hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ショックにおける細胞活性化メカニズムと白血球活性化因子の解明

[目的]腸管虚血再還流で発生するショック(SAO shock)での腸管内プロテアーゼの役割、それにより腹腔内に産生された白血球活性化因子の働きを検討。[対象/方法]ラットのSAO shockモデル腹腔動脈、上腸間膜動脈を90分遮断し再還流120分後まで観察。この際に腸管内をprotease inhibitorで還流した群(ANGD群)と生食で還流した群(C群)にわけて、二群を比較。つぎにC群を2群にわけて(腹腔内を閉鎖した群と非閉鎖群)比較検討した。[結果]ANGD群ではC群に比較して再還流後の血圧低下、脱水の程度、肝機能の低下も軽減された。更に腹腔内洗浄液での好中球の活性化は低値にたもたれた。一方、腹水中TNF-alpha値に有意差を認めなかった。また、非閉鎖の群では生存率が向上した。[結語]腸管内プロテアーゼにより腹腔内に産生された炎症性メディエーターは、経腹膜的な経路で全身内に循環し、MOFを発生させる重要な役割を演じている可能性が示唆されたものと考える。ショックにおける白血球の活性化因子の半定量/定性のため、白血球をさまざまな活性化因子で刺激し、種々の方法で活性化した白血球の割合を計測した。刺激するために用いた薬剤は、血小板活性化因子、エンドトキシン、fMLPなどである。活性化を計測するために用いた手段は、形態の変化(偽足形成)と白血球が産生する過酸化水素であった。これにより、白血球は培養液中の活性化因子とある程度の正の相関性をもって反応することが確認され、この方法を、体液(血液、腹水など)の活性化因子の半定量/定性に使用することとした。われわれの実験の仮説は、ショックの際に血流が減少して虚血となる小腸内のプロテーアーゼが、すでに報告されているように循環血液中の白血球の活性化因子の産生のみならず、腹水中にも活性化因子を産生するというものであった。この方法をもちいて、ラットにおける小腸虚血前後の腹水を調査したところ、腹水の白血球活性化能は小腸虚血中に有意に上昇し、これは既知の活性化物質であるTNF-alphaなどの濃度と必ずしも相関しないことが判明した。また、小腸内のプロテーアーゼを抑制して同様の実験を行うと、腹水の白血球活性化能の上昇は有意に抑制され、小腸虚血解除後に発生する血圧低下などのショック症状も軽減されていることが判明した。今年度は、ラットの実験において目覚ましい進歩が得られた。この結果は、本研究の前提となるショックにおける活性化因子の循環血漿中への移行のメカニズムについてあらたな知見をもたらしたものと確信している。まず、われわれのショックのモデルにおいては腹水中に細胞活性化因子が出現することを示した。ついで、この現象が腸管のプロテアーゼを抑制することで出現を抑制することができることをあきらかにした。すなわち、腸管虚血は、腸管内のプロテアーゼ本来の機能を逸脱させ、それがなんらかの形で細胞活性化因子を産生するというこれまでえられていた結論に加え、その活性化因子がどこでつくられ、どのようにして循環血漿中に吸収されていくかについての新しい径路として、経腹膜吸収が関与していることを示したものである。この物質が何であるかについての検討は完成されていない課題であるが、われわれはこの物質は単一な物質ではないものであろうと仮説して検討をかさねている。ついで、このモデルにおいて腹水の還流をおこなうことにより動物の生存期間を延長できることをあきらかにした。最終年度である次年度はさらに実験動物の数を増加させ十分な確信のもと、本結果を論文、学会発表する予定である。われわれのショックのモデルにおいては腹水中に細胞活性化因子が出現することを示した。

すなわち、腸管虚血は、腸管内のプロテアーゼ本来の機能を逸脱させ、それがなんら1かの形で細胞活性化因子を産生するというこれまでえられていた結論に加え、その活性化因子がどこでつくられ、どのようにして循環血漿中に吸収されていくかについての新しい径路として、経腹膜吸収が関与していることを示した。この物質が何であるかについての検討は完成されていない課題であるが、われわれはこの物質は単一な物質ではないものであろうと仮説して検討をかさねている。ついで、このモデルにおいて腹水の還流をおこなうことにより動物の生存期間を延長できる可能性を示唆する結果をえた。本結果を英語論文、学会発表した。
限界過冷却融体の動的密度揺らぎの観察とアモルファス合金形成機構の解明

金属や半導体材料を融解した後に冷却すると、ある条件では融点以下に冷却された過冷却液体状態が実現する。この過冷却液体状態における特異な物性の起源として、凝固相の萌芽に由来する大きな密度や組成の揺らぎの存在が推測される。本研究は、静電場レビテーション法を用いた過冷却液体の安定保持法と放射光による高分解能X線非弾性散乱等を組み合わせることにより、過冷却液体状態における揺らぎの発生に伴う原子のダイナミクスの特徴の解明を試みた。本研究は、レビテーション法を用いることにより限界まで過冷却させた金属合金液体(限界過冷却液体)に対して、固相萌芽のサイズ分布とそのダイナミクスを明らかにすることを目的としている。本研究における最も大きな研究課題は、限界過冷却液体内の長時間保持とX線非弾性散乱による動的離密度揺らぎの観察である。本年度については、研究メンバーがこれまでに開発したX線散乱(弾性X線散乱)用のレビテーション装置(静電場法,コニカルノズル法,電磁誘導法など)を用いて液体合金中の密度・濃度揺らぎの検出と関連する物性の計測を試みた。課題申請時には放射光を用いた実験を中心に研究を計画したが、より多くの実験データの蓄積を図るため、実験室の小角X線散乱装置およびそのための小型静電浮遊装置の再整備と改修を行った。また、次年度以降の非弾性X線散乱実験の実施へ向けて、Spring-8 BL35に設置するための小型の静電浮遊装置の改修設計を行い、真空排気能力の向上,メンテナンス性の向上や浮遊試料の位置補足の精度向上を図った。物性計測用の静電浮遊装置を用いて、Nb-Zr,Mo-Nb合金など高融点合金の過冷却液体合金の基礎物性の計測を行い、溶融凝固時の体積変化や熱膨張係数を明らかにした。これらの合金は完全固溶体からの相分離を示す系であるが、合金の密度は組成に対してほぼ直線で変化し、理想溶液の体積に極めて近いことが明らかになった。研究協力者の岡田、水野らにより静電浮遊法およびガス浮遊法を用いた過冷却液体の放射光実験が実施された。本研究は、過冷却した金属液体内の原子配置やダイナミクスの解明を目的としている。本年度は、三年計画の最終年度であり、放射光を用いた過冷却液体金属の動的構造の測定,昨年度に導入した計算機を用いた第一原理分子動力学計算を行い、過冷却液体内の原子ダイナミクスの解明を試みた。過冷却液体金属の動的構造因子の測定には、SPring-8のBL35高分解能X線非弾性散乱計測装置を用い、そこに小型の静電浮遊装置を設置して浮遊液滴試料の測定実験を行った。浮遊させた液滴試料を用いることにより、高温活性な溶融金属の長時間保持と過冷却液体状態の維持が可能である。本実験に用いた静電浮遊装置は、昨年度に本研究の一環として開発した装置であり、真空度や操作性の向上が図られている。実験サンプルとしては、X線をよく透過し、かつ浮遊液滴を維持しやすい液体シリコンを選択した。シリコンの融点の温度条件において散乱角の小さな領域を集中的に測定し、液体内のフォノンに由来する非弾性散乱ピークの観察に成功した。過冷却液体領域の非性散乱の測定を試みたが、過冷却の維持が難しく、解析に十分なデータは得られなかった。現在、並行して進めていた分子動力学計算との結果の比較を行っている。また単純な剛体球液体との比較から、液体シリコンの原子ダイナミクスの特徴の抽出を試みている。加えて、過去に行った同様の実験において測定した過冷却液体金属の動的構造のデータを合わせ、過冷却液体金属のダイナミクスを明らかにする。本研究は、過冷却した金属液体内の原子配置やダイナミクスの解明を目てことしている。本年度は三年計画の二年目であり、濃度揺らぎを自発的に発生する合金系の液体構造解析実験および液体構造解析用静電浮遊装置の改良を行った。また、計算機シミュレーションによる原子ダイナミクスの研究に使用する計算機を導入した。Bi-Ga合金は二液相の臨界点を有し、その臨界点近傍では濃度揺らぎを自発的発生する。この系の臨界点近傍のX線構造解析を行い、濃度揺らぎの観察を試みた。実験にはスプリング8のBL04B2とガスジェット浮遊装置を用い、ビームラインに設置された炭酸ガスレーザーを用いて試料の溶融を行った。X線散乱強度の角度依存性を二軸のゴニオメータと半導体検出器を用いて測定した。小角領域において、濃度揺らぎに起因するとみられる散乱強度の増加が認められた。また広角領域までの静的構造因子を得ることができた。今回改良を加えた液体構造解析用静電浮遊装置は、スプリング8のBL35高分解能X線非弾性散乱装置に使用するための装置であり、大型のターボ分子ポンプを付加することにより従来よりもひとけた高い高真空を得ることができるようになった。

