hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回転格子を用いた箱型乱流発生装置の開発と微小固体粒子の乱流運動の実験的研究

研究1年目は第一の目的である主流速度が零の乱流発生装置を設計製作した.4本の回転格子羽根を用いた独自の乱流生成機構で風洞では容易に得られない乱流速度を生成することに成功した.しかしながら,実験装置には多くの問題点が見つかった.初期の仕様では流れを自在に制御できることを目指して,4本のそれぞれの回転格子が独立に制御できるように設計された.しかし,それぞれが作り出す流れによって,回転を一定に保つこととそれぞれを同期して運転することが困難であることが判明した.この結果として,平均速度が予定していたより大きくなってしまったこと(平均速度が乱流速度の30%以上),循環流が装置内で発生すること,流れ場が対称でないことがわかった.そこで研究2年目では乱流発生装置の運転条件を前年度に比べ限定し,平均速度が十分に小さく(乱流速度の30%以下),流れ場が対称で定常運転できるように実験装置を改良を施した.このように流れ場を定常で平均速度が流れ場全体にわたってほとんど零にすることは,将来行う拡散の実験に重要である.新装置では4本の回転格子羽を両歯ベルトで一体回転させ,強制的に4本を同期させた.これにより,平均速度が十分に小さく,対称な流れ場を粒子が落下する鉛直方向にはほぼ一様な乱流を生成することに成功した.乱流レイノルズ数は200近くまで実現することができ,これは従来の実験装置では容易に到達できない数字である.乱流速度の水平成分と鉛直成分の比が1.5であり,等方性から若干ずれている.乱流発生装置については当初の目標をほぼ達成した.装置の乱流特性に関する発表は現在準備中である.しかし,もう一つの研究目的である粒子の運動の実験については,材料などの準備は並行して進めたものの,乱流発生装置の開発に研究期間のほとんどを費やしたために実施に移すことができなかった.本研究の目的は,1)主流速度が零で,これまでより高いレイノルズ数でかつ広範囲で一様な等方性乱流を生成できる実験装置を開発すること(乱流箱の開発),2)この実験装置を用いて,乱流中での微小固体粒子の挙動、特に拡散と平均沈降速度を測定すること(粒子乱流拡散の実験),である.研究1年目は第一の目的の乱流箱の設計と製作を行った.風洞を用いた乱流の基礎的な実験は乱流を発生させるために大きな主流速度が必要なため大規模な施設であった.にも関わらず,高いレイノルズ数が得られないという問題があった.主流速度が零の乱流発生装置は,これまでに振動格子を用いたものが報告されており,乱流の実験の省スペース化に寄与してきた.しかし,高レイノルズ数の実験は依然として困難であった.本研究では4軸の高速回転格子を用いた箱型乱流発生装置を提案・製作した.乱流箱の大きさは.高さ1m,幅75.5cm,奥行き41cmの透明アクリル樹脂の箱の中に,幅85mm高さ93cm羽根を4枚つけた軸を鉛直方向に4組長方形の頂点の位置に設置した.軸はそれぞれ奥行き方向に190mm,横方向に265から365mm離れている.横方向は距離を変更することで,4軸で囲まれた測定部分の乱流強度を変更できる.羽根は格子になっており,格子幅5mm格子間隔25mmである.格子羽根は70から1600rpmまで回転可能である.回転方向は測定部で,横方向から測定部中心に,そして中心部から奥行き方向に平均的な歪が加わるようにした.流れの測定にはレーザー流速計を用いた.シーディング粒子には線香の煙を用いた.乱流強度については200rpmで35cm/sを得た.これは一般の風洞で10から15m/sで得られる値である.また,乱流強度は回転数に比例して,大きくなることがわかった.しかし,平均速度について,完全に零にすることは難しく,まだ,実験装置の調整(軸の設置位置,回転数の制御など)が必要で,現在,調査中である.次年度は新しく開発した乱流発生装置の流れ場を完全に把握次第,粒子拡散の実験に取り掛かる.研究1年目は第一の目的である主流速度が零の乱流発生装置を設計製作した.4本の回転格子羽根を用いた独自の乱流生成機構で風洞では容易に得られない乱流速度を生成することに成功した.しかしながら,実験装置には多くの問題点が見つかった.初期の仕様では流れを自在に制御できることを目指して,4本のそれぞれの回転格子が独立に制御できるように設計された.しかし,それぞれが作り出す流れによって,回転を一定に保つこととそれぞれを同期して運転することが困難であることが判明した.この結果として,平均速度が予定していたより大きくなってしまったこと(平均速度が乱流速度の30%以上),循環流が装置内で発生すること,流れ場が対称でないことがわかった.そこで研究2年目では乱流発生装置の運転条件を前年度に比べ限定し,平均速度が十分に小さく(乱流速度の30%以下),流れ場が対称で定常運転できるように実験装置を改良を施した.このように流れ場を定常で平均速度が流れ場全体にわたってほとんど零にすることは,将来行う拡散の実験に重要である.新装置では4本の回転格子羽を両歯ベルトで一体回転させ,強制的に4本を同期させた.

これにより,平均速度が十分に小さく,対称な流れ場を粒子が落下する鉛直方向にはほぼ一様な乱流を生成することに成功した.乱流レイノルズ数は200近くまで実現することができ,これは従来の実験装置では容易に到達できない数字である.乱流速度の水平成分と鉛直成分の比が1.5であり,等方性から若干ずれている.乱流発生装置については当初の目標をほぼ達成した.装置の乱流特性に関する発表は現在準備中である.しかし,もう一つの研究目的である粒子の運動の実験については,材料などの準備は並行して進めたものの,乱流発生装置の開発に研究期間のほとんどを費やしたために実施に移すことができなかった.
第6回高温集塵世界会議に向けた高温集塵技術の現状総括と新領域の調査・開拓

