hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
陸域起源物質が河口域の魚類生産に及ぼす影響:時空間変動の定量評価

陸域起源物質が河口域の魚類生産に与える影響の時空間変動を評価するために,太田川河口域において物理・生物調査を実施した.周年調査によりスズキが生活史初期に河口域に広く分布することが明らかとなった.スズキ仔稚魚は2月下旬から5月末にかけて河口域の優占種となった.胃内容物調査と安定同位体比分析の結果から,春季の上流域では河口域における魚類生産に対する陸域起源物質への貢献度が高まることが明らかとなった.人類は古くより河口・沿岸域を生活の糧(魚介類)を得る場や憩いの場として利用してきた.水産生物の生産の場としての河口・沿岸域では,1)河川を通じた陸域からの栄養供給が多いため,沖合域に比べて生産力が極めて高い,2)河川流量(主として降水量)と潮汐の変動により比較的短い時間スケールで大きな環境変動(水温,塩分等)が生じるという特徴を備える.沿岸・河口域の高い生産力を有効かつ持続的に利用することは,人類がすでに抱えている環境・食糧問題を解決するうえでも極めて重要な要素であり,そのためには,沿岸・河口域における生物群集の主要な構成要素である魚類の生産を支える仕組みを理解することが不可欠である.本研究では,「身近なブラックボックス」とも言える河口域に焦点をあて,魚類生産機構の解明を目的として以下の課題を進める.1)河口域における魚類生産に対する陸域起源物質の貢献度を定量評価する.2)短い時間スケールの環境変動(河川流量,潮汐)が魚類生産に及ぼす影響を明らかにする.3)魚類生産構造を,隣接する天然・人口河川システム間で比較する.陸域起源物質が河口域の魚類生産に与える影響の時空間変動を評価するために,太田川河口域において物理・生物調査を実施した.周年調査によりスズキが生活史初期に河口域に広く分布することが明らかとなった.スズキ仔稚魚は2月下旬から5月末にかけて河口域の優占種となった.胃内容物調査と安定同位体比分析の結果から,春季の上流域では河口域における魚類生産に対する陸域起源物質への貢献度が高まることが明らかとなった.人類は古くより河口・沿岸域を,生活の糧(魚介類)を得る場や憩いの場として利用してきた.水産生物の生産の場としての河口・沿岸域では, 1.河川を通じた陸域からの栄養供給が多いため,沖合域に比べて生産力がきわめて高い, 2.河川流量(主として降水量)と潮汐の変動により短い時間スケールで大きな環境変動(水温,塩分等)が生じるという特徴を備える.沿岸・河口域の高い生産力を有効かつ持続的に利用することは,人類が既に抱えている環境・食糧問題を解決する上でも極めて重要な要素であり,そのためには,沿岸・河口域における生物群集の主な構成要素である魚類の生産を支える仕組みを理解することが不可欠である.本研究では,「身近なブラックボックス」とも言える河口域に焦点をあて,魚類生産機構の解明を目的として以下の課題を進める.1.河口域における魚類生産に対する陸域起源物質の貢献度を定量評価する.2.短い時間スケールの環境変動(河川流量・潮汐)が魚類生産に及ぼす影響を明らかにする.3.魚類生産構造を,隣接する天然・人工河川システム間で比較する.1年度目にあたる平成20年度には,河口域における魚類生産に及ぼす影響の時空間変動解析を目的として,河口域における周年調査を実施し,月ごとの魚類相を明らかにした.採集された魚類の種数および分布密度には明瞭な季節変動が認められた.各月において採集された魚類の合計魚類種数は6月に最高の13種となり, 4月に最低の3種となった.平均採集密度は7月に最高の67.8個体/網となり, 1月に最低の1.4個体/網となった.人類は古くより河口・沿岸域を,生活の糧(魚介類)を得る場や憩いの場として利用してきた.水産生物の生産の場としての河口・沿岸城では,1.河川を通じた陸城からの栄養供給が多いため,沖合域に比べて生産力がきわめて高い,2.河川流量(主として降水量)と潮汐の変動により短い時間スケールで大きな環境変動(水温,塩分等)が生じるという特徴を備える.沿岸・河口域の高い生産力を有効かつ持続的に利用することは,人類が既に抱えている環境・食糧問題を解決する上でも極めて重要な要素であり,そのためには,沿岸・河口域における生物群集の主な構成要素である魚類の生産を支える仕組みを理解することが不可欠である.2年目にあたる平成21年度には,河口域の優占種であるスズキの成長,生産に影響する環境要因の探索を目的として,耳石日周輪解析により求めたスズキ仔稚魚の日間成長速度と環境パラメータ(水温,塩分,餌料生物密度)の解析を行った.低水温期に河口域へと進入するスズキ仔稚魚の成長速度は,季節の進行および水温の上昇に伴って加速した.環境中の餌料生物密度の変動はスズキの摂餌指数(消化管内容物乾燥重量/体重)に影響を及ぼしたが,成長速度には影響を及ぼさなかったことから,河口内における成長,生残を左右する重要な要因であることが裏付けられた.魚類生産に影響する成長と死亡のうち,成長の変動過程に関する解析はかなり進んだことから,次年度は,死亡率の定量評価とその変動解析を実施する予定である.2009年度までに実施した野外調査を継続し,複数年の環境・生物データを解析に用いた.広島湾に注ぐ2河川(天然河川:天満川,人工河川:太田川放水路)に6ヶ所の調査定点を設け,環境項目の測定と生物採集を実施した.

