル-ゲル相転移を利用した流体スイッチングを原理として1入力-2出力のデバイスを開発した。構造の最適化によりソート速度5msec以下を実現した。また、DMDを用いて、1入力-9出力のマルチソータも実現した。前処理システムとし極微量の薬液を高精度で導入できるマイクロ細胞培養容器を実現した。3次元的なシースフローにより、容器内の特定の細胞に薬液をスポット的に導入する機構を開発した。また、細胞培養容器に高速に同じ種類の細胞を導入する流体システムおよび2種類の細胞の数を制御して導入する流体システムも実現した。DNAやタンパク質等の生体分子を油相に包んで、流体システム中で安定に搬送することを可能にする油相マイクロカプセルとして、油層/液相の均一微小ドロプレットおよび空気1油相1水相の新しいドロプレットの生成デバイスの開発を行った。我々はMicroTAS(マイクロ化学・生化学分析システム)の開発を行っており,DNAやタンパク質といった生体物質の抽出・前処理にMEMSおよびナノテクノロジー技術を適用し,トータルシステムとしての機能を改善することを目的とする。具体的には特定の細胞や組織から生体サンプルを抽出・処理し,マイクロ生化学分析チップへ供給するシステムの実現を目指す。初年度に当る今年度は主に下記要素技術の確立を行った。ハイドロゲルの相転移を用いた生体分子の分離・抽出に関しては,1入力-2分岐型のマイクロソータについて,CFDによる流体解析を基にした流路構造の最適化により,10msecオーダーのソートスピードを実現した。また,2次元平面流路を用いたマルチソーティングについても検討し,DMDを用いてレーザを操作することにより流れの制御を確認した。生体分子の分離・抽出を行う方法として,シースフローを用いる手法についても検討し,2入力-4出力のソータを試作・評価を行った。シースフローを用いたサンプルインジェクションについてはCFDを用いた流体解析により流路構造を最適化するとともに,キャリア流の流量を制御するマイクロバルブを集積化することにより10nlオーダーのサンプル導入を実現することに成功した。システム構成要素として重要なマイクロバルブとしてすべてシリコンゴムの一種であるPDMSからなる流路と同じ幅のニューマチック方式のものを開発した。バルブ部分の円形にすることによりリークフリーを実現した。電気化学プロセスによるマイクロガラスアレーの製作についてはウエハの一部に選択的に形成が行える方法と形状の均一性の向上について検討し,実用的なガラスマイクロアレーが形成可能となった。生体物質の分離・抽出用マイクロ機構については,昨年度行ったハイドロゲルのゾル-ゲル相転移を利用した1入力-2出力型のマイクロソータの改良を行い,ソーティングスピードを改善した。また,1回のソートで多種類の分離を可能とするため,マイクロソータのマルチ化に関して検討を行った。流路をマトリックス状に形成し,その交差部分に金属吸収体薄膜を設けPC制御のデジタル・マルチ・ミラーデバイス(DMD)で赤外光を照射するシステムを実現し,1入力-9出力のマイクロソータを実現した。ただし,スイッチング時間などの点で問題があり,今後引き続き検討を進める予定である。また,上記と並行してシースフローによるマルチマイクロソーターについて研究を進めた。

ニューマチック型マイクロバルブを集積化することにより,1入力-16出力のソーテイングシステムについて精度の向上を実現した。ガラスマイクロアレーリアクタに関しては形成条件の最適化をはかり,更なる微小化をはかった。マイクロリアクタとして応用する際の薬液導入についてはさらに検討が必要である。生体分子の分析前処理化学反応の効率化のために,油-水の2層流を用いて液滴を形成するマイクロ流体システムについて,液滴サイズの制御を目的として,構造・流量条件の最適化を行った。また,ニューマチック型マイクロバルブを複数組み合わせたマイクロリアクタについて,バルブ特性の改善を行い120msecの拘束スイッチングを実現するシステムを開発した。上述のマイクロ流体デバイスの設計にはいずれも有限要素法による流体シミュレーションを適用し,実デバイス中の流れ観察データとの比較により,解析の精度向上をはかった。生体サンプルの抽出・前処理にMEMSおよびナノテクノロジー技術を適用し,トータルシステムとしての機能を飛躍的に改善することを目的として研究を行ってきた。最終年度である本年度は前年度までの要素技術の基礎研究をさらにブラッシュアップするとともに,目的とする実用的な前処理システムとして必要となる要素を抽出し、検討を進めた。細胞を培養し微量薬物導入による細胞の変化をリアルタイム観察するマイクロセルに関しては、マイクロメッシュ構造を導入することにより特定の細胞コロニーにスポット的に薬物を導入することが可能となった。また、ハイスループット細胞操作を目的としてマイkルオセルのマルチ化を行い、各セルに細胞を導入するマイクロ流体機構を実現した。