hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無線センサネットワークを利用する分散RTデバイスの制御手法に関する研究

本研究では,無線通信における時間遅れの影響を加味した分散ロボット要素の制御について検討を行った.まず,時刻同期の必要性に着目し,分散ロボット間の時刻同期を容易に実現する時刻同期モジュールを開発・評価をおこなった.つづいて,時刻同期がとれている中で,分散RTデバイス間での通信遅延の計測,および計測結果を用いたシミュレータの開発と上において通信遅延が分散アクチュエータに及ぼす影響とその補償方法について検討を行った.本研究では,無線通信における時間遅れの影響を加味した分散ロボット要素の制御について検討を行った.まず,時刻同期の必要性に着目し,分散ロボット間の時刻同期を容易に実現する時刻同期モジュールを開発・評価をおこなった.つづいて,時刻同期がとれている中で,分散RTデバイス間での通信遅延の計測,および計測結果を用いたシミュレータの開発と上において通信遅延が分散アクチュエータに及ぼす影響とその補償方法について検討を行った.ロボット要素を環境中に分散配置し,これらのロボット要素を強調させることで実現される環境分散型ロボットシステムであるユビキタスロボットの実現を目指している.この実現にむけて,分散されるロボット要素間の情報通信における遅延は大きな課題であり,本研究では,無線通信における時間遅れを考慮にいれながらも円滑な分散されたロボット要素間の連携を実現する手法の確立を目指している.今年度本研究では,通信の遅延に注目し,分散するロボット要素間の同期技術の開発,および制御を実現するうえで必要となる時間遅延についての計測を行とともに,この時間遅れの影響について,センサ-アクチュエータを利用したシステムにおいて検証を行った.従来は時刻同期を無線通信デバイスの中で実現する手法が採られてきたが,本研究では,時刻同期専用のモジュールを外部に設置することで,時刻同期の枠組みを実現することした.本手法の利点は,無線通信デバイスが無線通信のみに集中することで,機能分離が図りやすい点があげられる.また,具体的に分散ロボット要素間の通信を実現する通信網としては,近年幅広い近距離無線通信用途への応用が期待されているZigBeeに注目し,スカイリー・ネットワークス社製のZigBee開発キットによって,無線通信における時間遅延について観測を行い,この結果に基づき,センサおよびアクチュエータのそれぞれにZigBeeモジュールを設置し,これらの間で簡易なフィードバック系を組むことで時間遅れの影響について調べ,今後の制御計画を練る上での基盤となるデータの獲得を行った.ロボット要素を環境中に分散配置し,これらのロボット要素を協調させることで実現される環境分散型ロボットシステムであるユビキタス・ロボットの実現を目指している.この実現にむけて,分散されるロボット要素間の情報通信における遅延は大きな課題であり,本研究では,無線通信における時間遅れの影響を加味した分散ロボット要素の制御について研究を行った.昨年度の研究では,分散ロボット要素間の時刻同期を実現する仕組みとして,時刻同期モジュールの開発を行った.また,ZigBeeのもとでの時間通信遅延,制御などの基礎実験を行った.今年度は,開発した時刻同期モジュールの評価を行い,ロボット要素間の制御において十分な性能があることの確認を行った.また,具体的な制御対象として分散アクチュエーションモジュールであるアクティブキャスタを導入し研究を行った.まず,時間通信遅延の影響の低減を目的に,環境にある制御コントローラとアクティブキャスタ内部の制御系の変更を行った.そのうえで,アクティブキャスタ系における無線通信の及ぼす影響を調査するために,1)アクティブキャスタで導入しているZigBee通信の遅延,2)複数のアクティブキャスタを導入した系における通信遅延による位置決め誤差について計測を行った.1)では,利用個数により通信遅延の分散が大きくなることの確認を行った.また2)については実際のアクティブキャスタでは滑りの影響を受けるため,時間通信遅延の影響との分離が困難であることから,アクティブキャスタの特性を考慮に入れたシミュレータの開発の開発を行った.シミュレータでは,時間通信遅延を検出し,アクティブキャスタ内のPI制御のパラメータを変更する形を取った.時間通信遅延がある場合,通信遅延がない場合に比べて,走行距離に対する位置決め誤差を数%程度に抑えることができた.本研究を通じて,時刻同期の枠組みと,その遅延検出をベースとした制御を行うことで,分散系における制御を行うための基礎検証が行えたといえる.
有効かつ安全なナノ医薬品の開発を目指した、ナノマテリアルの生殖発生毒性評価

本研究では、次世代型医薬の筆頭として期待されるナノマテリアルの生殖発生に及ぼす影響を、体内動態の観点から評価した。ナノシリカや酸化チタンを妊娠マウスに投与し、胎盤や胎仔への移行を評価した。その結果、大量に静脈内投与する検討ではあるものの、粒子径の小さなナノサイズのナノシリカや酸化チタンは、母体の肝臓のみならず、胎盤にまで移行することが明らかとなった。本結果は、ナノマテリアルの生殖発生毒性の重要性を提示するとともに、胎盤への薬物送達を目的とした新規キャリアーとしての有用性をも示すものである。昨今のナノテクノロジー技術の発展により、ナノマテリアルを用いた医薬品開発が盛んに試みられている。一方で最近、ナノマテリアルが、従来までのマイクロマテリアルとは決定的に異なった体内・細胞内動態特性を示してしまうため、予期せぬ毒性を招いてしまうことが明らかとされつつある。しかしながら、現在のナノマテリアルの安全性研究は、個々のナノマテリアルを実験動物に投与した際に生ずる急性/亜急性/慢性毒性といった一般毒性の評価に関する知見のみが散在しているのが現状であり、免疫毒性、遺伝毒性、生殖・発生毒性といった特殊毒性に関する知見はほぼ皆無であると言っても過言ではない。そこで本研究では、粒子径の異なるナノシリカをマウスに投与した際の生殖器官・胎児への集積性、胎盤通過能を評価した。蛍光修飾された直径70nmの非晶質ナノシリカを、胎盤が形成され安定期に入った妊娠16日目のマウスに尾静脈内投与し、in vivo imagingにより体内動態を観察した。その結果、肝臓で強い蛍光が観察され、肝臓への集積が認められた。一方で、未処理群と比較して胎盤で強い蛍光が観察され、直径70nmのシリカは胎盤にまで移行することが示唆された。次に、より詳細な体内動態を解析するため、透過型電子顕微鏡を用いてシリカの局在を評価した。in vivo imagingと同様に非晶質ナノシリカを妊娠後期のマウスに尾静脈内投与し、出生直前に帝王切開により胎盤と胎仔を回収し、胎盤への移行を観察した。その結果、直径70nmのシリカは、胎盤の栄養膜層や迷宮層部分において局在が確認された。また、幾つかの粒子が集団で凝集して存在する様子も観察された。胎盤は胎仔の発育に重要な役割を担う組織であるため、シリカが胎盤へと移行することにより、胎仔へ影響が及ぶ可能性が示唆された。さらに、リスク評価の基盤となる体内動態解析が全くなされておらず、ハザード情報のみで安全性が議論されている状況である。そこで本研究では、有効かつ安全なナノ医薬の創製を最終目的として、酸化チタンをマウスに投与した際の生殖器官・胎仔への集積性、胎盤通過能を評価した。直径35nmの酸化チタンを、胎盤が形成され安定期に入った妊娠16日目のマウスに尾静脈内投与した後、出生直前に帝王切開により胎盤と胎仔を回収し、透過型電子顕微鏡を用いて酸化チタンの局在を評価した。その結果、直径35nmの酸化チタンは、胎盤の栄養膜層や迷宮層部分において局在が確認された。胎盤は胎仔の発育に重要な役割を担う組織であるため、酸化チタンが胎盤へと移行することにより、胎仔へ影響が及ぶ可能性が示唆された。
赤外自由電子レーザーを利用した有機金属化合物の選択的分解と機能性酸化物材料の創製

