hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌槽試験における土の変形・応力測定/算定オンライン・システム

2.マ-カの動きを撮影する具体的方法として,4800個の感光素子が一列に並べられたラインシフトカメラによって撮影し,画像処理する方式により,所期の精度でマ-カの動きを自動的に撮影,記録することができた.3.隣接するマ-カ点を結んで形成される3角形または4角形要素を対象に,測定されたマ-カ点の変位を適合方程式に代入することにより,各要素内の刻々のひずみ増分(変形勾配の対象部分)および種々のひずみ(Cauchyの微小ひずみおよびGreen (Lagrange)とAlmansi (Euler)の有限ひずみの3種)の自動算定プログラムを作成した.4.これらの各要素内のひずみ増分を,本研究の代表者が提案した硬・軟化,初期・誘導異方性,滑らかな弾塑性遷移等を考慮した『下負荷面モデル』に基づく土の弾塑性構成式に導入して応力増分を算定/集積して,各要素内の応力を算定する実用プログラムを作成した.5.以上の変位,ひずみ(増分)および応力の計測/算定過程を自動化して,これらを土壌槽試験において瞬時に出力し得るようオンライン化を実現した.圃場機械や土工建設機械の研究においては,作業の結果,その対象となる土に生じる変形,応力状態を把握することが重要であり,旧来より石灰マ-カ法,X線照射法,縞模様印刷のメーンブレーン法等が用いられているが,いずれも測定精度,変形許容範囲の限界等の難点が存在する.本研究では,先に代表者らが提案したクロス(十字)または黒丸を描いた直径約5mmのポリエステル製のマ-カを多数土槽の透明な内壁に配置し,土に追随するこれらのマ-カの動きを観察することにより土の2次元変位を測定する“マ-カ法"の実用化に向けて究明を行い,以下の結果を得た.1.前年度に開発したラインシフトカメラ撮影に基づく画像処理システムにより有限要素法の概念に従って分割した土壌槽内の各要素内のひずみ(増分)を計測,算定するプログラムの不備な面の補正を重ねて実用プログラムとして完成した.2.これらの各要素内のひずみ増分を,本研究の代表者が提案した硬・軟化,初期・誘導異法性,滑らかな弾塑性遷移等を考慮した『下負荷面モデル』に基づく土の弾塑性構成式に導入して応力増分を算定/集積して,各要素内の応力を算定する実用プログラムを作成した.3.以上の変位,ひずみ(増分)および応力の計測/算定過程を自動化して,これらを土壌槽試験において瞬時に出力し得るようオンライン化を実現した.4.以上に開発したマ-カ法を車輪走行実験に適用した結果,土中変位,ひずみ(増分)および応力の自動測定/算定法として十分実用に耐え得ることが実証された.なお,このマ-カ・ラインシフトカメラ法は,土構造物に限定される条件は見当たらず一般材料構造物の2次元有限変形の計測に適用できると考えられる.特に,本法は,微小変形から大(有限)変形にわたる広い変形状態に適用できる点に大きな利点を有している.
結合タンパク質の網羅的な解析を指向したタンパク質ラベル化法の開発

本年度はキナーゼのように数百種類の標的が存在するような複雑な系ではなく、よりシンプルな標的を用いて実験系の確立を行った。具体的には糖に結合するタンパク質群であるレクチンをモデルとして研究を進めた。レクチンは糖との親和性が数百μMであるため本タンパク質をラベル化・同定できれば、リガンドとの親和性の弱いキナーゼも解析対象にできると期待した。ラクトース誘導体およびRu光触媒担持ビーズを用い、細胞破砕液中でラベル化を行い、トリプシン消化後、LC-MS/MS解析によって同定した。するとラクトース結合タンパク質としてgalectin-1およびgalectin-3が同定された。これらのタンパク質は前述したとおりラクトースとの結合力が数百μMであり従来法での検出は難しい。実際にgalectin-1およびgalectin-3は標的同定法として汎用されるアフィニティークロマトグラフィーで精製することができなかった。一方で、ビーズ上で共有結合形成を行う本法を2D-DIGE法へ応用したところ、蛍光ラベル化されたgalectin-1およびgalectin-3を検出可能であることを見出した。以上から、ラベル化したタンパク質をLC-MS/MS解析や2D-DIGEで解析するための実験系を確立するとともに、従来法では検出が困難であったタンパク質を同定することに成功した。本手法でキナーゼ阻害剤を用いれば、従来では検出が困難であったキナーゼも解析対象にでき、従来法では解明できなかった疾患や薬剤の副作用解明につなげることができると考えている。また、ラベル化効率の向上を目指しラベル化剤の改良も行った。Urazoleの骨格をもとに、誘導体化を行ったところ、従来までの1-methyl-4-arylurazoleよりも効率よく標的タンパク質をラベル化可能な1-methyl-4-alkylurazoleの構造を見出した。申請者は本年度、アフィニティービーズ上でラベル化したタンパク質を同定するための実験系を確立した。そのモデル実験の中で、申請者の開発した手法は従来法のアフィニティークロマトグラフィーで検出が困難なタンパク質を同定できることが明らかとなってきた。この手法を研究計画にあるキナーゼ阻害剤や他の生物活性物質に応用することができれば、従来法では難しかった結合力の弱いキナーゼを解析対象にすることが可能であるため、本手法は未知の標的タンパク質や作用機序解明を可能にできると大きく期待している。また、上記以外にも本ラベル化技術の改善のためにラベル化剤の合成・評価に着手した。何種類もの化合物を合成・評価することによって従来のラベル化剤よりも効率よくラベル化が可能な新規タンパク質ラベル化剤1-alkyl-4-arylurazoleを見出すことに成功した。今後は当初の研究計画にあるラベル化触媒の開発に引き続き従事し、従来のRu光触媒以上の高効率光触媒の発見が期待される。以上のことからおおむね順調に進展していると判断した。光触媒の酸化還元電位はラベル化効率を左右する重要なファクターである。従来までの検討ではタンパク質の非特異的な吸着を抑制することが可能なRu/dcbpy錯体を光触媒として用いてきた。今後は更なる効率向上を目指し、光触媒の検討を行う。具体的には種々の有機光触媒を検討する。近年有機光触媒は盛んに研究されてきており、様々な酸化還元電位を有する有機光触媒の構造が種々報告されている。種々の触媒構造を用いてラベル化を検討し、適切な酸化還元電位を持つ触媒を選定する。選定されてきた触媒と前年度見出した1-methyl-4-alkykurazoleを用いてキナーゼ阻害剤に結合するタンパク質のラベル化を行う。Ru担持ビーズ上にキナーゼ阻害剤を担持するために、キナーゼ阻害剤-リンカー分子の合成に着手する。合成したキナーゼ阻害剤と光触媒をビーズに固定化し、細胞破砕液中でラベル化・精製を行う。細胞株によって発現するタンパク質が異なるため、MDA-MB-468細胞、A431細胞、SK-BR3細胞など種々の細胞破砕液を検討する。ラベル化されるタンパク質の同定、ラベル化サイトの同定はデスチオビオチンをラベル化で導入し、アビジンビーズを用いた精製後、トリプシン消化、LCーMS/MS解析により行う。

