hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固相坦持型光学活性相間移動触媒の開発と触媒的不斉合成への応用

これを実現するための有力なひとつの方法が、私どもの研究室で開発したN-スピロ型のキラルアンモニウム塩を相間移動触媒として用いた不斉合成である。元来、第4級テトラアルキルアンモニウム塩を用いたキラル相間移動触媒は、繁雑な操作を必要としないため、実用化が極めて容易であると考えられ、工業的な面からも多いに注目されている。しかし、その化学的な性質については、いまだ判っていないことが多いため、N-スピロ型のキラルアンモニウム塩やそれらの簡略化されたキラルアンモニウム塩の系統的な合成を行い、それらのポリマー坦持法を新たに開発することにした。さまざまな不斉合成反応に適応できるように多くの触媒分子の性質を調べ、触媒分子を再設計して、実用化できるような触媒の開発を目指した。触媒の活性やエナンチオ選択性については、グリシン誘導体の不斉アルキル化反応を用いて評価することとした。最終年度では、とくにポリエチレングリコールのモノメチルエーテルのブロモ化体やポリスチレン架橋されたWangの樹脂やMerrifield樹脂を活用したが、いずれのポリマー坦持型触媒でも良い結果が得られなかった。最終的には、光学活性ビナフチル構造を有するキラルジブチルアンモニウム塩を基本構造とし、ビナフチル位を官能基化させることによってポリマーと架橋したポリマー坦持型触媒が優れたエナンチオ選択性が得られることが判った。
長寿命励起原子によるニュートリノ質量の基礎研究

未知の混合角とすべてのニュートリノ質量値を決定する、原子を利用した、新たなニュートリノ質量分光の実験手法を確立するために、実験原理の理論研究と基礎的な開発実験研究を行った。輻射を伴うニュートリノ対生成プロセスを増幅して大きなレートをえるために、固体マトリックス等に埋め込んだ標的原子集団をアヴォガドロ数程度作成して、準安定状態にレーザー励起し、下位へのレベル間隔の半分に相当するパルスレーザートリガーにより、コヒーランスを成長させる。この重要課題に対して、(1)マックスウェル・ブロッホ方程式を該当する3準位ラムダ型レベル系に適用した基礎方程式を導き、トリガーによる光ソリトン形成が巨大な増幅を起こし得ることを見いだした。(2)パラ水素分子結晶中にXeを単体で埋め込むことに成功した。(3)アルカリ原子気体をセル中に封じ込めて、通常の1光子超放射現象の観測に成功した。(4)ニュートリノ質量分光に対してマーカー的役割を果たす2光子超放射に最適な原子である、バリウム原子のD-準安定状態を、気体セル中で生成することに成功した。1,高精度な実験を行うために、レーザーの周波数を原子の遷移周波数に正確に一致させる必要がある。周波数変調を利用した周波数安定化システムを構築し、周波数ドリフトを1MHz/hour以内、確度にして10^<-8>10^<-9>を達成した。2.(ニュートリノ対生成の基礎研究の一環として)励起原子集団の超放射現象や原子衝突による緩和過程に関する基礎データの収集を目的とし、微弱蛍光検出システムを構築した。これにより、100光子/秒10^9光子/秒レベルの蛍光検出が可能となり、Rb原子をテスト標的とした原子衝突断面積や蛍光時間分布の測定を行った。3.標的のコヒーランス効果を利用した、弱い遷移過程の新たな増幅機構を理論的に解明した。電磁超放射と類似の機構であるが、ニュートリノ対生成のときには、有限質量効果により、さらに増幅度が大きいことが期待される。未知の混合角とすべてのニュートリノ質量値を決定する、原子を利用した、新たなニュートリノ質量分光の実験手法を確立するために、基礎的な理論研究と開発実験研究を行った。輻射を伴うニュートリノ対生成プロセスがこのために有用な基本プロセスであるが、小さなレートを増幅してプロセスを大きなレートで誘起するためには、標的のマクロコヒーランスを実現する必要がある。そのために、固体マトリックス等に埋め込んだ標的原子集団をアヴォガドロ数程度作成して、準安定状態にレーザー励起し、下位へのレベル間隔の半分に相当するパルスレーザートリガーにより、コヒーランスを成長させるのが有効である。この重要課題に対して、いかにしてコヒーランスが発展するかの研究を行った。マックスウェル・プロッホ方程式を該当する3準位ラムダ型レベル系に適用した場合の基礎方程式を導き、数値計算を開始するとともに、トリガーによる光ソリトン形成が巨大な増幅を起こし得ることを見いだした。また、希ガス低励起準位が標的原子として最適候補の一つであることを確立した。実験面では、カナダブリッティシュ・コロンビア大学との共同研究により、パラ水素分子結晶中にXeを単体で埋め込むことに成功した。さらに、アルカリ原子気体をセル中に封じ込めて、関連するプロセスである、通常の1光子超放射現象の観測に成功した。ニュートリノ質量分光に対してマーカー的役割を果たす、2光子超放射はマクロコヒーランスを該当環境で証明する重要なステップである。2光子超放射に最適な原子として、バリウム原子のD-状態がある。気体セル中でこの状態の生成に成功した。上位レベルからの誘導放出を利用した手法を用いた。理論面の論文を発表するとともに、化学者との共同実験研究ネットワークを構築した。
中国の為替政策と中国・日本経済への影響

