hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子・文化の共進化に関する理論集団遺伝学的研究

また、乳に対する好みの効果も検討したが、逆原因仮説が成り立つためには、乳糖分解者と分解不良者の好みに違いがあることが必要で、斜行伝達と水平伝達のパラメ-タ-がある不等式を満足しなければならないことを示した。さらに、強い淘汰が要求される原因を遺伝子型と文化型の間の連鎖不平衡の観点から追究した。その結果、斜行伝達と水平伝達のみでは連鎖不平衡が形成されず、垂直伝達が加わった場合にもすぐに消滅することが分かった。(2)手話とは聾者の自然言語であり、文化伝達によって維持されている。遺伝子と文化の相互作用の観点から興味深いのは、祖父母から孫への伝達である。なぜならば、聾は劣性遺伝が多いため家族内では世代を隔てて出現する傾向にあるからである。この問題では、個体の相対頻度を変数とする漸化式を導くことができないようである。その代わりに、父母とその子からなるトリプレットを定義して、その頻度を変数とする差分方程式系を用いて解析した。結論として、聾に関する同類結婚率が高ければ、祖父母から孫への伝達が極めて有効であることが分かった。手話が聾者の自然言語であるという認識が、欧米では1960年代から持たれるようになった。一方、重度の幼児期失聴の多くが遺伝性であり、複数の劣性遺伝子(日本では約5つ、北アイルランドでは30強と推定されている)が関与していることが知られている。遺伝子と文化の相互作用の観点から興味深いことは、劣性遺伝の特徴として聾者が世代を隔てて出現する傾向にあるため、親から子への手話の伝達(垂直伝達)が祖害されるところにある。複数の劣性遺伝子の効果が見られるもっとも簡単な場合として、連鎖のない二遺伝子座のモデルを仮定して、手話存続の条件を研究した。一遺伝子座のモデルと同様に、聾者同士の同類結婚率に比例して垂直伝達の重要性が増大する。だが、聾の原因となる劣性遺伝子座が一つから二つに増えることにより、垂直伝達の効果がほぼ半減することが分かった。次に、聾学校などにおける血緑関係にない聾児の出会いをモデルに取り入れた。その結果、聾児間の同類の出会いや反復的な相互作用があれば、水平伝達の効果も大きいことが分かった。さらに、聾学校の教師が手話を流暢に使えれば、教師から学童への斜行伝達も可能であり、理論的には手話の維持に貢献しうる。しかし、歴史的な事実として聾学校における手話使用は奨励されなかったため、斜行伝達の寄与は小さかったものと思われる。上記研究は、スタンフォード大学のマーカス・フェルドマン教授とに共同研究であり、現在投稿中である。母親が子の世話をするのは哺乳類の通則であるが、これに伴って一部の霊長類では母親から子への文化伝達が多少見られる。以前の研究から、母親のみならず父親からも子への文化伝達が可能な状況下では、文化伝達の能力が進化し易いことが分かっている。たとえば、父親が母子を捨てずに子育てに参加するならば、その条件は満足されるであろう。そこで、文化伝達が発達していることと父親が子の世話をすることが共にヒトの特徴である点に着目して、文化伝達能力と父親による子育てが共進化する可能性を理論的に検討した。まず、数学的な取扱が簡便な有性一倍体モデルを完全に記述し、平衡点の同定と安定性解析を行った。その結果、母親からの文化伝達の効率がよく、父親からの文化伝達に補助的な意義しかない場合、文化伝達能力と父親による子育てがほぼ独立に進化することが分かった。
ナノ接合の科学基盤確立とナノ熱電デバイスの創製

金属ナノ材料同士の接触部を、電流を付与して生じるジュール熱により溶融し、同部を高確度に接合するための科学基盤を確立した。ジュール熱ナノ溶接部の組織的・電気的・機械的特性評価より、同溶接部が組織的に低損傷であること、また溶接に伴う物理的諸特性の劣化が極めて少ないことを示した。さらに異種金属ナノ接合部で生じるゼーベック効果を利用した機能性ナノ熱電デバイス(極微小熱電対、ナノ熱発電用回路)を試作し、応用のための基礎を開拓した。平成21年度は申請時に計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。1.ナノワイヤ系における電気-熱問題に関する理論的考察二本の導電性ナノワイヤを対向させた電気-熱問題を考え、細線同士の接触部では電流集中に加え、有効体積が極めて小さいことに起因して、細線が溶融しない条件下においても接触部が融点することを明らかにした。またこの知見に基づき、ナノコンタクト部の溶融現象を支配する新しいパラメータを抽出することに成功した。パラメータは電流、細線長、細線断面積および熱的境界条件を補正する関数からなり、当該パラメータが閾値を越える条件で細線接触部が溶融することを実証した。さらに、一旦細線接触部が溶融したならば、その後、一定直流電流の付与下では接触部が自発的に凝固し、ジュール熱を用いる本手法によれば自己完了型の細線溶接が実現できることを発見した。2.走査電子顕微鏡組み込み型ナノ接合機構の開発現有のマニピュレータ(3軸)に物品費で購入のマイクロマニピュレータ(3軸×2)を組み込み、9自由度のナノ接合機構を試作した。さらに接合用の電源やステージコントローラ等を真空ポートを介して走査電子顕微鏡の外部に配置することで、走査電子顕微鏡内でのナノワイヤ同士の接合実験を可能にした。試作したナノ接合機構を用いて基板上に成長させた銀ナノワイヤをピックアップし、当該ナノワイヤ同士をジュール熱溶接することで、開発したナノ接合機構の安定性と有用性を確認した。3.渦電流顕微鏡法による金属ナノワイヤの導電率評価絶縁層を有するシリコン基板上の溝に固定した白金ナノワイヤ上で、垂直磁化した磁気プローブを超音波振動させ、ナノワイヤ内に渦電流が形成したことをプローブの振動位相変化から確認することに成功した。さらに薄膜配線に対する渦電流誘導実験より、本手法により形成される渦電流が高密度であることを確認した。平成22年度は申請時に計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。1.ナノワイヤの接合基礎実験と理諭モデルとの照合開発したナノ接合機構を駆使し、走査型電子顕微鏡内でAgナノワイヤ(NW)を接合した。直径200nm程度のAg NWはストレスマイグレーションを利用して基板上に成長させた。はじめに静電引力等によりAg NWを基板から引き抜き、これをPtプローブに固定して供試材とした。様々な長さの組み合わせのAg NWの先端同士を接触させた状態で一定直流電流を付与し、両NWを接合した。接合過程のその場観察より、Ag NWのジュール熱接合が自己完了機構によることを見出した。また、当該Ag NW同士の接合条件が、前年度に提案したナノコンタクト部の溶融現象を支配するパラメータにより整理できることを見出した。2.走査型電子顕微鏡組み込み型強度試験機構の開発各種顕微鏡に設置可能な接合部強度試験機構を試作した。はじめに接合対象材料である直径800nmのPt極細線に対して、互いに近接させた負荷支点を用いる極微小曲げ試験を実施し、実験結果と有限要素法解析結果とを照合してPt極細線の弾塑性特性を決定した。次に接合部強度試験機構上で対向したPt極細線同士を接合し、その後、接合部を含むPt極細線構造体に対して極微小引張試験を実施した。構造体は母材部で破断し、ジュール熱接合部が母材以上の強度を有することを明らかにした。3.異種金属ナノ接合の実現ナノ接合機横を用い、直径5μmなるPt細線とAu細線とをジュール熱接合することに成功した。接合部の詳細な結晶構造解析の結果、異種金属ナノ接合が低融点金属の溶融により実現できることを確認した。さらに極微小Pt/Au異種金属接合部を含む回路チップを試作し、当該チップを用いてゼーベック効果とペルチエ効果の両方を観察することに成功した。この成果はナノ熱電デバイスの重要な基礎となる。平成23年度は申請時に計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。1.ナノ熱電対プローブの試作とナノ領域温度分布マッピング中央を電気的に絶縁した電極チップ上でPtマイクロワイヤとWマイクロワイヤとをジュール熱溶接し、世界最小級の自立型熱電対プローブ(先端寸法10μm以下)を実現した。当該熱電対プローブはPt/W異種金属接合部と電極チップとの温度差に起因して生じる電圧(ゼーベック効果)を測定することで、測定対象物の局所的な温度計測を実現する。

