hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電荷捕獲膜のトラップ準位のエネルギー分布制御に関する研究

シリコン窒化膜を構成する元素の一つであるSiおよび、Siに比べて電気陰性度が低い4族元素であるHfをシリコン窒化膜にドープし、それらが窒化膜の電荷トラップに及ぼす影響について調べた。具体的には、シリコン基板上に形成したブロッキング酸化膜ーシリコン窒化膜ートンネル酸化膜三層絶縁膜の窒化膜中に3×1013 cm-2の密度でSiイオンまたはHfイオンを注入し、窒素雰囲気で600度の熱処理を加えた。比較のためイオン注入を施さずに熱処理のみを加えた試料も作成した。各試料に波長254 nmの紫外線を照射しESR(Electron Spin Resonance)測定を行ったところ、イオン注入を施していない試料のK0センター(シリコン未結合手と考えられている)の密度は4×1013 cm-2であったのに対し、Siドープ試料のK0センター密度は2×1013 cm-2と減少した。また、上記と同様のプロセスを経て作製したメモリキャパシタの書込み消去特性を調べたところ、Siドープ試料の正孔捕獲密度が低いことが確認された。これらの結果は、K0センターが正孔トラップとして働くと考えることで説明できる。一方、Hfドープを行った試料では、K0センターとは異なる常磁性欠陥が生成した。加えて、電子保持特性が著しく低下した。また、β-Si3N4結晶を構成するSiをHfに置き換えた系について第一原理計算を行ったところ、HfがSi3N4の伝導帯下端の直下に浅い準位を形成することが分かった。Hfドープ試料における電子保持特性の低下に対し、Hfにより形成された浅い準位が関与している可能性がある。シリコン窒化膜にSiをドープする実験では、窒化膜中のSi未結合手の密度と電荷捕獲メモリの消去特性の間に相関が見いだされ、期待した結果の一部が得られた。一方、Siに比べて電気陰性度が低いHfをシリコン窒化膜にドープする実験では、深いエネルギー準位を持つ点欠陥の生成を期待したが、電子保持特性が低下し、浅い準位の生成を示唆する結果となった。第一原理計算によると、水素を捕らえた窒素空孔(ここではVN(H) type2と呼ぶ)を有するβ-Si3N4結晶では、Si-H σstateおよびSi-Si σ*stateに起因すると考えられる二つの欠陥準位が禁制帯中に生じる。このVN(H)type2を構成する三つのSi原子の中の1個をHfに置き換えた点欠陥VN(H)-HfSi type2をβ-Si3N4結晶に設けた系について第一原理計算を行ったところ、二つのより深い欠陥準位が現れた。これは望ましい変化であるが、これらの二つの準位に加えて、Hfに起因する二つの浅い準位が伝導帯下端の直下に生じた。さらに、二つの浅い準位の起源について検討するために、β-Si3N4結晶を構成するSi原子1個をHfに置き換えた系について調べたところ、この系でも伝導帯下端の直下に二つの浅い準位が生じることが分かった。Hfドープ試料における電子保持特性の低下は、Hfによる浅い準位の生成が関与している可能性がある。この浅い準位生成の対策のため、β-Si3N4に添加する元素の種類と禁制帯中の欠陥準位の関係を第一原理計算を用いて調査している。Hfドープ試料における電子保持特性の低下に対し、Hfによる浅い準位の生成が関与している可能性がある。この浅い準位生成の対策のため、まずβ-Si3N4に添加する元素の種類と禁制帯中の欠陥準位の関係を第一原理計算を用いて調査している。この調査結果に基づいてHf以外の元素を選択し、シリコン窒化膜にドープする。さらに、Nに比べて電気陰性度が高いClまたはOをシリコン窒化膜にドープする実験も行い、これらの元素がシリコン窒化膜のトラップ準位に及ぼす影響について研究を進める。また、シリコン窒化膜へのHfドープによってメモリキャパシタの正孔捕獲特性に変化が現れており、Hfと正孔捕獲特性の関係について調査を進める。ここまでESRと電荷保持特性の測定が有効であった。本年度も、同様の実験手段を用いて研究を進める予定である。

また、β-Si3N4結晶を構成するSiをHfに置き換えた系について第一原理計算を行ったところ、HfがSi3N4の伝導帯下端の直下に浅い準位を形成することが分かった。Hfドープ試料における電子保持特性の低下に対し、Hfにより形成された浅い準位が関与している可能性がある。シリコン窒化膜にSiをドープする実験では、窒化膜中のSi未結合手の密度と電荷捕獲メモリの消去特性の間に相関が見いだされ、期待した結果の一部が得られた。一方、Siに比べて電気陰性度が低いHfをシリコン窒化膜にドープする実験では、深いエネルギー準位を持つ点欠陥の生成を期待したが、電子保持特性が低下し、浅い準位の生成を示唆する結果となった。第一原理計算によると、水素を捕らえた窒素空孔(ここではVN(H) type2と呼ぶ)を有するβ-Si3N4結晶では、Si-H σstateおよびSi-Si σ*stateに起因すると考えられる二つの欠陥準位が禁制帯中に生じる。このVN(H)type2を構成する三つのSi原子の中の1個をHfに置き換えた点欠陥VN(H)-HfSi type2をβ-Si3N4結晶に設けた系について第一原理計算を行ったところ、二つのより深い欠陥準位が現れた。これは望ましい変化であるが、これらの二つの準位に加えて、Hfに起因する二つの浅い準位が伝導帯下端の直下に生じた。さらに、二つの浅い準位の起源について検討するために、β-Si3N4結晶を構成するSi原子1個をHfに置き換えた系について調べたところ、この系でも伝導帯下端の直下に二つの浅い準位が生じることが分かった。Hfドープ試料における電子保持特性の低下は、Hfによる浅い準位の生成が関与している可能性がある。この浅い準位生成の対策のため、β-Si3N4に添加する元素の種類と禁制帯中の欠陥準位の関係を第一原理計算を用いて調査している。Hfドープ試料における電子保持特性の低下に対し、Hfによる浅い準位の生成が関与している可能性がある。この浅い準位生成の対策のため、まずβ-Si3N4に添加する元素の種類と禁制帯中の欠陥準位の関係を第一原理計算を用いて調査している。この調査結果に基づいてHf以外の元素を選択し、シリコン窒化膜にドープする。さらに、Nに比べて電気陰性度が高いClまたはOをシリコン窒化膜にドープする実験も行い、これらの元素がシリコン窒化膜のトラップ準位に及ぼす影響について研究を進める。また、シリコン窒化膜へのHfドープによってメモリキャパシタの正孔捕獲特性に変化が現れており、Hfと正孔捕獲特性の関係について調査を進める。ここまでESRと電荷保持特性の測定が有効であった。本年度も、同様の実験手段を用いて研究を進める予定である。一部、予想と異なる実験結果を得たため、学会発表を延期した。学会出張のための経費が余った。2019年度に学会発表を行う際に使用する。
オートファジーによるオルガネラの分解と細胞周期

