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イオン溶媒和エネルギーの非ボルン型理論の新展開

イオンの溶媒和エネルギーは、溶媒抽出、液体クロマトグラフィー、イオンセンサーなどの分離・検出系や、生体膜でのイオン透過を理解する上で重要である。本研究では、先に研究代表者が開発した新しいイオン溶媒和のモデル(非ボルン型理論)を、イオンの油水界面での移動エネルギー(ΔGtr)や吸着エネルギー、酸の解離指数(pKa)などの理論的予測に応用する研究を行った。その結果、ニトロベンゼン/水界面および1,2-ジクロロエタン/水界面における各種イオンのΔGtrが精度よく計算によって予測できることが分かった。さらに、イオン性薬剤の生体膜透過を計算により予測できる可能性が示された。イオンの溶媒和エネルギーは、電解質を用いる反応系、とりわけ溶媒抽出、液クロ、電気分析などの分離・検出系の理解において基礎的に重要である。これまでイオン溶媒和エネルギーは、主としてボルン式に代表される静電理論に基づいて解釈されてきたが、本研究では研究代表者らが新たに提案した非ボルン型溶媒和モデルを用いて、酸解離指数(pKa値)、電子移動の再配置エネルギー、イオンの液液界面吸着エネルギー、イオン性薬剤の生体膜透過などの理論的解析に応用し、本モデルの有用性を明らかにすることを目的としている。初年度にあたる本年度は、以下の理論的ならびに実験的研究について成果を得た。1)非ボルン型溶媒和モデルを荷電基を有する有機イオンの水和エネルギーに適用した結果を国際会議(International Society of Electrochemistryの年会、スイス)と学術雑誌(RSC Adv., 2014)に報告した。2)購入したパソコンと現有の装置を用いてイオン移動ボルタンメトリー測定システムを作成し、有機イオン(各種イオン性薬剤を含む)の油水界面移動ギブズエネルギーを測定した。3)有機イオンが水相から油相へ抽出される際にイオンに伴って移動する水分子の数(n)をカールフィッシャー法を用いて測定したところ、nの値が有機イオンの荷電基上の表面電場に明確に依存することが明らかになった。4)上の結果をふまえて、有機イオンの溶媒間移行エネルギーを見積もるアルゴリズムを作成し、理論的な解析を行った。その結果、実験値と理論値の誤差は2 kJ/mol(イオン移動電位に換算して20 mV)ほどであり、十分な実用的価値があることが分かった。5)非ボルン型モデルに基づいて様々な酸のpKa値の予測を試みたところ、大雑把ではあるがpKaの値を予測できることが分かった。これまでイオン溶媒和エネルギーは、主としてボルン式に代表される静電理論に基づいて解釈されてきたが、本研究では、研究代表者らが新たに提案した非ボルン型溶媒和モデルを用いて、酸解離指数(pKa)、電子移動の再配置エネルギー、イオンの液液界面吸着エネルギー、薬剤の生体膜透過などの理論的解析に応用し、本モデルの有用性を明らかにすることを目的としている。本年度は、以下の理論的ならびに実験的研究について成果を得た。1)前年度に行った有機イオンのニトロベンゼン/水界面での溶媒間移行エネルギー(ΔGtr)の非ボルン型溶媒和モデルを用いた理論解析の結果を2報の論文(in J. Phys. Chem. B)として報告した。また、国内での学会賞講演および国外での2回の招待講演においても、この成果を発表した。2)1,2-ジクロロエタン/水界面でも同様の検討を行い、非ボルン型溶媒和モデルの有用性を確認した。3)イオン移動ボルタンメトリーを用いてアミン系薬剤の標準イオン移動電位(ΔΦ0)を測定したところ、人工リン脂質膜での膜透過係数に対して明瞭で特徴的な依存性が見出された。これにより、ΔΦ0が薬剤イオンの膜透過の指標として有用であることが示唆された。さらに、デジタルシミュレーションによって薬剤の膜透過のダイナミックスを評価できることも分かった。4)関連する研究として、自己組織化単分子膜(SAM膜)を用いるボルタンメトリーに関する研究成果を2報の論文として発表した。「研究実績の概要」で述べた1)3)の研究実績は、年度始めの研究計画通りに達成されたものである。特に薬剤の膜透過の理論的予測に関する研究では、期待以上の成果が挙った。イオン溶媒和エネルギーは、溶媒抽出、液クロ、イオン選択性電極などの分離・検出系や、生体膜イオン透過の理解において基礎的に重要である。従来、イオン溶媒和エネルギーは主にポルン式に代表される静電理論に基づいて解釈されてきたが、先に研究代表者は溶媒和エネルギーをより正確に予測できる非ボルン型溶媒和モデル(量子化学計算に基づく)を提案した。本研究では、この新しい溶媒和モデルを、イオンの油水界面での移動ギブズエネルギー(ΔGtr)や吸着エネルギー、酸の解離指数などの理論的予測に応用することを試みた。さらに、イオン性薬剤の生体膜透過を理論的に予測するための基礎検討も行った。その結果、以下の主な研究成果が得られた。1)イオン移動ボルタンメトリー法や文献調査によって、ニトロベンゼン(NB)/水(W)界面での各種有機イオンのΔGtrを評価した。また、荷電基を有する有機イオンによってNB相へ共輸送される水分子数をカールフィッシャー法により測定し、これらの実験結果に基づいてNB/W界面でのイオンのΔGtrを予測するアルゴリズムを確立できた。

