hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多次元多変量光学計測と大規模DNSの融合による希薄乱流火炎の構造解明と非線形制御

本研究では,乱流火炎構造と燃焼器内圧力変動の非線形な関係を利用した非線形能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的としている.この目的を達成するために,世界最先端の多次元多変量光学計測を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにするとともに,半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.また,構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,乱流燃焼場の能動制御技術を確立する.平成22年度は,実験的研究では,乱流燃焼の能動制御に必要な半導体レーザ吸収分光センサーに波長変調法の一つである2f検出法を導入することでセンサーのロバスト化と高精度化を行い,種々の制御条件におけるスワール型燃焼器の燃焼既燃ガス計測と燃焼器内圧力変動の同時計測から,燃焼器内の圧力変動とセンサー出力との関係を明らかにした.さらに,受動制御を受けた乱流予混合火炎の構造及びセンサー出力特性を考慮に入れた能動制御アルゴリズムについて検討した.数値的研究では,スワール型モデル乱流燃焼器を対象とした直接数値計算(DNS)及びラージエディシミュレージョン(LES)を非燃焼条件について行い,それらの比較からLBSコードの基本的な精度を検討した.さらにDNSを希薄乱流燃焼条件に拡張するとともに,前年度までに構築したSGS乱流燃焼モデルを導入したLESコードの構築を行った本研究では,乱流火炎構造と燃焼器内圧力変動の非線形な関係を利用した非線形能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的としている.この目的を達成するために,世界最先端の多次元多変量光学計測を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにするとともに,すでに開発した半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.また,構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,乱流燃焼場の能動制御技術を確立する.平成20年度は,実験的研究では,研究代表者らのこれまでの研究で燃焼騒音とNOx排出量の低減が実現されている受動制御を受けたモデル燃焼器の乱流予混合火炎の構造解明に重点をおいて,数値的研究では,これまでに構築した乱流予混合火炎のLESのためのSGS乱流燃焼モデルを希薄予混合火炎に拡張することに重点をおいて研究を行った.実験的研究では,複数の二次元断面において平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)を行い,それらの結果から三次元的な火炎構造を再構築し,二次燃料噴射の特性と火炎構造の関係を明らかにした.また,ダブルパルスCH-PLIF,OH-PLIF及ぶスレテオPIVの同時計測法を確立し,乱流予混合火炎の動的特性を明らかにした.数値的研究では,乱流燃焼の直接数値計算(DNS)を乱流噴流予混合火炎,V型乱流火炎に拡張すると共に,高レイノルズ数一様等方性乱流中を伝播する希薄乱流予混合火炎のDNSデータを用いて,これまでに開発したSGS乱流燃焼モデルの希薄条件への適合性を検証した.本研究では,乱流火炎構造と燃焼器内圧力変動の非線形な関係を利用した非線形能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的としている.この目的を達成するために,世界最先端の多次元多変量光学計測を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにするとともに,すでに開発した半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.また,構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,乱流燃焼場の能動制御技術を確立する.平成21年度は,実験的研究では燃焼騒音とNOx排出量の低減が実現されている受動制御を受けたモデル燃焼器の乱流予混合火炎の構造解明に重点をおいて,数値的研究ではこれまでに構築した乱流予混合火炎のLESのためのSGS乱流燃焼モデルを希薄予混合火炎に拡張することに重点をおいて研究を行った,実験的研究では,ステレオ投影粒子画像流速計(PIV)と燃焼器内の圧力変動の同時計測を行い,燃焼騒音の起源である圧力変動と再循環領域の乱流特性等の関係を明らかにすると共に,ダブルパルスCH平面レーザ誘起蛍光法(PLIF),OH-PLIF及びステレオPIVの同時計測法の速度計測法を二波長二平面ステレオPIVに拡張し,乱流予混合火炎の動的特性について検討した.数値的研究では,乱流燃焼の直接数値計算(DNS)をマイクロガスタービン燃焼器を模擬した旋回流を伴う乱流予混合火炎に拡張すると共に,乱流予混合噴流火炎のDNS結果と上述の多次元多変量光学計測の結果から乱流予混合火炎の局所火炎伝播特性をSGS燃焼モデルに導入することを検討した.本研究では,乱流火炎構造と燃焼器内圧力変動の非線形な関係を利用した非線形能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的としている.

この目的を達成するために,世界最先端の多次元多変量光学計測を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにするとともに,半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.また,構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,乱流燃焼場の能動制御技術を確立する.平成22年度は,実験的研究では,乱流燃焼の能動制御に必要な半導体レーザ吸収分光センサーに波長変調法の一つである2f検出法を導入することでセンサーのロバスト化と高精度化を行い,種々の制御条件におけるスワール型燃焼器の燃焼既燃ガス計測と燃焼器内圧力変動の同時計測から,燃焼器内の圧力変動とセンサー出力との関係を明らかにした.さらに,受動制御を受けた乱流予混合火炎の構造及びセンサー出力特性を考慮に入れた能動制御アルゴリズムについて検討した.数値的研究では,スワール型モデル乱流燃焼器を対象とした直接数値計算(DNS)及びラージエディシミュレージョン(LES)を非燃焼条件について行い,それらの比較からLBSコードの基本的な精度を検討した.さらにDNSを希薄乱流燃焼条件に拡張するとともに,前年度までに構築したSGS乱流燃焼モデルを導入したLESコードの構築を行った
精密設計したクロマトグラフィー用高分離カラムの開発

