hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中性子散乱による低次元スピンギャップ系の励起状態の研究

隣り合うスピン1/2のダイマーが直交する"新しい二次元スピンギャップ系"SrCu_2(BO_3)_2のスピンギャップの励起状態及び量子相転移の解明を目指した研究である。具体的には「1、5meV付近にある2つ三重項ペアの励起の解明」、「2、ゼロ磁場近傍・高圧力下における量子相転移の観測」が研究目的であった。経過・成果は以下の通りである。1、平成13年度の高エネルギー分解能の中性子非弾性散乱実験の結果、波数依存性がない幾つかの励起の集合であることが分かっている。波数依存性がない理由として格子系との結合が考えられるため、フォノンの測定を行った。主要な方向の幾つかの音響及び光学フォノンを観測した。そのうち、室温から温度を下げていくとハード化する光学フォノンが5meV付近に存在することが分かった。ギャップが形成される低温ではそのフォノンエネルギーは分解能の範囲内で変化しない。現時点で、磁気励起との結合は自明ではなく、より高エネルギー分解能の実験が必要との結論を得た。2、宮原らの理論計算によると、SrCu_2(BO_3)_2のダイマー相は二次元正方格子の反強磁性相の近傍に存在し、Milaらの計算だとその磁気構造は非整合なものであり、古賀らの計算では反強磁性相との間にRVBプラケット相が存在する。これまで中性子回折実験がないので、理論との比較を試みるため2.5GaPまでの高圧力下で主要な散乱面にて中性子回折実験を行った。しかし、現時点では全く磁気ブラッグ反射は観測されない。より高圧及びSN比のよい圧力セルを用いた研究が必要と考えられる。平成14年度では、1,2の目的は完全に達成されたと考えられず、今後の課題と考えられる。また、擬一次元スピンギャップ系NaV_2O_5の磁気励起により擬一次元方向の相互作用の大きさを明らかにした。隣り合うスピン1/2のダイマーが直交する"新しい二次元スピンギャップ系"SrCu_2(BO_3)_2のスピンギャップの励起状態の解明を目指し、1、大型単結晶試料の育成、2、分散がほとんどない3meVピークの三重項状態、3、ブロードなエネルギー幅をもつ分散のある5meVピークの解明が本研究の当初の目的であった。具体的には以下の通りである。1、帯域法により大型単結晶を合計10グラム程育成した。2、3meVピークの三重項状態は、ゼーマン分裂する二つの二重項と磁場に依らない一つの単重項からなる。そこで、磁場中中性子非弾性散乱実験を行うことにより、3meVピークの三重項状態の波数依存性を測定した。得られた分散関係は、隣り合うダイマーの中間点でc軸方向に主要なDベクトルをもつジアロシンスキー守谷相互作用を考慮することで説明可能となることが分かった。また、ジアロシンスキー守谷相互作用が理論的に綺麗に適用できる珍しい系であることが明らかとなった。3、5meVピークに分散があることは、2つの三重項ペアが、1つの三重項よりも動きやすいことと理論的に考えられてきた。そこで、高エネルギー分解能の中性子非弾性散乱実験を行った所、分散がないことを発見した。(当初の実験とは分解能の異なる条件だったため、分散曲線を誤って解釈していたものと考えられる。)平成13年度では、1, 2の目的は達成されたと考えられる。3の分散がない原因はいくつか考えられ、平成14年度の課題と考えられる。また、擬一次元スピンギャップ系NaV_2O_5の磁気励起の解明も、平成14年度の課題としたい。
持続的な4次元AR環境の構築

昨年度に引き続き,継続的な環境計測・認識手法を担当する計測班,シミュレーションモデル開発を担当するシミュレーション班,4次元AR環境を編集・提示するためのユーザインタフェース(UI)開発を担当するUI班に分かれて行なった.計測班の研究では,29年度の研究で光源環境シミュレーションを用いたカメラ位置推定手法が実現されたため,実際の環境の計測を少なくし,より高精度なカメラ位置推定手法の開発を行う.光学特性の計測では,ライトフィールドカメラや物体計測やRGBDカメラを用いた物体の計測長時間計測とデータの統合手法の開発を試みた.シミュレーション班と計測班は協力し,不連続な計測結果の補間手法を開発を行う.29年度の研究でRGBDカメラによる断続的なデータの位置合わせに課題があることが分かったため,RGBDカメラの計測シミュレーションを用いて,断続的なデータの位置合わせ手法の開発を試みた.また,RGBDカメラ等の計測値を入力として物体の質感高速シミュレーション手法を開発を行い.高速なシミュレーションを実現するため深層学習を用いた手法の開発を行なった.UI班の研究では,29年度に引き続き,高速カメラやRGBカメラ等で撮影されたデータに対して時間速度で再生・早送り・逆再生・巻き戻しなどができるUIを構築した.そのため,実時間で蓄積データの参照およびシミュレーションでの補完・内挿・外挿・バーチャル物体の重畳を行いながら個々の3次元物体の集積としてのARシーン全体のボリュームデータを同期してアニメーションさせる手法の開発を行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。28年度は主に提案システムを構成する基盤技術の開発を行った.計測班では,持続的な環境と物理特性の計測手法の開発を行った.この研究では,環境に固定された,あるいは環境中を移動する多数のRGBDカメラによる計測を持続的に行う手法を開発している.また,シミュレーションで用いる物理特性の変化を計測するため,高フレームーレートカメラを用いて微小時間での物体の形状の変化等の計測をシミュレーション班と協力して行った.また,光学的特性の計測手法の開発もおこなった.また,移動している物体が存在する動的なシーンの中で複数のRGBDカメラが連携して,シーンや対象の復元を行う計測手法の開発を行った.シミュレーション班では,光学的特性の経年変化シミュレーションモデルの開発を行った.また,光源環境が変化した場合の見えの変化をリアルタイムで計算し,提示する手法を開発した.物質の光学的性質が変化した場合の応用例として,材質が透明な場合の光の振る舞いを実時間で計算し,提示するARシステムを開発した.UI班では,基本的なUIの実装を行った.AR用UIに関する過去の一連の成果を統合・拡張し復元物体およびバーチャル物体の移動や変形などの基本操作が可能なUIを開発した.タブレット端末の場合はタッチインタラクションに,RGBDカメラを備えるビデオ透過型HMDの場合は素手のジェスチャインタラクションに対応する.また,シーンの中で部分的にスローモーションで再生するAR用UIの開発を行った.経年変化のシミュレーションや大規模AR環境の管理手法についてはやや遅れている.一方,29年度に予定している時間変化後の環境とのマッチング技術は既に開発を進めており,要素技術の開発は概ね予定通りか,当初の計画以上に進捗している.総合して,おおむね順調に進展していると言える.29年度は28年度に引き続き基盤技術の開発を行った.計測班では,持続的な環境と物理特性の計測手法の開発を行った.この研究では,環境に固定された,あるいは環境中を移動する多数のRGBDカメラによる計測を持続的に行う手法を開発している.29年度の研究では時間的に離れた同じ対象物体の三次元点群データ合成する手法について研究を行った.既存手法を応用し,時間的に離れた点群データを合成するシステムを開発し,その評価を行った.その結果,計測の向きが大きく異なる点群データの位置合わせは既存手法の応用では難しいことが分かった.また,光学的性質の推定手法として,深層学習と計算機シミュレーションを用いて,透明物体の屈折率を推定する手法の開発を行った.シミュレーション班では,28年に引き続き,物質の光学的性質が変化した場合の応用例として,材質が透明な場合の光の振る舞いを実時間で計算し,提示するARシステムを開発し,29年度では様々な屈折率を再現するARシステムを開発した.また,光源環境変化シミュレーションを利用し,光源環境の変化に対して頑健な特徴量記述手法を開発した.UI班では,高フレームレートカメラとRGBDカメラを組み合わせて,肉眼では捉えられない動作を高フレームレートで三次元の自由視点から観測できるARシステムを開発した.さらに特定の興味領域のみを高フレームレートで再生するUIの開発し,その評価実験を行った.時間的に連続しない三次元点群の位置合わせについて,当初想定していた以上に既存手法が機能しなかったため,新たに技術開発する必要が生じたため.昨年度に引き続き,継続的な環境計測・認識手法を担当する計測班,シミュレーションモデル開発を担当するシミュレーション班,4次元AR環境を編集・提示するためのユーザインタフェース(UI)開発を担当するUI班に分かれて行なった.計測班の研究では,29年度の研究で光源環境シミュレーションを用いたカメラ位置推定手法が実現されたため,実際の環境の計測を少なくし,より高精度なカメラ位置推定手法の開発を行う.光学特性の計測では,ライトフィールドカメラや物体計測やRGBDカメラを用いた物体の計測長時間計測とデータの統合手法の開発を試みた.シミュレーション

