hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生命エネルギー獲得の未解決反応から探る太古代のメタン・鉄循環

嫌気的メタン酸化と鉄還元の共役する反応を担う微生物と,その反応機構の解明を目的とした本研究において,今年度は地球微生物学的解析を実施した.試料は,昨年度に選定した湖沼環境の堆積物を用いた.この環境は,メタンが豊富でかつ三価鉄も水酸化鉄の形で分布している.また,間隙水中の酸素,硝酸塩,硫酸塩が乏しいという本研究に適した物理化学的条件を満たしている.堆積物試料は数cmごとに複数深度でサブサンプリングを実施し,微生物解析に供した.まずは,蛍光顕微鏡下での微生物計数をおこなったところ,分子生態学的解析に十分な微生物バイオマスが存在することを確認した.特に,堆積物表層2-3cmで微生物数が極大値を示しており,水酸化鉄が活発に生成されている深度と推定された.しかしながら,堆積物全深度において,嫌気的メタン酸化アーキアに特有の微生物凝集体は観察されなかった.次に,試料から原核生物由来DNAを抽出し,分子生態学的解析を実施した.リボソームを構成する16S rRNA遺伝子を対象としたリアルタイム定量PCRの結果では,アーキア由来遺伝子数は原核生物由来遺伝子の15%相当になることが判明した.さらに,次世代シーケンサーを用いた16S rRNA遺伝子アンプリコン解析で,微生物群集組成を詳細に分析した.その結果,嫌気的メタン酸化能を有することが期待されるMethanoperedens nitroreducensに近縁なアーキアが全群集の10%ほど存在し,堆積物深部にまで分布していることが明らかとなった.分子生態学的解析から仮説通り,嫌気的メタン酸化アーキアの一群の優占を検出することができた.自然環境中でこれほど優占する例は報告されておらず,今後の微生物活性に焦点を絞った研究を進める上で望ましい結果と言える.Methanoperedens nitroreducens様微生物に特異的なprimerやprobeを作成し,リアルタイム定量PCR解析や蛍光in situ hybridizationを実施することで,標的微生物の分布や存在量を定量的に評価する.また,それらは硝酸塩や酸化鉄を利用して嫌気的条件下でメタンを酸化すると考えられるため,様々な条件下でメタン酸化活性を測定し,メタン循環への影響を推定する.本研究では,酸化鉄を利用したメタン酸化をおこなう微生物反応,すなわち嫌気的メタン酸化反応と鉄還元反応のカップリングする共役反応の検証を目指している.今年度はこの反応が進行することが期待される研究調査地の絞り込みをおこなった.この反応における理想的条件は,メタンと三価鉄が豊富で,なおかつ酸素,硝酸塩,硫酸塩が乏しいことであることから,鉄分に富む湖沼環境に着目し地球化学分析を実施した.その結果,還元的な湧水が流れ込む湖沼環境において,本研究に適した物理化学的条件が形成されていることが明らかとなった.その堆積物表層では湧水に溶存している二価鉄が酸化され,水酸化鉄の絨毯様構造が形成されており,その水酸化鉄は堆積物深部にまで分布していた.また,深部堆積物の嫌気環境では微生物起源と考えられる炭素同位体比が低いメタンも豊富に存在していた.そして,本研究で検証を目指すメタン酸化-鉄還元反応が熱力学的に好ましい環境,すなわち水酸化鉄とメタンの共存する領域は数十cmに渡って広がっていた.また,表層で沈殿した水酸化鉄の一部は,堆積物中において続成作用を受け,深部では菱鉄鉱に変化していた.この菱鉄鉱は微生物による鉄還元反応により生じた二価鉄とメタン酸化反応で生じた二酸化炭素から生成・沈殿した可能性も示唆される.今後,この環境下で進行する微生物反応を解明するための分子生態学的解析と生物地球化学解析を進めていく.微生物学的解析までは実施できなかったが,申請研究を進める上で絶好の調査地を発見することができた.この場所はサンプリングも非常に容易であり,次年度からの研究は順調に実施されることが期待できる.嫌気的メタン酸化と鉄還元の共役する反応を担う微生物と,その反応機構の解明を目的とした本研究において,今年度は地球微生物学的解析を実施した.試料は,昨年度に選定した湖沼環境の堆積物を用いた.この環境は,メタンが豊富でかつ三価鉄も水酸化鉄の形で分布している.また,間隙水中の酸素,硝酸塩,硫酸塩が乏しいという本研究に適した物理化学的条件を満たしている.堆積物試料は数cmごとに複数深度でサブサンプリングを実施し,微生物解析に供した.まずは,蛍光顕微鏡下での微生物計数をおこなったところ,分子生態学的解析に十分な微生物バイオマスが存在することを確認した.特に,堆積物表層2-3cmで微生物数が極大値を示しており,水酸化鉄が活発に生成されている深度と推定された.しかしながら,堆積物全深度において,嫌気的メタン酸化アーキアに特有の微生物凝集体は観察されなかった.次に,試料から原核生物由来DNAを抽出し,分子生態学的解析を実施した.リボソームを構成する16S rRNA遺伝子を対象としたリアルタイム定量PCRの結果では,アーキア由来遺伝子数は原核生物由来遺伝子の15%相当になることが判明した.さらに,次世代シーケンサーを用いた16S rRNA遺伝子アンプリコン解析で,微生物群集組成を詳細に分析した.その結果,嫌気的メタン酸化能を有することが期待されるMethanoperedens nitroreducensに近縁なアーキアが全群集の10%ほど存在し,堆積物深部にまで分布していることが明らかとなった.

分子生態学的解析から仮説通り,嫌気的メタン酸化アーキアの一群の優占を検出することができた.自然環境中でこれほど優占する例は報告されておらず,今後の微生物活性に焦点を絞った研究を進める上で望ましい結果と言える.調査地に生息する微生物の群集組成を決定するための解析を実施し,鉄依存的メタン酸化に関与する微生物系統群候補を選出する.特にアーキアを対象とした詳細な遺伝子系統解析や機能遺伝子解析,さらにリアルタイム定量PCR解析も実施することで,標的微生物の分布とその存在量を明らかにし,メタン循環への影響を推定する.Methanoperedens nitroreducens様微生物に特異的なprimerやprobeを作成し,リアルタイム定量PCR解析や蛍光in situ hybridizationを実施することで,標的微生物の分布や存在量を定量的に評価する.また,それらは硝酸塩や酸化鉄を利用して嫌気的条件下でメタンを酸化すると考えられるため,様々な条件下でメタン酸化活性を測定し,メタン循環への影響を推定する.研究調査地を決定するための計画以上の時間を費やしてしまい,今年度は微生物群集構造解析など微生物学実験に着手することができなかった.しかし,時間をかけた分,より理想的な調査地を見つけることができたと言える.想定以上にサンプリングも比較的容易な場所であったため,次年度からは滞りなく研究が進むことが期待される.今年度実施できなかった分子生態学的解析や顕微鏡解析を中心に実施し,標的微生物系統群の分布,存在量,組成を明らかにしていく.
進行食道癌に対するテロメラーゼ活性を標的とする新規アデノウイルス製剤の創薬研究