今年度は、キャピラリー電気泳動(CE)によるβアミロイド(Aβ)の重合体の迅速な分離を試みた。βアミロイドは、主に40もしくは42アミノ酸残基からなるペプチドであるが、生理的な条件で重合しマイクロメートルスケールの線維へと変化する。また重篤な神経疾患であるアルツハイマー病患者の脳内にはAβ重合体が沈着することが知られている。したがって重合体の分析法、さらには重合反応の解析は、科学的、医療の分野など様々な面から興味が持たれている。しかし現在汎用されているAβ重合体の分析法(スラブゲル電気泳動、ゲルろ過クロマトグラフィーなど)では、その分析に1時間以上要するため、構造が速やかに変化する重合体を正確に分析することが難しかった。そこでCEを用いたAβ重合体の迅速な分析法を開発した。まず重合したAβに結合することで、蛍光波長が変化するThioflavinT(ThT)を用いることで選択的な検出を試みた。しかしThTはAβの重合反応を阻害することが報告されていたことから、分離溶液のみにThTを添加し、重合反応溶液を逐次CEに導入することで、反応の経時的変化を測定した。分離条件を最適化することで、5分程度で複数の重合体を分離検出することに成功し、反応時間と共に異なった重合体が生成することが示唆された。さらに反応溶液に、重合阻害剤を添加することで、生成する重合体由来のピークが減少したことから、本手法は阻害剤の阻害活性の評価やスクリーニングにも利用できる可能性が示唆された。今年度は、キャピラリー及びマイクロチップ電気泳動の添加剤として澱粉誘導体を利用した。ポリメチルメタクリレート製マイクロチップを用いた時に、泳動液にカチオン化した澱粉を添加することで、アミノ酸、ペプチド、タンパク質が良好に分離された。泳動液に添加した澱粉誘導体は、チップ表面に吸着し、陰極から陽極への電気浸透流を発生させていた。タンパク質は電荷と分子量の比(m/z)に基づいて分離され、4種類のタンパク質混合液(トリプシンインヒビター、酸性糖タンパク質、リボヌクレアーゼ、ブラジキニン)を最適条件で分離した結果、1分以内に分離された。さらにこのカチオン化した澱粉誘導体の効果についてキャピラリー電気泳動を用いて詳細に検討した。澱粉は、天然に多量に存在する高分子であり、D-グルコースがα-1,4結合した直鎖構造を有するアミロースとさらにα-1.6結合による分岐を有するアミロペクチンの混合物である。そこでアミロペクチン誘導体化を泳動液に添加し、その効果を調べた。その結果、キャピラリー電気泳動において泳動液にアミロペクチン誘導体を添加することで塩基性タンパク質が良好に分離された。塩基性タンパク質であるα-キモトリプシノーゲンは、6分以内に泳動され、その時の理論段数は560,000段/mであった。これはキャピラリー表面に存在するシラノール基による塩基性タンパク質の吸着をアミロペクチン誘導体が妨害したためと考えられる。以上の結果より、澱粉誘導体の試料の吸着抑制効果は、その主要成分であるアミロペクチンに起因していることが示唆された。
力学的環境による骨形成制御のメカニズム解明

HB-GAM遺伝子欠損マウスを用いて、HB-GAMが骨の力学的順応反応を介在しているという作業仮説を検証するのが本研究の目標であり、これまでの研究で以下の結果を得た。1)HB-GAM遺伝子欠損マウスは個体発生の段階ではまったく異常をきたさない。しかし、成長に伴い骨の長軸方向の成長が遅延することが明らかになった。2)詳細な骨形態測定の結果、HB-GAM遺伝子欠損マウスでは正常コントロールマウスに比べて骨形成能が著明に低下していることが判明した。3)骨吸収能も亢進していたがその程度は骨形成能の低下ほどではなく、HB-GAM遺伝子欠損マウスの骨量低下は主に骨形成能低下によると考えられた。4)骨量の減少する原因としては骨形成能の低下もしくは骨吸収の亢進が考えられるが、詳細な骨形態的評価によってHB-GAM遺伝子欠損マウスでは骨形成能が低下していることが判明した。5)坐骨神経を切除し下肢を不動化することによって力学的負荷を減少させると、正常でも骨形成能が低下する。不動化した際の骨形成能はHB-GAM遺伝子欠損マウスのそれに一致していた。6)運動負荷によって力学的負荷を増大させると正常では骨形成能が亢進する。ところが、HB-GAM遺伝子欠損マウスに運動負荷を加えても骨形成能は全く更新しないことが明らかになった。以上の観察はHB-GAMが骨の力学的順応反応を介在しているという我々の当初の作業仮説に合致する結果であった。平成14年度研究目標-HB-GAM遺伝子欠損マウスの繁殖・同系交配化-HB-GAM遺伝子欠損マウスのinbred化を目標に同系交配化を進めた。完全なinbred化にはHB-GAM-/-およびHB-GAM+/+のそれぞれのマウスについて20継代以上を要する。現在、約20継代までinbred化を進め、十分にinbred化していると言える。遺伝子欠損マウスの繁殖・同系交配化には各継代での遺伝型を調べる必要があり、これにはSourthern blott法とPCR法がある。PCR法の方がより簡便であるが精度におとる。本研究では今後、各継代でPCR法にて遺伝型を調べつつ、4-5継代毎にSourthern blott法で確認することにより確実な繁殖・同系交配化に成功した。平成14年度の目標としていた20継代以上の同系交配化HB-GAM-/-およびHB-GAM+/+マウスをそれぞれ2系づつ確立した。また、実験用として各系に付き約15匹程度の数を確保した。これまでの研究でHB-GAM遺伝子欠損マウスの骨格系における表現型を調べた結果、コントロールマウスに比べて有為に骨形成能が低下していることが判明した。しかし、HB-GAMの生理学的役割については依然、推測の域を出ない。骨が重力や筋力などの力学的環境に応じて骨形成能を調節していることは、古くから知られている。我々のこれまでの研究からHB-GAMの発現様式は、骨の力学的環境変化に対応していることが示唆されてきた。そこで我々はHB-GAMが力学的環境に骨形成調節のメディエーターとして機能しているのではないかとの仮説にもとづいて、種々の力学的環境の変化をHB-GAM遺伝子欠損マウスに負荷した。すなわち、坐骨神経切除および下肢不動化手術を施行し、完全に運動機能を取り除いた上でこれらのマウスにトレッドミルによる運動負荷をかけて健側・不動化側での骨量の変化を観察した。通常のマウスでは不動化により有意に骨量が減少したが、HB-GAM遺伝子欠損マウスでは骨量の減少はほとんど見られなかった。通常マウスでは運動負荷により骨形成が促進されたが、HB-GAM遺伝子欠損マウスでは運動負荷のよる骨形成促進作用は見られなかった。

以上の結果は、コントロールマウスではHB-GAMを介して、力学的環境の変化に対応しているのに対して、HB-GAMの欠損しているHB-GAM遺伝子欠損マウスではその能力が欠落しているために見られたと考えられた。HB-GAM遺伝子欠損マウスを用いて、HB-GAMが骨の力学的順応反応を介在しているという作業仮説を検証するのが本研究の目標であり、これまでの研究で以下の結果を得た。1)HB-GAM遺伝子欠損マウスは個体発生の段階ではまったく異常をきたさない。しかし、成長に伴い骨の長軸方向の成長が遅延することが明らかになった。2)詳細な骨形態測定の結果、HB-GAM遺伝子欠損マウスでは正常コントロールマウスに比べて骨形成能が著明に低下していることが判明した。3)骨吸収能も亢進していたがその程度は骨形成能の低下ほどではなく、HB-GAM遺伝子欠損マウスの骨量低下は主に骨形成能低下によると考えられた。4)骨量の減少する原因としては骨形成能の低下もしくは骨吸収の亢進が考えられるが、詳細な骨形態的評価によってHB-GAM遺伝子欠損マウスでは骨形成能が低下していることが判明した。5)坐骨神経を切除し下肢を不動化することによって力学的負荷を減少させると、正常でも骨形成能が低下する。不動化した際の骨形成能はHB-GAM遺伝子欠損マウスのそれに一致していた。6)運動負荷によって力学的負荷を増大させると正常では骨形成能が亢進する。ところが、HB-GAM遺伝子欠損マウスに運動負荷を加えても骨形成能は全く更新しないことが明らかになった。以上の観察はHB-GAMが骨の力学的順応反応を介在しているという我々の当初の作業仮説に合致する結果であった。
植物rDNAの構造とその発芽過程におけるメチル化の解析

