hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
論作文産出スキル育成のためのメタ認知活用システムの構築

本研究では、大学生の文章産出(特に、論作文等、意見の主張等論理的思考力を伴う文章の産出)の際に必要な書き手のメタ認知(メタ認知的知識)に着目し、文章産出時における活用が文章産出活動や産出文章に及ぼす影響を検討した。その結果、産出文章の得点に上昇が見られた書き手と下降が見られた書き手が存在したものの、双方の書き手ともに、メタ認知的知識を活用しようとしていたことが示された。本研究の目的は、大学生(特に初年次生)の論作文産出スキル育成のための方略を検討することである。中でも書き手の持つメタ認知(メタ認知的知識やメタ認知的活動など)に着目し、これらを実際の論作文産出時に活用できるためのシステムの構築を試みることが大きな目的である。その一環として、2009年度は論作文産出時における書き手のメタ認知の構造を検討した。メタ認知の構造の検討および検討と並行して行われる尺度作成はメタ認知活用システム構築の根幹をなすものであり、本研究においては必要不可欠なプロセスである。そのため、本年度は構造の検討に多くの時間を費やした。具体的には、まずButcher&Kintsch(2001),石岡(2004),古田(2008)などの論作文採点観点を参考に、先行研究や高等学校国語科教科書等の記述も踏まえ、論作文産出時における書き手の留意事項(メタ認知的知識として書き手自身の長期記憶内に保持され、必要に応じて文章産出時に活用されると考えられる事項)を検討した。並行して、学会等での情報交換の中で論作文採点観点等に関わる情報を収集に努めた。その上で、論作文産出時における書き手のメタ認知の側面を検討したところ、おおむね「内容」「構成」「修辞」の3側面の存在が示された。次に、高等学校国語科教科書を中心として「内容」「構成」「修辞」の3観点に対応する項目(書き手のメタ認知に関連する項目)を抽出し、大学生を対象とした調査(論作文産出時における各々の事項の実行度合い)によりメタ認知の構造を検討したが、「意見・主張・考えの伝わりやすさ」「文章自体の伝わりやすさ」「全体の構成の明確さ」という、仮説とは異なる3側面が示された。平成22年度は当初、論作文産出に係る書き手のメタ認知(メタ認知的知識)の構造化、および文章産出スキルの違いによるメタ認知的知識の重視度合いの違いについて検討を加えることを目的として研究を進める予定であった。しかしながら、計画立案及び研究活動遂行の中で、メタ認知的知識を検討する上では、まずは書き手である大学生(主に初年次生)を対象にして、自身が論作文産出活動の各方略(以下、活動方略)をどの程度重要視しているのか、重視度合いは文章産出スキルの高さによって異なるのかどうかを捉える必要が生じた。そのため、年度前半はまず、活動方略の重視度合いおよび文章産出スキルの高さによる活動方略重視度合いの違いを検討することとした。まず、大学初年次生を対象に、活動方略重視度合いを尋ねる質問紙調査を行った。その上で、400600字程度の論作文課題を実施した。産出文章についてはJESSを用いて採点を行い、調査における回答との関連を検討したところ、産出文章の「論理構成」得点(5点満点)が高いほど活動方略重視度合いが低くなる項目が見られた。そこで、因子分析によりそれらの項目の構造を検討したところ、「内容・構成」「修辞」の2側面が得られた。これらの結果を踏まえ、重回帰分析により各側面が論理構成得点に及ぼす影響を検討したが、結果としては「修辞」側面の標準偏回帰係数のみが有意であり(β=-.29 p<.01)、修辞側面の重視度合いが低いほど論理構成得点が高くなった。これらの成果は、大学初年次における論作文産出スキル育成の際、指導者が書き手に各活動方略の重視度合いを示す、あるいは書き手自身が各活動方略重視度合いの振り返りを行うといった形で、実際の教育場面への適用が可能である。したがって、教育活動を効果的に進める上でも極めて有益であると言えよう。平成23年度は、書き手のメタ認知的知識重視度合いを測定する尺度の作成、および、メタ認知活用システム構築に向けた準備を進めた。平成21年度の予備調査、22年度の文章産出に係る信念をたずねる調査によって得られた成果を踏まえ、まずは書き手のメタ認知的知識重視度合いを測定する尺度の作成を試みた。高等学校国語科教科書、及び先行研究等を踏まえ、「内容」「(論理)構成」「修辞」の3側面に関連する項目を基に、46項目で構成される質問紙を作成した。また、本研究に取り組む際に産出文章の採点に用いているシステム(JESS)の採点観点に対応した7項目(「修辞」4項目、「(論理)構成」2項目、「内容」1項目)で構成される質問紙についても作成した。これらの質問紙を用い、大学初年次生を対象に、文章産出時に質問紙各項目にどの程度取り組むかを尋ねた。

まず、JESSの評価観点に対応した7項目の構造を検討するため、大学初年次生に対する調査で得られたデータを基に因子分析を行った。しかしながら、1因子性が高く、また、各項目とも、JESSによる文章採点で得られた得点(「修辞得点」「(論理)構成得点」「内容得点」との相関が有意であった。この傾向は、論作文産出初期/終期といった時期に関わらず見られた。このことから、文章産出活動に対して書き手自身が持つメタ認知的知識については、採点観点に即した「修辞」「(論理)構成」「内容」といった分化した観点で構成されているわけではなく、文章産出活動として重視する必要がある点(メタ認知的知識)として一次元で捉えていることが考えられる。そこで、得られた1次元の尺度と質問紙各項目(46項目)との関連度合いを検討し、最終的な尺度を作成した。この尺度により、書き手のメタ認知的知識の活用を促すためのシステム(尺度)を構成し、実際の文章産出場面において使用する予定である。平成24年度は、まず、平成23年度に作成された質問紙(7項目)およびメタ認知的知識重視度合に関する質問紙(46項目)を用いた調査の分析結果を踏まえ、メタ認知的知識重視度合いを測る尺度の正式版作成のための検討を行った。両尺度の項目間の相関係数の算出、項目の内容の中身の検討結果を踏まえ、最終的に7項目に集約した(修辞的側面に関する項目:4項目、論理構成側面に関する項目:2項目、内容的側面に関する項目:1項目。これらは本研究における論作文の採点に用いているJESS(石岡,2003)で示されている採点観点や採点結果にも対応している項目である)。次に、平成24年度後期、メタ認知的知識活用システム構築およびシステム運用に向けた研究に取り組んだ。具体的には、まず、集約した7項目を、書き手のメタ認知的知識重視度合いに加え、メタ認知的知識活用度合いを測る尺度、およびメタ認知的知識の活用を促す上で書き手にチェックリストとして提示する際の項目として使用するため、質問紙作成およびチェックリスト作成を行った。次に、質問紙・チェックリストを使って論作文作成課題を実施した(対象は大学生9名)。論作文課題は第1回(10月)、第2回(11月)、第3回(12月)の計3回行ったが、第2回課題における文章で得点の低い側面に関わる事項をチェックリストで示し、第3回課題作成時に留意するよう求めた。その上で、チェックリスト提示前後の書き手の産出文章および文章産出活動について検討を加えた。結果として、チェックリスト提示前後で産出文章に対する得点が低下した書き手、上昇した書き手の両方が見られたものの、両者とも、チェックリストを意識しながら論作文課題に取り組もうとする方向への文章産出活動の変化が生じていたことが示唆された。本研究では、書き手自身が有しているメタ認知的知識、あるいは文章産出時にあまり活用していないメタ認知的知識を文章産出時に活用することができるためのシステムを構築できることが目的である。尺度作成や尺度の下位構造の検討はその中核をなすものと位置付けられる。平成23年度末までの時点で尺度の下位構造の検討までが実現したことから、尺度最終版作成やメタ認知活用システム構築の試み(年度内の予定)はおおむねなされたものと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は次年度をもって完了する。そのため、次年度は尺度最終版の信頼性の確認等を行った後、実際の文章産出場面において尺度を使用し、書き手自身がメタ認知的知識を活用できるシステム構築を行う予定である。
人工神経シナプスのためのナノ流体技術の構築