この方法により得られたΔGtrの理論値と実験値の誤差は2 kJ/mol(イオン移動電位に換算して20 mV)ほどであり、十分な実用的価値があることが分かった。なお、本手法は同様に1,2-ジクロロエタン(DCE)/W界面にも応用できた。2)イオン性薬剤の生体膜透過については、DCE/W界面での薬剤イオンのイオン移動電位が、人工リン脂質膜での薬剤のイオン透過係数と良い相関があることが分かった。さらに、薬剤の膜透過のダイナミックスを理論的にシミュレーションできる方法を開発し、薬剤膜透過の理論的予測の大きな可能性を示唆する結果が得られた。イオンの溶媒和エネルギーは、溶媒抽出、液体クロマトグラフィー、イオンセンサーなどの分離・検出系や、生体膜でのイオン透過を理解する上で重要である。本研究では、先に研究代表者が開発した新しいイオン溶媒和のモデル(非ボルン型理論)を、イオンの油水界面での移動エネルギー(ΔGtr)や吸着エネルギー、酸の解離指数(pKa)などの理論的予測に応用する研究を行った。その結果、ニトロベンゼン/水界面および1,2-ジクロロエタン/水界面における各種イオンのΔGtrが精度よく計算によって予測できることが分かった。さらに、イオン性薬剤の生体膜透過を計算により予測できる可能性が示された。「研究実績の概要」で述べた1)4)の研究実績は、当初の研究計画のとおりに達成されたものである。さらに、平成27年度以降に予定されていた5)の研究内容についても一部の成果を得ることができた。イオンの溶媒間移行エネルギー(ΔGtr)の理論的予測については、実験データをさらに多く収集するとともに、有機イオンの表面位置の正確な見積りや、多原子イオンの量子化学計算の高速化などによって、さらに正確で信頼性が高い理論の構築を目指す。一方、薬学分野での実際的応用の大きな可能性がある薬剤の膜透過の理論的研究については、特に重点を置いて研究を進めていく予定である。研究室のホームページに、本研究に関連する発表論文や学会発表などが掲載されています。電気分析化学当初の平成27年度以降の研究計画では、非ボルン型モデルのpKa値およびイオン性薬剤の生体膜透過性の理論的予測への応用についてのものであったが、前者についてはすでに予備的解析が終わり、現在の計算レベルでは実用に堪えうる精度でのpKa値の予測が難しいことが分かった。一方、後者については油水界面でのイオンのギブズ移動エネルギーが生体膜透過の指標として極めて有用であることが示唆されている。今後は、こちらへの応用に重点を置いて、研究を進めていく予定である。研究室のホームページに、研究内容に関する概要と発表論文・学会発表などが掲載されています。研究室のホームページに、研究内容に関する概略と過去の発表論文や学会発表などについて掲載しています。
血管内皮細胞・周細胞相互陥入部を介した血管新生制御機構の三次元電顕免疫学的研究

癌を含め腫瘍に於いて、血管新生なくして腫瘍の進展、増大は認められない。すなわち、血管新生を人為的に制御することができれば、癌を含めた多くの腫瘍の脅威から生物を解放することができる。本研究者は、電顕免疫組織化学的手法と電顕連続切片法を応用した三次元電顕免疫組織化学的手法を用いて血管新生制御の検討を行ってきた。そして、新生血管内皮細胞と周細胞との間の細胞質突起相互陥入が、血管新生制御機構に関係することを示唆してきた。本研究では、高い血管新生度を示すことが知られている膀胱癌に着目して、実験モデルとしてBBN誘発ラット膀胱癌を作成し三次元電顕免疫組織化学的に検討した。本研究では、ラット膀胱の移行上皮癌細胞においてVEGFの発現を三次元電顕免疫組織化学的にに始めて確認することができた。全ての癌細胞でVEGF陽性を示すのではなく、VEGF陽性・陰性癌細胞が混在していた。さらに、連続切片の観察からVEGF陽性・陰性癌細胞が混在は、各癌細胞におけるVEGFの産生サイクルの程度の違いではなく、VEGFの産生癌西郷と非産生癌細胞が存在することが、三次元電顕免疫組織化学的に示唆された。さらに、VEGFのpathwayに周細胞は関与していない可能性も考えられた。また本実験から、ブラスミノゲンは新生血管内皮細胞と周細胞の感隙部に広く分布し、その分布に特異性が認められなかった。しかし、プラスミノゲン・アクチベータ-は血管内皮細胞と周細胞の狭間隙部に斑点様分布し、連続切片の観察からプラスミノゲン・アクチベータ-の発現部にはすべて血管内皮細胞・周細胞質突起相互陥入が存在することが明らかとなった。すなわち、新生血管内皮細胞と周細胞の間隙部においてTGF-β、プラスミノゲン、プラスミノゲン・アクチベータ-が存在するのは血管内皮細胞・周細胞質突起相陥入部であることが三次元電顕免疫組織化学的に明らかとなった。実験肉芽組織に出現する新生毛細血管では、新生血管内皮細胞数の最大値は実験10日後に、また、新生周細胞数は最大値は実験15日後に認められた。これに対し血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造の最大出現時は実験15日後であった。実験肉芽組織に出現する新生毛細血管を対象として抗血管新生因子抗体を用い三次元電顕免疫組織化学的に検討した。血管新生促進因子であるVEGFが血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造の一部で周細胞の細胞質内に分布していることが認められた。血管新生促進因子であるbFGFは新生血管内皮細胞の細胞核内に分布が認められたが、血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造とbFGFとの関連性は現時点では不明であった。血管新生抑制因子に関し特にTGFb,Plasminogen,Plasminogen Activatorの分布を検討した。TGFb,Plasminogenは血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造のみならず広く細胞間質に分布していた。これに対しPlasminogen Activatorは血管内皮細胞、周細胞のrERに分布していたが、これら両細胞間では一部の血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造に特異的な分布が認められた。このことから、血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造でPlasminogen Activatorで活性されたPlasminによって、非活性型TGFbが活性型TGFbとなり血管内皮細胞増殖阻害を発現させることが示唆された。

実験肉芽組織に出現する新生毛細血管を対象として抗PCNA抗体を用い三次元電顕免疫組織化学的に検討した。PCNAが細胞核内に分布する新生血管内皮細胞では血管内皮細胞胞・周細胞質突起相互陥入構造はみと認められなかった。癌を含め腫瘍に於いて、血管新生なくして腫瘍の進展、増大は認められない。すなわち、血管新生を人為的に制御することができれば、癌を含めた多くの腫瘍の脅威から生物を解放することができる。本研究者は、電顕免疫組織化学的手法と電顕連続切片法を応用した三次元電顕免疫組織化学的手法を用いて血管新生制御の検討を行ってきた。そして、新生血管内皮細胞と周細胞との間の細胞質突起相互陥入(Endothelial cell and Pericyte Interdigitaion(EPI))が、血管新生制御機構に深く関係することを示唆してきた。本研究では、高い血管新生度を示すことが知られている膀胱癌に着目して、実験モデルとしてBBN誘発ラット膀胱癌を作成し三次元電顕免疫組織化学的に検討した。本研究では、近年同定された極めて強い血管内皮細胞増生作用を示すVascular Endothelial Growth Facotor(VEGF)に着目して検討した。本研究では、ラット膀胱の移行上皮癌細胞においてVEGFの発現を電顕免疫組織化学的に初めて確認することができた。さらに、VEGF陽性癌細胞の近傍に分布する新生毛細血管では、毛細血管内皮細部にVEGFの分布が認められたが、周細胞ではVEGFの分布は認められなかった。また、血管内皮細胞・周細胞質突起相互陥入(EPI)が認められる新生毛細血管では、血管内皮細胞にVEGFの分布が認められなかった。これらのことから、VEGFのpathwayにはEPIは関与していないことが考えられた。
次世代蓄電技術における界面および多孔体内輸送特性最適化のための基盤構築

