hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先端情報技術を用いたモウコガゼルの越境移動経路の解明と生息環境のモニタリング

平成14年10月に衛星追跡用電波送信機を装着したモウコガゼルの移動経路データを解析し、そのデータをもとに、平成15年7,8月にモンゴルの南部および東部の移動経路を含む地域での植生調査と、ガゼルおよびガゼルと競争関係にある可能性がある他種の野生草食獣および家畜数種の食性を分析するための糞採集をおこなった。また、死亡個体から送信機の回収をおこなうとともに、新たに7個体の捕獲を捕獲し、追跡個体を補充した。その後、インターネット経由で得られる位置データから、追跡個体のうち数頭の死亡が予想されたため、平成15年10月に死亡個体の捜索、送信機の回収をおこない、新たに追跡個体を補充した。ガゼルの追跡時期と同時期の環境情報データとして、Terra/MODISの正規化植生指数(NDVI)データを入手した。また、現地気象局等から得られる、気象データや家畜頭数データ等の収集をおこなった。平成14年に追跡を開始した個体については、1年間以上位置データを取得することができた。これにより、ガゼルの夏の生息地と冬の生息地と、春と秋の季節移動経路を明らかにすることができた。夏の生息地と冬の生息地の間の直線距離は約300km離れており、1年間の累積移動距離は1000kmを越える個体も存在した。また、移動経路データと環境情報データを解析した結果、ガゼルの生息地を通過する国際鉄道が移動の障害となっているらしいことが明らかになった。食性分析の結果からは、ガゼルと家畜のヤギ、ヒツジは食性が似ており、競合関係にある可能性が示唆された。現在、移動経路情報の収集を続けるとともに、季節移動要因を解明するため、ガゼルの位置データとNDVIデータ、現地の植生データとの解析を進めている。平成14年および15年度にモンゴルで捕獲し、衛星追跡用送信機を装着したモウコガゼルは順調に追跡されており、初年度の移動経路データと同時期のTerra/MODISの正規化植生指数(NDVI)データおよび地理情報データを解析した結果、モンゴル草原を縦断する国際鉄道がモウコガゼルの移動の障害となっていることが示唆された(Conservation Biology誌に発表)。また、ガゼルの夏と冬の各生息地のNDVIの季節変化を比較した結果、モンゴル南部の比較的乾燥した地域では、各季節生息地間でNDVI値の季節的逆転現象が起こっており、ガゼルの季節移動とよく対応していることが明らかになった。しかし、やや湿潤な地域ではNDVIだけでは季節移動要因を完全には説明できなかったことから、季節移動要因の地域差の解明や、生息地評価指標としてNDVIの有効地域の特定の必要性などが示された。また、ガゼルと家畜のヤギ・ヒツジおよびウマの食性を糞分析法によって比較した結果、ガゼルとヤギ・ヒツジの食性の類似度が高く、競合関係にある可能性が示唆された(Ecological Research誌に発表)。平成16年夏には現地で広域に植生調査をおこなった。種組成、被度、群落高などから植生分類をおこない、利用地域と非利用地域および季節生息地間の環境の違いの解明を進めている。また、各地の気象局から気象データを購入し、季節移動と積雪の関係や、気象条件と植生の関係の解析も進めている。平成16年10月にはモンゴルのウランバートルでモウコガゼルの保全と管理に関する国際シンポジウム・ワークショップが開催され、我々のグループも招聘された。モンゴル東部のステップを重点的に調査しているアメリカのグループとの協力関係や地域的な分担関係についての議論が交わされ、今後、積極的に協力してデータ収集・解析や論文執筆を進めていくことを申し合わせた。
B細胞抗原受容体を介する情報伝達と免疫疾患発症の分子機構

免疫担当細胞は、抗原受容体を介したシグナルにより活性化、増殖、分化、不応化、アポトーシスなどの反応を示す。我々は、Lynチロシンキナーゼが抗原受容体と機能的な複合体を形成しており、Lyn欠損マウスが自己免疫疾患様症状を表わすことを示してきた。本研究では、Lynを介した細胞内情報伝達系の解析を通し、免疫病発症の原因解明につなげていきたい。本年度はLynの機能を、B細胞とマスト細胞の活性化とその抑制のシグナルに焦点を当てて解析を行った。1、B細胞の活性化とその抑制におけるLynの役割Lyn欠損B細胞は刺激に対する増殖能が低いのに、抗原を免疫したLyn欠損マウスは野生型より多くの抗体を産生したことから、Lyn欠損B細胞はその活性制御機構にも異常があると考えた。そこでB細胞抗原受容体からの活性化に対し、FcγRIIを架橋してB細胞の増殖を抑制する刺激を行ったが、Lyn欠損B細胞では増殖抑制がかからず、また、抑制シグナルに重要なFcγRIIのチロシンリン酸化や、チロシンフォスファターゼPTPlCとFcγRIIとの結合が見られなかった。よって、LynはB細胞抗原受容体を介した正のシグナルに加えFcγRIIを介した負のシグナルにも重要で、Lyn欠損マウスはB細胞の活性化に抑制がかかりにくいため多くの抗体を産生すると考えられた。2、マスト細胞の活性化におけるLynの役割Lynが高発現しているマスト細胞上のFcεRIを刺激してLyn欠損の影響を調べた。その結果、FcεRI架橋によって生じる蛋白質チロシンリン酸化や細胞内Ca2+濃度の上昇はLyn欠損によって著しく阻害されており、Lynがマスト細胞の活性化にも重要な働きをしていることが示された。以上のように、Lynは、B細胞やマスト細胞において、活性化とその抑制のシグナルに重要な役割を担っていることが示された。
ライフコース・アプローチに基づく教師の力量形成に関する第2回継続調査研究