本企画調査は、2005年10月に大阪で開催される「第6回高温ガス精製国際会議」に国内外から多くの参加が得られる魅力ある企画内容を立案し、新たな学問体系の構築を日本から発信することを目的に国内外の多数の同分野の研究者の協力により実施した。同会議は、これまで3年に1度、計5回開催され、従来は、石炭や廃棄物・バイオマスの高効率発電技術や省エネルギーを目的としたシステムを主眼にしてきた。しかし、地球温暖化、CO_2排出抑制のため世界的に石炭利用関連技術に対する逆風の中、大規模な高効率発電に関するプロジェクトは縮小、取りやめが進む中での開催であるため、新たな視点での開催が切望される状況であった。今回の企画調査を通じて、新たに関心の高い分野として、(1)従来型の大規模石炭、廃棄物の高効率発電に対して、分散型電源としてのバイオマス、廃棄物を用いた小規模高効率発電、(2)石炭、バイオマスなどのガス化ガスを燃料電池用燃料に使用可能とするためのクリーン化、改質技術、などが重要であることが明らかになった。また、石炭高効率発電で開発された大型セラミックスハニカムフィルターの転用先として、(3)ディーゼル車用フィルターに関して様々な情報の入手に成功した。さらに、今回の会議では、高効率発電に関連の深い300°C以上の温度域だけでなく、(4)ゴミ焼却場からのPM2.5や重金属など微量成分など環境汚染物質の除去法も、Warm gas cleaningという視点から特に欧米で関心の高いテーマであることが明らかになった。こうした分野の国内外の研究者との交流も行い講演募集を行った結果、前回米国大会の73件をはるかに上回る100件以上の講演申し込み(うち海外が65%)を既に受け付けた。上記テーマに関する世界的権威の招待講演も承諾を受けており、今回の会議内容のアナウンスを完成させ、世界各国に発信を行った。
ウイルス誘発上皮性腫瘍を許容する生体内微小環境とその制御

ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)と伝染性軟属腫ウイルス(MCV)による疣贅状病変、Bowen病や種々の上皮系腫瘍における樹状細胞(DC)サブセットと宿主免疫応答を制御する機序を解析した。非炎症性疣贅、伝染性軟属腫およびHPV誘発Bowen病ではLangerin陽性DC(Langerhans細胞: LC)数は著減していた。疣贅および伝染性軟属腫病変部のMIP-3α発現が低下し、E-cadherin分子は発現低下と不規則な分布がみられた。TSLP(thymicstromal lymphopoietin)はHPV疣贅や日光角化症では高発現していたが、伝染性軟属腫では一部のMCV感染細胞のみに陽性で、病変部での高発現は認められなかった。伝染性軟属腫では、MCVがコードする炎症制御因子であるMCV148とMCV159の発現が認められた。炎症を起こした疣贅ではMIP-3αが発現し、真皮に浸潤細胞に種々のDCサブセットとCD8陽性T細胞がみられた。すなわち、疣贅と伝染性軟属腫においては、LC/DCが病変部に欠落し、宿主免疫応答を回避する。加えて、-疣贅ではTSLP発現による免疫制御とTh2優位の炎症が働き、伝染性軟属腫ではMCV由来分子が病態に関与する可能性がある。特異的腫瘍免疫療法の臨床応用には克服すべき多数の課題があるが、中でも腫瘍細胞の免疫回避機序は最大の問題である。我々はウイルス性疣贅や伝染性軟属腫をモデルにして、宿主免疫回避機序の解明に取り組んできた。1.疣贅病変部の細胞生物学的微小環境の解析:HPV病変部では、表皮樹状細胞の遊走と表皮内分布に異常があることを見出し、同時にMIP-3a発現異常を示唆するデータを得た。炎症に伴い種々の樹状細胞の再出現が見られた(JDS投稿中)。伝染性軟属腫においても病変内樹状細胞の減少がみられ、MIP-3aの発現低下を認め、その他のケモカイン発現が低下していた(論文準備中)。さらに、化学療法後、長期間を経て多発性汗孔腫症が出現すること(投稿中)、免疫抑制状態における汗孔角化症におけるHPVの関与を見出した(論文準備中)。2.宿主免疫応答の解析:HPV感染良性病変(疣贅)と悪性上皮腫瘍(HPV-Bowen病)では、炎症反応の主体となる細胞群が異なることを見出した。良性病変では細胞傷害性T細胞浸潤が強いが、悪性病変では炎症反応にはB細胞、形質細胞浸潤がみられた。この現象は、HPVの表皮細胞内における感染様式(episomeかintegrationか)により、TSLPの発現を介して、Th1/Th2/Th17系の免疫応答の質的変化を起こすと考え研究を進めている。3.表皮リモデリングとしての乳頭腫:疣贅では組織構築にかかわるE-cadherinの発現が不規則で、減弱していることを見出した(論文投稿中)。本年度は、細胞接着に関わるβ-cateninやp120ctnによる細胞内シグナルが乳頭腫形成に関与するとの仮説のもと研究を進める。疣贅の細胞生物学的微小環算解析:ウイルス性疣贅(炎症性と非炎症性)、伝染性軟属腫、Bowen病、種々の上皮系腫瘍における樹状細胞(DC)サブセットとアポトーシスを解析した。ウイルス性疣贅および伝染性軟属腫病変部ではLangerin+DC(LC)数は欠落ないし著減していた(J Dermatol Sci2011)。In situ hybridizationとRT-qPCR法では、疣贅および伝染性軟属腫上皮のMIP-3α発現が低下し、E-cadherin分子は発現低下と不規則な分布がみられた。伝染性軟属腫では、MCVがコードする免疫制御因子であるMCV148とMCV159の発現が認められた(論文準備中)。

一方、炎症性疣贅では真皮浸潤細胞に種々のDCサブセットが浸潤していた。炎症反応は、多くのCD8+細胞傷害性T細胞(CTL)と少数のCD4+T細胞、B細胞がみられた。しかし、Bowen病の炎症反応には、B細胞と形質細胞浸潤が多く、疣贅における炎症反応とは質的に異なる細胞浸潤を示した。すなわち、疣贅と伝染性軟属腫においては、LC/DCが病変部に欠落し宿主免疫応答を回避するが、炎症誘導には種々のLC/DCの浸潤とCTL浸潤(Th1/Th17環境)が認められ、悪性化したBowen病ではTh2環境の免疫応答が誘導されると考えられた。表皮リモデリングとしての乳頭腫:疣贅、Bowenと他の上皮系腫瘍について、1)Th2免疫応答誘導の候補分子としてTSLPを炎症反応と比較,2)表皮増殖・構築にかかわるE-cadherin、MCM2、MIB1発現、3)化学療法によるリモデリング、4)発がんにかかわるHPV遺伝子のintegration箇所とepisomal DNAを解析した。miRNAarray解析は検討中。TSLPの発現は、ウイルス性疣贅で比較的高発現であり、苔癬型反応を欠きB細胞・形質細胞浸潤の多い日光角化症やBowen病では、苔癬型反応を示す病変に比べてTSLP発現が強く認められ、免疫学的リモデリングが示唆された(論文準備中)。乳頭腫性増殖の解析には細胞増殖活性の三次元的解析が必要となり、今後の検討課題である。
産業集積の形成・維持・発展における社会科学系大学・学部とインキュベータの役割