本研究は、為替レートの不完全なパススルー効果と不完全な資本市場を持っている2国動学的確率的一般均衡(DSGE)モデルに基づいて、中国の金融政策、為替政策の中国経済と日本をはじめ中国の主要な貿易相手国の経済への影響をシミュレーションによって分析した。そして、次のような主な結論が得られた。(1)中国の不安定なインフレの変動を抑える対策として、本研究はMcCallumルールを提案した。本研究の分析によって、Taylorルールに比べて、McCallumルールは中国の実質産出の変動を多少大きくもたらすが、中国のインフレの安定に大きく貢献するという結論が得られた。(2)また、本研究の分析によって、中国政策当局の不対称な目的関数のもとでの金融政策自体は中国のインフレの変動が中国の実質産出の変動よりもっと大きい原因であるという結論が得られた。(3)さらに、本研究は中国の経済を管理するために、中国の実質産出の安定とインフレの安定だけではなく、中国の実質為替レートの安定をもターゲットするという代替金融政策を提案した。本研究の分析によって、この代替金融政策はインフレの安定に大きく貢献するということが分かった。(4)最後に、本研究の分析によって、中国の金融政策、為替政策の変動による日本をはじめ中国の主な貿易相手国への影響はそれほど大きくないということが分かった。平成20年度の研究を通じて、次の論文を作成した。この論文は、中国と日本をはじめとする中国の主な貿易パートナー(ここでこれらの国を外国と呼ぶ)を分析対象とする2国モデルを構築したうえで、人民元相場の安定性を求めている中国の為替政策のもとで、中国と外国の各種の経済ショックによる人民元相場への影響と中国および外国の経済成長、物価水準、投資、労働需要、経常収支などへの影響をシミュレーションによって分析した。したがって、この分析を通じて、人民元相場の安定性を求めている中国の為替政策のもとで各種の経済ショックによる中国経済と外国経済への相互影響を根拠付きで十分示していた点で、この論文は中国と日本の現実的な経済関係を検討するためにすごく参考価値があると思う。また、人民元レートのpass-through効果を検討するために、本論文は、Calvo staggered price-settingをPCP(producer currency pricing)とLCP(localcurrency pricing)という2タイプの企業が同時に存在している理論モデルの中へ導入した。この分析は本論文のオリジナリティーなところである。また、平成21年度に、平成20年度の研究に基づいて、元高が進んでいる状況の中に、元高による中国の経済成長への悪影響を避け、中国が長期的な安定的な経済成長を維持するために、中国が理論上にどのような為替政策をとるべきかを2国モデルを構築することによって分析する。平成21年度の研究を通じて、次の論文を作成した。この論文は2国DSGEモデルに基づいて、どのような金融政策が中国経済の運営に効果的であるかを分析した。中国が膨大な外貨準備を持っているプレミアムリスクと不完全なパススルー効果を考えて、この2国モデルの中に不完全な資産市場と異質な中間財企業(LCP中間財企業とPCP中間財市場)を導入してきた。また、McCallumRuleとTaylor Ruleという二つのタイプの金融政策の効果を分析した。そして、シミュレーション分析の結果から次のような主な結論が得られた。(1) McCallum RuleとTaylor Ruleは中国の実質経済の変動とインフレの変動を安定的に維持するために両方とも効果的であるが、その効果が逆である。McCallum Ruleはインフレの変動を小さくすることに貢献するが、実質経済のより大きな変動をもたらす。これに対して、Taylor Ruleは実質経済の変動をより小さくすることに貢献するが、インフレのより大きな変動をもたらす。(2)この二つの金融政策の日本を含め中国の主な貿易パートナーへの影響は明らかの違いがない。(3)為替レートのパススルー効果の影響を受けて、この二つの金融政策の効果は中間財企業の最適な価格設定行動に依存する。この論文は非常に現実的な意味を持っている。

中国の経済のバブル化がますます深刻化している状態のもとで中国がどのような金融政策をとったらいいかという問題に対して、この論文の丁寧な分析を通じて、実質経済の変動を多少犠牲してもインフレの変動を効果的に抑えるためにMcCallum Ruleは中国にとってもっとも効果的な金融政策であるとわれわれが提言する。平成22年度に、次の2本の論文を作成した。第1本目の論文は1996-2008年の間に中国のインフレが実質産出よりなぜかなり変動的であるかを金融政策による影響の視点から分析した。まずこの期間の四半期のデータに基づいて、中国の政策当局の損失関数は不対称的であることが分かった。中国の政策当局はデフレーションと経済過熱にもっと関心を持っている。そして、2国DSGEモデルに基づいてシミュレーションした結果、この不対称の損失関数のもとでの金融政策は、中国のインフレをもっと変動させていた原因である。また、この政策の日本を含め中国の主な貿易パートナーへの影響は対称の損失関数のもとでの金融政策に比べて明らかの違いがない。中国の高速な経済成長と外貨準備の持続的な増加に伴って、中国の政策当局は、経常収支赤字である国々からの元高要求の圧力に直面する同時に、国内のマクロ経済運営の圧力にも直面している。そして、この状況のもとで、中国の政策当局はどのような為替政策を実施したらいいかに関して、第2本目の論文は分析した。この論文は、中国の政策当局がインフレの安定、実質産出の安定だけではなく、実質の為替レートの変動の安定をもターゲットする場合の代替金融政策を提案した。そして、2国DSGEモデルに基づいてシミュレーションした結果、インフレの安定と実質産出の安定だけをターゲットする場合の金融政策をベンチマーク政策として比較して、この代替金融政策は、実質産出の変動をほとんど促進しない同時に、中国のインフレの変動だけではなく、そして名目為替レートの変動に対する安定化効果も大きいということが分かった。また、この政策の日本を含め中国の主な貿易パートナーへの影響はベンチマーク金融政策に比べて明らかの違いがないという結論も得られた。
動物変態の進行を協調的に制御する神経伝達・ホルモン調節機構の解明

動物は受精・発生の後、幼生や幼虫と呼ばれる生殖能力を持たない一過的な状態になり、生育する。続いて動物はその幼体から成体へと、体の形や機能を大きく変化させて、生殖能力を持った完全な個体になる。変態はその有名な例であるが、ヒトにおいても第二次性徴のような変化を経て大人になることから考えても、二段階の発生・成長プロセスを経て成体になることは動物一般の基本原理である。我々はホヤの変態に必要な因子が、ヒトの第二次性徴と同じであることを突き止めた。ホヤにおけるそれらの因子が変態を制御する仕組みを調べることで、動物が大人になる統一原理を突き止めることが本研究の計画である。
ヒトiPS細胞由来膵島組織を用いた炎症による糖尿病モデル膵島組織構築

