hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フェムト秒ラマン分光法を用いた分子J会合体中フレンケル励起子の振電相互作用の研究

(1)ポルフィリンJ会合体:非水溶性ポルフィリンは液液界面で自己組織化し,フレンケル励起子に由来する非常に特異な光学応答特性を示す.この機構を解明するため,ポルフィリンJ会合体微結晶のコヒーレント・ラマンイメージと蛍光イメージの同時測定を行った.励起子吸収がレーザー波長及びCARS波長とほぼ共鳴しているため,非常に強いCARS信号を得ることができた.両者のイメージを比較することから,微結晶内に励起子遷移の不均一性が存在することがわかった.空間情報とスペクトル情報を総合的に考察することにより,会合体内の励起子の非局在化のサイズは,微結晶内で約20%の分布を持つことがわかった.(2)単一生細胞:自発ラマン散乱と比べ非常に強いCARS信号を用いることで,生体を振動コントラストのみで高速に可視化することが可能である.本研究では,CH伸縮振動に焦点を絞って,分裂酵母のin vivo CARSイメージングを行った.これにより,ミトコンドリアや隔壁など,CH伸縮振動由来の信号を強く出すと考えられるオルガネラが明瞭に可視化された.本装置ではスペクトル情報を得ることができるため,副産物として二光子蛍光イメージを得ることも可能であることが示された.CARS顕微鏡による研究成果の他に,同一の光学系を応用することでハイパーラマン顕微鏡を開発することにも成功した.光学遷移の選択則より,すべての赤外活性モードはハイパーラマン活性となる.□カロテン微結晶を試料として用い,ハイパーラマンスペクトル及びハイパーラマンイメージを得ることに成功し,本手法が赤外活性モードについて超解像特性を持つことが示された.励起状態における分子J会合体の研究の準備として、フェムト秒時間分解コヒーレント・アンチストークス・ラマン散乱(CARS)分光光学系の開発を行った。これにより、電子基底状態における振動励起状態のダイナミクスについて詳細な知見が得られる。光源には励起レーザー一体型のTi : sapphire発振器を用いた。発振器からの出力を三つに分け、一つをフォトニック・クリスタル・ファイバーに導入して白色光を発生させた。残りの二つはそれぞれ光学遅延路(τ_1,τ_2)を経由した後、近赤外領域の白色光と同軸に対物レンズに導入し、試料において発生したCARS光を分光した後、ロックイン検出を行った。シクロヘキサンを試料として、CH_2伸縮振動領域(測定波長651nm)におけるフェムト秒CARS信号の測定を試みた。その結果、CARS信号をτ_1,τ_2二つの遅延時間で展開した二次元マッピングとして得ることに成功した。さらに、遅延時間依存性に、周期約430fsの明瞭なビートが観測された。このビートは波数差約75cm^<-1>に相当し、CH_2の対称・逆対称伸縮振動の波数差によく一致する。従って、この信号は、白色光と基本波により励振された二つの振動コヒーレンスから発生したCARS光同士の干渉であると同定することができた。このように、フォトニック・クリスタル・ファイバーからの白色光を用いて簡便にフェムト秒CARS分光を行うことが可能であることが示された。本研究のさらなる発展として、振動モード間のコヒーレンス・トランスファーなどの研究に、本測定方法が有効であることを提案した。近年報告され、注目を集めている液液界面に生じる分子J会合体微結晶を空間分解して研究するため、コヒーレント・アンチストークス・ラマン散乱(CARS)顕微分光光学系の開発を行った。フォトニッククリスタルファイバーを用いることによりコヒーレント白色光を発生させ、これと同軸にチタン・サファイア発振器からの出力を狭帯域化した光パルスを倒立顕微鏡に導入した。試料からのCARS光を進行方向に設けた対物レンズで集め、複数のフィルターを経由して分光器に導入した後CCDカメラで測定した。本測定系により、これまで実現し得なかった非常に広帯域(>2500cm^<-1>)でのマルチプレックスCARS測定を顕微分光で実現することに成功した。完成した装置を用いて、ポリスチレンビーズを測定し、装置の性能評価を行った。また、生体試料への応用も行った。細胞膜のモデルとして考えられている脂質二重膜で構成されたマルチラメラベシクルを、C-H伸縮振動に帰属されるラマンバンドで可視化することに成功した。また、生体試料のin vivo観察にもこの方法が適用できることに着目し、生細胞である酵母を試料としてin-vivoラマンイメージングを行うことにも成功した。これにより、細胞内のオルガネラの一つであるミトコンドリアをCARSで可視化することに成功した。さらに、本研究のメインテーマである分子J会合体微結晶への適用も行った。有機溶媒に溶解したポルフィリン分子を硫酸水溶液面に滴下し、数時間後に生成した微結晶を試料として用いた。前期共鳴効果により、非常に強いCARS信号の発生を観測した。信号は露光時間20msで測定できるため、非常に高速に微結晶の三次元CARSイメージングを行うことに成功した。(1)ポルフィリンJ会合体:非水溶性ポルフィリンは液液界面で自己組織化し,フレンケル励起子に由来する非常に特異な光学応答特性を示す.この機構を解明するため,ポルフィリンJ会合体微結晶のコヒーレント・ラマンイメージと蛍光イメージの同時測定を行った.

励起子吸収がレーザー波長及びCARS波長とほぼ共鳴しているため,非常に強いCARS信号を得ることができた.両者のイメージを比較することから,微結晶内に励起子遷移の不均一性が存在することがわかった.空間情報とスペクトル情報を総合的に考察することにより,会合体内の励起子の非局在化のサイズは,微結晶内で約20%の分布を持つことがわかった.(2)単一生細胞:自発ラマン散乱と比べ非常に強いCARS信号を用いることで,生体を振動コントラストのみで高速に可視化することが可能である.本研究では,CH伸縮振動に焦点を絞って,分裂酵母のin vivo CARSイメージングを行った.これにより,ミトコンドリアや隔壁など,CH伸縮振動由来の信号を強く出すと考えられるオルガネラが明瞭に可視化された.本装置ではスペクトル情報を得ることができるため,副産物として二光子蛍光イメージを得ることも可能であることが示された.CARS顕微鏡による研究成果の他に,同一の光学系を応用することでハイパーラマン顕微鏡を開発することにも成功した.光学遷移の選択則より,すべての赤外活性モードはハイパーラマン活性となる.□カロテン微結晶を試料として用い,ハイパーラマンスペクトル及びハイパーラマンイメージを得ることに成功し,本手法が赤外活性モードについて超解像特性を持つことが示された.
言語的概念と数値的概念とによる画像の知識表現法について

