hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鋼・コンクリート合成柱の許容部材角と安定限界軸力に関する研究

本研究の目的は,建築構造物中の柱材が,一定軸力下で繰返し曲げを受ける時の,耐力および変形性能に及ぼす軸力の影響を明らかにすることである.高軸力下にある柱材は曲げ破壊する場合でも,変形能力は小さく粘りのない脆性的な挙動を示すことが知られている.したがって,現行の「鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」では,短期荷重時に靱性を期待する柱に対しては,柱の部材角にして1%程度の変形能力を確保できる軸力の制限値を規定している.しかしながら,規定された制限軸力は,ある特定の変形能力を保証しているに過ぎず,設計の自由度にかける.本研究では,コンクリート充填角形鋼管柱,コンクリート充填円形鋼管柱,角形鋼管柱,円形鋼管柱および鉄骨鉄筋コンクリート柱が,一定軸力下で繰返し曲げを受けるときの変形性能に及ぼす軸力の影響を調べるために,軸力比を主要な実験変数に採り,系統的な実験を行い,柱材の構造性能に及ぼす軸力の大きさの影響を明らかにした.実験の概要は以下の通りである.角形鋼管の幅厚比,柱の軸力比,載荷方法を実験変数に取り,一定軸力と曲げモーメントを受けるコンクリート充填角形鋼管および中空鋼管の実験を計36体行った.円形鋼管の径厚比,柱の軸力比,載荷方法を実験変数に取り,コンクリート充填円形鋼管および中空鋼管の実験を計40体行った.柱の鉄骨比,軸力比,載荷方法を実験変数にとりSRC柱の実験を22体行った.コンクリート充填鋼管柱,SRC柱,鋼管柱の軸力を広範囲に変化させた系統的な基礎データを集積し,実験結果から,最大耐力や変形性能に及ぼす軸力比の影響を考察した.また実験結果より設定した柱部材角に対して許容できる軸圧縮力を示した.本研究の目的は,建築構造物中の柱材が,一定軸力下で繰返し曲げを受ける時の,耐力および変形性能に及ぼす軸力の影響を明らかにすることである.高軸力下にある柱材は曲げ破壊する場合でも,変形能力は小さく粘りのない脆性的な挙動を示すことが知られている.したがって,現行の「鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」では,短期荷重時に靱性を期待する柱に対しては,柱の部材角にして1%程度の変形能力を確保できる軸力の制限値を規定している.しかしながら,規定された制限軸力は,ある特定の変形能力を保証しているに過ぎず,設計の自由度にかける.本研究では,コンクリート充填角形鋼管柱,コンクリート充填円形鋼管柱,角形鋼管柱,円形鋼管柱および鉄骨鉄筋コンクリート柱が,一定軸力下で繰返し曲げを受けるときの変形性能に及ぼす軸力の影響を調べるために,軸力比を主要な実験変数に採り,系統的な実験を行い,柱材の構造性能に及ぼす軸力の大きさの影響を明らかにした.実験の概要は以下の通りである.角形鋼管の幅厚比,柱の軸力比,載荷方法を実験変数に取り,一定軸力と曲げモーメントを受けるコンクリート充填角形鋼管および中空鋼管の実験を計36体行った.円形鋼管の径厚比,柱の軸力比,載荷方法を実験変数に取り,コンクリート充填円形鋼管および中空鋼管の実験を計40体行った.柱の鉄骨比,軸力比,載荷方法を実験変数にとりSRC柱の実験を22体行った.コンクリート充填鋼管柱,SRC柱,鋼管柱の軸力を広範囲に変化させた系統的な基礎データを集積し,実験結果から,最大耐力や変形性能に及ぼす軸力比の影響を考察した.また実験結果より設定した柱部材角に対して許容できる軸圧縮力を示した.1.解析:安定限界軸力の算定式を導出した.現在,引張試験,短柱圧縮試験により得られた材料の特性を用いて,許容部材角-安定限界軸力の関係を得る作業をしている.また,一定軸力下で定曲率曲げを受ける柱断面の弾塑性数値解析を行い,許容部材角-安定限界軸力を求め,安定限界軸力算定式との対応を検討している.2.実験:一定軸力下で繰返し水平力を載荷することの出来る実験装置を製作した.また,コンクリートの設計基準強度は300kg/cm^2,鋼管,鉄骨,鉄筋はそれぞれSTK400,SS400,SD295として,以下の試験体を製作した.試験体総数は72体(SRC柱24体,CFT柱36体,S柱12体)である.断面:SRC柱(鉄骨比2種類)(10cm×10cm)コンクリート充填鋼管柱(角形鋼管□-100^*4.5,100^*3.2,100^*2.3,幅厚比22,31,43),角形鋼管柱(□-100^*3.2,幅厚比31)実験変数は,下記の柱部材角と軸力比である.柱部材角R(%):3種類(0.5,1,2%,単調載荷)軸力:3種類(劣化がない軸力,劣化がある軸力,解析による安定限界軸力)現在,実験結果の検討を行っている.軸力の大きさと繰返し水平変位振幅の大きさが,柱の劣化挙動に及ぼす影響は,想定した通りのものとなっている.解析との比較を行うとともに,次年度の実験とあわせて,安定した挙動の期待できる軸力比を提案する予定である.本研究の目的は,建築構造物中の柱材が,-定軸力下で繰返し曲げを受ける時の、耐力および変形性能に及ぼす軸力の影響を明らかにすることである.高軸力下にある柱材は曲げ破壊する場合でも,変形能力は小さく粘りのない脆性的な挙動を示すことが知られている.

したがって、現行の「鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」では,短期荷重時に靭性を期待する柱に対しては,柱の部材角にして1%程度の変形能力を確保できる軸力の制限値を規定している.しかしながら,規定された制限軸力は,ある特定の変形能力を保証しているに過ぎず,設計の自由度にかける.本研究では,コンクリート充填角形鋼管柱,コンクリート充填円形鋼管柱,角形鋼管柱,円形鋼管柱および鉄骨鉄筋コンクリート柱が,一定軸力下で繰返し曲げを受けるときの変形性能に及ぼす軸力の影響を調べるために、軸力比を主要な実験変数に採り,系統的な実験を行い、柱材の構造性能に及ぼす軸力の大きさの影響を明らかにした.実験の概要は以下の通りである.角形鋼管の幅厚比,柱の軸力比,載荷方法を実験変数に取り,一定軸力と曲げモーメントを受けるコンクリート充填角形銅管および中空鋼管の実験を計36体行った.円形鋼管の径厚比,柱の軸力比,載荷方法を実験変数に取り,コンクリート充填円形鋼管および中空鋼管の実験を計40体行った.柱の鉄骨比,軸力比,載荷方法を実験変数にとりSRC柱の実験を22体行った・コンクリート充填鋼管柱,SRC柱,鋼管柱の軸力を広範囲に変化させた系統的な基礎データを集積し,実験結果から,最大耐力や変形性能に及ぼす軸力比の影響を考察した.また実験結果より設定した柱部材角に対して許容できる軸圧縮力を示した.
国産ハッカからのデオドラント効果を有する機能性成分の単離と解析

