hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォッサマグナ中部の重力異常の研究ー松本盆地東緑断層延長部の追跡

松本盆地東縁断層断層の北端および南端とそれぞれ延長部に付き重力測定を実施し、新たに約320点で重力異常を求めた。その結果、重力測定点の分布は同断層上で均質かつ密なものとなった。本研究の第一の成果には、地下構造を議論したり、また断層運動パラメ-タを推定する上で貴重な地球物理デ-タを提供できたことが挙げられる。加えて、二つの特筆すべき成果(新理論の応用と、新技術の適用)があがった。第一にはディスロケ-ション理論と重力異常を結び付ける理論式(OKUBO、1990)を松本盆地東縁断層断層周辺のブ-ゲ-異常に適用し、大成功を収めたことである。この解折により、同断層が逆断層運動を繰り返してきたことが明かとなったのである。第二は、重力測定点の位置決定にGPS(Global Positioning System)が有用であることを実証したことである。トランスロケ-ションGPS法を使えば、観測点の水平位置、標高が1mの精度で、10分以内に求められることを検証したのは、本研究が本邦では初めてである。GPSが重力異常の研究を支援する有力な技術であることを検証した意義はきわめて大きい。従来は3次元座標を求めることが困灘であったために重力異常を求めることをあきらめていた山岳域などでも、今後はGPSの支援下で重力測定をすすめることにより、均質かつ密な重力異常測定点分布が実現する道を切り開いたと考える。松本盆地東緑断層延長部の北側部分について、約200点の重力測定を実施した。地形補正等の処理をほどこした結果、松本盆地東緑断層の西側に見られた低重力帯はさらに北西方向にのびていることが判明した。またこの断層をよこぎる向きにみられる重力の急勾配も北西にのびていることも明らかになった。この結果および萩原ほか(1987)の重力測定の結果から、松本盆地東緑断層が逆断層であることがさらに確かになった。断層の垂直方向のくいちがい量は1.0ないし2.0kmと見積もられた。この結果は爆破地震学グル-プが推定した地下構造とも整合している。一方、フォッサマグナが北米プレ-トとアジアプレ-トのプレ-ト境界であるという仮説に基づき、Minster and Jordanのプレ-トの回転ベクトルをもちいると、松本盆地東緑断層のスリップベクトルが計算できる。その計算結果から松本盆地東緑断層は逆断層であろうと予測されており、本研究はその予測を裏付けるものとして評価できる。本年度は松本盆地東緑断層の北側延長部について調査をすすめたので、来年度は南側延長部についても重力測定を実施して、解析を行う予定である。また標高値の得にくい山間部についても、GPS衛星測量を併用することにより、測定点分布の均質化をはかる予定である。本年度は、松本盆地東縁断層の最北部およびその北側延長部に付き重力測定を実施し、新たに123点で重力異常を求めた。前年度の測定で既に約190点を得ており、また他機関から公表されたデ-タを加えると約600点での重力異常が求められたことになる。作成されたブ-ゲ-異常図からは、松本盆地東縁断層が、累積変位3kmの逆断層の累積変位をもつことが結論され糸魚川ー静岡構造線がユ-ラシアプレ-トと北米プレ-トとの衝突境界である可能性を支持する結果を得た。それに加えて、特筆すべき成果としては、重力測定点の位置決定にGPS (Global Positioning System)が有用であることを実証したことである。

それを要約するならば次のようになる。「従来は3次元座標を求めることが困難であったために重力異常を求めることをあきらめていた山岳域などでも、今後はGPSの支援下で重力測定をすすめることにより、均質かつ高密度な重力異常測定点分布を実現する道を切り開いた。」
分子シンクロ材料システムによる人工膵臓機能デバイスの創製

本研究では人工膵臓機能を持った分子シンクロデバイスの開発を行なってきている.デバイスの開発指針としては皮下に埋入しても生体反応を回避できるマテリアルの創製と,これを用いたインスリンリザーバーの作製,および分子シンクロ技術を利用した血糖値応答型のインスリン放出ポリマーシステムの構築を基盤要素として研究し,これらを組み合わせることとした.生体適合性,血液適合性に優れたリン脂質ポリマー(MPCポリマー)とセグメント化ポリウレタン(SPU)よりポリマーブレンド溶液を調製し、溶媒蒸発法にて膜厚30μm程度の膜を作製した,このSPU/MPCポリマーアロイ膜の表面には10-30μm程度のMPCポリマードメインが観察された.MPCポリマー組成が高い程、ポリマーアロイ膜の含水率は高くなり、拡散によるグルコース、インスリンの透過性が向上した.このような特性は、ポリマー膜内部へMPCポリマードメインが連続的に形成されていることに起因し、MPCポリマー組成が高い程、透過経路が効果的に形成されたと考えられる.引っ張り試験による機械的特性評価から、SPU/MPCポリマーアロイ膜はこれまで生体軟組織の代替マテリアルとして広く応用されてきたシリコーンよりも高い機械的特性を有することがわかった.ポリマーアロイ膜を加熱により成形加工、接合することで容易に人工膵臓パッケージ試作ができた.さらにポリマーアロイ膜はSPU膜に比較して、マウスの皮下組織への埋込み実験において、8週間にわたり皮下組織からの拒絶反応を抑制し、カプセル化反応を劇的に低減させた.これは生体適合性を示したのと同時に、デバイス-体液間での安定したグルコース、インスリンの交換界面を形成できることを示唆する.Poly(MPC)ハイドロゲルを浸漬したグルコース酸化酵素(GOD)水溶液(1.0mg/mL)にグルコースを添加し、食後の高血糖状態に値する200mg/dLにまでグルコース濃度を上昇させたとき、その溶液中には0.039mgのPoly(MPC)が分解した.これはゲルの表面2μmが浸食されたことを示す.すなわち、ゲルマトリックス中に、インスリンを内包したナノスフィアーを分散させることで、グルコース濃度の上昇に応じてインスリンを放出するシステムの構築が可能であることが、本結果によって示された.さらに、生体内埋込み可能なポリマー膜との融合により,生体内埋込型デバイス創製への研究展開が期待される.今回はデバイスを構築するための被覆材料として生体適合性熱可塑性エラストマーの分子設計とその合成を行なった.2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)と疎水性アルキルメタクリレートとのコポリマーは,表面に生体膜類似構造を形成ため,優れた生体適合性を発現する.セグメント化ポリウレタン(SPU)のソフトセグメントとの親和性を期待して,2-エチルヘキシルメタクリレート(EHMA)を共重合したMPCポリマー(PMEH)を合成した.SPUとしてTecoflex60(TX60)を用いた.TX60とPMEHとを分子状態で完全に混合するためには,均一に溶解する共通溶媒の選択が重要である.溶解性パラメーターとの相関も明確に認められ,TX60及びPMEHは溶解性パラメーターが20-22の範囲がよいことがわかった.この結果より,塩化メチレン/エタノール=70/30を共通溶媒として選択した.得られた膜はPMEHの組成が15wt%まで極めて良好な形状と柔軟性を示していた.TX60とPMEHとのブレンド膜のXPS分析の結果,製膜時に生じる空気面に比較して基質(テフロン)面にPMEHの濃縮が確認された.応力歪み曲線を作成した結果,ブレンド膜ではTX60膜と同様の傾向を示した.PMEHをブレンドしたTX60膜の血液適合性に関して,血小板の粘着過程より評価した.TX60膜では多数の血小板が粘着し,粘着した血小板に活性化が見られ変形しているのが認められた.PMEHブレンド膜共に血小板の粘着を効果的に抑制した.また粘着した血小板の活性化及び変形は認められなかった.以上の要素技術を組み合わせて,生体内埋植が可能な分子シンクロ型デバイスの構築を行う.本研究では人工膵臓機能を持った分子シンクロデバイスの開発を行なっている.デバイスの開発指針としては1年程度皮下に埋入しても生体反応を回避できるマテリアルの創製と,これを用いたインスリンリザーバーの作製,および分子シンクロ技術を利用した血糖値応答型のインスリン放出ポリマーシステムの構築を基盤要素として研究し,これらを組み合わせることとした.2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)と疎水性アルキルメタクリレートとのポリマーは,表面に生体膜類似構造を形成するため新しいタイプのバイオマテリアルである.これまでセグメン化ポリウレタン(SPU)の生体適合性の向上のためにMPCポリマーを添加材としてポリマーアロイを作製し,分散状態と表面特性との関係を明らかにすると共に,優れたタンパク質吸着抑制及び血小板粘着抑制効果を発現することを明らかにした.さらにデバイスとして加工できることも考慮し,またSPUのソフトセグメントとの親和性を期待して,2-エチルヘキシルメタクリレート(EHMA)を共重合したMPCポリマー(PMEH)を合成した.