神経細胞から放出される神経伝達物質、特にグルタミン酸をナノ寸法の微小孔より取り込み、酵素反応を利用して電気化学的に計測するセンサの開発を行った。センサは細胞培養チャンバ、電気化学的計測用の3電極とマイクロ流路、細胞から放出されるグルタミン酸を電極側へ透過させるためのナノホールアレイから構成される。また、ナノホール周辺には白金黒膜が形成され、グルタミン酸のみを透過させるナノフィルタリングを実現した。本年度は特に、白金黒膜の製作方法や、白金黒膜と作用電極間の距離を検討することでデバイスの性能向上を試みた。まず、マイクロ流路を用いてメッキ液の流速を一定に保ち、白金黒の析出を行う方法と、矩形波状の電流を流すことで電極付近の金属イオン濃度の低下を抑制しながら析出するパルスメッキ法を試みた。4個のデバイスに白金黒を析出し、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムとヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム三水和物を用いてそれぞれのデバイスにおけるCV測定を行った結果、パルスメッキ法を用いて白金黒を析出したデバイスの酸化電流ピークのばらつきは約±2μAと非常に再現性のよい白金黒膜が形成できた。次に、酵素溶液を満たしたマイクロ流路の高さを変更し、白金黒膜と作用電極間の距離が応答電流値へ及ぼす影響を観察した。流路高さが異なる3種類のデバイスを製作してグルタミン酸(濃度10mM)滴下後の応答電流値を計測したところ、流路高さ50μmにおいてグルタミン酸滴下後に応答電流値が直ちに上昇し一定の値を示すことが分かった。マイクロチャンバ内に培養された神経細胞が放出する神経伝達物質をナノホールより取り込み、ナノホール直下のマイクロ流路中での酵素反応を利用して神経伝達物質の濃度を計測することが可能な酵素センサを試作した。本センサデバイスは、神経伝達物質と酵素の触媒反応によって生成された過酸化水素を電気化学的に計測するものである。従来のように酵素を電極上に固定化することはせず、酵素を微小流体として用いることにより酵素固定化量の制限を無くし、酵素反応を効率的に行わせることができるため、より高感度で高速な計測が期待できる。電気化学的計測に必要な作用電極は、マイクロ流路中のナノホール直下にTi/Ptを成膜しその上から白金黒をメッキすることにより構築した。ナノホールは白金黒によって塞がれるが、白金黒のナノポーラス構造によって、分子量の小さな神経伝達物質(例えばグルタミン酸の分子径は約0.8nm)はチャンバからマイクロ流路に透過し、分子量の大きな酵素(例えばグルタミン酸酸化酵素の分子径は約8.2nm)はマイクロ流路内からチャンバに漏れ出ることがないようなフィルタリング効果を実現した。白金黒のフィルタリング効果を確認するために、蛍光色素を用いた実験を行った。同一のメッキ条件でメッキ時間のみが異なる白金黒に対して、分子径が約1.3nmの蛍光色素Rhodamine Bと分子径が約6.8nmの蛍光色素GFPを滴下し、その透過性を調べた。その結果、Rhodamine Bを透過しGFPを透過しない、すなわちグルタミン酸を透過しグルタミン酸酸化酵素を透過しない白金黒を形成するための最適なメッキ時間を導出することに成功した。また、基礎的な計測実験として、製作したセンサデバイスのナノホール上に過酸化水素を滴下し応答電流を計測する実験を行い、過酸化水素濃度と応答電流値の関係を求めた。培養神経細胞が放出するグルタミン酸をナノホールより取り込み、ナノホール直下のマイクロ流路中での酵素反応を利用してグルタミン酸の濃度を計測することが可能な酵素センサデバイスに関して、以下のような製作方法の改善とグルタミン酸滴下実験による特性評価を行った。本デバイスの構造上の特徴はナノホール内に形成した白金黒膜にあるが、デバイス毎にこの白金黒膜の膜厚や微細構造が異なると、グルタミン酸の膜透過性や過酸化水素(酵素反応による生成物)との電子授受を行う電極表面積にばらつきが生じるため、デバイス毎に特性が異なってしまう。当初はビーカー内で撹拌しながら直流メッキ法により白金黒膜の成膜を行ったが、デバイス表面近傍におけるメッキ液の流速などの条件がメッキ工程毎に異なるため、応答電流値がデバイス毎に異なる結果となり、また膜の剥離などの問題も頻発した。そこで、白金黒膜を再現性よく形成するために、以下の2つの方法を試みた。一つ目は、マイクロ流路中の一定流速中で直流メッキを行うものであり、幅500μmで深さ100μmのPDMS製流路中で比較的再現性の良い白金黒膜を形成することができた。二つ目は、パルスメッキ法を呼ばれる手法であり、パルス状に変化する電圧を印加することにより、メッキに伴い電極界面で低下する金属イオン濃度をパルス休止時間(電圧ゼロの時間)に回復させることを狙ったものである。これにより、マイクロ流路を用いた場合よりもさらに再現性のよい白金黒膜を形成することが可能となった。以上の成膜技術により製作したデバイスのマイクロ流路内に50 unit/mlのグルタミン酸酸化酵素を貯留し、培養チャンバに0.1510mMの様々な濃度のグルタミン酸溶液を滴下し応答電流を計測した。その結果、グルタミン酸濃度と応答電流値の間にきれいな線形関係が得られた。

