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宅孝二の作品/著作目録作成のための基礎的研究

銘酒澤亀の醸造家で堺酒造株式会社の設立など堺市産業界の重鎮であった宅徳平を祖父に持つ宅孝二は、幼少時より邦楽や芸事を嗜み育った。パリ留学後、最初に奉職した東京女子高等師範学校での舞踊曲の作曲や、東京オリンピックの女子床運動におけるピアノ伴奏など、彼にとっての音楽は身体運動と呼応しあう存在であった。また、数多く手掛けた映画音楽には幼少時代に体験した邦楽と晩年に傾倒していったジャズへの憧憬がみられ、それらが彼の創作活動の基底をなしているものと思われる。これまで宅孝二の縁故についてはほとんど明らかではなかったが、堺市立中央図書館での調査により、彼の親戚によって同図書館に寄贈された宅家の家系図を入手できた。また、彼の祖父宅徳平は銘酒澤亀で財を築き、堺酒造株式会社の設立における中心人物であった他、阪堺鉄道(南海鉄道の前身)の敷設、公共事業への莫大な寄付、著名な大会社の重役など、明治期における堺市社交界および産業界の重鎮であったことも分かった。当時、政府の高官や財界人との交遊を図ることを目的に、宅徳平ら酒造家をはじめ実業家たちの社交倶楽部として旭館(あさひかん・アサヒビールの由来)が開設されたが、風光明媚な花街に建てられたこの館は、芸妓らが通う富豪の遊場所としても知られていたようだ。宅孝二は伝記の中で、芸事を好み長唄の名手であった祖父や清元を得意とした父の影響で、芸者たちの音曲や踊りを幼少の頃から見物していたこと、また謡や仕舞や三味線を仕込まれたことを書き綴っているが、邦楽によって形作られた彼の最初期の音楽観は、恐らくこの旭館に由来するものと思われる。商業都市として栄え、茶人の千利休を生んだ堺の街に生まれ育った宅孝二の出自が明らかになったことは、その後の彼の音楽活動を理解する上で大きな収穫であった。さらに、宅孝二が最初に奉職した東京女子高等師範学校(現お茶の水女子大学)での教え子であった外山友子氏への取材により、彼が同校の女学生たちのために舞踊曲を作曲していた経緯などを具体的に知ることができた。彼が東京オリンピックでの女子の徒手体操の伴奏ピアニストを務めたり、舞踊の作品を数多く作曲したり身体の動きと音楽の関係について深い興味を寄せていたのは、この女高師時代での経験が背景にあったと思われる。なお、外山氏より寄贈された女学校時代の舞踊のテキストは、彼の舞踊曲の原点を知る上で貴重な資料となるだろう。1.昨年度明らかになった宅孝二の親戚(孝二の弟の子息)より、伯父である孝二にまつわる話を取材し、宅が大学に入る頃のエッセーを綴った雑誌や写真を入手することが出来た。なお、宅に最も近い血筋にあたる一番下の弟がまだ存命であるが、病気療養中のため取材することが出来ない。2.宅の二度に渡るフランスでの留学生活を明らかにするため、彼が籍を置いていたエコール・ノルマル音楽院と、音楽院の資料を所蔵するマーラー資料館を中心に調査した。当資料館にはエコール・ノルマル音楽院の教育システムと教育法についてまとめた修士論文が所蔵されており、音楽雑誌Le Monde Musicalに掲載された1919年の創立時から1939年に至る音楽院の教授陣とその授業カリキュラム(集中講義等も含む)の広告などから同音楽院の教育システムの変遷が明らかにされている。宅孝二が1930年代に同音楽院でいかなる教授たちの音楽教育を受けていたかを推察する重要な資料であった。また、彼が個人的に師事していた音楽教育家のナディア・ブーランジェに関する書籍などから、宅がエッセーの中で語っていたブーランジェ女史の自宅で行われていた音楽レッスンの詳細を明らかにできた。3.宅孝二が手掛けた映画音楽のうち、高度経済成長期直前のサラリーマンを風刺した代表的な喜劇映画「満員電車」「誰よりも金を愛す」「恋愛騎士道」を検証した。いずれもシニカルな音楽表現が印象的だが、とりわけ「誰よりも金を愛す」では、1920年代に流行したミヨー風のジャズ・イディオムやメカニックなリズムに日本民謡のパロディーを組み合わせるなど、宅のブラックユーモアの感覚が炸裂している。こうしたジャズと邦楽を合わせた楽曲は、ジェノヴァの音楽コンクールで受賞したピアノ曲《ソナチネ》をはじめ、彼の楽曲の多くに見られる手法であり、幼少時代に体験した邦楽と晩年に傾倒していったジャズへの憧憬が、彼の創作活動の基底をなしていることがうかがえる。1:宅孝二の作曲作品の目録作成近代音楽館に保管されている宅孝二の未公開の楽譜(自筆譜を含む)の収集・調査を行い、作品目録を作成した。今後、楽曲分析などを行い、作品目録とともに発表する予定である。2:舞踊に関する活動(1)東京女子高等師範学校(お茶ノ水女子大学の前身)での舞踊教育への貢献

東京女子高等師範学校在学中に宅孝二のピアノレッスンを受けていたお茶の水女子大学名誉教授の松本千代栄氏は、宅の音楽教育観に強く影響を受けたことを『松本千代栄撰集4』の中で綴り、自らが選曲・構成を務めた文部省学習指導要領準拠の「小学校ダンス」「中学校高等学校ダンス」(コロムビアレコードの音源は収集済み)に宅の作品をいくつか収録している。また、同著の中には音楽と即興的な動きについての指導案を綴った「『舞踊と音楽』によせて」という宅孝二の論稿も掲載されている。(2)女子徒手体操のピアノ伴奏日本で初めて女子徒手体操(床運動)に生のピアノ伴奏が使われた1964年の東京オリンピックで、ピアニストを務めた宅孝二は、彼のオリジナル曲を使った相原俊子氏をはじめ6名の女子選手たちと3年にわたり合宿練習を行った。選手の身体のコンディションによって日々千変万化する動きやリズムに、音楽も完全に同化するよう努めた宅は、体操の選手と音はどんなに密接であるかということを経験したと回想している。当時の選手たちへの取材の中で、現在日本体育大学名誉教授の池田敬子氏は、「生の伴奏によって『音が人間に合わせてくれる』ようになったことで、選手たちの負担が軽減されたことが大きなメリットであった」、と語った。(1)や(2)の調査を通し、宅孝二にとっての音楽は、決してそれ自体で存在している抽象的なものではなく、実際の身体によって作り出され、舞踏や体操といった身体運動と呼応しあう存在であったことが分かった。
マウス双極細胞周辺受容野応答極性反転のメカニズム解析