本研究は、和ハッカ「ほくと」の脱メントール精油およびその抽出残渣のもつ新たな機能性として、消臭効果と抗菌作用に着目して化合物レベルで寄与成分の特定を目指すものである。当該年度は、脱メントール精油では悪臭成分に対する消臭スペクトルの作成と精油抽出残渣の悪臭の対する消臭活性について検討した。前者の検討では、7種類の悪臭成分に対する精油の消臭効果を官能評価した。その結果、吉草酸およびイソ吉相酸に対してのみ効果を示すことを明らかにした。そこで、消臭作用の特徴を調べるために、試料液をバイアルに詰めてSPME法により気相中の香気成分を調べた。その結果、悪臭成分および精油成分共に気相中の濃度がコントロールと同程度であったことから、精油の有する消臭効果は人の感覚的なマスキング作用であると考えられた。なお、マスキング効果にはメンタン骨格を有する成分のうち、とくにpulegoneが主要な寄与成分であった。後者では、精油抽出残渣の50%アセトン抽出物を調製し、それを酢酸エチル画分と水画分に分画して7種類の悪臭成分に対するマスキング効果の有無を前者と同様の方法で評価した。その結果、水画分を添加した全ての悪臭成分は、コントロールに比較して統計的有意にマスキングされていることが明らかとなった。そこで、前者と同様の方法でマスキング作用の特徴を調べたところ、水画分を添加した試料液では、悪臭成分の揮発が有意に抑制されることが分かった。したがって、水画分の持つ消臭効果は精油とは異なり、物理的に悪臭成分の揮発を抑制することによると考えられた。以上の結果は、学会発表および学術雑誌の報文として公表した。当初の研究計画通りに研究は進捗できており、得られた結果も学会発表および報文として公表できた。今後は、当初の計画通りマスキング寄与成分の特定と作用機作、および虫歯菌に対する抗菌作用について研究を進めていく。具体的には、各種クロマトグラフィーを駆使して活性本体となる化合物の単離・同定を試み、GC-MSおよびNMRを活用して作用機作を解明していく。抗菌作用に関する研究では、寄与成分として明らかにしているスダチチンに加えて、その類縁化合物の存在も明らかにしていることから、それらの単離・同定を試みる。次年度使用額が生じた理由として、当該年度において当初計画していた消耗品(分析カラムおよび有機溶媒)の購入費用が低く抑えられたことと、その差額を次年度に購入予定である備品(分取HPLC用検出器)に充てることを計画したことによる。したがって、次年度使用額は備品の購入費に計上する。
開環閉環交互共重合反応の開拓

本研究の目的は、今までの高分子合成にない新しい概念に基づく重合反応すなわち開環と閉環を同時にともなう“開環閉環交互共重合"を開拓することである。開環性モノマ-として3価リン化合物であるエチレンフェニルホスホナイトを設計、合成し、当モル量のムコン酸(閉環性モノマ-)と共重合させることにより、5価リンユニット5員環ラクトンを主鎖に持つ、新規含リンポリマ-が得られることを見いだした。また、閉環性モノマ-として、アルデヒド基を二つ持つグルタルアルデヒドを用いることにより、主鎖に5価リンユニットと環状アセタ-ル構造を有する新しいポリマ-が生成することが分かった。さらに、開環モノマ-として2ーオキサゾリン類を用いて、(メタ)アクリル酸無水物ならびにNーメチルジ(メタ)アクリルアミドとの開環閉環交互共重合の可能性について検討した。その結果、重合は開始剤を加えることなく速やかに進行し、約60%の開環率でポリマ-が得られた。本重合系では、重合の初期段階でも生成ポリマ-の組成比は、ほぼ1:1であることから、交互共重合メカニズムで進行していることが明らかになった。生成ポリマ-の環構造はNMRおよびIRスペクトルより、五員環構造を有していることが分かった。ここで開発した共重合反応は二種のモノマ-の開環と閉環が同時に起こる共重合の初めての例である。現在、生成した新規含リンポリマ-の性質について検討中である。機能性高分子を設計、合成する際、従来の高分子合成反応を用いるだけでは生成ポリマ-の化学構造におのずと限界がある。従って新しい機能を備えた高分子を設計、合成していくためには、従来とは異なる観点から高分子合成を見直す必要がある。本研究の目的は最近我々が開発した「酸化還元交互共重合」の一環として今までの高分子合成にない新しい概念として「開環閉環交互共重合」を開拓し、従来法では得られなかった新規ポリマ-を合成し、新たな機能性高分子へと結び付けることである。まず、開環性モノマ-として3価リン化合物であるエチレンフェニルホスホナイトを設計、合成しDMF中、100°Cで当モル量のムコン酸(閉環性モノマ-)と混合、加熱したところエチレンホスホナイト開環と同時にムコン酸の開環を伴って重合が進行し、5価リンユニットと5員環ラクトンを主鎖に持つ、新規含リンポリマ-が高収率で得られることを見いだした。また、閉環性モノマ-としてアルデヒド基を二つ持つグルタルアルデヒドを用い、同様に環状ホスホナイトとの反応を試みたところ、この場合も予期したように環状ホスホナイトの開環とグルタルアルデヒドの閉環が同時に起こり、主鎖に5価リンユニットと環状アセタ-ル構造を有する新しいポリマ-が生成することがわかった。また、これらの重合反応におけるモデル反応として、非開環性のホスホナイトを用いて反応を行うことにより生成ポリマ-構造の証明を行った。さらに、反応中間体の構造決定、反応速度論解析を行い、本重合反応の機構を明らかにすることができた。今後、より高重合度の生成物を得るための反応条件を詳細に検討すると同時に、生成新規含リンポリマ-の性質について検討していく予定である。本研究の目的は、今まで高分子合成にない新しい概念に基づく重合反応すなわち開環と開環を同時にともなう“開環閉環交互共重合"を開拓することである。開環性モノマ-として3価リン化合物であるエチレンフェニルホスホナイトを設計、合成し、当モル量のムコン酸(閉環性モノマ-)と共重合させることにより、5価リンユニットと5員環ラクトンを主鎖に持つ、新規含リンポリマ-が得られることを見いだした。

さらに、開環モノマ-として2ーオキサゾリン類を用いて、(メタ)アクリル酸無水物ならびにNーメチルジ(メタ)アクリルアミドとの開環閉環交互共重合の可能性について検討した。その結果、重合は開始剤を加えることなく速やかに進行し、約60%の閉環率でポリマ-が得られた。本重合系では、重合の初期段階でも生成ポリマ-の組成比は、ほぼ1:1であることから、交互共重合メカニズムで進行していることが明らかになった。生成ポリマ-の環構造はNMRおよびIRスペクトルより、五員環構造を有していることが分かった。ここで開発した共重反応は二種のモノマ-の開環と閉環が同時に起こる共重合の初めての例である。現在、生成した新規含リンポリマ-の性質について検討中である。
陽極酸化されたチタンニオブスズ合金表面へのアパタイト析出および細胞毒性評価

