hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先端的言語理論の構築とその多角的な実証(副題:ヒトの言葉を組み立て演算する能力を語彙の意味概念から探る)

また各々の研究課題に対し、各分担者によるテーマ別の先行研究整備・理論構築も進められ、平成9年3月末には、中間報告書(669頁)を刊行した。2.実証研究との連携:上記合宿会議には分担者全員の研究報告資料を予稿集として用意し、理論研究の記述班、実証研究、理論研究の理論構築班の順にまとめて、研究の進捗状況と今年度の達成目標、将来の展望、課題等について討議し、理論と実証研究の連携基盤を確立した。3.自然言語処理班と理論班とは、合宿会議以外の連絡会議をこれまでに5回行ってきた。M.I.T.研究者との会合の結果、コンピュータによる理論の検証については、MITで開発した欧米語を基盤にした「原理とパラメター」理論に基づく解析・生成プログラムに、本研究理論グループによる日本語分析結果を提供し、双方で理論とプログラムの検討をすることにより、MITの人工知能研究室と協力して普遍文法解析プログラムとして発展させる計画ができた。記述研究班:各研究課題に従って、資料収集と記述を行っている。特にデータベース作成のための研究会を数回行い、準備を進めている。また、自然言語処理班の井佐原・高橋等が中心となって開発してきた知的検索システムや電子化辞書等を導入し、新聞等から必要データ・語彙を検索するシステムも整備しつつある。パプア言語の実地調査の予備調査も実施できた。<実証研究>第一言語習得班:日本語の言語習得に関して、急ピッチで実験データの収集・観察を進め、理論班と連携して普遍原理の発現とパラメータ獲得に関わる仮説を立てている。平成9年1月にはMITの認知心理学教室のDr.Wexlerを招聘し、理論班の仮説を日本語・英語の両面から検証する項目・方法も検討した。第二言語習得班:第二言語習得中の日本人話者の音声データ収集を行うと同時に、その特徴分析を始めている。さらに、日本語学習者の音声データの文字化を行っている。神経言語学:五年間の実験項目として上げた10項目の中で、既に3項目の実験を終え実験結果と文法理論の予測との相関について仮説を立てている。さらに、被験者数を加算することで個人差を解消し、測定機械の精度を上げてさらに検討の予定。コミュニケーション班:欧米型コミュニケーションと日本型(東洋型)のコミュニケーション方法の差異に関する資料収集を進めると共に、米国で開発されたコミュニケーション能力測定方法の妥当性も検討した。<データベース作成>自然言語処理班との連携により、機械的見地からの制約について、検討を重ねている。本学LANの始動時期と、研究開始の時期が重なったために、データベース化、文献検索のための準備は予定より多少遅れたが、本年度内にはソフト・ハード面での支援をほぼ完了し本格的始動が可能となった。
炎症性刺激によるクロマチン構造の動的制御メカニズムの解析

動脈硬化は、虚血性心疾患や脳血管障害を引き起こす重大な病態であり、新たな治療薬開発には、初期病変形成に関与する遺伝子の持続的な発現メカニズムの解明が必要である。特に細胞接着因子の誘導・発現を解析するため、内皮細胞を炎症性メディエーターで刺激したところ、複数の遺伝子群を同時に転写する転写複合体の存在が示唆された。本研究では、(1)クロマチン相互作用解析に相互作用変動領域の同定(2)相互作用点に結合する転写複合体の同定、(3)構造因子に介入することによるクロマチン構造変化の制御、を実施し、染色体を越えて必要な遺伝子群の活性を制御する転写ファクトリーの存在を支持する結果を得ることができた。血管疾患特に動脈硬化は、虚血性心疾患や脳血管障害を引き起こす重大な病態であり、初期病変形成に関与する遺伝子の、持続的な発現メカニズムの解明が治療薬開発において重要である。申請者は内皮細胞が炎症性メディエーターであるTNF alpha (TNFα)で刺激されたときに核内で引き起こされる転写現象を詳細に観察し、複数の遺伝子を同時に転写する“転写ファクトリー"によるダイナミックなクロマチン構造変化を報告してきた。本研究ではその駆動メカニズムを解明するため、(1)網羅的かつ経時的なクロマチン相互作用解析によってRNAポリメレースIIを介した相互作用変動領域を同定する、(2)ここに結合する転写複合体を新規解析法であるiChIP・enChIPによって分離後、プロテオーム解析によって同定する、(3)複合体解析結果に基づいた介入実験によってクロマチン構造変化を制御するためのターゲットを決定する、ことを目的とする。これによって新しい概念に基づいた、心血管疾患に対する治療法の開発に寄与すること目指している。現在、転写の波を観察することができた100 kb以上の巨大遺伝子上で、クロマチン相互作用に加え、エンハンサーマークやPol IIの局在を示す領域において、iChIP・enChIPを実施するための分子生物学的実験を推進している。同時に、活性型Pol IIに対する新規抗体も樹立し、得られた結果の特異性を高める試みを行っている。転写複合体(転写ファクトリー)という概念は、英国のCookらによって1970年代に提唱されたが、その実体については明らかになっていない点が多い。酵母では2012年にKageyらによってMediator complexという巨大な複合装置が報告されており、我々も対象とする哺乳動物において、転写複合体の存在を示唆する“転写の波"を報告(和田&大田ら、PNAS, 2009, Science, Editor's choice, 2009)し、実際、転写活性に基づいて同様の複合体の候補蛋白の一部を同定したり、刺激に応じて同時に転写促進するだけでなく、miRNAのホスト遺伝子とターゲット遺伝子を含むファクトリーの存在を報告(Papantonis & Kohroら、EMBO J, 2012)するなど、その実体の解明を目指してきた。その結果、転写ファクトリーは複数の遺伝子群を同時に転写するため、クロマチン相互作用を引き起こすこと、またそれによって転写サイクルにおけるクロマチン構造が大きく変動することが明らかになりつつある。そこで、本研究では、ヒト細胞の転写複合体の本体を明らかにする為、活性型RNAポリメレースII(Pol II)抗体を用いた網羅的クロマチン相互作用解析によって明らかになった相互作用点に特異的に結合する複合体の同定とその機能解析を行う事を目的としている。活性型RNAポリメレースII(Pol II)抗体を用いた網羅的クロマチン相互作用解析(Chromatin Interaction Analysis using Paired-End Tag sequencing; ChIA-PET)の結果と、ヒストン修飾などのエピゲノム情報の結果は統合的に解析を行ったところ、無刺激状態では内皮細胞機能の発揮に必要な遺伝子を含む領域に於いてエンハンサー、プロモーター間での相互作用が強く生じているものの、炎症刺激によってこれらが解除され、サイトカインや接着因子遺伝子群を含むゲノム領域に於いて、クロマチン構造変化が刺激後極めて短時間で生じていることが明らかとなった。また、この解析を一層高精度に行うため一層高精度の活性型Pol II抗体を樹立した。またChIA-PETによって予測され、3C, 3D-FISHによって確認されたクロマチン相互作用点に結合乃至は近接していることが予測される転写複合体をiChIP・enChIP法によって同定するため、当該ゲノム上へのタグ挿入を行っている。酵母では2012年にKageyらによってメディエーター複合体という巨大な複合装置が報告されている。我々は哺乳動物を対象とした実験により、転写複合体の存在を示唆する“転写の波"を報告(和田&大田ら、PNAS, 2009, Science, Editor's choice, 2009)し、これがクロマチン構造変化を伴うことを見出し、これを引き起こす原動力となる転写複合体の実体の解明を進めてきた(Papantonis & Kohroら、EMBO J, 2012)。転写ファクトリーは複数の遺伝子群を同時に転写するため、クロマチン相互作用を引き起こし、これによって転写サイクルの進展に伴うクロマチン構造変化が生じる。そこで、本研究では、ヒト細胞の転写複合体の本体を明らかにする為、従来と同一の血管内皮細胞の炎症刺激系において、活性型RNAポリメレースII(Pol II)抗体を用いた網羅的クロマチン相互作用解析を行う。そのために、免疫沈降効率の良いモノクローナル抗体を樹立する。そして得られた近接する二点間の情報に基づいて、クロマチン全体の構造を推測する。