静電浮遊炉において高真空条件は過冷却の安定保持や大過冷却への到達を容易にすることから、本研究の目的の一つである極限過冷却液体への到達が可能なるものと期待できる。本年度に導入した計算機は、大規模古典分子動力学計算や第一原理計算に使用した。原子埋め込み法などを用いた古典分子動力学計算では、NPTシミュレーションにおいて実験のモル体積をよく再現することが明らかになった。計画では、本年度は機器の整備や装置の設計の期間に充てており、それらについては計画通りに進捗した。また、物性計測や放射光を用いた構造測定についてもほぼ計画に沿って実施された。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、三年計画の二年目であり、揺らぎを伴う金属液体の構造解析と既存の装置の改良、シミュレーション用計算機の導入を計画した。計画は、以下に述べるように、実験にかかわる部分については、ほぼ予定に沿って進捗している。モデル化へ向けた理論構築については、来年度前半において研究者相互の情報交換を活発にし、それを加速したい。揺らぎを伴う金属液体の構造解析については、Bi-Ga合金の構造解析を共同研究者とともに行い、静的構造因子と小角領域の散乱強度の増大を観察することができた。詳しい解析は現在進捗中であるが、液体金属内の揺らぎに対する新たな知見を得るられる見込みである。既存の装置の改良については、本研究費により大型のターボ分子ポンプを導入し、真空排気時間の短縮と高真空化を達成した。従来の装置では、排気時間に6時間程度を要しており放射光実験の妨げとなっていたが、改良により1時間程度で実験が可能となり、実験の大幅な効率化ができるようになった。また、最高到達真空度についても、従来よりも一桁以上の高真空が得られるようになり、従来到達不可能であった大過冷却の実験が可能となった。理論構築については、全体の計画に沿って、本年度は原子ダイナミクスの理解のための計算機を導入し、大規模古典分子動力学計算や第一原理分子動力学計算を行えるようにした。夏場の電力事情により放射光実験の実施が困難になる可能性があるが、本年度に実験室のX線小角散乱装置を整備し、代替実験を可能としている。本年度より放射光実験、X線散乱実験および計算機実験(広島大)が本格化し、実験と計算の両面から凝固の核発生の解明を試みる。本研究は、ほぼ計画に沿って進捗しており、来年度の計画の大幅な変更はない。来年度については、本年度に改修を行った構造解析用静電浮遊装置をスプリング8の高分解の非弾性X線散乱装置に設置し、大過冷させた液体シリコンの動的構造因子の測定を試みる。合金系やセラミックスなど複数の原子が存在する系では、X線散乱以外の方法を併用した部分構造因子の測定が必要となる。来年度については、その一つとして実験室系のXAFS装置の整備を行う。またJPARKの中性子散乱実験の可能性についても検討する。理論構築については、本年度に導入した計算機を用いて過冷却状態の原子ダイナミクスを大規模古典MDや第一原理MDを用いて解析する。
腎糸球体硬化病変の発症・進展における高レムナント血症の関与についての研究

1.カイロミクロンレムナント粒子の分離・精製は、III型高脂血症患者血清から比重1、006より軽い分画を超遠心法にて分離し、さらにモノクロナール抗ヒトアポ蛋白A1、アポB_<100>を用いたイムノアフィニーゲルと、このゲルに結合しない分画をレムナント粒子とした。なお培養細胞に添加前組織培養用のPBS(-)_<ph>7.4の透析液で24時間透析した。2.上記のレムナント粒子を、ウシ系球体より分離した培養内皮細胞およびCDラット系球体より分離したメサンギウム細胞に添加し、IL-1beta,IL-6、TNF-alphaなどのサイトカインの放出が培養液上澄中に認められるのかELISA法で測定した。さらにICAM-1が発現するかPAP法で検討した。なお添加するレムナント濃度はそれぞれ0mug,10mug,50mugおよび100mug/ml^-100mug/ml proteinに調節、細胞数は5×10^410^5に調整,無血清倍地で24wellの培養plateを使用し,レムナント粒子を添加し48時間培養した。3.5週齢のZuckerラット片腎摘除後,20%牛脂食を8週間投与して作製した単状糸球体硬化症(FGS)モデルの残腎よりメサンギウム細胞を分離し,前述した同様の実験を行った。4.正常糸球体より分離した内皮細胞、およびメサンギウム細胞に種々の異った濃度のレムナント粒子を添加した結果,上澄中の種々のサイトカイン濃度は20pg/ml以下で、接着分子の発現も認められなかった。一方,FGSラット培養メサンギウム細胞からは50および100mugのレムナント濃度添加で,IL-1〓およびIL-6それぞれ40pg/mlの分泌が認められ,メサンギウム細胞にICAM-1の発現が認められた。脂質代謝異常とFGS発症になんらかの関連があることが示唆された。
正弦波位相変調レーザ干渉法による超精密加工表面の形状計測