H24年度にTiNbSn合金製の円板に陽極酸化処理+温水処理を加えることでハンクス溶液中においてハイドロキシアパタイトが析出できることが分かった。H25年度には、TiNbSn合金製の直径4.5mm、長さ25mmのロッド表面に陽極酸化+温水処理を施し、円板と同様にハンクス溶液内でハイドロキシアパタイトを析出させる検討を行った。ロッド形状では円板と同じ条件で陽極酸化を行っても、ロッド表面に均一な陽極酸化膜ができないことが分かり、陽極酸化の条件の変更が必要であった。ロッドの陽極酸化条件は以下のとおりで行った。電解液は酢酸で濃度が2Mと6M、導電時間は30分であった。電圧が200Vと500V、電流密度が303mA/cm2、726mA/cm2、3200mA/cm2の条件で合計12種類の条件で実験を行った。この12種類の条件でTiNbSn合金製ロッドを陽極酸化+温水処理行った上で、Hanks溶液に7日間浸漬し、走査電子顕微鏡(東北大学金属材料研究所)でハイドロキシアパタイトの析出を観察した。結果は200Vでの陽極酸化処理では全てのロッド表面でハイドロキシアパタイトは析出されなかった。一方、500Vでの陽極酸化では、6M、電流密度3200mA/cm2以外の5つの条件でハイドロキシアパタイト析出が観察できた。Hanks溶液中でのハイドロキシアパタイトの析出は、金属体の形状にも大きく左右されるため、円板からロッドになってハイドロキシアパタイトが析出されず、陽極酸化条件の変更だけでなく、ロッドのHanks液内でのおき方など様々な条件を試す必要があった。円板と同じ条件の陽極酸化条件では、ロッド表面に一様な陽極酸化被膜ができず、その条件を探すことが極めて困難であった。しかし、TiNbSn合金製ロッドの表面にもHanks液中でハイドロキシアパタイトの析出が確認できた。本課題ではTiNbSn合金表面にハイドロキシアパタイトを形成させるために陽極酸化技術に着目した。東北大学金属材料研究所より供与いただいたTiNbSn合金、純チタン合金で直径12.5mm、厚さ1mmの円板に様々な条件で陽極酸化を行った。その結果、過去の報告と同様に、TiNbSn合金表面でも純チタンで観察される表面変化と同様の変化が観察された。H25年度の課題であった、陽極酸化処理を行ったTiNbSn合金へのハンクス溶液(Na+142.0, K+5.8, Mg2+0.9, Cl-145.6, HCO3-4.2, HPO42-0.8, SO42-0.4mM)中でのハイドロキシアパタイト析出実験を行った。実験は陽極酸化のみ、陽極酸化+温水処理を行ったTiNbSn合金製と純チタン製円板を準備した。課題に申請した通り、ハンクス溶液に浸漬して円板表面へのハイドロキシアパタイトの析出能を評価した。陽極酸化も東北大学金属材料研究所で行い、水酸化処理追加および温水処理は東北大学整形外科で行った。申請時には陽極酸化+加熱処理(600度)も記載したが、600度加熱処理でTiNbSn合金の合金特性が変化してしまう可能性が高く、本実験では加熱処理は行わなかった。

ハイドロキシアパタイト析出の陽性コントロールとして、ハイドロキシアパタイト製の円板であるセルヤードペレットを使用した。まず、陽極酸化によってTiNbSn合金表面には、過去の報告と今回使用した純チタン合金と同様の表面形状が観察された。またハイドロキシアパタイト析出試験では、表面陽極酸化処理(2M酢酸電解溶液使用、定電圧150V、50mA、30分)で、温水処理(80°C蒸留水に48時間浸漬)を行った円板にハイドロキシアパタイトの析出が確認された。陽極酸化処理のみではハイドロキシアパタイトは析出せず、金属表面にOHー基が増加することが必要であった。当初H24年度は陽極酸化によってTiNbSn合金表面にも、純チタンに陽極酸化を行った時に観察される変化が生じるかどうか、また陽極酸化の条件によってその表面形状は影響を受けるかを調べることが課題であったが、本実験で陽極酸化によってTiNbSn合金でも純チタン合金と同じ表面変化が観察された。その後H25年度分の課題であったハイドロキシアパタイトの析出に最も適した陽極酸化の条件設定を行った。合金円板で陽極酸化のみではハイドロキシアパタイト析出は困難と考えられたが、温水処理を追加することでTiNbSn合金表面でもハイドロキシアパタイトの析出が確認された。H24年度の課題進捗状況としては順調に進行していると考えられる。本年度はTiNbSn合金製の円板に陽極酸化処理+温水処理を加えることでハンクス溶液中においてハイドロキシアパタイトが析出できることが分かった。次年度は同条件で加工したTiNbSn合金が生体内で骨新生を誘導することができるかどうかを検証する予定である。直径4.5mm、長さ25mmのロッド表面に陽極酸化+温水処理を施し、円板と同様にハンクス溶液内でハイドロキシアパタイトが析出するか検証する予定である。円板と異なり、ロッド形状では陽極酸化の至適条件が異なる可能性がある。また、ハイドロキシアパタイトの析出は、金属の形状に大きく影響される可能性があるので、ロッド表面にハイドロキシアパタイトの析出が確認されるか現時点では不透明である。ロッドの表面にハイドロキシアパタイトの析出が確認されたら、その条件で処理したロッドをウサギ大腿骨内に包埋し、その引き抜き強度を計測し、未処理ロッドの結果と比較する計画である。組織学的にも非脱灰標本を作製し、ロッド周囲の新生骨量の比較を行い、陽極酸化+加水処理がロッド周囲への骨新生を早め、新生骨量も増加させることができるかを検証する予定である。H24年度に円板表面の陽極酸化処理だけでなく、ハイドロキシアパタイト析出まで確認できたので、H25年度ではロッド表面へのハイドロキシアパタイトの析出評価をメイン課題とする。H24年度の研究計画は順調に進行した。次年度使用額は今年度の研究が効率的に推進したことに伴う未使用額でありH25年度請求額とあわせてH25年度の研究遂行に使用する予定である。
金融市場の執行分析のための経済情報抽出と行動が市場へ及ぼす影響評価に関する研究

