hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔マイクロビオータが及ぼす腸内マイクロビオータへの影響の解明

Mutacin I/III産生S. mutans保菌者グループ、Smb産生S. mutans保菌者グループ、上記以外のS. mutans保菌者グループ、S. mutans非保菌者グループに群分けを行い腸内マイクロビオータの比較解析を行った。腸内マイクロビオータα-diversityがS. mutans非保菌者グループと比較してランチビオテックスバクテリオシン産生S. mutans保菌者グループで低下していることが明らかとなった。本年度および次年度においてこれまで得られている小児70名の唾液および便由来細菌DNAを用いてランチビオテックス産生細菌の同定、口腔内マイクロビオータ16Sメタゲノム解析、そして腸内マイクロビオータ16Sメタゲノム解析を行う予定であった。これらについては既に実施できている。メタゲノム解析により得られたデータは現在、Mutacin I/III産生S. mutans保菌者グループ、Smb産生S. mutans保菌者グループ、上記以外のS. mutans保菌者グループ、S. mutans非保菌者グループに群分けを行い、データ解析を行っている。ランチビオテックスバクテリオシン産生S. mutans保菌者では予想通り腸内マイクロビオータにおいて多くのグラム陽性細菌が属するFirmicutes細菌が減少し、腸内マイクロビオータ構成細菌の多様性が減少するという結果を得ることができた。その一方で唾液より分離したS. mutansで、Mutacin I/III、およびSmb以外の抗菌物質産生株存在することも確認できた。本年度はこうした未知の抗菌物質の同定、そして特徴付けを行い、より適した群分けによるメタゲノムデータ解析によりより信憑性の高いデータ解析を得られるようにする。腸管感染症原因細菌であるClostridioides difficileを腸内に保菌しているヒトが4名確認できた。これら4名のうち3名はMutacin I/IIIまたはSmb産生S. mutans保菌者であった。本年度はC. difficile保菌とランチビオテックスバクテリオシンが及ぼす腸内マイクロビオータとの観点からもメタゲノムデータ解析を行う。C. difficileが腸内に定着しやすくなる腸内細菌構成を明らかとし、減少する細菌種の同定を行うことでC. difficileの定着、増殖抑制効果のある腸内細菌が確認できる。候補となる細菌種に関してはin vitro連続流動培養により、C. difficileの定着、増殖抑制を確認する。またC. perfringens保菌者は15名、Staphylococcus aureus保菌者は30名確認できている。こうした病原性細菌とンチビオテックスバクテリオシン産生S. mutans保菌との関連性や、口腔内マイクロビオータとの関連について検討を行う予定である。消耗品等購入において、教室所有の物品が使用できたため繰り越し金額が大きくなった。本年度は消耗品購入の増加が考えられ、またメタゲノム解析費用が必要となることが予測されことから、これらの費用に充てる。
西・南日本民俗文化における社会的性格-ことわざによる実証研究

九州を縦断的に調査し、各地の地域性に留意しながら、社会的性格の普遍性を抽出すべく研究をすすめてきた。また,そうした全体的マクロな視点の分析だけでなく,特定地域をインテンシィブに調査し,モノグラフを再構成することも実施している.その特定地域が佐賀県東松浦郡厳木町天川(きゅうらぎちょうあまかわ)である.この天川において、民俗誌的モノグラフを完成すべくフィールド・ワークを実施するとともに,当該地独特のことわざを蒐集した.ことわざ蒐集は,あらかじめ予備調査で得たデータ(ことわざ)を分類,提示し,さらに新たなことわざはないかをインタヴューによって聞き出す方法をとった.その分類とは,社会的性格の構成要素ともいえる(1)社会的態度に関することわざ,(2)社会(世間)観に関することわざ,(3)人間関係に関することわざ、(4)自然観に関することわざ,(5)その他,である.(1)から(4)までのそれぞれの本質が分析できれば、社会的性格の貢髄を抽出できると考える。さらに、四国の高松から徳島の間の三ヶ所の地域を調査し,ことわざを蒐集した.各県立図書館にて「県誌」「町村誌」さらに老人会編纂の「ことわざ集」を見出し,調査地で当該地独特のことわざをインタヴュー法により蒐集した.西・南日本民俗文化圏は,九周・四国だけではないが,それぞれの地域性と普遍性を帰納的に分析することに着手したい.昨年度に引き続き、第1に資料蒐集、第2に特定地域でのインタヴュー法、参与観察法によるインテンシィブな社会調査を行った。資料蒐集では、県、史、市町村誌の民俗編、ことわざ、俗言、俗信、口承文芸といった項目の中から、各地のことわざに関する部分をコピーした。また、各行政の教育委員会に問い合わせ、老人会等が編集した「ことわざ集」を現地に行って買いあげたり、コピーさせていただいた。鹿児島、熊本ではそうした活動が行われているが、福岡、佐賀長崎では、老人会編のことわざ集は見つからなかった。特定地域でのインテンシィブな調査は、長崎県五島、福江で実施した。質問票を整備して、調査を実施したので、多くの資料を得ることができた。ことわざの資料としての整理を行っているが、各県共通のことわざ(方言による違いはあっても全く同類と考えられる句)と、地域性の濃い句とに区分できる。また、「ことわざに関する社会心理学研究序論」として、民俗学の視点と、文化人類学、社会心理学、社会学的ことわざ研究の視点の違い、後者の集合的分析による共通感覚、習俗規範の抽出による社会的性格の探究の可能性等を、本研究の理論的基礎の意味で論文とした。さらに、四国の高松から徳島の間の三ヶ所の地域を調査し,ことわざを蒐集した.各県立図書館にて「県誌」「町村誌」さらに老人会編纂の「ことわざ集」を見出し,調査地で当該地独特のことわざをインタヴュー法により蒐集した.西・南日本民俗文化圏は,九周・四国だけではないが,それぞれの地域性と普遍性を帰納的に分析することに着手したい.
insituPCR法およびヘルペスウィルス感染症の診断基準の確立のための条件検討

