hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多年度ステレオ写真解析による過去半世紀の南極氷床縁変動の追跡

本研究は,空中写真と衛星画像という2種類のリモートセンシングデータから数値標高モデルを生成・比較することで,南極・宗谷海岸における過去45年間の氷床の表面高度変化を検出することを目的として実施した.その結果,南極・宗谷海岸地域を撮影した1960年代以降のステレオペア画像のカタログ化を完了した.実際にラングホブデ地域において氷床の表面高度変化と末端の前進を解析した結果,ラングホブデ氷河が,末端位置を1975年から2007年にかけて大きく後退させた一方,表面高度は定常状態もしくはわずかに増加傾向であったことがあきらかとなった.南極・宗谷海岸地域を撮影した1960年代以降のステレオペア画像を発掘・収集し,カタログ化をほぼ完了した.カタログ化にあたり,飛行高度やカメラの焦点距離等の情報も収集した.また,収集したデータから解析可能な年次を選定し,解析ルーチンに要求されるプロトコルを確立した.これらの研究成果を,日本雪氷学会,日本地理学会,ならびに国立極地研究所主催の国際シンポジウムにて,口頭およぶポスターにて発表した.具体的には,空中写真と衛星画像という2種類のリモートセンシングデータから数値標高モデルを生成・比較することで,南極・宗谷海岸における過去45年間の氷床の表面高度変化を検出することを試みた.まず,収集したステレオペア画像を,今年度予算で購入したスキャナでデジタル化し,ステレオ実体視モニターと写真測量用ソフトウェアらなるデジタル図化機でDEM化した.DEMの生成に際して不規則三角網(TIN)を用いているが,TINを自動生成した後に,地表面や氷床表面の実体視空間合わせて三角網の各接合点を手動で調整することにより精度を高めた.誤差検証の結果,この操作によって,高度誤差数m以内で多時期のDEMの差分を検出することが可能であることが明らかとなった.同一地域の経年変化を検出できるような多時期ステレオペア画像を選定した結果,1962年と1991年と2007年の画像が,宗谷海岸の氷床縁の変動を追跡するのに有用であることが判明した.手始めとして,ラングホブデ地域において氷床の表面高度変化と末端の前進を解析した.その結果,ラングホブデ氷河の末端位置は19752007年の35年間で406m後退し,表面高度は0.14±3.8m変化していることが明らかとなった.氷河の末端位置は1975年から2007年にかけて大きく後退したものの,表面高度は定常状態もしくはわずかに増加傾向であったことになる.南極・宗谷海岸地域を撮影した1960年代以降の空中写真をカタログ化した中から,ステレオペ解析に用いることが可能なセットについて抽出作業を行った.このアーカイブ作業が終了したのとほぼ同時期の2014年3月に,国土地理院が,第1次南極観測隊(1956年)以来ほぼ半世紀にわたって取得・整備してきた,地形図・空中写真・衛星画像・基準点測量等の成果の提供をWebサイトで開始した(http://antarctic.gsi.go.jp).提供されているデータのうち,地図画像は,これまでに作成した紙地図等の画像化データ(TIFF形式)であり,衛星画像と地形図を重ね合わせた地図もある.また,2006年から2011年に撮影された地球観測衛星「だいち」(ALOS)の衛星画像を使用して計測したデジタル標高データも提供されており,南緯約73度以北の東経約21度付近から東経約45度付近までの広範囲に及ぶ.そこで,この公開地理情報データが昭和基地周辺の南極氷床周縁部における過去数十年間の氷床の表面高度変化・末端変動を検出するうえでどの程度有用なのかを評価することを試みた.その結果,ALOS-DEMの処理において,基準楕円体高の扱いに不具合が認められること,異なる時期に撮影された画像のモザイクによって標高データが集約されているため,経年変化を追跡する目的には適さないこと,雪氷域のデータ精度が極端に劣化していることなどが明らかとなった.これらの成果をまとめて,雪氷学会および極域科学シンポジウムで口頭発表した.本研究は,空中写真と衛星画像という2種類のリモートセンシングデータから数値標高モデルを生成・比較することで,南極・宗谷海岸における過去45年間の氷床の表面高度変化を検出することを目的として実施した.初年度および前年度を通じて,空中写真の収集,カタログ化,デジタル化,ステレオペア画像モデルDEM化手順の確立と精度検証を実施してきたが,最終年度では,同一地域の経年変化を検出できるような多時期ステレオペア画像を選定し,1962年と1991年と2007年の画像が,宗谷海岸の氷床縁の変動を追跡するのに有用であることを見いだした.その中から,ラングホブデ地域において氷床の表面高度変化と末端の前進を解析した結果,ラングホブデ氷河が,末端位置を1975年から2007年にかけて大きく後退させた一方,表面高度は定常状態もしくはわずかに増加傾向であったことがあきらかとなった.1970年代以前に撮影された空中写真については,写真自体の存在は確認できるものの,良好なステレオペア画像を得られず,DEM化が困難なため,平面的な変動については追跡できるが,表面高度や氷体のボリュームの変化については,検出することができなかった.これは,正確な地上基準点が得難いことや,画像の歪みなどに起因するものであるが,近年,Structure from Motion技術など,ステレオペア写真以外の画像解析技術の発展が著しいことから,それらの応用によって解決できる可能性がある.本研究によって,従来の写真測量技術の限界,人工衛星画像解析との融合による解析プロトコルの確立,そして,新たな画像解析技術の応用の可能性が示された.

本研究は,空中写真と衛星画像という2種類のリモートセンシングデータから数値標高モデルを生成・比較することで,南極・宗谷海岸における過去45年間の氷床の表面高度変化を検出することを目的として実施した.その結果,南極・宗谷海岸地域を撮影した1960年代以降のステレオペア画像のカタログ化を完了した.実際にラングホブデ地域において氷床の表面高度変化と末端の前進を解析した結果,ラングホブデ氷河が,末端位置を1975年から2007年にかけて大きく後退させた一方,表面高度は定常状態もしくはわずかに増加傾向であったことがあきらかとなった.収集・発掘・整理した多年度ステレオペア画像の評価と解析に加えて,国土地理院が公開した地理情報についても評価を行った.これは,初年度に構築した解析ルーチンのプロトコルの応用例でもあり,その有用性が確認できたことになる.自然地理学最終年度であり,成果をとりまとめる年度となるため,これまでの成果をとりまとめて学会発表および論文の執筆を進める.なお,所属が変更となったため,これまでとは作業環境も変わるので,再構築する必要がある.多年度ステレオペア画像の発掘・収集,およびカタログ化をほぼ完了した.また,収集したデータから解析可能な年次を選定し,解析ルーチンに要求されるプロトコルを確立し,初期解析と誤差検証を完了した.収集した画像データのアーカイブ化および画像解析の作業支援のための人件費を計上していたが,公開データを取得できたことにより,研究代表者のみの作業で完了できたため.収集したステレオペア画像について,多年度・多地域における解析を進め,ある程度結果がでたところで順次,学会で発表する.また成果を論文としてまとめて学術誌に投稿する.残額は少額であり,最終年度に予定しているの備品の購入や論文投稿費で消化する.当該年度3月中に購入した物品の会計処理が3月中に会計システムに反映されなかったため.実際には当該年度3月中に購入したものであり,翌年度4月には会計システム上はただちに執行されており,実質的な次年度使用残額はない.
GaAs/AlAsリッジ構造中のキャリアダイナミックス-1次元半導体の電子の動きを探る-

