hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代数曲線の有限体有理点の個数を高速に計算する

楕円シグマ関数の重要な性質の一つに原点における級数展開の係数が曲線の定義方程式の係数の同次多項式になるということがある。即ち、シグマ関数は曲線の定義方程式の係数から直接構成可能である。この代数的性質により、シグマ関数は可積分系の解の研究において重要な役割を果たすことが知られている。この観点から、Kleinは超楕円曲線にまで、Buchstaber,Enolskii,Leykinは(n,s)曲線と呼ばれる平面代数曲線にまでシグマ関数を一般化した。本研究では、さらにtelescopic曲線にまでシグマ関数を一般化した。この結果については本年度、数学の専門誌への掲載が確定した。また、中屋敷厚氏との共同研究において、(n,s)曲線における中屋敷氏の結果を一般化し、telescopic曲線に対するシグマ関数の加法公式を導出した。また、統計数学における判別分析についても研究した。近年、マイクロアレイ解析などの分野で、データの次元数が標本数より遥かに大きい高次元小標本データが解析対象になる場面が増えており、統計数学の分野では、データの次元数が無限大に行ったときの漸近的な性質が盛んに検討されている。Ingsterらは、2つの分布の分散共分散行列が等しいとき、どのような判別手法を用いてもうまく判別出来ないような分布に関する必要十分条件を導出している。本研究では、必要十分条件までは得られていないが、2つの分布の分散共分散行列が異なるときに、どのような判別手法を用いてもうまく判別出来ないような分布に対するreasonableな十分条件を得た(鈴木譲氏との共同研究)。本研究の結果は、マイクロアレイ解析などの分野で、コストのかかる実験をする価値があるかどうかを前もって判断するための一つの指針を与えることが出来る。この結果については電子情報通信学会の論文誌に掲載された。本研究ではtelescopic曲線にまで、定義方程式に関する代数性を持つ準周期正則関数としてのシグマ関数の具体的構成法、加法公式を導出した。この結果は可積分系のみならず、代数曲線の位数計算や代数曲線上のペアリング暗号への応用も期待出来る。Telescopicを仮定しない一般の三浦曲線に対して、定義方程式に関する代数性を持つ準周期正則関数としてのシグマ関数の構成法を見出すことが最初の課題である。また、種数2の超楕円曲線に対してはEnolskiiらにより、シグマ関数の原点における級数展開の係数を具体的に求めるアルゴリズムが作られている。より一般の代数曲線に対しても同様のアルゴリズムが作れないか検討する。また、telescopic曲線、三浦曲線のモジュライ空間の次元についても検討する。有限体上定義された代数曲線のヤコビ多様体の有理点の個数を高速に求める方法を検討している。これは代数曲線暗号の安全性を確かめるために必要となる。Mestreにより提案された、相加相乗平均を用いた手法(超楕円曲線まで適用が示されている)を一般の代数曲線(具体的には三浦曲線)まで拡張出来ないかを検討してきた。三浦曲線とは三浦氏により提案された代数曲線の定義方程式の表現方法で、双有理同値を除いて全ての代数曲線は三浦曲線で表現出来る。目的のためには代数曲線に対応するテータ定数の値を代数曲線の定義方程式から求める公式が必要になる。超楕円曲線ではThomae-Fayにより解かれているが、それより一般の代数曲線では未解決である。本研究ではテータ関数と深い関係にあるシグマ関数について考察した。中屋敷氏は(n,s)曲線(超楕円曲線を含む)という曲線についてシグマ関数の値を曲線の定義方程式から代数的に求める公式を与え、シグマ関数の原点におけるべき級数展開を求めている。本研究ではこの結果をtelescopic三浦曲線まで一般化した。telescopic三浦曲線とは定義方程式の数が変数の数よりちょうど1つ少ないとき(完全交叉)で、一般の三浦曲線の範囲より若干狭くなる.telescopicという条件を外せないか検討した。Mestreの方法を一般化するためには代数曲線のヤコビ多様体の2等分点を曲線の定義方程式から具体的に表示することが必要になる。超楕円曲線y^2=f(x)の場合はyの指数が2であるため、それは容易である。一般にy^n=f(x)(n>2)であれば、n等分点を表示することは容易であるが、2等分点を表示することは困難であり、この問題をいかに克服するかということが今後の課題である。代数曲線に付随するシグマ関数の研究は数理物理や暗号の分野で重要となっている。例えば、数理物理では、シグマ関数の複数回の対数微分で得られる関数が代数曲線の定義方程式に関連した微分方程式の解であることが知られている。また、暗号では、有限体上の代数曲線のヤコビ多様体の有理点からなる有限群を用いた代数曲線暗号の安全性を確認する為に、群位数を高速に計算することが要求される。近年、シグマ関数、テータ関数を用いて位数を計算する方法が提案されている。本研究では、高い種数の代数曲線に付随するシグマ関数の構成について検討してきた。従来は(n,s)曲線という平面曲線までしかシグマ関数の構成が知られていなかったが、本研究では昨年度、telescopic三浦曲線((n,s)曲線を含む)に対してもシグマ関数が構成出来ることを示していた。本年度はこの結果を数学会で発表し、論文にまとめて投稿した。また、telescopicを仮定しない三浦曲線でもシグマ関数を構成出来ないか検討した。また、これとは別に、統計数学における回帰分析の汎化誤差の収束レートを考察した。

