hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シナプス前部と後部の相互作用機構

シナプス前部によるシナプス動態制御機構の生体内での解析を研究の柱として、相互に連携した研究を実施している。(A)の項目においては、培養海馬神経細胞の回路の興奮性を変化させた時に発現が変化する液性因子としてBMP4に着目して研究を実施し、BMP4が軸索内を運搬されてシナプス前部から放出され、シナプス前部・後部の構造を縮退させ、最終的にはシナプス除去を引き起こす分子であることを示した。(B)の項目においては、構造化照明によるイメージング(SIM)と画像処理技術を最適化することで、スパインの3次元構造の定量的な解析手法を実現し、この手法を用いたシナプス動態解析を実施した。(C)の項目においては視床からの投射を受けるスパインと大脳皮質内で投射を受けるスパインについて、同じ樹状突起で隣接していてもその動態が全く異なることから、パートナーとなるシナプス前部側によって制御されている可能性を検討した。(A)シナプス前部から放出されシナプス形成を抑制する分子の作用機構の解明:BMP4の局在・動態を解析し、以下の点を明らかにした。(A)BMP4は軸索により多く存在し、速い軸索流によって運搬される。(B) BMP4はシナプス近傍で放出され、放出後は軸索表面に係留される。(C)BMP4の過剰発現とノックアウトの結果はシナプス前部の形成に対する負の影響を示唆する。(D)BMP4のノックアウトではスパインの密度増加と形態発達が促進される。(E) BMP受容体が軸索表面へのBMP4の係留に必要であり、BMP4によるシナプス発達の抑制という表現型も受容体のノックダウンにより消失する。これらの結果はBMP4がシナプス前部から放出され、シナプス前部と後部の発達を抑制する負のシナプス制御分子であることを強く示唆している。(B)シナプス前部と後部の形態変化の特徴抽出と形態・機能相関の解明:構造化照明によるイメージング(SIM)と画像処理技術の改善により、スパインの3次元構造の定量的な解析を効率良く行う系を確立した。SIMにより得られた画像データと同じスパインの透過型電子顕微鏡による立体再構築データの比較により、本手法の精度を確認できた。更にグルタミン酸のuncagingとSIMによるスパイン形態の解析を組み合わせることで、シナプス可塑性を誘導する前後でのスパイン形態の変化を解析した。(C)シナプス前部によるシナプス動態制御機構の生体内での解析:同じ樹状突起の隣接する二つのスパインにおいても、その動態が入力の性質により独立に制御されることを既に見出している。この違いはパートナーとなるシナプス前部側によって制御されている可能性が高いため、BMP4も含め軸索由来の制御分子についての検索を実施した。具体的には大脳皮質内の軸索によるシナプス結合に関して、BMP4の役割を評価した。軸索構造の一部であり神経伝達物質を放出するシナプス前部と、樹状突起の構造の一部であり神経伝達物質を結合する受容体が集積するシナプス後部が特異的に結合することでシナプスはその機能を発揮する。本研究ではシナプス前部とシナプス後部の間での相互作用がシナプス自体の機能、発達、リモデリングをどのように制御するのかを明らかにする。
自動車産業における中間財メーカー視点の成長戦略のパターン―独立系企業を中心に―

平成30年度においては、独立系部品メーカー視点の成長戦略の中でも、顧客拡張戦略に重点をおいて研究を遂行してきた。特に、国内外に拡張している日系独立系部品メーカーの目的と海外進出の形態、海外における顧客範囲の拡張行動を明らかにし、その研究成果を国内外のジャーナルに掲載した。特にCASE(Conned, Autonomous, Shared and Service, Electric)という複合的な産業進化という環境変化も考慮に入れ、技術の範囲を分析枠組みに加えた。代表的な成果として、IJATM18(4)に掲載されたLee, Jaeho (2018) Growth strategyfrom the supplier s view point-A case study of Denso and Hitachi Automotive Systemsがある。同論文は、顧客軸、製品軸、コアコンピタンスの3軸モデルに依拠して、デンソーと日立オートモティブシステムズの戦略の評価を行った研究である。両社のIRCの200主要自動車部品のシェアの分布を精査すると、まさにデンソーは、複数の製品において、顧客のデンソーへの依存度が高いことから、顧客範囲の経済を享受していることが分かる。これに対して、独立系の日立オートモティブシステムズは、デンソーよりも製品ラインが広範に渡っており、それぞれの市場シェアは比較的に低く、顧客範囲の経済を活かしていない。