hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽風の起源およびその加速メカニズムの観測的研究

この成果は、日本天文学会欧文報告に受理されて現在印刷中である。(4)飛騨天文台ドームレス太陽望遠鏡における太陽リムでのSpiculeのHα輝線スペクトルを詳細解析し、その分光学的諸量(シフト、線幅)の統計解析を行った。Spicule輝線が2種類に分類される結果を得て、Spicule単体での温度、乱流速度および幾何学的分布から解釈をおこなった。従来提案されてきた乱流速度や波動によるものだけでは、Hα輝線の幅は説明ができないことを見出した。この成果は、日本天文学会欧文報告に受理され、現在印刷中である。(5)太陽磁気活動の源である黒点の内部微細構造を「ひので」観測により明らかにした。その統計的な解析により、磁気対流現象であることを確定する成果であった。2編の論文を日本天文学会欧文報告書及び米国天体物理雑誌に出版した。
脊髄の再生及び成長促進実験

我々は過去3年にわたって脊髄損傷マウスを作成し、坐骨神経移植を行うことによって軸策誘導を促進し、その軸策誘導において重要な因子であるシュワン細胞の行方をCEA-transgenicマウスを利用して評価した。使用したマウスは、ヒトcarcinoembryonic antigen(CEA)をC5BL/6マウスに遺伝子移入したtransgenicマウス(以後B6-CEAマウス)で、1991年に長谷川、磯部らによって開発された。このマウスの特長は、その構成細胞すべてがCEA遺伝子をもち、CEA抗原の発現もみられること、CEA抗原保有細胞は宿主に拒絶されない、という2点にある。実験方法は、同種同型であるB6マウスと同種異型であるBALB/Cマウス、異種異型であるWister系ラットの第8から第10胸椎椎弓切除を行い、脊髄半切断を1椎体長(2mm)にわたって作成しその切断部位にB6-CEAマウスの坐骨神経を遊離移植した。移植後3日、1週間、2週間、3週間、4週間に於て移植部位を再度露出し、移植部位そのもの、脊髄坐骨神経接合部より頭尾側2mmと4mmにおける脊髄を採取しそれぞれのDNAを抽出した。PCR法でB6-CEAマウス坐骨神経由来のDNAを増幅後、電気泳動を行ない坐骨神経鞘を形成するシュワン細胞が損傷脊髄のどの範囲まで入り込んでいるかを評価した。実験結果は、B6マウス脊髄にB6-CEAマウス坐骨神経移植群即ち同種同型移植群においては、移植1週間後には脊髄坐骨神経接合部より頭尾側2mm範囲にまでシュワン細胞の進入、つまり軸策誘導を認め、2週間、3週間後においても同様であった。BALBマウスにB6-CEAマウス坐骨神経移植群即ち同種異型群においては、移植後3週間で坐骨神経は拒絶され、消滅した。異種異型群では移植後10日で拒絶された。続いての研究は、動物実験施設内でB6-CEAマウスの感染が判明し長期間実験が不能になった、またトレーニングをした若手の研究員の他施設への赴任と研究代表者の他病院への赴任があり、実験準備が全て完了した時点で研究が不能となった。しかし新しいメンバーで研究が続行され成果がでる見込みである。我々は過去2年にわたって脊髄損傷マウスを作成し、坐骨神経移植を行うことによって軸索誘導を促進し、その軸索誘導において重要な因子であるシュワン細胞の行方をCEA-transgenicマウスを利用して評価した。使用したマウスは、ヒトcarcinoembryonic antigen (CEA)をC5BL/6マウスに遺伝子移入したtransgenicマウス(以後B6-CEAマウス)で、1991年に長谷川、磯部らによって開発された。移植後3日、1週間、2週間、3週間、4週間に於いて移植部位を再度露出し、移植部位そのもの、脊髄坐骨神経接合部より頭尾側2mmと4mmにおける脊髄を採取しそれぞれのDNAを抽出した。実験結果は、B6マウス脊髄にB6-CEAマウス坐骨神経移植群即ち同種同型移植群においては、移植1週間後には脊髄坐骨神経接合部より頭尾側2mm範囲にまでシュワン細胞の進入、つまり軸索誘導を認め、2週間、3週間後においても同様であった。PCR法でB6-CEAマウス

坐骨神経由来のDNAを増幅後、電気泳動を行ない坐骨神経鞘を形成するシュワン細胞が損傷脊髄のどの範囲まで入り込んでいるかを評価した。実験結果は、B6マウス脊髄にB6-CEAマウス坐骨神経移植群即ち同種同型移植群においては、移植1週間後には脊髄坐骨神経接合部より頭尾側2mm範囲にまでシュワン細胞の進入、つまり軸策誘導を認め、2週間、3週間後においても同様であった。BALBマウスにB6-CEAマウス坐骨神経移植群即ち同種異型群においては、移植後3週間で坐骨神経は拒絶され、消滅した。異種異型群では移植後10日で拒絶された。続いての研究は、動物実験施設内でB6-CEAマウスの感染が判明し長期間実験が不能になった、またトレーニングをした若手の研究員の他施設への赴任と研究代表者の他病院への赴任があり、実験準備が全て完了した時点で研究が不能となった。しかし新しいメンバーで研究が続行され成果がでる見込みである。
英語科教員養成における教師の成長モデルの構築

