hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロバブルを援用した集束超音波治療に対する物理モデルの高度化と実験による検証

集束超音波治療において,キャビテーションを利用した加熱効率向上による治療時間の短縮が期待されている.本研究では,キャビテーションを援用した集束超音波治療に対するシミュレータを開発し,微小気泡核から初生するキャビテーションに対する周波数や圧力振幅等の超音波照射条件に関する知見を得た.また,高圧力振幅の集束超音波で焦点近傍のみでキャビテーションを発生させ,低圧力振幅の集束超音波でキャビテーションによる局所的な発熱による治療法を再現した.さらに,実験で取得した数値計算の検証データと計算結果の比較により,シミュレータの高精度化について検討した.マイクロバブルを含む生体ファントムの周波数特性取得のため,二探触子透過法に準じた実験系の構築を行った.まず,生体ファントムにポリアクリルアミドゲルを採用してマイクロバブルを含まないゲルのみの周波数特性を取得し,実験系を模擬したゲル中の圧力波伝播に対する1次元計算を行うことによって,モデルパラメータであるゲルの粘性係数を同定した.次に,超音波造影剤であるSonazoidをマイクロバブルとして含むゲルを作成し,やわらかい弾性体中のシェル付マイクロバブルに対する周波数特性について調べた結果,周波数36MHzの範囲で周波数の増加に伴う減衰係数の増加がみられる等の周波数特性を得た.一方,数値計算における物理モデルの高度化としてrectified diffusionに対するモデルの導入を行った.rectified diffusionは体積振動する気泡が膨張時および収縮時に周囲の媒質に溶存しているガスが析出・溶解する現象である.本研究では,気泡周囲に溶存しているガス濃度の拡散方程式を時間発展させることで,気泡界面を通して生じる物質移動を考慮した.単一のマイクロバブルに対して一定時間後に超音波と同等の圧力振幅を加えた結果,気泡内ガスが周囲の媒質に溶解して安定化した後,圧力変動に伴う体積振動によって平均気泡径が大きくなり,非線形振動する気泡の成長における周波数や圧力振幅等の影響の検討ができるようになった.また,気泡崩壊後の気泡内ガスの溶解による消滅といった現象の再現が可能になった.これらは,集束超音波治療においてキャビテーションによる加熱効果の高効率化に大きな影響を与える気泡核分布の変化が考慮できるようになったという点で重要である.マイクロバブルを援用した集束超音波治療に対する物理モデルの高度化と実験による検証を目的として,今年度は以下の3項目を実施した.1.前年度から継続してマイクロバブルを含む生体ファントムに対し周波数36MHzの範囲で周波数特性取得実験を実施し,生体ファントムのサンプルによる誤差原因について検討した.その結果,サンプルの温度変化に依存して減衰率が変化することがわかった.また,サンプル生成後の経過時間によるゲル中のマイクロバブルの減少によると思われる減衰率の減少についても経過時間と減衰率の関係を得た.2. HIFUに対するin vitro実験において,照射方向に平衡に配置した薄膜熱電対を埋め込んだゲルを3次元自動ステージによって移動することで,3次元的な温度の時間変化を計測することが可能になった.その結果,軸対称を仮定した音場において薄膜熱電対上の温度上昇と薄膜熱電対に垂直な軸上の温度上昇に差が生じていることがわかり,薄膜熱電対を用いた場合でもviscous heatingの影響を考慮する必要があることがわかった.3.前年度に導入したrectified diffusionを考慮したマイクロバブルモデルを用いて,キャビテーション気泡核を含むゲルへのHIFU照射に関する軸対称2次元計算を行った.その結果,焦点領域でキャビテーション気泡が成長し,成長した気泡の体積振動によって加熱効率が向上することがわかった.さらに,高圧力振幅のHIFU照射で生成したキャビテーション気泡群に低圧力振幅のHIFU照射によって気泡群周辺のみを選択的に加熱するTriggerd-HIFUと呼ばれる手法を数値シミュレーションによって再現することができ,本研究で開発している物理モデルの高度化が妥当であることが示された.HIFUに対するin vitro実験において,viscous heatingの影響が無視できないものの,薄膜熱電対を用いた温度計測によって焦点近傍の温度の時間変化が3次元的に取得可能になり,数値シミュレーションによって得られる焦点近傍温度場を検証することができるようになった.また,マイクロバブルを含む生体ファントムの周波数特性取得実験におけるサンプルによる誤差の要因を把握することはできたが,物理モデルのモデルパラメータの同定を定量的に評価するには十分なデータを得るまでに至っていない.今後,さらに誤差対策を施すことでマイクロバブルを含むゲルの周波数特性を定量的に評価できるようになれば,マイクロバブルに関するモデルパラメータの同定が可能になると考えられる.一方,平成28年度に予定していたマイクロバブルの空間分布が加熱効率と治療のロバスト性に与える影響について先行して検討した.具体的には,Triggerd-HIFUを対象にした数値シミュレーションを実施し,物理モデルの高度化による数値シミュレーションの妥当性について検証することができた.また,気泡のシェル崩壊モデルについては,DSMC法における衝突過程を参考にした確率論的なモデルについて検討した.マイクロバブルを援用した集束超音波治療に対する物理モデルの高度化と実験による検証を研究目的として,以下の成果を得た.マイクロバブルに対する物理モデルの高度化として,気泡の膨張・収縮に伴う気液界面での不凝縮ガスの析出・溶解による物質および熱移動に対するモデルを導入した.これによって,微小気泡核から初生するキャビテーションに対する周波数や圧力振幅等の超音波照射条件に関する新たな知見を得た.一方,検証のためのデータ取得として,超音波造影剤であるマイクロバブルを含む生体ファントムゲルを用いて周波数特性取得実験を行い,物理モデルの高精度化に必要な様々なデータを取得した.

