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バナッハ空間の構造論とノルム不等式の研究及びその応用

本研究では、古典的なノルム不等式と幾何学的定数の一般化及び精密化を考察し、それらの不等式及び定数との関係でバナッハ空間Xの幾何学的性質を調べた。特に、ハンナー不等式及びシェーファー定数の精密化・一般化を考察し、これらの不等式及び定数との関係でXの幾何学的性質を特徴づけた。また、バナッハ空間のψ直和の幾何学的性質も調べた。主要結果は次のように述べられる。1.ノルム不等式とバナッハ空間の幾何学バナッハ空間Xに対しハンナー不等式の精密化・一般化を考察し、これらの不等式との関係で一様非四辺形性、P-一様平滑性、q-一様凸性、などの幾何学的性質を特徴づけた。また、強ランダムクラークソン不等式の拡張を考察し、それらの不等式との関係で強タイプpのバナッハ空間を特徴づけた。2.シェーファー定数の精密化・一般化とバナッハ空間の幾何学バナッハ空間Xに対しシエーファー定数S(X)の精密化・一般化として新たな幾何学的定数(あるいは関数)φ_x(τ)を導入し、これらの定数(あるいは関数)との関係でXの幾何学的性質を調べた。特に、Xの正規構造係数N(X)がφ_x(τ)で評価される。φ_x(τ)が計算できる具体的なバナッハ空間Xも与えられる。3.バナッハ空間のψ直和の幾何学的性質バナッハ空間のψ直和(X_1【symmetry】X_2【symmetry】...【symmetry】X_n)_ψを考察し、一様非四辺形性、一様凸性、B_n-凸性、不動点性、などの幾何学的性質を調べた。空間のこのような性質は、関数ψとバナッハ空間X_1,X_2,...,X_nの性質によって記述される。研究課題「バナッハ空間の構造論とノルム不等式の研究及びその応用」について、研究代表者は、研究分担者の協力のもとに数々の成果を得た。これらの成果は、日本数学会、京都大学数理解析研究所研究集会、実解析シンポジウム、実解析学シンポジウム、関数空間セミナー、バナッハ空間に関する国際シンポジウム、などで口頭発表、また、数理解析研究所講究録、北海道大学数学講究録、などの国内雑誌、及び、Math.Nachr.,Archives Inequal.Appl.,Colloq.Math.,J.Aust. Math.Soc.,J.Math.Anal.Appl.,などの国際雑誌で発表した(発表予定を含む)。以下に、その概要を述べる。1.バナッハ空間の幾何学的性質は、ノルム不等式で記述される。L_p空間のノルム不等式として知られるHanner不等式を一般のバナッハ空間で定式化し、パラメータ、要素数、重み付き、などについて様々な一般化を試み、それらの不等式を用いて、uniform 2-convexity,2-smoothness,non-squarenessなどの幾何学的性質の特徴づけを与えた。3.ある種の凸関数ψを用いて、バナッハ空間のψ-直和を考察した。ψが狭義の凸関数で、各バナッハ空間がある種の凸性をもてば、そのψ直和も同様の凸性をもつことを示した。その他、微分作用素のHyers-Ulam stability,不等式の族と線形位相空間上の閉凸集合との自然な対応、新しいタイプのき巾平均不等式、ベクトル値エルゴード定理、など様々な応用を試みた。研究課題

「バナッハ空間の構造論とノルム不等式の研究及びその応用」について、研究代表者は、研究分担者の協力のもとに数々の成果を得た。これらの成果は、日本数学会、京都大学数理解析研究所研究集会、実解析シンポジウム、実解析学シンポジウム、関数空間セミナー、などで口頭発表、また、数理解析研究所講究録、北海道大学数学講究録、などの国内雑誌、及び、J.Math.Anal.Appl., J.Inequal.Appl., Math.Inequal.Appl., Colloq.Math.,などの国際雑誌で発表した(発表予定を含む)。以下に、その概要を述べる。1.バナッハ空間の幾何学的性質は、ノルム不等式で記述される。L_p空間のノルム不等式として知られるHanner不等式からuniform 2-convexity, uniform 2-smoothnessなどが導かれるが、これらを拡張したHanner型不等式を導入することにより、uniform q-convexity, p-smoothness, non-squarenessなどの特徴づけを与えた。また、L_p空間においてHanner型不等式に現れる最良定数を決定した。2.バナッハ空間の重要な性質である(Rademacher)type-cotypeより強いstrong type-cotypeの概念を導入し、L_p空間で知られるrandom Clarkson不等式、その一般化であるstrong random Clarkson不等式、などについて更なる拡張を試みた。3.Clarkson型不等式を新たな視点から眺め、バナッハ空間の様々な性質を特徴づけた。また、ある種の関数を用いて空間の幾何学的定数を定義し、バナッハ空間の幾何学的性質の特徴づけ、及び、一様正規構造係数の評価を与えた。その他、一般のノルム不等式やバナッハ空間のψ直和の幾何学的性質の考察、更に、ベクトル値関数に対するコホモロジー方程式、微分作用素のHyers-Ulam stability、など様々な応用を試みた。研究課題「バナッハ空間の構造論とノルム不等式の研究及びその応用」について、研究代表者は、研究分担者の協力のもとに数々の成果を得た。これらの成果は、日本数学会、京都大学数理解析研究所研究集会、実解析シンポジウム、実解析学シンポジウム、関数空間セミナー、などで口頭発表、また、数理解析研究所講究録、北海道大学数学講究録、などの国内雑誌、及び、J. Inequal. Appl., J. Math. Anal. Appl., J. Nonlinear and Convex Anal., Colloq. Math., Math. Nachr.,などの国際雑誌で発表した(発表予定を含む)。1.関数空間L_pのノルム不等式として知られるHanner不等式の一般化を、バナッハ空間で定式化し、それらを用いて空間の様々な幾何学的性質を特徴づけた。また、これらの不等式の双対性も考察した。2.バナッハ空間の一様正規構造は、非拡大写像の不動点性を導くことから応用面でも重要である。種々の幾何学的定数(あるいは関数)を導入し、正規構造係数を評価した。また、これらの定数(あるいは関数)を用いて、一様凸性、一様平滑性、一様非四辺形性などの幾何学的性質の特徴づけを与えた。4.バナッハ空間の幾何学的性質(一様非四辺形性等)の安定性をBanach-Mazur距離との関係で考察した。その他、種々の不等式の一般化、及び、関数空間の構造、微分作用素のHyers-Ulam stability、ベクトル値エルゴード定理、などへの応用を試みた。
日本に生息するズツキダニ上科の分類学的研究

