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古記録の史料学的な研究にもとづく室町文化の基層の解明

室町時代は日本の伝統文化の形成された時代であるといわれている。本研究では、さまざまな理由によってこれまで全体像が把握されていなかったこの時代の公家や僧侶の日記を解読し、出版やデータベースの作成によって、その全文紹介を進めた。また日記に登場する人物について研究し、室町文化の形成を考える上で不可欠な人物データベースを作成した。室町時代は、いわゆる「日本的な」文化様式や美意識の成立した時代だとされる。その文化は、公家・武家・僧侶・町衆など異なる階層それぞれで育まれてきた文化要素の接触と混淆から生じたと考えられる。したがって、当該期における諸階層の文化的な営為や、階層をこえた人的交流の実態を明らかにすることは、日本の伝統文化成立の基層を解明するうえで必須だといえる。ところが、文化史研究の現状は、東山文化の推進者とされる足利義政や、著名な連歌師・茶人・絵師など、文化史上における頂点的な人物に焦点をあてた研究が大半であり、室町文化の広大な裾野を形成した、文化史的には無名な人々の文化的な営為や、人的交流の具体相についての研究は進んでいない。その理由の大なるものとして、当該期の研究のための史料的な環境が十分に整備されていないことが挙げられる。具体的には、以下のような問題である。・室町時代の古文書は分量が厖大であり、『平安遺文』『鎌倉遺文』のような集成が行われておらず、当該期の文書を通観する術がない。・室町時代の文化を研究するために重要な史料でありながら、全容の明らかでない古記録が存在している。・その存在は既知であるが、自筆原本の接続の混乱、諸写本の比較検討の困難さ、などの理由から公刊に至っておらず、拠るべき底本が不明確な古記録が多数存在する。・平安・鎌倉時代については、主要な古記録の相当部分の全文DBが作成されているのに対し、室町時代の古記録の全文DB化は寥々たる状況にある。・平安・鎌倉時代と比べて、人名索引などのツール類の整備も進捗していない。このような史料的な環境の制約により、当該期の人物の文化的な営為や人物間交流に関する史的研究は、先行する鎌倉時代と比較しても大きく立ち遅れている。そこで本研究は、史料的な環境を整備することで、具体相の集積を多角的・効率的に果たし、伝統文化そのもののありようの多様さを解明しようとするわけである室町時代は日本の伝統文化の形成された時代であるといわれている。室町時代の古記録を研究資源として活用するために、以下のような研究を行った。(1)前田育徳会所蔵「碧山日録」、史料大成版「蔭涼軒日録」2・3巻、図書寮叢刊「九条家歴世記録」3巻の全文テキストDBを作成した。いずれも、現在校正を進めている。(2)「親長卿記」の人名索引を作成し、史料編纂所DBSHIPSに登録し、所内公開を開始した。(3)国立歴史民俗博物館、国立公文書館、宮内庁書陵部、下郷共済会に所蔵される「兼宣公記」未刊部分の諸本を調査し、底本の確定を行った。また国立歴史民俗博物館に所蔵される広橋家旧蔵史料の中から「兼宣公記」の別記と考えられる記録を摘出した。この底本確定・別記収集の過程で、「兼宣公記」が室町中期の公武の人的交流を分析する上での重要史料であることを確認し、未刊の応永30年以後の「兼宣公記」の解読を行った。(4)既刊の史料纂集版「兼宣公記」の全文テキストDBを作成した。また同書応永29年記にみrられる錯IE簡および脱落の補正に関する研究を行った。(5)国立歴史民俗博物館で2008年度に購入・登録された「古記録断簡」を調査し、応永期の外記中原師胤の日記であることを明らかにした。本研究の目的と重大な関係を有する史料であるだけでなく、学界でまったく知られていない新史料の発見であり、その重要性をかんがみて本研究の対象に加え、断簡の時間軸にそった整序とその解読を進めた。(6)「康富詔紙背文書」「実隆公記紙背文書」の目録化を進めた。(1)前田育徳会所蔵「碧山日録」、史料大成版「蔭凉軒日録」2・3巻の全文テキストDBを完成し、所内公開を開始した。(2)史料大成版「蔭凉軒日録」1巻の全文テキストDBを作成した。現在校正を進めている。(3)「碧山日録」に登場する人物・寺社についての研究を進めた。また同記を『大日本古記録』として刊行するために必要な準備を行った。(4)「親長卿記」の人名索引を『東京大学史料編纂所研究叢書』として刊行した。(5)国立歴史民俗博物館、国立公文書館、宮内庁書陵部、下郷共済会に所蔵される「兼宣公記」未刊部分、および国立歴史民俗博物館所蔵

「広橋家旧蔵史料」に含まれる「兼宣公記」別記を調査し、全文テキストDBを作成した。歴史民俗博物館所蔵分についてはデジタル撮影を行い、全文テキストDBの校正に活用した。また同記に登場する人物についての研究を行った。(5)「兼宣公記」応永29年記の錯簡および脱落の補正に関する研究を行った。(6)国立歴史民俗博物館で2008年度に購入・登録された「中原師胤日記」の全文DBを作成した。また同記のマイクロフィルム撮影を行い、全文DBの校正に活用した。(7)「康富記紙背文書」「実隆公記紙背文書」の目録化を進めた。室町時代の古記録を室町文化の基層を解明するための研究資源として活用するために、以下のような研究を行った。1.前年度までに国立歴史民俗博物館、国立公文書館、宮内庁書陵部、下郷共済会に所蔵される「兼宣公記」未刊部分、および国立歴史民俗博物館所蔵「広橋家旧蔵史料」に含まれる「兼宣公記」別記によって作成した「兼宣公記」全文テキストDBの原本校正を行った。「兼宣公記」を刊本として公開するために必要な交渉を、所蔵者、出版社と行った。2.「兼宣公記」を刊行するための準備として、同記の記事内容についての研究し、登場人物の同定、記事内容の要約の作成を作成した。3.「碧山日録」に登場する人物・寺社についての研究を進めた。また内容についての研究を進め、同記を『大日本古記録』として刊行するための準備を行った、4.国立歴史民俗博物館所蔵「綱光公記」享徳3年記の解読と研究を進め、『東京大学史料編纂所研究紀要』に掲載・公開した。5.宮内庁書陵部所蔵「宗賢卿記」第二巻の解読を進め、全文DBを作成した。6.昨年度作成した国立歴史民俗博物館所蔵「中原師胤日記」の全文DBの原本による校正を行った。また同記に登場する人物についての研究、同記と国立国会図書館所蔵「師郷記」の関係についての研究を行い、全文紹介の準備を進めた。1.国立歴史民俗博物館、国立公文書館、宮内庁書陵部、下郷共済会所蔵「兼宣公記」、および国立歴史民俗博物館所蔵「広橋家旧蔵記録文書典籍類」に含まれる「兼宣公記」別記について、前年度までに作成した全文翻刻をもとに登場人物の同定、記事内容の研究を行い、応永30年・31年分を『史料纂集兼宣公記第二』として2012年度に刊行するために原稿を完成させた。2.尊経閣文庫、史料編纂所所蔵「碧山日録」の校合を行うとともに、登場する人物の同定、記事内容の研究を進め、『大日本古記録碧山日録一』として2012年度に刊行するために原稿を完成させた。3.国立歴史民俗博物館所蔵「綱光公記」寛正3年記の解読と研究を進め、『東京大学史料編纂所研究紀要』に掲載・公開した。4.宮内庁書陵部所蔵「宗賢卿記」一三の解読、登場人物についての研究を進め、研究成果報告書に全文翻刻を掲載した。また人名索引を作成し、併せて掲載した。5.国立歴史民俗博物館所蔵「中原師胤日記」の原本による校正を行い、全文翻刻を『国立歴史民俗博物館研究報告』に掲載するために原稿を作成した。また同記に登場する人物についての研究、同記と国立国会図書館所蔵「師郷記」の関係についての研究を行い、研究成果報告書に掲載した。6.史料編纂所所蔵「高倉永豊卿記」の解読を行い、全文翻刻を発表する準備を進めた。7.研究成果報告書を作成し、室町時代の古記録の記主たちをめぐる人物関係や知識継承に関して考察した論文を掲載した。
幾何の証明問題の解決におけるカブリ・ジオメトリーの利用

