hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
氷蓄熱の入出熱特性と高効率化

水-氷間に介在する凍結潜熱を利用し、氷蓄熱を構成要素として導入した冷凍あるいは冷房システムの高効率化のための基礎研究として、蓄熱システムの要素技術として重要な、蓄熱槽内の基本的現象の数値シミュレイションおよび実験計測による解析を行い、下記の成果を得ている。(1)基本的な伝熱面形状として、垂直におかれた平面の伝熱面による凍結・融解について昨年度に引続き数値シミュレイションを行い、蓄冷(凍結)では、初期水温が10°C程度以下では自然対流は蓄熱槽の冷却速度にほとんど影響しない。しかし、放冷(融解)時には伝熱面温度が高くなるにつれて流れの影響が顕著になる。伝熱面温度が8°Cのとき液層を縦に分ける大きな2つの互いに逆向きの渦が生じ、氷の融解速度は最低になる。これ以上の伝熱面温度での融解では、温度が高いほど氷の上部に融解の深いくびれが生じ、流れの強さも上部で強く、下部で弱い偏った流れになる。(2)水平円管まわりの凍結では、初期水温が4°C以下では冷却管に沿う上向き流れで、氷は冷却管から上側に卵型に成長する。初期水温4°C以上では冷却初期に短時間冷却管に沿う強い下向き流れが生じる。時間の経過と共に管下側に小さな逆向きの流れが生じ、次第に発達して2つの方向の流れが共存する時期を経て、蓄熱槽の下側から温度成層化し、熱伝導支配の時期になる。この場合の氷形状は上下何れの方向にもほぼ偏りはみられない。空気泡吹き込みによる流れの付与は、初期における顕熱蓄熱の蓄熱割合を高めるので、短期特性には有効である。しかし、IPF10%を越す蓄熱利用では流れの蓄熱特性に対する寄与は小さい。水-氷間に介在する凍結潜熱を利用する氷蓄熱では、水の顕熱のみに頼る水蓄熱に比べて数倍も高い蓄熱密度を得ることが可能であるが、氷の成長あるいは融解を伴う蓄熱槽の入出熱特性は明らかでない。氷蓄熱では、蓄冷時(凍結)には氷層の形成・成長による伝熱抵抗の増大が生じる。また、融解時には放冷温度が水の最大密度点を含む領域にあることから、蓄熱水の流れに逆転が発生する。これら蓄熱特性に蓄るしく影響する基本因子を明らかにする研究の初年度として以下の成果を得た。蓄熱システムの要素技術として、槽内の基本的現象の数値シミュレイションと実験計測による解析を行ない。1)基本的な伝熱面形状として、垂直におかれた平面の伝熱面による蓄冷(凍結)では、氷の成長にしたがって流れ状況ならびに伝熱量が時間的に変化し、初期水温が水の最大密度点(4°C)以上の場合には自然対流の発達段階、逆向き流れが支配する段階、等温凍結の3つの時期に大別される。放冷時(融解)では加熱面温度が現象を支配し、流れの状態および融解面の形状について4つのパターンに大別できる。また伝熱面温度が8°Cのとき熱伝達率が最低になることが明らかになった。2)水平円管まわりの凍結では、水の最大密度が4°Cにあることに起因して、蓄熱層の下層から温度成層が生じる。空気泡の吹き込みによる強制流れを付加することによって初期伝熱量の増加ならびに水温度の均一化がはかれる。また、その方向と吹き込み量の制御によって氷形状を制御することが可能である。これらの成果を基として、a)蓄熱水を二次側の冷却水として用いる場合の蓄熱槽の動的入出熱特性および温度成層化条件について、b)氷蓄熱槽の種々の利用条件に対する特性解析の方法、について現在検討を行なっている。
フランス語の属詞動詞と存在・移動動詞研究

1.研究の第一段階として資料母体をつくることに努めた。まず、このために必要な研究環境を整えた。これにより学内LANを通じてinternetを使用することが可能になり、内外の研究機関から参考資料を入手することができるようになった。この方法でパリ第7大学言語学科から科学論文中の属詞動詞の用例を送付してもらい、カード化して分類し、研究の資料とすることができた。2.本年度は、研究課題「フランス語の属詞動詞構文と存在・移動動詞構文」のうち、主として属詞動詞devenirに注目し、この動詞と前置詞句との結合を記述、分析した。先行研究、文法書ではdevenirと前置詞句の結合はほとんど注意がはらわれていないが、新聞(le monde)、文学作品(discotext)のCD-Rom等に収録された使用例を見ていくことにより、この結合が不可能でないこと、また、これが可能になる条件の一部を明らかにすることができた。この研究の一部は96年9月ミュンヘン大学で開催された第15回ヨーロッパロマンス語比較文法・語彙コロキアムで"On attributiveconstructions:devenir+preposition"と題して発表し、出席者たちから今後の研究に有益なコメントを得ることができた。今後の課題はフランス語の他の属詞動詞について資料を整理、分類し、属詞動詞用法と存在・移動動詞用法の比較を進めること、前置詞の特性を検討することである。
短パルス放射光を用いた電場誘起原子ダイナミクスの時分割計測

