hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロソルダリング継手の経時劣化特性の改善

(1)各種はんだ合金の機械的特性と室温時効に伴う経時変化Sn系、Sn-Pb共晶系、Sn-Pb-Bi系、Pb系等の各種はんだ合金の機械的特性に及ぼす凝固時の冷却速度ならびに室温時効の影響を検討した。冷却速度を速くすると硬化する合金として、Sn-Ag、Sn-Sb、Pb-Ag-Sn、等があり、軟化するものはSn-Pbはんだであった。Biを含有したはんだ合金(Sn-Pb-Bi)では、機械的性質の冷却速度依存性は小さかった。室温時効に伴いSn-Pbはんだでは強度が上昇したが、他のはんだ合金ではおおむね低下する傾向を示した。これは金属間化合物の折出により説明できることが、X線回折および電気抵抗率測定等により明らかとなった。(2)各種はんだ合金の耐熱疲労特性Sn-Pb-Bi系はんだ付継手の熱疲労試験の結果、7.515%Bi含有はんだはSn-Pbはんだ(0%Bi)に比べて耐熱疲労特性が優れていることが明らかとなった。また応力緩和特性を検討した結果、一般に熱疲労特性に優れているとされるはんだ合金では応力緩和率が少いことが知られ応力緩和試験は熱疲労特性を知る簡便法として有望であると考えられた。(3)はんだ/銅合金界面に成長する金属間化合物の成長抑制各種二元銅合金とSn-Pbはんだ接合部界面に形成される金属間化合物の成長速度が明らかとなり、経時劣化を抑制するためには、銅合金リ-ドフレ-ム材に添加しても良い元素として、Ag、Mg、Mn、Zn、Sn等であることが明らかとなった。一方、経時劣化を促進する元素は、Fe、P、Ni、Si、Ti、Pt、Al、Pd、Co等であった。1.Biを025%含有するSnーPb合金の機械的特性を明らかにした。はんだの機械的特性を代表させるために、鋳造試験片を作成し評価した。Biを含まないSnーPbはんだは鋳造時の冷却速度依存性が大きかった。Bi量が10%以上では、機械的性質の冷却速度依存性は小さかった。2.Biを715%程度含むはんだは、Bi無含有のはんだに比べて機械的強度が高く、伸びも大きくなる傾向があった。3.上記はんだの低温高温の機械的性質の温度依存性が明らかとなった。4.プリント基板に円形リードをさしこんだ形状の試験片により、熱疲労試験を行った。1K/Sの冷却速度のはんだ付継手では、25Biはんだの熱疲労特性が最も劣った。Biを7.515%含むはんだは、OBiはんだに比べてやや熱疲労特性が良好といえた。冷却速度が速くなると熱疲労特性は改善される様子であった。5.熱疲労による割れは、最大相当応力部に沿って生じていた。(1)銅に1at%の各種元素を単独に含む合金を作成し、はんだ付後、110150°Cで加熱して、CuーSn系金属間化合物層を成長させた。(2)形成した化合物はいずれの銅合金においても銅母材側から、ε相(Cu_3Sn)とη相(Cu_6Sn_5)であった。(3)化合物相ε相とη相の各厚さ、厚さの比などが母材に添加した元素の種類によって大きく異なることがわかった。次年度は銅合金に添加した元素が化合物層厚さを変える機構、複合添加の効果、化合物成長速度を変化させる理論の確立等をめざして研究を進める予定である。

Sn系、SnーPb共晶系、Pb系等の数種のはんだ合金を冷却速度を変えて作成し、室温における機械的特性を検討した。はんだ合金への添加元素として、Snと金属間化合物を形成するAgおよびSbを選定し、化合物による分散強化を考えた。冷却速度を大きくすることによって、金属間化合物が微細分散することを考慮してAgおよびSbの添加量をやや多くした。また、はんだ合金を室温に放置すると、組織と機械的性質が変化するので室温時効の効果も検討した。以上の実験結果から、冷却速度を速くすると強度上昇するはんだと強度低下するはんだとが区別できた。さらに冷却速度が速いと、室温時効に伴う強度変化が大きくなることが明らかとなった。すなわち、冷却速度のマイクロソルダリング工法別に、機械的特性の優れたはんだ合金を使用することが継手の信頼性、経時劣化特性の改善のために有効であることがわかった。SnーPb系共晶はんだと各種銅合金をはんだ付して110150°CにおけるCuーSu系金属間化合物の成長速度を比較検討した。銅へ添加して化合物の成長を速めたり、はんだ付部界面でのはくり特性を劣化させる元素としては、Fe、P、Ni、Si、Ti、Pt、Al、Pd、Co等であることがわかった。一方、銅合金の強度を上昇させ、継手の経時劣化特性を劣化させない元素としては、Ag、Mg、Mu、Zn等であった。添加元素の種類によって化合物成長速度が異るのは銅合金中に元素が固溶したことによりSnおよびCuの拡散速度が異ったためと考えられた。以上の結果から、機械的特性劣化の少いはんだ合金を各種マイクロソルダリング工法の冷却速度に応じて選定できることが明らかとなった。さらに、はんだ/銅合金界面での金属間化合物成長に伴う継手の経時劣化の少い銅合金設計が可能となった。
非営利組織の人材育成と力量形成に関する国際比較研究-社会関係資本創出・活用の視点

