hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微粒子から微惑星への集積過程の実験的研究

平成3年度は、レーザ光の散乱を使っ粒子サイズ分布を測定する装置を購入した。この装置を使って空気中で微粒子の集積成長を観測することに成功した。この様な観測は、液相中の微粒子については二、三の報告があるが、惑星科学に関連した気相中の観測は、世界で初めてである。実験室における環境は、原始太陽系星雲中のものとは大きく異なる。たとえば粒子の数密度は実験室ではずっと大きい。したがって我々が本当に必要な情報は、実験室中での成長速度ではなく、微粒子が衝突した時にどれだけの確率で付着するかというパラメーター(sticking probability)である。我々は、微粒子の空気中での動きはブラウン運動であると仮定することにより、粒子の衝突頻度を求め、観測される粒子の付着成長速度と比較することによりsticking probabilityを求めることができた。まだ限られた回数の実験を限られた物質について行っただけであるが、現在のところsticking probabilityは1に近いという結論を得ている。今後の課題として、粒子の原料、周囲の環境をいろいろ変えてsticking probabilityがどの様なparameterに強く依存するかを調べる必要がある。さらに、購入した粒子サイズ分布測定装置は、空げき率ゼロの球状の粒子サイズを測定するようにできているため、フラクタル状に集積した集合体のサイズを正確に測定できるように、データの解析方法を改良する必要がある。原始太陽系において微粒子から微惑星への成長過程を実験的に検証するのが本研究の目的です。本年度はYAGの連続レ-ザ-を購入し,それを使って,微粒子の生成,付着成長を顕微鏡観察で研究してきました。現在のところ物質の種類を変えて、その付着成長への影響を検討しています。ZnO,SiO_2,MgOを比較すると,この順に付着成長が起きにくくなる傾向が見られます。これはZnOの粒子が非常に不規則な形状をしていること,MgOの粒子はきれいな立方体であることなどから、粒子の形状が付着に大きな影響を与えている結果と考えられます。一つの重要な結果としてZnOの集合体の場合,見かけの密度が,0.004gと非常に小さいことがわかりました。この様に見かけの密度が小さい集合体が原始太陽系でできると,重力崩壊なしに微惑星が成長する可能性があります。今後は,粒子サイズ,電荷,周囲のガスの種類と圧力を変えて,何が粒子の付着成長に大きい影響を与えるかを調べる予定です。平成3年度には,浮遊状態にある微粒子の粒度分布をリアルタイムで光学的に測定する粒度分布測定装置を購入する予定です。この装置を業者から一時借りて試験的に使用してみたところ,1100μmの粒度分布が顕微鏡観察の結果と良く一致する傾向が見られ,しかも時間変化も観測されるなど予想以上の成果が上がりそうなことが判明しました。本研究テ-マは世界でも初めての試みであり,研究の開始時には目的の達成に若干の不安もありましたが,来年度中に飛躍的な成果をあげられると確信しています。平成3年度は、レ-ザ-光の散乱を使って粒子サイズ分布を測定する装置を購入した。したがって我々が本当に必要な情報は、実験室中での成長速度ではなく、微粒子が衝突した時にどれだけの確率で付着するかというパラメ-タ-(sticking probability)である。

さらに、購入した粒子サイズ分布測定装置は、空げき率ゼロの球状の粒子サイズを測定するようにできているため、フラクタル状に集積した集合体のサイズを正確に測定できるように、デ-タの解析方法を改良する必要がある。
ボルネオ熱帯雨林樹木におけるニッチ保守性の検証：系統多様性は有効な保全指標か？

熱帯雨林の保全に用いる指標としての「系統的多様性(同じ森林に離れた系統の樹木種がどれくらい生育しているか)」の意義と有効性を検討した。ボルネオ熱帯雨林樹木699種の詳細な分子系統樹を作成した結果、各樹種の成熟時最大サイズと動態特性(死亡率、成長速度など)は近縁な種ほど似ているが、ハビタットニッチ(どんな環境に生育しているか)は近縁種間でも異なっており、動態特性の似た近縁種の共存にハビタットニッチの多様化が貢献していると考えらえた。また、種多様性と系統多様性の関係は複雑であることが示され、熱帯雨林の保全指標としては、これら2つを組み合わせて用いることが有効であると考えられた。1.DNAバーコードデータの整備と分子系統樹の構築:面積52ヘクタールの調査区内から55科146属370種について各種15個体の葉サンプルを採取し、調査地のフィールド標本庫に保管した。また、既存のプライマー情報を基に調査地のフタバガキ科のrbcL, matK, trnH-psbA領域をPCR増幅できるプライマーを開発し、塩基配列を決定してフタバガキ科69種の分子系統樹を作成した。2.長期動態データの整備と各樹種のニッチ評価:大面積調査区の4度目の再測定準備を完了した。共同研究者であるサラワク森林局とCenter for Tropical Forest Science(アメリカ)の研究者と数度にわたって協議し、現地での毎木調査推進に必要な設備、機材、人員、等を全て整えることができた。3.栽培実験による実生期のニッチ保守性の検証:系統関係を考慮して実験の対象樹種を選定した。なお、2014年度中には、調査地では十分な結実が見られず、実験に必要な苗木を確保することが出来なかった。4.群集全体のニッチ保守性の検証:属より上位の分類群について調査地の主要643種の系統樹をPhylcomを用いて既存の系統関係から推定した。得られた系統関係と各樹種の動態特性、ハビタット特性の関係を解析した結果、動態特性は近縁種ほど似ており、ハビタット特性は近縁種ほど異なっていることが示唆された。また、フタバガキ科69種については、新たに取得した葉緑体DNAデータに基づいた詳細な分子系統樹に基づいた解析を行ったところ、フタバガキ科でも群集全体とほぼ同様の結果が得られた。1.DNAバーコードデータの整備と分子系統樹の構築:面積52ヘクタール調査区内から、77科228属796種について各種17個体の葉サンプル採取を完了した。各個体の標本を3つに分け、調査地のフィールド標本庫、クチン市の植物研究センター、大阪市立大学のそれぞれに保管した。228属の各1種からDNAを抽出し、葉緑体3領域(rbcL、matK、trnH-psbA)をPCRで増幅した。matK、trnH-psbAについては、PCRが上手く行かないサンプルが少なくなかったため、各属に適切なプライマーの設計を行った。rbcLについては、ほとんどの属でPCRが成功したため、塩基配列を決定し、属レベルの分子系統樹を作成することができた。2.長期動態データの整備と各種のニッチ評価:ダイン船籍調査区の4度目の再測定を開始した。サラワク森林局とCenter for Tropical Forest Science(アメリカ合衆国)の研究者と共同して毎木調査を開始し、H27年度中に約10haの再測定を完了した。得られたデータは、順次データベースに入力している。3.ニッチ保守性の検証:昨年度に引き続きH27年度も、調査地で開花結実がみられず、十分な実生個体を確保することができなかった。そのため、計画を変更し圃場栽培実験を取りやめ、既存の野外実験(実生移植実験)、および、稚樹調査区を用いた研究に切り替え、実生、および、稚樹期の局所的な系統多様性と死亡率、成長率の関係を解析した。4.群集全他のニッチ保守性の検証:rbcLの塩基配列に基づいた属レベルの系統樹、および、昨年度にPhylcomを用いて推定した種レベルの系統樹を使って、各種の繁殖様式(両全性、雌雄異花同株、雌雄異株)、および、萌芽能力についてニッチ保守性を解析した。その結果、いずれの形質についてもニッチ保守性が認められた。1.大面積調査区の個体位置データを利用することで、個体数の少ない種についても葉のサンプリングを効率的に進めることができた。全体(1162種)の2/3の種についてサンプル採取が完了し、残る390種のほとんどは個体数10個体未満の稀な種である。また、全種のサンプルを日本に持ち帰り、属レベルでのDNA抽出とrbcLの塩基配列決定を完了でき、群集全体の分子系統樹を試作することができた。matK、trnH-psbAのPCRについても多くの属で成功しつつあり、さらにDNA抽出と塩基配列決定を進めれば、種レベルで群集全体の分子系統樹が作成できる。2.当初の予定よりやや遅れたが、大面積調査区の再測定を開始することができた。作業量が膨大であるため、完了までにはさらに1年近くの期間を要すると予想されるが、順調に進めば来年度中には毎木調査を完了できるだろう。また、野外調査と並行してデータ入力を進める体制を構築したため、データベース完成までの時間をこれまでより短縮できると期待される。3.調査地では開花・結実が2年続けて起きなかったため、当初予定していた圃場栽培実験に必要な苗が確保できなかった。

