hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計的欠損性の階層構造の解明とその応用

統計的推測において、様々な前提条件の下で推測方式を比較することが多く、またその定量的評価も重要になる。本研究では、ある母集団分布から得られた大きさnの無作為標本に基づいて、特定の推測方式A、Bについて、nが無限に大きいときに、AがBよりも漸近的に優れていることを示すとともに、Aに対するBの漸近損失を求め、次数による階層構造を解明した。その際、或る次数では漸近的に同等でも、次の次数ではその差異が漸近損失として現れる階層構造を有しており、また漸近損失を漸近欠損量として捉えられる。統計的推測において、様々な前提条件の下で推測方式の比較をすることが多く、またその定量的評価も重要になる。そこで、或るサイズの標本に基づく推測方式Aとそれに何らかの意味で同等にためには、より大きいサイズの標本を必要とする推測方式Bを考える。このときBが必要とする付加サイズに関する量をBのAに対する欠損量といい、その極限が存在するときにそれを漸近欠損量という。一方、通常、2標本問題において、正規性の仮定の下で2つの平均の同等性の検定や、それらの差の区間推定において、非心t統計量が用いられ非心t分布のパーセント点が必要となるが、解析的に求めることは困難である.そのためにその数表が作成され、種々の近似式も提案されてきた。また、正規性の仮定は強いので、それを外す試みが行われてきた(Bentkus et al. (2007), Akahira et al. (2013)).本研究において、統計的検定問題における検定方式の漸近欠損性を考察に際して、まず、非心t統計量に基づく検定の検出力による比較をするための基盤を与えた。従来、研究代表者らによって非正規性の下で非心t統計量のの分布のパーセント点の高次の近似が得られている(Akahira, et al.(2013))。そこで、2標本問題において母集団分布の平均が0であるという帰無仮説に対して隣接性(contiguity)の対立仮説を考え、パーセント点の高次近似およびEdgeworth展開を用いて、検出力関数の2次の近似を求めた。その例として、正規分布、対称分布、指数分布の場合を挙げた。研究の初年度であるが、2標本問題において、非心t統計量に基づく検定の検出力による比較をするために2次の近似を与えて、欠損性の研究基盤を整えた。特に、非心t統計量に基づく推測は適用範囲が広くその基盤整備は必要不可欠なので、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。そこで、或るサイズの標本に基づく推測方式Aとそれに何らかの意味で同等になるために、より大きいサイズの標本を必要とする推測方式Bを考える。このとき、Bが必要とする付加サイズに関する量をBのAに対する欠損量といい、その極限が存在するときにそれを漸近欠損量という。特に、正則推定論においてはその漸近欠損量は推定量A、Bのそれぞれの漸近分散の2次のオーダーの差として表現される(Akahira and Takeuchi (1981, Springer LNS 7参照)。本研究においては、正則と非正則の性質を併せ持つ分布族として切断指数型分布族Pにおいて、自然母数は正則な構造を特徴付け、切断母数は非正則な構造を特徴付ける。そこで、自然母数が既知のときの切断母数の補正最尤推定量A'に対して、自然母数が未知のときの切断母数の補正最尤推定量B'の2次の漸近損失をB'の漸近分散の2次のオーダーの係数からA'のそれを引いた値dと定義すると、これは丁度、漸近欠損量に対応する量になる。まず、Bayes推定の観点から2次の漸近損失量を導出した。その結果、Bayes推定量の2次の漸近平均は事前密度πに依存するが、2次の漸近分散にはπには無関係になるため、2次の漸近損失量もπに無関係であることが分かった。また、Pに属する切断ベータ分布、切断Erlang分布、切断対数指数分布の場合に具体的にその量も計算した。漸近欠損性を2次の漸近損失量として捉え、Bayes的観点から検討を重ねその量が事前密度πに無関係になることを明らかにした。常識的には、πに依存すると考えられるが、そうではないという知見を得たことは意外であり興味深い結果と思われるので、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究では、ある母集団分布から得られた大きさnの無作為標本に基づいて、推測方式A、Bについて、nが無限に大きいときに、AがBよりも漸近的に優れていることを示すとともに、Aに対するBの漸近損失を求め、その構造を解明した。その際、1次の次数では漸近的に同等でも、2次の次数ではその差異が漸近損失として現れる階層構造を有しており、また漸近損失を漸近欠損量として捉えられる。最終年度の研究では、切断母数と自然母数をもつ切断指数型分布族において、自然母数を局外母数として、切断母数の推定問題を考えた。本問題では、従来、大きさnの無作為標本に基づいて、切断母数の補正最尤推定量が、滑らかな事前密度に関するBayes推定量とは2次の次数まで漸近分散が等しいという意味で2次の漸近的同等になることが示された。

さらに、先の3次の次数で補正最尤推定量とBayes推定量の差異が出現するか否かは興味深い。そこで、自然母数が既知のときに、切断母数の補正最尤推定量と補正Bayes推定量の確率展開を3次の次数まで求めて、さらにそれらの3次の漸近分散を比較すると、3次の次数では両者に差異が現れ、補正Bayes推定量B'が補正最尤推定量M'より漸近分散が小さく、B'に対するM'の3次の漸近損失を求めることができた。正則な場合には、両者は3次の次数まで漸近的に同等であることが知られているが、正則と非正則を併せ持つ切断指数型分布族においてその差異が認められたことは意義深いと思われる。統計的推測において、様々な前提条件の下で推測方式を比較することが多く、またその定量的評価も重要になる。本研究では、ある母集団分布から得られた大きさnの無作為標本に基づいて、特定の推測方式A、Bについて、nが無限に大きいときに、AがBよりも漸近的に優れていることを示すとともに、Aに対するBの漸近損失を求め、次数による階層構造を解明した。その際、或る次数では漸近的に同等でも、次の次数ではその差異が漸近損失として現れる階層構造を有しており、また漸近損失を漸近欠損量として捉えられる。検定の検出力関数の2次の近似を用いて検出力の差による欠損量を定義し、それに基づいて検定の比較を行うとともに、種々の推測問題において欠損性の構造を探って研究を推進する。従来は、最尤推定の枠組み又はBayes推定の枠組みの中で漸近欠損性を考察したが、今後、それらの枠組みを越えて、最尤推定量とBayes推定量の漸近的比較を2次の漸近損失量を用いて行う。数理統計学研究を推進に当たって、研究資料の収集等で謝金を使用するとともに従来の成果をまとめて研究資料の印刷物も作成する予定でしたが、適当な研究支援者を見つけることができず実行することができませんでした。研究を推進するに当たって、研究資料の収集等で謝金を使用するとともに従来の成果をまとめて研究資料の印刷物も作成する予定でしたが、適当な研究支援者を見つけることができず実行することができませんでした。研究資料の収集、研究関連の情報収集等に注力するために助成金を使用し、本研究において十分な成果を得るように遂行する予定です。
全球多媒体モデルを用いた残留性有機汚染物質の海洋水産資源への曝露予測手法の開発

