hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
価格を大きく左右するナマコ疣足（イボアシ）形質の選抜育種に関する研究

本年度は、同一産卵群種苗を用いて異なる年齢群間で疣足数を比較した。その結果、大きな差は見られず、少なくとも同胞群内においては、個体サイズに関わらず、疣足数がほとんど変化しない可能性を示した。26年度においては、実施状況報告書に記載のとおり、種苗生産施設の津波被害の影響によりナマコの種苗生産が行われなかったため、選抜育種素材としての疣足形質の遺伝学・生物学的特性を調べた。1.国内各産地野生集団の疣足形質およびマイクロサテライト(ms)DNAを指標とした遺伝的集団構造について、新規の産地(神奈川県および愛知県)およびこれまで分析が不充分であった標本を分析した結果、昨年度までの結果を強く支持する結果、すなわち各産地の緯度と平均疣足数との間に相関(クライン)が見られ、北方の産地ほど疣足数が多くなる傾向が明確となった。さらにアリル頻度においてもクラインを示すms座の存在が確実となり、本種が段階的に分布を広げ、遺伝的に異なる集団となるのに伴い、疣足形質も変化したことが示唆された。本結果は、優良な疣足形質を有する選抜育種素材の探索に資した点、およびその形質の遺伝的バックグランドを示した点で大きな意義がある。2.成長(個体サイズ)と疣足数の関係を疣足長も考慮して検討した。凍結するなどして疣足を固定する技法も用いて詳細に検討した結果、目視にて明確に認識できる長さの疣足数は、北方の産地(北海道、青森、岩手)では個体サイズと正の相関を示し、成長と共に疣足数も増加するが、南(西)の産地(神奈川、愛知、三重)ではそのような相関は見られなかった。固定せずに同一個体の成長・縮みに伴う疣足を正確に計測することは困難であったが、これらの結果は、特に南(西)の産地では、疣足数が維持されたまま成長する(あるいは縮む)ことを示唆した。産地によるこのような差の存在は本年度初めて明らかとなった点である。これは選抜育種形質の特性として重要であるが、この種内変異の存在を示した点で生物学的にも意義がある。また、極小の疣状突起の組織構造についても検討したが、通常の疣足組織との違いについては明確でなかった。水族遺伝育種学成長段階における疣足数の変化等、本形質の生物学的な特徴に関する研究については、上述したように、昨年度まで不明確であった点がほぼ解決しつつあり、また、組織学的な検討も加えることができたことからも、相応の結果が得られたものと考えられる。しかしながら、各産地野生集団のms分析については、新たに得ることができた標本数が予定より少なく、不十分な点もあったことから、上記のように判定した。msDNAマーカーを用いた各産地野生集団における遺伝的集団構造解析、およびそれら集団の疣足形質の測定については、ほぼ予定通り順調に進行し、相応の結果を得たと言える。しかしながら、疣足形質の経時変化については、個体の飼育実験が必ずしも順調ではなかったため、同一産卵群内における年級群間で形質を比較して上記のような結果を得るに至った。この点については若干の遅れが見られており、上記のように判定した。26年度においても、前述したように種苗生産施設を用いた交配実験については充分に行えない可能性が高い。したがって、以下に示すように25年度からの研究を継続して行う。1.国内各産地野生集団の疣足形質およびmsDNAを指標とした遺伝的集団構造の解析を行い、本形質に対する遺伝的特性の解明および優良育種素材の探索を行う。26年度は最終年度であるため、これまで入手・分析した標本のうち、分析が不充分であった部分について、個体数・および解析するms座数を増加するとともに、新規の産地(愛知県産については既に入手済み)についても分析を行い、研究を完成させる。
未分化間葉系幹細胞を用いた人工歯根膜組織再生法の確立

平成15年度分の成果未分化間葉系幹細胞の増殖・分化に対する各種増殖因子の影響;ウサギ骨髄より抽出した未分化間葉系幹細胞を3次元コラーゲンゲル上に播種し、培養を行うことに成功した。さらに、各種増殖因子存在下で培養を行い、増殖能および分化能を検討した。その結果、bFGF存在下において、未分化間葉系幹細胞は分化が抑制されるとともに、増殖能の向上が認められることが明らかとなった。また、TGP-β存在下では、未分化間葉系幹細胞から軟骨細胞への分化が達成されることが示された。未分化間葉系幹細胞の分化・増殖に対する各種細胞外基質分子の影響;ウサギ歯根膜細胞に対する、RGD-CAPの影響の検討では、RGD-CAPによる歯根膜細胞の石灰化抑制能が明らかとなった。また、ヒアルロン酸の影響の検討では、細胞周囲のヒアルロン酸を分解することにより、歯根膜細胞の増殖が抑制されることが明らかとなり、その一方で、コラーゲン合成は亢進することが明らかとなった。平成16年度分の成果平成15年度の結果に関連して、軟骨細胞の分化におけるヒアルロン酸の機能を検討した結果、軟骨基質の形成には、ヒアルロン酸が重要な役割を果たしており、その代謝調節にはヒアルロン酸合成酵素(HAS2,3)およびヒアルロン酸分解酵素(HAYAL1,2)が関与していることをつきとめた。さらに、軟骨分化に特異的な段階である肥大期においても、ヒアルロン酸が軟骨細胞の肥大化に直接関与し、その代謝調節がHAS2,3およびHYAL1,2により行われている可能性を示唆した(Suzuki A.,etal. Biochim Biophys Acta.,1743(1-2),2005)、(Tanimoto K.,et al. Cell Tissue Res. 318(2),2005)。また、RGD-CAPの強制発現ベクターおよびsiRNAを用いた際の、歯根膜細胞の増殖能・分化能を検討した。mRNAのクローニングを行った後、これを強制発現ベクターに形質転換し、目的蛋白の発現の確認に成功した。その結果、RGD-CAPによる歯根膜細胞の石灰化抑制能が明らかとなった(Doi T.,et al.,Arch Oral Biol.,48(8),2003)。これまでに、培養歯根膜細胞における増殖・分化に対する各種増殖因子や各種細胞外基質分子の影響を検討するとともに、その結果をもとに骨髄由来未分化間葉系幹細胞の増殖・分化に適した培養条件を検討するため、以下の項目について検討を行った。1.未分化間葉系幹細胞の増殖・分化に対する各種増殖因子の影響;ウサギ骨髄より抽出した未分化間葉系幹細胞を3次元コラーゲンゲル上に播種し、培養を行うことに成功した。さらに、各種増殖因子存在下に培養を行い、増殖能および分化能を検討した。

