hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
『北京の宣教師によるメモワール』の総合的研究

本年度はとくに『メモワール』の流通状況の調査に重点を置いた。まず注力したのは『メモワール』のロシア語翻訳版の調査である。これは6巻からなり、フランス語原本の刊行後まもなく出版されている。18世紀のロシアを含むヨーロッパの知識人世界における『メモワール』の広がりを示す事例といえる。ただし翻訳の範囲は、現在まで確認できた限り原本のうち第1および2巻のみにとどまっており、実際に流通したのがどの程度の内容なのかについては今後の考証を要する。さらに『メモワール』の流通範囲が日本の植民地統治下の満洲にも及んだことが、満鉄奉天図書館発行の『収書月報』の調査を通して明らかとなった。『収書月報』1936年2月号では、『メモワール』がパリから到着した旨の広告が出されており、こうした広告が出ること自体が異例であることから、館長の衛藤利夫がこの報告集の獲得を待望していたことがうかがえる。また『メモワール』を含む18世紀在華イエズス会士による報告と、19世紀以降の世界における中国をめぐる知、もしくは中国学(Sinology)との関わりについても調査した。イギリス大使として清朝に派遣されたマカートニーと在華イエズス会士が交わした書簡のほか、1920世紀ヨーロッパの学者が入手していた中国関係文献の調査を行ったほか、18世紀のフランス出身在華イエズス会士らの作成した中国地図が、間島問題など20世紀前半の日本が深く関わった領土問題の際にも引き合いに出されていたことなどについて、調査を行った。以上の史料調査はおもに大英図書館、イギリス国立公文書館、北京第一歴史トウ案館、北海道大学スラブ・ユーラシア研究センター、東洋文庫、東京大学各図書館にて行った。なお11月4日に洋学史学会で開かれた拙著(名古屋大学出版会、2017)の書評会では、洋学・蘭学の観点から『メモワール』の流通に関する貴重な指摘を得ることができた。本研究のおもな目的は、18世紀の在華イエズス会士による報告集『メモワール』の全体像およびその思想史上の意義を明らかにすることにある。この点からすれば、本年度は『メモワール』のロシア語への翻訳や、20世紀の満鉄図書館による『メモワール』の獲得という、思想史上の意義を確定する上で有力な手がかりをつかむことができたといえる。また『メモワール』の全体像に関しても、その第1巻巻頭を飾った報告、すなわち中国人イエズス会士コーが、ヨーロッパ滞在から帰還したあとフランス出身在華イエズス会士シボの協力を得て著した「中国古代についてのエセー」(1776)の第一部について、検討結果を学術誌上に発表することができた。この報告は中国の歴史の古さをめぐってときに論争の過熱していたヨーロッパに対し、中国の歴史の起源を論じることの難しさ、中国古代の歴史に関して依拠すべき文献などの問題を提示し、新旧論争など当時のヨーロッパに出現していた新しい思想潮流にも絡めつつ論じている。そもそも『メモワール』は、コーがフランス政府から中国をめぐる研究と報告の依頼を受けて中国に帰還したことをきっかけに編纂されており、巻頭を飾った『エセー』の内容も合わせてみれば、この報告集が宣教師の観察した中国というよりも、現地の人々の考え方をそのまま(実際には情報の取捨選択や翻訳は宣教師が担ったのだが)知らせるという目的があったと結論できる。こうして『メモワール』全体の方向性を確定することができた。そのほか『メモワール』所収報告のなかでも、アミオによる『武経七書』フランス語訳は大部かつ後の時代まで含め広く読まれたが、その満洲語の底本と思われる版本の所在を確認することができた。これによって次年度に『武経七書』の分析を本格的に進めていくことができる。以上の成果をもって、本年度の目的は十分に達成できたと判断した。本年度までの史料調査の結果を踏まえ、次年度以降の研究については以下のような方策をたてている。(1)史料調査の継続。満鉄図書館の獲得した『メモワール』の読まれ方やその後について、満鉄関連史料および衛藤利夫をはじめとする知識人の著作を中心に調査を進める。またこれに関連した出来事として、20世紀初めに内藤湖南が作成した「間島問題調査書」で、康熙帝に仕えた宣教師たちによる中国地図が参照に付されたことが挙げられる。この点についても詳しく調査を進めることによって、清朝に仕えた宣教師たちの著述が20世紀日本の学知にいかに関わったのかを総合的に議論する手がかりを探る。そして『メモワール』のロシア語翻訳の流通状況についても、この翻訳に言及した文献を中心に調査を行う。加えて中国に高い関心を持ち、清朝に使節を派遣した国としてイギリスのほか、日本との強い関係も維持していたオランダについても、『メモワール』などの在華宣教師発信の情報の受容について調査する。(2)史料の分析。『メモワール』のロシア語版をフランス語原本と比較し、内容の取捨選択や表現の異同について明らかにする。また『メモワール』の目玉のひとつといえる『武経七書』のフランス語訳について、フランス国立図書館所蔵の満洲語版との比較検討を行う。(3)研究交流と成果発表。2019年度は近世アジアでの外交と文化間交渉の専門家であるチューリッヒ大学のBirgit Tremml-Werner氏を講演者として招へいし、東京大学東洋文化研究所でセミナーを開催する計画を進めている。これは国内の関連分野の研究者を含めた交流、議論の場となるよう意図している。

また2019年7月には台湾の中央研究院で開催される国際ワークショップ「西学与明清之際的文化変遷系列工作坊(一)」に招待されており、在華宣教師の思想史上の意義について、成果の報告および問題点に関する議論を行う。平成29年度は以下の2点を中心に研究を進めた。(1)『北京の宣教師によるメモワール』(以下『メモワール』)全17巻の全体像の把握。この点についてはおもに第1巻(1776)の巻頭論文の分析に傾注した。これは中国人イエズス会士のコー(Ko)がフランス出身在華イエズス会士と協力して執筆したフランス語論文である。コーは渡欧経験があり、中国では北京北堂でフランス出身在華イエズス会士たちと同居した。コーの中国帰還を端緒として、フランス政府と北京在住在華イエズス会士との文通が始まった。この文通によって送られた報告を編纂、公刊したのが『メモワール』である。その記念すべき第1巻巻頭論文でコーが扱ったのは、中国古代史という当時のヨーロッパ知識人に広く共有されたテーマだった。彼が示したヨーロッパにおける古代世界探求熱と中国における古代史への関心との対比や、原文の翻訳を引用しながらの関連中国文献の概説には、中国古代史をめぐって過熱する議論に対し、中国知識人の立場から中国古代史観を示すという役割が求められていたことがうかがえる。のみならず、コーが中国経書を新旧論争の観点から評価した点には、ヨーロッパとの対比という新たな視点を獲得した中国人による自国観も示されている。(2)『メモワール』のヨーロッパにおける流通状況の解明。この問題については、1793年に英国大使として中国を訪れ、在華イエズス会士最後の世代とも交流のあったマカートニー、および使節団員が残したさまざまな報告の分析に重点を置き、そこに『メモワール』の影響がどの程度見られるかを検討した。以上のごとく研究を進めるにあたっては、関連史料をフランス国立図書館や東京大学東洋文化研究所など各機関で調査した。これらの研究の成果をもとに10月に単著を刊行したほか、論文を『東洋史研究』に投稿し、平成30年6月に刊行予定の同誌77-1号に掲載が決定している。本研究ではとくに『メモワール』そのものの分析と、『メモワール』の流通の解明とに重点を置いている。この点からみると、平成29年度は海外での史料調査がフランス国立図書館にとどまり、とくにヨーロッパ知識人の蔵書カタログや書籍商のカタログの調査を現地で行うことができなかったため、『メモワール』の流通の解明に関してはまだ具体的な成果を出すにいたらなかった。そのおもな理由は、単著の出版にかかる作業に比較的多くの労力・経費を要したことにある。しかしその一方で、『メモワール』にもっとも多くの報告が掲載された在華イエズス会士アミオについての論考をまとめ、単著という形で公刊できたこと、そして『メモワール』そのものの分析という点で欠かせない第1巻巻頭論文についても、投稿論文として成果を形にすることができたのは、当初の計画より進んだものといえる。
２０１４年御嶽山噴火に関する総合調査