本研究の目的は、信頼や規範、ネットワークなどの社会関係資本(ソーシャル・キャピタル)の視点から、非営利組織(NPO)の人材育成上の促進要因・阻害要因を抽出し、非営利組織の人材育成および力量形成における社会関係資本の創出と活用との関係について解明することである。社会関係資本の構築法および活用法を探り、非営利組織の人材育成と力量形成のあり方について新たな理論的・実践的枠組みを提示することを目指している。初年度である本年度は、米国のNPOにおける人材マネジメントの現状と課題、取り組み状況について訪問調査、文献調査や資料収集等を行った。米国調査に際しては、まず、2008年11月に米国NPO学会に参加して、ボランティア・マネジメントやリーダーシップ、NPO教育研修といった、NPOの人材マネジメントに関連する分科会や全体会に参加し、報告者や出展者に対しインフォーマルなインタビュー調査を実施した。また、ワシントンDCやその周辺におけるNPOの中間支援組織や非営利シンクタンク、高等教育機関関連団体等にインタビュー調査を実施した。調査対象先は、アーバン・インスティテユート、アソシエーション経営者協会、ユナイテッド・ウェイ・オブ・アメリカ、ボード・ソース、国際戦略問題研究所等である。訪問調査により、次世代人材育成の課題や取り組み、後継者問題、継承計画、高齢者の巻き込み、研修プログラムやソーシャル・キャピタルの重要性が明らかになった。また、国内では、東北地方において設立して数年がたち活動が安定してきたNPO約10団体に対しインタビュー調査を行い、人材マネジメントに関する現状と課題等の実態を明らかにした。これは、東北大学大学院経済学研究科地域イノベーション研究センターやNPO法人せんだい・みやぎNPOセンター等と連携しながら実施した。この調査により、都市部と農村部におけるNPOの人材マネジメントやソーシャル・キャピタルの相違や、東北地方のNPOにおける人材をめぐる現状と課題が明らかになった。これら国内外における調査研究により、今後の調査研究の方向性に大きな示唆を得た。二年目の本年度は、カナダのNPOおよび大学における人材マネジメントおよび人材育成の現状と課題、取り組み状況について訪問調査、文献調査や資料収集等を行った。カナダ調査に際しては、オタワおよびトロントにおけるNPOの中間支援組織や非営利シンクタンク、高等教育機関等にインタビュー調査を実施した。調査対象先は、ボランタリー・非営利セクター人材協議会をはじめ、ボランティア・カナダ、エンデバー・ボランティア、イマジン・カナダ、カールトン大学ボランタリー・セクター研究開発センター等である。インタビュー調査により、カナダのNPOにおける次世代人材育成の課題や取り組み、人材の流動性、若者や高齢者の巻き込み、研修プログラムやソーシャル・キャピタルの重要性、政府のNPO人材に対する積極的な支援等が明らかになった。また、2009年11月に米国NPO学会に参加して、初年度に行った米国調査と国内調査の比較分析に関して、ポスター発表を行い、研究成果を幅広く発信した。と同時に、ボランティア・マネジメントやリーダーシップ、NPO教育研修といった、NPOの人材マネジメントに関連する分科会に参加し、最新の関連研究報告に関する資料収集を行った。国内では、NPOと連携して、宮城県のNPO法人の事業報告書調査を実施し、NPOの力量形成と信頼性向上に向けた提言を行ったり、大学とNPOとの連携によるNPO活動体験プログラム等を実施したり、東北や甲信越におけるNPOに対して人材に関するインタビュー調査を実施した。これら国内外における調査研究により、今後の本調査研究の方向性に大きな示唆を得た。これらの調査研究の結果を、主に2010年3月の日本NPO学会で報告したり、NPO向けの調査結果報告会を開催したり、招待講演等を通して幅広く発信した。最終年度の本年度は、これまで行ってきたカナダ、米国、日本の三カ国におけるNPOおよび大学におけるNPOの人材マネジメントおよび力量形成め現状と課題、取り組み状況について比較分析を行った。主な研究成果は、認知的・構造的、公式・非公式など、多様な形態の社会関係資本が、その配分や経路によって、NPOの人材マネジメントおよび力量形成を様々な形で促進または阻害するということを明らかにしたことである。これらに基づき、NPOが自らの社会関係資本の評価を実施するなど、実践的な活用が期待されるとともに、信頼、規範、ネットワークという、個人、組織、地域の各レベルにおいて、豊かな社会関係資本を基盤とするNPOの今後の人材マネジメントおよび力量形成のあり方に新たな視点を提示した学術的・実践的意義がある。2010年4月には米国行政学会、5月に日本高等教育学会、7月に国際サードセクター研究学会に参加し、これまでに行った研究成果を幅広く発信した。また、NPOや行政と連携して、NPOインターンシッププログラムに参加した。三年間にわたる本研究に関する成果については、ホームページを作成し、幅広く発信した。今後も、論文投稿やシンポジウムの開催、NPO教育研修などを通して、成果の発信を継続して行っていく。
代数的組合せ論の総合的研究

