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オペランドX線顕微分光による電気化学発光セルのイオンダイナミクスの解明

イオン液体を利用する電気化学発光セルは、高効率かつ省エネ・低コストを実現する新しい光源として期待されているデバイスである。本研究では、電気化学発光セルの発光原理や劣化の原因を解明するため、走査透過X線顕微鏡を用いて発光中のセル中のイオンの動きを可視化した。その結果、駆動電流は確かにイオンの動きを誘起するが、これまで考えられていた自己組織PN接合という単純なメカニズムとは異なる負イオンの挙動であることを発見した。また、劣化したLECではセル内のイオン液体と発光ポリマーの分布が不均一になり、相分離していることを明らかにした。平成27年度は、X線顕微分光法による電気化学発光セル(LEC)のオペランド観察に必要な試料環境の構築を行い、動作中のLEC内部の発光ポリマー・正負イオン分布像のファーストデータを得ることを目標に研究を進めた。まず、動作中のLECを走査型透過X線顕微鏡(STXM)で観察するための試料ホルダの開発を行った。LECは窒化シリコン薄膜上に作成し、電圧を印加して実際に発光することを確認した。この試料をSTXMで観察し、X線透過像や炭素K端やフッ素K端での局所吸収スペクトルの測定に成功した。さらに、LECを動作させて同様の観察を行った結果、LECへの印加電圧によってイオン分布の変化と思われる透過強度分布変化が観察され、イオン分布像のファーストデータを得ることに成功した。続いて、印加電圧とイオン分布との対応関係を調べたところ、電圧方向や印加履歴によって異なる挙動が確認された。この現象を説明するには、現在調べているLECの発光特性、特に発光が始まる初期の発光挙動を詳細に調べることが必要と考えた。STXMの検出器技術を応用すればLECの極微弱発光を検出することができることに着目し、発光初期のLECの動作特性を測定するための装置の開発を行った。この装置を用いて複数のLECを測定した結果、電圧方向や印加履歴などによって発光や電流の挙動が異なることが確かめられた。このことは、これまで考えられていたLECの動作原理を見直す必要があることを示唆している。X線顕微分光法による電気化学発光セル(LEC)のオペランド観察に必要な試料環境の構築、および動作中のLEC内部の発光ポリマー・正負イオン分布像のファーストデータを得るという平成27年度の当初目標を達成した。さらに平成28年度の予定であった印加電圧とイオン分布の関係を調べる研究も部分的に遂行し、現段階までで観察された挙動を説明するための新たな装置開発と実験も遂行できた。平成28年度は、電気化学発光セル(LEC)への印加電圧に対する発光ポリマー・正負イオンの分布の変化を27年度に確立した観察技術を用いて観察し、電流値・発光量と対応づけてLEC発光のメカニズムを解明することを目標に研究を行った。27年度に走査型透過X線顕微鏡(STXM)を用いて得られた負イオン分布の変化は非常に微小なものであったため、膜厚やイオン液体・発光ポリマー比といった試料条件を変えて再現実験を重点的に行った。また、この過程で28年度のもうひとつの目標であったLECの劣化に関する測定も行うことができた。長時間、大電流で発光させることによりLECは劣化する。劣化したLECのイオン液体の負イオンの空間分布を観察した結果、劣化前と大きく異なっていることを見出した。このことは、LECの劣化にはイオン液体と発光ポリマーの相分離が関連していることを示唆している。同時に、本研究で用いている手法が確かにイオンの分布を捉えていることも確かめられたと言える。本研究で再現実験を重ねた負イオンの移動量はわずかであるが、これまで考えられていた自己組織PN接合の形成というモデルと矛盾しない。しかし、定量的にはこれまでの単純なモデルを再検討する必要があることが示された。研究実施年度内に具体的なLEC発光のモデルの構築を完了するまでには至らなかったが、そのために必要な観察データは本研究で得ることができた。定量的解析を今後も継続することで、これまでより定量的なLEC発光のモデルを提唱する計画である。当初予定通り、電気化学発光セル(LEC)の印加電圧とイオン分布の関係を調べる実験を継続する。また、当初予定に加えて行った発光初期のLECの動作特性の測定も併せて進め、イオン分布と発光初期過程の動作特性の両面からLECの動作原理解明を進める。放射光科学オペランド計測に必要な試料ホルダの開発について、まず、当初計画されたものに比べ安価で簡易なホルダでテストを行った。このホルダは正しく動作することが確かめられ、現在も継続して使用している。上記の簡易ホルダは平成27年度中継続して使用できたが、同時に耐久性に難があることもわかってきた。そのため、当初計画通りのものを平成28年度に製作する。
心臓機能の受容体調節異常におけるアラキドン酸代謝の役割

心筋細胞;報告者は単一心筋細胞に於てアラキドン酸のリポキシゲナ-ゼ代謝産物がGタンパク制御Kチャンネル系を活性化することを発見した。その後、この新しい心筋Kチャンネル調節系がαアドレナリン受容体によるGタンパク制御Kチャンネルの活性化に際し働くことを報告した。また、フォスフォリパ-ゼA2を活性化するメリチンも同様にこのKチャンネルを活性化した。即ちアラキドン酸代謝物によるKチャンネルの活性化機構は種々の受容体依存性あるいは非依存性の新しい細胞内伝達機構として作用しうる。しかしながらその作用機構には未だ不明な点が多く、現在検討中である。また、従来のパッチ電極を用いた方法では心筋細胞内の生理的環境を長く安定した状態に維持することは困難であった。これはイオンチャンネル調節における細胞内代謝産物の関与の研究に際しての大きな限界であった。報告者はイオノフォア(ナイスタチン)を使用することにより細胞内環境を安定に維持できる方法を開発した。現在この方法と従来のパッチクランプ法を併用し、アラキドン酸化代謝産物の心筋細胞イオンチャンネルに対する効果と機序について検討を加えている。平滑筋細胞;報告者はラット大動脈平滑筋細胞を用い、エイコサノイド系ならびにフォスフォリパ-ゼA2・Cの細胞増殖に与える影響を検討し、報告した。内因性降圧系プロスタグランジンは細胞増殖のG1休止期に産生が最大となり、G1休止期を維持し、細胞増殖を抑制した。高血圧自然発症ラットでは内因性降圧系プロスタグランジン産生が低下し、G1休止期が短縮し、細胞増殖速度が亢進することがみられた。今後、内因性プロスタグランジン産生異常の機序に関して、フォスフォリパ-ゼ誘導の遺伝子学的調節障害の側面から検討を加える予定である。
NMRによる酵母カルモデュリンの構造の研究

