hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類における膜電位依存的イノシトールリン脂質シグナルの生理的役割の解明

また研究分担者西澤博士と連携し計算化学的手法による解析を行い、哺乳類VSPとホヤVSPに共通に保存される膜相互作用部位が酵素ドメインの膜との近接化を促進することで酵素活性を増強する仕組みを明らかにした。今年度の解析では精子からのパッチクランプ計測とCa2+イメージング計測を積極的に進め、CatSperとPMCAの関与が考えにくいことが判明したため、今後ターゲット分子をK+チャネルに狭めることが可能になった。また精子からのパッチクランプ計測が安定して記録が可能になったことで阻害剤を用いた電流計測も今後可能になると期待される。ノックアウトマウスで精子の細胞内Ca2+の違いを生じる仕組みとして、イオンチャネルとCa2+ポンプ(PMCA4)に着目して、実験をデザインする。特にCatSper電流に大きな差が見られていないことから、CatSperチャネルの分布の違いやCa2+ fluxのドライビングフォースを決めるカリウムチャネルの活性については今後詳しい解析を行う予定である。また佐々木雄彦博士と連携し、細胞内のイノシトールリン脂質各アイソフォームの量の違いを質量分析法を用いて解析する予定である。精子でのVSPの局在部位を明確にするべくタグ配列をノックインしたマウスを作成する。ターゲット分子として精子特異的K+チャネルであるSlo3に注目し、阻害剤やPIP2抗体などを用いた精子からのパッチクランプ計測を行って、野生型マウスとVSPノックアウトマウスでのSlo3チャネル活性の定量比較を行う。また質量分析によるイノシトールリン脂質の定量解析を継続し、PIP2の量の変化とチャネル活性との関係を明らかにする。
多世代共生「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」構想と実践の国際共同研究

エイジ・フレンドリー・コミュニティは、高齢社会で全ての人が心地よく年を重ねられる(エイジング・イン・プレイス)生活環境として注目され、21世紀初頭より特に都市において人々が平等に包摂的環境を享受できるようアクセシビリティやノーマライゼーションが検討されてきた。他方、社会環境設計のみならず、互助(相互扶助)や自助を支える草の根の構想やエイジ・フレンドリー・コミュニティを構成する要素や異文化交流に関する人間文化研究の深化が課題となっている。本研究では、地域の特徴を生かした共生環境と人々のエイジング・イン・プレイスを、日本、米国、スイス、韓国などの現地調査に基づく領域横断的研究によって検討した。1)「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」に関わる現地調査、資料整理:平成25年度までに実施してきた、高齢者ケア拠点等での予備調査と現場実践者との共同研究体制の整備をもとにして、高齢者とケア者との生活の課題に関し、情報収集や資料整理を進めた。また、米国において、国際共同研究者3名とと研究の進展について検討し、米国の地方都市を拠点として進められてきたエイジ・フレンドリー・コミュニティ活動について、現地共同調査を行った。2)研究課題の共有と発信ー研究集会の開催:「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」研究の現況と本研究の意義を議論する目的で、国際人類学民族科学連合会議(IUAES2014)にて、国際パネル「『エイジ・フレンドリー・コミュニティ』構想と実践の比較研究」(エイジング・高齢者委員会指定パネル於幕張メッセ)を開催した。また、パネルに参加し発表した研究者、コメンテータとともに、さらなる研究協力関係の充実と研究計画に向けて議論を深めた。3)研究課題の共有と発信ー国際学会:近年「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」に関する研究・実践が蓄積されてきた米国において、アメリカ老年学会、アメリカ人類学会で情報収集した。さらにアメリカエイジング学会でシンポジストとして、日本のエイジ・フレンドリー・コミュニティに関する研究成果を発信し議論を深めた。4)研究課題の共有と発信ー論文集等の企画:本年度の成果を含めた内容を、学会誌および書籍にて発表した。また、2)3)の成果を共有するために、英文論文発表の企画に着手した。5)研究課題の共有と発信ーホームページ・リポジトリ等の活用:国立民族学博物館を拠点として、本研究の経過を広く発信する準備を進めた。エイジング研究と社会的包摂に関連し、高齢者のニーズに応える環境形成はすべての世代の人々が暮らしやすい環境に繋がるという「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」構想の動向に関する情報を収集・整理し、この視点に関わる調査研究を進め成果を公開した。1)国際共同研究者のフィールド(米国)におけるエイジ・フレンドリー環境に関する比較調査、高齢者の自宅居住/継続ケア退職者コミュニティ(CCRC)居住の調査など、国内外にて調査を遂行した。2)高齢化社会に関する実践的研究において注目されている「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」というタームについて、日本文化人類学会において検討した。アメリカ老年学会第68回年次大会(米国・オーランド、2015年11月20日)において、東日本震災後の高齢者の生活支援に関し、5年間継続してきた実践者との共同研究成果を発信した。応用人類学会第76回年次大会(SfAA2016)(カナダ・バンクーバー、2016年3月31日)のシンポジウムにおいて、高齢者研究における現場実践者と文化人類学研究者の協働の意義について検討した。文化人類学の現代的な効用を学生や一般市民に発信する日本文化人類学会主催公開シンポジウム「人類学的想像力の効用」(金沢市しいのき迎賓館11月8日)において、高齢者の生活支援と想像力に関わる発表(招待講演)を行った。3)研究成果を国立民族学博物館において来館者と共有する目的で、公開国際セミナーを2回、公開研究セミナーを1回開催した。4)高齢者の生活に関する文化人類学、社会学、福祉政策学の学際的研究成果の公開として、2014年に企画開催した高齢者の住環境開発に関する人間文化研究機構シンポジウム「高齢期の多様な住まい方とウェルビーイング」(イイノホール(東京) 2014年3月8日)の成果をまとめ、人間文化研究機構のウエブサイトで広く一般に発信した。研究実績の概要に記載したとおり、研究計画を達成し、さらに、研究集会等に参加した実績を有する新たな研究協力者の協力も含め、研究内容の深化を行うことができた。1)「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」に関わる国際比較調査ー研究課題の共有:国際比較調査として、地方都市を対象としてエイジング・イン・プレイス(住み慣れた所、あるいは住むことを希望する場所やコミュニティで住み続けること)を支える拠点と活動について米国にて共同調査を実施し、地域資源を活用した「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」創出と共有地(コモンズ)をめぐる課題をより明確に提示する方向性を共有した。2)国立民族学博物館にて開催した公開国際セミナー(2回)、公開研究セミナー(1回)をとおして、国際共同研究者、高齢者生活支援実践者、そして看取りや養生に関する研究者との連携を深めた。3)招待講演を含め広く一般と研究者に研究成果を発信し、最終年度に向けて豊かなフィードバックを得た。4)日本薬学会のホームページや人間文化研究機構のウエブなどを通して、予想以上に広く一般および文化人類学領域以外の研究者に研究成果と情報を開示することができた。3)米国におけるエイジ・フレンドリー環境としてのコモンズに関する比較調査・情報収集を国際共同研究者と共同で実施し、4)の国際シンポジウムの準備会議を行った。4)国際共同研究者・国内共同研究者・研究協力者とともに、公開国際シンポジウム「エイジフレンドリー・コミュニティー変わりゆく人生を包みこむまち」を開催し、趣旨説明と発表