本年度は、2011年度と2017年度に同じ3県で実施した公立小・中学校教員を対象とした、教師の力量形成に関する質問紙調査データにもとづいて、世代間の比較、調査実施年度の比較、地域間の比較の3点から、6年間に教師の力量形成の均質化が進行しているのかどうかということに焦点をあてた研究を行った。その結果、以下のことがわかった。まず、教師の被教育体験期については、若手教師が教職に就くことを決める時期には学校種による類似性があった。しかし、その理由は個人の経験であるため均質化することはないだろう。また、現代の若手教師に対する養成教育の影響力はまだ強いものにはなっていないものの、大学時代の教職志望やその後の教職生活に影響を及ぼす体験が、教職課程のものに限定されている可能性がある。次に、教職について以降に焦点をあてた力量形成に関することとして、教育実践の質を高めるうえで意義あると考える日常的な活動や、教師教育に関する制度・組織体制については、多くの世代では、力量形成の機会に関する認識が均質化してきているようである。最後に、教職意識や社会観についての分析から,教師の大半が同じような教職意識を持っていることと、社会観には個人差や世代差があることが明らかになった。上記の結果は、近年の教師教育政策が教師の力量形成にどのような影響を与えているのかということについて検討するにあたって、重要な示唆を与えるものとなっている。計画通りに教師を対象とした質問紙調査データをもとに、成果を公表することができたから。日本の教師を対象とした調査時の質問紙のイタリア語版を作成し、イタリアの教師を対象とした質問紙調査を実施する。その後、その結果を確認したうえで、日本の教師の力量形成のあり方と比較して、両国の教師の力量形成のあり方の特徴を究明する。公立小・中学校教師に対する2011年度の第1回質問紙調査時に使用した調査票をベースに今回の質問項目(教職選択の時期と要因、初任校での経験、教育実践の質的向上にあたって有意義なこと等)を検討し、調査票の作成を行った。調査内容は、<教職選択の時期と要因><新任期の実態と教職アイデンティティの確立><教師としての転機を生み出す契機><教育実践の質的向上><教育実践の行き詰まり>等であり、教師の力量形成の観点から総合的・実証的に捉えられるように設計した。その後、1回目の調査と同様の3県(関西地方1県、中部地方1県、関東地方1県)の教師を対象に質問紙調査を実施した。調査方法は第1回調査時のものを踏襲した。すなわち、各県内の小・中学校をランダムサンプリングした後、各学校に第2回調査版調査票(概数)を配布し、調査を実施した学校は回収した調査票を返送するように依頼した。調査実施後は、速やかにデータ入力・整理及び分析作業を行った。また、小・中学校別にコーホート分析を行うために必要なサンプル数を確保する必要があるので、配布校数は小学校約570校、中学校約300校、調査票部数は小・中学校合わせて約25000部を配布し、約3500部回収した。また、日本の教師の力量形成の特徴を検討するために、ドイツの小学校と中等教育学校、教員養成を行っている大学において聞き取り調査と授業観察を行った。教師の質の均質化の観点から、ドイツ西部と東部の学校を対象とした。2017年度は調査データ収集をメインとする年度として計画しており、そのことができたため。今後は2017年度に得られたデータを整理し、学会発表や論文で調査結果を公表する予定である。
非線形現象を支配する特異性の数理科学的研究

非線形現象の理解に向けて、それらを支配する様々な特異性を解析およびそれを相補する計算機解析を用いることから多角的に考察してきた。代表者は2年目から東京大学から広島大学に移ったことから,分担者はかなり変更したが、申請した課題遂行には支障がなっかた。三村は反応拡散系に現れるパターン形成を主な研究としてきたが、特に、時空間パターンを数理的に捉える手法として、特異極限法の開発を進めてた。上山はその計算機解析を実行した。坂元は、特異摂動法の研究を進め、高次元内部遷移層理論を構築した。俣野は反応拡散系の解の定性的性質を無限次元力学系理論から考察した。永井は非線形拡散系に現れる特異現象の一つである解の爆発問題を研究し、その定性的性質を明らかにした。河野、宍倉、久保は数学における特異性の基礎理論の開発として、幾何学的、複素力学系理論の研究を進めた。大春は非線形解析の基礎理論として、発展方程式に対する非線形半群理論を構築した。時弘は超離散化の手法を開発し、ソリトンセルオートマトンと微分方程式の間にある数理構造を明らかにした。山本は偏微分方程式の特異問題である逆問題の理論及び数値解析の枠組みを構築した。柳田、木村は平均曲率方程式を理論的そして数値解析の視点から考察した。一方、応用の観点から、稲葉は数理人口学における疫病モデルの解析を進め、三村、坂口は生物系に現れるパターンの多様性を数理モデルの解析から理論的解釈を与えた。林、山田は大規模計算機シミュレーション解析から、地球循環現象の解明を行った。以上の結果は、国内外の研究会で報告されており、その多くは毎年開催される応用数学合同研究集会で発表され、出版物となって刊行されている。自然科学に現われる様々な非線形非平衡現象の理論的解明に対して本研究実施計画で購入した計算サーバによる数値シミュレーション、その動画化システムそして数学理論を相補的に用いることによる数理科学的方法論の展開の可能性を求めて、いくつかの現象例を取り上げて実践した。具体的には(1)非平衡系に現われる時空間パターンの理解のために発熱反応現象を取り上げ、それを記述する反応拡散方程式モデルの2次元数値シミュレーションのアルゴリズム及びその動画化システムを構築した。更に時空間パターン支配する特異曲面を取り出す手法である特異極限解析を界面ダイナミクス法に基づいて行った。(2)数理気象学の視点から地球流体方程式の数値シミュレーションのアルゴリズム及びその動画化システムを構築した。これらのシステムを利用しての研究は来年度の課題である。(3)生物系に現われる複雑な時空間パターンの数理的理解に向けてバクテリアコロニー形成を取り上げた。先ず実験グループとの共同研究でモデリングを行った。更に、そのモデル方程式の数値シミュレーションのアルゴリズム及びその動画化システムを構築した。このとき、高次元かつ複雑なパターンを計算する場合には本研究実施計画で購入した計算サーバでは、速度、容量において限界があり、京都大学計算機センターのスーパーコンピューターを利用せざるを得なかった。数値シミュレーション結果から、そのパターンの理論的考察に、特異性を引き出すことが本質であることが確証されたが、その特異極限解析は現在進行中であり、来年度の課題になった。本年度の研究計画は昨年度の成果に引き続き、以下の研究を行った。(1)まず昨年行ったBelousov-Zhabotinsky非平衡化学反応系に出現する螺旋波パターンの研究に動機付けられて、生態系に現われる競合種の螺旋棲み分けパターンダイナミクスを考察を行った。凸領域においては、強競合下での2種系は決して共存することなく、どちらかの一種のみが生き残ることが、実験(Gauseの競争排他律)および理論解析から示されている。我々は多種系解析の第1歩として、3種系を対象とした。