さらに,集束超音波治療に対するin vitro実験において,厚さ55ミクロンの薄膜熱電対を埋め込んだ生体ファントムゲルを用いた温度計測実験を実施し,数値シミュレーションの定量的な評価に必要となる集束超音波焦点近傍の複数点での定量的な温度の時間変化を得た.これら物理モデルの高度化および検証のためのデータ取得に並行して,マイクロバブルを含むゲルへの集束超音波照射シミュレーションを実施した.そして,高圧力振幅の集束超音波照射でキャビテーション気泡群を生成し,低圧力振幅の集束超音波照射によって気泡群周辺のみを選択的に加熱するというキャビテーションを援用した集束超音波治療法を世界で初めて数値シミュレーションで再現することに成功した.さらに,音速不均一な生体デジタルファントムを用いた数値シミュレーションを行い,マイクロバブルの空間分布が加熱効率と治療のロバスト性についても検討した.集束超音波治療における加熱効果の高効率化を検討する上で,高精度な数値シミュレーションは必要不可欠であり,次世代の集束超音波治療機器の開発を進めるために必要なシミュレーション技術が本研究で開発された意義は大きい.集束超音波治療において,キャビテーションを利用した加熱効率向上による治療時間の短縮が期待されている.本研究では,キャビテーションを援用した集束超音波治療に対するシミュレータを開発し,微小気泡核から初生するキャビテーションに対する周波数や圧力振幅等の超音波照射条件に関する知見を得た.また,高圧力振幅の集束超音波で焦点近傍のみでキャビテーションを発生させ,低圧力振幅の集束超音波でキャビテーションによる局所的な発熱による治療法を再現した.さらに,実験で取得した数値計算の検証データと計算結果の比較により,シミュレータの高精度化について検討した.やわらかい弾性体中のシェル付マイクロバブルに対する周波数特性の取得により定性的な傾向を得たが,定量的に評価するには十分なデータとは言えず,マイクロバブルに関するモデルパラメータの同定までに至っていない.これは,サンプルによる計測値の誤差が減衰係数の変化の大きさと同じオーダーの結果になっているためで,今後,誤差対策を施すことでマイクロバブルを含むゲルの周波数特性をより定量的に評価できれば,マイクロバブルに関するモデルパラメータの同定が可能になると考えられる.そこで,予定していたモデルパラメータの同定に代わって,平成27年度に予定していたマイクロバブルの崩壊消滅モデルの構築として,シェル崩壊後のマイクロバブル内ガスの周囲のゲルへの溶解に対するモデル化を先行して行った.また,薄膜熱電対を用いた温度計測については,マイクロバブルを含まないゲルについて温度分布の計測を行った.
黒質への興奮性入力の除去によるMPTPパーキンソニズムの抑制効果

黒質ドパミンニューロンの選択的死には,これらのニューロンの活動を支配する興奮性入力の存在が不可欠であるという作業仮説を検証しようという企ての前段階として,脚橋被蓋核(Pedunculopontine tegmental nucleus,PPN)に注目した.PPNは,従来,上行性網様体賦活系の中核構造(アセチルコリンニューロン)として,さらに,大脳基底核の出力先のひとつとして注目されてきたが,最近,パーキンソン病の責任病巣である黒質緻密層のドパミンニューロンへのほとんど唯一の興奮性入力がPPNニューロンであることが見出された.グルタミン酸作動性のPPNニューロンの存在も確認された.そこでわれわれは,PPNの選択的破壊がどのような(運動)症状を発現するかを調べた.ニホンザルで,細胞外電極を用いてPPNニューロンを同定し,そこに一側性にカイニン酸を微量注入した.サルは注入部位と反対側の上下肢(上肢優位)の屈曲位と寡動すなわちヘミパーキンソニズムを呈した.症状は,2,3週後に軽快し,以後持続した.組織化学的に破壊部位を同定し,PPNアセチルコリンニューロンの脱落を確認した.黒質緻密部のドパミンニューロンは組織化学的によく保たれていた.従って,この実験系におけるサルのヘミパーキンソニズムは,PPNの破壊によりその興奮性入力が遮断された黒質線条体ドパミンニューロンが活動の減弱を来したため,と考えられる.PPNの運動系への制御に関するサルでの初めての実験データである.黒質ドパミンニューロンの選択的死には,これらのニューロンの活動を支配する興奮性入力の存在が不可欠であるという作業仮説を検証しようという企ての前段階として,脚橋被蓋核(Pedunculopontine tegmental nucleus,PPN)に注目した.PPNは,従来,上行性網様体賦活系の中核構造(アセチルコリンニューロン)として,さらに,大脳基底核の出力先のひとつとして注目されてきたが,最近,パーキンソン病の責任病巣である黒質緻密層のドパミンニューロンへのほとんど唯一の興奮性入力がPPNニューロンであることが見出された.グルタミン酸作動性のPPNニューロンの存在も確認された.そこでわれわれは,PPNの選択的破壊がどのような(運動)症状を発現するかを調べた.ニホンザルで,細胞外電極を用いてPPNニューロンを同定し,そこに一側性にカイニン酸を微量注入した.サルは注入部位と反対側の上下肢(上肢優位)の屈曲位と寡動すなわちヘミパーキンソニズムを呈した.症状は,2,3週後に軽快し,以後持続した.組織化学的に破壊部位を同定し,PPNアセチルコリンニューロンの脱落を確認した.黒質緻密部のドパミンニューロンは組織化学的によく保たれていた.従って,この実験系におけるサルのヘミパーキンソニズムは,PPNの破壊によりその興奮性入力が遮断された黒質線条体ドパミンニューロンが活動の減弱を来したため,と考えられる.PPNの運動系への制御に関するサルでの初めての実験データである.