酵母カルモデュリンは3個のCa^<2+>を結合するカルシウム結合蛋白質である。2個はN末端ドメインに強く結合し、残りの1個はC末端ドメインにN末端ドメインと比べて弱く結合することがわかっている。脊椎動物のカルモデュリンと比べて一次構造の相同性は64%程度である。この研究の目的は、酵母カルモデュリンのN末端ドメイン(YCMO-N)のCa^<2+>-form及びMg^<2+>-formの立体構造をNMRで調べることである。YCMO-Nを大腸菌の大量発現系で培養、精製した。Ca^<2+>-form及びMg^<2+>-formのCOSY、TOCSY、NOESYなどの2次元NMRスペクトルを測定した。77残基中、Ca^<2+>-formでは51残基、Mg^<2+>-formでは54残基の主鎖αプロトンのシグナルが帰属された。Ca^<2+>-formについて、αヘリックスに特長的なNOEがL4-F19間、E45-N53間、そしてF65-R74間に観測された。また、βシートに特長的なNOE、αプロトンの低磁場シフトが、S26,I27,S28とQ62,I63,E64の間に観測された。これらの二次構造はショウジョウバエのカルモデュリンのヘリックスA,C,Dおよびβシートとほぼ一致している。しかし、ヘリックスB部分に相当する残基については、NOEが観測されない。一方、Mg^<2+>-formについては、α-ヘリックスが、E5-F19間、T34-E40間、E45-N53間、E67-K76間に観測された。またβ-シートがI27とI63の間に観測された。Mg^<2+>-formでは4つのα-ヘリックスと、1つのβ-シートからなりたっていることがわかった。現在、安定同位体^<15>NでラベルしたYCMOを作り、Ca^<2+>存在下、Mg^<2+>存在下で^<15>N-^1H2核3次元TOCSY-HSQC、NOESY-HSQCなどのNMRスペクトルを測定し、立体構造を解析中である。
意欲行動の持続にかかわる神経基盤の解明

意欲行動は、行動の開始、行動の持続、目的の達成という段階に分けることができる。意欲行動の持続にかかわる神経基盤は全く分かっていない。予備実験により、腹側線条体へ投射する腹側海馬が、意欲行動の持続に関与するという仮説をたてるに十分な根拠を得た。本研究では、腹側海馬が意欲行動の持続を制御するという仮説を証明するとともに、その神経回路基盤、分子基盤をも明らかにする。
語彙情報とMental Lexicon

語彙部門において、形態的・統語的・意味的語彙情報がどのように指定されるべきかについて、種々の実験心理言語学的研究の成果を視野に入れた上で考察を行い、以下のような成果が得られた。1.動詞と動詞から派生した名詞・形容詞との間の統語分布の違いが以前から指摘されていたが、これは接辞付加の際に語彙情報が「継承」されない現象であると考えることで妥当な説明が可能であることが判明した。2.語彙項目の統語的情報と意味的情報とが相互に独立した形でMental Lexiconに記載されていると仮定することで、上記1の説明は妥当性をますことが判明した。これは、失語症の患者等を対象とする実験研究の題材として、統語的語彙情報の欠落と意味的語彙情報の欠落とに「乖離」が観察されるか否かが興味深いものとなることを示唆する。3.形態的語彙情報について、屈折接辞に関して生成規則による「規則的な」接辞付加とアナロジーに基盤を置く「半規則的」接辞付加の区別が重要であることが、S.Pinkerを中心とする一連の実験研究によって示されているが、この区別は派生接辞についても有用である可能性が高い。特に上記1で述べた「継承が阻止される」現象について、接辞付加が「規則的」であるか「半規則的」であるかの差が関与している可能性がある。この点については現時点でははっきりした議論を展開する段階に至っておらず、今後継続して考察を進める予定である。なお、本研究課題と関連して、平成6年度の日本英文学会大会(於熊本大学)において「Mental Lexiconの理論をめざして」と題するシンポジウムを企画・実行し、そこでの討論を出発点として、健常者および失語症患者を被験者とする、日本語の派生接辞に関する共同実験研究の計画が進行中である。
発達障害の早期診断・早期介入システムの開発実践

胎児期の睡眠リズム形成状況の発達障害の関連性については,統計的に意味のある予測可能性は見出されていない。発達障害リスクのある子どものための,標準的介入プログラムおよび追加的介入プログラムの実践を,集団介入として行った結果,幼児版・小学生版の標準介入は,母親の養育スキルやストレスを改善するだけでなく子どもの問題行動傾向を改善する効果をもつことが証明された。さらに,個別臨床的介入プログラムは, RCTの手続きによって,母親の行動傾向や子どもの問題行動傾向を改善することが示された。本研究は,以下の仮説・問題を検討することを目的として,研究継続中である。(1)胎児期の睡眠リズム形成状況が発達障害の発生を予測するか否か(2)ADHD児,LD児,発達障害サスペクト児その他の発達障害のリスクを持つ子どもへの早期介入による,保護者・子どもの行動への効果検証(3)ADHD児,LD児,発達障害サスペクト児,その他の発達障害のリスクを持つ子どもへの追加的介入プログラムの改善効果の検証胎児期の睡眠リズム形成状況の発達障害の関連性については,統計的に意味のある予測可能性は見出されていない。本研究は以下に示す3つの仮説・問題を検討することを目的として行う(1)胎児期の睡眠リズム形成状況が発達障害の発生を予測するか否か(2)ADHD児,LD児,発達障害サスペクト児その他の発達障害のリスクを持つ子どもへの早期介入による,保護者・子どもの行動への効果検証(3)ADHD児,LD児,発達障害サスペクト児,その他の発達障害のリスクを持つ子どもへの追加的介入プログラムの改善効果検証本年度は,上記の研究目的(1)を達成するために,宮崎大学医学部附属病院周産母子センターにおいて出生した子どものなかから,周産期において睡眠リズムの形成が遅れた子ども,睡眠リズムの形成が通常である子ども,低体重で出生した子どもを抽出し調査対象者候補リストを作成した。この調査対象者リストは,今後も順次追加される。保護者の同意を得られた調査対象者に対して,発達検査の査定(田中ビネーV,K-ABC)および診断を開始した。さらに,統制群としての正常な周産期の状態であった子どももの査定も開始した。また,子どもの発達の遅れの可能性を考慮して,質問紙形式のLDI,KIDSを補足的に用い,さらに,保護者評定による「子どもの行動傾向測定尺度(CSB-RS)」によって日常の子どもの行動傾向を測定した。測定の結果については,統計に耐えうる程度のデータ数がそろったところで順次発表していく予定である。目的(2),(3)については,発達障害リスクのある子どものための,標準的介入プログラムおよび追加的介入プログラムの準備を行った。このなかでは,参加者へのハンドアウト資料としての「養育スキルガイドブック第2版」を製作し,また,教室で用いる掲示教材を作成した。標準介入プログラムとしての「養育スキル教室」は,今年度から介入実践を開始している。これらの効果の検証結果については,統計に耐えうる程度のデータ数がそろったところで順次発表していく予定である。本研究においては,以下に示す3つの仮説・問題を検討することを目的として,研究を継続中である。(1)胎児期の睡眠リズム形成状況が発達障害の発生を予測するか否か(2) ADHD児,LD児,発達障害サスペクト児その他の発達障害のリスクを持つ子どもへの早期介入による,保護者・子どもの行動への効果検証(3) ADHD児,LD児,発達障害サスペクト児,その他の発達障害のリスクを持つ子どもへの追加的介入プログラムの改善効果検証上記の研究目的(1)を達成するために,昨年度に引き続き,宮崎大学医学部附属病院周産母子センターにおいて出生した子どものなかから,周産期において睡眠リズムの形成が遅れた子ども,睡眠リズムの形成が通常である子ども,低体重で出生した子どもを抽出し,保護者の同意を得られた調査対象者に対して,発達検査の査定(田中ビネーV,K-ABC)および診断を行った。さらに,子どもの発達の遅れの可能性を考慮して,質問紙形式のLDI, KIDSを補足的に用い,加えて,保護者評定による「子どもの行動傾向測定尺度(CSB-RS)」によって日常の子どもの行動傾向を測定した。目的(2),(3)については,発達障害リスクのある子どものための,標準的介入プログラムおよび追加的介入プログラムの実践を開始した。このなかでは,参加者へのハンドアウト資料としての「養育スキルガイドブック第2版」に引き続いて,幼児版の実践資料「養育スキルノート」を製作した。標準介入プログラムとしての「養育スキル教室」は,昨年度から介入実践を開始しているが,これらの効果の検証結果については,統計に耐えうる程度のデータ数がそろったところで順次発表していく予定である。本研究は,以下の3つの仮説・問題を検討することを目的として,研究を継続中である。(1)胎児期の睡眠リズム形成状況の発達障害の予測可能性(2)リスクを持つ子どもへの早期介入による,保護者・子どもの行動への効果検証