センサは細胞培養チャンバ、電気化学的計測用の3電極とマイクロ流路、細胞から放出されるグルタミン酸を電極側へ透過させるためのナノホールアレイから構成される。また、ナノホール周辺には白金黒膜が形成され、グルタミン酸のみを透過させるナノフィルタリングを実現した。本年度は特に、白金黒膜の製作方法や、白金黒膜と作用電極間の距離を検討することでデバイスの性能向上を試みた。まず、マイクロ流路を用いてメッキ液の流速を一定に保ち、白金黒の析出を行う方法と、矩形波状の電流を流すことで電極付近の金属イオン濃度の低下を抑制しながら析出するパルスメッキ法を試みた。4個のデバイスに白金黒を析出し、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムとヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム三水和物を用いてそれぞれのデバイスにおけるCV測定を行った結果、パルスメッキ法を用いて白金黒を析出したデバイスの酸化電流ピークのばらつきは約±2μAと非常に再現性のよい白金黒膜が形成できた。次に、酵素溶液を満たしたマイクロ流路の高さを変更し、白金黒膜と作用電極間の距離が応答電流値へ及ぼす影響を観察した。流路高さが異なる3種類のデバイスを製作してグルタミン酸(濃度10mM)滴下後の応答電流値を計測したところ、流路高さ50μmにおいてグルタミン酸滴下後に応答電流値が直ちに上昇し一定の値を示すことが分かった。
九州北部における古典籍デジタル画像化及びデータベース化と司書教育への展開

本年度はデジタル化に関しFlashpix形式とPDF形式を採用していたが、Flashpix形式以外での閲覧方法としてJPG形式を用いたJavaViewer、UniversalViewing形式、PDF形式に代わるものとして、Macromedia FlashPaperを選択し検証を行った。しかし従来の形式の方が画像の質、操作性に優れているうえ、上記のビューアーを選択すると従来の画像ファイル形式以外にもJPG、FlashPaperという形式での保存が必要となるため、学生とともにアーカイブ化を行うという当初の目的から、できるだけ複雑な作業を避けたいという理由で今回は上記のファイル形式での公開を見送ることにした。今後は学生のスキルを判断したうえで導入を検討したいと思っている。前回問題となった現在使用している閲覧用サーバーのサポートが減少しており、ユーザーがビューワーをダウンロードできないため、当データベースを閲覧できないとう点に関しても、ライブピクチャージャパン株式会社から東芝にプロダクトが引き継がれることとなり、以前よりサポートが充実したためFlashpix形式のみの公開で支障はないと判断した。現在そちらのサイトの事例紹介ページに当データベースが紹介されている。本年度はできるだけ多くの所蔵品をアーカイブ化することを目標とし、本年度も前年同様司書学生ボランティアを募り、アーカイブ作業を行った。その際、昨年同様古文書のデジタル化作業に必要となる基本的な操作の講習を行ったのち作業を行った。この講習は司書教育にも応用可能である。こんごは、アーカイブした古典籍の現代語訳にも取り組んでゆく予定である。江戸期から明治初期の九州北部・山口に関する古典籍約1千点の収集を行い、その書誌情報を蓄積し、「古典籍目録テキストデータベース」を作成した。その後、専用の書架を購入し、学外の研究者からの閲覧の要求に応じるとともに、資料の性質ごとに分類整理を開始した。現在は、九州北部・山口に関する古典籍のデジタル化、データベース化を行い、ちりめん本をはじめとするコンテンツをインターネット上に公開中であり、『竹田家旧蔵儒者尺牘・詩文巻』のアーカイブ化も終了し、公開するための体系化を行っている。デジタル化に関しては、全体を容易にかつ精細に閲覧できるようにFlashpix形式で画像を保存し、ImageServerを介して公開していたが、ライブピクチャージャパン株式会社買収によりサポートが減少しつつあるため、違う形式での公開も模索しており、現在Java Viewer、Universal Viewing形式を検討中である。学生のITスキル向上のため、今回の作業に学生ボランティアを募り、古文書のデジタル化作業に必要となる知識習得のための電子マニュアルの作成と公開を行い、学生への教育を行った。作成したマニュアルは、「スキャナによる撮影方法について」、「和装本の作り方について」「古文書の作法(扱い方など)について」の3点であり、「和装本の作り方について」と「古文書の作法(扱い方など)について」のマニュアルに関しては、PBL(Problem Based Learning)の手法を用い、学生にその内容の企画、作成を担当させるという試みを行った。上記2点のマニュアルに関しては、企画・作成した学生が他の学生及び高校生に作品のプレゼンテーションを行った。
異なる積層欠陥エネルギーを有するバルクナノメタルの形成と靱性向上

