hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CHIME年代による日本列島の基盤岩形成過程の解析

科学研究費補助金の交付を受けて,領家変成帯・濃飛流紋岩・肥後変成帯・舞鶴帯堆積岩・大洗層堆積岩の地質調査を実施し,また,変成岩・花崗岩類・堆積岩の岩石記載とCHIME年代測定を行った。主な成果は以下のとおりである。(1)濃飛流紋岩は、中部地方の領家変成帯から美濃帯・飛弾外縁帯を経て飛弾帯まで連続する日本列島で最大規模の火山複合岩体である。濃飛流紋岩は主に陸上で噴火した熔結凝灰岩から構成されているので、その噴出をもって現在の日本列島の骨格形成が完了したとみなせる。これまで、濃飛流紋岩の年代測定が多数試みられてきたが、堆積岩等の岩片が例外なく混在しているため、信頼できる年代が得られなかった。地質調査に基づいて、阿木川熔結凝灰岩層が濃飛流紋岩の活動初期に噴出したものであることを確認し、ジルコンとアラナイトのCHIME年代を測定した。阿木川熔結凝灰岩層の噴出は約85Maで、この時期までに日本列島の骨格形成が完了していたことが明らかになった。(2) CHIME年代と黒雲母のK-Ar年代との不一致を解明するために、黒雲母の風化過程を解析した。黒雲母の八面体シート中の鉄が2価から3価に酸化すると結晶中の正電荷が過剰になり、この電荷のバランスをとるために層間のKが溶脱したり交換性になる。岩石が空気に触れた瞬間から黒雲母の風化は始まっており、顕微鏡下で新鮮な岩石の黒雲母でもK-Ar年代が大きく変動し得ることが明らかになった。(3)領家帯の変成時期は約100Ma、最古期花崗岩の貫入は約95Ma、濃飛流紋岩などポストテクトニックな火成岩の活動開始は約85Maで、これまでK-Ar年代の違い(西部の柳井地域約85Ma、中部地方:約65Ma)から考えられてきた変成火成作用の東進説は成立しない。K-Ar年代は最後の花崗岩の貫入に引き続く上昇冷却の時期に対応する。柳井地域の領家変成帯の平均上昇速度は1.5mm/年、中部地方は0.8mm/年である。科学研究費補助金の交付を受けて,領家変成帯・肥後変成岩・飛騨変成帯・大洗層推積岩などの地質調査を実施し,また,変成岩・花崗岩類・推積岩の岩石記載と蛍光X線による全岩化学組成分析,X線マイクロプローブによる構成鉱物の化学組成分析およびモナザイト・ジルコンのCHIME年代測定を行った。主な成果は以下の通りである。(1)領家帯の変成時期は約100Ma,最古期花崗岩の貫入は約95Maで,これまでK-Ar年代の違い(西部の柳井地域:約85Ma,中部地方;約65Ma)から考えられてきた変成火成作用の東進説は成立しない。

柳井地域の領家変成帯の平均上昇速度は1.5mm/年,中部地方は0.8mm/年である。(2)肥後変成岩のモナザイトCHIME年代は約120Maに集中する。ジルコンCHIME年代は1701600Maの範囲にあり,特に250Ma前後のものが多い。これまでに報告された約250MaというRb-Sr・Sm-Nd年代は原岩形成年代であり,変成作用は白亜紀に生じた。(3)日本列島の手取層群と韓半島の慶尚層群の砕屑物は共に二畳紀と先カンブリア紀の2種類の後背地から供給された。両者は推積の時代や岩相も類似しており,日本海拡大以前の日本列島と韓半島の基盤岩対比を行う上での重要な制約条件となる。(4)舞鶴帯三畳紀難波江層群の砕屑モナザイト粒子の年代は下部層(約480Maと250Ma)と上部層(16001750Ma)で大きく異なる。日本列島全体を通じて,古生代の推積岩は約480Maの砕屑粒子を多く含み,中生代以降の推積岩は先カンブリア紀中期の砕屑粒子に富む傾向がある。三畳紀カ-ニアン階に日本列島の後背地が急変したことが明らかになった。科学研究費補助金の交付を受けて,日本列島の主要な構成単位であるである領家変成帯・濃飛流紋岩の地質調査を実施し,また,変成岩・花崗岩類・堆積岩の岩石記載とCHIME年代測定を行った。平成10年度の主な成果は以下のとおりである。(1)濃飛流紋岩は、中部地方の領家変成帯から美濃帯・飛弾外縁帯を経て飛弾帯まで連続する日本列島で最大規模の火山複合岩体である。濃飛流紋岩は主に陸上で噴火した熔結凝灰岩から構成されているので、その噴出をもって現在の日本列島の骨格形成が完了したとみなせる。これまで、濃飛流紋岩の年代測定が多数試みられてきたが、堆積岩等の岩片が例外なく混在しているため、信頼できる年代が得られなかった。地質調査に基づいて、阿木川熔結凝灰岩層が濃飛流紋岩の活動初期に噴出したものであることを確認し、ジルコンとアラナイトのCHIME年代を測定した。阿木川熔結凝灰岩層の噴出は約85Maで、この時期までに日本列島の骨格形成が完了していたことが明らかになった。(2) CHIME年代と黒雲母のK-Ar年代との不一致を解明するために、黒雲母の風化過程を解析した。黒雲母の八面体シート中の鉄が2価から3価に酸化すると結晶中の正電荷が過剰になり、この電荷のバランスをとるために眉間のKが溶脱したり交換性になる。岩石が空気に触れた瞬間から黒雲母の風化は始まっており、顕微鏡下で新鮮な岩石の黒雲母でもK-Ar年代が大きく変動し得ることが明らかになった。(3)同一モナザイト粒子の同一研磨面をCHIME法とイオンマイクロプローブで年代測定して、それぞれ、437±7Maと425.0±4.2Maと誤差の範囲で一致する年代を得た。また、Th-U-Pb系の平衡が成立していない部分は例外なく硫黄を含むことが明らかになった。これにより、CHIME法が高空間分解能に加えて高精度であること、鉛の同位体を分析しなくてもある鉱物中のTh-U-Pb系がコンコーダントかどうか検証できること、が検証できた。
春秋戦国期における燕国系遺物の年代と産地に関する研究

