hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
テラヘルツフォトンと量子構造中の電子波の相互作用および超高周波デバイスへの応用

本研究は、未開拓周波数であるテラヘルツ帯の固体増幅デバイスとして新しく提案した電子のフォトンアシストトンネルによる光遷移と走行電子波のビートによる集群効果を組み合わせた三端子素子の実現を目標として行い、以下の成果を得た。THzデバイス形成に向けて、ポテンシャル障壁が高く、尖鋭な量子準位形成が期待される絶縁体/半導体(CaF_2/CdF_2/Si)および金属/絶縁体/半導体(CoSi_2/CaF_2/Si)ヘテロ接合材料系を選択し、サブミリ波用集積導波路形成プロセスに自由度のあるSi(100)基板上に、アニールとナノエリアローカルエピタキシーを併用する一連の結晶成長法の考案により、CaF_2/CdF_2/Si共鳴トンネルダイオード(RTD)を形成し、室温でピーク/バレー比10^6のきわめて大きな値をSi(100)基板上で初めて達成した。提案したデバイスの基本動作を把握するため、半導体中の二次元電子ガスを用いた平面型デバイスを作製してミリ波帯で動作測定を行い理論的特性と一致する結果を得た。これにより提案したデバイスのTHz帯での動作が期待できることが明らかになった。並行して、デバイスに一体集積するためのTHz帯微細アンテナの構造を提案し、金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合への適用に先行して半導体ヘテロ構造を用いてRTDと微細アンテナの集積構造を形成し、1.02THzの高調波発振を室温で達成した。これは高調波発振ではあるが、単体の室温電子デバイスとしては、これまでの最高周波数であり、初めてTHzに達したものである。さらに、理論解析により構造を最適化すれば基本波でも2THzを越える発振が可能であることを示した。このデバイスは、それ自体がTHz帯の光源として有用な特性を持つことが示されるとともに、金属/絶縁体/半導体THzデバイスの最適な構造に対する指針となった。本研究は、テラヘルツ(THz)帯の固体増幅デバイスとして新しく提案した電子のフォトンアシストトンネルによる光遷移と走行電子波のビートによる集群効果を組み合わせた三端子増幅の実現を目標とし、このデバイスの材料系として金属/絶縁体/半導体ナノ構造の高精度結晶成長の確立とTHz電磁波に対する応答特性、デバイスの基本構造の形成とTHz増幅動作の可能性を明らかにすることを目的とし、本年度ば以下の成果を得た。THzデバイス形成に向けて、ポテンシャル障壁が高く、量子準位が尖鋭になることが期待される金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合材料系に対して、Si基板にほぼ格子整合するCaF_2(絶縁体)と金属(CoSi2)を用い、100nm程度の微細領域に結晶成長を限定したナノ領域エピタキシーを用いて共鳴トンネル構造を形成し、非常に均一性のよい室温微分負性抵抗特性を得ることに成功した。並行して、デバイスに一体集積するためのTHz帯平面微細アンテナと基本的なデバイス構造を提案し、金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合への応用に先んじて、半導体ヘテロ構造を用いて形成し特性を把握した。微細アンテナに関しては集積スロットアンテナと半導体共鳴トンネルダイオードを集積した発振デバイスにより、サブTHz(250GHz)の発振を得るとともに、理論解析によりサイズ縮小によりTHz帯も発振可能であることを明らかにした。基本となるデバイス構造の考案と作製に関しては、二次元電子ガスを用いたデバイスを考案し、素子中心部を形成することにより、直流特性から、電流量などTHz増幅に十分な特性を有することを明らかにした。これらのデバイスは、それ自体がサブTHzTHz帯のデバイスとして有用な構造および特性を持つことが示されるとともに、金属/絶縁体/半導体THzデバイスの最適な構造に対する指針となった。

本研究は、未開拓周波数であるテラヘルツ帯の固体増幅デバイスとして新しく提案した電子のフォトンアシストトンネルによる光遷移と走行電子波のビートによる集群効果を組み合わせた三端子増幅の実現を目標として行い、本年度は以下の成果を得た。THzデバイス形成に向けて、ポテンシャル障壁が高く、尖鋭な量子準位形成が期待される絶縁体/半導体(CaF_2/CdF_2/Si)および金属/絶縁体/半導体(CoSi_2/CaF_2/Si)ヘテロ接合材料系を選択し、結晶成長を原子層厚レベルで制御するため、100nm程度の微細領域に結晶成長するナノ領域エピタキシーを提案し、この方法を適用した共鳴トンネルダイオード(RTD)において、室温で高ピーク/バレー比(30程度)の顕著な均一性が得られた。提案したデバイスの基本となる構造のひとつとして、二次元電子ガスを用いた平面型構造で目的の動作を行う構造を考案し、作製プロセスを確立して素子中心部を形成することにより、直流特性から、電流量などTHz増幅に十分な特性を有することを明らかにした。並行して、デバイスに一体集積するためのThz帯平面微細アンテナとデバイスの集積構造を提案し、金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合への応用に先んじて、半導体ヘテロ構造を用いて形成し特性を把握した。まずRTDと平面パッチアンテナの集積構造によりTHzフォトンアシストトンネル特性の詳細な測定を行うとともに、RTDとスロットアンテナと集積した発振デバイスによりサブTHz(0.6Thz)発振を達成し、理論解析により、この構造でアンテナ縮小することによりTHz帯発振が可能であることを明らかにした。これらのデバイスは、それ自体がサブTHzTHz帯のデバイスとして有用な構造および特性を持つことが示されるとともに、金属/絶縁体/半導体THzデバイスの最適な構造に対する指針となった。本研究は、未開拓周波数であるテラヘルツ帯の固体増幅デバイスとして新しく提案した電子のフォトンアシストトンネルによる光遷移と走行電子波のビートによる集群効果を組み合わせた三端子素子の実現を目標として行い、本年度は以下の成果を得た。THzデバイス形成に向けて、ポテンシャル障壁が高く、尖鋭な量子準位形成が期待される絶縁体/半導体(CaF_2/CdF_2/Si)および金属/絶縁体/半導体(CoSi_2/CaF_2/Si)ヘテロ接合材料系を選択し、サブミリ波用集積導波路形成プロセスに自由度のあるSi(100)基板上に、アニールとナノエリアローカルエピタキシーを併用する一連の結晶成長法の考案により、CaF_2/CdF_2/Si共鳴トンネルダイオード(RTD)を形成し、室温でピーク/バレー比10^6のきわめて大きな値をSi(100)基板上で初めて達成した。提案したデバイスの基本動作を把握するため、半導体中の二次元電子ガスを用いた平面型デバイスを作製してミリ波帯で動作測定を行い理論的特性と一致する結果を得た。これにより提案したデバイスのTHz帯での動作が期待できることが明らかになった。並行して、デバイスに一体集積するためのTHz帯微細アンテナの構造を提案し、金属/絶縁体/半導体ヘテロ接合への適用に先行して半導体ヘテロ構造を用いてRTDと微細アンテナの集積構造を形成し、1.02THzの高調波発振を室温で達成した。
チャの水耕栽培による周年生産植物工場における栄養生理的諸問題の解明