班と計測班は協力し,不連続な計測結果の補間手法を開発を行う.29年度の研究でRGBDカメラによる断続的なデータの位置合わせに課題があることが分かったため,RGBDカメラの計測シミュレーションを用いて,断続的なデータの位置合わせ手法の開発を試みた.また,RGBDカメラ等の計測値を入力として物体の質感高速シミュレーション手法を開発を行い.高速なシミュレーションを実現するため深層学習を用いた手法の開発を行なった.UI班の研究では,29年度に引き続き,高速カメラやRGBカメラ等で撮影されたデータに対して時間速度で再生・早送り・逆再生・巻き戻しなどができるUIを構築した.そのため,実時間で蓄積データの参照およびシミュレーションでの補完・内挿・外挿・バーチャル物体の重畳を行いながら個々の3次元物体の集積としてのARシーン全体のボリュームデータを同期してアニメーションさせる手法の開発を行った.計測班の研究では,シミュレーションの結果を用いて,環境の形状変化,光学的性質の変化に追従可能なAR環境モデルの開発を行う.光学特性の計測では,高感度カメラを用いて環境を長時間計測し,経年変化や微細な光の変化等を計測し,シミュレーション班で開発されるモデルの実験データとする.その後,物性変化シミュレーションを利用した物体認識,自己位置推定,時間変化のシミュレーションを利用した光学的整合性について研究する.シミュレーション班の研究は計測班と協力し,不連続な計測結果の補間手法の開発を行う.また,光学的・物理的特性の実時間シミュレーション手法の開発を行い,測範囲外(未来・過去)の予測手法の開発を行う.シミュレーション結果と外界の力学環境に基づく,物理特性レンダリングモデルを開発し,前処理により,実時間性を高める手法を開発する.UI班の研究では,前年度の成果および,計測班・シミュレーション班の成果を活かし,連続する時間軸上を,実際に計測した範囲だけではなく過去や未来も含めて任意の時間粒度で移動できるようにする.また,それぞれの時刻で,任意の時間速度で再生・早送り・逆再生・巻き戻しなどができるUIを構築する.基幹ARシステムに関する研究では,入力となる計測結果をAR環境へ統合し,ユーザへと出力するシステムの設計,実装を行う.入力に関しては計測班,出力についてはUI班と連携して行う.その後,各要素技術を統合できるようシステム設計,4DAR環境の管理編集手法の開発,バージョン管理の実装を行う.計測班の研究では,シミュレーションの結果を用いて,環境の形状変化,光学的性質の変化に追従可能なAR環境モデルの開発を行う.また,時間的に連続していない点群データの位置合わせ手法を新たに開発する.そのため,三次元点群の位置合わせの性能を高める特徴記述子を開発する.特徴記述には深層学習を用い,視点の変化による点群の粗密に対して頑健な記述子を開発する.
中学校及び高等学校理科(生物)における自然観察の評価問題に関する調査研究

○研究目的中学校及び高等学校理科(生物)における自然観察指導の充実のため、自然観察に関する評価問題の現状と課題を明らかにするとともに、先人の業績、博物館及び民間団体への調査をとおし、自然観察の評価の在り方について提言する。○研究方法(1)中学校及び高等学校理科の学習内容から身近な生物(草本、樹木、昆虫及びその他の小動物)を対象とした自然観察の評価について現状と課題を明らかにする。(2)過去10年間における公立高等学校及び大学の入学試験問題から、生物を対象とした自然観察に関わる評価問題について現状と課題を明らかにする。(3)牧野富太郎及び南方熊楠から自然観察手法を学ぶため、高知市、和歌山県田辺市及び西牟婁郡を訪問調査する。(4)自然観察指導の在り方を学ぶため、博物館、日本自然保護協会主催自然観察指導員講習会及び民間団体主催の生物観察会を訪問調査する。○研究成果(1)中学校理科には自然観察があり、公立高等学校入学試験にも出題されている。しかし、高等学校理科(生物)には自然観察がなく、大学入試問題には出題されていない。(2)公立高等学校入学試験問題全体(3082題)から見ると、自然観察に係る問題は80題(2.6%)である。その内容は「植物」に関わるものが多い。生物種は普通種がほとんどで、県を代表する生物種はほとんど取り上げられていない。(3)牧野富太郎の「赭鞭一撻」及び詳細なスケッチは生物教育の参考となる。(4)南方熊楠の業績は世界に誇る偉業であり、学ぶべき点が多い。(5)自然観察指導員講習会は自然保護活動のための自然観察を志向している。(6)岐阜県内の地震断層観察館等の施設及び千葉県野鳥の会主催の探鳥会の訪問調査から、地域の自然を活用することの重要性を改めて実感した。(7)自然観察指導の更なる充実のためには、「校庭の自然調べワークシート」等の指導資料の作成.活用が重要である。
炭化水素部分酸化のための酸素選択透過膜型反応器の開発