本研究の目的は、幾何の証明問題の解決の困難な生徒に対して、コンピュータ・ソフト「カブリ・ジオメトリー」の有効性を実験によって明らかにすることである。また本研究は、実験結果を日仏両国で比較分析することをねらっている。この研究目的に対して、平成6年度では、とくにカブリ・ジオメトリーの「図形の変形機能」に焦点を当て、また平成7年度では、「作図機能」に焦点を当て、教授学的実験を実施した。対象生徒は中学校2年生であり、タ-レスの定理を利用して解決できる問題設定を行なった。実験結果から得られた主要な結論は、次の通りである。(1)カブリ・ジオメトリーの「図形の変形機能」の利用によって、図形に対する「動的な見方」が意識化され、「証明に対する手続き」の主体的な推測活動が行なわれた。(2)カブリ・ジオメトリーの「図形の変形機能」の利用によって、問題の図形の構造が捉えやすく、解決を導く問題の「特殊化」と「視点の変更」がなされた。(3)カブリ・ジオメトリーの「作図機能」によって、問題の図形を作図することは、生徒にとって問題に含められる問題の条件と推論の連鎖を認識するために有用である。(4)カブリ・ジオメトリーの利用によって、日本の生徒は図形の「動的な見方」の強い印象を受け、フランスの生徒は、図形に対する“visualization"を支援された。(5)カブリ・ジオメトリーの利用法についての「教授学的場」の分析から、カブリ・ジオメトリーは生徒にとって「推測を得る手段」、「論駁に対応する手段」、「推測の妥当性を得る手段」として利用されること、またカブリ・ジオメトリーを利用した「教授学的場」の設定は、社会的相互作用を促進する方法となることが明らかになった。1987年以来、筑波大学とフランス・グルノ-ブル大学との大学間協定による日仏共同研究が実施されてきた。我々の研究グループは、幾何の「証明問題」の解決に注目し、日仏両国の生徒の問題解決過程を調査・分析してきた。我々は、とくに日仏両国での証明問題の困難な生徒の活動を分析し、証明の困難の原因の1つとして「図形の動的見方ができない」ことを明らかにした。このような研究視点から、本研究の目的は、幾何の証明問題の解決の困難な生徒に対して、コンピュータ・ソフト「カブリ・ジオメトリー」の有効性を実験によって明らかにすることである。この研究目的に対して、中学校2年生に対して、カブリ・ジオメトリーを利用した教授実験を実施した。実験においては、カブリ・ジオメトリーがもつの機能の中で、とくに「図形の変形機能」を重視した。実験結果の考察から、次の結論が得られた。1.「認知的分析」:カブリ・ジオメトリーの利用は、思考実験を通じて図形の動的視野を拡大すること、多様な推測を生み出し証明に対する方向性を与えることを明らかにした。2.「教授学的場の分析」:生徒によるカブリ・ジオメトリーの利用の目的は、推測を得る手段、論駁に対応する手段、自己の推測の妥当性を得る手段であること、またカブリ・ジオメトリーの利用による教授学的場の設定は、社会的相互作用を促進する方法の1つになることを明らかにした。以上の「認知的分析」および「教授学的場の分析」の双方の分析によって、幾何の証明問題の解決におけるカブリ・ジオメトリーの有効性を明らかにした。さらに本研究は継続研究が予定されており、平成7年度においては、カブリ・ジオメトリーの「図形の変形機能」に加えて「作図機能」を含めた利用法の開発、またフランス側の実験結果との比較分析を行うことが課題となっている。本研究は、平成6年度からの継続研究である。

平成6年では、幾何の証明問題の解決におけるカブリ・ジオメトリーの利用法として、とくに「図形の変形機能」の有効性を明らかにした。本年度における第1の研究目的は、カブリ・ジオメトリーの利用法として、さらに「作図機能」の有効性を調査によって明らかにすることである。第2の研究目的は、日仏両国におけるカブリ・ジオメトリーに関する実験結果の比較検討を行ない、カブリ・ジオメトリーの有効性を明らかにすることである。第1の研究目的に対して、中学校2年生を対象にしてカブリ・ジオメトリーを利用した教授実験を実施し、次の結果を得た。1.証明問題に与えられる図形について、カブリ・ジオメトリーによる作図を行なうことによって、「問題文の意味する図形の条件」および「問題文の意味する推論の連鎖」が明確にされる。2.カブリ・ジオメトリーの「作図機能」は、作図とその消去が容易であり、「多様な図形を容易に作図できること」および「誤った作図を容易に修正できること」から、意欲的な学習を成立させる。第2の研究目的に対して、日仏両国における幾何の証明問題の解決についての実験結果の比較検討を行い、次の結果を得た。1.日仏両国の生徒は、カブリ・ジオメトリーの利用によって「図形の動的見方」が与えられ、「証明の手続き」の推測が可能となる。2.日仏両国の生徒において、「図形の動的見方」をベースとする「証明の手続き」の使用は、問題解決に妥当な方向性を与え、問題解決を可能にする。3.とくに日本の生徒は、カブリ・ジオメトリーの利用によって「証明の手続き」として「タ-レス定理」の使用が容易となる。
建築・土木分野で使用される合成樹脂からの有害揮発性有機化合物発生実態の解明

