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護符の文化的・社会的意味に関する基礎的研究

6また起請文・護符の前近代における民衆の受け止め方を把握するため、起請文の読上げを演ずる芸能に注目し、説経節・若松若太夫師の協力を得て、修験との関連が指摘される「さんせう太夫」の神おろしの場を研究会で演じていただき、古い台本との文言の異同から、内容の変遷などについて内外の研究者で議論した。1本年度は、調査・アンケートなどで所在が明らかになった護符の調査を、この事業に関心を持つ大学院生の協力を得ながら、広範囲に実施することができた。2現在すでに発行されていない護符および護符版木については、静岡・三嶋大社、静岡・芹沢〓い介美術館、宮城・塩竃神社等で調査を実施した。芹沢〓介美術館では、収蔵されている護符・牛玉宝印が、故・中村直勝氏の収集資料だったことを確認した。3外国所在の日本の護符コレクションは、フランスのギメイおよびフランク・コレクションの写真や調書の整理をほぼ終え、次の段階の護符の発行寺社の調査に入る足がかりを得た。4起請文料紙に用いられた牛玉宝印は、引き続き戦国時代のものを中心に原本調査を実施した。本年度は熊本・細川家文書(継続)、柳川・立花家文書、仙台・伊達家文書のほか、早稲田大学図書館・結城白河家文書、東大史料編纂所・島津家文書、千葉・関宿城博物館・簗田家文書等を調査し、ほとんど知られていなかった牛玉宝印の検出等の具体的な成果があった。5地誌類や絵画資料からの護符の検出は、写真や刊本から抽出を続けており、「洛中洛外図」等から祇園の牛玉宝印の確認ができている。6収集資料のデータベース化作業は、調査終了直後から入力するよう心がけている。今後も、事業終了まで継続して入力する。7日本の護符の源流とされる道教の護符との関連性を具体的に検討するため、台湾に出張し、現在発行されている護符を入手するとともに、現地の世界宗教博物館関係者に体系的な護符収集の協力を依頼することができた。8寺社に残る護符のアンケート調査は、所有者側の護符に関する理解が不十分との判断から、今年度は詳細な解説パンフレットを編集・作成し、来年度実施の準備を終えた。9研究会・調査準備会は、8月・10月・11月・3月に実施し、調査・研究の進展をチェックし、次の段階へのステップを確認してきた。1本年度は、前年度に作成し一部で実施した「護符アンケート」を、神社本庁・各都道府県神社庁の協力を得て、全国約二千社を対象に配布した。回収できた数は、約四百社で、これまでまったく知られていなかった護符や牛玉宝印の存在が明らかになるなど、重要な成果があった。2台湾で収集した護符についての整理は、三橋が中心となり、協力者の島田潔らとともに実施し、目録を作成した。3昨年度調査した静岡市・芹沢〓介美術館所蔵の故・中村直勝収集牛玉宝印については、きわめて貴重な資料であったので、その調査結果を『國學院大學大学院紀要』に掲載した。4起請文料紙に用いられた牛玉宝印は、本年度は熊本・細川家文書(継続)、柳川・立花家文書(継続)、姫路・酒井家文書等で大名誓詞を中心に調査した。とりわけ酒井家は、有力な譜代大名で、将軍代替わり誓詞の作成手順が具体的に理解できた。5本プロジェクトの出発に当たり、よい手がかりとなった英文のB・エアハート「日本の守り札に見られるメカニズムとプロセス」は、今後の護符研究にとってきわめて重要と考え、宮家が中心となって著者の了解を得、邦訳を実施した。6靖国神社に所在した「北関大捷碑」には、中世末の朝鮮における誓約の儀礼(「歃血誓義」)についての記述があり、日本中・近世の誓約の儀礼とも深い関係があることから、韓国への送還前にその銘文の拓本を採取した。
グローバル経済下における食の安全保障と加工資本による原料調達システムに関する研究

今年度研究実績の概要食品産業による原料調達体制に関する研究の最終年度として、初年度の日本における馬鈴しょを中心とした原料流通体制の調査、第二年度のイギリスにおける加工農産物の生産・流通に関する調査、をふまえて、イギリスにおける協同組合運動の補足調査および日本国内の原料農産物生産体制の補足調査を行い、国際比較を取り入れながら研究の取りまとめを行った。具体的には以下の調査を行った。1.大規模農業経営が求める農業者ネットワークと協同組合に関する調査経営規模が大きく独立性が強いイギリス農業者が、営農を行っていく上で形成しているネットワークの構造および、そのネットワークの中での協同組合の位置づけに関する調査を行った。対象とした地域では、農業者全体の約五割がなんらかの協同組合を利用していることが明らかとなった。イギリスにおける協同組合は、組合員に直接的な利益を提供できる限りにおいてその存立が担保されるという性格が強い。協同組合は常に利益を提供していく必要があるが、従来協同組合が存在していなかったような、新規分野(環境マネージメント、ツーリズム事業、オールタナティブな販路開拓)において、協同組合に対する期待が高いことが明らかとなった。2.有機牛乳協同組合の事業構造と存立条件新たな協同組合事業の事例として、有機牛乳の販売を行う協同組合の調査を実施した。有機牛乳という新規市場を開拓していくために、協同組合が果たす重要な役割として以下の点が明らかとなった。1)生産規模を拡大する際の相互学習・研修組織としての機能、2)不確定要素の強い市場、加工業者に対する発言力の発揮、3)市場の展開にともなう生産調整機能の発揮。以上の協同組合が果たしする機能は、食品産業の原料調達体制を構築する際に重要な役割を果たすものである。本年度は馬鈴しょ関連産業の原料調達システムに関する調査および国内の馬鈴しょ生産者による組織的対応の実態について調査を行った。加工資本の展開に対応した農協による原料供給体制は、資本および農民側それぞれの規定要因によって形成されることが明らかとなった。資本の側の規定要因としては市場の発展段階と資本間の競争を基礎においた加工資本の事業戦略である。農民の側の規定要因としては農協による地域農業振興の歴史や、自然的条件に規定された生産力を基盤にした産地間競争である。社会的、自然的条件の優劣は、技術発展や経済環境の変化によって時代的に変化するものである。したがって、原料供給体制には最終的な到達点というものはない。時代によって変化する社会的、自然的条件のもとで、それぞれの地域の条件に規定されながら生産者が主体的に形成していく、その主体性の発揮こそが重要なのである。商業資本を前提とした共販理論からの研究は、主産地を形成し協同組合を組織することで、卸売市場を経由して農民的商品化を成し遂げるというものに主眼がおかれてきた。しかし現在は、流通過程における対応のみでは適正な価値を実現することは困難であり、さらに農業における加工資本の影響はますます高まっている。したがって、共販の機能を流通過程から拡大して加工過程も射程に入れるひつようがある。共販論は、資本の主導によって進む市場再編に対してとりうる、農民的な対応の可能性に焦点を当ててきた。そうした問題意識を踏まえるならば、農民が加工資本と協力、競争しながら、原料供給体制を主体的に構築する。原料供給体制構築にむけた「自主性・主体性」を確保すること、それにむけた理論的研究が必要であろう。今年度研究実績の概要食品産業による原料調達体制に関して国際比較研究を行うために、昨年度の日本における馬鈴しょを中心とした原料流通体制の調査に続き、今年度はイギリスにおける加工農産物の生産・流通に関する調査を行った。イギリスは他のEU諸国や日本と比較すると、生産者は協同組合などを組織せずに直接的に食品産業と結びついているという特徴がある。生産者と加工流通資本の関係について実証分析を行った。具体的には以下の三点について調査を行った。1.イギリスにおける農業協同組合の現状一方、近年になってスーパーマーケット、食品産業の影響力の増大や、有機農産物に対する需要の高まりなど、フードチェーンの変化に対応するために、collaborationという名の下で、生産者同士、または生産者と食品産業との協同関係の重要性が指摘されるようになっている。2.イングランド南西部を拠点とした有機牛乳販売協同組合イギリスの牛乳販売に関しては、一元的に生乳の集荷・販売を行っていたミルクマーケティングボードが19941995年にかけて解体されて以後、生乳の自由取引が可能となった。そうした制度の変化と有機牛乳など需要の変化に対応して、1994年に有機牛乳を販売するための協同組合が設立された。3.スコットランドにおける種子馬鈴しょの管理体制種苗の管理は安定的な農業生産においては決定的な役割を果たしている。スコットランドでは種子馬鈴しょのほとんどが民営化されている。国は検査事業と遺伝資源の保存という役割を果たしている。種苗の取引は自由市場で行われている。しかし自由市場を支えているのは、国による徹底した品質管理体制、作付け情報の把握、高い技術力と経験を持つ種苗生産業者、種苗生産に適したスコットランドの自然条件といった各要因によって支えられている。1.大規模農業経営が求める農業者ネットワークと協同組合に関する調査