御嶽山の2014年噴火に関連した以下の成果を得た。(1)山頂周辺の地形変化と噴出物調査として、噴火前・後の航空写真、レーザ測量データ、人工衛星写真を取得し、噴火前後の映像を比較した。また山頂の現地調査を行い、噴火推移の詳細を明らかにした。(2)噴火前から取得されている各種データの解析、噴火後の地震計・傾斜計の設置と水準測量を実施し、水蒸気噴火に至るプロセスとその後の推移を明らかにした。(3)自立飛行無人機による火山ガス測定を行い、2014年噴火が1979年噴火と同じ経過をたどっていることを明らかにした。(4)火山災害情報の発信のあり方の調査を行い、御嶽山周辺住民の火山防災意識が明らかにした。本研究は,御嶽山において2014年8月末から始まった噴火準備過程から9月27日の水蒸気噴火に関して、(1)山頂周辺の地形変化と噴出物調査(2)火山体周辺の地震観測および地殻変動観測による火山活動の詳細調査(3)火山ガス等の調査による噴出物成分調査(4)火山災害情報の発信のあり方の調査・研究である。(1)については、噴火前・噴火直後に公的機関が取得した航空写真とレーザ測量データ、噴火直後に人工衛星によって取得された写真、民間会社が2015年に取得したデータを取得し、GISにより噴火前の映像と比較できる形式で整理を行った。火口分布,噴火による堆積量の分布、噴火後の浸食を推定することができた。また噴火後の山頂の現地調査と合わせ、2014年の噴火の推移を明らかにすることができた。(2)については、噴火前から取得されている各種データの解析、噴火後の地震計・傾斜計の設置と水準測量を実施し、水蒸気噴火に至るプロセスとその後の推移を明らかにすることができた。また噴火後には、広帯域地震計・地震計アレイによる地震観測、傾斜計とGNSSによる地殻変動観測、水準測量、空振観測を実施し、マグマ噴火への移行せずに活動が減衰していく様子を捉えた。(3)については、噴火後3度にわたり自立飛行無人機(いわゆるドローン)による火口付近の観測を実施し、噴出物,火山ガスの測定を行った。その結果、噴火後は徐々に減衰し、1979年御嶽山噴火(水蒸気噴火)と同様な経過をたどっていることが明らかになった。(4)については、岐阜県側に位置する下呂市小坂町にてアンケート調査を行い、御嶽山周辺住民の火山防災意識が明らかにした。また噴火現象の即時情報に関しては、御嶽山の場合噴火直前の地殻変動を迅速に捉えて情報を発するため、データの側時補正方法について検討した。27年度が最終年度であるため、記入しない。火山学27年度が最終年度であるため、記入しない。
動物バイオリアクターにおける糖鎖制御工学の展開とエリスロポイエチン生産への応用

ヒトエリスロポイエチンの遺伝子を導入して作製したトランスジェニックニワトリにおいては、卵白及び血清中で高い生産が認められた一方、卵黄では蓄積は認められなかった。ウエスタンブロット解析により、卵白中のエリスロポイエチンの移動度は血清由来及び市販エリスロポイエチンよりも大きいことが認められた。ブルーセファロースを用いた精製により、50%程度の回収率で頬雑タンパク質を十分の一程度まで減少させることが可能であった。精製前は他に比べ数十倍の生理活性のあった血清由来エリスロポイエチンは、精製後卵白及び市販のエリスロポイエチンと同程度の活性を示した。次に付加糖鎖を脱離させる酵素で処理し、活性に与える影響を検討した。血清由来及び市販のエリスロポイエチンはシアリダーゼ処理及びβ-ガラクトシダーゼ処理により活性の上昇が見られた。一方、卵白由来のエリスロポイエチンにおいては変化が認められなかった。ニワトリ糖鎖転移酵素遺伝子のうち3種のガラクトース転移酵素遺伝子及び3種のシアル酸転移酵素をクローニングし昆虫細胞用タンパク質発現ベクターに組み込んだ。この際に、アミノ末端に存在するゴルジ体への局在ドメインをミツバチ由来の分泌シグナル配列であるメリチン配列と置換した。いずれの酵素においても、昆虫細胞に遣伝子導入し得られた細胞株の培養上清中にタンパク質の生産が確認できた。今後、生産させたタンパク質の活性測定を進める必要がある。また、シアル酸含有タンパク質の体内動態は、細胞が有するシアル酸結合タンパク質によっても影響を受ける。そこで、主に免疫系の細胞表面に存在するシアル酸結合タンパク質シグレックと呼ばれるレクチンに着目した。シグレックがマクロファージに対して抗炎症効果を発揮していることが明らかとなった。移動度の差が糖鎖修飾の違いによるものであることを確認するために、酵素処理による移動度の変化を調べた。卵白及び市販品では酵素反応が進行したが、血清由来エリスロポイエチンは_雑タンパク質の影響によりそのままでは解析が不可能であり精製が必要であることがわかった。ブルーセファロースを用いた精製により、50%程度の回収率で_雑タンパク質を十分の一程度まで減少させることが可能であった。今後精製タンパク質により等電点電気泳動及びレクチンプロットによる解析を速やかに行う予定である。ニワトリ糖鎖転移酵素遺伝子のうちガラクトース転移酵素遺伝子をクローニングした。まずβ4ガラクトシルトランスフェラーゼ1,2,3の遺伝子をPCR法によりクローニングした。次に、タンパク質レベルでの解析を行うための道具作りのために昆虫細胞でタンパク質を発現させるためのベクターを作製した。このためにアミノ末端に存在するゴルジ体への局在ドメインをミツバチ由来の分泌シグナル配列であるメリチン配列と置換したタンパク質をpIZベクターに挿入した。今後は昆虫細胞での発現を行う。トランスジェニックニワトリの血清・卵白よりブルーセファロースにて部分精製したエリスロポイエチンのin vitroの生理活性を測定した。精製前は他に比べ数十倍の比活性のあった血清由来エリスロポイエチンは、精製後卵白及び市販のエリスロポイエチンと同程度の活性を示した。その結果、血清由来及び市販のエリスロポイエチンはシアリダーゼ処理及びβ-ガラクトシダーゼ処理により活性の上昇が見られた。