ジブチルアミンを誘導体化試薬としイソシアネート群を分析する方法を構築し、イソシアネートを使用する工場付近の屋外大気を測定したところ、ヘキサメチレンジイソシアネートが検出された。ダイヤモンドの微粒子を固定した直径5mmの研磨棒をモータで回転させ、ポリウレタンに押し付けて削り取る実験を行った結果、発生量はわずかだが73番のイオンを確認できた。SafeAir芳香族イソシアネートバッジ(検知限界はTDIで0.6ppb、MDIで0.4ppb)を協力者に合計50送付して日常生活で柔軟剤に遭遇して症状が悪化する状況にバッジを設置してもらったところ、全ての場合においてイソシアネートは検出されなかった。本研究は建築・土木関係で多量に使われるようになった合成樹脂材料から、日常的な加温・日射・摩擦などによって有害揮発性有機化合物(イソシアネート、ニトリル、アルデヒド、ケトンなど)が発生する可能性について、現場サンプルの分析と実験室実験により検討することを目指している。今年度は、その利便性ゆえに国内で広範に利用されているポリウレタン類の分解・変質によってイソシアネートが発生する可能性を検討するために、環境サンプルからイソシアネートを検出するために、イソシアネートスタンダードの濃縮法を検討した。禁煙開発された真空式ボルテックス濃縮は、溶媒(トルエン)を高温で加熱することなく高速で揮発させることができる。この方法を用いることで、効果的にイソシアネートサンプルを濃縮できることが確認できた。MDA Scientificガス検知システムを用いて実環境中でのでのイソシアネート検出を試みたところ、複数の現場でイソシアネートが検知された。また同装置ではLC/MS/MSで濃度をキャリブレーションしても精度に問題があることが判明した。従って来年度からは、検知された環境においてサンプルを採取し、定量化はLC/MS/MSで行うこととした。今年度はまた、日常的に発生する摩擦によりポリウレタンからガスを揮発する装置にPTR-MSを接続して分析を行うための準備作業を行った。本研究では建築・土木関係で多量に使われるようになった合成樹脂材料(塗料・接着剤・充填材・断熱材・防音材・シーリング材・軽量盛土など)から、日常的な加温・日射・摩擦などによって発生する可能性がある有害揮発性有機化合物のうち、特にイソシアネートについて、現場サンプルの分析と実験室実験により検討することを目的としている。イソシアネートは揮発性ないし半揮発性で、反応消失しやすく、また重く吸引しにくいため、ガスクロマトグラフィーを用いる場合に普通の手順では検出困難である。誘導化した上での高速液体クロマトグラフ法が濃度測定には最も適している。日本では労働安全衛生法に基づく作業環境測定でTDIを吸光光度法で測定しているが、その他の形態のイソシアネートを含めた分析法の公定法はない。そこで本研究ではISO採用が検討されているシグマ社の方法を用いてLC/MS/MSによる分析法を確立することを目的とした。本研究ではさらに、発生確率が高い条件において、Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry(PTR-MS)をレンタルして実態解明を行うこととした。PTR-MSではソフトな陽子付着反応を利用するため、化合物が反応チューブ内で壊されることなく検出できる。また、ガス・クロマトグラムを使用することなく、揮発性化合物を選択的に定量できる。さらに、比較的高い時間分解能で測定できることから、濃度変動が激しい発生源近くで観測可能である。日常の現場でのイソシアネート発生状況については、化学テープ方式を採用した有毒ガス検知器により発生状況を追跡している市民団体からの情報を取得し、発生源として疑われる物質の特定を図る。前年度から、液体クロマトグラフ法の移動相プログラムを変更し、測定後半で水:アセトニトリルの比率についてアセトニトリル側を上げた。これによって、シグマ社混合標準溶液に含まれるイソシアネート9種中ジフェニルメタンジイソシアネート・イソホロンジイソシアネートが測れるようになり、イソシアン酸を除く8種が測れるようになった。あわせて、前処理の震とう器・遠心分離機・濃縮装置を更新したことによって、分析精度が向上した。日常環境で発生する可能性がある物質として、イソシアネートの含有が表記された接着剤について、ASSET EZ4-NCO Dry Samplerを用いて検出を試みた。また市民団体からイソシアネートの発生が疑われるとの情報提供があった柔軟剤については、原液を用いて検出を試みた。いずれについてもイソシアネート類を検出することはできなかったが、発生していないのか、サンプリングや誘導体化に問題があるのかについては特定できなかった。ポリウレタンを加熱して変色+縮小した試料からもイソシアネートは検出されなかった。PTR-MSについては最初にレンタルした際に標準試薬を分析した。二度目にサンプルを分析する際に、装置が故障したため、分析を行うことができなかった。イソシアネートは強い感作性があり、呼吸器の慢性毒性で回復不能になる。また中枢神経毒性、皮膚粘膜刺激性があるため、塗装現場など発生が確実な作業場では一定濃度以下を保つように義務づけられている。イソシアネートはモノマーが高分子になるつながり方で、違った性質になることから様々な用途(断熱材・建築土木材料・インテリア・家具日用品・衣類・医療および介護用材料など)に使用されている。近年、シックハウスの原因としてイソシアネート塗料を訴える患者が増加している。

また、建築現場からの空気や柔軟剤の香りでイソシアネートによる症状と似た症状を発症する化学物質過敏症患者が増加しているとの情報があったことから、本研究では1)LC/MS/MSにより各種イソシアネートを定量化する方法の開発、2)既存のバッジによる生活環境でのイソシアネート曝露状況の調査、3)PTR-MSを用いたウレタンの加圧によるイソシアネート発生実験を行った。1)についてはジブチルアミン(DBA)を誘導体化試薬としイソシアネート群を分析する方法を構築した。その方法を適用して、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)使用工場周辺4箇所で大気試料を捕集し、前処理後、半定量的に機器分析を行った。その結果、北西風の風下に当たる南東位置においてHDIを検出した。2)については、特に柔軟剤の香りがする際にイソシアネートに曝露された際に生じる症状を起こす化学物質過敏症患者が多いとの情報があったため、柔軟剤で発症する患者約10名に市販の検出バッジを送って日常環境での濃度の測定を依頼した。その結果、症状が発生しているときでもイソシアネート類は検出されなかった。3)についてはダイヤモンド研磨棒で摩擦することで、発生量はわずかだが、73番のイオンを確認できた。ジブチルアミンを誘導体化試薬としイソシアネート群を分析する方法を構築し、イソシアネートを使用する工場付近の屋外大気を測定したところ、ヘキサメチレンジイソシアネートが検出された。ダイヤモンドの微粒子を固定した直径5mmの研磨棒をモータで回転させ、ポリウレタンに押し付けて削り取る実験を行った結果、発生量はわずかだが73番のイオンを確認できた。SafeAir芳香族イソシアネートバッジ(検知限界はTDIで0.6ppb、MDIで0.4ppb)を協力者に合計50送付して日常生活で柔軟剤に遭遇して症状が悪化する状況にバッジを設置してもらったところ、全ての場合においてイソシアネートは検出されなかった。MDA Scientiicガス検知システムを用いた検知については予定通り進んだが、LC/MS/MSを用いた定量化については、濃縮方法を開発するのに時間がかかった。一方で、日常的な摩擦によりVOCを発生させる実験装置とPTR-MSを接続しての分析については、前倒しで準備を開始できた。最終年度に当たる平成28年度は、今年度に骨格が完成したLC/MS/MSを用いた分析法によって、市販されている塗料や柔軟剤を中心に、イソシアネートの検出を試みる。特に柔軟剤については、洗濯や乾燥など、実生活の作業状況に近似した環境を実験装置で再現し、その状況での気体採取を試みる。市販の接着剤については8種が測れるようになった移動相設定でLC/MS/MS測定を行うとともに、誘導化について改良したサンプリングも行う。ポリウレタンからのイソシアネート発生条件の特定については、PTR-MSが使用できる状態になり次第実験を行う。装置までの導入までにイソシアネートが変質する可能性があるので、導入方法の検討を先行させる。地球化学昨年度遂行できなかった環境中サンプルの濃度分析については、6月を目処に、実環境で採取したサンプルでイソシアネート濃度の定量化を行う。
二波長合成レーザーパルスを用いた単一アト秒パルスの発生と評価