1.Lisp言語を核としたオブジェクト指向の画像処理システムを構築した。このシステムでは、画像などの大量の数値データを効率良く処理するためにレコードアレイ型という新しいデータ構造を導入した。また、言語的概念を処理するために、形態素解析にCKY法を、構文解析にチャート法を用いた日本語解析システムを新たに追加した。そして、単純な幾何図形の画像からその図形の持つ属性を獲得するシステムを開発した。2.言語的、数値的、幾何学的に表される画像や対象物に関する知識を推論システムを備えたモデルとしてオブジェクト指向に基づいて抽象化モデルクラスとして定義することで知識の統合を計る表現法を検討した。そしてこの表現法の有効性を確認するために、言語的拘束条件モデル化法と幾何学的モデル化法を抽象化されたモデルクラスとして定義し、各モデル化法で必要な推論部をメソッドによって実現した。3.画像と3次元モデルとのマッチング法として、本システムでは遺伝的アルゴリズムによる方法を導入した。実験の結果、遺伝的アルゴリズムによるパターンマッチングは、他のモデルからの情報を効果的に利用することができ、3次元物体の見え方を推論する有効な方法であることが明らかとなった。4.物体認識や画像理解などの特定の問題に対しては、対象物のクラスをシステムに定義された抽象化モデルクラスをスーパクラスとして定義するだけで必要な情報やメソッドを全て継承することができるため、問題毎に画像処理や推論のための処理の作成が不要となった。即ち、特定の対象物のクラス定義を行なう時点で必要なモデルの統合を自動的に行なうことが可能となった。1.既に作成したリスプ環境における画像処理システム上で,画像とその特徴概念をオブジェクトとして処理するために,従来のリスプで用いられているデ-タ型の他に,全ての数値デ-タが識別子(記号)で対応づけられるレコ-ド型という新たなデ-タ構造を導入した。そして,大量の数値デ-タからなる画像や特徴をレコ-ド型のデ-タ構造を持つクラスとして宣言した。その結果,多数の画像処理関数や数値デ-タアクセス関数をそれぞれのクラスのメソッドとして体系化することができた。2.画像処理を抑御する上で必要となるレコ-ドクラス間の関係を画像処理メソッドとその適用条件として記述したネットワ-クを作成し,目標クラスと対象画像を与えることで必要な画像処理を実行する画像処理エキスパ-トシステムを作成した。3.対象モデルに関する複数の弱い拘束条件からボトムアップ的に画像処理を行い,トップダウン的にモデルの仮説生成を行う推論システムを作成した。このシステムは位置関係と明るさに関する拘束条件および推論された仮説から未推論のモデルの位置および濃度に関する算術的拘束条件を動的に決定し,その制約条件を満たす領域をモデルの仮説として生成する。さらに,モデルの形状拘束が与えられている場合には,得られた仮説領域に対して,形状拘束条件に適合するように領域の併合や分割を行う整形処理が自動的に実行される。この推論システムは,画像処理エキスパ-トシステムに対して必要な目標クラスの画像あるいは特徴オブジェクトの生成を依頼する。4.作成した画像処理エキスパ-トおよび推論システムの評価実験を行った。モデルとしては,頭髪部,目,鼻,口の部分をサブモデルとする顔モデルを考え,それぞれのモデル間の位置的な関係と明るさに関する拘束条件,また形状に関する大まかな概念的拘束条件を与えた。そして,車内のフロント側から撮影した画像中の顔を抽出する実験を行った。実験の結果,正しく顔の仮説生成が行われた。このシステムでは,概念的に関係するすべてのモデルの仮説生成も自動的に行われるため,モデルとして指定したどの部分の領域同定も同時に行われる。1.自然言語による対話と知識の表現を行なうために,Lispをベースとしたオブジェクト指向画像処理システムに日本語解析システムを組み込んだ.この日本語解析システムの形態素解析はCKY法に基づいて,構文解析はチャート法に基いてそれぞれ行なわれる.処理の高速化を計るために,単語辞書および文法以外はLisp関数としてではなく,すべて組み込み型の関数として作成した.

2.画像処理によって抽出される物理的特徴と対象物の持つ属性との関係を予め知識として与え,簡単な図形画像と日本語文による図形の概念記述とを対応付けるシステムを作成した.このシステムによって図形の属性概念を画像特徴から獲得し,それを抽象化することが可能になった.3.本研究では,遺伝的アルゴリズムを用いたモデルと画像と3次元パターンマッチングによって物体の見え方を効率的に推論する方法を確立した.具体的には,物体の3次元モデルを回転・移動した変換モデルを想定し,その変換モデルを透視変換によって画像面上にマッピングする.そして,画像面上でパターンマッチングを行ない,マッチング率の高いモデルを推論された見え方の仮説として生成する.この際,他の物体との位置関係や属性に関する拘束条件などの3次元幾何モデル以外の情報を効果的に利用することでマッチングの効率化を計った.4.本システムは動的なオブジェクト管理が可能である.そこで,従来用いられているボリュームやサーフェス,ワイヤフレームなどのモデル表現を抽象化されたモデルクラスとして定義し,さらに個々のモデルに関する手続きを各クラスのメソッド化したモデル表現システムを作成した.この結果,処理対象物体のモデルクラスを定義する際に,必要なモデルを適切に選択し,それらの抽象化されたモデルクラスを継承することで統合的で効率的なモデル表現が可能となった.
共振を利用したパワーアシスト歩行訓練装置の開発