本研究の当初の計画は,二種のソラマメ属植物(Vicia fabaおよびVicia sativa)のクローン化したrDNAを用いて以下の三点についての解析を行い,植物におけるrRNA遺伝子の発現調節のメカニズムを探ろうとするものであった.1.rRNAの転写開始点を知るために,それぞれの種の植物から調製した全RNAと,末端を^<32>Pで標識した適当なrDNA断片をハイブリダイズさせS1ヌクレアーゼ処理後電気泳動で解析する. (S1マッピング)2.rRNAの転写開始点を含むrDNAスペーサー領域の塩基配列をマキザムーギルバート法で決定する.3.種子の発芽および成長過程におけるrDNAのメチル化のパターンの経時的な変化を, isoschizomer等を用い,サザン・ハイブリダイズ法で解析する.1.に関してはVicia fabaおよびV.sativa両種についてrRNAの転写開始点の大まかな位置が明らかになった.現在は,更に厳密な塩基配列レベルでの転写開始点の同定を行っている.2.については,転写開始点周辺と,非転写スペーサー領域に存在する反復配列の一次構造を決定し両種間での比較を行っている.これら1., 2.の結果は,日本植物整理学会1988年度年会で発表する予定である.3.のメチル化パターンの解析については現在進行中であり未だ有意な結果を得ていない.今後,さらにこれらの解析を押し進め,植物におけるrRNAの転写制御のメカニズムを明らかにして行く予定である.本研究の当初の計画は,二種のソラマメ属植物(Vicia fabaおよびVicia sativa)のクローン化したrDNAを用いて以下の三点についての解析を行い,植物におけるrRNA遺伝子の発現調節のメカニズムを探ろうとするものであった.1.rRNAの転写開始点を知るために,それぞれの種の植物から調製した全RNAと,末端を^<32>Pで標識した適当なrDNA断片をハイブリダイズさせS1ヌクレアーゼ処理後電気泳動で解析する. (S1マッピング)2.rRNAの転写開始点を含むrDNAスペーサー領域の塩基配列をマキザムーギルバート法で決定する.3.種子の発芽および成長過程におけるrDNAのメチル化のパターンの経時的な変化を, isoschizomer等を用い,サザン・ハイブリダイズ法で解析する.1.に関してはVicia fabaおよびV.sativa両種についてrRNAの転写開始点の大まかな位置が明らかになった.現在は,更に厳密な塩基配列レベルでの転写開始点の同定を行っている.2.については,転写開始点周辺と,非転写スペーサー領域に存在する反復配列の一次構造を決定し両種間での比較を行っている.これら1., 2.の結果は,日本植物整理学会1988年度年会で発表する予定である.3.のメチル化パターンの解析については現在進行中であり未だ有意な結果を得ていない.今後,さらにこれらの解析を押し進め,植物におけるrRNAの転写制御のメカニズムを明らかにして行く予定である.
AR技術と携帯電話のコラボレーションが社会に与える影響に関する社会学的研究

本研究はAugmented Reality(AR)技術と携帯電話のコラボレーションが社会に与える影響について研究するものである。AR技術の発達と海外での研究動向を調べながら、モバイルARの影響について複数の実験を繰り返し行う中で「空間イメージが改善されること」「等身大のバーチャル・アイドルに対する被験者の好意的な態度」など判明し、この技術が社会に対してポジティブな影響を与える可能性があることが分かった。3年間の研究期間の初年度に当たる2008年度は、まずAugmented Reality(以下ARと略記)技術について、情報産業、Mixed Reality技術メーカー、携帯電話産業、携帯電話端末メーカーについての実態把握を進めた。同時に、すでに商品化されているAR技術、家庭用コンピュータゲーム向けAR技術を入手した。そして、Playstation 3(ソニーエンタープライズ)用ゲームソフト、Wii(任天堂)用ゲームソフトを被験者に利用させパネル調査を実施した。他方で、当初は予想していなかったARソフトが登場したため、その情報収集を行い、「電能フィギュアAris」と「Space on palm」を入手した。これらのソフトを利用した調査を次年度実施したい。モバイル・コミュニケーションについて、携帯電話産業、携帯電話端末メーカー、通信事業者について資料収集および携帯電話文化研究に関する研究の検索収集を行ったが、ここでも予想外の新しい展開があった。そのひとつが「SekaiCamera」の登場だった。2008年9月にサンフランシスコで開催されたTech Crunch50で発表され世界中の注目を集めたこのサービスは本研究のテーマに沿った事例であり、その情報収集に力を入れた。本サービス開始は2009年夏であるので、次年度入手し、当該サービスを利用した調査の実施を検討したい。また、今年度は、北欧、北米、西欧を中心に資料の収集を行った。初期の携帯電話文化研究については主たる研究はほぼ収集した。2000年以降の北欧での携帯電話文化研究は膨大であり、ARと携帯電話の関連を取り上げた研究論文も海外ではわずかではあるが登場していることが分かった。この一年間で携帯電話とARのコラボレーションは時代の流れになりつつあることを確証した。次年度以降も新しい技術の登場に注目しながら当初の研究を進めたい。本研究はAugmented Reality技術と携帯電話のコラボレーションが社会に与える影響について研究するものである。本年度は3年間の研究期間の2年目に当たる。初年度から本研究で注目しているAR技術を利用したアプリケーション「Sekai Camera」はiPhone3GSの最新無料アプリとして2009年9月にサービスが開始された。KDDIもAR技術を利用した「実空間透視ケータイ」を開発中であり、モバイルAR技術はこの一年間で実用化に向けて大きく前進した。このような状況を調べつつ、新しいソフトやヘッドマウントディスプレイなどを購入し、リアルとバーチャルの融合を作り出す世界が人々のリアル感覚に与える影響について研究してきた。6月には情報通信学会第26回大会(於:桜美林大学)で研究成果の一部を報告した。同時にモバイルARをテーマに研究会や学会のフォーラム(情報通信学会)をコーディネートし議論を深めた。年末から各社がモバイルARの実験を全国で一斉に開始したため幾つかの実験(大阪・京都)に参加した。海外でもAdriana de Souza e Silva編の"Digital Cityscapes"が刊行され、モバイルARに関する社会学的研究が今後世界に拡大することが予想される。このようにモバイルARが実用化に向けて動いているその全体像が明らかになったが、本研究を開始した当初に想定していた以上の速さで技術開発や情勢の変化が起こっている。次年度はこのような変化に対応しながらさらに研究を進め、研究成果のまとめを行いたい。本研究はAugmented Reality (AR)技術と携帯電話のコラボレーションが社会に与える影響について研究するものである。本年度は最終年度である3年目にあたるため、新たなデータの収集、3年間の研究成果の整理、学会での研究報告を行った。まずAR技術について、情報産業、Mixed Reality技術メーカー、携帯電話産業、携帯電話端末メーカーについての実態把握を進めた。同時にすでに商品化されているAR技術を利用したパネル調査を実施した。具体的には、AR技術を使用した電脳フィギュアの大きさとリアリティ感覚の関係に関する調査、GPSを利用したアプリによる空間イメージの変化に関する調査、HMD(頭部装着ディスプレイ:Head Mounted Display)を使用したオプティカルシースルー方式のAR立体図形と現物の立体図形に対するリアリティ感覚の比較研究を実施した。研究成果の一部は7月に情報通信学会第27回大会(於:専修大学)で報告した。携帯電話とインターネット、及びモバイルARに関する資料とデータの収集、研究動向についても整理した。3年間の研究結果として特記すべき点は、AR技術と携帯電話のコラボレーションが社会の時間と空間に関する感覚を変化させている点である。この問題は海外の研究者の間でも関心が集まっている。前述したように研究成果は学会で報告したが、この分野の研究はまだほとんどない。この3年間だけを見てもモバイルARとしてのLocation-based mobile gamesに関するサービスは予想以上の量と速さで拡大しており、その影響に関する研究が追いついていない。おそらく近い将来、都市空間や時間感覚の変化が大きな社会問題となるだろう。
ヘルスコミュニケーションに基づいた食生活リテラシー向上方策の検討

