hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳梗塞再発予防のための身体活動量指標の確立に向けたデーターベースの構築

【研究の進捗】本年度は継続的にデータ収集していた身体活動量調査のベースラインデータ52名について結果を整理し、論文で成果発表を行った。軽度の非心原性脳梗塞既往患者の身体活動量を1軸加速度計を用いて測定し、中強度以上の身体活動と脳梗塞の再発歴および脳梗塞の再発リスク因子の保有との関連を検討した。【ベースラインデータの結果】ベースラインデータの横断調査の結果では、非心原性の軽症脳梗塞患者の身体活動量は国民平均値とおおよそ同等であった。分析対象となった45名の患者のうち、再発歴をもつ患者は9名(男性5名,女性4名)であった。再発を経験した9名と再発歴のない36名との身体活動量を比較したところ、再発歴をもつ9名は1週間の中強度以上の身体活動量が再発歴のない患者と比較して有意に低かった(p=0.011)。また年齢(p=0.007)とLDLコレステロール(p=0.011)が高く、電気インピーダンス法(bioelectrical impedance analysis; BIA)の体組成分析装置で測定した体脂肪率(p=0.007)と内臓脂肪レベル(p=0.007)が再発歴のない患者と比較して高かった。再発を経験した患者は中強度以上の身体活動量が低く、低い中強度以上の身体活動量と内臓脂肪型肥満をあわせて持っていた。低い中強度以上の身体活動量と内臓脂肪型肥満の両方の保有は脳梗塞再発リスクの指標となる可能性が指摘されたが、この調査は横断的観察データで再発を後ろ向きに収集したため因果関係については言及できない。【次年度にむけての課題】身体活動量に加え、行動パターンを明らかして具体的な生活様式を明らかにすることを目的としてインタビューなどの調査を行うよう一部計画を変更し、継続して調査を行っていく。複数施設での調査のを予定したおり、その調整に時間を要した。複数施設でのデータ収集が難しく、1施設での調査となった。縦断調査の予定であったが、対象者が十分に確保できなかったため。インタビュー調査等の追加調査へ一部計画の変更を行って、身体活動量の実態を明らかにしていく。本年度は調査の実施向けて研究計画の内容を再検討した。特に使用する測定用具(下記1-3))について研究集団でプレテストを行い、使用可能性について検討した。身体活動量計と健康関連QOLについては再検討が必要であったため、文献レビューを行った。1)身体活動量:小型で軽量の加速度計を使用する予定で対象患者でプレテストを行った。mRS2以上の身体的症状のある患者では測定精度が低下する可能性が示された。他のデバイスの使用や複数のデバイスを用いて測定することを検討している。また、質問紙調査の追加を検討すること、もしくは対象者を限定することも検討している。2)内臓脂肪計:腹部のインピーダンスを計測できる内臓脂肪計を検討中。プレテストを予定している。非侵襲的な測定用具であるが、使用台数が限られているため効率的な使用方法を検討している。3)健康関連QOL:身体活動量に影響する要因として健康関連QOL調査を予定している。脳卒中患者に特異的なHR-QOL尺度である質問紙SSQOL(Storke Specific QOL)のプレテストを行った。プレテストの結果、軽症脳梗塞患者では天井ー床効果がみられ、その他のHR-QOL調査票の使用を検討している。文献レビューの結果、NIH(National Institutes of Health)により開発されたNeuro-QOLの使用を検討中している。Neuro-QOLは健康への身体的、精神的、社会的影響を評価できる測定システム、標準化されたスコアリングシステムが使用可能であり、一般集団との得点比較が可能で、項目バンクの使用により天井-床効果が少ない。一方で日本語版が開発されていないことなどから使用可能か検討を行っている。1-3)のとおり、当初の研究計画で予定していた各測定用具について、本研究対象者における信頼性と妥当性を再確認を行ったところ、測定用具の選定で再検討が必要であることがわかった。対象集団でプレテストを行った結果、測定用具の再検討が必要であったため、実施が遅れている。

再発を経験した患者は中強度以上の身体活動量が低く、低い中強度以上の身体活動量と内臓脂肪型肥満をあわせて持っていた。低い中強度以上の身体活動量と内臓脂肪型肥満の両方の保有は脳梗塞再発リスクの指標となる可能性が指摘されたが、この調査は横断的観察データで再発を後ろ向きに収集したため因果関係については言及できない。【次年度にむけての課題】身体活動量に加え、行動パターンを明らかして具体的な生活様式を明らかにすることを目的としてインタビューなどの調査を行うよう一部計画を変更し、継続して調査を行っていく。複数施設での調査のを予定したおり、その調整に時間を要した。複数施設でのデータ収集が難しく、1施設での調査となった。測定用具の検討に時間を要したが、今後は研究協力者のスーパーバイズを受けながら、現実的に実施可能な測定用具を選択していく。縦断調査の予定であったが、対象者が十分に確保できなかったため。インタビュー調査等の追加調査へ一部計画の変更を行って、身体活動量の実態を明らかにしていく。調査で使用する測定用具の再検討に時間を要し、測定用具の購入が次年度に延期となった。体組成計(測定機器)の変更(減額)を行ったことにより初年度から繰り越しが生じている。また今年度調査施設の縮小もあり、会議費等の支出が不要となった。
実験乳癌への音響化学療法の応用

7週令のSD系ラットにDMBA(Dimethyl Benz Antracene)をゴマ油に溶解し、20mgを経口投与しラツトに乳癌を作成した。作成したラット乳癌が約2cmになつたら、ヘマトポルフィリンD投与群、超音波照射群、ヘマトポルフィリンD投与後超音波照射をする群、無処置群の4群に分け腫瘍の縮小効果を比較した。なおヘマトポルフィリンDの投与量は5mg/kgとし超音波照射の前日(24時間前)に経静脈的に投与した。超音波は多周波超音波発生装置(AnritsuMG442A型)により発生させた高周波電流を増幅器(ENI、U.S.A)により増幅し、振動子より990kHzの超音波を発生させた。超音波振動子は平面型PZT振動子(共振周波数990kHz、直径24mm)を使用し、照射時間は10分間とした。なを腫瘍に対する温熱効果を否定する為に振動子は20°C以下に冷却しながら照射をおこなつた。処置後腫瘍径を測り容積の変化を経日的に追つた。その結果腫瘍の増殖抑制効果はヘマトポルフィリンD投与後超音波照射をした群が最も強く、ヘマトポルフィリンD投与群では、腫瘍の増殖抑制効果は認められず無処置群と差がなかつた。超音波照射群はわずかな増殖抑制効果を認めたのみであつた。ヘマトポルフィリンD投与後超音波照射群では腫瘍の完全消失と思われる例もあり、今後それらの組織学的検索や、処置後の長期経過観察をする予定である。また副作用に関する検討も加えたい。
脳-機械融合システムを用いた昆虫の環境適応能の研究

