hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強相関電子系への代数的アプローチ

(1)一次元量子臨界系のサイン二乗変形, (2)二次元量子系のエンタングルメントと共形場理論, (3)強磁性絶縁体におけるマグノンの熱Hall効果, (4)量子スピン鎖におけるRaman散乱。これらの中で、特に(1),(2)に関してその意義とともに説明する。(1)先行研究において、一次元量子臨界系の局所Hamiltonianにサイン二乗変形と呼ばれる変調をかけた場合の基底状態と一様系の基底状態が非常に良く一致することが数値的に確認されていたが、これを解析的に調べその理由を明らかにした。具体的には、自由フェルミオン系(XYスピン鎖、横磁場Ising鎖)の場合に上の対応関係の厳密な証明を与えた。また、連続極限において、サイン二乗変形されたHamiltonianとVirasoro代数の生成子との関係を明らかにした。この関係は数値計算においてサイン二乗変形を用いることの妥当性を保証する点で重要である。また二次元以上への一般化も議論した。(2)量子多体系のエンタングルメントを特徴付けるものとして、近年注目されているエンタングルメント・スペクトル(ES)に関する研究を行った。具体的には、二次元のギャップのある量子系(i)AKLT模型, (ii)量子Hall系,のESを調べた。(i)については、ESが全く別の系である一次元Heisenbergスピン鎖の準位構造を反映しているという予想(VBS/CFT予想)を得た。(ii)については整数/分数量子Hall系のESは、系の端状態に対応する共形場理論における石橋状態によって説明できることを示した。(i)(ii)ともに、二次元のギャップのある系と一次元の臨界系との非自明な対応関係を明らかにしたといえる。本研究の大きなテーマ、1.低エネルギー有効Hamiltonian、2.高い対称性を有する格子模型、の2つであるがそれぞれに対して大きな進展があった。テーマ1については、冷却原子系で議論されている格子上のRydberg原子系の低エネルギー有効Hamiltonianに関する研究を行い、その基底状態の臨界性やエンタングルメント特性などを明らかにすることができた。これは、有効Hamiltonianの導出や、Mathematicaによる記号処理や数値的対角化を組み合わせたものであり、通常の解析的・数値的な計算だけでは到達しえない結果である。したがって、当初の目標以上の成果があったと考える。テーマ2については、SU(n) Fermi-Hubbard模型の基底状態について、通常のHubbard模型における長岡強磁性の拡張を示した。これは高い内部自由度をもつFermi-Hubbard模型において初めて示された厳密に成り立つ結果であると考えられる。また、Fermi-Hubbard模型での知見を活かし、内部自由度をもつBose粒子に対するHubbard模型に関する研究も行った。その結果、この模型についても、基底状態に対して成立する厳密な結果を明らかにした。本研究では、Mathematicaなどを用いた数式・記号処理を用いて強相関電子系の問題にアプローチすることを当初の目的のひとつとしていた。
生体類似機能を持った自律性組織の物理化学的設計

これまでの研究成果は単滴の界面不安定性の研究が主だったが、今年度の研究成果は、物質移動系および界面反応系における複数液滴の協同現象、固体壁面での接触角変化を伴う油水界面自発運動、水性二相系における液滴運動、カチオン種により液々界面の不安定性が変化する系における電気化学測定と多岐にわたる。複数液滴においては液滴の立体配置、直線型および三角型により運動のモードが変化することが分かり、液滴間距離に非常に影響を受けやすいことが分かった。また、界面反応系では液滴の鉛直方向の振動モードが支配的になり、引き込みパターンが物質移動系とは異なることが分かった。固体壁面での接触角変化を伴う油水界面自発運動において、既存の液々系とは異なる物質を用いて新規の系を見つけ出した。従来の液々系では困難であった溶液中の各物質の界面不安定性に与える影響を、物質によりそれぞれ役割が異なることを実験的に示すことができた。水相に分配しやすい物質は液々界面を通じて移動し、界面にマランゴニ効果を多く発生することが分かり、油相に分配しやすい物質は油水固の三相接触面を通じて反応および移動が促進され、自発的な濡れ-脱濡れ現象が起こることが分かった。これらの実験結果は、各物質の役割が明確になったため、新たな系を設計する指標となりうる。マクロスケールの水性二相系において液滴が自発的な運動を発現する系を発見した。液滴周りに自発的に生じた対流が、液滴運動に大きく影響を及ぼしていることが分かった。界面不安定性を示す液々系において化学的に平衡にした後、サイクリックボルタンメトリーにより電流-電位特性を測定すると、流体力学的な特性がほとんど同じ系でも、系に含まれている金属イオン種により電気伝導度が大きく異なることが分かり、自然乳化などの界面不安定現象を示すことが分かった。物質移動を伴う油水界面における自発的界面振動現象は、生体類似型の刺激感知機能やエネルギー変換機能を持った自律性組織の設計を行う上で最適なモデルとなりうる。ノズル先端部に懸垂する液滴から連続相へ溶質が移動する際に、規則的かつ持続的な液滴の振動が生ずることを過去の研究で我々は見出した。本研究ではこの液滴振動の発生原因の究明と液滴間の相互作用に関する研究を行った。物質移動を伴う液滴の振動モードの変化を調べた。ノズル中心線から液滴最右端の界面移動変位を測定した。物質移動が分散相から連続相に起こる場合、振動様式は二種類に分類することができる。液供給速度が低い場合、ゆっくりと振動するモードが初期段階に生じ、液滴が成長するにつれて細かい振幅を持つ速いモードが遅いモードに重なり、やがてその速いモードが支配的になり大きく成長する。液供給速度を大きくすると遅いモードは見られず、細かく速いモードが初期段階に生じ、やがて振幅が大きく成長していく過程が観測された。液滴が振動している過程で液の供給を断つと、液滴振動は減衰しやがて停止する。その後液を再供給すると液滴の振動が再開する。物質移動の方向を連続相から分散相に変更すると、大きな振動は見られず、不規則かつ細かい左右の揺れが観測された。このことにより持続的な液滴の振動には、液の供給による液滴内部循環と液滴の成長に伴う界面の更新が重要な因子であることがわかる。液滴内部流れと物質移動の可視化を行った結果、自発的かつ周期的な物質移動が生じていることがわかり、それに液供給を加えることにより持続的な内部循環流と物質移動が可能となり液滴の運動を支配していることが分かった。ノズル先端部に懸垂する液滴から連続相へ溶質が移動する際に、規則的かつ持続的な液滴の振動が生ずることを過表の研究で我々は見出した。液供給速度を大きくすると遅いモードは見られず、細かく速いモードが初期段階に生じ、やがて振輻が大きく成長していく過程が観測された。また界面活性剤を使用し金属種との反応に選択性を持たせることにより、特定の金属種を感知して振動する液滴系を設計することに成功した。

