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金属絶縁転移に伴う熱特性変化を応用した宇宙機多機能熱制御デバイスの創成

宇宙機用のパッシブな熱制御デバイスとして、金属絶縁体相転移物質に着目し,その放射率可変機能、熱伝導率可変機能、蓄熱機能の三つの機能を有する多機能熱制御デバイスを一つの材料で実現することを最終目標として研究を行った。二酸化バナジウム(VO2),ペロブスカイト型マンガン酸化物(LSMO,LPMO)等を候補材料に選定し,試料の製作方法を確立するとともに,各種熱物性値を独自の熱物性計測装置で明らかにした。また,さらに高い熱伝導変化特性を付加するために,メソポーラス物質(SBA-15, Santa Babara Amorphous)を付加した試料の作製を行った。また,VO2の課題である高い相転移温度点を下げるため,タングステンをドープすることで相転移温度が20°C以下まで低下させることを試みた。最終的にはVWO2とLSMOの二層構造による多機能熱制御デバイスを考案し,熱伝導率可変機能と蓄熱機能はVWO2に,放射率可変機能は放射率変化が0.4以上有するLSMOに持たせる構成を提案した。安定した特性を有するVWO2を製作方法を確立するため,放電プラズマ焼結法により,焼結温度,バインダーの配合量をパラメータとした試作を行った。次にX線回折,真密度測定,相転移温度計測により最適製作条件を同定し,VWO2バルク材料の製作に成功した。さらに熱伝導率,放射率,比熱を測定し,相転移温度11°C,蓄熱量11J/g,熱伝導率変化量4.85倍となる優れた特性を実現した。一方放射率測定においては,リード線からの熱損失等の影響で測定精度に課題が残った。29年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙機用のパッシブな熱制御デバイスとして、必要に応じて材料の放射率が可変となる放射率可変素子が世界的に研究開発されている。本研究の研究目的は放射率可変素子の材料であった金属絶縁体相転移物質の放射率だけではなく比熱や熱伝導率にも着目し、放射率可変機能、熱伝導率可変機能、蓄熱機能の三つの機能を持つ多機能熱制御デバイスを一つの材料で実現することである。提案したデバイスの実現性を検討するため、今年度の実施内容として放射率可変素子の材料として使用され、金属絶縁体相転移性を有するVO2, LSMOの作製及び放射率、熱伝導率、比熱の温度依存性の測定を行った。まずはVO2、LSMOを合成できるゾルゲル溶液を作製し、LSMO粉末を合成した.各種熱物性を測定するためにもデバイスとして使えるためにもバルクの試料形態を作製する必要があるため、ハンドプレス後高温焼結を行う単純焼結法を行い、バルク作製に成功した。また、DSC法により比熱温度依存性測定を、レーザースポット式ACカロリメトリ法により熱伝導率温度依存性測定を、カロリメータ法により全半球放射率の温度依存性測定をそれぞれ行った。比熱の結果は相転移点でピークが現れ、転移点での蓄熱量を計算した。VO2は相転移温度である68°Cで53.9J/(g・K)の大きい蓄熱量を、LSMOは0°C、156°Cで小さい蓄熱量を保有していた。LSMO、VO2の熱伝導率の測定結果で転移温度近傍で不連続な変化が現れた。しかし、単純焼結法に作製した結果、試料が均一ではなく表面粗かったため、さらなる精度検証が必要となった。材料の自作手法確立など、研究計画に対して前倒しで実施できたため。既存の可変放射率特性を持つペロブスカイト物質であるLSMO (LaSrMnO3)に、可変熱伝導特性を持つメソポーラス物質を(SBA-15)混合して放射率、比熱等を測定した。メソポーラス物質であるSBA-15は、水熱合成法を使用して製作し、TEM分析により、最適なメソポーラス構造であることを確認した。その後、SBA-15にLa、Sr、Mnとクエン酸を混ぜて、乾燥、高温焼成してLSMO/ SBA-15材料を作製した。粉末状態のLSMO/ SBA-15をバルク形態で作るために、ハンドプレスと高温電気炉を利用して600度で製作した。放射測定結果を見ると、純粋なSBA-15の場合、低温では約0.9、高温では約0.8程度で測定温度が増加するにつれて放射率が減少することを確認した。その後LSMO/ SBA-15を1100度で焼成して測定を実施した。その結果低温領域では約0.8、高温領域では0.9で反対の傾向を示した。原因を調べるためにTEM分析を実施したところ、大きな違いを確認した。焼成温度が1100度である場合、小さなパーティクルがSBA-15全体的に分散されていることを確認した。これにより、600度以下の低温では、LSMO結晶構造が完全に形成されていないため、LSMO特性が表れないと考えられる。また、蓄熱特性を確認するためにDSCを使用して比熱を測定したところ、0度付近でピークが発生していることを確認した。分析の結果、このピークは、SBA-15のナノポアに存在する0000固体の水であり、測定前に十分に高温乾燥をさせて再測定をしても、同じ結果を示した。上記の結果を分析してみると、SBA-15のナノポアの固体形態の水を利用すれば蓄熱での使用が可能であると判断される。以上これらの2つの結果を総合すると、可変放射率と蓄熱特性を示すことを確認した。

基本機能を実験的に実証できているため。宇宙機用のパッシブな熱制御デバイスとして、金属絶縁体相転移物質に着目し,その放射率可変機能、熱伝導率可変機能、蓄熱機能の三つの機能を有する多機能熱制御デバイスを一つの材料で実現することを最終目標として研究を行った。二酸化バナジウム(VO2),ペロブスカイト型マンガン酸化物(LSMO,LPMO)等を候補材料に選定し,試料の製作方法を確立するとともに,各種熱物性値を独自の熱物性計測装置で明らかにした。また,さらに高い熱伝導変化特性を付加するために,メソポーラス物質(SBA-15, Santa Babara Amorphous)を付加した試料の作製を行った。また,VO2の課題である高い相転移温度点を下げるため,タングステンをドープすることで相転移温度が20°C以下まで低下させることを試みた。最終的にはVWO2とLSMOの二層構造による多機能熱制御デバイスを考案し,熱伝導率可変機能と蓄熱機能はVWO2に,放射率可変機能は放射率変化が0.4以上有するLSMOに持たせる構成を提案した。安定した特性を有するVWO2を製作方法を確立するため,放電プラズマ焼結法により,焼結温度,バインダーの配合量をパラメータとした試作を行った。次にX線回折,真密度測定,相転移温度計測により最適製作条件を同定し,VWO2バルク材料の製作に成功した。さらに熱伝導率,放射率,比熱を測定し,相転移温度11°C,蓄熱量11J/g,熱伝導率変化量4.85倍となる優れた特性を実現した。一方放射率測定においては,リード線からの熱損失等の影響で測定精度に課題が残った。昨年度研究で現れた材料の作製及び熱物性計測を短時間で正確に検討するため、次のような内容を実施する。まず、LSMO及びVO2を単純焼結法でバルクを作製するには長時間を要求し、かつ空隙の発生、表面の粗さなど測定に影響を及ぼす恐れがある試料であった。そこで、今回はSPS装置を用いて短時間で均一である試料を作成するのを試みる予定である。それから、熱拡散率測定装置は温度依存性データを細かく得るため、測定を短時間で可能にする方法を模索する。最後にリード線の熱損失のため、測定結果に異常があった放射率測定装置も保安できる方法を考えている。新しい材料の探索としては二つの方向を考えている。まず、LaとSrをAサイトとしたペロブスカイト物質であったLSMOのSrの代わりに他の遷移金属のPb, Caなどをドープした更なる材料を探索する方向を考えている。これはペロブスカイトマンガン酸化物のドープ物質、ドープ量の違いにおける熱物性の変化を確実に見れることで格子振動に基づく理論的な接近を可能にし、最終的には最適な熱物性温度可変性能を出せるドープパラメータを探索できる見込みがあると考えられる。それから、メゾポーラスシリカがメゾポーラス構造によって熱伝導温度可変性質を持っているという特性着眼して高熱伝導、熱伝導可変性能を持つメゾポーラス物質であるCMK-3に蓄熱、放射率性能を持ったLSMOをドープしてLSMO/CMK-3という新しい構造の新材料を開発することを検討する。最終的に優れた性能を持った材料を応用したデバイスを作り、宇宙模擬環境の試験を行うことを目指している。昨年度の研究で得られた材料の作製及び熱物性計測を短時間で且つ正確に検討するため、次に示すような内容を研究を実施する。まずはじめに、材料を単純焼結法でバルクを作製するには長時間を要求し、かつ空隙の発生、表面の粗さなど測定に影響を及ぼす恐れが考えられる。
マイクロPIVによる微小流路内電気浸透流の可視化計測技術の開発