多様な化学物質の内、残留性有機汚染物質(POPs)は広域多媒体に亘って輸送され、かつ高い生物濃縮性を持つ。本課題では研究代表者らが開発してきたPOPsの全球多媒体モデルFATEに、衛星データを利用して海洋生物の生態系構造を推定する生態系モデルと、経験則に基づく生物濃縮モデルを導入した。これを用いて、全栄養段階における海洋水産資源(魚類)へのPOPsの曝露量を地球規模で推定し、さらに、漁業によるPOPsの陸域への輸送量を推定した。多様な化学物質の内、残留性有機汚染物質(POPs)は広域多媒体に渡って輸送され、かつ生物濃縮性と毒性が高い。このため、地球規模における生物への悪影響が特に懸念されてきた化学汚染物質である。近年、気候モデルより得られた物理データを用い、POPsの大気-海洋-陸域に渡る循環を詳細に推定する多媒体モデルの開発が進められている。これらのモデルを用いてPOPsの環境媒体中における濃度レベルを推定することは可能となってきている。一方、地球規模において、生態系全般への曝露量を推定できる段階には至っていない。本研究では、中-高次消費者を含めた海洋生物へのPOPsの生物移行を計算するサブモデルを開発し、我々が開発を進めている全球多媒体モデルFATEに導入する。これを用いて、全栄養段階における海洋水産資源(魚類)へのPOPsの曝露量を地球規模で推定し、さらに、漁業による陸域への輸送量を国別に評価する。H25年度には、まず、主要な塩素・臭素系POPsにFATEを拡張する。その後、衛星データのみを用いて、中-高次消費者を含めた海洋生物の存在量と生物学的に駆動される炭素循環を推定するサブモデルを開発する。これと既存の生物濃縮モデルをFATEに導入し、POPs(既存、新規、及び候補物質)の全栄養段階にある海洋水産資源への曝露量を推定する。H26年度には、水産統計データ(漁業海域、国別の漁獲高)を整理する。これと、H25年度に得られた、海洋水産資源への曝露量の推定結果を用い、POPsの漁業による陸域への輸送量(陸域生態系への潜在的な曝露量)を国別に評価する。これらのモデルを用いてPOPsの環境媒体中における濃度レベルを推定することは可能となってきているが、生態系全般への曝露量を推定できる段階には至っていない。これを用いて、全栄養段階にある海洋水産資源(魚類)へのPOPsの曝露量を地球規模で推定し、さらに、漁業による陸域への輸送量を国別に評価する。H25年度には、主要な塩素・臭素系のPOPs、及びPOPs候補物質にFATEを拡張した。また、衛星データを用いて、中-高次消費者を含めた海洋生物の存在量と生物学的に駆動される炭素循環を推定するサブモデルを開発し、これと経験則に基ずく生物濃縮モデルをFATEに導入した。これにより、全栄養段階にある海洋生物中のPOPs濃度を推定することが可能となった。H26年度には、海棲哺乳類中のPCBs濃度を検証した。また、水産統計データ(漁業海域、国別の漁獲高)を整理し、漁業によるPOPsの陸域への輸送量(陸域生態系への潜在的な曝露量)を国別に推定した。以上、研究期間を通して得られた成果を学会、及び誌上発表を通して配信した。環境学「研究実績の概要」のH25年度の計画に記した、FATEの主要な塩素・臭素系有機汚染物質への拡張と、海洋生物への生物移行に関する全てのモデル開発は完了している。また、H26年度の計画に記した全球水産統計データの整理まで既に行っている。現在、代表的な塩素系のPOPsであるポリ塩化ビフェニル(PCBs)を取り上げ、海洋水産資源への曝露量と漁業による陸域への輸送量の推定を行っているが、この他のPOPs、及びPOPs候補物質を対象とした解析は行えていない。生物移行に関連する物質固有のモデルパラメーターには大きな不確実性がある。特に、低次から高次消費者への生物濃縮を計算する際に用いるTMF (trophic magnification factor)は結果に及ぼす感度が大きく、情報の不足しているパラメーターである。また、現在モデル検証が行えているのは溶存態と低次消費者(粒子状有機物)中のPCBs濃度のみである。

今後はPCBs以外の塩素・臭素系有機汚染物質を対象とした解析を行うとともに、パラメーター(TMF)推定の精緻化と魚類を対象としたモデル検証を実施する。FATEを用いて多数の物質のシミュレーションを実施するためには巨大な計算機資源(計算機とストレージ)が必要となる。本課題では直接経費の大部分をこのような計算資源の購入に割り当てている。「現在までの達成度」に記したように、本課題で予定しているモデル開発は既に完了しているが、多数の塩素・臭素系有機汚染物質を対象とした解析行える段階に至っていない。前年度より繰り越した直接経費を用いて、極力早期に申請時に予定していた計算機資源を購入し、PCBs以外の塩素・臭素系POPsと候補物質を対象とした解析を実施する。
神経特異遺伝子とその発現ー記憶の分子機構を目指してー

本研究班は、平成6年度発足の重点領域研究申請の準備のために、平成4年12月17日に、大阪にて、「神経活動による遺伝子応答」と題して、公開研究会を開催した。演者および演題を以下に挙げる。1)栗山欣弥(京都府立医大):受容体刺激に伴うGABA-A受容体α1サブユニットmRNAについて、2)遠山正弥(大阪大・医):グルタミン酸受容体の遺伝子発現と末梢神経、3)吉川和明:ニューロン分化に特異的な遺伝子解析、4)影山龍一郎(京都大・医):神経機能・分化に関与する新たな転写制御因子、5)池中一裕(国立生理研):神経系の分化と遺伝子発現、6)芳賀達也(東京大・医):ムスカリン受容体刺激によるZ2f268遺伝子の発現、7)津田正明(岡山大・薬):シナプス応答に関わる転写制御因子、8)小幡邦彦(国立生理研):海馬における神経活動と遺伝子応答、9)三木直正(大阪大・医):薬物依存形成と遺伝子発現。研究会の後、神経系における、長期遺伝子発現を中心課題として、平成6年度発足の重良領域研究の申請を行うことを決議し、申請書の原稿作成および、研究内容と方向性についての討論を行った。平成6年度発足の重点研究に、「脳における長期遺伝子応答」(代表者:三木直正)という研究課題で、平成5年度2月に申請書を文部省に提出した。研究班は、(A)ニューロンに特異的な遺伝子発現の機序(班長:山内卓)、(B)神経活動による長期遺伝子発現機能(班長:三木直正)の2班に分かれており、脳内情報保持機構を分子レベルで追求することを目指している。
立体的な高臨場感再生音場再現のためのコンテンツ情報処理と感性的評価に関する研究