ズツキダニ類とは哺乳類の体表に終生寄生するダニ類で,獣医学分野では衛生害虫として注目されている.しかし,日本に生息するズツキダニ類について,基礎的な研究がなされておらず,種同定すら困難な状況であった.そこで今回,日本のズツキダニ類の種数と分類学的位置を明らかにし,形態分類による検索表作成や新たなズツキダニ類の採取調査,さらに学会発表や論文投稿,展示などを通して一般に周知することを目的として1年間研究を行なった.本研究により,これまでズツキダニ上科とされていた分類群が,現在ではヒゼンダニ上科に含まれ,日本にはMyocoptidae, Listrophoridae, Chirodiscidae, Atopomelidaeの4科に属する9属11種が記録されていることが確認できた.このことについては,平成28年の日本ダニ学会大会にて発表し,詳細を平成29年3月に日本ダニ学会誌に投稿した(平成29年5月時点で査読後,修正中).また,既知種11種の他に, 3種を新たに発見していたが,文献調査を行なった限りでは2種が新種, 1種が新産地記録種であると考えている.しかし,本年度内の調査ではこれらの確証を得る情報を十分に得られなかったため,次年度以降も文献調査及び標本調査を行ない,慎重に検討することとした.これと並行して文献記録を基に形態分類による検索表も作成したが,同定に足りる情報が不足だと判断し,公表は控えた.哺乳類におけるズツキダニ類の調査は,シントウトガリネズミ(4),アズミトガリネズミ(1),カワネズミ(2),ヒメヒミズ(4),ヒミズ(1),アズマモグラ(2),コウベモグラ(14),アムールハリネズミ(5),ノレンコウモリ(1),モモジロコウモリ(4),コテングコウモリ(2),クビワコウモリ(5),ニホンウサギコウモリ(5),ヒメホオヒゲコウモリ(2),アカネズミ(14),ヒメネズミ(18),ヤチネズミ(3),エゾヤチネズミ(1),タヌキ(1),ニホンジカ(1),イノシシ(1)である.カッコ内は頭数を示す.目標を十分に上回る頭数を調査し,コウベモグラから多数のズツキダニ類を採取できた.ズツキダニ類とは哺乳類の体表に終生寄生するダニ類で,獣医学分野では衛生害虫として注目されている.しかし,日本に生息するズツキダニ類について,基礎的な研究がなされておらず,種同定すら困難な状況であった.そこで今回,日本のズツキダニ類の種数と分類学的位置を明らかにし,形態分類による検索表作成や新たなズツキダニ類の採取調査,さらに学会発表や論文投稿,展示などを通して一般に周知することを目的として1年間研究を行なった.本研究により,これまでズツキダニ上科とされていた分類群が,現在ではヒゼンダニ上科に含まれ,日本にはMyocoptidae, Listrophoridae, Chirodiscidae, Atopomelidaeの4科に属する9属11種が記録されていることが確認できた.このことについては,平成28年の日本ダニ学会大会にて発表し,詳細を平成29年3月に日本ダニ学会誌に投稿した(平成29年5月時点で査読後,修正中).また,既知種11種の他に, 3種を新たに発見していたが,文献調査を行なった限りでは2種が新種, 1種が新産地記録種であると考えている.しかし,本年度内の調査ではこれらの確証を得る情報を十分に得られなかったため,次年度以降も文献調査及び標本調査を行ない,慎重に検討することとした.これと並行して文献記録を基に形態分類による検索表も作成したが,同定に足りる情報が不足だと判断し,公表は控えた.哺乳類におけるズツキダニ類の調査は,シントウトガリネズミ(4),アズミトガリネズミ(1),カワネズミ(2),ヒメヒミズ(4),ヒミズ(1),アズマモグラ(2),コウベモグラ(14),アムールハリネズミ(5),ノレンコウモリ(1),モモジロコウモリ(4),コテングコウモリ(2),クビワコウモリ(5),ニホンウサギコウモリ(5),ヒメホオヒゲコウモリ(2),アカネズミ(14),ヒメネズミ(18),ヤチネズミ(3),エゾヤチネズミ(1),タヌキ(1),ニホンジカ(1),イノシシ(1)である.カッコ内は頭数を示す.目標を十分に上回る頭数を調査し,コウベモグラから多数のズツキダニ類を採取できた.
３次元飛行システムの部分的アクチュエータ故障に対するフェイルセーフ構築

本研究課題では,3次元空間を飛行するシステムがアクチュエータ故障によって劣駆動となった場合への制御論的検証が目的である.3次元空間を飛行するシステムといっても,重力場や角運動量保存といった運動の大部分を支配する自然法則が大きく異なるため地上と宇宙空間を飛行するシステムで分けて研究を進めた.それぞれのシステムに対して,平衡点,可制御性の解析を通し実現可能な姿勢,運動を明らかにすると共に実現可能な運動を達成する制御則を提案した.本年度の研究業績として以下の成果を得た.(1)角運動量に支配される宇宙空間飛行システムについて初期角運動量の存在する環境下で2つのリアクションホイールを用いてスペースクラフトの姿勢を制御する問題に対し,角運動量保存則を用いて初期角運動量と釣り合う入力が存在する姿勢を解析し,2つのリアクションホイールを用いて静止できる姿勢とできない姿勢が存在することを明らかにした.さらに静止した姿勢においてアンテナを向けることができる領域はアンテナ軸と故障したリアクションホイール軸のなす角に依存することを明らかにすると共に,リアクションホイールが故障した場合にアンテナを安定的に向けることができる領域を最大化することができるアンテナ配置を提案した.さらに,姿勢表現の一つであるロドリゲスパラメータを,固定の比を保ちながら発散させると対応した一つの姿勢に収束するという性質に着目した制御則を構築することで,静止可能な任意の姿勢を安定化することを可能にした.任意のアンテナ配置を考えた場合,静止可能な姿勢では目標とする方向へアンテナを向けることができない場合が存在する.このような場合に対しては,アンテナ軸周りの回転を残す形でアンテナを目標方向へ向ける制御器を構築した.(2)重力場に支配される地上飛行システムについて3入力を持つ地上飛行システムの一例として均等に配置された3つのロータによって飛行するTrirotor UAVを提案し,そのシステムの平衡点解析,可制御性解析をおこなった.その結果ホバリングができないシステムであることを明らかにすると共に,入出力線形化に出力関数を入力とみなしたゼロダイナミクスの離散制御を組み合わせる手法を提案することで,任意の位置を周期的に回る運動や,自転しながらその場にとどまる擬似ホバリングという運動が可能であることを示した.本研究課題では,3次元空間を飛行するシステムがアクチュエータ故障によって劣駆動となった場合への制御論的検証が目的である.3次元空間を飛行するシステムといっても,重力場や角運動量保存といった運動の大部分を支配する自然法則が大きく異なるため地上と宇宙空間を飛行するシステムで分けて研究を進めた.それぞれのシステムに対して,平衡点,可制御性の解析を通し実現可能な姿勢,運動を明らかにすると共に実現可能な運動を達成する制御則を提案した.本年度の研究実績として以下の成果を得た。(1)角運動量に支配される宇宙空間飛行システム1つのリアクションホイールしか持たないスペースクラフトに対し、可制御性を解析した。その結果、初期角運動量、リアクションホイールの回転軸、慣性主軸が一致する場合を除き不可制御になるシチュエーションが存在しないことを明らかにした。1ロータしか持たないスペースクラフトの場合、可制御な状態であっても初期角運動量が存在するため、平衡姿勢が存在しないことが示される。そこで、可制御な領域において可能な運動として、スペースクラフトに取り付けられたアンテナを目標の方向へ周期的に向ける姿勢制御問題を設定した。この制御問題に対し、部分線形化に基づく制御則を構築し、入力変換の特異姿勢をまたがない範囲での周期的な姿勢制御が実現できることを数値シミュレーションで示した。また、2つのリアクションホイールのみで姿勢を制御する問題に対して、初期角運動量とリアクションホイールの配置によって実現できる姿勢の自由度が変化することを明らかにし、それぞれに場合について実現できる姿勢の中で自由に姿勢を作る制御器を構成した。(2)重力場に支配される地上飛行システム1つのプロペラのみを入力として持つ地上を飛行するシステムを対象とし、実現可能な動作について解析した。その結果、特異な機体構造を仮定しない限り、システムは平衡点を持たない、つまりいかなる入力を用いても飛行体において最も基本的な動作の一つであるホバリングができないということを明らかにした。実現できる運動として,周期的に高さと向きを止める運動を考案し、擬似ホバリングと名付けると共に実現する制御器を導出した。導出した制御器の有効性は実験を通して検証した。本年度の研究業績として以下の成果を得た.初期角運動量が零でない状況での2つのリアクションホイールを用いた衛星の姿勢制御問題に対して,前年度まで角運動量保存則に基づく運動学モデルを対象に研究を進め,平衡点集合に含まれる目標姿勢については姿勢安定化制御則を,それ以外の姿勢についてはアンテナ指向制御則を構築してきた.実環境を考えると太陽輻射圧トルクや,重力傾斜トルクなどの外力トルクが存在する.これらは極めて微小であり短期的には問題にならないが,長期運用においてはこれらの影響が積分され角運動量として現れる.本年度は,このような外力トルク存在下に対しても提案手法が適用できるよう,(1)動力学モデルにおける制御則の構築と(2)モデル化誤差に対する適応的制御手法構築という2つの方向性で制御則の拡張をおこなった.(1)制御則の中で外力トルクを陽に扱うためには,外力トルクの影響が陽に現れる動力学モデルを考える必要がある.そこで本年度はこれまで運動学モデルに適用していた制御則を動力学モデルに適用できるよう拡張した.アンテナ指向制御則については単純な拡張によって制御可能であることを示した.また姿勢安定化制御則については入力に対する独立性が崩れる問題から単純な拡張が不可能であることを明らかにした.

