hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子どもの外遊びを促進するための公園環境の提案

筋活動量の視点からは,使用する遊具の種類によって各部位の筋が活動する様相に大きな相違のあることが明らかとなった.子どもの持久力の視点からは,150拍/分を超えた課題が3つあり、筋活動量からのみでは捉えきれない全身運動としての有効な負荷であることが明らかとなった.アスレチック遊具を使用した遊びには,豊富な種類の動きとそれに伴う運動強度が含まれていることから公園遊具を設置する方針の検討も重要であると考えられた。平成29年度3月に、異なる街区公園環境下における児童の身体行動(遊戯行動)を観察する予定であったが、天候不順等により延期せざるを得なくなったため、現在、実施時期を検討している。本研究課題は、3年間の計画に基づいて遂行した。初年度では、主に公園の遊具等の設置状況や利用状況や、住宅環境と放課後の過ごし方について調査した。また、2年目では、公園遊具(主にアスレッチク遊具)の利用時の生理的負荷特性を筋活動量とネエルギー消費量の視点から評価した。最終年度では、遊具条件や空間条件の異なる公園環境下での児童の運動強度、身体活動量、気分・感情などの心理状態について比較検討した。その結果、自然環境が多く、アスレチック遊具を設置している公園(B)では、単体遊具と広場のみの一般的な街区公園(A)と比較して身体活動量(歩数や中高強度時間)が有意に低値を示した。また、生理的運動強度である心拍数や、GPSによる総移動距離および平均移動速度においても公園(B)が公園(A)と比較して有意に低値を示した。しかしながら、心理的側面である遊びへの意欲は公園(B)が公園(A)と比較して有意に高値を示した。また、GPSの位置座標から公園(B)では木製の複合遊具を拠点として長時間に亘って遊びが展開されていたことが確認でき、身体活動量や運動強度が比較的低値を示した原因の1つであると推察された。以上の結果から、公園環境の相違によって、児童の生理的負荷や身体活動量に差異が生じることが明らかとなり、これは遊具条件(木製+複合)や自然条件(樹木が多いこと)によって影響を受けた可能性がある。本研究の結果から、子どもの行動目的や意欲に応じて公園環境を選択できる仕掛けは、公園利用の継続性や外遊びの促進において重要となることが考えられる。そのためには、従来より指摘してきた子どもの生活圏内で利用できる自宅周辺の複数の街区公園の在り方(類似性から特異性へ)を見直す必要がある。平成29年度は、児童の遊具使用時における筋活動量ならびエネルギー消費を評価するための実験を6月中に実施する予定である。すでに対象公園と遊具の選定は済ませており、測定機器であるワイヤレス電極式筋電図計測システムならびに携帯型呼吸代謝装置の試験的操作を完了している。今後は、研究協力者を募集し6月中に実験を実施する予定である。また、平成29年度の10月中には2つ目の課題でもある、異なる街区公園の環境条件下での低学年児童の身体活動の質的および量的評価を実施し、公園環境を提案するための基礎データを収集する予定である。これにより研究の進捗状況が当初の研究計画書通りとなる。対象者ならびに対象公園の選定は終えており、現在はスケジュール調整段階である。今後の予定として、平成30年度6月中に異なる街区公園環境下における児童の身体行動(遊戯行動)を比較し、街区公園環境と行動特性との関連について検討する予定である。天候不順等により実験日の変更を余儀なくされた場合は、熱中症対策等も踏まえ、10月中の実施へ見送ることとする。
繰返し移動荷重下にある飽和・不飽和路盤構造の力学特性の解明と挙動予測に関する研究

1.飽和・不飽和粒状路盤の繰返し塑性変形挙動に及ぼす移動荷重の影響評価供試体の飽和度を変更可能な2次元土層を具備したローラー移動載荷試験装置を開発し、移動荷重を受ける飽和・不飽和路盤の力学特性評価に適した模型試験方法を確立した。また、開発した試験装置を用いて、異なる荷重制御方法(移動載荷・定点載荷)で、異なる含水状態(気乾・浸水)の切込砕石路盤の繰返し載荷試験を行った。その結果、粒状路盤の塑性沈下は含水状態の変化に強く影響され、その傾向は移動荷重載荷時に一層顕著になること、および同一含水状態で異なる荷重載荷方式の繰返し載荷試験結果を比較した場合、両者の累積沈下量の比は含水状態の違いによらずほぼ一定となることを明らかにした。2.飽和・不飽和路盤材の繰返し塑性変形特性に及ぼす主応力軸回転の影響評価主応力軸回転の影響を評価可能な多重リングせん断試験機を用いて、移動荷重を受ける飽和・不飽和路盤材の力学特性評価に適した試験方法を提案した。また、異なる荷重制御方法で、異なる含水状態の切込砕石の多重リングせん断試験を行った。その結果、気乾試料に比べ浸水試料の方が繰返し載荷試験で発生する累積鉛直ひずみは大きいこと、定点載荷より移動載荷方式の繰返し載荷試験において供試体の飽和化が累積鉛直ひずみに及ぼす影響は顕著に現れること、および多重リングせん断試験結果は上記1.の模型試験結果と定性的に一致し、定量的にもほぼ一致することを明らかにした。3.移動荷重下の飽和・不飽和粒状路盤の繰返し変形挙動予測とその性能評価手法の確立繰返し移動荷重作用下にある飽和・不飽和粒状路盤の変形挙動予測に適用可能な数値解析モデルを開発するために、上記1.と2.の結果から粒状路盤材の要素試験結果の適用方法について検討した。この結果、移動荷重繰返し載荷時の気乾・浸水状態にある粒状路盤の累積塑性沈下量の簡易推定方法を提案した。1.主応力回転を受ける飽和・不飽和路盤材の力学特性評価に適した模型試験方法の確立種々の地下水位下にある粒状路盤構造に対して移動載荷方式の模型試験を実施するために、路盤材の飽和度を変更可能な2次元土層を具備したローラー移動載荷試験装置を新規に開発した。また、開発した試験装置を用いて、飽和・不飽和砂地盤に移動荷重や定点荷重が載荷された場合を想定した各種試験を実施し、試験装置の性能確認を行った。2.多重リングせん断試験機を用いた飽和・不飽和路盤材のせん断試験方法の確立気乾試料に対して主応力回転の影響を評価可能な多重リングせん断試験機を、湿潤試料に対してもねじり単純せん断試験が実施できるように改良した。続いて、改良した多重リングせん断試験機を用いて飽和・不飽和路盤材の単調載荷試験、繰返し載荷試験を実施し、改良した試験装置の性能確認を行うとともに、主応力回転を受ける飽和・不飽和路盤材料の力学特性評価に適した試験方法を提案した。また、路盤材の力学特性に及ぼす土粒子間間隙流体の力学作用の影響を検討した。

