hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化物半導体表面の光誘起電子輸送現象の研究

強相関物理や光触媒化学として重要な酸化物半導体表面における電子構造及びキャリアダイナミクスを高分解能角度分解光電子分光とSPring-8 BL07LSUにて開発した時間分解光電子分光で調べた。SrTiO3やZnOの表面は水素吸着や表面欠陥の導入で表面金属化でき、比較的強い電子相関もあった。キャリアダイナミクスは表面光起電力の発生とその緩和過程から研究をした。光触媒のTiO2結晶のナノ粒子ではアナターゼ型構造の方がルチル型よりも光触媒活性が高いことが知られ、その光励起キャリアの寿命を評価したところ前者は後者に比べて約10倍長かった。これは光触媒活性を直接説明する結果である。酸化物半導体表面/界面に光を照射すると起電力が発生し、ある緩和時間を経て元の平衡状態へと戻る。本研究では時間分解光電子分光システムを構築し、この一連の電子状態変化をリアルタイムで追跡することで太陽電池や光触媒反応などを支配するキャリアのダイナミクスを調べる。昨年度までに本グループにおいてフェムト秒パルスレーザーと高輝度放射光を組み合わせた時間分解光電子分光システムがSPring-8 BL07LSUにおいて完成し、目標の装置性能での安定かつ再現性の良い時分割測定が可能となった。本年度は光触媒材料として重要なストロンチウムチタン酸化物(SrTiO3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO2)といった酸化物結晶の表面について、その光起電力効果の緩和過程における一連の時間分解光電子分光実験を行った。各系の時間変化を捉えることに成功し、さらに入射光の強度や時間に対して各表面系は複雑な電子状態変化をすることを観測した。そこでその解釈を正しく行うために、代表的な半導体のモデル系であるシリコンの表面での時間分解光電子分光実験も行った。シリコン表面上への金属吸着によって表面の電子構造を系統的に制御し、そしてその緩和過程を追跡した結果、機構メカニズムの全貌が明らかとなった。シリコン表面についての研究成果は、論文にまとめられ現在国際ジャーナルに投稿中である。また酸化物表面におけるキャリアダイナミクスについては、シリコン表面の結果から構築した機構モデルを元にその解析を進めている。ストロンチウムチタン酸化物(SrTiO3),酸化亜鉛(ZnO),酸化チタン(TiO2)などの酸化物半導体結晶は相関電子系の物性物理研究として注目されるだけでなく光触媒反応を起こすものもあり、化学の分野においてもこれまでその研究が精力的に行われ、近年では環境及びエネルギー問題解決の糸口とされている。光触媒反応は固体表面で化学反応が進行するため、光照射で結晶内部に発生した電子とホールの輸送及び寿命は化学反応効率を決める大事な要因である。このように酸化物半導体表面近傍のキャリア移動の研究は最近特に重要性を増してきているが、その電子特性及び光照射に伴う表面キャリアの動的過程はほとんど何も分かっていなかった。本研究では物質の電子状態と化学状態を直接観測することができる光電子分光の時間分解実験を元に、太陽電池や光触媒反応などを支配する光励起キャリアのダイナミクスを調べてきた。実験は主にSPring-8放射光施設ビームラインBL07LSUにて実施された。フェムト秒パルス赤外可視光線レーザーと高輝度軟X線放射光を組み合わせたポンプープローブ法により、ピコ秒マイクロ秒時間分解光電子分光実験が行われ、これまでSrTiO3, ZnO, TiO2の各電子状態の光励起後の動的変化をリアルタイムで追跡することに成功した。これら酸化物表面におけるキャリアの時間変化は複雑であり、その正しい理解のために代表的な半導体であるシリコン(Si)結晶の表面を理想系としてそのダイナミクスも調べた。そして後者の研究を通じてキャリアの動的モデルが構築され、それを元に酸化物半導体表面の動的過程の具体的な解析が可能となった。そしてそれぞれの酸化物r表面のキャリアダイナミクスが明らかとなり、特にTiO2表面については光触媒反応活性と直接関わると考えられる光励起キャリアの寿命を具体的に知る事ができた。本年度は理論計算で表面金属化が予測されていた水素終端SrTiO3表面について、その実証実験を行った。国内外の放射光施設にて行われた光電子分光測定の結果、SrTiO3清浄表面の電子構造は絶縁体的であったが水素吸着表面では金属バンドが観測された。この金属的な電子状態は表面近傍のバンド湾曲効果によってSrTiO3結晶のバルク伝導帯がフェルミ準位を横切ることで発生することが分かった。

SrTiO3の伝導帯中の電子間には比較的大きな電子相関効果があり、光電子スペクトルにおいてそれに起因する状態も観測された。この表面金属化は、表面電子輸送実験において水素吸着に伴う表面電気伝導率の上昇としても確認された。酸化物表面における絶縁体-金属転移は珍しく、今後エレクトロニクスへの応用も期待された。本研究成果はPhysical ReviewLetters誌にて公表した。一方、本グループが開発中の時間分解光電子分光システムが今年度完成に至った。目標の装置性能を達成し、安定かつ再現性の良い時分割測定が可能となった。金属的な水素吸着SrTiO3表面は光起電力効果で絶縁体になることが予想され、表面における光誘起電気スイッチングへの応用が期待される。本年度は我々のシステムを用いた時間分解測定の予備実験も開始された。代表的な酸化物であるSrTiO3だけでなくTiO2やZnOなどの結晶表面の時間分解光電子分光測定に成功した。また代表的な半導体であるシリコンでの実験も実施でき、キャリアダイナミクスのモデル構築も着々と進んでいるから。今年度、目標としていた1.SrTiO3表面水素吸着による金属化の観測、2.時間分解光電子分光システムの完成、に至り、さらにそれぞれの論文を年度内に公表できたから。本研究課題は順調に進んでいる。今後も予定通り行う。本研究課題は予定通りに進んでいる。今後も申請書の計画通りに研究を行う。酸化物表面の時間分解光電子分光測定などを行う予定である。本研究計画も予定通り遂行され、酸化物表面に対する時間分解データを着々と収集している。一方で、本プロジェクトを通じて、この複雑な表面系におけるキャリアダイナミクスを満足に説明するモデルが現代科学では不足していることを痛感した。そこで次年度は国内外の動的現象を専門とする理論家や時間分解光電子分光の実験家と綿密な議論を行い、今後の太陽電池や光触媒の材料設計に役立つキャリアダイナミクスモデルを本プロジェクトの成果として構築する。研究費はどの議論をするための旅費、そして立証実験のための装置改造に使用する予定である。本研究では、50万円以上の高額物品の購入は予定していない。これまでと同様に真空部品や光学部品を装置改良に応じて購入していく。
声帯振動特性に着目した飲酒による音声特性の変化

