回折法とフーリエ変換法による生物材料の曖昧な形態の定量解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09306010
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 藤田 稔 京都大学, 農学研究科, 教授 (60026599)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉永 新 京都大学, 農学研究科, 助手 (60273489) ; 仲村 匡司 京都大学, 農学研究科, 講師 (10227936) ; 杉山 淳司 京都大学, 木質科学研究所, 助教授 (40183842) ; 高部 圭司 京都大学, 農学研究科, 助教授 (70183449) ; 則元 京 京都大学, 木質科学研究所, 教授 (20027163)
• Keywords: 生物材料 / 木材の細胞形態 / フーリエ変換 / X線回折法 / 電子回折法 / レーザー回折法 / 周期構造 / 曖昧さの評価

Research Abstract

生物材料の中でも、最も利用価値の高い木材資源について、針葉樹材の細胞形態の定量解析法を確立した。すなわち針葉樹材は仮道管の集合物であるが、この形態要素を、(1)仮道管の細胞外形、(2)仮道管の分布、(3)仮道管の壁厚さ、の3形状因子に分解して、各々を定量解析するための方途を見いだすことができた。(1)と(2)については、当研究グループが独自に開発し、本研究の基幹となる二次元フーリエ変換法により、精密な定量解析が実現できたので、標本数を増大させてCの評価に着手した。(3)の細胞壁厚さの正確な検定は従来からの課題であったが、今年度には飛躍的な改良が見られた。細胞壁厚さは光学顕微鏡の分解能ぎりぎりの寸法であり、光顕による定量解析には問題もあったが、サンプリング効率の点でやはり光顕の活用が望まれた。そこで仮道管内表面の金コーティング法とリグニン染色法を組み合わせることで、個々の仮道管壁の厚さを高精度で検出することに成功した。そして同一の仮道管内における壁厚さの『曖昧さ』を検出することができた。現在はこの『曖昧さ』の出現の意味を考察中である。また多くの仮道管の壁全体としての厚さの最頻値と分散については、細胞壁を厚さに沿って等間隔で分割して多重スリット画像とする処理法を開発し、これをフーリエ変換することで定量解析を可能とした。
一方光学顕微鏡レベルの形態解析としては、木材繊維を原材料とし従来の合板に替わる重要な中比重繊維板(MDF)について、ボード内における繊維配向の定量解析に成功した。
より微細な形態要素の曖昧さの検出については、従来一定方向にそろって配向しているとされてきたセルロースミクロフィブリルについて、その乱れをレプリカ法で観察し、『曖昧さ』を評価することに着手した。このミクロフィブリルの乱れはX線回折によっても検出することができた。

Research Products

• [Publications] Ugai Watanabe,Minoru Fujita,Misato Norimoto: "Transverse Shrinkage of Coniferous Wood Cells Examined Using Replica Method and Power Spectrum Analysis" HOLZ FORSCHUNG. 52巻2号. 200-206 (1998)
• [Publications] CHISUZU TOKOH,KEIJI TAKABE,MINORU FUJITA,HIROSHI SAIKI: "Cellulose synthesized by Acetobacter Xylinum in the presence of acetyl glucomannan" CELLULOSE. 5巻4号. 249-261 (1998)
• [Publications] 村田 功二、藤田 稔: "FFT法による木質繊維板の配向評価" 材料. 48巻1号. 77-82 (1999)