本研究は,時々刻々と変化する環境中で生物がいかに情報を処理し,適応的な行動に反映させるのか,行動の背景にある脳神経活動のレベルでの理解を目指したものである.研究対象としては昆虫である雄カイコガの匂い源探索行動中の複数感覚統合処理を選んだ.研究手法として,我々は前年度までに移動ロボット上に搭載したカイコガの行動指令の神経信号によりロボットを駆動し,生物と環境との相互作用に介入しながら生物の環境適応能を調べることができる脳-機械融合システムを構築した.構築した融合システムは,雄カイコガの定型的行動パターンやフェロモン源への定位行動を再現可能なものである.2011年度は,構築した融合システムを用いて,身体部分である移動ロボットの運動出力を任意に操作し,融合システム上のカイコガの行動指令信号が運動中の回転角速度に応じて変化すること,そのような応答が運動中の視覚的なフィードバックによって生じることを明らかにした.さらに,行動指令信号により走行中の融合システムに対し外乱を加える実験,およびに走行時の速度パラメータを操作する実験を行い,視覚的なフィードバックが匂い源探索行動中に行動指令信号を補正的に修飾することを調べた.本研究により,カイコガの行動出力に対応する神経活動から匂い源定位行動への変換を行いつつ,匂い源探索行動中の複数感覚統合に関する基本的な実験を行うことが可能になった.この実験系を用いて,今後,さらに脳内部の特定の領域を対象とした計測を行うことにより,行動指令情報生成の機構にまで迫る実験を行う予定である.本研究は、ロボットに搭載したカイコガの脳からの行動指令信号によりロボットを駆動することで、脳と環境との相互作用に介入しながら生物の環境適応能を調べることを目的とする.このような実験システムを私たちは「脳-機械融合システム」と呼ぶ.今年度は、本実験系において、脳からの出力信号を十分な精度で計測するために小型生体計測アンプの増幅率の強化、ノイズ耐性を向上させた改良を行った.同時に、フェロモン刺激を与えたときのカイコガの歩行運動パターンと、同様の刺激を与えた時の神経活動との対応を調査し、スパイク-行動変換アルゴリズムの改良を行い、カイコガの定型的行動パターンやフェロモン源定位行動を安定して再現するシステムとして脳-機械融合システムを確立した.このような実験系を用いて、身体であるロボットの運動出力を任意に操作する実験を行った.その結果、運動により生じる指令信号の変化をとらえることに成功し、視覚情報による運動補正の存在が示唆された.また、自身の信号による運動開始前後で神経活動パターンが変わることも分かった.これらの結果から、生物のもつ環境適応能に関する今後の実験展開が期待される.また、行動指令信号の計測に加え、移動ロボット上でカイコガ触角への電極刺入による触角電位計測を行い、実環境中でフェロモンの入力刺激を同時計測し、脳からの出力である行動指令情報との関係から内部情報処理にせまることの出来る実験系に拡張した.さらに、フェロモン受容細胞にチャネルロドプシンを発現させて、嗅覚系を光刺激で駆動出来るようにした遺伝子組み換えカイコガを融合システムに搭載して、制御可能な光刺激に対してカイコガの行動に対応すると考えられる神経活動パターンを記録した.従来、刺激タイミングの正確な制御が不可能だった匂い刺激を光刺激で代替することで、任意の刺激を与えながら脳の情報処理に迫ることが出来ると考えられる.本研究は,ロボットに搭載したカイコガの脳からの行動指令信号によりロボットを駆動することで,脳と環境との相互作用に介入しながら生物の環境適応能を調べることを目的としている.このような実験システムを私たちは「脳-機械融合システム」と呼ぶ.我々は前年度までに,脳-機械融合システムにおいて,脳からの出力信号を十分な精度で計測するために小型生体計測アンプの増幅率の強化,ノイズ耐性を向上させた改良を行った.同時に,フェロモン刺激を与えたときのカイコガの歩行運動パターンと,同様の刺激を与えた時の神経活動との対応を調査し,スパイク-行動変換アルゴリズムの改良を行い,カイコガの定型的行動パターンやフェロモン源定位行動を安定して再現するシステムとして脳-機械融合システムを確立した.2010年度はこのような実験系を用いて,身体であるロボットの運動出力を任意に操作したときの神経出力の変化を調べる実験を行い,カイコガの脳をコントローラとしたシステム制御工学的視点からの分析まで行った.その結果,カイコガの脳は回転角速度情報を用いて身体をフィードバック制御していることが示唆され,モータ出力にバイアスがかかった状態で補正的な応答を示し,左右の行動出力に対してシステム全体の動特性を一定に保つような行動規範を持つことが示唆された.以上の実験から得られた知見を基に,計算機上に仮想カイコガの行動を設定し,仮想的な匂い環境での匂い定位シミュレーション実験も行った,この実験からは匂い源探索時の定位率と定位時間により定義した定位効率がカイコガの回転角速度に依存して変化することが分かり,さらに行動実験で得た実際のカイコガの回転角速度付近で最大値をとるということがわかった.本研究は,時々刻々と変化する環境中で生物がいかに情報を処理し,適応的な行動に反映させるのか,行動の背景にある脳神経活動のレベルでの理解を目指したものである.

研究対象としては昆虫である雄カイコガの匂い源探索行動中の複数感覚統合処理を選んだ.研究手法として,我々は前年度までに移動ロボット上に搭載したカイコガの行動指令の神経信号によりロボットを駆動し,生物と環境との相互作用に介入しながら生物の環境適応能を調べることができる脳-機械融合システムを構築した.構築した融合システムは,雄カイコガの定型的行動パターンやフェロモン源への定位行動を再現可能なものである.2011年度は,構築した融合システムを用いて,身体部分である移動ロボットの運動出力を任意に操作し,融合システム上のカイコガの行動指令信号が運動中の回転角速度に応じて変化すること,そのような応答が運動中の視覚的なフィードバックによって生じることを明らかにした.さらに,行動指令信号により走行中の融合システムに対し外乱を加える実験,およびに走行時の速度パラメータを操作する実験を行い,視覚的なフィードバックが匂い源探索行動中に行動指令信号を補正的に修飾することを調べた.本研究により,カイコガの行動出力に対応する神経活動から匂い源定位行動への変換を行いつつ,匂い源探索行動中の複数感覚統合に関する基本的な実験を行うことが可能になった.この実験系を用いて,今後,さらに脳内部の特定の領域を対象とした計測を行うことにより,行動指令情報生成の機構にまで迫る実験を行う予定である.
海洋パイプラインの複雑な挙動解析に適した新規な構造解析モデルの理論的構築