マイクロTASに代表されるようなマイクロ流体デバイス内で発生する電気浸透流に注目し,その可視化と計測を行うためのツールとして「マイクロPIVシステム」を構築した.特殊な蛍光顕微鏡と従来のPIV装置を応用することにより,どのようなマイクロデバイスやマイクロ流れに対しても適用が可能であるという高い汎用性を実現することに成功した.マイクロチャネル流れを計測することで,マイクロPIVの計測ツールとしての性能評価と改良を行った.次に,電気浸透流へ適用し,マイクロPIV計測およびゼータ電位計測を行った.その結果,電気的にニュートラルとされているPDMSチャネルでも電気浸透流は発生する,トレーサ粒子の電気的特性によって,とくに壁面近くの流体のイオン分布や電位分布が変化し,その結果,電気浸透流速度分布が変化する等の結論が得られた.マイクロPIVの最大の問題は,流れの任意断面計測ができないという点である.顕微鏡で粒子像を取得するため,常に焦点面外のボケたトレーサ粒子像もPIV画像に含まれることになり,電気浸透流計測のように,流路の深さ方向へ高い空間分解能で速度分布を得たい場合には,その被写界深度が大きく影響を及ぼす.そこで次に,マイクロ流路の任意断面流速分布を計測することのできる「共焦点マイクロPIV」を新たに開発した.共焦点顕微鏡法により焦点面外の粒子像を光学的に除去することで,非常に薄い被写界深度で任意断面の鮮明な粒子分布画像を取得することに成功した.共焦点マイクロPIVを用いて,微小液滴の内部流動を可視化計測し,その内部流動は複雑で3次元的流動構造を持っていることを示した.薄い被写界深度で任意の位置での断面速度分布計測を実現した共焦点マイクロPIVシステムは,電気浸透流現象の研究において非常に効果的なツールとなることが確認された.マイクロTASに代表されるようなマイクロ流体デバイス内で発生する電気浸透流に注目し,その可視化と計測を行うためのツールとして「マイクロPIVシステム」を構築した.特殊な蛍光顕微鏡と従来のPIV装置を応用することにより,どのようなマイクロデバイスやマイクロ流れに対しても適用が可能であるという高い汎用性を実現することに成功した.マイクロチャネル流れを計測することで,マイクロPIVの計測ツールとしての性能評価と改良を行った.次に,電気浸透流へ適用し,マイクロPIV計測およびゼータ電位計測を行った.その結果,電気的にニュートラルとされているPDMSチャネルでも電気浸透流は発生する,トレーサ粒子の電気的特性によって,とくに壁面近くの流体のイオン分布や電位分布が変化し,その結果,電気浸透流速度分布が変化する等の結論が得られた.マイクロPIVの最大の問題は,流れの任意断面計測ができないという点である.顕微鏡で粒子像を取得するため,常に焦点面外のボケたトレーサ粒子像もPIV画像に含まれることになり,電気浸透流計測のように,流路の深さ方向へ高い空間分解能で速度分布を得たい場合には,その被写界深度が大きく影響を及ぼす.そこで次に,マイクロ流路の任意断面流速分布を計測することのできる「共焦点マイクロPIV」を新たに開発した.共焦点顕微鏡法により焦点面外の粒子像を光学的に除去することで,非常に薄い被写界深度で任意断面の鮮明な粒子分布画像を取得することに成功した.共焦点マイクロPIVを用いて,微小液滴の内部流動を可視化計測し,その内部流動は複雑で3次元的流動構造を持っていることを示した.薄い被写界深度で任意の位置での断面速度分布計測を実現した共焦点マイクロPIVシステムは,電気浸透流現象の研究において非常に効果的なツールとなることが確認された.一般にマイクロ生化学システムでは電気浸透流を用いている。電気浸透流は流体操作が容易である一方、複雑な流動現象であり、未知の部分が多い。そこで、本研究では電気浸透流の物理現象を解明するために、微小空間スケールにおける計測技術の開発を目的としている。具体的な手法としては、画像計測法として確立されているPIV(Particle Image Velocimetry)をマイクロスケールの流れに適用したマイクロPIVの開発を行っている。本年度は、マイクロ生化学システムで実際に用いられているPDMS(Polydimethylsiloxane)-glass hybrid microchip上のマイクロチャネル内流れの計測を行った。チャネル幅は200μm-30μmである。マイクロPIVの実験装置を構築する際には、PDMS-glass hybrid microchipに適したトレーサ粒子の選択および光学・顕微鏡レンズ系を用いることが重要であり、一般にマイクロPIVには蛍光粒子がトレーサ粒子として使われる。チャネル壁やトレーサ粒子にはそれぞれにゼータ電位と呼ばれる固体表面の電気的状態を示すパラメータがあり、それにより電気泳動や電気浸透流などの流動現象に変化が生ずる。本研究ではゼータ電位計を用いてチャネル壁とトレーサのゼータ電位を測定し、その結果から見積もられる電気泳動速度を求めた。本年度はマイクロPIVシステムを構築し、マイクロPIVを用いてマイクロチャネル内電気浸透流のPIV計測を行った。以下にその結論を示す。1.マイクロチャネル内を流れる電気浸透流は一様な速度分布を持つ2.表面電位がニュートラルで電気浸透流が発生しないと考えられていたPDMSチャネルでも電気浸透流が発生する3.チャネルおよび付加するトレーサ