局所進行食道癌は難治癌の一つであり、安全性と有効性を兼ね備えた新たな標準治療の確立が望まれている。Telomelysinは、「かぜ」症状の原因となるアデノウイルス5型を基本骨格とし、ウイルス増殖に必須のE1遺伝子をテロメラーゼ構成分子であるhTERT(human telomerase reverse transcriptase)遺伝子のプロモーターで制御することで、癌細胞のみで増殖し細胞死を生じるように改変された国産のウイルス製剤である。本研究では、局所進行食道癌を対象としたTelomelysinの第II相臨床試験の理論的根拠となる前臨床研究として、同所性ヒト食道癌モデルを用いてTelomelysinの抗腫瘍活性を検討することを目的とする。本年度は、まずヒト食道癌ヌードマウス背部移植モデルにおけるTelomelysinの抗腫瘍効果を検討した。ヒト食道扁平上皮癌細胞TE8およびヒト食道腺癌細胞SEG-1をヌードマウス背部皮下に移植し、Telomelysin単独、放射線単独、およびTelomelysinと放射線併用の抗腫瘍効果を比較したところ、併用群で最も顕著な増殖抑制効果がみられた。また、昨年度に確立した同所性食道癌モデルを用いてTelomelysinの抗腫瘍活性を検証した。ルシフェラーゼ遺伝子発現食道癌細胞株TE8を食道壁内に移植し、Telomelysin単独腫瘍内投与、放射線単独、およびTelomelysinと放射線併用を3回施行し、リアルタイムin vivoイメージング装置IVISを用いて経時的な腫瘍増殖と進展を体外的に評価した。やはり、Telomelysin腫瘍内投与と放射線照射を併用した群で有意な抗腫瘍効果の増強が認められた。この併用治療によって明らかな体重減少はみられず、本治療が安全に施行可能であることが示唆された。現在、臨床プロトコールを学内審査委員会に申請中である。本年度は、in vitroにおけるTelomelysinの抗腫瘍効果を食道腺癌細胞株、扁平上皮癌細胞株を用いてXTTアッセイにて検討したところ、Telomelysinの容量依存性に有意な細胞障害活性(cytopathic effect、CPE)が認められた。また、リアルタイムin vivoイメージング装置IVISで検出するため、ルシフェラーゼ遺伝子導入食道癌細胞株を樹立した。さらに、同所性ヒト食道癌モデルの作成を試みた。麻酔下のヌードマウスを開腹し、胃を下方に牽引することで下部食道部分を展開、マトリゲルに混じたTE8食道癌細胞を食道壁内に移植した。28日目にマウスを犠牲死させて腹腔内を観察したところ、食道壁外に突出する腫瘍が認められ、組織学的にもヒト食道扁平上皮癌であることを確認した。しかし、腫瘍増大にもかかわらず体重減少はみられず、摂食障害による腫瘍死は認められなかった。今後は、このモデルを用いてTelomelysinの腫瘍内投与の抗腫瘍効果をin vivoにて検討していく予定である。
食べ物の好き嫌いは腹の虫の声に左右されるのか？

本研究では身体の状態に応じて感覚が変化する仕組みを、栄養状態と味の認識において解明するため、メダカを用いて栄養状態を評価する系を構築した。摂食状態の異なるメダカを用意し、摘出した肝臓、筋肉から調整した切片を、LC3抗体染色に供し染色像の強度を算出したところ、絶食の時間経過によるオートファジー活性の上昇が確認された。続いて、アガロースを担体としアミノ酸をさまざまな割合で含む人工飼料を作成し、メダカに経口摂取させ3時間後の肝臓のオートファジー活性を評価したところ、アミノ酸非配合飼料を投与した群の活性は高く、単一のアミノ酸、及び複数のアミノ酸を配合した飼料を投与した群の活性は低いことが確認された。本研究の目標は、身体の状態に応じて感覚が変化する仕組みを、栄養状態と味覚情報を例に解明することである。そのため、まずは栄養状態の評価系を構築することにした。生物は食餌により栄養源を獲得しているが、栄養飢餓状態に陥った際には身体の組織を分解し再利用する。このオートファジーと呼ばれる作用は、マウスにおいては生体内のアミノ酸量に依存することが解明されつつあるが、詳細は未だ不明である。マウスは糖質と脂質を主な栄養源とするのに対し、魚類はタンパク質と脂質を主な栄養源とする生物であることから、アミノ酸の摂取とオートファジーの関係が直接的であることが期待される。本研究ではメダカ(oryzias latipes)を用い、まずは食餌由来アミノ酸によるオートファジー活性の変化を検出することを試みた。摂食状態の異なるメダカ(通常飼料を与えてすぐ、その後の絶食3, 6, 9時間後)を用意し、摘出した肝臓、筋肉から調整した切片をLC3抗体染色に供し、染色像の強度を算出したところ、絶食の時間経過によるオートファジー活性の上昇が確認された。続いて、アガロースを担体としアミノ酸をさまざまな割合で含む人工飼料を作成し、メダカに経口摂取させ3時間後の肝臓のオートファジー活性を評価したところ、アミノ酸非配合飼料を投与した群の活性は高く、単一のアミノ酸(L-Ala、L-Arg、L-Pro)、及び複数のアミノ酸を配合した飼料を投与した群の活性は低いことが確認された。本年度は、メダカの飼育施設において耐震性能の向上を目的とする改修工事が入ったため、半年以上にわたりメダカを飼育することができなかった。本研究ではメダカ(oryzias latipes)を用い、食餌由来アミノ酸によるオートファジー活性の変化を検出することを試みた。前年度の成果で、摂食状態の異なるメダカを用いた肝臓でのLC3抗体陽性細胞の割合に差が見られた。また栄養状態を変化させるために異なるアミノ酸を配合した餌を用いて比較をすると、アミノ酸の種類による差異は見いだせなかった。メダカの味覚系には、脊椎動物で共通する味覚受容体が存在し、アミノ酸を好む、または苦味物質を忌避するという判断に用いていることが分かっている。この味覚受容体を発現する細胞にカルシウムインジゲーターを導入し、応答の強度を評価することで、より強く反応する食品因子を見出すことを計画した。この実験系のために蛍光顕微鏡のシステムをイメージング用に改変し、まずは培養細胞での評価を試みた。その結果、刺激溶液を還流しながらカルシウム応答を評価する系を構築するに至った。今後はメダカの稚魚を用いた実験系を構築し、前述の目的を達成することを目指す。オートファジー活性を評価するにあたり、マウスLC3に対する抗体を用いて実験を行ったところ、抗体のロットの変更によって染色での評価がなされなくなり、オートファジー活性を評価するのが困難になった。代替の方法を検討するも、十分なものが見つけられず、オートファジー活性評価は中断せざるを得なくなった。このオートファジーと呼ばれる作用は、脊椎動物においても生体内のアミノ酸量に依存することが解明されつつあるが、詳細は未だ不明である。魚類はタンパク質と脂質を主な栄養源とする生物であることから、生体にアミノ酸の収支と、オートファジーの関係が観測できることが期待される。前年度までの結果、摂食状態の異なるメダカを用いた肝臓でのLC3抗体陽性細胞の割合に差が見られた。栄養飢餓状態において栄養素を摂取しようとする行動に焦点をあて、メダカの摂食行動を、味覚系の変化で評価することを試みた。