海洋パイプラインは、大水深域での極めて大きな静水圧作用など、厳しい海洋環境下でも安定したエネルギー輸送が要求される構造物である。本研究はこの要求性能を高い次元で満足し、かつ構造設計の自由度が大きい海洋パイプラインとして現在世界的に注目されている「パイプインパイプシステム」について、その構造設計に関わる構造解析モデルの構築と、構造挙動の把握を行ったものである。本研究は、特に大水深域での極めて大きな静水圧作用や、石油や天然ガスといった高温のエネルギー輸送に適した海洋パイプラインとして世界的に注目されているパイプインパイプシステムについて、その構造設計に関わる構造解析モデルの構築と、構造挙動の把握を目的としたものである。本年度の成果を要約すると以下の通りである。(1)内側のコアを厳密な2次元弾性論に基づく形でモデル化し、静水圧作用時における座屈挙動の定式化を行った。これにより、外側パイプのみが座屈現象に至る局部座屈と、合成断面全体が一体となって変形する全体座屈の2通りの全く異なるモードが存在すること、また局部座屈荷重は、コア厚によらずほぼ一定の値となり、コア厚の減少とともに全体座屈に移行することを明らかにした。(2)局部座屈荷重についてはコア厚によらずほぼ一定値をとるという性質を利用して、局部座屈荷重の簡易算定式を提案した。さらにこの提案式が、厳密解に対して非常によい精度を得ることを確認した。(3)内側のコアを3次元弾性論に基づき定式化し、軸圧縮力作用に対するコアの力学的役割について検討を試みた。この結果、座屈荷重の増加という観点では、静水圧作用時に比べてコアの果たす役割は非常に小さいことを明らかにした。(4)高ポアソン比のコアに対しても適用可能であり、かつ離散化解析も可能な構造解析モデルとして、個別要素法および粒子法に基づく新しい弾性連続体モデルについて提案を行った。これは現在基礎的な解析モデルの性質の検証段階であり、来年度以降更に詳細な検討を行う予定である。本研究は、特に大水深域での極めて大きな静水圧作用や、石油や天然ガスといった高温のエネルギー輸送に適した海洋パイプラインとして世界的に注目されているパイプインパイプシステムについて、その構造設計に関わる構造解析モデルの構築と、支配的な作用外力となる静水圧や曲げ荷重作用時の構造挙動の把握を目的としたものである。本年度の研究により得られた成果を要約すると以下の通りである。(1)昨年度導出した、極大静水圧作用により外側パイプのみが座屈する局部座屈モードに対応する座屈荷重の簡易算定式に加え、全体座屈荷重についても簡易評価を可能とする方法について検討した。具体的には、パイプインパイプ断面を単一のパイプ断面とみなし、その中でコアのせん断変形を考慮することにより、精度よく全体座屈荷重を評価できることを示した。(2)パイプインパイプの曲げ変形についての検討を開始した。本年度は曲げ変形による断面のつぶれ(Brazier効果)を考慮した構造解析モデルを導出した。またこの構造解析モデルを用いて曲げ作用に対するコア部材の力学的役割を考察した。これによりパイプインパイプがコアの影響により、断面のつぶれを大幅に抑制させ、滑らかな曲げ特性を有することを解析的に示した。なお本研究の最終年度となる平成20年度は解析モデルの高精度化に加え、室内実験を検討している。これにより解析、実験両面から曲げ特性の詳細な評価を予定している。本研究は、特に大水深域での極めて大きな静水圧作用や、石油や天然ガスといった高温のエネルギー輸送に適した海洋パイプラインとして注目されているパイプインパイプシステム(外管と内管の間にコア材を挿入した二重管)について、その構造設計に関わる構造解析モデルの構築と、軸圧縮力や静水圧,曲げ荷重作用時の構造挙動の把握を目的としたものである。最終年度の研究により得られた成果を要約すると以下の通りである。(1)コア材を3次元弾性論に基づき定式化を行うことで、パイプに作用する軸圧縮力に対する座屈挙動の解析を行う構造解析モデルを構築し、座屈特性について検討を行った。これにより、外管、内管ともコア材のサポートにより軸対称の座屈モードが発生しやすいことを明らかにした。(2)(1)で示した性質を利用し、簡易座屈挙動算定式の導出を試みた。さらにこの式が厳密な解析結果と比較し、弾性座屈荷重を算定するのに実用上十分な精度を有していることを確認した。(3)曲げ室内実験を実施し,本構造形式が昨年度実施した弾性解析による想定通り、断面のつぶれ(Brazier効果)を大きく抑制することを確認した。(4)(3)の実験結果を踏まえ、内外パイプの弾塑性を考慮した曲げ解析モデルを構築した。これは梁理論に基づく定式化が基本となっているものの、実験結果とよく一致する結果を得ることができた。これは変形がある程度大きい状態でも断面が偏平化せず平面を保持するという性質を有するという、本構造形式の優れた性質によるものであるといえる。
バソプレシン産生ニューロンを基軸とする中枢時計神経メカニズムの解明

視床下部の視交叉上核(SCN)の神経ネットワークは、概日(サーカディアン)リズムを制御する中枢時計として機能している。本研究では遺伝子改変マウスや神経生理学の最新の技術を用いて、中枢時計神経ネットワークの動作原理理解を目指す。現代社会では時差や夜間勤務、生活習慣の乱れにより、概日リズム変調は誰にでも起こりうる問題である。睡眠障害のみならず、気分障害、肥満、がん等、様々な疾患・健康障害のリスクを増大する。したがって、概日リズム発振のメカニズムを理解し、概日リズム変調の効果的な予防方法・対処方法を見つけることは、大変重要である。
神経再生における成長円錐再形成機構