回帰関数が(p,C)-smoothである時、k-NN推定量では、pが1以下の時は最適な収束レートが達成出来ること、pが1.5より大きく説明変数の次元が1の時は最適な収束レートが達成出来ないことは知られていたが、その他の場合は未解決であった。本研究ではこの問題を解決した。具体的には、pが1より大きく1.5以下の時でも最適な収束レートを達成出来ること、pが1.5より大きいならば説明変数の次元が何であっても最適な収束レートは達成出来ないことを証明した。この結果について、数学会、電子情報通信学会、統計学会で発表した。この結果をまとめた2本の論文の内、1本は出版され、もう1本も採択が決定している。楕円シグマ関数の重要な性質の一つに原点における級数展開の係数が曲線の定義方程式の係数の同次多項式になるということがある。即ち、シグマ関数は曲線の定義方程式の係数から直接構成可能である。この代数的性質により、シグマ関数は可積分系の解の研究において重要な役割を果たすことが知られている。この観点から、Kleinは超楕円曲線にまで、Buchstaber,Enolskii,Leykinは(n,s)曲線と呼ばれる平面代数曲線にまでシグマ関数を一般化した。本研究では、さらにtelescopic曲線にまでシグマ関数を一般化した。この結果については本年度、数学の専門誌への掲載が確定した。また、中屋敷厚氏との共同研究において、(n,s)曲線における中屋敷氏の結果を一般化し、telescopic曲線に対するシグマ関数の加法公式を導出した。また、統計数学における判別分析についても研究した。近年、マイクロアレイ解析などの分野で、データの次元数が標本数より遥かに大きい高次元小標本データが解析対象になる場面が増えており、統計数学の分野では、データの次元数が無限大に行ったときの漸近的な性質が盛んに検討されている。Ingsterらは、2つの分布の分散共分散行列が等しいとき、どのような判別手法を用いてもうまく判別出来ないような分布に関する必要十分条件を導出している。本研究では、必要十分条件までは得られていないが、2つの分布の分散共分散行列が異なるときに、どのような判別手法を用いてもうまく判別出来ないような分布に対するreasonableな十分条件を得た(鈴木譲氏との共同研究)。本研究の結果は、マイクロアレイ解析などの分野で、コストのかかる実験をする価値があるかどうかを前もって判断するための一つの指針を与えることが出来る。この結果については電子情報通信学会の論文誌に掲載された。従来は(n,s)曲線という平面曲線までしかシグマ関数は構成されていなかったが、本研究では平面曲線に限定されないtelescopic三浦曲線でもシグマ関数が構成出来ることを示し、その原点におけるべき級数展開を決定している。これは数論、可積分系などの分野に新しい視点を与えるもので、意義が大きいと思われる。本研究ではtelescopic曲線にまで、定義方程式に関する代数性を持つ準周期正則関数としてのシグマ関数の具体的構成法、加法公式を導出した。この結果は可積分系のみならず、代数曲線の位数計算や代数曲線上のペアリング暗号への応用も期待出来る。
スポット給油式パッド軸受試験機

本年度の研究実績本年度は当研究の3年度目であり、最終年度にあたり、昨年度に行った実験とは異なる実験条件で実験を実施し、また、使用した実験システムに対応する理論計算を行い、実験および理論解析のデータの拡充につとめた。実験および理論解析の結果、以下のような知見を得た。1.ティルティングパッドジャーナル軸受においてシールド式とスポット式のそれぞれの給油方式で、単位時間あたりの流量、軸回転速度、および軸受平均面圧を等しくして、軸回転速度40008000rpm、軸受平均面圧3.711.7kgf/cm^2の範囲で実験を行ったところ、スポット式の方がシールド式に比べてパッドメタル表面温度の最高値が210°Cほど低いということがわかった。さらに、この効果は高回転域ほど顕著であることが確認された。さらに、荷重方向については、LOPよりもLBPの方がパッドメタル表面温度が低くなることがわかった。2.理論解析では、粘性係数の3次元分布を考慮した熱流体潤滑理論を適用し、パッドメタルの最高温度の予測を行った。この理論計算結果でも実験と同程度にシールド式よりもスポット式の方がパッドメタルの最高温度が下がることがわかった。また、シールド式に比べてスポット式の方が最小油膜厚さが大きくなり、軸受の安全余裕が増すことがわかった。1.本年度の研究実績本年度は、当研究の初年度でもあり、主に実験システムの仕様を決定し、実験の目的に鑑み測定対象をどの様に定めるべきかについて検討、考察した。具体的には以下の点に留意してシステムの設計、製作を行い、試験機の組立を完了した。(1).パッドの表面温度分布の解明を最も重要な実験項目として定める。この為、5枚のティルティングパッドのうち下側3枚のパッドには各35本、上側2枚のパッドには各7本の熱電対を埋め込みこれら及び軸に埋め込まれた熱電対からのDC電圧データから温度を求める。測定点数が多いので多点式のデータロガーを用いて取り込む。データロガーはコンピューターとオンライン化し、実験データをリアルタイムで保存、処理する。(2).軸負荷を想定して、軸受部に上向きの力を加える。この力と、軸と軸受の相対的な変位データも測定する。前者はロードセル、後者は渦電流型のギャップセンサーを用いて測定し、やはりデータロガーに取り込む。(3).また、給油量、給油温度、給油圧力も重要なパラメータなので供試軸受と、支持軸受とで給排油系を完全に分離し、それぞれの軸受の潤滑状態を独立して制御できるようにする。(4).上の方法で得られる温度分布のデータをスポット給油式の場合と、密封式の場合とで比較検討する為、軸受部の交換が容易なように設計する。2.今後の研究予定据付けた試験機に計測システムを取り付ける。完成した実験システムで予備実験を行いその結果を参考にしてシステムの調整、修正をする。その後本実験に移り、パッドの表面温度分布に関するデータの収集に努める。
細胞増殖におけるコレステロール中間代謝産物の役割

私共はこれまで、コレステロール合成系の中間代謝産物の細胞増殖に及ぼす影響について研究してきた。その結果、これまで報告されているイソプレノイド化合物とは別のメバロン酸(MVA)誘導体が、増殖反応を調節している可能性が示された。そこで、このMVA誘導体について検討するために、増殖刺激とともに3HMVAを細胞に与えその可溶画分をゲル濾過したところ、分子量62kDの位置に大きなピークを認めた。3HMVAで標識後、細胞をMg存在下に破砕したときのみピークが現れ、EDTA存在下には消失した。しかし、Mg存在下に現れた放射性画分をEDTAとともにincubateしてもピークの位置に変化はなく、さらにこれをSDS処理しても同じ位置であった。従って、MVA誘導体が結合した分子が膜に結合していて、Mgにより細胞質に遊離してくるものと考えられる。次に、62kDの放射性画分をさらに精製するために陰イオン交換樹脂を用いて分画したところ、120mMNaClにて溶出される単一のピークが得られた。現在この分画をさらに精製中である。以前の研究から上記のピークはフルオロメバロン酸(FMv)の処理で影響を受けないことがわかっている。従って、このMVA誘導体はMVAMVAPPのいずれかの分子であると思われる。私共は増殖因子の刺激によって活性化されるP13Kinaseが、MVA産成の阻害剤lovastatinで抑制されること、この阻害効果がMVAの添加で回復できること、さらにFMevによって影響を受けないことを明らかにしている。このようなP13Kinaseの活性化の様は、3HMVAで標識されるピークの出現と一致することから、P13Kinaseの活性化にこのMVA誘導体が関与している可能性がある。
熱応力を受けるプラスチック材料の破壊挙動解析とその緩和効果