網膜双極細胞は受容野の応答特性からON型とOFF型に分けることができる。ON型とOFF型で見られる受容野周辺部応答は同じGABA受容体を介して起こると考えられるが、どのようにして網膜双極細胞受容野周辺部応答極性を反転させているのかはまだ明らかになっていない。本研究はON型とOFF型双極細胞のGABA受容体各サブタイプのイオン機構とClートランスポーターの分布パターンを再検討し、受容野周辺部応答極性反転の機構を明らかにしようというものである。平成28年度の網膜双極細胞のGAABAAとGABAC受容体のHCO3ーに対する透過性はほとんど変わりがなかった。平成29年度はClートランスポーター阻害剤であるBumetanideやVU0255011を投与し、ON型とOFF型双極細胞でそれぞれの逆転電位の変化を記録し比較して見た。その結果、ON型双極細胞でBumetanideによって逆転電位が脱分極から過分極に変わり、VU0255011では大きな逆転電位の変化が見られなかった。一方、OFF型双極細胞ではBumetanideによって逆転電位の変化が見られず、VU0255011で過分極から脱分極に変わった。平成30年度はfluorescence in situ hybridization方法を使ってON型とOFF型双極細胞でNKCC1とKCC2分布の違いを遺伝子レベルで確認した。その結果、ON型双極細胞ではNKCC1の遺伝子発現レベルが高く、OFF型双極細胞では低いという結果がでた。KCC2はON型とOFF型双極細胞の両方でほぼ同じ発現レベルを示した。、これらの結果から、網膜双極細胞の受容野周辺部応答極性を反転させるのは細胞内のClー濃度であり、このような濃度差を起こすのは双極細胞のClートランスポーターであるNKCC1とKCC2分布の違いだと考えられる。ON型とOFF型で見られる受容野周辺部応答は同種類のGABA受容体を介して起こると考えられるため、どのようにして受容野周辺部応答極性を反転させているのか、そのメカニズムはまだ明らかになっていない。本研究は電気生理学的手法・分子生物学的手法を用いて、ON型とOFF型双極細胞のGABA受容体各サブタイプのイオン機構とClートランスポーターの分布パターンを再検討し、受容野周辺部応答極性反転の機構を明らかにしようというものである。平成28年度,マウスの単離網膜双極細胞にホールセルーパッチクランプ法を適用し、Bathーapplication法を用いてGABA応答を記録した。逆転電位を、細胞外液をHCO3ーを含まないHEPESバッファー液と、HCO3ーを含むHCO3ーバッファー液の両方で測定し、この二つの溶液間でGABAAならびにGABAC受容体の逆転電位がHCO3ーの有無に対してどのように変化するかを検討した。その結果、GABAAとGABAC受容体のHCO3ーに対する透過性はほとんど変わりがないことが判明した。免疫組織化学的手法を用いたGABA受容体サブタイプ並びにClートランスポーター分布の検討ではON型とOFF型双極細胞でClートランスポーターであるNKCC1とKCC2分布の違いが発現され、このようなClートランスポーター分布の違いがON型とOFF型双極細胞の受容野周辺部応答極性を反転に寄与している可能性が高いことを示唆している。平成29年度はClートランスポーター阻害剤であるBumetanide (NKCC1阻害剤)やVU0255011(KCC2阻害剤)を投与し、ON型とOFF型双極細胞でそれぞれどの程度の逆転電位の変化が見られるか検討する予定である。マウスの単離網膜双極細胞にホールセルーパッチクランプ法を適用し、Bathーapplication法を用いてGABA応答を記録した。ON型とOFF型で見られる受容野周辺部応答は同種類のGABA受容体を介して起こると考えられるため、どのようにして網膜双極細胞受容野周辺部応答極性を反転させているのか、そのメカニズムはまだ明らかになっていない。平成28年度の網膜双極細胞のGAABAAとGABAC受容体のHCO3ーに対する透過性はほとんど変わりがないこと、免疫組織化学的手法を用いたClートランスポーター分布には違いがあるという研究結果が出た。

平成29年度は平成28年度の研究結果を元に、Clートランスポーター阻害剤であるBumetanide (NKCC1阻害剤)やVU0255011(KCC2阻害剤)を投与し、ON型とOFF型双極細胞でそれぞれの逆転電位の変化を記録し比較して見た。その結果、ON型双極細胞でBumetanideによって逆転電位が脱分極から過分極に変わり、VU0255011では大きな逆転電位の変化が見られなかった。一方、OFF型双極細胞ではBumetanideによって逆転電位の変化が見られず、VU0255011で過分極から脱分極に変わった。これらの結果から、網膜双極細胞の受容野周辺部応答極性を反転させるのは細胞内のClー濃度であり、このような濃度差を起こすのは双極細胞のClートランスポーターであるNKCC1とKCC2分布の違いだと考えられる。今後、これらの結果をまとめて、論文として投稿する予定である。マウスの単離網膜双極細胞にホールセルーパッチクランプ法を適用し、Bathーapplication法を用いてGABA応答を記録した。逆転電位を、細胞外液をHCO3ーを含まないHEPESバッファー液と、HCO3ーを含むHCO3ーバッファー液の両方で測定し、この二つの溶液間でGABAAならびにGABAC受容体の逆転電位がHCO3ーの有無に対してどのように変化するかを検討した。その結果、GABAAとGABAC受容体のHCO3ーに対する透過性はほとんど変わりがないことが判明した。免疫組織化学的手法を用いたGABA受容体サブタイプ並びにClートランスポーター分布の検討ではON型とOFF型双極細胞でClートランスポーターであるNKCC1とKCC2分布の違いが発現され、このようなClートランスポーター分布の違いがON型とOFF型双極細胞の受容野周辺部応答極性を反転に寄与している可能性が高いことがわかった。さらに、マウスの単離網膜双極細胞にホールセルーパッチクランプ法により、ON型とOFF型双極細胞では細胞内Clー濃度差が存在し、これはClートランスポーターであるNKCC1とKCC2分布の違いによるものだということが判明された。網膜双極細胞は受容野の応答特性からON型とOFF型に分けることができる。ON型とOFF型で見られる受容野周辺部応答は同じGABA受容体を介して起こると考えられるが、どのようにして網膜双極細胞受容野周辺部応答極性を反転させているのかはまだ明らかになっていない。本研究はON型とOFF型双極細胞のGABA受容体各サブタイプのイオン機構とClートランスポーターの分布パターンを再検討し、受容野周辺部応答極性反転の機構を明らかにしようというものである。平成28年度の網膜双極細胞のGAABAAとGABAC受容体のHCO3ーに対する透過性はほとんど変わりがなかった。平成29年度はClートランスポーター阻害剤であるBumetanideやVU0255011を投与し、ON型とOFF型双極細胞でそれぞれの逆転電位の変化を記録し比較して見た。
PASドメイン類似タンパク質PYPの相互作用解析