経営規模が大きく独立性が強いイギリス農業者が、営農を行っていく上で形成しているネットワークの構造および、そのネットワークの中での協同組合の位置づけに関する調査を行った。対象とした地域では、農業者全体の約五割がなんらかの協同組合を利用していることが明らかとなった。イギリスにおける協同組合は、組合員に直接的な利益を提供できる限りにおいてその存立が担保されるという性格が強い。協同組合は常に利益を提供していく必要があるが、従来協同組合が存在していなかったような、新規分野(環境マネージメント、ツーリズム事業、オールタナティブな販路開拓)において、協同組合に対する期待が高いことが明らかとなった。2.有機牛乳協同組合の事業構造と存立条件新たな協同組合事業の事例として、有機牛乳の販売を行う協同組合の調査を実施した。有機牛乳という新規市場を開拓していくために、協同組合が果たす重要な役割として以下の点が明らかとなった。1)生産規模を拡大する際の相互学習・研修組織としての機能、2)不確定要素の強い市場、加工業者に対する発言力の発揮、3)市場の展開にともなう生産調整機能の発揮。以上の協同組合が果たしする機能は、食品産業の原料調達体制を構築する際に重要な役割を果たすものである。
乳房外パジェット病における腫瘍の伸展および病勢・治療効果の早期把握に関する研究

浸潤を伴う乳房外バジェット病(ハイリスク群)において早期に再発・転移の可能性を把握し、予後を改善することを目的として研究を行った。昨年度までに浸潤を伴わない場合(in situ)においては血清中のCEAの上昇やRCAS1の上昇は見られないが、浸潤を伴う場合にはCEAの上昇が見られなくともRCAS1の上昇が見られることがあり、その際にばリンパ節転移の可能性が高いことが分かった。つまりリンパ節転移をきたした乳房外バジェット病では、CEAに比較してRCAS1の方がより感度が高い場合があり(リンパ節転移の早期発見の可能性)、その結果の概要について本年度に英文の学術誌に公表した。さらに本年度は昨年度に引き続いて、ハイリスク群患者の血清中RCAS1の測定を継続した。また転移をきたした患者において治療効果(化学療法・外科治療)の把握にRACS1が有用であるかどうかを検討した。今年度、新たにstage3(所属リンパ節転移)、stage4(骨転移)の患者においてRCAS1の有用性を検討した。両者とも初診時から一貫してCEAの上昇はなかった。血清RCAS1の上昇が見られるかどうかを定期的に血清を採取し、測定を行った。しかしながら、RCAS1の上昇は見られなかった。また、所属リンパ節転移をきたした患者(CEA,RCAS1ともに上昇した患者)において、その治療効果の判定にRCAS1が有用であるかをCEAと比較した。その結果、術後や化学療法後にCEAと平行してRCAS1の一過性の低下が見られたが、大きな変動に乏しく、その有用性についてはさらなる検討が必要であると考えられた。結論として、乳房外パジェット病におけるRCAS1の有用性については今後も症例を積み重ね、多数症例での解析が必要であると思われる。乳房外パジェット病において比較的早期に再発、転移の可能性を把握し、予後を改善するために、今年度は免疫組織化学染色法による研究を行った。具体的にはin situ病変と浸潤病変における局所の腫瘍細胞、浸潤細胞の性質を明らかにするために、1)まずin situ病変と浸潤病変においてRCAS1抗体を用いてABC法による免疫組織化学染色を行い、その発現に相違が認められるかどうかを検討したところ両者に発現の相違は認められなかった。2)同時にCEAについても同様の検討を行い、特異性、感受性についてRCAS1と比較したところ、陽性率に差はなかった。3)また、腫瘍が浸潤していく際に宿主にどのような免疫応答がおこりえるのかを表皮内の樹状細胞、浸潤リンパ球をそれぞれCD1a、CD4、CD8に対する抗体を用いて検討した。興味深いことにin situ病変では、腫瘍細胞を取り囲むように表皮内のCD1a陽性樹状細胞が存在し、また一部に真皮内CD1a陽性細胞の増加を認めたが、浸潤病変においては表皮内のCD1a陽性細胞の著明な減少を認めた。In situ病変、浸潤病変ともに真皮乳頭層のリンパ球浸潤が著明であったが、CD8陽性リンパ球優位であった。以上の結果から、局所での腫瘍細胞の浸潤にはCD1a陽性樹状細胞が大きく関与していることが明らかとなった。来年度は、乳房外パジェット病患者の血清を定期的に採取し、血中のRCAS1およびCEAの測定を行うことにより再発、転移の早期発見が可能かどうか。また、進行期(stage3,4)乳房外パジェット病患者の血清についても化学療法前後に同様の測定を行い、治療効果判定に有用であるかどうかを検討する予定である。乳房外バジェット病において早期に再発・転移の可能性を把握し、予後を改善することを目的として研究を継続した。昨年度は病変部の免疫組織化学的検討を行ったが、今年度は乳房外バジェット病患者の血清を定期的に採取し、ELlSA法により血清中のCEAおよびRCAS1の測定を行った。今年度は以下の結果が得られた。1)初回治療時に真皮内に腫瘍細胞の浸潤を認めたハイリスク群(stage II ; T3NOMO)で、後に所属リンパ節転移をきたした患者において、その経過中に血清CEAに先行してRCAS1の上昇がみられた。2)さらにStage II(T3NOMO)の別の患者1名においても血清CEAに先行してRCAS1の上昇を認め、CTにて精査を行った結果、所属リンパ節転移が明らかとなった。3)Stage Iの患者4名において注意深く経時的に血清CEAおよびRCAS1の測定を行ったが、両者とも有意な上昇はみられなかった。以上の結果から、乳房外バジェット病(ハイリスク群)の病勢の把握に血清CEAと比較してRCAS1がより有用であることが示唆された。来年度も引き続き、乳房外バジェット病患者の血清を定期的に採取し、血清中のCEAおよびRCAS1の測定を行うことにより再発・転移の早期発見が可能かどうかをさらに症例数を増やして検討を行う。また、進行期乳房外バジェット病患者において化学療法前後に同様の測定を行い、治療効果判定に有用であるかどうかを検討する予定である。