再生可能エネルギーの大規模導入に向けて、蓄電・周波数変動対応の観点から蓄電池の高性能化・低コスト化が重要である。本研究では、特に複雑構造の最適化の観点から蓄電池の電極の高性能化のための基盤技術の開発に取り組んだ。具体的には、合理的電極構造設計のための基盤技術を確立するとともに、基盤技術を活用し、液系リチウムイオン二次電池の電極における輸送・界面電荷移動反応を考慮した充放電シミュレーションを実現することができた。本研究では、特に多孔構造の最適化の観点から研究に取り組む。具体的には、合理的多孔質電極設計のための基盤技術を確立するとともに基盤技術を活用しリチウムイオン二次電池など蓄電池の高性能化に向けた構造設計指針を提示することを目的として下記の課題に取り組んだ。1)ナノ界面の構造と電荷移動プロセスに伴う抵抗解明のための基盤技術の構築2)複雑な多孔構造のモデル化および多孔体内の輸送現象・界面電荷移動を考慮した電極特性シミュレータの開発1)の課題に関する取り組みの成果としては、SEI中におけるイオン輸送特性に関して分子動力学法を用いた解析を行った。無機・有機層を代表するモデルを用いて拡散係数を見積もることに成功した。具体的には、無機層であってもアモルファスの結晶構造であったり粒界面における拡散特性はバルク結晶と比して大きいとの示唆を得ることができ、無機層であっても構造によっては一定のイオン輸送が見込まれることがわかった。2)の課題としては、多孔構造を顕わに取り込んだ連成シミュレーションのための構造モデリング技術と連成シミュレータとの連係に向けた課題を明らかにし、連係に着手した。具体的には、導電助剤と活物質のモデル化技術を高度化するとともに、複雑多孔構造モデルに基づく連成シミュレーションのため、要素メッシュ化のための手法の基礎アルゴリズムを考案し、プロトタイプ開発に着手した。本研究では、特に多孔構造の大敵化の観点から研究に取り組んだ。具体的には、合理的多孔質電極設計のための基盤技術を確立するとともに、基盤技術を活用しリチウムイオン二次電池など蓄電池の高性能化に向けた構造設計指針を提示することを目的として下記の課題に取り組んだ。1)ナノ界面の構造と電荷移動プロセスに伴う抵抗解明のための基盤技術の構築2)複雑な多孔構造のモデル化および多孔体内の輸送現象・界面電荷移動を考慮した電極特性シミュレータの開発1)の課題は初年度において重点的に進め、研究次年度である本年度は、2)の課題に注力した。複雑な多孔構造のモデル化技術・電極特性シミュレータの開発:多孔構造のモデル化技術の構築を完了するとともに、物理モデルを構築することで、多孔質場における連成現象シミュレーションを実現することができた。1)ナノ界面の構造と電荷移動プロセスに伴う抵抗解明のための基盤技術の構築2)複雑な多孔構造のモデル化および多孔体内の輸送現象・界面電荷移動を考慮した電極特性シミュレータの開発1)の課題は初年度において重点的に進め、研究次年度以降は、2)の課題に注力した。複雑な多孔構造のモデル化技術の構築を完了するとともに、物理モデルを構築することで、多孔質場における連成現象シミュレーションを実現することができた。開発手法は液系のリチウムイオン電池に適用し、構造と放電特性に関する定量化を実現し、多孔構造の合理的設計手法のプロトタイプとして活用可能な方法として確立することができた。複雑な多孔質電極中のイオン輸送特性について、モデル化技術を構築し、さらに物理モデルを構築することで連成解析が実現されており当初の計画通りと言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。次世代エネルギー技術へのシミュレーション技術の応用民間企業および大学における実験研究者と連携し、連成シミュレーション技術を実用レベルまで完成度を高め、多孔構造の設計指針を得る。界面におけるSEI中の輸送問題はその原子レベル構造が不明であることから推定が容易でなかったが、本研究でのボトムアップ的アプローチにより、想定される拡散特性について予測する基礎を得ることができた。また、複雑な多孔質電極中のイオン輸送特性については、その多孔構造のモデル化技術が存在していないことから実現されていなかったが、本研究では実構造を反映したモデル化および実構造を模したモデル化の両面から目途がついており、当初計画に沿った進展と言うことができるため。

情報収集等を他の用務による出張と連続させることで旅費の効率化を行うとともに、計算機サーバーの値引き交渉を行うなど、経費の最小化に努めたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。方法論についておよその目途が立ってきたため、手法の開発を継続するとともに関連する民間企業や実験研究者との議論を重ねながら実践的な方法とすべく課題応用を展開する。課題連携が可能な企業3社程度とは定期的な議論が可能であり、意見を反映させながら進めていきたい。次年度の民間企業や実験研究者との連携のための旅費、演算能力の増強の目的に使用する27年度が最終年度であるため、記入しない。大容量メモリ計算機サーバーの購入に際し、計算機サーバー技術の進展があり、十分な性能が想定よりも安い価格で実現できることがわかった。また、本年度は方法論の開発であり、ベンチマークに必要なメモリ量までの購入とし、次年度の本格稼働期に増設した方がよいことが具体化したため。次年度の夏ごろにメモリを最大まで(現状の4倍程度)大幅増設するために使用する。
臨床応用が可能な抗バイオフィルム薬剤創成のための基礎的研究