「ナラティヴと生のリズム:スイスの多世代対象複合型生活施設におけるエイジフレンドリー・コミュニティ」を行った。このシンポジウムに関して新聞報道もなされ広く内容を一般に発信した。発表と議論の成果を、論文集(英文・和文)として出版する予定である。エイジ・フレンドリー・コミュニティは、高齢社会で全ての人が心地よく年を重ねられる(エイジング・イン・プレイス)生活環境として注目され、21世紀初頭より特に都市において人々が平等に包摂的環境を享受できるようアクセシビリティやノーマライゼーションが検討されてきた。他方、社会環境設計のみならず、互助(相互扶助)や自助を支える草の根の構想やエイジ・フレンドリー・コミュニティを構成する要素や異文化交流に関する人間文化研究の深化が課題となっている。本研究では、地域の特徴を生かした共生環境と人々のエイジング・イン・プレイスを、日本、米国、スイス、韓国などの現地調査に基づく領域横断的研究によって検討した。研究実績の概要に記載したとおり研究計画を達成し、さらに、研究集会等に参加した実績を有する新たな研究協力者の協力も含め、研究内容の深化に向けて方向性を定めることができた。1)「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」に関わる国際比較調査ー研究課題の共有:国際比較調査として、地方都市を対象として、エイジング・イン・プレイス(住み慣れた所、あるいは住むことを希望する場所やコミュニティで住み続けること)を支える拠点、移住と世代間関係に焦点を絞り、地域資源を活用した「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」創出と共有地(コモンズ)をめぐる課題をより明確に提示する方向性を共有した。国際人類学民族科学連合会議(IUAES2014)にて、国際パネルに参加し発表した研究者のうち1名は、新たな研究協力者として、高齢者ケア拠点の日米比較研究を推進することとなった。2)研究成果の発信:予定していた国際学会における情報収集に加え、アメリカ・エイジング学会(ASA: American Society on Aging)のシンポジウムにおいて、シンポジストとして、日本のエイジ・フレンドリー・コミュニティに関し発表して研究成果を発信し、米国の共同研究者とともに議論を深め、共同で作成予定の英文書籍に生かすこととなった。また、また、エイジ・フレンドリー・コミュニティ運動に関わる研究成果を、招待講演や集中講義のかたちで、一般、研究者および学生を対象として公開した。1.「エイジ・フレンドリー・コミュニティ」に関わる補足調査・比較調査:平成27年度までに行った現地調査を基盤として、国内外にて地域資源を生かして住民が進めてきた、高齢者が加わる生活・就業の協働について、情報を収集し調査を遂行する。
合成ペプチドによる塩基性線維芽細胞増殖因子の受容体結合阻害と血管新生の抑制

血小板第4因子(PF-4)には、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の受容体結合阻害活性と、血管新生のin vitroにおける抑制作用があり、その活性中心は、ヘパリン結合部位であるC末端の10個のアミノ酸フラグメントに存在する。そこで本年度では、bFGFの受容体結合阻害活性を持つ最小アミノ酸単位を決定すべく、C末端の10個のアミノ酸フラグメントC-10(KKIIKKLLES)のうち、特にヘパリン結合性に関与していると考えられる6個のアミノ酸フラグメントC-6(KKIIKK)を作成し、その活性をC-10と比較した。その結果、C-6には活性は認められず、このことは、アミノ酸の荷電のみならず、アミノ酸フラグメントの三次元構造も重要であることを示唆している。さらに次に、C-10の血管新生抑制活性をin vivoの系で検討した。dorsalair sac法により観察されるマウス背側皮下での血管新生を、C-10が抑制しうるか否かを検討したが、C-10の静脈投与では血管新生を抑制することはできなかった。この結果から、C-10の投与量の問題とともに、in vivoの血管新生にはbFGF以外のファクターが同時に関与していることが考えられた。部分肝切除を行なったラットにおいて,FK506の肝再生における効果に対する研究を行なった。ウィスター系雄性ラットにVehicle筋注群と3種の異なった濃度のFK506を筋注した群の4群において比較検討した。部分肝切除3日前から肝切除7日目までを観察期間とした。FK506投与群では残存肝の再生率は全群間で有意差は認められなかった。残存肝のDNA合成はDNA合成が最も盛んとなる肝切除後24時間において,FK投与群において抑制された。観察期間の間,肝切除後24時間以外の時期においては全群間で有意差が認められなかった。しかしながらDNA含有量は,FK投与群で抑制はみられなかった。Mitotic indexは各群間で有意差を認めなかった。残存肝のタンパク含有量は,肝切除前は全群間で有意差が認められなかったものの,肝切除後はFK投与群で有意に増加した。肝切除後の肝機能の経時的変化は各群間で有意差を認めていない。FK投与群では食餌摂取量の濃度依存性の減少をきたした。これはFK投与後肝切除前において有意に減少し,この有意の減少は肝切除後5日目まで持続した。また,FK投与群では体重減少も生じた。FK投与後肝切除前に体重減少がみられ,肝切除後の体重増加もVehicle投与群と比較すると遅かった。GOTなど5種類の肝機能測定を行なったが,全群間で同様の経時的変化を示し有意差は認められなかった。これらの実験により,FK506は肝再生に対し促進的な作用は有しないと考えられた。また,食餌摂取量の減少及び体重減少は臨床的に用いられるFKの濃度においては少なかった。FK506は肝再生に対し反作用的には働かないと考えられた。平成3年度においては、体重200g前後の雄性ウィスタ-系ラットを使ってin vivoの実験を行った。Higgins and Andersonの方法にて部分肝切除(Hpx)を行ない免疫抑制剤FK506が残存肝の再生に及ぼす影響を観測した。投与量の違いによる影響を観察するため次のような4群を作成した。(1)Hpx+Vehicle(対照群)(2)Hpx+0.1mg/Kg FK im(3)Hpx+0.3mg/Kg FK im(4)Hpx+1.0mg/Kg FK imで、4群ともに術前3日間と術直後の計4回FK506を筋注した。実験は、肝再生率の変化、肝DNA合成、Mitotic index、肝DNA含量、肝蛋白質、血清生化学、食餌摂取量、体重変化をそれぞれ経時的(術前、術後12時間、1,2,3,5,7日)に観察した。経時的な肝再生率の変化では、第(4)群で術後12時間に再生率が上昇したほかは有意の変化を認めなかった。肝DNA合成量は、各群とも術後1日目に最大となった。FK506投与群で術後12時間目に有意に促進されたが、24時間目には逆に抑制された。

