hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気推進システム実現のための物理的諸現象の解明

電気推進機は電気エネルギーを利用して推進剤を加熱するという点では共通であるが、その加熱・加速方法の相違により固有の特徴がある。ここでは将来の宇宙開発をにらんで、主としてアークジェット推進機、MPD推進機、イオン推進機、ホール推進機を取り上げ、電離・解離機構を解明し推進性能の向上を目指すと共に、電源・推進剤供給系を含む電気推進システムの軽量化、最適化を計る。ハード面の研究だけでなく人工衛星の姿勢制御、構造物の軌道間輸送、惑星探査ミッションなどで電気推進機の特徴を生かしたミッションを提案する。また電気推進ミッション共通の課題である噴出したプラズマプルームと宇宙船との干渉、電磁干渉など周囲の環境への影響を取り上げる。さらにミッション計画が電気推進を利用しやすくするため、利用方法、利点、宇宙船との適合性、サブシステムをデータベース化して提示する。アークジェット推進機、MPD推進機、イオン推進機、ホール推進機それぞれの放電・加速機構、プルーム構造、その宇宙船との干渉現象が調べられた。アークジェット推進機に関しては、300 Wと1 kWの低電力レベルの推進性能と本体の熱特性が明らかにされ、さらに実際のミッションでの問題点が指摘された。MPD推進機の研究では、外部磁場印加時の推力特性とその一般化された推力原理、一次元MPDチャンネル流の加速過程、2流体モデル・熱力学的非平衡を仮定した数値解析によって流れ場の構造が明らかにされた。イオン推進機推進機に関しては、リングカスプ型イオン推進機、RFイオン推進機、マイクロ波イオン推進機の基本動作特性が測定され、最適設計のための指針が、提案された。ホール推進機では、加速ダクト長が推力特性に与える影響が調べられ、推進性能予測のためのモデルかがなされた。また、宇宙環境関連では、宇宙機材料への電気推進プラズマルームの照射実験が行われ材料の劣化現象が観察され、そのプラズマ噴出過程の数値シミュレーションも行われた。さらに、システム・ミッション研究では、電気推進機の特徴を生かした最適軌道解析の手法が提案され、深宇宙探査ミッションの軌道解析が行われた。以上の結果を基に、電気推進機設計のための指針が掲示された。電気推進機は電気エネルギーを利用して推進剤を加熱すると言う点では共通であるが、その加熱・加速方法の相違により固有の特徴がある。ここでは将来の宇宙開発をにらんで、主としてアークジェット推進機、MPD推進機、イオン/ホール推進機を取り上げ、電離・解離機構を解明し推進性能の向上を目指すと共に、電源・推進剤供給系を含む電気推進システムの軽量化、最適化を計る。ハード面の研究だけでなく人工衛星の姿勢制御、構造物の軌道間輸送、惑星探査ミッションなどで電気推進の特徴を生かしたミッションを提案する。また電気推進ミッション共通の問題である噴出したプラズマプルームと宇宙船との干渉、電磁干渉など周囲の環境への影響を取り上げる。さらにミッション計画者が電気推進を利用しやすくするため、利用方法、利点、宇宙船との適合性、サブシステムなどをデータベース化して提示する。本年度の研究として、アークジェット推進機、MPD推進機、イオン/ホール推進機それぞれの放電・加速機構が分担された研究グループによって調べられた。アークジェット推進機に関しては、300Wの低電力レベルの推進性能と本体の熱特性が明らかにされ、さらに1kW級アークジェット推進機プロトタイプの長時間作動試験が行われ実際のミッションでの問題点が指摘された。

MPD推進機の研究では、外部磁場印加時の推力特性とその一般化された推力原理、2流体モデルを用いた数値解析によって電離開始時の状態が明らかにされた。イオン/ホール推進機に関しては、RFイオン推進機、マイクロ波加熱型イオン推進機の基本作動特性が測定され、電極長がホール推進機の推力特性に与える影響がわかった。また、宇宙環境関連では、宇宙機材料への電気推進プラズマプルームの照射実験が行われ材料の劣化現象が観察され、そのプラズマ噴出過程の数値シミュレーションも行われた。さらに、システム・ミッション研究では、電気推進機の特徴を生かした軌道解析手法が提案され、化学推進とのミッション計画の違いが明らかにされた。電気推進機は電気エネルギーを利用して推進剤を加熱するという点では共通であるが、その加熱・加速方法の相違により固有の特徴がある。ここでは将来の宇宙開発をにらんで、主としてアークジェット推進機、MPD推進機、イオン推進機、ホール推進機を取り上げ、電離・解離機構を解明し推進性能の向上を目指すと共に、電源・推進剤供給系を含む電気推進システムの軽量化、最適化を計る。ハード面の研究だけでなく人工衛星の姿勢制御、構造物の軌道間輸送、惑星探査ミッションなどで電気推進機の特徴を生かしたミッションを提案する。また電気推進ミッション共通の課題である噴出したプラズマプルームと宇宙船との干渉、電磁干渉など周囲の環境への影響を取り上げる。さらにミッション計画者が電気推進を利用しやすくするため、利用方法、利点、宇宙船との適合性、サブシステムなどをデータベース化して提示する。本年度の研究として、アークジェット推進機、MPD推進機、イオン推進機、ホール推進機それぞれの放電・加速機構、プルーム構造、その宇宙船との干渉現象が調べられた。アークジェット推進機に関しては、300Wと1kWの低電力レベルの推進性能と本体の熱特性が明らかにされ、さらに実際のミッションでの問題点が指摘された。MPD推進機の研究では、外部磁場印加時の推力特性とその一般化された推力原理、2流体モデル・熱力学的非平衡を仮定した数値解析によって流れ場の構造が明らかにされた。イオン推進機推進機に関しては、リングカスプ型イオン推進機、RFイオン推進機、マイクロ波イオン推進機の基本作動特性が測定され、最適設計のための指針が提案された。ホール推進機では、加速ダクト長が推力特性に与える影響が調べられ、推進性能予測のためのモデル化がなされた。さらに、システム・ミッション研究では、電気推進機の特徴を生かした最適軌道解析の手法が提案され、深宇宙探査ミッションの軌道解析が行われた。
オーキシン合成酵素、及びシグナル伝達系に関わる遺伝子の単離、解析