本研究は、春秋・戦国期における燕国の鋳造鉄器を中心とした燕国系の遺物について、燕国の中心地のあった河北省において各種遺物の基礎的な型式学的・技術的な検討と年代を明らかにするのが目的である。その上で、紀元前6世紀以降、この燕国系遺物が拡散した東方の諸地域(遼寧・韓半島・日本列島)において、燕国系とされる遺物の産地(燕国産かその影響を受けた燕国系か)と年代を確定するのが目標である。これにより、最近、壱岐や沖縄で発見されはじめた燕国系遺物をはじめとして、春秋・戦国期において燕国が東方の諸地域に与えた影響について明らかとなり、東北アジアにおける当該研究に新たな視点を与え歴史像の見直しとなるだろう。本研究は、春秋・戦国期における燕国の鋳造鉄器を中心とした燕国系遺物(土器・明刀銭・青銅器などを含む)について、まず燕国の中心地のあった河北省において各種遺物の基礎的な型式学的・技術的な検討と年代を明らかにするのが目的である。これにより、最近、壱岐や沖縄で発見されはじめた燕国系遺物をはじめとして、春秋・戦国期において燕国が東方の諸地域に与えた影響について明らかとなり、東北アジアにおける当該研究に新たな視点を与え、これまでの歴史像の見直しとなるだろう。2013年度の調査研究は、中国においては、河北省において調査を行った。河北省では、燕下都遺跡、河北省文物考古研究所、河北省文物中心、河北省博物館、邯鄲市博物館を訪問した。燕下都遺跡では、燕国の土器を中心に遺物の観察を行ったものの、鋳造鉄器については、保存処理中などの事情により燕国系遺物の実物観察はできなかった。その代わりに、河北省博物館と邯鄲博物館においては、中山国と趙国の鋳造鉄器関係の遺物(鉄製品や鋳型)の実物観察を行うことができ、燕国における鋳造鉄器生産が行われていた戦国時代における周辺国の状況を新たに知ることができた。また、国内においては、佐賀県土生遺跡の燕系鋳造鉄器の影響を受けたと考えられる韓半島系の木製農具の調査も実施した。本研究は、春秋戦国期における燕国の鋳造鉄器を中心とした燕国系遺物について、まず燕国の中心地であった河北省において各種遺物の基礎的な型式学的、技術的な検討と年代を明らかにするのが目的である。その上で、紀元前6世紀以降、この燕国系遺物が拡散した東方の諸地域(遼寧・韓半島・日本)において、燕国系とされる遺物の産地(燕国産かその影響を受けた燕国か)と年代を確定するのが目的である。2013年度に河北省において、燕国の資料調査を実施した際に、燕国以外の戦国時代の諸侯、たとえば中山国、趙国についても燕国に匹敵する鋳造鉄器生産が行われていたことが判明した。また、調査を行った資料は少ないが、本年度、広島大学の鉄器研究グループの協力を得て、技術的な視点での検討を深めるため、燕国と同時期の鉄器生産についての検討を行った。その結果、鉄器と青銅器を同所で生産していることが明らかになり、この方式が燕国とその他の国々においても共通していることが判明した。この結果は、日本中国考古学会の2014年度大会において発表した。こうした鉄器の生産方式と燕国と類似した鉄器生産は、さらに山東半島の斉国でも存在することが予想され、本年度現地調査を実行する予定であったが実現できず、諸事情により次年度に持ち越しとなった。しかし、国内での調査は、前倒しすることにより、燕国系遺物の調査を進め、燕国系遺物の流入時期と弥生文化内での普及の時期などについての新たな知見を得ることができた。本研究は、春秋・戦国期における燕国の鋳造鉄器を中心とした燕国系遺物(土器・明刀銭・青銅器などを含む)について、まず燕国の中心地のあった河北省において各種遺物の基礎的な型式学的・技術的な検討と年代を明らかにし、紀元前6世紀以降、この燕国系遺物が拡散した東方の諸地域(遼寧・韓半島・日本列島)において、燕国系とされる遺物の産地(燕国産かその影響を受けた燕国系か)と年代を確定することにある。これにより、最近、壱岐や沖縄で発見されはじめた燕国系遺物をはじめとして、春秋・戦国期において燕国が東方の諸地域に与えた影響について明らかとなり、東北アジアにおける当該研究に新たな視点を与え、これまでの歴史像の見直しをはかるのが目的である。今年度は、2013年度における河北省の調査によって、東北アジアでの初期鉄器生産を中心に行っていたとされた燕国以外にも、周辺の中山国や趙国などでも同様な鉄器生産を行っていることが明らかとなった。それを受けて、当初は山東半島における斉国の鉄器生産について検討を行うはずであった。しかし、見学予定の閲覧許可が下りず、現地との調査が難航し、本調査を次年度に事業期間の延長とすることとなった。そこで、今年度は、戦国時代における燕国の東方への進出の問題と韓半島における燕国系遺物の問題を考えるため、韓国における鉄器の調査を実施した。

調査では、光州博物館において光州地域における鉄器と関連資料の調査を実施し、全州博物館において近年発見された全州地域の初期鉄器資料の見学を実施した。また、羅州の全南文化財研究院所蔵の初期鉄器資料と羅州博物館についても調査を実施した。これらの調査によって、近年の韓半島における初期鉄器資料の増加の実態を把握でき、本研究にとって大きな成果をもたらすことになった。現地調査については、前年度における計画において山東半島における鉄器資料の調査を実施する予定であったが、実施がかなわず、2015年度実施予定とした。しかし、2015年度内での閲覧許可が得られなかったため、山東半島の調査などは、本研究を大きく進展させる可能性の高い重要な事案であり、次年度に事業期間をさらに延長する。この事案については、すでに2016年度中での閲覧許可については得ており問題はない。また、本研究の計画立案当初、2015年度に実施予定としていた韓国において、最新の資料の存在を知ることができたことは大きな成果である。期間終了年度には、期間中の成果をまとめて公表する予定である。本研究は、春秋・戦国期における燕国の鋳造鉄器を中心とした燕国系遺物(土器・明刀銭・青銅器などを含む)について、まず燕国の中心地のあった河北省において各種遺物の基礎的な型式学的・技術的な検討と年代を明らかにするのが目的である。その上で、紀元前6世紀以降、この燕国系遺物が拡散した東方の諸地域(遼寧・韓半島・日本列島)において、燕国系とされる遺物の産地(燕国産かその影響を受けた燕国系か)と年代を確定するのが目標である。これにより、最近、壱岐や沖縄で発見されはじめた燕国系遺物をはじめとして、春秋・戦国期において燕国が東方の諸地域に与えた影響について明らかとなり、東北アジアにおける当該研究に新たな視点を与え、これまでの歴史像の見直しとなるだろう。2016年度の調査研究は、河北省と山東省において本科研の中心的検討内容である初期鉄器資料を中心とする学術調査を実施した。まず、河北省では、河北省博物院において燕国の資料を見学した。当館には燕国の鋳造鉄器関係遺物が多数展示されており、今回は、製品の他に鉄製の鋳型に注目した。鉄製鋳型は、単合范製と双合范製の2種類があり、精緻な観察とスケッチを実施した。その結果、北朝鮮の龍淵洞遺跡出土の燕国系鉄斧の特徴をもつ鋳型を見出した。山東省においては、山東省文物考古研究所において斉国の鉄器資料を見学し、山東省考古研究所臨&#28100;工作站、斉文化博物院で鉄器資料を見学した。これら各所での検討を通じ、燕国とならび斉国においても鋳造鉄器生産が盛んで、同種の鋳型を用いていること、そして中国で初の出土となった戦国時代後半期の鉄製鋳型の土製鋳型を実見することができた。本研究は、春秋・戦国期における燕国の鋳造鉄器を中心とした燕国系の遺物について、燕国の中心地のあった河北省において各種遺物の基礎的な型式学的・技術的な検討と年代を明らかにするのが目的である。これにより、最近、壱岐や沖縄で発見されはじめた燕国系遺物をはじめとして、春秋・戦国期において燕国が東方の諸地域に与えた影響について明らかとなり、東北アジアにおける当該研究に新たな視点を与え歴史像の見直しとなるだろう。現地調査については、本年度の分は、次年度に持ち越ししたものの、すでに現地との調整は終了しており、引き続き次年度の調査と合わせて予定通り実行する。また、国内での調査は、予定よりも早く進んでおり、今年度にそれらの成果をまとめて発表する予定である。
新しい胃癌の癌抑制遺伝子RUNX3の解析と遺伝子診断への応用