GaAs/AlAsリッジ量子細線構造のキャリアダイナミックスを光学的方法で調べることを目標に研究を行った。計画した測定法の内、蛍光寿命の測定は行えたが、pump-probe法、四光波混合法の測定は行えなかった。【実験装置と方法】【実験結果】強励起の場合、蛍光スペクトルが非常にブロードになり、高励起状態からの蛍光が見られた。これは、励起されたキャリアが高密度になり、量子井戸の最低励起状態が飽和して、高励起状態から発光するためである。この場合の蛍光寿命は短波長の蛍光ほど短い寿命であった。弱励起の場合にはシャープな量子井戸の励起子的発光になり、蛍光寿命は129ps(A1458),427ps(A1472),280ps(A1480)であった。A1480の試料ではバリア層(Al_<0.3>Ga_<0.7>As 283nm)からの蛍光が,666nmに観測されたが、その寿命は非常に早く20ps程度であった。リッジ量子細線試料の内、良好なリッジ構造が確認されたA1480と同じ積層構造を持つ試料のみで蛍光寿命を測定した。蛍光スペクトルは678nm,725nmに2つのピークを持つ。蛍光寿命は660nmでは非常に短いが、680nmあたりから寿命が長い成分が現れる。700nmでは2成分減衰を示す蛍光強度変化を示し、720nmでそれが1成分減衰的になり寿命も短めになる。しかし、740nmでは再び寿命が長くなる。このような傾向から、678nmのピークはサイド量子井戸から、725nmのピークは量子細線からの蛍光であると考えている。研究テーマの「GaAs/AlAsリッジ構造中のキャリアーダイナミックス」を調べるために、今年度は蛍光寿命の測定を行った。リッジ細線構造は基板上に形成されるファセット構造を利用したもので、細線構造と同様の積層構造をもつ2次元GaAs/AlAs量子井戸の蛍光測定と比較することを計画した。蛍光励起にはチタンサファイア再生増幅システムからの出力光(パルス幅140fs,1kHz)の第2高調波(λ=400nm,100μJ/pulse,)を用い、蛍光スペクトル(分光器+光電子増倍管)および蛍光寿命(ストリークカメラ)を測定した。(1)強励起の場合には、蛍光スペクトルは非常に広いスペクトルとなり、GaAs井戸の励起子だけが発光しているわけではない。バリアー層AlAs,Al_<0.5>Ga_<0.5>As,Al_<0.3>Ga_<0.7>Asで励起されたキャリアーがGaAs井戸の高励起状態にも流れ込み発光していると考えられる。A1480の試料では、タイプIであるAl_<0.3>Ga_<0.7>As層の発光も強く観測される。(2)弱励起の場合には、蛍光スペクトルにはGaAs井戸の励起子発光が主な寄与をする。発光スペクトル幅は非常に狭くなるが、試料の質が悪いA1472では広めになっている。(3)蛍光寿命はGaAs井戸の励起子発光部分ではns程度と長いが、高励起状態からの発光部(λ<780nm)では寿命が波長が短くなるとともに短くなる。これは、高励起状態が低エネルギー準位に緩和するためだと考えられる。A1480の試料のAl_<0.3>Ga_<0.7>As層の励起子発光(λ666nm)の寿命も比較的短く、キャリアーがGaAs井戸へ緩和するためと考えられる。これらの測定を基礎に、GaAs/AlAs

リッジ構造の蛍光スペクトルと寿命の測定を行い、リッジ細線構造中でのキャリアーダイナミックスを調べていく予定である。また、当初の研究計画に入れていた縮退四光波混合の測定については、岡山大との共同研究で行っているZnP_2について最近測定できるようになったので、その技術をリッジ細線構造に応用して位相緩和についても測定できると考えている。GaAs/AlAsリッジ量子細線構造の1次元キャリアのダイナミックスを光学的方法で調べることを目標に研究を行ってきた。当初考えていた測定法の内、蛍光寿命の測定は行うことができたが、pump-probe法、四光波混合法の測定については時間的に間に合わず、現在準備中である。【実験装置と方法】【実験結果】強励起の場合、蛍光スペクトルが非常にブロードになり、高励起状態からの蛍光が見られた。これは、励起されたキャリアが高密度になり、量子井戸の最低励起状態が飽和して、高励起状態から発光するためである。この場合の蛍光寿命は短波長の蛍光ほど短い寿命であった。弱励起の場合にはシャープな量子井戸の励起子的発光成分になり、蛍光寿命は1290ps(A1458),427ps(A1472),280ps(A1480)であった。A1480の試料ではバッファー層(Al_<0.3>Ga_<0.7>As 283nm)からの蛍光が666nmに観測されたが、その寿命は非常に早く20ps程度であった。準備したリッジ量子細線構造の内、良好なリッジ構造が確認されたA1480と同じ積層構造を持つ試料のみで蛍光寿命を測定した。蛍光スペクトルは2次元量子井戸と異なり、678nm,725nmに2つのピークを持つ。蛍光寿命は、660nmでは非常に短いが、680nmあたりから寿命が長い成分が現れる。700nmでは2成分減衰を示す蛍光強度変化を示し、720nmでそれが1成分減衰的になり寿命も短めになる。しかし、740nmでは再び寿命が長くなる。このような傾向から、678nmのピークはサイド量子井戸から、725nmのピークは量子細線からの蛍光であると考えている。725nmの蛍光の立ち上がりは励起光から100ps程度遅れており、励起したキャリアが量子井戸へ移動する時間を反映していると思われる。
分子雲の分裂・収縮と階層構造の形成の研究

