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国際法の履行確保制度の構築に関する国際立法過程モデル

本研究では、国際法上の規範逸脱行為への対応を定めた国家責任法と条約制度の関係性を検討してきた。国家責任法の射程は、規範逸脱行為のうちでも、「賠償」責任の基礎となる「違反」に限定される一方、条約制度の射程は、賠償責任の発生を停止させつつ条約当事国間の制度的管理に委ねられる段階の「不遵守」等の規範逸脱行為に限定される。つまり、両者は、優先適用が問題となる特別法と一般法の関係ではなく、適用範囲の異なる「相互補完的関係」にあると評価できる。本研究の目的は、国家の活動に対する国際法の規制力を十全に担保するための履行確保制度のあり方を分析することにある。この研究のためには、国際法上の義務違反に対する責任制度の運用に照らして、将来的な履行確保制度の構築のためにいかなる国際立法過程を踏まえていくべきかを考察することが不可欠となる。そこで、平成22年度は、今後の研究の前提となる、国家責任法の適用事案の特質と多数国間条約における国家責任条項の制定過程の検討を行った。研究実績・雑誌論文1では、多くの国家責任法事案において適用されてきた「相当の注意」義務概念を素材として、国際違法行為の認定過程において、何が決定的に重要な要素とみなされるのかを分析した。とりわけ、国際裁判所は、相当の注意義務の適用にあたって、国際義務の要請と現実の国家の行動との間の客観的な不一致だけでなく、特定の事態における国家の行動に責任非難の要素があるか否かも決定的に重要な考慮要因としていることを明らかにした。研究実績・雑誌論文2では、国連海洋法条約や宇宙条約などを素材として、'条約中の国家責任条項の挿入の際の起草過程を検討することで、そもそも国家責任法が適用されるための基礎について、国家がいかなる法認識を有しているのかの分析を行った。とりわけ、伝統的な「主権」概念と国連海洋法条約などの多数国間条約で規定されている「管轄又は管理」の用法とを比較し、国家責任制度を通じた国際義務の実効的な履行確保を図るためには、国家が責任を引き受けるための条件、すなわち排他的な国家機能の行使という国家責任法適用の基礎が存在しなければならないことを明らかにした。本研究の目的は、国際法違反に対する国家責任制度(一般法)と条約ごとの違反対応制度(特別法)の関係性を考察し、かつこれらの制度の立法過程の特質を検討することを通じて、国際法の規制力のあり方を検証する点にある。これまで、国連国際法委員会を通じて作成された国家責任条文(2001年)を中心的検討素材とし研究を進めてきている。国家責任条文は国連国際法委員会により一般法上の国家責任制度の草案として作成されたものであるが、同条文を実際の紛争解決において国家責任法を適用してきた常設国際司法裁判所及び国際司法裁判所の判断と対比しつつ、その実際的有用性について検討を行った。この検討により、国家責任条文には損害と責任の効果との関係性の捉え方について問題点があることが明らかとなった。また、この問題点は、環境条約等の国際社会の一般利益を規定する条約違反の場合も一般法の適用対象としようとする国家責任条文の態度に由来するものであることが確認された。あわせて、一般法上の国家責任制度と条約ごとの違反対応制度の関係性を検討していく際には、違反が問題となっている義務が二国間義務か対世的義務かだけでなく、義務の内容を特定するのに静態的アプローチが認められるのか、それとも動態的過程のなかで義務の内容が変遷していくのかという点も含めて、国際義務の性格を分類していかなければならないことが明らかになった。こうした静態的・動態的規範の分類は、当該規範の立法や履行確保制度のあり方に決定的な影響を与えるものと考えられ、規範の性格の相違に着目した国際立法のあり方について考察していくべき論点が見えてきた。本研究の目的は、国際法違反に対する国家責任制度(一般法)と条約ごとの規範逸脱行為への対応制度(特別法)の関係性を考察し、かつこれらの制度の立法過程の特質を検討することを通じて、国際法の規制力のあり方を検証する点にある。これまで、国連国際法委員会を通じて作成された国家責任条文(2001年)の批判的評価を中心に研究を進めてきた。国家責任条文は、国家によるすべての国際法規範の逸脱行為をその射程に含めている。しかし、国家責任法がこのような広範な射程を有しているかについて、諸国は懸念をもっており、国連総会において未だ条約化が決定されないのも、こうした懸念が背景にある。確かに、国家責任条文の言うように、国家責任法はすべての国際義務の「違反」に適用される。しかし、この「違反」はすべての規範逸脱行為を意味するのではなく、あくまで「賠償」責任を発生させる効果をもつものに限定されている。この点は、国際仲裁裁判所、常設国際司法裁判所、国際司法裁判所等の判決を検討しても確認できる。それゆえ、国家責任条文には、国家責任法の射程の捉え方に問題があると結論できるのである。

他方で、たとえば地球環境条約の「不遵守」手続のように条約ごとの規範逸脱行為への対応制度は、賠償とは異なる規範逸脱行為を問題とし、基本的に国家責任法の射程の外にある国家の行動・態度に適用されるものであることが分かった。つまり、条約上の規範逸脱行為への対応制度が特別法として一般法である国家責任法に優先適用されるというよりも、両者は、それぞれ適用範囲が異なっている「相互補完的関係」にあると言えるのである。こうした両者の関係性を適切に理解することは、国際法規範の遵守の実現のあり方に決定的な影響を与えるものと考えられ、今後は規範の性格の相違に着目した国際立法のあり方についても考察していくべきであるとの結論に達した。国家責任条文の問題点の中核を実証的に示すために、関連判例や学説を渉猟して、実際的有用性について一定の結論を導くのに時閤がかかったため、当初の研究計画より研究の達成度が遅れることになった。また、この結論が国際法違反に対する一般法上の制度と条約ごとの特別法上の制度との関係性を考えるうえでも不可欠の論点につながっていることの実証にも時間がかかったこと達成度の遅れと関係がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、損害概念と責任の効果の関係性という国家責任条文が抱えている問題点の中核を示すために論文としてまとめ、2012年度中にこれまでの研究成果の一部を発表する予定である。次に、これまでの研究成果を踏まえたうえで、国際義務の性格に応じた国際立法の特質と履行確保制度のあり方について本格的な研究を開始し、立法-規範の実施-違反への対応というプロセス全般を把握することで、国際法の規制力を確保するために必要な諸条件とは何かを解明することを目指す。
時間分解顕微螢光光度計の開発とそれを用いた細胞膜の動的構造の研究

