hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気液二相流プラズマによる水中有機フッ素化合物の完全分解

世界的に使用・排出規制が進む難分解有害有機フッ素化合物であるペルフルオロオクタン酸およびペルフルオロオクタンスルホン酸を,気泡内プラズマによって完全分解できることを実証した。初期濃度50mg/L,処理液量20100mLの条件で,消費電力10数Wの気泡内プラズマを作用させると,3時間から8時間で上記有機フッ素化合物は完全分解し,その時の分解速度,エネルギー効率はともに他方式に比較して大幅に高い値を示すことがわかった。本研究は「気液二相流プラズマによる水中有機フッ素化合物の完全分解」と題し,環境水中の微量有機フッ素化合物と工業利用の高濃度有機フッ素化合物を,ともに水溶液中に発生させた気泡内プラズマにより完全分解しその機構を解明することを目的としている。初年度は以下の成果を得た。(1)ガラス円筒間に酸素ガスを通過させる気液二相流中の気泡内でパルスバリア放電を形成するリアクタ構造を提案し,実際に放電特性,気泡特性を観測した。酸素バリア放電からの微弱発光は高感度冷却ICCDカメラにより捉え,電流持続期間200ns中に,水中気泡内に分散したマイクロバリア放電が,繰り返し安定形成されていることを見出した。(2)代表的有機フッ素化合物であるパーフルオロオクタン酸(PFOA)水溶液(濃度200mg/L,処理量20 mL)により分解研究を進め,高速液体クロマトグラフにより,溶液中のフッ素イオン濃度が時間とともにほぼ線形に増加していくことを見出した。PFOAの分解過程で生ずる二次生成物の分析は外部検査機関に委託し,その結果を用いてフッ素原子数の収支計算からPFOA分解機構の解明を進めた。(3)パルス放電で消費される放電エネルギーの積算計算値と処理液中のフッ素イオン生成量とから,PFOA分解速度と分解エネルギー効率とを評価した結果,従来の化学方式と同等の分解効率で,はるかに高速度の分解処理が可能であることがわかった。本研究は「気液二相流プラズマによる水中有機フッ素化合物の完全分解」と題し,環境水中の微量有機フッ素化合物と工業利用の高濃度有機フッ素化合物を,ともに水溶液中に発生させる気泡内プラズマにより完全分解しその機構を解明することを目的としている。本年度は,パーフルオロオクタン酸PFOAおよび更に難分解性を示すパーフルオロオクタンスルホン酸PFOSの高効率分解に成功した。以下に項目別成果を示す。(1)前年度の結果をうけ,酸素気泡内直流プラズマ方式のリアクタを構成するとともに,長時間分解処理実験が必要なことから,冷却機構を備えた実験システムとした。さらに単一気泡リアクタの電極部を拡張して,4並列直流駆動方式の試運転を行い,並列動作に伴って生ずる課題や,電源回路に要求される仕様を明らかにした。(2) PFOSの分解過程を解明するため,分解過程で生ずる二次生成物を外部検査機関に委託して分析し,その結果を用いてPFOS分解機構の解明を進めた。前年度のPFOA分解過程分析結果との比較により,両者の分解過程の違いを明らかにした。(3)プラズマ生成方式として,パルスバリア,パルスDCおよびDCプラズマ方式,他方式として,光化学分解方式等(文献値)について,分解特性の比較検討を行った,この結果,水中気泡内気液二相流直流プラズマは高速かつ高効率の分解が実現できることを示した。本研究は「気液二相流プラズマによる水中有機フッ素化合物の完全分解」と題し,環境水あるいは工業用水中の有機フッ素化合物を,処理液中に発生させる気泡内プラズマにより高効率完全分解を実現するとともに,その分解機構を解明することを目的としている。(1)前年度制作したプラズマリアクタを使用し,産業界で広く使用されている代表的な難分解有害有機フッ素化合物であるペルフルオロオクタン酸(PFOA)およびペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)をそれぞれ3時間および8時間のプラズマ処理により,完全分解することに成功した。分解処理エネルギー効率は光化学あるいは超音波処理などの他の方式に比較して大幅に高い値を示すことがわかった。(2)PFOAは完全分解の過程で初期化合物に含まれていたフッ素が,1時間処理後に処理液中にイオンとして90%以上遊離するのに対し,PFOSは完全分解時にもフッ素イオン量は80%以下に留まった。しかし処理水中のフッ素イオンおよび硫酸イオン,また副生成物中のフッ素原子,硫黄原子量を測定することにより,PFOSの分解過程では,炭素鎖の短いスルホ基をもつ分解副生成物(PFASs(CnF2n+1SO3H))が生成され,これらが徐々に分解される過程を考慮することで,分解過程の説明が可能であることを示し,このことがPFOSの場合により長い時間が分解に必要であることを明らかにした。(3)プラズマ分解処理方式が高い効率を示す要因として,気泡界面において有機フッ素化合物が選択的に分解される可能性が高いことを気泡表面張力の測定結果から示し,また気液界面における電気極性の違いが分解反応効率に影響することを実験的に示した。さらに,気泡の並列化によるプラズマリアクタの大型化については,原理的に問題ないことを明らかにした。
インフルエンザウィルス感染に併発する細菌性肺炎のエピジェネティクス解析