平成30年度は、30歳代を対象に社会的要因として幼少期における「共食(誰かと一緒に食事をすること)」と「家庭で受けた食教育」を調査し、食生活リテラシー尺度との関連を検討した。その結果、男性では子どもの頃に大人と朝食または夕食を共食していたことと食生活リテラシー尺度に関連が認められた。一方、女性では子どもの頃の共食と食生活リテラシー尺度に関連は認められなかった。また、食生活リテラシー尺度と関連が認められた「子どもの頃に家庭で受けた食教育」は、男性では「好き嫌いせずに食べるように言われていた」と「食事づくりを手伝っていた」であった。女性では「主食・主菜・副菜のそろった食事であった」と「食事づくりを手伝っていた」であった。以上から、食生活リテラシーが低い成人の社会的特徴として、子どもの頃に家庭でバランスのよい食事の食べ方や食事の手伝いといった食教育の機会が少なかったこと、加えて、男性では子どもの頃に大人と一緒に朝食または夕食を食べる機会が少なかったという特徴が示された。さらに、30歳代を対象に現在の食環境と食生活リテラシー尺度との関連を検討した。その結果、男性と女性において「家族や友人から,健康や栄養に関する必要な情報が得られている」、「安全で安心な食物が,入手しやすい状況にある」という食環境と食生活リテラシー尺度に正の関連が示された。また、女性では「私が健康や食生活をよりよくすることに,家族は協力的である」という食環境との関連が認められた。平成30年度に計画した調査を予定どおりに実施した。また、平成28年度の調査結果のデータ解析を進め、研究発表を行った。来年度に計画している調査を予定どおりに実施する。また、データ解析を進め、研究発表を行う。本研究の目的は、食生活リテラシーの向上を通じた食生活改善を促す支援方策を提案することである。平成28年度は、まず本研究の予備的研究として、既存のデータを使用し、本研究で使用する食生活リテラシー尺度の基準関連妥当性を確認した。食生活リテラシー尺度の基準関連妥当性は、食生活リテラシー尺度が情報の入手や活用に関わる行動を反映する尺度であるかどうかを検討した。食情報の入手に関わる行動として食情報検索行動を、食情報の活用に関わる行動として食行動をとりあげ、食生活リテラシー尺度と食情報検索行動および食行動との関連を検討した。その結果、食生活リテラシー尺度と食情報検索行動および食行動に有意な関連が認められ、食生活リテラシー尺度が高いということは食情報を多く検索しており、適切な食行動を多く実践している可能性が示された。食生活リテラシー尺度は食情報の入手や活用に関わる行動を反映している可能性があり、この基準関連妥当性は、性別、年齢階層別、学歴別に確認された。本研究の目的である支援方策を提案するためには、支援が必要な食生活リテラシーのレベルが低い層の特徴を明らかとする必要がある。そこで、一般成人(30歳代)2000名を対象に食生活リテラシー尺度と社会・心理的要因、行動的要因、環境的要因を調査し、データを収集した。来年度は、これらのデータ解析を行い、食生活リテラシーの低い層の特徴を明らかにする予定である。平成28年度の研究実施計画で計画していた調査を予定どおり実施したが、そのデータ解析および成果発表までには至っていないため。平成29年度は、食生活リテラシーが低い人への効果的な情報提供法を検討するために、1食生活リテラシーが低い人にはどのような情報バリアが存在するのか、2食生活リテラシーが低い人への情報発信に適した伝達手段・経路(チャネル)は何かを検討した。まず1については、食生活リテラシー尺度と食情報検索バリアの関連を検討した。その結果、食生活リテラシーと関連が認められたバリアは、男性と女性において「自分で検索した食情報は難しすぎて理解できない」、女性では「食情報を検索していると欲求不満や苛立ちを感じる」であった。食生活リテラシーが低くなるほど、特定の食情報検索バリアが高くなる可能性が示された。次に2については、食生活リテラシー尺度と食情報源(利用回数、信用度)との関連を検討し、どのような食情報源が食生活リテラシーに影響を与えているのかを特定した。結果、食生活リテラシーに影響を与えている可能性がある食情報源は、男性女性ともに「友人・知人」、「インターネット」であり、さらに男性においては「医療従事者・専門家」も含まれていた。本年度の研究成果は、食生活リテラシーが低い人への食生活改善に向けた情報発信において、情報提供側の工夫として求められる対象集団の特性に応じた情報内容や提供方法を検討する一助となると考えられる。次年度は、食生活リテラシーが低い人の社会・心理的特徴や環境的特徴等の検討を進めるとともに、食生活改善を促す情報内容について検討していく予定である。平成29度9月から平成30年3月までの産前産後の休暇および育児休業の取得による研究中断のため。(平成30年4月17日補助事業期間延長承認申請書送信済)平成30年度は、30歳代を対象に社会的要因として幼少期における「共食(誰かと一緒に食事をすること)」と「家庭で受けた食教育」を調査し、食生活リテラシー尺度との関連を検討した。