3.不飽和三軸圧縮試験機を用いた飽和・不飽和路盤材の保水特性および力学特性の検討現有する不飽和三軸圧縮試験機を用いて、数種類の路盤材(礫材)に対する土の保水性試験を実施し、各種路盤材の水分特性曲線を把握した。また、試験結果から、保水特性の低い礫材においても、わずかな粒度の違いが保水特性に影響を及ぼすことを明らかにした。4.繰返し移動荷重作用下にある粒状路盤構造の変形挙動解析手法の確立繰返し移動荷重作用下にある粒状路盤構造の変形挙動予測に適用可能な数値解析モデルを開発するために、主応力軸回転を考慮した粒状路盤材の要素試験結果の適用方法について検討した。この結果、気乾燥状態にある粒状路盤構造が移動荷重を繰返し受けた際の繰返し塑性変形量の簡易推定方法を提案した。1.飽和・不飽和粒状路盤構造の繰返し塑性変形挙動に及ぼす移動荷重の影響評価単調載荷方式・移動載荷方式・定点載荷方式の各荷重制御方法により、異なる含水状態(気乾・浸水)の切込砕石路盤に対して支持力・繰返し載荷試験を行った。その結果、気乾状態に比べ浸水状態の方が支持力は低下すること、粒状路盤構造の塑性沈下は含水状態の変化に強く影響され、その傾向は移動荷重載荷時に一層顕著になること、同一含水状態で移動載荷方式・定点載荷方式の繰返し載荷試験結果を比較した場合、両者の累積沈下量の比は含水状態の違いによらずほぼ一定となることを明らかにした。2.飽和・不飽和路盤材の繰返し塑性変形特性に及ぼす主応力軸回転の影響評価移動載荷方式・定点載荷方式の各荷重制御方法により、異なる含水状態(気乾・浸水)の切込砕石を用いて多重リングせん断試験を行った。その結果、気乾状態に比べ浸水状態の方が繰返し載荷試験で発生する累積鉛直ひずみは大きいこと、単調載荷より繰返し載荷試験においてまた定点載荷より移動載荷方式の繰返し載荷試験において、供試体の飽和化が累積鉛直ひずみに及ぼす影響は顕著に現れること、多重リングせん断試験結果は上記1.の室内模型試験結果と定性的に一致し、定最的にもほぼ一致することを明らかにした。3.移動荷重下の飽和・不飽和粒状路盤構造の繰返し変形挙動予測とその性能評価手法の確立上記1.と2.の結果から、飽和・不飽和粒状路盤材の要素試験結果の適用方法について検討した。この結果、昨年度提案した「移動荷重繰返し載荷時の粒状路盤構造(気乾状態)の累積塑性沈下量の簡易推定方法」が飽和状態の粒状路盤構造の挙動予測にも有効であることを示した。4.研究の総括2年間で得られた検討結果を総合的に判断し、繰返し移動荷重下にある飽和・不飽和粒状路盤構造の挙動予測・性能評価を実施するために有効な試験方法・解析方法を提案した。
ヒト基本転写因子TFIIEの完全長複合体のNMR法による立体構造解析

本研究では、タンパク質をコードする遺伝子の転写の開始に必要な基本転写因子群の一員であるTFIIEの完全長複合体の構造を核磁気共鳴法(NMR)により解析した。ヒトTFIIEはαとβからなる異種二量体ある。約8万の高分子量に加え凝集しやすい性質の為、解析は困難であったが、最新技術を駆使したことにより、三つの機能ドメインの構造状態、広範囲に渡る天然変性領域の存在、及び動的挙動を明らかにした。真核生物においてタンパク質をコードする遺伝子の転写はRNAポリメラーゼIIが行うが、開始時には、基本転写因子と呼ばれる5つのタンパク質が必要で、TFIIEはそのうちの1つである。これまでにヒトTFIIEの3つの機能上重要なドメインの立体構造を解明してきたが、本研究ではインタクトな完全長複合体の溶液中における立体構造情報を得るためにNMR法を用いて解析を行った。ヒトTFIIEαβ複合体の安定同位体標識試料を大量に調製するために、大腸菌の生細胞発現、及び大腸菌無細胞発現を検討した。その結果、生細胞での共発現系が最適であることが分かった。TFIIEαβ複合体は約84kDaの高分子量のため横緩和時間(T2)が短く、シグナル感度が著しく低下してしまう。これを改善するために通常の^<15>N,^<13>C標識に加えて100% ^2H標識した試料を調製した。NMR試料、及び測定の最適条件を決定後、種々の多次元NMR測定を行い、主鎖シグナルの帰属を行った。2次元^<15>N,^1H-TROSYスペクトルにおいて観測された大部分のシグナルを帰属することができ、特に、分散したシグナルに関しては、ほぼ全て帰属した。それら複合体の化学シフトと、単離して構造決定した3つのドメインの同一条件下での化学シフトとの比較から、各ドメイン構造は複合体中でもほぼ同じ構造で独立して存在していることが示された。また、TFIIEは広範囲に渡って天然変性領域を有していることがわかり、それらの主鎖シグナルおよび側鎖^<13>Cシグナルを帰属することに成功した。真核生物の転写装置である転写開始複合体は、本体であるRNAポリメラーゼIIと補助的役割を果たす5つの基本転写因子から構成される。私はこれまで、ヒト基本転写因子TFIIEの機能上重要なドメイン(TFIIEαのコアドメイン、TFIIEαの酸性ドメイン、TFIIEβのコアドメイン)の立体構造を核磁気共鳴(NMR)法により決定し、機能との相関を明らかにしてきた。本研究では各ドメインのインタクトなTFIIEαβ複合体中での構造、および運動性を解析することにより、完全長複合体の立体構造を解明することを目的とした。最初に、安定同位体標識試料を調製した。昨年度実施した大腸菌の生細胞、および無細胞の発現検討から、高発現であった生細胞での共発現系を利用して、^<13>C,^<15>Nの二重安定同位体標識、および^2H(100%),^<13>C,^<15>Nの三重安定同位体標識したヒトTFIIEαβ複合体を大量調製した。次に、昨年度決定した最適条件で種々の多次元NMR測定を行った。二次元^<15>N,^1H-TROSYスペクトルで観測された大部分のシグナルを帰属し、安定な構造形成を示す分散したシグナルは、ほぼ全て帰属した。得られた複合体の化学シフトと、これまでに単離して構造決定した3つのドメインの同一条件下での化学シフトとの比較から、各ドメイン構造は完全長複合体においてもほぼ同じ構造で独立して存在していることを明らかにした。また、主鎖^<15>N核の緩和解析から、広範囲に渡る天然変性領域を特定した。完全長複合体の立体構造を決定すべく、NOE(核オーバーハウザー効果)シグナルの測定を行った。酸性ドメインを含むTFIIEαのC末半領域について水素原子間距離制限情報等を収集後、立体構造を計算し初期構造を得た。現在、精密化を進めている。
炭素および窒素結合型遷移金属α-シアノカルバニオンの構造と反応性に関する研究