これまでの研究成果は単滴の界面不安定性の研究が主だったが、今年度の研究成果は、物質移動系および界面反応系における複数液滴の協同現象、固体壁面での接触角変化を伴う油水界面自発運動、水性二相系における液滴運動、カチオン種により液々界面の不安定性が変化する系における電気化学測定と多岐にわたる。複数液滴においては液滴の立体配置、直線型および三角型により運動のモードが変化することが分かり、液滴間距離に非常に影響を受けやすいことが分かった。また、界面反応系では液滴の鉛直方向の振動モードが支配的になり、引き込みパターンが物質移動系とは異なることが分かった。固体壁面での接触角変化を伴う油水界面自発運動において、既存の液々系とは異なる物質を用いて新規の系を見つけ出した。従来の液々系では困難であった溶液中の各物質の界面不安定性に与える影響を、物質によりそれぞれ役割が異なることを実験的に示すことができた。水相に分配しやすい物質は液々界面を通じて移動し、界面にマランゴニ効果を多く発生することが分かり、油相に分配しやすい物質は油水固の三相接触面を通じて反応および移動が促進され、自発的な濡れ-脱濡れ現象が起こることが分かった。これらの実験結果は、各物質の役割が明確になったため、新たな系を設計する指標となりうる。マクロスケールの水性二相系において液滴が自発的な運動を発現する系を発見した。液滴周りに自発的に生じた対流が、液滴運動に大きく影響を及ぼしていることが分かった。界面不安定性を示す液々系において化学的に平衡にした後、サイクリックボルタンメトリーにより電流-電位特性を測定すると、流体力学的な特性がほとんど同じ系でも、系に含まれている金属イオン種により電気伝導度が大きく異なることが分かり、自然乳化などの界面不安定現象を示すことが分かった。
環境調整を加味したロービジョンケアプログラムの有効性

研究1では、拡大読書器指導マニュアル改訂版を作成し、本マニュアルがロービジョン外来や視覚支援学校で有効に活用可能であることを明らかにした。研究2では、ウェブタブレットをロービジョン補助具の一つとして指導する際のマニュアルを作成し、58名のロービジョン者に指導を行った。その結果、ウェブタブレットは従来補助具と比較して読書速度が速く、目の疲れが小さく、見やすさ・使いやすさが高いことが示された。本研究は、申請者らが前研究(平成19-20年度基盤研究(B)1930198)で作成した訪問指導のためのロービジョンケアマニュアルをもとに、通常の外来診療において実施できる"環境調整を視野に入れた指導"方法を確立すること、および、他の視覚補助具の指導方法にも前研究の知見を応用することを目的としている。今年度は、まず、マニュアルの改訂作業を行った。先行研究にてマニュアル作成委員を務め訪問・外来にてロービジョンケアを実施した視能訓練士(山村麻里子[京都府立医大]、小野峰子[東北大]、高津育美[東北大]、吉村尚子[山縣眼科医院]、浅野紀美江[半田眼科]、阿曽沼早苗[大阪大])でワーキンググループを作成し、会議とメーリングリストでの協議を行った。また、北米で使用されている指導ガイドブックを参照し、内容を加えた。拡大読書器を生活の場で使用できるための環境調整を、外来場面でも助言指導できるような内容に修正した。その後、眼科医(外園千恵、横山貴子[京都府立医大]、陳進志[東北大]、山縣祥隆[山縣眼科医院]、安藤伸朗[済生会新潟第二病院])、リハビリテーション専門医(出江紳一[東北大])が試案をチェックし、さらに修正を加え、完成させた。このマニュアルは、ホームページにて公開する予定である次に、マニュアルの実施とその効果に関する調査研究を行う施設の選定作業を行った。ロービジョンケアを実施している眼科のほか、盲学校での実施を検討するため、盲学校でロービジョンケアおよび研究を実施している視能訓練士や研究者に打診し、実施可能性を検討した。本研究は、申請者らが前研究(平成19-20年度基盤研究(B) 1930198)で作成した拡大読書器を指導する際の訪問指導のためのロービジョンケアマニュアルをもとに、通常の外来診療において実施できる"環境調整を視野に入れた指導"方法を確立すること、および、他の視覚補助具の指導方法にも前研究の知見を応用することを目的としている。今年度は、前年度に作成した"環境調整を加味したロービジョンケアマニュアル(拡大読書器版)"のさらなる改訂作業を行い、11月にホームページにて公開し(http://www.reha.med.tohoku.ac.jp/modules/tohoku2/)、誰でもがダウンロードして活用できるようにした。また、研究協力施設(京都府立医大病院、東北大学病院、大阪大学病院)にて、マニュアル作成に携わらなかった視能訓練士にマニュアルを使用してもらい、使い易さ、わかりやすさなどの評価を行った。この評価プロセスは次年度まで継続される。さらに今年度は、拡大読書器以外のロービジョン補助具の選定を行い、結果として、ウェブタブレット(アップル社製、iPad)のロービジョン補助具としての有効性を探り、眼科で行うロービジョンケアにおいて、ウェブタブレットを紹介・指導するための基礎資料を集め、最適な方法を探りマニュアル化することとした。既にウェブタブレットをロービジョン者に紹介・活用している講師を招聘して講習会を開き、介入研究の計画を策定した。本研究は、前研究「拡大ロービジョンリハビリテーションの効果に関する研究」(平成19-20年度基盤研究(B))で作成された、ロービジョン者に対する拡大読書器指導マニュアルを発展させ、1)通常の外来診療において実施できる“環境調整を視野に入れた指導"方法を確立し効果を検証すること、および、2)拡大読書器以外の視覚補助具の指導方法に前研究の知見を応用しその効果を検証すること、を目的として行われた。それぞれの目的に対する平成24年度の活動は、以下のとおりである。1)マニュアルを試用した眼科医、視能訓練士、盲学校教員20名から有用性に関するアンケートを回収した結果、指導者向けのマニュアルが他になく、初めて指導に携わる者にとって有用であることが報告された。拡大読書器自体の形状変更に伴う改訂の必要性も明らかになった。2)ウェブタブレットをロービジョン者が使用するための指導マニュアルを作成した後、6協力施設にて、拡大読書器を日常的に使用しているロービジョン者55名を対象に指導を行った。指導後1週間の貸し出しを実施し、指導前、指導直後、試用1週間後に評価を行った。読書速度、機器の見やすさ、機器の使いやすさ、目の疲れについては、従来補助具との比較を行い、また、視覚関連QOLについてはウェブタブレット導入前後の比較を行った。また、対象者に半構造化インタビューを実施し、ニーズ、活用法、機器のメリットとデメリットなどを聴取した。その結果、ウェブタブレットは従来補助具に比較して、有意に読書速度が速く、見やすさ、使いやすさとも高得点を示した。