RUNX遺伝子ファミリー(RUNX1,RUNX2,RUNX3)は、遺伝子発現調節をつかさどる転写因子として機能することが知られており、ショウジョウバエの体節形成に重要とされるsegmentation geneRUNTと高いホモロジーを有しており、ショウジョウバエからヒトまで進化の過程で高度に保存されてきた遺伝子群である。RUNX遺伝子ファミリーはヒトの疾患に深く関わる重要な遺伝子群であることが明らかとなってきている。今回我々は、世界に先駆けてRUNX3ノックアウトマウスを作製し、その解析をおこなったところ、胃粘膜の高度の過形成を認めた。これまでノックアウトマウスで胃粘膜に表現型の変化が認められるものは極めて珍しく、RUNX3遺伝子が胃粘膜の発生や分化に重要な役割をはたしており、この異常が胃粘膜の脱分化や異常増殖や癌化に関連する可能性が考えられた。これまでに胃癌細胞株及び臨床検体におけるRUNX3遺伝子の高頻度のコピー数減少、発現低下、1例に機能喪失型変異を確認した。これまでに我々は酵母のtwo hybrid systemを用いてRUNX3と結合する分子を複数個同定している。このうちCAF1(chromatin assembly factor1)は染色体分離に必須の分子でありRUNX3と生体内で協調して細胞の増殖や分化、細胞分裂に関与している可能性が高い。ヒトにおけるCAF1の機能及び癌への関連は未だ明らかではないが、植物でのCAF1ノックアウトで花弁形成に異常が生じることより生体の発生や分化に重要な働きをしていると推測される。これまでの実験より胃癌細胞株の約50%でCAF1の発現低下を確認している。またCBFbはRUNX3と結合して、その転写活性、DNA結合能を修飾することがしられている。またCBFbは16番染色体長腕16q22-23にマップされる。この領域は乳癌、前立腺がんの共通欠失領域のひとつであることが知られている。これも消化器がんの新規がん抑制遺伝子の一つである可能性があり、消化器がんでの発現、コピー数変化、変異の有無を検討する。膵臓癌、肝細胞癌、胆管癌におけるRUNX3遺伝子の関与の可能性について細胞株や臨床検体を用いて検討し、そののコピー数変化や、遺伝子変異、発現低下のメカニズムや臨床病理学的因子との関連を検討する。将来的にはRUNX3遺伝子の異常を指標とした遺伝子診断や遺伝子治療への応用を試みる予定である。
「消費単位」を用いたアメリカ・日本の家庭とアーミッシュ家庭の消費構造の比較分析-環境と共生するライフスタイルの解明

当該年度に、以下の研究業績をあげた。環境と共生するライフスタイルの解明に関して、指標の作成をおこない、「持続可能な社会のための生活指標と消費者教育」と「持続可能な社会における豊かさ指標開発の試み」の論文を発表し、それぞれ日本消費者教育学会及び家庭経済学研究部会において口頭発表もおこなった。さらに、わが国の家計調査に基づいた世帯類型別の家計分析をおこない、「世帯類型のちがいが消費構造に及ぼす影響」という論文を発表し、中部家政学会(1998年10月)で発表した。また、アメリカのアーミッシュ研究の研究機関であるアメリカペンシルベニア州エリザベスタウンカレッジのヤングセンター(Elizabethtown College,Young Center)へ1998年7月から8月の1ヶ月間滞在し、アーミッシュ家庭のライフスタイル分析に関する資料収集と、アーミッシュ家庭を訪問し、聞き取り調査をおこない、この調査に基づいて、アーミッシュ家庭の消費構造分析をおこない、環境と共生するライフスタイルとして、アーミッシュ家庭のライフスタイルについてエリザベスタウンカレッジヤングセンターにおいて発表した。また、アメリカの一般家庭に関する家計調査のデータ分析と、わが国の家計分析の結果を、“Supranationalism in the New World Order",Macmillanの中に論文として発表しており、これは科研費の報告書(1999年3月)にまとめた。まず、アメリカの家計データによる現代アメリカ家庭の消費構造分析の統計処理をおこなった。米国商務省国勢調査局が発行しているセンサス報告書の家計データを取得し、収入階級別のファイルを作成し、アメリカの家計データファイルを作成した。それらによって、アメリカ家庭の消費構造を分析した。次に、わが国の家計データによって、現代日本の家庭の消費構造分析をおこなった。これは、総務庁銃計局が実施している「全国消費実態調査」の家計データを取得し、それを収入階級別、世帯主の年齢階級別、世帯構成人員数別のファイルを作成した。そして、「単身世帯」、「夫婦世帯」と「3人世帯」を抽出し、それぞれの属性別の家計データファイルを作成した。そして「単身世帯」を基準として、世帯類型別に、成人の性別,年齢別の「消費単位」を算出した。これらの「消費単位」を用いながら、収入階級別に分類した世帯にあてはめ、現代のわが国の消費構造を分析した。さらに、アメリカとわが国の「消費単位」を用いた家計データによって、両国の消費構造の比較をおこなった。また、ア-ミッシュ家庭のライフスタイルの分析をおこない、現代のアメリカと日本の家庭とア-ミツシュ家庭の消費構造の比較分析について、1997年7月に韓国で開催された、アジア家政学会において、"New Strategies for Sustainable Society.II.The Perspectives of an AlternativeLifestyle in Well-developed Countries through Amish Way of life"というタイトルで中間発表をおこなった。平成10年度には、ア-ミッシュ家庭の家計調査をおこなうため、現在調査資料の作成及ぴ、研究打ち合わせの準備をおこなっている。
知覚神経による骨代謝調節に関する研究