本研究では、モードロックキャビティダンパー付Nd:YAGおよび色素レーザー、スペクトログラフを購入し、レーザーパルスを落射型蛍光顕微鏡を通じて試料上の微小領域に導き、シンクロスキャンストリークカメラ(浜松ホトニクスにより借用)を用いて積算し、時間分解蛍光測定を可能にする装置を作製することを目的としている。その特徴は、時間(20ピコ秒),空間(サブミクロン),波長(数+1メーター)の三分解能をもつ蛍光測定である。現在のところこれらの装置の組立を終了し、タンパク質溶液,リポソーム分散液,および細胞(赤血球)について時間分解蛍光測定を行ない、装置の性能テストを行なっている。(1)牛血清アルブミン蛍光色素IAEDANSを結合させたアルブミンのグリセリン水溶液を用いて、直径2μmのレーザーパルスを照射し、7秒間の積算を行い、良好なS/N比の蛍光減衰曲線を得た。測定可能な分子数は【10^5】個程度が限界である。(2)リポソームマルチラメラリポソームに、12ASあるいは8ANSを入れて、直径1.6μmのスポットにつき10秒間積算した。蛍光減衰の特性時間は、11.5+1秒および6.9+1秒と求められた。これらの値は軍一光子計数法によりキュベット内の試料について得られた値と完全に一致した。(3)細胞(赤血球)バンド3タンパク質をDTAFを用いて蛍光ラベルした赤血球ゴーストを用い、直径2.5μmのスポットからの蛍光を50秒間積算し、良好なS/N比で減衰曲線を得た。その特性時間1.66+1秒と4.42+1秒の二つの指数関数の和として表わされる。2×【10^5】コのバンド3分子の測定が可能である。このようにして十分実用になる時間分解顕微蛍光光度計が作製された。その分解能はまだ当初の目標に及ばないが改良可能であり、細胞生物学の研究に十分用いることができる。本装置の特徴は顕微鏡光学系により、一つの細胞の特定の小領域(0.25μm程度の空間分解)に焦点をあて、その領域に時間分解螢光法を適用して分子レベルでの情報を得ることである。細胞をすりつぶしたり可溶化することなく、また電子顕微鏡観察に必要な固定・包埋などの処理をともなわず、生きた細胞の動的挙動を知ることができる。本研究ではまずNd;YAGレーザー励起とシンクロスキャンストリークカメラによる時間分解光検出法を用いて、データ積算時間を飛躍的に短縮することを目的とした。本年度の装置自体に関する研究実施状況は以下の通りである。1)レーザーと螢光顕微鏡とのインターフェイス、2)螢光顕微鏡とスペクトログラフ・ストリークカメラとのインターフェイス、3)レーザーとシンクロスキャンストリークカメラの同期調節、特にカメラの同期周波数を従来のものより遅くし、4MHz及び20MHzでも作動するようにしたこと、4)ストリークカメラと解析用コンピュータとのインターフェイス、5)通常のキュベットで時間分解ルミネセンス測定を行なうための試料室の製作。一方、装置をテストするための試料としてウシ及びタコの感光色素膜蛋白質のロドプシンを精製し、ダンシルスルホニルクロリド、リサミンローダミンスルホニルクロリド等で螢光ラベルを行なった後、再構成膜を調製し、既設の螢光光度計を用いて時間分解法の基礎となるデータを集積した。

また赤血球膜のアニオン輸送チャンネルのバンド3をリン光色素でラベルし、通常のキュベット中で回転拡散を測定することにより、顕微鏡下での測定の基礎固めを行った。また細胞膜上の特定の蛋白質を特異的に螢光ラベルする方法として免疫抗体のFab'の特定のシステイン残基をラベルする方法を開発した。時間分解顕微蛍光光度計を開発し、それを用いて単一細胞の細胞膜の動的構造を研究するための予備的結果を得た。本装置の一大特長は蛍光顕微鏡下で観察される興味ある部位にレーザー光を照射し(直径0.51μm)、その領域において時間分解蛍光分光法を用いることによって分子レベルでの情報を収集するところにある。開発した装置は現在のところ、50ピコ秒の時間分解能、1μmの空間分解能、10nm程度の波長分解能を有する。時間分解能はストリークカメラによって、空間分解能は顕微鏡光学系によって、波長分解能はマルチクロメータ又はバンドパスフィルターによって得られる。4MHzの繰り返し周波数で8ピコ秒程度の半値幅をもつ365nmの光パルス列を発生するレーザーシステムの使用は本機の開発には不可欠なものであった。本装置で蛍光減衰曲線を測定するのに必要な最小の分子数は蛍光分子及びその環境にもよるがナフタリン系,キサンチン系の色素でおよそ【10^5】個程度である。この限界は、スライドグラス,カバーグラス,対物レンズ,フィルター等から発生する蛍光によるバックグラウンドによって与えられており、これらを減少される事ができれば一分間程度の積算で【10^4】個分子からの時間分解測定が可能である。単一リポソームの中での直径1.6μmのスポットの測定ではホストの脂質に対して1/1000モル量存在するナフタリン系色素の蛍光減衰を10秒間の積算時間で得、この特性時間は通常のキュベット中で時間相関単一光子測定法を用いて得たものと完全に一致した。又ヒト赤血球ゴースト膜中のアニオンチャンネル蛋白質のバンド3にフルオレセインを特異的に一ケ所(リジン基)結合し、2.5μmのスポット(約2×【10^5】分子のバンド3)に於て50秒間の積算を行ない、1.66ナノ秒と4.42ナノ秒の2成分減衰が良好なS/N比で観測された。
西南日本及び世界の他地域における深部低周波微動の高度モニタリング手法の開発