劇症型アニサキス症における発症要因・メカニズムの解明とリスク管理の構築

アニサキス症は、推計では年間約7000例も発症するとされる重要な寄生虫性疾患である。通常アニサキス症とは、幼線虫が胃や腸に穿入し激しい腹痛を引き起こす劇症型アニサキス症を指すが、近年検診目的で上部消化管内視鏡検査を受ける国民が増加し、それに伴って無症状で偶発的に発見される無症候型アニサキス感染者の発見が増加している。我々は、太平洋側に位置する大分県のサバにはA. simplex ssが優先的に寄生し、日本海側の長崎県のサバにはA.pegreffiiが優位であるにも関わらず、両県のアニサキス症患者からもA.simplex ssが多く感染していることを見出した。さらに、劇症型アニサキス症患者の26.6%に罹患歴があるものの無症候型感染者には罹患歴がないことから、複数回感作されることで劇症化する可能性が示唆された。加えて、生きたアニサキスを単回あるいは複数回マウスに経口感染したところ、繰り返し感染させることがアニサキス特異的IgE抗体価の上昇に不可欠であることを見出している。以上のことから、劇症型と無症候型を規定する因子は、アレルギー反応によるものである可能性を示してきた。今回我々は、アニサキス特異的IgE抗体の誘導の経緯について検討を行った。BALB/cマウスに、生きたアニサキスの経口感染する群とアニサキスホモジネートの経口投与する群で、産生されるIgE抗体価を比較したところ、アニサキス特異的IgE抗体価は、ホモジネートの経口投与では上昇せず、生きたアニサキス幼虫の反復経口感染で上昇した。以上より、アニサキス幼虫が繰り返し胃壁に穿入することでIgEが上昇しアレルギーが惹起され劇症化する可能性が示唆された。さらに、生きたアニサキスの経口感染をA. simplex ssあるいはA.pegreffiiに分けて行ったが、どちらのアニサキス種の経口感染でもアニサキス特異的IgE抗体価の上昇が認められ、その産生量に顕著な差は認められなかった。本年度は、アニサキス特異的IgE抗体の誘導にはアニサキスの胃への穿入が不可欠なのか、それともアニサキス抗原が消化管を通過するだけで十分なのか明らかにすることとした。BALB/cマウスに、生きたアニサキスの経口感染とアニサキスホモジネートの経口投与とで、産生されるIgE抗体価を比較した。その結果、アニサキス特異的IgE抗体価は、ホモジネートの経口投与では上昇せず、生きたアニサキス幼虫の反復経口感染で上昇した。さらに、生きたアニサキスの経口感染をA. simplex ssあるいはA.pegreffiiに分けて行い、アニサキス種の違いによってアニサキス特異的IgE抗体価に違いが出るのかどうか解析したところ、どちらのアニサキス種の経口感染でもアニサキス特異的IgE抗体価の上昇が認められ、その産生量に顕著な差は認められなかった。(1)アニサキス穿孔部位における劇症化因子は何か?劇症型アニサキス症は虫体が胃壁に穿入して激しい腹痛を引き起こす。そこで、単回あるいは複数回生きたアニサキスを経口感染させたマウスから虫体が穿入した胃の組織を摘出し、好酸球の浸潤に着目して病理解析を行う。同様にアニサキスホモジネートを経口投与したマウスの胃も病理解析を行う。さらに、虫体が穿入した胃の組織からRNAを抽出し、次世代シーケンサを用いた遺伝子発現量解析(RNA-Seq)を行い、痛覚刺激やアレルギーを惹起させる劇症化因子を探索する。(2)近年、腸管寄生性線虫の感染によるTh2型免疫応答の誘導に、Neuromedin U (NMU)とその受容体が重要であることが報告されている(Klose CSN. Nature 2017.)。Th2応答は、寄生虫感染だけでなくアレルギーにも関係する免疫応答である。興味深いことに、NMUは胃で恒常的に発現していることから、生きたアニサキスが複数回胃に穿入すると、NMUとその受容体下流シグナルが活性化しTh2型免疫応答を強く誘導しアニサキスアレルギーが発症するのではないかという発想に至った。申請者は、NMU欠損マウスを繁殖維持しているので、このマウスにアニサキスを感染させて、アニサキスアレルギーが発症する原因にNMUが関与するか明らかにする。加えて、生きたアニサキスを単回あるいは複数回

マウスに経口感染したところ、繰り返し感染させることがアニサキス特異的IgE抗体価の上昇に不可欠であることを見出している。以上のことから、劇症型と無症候型を規定する因子は、アレルギー反応によるものである可能性を示してきた。今回我々は、アニサキス特異的IgE抗体の誘導の経緯について検討を行った。BALB/cマウスに、生きたアニサキスの経口感染する群とアニサキスホモジネートの経口投与する群で、産生されるIgE抗体価を比較したところ、アニサキス特異的IgE抗体価は、ホモジネートの経口投与では上昇せず、生きたアニサキス幼虫の反復経口感染で上昇した。以上より、アニサキス幼虫が繰り返し胃壁に穿入することでIgEが上昇しアレルギーが惹起され劇症化する可能性が示唆された。さらに、生きたアニサキスの経口感染をA. simplex ssあるいはA.pegreffiiに分けて行ったが、どちらのアニサキス種の経口感染でもアニサキス特異的IgE抗体価の上昇が認められ、その産生量に顕著な差は認められなかった。本年度は、アニサキス特異的IgE抗体の誘導にはアニサキスの胃への穿入が不可欠なのか、それともアニサキス抗原が消化管を通過するだけで十分なのか明らかにすることとした。BALB/cマウスに、生きたアニサキスの経口感染とアニサキスホモジネートの経口投与とで、産生されるIgE抗体価を比較した。その結果、アニサキス特異的IgE抗体価は、ホモジネートの経口投与では上昇せず、生きたアニサキス幼虫の反復経口感染で上昇した。さらに、生きたアニサキスの経口感染をA. simplex ssあるいはA.pegreffiiに分けて行い、アニサキス種の違いによってアニサキス特異的IgE抗体価に違いが出るのかどうか解析したところ、どちらのアニサキス種の経口感染でもアニサキス特異的IgE抗体価の上昇が認められ、その産生量に顕著な差は認められなかった。(1)アニサキス穿孔部位における劇症化因子は何か?劇症型アニサキス症は虫体が胃壁に穿入して激しい腹痛を引き起こす。そこで、単回あるいは複数回生きたアニサキスを経口感染させたマウスから虫体が穿入した胃の組織を摘出し、好酸球の浸潤に着目して病理解析を行う。同様にアニサキスホモジネートを経口投与したマウスの胃も病理解析を行う。さらに、虫体が穿入した胃の組織からRNAを抽出し、次世代シーケンサを用いた遺伝子発現量解析(RNA-Seq)を行い、痛覚刺激やアレルギーを惹起させる劇症化因子を探索する。(2)近年、腸管寄生性線虫の感染によるTh2型免疫応答の誘導に、Neuromedin U (NMU)とその受容体が重要であることが報告されている(Klose CSN. Nature 2017.)。Th2応答は、寄生虫感染だけでなくアレルギーにも関係する免疫応答である。興味深いことに、NMUは胃で恒常的に発現していることから、生きたアニサキスが複数回胃に穿入すると、NMUとその受容体下流シグナルが活性化しTh2型免疫応答を強く誘導しアニサキスアレルギーが発症するのではないかという発想に至った。申請者は、NMU欠損マウスを繁殖維持しているので、このマウスにアニサキスを感染させて、アニサキスアレルギーが発症する原因にNMUが関与するか明らかにする。予想より実験が進み、費用を節減することができた。今後次のステップで使用していく予定。