そして、炎症刺激に応じて近接関係の変動を示す等、特異的なゲノム上領域に特異的に結合する蛋白複合体の同定を行い、その機能解析を行う事を目的としている。動脈硬化は、虚血性心疾患や脳血管障害を引き起こす重大な病態であり、新たな治療薬開発には、初期病変形成に関与する遺伝子の持続的な発現メカニズムの解明が必要である。特に細胞接着因子の誘導・発現を解析するため、内皮細胞を炎症性メディエーターで刺激したところ、複数の遺伝子群を同時に転写する転写複合体の存在が示唆された。本研究では、(1)クロマチン相互作用解析に相互作用変動領域の同定(2)相互作用点に結合する転写複合体の同定、(3)構造因子に介入することによるクロマチン構造変化の制御、を実施し、染色体を越えて必要な遺伝子群の活性を制御する転写ファクトリーの存在を支持する結果を得ることができた。活性型RNAポリメレースII(Pol II)抗体を用いた網羅的クロマチン相互作用解析(Chromatin Interaction Analysis using Paired-End Tag sequencing; ChIA-PET)の結果と、ヒストン修飾などのエピゲノム情報の結果は統合的に解析を行ったところ、無刺激状態では内皮細胞機能の発揮に必要な遺伝子を含む領域に於いてエンハンサー、プロモーター間での相互作用が強く生じているものの、炎症刺激によってこれらが解除され、サイトカインや接着因子遺伝子群を含むゲノム領域に於いて、クロマチン構造変化が刺激後極めて短時間で生じていることが明らかとなった。また、この解析を一層高精度に行うため一層高精度の活性型Pol II抗体を樹立した。またChIA-PETによって予測され、3C, 3D-FISHによって確認されたクロマチン相互作用点に結合乃至は近接していることが予測される転写複合体をiChIP・enChIP法によって同定するため、当該ゲノム上へのタグ挿入を行っている。本研究課題においては、転写複合体を介したクロマチン相互作用解析を行った後、転写複合体の構成要素を免疫沈降産物のプロテオーム解析によって同定すること、さらに転写サイクルの各ステップにおける転写ファクトリーの挙動を詳細に観察することを当初目的として掲げた。しかしながら、複合体同定に当たって重要な役割を果たす活性型RNAポリメレースII抗体の活性が低下したため、報告書作成時点で再免疫、再スクリーニングを実施しており、抗体使用再開が今年度後半にいたる可能性がある。また、活性型RNAポリメレースII抗体による複合体解析では、クロマチン相互作用に直接関与していないコンポーネントも混入する可能性がある。そこで、本研究課題蛋白解析部分のバックアッププランとして、転写サイクル領域の他の研究チームと協力し、相互作用の起点となるゲノム上の特定領域に結合する手法の導入する予定である。これによって本研究課題において、転写サイクルにおける複合体を介したクロマチン構造変化とこれを担う複合体の同定を目指す。
偏微分方程式の解の形状と挙動に関する系統的研究