本年度の研究は、昨年度設計製作した熱負荷用装置、コントローラを用いて定数決定のためコースティックス実験を行った。予備実験からヒータ容量を前回の設計から2倍程度にする必要が確認できたため改良を行った。実験定数として必要な光学、および材料定数は、使用材料として予備実験から求めたエポキシ樹脂板(プラスチック板)の各種定数を使用した。また、本年度は、昨年度行った、物体の片側端面から熱負荷を与えた場合のコースティックス法による結果と光弾性法による実験を行い得た結果を比較検討した。その結果コースティックス法とほぼ同等の結果を示し実験の有効性を確認することが出来た。また、さらに物体の両面から熱負荷を受ける場合のコースティックス法による実験解析を行った。モデルとなる試験片は、端面からの距離を変化した場合、き裂間距離を変化した場合、複数き裂の本数を変化させた場合の条件により実験(干渉)を行った。この場合もまず先端部の温度上昇変化を明確にする必要があるため、き裂先端部近傍の温度状態を確認した。物体の両面から熱を負荷する場合の基礎資料となる内部き裂先端部、および複数き裂の場合のき裂部周辺の温度-時間特性を得ることが出来た。その結果、本研究課題で取り扱う範囲においては、樹脂の転移域に達していないため有効であることを確認した。(昨年度から研究遂行上改善する必要があった「(1)画像解析に迅速に移行する(2)大量画像を迅速に解析する」ことを検討した。その結果画像撮り込み部装置をデジタル化することができ、従来よりも解析に移るまでの時間を短縮し効率化を可能にした。)本年度の研究は、昨年度設計製作した熱負荷用装置、コントローラを用いて定数決定のためコースティックス実験を行った。)本年度の研究においては、まず光学的物理定数の算定のための基礎実験および最適なモデル実験を行うための装置設計、製作に重点を置いて研究を進行した。今回実験手法として採用したのは、コースティックス法であり,定数として使用する必要のある値は、コーステイックス用の光学定数および材料定数である.プラスチック材料としてその光学的特性から従来広く使用されているエポキシ樹脂を採用した。本年度からの研究用の熱負荷による挙動を解明するために樹脂材料の緒物性値の温度依存特性を得ることが出来た。また、き裂先端部近傍の温度特性を実験より得ることが出来た。その結果として本研究課題で取り扱う範囲においては、樹脂の転移域に達しておらず研究の展望を得ることが出来た。また、亀裂の悼尾うぶに関するひとつの解析結果を得ることが出来た。(この件に関しては現在発表準備中)先に述べた知見を基にコースティックス装置中に配置する電気炉内部において実験可能な負荷装置を設計製作した。本年度の成果として亀裂を複数有する場合、および単数の場合の内部きれつ問題においてその先端部の時間的変化の状態を記録することが可能となった。今後の研究として扱うモデルの多種化と温度差による影響とその評価について検討しその結果を公表する予定である。

この場合もまず先端部の温度上昇変化を明確にする必要があるため、き裂先端部近傍の温度状態を確認した。物体の両面から熱を負荷する場合の基礎資料となる内部き裂先端部、および複数き裂の場合のき裂部周辺の温度-時間特性を得ることが出来た。その結果、本研究課題で取り扱う範囲においては、樹脂の転移域に達していないため有効であることを確認した。(昨年度から研究遂行上改善する必要があった「(1)画像解析に迅速に移行する(2)大量画像を迅速に解析する」ことを検討した。その結果画像撮り込み部装置をデジタル化することができ、従来よりも解析に移るまでの時間を短縮し効率化を可能にした。)
相利共生的な種子食昆虫の多様性と保全

植物(マメ)と植食者(種子捕食者)が共生的になる要因は、1年生/多年生、種子サイズ・硬さ・数、虫体サイズ、祖先形質のどれでもなく、種子捕食者の種数が1種(スペシャリスト/ジェネラリストには非依存)の場合だった。最も共生的だった種の組み合わせでは、無傷種子の発芽は不可能で、種子あたりの産下卵数が最も多く、また他の近縁種マメとの同所確率が最低だった。よってこの植物は、共生者による発芽援助や競争種の少ない林縁部を必要とし、その存続にはこのような生息地を保全する必要がある。本年度は、マメゾウムシが成虫羽化に至るまで最大限に食害した種子を用いて発芽実験を行った。タイで実験に用いた22種のマメ科種子のうち13種のみが発芽し、食害種子はひとつも発芽しなかった。ハンガリーでも、実験に用いた8種のうち4種のみが発芽し食害種子については同様の結果だった。非食害種子のみに注目すると、発芽率は、採集年や形態(草本か木本)の影響はなく、系統の効果(亜科間または属間の違い)があった。Fabeae亜連(Vicia属、Lathyrus属、Pisum属)の種子サイズとBruchus属マメゾウムシの体サイズは強い正の相関があり、これまでに報告されている一部の種子内部食昆虫と資源サイズの関係を裏付けた。さらに、Bruchus属マメゾウムシの幼虫穿孔力と成虫体サイズの間に正の関係が認められ、大きいほど深く穿孔できることが判明した。タイ産Bruchidiusの新種1種を記載し、これを含むBruchidius第一群を雄交尾器形態によって再定義し、この群がネムノキ亜科と強く関連(寄主利用)することを明らかにした。本年度は、新たに、種子食昆虫であるマメゾウムシが幼虫期に死亡し食害度の低い種子、および寄生蜂にマメゾウムシ幼虫が寄生されたため同様に発育途中で死亡した種子を用いて発芽実験を行った。またこれまで実験対象にしていなかった数種のマメについても発芽実験を行った。実験前に種子サイズを測定し、種子サイズと発芽、マメゾウムシによる食害、そして寄生蜂による寄生との関係を調べた。その結果、種子サイズは大きいほど発芽しやすいことが確認された。一方、マメゾウムシによる食害と種子サイズの関係はより複雑で、種によって異なった。小さい種子ほど食害されやすい種のなかにはジェネラリストのマメゾウムシに食害されるものが多く、反対に大きい種子ほど食害されやすい種ではスペシャリストのマメゾウムシに食害されるものが多かった。これはスペシャリストほど母親がコストをかけて大きい種子に選択的に産卵するためと考えられる。さらに小さい種子ほど寄生蜂に寄生されやすいことがわかり、ゴール形成者の寄生にみられるのと同様に産卵管の届く大きさの発育ステージの植物内寄主を寄生蜂が選択的に寄生している可能性がある。食害された種子はほとんどの種で発芽率が低下したが、スペシャリストのマメゾウムシに攻撃される種では反対に発芽率がよくなった。これはスペシャリストであるサイカチマメゾウムシでも見られた植物との相利共生関係をより一般化する発見である。本年度は、ハンガリー産Bruchus属マメゾウムシが種子捕食するFabeae亜連のマメ22種の分子系統樹を、研究代表者が塩基配列決定したITS1, trnL, matK領域(計4,057bp)に基づきベイズ法によって推定した。Lathyrus・Pisum属、Vicia属はそれぞれ別のクレードを作ることが確認され、さらにVicia属は2つのクレード(亜属)に分岐した。マメゾウムシと共生的関係にある(捕食が種子発芽を促進する)ことが判明したマメ2種は、これらVicia属の2クレードに配置された。一方、共生的マメゾウムシ2種は、研究代表者らが推定した分子系統樹(Kergoat et al. 2007)において3クレードのうち2つにそれぞれ配置された。本研究課題で得たデータを総合すると、植物と植食者(種子捕食者)が共生的か否かを左右する要因は、1年生/多年生、種子サイズ・硬さ・数、虫サイズ、祖先形質のどれでもなく、種子捕食者の種数が1種(スペシャリスト/ジェネラリストには非依存)の場合だった。最も共生的だったマメ-マメゾウムシ1組については、無傷種子の発芽は不可能で、種子あたりの産下卵密度が1.8卵と最も高く、また他のマメ種との同所確率が最も低かった。この東欧産Vicia種は、共生者の発芽援助や競争種の少ない環境が生息に必然であり、このような生息地の保全(在来種からなる森林の林縁部)が種の維持に必須であることを解明できた。
バイオマスの有効利用に関する研究