本研究では、シロイヌナズナをモデル植物として、Affymetrix社のマイクロアレイを用いてオーキシンにより早期に応答し、発現が影響を受ける因子を網羅的に解析した。その結果HAT2遺伝子発現が顕著なオーキシン誘導性を示した。HAT2過剰発現株の解析からHAT2遺伝子は地上部ではオーキシンシグナルを正に制御し、地下部では負に制御することを示唆した。さらに、オーキシンによるHAT2遺伝子発現誘導はユビキチンリガーゼE3の突然変異体であるtir1により抑制された。このことはHAT2がユプロテオソームによるタンパク質レベルでの制御を受けていることを示唆している。また、HAT2の過剰発現体では内生のHAT2遺伝子発現が抑制されていた。逆に、HAT2のDNA結合ドメイン,転写活性化ドメインVP16,及び誘導系GRドメインを用いたHAT2タンパク質の下流因子の発現誘導系を用いた解析ではHAT2自身の発現が誘導された。さらにHAT2の発現はタンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドによっても顕著に誘導された。これらのことから、HAT2タンパク質は負の転写調節因子として機能し、プロテオソームによるタンパク質の安定性に関する制御を受け、自己の遺伝子発現を制御していることが示唆された。今後はこのHAT2遺伝子の分子遺伝学的、生化学的解析を進めこのモデルを検証することがオーキシンの作用機構の解明につながると考えている。(1)AtAUX2-11::GUSラインを用いて、温度感受性胚性致死突然変異体の単離を行った。EMS処理をしたラインを制限温度である25度下で4000株成育させ、200の候補を得た。現在M3世代で表現型の確認中である。また、ストックセンターより分与可能な76ラインの胚性致死突然変異体を分与してもらい、温度感受性を示すかどうかを検討した。さらに、T-DNA挿入突然変異株をスクリーニングし、44ラインの胚性致死突然変異体を単離し温度感受性を検討した。しかし、120ラインにおいて現在の所温度感受性の胚性致死突然変異体は得られていない。(2)約12000ラインのアクチベーションタグラインをストックセンターより分与してもらい、Trp入りの培地を用いて側根の形成能の違いを指標にしてスクリーニングを行った。その結果、根においてオーキシン関連の表現型を示す121ラインの突然変異体を得た。そのうち、mm31は根毛の数が増加し、根毛が顕著に伸長するというオーキシンが過剰に存在する場合に示す表現型を示したが、暗所でトリプルリスポンスを示した。その他の結果から、mm31はエチレンのシグナル伝達系の突然変異体であることが明らかとなった。mm13突然変異体は劣性の突然変異体でTrpに依存して側根の数が増加する。この側根数の増加はオーキシンの輸送阻害剤であるNPA、アンチオーキシンであるPCIB抑制され、オーキシンのIAA,NAAで促進された。これらのことから、MM31遺伝子はTrp依存のオーキシン合成経路に関与していると考えている。(3)ABP1をbaitにしたyeast Two Hybridスクリーニングを行い、2つの候補N14,N22を得た。N14はABP1との結合にオーキシン依存性を示し、過剰発現株の解析からN14はABP1のアンカー蛋白として機能していると考えている。
ウォータジェット加工における,加工力に基づいた加工状態認識に関する研究

本研究は,ウォータジェット加工について,工作物に作用している加工力に基づいた状態認識技術を提案することを目的として,平成7年度に行なわれた.まず,工作物に作用する力を検出するために,八角形リング構造と平行平板構造とを有する歪ゲージ式力センサユニットを新たに開発し,この力センサユニットの展開形,すなわち4隅に力センサユニットを配し,中抜き構造を有する加工テーブルを製作した.そして,製作した力センサによって検出した3軸力情報を加工中の状態に詳細に対応づけるため,加工状態の可視化が容易であるメタクリル樹脂を工作物材質として選び,加工中の状態をビデオカメラで記録した.なお,実験においては,工作物の厚さ,ノズル送り速度,吐出圧力を加工条件として種々に設定した.その結果,検出される3軸力情報から計算されるそれぞれの(a)平均値,(b)標準偏差値あるいは分散値,(c)静的成分の変化,(d)主振動周波数により,さらに,これらの情報の相互の組み合わせにより,ウォータジェット加工において発生する多くの加工状態の認識が可能であることを認識手法の具体的提案によって明かにし,その有効性を示した.特に,複数の軸力を検出し,そこから複数の情報を獲得し,これらを総合的に評価することにより,単一情報では認識・判別不可能ないくつかの加工状態の認識が可能になるという,重要かつ意義ある結論を得た.具体的には,(i)水噴流が工作物を貫通できない状態(主分力の(a)および(b)と送分力の(a)により認識可能),(ii)縞目模様の発生(主分力あるいは送分力の(b)と(d)により認識可能),(iii)縞目模様の曲がり状態(主分力と送分力の(a)に対応),(iv)縞目模様の生成ピッチ(主分力あるいは送分力の(d).特に送分力の(d)が顕著),(v)切断前面開拓面の形状変化(主分力と送分力の(c)),(vi)加工棚の発生(主分力の(c)が増加し送分力の(c)が減少),(vii)工作物の分離不良の発生(主分力の(c)に顕著なピークが存在),(viii)分離不良部の状態((vii)において,送分力の(c)の挙動により分離不良部の形状の認識が可能)の認識が可能となった.本研究は,ウォータジェット加工について,工作物に作用している加工力に基づいた状態認識技術を提案することを目的として,平成7年度に行なわれた.まず,工作物に作用する力を検出するために,八角形リング構造と平行平板構造とを有する歪ゲージ式力センサユニットを新たに開発し,この力センサユニットの展開形,すなわち4隅に力センサユニットを配し,中抜き構造を有する加工テーブルを製作した.そして,製作した力センサによって検出した3軸力情報を加工中の状態に詳細に対応づけるため,加工状態の可視化が容易であるメタクリル樹脂を工作物材質として選び,加工中の状態をビデオカメラで記録した.なお,実験においては,工作物の厚さ,ノズル送り速度,吐出圧力を加工条件として種々に設定した.その結果,検出される3軸力情報から計算されるそれぞれの(a)平均値,(b)標準偏差値あるいは分散値,(c)静的成分の変化,(d)主振動周波数により,さらに,これらの情報の相互の組み合わせにより,ウォータジェット加工において発生する多くの加工状態の認識が可能であることを認識手法の具体的提案によって明かにし,その有効性を示した.特に,複数の軸力を検出し,そこから複数の情報を獲得し,これらを総合的に評価することにより,単一情報では認識・判別不可能ないくつかの加工状態の認識が可能になるという,重要かつ意義ある結論を得た.具体的には,(i)水噴流が工作物を貫通できない状態(主分力の(a)および(b)と送分力の(a)により認識可能),(ii)縞目模様の発生(主分力あるいは送分力の(b)と(d)により認識可能),(iii)縞目模様の曲がり状態(主分力と送分力の(a)に対応),(iv)縞目模様の生成ピッチ(主分力あるいは送分力の(d).特に送分力の(d)が顕著),(v)切断前面開拓面の形状変化(主分力と送分力の(c)),(vi)加工棚の発生(主分力の(c)が増加し送分力の(c)が減少),(vii)工作物の分離不良の発生(主分力の(c)に顕著なピークが存在),(viii)分離不良部の状態((vii)において,送分力の(c)の挙動により分離不良部の形状の認識が可能)の認識が可能となった.
功利主義と公共性：「経済」は人々に「幸福」をもたらすか？