以上から、ラベル化したタンパク質をLC-MS/MS解析や2D-DIGEで解析するための実験系を確立するとともに、従来法では検出が困難であったタンパク質を同定することに成功した。本手法でキナーゼ阻害剤を用いれば、従来では検出が困難であったキナーゼも解析対象にでき、従来法では解明できなかった疾患や薬剤の副作用解明につなげることができると考えている。また、ラベル化効率の向上を目指しラベル化剤の改良も行った。Urazoleの骨格をもとに、誘導体化を行ったところ、従来までの1-methyl-4-arylurazoleよりも効率よく標的タンパク質をラベル化可能な1-methyl-4-alkylurazoleの構造を見出した。申請者は本年度、アフィニティービーズ上でラベル化したタンパク質を同定するための実験系を確立した。そのモデル実験の中で、申請者の開発した手法は従来法のアフィニティークロマトグラフィーで検出が困難なタンパク質を同定できることが明らかとなってきた。この手法を研究計画にあるキナーゼ阻害剤や他の生物活性物質に応用することができれば、従来法では難しかった結合力の弱いキナーゼを解析対象にすることが可能であるため、本手法は未知の標的タンパク質や作用機序解明を可能にできると大きく期待している。また、上記以外にも本ラベル化技術の改善のためにラベル化剤の合成・評価に着手した。何種類もの化合物を合成・評価することによって従来のラベル化剤よりも効率よくラベル化が可能な新規タンパク質ラベル化剤1-alkyl-4-arylurazoleを見出すことに成功した。今後は当初の研究計画にあるラベル化触媒の開発に引き続き従事し、従来のRu光触媒以上の高効率光触媒の発見が期待される。以上のことからおおむね順調に進展していると判断した。光触媒の酸化還元電位はラベル化効率を左右する重要なファクターである。従来までの検討ではタンパク質の非特異的な吸着を抑制することが可能なRu/dcbpy錯体を光触媒として用いてきた。今後は更なる効率向上を目指し、光触媒の検討を行う。具体的には種々の有機光触媒を検討する。近年有機光触媒は盛んに研究されてきており、様々な酸化還元電位を有する有機光触媒の構造が種々報告されている。種々の触媒構造を用いてラベル化を検討し、適切な酸化還元電位を持つ触媒を選定する。選定されてきた触媒と前年度見出した1-methyl-4-alkykurazoleを用いてキナーゼ阻害剤に結合するタンパク質のラベル化を行う。Ru担持ビーズ上にキナーゼ阻害剤を担持するために、キナーゼ阻害剤-リンカー分子の合成に着手する。合成したキナーゼ阻害剤と光触媒をビーズに固定化し、細胞破砕液中でラベル化・精製を行う。細胞株によって発現するタンパク質が異なるため、MDA-MB-468細胞、A431細胞、SK-BR3細胞など種々の細胞破砕液を検討する。ラベル化されるタンパク質の同定、ラベル化サイトの同定はデスチオビオチンをラベル化で導入し、アビジンビーズを用いた精製後、トリプシン消化、LCーMS/MS解析により行う。
フェミニンの哲学とケアロジー　「女／母（わたし）」の視座から

本研究は、日本の哲学思想研究の場面に、「フェミニンの哲学」を提案し、さらにそこから「人間存在のヴァルネラビリティに根ざした〈ケアロジー〉」の研究領域の創生を目指すものであった。現代のグローバル化する世界の覇権的な暴力に対抗する主体の視座を問い、「女/母(わたし)」の一人称を提案している。計画年度内で、著書2冊、編著3冊の刊行、論文8編の成果報告をしている。本科研費テーマの単著化企画については、「〈ジェンダーとフェミニンの哲学〉と〈フェミニンの哲学とケアロジー〉の間」の脱稿をもって、最終的な成果報告の遂行とすべく進行中である。2012年度は、研究テーマの「フェミニンの哲学とケアロジー」の「フェミニンの哲学」についての研究に取り組み、以下の二つの論稿および単著の脱稿をみた。1「〈女〉と〈女/母(わたし)〉の間ーナラティヴ/トラウマ・アプローチからー」立正大学人文科学研究所年報別冊18号83-102頁2「身体を悪魔払いしない〈哲学としてのフェミニズム〉ー「女(わ)/(た)母(し)の身体性から」立正大学文学部論叢一三五号19-44頁3単著刊行企画『倫理学とフェミニズムジェンダー・身体・他者をめぐるジレンマ』ナカニシャ出版、3月脱稿6月刊の運びとなった。さらにその他辞典項目執筆大澤真幸・吉見俊哉・鷲田清一編集委員『現代社会学辞典』弘文堂家父長制・ジェンダー・ポストモダン・フェミニズム批評、他項目執筆。上記研究と並行して、立正大学研究推進・地域連携センター研究支援費1種「ケアロジーを創るー概念構築と学際的ネットワーク化」の研究について、学内外の若手研究者10数名を組織して取り組み年間10回の研究会実施してきている。本研究では大きくは二つのテーマ、すなわち「フェミニンの哲学」と「ケア野思想を編む、ケアロジーの構築」を扱っている。実施年度3年目の段階で、本研究の「ケアロジーの構築」に関わる第二冊目の単著の刊行をみた。さらに、本研究スタート時点で日本社会を襲った3.11東日本大震災、ポスト・フクシマの状況を踏まえ、取り組んできた編著企画も刊行にこぎつけることができた。更に今年度は、上記二冊の単・編著の刊行の他に、最終年度26年度末に刊行予定の「フェミニンの哲学」に収録予定の論稿二本をまとめることができた。研究課題「フェミニンの哲学とケアロジー女/母(わたし)の視座から」は、グローバル化する世界に露見する「近代」の行き詰まった状況に哲学およびフェミニズム理論が対峙しうる思想的な地平、近代への対抗軸を拓こうとする問題意識から立てたテーマである。フェミニズムの場面で、「自然」や「身体」さらに「母性」といった言葉を出せば「母性本質主義」という批判は避けがたい。しかし本研究は自然・身体・母性をタブー視せず、それらを主題化することによって、身体を悪魔払いしない「哲学としてのフェミニズム」の可能性を問うていくものである。フェミニズムの問いを「身体」に向けること、「身体」に届くフェミニズムの構築を課題としている。母性本質主義批判の誤解をいかに解くか。この課題を初年度の取り組み課題とした。また哲学の場面では、本研究が立てている「フェミニンの哲学」も、まだまったくマイナーな動きである。しかしマイナーながらいくつかの思想的・運動的な水脈はたどりうる。初年度の取り組みとしては、「「フェミニンの哲学」について、本研究が「女/母(わたし)」のカテゴリーを立て、あえてそこに「母のメタファー」「母の領域」への問いを含ませていることについて、「〈母〉なるものへの問い」を要請することを通して、〈近代〉が封印してきたものを召喚することの意味を明らかにすることを試みた。フェミニズムと哲学、両場面に向けての発言として、初年度は、二つの論稿にまとめた。本研究は、日本の哲学思想研究の場面に、「フェミニンの哲学」を提案し、そこから「人間存在のヴァルネラビリティに根ざした〈ケアロジー〉」の研究領域の創生を目指すものである。まずケア論・研究に流れ込む現在の多様な文脈からの知の動きを一つの自立的な研究領域にネットワーク化するところに「ケアロジー」を立て、さらにそこに、哲学・倫理学研究の視座から思想的理念的基礎付けを図ることによって、ケアへの議論のまなざしをより深い射程へと差し向けている。その先に「ケアロジー」を「人間存在のヴァルネラビリティ(傷つきやすさ・弱さ)」の原点に立って構築し、ケアのテーマに、「自己の自己へのケア」さらに「記憶のケア」の視点を拓こうとするものである。