この科研費の1つの目的は,講演者旅費の援助などを通して,日本の代数的組合せ論の発展に広く寄与することであった.平成16-19年度は,第21,22,23,24回代数的組合せ論シンポジウム(信州大,愛媛大,東北大,近畿大),京大数理研における毎年の研究集会,九大において開催された2回のCOE Workshops on Sphere Packings,代数的組合せ論ミニ集会(九大3回、神戸学院大1回)などを支援した,また,Japan-Korea Workshop on Algebra and Combinatoricsの4回にわたる開催などを通じて国際交流の面でも成果を挙げた.日本の代数的組合せ論は順調な進展を持続している,成果は距離正則グラフとアソシエーションスキーム,コード,デザイン,格子,モジュラー形式など多岐にわたる.研究代表者の最近の研究の中心は,ユークリッド空間上のデザインについて(坂内悦子との共同研究)であった.ウエイト定数のtight 4-Euclidean designsの分類,Gaussian tight 4-designsの分類,2つの同心球上のoptimal tight 4-designsの分類を完成させ,またSuprijantoとも共同で,ある種のユークリッドtightデザインをdeformすることにより多くの新しいユークリッドtightデザインが存在することも示した.最近では,2つの球面上のtight Euclidean 7-designの分類を完成させ,球面上のantipodalなt≧2s-3である有限集合はQ-多項式アソシエーションスキームの構造を持つことの証明も完成させた。特にt=5,s=4の新しい例がmaximal real MUBから得られることも示した.更に,tight Euclideanデザインにどのようにcoherent configurationが付随するかの研究も開始した.また,universal optimalな球面上のコードに関連する2つのアソシエーションスキームの一意性を示し(坂内-坂内-坂内),Abdukhalikov,須田庄と共同でその一つの場合の高次元の類似がmaximal real MUBから得られることも示した.この科研費の1つの目的は,講演者旅費の援助などを通して,日本の代数的組合せ論の発展に広く寄与することであった.平成16-19年度は,第21,22,23,24回代数的組合せ論シンポジウム(信州大,愛媛大,東北大,近畿大),京大数理研における毎年の研究集会,九大において開催された2回のCOE Workshops on Sphere Packings,代数的組合せ論ミニ集会(九大3回、神戸学院大1回)などを支援した,また,Japan-Korea Workshop on Algebra and Combinatoricsの4回にわたる開催などを通じて国際交流の面でも成果を挙げた.日本の代数的組合せ論は順調な進展を持続している,成果は距離正則グラフとアソシエーションスキーム,コード,デザイン,格子,モジュラー形式など多岐にわたる.研究代表者の最近の研究の中心は,ユークリッド空間上のデザインについて(坂内悦子との共同研究)であった.ウエイト定数のtight 4-Euclidean designsの分類,Gaussian tight 4-designsの分類,2つの同心球上のoptimal tight 4-designsの分類を完成させ,またSuprijantoとも共同で,ある種のユークリッドtightデザインをdeformすることにより多くの新しいユークリッドtightデザインが存在することも示した.最近では,2つの球面上のtight Euclidean 7-designの分類を完成させ,球面上のantipodalなt≧2s-3である有限集合はQ-多項式アソシエーションスキームの構造を持つことの証明も完成させた。特にt=5,s=4の新しい例がmaximal real MUBから得られることも示した.更に,tight Euclideanデザインにどのようにcoherent configurationが付随するかの研究も開始した.また,universal optimalな球面上のコードに関連する2つのアソシエーションスキームの一意性を示し(坂内-坂内-坂内),Abdukhalikov,須田庄と共同でその一つの場合の高次元の類似がmaximal real MUBから得られることも示した.この科研費のひとつの日的は研究集会の講演者旅費の援助などを通じて、日本の代数的組合せ論全体の発展に広く寄与することであった。本年度は7月の第21回代数的組合せ論シンポジウム(信州大学、責任者花木章秀)、11月の福岡におけるCOE Workshop on Sphere Packings(責任者坂内)、12月の京大数理研研究集会代数的組合せ論(責任者、田辺顕一朗)などを主に支援した。また、韓国の釜山での国際研究会議、Com2Mac Conference on association schemes, codes and designsへの分担者の参加旅費などの支援を行った。日本の代数的組合せ論は順調な進展を持続している。例えばアソシエーションスキームに関しては花木-宇野による素数次数のものが可換になり指標が円分体の元を用いて表されるなどのbreakthroughが得られ、距離正則グラフ、コード、デザイン、格子、モジュラー形式、などに関しての先進的な研究が進展中である。研究代表者個人の研究の今年度の主体は、(i)ユークリッド空間上のデザインの研究(坂内悦子との共同研究)、特にtightデザインの分類問題に進展を見た。また、新しい例の存在も示した。(ii)Oleg Musinの画期的な結果:4次元kissing numberの決定、の検証にも田上真とともに取り組み、その完成の手助けにも参加した。(iii)

ユークリッド格子特にextremal latticesに付随する球面デザインがどのtに対してt-デザインになるかの研究を進め、その応用として、extremal modular formsのFourier係数のmodulo pについての性質について新しい知見を得た(小池正夫、篠原雅史、田上真との共同研究)。この科研費のひとつの目的は研究集会の講演者旅費の援助などを通じて、日本の代数的組合せ論全体の発展に広く寄与することであった。本年度は5-6月の福岡におけるSecond COE Workshop on Sphere Packings(責任者坂内)、6月の第22回代数的組合せ論シンポジウム(愛媛大学)、10月の京大数理研研究集会代数的組合せ論とその周辺(責任者小関道夫),3月の九大でのミニ集会(責任者坂内悦子)などを主に支援した。日本の代数的組合せ論は順調な進展を持続している。アソシエーションスキーム、距離正則グラフ、コード、デザイン、格子、モジュラー形式、Sphere Packingsなどに関しての先進的な研究が進展中である。研究代表者個人の研究の今年度の主体は、(i)ユークリッド空間上のデザインの研究(坂内悦子との共同研究)、特にtightデザインの分類問題に進展を見た。また、新しい例の存在も示した。(ii)H.Cohnのuniversaloptimalな球面上のコードに関連する2つのアソシエーションスキームの一意性に関する研究、(iii)ユークリッド格子特にextremal latticesに付随する球面デザインがどのtに対してt-デザインになるかの研究を進め、その応用として、extremal modular formsのFourier係数のmodulo pについての性質について新しい知見を得た(小池正夫、篠原雅史、田上真との共同研究など)。(iv)Conway-NortonのMonstrousMoonshineに関してのThompson seriesから出来るHecke多項式の零点の研究(小島、三枝崎との共同研究)、および学生達によるモジュラー形式の零点についての研究、に進展を見た。本年度は6月の第23回代数的組合せ論シンポジウム(仙台国際ホール)、12月の京大数理研研究集会群論とその周辺(責任者千吉良)3月の九大でのミニ集会(責任者坂内悦子)などを主に支援した。また主に代表者の海外でのいくつかの研究発表の旅費にも用いた。
高電流密度・高安定度超電導マグネット技術の研究