研究は当初の計画通り順調に遂行し、幾つかの当初予期していなかった成果も得られた。3種類の合金において、平均粒径1μm以下の完全再結晶超微細粒組織を得ることができた。それぞれの合金における最小平均粒径は、Cu-6.8Al合金で0.60μm、Fe-30Mn-3Al-3Si合金で0.6μm、Fe-22Mn-0.6C合金で0.5μmであった。特筆すべきはこれらがいずれも完全再結晶組織を有する点であり、このことにより、超微細粒合金は優れた強度と延性を両立して示した。また、Fe-22Mn-0.6C合金は炭素量が高く、高強度の反面加工性に乏しい合金として知られているが、これに対しても繰り返し加工熱処理法という新しいプロセスを考案することにより、上記の超微細粒バルク材を得ることに成功した。超微細粒材を含む種々の平均粒径を有する3種の合金の室温引張試験を行い、強度・延性と粒径の関係を系統的に明らかにすることができた。いずれの合金も、粒径が1μm以下となっても均一伸びがほとんど減少せず、結晶粒超微細化による高強度と大きな延性を両立した優れた力学特性を実現することができた。種々のひずみ量まで引張試験を行った試料の変形下部組織をTEM観察し、変形組織として転位組織、積層欠陥組織、ナノ変形双晶の3種類が確認された。また、これらの変形機構の発現する段階が、結晶粒径を変化させることにより大きく変化することを初めて見出した。このことは、結晶粒超微細化によって低積層欠陥エネルギー合金の変形機構を制御し、ひいては強度と遠征を制御できることを示唆しており、基礎的観点のみならず、構造材料としての将来の実用化に対しても大変重要な知見である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、組成を変化させることによって積層欠陥エネルギーを系統的に変化させたFCC合金を用い、ARBおよび}PTプロセスなどの巨大ひずみ加工や通常加工に伴うナノ組織の形成過程と、その機械的性質に及ぼす積層欠陥エネルギーの影響を系統的に明らかにすることである。機械的性質の解析においては、強度だけでなく延性・靱性に特に注目し、強度と延性を両立させたバルクナノメタルの創製を目指す。これまで、中国・金属材料研究所における研究により、ナノ双晶組織を有する純銅が、高い強度と延性を併せ持つことが報告されている。また、鉄鋼材料の分野では、変形時に変形双晶が現れることによって高い延性を示すFCC鋼(TWIP鋼)が注目を受けている。こうした観点から、特に非常に低い積層欠陥エネルギーを有し、双晶が現れやすい合金系においては、極めて微細なナノ結晶組織や、優れた力学特性の発現が期待される。積層欠陥エネルギーを系統的に変化させてバルクナノメタルの組織形成と力学特性を丹念に調べた研究例はなく、本研究の成果は、バルクナノメタル研究領域において注目を受ける結果をもたらすことが期待される。研究代表者の研究室において、積層欠陥エネルギーの低いFe-Mn系合金では、巨大ひずみ加工を必要とせずに、通常加工とその後の焼鈍によって、平均結晶粒径400nnの完全再結晶ナノ組織が得られるという画期的な結果を最近得た。この成果に基づき、初年度に当たる平成24年度(10月来日のため実施期間半年)あ、やはり積層欠陥エネルギーが低いことで知られるCu-Al固溶体FCC合金を用いて研究を開始した。種々のAl量のCu-Al合金に対して最大圧下率90%までの通常冷間圧延と種々の条件での焼鈍処理を行い、その過程における組織形成を調べた。その結果、Cu-6.8wt%Al合金の場合、通常圧延と焼鈍によって、平均粒径400nmの完全再結晶ナノ組織が得られることを見いだした。またそうして得られたナノ結晶Cu-Al合金が、高い強度と大きな延性を併せ持つことも新たに見いだした。本研究の目的は、組成を変化させることによって積層欠陥エネルギーを系統的に変化させたFCC合金を用い、ARBおよびHPTプロセスなどの巨大ひずみ加工や通常加工に伴うナノ組織の形成過程と、その機械的性質に及ぼす積層欠陥エネルギーの影響を系統的に明らかにすることである。機械的性質の解析においては、強度のほか延性・靱性に特に注目し、強度と延性を両立させたバルクナノメタルの創製を目指す。これまで中国・金属材料研究所での研究によってナノ双晶組織を有する純銅が高い強度と延性を併せ持つことが報告されている。また鉄鋼材料の分野では変形時に変形双晶が現れることによって高い延性を示すFCC鋼(TWIP鋼)が注目されている。こうした観点から特に非常に低い積層欠陥エネルギーを有し、双晶が現れやすい合金系においては、極めて微細なナノ結晶組織や優れた力学特性の発現が期待される。積層欠陥エネルギーを系統的に変化させてバルクナノメタルの組織形成と力学特性を丹念に調べた研究例はなく、本研究の成果はバルクナノメタル研究領城において注目される結果をもたらすことが期待される。平成24年度、積層欠陥エネルギーが低いことで知られるCu-Al固溶体FCC合金を用いて研究を開始した。種々のA1量のCu-A1合金に対して最大圧下率90%までの通常冷間圧延と種々の条件での焼鈍処理を行い、その過程における組織形成を調べた。その結果Cu-6.8wt%Al合金の場合、通常圧延と焼鈍によって平均粒径400nmの完全再結晶ナノ組織が得られることを見いだした。

またそうして得られたナノ結晶Cu-A1合金が、高い強度と大きな延性を併せ持っことも新たに見いだした。こうしたナノ結晶Cu-Al合金の引張変形に伴う組織形成をTEMで詳細に調査し、積層欠陥や変形双晶の出現のタイミングが粒径により異なり、そのことが加工硬化特性と均一延性を支配していることを解明した。またFe-22Mn-0.6CTWIP鋼に対して中程度の冷間圧延と焼鈍を繰り返し施すことにより粒径数百nmの完全再結晶ナノ組織を得ることに成功した。研究は当初の計画通り順調に遂行し、幾つかの当初予期していなかった成果も得られた。3種類の合金において、平均粒径1μm以下の完全再結晶超微細粒組織を得ることができた。それぞれの合金における最小平均粒径は、Cu-6.8Al合金で0.60μm、Fe-30Mn-3Al-3Si合金で0.6μm、Fe-22Mn-0.6C合金で0.5μmであった。特筆すべきはこれらがいずれも完全再結晶組織を有する点であり、このことにより、超微細粒合金は優れた強度と延性を両立して示した。また、Fe-22Mn-0.6C合金は炭素量が高く、高強度の反面加工性に乏しい合金として知られているが、これに対しても繰り返し加工熱処理法という新しいプロセスを考案することにより、上記の超微細粒バルク材を得ることに成功した。超微細粒材を含む種々の平均粒径を有する3種の合金の室温引張試験を行い、強度・延性と粒径の関係を系統的に明らかにすることができた。いずれの合金も、粒径が1μm以下となっても均一伸びがほとんど減少せず、結晶粒超微細化による高強度と大きな延性を両立した優れた力学特性を実現することができた。種々のひずみ量まで引張試験を行った試料の変形下部組織をTEM観察し、変形組織として転位組織、積層欠陥組織、ナノ変形双晶の3種類が確認された。また、これらの変形機構の発現する段階が、結晶粒径を変化させることにより大きく変化することを初めて見出した。このことは、結晶粒超微細化によって低積層欠陥エネルギー合金の変形機構を制御し、ひいては強度と遠征を制御できることを示唆しており、基礎的観点のみならず、構造材料としての将来の実用化に対しても大変重要な知見である。26年度が最終年度であるため、記入しない。来日後半年間の研究期間にもかかわらず、Cu-Al合金に対して系統的な実験研究を行い、学術雑誌論文3編程度に相当する成果を出している。その内容も、通常圧延と焼鈍によって平均粒径400nmの完全再結晶Cu-Al合金を得ることに成功するなど、画期的な内容である。得られた成果から、既に論文1本をまとめ、現時点で投稿直前である。前年度作製に成功したナノ結晶Cu-Al合金の塑性変形に伴う内部組織の形成過程を詳細に明らかにし、機械的性質の発現理由を解明できた。また、高い炭素濃度を有するため通常は強加工が不可能な22Mn-0.6C TWIP鋼に対して新しい加工熱処理プロセスを適用し、完全再結晶ナノ組織を得ることに成功した。初年度に得られた興味深い成果をもとに、何故巨大ひずみ加工を必要とせずに完全再結晶ナノ組織が得られるのか、その機構を基礎的に明らかにする。
イブン・ハルドゥーン『実例の書』に関する総合的研究