「フェミニンの哲学」については、「女/母(わたし)」の一人称を立てるところから、近代的価値の世界に対抗する外部の視点、被害者の視点、差異の感覚、身体感覚といった立場でものを考えることができる知的感受性のあり方を模索し、ナラティブ理論や質的心理学研究さらにトラウマティック・ストレス研究などの臨床学的知見に踏み込み、「ナラティブ/トラウマ・アプローチ」の理論パラダイムの提示にも及ぶこととなった。計画年度内で、著書2冊、編著2冊の刊行と、論文8編(うち査読付き5本)を成果報告とすることとなった。さらに共著2冊、論文1本についても、7月末刊行予定で作業は進行している。これらの成果報告を総括的に単著化企画(『フェミニンの哲学とケアロジー』ナカニシヤ出版)としてまとめあげることについては、計画年度を越す形になるが、平成27年9月までに書下ろし「〈ジェンダーとフェミニンの哲学〉と〈フェミニンの哲学とケアロジー〉の間」を完成させ、その脱稿をもって、年度内に最終的な単著刊行による成果報告とすべく鋭意進めているところである。哲学・倫理学・フェミニズム・ジェンダー研究本研究に取り組むにあたり、哲学・社会学・教育学等、人文社会科学関係の若手研究者との研究会をスタートさせてきている。それが研究の計画的推進のインテンシィブとなっている。最終年度の平成26年度は、本研究に関わるこれまでの単著二冊、編著一冊の成果発表を踏まえて『フェミニンの哲学とケアロジー』を2015年2月の刊行に向けて成果発表をまとめる予定であり、計画年度内に四冊の単・編著の刊行にこぎつけることができそうであるのは、本研究がおおむね順調に進捗していると考えたい。本研究のテーマについては、研究者の最新著『依存と自立の倫理女/母(わたし)の身体性から』に思いがけずいくつかの場面での書評・合評・批評の機会をうることができた。それによって本研究の意義と課題を明確にするいくつかの示唆もえた。さらにそれへの応答を意識して書いた初年度の二つの論稿は、関係領域の研究者にすでに恵贈しており、そこからまたいくつかの合評会につながる見通しもある。初年度の取り組み課題としたことを一定程度はたすことができたと考えている。ただひとつ予算執行において次年度に残すことになった金額については、台湾・高雄大学への訪問研究を予定していた計画が双方の事情で延期されたことによるものである。引き続き若手研究者との研究会を続ける。2013年度は、「ケアロジーを創る」「ケアの思想を編む」テーマに中心的に取り組み、所属する日本哲学会・日本倫理学会・現代れ倫理研究会さらに日本女性学会等の場面で積極的に研究発表の機会をもちつつ、学内外の紀要等に投稿する予定である。具体的には2013年度までに紀要等に3ー4本の論文発表を追究する。2014年度中の上半期は、科研費研究期間内の成果発表論文を精査する作業にあたり、年度末までに書籍としての刊行(版元・ナカニシヤ出版)を視野に入れた成果発表に繋ぐ予定である。現在までの達成度に記した通り、本研究課題の最終的成果として単著の刊行につなぐ予定である。初年度に続き「フェミニンの哲学」「女/母(わたし)」のカテゴリー概念的精査を継続しつつ、「ケアロジー」のカテゴリーについても、概念化と理論構築への作業にとりかかる予定である。後者については、すでに先行して進めてきている「ケアロジーを創る」若手研究者の会の共同研究を勧める中で、問題意識を共有する研究者との論争的な議論を踏まえ、研究成果を年度末までに2-3本の論文にまとめる予定である。
イヌ炎症性乳癌に対するRNA干渉を利用した治療法開発

今回Fasin-1およびmicroRNA-145(miRNA-145)を用いた犬炎症性乳癌の新規治療法の研究基盤を確立する事が目的である。しかしながら,犬炎症性乳癌や犬乳癌の病理組織標本で,両腫瘍においてFascin-1発現の有無に有意差は認められなかった。そこで,現在まで犬自然発生腫瘍でのFascin-1発現の検索を開始した。その結果犬自然発生腫瘍では上皮性腫瘍での発現は乏しく悪性間葉系腫瘍での強発現が認められ(表1),特に線維肉腫と血管肉腫で高度に発現が認められた。予後調査の結果から線維肉腫ではFasicn-1発現の有無で局所再発あるいは転移に関与することが明らかとなった。Facin-1はアクチン結合タンパクであり,生理的および病的な状態下で細胞運動に極めて重要な役割を果たしている.また,Facin-1はE-cadherinの発現減少を含むEpithelial-Mesenchymal Transition (EMT;上皮間葉移行)に関与していることや,Matrix Metalloproteinase-9 (MMP-9)を過剰に発現および活性化させることが報告されている.犬炎症性乳癌においても,MMPsや細胞接着分子のE-cadherinおよびβ-cateninの発現の減少と発現部位の変化がある事を明らかとしており,EMTが関与している可能性が考えられる.これらの因子の上流に存在する制御因子であるFasin-1およびmicroRNA-145(miRNA-145)を用いた犬炎症性乳癌の新規治療法の研究基盤を確立する事が目的である.しかしながら,犬炎症性乳癌や犬乳癌のパラフィンブロックを用いた病理組織標本で,両腫瘍においてFascin-1発現の有無に有意差は認められなかった.そこで,現在まで犬自然発生腫瘍でのFascin-1発現の検索を開始した.犬自然発生腫瘍では上皮性腫瘍での発現は乏しく悪性間葉系腫瘍での強発現が認められた.そのうち,治療方法の乏しい線維肉腫および血管肉腫に焦点をあてて予後調査を実施したところ,線維肉腫ではFasicn-1発現の有無で局所再発あるいは転移に関与することが明らかとなり予後因子となる可能性が示唆された.一方血管肉腫では,予後が極めて短期であるため予後因子となる可能性は否定された.線維肉腫についてFascin-1の発現が再発や転移にどのように関与しているか検索する予定である.Facin-1はアクチン結合タンパクであり,生理的および病的な状態下で細胞運動に極めて重要な役割を果たしている.また,Facin-1はE-cadherinの発現減少を含むEpithelial-Mesenchymal Transition (EMT;上皮間葉移行)に関与していることや,MMP-9を過剰に発現および活性化させることが報告されている.犬炎症性乳癌においても,Matrix Metalloproteinases (MMPs)や細胞接着分子のE-cadherinおよびβ-cateninの発現の減少と発現部位の変化がある事を明らかとしており,EMTが関与している可能性が考えられる.これらの因子の上流に存在する制御因子であるFasin-1およびmicroRNA-145(miRNA-145)を用いた犬炎症性乳癌の新規治療法の研究基盤を確立する事が目的である.しかしながら,犬炎症性乳癌や犬乳癌のパラフィンブロックを用いた病理組織標本で,両腫瘍においてFascin-1発現の有無に有意差は認められなかった.そこで,現在まで犬自然発生腫瘍でのFascin-1発現の検索を開始した.犬自然発生腫瘍では上皮性腫瘍での発現は乏しく悪性間葉系腫瘍での強発現が認められた.そのうち,治療方法の乏しい線維肉腫および血管肉腫に焦点をあてて予後調査を実施したところ,線維肉腫ではFasicn-1発現の有無で局所再発あるいは転移に関与することが明らかとなり予後因子となる可能性が示唆された.一方血管肉腫では,予後が極めて短期であるため予後因子となる可能性は否定された.線維肉腫についてFascin-1の発現が再発や転移にどのように関与しているか検索した。臨床獣医学過去に検索してきた結果より犬炎症性乳癌においてFascin-1の発現が予測されたが,予測に反して発現がみられなかったことである.また,犬炎症性乳癌は発生数が少ないため病理学的検索で大規模数の解析が困難であることも一因である.