生体物質の分離・抽出用マイクロ機構については、サンプル流の両側をキャリア流ではさむ形のシースフローを取り入れることにより、ゾル・ゲル相転移に伴う微小領域の僅かな粘度変化を利用してソーティング可能なデバイスを新規に開発した。さらに、入力部分に3次元的なシースフローを取り入れることによりサンプル流を底面に絞ることで、検出から分離まで5ミリ秒以内で行える高速ソーティングを実現し、ソーティングエラーも大幅に減少させた。また、多数の生体分子の同時並列処理を実現するため、入力部分から導入したサンプル流とバッファ流を16並列32流路に分岐させて同時並列分離処理を行い、回収と廃棄の2つの出力にソートする3次元積層流体デバイスを開発した。DNAやタンパク質等の生体分子を油相に包んで、流体システム中で安定に搬送することを可能にする油相マイクロカプセルとして、空気/油相/水相の新しい3層のマイクロカプセルの生成デバイスの開発を行った。この結果、油相の流量を制御することでカプセルの大きさを保ったまま油膜の体積を200pLまで微量化することに成功した。
漆塗装物の展示と保存に関する研究

天然高分子材料のひとつである漆は9000年に以上も前から使用されてきた塗料であり,接着剤である.そして,明日香時代以来多くの家具,食器,文化財建築物に漆を使って製作されてきた.これらは,貴重な文化財である.また漆は,現代においても美術工芸品という立場の他に実用品としての立場もあり,漆器や家具にも使われることが多い.しかし,漆器は優美な艶や色彩を持つなど日本が誇る伝統工芸品ではあるが,漆は有機物であり,有機物は無機物よりも本質的には弱く,また漆の短所として耐光性が良くない点を多くの研究者が指摘している.そこで,本研究では,漆器を美術品としての立場から美術館や博物館などにおける展示保存の検討,実用品の立場から耐光性向上の2つの観点から研究を進めてきた.具体的には,美術品の立場から,美術館や博物館などにおいて漆塗装物に対して用いられる光について検討した.これらのことから,漆塗装物を保存するのであれば,暗所保存が最も変化が少ない環境であった.しかし,光が照射されるような展示環境では,光源に紫外放射が少なく,また光源自体の放射照度が少ない光源が最も適していた.これらの条件に適した光源は,現在市販中のものでは,美術・博物館用蛍光ランプ(電球色)であった.また光源を美術・博物館用蛍光ランプ(電球色)を用いた場合、照度もJIS Z9110(照度基準)の150300lx以下であれば光劣化はほとんど抑制されることが明らかとなった.また実用品の立場から,漆塗装物の耐光性改善について検討した.具体的には,漆塗装物に短時間の臭素付加を行い,紫外線暴露試験を行ったところ,臭素付加を行うことにより耐光性が改善されることを見出した.また最適臭素付加時間は10分20分間行うことより漆が持つ特長を損なわないことが明らかとなった.天然高分子材料のひとつである漆は9000年に以上も前から使用されてきた塗料であり,接着剤である.そして,明日香時代以来多くの家具,食器,文化財建築物に漆を使って製作されてきた.これらは,貴重な文化財である.また漆は,現代においても美術工芸品という立場の他に実用品としての立場もあり,漆器や家具にも使われることが多い.しかし,漆器は優美な艶や色彩を持つなど日本が誇る伝統工芸品ではあるが,漆は有機物であり,有機物は無機物よりも本質的には弱く,また漆の短所として耐光性が良くない点を多くの研究者が指摘している.そこで,本研究では,漆器を美術品としての立場から美術館や博物館などにおける展示保存の検討,実用品の立場から耐光性向上の2つの観点から研究を進めてきた.具体的には,美術品の立場から,美術館や博物館などにおいて漆塗装物に対して用いられる光について検討した.これらのことから,漆塗装物を保存するのであれば,暗所保存が最も変化が少ない環境であった.しかし,光が照射されるような展示環境では,光源に紫外放射が少なく,また光源自体の放射照度が少ない光源が最も適していた.これらの条件に適した光源は,現在市販中のものでは,美術・博物館用蛍光ランプ(電球色)であった.また光源を美術・博物館用蛍光ランプ(電球色)を用いた場合、照度もJIS Z9110(照度基準)の150300lx以下であれば光劣化はほとんど抑制されることが明らかとなった.また実用品の立場から,漆塗装物の耐光性改善について検討した.具体的には,漆塗装物に短時間の臭素付加を行い,紫外線暴露試験を行ったところ,臭素付加を行うことにより耐光性が改善されることを見出した.また最適臭素付加時間は10分20分間行うことより漆が持つ特長を損なわないことが明らかとなった.天然高分子材料の一つである漆は6000年も前から使用されてきた優れた塗料であり、接着剤である。明日香時代以降建築物、家具、食器、武具などを製作するのにはなくてはならない材料であった。