試作した極微小熱電対プローブを走査機構に取り付け、顕微鏡観察下において通電下にあるAl薄膜配線(厚さ600nm、幅10μm)の長手方向の温度分布を高分解能に計測することに成功した。2.ナノ熱発電モジュールの実現異種金属ナノ接合部を多数内包したナノ熱発電モジュールを実現するために、高い熱電能を有するFeナノワイヤを大量生産した。ここでは表面を酸化させたFe平板に曲げ応力を付与し、これを加熱することでFeナノワイヤを大量生産する新しい手法を提案した。また高効率熱発電の鍵が平衡状態における異種金属接合部の両端の温度差にあることに鑑み、発電に適したワイヤ形状の探索を目的として様々なFeワイヤを含む熱電回路の試作と熱発電実験を試みた。これによりアスペクト比が10程度のFeワイヤを用いて温度差発電が可能であるとの知見を得た。以上の成果はナノ熱発電モジュールの基礎を築くものである。3.ナノ接合の科学基盤の確立これまでに実施した金属ナノ・マイクロワイヤのジュール熱溶接条件を集約すると共に、これを本研究で提案したナノコンタクト部の溶融現象を支配するパラメータで整理して、高確度にナノ接合を実現するための実施要領を示した。さらに詳細な結晶構造観察より、本ジュール熱溶接により組織的に極めて低損傷な接合が実現できていることを実証し、応用のためのナノ接合の科学基盤を確立した。
酢酸耐性機構の分子生物学的研究

酢酸菌はエタノールを酸化して酢酸を高濃度に培地中に蓄積する。そのため、他の細菌にみられない高い酢酸耐性能を有している。しかしながら、この酢酸耐性能は酢酸菌の菌株によっても大きく異なっており、特にヨーロッパで酢酸発酵に用いられているGluconoacetobacter europaeus(高度酢酸耐性菌)は15%もの高濃度の酢酸を蓄積する事ができるが、日本国内で用いられる酢酸菌Acetobacter aceti(中度酢酸耐性菌)は5-6%の酢酸しか蓄積することができない。本研究では、欧州の食酢産業で盛んに用いられている高度酢酸耐性菌とわが国で主に用いられている中度酢酸耐性菌の酢酸耐性機構を比較研究することで、酢酸菌の酢酸耐性機構とその機構に関与する遺伝子を明らかにするとともに、この酢酸耐性へのアルコール酸化反応に関与するアルコール脱水素酵素(ADH)機能の影響についても検討することを目的としている。これまでに、Janja Trcek博士は、いくつかの高度酢酸耐性菌の分子系統学的解析をすすめるとともに、それらの菌株の実験室培養条件、細胞膜調製条件、ADH活性測定条件を検討して、それらの条件の確立に成功した。現在は、さらにそれら高度酢酸耐性菌からのADHの分離精製をすすめているところである。それと並行して、松下は中度酢酸耐性菌におけるADH機能の解明をそれらの欠損変異株を用いることですすめるとともに、中度酢酸耐性菌におけるの酢酸耐性に関連する膜構造成分および細胞膜タンパク質成分の解析をすすめているところである。
様々な函数空間における一般化されたフーリエ展開とウェーブレット展開の比較

函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係の研究であった.ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の一般的な展開定理を用いた研究である.(1)附随する密度函数についての条件の一般化,(2)対応する固有値分布の問題,(3)ウェーブレット的発想を取り入れること,これら3点に大別される.重み付きベゾフ空間に於ける不等式の問題に還元することがポイントの一つである.本研究は,オーソドックスな問題意識に由来するものであり,古典的な計算手法を縦横無尽に扱い得るかがポイントとなる.そのような意味での知識の集積が今後への糧となり得る.函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係についての研究であった.これを,ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の定理を用いて行った.具体的には,(1)付随する密度函数についての条件の一般化,(2)対応する固有値分布の問題,(3)ウェーブレット的発想を取り入れること,これら3点に研究目的は大別される.一般的な函数展開を考えているので,特殊函数の知見を先ずは古典的書物によって得た.そして,ワイル以降の固有値分布問題と絡めて,フーリエ解析における基本的な考え方「函数の滑らかさとフーリエ係数の大きさの相関関係」についての知見を深めたいという思いのもと,正にこの目的に沿う形で研究計画を立て,遂行した:(1)先述の研究目的の1番目を遂行した.「密度函数についての条件」がどのような形で不等式に現われるか,を熟考した.ベゾフ空間については既にある程度の考察が進んいたので,更に推し進めることができた.(2)様々の意見交換・最新の情報収集に当たることができた.これらを研究目的の遂行に生かした.(3)海外出張による意見交換・最新情報収集も研究目的の遂行に役立った.(4)論文としての発表にまでは至らなかったが,その準備は出来ている.(5)種々の研究集会の会場責任者や開催責任者の経験を通じて,幅広いアカデミックな人脈形成の構築・新たな視点の研究遂行へのフィードバックを図ることができた.活発な研究交流の場を構築しつつある.初年度同様,函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係についての研究であった.ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の一般的な展開定理を用いた研究を継続した:(1)本研究課題の目的の2番目・3番目をある程度遂行した.「固有値分布の問題」がどのような形で考える不等式に現われるかを熟考し,更に,「ウェーブレット的発想を取り入れること」による密度函数の見直しをある程度図った.以前から我々が考察してきたウェーブレットを用いることによって,新たな視点を開拓した.(2)日本数学会や実解析関連の研究集会に参加・発表し,様々の意見交換・最新の情報収集に当った.(3)アルゼンチンに於ける国際研究集会への参加・発表により,意見交換・最新情報収集も研究目的の遂行に生かした.(4)研究目的の2番目・3番目の完全な形での論文発表には至らなかったものの,次年度に向けての準備が整ったところである(一部分は雑誌投稿中である).(5)本研究に関する研究集会の開催までには至らなかったものの,アカデミックな人脈を幅広く培うことができたので,次年度への架け橋を構築することができた.函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係の研究であった.ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の一般的な展開定理を用いた過去2年間に亘る研究の継続であった.(1)特に研究目的の3番目にある「ウェーブレット的発想を取り入れること」が中心であった.一般化された密度函数や固有函数を考えることがポイントである.ただ,常微分作用素に対する固有値問題に引き戻すことには更なる困難が伴う.(2)日本数学会や実解析関連の研究集会に於いて,種々の意見交換や最新の情報収集に当った.(3)ドイツのイェナに於ける函数空間論セミナーでの意見交換や情報収集も本研究の遂行に生かすことが出来た.また,セミナー発表や函数空間論グループの間での意見交換等により,研究成果を知ってもらうことも出来た.(4)完全な形での論文発表には至らなかったものの,ある程度までの結果を纏めることが出来た.また,ウェーブレットと特異性理論に関する研究論文はアクセプトされた.「函数の滑らかさとフーリエ係数の大きさの相関関係」に関連するものである.この論文が直接的に本研究に関わる部分には更なる課題を見出すことも出来た.(5)アカデミックな人脈を幅広く培うことが出来たので,今後への架け橋を構築することが出来たと言える.(6)本研究と直接的に関係することの一つに「特殊函数の知見」がある.本研究はオーソドックスな問題意識に由来するものであり,古典的な計算手法を縦横無尽に扱い得るかがポイントとなる.そのような意味での知識の集積が今後への糧となり得る.函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係の研究であった.ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の一般的な展開定理を用いた研究である.(1)附随する密度函数についての条件の一般化,(2)対応する固有値分布の問題,(3)ウェーブレット的発想を取り入れること,これら3点に大別される.重み付きベゾフ空間に於ける不等式の問題に還元することがポイントの一つである.