Au|YSZ|Ag電気化学セルのAu電極上にMoとVとを反応性スパッタリングにより同時に積層させ、Mo-V-O/Au|YSZ|Agセルを作成し、AuおよびAg両電極間に外部回路から電位を引加して、Mo-V触媒に格子酸素由来の活性酸素を供給しつつ、この触媒上で500°Cでエタンおよびプロパンの酸化反応を行った。生成物は主として酸化脱水素によると考えられるエチレンおよびプロピレンであり、MoとVとの組成によってその生成速度は大きく変化し、Mo/V比がほぼ1で最高の値を示した。この組成ではMoV_2O_8の結晶構造が大きく成長しており、さらにその結晶成長と酸化活性に関して検討を行った結果、[001]面がプロピレン生成に、[110]がエチレン生成に有効であることが分かった。また、Mo/V比が1のMo-V複合酸化物膜上にMoO_3を積層させると、プロピレンからアクロレインの生成が認められた。これはMoV_2O_8上で生成したプロピレンがMoO_3上で酸化されてアクロレインとなったものと考えられ、アルカンの一段酸化で含酸素化合物の生成に成功した。さらに、各種の担持Ni触媒をAuペーストとともにYSZ上に貼り付け、焼成して調製したNi触媒-Au|YSZ|Ag電気化学セルを用いて、YSZ経由で酸素をポンプしながら900°Cでメタンの部分酸化反応を行った。各種のNi触媒中では固相晶析法で調製したものが最も優れた活性を示し、反応温度を低下させてもほぼ熱力学的平衡値のメタン転化率を示した。これはこのNi触媒が高分散で且つ安定なNi金属微粒子を有することによると考えられ、この触媒を用いることにより空気中からの酸素の分離とメタンの部分酸化反応を一体化させた反応装置の開発が可能であることが分かった。Au|YSZ|AgセルのAu電極上にMoO_3,V_2O_5およびMoO_3-V_2O_5複合酸化物あるいは、Ni担持ペロブスカイト触媒膜を積層させた。陽極室と陰極室とを隔離し、両極を外部回路で結んで電気化学反応器を構成し、陽極室には炭化水素ガスを、陰極室には酸素を流通させ、外部回路に電位を掛けて陰極からYSZを透過させて陽極側に解離酸素、即ち原子状酸素を供給しながら、陽極上に積層した触媒上で、低級炭化水素の酸化反応を行い、それらの触媒特性を明らかにすることを試みた。C_2からC_4のアルケンについては対応するアルデヒドが選択性良く生成した。アルカンについては、MoO_3のみでは反応が進行せずV_2O_5ではわずかに反応が進行した。反応性スパッタリングの条件を検討した結果、膜圧をほぼ同一に制御したMoO_3-V_2O_5複合酸化物膜を作成することに成功した。MoO_3とV_2O_5を複合化することで活性は大幅に向上し主に脱水素生成物であるアルケンが生成した。このとき主な複合酸化物相として観測されたMoV_2O_8相の結晶成長方位と酸化活性との間に相関が認められた。メタンの部分酸化反応については、我々が既にその高い活性と耐コーキング性を見出し報告しているNi担持ペロブスカイト触媒をスピンコート法により積層させたセルを用いて検討を行った。メタン部分酸化反応の生成物として合成ガスが得られた。このとき反応生成物とともに未反応の透過酸素が観測された。触媒量の制御、積層方法等についてさらに検討が必要である。Au|YSZ|AgセルのAu電極上にMoとVを反応性スパッタリングにより同時に積層させ、Mo-V-O/Au|YSZ|Agセルを作成した。積層させた複合酸化物は、主にMoV_2O_8相からなることが明らかとなった。Mo-V-O/An|YSZ|Agセルを用いてエタン、プロパンの酸化反応を行ったところ、MoO_3あるいはV_2O_5単独の場合よりも酸化脱水素活性が大幅に向上した。このときMoV_2O_8相の結晶成長方位と酸化活性と間に相関が認められた。即ち、プロパンからプロピレンの生成に対しては、MoV_2O_8の[001]面が、エタンからエチレンの生成については、[110]面がそれぞれ有効であることが明らかとなった。また、Mo-V複合酸化物触媒上にさらにMoO_3を反応性スパッタリングにより積層させたMoO_3/Mo-V-O/Au|YSZ|Agセルでは、プロパンから含酸素化合物であるアクロレインが生成した。これは、MoV_2O_8上での酸化脱水素により生成したプロピレンがMoO_3上でさらに酸素挿入を受けたためと考えられる。また、MoV_2O_8を固相反応により調製し、通常の流通式反応装置で反応を行いMoO_3/Mo-V-O/Au|YSZ|Agセルとの比較を行ったこところ、触媒重量当たりの活性は、メンブレンリアクターについて通常の流通式反応装置での反応の数10倍の値を示すことが明らかとなった。さらに、Au|YSZ|Agセル上にNi/Perovskiteあるいは、ハイドロタルサイトを前駆体として調製した担持Ni触媒を取り付け、メタンの部分酸化反応による合成ガス製造について検討を行った。反応は、ほぼ選択的に進行し、高い合成ガス選択性が得られた。Au|YSZ|Ag

電気化学セルのAu電極上にMoとVとを反応性スパッタリングにより同時に積層させ、Mo-V-O/Au|YSZ|Agセルを作成し、AuおよびAg両電極間に外部回路から電位を引加して、Mo-V触媒に格子酸素由来の活性酸素を供給しつつ、この触媒上で500°Cでエタンおよびプロパンの酸化反応を行った。生成物は主として酸化脱水素によると考えられるエチレンおよびプロピレンであり、MoとVとの組成によってその生成速度は大きく変化し、Mo/V比がほぼ1で最高の値を示した。この組成ではMoV_2O_8の結晶構造が大きく成長しており、さらにその結晶成長と酸化活性に関して検討を行った結果、[001]面がプロピレン生成に、[110]がエチレン生成に有効であることが分かった。また、Mo/V比が1のMo-V複合酸化物膜上にMoO_3を積層させると、プロピレンからアクロレインの生成が認められた。これはMoV_2O_8上で生成したプロピレンがMoO_3上で酸化されてアクロレインとなったものと考えられ、アルカンの一段酸化で含酸素化合物の生成に成功した。さらに、各種の担持Ni触媒をAuペーストとともにYSZ上に貼り付け、焼成して調製したNi触媒-Au|YSZ|Ag電気化学セルを用いて、YSZ経由で酸素をポンプしながら900°Cでメタンの部分酸化反応を行った。各種のNi触媒中では固相晶析法で調製したものが最も優れた活性を示し、反応温度を低下させてもほぼ熱力学的平衡値のメタン転化率を示した。これはこのNi触媒が高分散で且つ安定なNi金属微粒子を有することによると考えられ、この触媒を用いることにより空気中からの酸素の分離とメタンの部分酸化反応を一体化させた反応装置の開発が可能であることが分かった。
説得と討論の方法