またポリマーアロイを作製する際の溶媒として塩化メチレン/エタノール=70/30を選択し,分散状態の制御を行なった.得られた膜はPMEHの組成が60wt%まで極めて良好な形状と柔軟性を示していた.熱分析や力学特性の解析により,ポリマーアロイが加熱成型可能であることおよび成型後も生体適合性の尺度となる細胞接着タンパク質の吸着や繊維芽細胞粘着が十分に抑制できることがわかった.また,PMEHの添加量を50wt%とすると,インスリンも透過できる性質を有することが明らかとなった.以上の要素技術を組み合わせて,生体内埋植が可能な分子シンクロ型デバイスの構築を行う予定である.分子シンクロ材料システムによる人工膵臓機能デバイスの創製に不可欠な溶質透過性と生体適合性を併せ持った新規バイオマテリアルを創製した。血管内皮細胞表面に存在する代表的なリン脂質極性基であるホスホリルコリン基を側鎖に有する2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)を2-エチルヘキシルメタクリレート(EHMA)と共重合した(PMEH30)。SPU/MPCポリマーブレンド膜を作製するために、MPCポリマーとSPUをエタノール系溶媒を用いてポリマーブレンド溶液(ブレンド組成5/5w/w)を調製し、溶媒蒸発法にて膜厚40μm程度のブレンド膜を作製した。膜の表面解析はX線光電子分光(XPS)測定により行った。また膜の表面および断面をSEMにより観察した。膜の特性評価は、機械的特性および溶質透過性を、引張り試験およびインスリンの透過実験によりそれぞれ行った。XPSによる解析結果からSPU/MPCポリマーブレンド膜の表面にはMPCポリマーが存在していることが明らかとなった。膜の断面SEM観察から、SPU膜が均一構造であった。一方SPU/MPCポリマーブレンド膜は凹凸であり、SPUとMPCポリマーのマクロな相分離が確認され、このような膜表面、膜内部でのMPCポリマーによるドメイン形成は溶質透過性を発現すると考えられる。引張り試験による機械的特性評価から、SPU/MPCポリマーブレンド膜はこれまで生体軟組織の代替マテリアルとして広く応用されてきたシリコーンとの強度比較により、軟組織への埋込みに際して強度的な問題はないと考えられた。インスリン透過実験より、SPU/MPCポリマーブレンド膜はインスリンのような分子量6000の比較的大きな溶質も3×10-8cm2/secの拡散係数で透過することが分かった。SPU膜では全く透過が認められないことから、これはMPCポリマーのドメインがブレンド膜を貫通して形成していることを示し、溶質透過性を有する新しいポリマーアロイエラストマーの創製に成功した。本研究では人工膵臓機能を持った分子シンクロデバイスの開発を行なってきている.デバイスの開発指針としては皮下に埋入しても生体反応を回避できるマテリアルの創製と,これを用いたインスリンリザーバーの作製,および分子シンクロ技術を利用した血糖値応答型のインスリン放出ポリマーシステムの構築を基盤要素として研究し,これらを組み合わせることとした.生体適合性,血液適合性に優れたリン脂質ポリマー(MPCポリマー)とセグメント化ポリウレタン(SPU)よりポリマーブレンド溶液を調製し、溶媒蒸発法にて膜厚30μm程度の膜を作製した,このSPU/MPCポリマーアロイ膜の表面には10-30μm程度のMPCポリマードメインが観察された.MPCポリマー組成が高い程、ポリマーアロイ膜の含水率は高くなり、拡散によるグルコース、インスリンの透過性が向上した.
重合メッシュ法による三次元疲労き裂進展解析技術の高度化

