hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子シミュレーション法による欠陥、転位、粒界の相転移への影響

1.すでに開発していた分子シミュレーション計算手法とプログラム(分子動力学法:MXDORTOとMXDTRICL、およびモンテカルロ法:MCORTOプログラム)さらに発展させた。発展内容は主として次のものである。相転移温度・圧力を含むいくつかの温度圧力条件での(NPT)アンサンブルでのMDおよびMCシミュレーションを行うので、圧力制御方法の依存性を調べることは不可欠である。従来の1)応力テンソルによる基本セル形状のスケーリング、2)パリネロとラーマンの方法による相転移挙動への手法の依存性を調べた。さらに弾性体の運動方程式を用いた圧力一定の分子動力学法の基本方式を確立した。また、新たな汎用原子間相互作用モデルに対応した。2.分子シミュレーションの計算に必要不可欠な原子間相互作用モデルについては、H_2O、CaO、CaTiO_3などについて12年度に精密化し、13年度はNH-3、GaNを含めより複雑な物質を再現するものを開発し、さらに精密化を行った。3.シミュレーション計算の初期構造として、完全結晶にあらかじめ点欠陥、転移、粒界などの原型を作成しておく必要がある。このための手法をさらに発展・汎用化し、それを実行するプログラムを開発した。その有効性を、モデルとしての欠陥構造等を作成し、小規模のシミュレーション計算を行い、その安定性・構造変化・欠陥エネルギーなどを評価することにより確認した。4.大規模計算を行うため、dualCPUのPCの4台による8CPUの分散並列コンピュータシステムを構築し、これに対応して、より大規模な系のための汎用並列分子シミュレーションプログラムを作成した。5.GaN(ウルツアイト構造、6方晶系)について、様々な方位で初期転位を作成し、MDを用いて緩和した構造を、すでに行っていたCaOのものと比較し、転位構造の安定性と動的挙動を調べた。[1]分子シミュレーション計算手法とプログラムについては河村がすでに基本的なもの(MXDORTOとMXDTRICL、およびモンテカルロ法プログラム)を開発しており、本研究ではそれらを発展させた。相転移温度・圧力を挟んだいくつかの温度圧力条件での(NPT)アンサンブルでのMDおよびMCシミュレーションを行うので、圧力制御方法の依存性を調べることは不可欠である。[2]分子シミュレーションの計算に必要不可欠な原子間相互作用モデルについては、H_2O,CaO,CaTiO3などを考え、それらの高温、高圧までの状態方程式を精密に再現するものを開発してきており、さらに精密化を行った。[3]シミュレーション計算の初期構造として、完全結晶にあらかじめ点欠陥、転移、粒界などの原型を作成しておく必要がある。このための手法を策定し、それを実行するプログラムを開発した。[4]大規模計算を行うため、4CPUの分散並列コンピュータシステムを構築した。これに伴い並列分子シミュレーションプログラムを作成した。1.すでに開発していた分子シミュレーション計算手法とプログラム(分子動力学法:MXDORTOとMXDTRIL、およびモンテカルロ法:MCORTOプログラム)さらに発展させた。

さらに弾性体の運動方程式を用いた圧力一定の分子動力学法の基本方式を確立した。また、新たな汎用原子間相互作用モデルに対応した。2.分子シミュレーションの計算に必要不可欠な原子間相互作用モデルについては、H_2O、CaO、CaTiO_3などについて12年度に精密化し、13年度はNH_3、GaNを含めより複雑な物質を再現するものを開発し、さらに精密化を行った。3.シミュレーション計算の初期構造として、完全結晶にあらかじめ点欠陥、転移、粒界などの原型を作成しておく必要がある。このための手法をさらに発展・汎用化し、それを実行するプログラムを開発した。その有効性を、モデルとしての欠陥構造等を作成い小規模のシミュレーション計算を行い、その安定性・構造変化・欠陥エネルギーなどを評価することにより確認した。4.大規模計算を行うため、dualCPUのPCの4台による8CPUの分散並列コンピュータシステムを構築し、これに対応して、より大規模な系のための汎用並列分子シミュレーションプログラムを作成した。
室温から極低温に渡るナノ～マイクロ薄膜の音速・屈折率・膜厚同時計測法の確立

本研究では携帯電話などの無線通信機器に欠かすことのできない音響フィルタ材料の音速計測に取り組んだ。独自に開発した光学系を用いることによってマイクロオーダーの薄膜中を伝播する超音波を2つの異なる入射角度のもと観測する手法を確立することに成功した。これにより薄膜の音速・屈折率・膜厚を同時に計測する手法を開発した。またAlNやダイヤモンドといった材料の音響特性を室温から極低温域にわたって解明し、デバイス開発や材料科学の発展につながる重要な知見を数多く得た。本年度は室温から極低温においてダイヤモンドの弾性定数の計測とシリコンの屈折率を正確に計測することに成功した。本研究ではピコ秒超音波法のみを用いることによって誘電体・圧電体の音速と屈折率を同時に計測する手法の確立を目指している。そのためにはまず音速や屈折率の温度依存性が既知の材料に対して計測を行うことでこの手法の妥当性を評価する必要がある。上述の成果は今後、この手法の妥当性を確認するうえで大いに貢献するものである。それと同時にダイヤモンドの弾性率の温度依存性がこれまで報告されていたものよりも小さいということを解明した。これはデバイ温度が非常に高い材料の極低温物性に関する重要な知見である。0 Kにおける物質の振動特性(格子定数、弾性率、比熱など)は量子効果によるゼロ点振動エネルギを受ける。ダイヤモンドは原子間結合力が高く、デバイ温度が高いためゼロ点振動エネルギが大きい。そして今回の研究成果では、その振動エネルギが室温付近(約300 K)まで影響しているということを解明し、ダイヤモンドの極低温物性に関して重要な知見を得た。またシリコンは半導体や各種薄膜材料の基板として用いられていることで有名だが、可視光線に対して大きな屈折率(5)を有する材料でもある。可視光線は吸収するが赤外繊は透過する性質を有しているため、光学部品としても用いられており、シリコンの屈折率を求めることは工学的にも価値が高い。しかし極低温における温度依存性は報告例が2件しかなく、両者は大きく異なっていた。本研究では室温から極低温域に渡り屈折率と消衰係数の温度依存性を解明することに成功した。以上のように、本研究の最終目的である固体材料の極低温物性の解明に貢献する成果を本年度中にも得た。極低温において音速と弾性率を同時に計測するために代表的な材料であるダイヤモンドとシリコンの計測に取り組んだ。その結果、屈折率の温度依存性の報告値を用いることでダイヤモンドの弾性定数の温度依存性を、弾性定数の温度依存性の報告家を用いることでシリコンの屈折率の温度依存性を計測することに成功した。これにより代表的な材料であるダイヤモンドとシリコンの弾性率と屈折率の温度依存性を得ることができたため、これを用いて今後両者の弾性定数と屈折率の温度依存性を同時に決定する準備が整った。よっておおむね順調に進展している。本研究では携帯電話のバンドパスフィルタなどで重要な役割を担う圧電体・機能性酸化物の音速及び弾性率の温度依存性を計測することを目的として研究を行ってきた。各種無線通信デバイスでは定められた設計周波数の電波信号のみを一度音波に変換し、再び電気信号に変換している。この設計周波数の重要なパラメータが圧電体の音速である。そして広い温度範囲にわたり安定した通信を行うためには圧電体基板の音速の温度依存性を正確に計測することと、音速の温度依存性をできる限り小さくすることが必要である。本研究ではこのような研究背景のもと音速の温度依存性を正確に計測する手法の開発及び圧電体・機能性酸化物の音速の温度依存性の計測を行った。本年度行った研究成果の中からダイヤモンドと酸窒化シリコンに対する結果を紹介する。ダイヤモンドは音速の温度依存性が非常に小さいことで有名である。このダイヤモンドの温度依存性を正確に計測することができれば他の材料の音速の温度依存性の計測結果に対しても信頼性が得られ、音速の温度依存性の小ささを校正値に利用することで新たな計測法の開発にもつながる。本研究では0600Kの範囲でダイヤモンドの弾性率の温度依存性の計測に成功し、600Kの温度変化で約0.5%しか弾性率が変化しないことを高精度な実験によって解明した。酸窒化シリコンとは石英ガラス(SiO2)と窒化シリコン(Si3N4)の中間の酸素窒素分率を有する化合物である。通常の材料の音速は負の温度依存性を有するのに対して石英ガラスは正の温度依存性を有する珍しい材料である。そしてその中間の組成を有する酸窒化シリコンの音速がどのような温度依存性を示すのかは学術的にも工学的にも極めて関心が高い。本研究では組成の異なる酸窒化シリコンを複数作成し、室温における音速が酸素・窒素分率によって石英ガラスと窒化シリコンの中間の値を取ることを実験的に見出した。今後はこれまでに得たダイヤモンドとシリコンの弾性定数と屈折率の温度依存性を利用しながら、まずこの二つの材料に対して両者を同時に決定することを試みる。そのために自作の低温チャンバーを作成し、光学系の改良に取り組む。