さらに、N結合糖鎖を除去するグルカナーゼ処理により、いずれも同様に活性が低下した。ニワトリcDNAより3種のシアル酸転移酵素をPCR法によりクローニングし、昆虫細胞用タンパク質発現ベクターに組み込んだ。昨年度構築した3種のガラクトース転移酵素発現ベクターとともに、昆虫細胞に遺伝子導入し安定発現細胞株を樹立した。得られた細胞株の培養上清中に、シアル酸転移酵素、ガラクトース転移酵素ともに生産が確認できた。今後、生産させたタンパク質の活性測定を進める必要がある。また、シアル酸含有タンパク質の体内動態は、細胞が有するシアル酸結合タンパク質によっても影響を受ける。そこで、主に免疫系の細胞表面に存在するシアル酸結合タンパク質シグレックと呼ばれるレクチンに着目し、シグレックがマクロファージに対して抗炎症効果を発揮していることを明らかとした。
高層住宅に生じる最大瞬間風速の予測

高層住宅のベランダやバルコニーなどの開口部に生じる最大瞬間風速を予測するにあたって,風洞実験手法での把握は模型製作上,測定機器の制約上難しいことから,時々刻々変化する乱流場を予測できるラージエディシミュレーション(LES)を行う必要がある。高層建物開口部内は,建物スケールで生じる剥離流の影響と開口部内の部材が風に与える影響を同時に考慮する必要があることから,局所的に格子解像度をあげることができる複合格子法の導入が求められる。本研究では,計算格子の接合部分で格子点を一致させる必要がない点で利便性の良い重合格子法に対して,LESにより得られる乱流変動を格子接続部分で適切に伝達させるため保存性を改善したアルゴリズムを導入したものを用いている。高層住宅の最も簡易なモデルとしてレイノルズ数22000の種々の形状を持つ長方形柱を取り上げ,抗力係数,揚力係数や長方形柱側面風圧係数分布が定量的に予測可能であることを示している。高層住宅の開口部を対象としたLESの検証用データを得るために風洞実験を行った。地表面粗度区分、風向角やベランダの階数に従って変化するベランダ内の平均風速(スカラー風速)を把握することにより,LESを用いた風速予測の妥当性を検証している。ベランダ内の壁面風圧の時問変化をLESの結果と比較することによりベランダ内に生じている複雑乱流場の予測精度の妥当性を確認した上で,ベランダ内に生じる最大瞬間風速の予測している。高層住宅のベランダやバルコニーなどの開口部に生じる最大瞬間風速を予測するためには,時々刻々変化する高層建物まわりの複雑乱流変動を予測できるラージエディシミュレーション(LES)を実施する必要がある。本研究では,計算格子の接合部分で格子点を一致させる必要がない点で利便性の良い重合格子法を用いるが,LESにより得られる乱流変動を格子接続部分で適切に伝達させることが重要であることから,格子接続部での保存性を改善するための重合格子アルゴリズムを提案した。この手法をレイノルズ数10000の円柱まわりの複雑乱流場に適用した結果,後流の乱流変動が計算格子接続部分を介して円柱表面により適切に伝達されることにより,円柱まわりの変動風圧が改善される結果を得て,アルゴリズムの効果を確認した。一方,高層建物開口部内の最大瞬間風速は,建物スケールに比べて比較的小さな渦構造の影響を受けることが予想されるものの,建物などのブラフボディまわりのLESにおいては数値安定性確保の面から高次精度風上差分法を利用することが多い。そこで本研究ではレイノルズ数10000の円柱まわりの複雑乱流を対象としたLESにおける数値粘性の有無の影響を調査した。数値粘性の導入により渦構造が相対的に大きくなること,後流中に間欠的に現れる縦渦構造によりパルス状の流速変動を生じることが明らかになった。
スペーストロン内の可変重力場における軟弱野菜生育パターンの非線型システム同定

本研究の目的は重力の作物成育へのマクロな影響を解析する手法を確立することにある.具体的には,(1)テクスチャー解析法を作物群のイメジに効果的に適用する.(2)画像データから得られる統計的特徴量(生育パターンを示すパラメータ)を出力,環境データ(重力,光,温度など)および出力の一部を入力としてカルマンニューロを適用して生育パターンの同定を行い,供試作物の動的生長ニューロモデルを得る.(3)生育パラメータと作物生育に関する物理的指標(乾物重など)の対応関係をニューロ同定することである.(1)ソフトウェア開発背景を含め生育中の作物の画像データから高速で10階調(モノクロY,G信号を用いた)の濃度共起行列を計算するアルゴリズムの開発を行った.1次データはビデオテープに記録した.また,2次データは光磁気ディスクに保存した.画像の特徴量を出力とし,重力を含む環境パラメータおよびダイナミックモデルにするための出力の一部を入力とするカルマンニューロ計算システムの構築を試みた.(2)スペーストロンに画像データ収集システムを取付けた実験システムを組上げるためのハードの検討をした.共試作物としてレタスやミツバなどを用いた.(3)実験システムの構築生育パラメータの選択14種のテクスチャパラメタの内から生長に伴う変化率が比較的大きいものを選択した.コントラスト,一様性,局所一様性などである.(4)トレーニングデータの収集環境条件を変化させ作物を栽培し,教師データを収集した.(5)ニューロシステム同定収集した教師データで最適ニューロ構造を決定し学習を行った.本研究の目的は重力の作物成育へのマクロな影響を解析する手法を確立することにある.具体的には,(1)テクスチャー解析法を作物群のイメジに効果的に適用する.(2)画像データから得られる統計的特徴量(生育パターンを示すパラメータ)を出力,環境データ(重力,光,温度など)および出力の一部を入力としてカルマンニューロを適用して生育パターンの同定を行い,供試作物の動的生長ニューロモデルを得る.(3)生育パラメータと作物生育に関する物理的指標(乾物重など)の対応関係をニューロ同定することである.(1)ソフトウェア開発背景を含め生育中の作物の画像データから高速で10階調(モノクロY,G信号を用いた)の濃度共起行列を計算するアルゴリズムの開発を行った.1次データはビデオテープに記録した.また,2次データは光磁気ディスクに保存した.画像の特徴量を出力とし,重力を含む環境パラメータおよびダイナミックモデルにするための出力の一部を入力とするカルマンニューロ計算システムの構築を試みた.(2)スペーストロンに画像データ収集システムを取付けた実験システムを組上げるためのハードの検討をした.共試作物としてレタスやミツバなどを用いた.(3)実験システムの構築生育パラメータの選択14種のテクスチャパラメタの内から生長に伴う変化率が比較的大きいものを選択した.コントラスト,一様性,局所一様性などである.(4)トレーニングデータの収集環境条件を変化させ作物を栽培し,教師データを収集した.(5)ニューロシステム同定収集した教師データで最適ニューロ構造を決定し学習を行った.平成6年度の研究経過は,まず,ソフトウェア開発として,背景を含め生育中の作物の画像データから16階調の濃度共起行列を計算するアルゴリズムの開発を行った.画像の特徴量を出力とし,重力を含む環境パラメータおよびダイナミックモデルにするための出力の一部を入力とするカルマンニューロ計算システムを構築した.ソフトウェア開発と平行してカルマンニューロのトレーニングデータを収集するため,スペーストロンに画像データ収集システムを取り付けた実験システムを構築した.供試作物としてカイワレ大根を用いた,ソフトウェアおよび実験システムが完成した後,直ちに予備実験として作物の生育過程で,テクスチャー解析により得られる14種の画像特徴量の内,特定の作物の生長に伴う変化率が比較的大きいものをいくつか選ぶ生育パラメータの選択をしたところ,「一様性」,「コントラスト」および「局所一様性」の3種のパラメータで成長を表現できる可能性があることが明らかとなった.実験システムを用いて様々に変化する環境条件下で作物を栽培し,ニューロントレーニングに適用可能なデータ収集を行った.トレーニングデータを用いて,最適ニューロ構造の決定を含めカルマンニューロの学習を行った.当初に計画した研究方法および研究計画にしたがって平成6年度は研究が遂行され,ソフトウェアの開発,実験システムの構築,生育パラメータの選択,トレーニングデータの収集およびカルマンニューロによるシステム同定などのいずれのプロセスにおいても予定されていた水準の結果がえられた.特に,テクスチャー解析により得られる14種の画像特徴量の内,カイワレ大根の生長に伴う変化率が比較的大きいものとして「一様性」,「コントラスト」および「局所一様性」の3種のパラメータで成長を表現できる可能性があることが明らかとなったことは大きな成果である.しかし,共起行列の要素間の距離および角度を多様に選択できるという自由度の有効性について平成7年度の研究において明らかにする必要があろう.本研究の目的は,重力の作物生育へのマクロな影響を解析する手法を確立することにある.具体的には,(1)テクスチャー解析法を作物群のイメージに効果的に適用する(2)画像データから得られる統計的特徴量(生育パターンを示すパラメータ)を出力,環境データ(重力,光,温度など)および出力の一部を入力としてカルマンニューロを適用して生育パターンの同定を行い,供試作物の動的生長ニューロモデルを得る.(3)生育パラメータと作物生育に関するの物理的指標(乾物重など)の対応関係をニューロ同定することである.