重合メッシュ法による亀裂進展解析手法の高度化のためにき裂縁に沿った閉口比の簡易算出法を開発した。これにより現実的なき裂進展形状の予測が可能となった。次いで3次元的な挙動を伴う疲労き裂進展解析を可能にした.開発した機能を用いて,原子力設備の維持規格で定められているAlignment ruleの精度検証を実施した.また閉口比の推定法のもう一つの方法として人工知能(AI)を利用する。その基礎的検討のために、機械学習によるき裂進展予測を実施した。本手法の普及、発展のためにS-FEM研究会を開催し、また成果を論文や国内外での学会で公表した。1疲労き裂進展解析におけるき裂開閉口比の簡便な推定のため、いくつかのパラメータについて検討し、有望なパラメータの基礎的検討を行った。まだ不十分であるが、いくつかの問題に対しての有効性を確認した。2三種類の材料を用いた疲労試験を、貫通亀裂試験片と表面き裂試験片に対して実施し、結果を比較・検討した。き裂閉口比を支配する因子について考察し、また応力比の影響についても検討した。き裂先端塑性域寸法が主要なパラメータとなることが予測される結果を得た。3三次元応力場でParis則に用いられる等価応力拡大係数の新たな定義式を提案した。特にモードIIIの影響を実験との矛盾なく評価できることを目標とした。提案された標識を用いて数値解析による確認を行ったところ良好な結果を得た。実験的検証が今後の課題である。4重合メッシュ法による疲労き裂進展解析システムの機能向上を行った。特に界面強度の評価を可能とする機能を追加した。またプリ・ポスト機能を強化し、初心者でも容易に利用できるようソフトの改良を行った。ソルバー部の改良を行い、解の収束性を高めた。5国内・外の学術誌に二編の論文を投稿し、掲載された。現時点ではさらに一編を投稿中である。また国内で三回(うち一回は国際会議)、国外で四回の学会に参加し、研究成果を公表した。国際学会党の発表予定もすでに三件確定している。6S-FEM研究会を二回開催し、新たな研究成果の交流を行った。また今後のソフトの開発の方向について議論した。本年度の研究計画に掲げた六つの課題のうち、五つの課題に関してはほぼ計画通りに進展している。ただし、課題の3三次元場での有効な掃討応力拡大係数の提案は、基礎的な検討のみで、実験との比較等の検証がまだ進んでいない。この点については次年度以降実施する予定である。1疲労亀裂進展の正確な予測に必要な「塑性誘起亀裂閉口比」の簡便推定法の開発を行った。亀裂進展過程においてあるステップ数ごとに詳細な弾塑性亀裂進展数値解析を行い閉口比を求める手法を開発した。ただしこの詳細解析には簡便モデルを用いることとして数値解析時間の短縮を実現した。これにより、閉口比を考慮しながら疲労亀裂進展解析を行うことが可能となった。2さらに1の成果をデータベースとして蓄積することとし、その後の数値解析で参照できるシステムを設計した。最終的には人工知能の力を借りて、詳細解析しなくても閉口比を推定できるシステムの構築を試みた。これらの試作・システム化は最終年度での課題となる。3複数内部欠陥からの亀裂進展・合体解析を行い、現行の合体評価規格との比較・検討を行った。その結果に基づき、新たな合体評価基準を提案した。これらは論文として発表しただけではなく、米国機械学会の評価基準への提案も検討している。4重合メッシュ法による疲労亀裂進展解析システムの機能向上を行った。特にモードII、モードIIIが存在する混合モード状態での三次元複数亀裂の進展評価機能を向上させた。その結果、亀裂進展方向の予測精度が向上した。5S-FEM研究会を二度開催し、大学、国立研究所、民間の研究組織からの参加を得て活発な討論会を行った。これらの成果は今後のソフト開発に反映される。6国内・外の学術誌に4編の論文を発表した。また8回の学会発表を行った。当初の計画に基づき着実に成果が上がっている。また本研究で作成された疲労亀裂進展解析システムの普及も進んでいる。学会への成果の発表も順調に進んでいる。ただし得られた結果の妥当性を実験により検証する実験はまだ不十分である。最終年度ではこの点に力を入れたい。1重合メッシュ法による亀裂進展解析手法の高度化を進めた。もっとも重要な、亀裂縁に沿った閉口比の簡易算出法を開発した。経時的に変化する閉口比を評価できるため、現実的な亀裂進展形状の予測が可能となる。最終年度の今年は二次元問題でのシステム開発を終了した。三次元問題への拡張は原理的に同じプロセスのため容易である。23次元的な挙動を伴う疲労き裂進展解析を可能にした.開発した機能を用いて,原子力設備の維持規格で定められているAlignment ruleの精度検証を実施した.その結果Alignment ruleが適用可能であることを確認した.さらなる評価の高精度化を目指し,楕円き裂への近似,き裂先端曲率を合わせた近似,合体前後のき裂の面積を同一にした近似について検討した.3閉口比の推定法のもう一つの方法として人工知能(AI)を利用してすでに得た閉口比のデータを学習させて新しい問題に適用することを目指している。

き裂進展を学習させるために、a応力拡大係数、bき裂先端近傍の応力、ひずみ、cき裂位置、直近の進展ベクトル、3つのケースでどのデータによる学習が効果的かを調べた。その結果、aの応力拡大係数を学習させき裂進展則の予測を実施したほうが少ない学習数であった。一方c位置と進展ベクトルでは学習回数は大幅に増加するaのケースと同じだけの精度を出すことも確認した。き裂進展予測の高い精度の予測のためには、向きの変化に対しての実験における測定および進展則の精度向上が望まれる。4本手法の普及、発展のためにS-FEM研究会を開催した。最終年度は大阪と東京で二度開催した。来年度以降もこの研究会は継続される予定であり、引き続き本手法の普及の努力を続ける計画である。また本研究で開発した成果を公表・普及するため、国内外での論文発表。口頭発表を行った。重合メッシュ法による亀裂進展解析手法の高度化のためにき裂縁に沿った閉口比の簡易算出法を開発した。これにより現実的なき裂進展形状の予測が可能となった。次いで3次元的な挙動を伴う疲労き裂進展解析を可能にした.開発した機能を用いて,原子力設備の維持規格で定められているAlignment ruleの精度検証を実施した.また閉口比の推定法のもう一つの方法として人工知能(AI)を利用する。その基礎的検討のために、機械学習によるき裂進展予測を実施した。本手法の普及、発展のためにS-FEM研究会を開催し、また成果を論文や国内外での学会で公表した。今後は提案されたいくつかのパラメータの有効性の確認を、主に実験との対比で調べることが最も大きな課題である。共同研究者はその準備を進めており、今年度はいくつかの成果が出ることが期待できる。また開発中のソフトの機能向上も重要な課題となる。特に多数の三次元き裂が相互作用しながら進展する問題を容易に解析できる機能を追加する。これを用いて、複数の三次元き裂の相互作用を評価するための規格の精度向上に資することを目指す。3Dプリンタを用いた試験を実施し、より複雑な問題への本手法の適用について検討する。引き続き国内・外の学会に参加し成果を公表するとともに、成果を論文としてまとめ、学術誌に発表する。またS-FEM研究会をこうした活動の中核と位置付けて定期的に開催し、研究の推進を図る。1疲労亀裂進展解析における亀裂閉口比の簡便推定法の確立とそのデータベース化に取り組む。2その成果をふまえて、任意の問題に対する亀裂閉口比を人工知能の力を借りて予測することが可能なシステムを試作する。3得られた成果を国内外の学会・学術誌へ発表し、システムのさらなる普及を図る。材料力学、破壊力学、計算力学次年度使用額のうち105,300円については、昨年度内に材料を発注したものの、請求伝票が年内に届かなかったことによる。残額191,863円は、実験計画の遅れのため、試験片作成の発注ができなかったことによる。国際学会への旅費として使用する予定だったが、研究代表者が直前に体調を崩し、学会への参加を中止した。そのことにより支出計画が変更になった。また近畿大学では実験の遂行が少し遅れたために支出が遅れた。
原爆被爆者における2次的な放射線被曝による死亡危険度の評価