以下の3点において成果を挙げることができた。第一に、わが国で遅れていた功利主義研究活性化の端緒を開いた。第二に、第13回国際功利主義学会横浜大会(平成26年8月)を成功裏に開催し、総報告100余本の半数の日本人報告により当該研究の国際的発信に貢献した。第三に、本研究課題の代表者、分担研究者、連携研究者などが中心メンバーとなり、わが国功利主義研究史に画期的な出版である『ベンサムの挑戦』(ナカニシヤ、平成27年2月)を刊行し、現在、『功利主義と公共性』(仮題)の刊行準備中である。第1年度は、2011年3月の東北大震災の影響で研究計画の大幅な変更を余儀なくされたが、当初からの研究目的と実施計画にできるだけ沿うべく次のような連続する研究集会を開催した。(1)第1回研究集会「功利主義と公共性」(2011年7月23日、同志社大学今出川キャンパス神学館会議室)1.会議参加者自己紹介2.科研費研究課題についての経緯の説明(事務局)3.各研究分担者、研究協力者、連携研究者からのコメントと提案・討論4.今後の研究計画の確認(2)第2回研究集会「公共性とは何か」(2011年10月28日、名古屋大学経済学部)1.本年度科学研究費給付の現況と今後の活動計画(有江大介)2.報告「公共性とは何か:政治哲学からの展望」(山岡龍一)以上により、研究課題である功利主義と公共性と経済学についての今後の検討方向が明らかとなった。とりわけ、功利主義の位置づけが批判されるだけで明瞭ではないこと、わが国の関連各分野での翻訳語としての上記各キー概念の内容理解が、同じ言葉を使用しているにも関わらず必ずしも共通ではないこと、などが問題点として抽出できた。平成25年度は、26年度に開催される第13回国際功利主義学会横浜大会(8月20日-22日)での研究成果発表の準備期間と位置付け、年度別の補助金配分比率を下げ、各自の研究の進捗と準備に重点を置いた。その中で、研究代表者・有江は現代最大の功利主義批判家であるA.センが招待講演On Smith's and Hume's Critique of Imperialismを行った国際アダム・スミス学会/18世紀スコットランド学会合同大会(パリ大学・ソルボンヌ、平成25年7月3日ー6日)に参加し討論をするとともに、特に経済学と所得分配の不平等に関わるパネルの司会を務めた。この学会で示された当該分野の研究動向については、日本経済学史学会の学会誌『経済学史研究』第56巻1号(平成26年7月刊行予定)に掲載される。研究課題の一環である古典的功利主義研究では、東京大学経済学部資料室と本科学研究費との共同研究集会を「スミスの経済学の理論及び思想形成過程の実証的研究」と題して開催した(平成26年2月1日)。現代経済学における公共性と政策課題について、研究分担者・中井大介報告「経済学におけるパターナル・アイディア」を中心として、知識提供を求めた山崎聡氏(高知大)「功利主義と優生学:A.C.ピグーを中心に」、加藤晋氏「功利主義と社会選択理論」の報告により「功利主義と公共性」と題する研究集会を開催した(平成26年3月22日)。後者は上記国際功利主義学会の準備研究会でもあった。このほか、研究分担者・安藤隆穂は近代アジア思想における経済思想と公共性についての日本の独自の貢献について、同じく研究分担者・山森亮は3.11東日本大震災後の復興過程における所得保障の問題をベーシック・インカムの観点から検討を行った。同じく分担者・山岡龍一は政治思想、分担者・川俣雅弘は経済理論の観点から功利主義と公共性について検討を深めた。第二に、本科学研究費による研究の主要な側面である、功利主義とその経済政策の背後にある理念と思想に絞った、下記の研究集会を慶應義塾大学三田校舎にて開催した(12月15日)。主報告は、川俣雅弘教授(慶應義塾大学)「公共性と世代間の公平性」および山崎聡准教授(高知大学)「ピグーのマニフェストから見た狭義と広義の厚生経済思想」であった。第三に、所期の研究計画に基づき、第13回国際功利主義学会(ISUS)ニューヨーク大会(2012年8月8日ー11日)にて研究代表者・有江大介、および研究分担者・中井大介がそれぞれ功利主義と宗教との関係、経済思想についての研究発表を行った。これらに加えて、次年度8月期に開催される国際功利主義学会(ISUS)横浜大会に向けて、関係研究者の協力を得て2度の準備会議を開催し(11月23日・横浜国立大学、平成25年3月2日・同志社大学)、大会の統一研究テーマ、個別研究発表の組織化など、全体的な検討を開始した。平成26年度は、5年計画の科学研究費補助金予定総額の約38%を配分した。これは、同年8月20日-22日に第13回国際功利主義学会横浜大会(ISUS XIII)を、横浜国立大学を主会場にして開催したためである。この大会の充実化のために、ISUS本部にあたるユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン(UCL)のベンサム・プロジェクトよりPhilip Schofield教授、Michael Quinn博士の両名を本科学研究費によって招聘し報告の提供を受けた。