(1)ソフトウェア開発背景を含め生育中の作物の画像データから高速で16階調(モノクロY,G信号を用いる)の濃度共起行列を計算するアルゴリズムの開発を行った.1次データはビデオテープに保存される.また,2次データは光磁気ディスクに保存する.画像の特徴量を出力とし,重力を含む環境パラメータおよびダイナミックモデルにするための出力の一部を入力とするカルマンニューロ計算システムを構築を試みた.(2)実験システム構築ソフトウェア開発と平行してカルマンニューロのトレーニングデータを収集するため,スペーストロンに画像データ収集システムを取り付けた実験システムを組み上げるためのハードウェアシステムの設計を検討した.供試作物はレタス,ミツバなどを用いた.(3)生育パラメータの選択作物の生育過程で,テクスチャー解析により得られる14種の画像特徴量の内,特定の作物の生長に伴う変化率が比較的大きいものをいくつか選ぶ生育パラメータの選択を行った.(4)トレーニングデータの収集環境条件下を変化させ作物を栽培し,ミューロントレーニングに適用可能なデータ収集を行う.(5)カルマンニューロによるシステム同定トレーニングデータを用いて,最適ニューロ構造の決定を含めカルマンニューロの学習を行った.
植物・微生物共生系の酸性土壌への適応機構の解析と応用

本研究は強酸性土壌適応植物の根圏を植物・微生物共生系と捉え、共生微生物間、宿主植物・共生微生物間の相互作用をゲノム情報に基づき解析し、酸性土壌適応機構を解析することを目指した。各種共生菌のドラフトゲノムを決定し、窒素固定菌とアルミニウム耐性菌の共培養系、アルミニウム感受性イネへの接種実験や共生菌の生産する多糖の役割などの解析を進めた。高濃度アルミニウム耐性真核微生物Rhodotorula taiwanensisRS1のアルミニウム添加培養時に起きる膜脂質の顕著な変化についても検討進め、アルミニウム耐性と有機酸の関係についても検討を加えた。本研究は強酸性土壌に適応した植物を植物だけでなく根圏に共生する窒素固定菌やアルミニウム耐性菌などの微生物群にも注目して、植物・微生物共生系における共生微生物間、宿主植物・共生微生物間の相互作用をゲノム情報を基に解析し、植物・微生物共生体の酸性土壌適応機構を解析することを目指している。これら共生系から単離した高濃度アルミ耐性菌や細胞外多糖生産菌をイネに接種するとアルミを含有する水耕液での生育の向上が認められたことから、これら共生微生物系を利用した酸性土壌での作物栽培法開発の為の基礎的知見につながることが期待される。本年度はこれまで分析していなかった根圏の真核微生物に関する解析も進めた。新たに中国の酸性土壌(茶畑)から単離した高濃度アルミニウム耐性真核微生物Rhodotorula taiwanensisRS1に着目した。同酵母は真核微生物であるだけでなく、これまで我々が解析してきた共生微生物群とは異なるアルミニウム耐性機構を有する可能性が示唆されたことから、先ずそのドラフトゲノム配列を決定、解析した。Rhodotorula酵母のアルミニウム耐性にはミトコンドリアの機能が重要であるとの報告があるため、同酵母のミトコンドリアゲノムに詳細な検討を加えた。また同酵母はアルミニウム存在下に生育させると脂質に大きな変化が起こることを認め、その組成、特に脂肪酸構成に詳細な検討を加えた。これらの脂質の変化とアルミニウム耐性との関連を、本研究で得られたゲノム情報に基づき網羅的に解析するリピドミックス研究のための基盤を構築した。「酸性窒素固定菌とアルミニウム耐性菌の共培養系」および「Acidocella属細菌群を接種したアルミニウム感受性イネの水耕培養系」また平成23年度より開始した「強酸性土壌に適応した植物・微生物共生系における共生菌の生産する多糖の果たす役割」の解析も計画に基づき進めた。本年度は昨年度に引き続き、根圏の真核微生物に関する解析を主に進めた。中国の酸性土壌(茶畑)から単離した高濃度アルミニウム耐性真核微生物Rhodotorula taiwanensisRS1を用いて、昨年度検出したアルミニウム添加培養による膜脂質の顕著な変化について生化学的検討をさらに進め、昨年度構築したリピドミックス研究系を用いて、アルミニウム添加培養時に細胞膜や細胞内小器官で起きる脂質の変化について網羅的解析を加えた。またプロテオミックス解析によりR. taiwanensis RS1酵母はアルミニウム添加培養時にリンゴ酸デヒドロゲナーゼが増加し、細胞内のクエン酸が蓄積することが示されたことから、アルミニウム耐性と細胞内有機酸の関係について各種突然変異株を用いて検討を加えた。また酸性土壌耐性が報告されている黄花ルピナスについて、その有用性についてプロテオーム解析を行った。共生窒素固定菌とアルミニウム耐性菌の共培養やアルミニウム感受性イネへの接種実験などの解析も進めた。本研究は、pH 2-3、Alイオン濃度70 ppm以上を含む強酸性土壌に適応した植物を植物・微生物共生体として捉え、植物だけでなく窒素固定菌やアルミ耐性菌などの共生微生物群にも注目し、共生微生物間、宿主植物・共生微生物間の相互作用をゲノム情報を基に解析し、共生微生物が宿主植物の酸性土壌適応に果たす役割を解析する。これら共生系から単離した高濃度アルミ耐性菌をイネに接種するとアルミを含有する水耕液での生育の向上が認められたことから、共生微生物系を利用した酸性土壌での作物栽培法開発の為の基礎的知見につながることが期待される。本年度は、強酸性土壌に適応した植物の共生菌のゲノム情報を利用し、酸性窒素固定菌とAl耐性菌との共培養系やAl感受性イネの水耕培養系に接種することによりアルミニウム耐性を付与する共生菌などについてポストゲノミック解析を押し進めた。また、強酸性土壌に適応したカヤツリグサ科植物Eleocharis dulcisから単離したPullulanibacillus属細菌CA42株は強いアルミニウムイオン耐性、pH上昇能、インドール酢酸生産能を有するが、同菌を酸感受性イネ(IR36)の根に接種したところ、接種したイネは生育が促進され、イネの根にバイオフィルム状の物質が見られた。そこで、CA42株が培地上で生産する多糖(CA42-PS)を菌体から剥離し、AlCl