放射線被ばくによる健康被害への影響は被ばく線量に基づき評価されている.原爆被爆者における被ばく線量は,実測ではなく被爆状況から算出した初期線量の外部被爆の推定線量である.本研究では,被爆時所在地を位置情報として活用することで,位置毎に定量的なリスク評価を行い,リスクの地域差を等値線図で記述したリスク地図を作成する,更に,リスク地図に被爆後経過年数や年齢等の時間要因を組み込むことで,時間変化するリスク知事を作成する.これにより,原爆被爆者におけるがん等の疾病に関するリスクは,時間により変化するリスク地図のアニメーションとして視覚化され,2次的な放射線被ばくのリスク評価を行った.放射線被曝はがん等の罹患・死亡のリスクを高める要因であり,その影響を定量的に評価することは重要な課題である.広島原爆被爆者における放射線を被曝したことに起因するがん罹患および死亡のリスク評価は,主に原子爆弾が炸裂時に放出された放射線による直接的な外部被曝の影響評価がほとんどであり,残留放射線による外部被曝や放射性物質で汚染された塵や水などを体内に取り込んだことによる内部被曝など,直接被曝以外の付加的な放射線曝露の影響は評価されていないのが現状である.間接被曝に関するリスク評価がほとんど行われていない理由の一つとして,間接被曝による被曝線量を推定することは難しく,被曝線量に基づく評価法では解析することができなかったことが挙げられる.本研究では,被曝線量に基づく従来のリスク評価法に代わる新しい評価法として,被爆時所在地毎にがん等による罹患・死亡のリスクを空間評価する方法を開発し、リスクの地域差をモデルに導入する。また、原爆被爆者におけるによる発がんは、被爆後から一定期間が経過した後にリスクが増大する傾向があり、この時間変化もモデル化する。これら地域差と時間変化を組合せたリスク評価法を開発することで、原爆被爆者におけるがん死亡危険度の時間変化する地域差を地図に描くことで、初期線量の影響では説明できないリスクを明らかにし、2次的な放射線被曝の影響について検討を進めている。放射線被曝はがん等の罹患・死亡のリスクを高める要因であり,その影響を定量的に評価することは重要な課題である.放射線による健康被リスクの定量的な評価は、被曝線量に基づく評価が一般的であるが、原爆被爆者における被爆線量は被爆状況から計算した推定値であり、実測ではない。そのため、被曝線量に基づくリスク評価法では,線量評価が難しい残留放射線などの2次的被曝の影響の定量的評価は困難であった.そのため,2次的被曝の影響を疑わせる個別の症例は報告されていたにもかかわらず,大規模コホートデータに基づく解析は実行されないままであった.本研究では、被爆線量では評価できない2次的な被曝影響を定量的に評価するために、被爆時所在や被爆後の経過時間を考慮した時空間的な分析法を開発し、広島原爆被爆者コホートデータを分析することで、リスクの地域差の視点から2次的被曝影響の解明を進めている。平成27年度の計画内容は、前年度に開発した理論の整備を進めつつ、広島原爆被爆者コホートデータを解析するためのデータ整備等の準備を進め、(1)開発した統計理論を実装した解析プログラムの実装、(2)解析データの管理・整備、であった。開発した統計理論の基盤となる内容については論文としてまとめた。(1)については、主にデータサイエンス分野で広く使われている統計ソフトRを用いて開発を進めた。(2)についても計画通りデータ整備を進めており、被爆時所在地に関しては新たに整備された精密な位置情報に更新した。放射線被ばくによる健康被害への影響は被曝線量に基づき評価されている.原爆被爆者における被曝線量は,実測ではなく被爆状況から算出した初期線量のみの推定線量である.そのため,初期線量以外の2次的な放射線被曝(残留放射線等)のリスク評価は十分に行われていないのが現状である.本研究では,被爆時所在地を位置情報として活用することで,位置毎に定量的なリスク評価を行い,リスクの地域差を表すリスク地図を作成する.更に,リスク地図に被爆後経過年数や年齢等の時間要因を組み込むことで,時間変化するリスク地図を作成する.これにより,原爆被爆者におけるがん等の疾病に関するリスクは,時間により変化するリスク地図のアニメーションとして視覚化され,2次的な放射線被曝のリスク評価への活用し,被ばく影響の分析を勧めている.まず、2次的な放射線被ばく影響のリスク評価のために、がん超過相対死亡危険度の空間変化と時間変化をモデリングするためのデータ分析法の理論開発を行った.これらの分析法を組み合わせることで、時空間変化のモデリングに関する理論整備を勧めた.ABSコホートデータ分析のために、開発したデータ分析法を実装した解析プログラムの開発を行った.プログラム開発にはRなどを用いた.合わせて、ABSコホートデータの整備も進め、分析に必要となる位置情報などをデータベースから抽出し、解析データを作成した.開発した理論を適用してABSコホートデータを分析した結果、爆心地から西地域および南の海岸線付近において、初期線量の影響では説明できないがん超過相対死亡危険度が認められた.これは,黒い雨などの放射性降下物の影響を示唆する研究成果である.放射線被ばくによる健康被害への影響は被ばく線量に基づき評価されている.原爆被爆者における被ばく線量は,実測ではなく被爆状況から算出した初期線量の外部被爆の推定線量である.