前年度は主に骨形成細胞培養系にCGRPを様々な条件下で添加しその反応を検討したが、CGRPはウサギ肋軟骨成長軟骨細胞と骨髄由来骨芽細胞用細胞に対しては強い活性を示さなかった。これはCGRPの細胞膜受容体はcalcitoninと共有することから、その骨代謝への作用は主に破骨細胞を介して発揮することが容易に想像される。そこで、今年度は、マウス頭蓋冠由来骨芽細胞とウサギ骨髄細胞との共培養系を用いて、CGRPによる破骨細胞への影響を中心に検討した。方法は、共培養系を用いてCGRP添加による破骨細胞への影響を、破骨細胞形成数を指標に行った。共培養系は昭和大学歯学部で確立した方法を用いるため、現地に赴いて方法論を踏襲した。共培養翌日から、TNF-α存在・非存在下各々の条件下でCGRPを添加し、CGRPの破骨細胞形成能に対する影響を見たものの、全ての条件下においてpositive dataが得られなかった。これは、実験系自体の問題が大きく影響しているためと考えられたため、ウシ胎児血清のLot、細胞密度、等の培養条件を変えて行うも、破骨細胞自体の形成が実験を重ねるごとに悪くなり、課題研究期間中には示唆に富むデータが得られなかった。今後も培養条件を変えて研究を続ける予定である。1)動物実験のモデル作成:日本白色家兎5羽を用い、ketamine(20m9/kg)とxylazine(1.5mg/kg)での全身麻酔下で後方から脊髄後根神経節ヘアプローチした。モデルとして、後根神経節のさらに中枢よりに存在する脊髄後根を5髄節に渡って切離する予定であったが、技術的な問題もあり全ての動物は手技中に脊髄損傷を来した。今後の、この実験系の再現性を含む問題点を鑑みた結果、動物実験での研究は断念した。2)後根神経節神経細胞の単離:実体顕微鏡下で清潔操作下に取り出した後根神経節約20対を細切した後、DNase,collagenase,tripsinによる酵素処置を施した。約300μm孔のメッシュを通した後、10%ウシ胎児血清添加αMEMにて10cmculturedishに播種した。培養翌日からcytosine arabinoside処理することで、線維芽細胞、シュワン細胞を除去することができ、神経細胞の純粋培養を達成した。今後、骨形成細胞との相互作用を分析する予定である。3)骨形成細胞に与えるneuropeptideの影響および炎症下における関節軟骨細胞へのneuropeptide影響:ウサギ肋軟骨成長軟骨細胞培養系(GC)と骨髄由来骨芽細胞様細胞培養系(BMC)およびウサギ関節軟骨細胞培養系(AC)で検索した。GCおよびBMCはcalcitonin gene-related peptide(CGRP)添加により、濃度依存性にそのalkaline phosphatase(al-p)活性が低下し、10^<-8>M以上の濃度で統計学的に有意な低下を認めた。また、このとき、細胞の増殖能には影響しなかった。すなわち、CGRPは骨代謝には負に作用する事が判明したが、これは、過去の論文の結果と多少異なるものとなった。しかしながら、炎症下では脊髄後角でのsubstance P,CGRPの遊離が増加していることが報告されているので、今回の結果は慢性疼痛・炎症疾患での後根神経節におけるCGRP産生の増加と、支配域での骨量減少との関連とは矛盾しないと思われる。一方、calcitoninの作用から類推すると、CGRPの作用は骨形成細胞よりもむしろ骨吸収細胞に強く影響することが考えられる。破骨細胞にはCGRP受容体が証明されていることから、今後、既に確立されている破骨細胞培養系における、neuropeptideの影響を検索する予定である。また、tumor necrosis factor alphaの存在下に培養した関節軟骨細胞はそのal-p活性が約60%低下するが、CGRPを同時に添加する事でその活性低下を40%にまで抑制できた。これは統計学的に有意であり、CGRPが炎症下にある滑膜細胞の炎症系ペプタイドや蛋白分解酵素産生を抑制し、関節炎の病理的状態を救済する作用が示唆されている事実を支持するものである。以上のように実験条件によりCGRPの作用は2面性があり、今後検討する必要がある。
マイクロ空気圧縮機の試作研究

(1)ピストン直径1mmの往復式マイクロ空気圧縮機の実現のため,微細加工および組立が容易な圧縮機構造を提案した.この圧縮機は,吐出し側にはマイクロリ-ド弁を備えるが,吸込側には可動式のバルブがないことを特徴とする.(2)上記構造の試作機を設計,製作し,さらに,性能試験を行った.その結果,無給油条件では最高80kPa(ゲージ)の吐出し圧力を得た.一方,シリンダに給油を行うことにより最高250kPa(ゲージ)の吐出し圧力を得た.(3)レーザー変位計により,吐出し側開放状態で,無給油時のリ-ド弁の運動測定を行った.その結果,弁板はピストン運動に対しておおむね良好に応答していることがわかった.一方で,弁板が,本来閉じるべき行程でも完全には閉じず,弁座から微小量浮き上がっている時期があることが観測された.解析により,無給油時にはこの浮上すきまからの漏れにより圧縮機性能が大きく低下することがわかった.(4)圧縮機内の油の挙動を要素実験で観察した結果,シリンダに供給された油滴は直ちにリ-ド弁上部に上がり,その後,弁板と弁座との間のすきまに長時間滞留しすきまの密封に有効に働くことがわかった.このときの給油量は1時間に1滴程度の微量である.この油の長時間滞留挙動は微小機構に由来する寸法効果とみなすことができ,この種に微小構造の弁に設計に対して有益な知見を得た.(5)今回の試験では,圧縮機の性能上からは,リ-ド弁材料としてポリエチレンフィルムが最も適していた.しかし,高圧下では弁板の耐久性が不十分で,その改良が今後の課題として残された.(1)ピストン直径1mmの往復式マイクロ空気圧縮機の実現のため,微細加工および組立が容易な圧縮機構造を提案した.この圧縮機は,吐出し側にはマイクロリ-ド弁を備えるが,吸込側には可動式のバルブがないことを特徴とする.(2)上記構造の試作機を設計,製作し,さらに,性能試験を行った.その結果,無給油条件では最高80kPa(ゲージ)の吐出し圧力を得た.一方,シリンダに給油を行うことにより最高250kPa(ゲージ)の吐出し圧力を得た.(3)レーザー変位計により,吐出し側開放状態で,無給油時のリ-ド弁の運動測定を行った.その結果,弁板はピストン運動に対しておおむね良好に応答していることがわかった.一方で,弁板が,本来閉じるべき行程でも完全には閉じず,弁座から微小量浮き上がっている時期があることが観測された.解析により,無給油時にはこの浮上すきまからの漏れにより圧縮機性能が大きく低下することがわかった.(4)圧縮機内の油の挙動を要素実験で観察した結果,シリンダに供給された油滴は直ちにリ-ド弁上部に上がり,その後,弁板と弁座との間のすきまに長時間滞留しすきまの密封に有効に働くことがわかった.このときの給油量は1時間に1滴程度の微量である.この油の長時間滞留挙動は微小機構に由来する寸法効果とみなすことができ,この種に微小構造の弁に設計に対して有益な知見を得た.(5)今回の試験では,圧縮機の性能上からは,リ-ド弁材料としてポリエチレンフィルムが最も適していた.しかし,高圧下では弁板の耐久性が不十分で,その改良が今後の課題として残された.微細加工が容易な構造として,吸込側をバルブなし,吐出し側をリ-ド弁付きとする往復式の圧縮機構造を提案し,ピストン直径1mm,ストローク3mmの空気圧縮機を試作した.リ-ド弁には厚さ15μmのポリエチレンフィルムを用いた.一方,性能の理論解析のために,この圧縮機のシミュレーションモデルを作成した.性能試験の結果,ピストン振動数が100Hzのとき,無給油時の最高吐出し圧力は80kPa(ゲージ)であった.設計時の予測では100kPaの圧力に到達できる見込みであり,この実験性能はかなり悪い.しかし,給油時の実験では,吐出し圧力100kPaでも体積効率がほぼ100%となり,当初の目標圧力に到達した.レーザー変位計およびデジタルオシロスコープを用いて,吐出し圧力0の状態でリ-ド弁の運動測定を行った.その結果,リフトと応答性は良好であったが,閉止時にバルブが完全に閉じず数μmだけ浮き上がっていることを示唆するデータを得た.浮き上がりは高圧空気の漏れをもたらすが,シミュレーションにこの効果を追加した結果,浮上がりによる性能低下は非常に大きいことがわかった.給油によって性能が向上するのは,要素実験などから判断して,リ-ド弁の密封性の向上の効果が大きいと考えられる.給油量は1時間に1滴程度の微量で,このような微量で密封の効果が長時間持続することは通常の大きさの機械ではあり得ず,微細構造のために生じる一種の寸法効果と思われる.微細構造の中では,部材の親油性や油の表面張力などが油の挙動に大きく影響することが予想される.これについては今後の研究で更に追求を行い,マイクロ圧縮機に適した新しいバルブ構造を見つける手がかりを得たい.一方,吐出し圧力については,給油により当初目標の100kPaよりもさらに上昇できることが明らかとなったので今後の実験で確認したい.昨年度提案し試作マイクロ圧縮機について,今年度は吐出し圧力200kPa(ゲージ)を新たな目標として実験ならびに解析を行い、以下の結果を得た.1.昨年度よりもさらに高速である100Hzまでのピストン振動数でマイクロリ-