女性では「主食・主菜・副菜のそろった食事であった」と「食事づくりを手伝っていた」であった。以上から、食生活リテラシーが低い成人の社会的特徴として、子どもの頃に家庭でバランスのよい食事の食べ方や食事の手伝いといった食教育の機会が少なかったこと、加えて、男性では子どもの頃に大人と一緒に朝食または夕食を食べる機会が少なかったという特徴が示された。さらに、30歳代を対象に現在の食環境と食生活リテラシー尺度との関連を検討した。その結果、男性と女性において「家族や友人から,健康や栄養に関する必要な情報が得られている」、「安全で安心な食物が,入手しやすい状況にある」という食環境と食生活リテラシー尺度に正の関連が示された。また、女性では「私が健康や食生活をよりよくすることに,家族は協力的である」という食環境との関連が認められた。平成30年度に計画した調査を予定どおりに実施した。また、平成28年度の調査結果のデータ解析を進め、研究発表を行った。今後の研究は、平成28年度の調査データの解析を行いながら、食生活リテラシー向上に向けた支援方策の検討を進めていく。当初の研究実施計画では横断研究によって得られた成果を基に、食生活リテラシー向上に向けた教材を検討する予定であった。しかし、食生活リテラシー向上に関連する要因は縦断研究によって、その因果関係を確認することがより有効な支援方策の提案につながる。そのため、研究計画を変更し縦断研究によって食生活リテラシー向上の支援方策を検討していく。産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う補助事業期間延長承認申請書を行い、研究を進めていく。(平成30年4月17日補助事業期間延長承認申請書送信済)来年度に計画している調査を予定どおりに実施する。また、データ解析を進め、研究発表を行う。業務委託料として計上していた額よりも実際の委託料が少なく、その差額が次年度使用額として生じた。次年度使用額が生じた理由は、産前産後の休暇および育児休暇の取得のため調査を実施しなかったためである。使用計画は、次年度以降に予定している縦断調査の調査費用(業務委託料)に充てていく予定である。次年度使用額が生じた理由は、産前産後の休暇および育児休業の取得のため調査の実施が次年度にずれ込んだためである。使用計画は、次年度に予定している調査の業務委託料に充てる予定である。次年度使用額は縦断調査の調査費用(業務委託料)に充てる予定である。
ジルコニアのマルテンサイト変態に関する新展開

【目的】低濃度のイットリアを含むジルコニアは高温より急冷することにより室温で準安定な正方晶相が得られる.この準安定な正方晶相は200300°Cで保持すると等温的に変態する一方,液体窒素温度までのサブゼロ冷却によりバースト的な非等温変態を起こす.本研究では両者の変態モードについて,変態挙動に及ぼすイットリア濃度,結晶粒径および試料サイズの影響を定量的に調査し,核生成機構に関する知見を得ることを目的としている.【実験方法】組成範囲1.41.6mol%Y_2O_3,結晶粒径0.51.0μ,試料直径0.30.8mmの微小球状試料を作製し,これらの試料について等温保持およびサブゼロ冷却によるt-m変態挙動を測定観察した.等温変態挙動は自家製のミクロ膨張計を用い,サブゼロ冷却によるMb温度は試料が変態によりはじける瞬間をビデオ撮影することにより決定した.【実験結果】等温変態は潜伏期間を経たのち開始し比較的短時間でほぼ100%完了した.変態開始時間はTTT線図において典型的なC曲線を描く.C曲線はイットリア濃度の低下および結晶粒径の増大に伴い顕著に短時間側へとシフトした.また,変態開始までの時効処理時間には加算性が見られることより,潜伏期間中に核の成長が起こっていることが示唆された.このことはマルテンサイト変態の核生成が単一の確率過程で起こるものではないことを意味する.ザブゼロ冷却によるMb温度もまたイットリア濃度の低下および結晶粒径の増大に伴い顕著に上昇した.等温変態の開始時間に対する影響も含め,イットリア濃度の減少と結晶粒径の増大は正方晶相の安定性を顕著に低下させる効果がある.一方300800μmの試料サイズに対しては,Mb温度の変化は僅かであった.このことはMb温度のワイブル係数が80と極めて大きいことと一致する.また,同種の試料の破壊強度のワイブル係数が6程度であることを考慮すると,破壊限となる欠陥とマルテンサイトの核となる欠陥とは本質的に異なるものであることを示唆する.【目的】低濃度のイットリアを含むジルコニアは高温より急冷することにより室温で準安定な正方晶相が得られる.この準安定な正方晶相は200300°Cで保持すると等温的に変態する一方,液体窒素温度までのサブゼロ冷却によりバースト的な非等温変態を起こす.本研究では両者の変態モードについて,変態挙動に及ぼすイットリア濃度,結晶粒径および試料サイズの影響を定量的に調査し,核生成機構に関する知見を得ることを目的としている.【実験方法】組成範囲1.41.6mol%Y_2O_3,結晶粒径0.51.0μ,試料直径0.30.8mmの微小球状試料を作製し,これらの試料について等温保持およびサブゼロ冷却によるt-m変態挙動を測定観察した.等温変態挙動は自家製のミクロ膨張計を用い,サブゼロ冷却によるMb温度は試料が変態によりはじける瞬間をビデオ撮影することにより決定した.【実験結果】等温変態は潜伏期間を経たのち開始し比較的短時間でほぼ100%完了した.変態開始時間はTTT線図において典型的なC曲線を描く.C曲線はイットリア濃度の低下および結晶粒径の増大に伴い顕著に短時間側へとシフトした.また,変態開始までの時効処理時間には加算性が見られることより,潜伏期間中に核の成長が起こっていることが示唆された.このことはマルテンサイト変態の核生成が単一の確率過程で起こるものではないことを意味する.ザブゼロ冷却によるMb温度もまたイットリア濃度の低下および結晶粒径の増大に伴い顕著に上昇した.等温変態の開始時間に対する影響も含め,イットリア濃度の減少と結晶粒径の増大は正方晶相の安定性を顕著に低下させる効果がある.一方300800μmの試料サイズに対しては,Mb温度の変化は僅かであった.このことはMb温度のワイブル係数が80と極めて大きいことと一致する.また,同種の試料の破壊強度のワイブル係数が6程度であることを考慮すると,破壊限となる欠陥とマルテンサイトの核となる欠陥とは本質的に異なるものであることを示唆する.低濃度のイットリアを含むジルコニアは高温より急冷することにより室温で準安定な正方晶相が得られる.この準安定な正方晶相はサブゼロ冷却によりバースト的にマルテンサイト変態を起こす.この特異なマルテンサイト変態挙動を明らかにするのが本研究の目的である.1.微細球状試料作製法の改善熱伝導率が著しく低いジルコニア試料を過大な熱応力を生じさせずに急冷するためには,微細な球状試料が適している.従来,油中造粒法で直径数百ミクロンの球状試料を作製していたが,今回の実験過程において,この方法で作製した試料内部には空孔や組成の不均一が存在することが明らかとなった.従って,今年度の実験は良質な球状試料作成法の開発することより開始した.所定のイットリア濃度に配合したジルコニア粉末をボールミルにより十分混合したのち乾燥し,一軸圧縮成型により厚さ1mmの板を成形した.この板より約1mmの立方体を切りだし,内面にエメリー紙を貼りつけた回転式造粒期で球状に成形し,その後1450°Cで焼結を行った.この方法により緻密で均一組成分布の良好な試料が得られた.2.Ms温度に及ぼす組成・結晶粒径.試料サイズの影響Ms温度は試料がバースト変態のショックにより飛び出す瞬間をその時点の温度と共にビデオに記録することにより0.1°Cの精度で読みとることが可能であった.

