hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不均一系パラジウム炭素を触媒とする芳香族アミノ化反応の開発

不均一系パラジウム炭素(Pd/C)を触媒とするアミン類と芳香族ハロゲン化合物とのカップリング反応を開発した。Pd/Cは定量的に回収され、パラジウムは反応液中にほとんど溶出しなかった。また、分子内に芳香族臭素とアミノ基をもつ2-ブロモフェネチルアミンを基質とすると、分子内アミノ化反応が進行しインドリンが生成した。インドリンは昇温により芳香化され、インドールを定量的に合成することができた。反応の進行に影響を及ぼすと予想される触媒量、ホスフィン配位子と塩基の種類、反応温度及び溶媒を詳細に検討した結果、芳香族ハロゲン化合物に対して2モル%の10%パラジウム炭素(Pd/C)、dppf(3モル%)及びナトリウムtert-ブトキシド(1.5当量)存在下1.5当量のアミン類をシクロペンチルメチルエーテル中還流すると芳香族アミン類が収率良く得られることが明らかとなった。本反応条件は芳香環上の官能基の電気的性質(電子求引性あるいは供与性)や置換位置に影響を受けず、様々なブロモベンゼン誘導体のアミノ化に適用可能であった。また、ブロモピリジンやクロロシアノベンゼンのアミノ化も円滑に進行し、芳香族ハロゲン化合物の幅広い基質一般性を明らかとした。さらに、アミン類の基質適用範囲を調べるべく様々なアミン類とブロモベンゼンとの反応を検討したところ、第二級鎖状脂肪族アミン類では低収率であったが、第一級脂肪族アミン類、第二級環状脂肪族アミン類及びモノアリールアミン類は優れたアミノ源であった。また、芳香族臭素化合物の使用量を調整することで、モノアリールアミン類からジアリールアミン類あるいはトリアリールアミン類を作り分けることに成功した。これらの成果に基づき、分子内にアミノ基と芳香族臭素が共存する、市販の2-ブロモフェネチルアミンの分子内でのカップリング反応を検討した。その結果、予期したインドリンではなく、その酸化体であるインドールが50%の収率で得られた。すなわち、本条件を用いると、カッブリングと酸化がワンポットで進行する。今後反応条件を精査することで、収率の向上を図るとともに、様々な2-ブロモフェネチルアミン誘導体を基質とすることで新規インドール誘導体合成法として確立する。インドール骨格はセロトニンやトリプトファンなどの生体内物質や、インドメタシンに代表される医薬品の重要な部分構造である。本申請研究では平成21年度までに、分離・回収が容易で再利用が可能な不均一系パラジウム炭素を触媒とする芳香族ヨウ素あるいは芳香族臭素化合物とアミン類とのクロスカップリングに基づく芳香族アミノ化反応の基本条件を確立している。また、同一分子内に芳香族臭素と第一級アミンを併せ持つ2-ブロモフェネチルアミンを基質とすると分子内で芳香族アミノ化反応が進行し、インドリンを経てインドールが生成することも見いだしている。平成22年度は、このインドール形成反応を詳細に検討した結果、メシチレン中200°Cで加熱するとインドールが、また140°Cではインドリンがそれぞれ単一の生成物(それぞれ95%の単離収率)として得られることを明らかとした。今後は官能基を有する2-ブロモフェネチルアミン誘導体を基質とすることでインドリンあるいはインドールの選択的合成法としての一般性を確立すべく条件を精査する。また、含窒素複素環と芳香族ハロゲン化合物とのカップリングについて、インドールとブロモベンゼンを用いて検討したところ、対応するN-フェニルインドールが高収率で得られた。さらに3位あるいは5位がメチルあるいはメトキシ基で置換したインドールおよびブロモピリジンが本N-アリール化に適用可能であることも明らかとなった。このN-アリール化は2-ブロモフェネチルアミンの分子内アミノ化反応と組み合わせることも可能であり、分子内アミノ化反応の途中でブロモベンゼンを添加すると閉環-芳香化成績体であるインドールの窒素原子上にフェニル基がワンポットで導入されることを見いだした。平成23年度はN-アリールインドール誘導体の一般合成法として確立するとともに、インドール以外の含窒素複素環のカップリングを検討する。最近のBuchwald-Hartwig反応に関する研究では、触媒活性の向上を目的として、リガンド開発に重点が置かれている。これらリガンドは不安定で有毒なものが多く、殆どが市販されていない。さらに旧世代のリガンドも依然として高価である。もしリガンドを必要としない反応系が構築できれば、環境調和型反応として、工業的実用性も向上する。リガンドを使用しない反応を開発するに当たり、まずリガンドの減量を試みた。10%Pd/C(2mol%)を触媒とする、プロモベンゼンを用いたモルホリンのN-フェニル化について沸騰CPME(cyclopentyl methyl ether)中、dppf[1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]を3mol%から段階的に減量したところ、1mol%以下では反応性が著しく低下した。

そこで、パラジウムへのリガンド様作用を期待して配位性の高い高沸点溶媒であるジブチルエーテル(沸点142°C)及びDMPU[N,N-dimethylpropyleneurea、沸点146°C(44mmHg)]中で検討した。沸騰ジブチルエーテル中ではdppfを添加しないと反応がほとんど進行しないのに対し、DMPU中では220°Cで50%の収率で対応するN-フェニルモルホリンを得ることができた。3.0mol%のdppf添加でもほぼ同様の収率(52%)であったことから、リガンドフリーでも反応が進行することが明らかとなった。また、ブロモベンゼンによるp-トルイジンのモノフェニル化では、ジブチルエーテル中リガンドフリーで対応するジアリールアミン誘導体を48%の収率で合成することができた。以上、高沸点で配位性の溶媒中、Pd/Cを触媒とするリガンドフリーBuchwald-Hartwig反応が中程度ではあるが進行することが明らかとなった。
東アジアにおける筋ジストロフィーオーダーメイド治療開発のための分子疫学的調査