ミトコンドリア標的シグナル配列を付加したGFPを用いミトコンドリアを標識したCHO細胞を用いて、細胞周期にともなうオートファゴソーム形成の変化をモニターすることを試みた。細胞をノコダゾール処理によって分裂期に同調した後、洗浄して細胞周期を進行させる方法(ノコダゾールブロック)と、過剰量のチミジンを培地に添加してS期に同調した後、洗浄して細胞周期を進行させることを2度行う方法(ダブルチミジンブロック)の両方を試みた。何れの方法でも細胞周期の同調には成功した。しかしながら、ノコダゾールブロックでは、細胞への毒性が強く、細胞周期の再開が良好に起こらず、解析に用いる事ができなかった。一方、ダブルチミジンブロックは、比較的良好に細胞周期の再開が起こった。しかしながら、原因不明の理由によって細胞周期の同調率が低かった。ミトコンドリアのGFP蛍光の増減を測定したところ、多少の変動が観察されたが、再現性のある有意な上昇や下降は残念ながら観察することができなかった。以上の結果から、細胞周期の同調法などに改良を加えてより精度の良い実験系を開発する必要があると考えられた。また、何れの処理によっても薬物の添加を用いることから、薬物の細胞への添加によって細胞の代謝系が活性化し、薬物代謝にかかわるオルガネラであるミトコンドリアに負荷がかかり、ミトコンドリアGFPの変動が副次的に引き起こされた可能性も考えられため、今後は薬物を利用しない細胞周期同調法、例えば、低血清処理による細胞周期同調などを試みる必要性があると考えられた。まず、ミトコンドリア標的シグナル配列を付加したGFPを用いミトコンドリアを標識したCHO細胞を作成した。間期の細胞をアミノ酸飢餓やラパマイシンで処理し、GFPの蛍光を蛍光分光光度計で定量的に測定したところ、時間依存的なGFPの蛍光の減少が見られた。ウェスタンブロッティングでGFP融合タンパク質の経時的変化を観察したところ、アミノ酸飢餓やラパマイシン処理でGFP融合タンパク質が減少していることが確認された。共焦点顕微鏡を用いて観察したところ、アミノ酸飢餓やラパマイシン処理でGFPとリソソームの共局在が観察された。したがって、アミノ酸飢餓やラパマイシン処理によってオートファジーを介したミトコンドリアの分解が誘導されることが示された。蛍光分光光度計を用いてGFPの蛍光を測定するアッセイ系を用いてオートファジーを定量的に解析することが可能となったので、つぎにこのアッセイ系を用いて、経時的なオートファジー誘導のプロファイルを解析した。アミノ酸飢餓では3時間後に急峻な分解を示したのに対して、ラパマイシン処理では、12時間後まで緩やかな減少を示した。したがって、オートファジーの誘導刺激の違いによってオートファジーによるオルガネラ分解速度に差が見られることが明らかとなった。次に、オートファゴソームとリソソームの融合を共焦点顕微鏡を用いて形態学的にモニターし、オートファゴソームとリソソームの融合のメカニズムを解析した。塩化アンモニウムやクロロキンを用いてリソソームの酸性化を阻害すると、オートファゴソームとリソソームの融合の阻害が観察された事から、オートファゴソームとリソソームの融合にリソソームの酸性化が必要であることが明らかとなった。
小胞体からミトコンドリアへのストレス伝達と神経細胞死についての研究

1)SH-SY5Y細胞を用いた小胞体・ミトコンドリア間のストレス伝達の解析ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Yに対し、小胞体ストレス誘導剤であるツニカマイシンやタプシガルジンで処理した所、Hela細胞の場合同様、cytochrome C oxydase (COX)等のミトコンドリア蛋白の発現にアンバランスが生じた。さらに、パーキンソン病のモデル薬剤であるMPP+で細胞を処理した場合も、細胞に小胞体ストレスが引き起こされると共に、COXの発現に同様のアンバランスが生じることを確認した。この事は、ミトコンドリアに加わったストレスが小胞体に伝播し、さらにミトコンドリアに戻ってくると言った、ストレスの悪循環が存在する可能性を示唆している。一方、SH-SY5Y細胞に於けるLonプロテアーゼやGRP75/mtHSP70等ミトコンドリアのATPプロテアーゼや分子シャペロンの発現を検討してみると、HeLa細胞の場合に比し、小胞体ストレスによる誘導が弱いことが判明した。この事は、特に神経系細胞において、上記ストレスの悪循環に対する防御機構が弱くなっていることを示唆している。1)Lonノックアウトマウスの解析作製したLonノックアウトマウスについての機能解析をおこなった所、Lonホモ(-/-)胎児は、E9.5以降では、全く生存せず、E7.5では、著しい成長障害を認めた。この事から、LonがE7.5と言った、比較的発生初期の段階で重要な働きをしていることが示唆された。1)小胞体ストレス下で起こる、ミトコンドリア内ストレス応答のメカニズムについて細胞が小胞体ストレス(小胞体にunfoldな蛋白が蓄積するようなストレス)に暴露されると、小胞体上の膜蛋白PERKが活性化され、細胞質での蛋白合成は低下する。このことは、小胞体を保護する上で極めて重要なことであるが、同時にミトコンドリア内のある蛋白複合体に対しては、発現のアンバランスを生じ、unfoldな蛋白を増やす事になる。しかし、このような状況下では、Lon、Ymel、GRP75/mtHSP70等のミトコンドリア内ATP依存性蛋白や分子シャペロンの発現が誘導され、ミトコンドリア環境に改善に努めると考えられる。我々は、今回、そのメカニズムについてPERK欠損細胞を用いて検討した(ニューヨーク大学Dr.Ronとの共同研究)。PERK(+/+)の繊維芽細胞をツニカマイシン或いはサプシガルジンなどで処理すると、8時間以内にLonやGRP75/mtHSP70がmRNAレベルで誘導されるが、PERK(-/-)の繊維芽細胞では、このような誘導は認められなかった。このことから、小胞体のストレス下で起こるミトコンドリアストレス応答には、PERKの働きが重要であることが判明した。2)Lonの強制発現とミトコンドリア機能について野生型、及びプロテアーゼ活性を持たない変異型Lon蛋白(シャペロン機能は保持されている)をHeLa細胞に強制発現させたところ、いずれの場合も、小胞体ストレス下に於けるcytochrome Coxydaseの会合は促進され、ミトコンドリア膜電位の低下は部分的ではあるが阻止された。このことは、小胞体ストレス下に於いて誘導されるLonは、特に分子シャペロンとして重要な働きを担っている事を示唆している。現在、神経系cell line SH-SY5Yを用いて同様の実験を計画している。1)SH-SY5Y細胞を用いた小胞体・ミトコンドリア間のストレス伝達の解析ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Yに対し、小胞体ストレス誘導剤であるツニカマイシンやタプシガルジンで処理した所、Hela細胞の場合同様、cytochrome C oxydase(COX)等のミトコンドリア蛋白の発現にアンバランスが生じた。