本研究の目的は,省察を核とした英語科教員養成課程における履修者の1年間の学びと成長のプロセスを明らかにし,教員養成段階の教師の成長モデルの構築を行うことである。授業では,電子ティーチング・ポートフォリオと電子掲示板を活用することで,省察の機会を十分に与えた。本研究では,テキストマイニングとテーマ分析を用いて電子ティーチング・ポートフォリオ及び電子掲示板の文字データを分析し履修者全体の省察のあり方を把握した。その後,数名の履修者を抽出し,履修者の1年間の成長の過程を質的に分析した。その結果、教員養成段階の教師の成長モデルを提示するとともに,教職担当者による支援のあり方について教育的示唆を示した。本研究の目的は,省察(振り返り)を核とした英語科教員養成課程における履修者の1年間の学びと成長のプロセスを明らかにし,教員養成段階の教師の成長モデルの構築と提案を行うことである。授業では,電子ティーチング・ポートフォリオと電子掲示板を活用することによって,省察の機会を十分に与える。26年度は,1年間電子ティーチング・ポートフォリオ,電子掲示板のデータ,省察レポート,学期末授業アンケートを収集した。授業アンケートを除いた文字データに関して,テキストマイニングを用いて量的分析を行い,履修者全体の学びの特徴を明らかにした。27年度は、26年度の結果を踏まえ,授業改善をした上で26年度に引き続き文字データ収集と授業アンケートを実施した。具体的には、授業では1年間にわたり電子版で履修者にポートフォリオを作成させ,電子掲示板では毎週授業の振り返りを記述させた。電子掲示板では,お互いに履修者の書き込みを閲覧可能であった。全履修者のポートフォリオの活用状況と掲示板における記述の特徴を明らかにするために、ポートフォリオ及び掲示板の文字データの分析方法として,テキストマイニングを用いた。また,2年間のデータをまとめ,質的研究の準備を行った。当初の予定どおり、データ収集、分析を行うことができた。28年度は,複数の履修者を抽出し,1年間の成長のプロセスを把握するため,それぞれの履修者のポートフォリオ,掲示板,面接データ(3回分)について質的分析を行った上で、3年間の研究結果から明らかになった成長モデルを構築した。27年度に引き続き、英語科教育法特論で省察を核にした授業実践を実施し、授業効果の検証のために,抽出した履修者に関して,電子ティーチング・ポートフォリオ,電子掲示板の記述,省察レポート,面接の4種類のデータ収集を行った。掲示板,ポートフォリオ,省察レポート,面接データはテーマ分析を用いて質的に分析し、3年間の研究成果を統括するとともに,教員養成段階の教師の成長モデルを構築した。当初の予定どおり、データ収集及び分析を行うことができた。担当する教職課程科目の全履修者の中から,複数の履修者を抽出し,彼らが記述した電子掲示板及びポートフォリオの内容の質的分析を行うことで,成長のプロセスを明らかにする。また,履修者への3回の面接調査により,1年間の英語教師としての学生の成長を測定する。分析手法として,Gendlin &Hendricks(2004)が開発し,得丸(2010)が質的研究方法として確立した理論構築法Thinking at the Edge(TAE)を用いる。教師教育27年度は,26年度の結果を踏まえ,授業改善をした上で26年度に引き続き文字データ収集と授業アンケートを実施し,テキストマイニング分析を行う。また,2年間のデータをまとめ,質的研究の準備をする。26年度,27年度共にテキストマイニングの専門家及び現職教員の意見を得る。インタビューデータで使用する質的分析ソフトを購入しなかった。質的分析ソフトを購入し、データ分析に使用する。
液体ヘリウム表面の2次元電子によるテラヘルツ電磁波の発振と検知

本年度の研究目的は、液体ヘリウム表面の電子系が低周波の電場で駆動したときに励起状態になっているのかどうかを確認することと、もしそうであれば励起状態から基定状態に遷移する際に電磁波を放出するはずであるからそれを観測するというものである。そこでまず、励起状態になっているのかどうかの確認を、電気伝導の非線型性を調べることで行った。その結果、駆動電圧を大きくしていくと電気伝導度の変化が見出され、ホットエレクトロン状態になりエネルギーの高い励起状態になっている可能性が高いことが分かった。しかし、この原因の他に3次元状態への遷移やリプロンの生成などによる原因も考えられ、まだ確定的でないことは言えない状態である。一方、ボロメータによるテラヘルツ電磁波の観測は、電磁波のエネルギー密度が極めて低いため困難な状態である。たとえは、すべての2次元電子が励起状態から基定状態へ遷移するのに0.1秒かかったとすると、放射のパワーは1pWのオーダーとなる。この程度のパワーによるボロメータの温度上昇は、低周波の測定系から発生する電磁場によってボロメータが受ける温度上昇と同程度またはそれ以上であるため、ノイズに埋もれた微弱信号の観測技術が必要である。実用的な観点からは、電子の表面密度の最大値が流体力学的な不安定性から限られているので、10cm×10cm度の装置では100pW程度のパワーしか得られないという短所があることが分かった。また、この電子系をテラヘルツ電磁波のセンサーとして用いた場合には、液体ヘリウムを含んだキャピティーと導波管などの装置を1K以下の低温にしなければならないという不便さはあるが、量子力学的な検波が可能であるため焦電的な方法に比べてより感度の高い方法になることが明らかになった。本年度は、液体ヘリウム表面の2次元電子系がテラヘルツ検知器として利用できるかどうかの予備実験を行なった。まず、電子系を基底状態にするために50ミリケルビンの低温が必要である。そのために、電子スピンの断熱消磁冷凍機を用いてクライオスタットを構築した。このシステムの最低温度は40ミリケルビンを記録したので、十分な性能であることが確認できた。次に電子系の低周波伝導度の測定を行なうためにコルビノ電極を用い非接触型のセルを作成した。これにより低周波伝導度は問題なく測定できることを確認した。このセルにマイクロ波を印加したとき、伝導度がどのように変化するかを調べるために、K-バンドのマイクロ波発振器からクライオスタット内部へ超高周波同軸ケーブルを引き入れ、低温と超高周波を共存させる装置を製作中である。現在、同軸ケーブルからの熱の侵入が大きいため温度が上昇してしまうという問題があるが、これを低熱伝導度のケーブルを用いることにより解決しようとしている。また、マイクロ波より周波数の低い数十MHzの電磁波を印加したときには、ホットエレクトロン効果による高励起状態への遷移ではないかと思われる伝導度の低下が観測された。この結果はマイクロ波による直接励起の可能性を支持するものであり、有望である。ヘリウム表面電子からの電磁波の放射を観測するために簡易実験を行なった。キャビティー中に2次元電子を作り、熱的に励起された状態から基底状態に遷移させたときに放射される電磁波をボロメータにより検出しようとしたが、感度が低いためその証拠を確認することはまだできていない。本研究の最も大きな目的は、液体ヘリウム面上の2次元電子からのテラヘルツ電磁波を直接観測することである。それには、テラヘルツ電磁波をカーボンのボロメータで受け、温度の上昇を観測するのが最も簡単である。しかし、昨年度行なった実験では、昨年度の実験で同軸ケーブルからの熱の進入で温度が上昇してしまい、本来の温度上昇と区別できないという問題があった。これを解決するために本年度はまず、ケーブルの直径を小さくし、材料としてキュプロニッケルを用いることにより熱の進入を極小にした。しかしそれでもなお、低周波の電磁波による加熱効果が重畳により、本来のテラヘルツ電磁波の放射による発熱かどうかの判定が難しいためこれを差し引くための工夫を行なった。現在、この方法で電磁波の検知を行なう実験を継続しているが、ボロメータの感度の向上が課題となっている。この点の解決は、セルを大型にし放射電磁波のパワーを増大することによって達成できると考えており、現在新しいセルを計画中である。また、電磁波の放射とは逆の現象すなわち「検波」ができることを確認する必要がある。そのため、2次元電子系に高周波の電磁波を印加したときの低周波伝導度の変化を測定することを行なった。これに関しては、ホットエレクトン励起による変化は観測されたが、直接的なレベル間遷移による変化はまだ観測されていない。これは、励起状態を作り出すには100GHzの周波数が必要であるのに、現有マイクロ波装置の周波数上限がおよそ10GHzであることが原因であるため、より低周波で励起が可能な1次元電子系を用いた実験を計画している。