1実験の目的:本研究の目的は「飲酒時」と「非飲酒時」における音声を収録し,声帯振動特性を分析・比較することで音声鑑定が可能かどうか,検討を行うことである。2実験概要:倫理審査承認及び実験参加者の実験協力意思確認後, a群については1時期, b群については2時期(3ヶ月後再録音)で,「飲酒時」と「非飲酒時」の音声を収録した。また,このとき飲酒の度合いを確認するため,呼気中及び唾液中アルコール濃度を測定する。さらに,コントロール群として水などを摂取した場合の飲水前後についても比較した(水などの摂取量もアルコールを摂取した場合と同量,同条件)。実験条件は次のとおりである。○(a群) 1回の収録における飲酒量:アルコール度数5%のアルコールで,体重1kgあたりのアルコール濃度0.67gとなる量を30分で摂取し, 30分待機(B群)1回の収録における飲酒量: a群と同量を1時間で摂取(待機時間なし)○音声収録のタイミング(a, b群共通) :飲酒前飲酒から1時間後3データ分析・比較:「飲酒時」と「非飲酒時」の音声について分析に用いる特徴量は, FO,ジッタ(声の高さのゆらぎ),シマ(声の強さのゆらぎ), HNR(声の調波成分のゆらぎ)とした。結果, FO, HNRについては飲酒前後で変化が認められた(t検定による有意差あり)。なお, a群, b群及び時期差についての差違は認められなかった。4研究の目的に対する検討:「飲酒時」と「非飲酒時」の音声について,声帯特性は有意に変化すると認められた。5今後の課題:個人差による外れ値の扱いなどの検討のために,母集団をさらに増やした上での検討をしたい。
静脈麻酔薬における抗酸化作用の性格付けによる新規麻酔薬選択基準の確立

ヒドロキシルラジカル(HO^・)やスーパーオキシド(O_2^<・->)といった活性酸素種(Reactive oxygen species ; ROS)は,さまざまな病態に関連することが知られている。ミダゾラムは一般的な静脈麻酔薬であるがROSに対する直接的な効果については明らかになっていない。電子スピン共鳴法を用いてミダゾラムのROSに対する作用を検討した結果,高濃度でHO^・とO_2^<・->を消去した(それぞれ>4.6mM,>1.5mM)。臨床で用いられている静脈麻酔薬には,われわれが過去に検討を行ったプロポフォールのほかに,バルビツレート系,ベンゾジアゼピン系,鎮痛薬として用いるオビオイドなどがある。われわれはすでに,プロポフォールとプロフォール製剤に含まれるvehicleは直接的に反応性の高いHO^・を消去し,プロポフォール麻酔により脳内酸化ストレスの高いモデルである脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(SHRSP)の脳内酸化ストレスが抑制されるという知見を報告した(Kobayashi et al.Anesthesiology,109:426-35,2008)。本年度は,とくに歯科における精神鎮静法においてプロポフォールと頻繁に併用するベンゾジアゼピン系のミダゾラム,フルニトラゼパム,ジアゼパムを研究対象とした。これらの精神鎮静薬の抗酸化作用の評価は,フリーラジカルを唯一直接的に検出可能な電子スピン共鳴(ESR)法を用いて行った。活性酸素種の中で代表的なO 2^<・->と,反応性の高いことで知られるHO^・に対するこれら精神鎮静薬の消去活性をin vitroX-band ESR法を用いて評価した。本研究により,ミダゾラムはHO^・,O2^<・->を濃度依存的に消去し,抗酸化作用を有することをESR法を用いて初めて直接的に確認した。特にプロポフォールにはみられないO 2^<・->消去活性は歯科の精神鎮静法において,プロポフォールと併用することで付加的な抗酸化作用が期待できる。次年度は実際に酸化ストレスの高いモデルであるSHRSP脳内におけるこれら精神鎮静薬の効果を検討する。ヒドロキシルラジカル(HO^・)やスーパーオキシド(O_2^<・->)のような活性酸素種(ROS)によって引き起こされる酸化ストレスは虚血-再灌流障害,脳腫瘍などさまざまな疾患に関係している。酸化ストレスに対する静脈麻酔薬の保護作用に関する報告はいくつかあり,特にプロポフォールはROSが関与する脂質過酸化を抑制することが知られている。われわれはすでに,プロポフォールとプロフォール製剤に含まれるvehicleは直接的にHO^・を消去し,プロポフォール麻酔により脳内酸化ストレスの高いモデルである脳卒中易発症性高血圧自然発症ラットの脳内酸化ストレスが抑制されるという知見を報告した(Kobayashi et al.Anesthesiology,109:426-35,2008)。静脈麻酔薬であるミダゾラムとプロポフォールは重症患者の鎮静法で併用して用いられる。このような患者は生体内の抗酸化システムが十分に働いていないためにROSによる酸化ストレスを受けやすい。それゆえ,抗酸化作用を持つ鎮静薬の選択は臨床上重要である。プロポフォールはミダゾラムよりも強い抗酸化作用を有すると報告されているが,ミダゾラムのROSに対する直接的な影響については検討されていない。抗酸化作用の評価は,フリーラジカルを唯一直接的に検出可能な電子スピン共鳴(ESR)法を用いて行った。ROSの中で代表的なO_2^<・->と,反応性の高いことで知られるHO^・に対するミダゾラムの消去活性をin vitroX-band ESR法を用いて評価したところ,高濃度のミダゾラムはHO^・,O_2^<・->を消去した。特に,O_2^<・->消去活性は抗酸化麻酔薬であるプロポフォールには観察されなかったことから,ミダゾラムの抗酸化作用は非常に興味深いものである。
小学校の英会話学習の実態調査とその学習の評価の在り方に関する実際的研究