インフルエンザウィルス感染症における死亡原因として、インフルエンザウィルス感染に併発する二次性細菌性肺炎が大きな要因である。研究者は網羅的遺伝子解析にて、ウィルス防御に必須なサイトカインであるType I Interferon(IFN-I)やインフルエンザウィルスの刺激を受けた気道上皮細胞ならびにマクロファージは遺伝情報を抑制する酵素の一つであるSET domain, bifurcated 2 (SETDB2)が上昇することを見出した。その上昇はIFN-I依存性で、IFN-Iのレセプター欠損マウスでは、SETDB2の上昇は見られず、二次性細菌性肺炎モデルでは、野生型マウスと比較して有意な生存率の改善を認めた。以上からSETDB2を制御することにより二次性細菌性肺炎の予防につながる可能性が示唆された。本研究では、ウィルスおよび細菌感染時に初期生体防御に重要な役割を果たす気道上皮細胞ならびに自然免疫を担うマクロファージに焦点をあて、エピジェネティクスの観点からインフルエンザウィルス感染ならびにそれに併発する細菌感染への免疫力低下のメカニズムを明らかにすることを目的とした。はじめにマイクロアレイシステムを用いた解析にて、IFN-Iまたはインフルエンザウィルスの刺激を受けた気道上皮細胞ならびにマクロファージはH3K9のメチル化(転写抑制)を誘導する酵素の一つであるSET domain, bifurcated 2 (SETDB2)の有意な上昇を認めたを見出した。その上昇はIFN-I依存性で、IFN-Iのレセプター欠損(IFN-αR KO)マウスでは、SETDB2の上昇は見られず、二次性細菌性肺炎の原因菌として最も頻度の高い肺炎球菌を用いて作成した二次性細菌性肺炎モデルでは、野生型(WT)マウスと比較して有意な生存率の改善を認めた。また、SETDB2をノックダウンした気道上皮細胞の解析では、SETDB2ノックダウン群ではH1N1刺激後にTNFαR発現の有意な上昇を認めた。細菌感染においてTNF-αは必須なサイトカインであり、SETDB2はTNF-αのシグナル伝達系に関与している事が示唆される。SETDB2のin vitro(気道上皮細胞、マクロファージ)ならびにin vivo(二次性細菌性肺炎モデル)におけるTNF-α産生ならびにシグナル伝達系への関与を検討中である。マイクロアレイ解析では、インフルエンザウィルスの刺激を受けたこれらの細胞はH3K9のメチル化(転写抑制)を誘導する酵素SET domain, bifurcated 2 (SETDB2)の有意な上昇を認めた。さらにはインフルエンザウィルス感染防御に必須な気道上皮細胞でもこのSETDB2の発現上昇が認められた。この事実はインフルエンザウィルス感染時に気道上皮細胞やマクロファージがヒストン化学修飾を受けSETDB2が転写制御の抑制に関与することを示唆しており、気道上皮細胞とマクロファージの両者にSETDB2の有意な発現上昇が認めたことは、SETDB2がインフルエンザウィルス感染に非常に重要な因子であることが示唆された。またSETDB2発現上昇はインフルエンザウィルスならびにIFN-Iによる刺激後に認められ、IFN-Iレセプター欠損マウス(IFN-αR KOマウス)に上記刺激にて、SETDB2の発現上昇が認められなかったことから、SETDB2の発現はIFN-I依存性であることが見出せた。次にマクロファージと気道上皮細胞に対して、SETDB2をsiRNAシステムを用いて、ノックダウンを行い、マイクロアレイ解析からIFN-Iにより誘導され抗ウィルス作用を発揮するISGとの関与が報告されているAnp32aと、サイトカインシグナル伝達に関与するTNF-R1に有意な変化が認められた。以上のことから、SETDB2のインフルエンザウィルス感染時における役割を見出すことは将来の創薬や予防に重要な研究と考える。平成23年度の研究計画はインフルエンザウィルス感染によるヒストン化学修飾に関わる酵素、転写因子の同定と役割をin vitroから解析を行うことであった。ヒストン化学修飾に関わる酵素としてSETDB2を見出し、マクロファージだけではなく気道上皮細胞にも見出せたこと、SETDB2の発現はIFN-I依存性であることが見出せたこと、ならびにSETDB2のノックダウンを行い、マイクロアレイ解析からAnp32aとTNF-R1の2つの因子の関与を見出せたことは(1)当初の計画以上に進展している。ものと考える。ただし、クロマチン免疫沈降(ChIP: chromatin immunoprecipitation)法により、インフルエンザウィルス刺激によるヒストン修飾や転写因子のクロマチン上での局在を調べようと試みたが、データにばらつきが多く、検討が必要と考える。以上のことをふまえ、現段階では(2)おおむね順調に進展している。ものと考える。

上記でまだデータがうまく得られなかったクロマチン免疫沈降(ChIP: chromatin immunoprecipitation)法により、インフルエンザウィルス刺激によるヒストン修飾や転写因子のクロマチン上での局在の検討と推移して、in vivoでの解析を今後の推進方策として行っていく。具体的にはインフルエンザウィルス感染モデルにおけるヒストン化学修飾解析ならびに、インフルエンザウィルス感染に併発する二次感染モデルの病態を明らかにし、予防ならびに治療の可能性を検討する。物品費1,340,000円旅費60,000円その他200,000円計1,600,000円物品費には実験動物(飼育費込み、免疫試薬(抗体等)、サイトカイン測定関連、リアルタイムPCR測定関連、遺伝子解析試薬(siRNAやその関連試薬)、プラスチック品が含まれる。旅費には日本免疫学会への参加が含まれており、その他には論文投稿が含まれる。
手話の見やすさに関する研究

初年度に崇城大学で行った実験では、視距離と明暗によって手話の見やすさが違うことがわかった。2年目の筑波技術短期大学講堂を会場とした「手話の見やすさの実験」では、斜め方向から舞台を見るケースもあった。その場合は手話を正面から見ることができないために、空間把握に違いが出てくる。そうなると手話の読み取りを間違うケースもあることもわかった。そこに暗さが重なるとさらに見えにくい状況が発生すると考えられる。3年目は手話通訳付き講演会など舞台等での見やすさとは別に日常生活でよく見るであろう、テレビでの字幕や通訳の見やすさ、ビデオテープによる見やすさがどのように違うのか、基本的情報を得るために、大阪、熊本、名古屋、広島、福井等の障害者福祉センターなどに併設されている聴覚障害者センターを訪問し、ビデオライブラリーに収蔵してある字幕付きビデオをアットランダムに選択して見ることにした。ビデオを見る際に、服の色、背景の色、字幕挿入の場所、手話通訳を入れる位置・大きさなどを注意して見た。各地の字幕付きビデオに関しては、全国で統一された製作基準のようなものはなく、各地の判断に任せているようでバラバラであった。16年6月にはスウェーデン、デンマークへ行き、海外では「手話の見やすさ」をどのように捉えているのかを情報収集し、現地の研究者と意見交換することも出来た。日本と同様に、各地域で統一されているものはなく、今後は全国規模の統一された基準をしっかりと作ることが望まれていた。海外では見やすさというよりも手話通訳者の手話の技術の精度を上げる事が中心らしく、「手話の見やすさ」というところまでは進んでいなかった。大講義室に模擬舞台を製作し、座席の位置(手話者からの距離)、背景の条件(スクリーン&暗幕)、照度など種々の条件の組み合わせた手話の見やすさ評価の実験を行った。手話者を照らす胸の位置での鉛直面照度を6条件で行った。服の色の選択する際には、手の形がはっきりとわかりやすいことを考慮した。背景は大講義室に備えついている黒色の暗幕と白色のスクリーンを用いた。被験者は18名の聴覚障害者(手話歴4年52年)と4名の手話通訳歴のある健聴者(手話歴2年7年)である。手話の見やすさ評価値と視距離との関係:いずれの照度においても、後部座席に行く(手話者と被験者の視距離が長くなる)ほど評価値は下がる。同じ座席であっても、鉛直面照度が異なると評価値は異なる。手話の見やすさは手話者位置での鉛直面照度が低照度ほど視距離の影響を受けることがわかる。手話の見やすさ評価値と鉛直面照度との関係:鉛直面照度が111lxを超えるとその傾向は鈍化している。各座席共その様子は同様である。鉛直面照度が333lx以上の場合、何れの座席位置(ただし、視距離が最大14.1m)でも手話の見やすさ評価は「見やすい」かそれに近い状況であるが、12.3以下の低い照度では例え視距離が近くても「見やすい」状態にはならないことがわかる。見えにくい体の部分の評価:「A:手・指の形」、「B:手・腕の動き」が多く選ばれると予想されたが、意外にも「C:顔の表情」「D:口の動き」の方が多く選ばれた。手話を見る場合には、手話の際の手の形・動き以上に顔や口の動きが重視されていることがわかった。今後は、手話者からの距離に関して「見やすい」「見えにくい見えにくい」の境界線を探していく必要がある。今回の実験条件で言えば、D席でどの位の照度を確保しておけば、「見やすい」という評価になるのかを考える必要がある。今年度は筑波技術短期大学講堂を会場とした「手話の見やすさの実験」のデータ整理と分析準備を行っている。初年度に崇城大学で行った実験と同じように視距離と明暗によって見やすさが違うことがわかった。しかし、今回の実験では斜め方向から舞台を見るケースもあった。そうなると手話の読み取りを間違うケースも考えられる。そこに暗さが重なるとさらに見にくくなることも予想される。このあたりを考慮して次の実験を行いたいと思っている。手話通訳付き講演会など舞台等での見やすさとは別に日常生活でよく見るであろう、テレビでの字幕や通訳の見やすさ、ビデオテープによる見やすさがどのように違うのか、基本的情報を得るために、大阪、熊本、名古屋、広島、福井等の障害者福祉センターなどに併設されている聴覚障害者センターを訪問し、ビデオライブラリーに収蔵してある字幕付きビデオをアットランダムに選択して見ることにした。各地の字幕付きビデオに関しては、全国で統一された製作基準のようなものはなく、各地の判断に任せているようでパラパラであった。