つまりリンパ節転移をきたした乳房外バジェット病では、CEAに比較してRCAS1の方がより感度が高い場合があり(リンパ節転移の早期発見の可能性)、その結果の概要について本年度に英文の学術誌に公表した。さらに本年度は昨年度に引き続いて、ハイリスク群患者の血清中RCAS1の測定を継続した。また転移をきたした患者において治療効果(化学療法・外科治療)の把握にRACS1が有用であるかどうかを検討した。今年度、新たにstage3(所属リンパ節転移)、stage4(骨転移)の患者においてRCAS1の有用性を検討した。両者とも初診時から一貫してCEAの上昇はなかった。血清RCAS1の上昇が見られるかどうかを定期的に血清を採取し、測定を行った。しかしながら、RCAS1の上昇は見られなかった。また、所属リンパ節転移をきたした患者(CEA,RCAS1ともに上昇した患者)において、その治療効果の判定にRCAS1が有用であるかをCEAと比較した。その結果、術後や化学療法後にCEAと平行してRCAS1の一過性の低下が見られたが、大きな変動に乏しく、その有用性についてはさらなる検討が必要であると考えられた。結論として、乳房外パジェット病におけるRCAS1の有用性については今後も症例を積み重ね、多数症例での解析が必要であると思われる。
圧電効果を利用した初期固定促進型即時荷重インプラントの開発

現在ではインプラント治療は歯科における重要な治療オプションのひとつである。しかし、より早期での骨結合が望まれている〇そこで、チタン表面に圧電素子を配置し、自己発電により、周囲骨との早期結合獲得を試みた。まず、今回は基礎実験を行い、チタン表面の圧電素子の生成条件の評価、そして咬合を模した系における繰り返し荷重実験を行った〇事象として、実際にチタン表面に早期にアパタイトの析出が確認された。材料自身が発電を行う現象として圧電効果が知られている。圧電効果は、材料に歪を与えることで分極が生じ、電圧が発生する現象である。この歪→電圧変換機能を利用して、チタン合金繊維表面に圧電セラミック被膜を生成し、発生電圧から繊維の歪を測定する複合材料が提案されている。本研究ではこの材料に着想を得て表面に圧電セラミック被膜を生成した即時荷重チタンインプラントを想定し、インプラントに対する繰り返し荷重によりチタン-圧電セラミック間に繰り返し発生する電流によるHAp析出促進の有効性を検討することを目的とした。到達目標としては(1)表面に圧電セラミック被膜を生成したチタンに繰り返し荷重を与えると、擬似体液中でのチタン表面へのHAp析出が促進されることを確認する。(2)最も効果的にHApを析出する圧電セラミックスの性状(結晶性など)と繰り返し荷重条件(最大荷重値など)を調べ、そこから擬似体液中でのHAp析出に最適な電流、電圧条件などを明らかにするの2点であった。今年度の目的は試料の作製条件の確立であった。数ある修飾方法の中から簡便かつ効率的なプロセスである水熱合成法を採用、チタン板を水酸化バリウム水溶液中で高圧下加熱処理して表面にチタン酸バリウム被膜形成の最適条件の検討を行った。被膜形成の検討にはX線解析や、電子顕微鏡を行い、表面性状を確認した。そして、今年度はチタン表面の圧電セラミック被膜生成条件を明らかにした。次年度は引き続き、今回の作製した試料を用いて荷重と負荷回数を変化させた繰り返し試験を行い、チタン表面へのHAp析出量が最大となる条件を明らかにする。歯科インプラントは補綴治療の有力なオプションのひとつとして定着してきている。しかし、インプラント部材であるチタンと骨との確実な結合が得られるまで34カ月を要し、より早期での骨結合を目指しさまざまな研究がなされている。本研究ではこの材料に着想を得て表面に圧電セラミック被膜を生成した即時荷重チタンインプラントを想定し、インプラントに対する繰り返し荷重によりチタン-圧電セラミック間に繰り返し発生する電流によるハイドロキシアパタイト析出促進の有効性を検討することを目的とした。今年度は、昨年度に引き続きチタン表面の圧電セラミック被膜生成条件の検討を行い、より多くのチタン酸バリウム結晶が得られる条件を探索した。また、実際に作製した試料を用いて、擬似体液中での繰り返し負荷試験を行った。本試験は疲労試験機を用いたが、液体浸漬試験用容器を設置し、より生体内での環境に近づけた状態での試験を行った。圧電セラミック被膜生成条件に関しては、温度、圧力以外にもpHにも効果が左右されることがわかり、今後パラメータを増やして最適条件を求める必要がある。疑似体液内での繰り返し荷重試験では、実験に用いたほとんどの試料において、コントロールに比べてハイドロキシアパタイトの析出が認められた。事象として、実際にアパタイト析出が起こりうることは確認されたため、今後は、圧縮時の表面電位の変化を測定し、アパタイト析出量が最大となった試験条件における負荷、チタン酸バリウムの結晶性から、最も析出を促進する発生電圧を明らかにする。これにより、現在鋭意進められている生体適合型圧電セラミックの研究開発の中から、アパタイト析出を促進する候補材料を選定する際の重要な指針を提示することができると考えている。
モノクローナル抗体のヒト大腸癌肝転移集積における血管作用薬の増強効果