デュシェンヌ型筋ジストロフィーに対する分子治療法が開発され、その導入に期待が高まっている。これらの治療法を臨床へ応用する上において、治験により多数例における有効性の検討が不可欠である。しかし、分子治療は遺伝子変異の種類によって方法が異なる「オーダーメイド治療」であるため、個々の治療法の対象症例数が少なく国内において有効性を明らかにすることは困難である。本研究では、東アジア各国におけるデュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の分子疫学を明らかにすることを目的として、ジストロフィン遺伝子解析を行っている。ジストロフィン遺伝子変異の7割はエクソン単位の欠失・重複であり、MLPA(multiplex ligation-dependent probe amplification)法において同定が可能である。しかし残りの3割は1ないし数塩基の微小変異であり、ジストロフィン遺伝子が巨大であるため、多数例において微小変異の同定を行うことは困難である。29年度は、前年度に引き続き、次世代シークエンサーを用いたジストロフィン遺伝子の微小変異を同定するシステムの検証を行った。近年、機会採血において偶然高CK血症を指摘されるなど、若年で受診する症例が増えている。確定診断には侵襲的な筋生検を要する場合も多い。研究代表者らは、次世代シークエンサーを用いたシステムにより、非侵襲的に多数例の解析を行い、多くの微小変異を同定することが可能であった。今後、現地研究者との連携のもと、MLPA法と次世代シークエンサー法を組み合わせることにより、海外の多数例のデュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の遺伝子変異の同定を効率的に進める。海外の研究者との連携が十分に取れず、29年度に予定していた成果を十分に上げることができなかった。その一方、ジストロフィン遺伝子の微小変異解析法の構築は予定通り進んでいるため、本年度の遅れを次年度で取り戻す予定である。東アジア各国(中国、ベトナム、インドネシア、ネパールなど)において現地の研究者との連携を再構築する。そして、現地において筋ジストロフィーが疑われる症例の臨床診断を行うとともに、デュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の集積を行い、現地においてMLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification)法、RT(reverse transcription)-PCR法およびダイレクト・シークエンス法を用いて、デュシェンヌ型筋ジストロフィー症例のジストロフィン遺伝子変異を解析する。また、症例数が多い場合は、次世代シークエンサーを用いた遺伝子解析も併用して変異の同定を進める。これらの調査に基づき、東アジア各国におけるデュシェンヌ型筋ジストロフィーの分子疫学を明らかにし、ジストロフィン遺伝子異常のデータベースを構築する。さらに、デュシェンヌ型筋ジストロフィーに対する「オーダーメイド治療」の臨床的な有効性を検討するための基盤整備を行う。ジストロフィン遺伝子変異の7割はエクソン単位の欠失・重複であり、MLPA(multiplex ligation probe probe amplification)法において同定が可能である。しかし残りの3割は1ないし数塩基の微小変異であるが、ジストロフィン遺伝子が巨大であるため、多数例において微小変異の同定を行うことは困難である。今年度は、次世代シークエンサーを用いたジストロフィン遺伝子の微小変異を同定するシステムを構築するために、ジストロフィン遺伝子パネルを構築し、その有用性の検討を行った。その結果、本システムを用いて、多数例のジストロフィン遺伝子解析を効率的に解析することが可能であった。現地研究者との連携のもと、MLPA法と次世代シークエンサー法を組み合わせることにより、海外の多数例のデュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の遺伝子変異の同定を効率的に進めることが可能となった。海外の研究者との連携が十分に取れず、初年度に予定していた成果を十分に上げることができなかった。

研究代表者らは、次世代シークエンサーを用いたシステムにより、非侵襲的に多数例の解析を行い、多くの微小変異を同定することが可能であった。今後、現地研究者との連携のもと、MLPA法と次世代シークエンサー法を組み合わせることにより、海外の多数例のデュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の遺伝子変異の同定を効率的に進める。海外の研究者との連携が十分に取れず、29年度に予定していた成果を十分に上げることができなかった。その一方、ジストロフィン遺伝子の微小変異解析法の構築は予定通り進んでいるため、本年度の遅れを次年度で取り戻す予定である。東アジア各国(中国、ベトナム、インドネシア、ネパールなど)において現地の研究者との連携を再構築する。そして、現地において筋ジストロフィーが疑われる症例の臨床診断を行い、デュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の集積を行う。そして、現地においてMLPA(multiplex ligation probe probe amplification)法、RT(reverse transcription)-PCR法およびダイレクト・シークエンス法を用いて、デュシェンヌ型筋ジストロフィー症例のジストロフィン遺伝子変異を解析する。また、症例数が多い場合は、次世代シークエンサーを用いた遺伝子解析も併用して変異の同定を進める。これらの調査に基づき、東アジア各国においてデュシェンヌ型筋ジストロフィーの分子疫学を明らかにし、ジストロフィン遺伝子異常のデータベースを構築する。さらに、デュシェンヌ型筋ジストロフィーに対する「オーダーメイド治療」の臨床的な有効性を検討するための基盤整備を行う。そして、現地において筋ジストロフィーが疑われる症例の臨床診断を行うとともに、デュシェンヌ型筋ジストロフィー症例の集積を行い、現地においてMLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification)法、RT(reverse transcription)-PCR法およびダイレクト・シークエンス法を用いて、デュシェンヌ型筋ジストロフィー症例のジストロフィン遺伝子変異を解析する。これらの調査に基づき、東アジア各国におけるデュシェンヌ型筋ジストロフィーの分子疫学を明らかにし、ジストロフィン遺伝子異常のデータベースを構築する。
非接触給電におけるパワーマネージメント技術基盤の確立