PASドメイン構造を有したタンパク質は生物界に広く分布しており、遺伝子転写調節の環境センサーや、タンパク質間相互作用部位として働いていると考えられている。本研究では、PASドメインのプロトタイプと考えられるPhotoactive Yellow Protein(PYP)を用いてPASドメインに見られる構造の類似と機能の相関、またさまざまな機能を産む多様性の仕組みを明らかにすることを目的としている。そのために、PYPの相互作用分子の単離と同定、相互作用様式の解析を試みた。PYPの光反応では、活性化中間体としてM中間体が考えられている。M中間体は、光吸収後、数百マイクロ秒で生成してその後約100ミリ秒で元の状態に戻る。そこで、M中間体の崩壊時定数の変化を元に、菌体の抽出物中の相互作用分子を探索した。イオン交換、ゲルろ過カラムなどの分画をもとに、M中間体の崩壊寿命に変化を示す画分を抽出した。抽出された画分との光反応では、PYPM中間体に相当する中間体に変性状態に近い短波長シフトした成分を含み、イオン強度の変化などとは異なる光反応を示した。この短波長成分は、イオン強度依存的に低下しており、静電的相互作用に基づく相互作用が存在していると考えられる。この菌体抽出物にはDNAとタンパク質の複合体が存在しており両者を分離することが現在までのところできていない。このことはPYPの相互作用にDNA結合タンパク質が関与している可能性を示している。またPYPの活性化状態の構造変化を分子レベルで解析しN末端部位が重要な役割を担っていることも明らかになった。本研究では、PASドメインのプロトタイプと考えられるPhotoactive Yellow Protein (PYP)を用いてPASドメインに見られる構造の類似と機能の相関、またさまざまな機能を産む多様性の仕組みを明らかにすることを目的としている。そのために現在PYPの相互作用分子の単離と同定、相互作用様式の解析を行っている。本年度はPYPが光反応サイクルを有することを利用して相互作用に伴う光反応サイクルの変化を指標にして可視吸収の過渡変化を測定して相互作用分子の探索を行った。その結果、菌体抽出物のイオン交換、ゲルろ過クロマトグラフィー分画から光反応サイクルに変化をもたらす画分を二種類得た。この光反応を解析した結果、一方では活性化中間体の長寿命化が観測された。この画分には、核酸成分が主に含まれおりイオン強度の上昇に伴う活性中間体の長寿命化が観測されたものと考えられる。またもう一方の画分では、光反応で極めて長寿命化した活性化中間体様の吸収変化をPYPに引き起こした。この画分には膜小断片が存在していることなどから、光反応に伴う膜への吸着反応が引き起こされたと考えられる。この反応に伴う赤外吸収変化を通常のPYP単独の赤外吸収変化と比較したところタンパク質骨格に由来する吸収変化が大きくなっていることがわかった。このことは、PYPの相互作用に際して、PYP単独では観測されない変化が引き起こされていることを示唆している。特異的な相互作用タンパク質の同定には至っていないが、今後はより高感度な蛍光測定なども行いPYP相互作用分子の探索を進めていく。
ヒトiPS細胞を用いたファブリー病心病変のメカニズムの解明と治療薬の探索

研究代表者は、ファブリ-病患者家族会と連携して、ファブリー病に関する啓蒙、活動を積極的に行った。本研究のテーマである、ファブリ-病ヘテロ接合患者に関する研究として、末梢血細胞でのα-ガラクトシダーゼ活性の測定を経時的に行い、ヘテロ接合体患者で、酵素活性に変動があることを突き止めた。また、iPS細胞では、末梢血と比較しα-ガラクトシダーゼ活性が有為に高かった。iPS細胞からの心筋細胞への分化誘導にも成功した。同時に、オートファジー、炎症反応を培養細胞で評価するため患者由来細胞を用いた実験系を構築した。今後α-ガラクトシダーゼ欠損iPS細胞から心筋への分化誘導を行い、機能解析、病態解明を行っていく。
中国・四国地方における少年補導センターの組織基盤と活動実態に関する調査研究

本調査研究では,約40年以上前から各自治体に設置され始めてきている少年補導センターの動向を行政資料の収集や面接調査と質問票調査を通じて具体的に把握することにより,主に1990年代後半に社会問題となった少年非行の実態を解明しようと試みたものである。対象は各研究者の在住する中国地方と四国地方所在の施設に絞った。組織面での変遷としては,施設数が漸増で普及・整備は進みつつあるが,この間に活動の比重の変遷に伴い主管部局や名称や設置場所の変更が見受けられ,効率化・合理化の対象にされることもあった。特色としては,県庁所在地では警察中心の補導活動が高い比重を占めていた。例えば,高知市や2001年までの岡山市,相談業務を中心にした広島市,市独自の少年補導センター化が周辺都市よりも遅れた(すなわち非行対策は少年警察に依存)山口市(1970年)と松江市(1987年)である。活動実態面での変遷としては,当初は公の街頭補導が中心であったが,近年は私的な相談業務のほうが優先業務として位置づけられる場合も出てきている。当初の作業仮説として,補導センターの補導件数(早期発見)から警察の不良行為少年の補導件数を経て,犯罪少年が増えるという非行化過程を想定したうえ,いくつかの自治体の非行統計をつなげて変化を比較検討してみたところ,非行の発生には社会構造的要因も絡むなど多様なパタンがあり,一貫した傾向は抽出できなかった。確かに早期発見・早期指導の特別効果や街頭補導による一般的な監視効果もあるだろうが,それらの個別効果の分離・抽出までには技術的に至らなかった。ちょうど調査対象の時期までに国庫補助金の廃止や市町村合併をへて,地方自治体の行財政改革の時期に入っていたが,まだ施設レベルでの激しい変動はみられない。センターの活動は市民参加による自治的な側面もあるため,地方分権の観点から今後も引き続き重要な分野であろうが,認知度や普及度には限界があり,また,少子化による青少年層の規模収縮もあるので,調査研究を続けて専門機関の効果を検証していかなければならない。今年度は各地において約30年間にわたる少年補導関係資料の収集を中心に行った。各県警察本部少年課、各警察署生活安全課少年係、各自治体少年補導センター、各県政・市政情報室、各公立図書館郷土資料室などにおいて、少年非行に関する年次統計、少年補導活動に関する年次報告書、非行関連の調査報告書などを入手した。各センターでの面接調査については、関係機関の責任者が数年ごとに異動していること、また行政資料の保存状況が地域で異なることから共有情報の断絶が甚だしいため、まだ挨拶程度の萌芽的段階にとどまった。これを克服するため、今後は情報提供者を遡及的にも募る必要がある。また、統計情報の内容についても、必ずしも非行や問題行動の実態をそのまま反映しているわけではなく、街頭活動の方針変更や取締側の組織変動も充分に考慮したうえで、「経年変化」とその原因の影響度を慎重に分類区別しながら考察する必要性の大きいことが面接調査により認識された。もとより少年補導センターの活動実態が各地域により多様であることは予想されていたが、実際に調査を行ってみると、同一県内においてもセンターごとに組織や活動の差異が大幅に見られた。いくつかの類型を構築して整理する必要があろう。