世界的な人口増加に伴う食料不足は今から考えておかなければならない問題である。セルロースは澱粉と同一のグルコースを最小単位としているので、これをグルコースまでに加水分解できれば食品としての利用が可能となる。本研究は合成糖脂質がセルロースやキチンのもつ強固な1,4-βグリコシド結合を加水分解するという発見に基づいている。本研究はそのような糖脂質を用いるバイオマスの温和な条件下における加水分解を目指す。本研究で用いた糖脂質は単糖類とジラウリルアミンをチアゾリジン間を介して結合させた自己ベシクル形成化合物であった。これを糖がグルコースの場合のGlc(Lau)_2のように表示する。反応はSomogyi-Nelson法により生成する還元糖を定量して行なった。炭水化物の加水分解速度定数によると、加水分解は糖の種類に大きく左右され、セルロースの場合にはXyl(Lau)_2>Gal(Lau)_2>Man(Lau)_2>>Glc(Lau)_2>Fuc(Lau)_2の順に活性が小さくなった。またキチンの場合にはXyl(Lau)_2>>Glc(Lau)_2>Fuc(Lau)_2>Man(Lau)_2>Rha(Lau)_2>>Gal(Lau)_2の順であった。これらの糖脂質を比較すると、その加水分解活性は、どのタイプの触媒も一般に糖残基の2,3位の水酸基がL-Threoのものが高く、D,L-Erythroのものが中くらい、そしてD-Threoのものが最も低い値を示すことがわかった。Michaelis定数と加水分解活性との関係を調べてみると、活性の高い触媒ほどMichaelis定数の値が低いこと、すなわち活性の高い触媒ほど基質との親和性がよいということが判明した。現在セルロース、キチン等の炭水化物は、一部糖化による食品や合成原料への利用が試みられているものの工業的には不満足である。これは高価な酵素や反応装置に厳しい強酸触媒を用いることに起因するためである。これに対し、今回我々は独自に合成した単純な糖脂質が上述した炭水化物を穏やかな条件下に加水分解するということを見出した。本年度は各種糖残基の触媒活性に及ぼす影響を詳細に検討した。本研究で用いた糖脂質は単糖類とジラウリルアミンをチアゾリジン環を介して結合させた自己ベシクル形成化合物であり、これを糖がグルコースの場合のGlc(Lau)_2のように表示する。反応は60メッシュに粉砕した炭水化物に0.01M触媒溶液0.5mL、Tris緩衝液(pH7.80)5mLを加え、15分間超音波処理した後50°Cで分解反応を行った。反応はSomogyi-Nelson法により生成する還元糖を定量して行った。またキチンの場合にはXyl(Lau)_2>>Glc(Lau)_2>Fuc(Lau)_2>Man(Lau)_2>Rha(Lau)_2>>Gal(Lau)_2の順であり、セルロースの場合と異なっている。これらの糖部分の立体配置を見るとキチンでは4位の水酸基が活性に関係しているようであり、この水酸基が他の水酸基と異なってプロトンを出しやすいという生体内での反応を考え合わせると興味深い。

また本研究での加水分解反応は酵素モデル反応となり、その速度は基質の取り込みにあることも見出された。バイオマス、即ちセルロース、キチン等の炭水化物の加水分解は、食品や生理活性物質などを得る原料として重要である。本研究は、単純な糖脂質がそれらの持つ強固な1,4-グリコシド結合を加水分解することができるという発見に端を発している。本年度は一連の研究の中で、糖脂質の活性発現の究明を目的としている。炭水化物の分解反応は従前と同様の方法によった。触媒は減炭した単糖類にまたは酒石酸に由来するものを合成し、使用した。糖とジラウリルアミンとを直接にまたはチアゾリジン環を介して間接的に連結した触媒(それぞれ直接型または間接型)を用いたところ、総じて間接型の触媒の方が活性は高かった。しかしそれよりも触媒の活性は糖の種類に大きく依存することが判った。糖の炭素数が3の場合、合成した触媒は水中においてベシクルを作りにくく、その活性を評価するに至らなかった。しかし炭素数4の糖については、酒石酸を代替物として触媒を合成した結果、安定なベシクルを形成し、加水分解活性も示した。そこで炭素数46の糖の触媒について、糖の立体配置と触媒活性を比較した。その結果2,3-位の水酸基がS,S-トレオ>moso>R,R-トレオの順に活性の低下することが判った。言い換えるとこの部分が触媒の分解活性、基質選択性に関係していることが判明した。特に2-位の水酸基の水素がプロトンとして引き抜かれ、残ったアニオン種が活性種であると推定できた。今後この点を踏まえ、新しい触媒種を設計し、反応に使用する予定である。単純な糖脂質がセルロース、キチンなどの炭水化物を穏やかな条件下に加水分解するという事実を見出した。これらの炭水化物の加水分解物は食品、薬品、合成原料などへの利用が指摘され、多くの成果が報告されている。本年度は最終年度として特にセルロースの加水分解の実用化に至るまでの基礎的諸条件を検討し、総括する。セルロースの分解反応は糖脂質のベシクルを調製し、これを触媒として用いることによって行なった。反応はSomogyi-Nelson法により生成する還元糖を定量することによって追跡した。糖とジラウリルアミン鎖の結合が直接か、または間接かで触媒の活性点が異なり、後者の間接基としてチアゾリジン環が活性の向上に有効であることが判明した。またこれにフェニレン環を使用した場合、直接型触媒の半分程度まで活性が低下した。多くの反応の結果、糖脂質触媒の活性の発現は2位の水酸基であるということが判っており、この解離にチアゾリジン環が寄与していることが分子模型的に確認できた。セルロースとアミロースの分子認識能については糖残基が同一ならば、ほぼ同じ分子認識能を示すこと、すなわち分子認識は糖残基のみに依存し、直接型、間接型に依存しないことも発見できた。また直接型、間接型の区別なく、高い分解活性を示すのはD-グルコース残基を有するものと判明した。
副腎皮質再生メカニズムの解明と自家移植への応用