近赤外域の二波長合成レーザーパルスを用いることで,簡易に孤立アト秒パルス(isolated attosecond pulse: IAP)を発生できる手法の開発を行い,パルス幅500アト秒,パルスエネルギー1.3マイクロジュール,瞬間パワー2.6ギガワットの出力を持つIAP光源の開発に成功した.本手法は,励起レーザーからの高い変換効率と,優れた出力スケーラビリティーを兼ね備えている.また開発した光源の高出力性を示すため,IAP光源による非線形光学研究の実験的デモンストレーションを行った.昨年度,申請課題の大きな目的であったマイクロジュールクラスの高調波出力を達成することに成功し.アト秒パルスの高出力化の指針を確立した.本年度は,研究実施計画に基づき,開発したアト秒光源のパルス幅評価の研究に取り組んだ.実験では,高調波のカットオフ近傍のスペクトルをSc/Si多層膜ミラーにより選び出し,窒素分子に集光した.次に,アト秒パルスとの相互作用により発生したイオン種を,飛行時間測定型(TOF)のイオン分光器により計測した.TOFイオン分光器で観測したイオンの中で,質量数/電荷が14の位置の質量スペクトルを詳しく調べると,中心にあるピークの両脇に2つのピークが観測された.これは窒素イオンが高い運動エネルギーを持って放出された事を意味し,見積られた運動エネルギーの値から二価の窒素分子のクーロン爆発によって生じたものである事が分かった.次に,観測された窒素イオンの信号を自己相関信号として用い,アト秒パルスの時間幅計測を行った.空間的に分割した2つのアト秒パルスの遅延を走査しながら、質量スペクトルの強度を記録した結果,アト秒パルスの生成が自己相関信号として観測された.相関波形より評価される高調波の時間波形は500 asであり,出力エネルギー及びパルス幅からIAPのピークパワーは2.6 GWと見積もられた.本研究により実現されたIAPエネルギーは,従来法と比較して二桁以上高く,自己相関法で評価されたIAPとしては世界最短のパルス幅を持つ.開発された光源は,非線形現象を励起できる世界最短のIAP光源であると共に,テーブルトップサイズながら加速器ベースのEUV-FEL光源を凌駕する瞬間パワーを有している.昨年度までに,近赤外域の二波長合成レーザーパルスを用いることにより,簡易に孤立アト秒パルス(isolated attosecond pulse: IAP)を発生させる手法の開発を行い,GWクラスの出力を持つIAP光源の開発に成功した.本手法は,申請者が提案,実証してきた二つのオリジナル手法に基づいており,高い変換効率と優れたパワースケーラビリティーを兼ね備えている.本年度は,IAP発生の安定化及び最適化を行うため,二波長合成レーザーパルス生成に利用するマッハツェンダー干渉計内にアクティブなフィードバック系を組み込み,合成電場の安定化に取り組んだ.まず光学経路の安定度を評価するため,CWレーザー光を光学経路に通し,その空間干渉を計測することで位相安定性を評価した.経路内の空気揺らぎや振動等によって相対位相がドリフトしていることが観測された.そこでOPAの光学経路にウェッジプレートを挿入し,計測した相対位相値を参照信号として,動的なフィードバックをウェッジプレートにかけ,その挿入深さをコントロールすることで遅延経路の安定化を行った.結果,光学経路のドリフトを2nm以下,時間に換算すると55 asにまで低減することに成功した.このフィードバック制御により,二波長合成レーザー場の時間プロファイルを長期時間にわたって固定することが可能となった.また二波長レーザー電場を利用した新たな研究テーマとして電子の局在化に関する数値シミュレーション研究を新たにスタートさせた.二波長レーザー間の位相をコントロールすることで効率よく電子を局在化制御できる手法の探索に成功した.近赤外域の二波長合成レーザーパルスを用いることで,簡易に孤立アト秒パルス(isolated attosecond pulse: IAP)を発生できる手法の開発を行い,パルス幅500アト秒,パルスエネルギー1.3マイクロジュール,瞬間パワー2.6ギガワットの出力を持つIAP光源の開発に成功した.本手法は,励起レーザーからの高い変換効率と,優れた出力スケーラビリティーを兼ね備えている.また開発した光源の高出力性を示すため,IAP光源による非線形光学研究の実験的デモンストレーションを行った.二波長合成レーザー電場の高出力化と,それらを用いた高次高調波発生実験を行い広帯域高且つ高効率化な高調波発生研究を行った.二波長合成レーザー光の発生には,チタンサファイヤレーザーから発生した800 nm光(30 fs)と光パラメトリック増幅により出力されたシグナルIR光(35 fs)を時間・空間で合成する事で発生させた.二波長レーザー法における高次高調波発生の最適化条件の探索を行った.最適化パラメーターとして二波長レーザー光の電場構造,及び媒質条件を用いて,発生する高次高調波の高輝度化を行った.それら予備実験により得られた知見を元に,高調波発生装置を既存の装置をベースにして10倍以上スケーリングアップし,次年度のパルス幅計測に向けた実験装置の構築を行った.高調波発生媒質にゼノンガスを用いることで,本申請課題の発生目標値であるマイクロジュールクラスの高調波出力を達成することに成功した.高調波スペクトルのカットオフ近傍をSc/Si多層膜ミラーにより選び出すことにより,時間幅にして500アト秒の単一パルスが得られると考えられる.またプラトー部においては準連続スペクトルが得られており,SiCミラーで広帯域にスペクトルを切り出すことで350アト秒程度の時間幅を持つ高調波パルスが得られる可能性がある.