小学校における英語活動は、全国的には、約90%の学校が取り組んでいる。しかし、その実態はさまざまである。そこで、本研究では、これまで積極的に取り組んできている地域を中心に小学校における英語教育の実態を調査し、現状を把握することにした。その調査の結果、英語活動の到達目標(評価基準)を設定し、その目標に準拠した授業の検証を重ね、その結果に基づいた教育成果の説明責任を果たしているところは皆無に近い状況であった。したがって、本研究では、その説明責任を果すための学校教育研究の在り方と具体的な方法について考察し、まとめた次第である。具体的には、評価の観点から次の基礎的実際研究を行った。(1)小学校英語教育の目標と内容の設定それに評価基準の策定(2)「目標-活動内容-評価」の三位一体の関連性を明確にした教材の開発上記(1)と(2)の研究と開発の成果は、今後の教育施策を行う全国の教育委員会や教員研修を行う教育センターの企画・実施の際に利用して頂ければ幸いである。平成15年度における研究実績は、以下のとおりである。(1)全国の実態調査について-(財)日本教材文化研究財団の協力を得て、平成15年1112月にかけて研究開発学校並びに周辺校(計、1031小学校)を対象に「小学校英語教育における教材とシラバス」に関する調査を行った。詳細は、『小学校英語教育に関する実施状況調査・結果のまとめ』(小学校英語教材開発研究会,2004)参照。(2)小学校英語活動の実際的研究について-主に、多摩市立竜ヶ峰(りゅうがみね)小学校と成田市立新山(にいやま)小学校他における学校教育研究を支援しながら「指導と評価の一体化」の実際的研究を行った。詳細は『自分の世界を広げる児童の育成英語活動で視野を広げ、主体的にかかわろうとする子をめざして』(竜ヶ峰小学校,2003)参照。また、教育政策との関連では、品川区の小中一貫教育としての構造改革特区における「英語科」の評価規準を開発するとともに、評価の在り方に関する実際的研究を行った。(3)諸外国の教育事情について-主に、大韓民国における小学校の英語教育の現状と課題について文献研究を行った。とりわけ、第6次から第7次教育課程改革にかけての教育の成果と課題について研究を行った。その調査の結果、英語活動の到達目標(評価規準)を設定し、その目標に準拠した授業の検証を重ね、その結果に基づいた教育成果の説明責任を果たしているところは皆無に近い状況であった。したがって、本研究では、その説明責任を果たすための学校教育研究の在り方と具体的な方法について考察しまとめた次第である。(1)小学校英語教育の目標と内容の設定それに評価規準の策定(2)「目標-活動内容-評価」の三位一体の関連性を明確にした教材の開発上記(1)と(2)の研究と開発の成果は、今後の教育施策を行う全国の教育委員会や教員研修を行う教育センターの企画・実施の際に利用して頂ければ幸いである。
酵母相同組換え系を用いたダイズ特定遺伝子破壊系統の作出と逆遺伝学的応用

本研究では、近年のゲノムおよびESTプロジェクト等の進展に伴い、急速に蓄積された塩基配列データを活用した効率的な逆遺伝学的解析法を確立し、ダイズ遺伝子の機能を塩基配列情報に基づいた逆遺伝学的手法を用いて解明することを目的として、ダイズミュータントライブラリーの作製と酵母相同組換え系を利用した突然変異遺伝子スクリーニングシステムの構築を進めた。その結果、X-線照射したダイズのM2世代を展開し、2万8千系統からなる種子ライブラリ1ーおよびゲノムDNAライブラリーを作成した。また、このゲノムDNAを有効に使用するために、組換え型phi29ファージDNAポリメラーゼを大腸菌中で発現・精製し、これを利用してMDA法によりゲノムDNAライブラリーを増幅し、スクリーニングに用いるサブライブラリーを作成した。更に、初年度に開発した酵母相同組換え系を利用したスクリーニングシステムを用いて、いくつかの脂肪酸生合成遺伝子を標的遺伝子として、これらが破壊された系統のスクリーニングを行った。しかしながら、その過程で昨年度開発したスクリーニング用ベクター上に存在する短い相同配列がベクター自体の再構成を引き起こしていること、およびベクターが保持する選抜用マーカーと酵母染色体との組換えが生じることが明らかとなり、この問題点を回避するために再度ベクターおよび宿主酵母菌株の改良が必要となったことから、これらの問題点を回避するためのベクターの改良および酵母の改良を行った。その結果、本研究期間中に目的とする突然変異体は得られなかったものの、今後のダイズ突然変異体研究に有用なリソースと新たなスクリーニングシステムを開発することができたと考えられる。(1)ダイズ突然変異系統のDNAおよび種子コレクションの作成については、既に約2万3千のX-線照射により変異を誘発したM2突然変異系統を圃場に展開し、個体別に緑葉からDNAを抽出するとともに種子を回収し、作成したDNAおよび種子のコレクションを凍結保存している。また、現在、最小限のPCR反応で変異集団のスクリーニングを行うため、収集が終了したDNAの一部を用いて三次元プールの作成を進めている。(2)多検体処理に対応したフレームシフト/ストップ変異検出系の改良については、我々が既に開発しているパン酵母の相同組換え系の改良を進め、フレームシフト/ストップ変異アッセイに適用出来るシステムの構築を進めた。既に、遺伝子破壊系統のスクリーニングのための多検体処理に対応したベクター、菌株および形質転換法等についての条件を最適化している。(3)標的遺伝子の構造解析と標的部位の決定については、EST塩基配列データベースに登録されているいくつかの標的遺伝子について、突然変異系統の原品種であるBayのゲノムDNAを鋳型としてPCR反応を行い、標的遺伝子のエキソン・イントロン構造を明らかにした。現在、得られた情報を基にして最長のエキソンを標的としたスクリーニング用プライマーの設計を進めている。特に本年度の研究では、X-線照射したダイズのM2世代を展開し、2万8千系統からなる種子ライブラリーおよびゲノムDNAライブラリーを作成した。更に、昨年度開発した酵母相同組換え系を利用したスクリーニングシステムを用いて、いくつかの脂肪酸生合成遺伝子を標的遺伝子として、これらが破壊された系統のスクリーニングを行った。しかしながら、その過程で昨年度開発したスクリーニング用ベクター上に存在する短い相同配列がベクター自体の再構成を引き起こしていること、およびベクターが保持する選抜用マーカーと酵母染色体との組換えが生じることが明らかとなり、この問題点を回避するために再度ベクターおよび宿主酵母菌株の改良が必要となった。

現在、これらの問題点を回避するためのベクターの改良および酵母の改良がほぼ終了したところであり、本研究期間中に目的とする突然変異体は得られなかったが、今後のダイズ突然変異体研究に有用なリソースと新たなスクリーニングシステムを開発することができたと考えられる。
人工哺育(EMA)ラットにおけるEGF,TGF-β長期投与の消化・吸収能への影響