3溶液と反応させた結果、溶液中に残存するアルミニウムイオン濃度の減少が見られた。また、CA42-PSのアルミニウムやその他酸性土壌で問題となる重金属の吸着能についても検討を行った。さらにCA42株の生産する多糖の構造の決定し、同多糖のアルミニウム耐性にかかわる構造を推定した。また同菌のゲノムをドラフト解析し、CA42-PS合成遺伝子群を推定した。本研究では、強酸性土壌に適応した植物の共生菌、Acidocella属細菌やMangrovibacter属細菌などのゲノム情報を利用し、酸性窒素固定菌とAl耐性菌との共培養系やAl感受性イネの水耕培養系に接種することによりアルミニウム耐性を付与する共生菌などについてポストゲノミック解析を押し進めた。本年度は特にアルミニウム耐性酵母の実験を推し進め新しい知見を得ることができた。具体的にはゲノム配列の決定と脂質組成とアルミニウム耐性の解析が進んだ。これまでにもアルミニウム耐性に脂質が関与することは報告されてきたが、本研究により真核微生物でアルミニウム耐性に関与する脂質組成変化を解析するためのリピドミックス実験系の構築をすることができたことにより今後の研究の大きな進展が期待される。なお本年度予定していたプロテオミックス解析は、所属研究機関に新たに高機能な質量分析システムが次年度に導入されることになったことから、より高次な解析を行うために次年度に行うこととした。これまで解析が進んでいなかった根圏に生息する真核微生物に関して重要な新しい知見を得て新しい実験系を構築できたこと、イネ根圏にバイオフィルムを形成しアルミニウム耐性を付与する細菌の細胞外多糖の構造とその合成遺伝子を解明したこと、プロテオミックス解析も計画時よりも更に高度な解析ができることなどから、本研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。本研究では、Acidocella属細菌やMangrovibacter属細菌などのゲノム情報を利用し、酸性窒素固定菌とAl耐性菌との共培養系やAcidocella属細菌群を接種したAl感受性イネの水耕培養系などについてポストゲノミック解析を押し進めた。プロテオミックス解析は、分析に用いる所属研究機関所有の多次元LC-MS/MSシステムが夏に不具合を生じ回復に年明けまでかかったため、次年度以降に延期した。そのかわり、他の実験を推し進め新しい知見を得ることができた。例えば共生菌が生産するアルミニウム耐性に関与する多糖の化学構造を決定し、同多糖のアルミニウム耐性にかかわる構造を推定した。また同菌のゲノムをドラフト解析し、アルミニウム耐性に関与する多糖の合成遺伝子群を推定した。上述のようにプロテオミックス解析にトラブルが生じたが、他の実験を推進した結果、重要な新しい知見が得られたことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
アークジェットプラズマを用いたカーボンナノチューブの形成メカニズムの解明

アークプラズマ法による単層カーボンナノチューブ合成に着目し、合成メカニズムに関する知見を得るために、単層カーボンナノチューブ合成中のプラズマを分光学的手法により計測した。プラズマの発光分光ならびにMie散乱分光によるプラズマの診断と、Raman散乱分光ならびに透過型電子顕微鏡(TEM)によるカーボンナノチューブの結晶性の評価を合わせて、品質の良い単層カーボンナノチューブの合成パラメータの最適化を行うとともに、成長モデルを提案した。単層や2層のカーボンナノチューブを高速に作製できるアークプラズマジェット法は、その結晶性の良さと生成効率の高さが注目されている。産業応用には、さらなる高速大量作製法の実現が望まれているが、プラズマ中の重要活性種や温度等に関して定量的な計測例はなく、気相合成中の成長メカニズムもほとんど明らかになっていない。本研究では、プラズマ中のラジカル密度計測法をはじめとするプラズマ診断法を、アークプラズマジェット法に適用することで、単層ならびに2層カーボンナノチューブの高速成長メカニズムを解明し、さらに大量作製する手法を確立することを目的とする。平成22年度においては、カーボンナノチューブ合成用アークプラズマおよびその周辺での粒子密度と温度分布の計測を実施するために、これらの診断法が適用可能な計測用ポート付カーボンナノチューブ合成用チャンバを製作するとともに、吸収分光法、レーザ誘起蛍光法ならびに縮退四光波混合法を利用したプラズマ診断システムの構築を行った。ラジカル密度計測の予備実験として、CO_2マイクロホローカソードプラズマを光源として利用した真空紫外吸収分光法をカーボンナノチューブ製造用マイクロ波プラズマに適用し、マイクロ波メタン/水素プラズマCVD中の炭素(C)原子密度計測を試みた。数十Torrという比較的高い圧力で維持されるマイクロ波プラズマにおいては、C原子は多くは生成されず、C原子密度は10^<11>cm^<-3>以下であった。一方、白色光源を用いた吸収分光法により計測したC_2ラジカルは10^<12>-10^<13>cm^<-3>程度存在し、数十Torrから大気圧プラズマにおいては、アセチレンのような高次の炭化水素が多く生成されることが示唆された。単層や2層のカーボンナノチューブを高速に作製できるアークプラズマジェット法は、その結晶性の良さと生成効率.の高さが注目されている。平成23年度においては、カーボンナノチューブ合成用アークプラズマおよびその周辺での粒子密度と温度分布の情報を得るために、発光分光診断を実施した。Ni-Y触媒を用いた単層カーボンナノチューブ合成中アークプラズマの発光分光法から、C2ラジカルのスワンバンドに着目し、振動回転スペクトルの分布や強度と単層カーボンナノチューブの結晶性や収率との関連について知見を得た。510nm付近のΔv=-1シリーズの強度分布から、C2ラジカルの振動温度は4800-6000K程度と見積もられた。アーク電流値の増加に伴い、炭素電極蒸発量は増加し、発光強度から推定されるC2ラジカル密度も増加するが、衝突・緩和が進むため、振動温度は低下した。C2とYの発光強度比とカーボンナノチューブの結晶性(ラマンスペクトルのG/D比)に相関関係が見られた。プラズマ中の触媒金属と炭素源ラジカルの密度比は結晶性の良否に影響を及ぼし、C2とYの発光強度をモニターすることにより、カーボンナノチューブの結晶性の制御が可能であることが示唆された。単層カーボンナノチューブ(SWNT)の高速合成可能なアークプラズマジェット法は、結晶性の良さと生成効率の高さが注目されている。産業応用には更なる高速大量合成法の実現が望まれているが、プラズマ中の重要活性種や温度等に関して定量的な計測例はなく、気相合成中の成長メカニズムもほとんど明らかになっていない。本研究では、プラズマ中のラジカル密度計測法をはじめとするプラズマ診断法をアークプラズマジェット法に適用することで、SWNTの高速成長メカニズムを解明し、大量合成手法の確立を目的とする。主要なラジカルの空間分布、ガス温度の空間分布、ナノカーボン粒子のサイズ分布、流速分布などを明らかにし、SWNTの成長過程を時空間的に明らかにする。平成24年度において、発光分光、ミー散乱分光、ラマン散乱分光による計測をもとに、アークプラズマ中の活性種の挙動と初期クラスターのサイズがSWNTの結晶性に与える影響を考察し、高結晶性のSWNT合成のためには,炭素源と触媒金属のバランスが必要であることを示した。本研究で得られた知見をもとに提案されたアークプラズマ法によるSWNTの成長メカニズムは以下の通りである。アークプラズマ中に形成された金属触媒クラスターにC2ラジカル等の炭素源が固溶してSWNTの核が形成される。