産業集積には、域内の企業にプラスの影響を及ぼす様々な機能が存在する。その機能とは、(1)取引コスト低減機能、(2)分業による経営資源補完機能、(3)シナジー創出機能、(4)情報伝達促進機能、(4)ステークホルダー誘引機能、(5)企業間競争促進機能などである。以上のような機能を有した産業集積の形成・維持・発展には、コアとなる機関が必要である。そこで、本研究において注目したのが、社会科学系の大学・学部とビジネス・インキュベータである。特に、ビジネス・インキュベータは産業集積の形成において重要な役割を担う。つまり、ビジネス・インキュベータは、創業を予定している企業家や創業間もない企業が複数入居することにより、その枠内において上述した産業集積の機能を実現しうる。これはビジネス・インキュベータ内においてミニクラスターが形成されることを意味する。ミニクラスターとしてのビジネス・インキュベータが、その周辺地域に数多くの卒業企業を輩出すれば、それが産業集積の形成に繋がると考えられる。以上のような観点から、今年度は、ビジネス・インキュベータに関わる文献を調査すると同時に、ビジネス・インキュベータの実状を把握するために、「ジェトロバイオリンクフォーラム2006」に参加した。また、アメリカ・イリノイ州エバンストン市にあるTechnology Innovation Center (TIC)へ赴き、その事業内容を調査した。さらに、産業集積の形成に有効なビジネス・インキュベータの役割の体系化を試みた。結果として、周辺地域に産業集積を形成しうるビジネス・インキュベータは、ミニクラスターとして上述した機能を有していることがわかった。また、ビジネス・インキュベータがミニクラスターとして上述した機能を発揮するためには、インキュベーションマネージャーの役割が重要であることがわかった。大学やインキュベータは、ベンチャービジネス(以下、VB)に対し様々な経営資源を提供することを通じて、産業集積の維持・形成・発展に寄与しうる。特に、大学には、自然科学上の研究成果をVBに提供することが求められる。また、インキュベータには、施設・設備といったハードをVBに提供することが求められる。しかし、VBの経営者に対するこれまでのヒアリング調査等から明らかになったことは、彼らが自然科学上の研究成果や施設・設備といったハードよりも、むしろマネジメントやマーケティングに関わる知識ないしスキルを必要としているということである。つまり、経営学をはじめとする社会科学上の研究成果に対する期待が極めて高い。そこで、本研究では、社会科学系の大学・学部やインキュベータが、マネジメントやマーケティングの面において、VBに対し実際にいかなる支援を提供しているのかを明らかにすることを目的とした。特に、平成17年度は、インキュベータによるVB支援の調査・研究を中心に行った。その具体的内容は以下のとおりである。1.インキュベータに関する文献や報告書、資料の収集2.インキュベータに関する文献や報告書、資料の調査3.インキュベータの役割に関する仮説の設定4.インキュベータの実態調査(大阪、花巻、神戸)5.実態調査の整理と分析以上の調査・研究から明らかになったことは、有効に機能しているインキュベータには必ずインキュベーション・マネージャーが常駐し、VBに対してマネジメントやマーケティング面での支援を提供しているということである。ただし、具体的な支援の内容についてはインキュベータによって相違が見られ、それぞれの実状に応じた活動が展開されていた。そこで、平成18年度は、インキュベータによる各種支援策の体系化を図ると同時に、社会科学系の大学・学部についても上記と同様の調査・研究を行いたいと考えている。
気圧変化検出に関与する生体部位および分子機構の解明

低気圧接近などの気象変化によって慢性痛や片頭痛が悪化することは、経験的によく知られている。これまでの研究で、日常の気象変化で体験する程度の気圧低下によって慢性痛が増強する現象を、慢性痛モデル動物で再現することができた。また、内耳を破壊した慢性痛モデルラットでは、気圧低下によって痛みが増強しないことがわかり、内耳が気圧検出に関係する可能性を示唆する結果が得られた。本研究で、生体内気圧検出機構について、さらに詳細な関連部位や分子機構の解明を検討したところ、気圧低下によって健常ラットの前庭神経核c-Fosタンパク発現が、有意に増加することが確認できた。申請者は、低気圧による慢性痛の増強を動物実験で再現し、その痛みの増強が内耳破壊により抑制されること、また、単一神経細胞外記録法により、前庭神経核および三叉神経脊髄路核に気圧低下に応答する細胞があることを明らかにした。これは、内耳に気圧センサーまたは気圧検出機構が存在することを示唆する。本研究では、生体の気圧検出において、内耳、三叉神経系のどこで、どのような機構が働くのか、さらに、気圧検出に関わる受容体としてTRPVファミリーに着目し、気圧検出における役割を検討する。腹腔麻酔したマウスを、気圧調節装置を用いて気圧低下環境に曝露し、曝露直後(3分後)にかん流固定して組織を取り出し、三叉神経節、内耳でのTRPV4の発現および、三叉神経節のERKリン酸化について免疫組織学的に調べた。現在、結果解析中である。【目的】低気圧接近などの気象変化によって慢性痛や片頭痛が悪化することは、経験的によく知られている。これまでの研究で、日常の気象変化で体験する程度の気圧低下によって慢性痛モデル動物の痛み行動が増強することを明らかにした。本研究では、生体内気圧検出機構について具体的な関連部位や分子機構を解明することを目的とする。とくに腎臓、膀胱上皮、内耳に多く存在し、細胞の膨張、熱刺激、機械刺激や低浸透圧で活性化される受容体TRPV4に着目する。また、これまでの研究により、ラット前庭神経核細胞および三叉神経脊髄路核細胞が気圧低下に応答することを電気生理学的に確認しているため、この結果に加え、気圧低下環境曝露による前庭神経核および三叉神経脊髄路核でのc-Fosタンパク発現の変化を組織学的に検討する。【方法】1健常ラットの脳硬膜、三叉神経節、内耳でのTRPV4発現を確認し、気圧低下によって発現が変化するかどうか調べる。2健常ラットを気圧低下環境におき、前庭神経核、三叉神経核ニューロンのc-Fosタンパク発現の変化を調べる。【結果・考察】PCRによって、TRPV4が三叉神経節、脳硬膜、脳硬膜静脈洞周辺に発現していることが確認できた。また、免疫染色によって脳硬膜血管周囲の神経にTRPV4が発現していることを組織学的に確認できた。このことは、TRPV4が血管にかかるシアストレス、伸展刺激など物理的な刺激に応じ、発痛物質の透過性亢進や内皮依存的な血管拡張・収縮に関与し、片頭痛発生機序の一役を担う可能性を示唆すると考える。前庭神経核のc-Fosタンパク発現は、気圧低下によって有意に増加した。三叉神経脊髄路核での発現については現在解析中である。これまでに、低気圧による慢性痛の増強を動物実験で再現し、その痛みの増強が内耳破壊により抑制されること、また、単一神経細胞外記録法により、前庭神経核および三叉神経脊髄路核に気圧低下に応答する細胞があることを明らかにした。本研究では、生体の気圧検出において、内耳、三叉神経系のどこで、どのような機構が働くのか、さらに、気圧検出に関わる受容体としてTRPVファミリーに着目し、気圧検出における役割を検討した。深麻酔下でラットを気圧低下環境に曝露した後、かん流固定して組織を取り出し、三叉神経節、三叉神経脊髄路核、前庭神経核でのc-Fos発現およびTRPV1、TRPV4、三叉神経節のERKリン酸化について免疫組織学的に調べた。PCRおよび免疫染色によってラット脳硬膜、三叉神経節にTRPV1、TRPV4が発現していることが確認できた。また、気圧低下により、三叉神経節のTRPV1、TRPV4発現が増強することが確認できた。気圧低下によって前庭神経核および三叉神経脊髄路核のc-Fos発現が誘導された。また、三叉神経節のERKリン酸化も確認できた。