粒子の組合せにより、ゼータ電位の違いが生じ,電気浸透流は変化する本年度は,微小流路内速度計測ツールであるマイクロPIVシステムを改良し,さらにその性能の評価を行うため,マイクロチャネル流れ等の単純な形状の流路内流れから,複雑流路内流れ,微小液滴内流れまで様々なマイクロ流れを計測してきた.前年度において,マイクロ流体デバイスの微小流路内流れ(特に電気浸透流)の計測を行うためのツールとして,マイクロPIVシステムの開発を行った.本年度はマイクロPIVシステムをより汎用的なシステムへ向上させるために,(1)顕微鏡光学系の改良,(2)高出力レーザによる落射照明系の組み込み, (3)効率的なステージ移動機構の導入を行った.その結果,従来のPIV同様のフレームストラドリング手法による画像取得および相互相関法を用いたPIV解析が可能となり,より広範囲のレイノルズ数の流れを効率的に計測できるように改善された.その応用として,微小円柱や微小角柱(大きさ200μm)周りの流れのPIV計測を行った.最大でRe=10までのマイクロチャネル流れを可視化・計測することに成功した.マイクロチャネル流れの計測を通して,本研究で開発・構築したマイクロPIVシステムの評価を行った結果,性能として以下のことが明らかになった.(1)計測領域は510μm x410μm,(2)計測速度の面内解像度は12.8μm,(3)計測速度の深さ方向解像度(計測深度)は17.8μm,(4)計測可能レイノルズ数範囲は数10である.ゼータ電位計で利用されている矩形閉流路内の電気浸透流の理論式(森・岡本の式)を用いて,電生浸透流をPIVで計測するためには,微小矩形流路内の任意断面での速度分布を測定しなければならない.本システムは,電気浸透流計測のツールとしては,計測深度が大きいという問題点もあることが分かった.計測深度については今後さらに改善が必要である.本年度は,新たなマイクロ流れ計測ツールとして,共焦点マイクロPIVシステムの開発・構築を行った.高速共焦点スキャナユニットを中心に,高輝度CWレーザ,高速度高感度カメラ,高NA対物レンズを組み合わせることで,共焦点マイクロPIVシステムの構築に成功した.共焦点マイクロPIVシステムを用いると,マイクロ流路内を流れるサブミクロンサイズのトレーサ粒子群を,毎秒1000コマで共焦点撮影および速度分布計測が可能である.倍率の異なる対物レンズ(20x,40x,63x)と直径の異なるトレーサ粒子(0.3ミクロン,0.5ミクロン,1ミクロン)を組み合わせて用いることで,さまざまなサイズの流路に対応することができる.例えば40x対物レンズを用いた場合,約0,24mm×0.18mm,63x対物レンズを用いた場合で,約0.15mm×0.11mmの流路断面領域をそれぞれ速度計測することが可能であることが確認された.本計測システムでは高速度カメラを採用しているため,共焦点観察および共焦点マイクロPIVにおいて,時系列で可視化・計測が可能である.また,共焦点マイクロPIVの応用として,微小液滴内部の複雑な三次元流動の可視化計測を行った.共焦点マイクロPIVシステムの最大の特徴は,従来の蛍光顕微鏡法で行うマイクロPIVに比べて,より浅い被写界深度での速度分布測定が実現できる点にある.
高速剪断作用による食物アレルゲンの破壊に関する研究

そばアレルゲンは分子量が8kDa40kDa位で分子量32k40kDaの大豆のGly m 30Kアレルゲンよりも遥かに小さい分子量の分画をより多く含むために、一般的にそばアレルゲンは大豆アレルゲンよりも遥かに耐熱性であり、剪断破壊にも強いものと考えられる。そこでソバアレルゲンの破壊に関する剪断効果について検討した結果、170°C下で剪断効果が顕著に認められ(γ^1≒3000sec^<-1>)、剪断処理が40-80回でELISA値は著しい減少を示した。更に、アレルゲン破壊に及ぼす剪断効果はゲル濾過で分子量の低下として確認され、またムノブロットッテング法からアレルゲンの分解(破壊)は170°C、20分間の加熱よりも20回の剪断処理がより激しいことが示された。従って、ニ-デンッグスクリュー配置でRRL型を3組挿入した2軸エクストルーダーによる1回処理で約50%のそばアレルゲン(ELISA値)の減少を確認したが、その主たる要因は2軸エクストルーダーの剪断効果によることが確認された。先ず最初は、物理的に破壊が容易なさつま芋のデンプンの熔融流動特性と剪断作用について検討した結果、このデンプンは比較的容易に剪断破壊を受け、その一部は還元末満まで分解外が進展していた。一方、大豆タンパク質は栄養的にも優れた素材でありながらも溶解性の低さに難点を有する為に、熱交換性と捏和特性に優れたエクストルーダーの活用を念頭にタンパク質のアミド基の加水分解を効率的に遂行し、脱アミド化への効果を検討した結果、非常に有効であることが明かになった。従って、タンパク質のカツボキシル基が解難され、荷電が負に導かれるため、タンパク質の高次構造は解かれて、その溶解性は向上するようになった。またエクストルーダーの熔融温度の上昇は遊離アンモニアを増加させた。更に含水率の増加も遊離アンモンニアを増加させたことから、脱アミド化は確実に生じたものと考えられ、大豆タンパク質の溶解性や表面張力の低下はその機能を改善した。上記の如く、澱粉分子の物理的切断や大豆タンパク質の脱アミド化は物理的処理による食品機能の創製と言える。そこで最も困難と思われた分子量約8kDaのそばアレルゲンの剪断破壊を試みた結果、170°C、100回処理,又は180°Cで75回処理でそばアレルゲンは完全に破壊されていたことをELISA法で確認できた。よって穀物アレルゲンの破壊における高速剪断作用の有効性の一部が実証された。そばアレルゲンは分子量が8kDa40kDa位で分子量約32k40kDaの大豆のGlym30Kアレルゲンよりも遥かに小さい分子量の分画をより多く含むために、一般的にそばアレルゲンは大豆アレルゲンよりも遥かに耐熱性であり、剪断破壊にも強いものと考えられる。そこでソバアレルゲンの破壊に関する剪断効果について検討した結果、170°C下で剪断効果が顕著に認められ(γ'≒3000sec^<-1>)、剪断処理が40-80回でELISA値は著しい減少を示した。更に、アレルゲン破壊に及ぼす剪断効果はゲル濾過で分子量の低下として確認され、またムノブロットッング法からアレルゲンの分解(破壊)は170°C、20分間の加熱よりも20回の剪断処理がより激しいことが示された。
慢性肝疾患における超音波を用いた肝線維化評価能の検討