高輝度短パルス放射光を利用した電場下の原子ダイナミクス精密計測技術を開発すると共に、その技術を用いて水晶などの交流電場下原子ダイナミクスを解明した。交流電場との共振により格子歪みを1万倍に増幅させることで、水晶振動子の高速かつ微小な原子の運動を追跡して観測することに成功した。水晶振動子の安定した圧電振動は、強固なSiO4四面体をつなぐSiーOーSi結合角の弾性的な変形と復元によって引き起こされることが分かった。本研究では、高輝度短パルス放射光を利用した電場下の原子ダイナミクスの精密計測技術を開発し、それを用いて実用的な圧電・誘電体材料および新規機能性材料の電場誘起原子ダイナミクスを解明する。26年度は、主に水晶の電場下の原子ダイナミクスの計測に取り組んだ。水晶は、固有の振動数で正確、安定に振動することから、様々な電子機器の振動子に広く用いられている。水晶の圧電歪に伴う構造変化は、これまで静電場下のX線回折によって調べられてきているが、その原子変位は極めて小さいために、十分な精度での結晶構造解析は達成されていない。また、静電場によって引き起こされる静的な原子変位に加えて、圧電振動中の水晶の高速な原子変位ダイナミクスを明らかにすることが望まれる。本研究では、水晶振動子に共振周波数の交流電場を印加するとともに、それと同期したSPring-8のシングルパルスX線を照射することで、共振状態の水晶振動子の時分割構造解析に成功した。シングルパルスX線と、水晶振動子に印加する交流電場間のタイミングを調整することにより、圧電振動中の水晶のX線回折パターンの時間変化を、SPring-8 BL02B1の湾曲型イメージングプレートで計測した。データ解析の結果、共振周波数の交流電場に対する格子歪は、静電場に対する格子歪の1万倍に達することが分かった。共振状態では格子歪が極端に大きくなるため、振動中の原子変位ダイナミクスを精度よく計測することができた。結晶構造解析の結果、共振状態での巨大な格子歪に対して、SiO4四面体は全く変形しないが、SiO4四面体をつなぐSi-O-Si角が弾性的に変化することが明らかとなった。本研究では、高輝度短パルス放射光を利用した電場下の原子ダイナミクスの精密計測技術を開発し、それを用いて実用的な圧電・強誘電体材料および新規機能性材料の電場誘起原子ダイナミクスを解明する。27年度は、主にリラクサー強誘電体の分極反転の構造ダイナミクス計測に取り組んだ。リラクサー強誘電体は、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3に代表される複合ペロブスカイト型化合物であり、その巨大な誘電率と巨大な圧電定数から、コンデンサー、振動子、アクチュエータなどの実用材料として広く産業応用されている。リラクサー強誘電体の優れた圧電性能は、常誘電の立方晶結晶中に発生した微小な分極ナノ領域に起源があるとされるが、微視的な誘電・圧電応答メカニズムについて完全な理解には至っていない。リラクサー強誘電体の交流電場下のドメイン配向や格子歪み、原子変位のダイナミクスを明らかにすることを目指して、短パルス放射光を用いた交流電場下の時分割X線回折実験を行なった。試料にはPb(Zn1/3Nb2/3)O3-4.5%PbTiO3 (PZN-4.5PT)単結晶を用いた。厚さ0.05 mmの単結晶試料に3 kHzの交流電場を主軸(c軸)に沿って印加すると共に、それと同期した短パルスX線を試料に照射し、X線回折パターンの時間変化を測定した。測定の結果、交流電場下の格子歪みの時間変化を追跡することに成功した。印加電場の大きさにほぼ比例する格子定数の時間変化が観測されたが、印加電場が抗電場を超えると分極反転に伴い格子定数は逆方向に連続的に変化し、およそ20μ秒程度で分極反転が完了する格子ダイナミクスが観測された。測定したX線回折データから今後結晶構造解析を進めることで、分極反転過程の原子ダイナミクスを明らかにしていく。本研究の目的は、高輝度短パルス放射光を利用した電場下の原子ダイナミクスの精密計測技術を開発し、それを用いて実用的な圧電・誘電体材料および新規機能性材料の電場誘起原子ダイナミクスを解明することである。電場によって誘起される構造変化はきわめて微小であるため、それを精度よく検出できるX線回折技術を構築することが、本研究の遂行にとって最大の課題である。26年度は、共振現象を利用することで、電場下の原子ダイナミクスを増幅し精度よく計測する手法を確立した。この手法を利用して、実用的な圧電材料である水晶振動子の原子ダイナミクスを計測することに成功している。

27年度は、この手法を応用・発展させることで、更なる研究成果が創出されると期待できる。以上のことから、本研究課題は、おおむね順調に進展していると言える。構造物性物理学26年度に開発した計測技術を応用・発展することで、下記の研究課題に取り組む。1.水晶以外の圧電振動子を測定対象として、圧電振動に伴う格子歪みと原子変位のダイナミクスを明らかにする。計測された各種圧電体の原子変位ダイナミクスを比較することで、圧電特性と構造的特徴との関連を解明する。2.強誘電体の分極反転に伴う原子変位ダイナミクスの解明を目指す。LiTaO3などの典型強誘電体に加え、リラクサーなどの応用上重要な強誘電体を測定対象として、分極反転に伴う強誘電ドメインの核形成・成長ダイナミクスを原子運動の視点から解明する。消耗品費が予定より少額で済んだため次年度使用額が生じたが、その額は少額であり、計画はおおむね順調に進展している。次年度の消耗品費に繰り越して使用する。
変異原性ヌクレオシドアナログによる原核・真核細胞内での複製エラー誘導の解析

変異原性デオキシヌクレオシドアナログ、dPは、DNA合成の際、グアニンともアデニンとも塩基対を形成する事によりGC->AT、およびAT->GC変異を誘発する。野生型大腸菌では、変異頻度は培地中に加えたdPの濃度に対し直線的に増加せず、ある濃度以上で変異頻度が急に増加し始めることがわかった。一方ミスマッチ修復欠損株では、変異頻度はdPの濃度に比例して増加し、頻度も野生株に比べ大きく増加した。このことから、ミスマッチ修復によりdPによる複製エラーが除去されていることが示された。また同時に高濃度のdPにより、ミスマッチ修復系が飽和したことも示唆された。修復系の飽和が起きていることは、野生株に野生型のmutl遺伝子を導入するとdPによる変異がさらに抑制されることで確かめた。また、高濃度のdPを作用させた際、高い頻度の突然変異とミスマッチ修復系の飽和により細胞が死に至る、error catastropheが起きているのではないかと考えている。ミスマッチ修復系がDNA中のdPを認識することは、精製したMutSたんぱく質がdPを含むオリゴヌクレオチドに特異的に結合することからも確かめた。また、酵母菌のDNA中にこのdPが存在した場合、どのような変異を引き起こすかも検討中である。このアナログのリボヌクレオシド体の作用を調べるため、Pのリボヌクレオシドトリリン酸体(rPTP)を合成し、そのエラー誘導能をレトロウイルスの増殖を模した系で調べた。その結果、逆転写+転写の過程でrPTPが高率でエラーを誘導することがわかった。P-ヌクレオシドのデオキシリボ体(dP)にチミジンホスホリラーゼを作用させたところ、予想された産物であるP-塩基の他に、未知の生成物が得られるという結果が得られた。この未知の物質の構造とその生成メカニズムについて、現在検討中である。また、DNAポリメラーゼの校正作用が変化したため、変異起きにくくなったアンチミューテーター株に対するdFの変異作用を、野生株に対する作用と比較した。その結果、野生株における変異原作用の方が数倍高かった。このことは細胞がdPの様に正確な塩基対形成ができないものを、ポリメラーゼの校正作用が排除している可能性を示している。酵母オリゴヌクレオチド形質転換の実験では、条件検討を今年度は行い、30ヌクレオチド以下の長さのもので十分形質転換が可能であることが示されたので、来年度アナログを組み込んだ実験を行う。P-ヌクレオシドのリボ体(rP)について、そのトリリン酸体について実験を行った。大腸菌RNAポリメラーゼを用いて取り込みを調べたところ、T3ファージ、あるいはT4ファージのRNAポリメラーゼと同様に、効率よくUTPまたはCTPの代りとして取り込まれることがわかった。このrPTPが細胞内に存在しても、デオキシ体にならない限り細胞には変異を起こさないが、レトロウイルスなどのRNAウイルスは変異すると考えられる。そこで、RNAポリメラーゼによるrPTPの取り込みとRT-PCRによる増幅を繰り返すモデル実験を行った。その結果、CからUへの変異が蓄積していくことが証明された。変異原性デオキシヌクレオシドアナログ、dPは、DNA合成の際、グアニンともアテニンとも塩基対を形成する事によりGC->AT、およびAT->GC変異を誘発する。修復系の飽和が起きていることは、野生株に野生型のmutL遺伝子を導入するとdPによる変異がさらに抑制されることで確かめた。