特定の主張を行うための「論説行為」について、文法モデルを構築するための基礎データの収集・分析・考察を行なった。データとしては、インターネットにおけるニューズシステム、同じくインターネットにおけるメーリングリスト、一般テレビ放送で行なわれた討論番組、における2名以上の相反する意見の参加者をもった討論における、言語情報を利用した。これらは、端末上の文字データ、文字放送上の文字データを、直接コンピュータに接続・利用するシステムを構築することで、膨大な言語データを収集するにあたり、その入力に要する人的労力を極力少なくして分析に利用することができた。分析の方法は以下の通り。データを意味的水準で分割し、それら意味的水準を、論説する内容には依存せず、かつ、論説という作業に固有の概念(文法カテゴリ)で分類した。これについて、文法カテゴリ間の遷移図を作成し、遷移のための傾向を探索した。この際、特に、対話相手側との相互作用、及び、事例・類推の利用方法、に注目した。その結果、特定の文法カテゴリが起動する際、事前に討論相手が発話する文法カテゴリ(起動条件)や、事後に討論相手が発話する文法カテゴリ(反応結果)等について、一定の傾向を見いだした。一例として、カテゴリ「事例や類推による説明」が起動する場合、その前提条件としては、カテゴリ「新奇・未知条件の提出」「曖昧条件の提出」等が多く見られカテゴリ「条件の精緻化」等は殆ど見られない。また、反応結果としては、カテゴリ「事例・類推の適用の結果評価」等が多く見られカテゴリ「条件の妥当性確認」「事例・類推の妥当性確認」等は殆ど見られなかった。
認知誘発的感情のメカニズムに関する記号計算モデル的研究

日常場面において生起する感情過程を認知と行為決定のための過程と関連づけるために認知心理学実験をおこない,統合的な計算モデルを作成するための知見を得ることができた.この知見に基づき,日常認知における感情、認知、行為決定の記号計算モデルを構築することを試みた.全体的な枠組みは協調的問題解決機構を採用し,知識の構造化と推論機構は,事例ベース推論のパラダイムを用いている。実験的知見との対応を以下のような側面でとった.1)日常感情に関連する認知と行為決定の性質:感情表現語を手がかり刺激とし、被験者の自叙伝的記憶の中から該当するエピソードを検索し、そのエピソードを構成する認知と行為決定の構造を尺度上の評定で記述するという実験によって,感情を中心としたエピソード記憶の構造について、認知、行為それぞれ数次元で記述できることが確認できた。この次元を計算モデルにおける説明変数として採用した.2)道徳推論と感情:日常のできごとに関する道徳判断と,それに併存する感情を特定する実験によって,道徳推論および推論が基づく知識と感情との関連に関する体系的な規則の系を導くことができた。この規則性を計算モデルに実動化した.3)感性的推論と感情:映画,小説を題材とする言語理解実験をおこない,その過程に含まれる感情および願望の理解過程を確認した.観察から理解,願望へと遷移する認知過程を特定し,この特徴を目標計画構造をもつ計算モデルとして実動化した.日常場面において生起する感情過程を認知と行為決定のための過程と関連づけるために認知心理学実験をおこない,統合的な計算モデルを作成するための知見を得ることができた.この知見に基づき,日常認知における感情、認知、行為決定の記号計算モデルを構築することを試みた.全体的な枠組みは協調的問題解決機構を採用し,知識の構造化と推論機構は,事例ベース推論のパラダイムを用いている。この規則性を計算モデルに実動化した.3)感性的推論と感情:映画,小説を題材とする言語理解実験をおこない,その過程に含まれる感情および願望の理解過程を確認した.観察から理解,願望へと遷移する認知過程を特定し,この特徴を目標計画構造をもつ計算モデルとして実動化した.
青枯病菌のタイプIII分泌系を介した植物内増殖機構の解明

青枯病菌Ralstonia solanacearumのHrp type III分泌系に依存した宿主植物内増殖メカニズムを解明するために、R.solanacearumのhrpレギュロンに属する遺伝子を網羅的に単離・同定することに成功した。これらの遺伝子の解析から、新しく30のR.solanacearumの病原性関連遺伝子(hpx)を見出した。うち7つは動物や植物のタイプIII分泌系の病原性因子ホモログを、4つは既知タンパク質ホモログを、さらに、6つは真核型のロイシンリッチリピート(LRR)タンパク質をコードしていた。それには既知タンパク質と相同性は認められなかった。R.solanacearumのLRRタンパク質(Lrp)は、構造とLRRモチーフの違いからtype Iとtype IIの2つに分けられる。それぞれの機能を明らかにした。Type I Lrpには、真核細胞のユビキチン/プロテアソーム系で働くSCFユビキチンリガーゼ複合体サブユニットSKP1の結合モチーフであるF-boy配列が共通に保存されており、実際に植物SKP1ホモログと相互作用することを確認した。さらに、Hrp高発現株の作出に成功し、Type I LrpがHrpから菌体外に分泌されるタイプIIIエフェクターであることを証明した。Type I Lrpは、Hrpを通じてR.solanacearumから宿主植物の細胞内に注入された後、F-boxタンパク質として宿主のSCFユビキチンリガーゼと複合体を形成し、LRRでトラップした宿主タンパク質をユビキチン依存的な分解系に導くことで病原性を発揮する新しい型の病原性因子と推察される。一方、type II LrpのLrpEには病原菌の増殖過程で生じるHrp繊毛による凝集から菌体を解離させる機能があり、本菌が植物体内を効率良く移行するために必要とされることを明らかにした。これは、植物病原細菌のHrp繊毛が病原性因子の注入のみならずバイオフィルム形成にも必要とされることを示す知見である。
固形癌の低酸素環境を標的とした新規分子標的治療法の開発研究