各種の内固定材料や再建材料として金属が頻繁に使用される整形外科領域の手術では、時に難治な術後深部感染が問題となることがある。近年の多方面の研究によって、このような細菌感染症の治化、治療抵抗性には細菌が形成するバイオフィルムが少なからず関与していることが指摘されている。このような細菌バイオフィルムに対して有効な薬剤を検索するためにわれわれは、新しい定量方法を開発した。これは従来より困難とされていた非透光性試料の評価を可能にした画期的な方法であった。本研究期間の前半には本法を用いて様々な薬剤の影響の検証作業を継続したが、この方法では、起炎菌として最多の黄色ブドウ球菌に対しては定量操作の段階でバイオフィルムが脱落するため、正確な計測結果が得られないという問題点に遭遇した。そのため、このような問題点を克服するために、計測方法に改良を加えて新しい方法として報告した。本法を用いることによって、形成された細菌バイオフィルムを浮遊細菌から区別するために今まで必要であった資料の洗浄操作を省くことが可能になり、より正確な計測が行えるようになった。これを用いて、ステンレスおよびチタン試料の表面における黄色ブドウ球菌標準株によって形成されるバイオフィルムの量を計測・比較した。その結果、今回検証した黄色ブドウ球菌標準株に関しては、ステンレスよりもチタンの方が有意にバイオフィルムを形成しづらいというin vitroの実験結果が得られた。これまでわれわれは、非透過性生体材料表面において形成される黄色ブドウ球菌バイオフィルムを定量するための培養・測定方法を開発した。これは固体表面に形成される細菌バイオフィルムを固定・染色し、デジタル実体顕微鏡で記録、その占有率を計測するものである。しかし、この方法では重力によって固体表面に沈下して付着する細菌体とバイオフィルムの鑑別が困難であるため、正確な測定が困難であるという問題があった。そのため、今年度は培養方法、計測システムに関して以下の検討を加え、より有用な評価ができるよう工夫した。1)従来は金属ワッシャーの表面に形成させていた培養方法をあらため、培養液中に宙吊りにしたワッシャーの裏面に形成されたバイオフィルムを評価する方法を開発した。これによって測定値に大きな影響を及ぼすリンス手技を画一化することができた。2)既存の実体デジタル顕微鏡に対して3D自動形状測定ユニットを導入した。これによって、形成されたバイオフィルムを3次元的に評価することが可能となった。3)さらに、細菌は対数増殖曲線のどの段階にあるかによって、他の条件を同じにしても形成されるバイオフィルムの量が大きくことなることがわかった。そのため、コントロールとしてつねに安定したバイオフィルムが形成されるための条件設定を追及した。細菌バイオフィルムの定量方法に対して以上の改善点を加え、各種薬剤の効果を現在、検討中である。そのため、昨年度は培養方法、計測システムに関して検討を加え、より有用な評価ができるよう工夫した。本年度は本法を用いて生体材料として代表的なステンレス及びチタン製のワッシャー表面のバイオフィルム形成量を比較した。その結果をNew quantitative image analysis of staphylococcal biofi lms on the surfaces of nontranslucent metallic biomaterials ; Adachi K, Tsurumoto T, et al.JOrth Sci,2007として発表した。あわせて、本実験系を応用することによって浮遊菌とバイオフィルム形成菌の抗菌薬感受性を比較する実験を行い、後者では前者に比較して感受性が格段に低下することを示し、その結果をAntimicrobial susceptibility of Staphylococcs aureus and Staphylococcs epidermidis biofilms isolated from infected total hip arthroplasty cases ; Nishimura S, Tsurumoto T, et al.JOrth Sci,2006に報告した。
法線と位置の連続検出型非接触プローブによる曲面の自律探査測定システムの試作開発

平成5年度・6年度の2ヵ年で実施され,以下の成果が得られた。1.センサエレメントの設計および理論解析1本の発光用光ファイバと8本の受光用光ファイバにより,位置ベルトルと単位法線ベクトルを同時に非接触で検出可能なセンサエレメントを提案・設計し,その特性・性能を理論的解析により明らかにした。2.法線・位置連続検出型非接触プローブの設計および試作シャド-効果を避けることのできる13個のセンサエレメントで構成されるプローブの設計を行った。また,本研究では5個のエレメントにより構成されるプローブを試作した。3.自動キャリブレーションシステムの構築NC割り出し台と三次元座標測定機をコンピュータで制御し,試作したプローブの自動キャリブレーションシステムを構築した。4.データ検出・処理システムの試作開発各センサエレメントから投光する光を測定中に動的に切り替え、受光用光ファイバで検出する信号をコンピュータに入力するデータ検出システムを試作開発した。また,同データから離散点の位置および法線ベクトルを求めるシステムを開発した。5.自律探査測定システムの開発試作したプローブおよびデータ検出・処理システムを三次元座標測定機と組み合わせ,未知の物理モデルを自律的に探査しながら測定するためのシステムの基本設計を行い,そのアルゴリズムを確立した。6.形状モデル構築システムの開発離散的多点位置および単位法線ベクトルデータから物理モデル形状を構成する曲面(平面,円筒面,球面,円錐面,円環面,および自由曲面)を識別し,計算機モデルとして構築する基本的システムを開発した。本研究は平成5年度と平成6年度の2カ年で計画されており,本年度では以下の成果が得られた。1.法線・位置連続検出型非接触エレメトの設計・理論解析およびプローブの設計中心に1本の発光用光ファイバとコリメーレンズを設置し,その廻りに一組2本の受光用光ファイバを90度間隔に四組配置したエレメントを提案し,直径6mmとなるエレメントの設計を行うとともに,同エレメントの特性・性能を論理的解析により明らかにした。また,13個のエレメントで構成されるプローブの設計を行った。2.法線・位置連続検出型非接触プローブの試作と自動キャリブレーションシシテムの開発設計されたプローブは13個のエレメントにより構成されるが,本年度では5個のエレメントにより構成されるプローブを試作した。また,自動キャリブレーションシステムを開発し,同プローブを構成するエレメントの特性および性能を実験的に明らかにした。3.データ検出・処理システムの試作開発13個のエレメントの発光用光ファイバに光を入射する発光ダイオードを測定中に動的に切り替え,受光用光ファイバで検出される光量を電圧信号に変換してコンピュータに入力するデータ検出システムを試作開発した。また,同データから離散点の位置および法線ベクトルを求め,次の測定点を自動決定するシステムを開発した。4.自律探査測定システムの設計試作したプローブおよびデータ検出・処理システムを三次元座標測定機と組み合わせ,未知の物理モデルを自律的に探査しながら測定するためのシステムの基本設計を行った。5.形状モデル構築システムの設計離散的多点法線位置データから被測定物の三次元形状を曲面式で定義し,計算機モデルとして構築するシステムの設計を行った。本研究は,平成5年度と平成6年度で計画されており,本年度では以下の成果が得られた。1.プローブ移動点(測定点)の自動決定システムの開発平成5年度に試作した試作した「位置・単位法線ベクトル同時検出プローブ」より獲得されるデータ(離散点の位置・単位法線ベクトル)を基に,被測定物のプローブ近傍の局部形状を予測し,次のプローブ移動点(測定点)を自動決定するシステムを開発した。形状モデル自動構築システムの開発物理モデル上の離散多点位置および単位法線ベクトルデータから物理モデル形状を形成する曲面(平面,円筒面,球面,円錐面,円環面,および自由曲面)を識別し,計算機モデルとして構築するための基本的システムを開発した。3.法線・単位法線ベクトル検出自律探査測定システムの構築