本研究では、熱処理の代わりに波長可変性のある赤外自由電子レーザーを用いて、有機金属化合物の化学結合を選択的に切断し、最終生成物としての金属酸化物の構造を任意に制御可能な手法を確立することを目的として進められた。照射によって、有機金属化合物の分解は可能であり、照射波長によって、複合的な分解が起こる場合と、単一の官能基の選択的分解が起こる場合とを制御できる可能性があることが明らかになった。これらの分解を複数の過程で用いることで、より精密な構造制御に応用できる可能性が示された。有機金属化合物を出発材料とし、有機物の分解を経て目的とする金属酸化物を得る手法が知られているが、熱処理などをベースした分解反応においては、材料設計の自由度に制限がある。本研究では、熱処理の代わりに波長可変性のある赤外自由電子レーザーを用いて、有機金属化合物の化学結合を選択的に切断し、最終生成物としての金属酸化物の微構造、価数、配向性を任意に制御可能な手法の確立することを目指すものである。H27年度においては、Fe基およびTi基の有機金属化合物溶液を基板に塗布、乾燥させた薄膜を作製し、その薄膜に赤外自由電子レーザーを溶媒種、照射雰囲気、レーザー波長、照射時間、照射エリアを変えて様々な条件下で照射し、構造の変化を検証した。XRDおよびFT-IRを用いた構造評価の結果から、熱分解反応では得られない分解中間物の生成か確認されており、本手法による金属酸化物薄膜の構造制御の可能性が示唆された。また本手法を繰り返し行うことで、積層膜や3次元形状を得ることを目的とした赤外自由電子レーザー積層造形装置の開発を完了させた。本装置は、有機金属化合物溶液に基板をディップし、引き上げ後、任意の速度と繰り返し回数でレーザーを照射可能な仕様となっている。この装置を用いて、走査速度と繰り返し回数の最適化条件を探索するとともに、1枚の基板中に様々な条件下でコンビナトリアルに照射テストを行えることを確認することができた。H27年度の研究では、単一の金属材料を含んだ有機金属化合物に対して、赤外自由電子レーザーを照射し、分解反応の基礎的理解を進めることとなっており、完全な金属酸化物薄膜までは得られてはいないものの、特性のレーザー波長を選択することで、例えばC=O結合がOH結合に変化するなどの反応を確認している。照射を何段階か行うことで、目的とした金属酸化物薄膜に最終的に変化することが期待される。また、赤外自由電子レーザー積層造形装置の試作も予定通り完了しており、本装置を用いることで、1枚の基板上に複数のレーザー照射試験を行うことができるため、条件探索を加速して進めることが今後可能となっている。有機金属化合物を出発材料とし、熱処理や電子線照射による有機物分解を経て金属酸化物を得る手法が知られている。本研究は、従来の熱処理等による分解反応ではなく、波長可変の赤外自由電子レーザーを用いて、有機金属化合物を分解し、最終生成物である金属酸化物の構造を任意に制御可能な技術の確立を目指すものである。最終年度であるH28年度においては、23元系の有機金属化合物からなる前駆体膜に赤外自由電子レーザーを照射し、分解反応を検証した。H27年度に開発した2軸制御が可能な照射装置を用いて、レーザー焦点距離、照射時間、照射回数を変えて照射した薄膜に対して、FT-IR,XRD,SEMを用いた構造評価を行った。その結果、レーザーのエネルギー密度が高い場合にはおいては、赤外光による非熱分解ではなく、アブレーション効果による分解が起こることが明らかになった。このアブレーションが生じない条件を探索するため、赤外光を透過するCaF2単結晶基板を用いるとともに、レーザー波長を連続的に変えて実験を行った。その結果、アブレーションが生じない条件下において、特異的に分解反応が生じる波長が存在することが明らかになった。さらに有機金属化合物層の形成と照射を繰り返し行うことによる積層化と、レーザー照射エリアの選択によるパターン形成に関しても確認することができた。以上より、赤外自由電子レーザーを用いた有機金属化合物分解は可能であり、波長を適切に選択することで有機物分解過程ならびにその高次構造の制御ができると結論付けた。H28年度は、作製した赤外自由電子レーザー積層造形装置を用いて、成膜と照射を繰り返すことで厚膜化を最終的に行いたいと考えている。積層および照射条件を様々に変化させることで、最終的な構造の制御を試みる。また、2元系材料にも挑戦し、機能性酸化物薄膜の実現も検討する。強誘電体材料消耗品の購入時の余りとして、残金が生じた。H28年度の消耗品費と合算して、残金を執行する予定である。
血管内に留置された金属の溶出量に関する基礎的研究

