hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蚊の穿刺動作にヒントを得た負剛性ばねメカニズムの提案と無痛穿刺デバイスへの応用

観察結果から得られたデータに基づき,非線形有限要素法(FEM)を用いて3本の針が皮膚組織を破壊しながら陥入していくシミュレーションを行った.その結果,3本の針を蚊と同様に位相差を持たせて協調させながら刺すことにより,穿刺抵抗力が低減することを明らかにした.さらに.マイクロマシン技術を用いてシリコン製の蚊とサイズと形状が同一な3本組の針を作製し,これらを互いに時間位相差を設けて人工皮膚に穿刺する実験を行うことで,負剛性ばねモデルを裏付けるためのデータの取得を行った.これらシミュレーション,実験で得られたデータを用いて,次年度に負剛性ばねモデルの妥当性を詳細に検討する予定である.人間の皮膚を模擬した人工皮膚内部に血管を模した円筒状の空洞部分をマイクロ加工し,人間の血液をそこに注入した.これらを用いて,蚊が上唇,小顎等の各パーツを協調動作させながら人工皮膚内で口針を進ませて血液に到達し,それを吸引する様子の観察に成功した.これは申請者の知る限りでは世界で初めてのことである.観察結果から得られたデータに基づき,昨年度に引き続き3本の針が皮膚組織を破壊しながら陥入していくシミュレーションを行い,ギザギザ状の突起を先端に有する針を振動させながら穿刺することの有効性を確認できた.マイクロマシン技術を用いて蚊と同サイズの微細針の作製を行った.昨年度までの単結晶シリコン製の針は脆性破壊しやすかったため,本年度は生体適合性を有するタングステンワイヤを用い,これに溝加工を施して,薄膜堆積により蓋をするプロセスを提案し,これにより中空な微細針の作製に成功した.この針を用いて液体の吸引・吐出にも成功した.蚊の穿刺動作の詳細観察に成功した.特に,蚊の小顎のギザギザ形状が進行する際には組織との接触面積を減らして抵抗力を低減し,後退する際にはアンカー効果により中央の上唇の進行を容易にしていることを明らかにした.非線形FEM(有限要素法)解析により,針が組織を破壊しながら陥入していく様子をシミュレーションすることに成功した.蚊と同様のサイズ,形状を有するマイクロニードルをMEMS技術を用いて作製し,人工皮膚へ穿刺する際の穿刺抵抗力を得ることに成功した.蚊の穿刺動作の観察結果,マイクロニードルを用いた穿刺抵抗力の実験結果に基づき,本研究の最終目標である「負剛性ばねモデル」の妥当性検証を行う.特に次年度は,針だけでなく体全体の動きも考慮に入れる.口針と体全体の協調動作を前年度構築した同期高速度カメラシステムを用いて観察し,その結果に基づき,FEMシミュレーションを行い,穿刺メカニズムを詳細に検討する.また,マイクロニードルの座屈を防止するための治具とマイクロニードルの駆動機構を備えた,無痛穿刺デバイスの設計・開発も行う.さらに,開発に成功した中空マイクロニードルの性能向上(吸引・吐出速度の向上等)にも取り組む.前年度までに得られた,蚊の穿刺動作の観察結果,針が組織へ陥入する際のFEMシミュレーション結果,マイクロニードルを用いた穿刺抵抗力の実験結果を総合的に統合し,本研究の最終目標である「負剛性ばねモデル」の妥当性検証を行いたい.現在の実験装置は,3本の針を独立して駆動することが可能であるが,針同士が互いに反力を伝え合う構造にはなっていない.蚊は小顎を引く際の組織から受ける抵抗力を,上唇を推進する力に加えることで穿刺を容易にしているが,実験装置を改良してこれと同じことが実証できるようにする.並行してFEM解析もさらに詳細に進める.その際,針だけでなく体全体の動きも考慮に入れてシミュレーションを行うことで,負剛性ばねモデルの妥当性をさらに詳細に明らかにする.蚊の詳細観察装置を改良するための消耗品,MEMSマイクロニードルを作製するためのシリコンウエハ,薬品,ガス等の消耗品が必要となる.
核のミュオン吸収過程と核整列現象

原子核のβ崩壊を担う弱核子流には核力の、すなわち核内メソンの力学的自由度のために、核子への移行運動量に依存する誘導項がつけ加える。この中で誘導擬スカラー項についての実験的また理論的な研究が進められる。今回は新しい技術を用いてこの誘導擬スカラー項を高い精度で決定して、弱核子流の構造とカイラル対称性や保存則の適用限度等についての知見を得る事を目的としている。この誘導項のような微小な物理量を観測するには、特に、原子核構造の詳細には依存しない実験手法が必要であり、ここでは核スピン偏極と吸収されるミュオンとの相関を取る実験を行う実験的準備から進めた。新しく開発する実験方法の基本は、偏極したμ^-の吸収反応で生成する原子核に移された核スピン偏極とか整列を測定するものである。核スピン偏極度の決定に不可欠であるスピン制御法のテストを行い、またこのためにも不可欠な、短寿命核の結晶中での超微細構造相互作用を調べた。テストにはバンデグラーフ加速器を用いて生成する^8Li、^<12>B、^<12>N、^<17>F、^<15>Oの同位元素について進めた。なお核反応で偏極が得られなかった^8Li等については人工的に偏極を得るために、斜膜通過による核偏極生成法を開発して応用した。またこれを効率良く進める目的で、新型の核反応による生成核の静電型反跳核集束器を製作し同時に薄膜としてポリエチレンテレフタレート0.25μm厚の新材料の開発も行った。そして新核種についての測定準備が整ったのでμ^-吸収過程の実験に進む。また^<12>C(μ^-、ν)^<12>B、反応による^<12>Bの偏極の理論的予言から擬スカラ結合定数の研究を進めた。次に重陽子による負ミュオン捕獲過程O^--O^+ベータ崩壊を理論的に調べ、交換流効果についての知見を得た。また核に束縛されたμ^-中間子の崩壊にともなうベータ線角度分布を予言した。これは新たな測定量を示唆して、研究の領域を広げる。
イミダゾリウム基を含むフォトクロミック分子の開発と応用