1.本研究の目的超電導マグネットは低電力損失で大きな空間に高磁界を作れることの他に、巻線の電流密度が大きくできるのでマグネットをコンパクトにできることが大きな特長である。本研究は後者の特長をより活すため、マグネットの一層の高電流密度化と高安定化の開発を目的として研究を行なった。具体的な研究テ-マとしては次の項目があげられる。(1)超電導マグネットのクエンチの原因となる擾乱の発生機構の解明。(2)擾乱の特性、エネルギ-の大きさの定量的評価。(3)擾乱に対する超電導体およびマグネットの応答特性の解明。(4)擾乱の抑制方法の検討。(5)マグネットのクエンチ検出と保護方法の検討。2.研究の経緯本研究においては昭和63年度から平成2年度までの3年間にのべ8人の日本側研究者を米国側の研究機関に派遣し、また、のべ5人の米国側研究者を招へいし共同研究を実施した。さらに、本研究の実施している過程で本研究に直接関係する国際シンポジウムを開催する計画が生まれ、本研究の参加者が主体となり、平成2年11月に超電導の安定性に関する国際シンポジウム(Sym posium on Superconductor Stability,SSS'90)を開催した。世界各国の研究者の研究発表討論を通し、超電導の安定性の最新の研究および今後の研究の動向について密度の高い情報交換を行なうことができた。3.本研究成果の概要本研究成果の概要を、上記具体的研究テ-マごとに要約すると以下のようになる。(1)擾乱の発生機構の解明:超電導マグネットが導体の臨界電流に達しない前にクエンチを起こす原因として、導体の局所的、突発的動きによる摩擦発熱、構造材のひび割れに伴う歪エネルギ-の放出による発熱の2種類の機械的擾乱が重要であることがわかってきた。(2)擾乱の特性、エネルギ-の定量的評価:導体の構造と擾乱エネルギ-の大きさを定量的に関係づける式を導出し、その結果は実験デ-タを良く説明していることがわかった。さらに導体やスペ-サの寸法不整の統計的ばらつきを数式的にあらわし、マグネットのクエンチ確率を定量的に評価する方法を明らかにした。(3)擾乱に対する超電導体、マグネットの応答:マグネットに生ずる擾乱が局所的パルス的であることがわかったので、これをもとに導体をクエンチさせるのに必要な最小エネルギ-の大きさと安定化材の量との関係を求めた。その結果を従来求められていた実験結果を良く説明できることがわかった。(4)擾乱の抑制方法:超電導マグネット中の超電導導体にかかる電磁応力と擾乱の発生機構との関係を討論し、マクロ的な擾乱の抑制方法、すなわち、マグネットの構造、内部電磁応力分布の最適化により導体のずれにともなう摩擦による擾乱を抑制することが重要であるという結論を得た。また、ミクロ的な抑制方法としての摩擦係数を大きくすること、スペ-サ表面に銅をプレ-ティングすること、導体およびスペ-サの寸法精度を良くすることが有効であることが明かとなった。また、三次元構造に織ったガラス繊維で強化したプラスチック材料は導体のずれに伴う擾乱を抑制することが明かとなった。(5)クエンチ検出と保護:クエンチ過程の計算機模擬にあたり、常電導伝播の異方性を精度良く評価することが重要で、母材の抵抗率を変数として巻線層間の常電導部伝播を積層構造中の伝播として数値解析し、伝播の異方性を評価した。実験結果との比較により、本方法により良い近似で評価できることが分かった。また、強制冷却マグネットについて、保護方式について討論を行なった。この方式特有な問題点としてクエンチ時の導体内の冷媒の圧力上昇が指適され、速やかなクエンチ検出方法が重要な問題であるとの結論を得た。この課題についても今後の課題として残された。以上、本研究は超電導マグネットの高電流密度化、高安定化のための技術に貢献することができたと考える。

世界各国の研究者の研究発表討論を通し、超電導の安定性の最新の研究および今後の研究の動向について密度の高い情報交換を行なうことができた。3.本研究成果の概要本研究成果の概要を、上記具体的研究テ-マごとに要約すると以下のようになる。(1)擾乱の発生機構の解明:超電導マグネットが導体の臨界電流に達しない前にクエンチを起こす原因として、導体の局所的、突発的動きによる摩擦発熱、構造材のひび割れに伴う歪エネルギ-の放出による発熱の2種類の機械的擾乱が重要であることがわかってきた。(2)擾乱の特性、エネルギ-の定量的評価:導体の構造と擾乱エネルギ-の大きさを定量的に関係づける式を導出し、その結果は実験デ-タを良く説明していることがわかった。さらに導体やスペ-サの寸法不整の統計的ばらつきを数式的にあらわし、マグネットのクエンチ確率を定量的に評価する方法を明らかにした。(3)擾乱に対する超電導体、マグネットの応答:マグネットに生ずる擾乱が局所的パルス的であることがわかったので、これをもとに導体をクエンチさせるのに必要な最小エネルギ-の大きさと安定化材の量との関係を求めた。その結果を従来求められていた実験結果を良く説明できることがわかった。(4)擾乱の抑制方法:超電導マグネット中の超電導導体にかかる電磁応力と擾乱の発生機構との関係を討論し、マクロ的な擾乱の抑制方法、すなわち、マグネットの構造、内部電磁応力分布の最適化により導体のずれにともなう摩擦による擾乱を抑制することが重要であるという結論を得た。また、ミクロ的な抑制方法としての摩擦係数を大きくすること、スペ-サ表面に銅をプレ-ティングすること、導体およびスペ-サの寸法精度を良くすることが有効であることが明かとなった。また、三次元構造に織ったガラス繊維で強化したプラスチック材料は導体のずれに伴う擾乱を抑制することが明かとなった。(5)クエンチ検出と保護:クエンチ過程の計算機模擬にあたり、常電導伝播の異方性を精度良く評価することが重要で、母材の抵抗率を変数として巻線層間の常電導部伝播を積層構造中の伝播として数値解析し、伝播の異方性を評価した。実験結果との比較により、本方法により良い近似で評価できることが分かった。また、強制冷却マグネットについて、保護方式について討論を行なった。この方式特有な問題点としてクエンチ時の導体内の冷媒の圧力上昇が指適され、速やかなクエンチ検出方法が重要な問題であるとの結論を得た。この課題についても今後の課題として残された。以上、本研究は超電導マグネットの高電流密度化、高安定化のための技術に貢献することができたと考える。
脱法ドラッグの構造式からの量子化学計算による赤外吸収スペクトルの推定

○研究目的脱法ドラッグ等のスクリーニング分析において、IR分析は、迅速、簡便であり、GC/MSやLC/MSによる分析結果に対して相補的な情報が得られ、構造異性体の識別等にも有効である。しかし、IR分析によるスクリーニングのためには、前提条件として、薬物標準品の実測スペクトルデータが必要であるが、それらを網羅的に得ることは必ずしも容易ではない。そこで本研究では、違法薬物の化学的構造から、量子化学計算により、赤外吸収スペクトルを予測し、予測されたスペクトルにより違法ドラッグのスクリーニングが実現可能である否かを検討した。○研究方法包括指定薬物の化学構造から、非経験的分子軌道法を用いて、種々の基底関数により構造最適化を行った後、振動解析計算により、IRスペクトルを予測した。予測されたスペクトルについて、標準品の実測データとの比較を行った。赤外吸収スペクトルの予測計算には、Gaussianを用いた。○研究成果置換基の位置がo, m, pの構造異性体であるJWH-250、JWH-302、JWH-201について、基底関数としてB3LYP/6-311G (d, p)を選択して計算を行った場合、予測されたIRスペクトルは、実測されたスペクトルの違いを反映していることが認められた。しかし、ピーク波数には、振動の非調和性等に由来する系統的なずれがあり、単一のスケーリング係数では、実測スペクトルとのずれを、完全に一致させることは出来なかった。量子化学計算で求められるのは、分子1個の孤立系の場合であり、実際の試料では塩酸塩等で結晶構造を有しており、孤立系では赤外不活性であった結合が、結晶状態では赤外活性となりピークが増える場合もある。従って、赤外スペクトルの予測は、試料が気体状態の場合に、実測により一致すると考えられ、今後は、GC-IR等のように、試料中の単一成分ごとに気体状態のIRスペクトルが測定できる分析方法が望ましいことが示唆された。また、スペクトル検索アルゴリズムも、波数のずれを考慮した新たな手法の開発が望まれる。
超新星・ガンマ線バーストの爆発機構、宇宙の化学進化と初代天体の観測的・理論的研究