この点について、同社の製品戦略は、専門家により低い評価を受けていた。ところが、日立オートモティブシステムズは、自動ブレーキの開発においては、この製品や技術の多様性が相乗効果を発揮し、むしろ他社に先駆けて、存在感を示したことから、コアコンピタンスの深耕を検討する際、深層の能力の側面のみならず、技術の多様性も視野に入れて分析すべきであると示唆している。本研究の課題は、日本の主要自動車メーカーの成長の基盤が国内から海外へ急速に移行する中で、従来国内市場を本拠としてきた主要独立系自動車部品メーカーを主体とする戦略行動の類型とその成果、および両者間の相関の導出を試みるものである。平成30年度においては、主要な資本系列の中間財メーカーと独立系の中間財メーカーの製品や顧客の範囲を計量的に分析し、海外ジャーナルに査読付きの論文を掲載していることから、量と質、両面において順調に進んでいると認められる。一方で、海外生産拠点の実地調査においても、当初の計画を十分達成している。李・塩地・富山・平野は、6月13日ブラジルサンパウロ大学で学会報告後、6月14日に日本精機のブラジル生産拠点を、6月15日にはトヨタブラジル(TDB)を、6月16日には、トヨタアルゼンチン(TASA)をフィールドワークした。李・塩地は9月3日パナソニックの中国大連工場(EV用バッテリー生産拠点)、9月5日天津一汽トヨタ、中国汽車流通協会、9月6日中国亜運汽車市場、FAW Toyota Research & Developmentを調査した。李・平野は、9月25日日系独立系自動車部品メーカーであるヒロテックの中国南京の海外子会社、9月26日には中国柳州の海外合弁企業を調査した。以上の研究成果と調査実績から、おおむね順調に進展していると判断できる。中間財メーカーの戦略行動と長期的な成果との関係について体系的に分析するためには、企業横断的な計量分析が必要である。特に、中間財メーカーの海外における顧客拡張行動のパターンを析出するため、海外進出企業に関する多変量データ(東洋経済のデータなど)を分析することが求められる。研究分担者との緊密な連携のもとで、海外企業調査を継続しつつ、定量分析を通じた統計的な傾向性を析出していきたい。本研究の平成29年度の主な研究実施計画は文献サーベイ、データの収集に加え、西日本の独立系部品メーカーに対して実地調査を行い、顧客、製品、コアコンピタンスという3軸からなるサプライヤー視点の成長戦略の枠組みを検証することであった。そこで、李は自動車工場などの設備の部品メーカーである中小サプライヤーが外部から人材を獲得し、設計能力を構築したことによって、高付加価値製品の開発ができるようになったことや、海外拠点の多面的活用により量質両面において成長を遂げている事例を分析し、海外発表を行った。また、李は設備事業や医療、自動車部品事業などを幅広く展開しているオムロンの国際戦略について明らかにした。李・平野(2017)は、プレス部品と金型を開発し、国内外の自動車メーカーに提供している独立中堅サプライヤーと、韓国現地企業の間で30年間続いてきた合弁事業の成功要因を分析した。同研究報告は、学会よりBest Paper賞を受賞した。塩地(2017)は、自動車産業における部品国産化ライフサイクルと自動車リサイクルプロセスにおける国際分業という独創的な研究テーマについて分析し、国内外の学会で研究報告を行った。菊池(2017)は、オート・アライアンス・タイランドの事例を精査し、マツダの海外拠点における部品調達の構図について明らかにした。また、マツダ・三菱自・トヨタの国内調達の仕組みを分析し、系列に依存しない部品調達の柔軟性とリスクを析出した。富山(2018)は、マーケティングの観点から、ロシア市場における日本のメーカーの新車及び中古車販売戦略を明らかにしている。また、李・塩地は、当該産業の海外ににおけるグリーンシフト(エコカーへの移行)の動向を調べるため、ノルウェーとアイスランドの日系メーカーの販売拠点を実地調査した。そこで得られた知見を平成30年度中に、国際学会で発表する予定である。