ニトリルの炭素-炭素結合形成反応の活性種となる遷移金属α-シアノカルバニオンの反応性に関する基礎研究を行った。α位にスルホニル基を有する窒素結合型のCpルテニウムカルバニオン錯体を合成し、炭素-炭素結合形成能を検討した結果、種々の電子求引性置換基を有するオレフィンがこれらの錯体の窒素の隣接炭素部位と炭素-炭素結合を形成し、相当する窒素結合型のカップリング錯体を与えることを明らかにした。さらにα位にアルコキシカルボニル基を有する窒素結合型のヒドリドルテニウムカルバニオン錯体を合成し、同様の電子欠損性オレフィンとの反応性を検討した結果、この場合も上記同様のカップリング錯体がヒドリド基を損なうことなく得られることが判明した。この結果は、C-H結合の活性化を経由する触媒的マイケル付加反応がヒドロメタレーション機構を経由して進行するものではなく、イオン的に付加する機構で進行する可能性を強く示唆することになり、炭素-炭素結合形成における触媒作用における新しい知見を与えることになった。申請者らは、ニトリルの炭素-炭素結合形成反応の活性種となる遷移金属α-シアノカルバニオンノの構造と反応性の基礎的検討を行い、α位にスルホニル基を有するα-シアノカルバニオンのルテニウムホスフィン錯体を合成し、これらのC-型およびN-型の異性体のつくりわけに成功した。さらにこれらの錯体の反応性の検討の過程で、これらの異性体の相互変化が可能となることを多くのホスフィン配位子を用いた検討で明らかにした。これらの研究より配位子にホスフィンを用いた場合、C-型およびN-型錯体の相対的安定性は配位子の電子的因子よりもむしろ立体的因子で支配されることを明らかにした。また配位子の電子的因子の検討からイソにトリルやCO等の〓酸性度の高い配位子がC-型構造の安定化に大きく寄与することを反応速度論等により実証した。申請者3はニトリルの炭素-炭素結合形成反応の活性種となる遷移金属α-シアノカルバニオンの反応性に関する基礎研究を行った。α位にスルホニル基を有する窒素結合型のCpルテニウムカルバニオン錯体を合成し,この炭素-炭素結合形成能を検討した結果,種々の電子吸引性置換基を有するオレフィンがこれらの錯体の窒素の隣接炭素部位と炭素-炭素結合を形成し,相当する窒素結合型のカップリング錯体を与えることを明らかにした。さらにα位にアルコキシカルボニル基を有する窒素結合型のヒドリドルテニウムカルバニオン錯体を合成し,同様の電子欠損性オレフィンとの反応性を検討した結果,この場合も上記同様のカップリング錯体がヒドリド基をそこなうことなく得られることが判明した。この結果はC-H結合の活性化を経由する触媒的マイケル付加反応が,ヒドロメタル機構を経由して進行するものでなく,イオン的機構で進行する可能性を強く示唆することになり,炭素-炭素結合形成における触媒作用に新しい知見を与えることになった。申請者らは、スルホニルアセトニトリルのCpRuホスフィン錯体における、炭素結合、窒素配位結合間での相互変換の異性化の方向性に関する基礎研究を行った。種々の平面、正四面体、正八面体構造を取る典型的な金属錯体で異性化反応を検証、ライブラリー化することで、これらの相互変換が、配位子の立体的、電子的要因に大きく体存する事を証明し、金属錯体全般におけるC-型、N-型構造の異性化と配位子の相関に関する知見を得た。さらに、C-型およびN-型α-シアノカルバニオン錯体から自己組織化により生成するμ^2-C,N-結合型2核錯体が外部配位子により開裂を起こしC-型およびN-型錯体を生成する素反応に対して、一連の速度論的検討を行うことにより、C-型、N-型構造の相互変換の機構が、シアノカルバニオンの自己組織化と離散を鍵として進行する分子間プロセスか、あるいは、ニトリルのside-on配位を経由する金属のニトリルπ-平面上の"long-range slippage"によって進行する分子内プロセスのどちらを経由するのかについて区別が行えることを明らかにし、その動的挙動に関する新しい知見を与えることになった。また、C-型およびN-型のα-シアノカルバニオン錯体の炭素-炭素結合形成が、それぞれ金属の還元的脱離過程およびzwitter ion構造でのアニオン部位でのイオン的プロセスで進行することを一連の合成錯体で検証し、炭素-炭素結合モードの外部配位子によるスイッチング技術を確立した。

これらの知見を基盤に、シアノカルバニオンの動的挙動の外部配位子による化学制御により、ニトリルの炭素-炭素結合生成触媒反応において、さらなる高効率、高反応性を実現した。
新規制御性T細胞の誘導促進による自己免疫疾患治療法開発

Januskinase (Jak)は各種サイトカインがその生物学的活性を発揮する際に必須のチロシンキナーゼであり、その阻害薬であるtofacitinibは近年関節リウマチの新規治療薬として注目されてきている。当研究室では、抑制性サイトカインIL-10を高産生するCD4陽性CD25陰性LAG3陽性制御性T細胞(以下、LAG3 Treg)を同定している。転写因子Egr2の強制発現はナイーブT細胞にLAG3 Tregの表現型を付与することより、Egr2はLAG3 Tregによる抑制能におけるmaster regulator geneであると考えられている。申請者はtofacitinibがEgr2高発現T細胞を誘導するという知見を既に得ており、本課題ではJak阻害剤等により誘導されるT細胞の機能解析とその誘導機序解明を通して、新規免疫抑制療法の開発を目指す。平成25年度は、TofacitinibによるLAG3 Treg様細胞誘導条件を確立するため以下の検討を行った。C57BL/6マウスより回収したCD4陽性CD62L陽性ナイーブT細胞を、T細胞受容体刺激下に各種濃度のtofacitinibを添加して培養を行ったところ、Egr2を最も効果的に誘導する条件は低濃度条件であるという知見を得た。ヒトの関節リウマチのモデルとしてII型コラーゲン誘発関節炎(CIA)が知られているが、DBA1/JマウスはCIA高感受性である。そこで、DBA1/Jマウスより回収したCD4陽性CD62L陽性ナイーブT細胞でも上述と同様の検討を行い、tofacitinibの至適濃度を決定した。以上の検討により、各種実験モデルマウスにおけるtofacitinibによるLAG3 Treg様細胞の誘導条件を確立した。平成26年度は第58回日本リウマチ学会学術集会に参加し、LAG3 Tregおよびtofacitinibにつき、他施設の研究者との情報交換に努めたが、病棟業務と実験の両立が難しく、研究を継続することができなかった。研究協力を得ている東京大学アレルギーリウマチ内科第18研究室では、抑制性サイトカインIL-10を高産生するCD4陽性CD25陰性LAG3陽性制御性T細胞(以下、LAG3 Treg)を同定している。研究代表者はtofacitinibがEgr2高発現T細胞を誘導するという知見を既に得ており、本課題ではJak阻害剤等により誘導されるT細胞の機能解析とその誘導機序解明を通して、新規免疫抑制療法の開発を目指す。これらの結果は、tofacitinibによる抑制性T細胞誘導条件を明らかにしただけでなく、翌年度以降の各種ノックアウトマウスを用いたin vivo実験の重要な足掛かりとなる。そこで、DBA1/Jマウスより回収したCD4陽性CD62L