各栄養段階の生物(魚類,餌料生物)および餌料生物の餌起源と考えられている溶存・懸濁態有機物等を季節ごとにサンプリングした.小型地曳き網(高さ2m,幅40m)を用いて10m四方のエリアに生息する魚類の定量的採集を実施した.餌料生物(カイアシ類,ミジンコ類,アミ類など)については濾水計を取り付けたプランクトンネット(口径45cm,目合い0.1m)およびソリ付きネット(開口部60×40cm,目合い0.1mm)を用いて定量的に採集した.水中の有機物の分析には,バンドン採水器を用いた層別採水サンプルを用いた.すべての採集物は冷蔵または冷凍状態で実験室に持ち帰り,安定同位体比および胃内容分析の試料とした.モデル魚種として,低塩分汽水域から海水域に広く生息するスズキ,ボラ,ハゼ類などを主要な解析対象とした.環境項目のうち,塩分は人工河川と天然河川の違いを特徴づけた.つまり,人工河川において海水の遡上がより上流側まで及んでおり,低塩分汽水域が広がる区間が天然河川に比べて短いことが明らかとなった.各魚種の分布密度,湿重量,魚種数は,季節的に大きく変動するとともに,天然河川と人工河川の間で異なった.胃内容物調査と安定同位体比分析の結果から,汽水域が広い天然河川において,先述の魚種の生産がより効率的に行われていることが示唆された.2010年度までに実施してきた野外調査を継続した.広島湾に注ぐ2河川(天然河川:天満川,人工河川:太田川放水路)に6ヶ所の調査定点を設け,環境項目の測定と生物採集を実施した.各栄養段階の生物(魚類,餌料生物)および餌料生物の餌起源と考えられている溶存・懸濁態有機物等を季節ごとにサンプリングした.小型地曳き網(高さ2m,幅40m)を用いて10m四方のエリアに生息する魚類の定量的採集を実施した.餌料生物(カイアシ類,ミジンコ類,アミ類など)については濾水計を取り付けたプランクトンネット(口径45cm,目合い0,1m)およびソリ付きネット(開口部60×40cm,目合い0.1mm)を用いて定量的に採集した.水中の有機物の分析には,バンドン採水器を用いた層別採水サンプルを用いた.採集された魚類を90%エタノール中に保存して実験室に持ち帰り,耳石日周輸をもちいて成長解析を実施した.河川内で優占するアユ,スズキをモデル魚種として,河口域における生産速度の定量評価を試みた.スズキについては,ふ化日をもとに5日ごとの同一ふ化日コホートに区分し,成長,死亡率を算出した.さらに,コホートの生産速庚の指標として利用されている成長:死亡率日を河川同で比較した.その結果,成長率には河川間で有意な差が認められなかったが,死亡率と成長:死亡比には有意な差が認められた.過去3年間の調査により,仔稚魚主要餌料生物密度や摂餌状態は河川間で大きく異ならないことが明らかとなっている.本年度に認められた死亡率の差には,河川間での主として被食死亡率の違いが影響して居るもものと推察された.天然河川に比べて人口河川では海水遡上が上流側まで及ぶのにともなって,より多くの海産捕食者が仔稚魚の生息場に分布することがその重要な背景と想定された.
2連キャビティを用いた新しい時間分解ESR

本研究では従来実現しなかった酸化チタンなどの半導体固体に対する時間分解ESR測定を実現する装置を製作した。従来は、CW-ESRで定常光照射中に表面に生じる長寿命ラジカルを測定するのみであったが、この装置では短寿命のラジカルを検出することができる事が特徴である。従来の時間分解ESR測定方法では、半導体固体に生成するキャリアにより動的に誘電率が変化するため、空洞共振器の感度が低下すると同時に大きな動的誘電率変化信号を与えるため測定が困難であった。そこで本研究では、それぞれに試料を装着した主空洞共振器と参照用空洞共振器を用い、そこからのマイクロ波を180度ずらした位相で合成し、動的誘電率変化信号を消去する原理の装置を製作した。この装置は、主空洞共振器のみを磁場中においてそれを掃引する事により、時間分解ESR信号を得ることができる。酸化チタン微粒子を用いた実験では、動的誘電率変化信号をおよそ1%程度まで相殺し軽減することができたので、実質的な感度は100倍程度に増大することが明らかになった。また自動周波数制御装置を外部に接続し、空洞共振器の揺動からの影響を排除し、低ノイズ信号を得られるようにした。現在の所、感度が不足している模様で、当初目的とした酸化チタン類を用いた測定には成功しなかった。本測定方法は、半導体物質一般に拡張できることが明らかになったので、バンドギャップ間に存在するトラップ準位に由来する短寿命常磁性種を検出できる原理を有する。この新しい方法は、半導体固体における短寿命の常磁性種(欠陥、不純物なども含む)検出の新しい一般方法を与える。本年度は、本測定の前段階である装置の製作と基礎的な測定を行った。1)マイクロ波信号をいったん等強度に分割したのちに、さらに逆位相でミキシングするためのマイクロ波分波装置を設計し、その製作を行った。この装置は、本研究の根幹をなす最も重要な装置であり、性格に安定よくミキシングできるかどうか時間分解ESR測定成功の鍵となる。このマイクロ波回路の安定性をチェックし、例えば温度変化に対して安定に作動するかどうかを確認する必要がある。現在、この作動状況を検査し、回路に修正が必要であるかどうかを検討中である。2)2台の全く同等な空洞共振器を購入し、この2台から発生するマイクロ波の反射を消去するための基礎実験を行った。共振周波数やQ-ディップなど、2台の特性をどの程度合わせられるかを確認するために、空洞共振器中に石英管を挿入し両者のマッチングを取る実験を行った。今のところ目的の時間分解ESR信号は得られては居ないが、CWのマイクロ波を比較する限り、良好であると思われる。3)光励起源としてナノ秒Q-スイッチYAGレーザーを用いるが、その355nmの第3高調波を2つに分割する光学系を製作し、連続的に光パルス照射強度を変化させる様にした。これは発生する時間分解ESR信号のバランスを取るために必要な装置である。本研究ではその第2段階として、今年度は外部AFC回路の導入を行った。2つのキャビティを用いた測定では、キャビテイから返ってくるマイクロ波の反射がなくなるので、外部変調を用いた自動周波数調整(AFC)が不可能である。そこで、測定キャビテイ以外に空洞共振器をもう一つ設け、そこにバランスミキサー検出器を設置することにより外部AFCを可能となる付加装置を開発し、昨年度から製作中の装置に導入した。本年度はこれらの性能試験を行うことにより、平行して測定方法とその操作手順を完成させることを目指した。すなわち、2つのキャビティを完全に同じ特性周波数を持つように合わせる作業と、さらにその特性周波数に対して、外部AFCの指示(中心)周波数する作業の手順が矛盾なく行えるようにいくつかの方法を試行錯誤した。この手順は正しいESR線形を得ることができるかどうかに大きく影響を与えることがわかった。