今回作製した試料のMs温度のばらつきは±数度の範囲であり,このばらつきは試料中のエンブリオサイズの分布に対応していると考えられる.また,Ms温度の組成や結晶粒径に対する依存性も顕著に現れており,これらの依存性を系統的に収集・解析することにより,ジルコニアのマルテンサイト変態の核形成機構に関する有用な地検が得られることが期待できる.【目的】低濃度のイットリアを含むジルゴニアは高温より急冷することにより室温で準安定な正方晶相が得られる.この準安定な正方晶相は200300°Cで保持すると等温的に変態する一方,液体窒素温度までのサブゼロ冷却によりバースト的な非等温変態を起こす,本研究では両者の変態モードについて,変態挙動に及ぼすイットリア濃度,結晶粒径および試料サイズの影響を定量的に調査し,核生成機構に関する知見を得ることを目的としている.【実験方法】組成範囲1.41.6mol%Y_2O_3,結晶粒径0.51.0μ,試料直径0.30.8mmの微小球状試料を作製し,これらの試料について等温保持およびサブゼロ冷却によるt-m変態挙動を測定観察した.等温変態挙動は自家製のミクロ膨張計を用い,サブゼロ冷却によるMb温度は試料が変態によりはじける瞬間をビデオ撮影することにより決定した.【実験結果】等温変態は潜伏期間を経たのち開始し比較的短時間でほぼ100%完了した.変態開始時間はTTT線図において典型的なC曲線を描く.C曲線はイットリア濃度の低下および結晶粒径の増大に伴い顕著に短時間側へとシフトした、また,変態開始までの時効処理時間には加算性が見られることより,潜伏期間中に核の成長が起こっていることが示唆された.このことはマルテンサイト変態の核生成が単一の確率過程で起こるものではないことを意味する.ザブゼロ冷却によるMb温度もまたイットリア濃度の低下および結晶粒径の増大に伴い顕著に上昇した。等温変態の開始時間に対する影響も含め,イットリア濃度の減少と結晶粒径の増大は正方晶相の安定性を顕著に低下させる効果がある.一方300800μmの試料サイズに対しては,Mb温度の変化は僅かであった.このことはMb温度のワイブル係数が80と極めて大きいことと一致する.また,同種の試料の破壊強度のワイブル係数が6程度であることを考慮すると,破壊限となる欠陥とマルテンサイトの核となる欠陥とは本質的に異なるものであることを示唆する.
ジャスモン酸による開花の制御機構の研究

ジャスモン酸(JA)の生合成もしくは感受性に異常があるシロイヌナズナの突然変異体が共通して開花の遅延という表現型を示すことから、蕾の成熟開花の過程にはJAが何らかの機能を持っていると考えられる。今年度は蕾におけるJA生合成の制御機構と、開花時における花器官成熟の同調性の機構についてシロイヌナズナを用いた解析を行った。1.DAD1遺伝子の発現制御機構の解析DAD1はJA生合成経路の出発物質となるリノレン酸を葉緑体の膜脂質から切り出す酵素であるが、MGDG-O(葉緑体膜脂質であるMGDGの脂肪酸がJAの前駆物質であるOPDAと置換したもの)を分解してOPDAを遊離する作用もあると推定され、JA生合成の調節段階を担っている可能性もある。DAD1は開花の約2日前から花糸特異的に発現するが、JA定量の結果、その場所は、つぼみの中でJAが最も多量に蓄積する場所と一致していた。シス解析の結果、この発現を決める配列は、推定転写開始点より約2kb上流の、約600bpの範囲に存在することがわかった。一方、開花遅延の表現型を示すauxinresponse factor6(arf6) arf8二重突然変異体では、DAD1の発現が強く抑制され、JAの蓄積量も著しく減少していた。arf6 arf8の花ではDAD1:GUSの発現も低下していたが、先の600bpの中には典型的なARE配列は存在していなかった。ARF6、ARF8はDAD1の発現誘導に必須であるが、その制御はさらに何らかの因子を介すると推定される。開花時の雄しべの伸長が野生型よりも早く起こり、逆に花弁の伸長は抑制される突然変異体deco1を見いだし、解析を行った。花弁、雄しべとも細胞数は野生型と変わらず、細胞の伸長制御に異常があると推定された。マップベースクローニングの結果、DECO1はシトクロムP450モノオキシゲナーゼをコードし、DAD7とよく似た花糸特異的発現が観察された。deco1では雄しべと花弁の両方でJA量が低下していた。DECO1はJAの生合成または代謝に関与する酵素であると推定される。1.開花(花器官の伸長)に異常を示す突然変異体の解析ジャスモン酸が減少する突然変異体とよく似た、開花遅延の表現型を示す突然変異体としてarf2を単離した。さらにarf6 arf8二重突然変異体も同様の表現型を示すことがわかった。arf6 arf8二重突然変異体では蕾のジャスモン酸量が著しく減少しており、ARF6とARF8がDAD1の発現を介してジャスモン酸の生合成を制御している可能性が考えられる。一方、これらの突然変異体では花弁の維管束の形成に異常が見られることがわかった。野生型の蕾をオーキシンの極性輸送阻害剤で処理すると類似の表現型が現れたことから、ARF2,6,8はオーキシンの制御下で花弁の維管束の形成に関与していると考えられる。#15-4413突然変異体については、マップベースクローニングにより原因遺伝子の候補をほぼ同定した。2.DAD1遺伝子のプロモーター解析ジャスモン酸生合成経路の酵素の遺伝子のうち、開花に先立って明瞭な発現上昇を示すことがわかっているのはDAD1だけである。そこで、GUSレポーターを用いてプロモーター解析を行い、開花前の花糸特異的な発現に必要な領域を約200bpの範囲まで狭めることができた。3.メリステムの維持におけるSHDタンパク質の機能の解析Wsバックグラウンドのshd-1がclvと類似の表現型を示すのに対し、Colバックグラウンドのshd-2ではメリステムの肥大は見られない。この理由を調べた結果、原因はCLV2遺伝子にあることがわかった。Col型のCLV2はSHDの活性なしでも正常な機能を持つが、Ws型のCLV2はSHDがないと機能発現できない。CLV2はエコタイプ間での塩基置換・アミノ酸置換の頻度が他の遺伝子よりも高いことが知られており、この遺伝子はHSP90の一種であるSHDの作用で変異が隠蔽された結果、機能に異常を来さないまま潜在的な変異を蓄積したのではないかと考えられる。