N,N'-ジアルキルイミダゾリウムイオンは、正電荷が5員環に非局在化した特異なカチオン構造を有する。このような、フォトクロミック分子のアリールユニットとしてイミダゾリウムを導入したジアリールエテンおよびターアリーレンは、フォトクロミック反応に伴う正電荷の局在化制御により、種々のスイッチング特性を発現することが期待される。一方、ヘキサトリエン-シクロヘキサジエン系のフォトクロミック反応(光電子環状反応)は、特定のコンフォメーションからのみ進行することが知られている。3つのヘテロ芳香族により構成されるターアリーレンにおいては、多様な分子間相互作用が期待され、そのような分子間相互作用を利用した特定コンフォメーションへの分子フォールディングならびに高感度フォトクロミック反応系の設計が可能である。分子内において、CH/N相互作用ならびにS/N相互作用により分子のフォールディングを固定した新規ジチアゾリルベンゾチオフェンを設計した。結晶構造より、フォトクロミック分子が光反応活性なコンフォメーションに固定されており、上記の相互作用が協調的に分子フォールディングに寄与していることが明らかとなった。以上の分子内相互作用は、溶液中においても^1H-NMR測定から確認され、反応活性型のコンフォメーションが優先的に形成されていることが示唆された。フォトクロミック反応特性を閉環反応量子収率測定により評価したところ、0.98±0.02とほぼ100%の効率で光閉環反応を示すことを見出した。以上より、適切に分子内相互作用を設計することにより高い反応効率を示すフォトクロミック分子システムを構築できることを明らかにした。イオンの大きさ(半径)はその硬さを決定し、ルイス酸・塩基性、基本的には静電相互作用の度合い、さらには、求核・求電子反応性を支配する物質において非常にベーシックなパラメーターである。申請者は、正電荷が5員環に渡って非局在化した特異なカチオン構造を有するイミダゾリウム基が芳香族であることに着目し、ジアリールエテンやジアリールアリーレン(ターアリーレン)のアリールユニットとして導入した。イミダゾリウム置換型フォトクロミック分子は、フォトクロミック反応によりイミダゾリウム環まわりの電子構造(電荷の局在構造)を劇的に変化させ、イオン半径の可逆的な制御が期待される。本研究では、これまでにないイオン半径の光制御を実現したイミダゾリウム置換フォトクロミック反応系の応用を行う。本年度は、4,5-ジチアゾリルイミダゾリウムを合成し、そのフォトクロミック反応に伴うイオン会合状態の制御を行った。一連の4,5-ジチアゾリルイミダゾリウムはN位の置換基に応じたガラス転移温度を示し、最も低いもので45°Cまで低下させることができた。さらに、光閉環体のガラス転移温度は、61°Cと大きく上昇し、光反応に伴うイミダゾリウム環内における正電荷の局在により、イオン間相互作用が増強し、ガラス転移点の上昇に寄与したものと考察される。
歯冠補綴用新規セラミックス・レジン複合体の咬耗に関する臨床的研究

新規の複合体を臨床応用する際に,現時点で最大の強度をもつキャスタブルセラミックス(OCC)で作った大臼歯クラウンでさえも臨床では2,3年後に破折するケースがあることを経験したので,臨床では咬合面の一部を被覆する前装冠の前装部として用いることにした。したがってレジン及びセラミックスのチタンや常温時効硬化金合金等への接着が必要になり,金属接着性プライマー及びポーセレン用接着性プライマーの検討も行い,それぞれの組合せに最適な接着システムを確立した。これらについては,それぞれ学会誌に発表した。咬合力測定システム(オクルーザー)による咬合力分散状態の観察は,経過期間が最長でも半年間にとどまったため,装着時との有意差は生じなかった。咬合面の一部に使用しても短期間では問題は生じなかったが,さらに長期間の観察が必要である。また,口腔内での咬耗パターンのレプリカのSEM観察でも,わずかにレジン部分の咬耗が観察されただけで,この期間における咬耗パターンの明確な差を確認することができなかった。最終段階で,咬合分析装置のソフトにさらに改良が加えられ,接着面積がパソコン上にでるなど,多数の症例に対しても正確なデータが素早く分析,検討できるようになった。引続き臨床経過を追求し,咬合力が長期間に均等に分散されるように咬耗する歯冠補綴物であることを明らかにする予定である。歯冠修復の際にも、口の中を明るく保ちたいという審美的な要求の高まりに伴い、咬合面を歯冠色のポーセレンやコンポジットレジンで修復するケースが増加している。しかしながら、現在用いられているポーセレンは硬すぎて対合歯を損ない、コンポジットレジンは耐摩耗性の不足に加えて、多量に含まれている無機質フィラーによる対合歯の摩耗が指摘されている。3年間の予定で始めた本研究の目的は、こうしたポーセレンとコンポジットレジンの欠点を相互に補完し合い、対合歯を損なうことなく咬合力を歯列上に分散でき、かつ審美的な咬合面を持つ歯冠補綴物を考案しようとするものである。初年度の平成5年度は、咬合面を含む歯冠の骨格として用いるセラミックス・レジン複合体の組成決定とその咬耗度をin vitroで調べるための新型咬耗試験機の製作を行った。また、アルミナを含む高強度セラミックスに各種天然パルプを2010wt%混入したセラミックスを所定の大きさに調整し、800°Cで30分間大気中で焼成しガラス化させ、天然パルプの焼却によって生じた小孔の中に、シランカップリング剤による処理後に、低粘度硬質レジンモノマーを減圧下で注入し重合し、板状の試験片を作製し、JIS規格に基づき硬さ、圧縮強さ、曲げ強さ、衝撃強さ等を測定し、歯冠補綴物として最適な組成、条件を決定した。また、アラバマ大のラインフェルダー教授らと共同研究してきた松村の考案による新型の咬耗試験機を国産で製作した。これは充填物の経時的な口腔内摩耗を再現できる装置を、歯冠補綴物の咬耗を測定するように改良しており、本研究の目的に合致する性能を得ている。平成6年度には、この装置を使って、最適の組成を持つセラミックス・レジン複合体で作製したクラウンの咬耗状態を、キャスタブルセラミックス、硬質レジン、金合金製クラウン等と比較検討する予定である。歯冠修復後の口腔内を明るく保ちたいという審美的な要求の高まりに伴い,咬合面を歯冠色のポーセレンやコンポジットレジンで修復するケースが増加している。しかしながら,現在用いられているポーセレンは硬すぎて対合歯を損ない,コンポジットレジンは耐摩耗性の不足に加えて,多量に含まれている無機質フィラーによる対合歯の摩耗が指摘されている。3年間の予定で始めた本研究の目的は,こうしたポーセレンとコンポジットレジンの欠点を相互に補完し合い,対合歯を損なうことなく,咬合力を歯列上に分散でき,かつ審美的な咬合面を持つ歯冠補綴物を考案しようとするものである。2年目の平成6年度は,前年度に決定した組成のセラミックス・レジン複合体を新型の咬耗試験機で試験した。