深部低周波微動は、西南日本のプレート境界巨大地震震源域周縁部でスロースリップとともに発生する現象である。また、この活動域では、微動がしばしば大地震の表面波によってトリガーされる。このトリガー微動は、その背景に定常的微動活動やスロースリップの存在を示唆しており、その検出は重要である。そこで、環太平洋沿岸地域に着目し、2011年の東北地方太平洋沖地震によって生成された表面波によってトリガーされた微動の探索を行なった。その結果、これまで知られている西南日本やカスケード地方だけでなく、アラスカやアリューシャン列島でも微動が検出され、その結果は米国地震学会の査読誌に掲載された。また、台湾における微動の検出と震源決定精度の向上を目的とし、米国で開発された微動検知システム(WECC)を適用し、台湾で発生する微動の活動状況を把握するとともに、微動発生域付近で発生したマグニチュード6クラスの地震やスロースリップとの関係について議論を深めた。また、四国西部で発生する定常的微動と九州中央部で新たに発見されたトリガー微動について、深さの決定精度向上を図った。さらに、南米のチリ南部やエクアドルにおいても遠地地震の表面波によってトリガーされた微動の検出を試み、これらの成果を日本地球惑星科学連合大会やアジア・オセアニア地球科学会大会にて発表した。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。西南日本のプレート境界巨大地震震源域周縁部では、深部低周波微動の顕著な活動が既に明らかにされているが、日本列島の他の場所では、北海道で大地震の表面波によってトリガーされた活動以外には知られていない。そこで、まず日本列島全体における深部低周波微動活動ポテンシャルを明らかにするために、大地震の表面波によってトリガーされる微動の探索を目的として、日本国内のすべての観測点のデータを解析し深部低周波微動の有無を調査した。その結果、これまで知られている西南日本や北海道だけでなく、関東北西部、九州南西部、及び九州東方の日向灘でも深部低周波微動が発生していることが明らかになった。これらの深部低周波微動の存在は、その場所で定常的に深部低周波微動が発生している可能性を示すものであり、活断層の深部におけるゆっくりすべりを反映する可能性がある。以上の結果を2012年12月に米国サンフランシスコ市で開催された米国地球物理学連合において発表した。また、カナダのクイーンシャーロッテ諸島において、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震などの大地震の表面波によってトリガーされた深部低周波微動の存在を明らかにし、その研究論文は米国地球物理学連合の雑誌に掲載された。以上のトリガー微動だけでなく、西南日本に定常的に発生している深部低周波微動の発生位置等を高精度に把握するため、米国で開発された微動検知システム(WECC)を西南日本の微動データに適応するためのパラメータ調整、システム改良を行ない、微動のカタログ作成に着手した。また、世界の他地域で発生する深部低周波微動活動を解明するため、台湾におけるデータ解析を進め、付近で発生したマグニチュード6の地震の後に微動活動が活性化したことを明らかにした。台湾では、ユーラシアプレートとフィリピン海プレートの沈み込みの関係が南北で逆転するなどテクトニクスが複雑であり、沈み込むプレートの形状も明確ではないため、深部低周波微動の分布を精度良く推定することで、テクトニクスの解明に繋がる可能性があり、深部低周波微動の研究はその意味でも非常に重要である。また、微動の検出と震源決定精度を向上させることを目的として、米国で開発された微動検知システム(WECC)を西南日本の微動データに適応するためのパラメータ調整、システム改良を行ない、微動のカタログ作成を進めてきた。特に、四国西部で発生する定常的微動と九州中央部で新たに発見されたトリガー微動について、新しい手法によって決定精度が向上していることを確認し、日本地球惑星科学連合大会に手発表した。さらに、この手法を台湾におけるデータ解析に適用し、台湾で発生する微動の活動状況を把握するとともに、微動発生域付近で発生したマグニチュード6クラスの地震との関係を議論し、地震による応力変化によって微動がトリガーした可能性を指摘した。これらの結果は、日本地震学会や米国地球物理学連合において発表された。

その結果、これまで知られている西南日本やカスケード地方だけでなく、アラスカやアリューシャン列島でも微動が検出され、その結果は米国地震学会の査読誌に掲載された。また、台湾における微動の検出と震源決定精度の向上を目的とし、米国で開発された微動検知システム(WECC)を適用し、台湾で発生する微動の活動状況を把握するとともに、微動発生域付近で発生したマグニチュード6クラスの地震やスロースリップとの関係について議論を深めた。また、四国西部で発生する定常的微動と九州中央部で新たに発見されたトリガー微動について、深さの決定精度向上を図った。さらに、南米のチリ南部やエクアドルにおいても遠地地震の表面波によってトリガーされた微動の検出を試み、これらの成果を日本地球惑星科学連合大会やアジア・オセアニア地球科学会大会にて発表した。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。深部低周波微動の解析システムの構築については、まだ本格稼働している状況ではないが、個別データを用いた検証が進められている。一方、全世界を対象としたトリガー微動の探索や、台湾における微動解析については着実に成果を挙げており、研究計画全体としては、順調に進展していると判断できる。台湾における微動データ解析のため、台湾を訪問し現地の研究者と議論のうえ共同で進める予定であったが、相手側研究者の都合により延期し、26年度に実施するように計画を変更した。既存の日本側システムによって作成されたカタログとの比較については着手していないものの、日本国内のプレート沈み込みに関連しない新たな深部低周波微動の発生を認識できたことは特筆すべき点である。また、2年目以降に予定していた台湾における深部低周波微動の解析が進んだため、研究計画全体としては、おおむね順調に進展していると判断できる。西南日本の深部低周波微動活動の把握精度向上のため、引き続き新たな深部低周波微動検知システムの適用を進めるとともに、既存のカタログとの比較を行ない、システム改良に反映させる。日本で新たに検出された、プレート沈み込みとは関連しない深部低周波微動について、深部低周波微動源やその発生メカニズムに関する解析を進めるとともに、台湾における深部低周波微動活動の解析結果を取りまとめ、論文執筆を進める。
ICT活用による教科横断的な外国語活動の教材開発～指導と評価の実際～

本研究では、ICTの活用による児童が真のコミュニケーションを行える授業内容の精査・教材開発を試みた。具体的には、これまで行ってきた交流授業の内容やプレゼンテーションの方法を工夫し、やりとりを重視するとともに、活動後のフィードバックを重視した内容とした。実際には、外国語活動において、本校(富浦小)と台湾の台中市立大同國民小學の児童がSkypeを用いて交流する活動を行った。本校においては、平成26年度より科研費を受けて、台湾の小学生との交流授業を行ってきた。本年度は5年生が「身近な日本の文化について紹介しよう」という単元で授業を行った。本児童は、昨年度も「日本のお正月を紹介しよう」という単元で交流授業を実施している。昨年度からの継続的な交流授業の実施により、台湾の国土や文化、Skypeでの英語を用いた交流への興味・関心も高まり、主体的に活動に取り組む姿が見られた。紹介するテーマも、自分たちが日常的に取り組んでいる百人一首や書道、ジャンケン、海外でも人気の高いアニメの主題歌などにし、実際に行って見せたり、一緒に歌ったりして、より活発な交流が図られていた。国語や社会科等他教科と関連した教科横断的な内容となった。児童は、言葉でのやりとりに加え、表情やジェスチャーなどノンバーバルな表現も活用しながらの即時的な交流を図っていた。指導者も表現や伝え方が適切であるか即時的に評価することができ、振り返りと次の活動への見通しをもたせることが容易にできた。事後に大同國民小學を訪問し、職員や児童とフィードバックを共有できた。大同國民小學の児童と百人一首の坊主めくりを一緒に行い、活動内容の理解を深めることもできた。本研究を通して、児童は英語でコミュニケーションできる喜びを体感していた。今後は、新学習指導要領実施に向けて、ICTの活用により児童のコミュニケーションを図る基礎となる資質・能力を更に育てていきたい。
超ナローギャップ有機半導体が持つ新い電子機能