そこに暗さが重なるとさらに見えにくい状況が発生すると考えられる。3年目は手話通訳付き講演会など舞台等での見やすさとは別に日常生活でよく見るであろう、テレビでの字幕や通訳の見やすさ、ビデオテープによる見やすさがどのように違うのか、基本的情報を得るために、大阪、熊本、名古屋、広島、福井等の障害者福祉センターなどに併設されている聴覚障害者センターを訪問し、ビデオライブラリーに収蔵してある字幕付きビデオをアットランダムに選択して見ることにした。ビデオを見る際に、服の色、背景の色、字幕挿入の場所、手話通訳を入れる位置・大きさなどを注意して見た。各地の字幕付きビデオに関しては、全国で統一された製作基準のようなものはなく、各地の判断に任せているようでバラバラであった。16年6月にはスウェーデン、デンマークへ行き、海外では「手話の見やすさ」をどのように捉えているのかを情報収集し、現地の研究者と意見交換することも出来た。日本と同様に、各地域で統一されているものはなく、今後は全国規模の統一された基準をしっかりと作ることが望まれていた。海外では見やすさというよりも手話通訳者の手話の技術の精度を上げる事が中心らしく、「手話の見やすさ」というところまでは進んでいなかった。
コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクス

コンプトン効果と光電効果は、光子のみならず電子や多価イオンといった種々のprojectileと物質との相互作用の理解に極めて重要な役割を担う。このうち、光電効果の衝突ダイナミクスは(光電子・解離イオン)同時計測実験などにより光の電気ベクトルのみならず分子軸方向をもパラメータとする詳細な研究が活発に進められてきている。一方、光電効果と物理的性質が大きく異なるコンプトン効果の物理の理解は、電子線コンプトン散乱の動力学的完全実験であるbinary(e,2e)分光が活発に行なわれてきてはいるものの、標的とする気相分子の空間的ランダム配向により、得られる情報は分子座標系での(e,2e)断面積を空間平均したものに限定される。本研究では、コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクスのより詳細な理解を目的として、レーザー電子励起により空間的に配向した分子を生成し、これを標的とした分子座標系でのbinary(e,2e)分光の開発を行うことを目的とした。この目的に向けて、平成17年度には最大64個の高速信号を並列処理する多重同時計測電子回路の開発を行い、平成16年度に行った全方位角2π型球型アナライザー及び電子検出用hexagonal-delay-line型二次元検出器の開発の成果を踏まえて、本研究に必要な実験設備をシステムとして完成した。平成18年度には本システムを、レーザー電子励起の代わりに解離イオンの反跳方向を測定する(非弾性散乱電子・電離電子・解離イオン)三重同時計測実験に転用することにより、目的とする分子座標系でのbinary(e,2e)分光実験に世界に先駆けて成功し、コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクスという新しい研究分野を創始した。一方、光電効果と物理的性質が大きく異なるコンプトン効果の物理の理解は、電子線コンプトン散乱の動力学的完全実験であるbinary(e,2e)分光が活発に行なわれてきてはいるものの、標的とする気相分子の空間的ランダム配向により、得られる情報は分子座標系での(e,2e)断面積を空間平均したものに限定されている。すなわち、コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクスの詳細な研究は、我々が世界に先駆けて行なった(非弾性散乱電子・電離電子・解離イオン)三重同時計測実験による定性的観測を除けば、皆無である。本研究では、コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクスのより詳細な理解を目的として、レーザー電子励起により空間的に配向した分子を生成し、これを標的とした分子座標系でのbinary(e,2e)分光の開発を行う。この目的に向けて、平成16年度には、下記の予備的研究を遂行した。(1)レーザー同期型パルス電子銃の開発(2)全方位角2π型球型アナライザーの開発(4)パルス電子線同期型(非弾性散乱電子・電離電子)同時計測用電子回路の開発以上のように、試作を要する設備の多くを平成16年度に完成することができた。この目的に向けて、平成17年度には、最大64個の高速信号を並列処理する多重同時計測電子回路の開発を行い、平成16年度に行った全方位角2π型球型アナライザー及び電子検出用hexagonal-delay-line型二次元検出器の開発の成果を踏まえて、本研究に必要な実験設備をシステムとして完成した。

本研究では、コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクスのより詳細な理解を目的として、レーザー電子励起により空間的に配向した分子を生成し、これを標的とした分子座標系でのbinary(e,2e)分光の開発を行うことを目的とした。この目的に向けて、平成17年度には最大64個の高速信号を並列処理する多重同時計測電子回路の開発を行い、平成16年度に行った全方位角2π型球型アナライザー及び電子検出用hexagonal-delay-line型二次元検出器の開発の成果を踏まえて、本研究に必要な実験設備をシステムとして完成した。平成18年度には本システムを、レーザー電子励起の代わりに解離イオンの反跳方向を測定する(非弾性散乱電子・電離電子・解離イオン)三重同時計測実験に転用することにより、目的とする分子座標系でのbinary(e,2e)分光実験に世界に先駆けて成功し、コンプトン散乱の衝突立体ダイナミクスという新しい研究分野を創始した。
放射光マイクロビームによる単一転位伝搬追跡手法の確立と窒化物半導体への展開