得られた高次高調波の将来的な応用研究を見据えて,コヒーレント光を用いた物体の微細イメージング法の検討を計算機シミュレーションにより行った.研究課題において大きな目標であった,単一アト秒パルスの高出力化,及びそのパルス幅特性の評価の両方を達成することに成功した.得られた単一アト秒光源のエネルギーはマイクロジュールクラスに達しており,世界最高の出力を有している.時間幅評価は,従来から行われている可視レーザーとの相互相関計測ではなく,窒素分子の非共鳴・二光子吸収過程を用いた自己相関計測を用いて評価を行った.相互相関計測によるパルス幅評価は,評価途中に計算の為の各種仮定が入る事や,複雑なデーター解析が必要な事から,その評価結果に対して議論が多かった.自己相関法は非線形プロセスを誘起する媒質が非共鳴な応答をする限りパルス光の時間波形を直接反映した信号が得られる事から,可視レーザーの一般的なパルス幅計測として広く使用されており,最も信頼できる時間波形測定として位置づけられている.これまではアト秒パルスの出力エネルギーが低いために,自己相関計測による評価は不可能であったが,交付課題の研究成果により,それらが可能となった.また測定対象とした窒素分子の二光子吸収過程は,アト秒パルス幅の情報を与えるだけでなく,XUV領域の非線形プロセスという物理現象としても大変興味深い.以上,交付課題の成果から,開発した高調波光源が,非線形現象を誘起できる程に強力で,且つアト秒という時間幅を持つことが裏付けられた.研究課題において大きな目標であった,単一アト秒パルスの高出力化に成功し,マイクロジュールクラスの出力が得られている.また発生条件に位相整合技術を取り入れることで,高効率化にも成功した.高調波の高出力化が本研究の最も大きなキーポイントであった点を考えると,研究目標はほぼ達成したと考える.また次年度の計画を前倒ししてパルス幅計測装置の構築を完了しており,当初の計画以上のスピードで研究が進展している.交付課題により実証されたアト秒パルスの高出力化法に基づき,より短波長域のアト秒光源の開発を行う.
園芸作物におけるエチレンの生理作用と青酸代謝

園芸作物、とくに果実を用いてエチレンの生成に伴なう青酸代謝について調査を行った。クリマクテリック型果実は成熟に伴って急激な呼吸の上昇とエチレン生成がみられるが、この時シアンを代謝する酵素であるβ-シアノアラニン合成酵素活性も急激に増加することが明らかとなった。一方、非クリマクテリック型の果実は成熟に伴って呼吸の上昇もエチレン生成の増加も認められないが、β-シアノアラニン合成酵素活性の増加も認められなかった。しかしながら、非クリマクテリック型果実でも老化する過程では、わずかにエチレン生成の上昇が認められ、それに伴ってβ-シアノアラニン合成酵素活性の増加も認められた。また、リンゴ果実を切り刻むと傷害エチレンの発生が認められるが、それに伴ってβ-シアノアラニン合成酵素活性、シアン含量の増加が認められた。組織中のシアン含量を測定するのに、組織のホモジュネートを直接【Br_2】でブロム化して、BrCNをECDもしくはFTDがスクロマトグラフを用いた。従って、本研究における生体内のシアン含量は必ずしも遊離のシアンだけを表わしているとは言えない面がある。そこで、更にシアンの局在性を調査したところ、本方法で測定されるシアンの大部分は膜構造に結合しているらしいということが分った。また、クリマクテリック型果実では成熟に伴って上昇する呼吸はシアン耐性呼吸径路が働いているとされているが、本研究の結果より、このシアン耐性呼吸はβ-シアノアラニン合成酵素活性の増加と密接に結びついているように思われた。以上の結果より、植物体におけるエチレンの生合成には青酸代謝が密接に関連しており、窒素の代謝という点からみるとエチレンの生合成はアミノ酸代謝の一部であると言える。今後、エチレンの生理作用に関しては、その作用点、代謝という面からの研究がなされる必要があると思われる。
ヒトとマーモセットの成体海馬ニューロン新生の再検討

脳の大部分では、成体になるとニューロンは新生しないが、海馬の顆粒細胞層では成体になってもニューロンの新生が続いている。この「成体脳のニューロン新生」は、現在再生医療、記憶・学習機構、精神疾患など様々な分野で精力的に研究されている。このような研究は主にネズミで行われていたが、成人の海馬でどの程度ニューロンが新生されているのかについては矛盾した結果の報告が多数あり未だに結論が出ていない。本研究の目的は、この問題の決着を目指して、成人とヒトに近いサル(マーモセット)を用いて、ヒトのニューロン新生について再検討することである。
表面反応の研究

紫外レーザー誘起の光励起脱離について、Pt(001)、(111)からのNO分子の脱離の研究は、脱離種の状態弁別した検出、試料処理の効果など詳細に調べた結果、高反応選択性も含めて説明できる脱離機構を構築できた。Cl吸着したSi(111)7X7表面からの光励起脱離を走査トンネル顕微鏡を用いて超高真空下で調べた。λ=266nmの光では2、3塩化物のみが脱離し、1塩化物は脱離しないこと、λ=355nmではすべての塩化物が脱離しないという反応選択性をみいだした。Si表面の極浅層へのBドーピングを実現するために、Bの吸着量を制御したレーザードーピングを試みた。(BC_2H_5) _2H)を熱解によりH終端Si表面に280320°Cで堆積させた場合、Bの単原子層堆積が実現できた。さらにこれをレーザーアニールすることで、100nm以下の拡散層を形成できた。シリルラジカルを活性表面種とするa-Si:H膜の堆積初期過程で理想的な層状成長に近い膜成長モードが発現していることをみいだした。Si(001)たSiO_2表面のXeF_2によるエッチング反応の36eVの放射光のアンジュレーター光励起効果を、反応生成脱離した中性化学種の速度分布と質量を測定することによって明らかにした。Si表面上のClの挙動について、2次元表示型球面分析器をもちいて電子刺激脱離の研究をした。その結果、吸着はラングミュアー吸着式に従う典型的な化学吸着であり、脱離は価電子とCl2p内殻電子の励起によることが判明した。また表面障壁の効果という興味ある現象を観測した。カルコパイライト化合物の結晶成長時における光照射効果を調べるために、AgGaS_2のMOVPE法によるエピクキシャル成長を検討し、良好な成長表面を得る条件を明らかにした。次に、光照射の効果がII-VI族化合物と相違があることが判明した。高出力フェムト秒レーザーは開発中である。
非一様宇宙モデルを用いた宇宙論シナリオの研究