本研究では,高臨場感音場の再現を指向したAVコンテンツ視聴環境の構築における,広空間領域での音声の提示手法に関する指針を得ることを目的とし,マルチメディア環境下での,映像と音像の大きさ知覚および提示時間差の効果について検討した.まず,映像の大きさの印象に対する等価音圧レベル(映像刺激の大きさに相当すると知覚される音声刺激の音圧レベル)について調査を行った.その結果,中心領域に比べ周辺領域の方が,等価音圧レベルは小さかった.すなわち,中心領域より周辺領域の方が,音声の印象が強いと知覚され易かった.ただし,映像が大きくなると,中心領域と周辺領域での等価音圧レベルはほとんど等しくなった.次に,AVメディア間の提示時間差に関する順応効果に着目し,短時間の視聴覚刺激(順応刺激)を一回提示した際の順応効果について検討した.その結果,テスト刺激(順応効果量を測るための刺激)における映像と音声の時間差が30msと110msの場合については順応効果が観察された.しかし,被験者によって,順応しやすい人と順応しにくい人が存在し,個人差の影響が大きかった.今後,個人差を考慮した検討が必要であると考えられる.また,低受聴明瞭度環境下における,音声及び映像の遅延が単語認識に与える影響について調査を行った.その結果,±4F(フレーム)以上の音声遅延は,視覚情報が単語認識の妨げとなるが,±32Fの音声遅延のように,映像と音声それぞれが完全に独立するほどの大きなずれの場合には,視覚情報が単語認識の妨げとはならないということがわかった.さらに,音の大きさ知覚に関する聴覚増強作用について調査を行った.ここでは,先行音を対象耳の反対側の耳(交互耳)または同じ側の耳(同側耳)に提示した場合の,最小可聴値の変化を調べた.その結果,先行音を交互耳に提示した場合,最小可聴値は有意に低下した,すなわち感度が上昇した.その効果量の平均値は約2dBであった.また,先行音の音圧レベルが増加すると,聴覚中枢系の感度上昇作用は増加した.以上の知見は,今後のAVコンテンツ視聴環境の構築に有効であると考えられる.本研究では,高臨場感音場の再現を指向したAVコンテンツ視聴環境の構築における,広空間領域での音声の提示手法に関する指針を得ることを目的とし,マルチメディア環境下での,映像と音像の大きさ知覚および提示時間差の効果について検討した.まず,映像の大きさの印象に対する等価音圧レベル(映像刺激の大きさに相当すると知覚される音声刺激の音圧レベル)について調査を行った.その結果,中心領域に比べ周辺領域の方が,等価音圧レベルは小さかった.すなわち,中心領域より周辺領域の方が,音声の印象が強いと知覚され易かった.ただし,映像が大きくなると,中心領域と周辺領域での等価音圧レベルはほとんど等しくなった.次に,AVメディア間の提示時間差に関する順応効果に着目し,短時間の視聴覚刺激(順応刺激)を一回提示した際の順応効果について検討した.その結果,テスト刺激(順応効果量を測るための刺激)における映像と音声の時間差が30msと110msの場合については順応効果が観察された.しかし,被験者によって,順応しやすい人と順応しにくい人が存在し,個人差の影響が大きかった.今後,個人差を考慮した検討が必要であると考えられる.また,低受聴明瞭度環境下における,音声及び映像の遅延が単語認識に与える影響について調査を行った.その結果,±4F(フレーム)以上の音声遅延は,視覚情報が単語認識の妨げとなるが,±32Fの音声遅延のように,映像と音声それぞれが完全に独立するほどの大きなずれの場合には,視覚情報が単語認識の妨げとはならないということがわかった.さらに,音の大きさ知覚に関する聴覚増強作用について調査を行った.ここでは,先行音を対象耳の反対側の耳(交互耳)または同じ側の耳(同側耳)に提示した場合の,最小可聴値の変化を調べた.その結果,先行音を交互耳に提示した場合,最小可聴値は有意に低下した,すなわち感度が上昇した.その効果量の平均値は約2dBであった.また,先行音の音圧レベルが増加すると,聴覚中枢系の感度上昇作用は増加した.以上の知見は,今後のAVコンテンツ視聴環境の構築に有効であると考えられる.最近のIT技術の普及とディジタル信号技術の急速な進歩によって、三次元の音場再生が容易に可能となった。それに伴い、より臨場感あふれる音場再生技術が望まれてきており、様々な観点からの研究が行われている。それらの一つに、ある音場の空間情報を持つ頭部伝達関数(Head-Related Transfer Functions; HRTFs)を模擬して、音像定位を実現させる方法がある。その処理を行うには、FIR(Finite Impulse Response)フィルタを用いるのが一般的であるが、FIRフィルタによる処理は高速な演算を必要とするため、実際の視聴音場での実時間処理、特にフィルタ係数の切り替えが困難であるという問題があった。このために、より安価で簡易なシステムへの移行を妨げてきた。このような背景の下、より簡易なシステムで、臨場感のある音場を再現するために、FIRフィルタと比較して少ないフィルタ次数での実現が可能であり、フィルタ係数の変更が容易なIIR(Infinite Impulse Response)フィルタを用いた手法が提案され、音像の方向定位に関する研究が数多く行われている。しかしながら、音像の距離定位に関する研究は数少ない。