パラフィン切片でのin situ PCR(lS-PCR)法確立のためにEBV陽性(Raji,clone9)、陰性(BJAB)細胞のセルブロックで条件検討を行った。本研究の最終目的は病理標本として提出された組織中のへルペスウイルス遺伝子を検出するためであるので、ルーチンで用いられている20%中性ホルマリン緩衝液24時間で固定した。PCR反応液およびプローブの浸透性を高めるために、0.20.8%ペプシン塩酸520分、120μg/ml proteinaseK 520分の前処理後、1030サイクルで増幅した。その結果、通常のin situ hybridization法で用いている温度と時間の処理ではスライドグラスから細胞がはがれてしまうため、かなりマイルドな条件で行う必要があった(0.2%ペプシン塩酸処理510分、室温)。PCRによる増幅は細胞へのダメ一ジをより少なくするために2ステップで行った(反復配列の中にプライマーを設定)。PCR後、シゴキシゲニン標識プローブでhybridizationを行い、検出した。液層PCRに比べIS-PCR法の増幅効率は悪い。増幅効率改善のためにサイクル数を増加させたが、細胞へのダメージが大きいだけでなく、増幅産物が細胞外へ流出し、非特異反応が起こりやすくなってしまう。非特異反応を抑えるためには可能な限り最小サイクルでPCRを行う必要があるが、少なすぎると十分増幅されないため、シングルコピーの遺伝子を検出することは不可能であった。また細胞レベルでも100%の再現性が得られないという欠点も見つかってきた。そこで来年度は免疫組織化学法で利用されているtyramide signal amplification(TSA法)によるシグナル増幅法を利用し、10サイクル以下のPCR法とTSA法を組み合わせて再現性、感度の高い検出法を開発し、組織へ応用する。
共生成立に寄与する表現型可塑性の分子機構

相利共生は自然界のいたるところに存在し、その成立と進化は生態学において重要な問いである。生物はいかにして他の生物との初遭遇に適応し、共生を成立させ、進化するのか?これには実験的に共生の成立と進化を再構成することが効果的である。これまでに私達は、2種の大腸菌により人工的に相利共生の成立を模倣することで、迅速な表現型変化が共生成立に寄与しうることを示した。本研究では、この共生成立に寄与する表現型変化の分子機構解明だけでなく、この相利共生の進化まで実験的に示した。ほとんどの生物は相利共生している。生物はいかにして異種との初遭遇に迅速に適応し、共生を成立させるのか?既に成立した天然の共生成立は観測できないため、その適応には不明な点が多い。これまでに私達は、2種の大腸菌により人工的に初遭遇を模倣することで、表現型可塑性による迅速な適応が共生成立に寄与しうることを示した。具体的には、2種を混合すると、一方の栄養供給(ここでの協力的行為)が劇的に増加し、両者が継続的に増殖した(共生成立)。この系は単純な実験系であり、表現型可塑性の寄与を示すだけでなく、その分子機構解明にも適している。本研究では、この共生成立に寄与する表現型可塑性の分子機構解明を試みる。2種大腸菌の細胞内状態を調べるために、共培養からそれぞれの株を分取し、全遺伝子発現量および細胞外環境中の生化学物質の定量を行った。結果、この表現型可塑性を生化学反応のレベルで説明する仮説を導き、実験的に裏付けることができた。具体的には、2種の大腸菌が細胞外を通して、一つのアミノ酸の合成経路を完成させており、代謝中間体の授受によりそのアミノ酸供給が増加するということが示唆された。さらに、化学合成した代謝中間体を加えて、アミノ酸供給量の測定などの実験を行うことで、この仮説を実験的にサポートした。このように目的は達成された。さらにより一歩進めて、この迅速な適応により共生が成立した後の、進化による適応も実験室内進化によって調べた。これらの結果は著名な国際会議で表彰され、学術論文作成中である。自然界には多種多様な生物が存在し、互いに遭遇することで共生成立の機会を持つ。この共生成立に寄与する表現型可塑性の分子機構の概要を、初めて実験的に示すことができた。さらにこの進化についても重要な結果が得られた。人工的であり一例であるが、大きな意義があり、今後一般化にも繋がるだろう。ほとんどの生物が異種と相利共生している。生物はいかにして異種との初遭遇に迅速に適応し、相利共生を成立させるのか?既に成立した天然の共生成立は観測できないため、その適応には不明な点が多い。これまでに私達は、2種の大腸菌株により人工的に初遭遇を模倣することで、表現型可塑性による迅速な適応が共生成立に寄与しうることを示した。具体的には、それぞれ一つのアミノ酸の合成能を欠損しており、互いに必要量のアミノ酸を供給しあったときのみ両者が増殖できる人工相利共生である。2種を混合すると、一方からのアミノ酸供給量が50倍程度増加して必要量を超え、両者が継続的に増殖した(相利共生成立)。本年度は、2種大腸菌の細胞内状態を調べるために、共培養からそれぞれの株を分取し、全遺伝子発現量を測定した。また、共培養の細胞外環境中の生化学物質の定量も行った。これらの比較サンプルとして、単独培養も測定した。具体的には、2種の大腸菌が細胞外を通して、一つのアミノ酸(イソロイシン:一方は合成できない)の合成経路を完成させており、代謝中間体の授受によりアミノ酸供給が増加するという仮説が結果から示唆された。さらに、化学合成した代謝中間体を加えて、アミノ供給量の測定などの実験を行うことで、この仮説をサポートすることができた。本年度は、この共生成立に寄与する表現型可塑性の分子機構の概要を、初めて実験的に示すことができた。本研究は計画以上に進展している。なぜなら、上記のとおり、すでに分子機構の概要がおおよそ把握できたからである。これには、特に細胞外環境の生化学物質定量において、幸いにも明瞭な結果が得られたことが大きく寄与している。

また、予想以上に明瞭な結果が得られたので、この表現型可塑性による迅速な適応と進化の関係や、分子機構の一般化など、目的に対して計画よりもさらに踏み込んだ理解へと進めることができるだろう。今後はそれぞれの物質に関しての細胞内外での量の変化と、個体群動態の連結による系の動態把握を行う。具体的には、引き続き細胞内の全遺伝子発現量および、細胞外環境中の生化学物質の定量を行い、これらに加えて細胞内全代謝反応状態の推定と、数理モデルを用いた解析を行う。計画よりも速く進展しているためにより踏み込んだ解析ができると考えているが、基本的に行うことは計画通りである。細胞内全代謝反応状態の推定は、フラックスバランス解析を用いる。これは、2種株細胞内・細胞外を含めた代謝全体の流れ(フラックス)に関して、複数のデータベースを元に、代謝回路の各物質に関して流入と流出を考え、これらが定常であるという仮定のもとに、代謝状態を得るという方法である。この際に、各反応の流量の上限を、その反応を触媒する酵素の遺伝子の発現量によって制限することにより、全遺伝子発現量の実験結果を代謝の状態推測に反映することができる。より具体的には、システムバイオロジーのプロジェクトにより、MATLABOのツールボックスとして、データベースの取り込みから代謝回路のフラックスバランス計算を行うことができるソフトが提供されているため、これを応用し、本研究の目的ように改変することで行う。数理モデルは、個体群動態と細胞外の重要物質の濃度変化、および細胞内の各遺伝子発現量・代謝物質の動態を組み込み、実験結果と比較して全体の動態の把握をおこなう。具体的には、細胞の増殖率を、細胞内の生化学反応の濃度で記述し、また細胞内の生化学反応を通常の反応速度論的手法を用いて記述する。これらの連立常微分方程式により、個体群の増殖と、細胞内の生化学反応を繋げる。なお、生化学反応の速度定数に全遺伝子発現量の実験結果を反映することができる。大型測定機器などの設備備品に関しては、研究施設に全て揃っている。計画通り本年度に引き続き、大腸菌培養およびその状態の測定を行うため、大腸菌培養関連試薬・消耗品、測定機器関連消耗品、チップ等プラスチック製品、に使用する。特にDNAマイクロアレイの消耗品は高価であり、1サンプルおよそ5万円かかる。また、得られた結果の発表のために、国内外の学会参加費、および学術論文の英文校正費、学術雑誌への投稿費などに使用する。計画よりも速く進展しており、また幸いにも分子機構の概要が把握できているため、得られている多変量データのより詳細なデータマイニングに取り掛かることができる。そのために高性能の計算機(20万円程度)を購入する。
代謝リモデリングによる適者生存メカニズムの研究