陽性ナイーブT細胞でも上述と同様の検討を行い、tofacitinibの至適濃度を決定した。以上の検討により、各種実験モデルマウスにおけるtofacitinibによるLAG3 Treg様細胞の誘導条件を確立した。平成26年度は第58回日本リウマチ学会学術集会に参加し、LAG3 Tregおよびtofacitinibにつき、他施設の研究者との情報交換に努めたが、病棟業務と実験の両立が難しく、研究を継続することができなかった。本年度は東京大学医学部附属病院アレルギーリウマチ内科第18研究室の協力を得て、Jak阻害剤により誘導されるLAG3 Treg様細胞の機能解析を行うにあたり、tofacitinibによる至適な誘導条件を確立した。上述の検討以外に、各種STAT欠損マウス(STAT1, STAT3, STAT4, STAT5, STAT6)に関しては、実験施行に十分な匹数が得られるべくマウスの交配を行った。また、同研究室で作製したEgr2プロモーター下にGFPを発現するC57BL/6.Egr2-GFPマウスに、T細胞特異的Egr2コンディショナルノックアウト(CKO)マウス(Egr2fl/fl CD4-Cre+)を交配し、Egr2 reporter 'null' alleleであるEgr2-GFP Egr2 CKOマウスを作製した。これら遺伝子改変マウスから回収したtofacitinibを添加することで、より正確にEgr2発現を検討することが可能となった。ヒト疾患におけるtofacitinibによるLAG3 Tregの変化に関する検討の基礎データとして、健常コントロールと比較した関節リウマチ患者、SLE患者の末梢血LAG3 Treg存在率をフローサイトメトリーを用いて現在検討中である。以上のことより計画は概ね順調に進展していると考える。研究協力を得ている東京大学医学部附属病院アレルギーリウマチ内科第18研究室の岩崎らは、IL-27存在下でナイーブT細胞を刺激することでEgr2発現が誘導されることを報告している(Eur J Immunol. 2013;43:1063-73)。申請者は上述の検討結果以外に、tofacitinibおよび、IL-27によるLAG3 Treg様細胞の誘導につき比較検討を行うことで、tofacitinib単独に比してIL-27を添加することでより効率的にEgr2が誘導されるという知見を得ている。今後はJak阻害剤以外とのコンビネーションも含め、最も効率的なLAG3 Treg様細胞誘導条件を検討し、各種疾患モデルマウスを使用した治療実験を展開する予定である。既存の実験計画に加え、本年度から当研究室ではSLEの皮疹・関節炎などの症状に対し、ハイドロキシクロロキン(HCQ)の有効性に関するオープンラベル試験を行う予定である。HCQは全世界70カ国以上で皮膚エリテマトーデス(DLE)、SLE、関節リウマチの治療薬として承認されており、安価な薬剤である。
分布型センサ/アクチュエータを用いた柔軟梁の振動モード群の制御

本研究では,昨年度に引き続き圧電フィルムを分布型センサ/アクチュエータとして用いた柔軟梁の振動制御についておもに数値解析的に検討した.振動モードのひずみ関数の重畳によってセンサ/アクチュエータの形状を決定する手法を適用して,まず,梁の境界条件を両端単純支持とした場合について考え,モード形状関数が三角関数で表現できることを考慮して,センサ/アクチュエータ形状を重みつきのフーリエ級数展開で表現し,重畳に考慮するモード次数を1から徐々に増加させていった場合について具体的に計算した.各項につける重みを1/(波数)^3とした結果,従来のモードセンサ/アクチュエータに相当する項数1の場合から,数個の振動モードを検出/操作する多モードセンサ/アクチュエータ,さらに広い周波数帯域にわたって存在する非常に多くの振動モードを検出/操作するセンサ/アクチュエータ形状が求まり,この極限が従来用いてきた三角形状センサ/アクチュエータに収束することも確認できた.また,この重みは絶対値が等しく符号が逆となる二種類の重みが各モードに対して設定できるので,原理的には無限個のセンサ/アクチュエータ形状があることもわかり,奇数次項の符号を正/負にとることにより大きく分けて二つの形状が存在することを示した.ついで,この1/(波数)^3の重みをつけたセンサ/アクチュエータを同時使用し,直接速度フィードバックを適用した場合を考えて,各モードのモード減衰効果の制御による増分について定式化し,この重みによって,各モードに均一に減衰効果が付与されることを示した.よって,これを基準として重み値を増減させてセンサ/アクチュエータ形状を設計すれば,二個以上の任意の個数の振動モードからなる振動モード群に対し減衰効果の付与を任意に設定することが可能となる.最後に,モード形状関数が三角関数で表現できない境界条件への適用例として,片持ばりに対するセンサ/アクチュエータ形状を計算した.全モードを検出/操作したい場合,長方形状あるいは三角形状ではなく本手法の適用によって求まった新たな形状を用いることが適していると考えられる.本研究では、分布型センサ/アクチュエータの形状設計手法開発およびこれらと制御系の同時最適化を目的として、圧電フィルムセンサ/アクチュエータが貼付された梁を知的構造システムのモデルとしてとりあげた。柔軟梁の表裏に任意形状に成形された圧電フィルムを貼付し、一方の圧電フィルム(センサ)からの電圧出力を、もう一方の圧電フィルム(アクチュエータ)に速度フィードバックさせる構成とし、エネルギー原理に基づき基礎方程式を導入した。次に、振動モードのひずみ関数の重畳によってセンサ/アクチュエータの形状を決定する手法を提案し、これを導出した基礎方程式に適用することにより、設計者が選択した複数の振動モード、すなわち振動モード群のひずみ関数の重畳によって表現される形状に成形すれば、当該モード群が検出・制御可能であることを示した。次に、梁の境界条件を両端単純支持とした場合について、この重畳和はフーリエ級数展開で表現できることに着目し、研究代表者らが従来複数モードの振動制御に有効であるとしてきた三角形状センサ/アクチュエータは、本手法の観点からは全振動モードの検出/制御に適する形状であることを明らかにした。センサ/アクチュエータの動作特性に関する予備的実験のために、幅30mm、長さ400mm、厚さ1mmの両端単純支持梁に1次と2次の振動モードを検出/制御可能に設計された圧電フィルムを貼付し、制御回路をアナログ電子回路で構成した実験装置を作製した。梁が衝撃入力を受ける場合の減衰自由振動について非制御時、制御時のセンサ出力、および非接触変位センサよって測定した梁の変位応答を測定した結果、実際に2つの振動モードに制御効果のあることを確認した。本研究では,昨年度に引き続き圧電フィルムを分布型センサ/アクチュエータとして用いた柔軟梁の振動制御についておもに数値解析的に検討した.振動モードのひずみ関数の重畳によってセンサ/アクチュエータの形状を決定する手法を適用して,まず,梁の境界条件を両端単純支持とした場合について考え,モード形状関数が三角関数で表現できることを考慮して,センサ/アクチュエータ形状を重みつきのフーリエ級数展開で表現し,重畳に考慮するモード次数を1から徐々に増加させていった場合について具体的に計算した.各項につける重みを1/(波数)^3とした結果,従来のモードセンサ/アクチュエータに相当する項数1の場合から,数個の振動モードを検出/操作する多モードセンサ/アクチュエータ,さらに広い周波数帯域にわたって存在する非常に多くの振動モードを検出/操作するセンサ/アクチュエータ形状が求まり,この極限が従来用いてきた三角形状センサ/アクチュエータに収束することも確認できた.また,この重みは絶対値が等しく符号が逆となる二種類の重みが各モードに対して設定できるので,原理的には無限個のセンサ/アクチュエータ形状があることもわかり,奇数次項の符号を正/負にとることにより大きく分けて二つの形状が存在することを示した.ついで,この1/(波数)^3の重みをつけたセンサ/アクチュエータを同時使用し,直接速度フィードバックを適用した場合を考えて,各モードのモード減衰効果の制御による増分について定式化し,この重みによって,各モードに均一に減衰効果が付与されることを示した.よって,これを基準として重み値を増減させてセンサ/アクチュエータ形状を設計すれば,二個以上の任意の個数の振動モードからなる振動モード群に対し減衰効果の付与を任意に設定することが可能となる.