今年度は、(1)成長円錐形成におけるJNK経路と細胞骨格との関係については、酵母Y2H法によりJNK経路の下流で機能することが判明したアクチン脱重合因子Aに結合するタンパク質の探索を行い、複数の因子を同定した。現在これらの因子とJNK経路の遺伝的関係について検討する。(3)細胞骨格制御タンパク質による神経軸索制御機構の解析については、新たにαーアクチニンの線虫ホモログATN-1が神経軸索再生に必要であることを見出した。ATN-1はアクチン結合タンパク質として機能することから、ミオシンとの関係について検討したところ、atn-1変異体で見られた神経軸索再生低下の表現型は活性化型MLC-4によっては抑圧できなかったことから、ATN-1が神経軸索再生においてミオシンの下流またはパラレルに機能することが示唆された。現在はATN-1とJNK経路の遺伝的関係について検討している。今年度は、(1)成長円錐形成におけるRHO-MLC-4シグナル経路の解析について、MLC-4が本当にLET-502によってリン酸化されているかどうか、免疫蛍光染色法により検討した。まず、野生型とLET-502多量発現系統のそれぞれにおいて、抗リン酸化MLC抗体を用いて線虫内のリン酸化MLCを検出したところ、LET-502多量発現系統において発現神経における顕著な染色が認められた。さらに、軸索切断後の神経についても検討したところ、野生型において切断軸索の先端部に顕著なリン酸化MLCの染色を確認できた。さらに、線虫に複数あるミオシン重鎖のうち、神経軸索再生に関与するものを探索した結果、一つの遺伝子の変異により軸索再生率が顕著に低下することを見出した。この表現型はリン酸化ミミック型MLC-4の発現により抑圧できなかったことから、このミオシン重鎖はMLC-4の下流で機能すると推測される。(2)成長円錐形成におけるJNK経路と細胞骨格との関係については、転写因子FOS-1の標的因子の探索と候補因子のテストを順次進めている。(3)細胞骨格制御タンパク質による神経軸索制御機構の解析については、新たにJNK経路の下流で機能する因子Aを見出した。その因子Aはアクチン結合タンパク質であり、JNK経路の変異体の神経軸索再生率の低下は抑圧できるが、単独の変異にした場合には野生型と比べて再生率の上昇は観察されなかった。このことから、このタンパク質はJNK経路の活性化により生じるシグナルを、その活性上限の枠内で抑制する役割を持つ因子と考えられる。JNK経路を新たな様式で負に制御する新規因子の発見もできたことから、進捗状況は十分満足できるものと言える。今年度は、(1)成長円錐形成におけるRHO-MLC-4シグナル経路の解析について、この経路上で機能する他の因子について探索した。その結果、この経路上で機能する因子として新たなsvh遺伝子を同定した。遺伝学的な解析から、このsvh遺伝子はmlc-4の上流で機能する可能性が示唆された。(2)成長円錐形成におけるJNK経路と細胞骨格との関係については、酵母Y2H法によりJNK経路の下流で機能することが判明したアクチン脱重合因子Aに結合するタンパク質の探索を行い、複数の因子を同定した。当初の研究計画の3つのサブテーマのいずれについても順調に進展している。今回、(1)については新たなsvh遺伝子の関与を発見し、(2)ではJNK経路の下流に位置するアクチン脱重合因子Aに結合する複数の因子を同定、(3)ではatn-1の軸索再生への関与を見出すことができたことから、進捗状況はいずれのサブテーマも十分満足できるものと言える。これまでのところ順調に進んでいるので、今後も(1)成長円錐形成におけるRHO-MLC-4シグナル経路の解析2)成長円錐形成におけるJNK経路と細胞骨格との関係(3)細胞骨格制御タンパク質による神経軸索制御機構の解析のそれぞれについて、昨年度の研究結果を踏まえつつ同時並行で進めてゆく予定である。

これまでのところ順調に進んでいるので、(1)成長円錐形成におけるRHO-MLC-4シグナル経路の解析については同定した新たなsvhを中心に解析を行い、2)成長円錐形成におけるJNK経路と細胞骨格との関係についてはアクチン脱重合因子Aに結合するタンパク質が神経軸索再生に関与するか検討する。(3)細胞骨格制御タンパク質による神経軸索制御機構の解析については、ATN-1の解析をさらに進めると同時に、ほかの細胞骨格タンパク質との関係を明らかにしてゆく予定である。
不本意就学者の生活と行動に関する研究

かつては高校や大学に行きたくてもいけない者が多かった。しかし、今日では教育機会の拡大に伴って、行きたくもないのに、上級学校への進学を強制されるものが増えている。「学校ぎらい」による長期欠席児童・生徒(登校拒否)数は、年々増えている。こうした量的膨張と同時に注目されるのは、その質的変容である。登校拒否や中途退学する者の理由は、以前は病気や経済的な事情によることが多かった。しかし、昨今は学業不振、学校不適応、学校ぎらいなど、心因的な要因によるものが多くなってきている。つまり、こうした問題は、一部の生徒の突出した問題ではなく、現代教育の病理現象の一つであることになる。だが、こうした不本意就学者の問題は、従来進路選択やアスピレ-ション研究の一部として指摘されるのみで、本格的な実証研究はほとんど行なわれきてきはいない。そこで、本研究では、不本意問題として、学校生活、とくに授業中の私語の発生が学年の不本意問題に影を投げかけているという認識から、これに焦点をあて、実態の解明を試みることにした。まず、日本の大学生及び看護学校生に対して私語の発生状況とその実態について調査を行なった。その結果、学問の専門化が進んだ、いわゆるコ-ド化の高い分野では、私語にまつわる問題は大きくなく、不本意度も低い傾向にあることがわかった。また一部の不本意者が周囲へ大きな影響を及ぼすことが示唆された。また、大学教員に対しても、私語の問題について調査を行なった。その結果、私語の問題はここ10年来顕著になり、相当数の教官が頭を痛めていることがわかった。
医療用微細マイクロミラーを高機能化するグアニン結晶