「本研究課題では、ガンマ線バースト・(極)超新星の発生機構の本質、またそれらを用いて第一世代星や宇宙の化学進化を理解することを目的として研究活動を行っている。本年度は特に以下のような研究を行った。「1.ジェット状超新星爆発の非球対称構造「近年、超新星が非球対称爆発であることが明らかとなってきている。そこで、相対論的ジェットを伴う非球対称超新星爆発の流体・元素合成計算を行い、ジェット状超新星爆発の非球対称構造を調べた。その結果、ジェット状超新星爆発においてジェットにエネルギーが集中され高エントロピー環境が実現されるため、Sc、Tiなどの元素が多めに合成されることを確認した。また、超新星残骸の元素分布が星間物質との相互作用で混合されない場合に期待される次世代星の元素組成の角度依存性について議論した。「2.特異な超新星SN2006jcの観測的・理論的研究「近赤外線で増光の観測された超新星爆発SN2006jcを爆発約半年後に赤外線天文衛星「あかり」によって観測した。近赤外の増光は超新星爆発によって新たに塵が形成されていることを示唆するが、「あかり」衛星の観測による詳細な赤外線観測によって、塵の温度に2成分あることが明らかにした。そのことから、SN2006jcは40太陽質量を超える大質量星が激しい質量放出を経て起こした超新星爆発であったことを明らかにした。「3.X線アウトバーストを伴う超新星2008Dの観測的・理論的研究「2007uyを観測中のSwift衛星により発見されたX線アウトバーストを伴う超新星2008Dの光度曲線、スペクトルの観測を行い、超新星2008Dは20-25太陽質量の星が水素外層を放出したのちに6x10^<51>エルグで爆発した現象であったことを明らかにした。
細胞表面ポリラクトサミン糖鎖の細胞除去マーカーとしての役割

筆者は、老廃細胞の生体による除去機構に関する研究において、血漿中に存在する赤血球膜糖タンパク質band3に対する自然抗体anti-band3IgGが老化赤血球表面のポリラクトサミン糖鎖に結合することを見いだしている。この糖鎖は白血球や種々の培養細胞にも存在しており、老化やアポトーシスを起こした体細胞の除去マーカーとして機能している可能性がある。そこで、ポリラクトサミン糖鎖を持つ細胞としてヒト前骨髄性白血病細胞HL-60cellを用いて、以下の検討を行った。HL-60cellにcycloheximideやactinomycinDを添加し、FCS添加RPMI培地中で最大6時間反応させてアポトーシスを誘導した。アポトーシスの判定はDNAの断片化をアガロース電気泳動法で観察することによって行った。誘導剤を添加しない場合でも断片化がみられたが、誘導剤を添加した場合ではよく断片化がおきており反応6時間で顕著であった。Anti-band3IgGは正常なヒト血清より精製し、^<125>Iで標識後、アポトーシス細胞と2時間反応させた後、細胞に結合した放射活性を測定してanti-band3IgGの結合量を算出した。誘導剤無添加の場合でもanti-band3IgGは結合し、その結合量は反応時間に依存して増加した。誘導剤を添加した場合でも経時的なanti-band3IgGの結合増加がみられ、反応6時間ではその結合量は誘導剤無添加の場合よりも明らかに多かった。この結果から、anti-band3IgGがアポトーシス細胞を認識することがわかった。Anti-band3IgGは細胞表面のポリラクトサミン糖鎖に対する抗体であることから、細胞がアポトーシスをおこす過程で細胞膜にanti-band3IgGの結合をひきおこすような変化がおきており、ポリラクトサミン糖鎖は広く細胞一般の除去マーカーとして機能している可能性があることが示唆された。現在、anti-band3IgGのポリラクトサミン糖鎖に対する結合性を確認中であり、より詳細な知見の得られることが期待できる。
シグナルと力のゆらぎが上皮組織の可塑性を支配するしくみ

動物組織は細胞が平面上に密に連結して作られる上皮シートを単位として作られている。上皮シートが柔軟に折りたたまれて可塑的に形態を変換させるしくみの理解を目指してキイロショウジョウバエ胚のシート状および管状の上皮組織を対象に研究をおこなう。定量的ライブイメージングと、数理モデル解析を組み合わせることで安定した上皮組織が可塑的にかたちを変えるしくみの背景にある生物学的ゆらぎの役割を明らかにする。本研究課題は、ショウジョウバエ胚上皮をモデル系として、形態形成における上皮細胞のゆらぎの性質を定量化し、ゆらぎを統御する分子シグナルと力学シグナルの役割を明らかにするものである。発生学上の重要な課題である、細胞レベルのゆらぎが組織の形態形成を生み出す力に変換される仕組みの解明を目指す研究であり、研究代表者独自のモデル系における定量データを利用して、研究分担者グループが数理モデルを構築し、実証するもので、準備状況も良好であり、成果が期待できる。
ルテニウムを触媒とする炭素-水素結合の直接カルボニル化反応の開発