現在、体内に金属を埋め込む手法が、放射線科領域でも、Interventional radiology(IVR)を用いた金属ステント留置などで行われている。このような手技が発達するにつれ体内に各種の金属が存在するようになり、金属相互間の影響も出現すると考えられる。実際歯科領域では異なる金属の接触による電位差を生じるための腐食が問題となっている。血管内に留置したときの金属の腐食、溶解についての報告はない。電位差から金属溶出量をファラデーの法則に基づき推定できる。そこで今回我々は、先ず血管拡張術に実際に使用される金属ステントを用いて2種類の金属間での電位差を測定した。材料は素材がステンレスのZステント(以下Z)、316Lステンレスのウオールステント(W)、ルービンステント(R)、パルマッツステント(P)、ナイチノールのアキュフレックスステント(A)、ニッケルチタンのNTステント(N)の6種のうちの2種の各組み合わせで、各ステントをヒト血漿(37°C,Ph7,366)に1.0cmを浸し、高感度直流電圧電流計にてステント間の電位差を測定した。結果はプラス極側からA、P、N、R、W、Zの順となり2種のステント留置の際この順位の両極程溶出が増加すると考えられた。更に、1週間の観察期間としてこれらの金属の組み合わせで、溶出量の測定を施行したが、ヒト血漿の変性が見られたため、測定は困難であった。そのため、生理食塩水中に1週、1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月間浸し、実験を行ったが、6ヶ月でも測定値が非常に低く、誤差が多いため、その信頼性に疑問があった。今後、測定期間の延長と、溶質の変性などの変化の防止のための手段を探究する予定である。現在、体内に金属を埋め込む手技が血管内の治療手技(IVR)を利用した金属ステントを用いた血管拡張術などでも行われるようになっているが、このような場合、金属の腐食や溶出が問題となる。また、このような手技が発達するにつれ体内に各種の金属が存在するようになり、金属相互間の影響も出現すると考えられる。そこで今回我々は、血管拡張術に実際に使用される金属ステントを用いて2種類の金属間での電位差を測定した。材料は素材がステンレスのZステント(以下Z)、316Lステンレスのウオールステント(W)、ルービンステント(R)、パルマッツステント(P)、ナイチノールのアキュフレックスステント(A)、ニッケルチタンのNTステント(N)の6種のうちの2種の各組み合わせで、各ステントをヒト血漿(37°C,pH7.366)に1.0cmを浸し、東亜電気工業製高感度直流電圧電流計PM-18Uにてステント間の電位差を測定した。結果はWをプラス極側にしてZは+230mV、Aは-280mV、Pは-280mV、Nは-150mV、Rは-130mV、Zをプラス極側にしてAは-300mV、Pは-320mV、Nは-250mV、Rは-150mV、Aをプラス極側にしてPは+90mV、Nは+50mV、Rは+85mV、Pをプラス極側にしてNは+55mV、Rは+85mV、Nをプラス極側にしてRは+33mVであった。以上からよりプラス極側からA、P、N、R、W、Zの順となり2種のステント留置の際この順位の両極程溶出が増加すると考えられた。しかし今回は溶出量の測定までは出来ず来年度溶出元素の測定を施行する予定である。

そのため、生理食塩水中に1週、1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月間浸し、実験を行ったが、6ヶ月でも測定値が非常に低く、誤差が多いため、その信頼性に疑問があった。今後、測定期間の延長と、溶質の変性などの変化の防止のための手段を探究する予定である。
地震時における河川堤防の沈下過程の流体工学的予測手法に関する研究

土堤を原則とする河川堤防は,大都市のように高い安全度が要求される場合,巨大な盛土構造物となる。一方,大都市が展開する平地の多くは沖積軟弱地盤であって,地震時に河川堤防の大被害が生じることは稀ではない。これは,堤体重量が地震時の液状化地盤に巨大な変形外力として作用し,沈下量と同体積の地盤が側方に流動することによる。そこで,本研究では,まず,地震時における河川堤防の沈下に関する資料の収集に努めた。最近の地震のものについては比較的詳細な資料も入手することができたが,1970年以前の資料については概要のみであった。ついで,この河川堤防の重力を受けた基礎地盤の流動を,重力場において移動する圧力境界条件下での高密度流体の変形挙動と近似的に捉えて,ラグランジュ的・オイラー的取扱いを組合わせた流体解析手法を適用して模擬し,これによって,地震時の河川堤防の沈下過程を予測し被害規模を推定しようと試みた。このため,そのような解析手法であるSOLA-VOF法のプログラミングを高密度,高粘度の流体を対象として行い,堤体下部を圧力境界とする単純な境界条件下で解析を実施した。解析の初期では,圧力境界の移動が小さいため,その追跡は容易であって計算は安定的に進んだが,時間の進行とともに,圧力境界位置の判定が困難となり,現在のところ,地盤-堤体系の挙動を完全にはシミュレートできる状況には至っていない。しかしながら,本解析手法の適用性がかなりの程度明らかになったので,今後,本研究の成果を活かし,境界位置の判定条件を緻密にしながら変形過程を追跡していき,かつ,圧力境界以外の基礎地盤の境界形状を複雑化するともに,液状化地盤の適切な構成関係を取り込み,モデルをより精緻にしていくつもりである。
防災用野外スピーカシステムの明瞭度改善に関する研究

本研究は,大都市を中心とする緊急防災システムの中で,災害時の情報伝達手段として重要な一翼を担っている防災用野外スピーカシステムについて,その音声伝達効率(明瞭度)を最適にするスピーカ設置数,設置方式と効率的運用の手法について,ハード,ソフトの両面から検討し,防災用野外スピーカシステムの工学的設計手法を確立することをその最終目的とする。本年度は主としてアンケート方式による実態調査結果とコンピュータシミュレーションの比較検討を行った。静岡県Y市の防災用野外スピーカシステムにつき,特定の4個のスピーカの聴取範囲に限定し,40名の住民を対象として,アンケート方式による聞こえ易さの実態調査を行なった。評定尺度は,主観的な4段階評価による判定と,アナウンス内容をそのまま書き取る文章明瞭度を併用した。アナウンスは計5回行われ,各回につき段階評価値と文章明瞭度を求めた。また調査区域内の代表点でデジタルテープレコーダにより録音し,アナウンスレベル,騒音レベル,発声レートを計測した。次にコンピュータシミュレーションにより,この調査の裏付けを行った。防災用野外スピーカシステムの位置座標,住民居住地点座標,住民の年齢・性別,住居の開口部方向,聴取位置等をコンピュータに入力し,予測計算法により住民個人別の明瞭度を求め,アンケート結果との重回帰分析を行なった。本研究は,大都市を中心とする緊急防災システムの中で,災害情報伝達手段として重要な一翼を担っている防災用野外スピ-カシステムについて,その音声伝達効率(明瞭度)を最適にするスピ-カ設置数,設置方式と効率的運用の手法について,ハ-ド,ソフトの両面から検討し,防災用野外スピ-カシステムの工学的設計手法を確立することをその最終目的とする。本年度は主としてアンケ-ト方式による実態調査結果とコンピュ-タシミュレ-ションの比較検討を行た。都内某区の防災用野外スピ-カシステムについて,スピ-カの設置場所や放送方式が変更されたことに伴い,区内のモニタ-(1000名程が登録されている)を対象として,アンケ-ト方式による聞こえ易さの実態調査を行なった。評定尺度は,主観的な4段階評価による判定方式である。第2段階の「大体理解できた」までを情報伝達可能と仮定すると,設置場所の改善に伴い伝達可能と考えられる回答者の率は18.2%増加した。またコンピュ-タシミュレ-ションにより,この調査の裏付けを行った。防災用野外スピ-カシステムの位置座標をコンピュ-タに入力し,モニタ-居住地の音声レベルとエコ-タイムパタ-ンを計算し,予測計算法により明瞭度を求め,アンケ-ト結果との重回帰分析を行った。その結果重相関系数0.607が得られた。今回の予測計算は,聴取室の向きや窓の開閉条件,建物による反射や遮蔽,交通騒音レベル等,実際の聴取条件に対し考慮に入れられなかった要因が非常に多い。それにも係らず上記相関係数が得られたことは,むしろ非常に高い相関が得られたと考えることも可能であり,今後更に実状に近ずけた計算をする糸口が得られたものと考えられる。本研究は、大都市を中心とする緊急防災システムの中で、災害時の情報伝達手段として重要な一翼を担っている防災用野外スピーカシステムについて、その音声伝達効率(明瞭度)を最適にするスピーカ設置数、設置方式と効率的運用の手法について、ハード、ソフトの両面から検討し、防災用野外スピーカシステムの工学的設計手法を確立することをその最終目的とする。静岡県Y市の防災用野外スピーカシステムにつき、特定の4個のスピーカの聴取範囲に限定し、41名の住民を対象として、アンケート方式による聞こえ易さの実態調査を行なった。評定尺度は、主観的な4段階評価による判定と、アナウンスの内容をそのまま書き取る文章明瞭度を併用した。アナウンスは計5回行われ、各回につき段階評価値と文章明瞭度を求めた。また調査区域内の代表点においてデジタルテープレコーダにより録音を行い、アナウンスレベル、騒音レベル、発声レートを計測した。次にコンピュータシミュレーションにより、この調査の裏付けを行った。