ド弁の運動測定を行った.この結果,弁板が長い場合にはその開閉動作に高次の振動が重なり,マイクロリ-ド弁の設計においても通常の大きさの弁と同じく振動学的な考慮が必要であることがわかった.さらに,弁板の固有振動数測定等の要素実験を行い,厚さ10μmの薄膜板でも通常の大きさの振動理論がよく適用できることを確認した.2.要素実験によりリ-ド弁付近の油の挙動観察を行った.その結果,シリンダに微量の油滴を供給すると,その油は直ちにリ-ド弁上部に上がり,長時間弁付近に滞留して弁板と弁座との間のすきま密封に有効に働くことが確かめられた.通常のサイズの圧縮機では,油は空気とともに出口管路側に直ちに流れ去り,密封効果を持続させるためには連続的な給油が必要である。今回観察された油の滞留挙動は微細機構故の寸法効果とみなすことができ,今後のマイクロ空気圧機器の弁設計に対して有益な知見を得た.3.以上のほか,マイクロ圧縮機のみならず,マイクロ空気圧システムの研究一般に適用できる設計上の種々のノウハウを蓄積した.4.吐出し圧力の最高値としては,250kPa(ゲージ)を達成した.しかし,高圧下では弁板の耐久性が不十分で,その改良が今後の課題として残った.これを解決できれば,さらに高い吐出し圧力の達成の可能性が十分ある.マイクロ冷凍機への応用などもターゲットに考え,今後の研究でさらなる展開を図っていきたい.
GaPのフォトリフラクティブ効果の研究

本研究の目的は、われわれが最初にフォトリフラクティブ効果を確認した新しい材料であるGaPの基礎的な特性を測定することにある。はじめに室温において、二光波混合の増幅ゲイン係数と時定数を、二光波の交角や光強度を変えながら測定した。光源には633nmのHeーNeレ-ザ-と806nmの半導体レ-ザ-を用いた。この結果、GaPはGaAsやInPにくらべ短波長で使用できること、とくに0.8μm帯のGaAlAsレ-ザ-に感度をもつこと、フォトリフラクティブ特性はGaAsやInPと同程度の性能であることが確かめられた。また、結果は単一キャリア、単一トラップを仮定した標準理論とよく一致した。次に温度を変えて同じくゲインと時定数の測定を行なったところ,低温(約150K)において、浅いトラップ準位に起因すると思われる異常な振舞いが観測され、同時にほぼ同じ温度でフォトクロミック効果が観測された。低温特性について現在も測定を続けているが、フォトリフラクティブ効果の異常とフォトクロミック効果が同一のトラップによるかどうかは現時点では確定していない。まだ解明すべき点は多々あるが、この事例は、フォトリフラクティブ効果が半導体の禁止帯中に位置する深いトラップ準位に対するひとつの測定法となることを示すものである。次に、応用として、位相共役波の発生を試みた。通常の外部ポンプ型の縮退4光波混合の配置で行なったところ、位相共役波が観測された。反射率はまだ0.3%と低いが,応答時間は10ms程度で強誘電性結晶に比べ速く、有用性が確認された。外部電界をかけ、ゲインを高めれば、自己ポンプ型の位相共役波発生も可能となるであろう。半絶緑性の化合物半導体GaPのフォトリフラクティブ効果について、本年度は基本的な特性を明らかにする目的で、2光波混合の増幅係数とその時定数の測定を行なった。測定波長は0.633μm(HeーNeレ-ザ-)と0.806μm(半導体レ-ザ-)であった。測定にあたっては、S/N比を上げるため、ポンプ光をチョップして、ロックインアンプを用いた。増幅係数と時定数を同時に得るために、チョップの周波数を変えながら増幅率を求め、測定値と実験値が合うように、増幅係数と時定数を決定した。この方法はロックインアンプがフ-リエ変換器であることを利用したものであるが,従来なかった方法ではないかと考える。主な測定結果は以下の通り。増幅係数のピ-ク値は、0.33cm^<-1>、そのときの屈析率格子間隔は1.1μmであった。これからアクセプタ-密度は6×10^<14>cm^<-3>と見積られた。時定数は格子間隔1μmにおいて,28mw/cm^2の光強度のとき8msecであった。これから感度は0.22mJ/cm^2となる。格子間隔が変ると,時定数も5msec(間隔1.6μm)から18msec(0.6μm)まで変化した。これらの基本的な特性は、単一キャリアを仮定した標準モデルで非常によく説明することができた。室温においては正孔の寄与は小さいと結論できる。次に低温におけるフォトリフラクティブ効果の測定を行なった。室温から200Kまでは標準モデルとよく一致したが,それ以下の温度では増幅係数が減小した。これは浅いアクセプタ-準位が存在し,それが低温で価電子帯と熱的に切り離され,フォトリフラクティブな電荷分布をシ-ルドする方向に働いたためと考えられる。現在詳しいデ-タの測定を行なっているところである。

はじめに室温において、二光波混合の増幅ゲイン係数と時定数を、二光波の交角や光強度を変えながら測定した。光源には633nmのHeーNeレ-ザ-と806nmの半導体レ-ザ-を用いた。この結果、GaPはGaAsやInPにくらべ短波長で使用できること、とくに0.8μm帯のGaAlAsレ-ザ-に感度をもつこと、フォトリフラクティブ特性はGaAsやInPと同程度の性能であることが確かめられた。また、結果は単一キャリア、単一トラップを仮定した標準理論とよく一致した。次に温度を変えて同じくゲインと時定数の測定を行なったところ、低温(約150K)において、浅いトラップ準位に起因すると思われる異常な振舞いが観測され、同時にほぼ同じ温度でフォトクロミック効果が観測された。低温特性について現在も測定を続けているが、フォトリフラクティブ効果の異常とフォトクロミック効果が同一のトラップによるかどうかは現時点では確定していない。まだ解明すべき点は多々あるが、この事例は、フォトリフラクティブ効果が半導体の禁止帯中に位置する深いトラップ準位に対するひとつの測定法となることを示すものである。次に、応用として、位相共役波の発生を試みた。通常の外部ポンプ型の縮退4光波混合の配置で行なったところ、位相共役波が観測された。反射率はまだ0.3%と低いが、応答時間は10ms程度で強誘電性結晶に比べ速く、有用性が確認された。外部電界をかけ、ゲインを高めれば、自己ポンプ型の位相共役波発生も可能となるであろう。
カロテノイドの吸収性に関与する脂肪酸の影響の解明