そのため、計画を修正し、以前から続けていた野外実験(実生移植実験)と稚樹調査区を使った研究計画に変更した。来年度に追加の測定と解析を実施することで、当初の目的の一つである、実生・稚樹期の系統多様性と生存・成長の関係についても解析可能であると考える。4.種のニッチ形質として、新たに繁殖様式と萌芽能力のデータを整備し、群集系統樹を用いたニッチ保守性の解析手法を確立した。次年度、より詳細な分子系統樹が得られれば、多様なニッチ形質について系統保守性を解析し、最終的に群集全体のニッチ保守性を評価することができると考えられる。1.DNAバーコードデータの整備と分子系統樹の構築:新たに44科85属144種計290個体から葉サンプルを採取し、これまでの総サンプル数が78科247属943種1915個体になった。葉緑体DNAの3領域(rbcL、matK、trnH-psbA)の塩基配列を決定した。有効な配列データが得られた75科224属713種について最尤法を用いて分子系統樹を作成できた。2.長期動態データの整備と各種のニッチ評価:昨年度開始した、4度目の再測定を継続し、約40ha(全体の80%)を終えた。データベース入力も含めて、あと数ヶ月で完了する予定。3.実生・稚樹のニッチ保守性検証:調査期間中に開花・結実が見られず、当初予定していた圃場栽培実験はできなかった。代わりに、実生移植実験と稚樹調査区のデータを使い、実生・稚樹期の系統多様性の影響を解析した。局所環境と同種密度は実生・稚樹の動態に大きく影響するが、同種以外の系統多様性の影響は小さいことが示唆された。4.群集全他のニッチ保守性検証:713種の分子系統樹を使って、各種の様々な生態特性(最大直径、死亡率、成長率、更新率、ハビタット、繁殖様式、萌芽能力)のニッチ保守性を解析した。その結果、ほとんどの特性にニッチ保守性があったが、ハビタットにはニッチ保守性が認められず、種の好適ハビタットの進化は他の生態形質の進化よりも早く起こる可能性が示された。5.以上の結果は、ボルネオ熱帯雨林樹木群集では、近縁種間では多くの生態特性が似ているが、近縁種にも異なるハビタットに適応した別種が存在していることを示している。そのため、異なるハビタットに適応した種が含まれる保全エリアが、必ずしも最も高い系統多様性を持つとは限らない。系統多様性をボルネオ熱帯雨林の保全指標として利用する場合、こうした点に注意が必要だと考えられた。熱帯雨林の保全に用いる指標としての「系統的多様性(同じ森林に離れた系統の樹木種がどれくらい生育しているか)」の意義と有効性を検討した。ボルネオ熱帯雨林樹木699種の詳細な分子系統樹を作成した結果、各樹種の成熟時最大サイズと動態特性(死亡率、成長速度など)は近縁な種ほど似ているが、ハビタットニッチ(どんな環境に生育しているか)は近縁種間でも異なっており、動態特性の似た近縁種の共存にハビタットニッチの多様化が貢献していると考えらえた。また、種多様性と系統多様性の関係は複雑であることが示され、熱帯雨林の保全指標としては、これら2つを組み合わせて用いることが有効であると考えられた。1.個体数の多い種については、DNAバーコード作成のための葉のサンプリングを予定通り進めることが出来、全体の3分の1の種の採取が完了した。ただし、日本へのサンプルの輸出許可を申請したが、年度内には一部の種についてしか許可が得られなかった。
デザインのブレインストーミング会議(日本,仏国,英国,米国での)の異文化間研究

我々の研究は、創造性と共同開発の観点でのデザインプロジェクトの遂行方法の理解を目的とした。グループ発想会議のデータは、東工大、テレコムパリテク、ロイヤルカレッジオブアートで収集される。我々の主な発見は、弁証的な役割の切り替えが視点の切り替えや再概念化を支え、スイッチング問題解決の役割が他のアイデアの取り込みや豊かな設計概念への仕上げを支えたことを示す。最終的に我々は、デザイン教育と創造性ワークショップでの弁証的なロールプレイを支えるツールキットを開発した。そのキットはロールプレイを支えるゆえに多様な学問と文化的背景のデザイン学生のグループで、創造的なディスカッションを促進することを期待される。エンジニアリング・デザイン(工学設計)
エンドトキシン急性肺損傷における好中球活性化の関与ー顆粒球コロニ-刺激因子による検討ー