全球における非線形海面上昇トレンド評価とその予測

海面上昇の原因は地球温暖化による海水の熱膨張と氷河・氷床の融解による質量増加だけではない.氷河・氷床の融解による地殻の間静水圧調整(リバウンド)や地盤沈下などによる海水位の相対的変位も考慮しなければならない.一方,従来の海面上昇シナリオは,全球スケール物理過程モデルによる海水の熱膨張と質量変化だけを考慮した予測結果であり,地盤沈下等による相対性海面上昇が深刻なアジア沿岸地域では実用に耐えない.そこで,本研究では,長期観測潮位データを改良型アンサンブル経験的モード分解法で解析し,相対的海面変動を考慮した非線形海面変動を評価した.さらに,改良型半経験的アプローチにより海面上昇の予測を行った.本研究では、全球における長期潮位観測データを経験的モード分解とその改善版を用い解析することで、地球温暖化による海面上昇に脆弱なアジア沿岸域管理のため、相対性海面変動の評価し、さらに、将来予測を行うものである。H27年度では、研究補助者とともに、全球における長期観測データの収集及び解析が研究計画通り進んだ。さらに、H27年度のデータ解析では、氷河や氷床の融解による長期的地殻の隆起と沈降による相対性変動を考慮することが出来たので、研究計画よりも進んでいるといえる。研究実績の概要に記したように、本研究では、全球における長期潮位観測データを経験的モード分解とその改善版を用い解析することで、相対性海面変動の評価し、さらに、将来予測を行うことを目的としている。今までの、進捗状況は研究補助者とともに、全球における長期観測データの収集及び解析が研究計画通り進んだ。海面上昇の原因は地球温暖化による海水の熱膨張と氷河・氷床の融解による質量増加だけではない.氷河・氷床の融解による地殻の間静水圧調整(リバウンド)や地盤沈下などによる海水位の相対的変位も考慮しなければならない.一方,従来の海面上昇シナリオは,全球スケール物理過程モデルによる海水の熱膨張と質量変化だけを考慮した予測結果であり,地盤沈下等による相対性海面上昇が深刻なアジア沿岸地域では実用に耐えない.そこで,本研究では,長期観測潮位データをアンサンブル経験的モード分解法で解析することで,相対的海面変動を考慮する非線形海面変動(海面上昇)を評価する.さらに,改良型半経験的アプローチによる海面上昇を予測することで,非線形海面変動特性を生かした全球スケールのリージョナル海面上昇シナリオ作成に挑むものである.本課題では,具体的に1経験的モード分解を用い,観測期間中における相対的海面変動(地殻変動や地盤沈下等)を考慮した非線形海面変動トレンドを明らかにする.さらに,気温と海面変動の線形関係だけではなく,2非線形トレンドを生かした改良型半経験的アプローチにより海面上昇を予測する.これらにより,リージョナル海面上昇シナリオ作成を完成させる.以上の研究内容により以下の結果と今後のさらなる展開への糸口が得られた.1.アジア沿岸域における長期潮位観測データ解析による非線形相対海面上昇トレンド解析完了.2.大気温度と海面変動に関する経験則を用いた将来予測の完了とその結果によるシナリオの提案.3.経験的モード分解の問題点である,境界問題と固有モード関数の統計解析による検証,について,モンテカルロシミュレーションによる固有モード関数の統計検証問題の解決策を提案した.海面上昇の原因は地球温暖化による海水の熱膨張と氷河・氷床の融解による質量増加だけではない.氷河・氷床の融解による地殻の間静水圧調整(リバウンド)や地盤沈下などによる海水位の相対的変位も考慮しなければならない.一方,従来の海面上昇シナリオは,全球スケール物理過程モデルによる海水の熱膨張と質量変化だけを考慮した予測結果であり,地盤沈下等による相対性海面上昇が深刻なアジア沿岸地域では実用に耐えない.そこで,本研究では,長期観測潮位データを改良型アンサンブル経験的モード分解法で解析し,相対的海面変動を考慮した非線形海面変動を評価した.さらに,改良型半経験的アプローチにより海面上昇の予測を行った.H28年度では、本研究計画とおり、全球における相対性海面変動(上昇と下降)の空間分布を1枚のわかりやすい図面に仕上げること、さらに地域的および局所的な海面変動予測が把握できるような図面の完成とシナリオ作成を目指す。さらに、地震による短期的地殻変動を定量的に評価し、海面変動解析結果に取り込むことによって、今まで、十分に活用されていなかった日本沿岸の長期潮位観測データの有効活用について考察する。以上により、今後さらなる研究の発展を目指す。海岸工学、海面上昇、沿岸防災旅費や人件費と謝金における支出が当初研究計画より少なめに執行された。その理由は研究成果がまだ完全なものではなかったので、成果発表のための学会参加を控えたことである。H28年度では、研究成果の発表や関連分野における情報収集、特にGPS観測データの解析による比較的短期的な地殻変動による相対性海面変動評価について、関連分野の科学者や学会に積極的に参加する予定である。
燃焼場への電界印加による擬似微小重力液滴燃焼の特性解明