同研究は、現在急速に進行中の、グリーンシフト(エコカーへの市場移行)とスマートシフト(自律走行技術の開発とその市場導入)といった2つの技術環境の変動の中で、サプライヤーが現在主に行っている系列取引あるいは長期取引を含むバリューネットワークに安住せず、イノベーションのリスクを回避しながら、新たな成長の基盤を見出すにはどうしたらいいのかについて主眼をおいて、検討を進めてきた。よって、同研究を取り巻く環境そのものも、いつになく、複雑で、予見可能性が低いと考えられる。そこで、各研究担当者は、当初の研究計画に依拠しつつも、詳細な研究の遂行においては、様々な角度から、柔軟な姿勢で取り組んできており、いずれも新規性の高い研究成果を出してきたと認められる。ただし、一方で、それぞれの研究成果を統合するプロセスにおいては、当初の計画に照らし、若干遅れをとっているとみている。以上を鑑み、研究担当者は、同研究が概ね順調に進展しているという評価に相応しいと認識している。平成30年度においては、独立系部品メーカー視点の成長戦略の中でも、顧客拡張戦略に重点をおいて研究を遂行してきた。特に、国内外に拡張している日系独立系部品メーカーの目的と海外進出の形態、海外における顧客範囲の拡張行動を明らかにし、その研究成果を国内外のジャーナルに掲載した。特にCASE(Conned, Autonomous, Shared and Service, Electric)という複合的な産業進化という環境変化も考慮に入れ、技術の範囲を分析枠組みに加えた。代表的な成果として、IJATM18(4)に掲載されたLee, Jaeho (2018) Growth strategyfrom the supplier s view point-A case study of Denso and Hitachi Automotive Systemsがある。同論文は、顧客軸、製品軸、コアコンピタンスの3軸モデルに依拠して、デンソーと日立オートモティブシステムズの戦略の評価を行った研究である。両社のIRCの200主要自動車部品のシェアの分布を精査すると、まさにデンソーは、複数の製品において、顧客のデンソーへの依存度が高いことから、顧客範囲の経済を享受していることが分かる。これに対して、独立系の日立オートモティブシステムズは、デンソーよりも製品ラインが広範に渡っており、それぞれの市場シェアは比較的に低く、顧客範囲の経済を活かしていない。この点について、同社の製品戦略は、専門家により低い評価を受けていた。ところが、日立オートモティブシステムズは、自動ブレーキの開発においては、この製品や技術の多様性が相乗効果を発揮し、むしろ他社に先駆けて、存在感を示したことから、コアコンピタンスの深耕を検討する際、深層の能力の側面のみならず、技術の多様性も視野に入れて分析すべきであると示唆している。本研究の課題は、日本の主要自動車メーカーの成長の基盤が国内から海外へ急速に移行する中で、従来国内市場を本拠としてきた主要独立系自動車部品メーカーを主体とする戦略行動の類型とその成果、および両者間の相関の導出を試みるものである。
位相共役超音波を用いた無歪み診断装置および自動標的治療装置開発の基礎研究

位相共役波の現象は、光学の分野では非常に多くの研究がなされている。その時間反転性と波面歪みの自動補正性から、いろいろな応用が期待されるからである。一方、超音波のいそう共役波については、世界的に見てもまだ数グループしか本格的な研究を行っていない。しかし応用という意味において、位相共役超音波は非常に大きな可能性を持っている。特に医療への応用(超音波診断やガン治療、結石破砕など)は、身近な医療施設に広く普及するものであり、その社会的意義は極めて重要である。我々はこれまでに不思議な波動現象という物理的興味のみから、超音波の位相共役波を研究してきた。そして圧電セラミクスの非線形応答を利用した新しい位相共役波の発生法を確立し、その時間反転性を可視化し、また映像系における波面歪みの自動補正性機能を確認した。本研究では、さらに2つの研究目標を設定した。まず、波面の自動補正性を利用した無歪み超音波映像法を確立する。さらに、時間反転性を利用した収束超音波の自動標的系を試作する。この2年間の研究で1)位相共役鏡としてPZTセラミクスを用いて実際に走査型映像系を作製した。位相共役反射波と普通の反射波の両方で超音波映像をとり、前者が歪みを自動補正していることを示した。2)実用的な自動標的系を作るためには反射効率が極めて高い位相共役増幅器が必要となる。この目的のため反射鏡の効率を上昇させ、エネルギー効率100%のPZT高効率反射鏡の製作に成功した。3)自動標的系を近い未来に実用化するため、新しい圧電材料である、レラクサー強誘電体単結晶(PZNT)に着目し、その非線形圧電定数を測定した。その結果非線形性が非常に高く、共役鏡の材料として有望であることを証明した。以上の成果は、超音波位相共役波が非破壊検査、診断、治療などの分野で有効な実用機器に応用できることを実証したものである。超音波の位相共役波はその時間反転性と波面歪みの自動補正性から、いろいろな応用が期待され非常に多くの研究がなされている。特に、医療への応用(超音波診断やガン治療、結石破砕など)は、身近な医療施設に広く普及するものであり、その社会的意義は極めて重要である。本研究において、我々は圧電セラミクスの非線形応答を利用した新しい位相共役波の発生法を用い、(1)無歪み超音波映像法および(2)収束超音波による自動標的系の製作を目的とした。