そして室温において正確な値が得られることをいくつかの材料において確認し、温度依存性計測を正しく行えることをシリコンとダイヤモンドを用いて立証する。そしてAlNなど、その他の材料に対しても計測を行う計画である。音響物理学予算の前倒し申請を行ったが、その請求額全てを使い切らずとも今年度の研究遂行が可能であったため来年度使用するために残りが生じた。主に物品費と出張旅費に充てて研究を遂行する。
海底地震発生帯のラドン測定による巨大地震発生予知の可能性

今回,深海用低消費電力型γ線記録装置を開発し、これを装備したガンマ線分光装置(NaI)を熊野灘沖の海底2600mの冷湧水域に設置した.3.5ヶ月後に無事回収し,ガンマ線スペクトル測定の稼働を確認できた.今回の熊野灘沖の海底2600mの冷湧水域,3.5ヶ月間の測定では,換算U含有量(ラドン濃度)には大きな変化はなく,地震との直接的な相関は見出すことはできなかった.しかし,アルカリ電池を使用しているので,低コストで何回でも長期間の海底でのガンマ線スペクトル測定が可能となっている.今後,深海底の色々な場所で,長期間多数回のガンマ線スペクトル測定が期待できる.年初は、「γ線パルスの出力時間情報をγ線データロガーに記憶させるよう」γ線データロガーの改良を進めていた。しかし、クリアパルス(株)から,「1.NaI結晶のPMの出力を,最新の回路技術を使って2.0Wから0.9Wに省電力化をおこなう測定回路部分を製作する。2.30分の内5分だけ動作させるような間欠測定をできるようにして,省電力化をおこなう。3.高価なLi電池を止めて,安価なアルカリ電池を用いて予算的にも多数回測定できるようにする。4.電池も0Vまで使い切るとガスが発生し、電池用耐圧の内圧を高める結果となるので、例えば6Vになると測定を終了させるようにする。」深海用低消費電力型γ線記録装置の製作を提案された。1.に関しては2.0Wから0.9Wに省電力ができ,測定時間が約2.2倍に伸びる。2.に関しては連続測定するよりも長期間の測定が可能になる。3.に関しては,ランニングコストが高いLi電池を用いると今回のプロジェクトだけで測定が終わってしまうが,1回の測定に数万円のランニングコストですむアルカリ電池を採用すると,今後何回も継続した測定が可能となる。4.耐圧容器の爆発する危険を回避することができる。5.今まで使用していた解析ソフトウエアがそのまま利用できる可能性ある。などの多くのメリットがあり,この深海用低消費電力型γ線記録装置を製作することに方針を大きく変え、1月下旬に完成をみた。海洋研究開発機構の航海計画を見て、KY-02航海で2月にこの記録装置を用いた予備測定することを推し進めた。動作確認をおこなった後、那覇港で「かいよう」に載せた。しかし、他の調査計画との兼ね合いで、海水中での予備測定はおこなうことができなかった。現在、平成26年度長期ガンマ線測定計画が認められているので、4月のNT14-07航海で、熊野灘沖湧水域に設置するための準備作業を進めている。今回,深海用低消費電力型γ線記録装置を開発し、これを装備したガンマ線分光装置(NaI)を熊野灘沖の海底2600mの冷湧水域に設置した.3.5ヶ月後に無事回収し,ガンマ線スペクトル測定の稼働を確認できた.今回の熊野灘沖の海底2600mの冷湧水域,3.5ヶ月間の測定では,換算U含有量(ラドン濃度)には大きな変化はなく,地震との直接的な相関は見出すことはできなかった.しかし,アルカリ電池を使用しているので,低コストで何回でも長期間の海底でのガンマ線スペクトル測定が可能となっている.今後,深海底の色々な場所で,長期間多数回のガンマ線スペクトル測定が期待できる.今年度は、まず(1)NaIからのγ線データを記録するγ線データロガーを作製した。次に(2)電池及びこのγ線データロガーを入れて設置できるように学内にある耐圧容器内部を改造した。電池は当初単一形であるLi一次電池を使用する計画であったが、使い捨て、高価、数多く耐圧容器に入らない点を鑑みて、単三形で充電式であるニッケル水素電池を使用するように変更した。(3)海洋研究開発機構から提供を受けている耐圧容器に入った海底計測用NaIガンマ線分光装置と水中コネクターで接続できるよう変更した。(4)この接続した2つ大きな耐圧容器を網で絡め、岡山県倉敷市内のある貯水槽に沈め、1週間、環境のγ線測定をおこなった。その結果、耐圧容器内への水漏れはなく、更に地上にあるときと貯水槽に沈めたときとでは異なった環境γ線の状況であることを確認した。しかし、(5)Cs-137, KCl,モザナイト等の標準試料を用いてγ線データロガーを介してのデータ集積、及び解析実験をおこなったが、パソコンで直接NaIからのγ線データを解析した結果と一部異なった結果をなった。(6)その原因を、調べたところ、NaIからのRS-232C信号がγ線検出の度に任意に出力されている為だと判明した。海底設置型ガンマ線分光装置の設置地点の検討はほとんど進んでいない。現在、平成25年度の海洋研究開発機構の航海計画を見て、予備調査のための航海、ガンマ線分光装置を海底に設置して測定できるよう公募に応募する等検討していく予定である。検出器の校正も、γ線データロガーが完成していないので、本学に設置されている花崗岩製のキャリブレーションブロックを用いてこの測定を行って、検出器を校正することはできなかった。データ処理方法は、現在海洋研究開発機構が使っている市販のPHAS, WINDOSE, PLFIWを用いて解析することとした。