本研究では、14世紀北アフリカの歴史家イブン・ハルドゥーンの普遍史書『実例の書』において展開された、「文明」に関する理論と歴史叙述をアラビア語圏における史学史・思想史の潮流との連続性・独創性・後代への影響という観点から再解釈する。『実例の書』の導入部にあたる『歴史序説』は当時のムスリム知識人の文明観や歴史学の方法を体系化した一級史料として注目されてきたが、その視野を『実例の書』全体へと拡大し、特に前近代における政治思想・歴史叙述の展開という視座からより包括的な分析を行う。また、『実例の書』写本の検証作業を通じて既存の校訂本に含まれる多数の脱落を補完し、信頼性のあるテクストを提供する。
高度なヘテロ多環骨格構築のための新方法論の開発

中性の2価反応種であるシリレンとカルボニル化合物から発生する、1,3-双極子であるシラカルボニルイリドの発生と、そのシクロ付加による様々な含ケイ素ヘテロ環化合物の効率的合成法の確立のために、精力的に研究を進めた。1.シラカルボニルイリドの分子間シクロ付加反応トリシランの光分解によって発生するシリレンと、カルボニル化合物からのシラカルボニルイリドの発生、および種々の親双極子とのシクロ付加による含ケイ素ヘテロ環の合成に成功した。シリレンとアルデヒドのみの反応では、シリレン、アルデヒドの1:2付加体が収率良く得られた。また、α,β-不飽和アルデヒドや電子不足アルキンの炭素-炭素多重結合とも反応し、対応するシクロ付加体を得ることができた。特に、シラカルボニルイリドとアルキンの反応により得られる、2重結合を含むシクロ付加体は、シリル基上に脱離基を導入すると、シクロ付加後の脱離により含ケイ素芳香環へと誘導することが可能となる。そこで、脱離基をもつトリシランを用いて反応したところ、シクロ付加体が良好な収率で得られた。2.シラカルボニルイリドの分子内シクロ付加反応上述の分子間シクロ付加反応では、電子求引基をもたない炭素-炭素2重結合では、反応性が低下する問題点があった。そこで、本反応を分子内シクロ付加に展開した。また、この反応により、複数のヘテロ原子を含む複雑な多環性化合物を簡便に合成することが可能となる。中でも、炭素鎖内に酸素原子を導入した、末端に2重結合をもつアルデヒドを出発物質として反応した場合、環状エーテルを含む含ケイ素縮環化合物を容易に合成することができた。これは、ケイ素-炭素結合を酸化的に切断することにより、ジオール体へと容易に誘導できた。得られた化合物は、糖の類縁体であり、さらに誘導すると簡便にポリエーテル環化合物を合成可能であることから有用である。
真空紫外線(50nm以上)による生物効果の総合的研究

東大物性研SOR-RING BL-5に我々のグループが設置した,生物試料用単色真空紫外線照射装置について(1)分光器にイオンポンプを増設し, (2)シャッターを高性能なものに作りなおした. (1)により,光学素子の経時劣化はいちじるしくおさえられ光強度が極めて高いレベルに保持できるようになり,大線量の必要な低分子試料も実験が可能となった. (2)により, 0.25秒から正確な照射が行えるようになり, T1ファージの失活のように極めて感受性の高い試料でも,正確な照射が行えるようになった.この照射装置を用い, 2年間で合計149日の共同利用実験が行えた.以下に結果を要約する.乾燥試料.ジヌクレオチドの55nmまでの分解をTLCで測定し, dApdAの場合は5′側にリン酸の付いていない糖が選択的に分解される事を明らかにした(伊藤,谷口). DNAからの脱塩基(A,T,G,C)をHPLCを用い150, 190nmで定量した(檜板).モノクロナル抗体を用いピリミジンダイマー生成の作用スペクトルを測定した(二階堂).スペクトルは180-220nmと260-280nmに同程度の高さのピークを示し, 180nm程度の真空紫外線でダイマーが生成される事を示した.T1ファージの失活(前沢,鈴木)および枯草菌胞子の失活(宗像)を50nmまで調べた.リゾチニムの失活を60-190nmで調べた(小林).センダイウィルス外殻の吸収スペクトルの測定を行った(恵).水溶液試料.スピントラップ法を用い160nm光による水分海産物を定量し,溶存酸素の効果を調べた(桑原).ジヌクレオチドCpCを150, 180nm光で照射し,分解産物をHPLCで定量した(高倉).光音響スペクトル.試料に吸着した水分子の光離脱による信号を初めて検出できた(稲垣).東大物性研SOR-RING BL-5に我々のグループが設置した,生物試料用単色真空紫外線照射装置について(1)分光器にイオンポンプを増設し, (2)シャッターを高性能なものに作りなおした. (1)により,光学素子の経時劣化はいちじるしくおさえられ光強度が極めて高いレベルに保持できるようになり,大線量の必要な低分子試料も実験が可能となった. (2)により, 0.25秒から正確な照射が行えるようになり, T1ファージの失活のように極めて感受性の高い試料でも,正確な照射が行えるようになった.この照射装置を用い, 2年間で合計149日の共同利用実験が行えた.以下に結果を要約する.乾燥試料.ジヌクレオチドの55nmまでの分解をTLCで測定し, dApdAの場合は5′側にリン酸の付いていない糖が選択的に分解される事を明らかにした(伊藤,谷口). DNAからの脱塩基(A,T,G,C)をHPLCを用い150, 190nmで定量した(檜板).モノクロナル抗体を用いピリミジンダイマー生成の作用スペクトルを測定した(二階堂).スペクトルは180-220nmと260-280nmに同程度の高さのピークを示し, 180nm程度の真空紫外線でダイマーが生成される事を示した.T1ファージの失活(前沢,鈴木)および枯草菌胞子の失活(宗像)を50nmまで調べた.リゾチニムの失活を60-190nmで調べた(小林).センダイウィルス外殻の吸収スペクトルの測定を行った(恵).水溶液試料.スピントラップ法を用い160nm光による水分海産物を定量し,溶存酸素の効果を調べた(桑原).ジヌクレオチドCpCを150, 180nm光で照射し,分解産物をHPLCで定量した(高倉).光音響スペクトル.試料に吸着した水分子の光離脱による信号を初めて検出できた(稲垣).東京大学物性研究所SOR-RINGを用いる1986年度共同利用実験がほぼ予定通り行えた。行った主要な実験を以下に要約する。(1)直結型照射装置。本年度から本格的に利用を開始したが、試料交換後の真空の立上げに時間がかかるため、1日に3回程度の試料交換しか行えなかった。また、100nm以下では、DNAと【T_1】ファージの感受性がいちじるしく高くなり、照射時間をのばすための減光機構を、必要に応じて挿入できるようにする必要が判明した。(2)乾燥試料。ジヌクレオチド。DNA主鎖切断のモデルとしてdApdAの光分解を55-170nmで測定した。(伊藤、谷口)。分解産物はアデニンと5 ́-dAMPであった。DNA。主鎖切断を60-254nmで測定した(檜枝)。150nm以下の作用スペクトルはDNAの吸収スペクトルと類似していた。モノクローナル抵体を用いて、ピリミジンダイアー生成の作用スペクトルをとる試みを200-240nmで行った(二階堂)。1987年度の主要実験とする目途がついた。ファージ。【T_1】(前沢・鈴木)、とセンダイウィルス(恵)の照射実験を行った。枯草菌胞子の致死作用スペクトルを60nmまで拡大した(宗像)。