1.本研究を行うに前もってガラス室内にチャの水耕ミニプラントを4基設置した。また養液供給ー休止の制御、養液温度可変制御、CO_2供給、蛍光灯による補光、室内の温度加温ができるようにした。2.チャの水耕栽培中における根に散布する養液の供給、休止時間の好適条件を検討した。その結果、供給10分、休止35分の処理で生育やNPKの養分吸収が優れた。3.チャの生育、養分吸収、アミノ酸生成に対する好適養液温度を検討した。その結果、20°Cでチャの生育、アミノ酸生成、テアニン生成が高く、最も良好となった。4.チャの生育、養分吸収に対する炭酸ガス施用の効果を検討した。その結果、炭素ガス1200ppm処理区で地上部、根部とも生育やN、P吸収も優れ、光合成活性、養分吸収の増大が認められた。逆にアミノ酸含有率は低い傾向を示した、テアニン含量は明らかな差を示さなかった。5.水耕チャの生産向上のために、生育、養分吸収、アミノ酸生成などに及ぼす蛍光灯補光の効果を検討した。その結果、蛍光灯補光を行っても生育、養分吸収ともあまり変らず、新芽のアミノ酸含量はやや減少した。6.チャの生育、窒素吸収、アミノ酸生成に対する休眠の効果を、チャ新芽摘採後よりの室温の加温、無加温制御によって検討した。その結果、休眠を与えると、生産量は減少したが、全窒素含有率、アミノ酸含有率は高くなり、茶の品質が優れると推定された。したがって、水耕チャにおいても休眠を与えることは、茶の品質向上を目指す上に有効であると考えられる。7.チャの水耕栽培において、硫酸アルミニウムが現在使用されている。これに代るものとして、アルミニウム産業廃棄物より回収したアルミニウムドロスを用い、効果を検討した。その結果、チャの生育は硫酸アルミニウム(対照)とほとんど変らず、同程度の効果をもたらした。しかし根において若干褐色を帯びることが認められた。本学のガラス室に2階建茶樹水耕ミニプラント4台を設置し,以下の成果を得た.1.茶樹の生育,養分吸収を上下段で比較検討した.下段の生育は上段の約60%であった.全窒素含有率は上,下段であまり変らず,下段ではNを欠除させてもほとんど含有率が低下せず,栄養状態に影響されにくかった. 2.散水式水耕システムにおいての水耕液の供給一休止時間と茶樹の生育,養分吸収との関係を検討した.時間設定は15ー15分(対照),10ー20分,10ー35分,昼15ー15分液15ー35分の4処理で比較した.その結果,茶樹の生育は10ー35分区および昼15ー15分夜10ー35分区で優れた.またそれらの養分吸収はNとAlで差が認められず,10ー35分区はP,K,sa,Mgの含有率,吸収量共に他の3処理区より高かった.したがって,茶樹の生育,養分吸収の両面から,10ー35分供給一休止処理が生理的にも省エネ的にも好適条件であることが分った.3.一般に,茶樹の生育はもとよりアミノ酸生成も春期で旺盛である.したがってこの春期条件を常に保つことが水耕茶樹で必要と考えられる.そこで養液温度を10,15,20,25°Cに制御し,散水式で与えた.

その結果,茶樹新芽の生長は25°で最も良好であったが,根のそれは20°であった.アミノ酸,特に根のテアニン含有率は25°で最も高かったが,生成量は20°,25°で良好であった.4.以前,茶樹の土耕で花芽形成とCa施用との間に関連性が観察されたので,栄養生長のみを促進させ,花成を抑えるため,水耕下でCaを0120ppmまで与え,19週間栽培し検討した.その結果,花成とCaの関連性は認められなかった.これは生育期間が短かすぎたためと推察された. 5.1987年愛知県に建設されたA茶植物工場における茶樹の栄養生理的問題を検討した.その結果,N含量が新芽で6%以上の高含量を維持した.またNH_3ーNの吸収が極端に旺盛なことも分った.これらのことから,チャ植物工場で高品質茶生産の可能なことが示唆された.昭和63年度は前年度に設置したチャ水耕ミニプラントを用い。以下の4項目の研究を行い、14の成果を得た。1水耕チャの生育、養分吸収、アミノ酸生成、テアニン生成に対する炭酸ガス施用の効果を検討した。その結果、炭酸ガス1200ppm処理によって地上部、根部とも生育は対照区より促進され、光合成の増大が認められた。また窒素やリン酸吸収も優れた。しかしながら、アミノ酸含有率は逆に低くなる傾向を示した。またテアニン含量は明らかな差異を示さなかった。2水耕チャの生産向上のために、生育、養分吸収、アミノ酸生成などにおよぼす蛍光灯補光(18、24時間)の促進効果を検討した。その結果、蛍光灯補光を行っても生育、養分吸収ともあまり変らず、新芽のアミノ酸含量はやや減少した。3チャの生育、窒素吸収、アミノ酸生成に対する休眠の効果を、チャ新芽摘採後よりの室温の加温、無加温制御によって検討した。その結果、休眠を与えると、明らかに生産量は減少したが、全窒素含有率、アミノ酸含有率は高くなり、茶の品質が優れると推定された。したがって、水耕チャにおいても休眠を与えることは、茶の品質向上を目指す上に有効であると考えられる。逆にいえば、継続的摘採は収量は増大するが、品質において劣ることが明らかとなった。4チャの水耕栽培において、従来から硫酸アルミニウムが使用されているが、その代りにアルミニウム産業の廃棄物より回収したアルミニウムドロスを用い、その効果を検討した。その結果、チャの生育は硫酸アルミニウム区とほとんど変らず、同程度の効果をもたらした。しかし根において、色がやや褐色を帯びていた。
バイオレットライトによる近視抑制メカニズムの解明

近視はアジア圏において急速に増加し、その保有率は6090%であると試算されている。しかしその発症における分子機序は明らかではなく、そのため有効な治療法が存在しない。申請者らはヒト・ヒヨコを用いた試験で360nm-400nm領域光(バイオレットライト、VL)には近視進行抑制効果があること、また申請者らが開発したマウス近視誘導モデルにおいて近視強膜ではマクロファージの増加および繊維芽細胞増殖が生じることを見出した。強膜における細胞構成の変化が近視発症の分子機序であり、VLによる近視進行抑制は強膜における細胞増殖を抑制することで生じると仮説し、この仮説の検証を本研究の目的とする。
小胞体hsp70システムによるシロイヌナズナの生活環制御機構