海底数千メートルにおいて,長期間ガンマ線スペクトル測定をおこなうために,「1.回路部分の電力消費量を現在の2.0Wから0.66Wの省電力する.2.間欠測定(例えば30分の内5分だけ動作させる)ができるようにして,省電力化する。3.安価なアルカリ電池を用い,予算的に多数回測定できるようにする.4.電池を使い切るとガスが発生し、電池用耐圧容器の内圧が高まり,安全性に問題がでるので,一定電圧(例えば6V)になると測定を終了させる.」仕様の深海用低消費電力型γ線記録装置の製作を試み,平成26年の1月下旬に完成させた。平成26年度,海洋開発機構のNT14-07航海において,2014年4月24日,バクテリアマットを冷湧水域の指標として熊野灘沖の海底2600mの地点に,上記装置を組み込んだ海底設置型NaIガンマ線計測装置を設置した.NT14-13航海において,2014年8月4日,回収した.測定期間は3.5ヶ月間であった.解析した結果,5月12日以後回収される8月3日までの期間は,海水中の換算U含有量(ラドン濃度)は,平均値0.19ppm,標準偏差0.07ppm,Th含有量は,平均値0.07ppm,標準偏差0.07ppm,K含有量は,平均値0.05w.t%,標準偏差0.01wt.%とほぼ一定の値を示し,大きな変化は見られなかった.この期間,海底で冷湧水の大きな変化はなかったと推定された.2014年4月22日から8月4日の期間,設置位置から200 km以内,深さ50 km以内でマグニチュード4.1以下の地震が1067回起こっていた.地震による工学基盤上での最大速度(Peak Ground Velocity: PGV (cm/s))が,換算U含有量, Th, K含有量に変化を及ぼしているか調べたが,換算U含有量, Th, K含有量の時間変動とPGVの間に相関関係を見出すことはできなかった.放射線計測現在までの達成度は90%、多方順調と考えられる。残りの10%の誤算は「約2週間のKY-02航海に「深海用低消費電力型γ線記録装置備えたNaI検出器、電池用耐圧容器」を搭載、予備測定することを推し進めたが、他の調査計画との兼ね合いで、海水中での測定をおこなうことができなかった」ことである。現在までの達成度は80%、多方順調と考えられる。残りの20%の誤算は「NaIからのRS-232C信号がγ線検出の応じて任意に出力されていた」ために記憶されたγ線データがγ線解析ソフトPHASで解析しても、正確なγ線スペクトルにならないかったことである。海洋研究開発機構の航海(NT14-07、平成26年4月22日(清水港)4月30日(門司))において、豊田新が「なつしま」に乗船する予定である。「ハイパードルフィン用NaI」を用いて、熊野沖の外縁隆起帯上における、線量の高い湧水域を捜し、「深海用低消費電力型γ線記録装置を搭載したNaIと電池用耐圧容器」を海底に設置し、海底中のラドン濃度の時間変化測定をおこなう予定である。8月の航海で回収の計画である。得られたγ線スペクトルデータ(CSV形式)は主に1764.5keV (Bi-214)のピークを用いて解析する予定であるが、従来用いてきた解析ソフトWINDOSEの解析に叶うようにデータをCHN形式に変換するソフトを新しく開発することも考えている。まず「NaIからのRS-232C信号がγ線検出の度に任意に出力されている」ので、γ線パルスの出力時間情報をなんらかの形でγ線データロガーに記憶させる計画である。
硫黄サイクル微生物を活性化した極低温低濃度廃水処理システムの構築と微生物生態解析

本研究は,低温環境下に生息する微生物の硫黄酸化還元反応を活用し,低温で低有機性排水を処理可能な技術開発を目的とした。本開発装置は前段嫌気性UASBリアクター(10L)と後段好気性DHSリアクター(26L)で構成し,嫌気・好気循環操作により硫酸還元と硫黄酸化に必要な硫黄態の供給(硫黄サイクル)を行った。連続運転試験では,低温低有機性排水である不凍液排水をUASB温度8°C,HRT12時間の条件で供したところ,最終処理水でCODcr 30mg/L以下(BOD 15mg/L以下),CODcr除去率90%以上の処理性能を得ることができた。また,システム内に生息する硫黄サイクル微生物(硫酸塩還元細菌と硫黄酸化細菌)の温度依存性調査を行った結果,5°Cの低温環境下でも硫黄の酸化還元活性を有することから,硫黄サイクル微生物が低温有機物分解に寄与することを確認した。さらに本研究では,実規模の反応槽に実廃水を600日以上に渡り供給することで本会水処理システムの運転特性を評価した。システムは,脱窒槽,UASBリアクター,DHSリアクターで構成し,循環ラインを設けた。この結果,流入全COD濃度331±117mg/L(全BOD128±32mg/L)は,水理学的滞留時間2412時間,循環比20.3の条件下で,最終のDHS処理水で全COD77±33mg/LL(全BOD7±3mg/L)まで分解された。流入SS量に対する反応槽へのSS蓄積割合は23%と低かった。最終処理水のSS濃度は13±61ngSS/Lと低く,窒素除去率も循環比2の条件下で58±7%にまで達した。微生物代謝活性試験とFISH解析から下水温度が10度よりも低下するときにメタン菌に代わって,硫酸塩還元菌,硫黄酸化菌が有機物の分解に寄与することがわかった。1本研究では,メタン菌と比較して,低温でも高い活性維持が可能な硫酸塩還元菌に注目して,低温環境下での硫酸塩還元菌の有機物分解特性と排水処理への適用可能性について検討を行った。処理システムは,UASB(体積:10L)とDHS(スポンジ体積:13L)で構成した。DHSに用いた担体は,80本のスポンジ担体(3×3×17cm)を用い,格子状に積み上げる形式とした(充填率50%)。実験では,有機性の不凍液を用いた連続処理と微生物代謝活性の評価を行った。2 UASBとDHSを組み合わせたシステムを用い,低温環境下で低温人工排水を供した連続処理実験を行ったところ、水理学的滞留時間HRT24hr、UASB温度8°C、硫酸塩濃度90mgS/Lの条件下でプロピレングリコール排水を供した結果,平均全CODは基質で445±64mg/Lに対し,最終処理水では29±9mg/L(除去率94±2%)が得られた。3システム全体のCODの分解寄与率は,硫酸塩還元利用,好気性利用がそれぞれ,29%,67%であった。有機物分解に好気性処理が大きく貢献しており,DHSの有効性が確認された。4 HRT24hr、UASB温度8°C、硫酸塩濃度90mgS/Lの条件下で不凍液排水を供した結果,システム全体の除去率で93±5%を獲得した。よって本システムは有機性の不凍液に対して適用可能であると考えられた。