本研究では,被爆時所在地を位置情報として活用することで,位置毎に定量的なリスク評価を行い,リスクの地域差を等値線図で記述したリスク地図を作成する,更に,リスク地図に被爆後経過年数や年齢等の時間要因を組み込むことで,時間変化するリスク知事を作成する.これにより,原爆被爆者におけるがん等の疾病に関するリスクは,時間により変化するリスク地図のアニメーションとして視覚化され,2次的な放射線被ばくのリスク評価を行った.平成26年度の計画内容は、(1)空間変化モデリングのための理論開発と整備、(2)時間変化モデリングのための理論開発と整備、(3)時空間変化モデリングのための理論開発と整備、の3点であった。(1)については、がん死亡危険度の地域差について柔軟に対応するための基底としてスプライン関数を導入した。スプライン関数による過剰適合を制御するためのチューニングも組み込んだ。(2)については、がん特有の年齢依存性や被爆時年齢の影響などを数理モデルで構築し、モデル化を行った。(3)については、(1)と(2)を組み合わせることで、時間変化する地域差を解析するための方法を開発した。前年度に整備した広島原爆被爆者コホートデータに対し、開発した解析プログラムを用いてデータ分析を進めることで、相対リスクの時空間分布を定量的に推定し、その結果を地図上に等値線図などを用いて可視化を行う。可視化した結果について、地理学や放射線などの専門家を交えて検討することで、2次的な放射線被曝の地域差について検討を進める。応用統計学前年度に引き続き、理論開発と整備を進めつつ、原爆被爆者コホートデータの解析のための準備も同時に進める。データ解析のために、今年度は次の2点について研究を進める。(1)前年度開発した解析法を実装した解析プログラムの開発、(2)解析データの管理・整備。(1)については、医学・心理学および社会科学データの解析に対して評価の高いIBM社のSPSSや近年データサイエンス分野でよく使われている統計ソフトRなどを用いて解析プログラムの開発を進める予定である。(2)については、ABSデータベースに登録されている広島原爆被爆者から、解析対象となるコホート集団として、1970年1月1日の時点で生存していた広島県内居住者を設定し、その後の転出などの移動、固形がんによる死亡について追跡する。追跡終了時点は、現段階で整備が完了しているのは、2010年12月31日までであるが、2011年以降についても整備を進める。年度末に実施した分担者との研究打合せを精算した残額が次年度使用額として生じた。投稿中論文の学術雑誌への掲載が次年度になったため、その論文掲載費や別刷印刷費などの費用が次年度使用額として生じた。今年度の研究打合せの旅費のとして使用する予定である。前年度の研究成果として学術雑誌への掲載が決定した論文の掲載費や別刷印刷費について使用を予定している。
植物シグナル伝達ハブモジュールGSK3-BES1/BZR1の起源的役割の解析

植物細胞は、周囲の外環境や隣接する細胞等からのシグナルを受容し、細胞内シグナル伝達経路を活性化することで環境変化への適応や正確かつ柔軟な形態形成を行なう。タンパク質リン酸化酵素GSK3ファミリーとBES1/BZR1転写因子ファミリーは植物ホルモンのブラシノステロイドや維管束幹細胞維持に関わるCLEペプチドホルモンTDIFのシグナル伝達においてハブモジュールとして重要な役割を担っている。本研究では、近年モデル植物として研究の基盤が構築されてきたタイ類ゼニゴケを用いてGSK3-BES1/BZR1モジュールの起源的な役割を解明することで、陸上植物の進化にどのように寄与してきたのかに迫りたい。植物細胞は、周囲の外環境や隣接する細胞等からのシグナルを受容し、それに応じた細胞内シグナル伝達経路を活性化することで環境変化への適応や正確かつ柔軟な形態形成を行なう。タンパク質リン酸化酵素GSK3ファミリーとBES1/BZR1転写因子ファミリーは植物ホルモンであるブラシノステロイドや維管束幹細胞維持に関わるCLEペプチドホルモンTDIFのシグナル伝達においてハブモジュールとして重要な役割を担っている。一方、このモジュールがブラシノステロイドや維管束形成にいつ関連付けられたのか、またその起源的な役割がどのようなものかはわかっていない。そこで本研究では、近年モデル植物として研究の基盤が構築されてきたタイ類ゼニゴケを用いてGSK3-BES1/BZR1モジュールの起源的な役割を解明を目指して研究を行なった。ゼニゴケの簡便かつ高効率の形質転換法を利用し、CRISPR法によるMpGSK3機能欠損ゼニゴケやMpBES1過剰発現植物の作出を行なった。MpGSK3機能欠損体、MpBES1過剰発現植物は共に葉状体への分化が抑制され未分化細胞塊のような表現型を示した。さらにこれら変異体のRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行なったところ類似の遺伝子発現プロファイルを示したことから似た表現型であることが考えられる。また、BiFC法等によりMpGSK3とMpBES1がタンパク質間相互作用することも示唆された。これらの結果はゼニゴケにおいてもGSK3とBES1/BZR1がシグナリングモジュールを形成し、葉状体組織の細胞分化を負に制御していることを示唆している。さらに、作出したMpBES1過剰発現体は未分化細胞塊のような表現型を示し、詳細な観察には適していなかったので、今後のより詳細な研究に向けてエストラジオール発現誘導株の作出も行なっている。基部陸上植物であるゼニゴケを使った解析により、GSK3とBES1/BZR1が陸上植物の進化の早い段階でシグナリングモジュールを形成し機能していることが示唆できたとともに、このシグナリングモジュールが葉状体の細胞分化を負に制御していることがわかってきた。これらの結果は今後このモジュールの機能解明の起点として重要であると考えている。また作成中の発現誘導型過剰発現株を使用することでより詳細な形態観察を進め、加えてRNA-seq、ChIP-seqを行うことで下流ターゲット遺伝子の同定を進めて行くことを目指す。これまでゼニゴケの簡便かつ高効率の形質転換法を利用し、CRISPR法によるMpGSK3機能欠損ゼニゴケやMpBES1過剰発現植物の作出と形態学的比較解析、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析、生化学的解析を進め、MpGSK3とMpBES1がゼニゴケにおいてもシグナリングモジュールを形成し、葉状体組織の細胞分化を負に制御していることを示唆する結果を得た。これらの結果に基づき、本年度はさらに詳細な形態学的観察を進めつつ、下流因子や上流シグナルの探索を行なう。今後は作出した誘導型MpBES1過剰発現体を使うことで形態的な影響をより詳細に発生に沿って観察するとともに、形態学的な影響を抑えた状態でMpBES1誘導後の遺伝子発現の変化をRNA-seqにより調べることによりより直接的な下流ターゲット遺伝子を探索できると考えている。さらにChIP-seqも使用することで絞り込みを行なう。さらに、上流シグナルの特定を進める。被子植物における上流シグナルであるブラシノステロイドやTDIFペプチドは有力な候補であるのでこれらをゼニゴケに処理した際にどのようになるのか、またMpGSK3、MpBES1変異体との関係を調べる。

