hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分離濃縮機能とセンシング機能をもつ透明フィルムの開発

2年間の研究の成果として,可塑化ポリマ-フィルムの抽出特性の解明,および高感度簡易センシング法(肉眼識別,吸光光度法,蛍光光度法)の開発について,各々当初の目的を達成し,新しい微量計測方式を確立したさらに,フィルム中に含まれる可塑剤系溶媒の抽出特性と,従来の抽出溶媒とは大きく異なる物性(不揮発性,水に対する難溶性等)に着目し,これをフィルム(固相),液状,およびその中間的物性にわたる広範な形態で用いる系統的研究への新展開を開始した。成果の具体的内容は以下のとおりである.1.PVCフィルムを用いる分離濃縮・センシング法の開発可塑剤フタル酸ジーnーオクチル(DOP)の含有量2030%透明PVCフィルムは,高感度比色定量法(肉眼識別,吸光光度法)および蛍光光度法のための分離濃縮媒体として有用である。その抽出選沢性に関しては,第2相である可塑剤の抽出特性と目的化学種の水溶制とが支配因子である.本法に適合する試薬系の探索を行い,(1)色素対イオンを用いる混色カラ-システム,(2)キレ-ト単色系によるブランクを排除した吸光法,および(3)蛍光法へ各々応用を試みた.この中(2)についてはネオプロインを用いる微量銅のフィルム抽出吸光光度法の確立を行った.さらに,抽出速度に対する界面通過の規制,および抽出種のフィルム中における深度分布についても検討を加えた.2.新しい分離濃縮媒体としてのポリマ-含有塑剤系溶媒の開発可塑剤系溶媒に少量のポリマ-を含有させた媒体(例.DOP 70%以上ーPVC)では,固体類似の形状保存性と液体類似の抽出速度を付与できることを見出した.3.一滴溶媒濃縮法の開発可塑剤系溶媒の不揮発性を利用して,従来の有機溶媒相を微少量へ高倍率濃縮する方法を開発した.いずれも分離濃縮・センシングの新手法を与えることが期待できる.2年間の研究の成果として,可塑化ポリマ-フィルムの抽出特性の解明,および高感度簡易センシング法(肉眼識別,吸光光度法,蛍光光度法)の開発について,各々当初の目的を達成し,新しい微量計測方式を確立したさらに,フィルム中に含まれる可塑剤系溶媒の抽出特性と,従来の抽出溶媒とは大きく異なる物性(不揮発性,水に対する難溶性等)に着目し,これをフィルム(固相),液状,およびその中間的物性にわたる広範な形態で用いる系統的研究への新展開を開始した。その抽出選沢性に関しては,第2相である可塑剤の抽出特性と目的化学種の水溶制とが支配因子である.本法に適合する試薬系の探索を行い,(1)色素対イオンを用いる混色カラ-システム,(2)キレ-ト単色系によるブランクを排除した吸光法,および(3)蛍光法へ各々応用を試みた.この中(2)についてはネオプロインを用いる微量銅のフィルム抽出吸光光度法の確立を行った.さらに,抽出速度に対する界面通過の規制,および抽出種のフィルム中における深度分布についても検討を加えた.2.新しい分離濃縮媒体としてのポリマ-含有塑剤系溶媒の開発可塑剤系溶媒に少量のポリマ-を含有させた媒体(例.DOP 70%以上ーPVC)では,固体類似の形状保存性と液体類似の抽出速度を付与できることを見出した.3.一滴溶媒濃縮法の開発可塑剤系溶媒の不揮発性を利用して,従来の有機溶媒相を微少量へ高倍率濃縮する方法を開発した.いずれも分離濃縮・センシングの新手法を与えることが期待できる.透明ポリマ-によって固体化された可塑剤を従来の抽出溶媒の代わりに用いる、分離濃縮機能とセンシング機能を合わせもつ透明フィルムシステムの開発を行い、本年度は以下の研究成果を得た。1.抽出特性の解明金属錯体のイオン対分配方式によって金属イオンの簡易高感度定量法(ppbレベル)へ適用されたポリ塩化ビニル(PVC)-可塑剤系について、抽出媒体としての特性の解明を試み、次の点を明らかにした。(1)各種のアルキルスルホン酸イオンおよび色素対カチオンを用いて分配挙動に関する検討を行った結果、イオン対のフィルムへの分配機構は通常の溶媒抽出の場合と同様であることがわかった。(2)各種の試薬系における抽出選択性については、可塑剤の抽出適合性に加えて、目的化学種の水への溶解度が重要な因子となる。(3)色素対カチオンを用いるイオン対吸着フィルム比色法においてブランク値を与える成分(色素対カチオン)の分配は、溶媒抽出の場合とは異なり、PVCの有するアニオンサイトへのイオン交換機構による。2.ミセルの効果非イオン性界面活性剤の共存によって、水に難溶の目的化学種を可溶化してフィルム相へ分配を支援させることができる(例、2,2'-ジヒドロキシアゾベンゼンのフィルム抽出におけるPONPE-20の効果).すなわち、水-ミセル-フィルムの3相系の設計が、本法を種々の化学種へと適用を拡張する際に重要な手法となることが判明した。3.蛍光測定媒体としての可能性

クリスタルバイオレットがフィルムへ抽出されると発蛍光性をもつことから、PVC-可塑剤系が新しい蛍光媒体として有用であることがわかった。超微量(f mol)レベルの希土類元素の時間分解蛍光法についても検討中である。4.定量法の拡張本法をフッ素及び陰イオン性界面活性剤の定量へ適用した。さらに、本法の除タンパク機能に着目して血清中の生体関連物質への応用に関する研究を進めている。透明ポリマ-によって固体化された可塑剤を従来の抽出溶媒の代わりに用いて,分離濃縮とセンシングのための高機能簡易システムの開発研究を行い,本年度は以下の成果を得た.<1.可塑化PVCファルムの抽出特性の解明>___ー目的化学種の拡張を進め,可塑剤の低誘電率溶媒としての特性が抽出選択性を支配することを知った.また,フィルム抽出においては,液々系と異なり界面通過速度が遅いために,目的化学種の水に対する溶解度が抽出選択性の二次的要因として重要であることを見出した.即ち,高抽出率を確保するためには,(1)ある程度の水溶性と親油(可塑剤)性とを合わせ持つ化学種を探索する方向,および(2)ミセル可溶化を利用するシステム(昨年度までに既に開発),の二つのアプロ-チがある.<2.測光用媒体としての特性の解明>___ーPVCフィルムが蛍光・吸光法ともに400nm以上の測光に適し,錯体の単色系,色素対イオンを用いる混色系,および蛍光法の各システムへ応用できることを明らかにした.また,各種の抽出化学種について検討した結果,フィルム中で数十nmにおよび大きなスペクトルシフトをきたす事例が見出された.<3.微量銅のイオン対吸着フィルム比色法の開発>___ー1,2の知見に基づき,銅の特異的試薬であり水溶性の高いネオクプロインを用いて,高感度かつ簡易な微量銅の分離濃縮ーセンシング法を開発した.肉眼で4×10^<-7>mol dm^<-3>の銅を検知できる.<4.一滴溶媒濃縮法への展開>___ーフィルム媒体における可塑剤の機能を追求する研究の中から,その抽出特性と不揮発制に着目して有機溶媒相を微少量の可塑剤系溶媒へ高倍率濃縮(3万倍)する手法を開発した.
マカクを用いたガンマヘルペスウイルス関与リンパ腫モデル作成の基礎研究