本研究では身体の状態に応じて感覚が変化する仕組みを、栄養状態と味の認識において解明するため、メダカを用いて栄養状態を評価する系を構築した。摂食状態の異なるメダカを用意し、摘出した肝臓、筋肉から調整した切片を、LC3抗体染色に供し染色像の強度を算出したところ、絶食の時間経過によるオートファジー活性の上昇が確認された。続いて、アガロースを担体としアミノ酸をさまざまな割合で含む人工飼料を作成し、メダカに経口摂取させ3時間後の肝臓のオートファジー活性を評価したところ、アミノ酸非配合飼料を投与した群の活性は高く、単一のアミノ酸、及び複数のアミノ酸を配合した飼料を投与した群の活性は低いことが確認された。オートファジーの検討と味覚神経回路の探索を予定通り進める。また、味覚情報の高次情報処理においてカンナビノイドが利用される可能性をうけ、栄養状態の違いに応じた脳内カンナビノイドの組織学的、かつ定量的な解析を試みる。メダカの飼育に関しては、遅れを取り戻すため、基礎生物学研究所の共同利用も利用する。遺伝子改変メダカを用いた味物質の探索の系については、複数のカルシウムインジゲーターやあるいはATPセンサーを試みて、より感度のよい系を確立する。その系を用いて、メダカの味蕾で強く応答する食品因子を探索し、食品成分に対する味応答と栄養学的な指標の相関を明らかにする。食品科学27年度は、メダカの飼育施設において耐震性能の向上を目的とする改修工事が入ったため、半年以上にわたりメダカを飼育することができなかった。メダカを用いたライブイメージングのため、倒立顕微鏡に設置する蛍光電源を新たに購入予定である。
ニワトリの左右卵巣の不斉分化現象の遺伝子レベルの解析

多くの鳥類では左卵巣のみが分化し、右卵巣は生殖腺形成初期に退化し痕跡状となる。本研究ではDNAプローブで雌雄判別したニワトリ初期胚を用いて、左右卵巣の遺伝子発現を比較することにより、この不斉分化現象の分子レベルの理解を深めることを目的とする。本年度は卵巣分化のマーカーとなる性ステロイドホルモン合成系遺伝子群のcDNAクローニングと発現解析を中心に研究を進めた。研究概要は以下の通りである。1)性ステロイドホルモン合成系遺伝子群のcDNAクローニング:ニワトリを材料としてまだ鳥類でクローニングされていないP-450scc、3β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ/Δ5→4イソメラーゼ、17β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼのcDNAクローニング、塩基配列決定、培養哺乳類細胞での発現による酵素活性確認を行った。2)性ステロイドホルモン合成系遺伝子群のニワトリ雌雄初期胚における発現解析:ふ卵2日から9日目なでの雌雄初期胚の全RNA1μg中の各mRNA量(atto moleレベル)をRT-PCR法で定量した。その結果、コレステロールからエストラジオールを生成する5種の酵素の遺伝子の中、アロマターゼ遺伝子のみが性特異的発現を示し、卵巣分化直前の5日目から雌胚でのみ発現が認められた。3)左右卵巣の組織形態観察とアンチセンスRNAプローブによるin situハイブリダイゼーション:7日から16日胚にかけて左右卵巣組織切片のHE染色を行い、7日胚の左卵巣で生殖細胞を含む皮質の肥厚を認めた。右卵巣もやや小型ながら組織退化は認められなかった。15日胚以降では右卵巣は著しい萎縮を示した。アロマターゼのアンチセンスRNAプローブによるin situハイブリダイゼーションの結果、左卵巣では一次性索と皮質で顕著なmRNA発現が見られたが、右卵巣では極めて低レベルの発現が一部の細胞で認められるのみであった。
血液循環癌幹細胞の免疫応答回避制御による新たな膵癌治療法の確立

浸潤性膵管癌は最難治癌であり、罹患者数、死亡率ともに増加傾向である。膵癌を標的とした反応性T細胞の分離とT細胞受容体遺伝子および特異的抗体遺伝子の取得に基づいた血液循環癌幹細胞(CTSC)における特異的免疫回避機構を解析することで遠隔転移を制御する新たな免疫治療標的を探索する。さらにリキッドバイオプシーとしての抹消血液循環癌幹細胞検出法を開発することで浸潤性膵管癌に対するテーラーメイド免疫療法の確立および臨床応用を目指す。難治である膵癌の遠隔転移を制御することで治療成績を革新的に進歩させることを研究目的とし、同分野に基礎的、実用的で重要な貢献を果たす研究課題と考える。
宗教的人種化の社会的条件―ネイションと他者化のダイナミズムー

本研究は、スペインとフランスにまたがる二つのカタルーニャ地域を例に、北アフリカ出身の住民に対する「宗教的人種化」のメカニズムとその規定要因を比較するものである。異なる国家に属しつつも共通のナショナリズム「カタルーニャ主義」を持つ両地域において、宗教的要素を通じた他者化のプロセスが、国家ナショナリズムと対抗ナショナリズム、そして両者の紛争的関係とに規定される様式に着目する。本年度は特にフランス側調査とデータ分析に力を入れたが、その分析で明らかとなったのは、1.地域共同体表象の多重性(越境的言語文化空間;ルシヨンというフランスの伝統地域空間、ユーロリージョンとしての制度的カタルーニャ)2.政治的クライアンテリズムの存在と、それを通じた移住者やピエノワール、ユダヤ人、ジタン(ロマ)などの「コミュニティ」間分断、3.スペイン側カタルーニャに対する連帯の相対的欠如である。この地域では伝統的言語「カタルーニャ語」に対する愛着は歴史的に存在したものの、自分達を「カタルーニャ人」と自称したり、地域を「カタルーニャ」と呼んだりすることは、一部を除いて、ほぼなかった。ところが1990年代以降地域内で高まる「カタルーニャ主義」は、一方ではスペイン側カタルーニャの政治的過激化に触発され、他方ではフランス側の地方自治体の観光戦略に影響を受け、といった、非常に複雑な動きである。スペイン側の、国家との対抗関係に特徴付けられた「カタルーニャ主義」とは違い、フランス側カタルーニャ主義は国家や地方自治体との協働を前提している。それはフランスの一地域であるカタルーニャ地域の「文化運動」であり、「土着の」「フランスの」文化を価値付けるものという了解が存在する。このコンテキストにあっては、北アフリカ系住民に対する表象は、地域固有のカタルーニャ主義に規定されるというよりフランスのナショナルなまなざしに規定されている。本年度は、二度の現地調査を行って基礎的資料・文献を収集した。まず前半期に両地域において、地元研究者の手による移民研究と、地元機関が発行する基礎的統計を収集すると共に、予備調査を実施した。後半期には、フランス側カタルーニャを中心とした聞き取り調査を開始した。特にフランス側に絞ったデータ分析と検討を行い、その成果は「北カタルーニャかルシヨンか?ーフランス・カタルーニャ地方から見た言語と境界ー」(鶴巻2019)に発表している。他方では、スペイン側とフランス側双方における、「カタルーニャ主義」の歴史に関する研究論文のレビューを開始、それぞれ、表現は同じであっても(「カタルーニャ主義」)、それがなぜ国家との関係において対照的な表出の仕方を見せているのかを検討中である。今後の調査先もほぼ絞れてきていること、それぞれの地域における主要な先行研究も順調に収集・レビューできていること、また両地域で他者化される、特徴的な2集団(「モロッコ系移民と子孫」「ジタン/ジターノ」)の比較検討を開始していることから、当初の予定どおり、研究はおおむね順調に進展、と判断することが可能と思われる。来年度はスペイン側に重点を置いた調査を実施する予定である。ジロナ市を主要な調査地とするが、その他に、カタルーニャの主要機関が集中するバルセロナにも何度か赴いて、政治家、移民アソシエーション、カタルーニャ主義団体などに聞き取り調査を行う。ただし、ジロナ市は現在国外避難中の元大統領カルラス・プッチダモンの出身地域であり、カタルーニャ主義をもっともラジカルに表現する政党の牙城でもあるため、今後更に政治的混迷が深まり、思うような聞き取り調査ができないような事態が起こった場合は、別の中規模都市へ調査を一部移行することも視野に入れる。計画通りに調査を進められる場合は、ジロナ市内の移民組織だけでなく、ジターノ(スペインの地元出身ロマ人)組織での調査や、ジロナ郊外の移民集住地区(サルト)においても、聞き取り調査を行う予定である。