[目的]本研究では、顆粒球コロニ-刺激因子(GーCSF)投与して好中球数の増加と好中球機の変化した状態で、実験的エンドトキシン(LPS)急性肺損傷を作成し、GーCSFの損傷発生に及ぼす影響を検討した。[方法]実験動物にはモルモットを用い、(1)生理食塩水のみを投与した生食群(n=12)、(2)LPS単独投与群(LPS群,n=21)、(3)cyclophosphamideで白血球を減少させたのちLPSを投与したCPA群(n=17)、(4)GーCSFで前処置した後LPSを投与したCSF群(n=17)で検討した。LPSは少量(0.02mg/kg)と多量(2.0mg/kg)の2種類の投与量を用いた。肺損傷の指標として湿乾重量比(W/D)と^<125>Iアルブミンの肺組織血漿比(T/P)を用いた。[成績]1.末梢血白血球数:CPA群では白血球数1,580±220/mm^3(平均±標準誤差、以下同様)、好中球数440±120/mm^3と生食群、LPS群に比べ減少を認めた。CSF群ではそれぞれ13,370±1,020/mm^3、7,640±900/mm^3と生食群、LPS群に比べ増加を認めた。2.肺湿乾重量比(W/D):生食群で4.00±0.19に対しLPS群の少量5.40±0.21、多量5.48±0.45といずれも増加した。CPS群では少量4.51±0.28、多量4.91±0.20と少量でLPS群より有意に低下していた。CSF群では少量4.60±0.25、多量4.71±0.17といずれもLPS群に比べW/Dの低下を認めた。3. ^<125>IアルブミンT/P:生食群で0.033±0.008に対しLPS少量0.085±0.015、多量0.095±0.015といずれも増加した。CPA群では少量0.044±0.013、多量0.052±0.015と両者ともでLPS群より低値を示した。CSF群では少量0.056±0.014、多量0.069±0.014といずれもLPS群に比べT/Pの低下を認めた。[結論]GーCSFの前投与により好中球に依存したLPS肺損傷はむしろ抑制された。GーCSFによる好中球増多はエンドトキシンによる肺損傷を増悪させないと結論した。[結論]

GーCSFの前投与により好中球に依存したLPS肺損傷はむしろ抑制された。GーCSFによる好中球増多はエンドトキシンによる肺損傷を増悪させないと結論した。
電磁場照射による半導体コロイドのパターニング

金コロイドインクとインクジェット法をもちい,インクの流動性と濡れ性を制御することで,ナノギャップ電極構造を作製する方法を開発し,百ナノメートルオーダーのギャップ電極の作製に成功した。これをもちいて高分子半導体トランジスタを作製し,それが動作することを確認した。光照射によりギャップ部分のみに有機半導体を析出させることを試みたが,ギャップ以外でも結晶が析出し,パターンを得ることはできなかった。最終年度においては,前年度に引き続き,ナノギャップ電極構造の作製とプラズモン増強電磁場によるペンタセンのパターニング実験を行なった。前年度は,電極材料としてマスクパターンされた金蒸着膜をもちいたが,金の蒸着には接着層として別種の金属が必要であり,これがナノギャップの精度とプラズモン発生効率に影響を及ぼす可能性が考えられた。そこで,金コロイドインクとインクジェット法をもちい,インクの流動性と濡れ性を制御することで,接着層とマスクなしでナノギャップ電極構造を作製する原理を考案した。この電極は平坦性が高く,増強電磁場の漏れを軽減できる。しかし,金インクを希釈すると,短時間でコロイドが凝集・変質してしまう問題が生じた。これを解決するため,希釈溶媒の種類や混合割合,インクの攪拌方法などを変化させ,最適な条件を見いだすことに時間を費やした。その結果,安定なインクを得るための条件を確定した。そして,百ナノメートルオーダーのギャップ電極の作製にも成功した。それにペンタセン溶液を塗布して光を照射し加熱することで,ギャップ部分のみにペンタセン結晶を析出させることを試みた。しかしながら,ギャップ以外でも結晶が析出し,良い結果は得られなかった。紫外線照射実験から,紫外線に反応して結晶化を促進させる添加物が有効に機能せず,熱効果が結晶析出の大きな要因となってしまっていることがわかった。当初の目的を達成することはできなかったが,本研究で得られた成果は,全液体プロセスによる効率的な低分子有機トランジスタの作製に寄与する。また近年,光パターニングが注目され,添加物なしで紫外線に直接反応し結晶となる有機物半導体材料が開発・発見されている。本研究の手法は,そのような材料の特徴を最大限生かすことのできる方法としても,今後その重要性が増すと考えている。パターン材料としては,当初,カドミウムセレンや硫化カドミウムの無機半導体コロイドを使う予定であった。これは,高強度の光照射下でも退色しない高効率の可視域発光をする材料であり,また粒径の揃った試薬として市販されているため,パターニングの検証が光学顕微鏡観察によって容易に行なえるという点や再現性において優れた実験系を提供する。しかしながら,カドミウムには人体に対する毒性があるため,たとえ微量でも使用しないよう監督者から指示された。可視域に吸収を有し毒性がなく入手が容易な無機半導体コロイド材料は他にないため,パターン材料として有機半導体を検討することになった。有機半導体として有望視されているペンタセンには,溶媒に対して大きな溶解度をもつ数種類の前駆体が市販されている。そのうちのひとつは,光酸化剤の存在下で光パターニングが可能な材料であるため,プラズモン増強電磁場によるパターニング材料としてこれを採用することとした。増強電磁場発生用の電極を作製するためには蒸着をもちいた。メタルマスクの溝にマイクロプローバーによって直径50ミクロンのポリマー粒子を配列させ,これをマスクとして蒸着することで,先端が向かい合う金電極構造を作製することができた。予算措置の遅れのため,当初配分額が減額される可能性があった。その場合,計画遂行が困難になることが予想されたため,研究遂行を一時的にストップさせ,代替案を検討せざるを得なかった。9月末に全額の配分が決定したが,使用予定だった半導体コロイドの毒性が問題となり使用の中止を求められたため,研究計画を練り直す必要が生じたことも遅れの理由である。光パターニングの原理評価のために,金マイクロコロイド粒子の集合体,ないしシリカ粒子の集合体に金を蒸着したものにおいて,粒子間に生じるギャップを利用し,プラズモン増強電磁場によるパターニングを試みる。また,分光器を購入して光源の放射強度スペクトルを測定し,照射強度とペンタセンの析出量との関係を調べる。ナノメートルサイズの電極ギャップを蒸着のみで作製することは困難なので,イオンビーム技術を援用する。酸化膜付シリコン基板に作製した電極上に半導体をパターニングさせ,トランジスタ構造を作る。そしてその評価を行なう。当初配分額が減額される可能性があり,また使用予定だった材料が毒性への懸念から使えなくったため,研究計画を練り直す必要に迫られた。その策定に時間がかかったため,本年度に購入を予定していた分光器の発注が遅れ,未使用額が生じた。次年度はまず光源の放射強度スペクトルを測定するための分光器を購入する。また,プラズモニクスや有機光物性の国際会議(東京およびヨーロッパにて開催)に参加するための費用として使用する。試薬などの材料購入,さらに,論文発表のための学会参加や,雑誌投稿・英文校閲のための費用を概算すると,配分額を全額を使い切る計画である。
ディジタル干渉計によるトランジェント電波源のサーベイ