そこで、本論文では、音像の距離定位の実現を目的とし、HRTFをFIRフィルタで模擬する方法と、IIRフィルタで近似する方法を用いた。さらにIIRフィルタで近似する際に、後方に定位しやすい周波数帯域に注目し、この点を考慮した条件を設定した。そして、それらの設計条件に従って近似したHRTFを用いて、2スピーカ再生による音像の距離に関する定位実験を行った。また、得られた臨場感に対して、視聴者の感性的観点から評価する手法の検討も行った。その結果、FIRフィルタを用いた場合、左右と前方向では、50cmと100cmの位置において音像の距離定位は可能であり、後方向では、50cmの位置において定位可能であった。また、実験では、IIRフィルタを用いた場合、FIRフィルタに比べて若干精度が劣る結果となったが、検討の結果、後方に定位しやすい周波数帯域での近似精度を高め、これにより後方への定位精度を向上させることができた。さらに、2スピーカを搭載した携帯電話を用いた音像定位の実験も行った。その結果、見開き60°の範囲では音像定位の実現が可能であるとの新しい知見が得られた。本研究では,高臨場感音場の再現を指向したAVコンテンツ視聴環境の構築における,広空間領域での音声の提示手法に関する指針を得ることを目的とし,マルチメディア環境下での,映像と音像の大きさ知覚および提示時間差の効果について検討した.まず,映像の大きさの印象に対する等価音圧レベル(映像刺激の大きさに相当すると知覚される音声刺激の音圧レベル)について調査を行った.その結果,中心領域に比べ周辺領域の方が,等価音圧レベルは小さかった,すなわち,中心領域より周辺領域の方が,音声の印象が強いと知覚され易かった.ただし,映像が大きくなると,中心領域と周辺領域での等価音圧レベルはほとんど等しくなった.次に,AVメディア間の提示時間差に関する順応効果に着目し,短時間の視聴覚刺激(順応刺激)を一回提示した際の順応効果について検討した.その結果,テスト刺激(順応効果量を測るための刺激)における映像と音声の時問差が30msと110msの場合については順応効果が観察された.しかし,被験者によって,順応しやすい人と順応しにくい人が存在し,個人差の影響が大きかった.今後,個人差を考慮した検討が必要であると考えられる.また,低受聴明瞭度環境下における,音声及び映像の遅延が単語認識に与える影響について調査を行った.その結果,±4F(フレーム)以上の音声遅延は,視覚情報が単語認識の妨げとなるが,±32Fの音声遅延のように,映像と音声それぞれが完全に独立するほどの大きなずれの場合には,視覚情報が単語認識の妨げとはならないということがわかった.さらに,音の大きさ知覚に関する聴覚増強作用について調査を行った.ここでは,先行音を対象耳の反対側の耳(交互耳)または同じ側の耳(同側耳)に提示した場合の,最小可聴値の変化を調べた.その結果,先行音を交互耳に提示した場合,最小可聴値は有意に低下した,すなわち感度が上昇した.その効果量の平均値は約2dBであった.また,先行音の音圧レベルが増加すると,聴覚中枢系の感度上昇作用は増加した.以上の知見は,今後のAVコンテンツ視聴環境の構築に有効であると考えられる.
マルチビーム・レーザーによる高速コンクリート欠陥探傷に関する研究

コンクリート面から反射して戻ってきた散乱光をダイナミックホログラム結晶を用いることによりリアルタイムで2次元の振動が計測できる。この装置を用いてコンクリートひび割れ深さを健全部分と欠陥部分を同時に計測してひび割れ深さを計測する実験を行った。検出レーザーは2本照射して健全部分とひび割れ部分との計測を行った。信号強度比はひび割れが深くなるにつれて小さくなった。この結果から健全箇所とひび割れ箇所で信号強度比を同時に計測することによりひび割れ深さを推定できることが分かった。コンクリート表面の振動計測について述べる。衝撃波励起用パルスレーザーをコンクリート表面に照射し、コンクリート表面に微小振動を発生させる。次いで、検出用レーザー(連続光)をコンクリート表面に照射し反射された光を検出する。しかし、反射された光はコンクリート表面粗さの影響で検出感度が低下する。これを防ぐために、ダイナミックホログラム結晶を用いた光検出を行った。振動検出用レーザーを検出装置内でビームスプリッターにより信号光と参照光に分け、信号光をコンクリート表面に照射する。コンクリート表面形状の情報を持った反射光と擾乱を受けていない参照光をダイナミックホログラム結晶中で干渉させ、コンクリート表面形状のホログラムを形成する。このダイナミックホログラムには、微小振動の情報を持つ信号光が来る前にコンクリート表面粗さの情報が書き込まれているので、位相共役効果で表面粗さに起因する信号は差し引きされ、シグナル/ノイズ比(S/N比)の高い微小振動の検出ができる。マルチチャンネル光検出器は64チャンネルの光電子増倍管を平面に配置した素子を用いた(1チャンネルの大きさ5.8×5.8 mm、浜松ホトニクス製)。今年度は光検出器を16チャンネルの光検出器で受光した。コンクリート面から反射して戻ってきた散乱光は第1像転送レンズによりダイナミックホログラム結晶内で結像され位相共役効果により振動成分のみが出力される。この散乱光を第2像転送レンズで結像してマルチチャンネル光検出器に入射させた。振動板はピエゾアクチュエーターを用いた。レーザーを遮断した箇所とアクチュエーターに入射した箇所で明らかに信号波形が異なることを確認した。これにより、リアルタイムで2次元の振動を計測した。レーザーを用いたコンクリート覆工コンクリートの健全性評価技術の開発を行ってきた。これを基にレーザー本数を増やすことで検査速度の向上を目指す研究を行った。16セルのマルチチャンネルレーザー照射によって16点同時計測が可能である。計測原理は衝撃波励起用パルスレーザーをコンクリート表面に照射し、コンクリート表面に微小振動を発生させる。浜松ホトニクス製の64チャンネルの光電子増倍管を用いてマルチチャンネル光検出器を構築した。今年度はコンクリートまでの距離に依存しない方式(第1レンズを使用しない方式)で実験を行った。この場合、反射して戻ってくる光量が小さくなり十分なフォトリフラクティブ効果が得られなかったため振動を計測することが出来なかった。最終年度ではまた、像転送する方式に変更してマルチチャンネルリアルタイム検出を行う予定である。コンクリートまでの距離に依存しない方式で実験を行ったため、反射光量が小さく、十分なフォトリフラクティブ効果が得られなかった。レーザーを用いたコンクリート覆工コンクリートの健全性評価技術開発をさらに発展させて、レーザー本数を増やすことで検査速度の向上を目指す研究を行った。16セルのマルチチャンネルレーザー照射による16点同時計測である。64チャンネルのマルチチャンネル光検出器を用いて計測を行った。光検出器は光電子増倍管を8×8チャンネルの2次元配置となっている。(1チャンネルの大きさ5.8×5.8 mm、浜松ホトニクス製)。これにより、リアルタイムで多チャンネルの振動を計測したと思われる。装置の組み込みが完了し、検出器の信号受信に成功した。

これにより当初の計画をクリアーしており順調に研究が推移していると考える。最終年度では像転送する方式に変更してマルチチャンネルリアルタイム検出を行う予定である。レーザー計測平成27年度は装置のリファインとマイコン(PC)ですべての制御が出来るように制御系を構築する。プロトタイプに組み込み、510m遠方からコンクリート供試体で計測を行い、課題を抽出する。平成28年度は、複数本レーザービームに合致した欠陥検出アルゴリズムの新規構築とデータ処理の対応を行う。その後、大型コンクリート供試体あるいは実欠陥で探傷実験を行い、装置の信頼性等を検証する。反射ミラーのマウントホルダーや光学レンズ等を既存の小型ホルダーや小口径レンズで代用したため。制御ソフトを用いずに計測が可能であったため。来年度はミラー、レンズサイズにあった光学部品を購入する。平成26年度に購入しなかった制御ソフトを平成27年度に購入予定である。
ロケットフェアリングの革新的音響低減手法の研究