糖尿病治療のための機能的な膵島組織構築に関する検討は盛んに行われているが,糖尿病を発症する過程で起きる膵島の炎症についてはin vitroでの検討がほとんど行われて来ていない.1型,2型糖尿病における発症機序は異なるものの,1型糖尿病では発症の初期に膵島炎がおきてリンパ球が浸潤し,2型糖尿病においても炎症により膵島にマクロファージが浸潤し,膵β細胞のアポトーシスが進行していることが報告されている.そこで,本研究では,膵島の炎症によって起こる膵β細胞の細胞死と免疫細胞の膵島への浸潤をin vitroで再現する培養系を開発し,糖尿病のモデル膵島となり得る培養組織を形成することを目的としている.本年度は,膵島様組織形成のための培養基板として,マイクロウェルを底面に持つプレートを作製し,マウスインスリノーマ細胞株MIN6-m9,マウス膵α細胞株alpha TC1 clone 6を用いて共培養凝集体を形成した.また,ヒトiPS細胞由来膵β細胞を用いて膵島様凝集体を形成した.さらに、MIN6-m9の培養系において,IL-1βやIFN-γを添加し,インスリンの分泌能,インスリン分泌に関する遺伝子発現量,炎症性サイトカイン,ケモカイン類の産生について検討を行った.マウス由来細胞株を用いた共培養凝集体,ヒトiPS細胞由来膵β細胞凝集体共に播種翌日に形成された.IL-1βおよびIFN-γを添加した結果,どちらの刺激に対しても用量依存的にインスリンの分泌能が低下し,CCL3やCXCL1といった炎症性の因子の産生能は増加した.予定通り、マウス由来細胞株やヒトiPS細胞由来膵β細胞の凝集体形成に成功し,マウス由来細胞株の検討では炎症や機能障害を確認した.今後,ヒトiPS細胞由来膵β細胞の系についての検討および,免疫細胞の浸潤についての検討を行うことで,本研究の目的を達成することを目指す.ヒトiPS細胞由来膵β細胞の凝集体について,IL-1βやIFN-γを添加した際の,インスリンの分泌能,インスリン分泌に関する遺伝子発現量,炎症性サイトカイン,ケモカイン類の産生について検討し,炎症組織の形成を行う.また,免疫細胞との共培養を行い炎症膵島で見られるマクロファージの浸潤などが見られる組織形成を行う.これらの検討により,膵β細胞の細胞死と免疫細胞の膵島への浸潤をin vitroで再現する培養系を開発する.糖尿病治療のための機能的な膵島組織構築に関する検討は盛んに行われているが,糖尿病を発症する過程で起きる膵島の炎症についてはin vitroでの検討がほとんど行われて来ていない.1型,2型糖尿病における発症機序は異なるものの,1型糖尿病では発症の初期に膵島炎がおきてリンパ球が浸潤し,2型糖尿病においても炎症により膵島にマクロファージが浸潤し,膵β細胞のアポトーシスが進行していることが報告されている.そこで,本研究では,膵島の炎症によって起こる膵β細胞の細胞死と免疫細胞の膵島への浸潤をin vitroで再現する培養系を開発し,糖尿病のモデル膵島となり得る培養組織を形成することを目的としている.本年度は,膵島様組織形成のための培養基板として,マイクロウェルを底面に持つプレートを作製し,マウスインスリノーマ細胞株MIN6-m9,マウス膵α細胞株alpha TC1 clone 6を用いて共培養凝集体を形成した.また,ヒトiPS細胞由来膵β細胞を用いて膵島様凝集体を形成した.さらに、MIN6-m9の培養系において,IL-1βやIFN-γを添加し,インスリンの分泌能,インスリン分泌に関する遺伝子発現量,炎症性サイトカイン,ケモカイン類の産生について検討を行った.マウス由来細胞株を用いた共培養凝集体,ヒトiPS細胞由来膵β細胞凝集体共に播種翌日に形成された.IL-1βおよびIFN-γを添加した結果,どちらの刺激に対しても用量依存的にインスリンの分泌能が低下し,CCL3やCXCL1といった炎症性の因子の産生能は増加した.予定通り、マウス由来細胞株やヒトiPS細胞由来膵β細胞の凝集体形成に成功し,マウス由来細胞株の検討では炎症や機能障害を確認した.今後,ヒトiPS細胞由来膵β細胞の系についての検討および,免疫細胞の浸潤についての検討を行うことで,本研究の目的を達成することを目指す.ヒトiPS細胞由来膵β細胞の凝集体について,IL-1βやIFN-γを添加した際の,インスリンの分泌能,インスリン分泌に関する遺伝子発現量,炎症性サイトカイン,ケモカイン類の産生について検討し,炎症組織の形成を行う.また,免疫細胞との共培養を行い炎症膵島で見られるマクロファージの浸潤などが見られる組織形成を行う.これらの検討により,膵β細胞の細胞死と免疫細胞の膵島への浸潤をin vitroで再現する培養系を開発する.
巨大災害を迎え撃つ防災計画体系の構築

本研究は、防災行政計画の内容及び策定過程に対して、地域防災計画を中心とした行政計画に対して,その法体系の整理,コンテンツの共通性・地域性の数値化,作成組織の体系の課題抽出など,複数のアプローチから分析することで計画の実行性を検証し、今後予想される巨大災害を見据えた防災体系のあり方を考察するものである。2018年度は、まず、災害対策基本法改正後の防災計画体系の変化について、国の委員会資料および検討資料の分析、当時の担当者からの情報収集を行った。そこからは、地域防災計画作成において、自治体の記述内容が増加し、また計画自由度が上がった点、防災計画全体として復旧・復興の項目が増した点、国・地方の具体的連携策が計画に反映されるようになった点が明らかになったが、その一方で地方自治体側への要求が増し、細かな手続きの追記に追われていることなどが実態として示された。次に、都道府県の地域防災計画書について、テキストマイニングによって計画内容の共通性、都道府県ごとの独自性、各種計画内容の有無等の分析を行うためのデータ処理を行い、一部分析結果を導いた。そこからは、地域防災計画の内容はトークン比が低いこと、使用頻度の高い単語150で全体の50%以上を記述していることなど、文章内容の共通性が非常に高いことを定量的に示すことができた。今後は,さらに単語間分析・目次構造の分析などを踏まえて,広域災害に対する計画内容の検証を行う予定である.当初の計画では,2018年度は,災害対策基本法改定以降の法体系の整理と,都道府県の地域防災計画の定量的分析を行うことを記している.今年度は,双方の資料収集・情報分析,データ化・定量的分析について達成できており,今後より詳細な分析を行うことができる段階に達しており,次年度への展開も整理できている.2019年度には,2018年データの詳細分析を行うと共に,作成側の問題意識,改定行為の手続き,改定内容と組織への影響等々について,地方自治体やコンサルタント向けの調査を実施する予定としている.これらの研究推進について,分担者と定期的な会合を持ち,おおむね計画通りの推進を見込める.2019年度は,2018年度のデータ分析結果を用いて,研究成果の論文化を進めておく予定としている.本研究は、防災行政計画の内容及び策定過程に対して、地域防災計画を中心とした行政計画に対して,その法体系の整理,コンテンツの共通性・地域性の数値化,作成組織の体系の課題抽出など,複数のアプローチから分析することで計画の実行性を検証し、今後予想される巨大災害を見据えた防災体系のあり方を考察するものである。今後は,さらに単語間分析・目次構造の分析などを踏まえて,広域災害に対する計画内容の検証を行う予定である.当初の計画では,2018年度は,災害対策基本法改定以降の法体系の整理と,都道府県の地域防災計画の定量的分析を行うことを記している.今年度は,双方の資料収集・情報分析,データ化・定量的分析について達成できており,今後より詳細な分析を行うことができる段階に達しており,次年度への展開も整理できている.2019年度には,2018年データの詳細分析を行うと共に,作成側の問題意識,改定行為の手続き,改定内容と組織への影響等々について,地方自治体やコンサルタント向けの調査を実施する予定としている.これらの研究推進について,分担者と定期的な会合を持ち,おおむね計画通りの推進を見込める.2019年度は,2018年度のデータ分析結果を用いて,研究成果の論文化を進めておく予定としている.
微生物岩の生物起源性を示す新規指標の確立