まず前半期に両地域において、地元研究者の手による移民研究と、地元機関が発行する基礎的統計を収集すると共に、予備調査を実施した。後半期には、フランス側カタルーニャを中心とした聞き取り調査を開始した。特にフランス側に絞ったデータ分析と検討を行い、その成果は「北カタルーニャかルシヨンか?ーフランス・カタルーニャ地方から見た言語と境界ー」(鶴巻2019)に発表している。他方では、スペイン側とフランス側双方における、「カタルーニャ主義」の歴史に関する研究論文のレビューを開始、それぞれ、表現は同じであっても(「カタルーニャ主義」)、それがなぜ国家との関係において対照的な表出の仕方を見せているのかを検討中である。今後の調査先もほぼ絞れてきていること、それぞれの地域における主要な先行研究も順調に収集・レビューできていること、また両地域で他者化される、特徴的な2集団(「モロッコ系移民と子孫」「ジタン/ジターノ」)の比較検討を開始していることから、当初の予定どおり、研究はおおむね順調に進展、と判断することが可能と思われる。来年度はスペイン側に重点を置いた調査を実施する予定である。ジロナ市を主要な調査地とするが、その他に、カタルーニャの主要機関が集中するバルセロナにも何度か赴いて、政治家、移民アソシエーション、カタルーニャ主義団体などに聞き取り調査を行う。ただし、ジロナ市は現在国外避難中の元大統領カルラス・プッチダモンの出身地域であり、カタルーニャ主義をもっともラジカルに表現する政党の牙城でもあるため、今後更に政治的混迷が深まり、思うような聞き取り調査ができないような事態が起こった場合は、別の中規模都市へ調査を一部移行することも視野に入れる。計画通りに調査を進められる場合は、ジロナ市内の移民組織だけでなく、ジターノ(スペインの地元出身ロマ人)組織での調査や、ジロナ郊外の移民集住地区(サルト)においても、聞き取り調査を行う予定である。
マイクロマシニングによる密度・粘度測定用の振動型光ファイバセンサの開発

平成7年度平成9年度にかけて以下の項目について研究を実施し、新たな知見を得た。1.光ファイバーの先端のクラッド部を取り除き、石英コアの片持ち梁をファイバーそのものから製作し、これを光熱振動させた。光学的結合が極めて簡便になり、安定で再現性のある。共振特性が得られた。共振周波数の圧力依存性から真空度を測定できることを示した。2.振動子の大きさを変え、サイズ効果に関する実験を行い、理論解析との比較を行った。振動子の長さが短いほど共振周波数が高くなり、感度が高くなる。一方、振動子の直径は、相対的な周波数変化率を考慮すると、あまり影響がない。3.本振動子を液体中に入れ、共振特性を測定することによって液体の密度を共振周波数によって、粘度を共振の鋭さQによって決定できることを示した。4.光カップラーを用いて例信用のレーザ光と振動検出用のレーザ光を重畳する光学系を構築し、振動検出の光学系の簡便化をはかった。5.片持ち梁の先端に別の光ファイバーをおいて振動検出できることを確認した。6.片持ち梁の先端にミラーをおいて振動検出できることを確認し、一本の光フアイバーのみで振動検出することが可能になった。7.片持ち梁の先端に光の反射膜を蒸着し、振動検出も一本の光ファイバーでできるシステムを製作し、この方法により共振の検出ができることを確認した。8.共振周波数をコンピュータで自動追従するシステムを製作し、その動作を確認した。以上に付け加えて、密度・粘度以外の物理量として、温度計測、スパッタ薄膜の膜圧測定なども同様の手法で測定できることを明らかにした。今後は検出感度を高めるためにブラッググレーティングをファイバーに焼き付ける手法を検討している。共振特性が得られた。平成7年度は以下のような項目について研究を実施する計画であった。計画に対比させて今年度の実績を報告する。1.光ファイバーコアの片持ち梁の製作汎用光ファイバーの先端のクラッドを取り除き、直径40μm、長さ1mm以下の石英コアの片持ち梁を光ファイバーそのものから製作する手法を確立した。2.片持ち梁の光熱振動の実現石英コアの片側にCrを蒸着し、強度変調した半導体レーザ光をファイバーを介して片持ち梁に直接照射し、光熱振動を効率的に簡便に実現した。3.振動検出系の簡素化直流光を光カップラーを用いて重畳することにより振動の検出も相対した光ファイバーでできるように検出系を簡素化した。4.センサーの特性気体中および液体中で共振特性を測定し、気体の圧力、液体の密度・粘度および温度が共振周波数あるいは共振の鋭さQによって測定できることを示した。5.データ分析システム共振周波数を電子回路的に追従できるハードウエアを製作した。以上に付け加えて、今年度はスパッタ装置内におけるリアルタイムの膜圧測定もこのシステムで計測可能であることを示した。平成8年度は以下の項目について研究を実施した。1.振動子の大きさを変え、サイズ効果に関する実験を行い、理論解析との比較を行った。2.光カップラーを用いて例信用のレーザ光と振動検出用のレーザ光を重畳する光学系を構築し、振動検出の光学系の簡便化をはかった。3.片持ち梁の先端に別の光ファイバーをおいて振動検出できることを確認した。片持ち梁の先端にミラーをおいて振動検出できることを確認し、一本の光ファイバーのみで振動検出することが可能になった。