分子雲の多くはフィラメント状に細長く、その内部にさらに密度の高いクランプやコアを抱えている。そして若い星の多くはコアから生まれる。この分子雲-クランプ-コア-星という階層構造は、分子雲が重力収縮が重力収縮しながら分裂することによって形成されると考えられる。本研究では階層構造の形成過程を理論的に明らかにするために、細長いフィラメント状の分子雲の形成とその自己重力不安定性による分裂・収縮を数値シミュレーションにより調べた。以下に得られた主な成果をまとめる。(1)フィラメント状の分子雲は自己重力不安定性のために、その直径の数倍の間隔で分裂する。(2)磁場や回転がない場合、分裂によってできた高密度ガス雲は単一の球対称なコアとなり、より小さな階層の天体は形成されない。(3)軸に平行な磁場がある場合、分裂によってできた高密度ガス雲は薄い円盤状になる。この円盤状のガス雲は厚み方向に静水圧平衡を保ちながら、その半径を縮めていく。(4)円盤状ガス雲の収縮過程をよく近似する自己相似解を見いだし、その安定性を議論した。予備的な解析によれば、円盤状ガス雲は方位角方向の分裂に対して不安定で、より小さな質量の天体(階層構造)の形成が予想される。(5)フィラメント状の分子雲が軸を中心に回転している場合、回転する薄いガス円盤が分裂によって形成される。この円盤の進化を軸対称を仮定した2次元数値シミュレーションで追跡し、円盤のrunway collapseする中心核、自己重力不安定性によって形成される円環、それらをつつむ外周に分かれること(階層構造の形成)を見いだした。(6)磁場と回転は重力収縮過程での階層構造の形成にとって重要な役割を果たす。
実際のニューロンの動的特性をモデル化した素子からなる神経回路網の解析と応用

本研究の目的は、従来のモデルに欠いていた観点で、生物学的に妥当な側面をモデル化し、その能力を評価することにある。特に、スパースコーディングの関連を考え、近年注目されているニューロン間のスパイクのタイミングに情報をコードすした場合、ネットワークの情報処理能力がどうであるか?理論的な評価を試みた。用いたモデルは、理論的に周期的な発火をしているニューロ郡が互いに相互作用している状況で導入される位相モデルを参考にし、非発火・発火の遷移を含めて表現できるように拡張したものである。理論的な解析により、発火のニューロンの割合が少なくなればなるほど、記憶容量α_cが増大することが示された。これはスパースコーディングの条件下でも、発火タイミングのコーディングが有効であることを意味する。また、従来モデルでは困難であった発火率の違うパターンを同時に記憶することも可能であることも示せた。結合を破壊(対称・非対称切断)していく際の性能が、スパースになればなるほど、従来のHopfield Modelと同様に線形に低下していく結果が得られた。いずれにせよ、タイミングという微妙な情報を埋めこんだにも関わらず、引き込み領域(パターンのエラー修正能力)が以前として高いことを意味しており興味深い。これらの結果はいずれも数値シュミレーションとよく一致し、理論の正当性を支持している。結論として、スパースコーディングは発火タイミングまで考慮した場合や、系列想起のような動的な連続記憶の場合でも従来モデルと同様の有効性を示すといえる。また、近年の生理学実験から視覚情報処理等において発火の同期を利用し、外界の情報の大局的な構造を統合している可能性が示唆され、その基本的なメカニズムに関心が高まっている。この際、特徴的な40Hz付近のニューロン活動が同期・非同期の基本的な周期となっていることが観測されている。近年、この周期の生成源としてパースト発火するchattering neuronが注目されている。しかし、このニューロンのパースト生成メカニズムは良くわかっていない。これに対して、新たなカルシウム依存性カチオン電流を仮定したHodgkin-Huxleyタイプのコンダクタンスモデルを構成し、実験と極めて良く合う振る舞いを再現することがわかった。これにより実験と比較しうるネットワークレベルのモデルが、今後研究可能になると考えられる。本研究の目的は、従来のモデルに欠ていた観点で、生物学的に妥当な側面をモデル化し、その能力を評価することにある。特に、スパースコーディングとよりダイナミックな情報処理を中心課題として取り組んだ。まず最初の問題は、近年注目されているニューロン間のスパイクのタイミングに情報をコードする可能性を探求し、その能力を理論的に評価することである。振動子ニューラルネットが周期的発火を示すニューロンの力学系から理論的に導出可能である点に注目し、ここではその典型的な振る舞いを解析した。具体的には、タイミングまで含めた発火パターンの連想記憶課題に関して、その能力を解析的に評価した。とくに、スパースコーディングとの関連を調べるために、モデルを非発火状態を含むように拡張した。結合を破壊(対称・非対称切断)していく際の性能の低下が、従来モデルよりも少なく、かつ引き込み領域も十分に広いことがわかった。これはタイミングという微妙な情報を埋めこんだにも関わらず、切断に対する耐性はより高いことを示唆しており興味深い。また、モデルを発火・非発火まで含めるように拡張した場合には、発火のニューロンの割合が少なくなればなるほど、記憶容量α_Cが増大することが、解析的に示された。次に、スパースコーディングの条件下でパターンの系列想起を行う場合の想起能力についても解析を行った。これは一般に通常想起すべき対象が動的なパターンであることを考えると、避けて通れない問題である。この場合も、結果はスパースになればなるほど記憶容量は増大し、自己想起と同様の特性を示すことが分った。これらの結果はいずれも数値シミュレーションとよく一致し、理論の正当性を支持している。結論として、スパースコーディングは発火タイミングまで考慮した場合や、系列想起のような動的な連想記憶の場合でも従来モデルと同様の有効性を示すといえる。

これらの結果はいずれも数値シュミレーションとよく一致し、理論の正当性を支持している。結論として、スパースコーディングは発火タイミングまで考慮した場合や、系列想起のような動的な連続記憶の場合でも従来モデルと同様の有効性を示すといえる。また、近年の生理学実験から視覚情報処理等において発火の同期を利用し、外界の情報の大局的な構造を統合している可能性が示唆され、その基本的なメカニズムに関心が高まっている。この際、特徴的な40Hz付近のニューロン活動が同期・非同期の基本的な周期となっていることが観測されている。近年、この周期の生成源としてパースト発火するchattering neuronが注目されている。しかし、このニューロンのパースト生成メカニズムは良くわかっていない。これに対して、新たなカルシウム依存性カチオン電流を仮定したHodgkin-Huxleyタイプのコンダクタンスモデルを構成し、実験と極めて良く合う振る舞いを再現することがわかった。これにより実験と比較しうるネットワークレベルのモデルが、今後研究可能になると考えられる。
有機導体におけるディラック電子系の磁気抵抗理論