そのため,犬炎症性乳癌については,Fasicn-1以外の因子について着目する必要性がある.Fasicn-1の発現については,犬線維肉腫で高発現が認められたため,vitroの実験を進めて行く必要性があり,現在線維肉腫細胞株を作製している.人線維肉腫細胞株と併せてFasin-1の発現の有無,浸潤や転移に対してMMPsの発現調節機構との関連性を明らかにする.関連性が見られた場合,Fasin-1に対してsiRNAを作製し,in vitroでの効果を検証する.これらの因子を免疫染色,Western Blotting, QRT-PCRを用いて検索する.また,犬炎症性乳癌については新規因子を検索するために保持する細胞株以外にも株化細胞数を増やす必要性があることから現在作成中である.過去に検索してきた結果より犬炎症性乳癌においてFascin-1の発現が予測されたが,予測に反して発現がみられなかったことである.また,犬炎症性乳癌は発生数が少ないため病理学的検索で大規模数の解析が困難であることも一因である.そのため,犬炎症性乳癌については,Fasicn-1以外の因子について着目する必要性がある.
耐久性に優れたう蝕予防効果を発揮する修復材の検討

超音波パルス法を用いて,口腔内を想定した環境でのグラスアイオノマーセメントの硬化反応および弾性率の変化について検討を加えた。その結果,グラスアイオノマーセメントの硬化挙動および弾性率は,可視光線照射器による光線照射強度およびグラスアイオノマーセメントの練和方法に影響を受けることが判明した。口腔環境に曝された修復物は経時的に劣化することは避けられず,再修復がされることになる。今回,申請者は,修復物の口腔内における状況を客観的に判断するための基礎的資料を得ることを目的として,初期硬化反応や弾性率の変化が修復物の予後に影響を及ぼす重要な因子となることから,非破壊試験である超音波測定装置を用いることによって,光重合型充填用レジン強化型グラスアイオノマーセメントの光線照射初期条件における硬化挙動と弾性率について経時的に測定した。硬化挙動の測定における照射条件は600mW/cm^2,200mW/cm^2および照射なしの3条件とした。各製造者指示条件に従って練和したセメント泥を,シリンジを用いて内径5mm,高さ2mmの透明型に填入し,これを試料台に乗せて試片を透過する超音波の伝播時間を求め,測定された試片の厚さとから超音波の縦波音速を算出した。弾性率については,照射して硬化した試片の縦波および横波音速を測定し,試片の密度とから理論式を用いて算出した。その結果,セメント内部において,その硬化が進行すると内部を伝搬する音速も速くなるが,その傾向は供試したレジン強化型グラスアイオノマーセメントによって異なるものであった。すなわち,光線照射によって音速が急激に速くなるもの,比較的緩徐に進行するものの2つのグループに分類できた。また,光線照射によって急激に硬化が進行する製品では,とくに光強度の違いによる硬化挙動にも違いが認められた。弾性率の測定では製品間で異なる値を示したが,全ての製品において1週間後までに緩徐に上昇し,4週間後では低下する傾向が認められた。以上の結果から,レジン強化型グラスアイオノマーセメントの水中浸漬に伴う初期硬化反応の進行には,光線照射条件が大きく影響するとともに,その傾向はグラスアイオノマーの種類によって異なることが明らかとなった。また,弾性率の変化についても製品によって異なることが示された。フッ化物イオンを放出するグラスアイオノマーセメントは,二次齲蝕の抑制や歯質の強化など,機能や審美性の回復にとどまらず,多様化する臨床に幅広く応用されている。一方,修復処置がなされた歯においては,その状態をいかに維持,管理するかが重要となる。とくに,粉・液から構成されているセメントは,機械練和を行うことで硬化反応を向上させる試みがなされているものの,これがセメント硬化物の機械的性質に及ぼす影響については未解明な点が多い。そこで,練和法がセメント硬化物の経時的な弾性率変化に及ぼす影響について,超音波パルス法を用いて検討した。手用練和および機械練和型の充填用グラスアイオノマーセメントを各製造者指示条件に従って練和した後,透明型に填入,これを試料台に乗せて試片を透過する超音波の伝播時間を経時的に測定し,縦波および横波音速を求めるとともに,試片の密度とから理論式を用いて弾性率を算出した。その結果,充填用グラスアイオノマーセメントの弾性率は,いずれの製品においても経時的に上昇したが,その傾向は練和法によって異なり,15分経過後と比較して60分経過後では機械練和型で有意に高い値を示した。このように,機械練和型で硬化初期における弾性率の上昇傾向が大きかった原因としては,手用練和型と比較して粉液が十分に撹拌されることで,セメントの硬化反応が効率よく進行したため考えられ,修復直後より比較的安定した弾性率を示したものと考えられた。さらに,弾性率の変動係数は,経過時間に関わらず,機械練和型で小さい値を示したことから,手用練和型で練和時における粉液比の変化の影響を受けやすく,変動係数が大きかった可能性が考えられた。以上の結果から,充填用グラスアイオノマーセメントの弾性率は練和方法により影響を受け,症例によっては機械練和型のセメントを使用することが,修復物の予後を安定させるために有効であることが判明した。近年,齲蝕リスクの低減化あるいは脱灰と再石灰化という動的平衡をコントロールすることの重要性が宣伝されている。このような観点から,歯質の積極的な再石灰化あるいは脱灰抑制を目的として,多種のイオンを徐放するPRGフィラーを含有したコーティング材が開発された。そこで,PRGフィラー含有コーティング材を歯質に塗布した際に生じる状態変化を,Optical Coherence Tomography(以後,OCT)を用いて非破壊的に観察し,検討を加えた。ウシ下顎前歯唇側エナメル質を4×4×1mmのブロックとして切り出し,これを測定用試片とした。この試片の表面に対して,PRGフィラー含有コーティング材を塗布したもの,あるいは塗布を行わないものの2条件を設定した後,37°C人工唾液(pH7.0)あるいは精製水中に30日間浸漬保管した。