本研究は放射光マイクロビームを用いたX線回折測定により、窒化物半導体ヘテロエピタキシャル成長中の転位の挙動や格子ひずみの緩和の様子を観測することを目的としている。前年度まではフレネルゾーンプレートによる1マイクロメートルサイズのビーム形成技術の確立および窒化物半導体基板での測定手法の確立を実現した。本年度は量子ナノ構造として将来有望であるナノワイヤ構造においてその場X線回折測定を実施した。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL11XUの結晶成長その場X線回折装置を用いた。分子線エピタキシー法によりIn組成30%程度のInGaN/GaNナノワイヤ成長中にX線回折測定を行い、InGaNの格子ひずみの変化を調べた。微小サイズのナノワイヤからのX線回折を高感度に測定するためには高強度のビームが必要である。したがって、本年度は放射光のビームサイズを小さくするよりもビーム強度を高くすることを目的に、前年度までに使用してきたフレネルゾーンプレートではなく、試料手前に設置した4象限スリットによって100マイクロメートル角のビームを用いた。GaNナノワイヤ上のInGaNの成長初期は、GaNの格子に対して圧縮ひずみを保ったまま完全に歪んで成長することが分かった。その後、InGaNの長さが3ナノメートル程度に達した時に、圧縮ひずみの緩和が始まり、9ナノメートル程度で完全に緩和されることが分かった。さらに興味深いことに、圧縮ひずみの緩和が始まる長さ3ナノメートル程度から、ウルツ鉱構造だけでなくジンクブレンド構造に対応する新たな回折ピークが現れた。このことから、InGaN/GaNナノワイヤでは圧縮ひずみの緩和が始まるとともにウルツ鉱構造とジンクブレンド構造が混ざる構造多形を示すことが分かった。平成28年度は入射X線にフレネルゾーンプレートによる集光マイクロビームを利用することで、GaN基板の面内空間分布測定を実施した。100ミクロン角の領域を1ミクロンに集光したマイクロビームでX線回折を測定し、回折強度分布の面内空間マップを得た。回折ピークの検出にはDECTRIS社のPILATUS-100Kを使用した。その結果、GaN基板の面内空間に依存して、回折ピークの積分強度に変化は見られたものの、それが単一転位を反映しているかは断定できなかった。次に、回折ピークの積分強度だけでなく強度分布も詳細に捉えるため、検出器のピクセルサイズがおよそ1/6のCCD検出器を用いて同様の実験を行った。その結果、GaN基板のある領域に集光マイクロビームが照射されたときにのみ、ブラッグ反射の回折ピークの形状が完全結晶の時に現れるガウス分布ではなく、ストリークを有した特異な形状に変化することが分かった。回折ピークの形状については解析途中であるが、結晶の傾きや結晶面のずれを反映していると考えられるため、単一転位を捉えることができた可能性が高い。さらに、転位密度が異なるGaN基板を用いて測定したところ、転位密度に応じた回折ピークの形状の変化が得られた。次に同測定技術をヘテロ構造に適用するため成長済みのInGaAs/GaAs(001)基板を用いて、X線回折の面内空間分布測定を実施した。InGaAs薄膜の回折ピーク強度を空間マッピングしたところ、線状のコントラストが直交した強度分布が得られた。コントラストの線密度から推定して、InGaAs/GaAsヘテロ界面に存在するミスフィット転位の形状を再現することに成功した。平成28年度は予定どおり集光マイクロビームを利用した面内空間分布の測定技術を確立した。また、当初の予定である結晶成長中のその場測定については、結晶成長装置の都合により実施することができなかったが、代わりに平成29年度に実施予定の転位密度の違いによる転位と回折ピーク形状の相関を得ることができた。また、当初の予定では単一の貫通転位を捉えることを想定していたが、InGaAs/GaAs(001)ヘテロ構造において同測定技術を適用したところ、界面のミスフィット転位も捉えることに成功した。したがって、研究はおおむね順調に進展していると考えている。本研究は放射光X線をフレネルゾーンプレートによって集光することで、マイクロビームを形成し、ヘテロエピタキシャル薄膜に存在する単一転位の伝搬の様子を観測することを目的としている。前年度までに、マイクロビームの形成技術の確立およびGaN基板中に存在する単一転位と思われるひずみ分布を捉えることに成功している。今年度はヘテロエピタキシャル成長中の測定を試みようとしたが、結晶成長装置である分子線エピタキシー装置のトラブルで成長実験を行うことができなかった。現在は復旧しているため、同実験による単一転位の伝搬追跡は次年度に持ち越す予定である。一方で、放射光励起の発光分光測定を行うためのファイバーマルチチャネル分光システムを整備した。同システムは結晶成長装置内にある試料からの発光を観測するもので、対物レンズとコリメートレンズを追加することで、発光を高感度に検出する工夫が施されている。これまでに、テストサンプルとして、放射光励起によるGaN基板からの発光観測に成功している。さらに、同システムが試料XYステージと同期を取れるように改良したため、試料同一領域における蛍光発光とX線回折の同時測定が可能になった。放射光励起の発光分光測定はマイクロビームの照射領域におけるX線回折の結果を補う役割として当初計画していた。