(3)リスクを持つ子どもへの追加的介入プログラムの改善効果検証目的(1)のために,引き続き,周産母子センターにおいて出生した子どもから,睡眠リズムの形成が遅れた子ども,睡眠リズムの形成が通常である子ども,低体重で出生した子どもを抽出し,発達検査の査定および診断を行った。さらに,保護者評定による「子どもの行動傾向測定尺度(CSB-RS)」によって日常の子どもの行動傾向を測定した。なお、CSB-RSについては、標準化および測定の妥当性・信頼性確認のデータを論文化した。目的(2),(3)については,発達障害リスクのある子どものための,標準的介入プログラムおよび追加的介入プログラムの実践を継続している。標準介入プログラム、および、追加的介入プログラムとしての「養育スキル教室」については,計画の前半において得たデータをまとめ、それぞれ発表した。さらに、標準介入のプログラムにおける副次的な効果を国際学会において発表した。本研究の成果は、今年度末までにひととおりまとめる。しかし、調査対象児にみられる神経学的・心理学的な問題が予想以上にバラエティに富んでいるため、明確な結論を導くためにはさらに多くのサンプルが必要であり、活動を継続していく研究上の理由が明らかになってきた。さらに、周産母子センターと障害が明らかになった子どもの療育センターを繋ぐ機関としての機能が評価されてきたため、活動を安易に中止できない事由も生じてきた。そのため、次年度は、調査サンプルを増やす試みを続けるとともに、より効率をあげつつ活動を継続していく方策を模索していく。本研究は,3つの問題を検討することを目的として行った。(1)胎児期の睡眠リズム形成状況の発達障害の予測可能性(2)リスクを持つ子どもへの早期介入による,保護者・子どもの行動への効果検証(3)リスクを持つ子どもへの追加的介入プログラムの改善効果検証目的(1)については,胎児期において睡眠リズムの形成が遅れた子ども,形成時期が通常である子どもを抽出し,発達検査と保護者評定による「子どもの行動傾向測定尺度(CSB-RS)」および子どもの愛着行動の評価,スタッフによる「行動傾向評価」の結果を比較した。現時点では,睡眠リズムの形成時期と子どもの問題行動傾向との間に有意な関連性は見出されていない。目的(2),(3)については,発達障害リスクのある子どものための,標準的介入プログラムおよび追加的介入プログラムの実践を行った。この結果,幼児版・小学生版の標準介入は,母親の養育スキルやストレスを改善するだけでなく子どもの問題行動傾向を改善する効果をもつことが証明された。さらに,個別臨床的介入のペアレント・トレーニングプログラム標準介入プログラムは,RCTの手続きによって,母親の行動傾向や子どもの問題行動傾向を有意に改善することが示された。これらの結果については,国内外の学会において発表した。また,学部の研究倫理審査の規定制定が遅れたため,現在審査中であるが,これらの成果は論文として投稿する。本研究の遂行を通して,調査対象児にみられる神経学的・心理学的な問題が予想以上にバラエティに富んでいるため,明確な結論を導くためにはさらに多くのサンプルが必要であり,活動を継続していく必要性が明らかになった。
公共ホールの改修計画に関する基礎的研究

本調査研究は公共ホールの改修計画を策定する際の基礎資料を得ることを目的としている。まず公共ホールの寿命について、廃館・取り壊しと改修・延命の実態を明らかにした。次に改修工事の実施実態を調査し、改修工事が行われる場合の問題点、方針、内容を明らかにした。これらの調査により、廃館に至る経緯と改修工事の関係が明らかになった。以下の研究実績概要を記す。1.公共ホールの社会的寿命に関する調査研究全国の公共ホールの中で廃館されたホールについて、廃館の経緯や理由等についてアンケートによる実態調査を行った。調査母数2667館であり、廃館の確認ができたのが288館だった。この調査により、廃館数、開館年別の廃館実態、廃館の理由、転用の実態等の劇場・ホールの寿命の実態の傾向が明らかになった。2.公共ホールの改修工事の実態調査全国の公共ホール(638館)に対して、改修工事の実態調査を行った。調査はアンケート形式により行い、314館から有効回答が得られた,この調査により、改修工事と改修工事のための休館の実態、改修工事の問題点、改修工事実施体制の実態、周期性を伴う改修工事の内容が明らかになった。また大規模な改修工事が概ね10l5年ごとに行われていることが分かった。次にアンケート調査の結果から34館を対象としてヒアリング調査を行った。改修工事の基本方針、動機、休館に対する対応、実施に対する問題点、評価などの改修工事の実態が明らかになった。調査はアンケート形式により行い、314館から有効回答が得られた。この調査により、改修工事と改修工事のための休館の実態、改修工事の問題点、改修工事実施体制の実態、周期性を伴う改修工事の内容が明らかになった。3.公共ホールの規模・機能の実態調査全国の公共ホールに対して、、搬出入スペース、収納スペース、ロビー・ホワイエについて、規模計画及び機能計画の見地から実態調査を行った。調査はアンケート形式及び現地実態調査により行った。(1)搬出入スペース多目的ホール、音楽ホール、演劇ホールのホール種別にわけ、実態調査を行い,搬出入スペースの仕様について提案を行った。(2)収納スペース一般多目的ホール、音楽ホール、演劇ホールのホール種別にわけ、実態調査を行い、収納スペースの配置、規模について提案を行った。(3)ロビー・ホワイエ劇場・ホールについてアンケート調査により公演時以外の利用の実態調査を行った。公演時以外の利用実態、公演時以外の利用を行わない理由等について明らかになった。これらにより、ホール全体ではないが、各スペースの仕様、規模が明らかになり、改修工事を行う際の仕様、規模の基準が明らかになった。