両側副腎腫瘍に対する両側副腎摘除術後は生涯にわたる糖質コルチコイド補充が必要となる。同時に、急性副腎不全のリスクを背負うことになる。これらを回避するため、副腎部分切除術が行われているが、すべての症例で副腎皮質を温存できるとは限らない。その他の方法として、自身の正常副腎皮質を体内に戻す副腎自家移植手術が試みられていた。しかし、ヒトでの成績は不良であり、確立されていない。われわれは、副腎自家移植成績向上のため、移植片再生の鍵となるタンパクを検索することとした。副腎皮質移植片の再生過程には、発生発達期の副腎皮質層構造形成に関与するタンパクの関与が疑われるが、それらを明らかにした報告はない。われわれは、ラット副腎自家移植片を免疫組織化学、in situ hybridizationなどの手法を用いて解析した結果、ヘッジホッグファミリータンパク(HH)の一つであるDesert hedgehog(Dhh)が一過性に上昇することを明らかにした。HHは全身臓器の発生発達、恒常性維持に重要な働きをしている分泌タンパクであり、哺乳類ではSonic Hedgehog(SHH)、Dhh、Indian HHの3つが発現している。基本的に各HHの発現は空間的、時間的に重複しない。これまで副腎では唯一SHHが発現しているとされてきた。Shh陽性細胞は成体副腎幹・前駆細胞としても報告されている。本研究では、副腎での発現が報告されていない、主に性腺で発現するDhhの一過性上昇を明らかにした。同時期に、副腎の発生発達期に認められる遺伝子群の発現を認めており、副腎自家移植片における組織再構築と内分泌機能獲得へのDHHの関与が示唆された。移植片再生過程におけるHHの働きを解明することは、移植片の早期機能回復のために有用な手段を得るヒントになることが期待されるとともに、幹細胞移植への利用も期待される。平成28年度計画検討1)副腎皮質自家移植片の再生過程において、これまで副腎で確認されていない遺伝子の発現を同定した。現在、in situ hybridizationを用いて同遺伝子の経時的変化を詳細に調査検討しているところである。このタンパクが副腎皮質自家移植片再生の鍵を握っている可能性があると考えている。検討2)至適自家移植部位の同定:副腎皮質を腹直筋と大腿二頭筋内にそれぞれ自家移植した結果、種々のタンパクの遺伝子発現の有意な差は得られなかったが、大腿二頭筋内に移植したほうが移植片のサイズ、被膜形成状態が良好であり再生状態が良い印象を受けた。組織酸素分圧測定の結果、大腿二頭筋の方が高値であった。げっ歯類においては、腹直筋よりも大腿二頭筋が発達しているため、後者の方が組織酸素分圧が高く、良好な移植片の環境を作り出している可能性が考えられた。平成29年度以後の計画検討3)、4)大腿二頭筋内に副腎皮質を自家移植し、指用ターニケットカフを用い駆血による低酸素刺激を与え、RT-PCRによりmRNA発現量を検討したところ、一部の遺伝子で有意差を認めた。しかしながら、ELISA法により血中コルチコステロン値を測定したところ、非駆血群との間で術後コルチコステロンの回復に有意差を認めなかった。ACTH刺激についても同様に実施している。ACTH投与により、一部の遺伝子発現の逆転現象を認めており、再生への影響を検討中である。平成28年度だけでなく、平成29年度以後の計画についても同時進行で実施、成果を得ている。平成29年度計画検討1)平成28年度以前にラット副腎皮質自家移植片の再生過程において、これまで副腎で確認されていない遺伝子の発現を同定した。平成29年度は、in situ hybridizationを用いて同遺伝子の移植片再生過程における経時的な発現、局在変化を確認した。その結果、同遺伝子の発現は、移植後1,2週目は明らかでないが、移植後3週目にはびまん性に副腎自家移植片に発現し、移植後4週目までに速やかに低下することを明らかにした。なお、コントロールである正常副腎では、同遺伝子の発現はごくわずかであった。このことから、同遺伝子がコードしているタンパクが移植片再生に何らかの関与をしていることが示唆された。検討2)ラット血清を用いたEIAの結果から、血中コルチコステロンは移植後3ー4週目にはコントロールと有意差がないレベルまで回復することを確認した。そこで、ラット副腎自家移植片において、Cyp11b1(コルチコステロン合成酵素をコードする)の発現変化を調べた。in situ hybridization法を用いて局在を、ターゲットとする核酸をダイレクトにカウントできるnCounterを用いて発現定量を実施した。その結果、移植後3週目では再生副腎皮質にびまん性にCyp11b1の発現を認めるのに対し、移植後4週目では正常副腎皮質と同様に静脈に向かって減弱するという極性を持った発現パターン呈することが分かった。一方、鉱質コルチコイドの合成酵素であるCyp11b2については、移植後1か月目までに発現を認めなかった。研究実績の概要を元に、現在論文投稿中である。

その他の方法として、自身の正常副腎皮質を体内に戻す副腎自家移植手術が試みられていた。しかし、ヒトでの成績は不良であり、確立されていない。われわれは、副腎自家移植成績向上のため、移植片再生の鍵となるタンパクを検索することとした。副腎皮質移植片の再生過程には、発生発達期の副腎皮質層構造形成に関与するタンパクの関与が疑われるが、それらを明らかにした報告はない。われわれは、ラット副腎自家移植片を免疫組織化学、in situ hybridizationなどの手法を用いて解析した結果、ヘッジホッグファミリータンパク(HH)の一つであるDesert hedgehog(Dhh)が一過性に上昇することを明らかにした。HHは全身臓器の発生発達、恒常性維持に重要な働きをしている分泌タンパクであり、哺乳類ではSonic Hedgehog(SHH)、Dhh、Indian HHの3つが発現している。基本的に各HHの発現は空間的、時間的に重複しない。これまで副腎では唯一SHHが発現しているとされてきた。Shh陽性細胞は成体副腎幹・前駆細胞としても報告されている。本研究では、副腎での発現が報告されていない、主に性腺で発現するDhhの一過性上昇を明らかにした。同時期に、副腎の発生発達期に認められる遺伝子群の発現を認めており、副腎自家移植片における組織再構築と内分泌機能獲得へのDHHの関与が示唆された。移植片再生過程におけるHHの働きを解明することは、移植片の早期機能回復のために有用な手段を得るヒントになることが期待されるとともに、幹細胞移植への利用も期待される。研究実績の概要で記載しているように、副腎皮質自家移植片の再生過程において、これまで副腎で同定されていない遺伝子の発現を同定した。今後、同遺伝子の経時的変化を詳細に調査検討し、副腎皮質再生への関与の有無を解明する。平成29年度までに得られた新たな知見をさらに広げ、副腎皮質再生メカニズムのさらなる解明をすすめる。平成29年度に購入予定としていた組織酸素分圧測定装置について、当初予定していたlicox JBoxではプローブ先端で組織酸素分圧測定が出来ず、移植片組織へ深く刺入する必要があることが分かった。移植片は直径3mm程度と小さく、ダメージが大きいと考えられたことから、プローブ先端で測定ができ、より細い形状をしているOxyLite Proを購入使用について検討したが、デモ機を使用し組織酸素分圧測定を実施したところ組織酸素分圧について安定した結果が得られなかった。また、研究概要の業績で記載したように駆血による移植後の血中コルチコステロン値の回復に影響がみられなかったことから組織酸素分圧測定は今後行わない方針となった。このため、平成29年度実施予定の検討課題まで進めて検討する方針になった。新たに同定したシグナル経路と関連する遺伝子、タンパク変化に引き続きin situ hybridizationなどを用いて検索予定である。今後、移植片再生のカギを握ると考えられる、副腎で同定された遺伝子の経時的な発現解析などに使用する。
新元素の探索と超重元素の化学