本研究は,オーソドックスな問題意識に由来するものであり,古典的な計算手法を縦横無尽に扱い得るかがポイントとなる.そのような意味での知識の集積が今後への糧となり得る.当初の研究目的に基づいて,上述したように,平成26年度の研究実施計画を素直な方法によって遂行することが出来た.函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係についての研究を,ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の定理を用いて行ったのだが,平成26年度は特に「対応する固有値分布の問題」と「ウェーブレット的発想を取り入れること」をある程度推し進めることが出来た.完全な論文としての発表までには至らなかったが,その準備は整った(一部分は雑誌投稿中である).更に,国内・海外出張を契機として,種々の意見交換や最新の情報収集も行うことが出来た.活発な研究交流の場も構築しつつある.以上のような理由から,達成度は「概ね順調」と判断される.フーリエ解析昨年度同様,我々は一般的な函数展開を考えている.ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の一般的な展開定理を用いた研究を継続する.研究目的の2番目・3番目は,対応する固有値分布の問題・ウェーブレット的発想を取り入れること,である.正にこの目的に沿う形で研究計画を立て,今後の研究推進の方策としたい:(1)研究目的の2番目・3番目を完全に遂行する.昨年度同様,「固有値分布の問題」がどのような形で考える不等式に現われるかを熟考し,更に,「ウェーブレット的発想を取り入れること」による密度函数の見直しを,更に図ることである.以前から我々が考察してきたウェーブレットを用いることによって,新たな視点を開拓したいと考えている.(2)今迄通り,国内の研究集会に参加・発表し,様々の意見交換・最新の情報収集に当たる.これらを研究目的の遂行に生かす.(3)今迄通り,海外に於ける種々の意見交換・最新情報収集も研究目的の遂行に生かす.(4)研究目的の2番目・3番目を最終的に完成させ,論文として発表する.(5)今迄に培った幅広いアカデミックな人脈を生かしつつ,本研究に関する研究集会を開催する.のみならず,その報告集を作成し,遍く配布するなどして成果の公表,及びそのフィードバックを期待することが出来る.これにより,3年間に亘る本研究課題の完成を見ることが出来る.当初の研究目的に基づいて,上述したように,平成25年度の研究実施計画を素直な方法によって遂行することが出来た.函数の「滑らかさ」とフーリエ係数の「大きさ」の相関関係についての研究を,ワイル・ストーン・ティッチマーシュ・小平の定理を用いて行ったのだが,平成25年度は特に「付随する密度函数」についての条件を一般化した.このように,密度函数についての条件を熟考出来たことが大きい.論文としての発表にまでは至らなかったが,その準備は出来ている.更に,国内・海外出張を契機として,種々の意見交換や最新の情報収集も行うことが出来た.研究集会の開催責任者としての経験も重ねて,活発な研究交流の場を構築しつつある.以上のような理由から,達成度は「概ね順調」と判断される.
高機能ユーザーインターフェースの研究

高機能高品質ソフトウェアの構成原理を追求する上で、ソフトウェアの構成環境という観点からユーザーインターフェースの研究は重要な課題である。本研究は高機能ユーザーインターフェースを・抽象化によるユーザーインターフェースの設計・ユーザーモデルの構築と応用・グラフィックスインターフェースの概念設計・ユーザーの意図のモデル化という点でとらえ、種々のパラダイムに基づくユーザーインターフェースの高機能化を目指すものである。本年度の「抽象化によるユーザーインターフェースの設計」の研究では、ユーザーとシステムとの対話を抽象化して宣言的に定義する際の非決定性の取扱い方を研究した。関数プログラミングの非決定性を導入することにより、宣言的な仕様記述を直接実行するためのシステムを作成して有効性を確認した。この処理系を実現する上で、本補助金によって購入した並列ワークステーションを用いた。「ユーザーモデルの構築と応用」の研究では、アイコンを用いたユーザーインターフェースとアイコンシステムの構築と実行環境について検討し、ユーザーモデルをアイコンシステムに導入したシステムを作成した。「グラフィックスインターフェースの概念設計」ではグラフィカルユーザーインターフェースを構築する際の鍵とされる可視対話部品の構成に関する検討を行ない、従来、きわめて複雑なプログラミングを必要としたインターフェースの作成に対する高水準な支援系を設計し、それを実現した。「ユーザーの意図のモデル化」の研究では、高機能ユーザーインターフェースに基本的に必要な要素を明らかにするために、知的マイクロワールドのインターフェースの基礎となる知的インターフェース生成環境を設計し、その基本要素を作成した。
連続空間における多体波動関数の構造の研究と量子モンテカルロ法への応用