過去に死亡したニホンザルとタイワンザルの血液試料を用いてガンマヘルペスウイルス(γHV)感染状況の把握を行うと同時に同一個体のホルマリン液漬標本の病理学的検索によるリンパ腫発生状況の把握を行った。その結果、sEBV感染個体数に比して腫瘍発生例数が低いことが確認された。また、sEBV関与NK/Tリンパ腫のニホンザル1例とその可能性のあるタイワンザルの1症例を発見した。今回の研究によって両種がヒトγHV関与リンパ腫モデルの作出に適していることが明らかになった。本研究の目的はニホンザルを中心としたマカクのリンパ腫発症におけるサルガンマヘルペスウイルス関与の実態を明らかにし、マカクを用いたヒトガンマヘルペスウイルス(γHV)関与リンパ腫モデル作出を検討することである。本研究の特色は、前癌状態腫瘍細胞検索にリンパ節ではなく肝臓を中心に行うところである。ヒトEBV関与リンパ腫では、リンパ節腫大という典型的症状が無くても肝臓に腫瘍細胞の集ぞくが見られるが、サルでこの点に着目して行われた研究は皆無であった。既にsEBV陽性Tリンパ腫を発見しているので、無症状あるいは前癌病変状態個体を見つけだせる可能性が高い。1.本年度は、先ず、霊長類研究所に保存してある過去の剖検例から得られたホルマリン固定標本のなかで、本研究で検索対象となるリンパ腫関連標本の候補リストを作成した。それらの候補から、数個体を選別し、分子解析の条件検索をおこなった。本計画では、第一にマカクlymphocryptoγヘルペスウイルス(LCV)の感染の有無、さらに感染個体でのウイルス発現を確認することが必要である。そこで、感染の有無にはIR1対応領域を、発現の有無には感染状態で常に発現しているEBER対応領域を指標とした。それらの検出には、データベースに公表されているアカゲザルLCVゲノムの塩基配列をもとにプライマーを設計し、通常PCR法、RT-PCR法を用いることとした。フォルマリン固定標本では、核酸の断片化が起こっており、核酸抽出法の検討と、通常より短い核酸増幅条件の最適化をおこない、標本よりDNA及びRNAの抽出をおこなった。2.インドネシアボゴール農科大学霊長類センターにおいて、飼育下のブタオザルでのリンパ腫症例について、保存されているホルマリン液漬標本および組織標本を用いて現地で予備調査を行った。その結果、γHV関与のリンパ腫ではない可能性が示唆された。1.本年度も昨年度に引き続き、霊長類研究所に保存してある過去の剖検例のホルマリン固定標本のなかで、更に数個体を選別し、分子解析をおこなった。2.本年度は、一部の固定標本を業者に依頼して組織検索に重点を置いた。しかし、それらの標本中には期待していた肝臓における腫瘍細胞集ぞく状況を見いだすには到らなかった。代わりに、今年度中に悪性貧血により敗血症を起こし殺処分したニホンザル個体において、腋窩および鼡径リンパ節の腫大や脾腫などの所見と組織学的検索から肝臓に腫瘍細胞の集ぞく像を認めた。これらはγHV関与リンパ腫を示唆する所見である。更に腫瘍細胞の免疫組織学的検索を行ったところ、T細胞マーカーであるCD3に陽性,B細胞マーカーであるCD20およびCD79aに陰性を示したことから,T細胞由来と考えられた。本症例におけるEBV関与の有無について更なる検討を行っている。3.本年度は、台北動物園のJason Chin氏との共同研究として、台北動物園のタイワンザルの検索を予定している。本研究の目的はニホンザルを中心としたマカクのリンパ腫発症におけるサルガンマヘルペスウイルス関与の実態を明らかにし、マカクを用いたヒトガンマヘルペスウイルス(γHV)関与リンパ腫モデルを作出することである。具体的には、ニホンザルとタイワンザルを対象として、過去に死亡した個体の血液試料及びホルマリン液漬標本を対象とし、血液試料を用いてγHV感染状況の把握を行うと同時にホルマリン液漬標本の病理学的検索によるリンパ腫発生状況の把握を行った。

平成2022年度において京都大学霊長類研究所に保管されているニホンザル及びタイワンザルのサンプルについて検索を行った。その過程で、sEBV関与によるTリンパ腫の可能性が高いニホンザルとタイワンザルの症例をそれぞれ1例ずつ発見し確認作業をしている。その中で、ニホンザルについては論文として投稿中である。同一個体について病理液漬標本と血液を用いてサーベイしたところ、sEBV感染個体数に比して腫瘍発生例数が低いことが確認された。平成23年度には、タイワンザルについて台湾の台北動物園および屏東科技大学野生動物レスキューセンターに飼育されている個体の血液試料を対象に調査したところ、sEBVの再活性化を示唆するデータが得られた。これらの結果はタイワンザルがニホンザル同様にγHV関与リンパ腫発症の可能性が高いことを示唆しており、今回の研究によって両種がヒトガンマヘルペスウイルス(γHV)関与リンパ腫モデルの作出に適していることが明らかになった。また、申請者の研究所で発生したサルレトロウイルス(SRV)によるニホンザルの血小板減少症を考えると、同じマカクでも種が異なれば発現型(発症型)も変化する可能性があり、更なる詳細な検索が必要である。
新規リン脂質定量分析法を用いた動脈硬化性冠動脈疾患の発症抑制因子の探索

心筋梗塞や狭心症などの動脈硬化性冠動脈疾患の発症を抑制するためには、高密度リポタンパク(HDL)によって、血管内皮から余剰のコレステロールが効果的に取り除かれることが重要になる。リン脂質は、HDLの主要な膜構成成分であるが、その量や組成の違いが、HDLのコレステロール引き抜き能にどのように影響を与えているのかはほとんど明らかになっていない。本研究では、これまでに申請者らが開発した新規のリン脂質定量分析法を用い、高いコレステロール引き抜き能を持つHDLに特有のリン脂質組成を探索・同定する。これにより、HDLリン脂質を介した、動脈硬化性冠動脈疾患の発症抑制機序の一端を明らかにする。
咀嚼・嚥下困難者に適応できる米飯からの粥飯調整法の検討