この問題については階層型線形化という新しい線形化制御手法を考案,適用することで動力学モデルにおいても同様に制御可能であることを示した.(2)外力トルクによる影響をモデル化誤差とみなすことで,角運動量の変動をモデルパラメータの推定問題として捉え直した.その結果高い精度でのアンテナ指向制御が実現可能であることを示した.さらに提案制御則は非線形な入力変換に起因する特異姿勢が存在する.この問題に対して,拘束条件を陽に考慮できるモデル予測制御を組み合わせることで特異姿勢を回避しつつ目的を達成する制御則を構築した.制御理論角運動量に支配される宇宙空間飛行システムに対しては,2入力スペースクラフトの平衡点や実現可能な姿勢についての詳細な検討をおこない,フェイルセーフを意識した提案をおこなった.また,重力場に支配される地上飛行システムに対しては,3入力UAVの運動生成について具体例を通して考察し,解析を通して実現可能な運動を明らかにするとともに,その運動を実現する具体的な制御手法を提案した.以上に挙げた研究は昨年度の研究計画で実施を予定していたものであり,得られた研究成果は学会などに発表してきた.以上の理由から研究計画に対して順調に進展しているといえる.角運動量に支配される宇宙空間飛行システム、重力場に支配される地上飛行システムそれぞれに対して、研究計画で挙げていた通り、1入力しかないシステムを考え、運動を制御できないシチュエーションを示すと共に、可能な運動を明らかにし、実現する制御器を考案した。さらに、宇宙空間飛行システムについては当初の予定よりも早く2入力のものに着手できている。1入力スペースクラフトシステムについての研究をまとめた発表はまだ出来ていないが,研究計画に対して順調に進展しているといえる。宇宙空間飛行システムについては,前年度までにアクチュエータ故障によって劣駆動状態となる1入力,2入力の場合についてそれぞれ可制御性解析をおこない,実現可能な運動を生成する制御手法を提案している.実用での運用を考えると,更に外乱やモデル化誤差についてもロバストな制御系を構築する必要があると考えられる.外乱は主に太陽輻射圧や大気抵抗トルク,地磁気トルクなど力,トルクの次元で作用する.またモデル化誤差としてはリアクションホイールが生成できるトルク,角速度の上限やそのダイナミクス,慣性主軸からのホイール取付軸のずれ,物理量の誤差などが考えられる.そのため運動学モデルを考慮して設計していた制御則を動力学モデルに拡張し,適応的な制御を組み合わせることで外乱などに強い制御則構築をおこなう予定である.地上を飛行するシステムとして3入力では時不変連続状態フィードバックによって任意の平衡点を安定化することはできないことが知られているが,昨年度までに特殊な構造を持つUAVシステムについては不連続制御器を用いて擬似ホバリングという運動が可能であることを示した.
バナナ型液晶のSmA類似相における極性構造の解析と新規液晶ディスプレイモード開発

○新たなSmA類似相を発現するバナナ型液晶のディスプレイ性能評価SmA相の発現温度域の拡大に対する置換基の寄与について明らかにするために、従来用いていた分子の置換基を変化させた試料について液晶相の評価とSmA相の発現温度域に関して評価を行った。この結果、アセトフェノン基を中央に有する屈曲型分子が広い温度域でSmA相を発現することが分かった。また、エチル基を有する分子では、SmA相を発現する温度域が狭まることも確認された。末端にシロキサン基を有する屈曲型液晶分子のSmA類似相について極性構造評価を行った。光第二次高調波発生により電場無印加時でも極性構造が存在し、強誘電的な応答を示すことがわかった。液晶相が二軸性を有するためにディスプレイモードへの応用はさらなる工夫が必要である。○新たな構造を有するセルでのディスプレイ性能評価垂直配向処理剤及びプロセスの最適化を目的として、垂直配向剤としてシランカップリング剤、ポリイミド、全フッ素化ポリマーを用い評価を行った。安定性や電場印加時の層構造保持状態を評価したところ、ポリイミドが最適であると判断された。スメクチックの層構造を乱さない電極配置を持つ新たなセルの設計とその性能評価を行った。セル厚、電極間距離、電極幅を変化させ基板面内方向に電場を印加可能なセルを作成したところ、水平配向の維持という観点においては、セル厚は10μmが適していることがわかった。複屈折の観点からは30μmが必要であり、今後さらなる改善が必要である。電極構造に関しては、その幅や間隔が層構造の安定に寄与し、相転移温度も変化させることが分かった。本研究の目的は、研究者らにより開発されたバナナ型液晶を用いた新規液晶ディスプレイモードの性能を改善し実用性を高めてゆくというものである。特に、SmA類似相を発現する試料が少ないという点と、スメクチックの層構造が電場により崩れやすいという点を改善することに注力している。バナナ型液晶を用いて開発した液晶ディスプレイモードの性能改善のために、共同研究者より提供された新規材料の相同定を行い、極性構造解析を光第二次高調波発生法(SHG)をもちいて実施した。これにより既存の液晶試料に比べ広い温度域でSmA類似相を発現する試料の発見に成功した。また、既存試料が2つの液晶相を発現していたのに対し、新規試料は単一の液晶相しか発現せず、この点も今後の性能改善に有効であると期待される。ポリマーネットワークによるSmA類似相の層構造の安定化を目的として、試料に重合性液晶を混合し紫外線を照射した。本実験では紫外線照射により試料がダメージを受け安定化には至らなかった。しかしながら、この結果は今後の分子設計に関して有用な情報となったと考えている。SmA類似相の極性構造は電場印加により誘起される。電場誘起極性構造を有する試料として複数末端鎖を有するバナナ型液晶の極性構造解析も行った。これより、バナナ型液晶が発現するカラムナー相において、極性構造が電場により誘起されることを確認した。分極は、カラムを形成する分子会合体が円盤状から円錐状に変形することにより、カラム軸方向に発生することがわかった。本成果は新たな液晶デバイスの作成の可能性を示唆しており、今後のさらなる発展が期待される。
ミクログリア由来フラクタルカインの機能解析と損傷ニューロンに対する治療効果の基礎的研究