HCVの感染は慢性肝炎、肝硬変、そして肝細胞癌へと進展する。そのため、病態期を的確に診断し治療を開始しなければならない。そこで、我々は超音波を用いて肝硬度(Vs)を測定し病態期診断および治療インターフェロン療法における経過観察の有用性を検討した。Vs値は血液線維化インデックス(ヒアルロン酸、APR、FIB-4)と良好な相関関係を示した。さらに、病理組織所見による肝線維化ステージとも相関を示した。各線維化ステージのVs値の間に有意な差を認めた。IFN治療における経過観察の検討では、治療の結果を反映するVs値の変化であった。しかし、治療効果の予測は、さらなる検討が必要と思われた。HBVおよびHCVの持続的な感染によって炎症性変化が強くなり、組織は線維化を来し慢性肝炎から最終病態である肝硬変と進み、最終的には肝細胞癌が生じるようになる。そのため、臨床の場に求められているのは肝組織の線維化を中心とした病態期を正確に診断することにある。しかし、その診断方法は患者への負担が少なく、低侵襲的かつ繰り返し検査可能な事が重要な点として挙げられる。そこで、登場したのが超音波を用いたAcoustic Radiation Force Impulse(ARFI)を用いたVirtual Touch Tissue Quantification(VTTQ)である。VTTQは収束超音波パルスによって組織を歪ませ、そこで生じたせん断弾性波の伝播速度(Velocity of share wave; Vs, m/sec)を測定し『硬さ』として評価する技術であり、生理的条件下で検査可能である。本研究では、昨年度までに線維化診断に客観性を持たせることを目的に病理組織標本をデジタル化し肝線維化面積を解析した。さらに血液データを収集しデータベースが完成した。そして平成25年度は、それらを基にVTTQによるVs値の有用性を明らかにした。VTTQによるVs値は比較的炎症の影響が少ない事が分かり、より線維化を反映した良い手法であることが明らかとなった。さらに、インターフェロン療法を行った患者に対してVs値の変化について検討を行い、治療効果判定に有用性について検討を行っている。また、同時にFibroscanの測定も再開する環境が整ったので、以前計測していたB型慢性肝炎に対して核酸アナログ療法を施行した患者の長期観察が可能となった。その結果を用いB型慢性肝炎の治療経過中における発癌予測の検討も開始している。HCV感染による慢性肝炎は進行するに従い炎症性変化が強くなり、組織は線維化を来し最終病態である肝硬変となり、肝細胞癌の発癌へと進行していく。臨床の場に求められているのは肝組織の線維化を中心とした病態期を正確に診断することにあるが、患者への負担が少なく、低侵襲的かつ繰り返し検査可能な事も重要な点として挙げられる。今現在、肝線維化評価のgold standardは肝生検による評価であるが、肝生検は侵襲性が強く、判読する病理医の主観に左右される部分も有した評価法である。近年、非侵襲的に肝線維化を評価する手法としてAcoustic Radiation Force Impulse (ARFI)が開発された。ARFIを用いたVirtual Touch Tissue Quantification(VTTQ)は収束超音波パルスによって組織を歪ませ、そこで生じたせん断弾性波の伝播速度(Velocity of share wave; Vs, m/sec)を測定し『硬さ』として評価する技術である。そこで、本研究では肝硬度(Vs値)測定について、血液データおよび病理組織所見に加え、線維化診断に客観性を持たせることを目的に組織標本をデジタル画像として取り込み、線維化面積比や脂肪化面積などを求め有用性を明らかにすることを目的とする。平成24年度は、病理組織標本をデジタル化し線維化面積の計測を開始することができた。また、肝生検によって得られている全例の肝線維化面積および脂肪化面積を解析し、さらに血液データを収集しデータベース化が完成しつつある。HCV感染による慢性肝炎は進行するに従い炎症性変化が強くなり、組織は線維化を来し最終病態である肝硬変となり、肝細胞癌へと進行していく。今現在の診断は慢性肝炎の病態期を的確に診断することが中心であり、線維化の診断は必要不可欠なものである。その線維化の診断は頻繁に行うこと必要があり、血液生化学データを基に算出されるAPRIなど様々な線維化の指標が報告されている。しかし、これらの指標は線維化以外の影響を受けることが問題とされている。そのため、今現在も線維化の診断は肝生検による病理組織学的検査が基本となって行われているが、肝生検の問題点として侵襲性が強いこと、病理医の主観による判定であること、さらに半定量的な評価であること、さらにサンプリングエラーの問題などが挙げられる。

そこで、非侵襲的に繰り返し検査できる超音波を用いた様々な線維化評価方法が開発されてきた。本研究ではこの超音波による肝線維化評価法について血液データに加え、最も客観性のある評価基準として組織標本から求めた線維化面積比を用い有用性の検討を行った。その結果、線維化面積比とも良好な相関関係を示した。さらに従来の肝線維化分類である新犬山分類と比較すると多くの群間に有意差を認めた。最終年度では、C型慢性肝炎に対するインターフェロン(IFN)療法の効果判定における肝硬度測定の有用性についても検討を行った。IFN著効例では治療開始とともに肝硬度は低下し、その後低値を維持する結果であった。一方、IFN無効例では治療開始しても変化は認められなかった。さらに再燃例においても大きな変化は認められなかった。以上のことから、肝硬度測定は治療効果判定にも有用な手法であると推測された。臨床生理検査学ARFIを用いたVTTQによる肝硬度(Vs値)について、間接的肝線維化マーカー(血小板、プロトロンビン時間など)や直接的線維化マーカー(ヒアルロン酸など)との比較に加え、線維化面積比を加え比較を行ったところ、Vs値は各種線維化マーカー、線維化面積比と良好な相関関係を証明することができた。また、以前使用されていた肝硬度測定法であるFibroscanは、皮下脂肪の厚い場合や腹水のある患者で計測困難であった。さらに、Fibroscanによる肝硬度は線維化のみならず少なからず炎症の影響を反映した結果であった。しかし、本検討ではVTTQによるVs値は炎症の影響が少ない事が分かり、より線維化を反映した良い手法であることが明らかとなった。これらの結果に関しては共同研究者が論文で公表しVTTQによるVs値測定の有用性が確立できた。今現在、C型慢性肝炎に対してインターフェロン(IFN)療法を行った患者を対象に経過観察への有用性に対する検討を開始している。本検討ではIFN療法を行っている患者に対して、治療前、治療終了直後、治療後1年、治療後2年にてVs値および血液データなどを測定する。それらの経時的変化を治療効果と比較しVs値の有用性の検討を行っている。治療効果が得られている群では、Vs値も治療直後から低下している。しかし、十分な治療効果が得られていない群ではVs値の変化がみられなかった。またB型慢性肝炎に対して核酸アナログ療法を施行した患者に対して、発癌した群としていない群に分け、肝硬度を比較している。平成24年度の研究費で購入したパソコン、画像解析ソフト、画像処理ソフトを利用して、病理組織標本をデジタル化し線維化面積の計測を開始することができた。ARFIを用いたVTTQによる肝硬度(Vs値)について、従来から用いられている血液データによる間接的肝線維化マーカー(血小板、プロトロンビン時間など)や直接的線維化マーカー(ヒアルロン酸など)との比較に加え、客観性のあるデジタル化し線維化面積比を加えることにより正確な比較が可能となった。その結果、Vs値は各種線維化
高次脳機能への精神鎮静法の作用と新たな精神鎮静法薬の開発