正弦波位相変調されたレーザ光を参照光として用いる正弦波位相変調干渉計において得られる干渉信号から超精密加工表面の形状を高精度で求めるための最適な干渉信号の信号処理方法について研究を行なった。その結果、CCDイメージセンサで得られる干渉信号の積分値を直接用いる新しい信号処理方法を確立した。すなわち、CCDイメージセンサの積分時間を正弦波位相変調の4分の1周期に設定することでCCDイメージセンサの出力から得られる4つの積分値を線形代数演算することにより表面形状が求まる。この信号処理方法を積分値解析法と呼ぶ。積分値解析法における正弦波位相変調の最適な変調振幅,位相を加法性雑音によって生じる測定誤差を理論解析することによって決定した。又、正弦波位相変調が最適な変調振幅,位相からずれた場合において生じる測定誤差も理論的に明らかにした。これらの理論解析によって、積分値解析法では2nm以下の測定精度が得られることが明らかとなった。以上の解析結果に基づき、2次元CCDイメージセンサを用いた正弦波位相変調干渉計を作成した。CCDイメージセンサの素子数は60×60であり、測定領域は一辺約5mmの正方形であった。磁気ヘッドのレール面の表面形状を測定した結果、約1.01.5nmの測定精度が得られ、レール面の傾き等が精確に検出された。干渉信号の周波数成分を求めることによって表面形状を得る以前に提案した方法(周波数解析法)に比べ、積分値解析法の測定精度は多少悪いが、演算処理時間は約10分の1に短縮された。これらのことにより、積分値解析法は測定点の多い2次元表面形状の測定に対して極めて有効な信号処理方法であり、本方法による正弦波位相変調干渉計によって2nmの精密さで表面形状を測定できることが明らかとなった。
小・中連携を通して、中学校理科における教員の疑問の認識の能力向上を図るための研究

研究成果1内容本来、理科が持っている「探究のおもしろさ・たのしさ」を授業の中で生徒に実感させ、理科学習に対する生徒の興味・関心を高め、学習意欲を引き出すことを目的としたカリキュラムを作成し、「総合的な学習の時間」を活用した「総合理科」と題して実施した。その内容は「探究的な学習」で、次の6段階で構成されている。(1)目の前の科学的な現象に触れる。(2)そこにかくされている疑問点や問題(課題)を発見する。(課題発見)(3)グループで疑問や問題(課題)を解決するための仮説を立てる。(4)仮説を検証するための実験を想定する。(4)で想定した実験を実際にやってみる。(仮説検証実験)(5)実験・観察の結果を考察する。(6)グループで話し合い、結論を出す。(新たな疑問、課題が生じたら、さらに同様な手順で問題解決を図る。)この6段階の中で、(1)から(3)は、仮説樹立までのプロセスであり、(4)から(6)は、検証、考察、結論までのプロセスである。前者は、かなりの時間が必要であり、そのプロセスの中で、自由気ままな試行錯誤や、誤概念の導入が有効である。後者は、グループ内でのコミュニケーションが充分に図られることが重要であり、活発な意見を出し合うためには、4人グループがやりやすいことが確かめられた。年度末に実施したアンケートは、生徒の意欲・関心がこの取組で向上したこと表している。2意義PISA調査等の国際比較で明らかになった課題(例えば、科学的な疑問を認識する能力や現象を科学的に説明する能力、科学的証拠を用いる能力等、いわゆる科学的リテラシーの伸張)をいかに克服していくかが重要である。そのためには、「生徒自らが、身の回りの世界から疑問を見いだし、関連する知識を適応させながら実験等を思考し、実施し、結果から考えられることを解釈したり、導いた結論を的確に表現・発表したりする」、いわゆる探究的な学習」が重要であり、研究する意義がある。
胃粘膜 壁細胞に特異発現する増殖因子 活性化酵素フュリンが胃粘膜機能を構築する機序

胃体部粘膜は胃小窩、峡部、頚部、基部の4部から成る。胃小窩を形成する胃粘膜上皮(GSM)細胞、4部全てに分布する胃酸分泌壁細胞、頚部の傍細胞、基部の主細胞は峡部に位置する増殖帯の幹細胞から分化する。我々はGSM細胞がTGFαを高発現し、胃小窩部の壁細胞はその受容体EGF-Rを高発現していること、前駆体限定切断酵素Furinが高発現していることを見出した。Furin陽性壁細胞はTGFα陽性GSM細胞に囲まれているのでTGFαがFurin発現を制御している可能性を考え、マウス粘膜上皮細胞由来株GSM06を用いてルシフェラーゼ法でFurinプロモーター活性を測定した。FurinプロモーターはTGFαとフォルポールエステルで強く活性化され、壁細胞のFurin発現が周囲のTGFα陽性上皮細胞によって制御されている可能性を示した。増殖帯下部にもFurin陽性細胞群が局在し、それらはPepsinogen抗体で主細胞と同定された。さらに主細胞ではTGFβ1、2、3が高発現していることを見出した。TGFβ前駆体はFurinによって切断をうけて活性型になるので、主細胞でFurinとTGFβの共発現の可能性を検討した。主細胞ではTGFβ1、2、3とEGF-Rが強く染色された。主細胞のFurin発現は壁細胞のTGFβによって増加し、TGFβを活性型にし、TGFβは壁細胞のTGFβーRIIを介して壁細胞機能と増殖をコントロールしていると考えられる。以上により、胃小窩では粘膜上皮細胞と壁細胞、腺部では壁細胞と主細胞がFurin活性を介して相互依存的に高次機能を構築していると考えられる。
浅海性貝類群集からみた完新世の黒潮の消長

後氷期に入って気候の温暖化に伴う海面上昇と黒潮の北上は,日本列島の浅海水域に生息する貝類に大きな影響を与えた。本研究はこの浅海域の環境変化に対応して暖流系種が時間空間的にどのような変遷を経てきたかを明らかにして,黒潮の趨勢を解明することである。現地調査は南関東の三浦半島・房総半島を中心に,南は宮崎県宮崎平野から日南海岸,北は青森県陸奥湾,北海道オホ-ツク沿岸の網走川低地,道東海岸の厚岸湖沿岸から釧路湿原などで実施した。明らかになった成果を記す。熱帯種のタイワンシラトリガイが宮崎平野北部の石崎川と房総半島夷隅川低地において新しく発見された。その生息年代は前者が7480年前,後者が6560年前であることが明らかとなり,この出現年代は南関東より約800年も宮崎平野が早かったことが判った。南関東では約65006000年前に沼サンゴ礁の形成と共にリュウキュウアサリも侵入して来たことが明らかになった。黒潮の影響が強かったことを示唆する。更に熱帯種のハイガイは、現在瀬戸内海の一部と有明海に分布することが知られている。今回の調査により愛知県の三河湾では1962年まで生息していたことが判った。その後は生息地が埋立られ絶滅した。南関東における熱帯種は主に房総半島南端の沼サンゴ礁化石層中に含まれているが,今回の調査で三浦半島各地のおぼれ谷を埋積する沖積層中に少量ながら含まれていた。ベニエガイ,タイワンシラトリガイ,カモノアシガキ,ケマンガイなどであり,約65005000年前に生息していたことも^<14>C年代測定から明らかになった。北海道オホ-ツク海岸網走川低地と厚岸湖沼岸において、温帯種のウネナシトマヤガイが、75007800年前に出現することが明らかになった。黒潮の勢が従来よりも約1000年も早く北海道沿岸まで達していたこと,南関東では約6500年前に最盛期にあったことが判って来た。後氷期に入って気候の温暖化に伴う海面上昇と黒潮の北上は、日本列島の浅海水域に生息する貝類に大きな影響を与えた。本研究はこの浅海域の環境変化に対応して暖流系種が時間空間的にどのような変遷を経てきたかを明らかにして、黒潮の趨勢を解明することである。調査は三浦半島、房総半島を中心に、南は宮崎県日南海岸から宮崎平野、愛知県三河湾、北は青森県睦奥湾などで実施してその成果を記す。宮崎県日南海岸から宮崎平野では、約75007000年前にカモノアシガキ、タイワンシラトリガイなどの熱帯種が亜熱帯種に伴って産出する。これらの種の出現時期は南関東に比べて5001000年も早いことが明らかになった。愛知県三河湾湾奥の衣ヶ浦湾では、上述の熱帯種を確認することができなかった。本地域では亜熱帯種のハイガイは1962年まで生息しており、その後消滅した。その消滅の原因は環境悪化によるもので海水温の低下によるものではないことがわかった。