また、TGF-β存在下では、未分化間葉系幹細胞から軟骨細胞への分化が達成されることが示された。2.未分化間葉系幹細胞の分化・増殖に対する各種細胞外基質分子の影響;ウサギ歯根膜細胞に対するRGD-CAPの影響の検討では、RGD-CAPによる歯根膜細胞の石灰化抑制脳が明らかとなった。また、ヒアルロン酸の影響の検討では、細胞周囲のヒアルロン酸を分解することにより、歯根膜細胞の増殖が抑制されることが明らかとなり、その一方で、コラーゲン合成は亢進することが明らかとなった。そこで、RGD-CAPおよびHAS遺伝子の強制発現ベクターを用いて、各蛋白の強制発現を行わせた際の3次元コラーゲン上における歯根膜細胞および未分化間葉系幹細胞の増殖能・分化能を検討することとした。この目的のため、RGD-CAPおよびHAS2,HAS3遺伝子の解析を行った。各mRNAのクローニングを行った後、これを強制発現ベクターに形質転換し、目的蛋白の発現の確認に成功した。今後は、以上の成果をふまえ、RGD-CAPおよびヒアルロン酸などの細胞外基質分子を媒介にした未分化間葉系幹細胞の増殖法を確立し、人工歯根膜の開発へと発展させていく。本研究により、以下の検討を行い、研究成果が得られた。1.未分化間葉系幹細胞の増殖・分化に対する各種増殖因子の影響;ウサギ骨髄より抽出した未分化間葉系幹細胞を3次元コラーゲンゲル上に播種し、培養を行った。さらに、各種増殖因子存在下で培養を行い、増殖能および分化能を検討した結果、bFGF存在下において、未分化間葉系幹細胞は分化が抑制されるとともに、増殖能の向上が認められることが明らかとなった。また、TGF-β存在下では、未分化間葉系幹細胞から軟骨細胞への分化が達成されることが示された(Yoneno K., et al.投稿中)。2.1の結果に関連して、軟骨細胞の分化におけるヒアルロン酸の機能を検討した。その結果、軟骨基質の形成には、ヒアルロン酸が重要な役割を果たしており、その代謝調節にはヒアルロン酸合成酵素(HAS2,3)およびヒアルロン酸分解酵素(HAYAL1,2)が関与していることをつきとめた。さらに、軟骨分化に特異的な段階である肥大期においても、ヒアルロン酸が軟骨細胞の肥大化に直接関与し、その代謝調節がHAS2,3およびHYAL1,2により行われている可能性を示唆した(Suzuki A., etal. Biochim Biophys Acta.,1743(1-2),2005)、(Tanimoto K., et al. Cell Tissue Res. 318(2),2005)。3.また、RGD-CAPの強制発現ベクターおよびsiRNAを用いた際の、歯根膜細胞の増殖能・分化能を検討した。mRNAのクローニングを行った後、これを強制発現ベクターに形質転換し、目的蛋白の発現の確認に成功した。その結果、RGD-CAPによる歯根膜細胞の石灰化抑制能が明らかとなった(Doi T., et al. Arch Oral Biol.,48(8),2003)。
再生内皮細胞移植ステントの開発研究

近年、内頚動脈狭窄症を始めとする頚部主幹動脈狭窄症に対するステント留置術が急速に普及してきている。ステント留置術はすでに冠動脈において多数行われているが、20-30%の症例で再発をきたしており冠動脈ステントの重大な問題点となっている。一方、頚動脈ステントでは再発率が5-8%と報告されてきた。しかし最近、4年以上のfollow upで再発率が上昇するというデータが示され、頚動脈ステントにおいても再発予防に真剣に取り組む必要性が出てきた。ステント後再狭窄の問題を解決するためには、炎症反応が起こりにくく、新生内膜増殖をきたしにくいステントの開発を行う必要がある。ステント表面に内皮細胞をコーティングして頚動脈内に留置すれば、留置直後からステント内腔に、より生理的な状態をつくることができ、その後生じる炎症反応と新生内膜増殖を防げる可能性がある。また、この内皮細胞に内膜増殖抑制因子を組み込むことができれば、より効果的に再狭窄の予防が可能となる。ただ、この内皮細胞移植ステントの作成には、安定な内皮細胞の作成、内皮細胞とステント材質との親和性・結合性の向上、内皮細胞への遺伝子操作といった重要な課題を解決する必要がある。そこで、医用材料学と再生医療、組織工学の技術を組み合わせることにより、諸問題を解決した上、従来にない全く新しいタイプのステントを開発するべく研究を行った。結果として、計画年度内には再生内皮細胞移植ステントを完成できなかったが、細胞移植治療のドナーとなるヒト血管内皮細胞の遺伝子修飾による新生血管への生着の高率化の検討を行い、基礎データを得ることができた。ステント後再狭窄のメカニズムは新生内膜の増殖が主であると考えられている。そして、ステント留置により局所的な炎症反応が起こることが新生内膜増殖に深く関わっている可能性がある。このような背景からステント後再狭窄の問題を解決するためには、炎症反応が起こりにくく、新生内膜増殖をきたしにくいステントの開発を行う必要がある。そこで本研究では、ステント表面に内皮細胞をコーティングした内皮細胞移植ステントの開発を行う。そこで、医用材料学と再生医療、組織工学の技術を組み合わせることにより、諸問題を解決した上、従来にない全く新しいタイプのステントを開発する。現在、細胞移植治療のドナーとなるヒト血管内皮細胞の遺伝子修飾による新生血管への生着の高率化の検討を行っているところである。

しかし最近、4年以上のfollow upで再発率が上昇するというデータが示され、頚動脈ステントにおいても再発予防に真剣に取り組む必要性が出てきた。ステント後再狭窄の問題を解決するためには、炎症反応が起こりにくく、新生内膜増殖をきたしにくいステントの開発を行う必要がある。ステント表面に内皮細胞をコーティングして頚動脈内に留置すれば、留置直後からステント内腔に、より生理的な状態をつくることができ、その後生じる炎症反応と新生内膜増殖を防げる可能性がある。また、この内皮細胞に内膜増殖抑制因子を組み込むことができれば、より効果的に再狭窄の予防が可能となる。ただ、この内皮細胞移植ステントの作成には、安定な内皮細胞の作成、内皮細胞とステント材質との親和性・結合性の向上、内皮細胞への遺伝子操作といった重要な課題を解決する必要がある。そこで、医用材料学と再生医療、組織工学の技術を組み合わせることにより、諸問題を解決した上、従来にない全く新しいタイプのステントを開発するべく研究を行った。結果として、計画年度内には再生内皮細胞移植ステントを完成できなかったが、細胞移植治療のドナーとなるヒト血管内皮細胞の遺伝子修飾による新生血管への生着の高率化の検討を行い、基礎データを得ることができた。
高温プラズマの閉じ込め改善と定常性に協働する燃料注入制御法の開発