我々は一群の有機伝導体に見られる温度に依存しない電気伝導性について研究を進めていき、高圧下のα-(BEDT-TTF)_2I_3とその類縁物質は有機・無機物質含めて全く新しい電気伝導特性をもつ有機ナローギャップ半導体であることを見出した。有機ナローギャップ半導体の特徴は、室温から1.5Kまで約6桁も強く温度変化するキャリア濃度と易導度とが相殺して温度に依存しない電気伝導度をもつことである。低温では10^<15>cm^<-3>程度の低キャリア濃度、10^6cm^2/V.s程度の高易導度の状態にある。しかし何故、6桁にもおよぶ担体濃度と易導度の温度変化が低温まで相殺してフラットな電気伝導性を示すのか未だ明らかでない。一方で、常圧下α-(BEDT-TTF)_2I_3とその類縁物質の低温相は電荷秩序絶縁体状態である。そこで有機ナローギャップ半導体と電荷秩序状態との問に何か相関があるのかを探索することが彩電気伝導現象解明の鍵となると考えられた。低温絶縁体状態に電子または正孔の担体を導入することができれば、そのときの電気伝導性の変化を調べることで有機ナローギャップ半導体と電荷秩序状態との相関を探索することができる。本研究では電荷秩序絶縁体状態にパルスレーザー励起による光担体を導入することを試みた。低温(4K以下)・パルス高電場下で試料α-(BEDT-TTF)_2I_3に波長450nmのナノ秒パルスレーザを照射して生じる光電流の時間発展性を測定した結果、驚いたことに電荷秩序絶縁体は融解して大電流が流れるようになり金属転移を見出すことができた。本研究の成果で最も重要な点は、光を切った後に巨大電流応答をもつ新たな金属状態が出現し、長時間保持する現象を有機導体では世界で初めて観測したことである。これは光による絶縁体-金属間のスイッチングが起きていることを示し、有機デバイスの発展に大きな影響を与えるものと期待される。本研究では、我々が見つけた「新しい型の電気伝導体(超ナローギャップ半導体)」の特異な輸送現象を解明することが目的である。特徴は室温から1.5Kまで約6桁ほど強く温度変化する担体濃度と易動度とが相殺して温度に依存しない電気伝導度を示すことである。これは有機・無機物質含めて今までに例がない全く新しい電気伝導現象である。しかし、なぜ6桁にもおよぶ担体濃度と易動度とが低温まで相殺するのか未だ明らかでない。そこで本年度ではまず、超ナローギャップ有機半導体の担体特性を明らかにするために、ヘリウム3を使用して0.5Kまで温度域を拡張し、15T以下の磁場中、25kbar(2.5GPa)以下の高圧下における電磁伝導(磁気抵抗、ホール効果)測定システムを構築した。また圧力セルは、少量のヘリウム3で0.5Kまで試料を冷却できるように超小型圧力セル(外形10φ、長さ3.5mm、試料スペース3φ)を製作した。測定対象物質として、超ナローギャップ有機半導体を最初に見つけた物質であるα-(BEDT-TTF)_2I_3の担体特性を極低温域で調べた。その結果、フェルミエネルギー極近傍に0.02m_0の軽い有効質量をもつエネルギーバンド、3m_0程度のエネルギーバンド、50m_0以上の非常に重い有効質量をもつフラットなエネルギーバンドが存在することが極低温測定で判明した。低温で非常に高い易動度(10^6cm^2/V.s)を示すのは0.02m_0の軽い有効質量をもつためである。またフェルミエネルギー極近傍にあるフラットなエネルギーバンドが高温の担体濃度、易動度に大きく影響を及ぼしていると推察する。さらに面白いことに、この物質に異方的な圧力をかけたときに新規の超伝導状態(Tc=7.2K)を発見した。フェルミエネルギー極近傍にフラットなエネルギーバンド(高い状態密度)をもっことが関係した特異な超伝導だと考えている。室温から1.5Kまで約6桁ほど強く温度変化する担体濃度と易動度とが相殺して温度に依存しない電気伝導度を示すことが特徴である。これは有機・無機物質含めて今までに例がない新しい電気伝導現象である。昨年度、ヘリウム3を使用して0.5Kまで温度域を拡張し、15T以下の磁場中、25kbar(2.5GPa)以下の高圧下における電磁伝導(磁気抵抗、ホール効果)測定システムを構築し、超ナローギャップ有機半導体を最初に見つけた物質であるα-(BEDT-TTF)_2I_3の担体特性を極低温域で調べた。今年度は測定対象物質をθ-(BEDT-TTF)_2I_3,α-(BEDT-STF)_2I_3,α-(BETS)_2I_3,までひろげ、ナローギャップ有機半導体のユニバーサルな担体特性を見出すことを目的とした。その結果、どの物質もα-(BEDT-TTF)_2I_3と同じ特徴的な異常磁気抵抗、ホール効果を示し、フェルミエネルギー極近傍に軽い有効質量をもつエネルギーバンドと、フラットなエネルギーバンドが存在するこが判明した。

特に今年度着目したのは、その中の1つであるα-(BEDT-STF)_2I_3が低温で非常に高い易動度をもつという事実である。この物質は左右非対称の構造をしたBEDT-STF分子から構成され、左右の位置がランダムにα型に配列している。したがってこの物質は乱れの効果を十分に含んでいるはずである。ところが、驚いたことに、低温で三非常に高い易動度をもつことが判明した。低温の高い易動度の適否については、磁場中の電位分布・電流経路を調べ、確かにこの物質は低温で非常に高い易動度をもつ。我々は一群の有機伝導体に見られる温度に依存しない電気伝導性について研究を進めていき、高圧下のα-(BEDT-TTF)_2I_3とその類縁物質は有機・無機物質含めて全く新しい電気伝導特性をもつ有機ナローギャップ半導体であることを見出した。有機ナローギャップ半導体の特徴は、室温から1.5Kまで約6桁も強く温度変化するキャリア濃度と易導度とが相殺して温度に依存しない電気伝導度をもつことである。低温では10^<15>cm^<-3>程度の低キャリア濃度、10^6cm^2/V.s程度の高易導度の状態にある。しかし何故、6桁にもおよぶ担体濃度と易導度の温度変化が低温まで相殺してフラットな電気伝導性を示すのか未だ明らかでない。一方で、常圧下α-(BEDT-TTF)_2I_3とその類縁物質の低温相は電荷秩序絶縁体状態である。そこで有機ナローギャップ半導体と電荷秩序状態との問に何か相関があるのかを探索することが彩電気伝導現象解明の鍵となると考えられた。低温絶縁体状態に電子または正孔の担体を導入することができれば、そのときの電気伝導性の変化を調べることで有機ナローギャップ半導体と電荷秩序状態との相関を探索することができる。本研究では電荷秩序絶縁体状態にパルスレーザー励起による光担体を導入することを試みた。低温(4K以下)・パルス高電場下で試料α-(BEDT-TTF)_2I_3に波長450nmのナノ秒パルスレーザを照射して生じる光電流の時間発展性を測定した結果、驚いたことに電荷秩序絶縁体は融解して大電流が流れるようになり金属転移を見出すことができた。本研究の成果で最も重要な点は、光を切った後に巨大電流応答をもつ新たな金属状態が出現し、長時間保持する現象を有機導体では世界で初めて観測したことである。これは光による絶縁体-金属間のスイッチングが起きていることを示し、有機デバイスの発展に大きな影響を与えるものと期待される。
α,β-エポキシシランと求核剤との反応を利用する新しい反応の開発