歯科治療ストレスを想定した急性ストレス負荷時の脳内モノアミン神経活動の変化をラットで検討し,不安や恐怖と言った陰性情動を形成する脳内ネットワーク機構への急性ストレスの作用を明らかとした.また,静脈内鎮静法に使用されている薬物の急性ストレス時の脳内モノアミン神経活動の変化に対する作用を明らかとした.さらに新たな静脈内鎮静法薬の可能性のある薬物の急性ストレス時の脳内モノアミン神経活動の変化に対する作用を明らかとした.歯科治療ストレスを想定した急性ストレス負荷時の脳内モノアミン神経活動の変化をラットで検討し,不安や恐怖と言った陰性情動を形成する脳内ネットワーク機構への急性ストレスの作用を明らかとした.また,静脈内鎮静法に使用されている薬物の急性ストレス時の脳内モノアミン神経活動の変化に対する作用を明らかとした.さらに新たな静脈内鎮静法薬の可能性のある薬物の急性ストレス時の脳内モノアミン神経活動の変化に対する作用を明らかとした.ストレス負荷により、青班核のノルアドレナリン、大脳皮質前頭前野と扁桃体のノルアドレナリン,ドーパミン神経活動が亢進した.ストレスのない無麻酔・無拘束・自由行動状態で,ミダゾラムを青斑核に投与したところ,ミダゾラムは,青班核のノルアドレナリン、さらに大脳皮質前頭前野ノルアドレナリン,ドーパミン,扁桃体のノルアドレナリン神経活動を抑制した.次に,青班核にミダゾラムを持続投与しながらストレス負荷を行ったところ,ミダゾラムは,ストレスによる青班核と大脳皮質前頭前野,扁桃体のノルアドレナリン神経活動の亢進をほぼ抑制し,大脳皮質前頭前野のドーパミン神経活動を軽度掬制した.ストレスのない無麻酔・無拘束・自由行動状態で,Y-23684,デクスメデトミジン,クロニジンをミダゾラムと同様に青斑核に投与したところ,Y-23684,デクスメデトミジン,クロニジンは,ミダゾラムと同様に大脳皮質前頭前野と扁桃体のノルアドレナリン,ドーパミン神経活動を抑制した.一方,青斑核では,Y-23684,クロニジンでミダゾラムと同様にノルアドレナリン神経活動の抑制が見られたが,デクスメデトミジンはノルアドレナリンのシナプス間隙量の増加がみられた.ミダゾラムとY-23684は,無麻酔・無拘束・自由行動状態あるいはストレス負荷時の両方でほぼ同じ作用を,青斑核,大脳皮質前頭前野,扁桃体のノルアドレナリン神経,大脳皮質前頭前野のドーパミン神経に対して有していた.ミダゾラムとY-23684は,無麻酔・無拘束・自由行動状態あるいはストレス負荷時の両方でほぼ同じ作用を,青斑核,大脳皮質前頭前野,扁桃体のノルアドレナリン神経,大脳皮質前頭前野のドーパミン神経に対して有していた.ミダゾラムをはじめとするベンゾジアゼピン系薬による静脈内鎮静法の副作用を解決する上で,非ベンゾジアゼピン系抗不安薬であるY-23684の有用性が示唆された.ミダゾラムをはじめとするベンゾジアゼピン系薬による静脈内鎮静法の副作用を解決する上で,非ベンゾジアゼピン系抗不安薬であるY-23684の有用性が示唆された.ストレス負荷により、青班核と大脳皮質前頭前野のノルアドレナリン,腹側被蓋野と側坐核のドーパミン神経活動が亢進した.次に,青班核にミダゾラムを持続投与しながらストレス負荷を行ったところ,ミダゾラムは,ストレスによる青班核と大脳皮質前頭前野のノルアドレナリン神経活動の亢進をほぼ抑制し,大脳皮質前頭前野のドーパミン神経活動を軽度抑制した。一方,青班核にゾルピデムを持続投与しながらストレス負荷を行ったところ,ゾルピデムは,ストレスによる青班核と大脳皮質前頭前野のノルアドレナリン神経活動の亢進を軽度抑制したが,ミダゾラムのように完全には抑制できなかった,また大脳皮質前頭前野のドーパミン神経活動は抑制しなかった.腹側被蓋野にミダゾラムを持続投与しながらストレス負荷を行ったところ,ミダゾラムは,ストレスによる腹側被蓋野と側坐核のドーパミン神経活動の亢進をほぼ抑制した.一方,ゾルピデムを腹側被蓋野に持続投与しながらストレス負荷を行ったところ,ゾルピデムは,ストレスによる腹側被蓋野と側坐核のドーパミン神経活動の亢進をミダゾラムと同様にほぼ抑制した.青斑核にミダゾラムとゾルピデムをそれぞれ20分間投与して,筋弛緩作用を検討したところミダゾラムは有意の筋弛緩作用を発現したが,ゾルピデムは筋弛緩作用を発現しなかった.以上から,ベンゾジアゼピン系薬(ミダゾラム)と選択的鎮静薬(ゾルピデム)には,脳内ノルアドレナリン,ドーパミン神経系に対して異なる作用を持つことが明らかとなり,新たな精神鎮静法薬の開発に一つの方向性を見出すことができた.ストレス負荷により、大脳皮質前頭前野と扁桃体のセロトニン神経活動が亢進した.ストレスのない無麻酔・無拘束・自由行動状態で,ミダゾラムを縫線核に投与したところ,ミダゾラムは,縫線核のセロトニン、さらに大脳皮質前頭前野と扁桃体のセロトニン神経活動を抑制した.次に,縫線核にミダゾラムを持続投与しながらストレス負荷を行ったところ,

ミダゾラムは,ストレスによる縫線核と大脳皮質前頭前野,扁桃体のセロトニン神経活動の亢進をほぼ抑制した.ストレスのない無麻酔・無拘束・自由行動状態で,Y-23684,デクスメデトミジン,クロニジンをミダゾラムと同様に縫線核に投与したところ,Y-23684,デクスメデトミジン,クロニジンは,ミダゾラムと同様に大脳皮質前頭前野と扁桃体のセロトニン神経活動を抑制した.一方,縫線核は,Y-23684,クロニジンでミダゾラムと同様にセロトニン神経活動の抑制が見られたが,デクスメデトミジンはセロトニンのシナプス間隙量の増加がみられた。ミダゾラムとY-23684は,無麻酔・無拘束・自由行動状態あるいはストレス負荷時の両方でほぼ同じ作用を,縫線核,大脳皮質前頭前野,扁桃体のセロトニン神経に対して有していた.ミダゾラムとY-23684は,無麻酔・無拘束・自由行動状態あるいはストレス負荷時の両方でほぼ同じ作用を,縫線核,大脳皮質前頭前野,扁桃体のセロトニンン神経に対して有していた.ミダゾラムをはじめとするベンゾジアゼピン系薬による静脈内鎮静法の副作用を解決する上で,非ベンゾジアゼピン系抗不安薬であるY-23684の有用性が示唆された.
内部減衰と散乱減衰の3次元不均質構造推定-震度予測の高度化へむけて