本格的な高齢化社会を迎えるにあたり,在宅医療の必要性が高まっており,家でもリハビリテーションができる歩行訓練装置の開発が望まれている。現在病院や老人施設等で行われている歩行訓練では,訓練者が平行棒の間を腕で支えながら移動している。また,動力を利用した歩行訓練装置が開発されているが,高価なため,主に病院で使用されており,在宅では使えない。本研究では,在宅で使える歩行訓練装置の開発を目ざし,まず,床板が上下運動をするスクリューリンク式歩行訓練装置を提案し,この装置を設計,製作した。さらに,この装置を障害者に使用してもらい,健常者との比較を行った。すなわち,ポジションセンサを用いて被験者の身体各部の軌跡を計測すると共に床反力の測定を行い,身体各部の動きと床反力が歩行障害の度合いを示すことを明らかにした。次にフォークリフト式歩行訓練装置を提案し,その設計・製作を行った。この装置を用いて高齢者の身体各部の動きと床反力を測定し,歩行訓練には足の共振点よりわずかに低い床の振動数が効果的であることを明らかにした。本研究の成果により,在宅で使える歩行訓練装置の実用化の見通しがついた。高齢社会を目前に控え,高齢者・障害者の自立した生活を支援していく機器の開発が望まれている.これまでの歩行訓練は平行棒や歩行器を利用したものが多く,訓練者だけでなく,訓練を補助する人にも大きな負担をかけている.またこれらの負担を軽減するため動力を利用した歩行訓練装置が開発されているが,高価なために主に病院などの施設で利用されている.本研究は,歩行補助力として床を上下運動させ、上下運動の振動数を歩行障害者の足の自由振動数に近づける歩行訓練装置を開発することを目的とし,床板の振幅・振動数などを簡単に制御でき、家庭用として使用できるよう100ボルトサーボモータを使用したスクリューリンク式上下運動歩行訓練装置を設計・製作した.その装置を用いて健常者・模擬障害者およびリハビリテーション病院の協力による歩行障害者について歩行訓練実験を行った。ポジションセンサによる身体各部の軌跡測定,ロードセルによる床反力測定を行った結果、歩行障害者に特有の身体各部の軌跡,床反力があることがわかった.特に膝関節の軌跡やつま先での作用力に特色がみられた。また歩行障害者にこの歩行訓練装置を使用した際のアンケートに答えてもらい,上下運動による歩行訓練に対する利点・問題点を指摘してもらった.その結果,本装置は歩行訓練の初期および中期段階で有効であることがわかった.さらに本装置の機構的な問題点を改善するために,新しい機構を用いた上下運動歩行訓練装置を提案し、設計を行っている。歩行訓練装置は、高齢者・障害者の自立した生活を支援していく機器のうちの1つであり、その開発が望まれている.これまでの歩行訓練は平行棒や歩行器を利用したものが多く,訓練者だけでなく補助者にも大きな負担をかけている.また動力を利用した歩行訓練装置が開発されているが,高価なために主にリハビリ施設や病院などで使用されている.本研究は,歩行補助力として床を上下運動させ、上下運動の振動数を歩行障害者の足の自由振動数に近づける歩行訓練装置を開発することを目的とし,床板の振幅・振動数などを簡単に制御でき、家庭用として使用できるよう100ボルトサーボモータを使用したスクリューリンク式およびフォークリフト式上下運動歩行訓練装置を設計・製作した.それらの装置を用いて健常者、高齢者、模擬障害者による歩行訓練実験を行った。ポジションセンサによる身体各部の軌跡測定,ロードセルによる床反力測定を行った結果、高齢者、障害者に特有の身体各部の軌跡,床反力があることがわかった.特に膝関節の軌跡やつま先での作用力に特色がみられた。また高齢者、障害者にこれらの歩行訓練装置を使用した際のアンケートに答えてもらい,上下運動による歩行訓練に対する利点・問題点を指摘してもらった.その結果,スクリューリンク式装置はコンパクトで家庭等として適していること、フォークリフト式装置は訓練位置を低くでき、障害者に適していることなど、これらの装置は歩行訓練の初期および中期段階で有効であることがわかった.
ロボット駆動用の高性能高減速歯車変速機に関する研究

歯車変速機は、確実な動力伝達用として広く使用されている。中でも遊星歯車機構を用いた変速装置は、固定軸,入力軸,出力軸の構成方法の違いによって、容積をあまり変化させずに広範囲な減速比が得られるので、自動車をはじめ多くの分野で使用されている。特に、コンパクトで高減速が必要なロボットの関節駆動用でも遊星歯車機構を基本とした変速装置、例えば、ハーモニックドライブ、サイクロ減速機,不思議歯車遊星減速機などが使用されている。本研究ではロボット駆動用に適した高効率・高減速・高精度な新形の遊星歯車変速機を研究開発し、その変速機の運転性能を明らかにした。また歯車や軸受の転がり接触面の摩擦特性など、それに関連する基礎的研究を行なった。研究計画調書の提出時とは、所属先が変更したが、ほぼ当初の計画に従い研究を進め、以下に示すような研究成果を得ることができた。(1)鏡面仕上ローラ(Ry=0.03μm),研削仕上ローラ(Ry=0.13μm)を用いて2円筒試験を行なって、接触面の表面粗さ,潤滑油が転がり接触面の摩擦係数や損傷にどの様な影響を及ぼすかを実験的に調査して、新形歯車変速機で用いる歯車の加工方法や潤滑油選択のための指針を得た。(2)基礎実験用として内転差動歯車変速機(減速比31.3),外転差動歯車変速機(減速比=76,4.89)不思議歯車変速機(減速比=125)を試作し動力伝達効率に及ぼす油種,軸受の影響や歯形かみ合い率などの影響を明らかにした。(3)変速機の運転性能を調べるために、よく用いられる〔モータ駆動/ブレーキ制動による動力吸収式の効率試験〕の他に〔準静的なトルクバランス式の効率試験〕を提案しRunning-efficiencyとStatic-efficiencyの違いについて考察し、トルクバランス試験方法の有効性を示した。(4)ピン・ホールカップリングを必要としない3本クランクシャフト式の新形の偏芯式遊星歯車変速機の構造と特徴を明らかにし、減速比が392.3で負荷容量が5kWの変速機を設計・製作した。(5)試作した新形偏芯遊星歯車変速機の特徴と運転性能を明らかにした。試作した変速機は減速比が約400と大きいにも関わらず、ハイポイド油を用いたときの最高効率は、減速時にη=75%、増速時にη=73%が得られ、優れた性能を持っていることが分かった。研究計画調書の提出時とは、所属先が変更したが、ほぼ当初の計画に従い、以下に示すように歯車変速機の研究開発と運転性能についての実験的調査研究を行なった。I,試作変速機の改良既に試作していた比較用遊星歯車変速機の改良を行なった。設計・製作はすべて当研究室と実習工場(熊本工業大学機械工学科)で行なった。主な変速機の諸元は以下の通り。(1)内転差動歯車変速機(減速比i=31.3,Z_1=39,Z_2=33,Z_3=105,Z_4=39,Z_5=111)

(2)外転差動歯車変速機(減速比i=4.889,Z_1=33,Z_2=37,Z_3=37,Z_4=33)(3)不思議歯車変速機(減速比i=125,Z_1=39,Z_2=32,Z_3=105,Z_4=32,Z_5=102)II,運転性能を調べるための試験装置の設計・製作試作した運転性能を明らかにするために、本研究では次の2通りの試験機を設計・製作した。III,新形の高性能高減速歯車変速機の設計・製作ピン・ホールカップリング使用しない新形の偏芯式差動遊星歯車変速機を試作した。主な諸元は◇一段目〔入力軸と一体形太陽歯車:Z_1=13,遊星歯車(3個):Z_2=51〕◇二段目〔偏心歯車:Z_3=198(偏芯量δ=1.619),出力軸と一体形の内歯車:Z_4=200〕である。試作した新形偏芯歯車変速機は、高減速比(減速比i=392.3)にも関わらず動力伝達効率が最高η=75%の値を示し、たいへん優れた運転性能を持っていることが分かった。IV,本研究のための基礎的実験2円筒試験を行ない転がり接触面の摩擦係数に及ぼす粗さや潤滑油の影響を調べた。本年度は、本研究の締めくくりとして当初の研究計画に従い、以下に示す歯車変速機の研究開発と運転性能についての実験的調査研究および研究のまとめを行った。I,比較用の歯車変速機の改良比較用に試作していた遊星歯車変速機の一部改良を行った。設計・製作はすべて当研究室と実習工場(熊本工業大学)で行なった。(1)内転差動歯車変速機(2)外転差動歯車変速機(3)不思議歯車変速機および割出盤II,運転性能を調べるための試験装置(設計・製作と改良)試作した運転性能を明らかにするために、本研究では次の3通りの試験方法で行った。(2)モータ駆動/ブレーキによる動力吸収式の性能(Running-efficiency)試験高減速比を有する変速機を試験する場合には、出力側回転が低速となり従来使用していたプロニー式ブレーキでは制動特性が悪いため、バイク用の油圧式のディスクブレーキを使用した。(3)光学的割出精度測定試験:高減速歯車変速機の割出精度を光学式(分解能1秒)測定器で測定。III,新形の高性能高減速歯車変速機の設計・製作と改良ピン・ホールカップリング使用しない新形の偏芯式差動遊星歯車変速機を試作と改良を行った。主な諸元は1号機と同じで以下の通り◇一段目〔入力軸と一体形太陽歯車:Z_1=13,クランク軸と一体の歯車(3個):Z_2=51〕◇二段目〔偏心歯車:Z_3=198(偏芯量δ=1.619),出力軸と一体形の内歯車:Z_4=200〕である。試作した新形偏芯歯車変速機は、高い速比(i=392.3)にも関わらず動力伝達効率が、減速時にη=75%,増速時にη=73%の最高値を示し、優れた運転性能を持っていることが分かった。V,研究発表本研究の成果の一部はフランスの国際会議にて発表を行った。
超流動性を考慮した回転中性子星の平衡状態及びその振動と安定性