150種類にわたる多種の細胞を各種環境〔低酸素・低栄養(グルコースおよびグルタミン飢餓)など〕に曝して、その細胞学的な各種応答(細胞増殖能、細胞サイズ、細胞運動能、グルコース消費量、その他)を多項目において評価した。その中で安定的に順応した細胞を数種類選択し、得られた細胞群を蛍光ラベル標識して細胞競合実験を行った。特に低酸素応答と低栄養応答に対して同実験を開始した。一般に代謝物プールがエピジェネティックな遺伝子発現制御に影響することを鑑みれば、環境適応にエピジェネティックな細胞記憶による履歴現象(ヒステリシス)が存在し、これが細胞競合に影響を与える可能性が十分に考えられる。今回はヒステリシスが実際にある一部の現象を突き止めたが、これが一般的に起こるものかどうかについてはさらなる検証が必要である。さて、上記細胞の競合能を評価し定量化した上で、そのネットワーク構造の変化を知るために、全タンパク質発現量解析技術である次世代定量プロテオミクス解析(iMPAQTシステム)を用いて全代謝酵素の絶対定量を行った。今回は特に中心代謝系300種類の酵素のタンパク質発現量データを中心に解析を行った。現在はシステム生命科学的なアプローチを駆使して、、当該データを基に常微分方程式モデルを作成して、感度解析によってハブ分子の特定を進めており、代謝ネットワークのシステム変化のキー分子を探索している最中である。このデータは将来的に環境適応に対する代謝リモデリングがいかにして起こるのかという原理を解明する基礎になるものと期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
腸内細菌パターンの決定因子の同定と腸内細菌パターン戦前化計画

Clostridiumbutyricum (CB)には健常時はFoxp3+制御性T細胞(Treg)を誘導すること明らかとした。CBはDSS腸炎を抑制したが、Tregは減少しIL-10産生マクロファージが増加していた。マクロファージ特異的IL-10欠損マウスでCBの腸炎抑制効果が認められなかった。CBを幼児期の無菌マウスに定着させると腸炎は抑制された。バンコマイシン投与かつビオチン欠乏食マウスで広範な脱毛が出現することを見出した。脱毛マウスではlactobacillus菌が優位菌として存在し便中にある種のアミンが増加することを明らかとした。IBDの予防と寛解維持を目的に、プロバイオティクス候補としてClostridium butyricum(CB)を詳細に検討した。これまで、他の研究グループからClostridium coccoides(Cluster IV),leptum(Cluster IVXa)の46種類のカクテルの報告はあったが、Cluster Iに属するCB単菌での効果は不明であった。1)CBには健常時は、coccoides,leptumカクテル同様、強力に免疫抑制性のFoxp3+制御性T細胞をノトバイオートシステムで誘導すること明らかとした。2)CBは急性DSS腸炎を抑制することを明らかとしたが、制御性T細胞は炎症時には減少し、逆にIL-10産生性のマクロファージが増加していることがわかった。3)制御性T細胞が存在しないRag-2欠損マウスDSS腸炎モデルにおいてもCBは腸炎抑制効果を認めた。4)しかし、マクロファージ特異的IL-10欠損マウスではCBの腸炎抑制効果が認められなかった。5)さらに、CBを幼児期無菌マウスに接種するとDSS腸炎を抑制することも明らかとした。以上、すでに、プロバイオティクスとして用いられている安全性が確認されているCBにおいて、プロバイオティクスのユニークな作用機序;すなわち、CBは健常時は制御性T細胞、炎症時には抑制性マクロファージと二相性にin vivoで作用することを初めて明らかとした。本成果はCell Host&Microbeに投稿し、現在、改訂中である。炎症性腸疾患(IBD)である、潰瘍性大腸炎及びクローン病は、1)本邦において増加の一途をたどり、2)罹患患者の多くは若年者や生産期の年齢層であり、3)現時点において、発症すると根治が困難で生涯にわたり専門医治療が必要となる難病である。病態解明は以前行われていないが、戦後わずか60年での激増の背景には遺伝子異常の要因以外に環境の激変(衛生環境、食生活の欧米化など)が中心的に関与するものと考えられる。我々は、これまでの予備検討で明らかとした、活動期IBD患者で減少する糞便中Bacteroides fragilis, Clostridium coccoides, Clostridium leptumの中でも特に減少の著しいClostrida目の細菌に着目して、解析を行っている。さらに、寛解導入により、このClostridia目の細菌は増加を認めており、腸炎の病態への関与が考えられた。次にこのClostridia目の細菌を無菌マウスへ定着させたgnotobiotic miceの作成を試みたが、ヒト由来のためか定着に難渋し、代替として幼児期から死菌体の投与を行い、大腸粘膜固有層の免疫担当細胞の変化を制御性T細胞を中心として解析したが、T細胞の変化は認めなかった。一方でCD11b陽性細胞の増加を認めた。プロバイオティクス候補としてClostridium (C.)butyricum (CB)を詳細に検討した。これまでのC. coccoides, C. leptumの46種類のカクテル同様、CBには健常時は、強力に免疫抑制性のFoxp3+制御性T細胞をノトバイオートシステムで誘導すること明らかとした。また、CBは急性DSS腸炎を抑制することを明らかとしたが、制御性T細胞ではなくIL-10産生性のマクロファージを介し腸炎を抑制することを、マクロファージ特異的IL-10欠損マウスを用いて証明し(Cell Host Microbe 2014)。さらに、CBはIL-10産生マクロファージのみではなく、CD11c+樹状細胞をSOCS3分子制御下でTGF-bを産生することで免疫制御に関与することを明らかとした(Immunity in revision)。以上、すでに、プロバイオティクスとして用いられている安全性が確認されているCBにおいて、プロバイオティクスのユニークな作用機序;すなわち、CBは健常時は制御性T細胞、炎症時には抑制性マクロファージと樹状細胞を介するという二相性の制御機構を示すことができたことを初めて明らかとした。26年度が最終年度であるため、記入しない。炎症性腸疾患26年度が最終年度であるため、記入しない。