しかし、発光特性のX線入射角依存性を調べることで、試料の深さ方向の情報が得られるなど、当初予期していなかった様々な展開が期待できる。結晶成長装置である分子線エピタキシー装置のトラブルで成長実験を行うことができなかった。現在は復旧しているため、成長実験による単一転位の伝搬追跡は次年度である平成30年度に持ち越す予定である。ただし、蛍光発光測定システムなどの周辺装置の整備は完了した。総合的に研究の進捗状況は「やや遅れている」と判断する。本研究は放射光マイクロビームを用いたX線回折測定により、窒化物半導体ヘテロエピタキシャル成長中の転位の挙動や格子ひずみの緩和の様子を観測することを目的としている。前年度まではフレネルゾーンプレートによる1マイクロメートルサイズのビーム形成技術の確立および窒化物半導体基板での測定手法の確立を実現した。本年度は量子ナノ構造として将来有望であるナノワイヤ構造においてその場X線回折測定を実施した。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL11XUの結晶成長その場X線回折装置を用いた。分子線エピタキシー法によりIn組成30%程度のInGaN/GaNナノワイヤ成長中にX線回折測定を行い、InGaNの格子ひずみの変化を調べた。微小サイズのナノワイヤからのX線回折を高感度に測定するためには高強度のビームが必要である。したがって、本年度は放射光のビームサイズを小さくするよりもビーム強度を高くすることを目的に、前年度までに使用してきたフレネルゾーンプレートではなく、試料手前に設置した4象限スリットによって100マイクロメートル角のビームを用いた。GaNナノワイヤ上のInGaNの成長初期は、GaNの格子に対して圧縮ひずみを保ったまま完全に歪んで成長することが分かった。その後、InGaNの長さが3ナノメートル程度に達した時に、圧縮ひずみの緩和が始まり、9ナノメートル程度で完全に緩和されることが分かった。さらに興味深いことに、圧縮ひずみの緩和が始まる長さ3ナノメートル程度から、ウルツ鉱構造だけでなくジンクブレンド構造に対応する新たな回折ピークが現れた。このことから、InGaN/GaNナノワイヤでは圧縮ひずみの緩和が始まるとともにウルツ鉱構造とジンクブレンド構造が混ざる構造多形を示すことが分かった。当初の予定では、GaN基板上にAlGaNを製膜しながら、転位挙動の空間分布をその場測定し、転位のすべり運動が始まる臨界膜厚を推定する予定であった。しかし、ヘテロエピ成長では転位挙動が複雑になり、回折ピーク形状の解析も困難になる可能性が高いため、まずはGaN基板上のGaNホモエピタキシャル成長やGaN基板の熱アニールによる転位挙動の空間分布を検討する方が得策と考える。その結果をもとにヘテロエピ成長に研究を展開していく予定である。フレネルゾーンプレートやそれを固定する架台の位置が、周辺環境のわずかな温度変化に起因する熱的なドリフトによって、大きくずれることがわかった。それによって、マイクロビームの照射領域が時間とともにずれてしまうことが判明した。今後は試料XYステージのスキャン方法を改良するなどの方策により測定時間の短縮を試みる。あるいは、ビームサイズはフレネルゾーンプレートよりも大きくなるが、スリットによりビームサイズを100マイクロメートルにすることでドリフトの影響を抑制することも検討する。
多径数安定過程の理論とその応用

安定過程の研究には,確率論からのアプローチの他、函数解析学(L^p等のバナッハ空間及び距離空間の理論)からの諸結果が必要でありまた、対称性(ある群に対して不変な構造)を持つ場合には群論的な考え方も必要となってくる。竹中と古城は安定型確率過程の決定性について研究を行った。丁度ガウス型確率過程がその2次元分布によって決定づけられるようにある種の安定型確率過程が(必ずしも2次元とは限らない)ある有限なd次元の周辺分布だけで決定されてしまう場合にその安定型確率過程はd次の決定性を持つと呼ぶ。竹中は点スペクトル型の多径数安定過程の決定性について、従来の証明を大幅に簡略化した初等幾何学的な証明を見つけた。これは1997年2月の研究集会で発表、統計数理研究所共同研究レポートに掲載予定である。古城は多重マルコフ型の場合を研究し、多重度と決定性との関係を決定した。これに関連し、渡辺は時空上のガウス場のラグランジェ軌道の拡散近似について結果をえている。村上及び濱谷は研究課題に関して、函数解析学的なアプローチを行った。村上は線形関数方程式に対し、零解の一様漸近安定性と基本解の総和可能性の同値性を証明し、また拡散項をもつある周期的関数微分方程式が周期解を持つことを示した。濱谷は、時間遅れをもつ非線形差分方程式の有界解の大域的吸引性について研究を行った。神谷は確率場の群不変性に関連し、ユニタリー群の部分群について研究を行い、u(1,n:C)及びPU(1,n:C)の離散部分群について結果を得た。
平賀譲文書を活用した産業技術史研究と新しいWeb技術による研究手法の開発

セマンティックWeb技術を利用することによって、デジタルアーカイブ上で公開されている史料に対する研究を支援するシステムの構築を行った。史料が持つ情報や史料の研究によって得られた結果をメタデータとして記述し、そのメタデータに対して検索や分析を行うことができる環境をWeb上に構築した。さらに開発したシステムを造船計画の変更に関する史料研究に適用することによって、システムの有用性の検証を行った。本年度の研究成果は、以下の各号である。(1)平賀譲が遺した艦艇計画・建造関係の技術資料を中心とする44,000点のデジタル史料群に対する検索・編集システムの基盤を開発した。(2)メタデータを付与した史料を活用した産業技術史分野での実例研究を行った。(1)については、セマンティックweb技術を用いて文書の名前、番号、種類、日付、内容キーワードなどのメタデータをRDF形式で44,000件の史料に対して保存・管理し、インターネット上での検索が行えるシステムとなっている。このシステムとメタデータは現在研究室内のサーバに存在し、研究上必要である機能を備えたポータルサイトの基盤として開発された。またwebブラウザが起動するPCさえあればいつでもどこでも使用することができる。検索を行う際には「夕張」とキーワードを入力することによって、当時の建造史料が分類される「夕張」「巡洋艦」「球磨型」というトピックが参照され、これらに関する当時の図面や設計案、雑誌に登場した論評にリンクがなされ、平賀譲ディジタルアーカイブ(萌芽研究19650252課題名:平賀譲ディジタルアーカイブ公開並びに研究体制構築と産業技術史的研究)内の原史料が表示される。同時に、約4万点の史料における(2)で取り扱った分野において、インデックスタグとなるメタデータを付与した。(2)については、開発した検索システムと付与されたメタデータを活用し、実例として巡洋艦夕張の排水最増加原因を検証した。検証を行う過程において、メタデータと共に蓄積した史料を時系列順に整理・分類し直すことによって、当時の軍艦の図面、建造状況、公開試験の詳細なデータや設計者自身の考察などが記された史料を分析した。これらの分析を基に、当時の設計者がどんなことを考え、設計を行っていたか明らかになり、技術史の観点から研究成果が得られた。(1)メンバーによる史料の活用を円滑にするために、公開されているディジタル史料に対する検索システムを開発した。(2)検索システムで利用するためのメタデータ付与支援システムを開発した。(1)については、セマンティックweb技術を用いて文書の名前、番号、種類、日付、内容キーワードなどのメタデータをRDF形式で保存・管理し、インターネットを経由してメタデータ中を検索するユーザインタフェースを整備した。このユーザインタフェースは共同で歴史研究に取り組むことのできるポータルサイトの基盤として開発された。約4万点の史料のうち、歴史研究のシナリオに基づいて特定の資料についてインデックスタグとなるメタデータの付与を行い、一部の文書のメタデータ検索を可能にした。(2)については、開発した検索システムで利用するためのメタデータの付与機能の検証を行った。前年度と同様に巡洋艦夕張の排水量増加原因の検証シナリオにおいて開発したシステムでは、「夕張」とキーワードを入力することによって、当時の建造史料が分類される「巡洋艦」「球磨型」「長良型」というトピックが参照され、関連資料が得られるが、得られた資料にさらにメタデータを追加することで新しいリンク情報を作成する機能を実装した。この機能により、資料間の基本的な関連付けに加えて、シナリオに依存した資料のつながりを記録することができ、歴史研究の新しい支援が可能であることが示された。本研究では平賀譲デジタルアーカイブが所蔵する史料を対象とし、デジタルアーカイブにおける史料研究を支援するシステムを構築した。この研究の背景として、デジタルアーカイブは歴史史料をインターネットで広く一般に公開しているが、それら既存システムの多くが史料の閲覧機能の提供に留まっており、調査結果の保存や史料の比較、研究者間の情報共有といった史料研究を行うには十分な機能を有していない。開発したシステムは史料の探索・蓄積・考察の三部構成でウェブ上に構築される。研究者は史料の書誌情報が保存された共有データベースから史料を取得する。外部アーカイブに所蔵される史料についても、その書誌情報をシステムにアップロードすることによって検索対象として扱うことができる。それら史料に対する調査結果は各研究者に与えられるデータベースに保存され、史料の比較や検討が行われる。さらに本システムは汎用な外部ツールであるEvernoteと連携することにより、個別の研究から得た知見を複数研究者間で共有できる環境を構築した。史料が持つ情報はセマンティックウェブ技術を用いて管理される。各史料はRDFモデルによって記述し、史料名や作成年月日といった書誌情報を保存するためのメタデータと、調査メモや編集者名といった調査結果を保存するためのメタデータを持つ。また研究に必要な歴史事象に関する知識をひとつのオントロジーを用いて定義した。本研究では平賀文書で用いられる戦艦名や人名といった基本概念の上下関係、またそれら基本概念に関する同義語を定義し、それを辞書として用いることにより、研究テーマに即した関連史料の網羅的な検索や比較を支援する。