この事は、ミトコンドリアに加わったストレスが小胞体に伝播し、さらにミトコンドリアに戻ってくると言った、ストレスの悪循環が存在する可能性を示唆している。一方、SH-SY5Y細胞に於けるLonプロテアーゼやGRP75/mtHSP70等ミトコンドリアのATPプロテアーゼや分子シャペロンの発現を検討してみると、HeLa細胞の場合に比し、小胞体ストレスによる誘導が弱いことが判明した。この事は、特に神経系細胞において、上記ストレスの悪循環に対する防御機構が弱くなっていることを示唆している。2)Lonノックアウトマウスの作製及び解析我々は、また、相同組み替え法を用いて、Lonプロテアーゼのノックアウトマウスを作製した。これまで、約50組以上のLonヘテロ(+/-)マウス同士の交配を行ったが、Lonホモ(-/-)マウスは誕生していない。Northern Blottingにより正常マウス胎児期に於けるLonの発現を調べた所、E7と言った比較的発生初期の段階からLonが高レベルで発現していることが判明した。PCR法を用いて胎児の遺伝子型を調べた所、Lonホモ(-/-)の胎児は、E3.5ではほぼ予想される割合で生存しているのに対し、E9.5以降では、全く生存していなかった。さらに、E7.5では、4匹のLonホモ(-/-)マウス胎児のうち、2匹に著しい成長障害を認めた。これらのことから、LonがE7.5と言った、比較的発生初期の段階で重要な働きをしていることが示唆された。1)ミトコンドリアにおけるunfolded proteinの蓄積と、Lonの発現及び機能の関係についてHeLa細胞にEthidium Bromide(EtBr)を加え培養し、ミトコンドリアDNAを欠損した細胞を作製した。この時、ミトコンドリアDNA由来のcytochrome coxygenase II(COXII)は、RNA及び蛋白レベルで発現を認めなかった。一方、核DNA由来のCOXIVも、EtBr処理によりその蛋白レベルでの発現量が、コントロールの約50%に低下した。この事から、ミトコンドリアでunfolded proteinが蓄積し、ミトコンドリア蛋白のバランスが崩れた際も、小胞体での場合と同様に、それを改善させるようなメカニズム(unfolded protein response)が存在していることが示唆され。また、この状況下で、ミトコンドリアのATP依存性プロテアーゼLonの発現が誘導されることが判明した。これらのことから、Lonが、小胞体ストレス及びミトコンドリアストレスのいずれの場合から起こるミトコンドリア障害についても、それを改善するために機能していることが示唆された。2)Lonノックアウトマウスの解析作製したLonノックアウトマウスについての機能解析をおこなった。Lonホモ(-/-)胎児は、E9.5以降では、全く生存せず、E7.5では、著しい成長障害(特に中胚葉の発達障害)を認めた。形態学的な検討より、E7.5のLonホモ(-/-)に、活性酸素の産生と細胞死を認めた。また、Lonホモ(-/-)では、野生型(+/+)に比べて、ミトコンドリアDNA量が減少していた。これらのことは、Lonホモ(-/-)において、ミトコンドリアDNAの複製又は安定性が変化し、ミトコンドリア機能異常が引き起こされている可能性を示唆している。
Homeostatic plasticityを利用した経頭蓋直流電流刺激法の考案

本研究課題は,軽負荷の反復運動後に生じる一次運動野の興奮性低下期間に,一次運動野の興奮性を高める介入を施行することによって,その介入効果が高まるかどうかを検証することを目的とした.我々は健常者9名を対象に,反復運動後に高頻度末梢神経電気刺激を施行し,介入効果が高まるかどうかを検証した.コントロール群は,反復運動をせずに安静にした後,電気刺激を施行する群とした.その結果,コントロール群においては一次運動野の興奮性が増大したものの,反復運動課題後に電気刺激を施行した群では,興奮性増大効果が消失する結果となった.次に我々は,近年注目を集めている非侵襲的脳刺激法である経頭蓋交流電流刺激法を用いて再検証することとした.そこでまずは経頭蓋交流電流刺激の最適な介入方法を検討した.その結果,一次運動野と小脳に対して1 mAの強度および70Hzの周波数で刺激することにより,運動パフォーマンスを向上させる効果があることが明らかになった(Miyaguchi et al., Frontiers in behavioral neuroscience, 2018).また電極間の電流の位相は逆位相が有効であり(Miyaguchi et al., Neuoscience letters, 2018),その効果は刺激強度には依存しないことが明らかになった(Miyaguchi et al., Journal of clinical neuroscience, 2019).今後は今回明らかになった経頭蓋交流電流刺激の刺激方法を用いて,軽負荷反復運動課題との併用効果を検証する必要がある.平成29年度の実施計画では,軽負荷反復運動後に生じる運動後抑制期間中の陽極経頭蓋直流電流刺激が一次運動野の興奮性に与える影響を明らかにすることであった.しかしながら,経頭蓋直流電流刺激の効果はバラつきが大きく,安定した効果が得られないため,実験結果の解釈が困難になることや,当初の目的が達成できない可能性が考えられた.そこで近年,新たに注目を集めている経頭蓋交流電流刺激の効果を検討することとした.経頭蓋交流電流刺激は,経頭蓋直流電流刺激よりも安定した効果が得られることが報告されているため,本研究課題においても有用であると考えられた.具体的には,経頭蓋直流電流刺激を介入する際の最適な刺激方法について,刺激部位,刺激周波数について検討した.対象は健常成人20名であった.tACSの刺激強度は1.0 mAとし,刺激周波数は20Hz条件と70Hz条件とした.刺激時間は30秒間とし,1疑似刺激条件,2左一次運動野と右頬部を刺激する条件,3右小脳半球と右頬部を刺激する条件,4左一次運動野と右小脳半球を刺激する条件(M1-小脳条件)の4条件を設定した.各条件介入中に右示指外転運動による視覚追従課題を行い,運動成績を比較した.70Hz条件では,疑似刺激条件における運動成績とM1-小脳条件の運動成績に負の相関関係が認められ(p<0.05,r=-0.455),運動成績が低い被験者ほどM1-小脳刺激により運動機能が改善した.20Hz条件では運動成績の変化は認められなかった.この結果より,一次運動野領域と小脳半球領域を同時に刺激することによって,各領域を単独刺激するよりも効果的に運動機能が向上することが明らかになった.またその効果は20Hzでの刺激よりも70Hzでの刺激で高いことを明らかにした.この研究成果は,現在国際誌へ投稿中である.当初の研究計画は変更となったが,経頭蓋直流電流刺激よりも有用である可能性が高い刺激方法(経頭蓋交流電流刺激)を明らかにすることができた.さらにその効果は運動機能を向上させることを明らかにすることが出来た.これらの理由により,本研究課題の進歩状況はおおむね順調に進展していると判断した.本研究課題は,軽負荷の反復運動後に生じる一次運動野の興奮性低下期間に,一次運動野の興奮性を高める介入を施行することによって,その介入効果が高まるかどうかを検証することを目的とした.我々は健常者9名を対象に,反復運動後に高頻度末梢神経電気刺激を施行し,介入効果が高まるかどうかを検証した.コントロール群は,反復運動をせずに安静にした後,電気刺激を施行する群とした.その結果,コントロール群においては一次運動野の興奮性が増大したものの,反復運動課題後に電気刺激を施行した群では,興奮性増大効果が消失する結果となった.次に我々は,近年注目を集めている非侵襲的脳刺激法である経頭蓋交流電流刺激法を用いて再検証することとした.そこでまずは経頭蓋交流電流刺激の最適な介入方法を検討した.その結果,一次運動野と小脳に対して1 mAの強度および70Hzの周波数で刺激することにより,運動パフォーマンスを向上させる効果があることが明らかになった(Miyaguchi et al., Frontiers in behavioral neuroscience, 2018).また電極間の電流の位相は逆位相が有効であり(Miyaguchi et al., Neuoscience letters, 2018),その効果は刺激強度には依存しないことが明らかになった(Miyaguchi et al., Journal of clinical neuroscience, 2019).今後は今回明らかになった経頭蓋交流電流刺激の刺激方法を用いて,軽負荷反復運動課題との併用効果を検証する必要がある.