連続空間での多体系を扱う拡散モンテカルロ法は,フェルミ液体を扱う際に生じる負符号問題を回避するため、多体波動関数の節(ノード)を試行関数のノードで近似する方法が有効と考えられてきた。しかし、その妥当性は明らかでなく、電子相関効果を表すジャストロー因子とスレータ行列式の積からなる試行関数には必ず変分エネルギーの局所的発散を生じる等の問題を残している。本研究においては、拡散モンテカルロ(DMC)法の妥当性と限界を指摘し、試行関数のノードを拡散過程において最適化することで厳密解に近づく手法を考案した。具体的には、まず以下の点を明らかにした。1.ジャストロー因子は、負の運動エネルギーを持つトンネル状態を表す一方で、スレータ積の与えるノード面の上下で逆符号を持つ局所変分エネルギーの発散を生じる。2.DMC法はこの局所エネルギー場のなかのFokker-Planck(FP)方程式を解くことに相当するが、エネルギー揺らぎのため、定常解はノード面の上下で密度分布に必ず跳びを持つ。3.基底状態と試行関数の積f(R)は、試行関数が局所変分エネルギーの揺らぎを持つとFP方程式の定常解になっていなく、実際にはDMC法で基底状態が求められない。そこで、本研究では、ノード面近傍でf(R)とその勾配が満たすべき連続性(基底状態と試行関数の持つ連続性から導出される)を回復することにより、拡散過程においてノード面の最適化を行う拡散モンテカルロ法を提案した。(日本物理学会第51回年回講演予定、投稿準備中)今後はより効率的な計算方法を開発し、その有効性を分子などの系で確認する予定である。
Scaffold分子Gab2によるTCRシグナル抑制機構の解析

1)in vivo免疫応答におけるGab2の役割の解析Gab2 TgにおいてKLH免疫後の抗体産生が抑制されたが、Gads-LATとの結合に必須なPro領域を欠くGab2.DProTgマウスでは抑制されなかった。自己免疫疾患モデルである実験的アレルギー性脳脊髄炎(EAE)を誘導したところ、Gab2 Tgとnon Tgとの間には有意な差は認められなかった。Gab2 KOを12 month程度飼育した時点では特に自己免疫疾患様症状は認められていない。これらより、cytokine下流で正のシグナル分子として知られているGab2は末梢T細胞応答において負の制御因子として機能していることが少なくともin vivo抗体産生において示された。これらより、胸腺細胞においても発現が見られるGab2は、胸腺におけるpositive, negative selectionにおいても負の制御因子として機能していることが判明した。1)in vivo免疫応答におけるGab2の役割の解析Gab2をT細胞に特異的に発現させたlck proximal promoter-Gab2(WT)Tgマウスにおいて、KLH+CFA免疫後の抗体産生、in vitro2次抗原応答に関して、litter mate nonTg controlに比べ顕著な低下が見られた。ところが、後述のPxxxRモチーフを欠損させた変異体、Gab2(ΔPro)Tgマウスにおいては低下は認められなかった。これらより、in vivo免疫応答においてもGab2はT細胞応答を低下させ、その機能にはPxxxR motifが必須であることが明らかとなった。ところが、実験的アレルギー性脊髄炎(EAE)に関しては、Gab2(WT)Tgマウスでもnon Tgマウスと同等に誘導され、その抑制効果に特異性があることが判明した。2)Gab2によるT細胞活性化抑制機構の分子メカニズムの解析1)in vivo免疫応答におけるGab2の役割の解析Gab2 TgにおいてKLH免疫後の抗体産生が抑制されたが、Gads-LATとの結合に必須なPro領域を欠くGab2.DProTgマウスでは抑制されなかった。
複合自由度をもつ電子系の創製と新機能開拓

すきまと電子系の複合自由度を活かした物質の創製と新機能の開拓を推進し,以下の成果をあげた。新化合物創製:層状金属窒化ハロゲン化物への電子ドープ,および各種クラスレートの高圧合成により,新規エキゾチック超伝導体を多数創製した。近藤半導体の擬ギャップ形成機構を解明すると共に,その熱電変換電力因子が従来の物質よりも低温では格段に増大することを実証した。ナノ構造機能創製:水素貯蔵材料の水素化・脱水素化反応の機構解明研究を通して、新たな高容量水素貯蔵材料系を発見した。非平衡超伝導体-常伝導体トンネル接合素子を作成し,電荷インバランスの研究方法を開発し,その特徴を明らかにした。固体物性測定:Ce_xPr_<1-x>B_6の非整合四重極秩序,及びCe_xLa<1-x>B_6のIV相の微量希土類添加による破壊を見出した。PrOs_4Sb_<12>とUBe_<13>の核磁気共鳴によりスピン三重項超伝導の可能性を指摘した。3次元金属超伝導体で初めて圧力誘起超伝導体絶縁体転移を発見した。電子及び正孔型高温超伝導体の電子帯構造を決定した。固体分光測定:ラマン散乱によりカゴ状物質におけるラットリング運動の証拠とキャリヤによる遮蔽効果を見出した。走査トンネル顕微鏡により新規層状超伝導体とクラスレートの表面原子像を直接観測し,電子状態を微視的に明らかにした。放射光測定:放射光を用いた高分解能光電子分光により酸化物、近藤半導体のフェルミ準位近傍の微細電子構造を明らかにした。理論解析・物質設計:第一原理計算に基づき,種々の超伝導,熱電変換,水素貯蔵物質の電子状態を明らかにし,新奇マルチフェロイック系Bi_2MnNiO_6をデザインした。遷移金属化合物の軌道偏極並びに軌道秩序の研究における軟X線吸収線二色性の有効性を明らかにした。エアロジェル間隙中の超流動He-3の超音波伝播を解明し,超伝導接合系の準古典的グリーン関数理論を展開した。本年度は、すきまと電子系の複合自由度を活かした物質の創製と、超伝導、熱電変換、水素貯蔵などの新機能の開拓を推進する研究協力体制を確立し、計画していた設備備品を導入し、以下の成果をあげた。1.新化合物創製グループ山中らは、層状窒化物β-HfNC1中のClの部分的除去によって、電子ドープ超伝導(Tc=24K)を出現させた。一連のβ-MNX(M=Zr, Hf, X=Cl, Br, I)の単結晶化に成功し、2種類の多形の存在を見出した。高圧合成によってC_<60>ポリマー単結晶を初めて合成しその構造を決定した。高畠らは、希土類のCe, Sm, Eu, Ybを含む多数の化合物を合成し、その中で、偽ギャップをもつCeRhAsと金属的なCeRhSnが液体窒素温度領域で従来のBi系材料よりも優れた熱電変換特性をもつことを見出した。研究協力者の伊賀らは、Yb_<1-x>La_xB_6(x<0.006)が150Kの高いキュリー温度をもつ強磁性体である事を発見した。