DNA主鎖切断と反対に、135nmから100nmにかけて断面積は1/10に低下した。酵素。リゾチームの失活を60、80nmで測定した。(小林)。(3)水溶液。163nmの真空紫外線によって、ヌクレオチドに生成するラジカルを、スピントトラップ法で測定した(桑原)。OHラジカルに起因するラジカルが同定できた。DNAの主鎖切断におよぼす、緩衡液濃の効果を調べた。(4)光音響スペクトルを、いくつかの生体関連物質について測定した(稲垣)。
加齢・老化による歯根膜微小循環系の咬合力・矯正力に対する応答性の変化

1.歯槽骨の骨細胞間ネットワークの成長と加齢による変化咬合力、矯正力などの刺激により惹起される微小血管を含む歯根膜の細胞の反応により、歯槽骨に吸収、添加が生じるが、その歯槽骨の側における成長・加齢変化を明らかにした。すなわち、ラット下顎歯槽骨を試料として、生後1、2、3、6、12か月における成長と加齢による歯槽骨の変化を、組織学的に観察するとともに、樹脂鋳型法(SEM)を用いて、刺激の情報伝達に関与する骨細胞間のネットワークにおける加齢変化を明らかにした。2.ラット歯根膜の微小血管径の維持に対する咬合力の影響ラット歯根膜を用いて、器械的刺激である咬合力の有無の条件を変化させ、微小血管の収縮に関与するエンドセリンの出現様相を免疫組織学的に観察し、咬合力が作用している条件下で多くのエンドセリンが観察されることから、器械的刺激に対する微小血管の形態変化にエンドセリンの関与があることを明らかにした。3.BALB/C-bm/bmマウスの不正咬合実験モデルの確立マイクロエックス線CT写真を用いて先天的に前歯部に交叉咬合を有するBALB/C-bm/bmマウスの解剖学的な形態を評価し、同腹のマウスにおいても前歯部の交叉咬合の有無によって骨格形態の差異が生じている事を明かにし、成長、加齢変化を検討する上で不正咬合の実験モデルとして有用である事を示した。4.臨床検査系の確立咀嚼時咬合力の様相の加齢変化により、歯根膜の微小血管に対する器械的刺激が影響を受ける事から、その変化を客観的に捉えるため、咀嚼筋である咬筋の易疲労性を評価する検査系を確立した。すなわち、近赤外分光血流計を用いて、咬筋の酸素飽和度を計測する方法を開発し、その有効性を確認するとともに、適切な指標の選択と、正常値を明らかにした。1.機械的圧刺激に対する微小血管の長期的変化の加齢および老化による変化ラット背部皮下の微小血管を用いたdorsal skin chamber法を用いた種々の圧刺激、特に微小血管の血流を停止させない同条件における安定した長期の圧刺激負荷方法に関して装置の開発を行なっているところである。同時に数週間という長期間にわたり同一部位の微小血管を顕微鏡下で観察する手法の開発も進行中である。2.先天的に不正咬合を有する動物における歯周組織性状の加齢変化先天的に顎偏位を有する動物と、正常咬合として成長する動物が同腹から出生するBALB/c-bm/bm系マウスにおいて、その両者の顎骨を含めた歯周組織の性状を、島津製作所の協力を得てマイクロCTによる3次元観察を行いマクロレベルで検討した。その結果、不正咬合を有する動物において明かな下顎骨の左右差を認めたところである。また、マウスの顎運動を記録する手法を開発し、同腹の正常咬合マウスと不正咬合マウスにおいて明かに下顎運動軌跡の相違を認めた。現在はその計測精度について検討中である。3.臨床検査法の確立近赤外光による無侵襲酸素モニタによる筋内酸素濃度の計測条件等を検討し、ヒトを用いて咬筋活動時の筋内酸素濃度測定法の確立を行なった。そしてまずコントロールとして、若年者における噛み締め強度の違いによる筋内酸素濃度の動態変化を観察したところである。その結果、かみ締め強度の増加に伴い酸素化率の低下する時点の変化が観察され、これを指標とする妥当性に関して検討を進めているところである。

1.歯槽骨の骨細胞間ネットワークの成長と加齢による変化咬合力、矯正力などの刺激により惹起される微小血管を含む歯根膜の細胞の反応により、歯槽骨に吸収、添加が生じるが、その歯槽骨の側における成長・加齢変化を明らかにした。すなわち、ラット下顎歯槽骨を試料として、生後1、2、3、6、12か月における成長と加齢による歯槽骨の変化を、組織学的に観察するとともに、樹脂鋳型法(SEM)を用いて、刺激の情報伝達に関与する骨細胞間のネットワークにおける加齢変化を明らかにした。2.ラット歯根膜の微小血管径の維持に対する咬合力の影響ラット歯根膜を用いて、器械的刺激である咬合力の有無の条件を変化させ、微小血管の収縮に関与するエンドセリンの出現様相を免疫組織学的に観察し、咬合力が作用している条件下で多くのエンドセリンが観察されることから、器械的刺激に対する微小血管の形態変化にエンドセリンの関与があることを明らかにした。マイクロエックス線CT写真を用いて先天的に前歯部に交叉咬合を有するBALB/C-bm/bmマウスの解剖学的な形態を評価し、同腹のマウスにおいても前歯部の交叉咬合の有無によって骨格形態の差異が生じている事を明かにし、成長、加齢変化を検討する上で不正咬合の実験モデルとして有用である事を示した。4.臨床検査系の確立咀嚼時咬合力の様相の加齢変化により、歯根膜の微小血管に対する器械的刺激が影響を受ける事から、その変化を客観的に捉えるため、咀嚼筋である咬筋の易疲労性を評価する検査系を確立した。すなわち、近赤外分光血流計を用いて、咬筋の酸素飽和度を計測する方法を開発し、その有効性を確認するとともに、適切な指標の選択と、正常値を明らかにした。
平方和最適化を基軸とした制御系設計論の開拓と関連他分野への応用