【目的】本研究ではモノクローナル抗体(mAb)を全身投与する際に腫瘍への血流を増加させると考えられているβ-遮断剤と、その可能性があるα-遮断剤を各種の濃度で同時に投与することにより、経時的なmAbの腫瘍集積率を比較した。さらに、肝臓と血液との集積比を検討することにより、β-ならびにα-遮断剤のmAb腫瘍集積への効果を分析した。【結果】各群の%ID/gの経時的変化をコントロール群のそれらと比較した場合には血管作働薬投与群に一般的には高い傾向を認めたが、有意差とはならなかった。また、各々の群間で、%ID/g、肝転移:肝臓比、肝転移:血液比を比較した場合でも、有意差を生じる組合せはなかった。【結語】今回の検討からはβ-ないしはα-遮断剤を用いた場合のmAbの肝転移巣における集積増強効果は明らかではなかった。今後は血管作用薬の投与量ならびに投与スケジュールを変更してのさらに詳細な検討が必要と考えられた。
プラズマ複合排ガス処理によるスーパークリーン船舶ディーゼルエンジンシステムの開発

近未来の排ガス規制強化に向けた,クリーン船舶ディーゼルエンジンシステムの開発の基礎となる大気圧低温非平衡プラズマ複合排ガス浄化プロセスの新規開拓,解明を行った。硫黄酸化物の影響の無いプラズマ複合プロセスの排ガス浄化特性を実験と数値シミュレーションにより究明した。船舶エンジン環境浄化に関するプラズマ複合プロセスの様々な新規知見を蓄積し成果を統合して,後処理システムの研究を進め,超低PM,超低NOxスーパークリーン船舶ディーゼルを実証し地球環境保全に資することを最終目的としている。本年度は引き続き以下A,Bの研究を各研究者協働で継続実施し,不足点の検討を重点的に行った。A.非熱プラズマDPF再生:セラミックディーゼル微粒子フィルタ(Diesel Particulate Filter, DPF)に捕集された微粒子の非熱大気圧プラズマによる新規な燃焼再生方式を舶用重油燃料駆動ディーゼルエンジンに対して実証,最適化した。船舶ディーゼル排ガスのPMはDry Soot, SOF(可溶性有機物), HCs(炭化水素状粒子)などが含まれ,プラズマ反応は未解明であるが,本研究ではDPFの完全再生にあえて挑戦した。主な内容は以下の通りである。1.リアクタの最適化:DPF再生のためのリアクタを試作し,放電状態の観測を行う。並行して,電子温度,電子数密度の計測を光学的方法で行う。その他,オゾンのNO酸化特性に及ぼすガス温度の影響など,様々なプラズマの特性の解明に関する試験を実施した。2.間接再生実験:現有のパルスコロナ高電圧装置により非熱プラズマをDPF外部に発生させ,DPFを完全再生する技術の確証実験とDPF再生時間の短縮を目指した実験と解析を行った。3.大気圧プラズマの数値シミュレーション:電離状態のシミュレーションを汎用ソフトCFD-ACE+を使用し実施し,船舶排ガスに対する新規有用プロセスの開拓を行った。B.非熱プラズマ脱着NOx還元:エンジンの運転モードを切り替え,酸素リッチな状態ではNOxを含む排ガスを一度吸着させ,その後,酸素量が少なくHC, COの多い状態へエンジン運転モードを切り替え,プラズマを印加してNOxを脱着・還元させ,同時にHC, COを酸化無害化する。この原理に基づく浄化システムを試作し試験を行う。また,排ガス中のNOxを一度吸着させ,エンジン吸気に循環させ,NOx排出削減を図る独自技術に関しても解析,試験を行った。本年度は前述した研究目的を実現するために,A,Bの項目の研究を実施した。A.非熱プラズマDPF再生:セラミックディーゼル微粒子フィルタ(DPF)に捕集された微粒子の非熱大気圧プラズマによる新規な燃焼再生方式を舶用重油燃料駆動ディーゼルエンジンに対して実証,最適化する。この方法では,低温プラズマで励起された活性種をDPFに注入し,ディーゼル微粒子を,低温で燃焼除去するものである。内容は以下の通り。1.リアクタの最適化:DPF再生のためのリアクタを何種類か試作し,放電状態の観測を行う。その他,オゾンのNO酸化特性に及ぼすガス温度の影響など,様々なプラズマの特性の解明に関する試験を行った。2.間接再生実験:現有のパルスコロナ高電圧装置により非熱プラズマをDPF外部に発生させ,DPFを完全再生する技術の確証実験とDPF再生時間の短縮を目指し成功した。3.大気圧プラズマの数値シミュレーション:電離状態のシミュレーションを汎用ソフトCFD-ACE+を使用し実施し,船舶排ガスに対する新規有用プロセスの開拓と実験的検証を行った。B.非熱プラズマ脱着NOx還元:エンジンの運転モード(燃料噴射モード)を切り替え,酸素リッチな状態ではNOxを含む排ガスを一度吸着させ,その後,酸素量が少なくHC, COの多い状態へエンジン運転モードを切り替え,プラズマを印加してNOxを脱着・還元させ,同時にHC, COを酸化無害化するシステムを実証した。また,排ガス中のNOxを一度吸着させ,エンジン吸気に循環させ,NOx排出削減を図る独自技術に関しても試験した。最終年度である本年度は,引き続き以下A,Bの研究を各研究者協働で継続実施し,最終的には研究のまとめを行う。A.非熱プラズマDPF再生:セラミックディーゼル微粒子フィルタ(Diesel Particulate Filter, DPF)に捕集された微粒子の非熱大気圧プラズマによる新規な燃焼再生方式を舶用重油燃料駆動ディーゼルエンジンに対して実証,最適化する。船舶ディーゼル排ガスのPMはDry Soot, SOF(可溶性有機物), HCs(炭化水素状粒子)などが含まれ,プラズマ反応は未解明であるが,本研究ではDPFの完全再生にあえて挑戦する。内容は以下の通り。

並行して,電子温度,電子数密度の計測を光学的方法で行う。その他,オゾンのNO酸化特性に及ぼすガス温度の影響など,様々なプラズマの特性の解明に関する試験を行った。2.間接再生実験:現有のパルスコロナ高電圧装置により非熱プラズマをDPF外部に発生させ,DPFを完全再生する技術の確証実験とDPF再生時間の短縮,最適温度条件の探索などを行った。3.大気圧プラズマの数値シミュレーション:電離状態のシミュレーションを汎用ソフトCFD-ACE+を使用し継続実施した。B.非熱プラズマ脱着NOx還元:昨年までの実験で,排ガス中のNOxを一度吸着させ,エンジン吸気に循環させ,NOx排出削減を図る独自技術に関し,NOx削減に極めて有効なデータが得られているので,今年度も引き続き試験を行い,技術の完成を目指す。またNOx削減のメカニズムをエンジン燃焼解析ソフトBoostを使用してモデル化し,NOx削減向上を図る手段とする。さらに他種類排ガス(ボイラやバーナ排ガス)についてもプラズマ処理の有効性を検証した。26年度が最終年度であるため、記入しない。環境保全工学,プラズマ化学,静電気,内燃機関26年度が最終年度であるため、記入しない。研究項目は,(1)非熱プラズマDPF再生,(2)プラズマリアクタの最適化,(3)間接再生実験,(4)大気圧プラズマの数値シミュレーション,(5)非熱プラズマ脱着NOx還元,(6)排ガス成分再循環NOx還元,の6つであるが,(1)(5)は今年度もひととおりの試験,解析を実施することができた。当初の計画通り,不足分を来年度も十分に行っていき,成果の公表にもさらに力を入れる。(6)の実験に関しては,装置の改良に時間がかかったが,今年度中に一通りの性能試験を実施し終えた段階である。試験を継続し,装置の改良を実施し,来年度にさらに高い性能が実証でき,実験を完遂できるような研究計画を作成中である。当初の計画通り,不足分を来年度も十分に行っていき,成果の公表にも力を入れる。(6)の実験に関しては,装置の完成に時間がかかったが,今年度完成し性能試験を開始した段階である。試験を継続し,装置の改良を実施し,来年度に高い性能が実証できるような研究計画を作成中である。今後も引き続き,前期(1)(6)の実験ならびにシミュレーションを継続して推進する。大学のラボ実験やシミュレーション研究を行う上での問題点は特に発生していない。
波の非線型性および不規則性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究