以上のことより、気圧低下は前庭神経系および三叉神経系を賦活する刺激となること、さらにそのメカニズムにTRPV1、TRPV4が関与する可能性が示唆された。今後、例数を増やすとともに、内耳器官でのTRPV1、TRPV4発現を検討する。環境生理学平成25年5月8月申請者の所属機関が東京大学大学院医学系研究科健康科学・看護学専攻老年看護学/創傷看護学分野に変更になり、この間、課題遂行のための十分な研究時間を確保できなかったため。PCRおよび免疫染色によってラット脳硬膜、脳硬膜静脈洞周辺、三叉神経節にTRPV4が発現していることが確認できた。気圧変化による発現変化はまだ確認できていない。気圧低下によって前庭神経核ニューロンのc-Fos発現が誘導されたことから、気圧低下は前庭神経系を賦活する刺激となりうることがわかった。所属が変更になることで継続的な動物飼育が困難になることを予想し、今年度のTRPV4ノックアウトマウスの実験導入は控えた。気圧低下環境曝露による内耳や三叉神経系でのERKリン酸化について調べ、気圧低下刺激の入力経路について検討する。また、ターゲットとするTRPチャネルの存在および発現の変化を検討し、KOマウスを用いての行動学的、電気生理学的実験に結び付けていく。TRPV4ノックアウトマウスを実験に導入する予定であったが、ノックアウトマウス導入前に、気圧変化検出部位、分子機構をさらに詳細に検討する。低気圧接近により鼻閉、鼻汁分泌といった症状が増悪することも知られているため、これまでの内耳、脳硬膜、角膜に加え、鼻粘膜周辺の三叉神経領域に受容野をもつニューロンからの神経活動を気圧低下環境にて記録することを計画している。また、低気圧接近により皮膚の痒みが悪化することも知られている。TRPV4は皮膚のバリア機能を担うタイトジャンクションの形成に関与していることも知られているため、気圧および温度、湿度を変化させたときの皮膚のTRPV4の発現、炎症物質等の変化を調べ、気圧をはじめとした環境変化に対する生体応答を調べる。主に、学会参加、実験見学等の出張旅費として使用した。所属が変更になることで継続的な動物飼育が困難になることを予想し、当初予定していたノックアウトマウスの購入を控えたため未使用額が生じた。実験動物、試薬購入、学会参加に使用する。当初予定していたTRPV4ノックアウトマウス購入を取りやめたため、未使用繰越額が生じた。旅費,学会参加費45万円(日本創傷・オストミー・失禁管理学会(静岡県コンベンションアーツセンターグランシップ/静岡5月),日本褥瘡学会(神戸国際展示場・神戸国際会議場・神戸ポートピアホテル/兵庫7月),夏期セミナー研究発表(富士吉田/山梨8月),日本生気象学会(米子市文化ホール/鳥取11月),実験見学旅費(名古屋大学11月))試薬、動物購入・飼育費75万円英文校閲10万円
胎生期ストレス負荷ラットにおける感情・学習障害機構の解明

1.胎生期ストレス負荷ラットにおける大脳辺縁系発達の解剖学的検索:生後8日目(P8)のラットの脳および末梢臓器の湿重量,体重を胎生期ストレス負荷群と対照群で比較した。その結果,ストレス負荷群では対照群に比べ,脳,胸腺,脾臓,および腎臓の絶対湿重量と体重が有意に小さかった。P8ラットの前部帯状皮質の面積は,胎生期ストレス負荷群で有意に小さかった。また,チロシン水酸化酵素(TH)免疫組織化学により,胎生期ストレス負荷群では前部帯状皮質のTH陽性線維およびバリコースが減少することが明らかになった。青斑核のTH陽性ニューロンの免疫反応性が低く,線条体と中脳では差が認められなかったことから,前部帯状皮質におけるノルアドレナリン神経の発達障害が示唆された。また,P8ラットの扁桃体の面積は,胎生期ストレス負荷群で大きい傾向が認められた。2.生後初期における運動機能の発達に対する胎生期ストレスの影響:生後1-14日までのラットを用いて傾斜版テストおよび遊泳テストを行い,各群の動物における運動発達特性を比較した。その結果,胎生期ストレス負荷群では,傾斜板テストでの体軸回旋の潜時の延長および遊泳テストでの前後肢の協調運動性や前後肢の体幹への引き寄せ発現時期の遅延が見られた。3.成ラットの情動・記憶機能に対する胎生期ストレスの影響:情動・記憶機能を明らかにするために,当教室で独自に開発した場所学習課題をテストした。報酬刺激の電流強度は,対照群とストレス負荷群とで差がないことから,報酬獲得行動あるいは動機付け行動そのものには影響がないことが明らかになった。ストレス負荷群では,課題試行中に移動を休止するという行動の途絶が認められ,場所学習課題の学習が有意に障害された。このような現象は,不安の亢進や帯状回の破壊でしばしば認められる現象であり,大脳辺縁系に何らかの機能異常が生じていることが示唆された。さらにストレス負荷群では,情動性の指標となる高輝度条件下驚愕反応の強度が増加することが明らかになった。[研究計画]1)胎生期ストレス負荷ラットを作製し,2)大脳辺縁系の発達に対する胎生期ストレス負荷の影響を神経回路を形成する物質および3)個体としてのシステムの両面から明らかにし、感情障害モデルとしての特性を抽出する。[実施方法・結果]1)受精後10日目(E10)の妊娠ラットを入れた飼育用ケージを,反復寒冷ストレス装置内に設置し,出生予定日(E21)の2日前(E19)まで同装置内で飼育する。このラットから出生した新生仔を胎生期ストレス負荷ラットとする。対照ラットとして,ストレス非負荷妊娠ラットから出生したラットを用いる。反復寒冷ストレスは,ストレス装置に付属の2台の自動温度調節計をそれぞれ24°Cと-3°Cに設定し,1時間毎に24°Cと-3°Cの間で変化させるサイクルを10:00-18:00の間に4回繰り返し,18:00-翌10:00の間は-3°Cとして負荷する。2)脳組織標本を作製し,ニッスル染色およびHE染色による大脳辺縁系の各領域の発達程度(層構造や細胞数,スパイン数など)の比較を試みた。さらに,アポトーシス関連物質の抗体を用いて,脳内各部位のアポトーシスの程度について免疫組織学的検索を行った。また,シナプス機能素子タンパクの一つであるドレブリンのタンパク発現量を,胎生後期および生後2および6週令の動物個体における脳各部位(前頭皮質,線条体,扁桃体,海馬体,視床,頭頂皮質,等)で比較した。