小胞体は分泌経路における最初のオルガネラとして,分泌タンパク質や膜タンパク質,脂質の合成の場となっている.小胞体は単なる合成の場としてだけでなく,合成されたタンパク質の品質管理の場ともなっている.小胞体におけるタンパク質の品質管理は,高次構造形成に失敗した異常タンパク質が小胞体から先のコンパートメントに送り出されることを防ぎ,細胞の機能維持に重要な役割をはたしていると考えられる.配偶子形成から受精,種子形成に至る有性生殖の過程は,細胞内膜系の構造が大きく変化する時期であり,その進行に小胞体品質管理が重要な役割をはたしていると予想される.本研究では,小胞体品質管理の分子装置である小胞体内腔の分子シャペロン,その中でも特にHsp70ファミリーの分子シャペロンであるBiPに特に着目し,分子装置の側からのアプローチによって,植物の生長・分化における小胞体品質管理の役割を明らかにしていくことを目指した.本研究では,まず,優性欠損変異を利用して,シロイヌナズナ培養細胞と植物体を用いたBiP機能の解析系を構築した.そして,BiP変異体を培養細胞で発現することによって,小胞体内でタンパク質凝集が誘導されることを示唆する結果を得るとともに,花粉でBiP変異体を発現することによって花粉の受精能の欠損が誘導されることを示した.さらに,T-DNAの挿入によるシロイヌナズナBiPの欠損変異株の構築を行った.また,BiPのパートナータンパク質として機能する,小胞体のJドメインタンパク質についての解析も行った.出芽酵母小胞体のJドメインタンパク質である,Jem1p,scj1p,Sec63pのシロイヌナズナホモログを同定し,これらの遺伝子破壊株の作製を行った.小胞体は分泌経路における最初のオルガネラとして,分泌タンパク質や膜タンパク質,脂質の合成の場となっている.小胞体は単なる合成の場としてだけでなく,合成されたタンパク質の品質管理の場ともなっている.小胞体におけるタンパク質の品質管理は,高次構造形成に失敗した異常タンパク質が小胞体から先のコンパートメントに送り出されることを防ぎ,細胞の機能維持に重要な役割をはたしていると考えられる.配偶子形成から受精,種子形成に至る有性生殖の過程は,細胞内膜系の構造が大きく変化する時期であり,その進行に小胞体品質管理が重要な役割をはたしていると予想される.本研究では,小胞体品質管理の分子装置である小胞体内腔の分子シャペロン,その中でも特にHsp70ファミリーの分子シャペロンであるBiPに特に着目し,分子装置の側からのアプローチによって,植物の生長・分化における小胞体品質管理の役割を明らかにしていくことを目指した.本研究では,まず,優性欠損変異を利用して,シロイヌナズナ培養細胞と植物体を用いたBiP機能の解析系を構築した.そして,BiP変異体を培養細胞で発現することによって,小胞体内でタンパク質凝集が誘導されることを示唆する結果を得るとともに,花粉でBiP変異体を発現することによって花粉の受精能の欠損が誘導されることを示した.さらに,T-DNAの挿入によるシロイヌナズナBiPの欠損変異株の構築を行った.また,BiPのパートナータンパク質として機能する,小胞体のJドメインタンパク質についての解析も行った.出芽酵母小胞体のJドメインタンパク質である,Jem1p,scj1p,Sec63pのシロイヌナズナホモログを同定し,これらの遺伝子破壊株の作製を行った.本研究ではシロイヌナズナを用いて,小胞体hsp70システムが植物の発生・分化のどの過程をどのように制御しているのかを明らかにすることを目的としている.本年度は,小胞体hsp70 (BiP)にさまざまな優性欠損変異を導入し,これをシロイヌナズナ培養細胞とシロイヌナズナ植物体で発現する系の作製を行なった.BiP優性変異体と小胞体局在型GFPのシロイヌナズナ培養細胞で共発現を行なったところ,タンパク質の小胞体膜透過の欠損,小胞体局在型GFPの小胞体内局在異常を示唆する結果が得られた.シロイヌナズナ植物体を用いた解析では,LAT52プロモーターを用いて,ターゲットを花粉細胞とする組織特異的なBiP優性変異体の発現用プラスミドの作製を行ない,これをシロイヌナズナに導入している.また,LAP1,AGP1プロモーターもまた,花粉特異的なBiP優性変異体の発現系に利用可能であることを示した.シロイヌナズナに存在する3つのBiP遺伝子に関するT-DNA挿入欠損変異体のスクリーニングを行ない,BiP2とBiP3に関しては挿入変異体を取得した.これに加えて,RNA干渉によるBiP遺伝子ノックダウン用のプラスミドの作製とその植物体への導入を行なっている.シロイヌナズナゲノム上に存在する,89のDnaJホモログの遺伝子のうち,酵母でBiPのパートナーとして機能する小胞体DnaJホモログ,Jem1p,Sec63p,Scj1pに対応するものはそれぞれ,1個,2個,2個存在することが予想される.これらとGFPとの融合タンパク質をシロイヌナズナ培養細胞で発現したところ,Jem1pとSec63pのホモログとの融合タンパク質は小胞体に局在することが示された.また,Scj1pホモログの一つを酵母jem1scj1 2重変異株中で発現すると,変異株の温度感受性を抑圧することが示された.

本研究ではシロイヌナズナを用いて,小胞体hsp70システムが植物の発生・分化のどの過程をどのように制御しているのかを明らかにすることを目的としている.本年度は,小胞体のhsp70であるBiPの優性欠損変異体を,LAT52プロモーターによって花粉で発現するシロイヌナズナ形質転換体を作製した.得られた形質転換体は花粉形成には欠損を示さなかったが,変異BiP遺伝子の次世代への伝達に欠損を示し,BiP変異体の発現による花粉機能の欠損誘導を示唆する結果を得た.また,シロイヌナズナBiP1遺伝子の欠損変異株を取得し,昨年度取得したBiP2遺伝子の欠損変異株との交配を行った.これまでにBiP1とBiP2を共に欠損した株は取得できていないが,BiP1とBiP2各遺伝子を様々なコピー数の組み合わせでもつ植物体を作製した.同時に,BiPのパートナータンパク質として機能する,小胞体のJドメインタンパク質についての解析も行った.出芽酵母小胞体のJドメインタンパク質である,Jem1p, Scj1p, Sec63pのシロイヌナズナホモログを同定し,GFP融合タンパク質を用いた解析から,これらがシロイヌナズナの小胞体に局在することを示唆する結果を得るとともに,これらの遺伝子発現が小胞体ストレスで誘導されることを示した.さらに,これらホモログの遺伝子破壊株の作製を行ったところ,Jem1pとScj1pのシロイヌナズナホモログの破壊は致死とはならず,これら遺伝子の機能はシロイヌナズナの生育に必要ではないことが示された.一方,シロイヌナズナの2つのSec63pホモログのうち,一方の遺伝子破壊は致死とはならず,これは生育に必須でないことが明らかとなったが,もう一方の遺伝子破壊株を得ることはできなかった.
心臓リハビリテーション療法へのマイオカインおよび心血管機能による多面的アプローチ