我々は,当初の研究計画を変更し,経頭蓋直流電流刺激ではなく,経頭蓋交流電流刺激を使用することとした.そしてその効果は運動機能を向上させることを明らかにすることが出来た.しかしながら未だその根拠を示すことが出来ていない.経頭蓋交流電流刺激は,大脳皮質の神経ネットワークを変調することが報告されているが,本研究課題では,神経ネットワークの変化を検討していない.そのため今後は,経頭蓋交流電流刺激によって神経ネットワークが変化したかどうかを明らかにする予定である.計測データの解析ソフトウェアおよび論文投稿費,英文校正費,計測に必要となる消耗品,書籍購入などに使用する予定である.
メタロ－β－ラクタマーゼ産生薬剤耐性菌を蛍光で捉えるためのプローブ開発

本研究では、メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌を臨床現場で、簡便・迅速に菌を培養することなく1個の菌をそのままでリアルタイム検出できる新規蛍光プローブの開発を目指した。新規に合成した蛍光性セファロスポリンはメタロ-β-ラクタマーゼ(IMP-1)を作用させると蛍光強度の増加が観測された。よって、本蛍光性セファロスポリンはメタロ-β-ラクタマーゼ産生菌を迅速かつ簡便に検出することが期待される。本研究では、既存の方法とはまったく異なりメタローβーラクタマーゼ産生菌をその現場で、簡便・迅速に菌を培養することなく1個の菌をそのままでリアルタイム検出できる新規蛍光プローブの開発を目指した。具体的には、メタローβーラクタマーゼに特異的に結合する化合物をセファロスポリンに結合した蛍光剤を新規に合成し、メタローβーラクタマーゼを産生するグラム陰性細菌を実時間によって視覚化できる蛍光剤プローブを得ることを目的した。平成25年度では合成した蛍光性セファロスポリンがメタローβーラクタマーゼ産生菌と非産生菌を蛍光強度差で判定できるかどうか検討した。実験方法:臨床分離株から単離されたメタローβーラクタマーゼ産生菌(IMP-1型メタローβーラクタマーゼを産生するE. coli株)および非産生菌(E. coli ATCC株)を平板培地で37°Cで一晩培養した。ぞれぞれ1コロニーを採取し、液体LB培地(1.5mL)でOD=0.5になるまで37°Cで培養した。集菌した菌体を蒸留水で3回よく洗い10%メタノール水溶液900μlと10mM蛍光性セファロスポリン100μlを加え30分間インキュベートした。その後、菌体を遠心分離し、上清を取り除きを60%メタノール水溶液で菌体を洗った。最後に60%メタノール水溶液200μlを菌体に加え懸濁させ、その懸濁液1μlをスライドガラスの上にのせ、乾燥しないようにカバーガラスをマニキュアで封入したサンプルを落射型蛍光顕微鏡で観察し、蛍光強度の違いを調べた。蛍光性セファロスポリンは蛍光の退色が速いものの明らかにメタローβーラクタマーゼ産生菌の方が非産生菌に比べ蛍光強度が強いことが分かった。本蛍光性セファロスポリンはメタローβーラクタマーゼ産生菌を迅速、簡便に検出することが期待される。本研究では、既存の方法とはまったく異なり、メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌をその現場で、簡便・迅速に菌を培養することなく1個の菌をそのままでリアルタイム検出できる新規蛍光プローブの開発を目的とし、本酵素を産生する多剤薬剤耐性菌による感染制御を目指す。具体的には、メタロ-β-ラクタマーゼに特異的に結合する蛍光プローブの分子構造を最適化し、メタロ-β-ラクタマーゼを産生する薬剤耐性菌を実時間によって視覚化できる新規な蛍光プローブを得ることを目的とする。平成24年度では、β-ラクタム剤の中間体に蛍光発色団を結合した蛍光剤の合成に成功した。合成した蛍光β-ラクタム剤が菌体内のメタロ-β-ラクタマーゼと結合して蛍光発光し、外部からある一定の強度で菌の蛍光発光が捉えられるかを検証する必要がある。そこで、メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌の培養を行った後、この菌体に合成した蛍光剤を溶かした緩衝液で数分間インキュベートして蛍光染色を行った。蛍光顕微鏡による観察から、メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌の蛍光発光が認められた。現在、コントロール実験としてメタロ-β-ラクタマーゼを産生しない菌について検討中である。本研究では1個の菌を高感度かつ定量的にリアルタイムで検出するシステムを構築しようとする点においても独創的である。本法は新しい臨床検査システム開発への重要な知見を与えるだけでなく、社会的貢献性の高い研究であると言える。平成24年度の具体的な研究計画では、新規メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌を検出するための蛍光検出剤を合成し、その蛍光剤のメタロ-β-ラクタマーゼ産生菌の蛍光発光を観察することであった。上述したように新規な蛍光β-ラクタム剤の合成を行い、メタロ-β-ラクタマーゼ産生菌を蛍光法で捉えることに成功した。この理由により、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成25年度では、蛍光β-ラクタム剤がメタロ-β-ラクタマーゼ産生菌と非産生菌を蛍光強度差で判別できるかを明らかにすることである。次にメタロ-β-ラクタマーゼを産生する臨床株のグラム陰性菌の菌体の蛍光発光の確認と実証データの蓄積を行う予定である。得られた知見を基に平成24年度に合成した蛍光検出剤の分子構造の改良を行い、最適化を図る。