本研究は将来の核融合炉運転に必要となる炉心プラズマの制御手法の確立を目指して、外部制御変数として燃料注入を中心に考え、プラズマ物性として内在する閉じ込めと定常性との協働を探ることを目的とした。これまでの燃料供給に関する物理的知見と技術の確立を基盤として、プラズマの閉じ込めが良好な状態を生成・維持するための内部変数(温度分布、密度分布、圧力分布)および外部制御変数(加熱、排気)と協働する燃料供給制御法の研究開発を大型ヘリカル装置で生成される高温プラズマをプラットフォームとして進めた。燃料供給による外部制御変数から内部変数への働きかけには粒子源に加えて、直接およびリサイクリングを通じた荷電交換や放射損失と熱粒子輸送、運動量損失と運動量輸送などが結合しながら関与する。多くの実験で認められている高温プラズマへの中性燃料付与がもたらす負の影響、すなわち閉じ込め改善モードの破壊、高密度での閉じ込めの劣化と燃料供給効率の低下、中心温度への大きな摂動について、固体水素ペレットとガスパフを用いた制御によりプラズマ中での協働機構に注目して解決を図り、定量的な体系化を行った。これによって周辺中性粒子圧力の局所的な増大とコアプラズマの閉じ込め性能との関連を指摘した。固体水素ペレット入射を良好な壁排気調整と中性粒子の集中をもたらさない磁場配位の条件で行うと、周辺部での中性粒子および電子密度が抑制されるとともに、粒子の拡散を著しく減少させる障壁が形成され、さらに密度の尖塔化を伴い、1200兆個/ccの密度に達することを発見した。この閉じ込め改善状態の特性の記述と定常保持の試みを進め、拡散障壁内部へ固体水素ペレットを連続入射することによってプラズマ中心部の温度および密度がほぼ定常に保たれることを示した。高温プラズマの定常維持には外部から熱エネルギーと燃料粒子を供給する必要がある。プラズマ中の熱と粒子の輸送には結合が見られる。本研究の目的は、これまでの燃料供給に関する物理的知見と技術の確立を基盤として、熱粒子の閉じ込めが良好な状態を生成・維持するための内部変数(温度分布、密度分布、圧力分布)および外部制御変数(加熱、排気)と協働する燃料供給制御法の開発を行うことにある。平成17年度において、基盤設備となるペレット入射装置および溶発ペレット観測系の整備とこれを利用した閉じ込め実験、およびペレット入射と対称的な比較をなすガス注入による高密度実験を中心に計画を進めた。大型ヘリカル装置に既設の10発のパイプガン型のペレット入射装置と連続ペレット入射装置を合わせて利用し、幅広い入射条件(ペレット速度(150m/s-1200m/s)、粒子量(3.5・1020-8・1020原子/ペレット)、入射位置、繰り返し周波数など)での、系統的なパラメータサーベイとなる実験を実行した。これからのデータをもとに本研究課題での基盤となる燃料供給効率と様々な条件(ターゲットプラズマの温度、密度、高速イオンの量やペレットの大きさ、速度、入射位置)との関係を定量的に表現できる経験モデルについて検討を進めた。特に高速イオンへの溶発雲中の中性粒子および高密度プラズマの遮蔽を考慮して実験と比較できる計算コードの整備を行った。並行してプラズマの溶発、プラズモイドの挙動などの過渡的な振る舞いについて通常の特徴的な拡散時間では説明がつかない速い密度分布および温度分布の変化があるため、その過程の燃料供給効率との相関を評価する際に必要となる、高速のプラズモイドの運動を観測できるH・イメージング測定系を整備した。ガス供給プラズマの高密度領域における基本的な閉じ込め特性をまとめた。本研究の目的は、高温プラズマへの燃料供給に関する物理的知見と技術の確立を基盤として、熱粒子の閉じ込めが良好な状態を生成、定常維持するための内部変数(温度分布、密度分布、圧力分布)および外部制御変数(加熱、排気)と協働する燃料供給制御法の開発を行うことにある。

平成18年度は、パイプガン方式燃料供給ペレット入射能力の増強、連続ペレット入射による密度帰還制御性能の向上、および溶発ペレット観測系の整備を進め、大型ヘリカル装置をプラットフォームとする高温プラズ々閉じ込め実験に当たった。また、合わせてガスパフによってプラズマを周辺を冷却し、壁構造物から離すデタッチ状態についての研究を装置間比較を含めて進めた。周辺排気条件が好ましい状態で固体水素ペレット入射によるプラズマ中心部への燃料供給を行うことにより、粒子輸送の改善を伴って、中心密度が1立方メートル当たり10の21乗個に達する高密度状態を実現することができた。このよう高い密度はガスパフでは達成することができない。周辺中性粒子密度とペレット進入深さの条件を探るためのパラメータ分析を進めた。連続ペレット入射によってこの高密度を定常に保つ試みを行ったが、連続ペレット入射装置の入射速度(300m/s)程度では、進入が周辺部の留まり、輸送障壁の内側へ燃料供給ができず、また中性粒子圧力の上昇をもたらして、粒子閉じ込め状態を劣化させることが分かった。このため、次年度以降、高密度を定常に保っために必要な連続ペレット入射装置のペレットの大きさおよび速度条件を検討した。また、ペレット溶発によるプラズモイドの動きをモデリングする計算コードの整備を進めるとともに、ビデオ画像よりも高速の位置感受型フォトダイオード計測の開発を進めた。大型ヘリカル実験装置をプラットフォームとした燃料注入制御による閉じ込め改善の実験研究を進展させた。固体水素ペレットによる中心燃料注入とエルゴディック磁場構造を持つ層をプラズマ周辺に調整することにより、内部拡散障壁が形成され、その内部で超高密度が達成される現象についての理解が進んだ。磁場強度2.5Tにおいて、中心密度は1100兆個/ccに達し、プラズマの圧力を1.5気圧まで上昇させることに成功した。エルゴディック層が厚い程、中性粒子密度および周辺プラズマ密度が低減され、この周辺部での境界条件と中心での密度上昇が強く相関している。また、輸送解析によって内部拡散障壁内側では非常に大きな密度勾配まで粒子束と勾配との線形関係が保たれていることが分かった。さらに、ガス注入によって周辺部での中性粒子密度を上昇させると拡散障壁が形成される前に放射崩壊が発生するか、あるいはMHD不安定性の発現により内部拡散障壁の形成が阻害される。内部拡散障壁の密度勾配の上限は1ミリ秒以下で起こる密度の吐き出し現象によって制限されている。時間スケールからMHD不安定性によるものと考えることが妥当であるが、前駆現象となる揺動の成長は軟X線や磁場揺動計測で同定されておらず、また交換不安定性は理論的に線形安定であるため、短波長のバルーニング不安定性が残されている。この閉じ込め改善状態の核融合炉への適用性の鍵となるのは、高温化と定常化にある。前者においては、衝突頻度を下げることによって模擬することができる。プラズマ中心圧力が最大になる時点での衝突頻度は核融合炉プラズマ条件の2倍から10倍程度と高いが、ペレット入射後の密度減少時に核融合炉プラズマと同程度の衝突頻度に下がっても、内部拡散障壁の形状が保たれることが分かった。
金属強磁性の理論