これら文化財の多くは美術館や博物館に保存、展示されている。ところで、漆は非常に耐久性のある材料と信じられてきたが、漆が有機材料の一つであることを考えると、長期保存や展示に対して、必ずしも安定な材料とは言い切れない。一方、漆が有機高分子材料であるという観点に立てば、漆の変質は光、空気(酸素)、温度及び水分(湿度)の4つの要因が関係していると考えることができる。中でも美術館や博物館などでの展示、保存にあたっては、その環境状態から考えて、光の影響が最も大きいと考えられる。そこで本研究では美術館や博物館で多く用いられている美術・博物館用蛍光灯、一般家庭で多く用いられている昼白色蛍光灯およびシリカ電球の3種の光源を選び、漆膜に照射し、光沢、色差および表面の酸化状態を測定して漆膜の経時変化を調査した。光の影響の大きい美術品に対しては、照度を落として展示するような方法は博物館等で採られているので、照度の異なる場所に漆膜を置いた観察も行った。その結果、美術・博物館用蛍光灯で照射した場合が漆膜の変質を最も抑制することが光沢や表面酸素量の変化などから明らかとなった。しかし、色差においては美術・博物館用蛍光灯においても他の光源の場合と同様、変化がみとめられ、いわゆる色あせる現象が認められた。照度に関しては、美術・博物館用蛍光灯が最も優れ、続いて昼白色蛍光灯、シリカ電球の順であった。

ただし3001_x以下においては、照度と変質の程度は比例傾向にあるが、それ以上の照度にあっては照度を増加させても変質の程度は必ずしも比例するほどの変化は認められなかった。天然高分子材料の一つである漆は6000年も前から使用されてきた塗料であり、接着剤である。そして明日香時代以来多くの家具、食器、武具、建築物などが漆を使って製作されてきた。これらは貴重な文化財である。文化財の多くは美術館や博物館等で展示されている。漆は非常に耐久性のある材料と信じられてきたが、実際は多くの漆塗りの器物は長年月の間に漆が剥げ落ちてしまって見る影もない。これは多くの神社仏閣で散見されることである。これは漆は有機物であり、有機物は本質的に無機物より耐久性が弱く、殊に光に対して極めて敏感なためである。本研究では漆に対する環境条件の影響を詳細に検討することを目的にしている。昨年までは美術・博物館用蛍光灯と一般家庭で多く用いられている昼白色光蛍光灯による漆膜の劣化変質状況を比較検討した。その結果、美術・博物館用蛍光灯は漆膜の劣化をかなり抑えることが明らかとなった。今年度は湿度、温度、光を一定の通常の条件として、雰囲気ガスを変えた状態での変化を一年間にわたって調査した。すなわち、窒素、酸素、空気雰囲気中で漆膜を暴露し、外観評価である光沢、および色彩変化を追跡した結果、酸素雰囲気下で最も変化が抑制された。しかし、表面の酸化は進展しており、外観変化と表面酸化は対応関係にはないことが明らかとなった。また、期待した窒素雰囲気は好結果を生まず、また、表面酸素量も増加した。昨年度までに漆膜の耐久性に関してわかったことは紫外線を除去するように設計された博物館用蛍光灯を用いると、かなり変色が防げることが判明した。また、雰囲気としては窒素雰囲気よりもむしろ酸素雰囲気が湊膜の変色を防ぐことがわかった。ところで漆膜の変色はなぜ起こるかと考えれば、ひとつにウルシオール分子中に二重結合が存在するが、漆硬化中に完全になくなることはなく、見かけ上硬化しても未反応の二重結合が酸化されて分子構造が変化することが考えられる。そこで、この未反応の二重結合を臭素化してしまえば変色が防げるのではないかと考え、漆膜硬化後臭素化を行った。その結果、蛍光灯の光にあてても、臭素化しない物よりはるかに変色が少なくなることが明らかになった。ただし、光を当てると表面臭素量は減少し、最終的にはほとんど臭素がなくなる。また同時に酸素量は増加する。臭素化しようがしまいが表面酸素量は増加するが、その酸化の過程が異なるようである。このため、臭素の反応は二重結合だけでなく、フェニル基との反応にも関係あるものと考えられる。なお、光沢は臭素化すると向上する現象が見られ興味深い。また臭素化時間はあまり長いとかえって漆膜がもろくなるので、漆膜を10分程度臭素蒸気に曝すのが最適である。天然高分子材料のひとつである漆は9000年以上も前から使用されてきた塗料であり,接着剤である.そして,明日香時代以来多くの家具,食器,文化財建築物が漆を使って製作されてきた.これらは,貴重な文化財である.また漆は,現代においても美術工芸品という立場の他に実用品としての立場もあり,漆器や家具にも使われることが多い.しかし,漆器は優美な艶や色彩を持つなど日本が誇る伝統工芸品ではあるが,漆は有機物であり,有機物は無機物よりも本質的には弱く,また漆の短所として耐光性が良くない点は多くの研究者が指摘している.そこで,昨年から実用品の立場から漆塗装物の耐光性向上の研究を進めてきた.