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社会ネットワーク分析による市場均衡メカニズムの研究

産業集積の分析により、巨大なネットワークの中にはごく少数のエリート企業が作るコアが存在し、川下部分において、眼に見えない力でネットワークをエンジンとして動かしている。市場の価格メカニズムとしては、川上の中小企業に対して、川下のエリート企業が有利な立場にある。「柔軟な専門化」と言われ多くの企業が集まる産業集積においても、ネットワーク構造からみるノードの位置と役割により、収益の分配の偏りが大きく、富の公平な分配を妨げる関係性による市場構造が存在する。この度の研究の目的は計量経済学分野で行われてきた市場均衡のメカニズムを、最新の欧米の組織論や経済社会学での理論研究及び欧米のビジネス・スクールでの企業戦略分野での実証研究を踏まえ、社会ネットワーク分析からの市場均衡モデルの実証研究を試みるものである。経済学においては合理的な参加者の前提に立つ市場モデルを構築してきたのに対し、ネットワーク分析では行為者のネットワーク上での役割や位置が構造・制度などを作り出し市場均衡を生み出すと考える。本年度の実績は、第一に、東京都大田区の産業集積における企業間ネットワークの分析では、下請関係の計量的なネットワーク分析による工業製品の生産におけるマーケットの構造分析を行った。その成果は、代表者とカリフォルニア大学のDouglas White教授との共同研究として、Santa Fe Instituteのワーキング・ペーパーとして公表された。また、これらの研究から派生した産業集積のネットワーク構造分析はCenter on Organizational Innovation, Columbia Universityからの2本の共著ワーキング・ペーパーとして公表され、2006年8月に行われたAnnual Meetings of American Sociological Association(アメリカ社会学会年次大会)ではふたつのセッションで共同研究発表された。さらに、これに関連するネットワーク分析の結果は『組織科学』2007年4月号で代表者の単著論文として発表される。第二に、日本企業のIR活動とネットワーキングに関する実証研究では、特に金融機関担当者、企業IR担当者、M&Aコンサルタントなどとのインタビューを研究代表者が続ける一方で、文献資料の検索と分析、計量データの構築・分析が行われ、継続されている。この度の研究の目的は、アダム・スミスが「神の見えざる手」と呼んで以来、計量経済学分野で行われてきた市場の一般均衡のメカニズムを、最新の欧米の組織論や経済社会学(economic sociology)での理論研究及び欧米のビジネス・スクールでの企業戦略分野での実証研究を踏まえ、社会ネットワーク分析からの市場均衡モデルを構築し、市場の構造を分析する実証研究を試みる先駆的なものである。2年目である平成19年度は、第一の東京都大田区の産業集積における企業間ネットワークの分析では、計量的なネットワーク分析による下請関係の工業製品の生産における市場の構造分析を続けてきた。この生産市場の分析については、分析と理論及び実証研究の更なる展開を進め、8月にはアメリカ・フィラデルフィア市で開催されたAcademy of Management年次大会でManagement and Organization Theoryセクションにおいて、集積の生産市場の均衡について、Douglas R.White教授(University of California)との共同研究の成果を研究代表者が報告発表した。また、12月には、査読付き学術論文としてStructure and Dynamics(University of California Press)に共著論文を出版した。これ以外に、昨年来の共著の3本のワーキング・ペーパーを学術論文として出版するため、投稿準備の分析と執筆や修正と再投稿の作業を続けている。また、第二の企業のM&AやIRに関する研究では、金融機関担当者、コンサルタント、事業会社のトップ及び担当者などへのインタビューを続けながら、文献調査と基礎資料の収集及び分析を続けている。この度の研究の目的は、最新の欧米の組織論や経済社会学(economic sociology)での理論研究及び欧米のビジネス・スクールでの企業戦略分野での実証研究を踏まえ、社会ネットワーク分析から市場の構造的なメカニズムの理論化への試みとして、実証研究を試みるものである。3年目である平成20年度は、東京都大田区の産業集積における企業間ネットワークの分析では、計量的なネットワーク分析による下請関係の工業製品の生産における市場の構造分析を続けてきた。この生産市場の分析については、分析と理論化を進め、7月にはイタリア・ミラノ市で開催されたAcademy of International Business年次大会で、集積の生産市場の均衡について、Douglas R.White教授(University of California)との共同研究の成果を研究代表者が報告発表した。2007年に共著英文学術論文出版した後、その他共著の3本のワーキング・ペーパーを英文学術論文として出版するため、投稿準備の分析と執筆や修正と再投稿の作業を続けている。また、これらの成果は社会ネットワークからの組織研究として単著日本語叢書の一部として出版すべく現在執筆を進めている。
線条体外側部投射ニューロンにおける左右非対称遺伝子発現の生理的意義の解明