α,β-不飽和エポキシシランを利用する反応として,まず八員炭素環形成反応の開発を目的として研究を開始した.しかし,エポキシ環の開裂方向の制御が困難であることが判明したため,γ-アクリロイルアシルシランとβ-トリメチルシリルビニルリチウムとの反応による八員環形成反応を検討することにした.その結果,Brook転位,分子内アルドール反応,そしてアニオニックオキシCope転位が連続的に起こって立体選択的に八員環が生成することが明らかになった.さらに,より柔軟性の高い方法へと展開することを目的として,基質の構造,反応温度などの検討を行った結果,γ位にエステル基を有するアシルシランとビニルリチウムとの反応で得られるγ-ビニル-γ-シリルラクトンに対し,ビニルリチウム誘導体を反応させると,同様の連続的炭素-炭素形成反応が起こって,立体選択的に八員環が生成した.次に,ヨウ化アルキルの存在下,γ-オキソ-α,β-エポキシシランのシアノヒドリン体に対し,低温でLDA,NHMDS,LHMDSなどの強塩基を反応させたところ,瞬時に反応が起こり,単一の成績体が得られた.この化合物は,エポキシ環の開環後,Brook転位により生成したアリルカルバニオンがアリル転位した後シアノ基のα位がアルキル化された化合物であることが判明した.特に興味深い点は,反応中間体のアルキル化成績体が全く検出されないということで,この結果は全過程が協奏的に進行している可能性を示唆するものである.したがって,容易に入手できる光学活性エポキシドを用いれば,エポキシドのキラリティーをカルバニオンに転写できる可能性があり,今後,新しい不斉反応としての可能性にも検討を加える予定である.α,β-不飽和エポキシシランを利用する反応として,まず八員炭素環形成反応の開発を目的として研究を開始した.しかし,エポキシ環の開裂方向の制御が困難であることが判明したため,γ-アクリロイルアシルシランとβ-トリメチルシリルビニルリチウムとの反応による八員環形成反応を検討することにした.その結果,Brook転位,分子内アルドール反応,そしてアニオニックオキシCope転位が連続的に起こって立体選択的に八員環が生成することが明らかになった.さらに,より柔軟性の高い方法へと展開することを目的として,基質の構造,反応温度などの検討を行った結果,γ位にエステル基を有するアシルシランとビニルリチウムとの反応で得られるγ-ビニル-γ-シリルラクトンに対し,ビニルリチウム誘導体を反応させると,同様の連続的炭素-炭素形成反応が起こって,立体選択的に八員環が生成した.次に,ヨウ化アルキルの存在下,γ-オキソ-α,β-エポキシシランのシアノヒドリン体に対し,低温でLDA,NHMDS,LHMDSなどの強塩基を反応させたところ,瞬時に反応が起こり,単一の成績体が得られた.この化合物は,エポキシ環の開環後,Brook転位により生成したアリルカルバニオンがアリル転位した後シアノ基のα位がアルキル化された化合物であることが判明した.特に興味深い点は,反応中間体のアルキル化成績体が全く検出されないということで,この結果は全過程が協奏的に進行している可能性を示唆するものである.したがって,容易に入手できる光学活性エポキシドを用いれば,エポキシドのキラリティーをカルバニオンに転写できる可能性があり,今後,新しい不斉反応としての可能性にも検討を加える予定である.われわれが開発した,ジビニルシクロプロパノレートのアニオニックオキシCope転位を用いる効率的な七員炭素環形成反応を,ジビニルシクロブタノレートのアニオニックオキシCope転位に拡張するととを目的として,α,β-不飽和エポキシシランと求核剤との反応の検討を行った.ジビニルシクロブタノレートを形成するためには,求核剤はシリル基の反対側からエポキシドを攻撃する必要があるが,環開裂は立体的に不利であるにもかかわらず,シリル基側で起こることが明らかになった.そこで,当初の計画を若干変更し,γ-ケトアシルシランとビニルリチウムとの反応により四員環を形成することとし,フェニルリチウムを用いた予備実験を行った.その結果,Brook転位と分子内アルドール反応がタンデム型で進行し,収率よくシクロブタノールが生成することが判明した.また,本反応の,一般性を明らかにする事を目的として五七員環形成反応についても検討したが,環の安定性とは逆に,環が大きくなるにつれて収率が低下した.この結果は,反応機構的に非常に興味が持たれる.以上の,予備実験の結果に基づきγ-アクリロイルアシルシランとβ-トリメチルシリルビニルリチウムとの反応を行ったところ,Brook転位,分子内アルドール反応,そしてアニオニックオキシCope転位が連続して起こり,立体選択的に八員環を合成することに成功した.来年度は,本反応の適用範囲,機構等を明らかにする予定である.1.ケイ素の特性を利用する八員炭素環形成反応の開発昨年度に得られた知見に基づき,Brook転位を利用する新しい八員炭素環形成反応を,より柔軟性の高い方法へと展開することを目的として,基質の構造,反応温度などの検討を行った.その結果,γ位にエステル基を有するアシルシランとビニルリチウムとの反応で得られるγ-ビニル-γ-シリルラクトンに対し,ビニルリチウム誘導体を反応させることにより,Brook転位,分子内アルドール反応,そしてアニオニックオキシCope転位が連続して起こり,立体選択的に人員環が生成することが明らかになった.