この後、インタビューデータの内容分析を行い、量的データと合わせて解析し、視力や視野などの見え方の特性や、年齢、生活状況などの社会的特性とウェブタブレット使用との関連について解析を行う予定である。また、視機能関連QOLの変化についても解析を実施する。今年度までにマニュアルの修正作業を終え、その評価を実施していること、また、拡大読書器以外の補助具の選定を終え、その研究計画がほぼ完了していることから、来年度はその効果の判定まで終了することが可能であり、おおむね順調に進展していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)作成した拡大読書器用の「環境調整を加味したロービジョンケアマニュアル」の評価を、継続して実施する。2)ウェブタブレットをロービジョン補助具として使用する場合、従来の拡大読書器と比較してどのようなケース(どのような視機能、どのようなニーズ、どのような活用法)に紹介、指導すべきかを明らかにする。そのため、すでに拡大読書器を使用している人を対象とし、ウェブタブレットを使用した場合の読書速度、作業効率を比較するとともに、半構造化インタビューを実施する。これらのデータを基にロービジョンケア担当者がウェブタブレットを紹介するケースを選定するためのディシジョンツリーを作成する。
拡張MHDコードを取り入れた革新的不純物輸送解析スキームの開発と実験的検証

これまで、プラズマに侵入した不純物の振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論・新古典輸送理論に基づく理論的解析と大規模数値シミュレーションが行われてきた。しかし、多くの計算リソースを用いて大規模数値シミュレーションが行われているが、プラズマ中の不純物の輸送過程・蓄積状況を十分に説明できていない。ジャイロ運動論・新古典輸送理論に基づく解析が実験結果がうまく再現できない理由の一つは、多くの場合、磁気面を基準座標とした局所モデルに基づくためである。一般に、不純物イオンは価数が大きく、質量も水素に比べ重い。不純物イオンの軌道特性は水素、ヘリウムイオンと比べても軌道効果が大きく、磁気面との「ずれ」が大きい。そのために、磁気面上で一定に分布していると仮定できる背景プラズマのイオン・電子の分布に対し、不順分布イオンの分布が磁気面とずれている可能性が大きい。加えて、局所モデルでは背景プラズマ分布の影響を含めることが難しい。もし、不純物分布が磁気面形状と大きく異なるならば、不純物がもたらす背景プラズマ分布の変化を矛盾なく取り込む必要があるが、磁気面を基準座標とした局所モデルでは不可能である。そこで本研究では、グローバルな背景プラズマ分布の変化と磁場構造の影響を、拡張MHDコードに不純物分布を取り込むことで世界で初めて再現し、拡張MHDコードの結果を初期値としてジャイロ運動論・新古典輸送理論の局所モデルシミュレーションを行う、新しい革新的マルチスケール反復スキームを開発を開始した。開発した拡張スキームは、実験結果と比較して検証と検討を行う。そのために、プラズマ中の不純物分布を2次元かつ高精度で計測できる装置の開発も行った。平成30年度は、これまで開発してきた拡張MHDコードの改良を行った。プラズマ中の不純物は、放射冷却によりプラズマを冷却するため、拡張MHDの方程式に、不純物がプラズマを冷却する効果をモデル化した項を追加した。次に、拡張MHDはプラズマを一流体として取り扱う。その場合、実効電荷数は背景プラズマのイオンと電子で釣り合うように定義される。そこで、背景プラズマイオン+不純物イオンとしてイオン電荷を取り扱い、実効荷電数を定義できるようにコードを改良した。一方、不純物輸送シミュレーションについては、拡張MHDコードで得られた磁気面量として定義されない不純物分布や温度・密度分布を初期値として計算できる改良を施した。ジャイロ運動論・新古典輸送理論のコードに磁気面上で温度・密度を一定として与える代わりに、座標磁気面上に拡張MHDコードから得られた温度・密度分布を直接マッピングすることで、磁気面量として定義されない温度・密度分布を入力する改良を行った。開発した反復スキームは、大型ヘリカル装置実験の結果と比較する。そのため、プラズマ中の不純物分布を2次元で計測できるよう、プラズマの輻射損失分布を計測する軟X線計測機の改良を行った。当初、AXUVフォトダイオードを用いて輻射分布を計測する予定であったが、ノイズに対する影響が大きいと判断されたため、シンチレータ式の軟X線検出器を用いることとした。プラズマからの輻射損失分布を詳細に計測するために、新しいシンチレータと多チャンネルの光ファイバーを整備した。平成31年・令和元年度は、平成30年度に引き続き拡張MHDコードの改良と、ジャイロ運動論・新古典輸送理論コードとの結合による反復スキームの開発を進める。加えて、テストケースを設定し、反復スキームが正常に動作する事、収束することを確認する。並行して、大型ヘリカル装置実験の過去のデータから、不純物が多く蓄積される場合、不純物が吐き出されてほとんど蓄積しない場合を検討課題として抽出し、開発した反復スキームにより考察する。そのことにより、不純物輸送の振る舞いと、蓄積・掃き出しに至る過程を考察する。開発したコードの検証のために、大型ヘリカル装置実験で不純物計測を並行して行う。プラズマ閉じ込め磁場構造と不純物輸送の関係を考察するために、磁場配位を系統的に変化させ、不純物分布を詳細に計測する。計測された結果は、反復スキームの入力として利用し、また、結果の検証と検討にも用いる。

そのために、プラズマ中の不純物分布を2次元かつ高精度で計測できる装置の開発も行った。平成30年度は、これまで開発してきた拡張MHDコードの改良を行った。プラズマ中の不純物は、放射冷却によりプラズマを冷却するため、拡張MHDの方程式に、不純物がプラズマを冷却する効果をモデル化した項を追加した。次に、拡張MHDはプラズマを一流体として取り扱う。その場合、実効電荷数は背景プラズマのイオンと電子で釣り合うように定義される。そこで、背景プラズマイオン+不純物イオンとしてイオン電荷を取り扱い、実効荷電数を定義できるようにコードを改良した。一方、不純物輸送シミュレーションについては、拡張MHDコードで得られた磁気面量として定義されない不純物分布や温度・密度分布を初期値として計算できる改良を施した。ジャイロ運動論・新古典輸送理論のコードに磁気面上で温度・密度を一定として与える代わりに、座標磁気面上に拡張MHDコードから得られた温度・密度分布を直接マッピングすることで、磁気面量として定義されない温度・密度分布を入力する改良を行った。開発した反復スキームは、大型ヘリカル装置実験の結果と比較する。そのため、プラズマ中の不純物分布を2次元で計測できるよう、プラズマの輻射損失分布を計測する軟X線計測機の改良を行った。当初、AXUVフォトダイオードを用いて輻射分布を計測する予定であったが、ノイズに対する影響が大きいと判断されたため、シンチレータ式の軟X線検出器を用いることとした。プラズマからの輻射損失分布を詳細に計測するために、新しいシンチレータと多チャンネルの光ファイバーを整備した。平成31年・令和元年度は、平成30年度に引き続き拡張MHDコードの改良と、ジャイロ運動論・新古典輸送理論コードとの結合による反復スキームの開発を進める。加えて、テストケースを設定し、反復スキームが正常に動作する事、収束することを確認する。並行して、大型ヘリカル装置実験の過去のデータから、不純物が多く蓄積される場合、不純物が吐き出されてほとんど蓄積しない場合を検討課題として抽出し、開発した反復スキームにより考察する。そのことにより、不純物輸送の振る舞いと、蓄積・掃き出しに至る過程を考察する。開発したコードの検証のために、大型ヘリカル装置実験で不純物計測を並行して行う。プラズマ閉じ込め磁場構造と不純物輸送の関係を考察するために、磁場配位を系統的に変化させ、不純物分布を詳細に計測する。計測された結果は、反復スキームの入力として利用し、また、結果の検証と検討にも用いる。
代替燃料用作物の栽培の有無によるバルゼアの熱収支・二酸化炭素吸収量の比較研究