本研究では、ラット線条体外側部におけるカドヘリン20(Cdh20)遺伝子発現細胞の分布と利き手との相関性をfood reachingタスクと組織学的解析により検証した。近交系ラットでは、右利きと左利きの割合が半数であり、右利きラットでは、線条体の前方部におけるCdh20発現細胞数が右側で優位であった。左利きラットでは、Cdh20発現細胞数に左右差が認められなかった。これらの結果から、Cdh20発現細胞の分布と利き手との間に相関性がある可能性が示唆された。25年度は、昨年度の研究推進方策に基づき、遅れていたラットの飼育施設の調整を行い、ラット利き手判別テスト(food reaching task)とその後の遺伝子発現解析の実験系を確立した。これまでの予備的な利き手判別テストでは、クローズドコロニーのSDラットを用いたが、今回は遺伝的背景が同一の近交系ラット(F344)を用いて一連の解析を行った。正確な利き手判別テストを行うために、まず幾つかの先行研究を参考にしてプロトコールの改良を行った。与える餌の量を調節することで、5日間かけて体重を約1013%減少させた後、food reaching task boxで餌取得のトレーニングを行い、翌日50回、さらに体重を維持しながら4日間タスクを行い、全てビデオで録画した。合計250回のタスクから右または左使用スコアを算出し、ラットの利き手を判別した。先行研究を参考に95%以上のスコアで利き手を判別した結果、現在まで解析した12週齢の雄ラットは全て右利きであった。これらの個体における線条体でのカドヘリン20遺伝子の発現細胞の分布は、frontal切片において、前方線条体のレベルでは左側腹側外側部で発現細胞数が優位に多く、中間の線条体では同程度、後方線条体レベルではむしろ右側腹側外側部で発現細胞数が優位に多かった。比較のために用いたドーパミンD1, D2受容体のmRNA発現細胞の分布には、線条体の前後レベルでの左右差は認められなかった。これらの観察結果から、1) F344系統ラットでも線条体腹外側部にカドヘリン20遺伝子の局所的発現が認められ、2)線条体におけるカドヘリン20遺伝子発現細胞の分布は脳の前後方向に左右差が存在し、ラット系統間において左右非対称性発現パターンが保存されていることが示唆された。交付申請書に記載した研究計画に基づき、ラットの飼育が可能となるまでに、計画を修正しながら、マウスによる実験計画の代替が可能かどうかをまず検討した。マウスにおいても利き手の機能的左右差は報告されている。しかしながら、マウスではラットと異なり、右利き、左利きの割合に偏りは低いとされている。利き手行動とカドヘリン20遺伝子発現の関連性の解析が可能であるかどうかを明らかにするために、マウス生後脳におけるカドヘリン20遺伝子の発現様式をin situハイブリダイゼーション法により解析した。以前の解析において、SDラット2週齢、4週齢、および8週齢では、大脳皮質の第4および5層のニューロンと、線条体の外側領域の一部のニューロンに発現が認められたが、今回の解析から、BL6の近交系マウス脳では、カドヘリン20遺伝子の発現パターンがSDラットと異なっている部分が存在した。例えば、2週齢、4週齢マウスの大脳皮質ニューロンでの発現は、ラットと同様に第4層、5層ニューロンに認められたが、線条体外側部ニューロンでの発現が認められなかった。一方で、マウス脳では、カドヘリン20遺伝子は、大脳灰白質、脳梁、および線条体のオリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)と考えられる集団にも特異的発現が検出された。このような結果から、大脳皮質ー線条体経路および利き手の側方化に注目した実験計画には、マウスを適切に用いることはできないと判断した。しかしながら、今回の解析を通じて、マウスでは線条体外側部ニューロンでの発現が見られないことと、マウスでは利き手の側方化がほとんどないことは、ラットにおいてカドヘリン20遺伝子の線条体での左右対称、非対称発現と利き手の側方化での相関性を示唆するものと考えられる。昨年度の研究推進方策に基づき、利き手テスト後の個体においてカドヘリン20遺伝子の発現解析を行った。近交系ラット(F344)雄を7週齢で購入後、単独飼育を行い、10週齢で1日間50回、4日間のfood reachingタスクを行った。その結果、タスクを行った8匹において、右利きが3個体、左利きが5個体であった。近交系でないラットを用いた過去の利き手テストの結果では、集団内において右利きが約70%、左利きが約20%、および両利きが約10%と報告されており、F344ラットでは、集団レベルにおいてやや左利きへの側方化が認められる可能性が新たに判明した。

切片の損傷がなく発現解析が達成できた個体(n=5)の内、右利き個体では、線条体前方部でのカドヘリン20遺伝子の発現細胞の数が右側で優位であり(n=2/2)、左利き個体では、発現細胞の数に優位な左右差が認められなかった個体(2/2)と左側でやや発現細胞数が優位である個体(n=1)が存在した。これらの結果から、線条体の前後方向におけるカドヘリン20発現の左右差と利き手の間に関連性があることが示唆された。カドヘリン20遺伝子が発現する線条体腹外側部の形成過程を明らかにするために生後1および2週齢のSDラットにおいて、既知の線条体のマーカー遺伝子との発現ドメインの比較を行った。1週齢では、線条体の前後方向に沿って、CB1Rが線条体の中間部から前方にかけて発現し、Gpr155は線条体の中間部から後方にかけて発現勾配が認められるが、カドヘリン20の発現は発現開始時からCB1RとGpr155が重なる中間部の狭い領域に限定されていた。また、カドヘリン20陽性の投射ニューロンの大部分は、Drd1発現の直接路ニューロンであることが判明した。このことから、カドヘリン20の発現で区別可能な直接路ニューロン新規サブタイプが存在することが明らかとなった。神経発生学当初の25年度の計画では、カドヘリン20遺伝子発現の活動依存性について検討する予定であった。しかしながら、25年度は昨年の計画の修正に基づき、利き手判別テストと遺伝子発現解析の確立に時間を要したため、25年度は、カドヘリン20遺伝子の活動依存性について検討することが出来なかった。したがって、研究目的を達成するための実験を26年度に持ち越すこととなったため、総合的判断により遅れていると自己評価した。24年度は、これまでほとんど明らかにされていない脳機能の左右非対称局在・側方化の分子メカニズムについてアプローチするために、利き手に注目し、その側方化とカドヘリン20遺伝子の線条体、大脳皮質における非対称遺伝子発現との関連性の解析を計画した。自治医科大学への異動に伴い、所属研究室でのラット飼育実験施設の調整などをスムーズに進めることができず、ラットの飼育ができなかった。交付申請書に記載した、実験計画を修正し、ラット飼育が可能となるまでに、マウスでの代替実験を行った。しかしながら、実験結果からマウスではカドヘリン20遺伝子の線条体外側部での発現パターンが異なり、実験計画を遂行するにはマウスでの実験には限界があることが明らかになった。これらの結果を受け、全体的に判断すると交付申請書に記載した研究の目的を達成するための24年度計画については、遅れていると自己評価せざるを得ない。26年度は初年度に提示した年次計画を修正する。利き手テストと遺伝子発現解析を継続し、カドヘリン20遺伝子発現細胞分布の左右差を定量化し右利きおよび左利きとの関連性をさらに追求する。特に、左利きの個体において、カドヘリン20遺伝子の発現細胞の分布が右利きのものと逆なのかそれとも異なるパターンなのかどうかを明確にする。また初年度に提示した年次計画で25年度に予定していた活動刺激によるカドヘリン20遺伝子発現調節についての可能性の検討についても実験を進める。具体的には、生後初期での右または左手使用の遮断を行い、その後の線条体腹側外側部での発現に変化が認められるかどうかを解析する。25年度は、年次計画を修正する。具体的には、SDラット系統以外の近交系ラットでの線条体のカドヘリン20遺伝子の発現を確認し、ラット飼育環境を調整する。
可動堰の大型化に伴い新たに発生した低周波騒音問題の防止方法