また、高濃度のdPを作用させた際、高い頻度の突然変異とミスマッチ修復系の飽和により細胞が死に至る、error catastropheが起きているのではないかと考えている。ミスマッチ修復系がDNA中のdPを認識することは、精製したMutSたんぱく質がdPを含むオリゴヌクレオチドに特異的に結合することからも確かめた。また、酵母菌のDNA中にこのdPが存在した場合、どのような変異を引き起こすかも検討中である。このアナログのリボヌクレオシド体の作用を調べるため、Pのリボヌクレオシドトリリン酸体(rPTP)を合成し、そのエラー誘導能をレトロウイルスの増殖を模した系で調べた。その結果、逆転写+転写の過程でrPTPが高率でエラーを誘導することがわかった。
足もとの空間に対する視覚情報処理が身体運動におよぼす影響

本研究の目的は、運動物体に対する視覚情報処理と観察者の身体運動の関係を実験的に調べることであり、大規模なバーチャル・リアリティ装置を用いた実験の前段階を持つという位置づけをもつものであった。身体運動のうち代表的なものは観察者の前後運動であり、この運動は網膜像の拡大や縮小を引き起こす。ここで重要なことは、観察者の前進と後退には頻度の非対称性があることであり、前進の方が圧倒的に多い。この非対称性に対応するような電気生理実験データも知られている。そのため拡大物体と縮小物体を用いた視覚探索の実験を行い、探索に対する反応時間を計測することにより、拡大と縮小の間に処理効率の非対称性が見られるかどうかを検討した。結果は次のようになった。1)拡大物体を縮小物体の中から探す条件の方が、縮小物体を拡大物体の中から探す条件よりも容易であった。すなわち探索非対称性が見られた。2)この非対称性は視野の周辺部でのみ見られ、偏心度7度以下の視野中心部では見られなかった。すなわち、視野中心部では拡大物体も縮小物体も、ともにひとめで見つけることができたが、視野周辺部では拡大物体はひとめで見つけられるが、縮小物体はひとめでは見つけられず、選択的注意を必要とするような探索様式であることが、反応時間データから示唆された。従来の運動視の研究が視覚系で閉じた情報処理様式を想定しているのに対し、この結果は、運動視にも身体運動の特性が影響することを示す。実験結果をまとめてPerception and Psychophysics誌に投稿し、現在審査中である。
芳香環ナノポケットを活用した生体活性分子の選択識別と機能変換

本研究の目的は、生体内のタンパク質ナノポケットが持つ魅力的な空間機能に発想を得て、フラスコ内で特異な空間機能を創出するため、“芳香環ナノポケット"を活用した生体活性分子の選択的な識別とその機能変換を達成することである。その戦略として、芳香環のみで囲まれた1ナノサイズの空間を有する水溶性の分子カプセルおよびチューブを利用する。研究の第1目標として、申請者が開発したこれらの芳香環ナノポケットを用い、水中で様々な生体関連分子の選択的な識別を達成する。第2目標では、ナノポケット内に取り込まれた生体分子の構造と物性を解明し、機能の変換を目指す。さらに第3目標では、酵素反応を模倣して、芳香環ナノポケットを反応場とした水中・室温での高活性な触媒機能を開拓する。これらを通じて、医療や材料分野での最先端分子技術となる独創的な人工空間機能を創出する。本年度は、芳香環に囲まれた疎水性ナノ空間が、水中、瞬時にかつ100%の収率で、親水性の乳酸オリゴマーを内包できることを見出した。また、分子レベルでの詳細なメカニズムの検証から、内包体は多点の分子間相互作用に基づく負のエンタルピー変化により、水中で安定化することが明らかになった。さらに、両親媒性のオリゴエチレンオキシドが水中・室温で、瞬時かつ定量的に、ナノカプセルと結合することを見出した。結合様式は基質の長さに依存し、約3 nmまでのひも状分子はカプセル内部に包み込まれ、それより長いひも状分子はカプセル骨格を貫いて結合した。詳細な熱量分析から、この前例のない貫通型ナノ構造体の形成は、カプセル内面とひも状分子の多点相互作用が駆動力と判明した。水中での芳香環ナノポケットと生体関連分子の相互作用を明らかにした。本年度は、芳香環ナノポケットが水中で、親水性の乳酸オリゴマーを内包できることを見出した。また、分子レベルでの詳細なメカニズムの検証から、内包体は多点の分子間相互作用に基づく負のエンタルピー変化により、水中で安定化することが明らかにした。さらに、両親媒性のオリゴエチレンオキシドが水中・室温で、芳香環ナノポケットと結合することを見出した。結合様式は基質の長さに依存し、約3 nmより長いひも状分子はカプセル骨格を貫いて結合した。詳細な熱量分析から、この前例のない貫通型ナノ構造体の形成メカニズムを解明した。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展している。次年度は、超微量で高活性な機能を持つ疎水性の生体分子のステロイドなどをターゲットにする。これらの生体活性分子は、わずかな立体構造や置換基の違いで全く異なる性質を示すことが知られている。これらの疎水性の生体分子に対して、配位結合性カプセルが提供する“芳香環ナノポケット"を活用して、水中で内包挙動を調査する。男性と女性ステロイドホルモンの混合物から、特定の性ホルモンを選択的に識別することに挑戦する。また、上記の選択的内包と蛍光センシング(蛍光性分子との内包の交換反応を利用)を組み合わせた応用研究も行う。さらに、上記の知見を基に、光機能性の生体π共役分子の不飽和脂肪酸やレチナール、β-カロチン、テルペノイドなどをターゲットに、人工ナノポケット内での構造と物性の変化を解明する。

結合様式は基質の長さに依存し、約3 nmより長いひも状分子はカプセル骨格を貫いて結合した。詳細な熱量分析から、この前例のない貫通型ナノ構造体の形成メカニズムを解明した。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展している。次年度は、超微量で高活性な機能を持つ疎水性の生体分子のステロイドなどをターゲットにする。これらの生体活性分子は、わずかな立体構造や置換基の違いで全く異なる性質を示すことが知られている。これらの疎水性の生体分子に対して、配位結合性カプセルが提供する“芳香環ナノポケット"を活用して、水中で内包挙動を調査する。男性と女性ステロイドホルモンの混合物から、特定の性ホルモンを選択的に識別することに挑戦する。また、上記の選択的内包と蛍光センシング(蛍光性分子との内包の交換反応を利用)を組み合わせた応用研究も行う。さらに、上記の知見を基に、光機能性の生体π共役分子の不飽和脂肪酸やレチナール、β-カロチン、テルペノイドなどをターゲットに、人工ナノポケット内での構造と物性の変化を解明する。
「インド民主主義」における包摂と排除―インド政治学とサバルタンの視座の比較―