中部アマゾンのバルゼアとテラフィルメで観測を行った。前者の土壌水分は深さ10cmで0.47m^3・m^<-3>、30cmで0.65m^3・m^<-3>と高かった。前者は潜熱が正味放射の6080%を占め、日蒸発量は3.12±6.00 mm・d^<-1>と、平均値・振幅とも高かった。この値は森林よりも小さいが、結露は林冠上では見られない。バルゼア林の樹木の蒸散は飽差依存で、一日に数十リットル以上の水を吸引し、昼間の樹幹周囲長は夜間より12mm縮小していた。本年度は、9月にアマゾン中央部の季節性バルゼア(水没域)とその後背部の高台にある非水没域(草地)で、熱収支の観測を行った。アマゾナス州政府系列のピアガス研究所の調査サイト(マナウスから300Kmのプルス川流域)への参加を申請していたが、移動直前たなっても州政府からの許可が出ず、急遽、マナカプル市から船で半日のバルゼア(マナウスから80Km)で、川の上に筏を浮かべて生活する漁師と交渉し、滞在することにした。観測は上述の2箇所で、大気圧、降水量、2高度の気温・相対湿度、下向き上向き短波放射量・長波放射量・黒体温度、地中熱流量、地表面温度、2深度の地温・土壌水分を計測した。バルゼアは低水位期には広く川底が露出し、約半年間は親水性の植物に覆われる。実際、2箇所の観測結果を比較すると、昼夜を問わず、バルゼア直上大気の水蒸気関連のパラメーター(絶対湿度、比湿、混合比、飽差など)が高く維持され、非水没域は逆の傾向が見られた。バルゼアは水面のすぐ横であり、直前まで水没していたからである。しかし、こうしたバルゼアの特殊な微気象環境・土壌物理環境はほとんど利用されていない。農耕や牧畜は後背地の高台が中心である。低水位期に生育収穫可能な作物の栽培を考えるべきであり、バイオデイーゼル燃料が抽出可能な作物もその選択肢に入れるべきである。州政府や先進的な環境NGOがデンデーヤシやマモーナなどの栽培を試みている。新たに森林を伐採することなく、未利用の土地を有効活用することは、現金収入を増やすことにもなる。次年度はバルゼアでの栽培作物の吸水量を計測する。最終年度(二年目)にあたり、季節性浸水林の氾濫原を対象に、8月末から9月下旬にかけて、初年度と同様の熱収支観測と、新たに軟材樹種の蒸散流と樹幹周囲長の計測を行った。25日間の降雨は5日で、まとまった降水量になった9月12日は、気温・相対湿度・露点温度・水蒸気圧・飽差その他の水蒸気関連のパラメーターが乾期の晴天日と異なる位相を示した。放射量も1000Wm^<-2>に達する下向き短波放射量が、200Wm^<-2>程度にしかならず、その配分も潜熱フラックスが中心で、裸地表面特有の地中熱流量への配分とはならなかった。地表面温度の低下、地温の低下、土壌水分の上昇、蒸発量の低下も見られた。そうした氾濫原に自生する樹木は、水面の下がるこの時期に生長する。樹幹の2か所にセンサーを埋め込み、温位を計測し、辺材部面積を考慮することで、蒸散流として吸引する水分を推定することができる。晴天日は正午前に時間当たり15リットル(樹木個体のサイズによる)の水分が根から葉層へ移動していた。氾濫原の土壌水分の高さは浸水しない通常の森林の2倍程度あり、乾期の水ストレスはない。それに対して、雨天日は同一個体の蒸散流の最大値は3リットル程度で、天気の良否による葉面飽差に規定されて、蒸散流が増減していた。これは、樹幹周囲長の時間変化にも現れ、夜間は根のHydraulic liftによって、幹直径がわずかに太り、日中は蒸散流による放出で昼前から午後にかけて縮小する傾向が見られた。雨天日はその日変化が現れなかった。氾濫原の微気象とそれに適応する植物の特性を考察した。
実験動物として現存するコモンマーモセットのMHCハプロタイプ数の推定

本研究はコモンマーモセットの(主要組織適合複合体)MHC遺伝子の遺伝子型判定法を確立し、MHCクラスIおよびクラスIIのコモンマーモセット個体における遺伝子多型を明らかにすることを目的に行なった。はじめにMHCクラスIIのCaja-DQA1、DQB1、DRA1およびDRB1*03のエクソン2についてPCR法を用いた遺伝子型の判定方法を確立し、その多型性について解析を行った。つぎに、MHCクラスIのCaja-Gのエクソン3についてPCR法を用いた遺伝子型の判定方法を確立し、その多型性について解析を行った。コモンマーモセットは真猿類に属する高等霊長類であることから実験動物として大きな期待が持たれている。しかし、マーモセットのゲノム情報はあまり明らかにされていない。特に、免疫系に関わるMHCに関する報告は少ない。このような現状はマーモセットを移植やがん研究などの応用研究に利用する妨げになっていると考えられる。MHC分子は感染病原体やがん細胞の排除及び臓器移植の拒絶反応などに関与し、免疫にとって重要な働きをする。MHCはヒトではHLA(Human Leukocyte Antigen)と呼ばれ、マーモセットではCajaと呼ぶ。MHC分子は大きく分けてクラスIとクラスIIの2種類がある。マーモセットにはクラスI分子にはCaja-G、クラスII分子にはCaja-DR、-DP、-DQがあり、それぞれの遺伝子が個体間で非常に多様性に富んでいる。MHCを含む領域は全長3.6Mbp以上におよぶ遺伝子複合体を形成し、1組のまとまったハプロタイプとして親から子へ遺伝する。本研究ではマーモセットのハプロタイプを明らかにすることを目的として、本年度はクラスII遺伝子の多型を調べた。我々の施設では現在約70頭のマーモセットを維持繁殖している。これら個体を対象にクラスIIのDQA1、DQB1、DPA1およびDRB1のエクソン2をPCRにて増幅し、シークエンスを行った。その結果、DQA1、DQB1およびDPA1はそれぞれ2、3および2種類のアレルがあることが明らかとなった。しかし、これらはどれもアミノ酸置換を伴わない変異であり、作られるDQA1、DQB1およびDPA1タンパクは1種類であることが示唆された。一方、DRB1は9種類のアレルがあり、3種類の新規配列を明らかにした。コモンマーモセットは近年、実験動物としての注目が高まっているが、近交系は存在せず、クローズドコロニーとして維持されているのみである。このことは免疫、移植などの研究をする際に大きな障害となる。そのため、コモンマーモセットの主要組織適合抗原遺伝子複合体(MHC)の遺伝子情報を解明することが重要である。そこで、本研究はコモンマーモセットのMHC遺伝子の遺伝子型判定法を確立し、MHCクラスIおよびクラスIIのコモンマーモセット個体における遺伝子多型を明らかにすることを目的に行なった。はじめにMHCクラスIIのCaja-DQA1、DQB1、DRA1およびDRB1*03についてPCR法を用いた遺伝子型の判定方法を確立し、その多型性について解析を行った結果、DQA1、DQB1、DRA1には調べた35頭中にはアミノ酸置換を伴うような遺伝子多型は存在しなかった。一方、DRB1*03にはアミノ酸置換を伴う15個のアレルが存在し、そのうち6個の新しいアレルを明らかにした。77頭のマーモセットを調べた結果、既知のDRB1*0301アレルが最も頻度が高かった(約90%)。次にクラスIのCaja-Gについて遺伝子型検査法を確立した。その結果、アミノ酸配列が異なる14のアレルを発見した。そのうち、13のアレルはNCBIのデータベース上に存在しない新規のものであった。本研究ではCaja-DRB1*03とCaja-Gの個体ごとの遺伝子型の同定とハプロタイプを明らかにすることが目的であった。しかしながら、コモンマーモセットのMHCのアレル数は想像以上に多様であり、コモンマーモセット特有の血液キメラの問題もありハプロタイプの同定には至らなかった。コモンマーモセット家系を用いてMHCのハプロタイプを明らかにすることが今後の課題である。
棋譜データベースに基づく将棋対局システムの開発