5.片持ち梁の先端に光の反射膜を蒸着し、振動検出も一本の光ファイバーでできるシステムを製作し、この方法により共振の検出ができることを確認した。6.共振周波数をコンピュータで自動追従するシステムを製作し、その動作を確認した。以上に付け加えて、密度、粘度以外の物理量として、温度計測、スパッタ薄膜の膜圧測定なども同様の手法で測定できることを明らかにした。平成7年度平成9年度にかけて以下の項目について研究を実施し、新たな知見を得た。1.光ファイバーの先端のクラッド部を取り除き、石英コアの片持ち梁をファイバーそのものから製作し、これを光熱振動された。光学的結合が極めて簡便になり、安定で再現性のある。共振特性が得られた。共振周波数の圧力依存性から真空度を測定できることを示した。2.振動子の大きさを変え、サイズ効果に関する実験を行い、理論解析との比較を行った。振動子の長さが短いほど共振周波数が高くなり、感度が高くなる。一方、振動子の直径は、相対的な周波数変化率を考慮すると、あまり影響がない。3.本振動子を液体中に入れ、共振特性を測定することによって液体の密度を共振周波数によって、粘度を共振の鋭さQによって決定できることを示した。4.光カップラーを用いて例信用のレーザ光と振動検出用のレーザ光を重畳する光学系を構築し、振動検出の光学系の簡便化をはかった。5.片持ち梁の先端に別の光ファイバーをおいて振動検出できることを確認した。6.片持ち梁の先端にミラーをおいて振動検出できることを確認し、一本の光ファイバーのみで振動検出することが可能になった。7.片持ち梁の先端に光の反射膜を蒸着し、振動検出も一本の光ファイバーでできるシステムを製作し、この方法により共振の検出ができることを確認した。8.共振周波数をコンピュータで自動追従するシステムを製作し、その動作を確認した。以上に付け加えて、密度・粘度以外の物理量として、温度計測、スパッタ薄膜の膜圧測定なども同様の手法で測定できることを明らかにした。今後は検出感度を高めるためにブラッググレーティングをファイバーに焼き付ける手法を検討している。
旧イギリス領の農村からみるポリティカル・エコロジー－レソトとスリランカの比較研究

2018年度は、植民地期における農村の土地利用変化に焦点をあて、植民地期の文書を用いた文献調査を実施した。1830年代、レソトがイギリスに植民地化される40年程以前、南部アフリカでは宣教師が活動し始め、レソトにもフランスから最初の宣教師が渡来した。宣教師たちは住み込んで活動をする中で、現地の暮らしに関する多くの記録を残している。そのため彼らの記録は当時の暮らしを知る上で重要な文献の一つである。宣教師の一人、カサリスによれば1830年代当時、レソトは“見渡す限り背丈のある牧草に覆われた土地が広がっていた"が、1860年代には“どちらの方向を見ても麦とトウモロコシの畑以外は何もなかった"とされる。さらに、1879年の宣教師の報告によると、“レソトの全域は畑で覆われており、地力が尽きるのも時間の問題である"と記録されている。このようにレソトの農耕が土壌浸食を引き起こすまで盛んになった背景には、南部アフリカの南部に位置するケープ植民地(イギリスの植民地)から膨大な人数のボーア人が当時レソト周辺まで北上し、移住してきたことが挙げられる。レソトで栽培された穀物は近隣のボーア人に販売されたのである。また、家族総出で鍬を使って耕す農耕形態も、宣教師がもたらした牛耕用の鋤によって変化し、穀物の大量生産に繋がった。現在も土壌浸食が深刻なレソトであるが、その問題は近年発生したわけではなく、100年以上前の植民地期から続いている問題なのである。本研究は、スリランカ農村とレソト農村の比較研究である。当初の予定では、昨年度でレソト農村での補足調査とスリランカ農村での第2回目の調査を終えている予定であった。しかし、子の養育のための研究中断を実施したため、主に文献調査にとどまってしまったことは否めない。しかし比較対象であるレソト農村における研究は補足調査にとどめる程度に進捗しており、昨年度実施した植民地期の文献調査の成果はあったため、研究全体が大幅に遅れているとまでは言えない。2019年度はスリランカ農村への渡航調査を実施し、調査村の土地利用変遷(ミクロな変化)を明らかにする。具体的には、住人のライフヒストリーの聞き取り調査、耕作地などの測量調査、栽培作物に関する聞き取り調査、食事調査、世帯人数などの聞き取り調査が挙げられる。その後は、聞き取り調査と文献調査から地域周辺の中での調査村の位置づけを行う。以上を踏まえ、国家レベルのマクロな社会経済変化との関わりの中で、ミクロな土地利用変遷を位置付け、レソト農村の事例同様に研究を進める。2020年度は、今年度(2019年度)取り組むスリランカ農村の調査結果とレソト農村の結果を比較し、本研究の目的に示した「旧イギリス領」植民地としてのくくりの中で、土壌浸食をはじめとした環境問題についての考察を行う。

以上を踏まえ、国家レベルのマクロな社会経済変化との関わりの中で、ミクロな土地利用変遷を位置付け、レソト農村の事例同様に研究を進める。2020年度は、今年度(2019年度)取り組むスリランカ農村の調査結果とレソト農村の結果を比較し、本研究の目的に示した「旧イギリス領」植民地としてのくくりの中で、土壌浸食をはじめとした環境問題についての考察を行う。
日高山脈の形成に関する岩石学・年代学的研究