6年かけて建設した現在の64素子の電波干渉計は、受信機交換により3倍の感度向上を達成し、CygX-3などのトランジェント電波源のバーストモニターに加え、γ線クェーサー、変動の速いBL Lac天体などの観測を継続している。この装置は、世界で初めてナイキストレートでの直接像合成を可能にした。これまでの世界の電波干渉計は、すべて細密な電波地図をつくることを目的としたFourier合成干渉計(間接像合成干渉計)である。ケンブリッジ大学が開発した、この方式は最少のアンテナ数で、できるだけ細かい地図を描けるように最適化したもので、数学的にはWiener-Khinchinの定理を使う。その際、入力信号がエルゴード的(時間平均=アンサンブル平均)であることが要求される。通常は天体からの電波は激しく変化しないので、このエルゴード性は満たされているが、パルサーや通信の信号は非エルゴード的であり、Fourier合成干渉計でパルサーを捜すことはできない。早稲田大学が開発した直接像合成方式では、座標表示と運動表示がFourier変換で結ばれている性質を利用し、ハードウエアによる空間FFT演算で入力電波を振幅のまま方向識別する。この方法では、通信の信号も処理できるため、移動体通信などの分野での多方向同時通信の方式として近年注目されるようになった。関連する特許は成立している。早稲田大学の直接像合成ディジタル干渉計は、ディジタルレンズにより2次元画像を2千万枚/秒出力している。(乙部他1993)。1991-1992年にかけてまず、CasAや、かに星雲、CygA、OriA天の川などの試験観測を行い(中島他1992)、1993年に入ってからは、混信対策として9素子のLPFを128台つくり(斎藤他1993)、クェーサーの試験観測も始まった(小林他1993)。また、このシステムはパルサー等の非エルゴ-ト的な信号に対しても像をつくれるので、パルサー信号解析用の、データ長の長い(2^<24>点=約1700万点)FFTをリアルタイムで実行するハードウェアの開発をはじめている(渡辺、田中他1993)。チェーン駆動+カップラーで運用を行ってきた64素子干渉計をギア駆動に改修した。トルクを20倍以上にし、共通シャフトを支える南北20mの150mmH鋼8本とディスクブレーキを付加して抗風力を高めた。1個の円周状のギアから120度の扇形のギアを3個切り出し、計64個作成して天頂から±55度までの観測を可能にした。従来のチェーン駆動の動力伝達部はそのまま利用し、アンテナの軸に直接掛けていたチェーンをギア駆動用共通シャフトに掛けかえるだけの変更のため、改修経費を著しく低くできた。観測効率は飛躍的に向上する。93年度国立天文台共同開発研究費で試作に成功し(94春期年会)、94年度科研費一般Aの補助で64台のギアを行った。事前の試作を完ぺきに済ませておいたので、科研費の交付から2ケ月の短期間で工事を終了し、現在アンテナ間の角度調整を行っている。これらの成果は天文学会で報告しており、それらを再録した。その結果γ線クェーサー3C279,3C454.3等の電波強度の増大を観測できるまでになった。64素子直接像合成ディジタル干渉計のギヤ駆動化(田中94秋)が完成して,風によるアンテナのゆれの問題が解決した。天頂から±50度の観測が可能になり,稀に起こるバグ(複素ミキサ-の発振,大容量DC電源コネクタの不安定接触,ディジタル信号線のシールド,LSIのタイミングエラー)も退治(大師堂95春)した結果,γ線クェーサー3C279,454.3などをモニター(高木,鈴木,田中etc95)できるまでになった。今回さらに3倍の高感度を達成するために,新しく150台の受信機の製作を開始し,この秋には完成の見込みである。以下に要点をまとめる。

(1)現在の受信機は,日本通信機の協力を得て89年にBS受信機を改造・製作し(西掘,乙部etc89春),常温で200Kの雑音温度であった。性能/価格の高さから,CMB観測を進めているCambridge U.のA. HewhishやLasenbyは訪問時に強い関心を示し,またCRLで観測に利用されるなど,学外でも評価された。(2)しかしこの6年間に,HEMTチップの低雑音化が著しく進み(NF1.1→0.55),その利用が可能になった。(3)今回の仕様はNF, Gain以外は前回と同じ(f_<RF>=10.6GHz,f_L=9.6GHz)で,RF部の初段と2段目に最新のHEMTを用いた。試作1台目のNFデータとしては,1GHzのIF部で受信機雑音が,常温で70Kである。引き続く150台に関しては,50-70Kに入っている。その結果,新たにBL Lacなどの,さらに弱い電波減の観測も可能になった。本研究は科研費(一般A94)の補助を受けて行われている。世界初の直接像合成干渉計早稲田大学の装置は、ケンブリッジ大の開発したFourier合成干渉計とは、全く異なる原理で像をつくっている。従来は、あらゆる場合にケンブリッジ大の方式が最良の方式と考えられていたが、高速に変動する像の観測や、高感度の観測には早稲田大学の方式が方式がはるかに有利である。1989年の国際電波連合URUSI総会(プラハ)で招待講演を行い、早大の方式とケンブリッジ大の方式を比較し、今では上記の判断が世界的に定着している。(IAU Symp.158、R.A.Perley)ケンブリッジ大の研究者が早稲田大学の方式に強い関心を示し、また最も内容をよく理解しているのは一方の方式の開拓者だからである。ケンブリッジ大の研究者は、「これまで世界にない新しい概念・方式・判断基準の発見」には強い関心を示すが、彼らの発見した方式の改良版には関心を示さない。進取の精神、学の独立を、地で行く大学が、彼の地にもあることは実に心強い。このあたりの解説は、天文月報、はいてくおめがね事情(11):「64素子広視野電波パトロールカメラ」---世界で初の直接像合成干渉計---に書いてある。本提案の背景と海外、国内の反響50億光年遠方のクェーサーの観測ができるまでに感度が向上した現在の64素子干渉計(15号館屋上)は、世界に類のない観測装置である。先に述べたように、国際天文連合シンポジウム(シドニー1994)において、米国国立天文台のR.A.Perleyは、7頁にわたる世界の電波干渉計に関する招待講演を行い、半分を早稲田大学のディジタル干渉計の紹介にあてた。いわく、「干渉計は、ビーム合成型、フーリエ合成型、そしてデイジタルレンズ型、の3種類ある。第3番目のものは、電波干渉計の専門家の間でも、まだ広くは知られていない方法であるが、FFTにより直接電波像を得るレンズである。・・・天体をサーベイする効率は極めて高い。・・・この型の干渉計は、現在私の知る限り、早稲田大学の64素子だけである。・・・」64素子電波干渉計は、世界ではじめて直接像合成を可能にした電波望遠鏡である。すなわち空間FFTプロセッサーによってナイキストレートでの像を得ることができる。今回、高性能の低雑音受信機、複素ミキサ-を取り付けることができ、感度を3倍に向上させることができた。これは、アンテナの集光面積を3倍に広げたことに相当する。
都市内物流施策評価のためのマイクロシミュレーションモデルの開発