2.ナノ構造機能創製グループ藤井らはPd/Mg多層膜をナノ柱状粒構造にすることによって、水素を100°C以下でも5wt%以上吸放出させただけでなく、吸蔵による光透過機能を発見した。ナノ構造化させたグラファイトに水素を7.4重量%も吸蔵させる事に成功し、水素の大部分が刃状転位付近にトラップされている事を中性子回折法で確かめた。八木は強磁性Niの線幅35ナノメートルのリングと細線を作製し、極低温磁気抵抗において、よく再現する大局的構造を見出し、普遍的コンダクタンスゆらぎの可能性を指摘した。3.固体物性測定グループ世良らは層状ホウ化物超伝導体MgB_2の熱輸送特性の測定から、2種類のキャリアの存在を指摘し、電子状態密度がフェルミ準位付近で大きく変化していると結論した。研究協力者の籐は、本年度購入した核磁気共鳴装置を立ち上げた。さらに、山中らが窒素の同位元素で合成したLi-HfNC1の超伝導転移温度が同位元素の質量によらないことから、その超伝導は通常の電子・格子相互作用以外の機構によると提案した。藤田と鈴木らは、高圧で安定化させたLSCO高温正方晶における電気伝導と次元の相関を指摘し、P波超伝導体Sr_2RuO_4及び電子ドープ超伝導体NCCOの超伝導状態の歪み応答を明らかにした。4.分光測定グループ固体分光測定:宇田川らは低密度キャリア強磁性体CaB_6のラマン散乱分光によって、B_6八面体内の異方的電荷分布が正方晶的歪を生じさせることを見出し、これが強磁性発現と深く関わっていると指摘した。ナノ構造化グラファイト中の水素の結合状態はC-H_2とC-H_3であり、前者が大部分である事を赤外吸収によって確かめた。浴野らはトンネル分光によって、MgB_2の超伝導ギャップに多重構造を見出し、2バンドモデルを提案した。山中の合成した層状窒化物は強結合超伝導体であるとの結果を得た。放射光測定:谷口と生天目らは、HiSORのアンジュレータビームラインのエネルギー分解能向上に努め、120eVでは16meV、30eV以下では4.5meVという世界最高の分解能を実現した。4f電子状態を選択的に見ることができる前者の放射光を用いて近藤半導体CeRhAsのギャップを、後者を用いてYbB_6のフェルミ面近傍でのバンド分散を直接観測した。その解析を理論解析班の支援によって進めた。5.理論解析・物質設計グループ層状超伝導体や希土類化合物などのエネルギーバンドを、小口らは相対論効果を取り入れた第一原理計算によって計算し、光電子分光及びシェブニコフドハース効果の実験との比較を進めた。研究協力者の森は、金の極細線における電子の磁場下での非局在化を明らかにした。城らはペロフスカイト型Ti酸化物についてスピン軌道相互作用、軌道縮重度、電子間多重極相互作用を取り入れた理論を作り、YTiO_3のC型軌道秩序がエネルギー的に安定である事、LaTiO_3の磁気モーメントが主に軌道磁気モーメントから生じている事を導出した。永井らは、超伝導近接接合系おける接合面の粗さと不純物の効果を考慮した理論をs波とd波の超伝導体について展開した。すきまと電子系の複合自由度を活かした物質の創製と新機能の開拓を推進すべく、研究計画を遂行し、以下の成果をあげた。1.新化合物創製グループ山中らは、トンネル構造の新規超伝導体LaGe_5(Tc=7K)やカゴ状超伝導体Ba_8Si_<46>(Tc=8K)の単結晶を高圧合成した。C_<60>正方晶二次元ポリマーの単結晶を合成し、電子ドープを試みた。
生活習慣の相互関係および生活習慣による遺伝因子の変化が動脈硬化に与える影響の解明

本研究は,生活習慣病の1次予防における運動と食事を同時に指導するための効果的な指導基準および生活習慣が生活習慣病の原因となる遺伝因子に与える影響について検討し,より効果的な生活習慣病予防のための指導基準を確立することを最終目的として実施した.6ヶ月間の運動および栄養指導により被験者の血中klothoタンパク量は増大した.さらに,高頻度野菜摂取・高頻度運動実施群は,低頻度野菜摂取・低頻度運動実施群に比べて動脈スティフネスの改善程度が低く,運動習慣と食習慣の相乗効果が認められた.さらに,ビタミンD摂取量の増加と習慣的な食塩摂取量の減少が血中klothoタンパク量の増加に寄与する可能性が示唆された.現在生活習慣病に対する1次予防は,運動療法および食事療法が中心となっている.しかしながら,これらの1次予防策では改善が認められない例も少なくない.問題点としては,運動と食事を同時に捉えた指導基準や,生活習慣が遺伝因子に与える影響についての検討が極めて少ないことにある.そこで本研究は,生活習慣病の1次予防における運動と食事を同時に指導するための効果的な指導基準および生活習慣が生活習慣病の原因となる遺伝因子に与える影響について検討し,より効果的な生活習慣病予防のための指導基準を確立することをを最終目的としている.当該年度は,体内klothoタンパク量と運動による動脈硬化改善程度の関係の検討のため,6ヶ月間の運動指導による介入を実施し,身体活動量,血液生化学検査(T-ch,TG,LDL-C,HDL-C,AI値, HbA1c),動脈硬化測定:上腕-足首脈波伝播速度(baPWV),形態計測,体力測定(筋力,敏捷性,平衡性,筋持久力),肝/胆/膵機能検査,一般血液検査,尿検査などを実施し,検討のためのデータ収集を行った.また,体内Klothoタンパク量は,ElISA法により血漿Klothoタンパク量を測定した.さらに,体内klothoタンパク量と食生活習慣改善による動脈硬化改善程度の関係の検討のため6ヶ月間の栄養指導による介入を実施した.食物摂取頻度調査は,食物摂取頻度調査票(Wakai et al. 1999;Egami et al. 1999)を用いた.本研究は,生活習慣の1次予防における運動と食事を同時に指導するための効果的な指導基準および生活習慣病の原因となる遺伝因子に与える影響について検討し,より効果的な生活習慣予防のための指導基準を確立することを最終目的としている.当該年度は,当初予定通り体内klothoタンパク量と運動による動脈硬化改善程度の関係の検討について,6ヶ月間の運動指導および食生活介入を実施した.測定項目は,身体活動量:身体活動量質問票(坂手ら,総合健診2008年改変),血液生化学検査:主な検査(T-ch,TG,LDL-C,HDL-C,AI値, HbA1c)動脈硬化測定:上腕-足首脈波伝播速度(baPWV)であった.また,これらの測定と同時に体内klothoタンパク量と食生活習慣改善による動脈硬化改善程度の関係の検討のために血漿Klothoタンパク量の測定をELISA法により実施した.さらに,研究成果の確認のために現時点でのデータ解析を実施した.現時点に置いては,介入指導によるKlothoタンパク量の変化が認められており,今後さらに対象者を増やし変化の原因となる要因の解析を継続していく予定である.分析対象者は継続的に獲得できており,今後も測定と解析を進める予定である.本研究は,生活習慣病の1次予防における運動と食事を同時に指導するための効果的な指導基準および生活習慣が生活習慣病の原因となる遺伝因子に与える影響について検討し,より効果的な生活習慣病予防のための指導基準を確立することを最終目的として実施してきた.研究実施計画としては,次の(1)(4)の4項目について検討を行った.(1)運動および食生活習慣改善の関係が動脈硬化改善に与える影響の検討(2)体内klothoタンパク量と運動習慣の関係の検討(3)体内klothoタンパク量と食生活習の関係の検討(4)体内klothoタンパク量と運動および食生活習慣改善による動脈硬化の改善程度の関係食および運動習慣と動脈硬化の改善に関しては,次の通りであった.野菜類や魚介類などの食物摂取を特徴とする食事パターン(Vegetable-richパターン)の因子得点と%ΔbaPWVとの間に有意な相関関係が認められた(p<0.05).3METs以上の運動による消費エネルギー量と%ΔbaPWVとの間においても同様に有意な相関関係が認められた(p<0.01).高頻度野菜摂取・高頻度運動実施は低頻度野菜摂取・低頻度運動実施に比べて%ΔbaPWVが有意に低く,相加効果が認められた(p<0.05).さらに,食・運動習慣と血清α-klothoタンパク量については,ビタミンD摂取量の有意な増加(p<0.01)及び食塩平均摂取量とα-Klothoの変化量において有意な負の相関(p<0.05)が認められ,ビタミンD摂取量の増加と習慣的な食塩摂取量の減少が血清α-Klothoタンパク質の増加に寄与する可能性が示唆された.本研究においては,運動習慣改善による有意な体力変化が認められなかった事から,運動習慣と血清α-klothoタンパク量の検討は継続して行う必要があると考えられる.本研究は,生活習慣病の1次予防における運動と食事を同時に指導するための効果的な指導基準および生活習慣が生活習慣病の原因となる遺伝因子に与える影響について検討し,より効果的な生活習慣病予防のための指導基準を確立することを最終目的として実施した.6ヶ月間の運動および栄養指導により被験者の血中klothoタンパク量は増大した.