5流入した硫酸塩は,UASBにおいて硫化物・チオ硫酸に還元され,DHSにおいて再び硫酸塩に酸化された。よって8°Cの低温環境下で硫黄サイクルが行われていることが分かった。1本研究ではメタン菌以外の微生物,特に硫酸塩還元菌に注目し,低温環境下での硫酸塩還元菌による有機物分解能の評価をおこない,硫酸塩還元菌の低温排水への適用可能性を検討した。また,UASB型反応器とスポンジ型散水ろ床を組み合わせた実験装置を用いて,低温人工排水の連続処理実験を行った。その結果,UASB型反応器とスポンジ型散水ろ床を組み合わせた本システムは,有機性の低温排水に対して,優れた有機物除去特性を示した。3バイアル回分試験により,実験温度5°Cの低温条件で活性を評価した。その結果,硫酸塩還元菌は,酢酸,H_2/CO_2,酪酸,プロピオン酸,乳酸基質に対して有機物分解能を維持していた。このことから,硫酸塩還元菌が低温排水の有機物分解に寄与することが示された。4流量の変動に対するシステムの安定性を評価するため流量を低下させるショックロード実験を行った。その結果,本システムは水量を1/2に下げる変動にたいして,Total CODcr濃度45±8mg/Lと安定した処理を維持できた。(1)新規低温廃水処理システムの開発:廃水処理システムは,低温環境下で、特に、硫黄サイクルの微生物の連携による有機物除去をねらう構成とした。前段嫌気槽と後段密閉式好気槽で構成した。前段で硫酸塩還元に伴う有機物除去を起こし、後段では硫酸塩還元の結果生成した硫化物を再び硫酸塩にまで酸化した。再生した硫酸塩を前段嫌気槽に循環し、再び有機物除去に役立てる仕組みが成り立った。(2)廃水処理システムの運転特性評価:市販の不凍液薬剤,有機性融雪剤廃水,産業廃水,寒冷地域での生活系廃水等への開発処理システムの適用性を検討した。実用化のために必要な設計要件や、実用化した際のエネルギー消費、汚泥生成量等をスケールアップした実験装置を用いて検討した。(3)硫黄サイクル微生物(硫酸還元菌、酸化細菌)の増殖特性とBOD除去の役割評価を行った。(4)流出微生物汚泥の捕捉と減容化:嫌気性反応槽から流出する微生物汚泥を後段ろ床に捕捉し,自己消化によって減容化を図った。(5)生物と基質の接触効率解析:保持生物と基質との接触効率向上を検討した。(6)栄養塩・炭素系有機物同時除去フローの開発:後段好気槽によって,難分解性の有機物および栄養塩除去を行った。(7)微生物保持技術(沈降促進技術)の検討:保持微生物濃度および沈降性の両者を高く保つ技術を検討した。(8)実用化についての検討:本研究で得られた知見を,既存排水処理技術を比較・融合して,実用化のための設計方法を作成するとともに,パック化装置について検討を行った。
GIS支援による下肢不自由者の都市空間におけるアクセシビリティに関する分析

本研究は、現代都市の建造環境が、下肢不自由者の活動機会へのアクセスをどの程度制限しているのかを、物理的障壁を考慮に入れた近接性の分析から定量的に把握することを目的としている。最終年度である平成15年度は、(1)多摩ニュータウンの早期開発地区を対象地域に、下肢不自由者の活動機会に対する近接性を地理情報システム(GIS)支援により計測し、(2)その結果に基づいて、現代都市の建造環境の特徴と下肢不自由者が経験するインアクセシビリティの問題との関連性を考察した。また、上記(2)の過程で必要となった資料・文献を入手するため、2003年12月ならびに2004年2月にそれらの収集を目的に国内出張をした。本年度の成果として特筆すべき点は、下肢不自由者を行動主体に、その活動を制約する障壁と想定される物理的要素(建築物入口の段差・階段や道路の傾斜)を考慮に入れて計測した近接性の結果は、それらの障壁を考慮しない場合と比べて大幅に低く、最大で3倍の格差が観察されたことである。この結果は、下肢不自由者にとって研究対象地域に遍在する階段や段差、道路の傾斜が実際のところ克服しづらい障壁であるならば、活動機会への参加に大きな制限を受けることを意味している。また、そのようなインアクセシビリティは、多摩ニュータウンが健常者のために造られた都市空間であることを浮彫にするものと考えられる。そして、地域人口の高齢化に伴い健全な身体を前提とする建造環境とそこで日常を生活する人々の今日的現実との非対称性が潜在的に拡大しつつあることを念頭に入れれば、本研究の結果は、これから中・高年期を迎える対象地域の住民が後天的な障害を身体に負った場合、周囲の環境が障壁に転化し、活動機会への参加に大きな制限を受ける可能性が高いことを示唆するのである。なお、本研究の成果の一部は、本年度末に刊行の学術雑誌において公表した。本研究は、都市空間における建造環境の特徴が、下肢不自由者の活動機会へのアクセスをどの程度制限しているのか、物理的障壁を考慮に入れた近接性の分析から明らかにすることを目的としている。そこで、平成14年度は、対象地域である多摩ニュータウンの早期開発地区における建造環境の特徴を明らかにするため、1.活動機会が入居する建築物の構造に関してバリアフリー度を調査し、2.移動経路となる道路の傾斜に関して計測を行い、3.得られた情報をGISに入力して整理した。1の調査は、2002年12月下旬2003年1月上旬と2月下旬3月上旬に実施し、対象地域に立地する1千件の施設について、入口の構造(段差がある場合には高さと階段、スロープの場合には傾斜の緩急も調査。大型施設は内部も調査)とドアの形態、入口と前面道路との位置関係(距離、高低差)を調査した。2の傾斜計測は、まず2002年9月に対象地域で階段等の所在を調査した。次ぎに、購入した等高線のデジタル・データと、独自にデジタル化した道路上に位置する標高点の高度データを用いて道路の傾斜を計測した。そして、随時、1と2から得られた情報をGISに入力し、次年度の近接性分析に向けたデータ整理を行った(3の作業)。以上の現地調査とデータ整理の結果、対象地域における活動機会のバリアフリー度として、公的機関により計画的に開発されたセンター地区では8割の施設の入口がバリアフリーとなっているのに対して、幹線道路沿いに形成された商業地区に立地する施設において入口がバリアフリーの事例は4割に満たなく、地区間でバリアフリー度に相違のみられることが明らかになった。また、総延長の3割強に相当する道路が3%以上の勾配(階段を含む)を、とくに2割弱の道路は5%以上の勾配をもっており、対象地城には下肢不自由者の移動に対して障壁となる坂や階段が遍在していることが明らかになった。