1.波の非線型性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究:(1)山口は2パラメ-タ表示のChappelearのクノイド波理論に対して波速の第1・第2・第3定義を適用するとともに,1パラメ-タ表示および相対波高表示に変換することによって既往のすベてのクノイド波理論が導かれることを解析的に明らかにし,クノイド波理論間の理論的相互関係を確立した。また,Stokes波の4次・5次解やクノイド波の2次・3次解を使用して,水深変化・流れに伴うshoaling・屈析変形解析を行った。(2)有限振副波理論で波特性を評価した波浪変形・海浜流に関する2種類の数値モデルを開発し,種々のモデル地形に対する計算結果の考察や理論解との比較からモデルの挙動と妥当性を確認するとともに,波の非線型性は海浜流に大きく影響することを見出した。伊福は非線型長波方程式の特性曲線法解に基づく波浪変形と地形変化の数値モデルを1次元・2次元の各場合について構築し,モデルが遡上波の特性や潜堤による波浪変形と地形変化を再現することを実験結果との比較から確かめた。2.波の不規則性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究:(1)山口はwave action波数スペクトルの保存則を一般化piecewise ray methodで解く波浪変形モデルを作成し,水深・流れの非定常変化は波浪変形を緩和する方向に作用することを示した。また,回析・反射・砕波の影響を近似的に含む波浪変形モデルを開発し,本モデルが楕円浅瀬上の波浪変形や砕波変形の実験結果を説明することを確かめた。伊福は不規則波を入力とする波浪変形モデルによる計算が中予海岸での観測結果を比較的よく再現することを示した。(2)山口は波浪変形モデルと結合した海浜流の数値モデルを開発し,1次元・2次元モデル地形上に種々の構造物が存在する場合に対する計算から,構造物配置に特有の海浜流分布の形成を明らかにした。1.波の非線形性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究:(1)山口はクノイド波の修正3次解を誘導し、従来の各種クノイド波理論間の理論的相互関係を解明した。また、Stokes波の4次・5次解とクノイド波の2次・3次解を使用して、水深変化・流れによるshoaling・屈折変形の理論解を導き、修正3次解はStokes波領域からクノイド波領域への波浪変形の滑らかな接続を実現することや有限振幅波の場合にも流れの影響が微小振幅波と同様に現れることを示した。(2)有限振幅波理論で波特性を評価した波浪変形・海浜流に関する2種類の数値モデルを開発し、数値モデルの妥当性と挙動を確認するとともに、波の非線形は海浜流に大きく影響することを見出した。伊福は非線形長波方程式の特性曲線法解に基づく波浪変形の数値モデルを開発し、モデルは遡上波の実験結果を再現することを確かめた。2.波の不規則性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究:(1)山口はwave action波数スペクトルの保存則を一般化Piecewise ray methodで解く波浪変形モデルを作成し、数値計算から水深・流れの非定常変化は波浪変形を緩和する方向に作用することを示した。また、回折・反射・砕波の影響を含む波浪変形モデルを開発し、楕円浅瀬上の実験結果との比較から回折項の導入はモデルの精度を向上させることを確かめた。

伊福は不規則波を入力とする波浪変形モデルによる計算が中予海岸で得られた波浪の平均波高、周期、スペクトルおよび反射率の観測結果を比較的よく説明することを明らかにした。(2)山口は波浪変形モデルで得られるradiation stressを起動力とすると海浜流の数値モデルを展開し、1次元・2次元モデル地形上に種々の構造物が存在する場合のモデル計算から、不規則波においても構造物の配置形式特有の海浜流が発生することを確かめた。1.波の非線型性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究:(1)山口は土屋・安田のクノイド波の第3次近似解が波速の第3定義を用いたChappelearの理論から誘導されることを解析的に明らかにするとともに,これまでの研究成果を合わせて,Chappelearのクノイド波理論によって従来のすべてのクノイド波理論の統一的表示が可能であるというクノイド波理論間の相互関係を確立した。またこのクノイド波理論に基づき,水粒子の軌跡や各種波平均量を計算するとともに,流れ・水深変化に伴うshoaling・屈折変形解析を行い,波の質量輸送速度に伴う戻り流れを考慮するかぎり波速の定義法の影響は皆無かほとんどないことを明らかにした。(2)クノイド波の第3次近似解で波特性を表示した波浪変形・海浜流の数値モデルを開発し,種々のモデル地形に対する計算結果に基づいて波浪変形・海浜流の特性を検討した。伊福は2次元非線型長波の特性曲線法解に基づく平面波浪変形の数値モデルを構築し,これが球面浅瀬周辺の波高分布に関する既往の実験結果をよく説明することを示した。また2基の潜堤による傾斜海浜上の波浪変形を微小振幅波およびStokes波を入力とした数値実験に基づいて解析し潜堤間隔の増大は高波高域の拡大を生じることを明らかにした。2.波の不規則性を考慮した海浜流の数値モデルに関する研究:山口はwave action波数スペクトルの保存側および波数成分方程式に基づく不規則波の変形モデルに擬似回折項と反射項および段波モデルによる砕波項の影響を導入することにより,このモデルが不規則波の砕波変形に関する既往の実験結果をきわめてよく再現することを示した。またこれと海浜流モデルとの結合モデルによる数値計算から,種々の構造物配置に特有の海浜流分布の形成を明らかにするとともに,日本海や太平洋沿岸部における現地海浜流の再現計算を試みた。
海洋再生可能エネルギー利用のための洋上浮体VIM解析プログラム開発に関する研究