本研究では、平方和最適化という新しい最適化手法を活用した制御系設計法の開拓を目的とし、従来の線形制御系設計の方法では扱うのが難しかったあるいはできなかった種々の制御系設計問題が平方和最適化問題として(直接的あるいは近似的に)表現できることを示すことにより、平方和最適化を用いた新たな制御系設計法の開発を行った。また、数値シミュレーションにより開発した制御系設計法の有効性を確認した。本研究の目的は、平方和(Sum of Squares:SOS)最適化を基軸とした新たな制御系設計論を開拓することおよびその関連他分野への応用の可能性を探ることである。より具体的には、現在多く用いられている半正定値最適化(SDP最適化)では解けないあるいは扱えない制御問題に対して、多項式計画問題に帰着すればSOS最適化により数値的に解ける、という理論的ブレークスルーとなりうるSOS最適化を用いた制御系解析・設計法を開拓すると同時に、誰でも使えるようなSOS最適化を実行するソフトウェアを開発することを目指す。この目的の下、本年度は以下のような成果を得た。1.状態依存リッカチ不等式問題:非線形システムの一つの特別な場合である状態と入力の乗算を含む双線形システムに対してロバスト制御問題を考えた場合、状態を含むリッカチ型不等式が導出される。状態が含まれるリッカチ型不等式の場合、通常のSDP最適化手法では解くことができないが、状態に関する平方和を考えることによりSOS最適化手法を用いて数値的な実行可能解を求めることができることを示した。また、その状態を推定するためのオブザーバーもSOS最適化手法を用いることにより構成できることを示した。2.グレイボックスシステムの同定問題:多項式未知パラメータを含む構造既知の連続時間システムに対するパラメータ推定問題にSOS最適化手法が適用できることを示し、数値実験によりその有効性を示すことができた。実験データから離散時間計を経ることなく直接連続時間システムのパラメータ推定できることと実験データ数が少なくてよいことがこの手法の特徴である。また、システムの構造によっては必ずしもうまく推定できないこともわかった。3.SOS最適化のためのソフトウェアの開発:SOS最適化問題をSPD最適化問題に帰着するための基本的な数式処理ソフトウェアを作成した。本研究の目的は,平方和(Sum of Squares: SOS)最適化を基軸とした新たな制御系設計論を開拓することおよびその関連他分野への応用の可能性を探ることである.より具体的には,現在多く用いられている半正定値最適化(SDP最適化)では解けないあるいは扱えない制御問題に対して,多項式計画問題に帰着すればSOS最適化により数値的に解ける,という理論的ブレークスルーとなりうるSOS最適化を用いた制御系解析・設計法を開拓すると同時に,誰でも使えるようなSOS最適化を実行するソフトウェアを開発することを目指す.この目的の下,本年度は以下のような成果を得た.1.入力飽和システムの制御問題:入力に飽和を含むシステムに対して,多項式セクター条件を導入し,システムの安定性および応答性を改善する問題をSOS最適化問題に帰着し,数値実験によりその有効性を示した.また,擬似微分を一般化した擬似微分フィルターというものを導入することにより,入力率飽和のあるシステムに対して,アンチワインドアップ制御器を用いない制御系設計法を開発した.2.グレイボックスシステムの同定問題:多項式未知パラメータを含むグレイボックスモデルに有色雑音が加わった場合に対し,ブラックボックスモデルで使われる補助変数法の考え方を導入し,SOS最適化問題に帰着してパラメータ推定を行う方法を開発した.3.ソフトウェアの開発:SOS最適化を公開するためのソフトウェアの開発を行った.4.他分野への応用:畳み込み符号を双線形の離散動的システムとして捉え,その復号化問題をSOS最適化問題へ帰着する方法の検討を行った.本研究における本年度の研究目的は,平方和(Sum of Squares:SOS)最適化を用いた新たな制御系設計法の開発,平方和最適化の数値解法において精度の高い解を得るための高精度化の検討,制御工学分野だけでなくそれ以外の分野への応用の可能性を探ることである.このような目的の下,本年度はつぎのような成果を得た.1.制御系設計法の開発:非線形システムにおけるロバスト制御問題において,リヤプノフ関数から導かれる二次形式不等式の変数変換と正定行列への帰着に伴う保守性を低減するため,保守性を残さないための新たな制約条件を加えた平方和最適化問題に帰着させるという設計法を開発した.また,有色雑音のある場合の連続時間システムのグレイボックス同定問題に対して,近似次数と真値への収束性への関係を数値的に調べると同時に,これまでの方法を拡張して平方和最適化に帰着するための新たな方法を与えた.2.高精度化の検討:平方和最適化問題の数値解を得るために帰着する半正定値計画問題についての解の性質を調べた.

また,数値誤差が蓄積しやすく数値解の精度が低くなることが多い平方和最適化において,その数値解を求めるためのソフトウェアの実装に際し,多倍長精度の数値計算ソフトウェアを組み込むことが可能であり,それにより精度を上げることができることがわかった.3.他分野への応用:観測データを基にした幾何学的当てはめ問題が求めたい当てはめ変数に対する平方和最適化問題として定式化できることなどを示した.そして,その結果を用いることにより,画像処理などの他分野における各種の問題に対して平方和最適化が適用可能であることがわかった.
磁気嵐に伴う赤道域内部磁気圏の電磁場,高エネルギー粒子分布関数の変動