楕円型および放物型偏微分方程式について解の形状と挙動に関する系統的な研究を行い,主に以下のような成果をあげた.楕円型方程式については、スケーリング法を適用することによって帰着される方程式に対するLiouville型定理を導出した.また球面上の方程式の特異解の存在・非存在と正値解の構造,非線型項の指数が空間変数に依存する方程式について成果を得た.放物型方程式については、逆二次のポテンシャル項をもつ線形熱方程式に関する解の構造の解明を行った.また,藤田型方程式に対する時間大域解の有界性の導出と特異解の存在および定常解の安定性解析,フィッシャー型方程式の界面の挙動について成果をあげた.放物型および楕円型偏微分方程式の解の構造についての研究を進め,以下のような成果をあげた.1藤田型方程式に対し,指数に関する適当な仮定のもとで,球対称な定常特異解の安定性について調べ,重み付き空間において大域的に安定であることを示した.2空間次元が11以上の場合について,走化性方程式の球対称な定常解が球対称な摂動に対して安定である事を示し,またこの事実の応用として走化性方程式の球対称な振動解を構成した.3臨界指数をもつ半線型放物型問題について,前方自己相似変換後の方程式に付随するエネルギー汎関数に関する大域的コンパクト性定理を証明し,時間大域解のエネルギーの時間無限大極限が量子化されることを示した.4外部領域と交わる軸対称な曲面の表面拡散方程式における定常は平均曲率一定曲面である球面の一部,円柱,アンデュロイドのいずれかになるが,円柱の場合について安定性を調べ,対応する線形化方程式の固有値問題を解析することで円柱に関する安定性の判定条件を得た.5べき乗型の非線形項をもつ半線形熱方程式のCauchy問題の解の挙動について考察を行い,2つ以上の自己相似解が存在する場合,非最小自己相似解は,時間大域存在と有限時刻爆発を分ける敷居解となること,そして時間大域解は漸近的に最小自己相似解に収束することを示した.6球面上の領域において,ガウスの超幾何関数の詳細な解析をすることで,経度依存も込めた全体の分岐解析を行い,関連する話題として,臨界シュレディンガー熱半群の精密な時間減衰評価を得た.7Allen-Cahn方程式において,軸非対称進行波解の存在と,スピードがゼロの局在進行波解の非存在を証明した.また競争拡散系とよばれる反応拡散系において,角錐型進行波の存在を証明した.放物型および楕円型偏微分方程式の解の構造についての研究を進め,以下のような成果をあげた.・藤田型方程式に対し,ホモクリニック解の到達可能性という概念を定義し,到達可能であるための必要条件について調べ,指数がソボレフ臨界指数を超えたところに,到達不可能なホモクリニック解が存在することを証明した.・双曲空間および球面上の領域での解の分岐を解明するため,その基礎となる結果を示し,また,球面上の領域でのスカラー場方程式の解の分岐現象の解明のの基礎となる線形化問題の固有値の分布を解明した.・ある種の生命現象を表す反応拡散系の特異極限を考えることで,場の方程式と場の境界値に依存した自由境界問題の結合系を導出し,この結合系に対して凸および非凸の進行スポット解の存在を明らかにした.また,この結合系の解の存在定理を証明するための手順を定式化した.・新たな臨界log-Hardy型不等式と平均振動型不等式を導入し,対応する最良定数が達成されないことを示た.また,非等方的infinity-Laplacianに対して,漸近的平均値の定理が成り立つかどうかを考察し,肯定的結果を得た.・空間次元が11以上の場合について,走化性方程式の球対称な定常解が球対称な摂動に対して安定である事を示し,さらにこの事実の応用として走化性方程式の球対称な振動解を構成した.本年度は,藤田型方程式,非線形楕円型方程式,走化性方程式,表面拡散方程式について成果を得た.藤田型方程式については,安定な特異定常解についての研究を行い,特異解の形状によって収束レートが異なることを明らかにした.また,極限集合が定常解以外の解を含む場合があることを,このような解を構成することによって示した.このほか,空間10次元以上で現れるJoseph-Lundgren臨界指数と解の漸近挙動および解の分離構造との関連性について考察を行った。非線形楕円型方程式については,球面上の領域での様々な境界条件下でのスカラーフィールド型方程式の分岐解の構造決定のため,固有値の詳細な検討を行った.また,これに関連して,臨界Hardy型やSobolev型の実解析的不等式に付随する変分問題の解析,及び退化楕円型作用素に対する一般化平均値の導入とそれに対する漸近的平均値の定理に関する研究を行った.走化性方程式については,増殖・死滅を考慮に入れた一般化された走化性方程式の解の有界性の精密な評価からアトラクターの存在を示した.た、2次元の有界領域における放物・楕円型Keller-Segel系の解が時間帯域的に存在するようなその感応性関数のクラスを求めた。そのクラスは対数関数を含み、既に証明されていた球対称な場合の結果を含むものである。表面拡散方程式は曲面によって囲まれた体積が保存されるという制限のもとで表面積汎関数の勾配流として得られるが、軸対称という条件のもとで定常曲面の1つとなるアンデュロイドの安定性の解析を行い、安定性の判定条件を導出した。

放物型偏微分方程式については,藤田型方程式の安定な特異定常解への収束レートについての研究を完成した.楕円型方程式については,球面上の領域におけるスカラーフィールド型方程式の分岐解の構造の解明と,臨界log-Hardy型不等式と平均振動型不等式の最良定数について進展があった.表面積汎関数の勾配流として得られる表面拡散方程式に関して、安定性の判定条件を導出した。移流拡散方程式については,増殖・死滅を考慮に入れた一般化された走化性方程式の解の有界性の評価からアトラクターの存在を示した.また,2次元の有界領域における放物・楕円型Keller-Segel系の解の時間大域解の存在について進展があった.本年度は,非線形放物型方程式,楕円型方程式,熱方程式,走化性方程式,曲面の発展方程式について成果を得た.非線形放物型方程式について,有界領域上の特異解の存在について明らかにした.また,べき乗型の非線形項をもつ方程式に対して、時間大域解の漸近挙動について考察を行い,漸近接合展開法に基づく比較定理を駆使することにより、重み付きのノルムにおける定常解への収束レートを与えた.この他,逆二次のポテンシャルのついた線形熱方程式の定常解の性質と,時間発展問題の帯域挙動について研究を行った.楕円型方程式については,生物モデルに現れる非線形最適化問題に関して,目的関数の最大化解の性質を調べ,特にそればバンバン性を持つことを示した.また,球面上での楕円型偏微分方程式の解の形状についての研究を行った.解の漸近挙動を解析するための基本的なツールである実関数論的関数不等式、特に新たな二次元臨界型Hardy型不等式の導出及び付随する変分問題の解析及びTrudinger-Moser型不等式に付随する変分問題の解析を行った。走化性方程式系の研究においては,感応関数が具体的な場合についてその解の性質が個別に調べられているが、本年度の研究において空間次元が2次元である一般化された感応関数を持つ放物型-楕円型走化性方程式系が爆発解を持たない感応関数の条件を明らかにした。曲面の発展方程式である表面拡散方程式に関して、定常曲面の1つであるアンデュロイドの安定性の解析を行った。楕円積分を含んだ超越方程式を厳密に解析することで、これまでよりもより一般的なパラメータの条件に対して、安定性の判定条件を導出した。放物型方程式については,特異な初期値に対する解の非一意性,有限時刻で爆発する解の性質などについて進展があった.楕円型方程式については,生物モデルに現れる非線形最適化問題に関連した方程式についてブレイクスルーがあり,最大化解の特徴付けに成功した.表面拡散方程式を用いてある種の極小曲面の性質を明らかにした.放物-放物型系の移流拡散方程式の大域解の存在とその性質について進展があった.楕円型方程式については、係数関数が非負であり零領域をもつ場合の解の事前評価に関し、スケーリング法を適用することによってある種のLiouville型問題に帰着されることを示すとともに、そのLiouville型定理を導いた。また、球面上の方程式の特異解の存在・非存在に関する問題や、球面上に小さな穴がある領域での正値解の構造の解明を行った。その他,非線型項の指数が空間変数に依存する場合について研究を進め,特に指数がソボレフ臨界指数を一点でとる場合、ソボレフ埋め込みのコンパクト性を保証するほぼ最良な減衰評価を得た。
消化器癌におけるセンチネルリンパ内皮細胞の分離、培養法の確立と生物学的特性の解析