本研究の目的は、テキストマイニングと人工市場という2つの情報技術の融合により、金融実務者の市場での売買執行を支援する手法を開発することである。開発した金融データ分析の2つの新手法のアルゴリズム(テキストマイニングと人工市場シミュレーション)を基にして実装を行った。実際の金融データを用いて、提案アルゴリズムを評価した結果、既存の数値分析手法に比べ市場分析の推定精度を平均48.42%、最大74.03%改善することに成功した。実際の調査(インタビュー,質問紙調査等)や,経済指標やテキストデータなどの関連データ資料等の分析を行って,意思決定支援システムにおいて基本要素となるテキストマイニング技術の開発を行った。さらに,テキストマイニング手法の基本設計として,経済指標やテキストデータなどの関連データ資料等を用いて,執行時期の市場環境を分析するための統計手法のテストを行った。意思決定支援システムに用いる情報技術(人工市場とテキストマイニング)をふさわしい形に整え,金融実務における執行分析を支援するシステムを計算機上に試作した。シミュレーションソフトウェアの基本設計として,人工市場に参加する各エージェントのタイプ分けとそれらの行動ルールの基本設計を行った。構築したシステムを用いて,現場での予測・リスク制御への実用化を目指して,金融実務者や研究者と連携を行い,実用化に向けた現場の声を反映するような有効性の検討を行った。システム評価に関するプロトタイプ用の投入データ作成として,執行分析の実績がある金融実務者や研究者とシステムの実用化イメージに向けて話し合いを行い,システム評価のために必要なデータの種類の選別と評価手法の決定に向けて検討を行った。特に自動取引の計算機プログラムを評価するための人工市場シミュレーションや,日本の債券市場でのテキストマイニングに関して新たな手法を開発し,金融実務者と協力しながらシステムの試作を行った。本年度は、前年度までに開発した金融データ分析の2つの新手法のアルゴリズム(テキストマイニングと人工市場シミュレーション)を基にして、プロトタイプ・ソフトウェアとして計算機上に実装を行った。さらに、提案アルゴリズムの評価と金融現場への実用化を目指して、実際の金融データを用いて、提案アルゴリズムによる取引行動の評価手法に関する検証を行った。テキストマイニングによる市場環境分析手法の研究として、長期的な市場動向を分析するテキストマイニング手法を世界に先駆けて開発し、試作版ソフトウェアとして計算機上に実装した。金融実務者との共同により、本ソフトウェアを用いて、株式市場・国債市場・外国為替市場の動向分析を試み、既存の数値データを用いた動向分析の結果と比較検証した。既存の数値分析手法に比べ市場分析の推定精度を平均48.42%、最大74.03%改善することに成功した。人工市場シミュレーションソフトウェアの研究として、本年度は仮想的な市場のマルチエージェントモデルである人工市場を、分析目的に応じてスタンドアロン型とクライアント/サーバ型の2種類の試作プログラムを実装した。実デーダによる執行リスクの事前評価の研究として、上述のプロトタイプシステムを用いて、大規模取引行動の一種である介入行動が市場に与える影響の評価を行った。シミュレーションの結果、現状より70%以上も市場を安定化させる介入行動ルールを特定することができた.さらに、市場制度の変化がもたらす影響は、市場参加者たちの持つ取引戦略の組合せに依存することを、シミュレーションによって明らかにした。
単一鎖共役系高分子の配座とその光学特性の相関に関する研究

共役系高分子およびその関連の系におけるコンフォメーションと光学特性、光物理的特性の関係を1分子のレベルで研究した。共役系高分子では、コンフォメーションと励起子の局在及び励起子の分離の相関を明確にし、高分子鎖上の発光ドメーンの存在とその大きさを確認し、そしてコンフォメーションの動的特性とその関連の光物理的特性を明らかにした。一方、非共役系高分子では、高分子鎖のトポロジーが拡散特性の要因になっていることが分かった。また、光合成細菌光捕集複合体の場合、励起子の特性と内部の構造的乱雑さの関係が明らかになった。本研究では、単一鎖ごとに共役系高分子の構造及びコンフォメーションと光物理的特性との相関を調べることを目的とする。本年度は、使用していた実験装置の品質及び性能の改良を行った。更に、研究目的の具体的な課題として以下の研究を行った。1.共役系高分子ポリチオフェンの化学的構造制御と光電子特性共役系高分子の化学的構造が光電特性に与える影響について検討した。ポリチオフェン(PT)主鎖にバルキーなポリスチレン側鎖が導入された分子を用い、単一分子計測とシミュレーションによる構造の再構築を行った。シミュレーションの結果、側鎖を持たないPTの場合、ほぼ全ての共役セグメント間の距離はフェルスター半径以下となった。一方、バルキーな側鎖を導入したPTでは、主鎖は伸びた構造になり、セグメント間相互作用が著しく減少するという結果が得られた。単一分子計測の結果、分子内励起子の局在化の程度とコンフォメーションに大きな相関があることが明らかになった。さらに、単一分子発光の電場依存性の実験から、励起子分離および電荷移動がPT鎖上及び鎖間両方で生じ、分子のコンフォメーションに依存していることを見出した。2.単一共役性高分子内の発光サイトのマッピング超高分解単一分子イメージング技術を用いて、共役性高分子MEH-PPV単一分子内の発光サイトのマッピングを行った。この技術を用いることで、ナノメーターの精度で分子内発光サイトを特定することができた。結果として、少数の発光サイトへの高効率のエネルギー移動によって、単一分子内で発光サイトの空間的移動が起こることを明確にした。発光サイトの移動距離は数ナノメーターから数十ナノメーターの範囲で分布しており、この結果は、複数のメカニズムで励起エネルギーがトラップサイトに集まることを示唆している。本年度は、次の具体的な研究課題に注目した。1.単一共役性高分子内の発光サイトのマッピング前年度に引き続き、共役性高分子鎖内の発光サイトのマッピングの研究を行った。超高分解顕微イメージング法を用いて、共役性高分子MEH-PPV単一分子内の発光サイトのマッピングの分子量依存性および溶媒効果を調べた。この技術を用いることで、数nmオーダーの精度で分子内発光サイトを特定することができる。結果として、分子量20万のMEH-PPVと同様に、少数の発光サイトへの高効率のエネルギー移動が起こり、単一高分子鎖内で発光サイトの空間的移動が起こることが分かった。発光サイトの移動距離が、いわゆる共役ドメーンサイズを示し、そのサイズは数mnから数十mnの範囲で分布している。その分布の形や幅はMEH-PPVの分子量および溶媒の種類に依存しないことが分かった。この結果は、少なくとも分子量の5万と分子量の260万の範囲で、ドメーンのサイズはMEH-PPVの化学構造や欠陥の数で決まっている。今度、同様な実験を分子量のさらに小さいMEH-PPVのオリゴマーおよび欠陥のないMEH-PPV行う予定である。2.単一高分子鎖のトポロジーと拡散現象の関係関連研究として、高濃度溶液における高分子の拡散と高分子鎖一本のコンフォメーションの関係を調べ始まった。色素分子でラベルした環状Poly(THF)及びリニアーPoly(THF)を用意し、それぞれのラベルした高分子をラベルしていないPoly(THF)に溶かし、拡散を1高分子鎖のレベルで調べた。結果として、リニア高分子とは違って、環状のPoly(THF)か異なる2種類の拡散モードを示していることが分かった。本年度は、次の研究課題に注目した。1.単一共役性高分子内の発光サイトのマッピング前年度に引き続き、共役性高分子一本鎖内の発光サイトのマッピングの研究を行った。幅広い分子量のMEH-PPVで測定した結果、発光サイトの空間的移動の距離が時間に依存しないことが分かった。そのことから、MEH-PPVでは励起子のマイグレーションがドメーンに限らず、一本鎖の全体で起こっているという結論をした。2.溶液中の単一共役性高分子の光物理的特性今まで、共役性高分子の単一分子分光が全て固体の状態で行われてきた。高分子の完全な平衡状態での光物理的特性を調べるために、マットリクスポリマーの溶液の中で単一鎖MEH-PPVの測定を試みた。