河川における堰の設置は治水計画における重要な位置を占めており,予算上でも大きな問題となる。堰には固定堰や可動堰などがあるが,流量のコントロールには可動堰が有利である。これらの堰には,水流が堰を越えて落下するときの水膜(越流水)が振動(自励振動)を起こすことが知られている。その振動防止方法は,堰に取付けたスポイラで越流水膜を割き,越流水膜と堰の間に閉空間が形成されない様にすることであるとされてきており,また実際に振動の防止に効果を上げてきている。しかし,近年の可動堰の大型化に伴い従来のスポイラでは対処できない場合が発生しており,低周波の騒音問題が起っている。本研究では,振動発生時におけるデータの収集とその解析により振動発生メカニズムの同定を行った。まず,落下水膜の振動の発生原因を調べることを目的とし,鉛直に落下する水膜の挙動について実験と解析を行い以下のことを明らかにした。振動の発生メカニズムは,微小な乱れが生じた水膜が落下することによって圧力の乱れを引き起こし,閉空間を介して横方向に揺する仕事に変換されることで更に大きな乱れへ成長する,水膜が落下するエネルギのフィードバックであると考えられる.落下水膜を横方向に揺するために必要なエネルギの条件から計算をすると,Sの値は整数値+1/4程度となり,実験結果と一致する.閉空間を介したフィードバックを遮断するように,閉空間内部にバッフルを設置すると振動が起こり難くなる.その最適な取り付け位置は水面から100mm程であり,これは最も大きな仕事をする,水面付近の半波長が上流に供給する圧力を遮断しているためであると考えられる.河川における堰の設置は治水計画における重要な位置を占めており,予算上でも大きな問題となる。振動の発生メカニズムは,微小な乱れが生じた水膜が落下することによって圧力の乱れを引き起こし,閉空間を介して横方向に揺する仕事に変換されることで更に大きな乱れへ成長する,水膜が落下するエネルギのフィードバックであると考えられる.落下水膜を横方向に揺するために必要なエネルギの条件から計算をすると,Sの値は整数値+1/4程度となり,実験結果と一致する.閉空間を介したフィードバックを遮断するように,閉空間内部にバッフルを設置すると振動が起こり難くなる.その最適な取り付け位置は水面から100mm程であり,これは最も大きな仕事をする,水面付近の半波長が上流に供給する圧力を遮断しているためであると考えられる.砂防ダムのような固定堰、あるいはゲートのような可動堰から水が膜状になって落下する場合、しばしば水脈振動が発生し民家の障子や窓ガラスを振動させたり、ゲートそのものが共振したりして大きな問題となる。これらの対策としては、堰の上部にスポイラーを設け、越流水脈を分割する方法が一般的にとられている。しかし、この方法で解決できない場合や越流水膜が厚くなったときにも振動が発生するなどの事例が報告されている。本研究では振動事例について検討を行った。そのことから水膜振動には複数の原因が関連していることが考えられることがわかっている。この水脈振動の発生原因を調べることを目的とし、そのメカニズム解明の第一歩として、鉛直に落下する水膜の挙動について実験的に研究を行っている。実験は、鉛直水膜の背面に閉空間ができるように装置を構成し、水膜を鉛直に落下させて閉空間との連成について検討を行っている。実験でのパラメータは水膜厚さ、落下速度、落下距離および閉空間容積としている。水膜の挙動については、高速ビデオカメラで撮影を行い、その映像をもとに水膜の振動形状、振動数、落下速度などを計測している。結果として、発生する水膜振動の形状を明らかにしている。振動しながら落下する水膜の形状は連続的に変わるのではなく、周波数に応じた離散的な変化をする。またその発生する水膜振動は、同じパラメータにおいて初期条件により複数の振動形状が発生し、それらの振動はストローハル数と関連していることを明らかにしている。各パラメータの影響についても定性的に明らかにしている。

しかし,近年の可動堰の大型化に伴い従来のスポイラでは対処できない場合が発生しており,低周波の騒音問題が起っている。本研究では,振動発生時におけるデータの収集とその解析により振動発生メカニズムの同定を行った。まず,落下水膜の振動の発生原因を調べることを目的とし,鉛直に落下する水膜の挙動について実験と解析を行い以下のことを明らかにした。振動の発生メカニズムは,微小な乱れが生じた水膜が落下することによって圧力の乱れを引き起こし,閉空間を介して横方向に揺する仕事に変換されることで更に大きな乱れへ成長する,水膜が落下するエネルギのフィードバックであると考えられる.落下水膜を横方向に揺するために必要なエネルギの条件から計算をすると,Sの値は整数値+1/4程度となり,実験結果と一致する.閉空間を介したフィードバックを遮断するように,閉空間内部にバッフルを設置すると振動が起こり難くなる.その最適な取り付け位置は水面から100mm程であり,これは最も大きな仕事をする,水面付近の半波長が上流に供給する圧力を遮断しているためであると考えられる.
寄主植物の遺伝的多様性が食葉性昆虫群集に与える影響

植物の遺伝的多様性が食葉性昆虫群集に与える影響を明らかにするために,カシ類を寄主とする潜葉性小蛾類をおもな対象として調査し,次の結果を得た。1.日本産カシ類13種の分子系統樹を3個のDM領域に基づき作成し,クヌギ節-ウバメガシ節,コナラ節,アカガシ亜属の三つの系統があることを明らかにした。2.カシワのみを食樹とするキンモンホソガ属の新種1種を記載し,また,この種を含む4種からなる近縁種群の種分化は食樹選択と密接に関連していることを示した。3.キンモンホソガ属の密度は葉面積,比葉重,葉の硬さと負の相関があったが,ハマキホソガ属とモグリチビガ属の密度は正の相関にあった。キンモンホソガ属の死亡率はこれらの葉の形質とは無関係であった。4.カシワにおいて,葉のサイズと葉の微毛の密度が潜葉性昆虫による食害の程度に関係していた。しかし,どのような葉の形質が潜葉性昆虫の死亡率に関係しているかは不明であった。5.ミズナラの葉は被食を受けると,単位面積当たりの窒素量が増加するのに対し,カシワでは逆に減少した。しかし,両樹種ともに,被食を受けた葉と健全な葉では潜葉性小蛾類の密度に差はなかった。6.落葉性カシ類を食樹とする潜葉性小蛾類の寄生蜂群集の構造の類似性は,寄主の種構成,食樹の系統,地理的位地という要因のいずれか一つだけではうまく説明できなかった。7.クヌギの陽葉で飼育したヤママユ幼虫は陰葉を与えた幼虫よりも、湿重量では有意に軽かったが、蛹の乾重量では重く,(1)含水率の高い陰葉を摂食した幼虫は水分過剰の状態にあること,(2)窒素含有率の高い陽葉は陰葉より餌としての質が優れていること,が示唆された。以上の結果は,寄主樹木の種間・種内の遺伝的多様性のみならず,樹木個体内での葉の質の多様性も,食葉性昆虫の群集構造や密度,あるいは成長過程に大きく関与していることを示唆している。1.植食性昆虫とその寄生蜂の群集構造の決定機構における樹種の系統関係の重要性をさぐるため、日本産コナラ(Quercus)属の系統解析をITS1、ITS2およびLegumin遺伝子の一部の塩基配列をもとにおこなった。その結果以下のことが明らかとなった。(1)三つのDNA領域から独立に得られた三つの系統樹は完全には一致していない。(2)しかし、カシワとミズナラが近縁であること、ウバメガシ(Ilex節)はCerris節に近縁であることは推察できる。(3)今後、中立な塩基置換が比較的頻繁に起きているDNA領域を探しだし、より信頼性の高い系統樹を得る必要がある。2.カシワの個体形質(雄花の数、堅果の数、葉の硬さ・重さ・含水量・タンニン量・C/N比)と食葉性昆虫による被食度、潜葉性昆虫密度、アブラムシ密度との関係を67本のカシワについて調べた。