本研究では,物流活動に係わるステークスホルダーの意志決定と同様のプロセスで,貨物生産量,消費量,購入先,貨物車サイズ,流動ロットサイズ,輸送頻度,自家用/営業貨物車選択,輸送ルート等の輸送形態を決定する非集計ベースのモデルを構築した.モデル化の際には在庫理論等の経済合理性に基づくモデル化を行い,各ステークスホルダーの利潤最大化行動を再現した.また,マイクロシミュレーションの技法を用い,前述の非集計モデルを東京都市圏の全事業所を対象に適用し,貨物の動き,並びに貨物車:の動きを再現性の確認を行った.特に今年度は,車種別OD交通量推定モデルと,バイパス・環状道路整備やロードプライシングを含む環境税の導入が,道路交通や環境へ及ぼす影響を評価するための手法を検討した.車種別OD交通量推定モデルでは,都市内物流で特徴的な巡回型輸送や,空車トリップ,ロットサイズ等の貨物輸送特性を明示的に表現することにより,貨物ODから,貨物車の車種別OD交通量推定するモデルを構築した.具体的な施策評価では,東京外環自動車道の未開通部分の開通により,平均走行速度が約10%上昇し,貨物車の総走行台キロが0.8%減少し,二酸化炭素排出量が0.7%減少することが判った.また,環境税の付加による燃料費の上昇においては,小型貨物車:から大型貨物車への転換が進み,大型貨物車の総走行台キロは増加するが,全体での二酸化炭素の排出量は約8%減少することが判明した.本研究では,物流活動に係わるステークスホルダーの意志決定と同様のプロセスで,貨物生産量,消費量,購入先,貨物車サイズ,流動ロットサイズ,輸送頻度,自家用/営業貨物車選択,輸送ルート等の輸送形態を決定する非集計ベースのモデルを構築した.モデル化の際には在庫理論等の経済合理性に基づくモデル化を行い,各ステークスホルダーの利潤最大化行動を再現した.また,マイクロシミュレーションの技法を用い,前述の非集計モデルを東京都市圏の全事業所を対象に適用し,貨物の動き,並びに貨物車:の動きを再現性の確認を行った.特に今年度は,車種別OD交通量推定モデルと,バイパス・環状道路整備やロードプライシングを含む環境税の導入が,道路交通や環境へ及ぼす影響を評価するための手法を検討した.車種別OD交通量推定モデルでは,都市内物流で特徴的な巡回型輸送や,空車トリップ,ロットサイズ等の貨物輸送特性を明示的に表現することにより,貨物ODから,貨物車の車種別OD交通量推定するモデルを構築した.具体的な施策評価では,東京外環自動車道の未開通部分の開通により,平均走行速度が約10%上昇し,貨物車の総走行台キロが0.8%減少し,二酸化炭素排出量が0.7%減少することが判った.また,環境税の付加による燃料費の上昇においては,小型貨物車:から大型貨物車への転換が進み,大型貨物車の総走行台キロは増加するが,全体での二酸化炭素の排出量は約8%減少することが判明した.まず,企業の物流行動メカニズムを解明するために,企業における物流行動の実態について調査を実施した.企業の物流行動はコスト最小を目標に行なわれると考えられるため,文献調査,アンケート調査およびヒアリング調査を実施し,企業の物流コストを構成する要因を把握した.次に,東京都市圏物資流動調査を分析することにより,貨物流動の現状および物流拠点や事業所の立地に関して整理を行った.品目や業種による流通経路(サプライチェーン)の特性について整理し,サプライチェーンの特性や流動物資量を把握した.また以下のサブモデルの構築を行った.(1)GAアルゴリズムを用いた車種別OD交通量推定モデル確率的利用者均衡配分手法とGAアルゴリズムを用いて,車種別のOD交通量を推定する手法を提案した.数値計算の結果,本研究で提案した手法は既存の手法に比べてより良い結果を得ることができたが,初期OD交通量との差を目的関数に含めないときに特に有効な手法であることが確認できた.(2)空間相関を考慮した分布貨物量推定モデルの構築都市内物流における空間相関を考慮した分布貨物量推定モデル個々の顧客の荷主選択行動を集計することにより,都市内の物資流動の分布貨物量を推定するモデルを提案した.本モデルは非集計選択モデルの枠組み用いているが,荷主の企業規模等の荷主属性や,顧客と荷主間の距離や,顧客周辺の同業者が当該荷主を選択する確率等を考慮して,顧客は荷主を選択すると仮定してモデル化を行った.東京都市圏物資流動調査のデータを用いてモデルの推計を行った結果,顧客間の相互作用を考慮したモデルは高い推計精度を持つことが確認され,これは顧客の荷主を選択するという意志決定は他の顧客の影響を受けているという仮説を支持するものであると考えられる.本研究では,物流活動に係わるステークスホルダーの意志決定と同様のプロセスで,貨物生産量,消費量,購入先,貨物車サイズ,流動ロットサイズ,輸送頻度,自家用/営業貨物車選択,輸送ルート等の輸送形態を決定する非集計ベースのモデルを構築した.モデル化の際には在庫理論等の経済合理性に基づくモデル化を行い,各ステークスホルダーの利潤最大化行動を再現した.また,マイクロシミュレーションの技法を用い,前述の非集計モデルを東京都市圏の全事業所を対象に適用し,貨物の動き,並びに貨物車の動きを再現性の確認を行った.特に今年度は,車種別OD交通量推定モデルと,バイパス・環状道路整備やロードプライシングを含む環境税の導入が,道路交通や環境へ及ぼす影響を評価するための手法を検討した.

車種別OD交通量推定モデルでは,都市内物流で特徴的な巡回型輸送や,空車トリップ,ロットサイズ等の貨物輸送特性を明示的に表現することにより,貨物ODから,貨物車の車種別OD交通量推定するモデルを構築した.具体的な施策評価では,東京外環自動車道の未開通部分の開通により,平均走行速度が約10%上昇し,貨物車の総走行台キロが0.8%減少し,二酸化炭素排出量が0.7%減少することが判った.また,環境税の付加による燃料費の上昇においては,小型貨物車から大型貨物車への転換が進み,大型貨物車の総走行台キロは増加するが,全体での二酸化炭素の排出量は約8%減少することが判明した.
トップダウンリン酸化プロテオミクスを指向したアフィニティー磁気ビーズの創出