一方、炭素源ラジカル同士の気相反応は非晶質炭素へと成長し、触媒表面を覆ってSWNTの成長を阻害する。熱対流に乗り、プラズマの高温領域の外へ出た触媒金属は、炭素の溶解度が低下して炭素が粒子表面に析出し、SWNT成長が始まる。根元の触媒粒子同士が結合し、SWNT同士はファンデルワールス力により束を形成する。これらは近くの同様に成長したSWNTと絡み合い、複雑に入り組んだSWNTの束がハイウェイジャンクションのような構造を作り出す。縮退四光波混合による絶対密度計測を目標としているが、アークプラズマ法のカーボンナノチューブ高速成長という特徴が災いし、成長した大量のカーボンナノチューブが光路を遮ってしまうためにレーザーを使った計測を困難にしている。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在,この問題を解決すべく、チャンバーの改良を行っている。加えて、ラジカル密度の時空間分布計測を達成し、高結晶性カーボンナノチューブの高速成長メカニズムを解明する。
不純物束縛励起子を用いたもつれ光子対生成の実現

高周波プラズマソースを用いた分子線エピタキシー法によって作製した、窒素をデルタドーブしたGaAsにおいて、窒素ペアに束縛された励起子の微細構造分裂の歪みと磁場による制御性を発光分光測定によって検討した。窒素の面密度を変化させた試料からの発光スペクトルと、電子-正孔間交換相互作用と歪みによる局所場効果、励起子ポピュレーションを考慮した計算結果を比較することによって、歪みによって励起子微細構造の分裂エネルギーと振動子強度が制御できることを明らかにした。さらに、Faraday配置とVoigt配置で測定した磁気発光スペクトルと、Zeeman相互作用を考慮した計算結果を比較することによって、C_<2v>対称性を保った場合における励起子微細構造の磁場依存性を明らかにした。Voigt配置における同一の直線偏光成分をもつ励起子微細構造の反交差的な振る舞いによって、直交する直線偏光成分をもつ励起子微細構造のエネルギー準位を縮退させることが可能であることが明らかになった。この結果は、不純物束縛励起子における、励起子分子-励起子のカスケード発光を用いたもつれ光子対生成の実現可能性を示唆するものである。また、励起子分子-励起子のカスケード発光を用いるためには同一の窒素ペアに束縛された励起子分子発光と励起子発光を観測する必要がある。そこで、各発光線の励起光強度依存性と励起子微細構造の分裂パターンを比較することによって、同一の窒素ペアに束縛された励起子分子と励起子による発光線が観測できていることを明らかにした。
ハイドレート利用の水素貯蔵システム構築のためのハイブリットプロモーターの開発