そして、地域人口の高齢化に伴い健全な身体を前提とする建造環境とそこで日常を生活する人々の今日的現実との非対称性が潜在的に拡大しつつあることを念頭に入れれば、本研究の結果は、これから中・高年期を迎える対象地域の住民が後天的な障害を身体に負った場合、周囲の環境が障壁に転化し、活動機会への参加に大きな制限を受ける可能性が高いことを示唆するのである。なお、本研究の成果の一部は、本年度末に刊行の学術雑誌において公表した。
さけ科魚類の回遊行動と水温環境変動への行動的、生理的適応

1999年には、岩手県大槌湾において、沿岸域で回帰回遊中の2個体のサケ(Oncorhynchus keta)から、遊泳度・遊泳深度とともに、体軸角度とTail-beat activityの約2日間にわたる記録を、装着型のマイクロデータロガーによって得ることに成功した。同様の記録は海洋を自由に遊泳する魚類からはこれまでにまったく得られたことがなく、価値の高い成果をあげることができた。本研究の結果、サケは上昇時に下降時と比べて遊泳によるエネルギーをより多く消費していること、鰾内の空気の容量を短期的にはほとんどまったく調整していないことが明らかになった。2000年7月には、ベーリング海中央部から、27個体のサケに遊泳速度・遊泳深度・経験水温記録計を装着して放流した。現在までに、ただ1個体(放流地点56°30′N,179゚00′E)のデータロガーが回収され(再捕地点:北海道根室沿岸)、51日間のデータを得ることができた。サケの水平方向の移動速度は平均で36.2km/dayであった。したがってサケの総移動距離は2427kmと推定されるが、この推定値は、放流地点から再捕地点までの水平距離2760kmの約80%に相当することが明らかとなった。日光中禅寺湖においては、1999年秋の予備調査を経て、2000年秋の調査では、計30個体のヒメマスにマイクロデータロガー装着放流し、23個体の経験水温と遊泳深度のデータを得ることができた。本調査では放流と再捕と同時に血液のサンプリングを行ない、血中のホルモン濃度の測定を行なうことにより、調査個体を、未排精雄、排精雄、未排卵雌、排卵雌のグループに正確に分別できることが可能になった。本調査の結果によって、ヒメマス(Oncorhynchus nerka)の成熟状態によってどのように遊泳深度が変化していたかについて解析を進めることが可能になった。サケの回遊行動における環境選択、行動適応について基礎的データを得るために三陸沿岸において10月、また日光中禅寺湖において9月にそれぞれマイクロデータロガーの装着実験を行った。三陸沿岸の実験においては、母川回遊中のシロサケ5個体に最新のロガー(UWE-PD2GT)を装着し放流、4個体を回収し、内3個体から、時間、遊泳水深、遊泳速度、遊泳加速度を連続して得ることに成功した。一次解析の結果、サケは潜水時に積極的に行動し遊泳を行っていたが、一定水深到達度は緩やかに潜行した。しかし、浮上時には積極的に遊泳行動し、一定水深到達後緩やかに行動した。このことから、従来から仮説として出されている鰾による自動的浮力調節機構は備わっていないらしいことが判明した。この結果はサケの大きな鉛直移動はコスト的には負担が大きいことを示している。サケは元来極めて表層性の回遊魚であり、大きい鉛直移動を積極的に行わないと考えられ、鉛直移動に適した浮力調節機構は発達していないと思われる。回遊の最終段階のサケが表層の暖水を避けるために深い潜水を繰り返す行動を行うならば、それは運動エネルギー的には大きな負担となる。現在得られている暖水をさけて冷水の海底まで潜行し、そこにとどまる行動はサケにとってエネルギー節約の側面から有利と考えられるが、しかし母川探索のため鉛直移動を繰り返すならば、運動エネルギー的には大きな負担となり潜行行動は適応的な意義を失う。

北太平洋で温暖化が進み、サケが表層の暖水を避けて中層まで潜行し、行動的な環境選択を行うならば、そのための運動コストは大きく、温度選択により得られる節約コストを相殺することになり、仮説としても成り立たないと考えられた。また、沖合回遊中に中層に長時間潜行したならば、回遊の生理的メカニズムを犠牲にする可能性がある。沖合域で実際にどのように行動しているかを次年度に研究する。2000年7月にベーリング海中央部から、27個体のサケ(Oncorhynchus keta)に遊泳速度・遊泳深度・経験水温記録計を装着して放流した(サンプリング間隔5,5,60sec)。現在(Mar.2001)までに、ただ1個体(体長685mm;7月8日放流;放流地点56°30′N,179°00′E)のデータロガーが回収され(9月16日北海道根室沿岸の定置網にて回収)、8月31日までの51日間のデータを得ることができた。サケの水平方向の移動速度は平均で36.2km/dayであった。したがってサケの総移動距離は2427kmと推定されるが、この推定値は、放流地点から再捕地点までの水平距離2760kmの約80%に相当する。したがって、サケは沖合域では方向性をかなり正確に維持していることが明らかとなった。また、回収率が低かったことによって、外洋域で長期間に亘って耐えうるデータロガーの装着方法の開発、データロガーの一層の小型化が研究の進展には不可欠であることが明らかとなった。日光中禅寺湖において、2000年秋の調査では、計30個体のヒメマスにマイクロデータロガー装着放流し、24のロガーを回収(うち1台は故障)、23個体の経験水温と遊泳深度のデータを得ることができた。本調査では放流と再捕と同時に血液のサンプリングを行ない、血中のホルモン濃度の測定を行なうことにより、調査個体を、未排精雄、排精雄、未排卵雌、排卵雌のグループに正確に分別できることが可能になった。本調査の結果によって、陸封型のベニザケ(Oncorhynchus nerka)であるヒメマスの成熟状態によってどのように遊泳深度が変化していたかについて解析を進めることが可能になった。
希少放線菌における運動性胞子の形成・休眠・覚醒・運動制御に関する研究