得られた結果は、3種が3すくみの競合関係があるときには、triple junction areaが出現し、そこをcoreとして、螺旋波が発生することが示された。(2)反応拡散系におけるパルスダイナミクス解析を界面だけの:方程式に縮約させることから、進行パルスの不安定化による振動進行パルスの出現、パルスの反射等新しい現象の解析を可能にした。そこで用いる手法は漸近解析による特異極限および計算機シミュレーションである。得られた結果は昨年開発された動画化システムによってヴィデオ化されており、多分野の研究者との研究交流に有効に用いられている。(3)応用解析の立場から特異極限解析の研究の一つに力学系の大域アトラクターの解析がある。本研究では、大域アトラクターは平衡解、周期解およびそれをつなぐヘテロクリニック軌道のみの合併集合として表わされること、しかもその全体が有限次元多様体の構造を持つことを明らかにした(4)曲率方程式の解析は最近、反応拡散系に対して、特異極限から導出した界面(特異曲面)の解析と密接なつながりを持っている。本研究では界面を境界追跡法による数値計算法を提案し、その理論的保証を与えている。更に、(5)反応拡散系における特異曲面解析、(6)伝染病の数理的研究、(7)離散非線形可積分系の解析等々、数理科学的視点に立って、幅広い数理解析を発展させた。1反応拡散系に出現する時空間パターンを記述する内部層(特異)曲面の動きを捉えるための特異極限解析を開発した(三村)。更に、それの基礎的理論となる特異摂動法の高次元理論を構築した(坂元)。一方、界面の発展過程を記述する自由境界問題の展開(大春)、曲率方程式の解析(俣野)も押し進めた。2力学系の特異現象として分岐現象があるが、ある状況下でのカオス的挙動の考察に有効なエルゴード理論を開発した(久保)。3これまで医学の世界では登場しなかった特異現象を数理モデルからその存在を示唆した(稲葉)。4生物系の多様な時空間パターン機構を理解する為に、バクテリアコロニーモデルをすでに提案したが、そこに特異性が本質的な役割を果たしていることを示す有効な計算機アルゴリズムを開発した(三村、坂口)。5大域的分岐現象を知るためには解析だけでは不十分であり、分岐構造を追跡する有効な計算機手法が必要となる。ここでは、AUTO法を反応拡散系に適用できるような拡張を行った(上山)。研究課題を1.理論、2.数値解析および数値シミュレーションの2点から得られた結果を順を追って述べる。1.競合拡散系に現れるすみ分け空間パターンの変化を記述するため、その境界を特異曲面として捉え、特異極限解析から、反応項を持つ2相ステファン問題を導出した。更に、その数値解法も提案した(三村)。生物の動きの特徴的性質である走化性を記述する非線形移流・拡散方程式に現われる特異現象として、爆発解の定性的性質を明らかにした(永井)。力学系における特異的な挙動をするカオスの研究として、リーヨーク両氏のカオスの非観測性理論を白色雑音系の解析から考察した(久保)。
ハロゲン分子線-アルカリ表面反応ダイナミックス

塩素分子の表面反応には、表面電子移動に伴う負イオンラディカルや、解離に伴う原子状ラディカルの形成が期待される。表面電子移動は表面の仕事函数が低いときに有効に起こる。アルカリ金属は、表面に吸着し仕事函数を3eV以上も下げる。気相ではHarpooningとして有名な塩素とアルカリの反応が表面ではどのようになるかについて、分子線を用いた動的な研究を行った。表面温度300Kにて、塩素と吸着アルカリ反応は、入射エネルギーにより活性化されていることを発見した。更に、未反応散乱塩素が直接非弾性散乱を示す事実から、相互作用ポテンシャルの反発性を証明した。この反発的なポテンシャルの物理的起源はパウリ反発で有ることを理論的に予言した。更に表面温度を200Kまでに下げて、塩素と吸着アルカリの反応がどうなるかを調べた。その結果、いくつかの重要な結果を得ることが出来た。(1)300Kでの場合と同じく、低入射エネルギー(0.055eV)では、吸着アルカリは塩素との反応を阻害する方向に働く。即ち、パウリ反応は依然起こっている。(2)入射エネルギーを上げると、反応は活性化され、Harpooningが支配的になる。(3)塩素が吸着するに従って表面が不働態化しても、未反応散乱塩素の減少が続き、最終的には全ての塩素が表面に吸着する。昇温脱離の実験からは塩素分子が220K辺りで観測され、高塩素被覆域では塩素分子は安定に分子状吸着をする。(4)他方、Csのない塩素飽和表面では、強い塩素の散乱が観測される。これは、塩素の物理吸着は有限の寿命の内に脱離することを示す。(5)即ち、吸着アルカリは、物理吸着ポテンシャルを深くする。塩素被覆した表面でのアルカリの役割は、塩素被覆していないときと全く逆である。塩素の吸着と共に相対立するアルカリ原子の効果は、大変興味の持てるものである。現在、上記の結果に関して2編の論文を投稿中である。
急性脳症の発症機序の解明と治療・予防に関する多角的研究

最終年度として以下の結果を得た。(1)乳児てんかん性脳症の1つであるWest症候群において、ポジトロンCTを前方視的、経時的に行ない、同症候群においては高頻度に皮質機能異常がみられ、この異常が年齢や臨床症状の変動とともに変化すること、又、最終的には多くの症例で正常化することを確認した。(2)単純ヘルペス脳炎の遺伝子診断では、PCR法の有用性はすでに報告したが、髄液中のウイルスDNAの存在様式の検討では、新生児期の本症では主にウイルス粒子として多量に存在し、一方、年長児では、ウイルスDNAは少量主にフラグメントとして存在することが判明した。以上の結果は、病巣の拡大や、感染経路と関連しており、また従来の新生児の本症の髄液からはウイルスがともに分離され、年長児からの分離されないとする結果と一致する。(3)低酸素性虚血性脳症では、今年度は、胎齢20日のIUGRラットの脳について、糖エネルギー代謝産物の測定を生化学的に行った。ピルビン酸、乳酸、グリコーゲン量はIUGRラットの脳では対照群と比較して有意に低下していたが、グルコース量は有意な増加を示した。エネルギー代謝は維持されていたがエネルギー利用能を意味するATP/ADP比は、IUGR脳で低下していた。これらの結果から、胎児の慢性の低酸素,低栄養状態において1)glycogenolysisやピルビン酸、乳酸からの糖新生が代償的に起こっていること。2)その際に脳代謝が嫌気的解糖へ向かうことへの適応としてむしろグルコース濃度が上昇すること。3)これらの変化は、いわゆるbrain sparing effectの機構の一部と考えられること。4)しかし、脳内の高エネルギーリン酸化合物の動態,および脳,肝組織中の糖代謝基質量の減少は、更に急性の虚血負荷がかかった場合に容易に糖エネルギー代謝の破綻をきたしうることを明らかにした。急性脳症の発症機序及び治療・予防に関する多角的研究を実施し、以下の結果を得た。(1)急性脳症・二次性脳炎の発症機序:単純ヘルペス脳炎再発例では髄液HSVーDNAが陰性の例もあり、再発では自己免疫の関与が示唆された。又、各脳炎・脳症で髄液細胞中のT細胞レパ-トリ-をPCRで調べ、末梢血に比べ髄液T細胞がオリゴクロ-ナルになることを確認した。現在、小児MS,急性散在性脳脊髄炎の髄液より、T細胞クロ-ンを樹立すべく研究中である。(2)新生児低酸素性虚血性脳症:合成トロンボキサンA_2の母獣への投与による新しい胎児発育不全モデル(ラット)を確立した。今後はこれを用いて胎児期の慢性虚血状態の及ぼす影響について、中枢神経系の適応不全という観点から検討していく。ビリルビン性脳症については、治療薬と期待される錫プロトポルフィリンについて、光照射との併用の可能性について調べた。結果はポルフィリン類固有の光線過敏性の問題に加え、錫プロトポルフィリン自体の光酸化によりヘムオキシゲナ-ゼ阻害活性の失われることが判明した。(3)先天性代謝異常症に伴なう脳障害について:非ケトン性高グリシン血症はグリシン解裂酵素の欠損により高グリシン血症をきたし、脳障害を生ずるが、脳の興奮性アミノ酸レセプタ-であるNMDAレセプタ-に対するグリシン作用が明らかになり、ケタミンの同レセプタ-に対する抑制効果をみた。(4)上記疾患にWernicke脳症を加え、多施設における前方視的研究,すなわち,脳波,頭部エコ-などにより各病態における脳機能、形態を評価し、予後との関連を見い出した。