1.米飯の加水量の違いが,米飯から調製した粥の性状に与える影響について検討した。米飯の加水量は米の重量の1.3倍、1.5倍、1.7倍とし、それぞれから調製した粥を1.3倍粥、1.5倍粥、1.7倍粥とした。1.7倍粥では分離液の粘性は小さく,かたさ、破断応力も低い傾向にあり、粥飯粒の外観に崩れが目立った。1.3倍粥、1.5倍粥は1.7倍粥に比較してかたさ、破断応力、分離液の粘性は高い傾向にあり,外観は米粥に似ていた。20分の加熱で米粥に近い官能評価を示した。2.米飯からの真空調理粥の調製法を検討した。米飯と水を真空包装し,100°Cの熱湯で20分湯煎加熱後,10分間熱湯中に放置して蒸らせば,適度な物性と性状を示す米飯粥を調製できた。同様の方法で米から調整する場合には,湯煎加熱30分,蒸らし15分が必要であり,米飯使用により調製に要する時間を短縮できた。3.冷凍保存する際の温度ならびに保存形態の違いが粥の性状に与える影響について検討した。冷凍温度は-20°C,-40°Cとし,保存形態はシート状と塊,100gと200gとし,それぞれの条件を組み合わせて試料とした。最大氷結晶生成帯を通過する時間は,-20°Cより-40°C,塊よりはシート状,200gよりは100gの方が短かった。ほとんどの冷凍保存粥が炊きたてよりかたく,付着性が大きくなった。-20°Cより-40°C,塊よりはシート状,200gよりは100gの方がやわらかく,付着性が小さかった。-20°C保存の粥は小さな飯粒片が多くみられた。ほとんどの冷凍粥は保存前に比較して粒の形がなくなっており,さらさら感がないと評価されたが,-40°C,シート状,100gの条件に該当する粥は評価が高かった。1.米飯の硬軟と粥調整時間との関係加熱時間を調整した粥飯粒のテクスチャー測定の結果から、米飯粥飯粒は加熱時間が長くなるにつれて粥飯粒自体は軟らかくなり、30分加熱すると米からの粥の粥飯粒よりも有意に低いかたさ応力となった。また、加水量の多い米飯を使用すると、軟化が早まる傾向がみられた。付着性は加熱時聞が長くなるにつれて大きくなる傾向を示したが、米飯の加水量による差は見られなかった。おもゆを含んだ状態での測定では、米飯からの粥が米からの粥よりも有意に高いかたさ応力となり、粥飯粒での測定と傾向を異にしており、おもゆのテクスチャーへの影響が考えられた。おもゆの粘性は、米粥の方が米飯粥より大きいことが確認できた。粥飯粒表面観察では、1.7倍粥は10分加熱ですでに膨潤し、30分加熱では組織の崩落がみられ、かなり軟らかい状態であると観察された。一方、1.3倍粥は膨潤が最も少ない状態で観察され、30分加熱してもしっかりした形を留めていた。

官能検査では、米飯の加水量にかかわらず、20分加熱を行えば、米粥に近い性状の粥になることが示された。2.加熱器具と加熱方法の検討真空包装した米と水を95°C、100°Cで加熱し、真空調理により調整した粥の性状を比較した。テクスチャー測定、破断強度測定では、加熱時間の延長に伴い軟らかく、凝集性、付着性が大きい粥となった。また、同加熱時間では、95°Cより100°Cの方が軟らかく、凝集性、付着性も高かった。粥飯粒の表面観察では、95°C加熱粥には加熱ムラがみられ、十分に糊化していないと思われる粥飯粒がみられた。100°C50分加熱粥にはつやがあり、十分に炊けていると評価された。本研究では、粥調製の簡便化の方策として粥の冷凍保存を試み、保存温度、保存形態,保存重量などを変え、最良の保存条件を明らかにすることを目的とした。冷凍保存粥の殆んどが、破断強度測定、テクスチャー測定において炊きたての粥よりかたく、付着性が大きいという結果になった。これには、粥凍結時の最大氷結晶生成帯通過時間が対応していた。通過時間が長いほど氷結晶が大きくなり、粥飯の組織を破壊して糊状となり、付着性が大きくなった影響で、かたく測定されたものと推察された。保存条件別では、保存温度は-20°Cより-40°C、保存形態は冷凍保存用容器に入れた塊状態より冷凍保存用袋に入れたシート状、保存重量は200gより100gの方がかたさ応力、付着性が小さく、炊きたての粥に近い性状であった。粥の形状観察では、-40°C・シート状、-20°C・シート状・100gが炊きたての粥に近い形状であり、-20°C・塊は飯粒の表面がかなり崩れていた。また、画像解析による粥飯粒の面積分布をみると、-20°C・塊・200gに、面積の小さな粥飯粒が多く存在し、これらが粥のテクスチャーに影響を与えたものと考えられた。官能検査では、殆んどの粥が炊きたての粥と比較して、粒の形が残っておらず、粒々感がなく、粘りが強く、さらさら感がないと評価され、物性測定の結果と対応していた。-40°C・シート状・100gの冷凍保存粥では、総合評価で炊きたての粥との差が認められず、物性測定の結果も含めて総合的に判断すると、この保存条件の粥が炊きたての粥に最も近い性状であると考えられた。以上の結果から,粥の冷凍保存条件としては-40°C・シート状が望ましいと考えた。
領域分割法を用いた高効率並列有限要素解析システムの開発

高効率的な並列有限要素解析システムを考える場合に、単に有限要素法コードを並列化するだけでは不十分であり、その並列化手法に適したデータの分割方法について考える必要がある。特に、領域分割法、EBE型の並列有限要素法においては、対象となる(一体の)領域をプロセッサ数などのユーザが予め定めた条件のもとで、並列有限要素法の解析コードが高並列化されるように領域分割しなければならない。具体的には、EBE法をはじめプロセッサ空間と解析すべき対象を静的に関係づける手法の場合、要素数あるいは節点数が等しく、かつプロセッサ間の通信量が最低になるように分割する必要がある。現状では多くの研究者が、上記条件を満たすように手動で分割しているのが現状であり、並列有限要素法の実用化のためには、なんらかの手法により「自動的に」分割することが必須である。そこで、本研究では、簡単な例題として20*20の四角形要素からなる矩形領域を16分割する場合を考え、まず、よく利用されている(a)単純に400要素を16で割り、先頭から25要素ずつをまとめて1部分領域とする方法、(b)要素1は部分領域1、要素2は部分領域2、、、というように16の剰余系で領域分割する方法では、どちらも通信に対する負荷が大きくなりすぎることを示した。次に、種となる要素から回りの要素を取り込むことによって領域分割をする発見的な方法について検討し、・乱数のよって核となる要素を選択する・ただし予め指定した距離以上に近い場合には核として採用しない一度ある領域に分配された要素であっても一定の条件の下で再分配する方法により、十分に少ない計算時間で適当に優れた領域分割が得られることを確認した。
形と動きの普遍性　－　一つの液滴から細胞集団まで　－