mitotic indexには4群間に差を認めなかった。肝DNA含量でも4群間に差を認めなかった。肝蛋白量はFK506投与群で術後1,2,5日目に有意な増加が見られた。血清生化学ではGOT・血糖値・血中ピリルビン値・血中コレステロ-ル値・血清蛋白量の5項目を測定したがいずれも対照群とくらべて有意の変化はなく肝臓に対して局所的な毒性は少ないと考えられた。又、FK506投与群において食餌摂取量の減少とそれに関連した体重増加の抑制が認められた。この食餌摂取量の減少と体重増加の抑制は全観察期間中認められ、投与されたFK506の量と比例して大きくなった。よって、免疫抑制剤FK506は食餌摂取量や体重増加に影響するが、肝再生には有意な影響を及ぼさないと考えられた。部分肝切除を行なったラットにおいて、FK506の肝再生における効果に対する研究を行なった。ウィスター系雄性ラットにVehicle筋注群と3種の異なった濃度のFK506を筋注した群の4群において比較検討した。部分肝切除3日前から肝切除7日目までを観察期間とした。FK506投与群では残存肝の再生率は全群間で有意差は認められなかった。残存肝のDNA合成はDNA合成が最も盛んとなる肝切除後24時間において、FK投与群において抑制された。観察期間の間、肝切除後24時間以外の時期においては全群間で有意差が認められなかった。しかしながらDNA含有量は、FK投与群で抑制はみられなかった。Mitotic indexは各群間で有意差を認めなかった。残存肝のタンパク含有量は、肝切除前は全群間で有意差が認められなかったものの、肝切除後はFK投与群で有意に増加した。肝切除後の肝機能の経時的変化は各群間で有意差を認めていない。FK投与群では食餌摂取量の濃度依存性の減少をきたした。これはFK投与後肝切除前において有意に減少し、この有意の減少は肝切除後5日目まで持続した。また、FK投与群では体重減少も生じた。FK投与後肝切除前に体重減少がみられ、肝切除後の体重増加もVehicle投与群と比較すると遅かった。GOTなど5種類の肝機能測定を行なったが、全群間で同様の経時的変化を示し有意差は認められなかった。これらの実験により、FK506は肝再生に対し促進的な作用は有しないと考えられた。また、食餌摂取量の減少及び体重減少は臨床的に用いられるFKの濃度においては少なかった。FK506は肝再生に対し反作用的には働かないと考えられた。
光・電磁波解析用高水準ソフトウェアパッケ-ジの開発

成熟社会といわれる今日、多品種、少量、短サイクルの生産要求を受けて製品開発期間が短縮されており、あらゆる分野で高性能なシミュレ-ションシステムに対するニ-ズが高まっている。ここでは、光・電磁波解析用高水準ソフトウェアパッケ-ジを、デ-タの処理順序に従い、プリプロセッサ(前処理部)、ソルバ-(解析実行部)、ポストプロセッサ(後処理部)といった複数階層の機能に分けて、それぞれの機能として必要なソフトウェア技術を駆使し、これらの機能を包括した総合的なシステムの構築を目指して研究を進め、以下の成果を得た。1.形状、材質などによらず、高精度な解析、設計を可能とするため、有限要素法をサポ-トしたソルバ-機能の開発を行った。2.プリ・ポストプロセッサ機能の開発に関連して、自動デ-タ生成法に関する研究を行うとともに、画像・図形処理法についての検討を行った。3.光・電磁波問題の有限要素法解析におけるスプリアス解の発生原因を明確にした。以上の成果をもとにして、EWS(エンジニアリングワ-クステ-ション)向け光導波路解析パッケ-ジを開発した。本パッケ-ジは、形状モデラ、メッシュジェネレ-タ、ソルバ-、ビュ-アの四つの独立なモジュ-ルから構成されており、モジュ-ル単位でのバ-ジョンアップや交換などが容易になっている。また、ソルバ-においては、スプリアス解発生の問題がないスカラ近似有限要素法がサポ-トされており、種々の光導波路に対する数多くの数値実験結果から、本ソルバ-が実用的に十分使用に耐え得るものであることを確かめるとともに、計算精度、計算時間についての詳細なデ-タを集積した。現在の、また将来の高度情報社会を支える重要な基盤技術の一つである光・電波エレクトロニクスの分野において頻繁に必要とされる光・電磁波解析のための高水準ソフトウェアパッケージを開発し、多くの光・電磁波解析を必要とする技術者、研究者にユーザフレンドリな数値実験環境を提供するとともに、設計現場におけるCAEツール実現のための開発支援システムを構築することを目的として研究を開始した。光・電磁解析用高水準ソフトウェアパッケージを、データ処理順序に従い、プリプロセッサ(前処理部)、ソルバー(解析実行部)、ポストプロセッサ(後処理部)といった複数階層の機能に分けて、それぞれの機能として必要なソフトウェア技術を駆使し、これらの機能を包括した総合的なシステム実現に向けて、下記の通り研究を進めた。1.形状、材質によらず、高精度な解析、設計を可能とするため、汎用数値解法として名高い有限要素法をツールとして、本パッケージの心臓部ともいえるソルバー機能の開発を行った。2.本パッケージが有効に利用されるためには、プリ・ポストプロセッサ機能の充実が不可欠であり、ここでは、自動データ生成法に関する研究を行うとともに、解析作業の効率化をはかるため、画像・図形処理システムの開発を行った。今後は、光・電波エレクトロニクスの分野における技術者、研究者の様々な計算環境を念頭に置いて、パーソナルコンピュータ、ミニコンピュータからワークステーションに至るまで、多くの機種に対応できるようにパッケージの標準化を行うとともに、計算速度の高速化、画像・図形処理システムの強化をはかる予定である成熟社会といわれる今日、多品種、少量、短サイクルの生産要求を受けて製品開発期間が短縮されており、あらゆる分野で高性能なシミュレ-ションシステムに対するニ-ズが高まっている。ここでは、現在の、また、将来の高度情報社会を支える重要な基盤技術の一つである光・電波エレクトロニクスの分野において頻繁に必要とされる光・電磁波解析を支援するための高水準ソフトウェアパッケ-ジを開発し、多くの光・電磁波解析を必要とする技術者、研究者にユ-ザフレンドリな数値実験環境を提供するとともに設計現場におけるCADシステム構築のための汎用性、機能性の高い数値シミュレ-ション技術を確立することを目的として研究を進め、下記の成果を得た。