本研究は形態的に最も複雑に進化したバクテリアである希少放線菌Actinoplanes missouriensisを対象に、その運動性胞子の形成・休眠・覚醒・運動制御に着目し、環境に応答した遺伝子発現制御機構および細胞内シグナル伝達機構の解明に取り組むことで、微生物細胞の巧妙な生存戦略を明らかにすることを目的としている。以下に本年度の主要な成果をまとめた。小課題(1)胞子嚢・胞子形成に関わる遺伝子群の発現制御機構の解明胞子嚢内での胞子成熟に関わる多くの遺伝子の発現に関与することが示唆されていた3つのシグマFliAホモログについて、単独および多重遺伝子破壊株の作製とその表現型観察、遺伝子破壊株での網羅的転写解析等を行い、胞子嚢形成後期における複雑な遺伝子発現制御ネートワークの一端を明らかにした。小課題(2)胞子の休眠と覚醒の分子機構の解明胞子嚢内で胞子の休眠に関与するTcrA-HhkA(His-Aspリン酸リレー型の応答制御因子とHisキナーゼ)系について、そのシグナル伝達の生化学的・遺伝学的解析を行った。HhkAがTcrAをリン酸化することを直接示す結果は得られなかったが、両遺伝子の破壊株の網羅的転写解析によって、両者が同一の制御システム上で機能していることが強く示唆された。一方、胞子嚢開裂異常変異株の解析より、胞子嚢内での胞子の休眠に関するシグマ因子-アンチシグマ因子系の存在を明らかにした。また、胞子嚢外壁がリン脂質から構成されることを明確に示し、その詳細な成分をリピドーム解析により明らかにした。小課題(3)運動性胞子の運動制御機構の解明べん毛回転の「ブレーキ」として機能するタンパク質FtgAが走化性にも関与していることを示唆する結果が得られた。べん毛アセンブリに必要なチオレドキシン様タンパク質(AMIS75470)の機能に関して、遺伝学的な解析を進めるとともに、小課題(1)の解析より、AMIS_1780がTrxAと同様の機能を有することを明らかにした。大部分の実験は計画通り順調に遂行することができた。TcrA-HhkA系の生化学的解析が難航するなど、計画通りに進まなかった課題もあるが、FliAホモログの機能解析がほぼ完了したほか、胞子嚢開裂に異常がある変異株の解析から新たなシグマ因子-アンチシグマ因子系を見出すなど、当初計画以上の成果も得られている。リン脂質を主要成分とする胞子嚢外壁のリピドーム解析でも非常に興味深い結果が得られている。以上より、全体として、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。基本的に当初計画通りに研究を遂行するが、いくつかの課題では、できるだけ早期に論文として発表することを目指す。例えば、TcrA-HhkA系では、これまでの研究で残された課題である、リン酸化によるTcrAのDNA結合能向上の定量的な解析を行う。走化性とFtgAの関連についても、まず、3つの走化性遺伝子クラスターの機能解析に関して、新しい走化性アッセイ系での実験結果を早急にまとめて論文化するとともに、FtgAの機能解析に関して残された課題である、標的であることが示唆されているべん毛基部構成タンパク質との結合のin vitro実験による検証を行う。

TcrA-HhkA系の生化学的解析が難航するなど、計画通りに進まなかった課題もあるが、FliAホモログの機能解析がほぼ完了したほか、胞子嚢開裂に異常がある変異株の解析から新たなシグマ因子-アンチシグマ因子系を見出すなど、当初計画以上の成果も得られている。リン脂質を主要成分とする胞子嚢外壁のリピドーム解析でも非常に興味深い結果が得られている。以上より、全体として、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。基本的に当初計画通りに研究を遂行するが、いくつかの課題では、できるだけ早期に論文として発表することを目指す。例えば、TcrA-HhkA系では、これまでの研究で残された課題である、リン酸化によるTcrAのDNA結合能向上の定量的な解析を行う。走化性とFtgAの関連についても、まず、3つの走化性遺伝子クラスターの機能解析に関して、新しい走化性アッセイ系での実験結果を早急にまとめて論文化するとともに、FtgAの機能解析に関して残された課題である、標的であることが示唆されているべん毛基部構成タンパク質との結合のin vitro実験による検証を行う。
細胞周期解析に向けた二次元フォトセンサに基づく一細胞定量検出技術の開発