防災用野外スピーカシステムの位置座標、住民居住地点座標、住民の年齢・性別、住居の開口部方向、聴取位置等をコンピュータに入力し、予測計算法により住民個人別の明瞭度を求め、アンケート結果との重回帰分析を行なった。
色素分子の表面吸着に伴う二次元キラリティーの発現度キラルドメインの形成

色素分子および金属錯体が黒鉛表面で形成する二次元キラリティーの観察に成功した。いずれの分子もホモキラルなドメインを形成した。さらに、その動的挙動についても観察に成功した。本研究課題の目的は、色素分子によるキラルドメインのダイナミクスを解析し、キラルドメイン形成が吸着構造の維持、すなわち色落ちの抑制に有効であることを実験的に証明するとともに、吸着構造を安定化させる定着剤の効果を検証することである。以下の手順で研究を進めた。まず、色素分子の吸着機構について、原子分解能を持つ走査型トンネル顕微鏡(以下、STM)を活用して、吸着構造の経時変化・試料溶液に対する濃度依存性を詳細に検討した。また、長時間の測定を行い、経時変化の解析も行った。色素の多くは、その化学構造式からも吸着により二次元キラリティーを発現する。とくにインジゴ(和名:藍)分子とインダントロン色素に着目して研究を進めた結果、以下の成果を得た。(1)インジゴ(和名:藍)およびインダントロンについてアルキル長鎖を導入した化合物の合成を行い、単離することに成功した。(2)このアルキル長鎖を導入した色素のいくつかについて、黒鉛表面での吸着構造を走査トンネル顕微鏡で観察することに成功した。(3)濃度依存性が存在することも分かったが、まだ十分に高い空間分解能での観察ができていない。(4)経時変化についても解析を行い、ドメインが変化する様を観察するのに成功したが、こちらも十分な空間分解能ではなかった。(5)安定に長時間の測定を行うにはまだ技術的に克服すべき点があり、問題点の洗い出しを行った。(6)いずれの分子についても特徴的な二次元キラリティーを観察するのに成功した。アキラルな分子が基板表面に吸着する際に、表と裏による二次元キラリティーを発現する。この選択性について色素を例にとって解明することを目的として研究を行っている。色素分子は強く光を吸収する性質も重要であるが、繊維などを染める染色能を考えると表面に吸着するという性質も重要である。J会合体やH会合体などの色素分子同士の会合構造に関する研究は多いものの、表面でどのように吸着しているかを知ることは難しかった。しかし、原子を識別するほど高い空間分解能をもつ走査トンネル顕微鏡(STM)を用いると実空間で分子の表面吸着構造を観察することができる。昨年度までの研究では、色素及び色素の誘導体の合成を行い、インジゴ(和名:藍)およびインダントロンについてアルキル長鎖を導入した化合物の合成を行い、単離することに成功した。また、このアルキル長鎖を導入した色素のいくつかについて、黒鉛表面での吸着構造を走査トンネル顕微鏡で観察することに成功した。さらに濃度依存性が存在することも分かったが、まだ十分に高い空間分解能での観察ができていなかった。経時変化についても解析を行い、ドメインが変化する様を観察するのに成功したが、こちらも十分な空間分解能ではなかった。今年度の研究では、いずれの分子についても特徴的な二次元キラリティーを観察するのに成功した。研究成果は日本化学会の欧文誌の5月号に掲載予定である。さらに経時変化についても、キラルドメインの形成過程の観察を試みた。色素分子と類似の構造を持つ金属錯体にも測定対象を広げ、理論計算も併用して二次元キラリティーがキラルドメインへと発展していく過程を解析した結果、十分な空間分解能ではないが、動的過程の観察に成功した。金属錯体の系についても、欧文誌に掲載可となり、印刷中の状況である。インジゴ(和名:藍)にアルキル基を導入した化合物について黒鉛基板表面における吸着構造を走査トンネル顕微鏡にて観察した。ヘキサデシル基を導入したインジゴでは二分子が対向した二量体が三個連なった構造を基本ユニットとしてこれらが少しずつずれて配向した表面構造を形成することを明らかにした。また、この構造は表面に特有のキラリティーを示すこともわかった。表面上の別の場所において反対のキラリティーを示すドメインの観察にも成功した。一方、アルキル基がイコシル基になると表面構造がなかなか安定しなかった。この場合、分子が配列した構造が複数のドメインを形成し、そのドメインが成長したり収縮したりすることを繰り返しながら、徐々に表面構造が安定化した。その動的な挙動を観察したところ、同一の表面キラリティーを有するドメイン間の境界は比較的速く変化するのに対し、異なるドメイン間の境界はほとんど変化しないことを見出した。色素にとどまらず、金属錯体についても成果を得ることに成功し、すでに論文にも投稿して採択となっているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在の方法論で十分に目的を達成できる見込みが出来たため、当初の目的を遂行するとともに、空間分解能のさらなる向上を目指して、条件設定の厳密化など、技術の向上を図っていく。現状では、とくに問題点は出ておらず、今まで進めてきた研究方法で十分に成果が得られると判断している。また、測定対象も広げて、確立した手法の応用範囲を拡大していく。
高エネルギー分解能スペクトル計測を利用したプルトニウム同位体非破壊分析法の開発