そこで本研究では、近年モデル植物として研究の基盤が構築されてきたタイ類ゼニゴケを用いてGSK3-BES1/BZR1モジュールの起源的な役割を解明を目指して研究を行なった。ゼニゴケの簡便かつ高効率の形質転換法を利用し、CRISPR法によるMpGSK3機能欠損ゼニゴケやMpBES1過剰発現植物の作出を行なった。MpGSK3機能欠損体、MpBES1過剰発現植物は共に葉状体への分化が抑制され未分化細胞塊のような表現型を示した。さらにこれら変異体のRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行なったところ類似の遺伝子発現プロファイルを示したことから似た表現型であることが考えられる。また、BiFC法等によりMpGSK3とMpBES1がタンパク質間相互作用することも示唆された。これらの結果はゼニゴケにおいてもGSK3とBES1/BZR1がシグナリングモジュールを形成し、葉状体組織の細胞分化を負に制御していることを示唆している。さらに、作出したMpBES1過剰発現体は未分化細胞塊のような表現型を示し、詳細な観察には適していなかったので、今後のより詳細な研究に向けてエストラジオール発現誘導株の作出も行なっている。基部陸上植物であるゼニゴケを使った解析により、GSK3とBES1/BZR1が陸上植物の進化の早い段階でシグナリングモジュールを形成し機能していることが示唆できたとともに、このシグナリングモジュールが葉状体の細胞分化を負に制御していることがわかってきた。これらの結果は今後このモジュールの機能解明の起点として重要であると考えている。また作成中の発現誘導型過剰発現株を使用することでより詳細な形態観察を進め、加えてRNA-seq、ChIP-seqを行うことで下流ターゲット遺伝子の同定を進めて行くことを目指す。これまでゼニゴケの簡便かつ高効率の形質転換法を利用し、CRISPR法によるMpGSK3機能欠損ゼニゴケやMpBES1過剰発現植物の作出と形態学的比較解析、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析、生化学的解析を進め、MpGSK3とMpBES1がゼニゴケにおいてもシグナリングモジュールを形成し、葉状体組織の細胞分化を負に制御していることを示唆する結果を得た。これらの結果に基づき、本年度はさらに詳細な形態学的観察を進めつつ、下流因子や上流シグナルの探索を行なう。今後は作出した誘導型MpBES1過剰発現体を使うことで形態的な影響をより詳細に発生に沿って観察するとともに、形態学的な影響を抑えた状態でMpBES1誘導後の遺伝子発現の変化をRNA-seqにより調べることによりより直接的な下流ターゲット遺伝子を探索できると考えている。さらにChIP-seqも使用することで絞り込みを行なう。さらに、上流シグナルの特定を進める。被子植物における上流シグナルであるブラシノステロイドやTDIFペプチドは有力な候補であるのでこれらをゼニゴケに処理した際にどのようになるのか、またMpGSK3、MpBES1変異体との関係を調べる。
シリルケテン類を用いる有機ケイ素活性反応剤の合成研究

申請者は、安定で取り扱い易く長期保存可能な単量体化合物のシリルケテン1を合成素子として利用し、alpha-シリルカルボニル化合物などの有用化合物の簡便な新合成法を開発してきた。本年度は、安全で便利な1の有用性を更に拡張する目的で、表題研究を研究実施計画に基づき行った。1.Enolate anionの膨大な研究に比べ、極めて不安定なynolate anion(R-C≡C-O^-)を発生させたり、それを捕捉しようとする試みは、最近になって活発に研究されるようになってきた。申請者は、1を塩基処理すると、シリル基のalpha-プロトンが引き抜かれてynolate anionが生じ、これをトリアルキルシリルクロリドやスタニルクロリドと反応させると、これら求電子剤の硬さの違いによってynolateの酸素原子またはbeta-炭素上で選択的に反応し、各々(シリルオキシ)アセチレン2や二置換シリルケテン3が高収率で合成できることを見出した。更に、上記(シリルオキシ)アセチレン2より、これまで不安定で取り扱いできなかったヒドロキシアセチレンを、コバルト錯体として安定に取り出すことに成功した。これは、金属錯体によりynolate anionを捕捉できたことであり、意義深い。2.1および上記二置換シリルケテン3はカルボニル部位で種々のWittig反応剤と反応することを見出し、シリルアレン4の高収率で簡便な新合成法を確立した。以上のように、反応剤、反応条件の設定で、1の各々の反応部位で選択的に反応し、有用な有機ケイ素活性反応剤が合成できることが分かり、現在、それらの拡張と、研究実施計画の他のテーマを遂行中である。
革新的カップリング反応の開発を基盤とする二量体型中分子アルカロイドの高効率全合成

本研究課題では、二量体型生物機能中分子アルカロイドの収束的合成実現のため、単量体の合成終盤での画期的なカップリング反応の開発と、従来の多段階合成の合成設計を根本から変革する、合成終盤での酸化的修飾法の開発と全合成への応用に取り組んでいる。本年度は、二量体型ピロロインドールアルカロイド、(+)-ペスタラジンBの収束的全合成を達成した。ペスタラジンBは、立体的に混んだピロロインドール3a位とインドールN1'位で連結した特異な構造を有する二量体型中分子アルカロイドである。一般に、インドールの窒素原子は、その孤立電子対が芳香環に非局在化しているため求核性に乏しく、無置換のインドールと求電子剤との反応はC3位で優先的に進行する。そのためインドールN1'位で選択的に結合形成を行う手法は、強塩基を使用するただ一例にとどまる。しかし、本手法では強塩基を必要とするため、単純な基質に限られるなど、基質一般性に課題を有している。本研究では、当研究室で見出した銀試薬AgNTf2の高い反応性を利用し、連続反応によるピロロインドールC3a位への新規インドール導入法を開発した。本手法は、ピロロインドール骨格を持つ複雑な基質においても適用可能であり、その後の変換により(+)-ペスタラジンBの全合成を達成した。ボカンジミンの合成研究においては、その単量体であり、重要な合成中間体となりうるデオキソアポディンの不斉全合成を達成した。本合成では、独自に開発したアミンの酸化反応を合成終盤に適用し、市販のアミノアルコールから10工程での全合成経路を確立した。本合成の総工程数は、既存の合成(総工程数:22-24段階)の半分以下になっており、効率的な合成経路と言える。このように単量体の量的供給を確立したので、今後の二量体型中分子アルカロイド、ボカンジミンの合成研究への展開が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、二量体型インドールアルカロイド、ハプロファイチンの高収束的第二世代全合成を達成した。本合成では、AgNTf2を用いたFriedel-Crafts反応によるβカルボリンと右部アスピドスペルマ化合物との多環性化合物同士の直接的カップリングを実現した。その高い収束性から、誘導体合成への展開が期待される。また、独自に開発したチオールを用いたアミンの空気酸化反応は、既存の酸化反応にはない高い官能基共存性を有している点で優れている。ボカンジミンの合成研究においては、インドール部とピペリジン環の縮合と、続くインドール2位選択的なC-H官能基化を利用した9員環ラクタムの構築に成功した。その後の合成終盤での第三級アミン選択的な酸化反応により、単量体の主骨格であるアスピドスペルマ骨格の収束的構築法を確立した。ピロロインドールアルカロイド類の全合成とエピゲノム創薬を指向した構造活性相関に関しては、酸素雰囲気下、触媒量の鉄フタロシアニン錯体を用いたトリプタミン誘導体の酸化的二量化反応の開発に成功した。確立した方法論は、既存の手法にはない高い官能基共存性や広い基質一般性を有しており、本化合物群の網羅的かつ収束的合成を可能とする。この結果は、強力な抗がん活性を有し、さらにエピゲノム創薬への展開が期待されるメリナシディンIVの全合成に重要な足がかりを築くことできたと考えられる。独自に確立したアスピドスペルマアルカロイドのカップリング反応をもとに、二量体型インドールアルカロイド、ハプロファイチンの高収束的全合成を達成した。また、ボカンジミンの合成において、アスピドスペルマ骨格の効率的新規構築法も確立し、全合成への足がかりを築いた。さらに、鉄フタロシアニン錯体を用いたトリプタミンの酸化的二量化反応の開発に成功した。本手法は、世界初の酸素をバルク酸化剤とする触媒反応であり、その独自性や有用性から評価できる。