このような現象は,不安の亢進や帯状回の破壊でしばしば認められる現象であり,大脳辺縁系に何らかの機能異常が生じていることが示唆された。さらにストレス負荷群では,情動性の指標となる高輝度条件下驚愕反応の強度が増加することが明らかになった。
徳川将軍家の葬送にみる近世武家社会の権威構造の特質

本研究では研究の基礎となる史料蒐集を総合的に行った。国立公文書館には十四代将軍徳川家茂に関して多くの史料があり、その内容も多岐にわたった。宮内庁書陵部から公家側および幕府側の史料、東京大学史料編纂所、国文学研究資料館などから大名側の関連史料を蒐集した。その他、京都大学、国立国会図書館など国内の文書館や大学が所有する史料の調査を行った。以上の史料調査により、閲覧1598点、撮影1403点、複写62点、ウェブ取得55点の成果があった。最終年度は研究成果報告書を出版した。本研究で収集した史料の一部を翻刻掲載し、既存の研究では知られていなかった葬送の詳細な内容を具体的事例として公刊した。昨年度に引き続き、史料蒐集を精力的に行うとともに、蒐集した史料の翻刻作業を中心に研究を進めた。史料蒐集に関しては、国立公文書館において、平成24年4月5日、同24日、5月15日、同29日、平成25年3月13日、同27日の計6日間、史料調査を行った。調査内容は、内閣文庫の史料閲覧およびデジタルカメラによる撮影であった。調査には研究協力者1名を同行し、撮影の協力を得た。内閣文庫所蔵の初代徳川家康から14代徳川家茂まで将軍全員(15代徳川慶喜は近代のため除く)の葬送に関する史料を閲覧・撮影した。総数は414点であった。4代徳川家綱から14代家茂までの11名については、史料蒐集は概ね終了した。また、同館データベースより公開画像19点を取得した。東京大学史料編纂所においては、平成24年5月17日に調査を行った。同研究所には宗家史料や島津家文書、維新史料引継本の中に重要史料が含まれていた。特に、宗家史料には徳川将軍代々の薨去から将軍代替までの記録が纏まって存在していた。宗家が受けた通知類、大名間の応答に加え、献上した品々は絵入りで記録されているなど、将軍葬送に関して大名側から研究する最良の史料群であった。他にも「慎徳院様薨去一件留」(維新史料引継本)、「徳川家治薨去一件」(島津家文書)、「文恭院様従御不例薨御付諸事覚」(溝口家文書)など徳川将軍葬送に関連する重要史料計24点の複写をした。23年度に宮内庁書陵部図書寮文庫へ複写申請をした史料は完成し納品された。庭田嗣子の「昭徳院凶事留」、進藤為静「文恭院殿薨去並東叡山下向記」など公家側から見た徳川将軍の葬送に関する良好な史料を入手した。一方、翻刻作業も研究協力者4名に依頼し、24年度中に計10点、枚数にして293枚の翻刻が提出された。代表者自身も翻刻作業を進めた。昨年度に引き続き、史料蒐集を中心に研究を行った。国立公文書館において、平成25年4月11日、5月30日、6月13日、同20日、7月11日の計5日間、史料調査を行った。調査には研究協力者12名を同行し、撮影の協力を得た。内閣文庫所蔵の初代徳川家康から3代徳川家光までを中心に調査した。その他の将軍に関連して、表題のみでは判断し兼ねるが関連記事掲載の可能性のある史料についても閲覧し、有用な分に関しては写真撮影を行った。閲覧総数は75点であった。国立公文書館における史料蒐集は概ね終了と考える。京都大学にて平成25年8月9日に史料調査を行った。文学研究科図書館では、徳川家斉に関連して「大御所家斉公薨去一件帳」甲乙2冊等を閲覧した。文学部古文書室では、「将軍宣下薨去一件帳徳川時代書留集二」より「家慶慎徳院殿薨去一件帳」、「大御所様薨御ニ付御一件御在所日記之写(家斉)」、「大御所有徳院吉宗公御他界一件書抜」等を閲覧した。附属図書館にて「厳有院様御法事之節公家衆参堂次第書抜」等計9冊の閲覧を行った。茨城県立歴史館においては、平成26年3月7日8日の2日間史料調査を行った。一橋家文書・三好家文書など14家42点の史料を閲覧、39点の撮影・複写を行った。本年度は京都および茨城で調査することにより、将軍の薨去に際する伝播を示す史料を入手した。その他、研究の充実化に適う史料を蒐集したと評価できる。一方、翻刻作業の進捗状況は思わしくなく、研究協力者3名に複数点依頼したが、25年度中に計1点26枚のみ提出された。代表者自身は20点ほど翻刻作業を進めた。最終年度に出版予定の研究成果報告書に向けて、掲載史料の選定や本文執筆を開始した。今年度は将軍の葬送に関する資料蒐集を眼目として研究を推進した。主に国立公文書館において、史料調査を行った。調査は平成23年7月4日、7月26日、7月27日、平成24年1月31日、2月14日、2月21日、2月28日、3月13日、3月22日の計9日間行った。調査内容は、内閣文庫の史料閲覧およびデジタルカメラによる撮影である。