プルトニウム(Pu)同位体は、通常、<241>^Puのβ崩壊後の残留核であるアメリシウム241(<241>^Am)と化学分析により分離される。しかし、この方法では時間と手間が掛かり、また、非破壊での分析が行えない。一方、Pu同位体と<241>^Amはα崩壊に伴い、LX線を放射する。本研究はLX線測定を利用したPu同位体の定量管理を目的としている。この方法では分析に正確なLX線放射率の数値が必要である。しかしながら、半導体検出器で測定されたLX線スペクトルでは、各ピークの同定が不十分なため、現在、Pu同位体の分析に必要な精度のLX線放射率の値が得られていない。LX線放射率の評価値を使用してPu同位体の存在比を推定するためには、LX線スペクトルを半値幅50eV程度のエネルギー分解能で計測することが要求される。実験では、日本原子力研究開発機構において標準型Au吸収体TES型マイクロカロリーメータと有感面積を向上した改良型Au吸収体TES型マイクロカロリーメータを用いて<238>^Pu、<239>^Pu、<241>^Am線源から放射されるLX線のスペクトル計測を行った。標準型を用いた測定では検出事象が最も多い17keVのL_<β1> X線において60eV程度、改良型を用いた測定では35 eV程度の優れたエネルギー分解能で計測することができ、LX線スペクトル計測によるPuとAmの元素弁別の可能性を実証した。次に計測で得られたスペクトルからLX線放射率の評価を行った。<241>^Amの放射率について他の研究グループから報告されているデータに近い値が得られ、本研究での評価法の妥当性を実証した。しかし、統計精度が不足しており誤差が大きかった。また、Pu同位体について、今回使用した線源はリンパ節を模擬したファントム内に線源が埋め込まれており、線源のファントム構成物質,ファントム内の線源の分布などに関する仕様が入手できないため,線源内部でのX線の減弱などの補正ができず,放射率を評価することができなかった。(抄録なし)プルトニウム(Pu)同位体は、通常、<241>^Puのβ崩壊後の残留核であるアメリシウム241(<241>^Am)と化学分析により分離される。(抄録なし)
放射線照射が高分子絶縁体の電気的特性に与える影響

放射線を高分子絶縁体に照射することによって生じる絶縁体の電気的特性変化、例えば絶縁破壊電圧の低下や伝導電流の上昇などを、放射線による電荷の生成と残留という現象の観測を基に解明する研究を行った。具体的には、厚さ約600μmの低密度ポリエチレン(LDPE)に1.212kGyの比較的低線量のγ線を照射し、515kVの直流電圧を印加することで生じる空間電荷分布の経時変化をパルス静電応力法により観測した。この研究により、今年度は以下の知見を得た。(1)LDPEにγ線を照射すると、γ線により電離され、再結合を免れた電子がLDPE中に多量に残留する。(2)γ線を照射したLDPEに直流電圧を印加すると電子がドリフトし、陰極側に正の空間電荷が多量に発生する。これは、電子の移動により残された正孔(正の親イオン)が観測されるためである。(3)多量の正電荷が陰極側に現れることにより電極/試料界面に印加電界の23倍の電界が生じる。この電界は、絶縁破壊電界の低下や伝導電流の増加に多大な影響を与える。(4)電圧印加により生じる正電荷の分布は、高線量の場合は陰極近傍に集中して、低線量の場合は試料内全体に分布しており、分布形状が照射するγ線の線量に大きく依存していることが確認された。以上の結果より、本研究の測定手法が、宇宙空間や原子力発電設備などの放射線環境下において使用される高分子絶縁材料の選択に際する評価手法として応用することが可能であると考えられる。
分裂停止初期胚の単離培養割球をもちいた興奮性膜分化の細胞質因子と誘導因子の研究

原索動物ホヤ分裂停止胚の各割球では巨視的形態は初期胚のまま不変でも膜の分化は進行し、膜興奮性から見ると神経・筋・表皮あるいは非興奮性細胞型のいづれかになる。このことは初期胚の大型割球は正常の発生予定運命からみると各種細胞形質の混合あるいはモザイクになることが予想されても、実際に実現する分化は単一の細胞型を選択していることを示唆した。本研究においてはこの選択を細胞分化機序の本質と考え、まず4・8細胞期の固定した割球をもちい、これを分裂抑制後単離培養して、各割球の細胞質因子による自律性分化を解析した。また他の特定の割球と接着させて培養し、隣接細胞からの誘動作用下にある分化も解析した。8細胞胚の動物半球頭側の【a_(42)】割球および尾側の【b-(42)】割球は単離して培養すると持続性のCa活動電位を発生し、細胞質には2C5抗体が結合して、すべて表皮細胞型に分化した。また植物半球頭側の【A_(41)】割球はCa電流による内向き電流および遅延整流性の外向き電流によって局所反応様の活動電位を発生し、恐らく脊索型細胞に分化しているのではないかと考えられた。また植物半球尾側の【B_(41)】割球はCaスパイクを発生して筋細胞型に分化する場合が多かった。ところで、単離して培養すると常に表皮細胞型に分化した【a_(42)】割球についても、植物半球の予定脊索領域を含む頭側割球【A_(41)】を接着させた状態で培養すると、70%程度の【a_(42)】割球がNaスパイクを発生した。また免疫組織化学的に2C5抗体が結合しなくなり、表皮細胞以外の興奮性細胞に分化したことがわかった。脊椎動物胚では予定脊索領域にある中軸中胚葉の裏打ちによって神経板が誘導される事実から推測して、ホヤ胚で予定脳胞領域を含む【a_(42)】割球が、予定脊索領域を含む【A_(42)】割球によって誘導されて、神経細胞型に分化したと考えられた。
地域リーダーの形成とその教育的基盤の変遷

本年度は、科学研究費(基盤研究B)の最終年であり、継続してきた研究の補充を行うと共に、研究成果を可能な限り、公表することに主眼を置いた。研究代表者の丹野は、2001年10月26日に挙行された「庄内農業高校百周年記念事業」に出席するとともに、創立100周年記念誌に寄稿し、その成果の一旦を示した。各研究分担者は、自らの担当した分野で、精力的に活動し、その一翼を、本報告書の中で紹介した。本研究の課題は、再三再四取り上げてきたが、日本の第一次産業の基盤である土壌を、日々、教育的、人間的に、再構築しているという前提(或いはしている筈)に立って、東北地方の農業高校(庄内・盛岡・小牛田・大曲・三本木)の卒業生を対象にインテンシィブな調査を行ってきた。そこでは、戦前の校長の個性やその教育的基盤というものが、卒業生にあたえる'誇り'として多大なる影響を及ぼしていることを把握できた。また、戦後の教育刷新委員会議事録を通して日本の職業教育が如何に基底されていったのか分析を行った。そこでは、とりわけ農業教育はさほど議論されていない事がわかった。また、その傾向は現在まで続いているとも言える。本研究は、農業と教育の交叉点に位置している「農業高校」の卒業生を実際に面接し、その中で得たものが何を提起しているのか、それらが戦後史を繙く、縁となりうるかを目的として行ってきた。少子化、時代の推移、かかる狭間のなかで日本の教育、日本の農業を将来的に考察する便を求めてゆく今後の研究課題である。本年は初年度ということもあり、調査(面接聞き取り手法)に必要な機器・備品(ノートパソコン・テレコ・コピー機等)のハード面での整備を中心に行い、また、農業コンセンサス、農業年刊、官公庁発行物や調査対象地の市史など資料収集のために書籍購入も行った。本年度の研究実績としては、昨年8月に、研究代表者丹野、共同研究者、藤木・新妻・大坪・星山・藤木ら全メンバーが参加し仙台にて第一回の会合を開き、科研内容及び研究分担・調査対象地域及び機器・備品の購入希望の確認、今後3年間の研究計画の枠組みおよび展開について活発な議論のもとに行われた。本年度は、研究代表者の丹野は、11月に3日間にわたり本学学生と共に山形県庄内農業高校卒業生、地元地域リーダーと言われる対象者の方々にインタビュー調査を行った。また、共同研究と言うことも勘案し、弘前大から学生が上記の調査に参加するなど大学間の相互の調査協力体制および交流を深めることができた。共同研究者の星山は、宮城県小牛田農林高校・教育委員会を訪問、学校関係者との情報交換・資料収集等の調査を行った。3月には第2回会合を開き本年度の調査実施状況及び予算報告、来年度の調査方法・対象地域および予備調査の実施時期などより具体的に踏み込んで話し合いを行い、次年度への橋渡しの確認をした。本年度は、研究の2年目を迎え各人は、自らの担当部分に勢力を傾注した。昨年度の主体は機器備品購入であったが、昨年2月頃より機器備品を駆使しつつ本格的な調査に入った。各担当者毎で意志の疎通の必要性を感じつつも、各担当者の責任を重視して研究を行った。研究代表者の丹野は庄内地方に3度入り、現地で聞き取り調査を実行し、歴代の農業クラブ会長の方々にも聴き取り調査を行った。これらは、東洋大学社会学部紀要38-2、38-3にその成果の一端を示した。また、本年度より研究分担者に加わった青木辰司には、秋田県大曲農業高校に2度にわたって調査を行った。校長及び教育委員会などを訪問し、資料収集などを行ってもらい、本年度より秋田県への調査が本格的に可能になった。