又、Wernicke脳症については全国調査を準備中である。以上のように脳症の発症機序について、種々の病態における解析が進み、又、新生児高ビリルビン血症や高グリシン血症の脳障害に対する治療法の検討や、発症予防のための神経生理学的追跡調査が進行している。急性脳症の発症機序及び治療・予防に関する多角的研究を実施し、以下の結果を得た。(1)、ウィルス性脳炎・脳症について:単純ヘルペス脳夷の早期診断としてのPCR法の有用性が確認され応用されつつある。一方、ウィルス性髄膜炎で髄液に集積するT細胞が、末梢血に比較して、V_2遺伝子の発現されるファミリー数が少ないこと、およびウィルス毎にV_2遺伝子の発現されるファミリーに偏りが見られることが判明した。(2)、先天性代謝異常による脳障害の発症機序では、大気圧化学イオン化液体クロマトグラフィー質量分析法に用いて、本症の診断と病態解析を試みた。今年度は本法を用いてエピニンを正常人およびパーキンソン病患者脳内に存在することを発見した。(3)周産期低酸素性脳症については、実験動物を用いており、血管作動生理物質であるthromboxane A2を妊娠ラットに持続的に投与すると胎児発育が抑制され、その際、肝およびcarcassの重量に加え脳重量も減少し(とくに小脳、前脳、脳幹で)、中枢神経系では個体あたりのDNAの個体あたりの絶対量が増加していた。このシステムは妊娠中期発症のsymmetrical IUGRの特徴を備えており、脳障害のメカニズム解明に有用となろう。(4)、座攣およびビタミン欠乏にともなう脳症の臨床的検討をPositron emission tonographyあるいはMRIを用いて前方視的に行なっている。又、これらの症例の活療法の検討もなされている。以上のように今年度は、感染の証明及び感染による脳障害の発症機序、先天性代謝異常による脳障害のメカニズムのため大気圧化学イオン化液体クロマトグラフィーの応用、胎内発育不全と脳障害の関連の解明のための実験動物の開発(thromborane A2投与妊娠ラット)、画像診断による脳機能、形態の評価を脳波などと組みあわせ、患者の追跡調査を実施していく、などの点で成果があったと考える。(1)乳児てんかん性脳症の1つであるWest症候群において、ポジトロンCTを前方視的、経時的に行ない、同症侯群においては高頻度に皮質機能異常がみられ、この異常が年齢や臨床症状の変動とともに変化すること、又、最終的には多くの症例で正常化することを確認した。(2)単純ヘルペス脳炎の遺伝子診断では、PCR法の有用性はすでに報告したが、髄液中のウイルスDNAの存在様式の検討では、新生児期の本症では主にウイルス粒子として多量に存在し、一方、年長児では、ウイルスDNAは少量主にフラグメニトとして存在することが判明した。以上の結果は、病巣の拡大や、感染経路と関連しており、また従来の新生児の本症の髄液からはウイルスがともに分離され、年長児からの分離されないとする結果と一致する。(3)低酸素性虚血性脳症では、今年度は、胎齢20日のIUGRラットの脳について、糖エネルギー代謝産物の測定を生化学的に行った。ピルビン酸、乳酸、グリコーゲン量はIUGRラットの脳では対照群と比較して有意に低下していたが、グルコース量は有意な増加を示した。エネルギー代謝は維持されていたがエネルギー利用能を意味するATP/ADP比は、IUGR脳で低下していた。
移動ロボット用超音波センサの高性能化に関する研究

移動ロボットには、障害物や通路の発見などのために、外界認識用センサが必要である。中でも、超音波センサは小型でかつ対象物までの距離計算が簡単なため、非常によく用いられている。現在用いられている多くの超音波センサシステムでは、送信器に比較的長いバースト波を加えて超音波パルスを発射してから、対象物から戻ってくる反射波の振幅がある一定の閾値を越える時点までの時間を測ることによって、対象物までの距離を計算している。このタイプのシステムでは、(1)送信時間が長いため距離の測距ができない,(2)送信波形の立ち上がりが遅いため測距誤差が生じやすい,(3)閾値が一定のため測距可能範囲が狭い等の問題点がある。本研究では、これらの問題点を改善すべく従来の送受信回路を改良し、より高性能な新しい超音波センサシステムを開発することを目的とした。まず、近距離の測距を可能とし誤差も減少させるために、送信には高電圧単一パルスを用いた。また、受信部では閾値を時間的に変化させ、近距離のノイズに強く遠距離までの測距を可能とした。このような方針で実際の電子回路を設計し、基礎データ取得のための実験用試作システムを製作した。本システムは、送信回路に直流高電圧を供給する高電圧電源部,蓄えた電荷を送信器に加えて超音波を発射する送信回路部,受信波の増幅-閾値のコントロール-比較を行う受信回路部から構成される。本システムの有効性を検証するために、まず反射対象物の大きさと測距可能距離の関係を調べた。その結果、本システムではより小さな対象物をより遠方まで検出可能であり、測定誤差も小さいことがわかった。次に、試作したシステムを申請者らが所有する自立型の移動ロボットに搭載して実際の室内環境における環境認識実験を行った結果、本システムでは対象物が検出可能な指向角も広く、障害物の検知能力が向上していることが確認された。
南米大陸における霊長類の系統進化に関する研究