抗癌剤の全身投与は重得な副作用を有しており、腫瘍選択的治療法の開発が急務である。われわれは固形癌の腫瘍内が正常組織に比べて嫌気的環境であることに着目し、乳酸菌の1種であるラクトバチルス・カゼイを用いて固形腫瘍への集積性と増殖抑制効果を検討した。その結果、偏性嫌気性菌であるKJ686菌は固形腫瘍に特異的に集積し正常組織では排除されていた。KJ686菌は腫瘍選択的デリバリーシステムとして有用であり高い治療効果が期待できる。乳酸菌の一つであるラクトバチルス属は通性嫌気性のグラム陽性桿菌である。ヒトの腸管内に存在する非病原性常在菌で、食品工業において古くより有用な菌である。近年固形腫瘍の酸素分圧が低いことに着目し、ビフィドバクテリウム属のような偏性嫌気性菌を用いた腫瘍選択的なデリバリーシステムの研究がなされており、臨床応用が検討されている。今回我々は偏性嫌気性となったラクトバチルス・カゼイを用いて、固形腫瘍への集積性と正常組織への非生着性、固形腫瘍の増殖抑制効果を検討した。方法:マウス(C57BL/6オス7週齢)の右鼠径部にマウス肺癌細胞(ルイスラングカルチノーマ)を皮下注入し担癌マウスを作成した。腫瘍径が5mmとなったところで偏性嫌気性のラクトバチルス・カゼイ菌(KJ686菌)をマウス尾静脈より2日間投与した。またKJ686菌を投与しない群をコントロール群とした。結果:経過観察中に菌の投与によると思われるマウスのADLの低下や死亡はなかった。KJ686菌の投与から9日後のマウスの腫瘍、肝臓、肺を摘出し、ホモジナイズしてMRS寒天培地で嫌気条件下に37°Cで培養すると腫瘍にのみコロニーの形成を認めた。KJ686菌初回投与時の腫瘍体積を基準として腫瘍増殖率を検討した。投与開始3日にはKJ686菌投与群の増殖率はコントロール群に比べて有意に減少し始めていた。その差は徐々に増大した。結論:偏性嫌気性菌であるKJ686菌は酸素分圧の低い固形腫瘍に特異的に集積し、酸素分圧の高い正常組織では排除されていた。このことからKJ686菌は腫瘍選択的なデリバリーシステムのキャリアーとして有用である。またそれ自身の持つ腫瘍増殖抑制効果との相乗効果を考えると高い治療効果が期待できる。今回われわれは偏性嫌気性となったラクトバチルス・カゼイを用いて、固形腫瘍への集積性と正常組織への非生着性、固形腫瘍の増殖抑制効果を検討し、さらに抑制効果の機序解明を試みた。腫瘍部位での腫瘍免疫に関与すると思われるIL-2やIL12などを測定した。また菌培養上清を培養マウス肺がん細胞に作用させ、細胞の増殖およびコロニー形成能を観察した。抗腫瘍性を有すると思われるサイトカインが菌投与群で増強していることはなかった。また、菌培養上清は培養マウス肺がん細胞の増殖やコロニー形成能を阻害し、その効果は上清の分子量3000以下の分画に存在することを明らかにした。その抗腫瘍性は免疫的作用に依存するよりは、むしろ菌分泌分子の直接的作用とも示唆された。なお、菌から分泌される抗腫瘍物質の同定は新規抗癌剤開発のために今後の課題である。背景乳酸菌の一種であるLactobacilus casei(L.casei)は、グラム陽性桿菌で通性嫌気性菌である。

ヒトの口腔内や胃腸管に内在する非病原性常在菌で、発酵食品や乳酸菌製剤に利用されている。今回の研究では、L.caseiを偏性嫌気性菌にした変異株KJ686を用いた。L casei KJ686菌自体が抗腫瘍効果を示したのでその原因を追究した。方法1)回収上清は限外ろ過フィルターを用いて分子量の違いにより分離し分画を得た。2)活性が認められた1KDa以下の分画を酢酸エチルと混合し、遠沈し水層と有機層に分けた。その後、ドラフトチャンバー内で乾燥させ、DMSOに溶解し、以後の実験に用いた。3)さらに種々の性質を有するカラムで分画を試みた。結果1)L. casei KJ686をLLC担がんマウスに静注したところ、投与数日以降は腫瘍組織でのみ検出されるが、腫瘍組織局所でのサイトカインやNK細胞,マクロファージなど、抗腫瘍免疫効果の亢進を示唆する結果は得られなかった。2)菌由来の抗腫瘍効果をもたらす物質の検索同定実験を行ったところ、L. casei KJ686の培養上清にLLC培養細胞の増殖を阻害効果が認められた。3)菌培養上清を分子量にて分離したところ、1KDa以下の分画に細胞増殖阻害活性を認めた。4)この分画を熱処理したが、活性は維持された。また、酢酸エチルを用い極性の違いで分けたところ、水槽に活性が認められた。さらに有効成分の同定作業を進めたが、活性物質が複数に及ぶのか、さらに分けると活性を示す分画が消失した。抗腫効果を有する菌由来物質の特定は今後の課題として残された。
置換アセチレンからの新しい共役系ポリマーの合成および光・電子機能の開発

1)新規含窒素ポリアセチレンの合成と特性-新規モノマーとしてカルバゾリルアセチレン(CA)、3-インドリル-1-プロピン(IP)などを合成した。CAはWCl_6単独あるいはWCl_6-n-Bu_4Sn触媒によって重合し、重量平均分子量(M_w)1万4万程度のポリマーを良好な収率で与えた。IPは[(nbd)RhCl]_2によって高収率でM_w13万のポリマーを生成した。ポリ(CA)の紫外可視スペクトルではポリ(フェニルアセチレン)と比べて大きな長波長シフトが見られ(吸収端700nm)、主鎖が広く共役していることを示している。ポリ(CA)光電子機能特性のひとつとして3次の感受率を測定した結果、18x10^<-12>esuと置換ポリアセチレンの中で非常に大きな値を示した。2)ジアルキルアミノ基を有するポリ(フェニルアセチレン)の合成と特性-[(nbd)RhCl]_2-Et_3Nを触媒として用いるとp-N,N-ジエチルアミノ基またはp-N,N-ジ-n-ブチルアミノ基を有するフェニルアセチレンの両方とも高収率でポリマーを与えた。これらのポリマーはクロロホルムなどに可溶であった。紫外可視吸収スペクトルでは300400nm付近に吸収極大が観測された。ポリマーフィルムを電気化学的にドーピングするとフィルムの色が黄緑色から濃青色に変化し、吸収は680nm付近にまでシフトした。3)置換ポリアセチレンのフォトルミネッセンスおよびエレクトロルミネッセンス-種々の置換基を持つポリアセチレンのエレクトロルミネッセンス(EL)およびフォトルミネッセンス(PL)について検討した。ポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体およびポリ(1-アルキル-2-フェニルアセチレン)ではそれぞれ強い緑色と青色のELが見られた。一方、一置換アセチレンポリマーでは赤色のPLとELが見られたが、非常に弱かった。ELおよびPLの置換基の種類依存性について詳しく検討した。PLとLasingのスペクトルが狭くなることが強い励起によって実現された。本研究は、新しい置換ポリアセチレンとして広い共役を有する炭化水素系およびヘテロ原子含有アセチレンを合成し、その重合挙動および生成ポリマーの光・電子機能を明らかにすることを目的とする。本年度では新規モノマーとして種々の含窒素アセチレンを合成し、その重合と生成ポリマーの光機能性高分子としての特性評価を行った。1.新規含窒素置換ポリアセチレンの合成-新規モノマーとしてカルバゾリルアセチレン(CA)、3-カルバゾリル-1-プロピン(CP)、および3-インドリル-1-プロピン(IP)を合成した。CAはWCl6単独あるいはWCl6-n-Bu4Sn触媒によって重合し、重量平均分子量1万から4万程度のポリマーを良好な収率で与えた。CPはWCl6および[(nbd)RhCl]2によって重合するものの、生成ポリマーは有機溶媒に不溶であった。IPはWCl6によって重合しなかったが、[(nbd)RhCl]2によって高収率で重量平均分子量13万のポリマーを生成した。