これまで知られていなかったプロバイオティクスの二相性の機能についてはこれまでに報告がなく、医学界に多大なインパクトを与えるものと考えている(Cell Host & Microbe. in revision)。一方、ヒト免疫細胞への役割、臨床試験への準備といった点が、今後の課題と考えている。無菌マウスへのClostridia目細菌の定着には難渋しているが、代替として、死菌体を用いて実験を行っている。また、ヒトIBD患者の糞便を用いた腸内細菌叢の解析は着実に症例数を増やせている。26年度が最終年度であるため、記入しない。すでに安全性が証明されているプロバイオティクスを炎症性腸疾患へ適応拡大するために、容量、投与ルートなどを綿密に計画し、多施設二重盲検試験へ進展させるべく推進して行く。さらに、無菌マウスを用いて、先制医療(予防医療)への可能性を検討して行きたい。現在まで解析できている糞便検体は主に活動期患者や治療後2か月以内の患者であり、今後は寛解状態を半年以上保てている患者の糞便検体を用いて、解析を行い、寛解導入直後や健常者との比較を行う。また、引き続きClostridia目細菌のgnotobiotic miceの作成を改善策(代謝産物との共投与など)を講じておこない、菌体の免疫担当細胞への影響を検討する。一方、腸炎状態への影響を検討するため、デキストラン硫酸誘発性腸炎やオキサゾロン誘発性腸炎モデルマウスを用いて、Clostrida目細菌の影響をin vivoないしex vivoで検討する。
ライプニッツの言語哲学における自然言語および人工言語の意味論の問題

「ライプニッツの自然言語論」では取り上げられることの少ない自然言語を軸に、意味論の問題を、一方では、比較言語学や語源学、他方では、認識論との関連で考察した。その結果、「構造的類比」の意味論を土台とした言語哲学と「コンセプチュアリズム」の形而上学との対応を確認すると同時に、多様な自然言語が科学の目指す「実在」の表現へと「進化」する可能性の根拠がそこにある点を指摘した。報告書では、これらに関連する論点として、アリストテレスからソシュールに至る「記号の恣意性」のテ-ゼとそれに対するライプニッツの見解、「アダムの言語」のふたつの解釈-オノマトペ的起源の言語と普遍記号学-の長短、語の「翻訳不可能性」を例に言語相対主義と「自然言語のモナドロジー」の対立の諸問題に触れて、自然言語論と認識論そして形而上学との関連を示した。また、構造的類比の意味論が、普遍記号学のような人工言語論でも重要な役割を担っている点に言及した。報告書では、同時に、ライプニッツ以前・以後の言語哲学の影響作用史の解明も試みた。なかでも、カント哲学およびドイツ観念論に対する言語論的批判に含まれるライプニッツ的要因とその視界の変動とを焦点として考案するために、ハーマン、ヘルダー、フンボルトなどの言語哲学の研究にかかった。研究はまだ十分ではないが、ハーマンの場合のカント認識論への「メタ批判」に含まれるライプニッツ的着眼点、またヘルダーの『言語起源論』の反「恣意性」のテ-ゼやそのロマン主義的言語論への動きを確認するとともに、フンボルトの言語への関心が、人間の言語性に関する人間学的構想に端を発しており、そこに超越論哲学の言語論的転回の先取りを見うることなどを示した。今後の課題は、こうした広範な関心に支えられたライプニッツの言語哲学を現代の文脈で把握すること、特に、ポスト・ライプニッツでは希薄になった科学への記号学的・言語哲学的アプローチに取り組むことである。今年度の研究成果の一部は、94年度の関西哲学会第47回大会(11月13日、福井大学芦原研修会館)で、「ライプニッツの自然言語論」と題して報告しました(発表要旨22頁)。またこれと同名の論文が『アルケ-関西哲学会年報No.3』にも掲載される予定です。ここで特に注目されるのは、通常18世紀後半に始まったとされる比較言語学の先駆者とも言えるライプニッツの多様な言語研究--語源学や不変化詞を軸にした文法論、音韻の比較などを含む--が、17世紀には旧約聖書に由来し、ヤ-コブ・ベ-メにより問題とされた「アダムの言語」と呼ばれる事物の本質に対応する原言語の形而上学的構想に関連している点です。これはプラトンの語るクラテュロスの言語説とも関係するものです。このアダムの言語については、一方では、それを今では失われた、ただ痕跡だけ残されているオノマトペのような最初の自然言語として把握する解釈方向と人間知性の普遍的能力としての生得観念に対応する普遍記号学と捉える二つの方向があります。いずれにしても、ライプニッツはそこで認識問題との関連で、語や記号の意味ないし意義を問題にし、双方でそれぞれ類比概念を構想し、そこからデカルト、ホッブズ、ロックなど、同時代の規約主義的言語哲学へ批判を加えることになります。