マイオカインは、筋性由来の分泌蛋白質の総称であり、新しく提唱された概念である。マイオカインについては、慢性心不全への心臓リハビリテーション療法との関連性については知られていない。今回の研究では、心臓リハビリテーション療法において、優位にマイオカインであるBDNF、irisinの上昇が認めら、それらの値が高いグループでは優位に主要有害心イベント発生が低かった。マイオカインは、今後、本治療法の効果指標や予後規定の指標として臨床応用できる可能性があると考えられた。近年、慢性心不全に対する治療は、薬物療法の確立に加え、運動療法、呼吸管理療法などの心臓リハビリテーションが導入され、予後を大きく改善させつつある。一方、骨格筋などの筋肉線維から生成、発現し、放出されるサイトカインやその他のペプタイドで分泌効果を発揮するものは、マイオカインと呼ばれている。今回の研究では、慢性心不全の心臓リハビリテーション療法の影響を血中マイオカインおよび心血管画像診断法による心血管機能の多面的アプローチにより検討し、その予後改善のメカニズムを解明することである。慢性心不全に対する治療は、薬物療法の確立に加え、運動療法、呼吸管理療法などの心臓リハビリテーションが導入され、予後を大きく改善させつつある。今回の研究では、骨格筋などの筋肉線維から生成、発現し、放出されるサイトカインやその他のペプタイドでマイオカインと呼ばれる物質の効果の判定を研究している。特に、今回は、埋め込み型人工心臓装着患者の心臓リハビリにおけるその効果判定も行っており、将来この研究は、心臓リハビリの治療に大きく貢献できると考えている。具体的には、心臓リハビリの客観的効果判定も確立し、マイオカインの同定を行っている。しかしながら、心臓リハビリテーション療法の予後改善のメカニズムや、これらのマイオカインおよび心血管機能への影響については明らかにはなっていない。本研究では、慢性心不全の心臓リハビリテーション療法の影響を血中マイオカインより検討し、その予後改善予測因子としての役割を解明することである。対象は、うっ血性心不全にて入院し薬物療法にて安定後に慢性心不全の状態となり、心臓リハビリテーション療法を施行予定の症例。運動耐容能テストにより、各患者において適切な運動処方を行い、運動療法を施行する。血液検査を含めた各種検査は、薬物治療により心不全が安定して運動療法または呼吸管理療法を施行する前、退院時、3か月後、6か月後、1年後とする。ELISA法により、既知のマイオカインであるIL-6、BDNF、LIF、Irisinを測定した。結果として追跡中にBDNF、Irisinの血中濃度が高い群では、MACE(major adverse cardiac event)の発生が優位に少なかった。特に運動療法でマイオカイン気中濃度の上昇率が高い群において、MACEの発生は少なかった。マイオカインの血中濃度の高い群においては、心血管イベント発生が低く、マイオカインは何らかの心血管保護効果を有していると考えられる。さらに適切な運動療法の判定にもマイオカインの血中濃度の変化を用いることは有効であると考えられる。循環器内科学心臓リハビリテーションの効果は、運動負荷検査の一つで、肺・心臓・筋肉を含めた予備能力を測定する検査である運動耐容能(CPX)検査、および血中マイオカインであるIL-6、IL-8、IL-15、BDNF、LIF、FGF21を継時的に測定して、検討している。我々の採取目的はステージDの重症心不全患者を、薬物療法、非薬物療法そして心臓リハビリにて、患者さんのADL(日常生活作動)を改善することである。特に、ステージDの患者さんに関して、埋め込み型左室補助心臓も他施設にて装着してもらい、その後の経過を診ている。運動耐容能(CPX)検査は運動負荷検査の一つで、肺・心臓・筋肉を含めた予備能力を測定する検査を用いている。また、マイオカインに関してもIL-6、IL-8、IL-15、BDNF、LIF、FGF21を測定している。今後は、既存のマイオカインの検討のみならず、1新規マイオカイン候補の同定、2同定タンパク質の確認、3より多数例の患者血清を用いた解析、4心不全モデル動物でのマイオカイン発現の検討なども行っていく予定としている。運動耐容能(CPX)検査にてその治療効果を見ることはきわめて重要である。薬物療法では水利尿であるバゾプレッシン拮抗薬も用いて、治療に関しては積極的に、埋め込み型人工心臓を装着して、心臓リハビリで、埋め込み型人工心臓が離脱できるように試みる。血清に含まれる全タンパク質をマススペクトロメトリーにてショットガン分析法を用いて同定する。同定には当研究科施設に既存する高感度のQ-TOF型質量分析計を用いる。ある分子に結合するタンパク質を比較定量する場合は安定同位体標識法を用いる。血中マイオカインであるIL

-6、IL-8、IL-15、BDNF、LIF、FGF21の測定のため、血液検体を採取しているが、まだすべては解析できていない。継続して、心臓リハビリテーション療法によるそれぞれの血中マイオカインの継時的変化の観察を行い、リハビリテーション療法の与える影響を検討する。また、新規マイオカインの同定への解析を進めていくために研究費を使用する予定である。質量分析計によって同定されたタンパク質が実験操作の過程で検出される擬陽性タンパク質である可能性を排除するために、同定タンパク質の確認を行う。既知のタンパク質が同定された場合は、同定タンパク質に対する既存の抗体を用いる。destination therapyは埋め込み型左室補助心臓装着の際にて、心筋幹細胞の移植も行うことにより、慢性心不全の非薬物療法や心臓リハビリがよりスムーズに行くようにする。そのためにも基礎的な心筋幹細胞の研究も行う。
ビワ果実の無種子化に関する内生植物ホルモン学的研究

本研究では、三倍体ビワを用いた商品価値の高い無種子果実生産技術の確立を目指し、三倍体品種の作出、果実の生長や成熟に関連する内生植物ホルモンの動向、GA_3とCPPUの混用処理および内生ジベレリンを用いた無種子化などについて調査し、以下のような成果を得た。(1)ビワの種子中にはジベレリン(GAs)、サイトカイニン(Cyt)、インドール酢酸(IAA)およびアブシジン酸(ABA)が存在し、GAsは着果期に、Cytは果実の急速な肥大前に、IAAは果実肥大期に、ABAは成熟期に活性レベルが最も高くなった。(2)ビワの未熟種子から抽出・精製したGAsを小花や幼果に処理すると無種子果が得られ、GA_3処理よりも低濃度でも着果および果実肥大が優っていた。(3)三倍体作出用の母本として、コルヒチンやアミプロフォスメチル処理により、四倍体が6個体得られた。さらに、それら四倍体と二倍体を交雑し多くの三倍体を獲得した。(4)ビワの倍数性の違いによる形態および結実特性を比較した結果、倍数性が高くなるほど、葉の大きさと厚さ、気孔の大きさ、花器の大きさ、花弁の大きさおよび花粉粒の直径などの量的形質が増加した。また、二倍体と四倍体では、花粉の発芽率および結実率が高かったものの、三倍体では極めて低かった。(5)三倍体ビワでは、GA_3とCPPUの混用液を開花前の花らいに対し1回目の処理をし、開花約60日後の幼果に2回目の処理をすると高い割合で無種子果が得られた。得られた無種子果実は二倍体有種子果実より大きくなったが、糖の蓄積、特にスクロースの蓄積が劣っていた。(6)以上の結果から、二倍体果実を無種子化した場合、無種子果率が低く、果実も小さかったが、三倍体を利用することにより商品価値の高い無種子果実生産が可能となった。今後は、高糖度無種子果実生産に適した三倍体新品種の選抜が急がれる。ビワ果実(品種;富房)の生長を縦径、横径あるいは果重の経時的変化で示すと、いずれの場合でも典型的なS字型生長曲線を示した。すなわち、5月下旬までは緩やかに生長し、その後6月中旬までは急激に生長するが、それ以降は再び緩やかな生長に転じた。ビワの未熟種子を4月下旬から成熟期まで約1週間間隔で採取し、常法でジベレリン(GAs)、サイトカイニン(Cyt)、オーキシン(IAA)およびアブシジン酸(ABA)を抽出・精製し、常法で定量した。GAs含量は着果期に高く、果実の生長に伴い減少した。Cyt含量は急速な果実の生長に先立って急増し、その後は急減した。しかし、IAAおよびABA含量は、GAsやCyt含量とは逆に果実の生長に伴って増加する傾向が見られ、IAA含量は果実の生長が盛んな時期に高くなり、収穫期には急減した。ところが、ABA含量は果実の生長と平行して増加し、収穫期に最も高くなった。