背景:センチネルリンパ節生検は、一般的な手技としてすでに定着しており、悪性リンパ腫や乳癌においてはその臨床的な有用性が確認されている。大腸癌におけるセンチネルリンパ節理論はいまだ一般的ではなく、その臨床的意義も明確ではない。またセンチネルリンパ節に流入するリンパ管やリンパ内皮細胞の特徴もほとんど解明なされていない。方法:治癒切除可能な大腸癌症例36例(stage0:2例、I:18例、II:4例、III:12例)に対して漿膜下色素注入法(Patent Blue)によるセンチネルリンパ節生検を行い系統的なリンパ節郭清を追加した。同時に採取されたリンパ管からCollagenaseII灌流法により内皮細胞を単独分離し、内皮細胞専用培地による培養系への移行を試みた。結果:センチネルリンパ節の同定は34例(94%)で可能であった。摘出された全リンパ節数は705個であり、そのうちセンチネルリンパ節として確認されたものは72個(10.2%)であった。センチネルリンパ節内の転移陽性個数は10個(13.9%)であり、同定されたセンチネルリンパ節数の一症例あたりの平均値は2.0個であった。摘出リンパ節数からみた転移検出感度(sensitivity)は86.1%、転移診断正診率(specificity)は99.2%であった。色素注入に伴う合併症や毒性の出現は認めなかった。また採取したリンパ管から分離された細胞は内皮細胞としての特有のコロニーを作り、リンパ内皮細胞に特異的なVEGFR-3の発現を認めた。考察:色素法による大腸癌のセンチネルリンパ節生検は高い感度と正確さを有し、安全で進行癌症例にも応用可能な手技である。また採取されたリンパ管からリンパ内皮細胞を単独分離、培養する方法を確立した。この成果は大腸癌手術における合理的な切除範囲の決定と今後のリンパ行性転移機構の解明に新たな道を開くものと期待される。平成16年度の研究目標としては、消化器癌系統的リンパ節郭清可能症例における色素法による確実なリンパ管の採取および実体顕微鏡を用いたリンパ内皮細胞の安全かつ簡便な単離および安定した培養系への移行に関する手技の定着を設定して研究を開始した。(1)臨床検体からのリンパ内皮細胞の直接的な分離および培養法の確立信州大学生理学教室の河合佳子助手のマイクロサージェリーに関する手技の実演指導により、術中に確実にリンパ管を採取し、実体顕微鏡を用いてリンパ管周辺の脂肪組織などを丁寧に剥離し、Collagenase II灌流法によりリンパ内皮細胞を安全かつ簡便に単離し、安定した培養系に移行させることはほぼ過不足なく遂行可能になった。(2)免疫組織学的手法によるリンパ内皮細胞の確認上記の方法にもとづき、本手法により分離されてくる内皮細胞の同定を行い、線維芽細胞、血管由来の平滑筋細胞、血管由来の内皮細胞などとの鑑別のためにリンパ内皮細胞に特異的な表面マーカーであるVRGFR-3の発現を確認した。最近これらのマーカーと腫瘍の増殖、転移との関連性か注目されており、本研究で分離された培養ヒトリンパ内皮細胞が実際にこれらのマーカーを所有するかどうかの確認をすることは、リンパ管新生におけるリンパ内皮細胞増殖機構を明らかにするという点においても、腫瘍のリンパ行性転移の機序を解明する上でもきわめて重要なことであると考えられる。

今後の課題として、これらのリンパ内皮細胞の生物学的な活性の個体差による相違や臨床病理学的な所見との対比などを行い、センチネルリンパ内皮細胞のもつ機能解析や臨床応用への発展性をさぐることを目標として研究を続行する予定である。またリンパ内皮細胞は低酸素下での増殖がより効果的なことが指摘されており、hypoxic chamberを用いた培養環境によるリンパ内皮細胞の特性についても研究を進めて行きたい。背景:センチネルリンパ節生検は、一般的な手技としてすでに定着しており、悪性リンパ腫や乳癌においてはその臨床的な有用性が確認されている。大腸癌におけるセンチネルリンパ節理論はいまだ一般的ではなく、その臨床的意義も明確ではない。またセンチネルリンパ節に流入するリンパ管やリンパ内皮細胞の特徴もほとんど解明なされていない。方法:治癒切除可能な大腸癌症例36例(stage0/2例、I:18例、II:4例、III:12例)に対して漿膜下色素注入法(Patent Blue)によるセンチネルリンパ節生検を行い系統的なリンパ節郭清を追加した。同時に採取されたリンパ管からCollagenaseII灌流法により内皮細胞を単独分離し、内皮細胞専用培地による培養系への移行を試みた。結果:センチネルリンパ節の同定は34例(94%)で可能であった。摘出された全リンパ節数は705個であり、そのうちセンチネルリンパ節として確認されたものは72個(10.2%)であった。センチネルリンパ節内の転移陽性個数は10個(13.9%)であり、同定されたセンチネルリンパ節数の一症例あたりの平均値は2.0個であった。摘出リンパ節数からみた転移検出感度(sensitivity)は86.1%、転移診断正診率(specificity)は99.2%であった。色素注入に伴う合併症や毒性の出現は認めなかった。また採取したリンパ管から分離された細胞は内皮細胞としての特有のコロニーを作り、リンパ内皮細胞に特異的なVEGFR-3の発現を認めた。考察:色素法による大腸癌のセンチネルリンパ節生検は高い感度と正確さを有し、安全で進行癌症例にも応用可能な手技である。また採取されたリンパ管からリンパ内皮細胞を単独分離、培養する方法を確立した。この成果は大腸癌手術における合理的な切除範囲の決定と今後のリンパ行性転移機構の解明に新たな道を開くものと期待される。
核燃焼プラズマにおけるα粒子リップル共鳴拡散の解明