このうち(1)については、画像領域2cm×2cm、分解能40μm、全掃引時間25分の自動走査ステージを作製し、周波数15MHzの超音波トランスデューサーを用いた映像装置を完成させた。現在これに有効開口5mm×10mm、効率45%のPZT圧電セラミクス製位相共役鏡を組み込み、その基本的な動作を試験している。また表面にゆるやかな凹凸のあるアルミ板について、裏面の構造を無歪みで映像化できることなどを示した。一方、より重要な目的である自動標的については、まず効率100%を超える位相共役鏡が必要である。このため有効に2倍のポンプ電場をかける大型共振キャビティを試作し、30mm×5mmの電極間に3kV、30MHzの有効電圧を発生させることができた。

さらに新しい位相共役材料の探索として、最近登場したレラクサー強誘電体単結晶に着目し、その非線形圧電定数、誘電率、弾性率などの測定を行い、大きな位相共役効率が期待されることを確かめた。この材料は圧電非線形が強いばかりでなく、単結晶ゆえ15MHzの超音波に対する音響損失がセラミクスよりも少ないという利点をもち、実効的な効率が大幅に増大することが期待される。大型の単結晶を入手することも可能となったので、これを用いて超音波位相共役の自動標的系を試作することにした。以上のように本研究の目的達成のための指針と準備は整っている。来年度中に生体系を試料とした自動標的を成功させることは充分に可能である。超音波の位相共役は波その時間反転性と波面歪みの自動補正性から、様々な応用が期待されている。特に、医療への応用(超音波診断やガン治療、結石破砕など)は、身近な医療施設に広く普及するものであり、その社会的意義は極めて重要である。本研究において、我々は圧電セラミクスの非線形応答を利用した新しい位相共役波の発生法を用い、(1)無歪み超音波映像法および(2)収束超音波による自動標的系の製作を目的とした。これらの技術の開発のためには高い効率を持つ位相共役鏡の設計および強い非線形性を示す材料の探索が必須である。このため本年度は材料の非線形特性を定量的かつ迅速に測定するシステムを作製した。この装置は非線形圧電材料に周期的なバイアス電圧をかけ、これに追随して変化する圧電共振の応答を観察するものである。このシステムにより位相共役波の生成に寄与する高次の圧電定数を高い精度で測定することに成功した。さらにこれと平行して高効率位相共役鏡の設計・開発を進めた。最近、その高い電気機械結合係数が注目を集めているリラクサ型圧電単結晶材料についてその物性定数を測定し、これから理論的に実現可能な位相共役波発生効率を計算した。これに加えて位相共役波発生電気系の改良に取り組んだ。有効に2倍のポンプ電場をかける大型共振キャビティを試作し、30mm×5mmの電極間に3kV、30MHzの有効電圧を発生させることができた。これらの研究の結果、世界ではじめて反射率100%を超える超音波位相共役生成システムを作ることに成功した。
近代日本における標準語教育の歴史的研究-沖縄を中心として-

1、沖縄県内の小学校が刊行した学校記念誌に掲載された回想記録や座談会記録を資料として、近代沖縄における方言札の実態について調査研究を行った。明らかにできた点は以下の通り(報告書第2章)。(1)沖縄全体としてみれば、1900年代前半以降のあらゆる時期に方言札が存在していたことが確かめられた。この事実はこれまでの研究に対して次のような修正を迫るものである。第一に方言札の登場がこれまで考えられていた1900年代後半よりも若干古く1900年代前半であること。第二に方言札が「下火」になってきたと考えられていた192030年代にかけても、多くの小学校に方言札が存在していたこと。(2)方言札は、児童の相互監視と罰を基本的な特徴としつつも、学校ごとに適用範囲や導入方法などに違いが存在した。そして児童は方言札を免れようと、また渡されないようにと、弱い児童にむりやり沖縄言葉を話させるなどの対応をしていた。2、小学校における国語科設置など日清戦争後の「国語」確立に向けた政策を展開するなかで、文部省が沖縄県用に編纂した『沖縄県用尋常小学読本』(18971904年度使用)を用いた教育実践とその論理について考察した。その際、沖縄県私立教育会機関誌『琉球教育』に掲載された教育実践記録や教育論、言語論を主要な史料として用いた。分析の結果、1900年頃を境として、標準語教育の方法は、沖縄言葉を媒介としたものから沖縄言葉を最小限にとどめ主として標準語に依ったものへと移行しようとしており、標準語教育は沖縄言葉の排除を伴っていたことを明らかにした(報告書第1章)。方言札とは、近代沖縄の学校において、沖縄言葉を話した児童生徒に渡された罰札である。