1.前年度の研究成果をもとにして、EWS(エンジニアリングワ-クステ-ション)向け光導波路解析パッケ-ジを開発した。本パッケ-ジは、形状モデラ、メッシュジェネレ-タ、ソルバ-、ビュ-ア-の四つの独立なモジュ-ルから構成されており、モジュ-ル単位でのバ-ジョンアップや交換などが容易になっている。2.ソルバ-の機能の拡大のために、次の解析法を新たに開発した。(1)損失や利得をもつ光・電磁波導波路解析のための有限要素法。(2)光・電磁波導波路不連続問題解析のための有限・境界要素結合解法(3)周期構造光・電磁波導波路のブリルアンダイアグラム解析のための有限要素法(4)回折格子解析のための有限要素法と境界要素法。(5)トンネル内電波伝搬解析のための境界要素法。(6)非線形光導波現象解析のための有限要素法と差分法との結合解法。
建物内に偏在配置された耐震壁の基礎部が浮き上がる場合のねじれ応答性状と耐震安全性

耐震壁を有する建物は地震時に大きな水平力負担が期待できる。しかし、フレーム構造に連層耐震壁が偏在配置された場合はねじれ振動が発生し、その耐震壁基礎部には浮き上がり・ロッキング変形を誘発することがある。偏在配置された耐震壁の水平剛性が刻々変動し、地震応答時での、建物平面における各層の偏心率の把握は難しいものとなる。本研究は、基礎部に浮き上がり変形を生じる連層耐震壁が、フレーム構造に偏在配置された場合のねじれ振動性状について検討したものである。浮き上がりを生じる耐震壁基礎部の挙動の実験的な解明を試みた。これを基に、1軸偏心の中低層鉄筋コンクリート造建物を対象として、静的増分解析と地震応答解析を行い、耐震壁配置によるねじれ振動の特徴を調べた。特に、耐震壁基礎部のロッキング・浮き上がり変形や耐震壁曲げ・せん断変形の各剛性低下等の局所的な力学性状が、連成構造のねじれ変形にどのような影響を与えるかを検討した。得られた結果を要約すると、1.基礎部に浮き上がりを生じる耐震壁の模型振動実験を行い、その非線形実挙動を実験的に明らかにし、解析モデル化をすることができた。2.静的増分解析によって、耐震壁の偏在量・位置だけではなく、連層耐震壁基礎部の構造モデルごとにねじれ性状の詳細な考察が必要であることを明らかにした。連層耐震壁基礎部の構造モデルによって、連成構造全体の耐力や回転中心距離、偏心率が大きく異なっていた。3.モード解析から、耐震壁基礎部の構造モデルによる違いは、低次モードにおいては並進モードと、ねじれ回転モードによる寄与度がかなり相異した。耐震壁偏在位置の違いによって連成構造全体の周期が異なり、特に、連成構造の高次モードにおいてねじれ変形の寄与度が高く、地震応答性状に大きな影響を与えていた。建物中の連層耐震壁下層部は,地震時に層せん断力が集中し,その基礎部には浮き上がり・ロッキング変形を生じることがある。また,耐震壁が偏在配置された建物は,ねじれ振動が発生する。本研究は,地震応答時における耐震壁基礎部の浮き上がり挙動と,建物各層の偏心率との関係を考察するものである。耐震壁の形状,配置位置,弾塑性力学特性,支持地盤等の影響を考慮した浮き上がりの非線形挙動を調べ,基礎部に浮き上がり変形を生じる連層耐震壁が,偏在配置されている連成構造のねじれ応答性状に与える影響ついて検討した。1.連層耐震壁が偏在配置された一軸偏心建物の剛心,耐力中心に関する評価パラメータの現状を整理した。2.鉄筋コンクリート造の低層建物において各層の重心と剛心が一致する場合を基本として,連層耐震壁の配置位置を変化させた一軸偏心建物を設定した。耐震壁基礎部の浮き上がり変形を考慮した弾塑性増分解析を行い,連成構造の終局耐力,ねじれ変形と浮き上がり変形の関係などを調べた。各フレーム構面の応力再配分を検討した結果,浮き上がり後には上層部において偏心率がかなり減少することがわかった。3.浮き上がり連層耐震壁が偏在配置された建物の固有周期,各層の回転中心位置を考察し,各次モードの並進性,回転性を明確にした。また,地震応答時の各フレーム構面ごとの応力分担性状を明らかにした。4.耐震壁の基礎部に浮き上がり変形を考慮した構造のモデル実験のための試験体設計を行った。地震応答時の基礎部底面と支持地盤の局部的な衝突に関する振動現象をモデル化することが今後の課題である。

基礎部に浮き上がりが生じる耐震壁を含む建物のねじれ解析で明らかになった耐震設計上の問題点をさらに追求,検討し,実用設計にその成果を反映させることが重要不可欠である。耐震壁を有する建物は地震時に大きな水平力負担が期待できるが、フレーム構造に連層の耐震壁が偏在配置された場合には、ねじれ振動が発生する。水平剛性が大きい耐震壁は、その基礎部に浮き上がり・ロッキング変形を誘発することがあり、偏在配置された耐震壁の水平剛性が刻々変動し、地震応答時、建物平面における各層の偏心率の把握は難しいものとなる。本年度は、基礎部に浮き上がり変形を生じる連層耐震壁が、連成構造中に偏在配置されている場合のねじれ振動性状についての検討を行った。1軸偏心の中低層鉄筋コンクリート造建物を対象として、静的増分解析とモード解析によって耐震壁配置によるねじれの刺激性を考察した。また、耐震壁基礎部のロッキング・浮き上がり変形や耐震壁曲げ・せん断変形の各剛性低下等の力学性状が、この種の連成構造のねじれ変形にどのような影響を与えるかについて検討したものである。得られた結果を要約すると、1.静的増分解析によって、耐震壁の偏在量・位置だけではなく、連層耐震壁基礎部の構造モデルごとにねじれ性状の詳細な考察が必要であることを明らかにした。連層耐震壁基礎部の構造モデルによって、連成構造全体の耐力や回転中心距離、偏心率が大きく異なっていた。2.モード解析において、耐震壁基礎部の構造モデルによる違いは、低次モードにおいてはほとんどないが、高次モードにおいては並進モードと、ねじれ回転モードによる影響に差異があった。耐震壁偏在位置の違いによって連成構造全体の周期が異なり、並進モードとねじれ回転モードによる寄与度が連成構造全体のモード次数ごとに異なっていた。特に、耐震壁の偏在量が大きい場合には低次モードにおいてねじれ変形の寄与度が大きく、偏在量が小さい場合は高次モードにおいてねじれ変形の寄与度が大きくなっていた。
「柔軟な合理性」の本性とその射程-制度・情念・信仰-