液体燃料液滴の燃焼場に電界を印加するため,液滴を挟んで上部および下部に電極を配置し,直流高圧電源から電極へ電力を供給する方式の実験装置を構築した.浮力に対向して電気力を印加するため,これまでの研究結果に基づき,上部電極を正極,下部電極を負極とした.燃料液滴は,燃焼室中央部に細い石英製の懸垂線先端(直径0.125mm)の先端に固定された.使用する液体燃料は,従来の研究結果を参考にして,エタノール,正オクタン,トルエンの3種類を使用した.電極は,燃焼場の流れを阻害しないように,メッシュ状のものを配置した.電極間距離は50mm程度とし,電力を供給する直流高圧電源は,以前の研究で用いた既存の装置を使用した.供給可能な最大電圧は約10kvであった.液滴下部の電極は接地されており,上部の電極に正または負の電圧を印加することで,火炎に作用する電気力の方向を変化させた.燃焼現象の観察は,既存のカラーCCDビデオカメラおよび接写拡大撮影が可能な小型ビデオを用いて行なわれた.観測は2方向から行い,一つは液滴火炎の直接撮影により,電界印加による火炎(青炎または輝炎)形状の変形を観察した.青炎の変形は,燃焼場に誘起される流れ(自然対流とイオン風)により反応帯が移動する現象を示していると考えられる.もう一つの観測系では背景光(既存のランプまたは小型レーザ)を用いたバックライト撮影により燃焼中の液滴を観察した.以上の測定を,印加電圧(電界強度)および燃料の種類を変化させて実験を行い,液滴の燃焼特性に及ぼす電界強度の影響を明らかにした.また,火炎にレーザ光を照射し,すす粒子の可視化を行った.所定の時間間隔で撮影された画像を用いてPTVの手法を応用し,粒子の移動方向および速度を算出した.レーザは既存の小型YAGレーザ(波長532nm)を用い,受光系として既存の高速度ビデオカメラを使用した.同様な実験を自由落下法による微小重力環境においても実施し,電界印加のみによるすす粒子移動現象を把握した.液体燃料液滴の燃焼場に電界を印加するため,液滴を挟んで上部および下部に電極を配置し,直流高圧電源から電極へ電力を供給する方式の実験装置を構築した.浮力に対向して電気力を印加するため,これまでの研究結果に基づき,上部電極を正極,下部電極を負極とした.燃料液滴は,燃焼室中央部に細い石英製の懸垂線先端(直径0.125mm)の先端に固定された.使用する液体燃料は,従来の研究結果を参考にして,エタノール,正オクタン,トルエンの3種類を使用した.電極は,燃焼場の流れを阻害しないように,メッシュ状のものを配置した.電極間距離は50mm程度とし,電力を供給する直流高圧電源は,以前の研究で用いた既存の装置を使用した.供給可能な最大電圧は約10kvであった.液滴下部の電極は接地されており,上部の電極に正または負の電圧を印加することで,火炎に作用する電気力の方向を変化させた.燃焼現象の観察は,既存のカラーCCDビデオカメラおよび接写拡大撮影が可能な小型ビデオを用いて行なわれた.観測は2方向から行い,一つは液滴火炎の直接撮影により,電界印加による火炎(青炎または輝炎)形状の変形を観察した.青炎の変形は,燃焼場に誘起される流れ(自然対流とイオン風)により反応帯が移動する現象を示していると考えられる.もう一つの観測系では背景光(既存のランプまたは小型レーザ)を用いたバックライト撮影により燃焼中の液滴を観察した.以上の測定を,印加電圧(電界強度)および燃料の種類を変化させて実験を行い,液滴の燃焼特性に及ぼす電界強度の影響を明らかにした.また,火炎にレーザ光を照射し,すす粒子の可視化を行った.所定の時間間隔で撮影された画像を用いてPTVの手法を応用し,粒子の移動方向および速度を算出した.レーザは既存の小型YAGレーザ(波長532nm)を用い,受光系として既存の高速度ビデオカメラを使用した.同様な実験を自由落下法による微小重力環境においても実施し,電界印加のみによるすす粒子移動現象を把握した.液体燃料液滴の燃焼場に電界を印加するため,液滴を挟んで上部および下部に電極を配置し,直流高圧電源から電極へ電力を供給する方式の実験装置を構築した.浮力に対向して電気力を印加するため,これまでの研究結果に基づき,上部電極を正極,下部電極を負極とした.燃料液滴は,燃焼室中央部に細い石英製の懸垂線先端(直径0.125mm)の先端に固定された.使用する液体燃料は,従来の研究結果を参考にして,エタノール,正オクタン,トルエンの3種類を使用した.電極は,燃焼場の流れを阻害しないように,メッシュ状のものを配置した.電極間距離は50mm程度とし,電力を供給する直流高圧電源は,以前の研究で用いた既存の装置を使用した.供給可能な最大電圧は約10kVであった.液滴下部の電極は接地されており,上部の電極に正または負の電圧を印加することで,火炎に作用する電気力の方向を変化させた.燃焼現象の観察は,既存のカラーCCDビデオカメラおよび接写拡大撮影が可能な小型ビデオを用いて行なわれた.観測は2方向から行い,一つは液滴火炎の直接撮影により,電界印加による火炎(青炎または輝炎)形状の変形を観察した.

青炎の変形は,燃焼場に誘起される流れ(自然対流とイオン風)により反応帯が移動する現象を示していると考えられる.もう一つの観測系では背景光(既存のランプまたは小型レーザ)を用いたバックライト撮影により燃焼中の液滴を観察した.以上の測定を,印加電圧(電界強度)および燃料の種類を変化させて実験を行い,液滴の燃焼特性に及ぼす電界強度の影響を明らかにした.これと平行して,液滴燃焼場に及ぼす電界の影響を調べるための数値計算手法の構築を開始した.電界中での燃焼について複数ある因子の中でも最も影響の大きいとされるイオン風の影響のみを考慮した解析を行った.扱うモデルは,比較的流れが安定でかつ解析が容易という特徴をもつ多孔質円筒バーナー火炎とした.アセチレンを燃料として火炎を形成させ,ここに電界を印加し,その挙動の変化を観測する.同時に電界の影響と考えられるイオン風を加味した方程式を離散化したモデルで数値計算を行い,詳細な各輸送変数の分布の推移より,実験との比較を合わせて電界下でのイオン風の火炎への影響ついて考察を行った.火炎にレーザ光を照射し,すす粒子の可視化を行った.所定の時間間隔で撮影された画像を用いてPTVの手法を応用し,粒子の移動方向および速度を算出した.レーザは既存の小型YAGレーザ(波長532nm)を用い,受光系として既存の高速度ビデオカメラを使用した.同様な実験を自由落下法による微小重力環境においても実施し,電界印加のみによるすす粒子移動現象を把握した.電界により制御された自然対流場および擬似微小重力下におけるすす粒子の挙動を定性的に明らかにした.また,撚焼場に固体微粒子(トレーサ粒子)を導入し,固体粒子の移動を観察することにより,液滴周囲の流速分布を把握することを試みた.電界中にこのような微粒子を導入すると,微粒子自体が帯電しクーロンカを受けて周囲の流れ場に追従しないことが予想される.しかしながら,トレーサ粒子の挙動を調べることで,帯電の有無,燃焼場における電界強度分布等の検討から,間接的に液滴火炎周囲の流れ場の挙動を定性的に判断することが可能になった.トレーサ粒子として酸化アルミ(A1203)を用いる.光源としては,既存の小型YAGレーザ,またはHe-Neレーザを用い,受光系として,高速度ビデオカメラを使用した.