保管中の試片について,OCT装置(モリタ東京製作所)を用い,歯質に生じる状態変化を経時的に観察した。また,所定の保管期間が終了した試片については,コーティング材を探針にて除去し,レーザ顕微鏡(VK-8700,KEYENCE)を用いて表面性状の観察を行った。その結果,人工唾液保管群におけるコーティング材塗布直後のOCTイメージ像からは,塗布面表層とその下方に強度分布を示す画像が得られ,その信号強度を解析したグラフからは,最大ピークのほかに信号の増強部が検出された。一方,実験期間の延長に伴い,コーティング面表層でのシグナルは減少し,その部位での信号解析からは,ピーク幅の拡大が認められた。また,非コーティング面の歯質は,塗布直後に比べ表層でのシグナルは増加し,そのグラフ解祈より信号強度は増幅していることが判明した。以上の結果から,PRGフィラー含有コーティング材は歯質に生じる脱灰を抑制し,再石灰化を促進する可能性を有することが示された。
人工衛星データと流跡線解析を用いた極域成層圏オゾン減少の定量化とメカニズムの解明

前年度までの解析をさらに進め,流跡線解析に基づき,改良型大気周縁赤外分光計(ILAS)が観測した空気塊が大気の風速場で移流し,異なる場所,異なる時刻に再びILASにより観測されるような事例を多数求め,この移流の間に起きたオゾン濃度の時間変化を詳細に調べた.この手法の妥当性(同一空気塊の保証)を確認するために,極渦の解析と併せて,ILASの観測空気塊の大きさを考慮した空気塊の移動を複数の前方・後方流跡線解析により調べた.前年度までに行ったこれらのILASを用いた解析を、他の人工衛星データPolar Ozone and Aerosol Measurement(POAM)II/IIIデータに拡張し,1994年から2000年の各冬期北極におけるオゾン変化率を定量化した.また、同時に測定されたエアロゾル消散係数データを用いて極成層圏雲の発生量を見積もり,オゾン減少と極成層圏雲の関係と,その経年変動を明らかにした.これらの研究から得られた,1997年冬期北極域でILASによって観測された成層圏オゾンの精緻な減少量,ならびにPOAM II/IIIデータから得られた1994年から2000年のオゾン減少量に関する考察は,研究代表者によって,平成14年9月にスウェーデンで行われた第6回欧州成層圏オゾンシンポジウム(Sixth Symposium on Stratospheric Ozone)と、日本気象学会春季大会(平成14年5月さいたま)ならびに秋季大会(平成14年10月札幌)で発表された他,国際的な学術雑誌であるJournal of Geophysical Research誌12月号で印刷出版された.前年度までの解析をさらに進め,流跡線解析に基づき,改良型大気周縁赤外分光計(ILAS)が観測した空気塊が大気の風速場で移流し,異なる場所,異なる時刻に再びILASにより観測されるような事例を多数求め,この移流の間に起きたオゾン濃度の時間変化を詳細に調べた.この手法の妥当性(同一空気塊の保証)を確認するために,極渦の解析と併せて,ILASの観測空気塊の大きさを考慮した空気塊の移動を複数の前方・後方流跡線解析により調べた.前年度までに行ったこれらのILASを用いた解析を、他の人工衛星データPolar Ozone and Aerosol Measurement(POAM)II/IIIデータに拡張し,1994年から2000年の各冬期北極におけるオゾン変化率を定量化した.また、同時に測定されたエアロゾル消散係数データを用いて極成層圏雲の発生量を見積もり,オゾン減少と極成層圏雲の関係と,その経年変動を明らかにした.これらの研究から得られた,1997年冬期北極域でILASによって観測された成層圏オゾンの精緻な減少量,ならびにPOAM II/IIIデータから得られた1994年から2000年のオゾン減少量に関する考察は,研究代表者によって,平成14年9月にスウェーデンで行われた第6回欧州成層圏オゾンシンポジウム(Sixth Symposium on Stratospheric Ozone)と、日本気象学会春季大会(平成14年5月さいたま)ならびに秋季大会(平成14年10月札幌)で発表された他,国際的な学術雑誌であるJournal of Geophysical Research誌12月号で印刷出版された.
プロトン化ポルフィリンを基盤とする超分子構造創発