その結果以下のことが明らかとなった。(1)雄花の数と堅果の数の間には正の相関がある。(2)葉の硬さと(単位面積当たりの)葉の重さの間には正の相関がある。(3)被食度は、葉の硬さではなく葉の重さと正の相関がある。その他の関係は現在解析中である。3.ナラガシワでの潜葉性小蛾類とその寄生蜂の定量採集を定期的に行い、次の結果を得た。(1)潜葉性小蛾類の群集構造は1種が優占する非常に低い種多様性を示し、他のQuercus属と比べると特異的である。(2)寄生蜂の群集構造はミズナラに近い。なお、新種と思われるキンモンホソガ属1種が採集された。4.樹木個体間で食葉性昆虫の生活史にどれほどのばらつきがあるかを検討するため、クスノキを食樹とするホソガ属の1種(Caloptilia campohrae)の密度、季節消長、幼虫のサイズ、死亡要因などを13本のクスノキで調べた。データは現在解析中である。1前年度に行った日本産コナラ(Quercus)属のITS1、ITS2およびLegumin遺伝子の一部の塩基配列にもとずく系統解析を論文にまとめ(前年度研究実績書に結果の概要を記載済み),専門誌に投稿した。2日本産コナラ(Quercus)属を食樹とする潜葉性小蛾類Phyllonorycter属について以下の分類学的知見を得た。なお,結果は論文にまとめ,専門誌に投稿中である。(1)蛹の尾端(cremaster)の形質で明瞭に種を分けられる。(2)姉妹群であるnipponicella complexにて,カシワのみを食樹とする新種1種を発見した。3奈良県春日山裏のクヌギ林にて林冠と下層における葉の形質とPhyllonorycter属の分布密度を調査し,以下の結果を得た。(1)葉の形質として,葉厚,窒素量(単位面積当たり,単位重量当たりともに)は下層より林冠で有意に高いが,水分含量,面積は逆に下層で有意に高い。(2)Phyllonorycter属の分布密度は,面積当たり,葉1枚当たりいずれも下層で有意に高い。(3)Phyllonorycter属の死亡要因として,上層では生理的死亡ないし病死が下層より高い傾向にあるが,統計的有為差はない。(4)以上の結果より,Phyllonorycter属は栄養価の低い下層の葉を選好していることが示され,この理由として葉の乾燥もしくは葉温の上昇からの回避が考えらる。4石狩のカシワ林にて樹木個体ごとの潜葉性昆虫の食害の程度を調べ以下の結果を得た。なお,結果の一部は日本昆虫学会第59回大会にて発表した。(1)方形区内のカシワ66個体には、潜葉性昆虫の食害を受けやすい個体と受けにくい個体があり、この傾向は2年間を通して観察されたことから、主に遺伝的変異によるものと考えられた。(2)潜葉性昆虫による食害の受けやすさに影響するカシワの形質として、葉のサイズが挙げられた。1北海道石狩浜のカシワ林における過去3年間の調査の結果、潜葉性昆虫の食害を受けやすさに個体変異があることが明らかになった。しかし、どういった形質を持つ個体が食害を受けやすいかについてはまだはっきりしない。2石狩浜のカシワ・ミズナラ混交林の120個体について、形質測定に基づく多変量解析を行うと共にPhyllonorycter属の種構成を調べ、以下の結果を得た。(1)カシワとミズナラの中間形質を有するものが11個体認められた。(2)カシワには2種、ミズナラには7種のPhyllonorycter属が特異的に寄生していたが、中間形質を示した11個体のうち4個体には、カシワに特異的な種とミズナラに特異的な種の両方が寄生していた。(3)現在、樹木のどのような形質がPhyllonorycter属の食樹選好性に影響を及ぼしているのか解析中である。3クヌギ林の陽葉と陰葉をヤママユ幼虫に与え、その成長過程を比較し、以下の結果を得た。(1)陰葉より陽葉に選好性を示す。(2)陽葉では陰葉に比べ、湿重での成長率は高いが、乾重での成長率は低い。(3)陰葉では陽葉に比べ、繭の形成が著しく不完全である。
クリーン・スイッチング・パワーサプライに関する研究

近年、商用交流を入力とする電子機器用電源としてコンデンサ入力形整流回路を持つスイッチング・パワーサプライが多用されている。しかし、正弦波電圧の尖頭値付近のごく短時間に鋭いピーク電流が流れるため力率が悪化し、整流素子や入力電解コンデンサのストレスの増大、効率の低下、他の電子機器への高調波障害等、種々の問題を引き起こしている。この問題に対し、本研究ではまず、スイッチング電源の効率向上、及びノイズ低減に効果のある高周波ソフトスイッチング(部分共振)の手法について検討した。次に、交流力率改善回路を開発し、その回路方式、使用部品、静特性(負荷特性、リプル電圧電流、素子へのストレス)、動特性(安定性、過渡応答)等について検討を行った。続いて、ソフトスイッチングの手法を交流力率改善回路に適用し、回路動作を解析し、静特性を導いた。また、単相交流用力率改善回路においてエネルギー蓄積素子として用いられる大容量電解コンデンサについて、許容リプルと取り扱える電力との関係を明らかにした。その結果、力率改善回路に使用するスイッチングコンバータの種類及びリアクトル電流が連続か不連続かにより電解コンデンサに流れる電流の実効値が大きく異なり、電解コンデンサの発熱、ひいては寿命にまで大きく影響することが明らかになった。このことは今まで着目されなかつた問題で、本研究で初めて解明されたものである。今後の課題としては、交流力率改善回路の簡単化、低コスト化を図ること、及び力率改善回路を太陽電池(又は燃料電池)と商用電源との自動連係用インターフェイス回路や無停電電源装置(UPS)等に適用し、電源システムとして見た場合の最適制御方法について検討することがあげられる。
液晶構造を有する球状金属錯体の気体分離材料への応用