非一様ボイドモデルはダークエネルギーなしで宇宙の加速膨張を説明しうる.標準的なボイドモデルの拡張として,非等方性を持つ状況を考え距離赤方偏移関係における角度方向平均を行なった.光学スカラーに対する発展方程式(距離方程式)に対して角度平均を実行した結果,得られた方程式はLTB時空中での距離方程式に対していわゆるDyerRoerder的な拡張を行なったものと一致した.得られた方程式を数値的に解くことで,Type Ia超新星の観測データと比較し,非等方性の存在はより小さいサイズのボイドとより大きい値の物質の密度パラメーターを許しうることが明らかとなった.非一様ボイドモデルはダークエネルギーなしで宇宙の加速膨張を説明しうる.標準的なボイドモデルの拡張として,非等方性を持つ状況を考え距離赤方偏移関係における角度方向平均を行なった.光学スカラーに対する発展方程式(距離方程式)に対して角度平均を実行した結果,得られた方程式はLTB時空中での距離方程式に対していわゆるDyerRoerder的な拡張を行なったものと一致した.得られた方程式を数値的に解くことで,Type Ia超新星の観測データと比較し,非等方性の存在はより小さいサイズのボイドとより大きい値の物質の密度パラメーターを許しうることが明らかとなった.実際の宇宙の観測において,観測データとしての天体までの距離は,赤方偏移と見かけの明るさの関係として得られ,その関係を通じてフリードマン宇宙モデルのパラメーターが決定される.しかしながら,非一様宇宙で同じ観測を行ったとしても,赤方偏移と見かけの明るさの関係は,観測者の場所や観測する方向に依存して変化し,そのままでは宇宙全体に対する情報を抽出することができない.そこで非一様宇宙における距離の概念を正確に把握する目的で,非一様球対称厳密解であるTolman-Bondi時空における光度距離を観測者からのredshiftの関数として一般的な級数展開の形で求めた.これまでも類似の研究は存在したが,それらは限定された場合の解析であった.我々はTolman-Bondi解の持つ最も一般的な任意関数の自由度を含んだ形で,光度距離の展開形を得る事に成功した.得られた表式を用いて,宇宙の曲率や物質の密度揺らぎの存在により,光度距離がどのような影響を受けるかを議論した.実際の宇宙の観測において,観測データとしての天体までの距離は,赤方偏移と見かけの明るさの関係として得られる.その関係を通じて一様等方宇宙モデルであるフリードマン宇宙のパラメーターが決定される.しかしながら,非一様宇宙において同様の観測を行ったとしても,赤方偏移と見かけの明るさの関係は,観測者の場所や観測する方向に依存して変化してしまい,そのままでは宇宙全体に対する情報を抽出することができない.そこで非一様宇宙における距離の概念を正確に把握する目的で,一般的な非一様時空を球対称時空に射影することで,非等方性の効果を取り入れた距離に対する方程式の導出を行った.任意の非一様時空を用意し,光源までの距離に対して観測者中心の角度方向平均を行うことで,球対称時空に射影された距離方程式を得た.射影する球対称時空はEinstein方程式の厳密解であるLTBモデルを用いる.得られた方程式は非等方性の効果を1つの任意関数として含み,形式としては非一様宇宙の光の伝播方程式として広く採用されているDyer-Roederの距離方程式と同じとなることが明らかとなった.この方程式を超新星の観測データとフィットさせることで,逆に非一様性の大きさとスケールがどのように観測から制限されるかを議論した.宇宙の観測においては,観測データとしての天体までの距離は,赤方偏移と見かけの明るさの関係として得られる.その関係を通じて一様等方宇宙モデルであるフリードマン宇宙のパラメーターが決定される.しかしながら,非一様宇宙において同様の観測を行ったとしても,赤方偏移と見かけの明るさの関係は,観測者の場所や観測する方向に依存して変化してしまい,そのままでは宇宙全体に対する情報を抽出することができない.そこで前年度に引き続き.非一様宇宙における距離の概念を正確に把握する目的で,一般的な非一様時空を球対称時空に射影することで,非等方性の効果を取り入れた距離に対する方程式の導出ならびにその方程式の性質の解析を行なった.本年度は距離方程式の導出にあたって仮定していた光のシェア効果の無視の妥当性を中心に解析を行なった.光の伝播方程式の角度平均に対してシェアの効果がどのように影響を受けるかを考察し,それを無視することの妥当性を吟味した.
同期計測された車両群を利用した沿線橋梁の固有振動数一括抽出手法の構築

橋梁など構造物の挙動や性能を適切に把握することは,設計や管理において考慮すべき不確定性を低減し,効率的な建設・維持管理によるコスト削減や安全性向上をもたらすと期待される.構造物の現状を設計時の想定と比較したり,経年変化を把握したりする指標としては,固有振動数が多く利用されてきた.しかし,橋梁は極めて多数で,それらの動特性把握には手間と時間を要し,データの把握・蓄積には至っていない.本研究では,複数の移動車両に加速度計とGPSを設置し,互いに正確な時刻同期をとりながら橋梁上を走行することで,橋梁振動特性を把握する,簡便な方法を開発し,実橋梁で検証を行った.橋梁など構造物の挙動や性能を適切に把握することは,設計や管理において考慮すべき不確定性を低減し,効率的な建設・維持管理によるコスト削減や安全性向上をもたらすと期待される.構造物の現状を設計時の想定と比較したり,経年変化を把握したりする指標としては,固有振動数が多く利用されてきた.しかし,橋梁は極めて多数で,それらの動特性把握には手間と時間を要し,データの把握・蓄積には至っていない.本研究では,複数の移動車両に加速度計とGPSを設置し,互いに正確な時刻同期をとりながら橋梁上を走行することで,橋梁振動特性を把握する,簡便な方法を開発し,実橋梁で検証を行った.橋梁など構造物の挙動や性能を適切に把握することは,設計や管理において考慮すべき不確定性を低減し,効率的な建設・維持管理によるコスト削減や安全性向上をもたらすと期待される.構造物の現状を設計時の想定と比較したり,経年変化を把握したりする指標としては,固有振動数が多く利用されてきた.計測技術の進展もあり,振動数推定も容易になりつつある.しかしながら,道路事業者や地方自治体が管理する橋梁は極めて多数で,それらの動特性把握には手間と時間を要し,データの把握・蓄積には至っていない.そこで,本研究では,複数の移動車両に加速度計とGPSを設置し,互いに正確な時刻同期をとりながら橋梁上を走行することで,橋梁振動特性を把握する,簡便な方法を開発する.平成25年度は数値シミュレーションにより,解析手法の妥当性を検討した.単純な梁モデル上を多自由度系で表される車両が複数走行した場合の車両応答および橋梁応答を数値計算し,車両応答から梁モデルの固有振動数を同定するアルゴリズムを評価した.さらに,移動車両を同期して計測するための計測ツールの構築も行った橋梁など構造物の挙動や性能を適切に把握することは,設計や管理において考慮すべき不確定性を低減し,効率的な建設・維持管理によるコスト削減や安全性向上をもたらすと期待される.構造物の現状を設計時の想定と比較したり,経年変化を把握したりする指標としては,固有振動数が多く利用されてきた.計測技術の進展もあり,振動数推定も容易になりつつある.しかしながら,道路事業者や地方自治体が管理する橋梁は多数で,それらの動特性把握には手間と時間を要し,データの把握・蓄積には至っていない.そこで,本研究では,複数の移動車両に加速度計とGPSを設置し,互いに正確な時刻同期をとりながら橋梁上を走行することで,橋梁振動特性を把握する,簡便な方法を開発し,実橋梁で検証を行った.まず,橋梁の有限要素モデルと車両ハーフカーモデルを利用して,車両・橋梁の相互作用を考慮した数値シミュレーションを実施した.車両特性,走行速度,2車両間の距離をパラメータとして,様々なケースの橋梁・車両応答を算出した.1車両の加速度応答パワースペクトルでは,橋梁固有振動数以外にも複数のスペクトルピークがあり,橋梁固有振動数を一意に推定することが難しいが,2車両の加速度応答のクロススペクトルを算出することで,橋梁固有振動数のみを抽出できることを示した.さらに,実橋梁で車両2台を利用して走行試験を行った.GPSを利用して2車両の計測データを同期し,クロススペクトルを算出することで橋梁固有振動数を抽出できることを示した.構造物および車両の動力学,モニタリング当初の予定通り数値シミュレーションにより,解析アルゴリズムの妥当性を検討できた.さらに,移動車両で利用するための同期計測システムツールも開発した.ターゲットとする橋梁を1,2種類選定し,それらに特化して手法の妥当性をシミュレーションと実測により適用可能性を検討する.平成25年度はアルゴリズムの検討をシミュレーション上で多数実施し,実橋梁での計測は平成26年度に予定している.計測システムの詳細設計は計測直前に(平成26年度),新しく利用可能となることが予想される機器を利用して行うことにしたため,次年度使用額が生じている.計測用ノード制作費および計測用PC購入費として使用する予定である.
クロイツフェルト・ヤコブ病のタイプを鑑別可能なコンビネーションQUIC法の構築