また、大会終了後、上記招聘研究者に加え、同プロジェクトのTim Causer博士、Kris Grint博士によって、研究目的に関連するワークショップを東京大学経済学部(8月25日)、一橋大学社会科学古典資料センター(8月26日)、中央大学経済学部(8月25日)などで分散開催した。また、名古屋大学において(12月20日)、他補助金との共催にて水田洋氏(日本学士院)、高哲男氏(九州産業大学)を報告者として「東大アダム・スミス文庫とAdam Smith Catalogueを考える:報告と水田洋氏への聞き取り」と題する研究集会を開催した。また、ISUSの報告者であった本科学研究費メンバーによって、最終年度(平成27年)に大会報告を原稿化するための予備作業として、研究集会「経済学と功利主義」を2015年3月7日(土)に横浜国立大学みなとみらいキャンパスにて開催した。報告者は中井大介(近畿大学)、山崎聡(高知大学)および有江大介(横浜国立大学)であった。さらに、研究代表者・有江が2015年3月17日より26日の旅程でUCLベンサム・プロジェクトに資料調査等に赴き、併せてISUS横浜大会に関する総括的討議、フランス・リルでの第14回ISUS大会の情報収集、および、2回のBentham Seminar(3月18日、25日)に参加した。平成27年度は、第一に、5年計画の科学研究費補助金予定総額の約38%を配分した平成26年度の主要な研究活動であった第13回国際功利主義学会横浜大会(ISUS XIII:8月20日ー22日)に集約された当該課題研究を、1つの成果としてまとめることを目指した。第二に、多くの本科研費メンバーも参加した『ジェレミー・ベンサムの挑戦』(ナカニシヤ出版、2015年3月)刊行に象徴されるわが国における功利主義研究の新たな高まりをサポートする研究活動に、本研究課題関係者として極力協力することに努めた。具体的には、「日本の功利主義研究を考える:『ジェレミー・ベンサムの挑戦』(ナカニシヤ、2015年3月)を手がかりに」と題する第1回目の研究集会を2015年8月8日(土)、横浜・崎陽軒本店会議室にて開催した。以下、報告題目は1永井義雄氏「ベンサムの失敗:最大幸福原理は“原理"たり得るか」、2戒能通弘氏(同志社大学)「『ベンサムの挑戦』は何を目指したのか」、3深貝保則氏(横浜国立大学)「功利主義研究の方向と方法:well-beingとdigital humanities」であった。さらに、第2回研究集会を関連するテーマの科学研究費(ID:15H03164「幸福、存続、ウェル-ビーングの思想基盤」代表者:深貝保則)と共催にて「功利主義と公共性ー功利主義はどこまで有効か?:法と経済と科学ー」と題して2016年3月5日(土)、お茶の水女子大学にて開催した。報告題目は、1小畑俊太郎氏(成蹊大学:当時)「「最大多数の最大幸福」再考ー不正義論としての功利主義ー」2板井広明氏(お茶の水女子大学)「ベンサム功利主義とナッジ」、3有江大介(横浜国立大学)「功利主義研究の現状ー『功利主義と公共性』(仮)の出版計画に寄せて」であった。以上の実績のもとに、研究成果の刊行を目指している。以下の3点において成果を挙げることができた。第一に、わが国で遅れていた功利主義研究活性化の端緒を開いた。第二に、第13回国際功利主義学会横浜大会(平成26年8月)を成功裏に開催し、総報告100余本の半数の日本人報告により当該研究の国際的発信に貢献した。
中高年女性関節リウマチ患者の排尿症状に対する骨盤底筋群訓練の効果

[目的]女性は加齢に伴い尿失禁を有するリスクが高く、関節リウマチ患者の多くが壮年期以降の女性であるため、尿失禁ハイリスク集団であると考えられる。さらに、近年、女性においても残尿感や尿意切迫感などの前立腺肥大症様症状である下部尿路症状(LUTS)を有することが認められてきた。そこで本研究は、女性関節リウマチ患者の尿失禁ならびに排尿症状の実態とQOLとの関連を明らかにすることを目的とした。[方法]東北地区2施設において、関節リウマチ疾患にて外来通院し、研究の同意が得られた女性患者95名(平均年齢58.5歳±SD12.4歳)に対し、自記式質問紙を配布し回答を得た。基本的属性として、年齢、身長、体重、便秘の有無、既往症の有無と疾患について調査した。関節リウマチに関する項目では、日常生活活動の状態、関節リウマチによる痛みと関節の腫脹の有無について調査した。排尿症状に関する項目では、失禁の有無と排尿症状のリスク要因(出産歴、BMI、便秘の有無)について情報収集した。LUTSの尺度には、IPSS(International Prostate Symptom Score)を用いた。QOLはSF-36V2^<TM>を使用した。なお、本研究は、調査実施施設の倫理委員会の承認を得て実施した。[結果および考察]IPSS合計得点の平均点は、4.15点(中央値2.5点)であった。IPSSの中央値が1.0点以上であった項目は、「頻尿(日中)」および「夜間頻尿」であった。尿失禁の実態では、35名(36.8%)が尿失禁があると回答した。そのうち、19名(54.3%)は、週に数回毎日尿失禁があった。また、失禁の程度では、11名(31.4%)の対象者がパッドや下着の交換が必要であった。SF36によるQOL得点では「全体的健康感」が平均点39.8点と最も低く、「活力」が平均51.8点、身体機能」が平均53.4点と低かった。本研究の結果より、中高年女性関節リウマチ患者の多くは加齢や出産経験により尿失禁のリスクが高い集団であることが確認できた。実際に、対象者は、日中および夜間の頻尿を感じており、36.8%の対象者が尿失禁を経験している。それらより、関節リウマチ患者においても、機能性尿失禁以外の尿失禁について検討することは重要である。今後、更に詳細に研究結果を検討してく。
自己組織構造形成に駆動される二重ラセン型配位高分子の精密合成