調査の多くには研究協力者1名を同行し、撮影の協力を得た。閲覧・撮影した史料の内訳は、14代将軍徳川家茂関係654点、13代徳川家定関係67点、12代徳川家慶関係40点、4代徳川家綱関係12点である。事前調査により、最も数量が多いのは家茂の史料であることが判明していたため、優先して作業を行った。その結果、国立公文書館における家茂・家定に関連する調査は、ほぼ終了した。平成24年3月6日は、宮内庁書陵部図書寮文庫において史料を閲覧した。『昭徳院凶事留』、『文恭院殿薨去並東叡山下向記』、『徳川家重葬送行列』、『惇信院様御遺物』、『有徳院薨去覚書』、『徳川綱吉薨去記』、『徳川家康葬式記』等計12点27冊である。全て非常に良質な史料であり、撮影の申請を提出した。また、平成24年3月28日、東京大学史料編纂所において、維新史料引継本・溝口家史料・対馬宗家史料・播磨新宮池田家記録・押小路家本から徳川綱吉・家斉など将軍の葬送に関連する史料計9点を原本閲覧、島津家文書2点をマイクロフィルム閲覧した。一方、デジタル・アーカイヴにて公開されている史料は、積極的に利用することとした。国立公文書館より7点の画像を取得した。また、東京大学史料編纂所には『大日本維新史料稿本』の画像があり、家茂の薨去および葬送に関連する画像を閲覧、一部取得した。撮影した史料は、必要なものから順次、翻刻作業を行っている。研究協力者にも翻刻を依頼した。現時点で計22点の翻刻が終了している。26年度は主に報告書刊行に向けた準備を行いながら、昨年度に引き続き史料収集も行った。国文学研究資料館にて26年4月10日、同24日、5月22日の3回、研究協力者1名とともに史料調査を行った。信濃国松代藩真田家文書を中心に、陸奥国弘前藩津軽家文書、常陸国土浦藩土屋家文書など84件113点の史料を収集した。特に真田家文書では5代将軍綱吉、11代将軍家斉らの葬儀を纏めて記した一件帳などの冊子に加え、廻状の写しが複数あり、将軍薨去の際の大名間での伝達のあり方を知る好史料であった。6月11日は埼玉県立文書館にて旗本稲生家文書を中心に史料調査を行い38点の史料を得た。11月19日から21日の3日間、研究協力者1名とともに秋田県立公文書館にて出羽国久保田藩佐竹家文書を中心に調査を行い、151点の史料を収集した。4代将軍家綱薨去の際の日記など多くの好史料を得た。27年1月7日足利学校にて『人見随筆』1点2冊を、2月6日国立国会図書館にて6点の史料収集を行った。史料収集は何れも史料の閲覧をしたうえで必要な史料について計測およびデジタルカメラによる撮影あるいは複写を行った。研究計画の主目的に掲げた史料蒐集は当該年度において概ね終了したと考える。このため、徳川将軍家の葬送儀礼を研究する上で主だった基礎的史料を大多数収集することができ、研究の材料が整ったと言える。報告書刊行に関連して、史料翻刻を研究協力者6名に依頼し、計13点の成果があった。報告書の原稿は代表者が主に執筆を行い、一部研究協力者に編集を依頼した。現在150頁程執筆を終えており、全体の5割程度進行していると考えている。本研究では研究の基礎となる史料蒐集を総合的に行った。国立公文書館所蔵内閣文庫の史料を調査蒐集することに最も重点を置いた。特に、十四代将軍徳川家茂に関しては薨去から葬送まで200点以上にのぼる史料があり、その内容は大名から出された悔やみ状、葬送惣奉行の書状、覚書、警備担当の役人や増上寺家茂廟の普請の役人による書付など多岐にわたった。これらの史料の多くは編纂される以前の原文書であり、葬送の実態を詳細に知り得た。近世武家社会の文書管理を考えるうえでも貴重な史料であった。宮内庁書陵部には公家側の史料に加え、幕府側の重要な史料も所蔵していた。
含塩素有機リン酸トリエステル類の微生物分解に必須な新規分解酵素とその遺伝子の解明

Tris(1, 3-dichloro-2-propyl)phosphate(以下TDCPP)やTris(2-chloroethyl)phosphate(以下TCEP)などの塩素を含む有機リン酸トリエステル類は、難分解性で蓄積性があり、種々の毒性を有する。本研究では、我々が世界で初めて単離に成功した含塩素有機リン酸トリエステル類の分解菌Sphingomonas sp. TDK1とSphingobium sp. TCM1に存在する新規分解酵素を単離・精製し、酵素学的特徴を解析した結果、両酵素は3つのリン酸エステル結合のうち、一つのエステル結合だけを加水分解する新規ホスホトリエステラーゼであることを明らかにした。また、TDK1株とTCM1株の当該酵素遺伝子を取得し、解析した結果、両株の当該酵素遺伝子の塩基配列は互いに極めて高い同一性を示したが、既存のホスホトリエステラーゼとの同一性は著しく低く、両酵素は全く新しい酵素であることを明らかにした。1. Sphingomonas sp. TDK1株の無細胞抽出液から、各種クロマトグラフィーを用いてTDCPP分解酵素を均一に単離・精製した。本酵素は分子質量が約59.6kDaの単量体の酵素であること、本酵素はTDCPPの3つのエステル結合のうち一つのエステル結合だけを加水分解する新規トリエステラーゼであること、本酵素は亜鉛を含む金属酵素であることを明らかにした。また、至適pH、至適温度、基質特異性、キネティックパラメーターなども明らかにした。2. Sphingobium sp. TCM1株の無細胞抽出液から、各種クロマトグラフィーを用いてTCEP分解酵素を均一に単離・精製した。本酵素は分子質量が約58.4kDaの単量体の酵素であること、本酵素はTCEPの3つのエステル結合のうち一つのエステル結合だけを加水分解する新規トリエステラーゼであること、亜鉛を含む金属酵素であることを明らかにした。また、至適pH、至適温度、基質特異性なども明らかにした。キネティックパラメーターは現在検討中である。3.上記2種類の精製酵素のN末端アミノ酸配列の解析を試みた結果、両酵素とも、N末端は何らかの修飾を受けていることが示唆された。現在、両酵素の内部アミノ酸配列解析が進行中である。平成21年度は以下の研究実績をあげた。Sphingomonas sp.TDK1株のTDCPP初発分解酵素であるホスホトリエステラーゼ遺伝子のクローニングを行った。TDK1株より精製したホスホトリエステラーゼをリジルエンドペプチダーゼで消化後、得られたペプチド断片のアミノ酸配列を解析した。このアミノ酸配列から設計した縮重プライマーを用いたPCRにより部分遺伝子断片を取得した後、インバースPCR法で遺伝子全長の塩基配列を決定した。TDK1株およびTCM1株のホスホトリエステラーゼの遺伝子は極めて高い相同性を示した。しかし、両酵素遺伝子はこれまでよく研究されている、P.diminutaやFlavobacteriumのホスホトリエステラーゼとは相同性を示さず、Burkholderia sp.strain NF100のフェニトロチオン加水分解酵素と低い相同性を示した。TDK1株やTCM1株から単離・精製した新規トリエステラーゼの分子量をMALDI-TOF MSによる精密質量分析により決定した。その結果、天然の酵素は切断を含む翻訳後修飾を受けていることが示唆された。TDK1株やTCM1株から単離した当該酵素遺伝子全長を含むDNA断片を解析し、構造遺伝子部分やプロモーター領域を推定した。また、サザンプロット解析により、本酵素遺伝子は1コピーしか存在しないことを明らかにした。当該遺伝子の大腸菌における発現系を構築し、発現条件の最適化を行うとともに発現産物の解析を行った。誘導発現を行った形質転換体の無細胞抽出液には、本酵素活性が検出されたことから、当該遺伝子は本酵素遺伝子であることが強く示唆された。また、SDS-PAGE解析により、大腸菌で発現させた本酵素も天然の酵素と同様に翻訳後に切断を受けている可能性が示唆された。TDK1株及びTCM1株の当該遺伝子破壊株を得た。各々の遺伝子破壊株ではTDCPPやTCEPの分解活性が消失し、TDCPPやTCEPを唯一のリン源とする培地での生育は認められず、当該遺伝子は本酵素遺伝子であることが示唆された。(1)TDK1株やTCM1株から単離・精製した新規ホスホトリエステラーゼのN末端アミノ酸残基は修飾されているため、これまでN末端アミノ酸残基は未同定であった。そこで、単離した当該酵素遺伝子から推定されたアミノ酸配列情報を参考にして脱修飾を試みた。