その結果2連キャビテイ系でもマイクロ波のモードチェックおよびAFCの方法が確立し、高分解ESR測定が可能になった。テストケースとしてマンガンマーカなどを試料にして通常のCWESRの測定も行った。分解能や感度などは通常のESR装置に比べて遜色なく十分実用化が可能であるという結論を得た。一連の実験の中で、AFCのコントロールは、2つのキャビティのマッチング作業と同様にマイクロ波周波数に著しく敏感で、AFCが常に正常な動作をしていることが重要であると同時に、様々な測定結果から常に正しい測定が行われているかのチェックが必要であることがわかった。本年度は、2連キャビティを用いた時間分解電子スピン共鳴(ESR)測定をすすめることとした。現在目的としている試料は、光触媒として現在注目されている酸化チタンを含む半導体微粒子で、他に硫化カドミウム、硫化鉛、硫化亜鉛などを予定している。これらの中から、従来CW-ESR法でも測定されていた硫化カドミウム類を最初に試みている。これはこの試料微粒子に生成する表面ラジカルの寿命が長く安定で、さらに緩和時間も長く測定しやすいためである。そのために、以下の測定系の改良を行った。従来の市販のESR装置(理化学研究所共同利用)を改良するために、新しい高速度プリアンプ装置を自作して組み込み、さらに2つの液体窒素デュワー瓶を新たに購入した。これらを用いることにより、まず、液体窒素温度でのCW-ESRを2連キャビティで測定することに成功した。2連キャビティでは、2つのキャビティの特性を完全に一致させる調整が必要であるが、CW測定において技術的な問題点は、ほぼ解決している。現在は現在レーザー光によるパルス光励起による時間分解ESR測定に移っている。これは応用が期待される酸化チタンなどの試料における表面ラジカルの寿命が短く、CW法では測定できないためである。しかしこの測定においては、パルス信号の細部にわたり検討しながら、2つのキャビティを完全に等価にすることには、まだ解決できていない技術的問題点が存在し、現在までのところ予備的な結果を得ているのみである。
ポストコッホ生態系における希少放線菌の種と機能

超地球生命体の生態系を微生物の種と機能に基づいて理解する「ポストコッホ機能生態系」を構築するためには、土壌優占種にとどまらず、希少微生物種の機能の解明が必要である。本計画研究は、希少放線菌に対象を絞り、モデル圃場等から未分離の希少放線菌を分離するとともに、既知種を含めた希少放線菌の新たな生理機能を明らかにすることにより、微生物の種と生理的性質の多様性を解明することを目的とする。
授業の理解過程における知識操作の機能とその促進条件に関する研究

これまで「知識操作」の促進条件を検討してきたが、その過程において「授業者の教材理解や解釈」という要因の重要性が見出された。あらかじめ用意された教材のみならず、授業者の教材に対する理解や解釈によって授業展開が大きく左右されることは、教科教育研究の領域では自明のことと見なされてきた。しかし、授業の心理学的研究において、その影響の大きさが十分に認識されてきたかどうかについては疑問が残る。そこで、今年度の研究においては、授業の心理学を構築する上で、授業者要因をどのように組み込むかという点について考察を行った。その結果、以下の結論に至った。1授業過程そのものを心理学研究の対象にする場合、授業者要因を組み込まざるを得ない。教授活動を独立変数、学習成果を従属変数とする従来の研究パラダイムは、教材要因と授業者要因の区別を不分明にする点で限界がある。授業者変数を媒介変数とする新たな研究パラダイムが必要である。2授業の心理学研究においては、教材構成の論理(教材作成者)、授業展開の論理(授業者)、学習過程の論理(学習者)を峻別することが重要である。これらの論理の相互関係ならびに学習成果との関係性を解明することが研究課題となる。特に、どのような授業展開の論理を構築するかという点において決定的に重要と思われるのが、授業者による「教材構成の論理」の読み取りや解釈である。この点を要因化することにより、授業者による「教材研究」や「教材解釈」と呼ばれてきたものを心理学研究に組み込むことが可能になると思われる。今年度は、小学校の現職教員との共同研究体制を構築し、小3理科「ものの重さ」の授業について、教科書をベースに独自のプランを作成し、実践した。さらに、学習者の事前状態、授業後の評価テストの結果を分析するとともに、アブダクションの手法を用い、得られた評価テストの結果から、そのような結果が生じた原因と思われる点を授業過程にさかのぼって検討した。特に「代理的知識操作」に着目し、知識操作の様相と授業理解との関連を分析した。その結果、評価テストの水準は期待されたほど高くなかった。さらに、授業過程における重さの保存ルール(物の出入りがなければ重さは変わらない)の操作の出現頻度を分析したところ、「裏操作」「対偶操作」が頻繁に出現するのに対し、「逆操作」は全く見られなかった。このような操作タイプの偏りは、むしろ保存ルールの裏命題(物の出入りがあれば重さは変わる)の方を積極的に活用したことを意味しており、重さの保存性理解という観点からは問題がある。このことが結果的に、授業の理解に影響した点が考えられる。このように、本研究によって授業過程における教師の代理的知識操作の出現パターンと学習者の授業理解との間に関連がある可能性が示唆された。当初の目的であった、代理的知識操作の様相と授業理解との関連性を示唆する具体的な事実が得られ、次の研究につながる課題を見出すことかできたため。前年度の研究において、教師による代理的知識操作のパターンに大きな偏りがあり、それが学習者の授業理解に影響した可能性が示唆された。さらに分析を行った結果、知識操作の偏りと授業者の教材理解・解釈との間に関連がある可能性が見出された。そこで、当該年度では授業者の教材理解に焦点を当て、授業展開との関連をさぐることを目的に研究をおこなった。小学校算数「割合」を対象に、授業者と授業プラン作成者とで「研究会」を立ち上げ、授業の目的や方針について共通理解を形成することをはかった上で、実践を行った。しかしながら、割合を「全体に占める部分」と理解させることを目的としてプランを作成したにもかかわらず、授業者は「単位量あたりの大きさ」という説明を行い、プランの方針と実現された授業の間に乖離が存在してしまった。以上の経過を分析することにより、プラン作成者の考えと授業者の考えに懸隔が存在する場合、それを埋めることは容易ではないという結論が得られた。従来の授業研究、特に開発研究では、新たに開発された授業プランやテキスト、およびそれによって実現された授業過程のみに焦点が当てられ、それに対する授業者の理解や解釈が取り上げられることは少なかったが、実際の授業を検討する上では重要な要因であると結論づけられる。本研究の課題である「知識操作」の促進条件の検討過程において、授業者の教材理解や解釈の影響という要因の重要性が見出され、新たな方向で研究を展開できる見通しができたため。2授業の心理学

研究においては、教材構成の論理(教材作成者)、授業展開の論理(授業者)、学習過程の論理(学習者)を峻別することが重要である。これらの論理の相互関係ならびに学習成果との関係性を解明することが研究課題となる。特に、どのような授業展開の論理を構築するかという点において決定的に重要と思われるのが、授業者による「教材構成の論理」の読み取りや解釈である。この点を要因化することにより、授業者による「教材研究」や「教材解釈」と呼ばれてきたものを心理学研究に組み込むことが可能になると思われる。今回確認された、授業過程における代理的知識操作のタイプの偏りが授業理解に影響する事例をさらに追求するとともに、このような偏りと授業者の教材解釈との関連について、さらに検討を加える。現職教員の協力を得るのが予想以上に困難であり、もともと想定していた規模の研究体制を十分に構築できなかったため。また、謝金の支出を予定していた作業を、研究者自身で行うことになったため。旅費が予定額を下回ったため、次年度使用額が生じた。来年度は最終年度であるため、研究成果の公開に向けて、計画的に使用する。研究の進展に伴い、情報収集等の費用がさらに必要になるため、その点に次年度使用額を使用する計画である。
海馬に着目したＲＢＭベース認知アーキテクチャの開発