孤発性クロイツフェルト・ヤコブ病を代表とするプリオン病には病理像の異なる様々なタイプ(病理型)が存在し、それにより予後が異なるが、生前の診断や鑑別が困難な例も多い。本研究の目的は、プリオン病発症に関与する異常型プリオン蛋白(PrP)を早期検出可能にした試験管内異常型プリオン蛋白増幅法(RT-QUIC法)をさらに改良させることで、プリオン病のタイプを早期に鑑別できる手法を確立することである。本法は基質としてリコンビナントPrP(recPrP)を要するが、RT-QUIC法はこのrecPrPの配列に依存すると考えられている。そこで、どの配列が重要なのか、またそれはタイプ毎に異なるのかを確かめる。前年度は、プリオン病タイプ間におけるRT-QUIC反応感受性を制御している重要配列を同定するために複数のPrPペプチドを用いて競合阻害実験を行った。従来のRT-QUIC反応液にPrPペプチドを単一、もしくは2種類加えて、タイプの異なる患者脳乳剤試料を用いて凝集反応を観た。日本で大半を占める3型の脳乳剤を用いて検討したところ、単一のPrPペプチドを加えることで、MM1型およびMM2視床型脳乳剤のQUIC反応に遅延効果を示すペプチドが得られた。MM2皮質型脳乳剤においては大きな遅延効果は得られなかった。効果を示したペプチドについて2種類同時に加えてQUIC反応を試みたところ、MM2視床型において遅延効果が観られた。しかしながらその差はわずかであった。平成30年度は、遅延効果を示した領域を欠失させたリコンビナント蛋白のデザイン設計およびそのリコンビナント蛋白発現遺伝子の構築を進めた。今後は、これら構築したリコンビナント蛋白を基質としたRT-QUIC解析を試みる。また、今年度構築できなかったリコンビナント蛋白についても進めていく。また、効果のあったペプチド3種類加えたQUICは現在も進めている。単一ペプチドを用いた競合阻害実験は、全て行い、それにより、QUIC反応を遅延させるペプチドが得られた。2種類のペプチドを同時に加えた2種混合QUICおよび3種混合QUICは現在進行させている。現在、効果の得られたペプチド配列を欠失させたリコンビナント蛋白recPrPの構築を進めている。いくつかのリコンビナント蛋白は構築したが、不思議なことに配列の違いにより得られるリコンビナント蛋白の回収量が異なる結果が得られた。この回収量の違いは、ベクター側を改良することで改善される場合もあることも理解してきた。3種混合QUICによる競合阻害実験、および効果を示さなかったPrPペプチドを用いた2種混合QUICの競合阻害実験は現在進めている。また、効果を示した配列を欠失させたリコンビナント蛋白recPrPのデザイン設計およびリコンビナント蛋白発現遺伝子の構築は今、現在進めている。いくつかリコンビナント蛋白は構築済みである。これらはRT-QUIC法の基質として用いる。また、構築したリコンビナント蛋白等については2次構造の相違を比較する。本研究の目的は、プリオン病発症に関与する異常型プリオン蛋白(PrP)を早期検出可能にした試験管内異常型プリオン蛋白増幅法(Real Time Quaking-Induced Conversion: RT-QUIC法)をさらに改良させることで、プリオン病のタイプを早期に鑑別できる手法を確立することである。平成29年度は、プリオン病タイプ間(MM1とMM2)におけるRT-QUIC反応感受性を制御している重要配列を同定するために複数のPrPペプチドを用いて競合阻害実験を行った。従来のRT-QUIC反応液にPrPペプチドを単一もしくは2種類加えて、上記タイプの患者脳乳剤試料を用いて凝集反応を観た。単一のPrPペプチドを加えることで、MM1型およびMM2視床型脳乳剤のQUIC反応に遅延効果を示すペプチドが得られた。しかしながらその差はわずかであることから、今後は効果のあったペプチド3種類加えたQUICを試みる。また、単一では効果の得られなかったペプチドについても2種類混合QUICを試みる。また、上記に並行して効果を示した配列を欠失させたrecPrPを構築し、RT-QUIC法の基質として用いる。また、効果を示した配列を欠失させたrecPrPは現在作成中である。