例えば、県庁所在地のセンターには、警察から出向した常勤職員もおり、教育委員会と警察との連携が比較的密にとれているが、周辺都市になると教育委員会の主導権がやや強くなり、「補導」が「育成」という広い概念に包摂され、組織の名称も変わって、不登校などの学校問題処理といった業務が中心になってくるようである。次年度以降は、本年度の基礎的な知見(補導統計の推移と関連組織の変動)を前提に、よりいっそう情報提供者との関係を密にして範囲も広げ、各センター組織の特性を発見し、その原因を歴史的にも考察していく予定である。中国地方では、各自治体の郷土資料及び行政資料から非行及び少年補導関連のものを検索・収集し、1980年代と90年代の非行統計発掘と同時期の少年補導活動の実態把握をめざした。少年警察活動と補導活動との関連については、都市部においては一定の関連がみられる場合があるものの、強い関連のない地域が多かった。また、地域により街頭補導の活動主体や手法に差異があること、また、時代風潮や消費行動の技術的な変化により補導の組織や手法に変遷がみられることもよくあった。補導活動へ投入される予算と取締側の志気との関連についても検討を試みたが、直近の成果である出動件数や取締件数の基準が一定しないこと、また、中期的・長期的な成果が計測困難なこと、さらには国の補助金打ち切りという事情もあって、一般的な法則までは見いだされなかった。四国地方では、前年度に引き続き管内に所在する各少年補導センターの最新動向について調査を行った。6月中に松山、大洲、宇和島、阿南、鳴門、琴平、丸亀、土佐山田、中土佐の各センターにて面接調査を行った。これにより調査対象に選んだすべての少年補導センターの面接調査が終了したので、さらに、その結果をふまえて共通の質問事項を作成し、各少年補導センターに郵送して回答を依頼した。ここまでの調査結果は10月に日本犯罪社会学会で報告した。学会報告後に、再度、補足的な質問紙調査を実施し、その結果を付け加えて、全調査内容を論文にまとめた(関西学院大学法政学会『法と政治』58巻1号(2007年4月)に掲載予定)。総じて、少年補導活動への地域レベルでの取り組みについて、比較的センター数の少ない中国地方では警察主導の傾向が見られるのに対して、四国地方では小規模な単位での組織化が進んでいる。これは、地方・県・市町村という各自治体レベルにおいて地域行政活動の連携スタイルが2つの地方で大きく異なっているためであると推測された。
ポリカチオン型機能性エラストマ-の分子設計

平成元年度の研究実績は次の通りである。(1)ウレタンアイオネンエラストマ-の動物に及ぼすアイオネン構造の影響ポリブダジエンウレタン(PBU)、テトラメチレングリコ-ル鎖延長ポリブタジエンウレタン(PBUB)およびポリブタジエンウレタンアイオネン(PBI)を合成し、それらの引張試験を行うことによって、強度特性に及ぼす化学構造上の差異をしらべた。その結果、短鎖ウレタン構造ならびにアイオネン構造は強度特性を高める上において極めて重要な存在であることが判明。(2)ビオロ-ゲンアイオネンエラストマ-(NBV)の合成と動物ウレタン構造の代りにフォトクロミズム、エレクトロクロミズムやサ-モクロミズムの挙動を示すビオロ-ゲン構造をアイオネンエラストマ-に導入し、強度特性に及ぼす影響をしらべた。すばわち、ジメチルアミノ末端液ニトリルゴム(AT/NBR)に、α,α'-ジクロロ-p-キシレン(DCX)を反応させてアイオネン型ニトルゴム弾性体(NBI)を取得する系において、さらに4,4'-ビピリジン(BP)を加え、BP濃度の異なるビオロ-ゲンアイオネン型ニトリルゴム弾性体(NBV)を作製した。これらのエラストマ-試料の引張試験を行った結果、NBIの引張強さ(T_B)が8.6MPaであるのに対して、BPを反応させてカチオン点濃度を増加させたNBVのT_Bは46.4MPaに達し、非常に高い値を示すことが判明した。すなわち、市販の固形ニトリルゴム加硫物の約15倍、同カ-ボンブラック配合物の1.5倍のT_B値が、カ-ボンブラックの補強なしで、しかも加硫を行わないで液状ニトリルゴムから客易に得られることがわかった。この理由はイオン点の形成によってハ-ドセグメント間の相互作用が、より強固になったためと推定。(3)導電性NBV現在、得られた高性能NBVに対する導電性の付与に関する研究が進行中である。
多様な芳香族化合物を取り込む細菌外膜トランスポーターの同定とその物質生産への応用

Sphingobium sp. SYK-6株は、植物細胞壁の主要成分であるリグニンに由来する様々な芳香族化合物を炭素源とするグラム陰性菌である。これまでに、それらの代謝に関与する40以上の酵素遺伝子が解析され、生分解性プラスチックの原料となる化合物を中間代謝物として生成することが明らかにされている。しかし、基質をどのようにして細胞内に取り込むかについては、ほとんど明らかになっていなかった。本研究では、SYK-6株の細胞外膜におけるリグニン由来芳香族、主にビフェニル化合物の取り込み経路を明らかにするとともに、取り込み系遺伝子の高発現が物質生産に及ぼす影響を調査する。
喪失した歯周組織の再生力に関する研究

歯根膜由来細胞によらない修復では骨性癒着や歯根吸収などの傷害を生じる。このような問題を引き起こす歯周組織欠損の大きさを明らかにするために、2種類の外科的根面の欠損を作った。ビーブル犬6頭の犬歯と小臼歯を用いた。第一の欠損は歯根部に作った。歯肉弁を歯槽粘膜部から翻転し、2×2mm,4×4mm,6×6mmの大きさで歯槽骨,歯根膜,セメント質を削除した。その後、歯肉弁を元に戻して縫合した。第二の欠損は歯頸部に作った。歯肉弁を辺縁歯肉から剥離して、セメント質,歯根膜,歯槽骨を取り除き、Ph1のクエン酸を3分間塗布した。両欠損ともに歯肉弁を元の位置に戻し縫合した。歯根部欠損で2×2mmには、ほとんど完全な歯周組織の再生を生じており、4×4mmや6×6mm以上のグループでは完全な再生を認めなかった。新生セメント質は欠損の外形に沿って僅かに増殖していた。歯槽骨に関しては、6×6mmの欠損における根面では、歯槽骨による根面の完全な被覆は認められず、新生セメント質が欠如した部分では、根面に平行に走行する結合組織線維が認められた。しかし、いずれにも骨性癒着や歯根吸収は認められなかった。歯頸部欠損群のクエン酸塗布群や非塗布群において、上皮の深行増殖が強く抑えられた場合には、歯槽骨,歯根膜の再生は認められず、3ヵ月の標本においても根面には活発な歯根吸収が認められた。以上のことから、第一の実験系の歯根部では、従来言われているような歯根膜由来の細胞がなければ歯根の吸収の骨性癒着を起こすという結論を導き出すことはできなかった。第二の実験系から、歯頸部の欠損では修復過程にたとえ6×6mm以下の欠損であっても活発な歯根吸収が認められた。歯頸部では上皮の影響のない状態においても歯根部の欠損に比して、歯周組織の再生には極めて条件が悪いと考えられる。
分子進化工学的手法を用いたプレニルトランスフェラーゼの鎖延長機構の解明