微生物岩の生物起源性は,主にその形状に基づいて認定されているが,同様の形状は無機的にも形成されうる.そこで本研究では,微生物岩の生物起源性を確実に示す指標の探索および実用化を目指した.その結果,1)炭酸塩鉱物からなる微生物岩の形成にはシアノバクテリア細胞外高分子の化学特性が重要であること,2)マンガン団塊に生物起源性を示す鉱物学的特徴が存在すること,3)全球凍結後に見られるリン酸塩ストロマトライトが微生物によって初生的に形成されたことなどが明らかとなった.本年度は,微生物堆積物の解析に用いられる微生物学的手法の確立に注力した.まず微生物の遺伝子解析については,九州大学比較社会文化研究院において一般的技術を習得した後,基礎実験を繰り返すことで微生物堆積物に適したプロトコルを開発しすることに成功した.また共焦点レーザー走査顕微鏡に関しても,微生物堆積物の観察に適するようカスタマイズを行った.特に堆積物表面の細胞外高分子を標識し,三次元で表現することが可能になった.これらの技術確立により,次年度以降の研究を機動的に実施できる体制が整った.国内の微生物堆積物の調査については,長湯温泉(大分県)と入之波温泉(奈良県)に加え,新たに本研究課題に適していると判断された木部谷温泉(島根県)において実施した.また当初の調査予定地である下位田トゥファ(岡山県)よりも,上野トゥファ(岡山県)の方が本研究課題に適していることが明らかとなったため,そちらで調査を実施した.野外においては微小電極測定を行い,室内実験のための堆積物・水試料の採集も行った.堆積物試料については薄片観察,細胞外高分子を染色した三次元観察,FISH法などによる微生物の分布観察などを行い,また遺伝子解析についても現在進行中である.最終年度の研究対象である,過去の微生物岩についても予備的検討を行った.当初,国外産の微生物岩のみ使用予定であったが,国内の研究対象候補として手取層群に見られる炭酸塩ノジュールに着目し,本研究課題に対する適性を評価した.また,海外の研究協力者が3月に来日されたのに合わせ,利用可能な微生物岩試料についても打ち合わせを行った.本年度は,昨年度に確立された微生物学的手法を用い,下位田トゥファ・上野トゥファ・木部谷温泉・入之波温泉・長湯温泉などにおいて,微生物堆積物の形成過程について検討を行った.まず微小電極の測定により,これらの堆積物形成に重要な微生物代謝が酸素発生型光合成であることが示された.また,共焦点レーザー走査顕微鏡などによる観察から,一般的に低流速環境では堆積物表面において酸性細胞外高分子を伴う光合成細菌が優勢であり,それらが結晶核となって細粒の炭酸塩堆積物が形成されていることが明らかとなった.一方,高流速環境ではそのような光合成細菌はほとんど存在せず,堆積物も粗粒であった.遺伝子解析の結果からは,高流速環境において微生物群集の多様性が低下する傾向が見られ,細胞外高分子の表面電荷が底質への菌体定着性を制御していることが示唆された.CARD-FISH法による検討では,硫酸濃度の高い長湯温泉において硫酸還元細菌が確認されたものの,堆積組織に与える影響は僅少と評価された.同様の検討は,オンネトー湯の滝および三瓶温泉についても行った.また,放射光を用いた局所分析法(μ-XAFS)について,団塊試料を用いた予察的検討を実施した.その結果,微生物起源の鉱物が特徴的な酸化数を持つことが明らかとなった.地質時代の試料については,例外的に保存のよいブラジル産ストロマトライトについて堆積組織・微化石・元素分布の記載を行い,微生物の痕跡を探索した.昨年度までに検討を行った微生物堆積物形成場のうち,上野トゥファにおいてストロマトライト・スロンボライト両方が形成されていたことから,微生物岩組織の規制要因について詳細な検討を行った.水化学分析および微小電極による微生物代謝の影響評価を行ったところ,両堆積場でそれらの要因に大きな違いは見られなかった.一方,遺伝子解析および共焦点レーザー走査顕微鏡の観察結果は大きく異なっており,ストロマトライトではPhoromidium sp.の酸性官能基を含む細胞外高分子が結晶核形成場となっており,スロンボライトではLeptolyngbya sp.の酸性官能基を含まない細胞外高分子が結晶核形成を阻害していた.これらの結果は,シアノバクテリア細胞外高分子の化学組成が微生物岩組織の形成に重要な役割を果たしていることを示しており,顕生代初期に起きた微生物岩変遷を説明できる可能性がある.現在,この内容について論文を準備中である.団塊試料については,Thaumarchaeota Marine Group Iがマンガン酸化物形成に関与しており,組織を考慮するとストロマトライトである可能性が示された.この内容について論文が受理された.長湯温泉については,シアノバクテリア細胞外高分子に加えて流速条件が組織形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなった.三瓶温泉については,マンガン酸化物が方解石と互層をなしており,その形成に光合成微生物やマンガン酸化菌が関与している可能性が示された.ブラジル・リン酸塩ストロマトライトに関しては,LA-ICP-MSによるU-Pb年代測定を実施し,その形成年代がマリノアン氷河期直後であることを明らかにした.また,ブラジル・マットグロッソ・ド・スル州のトゥファ堆積場,および北海道二股温泉を訪れる機会を利用し,特に後者が続成作用の検討に適した場所であることを明らかにした.

微生物岩の生物起源性は,主にその形状に基づいて認定されているが,同様の形状は無機的にも形成されうる.そこで本研究では,微生物岩の生物起源性を確実に示す指標の探索および実用化を目指した.その結果,1)炭酸塩鉱物からなる微生物岩の形成にはシアノバクテリア細胞外高分子の化学特性が重要であること,2)マンガン団塊に生物起源性を示す鉱物学的特徴が存在すること,3)全球凍結後に見られるリン酸塩ストロマトライトが微生物によって初生的に形成されたことなどが明らかとなった.野外調査は予定していた調査地に加え,2か所を追加的に調査することができ,予想以上の進捗があった.微生物堆積物の局所化学分析についても,おおむね良好な結果が得られている.炭酸塩堆積学基本的には当初の計画通りに実施するが,当初予定していなかった試料をいくつか追加したことから,期間内に検討を終えられるよう留意する.地球微生物学的手法の確立については予想以上の進捗があった.また,野外調査もほぼ予定通りに実施された.一方,微生物堆積物の局所化学分析については,一部の使用予定機器の不調などもあり,やや遅れている.今年度は野外調査及び試料採集を重点的に行ったため,室内実験が少し後ろ倒しになったため,次年度使用額が生じた.微生物堆積物の局所科学分析については,今年度実施予定分を来年度できるだけ早いうちに実施する.その他については,当初の計画通り実施する.来年度は,次年度使用額を予定していた室内実験に充てる予定である.
下顎運動を反映した顎義歯の咬合とその機能に関する検討