最後に,モード形状関数が三角関数で表現できない境界条件への適用例として,片持ばりに対するセンサ/アクチュエータ形状を計算した.全モードを検出/操作したい場合,長方形状あるいは三角形状ではなく本手法の適用によって求まった新たな形状を用いることが適していると考えられる.
酸窒化物量子井戸中のエキシトン流を利用した高速・低消費電力トランジスタの創成

LSI内の光伝送に対応した信号処理システムの構築が急務となっている.光ー電気信号変換が不要なエキシトントランジスタは,原理的に超高速化・超低消費電力化が可能であるが,その動作温度は150K以下に限定されている.本研究では,エキシトントランジスタの室温動作を目指し,独自に考案した「ピエゾ電界誘起構造」と新規半導体材料「ZION」を用いて,エキシトン流の高効率生成およびその制御を試みた.その結果,高品質ZION薄膜からなるピエゾ電界誘起量子井戸構造の形成に成功し,エキシトン流が光によってもスイッチング可能であることを見出した.本成果は,光-エキシトン-電子集積回路の実現につながるものと期待される.LSI内の光伝送に対応した信号処理システムの構築が急務となっている.光ー電気信号変換が不要なエキシトントランジスタは,原理的に超高速化・超低消費電力化が可能であるが,その動作温度は150K以下に限定されている.本研究では,エキシトントランジスタの室温動作を目指し,独自に考案した「ピエゾ電界誘起構造」と新規半導体材料「ZION」を用いて,エキシトン流の高効率生成およびその制御を試みた.その結果,高品質ZION薄膜からなるピエゾ電界誘起量子井戸構造の形成に成功し,エキシトン流が光によってもスイッチング可能であることを見出した.本成果は,光-エキシトン-電子集積回路の実現につながるものと期待される.本研究は,世界初となるエキシトニックトランジスタの室温動作を目指し,独自に考案した「ピエゾ電界誘起構造」と新規半導体材料「ZnInON」を用いて,エキシトン流の高効率生成およびその制御を実現することを目的としている.H25年度の成果は以下の2点に集約される.1.新規半導体材料ZnInONの高品質結晶成長:エキシトン流生成のためにはZnInON膜の高品質化が必須である.本年度は我々が独自に開発した「不純物添加結晶化法(IMC法)」を用い,世界初となる単結晶ZnInON膜の作製に成功した.IMC法では,膜形成時における不純物元素の混入が結晶成長を阻害することを利用することで,結晶成長モードを制御する.これにより,従来スパッタリング法では不可能であった格子不整合基板(Al2O3基板:格子不整合率18%)上への単結晶ZnO膜形成を実現し,このZnO膜をテンプレートに用いることで,ZION膜の単結晶化を実現した.2.ピエゾ電界誘起量子井戸の作製:本提案のエキシトニックトランジスタ構造において,ピエゾ電界はZnInON量子井戸内に生じる結晶歪みにより発生させる.具体的には井戸層を障壁層に対してコヒーレント(格子緩和させず)に成長させることで,歪みを誘起する.本年度は上記IMC法を用いて膜中欠陥密度を低減することで,ZnInON歪量子井戸の作製に成功した.この時,プラズマ制御によるスパッタ粒子および酸素窒素ラジカルのフラックス制御を行うことで,ZnInON膜の残留キャリア濃度の低減を実現している.本研究は,世界初となるエキシトニックトランジスタの室温動作を目指し,独自に考案した「ピエゾ電界誘起構造」と新規半導体材料「ZION」を用いて,エキシトン流の高効率生成およびその制御を実現することを目的としている.H26年度の成果は以下の2点に集約される.1.単結晶ZION膜の高品質成長:H25年度までに,独自に開発した不純物添加結晶化(Impurity mediated crystallization: IMC)法により,低コスト格子不整合基板上への単結晶ZION膜の作製に成功している.H26年度は,上記IMC法における結晶成長メカニズムの解明を目的とし,バッファー層,ならびにバッファー層情に形成されたZnO膜の表面モフォロジーの定量評価を行い,格子不整合系のヘテロエピタキシーにおいて成長初期の表面形態が及ぼす影響を調べた.その結果,高格子不整合系のヘテロエピタキシーにおいては,高密度な核形成を行うことで,格子不整合から生じる歪みが結晶粒界において効果的に緩和され,その後の2次元的な結晶成長が促進されていることが分かった.2.光重畳によるエキシトン流のスイッチング:従来のエキシトントランジスタでは,光励起したエキシトン流にゲート電圧を印加し,そのポテンシャルエネルギーを制御することでスイッチングを行っている.しかし,本研究により,ピエゾ電界誘起型の量子井戸では,エキシトンを光によってもスイッチングできることが示唆された.従って,本提案のトランジスタでは,主信号とは異なる波長の光をゲートに入射することでエキシトン流がスイッチングできるため,ゲート電圧の印加が不要になる.またその信号を電流として取り出すことができるため,光-エキシトン-電子集積回路の実現も可能となると期待される.無機材料科学,プラズマ理工学本研究では室温動作可能なエキシトニックデバイスの実現を目的とし、1)新規半導体材料ZnInONの高品質結晶成長2)エキシトン流の高効率生成およびその制御,の2項目について研究を行っている.本年度は我々が独自に考案した「新規結晶化法(IMC法)による結晶成長モードの制御」と「プラズマ制御による欠陥密度低減」を行うことにより,項目1)の高品質結晶成長を実現している.項目2)については、項目1)で得られた高品質ZnInON膜を用いることでコヒーレント量子井戸構造の作製に成功し,本提案のピエゾ電界誘起量子井戸構造を実現している.H26年度は,上述の歪量子井戸におけるエキシトン流の観測およびスイッチング動作実証に注力し,早期のデバイス実現を目指す.