1.回転磁場星の平衡解本研究課題は超流動回転中性子星に関するものであるが、回転している超流動中性子と磁場の相互作用は超流動中性子星と関連した非常に興味深い問題である。そこで、まず、常流体星に対する磁場の効果の解析を行うために、回転磁場星を求めるための数値コードの開発を行った。これまでの研究では、磁場や流れ場に強い仮定を置いた解析のみが行われていたが、本研究では、これを一般の軸対称定常の場合に拡張する事に成功した。原理的には、磁場と流れ場を決める任意関数を与えることで、任意の磁場形状、流れ場を持つ回転星の平衡解を求めることができるようになった。得られた成果は、子午面内に流れがない場合に、学術雑誌および日本天文学会2006年度秋季年会において、発表済である。また、子午面内に流れがある場合の結果は、Physical Review D誌に投稿済である。2.相対論的な回転磁場星の平衡解1.で行った解析は、ニュートン力学によるものであったが、中性子星を正確に扱うためには、一般相対論による解析が不可欠である。そこで、一般相対論での磁場星の平衡解を得るための定式化を行った。相対論においては、磁場中性子星を扱うための座標条件を決定しなければならないという難点があるが、本研究ではディラックゲージとマキシマルスライシングと呼ばれる条件を課すことで、定式化行った。得られた式を解くための数値コードは、これから開発する。3.磁場星の安定性解析1.で求めた回転磁場星の安定性を解析するために、線形摂動解析のための定式化及び固有解を求めるための数値コードの開発を行っている。今のところ数値コードは完成していないが、近い将来、完成させる予定である。数値コード完成後は、これまでほとんど解明されていない磁場星の安定性について、広範囲な解析を行い、磁場星の安定性について、さまざまな性質を明らかにする。本年度は、1)回転超流動星内部で重要な影響を与える磁場に関係する研究、2)球殻モデルを用いた二流体不安定モードの研究、を主に行った。1)超流動中性子星の平衡状態とその振動に重要な影響を与える磁場の影響を見るため、その第一段階として、中性子物質が常流体の場合の平衡状態の研究を行った。まず、一様回転を仮定し、磁場分布に関しては、ポロイダル磁場とトロイダル磁場両方を考慮して解析を行った。これまで、磁場の両成分を考慮した研究はほとんど無かった。得られた結果からトロイダル磁場を含んだ形状がより強い磁場のエネルギーを蓄えられることが分かった。この成果は、Astrophysical Journal Supplement誌に投稿し、既に受理されている。次に、この解析を作動回転の場合に拡張した。得られた結果から作動回転の効果は、磁場なし星の場合とは大きく異なり、それほど強い影響を与えないことが分かった。これは磁場がある場合には、作動回転をしていても、必ずしも星表面での遠心力が弱くなる訳ではないからであり、磁場星特有の回転則によるものである。摂動論を用いずに作動回転まで考慮した磁場回転星は世界で初めて得られたもので、現在論文を執筆中である。2)回転超流動星の二流体不安定モードの基本的な性質を見るために、簡単な球殻モデルを用いた解析を行った。このモデルは、初めて超流動体に二流体不安定が存在することが確認された時に用いられたモデルである。オリジナルモデルは一様回転の場合だけ解析されていたが、今回は、この球殻モデルを作動回転の場合に拡張するための定式化を完成させ、固有モードを計算するための数値コードの開発をほぼ終了した。今後、このコードを用いて詳しい安定性解析を行う予定である。
アンチ・エレジーが果たす役割：アメリカの詩人パーマーの作品と現代社会