この背景には、異なる自然言語の多様性を理解し、語の意味の生成・変化を説明する言語学的枠組みと同時に、それらの原理的な翻訳可能性を保証する形而上学的実在論とがあります。このような言語哲学と形而上学との対応が今回確認できたと言えます。平成7年度は、前年度に口頭発表した「ライプニッツの自然言語論」を論文発表した。そこでは自然言語を軸に、意味論の問題を、一方では、比較言語学や語源学、他方では、認識論との関連で考察した。その結果、「構造的類比」の意味論を土台としたその言語哲学と「コンセプチュアリズム」の形而上学との対応を確認すると同時に、歴史的に多様な自然言語が科学の目指す「実在」の表現へと「進化」する可能性の根拠がそこにある点を指摘した。その後、構造的類比の意味論が、普遍記号学のような人工言語と様々な国語=自然言語に対してもつ意義や果たす役割についてさらに研究・考察した。特に、この意味論に関連する主題として「アダムの言語」、「記号の恣意性」のテ-ゼ、語の「翻訳不可能性」ないし「言語相対主義」などの各論点についてライプニッツ以前・以後の言語哲学の影響作用史的解明を試みた。なかでも、以後のカント哲学およびドイツ観念論に対する言語論的批判に含まれるライプニッツ的要因とそこで後景に退いたものとを焦点として考察するために、ハーマン、ヘルダー、フンボルトなどの言語哲学の研究にかかった。研究はまだ十分ではないが、ハーマンの場合のカント認識論への「メタ批判」に含まれるライプニッツ的着眼点、またヘルダーの『言語起源論』の反「恣意性」のテ-ゼやそのロマン主義的言語論への動きを確認するとともに、フンボルトの言語への関心が、人間の言語性に関する人間学的構想に端を発しており、そこに超越論哲学の言語論的転回の先取りを見うることなどを理解した。これらについて研究成果報告書で若干の見通しを述べた。最後に、論文「デカルトとライプニッツ」(『デカルト読本』に掲載予定)では、デカルトの方法論に対するライプニッツの批判を検討し、デカルト的な直観的明証の論理的基準を構成概念の両立可能性により論理化するライプニッツの方法論が、概念の表現である記号の分析とその進展に訴えるものである点を解明した。
シロキサンの無溶媒合成とシリコーンナノチューブ

本研究では、高度に構造の規制されたシラノールを合成し、それを無溶媒反応によって脱水縮合させることで、例えばナノサイズのチューブのような特異な構造を有するシロキサンを合成することを目的とした。この研究を通じて、以下に示すような新規知見を得、発表した。1)6員環のシラノール、シクロトリシロキサントリオールのcis, cisおよびcis, trans-体、8員環のシラノール、シクロテトラシロキサンテトラオールのすべての異性体(cis, cis, cis ; cis, trans, cis ; cis, cis, trans ; trans, trans, trans-体)をすべて、立体特異的な分子変換により合成した。特に後者は、理想の材料として広く注目を集めているラダー型シルセスキオキサンの有効な原料として機能し、5、7、9員環およびラダーポリシルセスキオキサンの原料となることが明らかになった。2)原料および試剤を検討することにより、無溶媒反応をシロキサン合成に一般的に適用できることを明らかにした。具体的には、シラノールを原料とし、p-トルエンスルホン酸を加えることで、溶液反応では得ることのできない歪みのかかった構造を有するシロキサンを選択的に合成できた。また、更に一般的な試剤を探索し、臭化水素酸、ヨウ化水素酸の共存により、収率よく目的とするシロキサンを合成することができた。これらの結果は、溶媒を使わない事によるコストの削減、および環境に対する配慮を行うことができるだけではなく、溶液反応と相補的に、目的とする化合物を得ることができることを示している。本年度は、シラノールからの脱水縮合反応の条件検討および最適を行った。既にフェニル基を含むシラノールはp-トルエンスルホン酸と混合、すりつぶすことによりシロキサンを与えることがわかっているが、まずこの反応について検討した。購入したフリッチェ社製、遊星型微粉砕器を用いることで、これまで人手ですりつぶしていたものを自動化でき、再現性、および長時間反応が可能になった。モデル化合物として、反応中間体、生成物の追跡をリサイクル型HPLCで行うことができるイソプロピルフェニルシランジオールを用い、脱水縮合反応を行った。その結果、室温での固体反応では、cis,cisおよびcis,transのトリイソプロピルとりフェニルシクロトリシロキサンが得られた。同様の反応をベンゼン中で行ったところ、生成物は前駆体であるジイソプロピルジフェニルジシロキサンジオールであることから、固体状態の方がより効率よく反応が進行することが明らかになった。次に、p-トルエンスルホン酸以外の触媒について検討を行った。その結果、溶液反応では反応を進行させると考えられる、DCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)での反応では原料回収にとどまり、また脱水剤として、Drierite、モレキュラーシーブ、硫酸マグネシウムを用いたが、いずれも未反応であった。一方、ジフェニルシランジオールの脱水縮合反応は、水と粉砕混合するだけで反応が進行し、シクロトリシロキサンとシクロテトラシロキサンを高収率で得ることができた。今後は、HClガスなども用いて、より効率の良い固体状態反応を見いだす予定である。初年度は主に脱水剤と反応条件の検討を行い、脱水剤としてはp-トルエンスルホン酸が最も良い結果を与えること、水吸収タイプの反応剤では反応が進行しないこと、原料のシラノールによっては触媒を必要とせず、水と粉砕震盪することで脱水反応が進行することを見いだした。本年度はこれに引き続いて研究を行い、以下のような新規知見を得た。1)イソプロピルフェニルシランジオール(i-PrPhSi(OH)_2)を1当量のp-トルエンスルホン酸と無溶媒で粉砕混合することで、シクロトリシロキサン(i-PrPhSiO)_3を76%(シス、トランス体66%、シス、シス体10%)という良好な収率で得た。同様の反応を溶液状態で行うと、環員数の多いシクロテトラシロキサンのみが生成する。

したがって、シクロトリシロキサンを得るためには、反応条件や置換基の検討が必要であったが、この方法により、簡便、かつ高収率で目的物を得ることができるようになった。2)t-ブチルフェニルシランジオールを原料とし、上記と同様の反応を行ったところ、ジシロキサンジオール(t-BuPhSi(OH)O)_2を主生成物として得た。これまで、不完全に縮合したシラノールを得るためには反応条件の検討が必要であったが、この方法を用いることで、容易に合成することが可能となった。3)これまでは、反応剤としてp-トルエンスルホン酸が必要であったが、シクロテトラシロキサンテトラオール(i-PrSi(OH)O)_4とイソプロピルフェニルジクロロシランを混合し、無溶媒で粉砕混合することで、目的とする三環式のラダーシロキサンを得ることができた。初年度および2年目は、主に脱水剤と反応条件の検討を行い、脱水剤としてはp-トルエンスルホン酸が最も良い結果を与えること、水吸収タイプの反応剤では反応が進行しないこと、原料のシラノールによっては触媒を必要とせず、水と粉砕震盪することで脱水反応が進行することを見いだした。本年度はこれに引き続いて研究を行い、以下のような新規知見を得た。1)これまでに、溶液状態でのみ合成が可能であった多環式のラダーシロキサンについて、無溶媒で合成することを検討した。具体的には、テトライソプロピルシクロテトラシロキサンテトラオールを原料とし、ジクロロジイソプロピルジフェニルジシロキサンをp-トルエンスルホン酸、KOH、NH_4Cl、NiCl6・6H_2O、Na_2Cr_2O_7・2H_2Oを用いて反応させた。いずれの場合も原料消失が確認され、現在混合物の分離を行っている。2)新たな骨格を有するシロキサンの無溶媒での合成の原料となる、シクロトリシロキサントリオールの合成を行った。これまでに、置換基としてt-ブチル、イソブチルを有するものについて合成し、単離に成功している。今後、得られた環状シラノールを原料とし、無溶媒でクロロシランと反応させることにより、これまで合成、単離例のないテトラシルセスキオキサンへ導く予定である。3)新規ラダー型シロキサンポリマーを無溶媒で合成するためのモデル反応として、シクロテトラシロキサンテトラオールとテトラクロロシクロテトラシロキサンをピリジン中で反応させた。その結果、一段階で7環式ラダーシロキサンを得た。今後、固体状態での反応を行う。本年度は昨年度に引き続き無溶媒合成の原料となる新規シラノールの合成及び無溶媒でシロキサンへ導く方法を検討した。その結果、以下に示した新規知見を得た。1)これまでに報告例のない、かご状のテトラシルセスキオキサンの有用な原料となる、かさ高いシリル置換基を有するシラノール(t-BuMe_2SiSi(OH)_3, and t-Bu_2MeSiSi(OH)_3)の合成を行い、その構造を決定した。後者のシラノールは単位格子内で4分子が水素結合により球状の超分子を形成しており、テトラシルセスキオキサンの前駆体となりうることが明らかになった。
弾性乱流の実験相補的な数値研究