ヒト、ウシ、ラットなどの哺乳類の乳汁中には、種々の細胞増殖因子と呼ばれるものが含まれている。ラット乳汁中のEGF量は35-40ng/mlであるが、人工調整乳には全く含まれていないことが報告されている。そこで、乳汁由来のEGFの発達過程における消化・吸収能への生理学役割を解明するために、新しく開発された合成ミルク(EMA)による人工哺育ラットを作成し、EGFを長期投与(4日間、8日間)した場合の、胃内停滞時間と腸管内移動速度への影響の差異、ならびに膜消化酵素であるSucrase活性やS-ImRNA、LPH mRNAなどの測定も行った。今回の研究では、EMA-EGF添加(100ng/ml)の4日間の人工哺育では、体重増加、尾長にEGF無添加群に比べて、有意な差はみられなかった。更に胃重量、小腸重量、小腸長、小腸のタンパク質量、DNA量にも有意な差は見られなかった。しかしながら、EGF無添加群では血清EGFならびに小腸におけるEGFレベルは有意に減少していた。また、投与期間、投与開始時期、投与量を変えても、胃内停滞時間ならびに腸管内移動速度への影響は観察されなかった。このことは、短期間のEGFの経口投与では、胃内停滞時間ならびに腸管内移動速度への影響は観られなかった結果(篠原未発表データ)と一致する。EGFの皮下投与では、瞬時に血清EGFレベルは通常の6倍に上昇する(篠原)。従って、EGFのin vivoにおける胃内停滞時間ならびに,腸管内移動速度への影響は、非経口的に投与されたEGFによって調節されるものと思われる。また、Sucrase活性やS-ImRNA量にも両群間で差はみられなかった。これらのことから、乳汗由来のEGFは乳児期の消化管において、上皮細胞粘膜の増殖や損傷時の修復に関与しているものと推察される。今回の研究では、TGF-βの長期投与の影響については明確な結果を得るまでには至らなかった。一母ラットより生まれた仔ラット10匹を生後5日目あるいは8日目に、24時間人工哺育のための強制哺育手術を行ない、性、体重を考慮して2群に分け、一方をEMA-EGF(+)群、他方をEMA-EGF(-)群とし、生後12日目まで観察した。EMA-EGF(+)群は、EMA中にラットEGF100ng/ml添加した。術後2時間後より電解質液を与え、術後4-5時間後よりEMA投与を開始した。翌日より、EMA-EGF(+)群とEMA-EGF(-)群とした。EMA投与は流速自動ポンプにより、1時間の内、20分投与、40分休息のサイクルで行った。EMAの投与量は始め体重の50%量としたところ、腹部膨満されたので次回より体重の37%量とした。EMAミルクはポンプ内では4°Cに保ち、ラットの体内に入るときには、チューブが湯浴槽内を通るようにして37°Cに加温されるようにした。毎日定時に体重、尾の長さ、目の開き具合等のチェックを行った。今回使用したEMAミルクは今まで使用していたRMA(Rat Milk Substitute, Auestad et al.,1989)よりも消化が良く、仔ラットの生存率もRMS投与時と比較して高かった。また、EMA-EGF(+)群、EMA-EGF(-)群の間で成長や生存率に差は見られなかった。

これらの人工哺育ラットに対して、Poly-R478をマーカーとして腸管内移動動速の測定(Shinohara et al.,1995)、血清中EGFレベルの測定、ならびに空腸におけるEGF-mRNA量(Dvorak et al.,1996)の検討中である。昨年度の結果より、今年度はEGF早期投与開始の影響を観察するために、人工哺育は生後4-8日目、生後8-12日目の期間とした。同一母ラットより生まれた仔ラット10匹を生後4日目あるいは8日目に、24時間人工哺育のための強制哺育手術を行ない、性、体重を考慮して2群に分け、一方をEMA-EGF(+)群、他方をEMA-EGF(-)群とした。EMA-EGF(+)群は、EMA中にラットEGF100ng/ml添加した。術後2時間後より電解質液を与え、術後4-5時間後に今年度はEMA投与開始時より、EMA-EGF(+)群とEMA-EGF(-)群とした。仔ラットの体重増加、尾の長さ、目の開く時期、生存率に実験群と対照群で差は見られなかった。血清EGFレベルは、各実験期間において実験群と対照群で差はなかったが、実験期間別にみると、生後4-8日目期間に比べて生後8-12日目期間で有意に高い値を示した。成熟度の指標となるスクラーゼ活性は両群間で差は見られなかった。胃内停滞時間は、各実験期間において有意差は見られなかったものの、実験群の方が長くなる傾向を示した。従って、食餌として供給されたEGFは血清レベルは一定に維持されるものの、母乳哺育ラットにおけるEGF皮下投与と同様に何らかの機序を介して、胃内停滞時間に影響することが推察された。しかしながら、EGF-mRNA測定結果については未だ明確な結果が得られず、更に検討を要する。
塗膜厚さの影響を排除する超音波探触子の開発に関する研究

船舶など構造物の安全性を確保するためには,溶接部などに存在する欠陥を探傷し,有害なものは取り除く必要がある。船舶の定期点検時などでは,塗装がされている状態での探傷が必要となるが,塗膜面からの探傷は困難なため塗膜を取り除いて探傷することになり,多大の労力が必要となる。実用面では,塗膜を除去せずに探傷することが効率的であり,塗膜のある状態で超音波探傷を精度良く行える計測技術を構築することは有用である。塗膜がない場合,塗膜がある場合の超音波探傷試験の計測波形を数値シミュレーションで再現することを可能とした。塗膜がある場合には,超音波が塗膜内で複数回反射し,反射波と透過波との間に干渉が生じるだけでなく,探触子と塗膜および塗膜と試験体との界面で縦波から横波,横波から縦波へのモード変換が複数回生じ,横波と縦波の伝播速度の違いからそれぞれの波の間で干渉が生じ,より複雑な波形となること数値計算で確認した。今年度は,塗膜がエコー高さに及ぼす影響を補正する方法について検討を行った。まず塗膜が無い場合の底面エコー高さを対比試験片のエコー高さから求め,塗膜が無い場合の内欠陥と底面からのエコー高さの比を計測(計算)する。塗膜がある場合の内部欠陥と底面からのエコー高さの比は,塗膜が無い場合と同じとなり,塗膜を除去した場合の欠陥からのエコー高さが求められる。また,塗膜厚さおよび塗膜のインピーダンス評価についても,これらをパラメータとして計算結果をもとにニューラルネットワークを用いて計測波形から逆解析する手法を構築した。塗膜上から超音波探傷試験を実施する場合の欠陥の検出性の向上、正確な欠陥性状の評価手法の構築を目的としている。超音波探傷では,主として実験的手法により新しい探触子の開発や探傷精度の検証,探傷精度を高めるための施策などが検討されてきた。この方法では,欠陥が既知の試験体を製作し,それを探傷してデータを取得することを基本とするため,コスト,期間などの問題点があった。そこで実験的手法に代わり数値シミュレーションを用いて欠陥評価手法の構築を行う。垂直探傷試験を対象として、欠陥の寸法評価法としてデシベルドロップ法を適用することを考え、デシベルドロップ法で必要となる最大エコー高さを求めるために超音波伝播挙動の数値シミュレーションを実施した。数値シミュレーションの精度向上のためには振動子の剛性やダンパーの減衰を適切に設定する必要があるため、塗膜がない場合の超音波探傷試験で得られた探触子の底面反射エコーの受信波形と数値シミュレーションの波形が一致するように探触子のパラメータを決定した。さらに塗膜がある場合の底面反射エコーの受信波形についても計測と計算が合うように塗膜の物性値をパラメータとして数値計算を行い、塗膜の物性値の同定を行った。次に塗膜がない場合の内部欠陥からの反射波形を求め、底面反射波とのエコー高さの比を求めた。さらに塗膜がある場合の内部欠陥と底面からの反射エコー高さの比を求めた。塗膜がある場合の内部欠陥と底面からの反射波形の比が塗膜のない場合と反射エコー高さの比を比較したところ両者の比は一致することを確認した。塗膜がない場合、塗膜がある場合の超音波探傷試験の計測波形を数値シミュレーションで再現することが可能となった。これなのシミュレーション結果より塗膜のない場合の内部欠陥と底面からの反射エコー高さの比を求め、次に塗膜がある場合の内部欠陥と底面からの反射エコー高さの比が一致することが判った。塗膜がある場合は欠陥からの反射エコー高さおよび底面からの反射エコー高さの両方に同じ値の塗膜影響が含まれていることになるので、塗膜を除去した場合のエコー高さを求めることが可能となった。上記の結果は数値シミュレーションだけによるものであり、厚さの異なる塗膜を塗布した人工試験体を作製し、探傷試験を実施して検証する必要がある。通常,超音波探傷を行う際には,試験体の表面には塗膜がない状態で実施される。船舶の定期点検時などでは,すでに塗装がされている状態での探傷が必要となるが,塗膜面からの探傷は困難なため塗膜を取り除いて探傷することになり,多大の労力が必要となる。塗膜のある状態での探傷が可能となれば,定期点検時での全船での探傷も可能となり,船舶の信頼性は大幅に向上することになる。これまで,塗膜面からの探傷ができなかったのは,欠陥からの反射波の大きさが塗膜厚さによって非線形に変化することが原因であった。垂直探傷法における反射波の非線形な変化の原因は,塗膜と鋼製試験体とのインピーダンスの違いにより,両者の界面で透過波のほかに反射波が生じ,反射波は塗膜内で複数回反射した波と透過波との間に干渉が生じ,その結果,計測される超音波のピーク値が塗膜厚さにより非線形に変化することを数値シミュレーションで明らかにした。