最終年度となる平成30年度には、研究テーマ「アンチ・エレジーが果たす役割:アメリカの詩人パーマーの作品と現代社会」について口頭発表を行った。発表題目名は次の通りであるー「“Who will count, who will claim?"ーMichael Palmerの近作におけるアンチ・エレジーの展開」。この口頭発表は、平成30年6月21日に静岡大学人文社会科学部翻訳文化研究会の例会において行われた。発表者は山内功一郎本人である。山内はアンチ・エレジーとパーマーの詩作をめぐる研究テーマについて包括的な発表を行った。そして現代社会におけるエレジーの可能性と不可能性を問うパーマーの作品が、直接的なプロパガンダへは還元されない言語の潜勢力を喚起することを解き明かした。特に静岡大学人文社会科学部の翻訳文化研究会という言語文化の専門分野に精通した研究者の集う場で、上記のような発表と質疑応答を行えたことは、本研究にとって極めて有意義だった。また関連する業績として、次の書評も上げることができるー「ノックする黒い波ー小池昌代著『赤牛と質量』」。掲載誌は思潮社の発行する月刊詩誌『現代詩手帖』第61巻第12号、発行年月は平成30年12月である。題名から察せられるように、山内は日本の現代詩人小池昌代の詩集『赤牛と質量』をめぐる書評を発表した。詩集に通底する水のイメージを抽出したうえで「本源的な生命力」の到来について指摘したこの書評は、言語の本源的な能力について分析した本研究の応用例となった。こういった形で研究成果の具体的展開を自ら示すことができた点もまた、非常に有意義だったと言える。なお本年度は、研究図書2冊にそれぞれ論文を1本ずつ発表することができた。雑誌初出時の内容を十分練り直し、本研究の成果を盛り込んで決定版の形で論文を図書に収録できた点もまた、重要な実績に含まれる。本研究の目的は、以下の問題を解き明かすことであるー「アメリカの詩人マイケル・パーマーの作品は、「アンチ・エレジー」的な性格をどのように具体化し、同時代の社会に対して担うべき役割を果たしているか」。上記の研究を進めるための準備として、研究計画の初年度にあたる2016年度は、パーマーとアメリカ社会に関する先行研究を整理しながら研究に役立つものを抽出し、どのように活用するか検討した。そしてパリでリサーチを行い、長年にわたりパーマーと共同制作に取り組んできたユダヤ系アメリカ人の画家、アーヴィング・ペトリンへのインタビューを実現することができた。ペトリンはパーマーのアンチ・エレジー的な詩作のメカニズムに通じており、実作者ならではの深い知識と洞察を提供してくれたので、研究を進める上で極めて有益な情報を得ることができた。その結果、まだ研究の初年度ではあるが、成果の一部をパーマー論「この時代の闇の中でーマイケル・パーマーの近作について」に組み込み、文芸誌『三田文学』誌上に発表することができた。上記の研究実績に加え、アメリカの詩人フィリップ・ラマンティアをめぐる査読論文「“冒険におけるシュルレアリスト"の誕生ーフィリップ・ラマンティアの少年時代と初期詩篇について」を研究誌『シルフェ』誌上に発表することもできた。ラマンティアはパーマーにとっては先行世代にあたるカリフォルニアの詩人なので、本研究を進める上で有意義な情報を効果的にまとめあげる成果となった。既に「研究実績の概要」中で述べたように、研究計画初年度の2016年度において、文芸誌『三田文学』誌上で研究成果の一部をパーマー論「この時代の闇の中で」として発表することができた。この点から言えば、当初の計画以上に研究が進展していると評価することができるだろう。主にパーマーの近作をとりあげたこのパーマー論は、パーマーの作品における「サイレンス」が旧来的なエレジーの限界を打破し、さらにエレジーの概念自体をも拡充し更新するアンチ・エレジー的な機能を有していることを証明している。この成果は、本研究の推進に大きく役立つことが予測される。平成29年度の研究実績は、以下のテーマについてまとめられたー「アメリカの詩人マイケル・パーマーの作品は、アンチ・エレジー的な性格をどのように発現させているか」。二年目にあたる本年度は、カリフォルニアに渡り、パーマー本人や彼のアンチ・エレジー的実践を高く評価する研究者へのインタビューを行い、さらにカリフォルニア大学附属図書館でアンチ・エレジーに関する体系的な文献調査を行った。帰国後にリサーチ結果を精査し、前年度に行ったアメリカでのリサーチ結果と照らし合わせながら研究成果をまとめることができた。まず研究書の成果としては、2017年12月に単著の研究書『沈黙と沈黙のあいだージェス、パーマーとペトリンの世界へ』(思潮社)を刊行できた件を挙げることができる。全231頁のこの研究書は、20年余りにおよぶ現地リサーチの結果を踏まえ、現代の詩や絵画作品がいかに社会・思想・哲学と批評的な関係を結んでいるかという点について実証的に検証した成果をまとめたものである。パーマーの詩についても大きく取り上げた当該研究書は、本研究のテーマをめぐる考察とも密接な関係性を示している。論文の主たる成果としては、年度末の2018年3月に論文「到来する言葉たちーマイケル・パーマーによる「アンチ・エレジー」の実践」を『現代詩手帖』(思潮社)誌上に発表した件が挙げられる。

この論文は、パーマーの最新作においていかに旧来的なエレジーの構造が批判的に検証され、さらにアンチ・エレジー的な批評性が提示されているかといった点を論じたものである。近年の英文学研究の動向にも触れつつ、欧州難民危機と詩の関係性について分析したこの論文は、本研究の成果を直接的に示している。またそういった成果を現代詩の専門誌『現代詩手帖』誌上で発表できたことは、研究成果を一般に広く公開する点において極めて有効だった。「研究実績の概要」で既に述べたように、今年度は単著の研究書『沈黙と沈黙のあいだージェス、パーマーとペトリンの世界へ』(思潮社)を発表し、さらに本研究計画の成果を示す主要論文「到来する言葉たち」を『現代詩手帖』誌上で発表できた。これらの成果が実現した理由としては、マイケル・パーマーを始めとする協力者が本研究の意義を認め、惜しみない助力を与えてくれた点が挙げられる。とりわけ『沈黙と沈黙のあいだ』は毎日新聞や『現代詩手帖』の書評でも取り上げられたので、アメリカ文学研究者のみならず、現代詩の動向に関心を持つ一般読者の方々の目にも研究成果が触れることとなった。また本研究の主要テーマ「アンチエレジー」について直接検証した主要論文も、現代詩の月刊誌に掲載されることにより、理想的な成果公開の形をとることができた。以上の点を鑑みて、今年度は当初の計画以上の進展が実現した年度であったと判断している。最終年度となる平成30年度には、研究テーマ「アンチ・エレジーが果たす役割:アメリカの詩人パーマーの作品と現代社会」について口頭発表を行った。発表題目名は次の通りであるー「“Who will count, who will claim?"ーMichael Palmerの近作におけるアンチ・エレジーの展開」。この口頭発表は、平成30年6月21日に静岡大学人文社会科学部翻訳文化研究会の例会において行われた。発表者は山内功一郎本人である。山内はアンチ・エレジーとパーマーの詩作をめぐる研究テーマについて包括的な発表を行った。そして現代社会におけるエレジーの可能性と不可能性を問うパーマーの作品が、直接的なプロパガンダへは還元されない言語の潜勢力を喚起することを解き明かした。特に静岡大学人文社会科学部の翻訳文化研究会という言語文化の専門分野に精通した研究者の集う場で、上記のような発表と質疑応答を行えたことは、本研究にとって極めて有意義だった。また関連する業績として、次の書評も上げることができるー「ノックする黒い波ー小池昌代著『赤牛と質量』」。掲載誌は思潮社の発行する月刊詩誌『現代詩手帖』第61巻第12号、発行年月は平成30年12月である。題名から察せられるように、山内は日本の現代詩人小池昌代の詩集『赤牛と質量』をめぐる書評を発表した。詩集に通底する水のイメージを抽出したうえで「本源的な生命力」の到来について指摘したこの書評は、言語の本源的な能力について分析した本研究の応用例となった。こういった形で研究成果の具体的展開を自ら示すことができた点もまた、非常に有意義だったと言える。なお本年度は、研究図書2冊にそれぞれ論文を1本ずつ発表することができた。
グラフィックスハードウェアの形状処理への応用に関する研究