格子ボルツマン法に基づく3次元流体ー物体連成運動解析数値計算コードを開発した。円柱、楕円柱、角柱をそれぞれ組み合わせた浮体について、流れと直交方向成分の振動変位が角柱において最も小さくなることが分かった。さらに、前方カラムから放出された渦と後方カラムの衝突が渦励起運動を抑制する傾向が捉えられた。これらの結果を検証するため、曳航試験水槽にて単独または4本カラム浮体を曳航し、各カラムに作用する3成分の力を計測した。本研究では自由表面を有する自由表面を有する浮体構造物に発生する渦励起運動(Vortex-Induced Motion; VIM)を精度良く再現し、浮体運動と海水の流体運動との相互運動干渉を包括的に扱うことのできる新しい3次元流体ー構造連成運動解析数値計算コードを開発し、動特性の把握が重要な海洋構造物の安定性、安全性の予測を行うことを目的としている。実機スケールに対応した高負荷数値計算への拡張を見据え、流体運動解析には格子ボルツマン法を適用する。また、6自由度運動が可能な浮体模型を用いてVIMを捉える水槽実験を実施し、開発した数値計算コードの検証を行う。平成25年度は流体ー物体連成解析問題を解く数値計算コードの開発を行った。流体解析パートには格子ボルツマン法を用い、単純な矩形格子上でも任意の形状の物体周りの流場を適切に捉えるスキームを導入した。流場情報より物体に作用する流体力を評価し、文献値と良く一致することを確認した。また、物体が流体中で力を受けて並進、回転運動を行うことを可能とし、6自由度系でのVIM再現を行った。この際、物体が運動しても流体ー物体境界を追従し、適切な流体力を評価する新たな計算スキームの開発を行った。さらに、自由表面における流体と物体の挙動を表現するべく、気液界面を実装した。平成26年度は一様流中の係留円筒の運動計測、固定円筒周りの流れの可視化、固定円筒周りの流体力計測の3種類の水槽実験を実施した。まず回流水槽にて水面を貫通する円筒浮体をばねにより係留し、一様流中における共振時、非共振時の3次元運動計測を行った。次に固定円筒周りの流れを粒子画像計測法(Particle Image Velocimetry; PIV)により可視化し、円筒周りの流れのパターンや渦構造の解析を行った。さらに曳航水槽において円筒を固定したまま曳航し、一様流中の固定円筒に作用する流体力を計測し、現象の支配パラメータであるReynolds数、Froude数、喫水比が流体力に与える影響を定量化した。これらの実験結果を組み合わせることで、物体周りに発生する種々の流れや渦の構造が流体力に与える影響について考察を加えた。平成27年度は複数カラムを組み合わせた浮体について、数値計算および水槽実験を実施した。数値計算は簡単のため2次元とし、円柱、楕円柱、角柱をそれぞれ4つ組み合わせた浮体を設定し、カラム間距離を変えたケースについて計算を行った。その結果、流れ方向成分、流れと直交方向成分の振動変位が角柱において最も小さくなることが分かった。特に、前方カラムから放出された渦の渦間距離がカラム間距離に近いときに振動変位が小さくなる傾向があり、渦と後方カラムの衝突が振動を抑制する可能性が示唆された。これらの結果を検証するため、水槽にて係留された複数カラム浮体を曳航し、各カラムに作用する3成分の力と浮体の6自由度変位を計測した。本報告書の執筆段階において結果の解析中であるが、概ね数値計算と同様の傾向を得ている。

平成26年度は水槽実験を実施し、係留円筒の運動計測、固定円筒周りの流れの可視化および流体力計測を行った。係留円筒の運動計測において円筒の下端部および自由表面の存在が運動に大きな影響を及ぼすことが分かり、そのメカニズムを考察するために固定円筒周りの流れを可視化し、渦構造を解析した。その結果、円筒周りには複数の流れや渦のパターンが存在し、喫水を変えることでそのパターンが変化することが分かった。これらの流れ構造が運動に与える影響を定量化するため、固定円筒周りの流体力の計測を行った。Reynolds数、Froude数、喫水比の3つのパラメータへの依存性を定量化し、流れ解析の結果より定性的な説明付けを行った。以上、概ね研究計画に従って成果が上がっている。物体運動に影響を与える複雑な流れ構造やその流体力への影響については理解が深まったが、さらに物体の運動が加わった際の流れ構造の変化など、相互作用の効果については今後の課題として残されている。27年度が最終年度であるため、記入しない。工学平成27年度は最終年度として、開発した数値計算コードと水槽実験の結果を比較し、計算コードの検証を行う。また、より現実的な問題への対応として、単独円筒ではなく、複数円筒を組み合わせた浮体模型について水槽実験および数値計算を実施し、物体間の渦干渉の効果について考察を加える。平成25年度は3次元流体ー物体連成運動解析数値計算コードを開発した。当初研究計画通り、流体計算パートには格子ボルツマン法を用い、矩形格子を用いることで計算速度を担保しつつ、適切な流体ー物体境界条件の導入により十分な精度で流体力が評価できることを確認した。これにより、6自由度系でのVIM現象再現が可能となった。同時に、従来提案されている計算スキームでは物体の運動に伴い流体力評価の精度が落ちてしまうことが分かり、新たなスキームを開発することで精度の向上を可能とした。一方、自由表面については導入はしたものの定性的な再現に留まっており、定量的な検証、境界条件の検討、流体力への影響評価などは今後の課題である。平成26年度は水槽実験関連の支出(計測機器、水槽使用料など)が多く、平成25年度の残額(746,961円)を充当することで補ったが、残額を使い切るまでには至らなかったため、575,164円の残額が発生した。引き続き、3次元流体ー物体連成運動解析数値計算コードの開発、検証を行う。特に自由表面については計算結果の定量的な検証、境界条件の検討、流体力への影響評価を行う。実機スケールへの応用のため、乱流モデルの導入や高速化を検討する。また、計算コードの検証のための水槽実験を実施する。浮体模型のVIM現象について運動計測と自由表面の流体計測を同時に行い、VIMに及ぼす自由表面影響についてV考察する。平成27年度も水槽実験を実施予定であり、特に模型製作、水槽使用料関連の費用が当初見込みよりも高額となる可能性が高いため、平成26年度の残額を充当する。研究作業に従事する学生人数が当初見込みより少なく、計算コード開発に用いる計算機および可視化ソフトの購入が不要となったため未使用額が生じた。
グレゴリオ聖歌の典礼神学的研究-祈りの芸術への新たなアプローチの試み