最初の結果として、固体中とは違って、共役性高分子のブリンキングが全く起こらず、消光も遅いということがわかった。平衡状態の共役性高分子でのエネルギー損出が少ないことが重要な結果と思われる。3.緑色硫黄細菌アンテナ複合体の内部構造と光物性緑色硫黄細菌の集光アンテナ、いわゆるクロロゾームが非常に高い光吸収及びエネルギー移動の効率を持ち、共役性高分子と同様に光機能に対するポテンシャルの面で注目を集めている。ここで、我々は1個のクロロゾームの微粒子を調べ、内部構造と光物性の関係を明らかにすることを目的にした。結果として、世界最初に単一ナノ粒子の吸収検出及び吸収異方性の測定に成功した。クロロゾームの内部構造の不均一性、励起子の遷移双極子モーメントの向きなどについて情報を得られ、クロロゾーム内のクロロフィル会合体のモデルを提案した。
分子プローブを用いたケロイド・肥厚性瘢痕形成メカニズムの解明

ケロイド,肥厚性瘢痕に有効な薬物の生体内標的分子をdrog affinithchromatographyにより直接的に同定し、標的分子の機能を明らかにすることを目的として研究を遂行した.このことによってケロイド・肥厚性瘢痕の形成メカニズムを解明する端緒が開かれることと考えられる.トラニラスト(ケロイド治療薬物)に加え、各種抗アレルギー薬、新規合成のAnthranilic acid誘導体、Cinnamic acid誘導体などのdrug affinity chromatographyにより、これら薬物、化合物の生体内標的分は、36kDa-microfibril associated glycoprotein(36kDa MAGP)であることが明らかにされた。薬物の抗ケロイド作用と36kDaMAGP結合能は相関していた。更に36kDaMAGPの免疫組織学的研究から36kDa MAGPは、皮膚のエラスチン線維形成に決定的役割を果たしていることが明らかとなった。抗アレルギー薬の一種であるトラニラストは、ケロイド・肥厚性瘢痕形成の抑制治療においても有効であるが、その作用機序はコラーゲン合成の抑制など様々に想定されているものの、分子機構については未解明である。ケロイド・肥厚性瘢痕形成を抑制しうる低分子化合物を合成し、これを分子プローブとしてケロイド・肥厚性瘢痕形成のメカニズムを解明することを目的とした。トラニラストを分子プローブとして用いた研究によって、トラニラストの標的蛋白質は36kDa MAGPであることが判明した。トラニラストをリード化合物とした低分子化合物(分子プローブ)を開発する過程においては、分子プローブをリガンドとしたdrug affinity chromatographyによりCa^<2+>依存性にイソキノリンスルホナマイド誘導体が36kDa MAGPと強い結合活性を示した。この分子は、コラーゲン、エラスチン繊維形成のkey stepに作用しているものと考えられる。また、細胞接着における36kDa MAGPの役割についても研究した。36kDaMAGPはビトロネクチン等と同様に細胞接着を促進し、末端領域に存在するRGD配列が細胞接着に深く関与しているとの結果を得た。さらに、抗36kDa-MAGP抗体を用いて、免疫組織化学技法(光顕、電顕)によりケロイド・肥厚性瘢痕組織と正常組織とを比較し36kDa-MAGPの組織分布等について検討した。その結果、36kDa MAGPは、elastin-microfibrilと考えられる構造物に局在しており、組織の修復過程において重要な役割をしていることが推定された。ケロイド・肥厚性瘢痕に有効な薬物の生体内標的分子をdrug affinity chromatographyにより直接的に同定し、標的分子の機能を明らかにすることを目的として研究を遂行した。このことによってケロイド・肥厚性瘢痕の形成メカニズムを解明する端緒が開かれることと考えられる。トラニラスト(ケロイド治療薬物)に加え、各種抗アレルギー薬、新規合成のAnthranilic acid誘導体、Cinnamic acid誘導体などのdrug affinity chromatographyにより、これら薬物、化合物の生体内標的分子は、36kDa-microfibril associated glycoprotein(36kDa MAGP)であることが明らかにされた。更に36kDaMAGPの免疫組織学的研究から、36kDaMAGPは、皮膚のエラスチン線維形成に決定的役割を果たしていることが明らかとなった。
家電製品等から放散する準揮発性有機化合物の放散量試験法開発に関する研究

プラスチックの可塑剤とし使用されるSVOCは、特に発熱する家電製品や建物の建材などから室内にごく微量、継続的に放散され、室内の空気清浄度を悪化させる。この空気中へのSVOC放散は疫学的調査などから子供の喘息やアレルギー症状など人体への健康影響も懸念され、その対策が必要とされている。本研究では、気流性状を工夫したチャンバー内に家電製品など放散量測定試料を設置し、放散量全量を測定するのではなく特定点における濃度測定により、家電製品からのSVOC放散量全量を計測する試験法を開発した。現在、市場で販売されている家電製品の液晶テレビ、パソコン、プリンター及びラジカセより放散するSVOC放散量測定を行った。家電製品において、電源を入れた場合、発散する熱に依存し、化学物質の放散量が増加する傾向が見られたが、電源の設定(ON/OFF)に関わらず、いずれの家電製品よりフタル酸-2-エチルヘキシル、2エチル-1ヘキサノール、フタル酸ジブチルなど内分泌系に対する有害性や人体の健康に悪影響を与えると報告されている化学物質が検出され、SVOC放散量の定量・定性的な評価が可能であった。今回開発した測定法は、日本の消費者のみならず、世界の家電製品ユーザーに製品の正確な準揮発性化学物質放散量評価を知らしめることを可能にするものである。また、本研究成果による家電製品から放散するSVOC放散量の正確な評価により、SVOCに関する低放散量の材料の研究開発及び普及が期待できる。本研究の目的は、家電製品など室内に設置される製品から放散される準揮発性有機化合物(SVOC)の放散速度測定試験法を開発・確立することである。SVOCは人間の健康に影響を及ぼす恐れがあり、建材や家電製品など室内空気を汚染する恐れのある製品に関しては、その放散速度を測定し、室内汚染の程度を健康影響の恐れの少ないレベル(厚生労働省WHOの室内空気に対するガイドライン)以下に保つことが要請されている。本研究では、実機の家電製品を実際の使用状態とし、家電製品からのSVOCの放散速度測定を可能とする。これにより、家電製品から室内に放散されるフタル酸エステルや燐酸エステルなどの可塑剤や難燃剤などのSVOCの室内空気への放散量を的確に評価した。本年度では、日本国内外の学会に参加し、本研究で提案する試験法の実用化のために、SVOCの特性に関するより詳細な情報や先進研究に関する資料収集を行った。また、収集資料のSVOCの物理的特性に基づき、SVOC放散量測定により最適なチャンバー内気流モデルを開発し、実験とCFD解析を用いて再現性及び妥当性を検討した。検証した気流モデル及びチャンバーを用いて実験を行い、実機の家電製品であるテレビ、プリンターから放散するSVOCなどの化学物質の測定を行い、CFD解析により、実機家電製品から放散する化学物質測定実験と比較・検証を行った。本年度の研究成果は、本研究の最終目的である家電製品などから放散されるSVOCの放散量測定方法及び測定装置の開発に基礎データとして利用する。
Ｐｓｅｕｄｏ－Ｈａｐｔｉｃｓ効果を利用した視触力覚ディスプレイの実現