本年は構造推定の手法開発と試験的な解析、波形データの収集と地震波読み取りデータの整備を主に行った。3次元空間において内部減衰と散乱減衰に空間不均質が存在する場合の地震波エンベロープ計算プログラムを作成した。このプログラムを用いた構造推定手法を考察し、収集した地震波形データを用いて西南日本の構造を推定したところ、先行研究と整合的な結果が得られた。また、本研究の発想の基礎となった研究成果を学術誌に2編投稿し、改訂作業ののちに出版することができた。構造推定手法の考案から実装、及び解析まで初年度で実施することができ、順調に進捗している。来年度以降は、構造推定地域を拡大するための波形データの収集と地震波読み取りデータの整備を着実に行う。また、初年度の解析から地震波速度構造の重要性も示唆されたため、不均質な速度構造を減衰構造推定に取り込むことも検討する。合わせて、本年度に得られた結果を強震動予測に結び付けるため、強震動予測における不均質構造の取り込み手法や予測結果の評価手法についての検討を行う。別予算の旅費を使用して学会等に参加するとともに、物品や役務の調達金額が見積もりより安価になったために次年度使用額が生じた。これらは来年度の成果発表のための旅費及び投稿料等に充当する。
新しいユビキチン結合蛋白による核内受容体転写活性制御と細胞増殖・細胞死

我々はレチノイドによる肝発癌抑制をテーマとして、研究を進めてきた。その作用機序をさらに明らかにするために、分化誘導とアポトーシス誘導機序の検討ならびにそれに関連する核内受容体のユビキチン化について研究を行った。1)この非環式レチノイドは、単一の核内受容体にリガンドとして結合するのではなく、かなり広範囲の核内受容体と結合することが明らかとなった。この核内受容体は細胞特異性があり、そのレチノイドとの反応性にも細胞により違いが認められた。これは分化誘導やアポトーシス誘導機序を考える上でも、今後の薬剤デザイン上も重要と考えられた。2)関連する核内受容体のひとつであるレチノイドXレセプターがユビキチン化されていることが明らかになった。その過程においてリン酸化が重要な役割を担っていることが明らかになった。3)分化誘導された肝癌細胞では、次第にカスパーゼの活性化が起こり、アポトーシスが認められるようになる。これは他の選択的な核内受容体リガンドによる組み合わせ実験でも再現できることが明らかになり、複数の核内受容体が関与していることが明らかになった。その組合せは、一定のパターンが認められたため、今後はその組合せに関して詳細を検討する必要があるものと思われた。4)非環式レチノイドとインターフェロン(IFN)-βを加えることにより相乗的にアポトーシスの誘導を高めることが出来る。この時、非環式レチノイドによりIFN受容体の膜表面への表出、細胞内シグナルであるSTAT1の量ならびにその活性、さらに下流にある2,5AS活性を上昇させることを認めた。これらの知見は、アポトーシスからすり抜けた癌細胞を再度分化させてアポトーシスに導くという発癌予防の戦略を考えていく上で極めて重要と思われる。我々はレチノイドによる肝発癌抑制をテーマとして、研究を進めてきている。その作用機序をさらに明らかにするために、分化誘導とアポトーシス誘導機序の検討ならびにそれに関連する核内受容体のユビキチン化について研究を進めている。本年度の重要な成績は、以下の通りである。また核内受容体のノックアウト細胞においては分化やアポトーシスの誘導ができないことより、分化誘導やアポトーシス誘導機序を考える上でも、今後の薬剤デザイン上も重要と考えられた。これは他の選択的な核内受容体リガンドによる組み合わせ実験でも再現できることが明らかになった。この機序のひとつとして非環式レチノイドが、IFN受容体の膜表面への表出を誘導することが明らかになった。

この核内受容体は細胞特異性があり、そのレチノイドとの反応性にも細胞により違いが認められた。これは分化誘導やアポトーシス誘導機序を考える上でも、今後の薬剤デザイン上も重要と考えられた。2)関連する核内受容体のひとつであるレチノイドXレセプターがユビキチン化されていることが明らかになった。3)分化誘導された肝癌細胞では、次第にカスパーゼの活性化が起こり、アポトーシスが認められるようになる。これはカスパーゼの選択的な阻害剤により抑制されることが明らかになった。4)非環式レチノイドとインターフェロン(IFN)-βを加えることにより相乗的にアポトーシスの誘導を高めることが出来る。この時、非環式レチノイドによりIFN受容体の膜表面への表出、細胞内シグナルであるSTAT1の量ならびにその活性、さらに下流にある2,5AS活性を上昇させることを認めた。これらの知見は、アポトーシスからすり抜けた癌細胞を再度分化させてアポトーシスに導くという発癌予防の戦略を考えていく上で極めて重要と思われる。我々はレチノイドによる肝発癌抑制をテーマとして、研究を進めてきている。その作用機序をさらに明らかにするために、分化誘導とアポトーシス誘導機序の検討ならびにそれに関連する核内受容体のユビキチン化について研究を進めている。本年度の重要な成績は、以下の通りである1)関連する核内受容体のひとつであるレチノイドXレセプターがユビキチン化されていることが明らかになった。その過程においてリン酸化が重要な役割を担っていることが明らかになった。2)分化誘導された肝癌細胞では、次第にカスパーゼの活性化が起こり、アポトーシスが認められるようになる。これは他の選択的な核内受容体リガンドによる組み合わせ実験でも再現できることが明らかになり、複数の核内受容体が関与していることが明らかになった。その組合せには一定のパターンが認められたため、今後はその組合せに関して詳細を検討する必要があるものと思われた。)非環式レチノイドとインターフェロン(IFN)-βを加えることにより相乗的にアポトーシスの誘導を高めることが出来る。この機序のひとつとして非環式レチノイドが、IFN受容体の膜表面への表出を誘導し、そのシグナルが細胞内に情報伝達され、活性化されていることが明らかになった。
機械と土の相互作用解析への個別要素法の適用