しかし、この原因の他に3次元状態への遷移やリプロンの生成などによる原因も考えられ、まだ確定的でないことは言えない状態である。一方、ボロメータによるテラヘルツ電磁波の観測は、電磁波のエネルギー密度が極めて低いため困難な状態である。たとえは、すべての2次元電子が励起状態から基定状態へ遷移するのに0.1秒かかったとすると、放射のパワーは1pWのオーダーとなる。この程度のパワーによるボロメータの温度上昇は、低周波の測定系から発生する電磁場によってボロメータが受ける温度上昇と同程度またはそれ以上であるため、ノイズに埋もれた微弱信号の観測技術が必要である。実用的な観点からは、電子の表面密度の最大値が流体力学的な不安定性から限られているので、10cm×10cm度の装置では100pW程度のパワーしか得られないという短所があることが分かった。また、この電子系をテラヘルツ電磁波のセンサーとして用いた場合には、液体ヘリウムを含んだキャピティーと導波管などの装置を1K以下の低温にしなければならないという不便さはあるが、量子力学的な検波が可能であるため焦電的な方法に比べてより感度の高い方法になることが明らかになった。
精神遅滞児のバランス障害克服のための指導に関する研究

視野情報を統制しての身体動揺の測定を健常成人、健常幼児、及び精神遅滞児を対象として行った。身体動揺の計測はこれまでは、足底圧の変化を身体重心の変化としてとらえる装置により行ってきたが、動揺の大きい者はバランスがわるく、動揺の小さい者はバランスがよいと真に言い得るのかどうかという機能的な意義が今一つ明確でなかった。というのは、一般にバランスがわるいと言われ、また、我々のこれまで行ってきた平均台歩きや片足立ちというバランス運動の成績も確かにきわめて低いダウン症候群児の重心動揺がかなり小さいという、通常考えられる重心動揺の大小とバランスとの関連からすると矛盾する知見が得られていたからである。そのため、本年度は、足底圧の変化より身体動揺を計測するのではなく、機能的意義の明確な頭部動揺の測定を行った。すなわち、頭部動揺は頭部の保護・安定という観点からすると、それが小さければ小さいほどバランスはよいと言い得る。健常成人、健常幼児では、身体重心動揺と同様の年齢とともに動揺が小さくなっていくという結果が得られ、精神遅滞児では、臨床型ごとに見ると、ダウン症候群児では、他の精神遅滞児と比較してかなり動揺が大きいという結果が得られた。このことは、彼らの重心動揺がかなり小さいというこれまでに得られている知見と重ねあわせて見ると、ダウン症候群児は逆振り子様に身体が動揺していることを意味する。これは、きわめて非機能的な動揺で、彼らのバランスがきわめて低いという事実と合致するものである。眼球運動機能については、引き続き視運動性眼振の測定を行った。精神遅滞児について、臨床型別に見ると、ダウン症候群児については視標の追従機能の未熟性を、自閉症児については注意や動機の問題を示唆する追跡自体の不成立を示唆する結果が得られた。その他、平均台歩き、片足立ちについては、なすべき課題を明確に示す外的な手がかりが存在する事態でそれを行うことがバランス能力の改善につながるというこれまでに得ている知見を確認した。精神遅滞児のバランスの問題と視覚機能との関連に焦点を当てた検討を行った。具体的には、眼球運動機能と視野機能について、前者に関しては、反射的な眼球運動である視運動性眼振と随意的な眼球運動である追従性眼球運動及び衝動性眼球運動の測定を行い、後者に関しては、視野情報を統制しての身体動揺の測定を行い、これらの成績と平均台歩き、片足立ちといったバランス運動との関連を調べた。視運動性眼振の測定は刺激の強度及び速度を変化させて行ったが、その結果、精神遅滞児では健常児や成人と比較して周辺視野刺激に対する定位が十分でなく、また追跡可能な速度が低いことがわかった。また、追従性眼球運動及び衝動性眼球運動についても、基本的に視運動性眼振と同様の問題が精神遅滞児に存することが確認されている。こうした眼球運動機能に問題をもつ精神遅滞児は一般にバランス運動にも問題をもつことが示された。なお、これらの測定は健常児及び成人にも行ったが、視運動性眼振に関して健常児と成人の差が単調増加的な機能向上で説明できず、眼球運動及び視野機能の発達が複雑ないくつかの機能のダイナミックな関連による可能性が示唆されている。一方、視野情報を統制しての身体動揺の測定からは、精神遅滞児には視覚情報を身体動揺のコントロールに適切に用いることができない者が少なからず存在することが明らかとなった。

また、精神遅滞児は一般に動揺が大きく、それが日常的なバランス運動との問題と結びついていることが示されたが、中には動揺量自体は小さいが、平均台歩きや片足立ちという日常的なバランス運動がきわめてまずいという者がダウン症候群で見出された。これは従来の研究では注目されていない点であり、今後動揺の周波数成分等に関する詳しい検討が必要である。視野情報を統制しての身体動揺の測定を健常成人、健常幼児、及び精神遅滞児を対象として行った。身体動揺の計測はこれまでは、足底圧の変化を身体重心の変化としてとらえる装置により行ってきたが、動揺の大きい者はバランスがわるく、動揺の小さい者はバランスがよいと真に言い得るのかどうかという機能的な意義が今一つ明確でなかった。というのは、一般にバランスがわるいと言われ、また、我々のこれまで行ってきた平均台歩きや片足立ちというバランス運動の成績も確かにきわめて低いダウン症候群児の重心動揺がかなり小さいという、通常考えられる重心動揺の大小とバランスとの関連からすると矛盾する知見が得られていたからである。そのため、本年度は、足底圧の変化より身体動揺を計測するのではなく、機能的意義の明確な頭部動揺の測定を行った。すなわち、頭部動揺は頭部の保護・安定という観点からすると、それが小さければ小さいほどバランスはよいと言い得る。健常成人、健常幼児では、身体重心動揺と同様の年齢とともに動揺が小さくなっていくという結果が得られ、精神遅滞児では、臨床型ごとに見ると、ダウン症候群児では、他の精神遅滞児と比較してかなり動揺大きいという結果が得られた。このことは、彼らの重心動揺がかなり小さいというこれまでに得られている知見と重ねあわせて見ると、ダウン症候群児は逆振り子様に身体が動揺していることを意味する。これは、きわめて非機能的な動揺で、彼らのバランスがきわめて低いという事実と合致するものである。眼球運動機能については、引き続き視運動性眼振の測定を行った。精神遅滞児について、臨床型別に見ると、ダウン症候群児については視標の追従機能の未熟性を、自閉症児については注意や動機の問題を示唆する追跡自体の不成立を示唆する結果が得られた。その他、平均台歩き、片足立ちについては、なすべき課題を明確に示す外的な手がかりが存在する事態でそれを行うことがバランス能力の改善につながるというこれまでに得ている知見を確認した。
小脳小葉の形成機序とその異常についての実験的研究