従来のグレゴリオ聖歌研究は、ネウマ譜の解読と解釈を主眼とするセミオロジー(古楽譜記号解読解釈学)を中心に進められてきた。本研究では、その成果に学びつつ、グレゴリオ聖歌の成立期でもある中世初期の典礼観の一端を明らかにするとともに、聖歌テキストの典礼神学的な読解の試みを通して、典礼聖歌としてのグレゴリオ聖歌の特徴の理解に努めた。本研究は、グレゴリオ聖歌を典礼神学の視座からとらえなおし、この音楽の「祈りの芸術」としての側面を明らかにしようとする試みである。典礼史的研究、聖書解釈史的研究、典礼神学的研究の3領域を含み、3年計画で進められる。初年度となる本年度は典礼史的研究に集中した。まず文献研究においては、リヨン司教レイドラドのカール大帝宛書簡、ザルツブルグ司教アルンの『司牧指針』、助祭ヨハネスの『聖グレゴリウスの生涯』、ノートケル『カール大帝伝』などの史料に散見される該当箇所の検討により、カール大帝治世下における聖歌学校の設立およびローマ聖歌のフランク王国への導入の経緯を概見した。そのうえで、グレゴリオ聖歌成立期における聖歌集編纂の動きを追った。特にカロリング期の文教政策の潮流のなかで制作されたネウマ譜のない最初期の重要6写本に注目し、さまざまなリテラシー技術を駆使して同時代人にとっては神のことばである聖書本文(聖歌テキスト)の正しい読み書きが目指されていたことを確認した。また、Stefan Klockner教授主宰の「エッセン・グレゴリオ聖歌国際セミナー」(2010年7月25日8月1日)、国際グレゴリオ聖歌学会ドイツ語部門主催の年次総会(ハンブルグ、2010年9月2426日)およびGodehard Joppich名誉教授主宰の「シュマレンバッハ・グレゴリオ聖歌セミナー」(2011年3月4日6日)に参加し、グレゴリオ聖歌研究の最新の動向の把握に努めた。さらに、聖グレゴリオの家付属宗教音楽研究所長橋本周子氏とともに1回あたり2時間程度のグレゴリオ聖歌研究会を開催し(2010年10月21日、10月28日、11月4日、11月18日、12月3日、2011年2月3日、2月24日)、Godehard Joppich名誉教授の「シュマレンバッハ.グレゴリオ聖歌セミナー」のテキストの翻訳(下訳作成)に取り組んだ。典礼史的研究、聖書解釈史的研究、典礼神学的研究の3領域を含み、3年計画で進められている。2年目となる本年度は、降誕祭圏のミサ固有唱のテキスト(聖書)の解釈史的研究に着手するとともに中世の典礼注解書の精読の前提となる、816年のアーヘン教会会議の決議文書「参事会規定」、ならびにこの教会会議の影響を直接受けて執筆されたフラバヌス・マウルスの『聖職者の教育について』をとりあげ、これらの文書のなかで強調される、典礼奉仕者、わけても朗読者および詩編唱者の役割について考察を試みた。典礼における彼らの任務は典礼奉仕を通して聴衆を「悔俊」へと導くことにあるが、悔俊とはこの場合、聖書の言葉に照らされて罪の状態を悔いるに留まらず、永遠の生命への焦がれをも指す。カロリング期における典礼歌唱はこうした終末論的救済論に支えられていることが明らかになった。文献研究に加えて、Stefan Klockner教授主宰の「エッセン・グレゴリオ聖歌国際セミナー」(2011年7月26日29日)、ならびに、Godehard Joppich名誉教授主宰の「シュマレンバッハ・グレゴリオ聖歌セミナー」(2012年3月2日4日)に参加し、グレゴリオ聖歌研究の最新の動向の把握にも努めた。さらに、研究協力者である橋本周子氏(東京聖グレゴリオの家宗教音楽研究所長)とともに研究会を開催し(2011年09月01日、10月27日)、この分野において先駆的に研究を進めるJoppich氏の成果の精読に努めた。1典礼史的研究、2聖書解釈史的研究、3典礼神学的研究の3領域を含み、3年計画で進められた。最終年度となる本年度は以下のように研究を進めた。1においては、ルートヴィヒ敬虔王および彼の後継者たちの時代の典礼史の動向、特にアマラリウス(775?-850?)およびストラボ(808?-849)ら典礼学者の著作と校訂版および関連文献の収集にあたった。2においては、今回は、「主の降誕日中のミサ」の入祭唱「Puer natus est」に焦点をあて、そのテキストであるイザヤ書9章5節に対するミラノ司教アンブロジウス(333/4-397)の聖書解釈を追った。

この預言書の箇所をヨハネ福音書のプロローグと結びつけたところにアンブロジウスのキリスト論的解釈の特徴がみられるが、現在まで保持されている「主の降誕日中のミサ」の福音朗読が伝統的にヨハネ福音書のプロローグであることに鑑みれば、典礼史および典礼神学的な観点からも示唆に富む見解といえる。この研究成果は『南山神学』36号において発表されることになっている(2013年5月9日現在、最終校正段階)。3においては、2012年7月28日8月4日まで開催された「エッセン・グレゴリオ聖歌国際セミナー」に参加し、グレゴリオ聖歌研究の最新の動向に学ぶとともに、この分野において先駆的に研究を進めるG. Joppichの成果の精読にも昨年に引き続き努めた。研究協力者である橋本周子氏(東京聖グレゴリオの家宗教音楽研究所長)とともに、G. Joppichの「シュマレンバッハ・グレゴリオ聖歌セミナー」で配布されたテキスト、ならびに本年度刊行された彼の研究論文集とテキストブックの翻訳を現在企画しているところである。細分化された三領域における研究を並行して進めているため、領域ごとに研究の進展速度に差が出る結果となってしまった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の三領域(典礼史的研究、聖書解釈史的研究、典礼神学的研究)のうち、特に、聖書解釈史的研究が遅れている。来年度は、この領域の研究を加速させたい。
河川による閉鎖性水域に対する汚濁負荷流出の評価

[農地]滋賀県下で水田の立地条件の異なる2地域について、流出河川の水質・水位の定期観測(1-2回/週)及び降雨時の調査を行なった。N,P,CODの流出原単位としてそれぞれ22.6-52.4,8.06-7.83,356-138kg/ha/yと試算された。降雨流出時の両流域の特徴は明かではなかった[山林]筑波山森林試験流域(67.5ha)では、NO3-Nは冬期に低く、夏期に高まる傾向があった。降雨後、NO3-N,K,Mg,Caは降雨前より高くなり、SiO2Na,Cl,ECはほぼ降雨前の濃度に回復した。水量増加時の濃度減少は表面流出水による希釈効果と考えられた。滋賀県下の山林流出水のN,Pの平均濃度は、それぞれ0.21,0.019mg/lであった。流出量は両成分とも降水による供給量より少なかった。[降水]国立公害研究所に於ける測定の結果から、1977-1985年にかけてDINは7.50-12.8kg/ha/yの範囲で変動し、上昇傾向が認められた。TPの変動範囲は0.23-0.45kg/ha/yで、1980年以降、減少傾向を示した。滋賀県下の山林で測定した降水中のN,Pの平均濃度は、それぞれ0.45,0.022mg/lであった。[地下水]野洲川(滋賀県)下流域で地下水流動量をDarcy法則と連続式を組み合わせた基礎式から、有限要素法および境界要素法によって推定した。潅がい期(地下水流動量4.6,揚水2.9m3/s)は1.06m3/sが琵琶湖へ流入した。非潅がい期は0.22m3/sが流入した。[流出モデル]降雨流出時のNO3-Nの総累加流出負荷量はΣL=b・(ΣQ)から推定することができた。三田川をモデル流域として、メッシュ法を用いて汚濁負荷流出率を解析した。宇部市真締川に於いて約800m区間に自動流量計とウォーターサンプラーを設置し、流下量と易掃流堆積物量を測定した。これらのデータを用いて掃流モデルを作成し、水質と堆積量の変動をシミュレートした。
コヒーレントフォノンによる表面プラズモン‐ポラリトン伝播の超高速制御