ケーススタディとして、書籍で紹介されている戦艦「長門」の煙突本数減少の原因追究に関する歴史研究をシステム上で再現した。また電気溶接に関する研究を二名のユーザによって再現し、グループ研究におけるシステムの有用性を検証した。
外部刺激で構造と機能を可逆的にスイッチできるπ共役超分子ナノファイバーの創成

超分子ナノファイバー(SNFと省略)は、その異方的な形状に由来した物性を有するため、有機エレクトロニクス材料として興味深い。SNFを作成するためには、π共役分子に長鎖置換基を導入した分子設計が一般的である。しかし、その柔軟性のために分子の配向が乱れ、機能を損ねる一因であった。一方本研究では、極性置換基であるメチルエステル基をπ共役分子(ここではデヒドロベンゾアヌレン誘導体)に非中心対称的に導入することによって、結晶性のSNFの創出に成功した。このSNFは超音波を照射することで、異なる分子配列をもったSNFへと構造転移する。この構造転移は、ファイバーの電荷移動度を大きく変調させる。共役分子が自己集合して形成する超分子ナノファイバー(SNF)は、その異方的な形状に由来した機能性を発現できる。そのため、有機エレクトロニクス材料や太陽電池などの多岐に渡る分野に革新をもたらす次世代材料として注目を集めている。このSNFに外部刺激応答性を付与して可逆的に物性を制御することができれば、さらに有用なスマートマテリアルとなる。本研究では、ベンゼン環をアセチレンやブタジインで架橋したπ共役環状分子「デヒドロベンゾアヌレン(DBA)」の非中心対称的な位置に剛直な極性官能基であるカルボン酸メチルエステルを導入したブーメラン型の一連の分子を用いて外部刺激応答性の高機能性SNFの創製を行った。このようなDBA誘導体は、π-π相互作用に加えて双極子ー双極子相互作用が分子のスタッキングを促進する一方で、分子の低対称性がスタッキング軸と直交する方向への自己組織化を阻害するために、高アスペクト比のSNFを与えることが期待された。実際、過飽和溶液を急冷することによって、結晶性の高いSNFを簡便に作成でき、特にオクタデヒドロジベンゾ[12]アヌレン誘導体のSNFは、これまで報告されているSNFよりも一桁ほど大きな電荷移動度を示すことを明らかとした。この高い移動度は、SNFの高い結晶性に由来する。すなわち、従来のSNFは、柔軟な長鎖置換基を導入した分子が用いられてきたが、その方法は汎用性がある一方で、低結晶性に由来する乏しい電荷輸送能や精密な構造制御の困難さが問題であった。一方、本系は、剛直なメチルエステル基のみを有するために高い結晶性が実現した。さらに、このSNFに外部刺激として超音波を照射すると、別の構造をもつ熱力学的により安定なSNFへと転移することが明らかに立った。この構造転移にともない、電荷輸送挙動も顕著に変化した。本研究では光、熱、音などの外部刺激によって、分子配列変換および物性変調が可能な激応答性超分子ナノファイバーの創製を目的としている。具体的には、刺激応答性部位を有するπ共役分子が自己集合した超分子ナノファイバーを作成し、それらに外部刺激を与えて分子配列変換および物性変調を達成する。本年度は、オクタデヒドロジベンゾ[12]アヌレン(以下12DBAと省略)をパイ共役コアにもち、2つのメチルエステル基が非中心対称に導入された誘導体1が形成する超分子ナノファイバーの結晶性、分子配列、光電子的挙動を明らかにするとともに、超音波の照射による分子配列変換および物性変調について検討した。12DBA 1は、超分子ファイバーを与える従来の分子のように長鎖アルキル基のような置換基を持たないにも関わらず、その分子形状とエステル基間の静電的な相互作用によって、極めて異方的に結晶成長し、結晶性のナノファイバーを与えた。12DBA 1はいかなる条件下でも単結晶を与えなかったため、理論的な結晶構造予測によってファイバーの構造を考察した。その結果、多くの場合では極性分子はその双極子を打ち消すように交互に積層するが、このファイバーにおいては分子が同じ方向を向いて積層したモチーフ構造をもつことが示唆された。興味深いことに、ファイバーに超音波を照射すると、照射前とは異なる分子配列をもったナノファイバーへと構造転移することがわかった。さらに、その構造変化に伴ってファイバーの電気的特性(電荷移動度)が大きく変化することが明らかとなった。デヒドロベンゾ[12]アヌレンをパイ共役コアにもつ分子の超分子ナノファイバーの構築に成功しているが、そのファイバー中における分子配列の決定が困難であった。その理由として、この分子は結晶化せず常にナノファイバーを与えるためX線による構造解析ができず、またファイバーの配向性のためPXRDパターンによる解析もできないためであった。しかし、理論計算を駆使した「結晶構造予測法」に基づき候補となる結晶構造を計算し、その理論的なPXRDパターンを実測のPXRDパターンと比較することによって、確からしい構造を明らかにできるめどがついた。