近年のグラフィックスハードウェアの特徴である高度な並列演算機能とプログラム可能性を形状処理に効果的に応用するための,対象の粒子によるモデル化手法の開発を行った.また,グラフィックスハードウェアの中心的な構成要素であるラスタライザを形状処理における干渉問題に応用する手法の開発を行った.近年のグラフィックスハードウェアの特徴である高度な並列演算機能とプログラム可能性を形状処理に効果的に応用するための,対象の粒子によるモデル化手法の開発を行った.また,グラフィックスハードウェアの中心的な構成要素であるラスタライザを形状処理における干渉問題に応用する手法の開発を行った.平成21年度は粒子の包絡形状をグラフィックスハードウェアを用いて高速に算出する手法を開発した.この手法を用いて積雪形状の生成手法や,弾性体の骨格による変形の際に体積を維持する手法を開発した.積雪形状の生成では,シーン中の各領域に雪が到達可能か否かを,シャドウマッピングの技法により判定する手法を考案した.シャドウマッピングは本来光線に対して適用される手法だが,降下する雪は光線とは異なり,気流の影響等により不規則な挙動を伴う.このため,本手法では複数の方向からシャドウマップを求め,それらを合成して各領域における雪の到達確率を求める手法を考案した.次に,粒子堆積モデルにもとづく積雪形状の安定化処理を実装し,積雪のなだらかな表面形状の算出を行った.これはハイトマップと呼ぶ画像として得ることとし,最終的な積雪景観の表示を行うために,このテクスチャを用いてポリゴンを変形し,もとのシーンとの合成を行った.また,骨格による変形の際に体積を維持する手法は,変形を行う対象形状の内部に粒子を充填し,それらに骨格の変形に伴う作用力を与えた後,粒子同士の相互作用力を均衡させることにより各粒子の配置を求める.この粒子の配置から元の形状の外形を求めることにより,骨格による変形後の対象形状を得る.この手法により,対象形状の変形の際の形状の収縮を避けることができ,体積を維持した変形を行うことが可能になった.本研究では対象を粒子でモデル化することにより,積雪形状や弾性体のような不定形のものの形状を効率よく算出することが可能になることを示した.またこの手法はグラフィックスハードウェアの機能を用いて高速化することができ,対話的な応用に利用できる速度を得ることができる.これにより,積雪形状のほか,粉体による成型のシミュレーションや,弾性体の変形シミュレーションを対話的に行うことができる.平成22年度は粒子を用いて弾性体の骨格による変形の際に体積を維持する手法を開発した.この手法は着衣形状の算出のベースに用いる人体モデルの形状制御に用いる.物体の表面形状を骨格によって制御する手法はスキニングと呼ばれる.従来,この表面形状の算出にはバーテックスブレンディングという手法が用いられているが,これは物体内に物質が存在していることを考慮しておらず,物体の表面と骨格との関係のみにより表面形状の算出を行うために,変形後に関節部付近において陥没や収縮などの期待しない形状が発生する場合がある.本研究で開発した粒子を用いる手法は,物体内に充填した粒子の個数や間隔が維持されるため,陥没や収縮などの発生を避けて,近似的に体積を維持した変形を行うことができる.しかし,この手法において変形の精度を高めようとすれば粒子数が増大するため,バーテックスプレンディングと比較して計算量が多いものとなる.特に形状の一部に微細な部分を持つ場合は粒子の精度をその部分に合わせる必要があり,全体の計算効率が低下してしまう.そこで本年度の研究では,物体内に充填する粒子の大きさを形状に合わせて適応的に変化させることにより,計算効率の向上を図った.また,従来はすべての粒子の物理的性質を均一にして処理していたが,本年度の研究では粒子と近傍の粒子との近傍との結合関係などの物理的性質を粒子ごとに設定することによって,骨の存在など物体内部の構造を反映した変形を可能にした.着衣形状は,従来,衣服と物体(人体)の表面形状との関係をもとに算出されていた.これには点と面あるいは面と面の干渉の検出が必要になるが,本研究による人体モデルを用いれば,着衣形状を粒子同士の関係をもとに統一的に求めることができるため,GPUを用いた並列処理による高速化を行うことが容易である.平成23年度は平成22年度に開発した粒子を用いて弾性体の骨格による変形の際に体積を維持する手法により変形した人体形状モデルに対する衣服の着衣形状を求める手法の開発を行った.平成22年度に開発した弾性体の変形手法では,対象形状の内部に粒子を充填したモデルをもとに,弾性体の表面形状を決定する.この粒子によるモデルは対象形状の概形を表している,一方,着衣形状を求める衣服の布は,バネ質点モデルで表されている.そこで,この布の質点を粒子とみなして,対象の人体形状の概形を表す粒子によるモデルとの衝突判定を行うことにより,布の質点の人体モデル上における位置を決定し,衣服の着衣形状を求める.このような布と物体との干渉判定は,変形の際に物体が布を突き抜けてしまわないように,物体の表面形状を多面体近似した面(三角形)同士の比較により行う手法が一般的である.これに対して本手法では,着衣形状を求めるべき人体形状自体も粒子モデルによる概形をもとに決定するため,突き抜けが起きないように物体の表面形状と着衣形状を配置することが可能である.

この結果,本手法では人体形状と着衣との干渉問題を単純な粒子の衝突問題として統一的に扱うことができる.粒子同士の衝突検出は面同士の衝突検出に比べて単純であり,GPUを用いた並列処理による高速化が容易に行える.粒子データはそのままGPUの入力データである頂点属性としてGPUに入力することができ,GPUの頂点シェーダによる処理結果をバッファオブジェクトに格納して,トランスフォーム・フィードバックにより再び頂点属性やテクスチャとしてGPUに入力することにより,着衣形状の算出という形状処理をグラフィックスハードウェアであるGPU内で完結して行うことが可能になる.
固体プロトニクスに基づく新しい物性化学の展開