試作したプローブを三次元座標測定機に設置し,プローブおよび三次元座標測定機からの出力をコンピュータに入力するシステムを設計・構築し,コンピュータにより三次元座標測定機を駆動するシステムを構築した。自動キャリブレーションシステムの構築NCインデックスと三次元座標測定機をコンピュータにより制御することにより,試作したプローブの自動キャリブレーションシステムを構築した。
日本語を中心とした動詞句階層構造の統合的研究

H30年度は3つの研究課題を以下のように進めた。青柳(研究代表者)の課題A(日韓対照研究)では、階層的動詞句仮説をさらに検討し、外項を導入する機能範疇としてVoice、Cause、Applicativeの3つを認める必要があるという仮説を補強し、(i)ApplicativeにはVoiceより高い位置を取るものとvPより低い位置を取るものがあり、(ii)CauseにはRoot、vP、VoicePをそれぞれ選択するものがあることを日本語の二重補部非対格構文、韓国語の使役・受動形態素/Hi/及び使役形態素/Hu/の分布から示した。高橋(研究分担者)の課題B(日本語方言研究)では、岩手県宮古方言の可能表現に見られる「(小学生はこの漢字を)読めえない/yom-e-e-nai/」のような「エ入り」形式が状況可能の文脈におけるラサル形式とは対照的に専ら能力可能を表すという問題を検討した。特に、可能動詞化素/rare/を構成する2つの形態素(r)arとeがそれぞれ独立した機能範疇主要部であるとの仮説に基づき、動詞の表す行為における動作主の意図性・制御性を表す[+Control]と事象の完遂とその影響性を表す[+Completive]という2つの素性の分布とそれらの素性に対する語彙挿入規則が連関し、「エ入り」の成否にかかる方言上の多様性が生じることを示した。中嶌(研究分担者)の課題C(日本語通時研究)では、(i)形容詞語根を持つ述語の統語的特性を解明し、(ii)多層的述語分離理論の妥当性を検討した。前者では「痛かった/ita-k-ar-ta/」と「痛がった/ita-g-ar-ta/」の派生関係を示し、後者では素性的に空である「空語根(√R=zero)」を想定することにより、空語根がVoicePを補部に取り、通常の動詞語根と形式的に相似した「係属述語」を投射するとの仮説を提案した。H30年度はそれぞれの研究課題において先行研究にはみられない進展があったので、本課題研究は全体として概ね順調に進展しているといえる。課題Aにおいては、階層的動詞句仮説を基に、(i)二重補部非対格動詞(e.g.太郎に(失くした)荷物が戻る)が、なぜ3項他動詞のうち、位置変化動詞(e.g.太郎に荷物を送る)ではなく所有変化動詞(e.g.太郎に荷物を戻す)とのみ派生関係にあるのか、さらに、なぜニ格句が主語性を部分的にしか示さないのかを明らかにし、(ii)なぜ日韓語で動詞多重接辞(例:使役受動形/sase-rare/は日本語では可能だが、現代標準韓国語では不可能)の生産性に差があるのか、また、韓国語の/Hi/形接辞と/Hu/形接辞の分布の違いがそれぞれのCauseとしての選択制限の違いから導かれることを示した。課題Bにおいては、宮古方言のようにラサル形式と「エ入り」形式が共存しうる方言において、(i)前者が状況可能をも表しうるのに対して、なぜ後者が能力可能しか表せないのか、(ii)同様に「エ入り」を許す他の方言についても、動作主の意図性・制御性を表す素性と事象の完遂性・影響性を表す素性、及びそれらの語彙化に関するパラメターの設定の違いから説明できる可能性を示した。本課題研究の最終年度に当たるR1年度は、それぞれの研究課題をさらに推進し、まとめを行う。課題Aは、(i)日本語で使役受動形/sase-rare/が可能になった一方で韓国語でそれが不可能になった歴史的事実、すなわち文法化の違いを階層的動詞句仮説から明示的に説明する、(ii)授受動詞について、日本語ではヤル(アゲル)、モラウ、クレルのすべてが補助動詞に文法化したのに対して、韓国語ではクレルに当たる動詞が存在せず、かつ、モラウに当たるpat-taは補助動詞には文法化せず、ヤル(アゲル)に当たるcwu-taのみが限定的に文法化しているという事実を階層的動詞句仮説の下で説明することを目指す。課題Bでは、引き続き宮古方言及び他方言における「エ入り」形式のデータ収集と分析を行い、H30年度の研究結果にフィードバックすることで、必要に応じた再考や修正を行う。同時に、ラサル形式、アル属性可能形式、ラ抜き言葉、レ足す言葉、そして「エ入り」形式といった、本課題で検討してきた多様な可能動詞の様相について、階層的動詞句仮説における形態統語論という観点の下で統合することを目指す。課題Cでは、空語根(√R=zero)と係属述語の仮説の普遍性を検討する。もし空語根と係属述語の仮説が正しければ、日本語と類似した統語構造を持つ言語でも類似した現象が観察できるはずである。また、日本語内部でも方言には係属述語の異形態が生じ、保持されている可能性がある。これらの予測を検証するためには、韓国語(青柳担当)、(東北)方言(高橋担当)等のデータとの突き合わせが欠かせない。また、通時的には、空語根の使用は機能述語としての(s)ase/(r)areを完成形に導いたと考えられるので、それ以前のシム・ラユ及び動詞の自他交替現象との関連も重要な研究課題となる。これら文法現象の発展過程の体系的解明を試みたい。