本研究では、食品に含まれるカロテノイドの消化吸収に対する脂肪酸の影響を検討し、カロテノイドの体内での利用を高める脂質を明らかにすることを目的とした。小腸上皮細胞を用いた実験によりルテイン、アスタキサンチンに関しては、脂肪酸の種類によって吸収量が異なることが示唆された。一方、動物実験による検討ではカロテノイドの吸収に関与する生体内因子の発現調節に対する脂肪酸の関与は認められなかった。よって脂肪酸はカロテノイドの吸収に対し、腸管内でのミセルの安定化やミセルからのカロテノイドの放出などの物理的な要因への関与が大きいことが示唆された。食品に含まれるカロテノイドの消化吸収に対する脂肪酸の影響を検討し、カロテノイドの体内での利用を高める脂質を明らかにすることを目的として研究をおこなった。カロテノイドは摂食後、食事中の脂質と腸管内でミセルを形成し吸収される。本研究では特に食品中の含まれる脂肪酸に着目し、脂肪酸の鎖長や不飽和度などによる物性の違いがカロテノイドの吸収に与える影響について検討をおこない、以下の知見を得た。1.異なる食用油とカロテノイドを混合した飼料をマウスに投与し、カロテノイドの組織への蓄積量の違いについて評価した。大豆油、中鎖脂肪酸油、魚油にβ-カロテンを混合した飼料を投与したが、β-カロテンは齧歯類では吸収が悪く、肝臓や白色脂肪組織へのカロテノイドの吸収量に差が認められなかった。引き続き極性の違うカロテノイドと組み合わせた飼料を投与した場合の蓄積量を検討している。2. Caco-2細胞を小腸上皮用細胞に分化させた後、異なる脂肪酸で調製したカロテノイドとの混合ミセルを添加し、細胞へのカロテノイドの蓄積量をHPLCで定量している。現在条件検討中ではあるが、物性の似たカロテノイドとの組み合わせの方が高い吸収性を示す傾向を得ている。次の段階として、細胞膜の透過性に対する効果を評価するための実験系の構築を進めている。食品に含まれるカロテノイドの消化吸収に対する脂肪酸の影響を解明し、カロテノイドの生体利用性を高める脂質を明らかにすることを目的とした研究をおこなった。ヒト小腸上皮細胞モデル細胞(Caco-2)に対して異なる種類の脂肪酸とカロテノイドで調製した混合ミセルを添加した。その後、細胞に吸収されたカロテノイド量を分析し以下の知見を得た。脂肪酸の鎖長の長さがカロテノイドの吸収に与える影響について検討した。Caco-2細胞を小腸上皮細胞に分化させた後、異なる脂肪酸で調製したカロテノイドを含む混合ミセルを培地へ添加した。添加24時間後に細胞を回収し、細胞中に取り込まれたカロテノイド含量をHPLCによって分析した。その結果、アスタキサンチンは中鎖脂肪酸(オクタン酸)の混合ミセルで細胞への吸収量が高かった。一方、ルテインは長鎖(ステアリン酸)の方が高かった。脂肪酸の不飽和度の違いがカロテノイドの吸収に与える影響について検討するため、炭素数18個で二重結合数が異なる脂肪酸(オレイン酸、リノール酸、α-リノレン酸)で調製したカロテノイドを含む混合ミセルを調製し、細胞への取り込み量を分析した。その結果、アスタキサンチンは不飽和度が低い方脂肪酸の方が、逆にルテインは不飽和度が高い脂肪酸で吸収量が高かった。また細胞実験の結果を動物実験にて検証した。ルテインと中鎖で飽和脂肪酸油脂、長鎖で不飽和脂肪酸油脂を混合した飼料をマウスに投与した。その結果、細胞実験で得られた結果と同様にルテインは長鎖で不飽和度の高い脂肪酸油脂の方が肝臓での蓄積量が高かった。ルテインの生体利用性を高める脂肪酸の種類を細胞実験と動物実験で明らかにすることができた。当初予定していた小腸でのカロテノイドの吸収に影響を与えるトランスポーターの発現量については現在分析中である。今後は同様の方法で他のカロテノイドについても検討を進める。(1)フコキサンチン(Fx)の消化吸収における脂肪酸の影響の解明ヒト小腸上皮細胞様に分化させたCaco-2細胞に対し、海藻含有カロテノイドであるFxと同量のFxを含む海藻脂質を添加した。その後、細胞内に取り込まれたカロテノイドの蓄積量をHPLCで定量した。その結果、両者に違いは認められなかった。またin vivoでの評価として飼料重量に対して0.01%及び0.02%のFxを含む海藻脂質含有飼料をKK-Ayマウスへ投与し、4週間実験飼育をおこなった。その結果、以前の報告よりも低いFxの投与量にも関わらず、血糖値の低下が認められた。この効果は消化管内の消化の過程におけるFxの分解の抑制によるものではないかと推測し、飼料の人工消化試験をおこなった。その結果、Fx単独の飼料よりも海藻脂質飼料の方がFxの残存率が高いことが明らかとなった。よって食塊中に共存する脂肪酸は、小腸で吸収されるまでの消化の過程でのFxの分解を防ぐ働きがあることが示唆された。(2)マウス腸管組織でのスカベンジャーレセプタークラスBタイプI(SR-B1)の発現変化ルテインとともに中鎖脂肪酸油、大豆油、魚油それぞれを投与し3週間飼育したKK-Ayマウスの小腸組織でのSR-B1のmRNAの発現量の変化を測定した。

カロテノイドの腸管での吸収に関与するSR-B1の発現に変化がおこることが期待されたが、有意な変化は認められなかった。従って、脂質がカロテノイドの吸収に与える効果は組織に対する効果よりも、腸管内でのミセルの安定性や放出などの物理的な要因によるものが大きいことが推測された。本研究では、食品に含まれるカロテノイドの消化吸収に対する脂肪酸の影響を検討し、カロテノイドの体内での利用を高める脂質を明らかにすることを目的とした。小腸上皮細胞を用いた実験によりルテイン、アスタキサンチンに関しては、脂肪酸の種類によって吸収量が異なることが示唆された。一方、動物実験による検討ではカロテノイドの吸収に関与する生体内因子の発現調節に対する脂肪酸の関与は認められなかった。よって脂肪酸はカロテノイドの吸収に対し、腸管内でのミセルの安定化やミセルからのカロテノイドの放出などの物理的な要因への関与が大きいことが示唆された。動物試験にて投与するためのカロテノイドの調製に時間を要したが、初年度中に投与試験をすることができた。また、小腸上皮細胞膜への細胞試験による吸収性の評価も予定通り進行していることから、カロテノイドや脂肪酸の組み合わせを替えた試験を進め、吸収性の違いについて評価を進める計画である。ルテイン以外の極性の異なる食品に含まれるカロテノイド(アスタキサンチン、β-クリプトキサンチン、カプサンチン)の腸管での吸収に対する脂肪酸の影響について、同様の方法で評価を進める。これによりどのような脂肪酸がそれぞれのカロテノイドの吸収を高めるために有効か明らかにする。食品科学分析中の他のカロテノイド含有飼料投与したマウスの臓器中のカロテノイドやその代謝物の蓄積含量の分析を進める。また、小腸でのカロテノイドの吸収性に関与するたんぱく質の発現量の変化についての分析もおこなう。トランズウェルを用いた膜透過性の実験系の構築に時間を有した場合は、28年度に実施予定のカロテノイドの種類を増やした実験を先行しておこなうことにする。
ゼオライトの特性を生かした新しい触媒反応系の設計と開発