本研究では送電・結合・受電と3つのパートに分けることができる非接触給電を「ひとつのシステム」としてモデル化・最適化し、そのパワーマネージメント技術を確立する理論構築を行った。具体的には(1)物理学に立脚した磁界結合部のモデリング(2)3つのサブシステムを統合したDC-DC非接触給電システムの提案とモデル化(3)非接触給電におけるエネルギー散逸構造の解明(4)パワーマネージメントの確立の4テーマについて検討した。結果として、最大効率の理論限界を押さえた上で非接触給電を設計することが可能となった。具体的な非接触給電パワーマネージメントシステムを設計・実装し、理論の妥当性を確認した。非接触給電において、電力伝送効率を最大化しながら、所望の出力制御を実現する、パワーマネージメントの技術基盤を確立することを本研究の目的とする。第一段階としてマグネティクス分野の視点から、無線結合部の物理的解析表現を導出し、送電・伝送・受電を「一つのシステム」とみなした統合モデルを構築する。その統合モデルにパワーエレクトロニクス分野で培われた高度な制御技術を応用し、非接触給電のパワーマネージメントを実現する。本研究の特徴はマグネティクス、パワーエレクトロニクスの分野横断型アプローチを取り、申請者の培ってきた独自技術を活かすことにある。平成26年度はSISO(Single Input Single Output)システムにおいて、電力伝送効率最大化の理論を構築し、実験・シミュレーションによりその妥当性を実証した。具体的には同半径のコイルを1次側、2次側にもつ磁界結合部のモデル化を行った。磁界結合部を弱結合高周波トランスにモデル化することを提案し、(i)自己インダクタンス、(ii)等価抵抗、(iii)寄生キャパシタンス、(iv)結合係数を物理法則から解析的に表現することに成功した。その上でSISO非接触給電の回路構成の提案と解析を勧めた。さらにエネルギー散逸構造の解明と電力伝送効率最大設計の理論構築に成功した。具体的にはD級、E級、DE級増幅器を含む非接触給電システムを提案し、その解析モデルおよび高効率化のための設計指針を示した。結合部のエネルギ散逸は受電側の等価抵抗と送電側の1次コイルの寄生抵抗の比に起因することを数理モデルにより明らかにした。つまり、高効率化では、受電回路の最適化、および結合部分の最適化が重要であり、具体的設計例を通して実験的に明らかにした。非接触給電において、電力伝送効率を最大化しながら所望の出力制御を実現する、パワーマネージメント技術基盤を確立することを本研究の目的とする。第一段階としてマグネティクス分野の視点から、無線結合部の物理的解析表現を導出し、送電・伝送・受電を「一つのシステム」とみなした非接触給電モデルを構築する。本研究の特徴はマグネティクス、パワーエレクトロニクスの分野横断型アプローチを取り、申請者の培ってきた独自のシステム設計技術を活かすことにある。平成27年度はSISO(Single Input Single Output)システムにおいて、平成26年度に構築したモデルに対し非線形最適化アルゴリズムであるPSO(Particle Swarm Optimization)を適用することにより、結合部位分のサイズ(物理パラメータ)の中で最大効率を達成するシステム設計技術の開発に成功した。さらに、電力制御方式として、受電側で、間引き制御/パルス密度制御を実現するための制御構成を提案し、その特性を評価した。さらに、別方式として、入力段、出力段にdc/dcコンバータを直列に結合することによる制御方式を提案した。この制御方式では、インピーダンスマッチングと出力制御を同時に行うことが可能であり、高電力変換効率を広いパラメータ領域で達成できることを示した。また、SIMO(Single Input Multiple Output)の非接触給電システムのモデル化、設計を行い、実験によりその特性を評価した。平成27年度中に非接触給電システムの制御方式にある程度の目途が立ったことは大きな進捗である。特にパルス密度制御は受電側で制御が完結できる点が大きなポイントで、送電側との情報交換を不要にできる可能性を見出すことができた。上記進捗は平成28年度に予定していたSIMOシステムの構築およびその制御方法の確立のテーマを前倒しで進めている意味を持ち、その意味で当初の計画以上に進展していると言える。非接触給電において電力伝送効率を最大化しながら所望の出力制御を実現する、パワーマネージメントの技術基盤を確立することを本研究の目的とする。平成28年度はこれまでに確立した非接触給電モデルをもとに最適定格設計をしたシステムの前段、後段にコンバータを接続することにより、最大電力追従制御を実装しその評価を行った。後段コンバータで一定電圧を、前段コンバータで入力電流最小化を図ることにより、結果としてインピーダンスを最適化したうえで出力電力を保つ制御状態を達成することが明らかとなった。この方式を用いると、負荷変動や位置ずれに対しても送電側から見た出力インピーダンスを一定とできる。結果としてE級スイッチングを常に達成する中で出力電圧を制御することができる。

本年度はこのシステムに無線通信機能を有した閉ループ制御機構を設計し、その特性を評価した。回路実験結果より、本方式が非接触給電システム、特にSIMO(Single Input and Multiple Output)非接触給電システムの制御方式に対し有効であることを確認した。本研究では送電・結合・受電と3つのパートに分けることができる非接触給電を「ひとつのシステム」としてモデル化・最適化し、そのパワーマネージメント技術を確立する理論構築を行った。具体的には(1)物理学に立脚した磁界結合部のモデリング(2)3つのサブシステムを統合したDC-DC非接触給電システムの提案とモデル化(3)非接触給電におけるエネルギー散逸構造の解明(4)パワーマネージメントの確立の4テーマについて検討した。結果として、最大効率の理論限界を押さえた上で非接触給電を設計することが可能となった。具体的な非接触給電パワーマネージメントシステムを設計・実装し、理論の妥当性を確認した。当初の計画であるSISOシステムにおいては、その数理モデル化、設計理論の構築とも確立できたと考える。そのうえで、H27年度の研究課題であった、SISOシステムでの制御方法の提案、SIMOシステムの設計にも着手を開始し、両課題とも一次試作を終えて評価の段階にある。その意味で、当初の計画を前倒しして進めることができていると考える。平成28年度はSIMOシステムのパワーマネージメントシステムを構築する。SISOシステムの制御システムと比較すると、出力制御に求められる機能が多様化する。具体的には(i)受電器数の変化による送電側の入力電力量の制御(ii)送電側コイルの磁界一様性に起因する受電電力のばらつきを補償する制御方式を提案する。(i)は2-1で実装したフィードバック構造に加え、一次側のリアクタンスをセンシングすることにより制御パラメータを決定する。(ii)は受電側で自律的に制御するトポロジを考える。これは、平成27年度に実装済であるPDM制御に他ならない。28年度が最終年度であるため、記入しない。非線形回路理論H27年度は次の課題を進める。ただし1に関しては相当程度まですでに研究が進んでおり、早い段階で結論がでると考えている。1. SISOシステムの制御機構の構築:前年度設計したSISOシステムの出力制御手法を提案し、その実装を行う。具体的には負荷変動、結合部の位置ずれに対する制御方式を検討する。研究者が持つ特許技術の導入を検討し、沖電気から提供される低電力無線通信デバイスを用いて受信側の情報を送信側にフィードバックすることを検討する。フィードバック情報は離散的になるため、送信側ではディジタル制御を適用する。2. SIMOシステムの磁界結合部のモデル化:SIMO磁界結合部のモデル化を行う。
認知症患者と介護家族への心理教育的介入プログラムの開発