昨年度から引き続き、ロケットフェアリングの一部を模擬した板構造物と圧電素子から成る実験装置を用いて音響透過低減実験を行った。提案するエネルギ回生型音響低減手法を適用することより透過音響レベルが10dBも低減することが確認した。そこで、我々の提唱する革新的な音響低減手法が現実可能である事が実証した。音響低減効果を高めるために電気回路の改良を図った。これまで我々が提唱してきた電気回路では、圧電素子にかかる電圧値が急激に変化するために、高周波音響の励起が見られた。そこで、電圧値を急激に変化させることない制御回路を考案した。キャパシタ内に一時的に回生エネルギを保管させ、少しずつ圧電素子に戻す制御回路である。本アイデアを取り入れた音響透過実験を模擬した数値計算により、意図通りに高周波音響の励起が緩和される事が示した。高周波音響励起を緩和する機構を有する電気回路を自作し、実験装置に取り付けた。その結果、改良の余地はあるものの、想定する動作をする電気回路の実装が確認した。更に、実験だけでは用意に得られないパラメトリックスタディを目的として、振動解析と音場解析を結合した数値計算プログラムを自作し、音響低減の効果を定量的に評価した。そのプログラムを用いて、構造物に貼る圧電素子の貼り付け位置を変数とした透過音響低減制御効果の定量的な最適化を図った。更に、ロケットフェアリングのみならず、航空機キャビンにおける騒音低減に適用する事を念頭に、人間の音響感覚フィルタ(A特性)を通した音圧レベルに基づく音響低減手法の評価も行った。我々が提唱する革新的音響低減手法を他の低減手法と比較しながら総合的に評価した。ロケットフェアリングを模擬した板構造物と圧電素子から成る音響制御実験を構築した。音源スピーカを内部に設置する密閉音響箱(直径1m、厚さ12mm、高さ1m、鉄製)を作製した。その密閉音響箱の一部を開口にし、その開口を板構造物で塞いだ。その板構造物に圧電素子を貼り付け、電気回路とプロセッサからなる音響制御装置を接続した。作製した音響実験装置を用いて音響実験を行い、提案する音響低減手法により音響が10dBも低減した。つまり、この画期的なエネルギ回生音響制御のアイデアが現実可能であることを実証した。電気回路内のインダクタンス値の変化によって、音響低減効率が大幅に上昇する一方、高周波音響を励起するという非常に興味深い知見を得た。提案する本手法の本質に迫る興味深い現象である。本手法は、圧電素子に繋がれた電気回路のスイッチを切り替えるのみで、系の状態を変化さるバンバン型準能動的手法に属する。制御入力量と見なせる電圧の切り替えが急激であるために、高周波の音響を増幅していることを突き止めた。この原因究明を受けて、圧電素子にかかる電圧値を急激に変化させることない制御回路を考案した。結果的に圧電素子の電圧値反転の急激さを緩和し、高周波音響を励起しないことが可能となる。現実のアナログ回路上で実装中である。また、実験だけでは得られないパラメトリックスタディや実験解析補助を目的として、実験を模擬する数値計算プログラムを自作した。フェアリング構造物の振動解析に有限要素法を用い、音場解析に境界要素法を用いて、本音響低減手法における振動・音場練成解析を行った。
電解法によるFe-Ni合金系応力インピーダンス素子の作成と加速度センサへの応用

Fe-Ni電析合金膜は,高透磁率,低保磁力という特徴を持つため,磁気記録の薄膜ヘッド材として幅広く用いられている。近年,磁性体に歪みを与えると磁気特性が変化するという逆磁歪効果を利用して,測定対象物にかかる張力,トルク,圧力,重量などを磁気特性の変化によって検出するいわゆる磁歪型応力センサーへの適用が期待されている。このFe-Ni合金電析は,電気化学的に卑なFeが貴なNiより優先析出する変則型共析という特異的な挙動を示す。薄膜の磁気特性は,その構造,厚さ等様々な因子に依存するが,Fe-Ni合金においてはその組成への依存性が大きいため,合金組成の制御が必須である。このため,Fe-Ni合金の変則型共析機構を解明することは重要と考えられる。硫酸塩浴から種々の電解条件においてFe-Ni合金電析を行い,その電析機構を検証した結果,以下のことが明らかになった。Fe-Ni合金電析は,広い電解条件下で,より卑なFeが優先電析する変則型共析となることが確認された。この特異な現象は,Feとの共析によりNiの電析が大きく抑制されるため出現した。変則型共析時の陰極層pHは,鉄族金属の水酸化物生成の臨界値まで上昇しているものの,FeとNiの水酸化物生成臨界pHはほぼ同じであることから,この水酸化物抑制機構では変則型共析機構を説明できない。鉄族金属の電析はMOH^+およびMOH_<ad>(M=Fe,Ni)という反応中間体を経由することに着目すると,FeOH^+の解離定数がNiOH^+と比較して圧倒的に小さいことから,FeとNiの共析時においてはNiOH_<ad>の吸着サイトがFeOH_<ad>よって奪われNiの電析反応が抑制された結果,変則型共析挙動が出現するという機構を提案した。FeOHの吸着を形成し難い電解条件下では合金電析時の変則性がいずれも緩和されることが確認された。また、Fe-Ni電析膜の保持力は,皮膜の組成および結晶粒径に依存した。本年度は,硫酸塩,スルファミン酸塩および塩化物浴を用いて,主として電析挙動を調べた。種々の電解因子を変更させ,電析Fe-Ni合金の電流効率および合金組成を測定した結果,より卑なFeが優先析出する異常型共析が,硫酸塩およびスルファミン酸塩浴において,広い電解条件で顕著に認められた。一方,塩化物浴では,異常型共析領域は存在はするもののその領域も狭く,またFeの優先析出の程度は小さいことがわかった。次に,上記三種類の浴を用いて,定電流密度下で合金析出の分極曲線およびFe, Ni単独析出の分極曲線を測定した。この結果,Fe-Ni合金析出の異常型現象は,Niの高電流密度下での分極現象および低電流密度下でのFeの復極現象の結果起こっていることがわかった。典型的な異常型共析を示す鉄族金属-Zn合金電析においては,鉄族金属の大きな分極現象によりZnの優先析出が起こっているので,鉄族金属一Zn合金系で異常型共析機構の通説とされている水酸化物抑制説が本Fe-Ni系でも適用できるかさらになる検討が必要である。