南米大陸の霊長類(広鼻猿類)は、中南米地域の熱帯雨林の比較的均質な環境に生息しているが、形態学的・社会生態学的に多様な変異性をしめす。南米大陸の地質学的に隔離された生息環境と、広鼻猿類内での種の分化速度の違いがその変異性の主な原因と考えられる。本研究は、広鼻猿類の種分化が活発であった中期中新世の化石を発掘・記載すると同時に、現生の広鼻猿類を比較形態学的に解析し、その進化の過程を解明することを目的としている。コロンビアにおいて中期中新世の地層の化石発掘調査と地質調査、ブラジル、アメリカ合衆国において現生・化石広鼻猿類標本の比較形態学的調査をおこなった。(1)コロンビアでの発掘調査は、これまで継続されてきたウイラ県ビジャビエハ村のラ・ベンタ地域において引続きおこなった。同地では、年2回の雨期により毎年新しい地層が露出している。継続的な表面採集を、まんべんなく広い範囲でおこなうことにより、新たな化石標本を発見した。また、水洗ふるい分け法による土砂の処理も並行しておこなった。(2)ブラジルにおける形態学的調査は、リオデジャネイロ・マナウス・・ベレンなどの都市の博物館の標本を中心に引続きおこなった。本年度の計測対象は主としてリスザル・オマキザル・ヨザルであるが、コロンビアでの発掘調査の結果と関連して、計測対象を他のサル類に拡げた。(3)アメリカおける化石標本比較検討は、オハイオ州立大学附属自然史博物館・カーネギー自然史博物館・アメリカ自然史博物館学・テキサス大学(オースティン)附属自然史博物館が所蔵している化石を中心におこなった。コロンビアにおいては1977年以来、10種におよぶ霊長類化石の発見に成功してきたが、霊長類の地理的・生態的分布および系統学的研究を深化させるためには、コロンビア以外の地域に調査地域を求めなければならない。コロンビアとは異なる霊長類化石の発見が期待され、今後の南米における霊長類の系統進化の研究にとって、ボリビアでの調査によって新たな展開が望まれたのであった。昨年度調査によってブラニセラと思われる霊長類の下顎のほぼ完全な化石を発見することに成功した。今年度は、当該化石とアルゼンチンですでに発見されている霊長類化石との比較検討を広範囲に進めなければならず、それらの化石が多数保管されているリマ(ペルー)、ワシントン、ボストン、シカゴ、ユタ、シアトル、カリフォルニア(アメリカ)の博物館を訪問する必要が生じた。コロンビアのラ・ベンタ地域において、中期中新世の霊長類化石の発掘を種目的とした古生物学的調査と地質調査を実施した。調査地域をこれまでよりも拡大して調査した結果、新たな地点からこれまで未発見であったティティの祖先の顎骨化石の発見に成功した。それら地域の詳細な地質図作成のための地質調査を並行しておこなった。ブラジルの調査では、博物館に所蔵されている現生広鼻猿類の骨格標本の計測をおこない、統計学的な解析をおこなうことを主目的にしている。リオ・デ・ジャネイロ、ベレン、マナウスの3都市のの博物館で調査を実施した。本年度は主として、ティティモンキー、マーモセット、タマリン類の頭骨および歯牙の計測をおこない、分岐分析学的研究ならびに統計学的解析のための基礎データの集積につとめた。あわせて、それら標本の歯列のシリコン型をとって、日本に持ち帰り解析するするための材料とした。

本研究は、広鼻猿類の種分化が活発であった中期中新世の化石を発掘・記載すると同時に、現生の広鼻猿類を比較形態学的に解析し、その進化の過程を解明することを目的とす。コロンビアにおいて中期中新世の地層の化石発掘調査と地質調査、ボリビアー、ブラジル、アメリカ合衆国において現生・化石広鼻猿類標本の比較形態学的調査をおこなう。(1)コロンビアでの発掘調査は、これまで継続されてきたウイラ県ビジャビエハ村のラ・ベンタ地域において引続きおこなう。同地では、年2回の雨期により毎年新しい地層が露出している。継続的な表面採集を、まんべんなく広い範囲でおこなうことにより、新たな化石標本の発見が期待される。また、水洗ふるい分け法による土砂の処理も並行しておこなう。(2)ボリビアでの地質予備調査は、中期中新世の地層を対象にして、化石が発見される可能性があるかどうかの検討を中心にしておこなう予定である。(3)ブラジルにおける形態学的調査は、リオデジャネイロ・マナウス・ベレンなどの都市の博物館の標本を中心に引続きおこなう。本年度の計測対象は主としてリスザル・オマキザル・ヨザルであるが、コロンビアでの発掘調査の結果と関連して、計測対象を他のサル類に拡げる予定である。(4)アメリカでの化石標本比較検討は、オハイオ州立大学附属自然史博物館・カーネギー自然史博物館・アメリカ自然博物館学が所蔵する化石を中心におこなう。南米大陸の霊長類(広鼻猿類)は、中南米地域の熱帯雨林の比較的均質な環境に生息しているが、形態学的・社会生態学的に多様な変異性をしめす。南米大陸の地質学的に隔離された生息環境と、広鼻猿類内での種の分化速度の違いがその変異性の主な原因と考えられる。本研究は、広鼻猿類の種分化が活発であった中期中新世の化石を発掘・記載すると同時に、現生の広鼻猿類を比較形態学的に解析し、その進化の過程を解明することを目的としている。コロンビアにおいて中期中新世の地層の化石発掘調査と地質調査、ブラジル、アメリカ合衆国において現生・化石広鼻猿類標本の比較形態学的調査をおこなった。(1)コロンビアでの発掘調査は、これまで継続されてきたウイラ県ビジャビエハ村のラ・ベンタ地域において引続きおこなった。継続的な表面採集を、まんべんなく広い範囲でおこなうことにより、新たな化石標本を発見した。また、水洗ふるい分け法による土砂の処理も並行しておこなった。(2)ブラジルにおける形態学的調査は、リオデジャネイロ・マナウス・ベレンなどの都市の博物館の標本を中心に引続きおこなった。本年度の計測対象は主としてリスザル・オマキザル・ヨザルであるが、コロンビアでの発掘調査の結果と関連して、計測対象を他のサル類に拡げた。(3)アメリカおける化石標本比較検討は、オハイオ州立大学附属自然史博物館・カーネギー自然史博物館・アメリカ自然史博物館学・テキサス大学(オースティン)附属自然史博物館が所蔵している化石を中心におこなった。
反跳粒子検出法を用いた水素酸素燃料電池中の過渡的捕捉水素濃度の評価法の確立