研究協力者の藤木三千人は、青森県三本木農業高校を継続的訪問し、校長・同窓会会長・県教育長と情報交換・資料収集等を行い、新たな調査対象者の紹介に至った。次年度は最後の年になるので準備万端、遺漏なきようにするため研究代表者丹野は、3月中旬から下旬にかけて、各担当者を訪問し意志と次年度の調査研究方向を確認することにしている。本年度は、科学研究費(基盤研究B)の最終年であり、継続してきた研究の補充を行うと共に、研究成果を可能な限り、公表することに主眼を置いた。研究代表者の丹野は、2001年10月26日に挙行された「庄内農業高校百周年記念事業」に出席するとともに、創立100周年記念誌に寄稿し、その成果の一旦を示した。各研究分担者は、自らの担当した分野で、精力的に活動し、その一翼を、本報告書の中で紹介した。本研究の課題は、再三再四取り上げてきたが、日本の第一次産業の基盤である土壌を、日々、教育的、人間的に、再構築しているという前提(或いはしている筈)に立って、農業高校の卒業生を対象にインテンシィブな調査を行ってきたものである。その成果の一端が本報告書であり、これらの成果は、2002年度科学研究費、出版助成費を申請しつつ、世に問う所存である。本研究は、農業と教育の交叉点に位置している「農業高校」の卒業生を実際に面接し、その中で得たものが何を提起しているのか、それらが戦後史を繙く、縁となりうるかを目的として行ってきた。少子化、時代の推移、かかる狭間のなかで日本の教育、日本の農業を将来的に考察する便を求めてゆく今後の研究課題である。
サブミリ連続波による南天の広域探査

アタカマ高原に設置したサブミリ波望遠鏡ASTEにミリ波ボロメータアレイAzTECを搭載して広視野のサーベイ観測を行い、銀河団および南黄極を中心とした広域サーベイを実行した。この結果、銀河団方向の強く重力レンズの影響を受けたサブミリ波銀河の発見、スニアエフ・ゼルドビッチ効果の画像取得、および南黄極領域におけるこれまでで最も広域で高感度の銀河サーベイが実現し原始銀河の形成と進化に対して制限を与えた。サブミリ波650GHz帯の観測装置としてSISCAM観測装置の性能向上を図った。マサチューセッツ大学の開発した波長1.1ミリ144素子ボロメータアレイAzTECをASTE望遠鏡に搭載し、系外銀河、銀河団、および遠方銀河サーベイなど多くの観測プログラムを実行した。南米チリ高地に設置されたASTE望遠鏡およびボロメータアレイの性能が十分発揮され、多くの科学的成果が期待される。年度当初には、AzTECボロメータアレイのASTE搭載および試験観測を行い、アンテナ光学系の調整、データ取得及び解析手法、および液体ヘリウム・液体窒素の注入作業を含む運用体制を確立した。観測性能としては、ノイズレベルで1mJy(1σ)以下の画像取得が可能となり、アタカマ高原の大気透明度を生かした高感度の観測システムが実現した。観測成果としては、近傍銀河の星間ダスト放射分布の観測、銀河団を中心としたスニアエフ・ゼルドビッチ(SZ)効果の観測、銀河団重力レンズを利用した遠方銀河探査、南黄極領域での遠方銀河探査などの観測を行いデータ解析を進めている。特に、銀河団方向の観測では非常に明るい遠方銀河の発見があり、本計画初年度での論文投稿となった。赤外線天文衛星「あかり」の銀河サーベイデータとの共同解析も進められており、平成20年度の観測へ向けて大きく弾みがついた。SISCASM-9については平成21年度のASTE搭載を目指し実験室における改良および評価を継続している。SISCASM-9による650GHzの観測によりAzTECの観測成果をさらに発展させることが期待できる。前年度に引き続き、144素子波長1.1ミリのボロメータアレイAzTECをサブミリ波望遠鏡ASTEに搭載し、南天の高感度サーベイ観測を実行した。特に赤外線天文衛星「あかり」が深探査を行った南黄極領域(ADF-S)に多くの観測時間を投入し、700arcmin^2の領域で0.5-0.7mJy (1σ)という最も広視野の高感度サーベイを達成した。「あかり」の観測データとの比較解析により対応天体の少ないことが明らかとなり、多くのAzTEC天体が赤方偏移2以上であることが示唆されている。銀河団領域の高感度サーベイについてはBullet ClusterおよびRXJ1347-1145領域の解析を進めた。Bullet Cluster領域には非常に明るい遠方のサブミリ波銀河が見つかった。解析の結果、Bullet Clusterが重力レンズ天体となり、遠方の比較的暗いサブミリ波銀河が非常に明るく観測されたことが明らかとなった。一方、次年度の観測へ向けた観測波長450ミクロンのSISCAM観測装置の評価が進められた。試験搭載時に問題となった交流磁場による干渉ノイズの原因がほぼ解明され、交流磁場に対する磁気シールド対策を施すことおよび検出器の直近に読み出し回路を設置することが重要であることが明らかとなった。また、ASTE望遠鏡についてはサブミリ波帯での観測性能向上を目指してホログラフィー法による鏡面調整および熱変形の原因究明を行い、サブミリ波帯での性能向上を目指している。SISCAM観測装置による観測はAzTECおよび「あかり」によりサーベイ観測によりその重要度が増している。観測装置の立ち上げを順調に進め、ADF-S領域の遠方天体の解明を目指す。平成19-20年度に行ったASTE搭載AzTEC観測装置による観測成果のまとめ、および、SISCAM観測装置の高感度化に向けた観測装置の整備を行った。AzTECを用いた観測成果は多岐にわたるが、本研究では銀河団のスニアエフゼルドビッチ効果および南黄極領域の遠方銀河サーベイデータの解析および論文化を進めた。AzTECによる銀河団の観測は、1)SZ効果の検出を意図したもの、2)重力レンズを利用して最遠方銀河の検出を狙ったもの、合計で20個以上に上る。前者としてBullet ClusterおよびRXJ1347-1145など比較的赤方偏移の小さな銀河団から、後者として赤方偏移が大きくAGN伴った銀河団などの観測データを得ている。解析は主としてSZ効果の検出を目的として広がった放射成分に対して感度の高い解析プログラムの開発を進め、Bullet Cluster, RXJ1347-1145, Abell2163などで広がったSZ効果の検出に成功し、成果の公表に向けて解析を進めている。南黄極の銀河サーベイについては、約1度×0.3度の領域に約180個の銀河を検出し、赤外線天文衛星「あかり」によるサーベイと比較し、多くの天体が赤方偏移2以上の高赤方偏移天体であることが明らかとなった。