稀薄な高分子溶液は遅い流速であっても、流れが乱流状態になるとの実験報告がある。この乱流(弾性乱流)の数値計算を実験と同様の条件で行い、流体中の力の分布などの実験で測定困難な量の解析を通じて機構の解明をめざした。単純な計算条件(周期境界条件)下の予備計算では力の場から機構の一部が判明した。しかし、実験と同様の計算条件での数値計算(埋め込み境界法による)では弾性乱流が発生しなかった。水に微量の高分子をとかした稀薄高分子溶液(粘弾性流体)では、流れの非線型性が弱い(低レイノルズ数)場合でも流れが乱流状態になることが実験的に知られている。この粘弾性流体特有の低レイノルズ数乱流は弾性乱流と呼ばれ、様々な性質が実験的に明らかになっている。特にニュートン流体の乱流との共通点と相違点が注目されている。本研究の目的は、実験と同様の条件で数値計算を行い、この弾性乱流の物理的機構を探ることである。実験では粘弾性流体がはいっている容器の曲率が重要であるとみなされている。実験が行われた系のうち、同心二重円筒容器(内円筒が回転)と蓋が回転する円筒容器の二つの系の数値シミュレーションが本研究の最終目的である。ここで粘弾性流体方程式(ここではFENE-P方程式を用いる)の正確な数値計算には、数値的不安定性を回避のために複雑な数値技法が必要である。こうした技法の実装と他パラメータの評価を目的として初年度には、実験とは大きく異なるが、周期境界条件でのスペクトル法による数値計算を行った。この結果、弾性乱流が数値的に再現され、必要なワイゼンベルク数などのパラメータについて知見を得た。また、弾性乱流のエネルギースペクトルのべき則などが高分子構造テンソルの特異的な伸張と圧縮に基いて理解できることが判明した。最終年度においては、先述の二つの系の境界条件で数値計算を行うために、埋め込み境界法の一種であるvolume penalization法をスペクトル法と共に行うプログラムを開発した。しかしながら、前年度の経験に基いて広範な数値パラメータ領域でおこなったものの、数値計算では乱れた流れが生じなかった。この原因としては、埋め込み境界法が小さな時空間スケールの変動を制限していると考えられる。つまり、この場合には非常に大きな時空間解像度が弾性乱流再現のために必要と考えられる。稀薄な高分子水溶液は粘性と弾性を併せ持つ流体(粘弾性流体)として振舞うことが知られている。この稀薄な高分子は流体中で伸び縮みするバネとして流体に力を及ぼす。流れの非線型性が十分に小さくても、この高分子の伸縮がマクロな時間スケールで生じるとき、粘弾性流体特有の非線型流もしくは乱流が生じる。これが弾性乱流である。今年度は弾性乱流の数値研究の基盤となる数値シミュレーションプログラムの核部分の作成と、その数値的安定性の調査、および弾性乱流発生についての予備的なパラメータ調査を行った。本研究の最終目標は、弾性乱流の実験が行われたカルマンの旋回流であり境界条件は複雑である。しかし、まず最初に、この境界に起因する複雑性を加味する前段階として、3次元周期境界条件においてフーリエスペクトル法を用いて数値シミュレーションプログラムの作成を行った。こうした単純化した条件の下で調査を行なう理由は、粘弾性流体の方程式が数値的に非常に不安定であることが知られているために、その不安定性の性質を十分に把握しておく必要があるためである。稀薄な高分子の構造テンソルの発展方程式は、Oldroyd-B方程式、FENE-P方程式などがある。これらの方程式について数値的不安定性の主原因を回避するために構造テンソルの対称正定値性を保証するための数値スキームが複数提案されている。そのいくつかの実装をおこなって性能評価をおこなった。また、単純な流体駆動を伴う3次元コルモゴロフ流において粘弾性流体系(FENE-P)の定常解を解析的に求めて、数値解との比較を行なうことでシミュレーションプログラムの妥当性もチェックを行った。特にFENE-P方程式をもちいた3次元コルモゴロフ流の数値シミュレーションでは低レイノルズ数の非線型振動流や弾性乱流が生じることが判明した。また必要な時空間解像度などについても経験則を得ることができた。弾性乱流の数値シミュレーションにおいては、粘性の高い低レイノルズ数で発生した乱流が減衰せずに長時間にわたって自発的に維持されているか否かの判定が鍵となる。この「長時間」は粘弾性流体の特徴時間の目安であるワイゼンベルク数によって決まる。本研究の対象である弾性乱流の場合は、通常のニュートン流体の乱流の標準的な数値シミュレーションと較べて数十倍の長さが必要になるため数値シミュレーションの安定性維持は致命的に重要である。しかし、粘弾性流体方程式の数値的な不安定性により、数値シミュレーションが容易に破綻してしまう(渦度などが発散する)。このため安定性の維持自体が大きな課題となる。