認知症患者と主家族介護者を対象とした心理教育的介入プログラムとして、回想コラージュ療法を用いたプログラムを開発した。配偶者介護ではとくに、公的サービス利用に至るまでの期間における介入の必要性と、緊急時における道具的・情報的サポートの必要性が示唆された。また介入指標として、患者ではバウム・テストにおける成熟度、および人格特性における開放性に、新たな可能性が見出された。さらに介護者では介護エフィカシーおよびレジリエンスの向上が示され、本介入プログラムの効果が実証された。認知症患者家族46名(配偶者26名、子および子の配偶者20名)を対象に、個別面接調査および集団による家族会、患者会における聞き取り調査を行った。その結果、全体のニーズとして、(1)日常時の支援と(2)緊急時の支援、の2種類に大別された。まず日常時の支援としては、続柄および各個人のもっているソーシャルネットワークによってサポートニーズは異なることが分かった。具体的には、子どものいない、あるいはいても遠方であるか介護に対して非協力的であるといった老夫婦世帯に対しては、配偶者の施設入居による孤独感やサービス利用自体に対する抵抗感を感じやすいため、サービス利用をすすめるにあたっては慎重な対応が求められるだろう。一方、子どもなどの協力を得やすい老夫婦の場合、積極的なサービス利用に対する抵抗感が少ない場合が多いこと、さらに、家族のもっているコーピングスキルの違いも考慮する必要があることが示唆された。緊急時の支援としては、患者の問題行動の中でも特に暴力や攻撃性を伴う行動が発生した場合、精神科救急や精神科医の往診が可能な病院といった道具的サポート源と、それらについての情報的サポート源が求められていることが示唆された。さらに、これらニーズヘの影響要因として、ケアマネージャーなど、公的支援スタッフとの関係性やスタッフのもつ情報量、また利用施設のケアの質もこれら支援への影響要因として大きな要因であることが窺えた。これらの質的研究結果を仮説として、今後量的調査による実証的研究を行うことで、心理教育介入プログラムヘの礎となることが望まれる。認知症患者および主家族介護者を対象に、昨年度にひきつづき、個別介入およびグループ介入を行った。両群間の効果査定に関する差異を検討した結果、現段階では有意でないことが示された。このことから、患者家族同士の感情共有による効果が顕著になっていない可能性が考えられた。対象者の背景などの特性によって、両介入方法のいずれが適当であるかを考慮したうえで、介入されなければならないことの重要性が示されたといえよう。またグループ介入における効果を、どのように増大させていくかについて、今後考慮していく必要のある要因が示された。たとえば、対象者の患者からみた続柄によって、介護負担の種類や患者との関係性の質が異なるため、介護生活上のストレス評価の種類も異なる可能性が示唆された。現在のグループ介入においては、対象者の背景について特に統一されていないが、たとえば親を介護している者と配偶者を介護している者では、共有できない部分も多く、集団の凝集性が増大しにくい一因になっているのではないだろうか。一方で、男女でも差異は存在するが、男性にとって女性からの評価を受ける場面も多く、また男性同士における感情共有のためのコミュニケーションスキルが女性に比して得意ではないことから、性別については、むしろ混在することによる意義があるのではないかと考えられる。心理教育介入に関しては、これまで具体的な介入方法による違いはあまり検討されてきていない。今後は、家族だけでなく患者もふくめ、グループ介入を効率的に継続していくために、様々な観点から分析を重ねる必要があると思われる。本研究では、認知症患者と主家族介護者を対象とした心理教育における介入方法の検討を行ってきた。その結果にもとづき本年度は、対象の属性を統制したグループ介入を行うこととした。介入の手法には、回想法およびコラージュ療法を用いた。これまでコラージュ継続制作を用いた実証的な効果研究はみあたらない。そこで今回、軽度認知症患者とその配偶介護者4組を対象に回想コラージュプログラムを実施し、効果検討にむけた基礎的知見を見出すことを目的とした。患者と介護者との関係性ヘアプローチするため、夫婦関係に関連したテーマを設定した。毎回のプログラムは、隔週1回1時間半、全7回(約4ヶ月間)連続して行った。(2)(6)の全5回でグループによる回想コラージュ療法を行った。効果評定には、バウム・テスト、気分、開放性、QOL、介護エフィカシーの尺度を用いた。結果、バウムにおける成熟度の上昇とエネルギー感の低下、また開放性およびQOLの向上がみとめられた。一時的な気分の変化としては、おびえた気分や生き生きした気分の向上がみられた。さらに介護者では、介護エフィカシーの向上が示された。成熟度は、現実への吟味能力や人格の繊細さを示す指標である。回想コラージュ療法では、想起された出来事に対する共感的相互作用を通した自己洞察が目的となる。

介入により自己の明確化や創作意欲の向上とともに、情動的・行動的側面が改善され、コラージュを媒介とした称賛等の良好な人間関係が築かれた結果・コミュニケーション能力が向上したと考えられる。一方エネルギー感の低下は、知的機能低下に伴う防衛の現れであり、自我の不安定さを露呈した可能性が考えられる。今後対象者の数を増やし、回想コラージュ療法の効果を認知症患者への心理療法として確立していく必要がある。また成熟度や開放性といった、これまでの指標ではみえない人格上の効果指標についても更なる検討が必要である。
下顎インプラントオーバーデンチャーの最適なインプラント位置の検証