物品費:化合物の最適化と菌の培養のために合成系ならびに生物系試薬類の購入に充てる。旅費:国内旅費としては研究協力者との研究打合せと実験(名古屋大学, 2日間を23回程度)のための旅費を計上した。その他:投稿論文のための英文校閲ならびに投稿料も計上する。
映像信号の解読防止と観察領域の限定を可能にする偏光式セキュアディスプレイ

本研究の目的は,映像信号を暗号化すると同時に観察領域の限定を可能にする情報表示のセキュリティ技術(セキュアディスプレイ)を偏光演算により実現することである.2枚の液晶ディスプレイパネルを積層した構造で偏光演算によるセキュアディスプレイを実現した.光の3原色である赤・緑・青の各色に対して1画素単位でカラー画像を暗号化する偏光暗号アルゴリズムを構築し,偏光演算による画像の復号と観察領域の限定を実証した.本研究の目的は,映像信号を暗号化すると同時に観察領域の限定を可能にする情報表示のセキュリティ技術(セキュアディスプレイ)を偏光演算により実現することである.2枚の液晶ディスプレイパネルを積層した構造で偏光演算によるセキュアディスプレイを実現した.光の3原色である赤・緑・青の各色に対して1画素単位でカラー画像を暗号化する偏光暗号アルゴリズムを構築し,偏光演算による画像の復号と観察領域の限定を実証した.本研究の目的は,映像信号を暗号化すると同時に観察領域の限定を可能にする情報表示のセキュリティ技術(セキュアディスプレイ)を偏光演算により実現することである.偏光を用いることで,1画素単位で多階調を表現できるメリットがある.最終的にはカラー画像を表示できるセキュアディスプレイのプロトタイプを実現する.第1の達成目標は多階調画像に対する偏光演算アルゴリズムを明らかにすることである.第2の達成目標は,赤・緑・青の各色に対して多階調をもつカラー画像の暗号化アルゴリズムを構築し,偏光演算による復号と観察領域の限定を実証することである.本年度は第1の目標を達成した.すなわち,偏光演算型ディスプレイの製作と多譜調グレイスケール暗号の実現を行った.まず,液晶パネルの積層により,偏光面の回転角度による演算結果を示すディスプレイを製作した.偏光演算型ディスプレイは,背景側液晶(観察者側の偏光フィルムが取り除かれた液晶ディスプレイ)の前に,前景側液晶(バックライトおよびバックライト側の偏光フィルムが取り除かれた液晶ディスプレイ)が設置された構成である.さらに,偏光演算に基づく視覚復号型暗号の構築:積層された液晶パネルを透過後の偏光状態により,背景側液晶パネルと前景側液晶パネルによる偏光回転角度の和を調節することで,多階調グレイスケール表示を可能とする暗号対を構築した.復号実験により,観察領域の限定を実証した.以上,まとめると,従来は空間分割による強度変調で行われていた視覚復号型暗号を偏光変調により実現するアルゴリズムと実証プロトタイプを構築した.映像信号を暗号化すると同時に観察領域の限定を可能にする情報表示のセキュリティ技術(セキュアディスプレイ)を偏光演算により実現することを本研究の目的として,カラー画像を表示できるセキュアディスプレイのプロトタイプを実現した.偏光を用いることで, 1画素単位でカラー画像を暗号化できるメリットがある.第2年度となる本年度には,カラー画像を構成する三原色である赤・緑・青の各色に対してカラー画像の暗号化アルゴリズムを構築し,偏光演算による復号と観察領域の限定を実証した.表面ならびに背面の偏光フィルムを剥離した液晶ディスプレイパネルを2枚, 1cmの間隔を設けて,積層することで偏光演算型ディスプレイを構成した.偏光演算型ディスプレイに対して,カラー画像を表示するための偏光式視覚復号型暗号アルゴリズムを構築した.赤・緑・青の3原色に対して乱数に基づく鍵情報により,カラーの秘密画像が後面の液晶ディスプレイパネル向けの表示画像と前面の液晶ディスプレイパネル向けの表示画像に符号化される.それぞれの表示画像は色つきのランダムドット状の見かけであり,暗号化がなされている.液晶ディスプレイパネルは通常は1枚による偏光変調に用いられるため,積層時には波長分散による着色が課題であった.これに対して,偏光演算に用いられる2枚の液晶ディスプレイパネルの間に半波長の位相差をもつフィルムを挿入することで,偏光演算のロジックを反転させることが可能とわかった.実験の結果,波長分散が主原因である復号結果の着色の防止に成功した.偏光演算型ディスプレイを用いたカラー表示を行い,再現されたスペクトル分布を分光器で測定することで,位相差フィルムによる着色の補正が達成されたことを示した.表示画像の画素ピッチの拡大と縮小により,観察空間を限定した.
勧修寺聖教・文書の調査と諸寺院間交流の研究