斜角探傷では,探触子からの超音波(縦波)が試験体に対して45度から60度の角度で入社し,試験体表面で横波にモード変換し,欠陥で反射した超音波が探触子表面で再び縦波にモード変換した波を探触子で計測することになるが,塗膜がある場合には,塗膜内で複数回反射した波と透過波との間に干渉が生じるだけでなく,探触子と塗膜および塗膜と試験体との界面で縦波から横波,横波から縦波へのモード変換が複数回生じ,横波と縦波の伝播速度の違いからそれぞれの波の間で干渉が生じて,より複雑な波形となること数値計算で確認した。垂直探傷法では,塗膜と鋼製試験体とのインピーダンスの違いにより,両者の界面で透過波のほかに反射波が生じ,反射波は塗膜内で複数回反射した波と透過波との干渉が生じ,その結果,計測された超音波のピーク値が塗膜厚さによって非線形に変化する。そこで,探触子と塗膜の間に塗膜と同じインピーダンスを持つ物質(干渉防材)を配して塗膜内で反射した波と塗膜を透過した波の到達時間に差をつけて,両者の干渉影響を排除する方法の有用性を数値シミュレーションで確認した。斜角探傷法では,探触子と塗膜および塗膜と試験体との界面で縦波から横波,横波から縦波へのモード変換が複数回生じ,横波と縦波の伝播速度の違いからそれぞれの波の間で干渉が生じて,より複雑な波形となり,垂直探傷で採用する干渉防止材だけでは目的を達成できないため,超音波の計測波形の非線形影響を排除する方法について検討している。船舶など構造物の安全性を確保するためには,溶接部などに存在する欠陥を探傷し,有害なものは取り除く必要がある。船舶の定期点検時などでは,塗装がされている状態での探傷が必要となるが,塗膜面からの探傷は困難なため塗膜を取り除いて探傷することになり,多大の労力が必要となる。実用面では,塗膜を除去せずに探傷することが効率的であり,塗膜のある状態で超音波探傷を精度良く行える計測技術を構築することは有用である。塗膜がない場合,塗膜がある場合の超音波探傷試験の計測波形を数値シミュレーションで再現することを可能とした。塗膜がある場合には,超音波が塗膜内で複数回反射し,反射波と透過波との間に干渉が生じるだけでなく,探触子と塗膜および塗膜と試験体との界面で縦波から横波,横波から縦波へのモード変換が複数回生じ,横波と縦波の伝播速度の違いからそれぞれの波の間で干渉が生じ,より複雑な波形となること数値計算で確認した。今年度は,塗膜がエコー高さに及ぼす影響を補正する方法について検討を行った。まず塗膜が無い場合の底面エコー高さを対比試験片のエコー高さから求め,塗膜が無い場合の内欠陥と底面からのエコー高さの比を計測(計算)する。塗膜がある場合の内部欠陥と底面からのエコー高さの比は,塗膜が無い場合と同じとなり,塗膜を除去した場合の欠陥からのエコー高さが求められる。また,塗膜厚さおよび塗膜のインピーダンス評価についても,これらをパラメータとして計算結果をもとにニューラルネットワークを用いて計測波形から逆解析する手法を構築した。厚さの異なる塗膜を塗布した欠陥が内在する人工試験体を作製し,垂直探触子を用いて超音波探傷試験を実施し,探傷データを取得する。取得したデータから,塗膜付き試験体の底面反射エコー高さと塗膜がない試験体の底面エコー高さの関係を求め,デシベルドロップ法を適用して欠陥寸法の推定を行い,数値シミュレーションの結果と比較して推定精度の検証を行う。また,欠陥位置や欠陥寸法を変えた人工欠陥試験体を多数製作することは不可能なので,数値シミュレーションを用いて欠陥のパラメータ(欠陥位置,寸法等)を変更して計算を行い,提案した手法の有効性を確認する。また,斜角探傷では垂直探傷より複雑な超音波の干渉が生じる。そこで,塗膜厚さを変化させた解析を行ない,塗膜厚さと縦波および横波の波長の関係によるエコー高さの変化の関係を明らかにする。塗膜厚さによる超音波の計測波形の非線形影響を排除する方法を提案して塗膜のある状態で超音波探傷を精度よく行える計測技術を構築する。
近赤外時間分解分光法による『束縛の弱い電子』の観測