傷害時ミクログリアに発現誘導されるCX3CR1の機能を検索するため、CX3CR1(-/-)マウスを用い、実験的神経因性疼痛モデルを作製し免疫組織学的に検索した。ミクログリアはワイルド(WT)と同様に脊髄後角第2層に浸潤した。WT群では有髄線維のミエリン接着貪食像が観察されたが、KOではその割合は減少した。CX3CR1はミクログリアの浸潤には関与せず、浸潤後の有髄軸索ミエリンの接着取り込みの調整への関与が示唆された。神経が損傷を受けると周囲環境を構成している各種のグリア細胞の反応が生じる。中でもミクログリアは傷害初期に活性化し、傷害部位に遊走し、傷害ニューロンに対してカバーリングや貪食、また種々のサイトカインや栄養因子の放出などを通じて神経細胞に傷害性にあるいは保護的に働く。こうした現象には、おそらくある種のケモカインや、細胞接着因子などの関与が考えられている。なかでも、最近各種の炎症性疾患での関与が明らかとなってきたフラクタルカインCX3CL1は細胞接着とケモカインの2つの活性を併せ持ち、CNSでは神経細胞に発現することが知られる細胞膜結合型ケモカインで、一方、その受容体であるCX3CR1はミクログリアで発現することがわかっている。in vitroではCX3CL1は神経細胞の生存促進、ミクログリアのアポトーシスの抑制、CX3CR1欠損マウスでは、ミクログリアの反応調節ができず、その結果として、neurotoxicに働くことなどが明らかにされている。またCX3CR1欠損マウスにパーキンソン病やALSを作製すると、より神経細胞の脱落消失が認められることなどが近年報告され、CX3CR1の神経細胞保護効果が示唆されている。そこで我々は、CX3CR1欠損マウスを用い、中大脳動脈結紮モデルを作製し脳梗塞時におけるミクログリアの発現動態と神経細胞への影響についてミクログリアマーカーである1ba-1抗体を用い、免疫組織学的に経時的に検索した。その結果、CX3CR1欠損マウスでは梗塞後、1日で壊死巣周囲を含む傷害側の脳に大脳皮質から線条体にかけて高度瀰漫性に活性化ミクログリアの浸潤が認められ、その程度は3、5、7日と数は増加し、染色性もまし、傷害が持続化されている点が示唆された。中枢神経系の種々の傷害では神経細胞とそれらを取り巻くグリア細胞間にポジテイブ、あるいはネガテイブな反応動態が生じ、傷害を受けた神経細胞に対して、各種グリア細胞の動態はレスキュー、あるいはさらなる増悪に働くことが知られている。中でもミクログリアはIL1-beta, TNFαなどの炎症性サイトカイン、glutamate, nitric oxide, free radicalなどの産生によるニューロンへの障害作用、貪食細胞としての役割が重要視されているが、一方で、IL6, IL10など神経保護効果を有するサイトカインを分泌するという2面性を有し、ニューロン保護効果の側面も併せ持つことが知られている。近年、神経因性疼痛の発現にこのミクログリアの関与が報告され、発現を誘導する分子の研究が進んできている。そこで、末梢神経損傷による神経因性疼痛モデルを用い脊髄でのミクログリアの発現について免疫組織学的に検索した。神経因性疼痛モデルマウスの脊髄ではミクログリアは、後角の2-3層を中心に内側から外側にかけてほぼ全体にわたって認められ、その出現は傷害軸索の有無にかかわらず、2-3層にかけて広く浸潤することが確認された。これらミクログリアの発現と疼痛の発現には様々なサイトカインやレセプターの関与が想定されており、特にP2X4,P2Y12などATPレセプターやフラクタルカイン(CX3CL1)、フラクタルカインレセプター(CX3CR1)など研究が進んできている。そこで、CX3CR1のミクログリア誘導と遊走への関与を調べる目的で、今回CX3CR1ノックアウトマウス(KO)とワイルドマウス(WT)で神経因性疼痛モデルを作成し、免疫組織学的に検索したところ、KO群でもWTとほぼ同様のミクログリアの浸潤が認められ、CX3CR1そのものはミクログリアの浸潤誘導を完全には抑制しないことが示された。
レニウム触媒を用いるタンデム反応によるヘテロ環化合物の合成

1,3-ジケトンやβ-ケトエステルなどの活性メチレン化合物のアリル化反応として、パラジウム触媒によるπ-アリルパラジウム中間体を経由する辻-Trost反応が知られている。この反応は一般的に塩基を添加する必要がある。レニウム触媒[ReBr(CO)_3(thf)]2を用いると、共触媒や配位子、塩基の添加なしに、β-ケトエステルのアリル化が良好な収率で進行することを見いだした。β-ケトエステルより酸性度が低い1,3-ジエステルを用いた場合でも収率よく反応が進行した。また、活性化されていない末端アルキンをレニウム触媒Re_2(CO)_10存在下に、アミドであるピロリジノンを加え115°Cに加熱すると、アセチレンのアンチMarkovnikov型でのヒドロアミノ化が進行し、(E)-エナミドが生成することを見いだした。現在、段階的な反応を検討している。11月から研究を始め、まだ論文にはなっていないが、β、γ-アセチレンケトンにレニウム錯体触媒を作用させると、深化が進行し、フラン誘導体が生成することを見いだした。例えば、1-フェニルー3-オクチン-1-オンと触媒量の[ReBr(CO)_3(thf)]_2のTHF溶液を室温で2時間かき混ぜると、環化反応が進行し、2-ブチル-5、フュニルフランが収率90%で生成した。このような活性反応は金触媒でも進行することが知られているが、レニウム錯体で反応が進行することは知られていなかった。現在、この反応の一般性と適用限界について検討している。
『葉隠』の武士道をめぐる倫理思想史学的研究－未刊写本の翻刻と訳注作成を通じて