青柳は日韓語の多重接辞の生産性の違いに着目し、日本語が/s/、/r/という子音対立からの機能化により/(s)as(e)/、/(r)ar(e)/をそれぞれ発達させ、sase-rareのような使役受動形が生産的になった一方、韓国語では中世までは/Hi-Hi/形または/Hi-Hu/形という二重接辞が存在したが、その後ソウル標準語では構造的縮約が起こり、かつてより高い位置に存在した/Hi/や/Hu/が語根の動詞化素(v)およびその直上のCauseまで下がったという仮説に到達した。さらに、階層的動詞句については、伝統的な動詞句に当たるvPの上に、Cause、Voice、High Applicativeの3層が存在すると考えるのが妥当であり、それぞれがCause、Actor、Sentientという意味役割を指定部に与えるとの結論を得た。高橋は可能動詞の方言上の多様性としてのラ抜き言葉とレ足す言葉の形態統語論を追究するにあたり、日本語を母語とする子どもの可能動詞の産出過程について考察を行った。自然発話コーパスから得られたデータを基に批判的に先行研究の検証を行い、可能動詞化素の接辞eの獲得が、いわゆる下一段動詞を形成する接辞eと同定される可能性について検討し、「立つ/立てる」「切る/切れる」に見られる、可能動詞化と自他形成の多義性に統一的な説明を与えることを試みた。本課題研究の目的は、最近分散形態論を中心に広く仮定されている階層的動詞句仮説を言語横断的、通時的、方言横断的に検証することである。青柳が担当する日韓対照研究においては、Aoyagi(2010)で提案したHigh Applicativeの有無に加えて、日本語で動詞の多重接辞化が生産的であるのに対し、韓国語ではその生産性が低い理由を通時的な文法化の観点から明らかにした。中嶌が担当する通時的な研究においては、形容詞+ガル動詞が元来形容詞接辞であるk(u)-arから分岐したものである可能性を示唆し、形容詞と動詞という述語二大範疇の関係に光を当てた。高橋が担当する方言横断的な研究においては、動詞可能形における方言的バリエーションであるラ抜きことばとレ足すことばに焦点を当てることにより、動詞の可能形形成と上二段動詞の一段化との関係性をこどもの言語獲得から明らかにした。以上から、本課題研究はおおむね順調に進展していると判断できる。H30年度は3つの研究課題を以下のように進めた。青柳(研究代表者)の課題A(日韓対照研究)では、階層的動詞句仮説をさらに検討し、外項を導入する機能範疇としてVoice、Cause、Applicativeの3つを認める必要があるという仮説を補強し、(i)ApplicativeにはVoiceより高い位置を取るものとvPより低い位置を取るものがあり、(ii)CauseにはRoot、vP、VoicePをそれぞれ選択するものがあることを日本語の二重補部非対格構文、韓国語の使役・受動形態素/Hi/及び使役形態素/Hu/の分布から示した。高橋(研究分担者)の課題B(日本語方言研究)では、岩手県宮古方言の可能表現に見られる「(小学生はこの漢字を)読めえない/yom-e-e-nai/」のような「エ入り」形式が状況可能の文脈におけるラサル形式とは対照的に専ら能力可能を表すという問題を検討した。特に、可能動詞化素/rare/を構成する2つの形態素(r)arとeがそれぞれ独立した機能範疇主要部であるとの仮説に基づき、動詞の表す行為における動作主の意図性・制御性を表す[+Control]と事象の完遂とその影響性を表す[+Completive]という2つの素性の分布とそれらの素性に対する語彙挿入規則が連関し、「エ入り」の成否にかかる方言上の多様性が生じることを示した。中嶌(研究分担者)の課題
空間的同化論およびヘテロローカリズム論からみた在留外国人の居住地の地理学的検討

交付申請書で述べた2018年度の研究実施計画は、1)既往研究のレビュー、2)外国人の居住地の調査、3)外国人地図帳の刊行準備、の3点であった。1)については、移民の集住地やセグリゲーションに関する、主に米国における既往文献のレビュー作業を行った。とりわけ、科研の研究課題に登場している空間的同化論とヘテロローカリズム論に焦点を置いたが、同国における集住地形成に関する新しい枠組みの誕生には、1965年の移民法改正による移民の多様化という事態が重要なことが明らかになった。このレビュー論文は、2019年度中に刊行の予定である。2)については、国内における外国人の居住地選択や集住地形成に関する調査を継続した。具体的なエスニック集団として、韓国・朝鮮、中国、フィリピン、ブラジル、トルコの5国籍の在留外国人を対象に、国内での集住地形成やその変化を検討するとともに、それらを促す要因を、空間的同化論やヘテロローカリズム論の日本での経験的妥当性を念頭に置きつつ、考察した。3)については、2011年3月に刊行した石川義孝編『地図でみる日本の外国人』(ナカニシヤ出版)の改訂版の刊行のために、政府統計の総合窓口から入手可能な外国人データや、総務省統計局から提供いただいた2015年国勢調査の外国人個票データも使って、最新データによって更新した地図を作成した。さらに、新たに2項目を追加して、この地図帳の改訂版を2019年1月に刊行した。初版と比較すると、わずか8年しか経過していないにもかかわらず、世界経済危機や地方圏での労働力不足の深刻化などを反映した、様々な興味深い知見を得た。4)以上の他に、2018年9月28日に、福岡で開催された世界社会科学フォーラムにおいて、「移民の社会的包摂の現状」と題するセッションを持ち、本科研によって内外から招聘した4名が発表を行った。4年継続の本計画では、基本的に、前半の2年間で外国人地図帳の改訂版の刊行、後半の2年間で、在留外国人の居住地選択に関する包括的な説明的枠組みの検討や成果の刊行を予定している。このうち、前半の目標であった改訂版の刊行は無事終了し、当初の目標を実現できた。また、海外、とりわけ米国におけるエスニック集団の集住地形成やその変化に関する既往文献のレビューも終えた。以上を念頭に置くと、現在までの進捗状況は、全体的にみると、おおむね順調と言っていいであろう。今後は、事例集住地での調査や個票データの入手・分析に力を入れ、日本を舞台としたエスニック集団の集住地形成を説明する枠組みの構築をめざす。なお、当初予期していない事態、例えば、国勢調査の個票データを得られないという状況となった場合には、事例集住地における調査を中心とした成果のとりまとめを考えたい。2019年度における研究は、以下の3つを柱として進める予定である。1)外国人集住地での調査:エスニック集団の集住地形成に関する包括的な説明的枠組みの検討のため、前年度からの調査を継続する。韓国・朝鮮、中国、フィリピン、ブラジル、トルコの5国籍の在留外国人ごとに1名の分担者が、12の事例集住地を担当する。調査は、外国人や関係者への聞き取りによって行い、既往研究の成果も適宜活用する。主な質問項目は、来日時期、就労経験、居住歴、家族形成などである。2)外国人個票データの入手と分析:上記1)の調査と並行し、総務省統計局に2015年国勢調査の外国人個票データの提供を申請する。データの提供を受けた後は、各国籍の事例集住地ごとに、年齢、性別、滞在年数、職業、居住地と就業地の距離、国際結婚比率、などに関するデータを分析する。3)成果のとりまとめと英文図書の刊行準備:上記の1)と2)の作業から得られた知見を踏まえ、日本における外国人集住地の形成に関して、どのような説明的枠組みが適切かの暫定的な結論を探る。こうした作業に基づいた成果をまとめ、最終的な成果の刊行物である英文図書に採録する各章の原稿作成に着手する。交付申請書で述べた平成29年度の研究実施計画は、1)既往研究のレビュー、2)平成27年国勢調査の外国人個票データの提供申請、3)外国人人口比率の地図化、4)外国人の集住度の算出、の4点であった。1)については、内外の関連文献の収集を行い、成果を整理中である。海外の諸国では、空間的同化論やヘテロローカリズム論の評価や検証に関する一定の成果があるが、日本では本格的な成果はまだほとんど見られない。2)については、平成29年12月に総務省統計局に提供申請の手続きを開始し、平成30年3月にデータの提供を受けた。3)については、「政府統計の総合窓口」から入手可能なデータを用い、外国人人口比率に関し、都道府県単位の全国レベルの地図や町丁単位の都市レベルの地図の作成を終えた(平成27年国勢調査の外国人個票データを用いた市区町村単位の全国レベルの地図は、平成30年度に作成予定である)。石川義孝編(2011)『地図でみる日本の外国人』(ナカニシヤ出版)に所収した一連の地図と比較すると、今回作成した地図は、個別の地図ごとに様々な変化が観察されるが、そうした変化の多くは、世界経済危機や東日本大震災の影響および労働市場における低熟練労働力の拡大を反映しているように思われる。4)については着手していない。