ラットが胎児期の最後にX線被曝すると、小脳小葉の形態異常が起こり、プルキンエ細胞が顆粒細胞層や白質に異所形成される。本研究では、小脳形成異常の機序を検討するため、プルキンエ細胞やベルグマン細胞の配列の過程を観察し、細胞配列に重要な働きをする、細胞外マトリックス蛋白や細胞接着分子の関与を調べた。ラットを妊娠21日の朝、2.5グレイのX線に被曝させ、被曝6時間後の新生仔から成獣までの小脳の標本を得た。X線被曝12時間後までに外顆粒層に多数の細胞死がみられた。プルキンエ細胞はX線によって死に至らず、細胞外マトリックス蛋白や細胞接着分子の発現に対照と差が認められなかったことから、X線抵抗性と思われる。しかし整列が障害され、内顆粒層に異所形成されるものも多かった。一方、生後4日に同様の2.5グレイのX線に被曝させたものでは、小脳形態異常は軽微であった。このことから、プルキンエ細胞の異所形成は、プルキンエ細胞がX線の直接影響を受けたためでなく、細胞環境の変化が原因と思われる。また、小脳小葉の形態が決定する臨界期は出生直後であることが示唆された。細胞環境として検討した分子のうち、リーリンだけが蛋白、mRNAともに顕著に減少していた。リーリンは、リーラーマウスの原因遺伝子として発見されたもので、大脳皮質神経細胞の遊走・配列や、プルキンエ細胞細胞の脳室帯から小脳皮質への遊走に重要な役割を果たすとされる。X線被曝により、リーリン産生細胞である顆粒細胞が激減し、プルキンエ細胞が整列する時期に一致してリーリンが減少したことが、異所形成の原因と考えられる。本実験は、リーラーマウスのように生涯リーリンを欠損するのでなく、X線被曝によって一時的にリーリンを減少させたものであり、プルキンエ細胞整列および小脳小葉の発生の臨界期にリーリンが必要であることが初めて示された。小脳小葉の形成機序を解明するため、小葉奇形のラットを作製し、正常な小葉の発達と比較した。胎生期のX線被曝によって小脳小葉の形態異常が高頻度に起こる条件を探ったところ、妊娠21日に2.5 GyのX線を照射すると出生仔の小脳に100 %奇形ができることが分かった。この条件で照射後、出生仔の小脳を日齢を追って免疫組織化学的に観察した。急性変化として外顆粒層の広範な細胞死が観察されたが、死細胞は4日間で除去され、外顆粒層は活発な細胞分裂によって回復してきた。しかし生後5日には、神経細胞の遊走・配列に重要な役割を果たすといわれるリーリン蛋白質の一時的消失や分布異常が認められた。生後9目の観察では、プルキンエ細胞とバーグマン細胞が遊走を障害されて内顆粒層域に集団をなして残存し、異常な形態の小葉が形成され始めた。リーリン蛋白質の一時的消失や分布異常が、プルキンエ細胞とバーグマン細胞の遊走障害の原因であろう。プルキンエ細胞とバーグマン細胞が一層に配列を完了した後のX線照射は、小葉の形態に異常を来さないので、これら細胞の配列が小葉の形態を決定する重要な要素と考えられる。その他、スンクスSuncus murinusの小脳の形態を系統間で比較したところ、系統内では均一で、系統間では著しい差がみられた。

既にマウスで報告した(1980年)と同様、小脳の形態が遺伝的支配下にあることをみとめた。ラットの胎生末期の放射線被曝は、小脳小葉の形成異常やプルキンエ細胞の異所形成などを引き起こすことが知られるので、ラットの妊娠21日に2.5グレイのX線に被曝させ、出生仔の小脳を経時的に免疫組織化学的に観察した。プルキンエ細胞はイノシトール三燐酸(IP_3)受容体およびcalbindinに対する抗体を用いて特異的に染色した。X線被曝6時間後までに、多数の外顆粒細胞が死滅し、その後、残存細胞の増殖による外顆粒層の回復が始まった。他方、プルキンエ細胞の死は認められなかった。プルキンエ細胞は正常では生後5日までに一層に配列するが、被曝群では数列の細胞層のままであった。生後9日までに被曝群のプルキンエ細胞の重層の程度は滅少したが、樹状突起は短く、無秩序な方向に伸長していた。そこで、神経細胞の遊走・配列に関わる接着因子として、NCAM(neural cell adhesionmolecule)、fibronectinおよびtenascinなどの発現がX練被曝でどのように変化するか観察した。どれもプルキンエ細胞に発現がみられ、プルキンエ細胞は放射線抵抗性のため顕著な変化がみられなかった。最近、reelinという脳の皮質神経細胞の配列に重要なはたらきをもつ遺伝子が同定され注目を浴びたので、その産物であるReelinの発現を検討した。Reelinは、小脳では外顆粒層下層とその直下に発現が認められた。X線被曝した小脳では、Reelinは死細胞ばかりの外顆粒層全層に残存したが、24時間以降に消失した。外顆粒層の回復に伴ってReelinも回復したが、なお対照より低いレベルであった。この結果から、プルキンエ細胞の配列異常や樹状突起の発達障害は、X線のプルキンエ細胞への直接影響によるものでなく、これらの細胞の配列に重要な時期に、外顆粒層の破壊によってReelinの分泌が減少したことが原因と思われる。X線被曝6時間後までに、多数の外顆粒細胞が死滅したが、プルキンエ細胞の死は認められなかった。そこで、神経細胞の遊走・配列に関わる接着因子として、NCAM(neural cell adhesion molecuie)、fibronectinおよびtenascinなどの発現がX線被曝でどのように変化するか観察した。どれもプルキンエ細胞に発現がみられ、プルキンエ細胞は放射線抵抗性のための顕著な変化がみられなかった。Reelinは、小脳では外顆粒層下層とその直下に発現が認められたが、X線被曝24時間後に消失した。
宇宙環境におけるLET分布の直接測定法の開発