インプラントーバーデンチャー(IOD)において義歯の動きが咀嚼能力と患者満足度の低下を招くことが報告されている.しかし,実際に義歯の動きを計測し,インプラントの本数との関係を調べた報告はない.本研究の目的は,下顎無歯顎模型上でIODの動きを測定し,インプラントの数が下顎IODの動きに与える影響を明らかにすることである.実験の結果,前歯部荷重時において,2-IODよりも1-IODや3-IODのほうが義歯床後縁の垂直変位量が小さかった.よって,下顎IODにおいて,インプラントが2本の場合は回転軸が発生し,前歯部咬合時に義歯床が大きく変位することが明らかになった.インプラントにより義歯床を安定させるインプラントオーバーデンチャー(IOD)は有効な治療法であるが、義歯床の回転が咀嚼能力と患者満足度の低下を招くことが報告されている。しかし、模型上で実際に義歯の変位を計測し、インプラントの本数と義歯の変位を調べた報告はない。本研究の目的は、下顎無歯顎模型上でIODの動きを測定し,インプラントの数と配置が下顎IODの動きに与える影響を明らかにすることである。本研究の結果はIODにおけるインプラントの配置に重要な示唆を与えるものであり、IOD装着者および医療者にとって非常に有益な情報となることが予想される。擬似粘膜付きの無歯顎下顎模型および実験用義歯を製作した。インプラントの配置は前歯部正中に1本(1-IOD)、両側側切歯相当部に2本(2-IOD)または前歯部正中と両側犬歯相当部の3本(3-IOD)とした。実験用義歯の咬合面に垂直に50Nの荷重を加えた.荷重部位は前歯部正中、左側犬歯部、左側小臼歯部および左側第一大臼歯部とした.荷重時の義歯床右側後縁の浮き上がり量、横揺れ量、荷重点の沈み込み量を測定した。前歯部正中荷重時に2-IODの後縁浮き上がり量が1-IODおよび3-IODと比較して有意に大きくなり、荷重点の沈み込み量は3-IODと比較して有意に大きくなった。後縁横揺れ量は前歯部荷重時に2-IODが1-IODに比較して大きくなったが、その値は浮き上がり量や沈み込み量と比較して非常に小さいものだった。他の荷重部位では3群間で有意な差は生じなかった。以上の結果より、前歯部荷重時において、インプラント数が2本よりも1本の方が義歯床の動きが抑制できることが示唆された。また臼歯部荷重においては、インプラント数は義歯床の動きに影響しないことが示唆された。模型実験による義歯床の動きの測定が予定通り行われたため。無歯顎に対する治療法として,インプラントオーバーデンチャー(IOD)は,重要な役割を果たしているが,一方で咀嚼時の義歯床の回転が咀嚼能力の低下を招くことが報告されている.患者のQOL向上のためには義歯床の回転を抑制することが望ましい.本研究の目的は,インプラントの数が下顎IODの動きに与える影響を検討することとである.下顎無歯顎模型および実験用義歯を作製した.比較群はインプラントが正中に1本のみの1-IOD,両側側切歯相当部に2本配置した2-IOD,正中および両側犬歯相当部の計3本を配置した3-IODとした.実験用義歯に荷重を加えた際の義歯後縁の浮き上がり量,水平変位量,および荷重点の沈み込み量を測定した.義歯後縁の浮き上がり量は,前歯部荷重時に2-IODの変位量が1-IODおよび3-IODと比較して有意に大きくなった.2-IODでは2本のインプラントを結んだ線を軸として義歯床の回転運動が生じた結果,大きな浮き上がりを示したと考えられる.一方1-IODでは回転軸が形成されないために浮き上がりが小さくなったと思われる.また前歯部荷重時において2-IODの水平変位量は1-IODより有意に大きくなった.本研究より, 2-IODよりも1-IODのほうが,義歯床が動きにくく咀嚼能力の高いIODを製作できる可能性が示唆された.荷重点の沈み込み量は,前歯部荷重時に2-IODの変位量が3-IODと比較して有意に大きくなった.3本のインプラントを埋入する外科的侵襲とコストを患者が許容できるのであれば,より安定して機能する義歯を作製できる可能性が示唆された.本研究よりIODの動きは垂直方向が大きく,特に前歯で食物を噛み切る際に義歯が回転することが示された.この回転を防ぐために,IODには前歯部に強い咬合接触を付与しないことが望ましいことが示唆された.インプラントーバーデンチャー(IOD)において義歯の動きが咀嚼能力と患者満足度の低下を招くことが報告されている.しかし,実際に義歯の動きを計測し,インプラントの本数との関係を調べた報告はない.本研究の目的は,下顎無歯顎模型上でIODの動きを測定し,インプラントの数が下顎IODの動きに与える影響を明らかにすることである.

実験の結果,前歯部荷重時において,2-IODよりも1-IODや3-IODのほうが義歯床後縁の垂直変位量が小さかった.よって,下顎IODにおいて,インプラントが2本の場合は回転軸が発生し,前歯部咬合時に義歯床が大きく変位することが明らかになった.学会発表及び論文投稿により研究成果の発表を行う。インプラントオーバーデンチャー研究旅費において予想していた金額より低くなったため。学会発表及び論文作成費用とする。
戦後日本における戦時上海邦人文芸文化ネットワークの移植と展開

本研究は、戦時上海およびその周辺都市で活動した日本人文学者・文学団体の人的ネットワークが、戦後日本の文芸文化の創成と展開に与えた影響を検討するものである。具体的には、戦時上海で活動した作家・池田克己と、日本側文化機関・中日文化協会の職員であった林広吉に着目し、彼らの周囲に存在した人物・団体の戦後の文化活動を跡付ける基礎資料の発掘・整備を行う。そのうえで各資料の分析を通じて、戦後日本の文化形成における戦時上海の文化的影響度を測定してゆくことを計画している。
タンパク質のモジュールはなぜコンパクトか(その力学的安定性の要因)

タンパク球状ドメインは、10-40残基ほどの長さのフラグメントがつくるコンパクトなサブ構造=モジュールの組み合わせにより構成されている。モジュールの境界と遺伝子上のイントロン位置の対応から、モジュールが固有な構造を持つビルディングブロックとして組合わさることによりタンパク質は進化してきたと考えられている。モジュールがビルディング・ブロックとして固有な構造を持ち得るためには、モジュール内の相互作用がバランスしていること、すなわち、その構造は力学的に安定であることが必要である。本研究では次の問題:1)モジュールの構造の力学的な安定性は多くのタンパク質でも成り立つのか?2)モジュールの構造の力学的安定性の要因は何か?を明らかにするために、つぎの2段階の計算機実験を行った。1)4つの折りたたみの型:α型、β型、α/β型、α+β型のタンパク質の代表として、ミオヘムエリスリン、免疫グロブリン、フラボドキシン、リゾチームおよびバルナーゼのモジュールの力学的安定性の分子動力学計算。2)原子間相互作用である静電相互作用、水素結合を仮想的に除いた計算機シミュレーションにより、モジュールの力学安定性への各相互作用の寄与を調べた。その結果、上記のタンパク質のモジュールの7割は1ナノ秒の間ネイティブ構造に近い構造を保持した。このことから、モジュールの力学的な安定性は一般的に成立すると考えてよいことが判った。次に、力学的に安定なモジュールの酸性、塩基性アミノ酸の電荷を中和し、さらに、水素結合も除いた、仮想定な状態においても、それらのモジュールの約7割は、安定であった。このことは、一つ一つは弱いファンデルワールス相互作用によって、モジュールの力学的安定性の大半が担われていることを示している。モジュールはコンパクトな構造単位として定義されたが、コンパクトであることは、それが、タンパク質進化の単位としてのビルディングブロックであるための物理化学的要請であったことを、この結果は示している。
大面積から小面積まで可変の紫外光発生高気圧面生成プラズマ源の研究