H26年度は,ZnInON歪量子井戸におけるエキシトン流の高効率生成およびその制御に注力する.具体的な研究方法は以下の通りである.まずZnInON歪量子井戸光照射およびキャリア注入の2つのアプローチによりエキシトン流の生成を行う.エキシトン再結合による発光の2次元分布とエキシトン生成位置等との関係からエキシトンの移動度,寿命,移動経路を調べ,本提案トランジスタのための最適超格子構造を取得する.次に本提案の酸窒化物半導体の特長ー化学組成比によりバンドギャップを可視から近赤外まで連続的に変調可能ーを利用し,エキシトン輸送方向におけるバンド構造変調(化学組成比変調)を行い高効率エキシトン流生成を実現する.さらに格子不整合度,井戸幅変調によるピエゾ電界制御を行い,エキシトン再結合位置の高精度制御を試みる.これにより,トランジスタのドレイン位置におけるエキシトンー光変換の制御性を向上させる.
窒素透過膜を用いたアンモニア合成

本研究では、窒素透過膜の開発を行うために、一連の金属間化合物について窒素の吸蔵ならびに放出特性を検討した。まず、希土類-鉄系金属間化合物LnFe_7(Ln=希土類)では、表面にRu/Al_2O_3触媒を付与することで窒素分子が解離し、300-500°Cの温度で窒素原子は格子内に侵入することが明らかになった。一方、Ti-Fe系金属間化合物TiFe_2についても同様にRu/Al_2O_3触媒を表面に形成させ、予め水素中、300°Cで活性化処理を行うことで構造がアモルファスとなり、これにより窒素は効率良く格子内部に取り込まれることが明らかになった。これを踏まえ、今回導入した二元試料同時加熱型真空蒸着装置を用いて多孔質ニッケル板上に上記の金属間化合物膜(厚さ数百nm)を成膜し、、さらにその上面にRu/Al_2O_3触媒層を付与した。次に、これを反応器に隔膜として取り付け、一方の室(触媒層のある方)に窒素ガス、反対側の室に水素ガスを流し、反応器を300°Cに加熱することで、アンモニアの合成を行った。その結果、微量ではあるがアンモニアの生成が確認された。しかしながら、LnFe_7系金属間化合物では反応と同時に膜にクラックが生じ、隔膜としての耐久性に乏しいことが明らかになった。従って、Ti-Fe系金属間化合物を中心に更に研究を進め、TiとFeとの組成の割合を調整することで、耐久性に富む窒素透過膜となることが明らかとなった。なお、今回予定していた固体電解質隔膜を用いる方法でもアンモニアの生成を確認できたが、系統的な結果は時間の制限で今回は得られなかった。今後、引きつづき検討する予定である。
G:C→A:T変異を誘導する人工核酸ツールの開発

生体内では、活性酸素種などにより塩基が構造修飾を受け、突然変異を生じることが知られている。塩基への構造修飾を厳密に制御して行うことができれば、複製を通じた変異誘導、すなわち人工的な塩基配列の書き換えが期待できる。そこで、本研究では、G:C→A:Tへの化学的なDNA配列書き換えを目指し、DNA配列中のグアニンに対するピンポイントでの構造修飾を行うこととした。具体的には、グアニン6位の酸素をアルキル化してO-6アルキルグアニンへ構造変換する人工核酸ツールを開発する。本研究期間では、グアニン6位での架橋反応を期待して設計した反応性核酸塩基である、6-oxo-4-vinylpynimidine(4-VPy)が設計通りに架橋を形成するか評価を行った。4-VPyをオリゴデオキシヌクレオチド中に組み込むために必要となるアミダイトユニットは、4-chloro-6-hydroxypynimidineを出発原料とし、6工程を経て合成した。鍵となるグリコシル化は、Hoffer's Chlorosugarと4-chloro-6-hydroxypynimidineをsilyl-Hilbert-Johnson反応条件により行い、目的とするβ体とαが1:1.1の比率で得られた.これら異性体は中圧フラッシュクロマトグラフィーにより容易に分離が可能であった。標的DNAとの架橋反応はポリアクリルアミドゲル電気泳動で確認したところ、架橋収率は24時間で10%程度と低いものの架橋反応が進行することが見出された。そこで現在は、反応収率のさらなる向上を目指し、ピリミジン骨格にハロゲンなど電子吸引性基を有する反応性核酸を新たに設計・合成を行なっており、これら新しい反応性核酸塩基によってグアニンとの効率的な架橋反応を達成する予定である。
逆ミセル電気抽出によるタンパク質の直接検出型センサーの開発