これは集住度を算出しなくても、3)の地図化作業によっても、集住度に関する理解を得ることができる、と判断したためである。4年継続の本計画では、主に、前半の2年間で、外国人地図帳の改訂版の刊行、後半の2年間で、在留外国人の居住地に関する包括的な検討を予定している。現在までの進捗状況は、全体的にみると、おおむね順調と言っていいであろう。外国人地図帳改訂版の関係では、所収予定の地図の半数以上は、GISを利用し平成29年度末までに作成を終了している。平成27年国勢調査の外国人個票データは、統計局からすでに提供済であり、このデータソースを用いた市区町村単位の全国地図約30枚は、平成30年度に作成予定である。これと並んで、在留外国人の居住地に関する検討も進めている。この作業はこれまでは人口の多い主要国籍、具体的に述べると、中国人・ブラジル人・フィリピン人に対象を絞り、国籍別の検討に進めてきた。しかし、世界経済危機以降におけるブラジル人の減少や近年における外国人の国籍の多様化という動向を念頭に置くと、対象の外国人の範囲を広げることが望ましいと考えている。交付申請書で述べた2018年度の研究実施計画は、1)既往研究のレビュー、2)外国人の居住地の調査、3)外国人地図帳の刊行準備、の3点であった。1)については、移民の集住地やセグリゲーションに関する、主に米国における既往文献のレビュー作業を行った。とりわけ、科研の研究課題に登場している空間的同化論とヘテロローカリズム論に焦点を置いたが、同国における集住地形成に関する新しい枠組みの誕生には、1965年の移民法改正による移民の多様化という事態が重要なことが明らかになった。このレビュー論文は、2019年度中に刊行の予定である。2)については、国内における外国人の居住地選択や集住地形成に関する調査を継続した。具体的なエスニック集団として、韓国・朝鮮、中国、フィリピン、ブラジル、トルコの5国籍の在留外国人を対象に、国内での集住地形成やその変化を検討するとともに、それらを促す要因を、空間的同化論やヘテロローカリズム論の日本での経験的妥当性を念頭に置きつつ、考察した。3)については、2011年3月に刊行した石川義孝編『地図でみる日本の外国人』(ナカニシヤ出版)の改訂版の刊行のために、政府統計の総合窓口から入手可能な外国人データや、総務省統計局から提供いただいた2015年国勢調査の外国人個票データも使って、最新データによって更新した地図を作成した。さらに、新たに2項目を追加して、この地図帳の改訂版を2019年1月に刊行した。初版と比較すると、わずか8年しか経過していないにもかかわらず、世界経済危機や地方圏での労働力不足の深刻化などを反映した、様々な興味深い知見を得た。4)以上の他に、2018年9月28日に、福岡で開催された世界社会科学フォーラムにおいて、「移民の社会的包摂の現状」と題するセッションを持ち、本科研によって内外から招聘した4名が発表を行った。4年継続の本計画では、基本的に、前半の2年間で外国人地図帳の改訂版の刊行、後半の2年間で、在留外国人の居住地選択に関する包括的な説明的枠組みの検討や成果の刊行を予定している。このうち、前半の目標であった改訂版の刊行は無事終了し、当初の目標を実現できた。また、海外、とりわけ米国におけるエスニック集団の集住地形成やその変化に関する既往文献のレビューも終えた。以上を念頭に置くと、現在までの進捗状況は、全体的にみると、おおむね順調と言っていいであろう。
希土類イオンと色中心との共存による固体レーザー発振の安定化