有効面積2.0cm×2.0cm厚み500μで両面に直交したストリップ電極を持つシリコン検出器を試作した。電極の間隔は1.25mmであり片面に16ついている。この電極間を抵抗で結線し,両端の電極から信号を取り出して電荷分割型の位置検出器として使用しXYの位置を得ると同時に2信号の和より全エネルギー損失を得ることができた。2組の検出器の同時計測法で,Sr-Yのβ線や5.5MeVのα線を利用して種々の基本的な性能試験を行なった。その結果最小電離粒子に対する位置分解能の点で満足な結果が得られなかったので,電極を8本一組としてその両端から信号を取り出すことにした。すなわち片面で4組,両面で8組の信号を利用して、XYの位置と全エネルギーを測定した。その結果最小電離粒子に対しても半値幅で5mm程度となり十分に満足のゆく結果が得られた。そこでこのような組み合わせの検出器を用いた場合の広範囲でのLETに対する検出性能を検証するために、高エネルギー重イオンとその破砕粒子の測定を行った。高エネルギー重イオンとしては理化学研究所や放射線医学研究所の重イオン加速器からのビームを利用した。135MeV/nの炭素の直接照明およびアクリルターゲットにこのビームを当てて発生した破砕粒子すなわち陽子からボロンまでの粒子を利用して種々のLETに対する測定結果を得ることができた。この結果から電子(最小電離粒子)から鉄に至るまでの広範囲でこの検出器が利用できることが判明した。このような検出器の開発の歴史とスペースシャトルに搭載して実際に宇宙空間においてLET分布の測定をした結果についての文献を研究成果報告書にまとめてある。ストリップの間隔、厚み、取り付け枠などについて可能な限りの最適な組み合わせについてシュミレーションを行った。またそれと実際の製造技術での可能性とを検討して、浜松フォトニクスに発注した。この検出器の試作品の一部はすでに納品されていて、現在基本的な性能をてすとしている。この検出器は2cm×2cmで厚さ500mumのもので、ストリップの間隔は1、25mmである。この結果を次の試作品に反映する予定である。2)前置増幅器および電子回路電荷分割抵抗と前置増幅器の最適な組み合わせを、理論と実験により求め、試作品を製作した。また将来のモニターとしての使いやすさを考えて、電子回路部分のハイブリッド化を行うために基本的な設計を開始した。3)生体組織等価物質を含むチェンバーを開発、製作するために、種々の物質を用いた場合のシュミレーションを行った。この結果をもとにして現在チェンバーを制作中である。4)加速器実験の際に使用するデーターテイキングプログラムの開発をはじめた。5)解析用のプログラムの開発をはじめた。有効面積2.0cm×2.0cm厚み300μmで両面に直交したストリップ電極を持つシリコン検出器を試作した。電極の間隔は1.25nm,であり片面に16ついている。この電極間を390Ω3.9kΩの抵抗で結線し、両端から信号を取り出して電荷分割型の位置検出器として使用しXYの位置を得るとともに、両信号の和より全エネルギー損失を得た。2組の検出器の同時計測法で、Sr-Yのβ線や5.5MeVのα線を用いて種々の基本的な性能試験を行った。その結果最小電離粒子に対する位置分解能の点で満足な結果が得られなかったので、電極を8本一組としてその両端から信号を取り出すことにした、つまり片面で4組、両面で8組の信号を利用しXYの位置とエネルギーを測定した。そこでこのような組み合わせの検出器を用いた場合の広範囲でLETに対する検出性能を検証するために、高エネルギー重イオンとその破砕粒子の測定を行った。

高エネルギー重イオンとしては理化学研究所や放射線医学研究所の重イオン加速器からのビームを利用した。135MeV/nの炭素の直接照射およびアクリルターゲットにこのビームを当てて発生した破砕粒子すなわち陽子からボロンまでの粒子を利用して種々のLETに対する測定結果を得ることができた。この結果から電子(最小電離粒子)から鉄に至るまでの広範囲でこの検出器が利用できることが判明した。なお今までの結果から検出器の厚みを当初の計画どうり500μm程度まで厚くしたほうが信号雑音比および位置分解能が数倍よくなると推察できるので、今後も試作を試みることとしたい。
Characterization of the role of aldehyde dehydrogensase-2 (ALDH2) and the effect of its human mutant allele (ALDH2*2) on airway stem cells function and predisposition to lung diseases