この調査により、廃館数、開館年別の廃館実態、廃館の理由、転用の実態等の劇場・ホールの寿命の実態の傾向が明らかになった。2.公共ホールの改修工事の実態調査全国の公共ホール(638館)に対して、改修工事の実態調査を行った。調査はアンケート形式により行い、314館から有効回答が得られた。この調査により、改修工事と改修工事のための休館の実態、改修工事の問題点、改修工事実施体制の実態、周期性を伴う改修工事の内容が明らかになった。また大規模な改修工事が概ね1015年ごとに行われていることが分かった。次にアンケート調査の結果から20館を対象としてヒアリング調査を行った。改修工事の基本方針、動機、休館に対する対応、実施に対する問題点、評価などの改修工事の実態が明らかになった。
近世後期における藩財政像の再構築－藩有資産の構造と運用の研究－

本研究では、佐賀藩・松江藩・松代藩・萩藩を事例に、各藩が保有した資産の実態を明らかにした。これらの藩では、藩の各役所や藩主家において資産が蓄積され、その多くは領内の家臣・領民に融資されていた。また廃藩置県後、明治政府は諸藩が保有していた資産の回収を試みた。その際の府県と大蔵省とのやりとりをまとめた史料を分析し、上記4藩の事例が多くの藩にもあてはまる可能性を見いだした。今年度は、1)松江藩の財政・資産状況と資産運用実態、2)佐賀藩における藩札の実態、3)佐賀藩と江戸商人の金融関係、の3点に絞った研究をすすめた。1)では、嘉永2年のまず松江藩資産目録を分析し、松江藩と大坂商人との金融関係や、櫨蝋など領内産業への投資状況を分析し、松江藩は大坂商人との金融関係を持続しつつ、幕末には莫大な資産を蓄積し、その大半を領内の産業などに投資していたことを明らかにした。2)では、幕末期に佐賀藩が発行した銀札を分析し、佐賀藩は藩札発行により大きな利益を得つつ、領内の経済状況を考慮した金融政策として発行額を調整したこと、領民たちは積極的に藩札を用い、主要な貨幣として利用されていたことを解明した。3)では、江戸における有力商人だった鹿島清兵衛と佐賀藩の関係を分析し、佐賀藩は大坂商人との関係が悪化した時期において、鹿島からの借入などよって財政運営をすすめ、大坂商人との関係が正常化した後には鹿島との関係を見直し、債務返済を渋ったことを明らかにした。以上については、いずれも論文として発表している。本年度は1)佐賀藩の藩札研究、2)松代藩財政分析、3)大名貸関係史料および松江藩財政史料の収集、4)旧藩貸付金に関するデータ整理、5)藩財政研究論文収集を実施した。1)は、佐賀県立図書館所蔵「鍋島家文庫」「蓮池鍋島家文庫」「西原家資料」の調査を実施し、その成果をもとに近世中後期に佐賀藩が発行した「米筈」という藩札について、特に藩財政との関係を分析、『佐賀大学経済論集』45-6に「佐賀藩における紙幣発行」と題する論文を発表した。2)は、松代藩に関する財政史料(収集済み)を分析した。3)は、大阪大学日本史研究室所蔵「山中栄三郎家文書」の調査のほか、同経済学部所蔵「鴻池善右衛門文書」の予備調査を実施した。その結果前者には松江藩との貸借に関する史料を収集し、後者では佐賀藩・松江藩に関する史料の存在を確認、次年度調査ノ予定である。また松江藩の財政に関する史料の収集も実施した。特に松江藩の資産状況がわかる史料をの分析をすすめた。4)は、国立公文書館が所蔵する旧大蔵省公文書にある、「旧藩貸付金」(諸藩が領民などに融資した金銭)の調査に関する史料をデータ化し、今後藩有資産研究をすすめる上での基礎データを構築した。5)は、全国諸藩の藩財政、特に収支データを掲載した論文を収集・分析した。収支が赤字である例はさほど多くなく、藩の財政窮乏という議論には、実はデータによる裏付けが極めて少ないことが判明した。本年度は国立公文書館が所蔵している旧大蔵省の「旧藩貸付金」に関する公文書を翻刻、分析した。明治期における旧藩の財政的問題としては藩債処分が有名だが、その一方で明治政府は、藩債処分の財源のひとつとして旧藩が蓄積していた資産、とりわけ農民・商人向けの債権を回収しようとした。実際の回収作業は各府県に委ねられたが、その方法や返済延期・減免願の取り扱いなどについて、各府県から旧大蔵省の負債掛・国債寮へと問合せが殺到していた。その記録を上記「旧藩貸付金」関係史料と呼ぶ。現在伝存している関係史料のうち、全てを目録化した。また約8割を翻刻し、佐賀大学地域学歴史文化研究センターのウェブサイト(http://www.chiikigaku.saga-u.ac.jp/)で公開している。本史料の分析により、さまざまな藩が藩政期に農民・商人らへ融資していたことが判明する。ただあくまで府県からの問合せが主であるため、「旧藩貸付金」の全貌を明らかにするには、本研究で行った松江藩の研究の如く、各府県で作成された「旧藩貸付金」回収のための帳簿類を詳しく検討する必要がある。本研究全体では、松江藩、松江藩、佐賀藩、萩藩などが保有した「資産」(現金、債権)の存在形態や、その運用実態を追求した。特に松江藩や松代藩については、保有資産の規模、運用の実態、融資対象、藩債との関係など、極めて細部まで判明する史料が伝存していたため、藩の「資産」に関するモデルケースとなり得るような分析を行うことができた。一方佐賀・萩藩は、「資産」の多くが藩主家の「家政」の枠内で管理され、廃藩後も継承されたとみられるため、関係史料が少ない。ただ「藩」に資産が残った前者、「藩主家」に残った後者との対比が可能となった。