本研究では日高山脈(日高変成帯)中部の変成岩・ト-ナル岩について,おもにKーAr年代とフィッション・トラック年代を測定し,それらの閉鎖温度の違いから日高山脈の隆起時期や隆起速度を検討し,以下の結論を得た.1.変成帯西側のグラニュライト相岩石から分離した角閃石と黒雲母のKーAr年代によると,変成帯西側は18Maから17Maにかけて6.7mm/年の上昇(侵食)速度を示す.2.中部日高山脈を東西に横断するKーAr黒雲母年代は変成度に関係なく17ー16Maを示す.この年代は北部日高山脈にも広く存在し,また,南部日高山脈の東側にもみられる.したがって,現在みられる日高変成帯(日高島弧地殻)の東へ急傾斜した岩層配列は17Ma頃(前期中新世最末期)には成立していたと考えられる.このことは,日高主衝上断層にそう日高変成帯(日高島弧地殻)の衝上運動は前期中新世以前に起こっていたことを示す.3.中部日高山脈カムイエクウチカウシ山周辺では中期中新世における上昇(侵食)速度は3.50.8mm/年の範囲にあり,東麓ほど急速であった.その後,上昇(侵食)速度は減少し,現在までの平均的な上昇(侵食)速度は0.50.3mm/年である.この上昇運動は中期中新世とは逆に,現在の主稜部ほど大きかった.4.ジルコンのフィッション・トラック年代は,一般にみられる傾向とは逆で,標高の高いサンプルほど若い年代を示す.このような上昇プロセスのひとつのメカニズムとして,日高島弧地殻が西側の海洋地殻と衝突した後,後期中新世以降,日高主衝上断層にそう回転運動により,主帯の現在の主稜部が東麓より急速に上昇したと考えられる.本研究では日高山脈(日高変成帯)中部の変成岩・ト-ナル岩について,おもにKーAr年代とフィッション・トラック年代を測定し,それらの閉鎖温度の違いから日高山脈の隆起時期や隆起速度を検討し,以下の結論を得た.1.変成帯西側のグラニュライト相岩石から分離した角閃石と黒雲母のKーAr年代によると,変成帯西側は18Maから17Maにかけて6.7mm/年の上昇(侵食)速度を示す.2.中部日高山脈を東西に横断するKーAr黒雲母年代は変成度に関係なく17ー16Maを示す.この年代は北部日高山脈にも広く存在し,また,南部日高山脈の東側にもみられる.したがって,現在みられる日高変成帯(日高島弧地殻)の東へ急傾斜した岩層配列は17Ma頃(前期中新世最末期)には成立していたと考えられる.このことは,日高主衝上断層にそう日高変成帯(日高島弧地殻)の衝上運動は前期中新世以前に起こっていたことを示す.3.中部日高山脈カムイエクウチカウシ山周辺では中期中新世における上昇(侵食)速度は3.50.8mm/年の範囲にあり,東麓ほど急速であった.その後,上昇(侵食)速度は減少し,現在までの平均的な上昇(侵食)速度は0.50.3mm/年である.この上昇運動は中期中新世とは逆に,現在の主稜部ほど大きかった.4.ジルコンのフィッション・トラック年代は,一般にみられる傾向とは逆で,標高の高いサンプルほど若い年代を示す.このような上昇プロセスのひとつのメカニズムとして,日高島弧地殻が西側の海洋地殻と衝突した後,後期中新世以降,日高主衝上断層にそう回転運動により,主帯の現在の主稜部が東麓より急速に上昇したと考えられる.本研究の目的は地質温度圧力計から推定される変成岩類の形成温度圧力条件とKーAr年代やフィッション・トラック年代など閉止温度の異なる放射年代値から日高山脈の隆起時期や降起速度を明らかにし,日高山脈の隆起プロセスを検討することにある.1.必要な岩石試料の採集を今年度は南部日高山脈の楽古岳周辺と中部日高山脈のカムイエクウチカウシ岳周辺で行ない,ジルコンのフィッション・トラック年代測定用と黒雲母・角閃石のKーAr年代測定用にそれぞれの鉱物の分離を行った.2.一部の変成岩中について,ザクロ石・斜方輝石・菫青石・黒雲母などの各種地質温度圧力計を用いて,それらの形成条件を推定した結果,これまでの結果と矛盾しない結果をえた.3.KーAr年代測定は当初米国テレダイン社に依頼する予定であったが,岡山理科大学蒜山研究所板谷徹丸助教授の協力をえられることになり,現在(3月)測定中である.同助教授の協力により,当初の予定よりもはるかに多くのKーAr年代測定が可能になり,来年度も行う予定である.4.フィッション・トラック年代測定は当初は武蔵工業大学の原子炉を使用して行う予定であったが,事故のため使用不可能になった.しかし,関係者の協力により,来年度立教大学の原子炉を使用して行える見通しである.本研究では日高山脈(日高変成帯)中部の変成岩・ト-ナル岩について,おもにKーAr年代とフィッション・トラック年代を測定し,それらの閉鎖温度の違いから日高山脈の隆起時期や隆起速度を検討し,以下の結論を得た。1.変成帯西側のグラニュライト相岩石から分離した角閃石と黒雲母のKーAr年代によると,変成帯西側は18Maから17Maにかけて6.7mm/年の上昇(侵食)速度を示す。

2.中部日高山脈を東西に横断するKーAr黒雲母年代は変成度に関係なく17ー16Maを示す。この年代は北部日高山脈にも広く存在し,また,南部日高山脈の東側にもみられる。したがって,現在みられる日高変成帯(日高島孤地殻)の東へ急傾斜した岩層配列は17Ma頃(前期中新世最末期)には成立していたと考えられる。このことは,日高主衝上断層にそう日高変成帯(日高島孤地殻)の衝上運動は前期中新世以前に起こっていたことを示す。3.中部日高山脈カムイエクウチカウシ山周辺では中期中新世における上昇(侵食)速度は3.50.8mm/年の範囲にあり,東麓ほど急速であった。その後,上昇(侵食)速度は減少し,現在までの平均的な上昇(侵食)速度は0.50.3mm/年である。この上昇運動は中期中新世とは逆に,現在の主稜部ほど大きかった。4.ジルコンのフィッション・トラック年代は,一般にみられる傾向とは逆で,標高の高いサンプルほど若い年代を示す。このような上昇プロセスのひとつのメカニズムとして,日高島孤地殻が西側の海洋地殻と衝突した後,後期中新世以降,日高主衝上断層にそう回転運動により,主帯の現在の主稜部が東麓より急速に上昇したと考えられる。
自己集積型分子集合体膜の形成および崩壊過程の原子レベル解析

極小の両親媒性有機分子で構成される自己集積型分子集合体膜の形成および崩壊過程に対し,最先端技術を搭載した走査/透過型電子顕微鏡により計測・評価し,電子線により容易に構造変化が起こるソフトマテリアルを高感度,高分解能,高速に原子・分子レベルで時間分解型の多次元測定を行う方法を開発する.また,大量に得られる実験データのノイズ除去技術や対象物質の画像認識技術を開発するとともに,100万個以上の分子集合体膜を取り扱う分子動力学計算および電子顕微鏡像シミュレーションを利用した理論解釈を行う.さらに得られたデータを試料作製プロセスへフィードバックする機械学習システムの有効性を検討する.極小の両親媒性有機分子で構成される自己集積型分子集合体膜の形成および崩壊過程に対し,最先端技術を搭載した走査/透過型電子顕微鏡により計測・評価し,電子線により容易に構造変化が起こるソフトマテリアルを高感度,高分解能,高速に原子・分子レベルで時間分解型の多次元測定を行う方法を開発する.また,大量に得られる実験データのノイズ除去技術や対象物質の画像認識技術を開発するとともに,100万個以上の分子集合体膜を取り扱う分子動力学計算および電子顕微鏡像シミュレーションを利用した理論解釈を行う.さらに得られたデータを試料作製プロセスへフィードバックする機械学習システムの有効性を検討する.
学校・大学におけるe-Learning導入の運営・組織的要件に関する総合的研究