グアニン結晶の光干渉型バイオセンシングの基礎手法をさらに発展させるため,天然グアニン結晶の安定性に関する検討を行った。魚類由来のグアニン結晶の表面にはベシクル等の生体分子が残存していたため,エタノール沈殿を用い,天然グアニン結晶の溶解特性,および水中でのグアニン結晶の分解速度を厳密に調べた。また,流体回路内でグアニン結晶を長期間使用する場合の耐久性の情報を得た。ターゲット分子の種類や大きさに応じた担持グアニン結晶の反磁性磁気回転速度を解析し,水中浮遊状態でのグアニン結晶のミラー回転性能を明らかにした。魚類ウロコから精製したグアニン結晶板の交差角を磁場配向で調整しつつ,光干渉を結晶板表面で制御する技術を検討した。モアレ干渉縞を利用したターゲット細胞・分子検出法の基礎原理を開拓した。その際,マイクロ・ナノスケールのモアレ干渉縞をグアニン結晶2枚の交差法で生成させ,ターゲットとなる生体組織成分(DNA,タンパク質,脂質,核酸塩基等)近傍の屈折率分布に依存した光干渉パターンを得た。また,グアニン結晶のモアレ干渉縞作成法と磁気制御手法を顕微観察システムに実装し,グアニン結晶板ペア(重ねた結晶板)の反射・透過光スペクトルをもとに,培養細胞とディテクター用グアニン結晶板の光干渉用の検出に成功した。培養骨芽細胞の細胞外マトリックスとしてのコラーゲン繊維の分布に依存したグアニン結晶との光干渉縞の出現を観察し、その干渉パターンを外部磁場で変化させることを可能とした。さらにクシクラゲの櫛板の部分に存在する微小管(マイクロチューブルス)の構造色を磁場中で観察し、櫛板周囲に配置したグアニン結晶板による光干渉増強効果を見いだした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H28年度は様々な生体組織から得られる微結晶の磁気回転特性の比較分類を進めた。生物由来マイクロミラーのドナーとして、海洋性の魚類やイカ、両生類および動物プランクトンの収集を行うため、海洋調査船等のフィールドワークでのサンプリングを実施し、さまざまな生物由来マイクロミラーの光反射特性および磁気応答の解析を進めた。その際、水中で微結晶がブラウン運動する条件を適度に調整することで、磁気回転運動が起こりやすい無拘束条件を設定し、微結晶による光反射を300mT磁場で繰り返し変化させることに成功した。導入した高速度カメラを顕微鏡に接続し、微結晶回転速度を結晶の配向による形状変化を追跡・解析した。磁場オン・オフを繰り返した際の、結晶板表面での光反射挙動をミリ秒の時間分解能で検出するシステムを構築した。グアニン結晶の反射光変化に与える物理化学的要因の解明のため、非常に強い銀色光沢を有する深海魚ムネエソの体表でのグアニン結晶の光反射磁気応答を調べた。そのグアニン結晶集団周囲の溶媒の粘性や結晶間相互作用を考慮しつつ、結晶集団の周期構造変化による反射光の強度変化が磁気制御できることを明らかにした。次に、グアニン結晶が生体内(色素胞際細胞内)で結晶成長することを模倣した実験系の検討を行った。人工細胞膜としてベシクルを作製し、内部に高濃度のグアニン結晶封入を試みた。その際、魚類由来の天然グアニン結晶と人工グアニン粉末を封入した場合の比較を行った。グアニン結晶の周囲のリン脂質層が与えるグアニン結晶の光反射等の物理化学特性への影響評価を行い、結晶凝集による光反射への効果が大きいことを明らかにした。マイクロ流路内でのグアニン結晶の流れ特性と光反射の磁気制御能率との関係を検討した。幅数百ミクロン程度の流路では、この微結晶が流れている状態で十分な磁場配向と光反射のON/OFFが可能であることを実験的に示した。グアニン結晶(魚の結晶よりも小さく1ミクロン角のサイズをもつ)による光反射を300mT磁場で繰り返し変化させることに成功し、国際誌論文公表を行った。また、アマガエルの体表の色素胞由来のグアニン結晶サスペンションでも同様の光反射磁気制御を実現した(国際誌論文公表済)。さらに、コウイカの体表に存在して構造色を制御することが最近明らかになったタンパク質リフレクチンにおいても、500mT磁場で光反射を磁気制御する手法を開発した(国際誌論文公表済)。グアニン結晶集団周囲の溶媒の粘性や結晶間相互作用を考慮しつつ、結晶集団の周期構造変化による反射光の強度変化が磁気制御できることを、深海発光魚ムネエソで実証し国際誌論文公表を行った。マイクロ流路内で微結晶が流れている状態において、十分な磁場配向と光り反射のON/OFFが可能であることを実験的に示した(国際誌論文公表済)。H29年度の研究では、グアニン結晶板の磁気回転運動の過渡過程を観察するため、パルス磁場発生装置の仕様検討・開発・導入を磁石開発メーカとともに行った。その仕様検討では、2つのソレノイドコイルの空芯およびコイル間ギャップの磁場発生空間での、顕微観察および分光計測が可能であるような仕組みを開発した。2つの空芯コイルの中心部にて最大4テスラの磁場を1025ミリ秒程度発生させ、グアニン結晶をはじめ、尿酸結晶他、さまざまな生体由来マイクロミラー材料の磁場印加過程における光反射挙動と光干渉パターン・モアレ縞の発生挙動の研究を進めた。観察方向を磁力線と平行にした場合、20ミリ秒間の4テスラ磁場印加による反磁性磁気回転がみられ、磁場オフ後の緩和過程が明瞭に観察された。

また、新たにタンパク質繊維型のマイクロミラーとして、マイクロチューブルス(微小管)のアレイでの光干渉および構造色の発現に対するパルス磁場印加の効果も調べた。カブトクラゲの櫛板部分に並ぶ幅40ナノメートルの微小管アレイに暗視野照明光をあて、光干渉強度の変化をパルス磁場中での分光強度計測にて解析した。グアニン結晶板の場合と同様に磁場配向に伴う微小管アレイの回転運動に関連すると推察できる光強度変化が得られた。以上の進捗でもって、H29年度に開発導入したパルス磁場発生装置によるマイクロミラー回転制御試験を行いその性能確認を遂行した。さらに、磁気力ピンセットによるグアニン結晶板の磁気マニピュレーション法開発に関し、その基礎手法開発を進めた。この磁気力ピンセットのプロトタイプとして、液相の磁化率差と磁場勾配の積に起因した磁気力によるグアニン結晶板マニピュレーションを試みた。魚類色素胞から抽出・精製したグアニン結晶板に対し、水中でヘモグロビンを付与した際の磁気回転・光干渉変化の基礎データの計測系を構築した。研究計画に沿って、グアニン結晶板の磁気回転運動観察用パルス磁場発生装置の仕様検討・開発・導入を磁石開発メーカとともに行った。このパルス磁場装置では、グアニン結晶の他、数種類の生体由来マイクロミラー材料の磁場印加過程における光反射挙動と光干渉を調べ上で十分な性能であった。グアニン結晶板の外部磁場への過渡応答解析では、期待したとおりの磁気応答が検出できた。すなわち、観察方向を磁力線と平行にした場合、20ミリ秒間の4テスラ磁場印加による反磁性磁気回転がみられた。尿酸結晶においても同様の成果が得られた。さらに、マイクロチューブルス(微小管)のアレイでの光干渉において、開発したパルス磁場印加の効果が認められ、タンパク質である微小管アレイにおいて、光干渉強度の変化がパルス磁場中で制御する技術開発まで研究が急展開した。以上より、H29年度に開発導入したパルス磁場発生装置では、マイクロミラー回転制御が十分に行えることが示された。また、勾配磁場によるマイクロミラー制御技術として、液相の磁化率差と磁場勾配の積に起因した磁気力によるグアニン結晶板マニピュレーション手法のプロトタイプの開発に成功した。グアニン結晶の光干渉型バイオセンシングの基礎手法をさらに発展させるため,天然グアニン結晶の安定性に関する検討を行った。魚類由来のグアニン結晶の表面にはベシクル等の生体分子が残存していたため,エタノール沈殿を用い,天然グアニン結晶の溶解特性,および水中でのグアニン結晶の分解速度を厳密に調べた。また,流体回路内でグアニン結晶を長期間使用する場合の耐久性の情報を得た。ターゲット分子の種類や大きさに応じた担持グアニン結晶の反磁性磁気回転速度を解析し,水中浮遊状態でのグアニン結晶のミラー回転性能を明らかにした。魚類ウロコから精製したグアニン結晶板の交差角を磁場配向で調整しつつ,光干渉を結晶板表面で制御する技術を検討した。モアレ干渉縞を利用したターゲット細胞・分子検出法の基礎原理を開拓した。その際,マイクロ・ナノスケールのモアレ干渉縞をグアニン結晶2枚の交差法で生成させ,ターゲットとなる生体組織成分(DNA,タンパク質,脂質,核酸塩基等)近傍の屈折率分布に依存した光干渉パターンを得た。
語彙意味論に基づく言い換え計算機構の工学的実現と言い換え知識獲得への適用