平成7年度Niの完全強磁性においてd軌道の縮退とフント結合が重要であることをGutzwiller近似を用いて示した。平成8年度Fe、Coのような不完全強磁性を安定化させる上で、2つのピークを持つ状態密度とフント結合が重要であることを示した。スピン波やストナー励起を調べ強磁性の安定性を調べ、フント結合で説明できることがわかった。平成9年度重い電子系や高温超電導体の磁性とMott転移を説明した。以上の研究を通じて次の成果が得られた。Fe、Co、Niなどの遷移金属強磁性の起源についてはd軌道の縮退を考慮する必要性を指摘してきた。それに基づいてdスピン間のフント結合が重要な役割を果たしていることが明らかにされた。特に、スピン波理論やストナー励起の安定性も検討し、バンド構造と軌道縮退の効果で現実のFe、Co、Niの強磁性とその差異(完全、不完全強磁性)が説明された。軌道縮退の重要性とその働きを具体的に示したことは重要な成果であり、現実の遷移金属強磁性の起源が明らかにされた。さらに磁性の研究として近藤効果におけるフント結合の役割が明らかにされ、近藤温度がフント結合によっていかに変化するかが示された。重い電子系の磁化率や輸送係数、高温超電導の磁気的メカニズムの解明など磁性に関連する現象を幅広く研究し、夫々における磁性の役割を明らかにした。磁性の永年の課題である3d遷移金属の強磁性の起源を明らかにすることを目的としている。この問題は、多体問題としては難問であり、一方、一体のバンド計算でよく説明されてしまうことから、その原因を具体的に問う事なく、放置されてきた。我々は次の点が強磁性の起源として不可欠と考えている。(1)d軌道の縮退とdホール間のフント結合(2)エネルギー状態密度の形(1)は最近の実験で明らかにされたように、s,p電子による遮蔽効果のため、dホール間のクーロン反発エネルギーはバンド幅程度となり、2ホールが同一原子上に存在する確率が高くなる。電子のスピン間の結合であるフント結合は、遮蔽されずクーロン反発力と同程度になることから重要である。dホールが0.6個のNiにおいて、この効果を取り入れGutzwiller近似を用いて、その強磁性を説明することに成功した。今年度はNiのように全部スピンの向きがそろった完全強磁性でない、FeやCoについてその不完全強磁性の条件も調べている。この条件として(2)の因子が重要になる。現実のFeやCoのエネルギー状態密度の形である2つのピークを持つ構造が不完全強磁性を安定化させる上で不可欠であることがわかった。岡部君の論文として発表した。順調に進行しているがよりいっそう、具体化、定量化を進めたい。Mnのペロブスカイトの強磁性に関しても、その磁化と磁気抵抗の温度依存生を説明した論文を発表した。スピンの揺らぎの理論を具体的にd-pモデルに用いてTcを計算した。La系の中間から高ドープ領域ではほぼ妥当な転移温度が得られた。現在、さらにバンド構造をかえてYBCO系を議論する予定である。さらに低ドープ側の強結合領域について、ク-パ-対のボ-ズ凝縮の立場で検討している。Mott転移の機構として、有効質量が必ずしも発散しないで転移するケイスが実験的に見いだされている。自己エネルギーの運動量依存性によって、バンド幅が拡大し、有効質量が軽くなる為である。特にMott転移に近づくと、電荷感受率が減少し、スクリーニング効果が減り、クーロン相互作用が長距離になる結果として、運動量依存性が増大するのである。現在、具体的な計算を進め定量的な議論を発展させているところである。それに基づいてdスピン間のフント結合が重要な役割を果たしていることが岡部(学振特別研究員)を中心として明らかにされた。

特に、スピン波理論やストーナー励起の安定性も検討し、バンド構造と軌道縮退の効果で現実のFe、Co、Niの強磁性とその差異(完全、不完全強磁性)が説明された。軌道縮退の重要性とその働きを具体的に示したことは重要な成果であり、現実の遷移金属強磁性の起源が明らかにされた。さらに磁性の研究として近藤効果におけるフント結合の役割が明らかにされ、近藤温度がフント結合によっていかに変化するかが示された。重い電子系の磁化率や輸送係数、高温超伝導の磁気的メカニズムの解明など磁性に関連する現象を幅広く研究し、夫々における磁性の役割を明らかにした。
運動時の栄養摂取は消化器官と活動筋における血流配分の競合をもたらすのか?