光誘起電子移動を利用した、光エネルギーから化学エネルギーへの変換は、人工光合成系として現在、非常に注目されている。特に最近では、光増感剤を用いた光酸化触媒系の構築が盛んになされている。本年度は、サドル型に歪んだ構造を持つドデカフェニルポルフィリン(H2DPP)のジプロトン化体([H4DPP]2+)が、非常に高い還元電位を有することを利用し、[H4DPP]2+を光増感剤兼電子伝達剤とし、酸化触媒能を有するルテニウム錯体に共有結合を用いて導入した、新規光酸化触媒系の構築を目指した。本研究では、[H4DPP]2+のメソ位のフェニル基に対して、2,2;6',6"-terpyridine (terpy)を導入し、これを2,2'-ビピリジル(bpy)を配位子に持つルテニウムに配位させることで、二元系分子、[H4DPP-RuCl(terpy)(bpy)]3+を構築した。この二元系の合成は、まず4つあるメソ位フェニル基のパラ位の1つに、ブロモ基を有するH2DPP誘導体を新規に合成し、これに対してPd触媒を用いたクロスカップリングにより、Ru錯体部位を導入することで達成した。二元系のキャラクタリゼーションは、CD3CN中における1H NMRスペクトル、MALDI-TOF-MSにより行った。さらに、この二元系分子の吸収スペクトルと発光スペクトルより、[H4DPP]2+部位の一重項励起状態のエネルギー準位を1.65eVと決定した。また、PhCN中での二元系分子の電気化学測定から、電荷分離状態の準位は1.21eVとなった。PhCN中でのフェムト秒過渡吸収スペクトルでは、570nmにH4DPP・+に由来する鋭い吸収帯が観測され、分子内光誘起電子移動が進行し、約1 nsの寿命を持つ電子移動状態が形成される事が明らかとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.周辺部にカルボキシル基を導入した、新規ドデカフェニルポルフィリン(DPP)誘導体及びそのジプロトン化体を合成し、その結晶化に伴う超分子構造をX線結晶構造解析により検証した。その結果、導入したカルボキシル基の数と位置によって、形成されるカルポキシル基間の水素結合を含む超分子構造に顕著な違いが見られた。特に、4つのメソフェニル基のパラ位にカルポキシル基を導入したジプロトン化DPP誘導体では、カルポキシル基間の相補的水素結合により、ポルフィリンナノチャンネル構造の顕著な安定化が観測され、ポルフィリンナノチャンネルを基盤とする今後の光機能開発に新たな可能性を拓いた。一方、そのポルフィリンナノチャンネルに、電子供与体であるテトラチアフルバレン(TTF)を包接した複合超分子を合成し、その結晶構造を明らかにした。その結晶を用いて色素増感太陽電池を作成し、その光電変換効率を求めたところ、合計8つのカルボキシル基を導入したDPP誘導体とTTFとで構成された超分子において、最大22%のIPCE値を示した。2.1つのメソフェニル基に金属配位部位として1,10-フェナンスロリン(phen)を導入した、新規DPP誘導体を合成した。さらに、そのphen部位にルテニウム錯体を配位させ、Ru(II)-サドル型ポルフィリン複合分子を合成し、そのキャラクタリゼーションを行った。3.テトラフェニルポルフィリン(TPP)の1つのメソフェニル基に、複素環補酵素であるフラビンを導入した、新規TPP-フラビン複合体を合成した。そのフラビン部位にRu(II)錯体を配位させ、Ru(II)-フラビンーポルフィリン複合体を合成し、そのキャラクタリゼーションを行った。さらに、その錯体のポルフィリン部位を可視光により励起し、フェムト秒過渡吸収スペクトル測定を測定した。その結果、ポルフィリンからRu(II)-フラビン部位へのエネルギー移動を経由して、Ru(III)-フラビンラジカルアニオン錯体が生成することを見いだした。この電子移動状態の寿命は、10ns程度であることがわかった。

二元系のキャラクタリゼーションは、CD3CN中における1H NMRスペクトル、MALDI-TOF-MSにより行った。さらに、この二元系分子の吸収スペクトルと発光スペクトルより、[H4DPP]2+部位の一重項励起状態のエネルギー準位を1.65eVと決定した。また、PhCN中での二元系分子の電気化学測定から、電荷分離状態の準位は1.21eVとなった。PhCN中でのフェムト秒過渡吸収スペクトルでは、570nmにH4DPP・+に由来する鋭い吸収帯が観測され、分子内光誘起電子移動が進行し、約1 nsの寿命を持つ電子移動状態が形成される事が明らかとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。合成を計画していた分子のうち、数種類の分子の合成に成功した。また、それらの分子の結晶構造解析、分光学的及び電気化学的キャラクタリゼーションを行い、その性質を明らかにすることができた。また、電子供与体を包接した新規なポルフィリンナノチャンネル構造を構築し、その結晶構造を明らかにした。さらに、固体状態でのフェムト秒過渡吸収スペクトル測定により、その光電子移動ダイナミクスに関する知見を得た24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、さらに目的化合物の合成とキャラクタリゼーションを行うと共に、それらの分子の光化学反応における反応挙動や光ダイナミクスについて検討を行う。それらの知見に基づいて、光触媒作用等の複合超分子としての新規な光機能性の開発を行っていく予定である。
光学顕微鏡と相関させた電子線トモグラフィーによるオートファゴソーム形成過程の解析

細胞内大規模分解系であるオートファジーは、飢餓時の生存維持や変性疾患などの疾患発症の抑制など多岐に亘る機能を有し注目を集めている。オートファジーが誘導されると、細胞質で膜オルガネラであるオートファゴソーム(AP)が新規に形成される。長年論争が続いていたAP膜の起源が、我々は小胞体-ミトコンドリアコンタクトサイトが形成の場であることを見つけた(Nature,2013)。AP膜形成は複雑でダイナミックな過程であるが、最も重要な形成初期の実態がこれで明らかになることが期待される。オートファジーは、真核細胞が栄養飢餓状態に直面した際に誘導される細胞応答機構で、生存維持に必要な栄養源の確保に、オートファゴソーム(AP)が新規に形成され細胞質を非特異的に囲み分解する。AP形成時の最大の疑問点は、新規に形成されるオルガネラの膜の由来である。近年、小胞体やミトコンドリア等の既存のオルガネラ膜の関与を示唆する報告がいくつかあり、活発に議論されるようになった。申請者はAP膜の由来の同定を目指し、AP膜形成機構の解明には不可欠は形態解析により研究を行っている。光顕での観察部位を、より解像度の高い電子顕微鏡を用いてオルガネラとの詳細な関係の観察を行った。去年立ち上げた最新手法であるFM-EM相関法の3次元解析システムを用い酵母細胞と動物細胞両者のいずれも初期形成過程にしぼって観察を行った。その結果、酵母細胞ではAtg9小胞が無数観察されている。Atg群の中で唯一の膜タンパク質であるため、膜の供給源と考えられる。又、動物細胞では、APの初期形成場には常に小胞体とミトコンドリアの存在が見られた。また、同時進行で世界初の多色ライブ蛍光観察の系も立ち上げることに成功した。ユニークな点は多色(3色)を同時に観察するためにカメラを3台つけたところにある。これまでは多色で撮る際、フィルターを切り替えながらとっていたがそうするとタンパク質の動向を同時に観察することはできない。小胞体とミトコンドリアというメジャーに存在するオルガネラとAP膜形成との関係を調べるには、同時であることが大事てあった。この装置により、長年の懸案であったAP膜初期形成サイトが、小胞体-ミトコンドリアコンタクトサイトであることを突き止めることに成功した。APは常に存在しているわけではなく、オルガネラ形成が飢餓誘導で新規に行われる点は、他のオルガネラと比べ非常にユニークである。形成時の最大の疑問点は、新規に形成されるオルガネラの膜の由来である。APの直径は約1umあるが、初期形成サイトは小さく、光顕微鏡観察では解像度の限界があるため、電子顕微鏡を用いた観察は必須である。申請者は、ダイナミックな膜動態観察のため、電子線トモグラフィー法をとりいれ、3次元で解析を行うことで詳細な形成サイトの観察を行っている。今年度は、AP形成サイトの様な輝点で観察される限定された箇所を観察するために、渡独で習得した最新手法であるFM-EM相関法をとりいれた3次元解析システムを立ち上げた。初期過程に関与するタンパク質を指標にし、酵母細胞、動物細胞を用いAP膜初期形成サイトがどうなっているか、また既存のオルガネラとの関係はどうなっているか観察を行っている。APは形成後すぐリソソームと融合し分解が始まるため、形成過程に既存のオルガネラがどう関与するかを観察するために、形成が途中で止まる変異株を用い解析を行っている。光顕、電顕で共通してみられるのはAP膜に小胞体がかなり密接して存在し、またミトコンドリアも近傍にみられる頻度も高いことから、これらのオルガネラがAP膜形成に深く関わりがあることが示唆される。トモグラフィー対応の電子顕微鏡及び瞬時に固定が可能な高圧凍結機を含むサンプル調整機器の導入、又、電子顕微鏡室の立ち上げを一から行ったためかなりの時間を費やしたが、FM-EM相関法を立ち上げトモグラフィーで観察を行えたこと、またその間にどの細胞をどういう条件で観察するのがいいか条件検討も繰り返し行うことができた。実勢概要に示したように、既存のオルガネラ(小胞体やミトコンドリア)がAP膜に密接して存在することからこれらのオルガネラのAP膜形成への関与を示唆する結果となった。酵母細胞、動物細胞ともに多くのサンプルを観察中で概ね順調に進展していると言える。