本研究の最終の3年目に当たる本年度も一方では、昨年度までの各研究分担者の専門領域に関わる個別的な問題が継続して検討された。すなわち、研究代表者伊藤は近現代における宇宙論とその哲学的背景を、分担者中畑はアリストテレスを中心としながら志向性や情念をめぐる問題を、川添は13世紀スコラ哲学全般における哲学と神学の関係や正当と異端の連関をさらに福谷はカントを主とした近世哲学における自然神学の可能性の問題を、それぞれ吟味してきた。それと同時に、研究の最終年度として、以上の個別研究をふまえた上で、その研究内容を相互に検討する機会を数度にわたってもち、それぞれの領域の問題群が西洋哲学史上でどのように連関しているかという論点と、そこで、捉えられた「合理性」をめぐる哲学的立場が現代の哲学的課題にどのような意味で有意義であるのかという論点、この二つの論点を吟味する作業を行った。その結果、西洋哲学の歴史において、一方できわめて「硬質の」合理性概念が表面に現れていることは否めないとしても、そこからは逸脱するとみなし得るような思想の底流の存在が確認されることとなった。すなわち、古代ギリシア哲学における情念あるいは感情に関する理論のもつ重要性や説得の方法としてのレトリックの問題、中性スコラ哲学において学問的知識がそれとは一見対立すると思われる信念(信仰)と柔軟な関係を保持していること、さらには、近世の形而上学における合理性の最終的な根拠として神の問題などにも、表層的な意味での合理性では捉えきれないものであるにしても、現代において合理性概念を拡大して柔軟なものとするための重要なエレメントを見出すことができるのである。すなわち、そのようにして哲学史上に見出された「柔軟な合理性」と呼ぶべきエレメントは、「現代において」合理性概念を単純に捨て去るためはなく、むしろそれを広義に解釈することで喫緊の諸課題解決のために有用なエレメントであるという基本的視座を得るに至ったのである。本年度は本研究の初年度であったので、基本的には各研究分担者の専門領域に関わる個別的な問題が検討された。すなわち、研究代表者伊藤は現代哲学における理解可能性の諸理論を主として科学との連関において吟味した。研究分担者山本は13世紀スコラ哲学を軸とした信仰と合理的理解との関係を踏査し、薗田はルネサンス期のニコラウス・クザーヌスの思想が近代科学といかなる関係を有しているかを吟味した。また、中畑はアリストテレスを中心とした古典ギリシア期において言語と非言語的なものとがいかに連関しているかを、川添は西洋中世において異端的とされた思想家の示した合理性の概念について検討を加えた。また、合同で各自の研究内容を発表し検討する機会をもった。その結果として明らかとなったのは、西洋においては哲学と「合理性」という概念は極めて深い連関があることは承認できるにしても、その合理性の範囲・内実は極めて多義的で錯綜しているということである。このことは、「柔軟な合理性」という新たな概念の本性の探求という本研究の目的にとっては、「合理性」の通俗的な理解をまずは見直し、「柔軟な」という形容をすることが可能となるような領域の存在を提示したという意味を持つであろう。とはいえ、研究はまだ端緒についたばかりであり、「柔軟な合理性」の存在が哲学史上で確認されたにとどまることなく、現代のわれわれの思索にとってどのような役割・位置付けを持つのかという理論的な考察をすすめることが今後の課題となる。本研究の第2年目にあたる本年度では、昨年度の各研究分担者の専門領域に関わる個別的な問題が継続して検討された。

すなわち、研究代表者伊藤は現代における理解可能性の諸理論を、研究分担者山本は13世紀のトマス・アクィナスにおける信仰と合理性の関係を、中畑はアリストテレスにおける志向性をめぐる問題を、川添はラテン・アヴェロエス主義における哲学概念を、さらに本年度から参加した福谷は近世哲学(主としてカント)における合理性の概念を、それぞれ吟味した。その上で、各自の研究内容を相互に検討する機会を数度にわたってもち、西洋哲学史上の連関を見定める作業が行われた。その結果、西洋哲学の歴史において、一方できわめて「硬質の」合理性概念が表面に現れていることは否めないとしても、そこからは逸脱するとみなし得るような思想の底流が確かに存在していることが確認された。すなわち、古代ギリシア哲学における情念あるいは感情に関する理論のもつ重要性や説得の方法としてのレトリックの問題、中世スコラ哲学において学問的知識がそれとは一見対立すると思われる信念(信仰)と柔軟な関係を保持していること、さらには、近世の形而上学における合理性の最終的な根拠としての神の問題などに、表層的な合理性では捉えきれないにしても、現代において合理性概念を拡大し柔軟にするための重要なエレメントを見出すことができるのである。だが、そのようにして見出されたエレメントを単に哲学史上のエピソードとするのではなく、「現代における」合理性概念の見直しへとどのように接続するかという、本研究の本来の目的へと収斂させなければならない。これが来年度の課題となる。本研究の最終の3年目にあたる本年度も一方では、昨年度までの各研究分担者の専門領域に関わる個別的な問題が継続して検討された。すなわち、研究代表者伊藤は近現代における宇宙論とその哲学的背景を、分担者中畑はアリストテレスを中心としながら志向性や情念をめぐる問題を、川添は13世紀スコラ哲学全般における哲学と神学の関係や正統と異端の連関を、さらに福谷はカントを主とした近世哲学における自然神学の可能性の間題を、それぞれ吟味してきた。それと同時に、研究の最終年度として、以上の個別研究をふまえた上で、その研究内容を相互に検討する機会を数度にわたってもち、それぞれの領域の問題群が西洋哲学史上でどのように連関しているかという論点と、そこで捉えられた「合理性」をめぐる哲学的立場が現代の哲学的課題にどのような意味で有意義であるのかという論点、この二つの論点を吟味する作業を行った。その結果、西洋哲学の歴史において、一方できわめて「硬質の」合理性概念が表面に現れていることは否めないとしても、そこからは逸脱するとみなし得るような思想の底流の存在が確認されることとなった。すなわち、古代ギリシア哲学における情念あるいは感情に関する理論のもつ重要性や説得の方法としてのレトリックの問題、中世スコラ哲学において学問的知識がそれとは一見対立すると思われる信念(信仰)と柔軟な関係を保持していること、さらには、近世の形而上学における合理性の最終的な根拠としての神の問題などに、表層的な意味での合理性では捉えきれないものであるにしても、現代において合理性概念を拡大し柔軟なものとするための重要なエレメントを見出すことができるのである。すなわち、そのようにして哲学史上に見出された「柔軟な合理性」と呼ぶべきエレメントは、「現代において」合理性概念を単純に捨て去るためはなく、むしろそれを広義に解釈することで喫緊の諸課題解決のために有用なエレメントであるという基本的視座を得るに至ったのである。
グローバルな視点による小・中・高・大連携地震教育のための新しいカリキュラム作成