これは充填物の経時的な口腔内摩耗を再現できる装置を,歯冠補綴物の咬耗を測定できるよう改良したものであり,本研究の目的に合致することができ,その成果の一部をQuintessence international誌(1994年)に発表した。さらに,歯冠補綴物を支台歯に接着する際に不可欠な接着性レジンセメントやカップリング剤などについても研究を行い,それぞれJ.Dent.(1994年)とJ.Prosthet Dent(1994年)に発表した。これらを用いて製作し,装着されたクラウンの,口腔内での咬耗状態を調べるために,咬合圧測定システム・オクルーザーを購入した。当初は,直ちに臨床経過を追って測定する予定であったが,安定した数値を再現性よく得るには,術者の熟練と装置の一部改良が要ることがわかり,結果的には30%の精度アップを成し遂げることができた。臨床ケースは始めたばかりであり,次年度も引続いて行う予定である。新規の複合体を臨床応用する際に,現時点で最大の強度をもつキャスタブルセラミックス(OCC)で作った大臼歯クラウンでさえも臨床では2,3年後に破折するケースがあることを経験したので,臨床では咬合面の一部を被覆する前装冠の前装部として用いることにした。したがってレジン及びセラミックスのチタンや常温時効硬化金合金等への接着が必要になり、金属接着性プライマー及びポーセレン用接着性プライマーの検討も行い,それぞれの組合せに最適な接着システムを確立した。これについては,それぞれ学会誌に発表した。咬合力測定システム(オクルーザー)による咬合力分散状態の観察は,経過期間が最長でも半年間にとどまったため、装着時との有意差は生じなかった。咬合面の一部に使用しても短期間では問題は生じなかったが、さらに長期間の観察が必要である。また、口腔内での咬耗パターンのレプリカのSEM観察でも,わずかにレジン部分の咬耗が観察されただけで,この期間における咬耗パターンの明確な差を確認することができなかった。最終段階で,咬合分析装置のソフトにさらに改良が加えられ,接着面積がパソコン上にでるなど,多数の症例に対しても正確なデータが素早く分析,検討できるようになった。引続き臨床経過を追求し,咬合力が長期間に均等に分散されるように咬耗する歯冠補綴物であることを明らかにする予定である。
口腔細菌による硫化水素産生機構の解明と酵素の立体構造に基づく新規口臭予防薬の探索

本研究課題では、口臭の原因となる硫化水素を高産生する口腔細菌に着目し、それらの持つ硫化水素産生酵素の酵素単独および基質アナログとの複合体の立体構造を決定した。反応中間体の捕捉にも成功した。構造情報や酵素学的データを基に、反応時のコンフォメーション変化、触媒部位近傍のアミノ酸の役割などが明らかとなった。得られた知見は個別の酵素に対して、より詳細に反応機構を記述する上で重要であり、新規口臭予防薬の探索の基盤となることが期待される。硫化水素は、口腔細菌の持つ酵素がL-システインを基質として作用した際に反応生成物の一つとして産生される。本年度は、口腔細菌に由来する3つの硫化水素産生酵素(Streptococcus anginosusおよびStreptococcus gordonii βC-SリアーゼとFusobacterium nucleatum Fn1220)のX線結晶構造解析を行った。βC-Sリアーゼについては、研究代表者らが決定した既存の結晶化条件をもとに基質アナログとの複合体結晶を作製し、X線回折強度データを収集した。いずれのβC-Sリアーゼにおいても、補因子であるピリドキサール-5'リン酸と基質アナログが共有結合した反応中間体との複合体の結晶構造を得ることに成功した。複合体結晶作製の条件を変化させることで、少なくとも2段階における反応中間体を捉え、その安定化に寄与すると考えられるアミノ酸が同定された。Fn1220の大量調製は大腸菌を宿主として行い、次いで3段階のクロマトグラフィーからなる精製条件を確立した。結晶化条件の探索および最適化を行い、X線回折実験に適した単結晶を得ることができた。分子置換法により2.0A分解能で結晶構造を決定した。非対称単位中の2つのサブユニットのうち、一方は触媒部位を含むクレフトが閉じた形を、他方は開いた形をしていた。クレフトの閉じたサブユニットには、補因子であるピリドキサール-5'リン酸の近傍に、結晶母液に含まれる酢酸イオンが結合していた。酢酸イオンの結合は、基質の結合の模倣であることが考えられた。Fn1220による基質分解は、クレフトの開閉という構造変化を伴う機構により行われることが推察された。研究代表者は、昨年度までに口腔細菌に由来する3つの硫化水素産生酵素の結晶構造を決定した。本年度は、これらの構造情報に基づき、特に硫化水素産生能の高い2つの酵素(Streptococcus anginosus βC-SリアーゼとFusobacterium nucleatum Fn1220)の反応機構解明を主眼とした研究を行った。これらはいずれもL-Cysを基質とし、硫化水素を反応隼成物の一つとして産生する酵素である。βC-Sリアーゼについては、すでに結晶構造を得ていた2段階の反応中間体がExternal aldimineおよびα-Aminoacrylateであることを顕微分光法によっても確認した。これらの中間体がそれぞれ結合した酵素および基質非結合型酵素の立体構造の比較から、βC-Sリアーゼの触媒反応には、酵素そのものの大きな構造変化を伴わないことが考えられた。基質ポケットに結合した酢酸イオンにより、基質分解(硫化水素産生)時のクレフトの開閉が推察されたFn1220では、基質アナログであるL-Serとの複合体の結晶構造を得ることに成功した。L-SerとFn1220の補因子であるピリドキサール-5'リン酸は、共有結合による反応中間体を形成しており、L-Ser部分のカルボキシル基は、基質非結合型酵素で酢酸イオンが結合していた場所とほぼ同じ位置を占めていた。さらに、基質非結合型酵素でクレフトが開いた形をしていたサブユニットにおいても、反応中間体の形成によりクレフトが閉じていることが確認された。このカルボキシル基と直接相互作用するアミノ酸はThr69とAsn142であり、これらをどちらか一方でもAlaに置換すると、基質分解活性が著しく低下した。したがって、これらのアミノ酸は基質のカルボキシル基を認識し、基質をより強固に結合させるためにクレフトを閉じるスイッチの役割を果たしていることが考えられた。
九州方言の音韻現象における接触・伝播・受容プロセスに関する研究