均一性に優れた先鋭なμmからnmサイズ構造作製が容易なマイクロエレクトロメカニカルシステム技術の一種、転写モールド法を用いることで、数百から数kVoltの高電圧印加による突起の破壊にならない高硬度・高化学安定性のあるアモルファスカーボン等の材料からなる転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源を作製した。基底部長さ1570nmから41nmまで微小化した場合の放電開始電圧は201Vから160Vと低くなり、放電電流変動率は1.8%となり、従来の誘電体バリア放電の0.5-2.1kV、2-6%と比較して、非常に低電圧駆動と高い安定性を持つ転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の試作が成功した。本研究は,均一性に優れた先鋭なμmからnmサイズの構造作製が容易なマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)技術の一種,転写モールド法を用いることで,数百から数kVoltの高電圧印加による突起の破壊にならない高硬度・高化学安定性のあるアモルファスカーボン等の材料からなり,微小突起アレイを作製し,突起アレイ型誘電体バリア放電による面生成プラズマ源の実現を目指す。まず,シリコン単結晶基板を異方性エッチング処理することで,基底部長さ1570nmから370nmの鋳型を作製した。このようにして作製したシリコン鋳型上に高融点・高硬度材料であるアモルファスカーボンを形成し,保持基板を接着した後,シリコン鋳型を溶解除去した。そこで,アモルファスカーボン膜は保護層として働き,また,誘電体バリア放電に必要な微小突起陰極上誘電体層としての役割を担っている。以上の処理により,基底部長さ1570nm370nm、先端曲率半径3.8-7.8nmの先鋭性に優れ転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の試作が成功した。次に,陰極と対向する位置にモリブデン製メッシュ陽極を配置し,210 kPaの高気圧アルゴンガス雰囲気中で誘電体バリア放電によるプラズマの生成を行った。陽極-陰極間に2 kHz,300 Vの電圧を印加した結果,電極間に均一にプラズマが生成された。更に、基底部長さ1570nmから370nmまで微小化した転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は201.3Vから179.4Vとなり、微小化により先端先鋭性が向上し、電界集中係数が増加したため、より低くなった。既存の誘電体バリア放電などの0.5-2.1kVと比較して、転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は、低い良好な値である。まず,シリコン単結晶基板を異方性エッチング処理することで,基底部長さ370nmから110nmの鋳型を作製した。以上の処理により,基底部長さ370nm110nm、先端曲率半径2.9-3.8nmの先鋭性に優れ転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の試作が成功した。次に,この陰極と対向する位置にモリブデン製メッシュ陽極を配置し,2kPaの高気圧アルゴンガス雰囲気中で誘電体バリア放電によるプラズマの生成を行った。更に,基底部長さを110nmまで微小化した転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は前年度の179.4Vから166.6Vとなり,微小化により先端先鋭性が向上し,電界集中係数が増加したため,より低くなった。既存の誘電体バリア放電などの0.5-2.1kVと比較して,転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は,低い良好な値である。本研究は,均一性に優れた先鋭なμmからnmサイズの構造の作製が容易なマイクロエレクトロメカニカルシステム技術の一種,転写モールド法を用いることで,数百から数kVoltの高電圧印加による突起の破壊にならない高硬度・高化学安定性のあるアモルファスカーボン等の材料からなり,微小突起アレイを作製し,突起アレイ型誘電体バリア放電による面生成プラズマ源の実現を目指す。本年度の研究実施内容は,転写モールド法エミッタ作製技術を用いて,低仕事関数・耐環境性エミッタ材料としてアモルファスカーボン薄膜をSi鋳型内に形成する。誘電体バリア放電に必要な微小突起陰極上誘電体層としての役割を担っている。更に金属支持層を充填,保持基板を接着した後Si溶解除去を用いSi鋳型を除去することで,基底部長さ100nmから41nm、先端曲率半径2.8nmの先鋭性に優れ転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の試作が成功した。

次に,この陰極と対向する位置にモリブデン製メッシュ陽極を配置し,2kPaの高気圧アルゴンガス雰囲気中で誘電体バリア放電によるプラズマの生成を行った。陽極-陰極間に2kHz,300 Vの電圧を印加した結果,電極間に均一にプラズマが生成された。基底部長さを100nmから41nmまで微小化した転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は166Vから160Vとなり,微小化により先端先鋭性が向上し、電界集中係数が増加したため、より低くなった。既存の誘電体バリア放電などの0.5-2.1kVと比較して、転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は、低い良好な値であり,低電圧駆動面生成プラズマ源を試作に成功した。更に、放電電流変動率は1.8%となり,既存の誘電体バリア放電電流変動率の2-6%と比較して,転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源は,非常に高い安定性を示す。均一性に優れた先鋭なμmからnmサイズ構造作製が容易なマイクロエレクトロメカニカルシステム技術の一種、転写モールド法を用いることで、数百から数kVoltの高電圧印加による突起の破壊にならない高硬度・高化学安定性のあるアモルファスカーボン等の材料からなる転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源を作製した。基底部長さ1570nmから41nmまで微小化した場合の放電開始電圧は201Vから160Vと低くなり、放電電流変動率は1.8%となり、従来の誘電体バリア放電の0.5-2.1kV、2-6%と比較して、非常に低電圧駆動と高い安定性を持つ転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の試作が成功した。均一性に優れた先鋭なμmからnmサイズの構造作製が容易なマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)技術の一種,転写モールド法を用いることで,今年度の目標値の基底部長さ600nmより微小な基底部長さ110nm、先端曲率半径2.9nmの先鋭性に優れ転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の試作が成功した。転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は166.6-179.4Vとなり,微小化により先端先鋭性が向上し,電界集中係数が増加したため、より低くなった。既存の誘電体バリア放電などの0.5-2.1kVと比較して,転写モールド法微小突起陰極アレイプラズマ源の放電開始電圧は,低い良好な値である。プラズマ科学平成26年度研究を更に進め,転写モールド法を用いて,平成27年度研究は,基底部長さ100nmから50nmまでのSi鋳型及び被覆型の微小突起アレイプラズマ源を開発する。更に,電界の集中による放電開始電圧の低減を図り,微小突起陰極アレイ上に開口陽極を形成し,陰極・陽極一体型突起アレイプラズマ源の作製技術を検討する。陰極材料として高硬度・高化学安定性なアモルファスカーボン等を候補とする。アモルファスカーボン薄膜は,プラズマCVD法により,基板印加電圧を変更して,アモルファスカーボンを試作する。平板基板での予備実験の後,結果をフィードバックして最適条件の電極材料を探る。更に,高気圧プラズマ源としての寸法最適化を目指し,絶縁体スペーサおよび微小突起サイズを変化させ,放電開始電圧が最も低くなる最適構造を探る。絶縁体スペーサの厚さを変えて,放電開始電圧が最低になる電極間距離を探る。微小突起陰極アレイの形状最適化を進めると共に,プラズマ生成用電極における微小突起が放電開始電圧や放電維持電圧に及ぼす効果についても明らかにする。
地方小都市における道路網計画のためのOD予測・配分手法の開発