本研究では、有機ユニットの自己組織構造形成を基軸として、二重らせん構造をもつ金チオラート直鎖配位高分子の精密合成を実現し、らせん間での動的なAu- Au相互作用に立脚した刺激応答材料に向けた基盤を確立することを目指す。昨年度までの研究では、ポリエチレングリコール鎖を末端に有し、長鎖アルキル鎖をスペーサーにもつチオールを用いると強い発光性を示す配位高分子種が生成することを見いだした。この発光は金-金間でのaurophilic相互作用に由来すると考えられるため、単純な直鎖配位高分子の一本鎖ではなく、二重らせん構造など高次の超構造が形成されるものと考えられる。さらにサイズ排除クロマトグラフィーによる検討を行ったところ、想定されるよりも極めて巨大な分子量を有することが示唆された。そこで本年度は、得られた配位高分子のサイズ、構造に関する知見を得るために原子間力顕微鏡(AFM)による検討を行った。その結果、発光性を示す配位高分子種は、アスペクト比1.4程度の異方的な形状をもつディスクリートなコクーン様構造体が規則的に配列した特徴的な構造が確認された。興味深いことにAFM上でのコクーン状構造体のサイズはほぼ均一であった。これらの特徴は溶液中での動的光散乱で観察された結果と良く一致したことから、溶液中でもコクーン状構造が保持されているものと考えられる。一方、発光を示さない配位高分子は、明確な構造を示さず流動性があるアモルファス的な挙動を示した。従ってポリマー鎖は特定の高次構造をとっていないと考えられる(ランダムコイル構造)。これらの結果から、発光性の配位高分子はアルキルパッキングおよび金-金間の相互作用によって特定の超構造を形成していると結論された。本研究では、チオラート配位子上の有機ユニットの自己組織構造形成を基軸として、溶液中では過去に例のない「二重ラセン型配位高分子」の精密合成を実現するとともに、ラセン間での動的なAu-Au相互作用に立脚した刺激応答材料に向けた基盤を確立することを目指す。本年度は、ポリエチレングリコール鎖を末端に導入して水や各種有機溶媒への親和性を向上させた種々のチオールを用いて、一連の金チオラート配位高分子を合成し、その発光特性をスクリーニングした。その結果、ポリエチレングリコール鎖と硫黄原子の間に長鎖アルキル鎖を挿入したチオールと塩化金酸を水溶液中、室温下で反応させた後に加熱処理を行うと、620nm付近に強い発光を示す水溶性の配位高分子種が得られることがわかった。この発光は、AuーAu間でのaurophilic相互作用に由来すると考えられることから、研究開始当初に予想した二重らせん構造が形成されている可能性が示唆される。一方、ポリエチレングリコール鎖と硫黄原子を直結させた場合には、同条件下で加熱処理した場合に全く発光が観察されず、アルキル鎖間のファンデルワールス力を初めとする分子間力が構造規制や発光特性の発現において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。今後は、上記の発光性金チオラート配位高分子の構造解析を進め、予想される二重らせん構造の可能性を探求するとともに、構造と発光特性の相関に関する知見を蓄積し、外部刺激による構造転移を利用した発光応答機能へと展開する。これまでに、ポリエチレングリコール修飾長鎖アルカンチオールを用いて強発光性を示す金チオラート配位高分子を得ることに成功した。発光はAu原子間が特定の距離に近接した場合に発現すると考えられるため、分子モデリングなどの考察も合わせて考えると二本の直鎖配位高分子が二重らせん構造をとった超構造が形成されている可能性が高い。また、発光強度のアルキル鎖長への依存性から、アルキル鎖間のファン・デル・ワールス力が、特異な発光特性をもたらす構造形成に重要な役割を果たしていることが明確となった。これらの結果は、本研究で提案した有機ユニットの自己組織能に着目した方法論の有用性を示すものであり、分子間力の戦略的制御によって二重らせんをはじめとする特定の超分子構造の選択的形成ならびに発光特性を実現できる可能性が立証された。このように本研究はおおむね順調に推移しており、外部刺激による自己組織構造の変化をAu-Au相互作用に連動させ可逆な応答特性を示す超分子材料へと展開するにあたって有用な知見を獲得することができた。本研究では、有機ユニットの自己組織構造形成を基軸として、二重らせん構造をもつ金チオラート直鎖配位高分子の精密合成を実現し、ラセン間での動的なAu-Au相互作用に立脚した刺激応答材料に向けた基盤を確立することを目指す。昨年度の研究では、ポリエチレングリコール鎖を末端に有する長鎖アルカンチオールから誘導される金チオラート配位高分子に加熱処理を加えると、強い発光性を示すようになることを見いだした。この発光はAu-Au間の相互作用に由来すると考えられることから、当初予想した二重らせん構造が形成されている可能性がある。本年度は、有機部位の構造(アルキル鎖部位の長さ、アミド基、フェニル基などの相互作用部位)の影響を引き続き調査し、発光性を示す配位高分子を得るためには、ある適切な長さのアルキル鎖が必要であること、適切な位置に相互作用部位を配する必要があることを明らかとした。

さらに並行して上述の加熱処理による変化の本質を究めるために、動的光散乱、サイズ排除クロマトグラフィーを併用して追跡したところ、配位高分子合成直後には無発光性の10量体程度のオリゴマーが一旦生成し、その後加熱によりオリゴマーの成長(連結)により発光性の高分子種が形成されることが判明した。生成した発光性配位高分子のサイズは動的光散乱では1020 nmと見積もられたが、サイズ排除クロマトグラフィーでは動的光散乱から予想されるよりも、分子量が極めて巨大であることが示唆された。この他にも、質量分析、NMRなども組み合せた解析を試みているが現時点では有意な結果は得られていない。得られた発光性配位高分子の構造情報を得るためには他の適切な分析法との組み合せが必要となると考えられる。本研究において、ポリエチレングリコール修飾した長鎖アルカンチオールから誘導される金チオラートに適切な処理を加えると、発光性の配位高分子へと成長することが見いだされた。発光自体は、金ー金間でのaurophilic相互作用に由来すると考えられるため、単純な直鎖配位高分子の一本鎖ではなく、二重らせん構造など高次の超構造が形成されるものと考えられる。さらにこうした超構造の形成においては、有機ユニット中のアルキル鎖間で働くファン・デル・ワールス力による自己組織構造形成が深く関わっていることも明らかとなった。これらの結果から、有機部位を適切にデザインすることで、外部刺激によって有機部位の自己組織構造の転移を誘起し、さらにそれを配位高分子の超構造変化すなわち金ー金相互作用の変化に連動させることで可逆な応答特性を示す材料へと展開するために有用な知見を獲得することができた。このように、本研究はおおむね順調に推移している。本研究では、有機ユニットの自己組織構造形成を基軸として、二重らせん構造をもつ金チオラート直鎖配位高分子の精密合成を実現し、らせん間での動的なAu- Au相互作用に立脚した刺激応答材料に向けた基盤を確立することを目指す。昨年度までの研究では、ポリエチレングリコール鎖を末端に有し、長鎖アルキル鎖をスペーサーにもつチオールを用いると強い発光性を示す配位高分子種が生成することを見いだした。この発光は金-金間でのaurophilic相互作用に由来すると考えられるため、単純な直鎖配位高分子の一本鎖ではなく、二重らせん構造など高次の超構造が形成されるものと考えられる。さらにサイズ排除クロマトグラフィーによる検討を行ったところ、想定されるよりも極めて巨大な分子量を有することが示唆された。そこで本年度は、得られた配位高分子のサイズ、構造に関する知見を得るために原子間力顕微鏡(AFM)による検討を行った。その結果、発光性を示す配位高分子種は、アスペクト比1.4程度の異方的な形状をもつディスクリートなコクーン様構造体が規則的に配列した特徴的な構造が確認された。興味深いことにAFM上でのコクーン状構造体のサイズはほぼ均一であった。これらの特徴は溶液中での動的光散乱で観察された結果と良く一致したことから、溶液中でもコクーン状構造が保持されているものと考えられる。一方、発光を示さない配位高分子は、明確な構造を示さず流動性があるアモルファス的な挙動を示した。従ってポリマー鎖は特定の高次構造をとっていないと考えられる(ランダムコイル構造)。これらの結果から、発光性の配位高分子はアルキルパッキングおよび金-金間の相互作用によって特定の超構造を形成していると結論された。
技術革新に関する企業内資料の調査研究