本研究課題は主にマウスやラットに代表されるげっ歯類と呼ばれる哺乳類を参考に,海馬という脳領域を中心的に位置付けた認知アーキテクチャの開発を目指している.また作成したアーキテクチャは人とのインタラクションを前提としたロボットに導入することを想定しており,工学的応用性や認知的側面も考慮している.本年度は特に個別に進めてきた神経科学的側面,工学的側面,認知科学的側面からアプローチしている3つのアーキテクチャに関してそれぞれ進展があった.神経科学的側面からは、げっ歯類レベルの全脳を参考にしたアーキテクチャの構築を目指している.これまでは神経科学知見を元に工学的なアーキテクチャを構築することで,大規模なアーキテクチャを構築する際に必要になる機械学習手法にあたりをつけて個別技術開発に取り組んできた背景があり,本年度も継続して個別モデルの精緻化に務めた.さらに本年度は前年度までのアーキテクチャからより神経科学的妥当性の高いモデルへと発展させたほか,神経科学的妥当性の高い認知アーキテクチャを構築するための方法論を提案した.工学的側面からは,人に適応できる機械学習を導入したロボット行動生成アーキテクチャの構築を目指している.現在は半自律テレプレゼンスロボットを題材に取り組んでおり,前頭前野を参考にして構築したモジュールの調停法を導入することによって,遠隔操作者に適応することができるシステムを提案した.認知科学的側面からは,人とのインタラクションをする上で重要な,他者モデルと呼ばれる相手の心的モデルの推定を前提とした他者モデルアーキテクチャの構築に向けた初期的な検討を行っている.本研究の計画段階では,神経科学的な妥当性の高い単一の認知アーキテクチャを構築することを目指していたが,研究の進展により現在は3つのアーキテクチャを並列で構築している.これにより,神経科学的妥当性,実ロボットへの導入可能性,人とのインタラクションへの応用性を個別に深く検証している.さらに3つのアーキテクチャを改めて統合し最終的な単一のアーキテクチャを実現する構想が進んでいることから,本研究の計画段階よりもより価値の高いアーキテクチャ構築が進んでいると考えられる.最終年度である本年度は,前述した目的を達成するためにこれまで提案してきた機械学習手法やアーキテクチャの統合を目指す.特に,これまで主に3種類のアーキテクチャを検討・構築してきており,アーキテクチャの個別発展および統合が主題となる.1つ目のアーキテクチャは,神経科学的側面を重視した,げっ歯類レベルの全脳を参考にしたアーキテクチャである.これまでは神経科学知見を元に工学的なアーキテクチャを構築することで,大規模なアーキテクチャを構築する際に必要になる機械学習手法にあたりをつけて個別技術開発に取り組んできた背景があり,これらの手法を2つ目・3つ目のアーキテクチャへ導入していく.さらに昨年度は神経科学的妥当性の高い認知アーキテクチャを構築するための方法論を提案しており,提案した方法論を利用してより広範な神経科学知見を有用な形で導入したアーキテクチャに発展させる.2つ目のアーキテクチャは,工学的側面を重視したロボットの行動生成アーキテクチャである.1つ目のアーキテクチャ構築の際に作成した機械学習技術を人に適応するという場面で導入しており,現在は半自律テレプレゼンスロボットを題材に取り組んでいる.今後はより汎用的なロボットの行動生成アーキテクチャとして利用可能な発展をさせ,最終的に3つ目のアーキテクチャで扱う認知的な側面を重視した課題での応用を目指す.3つ目のアーキテクチャは,認知科学的側面を重視した他者モデルアーキテクチャである.昨年度は他者モデルと呼ばれる相手の心的モデルを推定する機構を中心的に位置付けた認知科学的側面を重視したアーキテクチャの構想をしてきた.これまで2つ目のアーキテクチャで取り組んできた課題は表面的な人の振る舞いに直接的に適応することに取り組んできたが,より深く人の心的状態を推定した上で人に適応できるために,このアーキテクチャが重要となる.本研究は主にマウスやラットに代表されるげっ歯類と呼ばれる哺乳類を参考に,海馬という脳領域を中心的に位置付けた認知アーキテクチャの開発を目指している.作成したアーキテクチャの課題は抽象的なシミュレーションにおけるゲームタスクに止まらず,物理シミュレータや実ロボットを用いた実タスクへの応用までを目指している.本年度の研究成果について特に進展があったものが3つある.1つ目は以前から取り組んできた海馬を参考にしたRestricted Boltzmann Machine (RBM)のモデル拡張である.RBMは深層学習の構成要素として利用されるモデルであり,本研究課題において作成する認知アーキテクチャの中心的な構成要素である.本年度は特にRBMの隠れ素子数を自動的に決定する手法をさらに精緻化させることに成功し,日本神経回路学会から大会奨励賞を受賞した.3つ目は作成している個々の手法や全体のアーキテクチャの応用先として有望なHuman-Agent Interactionという研究領域での成果である.遠隔操作ロボットの半自律機能を自らの提案手法で構築することに成功したほか,言葉を話せないコミュニケーションロボットを新たな研究題材に加え,これまで以上に提案する認知アーキテクチャが有効な例を模索できた。本年度は個々のアーキテクチャの構成技術の精緻化に複数成功したほか,要素技術の組み合わせでシンプルなゲームタスクのみならずHAI分野において有効な手法を構築できる可能性を示した.本年度の研究成果は多様な領域からの高い評価を得ていると考えられる.学会からは3件の表彰を受けたほか,展示会でも1件表彰を受けている.研究成果に関連して新聞4件を含む多様なメディアで紹介された.本年度の研究成果はこれまでの想定以上に当該研究課題の可能性を広げるものであり,「(1)当初の計画以上に進展している。」と評価した.