昨今,情報通信技術の向上によって,e-Learningによる教育・学習環境の必要性が叫ばれ,様々な教育実践が行われている.しかしながら,大学におけるe-Learning導入の歴史が浅く,多くの大学では,検討すべき課題や整備すべき環境が把握できていない場合が少なくない.そのため,e-Learning導入を一層困難なものにし,結果として失敗に至る事例が数多く報告されている.本科研では,国内外の調査を踏まえて,e-Learning導入/運用,並びに制度的な要件を整理し,諸問題を明らかにする.具体的には,"e-Learningコンテンツ(教材)・学習環境","運営","制度"の3つの側面から研究を遂行し,e-Learningコンテンツ開発を支援するセンターの設置,e-Learningによる講義を効果的に実施するためのティーチングアシスタントやシステム管理者の設置,e-Learningによる単位取得制度の検討を進めた.本科研の成果は,次のようにまとめられる.国内でe-Learningによる教育実践を進めている大学(院),e-Learningプラットフォームやコンテンツンテンツを開発している企業を主な対象にアンケート調査を実施し,分析した.[2]国内外の先進的e-Learning導入大学の実地調査【海外】【国内】e-Learningによる教育実践を積極的に進める,東北大学(大学院教育情報学研究部・教育部),東京大学(情報学環),長岡科学技術大学(Eラーニング研究実践センター),信州大学(工学部),名古屋大学(情報連携基盤センター),青山学院大学(経営学部)を視察し,e-Learning導入・運用に関するノウハウ,及び組織的な要件を整理した.「講義のモデル化と実践の在り方」をテーマとする座談会を開催し,談話内容をプロトコル分析した.そして,講義のモデル化と実践の在り方を検討し,整理した.昨今,情報通信技術の向上によって,e-Learningによる教育・学習環境の必要性が叫ばれ,様々な教育実践が行われている.しかしながら,大学におけるe-Learning導入の歴史が浅く,多くの大学では,検討すべき課題や整備すべき環境が把握できていない場合が少なくない.そのため,e-Learning導入を一層困難なものにし,結果として失敗に至る事例が数多く報告されている.本科研では,国内外の調査を踏まえて,e-Learning導入/運用,並びに制度的な要件を整理し,諸問題を明らかにする.具体的には,"e-Learningコンテンツ(教材)・学習環境","運営","制度"の3つの側面から研究を遂行し,e-Learningコンテンツ開発を支援するセンターの設置,e-Learningによる講義を効果的に実施するためのティーチングアシスタントやシステム管理者の設置,e-Learningによる単位取得制度の検討を進めた.本科研の成果は,次のようにまとめられる.国内でe-Learningによる教育実践を進めている大学(院),e-Learningプラットフォームやコンテンツンテンツを開発している企業を主な対象にアンケート調査を実施し,分析した.[2]国内外の先進的e-Learning導入大学の実地調査【海外】【国内】e-Learningによる教育実践を積極的に進める,東北大学(大学院教育情報学研究部・教育部),東京大学(情報学環),長岡科学技術大学(Eラーニング研究実践センター),信州大学(工学部),名古屋大学(情報連携基盤センター),青山学院大学(経営学部)を視察し,e-Learning導入・運用に関するノウハウ,及び組織的な要件を整理した.「講義のモデル化と実践の在り方」をテーマとする座談会を開催し,談話内容をプロトコル分析した.そして,講義のモデル化と実践の在り方を検討し,整理した.
リアルタイム制御によるマトリクスコンバータの性能向上とPMモータドライブへの応用

本研究では以下の点を明らかにした。・マトリクスコンバータ(MC)の変換電力の高品質化についてMCの変換電力の制御法として,直接変換法と仮想AC/DC/AC法がある。直接変換法は入出力の指令交流電圧および指令交流電流からスイッチングパターンを導出するものであるが,入出力電圧の状態量により,一意にスイッチングパターンが決定する。平均的な変換電力の制御をしながら瞬時的な制御,例えば,瞬時電流の波形歪み制御やノイズ抑制制御を同時に施すにはパラメータの自由度が足りないことが明らかになった。一方,仮想AC/DC/AC法は,従来のインバータ/コンバータのスイッチング制御を流用しようとするものである。入出力電圧・電流の状態量が等しくない限り,入力電力制御のためのスイッチングパターンと出力電力制御のためのスイッチングパターンに矛盾が生じ,本研究の目的である入力力率制御・出力電力の高品質化の同時制御を実現できないことが明らかになった。しかしながら,仮想AC/DC/AC法は,従来は固定であったスイッチング周波数を可変にすることなど,検討の余地は残されており,この点について引き続き検討を行っている,・高性能モータドライブ制御のための制御方式について埋込磁石形同期電動機の固定子電流は,回転子磁束分布が正弦波状でないことから,基本波の6倍の高調波成分が重畳することが明らかになっている。この高調波成分はdq変換により5次調波となって現れ,従来の制御系では不安定現象の原因の一つとなっている。本研究では,この高調波成分と,直流成分を分離し,高調波成分はゼロとなるように制御し,直流成分は速度制御系のマイナーループである電流制御系に用いることにより,固定子電流歪みを抑制しながら,同時に速度制御を実現する新しい制御系の構築を行った。計算機シミュレーション,実機実験の両方による検証を行い,良好な結果が得られた。本研究ではマトリクスコンバータ(以下,MC)などの電力変換システムにFPGAを導入し,変換電力の瞬時制御(以下,RT制御)による制御性能の向上およびモータドライブ(以下,MD)分野への適用と実用化を目指す。FPGAはより高速な制御が実現でき,RT制御に適している。本研究ではこれまでに培ってきた電力変換器の制御技術を駆使し,以下の点を明らかにする。・MCでRT制御を実現し,変換電力の高品質化および高性能MDのための制御方式の開発・MD分野への適用を鑑み,上記制御方式によるコモンモードノイズ特性評価と対策法本年度(平成18年3月)の研究実績(1)マトリクスコンバータの試作マトリクスコンバータは,インダクタンスおよびコンデンサの配置により,電流源入力形および電圧源入力形がある。後者は出力側にコンデンサを配置するため,これまでは電流形インバータと同様,モータドライブには不向きとされてきたが,新デバイスによる高速スイッチング動作およびリアルタイム制御によりこの問題は解消できる。本年度は,新デバイスの一つである逆阻止IGBTを入手し,両方のマトリクスコンバータを試作した。(2)FPGAによる電力変換性能向上のためのリアルタイム制御アルゴリズムの構築コンピュータシミュレーションによりマトリクスコンバータの電力変換性能向上のためのリアルタイム制御アルゴリズムを以下の手順で構築した。・マトリクスコンバータの基本的なPWMスイッチングパターンの導出と検証・リアルタイム制御による,入力波形歪みおよび出力波形歪みの両方を最小とする最適PWMスイッチングパターンの導出法の検討と検証・FPGA開発プログラムを用いたFPGAのゲートアレイ構成の検討本研究では以下の点を明らかにした。
白血病の骨髄定着と生体内進展を規定する分子機構の統合的解明

白血病の発症進展機構をよりよく理解し難治化した白血病を制圧するためには、白血病幹細胞(LIC)と造血ニッチとの相互作用の解明が必要である。本研究は、LICのin vivoでの定着と進展を促進する分子ネットワークの解明を目的とし、責任分子を機能ゲノムスクリーニングとエピゲノムランドスケーピングにより同定する。具体的には、マウスAML細胞株にshRNAレンチウィルスライブラリーを導入し、骨髄定着と進展を抑制するshRNAクローンを同定することで、鍵となる遺伝子を同定する。また、転写因子複合体の改変によるエンハンサーリプログラミングを解析して、LIC定着に重要な標的遺伝子ネットワークを解明する。本研究は、(1)shRNAライブラリーをin vivoスクリーニングすることによって、(2)Trib1-Hoxa9やBcl11a-PU1などの転写因子複合体や下流転写標的分子群を新たに解明し、白血病幹細胞の骨髄定着を制御する新規分子を同定する研究である。本研究課題の遂行によって、白血病細胞が骨髄定着をする新たな機構が解明される可能性が高く、今後より効果的な白血病治療法の開発に発展することも大いに期待され、国民福祉の向上に寄与する。
共振器集積型導波モード共鳴デバイスに関する研究