企業内資料画像データベース・システムを開発、完成させた。開発の過程において海外の先進的な技術アーカイヴス十四施設のシステムを調査し、調査結果をシステム開発に応用した。蒐集された工作機械企業の企業内資料一万点、自動車製造企業(トヨタ自動車)の企業内資料(製品カタログ)一万六千点以上をデジタル画像化して、このシステムに登録しデータベースを作成した。建設業の企業内資料(建築設計図面)十万点を蒐集し、このインヴェントリー・データベースを作成した。科学技術革新文書資料の記録組織法を研究し、成案を得てその画像DBシステムを設計、構築し稼働させた。これはスキャナー等により文書画像を入力し、文書様態(単葉、冊子)に対応させる編集を行い、PDF画像に変換し、文書属性(文書名称、所在、分野、制作年、制作者等)及びキーワード等を付してdatabase化するものである。このシステムのユニークな特徴は、PDF画像に変換する際に自動OCR処理を行なって、得られた文字群も検索対象とし、資料のフルテキスト検索を可能にして文書のより詳細な解析を可能としたことである。また、幾つかの企業に対する文書資料所在基礎調査に着手し、別途収集した航空関係企業内技術資料の入力を行なって、このシステムのデジタル・アーカイヴとしての有効性の検討を開始した。米国議会図書館内にある米国内務省国立公園局歴史技術記録部及び歴史建築記録部アーカイヴの視察調査を行なった。これについて詳しく実態を観ると共に、同館准館長、同アーカイヴ長から詳細な説明と教示を受けた。米国建築財団の建築技術資料アーカイヴの視察調査を行ない、同アーカイヴ長、アーキヴィストから同所のシステム等の詳細な説明と教示を受けた。米国内務省国立公園局歴史技術記録部及び歴史建築記録部の視察調査を行い同部部長から、同部の技術記録方法及び整理・組織方法について詳細な説明と教示を受けた。米国国立建築博物館の建築技術資料アーカイヴの視察調査を行ない同館館長、アーキヴィストから同館体制、システム等の詳細な説明と教示を受けた。ペンシルヴァニア大学建築アーカイヴの視察調査を行ない、同所所長、アーキヴィストから、同所の建築技術資料アーキヴィングの詳細な説明と教示を受けた。以上の視察調査で本研究の今後の展開に必要な多くの知見を得た。平成18年度はまず、機械産業の中の工作機械産業を取り上げ、資料の蒐集を開始した。(社)日本工作機械工業会(JMTBA)へ協力を依頼し、加盟企業84社に資料の借用と電子画像化についてアンケート調査を実施した。内容としては、技術革新に関する企業内資料(企画書、設計図、写真、仕様書、カタログ、社史など)の有無、有の場合には資料公開の可否について回答を求めた。そのうち約3割にあたる27社より回答を得て、池貝、新日本工機、東洋精機工業など、14社より資料を蒐集した。それら総計約1万枚の画像をデジタル画像化し、データベース登録(属性入力)を進めた。あわせて、機械産業資料の収集に実績がある日本工業大学工業技術博物館にて視察調査を行い、同館収集資料についても次年度以降データベースに入力するとの協力関係を築いた。一方、デジタル画像化の初期の段階では、色情報、資料形態の記録方法等について幾つかのルールを設けた。特に、複数の資料が何らかの意味を持って群としてまとまっているケースが多く、そのような資料保管状態の再現性を高めるためのデータベースシステムの改良について検討を実施した。さらに、米国の代表的な技術アーカイヴにおける歴史的技術資料の収集、整理、管理、公開のシステムの調査研究のため、MIT博物館、MITロッチ・ライブラリー、MIT・STSプログラム、ハーヴァード大学建築学部特別コレクション、ハグリー博物館、スミソニアン博物館、米国議会図書館を訪れた。各機関において、技術アーカイヴの責任者、担当者に聞き取り調査、およびアーカイヴの整理・保管状況の写真撮影、データベース運用状況の確認などを行った。各機関の概要や運営に関する資料を入手し、本研究の今後の展開に必要な多くの知見を得た。平成19年度は、昨年度に引き続き工作機械産業資料のデータベース登録を進めるとともに、新たに自動車産業の資料蒐集に着手した。まずトヨタ博物館に協力を依頼し、トヨタ自動車株式会社がこれまで製作・販売してきた自動車の製品カタログを拝借し、そのデジタル画像化を進めた。現在までに約200冊のデジタル画像化、およびデータベース登録を完了した。次年度も引き続いて行い、最終的に約400冊分の登録を行う予定である。また、続いてホンダ社にも協力を打診し、現在ホンダ・コレクションホールの担当者と協議を続けている。デジタル画像化とデータベースシステムに関する技術的な問題は、前年度までにほぼ解決したが、データベース登録作業の簡略化により効率的に作業を進めるため、システムの改良を行った。かつ、作業マニュアルの作成、改訂により、作業工程の見直しを継続的に行った。

さらに、イギリス・ドイツの代表的な技術アーカイヴにおける歴史的技術資料の収集、整理、管理、公開のシステムの調査研究のため、マンチェスター科学技術博物館、アイルランド国立建築アーカイヴス、英国王立建築家協会図書館、ドイツ博物館、ミュンヒェン工科大学建築アーカイヴスなどを訪れた。各機関において、技術アーカイヴの責任者、担当者に聞き取り調査、およびアーカイヴの整理・保管状況の写真撮影、データベース運用状況の確認などを行った。各機関の概要や運営に関する資料を入手し、本研究の今後の展開に必要な多くの知見を得た。平成20年度は、昨年度に引き続き工作機械産業資料のデータベース登録を進めるとともに、トヨタ自動車株式会社がこれまで製作・販売してきた自動車の製品カタログのデジタル画像化を進めた。今年度も約200冊のデジタル画像化しデータベース登録をおこなった。次年度は引き続きトヨタの商用車のカタログの画像化、登録を行う予定である。また、ホンダ・コレクションホールの担当者とホンダ車カタログの画像化について引き続き協議を行った。また、建築設計事務所を主とする建築企業内資料の収集に着手し,数社の資料を収集してこのインヴェントリー・データベースの構築に着手して入力を行った。入力されたデータ量の増加に伴って、デジタル画像データベースシステムのパフォーマンスが悪化したので、この改善のためのシステムの改良を行った。さらに、フランス・ドイツの代表的な技術および建築アーカイヴにおける歴史的技術資料の収集、整理、管理、公開のシステムの調査研究のため、フランス建築博物館、フランス産業技術博物館、ドイツ技術博物館、バウハウス・アーカイヴス、ドイツ建築博物館、ドイツ建築博物館アーカイヴス等を訪問した。平成21年度は、昨年度から引き続き行っていた工作機械産業資料のデータベース登録を完了した。またトヨタ自動車株式会社がこれまで製作・販売してきた自動車の製品カタログのデジタル画像化を進め、乗用車カタログ395冊、商用車カタログ1252冊、合計1647冊のデジタル画像化を行って、データベース登録をおこなった。更に、建築設計事務所を主とする建築企業内資料の収集を引き続き行い、10万点に昇る資料を収集してこのインヴェントリー・データベースの構築を行った。またデジタル画像データベースシステムの新OS(Window7)対応させるシステムの改良を行った。また、オーストリア及びオランダの代表的建築アーカイヴスにおける歴史的技術資料の収集、整理、管理、公開のシステムの調査研究のため、ウィーン建築センター・アーカイヴス(Wien Architekturzentrum Archive)、オランダ建築研究所アーカイヴス(Netherlands Architectural Institute)を訪問した。各機関において、アーカイヴスの責任者、担当者に聞き取り調査、およびアーカイヴスの整理・保管状況の写真撮影、データベース運用状況の確認などを行った。
塩生植物における環境ストレス応答機能とプロテインキナーゼによる制御