本研究では、諸分野の研究者が共同で勧修寺に現存する聖教・文書の調査を進めるとともに、勧修寺を中心に諸寺院間交流という共通テーマを掲げて、研究を行うことが目的である。勧修寺現蔵の聖教と中世文書の目録を完成させ、諸寺院間交流をめぐる諸論考をまとめることができ、本研究の目的は十分に達成されたと考える。諸分野の研究者が共同で勧修寺に現存する聖教・文書(除、近世文書)の調査を進めるとともに、勧修寺を中心に諸寺院間交流という共通テーマを掲げて、研究を行うことが目的である。研究を進める視座としては、社会や時代との関わりを重視する歴史学の方法を採用する。具体的な目標は次の3点である。(1)勧修寺に現存する聖教および中世文書の悉皆調査を行い、最終年度には、聖教・文書目録を完成させる。また、全史料の写真撮影を行い、史料の保全を図る。(2)勧修寺の調査成果を踏まえ、諸寺院の間での宗教的・社会的交流をテーマに、本研究グループに属する諸分野の研究者が議論を重ね、新たな宗教史像の構築を目指す。その成果は最終年度に刊行する報告書に掲載する。(3)リサーチ・アシスタント(R A)を採用し、聖教・文書を専門的に扱うことができる若手研究者を養成する。以下、具体的な研究計画毎に本年度の実績を報告する。(1)勧修寺に現存する聖教および中世文書の悉皆調査、目録作成および写真撮影。まず、研究組織の構成員全員による会合を実施し、本年度及び最終的な調査・研究計画を確定し、調査に必要な機材などを揃えた。そして、勧修寺での聖教・文書の調査を3回(夏・冬・春の授業休暇時)、計15日間行い、調書の作成、写真撮影を進めた。調書は順次データベース化を進めており、作業は順調に進んでいる。また、江戸中期、勧修寺に所蔵されていた資料群の目録である「勧修寺大経蔵目録」の分析を進め、現蔵資料との関係や旧蔵資料の調査を行った。特に、高野山大学図書館所蔵光明院文庫には勧修寺旧蔵資料が多数保管されており、高野山大学での調査を計3回、9日間実施し、その成果に基づき「勧修寺大経蔵目録」との対比を進めつつある。(2)勧修寺の調査成果を踏まえ、諸寺院の間での宗教的・社会的交流をテーマに研究を進める。勧修寺での調査毎に研究会を実施し、研究組織構成員が研究発表を行い、議論をした。その成果は近刊予定の『勧修寺論輯』3号に掲載される。(3)聖教・文書を専門的に扱うことができる若手研究者の養成。リサーチ・アシスタント(RA)を2名採用した。RAは調査・研究活動の補助を行うととに、本研究課題に則した研究テーマを設定し、研究を進めている。また、勧修寺での調査には、大学院生などの協力を得ており、RA・院生にとっては原史料に接しつつ、調査技術を習得する貴重な場となっている。以上、調査・研究活動は順調に進行しており、成果も着実に上がりつつある。(1)勧修寺現蔵の聖教・中世文書の悉皆調査、目録作成、写真撮影および勧修寺旧蔵史料の調査研究組織構成員全員による会合を開き、前年度の成果・課題を踏まえ、本年度の調査・研究計画を確定した。勧修寺での聖教・文書調査は夏・春の2回計10日間行い、聖教・文書目録の作成、写真撮影を行った。目録は順次データベース化を進め、調査では入力済分の校正に入り、最終年度までの目録完成に向け、順調に作業が進捗している。また、前年度に引き続き、高野山大学図書館所蔵光明院文庫聖教の調査を3日間実施し、勧修寺旧蔵史料の全体像の解明を進めている。(2)勧修寺での調査成果を踏まえ、諸寺院間での宗教的・社会的交流をテーマとする研究の遂行勧修寺での調査毎に研究会を実施し、研究組織構成員が研究発表を行い、議論を深めた。昨年度からの研究成果を収めた、『勧修寺論輯』3・4号を刊行することができた。今後も研究成果報告を順次刊行する予定である。(3)聖教・文書を専門的に扱うことができる若手研究者の養成リサーチ・アシスタント(RA)を2名採用し、調査・研究活動の補助を依頼するとともに、RAAは本研究課題に則した研究を進めている。

以上、調査・研究活動は順調に進行しており、成果も着実に上がりつつある。本研究では、諸分野の研究者が共同で勧修寺に現存する聖教・文書の調査を進めるとともに、勧修寺を中心に諸寺院間交流という共通テーマを掲げて、研究を行うことが目的である。以下、具体的な研究計画毎に本年度の実績を報告する。(1)勧修寺現蔵の聖教・中世文書の悉皆調査、目録作成、写真撮影および勧修寺旧蔵史料の調査勧修寺での史料調査は夏・冬・春の3回計15日間実施するとともに、目録の校正作業のための調査を2・3月に計4日間行った。調書はすでにすべて取り終え、そのデータ入力もほぼ完了しつつあり、現在は目録データベースの校正作業を進めている。また、写真撮影も順調に進んでいる。さらに、勧修寺旧蔵史料の全体像を解明するために、今年度は京都府立総合資料館架蔵の東寺観智院聖教写真を確認する作業を行った。(2)勧修寺での調査成果を踏まえ、諸寺院間での宗教的・社会的交流をテーマとする研究の遂行勧修寺での調査毎に研究会を実施し、研究組織構成員が研究発表を行い、議論を深めた。今年度の研究成果として『勧修寺論輯』5号を刊行すべく、準備を進めている。(3)聖教・文書を専門的に扱うことができる若手研究者の養成リサーチ・アシスタント(RA)を2名採用し、調査・研究活動の補助を依頼するとともに、RAAは本研究課題に則した研究を進めている。また、勧修寺での調査には、大学院生などの協力を得ており、RA・院生にとっては原史料に接しつつ、調査技術を習得する貴重な場となっている。以上、調査・研究活動は順調に進行しており、最終年度の成果報告にむけて、作業を進めていきたいと考える。本研究では、研究協力者を含めた諸分野の研究者が共同で勧修寺に現存する聖教・文書の調査を進めるとともに、勧修寺を中心に諸寺院間交流という共通テーマを掲げて、研究を行うことが目的である。本年度は本研究の最終年度にあたり、当初の目標を達成するとともに、その成果を報告書として刊行することが課題であり、それを達成することができた。以下、本年度の実績を具体的に記す。(1)勧修寺現蔵の聖教と中世文書の目録の完成両者の目録を完成することができた。報告書には、中世文書の目録はすべて、聖教目録は膨大な量になるため、勧修寺聖教の特質が分かり易い箱を中心に掲載した。(2)勧修寺現蔵史料と旧蔵史料との対照江戸中期に作成された「勧修寺大経蔵目録」に掲載されている聖教・文書1点1点が現在、勧修寺に現蔵しているかどうかを確認し、ないものについては可能な範囲で現蔵先を明らかにした。そして、「勧修寺大経蔵目録」の記載順に、対照表を作成し、報告書に掲載した。(3)勘修寺での調査成果を踏まえた諸寺院間交流の研究研究協力者を含めた研究論文・史料紹介を報告書に掲載した。以上より、これまで知られていなかった勧修寺現蔵の聖教と中世文書の全貌が明らかになるとともに、明治初年に勧修寺が一時廃寺になるまで、勧修寺にあった史料が、現在、どこに保管されているのか、その全体像を示した。そして、かかる調査成果を踏まえ、諸研究論文では、勧修寺を拠点とした諸寺院間交流を解明することができた。これは単に一寺院の個別研究にとどまらない。勧修寺は真言小野流の拠点寺院のひとつであり、本研究によって明になった事実は、他の密教寺院を考察するさいの大きな手引きになるものと考える。
「帝国日本」における若者の政治運動に関する比較史的研究―「中央」「地域」「外地」