本申請は,将来的な水素エネルギー社会の実現の際に必要となる高効率の水素貯蔵システム構築の一環として,ハイドレートを利用した迅速かつ高度な貯蔵技術を確立するために従来未達成の速度論的評価システムの開発を行い、貯蔵マテリアルとしての基礎的な指針を導くことを目的としている.平成21年度においては,THF,シクロペンタンをプロモーターとし,相平衡データの取得と速度論の解析を行った.相平衡データからは,THFと比較してシクロペンタンがより高温域でも安定的に作用する優れた貯蔵マテリアルとなることが判明した.速度論的な解析からは,吸着および拡散過程を考慮し,バルクとのフガシティ差を駆動力としたHydrogen Hydrate Phase Diffusion(HHPD)モデルを構築した.本モデルは形成および分解速度の測定結果を良好に再現可能であることを確認した.このモデルによる定量的な解析を試み,反応速度定数および拡散係数のアレニウスプロットにより吸着・脱着・拡散過程の活性化エネルギーを算出した結果,各過程は発熱・吸熱・吸熱過程であること,そのうち拡散過程の活性化エネルギーが大きいことから拡散律速であることを確認した.さらに吸着・脱着過程の活性化エネルギー,形成・分解過程における拡散の活性化エネルギーは同等であったことから形成・分解過程はリバーシブルの関係であることを確認した.また,Raman分光分析からもハイドレート構造の維持が確認されている.吸脱着耐性を検討するため,3回吸脱着反応を繰り返し行った結果,水素貯蔵量に大きな変化は見られなかった.この実験事実は,本研究にて構築した速度論的解析とモデルによる表現の妥当性を示していた.本申請は,将来的な水素エネルギー社会の実現,また高効率の水素貯蔵システム構築の一環として,ハイドレートを利用した迅速かつ高度な貯蔵技術を確立するために従来未達成の速度論的評価システムの開発とともに本研究にて提案する結晶制御のためのプロモーターの実用性評価を行い,貯蔵マテリアルとしての基本的な設計指針を導くことを目的としている.具体的には,常温常圧付近の平衡圧を有するTHF,シクロペンタン等のハイドレートを対象とし,微粒化とともに形成速度の促進に有効なプロモーターを用いて実用レベルの分単位のハイドレート形成を目指した要素技術の開発を行う.平成20年度の検討より,ハイドレート生成の律速段階が,吸着過程というよりはむしろ水素分子の拡散過程にあること,また形成および分解が速度および量的にリバーシブルの関係にあること,さらには温度,圧力,粒径,各種プロモーター濃度の調整により形成・分解速度が分から時間単位で制御可能であることが判明している.特に,微粒化の程度により形成速度が大幅に異なっており,形成および分解速度が水素の吸着表面積に強く依存することを見出しているため,今後は形成および分解機構の解明とともにこれらを定量的に表現可能な数学モデルの構築を行う予定である.また, in-situラマン分光分析等を組み合わせた微小空間でのメカニズム追跡も検討し,包括的な水素ハイドレートの形成機構およびプロモーターの性能評価を実施する.本申請は,将来的な水素エネルギー社会の実現の際に必要となる高効率の水素貯蔵システム構築の一環として,ハイドレートを利用した迅速かつ高度な貯蔵技術を確立するために従来未達成の速度論的評価システムの開発を行い、貯蔵マテリアルとしての基礎的な指針を導くことを目的としている.平成21年度においては,THF,シクロペンタンをプロモーターとし,相平衡データの取得と速度論の解析を行った.相平衡データからは,THFと比較してシクロペンタンがより高温域でも安定的に作用する優れた貯蔵マテリアルとなることが判明した.速度論的な解析からは,吸着および拡散過程を考慮し,バルクとのフガシティ差を駆動力としたHydrogen Hydrate Phase Diffusion(HHPD)モデルを構築した.本モデルは形成および分解速度の測定結果を良好に再現可能であることを確認した.このモデルによる定量的な解析を試み,反応速度定数および拡散係数のアレニウスプロットにより吸着・脱着・拡散過程の活性化エネルギーを算出した結果,各過程は発熱・吸熱・吸熱過程であること,そのうち拡散過程の活性化エネルギーが大きいことから拡散律速であることを確認した.さらに吸着・脱着過程の活性化エネルギー,形成・分解過程における拡散の活性化エネルギーは同等であったことから形成・分解過程はリバーシブルの関係であることを確認した.また,Raman分光分析からもハイドレート構造の維持が確認されている.吸脱着耐性を検討するため,3回吸脱着反応を繰り返し行った結果,水素貯蔵量に大きな変化は見られなかった.この実験事実は,本研究にて構築した速度論的解析とモデルによる表現の妥当性を示していた.
金属イオン交換性多孔質窒化炭素の創製とその特性の解明

本研究は,水に溶出しないほどメレム骨格に強固に固定されたアルカリ金属イオンに基づく固体塩基性の強度を厳密に評価する手法を確立し,高比表面積の特徴を活かした,nanoC3N4が示す水中での固体塩基触媒反応への優位性を明らかにする.また,乱雑化でメレム骨格窒素原子が空間表面に露出する割合が高まることによる,単核金属イオンに対する固体多座配位子としての有用性を触媒反応で明らかにする.固体多座配位能と固体塩基能の相俟った効率的な触媒反応を開発する.本研究は,水に溶出しないほどメレム骨格に強固に固定されたアルカリ金属イオンに基づく固体塩基性の強度を厳密に評価する手法を確立し,高比表面積の特徴を活かした,nanoC3N4が示す水中での固体塩基触媒反応への優位性を明らかにする.また,乱雑化でメレム骨格窒素原子が空間表面に露出する割合が高まることによる,単核金属イオンに対する固体多座配位子としての有用性を触媒反応で明らかにする.固体多座配位能と固体塩基能の相俟った効率的な触媒反応を開発する.
接着分子インテグリンをターゲットにした非侵襲的な生体イメージングに関する検討

本研究では、新しく開発されたRAFT(cRGD)4ペプチドを用い、64Cu標識による腫瘍PET(Positron Emission Tomography)イメージングを目的とした。まずRAFT(cRGD)4に64Cuを安定に結合させるキレート剤cyclamを導入し、RAFT(cRGD)4-cyclamという分子が合成された。また、マウス生体内分布評価では、血液からの速やかな消失、腎臓以外の非標的臓器への非常に低い放射能集積を示し、αVs3陽性腫瘍への高い集積を認めた。【研究の目的】細胞接着分子の一つであるインテグリンαvβ3は血管新生、悪性腫瘍の増殖、進展及び転移に深く関与する。血管新生時の血管内皮細胞及び一部の腫瘍細胞ではαvβ3が高発現し、腫瘍イメージングの重要なターゲット分子の一つであると認められている。αvβ3にはRGD(アルギニン・グリシン・アスパラギン酸)の3つのアミノ酸を持つ環状ペプチドが特異的に結合する。本研究では、新しく開発された環状RGDの四量体(RAFT-(cRGD)4を用い、放射性金属標識によるPETイメージング、又はPETを中心とするマルチモーダルイメージングの可能性を検討することを目的とした。インテグリンα_vβ_3は膜タンパク質で、血管新生、悪性腫瘍の増殖、進展及び転移に深く関与している。血管新生時の血管内皮細胞及び一部の腫瘍細胞ではα_vβ_3が高発現し、腫瘍イメージングの重要なターゲット分子の一つであると認められている。α_vβ_3にはRGD(アルギニン・グリシン・アスパラギン酸)の3つのアミノ酸を持つ環状ペプチドが特異的に結合する。α_vβ_3をイメージングするためのプローブはこれまでに各種開発されている。最近、multimeric環状RGDはその単量体に比較して、α_vβ_3への親和性や特異性が高いことが報告されている。本研究では、新しく開発された環状RGDの四量体RAFT(cRGD)_4を用い、ポジトロン放出核種である^<64>Cu標識による腫瘍PETイメージングを目的とした.まずRAFT(cRGD)_4に^<64>Cuを安定に結合させるキレート剤cyclamを導入し、RAFT(cRGD)_4-cyclamという分子が設計、合成された。^<64>Cuを用い、cyclam-RAFT(cRGD)_4との標識検討を行ったところ、放射化学的純度約100%で^<64>Cu(cyclam)RAFT(cRGD)_4を得ることに成功した。得られた^<64>Cu標識体はin vitro評価により、かなり安定であることが確認された。一方、α_vβ_3発現の高い細胞では^<64>Cu(cyclam)RAFT(cRGD)_4の特異的結合が見られた。また、マウス生体内分布評価では、血液からの速やかな消失、腎臓以外の非標的臓器への非常に低い放射能集積を示し、α_vβ_3陽性腫瘍への高い集積を認めた。さらに、PET撮像したところα_vβ_3陽性腫瘍を明瞭に描出することが可能であった。今後^<64>Cu(cyclam)RAFT(cRGD)_4の腫瘍PETイメージング剤としての展開が期待される。
粒子衝突を利用した表面機能化とそのモニタリング