電析物の表面は,低電流密度域で得られた電析物の場合,上記三種類のいずれの浴を用いても鏡面上の良好な外観を呈したが,高電流密度域では硫酸塩からの電析物が最も良好であった。一方,張力センサ作成のために,直径0.1mmのCu線上への電析を試みた。なお,電析皮膜の厚さは1mmを目指した。その結果,従来の実験条件および装置を若干改良することで,目的の組成の皮膜を得ることが可能となった。前年度において,硫酸塩,スルファミン酸塩および塩化物浴を用いて,Fe-Ni合金の電析挙動を調べた結果,Fe-Ni合金析出の異常型現象は,Niの高電流密度下での分極現象および低電流密度下でのFeの復極現象の結果起こっていることがわかった。そこで本年度は,主として硫酸塩浴を用いて,Fe-Ni合金電析膜の表面性状の改善と磁気特性の基本的特徴および磁気特性に及ぼす電解因子について調べた。その結果,電析法で作製したFe-Ni合金膜の保磁力は,乾式膜と同様に合金組成への依存性を強く示すことがわかった。また,前年度行った合金電析においては,高電流密度域において電析物の外観に劣悪なものが認められた。そこで,添加剤による表面性状の改善を検討した。電解浴にホウ酸を添加すると,表面性状は広い電流密度範囲にわたって光沢をもたらすことがわかった。磁気特性として,電析合金膜の保磁力を調査した結果,10Oe以上であり改善されなかった。しかし,電解浴にサッカリン,チオ尿素を添加することで保磁力低下(5Oe以下)が可能となり,乾式膜とほぼ同程度のものが得られることがわかった。低保磁力を示した電析膜の結晶粒径は,いずれも無添加浴から得られた電析膜に比べ減少していた。ただし,サッカリン、チオ尿素の添加による保磁力低下は、Ni含有率の高い電析膜についてのみ生じることから,電析膜の保磁力を低下させるためには,適正な電解条件,添加剤により,膜の組成および結晶粒径を制御することが重要であることがわかった。ただし,これらの制御のみでは,保磁力の低減に限界が認められたので,膜構造,内部応力および表面粗さなどの他の要因についても今後さらなる検討が必要である。また、実用材料上(SUS304)に電析法でのFe-Ni合金膜を作製し,実際に磁気センサとして作動するかを試験をした結果,Ni92.7%電析膜は出力値こそ若干劣るものの,直線性に優れており十分実用可能であることが確認された。センサ材として求められているFe-Ni合金薄膜の磁気特性は軟磁気特性,つまり磁化材料である。前年度までの研究において,Fe-Ni合金電析は,広い電解条件下で,より卑なFeが優先電析する変則型共析となる。この特異な現象は,Feとの共析によりNiの電析が大きく抑制されるため出現した。変則型共析時の陰極層pHは,鉄族金属の水酸化物生成の臨界値まで上昇しているものの,FeとNiの水酸化物生成臨界pHはほぼ同じであることから,この水酸化物抑制機構では変則型共析機構を説明できない。鉄族金属の電析はMOH^+およびMOH_<ad>(M=Fe, Ni)という反応中間体を経由することに着目すると,FeOH^+の解離定数がNiOH^+と比較して圧倒的に小さいことから,FeとNiの共析時においてはNiOH_<ad>の吸着サイトがFeOH_<ad>によって奪われNiの電析反応が抑制された結果,変則型共析挙動が出現するという機構を提案した。FeOHの吸着を形成し難い電解条件下では合金電析時の変則性がいずれも緩和されることが確認された。また,硫酸塩浴からの電析めっき膜の磁気材料への有効性などの知見が得られた。しかし,浴因子の違いによる磁気特性への影響についての結果は不十分であった。そこで,塩化物浴を用いて,Fe-Ni合金電析膜の磁気特性に与える影響について調査した。
腹部内臓動脈急性閉塞による、腸管壊死範囲縮小化に関する実験的研究

【目的】本研究は腹部内臓動脈急性閉塞において虚血・壊死に陥る腸管の範囲を術中に迅速に確定する方法を確立することを目的として遂行した。【方法】ビーグル成犬(n=3)を開腹し、空腸から回腸までの小腸全体を5等分して定点側定部位とした。各点で1)腸管内へラテックス製バルーン付き圧transducerを用いて、腸管運動に伴う腸管内圧変動を測定・観察した。2)小腸漿膜面腸管壁内へ白金電極を刺入し誘発電位検査装置(日本光電MEB-7202)を用いて腸管筋電図測定を行った。3)ニードルタイプ酸素電極を小腸漿膜面腸管壁内へ刺入し酸素分圧測定装置(Inter Medical PO_2-100)を用いて組織内酸素分圧を測定した。以上についてControlを測定後、Cranial mesenteric arteryを閉塞し一定時間(1時間、6時間、12時間)後、再灌流を行った後上記を測定した。【結果】1時間動脈閉塞では再灌流により速やかに腸管のcyanosisは消失し、1012回/分頻度の腸管収縮運動とそれに伴う腸管筋電図の現出を認めた。組織内酸素分圧はControl値(3540mmHg)に復した。6時間動脈閉塞後再灌流では腸管のcyanosisは全体的に消失したが、3040%程度の領域が壊死に陥った。壊死部以外では腸管運動、腸管電気的活動の回復を認めた。組織内酸素分圧も3035mmHgに復した。組織学的には絨毛の脱落を認めたが一部では陰窩は保たれていた。一方、12時間動脈閉塞では、再灌流後も腸管運動を示す所見は認められず、組織内酸素分圧は0mmHgのままであった。組織学的には腸管壁全体の出血性梗塞を認めた。【まとめ】1.12時間動脈閉塞では小腸全体が出血性壊死に陥り腸管運動は認められなかった。2.6時間動脈閉塞では一部は壊死に陥ったが、陰窩層が保たれている所見が認められた。3.腸管のviabilityを左右するturning pointは動脈閉塞時間6時間前後にあることが示唆された。4.動脈閉塞時間6時間においても斑状に壊死に陥った個体や小腸の中間点のみ壊死に陥った個体など所見に差があり部位に関しては一定の傾向を認めなかった。5.今回、測定した3項目に関しては組織所見との明らかな相関は見られなかった。今後、例数を増やし再実験するとともに、新たなモニター項目の追加や実験方法の検討が必要と思われた。(方法)ビーグル成犬を開腹し、空腸から回腸までの小腸全体を5等分して定点測定部位とする。