平成26年度は、ディッシュ上に培養中の細胞の挙動を追跡するシステムを構築し、実際に細胞増殖評価やコロニー形成モニタリングを実施可能であることを示すことを目的とした。ディッシュ上で接着培養中の細胞集団に対し、剥離回収を経ずにその挙動を追跡するためには、容器底面を包含するより広い領域を迅速に計測可能であることが求められる。そこで、ライン型フォトセンサを用いた広域一括透過光検出系を構築した。本手法において、ライン型フォトセンサによる走査平面に対して平行に光入射することで、細胞培養面全体の透過光を一括検出可能となることが示された。構築した広域一括透過光検出系を用いて、直径35 mm培養ディッシュ上で培養中のHeLa細胞のモニタリングを行ったところ、撮像領域に占めるシグナル領域の割合(細胞占有面積率)を指標としてその増殖過程を追跡することが可能であった。このように、ライン型フォトセンサを用いることで、計測領域を飛躍的に拡張し、培養ディッシュ全面の接着培養細胞からシグナルを取得可能となることが示された。本研究期間では、血球などと異なり二次元フォトセンサ上へ集積することが困難な、容器上で培養中の細胞に関しても、増殖評価が実施できる広域一括撮像システムを得た。培養中の細胞集団に対する増殖やコロニー形成、細胞周期の解析により、異常増殖を示す細胞集団や造腫瘍性につながる未分化細胞を検知するツール等への展開が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は二次元フォトセンサに基づく細胞検出原理の確立を目標とした。まず、二次元フォトセンサを中心とした細胞解析用基盤を作製した。細胞解析用基盤には、効率的に細胞をアレイ化するツールであるMicrocavity arrayを利用した。一細胞の光学的検出技術の開発を主眼とする本研究では、二次元フォトセンサ上に配置した細胞から光シグナルを取得する新たな手法であるシャドウイメージングを確立した。具体的には、Microcavity arrayとComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)センサの統合により、細胞捕捉からイメージングまでを一括して実施できるデバイスを作製した。本デバイスに対し光照射することで、CMOSセンサ上には微細貫通孔に由来する回折パターンが生じる。ここで、微細孔上に細胞が捕捉されると細胞における入射光の吸収により、細胞由来の影パターンがCMOSセンサにより撮像される。得られた画像に対して、Microcavity arrayによる等間隔な細胞配置を利用したマスク画像処理を行うことで、1細胞ごとの均一なパターンの抽出とカウントが可能となった。ここで、このシャドウイメージング法は、微細貫通孔アレイ上に回収された細胞数を迅速に計測するセルカウンターとして応用可能であると考えられた。そこで、シャドウイメージングに基づくセルカウントシステムの細胞数計測能評価を行ったところ、細胞懸濁サンプル5μL中の全細胞を捕捉・カウントすることにより、1.1-10x10^5cells/mLの範囲で細胞濃度計測が可能であった。ここまでに得られた成果を取りまとめ、二次元フォトセンサに基づく新たな細胞解析手法に関する論文として学術雑誌に投稿予定である。本成果は次年度以降に開発を目指す一細胞吸光解析手法の基礎となるものである。25年度は、細胞集団プロファイルを迅速に解析するためのマルチカラー蛍光検出系を構築し、実際に細胞表面抗原に基づく白血球解析が可能であることの実証を目指した。本目的を達成するために、二次元フォトセンサのセンシング領域内に、細胞捕捉機構を用いて血液サンプル中の細胞を効率的に集積させるシステムを構築した。細胞捕捉機構として、均一な孔径に制御された微細貫通孔が等間隔にアレイ化された金属基板(Microcavity array)を利用した。Microcavity arrayを介して全血を吸引することで、白血球を選択的に回収できる。本研究では、金属基板のうち微細貫通孔がアレイ化された8mm角領域を一括撮像可能なマルチカラー蛍光検出系の構築を行った。さらに、細胞を捕捉した基板の裏側から、励起光を照射することで、微細貫通孔外の励起光バックグラウンドを低減させる励起光照射系を考案し、作製した。その結果、細胞捕捉領域を一括で撮像し、かつ、一細胞ごとの判別が可能な解像度を有する検出系の構築を達成した。細胞捕捉基板上に、血液中から白血球を選択的に回収した後、二次元フォトセンサを用いた広域一括撮像を行うことで、白血球集積領域のマルチカラー蛍光検出が可能であった。このシステムを用いて、精度評価用標準血液を対象とした、表面抗原CD4/CD8陽性T細胞検出の実証実験を行った。その結果、Alexa Fluor 488標識抗体で染色したCD4陽性T細胞とPE標識抗体で染色したCD8陽性T細胞を一括撮像によりカラー検出可能であった。得られた画像に基づき、CD4/CD8陽性T細胞数比を計測したところ、基準値と同等の値が得られた。このことから、HIV/AIDS患者の治療開始判断のために行われるCD4テストに応用できることが示唆された。ここまでに得られた結果をまとめ、学術雑誌に論文投稿予定である。

本手法において、ライン型フォトセンサによる走査平面に対して平行に光入射することで、細胞培養面全体の透過光を一括検出可能となることが示された。構築した広域一括透過光検出系を用いて、直径35 mm培養ディッシュ上で培養中のHeLa細胞のモニタリングを行ったところ、撮像領域に占めるシグナル領域の割合(細胞占有面積率)を指標としてその増殖過程を追跡することが可能であった。このように、ライン型フォトセンサを用いることで、計測領域を飛躍的に拡張し、培養ディッシュ全面の接着培養細胞からシグナルを取得可能となることが示された。本研究期間では、血球などと異なり二次元フォトセンサ上へ集積することが困難な、容器上で培養中の細胞に関しても、増殖評価が実施できる広域一括撮像システムを得た。培養中の細胞集団に対する増殖やコロニー形成、細胞周期の解析により、異常増殖を示す細胞集団や造腫瘍性につながる未分化細胞を検知するツール等への展開が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は二次元フォトセンサに基づく細胞検出原理の確立を目標として研究開発に取り組んだ結果、二次元フォトセンサ上に細胞集団を配置し、一細胞由来の光シグナルを取得するプラットホームの構築を達成した。このことから、年度の目標を達成でき、研究開発はおおむね順調に進展したと評価できる。25年度は24年度に構築した検出系を発展させた細胞集団解析法及び培養モニタリング法を確立することを目標として研究開発に取り組んだ。その結果、細胞集団プロファイルを迅速に解析するためのマルチカラー蛍光検出系の構築及び白血球プロファイル解析の実証を達成した。また、構築した撮像システムの下で、培養中の細胞集団のリアルタイムモニタリングにより、時間変化を含む有用な細胞情報が得られると見込みとなった。このことから、年度の目標の大部分を達成でき、研究開発はおおむね順調に進展したと評価できる。24年度の研究開発においては、一細胞由来の吸光シグナルの検出プラットホームの構築を達成した。そこで、次年度はこれらの光検出システムを搭載した細胞モニタリング機構の開発を実施する。試作システムを用いて、実際に細胞集団のモニタリング実験を行い、細胞解析データを取得可能であることの実証を目指す。次年度はこれまでに構築した光検出システムを基に、実際に、細胞周期解析や細胞増殖評価を目的とした細胞集団モニタリングの実証実験を行っていく。
柔軟な行動選択を可能にする神経機構の解明