これまでに申請者は,リン酸基を特異的に捕捉する亜鉛錯体(フォスタグ)をクロマト単体であるアガロースビーズに固定化させた分離剤を開発している。しかしながらこの分離剤は,迅速性と簡便性の点で課題を残していた。本研究では,迅速性や簡便性において特に優れたマグネット技術とフォスタグ技術を融合させることで従来の課題を解決する。当該年度では,前年度に合成した新規リン酸親和性磁気ビーズを利用することにより,分析ターゲットの絞り込みがなされ,リン酸化プロテオーム解析がいっそう容易,かつ,迅速になることを想定しながら以下の検討項目を実施した。1)リン酸化プロテオーム解析を行うための緩衝液系の決定:リン酸親和性磁気ビーズに亜鉛を十分に結合させる平衡緩衝液として,0.1 M酢酸亜鉛を含む0.1 M Bis-Tris-AcOH (pH 7)を使用した。サンプルを結合させ,洗浄する緩衝液として,0.1 M酢酸ナトリウムを含む0.1 M Bis-Tris-AcOH (pH 7)を使用した。サンプルを溶出させる緩衝液として,0.1 Mピロリン酸ナトリウム-AcOH(pH 7)を使用した。2)リン酸化プロテオーム解析の実行:OVISE細胞のショットガンペプチドを上記の緩衝液系を利用して精製,濃縮を行った。精製濃縮されたペプチド3.75 μgを質量分析により測定した結果,同定ペプチド数(850以上),並びに同定リン酸化率(90%以上)ともに従来のフォスタグアガローズビーズ法と比較してほぼ同様であることがわかった。さらには,その作業工程に関して,従来法よりも最大で60分以上短縮できることが明らかとなった。以上のことより,新規リン酸親和性磁気ビーズを用いた本手法が,従来法より迅速性や簡便性において優れていることが証明でき,リン酸化プロテオーム解析にも十分に応用できることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに申請者は,リン酸基を特異的に捕捉する亜鉛錯体(フォスタグ)をクロマト担体であるアガロースビーズに固定化させた分離剤を開発している。当該年度では,市販の磁気ビーズを導入した新規誘導体の合成とその機能性の検証を試みた。以下に研究の成果を列記する。1)最適な合成法の検証,固定化させるフォスタグ量の最適化検証:一級アミノ基を1つ持つフォスタグ誘導体にGE社製のMag Sepharoseを導入した。このMag Sepharoseは,カルボキシル基末端が活性化したNHS基をもつので,アミド結合を介して効率よくフォスタグを固定化させることができた。残存するNHS活性化基は,トリスヒドロキシメチルアミノメタンと反応させることで取り除いた。その後,酢酸亜鉛を加え,フォスタグ配位子に亜鉛イオンを配位させることでフォスタグ磁気ビーズを得た。この磁気ビーズのフォスタグ固定化量は8 μmol/ ml-beadsで,フェニルリン酸による結合部位は4 μmol/ml-beadsであった。2)低分子量リン酸化生体分子の分離精製:上記の新規誘導体を利用することで,様々な生体分子(ペプチド,アミノ酸,核酸など)が分離精製できるか検討した。その結果,この磁気ビーズは酸性条件で不安定なリン酸化生体分子にも用いることができるとわかった。3)リン酸化ペプチドの分離:タンパク質のトリプシン消化物の中からリン酸化ペプチドのみを分離精製できるか調べた。その結果,フォスタグ磁気ビーズは消化されたペプチド混合物中から,特異的なリン酸化ペプチドのみを高い回収率で分取できることがわかった。

さらには,その作業工程に関して,従来法よりも最大で60分以上短縮できることが明らかとなった。以上のことより,新規リン酸親和性磁気ビーズを用いた本手法が,従来法より迅速性や簡便性において優れていることが証明でき,リン酸化プロテオーム解析にも十分に応用できることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り,当該年度において,リン酸基を特異的に認識する機能性分子,フォスタグを固定化させた新規のフォスタグ磁気ビーズを開発することができた。この磁気ビーズを利用して当初の計画通りに検討を行った結果,次の様な特徴を示すことを明らかにすることができた。1)低分子量のリン酸化生体分子を選択的に分離精製できる,2)リン酸化生体分子の回収率が高い,3)すべての操作を中性条件下で行うことができる,4)操作時間が短い(12分以内), 5)少なくとも15回の再利用ができる,6)少なくとも6ヶ月の保存が可能である。このように,当該年度で開発することができた新規のフォスタグ磁気ビーズを用いたリン酸化生体分子の分離精製法が,今後のリン酸化プロテオミクス,メタボロミクス研究の発展に大きく貢献することが期待できたため。今後は,このフォスタグ磁気ビーズを利用することで,細胞内において様々なリン酸化状態で混在するリン酸化タンパク質群を,それらの分子量情報を失わずに分取・濃縮するための簡便・高効率,かつ,高精度なアッセイ法を確立する。これを達成することで「トップダウンリン酸化プロテオミクス」を指向した分析技術を創出しする。高効率,かつ,高精度に分離,検出された疾患関連タンパク質群の情報が,創薬やオーダーメード等の先進的医療に寄与することを証明していきたい。
進化で絶滅を防ぐ

陸貝に外来捕食者が及ぼす影響を調べ、ニューギニアヤリガタリクウズムシの捕食により、父島では在来陸貝のうち中大型種ではほぼ野外絶滅状態である一方、微小種はその影響が比較的軽く、島内に広く生息することがわかった。また外来陸貝ではウスカワマイマイやミヤコマイマイは、ウズムシの影響による減少傾向は認められず、むしろ分布を広げていた。ウズムシは在来陸貝の粘液に含まれるタンパク質に誘引されているものと考えられた一方、ウスカワマイマイでは行動の活性の高さと粘液が攻撃に対する忌避効果を持つことが示唆された。本土でのウズムシへの適応による活動性の高さと粘液量が、ウズムシの攻撃を緩和していることがわかった。ニューギニアヤリガタリクウズムシが生息する父島北部ー中部および沖縄において、ウズムシと共存するウスカワマイマイ、オナジマイマイ、オキナワベッコウマイマイ、ナハキビなどの外来陸貝を採集し、実験により外来捕食者に対する応答や誘引性を調べる実験を行った。またこれらの陸貝と同じ種を、ニューギニアヤリガタリクウズムシが分布していない母島などから採集し、同様な実験を行った。なおニューギニアヤリガタリクウズムシ自体は実験に利用するのに困難があったため、代用として、他の貝食性ウズムシを利用した。上記の外来陸貝の捕食者の攻撃に対する応答を、行動実験によって調べた結果、ウスカワマイマイにおいて、ウズムシに攻撃された時の防御行動に違いが見られた。ニューギニアヤリガタリクウズムシの生息地から得られた個体は、それ以外の地域から得られた個体より、ウズムシの攻撃に対し敏感に応答し、殻を振るなどの防御行動を有意に高い頻度と強度で示した。このことから、捕食者に対する対抗適応が、外来種が渡来してからのごく短い期間に進化したことが推定された。陸貝の粘液のウズムシに対する誘引性を調べた結果、ニューギニアヤリガタリクウズムシの生息地から得られた個体は、それ以外の地域から得られた個体より、低い誘引性を示した。ただし、その違いは有意ではなく、粘液に関しては厳密に捕食者との共存の影響の有無について結論を下すまでには至らなかった。次にウスカワマイマイの粘液物質を体表から採取し、プロテアーゼによってタンパク質を分解したのち、ウズムシに対する誘引実験を行ったところ、誘引性を示さなかった。この結果から、ウズムシは陸貝の粘液に含まれるタンパク質に誘引されているものと考えられた。28年度は、ウズムシに対する陸貝の捕食回避行動と誘引のための実験系を構築し、実験を成功させることが大きな目標であったが、ウズムシと陸貝の活動性を適切にコントロールすることが実験を進めるうえでの大きな課題として存在していた。しかし、ウスカワマイマイを用いるとともに、ニューギニアヤリガタリクウズムシに近縁でより扱いの容易な別のウズムシを利用することにより、この問題を解決して、実験を行うことができた。今後、他の陸貝の種についても、同様なアプローチを用いて実験を行うことが可能である。当初想定していた仮説は、外来捕食者と共存している陸貝は、短期間に捕食者に対する適応性を獲得するであろう、というものであった。28年度に行った研究の結果、ウスカワマイマイにおいて、ウズムシに攻撃された時の防御行動に、ニューギニアヤリガタリクウズムシの生息地から得られた個体とそれ以外の地域の個体の間で違いが検出されたことから、仮説は検証されたと言える。またウスカワマイマイの粘液物質を用いた実験から、ウズムシは陸貝の粘液に含まれるタンパク質に誘引されていることが示されたが、これも本研究が想定していた結果である。以上のような成果から、28年度においては、研究はおおむね順調に進んでいると判断できる。ただし、陸貝の粘液のウズムシに対する誘引性に関しては、厳密に捕食者との共存の影響の有無について結論を下すまでには至っておらず、追加の実験が必要である。この点については、用いたウズムシがニューギニアヤリガタリクウズムシで無かったためである可能性もあり、追加実験の状況によっては、今後ニューギニアヤリガタリクウズムシを直接捕食者として利用した実験を進める必要がある。ニューギニアヤリガタリクウズムシが生息する父島北部ー中部において、ウズムシと共存する外来陸貝の生息密度、生態、行動調査を行った。またニューギニアヤリガタリクウズムシが分布していない父島南部および母島、聟島において同様の調査を行った。その結果、ウスカワマイマイ、オキナワベッコウマイマイ、ミヤコマイマイではウズムシによる影響は認められなかった一方、他の種では影響が認められた。同じ種間では明確な行動上の差異は見いだされなかったが、ウズムシの影響を受けないウスカワマイマイでは、ウズムシの攻撃に対し、殻を利用して排除することがわかった。ウズムシの誘引性は陸貝種間で差は認められず、忌避物質の存在は確認できなかった。しかしウズムシの攻撃に対して耐性の高いミヤコマイマイとウスカワマイマイでは、粘液量が他の種に比べ多いことから、粘液が攻撃に対する忌避効果として機能している可能性がある。以上のことから、活動性の高さと粘液量がウズムシの攻撃を緩和する行動上の特性であることがわかった。固有種ではノミガイ類、エリマキガイがウズムシの影響が比較的軽いことが明らかになったが、明確な忌避物質の存在や防御に関わる行動特性は観察できなかった。