中空構造を有する球状金属錯体は自己組織化により簡便な手法で作製できることに加え、化学修飾により様々な機能性を付与できるため注目を集めている。しかし従来の機能化は溶液系が中心であり、凝集状態における機能化を行った例は極めて限られている。一方、液晶は自己組織的に秩序構造を形成するソフトマテリアルであり、これまでに動的・異方的な性質を有する様々な機能性材料の開発が達成されてきた。本研究では、液晶の動的な秩序性と超分子金属錯体特有の構造や官能基の集積効果を融合することにより、新たな機能性分子集合体の開発を目指している。本年度は、液晶ナノ構造を形成する球状金属錯体と、球状金属錯体を架橋点とする動的ネットワーク構造との複合化を行い、液晶の自己組織化により球状金属錯体の配列が制御された自立性材料の開発を試みた。前年度に開発した球状金属錯体を基盤とする動的ネットワーク構造を、メソゲン基で修飾された球状金属錯体のリオトロピック液晶中で形成したところ、自立性の超分子ゲルが形成した。小角X線散乱測定より、得られたゲルはメソゲン基で修飾された液晶性球状金属錯体が形成する層状周期構造を有していることが示唆された。また、得られたゲルは自己修復性を示した。これらの結果は、配列制御された超分子金属錯体を活用する材料設計のための新たな指針になることが期待される。また、メソゲン基を複数有する分子の構造と自己組織化挙動の関係について系統的に調べた。安息香酸の3,5位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態では主に単量体として存在することが示唆された。一方、安息香酸の3,4位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態においてほぼすべての分子が二量体を形成することが明らかとなった。以上の結果は、超分子錯体が形成する液晶構造や分子配列の精密制御に向け、メソゲン部位の分子設計指針を与えると期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。中空構造を有する球状金属錯体は自己組織化により簡便な手法で作製でき、化学修飾により球の内部および外部に様々な機能を付与できるため注目を集めている。一方、液晶は自己組織的に秩序構造を形成するソフトマテリアルであり、液晶の配列制御、および球状金属錯体特有の中空構造や官能基の集積効果を分離材料へと応用することができれば、新しい機能性材料の構築が期待できる。本研究では、球状金属錯体の集合構造制御を基盤とする物質輸送・分離機能を有する材料開発を目指している。本年度は球状金属錯体の外部修飾メソゲン基が液晶の集合構造に及ぼす影響をより詳細に調べるため、剛直部位の長さが異なるメソゲン基をオキシエチレン鎖を介して連結した二座配位子を新たに設計・合成し、金属パラジウム塩との錯形成反応により球状金属錯体の構築を行った。得られた球状金属錯体は各種核磁気共鳴(NMR)測定および質量分析(MS)測定による構造解析により、一義的な球状構造を有していることが確認された。これらの球状金属錯体のリオトロピック液晶状態における集合構造を調べたところ分子配列の異なる層状構造の形成を示唆する結果が得られ、メソゲン基の剛直部位の長さを調節することで球状金属錯体の集合構造制御に成功したといえる。本研究においてメソゲン基の構造により巨大構造体の集合構造を制御することができたことから、配位子に導入するメソゲン基の分子設計によりさらに多様な集合構造の構築が可能になると期待される。また本研究で得られた球状金属錯体は、メソゲン基の構造に応じて他成分との相溶性の制御が可能である。以上のことから、本研究で得られた中空構造を有する球状金属錯体の集合構造制御に関する知見は、新しい機能性複合材料の開発につながるものと考えられる。平成27年度の研究により、メソゲン基の構造が球状金属錯体の液晶構造に与える影響について基礎的な知見を収集することができた。また、メソゲン基の分子設計により球状金属錯体と他成分との相溶性のチューニングが可能であることが示された。これらの知見は今後の材料開発の指針となることが期待できるため、平成27年度の研究はおおむね順調に進展しているといえる。中空構造を有する球状金属錯体は自己組織化により簡便な手法で作製できることに加え、化学修飾により球の内部および外部に様々な機能性を付与できるため注目を集めている。本研究では、液晶の動的な秩序性と球状金属錯体特有の中空構造や官能基の集積効果を融合することにより、新たな機能性分子集合体の開発を目指している。本年度は、まず本研究で対象とする球状金属錯体について架橋構造の形成を行い、自立性の付与を試みた。反応性官能基を集積した球状金属錯体と両末端に反応点を有する高分子を複合化したところ、溶媒のゲル化を確認した。走査型電子顕微鏡観察、赤外分光測定により解析を行い、ネットワーク構造の形成を確認した。作製した球状金属錯体ゲルは、切断後に再度接着することで修復する自己修復性を有していた。

これらの結果は、超分子金属錯体を活用する材料設計のための新たな指針になることが期待される。また、液晶性を誘起するメソゲン部位に関して、分子構造と液晶性についての系統的な調査を行った。具体的には、分子に導入する剛直な棒状部位の数および置換位置と液晶挙動の関係について調べた。当初の予想通り、剛直部位を複数導入した化合物は広い温度範囲で液晶性を示した。一方、安息香酸の二つのメタ位にオキシエチレン鎖を介して剛直部位を導入したフォーク状分子について赤外分光測定を行ったところ、液晶状態においてもほとんど二量体を形成していないことがわかった。柔軟なオキシエチレン鎖がカルボキシ基の付近に存在し、分子の二量化を阻害したためと推察される。これらの結果は、フォーク状メソゲンを有する分子の集合構造を考察するための基礎的な指針を与えることにつながると考えられる。平成28年度の研究により、自己組織化プロセスを活用して球状金属錯体を架橋点とする動的ネットワーク構造を構築することができた。また、メソゲン部位を複数有する液晶分子の構造と自己組織化挙動の関係について基礎的な知見を収集することができた。これらの知見は今後の材料開発の指針となることが期待できるため、平成28年度における研究はおおむね順調に進展しているといえる。中空構造を有する球状金属錯体は自己組織化により簡便な手法で作製できることに加え、化学修飾により様々な機能性を付与できるため注目を集めている。しかし従来の機能化は溶液系が中心であり、凝集状態における機能化を行った例は極めて限られている。一方、液晶は自己組織的に秩序構造を形成するソフトマテリアルであり、これまでに動的・異方的な性質を有する様々な機能性材料の開発が達成されてきた。本研究では、液晶の動的な秩序性と超分子金属錯体特有の構造や官能基の集積効果を融合することにより、新たな機能性分子集合体の開発を目指している。本年度は、液晶ナノ構造を形成する球状金属錯体と、球状金属錯体を架橋点とする動的ネットワーク構造との複合化を行い、液晶の自己組織化により球状金属錯体の配列が制御された自立性材料の開発を試みた。前年度に開発した球状金属錯体を基盤とする動的ネットワーク構造を、メソゲン基で修飾された球状金属錯体のリオトロピック液晶中で形成したところ、自立性の超分子ゲルが形成した。小角X線散乱測定より、得られたゲルはメソゲン基で修飾された液晶性球状金属錯体が形成する層状周期構造を有していることが示唆された。また、得られたゲルは自己修復性を示した。これらの結果は、配列制御された超分子金属錯体を活用する材料設計のための新たな指針になることが期待される。また、メソゲン基を複数有する分子の構造と自己組織化挙動の関係について系統的に調べた。安息香酸の3,5位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態では主に単量体として存在することが示唆された。一方、安息香酸の3,4位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態においてほぼすべての分子が二量体を形成することが明らかとなった。以上の結果は、超分子錯体が形成する液晶構造や分子配列の精密制御に向け、メソゲン部位の分子設計指針を与えると期待される。超分子構造体を機能性材料へと応用するため、架橋構造の導入やポリマーとの複合化を行う。これまでに得られた知見を活かした分子設計により構造制御を行い、また球状金属錯体への相互作用部位の導入により機能付与を試みる。平成28年度の研究において、事後修飾法による球状金属錯体ネットワークの形成という興味深い性質が確認できた。
楕円銀河の形成現場の直設的検証とその起源の解明