果実の着果に関係が深いと考えられているGAsを、ビワ未熟種子から抽出・精製し、HPLCで分離後、強いGAs活性が認められたフラクション(Fr)を、開花前に除雄した小花(子房)に一定量を処理した結果、Fr-16、17、19、21および22で単為結果が誘起された。特に、Fr-19および21処理で3040%の着果が認められた。さらに、合成サイトカイニンであるCPPUをこれらのFrに添加処理すると、着果率が4060%に上昇した。以上の結果から、GAsとCytはビワの着果に、CytとIAAは果実の生長に、ABAは果実の成熟に関連していると推察された。また、ビワの未熟種子中には数種のGAsが存在し、その一部のGAsが着果(単為結果)に関連していることが明らかになった。三倍体ビワを利用した無種子果生産用品種育成のための育種素材となる四倍体ビワの作出を、アミプロフォスメチル(APM)およびコルヒチンを用いて試みた。1)`楠'の実生の新梢長が310cmに達した先端部に対する0.005%-APMの14日間浸漬処理および0.2%コルヒチンの14日間浸漬処理と2%コルヒチンの4日間浸漬処理、2)`富房'成木の発芽・伸長期の新梢先端部に対する0.005%-APMの14日間浸漬処理、3)`楠'の実生の幼根(長さ34cm)に対する0.005%-APMの14日間浸漬処理、4)2週間MS培地で馴化培養した`楠'成木の新梢茎頂組織を0.005%-APMを含むMS培地に移植し、7日間培養した結果、各処理区から四倍体が1個体づつ得られた。結局、AMP処理により4個体、コルヒチン処理により2個体、計6個体の四倍体を獲得した。次に、得られた四倍体と二倍体との交雑から三倍体獲得を試みた。四倍体と二倍体の交雑による結実率は約60%で、さらに三倍体の発現率は94100%と高く、正逆交雑間での差異は認められなかった。なお、倍数性は、酵素解離を用いた押しつぶし法およびフローサイトメータで確認した。この結果、多くの三倍体ビワが獲得された。倍数性による生理・形態的違いを比較した結果、三倍体は、気孔長径、気孔密度、がく直径、花粉直径で、四倍体では、葉身幅、葉厚、気孔長径、気孔短径、気孔密度、がく直径、花粉直径、花弁長、花弁幅が二倍体よりも優っていた。また、花房着生率は倍数性に関係なく、いずれも70%以上を示したが、花粉の発芽率は二倍体と四倍体は約95%と高かったが、三倍体では約8%と極めて低かった。このため三倍体の結実率は0.13%でほとんど着果しなかった。しかし、200ppm-GA_3と20ppm-CPPUの混用処理を2回行うことにより、二倍体以上の大きな無種子果実が得られた。ビワ未熟種子中に存在する植物ホルモンの種類や含量は、果実の生育時期によって著しく異なっていることが判明した。そこで、その働きを明らかにするため、外生的にGA_3(1,000ppm)、CPPU(20ppm)、NAA(100ppm)、ABA(1,000)およびエセフォン(300ppm)を二倍体`田中'の着色開始期に処理し、果実の肥大、成熟および品質に及ぼす影響を調査した。その結果、果実の肥大はGA_3とCPPU処理区で、糖含量はエセフォン>CPPU>GA_3の順位高く、これらにより成熟が促進されていることが明らかとなった。一方、NAA処理は、著しく糖含量が低く、逆に酸含量が高かったことから、NAAは成熟を抑制していると考えられた。なお、これらの処理による糖組成の変化は認められなかった。次に、三倍体田中系に500ppm-GA_3+20ppm-CPPUを処理し、二倍体`田中'(有種子果)と果実品質を比較した結果、果重は前者でやや小さく、糖度が著しく低くなった。また、二倍体`田中'や`長崎早生'に同様な処理をし、無種子化しても著しく糖度が減少した。そこで、ビワ22品種(二倍体)を成熟期に採取し、糖組成について検討した。その結果、ビワ果実中の主要な糖は、グルコース(Glu.)、フルクトース(Fru.)、スクロース(Suc.)およびソルビトール(Sor.)であった。
集団的意思決定問題における戦略的操作不可能性に関するゲーム理論的研究