生体試料や食品中のタンパク質の分析は多くの需要があり,従来の色素染色法に代わる迅速・簡便で,より信頼性の高い電気化学センサーが望まれている。本研究では,油水界面を用いてタンパク質を直接,電流として検出するセンサーの開発を試みた。まず,その基礎検討として,アニオン性界面活性剤存在下における分極性油水界面での各種タンパク質のイオン移動挙動をボルタンメトリー的手法により詳細に検討した。その結果,pH 7付近の中性条件下においては,界面活性剤による界面での逆ミセル形成が起こり,この逆ミセルに取り込まれる形でタンパク質が油相へ電気抽出されることを確認した。しかし,このpH条件では一部の小形タンパク質(プロタミン)を除いて,油水界面の分極領域内にタンパク質独自のボルタンメトリー波は観察されなかった。一方,pH 3.5付近の酸性条件下においては,調べた全てのタンパク質が明瞭なボルタンメトリー波を与えた。ただし,定電位電解等を併用して調べた結果,このpH条件下においてはタンパク質を含む安定な逆ミセルは生成せず,タンパク質は油相側の界面で界面活性剤との錯体を形成して吸着することが分かった。しかし,界面活性剤濃度を十分高く設定すると,得られたボルタンメトリー波のピーク電流値はタンパク質濃度に比例し,さらに,波が現れる電位はタンパク質によって異なることが分かった。このように,タンパク質の定量分析および定性分析が可能であることが確認でき,新しい直接検出型のタンパク質センサーの基礎原理を確立することができた。さらに,実用的なタンパク質センサーのプロトタイプとして,全電解フローセルによるオンライン分離/検出装置を作製し,タンパク質の分離検出が原理的に可能であることも確認できた。タンパク質の直接検出型センサーの開発を目指して,分極性油水界面でのアニオン性界面活性剤によるタンパク質の促進移動の反応機構の解明を行った。まず,申請前に行ったアニオン性界面活性剤Aerosol-OT(AOT)による検討結果を踏まえ,別の構造のアニオン性界面活性剤dinonylnaphthalenesulfonate(DNNS)を用いてシトクロムc(Cyt c)の1,2-ジクロロエタン(DCE)/水(W)界面での促進移動の反応機構を検討した。DNNSは,先にAmemiyaらによって,そのDCE/W界面での小型タンパク質(プロタミン)の移動の促進効果が報告されている。しかし,その反応機構は,我々がAOTによって見出した逆ミセル形成によるものではなく,一般的な錯形成反応に基づくものであった。今回の我々のボルタンメトリーの研究により,DNNSの場合もpH3.5付近の酸性条件下でAOTと同様にCyt cの促進移動(ただし逆ミセル形成ではない)が観察され,また,pH7付近の中性条件下ではDNNSによる空の逆ミセルへのCyt cの取り込みが確認された。さらに,電気化学的制御を行わない油水界面を用いて,通常のCyt cの逆ミセル抽出反応における界面電位差の役割を,抽出過程での界面電位差の変化を測定して検討した。その結果,Cyt cの油相への抽出には,分極性界面を用いたボルタンメトリーの場合と同様に,界面活性剤による空の逆ミセルが形成される電位が界面にかかっていることが必要であることが分った。ただし,界面活性剤の濃度とCyt cの抽出率の関係を調べたところ,タンパク質の逆ミセル抽出には一定の界面活性剤濃度が必要であり,界面張力が十分小さくなることも必要があることが示唆された。以上の基礎的検討を踏まえて,次年度においてタンパク質の直接検出型センサーの開発を行う予定である。

まず,その基礎検討として,アニオン性界面活性剤存在下における分極性油水界面での各種タンパク質のイオン移動挙動をボルタンメトリー的手法により詳細に検討した。その結果,pH7付近の中性条件下においては,界面活性剤による界面での逆ミセル形成が起こり,この逆ミセルに取り込まれる形でタンパク質が油相へ電気抽出されることを確認した。しかし,このpH条件では一部の小形タンパク質(プロタミン)を除いて,油水界面の分極領域内にタンパク質独自のボルタンメトリー波は観察されなかった。一方,pH3.5付近の酸性条件下においては,調べた全てのタンパク質が明瞭なボルタンメトリー波を与えた。ただし,定電位電解等を併用して調べた結果,このpH条件下においてはタンパク質を含む安定な逆ミセルは生成せず,タンパク質は油相側の界面で界面活性剤との錯体を形成して吸着することが分かった。しかし,界面活性剤濃度を十分高く設定すると,得られたボルタンメトリー波のピーク電流値はタンパク質濃度に比例し,さらに,波が現れる電位はタンパク質によって異なることが分かった。このように,タンパク質の定量分析および定性分析が可能であることが確認でき,新しい直接検出型のタンパク質センサーの基礎原理を確立することができた。さらに,実用的なタンパク質センサーのプロトタイプとして,全電解フローセルによるオンライン分離/検出装置を作製し,タンパク質の分離検出が原理的に可能であることも確認できた。
テレビ・コンテンツ分析の情報記号論的研究とハイパーメディア型事典の作成

本研究では、IT環境上にハイパーメディア型理論ツール「テレビ分析の知恵の樹」という知識創出のためのコラボレーション・システムを構築することによって、現代日本のテレビ文化の主要ジャンルに関して情報記号論の立場からのテレビ・コンテンツ分析の知識の構造化を行うことがめざされた。情報技術(IT)が生み出すセミオーシス(記号過程)を認識論的モーメントとして学問体系に組み込むことをめざす<情報記号論Information Semiotics>の新しい研究の実現である。1)基礎理論研究:「テレビ記号論の概念ネットワーク」の実装日立システムアンドサービス社が開発したトピックマップの技術による知識マネージメントシステム「知のコンシェルジェ」を活用して、「情報記号論」の概念ネットワーク、および「テレビ記号論の原理」の概念ネットワークをコンピュータサーバー上に構築実装し、東京大学のサーバーからアクセス可能とした。2)システム開発:「テレビ分析の知恵の樹」システムの設計を完成させるとともに、フランスの国立文化機関ポンピドゥーセンターのリサーチ・イノヴェーション研究所と研究協働を実現して、映像アノテーションとメタデータ付与の分析ツール「Lignes de temps」をテレビ・コンテンツ分析に応用する方法を開発した。3)テレビ番組分析:「テレビ分析の知恵の樹」を使用したテレビ番組分析の事例の蓄積を踏まえて、フランスINA(国立視聴覚研究所)およびNHKアーカイブス、NHK放送文化研究所との研究協働体制を立ち上げ、「アーカイヴ研究」への展望をひらいた。「テレビ・コンテンツ分析の情報記号論」研究グループを組織した。1)「基礎理論研究」班(責任者:石田英敬・吉見俊哉):情報記号論の知識の構造化、テレビ・コンテンツ分析の知見の体系化、テレビ分析のための理論百科事典項目の作成のために「基礎理論研究」班を組織しテレビ・コンテンツ分析のための「情報記号論」の基礎理論項目の選定と、その体系化の原則の作成作業は、テレビ記号論の知見のコーパス化を行い、理論百科事典の項目体系とカテゴリ階層を分析しマッビングする研究を実施した。2)「システム開発」班(責任者:増澤洋一):上記の「テレビ分析の知恵の樹」システムの開発を行うために「システム開発班」を組織した。現在の試作版はEastGate社のTinderbox3.3を使用し、既成の関連ソフトを組み合わせることで、研究コラボレーションシステム環境を試作する作業を行った。3)「番組分析研究」班(責任者:水越伸・水島久光):テレビ・コンテンツ分析のための、データ・アーカイヴの作成と番組分析のフレーム作成のために、「番組分析研究」班を組織し、市販の番組ソフトの収集とデータ・ベースの作成、放送番組のストレージ、協力関係にあるテレビ局からの提供資料のデータベース化を行った。さらに、主要番組ジャンルに対して、「ドラマ」、「スボーツ」、「ニュース」などジャンル別にテーマ化して、定例の分析研究会を組織した。4)研究交流班(責任者:石田英敬):学際的な研究リエゾンのために「研究交流」班を、石田を責任者に組織し、2005年7月13日に東京大学で開催された国際シンボジウム「百科全書解体」において「テレビ分析の知恵の樹」を発表、2005年12月17-19日には、ベルナール・スティグレールIRCAM所長を招聘して国際シンポジウム「ハイパー産業時代に立ち向かう哲学」を開催、テレビ・メディア分析の今日的意義をテーマに討議した。1)「基礎理論研究」班(責任者:石田英敬・吉見俊哉):テレビ分析のためのハイパーメディア型理論百科事典「テレビ分析の知恵の樹」の項目の組み込む作業をおこない概念ネットワークを作成した。2)「システム開発」班(責任者:増澤洋一):「テレビ分析の知恵の樹」の改良版のシステムの設計を完了し、映像データ、概念データ、個別研究データを相互にリンクして動作しうるシステムを実装するためのプログラムの設計作業を行った。3)「番組分析研究」班(責任者:水越伸・水島久光):定例研究会を通して、番組ジャンルそれぞれに関するモノグラフィー研究を蓄積すると同時に、「番組分析テンプレート」作成作業を完了した。個別研究をジャンル別に項目化し、それぞれのジャンルについて分析作業のフローチャートを作成した。個別分析についての研究例会を継続的に開催し、分析事例を収拾し体系化する作業をおこなった。4)研究交流班(責任者:石田英敬)