本研究の目的は,動詞などの述語とその項からなる述語項構造を事態表現の基本単位と仮定し,語彙意味論等の言語学的知見をふまえて述語項構造間の同義・含意関係に関する基本知識を設計整備することであった.これに対し,(1)動詞語釈文の構造化,(2)語彙概念構造(LCS)に基づく事態上位オントロジーの構築,(3)コーパスからの事態間関係獲得,の互いに相補的な3つのアプローチを提案し,以下の成果を得た.(1)動詞語釈文の構造化国語辞典の語釈文から述語項構造間の基本的な意味関係を収集する研究に取り組んだ.例えば,動詞「倒す」の語釈文「立っている物に力を加え傾け、横にする」からは,「XがYを倒す→XがYを横にする(上位下位関係)」の他,「→XがYに力を加える(行為-手段関係)」,多様な意味関係が収集できる.実際に岩波国語辞典第5版の収録動詞(11469語)から8種類の意味関係を合わせて約3万5千件収集した.(2)LCSに音尽く事態上位オントロジーの構築LCSにおける動詞意味分析の枠組みに基づき,高頻度動詞約4千語,7千語義について5階層からなる意味分類を行った.最下層は約千クラスに分類されており,例えば,「所属・客体変化」のクラスには「配属する,取り立てる,引き抜く,立てる,招く」などが属し,これらはすべて同じ項構造を持つ.これにより,(1)の語釈文の構造化だけでは捉えられない基本概念間の同義・含意関係をカバーできる.(3)コーパスからの事態間関係知識の獲得「したためした」のような共起パターンと項共有情報を併用することにより,大規模なテキストデータから事態間関係知識を自動的に獲得する研究に取り組み,5億文規模のコーパスから行為-効果関係や行為-手段関係等が1万を超える規模で80%以上の精度で獲得できることを確認した.本研究の目的は,動詞などの述語とその項からなる述語項構造を事態表現の基本単位と仮定し,語彙意味論等の言語学的知見をふまえて述語項構造間の同義・含意関係に関する基本知識を設計整備することであった.これに対し,(1)動詞語釈文の構造化,(2)語彙概念構造(LCS)に基づく事態上位オントロジーの構築,(3)コーパスからの事態間関係獲得,の互いに相補的な3つのアプローチを提案し,以下の成果を得た.(1)動詞語釈文の構造化国語辞典の語釈文から述語項構造間の基本的な意味関係を収集する研究に取り組んだ.例えば,動詞「倒す」の語釈文「立っている物に力を加え傾け、横にする」からは,「XがYを倒す→XがYを横にする(上位下位関係)」の他,「→XがYに力を加える(行為-手段関係)」,多様な意味関係が収集できる.実際に岩波国語辞典第5版の収録動詞(11469語)から8種類の意味関係を合わせて約3万5千件収集した.(2)LCSに音尽く事態上位オントロジーの構築LCSにおける動詞意味分析の枠組みに基づき,高頻度動詞約4千語,7千語義について5階層からなる意味分類を行った.最下層は約千クラスに分類されており,例えば,「所属・客体変化」のクラスには「配属する,取り立てる,引き抜く,立てる,招く」などが属し,これらはすべて同じ項構造を持つ.これにより,(1)の語釈文の構造化だけでは捉えられない基本概念間の同義・含意関係をカバーできる.(3)コーパスからの事態間関係知識の獲得「したためした」のような共起パターンと項共有情報を併用することにより,大規模なテキストデータから事態間関係知識を自動的に獲得する研究に取り組み,5億文規模のコーパスから行為-効果関係や行為-手段関係等が1万を超える規模で80%以上の精度で獲得できることを確認した.本研究の目的は,(a)語彙意味論(とくに語彙概念構造)に基づく日本語動詞意味辞書の開発,および(b)語彙意味論に基づく構成的言い換えの計算モデルの構築の2点である.これに従い,本年度は以下のような成果を得た.(1)語彙概念構造(LCS)辞書の仕様作成:竹内(2004)が作成したLCS辞書(以下TLCS)の設計を全面的に見直し,本研究で開発する動詞意味辞書の記述項目およびその仕様を整理した.具体的には,動詞の統語的・意味的特性を,(a)LCSの意味述語,(b)意味述語によって表現される意味特性,(c)意味特性を検査する統語的振る舞い(検査項目)という3つのレベルで記述する仕様を設計し,以下の作業を通じて意味特性の体系とそれに対応する検査項目を決定し,2本の学術論文(印刷中)にまとめた.(A)本年度の作業対象として日本語基本動詞約4,000語(総語義数約9,000)を選別し,既存の資源から語義,語釈文,例文等の情報を収集したデータベースを作成した.(B)各語義について格パタンおよび格の意味役割の情報を付与しながら,語義を100クラス程度の意味クラスに分類した.(C)得られた意味分類を基礎データとして,動詞意味辞書に記述すべき意味特性および検査項目を整理し,辞書開発作業の仕様を確定した.(2)中規模LCS辞書の開発:決定した仕様に従い,上記4,000語を対象に統語的振る舞いを検査し,意味特性を付与する作業を行った.