本研究は、「インド民主主義」および「民主主義」について、1インド政治学の主流的見解、2サバルタン(被抑圧者)の視点を導入しようと試みるサバルタン・スタディーズ・グループによる見解、そして3サバルタンの立場に置かれているインドの先住部族民の見解を比較検討し、民主主義における<理論・制度の場>と<現場>との間に生じる齟齬について分析・考察を行う。これにより、制度上は「民主主義国」であるインドにおいて、ナクサライト運動などで顕著に示されるような社会経済的問題が実質的に解消されないシステムについて論じる。
DNAからみたモンゴロイド集団の起源と系統

モンゴロイドの子孫は今や環太平洋地帯の広い地域に分布し、さまざまな環境に適応している。モンゴロイドにおける先史時代の拡散を研究する際、重要な問題の1つとして最初のアメリカ人、つまり′′新世界への移住′′という問題がある。アメリカ先住民の祖先は東北アジアからベーリング海峡を越えてアメリカのさまざまな地域に分散して定住し、最終的に南アメリカの南端にまで達したということは疑う余地はない。しかし彼らがいつ、どのような遺伝的背景や文化をもってやってきたのかは未だ十分に解明されていない。16の地域集団(チリ、コロンビア、ブラジル、マヤ、アパッチ)から72人のアメリカ先住民について、ミトコンドリアDNAのノンコーデイング領域の塩基配列を決定し解析を行った。塩基配列はポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法をもちいて直接決定した。72人のアメリカ先住民の482塩基対の配列を比較したところ、43の異なるタイプの塩基配列が観察された。アメリカ先住民内での塩基多様性は1.29%と推定され、これはアフリカ人、ヨーロッパ人、アジア人を含めた全ヒト集団での1.44%という値よりいくらか小さかった。また系統樹による解析からは、アメリカ先住民の系統のほとんどが4つの大きな独立したクラスターに分類できることが分かった。各クラスターの人々は他のヒト集団ではほとんどみられない特別な多型部位を少なくとも2箇所共有しており、これは、アメリカ先住民が系統的にユニークな位置付けがされることを示している。アフリカ人、ヨーロッパ人、アジア人、アメリカ原住民の計193人の系統樹を作成すると、4つのアメリカ先住民のクラスターは独立して全体の中に分散していることが分かった。これらのクラスターの大部分はアメリカ先住民で構成されているがわずかに少数のアジア人も混じっていた。このことにより異なる4つの祖先集団がそれぞれ独立して新世界に移住したのだろうと推定した。さらに同一クラススターでアジア人とアメリカ先住民の系統が最初に交わる時間から、ベーリング海峡を渡った最初の移住が1万4千年から2万1千年前ごろに起こったものと推定した。またアメリカ先住民間で観察された塩基置換の特徴より、アメリカ先住民の祖先集団はきびしいボトルネックを受けたのでもなく、新世界に移住する際に集団サイズを急に拡げたのではなかったことが示唆されたモンゴロイドの子孫は今や環太平洋地帯の広い地域に分布し、さまざまな環境に適応している。またアメリカ先住民間で観察された塩基置換の特徴より、アメリカ先住民の祖先集団はきびしいボトルネックを受けたのでもなく、新世界に移住する際に集団サイズを急に拡げたのではなかったことが示唆された
ナノインデンテーションを応用したエナメル小柱の物理的特性の解明

エナメル質の大部分はエナメル小柱で構成されるため,エナメル質の物性評価にはエナメル小柱に限局したナノレベルの物性試験を行う必要がある.本研究の目的は,超微小な球状圧子を用いてエナメル小柱にナノインデンテーションを行いエナメル質の物性を応力ひずみ曲線で表すことである.トライボインデンターに直径0.5μmの球状圧子を用い,SPM観察下で,標準試料の溶融石英,未処理および35%過酸化水素で漂白(OB)処理したエナメルサンプルにそれぞれ準静的な物性試験を行った.平均接触面積に対する圧力とひずみから未処理およびOB処理したエナメルサンプルにおいて,明確な変曲点のある連続した応力ひずみ曲線が得られた.エナメル質の機械的特性を評価するには,エナメル質の構造の大部分を占めるエナメル小柱に限局したナノレベルの評価方法を行う必要がある.本研究の目的は,エナメル質の構造の大部分を占めるエナメル小柱にナノレベルの物性試験を行いエナメル質の物理学的指標を作成することである.健全な小臼歯からエナメル質を切り出し,エポキシ樹脂にて包埋したエナメル質を小柱方向と垂直に研磨剤を用いて0.05 umまで鏡面研磨しエナメルサンプルとした.また,均一材料である溶融石英を標準試料として用いた.走査型プローブ顕微鏡(SPM)オプションのナノインデンターにより,エナメル小柱に限局したナノインデンテーションが可能になる.本研究では,直径0.5umと1.0umの球状ダイアモンド圧子を用いてひずみを深さ方向に連続的に増加させることで,最大荷重10mNで応力ひずみ曲線を作成した.SPMに直径0.5umまたは1.0umの球状圧子を用いて,溶融石英表面およびエナメル小柱を走査型プローブ顕微鏡で観察しながら圧子接触深さの実測値hcおよびContact Stiffnessを算出した.溶融石英データに基づき球状圧子形状の校正を行い,得られた実測値と近似式の曲率が一致したことから,直径0.5umまたは1.0umの球状圧子の校正は正しく計算された.研究により得られたエナメル質の応力ひずみ曲線は比例限,弾性限が明らかである.荷重に対する接触面積の大きい直径1.0umの圧子で弾性領域を測定し,接触面積の小さい直径0.5umの圧子で塑性領域を測定したところ,直径0.5umおよび1.0umの球状圧子による接触面積が連続していることから,圧子の接触深さに対して連続したひずみが与えられていた.以上により,ナノインデンテーション法でパーシャルアンローディングを行うことで,エナメル質においてナノレベルで応力ひずみ曲線が適用できることが明らかになった.エナメル質の大部分はエナメル小柱で構成されるため,エナメル質の物理的特性を評価するには,エナメル小柱に限局したナノレベルの物性試験を行うことが必要である.これまでの研究では,トライボスコープ(Shimadzu)を用いて,荷重に対する接触面積の大きい直径1.0μmの球状圧子で弾性領域を測定し,接触面積の小さい直径0.5μmの球状圧子で塑性領域を測定して,両者の接触面積が連続したことからエナメル小柱の応力ひずみ曲線を求めていたが,トライボインデンター(Hysitron)に直径0.5μmまたは1.0μmの超微小な球状圧子を用いることにより,超低荷重でのインデントが可能になったことから,一つの圧子でナノレベルの準静的試験を行い,応力ひずみ曲線を得ることができた.0.5μmの球状圧子を用いてSPM観察下で溶融石英とエナメル小柱に,それぞれ最大荷重500μNおよび300μNでパーシャルアンローディングを行い,平均接触面積に対する圧力(Hardness)とひずみから応力ひずみ曲線を求めた.Radiusと接触面積からひずみを求めると溶融石英の応力ひずみ曲線が得られた.溶融石英の弾性係数の値から正確な応力ひずみ曲線が得られる接触深さを算出し,パーシャルアンローディングにより得られた溶融石英の応力ひずみ曲線図は連続した曲線を示したエナメルサンプルにおいても,球状圧子によるナノインデンテーション法により溶融石英の応力ひずみ曲線と同様の曲線を得ることができた.エナメル質の大部分はエナメル小柱で構成されるため,エナメル質の物理的特性を評価するには,エナメル小柱に限局したナノレベルの物性試験を行うことが必要である.本研究の目的は,超微小な球状圧子を用いたナノインデンテーション法により小柱間エナメルタンパクの影響を受けずにエナメル小柱にナノレベルの準静的試験を行い,エナメル質の物理学的特性を応力ひずみ曲線で表すことである.矯正治療により便宜抜去した健全な第三大臼歯をエポキシ樹脂にて包埋し,エナメル小柱の長軸方向と垂直に切断しエナメル質表面を0.05μmまで研磨した.トライボインデンターTi 950, Hysitron)に直径0.5μmの球状ダイヤモンド圧子を用い,標準試料として溶融石英サンプルで圧子の校正を行った.SPM観察下で溶融石英とエナメル小柱に,それぞれ最大荷重500μNおよび300μNでパーシャルアンローディングを行った.