ラットに、状況によって手がかり刺激に対して異なる反応を要求する、遅延順/逆反応課題を訓練した。通常の遅延反応課題では、手がかり刺激の位置を記憶しておき、遅延期間の終了後に、同方向に反応することが要求されるが、本研究で用いた課題では、ブロックごとに、手がかりと同じ方向のスパウトを舐める「順反応」か、手がかりと逆の方向のスパウトを舐める「逆反応」のいずれかを要求した。この課題では、文脈によって同じ手がかりに対して異なる反応をする必要があったが、数週間の訓練を行うと、ラットはこの課題を一定の正反応率で遂行することを学習した。課題を遂行中に、単一ニューロン活動を記録したところ、ラットの頭頂連合野には、手がかり刺激の位置をコードするニューロンと、運動の方向をコードするニューロンの2種類が分布していることが明らかになった。前者は頭頂連合野の後方部に、後者は前方部に、多く分布する傾向があった。運動の方向に選択的に反応するニューロンのほとんどは、記録半球と同側の方向のスパウトを舐める運動に選択的であった。舌の突出方向の偏位には、それと反対側のオトガイ舌筋を収縮させる必要がある(たとえば、舌を右前方に突き出すには、左側のオトガイ舌筋を収縮させる必要がある)ことから、これらのニューロン活動は、対側のオトガイ舌筋への運動指令に関係があると考えられた。現在、感覚性および運動性の情報をコードするニューロンのそれぞれを、蛍光タンパク質をコードしたプラスミドを注入して標識し、組織切片上で、それらを結ぶ局所神経回路の解析を行う実験をすすめており、今後は、同じ刺激に対し、文脈によって異なる運動を選択する、「柔軟な行動選択」を可能とする神経機構を、局所神経回路レベルで明らかにすることを目指していく。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、新学術領域研究「推論と意思決定」の主要なテーマのうち、特にモデルベースの意思決定に関係したテーマとして、「柔軟な行動選択を可能にする神経機構」の解明を目的とする。平成24年度の当初計画では、(1)課題の訓練順/逆反応課題(試行ごとに、手がかり刺激の点灯した方向に反応する、あるいは、手がかり刺激が点灯したのと逆の方向に反応する、のいずれかのルールに基づいて行動する課題)、および、go/no-go課題(手がかり刺激に基づいて、レバー押し反応を実行する、あるいは、抑制する課題)を動物に訓練する、(2)ニューロン活動の記録およびニューロンの標識、(3)標識されたニューロンの組織学的解析、を行うことを目標としていた。これまでに、動物(ラット)の訓練について、当初予定した2種の課題について、数か月で訓練が終了する体制を構築し、現在のところ、順次、ニューロン活動の記録とプラスミド注入による標識を行い、その組織学的標識を行っているところである。特に、細胞の標識法については、プラスミドを電気穿孔法(エレクトロぽレーション)によって単一細胞内に注入し、蛍光タンパクの遺伝子を導入する手法を採用し、これを行動中の動物で、高い成功率で行うことに初めて成功した。蛍光タンパクの導入による標識は、長期間(少なくとも数カ月)持続するので、慢性記録実験と併用するのに優れた手法である。これらの成果については、論文として取りまとめ、国際誌に投稿した。平成24年度の当初計画における3項目(「研究実績の概要」参照)の目標について達成し、現在、データの収集を行っているところである。研究計画は、おおむね順調に進展している。これまで順調に研究が進捗しており、データ収集が進んでいる。今年度内に十分なデータが蓄積され、結果のとりまとめを行える見込みである。今後も引き続き精力的に研究を進めていく。
太陽フレアにおける粒子加速・加熱の観測的研究

本研究では太陽フレアの硬X線スペクトル観測のための気球搭載観測装置を開発している。平成13年度に装置を完成し初回飛行に成功したものの観測期時間中に太陽フレアが起きず、有用なスペクトルデータの取得はできなかった。このため平成14年度には再度飛行のため装置の改修を行った。破損個所の補修に加え、飛行時の太陽高度が変わるためコリメーターの再設計と製作、および視線制御センサーと制御システムの変更を行った。その後、この装置を搭載した宇宙科学研究所高高度気球B80-7が平成14年5月24日朝6時30分に三陸気球観測所より放球された。昼間の太陽観測にもかかわらず、放射冷却によりカドミウムテルル検出器温度は-20度C以下に順調に冷却され、5月24日8時40分頃より観測が開始された。観測を継続した結果、15時30分頃にはM1.2クラスの太陽フレアの観測に成功した。本観測は、現在世界各国で開発が行われているテルル化カドミウム検出器による、世界最初の天体からのX線の検出と思われる。このフレアの前半部分はNASAのRHESSI衛星でも観測され、比較検討の結果、双方のスペクトルは極めて良く一致したことから両機器の校正が検証された。解析結果によるといずれのデータも4千7百万度の熱的なスペクトルで良く説明でき、非熱的成分は全く見られなかった。これらの特徴はこれまで報告されているフレアの特性と異なるため既製モデルに当てはめて結論を出すことは不可能である。現在RHESSI衛星データを用い、野辺山電波天文台の太陽偏波計のデータなどと比較し同様の性質を持ったフレアの特徴を見極めるべく解析を続行している。
超小角散乱法および顕微鏡法によるイオン性溶質分布の不均一性に関する研究

特別推進研究の援助のもとに,我々は,巨視的に均一なイオン性溶液が微視的には必ずしも均一ではないことを明確にした。即ち,イオン性溶液一般を通じて,局所的に結晶様規則構造が発生し,これらクラスタ-が不規則構造と共存しているという従来の液体構造論と相容れない事実を明確にしてきた。これまでの研究により,イオン性高分子溶液の,従来測定が不可能であった超小角領域に規則構造クラスタ-の存在を示すupーturn挙動を見いだし,クラスタ-の大きさ,その高分子濃度,添加塩濃度依存性を明らかにするとともに,規則領域と不規則領域での高分子密度の差など,定量的議論を行うことに成功した。本年度は,ドイツユ-リッヒ研究センタ-との協力のもと,さらに種々の高分子イオン溶液に対して測定を行い,普遍的知見を得るとともに,更に小角領域の測定を試み,定量問知見の信頼性を高めた。さらに,コンピュ-タ-シミュレ-ションにより先駆的に研究を行っているインドのグル-プとの交流を行い,討論を重ね,以下のごとく研究の効率的完成を達成した。ドイツ国ユ-リッヒ研究センタ-における超小角中性子散乱測定を種々の合成及び生体イオン性高分子溶液に対して行った。我々は,ポリスチレンスホン酸ナトリウム重水溶液に関し,超小角領域に規則構造クラスタ-の存在を示す散乱強度のupーturn挙動を見いだし,Guinier法およびモデル計算によりクラスタ-サイズ,クラスタ-内外分高分子密度差などの定量的評価に成功している。本年度は,同様の測定,解析をポリアクリル酸,ウシ血清アルブミンなど種々のイオン性高分子溶液に対して実施し,添加塩濃度,電荷密度等の影響を調査し,普遍的知見を得た。さらに,より小角領域の測定を試み,得られる構造パラメ-タの定量的信頼性の向上を図るとともに,重水と軽水の組合溶媒を用いるContrast Variation法を用い,クラスタ-の内部の構造に関し,より評細な知見を得た。動的光散乱測定により評価したクラスタ-の並進運動モ-ド解析により得られる情報との比較も極めて良好であった。同様の測定を京都大学の設置した超小角散乱装置(USAXS)によっても行い,両者の比較検討を行いつつある。最近,インド科学研究所などにおいて,本申請課題についてコンピュ-タ-シミュレ-ションにより大きな進展がみられた。その研究グル-プの指導者(Prof.A.K.Sood)を短期間招へいして共同研究を行うことができた。またさらに,Buergenstock会議及びGordon会議は,当該分野の世界的研究者の集りであり,これの参加して本研究成果を発表し討論を行い,本研究の完成に役立てた。また,分担者曽我見郁夫は,オックスフォ-ド大学とコロイド分散系について理論計算を協同で行っており,渡英し完成にいたらしめた。また,マインツ大学において脂質二分子膜の構造を熱測定法により解析し,クラ-クソン大学においては担汁酸溶液の散乱について協同御究を行った。