その結果,統語的振る舞いの検査方法について,検査のための代表例文の選択方法や検査項目の不備などいくつかの問題点が明らかになった.こうした問題の解決ついては来年度早々に着手し,2006年末には現4,000語規模のLCSの記述を完成させる予定である.(3)意味構成的言い換えモデルの構築:機能動詞結合,動詞交替(自他,場所格交替など),態の交替,カテゴリ交替を対象として語彙意味論に基づく言い換え計算モデルについて検討した,また,必要な意味関係(派生関係,自他関係,同義関係,対義関係,反義関係など)の辞書の作成を進めた.(4)クラス別言い換えコーパスの作成:大規模新聞報道記事集合に対して,言い換えクラスごとに言い換え可能な箇所を検索ツール茶器を利用して収集し,言い換えの正解例を作成することを試みた.本研究の目的は,動詞などの述語とその項からなる述語項構造を事態表現の基本単位と仮定し,事態間すなわち述語項構造間の同義・含意関係を計算するための基本知識を整備することである.これに従い,本年度は以下のような成果を得た.(1)LCS辞書の記述項目の拡張および仕様作成前年度に検討したLCS辞書の記述項目,および動詞4000語の種々の統語的振る舞いの検査データ(外注により作成)を基礎資料として,LCS辞書の仕様の洗練を進めた.具体的には主として,意志性,状態変化性,アスペクト特性,作用対象,状態変化の種類により動詞を語義ごとに分類する.分類の粒度はもっとも細かいもので400クラス程度である.この仕様に基づいて,昨年度サンプルした動詞4000語に対し注釈付けを行った.この成果は元辞書の使用権保持者であるNTTコミュニケーション基礎科学研究所と協議の上,来年度早々に公開する予定である.(2)動詞語釈文の構造化国語辞典の語釈文に対し述語項構造と意味関係の情報を注釈付けすることによって,述語項構造間の基本的な意味関係を収集する研究に取り組んだ.例えば,岩波国語辞典によると,動詞「倒す」の意味は「立っている物に力を加え傾け、横にする」という語釈文で与えられており,この記述から「XがYを倒す→XがYを横にする」のような上位下位関係だけでなく,「XがYを倒す→XがYに力を加える」のような行為-手段関係や「XがYを倒す→(行為前は)Yが立っていた」のような前提関係など,多様な意味関係を収集することができる.本年度はこうした構造化作業の仕様を検討し,実際に岩波国語辞典第5版の収録動詞(11469語,17104語義)について語釈文から述語項構造を抽出し,見出し語の述語項構造との意味関係(上位・同義,結果状態,前提条件,付帯状況,手段,目的,反義,不可分の8種類),および項の対応関係を記述する作業を進めた.現時点で全体の約3分の1に対して作業が済んでおり,作業者1人週30時間あたり約800語義のペースで作業が進んでいる.このことから,コスト面でも十分見合うこと,また関係の分類は上述の8種類であれば作業者間でゆれなく安定して記述できることがわかった.このデータも来年度中に公開する予定である.(3)コーパスからの事態間関係知識の獲得「したためした」のような特定の共起パターンを使って大規模なテキストデータから事態間関係知識を自動的に獲得する研究に取り組んだ.具体的には,用言だけでなく体言の中にも事態を表す,あるいは含意するもの(以下,事態含意名詞)が多数あることに着目し,事態含意名詞を含むより広範な共起パターンを利用して事態間関係を獲得する方法を検討し,公開されている大規模コーパスの一部約1億文を用いて種々の実験を行った.本研究の目的は,動詞などの述語とその項からなる述語項構造を事態表現の基本単位と仮定し,語彙意味論等の言語学的知見をふまえて述語項構造間の同義・含意関係に関する基本知識を設計整備することであった.
生物進化の解読:古細菌を用いた原核生物から真核生物に至る進化系統

リボソームRNA等のタンパク質生合成系の諸因子を用いて生物の分子進化的位置付けがなされているが、ペプチド鎖伸長因子EF-Ts/1ββ'に関しては、解析された生物種の少ないこともあり行われていない。また、分子進化についても不明な点が残されている。本研究では、古細菌Halobacterium,Pyrobaculum,Suluforobusを中心にマウス、ショウジョウバエ、トウモロコシ、Agrobacterium(真正細菌)等の広範な生物種より単離したゲノムDNAからEF-Ts/1ββ'遺伝子の一部をPCR法にて増幅し、構造解析した。その結果、1.トウモロコシEF-1ββ'homolog中には真核生物の中でこれまで植物にのみ存在していなかった活性制御部位中のセリン残基が相当部位に存在すること。2.古細菌Halobacteriumに真核生物のEF-1ββ'でなく原核生物のEF-Ts homologが存在すること。3.真核生物のEF-1ββ'保存領域に由来するプライマーでHalobacteriumからEF-Tuが増幅されること等の知見が得られた。これらの結果からEF-Ts/1ββ'の分子進化について、原核生物EF-Tsが真核生物のEF-1ββ'の起源である可能性が示唆された。以上の生物種に加え、原始地球環境で微生物との相互作用により形成された可能性のある鉄、マンガン鉱床サンプルから培養を経ずに直接DNAを単離し、EF-Ts/1ββ'からマンガン酸化細菌等を分離培養し、その諸性質について検討した。またこれら鉱床遺伝子の一部を増幅した。増幅DNAをサブクローニングして得られた幾つかのクローンについて構造解析を行った結果、これらクローンの由来バクテリアは不明であるが、分子系統樹上で1つの分岐群を形成しており、これらの遺伝子を持つ微生物で生態系中の7割から9割を占めると推定された。
超音速および極超音速ジェットにおける音波放射の抑制に関する数値解析