同様にエナメルサンプルに35%過酸化水素とハロゲンランプを用いてオフィスホワイトニング(OB)処理を行い,300μNでパーシャルアンローディングを行った.求められた結果をナノインデンテーションデータ解析ソフトを用いて解析し,平均接触面積に対する圧力とひずみから応力ひずみ曲線を求めた.解析結果から溶融石英の応力ひずみ曲線図は連続した曲線を示した.未処理およびOB処理したエナメルサンプルにおいても,溶融石英と同様に連続した応力ひずみ曲線を得ることができた.球状圧子を用いたことでサンプル表面にナノスケールで連続したひずみが与えられた.本研究により得られたエナメル質の応力ひずみ曲線は変曲点が明らかであった.またOB処理によりエナメルサンプルの応力ひずみ曲線に変化がみられた.以上から,球状圧子を用いたナノインデンテーション法により,エナメル質においてナノレベルで応力ひずみ曲線が適用できることが明らかになった.エナメル質の大部分はエナメル小柱で構成されるため,エナメル質の物性評価にはエナメル小柱に限局したナノレベルの物性試験を行う必要がある.本研究の目的は,超微小な球状圧子を用いてエナメル小柱にナノインデンテーションを行いエナメル質の物性を応力ひずみ曲線で表すことである.トライボインデンターに直径0.5μmの球状圧子を用い,SPM観察下で,標準試料の溶融石英,未処理および35%過酸化水素で漂白(OB)処理したエナメルサンプルにそれぞれ準静的な物性試験を行った.平均接触面積に対する圧力とひずみから未処理およびOB処理したエナメルサンプルにおいて,明確な変曲点のある連続した応力ひずみ曲線が得られた.新規にトライボインデンターを測定機器として採用したところ,計画通りに測定を進めることができているため.歯科理工学エナメル質に35%過酸化水素を用いてホワイトニングを行った後,同様にエナメル小柱の物性の評価を行う.ほぼ計画通り行われている.トライボインデンターを利用したためトライボスコープに比べ作業効率が高く高精度の測定が可能となり,チップの消耗を防ぐことができチップの購入頻度を減らすことができたため.また,エナメル小柱の結晶構造の解析に2014年度末に導入したエックス線回折装置を用いることになり,解析にあたり2015年度に有料講習の受講や解析依頼の予定があるため.球状圧子を用いたナノインデンテーションによって求められたエナメル質の応力ひずみ曲線は,エナメル質と同等の物性を必要とする予防または修復材料開発の物理的指標となりうる.今後は,エナメル質に物理化学的な処理を行い機械的特性の変化を応力ひずみ曲線を用いて直接比較する.研究成果について学会発表を行う.2014年度末に設置されたエックス線回折装置の有料講習の受講および解析依頼に使用する.また,トライボインデンターの使用頻度の増加が予想されるため,チップの消耗頻度に応じてチップを購入する.消耗品など研究を進めるにあたり今後も購入予定があるため。ナノインデンテーションに必要なチップ、データ解析用PCおよびソフトウェア等の購入。また、サンプル作成に必要な機器、材料、観察用ルーペ等の購入を予定している。
Ｆａｎｏ多様体，　及びＣａｌａｂｉ－Ｙａｕ多様体の分類への変形理論的アプローチ

Q-Fano 3-foldの変形についていくつか結果が得られた.まずweak Q-Fano 3-foldの倉西空間が滑らかであることを証明した.これは京都大学での代数幾何学セミナーでの並河氏による質問への答えである.また,並河氏の97年の論文において, Fano 3-fold上のGorenstein特異点の評価に関する公式が与えられているが,それをnon-Gorensteinの場合に拡張する公式も示した.現在はNamikawa-Steenbrinkの論文に書かれてある別の特異点評価の公式を一般化し,それをまとめて投稿を行う予定である.これについて東大やKIASなど5箇所ほどで講演を行った.またCoughlan氏と行っているK3曲面上のアフィン錐についての研究に進展があり,一般のK3曲面上のアフィン錐の変形はK3曲面の変形から誘導されるもののみであることが示せた.この結果はarXivにてインターネット上で公開し,また雑誌に投稿も行った.これについてHannover大学や台湾大学など5カ所で講演を行った.Tasin氏との重み付き完全交差に関する共同研究ではいくつか進展が見られた.もう少しFano多様体上での結果を充実させ,投稿する予定である.Toric Fano多様体の倉西空間の計算はいくつか行ったものの,論文に至るまでの結果は得られていない.ひとまず重み付き射影空間のような単純な例から計算を行いたい.可約なCY多様体の変形についても特に進展は得られていないが, HK多様体の変形も含め今後進展させていきたい.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。
総合的に情報を管理する新しい看護情報収集管理システムの試験開発