本研究の成果としては,まず長崎県・熊本県・鹿児島県・宮崎県・大分県のフィールドワークによって,動詞テ形・タ形・否定形の言語データを収集することができた。本研究では,特にテ形において,「テ」「デ」に相当する部分に現れる音声の分布を類型化しているが,2つの方言タイプが共存する「共生タイプ」を初め,新たな方言タイプの新発見があった。これらの新発見によって,方言がどのように形成されるかという理論的な問題に関しても,解明の糸口が得られた。本研究の目的は,九州方言における特異な音韻現象(テ形音韻現象)を対象として,異なる方言タイプが隣接する地域で見られる接触・伝播・受容現象を観察し,これらのプロセスを説明するための理論的枠組みを構築することにある。本年度は,観察・記述の点においては,熊本県天草諸島のフィールドワークを実施し,新たなデータの蓄積を行った。島嶼部の現地調査は,交通の便の関係で,調査しにくい問題があるが,本研究の目的であるシステムの解明のためには,地理的に細かい地点に対する網羅的な調査が必要であり,この点から言っても,少しずつデータが蓄積されていることには意義があると考える。また,理論的研究においては,まずテ形音韻現象の新たな方言タイプが発見されたことが実績として挙げられる。平成23年度にフィールドワークを実施した熊本県北東部方言及び大分県中西部方言を分析した結果,今までに発見されていなかった新たな方言タイプが見出された。これらについては,ある程度理論的に予測可能なものであるが,実際に発見されたことには大きな意義があり,さらに別の新たな方言タイプが存在することを予測するものである。さらに,2つの異なる方言タイプが共生する方言(共生タイプ)も新たに発見され,その事実をもとにして,共生タイプの形成プロセスの理論的解明が発展している。もともとは2つの異なる方言タイプが独立して存在していたものが,地理的に接触することによって,両方の方言タイプを部分的に持った特異な方言が誕生したことになる。この形成プロセスを今後さらに追究することによって,接触・伝播・受容現象の統合的な解明に貢献できるものと考える。本年度は,まず九州方言の音韻現象を収集するためのフィールドワークを実施し,その分析・記述を行った。調査地域は,長崎県壱岐市,宮崎県西部,鹿児島県本土南東部・西部島嶼部である。いずれの地域においても,教育委員会等に話者を紹介していただき,各地域2名程度のインフォーマントから聞き取り調査を実施した。調査項目は,テ形・タ形の音便形を中心に,その他一段動詞のラ行五段化現象についても調査した。最終的には,本期間の研究全体に関する研究成果報告書(『九州方言におけるテ形音韻現象の記述的・構成的研究』,pp.1-162)を作成した。この中では,まずテ形音韻現象の記述的研究として,本期間にフィールドワークを実施した各地方言の記述を行っている。言語データを挙げることは言うまでもなく,それを記述するためのルール等も示している。また,テ形音韻現象に関する方言タイプの類型化もさらに精度を高めている。本期間のフィールドワークによって,新たな方言タイプが発見されたことは重要な点である。地理的な分布に関しても,全体像がより鮮明になったことは言うまでもない。特に,九州西部において,2つの大きな方言圏が形成されていることは重要な発見であろう。さらに,本報告書の主張するもう一つの柱は,共生タイプについての記述の精度が高まったことである。共生タイプの方言が新たに発見されたこと,そして共生タイプがなぜ形成されるのかという問題について,おおよそ解答の見通しが立ったことは,大変意義があるものである。特に,共生タイプの形成については,前述の2大方言圏が大きな影響を及ぼしていることは,方言の形成プロセスを議論する上でも重大な貢献をするものと考える。本年度は,[1]データ収集,[2]テ形音韻現象の記述・理論化,[3]方言接触現象の理論化,という3点に関する研究を計画していた。まず[1]に関してであるが,本年度は,熊本県本土北東部,及び大分県南西部の方言のフィールドワークを実施した。調査地域は4地点である。各地点で数名のインフォーマントに聞き取り調査を実施した。これらの地域は,本研究でターゲットとしている「テ形音韻現象」が観察される境界地域であると予測している箇所である。調査の結果,予測通り境界地域であることがある程度判明した。しかし,まだ調査地点が地理的に密でないため,明確には解明できていないが,少なくともこれらの地域より東,または北に進むと,テ形音韻現象は観察できなくなるのではないかと現時点では考えている。次に[2]に関してであるが,各方言で観察されたテ形については,音声記号を用いて,逐次データベース化を行っている。テ形音韻現象のパターンについては,従来のデータと比較しつつ,その都度記述している。その際,新たなパターンが見られないかどうか,絶えずチェックを実施している。

最後に[3]に関しては,方言の接触・伝播・受容をテーマにした研究会に参加し,そこで得られた知見を九州方言にも適用している。ただ,従来の研究では語彙を中心としていたために,システムであるテ形音韻現象にはそのまま適用することは慎重にならざるを得ない。システムの接触・伝播に関しては,現在理論化を試みているところである。理論的研究に関しては,新たな方言タイプの発見もあり,おおむね順調に進展していると考えられる。しかし,そのもととなるデータの収集,即ちフィールドワークに関しては,交通状況や現地協力者との交渉等の問題があり,少し遅れている状況にある。当初計画していたフィールドワークに関して,少し遅れが生じている。これは,調査者(研究者)側と協力者・話者側との日程調整等がうまく行かなかったことに原因がある。方言調査では,調査地点の選択,調査の日程調整,方言話者の紹介,方言話者のスケジュールなどが問題となるため,しばしば計画が遅れることがある。しかし,この問題は当初から予測していたことであるため,問題はない。平成25年度は,方言データの収集,即ちフィールドワークを優先したい。特に,異なる方言タイプが隣接する地域,テ形音韻現象が見られる地域と見られない地域との中間地域,及びテ形音韻現象が存在する可能性のある未調査地域を,重点的に調査していく計画である。また,平成25年度後半では,最終年度ということもあり,理論的研究に関しても総括をしていく。接触・伝播・受容現象の体系的な解明を試み,これらの現象を司るシステムを仮定する。このような理論の構築は,今後の方言データ収集の際にも参考となると考える。次年度には,今年度フィールドワークができなかった地域も含めて,調査回数を増やす予定である。特に,物理的に調査に行くことが難しい,または時間がかかる地域に関しては,優先的に調査を実施することを考えている。そのためには,なるべく早めに調査計画を練り,日程調整等を進めなければならない。平成25年度においては,主に(1)調査旅費,(2)研究成果報告書の作成,として研究費を使用する計画である。(1)に関しては,長崎県本土東北部,熊本県島嶼部,鹿児島県北西部等を調査地点として考えている。特に,熊本県島嶼部・鹿児島県北西部については,前年度までに十分な調査時間が確保できなかったため,今年度改めて補足調査を行うものである。そのために,次年度使用額が生じている。その他の地点については,当初の計画通り,新たな調査地点として設定するものである。(2)に関しては,収集した方言データの記述,接触・伝播・受容現象を説明するための理論構築等を総合的にまとめた報告書を作成する計画である。さらに,この報告書は関連する専門領域を持つ研究者に頒布することによって,本研究課題に対する議論を活性化させることを考えている。次年度に使用する予定の研究費については,基本的に旅費として扱う予定である。特に,物理的に調査に行くことが困難な島嶼部や山間部に関しては,優先的にこの旅費を使用することを考えている。
鉛直管内プラグ流の流動機構に関する研究