一方、開花遅延の表現型を示すauxinresponse factor6(arf6) arf8二重突然変異体では、DAD1の発現が強く抑制され、JAの蓄積量も著しく減少していた。arf6 arf8の花ではDAD1:GUSの発現も低下していたが、先の600bpの中には典型的なARE配列は存在していなかった。ARF6、ARF8はDAD1の発現誘導に必須であるが、その制御はさらに何らかの因子を介すると推定される。開花時の雄しべの伸長が野生型よりも早く起こり、逆に花弁の伸長は抑制される突然変異体deco1を見いだし、解析を行った。花弁、雄しべとも細胞数は野生型と変わらず、細胞の伸長制御に異常があると推定された。マップベースクローニングの結果、DECO1はシトクロムP450モノオキシゲナーゼをコードし、DAD7とよく似た花糸特異的発現が観察された。deco1では雄しべと花弁の両方でJA量が低下していた。DECO1はJAの生合成または代謝に関与する酵素であると推定される。
核融合プラズマにおける2流体効果の理論解析

14年度の研究では、均一密度の2流体モデルを用いて軸対称平衡を解析した。イオン圧力勾配ドリフトと電場ドリフトとの比を表す2流体効果指数を導入して、物理量が変化する特性長が小さくなるほど、ベータ値が高くなるほど、イオンドリフト速度が反磁性ドリフト速度に近くなるほど2流体効果が重要になることを見出した。これは閉じ込め改善モードであるHモードや内部熱障壁では2流体効果が無視し得ないことを意味している。この結果を受けて本年度の研究では、均一密度の仮定を緩めることが最も重要な次のステップであると判断して、不均一密度でかつ流れのある2磁気流体の軸対称平衡の定式化を実施し、新しい知見を得た。また、初歩的な数値解析と新しい差分法の開発を行った。平衡状態において散逸が重要でないとき、各成分流体のエントロピー、一般化エンタルピー、ポロイダル流束の流れ関数は、一般化運動量の回転(渦)に関する面関数Ψ_α(α=e,i)の任意関数として表され、平衡方程式は電子とイオン流体の面関数Ψ_e、とΨ_iの連立2階偏微分方程式に帰着する。イオン流体の圧縮性に起因して、平衡方程式が楕円型となるのはイオンのポロイダル流速が音速より遅い場合に限られる。これは磁場のない極限への接続性がよく、従来の1流体モデルの結果と異なる新しい成果である。第13回土岐国際会議(03年12月)に発表され、プロシーデングへの掲載が決定された。高ベータ実験では中性粒子ビーム入射は不可欠で、入射に伴う大きなトロイダル流が観測されているが、現在のところトカマクを含めて精度よいポロイダル流の計測がなされていない。今後の実験との比較に期待している。また、1次元平衡の数値解析を実行し、密度勾配、温度勾配、シアのあるトロイダル流とポロイダル流のある平衡解が得られ始めた。さらに、2次元数値解析を高精度・高効率に行うことを目指して、4次精度の有限差分法を開発した。流れのない1磁気流体の軸対称平衡はGrad-Shafranov方程式で記述される。流れのある2磁気流体の軸対称平衡は、電子・イオン各流体の一般化運動量の渦のポロイダル成分を表す面関数Ψ_α(R,Z)(α=e,i)の連立偏微分方程式で記述される。[1]この連立方程式は4つの任意関数を含む。トロイダル流のみの平衡:2次元数値解析法を開発し、東京大学TS-3装置のCT配位やプリンストン大学NSTX装置の中性粒子入射におけるST配位を再現できた。1流体モデルでは磁力線を横切るイオン流はExBドリフトのみであるが、2流体モデルでは、このほかにイオン圧力勾配によるドリフトが存在する。後者と前者の比f_<2F>を2流体効果指数に採用し、その有効性を確認した。[1]上述のCT解ではf_<2F>=1.6、ST解ではf_<2F>=0.2で、低ベータSTでは2流体効果はそれほど重要でないが、超高ベータCTでは2流体効果は重要である。ポロイダル流も存在する平衡:プラズマ半径とイオン慣性長の比S_*(STでは、S_*【approximately equal】30)の2乗が大きい場合、Ψ_i(R,Z)はΨ_e(R,Z)の代数式で近似でき、平衡方程式はΨ_e(R,Z)の偏微分方程式に帰着することがわかった。入力パラメータが主制御する物理量を把握することと、扁長度の大きいCTやSTでは1次元解の入力パラメータが2次元解の入力パラメータのよい近似になることの理由から、まず1次元解析を実行した。得られた解のうち磁場、電流、トロイダル流、圧力の分布がおおむね前述の2次元解の中心面での分布に類似している解の2流体効果指数を求めた。CT解でf_<2F>=5.9、ST解でf_<2F>=1.0であった。磁場構造等が類似していても2流体効果に大きな差異があり得る。現在のST平衡においても2流体効果が無視し得ないことを示唆している。