実験的にナノファイバーの分子配列を決定することは困難であるため、理論計算を駆使した「結晶構造予測法」に基づき候補となる結晶構造を計算し、その理論的なPXRDパターンを実測のPXRDパターンと比較することによって、確からしい構造を明らかにする。計算コストは分子のサイズに大きく影響するため、計算レベル等を慎重に検討する。また、コアを12DBA以外の構造にした分子の合成を進める。本年度の未使用額は、新しいパイ共役分子の合成を行うための試薬や溶媒等の消耗品の購入のためであった。本年度は超分子ナノファイバーの構造同定の段階でやや遅れがみられたが、理論計算により解決の見通しが立ったため、来年度は新しい分子の合成を行い、研究を推進する。未使用額は計画通りこれに当てる。
自励振動ゲルを用いた新規化学システムの構築

26年度が最終年度であるため、記入しない。人間の肌は、外部環境の変化を迅速に感知し活性化するイオンチャンネルを有する。そこで本研究では、体温近傍の温度変化に対して化学振動反応を誘起し、その変化を周期的パルス信号として発信するとケミカルサーモセンサーを開発することを目的として研究を行った。特定温度領域に上限臨界溶液温度(UCST)および下限臨界溶液温度(LCST)を持つ温度応答性ポリマーの合成を行うとともに、化学振動反応であるBelousov-Zhabotinsky (BZ)反応の金属触媒を含有するゲルマトリックスの作製を行った。可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合によりN-イソプロピルアクリアミド(NIPAAm)と両性電解質3-(N-(3-メタクリルアミドプロピル)-N, N-ジメチル)アンモニウムプロパンスルホン酸(MAPDSP)からなるブロックコポリマー(poly (NIPAAm-b-MAPDSP))を種々のブロック比で合成し、マクロモノマーも含むポリマー合成条件の探索、作成したブロックコポリマーのNMRやGPCによるキャラクタリゼーション、および高分子溶液の相転移温度測定を行った。高分子溶液の透過率は温度上昇と共に増加するが、30度近傍の温度を境に減少し、その後40度近傍で再び増加する結果となった。またBZ反応の金属触媒(ルテニウム錯体)を固定したポリジメチルアクリルアミドからなるゲルマトリックス中でBZ反応を生起させ、自励振動挙動の温度依存性を詳細に検討した。新規な温度応答性高分子を合成することができ、目的に適合する温度応答性が確認された。合成したポリマーのマイクロカプセル化およびそれらを含有したサーモセンサーの作製を行う。
大学法の日独比較研究-新公共管理による大学自治の変容-

ドイツでは,大学運営に競争原理・成果主義を導入することによって生じる法的な問題点について,学説の蓄積がある。そこでは,例えば,(1)州立大学について国のコントロールがどの程度及ぶべきか,いかなる手法によるコントロールが適切か,(2)大学入学資格の制度を通して学生に対して大学学修の機会を保障する配分参加権の理念をふまえて中央で学籍を配分する仕組みのもとで,大学自身が独自の入試を実施することによって自由に学生を採用する制度をどのように構築すべきか,(3)大学自身が授業料を決定することはどの程度可能なのか等について検討されている。上記(2)と関連して,ドイツでは大学入試や大学の修了と結びつけられている司法試験や医師国家試験の合否をめぐって行政訴訟が多く提起されており,大学法の考察にとって国家試験制度の検討も憲法学・行政法学の重要な課題となっている。国家試験の合格者数を成果ととらえると,ドイツでは成果の公正さの確保に司法が果たしている役割が大きいと言える。一方,わが国では,試験判定をめぐる紛争が,必ずしも法律上の争訟とは言えないと考えられてきたため,判例の数も少なく,公正な試験判定のための解釈論・制度論を展開する素地が十分ではなかったと思われる。大学の成果の公正な把握のための解釈論・制度論を展開するためには,試験争訟に関する豊富なドイツの判例を検討することが有益である。また,大学間競争は,学生の獲得競争でもある。そこでは,どのような入試戦略によってそれぞれの大学が学生を獲得するかが重要な課題となり,入試制度のあり方が問われてくる。この点については,わが国では,東京高裁平成19年3月29日判決(判例時報1979号70頁)が,入試判定において年齢を考慮することが可能か,という形で大学の入試判定における裁量の広狭を検討させる素材を提供している。大学間の競争を想定した新公共管理型大学運営のシステムにおいては,大学入試制度における大学自身の判断の余地は拡大されるのかが問題となりうる。下記5(1)で揚げた判例研究では,ドイツの試験争訟の動向について簡単な紹介を行うとともに,わが国の試験争訟のあり方について若干の提言を行った(下記「4研究成果」を参照)。平成19年8月、独立行政法人経済産業研究所「経済社会の将来展望を踏まえた大学のあり方」研究会のメンバーとしてドイツ諸州における大学政策の動向について調査を実施した(ハンブルク大学、ミュンスター大学、エアランゲン・ニュルンベルク大学、フンボルト大学で実施)。また、平成20年3月に本科研費を使用して再びドイツで調査を実施した。これらの調査では、連邦制度改革を目的とした憲法改正により、連邦の大学制度に関する競合的管轄が廃止され、大学大綱法も廃止されることから、従来にもまして諸州における大学制度の多様化が推し進められつつある状況を確認することができた。ただし、方向性としてはドイツ型新公共管理モデル、すなわち新制御モデル(Neues Steuerungsmodell)に即した制度が形成されているという点で諸州の動向は共通している。平成19年10月12日、経済産業研究所において、上記の調査内容およびブランデンブルク大学法に関する連邦憲法裁判所決定につき報告する機会を得た。連邦憲法裁判所の決定では、新制御モデルを導入した同法の憲法適合性、とりわけ大学管理機関の強化、大学・教員評価の仕組み、学外成員からなる大学監事会(Hochschulrat)の合憲性が審査された。

結論は合憲であったが、ブランデンブルクの場合、大学監事会の権限は、主に大学管理機関に対する助言である。他州の大学法では、監事会に強力な権限が付与されていることがあり、この場合、公権力の行使を行う主体としての監事会の民主的正統性の問題が生じる。したがって、なお、諸州の大学法の憲法適合性を精査する必要性があり、すでに、諸州の大学法を素材として多くの論考が公表されている。収集した資料をもとに、今年中にはドイツ大学改革の公法学的な検討に関する論考を公表する予定である。本研究は、国立大学法人が採用した新公共管理型の大学運営のもたらす大学自治の変容につき法的な観点から考察を加え、同法が予定する国と大学の法的関係および大学内部機関間の法的関係の解明を目的とした。大学自身による組織運営・内部統制がどのように行われるのか、そうした自律的システムに対して監督官庁の関与がどのように行われ(民主的正統性の要請・程度の問題)、さらに当該関与を通して形成される法的関係はどのようなものなのか(外部法・内部法の問題)等である。これらの論点の解明は、我が国の大学法制の検討においても不可欠である。本研究では主にドイツの文献の収集を進め、さらに、これらの資料を通してドイツの新公共管理型大学のイメージをつかむことができた。一方、我が国では、国立大学法人制度を考察する上で、参考となる判例が出されている。東京高判平成19年3月29日判例時報1979号70頁は、国立大学法人が実施する入試で不合格となった原告が、合格の意思表示を求めて提訴した事案である(自治研究平成21年6月号で評釈を公表予定)。本判決では入試判定に際しての裁量の統制が問題とされたが、競争原理を導入している国立大学法人制度の場合、こうした入試判定における大学の裁量が広がる可能性がある。大学の個性化の推進により競争力を高めるという思考と、各大学がどのような学生を入学させるかの問題は密接に関連するからである。ドイツでも競争原理の導入が大学入試制度における大学自身の判断の余地の拡大を導く点が指摘されるとともに、このことが、大学入学資格の制度を採用し、学生に対して大学学修の機会を保障する配分参加権の理念と整合的と言えるかが問題とされている。今後は、我が国の上記判例を念頭に置きつつ、ドイツの大学入試制度及び国家試験制度をめぐり生じている判例・学説の検討を進めたいと考えている。
視環境に適応する色恒常性の神経回路モデル