本研究では、当研究室で見出した銀試薬AgNTf2の高い反応性を利用し、連続反応によるピロロインドールC3a位への新規インドール導入法を開発した。本手法は、ピロロインドール骨格を持つ複雑な基質においても適用可能であり、その後の変換により(+)-ペスタラジンBの全合成を達成した。ボカンジミンの合成研究においては、その単量体であり、重要な合成中間体となりうるデオキソアポディンの不斉全合成を達成した。本合成では、独自に開発したアミンの酸化反応を合成終盤に適用し、市販のアミノアルコールから10工程での全合成経路を確立した。本合成の総工程数は、既存の合成(総工程数:22-24段階)の半分以下になっており、効率的な合成経路と言える。このように単量体の量的供給を確立したので、今後の二量体型中分子アルカロイド、ボカンジミンの合成研究への展開が期待される。ボカンジミンの合成においては、本年度確立した骨格構築法をもとに、その単量体ユニット、デオキソアポジンの全合成を達成する。その後、エナミンと不飽和イミンとの形式的な[4+2]環化反応を経た両ユニットのカップリングを行ない、二核性インドールアルカロイド、ボカンジミンの全合成を達成する。また、独自に開発した酸化的二量化カップリングを用いて、強力な抗がん活性を有し、さらにエピゲノム創薬への展開が期待されるメリナシディンIVの全合成を達成する予定である。また、本酸化反応を、トリプトファンを有するオリゴペプチドやポリペプチドにも適用し、非天然型の中分子ペプチドの創製も行なう予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。東北大学大学院薬学研究科医薬製造化学分野
磁性流体応用超低周波加速度センサーの開発に関する試験研究

人間を相手とする輸送機器・医療機器の乗り心地・操縦性の向上のために,超低周波帯域で安定に動作する加速センサの開発を目的として,浮子並進差動出力形と浮子並進出力検波形の2種類の構成について設計検討を行うとともに,浮子回転形について2次にわたって試作を行い,直流応答試験・交流応答試験により基本性能を評価するとともに,実用設計のための指針を得た.得られた結果を要約すると以下のとおりである.1)入力加速レベル(0.03-0.18m/S^2)に依らずほぼ一定の感度(ホール素子出力としての感度は0.029mV/(m/S^2))が得られ,優れた線形性をもつことを確認した.2)周波数帯域は浮子質量と磁場浮力との共振周波数によって制限される.今回の試作センサでは許容精度を1dBとすれば0-15Hzは確保できる.3)軸方向磁化比較して,径方向磁化では剛性・感度ともに増大するが,駆動用のカップリング力が弱いため高速回転には不適であること,またxy達成効果の増大により,方向検出の誤差が増大することなどの不利な点もある.4)回転によりxy連成効果が生じ,垂直方向に偽の出力を発生させる原因となる.この効果を削減するためには,潤滑膜反力の発生を軽減すような設計が必要である.5)クリアランスを小さくすると共振周波数が高くなり,使用可能周波数帯域が拡大するとともに,x方向とy方向の連成効果が小さくなり,方向に関する精度が向上する.また感度低下をリカバーすることができる.したがって,クリアランスは小さい方が望ましい.ただし消費電力・発熱の増大によって制限される.6)低温時には感度が増大する傾向がある.温度低下に伴う流体粘度の増大により,感度の減小が予想されるが,この効果は共振周波数近傍に限定され,共振周波数以下の実用帯域では温度低下に伴う磁性体の透磁率の増大によって感度は増大する.人間を相手とする輸送機器・医療機器の乗り心地・操縦性の向上のために,超低周波帯域で安定に動作する加速センサの開発を目的として,浮子並進差動出力形と浮子並進出力検波形の2種類の構成について設計検討を行うとともに,浮子回転形について2次にわたって試作を行い,直流応答試験・交流応答試験により基本性能を評価するとともに,実用設計のための指針を得た.得られた結果を要約すると以下のとおりである.1)入力加速レベル(0.03-0.18m/S^2)に依らずほぼ一定の感度(ホール素子出力としての感度は0.029mV/(m/S^2))が得られ,優れた線形性をもつことを確認した.2)周波数帯域は浮子質量と磁場浮力との共振周波数によって制限される.今回の試作センサでは許容精度を1dBとすれば0-15Hzは確保できる.3)軸方向磁化比較して,径方向磁化では剛性・感度ともに増大するが,駆動用のカップリング力が弱いため高速回転には不適であること,またxy達成効果の増大により,方向検出の誤差が増大することなどの不利な点もある.4)回転によりxy連成効果が生じ,垂直方向に偽の出力を発生させる原因となる.この効果を削減するためには,潤滑膜反力の発生を軽減すような設計が必要である.5)クリアランスを小さくすると共振周波数が高くなり,使用可能周波数帯域が拡大するとともに,x方向とy方向の連成効果が小さくなり,方向に関する精度が向上する.また感度低下をリカバーすることができる.したがって,クリアランスは小さい方が望ましい.ただし消費電力・発熱の増大によって制限される.6)低温時には感度が増大する傾向がある.温度低下に伴う流体粘度の増大により,感度の減小が予想されるが,この効果は共振周波数近傍に限定され,共振周波数以下の実用帯域では温度低下に伴う磁性体の透磁率の増大によって感度は増大する.提案した2種類のセンサー構造について基本設計を行い,構成法・製造上の問題点を比較した.浮子並進差動出力形は溝・突起などの特殊加工,2方向の連成加振などが必要で製作・評価の困難性が大きい.このため,これらが不要な浮子回転出力検波形を先行して設計試作と実験検討を進め,また浮子並進差動出力形については,磁場解析によるミュレーションを中心に応答特性を評価し,それぞれ直流的な力に対する応答性能など基本性能を確認した.(1)浮子回転出力検波形:浮子は8極構造として,浮子と同じ磁石を回転させて,その磁場カップリングにより回転駆動させる方式を選定し,磁場のカップリング,駆動用磁場の強さ,浮子回転数などをパラメータとする実験系を構成した.磁場のカップリング方法としては,半径方向磁化と軸方向磁化を組み合せた4種類,磁場の強さは両磁石間の距離,回転数は600-1500rpmとして,実験装置全体を傾斜させて直流応答特性を測定した.この実験によって得られた結果は以下のとおりである.(a)浮子形状に応じた最適回転数,最適な回転駆動用の結合磁場強さが存在し,これらのパラメータを最適化することにより,良好な線形応答特性が得られる.(b)円筒軸受効果により加速度の方向と応答方向とは位相角が生じるが,微小変位の範囲では位相角はほぼ一定であり,加速度の方向を同定することは可能である.