本年度は、研究対象である『葉隠』写本の「聞書四」「聞書十一」について、昨年度「序文」および「聞書一」「聞書三」について行った作業と同様に、校訂作業、および語注・人物注・現代語訳の作成作業を行い、これを完遂した。さらに、その成果を『新校訂全訳注葉隠(中)』『新校訂全訳注葉隠(下)』(どちらも講談社学術文庫)として刊行した。昨年度の成果とあわせて言えば、これで『葉隠』写本の全体に対する訳注作成作業が完了したことになる。なお、研究協力者との間の具体的な作業分担・協力体制は、以下の通りである。研究協力者・菅原令子は、校訂作業、および語注・人物注の作成作業を担当した。研究協力者・木澤景は、現代語訳の作成作業を担当するとともに、当該写本が、これまでに紹介されてきたものを含めた他の諸本との比較において、どのような特徴や意義をもつものであるかを考察し、その成果を、上記書籍の「解説」として発表した。研究協力者・菅野覚明は、語注・人物注の作成作業を担当するとともに、書籍を刊行するにあたっての監修と助言を行った。研究代表者・栗原剛は、現代語訳の作成作業を担当するとともに、研究作業全体をとりまとめる任にあたった。以上のような成果を、本研究が最終的に目指す〈『葉隠』における武士道、およびその倫理思想的位置づけや現代的意義を再考する〉という目的に照らしたとき、その足がかりは、本年度までに十分なかたちで得られたと言える。訳注作成作業に関して、当初の計画では最終年度までのとりまとめを考えていたが、すでにそれを完成することが出来たため。『葉隠』写本に対する校訂および訳注作成の作業が完了したことを踏まえ、思想的な内容をめぐる考究を進める。本年度は、佐賀県立図書館が所蔵する『葉隠』写本(天保本・杉原本と称されるもの)からの翻刻作業を、暫定的にではあるが全て(「聞書一」「聞書十一」)終了した。具体的には、写本の文面を解読した上で活字としてデータ化し、これを研究代表者・研究協力者全員が共有する、という形をとった。その上で、冒頭の序文と「聞書一」「聞書三」については、本文に対するより精密な校訂作業、および語注・人物注・現代語訳の作成作業を行い、これらを完遂することが出来た。具体的には、代表者と協力者が役割を分担した上で、各自の作業を持ち寄り全体を統一する、という形をとったが、とくに『葉隠』の独自な思想が色濃く表れている「聞書一」「聞書二」に関しては、代表者・協力者が連絡をとりあい、内容についての議論を行った上で、各自の作業にあたった。こうした「聞書三」までをめぐる仕事は、『新校訂全訳注葉隠(上)』(講談社学術文庫)として刊行され、得られた成果が書籍として公開される運びともなった。なお、本年度中二回にわたり、佐賀県立図書館および佐賀市内各所における、資料収集と現地調査を行った。これにより、作業に必要な諸写本を閲覧・複写することが出来ただけでなく、『葉隠』ゆかりの重要な史跡や寺社にかかわる知見を、直接得ることも出来た。以上、本研究が目指す〈『葉隠』における武士道、およびその倫理思想的位置づけや現代的意義を再考する〉という目的に照らして、初年度としてはそこへの十分な足がかりを得ることが出来た。訳注作成作業に関して、本年度の計画としては当初、続く作業全体のひな形とすべく「聞書一」「聞書二」までを対象とする心づもりであったが、実際には「聞書三」までに対する作業を終えるとともに、現時点までの成果を公表することも出来たため。

引き続き『葉隠』に対する本文校訂・訳注作成の作業を進めると同時に、思想的な内容をめぐる考究についても随時深めていく。『葉隠』写本に対する校訂および訳注作成の作業が完了したことを踏まえ、思想的な内容をめぐる考究を進める。旅費として見込まれた額の算出根拠であった年2回の出張には、どちらにも計4名(研究代表者および研究協力者3名)が参加する予定であったが、実際には研究協力者の都合が折り合わず、1回めは代表者1名、2回めは代表者と協力者2名(計3名)のみの参加となったため。浮いた分については、次年度の物品費として使用する予定である。当初予定していた旅費が発生しなかったことによる。『葉隠』写本に関する現地調査、また構成員が直接会っての研究打ち合わせについて、今年度分の作業を行うにあたってはすでに必要がないと判断されたためである。浮いた金額については、次年度の物品費(近世日本思想関連文献、PC周辺の消耗品、文房具などを購入するための費用)として使用する予定である。
数理物理学の非線形解析

研究代表者は準線形拡散方程式のnonーtrivialな解に対する有限時間内での爆発問題を研究した。これは別記の論文となって発表あるいは発表予定となっている。解の爆発時刻付近での挙動は重要であり,ひきつづき研究が続けられる。さらに代表者は空間次元が2次元の半線形波動方程式に関するsmall data scatteringを研究した。これは数年来の懸案事項であって、2,3次元の問題はこれで完全解決となる。分担者井上は独立増分をともなう確率過程の同値性と特異性の研究を行い,別記の論文として発表予定である。分担者真次は関数論におけるJianzhang予想に一定の解答を与え,別記論文として発表した。分担者岸本はサイクリックタイプの環のPーグロア拡大に関する研究を行い,別記論文として発表した。代表者及び上記分担者によるその他の研究もあるが消略する。上に名前の記していない分担者の研究は目下継続中である。以上の研究を総合して,本研究組織の研究課題は充分達成されたものと考えることができる。
肺炎球菌感染防御における自然免疫リンパ球及びTh1関連サイトカインの役割