粒状物質集合体の力学挙動を解析する有望な手段の一つである個別要素法を適用して、次のような機械と土との相互作用をシミュレートする試みを行い、適切なパラメータの設定が可能であれば、複雑な境界条件の下での合理的な機械設計ができうることを示した。すなわち、1.三軸圧縮、2.履板と土、3.タイヤラグと土、4.ロータリ刃と土、5.サブソイラーと土、である。また、実現象の次元と合わせた三次元個別要素法にも取り組み、プログラムを完成した。計算時間が長くなる問題はこれから解決していかねばならない課題として残った。研究成果をまとめて報告書を英文にて作成した。その内容は以下の通りである。第1章緒言、第2章個別要素法の概念、第3章棒貫入時の土の変形と抵抗、第4章三軸圧縮試験、第5章履板と土の相互作用、第6章タイヤラグと土の相互作用、第7章ロータリ刃と土の相互作用、第8章サブソイラーと土の相互作用、第9章三次元DEM、第10章結論、参考文献。1.履板と土の相互作用について1)履帯の履板の運動による土の変形と土からの反力をシミュレートする二次元個別要素法力学モデルを構築し、C言語によるシミュレーションプログラムを作成した。2)履板による土の変形と反力を計測する室内土槽実験を行い、所要のデータを得た。3)力学モデルのパラメータ(垂直方向ばね定数、ディスク要素の比重、要素同志の摩擦係数、要素と履板表面の摩擦係数)の値および要素数を変化させて、計算結果に与えるそれらの影響を調べた。その結果、計算を安定に行うには、ばね定数と比重の値の組み合わせにある制限があること、およびばね定数や比重が大きくなるほど計算された要素集合体(±を模擬)の変形と要素集合体から履板モデルへの反力が、実験計測値に近づくことが示された。2.ロータリ刃と土の相互作用について1)高速回転するロータリ刃と土の相互作用をシミュレーションするために、特に要素の離散挙動を抑える修正個別要素力学モデルを提案した。2)修正モデルを用いた上記シミュレーションプログラムを作成し、計算した結果、ロータリ刃によって切削・投擲される要素はいくつかが塊を構成し、実際のロータリ耕うん時の土塊形成を模擬できることが判明した。3)簡単なL型刃による土塊切削実験を行い、高速度カメラで土の挙動を捉えた。修正個別要素法によるシミュレーションは実験時の土の挙動をよく模擬している。1.タイヤラグと土の相互作用について1)土の付着性を表現する新しい力学モデルを構築した。2)タイヤラグ断面形状がタイヤのけん引性能に与える影響を個別要素法によって明らかにするために、4種の断面形状を対象にタイヤの実際の負荷けん引走行状態に合わせたシミュレーションを行い、本プログラムが良好に機能することを示した。3)実験を行い、個別要素法に使用するパラメータを実験結果に適合するように同定し、シミュレーションすることによって、エネルギ的に有利なラグ断面形状を見いだす可能性を示した。2.ロータリ刃と土の相互作用について1)要素の離散挙動を抑える修正個別要素力学モデルを構築した。2)簡単なL型刃による土塊切削実験に対応した修正個別要素法によるシミュレーションによって、土塊の内部に発生する刃先以外の箇所での亀裂の発生状態を見いだせることを示した。1.タイヤラグと土の相互作用について三次元個別要素法プログラムの作成に取り組み、簡単な形状のタイヤラグによる土と見做した個別要素の三次元的挙動をシミュレートした。要素数が増えると計算時間が急激に増加するため、大型計算機センターのスーパーコンピュータの使用を検討中である。2.振動サブソイラーと土の相互作用について堅固な土の効率的な膨軟化を目的とする振動サブソイラーによる土粒子の動きを二次元個別要素法で計算し、実地の測定結果とほぼ同じ挙動を再現できることを示した。3.個別要素法パラメータの特定について個別要素間に作用する接触力を求めるためにはモデルに設定された種々の方向のバネやダッシュポットの係数、摩擦係数その他いわゆるパラメータを如何に特定するかが、大きなかつ困難な問題である。本研究では一面せん断や単軸圧縮などの簡単な土質試験そのものを個別要素法によって模擬することから前述のパラメータを特定する試みを行いつつあり、その可能性を示した。

1.三次元DEMによるタイヤラグと土の相互作用のシミュレーション三次元個別要素法プログラムを作成し、(株)ブリヂストンが試作した複雑な2種のラグ形状を対象に土と見做した個別要素の三次元的挙動をシミュレートした。(株)ブリヂストンが実験によって示したラグ形状による性能の差をDEMによって表現することができた。2.月の土(レゴリス)と剛体車輪との相互作用をDEMによってシミュレートし、ルナーローバー開発のための基礎的なデータを得た。本年度は最終年度に当たるので、これまでの研究成果をまとめて報告書を英文にて作成した。その内容は以下の通りである。第1章緒言、第2章個別要素法の概念、第3章棒貫入時の土の変形と抵抗、第4章三軸圧縮試験、第5章履板と土の相互作用、第6章タイヤラグと土の相互作用、第7章ロータリ刃と土の相互作用、第8章サブソイラーと土の相互作用、第9章三次元DEM、第10章結論、参考文献。
電気抵抗の発散型温度変化を持つCe及びSm化合物の熱電能とその磁場変化

セリウムやサマリウムを含む近藤化合物は、一般に低温において希薄近藤散乱による電気抵抗増加を示すが、より低温に干渉性近藤散乱、または、重い電子状態の生成による電気抵抗減少が見られる場合。また、磁気秩序の発生に伴い電気抵抗が急激に減少する場合も多い。更に、磁気秩序発生の場合には、この転移温度の付近で臨界散乱による鋭い電気抵抗のピークを生じる場合もある。またCeNiSn化合物で見られるように、低温でエネルギーギャップが生じ、電気抵抗が半導体的に増加する場合もある。このように、近藤化合物の電気抵抗は低温領域で多彩で興味ある温度変化を示す。逆に、電気抵抗だけでは、その異常な温度変化の原因を定めることはできないことにもなる。我々の目的は、高次の輸送現象である熱電能の測定を電気抵抗測定と合わせて系統的に行い、統一した理解を得ることである。本研究において、今迄あまり研究されたことがなかったCeT×(T=Ni,Pd,Pt;X=Sn,In,Ge)など、多数の二元、または三元化合物を試作し、その電気抵抗と熱電能の測定を行った。得られた結果は変化に富み、各々の化合物の4f電子の個性的な挙動を特徴ずけるものであった。低温領域の熱電能は電子比熱と密接な関係があることを実験的に明らかにしたことは、重い電子状態と関連して興味があると考えている。また、反強磁性または強磁性を示す近藤化合物が転移温度の近傍で、熱電能と電気抵抗のどのような異常を示すものがあるかについて明らかにすることができたのも成果であった。しかし、サマリウム化合物については近藤化合物が余り多数見出すことができなかったので、今後の課題として残される面が多い。Ce化合物やSm化合物の磁気相互作用は極めて多様性があり,このため電点抵抗の温度変化の挙動も大変複雑である。一般の金属では温度低下と共に電気抵抗は減少するが,Ce化合物,Sm化合物では,温度低下と共に電気抵抗の増加を見ることも度々である。近藤効果,近藤格子形成に伴う伝導電子バンドにギャップが生起する場合,更に,磁気変態に伴う臨界現象などの場合には低温になるに伴って電気抵抗の挙動は複雑でまぎらわしい。この区別を行うためには電気抵抗と相補的な物理量である熱電能の測定が参考になり,またその磁場変化は示唆的である。本研究において我々はCeの三元化合物,例えば,CeNiSn,CePdSn,CePtSn,CuCuSn,CeAgSn等々の電気抵抗,熱電能の温度変化の測定を系統的に行ない,又その磁場変化を測定し,また現在もその測定を継続中である。また,試料の純度もこれらの現象に複雑でデリケ-トな影響があることがわかったので,極めて注意を要することも判明してきた。純度高い試料を用いた時に,近藤効果に伴なう熱電能の挙動,近藤格子形成に伴なう熱電能の挙動の異型的な場合のグル-プ分けをする事が出来た。このことにより,CeーLaの希釈化合物系の希薄近藤系から,近藤格子系への転移,反強磁性近藤系から重い電子系を経て更に中間原子価系への転移の複合した現象に対して,明瞭な理解を得ることができるようになった。これらの測定は本研究に対して交付された科研費により購入した定電圧・定電流電源,デイジタル調節計等の性能によるところが大きいことを付言したい。セリウムやサマリウムを含む近藤化合物は,一般に低温において希薄近藤散乱による電気抵抗増加を示すが,より低温に干渉性近藤散乱.または,重い電子状態の生成による電気抵抗減少が見られる場合。