本研究では,顎義歯装着者の咀嚼能力を客観的および主観的な各種検査法によって評価し,口腔内の環境因子を一般的な方法に準じて分類することで,それぞれの因子との関連を比較検討し,顎補綴治療において咀嚼能力に関する因子を抽出した.その結果,咀嚼能力と各評価項目との相関関係から,咬合接触点数,咬合支持域数,残存歯数,年齢,性別,対咬関係が咬断能力に対して高い相関を有していることが認められ、これらの評価項目が,咀嚼機能回復に有用な因子であることが示唆された.目的:口腔領域における悪性腫瘍摘出後の症例では,一般的に重篤な口腔機能障害が惹起される場合が多く,その障害の内容も発音,咀嚼,嚥下と多岐にわたる.これらの機能回復を目的とした治療法として,特に咀嚼能力の回復においては,顎義歯による補綴治療が必要不可欠である.そこで本研究では,顎義歯装着者の咀嚼能力を客観的および主観的な各種検査法によって評価し,口腔内の環境因子を一般的な方法に準じて分類することで,それぞれの因子との関連を比較検討し,顎補綴治療において咀嚼能力に関する因子を抽出した.材料と方法:被験者は当科において作製された顎義歯装着者60人であるが,それらは,顎義歯の使用に不具合がなく,研究の趣旨に同意を頂いたものである.咀嚼機能は試験食材2種(グミゼリーおよびワックスキューブ)により評価し,同時に咬合力をデンタルプレスケールにより測定した.また,摂食可能食品アンケートから咀嚼スコアを算出し,患者情報および診査項目である咬合支持域数,残存歯数,欠損形態,対咬関係,外科的再建の有無との相関に関して,統計的手法を用いることで分析した.結果:本研究の結果,咬合接触点数および咬合支持域数が,咬断能力に対して有意な正の相関を示した,また,摂食可能食品アンケートに基づく咀嚼スコアの結果からも,咬合接触点数と咬合支持域数との関連性が認められた.さらに,欠損部における咬合接触も咀嚼能力に関与していることが示唆された.考察および結論:咀嚼能力と各評価項目との相関関係から,咬合接触点数,咬合支持域数,残存歯数,年齢,性別,対咬関係が咬断能力に対して高い相関を有していることが認められ、これらの評価項目が,咀嚼機能回復に有用な因子であることが示唆された.本研究では,顎義歯装着者の咀嚼能力を客観的および主観的な各種検査法によって評価し,口腔内の環境因子を一般的な方法に準じて分類することで,それぞれの因子との関連を比較検討し,顎補綴治療において咀嚼能力に関する因子を抽出した.その結果,咀嚼能力と各評価項目との相関関係から,咬合接触点数,咬合支持域数,残存歯数,年齢,性別,対咬関係が咬断能力に対して高い相関を有していることが認められ、これらの評価項目が,咀嚼機能回復に有用な因子であることが示唆された.下顎顎義歯装着患者を対象として,咀嚼能力に関与する因子を明確にすることで,補綴治療の指標および,術後の機能回復の目安を得ることを目的とし,関連諸条件を明確にすることを目的に研究を遂行した.被験者は,愛知学院大学歯学部附属病院顎顔面補綴科診療部で補綴治療を行い,研究の主旨に同意が得られた下顎顎義歯装着患者25名である.客観的咀嚼能力評価として2種類の試験食材を用い,検査用グミゼリーによる咬断能力および,ワックスキューブによる混合能力を測定した.さらに,摂食可能食品アンケートによる咀嚼スコア,デンタルプレスケールによる咬合接触点数を測定し,性別,年齢,咬合支持域数,下顎の欠損形態,対向関係,舌欠損および再建状況,顎偏位の有無を評価項目に加え,咬断能力を目的変数として統計解析を行った.統計解析は,PASW Statistics 18.0を用いPearsonの相関係数,Spearmanの順位相関係数を算出し,強制投入法による重回帰分析を行った.その結果,1.Pearsonの相関関係,Spearmanの順位相関において,咬合接触点数,咬合支持域数,年齢,性別,欠損形態,対向関係は,咬断片表面積増加量に対して高い相関関係が認められたことから,これらが咀嚼能力に影響を及ぼしていると考えられた.2.重回帰分析の結果から,咬合接触点数および咬合支持域数が咀嚼能力に強く影響を与え,それらが増加することで咀嚼能力が向上し,下顎顎義歯装着患者の客観的咀嚼能力の評価に有用であることが示唆された.今後は,被験者数を増やすともに,欠損形態等をさらに細かく分類して検討する必要があるものと判断された.本研究は,患者個々に特有の下顎運動を反映した咬合の構築法を確立する事,およびどのような咬合因子が咀嚼機能にとって最も重要であるのかを明確にすること,また,上顎骨欠損において関節窩が欠損している場合も相対する下顎頭の運動は特有な様相を呈するものと考えているので,それらについても詳細を明らかにすることを目的としている.

そこで,平成23年度の研究計画として,現状の顎義歯装着者の咀嚼機能に関する因子を抽出をすることを研究目標として掲げているが,研究実績の概要にも示した通り,下顎顎義歯装着者の咀嚼能力評価として,各種主観的評価および客観的評価を実施した,その評価結果および統計学的手法を用いた解析結果から,下顎顎義歯装着者においては,咬合接触点数,咬合支持域数,年齢,性別,欠損形態,対向関係が咀嚼能力に関する因子として抽出された.このことから,これらの因子が,この種の症例における咀嚼能力に関する指標のパラメータとして活用されることが示唆された.中でも咬合接触点数,咬合支持域数および対向関係は,補綴治療において変化させることが可能であることから,咀嚼能力を向上させる因子として期待できる.以上より,現時点での研究の進展と,研究目的を遂行するために,当初掲げた研究実施計画とを比較しても,本研究はおおむね順調に進展しているものと,自己評価している.現在までに,下顎顎義歯装着者における咀嚼能力に関する因子の抽出に一定の成果が得られたと考えられるが,出来れば,被験者数を可及的に増加することから,より大きな集団から,咀嚼能力に関する因子の検討が必要と考えている.また,研究目的に示したように,下顎骨欠損のみならず上顎骨欠損症例に関しても同様に,咀嚼能力に関する因子の抽出を遂行したいと考えている.それらの結果から,この種の症例に関する顎補綴治療における指標を構築することを予定している.また,本学術研究助成基金助成金で購入したアルクスディグマIIを用いて,下顎顎義歯装着者の下顎運動および咬筋・側頭筋の筋電図測定を実施するが,健常者の下顎運動も併せて測定し,検査項目におけるパラメータを確立することから,この種の症例に特徴的な運動様相を明確にする.さらに,特に試験食材の咀嚼時における運動様相解析を実施する予定であるが,このことからより統合的な咀嚼能力に関する分析が可能であるものと期待している.
尿細管における無機リン酸再吸収分子機構に関する解析