サブミリ波650GHz帯でのサーベイ観測に用いるSISCAMについては、ASTE望遠鏡が発生する交流磁場に対して安定な動作を得るため、交流磁界シールドの導入、および、極低温回路の搭載が必須であることが明らかとなった。サブミリ波帯で本格的なサーベイ観測を実行するために、クライオスタットの交流磁界シールド対策、および、GaAs-JFET極低温集積回路を用いた32チャンネル極低温モジュールの製作を行った。SISフォトン検出器の大規模アレイと組み合わせることで、近い将来650GHz帯広域サーベイが実現できるものと期待される。
単成火山のマグマ上昇はマグマ起源揮発性物質の拡散放出から捉えられるか

マグマ揮発性物質は、火山ガスとして山頂火口や山腹噴気孔から放出しているだけでなく、火山体表面全体から拡散放出している。本研究では伊豆東部火山群の単成火山直下のマグマの動きをマグマ揮発性物質の拡散放出から捉えようとした。1989年の海底噴火で形成した手石海丘では、火口底直上の海水の精密化学・同位体分析から極めて少量のマグマー熱水起源のCO2とCH4の放出を検出した。最近の群発地震震央域の陸上部分や2700年前の割れ目噴火域では、マグマ起源CO2の拡散放出は検出できなかった。4000年前に生成した大室山では、CO2拡散放出量は火口内で少し高く、積算放出量は(22+2)トン/日であった。マグマに溶け込んでいる揮発性物質は、火山ガスとして火山体の山頂火口や山腹の噴気孔から放出しているが、この他にも火山体を覆う土壌を通して滲み出しており、「拡散放出」と呼ばれている。マグマ揮発性物質の中でもCO2の拡散放出は多くの火山で普遍的にみられ、時間変化はマグマの上昇下降を反映し、面分布は将来の噴火場所の推定に役立つ。現在伊豆半島東部ではマグマの上昇を示す兆候が続いており、1989年には伊東沖で海底噴火も起きた。本研究はこの地域に特有の単成火山形成に伴うマグマの動きをマグマ揮発性物質の拡散放出から捉えようとする初めての試みである。初年度には、群発地震震源域の陸上部分と2700年前の噴火域で観測研究を実施したが、両地域ともCO2の拡散放出量は生物活動由来のバックグラウンドレベルであり、マグマ揮発性物質の拡散放出は検出できなかった。2年目の平成23年度は当初、伊豆東部単成火山群が分布する陸上域の別の場所での観測を予定していたが、1989年のマグマ上昇場所に近い海上域での観測に変更した。初年度の陸域での観測結果を踏まえ、海域での観測を優先されると考えたからである。測定方法は陸上域の観測とは異なり、海中で火山体に接している海水を採取し、溶存全無機炭素量、CH4量とそれらのδ13C、Δ14Cを測定し、海水中での深度分布が拡散放出のパターンを示すか調べる方法である。海水採取は7月に小型船上からホースを下ろして行い、水深107-115mの火口底から異なる3地点、手石海丘上方の水深100m、80m、50mの海水を得ることが出来た。その結果、火口底の旧噴火孔に近い1地点だけからマグマ起源で極めて少量のCO2とCH4の放出が認められた。微少量ではあっても放出が確実に検出できたこと自体極めて画期的で、10月にスペインで開かれた海底火山の国際ワークショップで発表し、注目を集めた。マグマに溶け込んでいる揮発性物質は、火山ガスとして火山体の山頂火口や山腹の噴気孔から放出しているが、さらに火山体を覆う土壌を通して滲み出しており「拡散放出」と呼ばれる。マグマ揮発性物質起源のCO2拡散放出は多くの火山でみられ、時間変化はマグマの上昇下降を反映し、面分布は将来の噴火場所の推定に役立つ。伊豆半島東部では1979年代初頭からマグマの上昇を示す地殻変動や群発地震が続いており、1989年には伊東沖で海底噴火が起きた。初年度(平成23年度)には、群発地震震源域の陸上部分と2700年前の噴火域で観測研究を実施したが、両地域ともCO2の拡散放出量は生物活動由来のバックグラウンドレベルであり、マグマ揮発性物質の拡散放出は検出できなかった。2年目は、初年度の陸域での観測結果を踏まえ、1989年にマグマが上昇した地点付近で噴火23年後のマグマ揮発性物質の放出を調べた。手石海丘火口内の水深107-115mの火口底で3地点、火口上方の水深100m、80m、50mの海水を小型船から採取し、溶存全無機炭素量、CH4量とそれらのδ13C、Δ14C、3He/4Heなどを測定した。その結果、極めて少量のマグマ起源CO2とCH4の放出が認められた。最終年度(平成25年度)は再び陸上部での観測を行い、4000年前の噴火で生成した大室山のCO2拡散放出量の二次元分布を精密に求めた。その結果、CO2拡散放出量は火口内で少し高く、一日あたりの火山体全体からの放出は(22+2)トンと極めて少ないことが示された。また、2700年に噴火した岩ノ山から伊雄山に至る火山列を横切る3測線での測定からは、割れ目に沿ってのマグマ揮発性物質の拡散放出を調べた。