成体のウズムシに対して小型であることがその攻撃の回避に関係している可能性があるが、ウズムシの幼体は小型種も攻撃すること、ウズムシの有無による殻サイズの違いも認められなかったことから、その影響の違いは明らかではない。繁殖能力の違いがその要因である可能性もある。ウズムシのインパクトにさらされているカタマイマイの脆弱性の理由はある程度示されたが、その影響緩和の方策を示すことは容易ではないことがわかった。長期的には粘液量の多い個体を選抜して耐性のある個体を作出することも野外復帰の手段となりうるだろう。陸貝に外来捕食者が及ぼす影響を調べ、ニューギニアヤリガタリクウズムシの捕食により、父島では在来陸貝のうち中大型種ではほぼ野外絶滅状態である一方、微小種はその影響が比較的軽く、島内に広く生息することがわかった。また外来陸貝ではウスカワマイマイやミヤコマイマイは、ウズムシの影響による減少傾向は認められず、むしろ分布を広げていた。ウズムシは在来陸貝の粘液に含まれるタンパク質に誘引されているものと考えられた一方、ウスカワマイマイでは行動の活性の高さと粘液が攻撃に対する忌避効果を持つことが示唆された。本土でのウズムシへの適応による活動性の高さと粘液量が、ウズムシの攻撃を緩和していることがわかった。28年度に行ったウスカワマイマイに加えて、他の陸貝の種についても同様な実験を行う。また誘引性の比較については、同じ種の地域間の比較に加えて、陸貝の異種間についても行う予定である。粘液物質に含まれていたタンパク質が誘引物質となっていることから、含まれているタンパク質の同定を試みる。ウズムシに対する誘引性の違いとの関係を調べるため、誘引性をより正確に検出するための追加実験を行うほか、ニューギニアヤリガタリクウズムシを用いた実験も試みる。28年度に行った誘引物質の分析の過程で、ニューギニアヤリガタリクウズムシが分布している地域から得られたウスカワマイマイでは、軟体部の体積当たりに含まれる粘液量が、それ以外の地域から得られたものに比べ、多い傾向が認められた。このことから、捕食者のウズムシが生息する地域のウスカワマイマイは、粘液中の多糖類の比率を高めて、誘引性の高いタンパク質の誘引効果を弱めている可能性があると考えられた。そこで、誘引性の違いを検出する実験に加えて、この仮説を検証するために、粘液中におけるタンパク質の量比を明らかにする。また同様な粘液物質の分析や捕食者の攻撃を模した実験を、小笠原で現在人工繁殖に利用されているカタマイマイ類についても行い、その集団間の違いや種間の違いを分析する。その結果から、ニューギニアヤリガタリクウズムシの捕食に対して、抵抗性のより高い種や集団、個体の推定を行う。以上の実験から得られた結果に基づいて、ウズムシの捕食に対する陸貝の進化的応答の現況をとりまとめる。そしてその知見を利用して、ニューギニアヤリガタリクウズムシの影響を受けている小笠原在来のカタマイマイ類の保全に応用するための方策を提案する。生態学
周波数可変型大電力ミリ波・サブミリ波発振源の研究