上記「旧藩貸付金」関係史料に登場する多くの藩で、この4藩のような状況にあった藩はまだあったと想定され、今後の史料発掘に務めたい。本研究により翻刻した「旧藩貸付金」関係公文書を公開している。日本近世史本年度は、松江藩の資産蓄積と運用状況を解明したことにより、莫大な資産を持つ藩の事例を蓄積できたこと、さらに藩有資産の実態をより詳細に明らかにしたことにより、本研究の目的である藩有資産の構造と運用実態について、さらに研究を深めることができた。また佐賀藩を事例に藩札・大名金融といった藩財政分析において欠かすことの出来ない問題についても検討したことにより、藩の財政運営の志向、特に資産の保持・拡大と債務整理や藩領経済政策との関係をより明らかにすることができた。また、日本史研究会全国大会など学会における関係報告に参加し、現在の藩財政研究の水準を把握し、自らの研究にフィードバックさせた。佐賀藩については史料収集・分析が順調にすすみ、成果(論文)も発表した。松代藩についても収集済みの財政史料を分析し、藩有資産の構造を明らかにできた。また、計画では次年度に予定していた松江藩の財政史料も調査をすすめ、同藩の保有資産状況や資産運用の実態を分析できた。そのほかこれも計画外だが、「山中栄三郎家文書」「鴻池善右衛門文書」の調査・予備調査により多くの関係史料を収集・所在確認でき、次年度の調査に向けた準備ができた。以上のような個別藩の事例の調査研究のほか、藩財政研究の研究史の洗い直しをすすめ、藩財政窮乏論の根拠が脆弱なことを突き止めた点は、今後の研究進展にむけ大きな成果である。最終年度となる26年度は、1)明治政府・府県による旧藩資産の調査、2)松江・佐賀など諸藩の実態分析、をすすめる。1)は、国立公文書館に伝存している「旧藩貸付金」に関する明治政府や各府県による調査や旧藩資産の処理にかんする資料を分析し、旧藩資産を全国的規模で把握する。2)は、これまで分析をすすめてきた諸藩について、さらに資産・藩札・大名金融に関する研究を実施する。以上及び25年度までの成果をもとに、藩有資産の構造と運用について総合的な見解をまとめる。本年度の成果をもとに、松江藩・熊本藩の財政に関する史料調査・収集・分析をすすめる。松江藩については、島根県立図書館所蔵「島根県庁文書」ほか松江藩関係史料、松江市歴史館所蔵「三谷家史料」(松江藩家老家の文書)の調査・分析をすすめ、同藩の幕末期の資産運用や専売制と繁税制の関係について分析する。熊本藩については、熊本大学所蔵「永青文庫」を中心に調査をすすめる。「永青文庫」には藩が作成した財政史料(単年度収支など)のほか、地域支配を担当した大庄屋や郡奉行の記録に藩の資産運用(農民への貸付や投資)の実態が記されており、こうした史料の分析をすすめる。また本年度も調査を実施した「山中栄三郎家文書」には松江藩、所在調査を実施した「鴻池善右衛門文書」には松江藩・熊本藩(・佐賀藩)への融資に関する史料が遺されており、藩に資金を融通する商人の目からみた諸藩の財政状況や、藩と大名貸商人との関係について分析する。松江藩の資産運用に関する史料調査をさらに実施する予定だったが、現在収集した史料による論文執筆を優先したため、調査を次年度に繰り越して執筆論文をもとに史料を精査することにした。松江藩の資産運用関係史料を調査するため、島根県立図書館に2回、国文学研究資料館(東京都)に1回の史料調査を実施する。東京立川市の国文学研究資料館にて「松代藩真田家文書」の調査を23月に予定していたが日程が調整できずに実施できなかった。
高次元ポアソン点過程に対するボロノイ・セルの統計分布の研究

空間に散布された多数の粒子の配置が与えられたとき、その粒子配置の統計的性質をデータに基づいて明らかにすることは「空間統計学」の重要な課題である。所与の粒子配置に対してボロノイ(Voronoi)分割を施して、その統計的性質を研究するというアプローチは一つの有力な方法である。所与の配置データに対する自然な帰無仮説として完全にランダムな粒子配置(ポアソン点過程)が考えられるが、それに対応してボアソン点過程に対するボロノイ分割(及びボロノイ・セル)の統計的性質を明らかにしておくことは空間統計学へのボロノイ分割によるアプローチにとって不可欠である。本研究では、2次元だけでなく高次元空間に対しても、可能な限り正確にポアソン点過程に対するボロノイ・セルの統計的性質を求めることを目指した。理論的には、ポロノイ・セルの幾何学的特徴量の一部の積率が知られているのみであったが、今回の研究では計算機を用いて大量の独立標本を生成して、その統計分布を求めた。平成13-15年度の研究期問の中で、われわれは2,3,4,5次元のユークリッド空間においてそれぞれ10000000,5000000,5000000,5000000個のポアソン・ボロノイ・セルの独立標本を計算機を用いて生成して、体積・表面積などの幾何学量のヒストグラムを作成し、それぞれに3パラメータの一般化ガンマ分布を当てはめることによって、それらの統計分布の実験式を求めることに成功した。上記の大量の標本数による実験は世界的にも類例がなく、とくに4,5次元での計算例は世界で初めてである。また、6次元以上の空間での計算プログラムの開発を手がけることができた。そして、これまで提出された積率などに関する理論結果と今回のわれわれの計算結果とを比較し、両者の一致が極めて良いことが判明した。このことは、われわれの計算機シミュレーションの正しさの傍証ともなっているとともに、大量の独立標本の必要性も示している。さらに、4次元以上で初めて現れる新しい知見も得ることができた。また、応用として3次元、4次元の地震データの解析等の研究も手がけることができた。われわれの研究成果の一部は、国外での3件の講演・発表、国内の18件の口頭発表、そして学術論文誌への18件の印刷公表を行った。空間に散布された多数の点が与えられたとき、その点配置の統計的な性質を明らかにすることは「空間統計学」の重要課題の一つである。いくつかの取り組み方の中で、所与の点配置に対してボロノイ(Voronoi)分割.を施し、それの統計的性質を研究するというアプローチは一つの有力な方法である。本研究では、完全にランダムな点配置(ポアソン点過程)に対するポロノイ分割(及び一つのボロノイ・セル)の統計的分布を2次元だけでなく、高次元空間に対して可能な限り正確に求めることを目指している。理論的には、ボロノイ・セルの幾何学的特徴の一部の積率が知られているのみで、われわれの目的のためには計算機を用いて大量の独立標本を生成して、その統計分布を求めることが必要になる。本年度は2,3次元空間のポアソン点過程に対するボロノイ・セルの種々の幾何学量の統計分布を確定することを行った。