現代社会を支える基礎技術を発展させていく上で,固体中の電子の基礎理論を拡充させていくことが不可欠である.本研究で対象とした有機導体α-(BEDT-TTF)2I3は,圧力下で電子が相対論的ディラック方程式として記述されるという著しい特徴を持つ.この系の磁場下での電気抵抗は特異な磁場・温度依存性を示すことが知られている.本研究ではこの系の特徴を取り入れた理論を構築し,磁気抵抗に現れる特異な物性の起源を解明した.現代社会を支える基礎技術を発展させていく上で,固体中の電子の基礎理論を拡充させていくことが不可欠である.本研究で対象とした有機導体α-(BEDT-TTF)2I3は,圧力下で電子が相対論的ディラック方程式として記述されるという著しい特徴を持つ.この系の磁場下での電気抵抗は特異な磁場・温度依存性を示すことが知られている.本研究ではこの系の特徴を取り入れた理論を構築し,磁気抵抗に現れる特異な物性の起源を解明した.圧力下でディラック電子系として振舞う有機導体α-(BEDT-TTF)2I3について次のような研究成果を得た。i)面間磁気抵抗における低磁場での正の磁気抵抗の起源の解明有機導体α-(BEDT-TTF)2I3ではディラック電子特有のエネルギーゼロのランダウ準位形成によって、磁場下で状態密度が増加し、負の面間磁気抵抗が現れる。ところが、低磁場領域では面間磁気抵抗が正になる領域が存在することが実験的に知られていた。これは、単純なディラック電子では理解できない振舞いとして未解決の問題であった。この正の面間磁気抵抗の起源について、面間の電子のホッピングが垂直方向からずれていると仮定すると実験結果を説明できることを示した。面間の電子のホッピングが垂直方向から傾くと、ランダウ準位間に遷移が生じる。この遷移効果によって正の磁気抵抗が生じることを明らかにした。この成果によって、面間磁気抵抗の振舞いがディラック電子描像によって統一的に理解できることが明らかになった。ii)ディラックコーンが傾いているときのトポロジカルな性質グラフェンなどのディラック電子は、低エネルギーにおけるエネルギー分散が等方的なコーン(円錐形)の形をしている。しかしながら、有機導体α-(BEDT-TTF)2I3におけるディラック電子のエネルギー分散は傾いていることが示唆されている。このことについて、有効理論を用いた解析を行い、コーンの傾きがディラック電子のトポロジカルな性質を損なわないことを明らかにした。固体中の電子は,通常の状況下では光の速度にくらべてずっと遅い速度で運動している.そのため,相対論的効果は無視することができる.しかし,結晶格子や電子間相関効果によって,むしろ相対論的な粒子として振る舞う場合がある.典型的な例が2010年のノーベル物理学賞の対象となった単層のグラファイトである,グラフェンである.グラフェンでは電子は相対論的ディラック方程式によって記述される.本研究では,グラフェンと同様に電子が相対論的なディラック電子として振る舞う,有機導体α-(BEDT-TTF)2I3について研究を行った.この系は純粋な2次元系であるグラフェンとは異なり,層構造を持つ.そのためバルクの測定が可能である.ディラック電子の特徴は,磁場下で顕著に表れる.特に電気抵抗にディラック電子系特有の振る舞いがみられる.今年度は,交付申請書に記載したように面内の磁気抵抗の理論構築を行った.実験結果をみると,磁場下での面内の電気抵抗の温度依存性は非常に複雑である.高温では温度を下げるにつれて,抵抗が減少するが,100Kくらいで抵抗が増加する振る舞いを示す.さらに温度を減少させると10Kくらいの温度領域で一定の抵抗を示す領域が現れ,2Kくらいの温度で再び増加する.この実験結果を理解するために,ディラック電子の磁場下でのエネルギースペクトルと波動関数を用いて,久保公式により計算を行った.さらに電子間の相互作用効果を乱雑位相近似の範囲で解析を行った.高温領域での抵抗の減少は主に電子間散乱効果によるものであることがわかった.また,上に述べた特徴は,ディラック電子のランダウ準位エネルギーとスピンのゼーマン分裂効果によって理解することができ,理論と実験の比較から得られたディラック電子のエネルギースペクトルに関したパラメータは,面間の磁気抵抗から得た結果と良く一致することがわかった.固体中の電子は,通常の状況下では光の速度にくらべてずっと遅い速度で運動している.そのため,相対論的効果は無視することができる.しかし,結晶格子や電子間相関効果によって,むしろ相対論的な粒子として振る舞う場合がある.典型的な例が2010年のノーベル物理学賞の対象となった単層のグラファイトである,グラフェンである.グラフェンでは電子は相対論的ディラック方程式によって記述される.本研究では,グラフェンと同様に電子が相対論的なディラック電子として振る舞う,有機導体α-(BEDT-TTF)2I3について研究を行った.この系は純粋な2次元系であるグラフェンとは異なり,層構造を持つ.そのためバルクの測定が可能である.ディラック電子の特徴は,磁場下で顕著に表れる.特に電気抵抗にディラック電子系特有の振る舞いがみられる.今年度は,交付申請書に記載したように2種類存在するディラック電子の縮退の安定性,およびθ-

(BEDT-TTFO2I3のようにディラック電子と通常の電子が共存している場合の磁場下での輸送現象について研究を行った.ディラック電子の縮退については,試料端ではなく圧力効果について解析を行った.ディラック電子のハミルトニアンを特徴付けるパラメータの圧力依存性を求め,さらに2種類存在するディラック電子の縮退がとけてギャップが存在する条件をあきらかにした.θ-(BEDT-TTF)2I3系の解析では,通常の電子と共存しているために面間磁気抵抗に振動成分がくわわることが明らかになった.この結果は実験結果と整合するものである.この他,ディラック電子の局在効果について,ディラックコーンの傾きの効果について解析を行った.ディラック電子系では後方散乱がベリー位相効果によって抑制されるために,通常の電子とは異なる反局在状態であることが知られている.α-(BEDT-TTF)2I3系のディラック電子は,エネルギー分散がグラフェンの場合のように等方的な円錐ではなく傾いた円錐であることが予想されている.この傾きの効果によってディラック電子の対称性が低下し,反局在効果がさらに強められることが明らかになった.
移植腎予後予測に向けた腎移植患者尿中線維化因子の評価