肺炎球菌は市中肺炎の原因細菌として最も重要であり,近年は薬剤耐性菌が増加し臨床的に問題となっている。特に高齢者,乳幼児,脾摘患者,慢性心肺疾患を有する患者では重症化し治療に難渋することも少なくない。このような症例には,莢膜多糖体ワクチンの接種が推奨されているが,その予防効果はまだ十分とは言えない。このような背景から,より効果的なワクチン開発のためにも,肺炎球菌に対する感染防御機構の解明が重要であると考えられている。本研究では,マウス肺炎球菌肺炎モデルを用いることで,初期感染防御における自然免疫リンパ球,特にNKT細胞,γδT細胞の役割,そしてこれら細胞の機能発現におけるTh1関連サイトカインの関与について詳細な解析を行った。IL-12遺伝子欠損マウスや抗IFN-γ中和抗体を用いてこれらのサイトカインの機能を阻害すると,肺炎球菌に対する感染防御能が著明に低下した。これはMIP-2、TNF-αの産生低下、そして好中球集積の減少とよく相関しており、Th1関連サイトカインが好中球依存性の感染防御能を増強することで肺炎球菌感染制御に重要な役割を担っていると考えられた。また,遺伝的にNKT細胞を欠損したJα18KOマウス,γδT細胞を欠損したCδKOマウス,そして肺に多く存在するVγ4+γδT細胞を欠損したVγ4KOマウスでも肺炎球菌感染が著明に悪化しており,MIP-2,TNF-α産生低下,好中球集積低下とよく相関していた。Jα18KOマウスにおける好中球性感染防御能の低下はrIFN-γの補充,あるいは野生型由来肝臓リンパ球(LMNC)を移植することで完全に回復したが,Jα18KOマウス由来のLMNCではそのような効果はみられなかった。一方,Vγ4KOマウスにおける感染防御反応はrIFN-γの補充によって十分な回復はみられなかった。本研究を通して,肺炎球菌感染において,自然免疫リンパ球,特にNKT細胞とTh1サイトカインが好中球依存性防御免疫反応の制御に深く関与していることが明らかになった。これらの知見は,より有効な肺炎球菌ワクチンを開発する上で重要な基盤的情報を提供するものと考えている。これらの結果は3編の論文にまとめ現在投稿中である。肺炎球菌は細菌性市中肺炎の重要な原因菌であり、高齢者や基礎疾患を有する症例では重篤化することも少なくない。このような症例には莢膜多糖体ワクチンの接種が推奨されているが、その予防効果はまだ十分ではない。このような背景から、より有効なワクチンの開発のためにも肺炎球菌に対する感染防御機構の解明が重要と考えられている。本研究では、マウス肺炎球菌肺炎モデルを用いることで、初期感染防御における自然免疫リンパ球、特にNKT細胞、γδT細胞の役割、そしてこれら細胞の機能発現におけるTh1関連サイトカインの関与について解析を行ってきた。肺炎球菌による感染後、肺内では経時的なNKT細胞、γδT細胞の増加が観察され、これらの細胞が感染防御において何らかの役割を担っている可能性が推察された。実際、Vα14+NKT細胞、γδT細胞、Vγ4+

γδT細胞を欠損したJα18KO、CδKO、Vγ4KOマウスでは、肺内におけるMIP-2、TNF-αの産生、好中球の集積、そして菌の排除が強く抑制されていた。一方、IL-12p40KOマウス、そして抗IFN-γ抗体を投与したマウスにおいても同様な結果が得られ、これらの細胞とTh1サイトカインとの関連が示唆された。そこで、IFN-γをJα18KOマウスに投与したところ、低下していた好中球反応および感染防御能が著明に改善した。一方、Vγ4KOマウスではそのような効果は明確ではなかった。さらに、Jα18KOマウスに野生型マウスからの肝臓単核細胞(LMNC)を接種したところ感染防御能の回復が観察されたが、Jα18KOマウスまたはIFN-γKOマウス由来のLMNCではそのような効果は全く認められなかった。これらの結果から、Vα14+NKT細胞、γδT細胞は肺炎球菌感染において好中球反応を促進することで防御的に作用すること、そしてVα14+NKT細胞はIFN-γの産生増強を介して作用することが明らかとなった。今回の研究成果を踏まえて、次年度は、NKT細胞およびγδT細胞の役割に加えて、B1-B細胞の機能についてもさらに詳細な解析を行っていきたい。肺炎球菌は細菌性市中肺炎の最も重要な原因菌であり、高齢者や基礎疾患を有する症例では重篤化することも少なくない。このような症例には、莢膜多糖体ワクチンの接種が推奨されているが、その予防効果はまだ十分とは言えない。このような背景から、より有効なワクチン開発のためにも、肺炎球菌に対する感染防御機構の解明が重要であると考えられている。本研究では、マウス肺炎球菌肺炎モデルを用いることで、初期感染防御における自然免疫リンパ球、特にNKT細胞、γδT細胞、B1-B細胞の役割、そしてこれら細胞の機能発現におけるThl関連サイトカインの関与について詳細な解析を行ってきた。Vα14+NKT細胞を欠損したJα18KOマウスでは肺炎球菌感染の著明な悪化が観察され、これは好中球性防御反応が障害されるためと考えられた。Jα18KOマウスにおける好中球反応の低下及び感染の悪化はIFN-γを補充投与することでほぼ完全に回復することから、Vα14+NKT細胞がIFN-γ産生に深く関与することでその役割を担っているものと考えられた。このことは、Jα18KOマウスに野生型マウスからの肝臓単核細胞(LMNC)を移入することで好中球反応と感染抵抗性が回復したが、IFN-γ欠損マウス由来のLMNCでは全くその効果がみられなかったことからも支持された。Vα14+NKT細胞が直接IFN-γを産生することで機能しているのかについては、感染後の肺から分離したVα14+NKT細胞にIFN-γの発現が検出されなかったことから明らかではない。現在、Vα14+NKT細胞が他の細胞からのIFN-γ産生を増強することで機能している可能性も考えている。一方、γδT細胞、特にVγ4+細胞を欠損したマウスでは、Jα18KOマウスと同様に好中球反応及び感染抵抗性が著明に低下していたが、IFN-γの関与についてはVα14+NKT細胞ほどには認められなかった。B1-B細胞については、抗IL-4抗体の投与によって軽度感染抵抗性が低下したものの、CBA/Nマウスを用いた解析では、その関与を十分には明らかにすることはできなかった。
有機ホウ素化合物を用いた高選択的炭素-炭素結合形成反応の開発