本研究は、近代日本における若者の政治運動を、「地域」(地域青年党運動)と「帝国」(台湾議会設置請願運動)という観点から捉え直し、「中央」(「院外青年」運動)に関する知見との総合を図ることを目的として遂行された。具体的には、地域青年党運動に関する研究を〈基幹的研究〉、台湾議会設置請願運動に関する研究を〈発展的研究〉と位置づけ、前者については事例研究を、後者については文献調査を主として行った。それによって、前者については、1924年の総選挙前後に活動が活発化していたことが明らかとなった。また後者については、主要な先行研究の調査を終え、植民地期朝鮮を対象とした博士論文の翻訳も行うことができた。〔研究目的〕本研究の目的は、近代日本における若者の政治運動を、「地域」(地域青年党運動)と「帝国」(植民地台湾における議会設置請願運動)、いわばミクロとマクロの観点から捉え直し、「中央」(「院外青年」運動)に関する知見との総合を図ることにある。〔研究方法〕地域青年党運動研究を〈基幹的研究〉、台湾議会設置請願運動研究を〈発展的研究〉とそれぞれ位置づけ、さらに前者を、1文献調査(先行研究・自治体史からの事例抽出)と2事例研究(日本海青年党連盟に関する資料収集)に、後者を、1文献調査(研究史整理)と2史料状況把握にそれぞれ細分化して研究を進める。平成25年度は、〈基幹的研究〉に集中して取り組むこととした。〔研究成果〕〈基幹的研究〉の1については、先行研究の収集・調査をほぼ完了した。それによって、さらなる事例の発掘に努めるべきだとする立場と、各事例を総合すべき段階に達しているとする立場との併存的研究状況をあらためて確認することができた。ただし、自治体史からの事例抽出については、作業が緒に就いたばかりである。この課題については、事例研究のための準備作業という短期的課題としてではなく、それと並行して行う長期的課題として位置づけ直す必要があると考えている。〈基幹的研究〉の2については、石川県(金沢市)において集中的な資料調査を行う予定であったが、博士学位請求論文の執筆のため、すでに収集済みであった資料の解読を代替的に行うこととした(また、熊本県において資料の所在調査を行った)。それによって、愛媛県における地域青年党の活発な運動実態が明らかとなり、日本海青年党連盟とともに、今後の研究対象に加えることを検討している。なお、資料調査のための予算は、上記の事情により、〈発展的研究〉のための参考資料として、植民地期朝鮮における「青年」概念の変遷を追った博士論文(ハングル)の翻訳費に充当した。〔研究目的〕本研究の目的は、近代日本における若者の政治運動を、「地域」(地域青年党運動)と「帝国」(植民地期台湾における議会設置請願運動)、いわばミクロとマクロの観点から捉え直し、「中央」(「院外青年」運動)に関する知見との総合を図ることにあった。〔研究方法〕上記のうち、地域青年党運動に関する研究を〈基幹的研究〉、台湾議会設置運動に関する研究を〈発展的研究〉とそれぞれ位置づけ、さらに前者を、1文献調査(先行研究・自治体史等からの事例の抽出作業)と2事例研究に、後者を、1文献調査(研究史整理)と2史料状況把握にそれぞれ細分化して研究を進めた。平成26年度は、なかでも〈基幹的研究〉の2、〈発展的研究〉の12に取り組んだ。〔研究成果〕地域青年党運動の事例研究としては、平成25年度の調査によって盛んな活動実態が明らかとなった愛媛県を対象として、二度の史料調査を行った。具体的には、大正期昭和初期に行われた衆議院議員総選挙(第12回第16回)に際して、地域青年党の活動がどのように報道されていたのかを、党派を異にした複数の地方紙を悉皆調査することで確認した。その結果、特に第15回総選挙(1924年)において、地域青年党の簇生・運動が際立っていたことが明らかとなった。また、この事例調査とは別に、当初の計画において調査対象としていた日本海青年党連盟(特に石川県地域)について、先行研究の調査と史料状況の確認を行い、今後の調査の基盤を整えることもできた。台湾議会設置運動については、主要先行研究の調査を終え、現在、史料状況の把握を進めているところである。それと関連して、平成25年度に翻訳を委託した植民地期朝鮮における「青年」概念の変遷を扱った博士論文についても、同様に検討を進めている。日本史博士学位請求論文の執筆にエフォートを割いたため、その後の発展的研究として構想された本研究課題の進捗状況は、当初の想定よりもやや遅れている。しかし既述の通り、特に〈基幹的研究〉の2については、代替的措置によって、当初想定していなかった新たな知見を得ることができた。博士学位請求論文の審査は近く終了する見込みであり、平成26年度はより多くのエフォートを本研究課題に割くことができる。

また、〈基幹的研究〉の1(自治体史からの事例抽出)は長期的課題として据え置き、2の事例研究のための資料調査に万全を期すこととしたい。その上で、当初計画通り、〈発展的研究〉(文献調査と史料状況把握)を並行的にスタートさせる。つまり、〈基幹的研究〉は短期集中型の資料調査(複数回)、〈発展的研究〉は通年継続型の文献調査、という段取りをもって本研究課題の推進を図る予定である。
短パルス自由電子レーザーによる非熱ナノ加工の基礎研究

本研究では、ピコ秒パルスを持った高輝度の自由電子レーザーを利用して、原子炉や燃料集合体等の大型構造体の非熱解体技術への適用性を実験的に調べた。軽水炉用燃料被覆管材料であるジルカロイ4等を用いて、市販最新鋭レーザーと切削形状を比較した結果、これら原子炉材料の効率的(狭切削幅)非熱プロセスが実現可能であることを示した。また、ナノ秒パルスレーザーを用い、加工切削形状へ与える基礎的な条件を確認し、厚肉構造材を加工するために必要なレーザー光および導光のための光学系が備えるべき条件を実験的に確認した。従来のレーザー切断法ではレーザーを高密度熱源として利用し、空気や酸素ガスなどのアシストガスを吹き付け、燃焼させて切断するので、この方法では厚い材料を幅狭く切断加工することは非常に困難である。原理的に新規な方法として、近赤外自由電子レーザー(FEL)による高強度で高品質なレーザー光を非常に短いパルスで照射すると、材料表面近くを急速に加熱できる。これによれば、表面からの急速な昇華によって素材の表面を深く掘り込み、ひいては切断することが可能であるが、種々の加工に適用するには基礎研究を行う必要がある。この方法では、光ビームの直径で加工されるので、極小ビームに収束すれば極めて狭い幅で加工切断ができる。また光は直進するので、狭く深く切ることができる。この実験研究を大阪大学の自由電子レーザー装置と日本原子力研究開発機構の装置を駆使して進める。これより高汚染高放射化した炉容器等大型構造物の切断にて、放射性物質の飛散抑制と、二次生成物の極限までの低減を可能とする新しい切断加工技術の実現を目指すことができる。平均出力が1-10kWであるファイバーレーザーや炭酸ガスレーザー等のCWレーザーとERL-FELなどの超高ピーク出力レーザーの差異を比較した。ERL-FELはGW級超高ピークでkW級高平均出力が可能なレーザーである。液層と固相の発生がないので非熱的でも熱的影響がでても直接短時間で昇華する高ピーク出力レーザーはレーザー加工に伴う新たな残留応力発生がない。このため新しいカテゴリーの高品質で高精度の加工が可能と考えられる。いままで不可能か困難だった原子炉解体など重工業への応用は可能と考えられ、今までの酸素や窒素などのアシストガスの役割が大きく異なる。またアスシストガスなしでの歩留まりのよい、適用が容易な加工体系が期待される。このERL-FELなどを用いた加工プロセスの詳細な機構は、今後明らかにできると期待される。JAEA,JLABのERL-FELを用いた超高ピーク出力レーザーによる剥離切断溶接など実験を行い、X線回折による応力分布、電顕観察、硬度測定、計算機シュミレーションなどを進め、これらの事象の詳細調査を継続した。加速器を基本とし、市販最新鋭レーザーより6桁高いピーク出力を持つ高スペクトル輝度光源であるFEL(自由電子レーザー)を利用した原子炉や核燃料集合体等、大型構造体の非熱的一括遠隔解体・微細断技術への適用性を実験的に調べた。PWR用燃料被覆管材料であるジルカロイ4等を用いて高スペクトル輝度ピコ秒パルスプロセスの有効性を検証した結果、従来型の近傍波長加工用レーザーに比べ、10倍以上低い照射強度で原子炉材料の効率的(狭切削幅)非熱プロセスが実現可能であることが分かった。即ち、従来の>10kW級加工用レーザーを用いたプロセスに比べ、画期的に優れた効率を持ち、放射性廃棄物の低減にも極めて有効であることを確認した。また、ビームパラメータ積が優れたFELでも厚手材料の効率的な微細切断加工を実現するには可変焦点光学系を準備することが望ましい(出口側焦点でも比較的優れた切削均一性を維持可能)ことを明らかにした。さらに、SUS304やタングステン等、複数の試料に対する照射試験を実施した結果、高度な非熱処理を実施するには、対象となる材料の融点を考慮したパルス波形制御技術の最適化が必要であることが分かった。その他、プルーム(昇華粒子流)と照射ビームとの相互作用に注目した非熱プロセスモデルを構築した。しかしながら、予測精度の向上には高速度カメラを用いたアブレーション計測の結果等を援用する必要があると考えられる。今後は、FELピーク出力の増大と音響光学素子等を用いた実効照射パルス数制御に加え、非熱プロセスの波長依存性(短波長側有利?)を調べるとともに、酸化の防止や残渣処理を目的としたガス噴射技術の最適化を目指した研究を実施する予定である。FEL(自由電子レーザー)は加速器を基本とし、市販最新鋭レーザーより6桁高いピーク出力を持つ高スペクトル輝度光源である。昨年度、PWR用燃料被覆管材料であるジルカロイ4等を用いて高スペクトル輝度ピコ秒パルスプロセスの有効性を検証した結果、従来型の近傍波長加工用レーザーに比べ、10倍以上低い照射強度で原子炉材料の効率的(狭切削幅)非熱プロセスが実現可能であることが分かった。