イソプレノイドの生合成に関与しているプレニルトランスフェラーゼは、イソプレニル二リン酸(IPP)とアリル性プライマー基質の連続的縮合反応を触媒する酵素の総称であり、生成物の鎖長により分類され、これまでに10数種類が知られている。しかしこれら個々の酵素が如何にして生成物の鎖長を決定しているかについては全く不明である。そこで、今回、鎖長決定機構を解明するために、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素やファルネシル二リン酸合成酵素などのプレニルトランスフェラーゼ遺伝子にランダムに変異を導入し、In vivo検出系を用いて最終生成物の変化した変異体を作製し、解析を行った。ファルネシル二リン酸合成酵素にランダム変異を導入しゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素活性を持つ変異体をリコペン生産による大腸菌の着色を指標にしたシステムを利用し探索したところ4種類の変異体を得ることができた。これら変異型酵素を解析したところいずれもゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素活性をIn vitroで示し、3つのアミノ酸が鎖長決定に重要な寄与をしていることが明らかになった。特に初めアスパラギン酸に富んだ領域の5残基上流に存在するチロシンが鎖長決定に直接的に寄与していることが判った。また、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素にランダム変異を導入した場合にも幾つかのより長鎖の生成物を与える変異体が得られこれらの解析から上記アミノ酸がゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素の場合にも重要な寄与をしていることを明らかにした。
耐震設計上の設定を越えた大地震動を受ける建築構造物の動的崩壊挙動の解明

本研究は近年特に能力の高まったコンピュータ技術の利用を前提として大地震時において建築構造物が崩壊するまでの挙動を数値解析により明らかにすることを目的としたものである。初年度は当研究室ですでに保有している鉄骨構造の高精度弾塑性静的解析プログラムをもとに動的解析プログラムを開発した。解析法の基本は材料の応力ひずみ関係をもとにポテンシャルエネルギ増分の停留原理を用いて剛性マトリックスを作成し、回転自由度を消去して並進自由度のみからなる運動方程式を解く方法によった。初年度にはプログラムの検証を兼ねて2例のトラス構造物を対象に数値解析を行った。次の年度においては、上記の動的解析プログラムを用して以下に示す問題に関する挙動を追跡した。1.大きな軸力を受けるトラス部材が、振動する構造物中で共振現象をおこすときの挙動を調べるために、両端を単純支持した一本の鋼構造部材を対象に圧縮力と横方向の振動を与えて解析を行った。2.一方向大スパン円筒形立体トラス構造を、各節点に質量を設け、部材の軸力-軸方向関係に座屈を考慮し、重力と地震動入力を同時に考慮した地震応答解析を行った。その結果、トラス構造のように圧縮力を受けて急激に耐力の低下する部材をもった構造物の場合、座屈する部材の本数が多くなってくると、自重を支えきれなくなり全体崩壊を起こすことを示した。3.上で述べたような急激な崩壊現象を防止し、トラス構造についても一般の鋼構造のように靭性に期待した耐震設計を可能とするため、圧縮力を受けても座屈せず安定した降伏現象をもつ圧縮材を用いた大スパン立体トラス構造について2.と同様な弾塑性地震応答解析を行い、構造物が塑性化した後にもトラス構造全体の鉛直変位は増大するが全体の崩壊を防止できることを示した。本研究は近年特に能力の高まったコンピュ-タ-技術の利用を前提として大地震時において建築構造物が崩壊するまでの挙動を数値解析により明らかにすることを目的としたものである。今年度は、当研究室で既に保有している鉄骨構造の高精度弾塑性静的解析プログムを基に動的解析プムグラムを開発した。解析の基本は、材料の応力一歪関係を基にポテンシャルエネルギ増分の停留原理を用いて剛性マトリックスを作成し、回転自由度を消去して並進自由度のみからなる運動方程式を解く方法によった。各時間増分毎に、加速度・速度・変位をNewmark β法により時間積分して求め、回転自由度を復活させた後、増分変位、増分歪、全応力を計算して、節点位置修正を繰り返すことによって計算を進めた。本プログラムを用いて主に2例のトラス構造物の解析を行った。1.大きな軸力を受けるトラス部材が、振動する構造物中で共振現象を起こすときの挙動を調べるために、両端を単純支持した一本の鋼構造部材に圧縮力と横方向の振動を与えた場合について非線形数値解析を行った。その結果、非減衰系で圧縮力を受ける部材が共振する場合、正負繰り返しの漸増変形によって部材が終局モ-メントを有するに至り、その瞬間に大きな変形が生じ、部材耐力は低下すること等がわかった。2.一方向大スパン複層円筒トラス構造物を部材の各節点に質量を設け全自由度を考慮したモデルを用い、部材の軸力-軸伸縮関係に座屈を考慮した地震応答解析を行って、ア-チ脚部のみが支持された構造物では、上下地震動よりも水平地震動に対する応答が大きくなるなどの現象を明らかにした。3.鋼構造骨組以外の構造物の非線形挙動の解明に関する研究も続行中である。本研究は近年特に能力の高まったコンピューター技術の利用を前提として大地震時において建築構造物が崩壊するまでの挙動を数値解析により明らかにすることを目的としたものである。

昨年度は、当研究室で既に保有している鉄骨構造の高精度弾塑性静的解析プログラムを基に動的解析プログラムを開発し、本年度はこの動的解析プログラムを用いて以下に示す問題に関する挙動を追跡した。1.大きな軸力を受けるトラス部材が、振動する構造物中で共振現象を起こすときの挙動を調べるために、両端を単純支持した一本の鋼構造部材に圧縮力と横方向の振動を与えた場合について非線形数値解析を行った。その結果、非減衰系で圧縮力を受ける部材が共振する場合、正負繰り返しの漸増変形によって部材が終局モーメントを有するに至り、その瞬間に大きな変形が生じ、部材耐力は低下すること等がわかった。2.一方向大スパン複層円筒トラス構造物を、部材の各節点に質量を設け全自由度を考慮したモデルを用い、部材の軸力-軸伸縮関係に座屈を考慮し、重力と地震動入力を同時に考慮した地震応答解析を行った。その結果、トラス構造のように圧縮力を受けて急激に耐力の低下する部材を持った構造物の場合、座屈する部材の本数が多くなってくると、自重を支持することが出来なくなり全体崩壊を起こすことを示した。3.上で述べた様な急激な崩壊現象を防止し、トラス構造についても一般の鋼構造のようにその靭性に期待した耐震設計を可能とするため、圧縮力を受けても座屈せずに安定した降伏現象を持つ圧縮材を用いた大スパントラス構造について同様の弾塑性応答解析を行った。その結果、構造部材が塑性化し自重による鉛直変位は増大するが、全体の崩壊を防止することが出来、圧縮部材の座屈を拘束することが耐震設計上有効性を示すことが出来た。
多層オミクス手法による放射線治療耐性化機序の解明と臨床バイオマーカー探索