多彩な酸塩基性配位高分子群の設計・構築を行い、そのプロトン伝導メカニズムの詳細を明らかにした。配位水が固体中で1次元に連なった配位高分子Fe(ox)・2H2Oが超プロトン伝導性を示すことを見出した。また、シュウ酸架橋二次元配位高分子を用いて、酸性基および水分子が層間部分に集積された新規配位高分子(NH4)2(adp)[Zn2(ox)3]·3H2Oの合成に成功し、約10-2 Scm-1という金属錯体中で最高値のプロトン伝導体の開発に成功した。また、選択的なガス吸着能を示す金属錯体ナノチューブの合成に成功し、その構造と電子状態を明らかにした。層状構造を持つ蜂の巣状の骨格[M2(ox)3]n-∞を用いて、細孔内に水分子とともに酸性分子としてアジピン酸(adp)を導入したシュウ酸架橋配位高分子(NH4)2(adp)[Zn2(ox)3]・3H2O(ZnADP)を新規に設計し、合成した。この配位高分子は層間部分にadp、アンモニウムイオン、および水分子からなる水素結合ネットワーク構造を持ち、常温において0.8×10-2Scm-1の非常に高いプロトン伝導度を示すことがわかっている。しかし、これらの水素結合ネットワーク中に存在するプロトンの運動に関する知見はこれまで得られていなかった。我々は、ZnADPのプロトンダイナミクスについて明らかにするために、中性子準弾性散乱測定、熱容量測定および低温での単結晶X線構造解析を行った。国内のAGNES分光器(日本原子力研究機構、JRR-3研究炉)、および英国のIRIS分光器(Rutherford Appleton Laboratory、ISIS)を用いて中性子準弾性散乱スペクトルの測定を行った。10Kでは弾性散乱のみが観測されたのに対し、100K以上では、ブロードな準弾性散乱成分が観測された。ZnADP中には、アンモニウムイオン、水、adpにそれぞれプロトンが存在するため、これらの分子運動に由来する準弾性散乱であると考えられる。また、準弾性散乱の半値半幅が散乱ベクトル(q)に対してほぼ一定の値を示したことから、これらの運動は回転運動などの局所的な運動が主体であることが示された。このことから、ZnADPでは主に、結合交代と分子回転を介した伝導機構として知られているGrotthuss機構によってプロトンキャリアが伝播していることが示唆された。80K付近での相転移の存在を確かめるために熱容量測定を行った。86Kにおいて鋭いピークが観測され、相転移が存在することが明らかとなった。転移エントロピーΔSは5.18 J K-1 mol-1と算出された。これは、一通りから二通りの配向を持つようになるときの秩序-無秩序転移に見られるΔSの値Rln(2)=5.76に近いことから、アンモニウムイオンの分子配向の秩序-無秩序転移であることが示唆された。しかし、ZnADPには式量あたり2つのアンモニウムイオンが存在するため、これはその約半分の値ということになる。その原因として現在は、2つのアンモニウムイオンが水素結合ネットワークを介して協同的に回転運動しているためではないかと考察している。多種多様な機能性を有するMOFを触媒やセンサ、電池の電極など、デバイスへの応用を検討する際、構造およびサイズが制御された薄膜の作製およびその他の構成要素(基板、電極、異種薄膜など)との集積が重要な課題である。本課題では、多孔性金属錯体を用いることにより、プロトン共役酸化還元特性に基づき、他に例をみない、水素吸着特性、水素吸着による連続的な物性制御、電子・プロトン伝導性などの新奇な現象、機能性を見出した。また、プロトン交換膜のナフィオンに匹敵するプロトン伝導性を達成した。プロトン伝導の拡散機構は、配位高分子の層骨格と高分子中に含まれる水分子を媒介としたものであることがわかった。架橋配位子の置換基効果が明らかとなり、今後の物質開発の指針を得た。架橋配位子置換基の改良により、ナフィオン膜を凌駕する超プロトン伝導体の開発が期待される。さらに、Layer-by Layer法などにより、機能が異なる多孔性金属錯体の集積手法を開発し、連続的なエネルギー操作が行えるナノ界面技術の基盤構築を行った。液相プロセスを基盤とした新規薄膜形成手法を開拓し、世界で初めて面内、面外ともに結晶性で且つナノスケールで膜厚が制御されたMOF薄膜の作製に成功した。放射光X線を用いた表面X線回折(XRD)手法により薄膜構造の詳細を調べたところ、結晶成長方向が完全に制御されており、高い配向選択性を有することが明らかとなった。

我々は、水素結合部位として1,4-ジアンモニウムブタン(H2dab)を導入した配位高分子(H2dab)[Zn2(ox)3]·nH2O (Zn-dab) (ox = oxalate)の合成を行った。この配位子高分子は、ヒドロキシ基を有するゲスト分子(H2O, MeOH, EtOH)に対して、顕著な吸着選択性を示すことを見出した。また、X線構造解析の結果から、吸着時における水素結合の生成と骨格構造の変化が、吸着選択性に寄与していることが示唆された。そこで、構造変化の重要な因子であると考えられる中心金属イオンを置換した化合物を合成を行い、それらが吸着選択性に及ぼす影響について明らかにした。中心金属イオンを置換した(H2dab)[M2(ox)3]·nH2O (M-dab) (M = Fe, Co, Ni, Mg)を、Zn-dabと同様に、MOまたはM(CH3COO)2、H2ox·2H2O、および水を原料として水熱合成法により合成した。得られた試料を用いて、単結晶X線構造解析、粉末X線回折測定、および吸着等温線測定を行った。Fe-dab、Mg-dabについては単結晶が得られたため、単結晶X線構造解析を行った。その結果、Zn-dabとほぼ同一のシュウ酸架橋二次元構造であることが明らかとなり、Co-dab、Ni-dabについても、粉末X線回折測定の結果からZn-dabとほぼ同一の構造を有していることが示唆された。また、吸着等温線測定の結果から、Ni-dab、Co-dabはZn-dabと同様にH2O、MeOH、EtOHを吸着することも証明された。一方で、Mg-dab, Fe-dabはH2O、MeOHのみを吸着し、EtOHを吸着しないことがわかり、中心金属イオンの種類が吸着選択性に影響していることが明らかとなった。数多くのプロトン伝導体を開発し、中性子散乱実験により、伝導機構の解明を行った。これらは、計画を前倒して行ったものである。25年度が最終年度であるため、記入しない。数多くのプロトン伝導性錯体を開発し、吸着実験により、特異的な吸着機構の解明を行った。計画が予想以上に進んでいるので、最終年度の実施項目も取り込んで取り組む予定である。計画が予想以上に進んでいるので、予定していなかった内容も計画に取り込んで取り組む予定である。
大学評価指標における「学生支援」の位置づけに関する実証的研究

本研究では(1)各大学等の自己点検評価報告書や学生生活実態調査報告書等の分析により、学生支援の取組がどれだけ学生の満足度向上に結びついているかを検証すること(2)各認証評価機関の学生支援に関する具体的な項目の異同を明らかにし、評価基準における学生支援と教育成果との関連性を精査すること、(3)自己点検評価報告書・学生生活実態報告書における学生満足度と大学評価機関における学生支援に関する評価結果の整合性について調べることにより、評価機関の指標上の「学習主体としての学生に対する支援」の位置づけの現状とその課題を明らかにすることを目的とした。最終年度の今年度は、前年度に引き続き、学生支援への顕著な取り組みがうかがえる大学に、学生支援担当教職員への聞き取り調査を目的とした訪問調査を行った。併せて、大学教育学会、高等教育学会等主催の関連セミナーやシンポジウムに参加し、必要な情報の収集を行った。これらの調査研究結果は、金沢大学大学教育開発・支援センター発行の『週刊センターニュース』(公開)および同センター主催の共同学習会(公開)で随時報告した。平成20年2月に、学生支援の評価をテーマとして、河田悌一関西大学長等を講演者とする公開シンポジウムを開催し、研究代表者が研究成果にもとづく問題提起を行い、参加者間での議論を行った。同年3月に、大学教育研究フォーラム(京都大学)のラウンドテーブルにて研究成果報告を行い、参加者間での議論を行った。大学訪問調査報告、認証評価機関別評価基準解説、および公開シンポジウム内容を主とした報告書を最終成果として作成し、関連機関等に送付することによって公開した。5名全員が、学生支援と評価のそれぞれに関連する文献等を収集し、問題点を掘り下げるための研究を遂行した(平成18年4月平成19年3月)。青野・西山・堀井の3名が、自己点検評価報告書や学生生活実態調査報告書等の収集と分析を行った(平成18年4月平成19年3月)。青野・西山・堀井・渡辺、および研究協力者の金沢大学学生部職員3名(川本悟、日向繁、伊藤幹雄)が、認証評価をすでに受けた大学および、学生支援への顕著な取り組みがうかがえる大学等として、山形大学、大分大学、金沢工業大学、広島女学院大学、広島修道大学、沖縄国際大学、豊橋科学技術大学、福井県立大学、名古屋外国語大学、熊本学園大学、香川短期大学、および、はこだて未来大学の計12の高等教育機関を訪問し調査を行った(平成18年11月平成19年3月)。各第三者評価機関の担当者からの情報収集を行うため、齋藤貴浩氏(大学評価・学位授与機構評価研究部助教授)、伊藤敏弘氏(日本高等教育評価機構評価事業部長)、および前田早苗氏(大学基準境界大学評価・研究部部長)を招き、情報収集と意見交換を行った(平成19年2月平成19年3月)。坂詰貴司氏(束京都芝中学校・芝高等学校教諭)を招き、関連する情報提供を受け(平成19年2月)、堀内和雄氏(金沢大学学生部部長)による金沢大学大学教育開発・支援センター主催共同学翌会の報告にもとづき、他大学の事例を含む情報収集を行った(平成19年3月)。調査研究成果の中間報告として、青野・堀井の2名が『文部科学教育通信』160号162号において活字報告し(平成18年11月平成19年12月)、また同2名が、第13回大学教育研究フォーラム(京都大学高等教育研究開発推進センター主催)において、「大学評価指標としての学生支援をめぐる一考察」と題して口頭報告を行った(平成19年3月)。