その結果、N-末端アミノ酸残基はグルタミン残基であり、ピロ化による修飾を受けていることが明らかとなった。(2)昨年度末にTDK1株及びTCM1株からホスホトリエステラーゼ遺伝子(oph)破壊株を得た。今年度は、サザンブロット解析による当該遺伝子破壊の確認を行うと共に更にその性質について解析した。各々の遺伝子破壊株は、無機リン酸を含む培地では野生株と同等の生育を示した。しかし、TDCPPやTCEPを唯一のリン源とする培地での生育は認められず、培養液に添加したTDCPPやTCEPの減少も認められなかった。更に、無細胞抽出液にTDCPPやTCEPの分解活性は検出されなかった。以上のことから、当該遺伝子が両株におけるホスホトリエステラーゼをコードする唯一の遺伝子であることが示唆された。(3)TDCPPやTCEP、及び無機リン酸の濃度を変えた培養実験から、TDK1株やTCM1株のホスホトリエステラーゼはTDCPPやTCEPにより特異的に誘導合成されるわけではなく、むしろ無機リン酸の枯渇により誘導される可能性が示唆された。今後、より詳細なメカニズムの解明が必要である。
多次元バイオロギングによる鳥類・魚類の長距離ナビゲーション行動の包括的理解

1)次世代バイオロギングシステム開発■多次元計測(GPS、ビデオカメラ、深度、照度、加速度等)・イベント駆動機構を備えたロギングデバイス「ログボット」を開発し、野生の海鳥やサケ科魚類へ用いるための耐久化を進めた。■ロギングデバイスの遠隔回収システムの開発などを行った。(2)野外調査■動物のナビゲーションデータを取得し、行動・体内・環境情報とナビゲーションの関係を理解可能にする数理モデルを作成するため、オオミズナギドリ、ウミネコ、キバナウ(アルゼンチン)、ペンギン(南極)などに対してバイオロギングを行った。特に、新しく立ち上げたUK(スワンジ大学)との共同研究により、3次元経路復元ロガーをミズナギドリに装着し、データを得た。ログボットからもデータの回収に成功した。■海鳥の雛の海馬に相当する大脳背内側後部に電極を留置し、野外歩行中の神経細胞活動をロガーで記録した。養殖ニジマスをナビゲーションのモデル魚として脳神経ロガーを装着する手法を確立した。自由遊泳時における脳神経活動と遊泳行動について解析を行った。■海鳥の巣立ち幼鳥に衛星発信型GPSロガーを装着し、日本からパプアニューギニアへの長距離ナビゲーションにともなう死亡要因を明らかにした。(3)データ解析および数理モデル作成■マゼランペンギンの移動経路を解析し、ストランディングの雌雄差が生じる要因を発表した。■海鳥に心電図ロガーを装着したデータから、自律神経系活動に個体差が存在し、年をまたいでも維持されることを論文発表した。■移動経路分割に関する新しい手法を論文発表した。■経路をシンボル化し、属性間(雌雄)の違いを検出する機械学習法を開発した。■鳥類のバイオロギングの現在と将来展望に関する総説を執筆した。鳥類に関しては、当初の計画以上に行動データを得ることができた。特に、新たに取り組んだ伊豆諸島のオオミズナギドリからは1000 kmを超える長距離トリップを含む移動経路データを取得できた。また、鳥類・魚類ともに、神経活動を含む生理情報を得ることができた。一方、2015年頃からサケの漁獲量が激減し、活魚での親魚確保が困難となり、本年度は放流実験ができなかったため、次年度は傭船して定置網周辺のサケにロガーを装着することで解決する準備を行った。これらを鑑みて、おおむね順調に進んでいると判断した。(1)次世代バイオロギングシステム開発ログボットの開発を継続する。これまでに開発されたログボットと環境駆動発電の安定性や防水性、形状の問題を解決し、両者を統合したログボットを開発する。また、より動物の視点に近い映像を得るため、ビデオカメラのレンズ部とロガー部を切り離したログボットを開発する。同時に、イベント駆動機構をより積極的に活用するアルゴリズムの開発を行う。(2)野外調査研究大量データを基にしたAI駆動型ナビゲーション解析を行うため、国内外のミズナギドリ目、ペンギン目、ペリカン目、チドリ目などの海鳥類とサケやサクラマス、ニジマス等のサケ科魚類のナビゲーションをログボット含む多次元ロガーにより測定する。海鳥類の繁殖後の渡りや、サクラマスの降海から母川までの移動や、サケのベーリング海から母川までの移動等の長距離ナビゲーションの多次元計測を行い、その際に利用している環境情報や内的情報を明らかにする。また、適宜動物の血液を採取して、ナビゲーション前後の酸化ストレスや染色体末端部テロメア長を計測し、ナビゲーションが与える生理的影響を定量する。自由活動中の海鳥とサケ科魚類の脳神経活動計測を行う。次年度はさらに対象を拡大し、大槌湾のサケにも装着する予定である。ロガーと音波発信器を装着したサケを放流し、湾内から河川への移動を追跡する。また、海鳥の幼鳥に脳神経活動ロガーを搭載し、探索期における脳内地図形成の可能性を探る。(3)データ解析および数理モデルの作成得られたデータを解析し、数理モデルとして記述することによって、環境・内的状態から情報処理を経て移動経路として表出する過程を理解する。本研究は、海鳥類・サケ科魚類の中距離および長距離ナビゲーションを対象として、中長距離ナビゲーションを包括的に理解することを目的としている。本年度は、データ科学班が行うビッグデータ・ナビゲーションモデルの作成に寄与するデータを得るため、飛翔性海鳥類・潜水性海鳥類・サケ科魚類の野外調査を中心に行った。2016年8-10月に55羽のオオミズナギドリの親にGPSロガーを装着、44羽回収した。また、8-10月に42羽の親にGPS/加速度ロガーを装着、36羽回収した。2016年12月-2017年2月、南極フランス基地にて、アデリーペンギンの野外調査を実施した。抱卵期および育雛期の繁殖個体にGPS記録計を装着し、計49羽から移動経路データを取得した。2016年11月-12月、アルゼンチンのPunta LeonにあるキバナウとCabo Dos Bahiasにあるマゼランペンギンの繁殖地にて、野外調査を実施した。繁殖地で育雛中の親鳥を捕獲し、GPSや潜水深度、加速度、映像などを記録する各種データロガーを装着し、数日後に繁殖地で再捕獲してデータロガーを回収した。サケ科魚類に関しては、サケからの脳波導出のために静岡県水産技術研究所にて予備実験を行った。ニジマス頭部への脳波電極の固定方法について検討を行った。データ科学班と共同し、これらのデータを解析した。その一つとして、ディープニューラルネットを用いて海鳥経路の機能分類を行った。