本研究の目的は、Psueo-Hapticsをはじめとする視触覚間相互作用を触力覚提示システムに応用し、疑似触力覚提示と物理的提示を融合した視触力覚ディスプレイを構築することである。本研究は(1)一般的な触覚体験を可能にするための形状基本要素の割り出しとその統合手法の検討、(2)接触方法の定義と各要素への触知覚操作効果の定量化による多様な触り方への対応検討、(3)両者を統合することによる視触力覚ディスプレイの構築・評価からなる。本年度はA.(2)における多様な接触方法のうち、手領域抽出方法の改良による拡張現実感システムへの応用と、B.(3)両者を統合することによる視触力覚ディスプレイの構築・評価をおこなった。A.では、昨年度構築した深度画像センサによる手領域抽出手法を発展させ、抽出した手領域を画像中から消すことで、動き姿勢を操作した後の手映像のみを表示する手法を構築した。以前のフレームの背景画像を保存しておき、それを用いて今の画像フレームに写っている実際の手によって隠れている背景を補間することで、映像中から手画像部分のみを違和感なく消すことができる。補間の際には、マーカによりカメラの移動量を算出し、それに従って前フレームの背景画像を変形するという手法をとった。以前のシステムでは、前以て背景画像を用意する必要があり、背景は固定のままであったが、本手法により、背景もリアルタイムに取り込んだものを利用できるようになったため、実空間中にCGを重畳する拡張現実感システムへの応用が可能となった。B.では、これまで構築してきた手法を統合することで、多様な形状を提示可能かつ、多様な接触方法が可能な視触力覚ディスプレイを構築した。本システムを用いて被験者実験をおこなった結果、7不連続面を持つような複雑形状に対する多指でのなぞり動作に関しても70%の割合で知覚操作が可能なことが明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はA. (1)における各形状要素に対する知覚操作手法の統合と、B. (2)の多様な接触方法のうち、任意点接触における視触力覚生成手法の構築を行った。A.については、形状変形して微小な突起を提示可能な形状要素提示デバイスを制作し、これまで構築してきた曲面曲率、角面の位置・角度、物体の大きさという各形状特徴に対する知覚操作手法を統合して、提示したい形状に応じデバイス上の突起の有無および手の動きの空間変調量を変化させることで、非連続面を含むような複雑多様な形状を提示できるか検証した。結果、本手法により、連続面・非連続面の切り替え提示が可能であり、従来研究で得た各要素に対する触知覚操作の限界性能範囲内であれば、それらを組み合わせた場合にも約80%の割合で狙いとする形状を提示できることが明らかになった。また、本手法により把持物体の柔らかさ知覚や、重量知覚を操作できることを明らかにし、背面タッチディスプレイへの応用により、モバイル端末における視触覚フィードバックを簡潔に生起できることを示した。B.では、タブレット端末越しに自由な視点から簡易な形状要素提示デバイスを鑑賞しながら触ると、多様な形状のバーチャル物体を触っている感覚を生起可能なモバイル型形状提示システムを実現した。動作確認を行った結果、処理速度は平均17.5fpsであり、被験者全員から、視点位置の移動の有無にかかわらず視覚提示された形状を触っていると感じたとの回答を得た。本研究の目的は、Psueo-Hapticsをはじめとする視覚触覚間相互作用を触力覚提示システムに応用し、疑似触力覚提示と物理的提示を融合した視触力覚ディスプレイを構築することである。本研究は(1)一般的な触覚体験を可能にするため形状基本要素の割り出しとその統合手法の検討、(2)接触方法の定義と各要素に関する相互効果の定量化による多様な触り方への対応検討、(3) (1)(2)を統合することによる視触力覚システムの構築・評価からなる。本年度は主に(1)における動的な触要素に対応可能な知覚操作手法の構築<A-1>と形状要素提示デバイスの改良<A-2>、(2)における多様な接触方法のうち、手領域抽出手法の改良による任意背景・多様な接触方法への対応<B>を行った。<A-1>については、これまでに知覚操作対象としてきた形状基本要素に関して、体験者がバーチャル物体の形状を動的に変形させた際にも視覚フィードバックの効果が適切に表れるかを検証し、物体の硬さについても知覚操作可能であることを確認した。<A-2>については、昨年度制作した機構を改良し、一つの円筒形物体表面上に二つの微小角面を提示できる形状要素提示装置を構築した。