本年度は,過去の対局データをそこに出現する局面により検索するためのシステムを構築した.データベースの検索に関する研究は,従来から盛んに行われているが,本研究では2つの検索手法について検討を行なった.1つ目の手法は,文字列パターン照合による検索である.この手法は,データベースとしてテキストファイルだけを保持しておけばよく,テキストエディタなどで簡単に追加や編集を行うことができるという利点がある.ただし,1棋譜当たり120局面生成される局面データを単純なテキストで表現すると,局面データベースが極めて大きなものになり,その分検索コストが増加するという欠点もある.そこで我々は,高速な複数文字列パターン照合機能を有するテキストデータベース管理システムSIGMAを用いた検索実験を行ない,テキストファイルによる局面データベース構築の可能性について検討を行なった.SIGMAでは,テキストファイルを1回走査するだけで複数のパターンの出現を検出することができる.さらに複数のキーワードからなる論理式を質問として与えることでより柔軟な検索を行うことができる.2つ目の手法は,転置ファイル法と呼ばれる手法である.検索が非常に速いことで知られており,大規模データベースにおける検索手法としてよく用いられているが,一般に,データベースの維持管理に対する手間と時間のコストが高いという難点がある.また,局面による棋譜検索では,駒を索引とした局面データの検索と局面を索引とした棋譜データの検索という2段階の検索が必要となるため,転置ファイルの管理はより繁雑になる.上に示した2つの手法の比較を行うために,1500対局,約17万局面分のデータベースを作成し検索速度の計測を行なった結果,盤上に40駒すべてを配置した局面検索を行った場合の検索時間は,SIGMAの場合で3.79秒,転置ファイルを用いた場合は0.16秒であった.また,盤上に一部の駒だけ配置した部分一致による局面検索においても,SIGMAによる検索時間は転置ファイルを用いた場合の検索時間の概ね数十倍程度のものであった.データベース管理の容易さと検索の柔軟さを考慮すれば,文字列パターン照合による検索が局面検索において十分有効であることが確認できた.本年度は,過去の対局データをそこに出現する局面により検索するためのシステムを構築した.データベースの検索に関する研究は,従来から盛んに行われているが,本研究では2つの検索手法について検討を行なった.1つ目の手法は,文字列パターン照合による検索である.この手法は,データベースとしてテキストファイルだけを保持しておけばよく,テキストエディタなどで簡単に追加や編集を行うことができるという利点がある.ただし,1棋譜当たり120局面生成される局面データを単純なテキストで表現すると,局面データベースが極めて大きなものになり,その分検索コストが増加するという欠点もある.そこで我々は,高速な複数文字列パターン照合機能を有するテキストデータベース管理システムSIGMAを用いた検索実験を行ない,テキストファイルによる局面データベース構築の可能性について検討を行なった.SIGMAでは,テキストファイルを1回走査するだけで複数のパターンの出現を検出することができる.さらに複数のキーワードからなる論理式を質問として与えることでより柔軟な検索を行うことができる.2つ目の手法は,転置ファイル法と呼ばれる手法である.検索が非常に速いことで知られており,大規模データベースにおける検索手法としてよく用いられているが,一般に,データベースの維持管理に対する手間と時間のコストが高いという難点がある.また,局面による棋譜検索では,駒を索引とした局面データの検索と局面を索引とした棋譜データの検索という2段階の検索が必要となるため,転置ファイルの管理はより繁雑になる.上に示した2つの手法の比較を行うために,1500対局,約17万局面分のデータベースを作成し検索速度の計測を行なった結果,盤上に40駒すべてを配置した局面検索を行った場合の検索時間は,SIGMAの場合で3.79秒,転置ファイルを用いた場合は0.16秒であった.また,盤上に一部の駒だけ配置した部分一致による局面検索においても,SIGMAによる検索時間は転置ファイルを用いた場合の検索時間の概ね数十倍程度のものであった.データベース管理の容易さと検索の柔軟さを考慮すれば,文字列パターン照合による検索が局面検索において十分有効であることが確認できた.
自己抗体産生免疫グロブリン遺伝子の単離・解析・再構成