トカマクにおいてα粒子の閉じ込めは重要である。その解析にはよくLarmor半径を無視した案内中心軌道方程式が用いられ, Larmor軌道中の磁場変化が大きくなる球状トカマクではその影響が無視できなくなる。両者の違いはバナナチップのトロイダル角に現れ,それに伴う現象もずれていたが,基本的な現象としては同じであった。次にバナナ粒子がリップルと共鳴を起こし,拡散を大きくするリップル共鳴拡散の物理機構を,数値解析,理論モデルによって解析した。そして,この拡散は今まで考えられていた共鳴点でのピークではなく共鳴両側にピークを持つM型となり,共鳴時に位相空間に形成されるアイランドに衝突により入りアイランドを飛び越える粒子が拡散を引き起こしていることがわかった。リップル共鳴拡散の物理モデルを構築するとともに、旋回中心近似で計算を行った。核融合反応で生じるα粒子の拡散は主にクーロン衝突により引き起こされるが、トロイダル磁場リップルによる対称性の破れが引き起こす正準運動量の変化が拡散に影響していると予想される。実際、我々は旋回中心近似を用いた計算で、無衝突軌道と拡散係数の関連を議論し、無衝突軌道が高エネルギーα粒子の拡散係数の値を決める重要な要素であることを示しているが、その理論的解明は不十分であった。そこで、まず、捕捉粒子のトロイダル方向の歳差運動と磁場リップルの共鳴現象に注目し、無衝突軌道が拡散に与える影響を定量的に与える物理モデルを構築し、従来のトカマク配位での数値計算(既存の粒子モンテカルロコード)で妥当性を評価した。計算には我々が開発した粒子軌道追跡モンテカルロコード(旋回中心近似)を用いた。その結果、共鳴により生成される位相空間内の島構造が拡散に大きく寄与していること、拡散に寄与する粒子は島のセパラトリックス内部ではなく周辺部に位置することを数値解析により示した。さらに、その拡散係数の値は泥歩理論に従い、そのステップ幅はセパラトリックスの幅、ステップ時間はセパラトリックスへの到達時間であることも数値解析により示した。また、この数値解析結果を理論的に体系づけるための物理モデルを構築し、位相空間での無衝突軌道と拡散係数の関係が定性的に説明できることを示した。実際、我々は旋回中心近似を用いた計算で、無衝突軌道が高エネルギーα粒子の拡散係数の値を決める重要な要素であることを示しているが、その理論的解明は不十分であった。また、セパラトリックス近傍での無衝突周回周期を理論的に評価し、衝突とは無関係に決まる拡散係数の上限を求めた。更に旋回中心近似を使わず有限ラーマー半径効果を含む計算コードの開発も進めた。数値計算で物理モデルを検証するために、有限Larmor半径効果を調べた。核融合で生じるα粒子のような高エネルギー荷電粒子は大きなLarmor半径(旋回半径)を持つ。また、球状トーラスのように比較的弱い磁場を使う場合もLarmor半径は大きくなる。従来は計算機能力の制限から粒子軌道に関しては旋回中心近似を用いてきたが、ITERや球状トーラスでは、旋回運動を考慮する必要が生じている。我々は粒子モンテカルロ法による計算コードを開発し、リップル拡散に与える有限Larmor半径効果を計算した。旋回中心近似の下ではトロイダル方向への歳差運動によりバナナ反射点の位置が移動し、トロイダル磁場強度のリップルと共鳴数場合、大きく拡散係数が増大することが示されている。有限Larmor半径効果を考慮しても、α粒子の無衝突軌道はあまり変化しないが、滞在時間の長いバナナ反射点付近の軌道は比較的大きく変化し、その結果、共鳴条件に差が表れた。しかし、旋回中心近似で得られた物理機構との本質的な違いは見つからず、共鳴条件のずれが拡散係数のエネルギー依存性として現れるだけである。

我々の研究成果によると、減速し共鳴条件から外れたα粒子でも拡散係数が大幅に増大する。このことからα粒子の閉じ込めを定量的に評価するには、拡散係数を評価するのに比べ、より長時間の計算が必要となる。従来の解法であるRunge-Kutta法では厳密にはエネルギー保存則が成り立たず、保存系での長時間計算を行うには不向きである。保存系の数値スキームには、Symplectic法、Symetric法などがあるが、いずれもポテンシャルエネルギーが正準運動量に依存する場合(例えば、電磁場中での荷電粒子の運動のように、力の項に速度が現れる場合)には、利用できる陽的解法は実用化されていない。ただし、Symplectic法の一つである陰的Runge-Ku誓a法、はそのような場合でも利用可能である。我々はこのスキームを使いこの解法の有効性・実用性を不した。
水資源利用の環境便益評価に関する基礎的研究

本研究の目的は、資源経済学において用いられている質的反応モデルについて、広範囲に適応できる分析手順の構築である。したがって、質問票の様式によってどのような偏りを持つのかを明らかにすることが重要な課題となっている。中間年度である本年度は、初年度の調査で得られたデータと別の様式で、特に、支払意志額:WTPの問いかけを二肢選択で作成し、郵送および直接対話式で配布して回答してもらった。調査者が予め溜池保全のための支払への評価額を何種類か用意しておき、その内の1つの評価額だけを無作為に回答者に提示し、回答者からはその評価額に対する支払意志をYes/Noに二肢選択で答えてもらう。利点として、(1)回答者にとって精神的負担が軽いために回答率が高くなり、(2)配布のしかたとして、行政や自治体の関係者を通さずに郵送することで、調査者による回答者への影響がない。(3)最大WTPを越える金額にはNoという回答が得られるので、最大WTPが推定できる。得られたデータを質的モデルのMultinominal Logit Modelを用い、二肢選択コンティンジェント評価問題として住民の平均WTPを推定した。昨年の平均WTPと比較して、回答者の回答にあたっての戦略的バイヤスが回避でき、より効率的な推定ができたものと推察される。また、昨年度のデータを用いて、計測モデル特定化の良い悪しについての診断検定を新たなプロシジャーにより行った。秋の地域農林経済学会にて、「都市近郊における溜池のもつ環境便益の経済評価-CVMによる住民意向評価-」と題して個別報告を行った。(1)環境の質の便益評価の研究について文献を整理し、膨大な研究の蓄積があり、各種の分野において応用されていることが判明した。(2)LIMDEPを用いることにより、質的反応モデルも選択肢の順序づけについての情報を用い、Multunominalモデルよりもより効率的なOrdered Logitモデルにより、このモデルでため池の保全に対する周辺住民の平均支払い額が2,800円で、整備事業計画書によりその受益範囲を6,200戸ほどとすると、その便益は約840万円であると評価できた。(3)付け値関数の特定化の特定化に当たり実施する診断検定の手順は、最尤法による計測の場合、最小自乗法と異なることが文献により判明し、現在、調査を進めている。以上のような計測手法を政策決定に反映するべき理論的根拠として、「地方公共財」論からの接近を試み始めている。(4)ため池は、従来から多面的機能を有し、主として水利組合のメンバー以外の消費を排除する「クラブ財」であるが、都市化の進展に伴い受益農家の減少で負担能力が低下し、より都市的な機能への需要に応えるべく整備内容を変更してきている。こうして、サービス享受のための土地占有の必要性を排除手段として、クラブ財が供給されるようになってきた。同様に、このように土地改良事業による農地(私的財)の保全の理論的根拠も含めて、土地改良事業の実施による「私的財およびクラブ財の地方公共財化」という観点から、アメニティー(生活の質)を構成する重要な要素として、農地、水利資産(ため池など)を環境資産の便益評価の枠組みと共に、理論的考察と評価手法を開発している。
乱用薬物コカインとアルコールの相互作用に関する神経化学的研究