最近の群発地震震央域の陸上部分や2700年前の割れ目噴火域では、マグマ起源CO2の拡散放出は検出できなかった。4000年前に生成した大室山では、CO2拡散放出量は火口内で少し高く、積算放出量は(22+2)トン/日であった。マグマに溶け込んでいる揮発性物質は、火山ガスとして火山体の山頂火口や山腹の噴気孔から放出している。最近の研究では、目に見える火山ガス以外にも火山体を覆う土壌を通して滲み出していることが分かり、「マグマ揮発性物質の拡散放出」と呼ばれている。マグマ揮発性物質の中でH2Oに次ぐ最多成分のCO2の拡散放出は多くの火山で普遍的にみられ、放出量の時間変化は山体直下でのマグマの上昇下降を反映し、面的な分布は将来の噴火場所の推定に役立つと考えられている。現在伊豆半島東部ではマグマの上昇を示す兆候が続いており、1989年には伊東沖で海底噴火も起きた。この研究はこの地域に特有の単成火山形成をマグマ揮発性物質の拡散放出から捉えようとする初めての研究で、噴火予知の観点からも有用な情報が得られることが期待される。当該年度にはCO2フラックスメータを購入し、マグマ起源揮発性物質の拡散放出の観測研究を実施した。観測を行った場所は、1989年に岩脈上のマグマの上昇があり最終的には噴火が起きた手石海丘からは数km離れている陸上部分で、群発地震の震源が密集し,長期的な隆起も見られる地域である。また比較のためにこの地域で1989年噴火の2700年前に起きた岩ノ山から北ノ山、矢筈山、伊雄山に至る直線上の噴火地域の割れ目を直行する路線で同様の観測を実施した。どちらの地域でもCO2の拡散放出量は生物活動に由来するバックグラウンドレベルであり、マグマ揮発性物質の拡散放出は検出できなかった。当該年度は、群発地震活動もなく静穏な時期であったので、群発地震活動が活発になってきた時に備えて,バックグラウンドのデータが得られたことに意義がある。火山ガスの拡散放出はこれまでも多くの火山で観測されており、研究申請者らは2000年有珠山噴火の前に火山体内のガス圧の上昇を反映した拡散放出量の増加を観測でき、マグマ供給の時間変化のパラメータとなることを世界で最初に示した。本研究では,同じ火道を一回しか使わない単成火山のマグマ上昇下降についても拡散放出量に変化が現れるか否かの知見を得ようとして,伊豆東部単成火山群を研究のターゲットとした。研究申請にあたっては,まず伊豆東部火山群の群発地震多発域で現在の火山ガス拡散放出量を調査し,1万年より若い単成火山でも調査を行い,さらに研究期間の3年の間に群発地震活動が活発化したら調査を繰り返すことを計画した。初年度は最近の群発地震震源域の陸上部分と1989年の手石海丘噴火を除けば最も新しい2700年前の噴火域(岩ノ山から北ノ山、矢筈山、伊雄山に至る直線上)で観測したが、どちらからもマグマ起源の拡散放出は見つからなかった。2年度は当初計画では、伊豆東部単成火山群が分布する領域の別の陸上域(候補地は4000年前に形成した大室山)での従来法による観測と、まだ観測手法が確立していない海域での拡散放出量測定の試験を予定していたが、初年度の観測結果を踏まえて、後者の研究開発に集中した。1989年にマグマ上昇があり海底噴火した手石海丘の火口底直上から海水を採取し、マグマ揮発性CO2を検出する試みは、これまでに行われておらず、試料採取からして試行錯誤を繰り返したが、結果的には、火口底の特定の場所でのみ、マグマ起源のCO2の拡散放出を捉えることが出来、CH4やHe同位体比からも支持される結果で、画期的な成果である.本年度の研究は当初の計画を変更したが、計画以上の結果を出すことが出来た。火山ガスの拡散放出はこれまでも多くの火山で観測されており、研究申請者らも2000年有珠山噴火の前に拡散放出量が増加し火山体内のガス圧の上昇を観測でき、マグマ供給系の時間変化のパラメータとして噴火予知にも役立つことを示してきた。
非線形光学効果を応用したディジタル光多値通信のための信号処理素子に関する研究

本研究では、光通信システムにおける波長分割多重化方式に加えて光振幅のもつ情報をも情報伝送に利用する目的で、周期構造導波路と非線形誘電体を組み合わせた光スイッチを構成できないかを検討してきた。非線形誘電体はKerr効果およびラマン散乱を示すものと仮定し、このような非線形媒質を取り扱える「周波数依存性のある時間領域有限差分法(FD・FDTD法)」を適用した数値解析プログラムを開発して様々なシミュレーションを行ってきた。2年間にわたる主要な研究成果は次のとおりである。(1)同一波長で電界振幅が4倍異なる2種類の入力信号に対して、最大放射の生じる角度が約45度変化した。なお、このときの入力信号は連続波である。(2)同じく、入射信号振幅と最大放射角度の関係を調べると、放射角が大きく変化する入射電界振幅の閾値が存在した。(3)同一振幅で波長が50nm異なる2種類の入力信号に対して最大放射角が約90度変化した。(4)いずれの場合においても非線形光学効果の一つである高調波発生は信号波電力に比べて100分の1のオーダであった。(5)パルス状の入力信号に対してもほぼ同様の放射特性を示した。また、パルス波が2個3個と連続的に入射する場合について、パルス間隔を十分離した場合には放射特性には変化がなかった。以上の数値解析結果から、周期構造を有する非線形誘電体導波路は異なる振幅・波長を持つ入力光信号をそれぞれ異なる方向へ放射する光スイッチとしての機能をもつことが確かめられた。高速かつ大容量のデータ通信を光周波数領域で行うために、波長分割多重化(WDM)方式ならびにそのシステム構成素子の研究が盛んに行われている。本研究では、更なる情報伝送量増加を図るためにWDMと多値の光振幅を組合わせた信号を利用する通信方式において、受信信号を分離する素子に関する研究を行った。即ち、光導波路の一部に非線形光学効果を有する誘電体を用い、そのコア部分に周期的な屈折率変調部を設けて異なる振幅および波長を持つ光信号を異なる方向へ放射・分離する素子の特性について検討を行った。解析法として時間領域有限差分(FDTD)法を用いたシミュレーションを行い、その基本的な放射特性を得ることが出来た。なお、実際の媒質には線形および非線形分散性があるため、その効果を取り入れるために分散性媒質を取り扱えるFDTD法を用いた。また、放射特性を明らかにするためにFDTD解析の数値結果から遠方放射界を算出した。波長1.5μm、全長250μmの二次元周期構造導波路におけるシミュレーション結果は以下の通りである。導波路パラメータの詳細は発表済みの文献を参照されたい。1.同一波長で電界振幅が4倍異なる2種類の入力信号に対して、最大放射の生じる角度が約45度変化した。2.同じく、入射信号振幅と最大放射角度の関係を調べると、放射角度が大きく変化する入射電界振幅の閾値が存在した。3.同一振幅で波長が50nm異なる2種類の入力信号に対して、最大放射角度が約90度変化した。4.いずれの場合においても非線形光学効果の一つである高調波発生は信号波電力に比べて100分の1のオーダであった。