本研究では、がんの放射線耐性化に関与する分子の同定とそのメカニズムの解明を目的とした。継続的放射線照射によって耐性能を獲得(Clinically Relevant Radioresistant ,CRR)したがん細胞株とその親株を資材として、プロテオームとメタボロームを比較した。CRR細胞では、シャペロンや酸化ストレスに関与するタンパク質が増加していることが明らかになった。また、CRR細胞では、脂肪酸や複数のアミノ酸の細胞内濃度が、より増加していることをメタボローム解析よって明らかにした。これらの分子は、放射線耐性化マーカーおよび新規治療ターゲットとして期待できる。本研究の目的は、がん治療における放射線療法耐性化の機序を解明し、治療効果の向上、コンパニオン診断に資するバイオマーカーを開発することである。そのための方略の一つとして、臨床的放射線量に対して、耐性能を有するヒトがん細胞株と感受性細胞株とのメタボローム及びプロテオームの比較解析を実施し、変動する分子を同定する研究を進めてきた。本研究には、様々な癌腫における安定した放射線耐性細胞のモデルが必要不可欠であるため、新たにAGS (ヒト胃腺癌)細胞、TE-8 (ヒト食道癌)細胞、A549 (ヒト肺癌)細胞、HUH-7 (ヒト肝癌)細胞の放射線耐性株の樹立に着手した。すなわち、それぞれの細胞株に対して、0.5 GyのX線を1日2回、少なくとも3週から8週間毎日照射を続けることで標準的な放射線治療スケジュールのX線照射に対して耐性能を有する細胞株の作製を行った。その結果、AGS以外の細胞株は、低線量の照射条件下においても安定して増殖することが確認されたが、放射線感受性試験の結果、親株と比べて有意な感受性の差は確認できなかった。そこで分割照射線量を段階的に増加させる方法に切り替えたところ、TE-8、HUH-7においては徐々に親株と比べて強い放射線耐性能を獲得してきた。一方で、A549は高線量のX線を照射し続けることで、明確に細胞の形態が変化し、耐性を示すことが明らかとなった。これらを資材として、まずがん幹細胞マーカー分子や酸化ストレス応答分子に着目し、その分子の量的変動を解析した結果、耐性化獲得のメカニズムにこれらの分子が関連していることが示唆された。新たな放射線耐性細胞株の樹立が当初の予定よりも難航し、必要以上の時間を要してしまった。本研究では、2種の臨床的放射線耐性細胞(HepG2-R, SAS-R)とその親株細胞とのゲノム・プロテオーム・メタボローム比較解析を通じ、放射線耐性化に関与する分子群を同定することを目的とした。次世代シーケンサーによって、代表的な15種のがん関連遺伝子配列を解読し、健常者リファレンスと比較した結果、各耐性細胞株によって新たに出現した変異および変異が消失している箇所が複数あることを明らかにした。安定同位体アミノ酸標識法によるプロテオーム比較解析の結果、HepG2-R, SAS-Rは共に親株と比較して、アミノ酸代謝に関与する酵素群やProtein disulfide isomeraseなどの分子シャペロンタンパク質が増加していることを明らかにした。これらの一部については、ウェスタンブロットによっても増加していることが確認されたため、がん細胞の放射線耐性化を示すバイオマーカーとして期待できる。また、メタボローム解析よって、上記の酵素群に関連するアミノ酸の量的変動が一致すること、並びに脂肪酸に関連する複数の代謝物が増加していることを明らかにした。フラックスアナライザーを用いて代謝能を解析した結果、HepG2-Rでは、親株と比較して解糖能が亢進していることが示唆された。また、脂肪酸関連代謝物や関連酵素も増加していた。さらに、核内においてのみ、脂肪酸合成酵素(Fatty acid synthase; FASN)が増加していることも明らかにした。近年、新規抗がん剤候補として注目されているFASN特異的阻害剤に対する感受性が、耐性細胞においてより高いことを見出した。すなわち、FASN阻害剤が、放射線耐性がん細胞に対する新規治療戦略となる可能性が示唆された。放射線耐性細胞の作製過程において、継時的にオミクス解析と標的分子の定量解析を行い、耐性化に関与する分子のダイナミクスを明らかにする。また、標的タンパク質の強発現もしくは、発現抑制実験により、生理機能や放射線耐性能への影響を評価する。次いで、分子ネットワーク解析ツール等を駆使し、その代謝系に関与するタンパク質の変動を組み合わせた代謝マップを作成する。これらの知見を集約して、最も特異性の高いバイオマーカー代謝物を抽出する。医療薬学放射線耐性細胞株の樹立に難航し、昨年度内に予定していたLC-MSによるオミクス解析がまだ本格的に行えなかったため。FACSなどによる標的分子の発現解析およびLC-MSを用いたプロテオミクスおよびメタボロミクスに必要な消耗品に使用する。
快情動を最大限に引き出す効果的で安全なインファントマッサージの手技の確立