直接数値シミュレーション(DNS)において高マッハ数において最も成長率が高くなる斜め線形不安定波を平面ジェットに加えた結果,放射される圧力変動レベルは約5dB程度低下することが確認できた.さらに,混合層においても同様に斜め線形不安定波を加えることにより混合層の成長が促進されることから,高レイノルズ数領域においても,平面ジェットにおける音圧低下が期待できることを示唆した.直接数値シミュレーション(DNS)において高マッハ数において最も成長率が高くなる斜め線形不安定波を平面ジェットに加えた結果,放射される圧力変動レベルは約5dB程度低下することが確認できた.さらに,混合層においても同様に斜め線形不安定波を加えることにより混合層の成長が促進されることから,高レイノルズ数領域においても,平面ジェットにおける音圧低下が期待できることを示唆した.本年度は、矩形(長方形)ジェットのモデルである、超音速平面ジェットの遷移機構および音波発生機構に関し、線形安定性理論と時間発展直接数値シミュレーション(DNS)を用い調査することを目的とした。また、平面ジェット下流での渦構造ならびに音波放射機構を調べるため、十分発達したジェットと同様の速度分布を持つガウス分布状の速度分布を持った超音波平面後流についても調査を行った。超音速平面ジェットの線形安定性解析ならびに時間発展直接数値シミュレーションの実行により、・上流における攪乱の違いは、ジェットせん断層の拡大やポテンシャルコアの消失位置などの下流におけるジェット構造の発展に大きく影響を与える。・斜めモードの増幅は、ジェットせん断層にΛ状渦構造を形成し混合を促進することから、せん断層の拡大やポテンシャルコア消失位置に影響を与える。・マッハ波は、ポテンシャルコアが消失する付近よりジェット外部に放射される。また、マッハ波の放射強度は、下流に向け増幅する二次元反対称モードの振幅の大きさに依存する。・斜めモードの励起によるジェットせん断層の急速な拡大は、二次元反対称モードの増幅を抑制し、ジェットから放射されるマッハ波を弱める。以上の知見を得た。また、超音速平面後流線形安定性解析ならびに時間発展直接数値シミュレーションの実行により、・後流中に二次元的な渦を巻き上げる二次元モードの倍の波長を持つ一組の斜めモードは、その成長に伴い、主流-主流垂直方向面に軸を持つ斜めの大規模構造を形成し、後流渦構造の再構成に寄与する。・平面後流において、音波はスパン方向に揺らいだ二次元的な楕円形状の渦構造が巻き上がる際に発生し、この楕円渦の回転にあわせ規則的に放出される。以上の知見を得た。今年度に得た知見より、平成19年度では超音速平面ジェットにおける騒音低下に寄与する斜めモードの最適な条件に関しさらに検討する。本年度は、平面ジエット斜めモードの矩形ジェットへの適用条件の調査について行う段階と位置付け、複数の不安定モードをジェッド流入部に与えた際の音響場ならびに流れ場について調査を行った。また、平面ジェット下流での渦構造ならびに音波放射機を調べるため、平面ジェットせん断層の片側だけの速度布を持った超音速混合層についても調査を行った。Mc=1.17の超音速平面乱流ジェットの三次元空間発展DNSを実行し遷移構造ならびに音響場に関し以下のことを確認した.・三次元反対称モードの増幅は、ジェットせん断層にL状渦構造を形成し混合を促進し、せん断層の拡大やポテンシャルコア消失位置に影響を与える。・A状渦構造の早期(上流)の出現は,ジェットせん断層の急速な拡大を促すことにより、二次元反対称モードの増幅を抑制し、ジェットから放射される圧力変動レベルを低下させる。・スパン方向に波長が長い三次元反対称モードを与えることにより,ジェット下流での二次元的な蛇行が抑制される。Mc=1.2の超音速混合層の三次元空間発展DNSを実行し遷移構造ならびに音響場に関し以下のことを確認した。・流入部で与えたランダム撹乱は下流において階層的なヘアピンパケットを形成する。・この階層構造の初期段階では二つの縦渦から形成される渦対を形成し、この一対の渦構造が超音速混合層のスカラーミキシングおよびショックレットなどの音響放射に寄与している。今年度に得た知見より、平成20年度では超音速矩形ジェットにおける斜めモードを加えた効果をDNSならびにLESを実行し行いより実際的な騒音抑制効果を検証する。本年度は研究を総括する段階であり、提案する抑制手法の実用域における検証を行い、高レイノルズ数の平面ジェットで有効な斜めモードが矩形ジェットにおいて受容されうるスパン方向長さの条件の調査を行った。また、平面ジェットせん断層の片側だけの速度布を持った超音速混合層についても調査を行った。平面ジェットせん断層の片側だけの速度布を持った超音速混合層において以下の知見を得た。音響場(Mc=0.3)渦同士のペアリングにより音波が発生する。この音波は渦形状の扁平の度合いが大きいほど大きく放射される。遷移機構(Mc=0.32.1)Mc<1.0では線形不安定波を導入することで渦同士のペアリングが発生する。このペアリングが発生することにより、混合層は局所的に拡大する。Mc>1.0では斜めの線形不安定波を導入することで、乱流への遷移が促進され、混合層の拡大を高めることが確認できた。このことは、高Re数における平面ジェットにおいてもせん断層の拡大が促進されることを意味し、マッハ波抑制の効果が期待できることを示す。
赤外域ホットルミネセンス光測定による混晶中の電子・正孔非発光再結合過程の研究

半導体混晶内の深い準位の物性制御を目的としてLEC SI GaAs中のEL2準位の光励起状態の物性研究を行った。具体的にはYAG:Ndのレーザの1.06μmと1.34μm線を用いて共鳴ラマン散乱(RRS)とフォトルミネセンス(PL)との測定を行った。その結果、EL2準位に関する光学的過程は、GaAs母体の違いを反映して二つのタイプ(type【I】と【II】)とに分類されるとの指摘を行った。以下に成果を個條的に示す。1.RRS:1.06μm励起に対し【I】と【II】は80Kでは同じスペクトルを示めしたが23Kでは、共に162【cm^(-1)】ピーク線が消減し、代りに【II】では149【cm^(-1)】と174【cm^(-1)】の2つのピークが出現した。しかし【I】では新しいピークは出現しなかった。次に1.34μm励起によるRRSスペクトルは、【I】と【II】で共通であり、80と23Kでも差異を生じない。以上のことから162【cm^(-1)】はEL2のRRS線、149【cm^(-1)】は【EL2^*】のRRS線との同定を行った。2.PL:PLの温度変化は、1.34μm励起の際は、【I】では単純な熱的消光を示したのに対し【II】では162K付近でピークを生じた。1.06μm励起では、【I】では典型的な光消光を示したのに、【II】では消光を示さなかった。(80K)。【I】のフォトリカバリーは、130K以上で1.34μm照射で生じた。このことは液体Heでのみ測定されていたことである。3.光励起非平衡状態のRRS(80K):試料【II】に於いて、1.34μm(Chop)と1.06μm(定常光)との同時照射により新しいRRSスペクトルが測定された。これは、光励起非平衡状態より発するものであるが、単純な【EL2^*】とは考えられない。1.34μmパレス励加によるPLのレスポンス時間は時定数0.3msecの指数関数形を示した。以上来年度は、混晶における深い準位の光学的過程の研究を推進する予定である。(80K)。
導電性有機錯体の光制御

有機電荷移動錯体の高導電性発現は、錯体の結晶構造が重要な因子であり、わずかなパッキングの相違でも導電性は著しく変化する。特に非対称型に置換した電子供与体分子や電子受容体分子を含む電荷移動錯体では、供与体分子同士あるいは受容体分子同士の重なり型に同じ向きと逆向きの二種類が可能である。この重なる方向を制御する場合にシスートランスの異性化が利用できる分子の設計を行い、合成を行った。即ち、TTFおよびジシアノキノンイミンをエチレン結合やアゾ基で結合させた二量体の合成を検討した。TTF系の合成ではシスートランス異性化に伴う構造変化を追跡するため、構造既知の非対称型供与体であるエチレンジチオプロピレンジチオーTTFのヨウ素錯体の導電性を検討した。電気化学的に合成したこの錯体の結晶は針状晶と板状晶があり、電気伝導度は板状晶の方が約2000倍大きい。しかし、両者とも電気伝導度の温度変化より半導体の挙動を示し、板状晶では150K付近で相転移が存在する。このことを詳細に検討するためにX線結晶構造解析を試みたが、分解反応が進行するため重なり方は明らかではない。一方、TTF二量体の合成は中間体であるホルミル体の反応性が低く、現在反応性を高めるための置換基の導入を検討している。また電子受容体分子ではビスキノンまで合成が完了し、現在最終段階を検討している。このシスートランス異性化を光あるいは熱を利用して制御した電荷移動錯体の導電性の研究は他に例がなく、現在目的達成をめざして全力を注いでいる状況である。