垂直加振下の濃厚懸濁液における界面不安定性についての実験はいつくかあるが、理論的な研究はほとんどされていないのが現状である。私はこれまでの研究でJ.M.Schleier-Smithらにより発見されていたheapingという界面不安定性のモデル方程式を提案していた。これまでのモデルでは粘性のみを考えていたが、弾性も考慮した場合を考えた。その結果、弾性が支配的であり応力の時間遅れが大きい場合は、界面不安定性が現れる分岐点において、サブクリティカル分岐がスーパークリティカル分岐に変わることをモデルから示した。さらに我々は垂直加振と共に横加振が加えられている場合、heapingが水平方向へドリフトすることをモデルの数値計算により示した。また、擬二次元的な容器を使いheapingの実験を行った結果、垂直加振と共に横加振を加えた場合heapingがドリフトすることを発見した。また、モデルで得られたheapingのドリフトの速さや方向が実験結果と定性的にあっているということを示した。次に粉粒体におけるサイズ分離現象において自発的に分裂するパターンを発見した。擬二次元的な細長い容器の中に大きさの異なる二種類の粉体を2cm程度の深さに入れ、容器の細長い面に平行に水平方向に振とうすることを行った。その結果、二種類の粒子は相分離を起こし、縞状のパターン(バンド)を形成することがわかった。さらに、二種類の粉体のサイズ比や水平振とうの振動数を変えることで単調緩和、進行波、自己複製するバンドなど様々なダイナミクスが観察された。自己複製するバンドについて時空間プロットを作成したところ、一次元の自己複製系の数値計算において発見されているシルピンスキーギャスケットと同様のダイナミクスを発見した。実験におけるこのようなシルピンスキーギャスケット状の時空間パターンは初めての報告である。27年度が最終年度であるため、記入しない。私は垂直加振下のポテトスターチ懸濁液の界面において安定な穴から分裂する穴への分岐現象を発見した。このような穴の形状の分岐現象を説明するために、我々は反応拡散系で提唱されている変形と重心運動についてのモデル方程式を使った。その結果、間欠的な大きな変形や分裂が起こる時間間隔などの基本的なダイナミクスを説明できることを示した。このことは、全く異なる系である垂直加振された懸濁液と反応拡散系での局在パターンが同じ枠組みで理解できる可能性を示唆している。さらに、実験データに対して自己回帰分析を行うことで、穴の形状の安定性とノイズの大きさを調べた。その結果、提案したモデルで使っているパラメーターの値と矛盾が無いことを示し、モデルの妥当性を示した。さらに、統計的な解析から、穴の形状が2段階の分岐を起こすことを示し、安定な穴から分裂する穴への分岐の過程を明らかにした。次に私は変形をしながら自発的に動く粒子に着目をした。私は水よりも重く粘性の高いシリコンオイル上に水滴を乗せ垂直加振することで、液滴が変形をしながら運動することを発見した。これは加振により水滴と空気の気液界面のみ共振を起こし、水滴上に局在したファラデー波が起こる事で駆動されることが分かった。液滴周辺の流れ場を測定した結果、液滴周辺には4つの定常的な渦が生成されていることが分かった。この渦は液滴の運動に対応して空間的な対称性が破れている。私は液滴周辺の振動流を測定し、数値計算を行うことでAcousticStreamingにより渦が生成されていることを示した。さらに、液滴上のファラデー波の対称性が自発的に破れることで渦の空間的な対称性が破れることも分かった。空間的な対称性が破れた渦により液体中の物体が移動することは知られており、液滴は渦から受ける力で動いていると考えられる。このように、自発的に対称性を破り、液体中を泳ぐ液滴の実験は例がなく、初めての報告である。私はこれまでの研究で垂直加振下のポテトスターチ懸濁液の界面において安定な穴から分裂する穴への分岐現象を発見した。このような穴の形状の分岐現象を説明するために、我々は自発運動する柔らかい粒子の変形と運動のモデル方程式を使った。さらに、私は比較のため、ノイズ入りの化学反応系(グレイスコットモデル)の分裂するパターンが持つ性質を調べた。グレイスコットモデルの分裂するパターンもノイズにより分裂が促進されること、分裂が起こる時間間隔の分布などの性質が分裂する穴の持つ性質に良く似ていることを示した。このことは、化学反応系と加振された懸濁液界面という全く異なる二つの系で、分裂するパターンが同じ枠組みで理解できる可能性を示唆している。また、自発運動する粒子の形状の自発的対称性の破れと運動の間にある関係を明らかにするための実験を行った。液滴は加振周波数を低くするに従い、自転運動から公転運動、直線運動、ジグザグ運動へと順々に運動モードが分岐していく様子が確認された。

また、私は変形しながら自発運動する粒子に対して提案されている、変形と運動のモデル方程式を応用することで実験において観測されたすべての運動を再現できることを示した。実験ではファラデー波の対称性の破れにより運動モードの分岐が起こることが分かってきており、液滴の形状の対称性と運動モードの関係が明らかになりつつある。垂直加振下の濃厚懸濁液における界面不安定性についての実験はいつくかあるが、理論的な研究はほとんどされていないのが現状である。私はこれまでの研究でJ.M.Schleier-Smithらにより発見されていたheapingという界面不安定性のモデル方程式を提案していた。これまでのモデルでは粘性のみを考えていたが、弾性も考慮した場合を考えた。その結果、弾性が支配的であり応力の時間遅れが大きい場合は、界面不安定性が現れる分岐点において、サブクリティカル分岐がスーパークリティカル分岐に変わることをモデルから示した。さらに我々は垂直加振と共に横加振が加えられている場合、heapingが水平方向へドリフトすることをモデルの数値計算により示した。また、擬二次元的な容器を使いheapingの実験を行った結果、垂直加振と共に横加振を加えた場合heapingがドリフトすることを発見した。また、モデルで得られたheapingのドリフトの速さや方向が実験結果と定性的にあっているということを示した。次に粉粒体におけるサイズ分離現象において自発的に分裂するパターンを発見した。擬二次元的な細長い容器の中に大きさの異なる二種類の粉体を2cm程度の深さに入れ、容器の細長い面に平行に水平方向に振とうすることを行った。その結果、二種類の粒子は相分離を起こし、縞状のパターン(バンド)を形成することがわかった。さらに、二種類の粉体のサイズ比や水平振とうの振動数を変えることで単調緩和、進行波、自己複製するバンドなど様々なダイナミクスが観察された。自己複製するバンドについて時空間プロットを作成したところ、一次元の自己複製系の数値計算において発見されているシルピンスキーギャスケットと同様のダイナミクスを発見した。実験におけるこのようなシルピンスキーギャスケット状の時空間パターンは初めての報告である。加振された濃厚懸濁液界面の分裂する穴と化学反応系のグレイスコットモデルにおける分裂するスポットの統計的性質を比較することで、全く異なる二つの系が非常に似た性質を持つことを示した。これにより、分裂するパターンに普遍的な性質がある可能性を示すことが出来た。水面上を自発運動するアルコール液滴などの既存の系では重心運動することにより液滴の変形が誘起されている。一方、泳ぐ液滴では実験とモデルの数値計算により、楕円変形が大きくなることで並進運動などの運動の分岐が起こっていることが分かった。これは泳ぐ液滴では液滴表面の変形により重心運動が駆動されていることを示している。このように変形の大きさと重心運動の速度の関係から、変形駆動の重心運動を直接的に示したのは初めての報告である。27年度が最終年度であるため、記入しない。液滴の実験において、運動の分岐を詳細に調べているのは静止から並進運動への分岐(ドリフト不安定性)のみなので、静止から自転、並進運動からジグザグ運動など、さまざまな運動の分岐について測定を行いモデルとの比較を行う。
スピンデバイス開発のための円偏光二光子励起を利用した高偏極電子の生成,輸送と検出