集団内の各個人が持つ選好をもとに、複数選択肢から幾つかの選択肢を選ぶ社会選択ルールについて研究を行った。特に、個人や部分的な結託グループが虚偽の選好表明をすることによって、その当事者たちに有利になる結果を導くことを戦略的操作と言うが、そのような不公平が起きないような社会選択ルールの解明を行った。代表的な成果は、パレートルールが戦略的操作不可能であり、またそのような性質を持つ極大なものであることが分かったことである。今年度は、集団的意思決定問題における戦略的操作不可能性を解明する上で、複数主体間での費用負担問題を取り上げ、研究を行った。具体的には、通信やケーブルテレビ等の社会ネットワークの最適構築問題を考え、その構築費用を利用者間でどのように分配するかというゲーム理論モデルを扱い、理論的結果を探った。具体的なモデルを扱うことは、社会選択ルールの様相を観察したり予測したりすることに有益であると考えた。また、上記のモデルは非常にシンプルなものであるが、シンプルなモデルは、抽象的で複雑なモデルよりも扱いやすく、研究を効率的に進めることを可能にすると考えた。これらが今年度この問題を題材に取り上げ研究を進めた理由である。今年度得られた結果は、上記のモデルに対する利用者間での費用配分ルールに関するものである。2種類のルールを取り上げ、それらの関係やそれぞれの特徴を吟味した。その際、研究計画通り、計算実験も行うことによって効率的に研究を進めた。上記の2種類のルールのうちの一つが、ゲーム理論の代表的な配分ルールであるシャプレー値である。この配分は貢献度という観点から意思決定主体間で公平性を持つものであることが改めて確認された。残念ながらその戦略的操作不可能性に関してはまだ結果を得ていない。また、今年度は論文としてまとめるに至っていないが、他のネットワークモデルに関しても配分ルールの特徴を吟味し、ほぼ似たような結果を得た。さらに、これらをもとに年度の後半、パレート最適性を持つ社会選択ルールの特徴に関する簡単な結果を得た。当該年度は、研究実施計画に盛り込まれていたmax-min型協調的戦略操作不可能な社会選択対応とナッシュインプリメンテーションとの関係を調べることから調査を始めた。しかし、思った以上には、その間に密接な関係を見出すことはできず、むしろ、この2つの関係を知るためには、他のタイプの操作不可能性の定義を考えることが有意義であるということまではわかった。その一方で、2つの面から異なるアプローチをすることによって、社会選択というものの様相を調べた。ひとつは、集団的意思決定問題におけるデータを利用した実験的側面からの研究である。具体的には、新鉄道路線の導入に伴う影響の要因を分析する際、個々の意思決定者が持つ要因に対する関係図を用いて、その要因関係図を集団的にまとめることの困難さに関しての研究を行った。実際の新鉄道路線の周辺住民による意識調査を入力データとして用い、各意思決定者に要因関係図を作成してもらう。それを利用して戦略的操作を無視したとしても集団的な集計が可能であるのか、ということを調べた。実際には、学習という要素を考慮することによって集計の可能性はあるものの、初回の集計では不可能な側面が多くあるということがわかった。もうひとつは、個人の選好が単峰性を持つ場合の戦略的操作不可能な社会選択対応に関する研究である。特に、選択する選択肢の数を2個に限定してみることによって研究を行った。実際、この研究に関してはまだ限定的な結果しか得られておらず、今後も解明していく必要がある。当該年度は、この研究課題で最終的に解明を試みていた、複数の選択肢とそれに対して選好順序を持つ構成員からなる社会での社会的決定ルールについて研究を進めた。最大の収穫は、社会選択ルールとして、パレートルールがmax-min型協調的戦略操作不可能なものであることが示せたことである。また、max-min型協調的戦略操作不可能かつ非賦課性(non-imposition)という性質を満たす社会選択対応は、パレートルールで得られる選択肢の集合が極大なものであることが分かったことも成果のひとつである。これは、上記のような2条件を満たす社会選択ルールによって得られる決定がパレート最適性を満たす選択肢のみで構成されることを意味する。その後さらなる結果を得るために、研究実施計画に盛り込まれていたアプローチのひとつである、辞書式順序におけるmax-min型協調的戦略操作不可能性に関して調査を進めたが、この操作可能性の定義だと条件が厳しすぎて社会選択対応の存在が保証されにくいことが判明した。そこで、計算による実験も盛り込みながら、むしろ通常のmax-min型協調的戦略操作不可能性のもとで成り立つ性質を探し、いくつかの性質を見つけることができた。また、他のアプローチとして、個人の選好が単峰性を持つ場合の戦略的操作不可能な社会選択対応に関する研究を進めたが、そこでは、戦略的操作不可能性というよりは公平性に近い概念のもとで、どのような社会選択ルールが成り立つのかを調べ、限定された定義域のもとで社会選択ルールの存在を確認することができた。
フランスの難民政策の展開過程(19世紀-20世紀前半)-国際環境の変化に着目して

19世紀後半から第二次大戦前にかけて、フランスが、政治亡命者・難民政策をどのように変質させてきたのかという点を明らかにし、政治亡命者・難民という個人が、形成過程にあった国民国家にとっていかなる存在であり、国際環境というファクターが両者の関係にいかなる影響を与えたのかを考察することを本研究の課題であった。本年度は、フランス国立文書館において収集した19世紀後半からロシア革命前までのフランスにおけるロシア人政治亡命者の史料の整理を行った。当時、彼らが難民refugie、アナーキストanarchiste,ニヒリストnihilisteといった名称のもとで、フランス当局の監視を受け、場合によっては国外退去やロシアへの引渡しの対象となっていたことがこれらの史料により明らかになった。19世紀後半から20世紀初頭には、外国人、特に政治亡命者や難民といった出身国の保護を受けられない人々に対し、彼らの権利擁護や援助を求める動きが生まれた。代表的な組織がドレフュス事件を機に結成された人権同盟であり、本邦では研究のないこの組織の文献を収集し、理解を深めた。8月には、スイスのジュネーヴにおいて赤十字国際委員会Comite international de laCroix-Rougeの史料を閲覧した。特に第一次大戦以降の難民に対する赤十字国際委員会の活動に関係する史料を収集したが、それらは、国際政治・国際関係の中に難民援助活動を位置づけるための有用な素材になると考えられる。
学術情報システムの国際化に関わる海外学術情報流通調査

平成元年度からの3年計画により学術情報の国際的流通の促進に関し、以下の側面について現状調査、実現可能性調査をおこなった。図書館情報・書誌情報:協力活動・共同分担活動の範囲確認その法制的側面の調査分析、開発、状況調査、利用者(研究者)調査、東アジア文字セット可換性調査デ-タベ-ス:導入交換協議、法制的側面の調査分析、ソフトウェア調査分析、作成技術調査、国際交換調査、利用者(研究者)調査情報検索サ-ビス:利用要求の実態、ソフトウェア調査分析、情報提供の高度化の要件、検索ソフトウェアの国際的標準化の動向、ネットワ-ク:国際接続技術調査、国際利用制度調査、利用者(研究者)調査主題分野別の動向調査学術情報学:学際アプロ-チ、研究動向の現状把握研究情報交流:学術研究に関する情報の国際交換の可能性調査分析国際的に展開されている各国の学術情報ネットワ-クの相互接続を背景として、わが国の学術情報システムの拡充と海外むけの提供の可能性について現状調査をすすめた。海外、特に欧州各国、米国などにおける日本情報、日本文献及び書誌情報デ-タベ-スに対する利用要求、各国の代表的情報機関(特に大学図書館)の情報資源の実情と接続可能性などについて調査した。学術情報システムの国際化に関わる海外学術情報流通の諸側面について、平成元年度からの3年計画の第2年次として、現状調査、実現可能性調査などを展開した。主要調査項目は次のとおり。1)日本情報、2)図書館情報・書誌情報、3)デ-タベ-ス、4)情報検索サ-ビス、5)ネットワ-ク、6)学術情報学、7)電子図書館。上記項目について、延べ5組14人を派遣し訪問調査した。第2年次の特色として、ネットワ-ク相互乗入れ、デ-タベ-ス交換、学術情報センタ-システム利用などについて具体的提案が、いくつかの訪問先から提示されていることで、継続的対応が必要となっている。本国際学術調査は、主に欧米各国における学術情報の生産・流通・利用に関する制度的・技術的諸様相について、これを推進する組織、サ-ビス事業体への包括的な訪問調査を主旨として、調査計画を企画推進してきたが、調査の進展にともない、当初の包括的調査よりは、いっそう具体的な訪問課題が生じており、各論展開的な調査要求があきらかとなった。そのため、テ-マも絞られ、再度の訪問やいっそう長期にわたる調査が必要となっている。相手方の対応は表敬的な段階を経て、具体的な討論の段階にあることが著しい変化である。韓国、中国以外のアジア地域に対する調査が手薄なため、学術情報システムの国際展開にかかわる検討材料の収集には大きな問題が残っている。
血清マーカー、MRI画像、疾患遺伝子解析は関節リウマチの自然経過を分類しうるか?