2.β-(シリルカルボニル)-α,β-エポキシシランを用いる不斉[3+2]アニュレーション法の開発昨年,α,β-エポキシシランと求核剤との反応が予想に反しα位で起こるということが明らかになった.そこで,β位にシリルカルボニル基を導入し,求核剤との反応についでBrook転位によってガルバニオンを発生させ,α,β-エポキシシランのエポキシ環を強制的にβ位で開裂させることを試みた.別ルートで合成した基質を用いた予備実験の結果,予想通り,β位でのエポキシ環の開裂により生じたアルコキシドがシリル基を攻撃してBrook転位がおこり五員環が形成することがわかった.来年度は,反応条件の検討を行うとともに,不斉α,β-エエポキシシランを用いた新規不斉[3+2]アニュレーション法の開発へと展開する予定である.連続的炭素-炭素結合形成反応を利用する新規合成反応の開発を目的として,ハロゲン化アルキルの存在下α,β-エポキシシランと強塩基との反応を検討した.基質としては,γ-オキソ-α,β-エポキシシランのシアノヒドリン体を用い,ヨウ化アルキルの存在下,低温でLDA,NHMDS,LHMDSなどの強塩基を反応させたところ,瞬時に反応が起こり,単一の成績体が得られた.この化合物は,エポキシ環の開環後,Brook転位により生成したアリルカルバニオンがアリル転位した後シアノ基のα位がアルキル化された化合物であることが判明した.特に興味深い点は,反応中間体のアルキル化成績体が全く検出されないということで,この結果は全過程が協奏的に進行している可能性を示唆するものである.したがって,容易に入手できる光学活性エポキシドを用いれば,エポキシドのキラリティーをカルバニオンに転写できる可能性があり,今後,新しい不斉反応としての可能性にも検討を加える予定である.一方,β-シリル-α,β-エポキシアシルシランとケトンエノレートとの反応では,エノレートの付加体におけるBrook転位によるシロキシカルバニオンの発生,エポキシ環の開環と2回目のBrook転位,そしてアリル転位に続く分子内アルドール反応が連続的に起こり,(β-シロキシビニル)シクロプロパンジオール誘導体が得られた.この結果は,通常の56工程に相当する素反応が一挙に進行していることを示唆しており,合成反応の効率化,経済性の観点から極めて興味深い.
配位高分子の高秩序細孔により水和イオン半径を認識する新規セシウム捕集剤の開発

これまで溶液中での利用がほとんど行われてこなかった配位高分子の高度にサイズ制御可能な高秩序細孔を利用して、セシウムの選択的取り込みが可能な細孔サイズを調べる研究を行った。この研究において、新規に合成した中心金属を変えることで細孔サイズを精密制御可能な配位高分子(NH4)[Ln (C2O4)2(H2O)] (Ln = Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb)の合成及び構造解析に成功するとともに、セシウムはアンモニウムイオンとの交換反応で細孔内に留まることやセシウムの選択的取り込みに細孔サイズ依存性があることを明らかにした。セシウムを高選択的に取り込む捕集剤を開発するためには、プルシアンブルーのように、高秩序で交換可能なカウンターカチオンを内包した比較的小さな細孔をもつ化合物を、比較的安価で安定な材料をもとに作ることが重要である。これらのMOFについて、Cs+を取り込ませる実験を行った結果、Re(NH4)(C2O4)2・H2Oは、海水程度のナトリウム塩濃度の水溶液中からもCs+の取り込みが可能であることを明らかにした。これはMOFでCs+を選択的に取り込む初めての例であり、セシウムで汚染された海水など塩濃度の高い環境からセシウムを除染できる可能性を示す画期的なデータである。さらに、これらの中でも比較的小さな細孔をもつ、小さなイオン半径の希土類金属(Er, Ho, Er, Yb)を用いた場合に、セシウムが取り込まれやすいことを明らかにした。これはセシウムを取り込みやすい細孔の傾向を明らかにした初めての例である。また、これらの結果から、既知のMOFにおいても、セシウムを取り込みやすい細孔径に近いものであれば、セシウムの選択的な取り込みが起こる可能性があるため、数種類の既知のカウンターカチオンを内包した細孔径の小さいMOFを合成し、セシウムの取り込みを試験し、(NH4)2(adp)[Zn2ox3]について、セシウムの取り込みが起こることを明らかにした。これは、セシウムの取り込みが起こりやすいMOFの条件として、一定の細孔径をもつことが条件となる可能性を示唆するものである。研究代表者は、これまで溶液中での利用がほとんど行われてこなかった配位高分子の高度にサイズ制御可能な高秩序細孔を利用して、セシウムを可能な限り選択的に捕集できる材料の開発を行うとともに、このようなセシウムの取り込み反応について詳細に調べることを目的とした研究を行った。平成25年度はこの研究によって合成した細孔サイズを精密制御可能なMOFである(NH4)[Ln (C2O4)2(H2O)](Ln = Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb)を使い、セシウムの取り込み反応が、どのような条件で発生するかを詳細に調査するとともに、このセシウム吸着材の適応範囲を調べた。(NH4)[Eu(C2O4)2(H2O)]粉末を水溶液中に分散して、CsHCO3を添加する滴定実験で、pH 7付近で、加えたCsHCO3の量にほぼ等しいNH4+イオンがイオン選択性電極から検出され、MOFのイオン交換反応が確認された。酸性領域では、このようなイオン交換反応が起こらないことから、セシウム取り込み反応は溶液のpHに依存して中性から塩基性領域で起こることが示された。またセシウムを取り込んだMOFであるCs[Eu(C2O4)2(H2O)]は、酸性条件において、Ln2(C2O4)3(H2O)に変化していることを粉末X線で確認し、取り込んだセシウムを放出できることを明らかにした。以上の結果から、(NH4)[Ln(C2O4)2(H2O)]は中性、塩基性条件の溶液からセシウムを取る捕集剤であり、溶液を酸性条件にするだけで、セシウムを放出できるこれまでのセシウム捕集剤にはない性質をもつことが明らかとなった。現在セシウム捕集剤の処理処分が問題となっているが、このような捕集剤を用いれば、放射性セシウムを単離し、放射線源として利用できる可能性もあり、利用価値の高い捕集剤であることが示された。セシウムを高選択的に取り込む捕集剤を開発するためには、セシウムの取り込みが確認されているプルシアンブルーのように、高秩序で交換可能なカウンターカチオンを内包した比較的小さな細孔を持つ化合物を、比較的安価で安定な材料をもとに作ることが重要である。