鉛直管内をプラグ輸送される粒子群は崩れ易く、その濃度は大きく変動する。プラグ輸送の解析においては粒子濃度は圧力損失を決定する重要なパラメ-タであるので、粒子濃度を知ることは非常に重要である。そこで、超音波を利用する濃度測定法の開発を初年度の主要課題として取り上げた。予め濃度が既知である状態で管内を粒子群を落下させ、濃度と超音波の減衰率の関係を調べる実験を行った。超音波発信素子と受信素子を対向させた場合、送信波として連続波を用いると素子間に反射波の干渉により弱い定在波が形成され、誤差の原因となることが考えられた。そこでこのような定在波が超音波の減衰率の測定に影響するかどうかを調べるため、送信波として連続波を用いる方法の他にバ-スト波を用いる方法についても測定を行った。実験と平行し理論計算も試みた。すなわち、粒子間の相互作用を無視し、粒子による粘性および熱移動による減衰と散乱による減衰を考慮する理論により減衰率の予測が可能かどうか検討した。その結果、かなり広範囲の濃度にわたって理論と実験がよい一致を示すことがわかった。初年度の基礎研究に引続き、鉛直管内プラグ輸送実験管路を製作し、実際にプラグ流を作りその流動状態を観察した。管路は透明管からできた水平部と鉛直部からなり、その間も透明なベンドでつながれている。プラグ生成はベンド部における粒子群の挙動と密接に関連することや、鉛直管内のプラグが水平管のプラグに比べきわめて複雑な挙動を示すことが観察より明かとなった。鉛直管内のプラグは密な充填状態のものから空隙の多いものまでが混在して流れるので、初年度に開発した超音波センサ-が有望であるとの確信を得たが、処理速度に改良の余地が残されていることも明らかになった。研究の基礎としてまず、粒子の代わりに細長い円柱群を円管内に固定し超音波の減衰特性を調べた。円柱群を用いた理由は、円柱の体積率を自由に調整できることによる。しかし固定円柱の場合、超音波素子と円柱の位置関係が大きな影響を持つことが判明し、実際の粒子群を流す方がよいことがわかった。そこで、鉛直管内を落下する粒子群について濃度と超音波の減衰率の関係を調べた。粒子速度の測定は光ファイバを用いて行われた。また受信信号をパ-ソナルコンピュ-タにより処理する測定システムも完成させた。その結果、本実験条件のもとでは、両者の間に大きな差がないことが明らかになった。そこで以後の実験では処理の容易な連続波を用いる方法を用いることにした。実験と平行して理論計算も試みた。しかも濃度と減衰率が比例関係で表されているので、本方法が粉粒体の管内輸送に対する実用的な計測手段として有望であることがわかった。昨年の測定の基礎研究に引続き、本年度は鉛直管内プラグ輸送実験管路を製作し、実際にプラグ流を作りその流動状態を観察することに重点を置いた。

コンプレッサ-から供給された空気は流量調節弁、流量測定部を通り輸送管路に導かれる。粒子は貯蔵タンク底部から鉛直管を充填状態で重力により落下し、水平な輸送管路に直角に共給される。粒子供給部直後の水平管部には安定なプラグを作るための二次空気噴出装置が設置されている。本年度の実験に使用した粒子は直径1mmのポリスチレン球形粒子である。まず二次空気噴出の影響について調べた。二次空気によりプラグが安定に生成されることを確認し、さらに二次空気が圧力損失を減少させ輸送効率を上げる効果を持つことが分かった。さらに鉛直管内でのプラグ生成はベンド部における粒子群の挙動と密接に関連することが観察により分かった。鉛直管内のプラグは水平管のプラグに比べきわめて複雑な挙動を示すことが観察より明かとなった。特にプラグ後端部から落下する後に粒子が続くプラグの前端に降り掛かることが分かり、今後理論解析する場合、このような現象を考慮することが必要であることも分かった。このように鉛直管内では一般にプラグの形状が安定しないため、プラグの通過をどのように検出するかが問題となる。プラグの通過を検出する方法として光透過法と圧力測定による方法を試み、各々の方法によるプラグ通過周期やプラグ速度の測定結果を比較した。その結果、プラグ速度が速い場合や周期が長い場合に両測定法の結果に差が生じることが分かった。鉛直管内のプラグは密な充填状態のものから空隙の多いものまでが混在して流れるので、昨年度、開発した超音波センサ-が有望であるとの確信を得たが、処理速度に改良の余地が残されていることも明らかになった。
情報統合としての共感覚的認知に関する認知心理学的研究