近年アルコールの病的摂取行動であるアルコール依存症が大きな社会的問題となっている。神経依存性薬物であるコカイン乱用事例は覚醒剤乱用事例と比べて、本邦においては統計的に非常に少なかったが、最近、アルコールとコカインの併用により惹起される多様な薬理作用を経験しようとする多剤乱用事例が増加傾向にある。コカインとアルコールの相互作用を行動薬理学的に検討する目的で、近交系マウスC57BL/6Jを用い、コカイン単回投与及び反復投与によるマウスのアルコール嗜好性の変化、そして、コカイン投与時のアルコール嗜好性に影響を与えるアルコール代謝系、脳内モニアミン系の変動について研究を行い、次のことが明らかになった。1.コカイン単回投与により、近交系マウスのアルコール嗜好性は減少した。しかし、コカイン投与1日後には回復したことから、アルコール嗜好性減少はコカインの急性効果であることが示された。2.コカイン単回投与において、脳内ドパミンはアルコール前処置群で、コカイン投与2時間後のみ全脳、大脳皮質で増加したが、セロトニン、ノルアドレナリン系には変化は認められなかった。コカインによるアルコール嗜好性の減少は、脳内モノアミンのドパミン系が関与していることが示唆された。3.コカイン1週間連続反復投与により、アルコール嗜好性は減少し、投与中止後、アルコール嗜好性は回復した。コカイン反復投与においては、アルコール嗜好性への長期的な影響は認められなかった。4.コカイン単回、反復投与は血中アルコール消失率(in vivo)、肝ADH/ALDH活性(in vitro)に変化を及ぼさず、コカインによる肝アルコール代謝機能への影響は認めなかった。コカインをマウスに投与し、アルコール嗜好性・脳内モノアミン含量・肝アルコール代謝機能について測定することにより、以下のことが見いだされた。1、コカイン単回投与により、近交系マウスのアルコール嗜好性は減少した。2、コカイン単回投与において、脳内ドパミン含量はアルコール前処置群で、コカイン投与2時間後のみ全脳、大脳皮質で増加したが、セロトニン、ノルアドレナリン系には変化は認められなかった。3、コカイン1週間連続反復投与により、アルコール嗜好性は減少し、投与中止後、アルコール嗜好性は回復した。4、コカイン単回、反復投与は血中アルコール消失率(in vivo)、肝ADH・ALDH活性(in vitro)に変化を及ぼさず、コカインによる肝アルコール代謝機能への影響は認めなかった。アルコールなどの薬物依存形成機序については、中脳辺縁系から基底核を経て前脳に至るドパミン神経系と縫線核セロトニン神経系から成る脳報償系の関与が考えられており、今回の研究結果から、コカインによるアルコール嗜好性の低下は、前者がより強く関与していることが示された。近年アルコールの病的摂取行動であるアルコール依存症は大きな社会的問題となっている。精神依存性薬物であるコカイン乱用事例は覚醒剤乱用事例と比べて、本邦においては統計的に非常に少なかったが、最近、アルコールとコカインの併用により惹起される多用な薬理作用を経験しようとする多剤乱用事例が増加傾向にある。コカインとアルコールの相互作用を行動薬理学的に検討する目的で、近交系マウスC57BL/6Jを用い、コカイン単回投与及び反復投与によるマウスのアルコール嗜好性の変化、そして、コカイン投与時のアルコール嗜好性に影響を与えるアルコール代謝系、脳内モノアミン系の変動について研究を行い、次のことが明らかになった。

しかし、コカイン投与1日後には回復したことから、アルコール嗜好性減少はコカインの急性効果であることが示された。2.コカイン単回投与において、脳内ドパミンはアルコール前処置群で、コカイン投与2時間後のみ全脳、大脳皮質で増加したが、セロトニン、ノルアドレナリン系には変化は認められなかった。コカインによるアルコール嗜好性の減少は、脳内モノアミンのドパミン系が関与していることが示唆された。3.コカイン1週間連続反復投与により、アルコール嗜好性は減少し、投与中止後、アルコール嗜好性は回復した。コカイン反復投与においては、アルコール嗜好性への長期的な影響は認められなかった。4.コカイン単回、反復投与は血中アルコール消失率(in vivo)、肝ADH・ALDH活性(in vitro)に変化を及ぼさず、コカインによる肝アルコール代謝機能への影響は認めなかった。
偏極陽子衝突型加速器を用いた陽子のスピン構造の研究

現在、ハドロンの振る舞いはQCDで記述できると信じられている。しかし、このQCDによるハドロンの記述は依然不十分であり、QCDラグランジアンだけではハドロンの示すさまざまな規則性を説明できない。その多くの未解決の問題はQCDの非摂動論的な領域にあり、理論的取り扱いは容易でなく、現在精力的に研究が行われている。この未解決の問題のひとつに、核子のスピン構造の謎があるわけである。今年度は主に、このQCDの非摂動的領域の振る舞いを明らかにするもうひとつの有力な実験として、高エネルギー加速器研究機構における、ベクター中間子の崩壊を用いた中間子質量に対する核物質効果の測定実験に従事した。QCDに基づく計算により、ベクター中間子は通常の原子核密度中でもその質量を部分的に失う可能性が指摘されている。そこで、ベクター中間子を核物質中で生成し、その崩壊生成物より不変質量分布を構成して、ベクター中間子の核物質中での質量変化を測定することを目的として実験を行った。前年度までに収集した大量のデータを解析し、今までに発表された結果の約100倍の統計量を達成した。解析の結果、電子陽電子対の不変質量分布において、質量が0.55-0.75GeV/c^2の領域に、既知のhadronic sourceでは説明できないエクセスを見出した。また、ρ中間子の生成量が従来のp+p実験に比べて減少しているという結果も得た。このρ中間子の減少は、エクセスがρ中間子の質量スペクトラムの核物質中での変化によるものであることを強く示唆している。この結果は2002年秋の日本物理学会秋季大会、国際会議PANIC02、2003春の第58回日本物理学会年次大会において発表された。
原子サイズの表面・規則不規則構造の高エネルギー粒子線照射場での発現

1996年に我々はジェット研磨によって作成した純金薄膜を超高圧高分解能電子顕微鏡内で低温で電子線照射をすることによって、ナノサイズの異方性あるパターンが電子線の出射面側に現れることを発見している(Phil.Mag.Lett.,74(1996),167)。このパターン形成が長時間のランダムな衝突過程によるスパッタリングによって現れるために、その異方性を引き起こす原因が何によるかを明らかにすることは興味深い課題である。このことを明らかにするために我々はまず電子線の入射方位および試料表面方位依存性を調べた。その結果、パターン形成が試料表面方位と電子線の入射方位によって支配されていることが明らかになった。また、同じfcc金属である銀および銅に関して(001)表面をもつ試料に対して110Kの温度で[001]方位から電子線照射を行うとナノサイズの溝の伸びる方位は2つの〈110〉方位に沿ってであり、金の場合とは現れるパターンが異なることが明らかとなった。一方、110Kで[011]方位から照射すると金、,銀、銅全ての場合に[100]方位に伸びる同じパターンが現れた。このような銀、銅と金の間でのパターン形成の照射方位依存性は、結晶内での衝突連鎖の違いが表面空孔の移動の異方性を引き起こしていると考えると説明することができる。我々は純金を超高圧高分解能電子顕微鏡内で低温で電子線照射をすることによって、ナノサイズの異方性あるパターンの作成に成功している(Phil.Mag.Lett,74(1996).167)。注目すべきことに、このパターン形成は、均一な電子線スポットの内部に現れる。このことは、このパターン形成が長時間のランダムな衝突過程環境で自己組織化によって現れることを示している。ランダムな衝突過程の中での異方性を引き起こす原因が何によるかを明らかにすることは、この現象を利用してナノサイズの構造を作り出すうえで重要な課題である。この報告で我々は金の(001)面をもつ試料に対して電子線の試料表面に対する入射方位を変えるとそのパターンが変化することを見出している。この結果は、このパターン形成が表面と電子線の入射方位の関数であることを示している。そのためにナノサイズのパターンの結晶表面方位に対する依存性を調べることが次の興味ある課題である。このことを調べるために今回、金の(011)表面をもつ試料を[001]と[011]方位で照射したところ、(001)表面をもつ金の試料とは異なるパターンが現れることを見出した。この結果は電子線照射下での自己組織化のパターン形成が試料表面方位に依存することを示している。現在、同じfcc金属である銀および銅に関して同様な実験を行っており、金の結果と比較している。また、表面のナノホールの密度の温度依存性から表面拡散に関する情報を引き出す予定である。
pH依存活性錯合体の計算化学-ミクロ定pH法の開発から遷移状態制御へ-