無水鉱物の水素含有量に着目した島孤玄武岩マグマの含水量の定量化

火山岩中の無水鉱物(化学式にHを含まない鉱物)には、実はppmオーダーの微量の水素が不純物として含まれている。この水素は、鉱物と共存するメルトに溶存している水の含有量や、脱ガス時の水の挙動の指標として利用可能である。本研究では、無水鉱物の一つである斜長石に着目した。実験的手法により、斜長石ーメルト間の水素の分配を明らかにし、島弧の火山フロントの火山のマグマが水に富むことを議論した。斜長石の水素含有量から得られる知見を確かめるため、伊豆大島火山から過去四万年間に噴出した無斑晶質の玄武岩の組成のバリエーションを見直した。その結果、斜長石の水素含有量から得られる知見とは矛盾しないことが分かった。火山岩の無水鉱物には、ppmオーダーの微量の水素が不純物として含まれている。無水鉱物の水素含有量は、共存するメルトに溶存している水の含有量や、脱ガス時の水の挙動の指標として利用可能である。本研究ではこれまで、島弧玄武岩の斑晶鉱物である斜長石(無水鉱物)の水素含有量を分析することにより、斜長石ーメルト間の水素の分配を明らかにする(平成24年度)などの研究に取り組んできた。平成25年度においては、1000°C1200°Cの温度条件で内熱式ガス圧装置を用いた水熱実験を行い、斜長石中に水素が浸透していく場合の拡散係数を決定した。斜長石の外縁部から内部に向けて、水素が距離に応じてどのように拡散していくかを、赤外分光高度計(FTIR)を用いて定量化し、拡散係数を求めた。これらの結果は、従来、斜長石から水素を放出させる比較的低温(1000°C以下)での実験によって制約された拡散係数の温度依存性が、島弧玄武岩マグマに相当する高温側に外挿しても成立することを示した。本研究の一環として、平成25年度には、伊豆大島火山の火山岩の全岩化学組成を用いて、マグマの結晶分化作用の圧力・含水量の条件について岩石学的検討を行った。その結果、伊豆大島火山のマグマは水に飽和しており、比較的深いマグマ溜まり(圧力は200MPa)では水に富むが火口付近の浅部では水に乏しいことが分かった。さらに、異なる深度(含水量)のマグマが噴火史を通じて混合して噴火に至ったことを議論した(Hamada et al. 2014, Earth, Planets and Space)。この議論は、伊豆大島火山の斜長石の水素含有量の分析から得られた私の先行研究(Hamada et al. 2011, Earth and Planetary Science Letters)と整合的である。本研究を通じて、無水鉱物中の水素に着目した本研究と、従来の岩石学的研究とが整合的に結びつけられた。火山岩中の無水鉱物には,ppmオーダーの微量の水素が不純物として含まれている.無水鉱物の水素含有量は,メルトに溶存している水の量や挙動の指標として利用可能と考えられる.本研究では,無水鉱物の水素含有量を系統的に明らかにすることにより,島孤玄武岩マグマの含水量や,噴火時の脱ガス過程を明らかにすることを目指している.平成24年度においては,無水鉱物の中で,特に研究例が少ない斜長石に焦点を当て,斜長石-メルト間の水素の分配実験を行った.その結果,メルトの含水量が<1 wt.%である時,であり,メルトの含水量が>4 wt.%である時,であるという経験的な結果が得られた.

メルトの含水量が14 wt.%の時は,斜長石の水素含有量は2つの近似式の間を遷移していく.これと調和的に,メルトの含水量が<1 wt.%である時,分配係数(モル換算)は0.01であるのに対して,メルトの含水量が>4 wt.%である時,分配係数は0.005へと半減する.すなわち,低含水量の条件下では,斜長石へは相対的に水素が分配されやすいのに対して,高含水量の条件下では,斜長石へは相対的に水素が分配されにくくなる.上述したような,玄武岩質メルトの含水量と斜長石斑晶の水素含有量の対応関係を用いて,斜長石の水素含有量がマグマの水量計として用いることが可能であることが示される.例えば,80 wt. ppm waterの水素含有量の斜長石は,共存するメルトの含水量1 wt.%に相当する.また,250 wt. ppm waterの水素含有量の斜長石は,共存するメルトの含水量6 wt.%に相当することが分かった.実験によって,斜長石に水素を分配される実験で研究成果を上げた一方,天然の無水鉱物中の水素の分析や,二次イオン質量分析計(SIMS)を用いた無水鉱物中の水素の分析準備が遅れている.その理由は,平成24年度においては,斜長石-メルト間の水素の分配に関する実験的研究を精緻に仕上げて論文化することに力を注いだためである.また天然の無水鉱物の分析が遅れているもう一つの理由としては,天然試料の選定を再検討中であることも挙げられる.今後は,やや進捗が遅れている天然の無水鉱物中の水素の分析と,二次イオン質量分析計(SIMS)を用いた無水鉱物中の水素の分析を精力的に進める.研究代表者の濱田は,平成25年4月に,東京工業大学から独立行政法人海洋研究開発機構に異動した.海洋研究開発機構においては,高知コア研究所に二次イオン質量分析計が導入されている.これまでの,所属機関外(独立行政法人産業技術総合研究所)の装置を使わせてもらうという研究計画から,所属機関内の装置を利用するという研究計画のへ変更も視野に入れて,研究の推進を図っていきたい.次年度に94,261円を繰り越す理由は,研究の進捗がやや遅れており,SIMSの分析のために必要な旅費が使われなかったためである.この経費は,次年度に繰り越して,SIMS分析のために必要な旅費として有効に活用したい.無水鉱物中を水素が拡散する速度を決定する高温高圧実験のために必要な消耗品(貴金属パイプとアルゴンガス)に50万円,旅費(岩石試料採集のための出張旅費およびSIMSを用いた無水鉱物中の水素含有量の分析のために必要な旅費)に40万円,研究成果を論文として出版するために必要な経費(9万円)を見込んでいる.