色字共感覚において、文字と色の連想関係には規則性がある。まず、日本語文字に関する共感覚色の決定要因を調べた結果、平仮名の共感覚色は、文字順序に強く影響され、読みや形状にも影響されていた。文字を学習する発達過程を考慮したモデルを提案したが、このモデルは、言語によらず,共感覚色決定過程を説明できる。次に、非共感覚者に対して、文字と色の連想関係の規則性を調べた。その結果,使用頻度の高い文字ははっきりした色が選ばれ,その傾向は共感覚者と一致した。共感覚傾向の強い非共感覚者グループは、様々な連想関係を持っていた。共感覚的認知が様々な規則性に依存し、それが時間的安定性につながることを示唆している。3つのテーマに分け、お互いに有機的な関連を持たせて取り組んだ。具体的には、第1に共感覚の研究基盤の確立、第2に共感覚者の協力を得た色字共感覚に関する研究、第3に共感覚的認知の一般性に関する研究である。第1には、共感覚の研究基盤として、(1)共感覚者の確保手段、(2)共感覚実験環境の整備、(3)共感覚研究成果の発信法の確立が必要であった。共感覚者の確保に関して、インターネットによる募集を続けており、随時複数名(10名程度)の日本人の色字共感覚者の協力が得られる体制を整えた。共感覚実験環境に関しては、色彩や提示時間など厳密な心理実験を遂行するための認知心理実験群を整備した。具体的には、共感覚色選択実験、ポップアウト実験、共感覚タイプ判別実験などである。また、眼球運動測定実験環境も整えた。共感覚研究成果の発信法の確立に関しては、国内外の学会で成果を発表するとともに、一般社会が共感覚を正しく認識するようにメディアやインターネットを通じた情報発信を続けている。第2に。色字共感覚に関しては、多字種を用いる日本語の特性を利用し、仮名や漢字などに関する色字共感覚特性として、意味や読みの関与を明らかにした。また、7千人を超える共感覚に関する意識調査を実施したので、今後詳細な分析を進める。第3に、共感覚的認知の一般性に関して、非共感覚者に対して、語彙処理に潜在的な共感覚的認知が存在することをつきとめたので、今後その詳細を明らかにする。日本語話者の色字共感覚者が,音韻や数値を共有する仮名や数字(例:“あ"と“ア",“1"と“一")に対して,類似した共感覚色を知覚する傾向を明らかにし、Conscious & Cognition誌に学術論文として掲載された。さらに、非共感覚者における色字連合を調査し,対応の規則性を検討した。共感覚傾向の強弱が連続的に分布するとの想定から,対応の時間的安定性に基づいて参加者を2群に分け,対応づけの規則に差が見られるかを検討した。日本語を母語とする女子大学生188名のデータを分析に使用した。選択色の時間的一貫性と字種間一貫性40種類の数字・文字に対する2回のテストにおける選択色の時間的一貫性は広範囲に及び,連続的な単峰型分布を示した。非共感覚者においても出現頻度の高い文字を言語学的に基本的で弁別性の高い色に結び付ける傾向が存在することが初めて確認した。そして,この傾向は共感覚傾向の低い群で強く現れ,高い群では縮減ないし消失した。共感覚傾向が高い人々では,文字と色の序列に基づいた単純で粗い対応づけの規則への依存度が相対的に低くなる一方で,より精緻で個人特異的な対応づけを行う傾向が強まると考えられる。この成果は、Psychonomic Societyで発表すると共に、日本心理学会のワークショップで取り上げ,議論を深めることができた。さらに、共感覚的傾向に個人差があることを明らかにするため、7千人近くのアンケート調査を実施したので,詳細な分析に今後取り組む。最終年度となる平成25年度は、これまでの色字共感覚に実験データを元に、共感覚の生起機序に関するモデルを考案し、Visual Cognitin誌やFrontiers in Human Neuroscience誌に学術論文として発表した。また、新たな実験パラダイムにより、色聴共感覚の解明を進めることを計画し,まずは色聴共感覚者が、単音、和音、調など複雑な要因によって共感覚が生起していると考えられたので、非共感覚者における色聴に関する感覚間協応の特徴を調べ、共感覚研究との接点も明らかにした。

日常物体を命名するときにも、無意識のうちに共感覚的認知に基づいている可能性があり、共感覚者と非共感覚者という2分法的な見方をするべきではなく、共感覚的性向が連続的に分布していると考えた方が妥当ではないかと思われるので、7千人を超える全国調査データに基づき、共感覚に関する一般的な認知度、偏見ばかりではなく、共感覚者から一般人までの共感覚傾向の変化要因を明らかにした。さらに、日本科学未来館での講演「共感覚あなたは世界をどう感じますか?」を行うなど,一般社会が共感覚を正しく認識するように研究成果を、広く情報発信することにつとめた。日本語の色字共感覚者の共感覚において、文字の音韻情報や意味情報が共感覚色の大きな規定因となることを明らかにした。たとえば、共通の部首を持つ文字間では共感覚色は類似せず、形態情報の影響は小さいことも示し、Consciousness & Conition誌に学術論文として掲載された。一方,共感覚者と呼ばれるごく一部の人に限定的に生じるとされてきたが、共感覚的傾向の強い人から弱い人までが連続的に分布している可能性があり、共感覚的な認知処理メカニズムが普遍的に備わっており、その働きの強さに個人差があると考えることができる。しかし、記憶の影響など、共感覚以外にも文字と色の対応付けの時間的安定性を左右する要因は考えられるため、真の意味で共感覚的傾向の高低が連続的に分布するという結論を導けるかは定かでない。そこで、文字と色の対応付けにおいて、時間的安定性の高低と、色字共感覚者の共感覚色に特徴的に見られる傾向の強さとの間に正の相関があるかどうかを調べた。文字と色を時間的に安定して結びつける人ほど共感覚者と同様の性質、すなわち文字と色の対応付けにおいて音韻情報や意味情報の影響を受けるという傾向を強く示すことが明らかになった。文字と色の対応付けの時間的安定性と形態情報の影響度の間には有意な相関は見られなかった。すなわち、単に文字と色が時間的に安定的に対応付けられるというだけではなく、対応付けの規定因という質的な面を考慮しても、共感覚的傾向は連続的に分布すると言える。計画通り、共感覚者の実験データが蓄積される一方で、共感覚を持たない一般人の共感覚的傾向に個人差が大きいことが明らかにできたことが大きな研究成果と考えている。共感覚という自覚を持たないけれども、文字と色の関係を共感覚者と変わらないようなレベルで安定的に回答する方々がいるということは、共感覚的認知の延長上に、共感覚がある可能性が高まったと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。共感覚が実は「ごく一部の人」のみに限定的に存在する訳ではなく、共感覚的傾向の強い人(=共感覚者)から(非共感覚者として分類されるが)中程度の人、弱い人までが連続的に分布していることを示している。このことは、働きの強さの個人差こそあれ、共感覚的な処理基盤が人間に普遍的に備わっている可能性を示すことができた。日本語の色字共感覚に関して言えば、文字と色を主に音韻や意味(概念)情報を介して結びつけるようなメカニズムが誰にでも備わっており、その結合強度、または結合における興奮/抑制のバランスに個人差があるという結論を導くことができた。引き続き,共感覚者の実験データが蓄積する一方で、共感覚的認知の延長上に、共感覚があることを証明するために、一般人に共感覚者と同様の実験に取り組んでもらう計画である。但し,一般人が共感覚者のように色を感じることができる訳ではないので,慎重に実験計画を考案する必要がある。新たな実験パラダイムにより、色字共感覚に加えて、色聴共感覚の解明を進めることを計画している。色聴
アーベル多様体のモジュライ空間や曲線のモジュライ空間の階層構造の研究