本年度の研究はほぼ申請時の計画通りに進行し、以下の点を明らかにした。1.活性の三次元制御によるゼオライトの分子識別能の高度化(1)金属イオン(Cu^<2+>、Ag^+、Ca^<2+>、Co^<2+>)1個当たりの可逆及び不可逆吸着NO量はゼオライトのA1含有量に依存し、A1含有量が減少するに従って増加することがわかった。(2)吸着NO量の吸着温度依存性の結果から、低温域(<273K)ではAg交換体が、中温域(280K333K)ではCu交換体が、高温域(>333K)ではCo交換体が多量のNOを可逆的に吸着することを明らかにした。(3)IRおよびTPO測定から銅イオン交換ZSM-5ゼオライト上の可逆吸着NOは大部分NO^+として吸着していること、一方、不可逆吸着NOはNO^+、NO_2^+、NO_2^-及びNO_3^+で吸着していることを明らかにした。2.一酸化窒素除去用Cu-ZSM-5ゼオライトの反応活性点の設計と合成(1)FT-IR測定によりCu-ZSM-5上でのN_2生成は炭化水素中間体とNOあるいはO_2の反応により進行することがわかった。さらに、Cu-ZSM-5のHNCO導入によりCu-NCO吸着種がNOと非常に速く反応し、N_2を生成することがわかったので反応中間体はCu-NCOと推定した。(2)Cu-ZSM-5上でのN_2生成は、(1)まず、炭化水素の酸素酸化により含酸素中間体を生じる。(2)この活性中間体が気相のNOと反応してNCO種を生成する。(3)NCO種がNOあるいは、O_2と反応しN_2を生成する反応機構を提案した。本年度は研究は申請時の計画通り進行し,以下の点を明らかにした。1.活性点の三次元制御によるゼオライトの分子識別能の高度化(1)種々の金属イオン交換ゼオライト上でのNOの吸着能を調べ,アルカリ金属,希土類金属イオンおよびプロトン交換体ではほとんど吸着しないこと,アルカリ土類金属イオン交換体では可逆吸着量より不可逆吸着量が大きいこと,遷移金属イオン交換体では可逆,不可逆吸着量ともに大きいことを明らかにした。2.低級オレフィンの直接アミノ化反応に有効な触媒系の開発(1)種々の固体酸及び塩基触媒の2ーメチルプロパンのアミノ反応について検討し,プロトン交換ZSMー5ゼオライトが最も高い活性を示すこと,活性はSiO_2/Al_2O_3比,ゼオライト構造に依存していること,tーブチルアミンへの選択性がゼオライトでは95%以上と高いこと,反応がブレンステッド酸点上で進行していることを明らかにした。(2)水添加系でエテンのアミノ化反応活性は,プロトン型ゼオライト>金属イオン交換ゼオライト>金属酸化物の序列となった。また,モノエチルアミンへの選択性は33ー77%であり,ゼオライト構造により変化した。3.一酸化窒素用CuーZSMー5ゼオライトの反応活性点の設計と合成(1)銅ゼオライト触媒上で酸素と炭化水素ガスが共存すると,低温でNO分子のみが高効率で選択的に還元されることがわかった。さらに,本反応はSO_2存在下でも選択的にNOが還元されることが明らかとなった。(2)種々のカチオン交換ゼオライト上でのNO還元反応について検討し,銅イオン交換体以外でも,Hー,Coー,Agー,ZnーZSMー5が本反応に対して,523ー773Kの温度範囲で活性であることがわかった。

本年度の研究はほぼ申請時の計画通りに進行し、以下の点を明らかにした。1.活性の三次元制御によるゼオライトの分子識別能の高度化(1)金属イオン(Cu^<2+>、Ag^+、Ca^<2+>、Co^<2+>)1個当たりの可逆及び可逆吸着NO量はゼオライトのAl含有量に依存し、Al含有量が減少するに従って増加することがわかった。(2)吸着NO量の吸着温度依存性の結果から、低温域(<273k)ではAg交換体が、中温域(280k333k)ではCu交換体が、高温域(>333k)ではCo交換体が多量のNOを可逆的に吸着することを明らかにした。(3)IRおよびTPD測定から銅イオン交換ZSM-5ゼオライト上の可級逆吸着NOは大部分NO^+として吸着していること、一方、不可逆吸着NOはNO^+、NO_2^+、NO_2^-及びNO_3^-で吸着していることを明らかにした。2.一酸化窒素除去用Cu-ZSM-5ゼオライトの反応活性点の設計と合成(1)FT-IR測定によりCu-ZSM-5上でのN_2生成は炭化素中間体とNOあるいはO_2の反応により進行することがわかった。さらに、Cu-ZSM-5のHNCO導入によりCu-NCO吸着種がNOと非常に速く反応し、N_2を生成することがわかったので反応中間体はCu-NCOと推定した。(2)Cu-ZSM-5上でのN_2生成は、(1)まず、炭化水素の酸素酸化により含酸素中間体を生じる。(2)この活性中間体が気相のNOと反応してNCO種を生成する。(3)NOC種がNOあるいはO_2と反応しN_2を生成する反応機構を提案した。(3)種々の貴金属担持ZSM-5触媒のNO選択還元活性の序列は【chemical formula】であることを明らかにした。さらに、Pt-ZSM-5は最も低温(485k)でN_2転化活性を示すこと、H_20共存下においても活性の低下はないことがわかった。
分子協調作用に基づく光応答固液相転移システムの構築