本研究では、すばる望遠鏡の主焦点カメラの広視野を活用して、形成途上にある楕円銀河候補(zBzK, pBzK銀河)を容易に検出する方法を考案し、これらの銀河を多数検出することに成功した。その測光学的特性から、sBzK銀河は星形成をまだ活発に行っている大質量の銀河であり、その星質量、空間分布密度、クラスタリングなどは近傍の楕円銀河に匹敵する。また、pBzK銀河は既に星形成を終了した銀河であるが、その星質量は近傍の楕円銀河と同等であり、さらに、空間分布密度、クラスタリングはsBzK銀河よりも強く、近傍の銀河団における楕円銀河のそれに匹敵する。これらの結果から、BzK銀河が形成途上にある楕円銀河であり、sBzKからpBzK銀河に遷移し、更に、ERO銀河の時期を経て、静的に進化する楕円銀河となると予想される。また、sBzK銀河の星形成率をミリ波観測で測定し、二つの銀河について星形成率としてSFR500-1500Mo/yrという非常に高い値を得た。この二つの銀河はSEDの紫外域での明るさから求めたSFRがもっとも高かった銀河であり、SEDを用いた手法の有効性を確認したことにもなる。この二つのsBzK銀河はz2にあるサプミリ銀河と比べてKバンドでの等級が明るい。これから、sBzK銀河にはその進化の初期に、ダストの覆われながら高い生成率で星形成を行うサブミリ銀河という一過性の短い活動期があり、その後、ダストに覆われた星形成銀河として比較的ゆっくりと進化するという二つのフェイズがあると考えられる。また、最も明るいsBzKをVLT望遠鏡のSINFONIで面分光することに(高赤方偏移銀河として)世界で初めて成功し、意外にもこの銀河では銀河系に匹敵する大きさと質量、回転速度を持つ円盤が発達しており、中心のブラックホールにガスが流入してバルジの形成を行っている兆候を見出した。この銀河の円盤が安定であるか、それともこの銀河はこのあとで他の銀河と合体して楕円銀河になるのか、楕円銀河の形成が想像する以上に複雑であることを示唆する興味深い結果となった。本研究で得られた知見に基づけば、楕円銀河の形成と進化について以下のようにまとめることができる。すなわち、楕円銀河の形成はz2の宇宙でもっとも顕著に起こる。それ以前は質量のアセンブリがまだ十分でないために、星形成率も低い(ガスの量が足りないから)。このような楕円銀河はsBzK銀河として観測され、その後はpBzK銀河、ERO銀河となり、ハッブル系列の楕円銀河として落ち着く。この進化のタイムスケールは銀河の環境と質量に依存し、銀河密度の高いところでは、より早く質量の集積と星形成のピークが起こる。したがって、フィールドではz2が楕円銀河の形成現場であるが、銀河団に相当するところではより遠方でもダストに覆われた星形成途上の楕円銀河が存在するであろう。

この進化のタイムスケールは銀河の環境と質量に依存し、銀河密度の高いところでは、より早く質量の集積と星形成のピークが起こる。したがって、フィールドではz2が楕円銀河の形成現場であるが、銀河団に相当するところではより遠方でもダストに覆われた星形成途上の楕円銀河が存在するであろう。楕円銀河は宇宙で最も普遍的に存在する天体である。それにも拘らず、その起源は謎に包まれている。宇宙の階層的構造形成論に従えば、楕円銀河のように巨大質量の天体はより小さな銀河が合体して形成される。そしてその時期は赤方偏移がz<0.5という比較的最近であるとするのが標準的な理論による予測である。本研究ではすばる望遠鏡の主焦点カメラによる光学的撮像データとESO(欧州南天天文台)のNTT望遠鏡による近赤外撮像データを解析し、スペクトルエネルギー分布の特徴から赤方偏移が1<z<3にある銀河を選別した。この研究でB、z`、Kバンドを組み合わせるとz>1.4にある銀河を選択的にほぼ100%の確率で漏れなく抽出できることを示し、これらの銀河をBzK銀河と命名した。BzK銀河にはダストに覆われて活発に星形成を行っている銀河と、既に星形成を終了したと思われる銀河との二種類があり、前者をsBzK銀河、後者をpBzK銀河と呼んで区別することを提唱した。これらはこれまで全く知られていなかった新しい種族の銀河である。sBzK銀河の中には星質量が1000億太陽質量を超えるもの、星形成率が100太陽質量/年以上のものが多数あり、その平均の赤方偏移はz2である。また、これらの銀河の空間分布を調べると密集している様子が確認でき、その度合いはz1におけるERO(極赤色銀河)や近傍宇宙における楕円銀河のそれに近い。これから推測して、sBzKが楕円銀河の先駆的天体である可能性ははなはだ高い。即ち、研究の一年目にして、形成途上にある楕円銀河の現場を捉えたと確信するに至った。理論的予測ではz2でこのような巨大な楕円銀河の先駆的天体が存在する理由がないことを思うと、本研究のこれまでの結果が銀河の形成と進化の理解に与えるインパクトははなはだ大きなものがあると言えよう。この研究の重要性が認められ、すばる望遠鏡で9夜、VLT望遠鏡で6夜の観測時間が採択された。近赤外分光によって、水素のHα、Hβ輝線の強度や酸素の輝線の強度を測定し、星形成率や金属量の見積もりができる予定である。これによって、さらに、BzK銀河が楕円銀河の先祖であるか否かを別の側面から考察できよう。また、pBzK銀河はz2で既に星形成を終えている銀河である。ということは楕円銀河はz>2でも既に形成されていたのではと考えられ、形成現場を更に遠方に求めることも視野にいれる必要があると認識している。研究第二年度にあたる本年は楕円銀河の形成途上の姿を明らかにすることを中心に研究を進めた。既に昨年度において、すばる望遠鏡による光学撮像と欧州南天天文台(ESO)のNTT望遠鏡による近赤外線撮像によって、BzK銀河(1.4<z<2.5)を多数同定してあったが、本年度はそれらの銀河には二つの種類があることを明らかにした。即ち、星形成を行っている銀河(sBzK)と静的に進化している銀河(pBzK)である。前者は楕円銀河の形成途上の姿であり、後者は既に星形成を終了した楕円銀河である。これらの銀河には10^<11>
ＤＮＡバーコーディング法を応用した外来アリの簡易検出法の開発と環境教育への応用