非熱プロセス効果を評価するため、市販Nd : YAGレーザーの基本波(1064nm)および2倍高調波(532nm)を用いてレーザー照射点における材料(SUS304、ジルカロイ4など)の温度変化およびレーザー誘起による衝撃波を計測し、レーザー照射時の材料表面の現象について考察した。材料表面の温度上昇には波長依存、すなわち材料の吸収特性が大きくかかわっていることが明らかとなった。また、衝撃波を計測することにより、材料内部の現象を予測できることが分かった。今後は、数値計算によりレーザー照射時の材料表面の温度分布のシミュレートに加え、衝撃波計測結果を援用するため、高速度カメラを用いたアブレーション計測を行う。また、赤外光および可視光による切削効率の違いがみられたことから、FELを用いた波長依存性を調べる。さらに、最終年度においてFELの光学系を構築するとともに、材料の酸化防止や残渣処理を目的としたFELによる非熱プロセスを目指した研究を実施する予定である。大阪大学の自由電子レーザーは、強力な近赤外レーザー光源である。この光はパルス幅が5ps以下と非常に短く、先頭値が高く、波長可変性に優れるなど、非熱加工に適した特性を有する。昨年度までに加速器側の整備を進め、実際にステンレス、ジルカロイ、木材などの素材を加工する実験を行って、比熱加工に適した光性能と、光学系の基礎データ、切断加工のための条件を実証した。本年度は光学系が切断々面形状に与える効果を更に詳しく調べることとし、ビームを焦点深度が深く、同時に直径をできるだけ小さくできるような光学系の試験を行うために、Nd:YAGレーザーも使用して、光を絞るためのレンズ系の焦点距離と表面熱負荷の影響を中心に実験を進めた。その結果、レンズの焦点距離を長くとることによって、表面からの切削加工断面が幅狭く且つ深く掘削加工できることが実験的に確認された。また加工中の構造材を、加工部分から少し離れた個所から超音波測定することによって、加工中の表面状態をリアルタイムで判別するための原理検証実験と基礎的な実験データを取得できた。また光を収束すると電界強度が上がり大気圧プラズマが生成され、プラズマの屈折によってレーザー光が散逸されるので、プラズマ生成を避ける必要があることが実験として確認された。大気圧プラズマの生成はレーザーパルスの持続時間と電界強度で決まり、その点での短パルスレーザーの優位性が示された。またレーザー光の素材表面での反射率を計測し、あるがままの表面状態にても清純表面での評価値とオーダー的に一致することを実験的に確認した。以上、光学系が加工掘削形状へ与える基礎的な条件を確認することができ、厚い構造材を幅狭く深く加工するためにレーザー光およびその導光のための光学系が備えるべき条件が実験的に確認された。
榊原文書の芸能記録データベース化の研究

近世を代表する芸能、歌舞伎・人形浄瑠璃についての資料は、元禄期以前は、大名家の日記類が貴重な記録を提供してくれている、新潟県上越市の上越市立図書館に所蔵される高田藩榊原家の文書には、貴重な観劇記録が頻出するが、学界には未紹介であった。そこで、本研究では次の調査、研究をおこなった。1.上越市立図書館をおとずれ、原本「日記」を閲読。慶安3年(1650)より元禄16年(1703)の藩政日記66冊の通読を終了。2.この66冊より、歌舞伎・浄瑠璃および能の観劇記事を拾いだし、「翻刻ノート」を作成した。3.「翻刻ノート」によってコンピュータに入力するためのデータシートの仕様を検討・試作した。4.「翻刻ノート」をもとに、原本より関係部分103枚の写真撮影をおこなった。5.上記と平行し、榊原文書と比較研究上重要な、青森県弘前市立図書館蔵の「弘前藩庁日記」の調査をおこなった。上記の過程において、次の成果が得られた。1.歌舞伎・浄瑠璃の上演記録88点を得ることができた。これは近世演劇研究において全て新資料である。とくにこの時期の歌舞伎・浄瑠璃に多くの新演目を加えることができたのは、今後の研究に資するところが大きい。2.能の上演記録に関係する記事、約450点を得ることができた。大名家の芸能上演の頻繁さを証する資料であるとともに、近世能楽史の重要な資料に入鍬できた。3.大名家の芸能上演記録データベース作成のための、データを大幅に増やすことができた。近世を代表する芸能、歌舞伎・人形浄瑠璃についての資料は、元禄期以前は、大名家の日記類が貴重な記録を提供してくれている。新潟県上越市の上越市立図書館に所蔵される高田藩榊原家の文書には、貴重な観劇記録が頻出するが、学界には未紹介であった。