申請者はこれまでに、アゾベンゼンの光異性化等のフォトクロミック反応によって、光で結晶と液体の間を可逆的に相転移を起こす現象(光応答固液相転移)と、その現象を起こす化合物群を見出してきた。近年、この現象を活用した様々な機能材料のコンセプトが国内外で報告され、今後はリサイクル可能な感光性材料への実用化を含めたさらなる発展が期待される。一方で、現状では光固液相転移の光応答性が低いことが課題であり、本現象の学術領域および応用研究を発展させるためには、より光感度の高い分子システムの設計が必須である。そこで本研究では、上記課題を解決し、さらに結晶中で多重分子協調作用を生み出すための分子複合体および結晶構造を合理的に設計・創出することにより、光相転移の光効率を劇的に向上させ、高効率な光応答固液相転移システムを構築する。H30年度は、引き続き分子複合体における光応答固液相転移系の創製を目指した。複合体として、水素結合またはハロゲン結合複合体のセグメントの合成および複合結晶の光応答性の評価を行った。一方で、光応答性モノマーで架橋した液晶性高分子複合体における分子協調光応答についても検討を行った。ハロゲン置換されたアゾベンゼン誘導体、複素環を有するアゾベンゼン誘導体、カテコール誘導体、およびイソフタル酸誘導体それぞれ合成し、複合体結晶の形成について検討した。また、それらの複合体結晶の光応答性について検討した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H29年度は分子複合体における光応答固液相転移系の創製を目指した。複合体として、水素結合複合体のセグメントの合成を行った。複素環を有するアゾベンゼン誘導体、カテコール誘導体、イソフタル酸誘導体をそれぞれ合成し、目的化合物を得た。各分子それぞれの融点および光反応性を確認した後、それぞれを混合した複合体結晶の形成について検討した。その結果、複合体の結晶の形成を確認した。その結果、結晶中の自由体積が光反応性に大きく寄与することが分かった。水素結合複合体結晶の形成を確認しており、複合体の分子デザインについて当初の目的に沿って進んでいる。光応答性を向上させるため、自由体積を向上させる分子デザインの導入および吸収波長の長波長化のための分子デザインの導入を実施する。また、合成した化合物については、光応答性の評価を実施する。
銀河・銀河団の高感度硬　Ｘ　線・ガンマ線観測で拓く非熱的宇宙の探査

特別研究員採用第三年度目は、活動銀河核にともなうジェット構造に関して、観測データの解析と解析結果のモデリングを駆使することで、物理状態の解明を試みた。数百キロパーセクにも及ぶ活動銀河核ジェットは、銀河団ガスの加熱にも寄与することが示唆されており、そのエネルギー収支の解明は銀河、銀河団スケールでの非熱的活動を理解するうえで重要である。以下に本年度の研究内容の詳細を述べる。活動銀河核ジェットにおいては、中心から輸送されるエネルギーが、ジェットのどこで粒子加速に消費され、放射に変換されるかは依然未解明のままである。この課題の解決を目指して私は、ジェットからの大部分の放射エネルギーを担うガンマ線帯域において、統計の許す限り時間分解した解析と変動のモデル化という新しいアプローチを選択した。激しい時間変動を特徴とするジェットの放射に関して、従来の長時間平均された多波長スペクトルに基づく解釈は十分でないと考えたためである。近年フェルミ衛星の観測によりもたらされたプレーザー(ジェットが地球方向を向いている活動銀河核)における1時間程度の単時間変動の発見をふまえ、さらに短い時間スケールでの変動を探査すべく、少数統計のもとで有効なベイズ統計を導入してフェルミ衛星の系統的データ解析を行った。その結果、一部の例外的な天体をのぞいて1時間以下での有意な変動は見つからなかった。この解析結果を投稿論文として準備中である。さらに、本解析で発見されたガンマ線フレアの短時間変動のプロファイルを単純な内部衝撃波モデルに基づいてモデル化したところ、本研究で解析したいずれのフレアについても、ジェットからの放射が、中心から1パーセク程度の位置で発生していることを示唆する結果を得た。これは従来極めて不定性の大きかったジェットの放射領域を優れた精度で見積もる方法であり、結果を別途投稿論文として準備している。従来不定性の大きかったジェットの放射領域の位置の見積もりに関して、フレア時の光度曲線を利用した精度の良い新たな評価方法を提示した点は大きな意義があると考える。最終年度である.(抄録なし)本年度は硬X線集光撮像観測の実現にむけた検出器開発および現行の衛星を用いた硬X線・ガンマ線帯域での活動銀河核の解析を行った。検出器開発に関しては、天体からの非熱的放射を捉える重要な帯域である硬X線領域において検出器開発の困難さからこれまで為されていなかった高感度集光撮像観測の実現を目指し、2014年打ち上げ予定のASTRO-H衛星搭載硬X線撮像検器および2012年実施予定の太陽観測ロケット実験FOXSIの焦点面検出器に用いる両面ストリップ検出器および多チャンネル読み出し集積回路を開発した。FOXSIの主導機関であるカリフォルニア大学バークレー校に滞在し、フライトモデルの検出器キャリブレーションとデータ読み出しのFPGAコード開発を行った。また、ロケットの駆動部・集光ミラー・検出器を組み上げての最終動作試験を2012年3月に米国ホワイトサンズミサイル実験場にて行い、特にミラーと噛み合わせた際の検出器応答の詳細な評価を担当した。さらにFOXSI実験の検出器・読み出し回路の開発に携わることで得た知見をASTRO-H衛星の検出器開発にフィードバックし、特に多チャンネル読み出し集積回路について、数十もの読み出しパラメータを最適な値に調整する手法を示しこれを日本物理学会秋季年会にて発表した。また、ASTRO-H衛星で使用するために大量に製造された集積回路基板の中から正常に動作しないものを効率的に除外するための試験システムの構築に参加し、構築したシステムを実際に用い、エンジニアリングモデルとして製造された数百枚の集積回路基板の動作試験を行った。機器開発と並行して、日本のX線天文衛星すざくおよび米国のガンマ線観測衛星Femiを用いて、銀河系外ガンマ線バックグラウンドに大きな寄与をしていると示唆されるブレーザー天体の活動を調べている。特別研究員採用第二年度目の成果として、ロケット実験FOXSIの実施とFemiガンマ線衛星を用いた活動銀河核の解析の2点について報告する。太陽から放出される硬X線の集光撮像および分光観測を目指すロケット実験FOXSI(Focusing Optics X-ray Solar Imager)に、私は初期の段階から参加し、焦点面検出器であるシリコンストリップ検出器の開発と性能評価を担当してきた。打ち上げを2012年11月に控えたFOXSI実験の準備のため、私は直前の期間を米国ホワイトサンズミサイル実験場に滞在し、検出器のキャリブレーションに携わるとともに、振動試験・テレメトリ試験・アライメント試験などを始めとする各種試験の準備を行った。ロケットは打ち上げられ、世界で初めて太陽からの硬X線放射を集光撮像観測することに成功した。さらに1Hz以下のきわめて低いバックグラウンドレートを実現しつつ、5分間ほどの観測時間内に数千の太陽硬X線光子を検出し、これまで開発を進めて来た焦点面検出器の宇宙観測における性能を実証した。一方で、ガンマ線観測衛星Femiのデータ解析を行った。活動銀河核のなかでも中心領域から放出されるジェットが地球方向を向いた"ブレーザー"と呼ばれる種族の天体のGeVガンマ線での明るさの時間変動に着目して解析を行い、1時間程度の時間スケールでジェットの明るさが急激に変動していることを発見した。これは、GeV帯域における活動銀河核からの放射としては、これまで見つかっている中で最も短い時間変動スケールであり、ジェットの放射領域の位置や大きさに重要な制限を課す結果である。この結果を論文にまとめてAstrophysical Journalに投稿し、査読を経て受理、出版された。