水素吸蔵合金を用いた小型水素酸素燃料電池の開発において、水素吸蔵合金から固体電解質として使用されるプロトン導電性酸化物への水素の輸率および移動速度が極めて重要なパラメータとなる。本研究では、酸化物層で覆われたチタン水素化物を作成し、2.8MeV He^<2+>イオンビームを用いた反跳粒子検出(ERD)法によって、チタン水素化物のバルクから最表面に形成された酸化物層への水素移動について調べた。ジーベルト水素吸収装置を用いて、寸法10φ×1.0t mm^3、面心立方晶(δ相)のTiH_<1.95>およびTiD_<1.96>試料を水素ガス圧力と温度を調節することにより作製した。これらの試料表面には約10nmの酸化物(TiO,TiO_2)層が形成されていることがCAICISSおよびXPSを用いて確認された。423Kから488Kまでの範囲において等温加熱実験を行い、各加熱時間後に試料中に捕捉された水素濃度をERD法により測定した。各加熱時間後のTiH_<1.95>およびTiD_<1.96>試料表面の水素濃度分布から、水素濃度は加熱時間の増加と共に減少し、50nm以下の最表面付近の水素濃度は200nm以上のバルク中の水素濃度より低いことがわかった。この深さに対する水素濃度勾配について、水素移動に関与する拡散、捕獲および脱捕獲を考慮した質量平衡方程式を用いて解析し、バルクから酸化物表面への水素のみかけの拡散係数および水素化物-酸化物層界面における水素の脱離係数を求めた。TiD_<1.96>試料におけるこれらの係数はTiH_<1.95>試料における係数よりも低く、同位体効果が観測された。また、みかけの拡散係数および脱離係数の活性化エネルギーはそれぞれ0.54±0.10および1.20±0.02eVと決定された。これらの値はそれぞれ4面体位置のトラップサイトおよび水素化物-酸化物層界面のポテンシャルエネルギーに対応すると考えられる。水素燃料供給源(水素電極)に水素吸蔵合金、電解質に水素イオンだけが電気伝導に関与するプロトン導電性酸化物セラミックスを利用した小型化可能な高効率・高出力の水素酸素燃料電池の開発が進められている。水素吸蔵合金からプロトン導電性酸化物への水素イオンの輸率や移動速度などの情報は、小型水素酸素燃料電池の開発において極めて重要なデータである。はじめに水素吸蔵合金であるジルコニウムあるいはチタンを水素電極とした小型水素酸素燃料電池を作製した。固体酸化物電解質には、寸法8.0φ×1.0t mm^3のSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>、SrZr_<0.9>Yb_<0.1>O_<3-δ>、CaZr_<0.9>In_<0.1>O_<3-δ>、BaCe_<0.9>Y_<0.1>O_<3-δ>のプロトン電導性酸化物セラミックスを用いた。複合イオンビーム成膜装置を用いて直径7.0mm、厚さ1.0μmの水素電極がそれぞれのセラミックス両面に蒸着された。次に、作製した水素酸素燃料電池を赤外線ヒーターにより加熱しながら電圧を印加でき、さらに電極内に捕獲された水素濃度を反跳粒子検出法(ERD:Elastic Recoil Detection)法により測定することが可能な試料ホルダーを作製した。作製した試料の中から水素電極にジルコニウム、電解質にSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>を使用した燃料電池を取り上げ、室温から533Kまでの10分間の等時加熱によるSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>からジルコニウムへの水素移動をERD法を用いて調べた。393Kにおいて水素がSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>からジルコニウムへ拡散し始めることが判明された。さらに電極内の水素濃度は493Kまでの温度上昇と共に増加するが、533Kではジルコニウム中に捕獲されていた水素は全て真空中へ放出されることがわかった。また、同時にラザフォード後方散乱(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)法を用いて元素分析を行ったところ、SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-δ>中の酸素原子が水素移動に伴いジルコニウム中へ拡散し、ジルコニウム酸化物を形成していることがわかった。来年度は電圧を印加し、電気伝導度の温度依存性を調べ、電気伝導度におけるプロトン伝導の寄与について考察すると共に水素移動速度を決定する。ジーベルト水素吸収装置を用いて、寸法10φ×1.0tmm^3、面心立方晶(δ相)のTiH_x, TiD_x(x=1.95)および面心正方晶(ε相)のZrH_x, ZrD_x(x=1.99)試料を水素ガス圧力と温度を調節することにより作製した。水素化物試料表面には約10nmの酸化物(TiO,TiO_2,ZrO,ZrO_2)層が形成されていることが同軸形直衝突イオン散乱分光(CAICISS)法およびXPSを用いて確認された。

室温から573Kまでの範囲において等温加熱実験を行い、各加熱時間に対して試料中に捕捉された水素同位体濃度を2.8MeV He^<2+>イオンビームを用いた反跳粒子検出(ERD)法により測定した。TiH_x, TiD_xおよびZrH_x, ZrD_x試料表面の水素同位体濃度はそれぞれ473Kおよび523Kで減少し、表面から50nm付近の濃度は300nm付近よりも低いことがわかった。この濃度勾配はバルク中から表面への水素移動を表す。また、50nm付近の水素同位体濃度は加熱時間に対して指数関数的に減少した。これは、水素移動はトラップサイトからの水素同位体の熱脱離が律速であること示す。加熱時間に対する水素同位体濃度変化から各温度に対する熱脱離定数を求めた。TiH_x(ZrH_x)の熱脱離定数は、TiD_x(ZrD_x)の熱脱離定数より高い値を示した。この同位体効果は水素同位体の固有振動および振幅に大きく寄与すると考えられる。さらに加熱温度の逆数を関数とした熱脱離定数のアレニウスプロットを取ることにより、TiH_x(TiD_x)およびZrH_x(ZrD_x)の熱脱離定数の活性化エネルギーはそれぞれ1.3±0.2eVおよび1.8±0.2eVと決定された。これらの活性化エネルギーは熱拡散率から求めた活性化エネルギーより約23倍高いことから、試料最表面に形成された酸化物層-水素化物間の界面ポテンシャルを表すと考えられる。水素吸蔵合金を用いた小型水素酸素燃料電池の開発において、水素吸蔵合金から固体電解質として使用されるプロトン導電性酸化物への水素の輸率および移動速度が極めて重要なパラメータとなる。本研究では、酸化物層で覆われたチタン水素化物を作成し、2.8MeV He^<2+>イオンビームを用いた反跳粒子検出(ERD)法によって、チタン水素化物のバルクから最表面に形成された酸化物層への水素移動について調べた。ジーベルト水素吸収装置を用いて、寸法10φ×1.0t mm^3、面心立方晶(δ相)のTiH_<1.95>およびTiD_<1.96>試料を水素ガス圧力と温度を調節することにより作製した。これらの試料表面には約10nmの酸化物(TiO,TiO_2)層が形成されていることがCAICISSおよびXPSを用いて確認された。423Kから488Kまでの範囲において等温加熱実験を行い、各加熱時間後に試料中に捕捉された水素濃度をERD法により測定した。各加熱時間後のTiH_<1.95>およびTiD_<1.96>試料表面の水素濃度分布から、水素濃度は加熱時間の増加と共に減少し、50nm以下の最表面付近の水素濃度は200nm以上のバルク中の水素濃度より低いことがわかった。この深さに対する水素濃度勾配について、水素移動に関与する拡散、捕獲および脱捕獲を考慮した質量平衡方程式を用いて解析し、バルクから酸化物表面への水素のみかけの拡散係数および水素化物-酸化物層界面における水素の脱離係数を求めた。TiD_<1.96>試料におけるこれらの係数はTiH_<1.95>試料における係数よりも低く、同位体効果が観測された。また、みかけの拡散係数および脱離係数の活性化エネルギーはそれぞれ0.54±0.10および1.20±0.02eVと決定された。これらの値はそれぞれ4面体位置のトラップサイトおよび水素化物-酸化物層界面のポテンシャルエネルギーに対応すると考えられる。
磁気共鳴フォース分光：ナノ磁性粒人工配置の構築と粒間磁気ポテンシャルの非侵襲計測