さらに,高頻度野菜摂取・高頻度運動実施群は,低頻度野菜摂取・低頻度運動実施群に比べて動脈スティフネスの改善程度が低く,運動習慣と食習慣の相乗効果が認められた.さらに,ビタミンD摂取量の増加と習慣的な食塩摂取量の減少が血中klothoタンパク量の増加に寄与する可能性が示唆された.分析対象となる被験者を獲得するために,運動指導および栄養指導を広く実施し継続的に募集を行うシステムを構築したことで,当初の予定通りの進行となっている.今後は測定中心の計画から解析中心へ移行し,研究成果をまとめるために学会発表および論文投稿を予定している.運動処方次年度においても,現在の対象者募集システムを継続することで当初計画通りの研究を実施する.昨年度同様に外部発注分析項目の減少により分析費の支出が減少したため購入計画書に計上していた主要な物品で動脈硬化測定装置が当初予定より安価に購入することが出来たため生じた.被験者獲得の範囲拡大のため現在の被験者獲得システム以外でのデータ収集および分析に対して使用予定次年度使用額については,翌年度助成金においてデータ収集や分析にかかる費用の拡充にあてることでさらに研究を推進する予定である.
希薄磁性半導体の蛍光X線ホログラフィー

希薄磁性半導体Cd_<1-x>Mn_xTeにおいて、大きなCd-Te格子に小さなMnTe_4四面体が、どのように上手く入り込んでいるのかを調べるために、蛍光X線ホログラフィーの実験を行った。その結果、第五近接付近までの中間的な範囲が歪んでいること、その歪みの範囲は、陽イオンよりも陰イオンの格子の方が広いことが明らかになった。このような歪み方が、3元系混晶の結晶化に貢献していると思われる。多くの3元系の混晶が抱える歪みのメカニズムの解明のために、希薄磁性半導体Cd_<1-x>Mn_xTe(x=0.4)単結晶のMn-Kα蛍光X線ホログラフィーの実験を行った。入射エネルギーが13.517.0keVの範囲(0.5keV刻み)で8本のホログラムを取得し、Mn周辺の3次元原子像を再生した。本数が若干少ないために共役像と思われる虚像が見られるが、第7配位までの原子配列を観測することができた。その結果、第1、3、4、6、7配位が概ねX線回折から予測される位置付近に存在することが分かった。また、第2配位はX線回折の結果より予測される位置からの変位が見られ、第5配位は全く観測されなかった。このことからMnと第2配位の陽イオンの位置関係、および第5配位のTeとの位置関係が大きく歪むことで、全体として閃亜鉛鉱構造を保持していることが推測される。以前に測定していた同種・同構造の希薄磁性半導体Zn_<1-x>Mn_xTe(x=0.6)では、ZnとMnの第2配位は全く観測されなかった。そのため、陽イオンとその第2配位の位置関係に大きな歪みが存在することが予測されていたが、その詳しい様子は分かっていなかった。今回のCd_<1-x>Mn_xTeの測定によって、その変位の様子が初めて明らかとなった。この結果は、この物質の歪みメカニズムの全体像を明らかにする上で非常に有益な情報になるものと考えられる。この内容は、2008年3月に春季応用物理学関係連合講演会(日大船橋キャンパス)にて報告した。また、本年5月に第4回結晶成長と結晶技術のアジア会議(CCGT-4、東北大学・金研)にても報告する予定である。多くの3元系の混晶が抱える歪みのメカニズムの解明のために、平成19年度に希薄磁性半導体Cd_(1-x)Mn_xTe(x=0.4)単結晶のMn-Kα蛍光X線ホログラフィーの実験を行い、Mn周辺の3次元原子像を得ていた。平成20年度は、その原子像の位置と強度について詳細な解析を行った。その結果、第5配位までの原子位置に大きな歪みがあることと、その歪みが第6、7配位付近で収束することが明らかになった。このホログラフィーの結果は、X線回折の結果(長距離秩序)と広域X線吸収微細構造EXAFSの結果(短距離秩序)の矛盾を橋渡しする「中距離秩序」を明らかにしたと考えることができる。また、このような描像に対する理解を深めるために、他の3元系混晶であるTi_<50>Ni_<44>Fe_6(形状記憶合金)とIn_(1-x)Ga_XSb(III-V族化合物半導体)のホログラフィー測定と解析も行った。それらの結果、結晶構造が同じであるIn_(1-x)Ga_xSbとは、よく似た傾向があることが分かった。一方、Ti_<50>Ni_<44>Fe_6のFe原子周辺の局所構造は全く異なる歪み方をしている様子が明らかとなった。これらの結果は、2008年5月の第4回結晶成長と結晶技術のアジア会議(CCGT-4、東北大学・金属材料研究所)と2009年1月の第22回日本放射光学会年会(東京大学本郷キャンパス)にて報告し、また、Journal of Crystal Growth誌に掲載された。3元系混晶の歪みのメカニズムの解明のために、平成1920年度に希薄磁性半導体Cd_<0.6>Mn_<0.4>TeとIII-V族化合物半導体In_<1-χ>Ga_χSbの単結晶に対して、蛍光X線ホログラフィーの実験を行い、MnやGa周辺の3次元原子像を得た。その結果、共に第5配位までの原子位置に大きな歪みがあることと、その歪みが第6、7配位付近で収束することが明らかになった。平成21年度は、ガンマ線検出素子材料Cd_<0.96>Zn_<0.04>Te単結晶のZn-Kα蛍光X線ホログラフィーの実験・解析を行い、Zn周辺の局所原子配列を分析した。その解析の結果、Cd_<0.6>