本研究の目的は、溶液中や生体内の込み合った環境下における水素イオン指数(pH)変化を有効的に取り込んだ新規分子シミュレーション手法(ミクロ定pH-MS法)を確立することである。この手法を適用することで、有機分子やタンパク質のみならず、金属錯体のような無機化合物における安定構造や活性錯体などの構造情報、およびそれらの運動状態や化学的特性におけるpHに依存した特異的な変化を微視的視点から明らかにした。3年次は、2年次で開発した量子化学計算を導入したミクロ定pH-MS法を用いて、酢酸フルオロ誘導体の滴定曲線を作成した。本手法では、半経験的量子化学計算を用いるミクロ定pH-MSを実行し、振動シフトを見積もった。その結果、用いた量子化学計算の不正確性から振動シフトを過大評価することが判った。この理論的限界による数値誤差を避けるために、第一原理計算を用いた補償手続き法を検証した。この方法では、モデル系である酢酸分子と対象系のフルオロ酢酸から化学反応サイクルに基づいたエネルギー補正項を評価し、それに基づいてpKaシフトを見積もった。その結果、高精度な第一原理計算法を用いることで実験結果を再現できることが示された。量子化学計算を用いた分子動力学シミュレーションは、計算コストの観点から半経験的量子化学計算を使用することが望まれるが、実験値を再現する上では不十分であることも多い。今回、提案されたエネルギー補正手続きを用いることで、実験のpH依存特性を低コストで調査することが可能であることを期待できる示唆が得られた。これは、今後の金属錯体系や複数の滴定可能サイトを含む複合的な系に対する将来的な応用において極めて重要な成果であるといえる。凝集環境下における水素イオン指数(pH)変化を有効的に取り込んだシミュレーション手法(ミクロ定pH-MS法)を開発し、溶質分子の安定構造や活性錯体などの構造情報に加えて、それらの運動状態や化学的特性におけるpHに依存した特異的な変化を微視的視点から明らかにすることを目的にしている。本年度は、離散的なプロトン化状態遷移モデルに基づいたミクロ定pH-MS法の開発を行った。本手法では、状態切り替えたのちに実行する平衡シミュレーションによる試行点探索において、系の熱揺らぎによる影響を制御するためにガウシアン型確率分布関数による事前選別手法を導入した。手法の妥当性を検証するために、グルタミン酸分子を含む水溶液系について本手法を適用した。複数のpH条件によるシミュレーション結果から、pH曲線を作成したところ、理論値を再現できた。これらの成果は第10回分子科学討論会にて研究報告を行った[学会発表1]。酸塩基指示薬であるp-ニトロフェノールに定pH-MS法を適用した。多数のpHを変えた条件での分子シミュレーションを行い、酸性型・塩基型のpHによる存在比を予測した。それらの存在比の違いから吸収スペクトル変化を定量的な再現ができた。さらに発色機構を構造変化から検証したところ、p-ニトロフェノールの溶媒による色調変化は、水分子の相互作用に伴うニトロ基の構造変化によって説明できるのに対して、パラニトロフェノラートはそうではないことが分かった。これらの成果はJFS国際シンポジウムにて研究報告を行った[学会発表2]従来の定pH法では、溶媒環境を誘電体モデルに近似することが行われてきたが、このような取り扱いでは、微視的な溶媒和構造を無視してしまう。本手法は、溶媒として全原子モデルを使用することが可能であり、溶媒の配向性やエンタルピー変化などの微視的な溶媒効果を考慮することが可能となった。研究計画書において、本年度で実施することになっていた理論開発はほぼ完了した。また、平成29年度以降に予定していた有機色素発色機構の解明について、本年度において順調に進捗したことで、計画以上の進展が見られる点もあった。全体を通じて、本研究課題の初年度での研究はおおむね順調に進展しているといえる。本研究の目的は、凝集環境下における水素イオン指数(pH)変化を有効的に取り込んだシミュレーション手法(ミクロ定pH-MS法)を開発し、溶質分子の安定構造や活性錯体などの構造情報に加えて、それらの運動状態や化学的特性におけるpHに依存した特異的な変化を微視的視点から明らかにすることである。2年次は、ミクロ定pH-MS法に量子化学計算を導入する改良を行った。グルタミン酸分子を複数含む水溶液系における拡散係数および振動パワースペクトルについて解析を行い、グルタミン酸分子の濃度依存性を検証した。高濃度条件では、溶質分子の拡散係数は低下し、エンタルピー的に不安定化することが示唆された。これらの解析から、酸解離定数指数(pKa)の濃度依存性を説明できた。両性元素であるアルミニウム系は、pH変化に伴って水酸化物イオンを配位子とする錯イオンを形成することが分かっており、この系を適切に取り扱うために、量子化学計算に基づいたエネルギー評価法を導入する改良を行った。量子化学計算の手法、溶媒モデルを変えた条件で分子シミュレーションを行い、異なる錯体における水和数が変化することを再現できた。溶質分子の濃度依存性については、従来の定pH法を用いた研究では十分に調査されておらず、本年度の研究業績は理論化学において意義深い。また、これまでは古典的な分子力場が用いられていたが、アルミニウム錯体のような金属錯体の系では、典型的な化学結合によるものとは異なり、それらを適切に記述することは難しい。本年度に開発を行った量子化学計算手法を導入することによって、pH変化に伴う水和数変化という化学的特徴を定性的に再現できた。