1.有機ホウ素化合物のクロスカップリング反応による炭素-炭素結合形成.アリールまたはビニル型ハロゲン化物のクロスカップリング反応をパラジウム触媒とリン酸カリウム存在下行い,カップリング体である共役ジエン,ビアリールの選択的合成に成功した.反応は分子内カップリング,ヨードアルカンと9-アルキル-9-BBNの反応による初めてのアルキル-アルキル直接カップリング反応,また一酸化炭素存在下でのケトン合成に応用した.また,中性下における炭酸プロパルギルと有機ホウ素化合物のカップリング反応はアレン型カップリング体を収率よく与えた.反応の置換基効果,立体効果などを調査し反応機構を明かにした.2.ビニル型ホウ素化合物の共役付加反応によるγ,δ-不飽和ケトン合成.ビニル型ホウ素化合物は三フッ化ホウ素存在下共役エノンに1,4-付加しγ,δ-不飽和ケトンを収率よく与えることを見いだした.三フッ化ホウ素の触媒効果を明かとし,有機合成への応用を調査した.3.ボリルメチル亜鉛試薬のカップリング反応によるアリル,ベンジル型ホウ素反応剤の開発.ボリルメチル亜鉛試薬と1-アルケニルまたはアリールハロゲン化物のクロスカップリング反応をパラジウム触媒存在下行い,アリル,ベンジル型ホウ素化合物の選択的合成に成功した.反応を分子内アリルホウ素化反応およびo-キノジメタン合成に応用した.4.ハロボレーション反応を利用したアリル型ホウ素反応剤の開発.末端アルキンのブロモボレーション反応,有機亜鉛試薬とクロスカップリング反応,次にLiCH_2Brによる増炭素反応を組み合わせアリルホウ素化合物の立体選択的合成に成功した.この酒石酸ジオールエステル誘導体はアルデヒドとの反応において高いエナンチオ選択性を示し,相当するホモアリルアルコールを94%eeで与えた.1.有機ホウ素化合物のクロスカップリング反応による炭素-炭素結合形成.アリールまたはビニル型ハロゲン化物のクロスカップリング反応をパラジウム触媒とリン酸カリウム存在下行い,カップリング体である共役ジエン,ビアリールの選択的合成に成功した.反応は分子内カップリング,ヨードアルカンと9-アルキル-9-BBNの反応による初めてのアルキル-アルキル直接カップリング反応,また一酸化炭素存在下でのケトン合成に応用した.また,中性下における炭酸プロパルギルと有機ホウ素化合物のカップリング反応はアレン型カップリング体を収率よく与えた.反応の置換基効果,立体効果などを調査し反応機構を明かにした.2.ビニル型ホウ素化合物の共役付加反応によるγ,δ-不飽和ケトン合成.ビニル型ホウ素化合物は三フッ化ホウ素存在下共役エノンに1,4-付加しγ,δ-不飽和ケトンを収率よく与えることを見いだした.三フッ化ホウ素の触媒効果を明かとし,有機合成への応用を調査した.3.ボリルメチル亜鉛試薬のカップリング反応によるアリル,ベンジル型ホウ素反応剤の開発.ボリルメチル亜鉛試薬と1-アルケニルまたはアリールハロゲン化物のクロスカップリング反応をパラジウム触媒存在下行い,アリル,ベンジル型ホウ素化合物の選択的合成に成功した.反応を分子内アリルホウ素化反応およびo-キノジメタン合成に応用した.4.ハロボレーション反応を利用したアリル型ホウ素反応剤の開発.末端アルキンのブロモボレーション反応,有機亜鉛試薬とクロスカップリング反応,次にLiCH_2Brによる増炭素反応を組み合わせアリルホウ素化合物の立体選択的合成に成功した.この酒石酸ジオールエステル誘導体はアルデヒドとの反応において高いエナンチオ選択性を示し,相当するホモアリルアルコールを94%eeで与えた.(1)有機ホウ素化合物のクロスカップリング反応による炭素-炭素結合形成。アリールまたはビニル型トリフラートと種々の有機ホウ素化合物をリン酸カリウムとパラジウム触媒存在下加熱すると、相当するカップリング体が収率よく得られることが判明した。反応は立体選択的であり共役ジエン合成、ビアリール合成等に応用した。また、分子内クロスカップリングによるケトンや芳香族化合物のアネレーション反応にも成功した。ビニルや芳香族ハロゲン化物のクロスカップリング反応は多数報告されているが、ハロゲン化アルキルとの反応は、β-脱離などいくつかの困難な問題があり成功していない。今回、ヨードアルカンと9-アルキル-9-BBNのカップリング反応がパラジウム触媒と塩基存在下容易に進行することを見いだし、アルキル基とアルキル基の直接カップリングに初めて成功した。上記のクロスカップリング反応を一酸化炭素雰囲気下行うと有機ハロゲン化物、一酸化炭素、有機ホウ素化合物の三成分カップリングによりケトン誘導体が収率よく生成する。(2)アリルボロン酸エステルの合成と不斉アリル化反応。アレンを三臭化ホウ素でハロボレーションしたのちジイソプロピルエーテルで処理すると新規なアリル化剤である2ブロモ-2プロペニルボロン酸エステルが収率よく得られた。これらの酒石酸エステル誘導体を合成しアルデヒドの不斉アリル化を検討したところ最大92%eeが達成された。(3)ビニル型ホウ素化合物の共役付加反応によるγ、δ-不飽和ケトンの合成。ビニル型ホウ素エステルのα、β-不飽和ケトンに対する共役付加反応が三フッ化ホウ素存在下容易に進行しγ、δ-不飽和ケトンを与えることを見いだした。ホウ酸エステルがフッ素化されルイス酸性が増すことにより進行すると考えられる。1.ボリルメチル亜鉛試薬のカップリング反応によるアリル,ベンジル型ホウ素反応剤の開発.ボリルメチル

亜鉛試薬と1-アルケニルまたはアリールハロゲン化物のクロスカップリング反応をパラジウム触媒存在下行い,アリル,ベンジル,プロパルギル型ホウ素化合物の選択的合成に成功した.この手法の開発により初めての分子内アリルホウ素化反応に成功し、環状ホモアリルアルコールの立体選択的合成を達成できた。また,ベンジル型ホウ素化合物合成はo-キノジメタンの簡便な発生法に発展できた.2.ハロボレーション反応を利用したアリル型ホウ素反応剤の開発.末端アルキンのブロモボレーション反応,有機亜鉛試薬とクロスカップリング反応,次にLiCH_2Brによる増炭素反応を組み合わせアリルホウ素化合物の立体選択的合成に成功した.この酒石酸ジオールエステル誘導体はアルデヒドのアリルボレーションにおいて高いエナンチオ選択性を示し,ホモアリルアルコールを94%eeで合成できた.3.炭酸プロパルギルと有機ホウ素化合物のクロスカップリング反応.パラジウム触媒を用いる有機ホウ素化合物のクロスカップリング反応は適当な塩基の存在下でのみ円滑に進行する.これに対して炭酸プロパルギルと有機ホウ素化合物のカップリング反応は中性下で進行し,アレン型カップリング体を収率よく与えた.反応の置換基効果,立体効果、電気効果などを調査し,S_E(coord)機構による配位子交換を経て進行することを明かにした.
弾性係数分布測定のための走査式位相検出型超音波顕微鏡システムの開発