本研究により、簡易PCRマシーンの開発に成功した。これまで最安値でも30万円のコストがかかっていたサーマルサークラーを10万円以下(実質8万円)で完成させたことが、最も大きな成果である。また、この新たに開発したPCRマシーンを使ってPCRを実際に行い、外来アリの検出に必要な特徴あるDNAバーコードを検出することができた。これは、これまで使われているシークエンスを元にしたDNAバーコーディングに比べはるかに簡易である。これらの成果を札幌大谷高校、北海道理科教育センター、千葉県立生浜高校の教員と協同で教育現場で実践し、環境教育のツールとして十分活用できることを確認した。今年度、本研究課題を実施し、以下の成果を得た。(1)簡易PCRマシーンの開発に成功し、実際の動作確認を行った、(2)アリ類のDNA抽出を国内種10種100個体、海外種7種70個体行い、CAP-PCR DNA fingerprinting法で種特異的バンドパターンを検出することに成功した、(3)簡易PCRマシーンを用いて、(2)と同様のサンプルでPCR反応を行い、得られたバンドパターンとの比較を行った。また、平成24年度は最終年度に向けて教育現場への応用を計るため、高等学校での実践研究の場を確保するため、研究協力者である北海道立教育研究所附属理科教育センターの米根洋一郎氏や札幌大谷高等学校の平田真規氏に簡易PCRマシーンやCAP-PCR DNA fingerprinting法を用いたDNAバーコーディングの実験手法について講義、実習打ち合わせを行った。本研究課題において、指導要領に新たに付け加えられた分子生物学的手法であるPCR法の教育手段としての簡易PCRマシンの開発に成功し、高等学校・理科教育センターでの実施も行った。したがって、本事業で計画した内容はすべて期間内に完了することができた。今年度は共同研究者である竹中工務店宮田弘樹博士が作成した簡易PCRマシンの調整をまずは行った。開発された駆動機関の問題点として(1)熱によるプラスチックの湾曲、(2)湯気によるセンサーの誤作動の2点が問題となった。そこで、直接ウォーターバスに接するサンプルホルダーの部分の材質をコルクに変更することで熱変性の影響を回避した。湯気がセンサーにかからないよう、アルミホイルで覆い、正常に作動するようにした。プログラムの問題点として、装置の上下運動が制限時間を超えてしまい誤作動を起こす問題が発生したため、プログラムの修正を施し、正常に作動するように変更した。最後にPCR試薬の問題点として、熱による蒸発が発生したが、ミネラルオイルの添加で解決した。このような改善を施した結果、1台の予算が10万円以下でPCR装置が完成した。性能は30万円台のサーマルサイクラーと遜色ないものが実現できた。この予算を高等学校の教員である札幌大谷高等学校平田真規氏、千葉県立おい浜高等学校佐藤一樹氏、北海道理科教育センターの米根洋一郎氏に問い合わせたところ、高等学校の予算でも十分対応可能であるとのことから教育現場への応用の可能性が確保された。これらの成果を踏まえ、3月28日に北海道理科研究会で理科教員対象に、11月9日は函館高等教育機関の研究発表会であるアカデミックリンクで高校生対象に、1月10日に北海道理科教育センターで教員対象に、3月7日に札幌大谷高校、23日に千葉県立生浜高校で教員、高校生を対象にPCRの実験講座を開催した。今年度、当該研究課題において、研究代表者である村上貴弘は、4月から12月にかけて北海道、東北、中国、四国、九州・沖縄、アルゼンチンでアリ類の採集を行い、研究協力者の宮田弘樹氏は関東周辺でアリ類の採集を行い、約80種、5,000個体の標本を得ることができた。それらの標本のうち、20種250個体のDNAを抽出し、CAP-PCR DNA fingerprinting法で種、地域特異的なバンドパターンの検出を行い、成功した。また、それらのデータをデータベース化し、教育教材として活用できるものにした。これらの成果の一部は第53回日本生態学会で発表するとともに、2月28日に北海道教育大学函館校附属中学校にて授業実践を行った。本研究のもう1つの目的として、簡易PCR機器の開発がある。当該年度は、3つのウォーターバスを組み合わせPCRの原理をできる限りシンプルにしたモデル系で実験を行い、十分PCR産物が得られることを確認した。また、宮田弘樹氏により簡易PCR機器のデモ機の作成を行った。これは、3つのウォーターバスを直列に配置し、その上をDNAサンプルが一定の時間間隔で移動するというもので、原材料費は約10万円と市販されている最安値のサーマルサイクラーの約3分の1と当初の目的と合致するデモ機となった。また、アリ類の移動分散の実態を把握し、環境教育に応用するためにその動態をモニタリングすることを目的にバイオロギング技術を応用することにも成功した。沖縄産のDiacamma(トゲオオハリアリ)を題材に体表に極小のマイクロチップを装着し、巣の出入りを自動でモニタリングした。

その結果、連続100時間を超える観察が可能になった。これらの研究実績は今後、環境教育への応用の際に非常に重要なデータとなる。本研究の目的は、初等教育機関へのDNA抽出、PCR法の効果的な教育方法を提案することである。計画2年目である2012年度は共同研究先である竹中工務店の宮田弘樹氏により簡易PCRマシーンの開発、それらを用いたデータ収集を行った。また、国内、海外のアリ種のDNA抽出、CAP-PCRによるDNAバーコーディング化も順調にデータが蓄積している。それらの研究内容を理科教育学会で発表している。また、本研究のもう1つの目的である外来アリ種の問題に関しても解析が進み、日本生態学会での発表を行い、ポスターセッション最優秀賞と高い評価を得た。したがって、概ね研究計画に沿って進展していると考えている。当初の計画では1年目は教材となるアリ類の採集、およびそのDNA解析データをデータベース化することに主眼をおいていたが、それに加え、簡易PCR機器の開発でも大きな進展が見られた。当初の計画では簡易PCR機器の設計図を作成するところを目的としていたが、年度末にデモ機の製造まで終了した。今後はこの機器を使ってデータ収集を行っていく。研究成果の還元という点でも、実際に教育現場での実践を行えたことから、当初の計画よりも進展は早いものと判断している。2年間の成果をもとに最終年度は実地に簡易PCRマシーンを高等学校等で使用しDNA抽出、CAP-PCR DNA fingerprinting、DNAバーコーディング化、それらのデータを使った環境教育への応用的授業を北海道を中心に行っていく。具体的には、北海道立教育研究所附属理科教育センターの米根洋一郎氏が中心として行っている実験講座と札幌大谷高等学校の平田真規氏との連携で実践的授業を行う予定である。また、環境教育の中身としての外来アリ種であるアルゼンチンアリ、ヒアリのDNA解析データを国際科学雑誌へと投稿する予定である。論文の投稿先としてはPLOS ONE、Sociobiologyなどを考えている。まず第一点として継続して各地からのアリ標本の収集を行い、そこからのDNA解析、結果のデータベース化を行う。それらのデータベースは公表し、より多くの教育関係者が利用できる形にする。第二点は、簡易PCR機器のデモ版が完成したので、実際にPCRを行い、どの程度の正確さでPCRが行えるのかを検証するとともに、この機器を使ったデータ収集を行っていく。この二点を完結させた段階で、協力者である高等学校教諭と連携して、実験講座等を行い、教育実践の活動の幅を拡大する。また、成果の公表としては、7月に行われる第3回教育に関する環太平洋国際会議等での発表、および専門誌への論文の投稿を目指す。研究費の使用計画として、まずアリ類のDNA抽出やPCRなどに用いる試薬類などの消耗品が挙げられる。
表面光局在素子を用いたテラヘルツ微量成分検出装置の開発と指紋イメージングへの応用