また、ログボットの開発を制御工学班と共に行い、次期フィールドシーズンの稼働に備えた。成果の一部をまとめ、学会発表および論文発表を行った。飛翔性鳥類に関しては、当初の計画以上に行動データを得ることができた。また、アルゼンチンの潜水性鳥類でも、ロガー回収率が100%と、類まれな成果を収めることが出来た。一方、北海道で予定していたサケ調査は台風による増水のため調査を行うことができなかった。これらを鑑みて、おおむね順調に進んでいると判断した。(1)次世代バイオロギングシステム開発■多次元計測(GPS、ビデオカメラ、深度、照度、加速度等)・イベント駆動機構を備えたロギングデバイス「ログボット」を開発した。■動物の行動を利用した環境駆動型発電システムを開発した。(2)野外調査■動物のナビゲーションデータを取得し、行動・体内・環境情報とナビゲーションの関係を理解可能にする数理モデルを作成するため、オオミズナギドリ、ウミネコ、キバナウ、ペンギン、カツオドリなどに対してバイオロギングを行った。■海鳥の雛の海馬に相当する大脳背内側後部に電極を留置し、野外歩行中の神経細胞活動をロガーで記録することに成功した。(3)データ解析および数理モデル作成■逆強化学習を用いた海鳥の移動経路予測手法を開発した。大量の移動経路を学習データとして、環境の好適性もしくは短期報酬を推定し、それをもとにして経路予測を行った。■多次元計測されたデータから得られたモード(採餌と緊張など)の共起ルールを高速に発見する手法を開発した。■深層学習を用いた移動比較分析を行った。■「逆問題・システム同定(入出力情報から内部システムを推定する)」の考え方に基づき、GPS経路から、動物が受ける風向・風速と、動物の向き(動物の認知に相当)を同時推定する統計手法を開発した。■心電図データから心拍変動を計算することで、ストレスに対する海鳥の自律神経系活動の推定を行う手法を開発した。数理モデルでシステム同定した後、生理データを測定して検証する準備ができたと言える。■海上以外は飛翔しないと考えられていた海鳥種の幼鳥が山脈を越えることを発見し、成鳥とのルート比較から長距離ナビゲーションのルート獲得過程を明らかにした。鳥類に関しては、当初の計画以上に行動データを得ることができた。一方、2015年頃からサケの漁獲量が激減し、活魚での親魚確保が非常に困難となり、本年度は放流実験が実施ができなかった。1)次世代バイオロギングシステム開発■多次元計測(GPS、ビデオカメラ、深度、照度、加速度等)・イベント駆動機構を備えたロギングデバイス「ログボット」を開発し、野生の海鳥やサケ科魚類へ用いるための耐久化を進めた。■ロギングデバイスの遠隔回収システムの開発などを行った。(2)野外調査■動物のナビゲーションデータを取得し、行動・体内・環境情報とナビゲーションの関係を理解可能にする数理モデルを作成するため、オオミズナギドリ、ウミネコ、キバナウ(アルゼンチン)、ペンギン(南極)などに対してバイオロギングを行った。
超短共振器レーザーにおける自然放出制御および超低閾値化に関する研究

1.理論(1)ファブリィ・ペロー型超短共振器における自然放出率の理論を、二準位原子に対するものから、現在使用している色素等に適合するものに改良した。すなわち、発光原・分子が自由空間で持つ、均一および不均一広がりを熱浴で記述し、自然放出の過程をマスター方程式を用いて解いた。その結果大きい広がりのある場合はほぼそれに反比例する放出率の減少が見られた。(2)速度方程式近似の下で、定常発振時の誘導放出光と自然放出光との比を求め、これから励起入力に対する出力光の偏光度を推定したところ入力出特性よりも急峻な閾特性が得られた。これは閾値を実験的に定めるために利用できる。(3)ファブリィ・ペロー型超短共振器における自然放出の放射パターンの計算を非対称共振器の場合へ拡張した。低反射率側に強いローブが得られた。2・実験(1)共振器長1λ程度の超短共振器にローダミン6Gのアルコール溶液を注入し、510nm、パルス幅0.6nsの励起光パルスを照射し、出力光が自然放出領域から発振領域へ緩やかに移行することを観察した。推定される自然放出の共振器への結合率は0.01程度である。(2)同上の系において、励起パルス光を直線偏光としたとき、入力を増加させると出力の偏光度が0から1へと急峻に上昇することを観測した。(3)新たな試験レーザー材料としてEuキレートを3種類作成し、511nmにピークのある螢光を確認した。