これまでに核融炉用ジャイロトロンとして、周波数0.17THz、出力0.5MW、パルス幅100秒、あるいは出力0.2MW、パルス幅550秒を達成した。しかしながら学術研究や産業応用に利用するためには、多少出力が小さくなったとしても完全連続動作化が必要となる。そのためには、パルス幅を制限している、ジャイロトロン内部の発熱とそれに伴うアウトガス、および不安定動作を抑制する必要があった。本研究では、平成18年度は、高周波回路、電子銃、制御方式の改良等を行った核融合用ジャイロトロンを用いて発振調整、長パルス動作実験を行い、パラメータの最適化を行った。その結果、内部のアウトガスの量を長パルス動作時においてもlx10-8torr台の良好な真空度に維持することができ、出力0.6MW、総合効率46%、動作時間1時間(3600秒)の大電力定常動作の実証に成功した。さらに平成19年度には、1MWの出力で800秒間の発振を55%の効率で維持させること、及び0.8MW-2000秒間の動作に成功し、大電力化、定常化、高効率化を実現した。このジャイロトロンによるこれまでの累積出力エネルギーが150GJを超え、高信頼化を同時に実証することができた。また周波数可変化への足がかりとして、ジャイロトロン用7テラス超伝導コイル高速変調化も行い、0.2T/5秒のスイープ速度で変化できることを確認した。これにより高速周波数可変化への基礎固めができたと共に、今後の高周波数化、周波数可変化の研究への見通しを得た。大電力のミリ波・サブミリ波領域の電磁波(0.11THz)は、これまで簡便に発生・検出する方法がなかったため核融合以外の分野では使われてこなかった。しかしこれらの周波数の電磁波を利用した応用分野は意外なほど広く、情報通信、安全防犯、バイオ医療、農業、工業、環境、エネルギー、宇宙にまで広がっていく可能性が秘められている。核融合用に開発中のジャイロトロンは、大電力電磁波を効率よく発生させることができる。ところが動作時間が短いこと、周波数が比較的低いこと、単一の周波数しか出せない等の制限から、学術研究や産業応用の発生源として適用できていない。そこで本研究では、大電力ミリ波・サブミリ波の学術研究や産業応用への可能性を探るべく、完全定常動作化研究、及び高周波数化、周波数可変型大電力ミリ波・サブミリ波発振源の研究を行うこととしている。平成18年度は、特に完全連続動作化に必要となる方策を検討するため、既存の核融合用ジャイロトロン(0.17THz)を用いて、ジャイロトロン内部の発熱のメカニズムとアウトガス放出のメカニズムを調査した。その結果、高周波回路系における発振モードから出力モードヘの変換効率が悪いことが、内部発熱の主な原因と考えられその結果アウトガス放出量が大きくなることが予想された。さらに、電子ビームの速度分散が大きくなり発振効率が低下すること、ビーム電流が動作中に減少するため正常な発振が持続できないことなどが明らかにされた。そこでこれらの課題を克服するため、高周波回路、電子銃、制御方式の改良等を行った核融合用ジャイロトロンを用いて発振調整、長パルス動作実験を行い、パラメータの最適化を行った。その結果、内部のアウトガスの量を長パルス動作時においても10^<-8>torr台の良好な真空度に維持することができ、出力0.6MW、総合効率46%、動作時間1時間の大電力定常動作の実証に成功した。これまでに核融合炉用ジャイロトロンとして、周波数0.17THz、出力0.5MW、パルス幅100秒、あるいは出力0.2MW,パルス幅550秒を達成した。しかしながら学術研究や産業応用に利用するためには、多少出力が小さくなったとしても完全連続動作が必要となる。そのためにはパルス幅を制限している、ジャイロトロン内部の発熱とそれに伴うアウトガス、および不安定動作を抑制する必要があった。

本研究では、成18年度は、高周波回路、電子銃、制御方式の改良等を行った核融合用ジャイロトロンを用いて発振調整、長パルス動作実験を行い、パラメータの最適化を行った。その結果、内部のアウ'トガスの量を長パルス動作時においても1x10-8torr台の良好な真空度に維持することができ、出力0.6MW、総合効率46%、動作時間1時間(3600秒)の大電力定常動作の実証に成功した。さらに平成19年度には、1MWの出力で800秒間の発振を55%の効率で維持させること、及び0.8MW-2000秒間の動作に成功し、大電力化、定常化、高効率化を実現した。このジャイロトロンによるこれまでの累積出力エネルギーが150GJを超え、高信頼化を同時に実現することができた。また周波数可変化への足がかりとして、ジャイロトロン用7テスラ超伝導コイルの高速変調化も行い、0.2T/5秒のスイープ速度で変化できることを確認した。これにより高速周波数可変化への基礎固めができたと共に、今後の高周波数化、周波数可変化の研究への見通しを得た。
細菌における蛋白質および染色体DNAの動的局在性の機構

大腸菌において、SeqA蛋白はDNA複製後のヘミメチル化GATC配列に特異的に結合し、染色体DNAの複製開始を負に調節する。精製したSeqAは、ヘミメチル化oriC DNAへの複製開始蛋白DnaAの結合を競合的に阻害することをin vitroで証明した。新生細胞では2個のMukB-GFPのクラスターが細胞長の1/4、3/4の位置に、1個のSeqAの蛍光焦点が細胞中央に存在する。このSeqA焦点はその後二分し1/4、3/4の位置に移動する。DNAポリメラーゼIIIホロ酵素のβサブユニット(DnaN、DNAスライデングクランプ)は、DNA複製をしていない細胞では細胞端に近いサイトゾール領域に存在するが、複製の開始とともに細胞中央に集まってきて、SeqA焦点が2分裂して1/4、3/4の位置に移動する時期には同じく1/4、3/4の位置に2つの蛍光焦点として存在する。SeqAの蛍光焦点が、複製フォークにおける新生DNAの半メチル化GATC配列に結合したSeqA分子のクラスターであることをChIP法等で証明した。これらの結果は、2方向複製のための1組の複製装置は初め接近して細胞中央に存在するが、複製途中で二つに分かれ1/4、3/4の細胞位置に移動するという我々が提唱しているTranslocating Replication Factoriesモデルを支持するものである。さらに、複製後姉妹染色体DNAが互に接着(cohesion)する現象をバクテリアで初めて発見した。この接着は染色体DNA複製の後半で解除される。MukB欠失株では姉妹染色体の接着はおこらず、MukFEB複合体が姉妹染色体接着に重要な役割を演じていることを示している。5ブロモデオキシウリジンによるパルス標識とチェース後の新生DNAの蛍光焦点を解析して、MukBが複製フォークの接着と位置の決定にも関与していることを明らかにした。我々はパリ大学ジャンクモノ研のM.Kohiyama博士、パリ大学B.Holland博士と共同研究を行った。His-tagを結合したSeqAを大量にニッケルカラムで精製し、そのSeqAを使って、oriCプラスミドのin vitro複製系におけるSeqAの阻害効果、およびoriCとの結合様式を詳細に解析した。その結果次のことが明らかになった。(i)大腸菌のSeqA蛋白質は複製直後の半メチル化GATC配列に特異的に結合し、染色体DNAの複製調節に関与する。(ii)SeqAは半メチル化oriCDNAのin vitro複製系を強く阻害する。(iii)半メチル化DNAの場合はoriC領域の4つのDnaA boxおよびAT-rich、13-mer領域に結合するが、全メチル化DNAの場合は、4つのDnaA boxesのみに結合する。(iv)DnaAは半メチル化DNAの場合にはDnaA boxesの他にAT-rich、13-mer領域にも結合し、全メチル化DNAの場合には4つのDnaA boxesのみに結合する。(v)半メチル化DNAにDnaAを結合させた後に、SeqAを加えると約3/4のDnaAはDNAから遊離する。即ち、複製後の半メチル化oriCに結合していたDnaAがSeqAによって遊離することが複製開始阻害の原因の1つとなっていると結論できる(投稿中)。Kohiyama博士は1ヶ月間来日して平賀研で共同研究を行い細胞内における複製直後のDNAを観察する顕微鏡法を確立した。E.Boye博士を熊本大に招待しセミナーをやってもらい、さらにKohiyama博士らと共に三木市で開催された3R Simpojiumにおいて共同研究の成果を発表した。