2.生成ポリマーの特性-ポリ(CP),ポリ(IP),およびポリ(Me-IP)は淡黄色ないし黄色であるのに対し、ポリ(CA)は濃紫色であった。紫外可視スペクトルにおいてもポリ(CA)はポリ(フェニルアセチレン)と比べて大きな長波長シフトが観察され(吸収端700nm付近)、これらの結果はポリ(CA)の主鎖が広く共役していることを示唆している。生成ポリマーの光電子機能特性の一つとして3次の感受率[χ^<(3)>]を測定した結果、ポリ(CA)は1.8x10^<-11>esuとなり、置換アセチレンのなかでは非常に大きな値を示した。さらに、これら、および関連するポリマーのエレクトロルミネッサンスを大阪大学の吉野教授との共同研究として詳細に検討した。本研究は、新しい置極ポリアセチレンとして炭化水素系およびヘテロ原子含有アセチレンを合成し、その重合挙動および生成ポリマーの光・電子機能を明らかにすることを目的とする。本年度は、新規モノマーとして種々の含窒素アセチレンを合成し、その重合と生成ポリマーの機能性高分子としての評価を行った。1.新規含窒素置換ポリアセチレンの合成-新規モノマーとしてパラ位にジアルキルアミノ基を有するフェニルアセチレンを合成し、Rh触媒による重合を行った。その結果、窒素上の置換基がブチル基のような長鎖アルキル基の場合、可溶性のポリマーが良好な収率で得られることを見い出した。生成ポリマーは黄緑色に着色しており、また電気化学的にドープすることによってその吸収波長が長波長側ヘシフトすることが分かった。すなわち、生成ポリマーはエレクトロクロミズム効果を示し、新しい表示材料としての応用展開が期待される。2.含窒素芳香環をもつ置換ポリアセチレンの合成-含窒素芳香環であるインドリル基をもつ一置換アセチレンの重合を検討した結果、環上の置換基(メチル基)の置換位置によって重合挙動が大きく影響されることを見い出した。適当な位置にメチル基をもつイーンドリルアセチレンはRhやFe触媒によって速やかに重合し、高重合体を与えることが分かった。生成ポリマーは450500nm付近に吸収極大をもち、ある程度の主鎖共役をもっていることが分かった。本研究では最終年度である今年度、昨年度に引き続き新規置換ポリアセチレンの合成を試みるとともに、それらの電子・光機能の開発について検討した。以下に本年度の研究成果の概要を述べる。1.ジアルキルアミノ基を有するポリ(フェニルアセチレン)の合成と特性ーp-(N,N-ジアルキルアミノ)フェニルアセチレンを[(nbd)RhCl]_2により重合してジアルキルアミノ基を有するポリ(フェニルアセチレン)を合成し、これらのポリマーの電気化学的挙動を検討した。[(nbd)RhC1]_2-E_<t3>Nを触媒として用いるとp-(N,N-ジエチルアミノ)フェニルアセチレン(DEAPA)とp-(N,N-ジ-n-ブチルアミノ)フェニルアセチレン(DBAPA)の両方とも高収率でポリマーを与えた。これらのポリマーはクロロホルムなどに可溶であった。紫外可視吸収スペクトルでは300400nm付近に吸収極大が観測された。ポリマーフィルムを電気化学的にドーピングするとフィルムの色が黄緑色から濃青色に変化し、吸収は680nm付近にまでシフトした。2.ポリアセチレン誘導体のフォトルミネッセンスおよびエレクトロルミネッセンスー種々の置換基を有するポリアセチレンのエレクトロルミネッセンス(EL)およびフォトルミネッセンス(PL)について検討した。
金属内包シリコーンゲル触媒の開発

本研究では、天然物や医農薬品合成に有用な分子状銅触媒の配位子に架橋部位を導入し、架橋剤存在下でポリメチルヒドロシロキサンとのヒドロシリル化により配位子内包ゲルを構築した後に、ゲル内部で触媒活性種を調整する手法を確立した。得られた銅触媒内包ゲルは不安定活性種の安定化効果を有することを見出すと共に、ラジカル環化ならびに不斉シクロプロパン化反応を、グラムスケールにも対応できる再利用可能な触媒反応プロセスとして達成した。近年、開発途上国の急速な発展と世界的な人口の増加により、地球上の元素資源の供給限界が急速に速まっている。この問題に対処するために、物質を構成する元素の役割・性格を研究し、その機能や特性の発現機構を明らかにして元素に応じた代替・減量・リサイクル手法の開発や新機能の創出を目指す学術基盤の確立が急務である。本研究では、安全なケイ素化合物であるシロキサンゲルの内部に金属触媒をカプセル化した固定化触媒を創製し、ゲル内部で反応を行なうことで高効率かつ高選択性を達成すると共に、金属触媒の容易かつ完全な「分離・回収・再利用」により、これら希少金属の使用量低減を含めた実践的な「もの創り」を達成しうる、元素戦略に立脚した触媒プロセスの実現を目的とする。平成21年度では、まずターゲット反応として原子移動型ラジカル反応を設定した。原子移動型ラジカ反応は、触媒活性種が酸素に不安定なため触媒量の低減が課題であり、しかも触媒の回収・再利用を達成した例は液一液2相系があるにすぎない。本反応の優れた触媒である銅-2,2'-ビピリジン触媒をシロキサンゲル内に内包するために、まず2,2'-ビピリジンの4,4'位にアルケン部位を導入した配位子を合成し、PMHSと白金触媒存在下、これと1,5-ヘキサジエンを架橋剤として2,2'-ビピリジン部位を内部に固定化したシロキサンゲルの合成を行なった。その後、1価の銅塩を用いてシロキサンゲル内で錯形成を行なうことで、ラジカル反応触媒の調整に成功した。このようにして合成した銅-2,2'-ビピリジン触媒を内包したゲルを用い、ラジカル環化反応反応における触媒活性、繰返し耐久性について詳細に検討した。その結果、触媒の耐久性が均一系の10倍程度向上すること、濾過のみで金属の混入のない、高純度の生成物が得られること、さらに繰返し再利用可能なことを明らかにした(論文発表済み)。近年、開発途上国の急速な発展と世界的な人口増加により、地球上の元素資源の供給限界が速まっている。この問題に対し、物質を構成する元素の役割や性格を研究し、その機能や特性の発現機構を明らかにして元素に応じた代替・減量・リサイクル手法の開発や新機能の創出を目指す学術基盤の確立が急務である。本研究では安全なケイ素化合物であるシロキサンゲル内部に金属触媒をカプセル化した固定化触媒を創製し、ゲル内部で反応を行なうことで高効率かつ高選択性を達成すると共に、金属触媒の容易な「分離・回収・再利用」により、これら金属の使用量低減を含めた実践的な「もの創り」を達成しうる、元素戦略に立脚した触媒プロセスの実現を目的としている。平成22年度では、これまでの成果を踏まえて不斉固体触媒の創製にターゲットを置き、銅触媒による不斉シクロプロパン化反応を設定した。本反応の優れた触媒である銅-ビスオキサゾリン触媒をシロキサンゲル内に内包するために、まずビスオキサゾリンの2,2'-位にアリル基を導入した配位子を合成し、PMHSと白金触媒存在下、これと1,5-ヘキサジエンを架橋剤としてビスオキサゾリン配位子を内部に固定化したシロキサンゲルの合成を行なった。その後、2価の銅塩を用いてシロキサンゲル内で錯形成を行なうことで、不斉シクロプロパン化反応触媒の調整に成功した。このようにして合成した銅-ビスオキサゾリン触媒を内包したゲルを用い、ジアゾ酢酸エステルとアルケンのシクロプロパン化反応における触媒活性、ジアステレオならびにエナンチオ選択性、繰返し耐久性について詳細に検討した。その結果、本ゲル触媒は触媒活性が若干低下するものの、反応における立体選択性は均一系と大差ないこと、濾過のみで容易に触媒が回収できること、さらに繰返し再利用可能な不斉固体触媒として充分に機能することを明らかにした(論文発表済み)。