シリコンのブラスト加工を通じて,噴射粒子どうしや,噴射粒子とシリコン基板とが衝突する際に発光することを見いだした.そこで,この現象を解明することでブラスト状態のモニタリングができるのではないかと考えた.肉眼観察結果を踏まえ,発光観察用セル,集光光学系を組み立ててファイバで分光器に導く構造の分光分析システムを利用して,詳細な検討を行った.その結果以下のことを明らかにできた.まずブラスト加工中に確認される発光のスペクトルを計測した.GC砥粒を炭化ケイ素に噴射した場合,GC砥粒およびWA砥粒をシリコンに噴射した場合に発光が認められた.WA砥粒を炭化ケイ素やアルミナに噴射したものでは可視域での発光は観察されなかった.発光スペクトルは工作物と砥粒の組み合せにより異なり,発光には砥粒の破壊に由来するものと工作物の破壊に由来するものがある.また,砥粒の衝突速度は噴射圧と粒径に比例し,砥粒径が大きいほど砥粒は破砕しやすく,砥粒の破砕に由来する発光の強度は噴射圧の2乗に比例しており,また粒径が大きいほど強度は大きい.また,工作物破壊に由来する発光では除去速度と発光強度が比例する.そして,工作物破壊に由来する発光では総除去量と発光量が比例する.これらの結果より,発光強度を計測することでブラスト加工における加工状況をモニタリングできることがわかった.今後モニタリングに適した組成のファイバ材料を選ぶことモニタリング技術として確立できる可能性がある.シリコンのブラスト加工を通じて,噴射粒子どうしや,噴射粒子とシリコン基板とが衝突する際に発光することを見いだした.そとで,この現象を解明するととでブラスト状態のモニタリングができるのではないかと考えた.今年度は,粒径10μm50μm程度の硬質粒子を噴射した際の噴射粒子と工作物の挙動を解明するとともに,発光を評価する分光システムの構築を行った.パルスレーザを光源として,パルス周期間での粒子の移動距離をカメラで撮影する方法で観察し,ノズル直下で150m/s程度の速度であること,基板に近づくにつれて粒子速度は小さくなり,ノズルから100mm程度のところでは100m/s程度であることがわかった.また,粒子が大きいほど破砕しやすいことを確認できた.これまで,肉眼観察であるが,噴射粒子や加工物の種類を変えることで発光スペクトルが異なることを確認している.また粒子を加速させるガス圧力を大きくすると発光が明るくなることも権認している.とれらの肉眼観察結果を踏まえ,研究室所有のポリクロメータ,モノクロメータにより計測するシステムを構築した.なお,分光分析は,発光観察用セル,集光光学系を組み立ててファイバで分光器に導く構造とし,ファイバ先端をあらかいじめブラスト加工しておくことで安定した分光ができることがわかった.今後このシステムを使って,発光について詳細な検討を行う.シリコンのブラスト加工を通じて,噴射粒子どうしや,噴射粒子とシリコン基板とが衝突する際に発光することを見いだした.そこで,この現象を解明することでブラスト状態のモニタリングができるのではないかと考えた.肉眼観察結果を踏まえ,発光観察用セル,集光光学系を組み立ててファイバで分光器に導く構造の分光分析システムを利用して,詳細な検討を行った.その結果以下のことを明らかにできた.まずブラスト加工中に確認される発光のスペクトルを計測した.GC砥粒を炭化ケイ素に噴射した場合,GC砥粒およびWA砥粒をシリコンに噴射した場合に発光が認められた.WA砥粒を炭化ケイ素やアルミナに噴射したものでは可視域での発光は観察されなかった.発光スペクトルは工作物と砥粒の組み合せにより異なり,発光には砥粒の破壊に由来するものと工作物の破壊に由来するものがある.また,砥粒の衝突速度は噴射圧と粒径に比例し,砥粒径が大きいほど砥粒は破砕しやすく,砥粒の破砕に由来する発光の強度は噴射圧の2乗に比例しており,また粒径が大きいほど強度は大きい.また,工作物破壊に由来する発光では除去速度と発光強度が比例する.そして,工作物破壊に由来する発光では総除去量と発光量が比例する.これらの結果より,発光強度を計測することでブラスト加工における加工状況をモニタリングできることがわかった.今後モニタリングに適した組成のファイバ材料を選ぶことモニタリング技術として確立できる可能性がある.
測度と次元およびエントロピーに関する研究

本年度の研究によって,ハウスドルフ次元およびパッキング次元に代表されるフラクタル次元が、測度論的に定義されるレイニ-のエントロピー次元と,適当な条件のもとで,一致することが明らかになった.ハウスドルフ次元,およびパッキング次元については、これまでのFrostuan,Fan,Kanfiran,Howroyd,池田-玉城の研究によって,測定の次元との関連がほぼ解明されている.具体的には,集合のハウスドルフ次元は測定のリプシッツ指数か定義される量に等しく,またパッキング次元は上リプシッツ指数より定義される量に等しい(これらの結果は任意の完備可分距離空間で成り立つ).またレイニ-の定義した測度論的エントロピー次元は,Youngによってユークリッド空間にあっては,力学系の不変測度に関しては,フラクタル次元に(ある強い条件のもとで)一致することが証明されている.私は,距離空間の集合について,レイニ-の測度の次元から,集合のある不変量を定めこれをレイニ-の次元とよんだ.そしてこれらがフラクタル次元に一致するのではないかと考えた.そして完備可分距離空間ではハウスドルフ次元は常に下レイニ-次元よりも小さいこと,またパッキング次元が常に上レイニ-次元に一致することを証明した.更に測度のリプシッソ指数がほとんどいたるところ定義であれば,これらの量がすべて一致する,すなわち測度の次元が単一であることも証明した.本年度の研究によって,ハウスドルフ次元およびパッキング次元に代表されるフラクタル次元が、測度論的に定義されるレイニ-のエントロピー次元と,適当な条件のもとで,一致することが明らかになった.ハウスドルフ次元,およびパッキング次元については、これまでのFrostuan,Fan,Kanfiran,Howroyd,池田-玉城の研究によって,測定の次元との関連がほぼ解明されている.具体的には,集合のハウスドルフ次元は測定のリプシッツ指数か定義される量に等しく,またパッキング次元は上リプシッツ指数より定義される量に等しい(これらの結果は任意の完備可分距離空間で成り立つ).またレイニ-の定義した測度論的エントロピー次元は,Youngによってユークリッド空間にあっては,力学系の不変測度に関しては,フラクタル次元に(ある強い条件のもとで)一致することが証明されている.私は,距離空間の集合について,レイニ-の測度の次元から,集合のある不変量を定めこれをレイニ-の次元とよんだ.そしてこれらがフラクタル次元に一致するのではないかと考えた.そして完備可分距離空間ではハウスドルフ次元は常に下レイニ-次元よりも小さいこと,またパッキング次元が常に上レイニ-次元に一致することを証明した.更に測度のリプシッソ指数がほとんどいたるところ定義であれば,これらの量がすべて一致する,すなわち測度の次元が単一であることも証明した.