本研究課題は主にマウスやラットに代表されるげっ歯類と呼ばれる哺乳類を参考に,海馬という脳領域を中心的に位置付けた認知アーキテクチャの開発を目指している.また作成したアーキテクチャは人とのインタラクションを前提としたロボットに導入することを想定しており,工学的応用性や認知的側面も考慮している.本年度は特に個別に進めてきた神経科学的側面,工学的側面,認知科学的側面からアプローチしている3つのアーキテクチャに関してそれぞれ進展があった.神経科学的側面からは、げっ歯類レベルの全脳を参考にしたアーキテクチャの構築を目指している.これまでは神経科学知見を元に工学的なアーキテクチャを構築することで,大規模なアーキテクチャを構築する際に必要になる機械学習手法にあたりをつけて個別技術開発に取り組んできた背景があり,本年度も継続して個別モデルの精緻化に務めた.さらに本年度は前年度までのアーキテクチャからより神経科学的妥当性の高いモデルへと発展させたほか,神経科学的妥当性の高い認知アーキテクチャを構築するための方法論を提案した.工学的側面からは,人に適応できる機械学習を導入したロボット行動生成アーキテクチャの構築を目指している.現在は半自律テレプレゼンスロボットを題材に取り組んでおり,前頭前野を参考にして構築したモジュールの調停法を導入することによって,遠隔操作者に適応することができるシステムを提案した.認知科学的側面からは,人とのインタラクションをする上で重要な,他者モデルと呼ばれる相手の心的モデルの推定を前提とした他者モデルアーキテクチャの構築に向けた初期的な検討を行っている.本研究の計画段階では,神経科学的な妥当性の高い単一の認知アーキテクチャを構築することを目指していたが,研究の進展により現在は3つのアーキテクチャを並列で構築している.これにより,神経科学的妥当性,実ロボットへの導入可能性,人とのインタラクションへの応用性を個別に深く検証している.さらに3つのアーキテクチャを改めて統合し最終的な単一のアーキテクチャを実現する構想が進んでいることから,本研究の計画段階よりもより価値の高いアーキテクチャ構築が進んでいると考えられる.今後も継続して,個々の技術の精緻化,技術の統合によるアーキテクチャの開発,開発したアーキテクチャの実タスク応用3つを主軸にこれまで通り研究を進めていく.
血清シスタチンC濃度を用いた腎機能評価に基づくリバビリン投与設計法の確立

【目的】血清シスタチンC濃度を用いて、リバビリンクリアランスにおける腎機能の寄与について検討を行い、リバビリン投与量設計法の確立を試みた。【方法】1.対象患者インターフェロン・リバビリン併用療法を施行した22名の患者を対象とした。2.推定GFR値の算出血清シスタチンC濃度からの推定GFR値の算出はHoekの式を用いた。リバビリンクリアランスの算出リバビリンクリアランス(mL/min)の算出は次式を用いて算出した。【結果】リバビリンクリアランスとクレアチニンクリアランスについて回帰分析を行った結果、y=-0.0087x+4.42,r^2=0.22と相関関係は見られなかった。また、リバビリンクリアランスとGFRについて回帰分析を行った結果、y=-0.017x+4.96,r^2=0.10と相関関係は見られなかった。【成果】今回の対象患者はクレアチニンクリアランスが50mL/min以上と比較的腎機能が保たれており、またインターフェロンが投与できる若年層であった。クレアチニンに対するシスタチンCの利点は、性差や年齢差が小さいことと中程度腎機能障害の判別が正確であることである。したがって、今回の対象患者は平均クレアチニンクリアランス105mL/min、平均年齢は57歳であり、シスタチンCの優位性はみられなかった。また、リバビリンの腎排泄率は30%程度であり、クレアチニンクリアランスが50mL/min以上の患者では腎機能によるリバビリンクリアランスへの影響は軽微であることが推察された。今後はクレアチニンクリアランスが50-60ml/min付近の患者でさらなる検討を行いたい。
ヒトNotch3遺伝子導入ショウジョウバエを用いた脳小血管病の研究

本研究では、遺伝性脳小血管病CADASILの原因遺伝子Notcch3に着目した脳小血管病ショウジョウバエモデルの作製を目的とした。ハエNotchとヒトNotch3は相同遺伝子である。ハエNotchを過剰発現すると複眼の構造が乱れるが、ヒトNotch3単独の過剰発現による影響は殆どみられなかった。そこで、ヒトNotch3の変異が存在する領域以外をハエのNOTCHと入れ替えたキメラ遺伝子を導入し、Notch3と結合するJAG1と共に過剰発現したところ、変異型、正常型とも複眼構造の異常を認めた。この結果は、疾患モデル構築への第一歩となると考えられる。本研究ではショウジョウバエを用いて遺伝性脳小血管病の病態解析を行うことを目的とする。遺伝性脳小血管病CADASILの原因遺伝子Notch3がコードする蛋白は、細胞外ドメインと細胞内ドメインの2量体を形成し、細胞膜を1回貫通する受容体である。CADASILの血管病理に関しては、血管壁の肥厚とNotch3の細胞外ドメインの蓄積が知られている。また、変異型Notch3のシグナル伝達自体は正常であるという報告が多い。ショウジョウバエはライフサイクルが短く、他の異常蛋白凝集疾患モデルとして既に報告がある。以上のことから、ヒトNotch3正常型・変異型遺伝子をハエに導入して表現型の違いを解析する計画を立てた。上流にUAS配列を挿入したヒトNotch3を導入したハエの系統を作成し、ハエの翅、複眼で特異的に発現するドライバーとの交配を行い、目的の組織でNotch3を強制発現させた。Western Blotにより、Notch3の全長,細胞内ドメインのバンドを確認した。しかし、Notch3正常型・変異型ともに成虫の翅・複眼の表現型に影響を及ぼさなかった。シグナル伝達の評価に関しては、ハエの内在性Notch遺伝子ノックダウンのレスキュー実験を行った。翅でハエNotchをノックダウンすると切れ込みが入り翅脈が太くなる。これにハエNotchが過剰発現する系を交配すると、翅の表現型は軽減した。しかしヒトNotch3は正常型・変異型ともに影響を及ぼさず、ハエ生体内で正常なシグナル伝達を行っているとは考えにくい結果となった。前年度はヒトNotch3正常型・変異型を導入したショウジョウバエモデルの成立が難しいという結果が得られた。今年度は、ショウジョウバエのNotchに遺伝性脳小血管病CADASILと類似の変異を持つラインを用いた実験系を検討した。CADASIL変異の特徴は、missense mutationにより各EGF-like repeat内に6個存在するCysteine残基が、減る、または増えて、奇数個になるということである。ヒトNotch3はハエNotchとアミノ酸配列で44%の相同性をもつ。ヒトNotch3では34回、ハエNotchでは36回のEGF-like repeatsがある。ハエのNotch変異系統であるnd-3は、第2EGF-likerepeat内のCysがPheに変わるミスセンス変異で(C105F)、CADASIL変異の特徴に一致し、ストックセンターから入手可能である。CADASILの病理学的特徴である血管中膜の肥厚に相当する組織像がnd-3で再現されるかどうか調べることを今年度の課題とした。ハエにはheartと呼ばれる循環系器官が腹節の背側に存在する。また、Adult flyでNotchの遺伝子レベルでの発現は神経系に多いが、heartにも中程度発現がみられることが知られている。そこで、nd-3のadult全身のパラフィン切片を作成し、HE染色をして観察した。nd-3の体内脂肪組織が明らかに正常型よりも少なく見えたが、heart wallの厚さは両者で殆ど差はなかった。寿命アッセイではnd-3の方が有意に寿命が短かったが、脂肪組織の少なさを反映している可能性がある。前年度の結果から方針を変更し、ハエ成体のパラフィン切片作製の系を確立するのに時間がかかった。さらに予想どおりの結果を得ることができず、再び実験計画の見直しが必要となった。ヒトNotch3の過剰発現がハエの表現型に影響を及ぼさなかった理由を考察するために、UAS-Notch系統を用いて、ハエのNotchを複眼で過剰発現させたところ、極めて強いrough eyeを示した。従って、ヒトNotch3全長蛋白がハエNotchと同様のシグナル伝達を行っていない可能性を考えた。Notchの細胞外ドメインの機能はリガンドとの結合である。Notchがリガンドと結合した後、細胞内ドメインは核内に以降し、シグナルを伝達する。今回のchiNotch3の過剰発現が複眼の表現型に影響を及ぼさなかった理由として、ハエのリガンドとの結合性に問題がある可能性を考察している。そこで、chiNotch3に加えて、ヒトNotch3リガンドであるJAG1も共発現させる新たな実験デザインを計画している。これまでの結果から、新たな実験デザインを考えて実行したが、予想する結果が得られず、再三実験計画の見直しが必要となった。本年度は、キメラNotch3とキメラJAG1を同時に強制発現してハエの表現型を解析した。キメラNotch3 (chiNotch3)はCADASILの変異が存在するNotch3 EGF-like repeat部分をハエNotchの該当部分と入れ替えたものであるが、chiNotch3単独の過剰発現では複眼の表現型の変化は殆どみられなかった。JAG1は膜貫通型の蛋白であり、ヒトNotch3のリガンドである。