(1)3原子目となる113番元素の同位体^<278>113の合成を目指し実験を継続したが観測には至らず、生成断面積が当初予想より低いことが確認された。(2)超重元素化学研究に特化した新気体充填型反跳分離器の設計製作を行いその性能評価を実施。予定通りの性能が出ていることを確認した。(3)本研究課題開始以前に我々が観測した113番元素の同位体^<278>113のα崩壊のひ孫核である^<266> Bh(Z=107)の分光学的性質を明らかにすることにより113番元素の同定をより確かなものとした。重イオン核反応によって、未発見の非常に原子番号の大きな元素の原子核を合成し、その核崩壊を観測することにより、日本初となる新元素の発見を目指す。また現在までほとんど研究がなされていない、原子番号104以上の元素の化学的性質の研究を行い化学における新領域の開拓を目指す。上記研究を行うため理化学研究所の加速器から供給される大強度重イオンビームと、現在研究に供されている気体充填型反跳分離器GARISを主実験装置として用いるほか、化学研究用として、それに特化した新反跳分離器GARIS-IIを新たに建設し実験に供する。(1) 3原子目となる113番元素の同位体^<278>113の合成を目指し実験を継続したが観測には至らず、生成断面積が当初予想より低いことが確認された。1.イオン源-RFQ-Linac間ビームラインの改造本研究の最大のポイントであるビーム強度の増強を行うため、超伝導ECRイオン源用プラズマチャンバーを設計製作した。2.大強度ビーム対応用標的の開発強度増強後のビームに耐える回転式の標的を設計製作した。3.冷融合反応による113番元素の合成平成20年1月から3月にかけてビーム強度の増強及び大強度ビーム対応用標的の完成後、核反応^<209>Bi+^<70>Zn→^<278>113+nによる、113番元素の同位体^<278>113の合成を行っている。4.新気体充填型反跳分離装置GARIS_IIの設計リニアック照射室に新設するGARIS_II気体充填型反跳分離装置はアクチノイド標的を用いた非対称反応による超重元素合成と、大強度ビーム及びバックグラウンドとなる目的外の反応生成物から分離された超重元素の化学的性質を調べる研究の基幹実験装置である。超重元素の化学研究には、長寿命中性過剰同位体の合成ならびにその原子核崩壊特性を解明することが不可欠であり、GARIS_IIによってまずこの点をしらべる。これにより,超重元素化学が開かれる。現存のGARISは鉛等の標的と比較的原子番号の大きな入射粒子を用いた融合反応に対し、80%に達する透過効率を持っているが、長寿命中性過剰同位体の合成に必要な、運動量が小さい非対称反応の融合蒸発残留核に対しては、装置の全長が長いために効率が下がる。これは全長を2/3とすることで約4倍に上げることが可能と算定されており、化学的性質の研究のためにこの効率増加は決定的である。平成20年度の制作へ向けこれの詳細設計を行った。1.研究目的の一つである超重元素の化学研究のための基幹装置となるべき、気体充填型反跳分離装置GARIS-IIの設計・製作を行った。本装置によって、超重元素の大効率かつ迅速な分離が可能となり、低いバックグラウンドでの種々の計測が可能となる。2.2004年から2005年にかけて2原子の合成が確認された113番新元素の同位体[113]-278の3原子目の合成を行うべく、Bi-209+Zn-70反応による融合実験を行った。目的とした原子の合成は確認できなかったが、融合蒸発断面積(核融合を起こし分裂をせずに生き残る確率)の統計的精度を向上させることができた。3.平成19年度の科研費で購入したCm-248を標的として用い、Na-23をビームとして用いて、原子番号107の同位体Bh-266の合成実験を行い、複数個の原子を確認できた。この同位体は先に述べた[113]-278のα崩壊連鎖[113]-278→Rg(Z=111)-274→Mt(Z=109)-270→Bh-266→Db-262中に観測されたと考えられる同位体であり、113番新元素の原子番号と質量数の実験的な確証を得ることができ、新元素の命名権獲得への確実な進歩があった。1.超重元素化学研究のための迅速α崩壊測定装置の開発超重元素の化学研究を行うことを目的とした迅速α崩壊測定装置の開発を行った。