栄養補給は,消化吸収のために消化器官の血流を増大させるだろうと考えられてきた.一方,運動は活動筋への血流再配分を増大させるため,腹部内臓血流を減少させるだろうといわれてきた.このように,血流調節に対して相反する栄養補給と運動刺激を同時に与えた場合,生体はどちらを優先させるのだろうか,といった疑問については,まだ十分な説明がなされていない.本研究ではこの点を明らかにするため,第一実験では,グルコース,フルクトース,あるいは水の摂取が腹部内臓の主要血管である上腸間膜動血流(SMBF)に及ぼす影響について,健康な成人女子を被験者として検討した.SMBFは超音波ドップラ法により計測した.その結果,グルコース摂取のみが,SMBFを有意に増加させることが示された.フルクトースと水摂取は,SMBFに有意な変化をもたらさなかった.第二実験では,グルコース取前(対照条件)と摂取後において,随意最大筋力の30%の負荷で2分間握力発揮を維持した時のSMBFを比較した.対照条件の静的運動時におけるSMBFは,安静時値より低下することはなく,むしろ僅かに上昇した.またグルコース摂取後の同一運動時におけるSMBFは,顕著に増大した.これらの結果により,上腸間膜動脈においては,「運動」刺激により顕著な血流減少はないが,「栄養摂取」が「運動」刺激よりも優先されることが示唆された,第三実験では,上記の結果に基づくと,運動時におけるSMBFの調節には筋代謝受容器反射が有効に働かないことが示唆された.その真偽を運動後筋虚血条件において検討した,その結果,筋代謝受容器反射を活性化させた虚血時のSMBFは,運動時に等しいレベルまで上昇し,代謝受容器反射を介する「筋虚血」刺激が,SMBFの調節には有力な作用をもたないと考えられた.栄養補給は,消化吸収のために消化器官の血流を増大させるだろうと考えられてきた.一方,運動は活動筋への血流再配分を増大させるため,腹部内臓血流を減少させるだろうといわれてきた.このように,血流調節に対して相反する栄養補給と運動刺激を同時に与えた場合,生体はどちらを優先させるのだろうか,といった疑問については,まだ十分な説明がなされていない.本研究ではこの点を明らかにするため,第一実験では,グルコース,フルクトース,あるいは水の摂取が腹部内臓の主要血管である上腸間膜動血流(SMBF)に及ぼす影響について,健康な成人女子を被験者として検討した.SMBFは超音波ドップラ法により計測した.その結果,グルコース摂取のみが,SMBFを有意に増加させることが示された.フルクトースと水摂取は,SMBFに有意な変化をもたらさなかった.第二実験では,グルコース取前(対照条件)と摂取後において,随意最大筋力の30%の負荷で2分間握力発揮を維持した時のSMBFを比較した.対照条件の静的運動時におけるSMBFは,安静時値より低下することはなく,むしろ僅かに上昇した.またグルコース摂取後の同一運動時におけるSMBFは,顕著に増大した.これらの結果により,上腸間膜動脈においては,「運動」刺激により顕著な血流減少はないが,「栄養摂取」が「運動」刺激よりも優先されることが示唆された,第三実験では,上記の結果に基づくと,運動時におけるSMBFの調節には筋代謝受容器反射が有効に働かないことが示唆された.その真偽を運動後筋虚血条件において検討した,その結果,筋代謝受容器反射を活性化させた虚血時のSMBFは,運動時に等しいレベルまで上昇し,代謝受容器反射を介する「筋虚血」刺激が,SMBFの調節には有力な作用をもたないと考えられた.動的運動を用いた先行研究において,グルコース摂取後には消化器官血流が増加し血圧低下が生じるが,フルクトース摂取後には,そのような血流増加や血圧低下が生じないのではないかと仮定された.この仮説を,安静時と静的運動時において検討した.先ず,安静実験において,外因性フルクトースおよびグルコースの酸化利用動態と上腸間膜動脈血流(SMBF)の変化を検討した.その結果,次のことが明らかとなった.(1)外因性フルクトースは20分目に,グルコースは24分目にその酸化が開始し,その後単調増加の利用動態を示した.(2)フルクトース酸化開始前には,SMBFは増加しなかった.しかしグルコース酸化前には,顕著なSMBFの増加がみられた.このようなSMBFの相違には,栄養素の吸収過程の違いが関与すると推察した.(3)一方,SMBFが増加したグルコース摂取後には,平均血圧(MAP)低下がみられなかった.これは,安静時という実験条件のため,SMBF増加によるMAP低下を相殺するような調節,例えば圧受容器反射による調節作用,が加わったためではないかと考察した.さらに,静的運動時においても,グルコース摂取の酸化開始前にSMBFが増加するかどうかについて検討した.その結果,次のようなことが明らかとなった.(4)グルコース摂取後の運動時には,絶食後の運動時に比べ,SMBFが有意に増加していた.したがって,安静時と同様に,グルコース摂取は,運動時のSMBFも増加させることが確認された.(5)SMBFの増大にもかかわらず,グルコース摂取後のMAPは低下しなかった.このことは,長時間動的運動時における先行研究の結果とは相反した.

その相違は,運動様式によるものと考えられた.つまり静的握力発揮による心拍出量の上昇が,SMBF増大に伴う血管抵抗低下を相殺し,MAPを低下させなかったのではないかと考えられた.運動および筋虚血が,腹部内臓血流を減少させるだろうとこれまでいわれてきた.しかし腹部内臓の主要血管である上腸間膜動脈(SMA)の血流が,運動と筋虚血の両刺激により実際に減少するのかどうかについてはまだ明らかではない.またSMAが消化吸収を担う血管であることから,栄養摂取は,SMAの血流を増大させる刺激になると考えられる.このように「運動」,「筋虚血」,「栄養摂取」といった競合する刺激が同時に与えられた場合,SMAはどの刺激を優先させるのかといった対応の仕方については明らかではなかった.本年度ではこの点を検討するため,絶食(F)条件およびグルコース溶液摂取後(G)条件において,静的運動時と続く筋虚血時における上腸間膜動脈血流(SMBF)を検討した.10名の健康な成人女子を被験者とした.随意最大筋力の30%の負荷で2分間握力発揮を維持する対照実験と,同一の握力発揮後に上腕部を3分間止血する筋虚血実験を設定し,両実験をFとGの2条件下で繰り返した.F条件では前日夜から約12時間の絶食をするようにした.その結果,次のようなことが明らかととなった.(1)静的運動および筋虚血時におけるMAPとHRの応答には,FとGの条件間に相違はみられなかった.(2)F条件における運動時SMBFは,安静時値と変わらず,有意な変化を示さなかった.このことは,SMAが「運動」刺激による血流減少の対象血管にならないことを示唆していた.一方,G条件の運動時SMBFは,安静時およびF条件の値よりも有意な増大を示した.これらの結果から,静的運動時においては,「栄養摂取」刺激が「運動」刺激よりも優先されることが示唆された.(3)筋虚血時のSMBFは,両条件において安静時値および対照実験の値よりも有意に高くなり,代謝受容器反射を介する「筋虚血」刺激が,SMAには作用しないことが示唆された.
脳血管攣縮の発生機序;収縮蛋白系のCa^<2+>感受性亢進に関する検討

脳血管攣縮の特徴として、脳血管攣縮発生の初期段階にはCa^<2+>拮抗薬によって攣縮が緩解されるが、攣縮の極期になるとCa^<2+>拮抗薬や塩酸パパベリンをもってしても緩解できない、Ca^<2+>拮抗薬や塩酸パパベリンで一旦攣縮が緩解されてもすぐに元の状態に戻ってしまうと点が挙げられる。なぜ攣縮極期にはCa^<2+>拮抗薬や塩酸パパベリンをもってしても攣縮が緩解されないのかという点が、未解決であり最も重要な問題である。この点を解明するためには、SAH後の脳血管平滑筋のcalcium透過性が変化しているか否か、収縮蛋白のcalcium感受性が亢進しているか否か、といったことを検討する必要がある。本研究では、まずSAH後の脳血管平滑筋のcalcium透過性が変化しているか否かについて検討した。その結果、SAH発生7日目の攣縮血管では平滑筋細胞のCa^<2+>透過性が亢進していることが判明した。Ca^<2+>透過性亢進の機序としては、ionomycin処理に類似したplasma membraneのdysfunctionと推定された。また、Ca^<2+>透過性の亢進に連動する張力の発生機構に何らかの障害(例えば、収縮蛋白のリン酸化の障害、等)が生じている事は推察された。次に、攣縮起因物質として注目されているオキシヘモグロビン(oxyHb)が、Ca^<2+>透過性の亢進を惹起するか否かについて検討し、oxyHbが平滑筋細胞のCa^<2+>透過性を亢進させる事が明らかとなった。しかし、Ca^<2+>透過性の亢進と収縮蛋白のリン酸化の関連については十分に検討できなかった。今後の課題である。今後の課題である。1.[実験方法](1).大槽内自家動脈血2回注入法にてくも膜下出血(SAH)を作製した。(2).SAH作製7日目に,脳血管撮影にて脳血管攣縮の発生を確認した後に脳底動脈を摘出し,リング状標本を作製して実験に使用した。(3).脳底動脈平滑筋の細胞内Ca^<2+>濃度は,Fura-2を用いてCAF-110にて測定した。2.[実験結果](1).細胞外液のCa^<2+>濃度をpCa 8からpCa 2まで変化させた場合の平滑筋細胞内Ca^<2+>濃度の上昇は,pCa 6からpCa 2に於いてSAH(-)のコントロール標本よりもSAH(+)の攣縮標本のほうが顕著であった。(2).標本をionomycin処理した場合,SAH(-)のコントロール標本では細胞外液Ca^<2+>濃度の増加に伴って平滑筋細胞内Ca^<2+>濃度の明らかな上昇が認められたが,SAH(+)の攣縮標本ではその上昇は僅かであった。(3).細胞外液のCa^<2+>濃度を低濃度から高濃度へと上昇させた場合の脳底動脈標本の張力の発生は,SAH(+)の攣縮標本の方がSAH(-)のコントロール標本よりも弱かった。以上の結果から,SAH発生7日後の攣縮血管では平滑筋細胞のCa^<2+>透過性は亢進しているが,それに連動する張力の発生機構に何等かの障害(例えば,収縮蛋白のリン酸化の障害,等)が生じている事が推察された。