工藤桃成氏(神戸市立工業高等専門学校助教)と当研究室の千田駿人君との共同研究により、標数5以上で必ず種数4の超特異曲線が存在することを証明することが出来た。標数2、3では既に種数4の超特異曲線の存在が示されているため、任意の標数での種数4の超特異曲線の存在が示されたことになった。種数3以下の場合はDeuring, Serre, Ibukiyama, Harashimoto, Katsura, Oortらによる研究で90年代はじめまでに示されていたが、種数4の時の任意の標数での存在は全く示されていなかった。当研究の存在性の証明は、二つの楕円曲線の射影曲線上のファイバー積を用いるもので、この曲線はE. Howeによって調べられていたが、存在性に用いることができることは全く考えらていなかった。非常に大きな結果を得ることができた。論文は既にarXivに投稿している。また、工藤氏との共同研究で、超楕円の超特別曲線の数え上げアルゴリズムを提示し、種数4で高度な計算手法を駆使し比較的大きな標数においても数え上げに成功した:この研究成果はWAIFI2018での口頭発表に採択され、発表を行った。その内容はLNCS 11321に掲載された。また、種数5のtrigonal超特別曲線の数え上げについて、工藤氏と共同研究を行った。種数5のtrigonal超特別曲線のより明示的な実現、簡約化、フロベニウス射の具体的記述、による、超特別曲線の効率的な数え上げアルゴリズムの提出に加え、高度な計算手法を用い、低標数での数え上げを行った。その成果はMEGA2019に投稿し、ポスター発表に採択された。任意の標数での種数4の超特異曲線の存在を示すことが出来た。予期していた以上の大きな成果を得ることが出来た。また、前年度から引き続き、種数4の超楕円曲線や種数5のtrigonal曲線で超特別なものの数え上げのアルゴリズムの提出や低標数での数え上げについて研究を行い、成果をあげることが出来た。種数4での成功を発展させ、より大きな標数(先ずは種数5)でも同様の研究が出来る可能性があるため、早急に取り掛かりたい。工藤氏や当研究室の大橋君と共同研究の予定である。また当研究室の樋口君との共同研究として、p-可除群の``モジュライ空間"に入るleafの境界について調べる予定にしている。樋口氏は境界をlist upする手法をもっており、同種の扱いの研究と組み合わせることにより、leafの境界の決定問題に対し、解答を与えたいと思っている。九州大学の工藤桃成氏(2018年4月より神戸市立工業高等専門学校助教)との共同研究により、種数4の比較的小さな有限体上の超特別曲線の同型類の数え上げについて研究を行った:非超楕円の場合は標数が11以下で、超楕円の時は標数が19以下で結果(内、一番大きな標数の場合は素体上の数え上げのみ)を得ることが出来た。また、種数5のtrigonal曲線についても、trigonal曲線の実現、超特別性の判定法を整備した後、計算機代数システムMAGMAによる実装により、標数が13以下で、超特別曲線の同型類の数え上げ(一部は素体上の数え上げ)に成功した(2018年4月にarXivへの投稿を行った)。また、工藤氏、本研究室に所属する千田駿人氏との共同研究で上記の結果で得られた種数4標数11の非超楕円的超特別曲線について、その自己同型群の決定も行った。単著の論文としては、Newton polygonsの数え上げ(高さについての漸近公式)を与えることに成功し、arXivへの投稿および学術雑誌への投稿を行った。解析数論や中心極限定理周辺の確率論的な手法を用いた証明になっており、個人的に新しい分野への参入を行うことが出来たと考えている。工藤氏との共著論文として超特別曲線の数え上げについての論文3本、工藤氏・千田氏と超特別曲線の自己同型群についての論文1本を新たに執筆した。また、樋口氏との論文の学術雑誌への掲載が決まった。単著でも、解析数論や確率論的な手法を用いた、私としては新しい分野での仕事を行うことが出来た。以上により、概ね順調に進展していると考える。

また、工藤氏との共同研究で、超楕円の超特別曲線の数え上げアルゴリズムを提示し、種数4で高度な計算手法を駆使し比較的大きな標数においても数え上げに成功した:この研究成果はWAIFI2018での口頭発表に採択され、発表を行った。その内容はLNCS 11321に掲載された。また、種数5のtrigonal超特別曲線の数え上げについて、工藤氏と共同研究を行った。種数5のtrigonal超特別曲線のより明示的な実現、簡約化、フロベニウス射の具体的記述、による、超特別曲線の効率的な数え上げアルゴリズムの提出に加え、高度な計算手法を用い、低標数での数え上げを行った。その成果はMEGA2019に投稿し、ポスター発表に採択された。任意の標数での種数4の超特異曲線の存在を示すことが出来た。予期していた以上の大きな成果を得ることが出来た。また、前年度から引き続き、種数4の超楕円曲線や種数5のtrigonal曲線で超特別なものの数え上げのアルゴリズムの提出や低標数での数え上げについて研究を行い、成果をあげることが出来た。工藤氏とは、超特別曲線の数え上げの研究を更に続けて行く。千田氏も交え超特別曲線の自己同型群の研究も併せて行う。また、超特別曲線のまわりの変形空間を調べるなどして、曲線のモジュライ空間における階層構造の研究につながる仕事へと拡張してゆきたい。私の研究室では曲線の族について系統的に研究を行っており、上記で扱った曲線の以外のタイプのものについても今後研究を進めていく予定である。樋口氏は極小p-可除群の特殊化について研究を進展させており、その研究を踏まえ、長年の研究課題である、central leavesの境界の研究を進展させてゆきたい。単著の仕事としてはNewton polygonsの漸近公式について、2変数版(高さと次元のパラメータをもつもの)の完成を急ぎたい。種数4での成功を発展させ、より大きな標数(先ずは種数5)でも同様の研究が出来る可能性があるため、早急に取り掛かりたい。工藤氏や当研究室の大橋君と共同研究の予定である。また当研究室の樋口君との共同研究として、p-可除群の``モジュライ空間"に入るleafの境界について調べる予定にしている。樋口氏は境界をlist upする手法をもっており、同種の扱いの研究と組み合わせることにより、leafの境界の決定問題に対し、解答を与えたいと思っている。高性能のPCを購入する計画を立てていたが、2017年度は超楕円曲線等の比較的重い計算を必要としないものを扱ったため、高性能のPCを購入を次年度に延期し、より良いPCの購入をした方がよいという判断を行った。2018年度には、より重い計算が必要になってくるため、高性能のPCを購入する予定である。計画にはなかった工藤氏のBergenでの研究発表のための旅費等の旅費関係の支出が増え、その代わりPCの購入を控えたため、その差額により次年度使用額として残ることになった。物品の購入や国内出張費として支出する予定である。
高感度バイオセンサの開発