本研究の目的は、溶媒和電子の発生初期過程の過渡吸収スペクトルをマルチチャンネル測定する超高速可視近赤外時間分解分光光度計を開発し、溶媒中に発生させた電子が溶媒和される過程の動力学を明らかにすることである。平成30年度は、平成29年度に測定した「溶媒分子を二光子イオン化することで液体中に発生した電子の時間分解スペクトル」の測定を引き続き行って精度を上げ、その解析を行った。水(H2O)分子を波長250 nmのパルス光によって二光子イオン化させた際に発生した電子の時間分解吸収スペクトルに関しては安定してデータ測定を行うことができ、昨年報告したデータよりも誤差の小さい値を報告するに至った。また本年度はあらたに、スペクトルの幅および強度の議論をまとめた。新しいデータを吟味した結果、水分子のイオン化で発生した電子は200 fs以降、単一の機構で溶媒和されることが示唆された。スペクトルの変化に等吸収点は見られず、溶媒和過程は連続的な変化であると結論付けられた。吸収帯の幅はほとんど変化がなく、定性的に吸収極大より低エネルギー側の幅が500 fs以下の時間で減少することが見て取れた。吸収強度の時間変化を求めたところ、時定数200 fsで増加することがわかり、これは前駆体の存在を示唆する結果となった。エタノールをはじめとする単純な構造のアルコールについて、同様の実験を行った。しかし、水の場合と異なり、資料励起用のポンプ光と測定用のプローブ光とが重なる時間において非線形光学効果が発生した。そのため、早い時間の議論が困難となる。そのため本年度は水の結果を解釈することに注力した。並行して、ここまで使用していた自作の装置では議論の難しい早い時間( < 200 fs)を調べるための、InGaAsアレイ検出器を用いたフェムト秒時間分解近赤外分光計を、弊研究室内の共同研究者と協力して作成した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、溶媒和電子の発生初期過程の過渡吸収スペクトルをマルチチャンネル測定する超高速可視近赤外時間分解分光光度計を開発し、より多くの溶媒において、発生させた電子が溶媒和される過程の動力学を明らかにすることである。本年度は、フェムト秒時間分解可視近赤外分光光度計を作製し、溶媒分子を二光子イオン化することで発生した電子の時間分解スペクトル測定を目指した。まず、過渡吸収スペクトルの測定に用いるプローブ光の発生条件を検討した。波長変換によって得た500 nmの単色光を厚さ3 mmのsapphire板に集光し、自己位相変調によって白色光を発生させた。この白色光を近赤外領域にかけて波長が長くなるにつれなだらかに透過率の上がる光学フィルタに通したところ、600から1000 nmにかけて、過渡吸収スペクトルを同時に測定可能な条件を得た。前述の条件において、試料を通過させずに過渡吸収を測定したところ、吸光度変化のふらつきがプラスマイナス1×10^-3程度である1本の過渡吸収スペクトルが約30秒の測定時間で取得できることがわかった。光カーゲート法を用いてポンプ光とプローブ光の相互相関関数を測定し、装置応答の時間幅をおよそ200 fsと見積もった。溶媒和電子の研究の中でもとりわけ多くの報告があるH2Oの二光子イオン化を行い、発生した電子の時間分解吸収スペクトルを測定した。試料部は液体ノズルから蒸留水を連続で放出させて均一な液膜を作り測定に用いた。光励起直後、測定範囲全域において幅が広く強い過渡吸収信号が観測され、その後の時間発展を追跡することに成功した。水和電子の時間分解測定の結果を先行研究の情報と比較し、データの信頼性を確認した。ほぼ全ての既報と異なりスペクトルの多点同時測定を行うことで、より精細な情報を比較的高速に得られる測定が実現し、多くの溶媒に研究を広げることが可能となった。当該年度の研究計画は、(1)可視および近赤外時間分解分光計の作製を行い、既存の装置の改良・測定手法の検討を行う、および(2)水およびアルコール等、簡単な系でのフェムト秒時間分解吸収スペクトルを測定・解析を行うことであった。計画(1)は達成することができ、目標である溶媒和電子以外にも、既知のスペクトルを多く測定することで装置の信頼性を確認することができた。試料の測定と並行して装置の改良も随時行っており、装置は順調に稼働している。測定試料の設置方法として、液体ノズルによって生成した液膜を用いる方法と、液体循環セルを用いる方法との両方を行い比較した。液体循環セルを用いた場合、試料の雰囲気を制御した閉鎖系で分光測定が可能であるという利点があるが、当該実験においては突頭出力の高い紫外のパルス光を用いるために、セルの壁面を破損してしまうことがわかった。多くの溶媒に当該実験を適用するために、雰囲気制御した試料部にて液膜を用いることを新たに計画し、取り組んでいるが、完成には至っていない。まずは雰囲気制御の不要な試料において信頼できる分光データを報告することを優先させて計画(2)に取り組んだ。計画(2)も達成することができ、水およびエタノール中の溶媒和電子の時間分解吸収スペクトルを測定しデータを得ることができた。水に関して十回以上の測定を行い、既報と照らし合わせて十分信頼できる測定結果となったことを確認した。

水およびエタノール中の溶媒和電子に関しては多くの報告があるが、今回の研究結果は波長領域におけるデータの間隔が既報のものよりも10倍以上細かくなった点、ほぼ連続であるデータをそのままスペクトル解析ができる点などを考えると計画通りの進捗があったと言える。これらの利点は、これからより多くの測定をしていく上で重要である。以上より、平成28年度の目的達成状況はおおむね順調に進展していると判断した。本研究の目的は、溶媒和電子の発生初期過程の過渡吸収スペクトルをマルチチャンネル測定する超高速可視近赤外時間分解分光光度計を開発し、溶媒中に発生させた電子が溶媒和される過程の動力学を明らかにすることである。平成29年度は、平成28年度に作成したフェムト秒時間分解可視近赤外分光光度計を利用し、溶媒分子を二光子イオン化することで液体中に発生した電子の時間分解スペクトル測定を行った。まず、水(H2O)分子を波長250 nmのパルス光によって二光子イオン化させた際に発生した電子の時間分解吸収スペクトルを測定した。電子が水和されていく過程の時間分解吸収スペクトルを、40 fsの時間間隔、波長600から1000 nmの範囲をサンプリング間隔0.32 nm(波長分解4 nm)の条件で測定した。解析可能なデータを15回測定することに成功した。試料励起直後、測定領域全体にわたる平坦な過渡吸収シグナルが観測され、励起後200 fs後には約850 nm近傍に極大を持つ山なりの吸収帯が観測された。励起後200 fs以降、吸収量の増加と吸収極大の短波長シフトがみられた。吸収極大位置の時間変化は1つの指数関数で近似することができ、その時定数は520 ±50 fsで1.72 ±0.02 eVに収束するようなシフトであることがわかった。吸収極大のシフトは溶媒和の進行度と対応しているため、200 fs以降の電子の水和過程は、ひとつの機構で進行していることが示唆される結果を得た。過渡吸収スペクトルの励起光強度依存性を測定することで、この実験において水分子がイオン化され電子を放出する過程は、二光子過程であることを確認した。ほかに、同装置で時間分解吸収異方性スペクトルの測定を行った。異方性の緩和が遅くとも200 fs以内で完結してしまうような結果が得られた。超高速の異方性緩和の機構についての議論は行わなかった。当該年度の研究計画は、(1)多種の溶媒において測定を行い溶媒中の電子の動力学に関して議論する、および(2)溶媒の温度を変化させたり溶媒以外の溶質分子を加えたりなどしてパラメーターを変化させ、同様の実験を行うことであった。計画(1), (2)ともに、本年度はほとんど実施しなかった。計画を変更し、広く興味を持たれている水およびエタノール中でのスペクトルを精確に測定し、信頼できるデータを報告することを目標とした。昨年の段階で水中の溶媒和電子の時間分解吸収スペクトルは得られていたが、時間ごとにスペクトルのふらつきが大きい場合があり、解析に十分なデータを得て再現性を確認するのに期間を要した。この問題は現在、測定を重ねながら装置を改良し、実験者が装置の特性を把握したためにおおむね解消している。本年度の本補助金の多くは装置の調整と維持のために必要な物品を購入することに利用された。
光親和標識法による糖脂質関連蛋白の解析に関する研究