攣縮起因物質として注目されているオキシヘモグロビン(oxy Hb)が、Ca^<2+>透過性の亢進を惹起するか否かについて検討した。[実験方法](1)雑種成犬の摘出脳底動脈リング状標本を3日間培養液中に孵置する。この培養液中にoxyHbを加える群と加えない群を作成する。(2)細胞外液のCa^<2+>濃度をpCa8からpCa3まで変化させた場合の脳底動脈標本の張力発生の程度を、oxyHb(+)群の標本とoxyHb(-)群の標本で比較検討する。(3)UTP(10^<-5>M)で収縮させた脳底動脈標本に於いて、Ca^<2+>拮抗薬による弛緩効果をoxyHb(+)群の標本とoxyHb(-)群の標本で比較検討する。[実験結果](1)細胞外液のCa^<2+>濃度をpCa8からpCa3まで変化させた場合の脳底動脈標本の発生張力は、pCa5とpCa4の濃度に於いてoxyHb(+)群の標本で有意に高かった。(2)UTP(10^<-5>M)で収縮させた脳底動脈標本に於いて、Ca^<2+>拮抗薬による弛緩効果をoxyHb(+)群の標本とoxyHb(-)群の標本で比較検討した場合、Ca^<2+>拮抗薬による弛緩効果はoxyHb(+)群の標本の方が弱かった。以上の結果から、oxyHbが平滑筋細胞のCa^<2+>透過性を亢進させる事が明らかとなった。
世界における都市空間の経済システム:理論と実証

国際貿易における自国市場の規模効果、労働者の技術獲得過程、特定産業の地域集積に着目し、空間経済学の基礎理論を再構築した。特に、交通・通信技術の発展が経済活動の空間分布に与える影響を分析した。また、大都市圏の経済集積による正と負の外部効果を調べ、東京大都市圏の規模は適正かどうかについて多角的に分析し論じた。期間中に海外からトップクラスの研究者を招へいし、国際会議を二度開催した。本研究では、都市経済学、地域経済学および国際経済学を、空間経済学として束ね、世界の都市システムを解明し、さまざまな経済諸問題を解決することを主な目的とする。具体的には、Krugmanに始まる空間経済学の理論の再構築、Alonsoに始まる都市経済理論の実証分析をもとにした都市環境問題の解決、世界の都市経済システムの再編に伴うさまざまな社会階層間の格差の研究、および国際貿易構造と生産要素の国際間移動の解明が、本研究のねらいである。研究は以下の三つの課題に大別される。(1)空間経済学の基礎理論の再構築経済活動の集積、多様な産業間の連関、知識創造と動学的外部性、複数均衡と安定性の諸問題、社会厚生分析。(2)都市空間構造と都市階層システム大都市における混雑などの外部不経済と企業集積による外部経済の理論と実証分析。(3)技術進歩と国際経済情報通信や交通施設などの社会共通資本の蓄積が都市経済にもたらす効果のの理論と実証分析。1.空間経済学の基礎理論の再構築(田渕・藤田・高橋)独占的競争市場の一般均衡モデルを中心とした空間経済学を、多角的に再検討し、空間経済学の基礎理論の再構築を試みた。また、産業間の相互連関を実証的に分析し、特定産業の特定地域への集中による集積の経済効果を計量的に把握した。2.都市空間構造と都市階層システム(井堀・金本・田渕)東京などの世界都市が直面しているさまざまな都市問題に関して、効率性や公平性の観点から分析した。都市集積がもたらす正の外部性と、混雑による負の外部性同時に扱う一般均衡モデルの枠組みを作り、いずれの外部性が支配的かどうか計量的に分析した。また、地方財政学におけるヘンリー・ジョージ定理やティブーの足による投票理論を踏まえて、東京大都市圏の人口規模は社会的にみて適正かどうか、自治体の規模は適正かどうかについて計量的に分析した。準備段階としての本年度は、大都市圏のデータを整備することに重点を置いた。3.技術進歩と国際経済(藤田・金本・高橋)交通や通信などの技術進歩が、経済活動の空間分布にどうような影響を与えるかを、理論実証両面から分析を行った。たとえば、東アジアのどこにハブ空港を作るのが望ましいか、着陸料やゲート使用料をどのように決めるのかといった問題を、交通経済学と経済発展論をリンクさせた。また、東アジアにおけるFTAなど諸問題についても交易費用に焦点を当て、分析を進めた。以上得られた結果は、North American Regional Science Meetings、日本経済学会、応用地域学会、東京大学経済学部の都市経済ワークショップ、京都大学経済研究所のUrban Economics Workshopなどの場で報告され、活発な議論を行い、海外の学術誌に投稿した。今年度は、項目11に揚げたように20本の研究論文である。1.空間経済学の基礎理論の再構築(田渕・藤田・高橋)空間経済学の再構築として、田渕はいかなる状況のもとに自国市場効果が表れるか、生産要素や居住としての土地がどのような役割を果たすかについて分析を行った。藤田は、異質な人間が交換する知識によって新たな知識・イノベーションが創造されることの空間経済学へのミクロ経済学的基礎を確立した。また、高橋は関税などの交易費用が大国と小国で非対称であることに着目し、空間経済学の理論を展開した。2.都市空間構造と都市階層システム(井堀・金本・田渕)引き続き、世界の大都市が直面している都市問題に関して、効率性や公平性の観点から分析した。都市集積がもたらす負の外部性として、長距離通勤、交通混雑、環境汚染などに着目すると同時に、都市集積がもたらす正の外部性として、財・サービスの多様性や企業間取引費用の節約などに焦点を当て、大都市圏のデータ収集と実証分析を行った。3.技術進歩と国際経済(藤田・金本・高橋)交通や通信などの技術進歩が、経済活動の空間分布にどのような影響を与えるかを、理論面から分析した。輸送技術に規模の経済があるときには、産業活動の分布はどのように変化するか、地域間・国際間の所得格差は拡大するかといった問題を、経済発展論と交通経済学に焦点を当て分析を進めた。昨年度に続いて、以下の3項目を中心に研究を遂行した。1.空間経済学の基礎理論の再構築(田渕・藤田・高橋)空間経済学の基礎理論の再構築のなかでも、特に国際貿易のフレームワークにおいて、自国市場効果における価格メカニズムの果たす役割、労働者の技術獲得過程、特定産業の地域集積の経済効果と社会厚生に焦点を当てて分析を行った。2.都市内部の空間構造と都市階層システム(田渕・金本・井堀)