Mn_<0.4>TeやIn-<1-χ>Ga_χSbとは異なり、Cd_<0.96>Zn_<0.04>Teでは、第1配位のみが強く歪み、中距離秩序が全く歪んでないことが明らかになった。この物質はII-VI族希薄磁性半導体の母体が構成する3元系材料であるが、Cd_<1-χ>Mn_χTeなどとは異なり高濃度組成の結晶化が難しい。蛍光X線ホログラフィー実験より明らかになった中距離秩序の歪みの有無が、3元系以上の混晶において、その結晶化の正否を決定する要因になっていると考えられる。これらの結果は、2009年10月の第11回電子分光と電子構造の国際会議(ICESS11、奈良県新公会堂)と2010年1月の第23回日本放射光学会年会(イーグレ姫路)にて報告した。また、Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena誌に投稿中である。
満州における公園文化の受容―日本人の造園活動を中心に―

23年度では、現地調査と文献資料の整理を続けると同時に、研究作業の進捗状況に合わせて、研究成果の一部を論文化しつつ、学会等で口頭報告を行った。具体的には、以下の作業に取り組んできた。文献資料の調査については、日本庭園協会の機関誌『庭園と風景』および公園緑地協会の機関誌『公園緑地』、満鉄の機関誌『満州グラフ』に掲載されている満州造園活動の記録を整理した。また関連する案内書類、調査報告書、旅行記、都市計画図、写真集、絵ハガキなどを元にして、満州公園の特徴や利用実態の分析作業を行った。現地調査に関しては、23年度は三回にわたって、中国の長春、瀋陽、大連、延辺などの都市旧跡を踏査した。実地調査の成果をもとに、「『満州国』知識人口述史及び植民都市旧蹟調査報告」をまとめた。そして、満州の公園緑地の特徴を究明するために、当時の公園造営が最も盛んだった新京の公園を代表例として、具体的な考察を加えた。これによって、新京公園が西洋の公園要素だけではなく、中国伝統庭園や日本庭園の影響をも受けつつ、新しい庭園様式を創出しようとしていたことを明らかにした。最後には、これまで注目されることのなかった中国人作家の文学作品にある公園描写を挟り出し、被植民地側の公園に対する認識と利用の実態の分析を試みた。この作業によって、日本側の資料では知りえなかった被植民側の公園に関わる体験を補充し、中国が近代の公園文化を輸入し、受容する中で、伝統と近代の葛藤の様態および植民文化とそれに対する反抗文化について考察した。その結果、中国側の公園受容は日本の植民侵略により発生したため、満州自身による公園の近代化の道が断ち切られたことや、公園を舞台とした公共空間が形成されていったことを明らかにした。外国人特別研究員着任の二年間において、ほぼ予定通りに研究計画を実施できた。従来系統的に論じられなかった「満州」公園の特徴と日本人の造園活動について、新京の公園を手がかりに明らかにした。また満州という特定な文脈の中で建設された公園は、日本と中国の伝統的庭園への継承や、西洋の様式への受容の要素が混在していたことや、これらの衝突と融合を分析することによって、満州の公園における景観受容の一側面を明らかにした。本研究の目的は、20世紀初頭より日本人が中国の東北地域(旧満州)で展開した造園活動とその公園に焦点を当て、公園の特徴と利用実態、庭園史での位置づけ、およびそれを可能にした社会的・文化的システムを明らかにすることである。初年度は、以下の研究課題について取り組んだ。1、時代背景の分析満州公園が誕生した時代背景を理解するために、中国の伝統的な庭園文化と19世紀後半から流入した西洋の公園文化に注目した。新しい庭園様式を生み出そうとする日本人の造園者にとって、二つの要素の相克と融合が課題であった。西洋公園理論の整理の一環として、『近代都市公園史研究』(白幡洋三郎著)を中国語に翻訳した(2011年出版予定)。一方伝統的な庭園文化については、承徳避暑山荘に着目して調査研究を進め、その成果の一部を論文化した。2、満州公園のデータベース化文献資料と画像資料をもとに、満州公園のデータベース化を試みた。文献資料は、満州時代に刊行された造園と都市計画関連の機関誌、満州造園に携わった人物の著作と回想録、関連する案内書類、調査報告書、旅行記、都市計画図などを中心に、各都市の公園建設の活動と状況の把握を試みた。画像資料は主に満州の写真集、絵ハガキや旅行記をもとに、各都市の公園をピックアップした。現在これらの資料をもとに、データベース化作業を進めている。3、実地調査以上の作業を踏まえつつ、満州地域の公園を調査するために、中国東北地域で実地調査を行った。現在、文献資料と実地調査の成果をもとに、これらの公園の景観特徴を明らかにする論文化作業に取り組んでいる。

その結果、中国側の公園受容は日本の植民侵略により発生したため、満州自身による公園の近代化の道が断ち切られたことや、公園を舞台とした公共空間が形成されていったことを明らかにした。外国人特別研究員着任の二年間において、ほぼ予定通りに研究計画を実施できた。従来系統的に論じられなかった「満州」公園の特徴と日本人の造園活動について、新京の公園を手がかりに明らかにした。また満州という特定な文脈の中で建設された公園は、日本と中国の伝統的庭園への継承や、西洋の様式への受容の要素が混在していたことや、これらの衝突と融合を分析することによって、満州の公園における景観受容の一側面を明らかにした。
電界共役流体を用いたリニアアクチュエータの提案とその光駆動手法に関する研究