目的:生体腎移植後の急性腎不金はほとんどが急性拒絶が要因となっているのに対し、慢性腎不金では腎細胞の線維化によるとされる。これまで腎線維化のマーカーとして尿中に漏出されるタンパクに関する研究はなされているが、移植腎を対象とした検討はなされていない。そこで今回、秋田大学医学部附属病院で腎移植を施行された患者を対象に、尿中漏出タンパクに関する検討を行った。方法:対象は2009年11月から2012年5月までに秋田大学医学部付属病院にて生体腎移植を受け、フォローアップ中の患者とした。フォローアップ中の免疫抑制薬物療法には、タクロリムス徐放性製剤、ミコフェノール酸モフェチル及びプレドニゾロンが使用された。最終的に、該当患者のうち移植後6か月または1年後の移植腎生検が実施された患者であって、その間に血清クレアチニン(Cre)値2.0mg/dl以下を達成した患者45名を対象患者として採尿を行った。評価項目は、一般血液検査、尿中タンパク、尿中微量アルブミン(MALB)指数、脂肪酸結合タンパク(FABP)、尿中コラーゲンtype4(COL4)とした。結果・考察:45名における血液検査(平均±SD)は、AST活性が45±30U/mL、ALT活性が50±30U/mL、γGT活性が78±30U/mL、血中ALBが4.2±1.291dl、総ビリルビンが0.5±0.3mg/dl、血中尿素窒素が52.2±10.5mg/d1、血清Cre{直が1.20士033mg/dl、T細胞数が79.8±9.4%、B細胞数が4.3±3.9%であった。また血清Cre値及び体重から見積もられる推定クレアチニンクリアランス(CCR)は73.8土56.8mL/minであった。採尿サンプルの各検査データ(平均±SI))は、尿中タンパクが13.9±19.4mg/dl、MALB指数が84土157mg/g Cre、尿中L-FABPは89土160μg/g Cre、尿中COL4は57±107pg/mLであった。いずれの尿中測定データにおいても、CCRを含むいずれの血液検査とも統計学的な関連性は示されなかった。本結果とともに、3年後、5年後、10年後の移植腎の生着率、線維化の程度及び腎機能の追跡調査を行う、移植腎線維化の果期予測マーカーに関する継続的な検討が必要である。
脊髄における麻薬体制の機序に関する研究-神経可塑性からの解明-

Sprague-Dawley系雄ラットを対象とし、くも膜下腔にカテーテルを留置し、5日間カテーテルより、モルヒネ溶液20μg/10μlを1日に2回投与しモルヒネ耐性ラットを作成した。侵害性疼痛閾値測定のため、ラットの足底に熱刺激を加えるradiant heating(RH)テスト、および後肢背側に徐々に圧を加えていくpaw pressure(PP)テストを行った。非侵害性疼痛閾値測定のため、様々な強さのフィラメントを用いてラットの体幹を刺激するSWMテストを行った。耐性形成ラットでは、侵害性刺激および非侵害性刺激に対する反応が生食投与群と比較し有意に増加し、耐性形成とともに脊髄の過敏化を生ずることが明らかになった。次に耐性形成にNMDA受容体がどのように関与しているかを調べるため、NMDA受容体拮抗薬であるケタミンとモルヒネを混合したものを投与し同様に耐性ラットを作成し、モルヒネ単独投与ラットと比較した。ケタミン混合投与は、モルヒネ単独投与により生ずる耐性発現、脊髄過敏化を抑制した。さらにモルヒネ耐性形成に末梢からの刺激伝達抑制がどのよう関与しているかを調べるため、モルヒネ投与10分前に局所麻酔薬のリドカインを投与し、耐性形成にどのような影響を及ぼすかを検討した。その結果モルヒネ投与前の末梢からの刺激伝達抑制は、耐性形成に影響を与えないことがわかった。モルヒネ投与群、及び生食投与群のラットを6日目に深麻酔後、直ちに脊髄を取り出し、マイクロスライサーにより脊髄スライス標本を作成した。スライス標本をマルチチャンネル細胞外記録システム(MEDシステム)専用プローブに貼り付け、自発的電気活動および、定電流刺激により生じる誘発電位の測定を行った。しかし生食投与群と比較し、電気活動の有意な差は認められなかった。雄ラット(Sprague-Dawley)を対象とし、ペントバルビタール麻酔下に腰部よりくも膜下腔カテーテルを留置した。4日間の回復期間をおいて、くも膜下腔カテーテルよりモルヒネ溶液20μg/μlを1日2回(朝、夕)5日間にわたって繰り返し投与した。コントロール群では同様の方法を用いて生食をくも膜下腔投与した。侵害刺激および非侵害刺激に対する反応を1日のうちの1回目のモルヒネまたは生食投与の前後で測定した。侵害刺激にはtail flick試験、radiant heat試験を用い、機械的非侵害刺激にはSemmes-Weinstein monofilamentを用いて触覚刺激を行い、それぞれの刺激強度に対する逃避反応を調べた。これらの測定は薬剤投与5日間と薬剤投与終了後5日間の毎日行った。一部のラットでは、モルヒネ持続投与終了日にモルヒネ耐性の程度を調べるためモルヒネの負荷試験を行い、それぞれの試験に対する疼痛閾値を測定した。モルヒネ投与群の投与後のtail flick試験に対する疼痛閾値は、1日目をピークとして徐々に減弱していった。radiant heat試験におけるモルヒネ投与群の投与前の閾値は、生食投与群に比べ3日目より有意に低下した。Semmes-Weinstein monofilamentに対するモルヒネ投与群の投与前の閾値は、1日目に比べ3日目より有意に低下した。本研究結果から、モルヒネの抗侵害受容効果は連続投与によって減衰する、すなわち耐性が形成されるが、同時に投与前の疼痛閾値がしだいに低下していくことから、脊髄における侵害、および非侵害刺激に対する反応性はしだいに増強していくことが示された。麻薬の脊髄における耐性形成の機序ならびに脊髄過敏化との関連を神経可塑性の視点から解明することを目的とし研究を行った。

雄ラット(Sprague-Dawley)を対象とし、腰椎下部より頭側にくも膜下腔カテーテルを1.3cm留置した。4日間の回復期間の後、5日間カテーテルよりモルヒネ溶液20μg/10μ1を1日2回(朝、夕)投与することによりモルヒネ耐性ラットを作成した。朝のモルヒネ投与前、投与後10分に、侵害刺激として、ラットの足底に熱刺激を加えるradiant heating(RH)テストと、後肢に徐々に圧を加えていくpaw pressure(PP)テストを行った。非侵害刺激としてSemmes-Weinstein monofilament(SWM)を用いてラットの体幹の左右3ヶ所、合計6ヶ所に刺激を行った。モルヒネ投与ラットでは侵害刺激、非侵害刺激に対する反応性が投与後3日目より増加し、モルヒネ耐性形成とともに脊髄の過敏化が生ずることを明らかにした。今年度は昨年度と同様に雄ラット(Sprague-Dawley)を対象とし、モルヒネ溶液20μg/10μlを1日2回、5日間くも膜下に投与しモルヒネ耐性ラットを作成した。コントロール群は同様に生理食塩水を10μl投与した。ネンブタールによる深麻酔後、これらのラットから脊髄を取り出し、マイクロスライサーにより脊髄スライス標本を作成した。スライス標本を95%O_2-5%CO_2ガス含有クレブス液で灌流後、MEDシステム専用プローブに貼り付けた。マルチチャンネル細胞外記録システム(MEDシステム)により脊髄後角細胞の自発的電気活動の測定を行った。現在、自発的活動電位の波形の分離を行いコントロール群との比較を行っているが、有意差は認められない。今後は定電流刺激を加えることにより発生する誘発電位を測定し比較検討する予定である。Sprague-Dawley系雄ラットを対象とし、腰椎下部よりくも膜下腔にカテーテルを1.3cm留置した。4日間の回復期間の後、5日間カテーテルよりモルヒネ溶液20μg/10μlを1日2回(朝、夕)投与しモルヒネ耐性ラットを作成した。朝のモルヒネ投与前、投与後10分に侵害刺激として、ラットの足底に熱刺激を加えるradiant heating (RH)テスト、および後肢背側に徐々に圧を加えていくpaw pressure (PP)テストを行った。非侵害刺激として様々な強さのフィラメントであるSemmes-Weinstein monofilament (SWM)を用いてラットの体幹に刺激を行った。モルヒネ投与ラットでは侵害刺激、非侵害刺激に対する反応性が投与後3日目より生食投与群と比較し有意に増加し、耐性形成とともに脊髄の過敏化が生ずることが明らかになった。モルヒネ投与群、および生食投与群のラットを5日目にネンブタールで深麻酔後、直ちに脊髄を取り出し、マイクロスライサーにより脊髄スライス標本を作成した。スライス標本を95%O_2-5%CO_2ガス含有クレブス液で灌流後、マルチチャンネル細胞外記録システム(MEDシステム)専用のプローブに貼り付けた。MEDシステムにより脊髄後角細胞の自発的電気活動の測定を行った。電位の波形の分離を行い生食投与群と比較したが、自発的電気活動の有意な差は認められなかった。
アメリカにおける州政府の医療保険制度改革