本デバイスを利用し、バーチャル物体表面形状における連続面の曲率や傾き、非連続形状の配置位置、角度、配置数の組み合わせを様々に変化させて、それに応じて視覚提示する手の動きを空間変調させることで、70%の割合で複雑形状に関しても知覚操作が可能なことが明らかになった。<B>では、既存手法における利用環境や接触方法に関する制約を取り払うために、深度画像センサを併用することにより手領域を抽出し、物体表面との位置関係から接触している指先位置を推定する手法を構築した。本手法を、昨年度構築したリアルタイム歪みマップ生成手法と合成し、よりロバストな自由視点形状提示システムを構築した。本研究の目的は、Psueo-Hapticsをはじめとする視触覚間相互作用を触力覚提示システムに応用し、疑似触力覚提示と物理的提示を融合した視触力覚ディスプレイを構築することである。本研究は(1)一般的な触覚体験を可能にするための形状基本要素の割り出しとその統合手法の検討、(2)接触方法の定義と各要素への触知覚操作効果の定量化による多様な触り方への対応検討、(3)両者を統合することによる視触力覚ディスプレイの構築・評価からなる。本年度はA.(2)における多様な接触方法のうち、手領域抽出方法の改良による拡張現実感システムへの応用と、B.(3)両者を統合することによる視触力覚ディスプレイの構築・評価をおこなった。A.では、昨年度構築した深度画像センサによる手領域抽出手法を発展させ、抽出した手領域を画像中から消すことで、動き姿勢を操作した後の手映像のみを表示する手法を構築した。以前のフレームの背景画像を保存しておき、それを用いて今の画像フレームに写っている実際の手によって隠れている背景を補間することで、映像中から手画像部分のみを違和感なく消すことができる。補間の際には、マーカによりカメラの移動量を算出し、それに従って前フレームの背景画像を変形するという手法をとった。以前のシステムでは、前以て背景画像を用意する必要があり、背景は固定のままであったが、本手法により、背景もリアルタイムに取り込んだものを利用できるようになったため、実空間中にCGを重畳する拡張現実感システムへの応用が可能となった。B.では、これまで構築してきた手法を統合することで、多様な形状を提示可能かつ、多様な接触方法が可能な視触力覚ディスプレイを構築した。本システムを用いて被験者実験をおこなった結果、7不連続面を持つような複雑形状に対する多指でのなぞり動作に関しても70%の割合で知覚操作が可能なことが明らかになった。上述のように、(1)一般的な触覚体験を可能にするため形状基本要素の割り出しとその統合手法の検討、(2)接触方法の定義と各要素に関する相互効果の定量化による多様な触り方への対応検討の双方に対して、当初目標とした性能を達成する技術を開発できた。特に(1)に関しては動的な触要素の提示という、研究開発当時は想定していなかった手法を構築できたという点で、期待以上の成果が得られていると考えている。さらには、これらの研究開発や展示・ワークショップ等での研究成果の利活用、広報活動等を通じ、視触覚間相互作用を利用した形状提示システムの有用性を示すことができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は(1)にて開発した動的触要素の提示手法のさらなる拡充と、(3) (1)(2)を統合することによる視触力覚システムの構築・評価に特に注力して研究開発を進める。
周生期ストレスと生活習慣病発症機序に関する研究－脳と脂肪組織のクロストーク解析－

生後早期の母仔分離ストレスは、大脳・小脳・海馬の神経栄養因子とその受容体の発現量に影響を与えた。生後早期の母仔分離は、部位特異的に様々な神経栄養因子と受容体の発現量に影響を与え、神経回路網形成や神経発達の順序に少なからず影響を及ぼすことを明らかにした。これが行動異常の原因の一つとして考えられる。一方、脂肪組織のミトコンドリアのエネルギー代謝関連因子のレベルに異常を惹起した。白色脂肪の増殖と熱産生を抑えられた褐色脂肪の特性が見られた。これは、将来の肥満を示唆するものである。脳発達期のストレスは、脳と末梢脂肪組織の生物学的特性に変化を惹起し、将来の生活習慣病の基盤となる可能性を示唆する。1.母仔分離ストレス曝露モデル動物の作成と試料採取申請者ら(Kuma et al.,2004)が確立した母仔分離モデル動物の作製法に準じてモデル動物を作製した。2-20日齢まで、9:00-12:00と13:00-16:00の3時間の母仔分離を1時間の間をおいて、2回行った。モデル動物の脳の組織と脂肪組織を採取した。母仔分離した動物の栄養状態の評価をtotal protein、albumin、total-cholesterol、transferin、pre-albumin、retino-binding proteinなどを指標に行った。このうち代謝サイクルの早い後者には、コントロール動物と比較して有意差を認めなかった。従って、母仔分離による低栄養の影響は除外できるものと考えられる。しかしながら、体重比較では、母仔分離群は低体重を呈し、これは日齢を経るにつれて著明となった。この体重の差異は、周生期(脳発達期)のストレスの影響と云える。実際、母仔分離期間中の血中コルチコステロン値は、母仔分離群において有意に上昇していた。2.モデル動物の脳の分子生物学的解析本年度は、脳の分子生物学的解析を集中的に行った。NeurotrophinのうちBDNF(Brain Derived Neurotrophic Factor)とその受容体TrkBのReal-time RT-PCR解析を行った。母仔分離期間中の海馬おいては、リガンドのBDNFは一時的に減少するが、その後コントロールレベルまで回復する結果を得た。受容体TrkBには、母仔分離期間中に有意な変動は認めなかった。脳発達期におけるBDNFの発現レベルの変動は、神経発達に影響をもたらすことが予想されるため、神経細胞の棘突起の変化に着目して同様にLimk-1の解析を行ったが有意な変化を認めることは出来なかった。1.母仔分離ストレス曝露モデル動物の脳の変化-特にセロトニン作動性神経細胞の動態変化-採取した脳のうち、縫線核、海馬、大脳皮質、扁桃体におけるセロトニン5-HTとその中間代謝産物5-HIAAをHPLCで解析した。その結果実際に母仔分離が進行している期間においては、5-HTの代謝効率が低下している結果を得た。同様にノルエピネフリンNEとその代謝産物MHPGに関しても分離期間においてのみ、代謝効率が低下しているエビデンスを得た。2.セロトニンと相互作用を有する生理活性物質の解析昨年度は、NeurotrophihのうちBDNF(Brain-Derived Neurotrophic Factor)とその受容体TrkBのReal-time RT-PCR解析を行った。受蓉体TrkBには、母仔分離期間中に有意な変動は認めなかった。これを基に本年度はグルココルチコイド受容体GRとearly growth response protein1 EGR-1の解析を行った。これらは、セロトニンによってregulateされているとされている分子である。母仔分離の結果として、セロトニン代謝効率の低下に同期して、これら因子の発現量も低下する結果を得た。母仔分離された動物におけるUCP-1の発現量は、30日齢において増加していた。これは将来の脂肪細胞の増殖を示唆する結果である。神経発達に影響をもたらすこれらの重要な因子の発現量の変化が、脳発達障害の一因であることが推測できる。1)近年、脳発達時期におけるグリア細胞の機能的変化が、成長後の様々な脳機能の深く関与する旨の報告がなされた。そこで我々は、母仔分離した動物の海馬におけるグリア細胞特にastrocyteの動態変化に着目して、astrocyteのマーカーGFAPとその栄養因子S100βの発現量の変化ついて経時的に解析した。Wistarラットを用い、母仔分離は、2-21日齢(PND)、6時間/日行った。海馬GFAPは、PND7において、mRNA、蛋白質レベルいずれでも低下していた。