三浦半島では逗子の低地と油壷湾の低地において、約6000年前と推定されるカモノアシガキを発見した。特に油壷湾の低地では、キクメイシ、アオバナイボヤギなどの造礁性サンゴを伴っていた。その産出状況は房総半島南端の沼サンゴ層によく似ている。このことは黒潮の影響が房総半島南端だけでなく三浦半島西岸にも及んでいたことを示す。青森県陸奥湾では貝類群集の分布から、海水温を推察すると約64005500年前は現在よりいくぶん温暖となっていた。約4500年前には寒流系種の南下を及ぼす温度低下をまねいたが、約3500年前には再び現在と同じかいくぶん温暖になった。現在と同じ海況となったのは約1500年前からであることが分ってきた。後氷期に入って気候の温暖化に伴う海面上昇と黒潮の北上は、日本列島の浅海水域に生息する貝類に大きな影響を与えた。本研究はこの浅海域の環境変化に対応して暖流系種が時間空間的にどのような変遷を経てきたかを明らかにして、黒潮の趨勢を解明することである。調査は房総半島、三浦半島を中心に南は愛媛県越智郡波方町瀬戸内海、兵庫県豊岡市気比、愛知県袖ヶ浦湾、北は北海道釧路平野などで実施した。その成果を記す。愛媛県波方町の瀬戸内海沿岸では縄文前記から現在にかけてほぼ連続的な資料が得られた。その中で干潟群集、内湾砂底群集構成種において熱帯、亜熱帯系種の占る割合が低く、瀬戸内海にこれらの種の侵入の弱かったことが予想される。兵庫県豊岡市気比では湾に著しく狭いおぼれ谷野ためか、瀬戸内海と同様に内湾性種が優勢となりわずかに亜熱帯系をふくむにとどまった。三浦半島では油壺と逗子の低地において造礁性サンゴの伴って、ベニエガイ、カモノアシガキ、シオヤガイ、ハイガイなどの熱帯種、亜熱帯種が産していた。その生息年代は油壺湾が59304890年前であり、逗子が6090年前であることが判明した。この時期に三浦半島沿岸では黒潮の影響を強く受けいたことが確実になり、約2500年前には現在と同じ程度になったことも鎌倉低地の資料から明らかになった。北海道釧路平野ではハマグリ、カガミガイ、シオフキ、サビシラトリなど温帯種が6910年前に侵入してきていることが明らかになった。これまでより約900年も早い時期から温暖種の生息できる環境となったことがわかった。これらの温暖種の侵入経路を明らかにする必要が生じてきた。後氷期に入って地球規模の気候温暖化に伴う海面上昇と黒潮の北上は,日本列島の浅海水域に生息する貝類に大きな影響を与えた.本研究はこの浅海域の環境変遷に対応して暖流系種が時間空間的にどのような変遷を経てきたかを明らかにして、黒潮のすう勢を解明することである。調査地は房総・三浦両半島を中心とする南関東地域と,南は愛媛県越智郡波方町瀬戸内海沿岸,北は北海道オホ-ツク海岸網走川低地,道東海岸の厚岸湖沿岸,釧路湿原などで実施した。その成果を記する。愛媛県波方では波方低地の沖積層の貝化石と江口遺跡の貝塚を調査した。沖積層産貝化石は,下部から上部の全層準より干潟群集構成種のウミニナ,カワアイなどが得られた。その中に熱帯種は認められず貝類にとって変化の非常にすくない環境となっていた。江口遺跡は縄文前期から後期に至る連続的な貝層からなり,岩礁性群集を主体に干潟群集,内湾砂底群集を伴う。両群集中に熱帯,亜熱帯種の占める割合が低く,瀬戸内海の内部までこれらの種の侵入が弱かったことを示す。黒潮の勢いは豊後水道に及んでいたが,瀬戸内海の中までは達しなかった。房総夷隅低地でタイワンシラトリガイがマテガイやイボキサゴなどの内湾砂底群集に伴ってみつかった。その生息年代は6560年前を示し,縄文海進最高期直前に,南関東まで侵入して来たことが明らかになった。
複数のアミノ酸生合成に関与していると予想される超好熱菌遺伝子クラスターの機能解析

Pyrococcus horikoshii OT3株のゲノム情報に基づき、リジン及びロイシン、アルギニンの生合成に関与していると予想された遺伝子クラスターについて解析を行った。このクラスターと相同性の高いクラスターを有しており、それらがリジン生合成系遺伝子群としてのみ働いているThermus thermophilus HB27株を用いて、2種類の遺伝子破壊株を創製し、それらに、それぞれ該当するP.horikoshiiOT3株の遺伝子(PH1724及びPH1721)を導入して、リジン要求性が回復するか否かを検討した。その結果、いずれの遺伝子導入によっても、HB27株の遺伝子破壊株に生じたリジン要求性の回復が認められた。これらの結果から、OT3株の「遺伝子クラスター」が、少なくともリジン生合成には働いていることが明らかとなった。T.thermophilusの遺伝子組み換え系を、本研究を効率的に遂行していけるようにするために、発現ベクターの改良を試みた。プロモーターを従来型よりも強いものに置換する、コピー数が増大したタイプの変異プラスミドをレプリコンとする、などにより、HB27株での外来遺伝子の発現効率を、従来よりも大幅に増大させることに成功した。さらに、発現ベクター(変異型を含む)の全塩基配列を明らかにし、プラスミドの複製機構及び安定化機構についての知見も得た。P.horikoshiiOT3株の「遺伝子クラスター」が、ロイシン及びアルギニン生合成にも関与しているか否かの検討は、枯草菌を宿主とする系で行ったが、枯草菌で作製したロイシンまたはアルギニン要求性遺伝子破壊株の変異は、これまでのところ対応すると予想されるOT3株遺伝子の導入によっては回復されていない。
イネ耐性品種を用いた低リン環境適応型作物モデルの構築