我々は、安価で安定な配位子であるシュウ酸を用い、上記条件をすべて満たす新規配位高分子(MOF:metal-organic framework)であるRe(NH4)(C2O4)2・H2O (Re = Y, Sm, Gd, Dy, Er, Ho, Er, Yb)及びReCs(C2O4)2・H2O (Re = Y, Sm, Eu, Tb, Dy, Er)の合成に成功した。これらの化合物は、元素分析及び単結晶X線構造解析または粉末X線によって同定された。また、Re(NH4)(C2O4)2・H2Oの錯体をそれぞれCs+を含む水溶液中に浸透させたところ、溶液中のCs+濃度測定や、MOFの元素分析から、これらのMOFはCs+を取り込むことを明らかにした。また、同様の実験から、海水程度のナトリウム塩濃度の水溶液中からもCs+の取り込みが可能であることを明らかにした。これはMOFを使って、Cs+を選択的に取り込む初めての例であり、セシウムで汚染された海水など塩濃度の高い対象物から、セシウムを除染できる可能性を示すデータである。また、希土類金属は原子番号が大きくなるほどイオン半径が小さくなるため、構造解析と粉末X線測定から、Re(NH4)(C2O4)2・H2Oは原子番号の大きな希土類ほど小さな細孔をもつことを明らかにした。これをもとに、それぞれでの細孔径でのセシウムの取り込み挙動を探索し、細孔径が大きいほどCs+を取り込む速度が速いことを明らかにした。これはMOFの細孔サイズとイオンの取り込みの関係性を示した初めてのデータである。MOFの細孔サイズに対する取り込み可能な水和イオン半径やCs+選択性の関係を明らかにするためには、細孔の形状や物性を大きく変化させることなく、細孔サイズが異なるMOFを数多く合成し、Cs+取り込み挙動を比較検討する必要がある。平成24年度までに希土類金属を用いてCs+取り込み可能なMOF (Re(NH4)(C2O4)2・H2O (Re = (Y, Sm, Gd, Er, Ho, Er, Yb)及び(NH4)2(adp)[Zn2ox3])をすでに9種類合成し、これらのうち8種類が同型のものであるため、細孔サイズとセシウムの取り込み挙動の関係を比較検討することが可能な系を構築した。Re(NH4)(C2O4)2・H2Oでは、イオン半径がランタノイド収縮に従って変化する希土類金属を用いて、細孔サイズを微調整できる系を構築し、これら全てでセシウムを取り込む物性が確認できた。当初予定していたセシウムを取り込めるMOFが見いだせない場合の実験計画が不要となり、予定以上の数のセシウムを取り込めるMOFを合成することに成功した。またこの実験により、MOFの細孔サイズが小さいときにセシウムを取り込みやすい傾向を明らかにした。この実験の結果を利用して、既知のMOFについても同様の実験を行い、同じ程度の細孔サイズで取り込みが起こる((NH4)2(adp)[Zn2ox3])も見出すことができた。これにより、細孔径が同じような物質同士での取り込み挙動の違う要因についても、明らかにできる可能性が広がった。以上のようなことから自己採点による評価はおおむね順調に研究が進んでいると判断した。細孔サイズと取り込める水和イオン半径及びCs+選択性の関係を明らかにするためには、細孔の形状を大きく変化させずに、細孔サイズの異なるMOFを数多く合成し、Cs+の取り込み挙動を比較検討する必要がある。平成23年度は希土類金属を用いてCs+イオンの取り込みが可能な新規MOF(Re(NH4)(C2O4)2・H2O (Re = Y, Sm, Gd, Dy, Er, Ho, Er, Yb))をすでに8種類合成することに成功しており、これらの構造は同型であるため、Cs+の取り込み挙動を比較検討しやすいと考えられる。
転写因子の標的遺伝子解析によるマラリア原虫メロゾイトの侵入機構の解明

マラリア原虫のメロゾイトによる赤血球への侵入は、感染赤血球からの脱出、新しい赤血球への接着、先端部の方向転換、寄生胞を伴った侵入、侵入後のステージ転換などのステップからなる複雑な現象である。本研究では、メロゾイト形成に関わる転写因子の標的遺伝子解析から侵入機構の全貌を明らかにすることを目的とする。申請者は、これまでにネズミマラリア原虫P. bergheiのCRISPR/Cas9を開発し、メロゾイト形成に関わる転写因子PbAP2MのGFP融合遺伝子発現原虫(PbAP2M-GFP)の作製を行い、発現解析やChIP-qPCR解析を行ってきた。本年度は、PbAP2M-GFPを用いたChIP-seq解析を行った。シゾント期のクロマチンDNAを回収し抗GFP抗体を用いたクロマチン免疫沈降を行い、得られたDNAを用いて次世代シークエンサー解析を行った。その結果、226の標的遺伝子を得た。この中には、これまでに同定されたロプトリー遺伝子群やモーター複合体遺伝子群などの侵入関連遺伝子、メロゾイト表面タンパク質であるMSPファミリー分子が多数含まれていた。一方で、小胞輸送に関わるSNAREタンパク質や細胞骨格に関わるタンパク質も含まれていることからメロゾイト形成あるいはメロゾイトの機能にこれらのタンパク質が関わっている可能性が示唆された。以上のことから、メロゾイト形成に関わる転写因子のChIP-seq解析は、メロゾイトによる侵入に関わる遺伝子群の同定が可能な強力な手法であることが明らかになった。これら転写因子標的遺伝子群には機能未知遺伝子も多数含まれていたことから、これらの解析を進めることで侵入機構に関わる遺伝子の網羅的解析が可能になると予想された。本年度の主要な目的としていたChIP-seq解析を終了することができたため、順調に研究は進んでいると考えられる。次年度以降の研究計画に支障はない。本年度のChIPーseq解析を元にして、ネズミマラリア原虫でのメロゾイト形成に関わる新規分子の解析を進めていく。また、熱帯熱マラリア原虫でのメロゾイト形成との比較解析を行うため、熱帯熱マラリア原虫におけるオルソログ遺伝子のGFP融合遺伝子発現株の作製を進めていく予定である。次世代シークエンサー受託費が申請当初の見積額を大きく下回った。また、購入予定だったフルオロメーターは他予算によって購入したために、物品費に残額が生じた。次年度はマラリア原虫変異体を多数作製するために、マウス購入費や培養試薬費や分子生物学試薬費に多数の予算を費やす予定である。
コアンダ効果を利用したジェットベクタリングに関する基礎的研究