アメリカの州政府が1990年代に実施した医療保険制度の改革内容のなかで、まず「契約更新保証」が導入され、合わせて「契約前発病の免責に対する制限」や「医療保険の携行可能性」も導入されている。その後、さらに「新契約加入保証」も実施されている。つまり、「契約更新保証」によって医療保険の既加入者に医療保険の継続を保証し、「契約前発病の免責に対する制限」と「医療保険の携行可能性」によって転職者と離職者に医療保険の継続を保証している。そして、「新契約加入保証」によって無保険者にも医療保険の加入を保証している。こうした改革内容は、保険入手可能性(availability)を改善するとともに、加入者の増大によってリスクプールを拡大し、「保険料率規制」による保険料補助(内部補助)を通じて高リスクの加入者に対する保険料負担可能性(affordability)を改善することをめざしている。そして、1990年代を通じた保険料率規制の一般的傾向として、保険者が保険料率を設定するさいに使用できる要素と保険料率格差に対する制限の点において、厳しい保険料率規制を実施している州が増加している。1990年代の医療保険制度改革は、1980年代の規制緩和・自由化によって生じたリスクプールの細分化・保険料率格差の拡大に対して、保険料率規制を中心とする再規制によってリスクプールを拡大し、保険料率格差を是正することにあった。このことは、保険の市場商品化を抑止し、社会的連帯に転換させるという保険の基本理念の変更を内包している。そして、保険入手可能性と保険料負担可能性を確保し、無保険者の増大を抑止するという政策的要請のためには、給付反対給付均等の原則は民間保険においても普遍的妥当性をかならずしももちうるものではないことを意味しており、今後の日本における保険制度・保険業の規制緩和・自由化のあり方に対して大きな理論的・政策的示唆をもっている。
OCTアンジオグラフィーを用いたポリープ状脈絡膜血管症における遺伝子学的検討

現在ポリープ状脈絡膜血管症(PCV)の患者検体の収集が終了し、これからARMS2遺伝子,CFH遺伝子のSNP解析を行う予定となっている。現在、DNAの抽出、精製、SNP解析キットを用いて最終的な解析を行っている。並行して、インドシアニングリーン蛍光眼底造影(ICGA)を用いてTypical PCVとPolypoidal CNVに分類する作業を、2検者間で行っており、その結果を検討している。現在分類不能のものを除外し、72例について検討を行っている。またOCTアンジオグラフィーを用いて、Typical PCV、Polypoidal CNVのポリープ、異常血管網の位置が網膜色素上皮下にあるのか、Bruch膜の下にあるいは中に存在するのか、あるいは脈絡膜内に存在するのかをB-モードをみて2検者で行っている。SNP、ICGA、OCTアンジオグラフィーの3つの結果をみて、統計解析をかけ、来年の4月の日本眼科学会で発表する予定としている。その予備段階として、PCVも含まれるとされるPachychoroid疾患のPachychoroid neovasculopathy(PNV)の脈絡膜新生血管の位置をOCTアンジオグラフィーのB-モードで調べて網膜色素上皮下あるいはBruch膜下にあるかに分類し、その位置によって抗VEGF薬、光線力学的療法の治療成績が異なることを2018年11月の日本臨床眼科学会で発表した。現在論文化に向けて準備を進めている。当初はSNP解析を自ら行っていたが、DNAの抽出、PCRの精度が一定せず、時間がかかった。業者委託に切り替えたため、その事務作業に時間を要した。業者委託により、精度の高い結果を得られているが、最終的な結果の確認を自身で行っており、その確認作業に時間を要している。SNP解析の結果は5月中には出る予定であり、今後、インドシアニングリーン蛍光眼底造影を用いたTypical PCVとPolypoidal CNVの分類、OCTアンジオグラフィーを用いたポリープと異常血管網のB-モードにおける位置の違いを検討し、最終的に統計解析をかけて、来年の日本眼科学会で発表予定としている。SNP解析は、業者委託により安定した結果が出ており、画像解析とその解釈、統計解析をするのみとなっている。業務委託に1944,000円請求したが、前倒し請求額を多めに請求してしまったため。56000円が生じた。次年度は当初の予定通り、ICGAによるPCVの分類、OCTAによる分類とSNP解析を行い、統計処理を行い、論文投稿、学会発表、国際学会発表に使用する予定となっている。
オンラインショップにおける製品購買モデル