超重元素は主としてアルファ崩壊および自発核分裂によって短寿命の間に壊変する。これらの放射性壊変にたいする検出感度は非常に高く、1原子からの崩壊を確実に観測することができる。目的元素を核反応によって合成し、化学操作を行った後にこれらの壊変を観測できればこそ超重元素の単一原子による化学研究が可能となる。本開発により、これまでにない迅速性で試料をサンプリングし計測できるシステムを構築した。2. 104番元素Rf(ラザホージウム)106番元素Sg(シーボーギウム)の崩壊特性の研究最初の超アクチノイド元素であるRfおよびSgの化学研究を、元素同定の不確定さを最小の状態にして行うことを目的に、^<261>Rfと^<265>Sgを合成しその崩壊特性を詳細に調べた。^<261>Rfについては、これまで報告されていたアルファ崩壊と自発核分裂の分岐比についてより精度の高いデーターが得られた。^<265>Sgについては実験・解析ともに現在進行中で、今後の詳細な化学研究に必要な崩壊データーが蓄積されている。3.核化学夏の学校の共催放射化学会と共催で2009年8月、箱根強羅において「核化学夏の学校」を開催した。これからの超重元素化学研究を担う若手が全国から集まり、講義と研究発表を行った。4. JWPメンバーを迎えてのミニワークショップの開催(理研仁科センターとの共催)IUPAC/IUPAPの元素命名に関する合同ワーキンググループ(JWP)のメンバー2名を迎え、理研における超重元素研究の現状と113番元素のプライオリティに関する突っ込んだ議論を行った。理研のこれまでのデーターに関する信頼性の高さが理解されたと考える。5.超重元素化学ワークショップの開催2010年2月、理研において全国の核化学研究者を集め、今後日本で研究されるべき課題について議論を行った。1.113番超重元素核^<278>113の合成実験理研において2004年と2005年に1原子ずつ合成を確認した第113番超重元素核^<278>113の合成実験を行った。平成23年2月現在、該当するイベントは確認されていないが、照射量の増加に伴い現象が起こる確率を示す融合断面積の統計精度が向上している。3個目の原子の観測を目指して現在も実験は継続中である。2.新気体充填型反跳分離装置GARIS-IIのコミッショニング当科研費により建設した新気体充填型反跳分離装置GARIS-IIのコミッショニングを開始した。^<241>Am α線源からのαビームを用いて電磁光学系のチェックを行い、設計通りの立体角アクセプタンスを持つことを確認した。また加速器からのビームを用い、標的反跳による低速^<208>Pbビームを使った、気体充填型分離装置の基本性能である多荷電状態イオンの収集試験を行い、基本性能を満たしていることを確認した。ただしコミッショニングは未完であり来年度さらなる加速器実験が必要である。3.超重元素化学研究のための迅速α崩壊測定装置の開発昨年度基本部分を完成させた、超重元素の化学研究を行うことを目的とした迅速α崩壊測定装置について、実際の実験に供するための開発研究、主として測定系の構築と低バックグラウンド化へ向けた装置の改良を行った。4.105番元素Db(ドブニウム)の崩壊特性の研究超アクチノイド元素であるDbの化学研究を、元素同定の不確定さを最小の状態にして行うことを目的に、<262>^Dbを合成しその崩壊特性を詳細に調べた。5.理研仁科センターにおいて平成23年3月15日、第2回「第2回超重元素共同研究ミーティング」を開催する。
黄色ブドウ球菌由来物質によるマスト細胞制御法の開発

本研究では、黄色ブドウ球菌産生物質やマスト細胞の宿主因子に着目し、マスト細胞の機能制御機構を明らかにし、新規のアレルギーの発症・制御法を考案する。黄色ブドウ球菌が産生するSSL11はマスト細胞の機能を負に制御する可能性が考えられたため、その詳細な分子機構について解析を行う。また、マスト細胞に発現するCoronin-1を介した細胞制御機構を明らかにすることで、より効率的なアレルギー制御法を探索する。このような菌体由来の免疫制御性物質の性状解析は進んでおらず、学術的な機能解明のみならず、将来的な医薬品への応用やバイオリソースとしての有用性を考案しながら解析を進める。
未熟心筋の特性解明と新生児心筋保護法への応用

実験では成熟心として生後2030週の家兎心、未熟心として生後45の家兎心を用いた。1.未熟心の冠循環特性冠循環特性の一つである冠血流自動調節能を調べ、成熟心と比較した。(方法)血液交叉灌流法で摘出心をLangendorff法で灌流した。灌流圧を100mmHg10mmHgまで10mmHg毎に変化させ、各灌流圧での冠血流量を測定し、各圧変化における自動調節能指数を算出した。(結果)成熟心では冠灌流圧30mmHgから90mmHgにおいて冠血流自動調節能を示した。これに対し、未熟心ではいづれの冠灌圧においても冠血流自動調節は示さなかった。(結論)未熟心は冠血流自動調節能が未熟であると思われる。2、未熟心における虚血再灌流障害の発生血液灌流心において心虚血再灌流による心機能障害および冠予備能障害の経時的推移を測定し、脱分極性心筋保護液の効果について検討した。(方法)血液叉灌流法で摘出心をLangendorff法で灌流した。常温(37°C)虚血25分とした後再灌流し、虚血全から再灌流90分後までの心機能及び冠予備能を30分毎に計測した。左室バルーンを挿入し左室圧を心機能の指標とした。アセチルコリン3μg冠注時の血流増加度を冠予備能の指標とした。虚血前の左室圧を100%とし、虚血再灌流後の心機能は回復度(%recovery)で評価した。対象を2群に分け脱分極性心筋保護液使用下の虚血としたものをCP(+)群(n=4)、単純虚血としたものをCP(-)群(n=4)とした。(結果)(1)虚血再灌流後の心機能はCP(+)群でCP(-)群より良好な傾向を示したが有意差はなかった。(2)冠血管予備能でもCP(-)群とCP(+)群とを比較するとCP(+)群で良好な傾向があったが有意差は認めなかった。(考察)脱分極性心筋保護液は心機能・冠予備能保護の面であきらかな効果はないと示唆された。1)至適冠灌流圧の決定実験はすべて摘出灌流心で行うため、摘出心の至適冠灌流圧の決定が必要である。至適冠灌流圧は冠動脈血流のautoregurationが維持される範囲である。成熟心では冠灌流圧50mmHgから80mmHgの範囲で冠血流が11ml/min程度に保たれ、autoregiration指数も0から1の範囲であった。冠灌流圧が40mmHg以下或いは90mmHg以上では灌流圧の変化に応じて急激に冠血流量が変動し、かつautoregiration指数も0未満あるいは1以上となった。以上より家兎成熟心の摘出灌流心では至適冠灌流圧は50mmHgから80mmHgと考えられた。

未熟心のautoregiration範囲は現在実験途上である。2)虚血再灌流による細胞内Ca濃度の変化成熟家兎の摘出灌流心(晶液質灌流)でCa感受性蛍光色素(Fura-2AM)を心筋細胞内に取り込ませた後、常温単純虚血30分を行った。細胞内Ca濃度は虚血後早期は徐々に上昇し、特に心周期の拡張期における細胞内カルシウム濃度の上昇が著しかった。しかし虚血開始20分頃より細胞内Ca濃度は低下しはじめ、再灌流直前には虚血前の拡張期とほぼ同程度となった。再灌流により細胞内Ca濃度は急激に上昇した。脱分極性心停止液をもちいて虚血心停止60分を行った場合、細胞内Ca濃度は速やかに低下し虚血前の拡張期位と同程度となった。以後Ca濃度は低下し、再灌流によって徐々に上昇した。以上より、成熟心では単純虚血でも心停止液による虚血でも細胞内Ca排出機構が保たれていると推察されたが、実験回数を重ねる必要がある。未熟心での測定はまだ行っていない。実験では成熟心として生後2030週の家兎心、未熟心として生後45日の家兎心を用いた。1、未熟心の冠循環特性冠循環特性の一つである冠血流自動調節能を調べ、成熟心と比較した。(方法)血液交叉灌流法で摘出心をLangendorff法で灌流した。灌流圧を100mmHg10mmHgまで10mmHg毎に変化させ、各灌流圧での冠血流量を測定した。冠灌流圧-冠血流量関係を得た。また、各圧変化における自動調節能指数を算出した。(結果)成熟心では冠灌流圧30mmHgから90mmHgにおいて冠血流自動調節能を示した。これに対し、未熟心ではいづれの冠灌流圧においても冠血流自動調節は示さなかった。(結論)未熟心は冠血流自動調節能が未熟であると思われる。2、未熟心における虚血再灌流障害の発生血流灌流心において心虚血再灌流による心機能障害の経時的推移を測定した。常温(37°C)単純虚血25分とした後再灌流し、虚血全から再灌流90分後までの心機能を計測した。左室にバルーンを挿入し左室圧を心機能の指標とした。虚血前の左室圧を100%とし、虚血再灌流後の心機能は回復度(%recovery)で評価した。(結果)未熟心では虚血再灌流後の心機能回復度が30分で73.1%、60分で81.4%、90分で67.6%であった。
広帯域中赤外光源を用いた生体に影響を及ぼす多種化学物質の高感度計測技術の研究