前年度から継続して、東京のような巨大都市が直面している都市問題に取り組んだ。具体的には、都市集積がもたらす正の効果と、混雑による負の効果を含む一般均衡モデルを計量的に分析した。また、地方財政学におけるヘンリー・ジョージ定理やティブーの足による投票理論を踏まえて、東京大都市圏の人口規模は社会的にみて適正かどうか、自治体の規模は適正かどうかについて多角的に分析した。そのためのデータ整備も合わせて行った。3.技術進歩と国際経済(藤田・金本・高橋)経済地理学と交通経済学の立場から、交通・通信技術の発展が経済活動の空間分布にいかなる影響を与えるかを、理論実証両面にわたって分析を行った。特に、我が国のどこにハブ空港を作るのが望ましいか、着陸料やゲート使用料などをどのように設定すべきかといった問題に着目した。さらに、国際経済学の観点から、海外直接投資の推進が望ましい資源配分をもたらすかどうかについても分析した。海外からトップクラスの研究者を招へいして国際会議を開催し、研究発表や議論を行った。さらに、継続して、東京大学経済学部において、都市経済ワークショップを毎月開催し、研究成果を発表し議論した。昨年度に続いて、以下の3項目を中心に研究を推進した。1.空間経済学の基礎理諭の再構築(田渕・藤田・高橋)空間経済学の基礎理諭の再構築を図ることを目的として、国際貿易の自国市場効果における価格メカニズムの果たす役割、労働者の技術獲得過程、特定産業の地域集積の経済効果と社会厚生を計量的に把握するモデルを確立した。2.都市空間構造と都市階層システム(井堀・金本・田渕)巨大都市東京が直面している都市問題として、都市の経済集積による正と負の外部効果を一般均衡分析によって、いずれが支配的かどうかを計量的に分析した。また、ヘンリー・ジョージ定理やティブーの足による投票理論をもとにして、東京大都市圏の規模は適正かどうかについて多角的に分析し論じた。3.技術進歩と国際経済(藤田・金本・高橋)交通・通信技術の発展が、経済活動の空間分布にいかなる影響を与えるかを、交通経済学の立場から、理論実証両面にわたって分析を行った。たとえば、我が国のどこにハブ空港を作るのが望ましいか、着陸料やゲート使用料などをどのように設定すべきかといった問題に取り組んだ。また、国際経済学の観点から、海外直接投資がもたらす功罪について分析した。本年度は最終年度なので、9月に海外からトップクラスの研究者を東京大学経済学部に招へいし、国際会議を行い研究発表や議論を重ねることによって、研究プロジェクトの総括を行った。また例年通り、東京大学経済学部において、都市経済ワークショップを毎月開催し、研究成果を発表し、議論を重ねることにも重点を置いた。
メゾスコピック超伝導における臨界磁場近傍の巨大な過剰抵抗と磁束のダイナミクス

メゾスコピック超伝導で興味深い現象の一つに過剰抵抗があります。ディスク形状の微小Al超伝導体では磁場中で巨大な過剰抵抗の発生が知られています。ディスクサイズを系統的に変えながら電気抵抗の詳細な温度-磁場依存性を調べた結果、ディスク形状の微小Al超伝導体の巨大過剰抵抗が現れる領域では渦糸がフロー状態にある可能性が高いことがわかりました。ディスク形状の微小Al超伝導体における渦糸フローに着目し、試料サイズが小さいためこれまでに未解決である微小超伝導体における特異な渦糸フローを観測するため、私は渦糸フローにRF高周波電流を印加する渦糸のフロー制御法から渦糸ダイナミクスの研究を進めました。渦糸フローを生じやすいディスク型微小Al超伝導体の性質を利用することで、メゾスコピック超伝導における渦糸ダイナミクスに関する新たな知見を得ることができました。試料内に存在する単一渦糸を電流駆動させこの渦糸フローをRF高周波電流で共鳴させることで電流電圧特性においてステップ状の電圧が検出されることを発見しました。渦糸ダイナミクスに対する新たなアプローチである上記測定手法により、微小超伝導体における特異な渦糸ダイナミクスの観測に世界で初めて成功しました。微小超伝導体で支配的な表面-渦糸間相互作用により、試料内に閉じ込められた渦糸が"玉突き"の様に押し出され、試料内の渦糸の数に関わらず常に単一渦糸が試料内を出入りする特異な渦糸ダイナミクスの観測に初めて成功しました。メゾスコピック超伝導では試料の形状・境界条件が超伝導状態に大きく影響を与え、バルクでは見られない特異な超伝導状態が観測される。その中でも興味深いものとして超伝導転移温度近傍で観測される過剰な電気抵抗が挙げられる。ディスク形状の微小Alの過剰抵抗は磁場中で顕著となり、注目すべきことにノーマル状態の抵抗値の8倍にも増大する。我々はディスク形状の試料で見られる過剰抵抗の起源について調べるため、様々な大きさの微小Alディスクを作製し、電気抵抗の詳細な温度-磁場依存性を調べた.ディスク形状の微小Alにおける過剰抵抗はゼロ磁場では発生しないのに対し、磁場印加により劇的に発生することを観測した。興味深いことに磁束が微小Alディスク内に1本入る磁場値付近で、試料サイズによらず普遍的に過剰抵抗が最も強まっていることを発見した。また系統的に作製された微小試料の実験結果から、過剰抵抗が発生する温度-磁場領域で微小Alディスクは依然超伝導状態であることを結論付けた。この事実は過剰抵抗状態では試料は渦糸フロー状態にあることを示し、微小Alディスク内における渦糸フロー状態と過剰抵抗の増大の関連性を指摘した。またL=1つまりディスクに渦糸が1本侵入した渦糸状態で電流駆動した渦糸とRF高周波電流を共鳴させることで、Shapiro stepに類似した、明瞭な電圧ステップが発生することをメゾスコピック超伝導体では初めて観測に成功した。本質的な渦糸とRF高周波電流の共鳴現象が期待されるため、今後バルク薄膜との類似点・相違点についての議論が興味深い。
文化財染織品の劣化状態の指標化と劣化メカニズムに関する研究