各種スフィンゴ脂質を化学修飾して糖鎖プローブを作製し、それを用いた光親和反応によりヒト体液および癌細胞に存在するスフィンゴ脂質結合蛋白を検出した。更に、異なる糖鎖プローブによりこれら結合蛋白の一部を捕捉して免疫学的に同定した。即ち、GalCer,GM3、スルファチド(SO_4-3GalCer)およびスフィンゴミエリンのリゾ体をアジ化サリチル酸誘導体とし、それを放射標識後、ヒト脳脊髄液、血清および腎細胞癌細胞の抽出液(何れも未脱脂試料)とともに光照射したところ、用いた糖鎖プローブおよび生体試料に共通して66,36,28kDaの蛋白質が標識された。一方、ヒト血清を脱脂し、更にリポ蛋白質を除去して再度光親和標識したところ、上記蛋白質とは異なる成分(3バンド)が検出された。このことは未処理試料の標識された蛋白質がリポ蛋白質であることを示唆した。それを証明するため、上記リゾ脂質のビオチン化物を合成し、それを試料と混和後、固定化アゾジンで捕捉して抗リポ蛋白抗体により免疫染色したところ、36,28kDaはそれぞれアポ-E、アポ-A-Iと同定された。66kDaは脱アポ蛋白処理血清画分のイオン交換クロマト後の光親和標識からアルブミンの他にコレステロールエステル転移蛋白(Mr.=66kDa)である可能性が高い。スフィンゴ脂質とリポ蛋白質の結合はすべて非特異的であり、体液や培養細胞のスフィンゴ脂質に特異的な結合蛋白質を検索するにはこれらリポ蛋白質を除去する必要がある。
高選択的な金属イオン認識・分離機能を有する配位子の分子設計

4位に嵩高いアシル基を有するピラゾロン誘導体を合成した。イオン半径が小さいSc(III)の抽出では、アシル基が嵩高くなるにつれて抽出が低下した。アントラセンカルボニル、アセチル、ベンゾイル、3.5-ジメチルベンゾイル誘導体はpK_aほぼ同程度であることから、Sc錯体中での配位子間接触が錯体の安定度を低下させ、抽出に大きな影響を与えていることは明らかである。イオン半径の大きいLa(III)では、置換基による共鳴効果等、電子的効果による錯体の安定化が有利となっていた。配位子間接触、配位酸素原子間距離の効果は3価のAl、Ga、Inの抽出において、特に顕著にも見られた。アシルピラゾロンの4-位にdibenzo-16-crown-5、dibenzo-19-crown-6、12-crown-4、15-crown-5、18-crown-6を側鎖に有する新規配位子をを合成した。アルカリ金属イオンの抽出ではクラウン部分によるイオンサイズ選択性の効果が大きいと考えられる。アルカリ土類金属イオンでは、クラウン部分のイオンサイズ選択性とβ-ジケトン部分のキレート生成の選択性の両方に依存した。2価遷移金属イオンの抽出挙動はIrving-Williamsの系列に従わず、きわめて特異的であった。通常のキレート系では抽出の困難なPb、Mn、Cdの抽出性が飛躍的に増大した。同様の現象はHPMBPとbenzo-15-crown-5.benzo-18-crown-6による協同抽出系でも見られた。有機相中での金属錯体へのベンゾクラウンエーテルの付加反応を調べたところ、Pb、Mn、Cd錯体への付加生成定数は他の金属錯体に比べてきわめて大きいことが分かった。クラウンエーテル類はこれら2価遷移金属イオンとは安定な錯生成をしないことが知られている。キレート錯体への特異的な付加反応の存在が示唆された。β-ジケトン型配位子と金属イオンの錯生成反応においては、抽出試薬の嵩高さ、配位酸素間距離が安定度、選択性に大きな影響を与えることが見出された。この原理に基づいて配位子を分子設計し、実際に高選択的な金属イオンの認識、分離機能を有する配位子の合成、開発を行ってきた。その中でもアシルピラゾロン類はとりわけ特異的な配位子である。半経験的分子軌道法によりこの特異性を解析した。アントラセンカルボニル、アセチル、ベンゾイル、3.5-ジメチルベンゾイル誘導体はpKaほぼ同程度であることから、Sc錯体中での配位子間接触が錯体の安定度を低下させ、抽出に大きな影響を与えていることは明らかである。ピバロイル及び、アダマンタンカルボニル誘導体では、3位のメチル基との立体的反発により配位酸素間距離が短くなっている。水素を放出したアニオン種が錯体を生成する際に再度平面になるためには大きなエネルギーを必要とし、このため錯生成の安定度は小さい。これに加えて、配位子間接触の効果により、特にアダマンタンカルボニル誘導体でSc(III)抽出が著しく低下した。イオン半径の大きいLa(III)では、Sc(III)と異なる結果を得た。平面構造の置換基を有するものでは、置換基による共鳴効果等、電子的効果により錯体が安定化する方が有利となっていた。

ピバロイル及び、アダマンタンカルボニル誘導体では抽出性は低下するが、2つともほぼ同じ抽出挙動をとることから、配位子間接触の効果は小さいと考えられる。キレート抽出系では、金属錯体への中性ルイス塩基の付加により、金属イオンの抽出率が増大する「協同効果」がよく知られている。クラウンエーテル類のような中性大環状配位子も協同効果試薬として作用する。クラウンエーテル類はその環の大きさにより、ユニークなイオンサイズ選択性を有する。分子内シナジストとしてクラウン環を有するアシルピラゾロン類を合成し、種々の金属イオンの抽出・分離性を検討した。アシルピラゾロンの4-位にdibenzo-16-crown-5又はdibenzo-19-crown-6を側鎖に有する1a-b、及び12-crown-4、15-crown-5、18-crown-6を側鎖に有する2a-cを合成した。アルカリ金属イオンは1a、2bではNa>K>Li、1b、2cではK>Na>Liの順に抽出された。HPMBPとTOPOによる協同抽出では、Li>Na>Kの順であることから、1a-bや2a-cでは、クラウン部分によるイオンサイズ選択性の効果が大きいと考えられる。アルカリ土類金属イオンでは、クラウン部分のイオンサイズ選択性とβ-ジケトン部分のキレート生成の選択性の両方に依存し、相殺し合ったために選択性が低下した。2価遷移金属イオンの抽出挙動はIrving-Williamsの系列に従わず、きわめて特異的であった。1aではPb>Mn>Cd>Cu>Zn>Co>Niの順となり、通常のキレート系では抽出の困難なPb、Mh、Cdの抽出性が飛躍的に増大した。同様の現象はHPMBPとbenzo-15-crown-5、benzo-18-crown-6による協同抽出系でも見られた。有機相中での金属錯体へのベンゾクラウンエーテルの付加反応を調べたところ、Pb、Mn、Cd錯体への付加生成定数は他の金属錯体に比べてきわめて大きいことが分かった。クラウンエーテル類はこれら2価遷移金属イオンとは安定な錯生成をしないことが知られている。キレート錯体への特異的な付加反応の存在が示唆された。
多層ネットワーク理論の深化とネットワークのロバスト性向上手法への展開