同時に、溶質分子の構造変化や微視的な溶媒和に対応する分極効果も取り込むことが可能となっており、今後のさらなる複雑なシステムへの応用するうえで極めて重要であると考えられる。研究計画書において、本年度で実施することになっていた研究計画については、計画と同様に進捗した。さらに、シミュレーション手法の改良によって、より汎用性の高い理論的手法を開発することができ、策定した研究計画以上の展開が見られた。全体を通じて、本研究課題の二年次での研究はおおむね順調に進展しているといえる。本研究の目的は、溶液中や生体内の込み合った環境下における水素イオン指数(pH)変化を有効的に取り込んだ新規分子シミュレーション手法(ミクロ定pH-MS法)を確立することである。この手法を適用することで、有機分子やタンパク質のみならず、金属錯体のような無機化合物における安定構造や活性錯体などの構造情報、およびそれらの運動状態や化学的特性におけるpHに依存した特異的な変化を微視的視点から明らかにした。3年次は、2年次で開発した量子化学計算を導入したミクロ定pH-MS法を用いて、酢酸フルオロ誘導体の滴定曲線を作成した。本手法では、半経験的量子化学計算を用いるミクロ定pH-MSを実行し、振動シフトを見積もった。その結果、用いた量子化学計算の不正確性から振動シフトを過大評価することが判った。この理論的限界による数値誤差を避けるために、第一原理計算を用いた補償手続き法を検証した。この方法では、モデル系である酢酸分子と対象系のフルオロ酢酸から化学反応サイクルに基づいたエネルギー補正項を評価し、それに基づいてpKaシフトを見積もった。その結果、高精度な第一原理計算法を用いることで実験結果を再現できることが示された。量子化学計算を用いた分子動力学シミュレーションは、計算コストの観点から半経験的量子化学計算を使用することが望まれるが、実験値を再現する上では不十分であることも多い。今回、提案されたエネルギー補正手続きを用いることで、実験のpH依存特性を低コストで調査することが可能であることを期待できる示唆が得られた。これは、今後の金属錯体系や複数の滴定可能サイトを含む複合的な系に対する将来的な応用において極めて重要な成果であるといえる。本研究課題の初年度において、理論開発がほぼ完了した。これまで本手法を適用した事例は、実験において酸解離定数が報告されているモデル系であり、それらのpHに依存したプロトン化状態の存在比および物性が再現できることが示された。今後、本手法の汎用性を示すために、複数の滴定可能サイトを含む複合的な系に対して適用することを計画している。これは最終年度での酵素反応系におけるpH依存性の解明と遷移状態制御の確立に向けた研究に対して密接に関連すると考えている。本研究課題の二年次では、初年度に開発された手法を改良するための予備的計算が完了した段階である。今後、本手法の汎用性を示すために、金属錯体系や複数の滴定可能サイトを含む複合的な系に対して適用することを計画している。
非線形光学現象に基づく新しいオプティカル化学センサー開発の基礎研究

非線形光学現象である第二高調波の強度変化(SHG強度変化)を利用したオプティカル化学センサー開発の基礎検討として、2-amino-9-fluorenone 1,4-hydroxy-2′-nitrobiphenyl 2,2-chloro-4-nitro-N-methylaniline 3,4-dodecylaniline 4,4-octadecylpyridine 5,4,4′-dioctadecyl-2,2′-bipyridyl 6,2-(N-octadecylamino)-naphthalene-6-sulfonic acid 7を感応素子とし,YAGレーザー(1064nm,パルス幅10ns)を光源として,pHの異なる種々の試料溶液に対するSHG強度変化を測定した.使用した感応分子はいずれも試料溶液pHの変化により分子内プロトン化,脱プロトン化が起き,そのため分子内分極率が変化し,結果としてSHG強度が変わることが予想される.まず,SHG材料として知られている1,2,3の微結晶を多孔質セラミクス板に吸着させ,これを試料溶液に浸し,レーザー光を照射した結果,1,3に基づくものは強いSHGが見られたが,試料溶液pHに依存したSHG強度変化は観察されなかった.これは,試料溶液と接している微結晶の界面でのSHG強度変化よりも,分子内分極率が変化しない微結晶バルクでのSHGの寄与の方が大きいためであると考えられる.そこで,SHG発生の界面での寄与を大きくするために,両親媒性分子である47を1,2-dichloromethaneに溶解し,有機層ー試料水溶液界面でのSHGの観測を試みた結果,最も分子内分極率の大きい7に基づく界面がSHG活性を示し,その強度は試料溶液pHがアルカリ性になるにつれ増大した.これは,7のアミノプロトンがアルカリ域で解離し,分子内分極率が増大するためと説明できる.また,K^+と選択的に錯体を形成することが知られているbis(benzo-15-crown-5)を有機溶媒に溶解し,K^+を含む試料溶液界面でのSHG強度を測定した結果,K^+濃度の増加とともにSHG強度が増加する現象が見出された.非線形光学現象である第二高調波の強度変化(SHG強度変化)を利用したオプティカル化学センサー開発の基礎検討として、2-amino-9-fluorenone 1,4-hydroxy-2′-nitrobiphenyl 2,2-chloro-4-nitro-N-methylaniline 3,4-dodecylaniline 4,4-octadecylpyridine 5,4,4′-dioctadecyl-2,2′-bipyridyl 6,2-(N-octadecylamino)-naphthalene-6-sulfonic acid 7を感応素子とし,YAGレーザー(1064nm,パルス幅10ns)を光源として,pHの異なる種々の試料溶液に対するSHG強度変化を測定した.使用した感応分子はいずれも試料溶液pHの変化により分子内プロトン化,脱プロトン化が起き,そのため分子内分極率が変化し,結果としてSHG強度が変わることが予想される.まず,SHG材料として知られている1,2,3の微結晶を多孔質セラミクス板に吸着させ,これを試料溶液に浸し,レーザー光を照射した結果,1,3に基づくものは強いSHGが見られたが,試料溶液pHに依存したSHG強度変化は観察されなかった.これは,試料溶液と接している微結晶の界面でのSHG強度変化よりも,分子内分極率が変化しない微結晶バルクでのSHGの寄与の方が大きいためであると考えられる.そこで,SHG発生の界面での寄与を大きくするために,両親媒性分子である47を1,2-dichloromethaneに溶解し,有機層ー試料水溶液界面でのSHGの観測を試みた結果,最も分子内分極率の大きい7に基づく界面がSHG活性を示し,その強度は試料溶液pHがアルカリ性になるにつれ増大した.これは,7のアミノプロトンがアルカリ域で解離し,分子内分極率が増大するためと説明できる.また,K^+と選択的に錯体を形成することが知られているbis(benzo-15-crown-5)を有機溶媒に溶解し,K^+を含む試料溶液界面でのSHG強度を測定した結果,K^+濃度の増加とともにSHG強度が増加する現象が見出された.