1.病院情報システム、携帯型看護情報ターミナル、看護管理ステーション間の情報連携を行なうため、(1)看護記録に用いられる定型的表現と用語の整理、体系化の試み、コード化の試作、(2)患者別の看護計画立案とアクションリストの生成システム試作、(3)生成されたアクションリストの携帯型情報ターミナルへの取り込み機構の検討と試作、(4)看護管理ステーションに実装する電子リファレンスとしての内科教科書の試作と、連携方法の検討、を行なった。2.脳外科病棟で行われた評価実験によると、携帯型端末上のデータと管理システム、病院情報システム間の双方向のデータの同期整合性の確保が重要な課題であり、これは、現行の携帯型端末では実現しがたいことが判明した。その原因として(1)リアルタイムの同期化には、無線LANが必須である、(2)電源充電時間が長いため、その間に別の端末が利用できるだけの台数の代替機が必要である、(3)常時どの代替機を使用してもデータの同一性が保証されるためには、管理システム、病院情報システムから携帯端末へのリアルタイムデータ送信機能が必須である、などの必須条件があるにもかかわらず、これらの機能が市販の携帯端末には装備されていないからである。3.本研究の成果として、(1)全システム間の双方向リアルタイム通信機能が必須であることが判明した、(2)看護記録の電子化が必須であり、そのために必要となる定型表現の整理が行われた、(3)看護計画のための基本データモデルが作成された、(4)電子化された看護記録を電子的に交換するためのSGMLによる表現が検討され、DTDが開発された。1.看護情報の分析内科系、および外科系の各1診療科で、日常業務で収集、記録されている看護情報の種類、収集方法、記載方法、記載後の利用方法、伝達方法、情報の有効性、有効期間などを分析し、システム試験開発の基礎資料とした。2.看護情報管理ステーションの試験開発(研究分担者:大江、小島、小山)看護日誌や温度板といった従来の記録形態が持つ基本機能に加えて、病院情報システムが持つ各種診療情報(検査結果や指示内容など)を同じ画面に体系的、統合的に提示でき、患者についての看護情報が、その端末を見るだけで把握できるような情報管理表示系端末を試作中である。これは、ナ-スステーションで複数の看護婦が同時に情報の把握が可能なような形態を持ったワークステーションを、大型の液晶カラー表示パネル、タッチスクリーン、ワークステーションを組み合せた専用のハードウエアとして開発し、ナ-スステーションの机のひとつといったイメージで使用できるよう試作している看護携帯端末のソフト開発上記分析に基づいて、携帯端末のソフトウエアを開発中で、ベッドサイドでの体温、脈拍、尿量などのペン入力が試作された。1.病院側が電子機器を使用することに対する患者の一般的な傾向を調査することも必要であるという見地から、当初の計画にはふくまれていなかったが、東大病院外来における患者呼び出しカードシステムに対する患者アンケート調査を95年7月に実施した。このけっか、80%以上の患者が好意的な感想をもっていることがわかった。2.当初計画通り、携帯型看護情報ターミナル、および電子温度板システムを試験開発し、実際に、東大病院脳外科病棟で1カ月半にわたって、運用評価実験を行った。入力時刻と観察時刻のずれをどのように入力するか、携帯端末からの情報転送手順の合理化の必要性、予定していない情報項目のデータ入力をおこなう必要性などが明らかになり、システムの修正の必要が明らかになった。3.標準看護計画の作成と、標準看護計画から個別看護計画をたてるシステムの必要性があきらかになり、標準看護計画の標準的構造分析を行った。その結果に基づいて、看護計画立案システムの基本設計とプロトタイプ開発を行った。4.電子化された看護記録システムのありかたを研究し、それにもとづいた電子看護記録ブラウザを試作した。さらに、これを実際に20人の看護師に紙の記録と比べて優劣があるかどうかを評価し分析した。

その結果、有意に電子化看護記録の優位性が明らかとなった。1.病院情報システム、携帯型看護情報ターミナル、看護管理ステーション間の情報連携を行うため、(1)看護記録に用いられる定型的表現と用語の整理と体系化、コード化の試作、(2)患者別の看護計画立案とアクションリストの生成システムの試作、(3)生成されたアクションリストの携帯型情報ターミナルへの取り込み機構の検討、試作(4)看護管理ステーションに実装する電子リファレンスとしての内科教科書の試作、を行った。2.2年度目に行われた脳神経外科病棟での評価実験にもとづき、携帯型端末ソフトの改良を行った。管理システム、病院情報システム、携帯ターミナル間でのタイムラグのないデータ同期化が最大の課題であり、PHSなどの無線LANの技術を導入しない限り根本的な問題は解決できないことが示唆された。3.本研究によるシステムの試験開発と運用を通じて、以下の事項が達成された。(1)携帯型看護情報ターミナルに必要不可欠な機能として、看護計画にもとづくアクションリストとチェック項目の表示と入力支援、全システム間でのデータの同期更新があることが判明した。(2)看護管理ステーション自体の分散配置が不可欠であることが判明した。(3)看護記録との連動が必要不可欠であり、そのためには電子化看護記録のためのユーザーインタフェイス向上のため、定型表現の整理とコード化が試作され有用であることが判明した。(4)看護計画作成のための基本データモデルが作成された。(5)電子化された看護記録を電子的に共有するための表現形としてSGMLによる表現を提案し、DTDが作成された。
クロマチンリモデリング因子によるニンジン表皮細胞の胚化制御機構の研究