人口10万人程度の地方小都市では,地域住民の足を確保し活力あるまちづくりを進めるために,道路ネットワークの充実が必須の条件になっている.広域的な幹線ネットワーク形成を目標とする場合には,従来の道路網計画手法が有効であり,道路交通センサスなどの交通調査もそのような計画に適した調査体系となっている.もちろん,一部の中小都市に対しては都市OD調査が実施されており,それに基づく合理的な計画策定が可能である.しかし,一般の地方都市では必要とされるゾーニング規模に適した交通調査資料が存在しないし,道路交通網の現況分析・予測に関する適当な方法論も用意されているとは言えない.本研究は,地方小都市における合理的な道路ネットワーク計画を策定する際に重要な役割を果たす道路網交通流解析手法の開発を目的とし,以下の2点を主な研究内容とする.(1)観測リンク交通量によるOD推計手法を改良し,道路交通センサスによるOD表を地域のゾーニング規模に適合したものに再構成するための方法論を開発すること.(2)通過交通が支配的な幹線道路網を含む場合の交通量配分手法として,従来から実務レベルで経験的に行われてきた二段階配分手法を改良し,新たな方法論を開発すること.構築した方法論の実用性を検証するために,愛媛県西条市の道路網と愛媛県新居浜市の道路網を用いた数値計算を行って,交通流の再現性度などについて分析・考察を加えた.地方小都市では道路交通への依存度が極めて高いために、道路整備の良否が地域の活力を支配すると言ってもよく、地域の実状に応じたきめ細やかな道路ネットワークづくりが進められる必要がある。しかし、これまでに実施されてきた道路交通調査や、それに基ずく交通量解析予測手法は、広域的な幹線ネットワーク形成のための道路網計画に適しているが、人口10万人程度の地方小都市の道路網計画策定のためには必ずしも十分ではない。本研究で開発している手法の特徴の第1は、対象地域を含む広域地方圏のOD表と整合した形で、対象地域のOD表を推計できる点にあり、上位の広域交通計画との整合性が保証されるという利点を持つ。一方、交通量配分に関しては、対象地域を含む広域地方圏の配分(第1段階)と、それを対象地域のコードンラインで受けた詳細配分(第2段階)の二段階から配分手法を開発する点に研究の特色がある。平成7年度は、当初の計画に従ってモデル開発を中心に研究を進めた。得られた成果は以下のようにまとめることができる。(1)地方小都市の道路網計画の考え方に、いくつかの事例を整理することにより、従来の計画方法論の問題点の抽出を行い、道路網計画における交通流解析手法の位置づけについて考察した。(2)既存の観測リンク交通量によるOD推計手法を改良し、道路交通センサスによるOD表を地域のゾーニング規模に適したものに再構成するためのモデルを開発した。具体的には、対象地域の土地利用指標等を用いてOD表の簡略化推計を行い、さらにその結果を観測リンク交通量により修正するという手順である。(3)通過交通が支配的な幹線道路網を含む場合の交通量配分手法として、実務レベルで経験的に行われてきた二段階配分手法を改良した配分モデルを開発した。第1段階の地方広域権の交通量配分は、愛媛大学総合情報処理センターの大型計算機で計算し、その計算結果をパーソナルコンピュータで受けて、2段階目の配分計算を行うようなシステムを構築した。人口10万人程度の地方小都市では,地域住民の足を確保し活力あるまちづくりを進めるために,道路ネットワークの充実が必須の条件になっている.広域的な幹線ネットワーク形成を目標とする場合には,従来の道路網計画手法が有効であり,道路交通センサスなどの交通調査もそのような計画に適した調査体系となっている.もちろん,一部の中小都市に対しては都市OD調査が実施されており,それに基づく合理的な計画策定が可能である.しかし,一般の地方都市では必要とされるゾーニング規模に適した交通調査資料が存在しないし,道路交通網の現況分析・予測に関する適当な方法論も用意されているとは言えない.本研究は,地方小都市における合理的な道路ネットワーク計画を策定する際に重要な役割を果たす道路網交通流解析手法の開発を目的とし,以下の2点を主な研究内容とする.(1)観測リンク交通量によるOD推計手法を改良し,道路交通センサスによるOD表を地域のゾーニング規模に適合したものに再構成するための方法論を開発すること.(2)通過交通が支配的な幹線道路網を含む場合の交通量配分手法として,従来から実務レベルで経験的に行われてきた二段階配分手法を改良し,新たな方法論を開発すること.構築した方法論の実用性を検証するために,愛媛県西条市の道路網と愛媛県新居浜市の道路網を用いた数値計算を行って,交通流の再現性度などについて分析・考察を加えた.人口10万人程度の地方小都市では,地域住民の足を確保し活力あるまちづくりを進めるために,道路ネットワークの充実が必須の条件になっている.広域的な幹線ネットワーク形成を目標とする場合には,従来の道路網計画手法が有効であり、道路交通センサスなどの交通調査もそのような計画に適した調査体系となっている.もちろん,一部の中小都市に対しては都市OD調査が実施されており,それに基づく合理的な計画策定が可能である.しかし,一般の地方都市では必要とされるゾーニング規模に適した交通調査資料が存在しないし,道路交通網の現況分析・予測に関する適当な方法論も用意されているとは言えない.

本研究は,地方小都市における合理的な道路ネットワーク計画を策定する際に重要な役割を果たす道路網交通流解析手法の開発を目的とし,以下の2点を主な研究内容とする.(1)観測リンク交通量によるOD推計手法を改良し,道路交通センサスによるOD表を地域のゾーニング規模に適合したものに再構成するための方法論を開発すること.(2)通過交通が支配的な幹線道路網を含む場合の交通量配分手法として,従来から実務レベルで経験的に行われてきた二段階配分手法を改良し,新たな方法論を開発すること.構築した方法論の実用性を検証するために,愛媛県西条市の道路網と愛媛県新居浜市の道路網を用いた数値計算を行って,交通流の再現性度などについて分析・考察を加えた.
半導体レーザー飽和吸収分光法によるプラズマ中の高感度電界計測技術の開発