計画では、形成初期、形成中等より形成過程をより詳細に観察し、AP膜形成機構の解明を行う予定である。酵母細胞ではFM-EM相関法を用いることで、長年の謎である初期形成サイト(PAS)の構造解明を試みる。動物細胞では、AP膜形成への関与が示唆された小胞体およびミトコンドリアがどのように関与するか、小胞体ーミトコンドリアジャンクションサイトの関与の可能性も含め、AP膜形成途中の細胞を主に用い進める。又、小胞体/ミトコンドリア/オートファゴソーム形成因子などのマーカーを駆使することで既存オルガネラの関与の解明を試みる。平成24年度は当初の計画通り50万円の予算を、2年目に予定している実験遂行のために主に消耗品の購入にあてる。
皇帝・旗王権力と在地社会との関係からみた清朝支配構造の研究

今年度の研究では,清朝の軍事・社会制度である八旗のうち,両紅旗(正紅旗・□紅旗)のダイシャン系旗王家(太祖ヌルハチの次子の後裔達)の爵位とニルの継承過程を分析した。康熙朝において両紅旗にいかなる系統の旗王が,どれだけ存在したのか,また権力基盤であるニルをどのように領有し旗人を支配していたのかを明らかにし,そして世宗雍正帝の著名な八旗改革前後での,かれらの変化の有無の考察を試みた。雍正帝の八旗改革は,八旗を官僚制の下に位置付けたと評価され,雍正帝が八旗の分権的体制を克服した独裁皇帝であるというイメージ,世代交代を繰返した旗王らがその勢力を漸減させ惰弱な存在と化していたというイメージの形成を促した。しかし康熙朝の両紅旗内の場合,正紅旗は少数のダイシャン系旗王がほぼニルを独占し,複数の系統・多数の旗王が並存した□紅旗においても,有力氏族のニルを領有していたのは,やはりダイシャン系旗王であった。しかも康熙帝の皇子は,正紅旗に一人が分封されたのみで,□紅旗には皆無であり,皇帝権力の両紅旗に対する浸透は著しく低かった。雍正帝は即位後,ニルの領有に制限を設け,幾人かの両紅旗旗王のニルを没収するが,それらのニルを自らの上三旗に収めるのではなく,両紅旗に新封した異母弟二人の麾下に配している。しかもダイシャン嫡系の有力旗王にはほとんど雍正帝の手は及んでいない。これは雍正帝が,旧来の分権的体制という枠組みの中で八旗改革を行なおうとしていたあらわれであり,旗王によるニルの領有・旗人支配という本質を肯定・尊重していたことを意味するものである。
サンプリング定理を越える映像超解像度化技術の研究

4K映像をリアルタイムで処理可能な超解像技術を開発した。開発した技術は、入力映像が保有しない高周波成分を生成することが可能であり、これまでの理論的限界であったナイキスト周波数を超える高周波成分を生成することも可能である。開発した技術をFPGA上に実装し、ハイビジョン映像を4K映像にアップコンバートし、同時に超解像処理可能な装置を開発した。解析の結果、開発した超解像アルゴリズムは、既存の4K超解像テレビの画質を凌駕することが示された。3年間で査読付き論文・国際会議26件、口頭発表21件、雑誌1件、特許4件を取得した。本技術は既に製品化が始まっており、研究開始当初の目標は完全に達成された。平成25年度の目標に設定した2項目を達成し、平成26年度の目標であった4Kテレビ画面を用いた実証実験に着手している。平成25年度の目標は2点であった。1項目目はハードウエア実装のための処理の効率化である。4Kテレビでリアルタイム処理を実現するためには、1フレームの信号処理を16.7ms以下で完了する必要がある。並列処理を導入することで処理速度を向上し、4Kテレビに必要な1フレーム16.7ms以内の処理を実現した。2点目は複数のハイビジョン映像を用いた4Kテレビ画面での超解像度化実験である。25年度内に4Kテレビ用超解像装置を開発し、4Kテレビでの超解像実験も完了している。既に、平成26年度の目標であった主観評価実験に着手し、3種類の映像で実施した。全ての映像に対して提案する超解像技術は、既存の超解像技術を凌駕する結果が得られている。平成26年度はパラメータの調整による、更なる高解像度化を行う予定である。また、映像の種類を増やして主観評価実験を継続し、最終目標である4Kテレビ画面を用いた実証実験を完了する予定である。研究成果は積極的に発表を行った。本研究に関する研究発表は平成24年度1件(査読有)、平成25年度12件(査読有8件含む)、学会発表は平成24年度9件(招待講演1件含む)、は平成25年度7件(招待講演1件含む)成果を上げた。本研究関連知財としては、平成25年度3件の特許登録を果たした。平成24年11月、平成25年10月にプレスを行い、10社を越える企業から本研究に関する問い合わせを受けている。2度目のプレス直後から、韓国および中国のテレビメーカから問い合わせが来ている。平成26年度には、世界最大の映像機器展であるNAB2014で研究成果を発表・展示する予定である。平成25年度末までに、従来不可能と考えられてきたサンプリング定理を越える映像超解像化アルゴリズムの開発に成功し、4Kおよび8Kテレビでのリアルタイム処理を実現した。平成24年度の目標に設定した2項目を達成し、平成25年度の目標であった4Kディスプレイでの超解像化実験に着手している。平成24年度の目標は2点であった。1項目目は高周波成分を取り出すハイパスフィルタの構成である。さまざまなシミュレーションを繰り返した結果、映像では直流をカットし、低域から高域までを選別する1本のフィルタで十分であるとの知見を得た。この知見に基づき、2項目の目標である高調波成分を発生させる非線形特性の設計と映像により異なる最適ハイパスフィルタ及び最適非線形特性の選択手法の設計を行った。最終的には合計55本のフィルタを設計したが、最適なフィルタは7タップの比較的簡単なフィルタとなった。7タップを越えるとエッジ部分にモスキート状のノイズが付着する事が判明した。これらの成果を用いて数多くの映像で超解像化実験を実施した。映像によって多少の画質差はあるものの全ての映像で、これまでに達成していない高解像度化を実現した。定量的に研究成果を検証するために、超解像化を行った映像にFFTを施し周波数スペクトラムの広がりを求めた。検証の結果全ての映像で元となる映像のナイキスト周波数を越える高解像度成分が生成されたことを確認した。超解像技術として広く研究され、民生機器に搭載されている再構成超解像と本提案での研究成果の比較検証も行った。主観評価実験の結果、本提案である非線形信号処理を用いた超解像技術は再構成超解像技術を凌駕することが判明した。研究成果は国内外の学会で発表を行う共に、関して平成24年11月にプレスを行い、研究成果の周知を行った。プレスの効果もあり、10社を越える企業から本研究に関する問い合わせを受けている。平成24年度内で本研究に関する国内研究発表は招待講演1件を含め合計9件、国際学会では2件の発表を行った。