これらの次元では、代表者が開発した既存のボロノイ分割プログラムを、大量のデータ生成に対応できるように改良した上で、互いに独立なボロノイ・セルの標本をポアソン点過程に対して計算機を用いて大量に生成し、データを蓄積していった。これと同時に、本年度は4次元と5次元のボロノイ分割の計算アルゴリズムを開発して、それぞれの次元でポアソン点過程に対する互いに独立なボロノイ・セルの標本をそれぞれ5,000,000個ずつ生成した。そして、種々の幾何学特徴量の統計分布を、3パラメータの一般化ガンマ分布を用いて、最尤推定法でパラメータを推定することによって求めることができた。われわれの結果は世界的にも初めて得られた成果である。観測された所与の点配置に対して、その点配置の統計的な性質を明らかにすることは「空間統計学」の重要課題である。そのとき。所与の点配置に対してボロノイ(Voronoi)分割を施し、それの統計的性質を研究するというアプローチは有力な方法の一つである。本研究では、完全にランダムな点配置(ポアソン点過程>に対するボロノイ分割(及び一つのボロノイ・セル)の統計的分布を2次元だけでなく、高次元空間に対して可能な限り正確に求めることを平成13年度から目指している。理論的には、ボロノイ・セルの幾何学的特徴の一部の積率が知られているのみで、われわれの目的のためには計算機を用いて大量の独立標本を生成して、その統計分布を求めることが必要になる。本年度は4,5次元空間のポアソン点過程に対するボロノイ・セルの種々の幾何学量の統計分布を確定することを行った。これらの次元では、代表者が昨年度開発した高次元用のボロノイ分割プログラムを、大量のデータ生成に対応できるように改良した上で、互いに独立なボロノイ・セルの標本をポアソン点過程に対して計算機を用いて大量に生成し、データを蓄積していった。これと同時に、本年度は4次元以上において現れる多面体の性質、すなわちf-vectorの要素の間に統計的な依存性が出現することを初めて指摘し、ポアソン点過程に1対するf-vectorの統計分布を4次元,5次元のボロノイ・セルに対して導いた。また、本年度は2次元ポアソン・ボロノイ・セルの三角形のみの出現確率に関して最近発表された理論結果と、われわれが本研究で行っている2次元の計算機シミュレーションの結果とを比較したところ、両者の一致が非常に良いことが判明し、その面積・周囲長の積率も一致することが分かった。このことは、われわれの計算機シミュレーションの結果が信頼できることを裏付けており、大量の独立標本を生成したことによって初め得られる事実である。研究成果の一部は、2002年6月14-15日に中部大学(春日井市)で開催された第53回形の科学シンポジウムにおいて発表された。また、2003年2月7日の東京大学空間情報科学研究センター主催の応用統計セミナーなどでも発表された。空間に散布された多数の粒子(点)の配置が観測データとして与えられたとき、その粒子配置の統計的性質をデータに基づいて明らかにすることは「空間統計学」の重要課題である。種々の可能な取り組み方の中で、所与の粒子配置に対してボロノイ(Voronoi)分割を行って、その統計的性質を研究するというアプローチは一つの有力な方法として知られている。
バイオミメティックビジョンの研究

生物模倣型ビジョンシステムを構築するために、高速定倍率焦点調節機構と画像による物体追跡技術を開発した。小型可変焦点レンズを考案して完全な平行投影あるいは透視投影の下で動作する高速焦点調節機構を実現し、調節サイクル30 Hzの動画像焦点調節技術を確立した。また濁った水中の移動物体を複雑な背景において安定に画像追跡するための画像処理技術として、階調イコライゼーション、二値化による粗い領域抽出、SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特徴を用いたマッチングによる領域内特徴群の移動距離と回転角の算出、および算出結果の投票処理を組合せた物体追跡画像処理法の有効性を確認した。高速焦点調節機構と合焦度演算用FPGAプロセッサの整備および合焦度に基づく三次元運動物体の奥行きトラッキングと全焦点画像生成、さらに運動物体の高速トラッキングの基礎検討を行い、フォーカスベース・バイオミメティックビジョンの基礎的成果を得て、次期研究課題を具体化した。1.高速焦点調節機構、三次元運動物体の奥行きトラッキングと全焦点画像生成の研究(1)主な成果:差動レンズ構成の可変焦点レンズを用いた完全透視投影型撮像システムを構築し、ロボットの近接作業空間(調節距離210350mm)において、基本性能として奥行き移動物体についてFPGA実装により全焦点画像生成速度30Hz、静止物体について距離計測精度1mmを達成した。(2)次期課題:・アクティプパターン投影は、物体表面のテクスチャに依存せずに計測点を予め全計測領域に渡って均一に設定し、かつ高コントラストの画像特徴を得るのに有効である。計測の高精度化と高信頼化、さらに計測時間の短縮のため、同投影方式を次期課題に設定した。・奥行きトラッキングに視線制御機能を加えることにより、物体領域の注視とトラッキングを実現することができる。同トラッキング技術を水中ロボット遠隔支援などに有用な三次元映像モニターの実現のための次期課題に設定した。2.変形する三次元運動物体の高速トラッキング画像処理法の研究(1)主な成果:テンプレート更新型位相限定相関法とSIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特徴マッチング法を用いた食品パッケージの位置・姿勢トラッキング実験により、回転、スケール変化、照明変動、微小変形等に対応できるトラッキングアルゴリズムの見通しを得た。(2)次期課題:物流センター、水中ロボット作業環境等の実環境を想定し、物体変形、照明変動、背景雑音等の影響を受けにくいトラッキング画像処理法の開発を行う。1.高速焦点調節機構の研究(担当石井):透視投影中心を発散中心とするレーザストライプパターンの共心投影を併用する合焦点法を考案し(特願2010-179808)、本考案に基づき高速合焦点法実験装置の設計試作を進めた。共心投影によりストライプパターン上の計測点の画像座標が計測距離の変化に対して不動点となるため、一桁程度、計測時間を短縮することができる見通しを得た。またレーザスペックル雑音の低減策については、レーザダイオードへの高周波電流重畳等の従来手法は効果が認められず、ストライプ方向の画像強度平滑化処理を採用することとした。次年度、実験装置を完成し所期の計測性能を確認する。2.三次元運動物体の奥行きトラッキングと全焦点画像生成の研究(担当石井):運動物体の全焦点画像生成の確認が既にできていることと、次項の関心画像領域のトラッキング画像処理法の進展を踏まえ、視野中心の移動機構に重点を置いて検討を進めた。その結果、上記共心投影光学系の一部を用いて、撮像光学系を回転することなく、回転ミラーの付加により小型の視線制御機構を実現できる見通しを得たので、次年度において視線制御機構実験装置を試作し視線制御評価実験に供することを目指して機構設計を進めた。3.変形する三次元運動物体の高速トラッキング画像処理法の研究(担当平井):SIFT法による特徴テンプレートマッチングを水中運動物体のトラッキングに適用し、三次元の姿勢変化と変形のない人工物(食品パッケージ)については、水面の波立ち、異物混入および汚濁による一定の画像品質低下の条件において、対象画像の回転と平行移動およびスケール変化に対してトラッキングが可能であることを明らかにした。本成果から、三次元の姿勢変化と物体変形に対応する方法として、上記手法にテンプレート更新機能を付加する方法を有用と判断し、次年度の研究課題とした。1.高速焦点調節機構の研究(担当石井):透視投影中心を発散中心とするレーザストライプパターンの共心投影により合焦点法三次元形状計測の高精度高信頼化と高速化を実現するため、撮像レンズに前置する共心パターン投影付加機構を試作した。また同機構の試作に合わせ焦点調節機構結像特性のシミュレーションを実施して差動レンズ材料の最良選択を行い、径8mmの像視野に渡り空間周波数100本/mmで20%のコントラスト値を達成した。共心パターン投影付加機構の試作では、特にレーザパターン光の導入に用いる半透明鏡において生じる光学収差の低減、不要な反射光の抑制、付加機構自身の小型化に留意した。パターン光源には、レーザ素子と一次元回折格子からなる99ラインストライプパターン発生器(市販品)を使用した。