超高速光技術を用いて、金属プラズモニック構造とGHz周波数帯のフォノンの相互作用を観測した。ナノナノボイド周期構造や、異常光透過現象(EOT)を起こす微小開口格子、ナノスケール直線導波路の試料を測定した。ナノボイド周期構造試料では、2次元イメージングにより空洞試料のGHz振動を明らかにし、その振動が局在Mieプラズモンとどのように相互作用しているかを示した。EOT試料では、開口格子の集団振動を明らかにし、その振動が光透過率変調にもたらす効果について示した。導波路試料については、ナノスケール直線導波路試料とそれを用いた進行中の研究について記術する。本研究の目的は、フォノンによるプラズモンの超高速変調を調べることにより、ナノスケールにおける音響光変調の分野を開拓することである。様々なプラズモニックナノ構造において光学的な方法でGHzコヒーレントフォノンを生成し、観測される振動周波数を数値計算の結果と比較する。1)装置の作製:ポンププローブ法を用いたイメージング装置を作製した。ピエゾステージを用いて2μm角の領域を走査し400点で測定を行った。2)試料:直径6001600nmの(部分)球状ボイド構造を持つ金薄膜をテンプレート法によりガラス基板上に作製した。この際、薄膜厚さを傾斜分布させることにより、様々な深さのボイド構造を同一基板上に形成した。さらにEOTナノ細孔を2次元正方格子状に配列した試料を電子ビームリソグラフィーにより作製した。細孔幅は130nm,ピッチは300nmである。また、ナノ加工法により、サファイヤ基板上に直径12μmの音響レンズを作製した。3)測定:[ナノポイド試料]ポンプ光とプローブ光を直径1μmに集光して試料上の同一位置に照射し、試料を面内方向で走査することにより、様々な深さのナノボイド構造においてGHz振動のイメージングを行った。ポンプ光に波長400nm,プローブ光に波長800nmの光を用いた測定結果について、時間領域のフーリエ変換を行い、励起されたGHz振動の同定を行った。イメージング結果により、それぞれの振動のモードパターンが明らかになった。観測された主要な振動周波数およびそのボイド深さ依存性は、PZFlexを用いた数値計算結果とよく一致した。また、COMSOLを用いて、これらの構造におけるプラズモンモードのモデリングを行った。[EOT構造]波長415nmの光をポンプに、波長740-860nmの光をプローブに用いてポンププローブ測定を行い、振動数8GHzのモードを観測した。これは周期構造中に励起されたゾーンセンター表面波モードと考えられる。1)装置の作製:ポンププローブ法光学系と超精密ピエゾステージを組み合わせ、ピコ秒時間分解能およびサブミクロン空間分解能の時間分解音響振動イメージング装置を作製した。また400-1200nmの波長範囲でプラズモニックナノ構造の反射率測定を行うための自動3軸ゴニオメータを組み込んだ分光装置を作製した。2)試料:豪Swinburne大のS.Juodkazis教授の協力によりピコ秒音響波をプラズモニックナノ導波路に収束させる音響ナノレンズ構造を作製した。また既に作製したナノボイド試料および異常光伝播(EOT)試料も用いた。さらにデンマークのAarhus大のD.Sunderland教授の協力によりナノリング試料も作製した。3)測定とシミュレーション:ポンプ光とプローブ光を試料上の同一位置に集光照射し、試料を面内方向で走査することにより、試料のGHz振動のイメージングを行った。測定結果の時間領域フーリエ変換を行い、励起されたGHz振動の同定を行った。ナノボイド試料においては、測定結果よりそれぞれの振動の面内モードパターンが明らかになった。EOT試料においては、韓国ソウル大のH.Kim教授の協力により電磁場のフーリエモーダル解析を行った。これによりナノスケール領域での音響光相互作用による光散乱についてのより深い知見が得られた。ナノリング試料においては直径120nmの試料の測定を行い、振動モードの同定およびそのプラズモンとの相互作用の知見を得た。

1)装置の作製と試料:2つのポンプ・プローブ法の実験装置を組み立てた。a)金のナノ開口が周期的に並んだ試料に対して、プローブ光の波長を750-820 nmの範囲で変えたときの異常光透過(EOT)反応を計測する装置と、b)アムステルダムのAMOLFのKuipers教授のグループから提供された金ナノ導波路試料用のプラズモン伝播の実験装置である。2)実験結果:青色のフェムト秒パルス光(ポンプ光)が試料にGHzの振動を励起する。EOT試料とナノガイド試料の両方において赤外のプローブ光の透過率変化を計測した。a) EOTの実験において、プラズモニック共鳴を挟む波長の透過プローブ光強度の振動の位相が反転することを観測した。これはこの試料においてプラズモニック・フォノニック変調が存在することを示している。b)ナノガイドの実験においては、透過プローブ光を観測したが、それについての変調はまだ検出していない。3)シミュレーション: EOTのシステムにおいて数値計算を行った:フーリエモーダル法を使って、ナノスケールの音響光学相互作用による散乱された光の場を予想した(ソウルのKorea大学のHui Kim教授との共同研究である)。開口の形状の変形による光スペクトルの変調は既に計算し、光弾性効果による変調は計算中である。また、市販の時間領域有限要素のソフトウェア(PzFlex)を使って音響場の計算をした。また、金のナノボイド試料においてはCOMSOL multiphysicsを使って電磁場のシミュレーションを行った。ナノボイド試料の研究においては実験・解析は終了し、現在論文を作成中である。達成度は80%である。EOT試料の研究においては、実験は終了し、現在理論解析中である。達成度は60%である。ナノ導波路試料については音響レンズ構造は作製済であるが導波路構造は現在作製中である。達成度は30%である。ナノリング構造は、本研究プロジェクトにおける派生的研究であるがほぼ終了しており達成度は100%である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は高周波数音響波工学とプラズモニクスの結合領域に属する。この研究領域は緒についたばかりで、様々な基本的問題が未解明である。特に音響ナノ光学の分野は、我々が初めて確立しようとしているものである。また、我々はこの研究プロジェクトにおいて音響センサーなどの実際的な応用も視野に入れている。この応用研究においてはフォノニックプラズモニクスの理解に基づいた低コストの音響センサーの開発が課題となる。