JAG1およびJAG1のハエホモログであるSerrateの細胞外ドメインにはNotch受容体に結合するDSLドメインとEGF-like repeatdomainが存在する。ハエSerrateのDSL-EGF-like repeatdomain部分をヒトJAG1のそれと入れ替えたキメラJAG1(chiJAG1)遺伝子を作製し、UAS-chiJAG1 constructを用いて、新たにハエchiJAG1系統を作製した。GMR-Gal4ドライバーを用いてchiJAG1のみをハエ複眼原基で過剰発現したところ、強いrough eyeがでる系統が多かったが、ほとんど変化が見られなかった系統がひとつあり、これをUAS-chiNotch3との共発現実験に用いることにした。その結果、chiNotch3の正常型、変異型とも、chiJAG1との共発現で、rough eyeが見られた。ハエのNotchシグナル過剰によりrough eyeが生じることが既に知られているので、今回chiJAG1との共発現実験により、Notch3EGF-like repeat部分の正常型変異型いずれもNotchシグナルを走らせることを確認できた。Rough eyeの程度には個体差があり、変異型chiNotch3のほうが重症の個体数が多い傾向がみられたが、再現性の確認が必要である。本研究では、遺伝性脳小血管病CADASILの原因遺伝子Notcch3に着目した脳小血管病ショウジョウバエモデルの作製を目的とした。ハエNotchとヒトNotch3は相同遺伝子である。ハエNotchを過剰発現すると複眼の構造が乱れるが、ヒトNotch3単独の過剰発現による影響は殆どみられなかった。そこで、ヒトNotch3の変異が存在する領域以外をハエのNOTCHと入れ替えたキメラ遺伝子を導入し、Notch3と結合するJAG1と共に過剰発現したところ、変異型、正常型とも複眼構造の異常を認めた。この結果は、疾患モデル構築への第一歩となると考えられる。当初の仮定を支持する結果がまだ得られていないのが最大の原因である。最終的には薬剤スクリーニングに応用できることを考慮して、翅や複眼といった成虫の外観から判別が容易な表現型に着目して複数のドライバーとの交配を行ったが、いずれも変化が見られなかった。さらに、ヒトNotch3はハエNotchの相同蛋白であるが、ハエNotchレスキュー実験結果から、ヒトNotch3がハエの生体内で正常なシグナル伝達を行っているとは考えにくい結果も得られた。以上のことから、実験計画の大幅な見直しが必要である。新たな方法として、ハエNotchのEGF-like repeats domain部分をヒトNotch3のEGF-like repeats domain(正常型、変異型)と入れ替えたキメラ蛋白であれば、ハエ体内でシグナル伝達機能を持ちうると考えた。
ニコチン性受容体刺激による神経細胞死防御作用およびその分子機構の解明

研究課題に対する主な研究成果は以下の通りである。1)神経細胞保護作用を有するニコチン性受容体サブユニットの決定:α7サブユニットの選択的拮抗薬であるα-bungarotoxin(α-BTX)やα4β2サブユニットに比較的選択的な拮抗薬であるdihydro-β-erythroidine、さらにα7サブユニットの選択的作動薬であるDMXB、α4β2サブユニットの作動薬であるcytisineを用いて、ニコチン性受容体刺激による神経細胞保護作用はα7サブユニットおよびα4β2サブユニットのいずれをも介して発現していることが判明した。また、ニコチンが、グルタミン酸誘発神経細胞死のみならず、カルシウムイオノフォア暴露による神経細胞死にも抑制作用を有すること、しかしnitric oxide(NO)生成試薬であるSNOC投与によるNO誘発神経細胞死には保護作用を示さないことを明らかにした。2)ニコチン性受容体刺激による神経細胞保護作用がin vivoの系でも見られるかどうかの検証:Wisterラット雄(270-320g)を用いてthread法により一過性中大脳動脈閉塞モデルを作製した。脳虚血に先立ち、24時間ニコチンならびにDMXBを投与した群、脳虚血作製後薬物を投与した群、および無処置群における梗塞巣の大きさを測定し、ニコチンならびにDMXBの前処置により梗塞巣の縮小化が認められた。3)ニコチン性受容体刺激によるベータアミロイド誘発神経細胞死の抑制:培養大脳皮質ニューロンにおいてニコチンの投与によりベータアミロイド毒性は抑制された。α-BTXはニコチンによる保護効果を拮抗した。また、DNXBの投与によってもベータアミロイド毒性は抑制された。ベータアミロイドの神経毒性は、ニコチン受容体のα7サブユニットを刺激しても抑制されることが示唆された。
熱ショック蛋白質(HSP70)の転写調節と生体防御作用から運動適応を検討する