本研究では,色情報表現の最適性をはかる基準として冗長度最小化原理に着目し,こうした原理に従って視環境に適応する神経回路モデルを構築した.視覚神経系における色受容は,3種の錐体により行なわれることが知られているが,これら錐体による三原色表現は,その感度特性が互いにオーバーラップしていることから,それらの応答の相関が高くなるため,極めて効率が悪い色情報表現となっている.そこで,生物学的にも妥当と考えられている反ヘブ学習によって,こうした三原色表現から,冗長性の低い色情報表現への変換を適応的に実現する神経回路モデルを構築した.その結果,学習により得られた色表現が,実際の視覚神経系においてみられるような反対色表現となっていることが明らかとなった.さらに,学習により得られた色表現と色恒常性の関係を調べるために,異なる3種類のスペクトル組成を持つ照明光を用い,視環境の変動を表現し,提案モデルが実現する色恒常性の度合を,色差を用いて定量的に調べた.その結果,提案モデルは照明光の色が変動することを,色表現の冗長度の増加により感知し,さらに照明光の色に適応的に順応することにより,ヒトと同程度の色恒常性を実現できることを明らかにした.これにより,最適な色情報表現を学習により獲得するという,従来の色恒常性モデルには無かった新しい観点から,色恒常性現象を説明できることを示した.本研究では,色情報表現の最適性をはかる基準として冗長度最小化原理に着目し,こうした原理に従って視環境に適応する神経回路モデルを構築した.視覚神経系における色受容は,3種の錐体により行なわれることが知られているが,これら錐体による三原色表現は,その感度特性が互いにオーバーラップしていることから,それらの応答の相関が高くなるため,極めて効率が悪い色情報表現となっている.そこで,生物学的にも妥当と考えられている反ヘブ学習によって,こうした三原色表現から,冗長性の低い色情報表現への変換を適応的に実現する神経回路モデルを構築した.その結果,学習により得られた色表現が,実際の視覚神経系においてみられるような反対色表現となっていることが明らかとなった.さらに,学習により得られた色表現と色恒常性の関係を調べるために,異なる3種類のスペクトル組成を持つ照明光を用い,視環境の変動を表現し,提案モデルが実現する色恒常性の度合を,色差を用いて定量的に調べた.その結果,提案モデルは照明光の色が変動することを,色表現の冗長度の増加により感知し,さらに照明光の色に適応的に順応することにより,ヒトと同程度の色恒常性を実現できることを明らかにした.これにより,最適な色情報表現を学習により獲得するという,従来の色恒常性モデルには無かった新しい観点から,色恒常性現象を説明できることを示した.
体内水素発生を可能とするシリコン微細粒子の創製法とヒドロキシルラジカルの消滅

シリコン微細粒子の表面処理方法として、過酸化水素水処理、特にその濃度依存性を検討した。過酸化水素水の濃度を、3%、5%、10%、20%に設定した場合、シリコン微細粒子上に形成される酸化シリコン膜の膜厚は、1.0nm、1.1nm、1.6nm、1.8nmと過酸化水素水の濃度と共に増加した。pH8.3、36°Cの腸内擬似環境の下で5時間かけて発生する水素量は、3%過酸化水素水処理で276mLであったが、15%過酸化水素水処理では428mLに増加した。過酸化水素水の濃度を増加することによって、シリコン微細粒子の親水性が向上し、水との反応性が向上した結果と結論した。pH調整剤として、Na2CO3+NaHCO3が有効であることを見出した。このpH調整剤は無毒であり、食品や医薬品に適用できる。Na2CO3とNaHCO3の濃度比を変化させることによって、pHを8.210.0に容易に調整できる。シリコン微細粒子と36°Cの水溶液を20時間反応させ発生した水素量は、77mL(pH8.0)、564mL(pH8.5)、782mL(pH9.0)、1079mL(pH9.5)、1382mL(pH10.0)とpHの増加と共に増加した。一方、水素発生反応前後で、pHは変化しなかった。この結果から、水素発生反応に、水酸化物イオンが触媒として働いていることがわかった。シリコン微細粒子の形成条件を調整して、種々の結晶子サイズを持つシリコン微細粒子を形成した。水素発生速度は、サイズを小さくすれば増加した。一方、5日間に発生する水素発生量は、ほとんど結晶子サイズに依存しなかった。シリコン微細粒子を含有するシップ剤を作製した。シップ剤を1日間炎症が起きている皮膚に張り付けることによって、炎症が抑制されることがわかった。シリコン微細粒子の水素発生能を、表面処理及びpH調整剤によって、800mL/g以上に向上させることができている。これは、当初計画以上である。シリコン微細粒子のサイズと水素発生能の関係も、見出すことができた。シリコン微細粒子を含有するシップ剤により、炎症が抑制されることも見出すことができた。一方、レーザー誘起蛍光法によるヒドロキシルラジカルの観測に関する研究が、若干遅れている。引続き表面処理方法を検討して、シリコン微細粒子の水素発生能をさらに高める予定である。また、医薬品に繋げるために、シリコン微細粒子の安全性を確保する。特に、シリコン微細粒子が血管に侵入して脳梗塞等を起こさないことを証明する。シリコン微細粒子のサイズ(結晶子サイズおよび凝集体サイズ)を制御するとともに、たとえ血管に侵入しても問題がないことを証明する。このため、血液環境(pH7.4、36°C)において、シリコン微細粒子から生成する酸化シリコンの溶解速度を求める。皮膚から放出されるヒドロキシルラジカルを、レーザー誘起蛍光法によって観測するため、装置の感度向上を図る。皮膚とレーザー光の距離を小さくするとともに、蛍光の取り込み角を広げることによって、感度を向上させる予定である。