バセドウ病や甲状腺機能低下症の一部では抗TSH受容体抗体(TRAb)が発症や病態形成に直接的に関与しており、これらの抗体における免疫グロブリン遺伝子の解析は同病の病態・病因研究にとって極めて重要である。そこで、我々は、平成5年度にバセドウ病TSH受容体抗体産生B細胞クローンの作成し、免疫グロブリンVH遺伝子の単離と解析を行なったが、平成6年度においては、同クローンのVκ遺伝子も解析した。さらに原発性甲状腺機能低下症患者からも抗TSH受容体抗体産生クローンを単離し、そのVHおよびVκ遺伝子について解析中である。1.バセドウ病TSH受容体抗体Vκ遺伝子の検討:B細胞クローンから、VκのcDNAを単離して、その塩基配列を検討した。その結果、VH遺伝子と同様に、限られた種類の未分化Vκ遺伝子断片がVκ領域に用いられていた。さらに、単離した抗体はすべてIgM型ながら、すべてのVκ領域に体細胞突然変異が認められ、その頻度や部位が抗体活性に重要と考えられた。2.原発性甲状腺機能低下症患者からのTSH受容体抗体産生B細胞クローンの作成と免疫グロブリン遺伝子の解析:3例の患者の末梢血リンパ球をEB virusでtransformし、バセドウ病の場合と同様にTSH受容体抗体産生B細胞クローンを得た。すなわち、20のTBII(結合阻害型抗体)クローンを得たが、すべてのクローンがTSBAb(生物学的抑制抗体)であった。他に、TBII陰性・TSBAb陽性2クローンを得た。予備的ではあるが、これらのうち、6クローンのVH・Vκ遺伝子を単離・解析した。その結果、バセドウ病クローンと同様に限られた種類の未分化VH・Vκ遺伝子断片の使用や、VH・Vκ領域でのsomatic mutationが認められた。以上の研究から、TSH受容体抗体遺伝子の一次構造が明らかとなり、VH・Vκ遺伝子断片の限定使用や、VH・Vκ領域でのsonatic mutationの抗体活性における重要性が示された。自己免疫疾患の発症機序は、遺伝的素因、免疫機構の異常及び感染などの環境的要因が関与する多因子性と考えられ、甲状腺に関連する自己免疫疾患であるバセドウ病、橋本病及び原発性甲状腺機能低下症についても同様の諸要因が論じられている。ことにバセドウ病や機能低下症の一部では抗TSH受容体抗体(TRAb)が発症や病態形成に直接的に関与することから、これらにおける免疫グロブリン遺伝子の解析には多大の興味が寄せられている。そこで、我々は、平成5年度にTSH受容体抗体産生B細胞クローンの作成し、免疫グロブリン遺伝子の単離と解析を行なった。1.TSH受容体抗体産生B細胞クローンの作成:患者の末梢血リンパ球をEB virusでtransformし、2回のスクリーニングによってTSH受容体抗体産生B細胞クローン計9個(刺激型4個と阻害型5個)を得た。2.免疫グロブリン遺伝子の単離:B細胞クローンからmRNAまたはDNAを抽出し、すでに確立された方法で免疫グロブリンVH遺伝子の単離を行い、核酸配列などの解析を行なった。その結果、以下のような結論を得た。1.TBII遺伝子はすべてファミリーIIIに属していたが、TSAb遺伝子は多様であった。2.TRAbのVH遺伝子は他の自己抗体のVH遺伝子に使用されたり、fetal repertoireに属しており、限られた種類の未分化VH遺伝子断片がVH領域に用いられていた。

3.単離した抗体はすべてIgM型ながら、すべてのVH領域にsomatic mutationが認められ、その頻度や部位が抗体活性に重要と考えられた。今後、L鎖遺伝子の単離・解析を行い、H鎖の解析で得られた結果との比較検討を行なう予定である。また、IgG型抗体の単離、解析を行いアイソタイプの差による抗体TSHレセプター抗体の構造と機能の差異も検討したいと考えている。さらに、単離した遺伝子を用いて遺伝子工学的に抗体を再構築して細胞に発現し、それらを用いたin vivoの検討も行いたい。バセドウ病や甲状腺機能低下症の一部では抗TSH受容体抗体(TRAb)が発症や病態形成に直接的に関与しており、これらの抗体における免疫グロブリン遺伝子の解析は同病の病態・病因研究にとつて極めて重要である。そこで、我々は、平成5年度にバセドウ病TSH受容体抗体産生B細胞クローンの作成し、免疫グロブリンVH遺伝子の単離と解析を行なつたが、平成6年度においては、同クローンのVκ遺伝子も解析した.さらに、原発性甲状腺機能低下症患者からも抗TSH受容体抗体産生クローンを単離し、そのVHおよびVκ遺伝子についても予備的解析を行つた。1.バセドウ病TSH受容体抗体Vκ遺伝子の検討:B細胞クローンから、VκのcDNAを単離して、その塩基配列を検討した。その結果、他の自己抗体のVκ遺伝子が使用されており、かつ、同様のVκ遺伝子が使用されている場合が2組あつた。すなわち、VH遺伝子と同様に、限られた種類の未分化Vκ遺伝子断片がVκ領域に用いられていた。さらに、単離した抗体はすべてIgM型ながら、すべてのVκ領域にsomatic mutationが認められ,その頻度や部位が抗体活性に重要と考えられた.2.原発性甲状腺機能低下症患者からのTSH受容体抗体産生B細胞クローンの作成と免疫グロブリン遺伝子の解析:3例の患者の末梢血リンパ球をEB virusでtransformし、バセドウ病の場合と同様にTSH受容体抗体産生B細胞クローンを得た。すなわち、20のTBII(結合阻害型抗体)クローンを得たが、すべてのクローンがTSBAb(生物学的抑制抗体)であつた。他に、TBII陰性・TSBAb陽性2クローンを得た。予備的ではあるが、これらのうち、6クローンのVH・Vκ遺伝子を単離・解析した。その結果、バセドウ病クローンと同様に限られた種類の未分化VH・Vκ遺伝子断片の使用や、VH・Vκ領域でのsomatic mutationが認められた。以上の研究から、TSH受容体抗体遺伝子の一次構造が明かとなり、VH・Vκ遺伝子断片の限定使用や、VH・Vκ領域でのsomatic mutationの抗体活性における重要性が示された。
ベンゾジアゼピン類による採食刺激行動の機序に関する基礎的研究

ベンゾジアゼピンには食欲を刺激する作用のあることが報告されている。本研究では、ベンゾジアゼピン類による食欲制御機構を明らかにするために3種類の実験を行った。まず、ラットの側脳室内に1日1回定時にジアゼパム(10mug)を注入し、1日あたりの採食量を10日間にわたって測定した。その結果、ジアゼパム投与直後に一時的に採食量が減少し、再び増加したが、投与前以上の採食量の増加はみられなかった。次にベンゾジアゼピンによる中枢セロトニン神経の活動変化を調べるため、食欲中枢の存在する視床下部(室傍核)に半透膜のついたプローブを埋め込み、セロトニンとその代謝産物(5HIAA)を連続的に回収し、高速液体クロマトグラフィーによってその濃度変化を測定した。その結果、ジアゼパム(160mug)を側脳室投与したところ、ジアゼパム投与群の方が対照群に比べ5HIAA濃度が高くなる傾向がみられ、セロトニン神経の活動が高くなっていると考えられた。最後に、ベンゾジアゼピンがインスリン分泌能に及ぼす影響を調べるため、動静脈カテーテルを装着したラットに可変的にグルコース溶液を注入し、一定の高血糖値を維持することによってインスリン分泌を促した。続いてグルコース溶液注入開始90分後にジアゼパム(2.5mg/kg体重)を動脈投与し、10分ごとにグルコース注入量と血糖値を、20分ごとに血漿インスリン濃度を測定した。その結果、ジアゼパム投与はインスリン濃度の増加量には影響しなかったが、グリコース注入量を有意(p<0.05)に減少させた。すなわち、ジアゼパム投与はインスリン分泌能を高めたと考えられた。以上3種類の実験から、ベンゾジアゼピンは中枢セロトニン神経の活動変化を介して食欲およびインスリン分泌に影響する可能性が示唆された。今後の研究では、実験動物として反すう動物を用いてベンゾジアゼピンの作用機序を調べる必要がある。
p53遺伝子欠損軟骨細胞を用いた軟骨分化制御機構の解明