本法は基質としてリコンビナントPrP(recPrP)を要するが、RT-QUIC法はこのrecPrPの配列に依存すると考えられている。そこで、どの配列が重要なのか、またそれはタイプ毎に異なるのかを確かめる。前年度は、プリオン病タイプ間におけるRT-QUIC反応感受性を制御している重要配列を同定するために複数のPrPペプチドを用いて競合阻害実験を行った。従来のRT-QUIC反応液にPrPペプチドを単一、もしくは2種類加えて、タイプの異なる患者脳乳剤試料を用いて凝集反応を観た。日本で大半を占める3型の脳乳剤を用いて検討したところ、単一のPrPペプチドを加えることで、MM1型およびMM2視床型脳乳剤のQUIC反応に遅延効果を示すペプチドが得られた。MM2皮質型脳乳剤においては大きな遅延効果は得られなかった。効果を示したペプチドについて2種類同時に加えてQUIC反応を試みたところ、MM2視床型において遅延効果が観られた。しかしながらその差はわずかであった。平成30年度は、遅延効果を示した領域を欠失させたリコンビナント蛋白のデザイン設計およびそのリコンビナント蛋白発現遺伝子の構築を進めた。今後は、これら構築したリコンビナント蛋白を基質としたRT-QUIC解析を試みる。また、今年度構築できなかったリコンビナント蛋白についても進めていく。また、効果のあったペプチド3種類加えたQUICは現在も進めている。単一ペプチドを用いた競合阻害実験は、全て行い、それにより、QUIC反応を遅延させるペプチドが得られた。2種類のペプチドを同時に加えた2種混合QUICおよび3種混合QUICは現在進行させている。現在、効果の得られたペプチド配列を欠失させたリコンビナント蛋白recPrPの構築を進めている。いくつかのリコンビナント蛋白は構築したが、不思議なことに配列の違いにより得られるリコンビナント蛋白の回収量が異なる結果が得られた。この回収量の違いは、ベクター側を改良することで改善される場合もあることも理解してきた。2種混合QUICおよび3種混合QUICによる競合阻害実験を進める。また、効果を示した配列を欠失させたrecPrPを構築し、RT-QUIC法の基質として用いる。構築したrecPrPについては2次構造の相違を比較する。3種混合QUICによる競合阻害実験、および効果を示さなかったPrPペプチドを用いた2種混合QUICの競合阻害実験は現在進めている。また、効果を示した配列を欠失させたリコンビナント蛋白recPrPのデザイン設計およびリコンビナント蛋白発現遺伝子の構築は今、現在進めている。いくつかリコンビナント蛋白は構築済みである。これらはRT-QUIC法の基質として用いる。また、構築したリコンビナント蛋白等については2次構造の相違を比較する。(理由)今年度は主にペプチドを用いた実験を遂行した。今年度購入予定であったNi-NTAスーパーフローアガロースはRT-QUIC法に用いるリコンビナント蛋白の精製に有用である。
マイクロ・ナノメカニカルシステムの高周波デバイス応用

本研究の目的は、シリコンマイクロマシニング技術によって高速で振動する微小な機械的振動子を製作し、その振動を真空電界放出現象の電子によって検出する方法を確立することにある。また,研究の応用先として、高周波無線通信用の高Q値周波数フィルタを想定している。2005年度は、(1)電界放出電流を安定に測定するための周辺回路の構成、(2)シリコン基板中への漏れ電流を低減するためのマイクロ構造の設計手法の確立、(3)マイクロ振動子による電界放出電流の変調の測定の3点を重点的に検証した。まず、(1)の電界放出電流の計測に関しては、デバイスを収納した超高真空装置に高耐圧・高アイソレーションのフィードスルー(特別設計品)を取り付け、その端子と市販の半導体パラメタアナライザとの間に測定環境の電磁ノイズが乗らないように配線を接地した。使用装置には、アノード、カソードそれぞれに±200Vまでの高電圧を印加でき、かつ、数十pA程度の微小な電流を計測できるものを使用した。(2)に関しては、シリコン酸化膜によって絶縁されているマイクロ構造間のリーク電流(数nm)が問題になったために、隣接するパターン間にシールド電極を挿入し、かつ、金属被覆工程(スパッタ)の回り込みを抑制できるパターン構成を考案した。(3)に関しては、電界放出電流の再現性が不十分ではあるが、静電アクチュエータ型の振動子の動きによって電流強度に変調が掛かる様子を観察することができた本研究は,シリコンマイクロマシニング技術によって製作したフィールドエミッション(電荷放出)型の電子銃を,高周波通信用(2GHz程度)のバンドパスフィルタなどへ応用するものである.すなわち,電界放出電流電極の近傍(1μm以下)に,マイクロマシニングによるナノ振動子を配置し,その振動が電界放出電流に及ぼす影響をみることによって,非常に微小な(ナノメートル以下の)振動を検出する.さらに,振動子の共振周波数をGHz帯に設計することにより,高周波数のバンドパスフィルタとして用いることを検討している.これまでに,貼り合わせSOI基板を高アスペクト比ドライエッチングとシリコン異方性ウェットエッチングの組み合わせにより,先端半径が数十ナノメートル,電極間隔数ミクロンの対向電極を形成した.このデバイスを超高真空(10E-8 Torr)チャンバに入れて,電極間に数十100Vの電圧を印加したときの電界放出電流を実験的に観測した.また,この電流が電界放出に由来するものであることを,FNプロットにより確認した.さらに,電子弾道の近傍に設置する機械的ナノ振動子の共振周波数について有限要素法等の開発ツールを用いて設計を行い,数百kHzから数MHzの範囲における設計手法を確立した.数MHz以上の共振周波数に関しては,製作プロセスをフォトリソグラフィーから電子ビーム描画装置を用いる方法に変更する必要がある.本研究の目的は,シリコンマイクロマシニング技術によって高速で振動する微小な機械的振動子を製作し,その振動を真空電界放出現象の電子によって検出する方法を確立することにある.また,研究の応用先として,高周波無線通信用の高Q値周波数フィルタを想定している。2005年度は,電界放出現象を安定して測定するための機械振動子として,様々な形式のデバイスを設計,製作した。特に,電界放出電極の先端半径を数十nm以下に小さくし,かつ,電極全体を機械的に振動するためのマイクロアクチュエータ機構を集積化した.電界放出電流が電気機械的に変調されている様子を簡単に計測するために,アクチュエータの共振周波数を1kHz程度に低く抑えたものを用意した。これにより,電極間距離(数百nm)に比べて,ギャップ変調距離を1μm程度と余裕を持たせることができた。一方,より高速の現象を計測するために,共振周波数が100kHz程度のデバイスも併せて試作した.また,試作に用いたSOI基板の膜厚構成を見直して,より安定してマイクロアクチュエータ機構が製作できるような工夫を各種行っている。これにより,本研究の以前の方法に比べて,より低電圧で駆動できるようになった(駆動電圧150Vにより変位1μm程度を発生)。研究計画最終年度の今年には,シリコン電極の表面に仕事関数の小さな金属材料を被覆して電界放出電流を増大させ,最終的にマイクロ・ナノメカによって電流が変調を受ける様子を実験的に検証する。