平成11-12年度の基盤研究(B)(2)では、触媒的炭素-水素結合の直接カルボニル化反応の開発およびその研究の過程から見いだされる知見を基にした新しい触媒反応の開発を目的とした。以下のような成果が得られた。まず、既に見いだしていたルテニウムカルボニルを触媒とするイミダゾールの位置選択的炭素-水素結合カルボニル化の適用基質の拡張として、この反応が様々な5員環含窒素複素環にも適用できることを見いだした。さらに、基質の共役酸のpKaの値と基質の反応性に関連があることがわかった。すなわち、pKa値が高いほど反応性が高い。この結果は、基質の窒素原子のルテニウムの配位が重要であることを示唆している。また、この研究過程で、幾つかの新しい形式の反応を見いだすことができた。もっとも興味ある成果は、sp^3炭素-水素結合のカルボニル化反応の開発である。今までわれわれが見いだしてきた炭素-水素結合のカルボニル化は、いずれもsp^2の炭素-水素結合で起こっていた。しかし、われわれは、アルキルアミンを基質に用いることにより窒素原子の隣ではあるがsp^3炭素-水素結合の直接カルボニル化反応を見いだすことができた。特殊なsp^3ではあるが、このような反応自体まだ稀である。さらに、窒素原子の配位を利用して炭素-水素結合だけでなく、さらに困難と言われている炭素-炭素結合切断を含む触媒反応の開発にも成功した。今まで、シクロブタンやシクロプロパンなどの歪みのある化合物の触媒的炭素-炭素結合切断の例は、幾つか知られているが、歪みのないものに関してはほとんど例がなかった。われわれは、既に炭素-水素結合の直接カルボニル化反応がルテニウム触媒存在下、効率的に進行することを見いだしている。成功の鍵は、金属の配位可能なsp^2窒素を持つ基質を選んだことにある。これら反応をさらに合成反応として確率することを目的とした。われわれが既に見いだしたルテニウムを触媒とする炭素-水素結合の直接カルボニル化反応は切断される炭素-水素結合の位置を基に3つの反応に分類できる。αとβ位(配位する窒素原子の隣をα位とする)でのカルボニル化反応は、エチレン、末端オレフェン、環状オレフェンだけでなくエステル、アセタール、ケタール、シリルなどひじょうに多くの官能基を有するオレフェンに適用できることがわかった。これに対して、γ位カルボニル化では、適用できるオレフェンはエチレンのみであったが、配位基として今まで報告したピリジル基やイミノ基以外にもオキサゾリン基も効果的であることがわかった。また、オキサゾリンを配向基とするカルボニル化反応の研究を進めている時、常圧の一酸化炭素圧でも十分なことがわかった。さらに、反応速度論的研究もおこなった。さらに、この研究で得られた知見を基に、現在もっとも難しいとされている炭素-炭素結合の切断を含む触媒反応も見いだすことができた。この反応でも、ピリジン窒素のルテニウムへの配位を利用することにより脱カルボニル化的に炭素-炭素結合を切断することができた。現在のところ研究は順調に進んでおり、大きな成果が得られている。本研究では、炭素-水素、炭素-炭素、炭素-酸素結合など一般に不活性と言われている結合の切断を鍵とする触媒反応の開発を目的とした。以下のような反応を見いだすことができた。われわれは、既にルテニウムを触媒とするイミダゾールの炭素-水素結合の直接カルボニル化(α位カルボニル化)を報告している。この反応が、イミダゾールだけではなく、チアゾール、オキサゾール、ピラゾールなど様々な5員環含窒素複素環にも適用できることを見いだした。さらに5員環含窒素複素環の共役酸のpKaの値が高いほど、すなわち窒素の配位力が強いほど反応性が高いことがわかった。

また、反応性が低い基質の場合、一酸化炭素圧を低くすると反応が比較的速やかに進行することがわかった。これは、配位力の弱い基質の場合、一酸化炭素圧が高いと基質のルテニウムへの配位が妨げられるため反応が進行しなくなると考えられる。このことからも窒素原子のルテニウムへの配位が重要であることがわかる。今まで見いだした炭素-水素結合の直接カルボニル化反応は、すべてsp^2の炭素-水素結合に限られていた。今回、分子内にピリジン環を有するアミンを基質に用いると窒素原子の隣ではあるがsp^3の炭素-水素結合でもカルボニル化が進行する例を見いだした。触媒は、ロジウムのみが活性を示し、さらにイソプロピルアルコールを溶媒に用いることが重要で、その他の溶媒ではほとんど反応が進行しない。イソプロピルアルコールの役割に関しては今のところ不明である。予備的実験ではあるが、エステルとギ酸アンモニウムとの反応によりルテニウム触媒によるアルカンへの変換反応も見いだすことができた。この反応は、触媒反応としてはほとんど例のないアシル炭素-酸素結合の切断を経ている反応である。
臨床例から見た犬の嗅覚系の加齢的変化に関する遺伝子ならびに免疫組織化学的解析

本研究では、臨床的に痴呆が疑われる高齢犬を対象として遺伝子組織化学的および免疫組織化学的検索を行う予定であったが、残念ながらあらかじめ設定した痴呆の診断基準に該当する症例を研究期間内に得ることはできなかった。そこで、痴呆の症状の認められない非痴呆症例の老齢犬に関して、脳の免疫組織化学的検索を実施し、その加齢的変化に関して検討を行うこととした。対象犬の死亡後直ちに脳を摘出し、嗅覚系の中枢である嗅球およびヒトのアルツハイマー病において著しい変化の認められる海馬を中心に組織切片を作製した。一般染色としてヘマトキシリン-エオジン染色を行うとともに、アルツハイマー病に特異的なA4タンパク質抗体、β-アミロイド抗体を用いて免疫染色を行った。その結果、一般染色において老人斑あるいはアミロイド沈着などの明瞭な変化は嗅球、海馬ともに認められなかった。また、いずれの免疫染色においても嗅球、海馬ともに免疫反応の認められる部位は存在しなかった。また、本研究では遺伝子組織化学的手法としてin situハイブリダイゼーションを行う前に、組織の固定法、組織切片の処理、ハイブリダイゼーションの時間と温度などに関する至適条件を設定するための検討を行ったが、残念ながら満足のいく至適条件を見い出すことはできなかった。今後は痴呆の疑われる症例を積極的に集めて例数を増やすとともに、早急にin situハイブリダイゼーションの至適条件の設定を行うことが重要であると考えられた。
中緯度における台風や大気擾乱の予測可能性と海洋の相互作用に関する研究