本研究ではオンライン店舗における消費者の購買行動をモデル化し、消費者が来店時に購買を行うかどうか、購買をする際にどのような商品を購入するのかを予測するための枠組みを提案した。この目的を達成するために、関連した2つの実証研究を行った。1つ目の実証研究では、模擬購買の実験を行い、商品情報の提示に関する効果を確認した。2つ目の研究では、来店と購買履歴データを用いて提案した購買生起モデルを分析し、来店目的を考慮することの重要性を確認した。本研究では、オンライン店舗における消費者の行動に影響を与える諸要因について調べた上で、購買を予測するためのモデルの構築と購買データを用いた実証分析を行った。ここでは、関連した2つの実証研究を行った。まず、研究期間の前半においては、売り手が提示する商品サンプルの情報がどのように消費者の購買満足度と購買効率性に影響するか実験を通じて検証した。この実験では、被験者を2つのグループに分け、1つのグループに対し購買を行う際に参考として利用できる商品の画像を提示し、残りグループにはそのような情報を提示しないという設定になっている。被験者は仮想のオンライン店舗で同じ個数の商品を購入し、最後に購買の満足度に関するアンケートに答えるように指示された。ここで検証するのは、製品情報の提示により、オンライン店舗での購買効率性と購買満足度に違いがあるかどうかである。購買効率性は買い物に要する時間で測定し、買い物への満足度は購入した個々の商品の評価の結合で測定した。実験の結果より、両グループの間に買い物の満足度に関しては有意な差がないと確認された。また、買い物時間に関して、参照情報を提示されたグループの方が買い物時間が長く、設定した仮説が棄却される結果となった。2つ目の研究では、オンライン店舗における消費者の購買モデルを構築し、顧客が来店時に購買をするかどうか、購買をする場合にどのような商品を買うのか、これらを予測するための枠組みを考案した。提案したモデルでは、顧客の来店目的を考慮し、顧客が来店時に行う情報探索行動に基づいて、購買が発生するかどうかを推測する。ここで、実際のアクセスログデータと購買履歴データを用いて実証分析を行った。分析の結果から、提案したモデルの有効性を確認でき、顧客の来店目的を考慮することの重要性が示された。本研究の目的はインターネット上のショッピングサイト、いわゆるオンライン店舗における顧客の購買行動に影響する諸要因を明確にし、将来の購買を予測するためのモデルを構築することにある。具体的には、顧客がオンライン店舗で買い物をする際に、購買決定に影響を与えると想定する諸要因、つまり製品要因、市場要因、個人要因、状況要因を明確にし、それらの要因が購買決定に与える影響を検証する。また、これらの要因の影響を明確にした上で、消費者のオンライン店舗の利用状況に関するデータを用いて、将来の消費者の購買行動を予測する。平成24年度では上記の目的を達成するために2つの研究を実施した。1つは、売り手が提示する参照情報がオンライン店舗で買い物する消費者の購買効率性と満足度にどのような影響を与えるかについて調べた。本研究では学部生を対象にオンライン店舗で模擬購買の実験を実施した。対象者には参照情報を提示されるグループと提示されないグループに分かれ、設定した購買課題に取り組んでもらった。本研究では、提示した参照情報によってグループ間で購買にかかる時間と購入した商品への評価の違いがあるかどうかを検証した。実験の結果から、参照情報を受けたグループは、受けないグループに比べて買い物時間が長いことが分かった。購入した商品に対する評価については両グループの間に有意な差がないことを確認した。また、購買行動に対する個人要因の影響も部分的に確認した。もう1つの研究では、消費者の情報探索目的と購買行動に関する研究である。この研究の目的は情報探索の目的の特定化を行い、探索目的と購買行動の関係を探求することである。研究方法としては、情報探索の目的を考慮した購買モデルを構築し、顧客のアクセスデータと購買データにモデルを適用し、想定している要因の効果を検証した。今年度は、オンライン店舗における消費者の購買行動を予測するためのモデル構築に向けて、まずはインターネット上において消費者がどのような買い物行動を行っているか、それに影響を与える要因は何か、それらを明らかにするために2つ研究を実施した。その点では、研究目的の達成度は順調に進展していると判断できる。研究実績の概要にも述べているように、実施した参照情報の効果に関する研究では売り手が提示する製品情報がオンライン店舗における消費者の購買プロセスと購買への評価に対してどのように影響するかについて検証を行った。また、性別や製品知識や経験といった消費者の特性によって上述の効果はどのように変化するかについても分析を行った。ただし、本研究ではサンプル数が限られており、対象者も学部生ということもあり、得られた知見を一般化するためにはサンプル数を増やし、異なった特性をもつ対象者に対して同一の実験を実施する必要があると考えられる。消費者の購買行動を予測するには購買前の情報探索行動を調べる必要があると考えた。

そこで、2つ目の研究ではオンライン店舗における消費者の探索目的と特性を調べ、購買発生との関係性について分析を行った。本研究では、まず情報探索の目的を説明できるような要因を調べた。具体的には、ネットショップでの滞在時間、閲覧ページ数、探索するアイテム数などの変数の効果をモデル化し、実際の買い物履歴データを用いて計量的に分析した。分析の結果から、情報探索の目的によって購買が発生する確率が変わり、また情報探索の目的はいくつかの行動変数によって説明できることが分かった。購入意図をもっている消費者が情報探索を行う場合、購買が発生する確率が高く、逆に購買以外の目的で店舗に訪問した場合、購買確率が小さい。また、消費者のページ閲覧行動から消費者がどのような目的で店舗に訪問したかをある程度予測することができた。次年度では、オンライン店舗における消費者の購買行動を予測ためのモデルの構築、実証分析およびモデルの検証を行う。今年度の研究成果を利用して、オンライン店舗における消費者の将来の行動を予測するための数理的なモデルの考案から次年度の研究プロジェクトをスタートさせる。次の段階では、考案した複数のモデルをオンライン店舗での実際の買い物データに適用し、モデルの有効性を検証する。モデルの検証では分析結果の一般性が得られるようにできるだけ幅広い製品カテゴリーにわたって分析を行う予定である。提案モデルの具体的な内容としては、消費者が来店する際に行う情報探索行動(ページ閲覧行動)から、来店の目的を特定化し、次回いつ来店するか、来店する際に購買をするかどうか、どのような製品を購買するかといった行動を予測するための枠組みを構築する。また、消費者の特性の違いを考慮して、消費者の異質性が購買行動に与える影響を分析する。次に、これらの分析で得られる知見をオンライン・ビジネスのマーケティング施策の改善にどのように活かすことができるか、研究のマネジリアル・インプリケーションを立案し、実務者にも有益な研究成果を出せるように目指したい。次年度では、主に研究成果の報告の目的で研究費を使用する計画である。優れた研究成果が得られるように国内外の学会やワークショップなどたくさんの場で研究成果を紹介し、同じ分野で活躍している専門家と意見交換を行い、研究の改善に情報収集を行う。そのため、研究報告のための旅費が大きな割合を占めることになると見ている。またその他に、データの前処理、分析に用いる計算ソフトのプログラミング、計算結果の整理といった研究補助のために人件費が発生すると見込んでいる。残りの金額は研究成果を学術雑誌に投稿する際に発生する諸費用の支払いに利用する。なお、研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、平成24年度当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、当初の予定通りの研究を進めていく。当該年度の残額51,466円は2013年ICBI学会の参加諸経費にあてる予定である。
アミノ酸代謝阻害剤抵抗性を指標とした高アミノ酸含有作物の育成