ガウシアンビーム入射に対するCRIGFの反射率改善を試みた。グレーティングカップラ(GC)結合係数をガウス分布化した共振器集積導波モード共鳴フィルタ(CRIGF)についての解析モデルを構築した。ガウス分布化のために、フィルファクタを徐々に変化させたGCを設計した。素子を作製し、光学実験により約10%の反射率改善を実証した。また本素子を光ファイバ端面に結合し、ファイバ光に対するフィルタ特性を実証した。CRIGFの光配線応用のために、チャネル導波路への集積を試みた。作製プロセスの複雑化を防ぐためにリッジ型導波路を設計し、反射特性を数値シミュレーションにより検証した。素子の試作、光学実験によりフィルタ特性を実証した。CRIGFの反射位相を算出するために、時間領域モード結合理論に基づく解析モデルを構築し、特性解析を行った。マイケルソン干渉計を利用した反射位相測定光学系を考案・構築した。光学実験により反射位相の大きな波長依存性を確認した。斜め入射対応化、アポダイズ化は、より優先度の高い以下の研究項目が発現したために、実施を見送った。CRIGFは導波路共振器を利用するので、応答速度算出や設計のために共振器の光子寿命の見積もりが重要である。測定したCRIGFの反射スペクトルからDBR共振器の共振器長を算出し、共振器長から光子寿命を見積もった。また共振器長ずれによる反射スペクトル変化を理論的・実験的に検討した。提案する導波光自励発振レーザのレーザ共振器ミラーとしてCRIGFを応用するためには、共鳴波長だけでなく周辺波長でも高反射率を得なくてはならないことを理論的に明らかにした。CRIGFに高反射層を集積することで反射スペクトルの狭帯域性の排除と反射位相変化を同時に実現する構造を提案した。金属反射膜を形成した基板上に光バッファ層を製膜し、さらにその上に導波路とCRIGFを集積した。素子を試作し、光学実験によって反射位相変化を実証した。(抄録なし)ガウシアンビーム入射に対するCRIGFの反射率改善を試みた。(抄録なし)
ヘテロポリ化合物の特性を生かした炭化水素選択酸化触媒の設計

Cs_<2.5>Ni_<0.08>H_<1.34>PVMo_<11>O_<40>を用いてイソブタンの酸化反応を行うと,生成物は主にメタクリル酸(MAA),メタクロレイン(MAL),酢酸,CO,CO_2であり,イソブタンからメタクリル酸への直接酸化が進行することがわかった.MAA収率は340°Cで最大であり,9%となった.この値は,これまでに特許などで報告されている最大値6.2%よりも高く,本触媒系がイソブタン酸化に有効であることがわかった.また,以下に示すようにCs,V,Niの置換がヘテロポリ化合物の活性向上に有効であった.Cs置換効果Cs_XNi_<0.08>H_<3.84-X>PVMo_<11>O_<40>(x=0-3)の触媒活性は,Cs置換量によって変化した.x=0,1の活性が低いため,反応は340°Cで行った.x=0,1,2,2.5,3で転化率はそれぞれ6,4,12,31,8であり,x=2.5で最大となった.MAA収率もそれぞれ1.3,1.8,5.6,9.0,0.8%であり,x=2.5で最大となった.Ni置換効果Cs_<2.5>H_<0.5>PMo_<12>O_<40>に種々の金属イオンを添加すると,Ni^<2+>,Fe^<3+>,Mn^<2+>の添加でMAAとMALの合計収率が向上し,Ni^<2+>で最大となった.Ni量をさらに増加させると転化率,MAAとMALの合計収率ともに著しく減少した.この低下はプロトン量の減少によるのかもしれない.V置換効果Cs_<2.5>Ni_<0.08>H_<x+0.34>PV_xMo_<12-x>O_<40>触媒上でのイソブタン酸化反応を320°Cで行うと,x=0-4で転化率はそれぞれ10,15,13,12,10%となり,x=1付近で最大収率が得られた.x=0-4で,MAAへの選択率はそれぞれ27,36,28,10,4%であり,x=1で最大となった.したがって,MAA収率もx=1で最大となった.活性支配因子イソブタン酸化反応活性は触媒の還元反応速度とともに増加した.同様に,イソブタン酸化反応活性とアセトアルデヒドの触媒的酸化反応速度との間にも,良い相関が得られた.COによる触媒の還元反応やアセトアルデヒドの触媒的酸化反応は表面型の反応で,触媒の酸化力が活性支配因子である.したがって,イソブタン酸化反応は表面型の反応であり,反応が触媒の酸化力によって支配されていると考えられる.Cs_<2.5>Ni_<0.08>H_<1.34>PVMo_<11>O_<40>を用いてイソブタンの酸化反応を行うと,生成物は主にメタクリル酸(MAA),メタクロレイン(MAL),酢酸,CO,CO_2であり,イソブタンからメタクリル酸への直接酸化が進行することがわかった.MAA収率は340°Cで最大であり,9%となった.この値は,これまでに特許などで報告されている最大値6.2%よりも高く,本触媒系がイソブタン酸化に有効であることがわかった.また,以下に示すようにCs,V,Niの置換がヘテロポリ化合物の活性向上に有効であった.Cs置換効果Cs_XNi_<0.08>H_<3.84-X>PVMo_<11>O_<40>(x=0-3)の触媒活性は,Cs置換量によって変化した.x=0,1の活性が低いため,反応は340°Cで行った.x=0,1,2,2.5,3で転化率はそれぞれ6,4,12,31,8であり,x=2.5で最大となった.MAA収率もそれぞれ1.3,1.8,5.6,9.0,0.8%であり,x=2.5で最大となった.Ni置換効果Cs_<2.5>H_<0.5>PMo_<12>O_<40>に種々の金属イオンを添加すると,Ni^<2+>,Fe^<3+>,Mn^<2+>の添加でMAAとMALの合計収率が向上し,Ni^<2+>で最大となった.Ni量をさらに増加させると転化率,MAAとMALの合計収率ともに著しく減少した.この低下はプロトン量の減少によるのかもしれない.V置換効果Cs_<2.5>Ni_<0.08>H_<x+0.34>PV_xMo_<12-x>O_<40>触媒上でのイソブタン酸化反応を320°Cで行うと,x=0-4で転化率はそれぞれ10,15,13,12,10%となり,x=1付近で最大収率が得られた.x=0-4で,MAAへの選択率はそれぞれ27,36,28,10,4%であり,x=1で最大となった.したがって,MAA収率もx=1で最大となった.活性支配因子

イソブタン酸化反応活性は触媒の還元反応速度とともに増加した.同様に,イソブタン酸化反応活性とアセトアルデヒドの触媒的酸化反応速度との間にも,良い相関が得られた.COによる触媒の還元反応やアセトアルデヒドの触媒的酸化反応は表面型の反応で,触媒の酸化力が活性支配因子である.したがって,イソブタン酸化反応は表面型の反応であり,反応が触媒の酸化力によって支配されていると考えられる.