前年度までの研究で、ニンジン表皮細胞からの直接不定胚形成過程において、クロマチンリモデリング因子SWICA1が脱分化過程に働く可能性を示してきた。また、ジベレリン(GA)合成に関わる遺伝子の発現パターンが、不定胚形成率の異なる品種で大きく違っていることを見出した。本年度はこれらの結果を受けて、体細胞から胚的な細胞への転換に際してGAとSWICA1が果たす役割について明らかにすることを試みた。まず、GA生合成酵素遺伝子とクロマチンリモデリング遺伝子SWICA1の発現パターンを詳細に比較し、胚形成過程におけるGA量の変動および活性型GA、不活性型GAの割合を間接的に予想した。胚形成率の高い紅芯五寸人参では、培養前の状態でGA3oxの発現が高く、オーキシンによる胚形成誘導後に一旦低下し、胚が形成されるとともに再び上昇する。逆にGA2oxはオーキシン処理により発現が高くなる。また、以前の実験結果から、オーキシン処理後にGAを加えて培養すると胚形成率が低下するという結果を得ている。これらのことから、通常分化した表皮細胞では活性型GAが胚化を抑制しており、オーキシン処理によりGAが不活性化されて脱分化が起こると考えられる。そしてホルモンを含まない培地に移植することによって再び活性型GAの割合が増え、形成された胚の表皮細胞の維持に働くと考えられる。一方、胚形成率が低い札幌太人参は、胚形成誘導処理後GA3oxの発現が消失し、GA2oxの発現が高くなっている。この結果、GAが不活性化され続けるために、胚としての形態形成を始めることができずに、脱分化状態が続くのではないかと考えられる。SWICA1遺伝子の発現は、胚形成率の高い紅芯五寸では胚形成誘導処理後に高まったが、胚形成が始まるとほとんど発現しなくなる。一方、胚形成率の低いSWICA1では、胚形成誘導処理後恒常的に高い発現レベルを維持していた。このことから、オーキシンによる胚形成誘導処理は、活性型ジベレリン合成量の低下を引き起こし、それに応答してSWICA1がクロマチンリモデリングを行うことにより脱分化と胚形成能の獲得が起こり、その後胚形成が起こっていることが考えられる。本研究ではまずニンジンからクロマチンの修飾に関わる遺伝子SWICA1、SWICA2、DcHAT1、DcMET1をクローニングした。さらに、表皮細胞からの直接胚化過程における遺伝子発現パターンを解析した結果、SWICA1、SWICA2が胚化誘導処理中に発現し始め、胚の形態形成が始まるまで発現しつづけた。SWICA1のmRNAの局在パターンは最初維管束領域に見られるが、徐々に外側のあらたに分裂した細胞や、表皮細胞から分化転換し、活発に細胞分裂を始めた胚形成前駆細胞に発現する事がわかった。このことから、SWICA1、SWICA2は、一旦分化した細胞が脱分化し多分化的な能力を獲得する段階に関与するのではないかと考えられる。また、SWICA1はジベレリン合成を阻害し、胚から二次胚を形成するようなホルモン条件下で過剰に発現する事から、通常の発生において一旦分化した細胞ではその発現がジベレリンによって抑制されており、胚化しないように制御されていると考えられる。2,4-Dによる表皮細胞の胚化は、ジベレリンによる抑圧から解除がおこり、SWICA1をエクトピックに発現させ、SWICA1のクロマチンリモデリングにより胚形成関連遺伝子の転写が活性化するような機構によるのではないかと考えている。さらに、DNAメチル化酵素DcMET1を単離し発現を調べた結果、2,4-Dによる胚化誘導の後、ホルモンを含まない培地に移されてから発現が始まり、胚の形態形成が始まる前まで発現していた。また、ちょうどDcMET1が発現する時期に脱メチル化剤アザシチジンを与えると胚形成が強く阻害されたが、2,4-Dによる胚化誘導処理時に与えた場合効果がなかった。これらの結果を考えあわせると、2,4-D処理直後の時期におけるDNAのメチル化が体細胞の脱分化から胚形成への発達の方向付けに重要な役割を果たしているのではないかと考えられる。前年度までの研究によって、ニンジン表皮細胞からの直接不定胚形成過程において、クロマチンリモデリング因子をコードするSWICA1遺伝子が、表皮細胞の脱分化から胚形成能の獲得段階に働く可能性が示されてきた。また、DNAメチル化が胚形成能の獲得過程に関わることも明らかになってきた。そして、これらクロマチンの修飾は、植物ホルモンであるジベレリンの制御のもとに働いていることを明らかにしてきた。これらのことから、私はジベレリンの作用によってクロマチン構造の再編が引き起こされることが、植物細胞の脱分化および再分化に重要なのではないかと仮定した。本年度はこの仮説をさらに確かめるために、胚形成能力の異なるニンジン品種の比較研究を行った。まず、胚形成が起こりやすい紅芯五寸、および胚形成が起こりにくい札幌太のニンジン品種を用い、植物ホルモンに対する応答、生合成の違い、胚形成関連遺伝子発現の品種間差を調べた。胚化誘導処理に用いられるオーキシンに対しては、その応答に違いは見られなかったが、胚化に伴うクロマチン関連遺伝子の制御を行うジベレリンに対しては、その応答に大きな違いが観察された。また、胚形成が起こりやすい紅芯五寸では、活性型ジベレリン合成酵素遺伝子DcGA3oxが札幌太と比べて著しく高く発現することがわかった。胚形成時に発現するLEC1ホモログやホメオボックス遺伝子CHBsも、紅芯五寸でより高く発現していた。

一方、ディファレンシャルディスプレー法によって、その発現に品種差がある遺伝子を単離し、解析を行ったところ、胚形成が起こりにくい札幌太では、ジーンサイレンシングに関わるRNaseIIIをコードするDicerのホモログ(DcDCL1)が高く発現していることが明らかになった。これらのことから、活性型ジベレリン量の調節やDcDCL1によるジーンサイレンシングを介した遺伝子発現調節が体細胞の胚化に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。前年度までの研究で、ニンジン表皮細胞からの直接不定胚形成過程において、クロマチンリモデリング因子SWICA1が脱分化過程に働く可能性を示してきた。また、ジベレリン(GA)合成に関わる遺伝子の発現パターンが、不定胚形成率の異なる品種で大きく違っていることを見出した。本年度はこれらの結果を受けて、体細胞から胚的な細胞への転換に際してGAとSWICA1が果たす役割について明らかにすることを試みた。まず、GA生合成酵素遺伝子とクロマチンリモデリング遺伝子SWICA1の発現パターンを詳細に比較し、胚形成過程におけるGA量の変動および活性型GA、不活性型GAの割合を間接的に予想した。胚形成率の高い紅芯五寸人参では、培養前の状態でGA3oxの発現が高く、オーキシンによる胚形成誘導後に一旦低下し、胚が形成されるとともに再び上昇する。逆にGA2oxはオーキシン処理により発現が高くなる。また、以前の実験結果から、オーキシン処理後にGAを加えて培養すると胚形成率が低下するという結果を得ている。これらのことから、通常分化した表皮細胞では活性型GAが胚化を抑制しており、オーキシン処理によりGAが不活性化されて脱分化が起こると考えられる。そしてホルモンを含まない培地に移植することによって再び活性型GAの割合が増え、形成された胚の表皮細胞の維持に働くと考えられる。一方、胚形成率が低い札幌太人参は、胚形成誘導処理後GA3oxの発現が消失し、GA2oxの発現が高くなっている。この結果、GAが不活性化され続けるために、胚としての形態形成を始めることができずに、脱分化状態が続くのではないかと考えられる。SWICA1遺伝子の発現は、胚形成率の高い紅芯五寸では胚形成誘導処理後に高まったが、胚形成が始まるとほとんど発現しなくなる。一方、胚形成率の低いSWICA1では、胚形成誘導処理後恒常的に高い発現レベルを維持していた。このことから、オーキシンによる胚形成誘導処理は、活性型ジベレリン合成量の低下を引き起こし、それに応答してSWICA1がクロマチンリモデリングを行うことにより脱分化と胚形成能の獲得が起こり、その後胚形成が起こっていることが考えられる。
プラスチック光ファイバ中のラマン散乱光の特性解明とその光デバイス応用