距離250440mmでストライプピッチは0.61mm、距離測定精度は1mmであった。最終的に、共心パターン投影付加機構、市販撮像レンズ、改良高速焦点調節機構、及び高解像度カメラからなり合焦度演算ボード内蔵PCにより制御される三次元形状計測実験装置を構築した。所期の形状計測性能の総合的確認は今後の課題である。2.三次元運動物体の奥行きトラッキングと全焦点画像生成の研究(担当石井):前記実験装置において、共心パターン投影付加機構をガルバノミラーに変更し、視線制御(±20度)と焦点調節による三次元注視点移動と全焦点画像生成を合せて行うことができるバイオミメティック・ビジョン・プラットホームを構築した。所期の総合的視覚機能の確認は今後の課題である。3.変形する三次元運動物体の高速トラッキング画像処理法の研究(担当平井):複雑な背景と濁りのある深さ15cmの水中に沈められたジュースパック画像に対し、階調イコライゼーションと二値化による粗い領域抽出、テンプレート画像とのSIFTマッチングによる領域内特徴点群の回転量と平行移動量の算出、および算出結果の投票処理の組合せにより、これまでのSIFT法単独に比し移動量を安定に検出することができた。物体変形に対処するテンプレート更新法の確立は今後の課題である。
法科学的試料に対するキャピラリー電気泳動/質量分析法の感度向上に関する研究

本研究では、法科学分野では一般的な分析対象である生体試料などの夾雑物の多い試料を、キャビラリー電気泳動/質量分析(CE/MS)法を用いて分析した場合に、どのような条件で感度向上が可能であるかを検討した。CEでは、泳動液の電気伝導度に対して注入試料の電気伝導度が高い場合には、試料の拡散が生じ、ピークがブロードになるという問題がある。この場合、泳動液の電気伝導度を増加させることが一つの対策であるが、これはキャピラリー全体を流れる電流を増加させ、発熱の問題を生じさせてしまう。そこで、キャピラリー内径を小さくすることで電流が抑制可能ではないかということに着目し、感度向上が図れるかどうかを検討した。UV検出CEでは、光路長を確保するために内径50μmのキャピラリーを用いることが一般的であり、その後開発されたCE/MSにおいても内径50μmのキャピラリーを用いたメソッドが多く報告されている。検討の結果、内径30μmのキャピラリーを用いることで、夾雑物の多い試料に対しても、感度低下を抑制して分析可能であることがわかった。また、内径を小さくすることにより、コンディショニングにより時間がかかることや、スプレイヤー部分でのアスピレーション効果低下に伴いシースガスの流量を増加させる必要があることなどの知見も得られた。なお、内径10μmについては、コンディショニングに時間が掛かりすぎるため、実用的とは言えなかった。本研究は、法科学的試料をCE/MSを用いて分析する場合には、従来よりも内径の小さいキャピラリーを用いることで感度の向上が可能であることがわかった点で、その意義は大きい。
「方言認知地図」の計量的研究

本研究では、一般人が抱いている方言使用領域に対する認識のデータを数量化し、その処理をコンピュータ化することによって、日本各地の話者が抱いている方言認知の実態を把握し、その地域差を明らかにすることができた。研究は大きく、(1)各地のデータ収集と、(2)コンピュータプログラムの開発、データの入力と集計、(3)データの分析の3段階に分けられる。自ら開発した方言認知地図の集計プログラムを開発し、日本各地から1000人以上のデータを収集した。調査対象の地域は東京、名古屋、岐阜、金沢、大阪(若年層と中年層)、広島、福岡、鹿児島であった。1994年の68月にかけて、入力時間を大幅に短縮する「県境地図の置換え機能」を加えた増訂版のプログラムを開発した。方言認知地図という新しい研究分野、及びその処理プログラムについては『パソコン国語国文学』で発表し、同書についているフロッピ-に方言認知地図のデモ用プログラムも含まれていた。また、1995年3月に大阪大学文学部に提出した博士論文に方言認知地図の調査結果の徹底的な分析が含まれている。(この論文は1995年度中に出版する予定である。)ここでは、日本全国レベルでの、地方差、性差、年層差による方言認知領域の違いを追求している。さらに、近畿版の調査も行ない、話者の認識による近畿諸方言の細分類を分析した。また、方言認知領域と実際の方言事象の地理的分布との比較をするために、1994年10月に「若年層の京阪方言全国分布地図集」を発表した。
ピコ秒分光法による芳香族アミン類の励起状態プロトン解離ダイナミクスの研究

水溶液中におけるアニリン誘導体の励起状態プロトン解離反応について,ピコ秒けい光寿命測定により検討した。アニリニウムイオンの励起一重項状態でのプロトン解離反応は,約60ピコ秒で起こり,アミノ基上あるいは芳香環上に置換基を導入すると,その速度が著しく変化することを初めて見出した。アミノ基上の水素原子をアルキル基に置換すると,プロトン解離速度は顕著に減少する。これは,プロトン受容体となる水クラスターが,プロトン移動に有利な配向を取りずらくなるためと解釈される。一方,芳香環のメタ位にシアノ基のような電子吸引性基を置換するとプロトン解離時間が数ピコ秒に減少し,逆に,メトキシ基のような電子供与性基を置換すると解離速度が著しく増加することを見出した。一方,パラ位に置換基を導入した場合は,置換基の電子的性質にかかわらず,プロトン解離速度はほとんど変化しなかった。この結果は,電気双極子遷移モーメントの方向と置換基の位置の関係に基づいて説明できることを示した。さらに,一連のアニリン誘導体について,励起状態プロトン移動反応の自由エネルギー変化を見積もり,プロトン解離速度との関係を調べたところよい相関が見られた。すなわち,プロトン解離速度は,反応の自由エネルギー変化によって支配されており,反応前後の溶媒緩和が重要であることが分かった。また,重水中でプロトン解離速度を求めたところ,非常に大きな重水素同位体効果(約3.0-5.0)が見出された。この結果は,溶媒へのプロトン移動反応がトンネル効果によって進行していることを示唆している。また、アミノ基の運動を構造的に抑制したアニリン誘導体について、プロトン解離速度を実測することにより、アミノ基の構造変化がプロトン解離反応において重要であることを示した。