本研究では、磁性ナノ粒子の人工配置状態の力学的構築法と、磁気相互作用を非侵襲かつ定量的に計測可能な分光法を確立し、配置に依存した磁性ナノ粒子間の相互作用の解明を目指す。具体的な課題は、以下の3点である。(1)磁性探針の磁気共鳴を用いた、磁気相互作用の定量値抽出法を確立する。(2)磁性探針で磁性ナノ粒子を力学的に水平操作する手法を確立し、粒間距離や粒方位を制御した人工的な粒配置を作製する。(3)磁性粒配置に依存した磁気相互作用の定量値分布を明らかにし、巨視的な磁性との相関を解明する。H30年度は、これら課題遂行のベースとなるマイクロ波導波型・磁気力顕微鏡の試作に関する以下の要素技術開発を行った。(1)「マイクロ波導波用探針ホルダの設計・作製」既存の探針ホルダをベースに、導電性磁性探針にマイクロ波を導く探針ホルダを設計・作製した。マイクロ波を探針に導波するためには、高周波ケーブルを探針近くまで這わす必要がある。ケーブル被覆や芯線の張力による振動が探針振動の変位信号に重畳され易いが、配線パターンを数種類比較し、また固定方法を堅固にすることで探針の共振振動周波数帯で影響の無い構造とした。(2)「磁性ナノ粒子試料の作製」ナノ磁性粒子をSi基板上に位置操作に適した程よい間隔で分散させる条件を見出した。粒子を配合した溶液の濃度を調整することで、凝集状態ではなく、単一孤立状態の磁性粒試料の作製に成功した。(3)「導波周波数の調整が可能なマイクロ波マッチング回路の開発」磁性探針に磁気共鳴周波数に合わせたマイクロ波をサブGHz程度の範囲で調整できるインピーダンスマッチング回路を作製した。磁気共鳴周波数は、磁性体膜の厚さや組成に依存するが、探針毎に導波回路や伝送路長さを変えることなく、マッチング回路の素子定数の調整で探針磁性膜の共鳴励起に十分な強度のマイクロ波の伝達が可能なことを確認した。初年度の計画はマイクロ波導波型の磁気力顕微鏡の試作機開発に目処を付けることであった。現段階で計画していた主要4課題:(1)マイクロ波の導波が可能な探針ホルダの設計・作製、(2)共振周波数の調整が可能なマイクロ波マッチング回路の開発、(3)磁性ナノ粒子試料の作製条件の最適化、(4)磁性ナノ粒子の力学操作プログラムの開発、に関して、細かい仕様等の調整は必要であるが、ほぼ予定通りの遂行状態であるので概ね順調とした。2019年度は、(1)前年度に作製したマイクロ波導波型磁気力顕微鏡の試作機の調整、(2)磁気共鳴力検出を用いた磁気力の抽出法の検証、(3)ナノ磁性粒の力学的水平操作条件の絞込み、の3点を推進する。試作機は、マイクロ波の磁性探針への伝達および磁気共鳴の励起を確認したのち、共鳴周波数に変調を掛けた状態での表面凹凸像と磁気力勾配像の計測を行う。探針の磁気共鳴の確認は、探針振動の共振シフトのマイクロ波周波数依存から検出する。撮像では消磁した永久磁石表面を用い、取得した表面像と磁気ドメイン像にマイクロ波伝播による周期的熱的ノイズが混入しないかを確認する。もし熱の影響がある場合は、マイクロ波のパワーを調整する。パワーを下げると像コントラストも下がるので、パワーと像質の両方で最適化を図る。磁気力の抽出は、マイクロ波の低周波変調を用いる。磁気共鳴周波数のマイクロ波を低周波数fm(数10数100Hz)で変調させると、探針に交流磁気モーメントが生じ、これと試料の磁場勾配の積に起因する磁気力が働く。実験では探針の振動を復調した後、fm成分をロックイン検波することで、探針とナノ粒子間に働く磁気力を抽出する。変調周波数と変調強度の調整により、撮像スピードと検出感度の最適化を図る。ナノ磁性粒の力学操作では、昨年度に導入した顕微鏡コントローラーを用いて、単粒子の水平操作を試みる。ナノ粒子の移動確率は、ナノ粒子と表面間の吸着力とナノ粒子と探針間の力の大小で決まるが、移動確率の粒径依存および探針の振動振幅依存を明らかにし、効率的に高い移動確率を実現する条件を絞り込む。また、大気中での粒操作では、最初の粒操作には、表面との吸着を剥がすために大きな力を要する事が知られている。この初動の移動確率を上げる条件を掴むことがポイントで、この点を基板表面依存も含めて重点的に調べる。

(1)「マイクロ波導波用探針ホルダの設計・作製」既存の探針ホルダをベースに、導電性磁性探針にマイクロ波を導く探針ホルダを設計・作製した。マイクロ波を探針に導波するためには、高周波ケーブルを探針近くまで這わす必要がある。ケーブル被覆や芯線の張力による振動が探針振動の変位信号に重畳され易いが、配線パターンを数種類比較し、また固定方法を堅固にすることで探針の共振振動周波数帯で影響の無い構造とした。(2)「磁性ナノ粒子試料の作製」ナノ磁性粒子をSi基板上に位置操作に適した程よい間隔で分散させる条件を見出した。粒子を配合した溶液の濃度を調整することで、凝集状態ではなく、単一孤立状態の磁性粒試料の作製に成功した。(3)「導波周波数の調整が可能なマイクロ波マッチング回路の開発」磁性探針に磁気共鳴周波数に合わせたマイクロ波をサブGHz程度の範囲で調整できるインピーダンスマッチング回路を作製した。磁気共鳴周波数は、磁性体膜の厚さや組成に依存するが、探針毎に導波回路や伝送路長さを変えることなく、マッチング回路の素子定数の調整で探針磁性膜の共鳴励起に十分な強度のマイクロ波の伝達が可能なことを確認した。初年度の計画はマイクロ波導波型の磁気力顕微鏡の試作機開発に目処を付けることであった。現段階で計画していた主要4課題:(1)マイクロ波の導波が可能な探針ホルダの設計・作製、(2)共振周波数の調整が可能なマイクロ波マッチング回路の開発、(3)磁性ナノ粒子試料の作製条件の最適化、(4)磁性ナノ粒子の力学操作プログラムの開発、に関して、細かい仕様等の調整は必要であるが、ほぼ予定通りの遂行状態であるので概ね順調とした。2019年度は、(1)前年度に作製したマイクロ波導波型磁気力顕微鏡の試作機の調整、(2)磁気共鳴力検出を用いた磁気力の抽出法の検証、(3)ナノ磁性粒の力学的水平操作条件の絞込み、の3点を推進する。試作機は、マイクロ波の磁性探針への伝達および磁気共鳴の励起を確認したのち、共鳴周波数に変調を掛けた状態での表面凹凸像と磁気力勾配像の計測を行う。探針の磁気共鳴の確認は、探針振動の共振シフトのマイクロ波周波数依存から検出する。撮像では消磁した永久磁石表面を用い、取得した表面像と磁気ドメイン像にマイクロ波伝播による周期的熱的ノイズが混入しないかを確認する。もし熱の影響がある場合は、マイクロ波のパワーを調整する。パワーを下げると像コントラストも下がるので、パワーと像質の両方で最適化を図る。磁気力の抽出は、マイクロ波の低周波変調を用いる。磁気共鳴周波数のマイクロ波を低周波数fm(数10数100Hz)で変調させると、探針に交流磁気モーメントが生じ、これと試料の磁場勾配の積に起因する磁気力が働く。実験では探針の振動を復調した後、fm成分をロックイン検波することで、探針とナノ粒子間に働く磁気力を抽出する。変調周波数と変調強度の調整により、撮像スピードと検出感度の最適化を図る。ナノ磁性粒の力学操作では、昨年度に導入した顕微鏡コントローラーを用いて、単粒子の水平操作を試みる。ナノ粒子の移動確率は、ナノ粒子と表面間の吸着力とナノ粒子と探針間の力の大小で決まるが、移動確率の粒径依存および探針の振動振幅依存を明らかにし、効率的に高い移動確率を実現する条件を絞り込む。また、大気中での粒操作では、最初の粒操作には、表面との吸着を剥がすために大きな力を要する事が知られている。この初動の移動確率を上げる条件を掴むことがポイントで、この点を基板表面依存も含めて重点的に調べる。
脱B現象を利用したFe中Bの不純物拡散係数測定 ～Bの元素機能の再検討