本研究の目的は、快情動を最大限に引き出す効果的で安全なインファントマッサージの手技を確立することである。具体的には、異なるマッサージ速度と加圧により、マッサージを受ける児の副交感神経反応を定量評価する。【方法】生後2-7ヶ月の健康な乳児22名を対象に快情動を最大限に引き出すマッサージの速度の検証を行った。マッサージ速度は10.0cm/s、7.5cm/s、5.0cm/sの3つとし、上肢、下肢、胸部を1クール5分とし、1分間のインターバルをおいて、母親が3つの速度で計3クール、児にマッサージを行った。マッサージ加圧は生後2-6ヶ月の健康な乳児6名を対象に、0.1mmセンサシートI-SCAN100をマッサージ部位に巻き、面圧分布測定システムを用いて4kgPa、10kgPaの2種類でマッサージを行った。マッサージを受ける児の快情動は、心拍変動値(心拍、HF値、HF/LF比)、精神性発汗量および近赤外線分光法NIRS(near infrared spectroscopy)を用いた大脳皮質活動の指標となる酸素化ヘモグロビン値と脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化より評価した。【結果】1マッサージ速度:マッサージを受ける乳児の快情動を最も引き出す副交感神経優位となるマッサージ速度は7.5cm/sの速度であり、乳児が不快を感じる交感神経優位となるマッサージ速度は10.0cm/sの速度となった。2マッサージ加圧:マッサージ中の児の心拍数はレストに比べ有意に減少、HF値は有意に上昇し、副交感神経優位のリラックス状態にあった。HF値を有意に上昇させる加圧値は、酸素化ヘモグロビン値、心拍変動より包括的に評価する必要があるため、現在解析中である。本研究は、マッサージの触覚刺激が児の快情動に及ぼす効果と安全性を、1マッサージ中の接触圧の効果と安全性を客観的指標を用いて検証する、2マッサージ中の触覚刺激が快情動にもたらす効果と安全性を自律神経活動と皮膚表面血流反応から包括的に評価し、安全でかつ効果的なマッサージの手技を確立することを目的としている。初年度は、マッサージの触覚刺激が自律神経活動に及ぼす効果を示した文献レビューを基に、評価指標を抽出した。また、マッサージ中の接触圧をマッサージスコアリーダー((株)ソクラーテクノス)を用いて、按摩マッサージ指圧で用いられる20kPaを越えない10kPa以下であることを確認した。また、生後5ヶ月の児とその母親のペア2組を対象にプレテストを行い、マッサージ速度および評価指標として用いる機器の選定と測定に伴う問題点の抽出を行い、プロトコールを作成した。心拍変動、深部体温、血流量、発汗量を快情動およびマッサージの効果指標として測定することに決定した。また、関東・関西でインファントマッサージ教室を開催している施設に対し、フィールド確保のための協力依頼の説明と交渉を行った。H28年度は生後5ヶ月の児とその母親のペア2組に対しプレテストを行い、当初予定していたプロトコールの検討を行った。プロトコールも立案できたことから、ほぼ計画通りに進んでいる。H29年度は、生後2-7ヶ月の健康な乳児とその母親22組を対象に快情動を最大限に引き出すマッサージの速度の検証を行った。【結果】マッサージを受ける乳児の快情動を最も引き出す副交感神経優位となるマッサージ速度は7.5cm/sの速度であり、乳児が不快を感じる交感神経優位となるマッサージ速度は10.0cm/sの速度となった。現在、近赤外分光法により得られた酸素化ヘモグロビン値と脱酸素化ヘモグロビン値をマッサージ部位別にマッピングし、画像上で解析中である。接触圧測定シートの選定に時間を要したため。

マッサージを受ける児の快情動は、心拍変動値(心拍、HF値、HF/LF比)、精神性発汗量および近赤外線分光法NIRS(near infrared spectroscopy)を用いた大脳皮質活動の指標となる酸素化ヘモグロビン値と脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化より評価した。【結果】1マッサージ速度:マッサージを受ける乳児の快情動を最も引き出す副交感神経優位となるマッサージ速度は7.5cm/sの速度であり、乳児が不快を感じる交感神経優位となるマッサージ速度は10.0cm/sの速度となった。2マッサージ加圧:マッサージ中の児の心拍数はレストに比べ有意に減少、HF値は有意に上昇し、副交感神経優位のリラックス状態にあった。HF値を有意に上昇させる加圧値は、酸素化ヘモグロビン値、心拍変動より包括的に評価する必要があるため、現在解析中である。H29年度は関東・関西地区のインファントマッサージ教室の協力を得て、被験者約20組をリクルートし、マッサージが児の自律神経活動、深部体温、皮膚血流量、精神性発汗量に及ぼす影響を包括的に評価し、安全でかつ効果的なマッサージの手技を確立する予定である。最終年度はマッサージの接触圧の測定を予定している。超薄型センサシートを用いて、マッサージを実施する母親の手掌、手根、指の接触圧を測定し、マッサージを受ける児の自律神経活動より副交感神経優位となる最も効果的な圧を算出する予定である。機器の購入を予定していたが、学内で調達が可能であったことと、プレテスト参加者を4名予定していが、2名が都合が悪くなり、謝礼が不要になったため。H29年度に接触圧測定を実施する予定であったが、分布圧センサシートの選定に時間を要したため延期した。H30年度は分布圧を測定し、最も効果的な圧を算出する予定である。次年度の本調査の際の物品購入及び対象者の謝金に充てる。
実写を用いた3DVRによる理解度を高めるプレパレーションツールの開発

現在,患児のためのプレパレーションツールは,実際に経験する環境とギャップが生じる問題もある.これを解決するため,実写の映像を提供し患児が自分のペースで操作できればより効果的なプレパレーションが可能であると考えた.今まで実現が難しかった実写を3Dで体験することができるプレパレーションツールを作るために必要な要素を明らかにすることを目的として,看護現場で実際に使用可能なツールを開発する.また,患児が病気で感じる痛みの他に長い病院生活から受けるフラストレーションを解消させるVRコンテンツも提案する.現在,患児のためのプレパレーションツールは,実際に経験する環境とギャップが生じる問題もある.これを解決するため,実写の映像を提供し患児が自分のペースで操作できればより効果的なプレパレーションが可能であると考えた.今まで実現が難しかった実写を3Dで体験することができるプレパレーションツールを作るために必要な要素を明らかにすることを目的として,看護現場で実際に使用可能なツールを開発する.また,患児が病気で感じる痛みの他に長い病院生活から受けるフラストレーションを解消させるVRコンテンツも提案する.
積層型メタルスリットアレイ構造の擬似誘電体的性質を利用したテラヘルツ光制御