地震教育,地震防災教育のあり方を数ヶ国での教育の現状調査を通して明らかにし,グローバルな視点による新しい地震教育カリキュラムの作成を目的とした研究を行った.その結果,以下のことが判明した.日本の小・中学校教員に関する現状調査の結果より,小学校の教員は「理科」を背景に持っている教員が極少数であること,中学校の理科教員で「地学」を背景に持っている教員が少数派であること,特に地震を背景として持つ教員はほとんどいないことが判明した.日本の教科書分析から,地震学習において教科書間で用いられている用語の差異が大きいなど,内容に差があることが判明した.日本,ニュージーランド,ネパール,エジプト,アルゼンチン,ブラジルの教科書分析および現地校調査も踏まえた国際比較から,日本の地震教育の内容は自然科学的側面に重点が置かれ,社会科学的な側面が,例えばニュージーランドなどに比べて非常に薄いことが判明した.大学1年生への調査および新聞記事の分析から,地球人として生きるために必要な地震リテラシーが高等学校卒業段階までに学習できておらず,そのために地震リテラシーが高等学校卒業までには身に付いていないことが判明した.また,地震報道の新聞記事が読める力を地震リテラシーの基準とするならば,高等学校までの学習内容では,新聞に登場する地震に関係する用語の半分程度しか学習されないことも判明した.これらの結果を受け,新しい地震教育のためのカリキュラムを作成した.提案したカリキュラムの内容で授業実践研究を行った結果,授業実践研究を行った学年(小3,4,6年,高1,2,3年,大1年)の児童・生徒・学生であれば,提案したカリキュラムにて学習可能であることが明らかとなった.今後,提案したカリキュラムに基づく教材提案など,具体的な形で教授内容を示していくことが課題として残された.地震教育,地震防災教育のあり方を数ヶ国での教育の現状調査を通して明らかにし,グローバルな視点による新しい地震教育カリキュラムの作成を目的とした研究を行った.その結果,以下のことが判明した.日本の小・中学校教員に関する現状調査の結果より,小学校の教員は「理科」を背景に持っている教員が極少数であること,中学校の理科教員で「地学」を背景に持っている教員が少数派であること,特に地震を背景として持つ教員はほとんどいないことが判明した.日本の教科書分析から,地震学習において教科書間で用いられている用語の差異が大きいなど,内容に差があることが判明した.日本,ニュージーランド,ネパール,エジプト,アルゼンチン,ブラジルの教科書分析および現地校調査も踏まえた国際比較から,日本の地震教育の内容は自然科学的側面に重点が置かれ,社会科学的な側面が,例えばニュージーランドなどに比べて非常に薄いことが判明した.大学1年生への調査および新聞記事の分析から,地球人として生きるために必要な地震リテラシーが高等学校卒業段階までに学習できておらず,そのために地震リテラシーが高等学校卒業までには身に付いていないことが判明した.また,地震報道の新聞記事が読める力を地震リテラシーの基準とするならば,高等学校までの学習内容では,新聞に登場する地震に関係する用語の半分程度しか学習されないことも判明した.これらの結果を受け,新しい地震教育のためのカリキュラムを作成した.提案したカリキュラムの内容で授業実践研究を行った結果,授業実践研究を行った学年(小3,4,6年,高1,2,3年,大1年)の児童・生徒・学生であれば,提案したカリキュラムにて学習可能であることが明らかとなった.今後,提案したカリキュラムに基づく教材提案など,具体的な形で教授内容を示していくことが課題として残された.平成16年度は,エジプトおよびニュージーランドにて地震教育・地震防災教育のための教科書・教材等の資料収集を行った.また,あわせて地学教育のための教科書,教材等の資料収集も行った.エジプトでは,中等学校3校を視察し,これら3校およびスエズカナル大学で議論・資料収集を行った.その結果,エジプトの高等学校3年生の約8割が文系選択,約2割が理系選択であり,文系選択者のほとんどが地学の内容を含む科目"Env.Sci. & Geol."を選択履修していることが判明した.その一方で,理系選択者で"Env.Sci. & Geol."を履修している生徒は極少数であることが判明した.ただし,日本と大きく異なる点は,各校で"Env.Sci. & Geol."が開講されており,また履修希望者が1名でも開講する点があげられる.これらの結果は,日本の高等学校における選択科目の開講方式に関して今後見直しが必要であることを示唆している.この成果は,地球惑星科学関連学会2005年合同大会地学教育セッションにて報告予定であり,投稿は受理されている.また,論文を投稿準備中である.ニュージーランドでは,中等学校2校を視察し,これら2校およびビクトリア大学,カンタベリー大学で議論・資料収集を行った.現在,収集した資料を分析中である.また,新潟県中越地震の発生にともない,新潟県中越地震の記録を教材化することを企画し,大学が所有している地震計を新潟県の小学校に設置し観測を続行中である.小学生でもP波,S波が読み取り可能な地震波形がすでに収集されており,教材化への取り組みを行っている.平成17年度は,アルゼンチン,ブラジルにて地震教育・地震防災教育のための教科書・教材等の資料収集を行い,あわせて地学教育,理科教育のための資料収集も行った.国情不安のため渡航を見合わせていたネパールの資料に関して,ネパールの海外研究協力者を招聘し資料収集を行った.同じ時期にエジプトの海外研究協力者も招聘し,研究打ち合わせ,資料分析等も行った.ブラジルではサンパウロ州に焦点をあて,サンパウロ州にある小学校2校,初等・中等学校1校,中等学校1校を視察し,これら4校およびカンピーナス大学で議論・資料収集を行った.

後期中等教育段階で日本の「地学」に相当する科目は存在していない.地震はscienceに相当する教科で教えられており,例えば,日本の中学3年生に相当する学年向け教科書では,248ページ中,90ページ分が地球惑星科学に関する内容が占め,地震は2ページ分の掲載であり,日本の教科書のようにその内容はそれほど詳しくない.アルゼンチンではブラジルと同様,地域により学校制度が異なっている.幼稚園(年長は義務教育)・初等・中等学校1校を視察した.また,アルゼンチン地質学会大会の学校教育に関するワークショップに参加した.小学校段階では「理科」に相当する教科が開講されておらず,中学校からの開始である.「Geology」が後期中等教育段階に存在しているが,ほとんどの学校で開講されていない.地震に関しては,地震活動度が国内の地域ごとに差があることから,州によって教える分量に差があり,地域ごとの教材が開発されていた.平成18年度は,平成17年度に収集したブラジル,アルゼンチンの資料分析とネパールの教科書による資料分析を行った.さらに,平成17年度までに収集,分析を行っているニュージーランド,エジプト,ブラジル,アルゼンチンの資料とあわせ,ネパールの教科書も用いて日本の教科書との比較分析,各国間の資料の比較分析を行った.以上の成果を平成18年9月にドイツで行われた国際地学教育学会(GeoSciEd V)にて発表した.また,平成17年度に新潟の小学校において行った授業実践研究にて録画した授業場面の場面分析を引き続き進め,その成果を授業実践研究として平成18年5月に行われた日本地球惑星科学連合2006年連合大会にて発表した.本授業実践研究の研究成果を「地学教育」誌へ投稿準備中である.平成17年度までの研究成果に基づき作成した小高1段階までのカリキュラム試案に基づき,平成18年度には高2以降のカリキュラム試案を完成させた.これらのカリキュラム試案に基づく授業実践研究を,小学校3年生,4年生,6年生,高等学校1,2,3年生を対象として行った.平成18年度は中学生を対象として試みる予定でもあったが,調整が上手くいかずに行うことが出来なかった.中学生を対象とする授業実践研究は今後の課題として残された.以上の経過を経て,各国の資料収集・分析の結果を反映させた新カリキュラムの雛形を作成し,これらの成果を上記した学会大会にて発表し,平成18年度内での受理は間に合わなかったものの,公表準備(論文投稿)を進めている.
神経成長因子によるカルシウムチャンネル発現調節の解析