北西太平洋海域に展開された3基のフロートによる日々の観測により、2011-2012年の台風シーズンにおいて8つの台風の海洋応答をとらえた。この海洋応答について、台風中心に対するフロートの3つの相対位置を1100km以内の台風近傍域、2台風経路から100km外でかつ右側に離れた海域、3台風経路から100km外でかつ左側に離れた海域に分け、それぞれについてその応答特性を調査した。1の台風近傍域では、風の低気圧性回転成分により海洋内部で湧昇が生じた結果として、表層水温の低下が顕著となった。また2の進行方向右側の海域では、強風による乱流混合の増大に起因した海洋混合層の深まりが顕著であった。さらに海洋表層における塩分変動は、台風中心とフロートの相対位置関係に加え、降水の影響を強く受けることがわかった。次にこの8つの台風のうち4事例について非静力学大気波浪海洋結合モデルによる数値シミュレーションを実施した。シミュレーション結果から1台風による海水温低下により台風中心気圧が高くなること、2環境場の風が弱い事例(2011年台風第9号)で、海水温低下が台風経路シミュレーションに影響を与えること、3台風中心から半径200kmまで、台風直下に形成される海水温低下は2447%の潜熱の減少をもたらすことがあきらかとなった。また2013年台風第18号について、非静力学大気波浪海洋結合モデルにより数値シミュレーションを実施した結果、黒潮流域での高海面水温場による台風渦の順圧対流不安定により生成されたメソ渦が対流バーストを引き起こすことにより、北緯30度以北でこの台風が急発達したことが明らかとなった。この結果はまた、大気海洋間の高エンタルビーフラックスが台風の急速な強化に必ずしも必要でないことを示唆する。26年度が最終年度であるため、記入しない。大気や海洋の初期場の解析に含まれる誤差が台風や大気擾乱の予測に与える影響を評価するために、異なる海洋初期値の元で、2009年台風第14号(Choi-wan)のアンサンブル実験を、水平解像度6kmの非静力学大気波浪海洋結合モデルにより実施した。2週間程度の期間における海洋環境場の変化が台風中心気圧の予測に与える影響は成熟期でもっとも大きく、10hPa程度であった。海洋環境場の変化が軸対称平均した台風構造に与える影響を調べた結果、台風の発達段階によって異なることが明らかとなった。発達期においては非傾度風バランスが卓越する大気境界層上端及びインフロー先端域、成熟期においては眼の壁雲付近で温度傾度が大きくなる領域、そして衰退期もしくは温帯低気圧移行期においては、大気境界層下層のインフロージェット域において、海洋環境場の変化の影響は大きく現れた。非静力学大気波浪海洋結合モデルを予測モデルとしたNHM-LETKFを開発し、2008年台風第13号(Sinlaku)の事例に適用した結果、台風域における海水温低下と、それによる台風の強化抑制が解析された。LETKFを導入した局地気象予測モデル(海洋非結合モデル:NHM-LETKF)と、黒潮続流域集中観測期間の観測データを用いて客観解析を実施し、水平解像度15km相当の客観解析データを作成した。本データについては、新学術研究グループに公開した。また水平解像度15kmのNHM-LETKFを用いて、Choi-wanのデータ同化実験を実施した。水平解像度が相対的に粗いこともあり、気象庁ベストトラックで解析されたChoi-wanの急発達については過小評価となった。一方で、成熟期から衰退期における強度解析はベストトラックと整合的な結果となった。この傾向はSinlakuの事例と共通していた。

海洋環境場が中緯度台風の予測に与える影響については、査読付き論文として発表することができた。本論文において、台風の発達ステージに応じて台風と海洋の相互作用のメカニズムが異なることを発見することができたことは、台風強度予測の不確実性を軽減し、台風強度予報の精度向上を目指すという点で、重要な知見を得たことになる。またLETKFを導入した局地気象予測モデルを用いて、2012年度計画研究により実施された黒潮続流域集中観測データを同化した大気客観解析データを作成し、プロジェクト参加者にオープンにしたことは、当初の計画に沿った成果である。さらに同データ同化システムを用いた台風予測に関する研究についても、順調に行われている。非静力学大気波浪海洋結合モデルを用いたデータ同化システムの構築についても、ゆるやかではあるが進展している。さらに社会的にインパクトのあった2013年台風第18号(ManYi)及び第30号(Haiyan)について、その予測可能性を研究するために数値シミュレーションを実施し始めた。以上の経過を鑑みて、研究成果及び研究テーマともに充実した状況にあることから、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。計画は順調に進展していることから、今後はこれまでに着目していない大気環境場が、大気海洋相互作用を通じて台風予測に与える影響について研究を進めたい。2009年台風第14号(Choi-wan)の事例について、LETKFを導入した局地気象予測モデル(NHM-LETKF)による大気解析結果を初期値・側面境界値とした数値シミュレーションを非静力学大気波浪海洋結合モデルにより実施し、数値シミュレーション結果から、初期値及び側面境界に含まれる大気場の不確実性が台風予測に与える影響を評価することを計画している。またデータ同化研究を引き続き実施する。黒潮続流及び日本周辺海域における集中観測データや黒潮続流域に設置された定置ブイ(KEOブイ)データ等をNHM-LETKFと組み合わせることにより、データ同化実験実施するとともに、データ同化実験を通じて、観測データが台風解析に与える影響について評価する。さらに、数値モデルに組み込まれている雲物理過程、境界層、大気海洋境界過程といった物理過程に内在する不確定要素が台風及び大気擾乱のシミュレーションに及ぼす影響を評価するため、非静力学大気波浪海洋結合モデルによる数値シミュレーション及び感度実験を実施する。台風事例については、2009年台風第14号(Choi-wan)の事例以外にも複数事例(2013年台風第18号(Man-Yi)や第30号(Haiyan)等)を取り上げる。また大気擾乱についても適宜、数値実験を実施する。以上の成果については国内・国際学会等で発表し、議論を重ねた上でとりまとめ、査読付き学術雑誌に投稿する。
学校のゴミから回収した金の精錬および鋳造実験教材の開発

古くなったパソコン等から,実験室レベルで金を回収し,これを精錬・鋳造する魅力ある実験・エコ活動を創成することを目的とする。本研究では,学校内で古くなり使用されなくなったパソコン等から回収した電子基板から,化学的手法により金メッキをはく離・回収し,これを王水法を用いた化学的精錬方法により純度を高める。精錬により得られた金微粒子を安価なバーナーで溶融し,得られたバルク状の金を,なるべく安価な電気炉とカーボン鋳型を用いる新規方法にて鋳造する。新規鋳造方法は,実験室レベルで得られた金を無駄なく鋳造でき,金が溶融する瞬間を実験者が体験・観察することが可能となる,魅力ある実験になることを目指す。
マクロ通話需要モデルの構築とトラフィックデータによる計量分析