本研究は,半導体スピンデバイス開発のために必要な高スピン偏極電子の生成,輸送と検出に関する研究を行い,スピン偏極特性、スピン検出特性などのスピン依存現象について調べることを目的としている.本年度は,スピン検出素子として期待される磁性体/半導体接合界面におけるスピン依存伝導について研究を行った。MOなど磁気記憶デバイスに用いられ,膜厚方向に磁化容易軸が揃うGdTbFeをスパッタリング法によりアンドープGaAs,および,p型GaAs上に形成した磁性薄膜/半導体接合試料を作成した.作成したGdTbFe層(膜厚200Å)の磁気特性を調べるため,振動試料型磁力計を用いた磁化曲線の測定を行い,約500Oeの保磁力を持つ垂直磁化膜の形成を確認した.次に,作成した試料の表面,裏面に電極を付け,円偏光励起により生成したスピン偏極電子による光電流を測定することにより,磁性薄膜/半導体界面でのスピン依存伝導について研究を行った.まず,励起光源として半導体レーザー,および,波長可変Ti : sapphireレーザーを用いて,磁性薄膜層側から円偏光一光子励起することで試料界面近傍の半導体中にスピン偏極電子を生成した.励起光の位相差を変化させ,光電流の励起光位相差依存性を測定し,界面でのスピン依存伝導について調べた.その結果,半導体から磁性薄膜にスピン偏極電子が流入する方向に電界を印加した場合,励起光の位相変化に依存した光電流変化が得られ,スピン依存伝導の存在が確認された.また,波長1560nmのファイバーレーザーを用いて半導体層側から界面近傍にスピン偏極電子を円偏光二光子励起し,同様の光電流測定を行った.その結果,励起光の位相変化に対し円偏光一光子励起時の約2倍の光電流変化が得られ,励起過程でのスピン偏極度の違いを反映した大きなスピン依存伝導が確認された.本研究は,半導体スピンデバイス開発に必要な高スピン偏極電子の生成,輸送および検出に関する研究を行い,スピン偏極特性,スピン輸送特性,スピン緩和特性など半導体中でのスピン依存現象について調べることを目的としている.研究初年度にあたる本年度は,円偏光二光子励起による高スピン偏極電子の生成に関する研究を行った.歪みや量子閉じ込め効果を利用して価電子帯の縮退を分離し共鳴励起することでスピン偏極電子を励起していた従来の方式と異なり,円偏光二光子励起を用いるスピン偏極電子生成法では,価電子帯の縮退を分離することなく光学遷移を制限し高いスピン偏極度を持つ電子を生成することが可能である.そのため,スピン偏極電子を,1)バルク試料中で生成可能である,2)共鳴励起に限らず非共鳴励起状態でも生成可能である,3)半導体試料内部で生成可能であると考えられる.まず,測定試料にバルクGaAsを,励起光源に現有装置である波長可変の光パラメトリック発振器を用い,試料を円偏光二光子励起し試料からの発光の偏りを測定することにより,特定の励起波長での高スピン偏極電子の生成を確認した.次に,光パラメトリック発振器の波長を1200nmから1600nmまで変化させ,発光の偏りを測定することにより,伝導帯に励起された電子のスピン偏極度の励起波長依存性を測定した.その結果,従来の方式に比べ,広い励起波長域で高スピン偏極電子が得られることを確認した.また,励起光の焦点位置を変えながら,バルク試料裏面からの発光の偏り,二層構造を持つ試料の発光スペクトルおよび発光の偏りを測定し,試料内部での局所的なスピン偏極電子の生成を確認した.本研究は,半導体スピンデバイス開発のために必要な高スピン偏極電子の生成,輸送と検出に関する研究を行い,スピン偏極特性、スピン検出特性などのスピン依存現象について調べることを目的としている.本年度は,スピン検出素子として期待される磁性体/半導体接合界面におけるスピン依存伝導について研究を行った。MOなど磁気記憶デバイスに用いられ,膜厚方向に磁化容易軸が揃うGdTbFeをスパッタリング法によりアンドープGaAs,および,p型GaAs上に形成した磁性薄膜/半導体接合試料を作成した.作成したGdTbFe層(膜厚200Å)の磁気特性を調べるため,振動試料型磁力計を用いた磁化曲線の測定を行い,約500Oeの保磁力を持つ垂直磁化膜の形成を確認した.次に,作成した試料の表面,裏面に電極を付け,円偏光励起により生成したスピン偏極電子による光電流を測定することにより,磁性薄膜/半導体界面でのスピン依存伝導について研究を行った.まず,励起光源として半導体レーザー,および,波長可変Ti : sapphireレーザーを用いて,磁性薄膜層側から円偏光一光子励起することで試料界面近傍の半導体中にスピン偏極電子を生成した.励起光の位相差を変化させ,光電流の励起光位相差依存性を測定し,界面でのスピン依存伝導について調べた.その結果,半導体から磁性薄膜にスピン偏極電子が流入する方向に電界を印加した場合,励起光の位相変化に依存した光電流変化が得られ,スピン依存伝導の存在が確認された.また,波長1560nmのファイバーレーザーを用いて半導体層側から界面近傍にスピン偏極電子を円偏光二光子励起し,同様の光電流測定を行った.その結果,励起光の位相変化に対し円偏光一光子励起時の約2倍の光電流変化が得られ,励起過程でのスピン偏極度の違いを反映した大きなスピン依存伝導が確認された.
超自然幅分光法によるリチウム超微細構造定数の精密測定

63年度は第一段階として、数KHzの安定度を目標にレーザー出力外部安定化システムの製作を開始した。まず、RFサイドバンド法を行う為の電気光学(EO)変調システムを製作した。変調素子としてQuantumTechnology社製EO変調器タイプ28を用い、変調周波数を10MHzとして共振回路を作成、良好な動作結果を得た。基準共振器として、既存の温度安定化をした共振器(Free Spectral Range180MHz)を用いて予備実験を行った結果、音響光学(AO)変調器によるフィードバックのみで周波数揺らぎは170KHz以内に押さえられた。この値はフィードバック回路の入力信号の大きさと基準共振器のフィネスから求めたものであるが、FFTアナライザーによる周波数の観測では、3KHz以下の変動が減少していることが確かめられた。数時間にわたるデータ蓄積を行うためには、非常にゆっくりとしたドリフトも押さえる必要がある。この目的の為には、原子の飽和吸収線にレーザー周波数をロックするシステムを製作し良好な動作をすることが確かめられた。この段階で、基準共振器の設計を行った。異なる次数の縦モードに属する横モードの周波数が重ならないこと、実現可能なフィネスで十分狭い共振線の幅になることを条件にミラーの曲率半径と共振器の間隔を決定した。リチウムの超微細機構スペクトルの超自然幅分光法を行うために必要な20KHzの安定度を得るためにEO位相変調器による周波数補正のシステムを製作中である。
競泳トレーニングのための推進加減速フィードバック