動物プランクトン自然死亡の再評価：非捕食死・部分被食死が生態系に与える影響の解明

海洋における動物プランクトンの生産(二次生産速度)は、魚類生産や、生物ポンプによる炭素輸送に大きな影響を与える。このため動物プランクトンの成長、再生産について多くの研究が行われ知見が蓄積されてきた。一方で、現場の個体群動態を支配し、魚類生産や物質循環に直接寄与しているはずの自然死亡についての研究は極めて乏しく、とくに捕食以外の要因で死亡する個体が物質循環に果たす役割にいては不明な点が多い。本研究は親潮黒潮混合域に時として高密度で出現する浮遊性被嚢類ウミタル類および沿岸性カイアシ類の非捕食死亡要因とその生態系における重要性を評価した。1.親潮黒潮移行域に出現する浮遊性被嚢類ウミタル類高密度個体群の分布とその動態を明らかにするため、ヴィジコ.アルプランクトンレコーダー(VPR)によって得られたデータの解析を行った。その結果、(1)ウミタル類高密度個体群は移行域の黒潮系暖水の亜表層(20-30m)の密度躍層に集中して出現する事、(2)その水平距離は最低の見積もりで3km程度である事、(3)個体密度は約1万個体/立方メートルにおよび、その濾水能力は1日以内に高密度パッチ内の水塊を全量濾過すると見積もられる事、さらに(4)個体群の一部はクラゲ類、カイアシ類、浮遊性多毛類等の捕食者に利用される一方で、一日あたり1-3%程度の個体が餌不足等の原因により衰弱し、下層へのフラックスとなっている可能性有る事、が示された。これらの結果は、滋賀県大津、および米国ニューオリンズで開催された先進陸水海洋学会において公表され、現在論文として投稿の準備を進めている。2.親潮域において動物プランクトンの餌料環境が急速に悪化すると考えられるポストブルーム期の低次生態系動態を明らかにするため、前年に行った集中観測・実験データの解析を進めた。とくに主要カイアシ類6種、オキアミ類1種と微少動物プランクトンの摂餌速度・選択性の解析を進め、各分類群毎の主要餌料と摂餌速度を見積もった。本分析の結果は次年度開催予定の国内外の各学会において公表を行う予定である。3.動物プランクトン成長、飢餓の指標とする生化学的パラメータの測定のための予備実験を行った。核酸比については、対象とするカイアシ類種・ステージで個体レベルで十分に定量性の得られる手順が確立できた。その他のパラメータ(タンパク質、脂質等)については十分に定量性が確保できない可能性があることから、次年度に向けて酵素等を使用した感度の高い測定法を導入する準備を進めた。本年は分担研究者に加え、研究協力者である米国ヴァージニア海洋研究所准教授Kam Tangの協力のもと国内において1)非捕食死亡個体の出現状況と環境要因との関係、2)セジメントトラップ試料における死亡個体判別法の開発について調査を行った。このうち1)については分担研究者とともに分析方法を確立し、国内5つの海域において、のべ7回の現場調査・実験を行った。現在、得られた試料について分析を進めている。2)のについては岩手県大槌湾にて2回の観測、実験を行いすでに解析を終了したので以下に報告する。非捕食死亡した動物プランクトンの多くは沈降粒子として真相へ輸送されると考えられる。しかしながらセジメントトラップ試料に出現する動物プランクトンを鉛直フラックスとするか否かについては、長く議論があった。これは混入した動物プランクトンの生死を判別する方法がないことに起因している。この問題を解決するため大槌湾において生体染色剤を併用したセジメントトラップ採集を行った。観測は5月末,7月上旬の2回にわたり湾内定点(七戻り沖)でセジメントトラップの係留・回収とプランクトンネット採集、採水、環境要因測定を行った。観測の結果、トラップ試料に混入する動物プランクトンのうち、生きてトラップに捕集された個体が死亡個体より1ー2桁多いこと、死亡個体による鉛直フラックスは流速と負の関係にあること、その寄与は粒子状沈降フラックスの10%程度であること、が明らかとなった。本研究の結果は投稿論文としてまとめられ、Marine Ecology Progress Series誌に受理済みである。今後は同時に得られた動物プランクトン試料の生化学的分析を進め、死亡個体増減の要因について明らかにしていく予定である。本年度は外洋域を主な研究フィールドとして、以下に述べるの二つの研究を主に進めた。まず黒潮ー親潮混合域では初夏にこの海域に出現するウミタル高密度パッチの分布と動態を解明するため、ビデオプランクトンレコーダによって得られたデータの解析を詳細にすすめた。その結果、ブルームのスケールがサブメソスケールの湧昇イベントと対応していること、ウミタルの個体群密度(高密度群形成過程)は無性生殖個体の比率、サイズに依存していること、高密度化による餌料不足によりウミタル個体は非捕食過程により死亡し、深層へ沈降すること、死亡個体の沈降フラックスは150m深有機沈降粒子の8-17%に相当することが明らかとなった。この結果について投稿論文をまとめLimnology and Oceanographyに投稿し、現在レフリーコメントに基づき改訂作業を行っている。また亜寒帯域ではとくに親潮域で急速に餌料環境が悪化するポストブルーム期について、カイアシ類、オキアミ類の摂餌実験を行い、この時期の餌料として繊毛虫とクリプト藻類が重要であることを明らかにした。これらのデータについては現在論文としての取りまとめ作業を進めており、平成27年度中には投稿する予定である。

本研究は、動物プランクトンの自然死亡過程が生態系に与える影響について、非捕食死・部分被食死という新たな視点から吟味し、再評価することを目的とする。そのために、1)現場における自然死亡過程把握、2)非捕食死を引き起こす要因の特定、3)部分被食死の定量化を行い、これらの結果から、動物プランクトンの死亡過程が、海洋生態系を構成する二つの物質循環系、すなわち生食食物連鎖・微生物食物連鎖それぞれに与える影響を明らかにし、新たな海洋低次生態系構造を提示する。研究は沿岸域、外洋域の異なるフィールドを対象に実施した。沿岸域では岩手県大槌湾において春季から夏季にかけての非捕食死亡個体の出現状況と環境要因について調査した。観測の結果セジメントトラップに捕集される非捕食死亡個体の割合は、生きたままスイマーとして捕集されるものの1/101/100程度と少なく、この時期の大槌湾では非捕食死による死亡率並びに沈降粒子への寄与は低いことが明らかとなった。外洋域では、混合域に突発的に発生する浮遊性被嚢類の一種であるウミタル類を対象としてヴィデオプランクトンレコーダーによる観測から、非捕食死亡個体の出現割合とその要因、さらに死亡個体沈降による深層への物質輸送について見積もった。調査海域である親潮黒潮混合域ではサブメソスケールの湧昇現象に伴う基礎生産速度の上昇がウミタルブルーム形成に寄与している可能性が高く、ウミタル個体群形成は無性生殖個体の比率やサイズに対応して密度が変化することが明らかとなった。