研究申請時の提案通り、理論的限界であるサンプリング定理の限界を超えた超解像技術を完成し、リアルタイム動作可能なハードウエアを完成させた。完成したハードウエアはハイビジョン・4K変換装置として、製品化に結びつけた。研究成果は、世界最大の放送機器展であるNAB2014、放送規格標準化団体SMPTEが主催するSMPTE2014において発表し、大きな関心を集めた。ITU-R BT.500に準じた主観評価実験も行い、提案技術が市販の超解像機能付き4Kテレビより圧倒的に高画質である事も定量的に示した。以上より、本研究提案時に示した目標は完全に達成された。3年間で論文2本、査読つき国際会議発表21本、国内学会発表21件を行った。本製品は実用化され、放送局、プロダクション、民間研究機関に導入された。超解像技術は、これまでさまざまな研究が行われてきたが、いずれの手法も映像のリアルタイム処理は不可能であった。また、再構成超解像に代表されるように特定の画像にのみ効果のある手法や、学習型超解像のように大きなデータベースを必要とし、リアルタイム処理はおろかコストの上でも実用化に結びつかなかった。このような状況下、ハイビジョンテレビや4Kテレビの多くに超解像機能搭載を謳う製品が販売され、従来技術と大差ない画質改善しか行えないにも関わらず、超解像技術を全面に押し出した営業活動が行われてきた。本研究では、これらの製品が主張する解像度改善を遙かに上回る高解像度化を実現し、既存製品との画質差も定量的に測定し複数の学会で報告した。工学、情報学研究が進展した最大の理由は、超解像アルゴリズムの再検討によりハードウエア用高速信号処理を考案した事によると考えている。平成24年度にハードウエア開発を行い、30フレーム/秒で動作可能な実験装置を試作した。しかしながら、テレビ信号は60フレーム/秒であり、処理速度が不十分であった。超解像アルゴリズムの再検討を行い、高速化の際にボトルネックとなっている画面水平方向および垂直方向の信号処理を細部に渡って見直した。その結果、画素ごとに行われる非線形演算で時間を消費していることが判明した。高速化を図るために、演算時の有効数字桁数の見直し、並列信号処理の導入、FPGA(Field-programmable gate array)内部の信号経路の見直しを行った。これらの見直しによる超解像機能の低下が起きないことをさまざまな映像でシミュレーションにより確認した。シミュレーションの結果、パラメータの見直しを行えば問題なく、映像の性質によってはこれまでよりも高画質化することが判明した。シミュレーションの成果をハードウエアに展開し、60フレーム/秒の高速化に成功した。研究開始時は想定しなかったハプニングとして、提案する超解像処理により原画像のノイズが強調される現象が発生した。対策として、2次元フィルタを新たに設計し、FPGA内に実装することで大幅な改善を行った。60フレーム/秒の高速処理や2次元フィルタに関する研究成果は、近日中に学会で発表する予定である。研究発表、学会報告、特許登録のいずれも平成25年度は平成24年度を上回っており、研究が加速し、多くの成果を上げたと考えられる。これらの成果を踏まえ、最終年度となる平成26年度で研究を完了する予定である。
光励起型高速スイッチングを用いたフーリエ変換ミリ波・サブミリ波分光装置の開発

ミリ波・サブミリ波領域での高感度・高分解能分光法を得るために、フーリエ変換ミリ波・サブミリ波分光装置の開発に着手した。この分光法は、微弱なフォノンバンドや分子錯体のvdW振動バンドの観測に対して新たな高感度計測手法を提案するものである。本研究のメイン部であるミリ波・サブミリ波帯の連続光源のパルス化には成功した。光励起によるキャリア注入型の半導体基板にはシリコン基板を用いた。これにNd:YAGレーザーの二倍波による光学的遅延システムを用いることで100ns50μsのサブミリ波パルスを生成することに成功した。一方、分光装置の中心部であるサブミリ波帯の高いQ値をもつ共振器を製作するために、石英基板にアルミニウムのグリッド構造を持つミラーを製作した。その共振器の特性から、従来型の計測装置がもつ感度の100倍程度の向上が期待された。しかし、製作した共振器が高いQ値を持つため、サブミリ波光源・逆進行波管の持つFMノイズによる影響が大きく現れ、実際には10倍程度の感度向上しか得られなかった。これは周波数と共振器長を同期掃引することで、FMノイズの影響を最小化することで100倍程度の感度向上をすることから検証された。現在、フーリエ変換ミリ波・サブミリ波分光装置の信号であるFID信号の観測を試みているが、未だに観測されていない。光源に対して帰還回路を用いた周波数安定化を行なっているにもかかわらず、FMノイズの影響が現れており、微弱なFID信号の検出を困難にしていると考えられ、さらなる改良を考案中している。今年度はフーリエ変換ミリ波・サブミリ波分光装置の製作に必要な、ハードウェア及びソフトウェア面での製作、及び開発する分光器の土台となる現在の直接吸収型分光装置の改良に着手した。半導体基板の反射率・透過率を制御するレーザー光とのタイミングをとるパルス制御系装置を製作し、このパルス制御装置からのパルスをトリガとしてシステムが機能するように全体のプログラムを再構成した。レーザー光を真空槽に導入するポートの作成、及び共振器長の外部制御機能を兼ね備えた共振器光学台の製作を行なった。波長掃引にともなう共振器長の自動制御は、実際的な分光器の使用に際しての実験効率を著しく上昇させる上で重要であり、ロックインアンプをプログラム的に共振器長処理系と信号取り込み系を分割することで実現きれた。また、現在の分光装置の改良として、サブミリ波を真空槽に導入する際に用いた、放物面ミラーの表面精度による散乱現象が観測された。より高い面精度を持つ光学系を採用することで、入射光の損失(50%)をなくすことに成功した。この改良はフーリエ変換マイクロ波分光器において入射マイクロ波パルスがπl2パルスの条件を満たしているときに最も強い自由誘導減衰信号を得られることに関連しており、パルス光を損失なく分子に伝えることが感度面での重要な意味を持つ。また、実験的に決定することが困難である遷移双極子モーメントの見積りを与えるという物理的な意味においても非常に重要である。