アカザ科の塩生植物Atriplex nummulariaは適合溶質ベタインを大量に蓄積し強い耐塩能力を発揮している。この作物の塩の有無に係わらず同様の成長が見られる栽培系を確立し、高塩条件で特異的に発現する遺伝子をスクリーニングした。ベタイン合成のキー酵素であるcholine monooxygenase(CMO)遺伝子、またその前駆物質コリンの生成に関わるphosphoethanolamine N-methyltransferaseとS-adenosyl-L-methionine(SAM) synthetase遺伝子をクローニングした。これらの遺伝子のmRNA発現は塩ストレス下、脱塩処理時、慨日周期において経時的に非常に似通った発現パターンを示した。また、同じアカザ科で比較的耐塩性の強い作物であるフダンソウではこれらの遺伝子に加えCMOにより合成されたベタインアルデヒドをベタインに変換するbetainealdehyde dehydrogenase、SAMの再生に関わるmethionine synthetaseとS-adenosyl-L-homocystein hydrolaseの遺伝子のクローニングを行い、ノーザン解析により転写の連動を調査し、フダンソウでもこれらの遺伝子は塩ストレス、日周期などで連動して発現し、ベタイン合成系の酵素群が連動して制御されていることが認められた。また、シロイヌナズナにおいて、傷害ストレス時に作動するMAPキナーゼカスケード(AtMEKK1-AtMEK1-ATMPK4)を同定した。このカスケードの最初の段階であるAtMEKK1がどのようにストレス応答的に活性化するのかを検討した。まず、本酵素の調節領域はC-末端領域に存在すると考え,その領域の除去を試み常時活性化能を有する変異体(AtMEKK1Δ166)を作成し,酵母のツーハイブリッド法,免疫沈降法により,シロイヌナズナからクローニングした9種のMEK遺伝子から,AtMEK1が強くリン酸化されることを明らかにした。また,非ストレス下においてはAtMEKK1とAtMEK1分子との結合性が検出されないのに反して、傷害ストレス後、瞬時に二つの分子が相互結合することを示し,AtMEKK1-AtMEK1シグナル経路が、傷害ストレス時にのみ作動していることと考察した。AnSIHP1のmRNAは葉,茎,根において塩処理下で発現が上昇し,AnSIHP1がコードする蛋白質はそのアミノ酸組成からhydrophilinの一種であり,その親水性の高さが塩ストレス下のA.nummularia植物体で何らかの役割を持つことが示唆される。AnLTPは,葉と茎で塩処理下mRNAの発現が上昇しが根では検出されなかった。この遺伝子からのアミノ酸配列は他の植物種のlipid transfer proteinとアミノ酸相同性を持ち,一般的に推定されている役割から,AnLTPはクチクラ層の合成に関わると考えられる。AnCMOは他の植物のCMOと非常に高いアミノ酸相同性を持ち,この遺伝子がコードする蛋白質は,ベタイン合成に必要な酵素であり,ベタインは浸透圧調節物質として耐塩件に関わることが知られている。AnSAMSがコードする蛋白質はSAM合成活性を持つと考えられ,AnSAMSのmRNA量も蛋白量も塩処理下の葉と茎において上昇した。AnSAMSとAnCMOのmRNAの発現パターンが極めてよく似ており,この二つの酵素を連動して誘導と抑制がなされ,ベタイン生成が制御されていることが認めらFれた。

モデル植物シロイヌナズナのMitogen-Activated Protein Kinase Kinase(MAPKK)の一つであるAtMEK1は、高塩処理により急速に活性化し、下流因子であるMAPK(ATMPK4)をリン酸化する。そこで、AtMEK1の上流に位置するMAPKKKの同定を試みた。従来、AtMEK1の上流MAPKKKは、AtMEKK1であると考えられていたが、本研究でこの経路が成立しないことが明らかとなり、AtMEKK1は、AtMEK4の上流因子であることが判明した。そこで、他のMEKKの検索の必要性が生じ、現在、シロイヌナズナの10種のMEK全ての遺伝子のクローニングを行っている。今後、これらのもの全てとAtMEK1の相互作用やリン酸化能の検索を総合的に実施し、塩ストレスで活性化するAtMEK1カスケードの構成因子を同定する。アカザ科の塩生植物Atriplex nummulariaは適合溶質ベタインを大量に蓄積し強い耐塩能力を発揮すると考えられる。この植物からベタイン合成のキー酵素であるcholine monooxygenase (CMO)遺伝子、またその前駆物質生成に関わるphosphoethanolamine N-methyltransferaseとS-adenosyl-L-methionine (SAM) synthetase遺伝子をクローニングした。これらの遺伝子のmRNA発現は塩ストレス下、脱塩処理時、慨日周期において経時的に非常に似通った発現パターンを示した。また、同じアカザ科で比較的耐塩性の強い作物であるフダンソウではこれらの遺伝子に加えCMOにより合成されたベタインアルデヒドをベタインに変換するbetainealdehyde dehydrogenase、SAMの再生に関わるmethionine synthetaseとS-adenosyl-L-homocystein hydrolaseの遺伝子のクローニングを行い、ノーザン解析により転写の連動を調査した。その結果、フダンソウでもこれらの遺伝子は塩ストレス下などで連動して発現し、ベタイン合成系の酵素群が連動して制御されていることが認められた。しかし、耐塩性が弱い同じアカザ科のホウレンソウでは、CMO等のm團A発現制御は連動していなくて、これらの遺伝子を発現連動させる調節機構が栽培植物化の過程で失われた可能性が考えられた。モデル植物シロイヌナズナのMitogen-Activated Protein Kinase Kinase (MAPKK)の一つであるAtMEK1は、塩ストレスなどにより活性化される。本年度、このMAPKKをストレス下で活性化する上流のMAPKKKの同定に成功した。それは、AtMEKK1と命名されているタンパク質リン酸化酵素である。
音波浮揚を利用した非接触物質搬送方法の研究