本研究は,金属開ロアレイにおける共鳴透過現象(透過スペクトルに急峻な透過ピークが観測される現象)を用いることによって,高感度な微量成分センシングシステムを実現しようとするものである。平成18年度において,金属開ロアレイの光学特性を正確に把握し,その特性が発現するメカニズムを詳細に調べた結果,センシング対象の試料を,金属表面からおよそ半波長程度の範囲に配置する必要があることがわかった。その後,上述した金属開ロアレイの光学特性を微量成分センシングシステムに応用するため,デバイス構造の最適化を行い,その結果共鳴透過ピークのQ値が最も大きくなるパラメータを見いだした。そのパラメータをもって複数の周波数にピーク周波数を持つ金属開ロアレイを作製したところ,所望の特性を満たしていることをテラヘルツ時間領域分光システムにより確認した。最適化を行った。金属開ロアレイを用いて,紙面上に印刷したインクのセンシングを行い,良好なセンシングが可能であることを確認した。本年度では,これらの技術をテラヘルツイメージングに応用した。まず紙面上に書いた文字のイメージングを行い,金属開ロアレイを用いない場合と比較して,非常にコントラストの高いイメージが得られることを確認した。さらに本技術を,フィルム上に付着した指紋め高感度イメージングに応用することを試みた。その際,重要となるのはこれまで以上に高い空間分解能である。指紋イメージングに必要な空間分解能を得るため,それまで使用していた金属開ロアレイよりもさらに微細な構造のものを製作し,そのデバイスを用いてイメージングを行った。その結果,フィルム上の指紋のイメージを高いコントラストで観測することに成功した。これは,金属開ロアレイ上の表面プラズモン励起を用いることにより,高い検出感度と高い空間分解能の両方を同時に実現できたことを示している。本研究は,金属開口アレイにおける共鳴透過現象(透過スペクトルに急峻な透過ピークが観測される現象)を用いることによって,高感度な微量成分センシングシステムを実現しようとする.そこで,本年度ではまず,金属開口アレイの光学特性を正確に把握し,その特性が発現するメカニズムを詳細に調べた.その結果,テラヘルツ表面波は金属表面からおよそ半波長程度の空間に局在していることがわかった.つまりセンシング対象の試料を,金属表面からおよそ半波長程度の範囲に配置する必要がある.その後,上述した金属開口アレイの光学特性を微量成分センシングシステムに応用するため,それぞれのデバイス構造の最適化を行った.各デバイスの最適化の目標は,金属表面に励起されるテラヘルツ光の局在電場強度を最大にすること及び,表面波の寿命の最長化である.その際,実際の実験とともに,シミュレーションの手法を併用した.シミュレーションは有限差分時間領域法を採用し,そのシミュレーションソフトの製作を行った.シミュレーションにより,各構造パラメータを変化させたときの光学特性の変化をある程度予測することができ,共鳴透過ピークのQ値が最も大きくなるパラメータを見いだした.そのパラメータをもって複数の周波数にピーク周波数を持つ金属開口アレイを作製し,所望の特性を満たしていることをテラヘルツ時間領域分光システムにより確認した.それらの金属開口アレイを用いて,紙面上に印刷したインクのセンシングを行い,良好なセンシングが可能であることを確認した.本研究は,金属開ロアレイにおける共鳴透過現象(透過スペクトルに急峻な透過ピークが観測される現象)を用いることによって,高感度な微量成分センシングシステムを実現しようとするものである。最適化を行った。
交代制勤務における効果的労働衛生管理方法確立に関する研究-心拍変動解析法を用いて-

(本年度の目的)l.交代制勤務による個体の自律神経系への不均衡の発現と再適応の時系列的変化、及びその際の外的同調因子の特徴を明らかにする。2.作業者の日常生活習慣、自律神経系の測定結果と自覚症状出現の関連から効果的な作業スケジュール・生活指導管理を行い検討する。(対象)某鋼管製造工場の製造工程に従事する男性従業員124名を対象とした。(結果・考察)1.自律神経機能測定...唾眠中の交感神経系は夜勤2日目が昼勤3日目に比べ有意に低く、夜勤4日目では昼勤時と同程度まで上昇し、夜勤に対する慣れによる経時的適応の存在が推測された。2.自覚症状・睡眠状態の調査...自覚症状は勤務態様による違いはなく、唾眠感では夜勤2日目に比べ4日目で改善が見られた。3.日常生活習慣の調査...GIIQより交代制勤務者の方が精神的身体的健康度が良好であった。これより交代制勤務への慣れや、日勤帯と夜勤帯における労働環境などの諸要因についてもGIIQに影響を与える要因として考慮する必要性があると考えられた。また、HPIでは常日勤者が良い生活習慣を持ち、WSCより勤務態様による違いはなかった。4.後ろ向き追跡による血圧変動の調査...収縮期・拡張期血圧ともに勤務態様による有意差は認めなかった。これは近年取り上げられているヘルシーワーカーエフェクトに一致すると考えられた。5.健康教育介入効果の調査...血圧・BMIともに勤務態様による有意差は認められなかったが、自覚症状、睡眠感、健康習慣が有意に改善した。(総括)交代制勤務による自律神経系の経時的変化を定量的に確認し、主観的睡眠感も夜勤に再適応することが明らかになった。交代制勤務への健康教育・日常生活指導への介入の効果は、短期的には主観的な改善を認めた。今後の研究として、長期的な指導の継続による介入の効果を追跡調査し、さらなる検討を継続する。本研究では、疲労が蓄積した状態である「過労状態」を見つけ出し、最終的な「過労死」を食い止める客観的な指標を確立し、有効な労働衛生管理の手法を確立することを目的として研究を遂行した。その指標としては近年注目を浴び、臨床的な研究も多くなされている心拍変動解析法を選択し、その基礎的な実験による妥当性の検討を行った。また、実際にそれを用いて「過労死」を防ぐための具体的な方策を探った。1.心拍変動解析法の妥当性についてa.副交感神経系の指標としての検討:心拍変動解析法を用いたパワースペクトラムからみると、呼吸周波数と高周波帯域(HF)のスペクトラムの周波数が一致していた。呼吸数の増加とともにHF値は有意差をもって減少し、LF/HF値は増加した。また実験前後で血中酸素濃度に関しては有意差はなかった。b.脳波と心電図の関連:脳波を5分間隔でステージ判定し、その時間帯の平均HF値、LF/HF値を算出したものとの関係を検討した。夜間睡眠(0:004:00)に比べ、昼間睡眠(12:0016:00)は全ステージでHF値が低く、特に夜間と昼間のREM,NREM睡眠中のHF値は有意に減少した。それに対し実験一週間後では、昼間睡眠の全ステージでHF値が上昇しているが、初日と同様に夜間と昼間のREM,NREM睡眠中のHF値は有意に減少していた。