イネにおいて低リン耐性品種の交配後代集団を用いた遺伝的な解析からQTLをマッピングし、原因遺伝子の特定を試みる。また、低リン程度の異なる環境で感受性品種、耐性品種・系統を栽培し、オミクス解析や生育調査、さらにはこれまでに開発した植物体のリンの栄養状態を調べることができるバイオマーカーを利用して、低リン環境やリン肥料低減による低環境負荷の農業に最適な作物モデルを育種・栽培学的観点から構築するための基盤情報を蓄積する。
片麻痺上肢に対する中枢性および末梢性電気刺激の併用療法の最適化に関する研究

脳卒中片麻痺上肢に対する治療法として電気治療を用いた方法は簡便である。本研究では、脳卒中片麻痺上肢に対して、中枢性および末梢性電気刺激治療を併用した新しい治療法の効果を明らかとすることを目的に、亜急性期脳卒中患者18名を対象に無作為化臨床試験を実施した。中枢性刺激群、末梢性刺激群および併用群において、介入前後で片麻痺上肢の有意な改善を認めたが、群間差はみられなかった。血中脳由来神経栄養因子(BDNF)においては、各群で介入前後の有意な変化は見られなかった。対象者にBDNF遺伝子多型を有する者が66%と多く、電気的治療への反応は必ずしも高くなく、単独でも併用でも同等の効果を示した。脳卒中片麻痺上肢に対する治療法は脳の可塑性が明らかとなった今日、ニューロリハビリテーションとして様々な療法が考案されている。その中で電気治療を用いた方法は簡便であり有用性が高い。本研究では、脳卒中片麻痺上肢に対して、中枢性および末梢性電気刺激治療を併用した新しい治療法の効果を明らかとし、治療効果の高い条件を抽出することで本併用療法の臨床適用を確立することを目指している。脳卒中片麻痺上肢に対する中枢性電気刺激(tDCS)と末梢性電気刺激(IVES)の併用療法の治療効果および治療の最適条件を明らかとするために、以下の研究項目を予定している。1.亜急性期脳卒中片麻痺患者を対象に、上肢の運動麻痺に対するtDCSおよびIVESの各単独療法治療群と併用療法治療群との治療効果を比較し、併用療法の効果を明らかとする。2.各治療群対象者において血液中のBDNF遺伝子多型を同定する。治療効果に影響を与える遺伝子多型を明らかとすることにより、最適な治療条件を提示する。平成27年度は、本研究実施に関して倫理委員会の承認を得る手続きを実施するとともに、実験組織体制の整備、BDNFおよび遺伝子多型測定系を確立した。その上で、数名の対象者に、上記1及び2に関して、亜急性期脳卒中片麻痺上肢に対するtDCS+IVES併用療法の治療効果に関する検討、およびBDNF遺伝子多型と治療効果との関連性に関する検討を行い、十分な評価および測定が実施できることを確認した。研究計画は変更なく倫理委員会で承認され、実験組織体制および評価測定系も確立している。既に数名の対象者に実施し、特に実施上の問題はなくデータが得られている。脳卒中片麻痺上肢に対する治療法は脳の可塑性が明らかとなった今日、ニューロリハビリテーションとして様々な治療法が考案されている。脳卒中片麻痺上肢に対する中枢性電気刺激(経頭蓋直流電気刺激:tDCS)と末梢性電気刺激(随意運動介助型電気刺激:IVES)の併用療法の治療効果および治療の最適条件を明らかとするために、以下の研究項目を予定している。平成28年度は、平成27年度に確立した方法で上記1及び2に関して、亜急性期脳卒中片麻痺上肢に対するtDCS+IVES併用療法を十数名の対象者に実施した。すなわち、対象者を計画通り3群に区分し(tDCS単独群、IVES単独群、tDCS+IVES併用群)、各介入を実施し介入前後の運動機能他を比較分析した。各群とも運動機能の改善が得られ、介入実施による有害事象や副作用は認めなかった。次年度以降も対象者を増やして最終分析を行う予定である。予定通り順調に対象者がリクルートされ、研究計画に沿って実施できている。頭蓋への電気刺激により脳の興奮性を変化させることで麻痺の回復を図るという脳機能研究の知見に基づいた治療戦略である(中枢性電気刺激)。一方、片麻痺上肢への機能的電気刺激法は、脳の機能的再構築を促し麻痺を回復させるとされている(末梢性電気刺激)。本研究では、脳卒中片麻痺上肢に対して、中枢性電気刺激治療(経頭蓋直流電気刺激、tDCS)および末梢性電気刺激治療(随意運動介助型電気刺激療法、IVES)を併用した新しい治療法の効果を明らかとすることを目的として、亜急性期脳卒中患者18名を対象に無作為化臨床試験を実施した。また、各治療群対象者において血液中の脳由来神経栄養因子(BDNF)濃度を測定するとともに、BDNF遺伝子多型を同定し、治療効果に影響を与える遺伝子多型を検討した。中枢性刺激群(tDCS群)、末梢性刺激群(IVES群)および併用群において、介入前後で片麻痺上肢の有意な改善を認めたが、群間差はみられなかった。対象者にBDNF

遺伝子多型を有する者が66%と多く、tDCSやIVESなどの電気的治療への反応は必ずしも高くなく、単独でも併用でも同等の効果を示すといえる。脳卒中片麻痺上肢に対する治療法として電気治療を用いた方法は簡便である。本研究では、脳卒中片麻痺上肢に対して、中枢性および末梢性電気刺激治療を併用した新しい治療法の効果を明らかとすることを目的に、亜急性期脳卒中患者18名を対象に無作為化臨床試験を実施した。中枢性刺激群、末梢性刺激群および併用群において、介入前後で片麻痺上肢の有意な改善を認めたが、群間差はみられなかった。血中脳由来神経栄養因子(BDNF)においては、各群で介入前後の有意な変化は見られなかった。対象者にBDNF遺伝子多型を有する者が66%と多く、電気的治療への反応は必ずしも高くなく、単独でも併用でも同等の効果を示した。研究計画の変更はなく、実施上の問題はない。今後対象者を増やしていくことで、研究は順調に進むと考えられる。今後、計画通りに対象者を増やしてゆくことで、研究は順調に進むと考えられる。複合領域採血を実施した検体のBDN濃度および遺伝子多型の測定は、測定のバラつきを抑える必要から対象者毎に実施せず、次年度以降にまとめて実施することとした。そのため、平成27年度は、本来必要となる測定試薬およびキット等の経費が支出計画より随分抑えられた形となった。採血を実施した検体のBDNF濃度および遺伝子多型の測定は、測定のバラつきを抑える必要から対象者毎に実施せず、次年度以降に全症例をまとめて実施することとした。そのため、平成28年度は、本来必要となる測定試薬およびキット等の経費が支出計画より随分抑えられた形となった。BDNF濃度および遺伝子多型の測定を平成28年度にまとめて実施するため、測定に必要とする経費に充当する予定である。BDNF濃度および遺伝子多型の測定を最終年度の平成29年度にまとめて実施するため、測定に必要とする経費に充当する予定である。
ブドウ球菌外毒素およびバイオフィルムによる好酸球性副鼻腔炎の病態制御機構の解明