substorm時のCRRES衛星による電場観測から,内部磁気圏電場はsubstormによっても変動することが見出された。その強度増大はsubstorm onsetと同時であることを地上磁場との対応から確かめた。この結果は,磁気圏近尾部から内部磁気圏への電場の瞬時伝搬機構の存在を示唆し,電離圏を経由し内部磁気圏まで伝搬している経路が存在する可能性がある。電場の瞬時応答はイオン圧力の増大とも対応していた。この圧力増大はdipolarizationより前に観測されており,磁気圏尾部からの注入以前に対流電場強度増大による粒子加速・輸送が起きていることを示している。IMF southwardおよびnorthward turningに伴う対流電場の応答時間を調べた。極冠域,内部磁気圏電子プラズマシート地球側では電場はIMFの変動に伴いすぐに応答する一方,プラズマシート,夜側オーロラ帯電離圏では電場の応答は遅く,IMFの変動に伴う瞬時応答は見られなかった。Cluster衛星でPoynting fluxを計測したところ,磁気急始に伴い電離圏から磁気圏へと磁力線に沿って伝搬するPoynting fluxが計測された。その強度は電離層導波管の方程式の理論的予測と一致した。この結果は,地上-電離圏導波管を高速に電磁エネルギーが磁気圏にまで輸送され,磁気圏対流を変動されるエネルギー源となっていることを表している。磁気嵐時に内部磁気圏に発生する強いDC電場の分布を調べるため,内部磁気圏を高い時間分解能でくまなく探査しているAkebono衛星搭載の電場データを解析した。その結果,朝側,夕方側では静止軌道以内で5mV/m以上の電場強度増大が見られた。一方,静止軌道以遠では電場強度は1mV/m以下であった。また真夜中では最大電場強度は15mV/mにも達したが,変動成分が大きく1軌道あたりの平均強度は1mV/m以下であった。以上の結果は,磁気嵐時の磁気圏対流は磁気圏全体で発達するというよりは,内部磁気圏の夕方側(朝側)という限られた領域で発達することを意味している。この結果から,磁気嵐は磁気圏尾部の対流電場の増大によりプラズマシート起源の高エネルギー粒子が内部磁気圏に注入されることによって発生するという従来の考え方と異なり,内部磁気圏でのプラズマ加速,輸送が重要であることを指摘した。この結果はNishimura et al.[2006]としてGeophysical Research Letters誌に掲載されている。この電場が高エネルギー粒子の運動に与える影響を定量的に評価するため,相対論的効果を考慮した案内中心方程式を解くことにより,環電流粒子と放射線帯粒子の軌道計算を行った。この手法は従来から採用されているものではあるが,背景揚の量として観測から得られた電場を用いた点が特徴である。この結果,プラズマシート粒子は断熱効果のみで70keV以上加速されて環電流粒子の中心を担うエネルギーに達し,内部磁気圏でのDC電場が磁気嵐の発達に重要な役割を果たすことを示した。また放射線帯粒子は磁気嵐回復相において3時間で100keV加熱され,放射線帯の形成にも寄与する可能性があることが示された。この結果はNishimura et al.[2007]としてJournal of Geophysical Research誌に掲載されている。磁気赤道域で観測を行ったCRRES衛星の電場データを用い,substom時の対流電場の応答と空間構造を解析した。その結果,夕方側から真夜中前にかけでの内部磁気圏領域で,地上磁場から同定されたsubstorm onsetと30秒以内の精度で同時に対流電場の増大が見られた。この電場増大は環電流イオンの圧力増大,プラズマ圏プラズマ密度の減少と対応していた。これらのことは,内部磁気圏対流電場は磁気嵐のみでなくsubstormによっても支配され,onsetと同時に対流電場の増大をもたらすことを表す。電場の高速応答は,磁気圏近尾部から内部磁気圏への電場の瞬時伝搬機構の存在を示唆し,地上磁場の解析から電離圏を経由し伝搬している可能性を示した。この対流電場は環電流粒子を加熱し,region2電流系を発達させる。region2の発達は中低緯度夜側地上磁場データで同定され,オーロラ帯の西向きジェット電流と逆向きの電流系がonsetから5分程度遅れて発達を開始した。substorm回復相時の電場観測から,対流電場の増大領域はプラズマシート地球側境界と環電流の地球側境界の狭い電荷分離領域で発達していることが分かった。プラズマ圏界面はプラズマシート地球側境界の位置と一致しており,プラズマ圏界面がプラズマ圏とプラズマシートの境界層として観測された。また,電場観測から同定されたよどみ点の位置はプラズマ圏界面の位置と異なり,03R_E程度内側に存在していた。この領域では強い電場がプラズマ圏内まで侵入しており,プラズマ圏プラズマが太陽側ヘドリフトし,plume構造の形成に寄与していることを示唆する。プラズマ圏界面とプラズマシートの地球側境界は等しいExBドリフト速度で運動し,プラズマ圏界面が冷たいプラズマ圏プラズマと熱いプラズマシートプラズマの境界となっていることを表している。

電場の瞬時応答はイオン圧力の増大とも対応していた。この圧力増大はdipolarizationより前に観測されており,磁気圏尾部からの注入以前に対流電場強度増大による粒子加速・輸送が起きていることを示している。IMF southwardおよびnorthward turningに伴う対流電場の応答時間を調べた。極冠域,内部磁気圏電子プラズマシート地球側では電場はIMFの変動に伴いすぐに応答する一方,プラズマシート,夜側オーロラ帯電離圏では電場の応答は遅く,IMFの変動に伴う瞬時応答は見られなかった。Cluster衛星でPoynting fluxを計測したところ,磁気急始に伴い電離圏から磁気圏へと磁力線に沿って伝搬するPoynting fluxが計測された。その強度は電離層導波管の方程式の理論的予測と一致した。この結果は,地上-電離圏導波管を高速に電磁エネルギーが磁気圏にまで輸送され,磁気圏対流を変動されるエネルギー源となっていることを表している。
酸化チタンを含むガラス材料の生体活性

1.研究目的人工材料が骨と結合する性質(生体活性)を示すための必須条件は、生体内でその表面に新たに骨類似のアパタイト層を作ることである。本研究は、人工材料の生体活性発現に酸化チタンが及ぼす影響を基礎的に明らかにするため、組成を連続的に変化できるガラスを用いて、生体活性を示す基礎組成のガラスに対して酸化チタンを添加した際の、ガラスのアパタイト形成能の組成依存性を調べることを目的とする。2.研究成果ガラスの基礎組成としては、従来生体活性を示すことが報告されている中で最も単純な組成のCaO-SiO_2系及びNa_2O-SiO_2系を選んだ。これにTiO_2を加えたCaO-SiO_2-TiO_2及びNa_2O-SiO_2-TiO_2の3成分系について、種々の組成のガラスを調製し、生体内におけるアパタイト形成能をヒトの体液とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液を用いたin vitro実験で評価した。その結果、CaO-SiO_22成分系ガラスのアパタイト形成能はTiO_2の添加により著しく抑制されることが明らかとなった。一方、Na_2O-SiO_2-TiO_2系においても、TiO_2を含むガラスは30日経過後もアパタイトを形成しなかった。これらのことから生体活性ガラスへのTiO_2の添加は、ガラスの生体活性を抑制することが明らかとなった。さらにCaO-SiO_2-TiO_2系について、いくつかのガラスの擬似体液中における材料表面の変化と擬似体液のイオン濃度変化を時間を追って詳しく調べた結果、CaOとSiO_2を主成分とした生体活性なガラスへのTiO_2の添加がガラスのアパタイト形成を抑制するのは、ガラスからのCa(II)およびSi(IV)イオンの溶出を抑制し、周囲の体液のアパタイトに対する過飽和度の上昇を抑えると共に、ガラス表面に形成される水和シリカのアパタイト核形成を誘起する能力を低下させるためであることが分かった。