本研究においてはコリン作動性神経を豊富に含むラット胎児中隔野初代培養神経系におけるカルシウム反応性に対する神経成長因子(NGF)の作用を検討した。NGFおよび細胞分化促進因子であるジブチリルサイクリックAMP(dbcAMP)はいずれも培養中隔野細胞のアセチルコリン(ACh)合成酵素活性、自発的ACh遊離量およびACh含量を有意に増加させた。これらの物質は総タンパク量には影響を与えなかった。一方、この培養細胞に高カリウム脱分極刺激を与えた場合、未処理細胞およびdbcAMP処理細胞では有意なACh遊離の上昇はみられなかったが、NGF処理細胞では細胞外カルシウム依存性のACh遊離の上昇が見られた。一方、カルシウムイオノフォアにより細胞内カルシウム濃度を上昇させた場合には全ての細胞群でACh遊離がみられた。以上の結果よりNGFはコリン作動性神経において興奮-分泌連関のカルシウム流入の過程の発現にも影響していることが示唆された。
古細菌のシャペロニンを用いたGroupII型シャペロキンの構造と反応機構の解明

Thermococcus KS-1のシャペロニンがMgとATPが存在する条件でFilament構造を形成することを明らかにした.GroupII型シャペロニンと協調して機能すると考えられているPrefoldinの遺伝子をThermococus KS-1から単離した.Prefoldinは複数のサブユニットから構成されているといわれているが,古細菌ではその実体は明らかではない.得られた遺伝子の周囲には候補となる遺伝子が複数存在した.また,オペロンを形成していない可能性があるので,本遺伝子を大腸菌で生産し,精製して抗体を作成した.この抗体を用いた免疫沈降を行いPrefoldinの単離を行う予定である.様々な超好熱性古細菌のゲノム解析の結果,超好熱性古細菌では,良く知られている分子シャペロンとしてはシャペロニンとsHspのみが存在することが分かっている.そこで,Thermococcus KS-1のsHsp遺伝子断片をPCRで増幅し,その配列を基にRACE法により全長遺伝子を単離した.この遺伝子大腸菌に組み込み発現した.発現したsHspは耐熱性であり70度30分間の処理で大腸菌由来の他の蛋白質はほぼ完全に除去された.現在,その機能と特性を解析している.Thermococcus KS-1のシャペロニンがMgとATPが存在する条件でFilament構造を形成することを明らかにした.GroupII型シャペロニンと協調して機能すると考えられているPrefoldinの遺伝子をThermococus KS-1から単離した.Prefoldinは複数のサブユニットから構成されているといわれているが,古細菌ではその実体は明らかではない.得られた遺伝子の周囲には候補となる遺伝子が複数存在した.また,オペロンを形成していない可能性があるので,本遺伝子を大腸菌で生産し,精製して抗体を作成した.この抗体を用いた免疫沈降を行いPrefoldinの単離を行う予定である.様々な超好熱性古細菌のゲノム解析の結果,超好熱性古細菌では,良く知られている分子シャペロンとしてはシャペロニンとsHspのみが存在することが分かっている.そこで,Thermococcus KS-1のsHsp遺伝子断片をPCRで増幅し,その配列を基にRACE法により全長遺伝子を単離した.この遺伝子大腸菌に組み込み発現した.発現したsHspは耐熱性であり70度30分間の処理で大腸菌由来の他の蛋白質はほぼ完全に除去された.現在,その機能と特性を解析している.
コンブ科海藻の交雑とF∋種苗の確保に関する研究

褐藻コンブ属のマコンブ・ナガコンブ・ホソメコンブ・リシリコンブではすべての正逆交雑で種間交雑種が得られた。アラメ属のアラメ、カジメ属のカジメ・ツルアラメ・クロメ、アントクメ属のアントクメの5種間では、すべての属間,種間で交雑種が発育した。しかし、アントクメとアラメまたはツルアラメとの組合せでは交雑種の発生数は少なかった。ワカメ属のワカメ・ヒロメ・アオワカメのいずれの組合せでも交雑した。しかし、コンブ属またはワカメ属とアラメ,カジメ,アントクメ属の属間交雑、ワカメ属とコンブ属の属間交雑では雑種は得られなかった。マコンブ,ナガコンブを雌として他のコンブの種との雑種は、自殖のものと同様に海でよく生長し、産業的にも活用できると思われた。また、葉長がほぼ同じであるワカメとヒロメの雑種は、両親藻のどちらよりも大きく生長したので、両種の雑種は雑種強勢の性質を示すように観察された。また、ワカメとアオワカメ,アオワカメとヒロメの雑種も大きく生長したので、もどし交配なども行えば、生産性の高いワカメの養殖種が作出できる可能性が強い。コンブ,ワカメ類の配偶体は、数年十年以上継続培養すると、成熟が不良となることが判明した。この研究で、ワカメの遊走子発芽配偶体に早晩熟性の株があることが立証されたので、あるいは晩熟性の株が長年のうちに繁茂し、それが不稔性の一因になっているとも考えられる。このような現象を防止し、配偶体がよく成熟して毎年多くの【F_1】種苗を確保するには、定期的に継続培養の配偶体の成熟をテストしておき、それらのうち早熟性の株を分離培養して、それを増すようにすることが必要である。
重力波検出器高感度化のための鏡コーティング熱雑音直接測定