メガリンは、近位尿細管上皮刷子縁に局在する多機能エンドサイトーシス受容体であり、尿細管における25位水酸化ビタミンDの再吸収に関与する。今回、近位尿細管におけるリン酸再吸収の調節にメガリン依存性エンドサイトーシスが関与しているかどうかを検討するため、メガリンのリガンドのひとつで、他のリガンドの結合を阻害するReceptor associated Protein(RAP)の可溶型Hisタグ融合蛋白(His-RAP)のリコンビナント蛋白をマウスに投与することにより、メガリン機能の撹乱を試みた。可溶型RAP(3.5mg/dose)をマウスの腹腔内に投与したところ、免疫組織化学により1時間後の時点で腎臓の近位尿細管上皮細胞にRAPが取り込まれていることが確認され、また、メガリン依存性エンドサイトーシスの亢進が示唆された。このことから、腹腔内に投与された可溶型RAPが、いったん循環血液中に入り、糸球体でろ過された後、刷子縁に局在するメガリンとの相互作用を介して細池内に取り込まれ、その際、メガリン依存性エンドサイトーシスを亢進させたと考えられた。さらに、RAP投与後にII型Na/Pi共輸送担体が細胎内へと内在化している像が確認された。さらに、腎臓より抽出した刷子縁両分とそれ以外の両分を用いてWestern blotを行うことにより、同様の結果を得た。可溶型RAPまたはvehicleを連続投与し、前後で採血、採尿を行ったところ、RAP投与により尿中へのビタミンD結合蛋白の漏出増加、血中25位水酸化ビタミンD値の低下を認め、メガリン機能の撹乱が確認された。さらに、尿中へのリン酸排泄が増加していた。これらの結果から、リコンビナントRAPを用いてメガリン機能を撹乱することにより、II型Na/Pi共輸送担体の細胞内局在が変化し、リン酸排無量が変化したと考えられ、メガリンを介するエンドサイトーシスが、II型Na/Pi共輸送担体の細胞内局在制御を介してリン酸再吸収調節に関わることが示唆された。メガリンは、近位尿細管上皮刷子縁に局在するエンドサイトーシス受容体である。近位尿細管におけるリン酸再吸収の調節にメガリン依存性エンドサイトーシスが関与しているかどうかを検討するため、メガリンのリガンドのひとつで、他のリガンドの結合を阻害するReceptor associated Protein (RAP)の可溶型Hisタグ融合蛋白(His-RAP)のリコンビナント蛋白をマウスに投与することにより、メガリン機能の撹乱を試みた。可溶型RAP(3.5 mg/dose)をマウスの腹腔内に投与したところ、免疫組織化学により1時間後の時点で腎臓の近位尿細管上皮細胞にRAPが取り込まれていることが確認され、また、メガリン依存性エンドサイトーシスの亢進が示唆された。このことから、腹腔内に投与された可溶型RAPが、いったん循環血液中に入り、糸球体でろ過された後、刷子縁に局在するメガリンとの相互作用を介して細胞内に取り込まれ、その際、メガリン依存性エンドサイトーシスを亢進させたと考えられた。さらに、RAP投与後にII型Na/Pi共輸送担体が細胞内へと内在化している像が確認された。

可溶型RAPまたはvehicleを3回、4時間毎に連続投与し、前後で採血、採尿を行ったところ、RAP投与により尿中へのビタミンD結合蛋白の漏出増加、血中25位水酸化ビタミンD値の低下を認め、メガリン機能の撹乱が確認された。さらに、尿中へのリン酸排泄が増加していた。これらの結果から、リコンビナントRAPを用いてメガリン機能を撹乱することにより、II型Na/Pi共輸送担体の細胞内局在が変化し、リン酸排泄量が変化したと考えられた。メガリンは、近位尿細管上皮刷子縁に局在する多機能エンドサイトーシス受容体であり、尿細管における25位水酸化ビタミンDの再吸収に関与する。今回、近位尿細管におけるリン酸再吸収の調節にメガリン依存性エンドサイトーシスが関与しているかどうかを検討するため、メガリンのリガンドのひとつで、他のリガンドの結合を阻害するReceptor associated Protein(RAP)の可溶型Hisタグ融合蛋白(His-RAP)のリコンビナント蛋白をマウスに投与することにより、メガリン機能の撹乱を試みた。可溶型RAP(3.5mg/dose)をマウスの腹腔内に投与したところ、免疫組織化学により1時間後の時点で腎臓の近位尿細管上皮細胞にRAPが取り込まれていることが確認され、また、メガリン依存性エンドサイトーシスの亢進が示唆された。このことから、腹腔内に投与された可溶型RAPが、いったん循環血液中に入り、糸球体でろ過された後、刷子縁に局在するメガリンとの相互作用を介して細胞内に取り込まれ、その際、メガリン依存性エンドサイトーシスを亢進させたと考えられた。さらに、RAP投与後にII型Na/Pi共輸送担体が細胞内へと内在化している像が確認された。さらに、腎臓より抽出した刷子縁画分とそれ以外の画分を用いてWestern blotを行うことにより、同様の結果を得た。可溶型RAPまたはvehicleを連続投与し、前後で採血、採尿を行ったところ、RAP投与により尿中へのビタミンD結合蛋白の漏出増加、血中25位水酸化ビタミンD値の低下を認め、メガリン機能の撹乱が確認された。
人工万能細胞を用いた細胞の若返り法の開発

多能性をもつES細胞またはiPS細胞を活用して、目的とする培養細胞の老化を防止し、細胞の若返りを目指した。毛乳頭細胞は培養すると毛包誘導能が低下することが知られているので、マウスの毛乳頭細胞とES/iPS細胞を共培養したが、毛包誘導能は維持できなかった。次に、ES細胞と毛乳頭細胞を融合させたところ、ES細胞培地では融合した細胞はES細胞の性質を保持した。毛乳頭細胞培地では毛乳頭細胞の一部の遺伝子発現が維持されることを確認したが、毛包誘導能の回復は認められなかった。本研究では発生初期の多能性をもつES細胞またはiPS細胞を活用して、目的とする培養細胞の老化を防止し、細胞の若返りを目指した。ヒトiPS細胞をfeeder細胞として使えるかをまず検討した。継代時に細胞をばらばらにすると細胞の接着力が低下してしまい、ROCK阻害剤を加えることである程度克服はできたが、細胞数を揃えて定量性を持たせることが困難であった。またマイトマイシンCの添加により、iPS細胞の増殖を抑制すると細胞にダメージを与えることが判明した。そこで次に細胞融合法を検討した。マウス毛乳頭細胞は培養すると毛包誘導能が低下することが知られているので、ES細胞と毛乳頭細胞を融合させて、増殖促進や毛包誘導能の維持が認められるか検討した。ポリエチレングリコール法やセンダイウイルス法を用いて細胞融合実験を行い、フローサイトメーターでDNA含有量を指標にして融合率を検討すると、前者では融合率が10%以下で、後者の方が50%以上であった。細胞融合後にES細胞の培地するとES細胞の未分化マーカーの発現が維持されてES細胞の機能が維持されていた。一方毛乳頭細胞の培養条件にすると、融合した細胞は元の毛乳頭細胞と比較して明らかな増殖促進作用は認められなかった。細胞融合後にバーシカンなどの毛乳頭細胞の一部の遺伝子発現が維持されることを確認したが、細胞移植による発毛実験においては明らかな毛包誘導能の維持を示唆する所見は得られなかった。以上よりES細胞と他の細胞を細胞融合するとES細胞様にはできるが、元の細胞の機能を強化するのは容易でないことが示唆された。細胞療法として培養細胞を移植する際に、培養による細胞機能の劣化が問題となる。本研究の目的は多能性幹細胞であるES細胞とまたはiPS細胞を用いて、目的とする培養細胞の老化を防止し、細胞の若返りを目指す。具体的にはES細胞またはiPS細胞の増殖を止めた上で、線維芽細胞または毛乳頭細胞と共培養することにより、長期継続培養後の細胞機能を比較検討した。iPS細胞をfeeder細胞として用いようとすると技術的な問題により、定量的な解析が困難になることが判明した。そこで次にまうすES細胞と毛乳頭細胞を用いて、細胞融合法を検討し、細胞融合しても毛乳頭細胞の一部の遺伝子発現が維持されることを確認した。樹立法の異なるヒトiPS細胞を4種類培養して、iPS細胞をfeeder細胞として使えるかをまず検討した。継代時に細胞をばらばらにすると細胞の接着力が低下してしまい、ROCK阻害剤を加えることである程度克服はできたが、細胞数を揃えて定量性を持たせることが困難であることが判明した。またマイトマイシンCの添加により、細胞増殖を抑制すると細胞自体がダメージを受けて弱ってしまった。そこで次に細胞融合法を用いた検討を行った。マウスES細胞と毛乳頭細胞をポリエチレングリコール法を用いて細胞融合させることができた。細胞融合してもバーシカンなどの毛乳頭細胞の一部の遺伝子発現が維持されることを確認した。マウスES細胞と毛乳頭細胞をポリエチレングリコール法を用いて細胞融合させることができたので、さらに至適な融合条件と培養条件を検討する。また薬剤耐性遺伝子と蛍光蛋白を同時に発現させて、融合細胞の可視化を試みる。毛乳頭細胞は培養すると機能が低下することが知られているので、長期継続培養後の融合細胞において毛乳頭細胞機能を検討する。具体的には細胞融合した細胞の遺伝子発現、蛋白発現、毛包誘導能を検討することにより、細胞機能の維持すなわち細胞の若返りを証明する。ウイルスベクターの構築と細胞導入,遺伝子発現解析用試薬。50万円蛋白発現検出用の抗体類。20万円毛包誘導実験用のマウス代、ならびに飼育管理費用。30万円旅費10万円その他10万円
3次元フォトニック結晶による自然放出制御と点欠陥レーザ作製に関する研究