本研究は複素V(z)曲線解析法による材料表面の局所領域における弾性係数の分布を測定する超音波顕微鏡システムを確立することを目的としている.今年度では局所領域の弾性係数の測定の重要な応用の一つとして薄膜被覆材料に対する弾性係数の測定を試みた.まず,等方性基板に被覆ざれた薄膜の弾性係数,さらに膜厚,密度の同定も可能なシステムの検討を行った.システムの確認を行うための試験片として溶融石英上の厚さ約0.2μmの金薄膜を使用した.薄膜を伝播する波動の内,縦波,横波の強度が弱いことから表面波の速度を測定することが有効であることがわかった.基板上の薄膜では様々な表面波が存在することから,本研究では2つの表面波のモード,すなわちRayleigh波およびSezawa波の速度の測定結果および理論的に求められる表面波の分散曲線から逐次探索法を用いて同定を行った.この結果,材料を薄膜状にすることにより弾性係数および密度が若干低下することが明らかになった.さらに薄膜は実際には単結晶のような異方性基板上に作成されることが多いことから,異方性基板上の等方性薄膜に対する検討を行った.まず単結晶材料の弾性係数の同定を行った.実験ではGaAs(001)面を使用した.異方性弾性係数を同定するために方位角ごとの波動の速度を測定した.このために複素V(z)曲線法をラインフォーカスレンズ用に拡張した.方位角に対する縦波および表面波の速度の理論値と実験より得られた波動速度から逐次探索法により異方性弾性係数を同定することが可能となった.次に異方性基板上の薄膜について検討を行った.実験にはシリコン単結晶の(001)面上に蒸着された0.1から1μm程度の金薄膜を使用した.この場合,方位角ごとに異なる表面波速度を有し,複雑な伝播特性を示すことから弾性係数を同定するには至らなかったが,複素V(z)曲線法により表面波の分散性を実験的に確認し,今後,弾性係数の同定に繋がるデータを得ることができた.本研究は複素V(z)曲線解析法による材料表面の局所領域における弾性係数の分布を測定する超音波顕微鏡システムを確立し,さらに材料の損傷状態との関連を考察することを目的としている.材料表面を走査しながら表面波の強度および位相の検出を行い,材料表面の反射係数さらに解析により材料の弾性係数を測定することの可能な装置およびソフトウェアを作成した.標準試料として溶融石英および数種の異なる弾性係数を有するガラス試料にて装置および解析プログラムの動作確認を行った.試料表面の温度状態が測定に影響するために走査速度および解析速度と同期を取りつつ,負荷装置の動作をできるだけ高速に行う必要性のあることが判明した.そこで現在,負荷装置の制御を含めた測定システムを改良し測定の高速化を試みている.測定に適した音響レンズの検討を行った.従来から超音波画像用に用いられているFresnelパラメータが1付近の音響レンズでは縦波,横波および表面波が試料によっては同時に測定できないことが解析および実験から明らかにした.従来のレンズで精度よく測定するためにはカップラを水だけでなく,水銀をも使用することが望ましい.これは試料とカップラの音響インピーダンスとの関係で定まることを明らかにした.ただし,高い精度で測定を行うには複素V(z)曲線解析法に適したレンズを新たに製作する必要があり,現在,数値シミュレーション結果に基づいて設計中である.来年度では,さらに試料の異方性弾性係数を測定するにあたっての問題点を検討する必要性がある.本研究は複素V(z)曲線解析法による材料表面の局所領域における弾性係数の分布を測定する超音波顕微鏡システムを確立することを目的としている.今年度では局所領域の弾性係数の測定の重要な応用の一つとして薄膜被覆材料に対する弾性係数の測定を試みた.まず,等方性基板に被覆ざれた薄膜の弾性係数,さらに膜厚,密度の同定も可能なシステムの検討を行った.システムの確認を行うための試験片として溶融石英上の厚さ約0.2μmの金薄膜を使用した.薄膜を伝播する波動の内,縦波,横波の強度が弱いことから表面波の速度を測定することが有効であることがわかった.基板上の薄膜では様々な表面波が存在することから,本研究では2つの表面波のモード,すなわちRayleigh波およびSezawa波の速度の測定結果および理論的に求められる表面波の分散曲線から逐次探索法を用いて同定を行った.この結果,材料を薄膜状にすることにより弾性係数および密度が若干低下することが明らかになった.さらに薄膜は実際には単結晶のような異方性基板上に作成されることが多いことから,異方性基板上の等方性薄膜に対する検討を行った.まず単結晶材料の弾性係数の同定を行った.実験ではGaAs(001)面を使用した.異方性弾性係数を同定するために方位角ごとの波動の速度を測定した.このために複素V(z)曲線法をラインフォーカスレンズ用に拡張した.方位角に対する縦波および表面波の速度の理論値と実験より得られた波動速度から逐次探索法により異方性弾性係数を同定することが可能となった.次に異方性基板上の薄膜について検討を行った.実験にはシリコン単結晶の(001)面上に蒸着された0.1から1μm程度の金薄膜を使用した.

この場合,方位角ごとに異なる表面波速度を有し,複雑な伝播特性を示すことから弾性係数を同定するには至らなかったが,複素V(z)曲線法により表面波の分散性を実験的に確認し,今後,弾性係数の同定に繋がるデータを得ることができた.本研究は,複素V(z)曲線解析法による材料表面の局所領域における弾性係数の分布を測定する超音波顕微鏡システムを確立し,さらに材料の損傷状態との関連を考察することを目的としている.まず,精度の良い測定結果を得るために,数値シミュレーションに基づいて,位相検出型超音波顕微鏡を用いた複素V(z)曲線解析法に適した音響レンズの特性について検討した.そして,その音響レンズを用いて標準試料(高純度の溶融石英)および3種類のガラス試料を用いた波動伝ぱ速度の測定を行うことにより位相検出型超音波顕微鏡に適した音響レンズの条件を調べた.その結果,音響レンズの伝達関数が,規格化波数に対して振幅が大きく,勾配が小さいレンズが,反射関数の振幅に波動の臨界角が現れる縦波および横波の計測に適していることがわかった.またそのレンズを用いた場合,反射関数の位相に波動の臨界角が現れるRayleigh波の伝ぱ速度の測定結果の標準偏差は小さくなり,Rayleigh波の測定誤差に関係していることがわかった.縦波および横波の測定誤差に与えるパラメータについて検討中である.次に測定システムでは,材料の直径10mm程度の領域における波動伝ぱ速度を測定し,走査テーブルを精度良く制御するためのプログラムを開発し,効率的な測定システムの構築を試みたところ,波動伝ぱ速度の約0.2%程度の誤差で測定可能であることがわかった.さらに弾性係数の測定における測定誤差の検討を行うとともに,波動伝ぱ速度の測定精度の向上を検討中である.来年度では,さらに均質等方性材料の弾性係数および薄膜構造材料など波動伝ぱ挙動が複雑な材料の弾性係数を精度良く,測定するにあたっての問題点を検討する必要がある.本研究は複素V(z)曲線解析法による材料表面の局所領域における弾性係数の分布を測定する超音波顕微鏡システムを確立することを目的としている.今年度では局所領域の弾性係数の測定の重要な応用の一つとして薄膜被覆材料に対する弾性係数の測定を試みた.まず、等方性基板に被覆ざれた薄膜の弾性係数、さらに膜厚、密度の同定も可能なシステムの検討を行った.システムの確認を行うための試験片として溶融石英上の厚さ約0.2μmの金薄膜を使用した.薄膜を伝播する波動の内,縦波、横波の強度が弱いことから表面波の速度を測定することが有効であることがわかった。基板上の薄膜では様々な表面波が存在することから、本研究では2つの表面波のモード、すなわちRayleigh波およびSezawa波の速度の測定結果および理論的に求められる表面波の分散曲線から逐次探索法を用いて同定を行った.この結果、材料を薄膜状にすることにより弾性係数および密度が若干低下することが明らかになった.さらに薄膜は実際には単結晶のような異方性基板上に作成されることが多いことから、異方性基板上の等方正薄膜に対する検討を行った.まず単結晶材の弾性係数の同定を行った.実験ではGaAs(001)面を使用した.異方性弾性係数を同定するために方位角ごとの波動の速度を測定した.このために複素V(z)曲線法をラインフォーカスレンズ用に拡張した.方位角に対する縦波および表面波の速度の理論値と実験より得られた波動速度から逐次探索法により異方性弾性係数を同定することが可能となった.次に異方性基板上の薄膜について検討を行った.