診断未確定関節炎129症例を対象に関節リウマチ(RA)発症予測マーカーの抽出を試みた。エントリーより1年後、75症例がRAへ進展した。初診時所見でIgM-RF、抗CCP抗体、MMP-3、CRP、MRIでの対称性滑膜炎、骨髄浮腫、骨侵食、疼痛関節数、腫脹関節数、HAQがRA進展予測に有意であった。特に抗CCP抗体とMRIでの骨髄浮腫は感度4050%と高くないも特異度90%前後と高く、RAへの進展予測率も約90%と高かった。血清マーカーやMRI所見各々がヨ陰性の場合、RAへ進展しない確率は5060%であった。血清マーカーとMRI所見を組み合わせてRA進展群を検討した。抗CCP抗体および骨髄浮腫陽性22症例全例RAへ進展した。抗CCP抗体の代わりにIgM-RF、骨髄浮腫の代わりにMMP-3を用いた場合も同様の結果だった。逆に、共に陰性の場合、6070%はRAへの進展が認められなかった。次に、発症2年以内の早期RA72症例を対象に骨破壊進展マーカーの抽出を試みた。25症例に骨破壊を認め、自己抗体の陽性率、CRP値、MMP-3値、MRIでの骨変化(骨髄浮腫と骨侵食)が非破壊群に比べ有意に高く、特に抗CCP抗体および骨髄浮腫陽性例の60%で骨破壊進展がみられた。抗CCP抗体の代わりにIgM-RF、骨髄浮腫の代わりにMMP-3の場合も同様であった。逆に、共に陰性の場合、ほぼ全例骨破壊を認めなかった。回帰性リウマチは30%がRAへ進展することからRA疾患感受性遺伝子であるPADI4ハプロタイプを検討した。健常者38症例と比較して回帰性リウマチ28例ではPADI4遺伝子の特定のSNPs頻度が高く、かつ、RA-susceptible PADI4 haplotype陽性率が高い傾向にあった。平成19年3月未の時点で、当科外来受診の診断未確定関節炎は、280症例である。解析のために、エントリーより1年後にRA進展群と非進展群に分類し、RA発症予測マーカーの抽出を試みた。対象となったのは、RA進展群66症例、非進展群52症例の計118症例である。RA進展群は非進展群と比べ、IgM-RF、抗cyclic citrullinated peptide抗体(抗CCP抗体)の陽性率がおのおの51.5% vs.25.0%、57.6% vs.7.7%と有意に高く、CRP、マトリックスメタロプロテアーゼ3(MMP-3)の中央値も各々0.52 vs.0.1mg/dl、48.8 vs.35.9ng/mlと高値を示した。MRI所見においても、滑膜炎と対称性滑膜炎(92.4 vs.51.9%、75.8 vs.38.5%)、骨髄浮腫(42.4 vs.7.7%)、骨浸食(33.3% vs.9.6%)がより高頻度に認められた。特に、抗CCP抗体とMRIでの骨髄浮腫は特異度がともに92.3%、またMRIでの骨浸食は90.4%と高く、オッズ比も16.3、8.83、4.70と他の項目よりもRA進展予測に重要であることが示唆された。これは、以前私たちが早期RA症例で報告した結果と同様であった。抗CCP抗体あるいは骨髄浮腫が陽性例では1年後には約90%がRAに進展、共に陽性例では全例RAに進展した。今回の解析では、HLA-DRB1 ^*SEアリル陽性率(ヘテロ、ホモ共に)とPeptidyl arginine deiminase 4(PADI-4)RA感受性ハプロタイプの陽性率(ヘテロ、ホモ共に)、MMP-3遺伝子多型の陽性率に差は認められなかった。しかし、抗CCP抗体の有無でPADI-4遺伝子多型の陽性率を比較すると陽性例で高い傾向が認められた。

25症例に骨破壊を認め、自己抗体の陽性率、CRP値、MMP-3値、MRIでの骨変化(骨髄浮腫と骨侵食)が非破壊群に比べ有意に高く、特に抗CCP抗体および骨髄浮腫陽性例の60%で骨破壊進展がみられた。抗CCP抗体の代わりにIgM-RF、骨髄浮腫の代わりにMMP-3の場合も同様であった。逆に、共に陰性の場合、ほぼ全例骨破壊を認めなかった。回帰性リウマチは30%がRAへ進展することからRA疾患感受性遺伝子であるPADI4ハプロタイプを検討した。健常者38症例と比較して回帰性リウマチ28例ではPADI4遺伝子の特定のSNPs頻度が高く、かつ、RA-susceptible PADI4 haplotype陽性率が高い傾向にあった。
構造(Fabric)を持つ地盤材料の弾・塑性構成式に関する研究

粘土や砂の力学的挙動がその微視的構造(Fabric)に強く依存することは、今や土質力学における常識である。また岩盤の水理・力学的性質を解明する場合においても、地質不連続面によって作られる構造の重要性が強く認識されるようになった。この研究は、土や岩盤に共通する材料の構造特性を一般的な形式で論ずると共に、地盤材料の弾・塑性構成式の構築に新しい方法論を開拓しようとするものである。すなわち、数理的な形式論から脱し、地盤材料の特質をとらえた弾塑性構成式の確立がその眼目である。研究の成果を要約すれば以下の通りである。(1)地盤材料の構造特性(Fabric)を一般性の高い構造テンソル(あるいはクラックテンソル)によづて定義し、その幾何学的意味を明らかにした。(2)粘土、砂、岩石材料の構造テンソルの既知な材料を用いて、主に一軸、三軸、透水試験の室内実験を行い、構造特性と材料の水理・弾性的応答との関連性を明解した。地盤材料の性質は、一般的に著しく構造特性の影響をうけることが証明された。(3)地質不連続(節理)を持つ岩石材料の弾性について考察し、マイクロメカニックスの立場から、弾性コンプライアンスを構造テンソルを陽に含む形式で定式化した。また、理論的の妥当性は、(2)の実験結果と比較検討することによって検証された。(4)有限要素法による弾・塑性数値解析を行い、局所的挙動と全体的挙動との関連について調べ、構造特性の重要性を明らかにするために、連続体近似のモデルに必要な基礎的デ-タを収集した。粘土や砂の力学挙動がその微視的構造(fabric)に強く依存することは、今や土質力学における常識である。今年度は、主に、地盤材料の構造特性を一般性の高い構造テンソルによって表し、それを用いて構造特性と材料の弾・塑性挙動との関連性を究明することに力が注がれた。得られた結果を要約すれば、以下の通りである。1.土の微視的構造は、二つの構造指標によって認識でき、また、それらは二つのテンソルA_<ij>、F_<ij>によって客観的に数量化される。2.土を弾・完全塑性としてモデル化する場合、その降伏関数と塑性ポテンシャルは、Drucker-Prager型の降伏関数に構造テンソルA_<ij>を含める形式で表せる。3.一方、土を硬化する塑性体とみなしてモデル化する場合、構造テンソルF_<ij>と応力テンソルσ_<ij>で定義される修正応力の概念が有効である。異方圧密された粘性土について検討した結果によると、修正応力でCamclayモデルを一般化して得られる降伏関数は、異方的に過圧密された土の弾・塑性挙動の特徴を十分説明することが明らかになった。また岩盤の水理・力学的性質を解明する場合においても、地質不連続面によって作られる構造に重要性が強く認識されるようになった。