平成29年度では引き続き前年度の研究計画を推進した。またCNSと黄色ブドウ球菌との相互作用などについて検討し毒素をタンパクレベルで検出できるシステムの構築に努めた。δ毒素やSEAなど外毒素およびバイオフィルムに着目した好酸球性副鼻腔炎の特異的診断法や新規治療法については本研究で確立することは出来なかった。1ブドウ球菌バンクの構築1)標本の採取:好酸球性副鼻腔炎患者の中鼻道より粘液を採取する。2)黄色ブドウ球菌/コアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CNS)の分離同定:鼻汁をマンニット食塩寒天培地に接種し、黄色のコロニーを認めた場合は黄色ブドウ球菌、白色のコロニーを認めた場合はCNSとして分離する。3)ブドウ球菌バンクへの登録:分離した菌株を連結可能匿名化した患者情報と共にバンク登録し、凍結保存する。2中鼻道検出ブドウ球菌のδ毒素およびSEA発現に関する解析1)外毒素発現:δ毒素については現在までに蛋白レベルで検出できるシステムがないため、ブドウ球菌コロニーよりPCR法によってδ毒素コードDNA保有の有無を検討する。SEAについては細菌毒素検出キットを用いてTSST-1など他のスーパー抗原型毒素と共に蛋白発現を検出する。さらにPCR法によってSEAコードDNA保有の有無をチェックし、蛋白発現との相違を解析する。2)外毒素発現の臨床的意義:ブドウ球菌バンクに登録した臨床データに基づき、δ毒素およびSEA発現が好酸球性副鼻腔炎の重症度や臨床徴候と関連するか解析する。3鼻副鼻腔粘膜構成細胞のδ毒素やSEAに対する応答性に関する解析1)細胞の分離・培養:鼻茸および鉤状突起をコアグラーゼを含む酵素処理し、分離細胞を樹立する。選択培地やビーズ処理などにより分離細胞から上皮細胞、線維芽細胞、自然リンパ球などの細胞を単離する。2)δ毒素やSEAに対する応答性:これらの細胞をδ毒素およびSEAにて刺激し、IL-5、IL-13、IFN-γ、IL-10、IL-17A、IL-22などのサイトカイン産生(ELISA)、脱顆粒(β-ヘキソサミニダーゼ定量)、IgE産生(ELISA)などの変化を観察する。さらに応答の程度と臨床徴候との関連を検討する。δ毒素については検出が困難であり側面があり現在検出について検討中である。δ毒素の検出方法について文献的検索などを行い、検出方法について検討していく。消耗品が安価で購入できたため。データ収集および論文作成に必要な経費に使用予定である。
コンクリート用有機系表面被覆材の劣化指標の提案

近年,高度経済成長期に大量に建設された社会基盤構造物の老朽化が社会問題となっている.コンクリート構造物は内部鋼材の腐食やアルカリシリカ反応,化学的侵食,凍害など様々な劣化を生じている.これらの劣化の多くは水を介在するものであり,劣化を防ぐために表面被覆材としてコンクリート表面に有機系塗膜を施工することも少なくない.しかし,表面被覆材の耐候性や現場において健全度を評価する手法がないのが現状である.そこで,本研究課題では,現場で評価可能な手法としてラマン分光法に着目し,コンクリートの表面被覆材として用いられる有機系塗膜の劣化指標を作成することを目的としている.アクリル系トップコートを塗布したモルタル基盤の促進耐候性試験を行い,ラマン分光分析を行った結果,劣化の進行に伴い蛍光によるバックグラウンドが大きくなることが確認された.分子軌道法を用いた解析の結果,この蛍光は-COOが切れて-COOHになることによるものであることが分かった.そのため,この蛍光強度を用いて劣化度を評価できる可能性が示されたが,ラマンスペクトルにおけるピークの強度は定量的な指標として用いることができないため,光退色を利用して光退色曲線による指標の構築を試みた.その結果,劣化が進むほど光退色が遅くなることが分かった.また,促進耐候性試験体と暴露試験体の光退色曲線を比較した結果,同様の傾向を示し,促進耐候性試験と暴露試験では劣化メカニズムに大きな違いがないことも確認された.現在は,他の種類のトップコートでも同じ評価ができるか確認するための試験体の作製を行っているところである.当初計画に記載していた蛍光のピーク強度での評価は難しかったが,光退色曲線を用いることでピーク強度を無次元化し,劣化指標を作成することができた.また,暴露試験体との比較も行うことができた.今後は他の材料でも同様の方法で評価できるかを検討する予定である.平成30年度ではアクリル系(アクリルウレタン)トップコートを用いたが,現在実際の橋梁の塗替えで用いられるアクリルシリコン系トップコートでも同様の評価ができるか検討するために試験体を作製している.試験体養生後,促進耐候性試験を行い,ラマン分光法による評価を行う.また,加えて紫外線透過性試験なども行い,トップコートの劣化と性能の関係についても検討することとする.近年,高度経済成長期に大量に建設された社会基盤構造物の老朽化が社会問題となっている.コンクリート構造物は内部鋼材の腐食やアルカリシリカ反応,化学的侵食,凍害など様々な劣化を生じている.これらの劣化の多くは水を介在するものであり,劣化を防ぐために表面被覆材としてコンクリート表面に有機系塗膜を施工することも少なくない.しかし,表面被覆材の耐候性や現場において健全度を評価する手法がないのが現状である.そこで,本研究課題では,現場で評価可能な手法としてラマン分光法に着目し,コンクリートの表面被覆材として用いられる有機系塗膜の劣化指標を作成することを目的としている.アクリル系トップコートを塗布したモルタル基盤の促進耐候性試験を行い,ラマン分光分析を行った結果,劣化の進行に伴い蛍光によるバックグラウンドが大きくなることが確認された.分子軌道法を用いた解析の結果,この蛍光は-COOが切れて-COOHになることによるものであることが分かった.そのため,この蛍光強度を用いて劣化度を評価できる可能性が示されたが,ラマンスペクトルにおけるピークの強度は定量的な指標として用いることができないため,光退色を利用して光退色曲線による指標の構築を試みた.その結果,劣化が進むほど光退色が遅くなることが分かった.また,促進耐候性試験体と暴露試験体の光退色曲線を比較した結果,同様の傾向を示し,促進耐候性試験と暴露試験では劣化メカニズムに大きな違いがないことも確認された.現在は,他の種類のトップコートでも同じ評価ができるか確認するための試験体の作製を行っているところである.当初計画に記載していた蛍光のピーク強度での評価は難しかったが,光退色曲線を用いることでピーク強度を無次元化し,劣化指標を作成することができた.また,暴露試験体との比較も行うことができた.今後は他の材料でも同様の方法で評価できるかを検討する予定である.平成30年度ではアクリル系(アクリルウレタン)トップコートを用いたが,現在実際の橋梁の塗替えで用いられるアクリルシリコン系トップコートでも同様の評価ができるか検討するために試験体を作製している.試験体養生後,促進耐候性試験を行い,ラマン分光法による評価を行う.また,加えて紫外線透過性試験なども行い,トップコートの劣化と性能の関係についても検討することとする.平成30年度は既に作製した試験体を用いて試験をすることができ,ラマン分光分析も当研究室所有の装置を用いることができたため,分析の外部委託の必要がなかった.そのため,新たな材料を施工するために作製した試験体の費用と被覆材の塗布にかかる旅費の支出のみであった.新たに作製した被覆材の劣化メカニズムが平成30年度に用いた材料とは異なる可能性があるため,赤外分光分析やより詳細なラマン分光分析などに使用する予定である.また被覆材の劣化そのものは評価することができたが,物質透過性や紫外線透過性などの性能とは結び付けられていないため,被覆材の性能評価試験にも使用する予定である.
複雑な系における確率過程論と実解析学の展開