本研究課題では平泳ぎ中の腰部加速度と角速度を慣性センサにより計測することで、泳推進方向の加減速を精度よく推定することに成功した。この計測から演算までの処理をリアルタイムで泳者にフィードバックすることは困難であったが、計測した加速度の1成分が推進方向加減速と部分的に一致するという知見を活用し、泳推進方向の加速度を音の高低で出力するデバイスを開発した。これにより泳中の加減速フィードバックを実現可能にした。本研究課題では、競泳競技のトレーニングを対象に慣性センサ(加速度や角速度を計測するセンサ)を使用することで、水泳中の加減速を推定し、その情報を音により選手にフィードバックするシステムを開発する。またそのシステムをトップスイマーのトレーニングで実際に利用し、加減速情報のフィードバックがパフォーマンス向上に貢献する可能性について検討することを目的とする。ここで使用する加速度センサは運動中の加速度を定量するが、その加速度ベクトルの方向を得ることはできない。平成22年度は、角速度を定量する角速度センサを利用し、プールのレーンに沿った推進方向の加速度(泳加速度)を推定する手法を検討するものとした。男子学生競泳選手10名を被験者とし、腰部に慣性センサを装着した状態での泳試技を実施した。また、2台のビデオカメラで試技を撮影し、その画像から腰部の変位を算出した。泳動作の周期性を利用し、慣性センサから腰部加速度の推進方向成分を推定した。推定加速度の時間積分から速度パターンを算出し、画像から算出した腰部速度と比較することで加速度推定の妥当性を検討した。その結果、比較的精度よく泳加速度を推定できたのは平泳ぎの場合であった。平泳ぎであれば腰部の運動を矢状面内の二次元運動にモデル化でき、慣性センサデータの演算手順も抑えることができる。また、推定の精度は、泳動作周期の区切り時刻とその時刻での腰部姿勢の初期値に左右される。慣性センサデータからこの区切り時刻と初期姿勢を決定する手法を継続して検討している。本研究課題は、競泳のトレーニング現場で利用することを想定した聴覚フィードバックシステムを開発し、水泳中の加減速情報のフィードバックがパフォーマンス向上に貢献する可能性について議論することを目的とした。競泳競技で用いられるクロール・背泳ぎ・平泳ぎ・バタフライを対象に、泳中の腰部加速度および角速度を計測し、この計測データから推進方向の加減速を推定することを試みた。この結果、平泳ぎにおいて推進加減速を精度よく推定することが可能となった。ここで用いた加減速推定手法は慣性センサ以外の計測および撮影機器を必要とせず、泳加減速を定量化する手法としては簡便かつ十分な精度を有するものであると考えられた。その一方で、平泳ぎ以外の3泳法については十分な精度を得ることができず、解決するべき今後の課題として、さらなる試行錯誤が必要であるものと考えられた。平泳ぎにおいて適用可能となった泳加減速の定量化手法は、慣性センサによる計測からリアルタイムで加減速データの算出は困難なものであったものの、計測した加速度の身体体幹部長軸方向成分が推定した推進方向加減速と部分的に一致したことから、この知見を活用することで加減速のリアルタイムフィードバックを実現することとした。慣性センサにより計測した加速度の1成分を抽出し、その信号の大小を音周波数の高低と対応させ、これを防水型骨伝導ヘッドフォンで出力するデバイスを開発した。これにより慣性センサを内蔵したロガー部を腰部に、ヘッドフォンを頭部に装着するだけで、聴覚フィードバックを実現可能とした。またロガーに内蔵したメモリに記録することで、泳試技後の遅延的フィードバックも可能となった。今後、このシステムを使用したトレーニング実験を実施し、加減速フィードバックのトレーニングへの効果について検討していく。
実験的筋損傷後の筋再生過程における低出力パルス超音波療法の影響

本研究では、筋再生過程における低出力パルス超音波の影響について調査した。実験にはICR系雌マウスを用い、無処置群,筋損傷(LIPUS-)群,筋損傷+超音波照射(LIPUS+)群の3群に分けた。筋は、損傷後3日,5日,7日,14日,21日に採取した。平均筋横断面積(損傷7, 14, 21日後)は、LIPUSの有無による差は見られなかったが、LIPUS+群では横断面積の大きい筋線維の割合は増加した。Western blotting解析では、p70S6Kのリン酸化がLIPUS+群においてLIPUSー群よりも有意に増加していた。以上より、LIPUS照射により筋再生は促進することが示唆された。<はじめに>本研究では筋損傷後の再生過程における低出力超音波療法(LIPUS)の及ぼす影響について、組織学的に解析した。<方法>実験動物は、ICR系雌マウス(10週齢)を用い、1)筋損傷群と2)筋損傷+LIPUS群に分けた。筋損傷はカルジオトキシンを前脛骨筋に注入して作成した。LIPUS照射条件は、周波数3MHz,強度0.5W/1平方cm,照射時間10分,照射時間率50%に設定した.損傷後2時間経過時に1回目の照射を行い,2回目以降は1回/日で毎日照射した.なお,筋損傷群には出力を0W/1平方cm)として,筋損傷+LIPUS群と同様の操作を行った。損傷後7日に前脛骨筋を採取し凍結固定後に横断切片を作成した。評価項目は、組織所見の観察および再生筋線維の横断面積測定および胚型ミオシン重鎖陽性(MHCemb)線維数とした。統計解析は、筋線維横断面積については測定値を変数変換したのち対応のないt検定を行った.MHCemb陽性線維数は,Wilcoxonの順位和検定を実施した.統計ソフトはJMPを用い,有意水準を5%とした.<結果・考察>組織学的所見では、正常な筋線維は周辺に核を持つ多角形の筋細胞であったのに対し,筋損傷群および筋損傷+LIPUS群の両群において、損傷部位には中心核を持つ丸みを帯びた形の再生筋線維が認められた。また筋線維の大小不同が著しかった。再生筋線維横断面積は、筋損傷+LIPUS照射群において有意に大きかった。MHCemb陽性線維数は、2群間に有意差は認められなかった。これらのことから、LIPUSの有する非温熱作用が筋線維の再生・成長に何らかの影響を与え,筋再生過程を促進したものと考えられる。低出力パルス超音波療法(LIPUS)は創傷治癒促進を目的とした治療法の1つである。骨折や腱損傷に対するLIPUSの治癒促進効果は報告されているが、筋損傷に対する効果に関しては一致した見解が得られていない。本研究ではマウス骨格筋に薬剤を用いた筋損傷を作成した後に2種類の照射条件でLIPUSを照射し、筋再生の過程を組織学的に解析した。<方法>実験動物はICR系雌マウス(12週齢)を用いて、1筋損傷群、2筋損傷+LIPUS(a)群、3筋損傷+LIPUS(b)群の3群にわけた。照射条件は、LIPUS(a)群では、周波数3 MHz、強度0.5 W/1平方cm、照射サイクル50%、照射時間10分とし、LIPUS(b)群では、周波数1MHz,強度0.6 W/平方cm,照射サイクル50%、照射時間5分、とした。照射は、損傷後2時間経過後に1回照射し、2回目以降は1回/日の頻度で実施した。なお筋損傷群では、照射強度を0WにてLIPUS照射群と同様の操作を行った。損傷後7日に前脛骨筋を採取し、凍結横断切片を作成した。そして組織所見の観察および再生筋線維の横断面積を測定し、各群の平均筋線維横断面積と筋線維横断面積の分布をヒストグラムにて比較した。<結果・考察>組織学的所見では、筋損傷群、LIPUS(a)群、LIPUS(b)群のすべてにおいて、再生線維である中心核線維が認められた。平均筋線維横断面積は、3群間に有意差は認められなかった。しかし、筋線維横断面積の分布をみると、LIPUS(a)群ではLIPUS(b)群と比較して、横断面積の大きい線維の割合が高い傾向にあった。このことから、LIPUSのエネルギー量を高く設定することで筋細胞への機械的な刺激が増加し、筋再生過程を促進した可能性が考えられる。<背景>低出力パルス超音波療法(LIPUS)は、創傷治癒を促進を図る治療法である.本研究では、筋損傷に対するLIPUSの効果と作用機序を検討することを目的に、2種類の照射条件を設定し、組織学的・生化学的に解析した.<方法>動物はICR系雌マウス(12週齢)を用い、損傷のみを与える筋損傷群、筋損傷後にLIPUSを10分照射するLIPUS-10群、筋損傷後にLIPUSを20分照射するLIPUS-20群の3群に分けた。またコントロールとして無処置のマウスを使用した.LIPUS実施条件は周波数3MHz,強度0.5W /平方cm,照射時間率50%,照射時間は10分もしくは20分とし,損傷後2時間時に1回目の照射,2回目以降は1回/日,7回/週の頻度で実施した.