1.PGE2シグナルの解析関節軟骨におけるPGE2受容体の発現を免疫組織化学及びRT-PCRで解析した結果、EP2が主たる受容体であることが判明した。前年度までの研究により樹立したp53-/-マウス由来関節軟骨細胞であるMMA2をEP2アゴニストで処理すると、濃度依存性に細胞内cAMP濃度が上昇した。EP2アゴニスト処理前後の遺伝子変動を、マイクロアレイを用いて解析することで、EP2アゴニストシグナルの下流遺伝子群を同定した。その中には細胞増殖を促進し、アポトーシスを抑制する遺伝子が複数含まれていた。ヒト初代培養軟骨細胞にEP2アゴニストを作用させると、BrdU取込が上昇した。ラット大腿骨を用いた器官培養において、EP2アゴニストによる処理により、大腿骨骨頭関節軟骨組織中のPCNA陽性軟骨細胞数が増加した。以上よりPGE2はEP2を介して関節軟骨細胞の増殖を促進する作用をもち、EP2アゴニストは新規の退行性軟骨病態に対する治療薬として期待できることが判明した。2.石灰化関連遺伝子の単離単層培養により石灰化結節を形成するMMR14と形成しないMMR17の間の遺伝子発現の相違をマイクロアレイを用いて解析した。その結果、ALPなど石灰化に直接関連すると考えられる遺伝子に加えて、いくつかの細胞外基質、細胞接着因子、シグナル伝達因子及び転写因子が同定された。その中で特に細胞接着因子であるOBカドヘリンに注目して解析した。MMR14では培養日数とともにOBカドヘリンの発現がmRNA及び蛋白レベルで上昇してくるのに対し、MMR17では全くそのような誘導が認められなかった。マウス肋軟骨における免疫染色ではOBカドヘリンは石灰化軟骨において陽性であり、最終的な石灰化に関与している因子の一つであることを示唆する結果が得られた。1.p53欠損マウス関節軟骨由来の細胞株の樹立8種類の細胞株(MMA群)を樹立したが、その中でMMA2はII型及びIX型コラーゲン、アグレカン等の発現を認め、三次元培養でもTGFβ非依存性に基質を伴う細胞塊を形成するなど、関節軟骨細胞のモデルとして適格なものと考えられた。2.軟骨分化関連遺伝子の石灰化への関与p53欠損マウス成長軟骨由来の細胞群(MMR群)のうち、MMR14は血清以外の因子を必要とせず石灰化結節を形成する。この現象はMMR32の培養上清により阻害されるがMMR17の培養上清では阻害されない。この現象にPGE_2シグナルの受容体である4種類のEP遺伝子の発現が関与している可能性を各EPのアゴニスト及びアンタゴニストを共培養系に添加して解析した。その結果特定のアゴニストあるいはアンタゴニストによる石灰化抑制の解除、あるいは誘導は認められず成長軟骨細胞の石灰化機構に対するEPの関与を示す結果は得られなかった。今後は関節軟骨由来のMMA群を用いて解析を進める予定である。3.共培養系を用いた石灰化抑制因子の単離両者の培養上清を二次元電気泳動により比較解析したが、現在まで、明瞭に異なるスポットは検出されていない。これは培養液中の血清からの蛋白によりマスクされている可能性が考えられ、今後は無血清培地を用いた解析を行う予定である。

EP2アゴニスト処理前後の遺伝子変動を、マイクロアレイを用いて解析することで、EP2アゴニストシグナルの下流遺伝子群を同定した。その中には細胞増殖を促進し、アポトーシスを抑制する遺伝子が複数含まれていた。ヒト初代培養軟骨細胞にEP2アゴニストを作用させると、BrdU取込が上昇した。ラット大腿骨を用いた器官培養において、EP2アゴニストによる処理により、大腿骨骨頭関節軟骨組織中のPCNA陽性軟骨細胞数が増加した。以上よりPGE2はEP2を介して関節軟骨細胞の増殖を促進する作用をもち、EP2アゴニストは新規の退行性軟骨病態に対する治療薬として期待できることが判明した。2.石灰化関連遺伝子の単離単層培養により石灰化結節を形成するMMR14と形成しないMMR17の間の遺伝子発現の相違をマイクロアレイを用いて解析した。その結果、ALPなど石灰化に直接関連すると考えられる遺伝子に加えて、いくつかの細胞外基質、細胞接着因子、シグナル伝達因子及び転写因子が同定された。その中で特に細胞接着因子であるOBカドヘリンに注目して解析した。MMR14では培養日数とともにOBカドヘリンの発現がmRNA及び蛋白レベルで上昇してくるのに対し、MMR17では全くそのような誘導が認められなかった。マウス肋軟骨における免疫染色ではOBカドヘリンは石灰化軟骨において陽性であり、最終的な石灰化に関与している因子の一つであることを示唆する結果が得られた。
代数多様体の基本群に於けるGalois表現の研究

代数多様体の基本群に付随する外Galois表現について、特にGalois表現の像をより精密に捉えることを中心に研究した。申請時には、次のように研究内容を大きく四つに分けて掲げた。1.曲線に付随するGalois表現の次数Lie環化について、高次の配置空間や異なる種数の曲線の場合との表現の比較を通じた考察2. 3点抜き射影直線の場合のGalois表現の次数Lie環化に於ける、非正則素数に関する或る種の合同性の観察と、その円分体の整数論との関係4.多重ゼータ値の成す環とGalois表現に付随する安定導分環との関係第二点については、種数0の安定導分環に関して、計算機を用いた長時間の計算を行ない、幾つかの部分的な結果を得た。主な結果は、安定導分環の14次の部分の階数を、適当な素数を法とする計算を行なうことにより決定したことである。この計算には、当該研究費による計算機資源の増強、並びにプログラムの大幅な改良が必要であった。又、何種類かのCPUによる計算を比較した結果、関数呼出やメモリアクセスが多いこの計算の特性とCPU特性との相性により計算速度にかなり違いが見られたので、今後の研究での計算機の選定の参考としたい。第三点・第四点についてはまとまった成果は得ていないが、数回の国内出張により、数論のみならず位相幾何や関数論など関連分野の研究者と意見交換をした。これらの活動を来年度以降の研究に活かしていきたい。申請時には、次のように研究内容を大きく三つに分けて掲げた。1.曲線に付随するGalois表現の次数Lie環化について、高次の配置空間や異なる種数の曲線の場合との表現の比較を通じた考察2.3点抜き射影直線の場合のGalois表現の次数Lie環化に於ける、非正則素数に関する或る種の合同性の観察と、その円分体の整数論との関係第二点については、種数0の安定導分環に関して、計算機を用いた長時間の計算を行ない、幾つかの部分的な結果を得た。主なものは、安定導分環の13次の部分の階数の決定と、16次の部分での非正則素数p=3617に関する或る合同性についての予想の確認である。前者の計算は後者の予想の検証に必要でもあった。従来知られていたのは類似の現象が初めて起こる12次でのp=691に関する合同性のみであり、又、この次に起こると予想される18次の計算には更に千倍以上の計算量(時間・空間とも)が必要となると思われる事から、この計算例は貴重なものと考える。第三点についてはまとまった成果は得ていないが、2000年6月に行なわれた勉強会「デッサンの会」に主な講演者の一人として参加し、位相幾何や関数論など関連分野の研究者と意見交換をした。又、最近急速に研究が進みつつある安定導分環と多重ゼータ値との関連について、2000年11月に九州大学で勉強会を行なった。
極低温液体中のレーザーキャビテーションを利用した表面処理