平成14年度は、運動時の骨格筋の損傷に対する熱ショックタンパク質70(heat shock protein 70;HSP70)の防御的作用を個体レベルで検討した。事前に42°C、30分間の熱ストレスを負荷して骨格筋のHSP70量を増加させたマウスと熱負荷なしのマウスにトレッドミルでの坂下り走を行わせ、運動後の筋損傷マーカーの変化を観察した。下り坂走後12時間後の血漿CK活性は熱負荷+運動群が運動群に比し有意な低値を示した。運動48時間後の筋β-glucuronidase活性の上昇は熱負荷+運動群が有意な低値を示した。また、HE染色にて調べた組織の損傷程度は明らかに熱負荷+運動群で低かった。これらの結果より、運動前の熱負荷は骨格筋のHSP70を増加させて増加運動後の筋損傷を抑制することが明らかとなった。平成15年度は、運動度トレーニングによるストレス耐性の変化について初代肝細胞を用いて検討した。Wistar雄ラットを運動トレーニング群と安静群に分け、運動トレーニング群ラットにはトレッドミル走を8週間行わせた。8週間後に両群のラットから肝細胞を単離した。単離した肝細胞を48時間培養した後に過酸化水素を添加して酸化ストレスを与え、その後6時間まで経緯的に細胞生存率、HSP70量、培地中のLDH活性を測定した。過酸化水素添加により肝細胞の生存率は低下し、培地中のLDH活性は増加したが、その変化は運動トレーニングラット由来の肝細胞で有意に低値であった。この時のHSP70量の増加は運動トレーニングラット由来の肝細胞で有意な高値を示した。これらの結果より、運動トレーニングはストレス時のHSP70発現を活性化し、急速なHSP70の増加をもたらしてストレスに対する抵抗性を高めることが示された。[目的]本年度は、運動時の骨格筋の損傷に対する熱ショックタンパク質70(heat shock protein 70;HSP70)の防御的作用を個体レベルで検討した。そのため骨格筋のHSP70を変化させたマウスを作成し、これらに対して筋損傷を引き起こしやすい伸長性筋収縮を多用する下り坂走を負荷し、その後の筋損傷の程度を観察した。[方法]実験1ではマウスに42°C、30分間の熱ストレスを負荷し、24時間後にヒラメ筋と長指伸筋を採取してHSP70を定量した。実験2ではマウスを運動群と熱負荷+運動群の2群に分けて、熱負荷+運動群には運動負荷の24時間前に実験1と同様の熱ストレスを負荷した。その後、各群マウスに60分間の下り坂走を負荷した。運動12、24,48時間後にヒラメ筋、長指伸筋と血漿を採取し、骨格筋損傷の指標である骨格筋β-glucuronidase活性と血漿creatine kinase(CK)活性を測定した。[結果・考察]熱負荷により直腸温は有意に上昇し、ヒラメ筋と長指伸筋のHSP70量は有意な増加を示した。下り坂走後12時間での血漿CK活性は熱負荷+運動群が運動群に比し有意な低値を示した。運動群でみられた運動48時間後のヒラメ筋のβ-glucuronidase活性の上昇が熱負荷+運動群ではみられなかった。また、長指伸筋のβ-glucuronidase活性は48時間後に両群ともに有意な上昇を示したが、熱負荷+運動群の上昇は運動群に比べ有意な低値を示した。これらの結果より、運動前の熱負荷は運動後の筋損傷を抑制することが明らかとなった。

この原因としては熱負荷により骨格筋のHSP70が増加したことが関係したと考えられた。平成14年15年度での本研究の研究結果を以下に示した。昨年度は、運動時の骨格筋の損傷に対する熱ショックタンパク質70(heat shock protein 70;HSP70)の防御的作用を個体レベルで検討した。そのため事前に42°C、30分間の熱ストレスを負荷して骨格筋のHSP70量を増加させたマウスと熱負荷なしのマウスにトレッドミルでの坂下り走を行わせ、運動後の筋損傷マーカーの変化を観察した。下り坂走後12時間後の血漿CK活性は熱負荷+運動群が運動群に比し有意な低値を示した。運動48時間後の筋β-glucuronidase活性の上昇は熱負荷+運動群が有意な低値を示した。また、HE染色にて調べた組織の損傷程度は明らかに熱負荷+運動群で低かった。これらの結果より、運動前の熱負荷は運動後の筋損傷を抑制することが明らかとなった。今年度は、運動度トレーニングによるストレス耐性の増加について初代肝細胞を用いて検討した。実験動物は10週令のWistar雄ラットを用い、これらを無作為に運動トレーニング群と安静群に分け、運動トレーニング群ラットにはトレッドミル走を8週間行わせた。8週間後に両群のラットからSeglenの方法に基づいたコラゲナーゼ灌流法により肝細胞を単離した。単離した肝細胞はpercol密度勾配遠心法により混在する被損傷肝細胞を除去した後、10%牛胎児血清を含む培地で37°C、48時間培養した。この初代培養肝細胞に過酸化水素を添加して酸化ストレスを与え、その後6時間まで経緯的に肝細胞と培地を回収して細胞生存率、HSP70量、培地中のlactate dehydrogenase(LDH)活性を測定した。過酸化水素添加により肝細胞の生存率は低下し、培地中に放出されたLDHは増加したが、その変化は運動トレーニングラット由来の肝細胞で有意に低値であった。そして、この時のHSP70量の増加は運動トレーニングラット由来の肝細胞で有意な高値を示した。これらの結果より、運動トレーニングは酸化ストレス時のHSP70発現に関する転写機構を活性化し、ストレスに対し急速なHSP70の増加をもたらすことによりストレスに対する抵抗性を高め、細胞死から細胞を守ることが示された。
波面マニピュレーション・デバイスの開発と応用