本研究は、α-Fe中におけるBの固溶限と拡散性を実験的に評価することを目的とした。固溶限の測定は、Fe箔とFe2Bによる拡散対法を用いた。純鉄においてα相は927°Cでγ相に変態するので、より広い温度域でのα相の固溶限を測定するため、Siを添加してα相を安定化した。Siの添加は3wt%程度で融点までα相が安定化される。(Fe,Si)/Fe2B拡散対を定の温度で保持したのち、rf-GDOESを用いて濃度プロファイルを測定した。濃度の変曲点から固溶限を測定した結果、α相におけるBの固溶限は1000°Cで13 wt.ppm,1100°Cで22 wt.ppmと決定された.これは、Cameronらが報告した固溶限を高温側に延長した値とよく一致した。さらに、α相においても、湿水素雰囲気での熱処理により脱B現象が確認され、拡散係数を測定する成算が得られた。本年度は、α相が安定となるSiの組成条件、ならびにFe-Si合金の箔作製に成功した。また、Fe-Si合金の棒状試験片作製のための加工条件を確立した。加えて、当初の計画の通り、α相におけるBの固溶限を決定した。拡散性評価の成算が得られているので、順調に進んでいると判断される。次年度は脱Bによる実験を更に進展させる。拡散係数の温度依存性から活性化エネルギーを算出し、拡散パスが置換型か進入型かを明確にする。さらに、αFeにおける脱B速度に及ぼすSiの影響について調査する。これらの知見を集積し、Bのメカニズム解明に資する。脱B実験のためには、粗大な結晶粒組織を有するサンプルが必要である。十分に粗大化させるためには、長時間の熱処理が必要である。しかしながら、熱処理中に脱Bが発生する問題が生じ、拡散係数測定が正確に行われなかった。そのため、脱B量測定の分析(外部機関へ有料の分析依頼)が予定よりも少なかった。試料作製にある程度の成算が得られたので、本年度は昨年度以上に分析依頼に費用を充てる。
早期産児のCD25陽性CD4T細胞の機能及びその意義

早期産児の臍帯血Tリンパ球の特徴として、CD25^+T細胞の割合が正期産児と比較して有意に高く、在胎週数と負の相関を示した。このCD25^+T細胞はCD4^+T細胞に多く、また、CD45ROやFas陽性細胞の割合も優位に高かった。CD25^+T細胞はIL-2Rβchain、および胸腺細胞抗原であるCD1a抗原を発現していなかった。早期産児のT細胞はin vitroでapoptosisが誘導されやすいが、このCD25^+T細胞はCD25^-T細胞と比較してapoptosisしにくいことが判明した。一方、マウスではCD25^+T細胞は自己免疫抑制に関与しており、CD25^+T細胞に発現するCTLA-4がT細胞の反応性を抑制していることが明らかとなっている。ヒト早期産児臍帯血CD25^+T細胞もマウスと同様の機能を有するのかどうかを検討した。早期産児の臍帯血単核球からMagnetic beadsでCD25^+T細胞を除いた後、T細胞を抗CD3抗体とIL-2で刺激すると、CD25^+T細胞を除かない時と比較して、強い増殖反応が認められた。早期産児のCD25^+T細胞も胎内における、自己反応性を抑制する可能性が考えられる。このように早期産児の臍帯血中には特徴的なT細胞が存在し、免疫反応の抑制に積極的な役割を果たしているものと考えられる。早期産児の臍帯血CD25^+T細胞とCD25^-T細胞をcell sorterでenrichし、抑制性サイトカインのmRNAの発現を検討した結果、TGF-β及びIL-10mRNAの発現に関しては有意な差は認められず、CD25^+T細胞の免疫抑制作用は、抑制性のサイトカインを介するものではない可能性が示唆された。これに関し、in vitroでのサイトカイン産生能、およびCTLA-4の関与を検討する予定である。早期産児のTリンパ球の特徴を明らかにするために、Tリンパ球の活性化マーカーであるIL-2 receptor αchain(CD25)に注目して検討した。早期産児では正期産児と比較して、T細胞、B細胞、NK細胞の割合に、有意な差は認められず、T細胞のCD4/CD8比も差を認めなかったが、CD25^+T細胞の割合は早期産児で有意に高く、在胎週数と負の相関を示した。このCD25^+T細胞はCD4^+T細胞に多く、また、CD45ROやFas陽性細胞の割合も有意に高かった。成人や成熟児の単核球をIn vitroで24時間培養すると、Tリンバ球の5%以下にしかApoptosisが誘導されないのに対して、早期産児の単核球では、Tリンパ球の約17%にApoptosisが誘導された。この時、Apoptosisが誘導された細胞は主としてCD25-T細胞であり、CD25^+T細胞はApoptosisになりにくい傾向が認められた。細胞内サイトカインを検討すると、早期産児のT細胞はIL-2産生能を有し、IL-4やIFN-γ産生能は低かった。以上のことより、早期産児のCD25^+T細胞はAutocrineあるいはParacrineにIL-2の刺激を受けることにより、In vitroでのApoptosisに抵抗性となっているものと考えられる。磁気ビーズでCD25^+T細胞を除いた後、T細胞を抗CD3抗体とIL-2で刺激するとCD25^+T細胞を除かない時に比較して、強い増殖反応が認められた。マウスではCD25^+T細胞は自己免疫の抑制に関与していることが明らかとなっており、早期産児のCD25^+T細胞も胎内における、自己反応性を抑制する働きがあるものと考えられた。このように早期産児の臍帯血中には早期産児に特徴的なT細胞が存在し、重要な役割があることが推測される。今後はさらにその機能について、検討する予定である。

このように早期産児の臍帯血中には特徴的なT細胞が存在し、免疫反応の抑制に積極的な役割を果たしているものと考えられる。早期産児の臍帯血CD25^+T細胞とCD25^-T細胞をcell sorterでenrichし、抑制性サイトカインのmRNAの発現を検討した結果、TGF-β及びIL-10mRNAの発現に関しては有意な差は認められず、CD25^+T細胞の免疫抑制作用は、抑制性のサイトカインを介するものではない可能性が示唆された。これに関し、in vitroでのサイトカイン産生能、およびCTLA-4の関与を検討する予定である。