本研究では,低温において,コーティング熱雑音の直接測定を高精度かつ迅速に行える装置の開発を行ってきた。重力波初観測以来、重力波天文学は急速な発展を遂げているが、さらなる検出器感度の向上を目指すためには,100Hz付近において感度を制限しているコーティング熱雑音を低減させる必要がある。KAGRAのような低温検出器で使えるコーティングを選定するために,本研究では低温光共振器を用いたコーティング熱雑音測定装置の開発を進めてきた。振動による弾性変形のシミュレーションや,光学設計最適による装置設計を行った。また,低温クライオスタットの構築,単結晶シリコン共振器の製作,入射光学系の構築などを完了した。鏡の熱雑音は,次世代重力波検出器の主要な雑音源であり,検出器感度をさらに高めて重力波天文学の可能性を広げていくためには,その低減が必須である。本研究では,次世代重力波検出器の動作温度である低温において,鏡の熱雑音の中でも特に支配的な,誘電体多層膜コーティングに起因する熱雑音の直接測定を世界で初めて達成することを目指している。この装置は常温から低温まで広い温度範囲で熱雑音の直接測定が可能であり,測定結果をコーティング作成プロセスにフィードバックすることで,最適なコーティング技術を確立する。また,本研究によって低熱雑音の高反射率コーティングが実現されれば,次世代光周波数標準など他分野への波及効果も期待される。本研究で開発する装置は,2台の小型光共振器から構成される。光共振器のミラーに施される誘電体多層膜が熱雑音によって振動すると,共振器長が変化する。しかし,その変化量は極めて小さいため,そのままでは他の雑音(レーザーの周波数変動など)に埋もれて測定できない。そこで,2台の共振器の長さ変動の差分を取ることで,熱雑音以外の雑音を同相除去する。2台の共振器をクライオスタット内に設置して冷却することで,低温における熱雑音の測定を目指す。本年度は,光共振器の設計最適化を行った。コーティング熱雑音を効率的に測定するには,鏡上のビームサイズを小さくする必要がある。これは,熱雑音による鏡表面のゆらぎが,広いビームスポットでは平均化されて小さくなるからである。安定な共振器を構成しつつ,ビームスポットを最小化するような光学設計を行った。また,本研究に用いるクライオスタットの冷却試験を行い,所期の温度(4K)に到達できることを確認した。本研究では,光共振器を用いて,コーティング熱雑音を測定する。位相変調をかけたレーザーを光共振器に共振させ,その反射光を光検出器で受けることで,共振器長の変動を測定することができる。この際,レーザー光は有限の断面積を持っているため,そのビームサイズ内で発生する鏡表面の平均位置の変動が,検出される共振器長変動となる。コーティング熱雑音は,鏡表面を空間的にランダム変動させるため,大きなビームサイズを用いた場合,そのゆらぎが平均化されて,小さくなってしまう。我々の研究では,熱雑音の影響をできるだけ大きく検出したいので,ビームサイズを絞ることで,より熱雑音の測定が容易になるような共振器を設計した。また,研究を進める中で,海外のグループから新しい熱雑音測定方法として,高次の光学モードを用いる方法が提案された。これは,直交する2つの光学モードを同時に共振器に共振させることで,コーティング熱雑音の独立な成分を測定するというものである。これは,優れた同相雑音除去性能を与えてくれると期待されるので,我々の共振器においてもこの方法が使えるように,光学設計を変更する必要が生じた。そのため,光共振器自体の製作は,平成28年度へと繰り越すことになった。平成28年度前半には,光共振器の再設計を終了し,年度後半に製作が完了した。本研究では,光共振器を冷却することが大きな特徴の1つである。冷却には,重力波検出器KAGRAの開発過程で得られたノウハウを活用し,低振動型冷凍機を用いたクライオスタットを利用する。本年度はこのクライオスタットの冷却試験を行った。その結果,設計通り3日で4Kまで到達することを確認した。

2台の共振器をクライオスタット内に設置して冷却することで,低温における熱雑音の測定を目指す。本年度は,本実験で予想される各種雑音をモデル化し,その推定を行った。特に,光共振器に伝わった地面振動によって共振器が弾性変形することによる雑音を有限要素解析によって推定した。結果として,低温では防振装置を組み込まないと地面振動の影響を取り除ききれないことが分かった。そこで,低温で動作する防振装置の設計を進めた。また,前年度から設計していた光共振器本体の製作を進め,本年度中に製作が完了した。さらに,レーザー周波数のプレ安定化の為の光共振器も製作し,入射光学系構築に必要な各種光学部品も購入した。本研究では,光共振器を用いて,コーティング熱雑音を測定する。位相変調をかけたレーザーを光共振器に共振させ,その反射光を光検出器で受けることで,共振器長の変動を測定することができる。我々が測定したいのはコーティングの熱振動による共振器長変動であるが,それ以外の理由で共振器長が変動する,もしくは変動するように見える現象は,全て測定に対する雑音となる。実験装置のパラメーターを決めるために,熱振動の大きさと,各種雑音をモデル化して比較し,低温においてもコーティング熱振動が測定可能となるようなパラメーターを選んだ。考慮した雑音源としては,コーティング以外の構成部品(鏡基材やスペーサー)から生じる熱振動,光の量子性に起因する散射雑音,レーザー周波数雑音,及び地面振動である。特に,地面振動は,本実験の測定能力に深刻な影響を与える。地面の振動が光共振器に伝わると,共振器全体が弾性体として変形する。これによって,共振器長の直接変化及び,鏡の傾きという2つの変化が生じる。共振器長の直接変化は,2つの光共振器にほぼ同相で現れるため,同相雑音除去が期待できる。一方,鏡の傾きは,共振器製作上の誤差から生じる微小なビームスポットの中心からのズレに依存して雑音となる。そのため,同相雑音除去は期待できない。しかし,共振器の支持方法を工夫すると,鏡の傾きをゼロにできる。本年度はこのようなゼロ点支持の方法を有限要素解析によって求めた。現実には,誤差によって完全にゼロ点には支持できない。そのような誤差を考慮した上で,現実的な地面振動雑音の影響を見積もると,東京の実験室の振動レベルから,100倍程度防振しなければ,低温におけるコーティング熱振動は測定できないことが分かった。そこで現在,低温においても動作可能な防振装置の設計を進めている。本研究では,低温において,コーティング熱雑音の直接測定を高精度かつ迅速に行える装置の開発を行ってきた。重力波初観測以来、重力波天文学は急速な発展を遂げているが、詳細な波形解析によってより多くの情報を引き出すには,検出器の感度向上が欠かせない。100Hz付近においては,特にコーティング熱雑音が検出器の感度を制限しており、感度を向上させるための障害となっている。コーティング熱雑音は,単に誘電体多層膜を構成する分子の熱振動によるコーティング表面の振動(ブラウン運動)のみならず,屈折率の温度依存性によって熱揺らぎが屈折率揺らぎを生じ,それが反射位相を変調する効果(熱光学雑音)などの重ね合わせとなっている。現在,この問題に対処する様々なコーティング手法が提案されているが,KAGRAのような低温検出器で使えるコーティングを選定するためには,低温における熱雑音特性を評価する必要がある。