本研究では、有機非線形光学材料による光波マニュピレーション技術の研究の中でも波面のマニュピレーションを研究した。従来の光マニュピレーション技術では、単なる光の空間強度分布のみを変調することが多かった点から脱却し、光波の空間位相分布を変調し、偏光特性を制御することを目指した。この観点から、本研究班では、電場配向ポリマーの高速応答性および面デバイスへの易加工性に着目し、従来の液晶空間光変調器、超音波光変調器、無機フォトリフラクティブ結晶を凌駕する新しい波面マニュピレーションデバイスの構築を目指す研究を行った。(1)電場配向ポリマー空間光変調器試作を目的として、引き続き種々の電場配向ポリマー材料の製作を行い、材料の基礎特性の評価を行った。(2)上記の結果をもとに、電極を取り付けたデバイスの基本構成の検討を行った。変調度、屈折率変化、応答速度等の測定評価に基づき、集積化駆動回路を試作した。(3)電場配向ポリマーにより、数pm/Vの電気光学効果を持つ材料を用いて、フォトリッククリスタル構造を作り、実相実験を行った。(4)電子ビーム露光装置を導入し、上記デバイスに取り付けるマイクロレンズ、回折格子等の製作のため、ディフラクティブ光学素子製作システムの開発に着手した。(5)非線形な光出力をシリコンチップ状に二次元高密度で得るために発光素子と駆動回路をシリコン基板状に集積化するための基礎実験を行った。歪短周期超格子を用いた化合物半導体とシリコンの一体化技術、微小発光素子および線形非線形アナログ集積回路についても検討した。(6)Si基板状に発光素子アレイを形成するための選択成長の基礎条件を検討し、低温域での成長条件を見いだした。(7)電状配向ポリマーの電子ビームおよび紫外線による直接加工の実験を行い、電気工学格子の製作を行った。本研究では,有機非線形光学材料による光波マニュピレイション技術の研究の中でも波面のマニュピレイションを研究した.従来の光マニュピレイション技術では単なる光の空間強度分布のみを変調する事が多かった点から脱却し,光波の空間位相分布を変調し,偏向特性を制御する事をめざした.この観点から,本研究班では,電場配向ポリマーの高速応答性および面デバイスへの易加工性に着目し,従来の液晶空間光変調器,超音波光変調器,無機フォトリフラクティブ結晶を凌駕する新しい波面マニュピレイションデバイスの構築を目指す研究を行った.(1)電場配向ポリマー空間光変調器試作を目的として,電場配向ポリマー材料の製作を行い材料の基礎特性の評価を行なった.特に,印加電圧と屈折率変化,電極構造と変化屈折率分布の関係を測定評価するために,既設の顕微鏡を改良して顕微干渉計を試作した.(2)上記の結果をもとに,電極をとりつけたデバイスの基本構成の検討を行った.変調度,屈折率変化,応答速度等の測定評価に基づきデバイスを試作した.(3)電子ビーム露光装置を導入し,上記デバイスにとりつけるマイクロレンズ,回折格子等の製作のため,ディフラクティブ光学素子製作システムの開発に着手した.(4)非線形な光出力をシリコンチップ状に二次元高密度で得るために発光素子と駆動回路をシリコン基板状に集積化するための基礎実験を行なった.歪短周期超格子を用いた化合物半導体とシリコンの一体化技術,微小発光素子および線形非線形アナログ集積回路についても検討した.(5)シリコン集積回路について発光素子の線形・非線形回路を検討した.本研究では,有機非線形光学材料による光波マニュピレイション技術の研究の中でも波面のマニュピレイションを研究した.従来の光マニュピレイション技術では単なる光の空間強度分布のみを変調する事が多かった点から脱却し,光波の空間位相分布を変調し、偏向特性を制御する事をめざした.この観点から,本研究班では,電場配向ポリマーの高速応答性および面デバイスへの易加工性に着目し,従来の液晶空間光変調器,超音波光変調器,無機フォトリフラクティブ結晶を凌駕する新しい波面マニュピレイションデバイスの構築を目指す研究を行った.(1)電場配向ポリマー空間光変調器試作を目的として,引き続き種々の電場配向ポリマー材料の製作を行い材料の基礎特性の評価を行なった.特に,ヘテロダイン干渉顕微鏡を試作し,材料の精製密評価技術の開発した.(2)上記の結果をもとに,電極をとりつけたデバイスの基本構成の検討を行った.変調度,屈折率変化,応答速度等の測定評価に基づき集積化駆動回路を試作した.(3)電場配向ポリマーにより数pm/Vの電気光学行かを持つ材料を用いてフォトニッククリスタル構造をつくり,直流駆動の場合コントラスト比1300:1、交流駆動の場合には250KHzで3:1のコントラスト比を得た.(4)電子ビーム露光装置を導入し,上記デバイスにとりつけるマイクロレンズ,回折格子等の製作のため,ディフラクティブ光学素子製作システムの開発に着手した.(5)非線形な光出力をシリコンチップ状に二次元高密度で得るために発光素子と駆動回路をシリコン基板状に集積化するための基礎実験を行なった.歪短周期超格子を用いた化合物半導体とシリコンの一体化技術,微小発光素子および線形非線形アナログ集積回路についても検討した.(6)Si基板上に発光素子アレイを形成するための選択成長の基礎条件を検討し,低温域での成長条件を見いだした.本研究では、有機非線形光学材料による光波マニュピレーション技術の研究の中でも波面のマニュピレーションを研究した。

従来の光マニュピレーション技術では、単なる光の空間強度分布のみを変調することが多かった点から脱却し、光波の空間位相分布を変調し、偏光特性を制御することを目指した。この観点から、本研究班では、電場配向ポリマーの高速応答性および面デバイスへの易加工性に着目し、従来の液晶空間光変調器、超音波光変調器、無機フォトリフラクティブ結晶を凌駕する新しい波面マニュピレーションデバイスの構築を目指す研究を行った。(1)電場配向ポリマー空間光変調器試作を目的として、引き続き種々の電場配向ポリマー材料の製作を行い、材料の基礎特性の評価を行った。(2)上記の結果をもとに、電極を取り付けたデバイスの基本構成の検討を行った。変調度、屈折率変化、応答速度等の測定評価に基づき、集積化駆動回路を試作した。(3)電場配向ポリマーにより、数pm/Vの電気光学効果を持つ材料を用いて、フォトリッククリスタル構造を作り、実相実験を行った。(4)電子ビーム露光装置を導入し、上記デバイスに取り付けるマイクロレンズ、回折格子等の製作のため、ディフラクティブ光学素子製作システムの開発に着手した。(5)非線形な光出力をシリコンチップ状に二次元高密度で得るために発光素子と駆動回路をシリコン基板状に集積化するための基礎実験を行った。歪短周期超格子を用いた化合物半導体とシリコンの一体化技術、微小発光素子および線形非線形アナログ集積回路についても検討した。(6)Si基板状に発光素子アレイを形成するための選択成長の基礎条件を検討し、低温域での成長条件を見いだした。(7)電状配向ポリマーの電子ビームおよび紫外線による直接加工の実験を行い、電気工学格子の製作を行った。