本年度は、はじめにプラスチック光ファイバ中(POF)のラマン散乱を用いた各種光ファイバデバイスを開発するにあたり、キーデバイスとなる大歪みの印加により超延伸したPOFを作製し、そのPOF中のブリルアン散乱の歪み依存性の解明を行った。POFの冶具を工夫することで、従来は60%しか印加できなかった歪みを約100%程度印加することに成功した。これにより、コア径を約2分の1にした。また、ブリルアン散乱光の周波数シフトの歪依存性が16.6 MHz/%となることを解明した。これは、超延伸を行う前の1/7.3倍である。次に、光ファイバデバイスの作製時に問題となる光ファイバの設置状態を定量化可能な高精細3D光スキャナの開発とその改良を行った。振幅変調と集光系を組み合わせることで空間分解20 umを達成した、さらに出射光に10GHzの高速偏波スクランブリングを施すことで、信号対雑音比が対象物表面の状態(微細な溝等)に依存しないことを実証した。最後に、光ファイバの非線形現象の新たな応用分野を開拓すべく、光ファイバ中のブリルアン散乱光を用いた楽器を提案した。傾斜利用型分布測定技術を適用した時に出力される波形を音に変換して出力することで、音程・音色・音圧を自在に変更することが可能であることを示した。これは、従来、電気信号の加工を諸原理とする従来のシンセサイザーを光信号の加工を諸原理とするものに昇華できることを意味し、人類の文化的進歩に貢献すると考えらえる。これらの情報は、POF中のラマン散乱光を活用するにあたり有意義である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。プラスチック光ファイバ(POF)中の高非線形散乱光(ブリルアン散乱光・ラマン散乱光)の特性解明とその光デバイス応用に向けて、以下の研究成果を報告した。はじめに、シリカ単一モードファイバ(SMF)とPOFの結合法の確立に向けて超音波の照射条件(周波数・押し当て力・圧力印加時間)によるPOFの変化を定量化した。これは、POFとシリカSMFの融着への応用可能性がある。次に、POFを用いたブリルアンレーザの作製に向けて、POFのブリルアン散乱スペクトルの基礎特性である水分依存性を超音波を用いて推定した。ポリメチルメタクリレートで構成されたPOFを24時間、80°Cの温水に浸すことでブリルアン周波数シフト量が500 MHz変化することを明らかにした。これは、新たな周波数チューニング手法への応用可能性がある。そして、マルチモード性があるPOFを用いたブリルアンレーザー構成時にノイズとなるモード間干渉現象の外部環境(温度・ひずみ)依存性を調査し、ファイバレーザー構成にほとんど依存しないことを明らかにした。これは、POFブリルアンレーザー作製時のレーザー品質の向上に貢献する。さらに、申請書に記載していない新たな発展研究として音響波導波型ブリルアン散乱光を用いたブリルアンレーザーについても検討した。特に従来研究されていなかったシリカSMF中の光ファイバの外部物質の音響インピーダンスによって、ブリルアン散乱光のスペクトルの線幅が変化することを明らかにした。これは、ファイバ側面の物質を変更することで自由に線幅を変更できることを意味する。さらに、コア径の小さな高非線形ファイバを使用した場合、温度依存性がファイバの中で最も大きく(168 kHz/K)、温度によるスペクトルチューニングが望めることが分かった。今後、POF中のGAWBSを観測した後、これらの特性を踏まえてレーザー応用を行う。私は、プラスチック光ファイバ(POF)中の高非線形散乱光(ブリルアン散乱光・ラマン散乱光)の特性解明とその光デバイス応用に向けて、以下の研究成果を報告した。はじめに、シリカ単一モードファイバ(SMF)とPOFの結合法の確立に向けて超音波の照射条件によるPOFの変化を定量化した。そして、マルチモード性があるPOFを用いたブリルアンレーザー構成時にノイズとなるモード間干渉現象の外部環境(温度・ひずみ)依存性がファイバレーザー構成にほとんど依存しないことを明らかにした。さらに、音響波導波型ブリルアン散乱光を用いたブリルアンレーザーについても検討した。これらの成果は、本テーマの遂行に十分寄与するものである。今年度の方針として、ポリマー光ファイバ(POF)中の前方ブリルアン散乱光(FBS)の観測とそのセンシング応用についての検討を掲げた。POF中のFBSの観測において、まずFBS自体の特性が未解明点があるため、これを低損失で散乱信号の観測が容易なガラス光ファイバを用いて解明した。3つの点からその解明研究を行った。一つ目は、被覆を除去したマルチコア光ファイバ中のセンターコア中のFBSとサイドコア中のFBSを初観測し、その特性解明を行った。この結果は、今後のポリマーで構成されたマルチコア光ファイバ中の非線形現象解明の礎となる。

二つ目は、光ファイバの一部の被覆除去によるFBSスペクトルの線幅制御方法の解明である。被覆の除去量により線幅の制御可能であることを示した。これは、将来、FSBを用いたファイバレーザーの制御方法として便利である。三つ目は、光ファイバ中の後方誘導ブリルアン散乱光(BSBS)をシードとして用いた多段前方ブリルアン散乱光(CFBS)の観測とセンシング特性解明である。従来、CFBSを発生させるには、同方向からポンプ光とプローブ光を入射する必要があった。この手法であると分布測定手法の適応が困難である。我々は、ポンプ光とプローブ光を対向伝搬させることでCFBSを発生させる手法を提案し、実証した。CFBSはFBSよりも信号対雑音比が大きく、ファイバレーザーや光ファイバセンシングに適する。また、CFBSと光相関領域法を用いて従来不可能であった“音響インピーダンスの分布測定"も実証した。これは、光ファイバ分布センシングに新たな測定物理量を追加を示す非常に重要な結果である。さらに、東京工業大学の中村健太郎教授との共同研究により、POFのブリルアン散乱光スペクトルの圧力依存性を解明した。これは、POFを用いたブリルアンファイバレーザーの中心周波数設定(BFSの変化に依存)に貢献する。光ファイバ中の前方ブリルアン散乱光(FBS)自体の特性が未解明点があるため、これを低損失で散乱信号の観測が容易なガラス光ファイバを用いて解明した。3つの点からその解明した。一つ目は、被覆を除去したマルチコア光ファイバ中のセンターコア中のFBSとサイドコア中のFBSを初観測し、その特性解明を行った。これらのスペクトルの差は、マルチコアファイバのサイドコア位置の非対称性に起因する。この結果は、今後のポリマーで構成されたマルチコア光ファイバ中の非線形現象解明の礎となる。光ファイバには通常ポリマー被覆が施されている。この被覆は径方向の音響波を減衰させFBSのスペクトルを広げる。そこで、我々は、光ファイバの円周上の被覆の一部を除去し、FBSスペクトルの線幅を測定した。線幅は、除去した被覆の中心からの角度に比例する。これは、被覆の除去量により制御可能であることを示す。また、“音響インピーダンスの分布測定"も実証した。さらに、ポリマー光ファイバ(POF)中のブリルアン散乱光スペクトルの圧力依存性を解明した。これらの基礎的な成果は、今後POFを用いた光デバイス開発に飛躍的な進歩をもたらすことが期待される。