本研究の遂行により、宇宙航空分野の技術発展に伴う長時間の極低温ポンプ・配管などの作動の可能性、あるいは超伝導技術に関連したキャビテーション気泡力学の基礎研究として、まず極低温の液体窒素中へのパルスYAGレーザーの照射によって生じるプラズマと、それに引き続く蒸気気泡の急速な膨張に伴う球状衝撃波の伝播、および蒸気気泡の成長と収縮、さらに気泡のリバウンドとその後の気泡表面の不安定性等の現象が高速度可視化実験により解明された。さらに、この可視化実験により得られた気泡等価半径の時間的挙動と、相変化を含む数値解析の結果および常温の水に対する他の実験を比較する事により、初期の気泡膨張、最大半径後の収縮と、リバウンドおよび2度目の極大点までをシミュレートする凝縮係数の推定が可能となり、実験と解析結果との比較により凝縮係数値0.02-0.04程度の値を得た。また、固体壁面での壊食と加工問題に関連して、黄銅板、鉛板を用いて、大気圧条件あるいは加圧条件下において固体平面壁近傍で生成された液体窒素中の気泡挙動の実験より、気泡の変形挙動と液体ジェットの形成、およびジェットと固体壁の干渉、さらに気泡位置の時間変化などが解明され、極低温液体中のパルスレーザー照射による干渉問題の、通常温度域の液体(高サブク-ル度の水など)における干渉問題との類似点、相違点が解明された。さらに繰り返し実験後の固体壁面の拡大顕微鏡写真により、表面の壊食状況が明かにされたが、詳細な実験を繰り返すことができず、今後の研究課題となった。得られた結果と考察は後述のように内外の学会講演で公表されており、他の学会誌にも発表予定である。
イノベイティブエンジニア育成を目指した学生実験「次世代薄膜太陽電池作製」の開発

1.研究目的本研究では、学生実験として今までなかった、薄膜太陽電池の作製から特性評価までの一貫を実験テーマに取り入れることでイノベーション技術を支える技術者の育成を目的とした。そのため、実験に最適な太陽電池作製条件(原材料の分量、実験装置の設定)を明確にすると共に、実験の危険個所を把握し、安全に実験が行える環境作りを実施した。2.研究方法実験に最適な太陽電池作製条件の検討として太陽電池を試作した。スパッタ装置、真空蒸着装置を用いて、CuZnSnプリカーサを作製する。この時、(1)材料の蒸着順、(2)分量比を変化させた数パターンのプリカーサを作製する。作製したプリカーサとS単体を真空封入し、電気炉で熱処理してC_2ZnSnSe_4(CZTS)薄膜を作製する。上記(1)、(2)の条件振りを行い、高効率が得られた条件を学生実験の条件に採用する。特性評価は、組成分析、SEM写真、分光感度測定、太陽電池特性測定(効率、短絡電流、開放電圧、曲線因子)を実施する。3.研究成果CZTS薄膜中のSn及びSe量を増加させることで、薄膜の結晶粒径の増大や太陽電池特性の向上が見られたが、短絡電流1_<sc>が低く、更なる薄膜組成比の調整が必要であることがわかった。また、CZTSのZn比率がOであるCu_2SnS_3薄膜太陽電池において、同太陽電池材料の現世界最高効率である4.63%を達成し、実験に最適なCu_2SnS_3薄膜太陽電池の材料分量比が明らかになった。
環境リスクの人体影響に関する社会的決定

地球規模の環境変動というリスクを、社会的・経済的・政治的にいかに制御するか?という課題に対して具体的に検討すべき点は、1,不確実性下における環境政策をめぐる社会的決定の方法2,「持続可能な開発」の可能性3,環境リスクと社会認識の変容の三点である。本研究計画全体としては、研究の現段階における到達点をサ-ベイするために、系統的なヒアリングを次の内容で計四回実施した。第一回地球温暖化メカニズムにおける不確実な要因について〔国立環境研究所西岡秀三〕,第二回環境に関する社会的認識のひとつの在り方としての生活環境主義〔関西学院大学社会学部鳥越之〕,第三回「持続可能な開発」概念の生成と現況〔環境庁地球環境部加藤久和〕,第四回地球環境問題に対するNGOの関わり方〔グリ-ンピ-ス英国科学部ジェレミ-・レジェット〕また、不確実性下における持続可能な開発の実例研究として、知床自然公園開発の現地調査を実施した。研究分担者は、以下の課題について研究を実施し、人体影響領域(N2)研究発表会要旨及び別紙抄録に報告されているような成果を得た。太陽光紫外線の人体影響のオゾン層破壊による増大(武部啓),不確実性下における持続可能な開発(落合仁司),人間環境共生システムにおける合意形成(仲上健一),地球環境論の理論的枠組みの模索(今田高俊),不確実性の下での社会的意思決定(橋爪大三郎),社会認識の変容(正村俊之),環境リスクの人体影響に関する社会的決定(大澤真幸)地球規模の環境変動というリスクを、社会的・経済的・政治的にいかに制御するか?という課題に対して具体的に検討すべき点は、1,不確実性下における環境政策をめぐる社会的決定の方法2,「持続可能な開発」の可能性3,環境リスクと社会認識の変容の三点である。太陽光紫外線の人体影響のオゾン層破壊による増大(武部啓),不確実性下における持続可能な開発(落合仁司),人間環境共生システムにおける合意形成(仲上健一),地球環境論の理論的枠組みの模索(今田高俊),不確実性の下での社会的意思決定(橋爪大三郎),社会認識の変容(正村俊之),環境リスクの人体影響に関する社会的決定(大澤真幸)