テラヘルツ時間領域分光法を用いた透過スペクトルの測定と時間領域有限差分法を用いたシミュレーションにより,人工誘電体とみなせるメタルスリットアレイの積層構造で発現する特異な物理現象の抽出とそれらの物理メカニズムの解明および応用検討を行ってきた.今年度の主要な成果は以下である.1.スリットアレイで誘電体を挟んだ構造の共鳴モードの振舞いついて調べた.シミュレーションでは紙(屈折率1.4)を挿入した構造でも空気と同様にスリット端での回折限界周波数以下で顕著な導波路共鳴がみられたが,空気と同様の振舞いをする周波数領域はスリットの回折限界周波数よりかなり低く,それ以上では複雑な特性を示した.一方,実験ではその領域で共鳴モードの著しい減衰がみられた.これは,空気(屈折率1.0)との屈折率の違いにより上下のスリット端での回折限界周波数が異なり,中間領域では回折波が生じ,シミュレーションではそれらの干渉が正確に再現されるが,現実には試料の構造ばらつきにより干渉モードは減衰するためと分かった.誘電体の挿入による透過特性の変化は応用上も意味があると考えられ,論文投稿を行い採択された.2.上下のスリット間の相対的な横ずれ量が透過特性に与える影響について詳細に調べ,昨年度報告した偶数次の共鳴モードのブルーシフトが生じる臨界周波数で透過スペクトルは顕著なアノマリーを示すことが分かった.さらに,その周波数は,スリットの周期と幅に加えて,ずれ量を考慮して極めて正確に予測できることが分かった.まとめを行って,論文投稿する予定である.3.現在の系では,通常の誘電体多層膜とは異なり,共鳴モードの様々な結合形態(縮退,反発,減衰,消滅)がみられることが分かってきた.一部のメカニズム解明は終わっているが,次年度でできる限りすべての現象解明を目指す.計画に基づき行っているが,予想以上に物理メカニズムの解明が必要な現象が多く見つかっている.そのため,成果の一部は論文投稿レベルまでまとめるのに時間を要しており,期間延長を行った.期間延長を行った次年度では,これまで得られた結果の解釈と,必要に応じて追加検討を行い,できるだけ論文投稿を行う予定である.また,次年度で積み残した課題や新たに見つかった課題は,継続して検討を続けていく予定である.メタルスリットアレイは,スリット端での回折限界周波数以下では,異常に高い屈折率をもったガラスのような性質を示すことが分かっている.本研究では,このメタルスリットアレイを多段に積み重ねた様々な構造の光学的性質を調べ,新たな現象を見出し,その物理メカニズムを解明するとともにTHz波の制御に利用することを目的としている.まず,実験のためのメタルスリットアレイの試作ならびに透過特性の測定について検討した.加工方法としては放電加工を選択し,外注業者と相談しながら基本構造の設計行い,真鍮とステンレスを用いて試料を作製した.並行して,THz透過スペクトルの測定環境を整備し,2種類の金属試料の特性比較を行った.測定結果より電気伝導度がより高い真鍮の方がより理想的な特性を示すことが分かった.ただし,放電加工ではスリット幅の変化できる幅は限られ,細かく変化させることは難しことが分かり,現状では同じ試料内でスリット幅を変調させた構造の実験検討は困難であることが判明した.次に,メタルスリットアレイの積層構造が自然界には存在しないような大きな屈折率をもつ誘電体多層膜と同等の性質を示すことを実証するため,試料作製および透過スペクトルの測定を行った.時間領域有限差分法を用いたシミュレーションから,予想通り回折限界周波数以下で実験結果は疑似的な誘電体多層膜の性質を示していることを確認した.また,その有効屈折率は,材料パラメータではなく,構造パラメータのスリットの幅と周期の比で大きく変えられることも実証した.さらに,空気層を間に挟んだ2段構造の共鳴モードの振る舞いについて実験と理論から詳しく調べ,基本的には誘電体3層膜とみなせるが,回折限界近傍での特性は多重交差現象により非常に奇妙な振る舞いをすること,回折限界の半分の周波数以上で一部のモードがブルーシフトをするなどこの系特有の新たな知見を得た.1.時間領域有限差分法を用いた基本構造に対するシミュレーションから,多重交差による共鳴現象など,この系に特有な新たな物理現象を見出した.2.実験環境整備については,試料作製と透過特性の測定が順調に進み,次年度(H29年度)までの目標がほぼ達成された.これにより,次々年度(H30年度)に予定していた積層型人工誘電体造などの実験検討の一部が実施できた.3.ただし,放電加工を用いた試料作製ではスリット幅は細かく変化できないため次年度(H29年度)に予定していたスリット変調効果の実験検討は現状では困難であることが分かったが,代わりに試作可能な新たな構造の検討を行う予定である.昨年度に確立した放電加工によるメタルスリットアレイの作製方法により,スリット幅などの構造パラメータを系統的に変えた試料を準備し,それらの2段構造の測定のためにスリットアレイ間の間隙を自動で変化できる測定系を構築し,時間領域分光(Time-Domain Spectroscopy:TDS)法を用いてテラヘルツ周波数領域での様々な組み合わせの透過スペクトルの測定を行った.さらに,時間領域有限差分(Finite-Differential Time-Domain:FDTD)法を用いたシミュレーションにより,この系で発現する特異な物理現象の解明を行った.実験主導の研究としては,まずスリット幅依存性の測定結果が,我々のシミュレーションにより驚くほど忠実に再現できることを示し,共鳴モードの特異な振舞いに対する詳細な検討を行った.

具体的には,偶数次モードが示すブルーシフトの臨界周波数のスリット幅依存性を記述する式を理論的に導出し,それによりTDS実験およびFDTD計算結果が極めてよく説明できることを示した.さらに,実験において2枚のスリットアレイ板をずらして強く密着させることで光学パスを遮断しても,現実には迷路のような隙間がどうしても存在し,そこを表面プラズモンポラリトンがすり抜けることができるため,異常透過が生じることを観測し,シミュレーションを用いて証明した.また,昨年度,理論的に予測した共鳴モード間の破壊的干渉によるモード消失は,レッドシフトモードとブルーシフトモードの干渉だけでなく,レッドシフトモード同士の干渉でも生じることを実験的に示し,その消失メカニズムは結合モードの反交差現象に基づいていることを明らかにした.一方,シミュレーション主導の研究では,共鳴モードの多重交差によりループ状の奇妙な特性が得られることを示した.さらに,3段構造に関する検討も行った.・自動測定系の構築により,効率的に,再現性良く,かつ少ない試料数で詳細な実験データを取得することが可能になった(取得したデータ量が多く,一部の課題で解析が追い付かない状況にある)・研究成果の一部は,フルペーパとしてまとめ,著名な応用物理学関係の雑誌に投稿し,採択された.テラヘルツ時間領域分光法を用いた透過スペクトルの測定と時間領域有限差分法を用いたシミュレーションにより,人工誘電体とみなせるメタルスリットアレイの積層構造で発現する特異な物理現象の抽出とそれらの物理メカニズムの解明および応用検討を行ってきた.今年度の主要な成果は以下である.1.スリットアレイで誘電体を挟んだ構造の共鳴モードの振舞いついて調べた.シミュレーションでは紙(屈折率1.4)を挿入した構造でも空気と同様にスリット端での回折限界周波数以下で顕著な導波路共鳴がみられたが,空気と同様の振舞いをする周波数領域はスリットの回折限界周波数よりかなり低く,それ以上では複雑な特性を示した.一方,実験ではその領域で共鳴モードの著しい減衰がみられた.これは,空気(屈折率1.0)との屈折率の違いにより上下のスリット端での回折限界周波数が異なり,中間領域では回折波が生じ,シミュレーションではそれらの干渉が正確に再現されるが,現実には試料の構造ばらつきにより干渉モードは減衰するためと分かった.誘電体の挿入による透過特性の変化は応用上も意味があると考えられ,論文投稿を行い採択された.2.上下のスリット間の相対的な横ずれ量が透過特性に与える影響について詳細に調べ,昨年度報告した偶数次の共鳴モードのブルーシフトが生じる臨界周波数で透過スペクトルは顕著なアノマリーを示すことが分かった.さらに,その周波数は,スリットの周期と幅に加えて,ずれ量を考慮して極めて正確に予測できることが分かった.まとめを行って,論文投稿する予定である.3.現在の系では,通常の誘電体多層膜とは異なり,共鳴モードの様々な結合形態(縮退,反発,減衰,消滅)がみられることが分かってきた.一部のメカニズム解明は終わっているが,次年度でできる限りすべての現象解明を目指す.計画に基づき行っているが,予想以上に物理メカニズムの解明が必要な現象が多く見つかっている.