本研究は、超音波周波数領域(20kHz以上)で駆動されるたわみ振動板近傍で、平らな底面を持つ物体が浮揚可能となる音波浮揚現象のメカニズムを解明することを目的としている。この浮揚現象は、音波とその音波の伝搬を遮る境界面とに生ずる放射圧に起因すると考えられ、従来の音波浮揚現象と同じ音響力によるものである。従来の音波浮揚は進行波音場におかれた境界によって生ずるエネルギー密度の分布により放射圧の存在を説明している。つまり、エネルギーの流れがあり、このエネルギーの流れを止めるような境界に対して、力となって現れるのである。これに対して、提案している音波浮揚現象では、放射板と浮揚物体の平らな底面との間に定在波に近い音場が形成されていると考えられ、進行波で用いた理論を適用することはできない。この音波浮揚のメカニズムは以下のように考えられる。(1)浮揚物体底面と放射板との間の浮揚空間に定在波音場が形成されている。(2)浮揚空間での気体の密度変化分は変位分布の微分項に比例している。(3)移動座標系で与えられる気体の密度変化分と気体中の音速の2乗との積で与えられる圧力の変化分に対して、時間平均をとることにより浮揚力が得られる。以上のメカニズムにより得られる放射圧が、単位面積当たりの重量と等しい。この関係を用いることにより、浮揚現象の支配式を得ることができる。この支配式より、以下のことが予測できる。(4)浮揚距離は、浮揚物体の単位面積当たりの重量の平方根の逆数に比例する。(5)浮揚距離は、放射面上の振動振幅に比例する。(6)浮揚距離が無限小になることにより、浮揚可能な物体の重量は無限大となる。(7)たわみ振動板を用いた場合、音波の放射される角度は波数整合により放射面の鉛直方向に対して傾きを持つが、その角度が浅くなるに従い浮揚距離は増える。(8)同相に振動する放射面では、現象は放射音源の周波数には依存しない。以上が、浮揚のメカニズムに関して本研究で得られた成果であり、これらのことについては実験的に妥当性を確認している。
シリコンフォトニクスの嗅覚センサチップへの展開

シリコンを利用した微小光デバイス技術-Siフォトニクス-が、大規模集積回路の動作速度や機能を飛躍的に向上させる観点から研究が活発化している。本研究では、情報通信分野への応用が主体のSiフォトニクスを、医療・ライフサイエンス分野へ展開することを最終目標とする。特に、「ニオイ」の源となる気体分子を高感度検出する「嗅覚センサチップ-フォトニックノーズ-」を開拓することを目標として研究を進めてきた。研究期間内の具体的な目的は、嗅覚センサチップの開拓に向け、・SiO2上に形成されたSiリング光共振器の分子検出機能を実証することであり、これまでにSOIウエハを電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより加工することで、リング光共振器に2本の単一モード細線光導波路(0.4μm、高さは0.2μm)が近接して形成された構造(センシング部)を作製することを可能としている。当初は作製したSi導波路の側壁荒れに起因した散乱損失が100dB/cm程度と大きい状況であったが、作製プロセスの最適化を進めた結果、微量分子のセンシングに必要な高いQ値(>10000)を有するリング光共振器を得ることができるようになった。今年度は、センシング機能実証の実験として、・作製したリング共振器の表面を1.5ミクロン帯の波長で吸収をもつエタノールや水で覆った場合の光伝搬特性の変化の測定を行った。その結果、エタノールや水の被覆により、・クラッド層の屈折率変化による共振波長のシフト・OH基の振動励起により発生する光吸収による共振ピークの減少、半値幅の増加(Q値の低下)を確認した。すなわち、リング共振器が分子センシング機能を有することを実証できた。本研究では、情報通信分野への応用が主体のSiフォトニクスを、医療・ライフサイエンス分野へ展開することを最終目標としており、特に「ニオイ」の源となる気体分子を高感度検出する「嗅覚センサチップ-フォトニックノーズ-」を開拓することを目標として研究を進めている。研究期間内の具体的な目的は、嗅覚センサチップの開拓に向け、・SiO2上に形成されたSiリング光共振器の分子検出機能を実証することである。平成19年度は、以下の項目について検討した。(1)SOI構造を電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより加工することで、リング光共振器に2本の単一モード細線光導波路(0.4μm、高さは0.2μm)が0.2μm0.3μmの距離に近接して形成された構造(センシング部)を作製した。(2)作製したSi導波路やリング共振器の光伝搬測定(1.5μm帯)を行ったところ、導波路の側壁荒れに起因した散乱損失が100dB/cm程度と大きいことが判明した。微量分子のセンシングに必要となる高いQ値(>10000)の実現には、側壁荒れを低減できる加工プロセスを実現する必要がある。次年度に電子ビームリソグラフィとドライエッチング条件の最適化を行い、散乱損失の低減を図る。研究期間内の具体的な目的は、嗅覚センサチップの開拓に向け、・SiO2上に形成されたSiリング光共振器め分子検出機能を実証することである。昨年度は、SOI構造を電子ビームリングラフィとドライエッチングにより加工することで、リング光共振器に2本の単一モード細線光導波路(0.40μm、高さは0.2μm)が0.20.μm0.3μmの距離に近接して形成された構造(センシング部)の作製が可能となったが、光伝搬測定を行ったところ、導波路の側壁荒れに起因した散乱損失が100dB/cm程度と大きいことが判明した。今年度は、微量分子のセンシングに必要となる高いQ値(>10000)の実現のため、側壁荒れを低減できる加工プロセス最適化を行い、散乱損失の低減を図った。特に、電子ビームリングラフィによるレジストパターン形成後に、レジストリフロープロセスを導入した結果、レジストパターンの端部の直線性が増し、ドライエッチング後の導波路・リング側壁の粗れを低減できた。Q値が20000を越えるリング共振器の形成が可能となった。今後、センシング機能の実証を目指す。

当初は作製したSi導波路の側壁荒れに起因した散乱損失が100dB/cm程度と大きい状況であったが、作製プロセスの最適化を進めた結果、微量分子のセンシングに必要な高いQ値(>10000)を有するリング光共振器を得ることができるようになった。今年度は、センシング機能実証の実験として、・作製したリング共振器の表面を1.5ミクロン帯の波長で吸収をもつエタノールや水で覆った場合の光伝搬特性の変化の測定を行った。その結果、エタノールや水の被覆により、・クラッド層の屈折率変化による共振波長のシフト・OH基の振動励起により発生する光吸収による共振ピークの減少、半値幅の増加(Q値の低下)を確認した。すなわち、リング共振器が分子センシング機能を有することを実証できた。