(2)浮子並進差動出力形:浮子回転形とデータを共用するため,8極の場合についてシミュレーションにより,浮子の変位・出力特性を評価した.浮子は典型的な3次元構造をもつが,2次元磁場に近似した.浮子回転形における実験結果とシミュレーション結果の比較では,両者はよく一致していることから,カップリング力,潤滑膜反力に比して磁性流体浮力が支配的であることが明らかとなり,本解析法の有用性が確認できた.当初提案した浮子並進差動出力形と浮子回転出力検波形のうち,浮子並進形については,特性の向上・新機能の追加などの点で限界があるとの判断から,浮子回転形に重点をおくこととし,浮子回転形について実用性能としての動的応答特性の評価を進めた。具体的には,実機に搭載が可能な小形化設計による第2次試作を行うとともに,正弦波加振による動的応答評価を行うための装置を構築して,加速度に対する線形性の評価,回転数のゲイン特性に及ぼす影響の評価,温度変動の影響の評価を実施した。センサへの入力は正弦波入力によって加振されたセンサの加速度をレーザドップラ法で測定した信号として,またセンサの出力は,ホール素子出力を500倍に増幅して検波するとともに,回転磁場によるノイズ(回転数の8倍)をフィルタで除去した信号として検出して,周波数に対する応答をボード線図上で評価した。得られた結果を要約すると以下のとおりである。(1)入力加速度レベル(0.03-0.18m/s^2)に依らずほぼ一定の感度(ホール素子出力としての感度は0.029mV/(m/s^2)が得られ,優れた線形性をもつことを確認した。(2)周波数帯域は浮子質量と磁場浮力との共振周波数によって制限される。今回の試作センサでは許容精度を1dBとすれば0-15Hzは確保できる。(3)共振周波数は帯域の点では,大きい方がよく感度の点では小さい方がよい。また,回転数は帯域の点では共振周波数の1/2以内で高い方がよく,xy連成を抑圧する点では低い方がよいなど実用上有用な設計指針が得られた。(4)低温時より高温時の方が感度がわずかに低下する傾向が観測されたが,粘度変化の傾向からは予測できない現象であり,今後に検討を要する。(5)回転によりxy連成効果が生じ,垂直方向に為の出力を発生させる原因となる。この効果を削減するためには,潤滑膜反力の発生を軽減すような設計が必要である。試作研究の最終段階として,感度特性・帯域特性に及ぼす各パラメータの影響を明らかにして,実用設計に当たっての設計指針を得るとともに,温度特性試験を行い使用環境の影響を評価した.具体的には,実機搭載が可能な小形化設計の浮子回転形について,浮子とシュラウドとのクリアランスをパラメータとして,第3次試作を行うとともに,直流応答特性・周波数応答特性を実験的に評価した.また,新たに径方向カップリングにより駆動する径方向磁化浮子の小形化設計を行い,軸方向カップリングと比較した.得られた結果を要約すると以下の通りである.(1)クリアランスを小さくすると共振周波数が高くなり,使用可能周波数帯域が拡大するとともに,x方向とy方向の連成効果が小さくなり,方向に関する精度が向上する.一方,共振周波数の向上に伴い,感度の低下が予想されるが,ホール素子をより接近して配置できるため,感度低下をリカバーすることができる.したがって,クリアランスは小さい方が望ましい.ただし,消費電力・発熱の増大によって制限される.(2)軸方向カップリングに比較して,径方向カップリングでは剛性・感度とも増大するが,カップリング力が弱いため高速回転には不適であること,またxy達成効果の増大により,方向検出の誤差が増大することなどの不利な点もある.
近接場光学顕微鏡による色素微粒子の研究

会合体をなす色素の結晶では結晶の大きさが励起子の遍歴の大きさ程度以下になると遍歴による安定化が制限され、サイズ効果を示すようになる。また、粒子境界の空間的な制限によるモードの影響も現れることが予想される。近接場光学顕微鏡を用いるとこのような系について物体のトポグラフィーを確認しつつ波長よりも小さな分解能で光照射を行うことが可能である。本研究で上の目的を達成するために、基板に張りついていないような、数μmスケールで高いアスペクト比をもつ物体を安定・高速にスキャンすることの出来る近接場光学顕微鏡の開発をおこなった。Μmスケールでは大きな物体ほど基板への吸着力が弱くなり安定なスキャンが困難になるが、球径1,3,5μmの微小球について単体および配列状態について、球を「掃いて」しまうことなく安定に測定できるようになった。また、可視領域で波長幅0.03nm以下のCWレーザーを用いて分光を行なうことにより、微小球の空間的閉じ込めモードであるWhispering Gallaryモードの波長および空間分布の測定を行なった。その結果、球径3μmの微小球については、波長幅1nm程度の鋭い共鳴が観られ、また、球が配列すうとその空間パターンは配列の対称性にしたがって変化する様子が観察された。このような像の解釈をより的確に行なうため、測定装置を改良し検出光の出射方位(波数ベクトルに相当)を選択する仕組みを採り入れた。この測定系の性能確認を兼ねて銀表面に近接場光学顕微鏡のプローブで励起した表面プラズモンからの放射を測定をおこなった。予想される特性方向に強い放射が観られ、またその空間分布からその伝搬長は、これまでATR測定などで調べられてきた値よりも大きい可能性があることを見出した。本年度は主に禁制光近接場光学顕微鏡(SNOM)の開発を行ない、大気中室温動作の完全自作SNOMを完成した。試料基板の内部全反射角以上の角度への放射を集光する部分には既存の油浸対物倒立顕微鏡を用いており、通常の顕微鏡像にてあらかじめ試料を観察できるため、本研究のように小数の試料を測定する上で非常に操作性のよいものとなった。探針-試料間距離の検出機構および、その信号解析方法に独自の技術を使用し、基板上に固定していない(置いてあるだけの)誘電体孤立球(球径2ミクロンなど)のように動きやすい微小物体の安定走査を実現した。また、完全デジタル制御により可変走査速度を行ない、平坦な基板上に球1つというような状況においても、安定かつ高速な走査を実現した。また、これを用いて孤立球、配列球の近接場領域の固有モードの観察に成功した。特に直径3ミクロンの球については、照射光に波長幅0.03nm以下の波長可変レーザーを用いることにより、球内周回モードに起因すると思われる鋭い共鳴を観察できた。この共鳴での、孤立球と配列球のモードパターンの比較から、比較的小規模な秩序においてもモードが変調を受けることが分かり、このようなモードの直接観察が、球間の相互作用、光伝搬特性を調べるうえで有用であることがわかった。