筋損傷は左前脛骨筋にカルジオトキシンを注入して作成し,損傷3, 5, 7日後に前脛骨筋を採取した.筋線維横断面積は損傷7日後で評価し、損傷3日、5日後の筋ではAktおよび70-kDaリボソームS6キナーゼ(p70S6K)の発現量およびリン酸化比について解析した.<結果・考察>損傷7日後の平均筋横断面積は、筋損傷群、LIPUS-10群、LIPUS-20群の3群間で有意差はなかった。筋線維横断面積の分布をみると、LIPUS-10群・LIPUS-20群は、筋損傷群より筋横断面積が大きい線維の割合が高かった.損傷3日、5日後のリン酸化Aktの発現は、3群すべてが無処置群よりも増加していたが、3群間の有意差はなかった。p70S6Kリン酸化比は、損傷3日後では3群間に有意差はなかったが、損傷5日後において筋損傷群よりLIPUS-10群で有意に高かった.以上より、損傷筋に対するLIPUS照射は、タンパク合成を高め、筋再生を促進することが示唆された。また本研究でみられたp70S6Kの活性化はAktに非依存的に生じることが推測された.本研究では、筋再生過程における低出力パルス超音波の影響について調査した。実験にはICR系雌マウスを用い、無処置群,筋損傷(LIPUS-)群,筋損傷+超音波照射(LIPUS+)群の3群に分けた。筋は、損傷後3日,5日,7日,14日,21日に採取した。平均筋横断面積(損傷7, 14, 21日後)は、LIPUSの有無による差は見られなかったが、LIPUS+群では横断面積の大きい筋線維の割合は増加した。Western blotting解析では、p70S6Kのリン酸化がLIPUS+群においてLIPUSー群よりも有意に増加していた。以上より、LIPUS照射により筋再生は促進することが示唆された。今年度は照射条件を複数設定して組織学的に検討した。平均筋線維横断面積には著明な差は認められなかったが、LIPUSの照射エネルギーを高く設定した群において面積の大きい線維数が多い傾向がみとめられている。このことから、照射時間を延長する等の異なった照射条件を設定して検討することが必要であったと思われる。また、今年度は形態学的な評価にとどまっており、LIPUSの有効性についてその作用機序を解析には至らなかった。総合領域これまでの結果をもとに、今後はLIPUS照射条件をより高く設定し、筋再生について検討する。観察時期については、現在は損傷7日目のみの観察のため、より早期の時期や14日、21日など再生が完成した時期についても検討する。また、形態学的な解析に加え、胎生型ミオシン重鎖の発現量や転写因子であるmyogeninの発現量について調査し、さらに成長を促進する因子についても検討する予定である。低出力超音波療法(LIPUS)は、骨組織や腱組織に対しては治療効果が報告されている一方で、筋組織については不明であった。筋組織は骨や靱帯に比較して水分を多く含むため、超音波エネルギーの組織吸収率は低い.そこで平成25年度の実験では、LIPUSのエネルギー量を先行研究より高く設定し、筋再生過程におけるLIPUSの影響について形態学的評価を実施した.実験結果から、LIPUS照射後の再生筋では筋横断面積が大きくなっており、筋再生を促進する傾向が示された。しかし平成25年度は形態学的評価のみでありその機序について明らかにできていない。また実験条件や筋損傷モデルについてもさらに検討し、様々な条件下のLIPUSの有効性を様々な条件調査する必要がある。平成26年度は、形態的な評価およびLIPUSの作用機序を解析する目的で計画を立案した。
自動車衝突防止を目的とした新周波数帯電波利用に関する研究