平成23年度では、これまでの成果を踏まえて金属ナノ粒子内包ゲルの創製にターゲットを置き、白金ナノ粒子触媒による芳香族ニトロ化合物の水素化還元によるアニリン誘導体の合成反応を設定した。まず本反応の優れた触媒となることを既に報告している炭素ナノ繊維担持白金ナノ粒子(Pt/CNF-P)がアルケン類のヒドロシリル化反応の触媒としても機能することを見出した。そこで高分子状シランであるPMHSとPt/CNF-P存在下で1,5-ヘキサジエンを架橋剤として用い、Pt/CNF-Pを内包したシロキサンゲルの合成を行なった。なお、架橋剤だけではPMHSのSi-H基が残存したため、エチレン雰囲気下でエンドキャップを行った。このようにして合成したPt/CNF-H@Siを用い、芳香族ニトロ化合物の水素化還元反応における触媒活性、ならびに繰返し耐久性について詳細に検討した。その結果、本触媒は内包前のPt/CNF-Pと比較して触媒活性が若干低下するものの、濾過のみで容易に触媒が回収でき、さらに繰返し再利用実験においても触媒活性の低下や金属の溶出も無かった。なお、Pt/CNF-Pは再利用可能であるもののCNFが微細粉末であるために定量的な回収が困難であったことから、シロキサンゲルに内包することで簡便に回収・再利用可能な固体触媒として充分に機能することを明らかにした。
中央海嶺系ダイナミクスに関する総合的研究

本総研は、日本における初めての中央海嶺に関する大規模な科研費研究であった。これまで日本の研究者が中央海嶺研究の進展からとり残されていた状態を脱却するため、国内において中央海嶺研究のグループ形成を全国規模で行なうというのが本総研の主題であった。このため、本総研の研究費は、各研究分担者に広く委託され、各研究分担者がそれぞれの中央海嶺研究活動に支出できる体制をとった。総研集会は、各年度1回(平成5年伊豆稲取、平成7年2月東大海洋研)を行ない、さらに、国内外の学会で計3回の本総研グループが主体となった分科会を開催し、日本の中央海嶺研究活動を国内外にアピールした。これらの分科会は、地球惑星科学関連学会1994年合同大会(平成6年3月仙台)、同1995年大会(平成7年3月東京)、および米国地球物理学会1994年秋季大会(平成6年12月サンフランシスコ)で開催された。具体的な研究成果として最大のものは、研究代表者を中心にして本総研研究分担者の多くが参加して1993年に実施された東大海洋研白鳳丸によるインド洋中央海嶺研究航海の成果の解析結果である。インド洋中央海嶺三重会合点における地震活動、地殻構造、マグマ活動が始めて明らかにされるとともに、同三重会合点の新しい発達モデルを作ることに成功した。その他の主な成果として、深海三成分磁力計を使用した中央海嶺部の精密地殻構造研究、グローバル地震トモグラフィーに基づいた海嶺下におけるメルト発生プロセスの研究、中央海嶺部における熱構造の研究、熱水化学活動に関する研究に大きな成果を見ることができた。以上のような形で、本総研を中心にしてこの2か年間に日本の中央海嶺研究を幅広く推進することができ、当初の目的を十分に達成したと考える。総合研究としての本年度の研究実績は、以下の3点に集約される。(1)白鳳丸インド洋中央海嶺研究航海を成功させた。平成5年7月8日から9月17日までの72日間の白鳳丸KH93-3インド洋中央海嶺研究航海(首席研究員:玉木賢策)に本総研の研究分担当のうち、藤本博巳、蒲生俊敬、平田直、笠原順三、日野亮太、石井輝秋が乗船し、精密地形観測、地磁気・重力観測、マルチチャンネル反射法地震波探査、屈折法海底構造探査、海底地震観測、岩石採取、熱水プルーム採取を実施した。これらの成果は、Preliminary Cruise Report(全300ページ)として、航海後ただちにまとめられた。現在、これをもとに、最終的なCruise Reportの印刷準備を行っている。また、本航海の成果は、平成5年9月24-25日に英国で開催された、インターリッジ国際シンポジウムでその概要が藤本博巳により発表され、各国の研究者から極めて高い評価を得た。本航海の成果は、平成6年12月に予定されている米国地球物理学会秋季大会においてインド洋中央海嶺セッションを玉木が主催し、本総研研究分担当による複数の発表を行う予定である。(2)平成5年10月1-3日に伊豆稲取において、研究協力者を含めて27名の参加を得て、本総研の第1回総会を開催した。総会では、各研究分担者の中央海嶺研究へのとりくみ状況を総括し、今後の研究方針を検討した。(3)平成6年3月20日-23日に仙台で開催される地球惑星科学関連合同学会において合同学会共通セッション「インターリッジ:中央海嶺の地球科学」を本総研グループが主催する。このセッションでは、本総研関係者により総数19の中央海嶺研究の成果が発表される予定である。今年度は、本総研研究分担者のほぼ全員からなるInternetメ-