これは磁場のない極限への接続性がよく、従来の1流体モデルの結果と異なる新しい成果である。第13回土岐国際会議(03年12月)に発表され、プロシーデングへの掲載が決定された。高ベータ実験では中性粒子ビーム入射は不可欠で、入射に伴う大きなトロイダル流が観測されているが、現在のところトカマクを含めて精度よいポロイダル流の計測がなされていない。今後の実験との比較に期待している。また、1次元平衡の数値解析を実行し、密度勾配、温度勾配、シアのあるトロイダル流とポロイダル流のある平衡解が得られ始めた。さらに、2次元数値解析を高精度・高効率に行うことを目指して、4次精度の有限差分法を開発した。
徐冷モンテカルロ法によるタンパク質の立体構造予測

タンパク質の立体構造はそのアミノ酸配列の情報のみから決っていることは、広く信じられているが、未だにその情報のみから構造予測に成功した例はない。我々は、数年前に、徐冷モンテカルロ法(Monte Carlo simulated annealing)をこの問題に適用することを提案した。我々の方法の特徴は、従来の方法ではX線解析などから実験的に分かっている構造を初期構造として、シュミレーションを行うのに対し、完全にランダムな初期構造からシュミレーションを始めて、実際に、タンパク質の折りたたみを見ようとする点にある。この方法によって、種々の比較的小さなペプチドについて、シュミレーションを行ってきたが、本年度は、7個の非極性アミノ酸Ala,Leu,Met,Phe,Zle,Val,Glyのホモオリゴマー(アミノ酸数10)のalpha-ヘリックス形成傾向性を調べ、AlaやLeuが高いヘリックス形成傾向性を持ち、ValやGlyが低い形成傾向性を持つという結果を得たが、それは、最近の小ペプチド系の実験結果と良い一致を見た。また、17個のアミノ酸からなる合成ペプチドにおける、徐冷モンテカルロシュミレーションも実行し、低pHでは、NMR実験で示唆される位置に、正しくalpha-ヘリックスが形成されることを示した。また、高pHでは、alpha-ヘリックスの形成は見られなかったが、これも実験結果の示すところであった。特に、従来の分子動力学法によるシュミレーションでは、高pHでもalpha-ヘリックスの形成を示唆しており、徐冷モンテカルロ法の優位性を示したことになる。更に、今回、新たに、マルチカノニカル法(muticanonical algorithm)をタンパク質の立体構造予測問題に初めて適用し、徐冷モンテカルロ法より強力な方法たり得ることを示した。
マクロコヒーラント増幅機構と二光子超放射過程の実験的研究

本研究は、新しい量子干渉効果であるマクロコヒーラント増幅機構を実験的に証明することを目的とする。マクロコヒーラント増幅機構が働くと二光子過程等の稀過程は増幅されると予想される。そこで断熱ラマン過程を用い、水素分子の振動励起状態を生成し二光子過程を観測した。その結果、提唱された理論が予言する増幅過程を観測することに成功し、当該理論の妥当性を確認することに成功した。i)中性バリウム(Ba)は、基底状態(1SO)近辺にラムダ型のエネルギー準位を有する。中間状態(1P1)と基底状態のエネルギー差は波長に換算し554nm、終状態(1D2)とのそれは1500nmである。D状態は寿命が長く、準安定である。このため、二光子対超放射の実験的検証に適していると考えられている。本年度においては、このD状態を実現することを目標の1つとした。このために、まずヒートパイプを製作し、その基礎特性を確認した。その後、バリウム標的に554nmレーザー光を照射して、P状態からD状態への超放射を観測した。また、観測された超放射強度の標的密度依存性、放射の角度依存性、遅延時間と標的密度との関係等を実験的に明らかにし、理論予想と比較した。更に1500nmレーザー光を照射すると、当該超放射が誘起され、超放射の強度が強くなること、それに伴い遅延時間が短くなること等を発見した。ii)窒素原子内包フラーレン(N@C60)は不対電子をもつ窒素原子がスピン状態を保持したままフラーレンに内包された分子であり、優れた緩和時間特性及び量子干渉性を示すことが知られている。我々は、二光子対超放射の標的としてN@C60を視野に入れているが、生成量が少なく、高純度の試料を得ることが難しいのが欠点である。本年度においては、イオン衝撃法によって生成したN@C60とC60混合試料に対し、リサイクル高速液体クロマトグラフィ(HPLC)法を用いてN@C60の分離および濃縮を行った。この結果、10^13個の高純度N@C60の作成に成功した。現在は、内包された窒素原子の励起準位の性質を研究している。iii)このほか、ルビジウム(Rb)からのカスケード超放射の視測や、二光子対超放射に関連する理論及びシュミレーションの研究を行った。また今後の研究の方向性として、バリウムイオンを検討し、良い見通しを得た。1.中性バリウム(Ba)は、基底状態(ISO)近辺にラムダ型のエネルギー準位を有する。昨年度においては、超放射過程を利用し、准安定D状態の生成を行った。本年度においては、生成されたD状態の性質を詳細に調べた。即ち二重共鳴法によりD状態密度の温度依存性、および緩和係数の温度依存性について測定を行った。これらの測定の結果、二光子対超放射実験は可能であるという結論を得た。この結論を受け、二光子超放射実験に必要な装置の設計を行った。2.窒素原子内包フラーレン(N@C60)は不対電子をもつ窒素原子がスピン状態を保持したままフラーレンに内包された分子であり、優れた緩和時間特性及び量子干渉性を示すことが知られている。我々は、N@C60を用い二光子対超放射の実験を視野に入れている。昨年度においては、10^13個の高純度N@C60の作成に成功した。本年度は、内包された窒素の励起準位探索実験を行った。この結果、紫外光による1光子直接励起は、フラーレンを損傷することが判明し、より長い波長を用いる二光子励起法に移行することになった。3.このほか、イオントラップを作成しその基礎特性を測定した。またルビジウム(Rb)からのカスケード超放射の観測や、二光子対超放射に関連する理論及びシュミレーションの研究を行った。更に、パラ水秦または希ガス・マトリックスに原子や分子を導入し、それらを用いた二光子対超放射実験を開始した。1.Ba気体セルからの二光子対超放射研究バリウム原子準安定状態(D準位)を用いた二光子対超放射過程に関する研究が進展した。特に二光子過程を誘起するに必須であるトリガーレーザー(波長1755nm)を製作し、その評価を行った。その結果、出力10mW・パワー揺らぎ約1%・周波数安定度100MHz(peak-to-peak)なる結果を得た。これらの値は我々の目的に対し十分な性能を有することを示している。またこれを用い二光子対超放射実験を開始したところ、二光子過程に付随すると考えられる信号を観測した。