正負の電極間に高電圧を与えると,電極間に強い流体流れ(ジェット流)を発生するという現象を有する電界共役流体(ECF)を利用した機能性リニアアクチュエータを提案するとともに,PLZTセラミックスの有する光起電力効果を利用した光駆動手法の確立を図ることによって,無索で高い耐電磁ノイズ性を有する光駆動型リニアアクチュエータを構築することを目的としている.はじめにコイル構造型電極とメッシュ構造電極から構成される2種類のECFリニアアクチュエータを提案・試作し,両アクチュエータの基本特性を実験的に明らかにした.つぎに,PLZTセラミックスを用いた光電源によりECFアクチュエータ駆動を行う基礎段階として,光電源を利用してECF内に設置された電極間にジェット流を発生させ,その圧力・流量特性を求めるとともに,PLZTセラミックスの最適構造を検討した.得られた成果を要約すると以下のとおりである.1.提案したコイル型アクチュエータおよびメッシュ型アクチュエータはほぼ良好な特性を有し,さらに特性向上を図ることによって,機能性アクチュエータとして利用可能であることを示した.2.コイル型アクチュエータおよびメッシュ型アクチュエータの負荷力・ピストン駆動速度特性は,一般に良く知られているDCモータのトルク・速度特性とほぼ同様な傾向を示す.3.コイル型アクチュエータおよびメッシュ型アクチュエータの最大効率は,それぞれ1.2%(供給電力:400mW)および1.7%(供給電力:90mW)程度であった4.PLZT素子を用いた光電源により,電界共役流体を用いたアクチュエータを駆動可能であることを示した.5.タングステンを添加し,空気雰囲気中で焼成したPLZT素子のパワー密度が最も高い値を示すことがわかった.6.PLZT素子を用いた光電源の設計資料を取りまとめた.本研究により,ECFリニアアクチュエータ構成法およ光駆動法の研究課題が明確になったので,今後これらの解決を図り,実用化研究を推進したい.正負の電極間に高電圧を与えると,電極間に強い流体流れ(ジェット流)を発生するという現象を有する電界共役流体(ECF)を利用した機能性リニアアクチュエータを提案するとともに,PLZTセラミックスの有する光起電力効果を利用した光駆動手法の確立を図ることによって,無索で高い耐電磁ノイズ性を有する光駆動型リニアアクチュエータを構築することを目的としている.はじめにコイル構造型電極とメッシュ構造電極から構成される2種類のECFリニアアクチュエータを提案・試作し,両アクチュエータの基本特性を実験的に明らかにした.つぎに,PLZTセラミックスを用いた光電源によりECFアクチュエータ駆動を行う基礎段階として,光電源を利用してECF内に設置された電極間にジェット流を発生させ,その圧力・流量特性を求めるとともに,PLZTセラミックスの最適構造を検討した.得られた成果を要約すると以下のとおりである.1.提案したコイル型アクチュエータおよびメッシュ型アクチュエータはほぼ良好な特性を有し,さらに特性向上を図ることによって,機能性アクチュエータとして利用可能であることを示した.2.コイル型アクチュエータおよびメッシュ型アクチュエータの負荷力・ピストン駆動速度特性は,一般に良く知られているDCモータのトルク・速度特性とほぼ同様な傾向を示す.3.コイル型アクチュエータおよびメッシュ型アクチュエータの最大効率は,それぞれ1.2%(供給電力:400mW)および1.7%(供給電力:90mW)程度であった4.PLZT素子を用いた光電源により,電界共役流体を用いたアクチュエータを駆動可能であることを示した.5.タングステンを添加し,空気雰囲気中で焼成したPLZT素子のパワー密度が最も高い値を示すことがわかった.6.PLZT素子を用いた光電源の設計資料を取りまとめた.本研究により,ECFリニアアクチュエータ構成法およ光駆動法の研究課題が明確になったので,今後これらの解決を図り,実用化研究を推進したい.本研究では,正負の電極間に高電圧を与えると電極間に強い流体流れを発生する現象を有する電界共役流体(ECF)を利用した機能性リニアアクチュエータの提案と開発,およびPLZTセラミックスの有する光起電力効果を利用した光駆動手法の確立を図ることによって,無索で高い耐電磁ノイズ性を有する光駆動型リニアアクチュエータの構築を目的としている.平成16年度は光駆動型リニアアクチュエータの構築を目指して,以下の研究を実施した.1.電界共役流体の物理的特性の解明.注入トレーサ法を用いてECFの電極間流れを可視化し,高電圧側から低電圧側に強いジェット流が発生した後、逆に低電圧側から高電圧側に流れ方向が変化する現象が認められた.また.正負の方形波状電圧を印加することによって,流れ方向が変化する現象を抑制することが可能であり,それは正負電圧の持続時間に依存することが明らかになった.2.電界共役流体リニアアクチュエータの試作と基礎的特性解明.電界共役流体を用いたピストン型リニアアクチュエータを試作し,その基本的な静特性を実験的に検討した.ジェット流を発生させる電極構造としてコイル構造電極とメッシュ構造電極を考案している.得られた主な結果は以下の通りである.(1)いずれのアクチュエータもほぼ良好な静特性を有し,機能性アクチュエータとしての利用が可能である.

(2)30cm/s程度の高い速度特性を有し,そのときの電極間電流は約120μAである.(3)負荷速度特性はDCモータのトルク・速度特性と同様な垂下特性を示す.(4)最大パワー効率は1.7%程度である.3.PLZTセラミックス薄膜による光起電力効果の改善.研究などで従来使用されてきたバルク体のPLZTセラミックスとは異なり,シリコン基板上に有機酸化物塗布法によりPLZT薄膜を形成し,上部電極ITOを作成したPLZTセラミックス薄膜を新たに開発した.この開発した素子と従来のバルク体素子の特性実験を行った結果,光起電力効果による光起電圧の大きさは両者ともほとんど同じであるが,発生する光起電流では,バルク体素子に比較して開発した素子は100倍程度増大することが明らかになり,薄膜構造体の積層化等により,当該リニアアクチュエータの光電源として利用できる可能性が見出された.本研究では,正負の電極間に高電圧を与えると電極間に強い流体流れを発生する現象を有する電界共役流体(ECF)を利用した機能性リニアアクチュエータの提案と開発,およびPLZTセラミックスの有する光起電力効果を利用した光駆動手法の確立を図ることによって,無索で高い耐電磁ノイズ性を有する光駆動型リニアアクチュエータの構築を目的としている.平成17年度は当該リニアアクチュエータの改善とその評価および光駆動手法の性能評価を行った.1.電界共役流体リニアアクチュエータの改善とその評価当該リニアアクチュエータの駆動源である電界共役流体(ECF)ポンプとして平成16年度とは異なり,基板電極型ECFポンプを試作し,その評価を行った.その結果は以下のとおりである.(1)これまで用いてきたコイル型電極およびメッシュ型電極と比較して基盤電極のほうが安定した性能を実現できる.(2)基板電極の寸法により大きく特性が変化する.(3)基板電極幅を狭め,電極対の数を増加させるとともに性能が上昇する.(4)各電極対における流れの干渉が特性に大きく影響し,その理由を明確にした.2.光駆動手法の評価前年度提案した光駆動手法について実験的に評価を行うとともに光電源として用いるPLZTセラミックスの起電力効果を改善する手法について検討した.主な結果は以下のとおりである.(1)提案した光駆動法を用いることにより,出力圧25Paで出力流量0.8mm^3/sのECFポンプを制御することが可能.(2)光制御手法としてPWM法とPIコントローラを併用することにより,ほぼ所要の制御効果が得られる.(3)光電源について,光照射面の最適縦横比を理論的に求め,その妥当性を実験により検証した.(4)PLZTセラミックスの光起電力効果を改善するため各種元素のドーピングおよびセラミックス焼成条件を検討し,タングステンのドーピングと空気雰囲気中での焼成が有効であることがわかった.3.今後の課題の取り纏めを行った.特に,電極構造の最適化とPLZTセラミックスの一層の改善が最も重要と考えられる.