ALDH2はアルデヒド分解酵素の1つである。ALDH2の遺伝子多型は東アジアおける人口の40%程度にみられ、アルコールフラッシンク症候群の他、アルツハイマー病、心疾患や食道癌などの悪性腫瘍を含む多くの疾患の危険因子となっていることがわかっている。しかし、ALDH2の遺伝子多型が気管・気管支・肺に及ほす影響に関しては、これまで研究がなされていない。我々は、ヒトとマウスの検体を利用して、ALDH2の遺伝子多型が呼吸器系に及ぼす影響を明らかにした。ALDH2トランスジェニックマウスおよびALDH2ノックアウトマウスを用いて、肺や気管の形態や機能を評価した。具体的には、野生型とALDH2トランスジェニックマウスとALDH2ノックアウトマウス(ヘテロおよびホモ)の4群において、無傷害モデルではどのように表現型が異なるのか、気管や肺の構造違いを詳しく観察するために,サクリファイスした気管と肺から病理標本を使用し,H&E染色や免疫染色を用いて観察した,染色したスライドは,複数の観察者で定量的に評価し,統計学的に検証した。また、ALDH2の遺伝子変異によって,喫煙などに含まれるアルデヒドの分解が弱いことがわかっているので,これらのマウスの喫煙による感受性の違いを評価した.具体的には,野生型とALDH2トランスジェニックマウスを週に5回4カ月間経鼻的に喫煙させ、長期傷害モデルにおいて同様に組織の評価とμCTによる評価を行った。ALDH2遺伝子変異による気管や肺への影響はこれまでに報告がないため,無傷害および長期傷害における表現型の違いを検証することができたと考えている.ALDH2のSNPが与える呼吸器系への影響を検討した.マウスとしては、Tgマウス、KOheteroマウス、KOhomoマウスがwild typeマウスとどのように異なるか検証した。具体的には,無障害モデルのマウスの表現型の検証、in vitroでの培養の検証、急性障害モデルの検証、慢性障害モデルの検証、ヒトの肺機能との関係の検証を主に行った。無障害モデルを用いた表現型の検証では、気管気管支と肺における上皮をHE染色と蛍光免疫染色で観察し、統計学的に上皮細胞の細胞の分画がそれぞれのマウス群でどのように異なるか検証した。また、電子顕微鏡を用いて、上皮組織の表現型の差がどのような背景で起こっているのか検証した。急性傷害モデルでは、気管よりポリドカノールを注入し、気管上皮の細胞をはがすことで、その後に起こる修復過程が4群でどのように異なるか検証した。慢性傷害もモデルでは、喫煙装置を使って4ヶ月の経鼻的な喫煙を行い、肺における気腫の形成にどのような差があるかを検証した。機能分析の面では、上皮細胞を抽出し、培養することで気道上皮の幹細胞における機能を解析した。最後に、ヒトにおける肺機能の検証においては、共同研究を行っている病院において、ALDH2のSNPの有無が肺機能に与える影響を肺機能異常がないボランティア、COPD、気管支喘息の患者において検証した。これらの網羅的な解析によって、ALDH2のTgとKOマウス、またヒトにおいて、ALDH2が呼吸器系にどのような表現型をもたらし、どのように病態や疾患に関わるのか検証することができた。ALDH2のSNPが与える気管支・肺への影響を検討した.使用しているマウスとしては,トランスジェニックマウスとノックアウトマウスで,これらが野生型と比較してどのように異なるか検証した.具体的には,無障害モデルのマウスの表現型の検証,in vitroでの培養の検証,急性障害モデルの検証,慢性障害モデルの検証,ヒトの肺機能との関係の検証を主に行った.無障害モデルを用いた表現型の検証では,気管気管支と肺における気道上皮を染色と蛍光免疫染色で観察し,統計学的に上皮細胞の細胞分画がそれぞれのマウス群でどのように異なるか検証した.また,電子顕微鏡を用いて,上皮組織の表現型の差がどのような背景で起こっているのか検証した.急性障害では,気管よりポリドカノールを注入し,気管上皮の細胞をはがすことで,その後に起こった修復家庭で4軍がどのように異なるか検証した.慢性障害のモデルでは,喫煙装置を使って約4ヶ月の経鼻的な喫煙を行い,肺における気腫の形成がどのように異なるのかを検証した.機能分析の面では,上皮細胞を抽出し,培養することで気道上皮の幹細胞がどのように異なる機能をもつのか検証した.また,ヒトにおける肺機能の検証においては,共同研究を行っている病院において,ALDH2 SNPが肺機能(とくに閉塞性換気障害)に与える影響を調べた.これらの網羅的な解析によって,ALDH2が呼吸器系にどのような表現系をもたらじ,どのように病態や疾患に関わるのか検証した.ALDH2はアルデヒド分解酵素の1つである。当初の計画した実験はほぼ終了しており,解析後に追加で現在実験を行っている.呼吸器内科

これまでに得られた実験結果から、ミトコンドリアに注目し,今後は解析を行っていく予定である.当初予定していた実験のうち、無傷害モデルおよび喫煙の長期モデルにおいてマウスの実験を終了したため、おおむね順調に進展していると考える。しかし、興味深いデータが得られたため、喫煙の期間を変えて再度実験を行うことや、急性期の傷害モデルの実験も予定しているため、さらに達成すべき実験はある。効率的な物品調達を行ったため。マウスの喫煙実験を再検することと、マウスの急性傷害モデルおよびヒトのサンプルを用いたALDH2遺伝子変異の有無の違いを評価するために予定している実験を行っていく方針である。マウスの気道上皮に関して,電子顕微鏡を用いて詳細を検討する.マウスの気道上皮のミトコンドリアにおいて、未使用額ならびに平成27年度の研究費で試薬等を購入し、解析を行う.効率的な物品調達が行えたため。マウスの追加実験、急性傷害モデルの実験、ヒトのサンプルの実験のため、試薬や消耗品などの購入を予定している。
動的量子系の最適制御

主に、(1).量子断熱計算におけるスケジュール最適化、(2).量子アニーリング系における動的相転移(3).熱力学系への応用、の三つの問題について研究を行った。(1).量子断熱計算(量子アニーリング)の問題について新しいスケジュール最適化の提案をおこなった。断熱状態制御の方法によると、理想的な制御を行うには制御項を導入する必要がある。一般に制御項は複雑な形をしており実現不可能であることがほとんどであるが、ここではそれを制御コストとみなすことでスケジュールの最適化を行った。制御項を実装する必要はないために汎用的な手法となることが期待される。Grover問題について応用を行い、既存の方法を改良する結果を得た。研究結果を、Journal of Physical Society of Japan誌の量子アニーリング特集への招待論文としてまとめた。同時に断熱状態制御の方法について概要をまとめた。断熱状態制御の方法に基づいた最適化についてさらなる議論を行い、2種類の制御項を用いた新しい最適化手法を考察した。この問題については一部を日本物理学会で発表したが、未完である。(2).量子アニーリング系における動的相転移の問題を考察した。実際にD-Waveマシンで用いることができるクエンチスケジュールにおいてLoschmidtエコーにあらわれる特異性がどのように生じるかやKibble-Zurek機構との関係を数値的に調べた。成果の一部は学会で発表を行ったが、D-Wave上での実験はこれからの課題となる。(3).開放系における制御の熱力学的性質を調べた。マスター方程式に対して断熱制御の方法を適用すると定常状態制御の問題と解釈できることがわかった。ゆらぎの定理との関係も議論することができる。具体例として断熱ポンプの問題を考えカレントを制御する手法を調べた。一般化を現在もすすめている。今年度は以下の研究について成果が得られた。(1).早送りの方法の異なる定式化と応用、(2).ユニタリー変換を用いた最適制御の定式化と応用、(3).量子クエンチの動的特異性、(4).Markov過程の最適化。(1)および(2)はこれまでに提案されている動的量子系の最適化の手法の一般化および拡張を行った。量子最速曲線の方法を用いると、各種の最適化手法が導出されることがわかった。量子最速曲線は課された条件の元で最適解を求める方法であるが、条件のタイプによって異なる手法が導かれることがわかった。ユニタリー変換を用いた方法を用いると、ポテンシャル項(外場)によって系を制御することが可能となり、現実的な応用に役立つことが期待される。(3)は量子O(N)模型の量子クエンチについての解析を行った。系のパラメータを瞬時に変化させて時間発展を調べ、熱平衡化が空間次元等にどのように依存するかを詳しく解析した。また、静的な系では存在しない動的臨界点とよぶべき点が存在し、その点で臨界的なふるまいが得られることがわかった。(4)は量子系の最適化手法をMarkov過程の最適化に応用した。非平衡系やMonte Carlo数値計算法において扱われるMarkov過程について、最速曲線の方法を用いてどのような過程を用いれば最適となるか調べた。最速曲線方程式の一般的な表現を得て、簡単な系の解析を行った。先行研究で示唆されているように、最適解は一般に詳細つりあい条件を破っていることがわかった。これまでの研究では、詳細つりあいをどのように破れば最適となるかわかっていなかった。本研究ではその具体的な指針を提案したことに大きな意義がある。以下の研究について成果が得られた。(1).Markov過程の最適化、(2).非線形可積分系の量子最適制御への応用。(1)は前年度に得られていたMarkov過程の最適化問題について、さらなる結果を得て研究成果として論文に発表を行った。前年度ではMarkov過程について一般的な最速曲線方程式を求め、具体的な3準位系への応用を行った。今年度ではそのまとめを行うとともに、より拡張された系について"Shortcuts to adiabaticity"の考え方を応用し、他状態への遷移を防ぐ遷移行列を構成した。その制御項は常に詳細つりあい条件を破ることが示された。(2)では量子断熱制御において制御項を決めるための方程式が古典非線形可積分系において用いられているLax形式と同じであることを見出し、その関係を利用して非自明な量子系の制御項を求めた。具体的にはソリトンポテンシャル中での粒子輸送の問題と、量子多体スピン系の問題を解くことを行った。特に後者は非自明な多体系において制御項を求めたはじめての例である。研究成果については論文を投稿中である。前年度の課題として挙げていた3つの課題のうち、2つについて研究を大きく進められることができた。開放系の最適制御について、前年度の結果に新たな結果を加えて論文を発表し、各所で研究発表を行った。また、超対称性をもつ系の最適制御については、非線形可積分系への応用を見つけることができて、論文を投稿中である。これらの課題については引き続き研究を行っている。また、国内外の研究者と共同研究を開始し、いくつかの研究をすすめている。想定とはやや異なる方向に研究が進んでいる部分もあるが、これまでとは全く異なる観点で重要な成果をあげられているため、研究は順調に進展していると考える。