文化財染織品は時間や環境要因によって変退色する。更に,染色時に用いられた媒染剤等の影響も加わり,基底材の劣化が生じる。申請者らはこれまで,黄檗の破壊分析により劣化生成物を見出し,蛍光寿命測定と併用して劣化の指標化とすることを試みてきた。本研究では,この黄檗による劣化のメカニズムをさらに追及し,基底材への影響を勘案するとともに,他の蛍光性染料についても,黄檗と同様の劣化の指標を試みる。
可変位相差板を用いた新しい偏光変調キラル振動SFG分光

液晶可変位相差板を用いて可視プローブ光を変調する新しい方式の偏光変調キラル振動SFG分光装置を考案・作製した.本方式の利点は,(1)機械的可動部がなく安定かつ高速な動作が可能,(2)可視プローブを円偏光に変調するため,従来法では検出が困難になる感受率のキラル項とアキラル項の位相差がπ/2になるような試料に関しても測定が可能,という点にある.作製した測定システムをキラルポルフィリン会合体薄膜に適用して適用し,その有効性を検討・確認した.振動SFGの非線形感受率のキラル項は,非キラル項の2桁から3桁小さい.このため,キラル信号の信頼性の高い定量的な検出が困難であった.この実験上の困難が,キラル振動SFG分光の応用と基礎理論の解明・確立の障害となっており,測定の容易化と精度向上が望まれている.この問題を克服する一つの方法として,位相差を自由に設定することができる液晶可変位相差板を用いた新しいキラルSFGの測定方法を提案し測定システムを試作し,キラルポルフィリン会合体薄膜に適用して適用しその有効性を検討した.検出SFG信号はP偏光,赤外プローブはP偏光,可視プローブは可変位相差板によって変調,という組み合わせで装置を構築した.可視プローブの偏光変調は,可変位相差板の軸の一方をプローブ入射面内となるように配置し,位相差板へ入射する可視プローブは偏光面が入射面から45度傾いた直線偏光とした.赤外振動数13001050 cm-1の範囲について,位相差板が付加する位相差φは-0.36π1.25πの範囲で変化させて振動SFGスペクトルの測定を行った.この波数領域にあるポルフィリン会合体膜試料の比較的強度の大きい4つの振動バンド(1250, 1230, 1130, 1090 cm-1)について,ピークの波数における信号強度を位相差の関数として測定した.SFG信号強度が位相差に対して余弦関数的に変調した結果が得られ,予想される変調が観測されている.また添加する酒石酸をD体からL体にするとその符号がおおよそ反転しており,膜のキラリティを反映した正しい測定が実行できていることが確認できた.液晶可変位相差板を用いて可視プローブ光を変調する新しい方式の偏光変調キラル振動SFG分光装置を考案・作製した.本方式の利点は,(1)機械的可動部がなく安定かつ高速な動作が可能,(2)可視プローブを円偏光に変調するため,従来法では検出が困難になる感受率のキラル項とアキラル項の位相差がπ/2になるような試料に関しても測定が可能,という点にある.作製した測定システムをキラルポルフィリン会合体薄膜に適用して適用し,その有効性を検討・確認した.本研究の目的は,振動SFG分光による薄膜試料のキラリティ測定の感度と精度を高めるために,可変位相差板を用いた新しいキラルSFGの測定手法を開発することである.電子共鳴条件下での振動SFG分光は,高感度な薄膜のキラリティの検出方法として注目されている.キラリティ由来の信号の測定結果の定量性を向上させるために,位相差を自由に設定することができる液晶可変位相差板を用いた新しいキラルSFGの測定方法を提案し,実際に測定システムを構築する.構築した測定システムをキラル有機薄膜やキラル液体表面などに適用しその有効性を検証する.本年度は,広島大学が現有するマルチプレックス振動SFG分光装置(Maeda & Ishibashi, Appl. Spectrosc., 61, 459 (2007).)を基に,可視プローブ光の偏光状態を可変位相差板によってコントロールできる赤外可視SFG分光システムを構築した.構築したシステムの構成は以下のようである:可視プローブ光は第一偏光子で直線偏光状態とした後,可変位相差板によって偏光状態を変調する.可視赤外両プローブ光を時間空間的に重ね合わせ試料上に集光することでSFG信号光を発生させる.発生した信号は,第二偏光子P2で適切に選んだ方向の直線偏光を選択し,検出系(分光器+マルチチャンネル検出器)へ導かれ,スペクトルが測定される.構築した装置を用いて,キラル振動SFGが既に報告されている系である,キラルポルフィリン会合体薄膜に適用し,試験測定を行った.PSP偏光配置とPPP偏光配置の切換えによるキラルSFGを与えるアキラルSFGの切り換え測定とPM+P偏光配置とPM-P偏光配置の切換えによるエナンチオマー識別測定を実行し,所定の性能が達成できていることを確認した.SFG分光の可視プローブの偏光状態を液晶可変位相差板で変調する測定システムを構築し,それを用いて偏光条件を離散的に切換えることでキラリSFG測定を実行した.その結果,キラリティ検出に必要な偏光の純度を達成することができていることが確認でき,次年度以降の連続的な位相変調実験への準備も概ね整った.

平成23年度に実装した位相差板を用いた離散的な偏光変調方式に関して,測定を進めることで精度や検出限界の向上を試みるとともに,新たに位相差を連続的に変調することで二次元データとして得られる一連のSFGスペクトルの測定を行う.得られた二次元データを総合的に解析することで,SFG感受率の精度向上を試みる.またいくつかな分子のキラル薄膜について,プローブ波長を変えた測定を行い,SFG感受率のキラル項とアキラル項の相対的な位相関係の波長依存性に関しても検討する.平成23年度にSFG分光装置の光源の増幅器励起レーザー電源の故障修理に予定していなかった研究費の出費もあり研究費が不足しているため,当初計画していたように液晶可変位相差板を整備することができなかった.このため平成24年度の研究においても,信号部分の偏光変調は行わず,プローブ光の位相変調のみで研究を進めていく予定である.また,平成24年度は研究費を,基板,薬品,光学部品等に使用するとともに,平成23年度末に光源のフェムト秒発振器の励起レーザー電源に故障が生じたため,その修理費用としても使用する.