更に、磁気秩序発生の場合には、この転移温度の付近で臨界散乱による鋭い電気抵抗のピークを生じる場合もある。またCeNiSn化合物で見られるように、抵温でエネルギーギャップが生じ、電気抵抗が半導体的に増加する場合もある。このように、近藤化合学の電気抵抗は低温飲域で多彩で興味ある温度変化を示す。逆に、電気抵抗だけでは、その異常な温度変化の原因を定めることはできないことにもなる。我々の目的は、高次の輸送現象である熱電能の測定を電気抵抗測定と合わせて系統的に行ない、統一した理解を得ることである。〓、研究において、今迄あまり研究されたことがなかったCeTX(T=Ni,Pd,Pt,X=Sn,In,Ge)など,多数の二元,または三元化合物を試作し,その電気抵抗と熱電能の測定を行った。得られた結果は変化に富み、各々の化合物の4f電子の個性的な挙動を特徴ずけるものであった。低温領域の熱電能は電子比熱と密接な関係があることを実験的に明らかにしたことは、重い電子状態と関連して興味があると考えている。また、反強磁性または強磁性を示す近藤化合物が転移温度の近傍で、熱電能と電気抵抗のどのような異常を示すものがあるかについて明らかにすることができたのも成果であった。しかし、サマリウム化合物については近藤化合物が余り多数見出すことができなかったので、今後の課題として残される面が多い。
代数曲線に基づく非線形データ解析法の構築

本研究では、多変量データの有する非線形な構造を代数曲線を利用して解析する統一的な方法の構築を目的とした。はじめは、代数曲線当てはめに関する手法の開発および理論の構築を中心に研究を推進した。研究の進展に伴い、関連する手法の研究にも重点を置き、非線形データ解析のためのいくつかの課題について研究を実施した。研究成果を5つ分けて、それぞれの概要を以下に述べる。1.一般化主成分分析理論的な意味付けと、手法の効率とその限界を示した。さらに改良手法を提案した。2.代数曲線当てはめデータ点と代数曲線との正確な距離の導出法の確立と、それを利用した曲線当てはめおよび代数曲線の表示法を開発した。4.層別逆回帰法回帰分析の説明変量の時限を縮小する層別逆回帰法において、射影追跡を利用する方法を提案した。5.関数データ解析関数データ解析に関する回帰分析の拡張および、関数データに関する多次元尺度構成法を開発した。本研究では、多変量データの有する非線形な構造を代数曲線を利用して解析する統一的な方法の構築を目的としている。平成9年度は、研究の基礎作りとして、基礎理論の完成、アルゴリズムの構築を目指し研究を実施した。特に、主曲線、代数曲線の表示法、射影追跡法など、関連する分野において興味深い成果が得られた。また、本研究の基本的な問題である、データ点と代数曲線(代数曲面)との距離の導出に関して、新たな技法の開発がなされた。本年度の研究成果として、以下の7点が挙げられる。2.主曲線を求めるために利用する平滑化法の選択と結果との関係3.データ点と代数曲線(代数曲面)との距離の導出アルゴリズムの開発4.データ点との2乗距離の総和が最小となる代数曲線の導出アルゴリズムの改良5.有界な代筆曲線を表現する多項式族の構築6.代数曲線および代数曲面の表示法7.3次元空間への射影追跡法の開発と評価以上の成果を踏まえて、平成10年度以降では、より実際的なアルゴリズムおよび理論の構築を目指して、研究を推進する。平成10年度は、平成9年度の基礎的な研究成果を基にして、より発展的な研究を推進した。特に、層別逆回帰法に着目し、外的基準のあるデータに対する探索的でコンピュータ指向の手法を開発することができた。さらに、データの次元数縮小に有効な射影追跡法に関する評価実験と本研究課題への適用について検討することができた。本年度の研究成果として、以下の6点が挙げられる。1.代数曲線の導出アルゴリズムの評価2.有界な代数曲線によるデータ構造の解析法の構築3.データ点と代数曲線の正確な距離を求めるアルゴリズムの高速化4.層別逆回帰法への応用5.層別逆回帰法の新たなアルゴリズムの開発6.射影追跡法の各種アルゴリズムの評価以上の成果を踏まえて、平成11年度以降では、より有効で高速なアルゴリズムの開発および理論の構築を目指して、研究を推進する。平成11年度には、これまでの研究成果を基にして、評価技法の開発および、関連分野への発展を目指した。特に、主要点との関連および、関数データ解析への応用について検討した。前者については、理論的考察および数値計算により、各種分布における主要点を導き、本研究課題における基礎的な情報を得ることができた。後者の関数データ解析については、回帰分析の拡張法を考察した。これは非線形データ解析法における新しいアプローチへの第一歩と位置付けることができる。本年度の研究成果として、以下の4点が挙げられる。1.有界な代数曲線によるデータ構造の解析法の評価2.データ点と代数曲線の正確な距離を求めるアルゴリズムの精密化3.主要点、主曲線と代数曲線の関係の検討4.関数データ解析への応用以上の成果を踏まえて、本研究課題の最終年度である平成12年度には、個々の理論の精密化および統合化を目指す。研究の最終年度として、これまで研究・開発してきた手法の整備および、今後、研究すべき課題の明確化を実施した。曲線当てはめ関係では、「一般化主成分分析」、「代数曲線当てはめ」、「Principal Curves(主座標曲線)」の3つの手法について検討した。

また、関連分野としては、「層別逆回帰分析」、「関数データ解析」について研究を推進した。本年度の研究成果として、以下の4点が挙げられる。1.新しい基準によるPrincipal Pointsの定義と評価Principal Pointsの規準において、Trimmedの概念を導入し、その基準に基づく、対称な分布におけるPrincipal Pointsの対象性について考察した。2.層別逆回帰法アルゴリズムのPVMによる高速化射影追跡法による層別逆回帰法のために、仮想並列計算機を利用した計算システムを開発するとともに、計算時間の評価を行った。3.関数回帰分析の拡張関数データ解析における回帰分析を拡張し、その適用範囲を広げることができた。また、実際の関数データを解析し、手法を評価した。4.関数データに対する主成分分析ならびに多次元尺度構成法関数データに対する新たな手法をいくつか開発した。関数データに対する主成分分析および非線形な主成分分析を提案した。さらに、非類似性が関数で与えられているデータに関する多次元尺度構成法を開発した。以上の成果も加え、研究成果報告書を作成した。