本研究では、新周波数帯を利用した自動車衝突防止システムの開発を目的として、主に1)交差点電波伝搬解析、2)自動車搭載アンテナの近傍界-遠方界解析、3)到来波方向推定の高精度化、4)高精度電磁界解析手法の開発、5)RF-IDを用いた自動車位置検出システムの開発を行った。その結果、交差点における電波伝搬特性等、自動車衝突防止システムの開発のための新しい知見,技術並びに有用な数値データを得た。本年度の研究では「自動車衝突防止を目的とした新周波数帯電波利用に関する研究」として、特に以下の3点を柱として研究を遂行した。また、研究成果に関して論文及び国際会議等において積極的に発表を行っている。1.交差点における電波伝搬解析を行った。実際の交差点を模擬し建築物材質による伝搬特性変化、電界強度確率分布に関する研究を行った。本研究では交差点近傍の電波伝搬の解析を行ったが、この結果は従来の交差点から離れた場所での電波伝搬解析の結果とは大きく異なることが分かった。また建築物の材質、構造により伝搬特性が大きく変化することも示した。2.到来波推定に関する研究を行った。交差点近傍における自動車衝突を阻止するため、自動車位置検出のためレーダー反射波の到来波推定に関する研究を行った。実用化を目指して信号処理の高速化を目的とした新しいアルゴリズムの開発を行った。交差点近傍における自動車位置の正確な検出のために、RF-IDを用いた研究を行った。路面に直接RF-IDを埋め込み、自動車と電波通信を行い、北海道のような積雪地においても自動車の正確な位置検出が可能になった。以上のように交差点における自動車衝突防止に関する基礎的な研究を行った。平成21年度の研究では「自動車衝突防止を目的とした新周波数帯利用に関する研究」として,特に以下の3点を柱として研究を遂行した.尚,研究成果に関しては論文及び国際会議等において積極的に発表を行っている.1.交差点における電波伝搬解析交差点における衝突防止目的とし,ITS向けに開放予定である720MHz帯における交差点電波伝搬解析を行った.今年度は新たにビル壁厚み,窓及及び歩行者を考慮した現実の環境に近い解析を行った.その結果,窓及び歩行者が電波伝搬特性に大きな影響を与える事を明らかにした.2.アンテナの車載時における近傍界-遠方界境界の評価自動車衝突防止システムにおいてアンテナの存在は必須であるが,その指向性は車載時には大きく変化する.特に電波暗室における実験において指向性を測定する場合,車載アンテナの近傍界-遠方界境界の把握が非常に重要になる.本研究ではシミュレーションを用いて700MHz帯車載アンテナの近傍界-遠方界境界を明らかにした.3.到来波推定に関する研究交差点近傍においてより高精度な自動車位置推定のために到来波推定が必要となる.今年度は,到来波推定アルゴリズムの一つであるGA(Genetic Algorithm)の高精度化を行った.交差点近傍における自動車位置の高精度な検出・制御のために,RF-IDを用いた研究を行った.本年度はRF-IDに埋め込む位置情報を拡大することで高精度な自動車位置制御を可能にした.平成22年度の研究では「自動車衝突防止を目的とした新周波数帯電波利用に関する研究」として,特に下記の3点を柱とした研究を遂行した.尚,研究成果に関しては論文及び国際会議等において積極的に発表を行った1.住宅地交差点における電波伝搬特性解析ITS向けに開放される720MHz帯における住宅地交差点電波伝搬解析を行った.今年度は新たに家屋塀の内部構造を考慮し,コンクリートブロック塀及び一様コンクリート塀における電波伝搬特性の比較を行った.その結果,伝搬損失においては壁内部構造及び実際に使用される範囲の壁厚みによる影響は非常に小さい事が明らかとなった.また,インパルス応答解析においては壁内部構造により各到来波の伝搬経路が異なる事が明確になった2.アンテナの自動車搭載時における近傍界-遠方界境界の評価自動車衝突防止システムにおいてアンテナの存在は必須であるが,その指向性は車載時に大きく変化する.特に電波暗室における実験において指向性を観測する場合,車載アンテナの近傍界-遠方界境界位置の把握が非常に重要となる.今年度は車体の電流分布から解析的に任意距離の電界分布を求める事で,UHF帯車載アンテナにおける定性的な近傍界-遠方界境界位置を明らかにした3.自動車搭載アンテナの到来方向推定に関する研究交差点近傍における高精度な自動車位置推定のために到来方向推定法が必要となる.今年度はMUSICアルゴリズムによる車両近傍波源の到来方向推定に関する研究を行った
三重項発光高分子エレクトロルミネッセンス素子における発光効率決定因子の解明

有機エレクトロルミネッセンス(EL)では、電子準位の異なる有機薄膜を積層したり、三重項発光中心を導入することで発光量子効率を飛躍的に向上させることができる。低分子系有機ELでは高効率化材料設計指針の解明が進んでいるが、湿式プロセスによる高分子半導体を用いたEL素子では、構造制御の難しさからこれらの解明はほとんど進んでいない。本研究では湿式プロセスでの有機ELの高性能化指針を得ることを目的とし、超希薄溶液濃縮スプレイ(ESDUS)法による有機半導体の膜厚方向の成分分布制御と高分子ELの高効率化指針を得ることを目指した。ポリチオフェンに対しフラーレン誘導体をドープした薄膜について、ドーピング領域と無ドープの領域を膜厚方向に2onmで制御した薄膜を作成、電子デバイス応用が可能な品質であることを、太陽電池を作成することで示した。次に、発光性ポリマーF8BT薄膜中に赤色発光色素ナイルレッドを2onm単位で制御したドーピングを施し、高分子ELでの発光領域が膜内で従来考えられていたものより広いことを示した。真空蒸着により素子内の成分分布を制御できる低分子系有機ELでは高効率化材料設計指針の解明が進んでいるが、湿式プロセスによる高分子半導体を用いたEL素子では、構造制御の難しさからこれらの解明はほとんど進んでいない。本研究では湿式プロセスでの有機ELの高性能化指針を得ることを目的とし、有機半導体の膜厚方向の成分分布制御による三重項発光高分子ELの高効率化指針を得ることをている。21年度では湿式プロセスでの有機層の積層構造構築について検討を行った。湿式プロセスでは通常加熱処理によって下層を不溶化し上層を成膜するという手順がとられるが、加熱処理によってガラス転移点以上の温度にさらされた有機半導体は性能劣化がしばしば観測され、キャリア閉じ込めが不十分となる。これは素子効率を低下させるだけでなく、キャリアバランスの解析を困難にし、素子動作メカニズムの詳細な検討を阻害する。我々はEvaporative Spray Deposition from Ultradilute Solution (ESDUS)法を用いることにより加熱処理なしでの積層構造の構築できることを見いだし、ガラス転移点以上に加熱しなければ性能劣化が起こらず、電力効率が約4倍に向上することを示した。今後、三重項発光材料を含む様々な材料の組み合わせによりキャリアバランスの詳細な解析が可能となった。本研究では湿式プロセスでの有機ELの高性能化指針を得ることを目的とし、超希薄溶液濃縮スプレイ(ESDUS)法による有機半導体の膜厚方向の成分分布制御と三重項発光高分子ELの高効率化指針を得ることを目指す。22年度では高分子ELをESDUS法で作成した場合にスピンコート法に比較して量子収率が顕著に高くなる原因について調査した。分光解析の結果、気相での濃縮課程で高分子が最適構造である伸びきり構造をとるため、消光点となるキンクが減少し、量子収率が向上することがわかった。また、低分子ドーパント濃度を膜厚方向に精密に制御する技術を確立するため、ポリチオフェンにフラーレン誘導体をドープした薄膜について、混合比を膜厚方向に変化させた薄膜を作成、成分分布が設計通りになっていることを、吸収スペクトルの膜厚依存性、電子顕微鏡による断面観察などから明らかにした。この薄膜は電子デバイス応用が可能な品質であることを太陽電池を作成することで示した。

本研究では湿式プロセスでの有機ELの高性能化指針を得ることを目的とし、超希薄溶液濃縮スプレイ(ESDUS)法による有機半導体の膜厚方向の成分分布制御と三重項発光高分子ELの高効率化指針を得ることを目指す。23年度では高分子発光層に三重項発光色素などの低分子を膜厚方向の特定位置に精密にドーピングする技術を確立することを目的とした。ポリチオフェンに対しフラーレン誘導体をドープした薄膜について、ドーピング領域と無ドープの領域を膜厚方向に20nmで制御した薄膜を作成、電子デバイス応用が可能な品質であることを太陽電池を作成することで示した。次に、発光性ポリマーF8BT薄膜中に赤色発光色素ナイルレッドを20nm単位で制御したドーピングを施し、高分子ELでの発光領域が膜内で従来考えられていたものより広いことを示した。