フラクタルやランダム媒質を典型例とした複雑な系の上で、熱がどのように伝導するかといった物理現象を解明するため、系の上の確率過程や対応する自己共役作用素の解析を行った.確率過程論と実解析学の手法を融合させる事により、汎用性の高い解析の方法を確立し、いくつかのモデルについて熱核の詳しい評価を与えた.また、シェルピンスキーカーペット上のブラウン運動の一意性という当該分野の20年に渡る未解決問題を、肯定的に解決する事に成功した.フラクタルやランダム媒質を典型例とした複雑な系の上で、熱がどのように伝導するかといった物理現象を解明するため、系の上の確率過程や対応する自己共役作用素の解析を行った.確率過程論と実解析学の手法を融合させる事により、汎用性の高い解析の方法を確立し、いくつかのモデルについて熱核の詳しい評価を与えた.また、シェルピンスキーカーペット上のブラウン運動の一意性という当該分野の20年に渡る未解決問題を、肯定的に解決する事に成功した.本年度行った研究により得られた成果は以下の通りである。1.D次元正方格子上の飛躍型確率過程が放物型ハルナック不等式を満たすための必要十分条件、および安定過程型の熱核評価を持つための必要十分条件について、研究を行った。これらの性質について、摂動で安定な同値条件を導きだし、Barlow氏、Bass氏との共著論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。2.測度付き距離空間上の正則ディリクレ形式について、Nash不等式の仮定の下、安定過程型の上からの熱核評価を持つための必要十分条件について研究を行った。その結果、対応する確率過程やレヴィ密度関数を用いた同値条件を得ることができた。この結果は、Barlow氏、Grigor'yan氏との共著論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。3.上記1.,2.の結果の確率モデルへの応用について検計した。特に、ロングレンジパーコレーション上のランダムウォークの熱核詳価への応用を目標としているが、現在のところ上記結果の応用までには至っていない。このモデルに関して、熱核の対角評価については三角淳氏との共同研究で部分的な結果を得ることができ、今後も継続して共同研究を行うこととなった。4.フラクタル上のディリクレ形式のトレースの研究に関して、日野正訓氏との共同研究で得られていた結果を改訂し、雑誌に掲載された。なお、ここで扱った問題は、関数空間論的にはベソフ空間のトレース理論の一般化に相当するものである。本年度行った研究により得られた成果は以下の通りである。1.Stable-1ike processから飛躍の大きさが大きい部分を取り除いた、truncated processの熱核の詳しい評価を得た。この結果を用いると、飛躍の大きさが大きい部分について非常に緩やかな可積分条件を仮定するだけで、熱方程式の解のヘルダー連続性を得ることができる。この結果は、Chen氏、Kim氏との共著論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。2.ランダムな図形の上のマルコフ過程が強い再帰性を持つ場合に、熱核評価を得るための幾何学的な十分条件を得た。さらにこの応用として、ロングレンジパーコレーション上のランダムウォークについて、ロングレンジの影響が弱い揚合に熱核評価を得た。この結果は三角氏との共著論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。3.半直線上の熱方程式に適当なノイズを加えることによって、Levy過程のパス空間上の分布を不変測度に持つような時間発展が構成できることを示した。4.境界Harnack原理とCarleson評価の同値性を導いた。また、比較原理を用いることにより、ユークリッド空間内の滑らかな領域でp-調和関数に対する境界Harnack原理を導いた。さらに容量密度条件の下で、調和測度がダブリングになる領域を特徴付けた。5.抽象Wiener空間における有界変動関数の理論の研究を進め、1階微分に相当するベクトル値測度と,余次元1のHausdorff測度との関係を明らかにした。本年度行った研究により得られた成果は、以下の通りである。1. Sierpinski carpet上に、局所的な折り返しや平行移動で不変な拡散過程は(定数倍の時間変更を除いて)ただ一つに定まる事を証明した。これは、carpet上のブラウン運動の一意性の問題として知られる当該分野の主要な未解決問題であった。この結果は、Barlow氏、Bass氏、Teplyaev氏との共著論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。2. D次元正方格子上の対称マルコフ過程で、2点間のコンダクタンスが、2点間の距離が離れても0にならないようなものを考える。コンダクタンスに関する非常に弱い可積分条件の下、熱方程式のアプリオリ評価、熱核評価などを与えた。さらに、スケール変換したマルコフ過程が、拡散部分と飛躍部分を持つ確率過程に収束するための十分条件を与えた。これはStroock-ZhengやBass-Kumagaiの結果を拡張した結果である。3.リーマン多様体上の非対称な拡散過程を考察し、基本解の収束の速さが、対称な場合に最も遅い事を示した。4. Sierpinski gasket上のブラウン運動からgasketの底辺へのトレースを取ることにより得られる飛躍型確率過程について、その二次形式の表示を与える事により、熱核の評価を与えた。さらに、より一般的な見地から、樹木状の図形上の拡散過程とそのMartin境界上での確率過程の挙動について研究を行った。
核融合炉材料の照射下動的挙動と変動・複合環境効果