今年度は主に3つの内容について進展を得られることができた。(1).前年度の研究で動的量子系と可積分系の関係を発見したが、その研究を発展させ、古典系にも同様の性質が適用できることを明らかにした。それによると古典系の解は無分散KdV階層によって網羅的に記述できる。また、Hamilton-Jacobiの理論を用いて断熱状態制御の理論を定式化した。Hamilton-Jacobi方程式は役割に応じて二つに分割される。その過程で定義された一般化作用が断熱不変量と関係することや、量子古典対応において重要な役割を果たすことを明らかにした。(2).量子アニーリングの問題への応用を行った。断熱状態の制御理論を平均場多体スピン系の場合に適用し、具体的なプロトコルを"inverse engineering"の方法を用いて求めた。このプロトコルを用いると性能が大幅に改善する。また、量子アニーリングの問題では横磁場項を制御項として用いるが、平面内を回転する横磁場を用いるとより効果的であることを示した。(3).量子クエンチの問題について、新しい半古典近似の方法を開発し、動的量子相転移が得られることを明らかにした。従来の半古典近似の方法では量子クエンチの問題を調べることはできなかったが、解の軌道を複素平面にまで仮想的に拡張することによって困難を解消した。横磁場Ising模型に対して開発された手法を適用し、量子クエンチの度合いに応じて動的な特異性(相転移)が得られることを具体的に示した。今年度は3つの方向について進展を得られることができた。断熱制御の理論を古典系にまで拡張した研究は、日本物理学会の論文誌"Journal of the Physical Society of Japan"に掲載され、注目論文として紹介された。古典力学の問題であるが、量子古典対応の新しい側面が得られたため、今後量子系の研究にも影響を与える成果である。応用に関しても、近年世界的に研究が盛んになっている量子アニーリングと量子クエンチの問題を扱い、独自の方向から他の方法では得られなかった新しい結果を得ている。以上のように、基礎・応用のいずれの面についても重要な進展が得られたため、研究は順調に進展していると言ってよい。主に3つの成果が得られた。(1).非平衡系におけるエントロピーと情報幾何学的解釈。任意のハミルトニアンは二つに分割されてそれぞれエネルギーと時間発展の生成子という役割が与えられる。この性質を非平衡過程に適用した。孤立系においてカノニカル分布の初期状態から任意の時間依存ハミルトニアンで時間発展を行ったとき、仕事の分布関数が定義され、エントロピー生成が導入される。このエントロピー生成がふたつに分割されることを一般的に示した。これは情報幾何学の観点からはPythagorasの定理・射影定理として解釈できるものである。また、得られた分割を用いてエントロピーの下限を導き、時間・エントロピー・状態距離の間のトレードオフ関係を導いた。研究成果を招待論文として発表した。(2).ソリトン相互作用の研究。
血液試料の統合的分析を目指したナノ転写チップの開発

血液中の微量成分を分析するためには、nMレベルの高感度分析が必要となる。これを実現するために、昨年度の研究で新規に開発したオンライン試料濃縮法である、トランジェントートラッピング法を生体成分分析に適用した。分析対象としては、ごく微量でも人体に多大な影響を与えるアンドロステロン・プロゲステロンなどのステロイド類や、健康指標として期待されているフェニルアラニン・ロイシンなどのアミノ酸類を選択した。まず、マイクロチップ上で分析を行う前に、キャピラリー電気泳動にて基礎的性能評価を行ったところ、疎水性の高いステロイド類についてはそのままで、アミノ酸類については疎水性の蛍光試薬を用いた誘導体化により、既存の分析法と比較して短時間で高感度かつ高分離能で分析することが可能になった。このとき、わずか5pMの誘導体化アミノ酸を検出可能であったことから、血液中の微量のアミノ酸については、十分に分析可能であると考えられる。さらに、これをマイクロチップ電気泳動に適用し、150倍の高感度化とベースライン分離をわずか30秒で達成した。さらに、血液中のタンパク質等の壁面への吸着の影響を防ぐために、キャピラリー内壁をpoly(vinylpyrrolidone)を用いてコーティングし、電気浸透流が発生しない条件下においてもトランジェントートラッピングが可能であることも確認できた。以上の結果から、昨年開発した血球分離デバイスと組み合わせることで血液の統合的分析が可能となると考えられる。「血液試料の統合的分析を目指したナノ転写チップの開発」は、大きく分けて固体成分である血球の分離分析部分とそれ以外の分析を行う電気泳動分析部分によって構成されている。そのため、本年度は各部分ごとの構築を目指して、まず基本的な実験および考察を行った。血球分析部分では、フローサイトメトリーの応用による分析および検出のためのデバイスを作製した。モデル試料とし粒径の異なる2種類のビーズを蛍光誘導体化し、作製したデバイスに流したところ、5,10マイクロメートルのビーズを分離することができた。さらに両チャネルの流量を最適化することで、比較的サイズの大きな白血球を取り除きつつ、赤血球のフローサイトメトリーに基づく分析が可能となると考えられる。一方、溶液成分(血中タンパク質およびアミノ酸類)の電気泳動分析について、現状のマイクロチップ電気泳動分析では高速な分離分析が可能である反面、検出感度が低いという欠点も存在する。そのため、本研究ではより短い分離流路でより高速かつ高感度に分析を行うために、新規オンライン試料濃縮法および分離法としてトランジェントートラッピング法(tr-trapping)を開発した。トラップ機構による高効率な試料濃縮とリリース機構による迅速な分離を可能とするtr-trappingのマイクロチップ電気泳動法への適用により、一般的な挟み込み試料導入法によるミセル動電クロマトグラフィー(PI-MCMEKC)と比較して最大で400倍の高感度化、分離度の向上および分析時間の短縮を達成し、論文として報告した。論文中ではモデル試料として使用したスルホローダミンB(SRB)およびスルホローダミン101(SR101)を用いたが、すでに蛍光誘導体化アミノ酸についてもtr-trappingが有効であることを確認しており、血液中に含まれる低分子成分の高速かつ高感度な分析への応用が期待される。
有機・無機ハイブリッドフォトニック結晶の作製、評価及び機能応用に関する研究