また高密度群では自らの高い摂食圧のため餌不足となり、飢餓のため死亡する個体が増えると考えられる。これらの個体の多くは沈降により下層へ輸送され水深150mにおける粒子状沈降フラックス炭素量の8ー17%に相当することが明らかとなった。海洋における動物プランクトンの生産(二次生産速度)は、魚類生産や、生物ポンプによる炭素輸送に大きな影響を与える。このため動物プランクトンの成長、再生産について多くの研究が行われ知見が蓄積されてきた。一方で、現場の個体群動態を支配し、魚類生産や物質循環に直接寄与しているはずの自然死亡についての研究は極めて乏しく、とくに捕食以外の要因で死亡する個体が物質循環に果たす役割にいては不明な点が多い。本研究は親潮黒潮混合域に時として高密度で出現する浮遊性被嚢類ウミタル類および沿岸性カイアシ類の非捕食死亡要因とその生態系における重要性を評価した。研究期間初期に蓄積してきたデータ、試料の解析が順調に進み、論文投稿を含めまとまった解析結果が出そろいつつある。このデータを元に次年度予定している研究航海において実施する実験デザインを構築することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物海洋学引き続きデータ、試料の解析をすすめ投稿論文としてのとりまとめ作業を進めるとともに、新たに提示された仮説や疑問点を明かにするために研究航海による観測や臨海実験所での飼育実験を実施し、補完するデータを取得する。得られたデータをもとに動物プランクトン非捕食死亡、ストレスと環境変動との関係について生態系における重要性を議論する材料を提供する。
Ti-Ni系形状記憶合金スパッタ薄膜の非平衡組織に関する基礎研究

本研究では、形状記憶合金の中で最もアクチュエータ特性の優れたTi-Ni二元合金と、第三元素としてCuとPdをそれぞれ添加したTi-Ni-X(X=Cu, Pd)三元合金薄膜を、スパッタリング法により作製し、薄膜固有の新たな非平衡組織の形成条件とその原理を確立することを目的とした。Cuの添加は変態温度ヒステリシスを小さくするのに効果があり、Pdの添加は変態温度を上げるのに効果がある。マイクロマシンで使われるマイクロアクチュエータ素子の応答性を高めるためには、冷却速度を高くすることが要求され、そのためには変態温度ヒステリシスを小さくするか、変態温度を上げることが重要になる。本研究により、超小型駆動源としてのマイクロアクチュエータ素子材料の高性能化を目指した。Ti-Ni二元合金薄膜では、熱処理温度が結晶化温度近くの場合には、{100}面に平行な板状析出物が形成され、形状記憶特性を改善する効果があることが解った。この析出物は、Ti過剰の組成を持ち、非平衡組織であることが解った。熱処理温度を上げると、この非平衡組織は消え、平衡組織のTi2Niが結晶粒内に一様に分布して析出し、形状記憶特性は劣化することが解った。その結果、最適の変態温度と形状記憶特性を引き出すための熱処理条件が明らかになった。Ti-Ni-Cu三元合金薄膜及びTi-Ni-Pd三元合金薄膜についても、固有の非平衡組織が存在することが確認され、それらが形状記憶特性に関係することが明らかになった。Ti-Ni-Cu三元合金薄膜では、変態温度ヒステリシスが二元系合金薄膜よりも約1/3の値が実現できた。PdをTi-Niに添加したTi-Ni-Pd三元合金薄膜では、最高で562Kの変態温度を実現できた。これは、Ti-Ni二元合金薄膜と比べて約300K高いため、十分に冷却速度を高めることが可能である。本年度は、Ti-Ni二元合金薄膜の作製、記憶処理および特性評価を行った。合金組成を制御し、Ni濃度を系統的に変えた薄膜を作製し、Ti過剰側とNi過剰側の広い組成範囲で試料を用意した。真空熱処理炉を用いて、熱処理温度と処理時間を系統的に変えて形状記憶処理を行い、結晶化過程と内部組織形成に及ぼす熱処理効果を調べる試料を作製した。結晶構造変化は、変態特性と形状記憶特性を支配するため基本的に重要であり、高性能のX線回析装置を用いて測定温度を変えて精密測定を行った。変態特性のうち変態温度、変態熱及び変形特性は、高感度熱機械分析システムで測定した。透過型電子顕微鏡により、非平衡組織から平衡組織への変化を系統的に観察し、内部組織形成の過程を観察すると共に、変動挙動と形状記憶特性との関連を明らかにした。その結果、熱処理温度が結晶化温度近くの場合には、{100}面に平行な板状析出物が形成され、形状記憶特性を改善する効果があることが解った。

本研究では、形状記憶合金の中で最もアクチュエータ特性の優れたTi-Ni二元合金と、第三元素としてCuとPdをそれぞれ添加したTi-Ni-X(X=Cu,Pd)三元合金薄膜を、スパッタリング法により作製し、薄膜固有の新たな非平衡組織の形成条件とその原理を確立する。Cuの添加は変態温度ヒステリシスを小さくするのに効果があり、Pdの添加は変態温度を上げるのに効果がある。マイクロマシンで使われるマイクロアクチュエータ素子の応答性を高めるためには、冷却速度を高くすることが要求され、そのためには変態温度ヒステリシスを小さくするか、変態温度を上げることが重要になる。本研究により、超小型駆動源としてのマイクロアクチュエータ素子材料の高性能化を目指す。本年度では、Ti-Ni-Cu三元合金薄膜の作製、記憶処理および特性評価を以下のように行った。(a)スパッタリング法により、Cu濃度を系統的に変えたTi-Ni-Cu薄膜を作製した。(b)石英管に薄膜を入れ高真空に封入して、熱処理温度と処理時間を系統的に変えて形状記憶処理を行い、熱処理効果を調べるための試料を作製した。(c)変態及び形状記憶特性の評価を行うために、結晶構造変化をX線回折装置を用いて温度を変えて精密測定を行った。変態と変形特性は、それぞれ高温同時熱分析装置と熱機械分析装置で測定した。(d)内部組織の観察は、透過型電子顕微鏡により行い、非平衡組織から平衡組織への変化を系統的に観察し、内部組織形成の過程を調べ、形状記憶特性との関連を明らかにした。(e)冷却加熱中のマルテンサイト変態挙動をSTM顕微鏡を用いてその場観察を行い、変態に伴う表面起伏の精密測定を行った。本年度では、変態温度を上げるのに効果のあるPdをTi-Niに添加したTi-Ni-Pd三元合金薄膜の作製を目的とし、昨年度と同様に記憶処理および特性評価を以下のように行った。(a)スパッタリング法により、Pd濃度を系統的に変えたTi-Ni-Pd薄膜を作製した。(c)変態及び形状記憶特性の評価を行うために、結晶構造変化をX線回析装置を用いて温度を変えて精密測定を行った。以上の結果、スパッタ法で作製したTi-Ni-Pd合金薄膜で、最高で562Kの変態温度を実現できた。これは、Ti-Ni二次元合金薄膜と比べて約300K高いため、十分に冷却速度を高めることが可能である。