そこで本研究では、核融合炉において枢要のコンポーネントを構成する構造材料および機能材料が、炉の運転中に被る次の2つの損傷過程を対象とする。すなわち1)放射線による照射中にのみ出現する動的過程による性能変化と、2)炉の定常、非定常運転に対応して照射条件が変動し、かつ熱的、構造的、化学環境的複合条件下におかれる材料の特性変化と挙動を取り上げる。これらの2つの性能変化について、これまでの実験方法および解析方法を整理し今後の具体的な研究課題を検討した。また、動的照射挙動や変動・複合環境効果については、それぞれ累積的な効果や定常・単純照射効果に関するこれまでの膨大なデータを生かして統合評価を行えるように、不可欠な実験項目を検討し最も有効な実験手法を検討し、動的挙動と変動・複合効果について、高照射領域における本格的な実験が開始される前に、解析手法とモデリングを検討した。具体的には、主要課題A.照射下動的挙動の検討、B.変動・複合環境効果の検討、C.材料挙動評価統合の検討について7つのタスクを設けて、それぞれについて現状分析と研究課題の抽出を行った。7つのタスクは、1.低放射化フェライト鋼の照射下クリーブ、2.低放射化バナジウム合金の照射下クリーブ、3.セラミックスの照射下輸送特性、4.セラミックスの力学特性、5.温度変動照射効果、6.核変換・複合効果、7.モデリングによる材料挙動研究である。最後に研究ネットワークや核分裂炉材料研究との関連も含めて総合的な検討を行った。核融合炉の機器材料が炉の運転中に被る中性子照射損傷においては定常条件下における累積的効果のみでなく、照射中にのみおこる動的挙動や変動・複合条件下での材料挙動を評価する必要がある。本年度は構造材料およびセラミックス材料について原子炉照射を利用して実験する手法を中心に、以下の7項目についてワーキンググループ形式により具体的に検討した。1.低放射化鉄鋼材料のフェライト・マルテンサイト鋼の照射クリープ2.低放射化バナジウム合金の高温挙動と照射クリープ3.セラミックス材料の照射下電気抵抗変化4.セラミックス材料の照射による力学的性質変化と照射下実験の予備的検討5.照射温度変動による組織発達と材料特性6.ヘリウムおよび固体核変換効果を含む複合照射条件の影響7.動的効果および変動・複合効果をとりいれた照射挙動のモデリングまたこれらの研究を有効に行う上でのコンピュータネットワークの役割やデータベースの作製についても検討した。以上の検討結果は、平成7年度より開始予定の日米協力事業による核融合炉材料照射実験計画にも有効に利用される。核融合炉の機器材料が炉の運転中に被る中性子照射損傷においては定常条件下における累積的効果のみでなく、照射中にのみ起こる動的挙動や変動・複合条件下での材料挙動を評価する必要がある。本年度は以下の7項目についてワーキンググループ形式による検討を継続し、最終取りまとめのための研究会合を行い、2年間の活動を総括するとともに、集中的な総合討論を行った。1.低放射化鉄鋼材料のフェライト・マルテンサイト鋼の照射下クリープ2.低放射化バナジウム合金の高温挙動と照射クリープ3.セラミックス材料の照射下電気抵抗変化4.セラミックス材料の照射による力学的性質変化と照射下実験の予備的検討5.照射温度変動による組織発達と材料特性6.ヘリウムおよび固体核変換効果を含む複合照射条件の影響7.動的効果および変動・複合効果を取り入れた照射挙動のモデリングこれらの各テーマについて、JUPITER計画における関連実験の進捗状況と今後の実験課題、および国内の原子炉、加速器、電子顕微鏡などを用いた相補実験の位置付けと検討事項を議論した。以上の結果は、本年度より開始しているJUPITER計画の照射実験に反映されるとともに国内での活動ネットワーク化に大きな貢献を果たした。
超臨界流体を利用した配線形成技術の研究

超臨界CO2は,液体なみの高密度,気体なみの高拡散性・低粘性,さらにゼロ表面張力や溶媒能を兼ね備えた,特異な流体である.安定,安価,無害,低コストであり,リサイクル性もあることから,食品産業などですでに工業的に利用されている.半導体製造プロセスでも,洗浄・乾燥工程や,低誘電率薄膜の作製工程で,超臨界CO2の利用が試みられている.この超臨界CO2を金属堆積のための反応場として用い,有機金属を溶解させ,ナノ空間構造内にCu堆積加工が可能であることを実証した.膜は(111)配向しており,信頼性の高い膜質であることを確認した.比抵抗2.15μΩ.cmと十分低い値が得られた.さらに,きわめて高い反射率が得られた。堆積は, Fe,Au,WN,TiN,TaNなど導電性下地上に優先的に起こった。原料のCuへの転換率はきわめて高いことも判明した.化学気相蒸着法にくらべて100°C以上のプロセス低温化が可能であることを確認した.このような優れた特長が、CO2の溶媒能に由来することを,超臨界Ar流体との比較検討を行うことで,確認した.超臨界CO2は,液体なみの高密度,気体なみの高拡散性・低粘性,さらにゼロ表面張力や溶媒能を兼ね備えた,特異な流体である.安定,安価,無害,低コストであり,リサイクル性もあることから,食品産業などですでに工業的に利用されている.半導体製造プロセスでも,洗浄・乾燥工程や,低誘電率薄膜の作製工程で,超臨界CO2の利用が試みられている.この超臨界CO2を金属堆積のための反応場として用い,有機金属を溶解させ,ナノ空間構造内にCu堆積加工が可能であることを実証した.膜は(111)配向しており,信頼性の高い膜質であることを確認した.比抵抗2.15μΩ.cmと十分低い値が得られた.さらに,きわめて高い反射率が得られた。原料のCuへの転換率はきわめて高いことも判明した.化学気相蒸着法にくらべて100°C以上のプロセス低温化が可能であることを確認した.このような優れた特長が、CO2の溶媒能に由来することを,超臨界Ar流体との比較検討を行うことで,確認した.
ロボットのための触覚デバイスの開発とその応用に関する研究

触覚はロボットが物体の把持や人間とのインタラクションを行う際、必要不可欠な感覚のひとつである。物体の局所的な形状は本質的に3箇所からの力学的情報によって計測できる。本研究では3つの圧力センサからなる簡易な触覚センサを開発し、産業用ロボットやヒューマノイドロボットを用いて物体表面に対する垂線方向への制御、表面形状の検知、物体の角の検出、物体のエッジの検出などといった物体形状検知や追従制御などの研究を行っている。今年度は特にヒューマノイドロボットに関して複数の研究に取り組んだ。本研究では開発したセンサをロボットの脚部に開発センサを導入し、ヒューマノイドロボットのバランス制御、床検知機構などの実現を目指した。まず、提案センサによってヒューマノイドロボットのバランス制御が可能であることを確認するため、脚部センサによる床の傾斜の検知、2本脚、及び、1本足でのバランス制御実験を行った。また、床面の状況が未知な状況での歩行実験や様々な方向から人間からの外乱を受けた時のバランス制御実験などを行った。本手法を用いると、床面からの力情報だけを用いて、ZMPの計算を行うことなく、バランス制御を行うことが可能であることが確認された。なお、システムは制御機構が組み込まれ、ロボット単体で自律したシステムとして開発されている。触覚はロボットが物体の把持や人間とのインタラクションを行う際,必要不可欠な感覚のひとつである.物体の局所的な形状は本質的に3箇所からの力学的情報によって計測できる.本研究では3つの圧力センサからなる簡易な触覚センサを開発し,産業用ロボットを用いて物体表面に対する垂線方向への制御,表面形状の検知,物体の角の検出,物体のエッジの検出などといった物体形状検知や追従制御を行っている。(1)物体を通した人間-機械のインタラクション提案センサを産業用ロボットMovemaster(三菱電機)に実装し、物体を通した人間機械のインタラクション実験を行った。Movemsterは6自由度を持ち、PCにより制御され,LEDによるユーザへの機能フィードバック機構を持つ。3つの圧力センサはセンサの先に三角形上に配置されており,スポンジによって覆われている。圧力センサにはFlexi Force(ニッタ)を用いた。ロボットの制御はこれら3つの圧力センサの圧力の相対的な関係を見ることで行われている。実験を通して球や直方体,円柱形などのさまざまな形状をした複数の物体を通し、インタラクションが可能であることが確認された。(2)ヒューマノイドロボットのバランス制御への応用開発したセンサをヒューマノイドロボットのバランス制御、床検知機構へと応用するため、ロボットの脚部のに開発センサを導入した。提案センサによってヒューマノイドロボットのバランス制御が可能であることを確認した。