リングリスト“ridge-soken"を開設し、インターリッジメリングリスト“intridge-j"と合わせて活用し研究活動を行なった。玉木、藤本、木下肇、竹内、木下正高、伊勢崎、浦辺は、研究分担者自身あるいはその共同研究者が、海洋研白鳳丸KH94-4オーストラリア-南極海嶺研究航海、海洋科学技術センターよこすかによる大西洋中央海嶺研究航海および東太平洋海膨研究航海、フランス海洋研究所アトラン号北フィジ-海盆拡大系研究航海、スクリプス海洋研究所メルビル号オーストラリア-南極海嶺研究航海に参加し、インド洋、大西洋、太平洋にまたがる文字通りグローバルな中央海嶺観測を実施した。石井、蒲生、笠原、島村、日野、平田は、昨年度あるいはそれ以前に自ずからが参加した航海のデータのとりまとめにあたった。瀬野、本多、佐藤、谷本、中田、栗田、藤井は、中央海嶺のマントル構造とそのダイナミクスに関するモデリング研究を推進した。金沢、長尾、歌田は、中央海嶺観測用海底測器の開発を進めた。末広、中西、宮下、柴田、本蔵、平林は、既存の各種データベースを利用した研究を進めた。これらの研究成果は、平成6年12月8日に米国地球物理学会セッション「The Rodriguez Triple Junction in the Indian Ocean」(コンビーナー:玉木)で計8論文として国際的に公表された。これにひき続き、本総研研究集会をかねた海洋研究所共同利用シンポジウム「中央海嶺のダイナミクス」(平成7年2月20、21日、コンビーナー:玉木、藤本)では2日間にわたり詳細な議論を行なった。さらに、本総研の成果は、平成7年3月27日には、合同学会共通セッション「中央海嶺研究のグローバルな展開」(コンビーナー:玉木、島村他、計51の発表のうち40が本総研研究分担者およびその共同研究者によるもの)で、本格的に報告する。
光放射圧を用いた光ベアリングの開発

光により得られる力の基本的な特性を検討するために,シリコンウェハにより,製作された四方にバネ構造を有する中空板を用いた実験を行ってきた.さらに, FEM (COJISOL)によるシミュレーション並びに平成27年度には,3Dプリンターを用い試作したベアリング構造モデルによる検討を以下の項目に従って実施した.(1)シリコンウェハによるバネ構造を用いた実験.(2) FEM (COMSOL)によるシミュレーションによる検討.(3)3Dプリンターを用いたベアリング構造モデルによる検討.いずれの試みにおいても,光ベアリング製作に関する基本的な特性並びに新たな改善に向けた知見を得ることができた.本年度計画している「光ベアリングの製作」にあたって,光が発生しうる力の基本的特性を検討するために,申請書に記したシリコンウエハ(酸化膜付:厚さ1μm)によって四方にばね構造を有する中空板(表面にアルミ蒸着を施した)を作製した.これを,マイクロフィゾー干渉計に設置し,今回の助成金で新たに設置したレーザによって光放射圧を発生させ,中空板の変形特性を干渉計を用いて観察した.現状では,板バネ構造を2種類作製したが,申請時に予定したサイズ並びに構造では,シリコンの異方性エッチングのために板バネが機能する状況で作製することができなかった.しかし,中空板をシリコンの結晶方位を考えて角度をつけることによって,作製可能であることが分かったとともに,実際に作製することができた.今後は,当初の予定どおりに,構造の違う中空板並びに板バネ構造を変化させることによるばね常数が異なるものを幾種類か作製し,光放射圧の有効な利用形態を検討する予定である.本年度計画している「光ベアリングの製作」にあたって,光が発生しうる力の基本的特性を検討するために,昨年度製作したシリコンウエハ(酸化膜付:厚さ1μm)によって四方にばね構造を有する中空板(表面にアルミ蒸着を施した)のシミュレーションを行い,具体的に光より得られる力を昨年度実施した実験のみならずコンピューターシミュレーションによって検証した.実際に作製されたばね構造による実験結果とFEMソフト(COMSOL)による演算結果との比較によって,ばね構造をより複雑な形状に作製することによって、検出可能な力の分解能の向上を図ることが可能であることを明らかにした。この成果に基ずき、より大きな力ならびに正確かつ精密な精度の高い力検出機構の開発を可能としている。この機構を用いてより大きな力を生み出すための構造を検討してきた.今後,当初の予定どおりの構造に加えて,構造の違う中空板並びに板バネ構造をFEMソフトを用いて、変化させることによるばね常数が異なる新たなばね機構を幾種類、作製し,より精度の高い光放射圧の有効な利用形態を検討する.光が発生しうる力の基本的な特性を検討するために,シリコンウエハにより,製作された四方にバネ構造を有する中空板を用いた実験を行ってきた.さらに,FEM(COMSOL)によるシミュレーション並びに平成27年度には,3Dプリンターを用いたベアリング構造モデルによる検討を行った.それぞれの取り組みについて以下にとりまとめる.1)シリコンウエハによるバネ構造を用いた実験:シリコンプロセスに基づき厚さ1μmのシリコン酸化膜によって,四方にバネ構造を有する中空板を製作し,その上部にアルミ蒸着によって反射率を80%に設定した装置を製作した.この装置に50mWの半導体レーザーを照射し,光によって得られる力の大きさを検討した.また,変位を高精度で三次元計測をするためのスペックルに基づく計測法を開発した.光により得られる力は,上記の条件下では,おおむね100pN程度であることが分かった.2)FEM(COMSOL)によるシミュレーション:シミュレーションにおいても実験と同様に光により得られる力は,おおむね100pN程度であることを確認することができた.これらの結果は,本研究室で従来行ってきたマイクロバーティカルを用いた推進実験で得られた結果に沿うものであり,これらの力で回転する軸を支え,かつベアリング効果を発生させるためには,軸の固有振動数での共振現象を用いることが有効であることを明らかにした.3)3Dプリンターを用いたベアリング構造モデル:当初の計画では,シリコンプロセスにより,ベアリング構造モデルを製作することにより,複雑な三次元構造の製作が可能であることが分かり,実際にベアリング構造を製作し,そのモデルを用いてベアリング機能について検討した.当初計画した光ベアリング製作に関する基本的な特性を得ることができた.さらに,3Dプリンターを用いて光ベアリングのプロトタイプを作製しその基本特性を評価した.光により得られる力の基本的な特性を検討するために,シリコンウェハにより,製作された四方にバネ構造を有する中空板を用いた実験を行ってきた.さらに, FEM (COJISOL)によるシミュレーション並びに平成27年度には,3Dプリンターを用い試作したベアリング構造モデルによる検討を以下の項目に従って実施した.(1)シリコンウェハによるバネ構造を用いた実験.(2) FEM (COMSOL)によるシミュレーションによる検討.(3)3Dプリンターを用いたベアリング構造モデルによる検討.いずれの試みにおいても,光ベアリング製作に関する基本的な特性並びに新たな改善に向けた知見を得ることができた.おおむね計画どおりに進行している理由は以下の2つのものである.1)本研究の申請書に示したように,光放射圧の有効利用を図るための装置が,助成金によるレーザ装置の導入,並びにレーザ出力の誘導のためのファイバー設置、さらに,ファイバー先端のレンズ加工に加えて本研究室が有するマイクロフィゾー干渉計によって既に構築され,申請書の計画に従った実験が円滑に行われていること.