アミノ基上の水素原子をアルキル基に置換すると,プロトン解離速度は顕著に減少する。これは,プロトン受容体となる水クラスターが,プロトン移動に有利な配向を取りずらくなるためと解釈される。一方,芳香環のメタ位にシアノ基のような電子吸引性基を置換するとプロトン解離時間が数ピコ秒に減少し,逆に,メトキシ基のような電子供与性基を置換すると解離速度が著しく増加することを見出した。一方,パラ位に置換基を導入した場合は,置換基の電子的性質にかかわらず,プロトン解離速度はほとんど変化しなかった。この結果は,電気双極子遷移モーメントの方向と置換基の位置の関係に基づいて説明できることを示した。さらに,一連のアニリン誘導体について,励起状態プロトン移動反応の自由エネルギー変化を見積もり,プロトン解離速度との関係を調べたところよい相関が見られた。すなわち,プロトン解離速度は,反応の自由エネルギー変化によって支配されており,反応前後の溶媒緩和が重要であることが分かった。また,重水中でプロトン解離速度を求めたところ,非常に大きな重水素同位体効果(約3.0-5.0)が見出された。この結果は,溶媒へのプロトン移動反応がトンネル効果によって進行していることを示唆している。また、アミノ基の運動を構造的に抑制したアニリン誘導体について、プロトン解離速度を実測することにより、アミノ基の構造変化がプロトン解離反応において重要であることを示した。
微小ジョセフソン接合集団における量子同期の理論

超伝導体ジョセフソン接合アレイにおいて創発する同期現象及び巨視的量子現象に関して研究を行った。高温超伝導体固有接合から発生するテラヘルツ電磁波の計算を行った。その結果,人工的に局所加熱することによって,テラヘルツ波の強度が桁違いに増大することを明らかにした。また多バンド超伝導ジョセフソン接合における巨視的量子トンネル効果に関する理論構築を行った。その結果, Leggettモードの存在によって量子トンネル率は増大することが明らかとなった。さらに、超伝導量子メタマテリアルの電磁波応答現象についても理論的に検討を行った。本研究においては、微小超伝導体ジョセフソン接合において創発する同期現象及び巨視的量子現象に関して理論的に研究を行う。昨年度までの研究成果を発展させて、本年度は高温超伝導体固有ジョセフソン接合における古典的テラヘルツ波発振に関して理大規模数値シミュレーションを行った。そして、人工的に局所加熱をすることによりテラヘルツ波発振の強度が著しく増大することを見出した。これにより実用的なmWオーダーの固体テラヘルツ発振器が可能となることが明らかとなった。以上の成果についてはAppl. Phye. Lett.誌に論文を発表した。またこの成果は同誌のFeatured article及び表紙に採択された。また多バンド超伝導体から構成されるジョセフソン接合における協力量子トンネル現象の理論についても研究を行った。虚時間汎関数積分の手法を用いて二バンド超伝導体単一バンド超伝導体ジョセフソン接合の巨視的量子トンネル率の計算を行った。その結果、バンド位相差モード(Leggettモード)の存在により、ポテンシャル障壁を下げてトンネルが促進される効果と摩擦によってトンネルが抑制される2つの効果が同時に発生することが明らかとなった。どちらの効果が支配的になるのかについて数値シミュレーションを行った結果、常にトンネルを促進する効果のほうが優勢になり、Leggettモードの存在により巨視的量子トンネル率は増大することが明らかとなった。以上の成果については現在論文を執筆注である。本研究においては、超伝導体ジョセフソン接合において創発する同期現象及び巨視的量子現象に関して理論的に研究を行う。本年度は、高温超伝導体固有ジョセフソン接合における同期現象及びテラヘルツ波発振に関して理論及び数値的に研究を行った。ジョセフソン接合の位相差ダイナミクスを記述する運動方程式、熱伝導方程式、マクスウェル方程式を連立させることにより固有接合から発生するテラヘルツ電磁波の計算を行った。その結果、温度分布に非一様性が自然に現れることを明らかにした。さらに温度分布が非一様な場合、分布が一様な場合に比べて桁違いに強いテラヘルツ電磁波が発生することを示した。また、現在人工的に局所加熱をすることによって、テラヘルツ波の強度を制御する方法について検討を行なっている。またジョセフソン接合の協力量子ダイナミクス理論を構築することを目指して多バンド超伝導ジョセフソン接合における巨視的量子トンネル効果に理論構築を行った。その結果、バンド間位相差トンネル結合の存在により極めて多彩な量子トンネル現象が発現することを明らかにした。具体的には、多バンド接合においては多次元空間のトンネルパスが出現し、巨視的量子トンネル率が通常の単一接合の場合に比べて大きく減少することを見出した。それに対し熱的な脱出率はほとんど変更を受けないことが明らかとなった。そのため、巨視的量子トンネル現象を観測することによりバンド間位相差トンネル結合の存在をが検証可能になることが分かった。本研究においては、微小な結合ジョセフソン接合集団において発現する同期現象と巨視的量子現象に関して理論的な研究を行う。最終年度はこれまでに開発した計算・解析手法に基づいて(1)高温超伝導体固有接合テラヘルツ発振器における偏光制御法の提唱を行った。具体的には、人工的に固有接合を局所加熱することによって、固有接合から放出される電磁波の偏光が制御可能になることを明らかにした。本成果については国際会議で発表を行い、現在論文の作成をすすめている。また、(2)超伝導量子ビット集団から構成される量子メタマテリアルの電磁波発振に関して研究を行った。メタマテリアルとは、電磁波の波長に比べて十分小さな人工原子から構成される人工物質で、人工原子の形状や配置によって誘電率や透磁率を自在に制御する事ができる。それに対し、最近量子力学的人工原子から構成される量子人工媒質(量子メタマテリアル)について大きな注目が集められるようになってきた。本研究においては、超伝導共振器中の超伝導量子ビット集団から構成される量子メタマテリアルにおける電磁波応答について半古典理論に基づく解析を行った。その結果、量子メタマテリアル内を伝搬する古典電磁波と量子ビット集団が非線形に結合することによって、極めて異常なレーザ発振が生じることが明らかとなった。また静磁場を印加した場合、自発的に渦糸状態が形成されることを明らかにした。以上の成果については国際会議等で発表を行い、Phsical Review B誌に論文が掲載された。さらに(3)多バンド超伝導体における協力的巨視的量子現象の理論を構築した。