本研究では(1)各大学等の自己点検評価報告書や学生生活実態調査報告書等の分析により,学生支援の取組がどれだけ学生の満足度向上に結びついているかを検証すること(2)各認証評価機関の学生支援に関する具体的な項目の異同を明らかにし,評価基準における学生支援と教育成果との関連性を精査すること,(3)自己点検評価報告書、学生生活実態報告書における学生満足度と大学評価機関における学生支援に関する評価結果の整合性について調べることにより,評価機関の指標上の「学習主体としての学生に対する支援」の位置づけの現状とその課題を明らかにすることを目的とした。最終年度の今年度は,前年度に引き続き,学生支援への顕著な取り組みがうかがえる大学に,学生支援担当教職員への聞き取り調査を目的とした訪問調査を行った。併せて,大学教育学会,高等教育学会等主催の関連セミナーやシンポジウムに参加し,必要な情報の収集を行った。これらの調査研究結果は,金沢大学大学教育開発、支援センター発行の『週刊センターニュース』(公開)および同センター主催の共同学習会(公開)で随時報告した。平成20年2月に,学生支援の評価をテーマとして,河田悌一関西大学長等を講演者とする公開シンポジウムを開催し,研究代表者が研究成果にもとづく問題提起を行い,参加者間での議論を行った。同年3月に,大学教育研究フォーラム(京都大学)のラウンドテーブルにて研究成果報告を行い,参加者間での議論を行った。大学訪問調査報告,認証評価機関別評価基準解説,および公開シンポジウム内容を主とした報告書を最終成果として作成し,関連機関等に送付することによって公開した。
細胞小器官や膜ドメインを無蛍光イメージングするための分子開発

我々はすでに、蛍光やりん光などを放射しない非線形光学顕微鏡専用の無発光性分子を用いた、「細胞膜の無蛍光第2高調波発生(SHG)+細胞内2光子蛍光」のマルチモーダルイメージングに成功しているが、現在の所、無蛍光SHGイメージングは、細胞膜に適用範囲が限られている。そこで研究期間中に無蛍光SHGイメージングの適用範囲を拡張するため、新たな非線形光学顕微鏡による測定および、細胞内小器官や細胞膜の部分構造のイメージングを狙った、様々な専用分子を開発することを最終目的とし、研究をスタートさせた。初年度では研究の第一段階として、従来の「細胞膜のSHG+2光子蛍光イメージング」という研究範囲を更に拡張すべく1)SHG顕微鏡以外の非線形光学顕微鏡による測定、2)新たなサンプル系の開拓を行った。1)SHG顕微鏡と同様に2次の非線形光学効果を利用し膜の非中心対称性がシグナル発生条件となるSFG(和周波発生)顕微鏡で、従来のSHG専用無蛍光性色素を用いた膜イメージングと同様のイメージ取得を試みた。SHGイメージングと同様の方法で染色を行った結果、細胞膜上から良好なSFGシグナルが得られることが確かめられた。2)細胞膜は非常に複雑な構造を持つため、非線形光学顕微鏡を用いて膜動態明らかにしていくためには、細胞の直接観察を行う一方で、膜構成成分が明らかなジャイアントベシクル(GV)とよばれる細胞もどきを作成・観察するアプローチが有用である。本研究ではDOPCと呼ばれるリン脂質から成るGVを作成し、細胞イメージングと同様の手法にて専用無蛍光性色素を用いたSFGイメージングを行った所、球状のGVの無蛍光イメージングに成功した。研究申請当初の目的である、細胞の任意の部位、例えばミトコンドリアのSHGイメージングは達成できていない。その一方で、本研究の基盤となるイメージング法や、サンプル系の拡張に成功しており、当初よりもむしろ、研究全体の可能性を拡げることに成功しつつあるため。具体的には当初はSHG+2光子蛍光イメージングが唯一の測定手法であったのに対し、本研究ではSFG顕微鏡やCARS顕微鏡によるイメージングも可能であることを確認できただけでなく、観察対象としても当初は生細胞のみであったのに対し、本研究により様々なジャイアントベシクルの作成法も習得し、その非線形光学イメージングにも成功しため。また、現在進行中であるが、ジャイアントベシクルのトポロジー変化を人為的に引き起こし、その非線形光学イメージングにも成功しつつあるため。細胞膜は単なる殻ではない。研究申請当初の目的である、細胞の任意の部位、例えばミトコンドリアのSHGイメージングや細胞膜のラフトのイメージングの達成のためには、そもそも、細胞膜透過性の無い膜色素を細胞内に輸送する必要がある。そのためには任意でエンドサイトーシスのような膜のトポロジー変化を引き起こし、細胞内に新たなベシクルを形成させるなど、膜のトポロジーの変化や再構築を制御することが必要である。そうすると直接当初の結果の取得を目指すよりもむしろ、より基本的な膜ダイナミクスを人為的に引き起こし、その変化の様子を捉えるための基盤技術構築を行うこと、また、それを引き起こすための新たな分子開発が必要なことが明らかとなってきた。そのため本研究では新たな無蛍光イメージング専用分子の開発と、それを用いてジャイアントベシクルでトポロジー変化を人為的に引き起こし、その変化の様子を非線形光学顕微鏡で捉えることを次年度の推進方策とした。その成功をもって、生細胞膜のトポロジー変化に応用し、細胞内の非線形光学イメージングを達成させることを最終目標とした。