本研究ではこれまでに、9層3次元フォトニック結晶に発光体と欠陥を導入した試料を作製することにより、完全フォトニックバンドギャップによる発光の減衰と、欠陥共振器による共振モードの制御を明らかにした。しかし、9層構造では欠陥共振器のQ値が100程度であり、レーザ発振には至らない。本年度は3次元フォトニック結晶を用いた点欠陥レーザの実現に向けて、非常に高いQ値(5000)が見込める17層構造の作製を行った。本研究においては、ウエハ融着法によりストライプ構造を積層することで多層化を行っている。そこで多層化した場合の融着条件を求めた。以下に得られた知見をまとめる・4層以上の多層化試料の場合、最高加熱温度(4層においては525°C)で加熱を行う前に、僅かに低い温度(4層においては475°C)で加熱することにより、より安定した界面状態を形成することが可能となり、歩留まりが向上した。・8層構造の融着条件を515°C・2時間であることを見出し、さらに、今回初めて8層積層構造に発光体を融着することに成功した。・最終的に、8層積層構造に発光体を融着した試料に別の8層積層構造を組み合わせることにより、17層3次元フォトニック結晶に発光体ならびに欠陥を導入した試料の作製に成功した。本試料は17層構造であるため、非常に大きな完全フォトニックバンドギャップ効果が期待される。よって欠陥モードにおいてはパーセル効果などの現象が予測され、今後発光特性を評価することにより、自然放出と誘導放出の境界が曖昧となるような零閾値レーザの実証が成されると考えられる。本年度は、3次元フォトニック結晶による自然放出制御を目指して、3次元フォトニック結晶への発光体並びに点欠陥の導入を行い、作製した試料の光学特性の評価を行った。以下に概要を示す。1.3次元フォトニック結晶を構成する材料には、表面状態の制御性の良さからGaAsを選択し、ストライプ型に加工したGaAsをウエハ融着を用いて積層することで、光通信波長域に完全フォトニックバンドギャップ(PBG)をもつ3次元フォトニック結晶を作製している。しかし、内部に発光体を導入する場合、発光波長の問題から発光体にはInGaAsP/MQWを用いざるを得ず、GaAsとInGaAsPの融着が必要となる。しかし、これらの材料は熱膨張係数が異なるため、通常の融着では互いに外れようとする力が発生し融着が不可能である。そこで、融着界面を非破壊で観察することのできる超音波走査型顕微鏡(SAM)を導入し、融着温度と熱膨張ストレスの影響を詳細に評価した。その結果、基板を段階的に薄膜化しつつ、融着温度を上昇させることで熱膨張ストレスの影響を回避しながら十分な融着強度を得るという異種材料間における新たな融着方法を開発し、9層3次元フォトニック結晶に発光体を導入した試料の作製に成功した。2.作製した9層3次元フォトニック結晶に発光体を導入した試料に対して様々な方向における透過率ならびにフォトルミネッセンス(PL)を測定した。その結果、全ての方向において、透過率から求められるストップバンドでPLも減衰していることから、完全PBGによって発光が減衰していることが明らかになった。3.発光体には様々な大きさの点欠陥発光体が導入されている。欠陥領域の発光特性を評価した結果、3次元フォトニック結晶の光閉じ込め効果により発光が欠陥領域に局在し、欠陥形状に固有のモードが存在していることが分かった。また欠陥の大きさと欠陥モード数を評価した結果、欠陥を微小化するに従って欠陥モード数も減少していることが明らかになった。また欠陥モードのQ値を評価し、Q値はほぼ欠陥の大きさに依存していないことを示した。以上、本年度の研究においては3次元フォトニック結晶による自然放出制御ならびに点欠陥レーザを作製する上での基礎を確立した。今後の展開としては、さらなる積層数の増加および発光再結合寿命の評価が挙げられる。本年度は、昨年度3次元フォトニック結晶への発光体ならびに欠陥の導入に成功したことを受け以下の研究を行った。1.昨年度作製した9層3次元フォトニック結晶に点欠陥発光体を導入した試料に対して、様々な方向において欠陥領域のPLを測定することにより、欠陥モードの放射方向について評価を行った。その結果、欠陥の形状に依存して放射方向の依存性が明らかになった。2.3次元フォトニック結晶に期待される自然放出制御効果(自然放出の抑制および増強)を直接的に実証するには発光再結合寿命の評価が必須である。光の状態密度が3次元フォトニック結晶の効果により変調を受けた場合、電子系、つまり励起キャリアの発光再結合寿命も変調を受ける。この発光再結合寿命をフォトルミネッセンス(PL)の時間分解測定を行うことで評価した。3.3次元フォトニック結晶内に発光体を導入する場合、屈折率分布の周期性を乱さないように結晶と同様にストライプを形成しているため、多重量子井戸の側面が露出する。このため非発光再結合過程が多数存在する。PLの時間分解測定で求めることができるのは、非発光再結合過程と3次元フォトニック結晶の効果が及ぶ出と考えられる発光再結合過程が混在している状態におけるキャリアの寿命である。そのため試料を冷却することで非発光再結合過程の影響が無視できる程度の温度を求め、フォトニック結晶の効果を正確に評価するための基礎を築いた。