1)微少化.長さ6.5mm,幅2.0mm,厚さ0.2mmの小型FET電極にLB膜を被覆し,さらにペニンリナーゼで修飾して小型ペニシリンセンサを作製した.この小型センサは長期安定性にすぐれていた(長).シリコン基板に微少金電極を形成し酸素電極とし,これを用いた小型グルコースセンサを開発した(軽部).2)高感度化.直径3.0mmの光ファイバーにイオノフォア膜を被覆して高感度イオンセンサとした.このセンサではM以下のイオンの計測も可能であった(白井).酵素反応開始の時間的ずれを利用した複合酵素系による複数基質同時計測センサの性能を評価し,ヒポキサンチン・イノシン存在下でIMP等の計測が可能であることを見出した(渡辺).3)診断用システム化.体内埋め込み型人工すい臓用として針状チタン酸素電極を用いてグルコースセンサを作製し,最高700mMまでのグルコースの計測を達成した(伊藤).血中ケトン体計測用センサにNADH酸化酵素を組み合わせて性能の向上を実現し,これが重症糖尿病の監視等に有効であることを示した(戸谷).ホスホリパーゼとコリンオキシターゼを同時に使用してリン脂質計測用センサとした.これと血中コレステロール計測用センサの併用が高脂血症の診断に有用であることを明らかにした(牧野).4)新しい測定方式.アゾレクチンリポソームに苦味およびニオイ物質を与えると膜電位変化を誘起することを見出し,この現象を利用して味およびニオイ識別センサを試作した(栗原).油水界面イオン選択性電極を利用して尿素センサおよびアセチルコリンセンサを開発した(角谷). 5)生物の直接利用によるセンサ.アメーバ様細胞の刺激応答機構を検討し,情報の処理や判断が非線形運動系の物理法則に従がうことを見出し,これからダイナミックセンシングイステムを開発する基礎概念を確立した(小畠).1)微少化.長さ6.5mm,幅2.0mm,厚さ0.2mmの小型FET電極にLB膜を被覆し,さらにペニンリナーゼで修飾して小型ペニシリンセンサを作製した.この小型センサは長期安定性にすぐれていた(長).シリコン基板に微少金電極を形成し酸素電極とし,これを用いた小型グルコースセンサを開発した(軽部).2)高感度化.直径3.0mmの光ファイバーにイオノフォア膜を被覆して高感度イオンセンサとした.このセンサではM以下のイオンの計測も可能であった(白井).酵素反応開始の時間的ずれを利用した複合酵素系による複数基質同時計測センサの性能を評価し,ヒポキサンチン・イノシン存在下でIMP等の計測が可能であることを見出した(渡辺).3)診断用システム化.体内埋め込み型人工すい臓用として針状チタン酸素電極を用いてグルコースセンサを作製し,最高700mMまでのグルコースの計測を達成した(伊藤).血中ケトン体計測用センサにNADH酸化酵素を組み合わせて性能の向上を実現し,これが重症糖尿病の監視等に有効であることを示した(戸谷).ホスホリパーゼとコリンオキシターゼを同時に使用してリン脂質計測用センサとした.これと血中コレステロール計測用センサの併用が高脂血症の診断に有用であることを明らかにした(牧野).4)新しい測定方式.アゾレクチンリポソームに苦味およびニオイ物質を与えると膜電位変化を誘起することを見出し,この現象を利用して味およびニオイ識別センサを試作した(栗原).油水界面イオン選択性電極を利用して尿素センサおよびアセチルコリンセンサを開発した(角谷). 5)生物の直接利用によるセンサ.アメーバ様細胞の刺激応答機構を検討し,情報の処理や判断が非線形運動系の物理法則に従がうことを見出し,これからダイナミックセンシングイステムを開発する基礎概念を確立した(小畠).
レーザー誘起蛍光偏光分光法による磁場閉込めプラズマ周辺電場計測法の開発

磁気閉じ込め核融合プラズマの周辺部に発生する径方向電場分布を高い空間分解能で"直接測定"できる計測システムの開発が希求されている。我々が開発してきたシュタルク効果を利用したレーザー誘起蛍光(LIF)偏光分光法はその有力な候補である。本研究の目的は、この方法の適用の可能性を、電子密度と磁場に焦点を絞り、実験的に明らかにすることである。以下に得られた結果をまとめる。1)ペニング放電ヘリウムプラズマ(電子密度:2×10^<10>cm^<-3>2×10^<12>cm^<-3>)中で、LIF(励起2^1S-4^1D、蛍光4^1D-2^1P)の直線偏光度を観測した。この時間減衰から励起原子と電子との衝突によるディスアラインメントレートを決定し、その電子密度依存性を得た。この結果に基づき、LIF偏光分光法が適用できるプラズマの電子密度は2×10^<12>cm^<-3>程度であると評価した。2)電場磁場直交配位(マグネトロン放電プラズマシース)において、強磁場下(500G<B<1500G)でLIF円偏光成分の励起スペクトルを観測した。その結果、励起原子の磁気副準位間に非等方分布(オリエンテーション)が形成されていることが見出された。この結果は、レーザーのスペクトル線幅がゼーマン分裂幅よりも狭く、1台のレーザーではひとつの磁気副準位への選択的励起しかできない場合でも、電場決定に必要な磁気副準位の数だけレーザーを増やし、同時励起すれば、電場を決定できることを示唆している。以上の結果に基づき、直線偏光LIF法と円偏光LIF法(直線偏光LIF法より一桁感度が高い)について、磁気閉じ込めプラズマ周辺部への適用の可能性を検討した。本研究の目的は、プラズマの閉じ込めに関与する径方向電場分布を原子のシュタルク効果により直接計測可能な計測システム開発のために、レーザー誘起蛍光(LIF)偏光分光法の適用限界を電子密度と磁場の影響に焦点を絞り、実験的に明らかにすることである。本年度は主として本研究に用いる実験装置の製作を行った1)放電プラズマ装置(ヘルムホルツコイル含む)の設計・製作.低ガス圧(110mTorr)で高密度プラズマ(n_e:10^<11>10^<13>cm^<-3>)が生成できるペニング型放電プラズマ装置を設計し製作した。放電電極は中央にリング状の陽極を、その両端にリング状陰極を配す。この陽極にはリング内に生成したプラズマ中のヘリウム準安定原子を励起するためにレーザービームを導入できる細いスリットを、また、誘起蛍光を磁場に直交した方向(x軸方向)からも観測できるように、小穴を空けてある。1列に整列した電極をステンレス製の真空容器(観測窓付)内に設置する。電極の中心軸方向に磁場を印加できるように、真空容器外径より大きい内径230mmのヘルムホルツコイルを製作した。コイルの中心軸上での磁場強度は最大0.2テスラである。これらプラズマ装置本体(電磁石を含む)は装置架台上に設置された大型Xステージに載っているため、レーザー光学系および観測光学系を固定したままLIFの径方向空間スキャンが可能である。また、放電プラズマ装置の到達真空度は5×10^<-7>Torrであった。2)LIFの円偏光と直線偏光を同時に観測するために、新たに直線偏光成分同時観測装置を製作した。