将来社会ではインターネットと交通網や電力網など他のネットワークが相互に連携することで、様々な社会システムの高度化を実現することが期待されている。一方で、複数のネットワーク同士が相互に依存し合うような多層構造を有するネットワークは、一部のノードの故障がネットワーク全体での大規模な故障の連鎖を引き起す脆弱性を抱えていることが指摘されている。本研究は、将来社会におけるインターネットのような多層構造を有するネットワークの故障に対するロバスト性を向上させるための手法の確立を目指している。
分光法による反応性プラズマ内の非発光ラジカル密度測定法の開発

プロセス用反応性プラズマの定量的研究を行うには、薄膜形成の前駆物質として重要な非発光ラジカルの密度を知る必要がある。本研究の目的は、赤外及び可視レ-ザ分光法を用いたプロセスプラズマ内の非発光ラジカル密度(絶対値)計測法を確立し、RFシランプラズマやエッチング系CF_4プラズマ内のラジカル密度測定を行うことである。また光イオン化質量分析法等による非発光ラジカルの反応速度定数の測定法の研究も行う。平成2年度研究成果平成元年度までに赤外半導体レ-ザ-吸収法によるシランプラズマ内のSiH_3ラジカルの密度及び拡散係数等の測定、SiH_2の赤外スペクトルの解明、直流パルスCF_4プラズマ内のCFラジカル密度の測定、飽和レ-ザ-誘起蛍光法によるA係数測定法の確立等を行った。また光イオン化質量分析法を用いて炭化水素系非発光ラジカルの反応速度定数を測定した。平成2年度はそれらの結果を発展させて次の成果を得た。1.赤外半導体レ-ザ-吸収法を用いて、RF励起CF_4プラズマ内のCFラジカルの密度及びその空間分布を測定した。2.同じ方法を用いてRFシランプラズマ内のSiH_3ラジカル密度とaーSi:H薄膜成長速度との相関を測定した。3.リング色素レ-ザ-吸収法を用いたSi原子密度測定法を確立し、RFシランプラズマ内の密度を測定した。4.飽和レ-ザ-誘起蛍光法を用いてSiH_2の可視振動回転線のA係数測定をすすめつつある。5.光イオン化質量分析法を用いてハロゲン化有機ラジカルの反応速度定数を測定した。
超音波照射による小豆の新食品素材開発と開発食材の人体への効果

1.小豆の製餡加工時に生ずる種皮を乾燥し粉砕したもの(製粉:素材A)と廃液の渋汁(素材a)を食品素材に有効利用する目的で研究した。素材の処理なしA,aを好適な精製条件として温度40°C,超音波照射15分間(種皮粉:素材B)と10分間(渋汁:素材b)処理が有利であり,この素材B,bは特有な臭気は緩和され,小豆色を帯び,成分はたんぱく質,遊離アミノ酸、食物繊維,無機質が比較的多く含有され、高い抗酸化活性を示した。2.小豆の食品素材として普及させる目的で,素材B,bをマフィン,蒸カステラおよびクッキーの調製に活用し,性状,嗜好や保存性の影響を検討した。素材B,bの物性のテクチャーや嗜好性に何らの影響はなく、マフィン,蒸カステラおよびクッキーには20%まで小麦粉と置換でき,保存試験も良好な結果であり、全粒粉添加クッキーも同様に良好な品質評価を得た。試料B(素材b添加水羊羹)は、試料S(基本)と試料A(素材a添加水羊羹)に比較して小豆色を帯び,官能評価では臭気が著しく減少し,総合的に好まれた。試料Bは試料Sと試料Aに比較してDPPHラジカル捕捉活性と総ポリフェノール量が有意に高かった。さらに、この試料Bに蒟蒻ゾル2.4%添加することによりテクスチャーが硬くなり,著しく離漿が少なく,クライオSEMの組織観察では,寒天の網目構造に蒟蒻ゾルが浸入した状態が観察され、基本と相違していた。従って,超音波照射は小豆種皮粉及び小豆渋汁の品質改良に有効であると証明された。超音波照射は,小豆種皮粉,渋汁および小豆全粒粉の品質改良に有用である事が証明できた。1.小豆種皮粉新食品素材開発:小豆の製餡加工時に生ずる種皮を食品素材に利用する目的で,種皮を乾燥し製粉(A:無処理粉)した。Aを超音波併用の蒸留水15分間処理のペースト状(B),Aを蒸留水の浸漬16時間処理のペースト状(C)の色調,一般成分,食物繊維,無機成分,遊離アミノ酸,ポリフェノール・組織構造について比較検討した。その結果,Aの歩留りは平均31.2%で,小麦粉に比べ保水力が3倍,吸油力が1.6倍であった。素材Bでは,超音波処理により,たんぱく質,脂質,灰分は若干減少し,炭水化物,総食物繊維が相対的に増加した。9種類の無機成分,遊離アミノ酸,ポリフェノールでは有意な差はなかった。走査型電子顕微鏡の組織観察では,超音波処理したBは無精製のAに比べ,種皮粒子の表層部の窪みや皺が鮮明で超音波照射の精製効果が観察された。官能評価では,超音波15分間処理は不快臭が除去され,赤の色合いが濃くなり,種皮粉が新規食品素材として利用できる事を,日本食生活学会誌(Vol.16,No.3,p249-254,2005)に報告した。2.小豆種皮粉添加マフィンと蒸カステラの調製:種皮粉を食品素材の利用についての具体的例として(1)マフィンの調製では,小麦粉の20%を種皮粉A,Bで置換することが可能であった。製造したマフィンのパサツキ感は超音波精製処理した蒟蒻ゲル2.2%を添加することにより改善され,味,色,総合評価で優れていた。また,保存試験でも良好な結果を得た。日本調理科学会誌(Vol.38,No.5,p417-425,2005)に報告した。