本研究では独自の直接接合技術による導波路構造と分極反転のサンプリングによるアポダイズ構造を持つPPLNを用いた広帯域中赤外光技術をデュアルコム分光法へ応用し、中赤外波長域の強い吸収を活かした、各種ガス分子の広帯域な指紋スペクトルの一括計測を目指して研究を進めている。平成30年度は導波路型の波長変換素子によって得られる中赤外光を各種のガスの分光に応用する場合の本質的な問題点である、ファブリペロー共振による透過率の周期的変動に対する検討を行った。高精度の波長可変レーザを用いて、変換効率の波長依存性を計測したところ、光周波数にして約1.4GHzの間隔で変換効率の変動が確認された。本研究に用いるモード同期ファイバレーザの繰り返し周波数で決まるデュアルコム分光の周波数分解能は数10MHz程度である。従って、適切な信号処理による周期的変動の影響の抑制が期待できる。測定した波長特性に移動平均によるフィルタリングを施したところ、周期的な透過率変動の影響を大幅に軽減できることを確認した。さらに広帯域中赤外光を用いてラベンダーの香りの主成分として知られているリナノールの吸収スペクトルの計測を試み、リナノールの蒸気圧の条件下で初めて吸収スペクトルの計測に成功した。さらに波長変調分光法によるリアルタイムセンシングの可能性を検討した。波長変調分光においてはピーク強度は吸収線幅と光源の変調幅が同程度のときに最大となる。光源の変調幅をリナノールの吸収幅に合わせることにより、より急峻な水の吸収ピークの影響を小さくしながら、リナノールの吸収ピークを明瞭に観測できることを見出した。さらに安定的なデュアルコム分光実現のためファイバレーザの周波数安定化の検討を行い、EOM挿入による絶対周波数の高速制御の検討、分散制御によるモード同期安定条件の明確化、高調波を用いたPLLによる繰り返し周波数安定性の向上を進めた。分極反転のサンプリングによるアポダイズ構造を持つPPLNによる広帯域波長変換素子の作製・モジュール化とその応用については当初計画どおりに進展している。導波路型の波長変換素子の本質的な問題である、導波路端面反射による透過率波長依存性の周期的な変動についても、変動周期に比して十分な波長分解能でスペクトルを計測し、適切な信号処理を行うことで大幅な軽減が可能であることを確認した。さらに比較的分子量の大きな炭化水素系ガスとしてリナノールおよびトルエンを取りあげ、上記の波長変換技術を活用して3um帯における広帯域吸収スペクトルの計測に成功している。特にリナノールに関しては、波長変調分光法による2階微分スペクトルの計測を行い、変調幅を適切に設定することにより、大気中の水による吸収ピークの影響を避けながら、リナノールの吸収強度を計測する方法を見出している。これはリナノールの濃度をリアルタイムに検出する技術に発展しうる知見である。また、中赤外レーザを用いた化学物質のリアルタイム計測の有用性の検証に関しては当初計画どおり順調に研究が進展している。シックハウス症候群の原因化学物質の1つであるホルムアルデヒドの空気中濃度とマウス・ラットの生体反応の相関関係の検証を既に行い、ホルムアルデヒドへの暴露条件を3um波長変換光源を用いてモニタリングし、マウスの眼球運動計測と比較した結果、視運動性眼球反応(OKR)が時間の増加とともに減少することが確認でき、レーザによる環境計測の有効性を確認している。デュアルコム分光法の測定系の整備については、レーザの筐体の見直しや恒温槽の導入、分散制御によるモード同期安定条件の明確化、高調波を用いたPLLによる繰り返し周波数安定性の向上、EOM挿入による、絶対周波数の高速制御の検討などを進めており、レーザの安定性は研究開始当初に比べて格段に向上している。(1)広帯域中赤外デュアルコム分光によるガス吸収スペクトルの高速一括測定の実現これまでの検討によりファイバ型波長変換モジュールを用いて、3um帯における広帯域中赤外光の発生を実現した。今年度はファイバレーザの周波数安定化技術を完成させ、デュアルコム分光法による広帯域スペクトル測定技術を確立する。(2)ディジタル信号処理を利用した波長変換素子の透過率変動による信号歪の抑制本研究で使用する導波路型の波長変換素子は高い変換効率が得られる反面、端面の反射を無反射コートによって完全に除去することが困難であり、ファブリペロー共振によって透過率の波長依存性に周期的な変動を生じる課題がある。これまでの検討により、光スペクトルを計測する際の周波数分解能を100MHz以下とすることで、周期的変動を十分な分解能で捉え、さらに平均化による透過率変動の抑制が可能であることが分っている。本研究に用いるデュアルコム分光法の分解能を決定するファイバレーザのモード間隔は数10MHz程度であるため、上記の周期的変動を十分に計測することが可能であると予想される。本年度はディジタル信号処理による透過率の周期的変動の補正方法を検討し、デュアルコム分光法における信号歪の抑制法を確立する。(3)高分子量ガスの高感度検出と医療応用へ向けた有効性の検証これでの検討により、比較的分子量の大きな炭化水素系ガスとしてトルエンおよびリナノールを取り上げ、その3um帯における広帯域吸収スペクトルの計測を実現している。特にリナノールに関しては認知症の改善に効果があることが知られており、その濃度のリアルタイム計測が強く求められている。今年度はこれまでの広帯域中赤外発生技術を利用して、リナノールのリアルタイム計測の実現可能性を明らかにする。また、これと平行して従来より検討してきたホルムアルデヒド濃度と生体反応との相関関係の検証を行う。