:ストラスブール大学CERIMの「情報社会についてのチュニス・サミット以後」をテーマとした国際会議で招待講演をおこない、またPompidouセンター、INAにおいて「テレビ分析の知恵の樹」について発表をおこなった。また日本記号学会全国大会に際して国際シンポジウム「記号としてのテレビ」を開催しパリ大学・ソウル大学のそれぞれのテレビ専門化の講演会を組織して、研究成果の公表と研究イニシアティブの提唱を行った。1)基礎理論研究:「情報記号論」の概念ネットワーク,および「テレビ記号論の原理」の概念ネットワークをコンピュータサーバー上に構築実装し,東京大学のサーバーからアクセス可能とした。このシステムを使用して,実証実験として,東京大学教養学部前期課程科目「記号論」東京大学大学院情報学環,学際情報学府「文化人間情報学基礎II」の講義を実施した。2)システム開発:「テレビ分析の知恵の樹」,「知のコンシェルジェ」,「Linges de temps」「テレビ分析の知恵の樹」システムの設計を完成させるとともに,情報記号論の概念の可視化システムとして上記の日立システムアンドサービス社の「知のコンシェルジェ」の開発に研究協力をおこない,東京大学内での実証実験を行った。さらに,フランスの国立文化機関ポンピドゥーセンターのリサーチ,イノヴェーション研究所と研究協働を実現して,国際シンポジウム「<愛好者>をめぐって」を開催。ポンピドゥーセンターが開発中の映像アノテーションとメタデータ付与の分析ツール「Lignes de temps」をテレビ,コンテンツ分析に応用する方法を開発した。3)テレビ番組分析:「テレビ分析の知恵の樹」を使用したテレビ番組分析の事例の蓄積を踏まえて,世界最大の映像アーカイブ公開事業を推進中のフランスINA(国立視聴覚研究所)およびNHKアーカイブス,NHK放送文化研究所との研究協働プロジェクトを立ち上げ,アーカイブをつかった番組研究へと踏み出した。4)研究交流と研究協働:2007年7月には,ポンピドゥーセンターIRIのベルナール,スティグレール所長と国際シンポジウムを実施,同7月にはさらに,新しいメディア理論パラダイムを討議した大規模な国際会議Ubiquitous Media Asian Transformationsの運営に参画。国際的な研究交流に貢献した
液体メタン中性子検出器の試作

原子力利用及び関連科学研究の発展のためには、高エネルギー中性子を高い効率で測定することが望まれる。液体メタン(沸点112K)は水素を含むので反跳陽子変換作用があり、さらに液体希ガスに近い性質があり液体電離箱としても動作することが期待される。液体メタンは反跳陽子変換器と陽子検出器の両方の機能があるので、大容量検出器として使用できる可能性がある。本研究では、液体メタンによる電離箱を製作し、その検出器の動作を実証することを目的とする。液体メタンを得るには加圧液体窒素を使用する方法もあるが、加圧時の容器強度確保の制限があり、温度保持時間を長くすることができない。本研究では、小型冷凍機を使用した液体メタン保持装置を製作した。これによって、数日以上にわたり長期間、温度100Kが達成できるようになった。液体メタン検出器では、液体中の電子のドリフトによって信号を得るために、信号が比較的遅いという特性がある。本研究では、世界で初めて、液体メタンに放射線が入射したときに液体メタンからシンチレーション光が発生することを確認した。これによって、液体メタン検出器そのものから、高速トリガー信号を得られることが分かった。液体メタン検出器を電離箱として動作させて電離信号を得るためには、電離電子の寿命を長くするために、液体メタン中の酸素等の不純物を低減させる必要がある。本研究では、脱、酸素材であるオキソープ等を使用してメタンガスを精製した。アルファ線源を使用して、電離箱からの電離信号を観測する実験を行った。液体メタンを精製後はアルファ線による電離信号がはっきりと確認できるようになった。これにより、液体メタン電離箱が、液体希ガス電離箱と同様に、入射放射線に対して電磁箱として動作することを実証した。したがって、中性子入射によって生じる反跳陽子を、電離信号として観測できる見通しが得られた。液体メタン(沸点112K)は水素を含むので反跳陽子変換作用があり、さらに液体希ガスに近い性質があり液体電離箱としても動作する。本研究では、液体メタン中性子検出器を製作し、高いの検出効率を得ることを目的とする。申請者らは従来、加圧液体窒素で温度100Kを得ていたが、加圧時の容器強度確保の制限から、温度保持の時間が1時間以下であった。本年度は、小型冷凍機を購入し、液体メタン保持装置を製作した。これによって、数日以上にわたる長時間、温度100Kが達成できるようになった。そこで、現実の実験では、別途、高速トリガー信号が必要とされる。本年度では、液体メタンに放射線が入射したときに、液体メタンからシンチレーション光が発生することを確認した。これによって、液体メタン検出器そのものから、高速トリガー信号を得られる見通しがついた。本年度は液体メタンのシンチレーション発光現象について調べた。メタンの発光原理は以下の通りと考えられる。液体メタン中に中性子やガンマ線が入射すると、中性子はメタン中の水素原子(陽子)または炭素原子核と、ガンマ線は電子とそれぞれ散乱する。生成された陽子や電子はメタン分子にエネルギーを付与する。励起されたメタン分子が基底状態に遷移するとき、可視光領域のシンチレーション光を発光する。この光はメタン分子に再吸収されるので、キセノンを添加し光の波長を変化させ、再吸収が起きないようにする。