実際、粘弾性流体方程式の数値的不安定性を回避するために、変数変換法などの数値的手法が複数提案されており、本研究でも実装をしてそれらの効果を評価した。この評価をなるべく簡素な流れ場(周期境界条件の3次元コルモゴロフ流)で行ったため、本来の目的である複雑な境界条件(カルマンの旋回流)の実装が当初の目的よりも2ヶ月程度遅れることとなった。前年度の研究結果から、粘弾性流体方程式をある程度安定に数値シミュレーションする方法が実装できているため、このシミュレーションプログラムを実験でおこなわれた境界条件に対応するように変更を行う。具体的には、最終目的であるカルマンの旋回流に対応する一部動く壁をもつ境界条件をvolume penalty法を用いて既存のフーリエスペクトル法のシミュレーションプログラムに実装する。volume penalty法の特性によってシミュレーションに困難が生じる場合は、円筒境界に対応をしたスペクトル法の開発も視野にいれる。こうした境界条件に対応したプログラムが完成したのちに、本シミュレーションでは先行実験が行われたワイセンベルク数領域を可能な限り追跡し、動力学的データおよび統計量データを実験と比較検討し、実験では取得の難しい量の解析を通じて、その機構を解明する計画である。実験との比較をはかる基本的な量は揺らぎ量(速度や圧力)のパワースペクトルや確率分布関数である。シミュレーションの強味をいかした解析が、弾性応力をもたらす高分子構造テンソルの動力学的解析である。前年度の予備的数値シミュレーション結果から、高分子構造テンソルの特徴的な伸縮と、その統計的な性質が弾性乱流での乱れ生成の鍵を握っていると予想される。このため、実験で観測されている種々の振舞いが、構造テンソルを通じて理解可能かどうかをさぐることが本年度の焦点となる。また、境界層の構造(特に境界層厚さをなどの特徴量を决めている要素の解明)が本系での重要な問題と予想されているため、この点についても調査を行う。また、速度勾配テンソルなどの流れの量と高分子構造テンソル間の配向嗜好関係などの幾何学的関係について渦動力学的なデータ解析をおこなう。最後に弾性乱流について高分子収縮の統計にもとづく現象論的解析を通して本研究の総括を行い、結果の発表を行う。前年度は国際学会(インド)に出席予定であったが、査証取得のための手続きに主催者側の予想以上の時間がかかり学会までに査証取得が間に合わなかったため、この参加費を次年度使用額として繰り越した。この分は本年度の成果発表の学会出張費として使用する計画である。さて、本年度では、まず、予備的計算を終えた本格的な数値シミュレーションの高速化をはかるために、高度な最適化機能(ノード内並列化機能)をもつ商用コンパイラを購入する(15万円程度)。また、粘弾性流体のレオロジーや数値シミュレーションについての専門知識をもつ外部講師との意見交換のため謝金を用意する(10万円程度)。さらに成果発表と研究議論のための国内学会出張旅費と国際学会出張旅費として合計30万円程度を使用する計画である。
(111)B上MnAs/III-V系ヘテロ構造における界面構造と面内スピン伝播

大きなRashbaスピン軌道結合を有する半導体チャネルと強磁性体金属電極との複合構造からなるスピン電界効果トランジスタの実現を目指して、我々はGaAs(111)B上MnAs/InAs系ヘテロ構造を利用したスピンバルブ素子に関する研究を進めている。本研究では、MnAs/III-V系ヘテロ構造を利用したスピンバルブ素子の作製と局所・非局所特性評価を行うとともに、未だ十分にできていない界面構造を原子レベルで評価し、それらを比較検討することにより、界面構造と面内スピン伝播との相関を明らかにする。より具体的には、成長条件や層構造・基板に対する表面形状・結晶構造・磁気特性・電気特性および界面構造の変化を系統的に評価するとともに、チャネルの細線化や金属/絶縁体/半導体ゲート形成を進め、寸法やゲート電界に対するスピンバルブ特性の変化を系統的に評価していく。初年度は、まず、これまで作製してきたGaAs(111)B上のMnAs/InAsおよびMnAs/GaAs/InAsへテロ構造を、成長条件を変えながらMBE成長し、表面形状・結晶構造・磁気特性・電気特性をそれぞれ原子間力/磁気力顕微鏡・X線回折・超伝導干渉素子磁束計・ホール効果により評価し、さらに断面や表面を走査透過電子顕微鏡(STEM)により原子レベルで構造評価を進め、転位密度など結晶欠陥と層構造との関係について知見を得る予定であった。しかしながら、MBE成長実験を担当予定だった留学生が海外の大学院へ進学したため、MBE成長実験がほとんどできなかった。そこで、作製済みの幅広チャネルのスピンバルブ素子を超伝導マグネットとロックインアンプなどを組み合わせた計測システムにより同時測定による局所・非局所スピンバルブ特性評価および解析を進めた。また、電子線リソグラフィーによる細線チャネル形成法および条件の検討も行った。MBE成長による新たな試料作製ができなかったため、大きな目的の一つとしている界面構造評価に着手できていない。MBE成長を担当する大学院生を確保できる見込みのため、遅れている試料作製を加速させ、界面構造評価に着手するとともに、これまでに検討した条件で細線チャネルとMISゲートを有するスピンバルブ素子を試作し、スピンバルブ特性に関して寸法やゲート電界に対する系統的な評価を進める。面内スピン伝播特性と界面構造との相関を明らかにしつつ、さらに結晶成長面での改善も試みる。例えば、格子歪や欠陥密度の低減が有効な場合は、InGaAsバリア層やGaSb基板への変更を試みる。MBE成長実験を担当予定だった留学生が海外の大学院へ進学したため、実験を進められず、実験補助謝金の支払いがなくなったことが主な理由である。
爆発防止モニタリングシステムのための多点非接触型マルチガスセンサの研究