各点の1)腸管内圧測定による腸管運動の観測、2)腸管筋電図測定による腸管電気的活動の観測、3)漿膜面における組織PO_2測定による組織酸素分圧の観測をおこなう。腸管運動は2つの方法で行っている。(1)腸管内へ、ラテックス製バルーン付き圧transducerを挿入し、腸管運動に伴う腸管内圧変動を測定・観測する。(2)小腸漿膜面腸管壁内へ白金電極を刺入し、腸管筋電図を測定・観測する。(結果)a)前値においては、1)腸管内圧測定による腸管運動は認められない。2)腸管筋電図測定では、平滑筋波形を検知する。3)組織PO_2は、38-42mmHgであった。b)Cranial mesenteric arteryを完全閉塞1時間後では、腸管壁がチアノーゼを呈する。同時に腸管収縮運動が視認され、また1)腸管内圧測定による腸管運動が10-12 cycle/min.程度の周期性の腸管収縮運動が認められる。2)腸管内圧測定による腸管運動に先立ち腸管筋電図が認められる。3)漿膜側における組織内酸素分圧は10mmHg前後に低下した。c)12時間の動脈閉塞後、小腸全範囲に渡って高度のCyanosisを認め、同時に全小腸に渡って腸管内出血を認めた。1)、2)の腸管筋の運動を示す所見は認められなかった。3)腸管漿膜PO_2は0mmHgであった。d)12時間動脈閉塞後の閉塞動脈の再開放により腸管のCyanosisは全体的に消失するも、部分的に壊死に陥った部分が認められた。(方法)ビーグル成犬を開腹し、空腸から回腸までの小腸全体を5等分して定点測定部位とする。(結果)Cranial mesenteric arteryを1時間閉塞後では、腸管壁がチアノーゼを呈するが、同時に腸管収縮運動が視認され、また1)腸管内圧測定による腸管運動が10cycle/min.程度の周期性の腸管収縮運動が認められる。組織学的には壊死の部分は認められなかった、6時間の動脈閉塞後は腸管壁のチアノーゼを呈し、且つ部分的に壊死が認められる。組織学的には小腸腺窩は壊死像が認められなかった。12時間の動脈閉塞後、小腸全範囲に渡って高度のチアノーゼを認め、同時に全小腸に渡って腸管内出血を認めた。組織学的には小腸全体に渡って、出血性壊死像が認められた。以上より、動脈閉塞6時間を境に組織変化が大きく、その前後の腸管Viabilityの変化を今後詳細に検討していく。【目的】本研究は腹部内臓動脈急性閉塞において虚血・壊死に陥る腸管の範囲を術中に迅速に確定する方法を確立することを目的として遂行した。【方法】ビーグル成犬(n=3)を開腹し、空腸から回腸までの小腸全体を5等分して定点側定部位とした。
覚醒サルを用いた三叉神経痛覚過敏発症機構に関する研究

昨年度は初年度に引き続き、温度刺激強度変化弁別課題をトレーニングしたサルの大脳皮質第一次体性感覚野からニューロン活動記録を行った。大脳皮質第一次体性感覚野(SI)から検出される温度受容ニューロンは顔面皮膚のキャプサイシン処理により、未処理動物に比べより高い反応を示した。また、この活動性の増強は温度刺激強度変化弁別速度と強い相関を示した。しかし、ベース温度である、T1刺激温度が46°Cと侵害レベルに達すると、ニューロン活動と弁別速度とは有意の相関を示さなくなり、弁別速度が非常に速くなったのにもかかわらず、皮質ニューロン活動の増加は顕著でなかった。また、本年度は熱刺激だけでなく、冷刺激弁別課題を用いてサルを訓練し、SIからニューロン活動を記録し、弁別速度とニューロン活動との相関についても検索を行った。冷刺激に反応を示すニューロンは現在までに数個しか記録されていないが、記録されたもののほとんどは、冷刺激弁別課題試行中に活動性を減弱した抑制性ニューロンに分類された。また、このニューロンの中には光刺激、あるいは熱刺激に対しても活動性を減弱するものが認められた。以上の結果から、大脳皮質第一次体性感覚野に分布する温度受容性ニューロンは、刺激のモダリテイーを忠実に他の皮質領域に伝え、刺激が加えられた場所や刺激の強さの弁別に重要な働きを有するものと、モダリテイーに関係なく刺激が加えられという現象がニューロン活動の変調を誘導し、刺激のオンセットとオフセットの情報処理に関係した役割を担うものに分類された。今後は、これら2つのタイプのニューロンが、キャプサイシン処理によって過敏化した状態で、どのような変調を受けるかを解明していく予定である。本年度は顔面皮膚上に温度刺激用プローブを設置し、熱刺激強度変化弁別課題、冷刺激強度変化および光刺激強度変化弁別課題できるように覚醒サルを訓練し、このサルの顔面皮膚上にcapsaicinを貼付し痛覚過敏モデルサルを作製した。Capsaicinを貼付2時間後に、温度刺激強度変化弁別課題を試行させた。Capsaicin貼付していないサルにおいては、温度変化弁別時間はT1=44°Cの時にT2=0.2°Cで2.8秒、T2=0.4で1.6秒、T2=0.6で1.4秒およびT2=0.8においては1.3秒であり、T2温度変化が大きいほど弁別時間は縮小する傾向が認められた。さらに、各T2温度に対する弁別時間はT1が46°Cとより高くなると、減少する傾向を示した。顔面皮膚にCapsaicinを貼付した場合にもほぼ同様の傾向を認めた。すなわち、T1=44°Cの時よりもT1=46°Cの場合の方が、T2温度変化に対する弁別時間は縮小していた。しかし、capsaicinを貼付するとTl=44°Cにおける弁別時間の縮小はT1=46°Cにおける弁別時間の縮小に比べ有意に大きくなった。以上の結果はcapsaicin貼付によって顔面皮膚に誘導される痛覚過敏は、刺激温度(T1)が侵害レベル(T1=46°C)になると、その程度が減弱する可能性を示している。このように、顔面皮膚に与えた刺激が非侵害レベル(T1=44°C)の場合には、capsaicin貼付により、44°C刺激を侵害刺激として受容し侵害刺激強度変化を弁別するのに対し、刺激強度がすでに侵害刺激(46°C)に達している場合には、46°C刺激をさらに強い侵害刺激として受容することはないのである。来年度はさらにこの研究を進め、capsaicinにより誘導される痛覚過敏の神経機構を解明していく予定である。

本研究では、カプサイシンを顔面皮膚に貼付することにより痛覚過敏モデルサルを作製し、痛覚過敏の中枢神経機構を電気生理学的に解明することを目的とした。顔面皮膚上に温度刺激用プローブを設置し、熱刺激強度変化弁別課題、冷刺激強度変化および光刺激強度変化弁別課題ができるように覚醒サルを訓練する。顔面皮膚上にカプサイシンを塗布し痛覚過敏モデルサルを作製し、同サルが上記課題を遂行している間に、第一次体性感覚野から単一ニューロン活動を記録する。熱刺激としては、T1を44°Cに、またT2温度変化は0.2-0.8°Cとし、各刺激温度変化に対する弁別時間、および逃避行動の出現率を算出する。同様の課題について、カプサイシン塗布により、弁別時間の短縮および逃避行動の発現頻度の増加が観察された。痛覚過敏が発症していることを確認した後、大脳皮質第一次体性感覚野から単一ニューロン活動を記録した。同一のサルにおいて,カプサイシン処理および未処理時における行動とニューロン活動との関係を検索した。カプサイシン処理をすることにより、大脳皮質ニューロン活動は著しく更新した。一方、カプサイシン処理によってサルの熱刺激弁別時間も短縮傾向を認めたものの、弁別時間の短縮率はニューロン活動の増加率と完全に一致しなかった。現在は、延髄に薬物注入用のプローブを慢性的に埋め込み、NMDA受容体およびAMPA受容拮抗薬を三叉神経脊髄路核に注入し、グルタミン酸の痛覚過敏発症における役割について検索中である。
液液界面に生成するナノ集積体の外部場による移動制御と分離への展開