プラズマ中の電界を高感度に測定する方法として、シュタルク効果による励起スペクトルの変化を検出する方法があるが、高出力の波長可変レーザーを必要とする。本研究では、取扱いが容易な波長可変半導体レーザーを用いて高分解能のドップラーフリー分光法である飽和吸収分光法によるシュタルク分光計測を行った。水素原子のバルマーα線に対して吸収スペクトルの測定感度を上げることでシースにおける電界によるシュタルク効果を直接的に確認することができた。本研究は、半導体レーザーによる飽和吸収分光法をプラズマ計測に応用し、シュタルク分光計測に基づくプラズマ中の高感度電界計測技術の開発が目的である。第2年度は、初年度に得られたアルゴンプラズマにおける飽和吸収スペクトルの特性を踏まえ、アルゴンの他、ヘリウム、および水素プラズマによる飽和吸収スペクトルの検出と電界印加によるスペクトル形状の変化の検出を目指して実験を行った。自然幅が0.27MHzであるアルゴン4s[3/2]2-5p[3/2]2 (415.859nm)の遷移において、安定化した半導体レーザーを用いて飽和吸収スペクトルの測定を行い、6.4MHzの半値全幅のスペクトルを得た。この線幅は主にリファレンスキャビティの安定度と制御系の応答性に依存しており、-300Vを印加した電極表面近傍ではシース厚さの増加に伴い励起アルゴン原子の減少よる吸収の減少は見られたが、線幅の変化は-1kVのパルス電圧を印加しても確認できなかった。また、ヘリウム原子の2S(J=1)-2P(J=2)遷移(1083.034nm)ではシュタルク効果の理論計算が可能で10kV/cmの電界で2.2MHzのシュタルク広がりが生じるが、-1kVのパルス電圧を印加した電極表面近傍ではスペクトル形状の変化を確認できなかった。水素原子もシュタルク効果の計算が可能であり、バルマーα線の2P(J=1/2)-3D(J=3/2)(656.271nm)では1次のシュタルク効果によって50V/cmの電界で250MHzのシュタルク分裂が生じる。実験では波長変調法と飽和吸収分光法を併用して光学的に薄いバルマーα線の微細構造を持つ飽和スペクトルを得ることができた。電界下でのスペクトルの変化は確認できなかったが、測定系の波長分解能は十分にあるため、今後シース厚さなどを制御して電界計測を目指す。測定対象として種々のプラズマプロセスに用いられるアルゴンプラズマを選択し、初年度は基礎データとしてアルゴン原子の遷移線の選択およびそれらの飽和吸収スペクトルの特性の測定を行った。飽和吸収分光法の理論的検討から、飽和吸収スペクトルを得るためには、上準位または下準位における緩和レートが小さい吸収線が望ましいことがわかる。従って、準安定状態4s[3/2]_2, 4s[1/2]_0を下準位とする遷移が適していて、比較的大きい遷移確率を持ち半導体レーザーの発振波長範囲にある遷移として、4s[3/2]_2-4p[3/2]_2(763.511nm)と4s[3/2]2-5p[3/2]2 (415.859nm)を選択した。これらの波長における飽和吸収スペクトルの線幅を測定した。763.511nmでは十分な吸収があり、半値全幅が10MHz程度の明瞭な飽和吸収スペクトルが得られた。1kVのパルス電圧を印加した電極の近傍でも線幅に変化は見られなかったが、これは準位の主量子数が4と小さくシュタルク効果が線幅より小さく検出できなかったためと思われる。415.859nmでは吸収が弱く、ポンプ光を断続しロックインアンプを使用して飽和吸収スペクトルを得た。線幅は約3MHzであったが、理論から予測されるローレンツ型と一致せず再現性も悪いため、レーザーの安定度が主に影響していると思われる。この遷移の自然幅は0.3MHzと狭く上準位の主量子数が763nmの遷移よりも大きいため、測定系の改善により電界によるシュタルク効果で線幅の広がりが検出できる可能性がある。アルゴン励起準位のシュタルク効果の理論計算は4p準位については可能になり、実験結果との比較を今後行っていく。最終年度では、1次のシュタルク効果によって電界による吸収波長の変化が比較的大きい水素原子バルマーα線(Hα線)の電界の影響下における微細構造の変化の検出を目指して実験を行った。理論計算の結果では、100V/cmの電界で1GHz程度のスペクトルピークの移動や分裂が生じ、さらに、電界と偏光方向の関係によってシュタルク効果が異なる。

そこで、レーザーの偏光方向が印加電界に対して垂直あるいは並行となるようにして水素プラズマ中に設置した電極板表面の近傍を通過するように光路を設定し、第2年度で実施した波長変調法と飽和吸収分光法の併用する方法で微細構造スペクトルを測定した。その結果、電極板に-40Vを印加した状態では100V/cm程度のシュタルク効果に相当する微細構造スペクトルの変化が見られ、偏光方向への依存性も確認できた。しかしながら、シース中では励起水素原子密度が低下するため得られたスペクトルのS/N比が不十分であり、また、シースの厚さに対してレーザー光の直径が同程度で空間分解能が不足することから、シースの電界構造を評価するには至らなかった。この点についてはレーザーのコリメーションなど技術的に解決可能と考えられる。総括として、本研究においては、飽和吸収分光法を用いた高分解能のシュタルク分光法でシース中の電界が評価可能な高感度の電界計測を、取扱いが容易な半導体レーザーを用いて実現可能であることを示すことができた。プラズマ計測第2年度は飽和吸収スペクトルに生じるシュタルク効果の定量的な評価を行う計画であったが、高分解能の飽和吸収スペクトルを得ることができたものの、シュタルク効果の直接的な検出には至らなかった。一方で、水素原子では十分観測できるシュタルク効果が生じることが理論計算から分かり、実験では光学的に薄い場合でも飽和吸収スペクトルが得られたので、第3年度では水素プラズマでシュタルク効果を確認し、電界計測を実現する。平成24年度に予定していた、アルゴン原子のスペクトルの検討、測定体系の構築、シュタルク効果の理論計算について、おおむね予定していた成果を得たと考えている。スペクトルの検討については、データベースを精査して利用可能な遷移を選択した。測定体系の構築については、プラズマ発生装置と飽和吸収分光計測体系を稼働させ、飽和吸収スペクトルの特性評価を行うことができた。シュタルク効果の理論計算については、数値として結果を得られるようになった。今後、実験との比較によって妥当性を確かめる必要がある。水素原子のバルマーα線は理論計算で十分観測可能なシュタルク効果が得られることが分かっており、光学的に薄い場合にも吸収スペクトルが得られる波長変調法と飽和吸収分光法の併用で飽和スペクトルが得られている。電界の効果が検出できなかったのは水素原子密度を上げるため比較的プラズマ密度が高く、電圧印加により生じたシースが薄く、測定系の空間分解能が不十分だったと思われる。したがって、プラズマ中の光路延長で低密度の水素プラズマを測定可能にして厚いシースが生成できる条件でシース中の電界の空間分布計測を行い、パルス電圧印加による過渡的シースの電界計測を試みる。今後は、飽和吸収スペクトルに現れる電界の影響を検出し、定量的に評価できるようにして、電界の計測に結びつける。415.859nmの吸収線では自然幅が狭く電界の影響が明確に現れると期待できるので、レーザーの周波数安定度を向上させてスペクトル幅を高精度に評価し、電界印加によるスペクトルの変化を検出する。スペクトル幅の変化の検出が困難であれば、ヨウ素セルなどの波長基準を用いてのスペクトルピークのシフトの検出も検討する。平行平板電極などによる既知電界下で、スペクトル幅の変化あるいはシフト量を測定し、理論計算の結果と比較して電界検出感度や検出限界の評価を行う。また、定常シースの電界の空間分布の計測を行い、シース理論と比較する。さらには、パルス電圧印加による過渡的シースの電界計測を試みる。