ガスによる爆発事故を防止するためのセンシングシステムを構築した。単一のレーザー光源と非線形素子を併用することで2つの波長を発生させ、酸素とアセチレンの同時測定を行った。非線形素子が高感度化のための波長変調法に及ぼす影響を調べ、信号対雑音比を最大にする条件を見いだした。また、1秒以下の応答時間で半導体式などの他の従来手法に比べて高速に測定できることが確認された。プラントなどの大規模設備におけるガス爆発事故を防止するための多点、非接触型マルチガスセンサの研究を目的とする。本年度は要素技術の検討とシステムの構築を行い、酸素とアセチレンの吸収を確認した。システムは1.5μm帯DFBレーザーと波長変換モジュール(PPLN結晶)を組み合わせた光源と検証用のガスセルで構成され、波長変調法を適用することで高感度化を図っている。最初に波長変換モジュールの特性を測定し、素子温度が56°Cの時に変換効率が最大となり、23mWの基本波に対して1.8mWの第二高調波(波長760.445nm)が発生することがわかった。この波長はこれまでに報告されている酸素ガスの吸収波長の中から、レーザーと波長変換モジュールの動作波長範囲、吸収強度を考慮して選択された。また、200mmのガスセルで実験を行い、酸素ガスの検出限界として光学的厚さ7.4x10-5(濃度0.3%に相当、SNR=1)が確認された。さらに、濃度を変化させたときの吸収信号の線形性と時間応答についても測定を行い、測定系の時定数とほぼ等しい応答を確認した。これらの実験過程において波長変換モジュールなどの光学素子で生じていると考えられる干渉ノイズ信号が大きいことが確認されたことから、測定光路とは別の参照光路を用いて、そのノイズ信号の低減を図った。アセチレンについても同様に光源の波長可変範囲から1521.06nmのR(7)吸収線が最適であることがわかり、実際にその吸収を観測した。これらの実験で得られた諸条件は次年度以降に予定されている研究の基礎的なデータとして利用される。本年度は昨年度に構築されたシステムをもとに、波長変換素子を使用した場合での波長変調法の変調条件と測定系・光学系ノイズについて検証を行った。変調周波数と周波数偏移(変調の深さ)を変化させて測定系のノイズを測定した結果、変調周波数に対して反比例、周波数偏移が大きくなると比例する傾向を示すことがわかった。この変調周波数は次年度に計画されている高速測定方法の検討の際にも利用される。一方の光学系のノイズについては、周波数偏移によってその大きさが変動し、かつ波長によっても変わることが確認された。また、温度に対してはノイズ波形が波長に対してシフトする傾向であった。以上より、1.測定系のノイズは変調周波数を高くすることで小さくできる2.周波数偏移と光学系ノイズの間には相関が見られない3.光学系ノイズは温度で位相が変化するため、逆相の信号を足し合わせることで低減が可能4.測定環境の制約(空間サイズ)がない場合には光学系のノイズ除去について昨年度と同様のデュアルビーム系が有効であることがわかった。これらの実験で得られた諸条件は、本システムが実使用される場合の利用形態と条件を明確化する際に有用であり、次年度に予定されている研究の基礎的なデータとしても利用される。プラントなどでの大規模設備におけるガス爆発事故を防止するための多点、非接触型ガスセンサの要素技術ならびにシステムの開発を主目的とし研究を行った。レーザー方式は非接触型で多点への応用が容易という特長があるものの、ガス種ごとに対応するレーザー光源を必要とする問題点があった。そこで本研究では単一のレーザー光源と波長変換素子を組み合わせることで複数の波長を生成し、異なる吸収波長を有する酸素とアセチレンを測定するシステムを構築した。可視光の受光感度を高めた近赤外光用光検出器を用いることで2つのガスの吸収スペクトルの同時測定が実現された。また、系を光通信帯の半導体レーザーと光ファイバーで構成することで汎用性が高く、かつ光学調整が不要なシステムとなった。一方、波長変換素子で変換された光は強度変化が非線形であるため、これまで一般的に高感度化のために用いられてきた波長変調法をそのまま適用する場合の最適な条件を見いだすことが重要となる。光強度の非線形性に起因する残余強度変調が最小になる非線形素子の動作条件について数値計算を行い実験で確認した結果、波長変換における最大変換効率時の波長とは異なる波長であることが明らかになった。さらに、高速で長期安定性のある測定方法について検討と実験を行い、長期安定性については電流と温度が安定化されている状態においてレーザー波長の変動に伴う吸収信号強度の変化は見られず電気信号系のノイズとほぼ同じレベルが確認された。また、同条件下でガス濃度に対する信号強度の追従性を測定し1s以下の応答速度が得られた。

多点非接触型マルチガスセンサの研究を目的とし、本年度は波長変換光に対して波長変調法を適用する場合の波長変換素子の変調特性とノイズ特性について検証を行った。まず、変調周波数と変調の深さによって変調特性がどのように変化するか測定した。変調周波数を変化させたところ、高い周波数の場合に比べて1kHz以下で吸収スペクトルが小さくなることが確認されたが、検証の結果これは測定系に起因するものであり、変調周波数が変調特性には影響を及ぼさないことがわかった。同様に変調の深さを変化させたところ、吸収スペクトルについては理論計算と同じ傾向が示されが、ベースライン上の干渉ノイズの大きさが変調の深さによって変わることが確認された。次に、波長変換素子のノイズ特性の測定を行った結果、ノイズ成分は前述の干渉ノイズが測定系ノイズに比べて10倍以上大きく、変換素子においても発生していることがわかった。以上より、変調特性である変調周波数と変調の深さについては従来の波長変調法の理論をそのまま利用可能であるものの、ノイズ特性については従来法で生じるノイズに重畳する形で出現することがわかった。このように、研究年度計画の内容が実施され、おおむね順調に進展している。レーザー分光計測計画案の通り、次年度では高速測定および長期安定性の実現を目指す。目的:短応答時間の実現と測定の長期安定性を両立させる手法を検討する。内容:ガスの吸収を測定する場合、吸収プロファイル全体を測定する場合と吸収プロファイルにおける最大吸収値を測定する場合の2通りがある。全体を測定する場合は、吸収最大の点を確実に測定できるが、測定に時間がかかる。一方、吸収最大値を測定する場合は、高速測定ができるが、波長のずれが直接測定値に影響するため、波長のロックが必要となる。これら2方法の長所を生かした方法の検討を行う。方法:最初に吸収プロファイル全体を測定する方法で実験を行い吸収線の形状を確認する。その後、これまでに報告されている波長ロック手法が適用可能か検討を行う。また、波長ロックが長期の測定にどのように影響するか検証する。さらに、吸収線の形状は温度で変化することが考えられ、これが波長のロックと長期安定性にどのように影響を及ぼすか調査する。研究計画の変更あるいは研究遂行上の問題点は特に無い。多点非接触型マルチガスセンサの研究を目的とし、本年度は要素技術の検討とシステムの構築を行った。目的:測定対象となるガスの吸収線の中心波長について検討し、対応する吸収強度から適した光路長のシステムを構築する。内容:本研究では760nm帯に位置する酸素と1520nm帯のアセチレンの吸収線を測定対象とするが、この波長帯には十数本の吸収線が含まれている。そして、その中から、波長変換素子での変換効率、隣接する吸収線との干渉、レーザーの発振特性などを考慮して吸収線を選択する。さらにこの吸収線の吸収強度から光路長を定め、測定システムを構築する。方法:波長変換素子での第二高調波の変換効率を測定し、最大効率での波長を特定した。この値を中心にして、これまでに報告されている酸素の吸収実験やHITRANデータベースの値を参考にしながら、測定対象の吸収線を選定した。