LiF結晶中のF_3^+,F_2,F_2^+およびF_2^-色中心の室温での長時間安定発振する色中心レーザーを開発に加えて、希土類固体レーザー用材料の研究に取り組んだ。色中心レーザーの熱的光学的不安定性を防ぐため、希土類イオンを色中心の近くに配位させることを考えた。希土類イオンがドープされたイオン結晶の光吸収、発光、二光子励起発光、蛍光寿命などを測定し、Er^<3+>,Yb^<3+>,Tm^<3+>,Ce^<3+>,Tb^<3+>,Eu^<3+>,Eu^<2+>の電子格子相互作用や励起緩和過程、Er^<3+>-Yb^<3+>間、Ce^<3+>-Tb^<3+>間のエネルギー伝達を明らかにした。LiF結晶にγ線を照射してF_3^+,F_2,F_2^+およびF_2^-色中心を生成し、2枚のミラー共振器を用いてレーザー発振実験を行った。F_3^+,F_2およびF_2^-色中心の各々からの発振を確認した。F_2^+色中心は室温では生成後瞬時にして消滅するので、安定したレーザー発振は不可能であった。そこで、多量に生成されるF_2色中心のF_2^+色中心への光化学反応を利用して、F_2^+色中心レーザー発振を達成した。F_2^-色中心レーザーを除いて、LiF色中心レーザーでは時間的安定性やレーザー出力などに欠点があることが確認された。LiF:F_2^-色中心やF_3^-色中心ついて、第2第3の高準位励起状態の存在、吸収断面積、発光断面積、励起状態吸収確率、振動子強度、蛍光効率、蛍光の偏光度、蛍光寿命などの値を確定した。F_3^-、F_4およびF_2^-色中心間のエネルギー伝達を観測しその伝達機構を明らかにした。Eu^<2+>を含むCsI結晶およびEu^<3+>やOH^-を含むLiF結晶にγ線を照射しF_2^<+*>やF_2色中心を生成し、色中心との共存効果を調べた。Euのまわりに配置した空格子とEuとの相関のため数ミリ秒という長い蛍光寿命を観測した。色中心レーザーの室温安定発振を達成するための研究に取り組んだ。イオン結晶中のF_3^+、F_2およびF_2^+色中心には、熱的不安定性(室温の熱エネルギーによる色中心の自然的消滅やレーザー発振にともなう結晶の発熱による消滅)および光学的不安定性(ポンピング光照射によって励起された電子が伝導帯などへ移ることによる色中心の消滅)がありこれがレーザー発振の問題となる。これらを防ぐことに加え、また光励起による他の色中心への変換や共存する他の色中心との相互作用による変形など避けるために、Ce,Er,Tmイオンなどの希土類イオンを色中心のまわりに配位させる方法を考えた。

そのためにまず、種々な母体中での希土類イオンの光物性を知るため光吸収、発光、2光子励起発光、蛍光寿命などを測定しその光学過程を明らかにした。希土類としてEr^<3+>,Yb^<3+>,Tm^<3+>,Ce^<3+>,Tb^<3+>,Eu^<3+>,Eu^<2+>を調べ、またEr^<3+>-Yb^<3+>間、Ce^<3+>-Tb^<3+>間のエネルギー伝達を調べた。次に希土類イオンと色中心との共存効果を調べるためEu^<2+>を含むCsI結晶およびにEu^<3+>を含むLiF結晶にガンマ線を照射しF中心やF_2中心を生成した。前者については色中心の発光が観測されその蛍光寿命が測定された。蛍光の減衰は数ミリ秒以上の長い減衰であり通常見られる1次指数関数的な減衰ではなく、従って蛍光寿命を算定することができない。Euのまわりに配置した空格子とEuイオンとのエネルギー相関のため複雑な過程による蛍光減衰が生じたと推定された。後者の結晶については、Eu^<3+>とEu^<2+>のいずれが安定発振に効果があるかは興味のある問題であるがEuイオンを混入させることが容易ではなく、現在最適な結晶成長方法を探っている。LiF : F_2^-色中心レーザーは室温発振する色中心レーザーの中で最も安定で高出力発振するレーザーとして知られている。しかし、その発光効率の低下があり高出力発振については疑問視されている。LiF : F_2^-色中心をポンプするために通常Nd-YAGレーザーやNdガラスレーザーの基本波が用いられる。発光効率の低下の原因を探るため、Ndガラスレーザーの基本波の非線形吸収実験を行った。励起光強度を高くしていくと透過度は増していくがパルスエネルギー密度が1Jcm^<-2>を超えると透過度が減少していくのが観測された。この原因として、F_2^-色中心の二光子吸収や共存するF_4色中心による2倍高調波吸収が特定された。従って、発光効率の低下はこのような二光子吸収やF_4色中心による吸収に原因していることが判明できた。また、この実験からこれまで確定されていなかったF_2^-色中心の基底状態吸収断面積、一光子励起状態吸収断面積の値を算定した。このような非線形現象研究のほかに、F_3^-、F_4およびF_2^-色中心間のエネルギー伝達を示す実験を行ないエネルギー伝達機構を明らかにした。さらに、希土類イオンの共存効果を探るため、最初に色中心が存在しない結晶でCe, Er, Tmイオンなどの希土類イオンの光学特性を調べ光吸収、発光、二光子励起発光、蛍光寿命などの測定から希土類イオン内の光学過程を明らかにした。共存効果を探るために、Eu^<2+>を含むCsI結晶およびEu^<3+>を含むLiF結晶にガンマ線を照射しF中心やF_2中心を生成し、希土類イオンの光学特性が色中心の共存により変化することが見つけられた。生成された色中心が室温では非常に速く消滅するため、色中心安定化のための最善策を現在探っている。その理由はこれまで明らかになっていなかった。その理由を定量的に探るために非線型光学実験を行った。特に、F_2^-色中心の基底状態吸収断面積スペクトル、発光断面積スペクトル、蛍光分布スペクトル、蛍光効率、蛍光の偏光度、蛍光寿命、ピコ秒レーザーパルス励起によるピコ秒蛍光増幅、誘導発光断面積スペクトルの測定に取り組んだ。基底状態吸収断面積スペクトルでは、1080nmに吸収断面積が3.8x10^<-16>cm^2のピーク値をもち980nmに吸収断面積が1.8x10^<-16>cm^2のピーク値をもつ2つの吸収帯が観測された。発光断面積スペクトルでは、1120nmに発光断面積4.5x10^<-16>cm^2のピーク値をもつ発光帯が得られた。蛍光量子分布
液体水素強制対流冷却CICC超電導マグネットの開発

本研究では,超伝導エネルギー貯蔵装置や核融合用超伝導マグネットなどで有用なCICC(Cable In Conduit Conductor)導体とそれによるマグネットの開発を実施する計画である.液体水素は粘性が小さく,蒸発潜熱,熱伝導率も大きく,CICC導体の冷媒としては優れている.これらの優位性を実証するとともに,液体水素冷却CICC導体とそのマグネットの製作を通して,問題点を洗い出し,実用大型マグネットの開発につなげる.CICC導体を想定した液体水素強制対流の定常熱伝達および過渡熱伝達実験、CICCコイルの製作と外部磁場下での通電試験、液体水素冷却CICCコイルの安全性検討を順次実施する。