すなわち、数理的な形式論から脱し、地盤材料の特質をとらえた弾塑性構成式の確立がその眼目である。平成2年度は、平成元年度の成果を踏まえつつ研究を継続し、次の二点について主に検討した。(1)地盤材料の構造特性(Fabric)を一般性の高い構造テンソル(あるいはクラックテンソル)によって定義できることは、すでに平成元年度の研究から明らかである。本年はさらに、地質不連続(節理)を持つ岩石材料の弾性について考察し、マイクロメカニックスの立場から、交性コンプライアンスを構造テンソルを陽に含む形式で定式化した。また、粒状体の降伏条件や塑性ポテンシャルに関しては、構造テンソルによる修正応力の概念を新たに導入して定式化できることが示された。理論式の妥当性は、平成元年度の実験結果と比較検討することによって検証された。(2)有限要素法による弾・塑性数値解析を行い、局所的挙動と全体的挙動との関連について調べ、構造特性の重要性を明らかにするために、連続体近似のモデル化に必要な基礎的デ-タを収集した。
近接場光を利用したナノスケール熱物性計測法の研究

本研究は,まず「近接場光を用いたナノスケール温度変化検知法」を構築し,周期加熱法を導入することによって「近接場光を用いたナノスケール熱物性計測法」を確立することを最終目標としている.研究期間(平成14年度平成15年度)に,以下に挙げる具体的な成果を得ることができた.「近接場光を用いたナノスケール温度変化検知法」1,ピエゾ走査ステージならびに励振システムから構成される制御システムと光学システムを融合することによって,近接場光の励起および微弱光検知が可能となった.2,本測定法の妥当性を確認するために,回折格子ならびに厚み150nmのAl薄膜を用いた予備的測定を行い,光の回折限界を超えた高い空間分解能で試料の温度変化を十分に検知可能であることが明らかとなった.「近接場光を用いたナノスケール熱物性計測法」1,「近接場光を用いたナノスケール温度変化検知法」にLDパルス変調システムを導入し,高速周期変調可能な近接場光加熱システムを構築した.空気ばね式除振装置ならびにプローブ励振法を導入することにより,安定した近接場信号を検出することが可能となった.2,厚さ125nmのAl薄膜ならびに単層カーボンナノチューブの測定を行った.得られた近接場光信号は,明らかにナノスケールの結晶構造を反映した周波数特性を示し,ナノメートルオーダーの非常に高い空間分解能で熱物性情報を光学的に抽出することに成功した.以上得られた知見より,近接場光を用いてナノスケール熱物性計測が十分可能であることが明らかとなり,ナノ新材料の熱物性解明の有力な計測手法として本測定法が適用可能であることが示された.本研究は,まず「近接場光を用いたナノスケール温度変化検知法」を構築し,周期加熱法を導入することによって「近接場光を用いたナノスケール熱物性計測法」を確立することを最終目標としている.研究期間(平成14年度平成15年度)に,以下に挙げる具体的な成果を得ることができた.「近接場光を用いたナノスケール温度変化検知法」1,ピエゾ走査ステージならびに励振システムから構成される制御システムと光学システムを融合することによって,近接場光の励起および微弱光検知が可能となった.2,本測定法の妥当性を確認するために,回折格子ならびに厚み150nmのAl薄膜を用いた予備的測定を行い,光の回折限界を超えた高い空間分解能で試料の温度変化を十分に検知可能であることが明らかとなった.「近接場光を用いたナノスケール熱物性計測法」1,「近接場光を用いたナノスケール温度変化検知法」にLDパルス変調システムを導入し,高速周期変調可能な近接場光加熱システムを構築した.空気ばね式除振装置ならびにプローブ励振法を導入することにより,安定した近接場信号を検出することが可能となった.2,厚さ125nmのAl薄膜ならびに単層カーボンナノチューブの測定を行った.得られた近接場光信号は,明らかにナノスケールの結晶構造を反映した周波数特性を示し,ナノメートルオーダーの非常に高い空間分解能で熱物性情報を光学的に抽出することに成功した.以上得られた知見より,近接場光を用いてナノスケール熱物性計測が十分可能であることが明らかとなり,ナノ新材料の熱物性解明の有力な計測手法として本測定法が適用可能であることが示された.本研究は,近接場光を用いたナノスケール熱物性計測法を確立することを最終目的としている。平成14年度は,試料の温度変化に起因する反射率変化を近接場光プローブによって検出しナノスケール温度変化測定法を構築することを研究目的としており,研究成果として以下に挙げる具体的な成果を得ることができた。(1)近接場ファイバーへの光・ファイバー結合を行うシステムの構築を行った。ファイバーカプラーならびにCCD観察系からなる本システムにより近接場ファイバーにレーザーを結合し,近接場光を生成することが可能となった。(2)近接場ファイバーと試料の距離をナノメートルオーダーで制御するために,ピエゾ走査ステージならびに励振システムからなる制御系を構築した。本システムにより近接場領域(100nm)にファイバーを保持することが可能となった。(3)微弱な近接場光を検知するための集光検知システムを構築した。本システムはレーザーチョッピングシステム,超高速ロックインアンプならびにバランスレシーバから構成され,近接場光の微弱な変化を検知することが可能となった。(4)本測定法の健全性を確かめるために,回折格子を利用した予備的測定から本測定系のナノメートル分解能を確かめた。本システムの空間分解能は約100nm程度であると見積もられた。(5)温度検知法の妥当性を確かめるために,試料を加熱した時の反射率変化について本システムを用いて測定を行った。試料の温度変化に対応した反射率変化は概ね理論で予測される結果が得られた。以上の事項から,近接場光を用いたナノスケール温度変化測定法が実現できた。本研究は,近接場光を用いたナノスケール熱物性計測法を確立することを最終目的としている.平成15年度は,前年度に構築したナノスケール温度変化測定法を利用し,試料を近接場光によって周期的に加熱し,熱物性情報を含んだ近接場信号を得ることを目的としている.研究成果として以下に挙げる具体的な成果を得ることができた.1,空気ばね式除振装置ならびにPID制御システムの構築を行った.本システムによって,近接場領域の走査に際して±20nmの安定性を実現した.これにより,安定して近接場光を励起・検知することが可能となった.