イネを実験材料としてリジン+スレオニン(LT)抵抗性を指標とした高リジン、高スレオニン含有突然変異体・品種の選抜、およびヒドロキシ-レ-プロリン(Hyp)抵抗性を指標とした高プロリン品種の選抜を試みた。1.ガンマ線照射(20および30Krad)後代の【M_2】幼苗28,800個体のなかから、20個体のLT抵抗性変異体を選抜した。そのうち14個体の後代は【M_4】においてもLT抵抗性を維持していた。LT抵抗性【M_4】系統のなかには幼苗中の遊離スレオニン含量が原品種(日本晴)の2倍以上のものがあり、またその一部には遊離リジンを原品種の5倍以上含有するものがあった。今後はこれら高アミノ酸系統の実用性について検討する必要がある。2.ガンマ線およびアジ化ナトリウム(単独またはエチジウムブロマイドとの組合せ)処理後代の【M_2】種子を用いて、リジンアナログ抵抗性突然変異体の選抜を試みたが、抵抗性個体を獲得することはできなかった。3.LT抵抗性の程度に差異が認められる10品種を用いて、LT抵抗性と幼苗および種子中の遊離アミノ酸含量について検討し、抵抗性大の品種には幼苗中に遊離スレオニンが蓄積されているものがあることを明らかにした。次いで他の173品種についてLT抵抗性を調査し、抵抗性大の品種の幼苗中の遊離スレオニン含量を測定したが、高スレオニン含量を示したのは18品種中わずか1品種のみであった。LT抵抗性の認定基準の見直し、遊離スレオニン蓄積の生育ステージ特異性の調査などが、今後の研究課題として残された。4.Hyp抵抗性品種は供試した98品種中には見い出せなかった。
月面環境における微粒子の帯電と付着に関する研究

本研究の目的は、月面機器と月面微粒子の帯電現象と、帯電によって引き起こされる両者の相互作用を数値解析と実験によって調べることである。まずは、様々なプラズマ環境と日照・温度状態の中での帯電電位を数値解析によって明らかにする。その後に、最悪と思われる状況について真空チャンバー内での模擬実験を行い、微粒子が浮上する状態を再現する。2010年度の成果は以下の通りである。・真空チャンバー中で微粒子帯電浮上実験を行った。チャンバー内に設置した直径30μmから115μm迄の粒径の揃った3種類のガラス球に電子ビームを照射し、上向きに銅板に数100kV/mの電界を印加したところ、粒子が浮上した。浮上時の運動軌跡から加速度を算出し、微粒子一個あたり、10^<-15>から10^<-13>C程度に帯電していることがわかった。・浮上時の電界強度は、重力よりも大きな静電力を与えるものの、浮上のしきい値に必要な電界強度は単純な重力以上の力をもたらしている。粒子間の付着力を考慮すると、逆に浮上時の電界強度を遥かに上回る上向きの静電力が必要であることが見積もられた。・高速度ビデオカメラによって浮上微粒子の挙動を観察したところ、粒子単体ではなく、塊となって浮上している様子が見られた。粒子が単体の時は、粒子間に働く力によって粒子は浮上しがたいが、ある程度かたまると粒子間付着力は小さくなる。塊で浮上すると仮定して、浮上のしきい値を計算すると、実験値とよい一致を示した。・月面においても同様に、浮上のための力が最小となる塊の状態になって粒子が浮上すると思われる。浮上した粒子が機器表面に再付着する状態について検討する必要がある。その後に、最悪と思われる状況について真空チャンバー内での模擬実験を行い、微粒子が浮上して機器に付着する状態を再現し、月面活動期間中の付着量の見積もりと放電の危険性を評価する。最後に、付着力を測定して振動により微粒子を除去するために必要な力を見積もる。2008年度の成果は以下の通りである。・数値解析によって月面と月面機器の帯電状態を調べた。太陽・月・地球の位置関係とプラズマ条件によって8ケースに場合分けを行い、月面上に浮遊した物体(着陸船を模擬)と月面の間の電位差を調べた。月が地球磁気圏尾部にあって、夜側に探査機があるとき、サブストームが発生すると探査機と月面との間で1000Vを越す電位差が発生する可能性のあることがわかった。・真空チャンバー中で微粒子帯電浮上の予備試験を行った。チャンバー内に撒いた10から100μmの大きさのガラス微粒子に10keV程度の電子ビームを照射してマイナス数kV程度に帯電させた。微粒子をマイナス数kVに帯電させた後に、微粒子上部に10kVまでの正の高電圧を印加した板をかざしたところ、微粒子が間歇的に浮上していく様子が見られた。真空チャンバー中での浮上を定量的に評価することが今後の課題である。2009年度の成果は以下の通りである。チャンバー内に設置したアクリル半球の片側に銅板を敷き、半球全体の上に平均径80μm,厚さ2μmのガラス微粒子をまいた。ガラス微粒子に電子ビームを照射し、銅板に数kVの正電圧を印加したところ、粒子が浮上した。その様子を、毎秒2000フレームの高速度ビデオカメラで撮影し、映像から微粒子にかかる加速度を算出し、帯電電荷量をもとめた。その結果、微粒子一個あたり、10-11C程度に帯電していることがわかった。・真空チャンバー内に、シート状に拡げたレーザー光を入れ、浮上した微粒子によるレーザー光の散乱により、微粒子の運動をとらえられるシステムを構築し、これにより浮上中の粒子の速度・加速度をより簡便に計測することが可能になった。・微粒子の帯電電荷量から、浮上に必要な上向き電界のしきい値を算出したが、実験で観測された浮上のしきい値より数桁低い値となった。微粒子同士の引力等も考慮した解析を行う必要がある。

・真空チャンバー中で微粒子帯電浮上実験を行った。チャンバー内に設置した直径30μmから115μm迄の粒径の揃った3種類のガラス球に電子ビームを照射し、上向きに銅板に数100kV/mの電界を印加したところ、粒子が浮上した。浮上時の運動軌跡から加速度を算出し、微粒子一個あたり、10^<-15>から10^<-13>C程度に帯電していることがわかった。・浮上時の電界強度は、重力よりも大きな静電力を与えるものの、浮上のしきい値に必要な電界強度は単純な重力以上の力をもたらしている。粒子間の付着力を考慮すると、逆に浮上時の電界強度を遥かに上回る上向きの静電力が必要であることが見積もられた。・高速度ビデオカメラによって浮上微粒子の挙動を観察したところ、粒子単体ではなく、塊となって浮上している様子が見られた。粒子が単体の時は、粒子間に働く力によって粒子は浮上しがたいが、ある程度かたまると粒子間付着力は小さくなる。塊で浮上すると仮定して、浮上のしきい値を計算すると、実験値とよい一致を示した。・月面においても同様に、浮上のための力が最小となる塊の状態になって粒子が浮上すると思われる。浮上した粒子が機器表面に再付着する状態について検討する必要がある。