同様にGFAPから産生されるS100βも低下していた。しかしながらそれ以降の日齢(PND14, 21, 50)においては有意な変化を認めなかった。この結果は、神経細胞の支持組織としてのグリア細胞が母仔分離により影響をうけ、間接的に神経発達に影響を及ぼすことが示唆される。2)昨年度の報告における脂肪組織におけるエネルギー代謝関連因子の変動に関してー昨年度のデーターは暫定的データーであったが、今年度は個体数(n)を増やして、再解析を行った結果、母子分離された動物における白色脂肪では、prohibitin (PHB)の発現量が増加していた。一方、褐色脂肪においては、uncoupling protein-1 (UCP-1)の発現量に変化を認めなかったが、アドレナリンβ3(AD-β3)受容体の発現量は有意に減少していた。UCP-1はAD-β3にリガンドであるアドレナリンが結合することで生理作用を発現することを鑑みると、AD-β3の減少はUCP-1の作用の減弱を意味する。以上の結果は、白色脂肪の増殖と褐色脂肪の機能減弱を示唆することから、脳発達時期における母仔分離ストレスにより、エネルギー代謝関連タンパク質に変化を生じ、脂肪のエネルギー蓄積ー脂肪増殖に向かうことが予想され、これは将来の肥満を意味するものである。1.母仔分離ストレス曝露モデル動物の脳の変化:AMPA受容体の変化について母仔分離ストレス曝露モデル動物における、AMPA受容体サブユニットの一つGluR1の発現動態を解析した。母仔分離されたラットの海馬におけるGluR1受容体発現/リン酸化をWestern blotにて脳発達期から成熟後まで解析した結果、GluR1自体の発現に変化は認められなかったが、生後10日でGluR1の過剰リン酸化が認められた。同様に、GluR1のリン酸化を制御するCaMKIIの過剰リン酸化も生後10日で認めた。2.脂肪組織におけるエネルギー代謝関連物質のPCR解析褐色脂肪(BF)と白色脂肪(WF)におけるプロヒビチン(PHB)、ミトコンドリア脱共役タンパク質UCP-1、アドレナリンβ3受容体(AD-β3R)の発現量を解析した。BFにおいては、AD-β3Rの発現量が低下していた、一方、WFにおいては、PHB発現量は増加していたが、AD-β3Rのそれは低下していた。UCP-1はいずれの脂肪組織も有意な差を認めなかった。生後早期は、神経可塑性に富む時期である。神経発達に影響をもたらすAMPA受容体・神経栄養因子などの重要な発達・成長因子の発現量の変化が、脳発達障害の一因であることが推測できる。適切なGluR1リン酸化が神経回路網形成と末梢脂肪組織の相互関係構築にに必須である事を鑑みると、一過性であったとしても過剰リン酸化状態は恒久的に回路網形成バランスを乱し、成熟後の脂肪細胞のエネルギー代謝に影響を及ぼすことが懸念される。研究対象領域として、脳と脂肪細胞に焦点を当てている。脳に関しては、順調に解析が進行しているが、脂肪細胞に含まれるタンパク質の抽出に時間を要した。この点にうおいて、やや遅れ気味であったが、年間の研究進捗度は、概ね順調である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
高密度波長多重光通信のための多波長光源の一括生成

高密度波長多重(DWDM)光通信は、次世代の大容量通信技術として期待されている。しかし、DWDM光通信では、各キャリアの波長と隣接するキャリアの波長間隔の揺らぎを0.01nm以内に抑えなければならない。従来の手法では、個々に波長安定化制御を行なった半導体レーザ(LD)を100台以上用意する必要があり、技術的にもコスト的にも課題があった。本研究では、DWDM光通信に必要な安定性を備え、かつ、低コストな多波長光源を新たに構築し、その評価を行なった。具体的には、平坦な多波長スペクトルを生成するコム発生器を作製した。これは、縦列接続した光変調器を通常より高いパワーで駆動することで多数のサイドバンドを生成することを原理とする。この手法では、各チャネル間の間隔がコム発生器の制御周波数のみで正確に一定に保たれる。したがって、種光源となるLDの波長のみ安定化すれば、全てのチャネルのキャリア波長が安定に保たれる。このコム生成器を用い、LD1台に対し、50GHz間隔20波以上のキャリア生成に成功した。また、コム生成器が入射光の波長に対する依存性が非常に小さいことも確認した。実際、1台のコム生成器に波長1.5um帯で波長が異なる8台のLD光を入射すれば、通信波長全体を覆うキャリア生成が可能なことを示した。最後に、伝送距離100kmのWDM伝送実験により、各チャネルに対し、実際の光通信に十分な信号誤り率く10-12を達成し、本光源の大容量光通信システムへの適用性を実証した。近年、大容量データ通信の需要が拡大しており、高い経済性と周波数効率を有する波長多重光通信システムはその重要性を増している。高密度波長多重(DWDM : Dense WDM)通信では、50-GHzチャネル間隔が国際標準の1つとなっている。このようなDWDMシステムではチャネル間の周波数安定性を確保する必要がある。そのため、各半導体レーザ(LD)に波長ロッカーを装着し、発振周波数の揺らぎを数GHz以下に安定化している。しかし、何10ものLDの周波数安定性を長期にわたり低コストで実現することは容易ではない。そこで、本研究では、1つのLDから発生した光周波数コムをDWDM用の多波長光源として用いる方法を提案した。この光源は1つの半導体レーザに特別な位相変調をかけ、アレイ導波路格子(AWG)により分波することで、通信チャネルに必要な50GHz間隔の多波長(20波以上)を生成する手法を検討した。明らかに、周波数安定化するレーザは1台、予備のレーザも1種類だけでよい。本年度は多波長光源の構築を行い、まず、1チャネル分について、ビット誤り率(BER)およびアイパターンの測定を行い、多重伝送への適用性を検討した。実験により、10 Gbps NRZ信号の100kmファイバ伝送に対して、10-12のビット誤り率が確認された。また、(i)二波変調した場合、(ii)一波のみ変調した場合のBER特性が一致していることから、DWDM信号の分離が可能であることがわかった。高密度波長多重(Dense Wavelength Division Multiplexing: DWDM)光通信は、次世代の大容量通信技術として期待されている。本研究では、DWDM光通信に必要な安定性を備え、かつ、低コストな多波長光源を新たに構築することを第一の目的とした。この光源は1つの半導体レーザに特別な位相変調をかけ、アレイ導波路格子(AWG)により分波することで、通信チャネルに必要な50GHz間隔の多波長(20波以上)を生成する。更に、本研究では、この光源によるWDM伝送実験を行い、本光源のシステム適用性まで検討することを目標に掲げた。平成19年度は、前年度に作製した多波長光源を用いた光信号伝送実験を中心に研究を進め、その評価を行った。

具体的には、パルスパターン発生器と光変調器により、多波長光源を構成するAWGの各チャネルから出射した光に10Gbpsの信号をのせ、それぞれのチャネルについて信号誤り率、アイパターン特性、パワーペナルティを明らかにした。特に各チャネル間のクロストークの影響などについて詳細な検討を行い、構築したシステムのWDM光通信システムとしての適用可能性を評価した。システム構成要素の最適化を進め、実用的な目標性能である伝送距離100km、信号誤り率<10-9を達成した。これにより、将来の大容量光通信への道が拓かれた。