4.5層フォトニック結晶に発光体を導入した試料について、発光再結合寿命の評価を行った結果、完全フォトニックバンドギャップ内で寿命が長くなっている可能性が高いことを明らかにした。5.同様に9層フォトニック結晶に発光体を導入した試料について同様に発光再結合寿命の評価を行った結果、完全フォトニックバンドギャップ内で寿命が長くなっている可能性が高いことを明らかにした。5層と比較して寿命の変化の割合は大きいことが期待される。6.17層に発光体を導入した試料の作製を目指し、多層化における作製条件の最適化を行った。以上、本年度の研究においては3次元フォトニック結晶による自然放出制御の直接的な評価として発光再結合寿命の評価を行い、またさらに多層化した試料の作製に向けて様々な作製条件の最適化を行った。今後はより詳細なキャリア寿命の評価と多層化した試料の作製を行っていく予定である。本研究ではこれまでに、9層3次元フォトニック結晶に発光体と欠陥を導入した試料を作製することにより、完全フォトニックバンドギャップによる発光の減衰と、欠陥共振器による共振モードの制御を明らかにした。しかし、9層構造では欠陥共振器のQ値が100程度であり、レーザ発振には至らない。本年度は3次元フォトニック結晶を用いた点欠陥レーザの実現に向けて、非常に高いQ値(5000)が見込める17層構造の作製を行った。本研究においては、ウエハ融着法によりストライプ構造を積層することで多層化を行っている。そこで多層化した場合の融着条件を求めた。以下に得られた知見をまとめる・4層以上の多層化試料の場合、最高加熱温度(4層においては525°C)で加熱を行う前に、僅かに低い温度(4層においては475°C)で加熱することにより、より安定した界面状態を形成することが可能となり、歩留まりが向上した。・8層構造の融着条件を515°C・2時間であることを見出し、さらに、今回初めて8層積層構造に発光体を融着することに成功した。・最終的に、8層積層構造に発光体を融着した試料に別の8層積層構造を組み合わせることにより、17層3次元フォトニック結晶に発光体ならびに欠陥を導入した試料の作製に成功した。本試料は17層構造であるため、非常に大きな完全フォトニックバンドギャップ効果が期待される。よって欠陥モードにおいてはパーセル効果などの現象が予測され、今後発光特性を評価することにより、自然放出と誘導放出の境界が曖昧となるような零閾値レーザの実証が成されると考えられる。
次世代コンテンツ配信技術の開発と性能評価

・動画像の実時間配信にトラヒックの長時間依存性が与える影響を定量的に評価した。・セルラー型ネットワークにおいて音声を優先しながらも空き帯域をデータ送信に有効利用する回線制御方式を提案し、パケット廃棄確率、送信遅延、呼損確率を導出した。・モバイル環境下でBluetoothがコンテンツ配信の最終段で介在する際の通信品質を評価するために、ポーリング・モデルにより、数学的モデル化を行い、送信遅延・スループットなどの性能評価量を解析的に導出した。・XORを基本的演算にした種々のFECの性能を数学的に解析した。各XORを取る際のシンボル数およびその分布、この演算によりメタ・コンテンツを生成するときの冗長度と複号に成功する確率の関係を誤り確率および廃棄確率をも考慮して、解析的に導出した。・リアルタイム・コンテンツ配信における送信誤り,ビット廃棄に耐性のある,FECとARQの長所を活用したハイブリッドFEC/ARQ方式を開発し、モデル化と性能解析を行った。・オーバレイ・ネットワークを活用した自律分散機能を有する配信技術の開発を目指して,配信ネットワークの自律的自己組織化アルゴリズムを開発し、その有効性を示した。・輻輳による遅延を考慮に入れたプレイアウト時間およびバッファ容量の設計法の開発を目指して,これら評価量を求めるためのモデル化と性能評価手法を開発した.・オーバレイ・ネットワークで、トラヒック量・ピア間のホップ数・RTTの推定のための基盤技術を開発し、実際のネットワークでのデータを用いて実証実験を行った。・リアルタイムで双方向送受信する大規模多人数参加型サービスにおいて,ユーザが利用するマシンにサーバ機能の一部を委譲することによって,サーバ負荷を分散させる構成法を提案した.・動画像の実時間配信にトラヒックの長時間依存性が与える影響を定量的に評価した。・リアルタイムで双方向送受信する大規模多人数参加型サービスにおいて,ユーザが利用するマシンにサーバ機能の一部を委譲することによって,サーバ負荷を分散させる構成法を提案した.平成14年度に関しては次のような研究成果が得られた。コンテンツ配信においては、動画像情報が主要なる部分を占めるが、そのトラヒックには長時間依存性、自己相似性が観察され、従来のネットワーク内トラヒックとは性質を異にしており、このためより高度なネットワーク管理・制御が必要となる。動画像情報の代表的な符号化法であるMPEG2を取り上げ、実時間配信に際してその通信品質を左右する重要な指標であるジッターをATM網に関して考察し、長時間依存性が与える影響を定量的に評価した。さらに、セルラー型のネットワークにおいて音声のみならず、コンテンツを効率的に送信するために、音声を優先しながらもその空き帯域をデータ送信に有効利用する回線制御方式を提案し、その方式における通信品質を評価するためにパケット廃棄確率、パケット送信遅延、呼損確率を解析的に導出した。加えてモバイル環境下でのコンテンツ配信を支えるPAN(Personal Area Network)技術を考察するために、Bluetoothを取り上げ、コンテンツ配信の最終段でこのネットワークが介在する際の通信品質を評価するために、ポーリング・モデルにより、数学的モデル化を行い、送信遅延・スループットなどの性能評価量を解析的に導出した。平成15年度の研究成果の主なものは次の通りである。1.高効率なリアル・タイム・ストリーミング配信においてはFEC(Forward Error Correction)が重要な役割を果たす。Reed Solomon, LDPC, Raptor, Tornado, LTなどがこれまでに提案されているが、ネットワークの輻輳および送信誤りによるパケット損失の環境変化に柔軟に、動的に対応できる新たな符号化方式HC/RCの開発を行い、数学的解析とシミュレーションにより性能評価を行った。2.ネットワークでのバースト損失に備えた新しい誤り訂正符号方式としてFREC(Fractal Regular Erasure Code)を提案した。これは修復を保障するバースト損失の最大値が規定されれば、最小限の冗長度を付加することにより、完全な復号を可能にするものであり、シャノン限界を達成しており、本方式より優れた符号化はないことが理論的にも確認されている。送信シンボルのビット毎の排他的論理和を基本的算法に採用しており、符号方式の高効率性のみならず、数学的にもフラクタル性を有するなど興味ある特性を解明した。