本研究では、可視域あるいは近赤外域で三次元フォトニックバンドギャップを形成するような材料を設計していく上で基礎となる理論を展開するとともに、ハイブリッドフォトニック結晶を実現するのに適した要素材料の創製、新しいフォトニック結晶創製方法を確立し、さらに、これら新しいハイブリッドフォトニック結晶に特徴的な電子的、光学的性質を明らかにし、それらを用いた新しい応用の可能性を探求することを目的として研究を行い、以下のような成果を得た。(1)人工オパールに導電性高分子を浸透させ、温度変化や電気化学的ドーピングによりそのストップバンドを制御することに成功した。さらに、導電性高分子反転オパールの作製に成功し、その周期構造を確認するとともに、ストップバンドを温度変化や電気化学的ドーピングにより制御することに成功した。(2)オパールに液晶を浸透させることによりストップバンドのシフトを観測するとともに、ストップバンドの温度、電界による可逆的な制御を実現した。さらに、その過渡応答が数十マイクロ秒程度の高速応答を示すことを見出した。(3)液晶を浸透させた高分子反転オパールにおいても電界によるストップバンドのシフトを確認し、また、明確な閾値と閾値以上の電界に対するメモリー効果を見出した。(4)光重合性高分子から作製した高分子反転オパールが種々の溶媒を浸透させることによりゲル化し、ストップバンドのシフトが溶媒の屈折率の効果に比べて大きく、また、溶媒の種類に強く依存することを見出した。(5)短ピッチ強誘電性液晶に色素を添加し光励起することにより、ストップバンド端におけるレーザー発振を確認した。(6)オパール及び反転オパールにおけるフォトニックバンド計算を行い、液晶浸透によるフォトニックバンドギャップの制御、二重周期構造オパールにおけるバンド構造、二重シェル構造におけるバンド構造などを明らかにした。本研究では、可視域あるいは近赤外域で三次元フォトニックバンドギャップを形成するような材料を設計していく上で基礎となる理論を展開するとともに、ハイブリッドフォトニック結晶(PHC)を実現するのに適した要素材料の創製、新しいフォトニック結晶創製方法を確立し、さらに、これら新しいHPCに特徴的な電子的、光学的、磁気的性質を明らかにし、それらを用いた新しい応用の可能性を探求することを目的として研究を行った。主要な成果は以下の通りである。(1)サイズ2001000nmのSiO_2微小球からバルクならびに薄膜人工オパールの作製方法を確立し、それらの空隙にレーザー色素、共役系高分子、液晶、フォトクロミック色素等を浸透させる手法を確立した。(2)人工オパールの空隙にフォトポリマー等を浸透させることにより高分子オパールレプリカの作製方法を確立し、それらの中に(1)と同様な機能雄樹材料を浸透させることに成功した。(3)(1)および(2)で作製したオパールおよびオパールレプリカの光学的性質を調べ、それらに及ぼす浸透効果を明らかにした。(4)熱処理によってオパールの周期構造を制御することによりフォトニックバンドの制御の可能性を示唆した。(5)レーザー色素を導入した人工オパールお呼びレプリカにおけるレーザー発振閾値の低減、誘導ラマン散乱の確認、レーザー発振波長の選択性等を確認した。(6)液晶を浸透させたオパールおよびレプリカにおけるストップバンドのシフトおよび温度によるその制御を実現した。(7)エラストマー微小球からなる人工オパールに応力を加えることによりストップバンドの制御が可能であることを見出した。(8)導電性高分子を浸透させた人工オパールにおいて電気化学的手法によりストップバンドを制御することに成功した。SiO_2微小球を三次元的に積み上げた人工オパールを作製し、その微小球間のナノスケール空隙に導電性高分子、液晶、蛍光色素、フォトクロミック分子などの電子・光機能性の高い物質を浸透させ、有機無機ハイブリッドフォトニック結晶を作製した。また、人工オパールの空隙に光・熱硬化樹脂、導電性高分子などの二次物質を浸透させた後、SiO_2微小球を化学処理により取り除くことにより反転オパール、いわゆるオパールレプリカを作製するとともに、このレプリカ内の空隙にさらに電子・光機能材料を浸透させた。このようにして作製した有機無機ハイブリッドフォトニック結晶は、電界、熱、光などの外場によりその光学的性質を制御することが可能であり、以下に示すような成果を得た。(1)人工オパールに導電性高分子ポリアルキルチオフェンを溶融法により浸透させ、電気化学的ドーピングによりそお浸透人工オパールのストップバンドのシフトを確認した。(2)(1)で作製した浸透人工オパールから導電性高分子レプリカの作製に成功し、反射スペクトル、電子顕微鏡観察などによりその周期構造を確認した。(3)導電性高分子浸透オパール、導電性高分子レプリカを短パルスレーザーで励起したときの発光挙動を調べ、発光過程に周期構造の存在が寄与していることを明らかにした。(4)液晶を浸透させた人工オパールのストップバンドが電界により可逆的に制御可能であることを見出し、その過渡応答が液晶材料としてネマチック液晶を用いているにもかかわらず数マイクロ秒程度の高速応答が確認された。(5)レプリカに液晶を浸透させた系においても電界によるストップバンドのシフトが確認され、そのシフト量が人工オパールに浸透させた場合に比べて大きいことが明らかとなった。