研究代表者が世界に先駆けて開発した薄層二相マイクロセルと光学顕微鏡を用いて,ドデカン/硫酸水溶液界面で,5,10,15,20-テトラフェニルポルフィン(tpp)の中心の2つの窒素原子がプロトン化してH_2tpp^<2+>になり,それが集積化して大きさ10-200μmのひし形状マイクロドメインが生成することをin situで明らかにした。新たに,顕微鏡の対象物上において,直径40μmの範囲の光の強度を分光して計測するシステムを作成した。そのin situ顕微分光計測装置を用いて,ドデカン/硫酸水溶液界面に生成したH_2tpp^<2+>集積体のマイクロドメイン1つの吸収スペクトルを測定し,473nm付近に吸収極大を示すことを明らかにした。また,その吸光度の値から,マイクロドメインの厚みが車分子層レベルであることが判った。次に,入射光(473nm)を直線偏光として,その偏光方向を変えて顕微画像を取得した。その結果,それぞれのマイクロドメインは均一であることが判った。さらに,偏光方向とマイクロドメインの長軸のなす角度の関数として,吸光度を測定した結果,その長軸方向に一種類の遷移双極子モーメントが存在することが明らかになった。さらに,このマイクロドメインの泳動を検討するために,微小な先端を有する2本の電極をドデカンに浸漬した。この2本の電極は,マニピュレーターにセットして,電極間距離を100-300μm,電極と界面の距離を100-170μmになるように配置した。この2本の電極に,-100Vから100Vの直流電圧を印加した結果,このマイクロドメインは,負の電圧を印加した電極に向かって泳動した。このことは,これらか正の電荷を有しており,主にクーロン力によって泳動していることを意味している。他の微粒子についても検討した結果,この手法が,液液界面に存在する物質の選択的な泳動法になり得ることが示唆された。液液二相系において,タンパク質やDNAといった生体高分子を有機相に抽出できる逆ミセルが注目されており,その生成過程や取込み過程を明らかにすることが,本年度の目的である。薄層二相マイクロセルを作成し,アルカン/水界面で自発的に生成および消滅を起こすAOT(sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate)の巨大逆ミセルを,in situで顕微鏡(透過光)によって測定し,以下のような逆ミセルの特性を明らかにした。1×10^<-3>Mまたは1×10^<-2>MのAOTを含んだドデカンと水を接触させると,ドデカン/水界面は接触直後から対流し,数分後には,界面近傍のドデカン相中に,自発的に生成した多くの逆ミセルが見られるようになった。これらの逆ミセルは,すべて三次元的なブラウン運動をしていた。また,水相には何もみられなかった。ブラウン運動の解析から,これら逆ミセルの半径は,1001200nmの範囲であることがわかった。この値は,一般的な逆ミセルと比べて,10100倍も大きい。また,この巨大逆ミセルのサイズは,界面作成直後は小さいが,時間とともに大きくなる傾向があった。いくつかの巨大逆ミセルは,界面近傍において突然消滅した。

このような消滅は,界面の極近傍でのみ観測されたことから,界面との融合が巨大逆ミセルの唯一の消滅過程であると言える。このように,巨大逆ミセルは,界面において生成と消滅を繰り返し,消滅しなかった巨大逆ミセルはドデカン相に拡散することが明らかになった。二相接触から数時間経過すると,巨大逆ミセルの総数は減少し,界面の対流もほとんどなくなり,平衡へ向かって系が収束した。研究代表者らは既に,トルエン/硫酸水溶液界面で,5,10,15,20-テトラフェニルポルフィン(tpp)の中心の2つのN原子がプロトン化してH_2tpp^<2+>となり,それが集積化することを巨視的な測定から明らかにしている。本研究では,研究代表者が世界に先駆けて開発した薄層二相マイクロセルを用いて,まずトルエン/硫酸水溶液界面,および,ドデカン/硫酸水溶液界面で,H_2tpp^<2+>の分子集積体のドメインが生成することをin situ顕微法により見出した。そのドメインの大きさや形状にはtppや硫酸の濃度依存性があったが,特に,硫酸の濃度6.0mol dm^<-3>のドデカン/硫酸水溶液界面において,大きさ5-100μmの微小なひし形状のドメインが観察された。次いで,顕微鏡の対象物上において,直径4μmの範囲の光の強度を分光して計測するシステムを作成した。そのin situ顕微分光計測装置を用いて,ドデカン/硫酸水溶液界面に生成したH_2tpp^<2+>集積体のドメイン1つの吸収スペクトルを測定し,473nm付近に吸収極大を示すことを明らかにした。この波長は,先の巨視的な測定結果と一致していた。また,その吸光度から,ドメインにおけるH_2tpp^<2+>分子のみかけの厚みを算出した。また,入射光を直線偏光として,その偏光方向を変えて顕微画像を取得した。その結果,一つのドメインは均一であることが判った。さらに,偏光方向とドメインの長軸のなす角度の関数として,吸光度を測定した結果,H_2tPP^<2+>集積体のドメインは,その長軸方向に一種類の遷移双極子モーメントを有することが明らかになった。研究代表者らは既に,ドデカン/硫酸水溶液界面で,5,10,15,20-テトラフェニルポルフィン(tpp)の中心の2つの窒素原子がプロトン化してH_2tpp^<2+>になり,それが集積化してひし形状のマイクロドメインが生成することを明らかにしている。そのマイクロドメインは,10-200μmの大きさ,単分子層レベルの厚みである。また,光吸収異方性の測定結果から規則構造を有していることも判っている。本年度は,このマイクロドメインの泳動を検討するために,研究代表者が開発した薄層二相マイクロセルを用いて,ドデカン/硫酸水溶液界面でH_2tpp^<2+>会合体のマイクロドメインを生成させ,微小な先端を有する2本の電極をドデカンに浸漬した。この2本の電極は,マイクロマニピュレーターにセットして,電極間距離を100-300μm,電極と界面の距離を97-166μmになるように配置した。この2本の電極に,-100Vから100Vの直流電圧を印加した結果,H_2tpp^<2+>会合体のマイクロドメインは,負の電圧を印加した電極の真下に向かって泳動することが観測された。また,正の電圧を印加した電極からは離れる泳動を示した。これらのことは,このマイクロドメインが正の電荷を有しており,主にクーロン力によって泳動していることを意味している。他の微粒子についても検討した結果,この手法が,液液界面に存在する物質の選択的な泳動法になり得ることが示唆された。