本研究には3年間で解決を目指す2つの大きな課題がある.一つ目はプライマリージェットが連続噴流,方向制御用セカンダリージェットが円柱壁面上のシンセティックジェットの場合に「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」であり,二つ目は「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」である.一つ目に関して,プライマリージェット近傍に円柱壁面を伴うセカンダリージェット用スロットを設置し,手始めとしてセカンダリージェットが連続噴流の場合と連続吸引の場合について実験的に調べた.偏向度はプライマリージェットとセカンダリージェットの運動量比により整理された.本条件ではプライマリージェット進行方向がプライマリージェットとセカンダリージェットの運動量比に依存しないデッドゾーンの存在が確認された.この結果は他の研究者らによる報告とも一致することがわかった.連続流ではなく,シンセティックジェットのコアンダ効果を利用してプライマリージェットを制御する方法は本研究独自の試みであり,当該年度は断片的な結果ではあるものの,シンセティックジェットによってプライマリージェットである連続噴流の制御が可能であることを示すことができた.二つ目の「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」では有限長壁を対象とした広い意味でのコアンダ効果を利用してシンセティックジェット自体の進行方向制御を目指している.従来は非対称突起形状スロットで生成されるシンセティックジェットの挙動について調べてきたが,当該年度は階段形状スロットを利用したジェットベクタリングについて解明を試みた.現時点では噴流進行方向の制御範囲は90°であるが,制御範囲180°を目指して詳細な偏向メカニズムの解明を行った.初年度である2018年度,「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」を調べるために,新たに実験装置を製作した.セカンダリージェットに対するコアンダ面の半径はR=15mmとして,プライマリージェット幅はh=040mm,セカンダリージェット幅Δh=2mmを標準とした.なお,セカンダリーの連続流生成にはブロワとインバータを用い,セカンダリーシンセティックジェット生成にはシグナルジェネレーターとしてPCとアンプとスピーカが利用された.本現象は強い非定常性を有することから,併せてトラバーサーと熱線流速計により,振動周期に基づく無次元時間ごとの時間平均速度分布計測システムの構築を行った.すでに実験は行える状態になっており,断片的ではあるが,セカンダリーフローが連続流の場合とシンセティックジェットの場合の両方で基本流動特性が調査された.「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」については,既存実験装置のスロット近傍幾何形状の変更を行った.既に片側ステップ高さの影響については実験が終わっており,ステップ高さによりシンセティックジェット進行方向の調整が可能であることは確認している.したがって,本研究は概ね順調に進展していると考えられる.「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」の解明を目指して,今後は,プライマリージェットの偏向角に及ぼすセカンダリーフローの流動特性に注目して研究を展開予定である.すなわち,セカンダリーフローが連続噴流の場合,連続吸引の場合,シンセティックジェットの場合の3通りについて系統的に調査して,これらの間でのプライマリージェット偏向メカニズムの同異について議論する予定である.また,適用範囲についても調べていくつもりである.一方,「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」については,既に系統的調査がある程度進んでいることから,今後も継続し,偏向メカニズムと渦列の安定性との関係解明まで議論を深めることを目指す.これによりステップを組み合わせることで3方向(180°)制御が実現できると考えている.今後は実験だけでなく同条件での数値計算を行い,実験では計測が困難な情報を得ることで,流れ場の詳細に関する検討を行う予定である.さらに「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」と「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」の両課題において,相似則についても言及することを検討している.すなわち,残された研究期間において励起噴流の代表長さについても考察していく予定である.本研究には3年間で解決を目指す2つの大きな課題がある.一つ目はプライマリージェットが連続噴流,方向制御用セカンダリージェットが円柱壁面上のシンセティックジェットの場合に「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」であり,二つ目は「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」である.一つ目に関して,プライマリージェット近傍に円柱壁面を伴うセカンダリージェット用スロットを設置し,手始めとしてセカンダリージェットが連続噴流の場合と連続吸引の場合について実験的に調べた.偏向度はプライマリージェットとセカンダリージェットの運動量比により整理された.本条件ではプライマリージェット進行方向がプライマリージェットとセカンダリージェットの運動量比に依存しないデッドゾーンの存在が確認された.この結果は他の研究者らによる報告とも一致することがわかった.連続流ではなく,シンセティックジェットのコアンダ効果を利用してプライマリージェットを制御する方法は本研究独自の試みであり,当該年度は断片的な結果ではあるものの,シンセティックジェットによってプライマリージェットである連続噴流の制御が可能であることを示すことができた.二つ目の「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」では有限長壁を対象とした広い意味でのコアンダ効果を利用してシンセティックジェット自体の進行方向制御を目指している.従来は非対称突起形状スロットで生成されるシンセティックジェットの挙動について調べてきたが,当該年度は階段形状スロットを利用したジェットベクタリングについて解明を試みた.

現時点では噴流進行方向の制御範囲は90°であるが,制御範囲180°を目指して詳細な偏向メカニズムの解明を行った.初年度である2018年度,「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」を調べるために,新たに実験装置を製作した.セカンダリージェットに対するコアンダ面の半径はR=15mmとして,プライマリージェット幅はh=040mm,セカンダリージェット幅Δh=2mmを標準とした.なお,セカンダリーの連続流生成にはブロワとインバータを用い,セカンダリーシンセティックジェット生成にはシグナルジェネレーターとしてPCとアンプとスピーカが利用された.本現象は強い非定常性を有することから,併せてトラバーサーと熱線流速計により,振動周期に基づく無次元時間ごとの時間平均速度分布計測システムの構築を行った.すでに実験は行える状態になっており,断片的ではあるが,セカンダリーフローが連続流の場合とシンセティックジェットの場合の両方で基本流動特性が調査された.「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」については,既存実験装置のスロット近傍幾何形状の変更を行った.既に片側ステップ高さの影響については実験が終わっており,ステップ高さによりシンセティックジェット進行方向の調整が可能であることは確認している.したがって,本研究は概ね順調に進展していると考えられる.「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」の解明を目指して,今後は,プライマリージェットの偏向角に及ぼすセカンダリーフローの流動特性に注目して研究を展開予定である.すなわち,セカンダリーフローが連続噴流の場合,連続吸引の場合,シンセティックジェットの場合の3通りについて系統的に調査して,これらの間でのプライマリージェット偏向メカニズムの同異について議論する予定である.また,適用範囲についても調べていくつもりである.一方,「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」については,既に系統的調査がある程度進んでいることから,今後も継続し,偏向メカニズムと渦列の安定性との関係解明まで議論を深めることを目指す.これによりステップを組み合わせることで3方向(180°)制御が実現できると考えている.今後は実験だけでなく同条件での数値計算を行い,実験では計測が困難な情報を得ることで,流れ場の詳細に関する検討を行う予定である.さらに「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」と「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」の両課題において,相似則についても言及することを検討している.すなわち,残された研究期間において励起噴流の代表長さについても考察していく予定である.