本課題は,電話通話需要をそのトラフィックデータを通じて分析するための数理モデルの構築と,統計学的に頑健な計量分析の手法の開発を目的としている.電話通話需要のデータとしては,90年代以降の都道府県間の双方向通話量データがあげられるが,本課題においてもこのデータを通じた分析を目指した.同様のデータ形式をした現象として貿易量や交通流があるが,これらのデータの計量的分析手法として有力な重力モデルを本課題でも採用した.重力モデルは強力な説明力を持つ経験モデルとして知られる一方で分野によっては理論に整合的な数理モデルとしても解釈できるという特徴がある.この重力モデルの形式的な特徴としては,対象となる地区の数をn個としたとき,それぞれn個の出発地と到着地の属性のデータと,出発地・到着地の組み合わせ数であるn(n-1)/2個からなる分離性データによって,より数の多いn^2個のトラフィックを説明することである.この形式的な特徴を生かすことで,一部に除外変数が含まれている場合であっても頑健な推定を実行可能にすること,もしくは除外変数が存在し定式化に問題を残している可能性を検定する手続きを開発できると考えられる.そのためには,いくつかのトラフィックデータを組み合わせたオッズ比などの交差積を作り,一部の要因だけを残すように式を導き,これによって除外変数の影響を限定し,さらに交差積を取ることで組み合わされた誤差項を検討することを通じて除外変数の存在について検定を行う.実際に推定する際には対数を取るため,交差積をとる操作は線形変換として表現され.また推定は一般化最小二乗法として定式化された.これらの変数の変換および回帰式としての表現は一貫して行列を用いた表現を積極的に用いたため,従来取り組まれてきた手法に比べ,見通しの良い分析手続きとなった.整合的な変数の変換規則の開発とこれを用いた回帰推定と検定の手順の手法を実際に通話需要分析に適用することを本年度の目標としたが,当初のもくろみよりもこれらの推定手法開発に多くの時間を要してしまい,また結果として検定を設計することが困難であることが解析的に明らかになり,実証的な分析を行うという目標を達成するには至らなかった.しかしながら,重力モデルの一般的推定手順の改良を行うことを通じて,対数化された重力モデルの特質に関して多くの知見を得ることができ,新しい推定の手順を提案できたことは,今後通話需要研究を推進していく上で,また重力モデルを回帰分析する際のモデルの特定化手続きについて,有益な成果を得たと考える.本課題は,通話需要を分析するための数理モデルの構築と,その計量的な検証を目的としている.計量分析に当たっては,都道府県間の双方向通話量データの利用を予定しているが,この通話量の双方向データのような形式で計測される社会経済現象はほかにも,貿易,交通など多岐にわたる.こうした現象の説明に強力な経験モデルとして,また分野によっては基礎付けられた数理モデルとしてしばしば重力モデルが利用されてきた.そこで本課題でも計量分析の中心的なモデルとして重力モデルを採用することとした.重力モデルのパラメータは,対数をとって単純な重回帰分析により推定することができる.しかしながら,単純な重回帰分析の場合,一部の変量がモデルに取り込まれなかった場合に発生する除外変数の問題が,モデル中のパラメータ全体に現れてしまう.そこで,重力モデルという計量モデルにおけるデータの形式に注目して,発信地,着信地,発着の組み合わせといったデータの属性ごとに説明される部分に被説明変数(通話量)を分離して推定する手順の開発を行い,除外変数の問題があったとしても,その影響を限定されたものに封じ込める手順の開発を進める.本年度は,当初の計画よりも,この実証分析に用いる計測方法の開発に注力し,分解した通話量データから,一般化最小二乗法により有効推定量を得る手続きの開発を行った.この成果は,通話需要に関する分析にとどまらず,重力モデルで取り扱われてきた社会経済的な流動量データの計量分析に広く適用できるものである.本課題は,電話通話需要をそのトラフィックデータを通じて分析するための数理モデルの構築と,統計学的に頑健な計量分析の手法の開発を目的としている.電話通話需要のデータとしては,90年代以降の都道府県間の双方向通話量データがあげられるが,本課題においてもこのデータを通じた分析を目指した.同様のデータ形式をした現象として貿易量や交通流があるが,これらのデータの計量的分析手法として有力な重力モデルを本課題でも採用した.重力モデルは強力な説明力を持つ経験モデルとして知られる一方で分野によっては理論に整合的な数理モデルとしても解釈できるという特徴がある.この重力モデルの形式的な特徴としては,対象となる地区の数をn個としたとき,それぞれn個の出発地と到着地の属性のデータと,出発地・到着地の組み合わせ数であるn(n-1)/2個からなる分離性データによって,より数の多いn^2個のトラフィックを説明することである.この形式的な特徴を生かすことで,一部に除外変数が含まれている場合であっても頑健な推定を実行可能にすること,もしくは除外変数が存在し定式化に問題を残している可能性を検定する手続きを開発できると考えられる.そのためには,いくつかのトラフィックデータを組み合わせたオッズ比などの交差積を作り,一部の要因だけを残すように式を導き,これによって除外変数の影響を限定し,さらに交差積を取ることで組み合わされた誤差項を検討することを通じて除外変数の存在について検定を行う.実際に推定する際には対数を取るため,交差積をとる操作は線形変換として表現され.また推定は一般化最小二乗法として定式化された.

これらの変数の変換および回帰式としての表現は一貫して行列を用いた表現を積極的に用いたため,従来取り組まれてきた手法に比べ,見通しの良い分析手続きとなった.整合的な変数の変換規則の開発とこれを用いた回帰推定と検定の手順の手法を実際に通話需要分析に適用することを本年度の目標としたが,当初のもくろみよりもこれらの推定手法開発に多くの時間を要してしまい,また結果として検定を設計することが困難であることが解析的に明らかになり,実証的な分析を行うという目標を達成するには至らなかった.しかしながら,重力モデルの一般的推定手順の改良を行うことを通じて,対数化された重力モデルの特質に関して多くの知見を得ることができ,新しい推定の手順を提案できたことは,今後通話需要研究を推進していく上で,また重力モデルを回帰分析する際のモデルの特定化手続きについて,有益な成果を得たと考える.