今年度の研究では、前年度に引き続き、近代沖縄において方言札がどの時期にどの程度存在していたのかという基本的な事項を明らかにすることを課題とした。宮古地域の小学校記念誌に掲載されている回想記や座談会記録を資料とし、「近代沖縄における方言札(2)」を発表した。また、沖縄島周辺の島々の小学校記念誌を資料とする調査は実施したが、論文として発表するには至っていない。なお、沖縄島の小学校、さらに中等学校についての調査は今後の課題として、来年度以降、調査研究を行う。宮古地域では、多くの小学校で方言札が存在していたことを確かめることができた。。とりわけ、狩俣と城辺の二校では、あらゆる時期に方言札が存在していたことが確かめられた。その一方で、四校について方言札の存在を確かめることはできなかった。これらは、座談会及び回想記録の多少に起因している可能性がある。方言札の実態について、方言札の導入方法は一律ではないことが明らかにできた。恐らく方言札を導入せずに方言を話した児童を先生に「密告」させる事例や、児童を「督励委員」として学校内外で方言使用を取り締まらせる事例などを見いだすことができた。また方言札への児童の対応は多様であり、標準語を一生懸命勉強したり、無口になるなどのほか、いたずらされて方言を使ってしまわないように休み時間には安全のため木に登る児童がいた事例や、方言札を持っている児童が遊びの仲間外れにされる事例のような児童の対応があったことがわかった。本年度の研究では、昨年度から引き続き、沖縄県内の小学校が百周年などを記念して刊行する学校記念誌に掲載された回想記録や座談会記録を資料として、近代沖縄における方言札の実態について調査・研究を行った。本年度は、沖縄島周辺の島々の小学校を対象とした。明らかにできた点は以下の通り。第一に、方言札の基本的特徴について改めて確認できた。沖縄言葉を話した児童が方言札を首からぶら下げられ、その児童は沖縄言葉を話した児童を見つけて渡すのである。

第二に、方言札が方言禁止と標準語励行以外の用途に使われていたとする事例が見いだせた。無断で学校外へ出た児童に罰として札が渡されたというのである。この回想で指摘されている札が方言札であったとすることは保留するとしても、教員による指導方法の一つとして「札」が多用されていたことを示していることは考えられる。第三に、「正しい発音」という認識に言及している1940年代前半の回想が見られた。その時期には、「正しい話し方」、「正しい発音」を強調して標準語教育が進められており、この回想はそれを徹底する方法として方言札が用いられていたことを示唆していよう。第四に、多くの小学校で方言札が存在したことが確かめられた。なお方言札に関する回想記録の得られなかった小学校のうち、座間味、南大東、北大東、伊江については、それぞれの村史に方言札が存在したことが記述されている。学校記念誌を資料とする以上、このような資料的な限界があることを率直に認めなければならない。来年度も継続して、同様の調査を沖縄島地域の小学校を対象として行う予定である。1、昨年度から引き続き、沖縄県内の小学校が刊行した学校記念誌に掲載された回想記録や座談会記録を資料として、近代沖縄における方言札の実態について調査研究を行った。本年度は、沖縄島南部地域の小学校を対象とした。明らかにできた点は以下の通り。(1)方言札の基本的特徴について改めて確認できた。何らかの罰を上級生が加える場合もあった。それは方言を使わないようにさせる相互監視体制の最たるものである。(2)児童の方言札に対する多様な対応を見いだすことができた。お弁当と交換で方言札を受け取ったり、わんぱくな児童が他の児童に方言札を押しつけたりする場合もあった。(3)方言札の用いられた範囲についても資料を得ることができた。校門を出ると方言だったという回想の一方で、家に帰っても方言を使う児童を探したという回想もあった。(4)那覇市のほとんどの小学校では方言札の存在を確かめられず、むしろ方言札の存在を否定する資料が得られたほどである。今後、同時代資料の整理により検討したい。(5)今回の調査で初めて1900年代後半の方言札についての資料が得られた。これは、これまでの研究による最も古いとされているものと同時期の資料である。来年度も継続して、同様の調査を沖縄島中北部地域の小学校を対象として行う予定である。2、論文として発表するには至っていないが、1940年代に編集、使用された3冊の標準語教育に用いられた読本を収集することができた。来年度は、この分析を行いつつ、関連資料の収集を進める予定である。本年度は、沖縄島中部地域の小学校を対象とした。新たに明らかにできた点は以下の通り。(1)1900年代前半の方言札についての資料が得られた(北谷小、花城可勢の回想)。これは先行研究が指摘してきた最初の方言札とされているものよりも古い資料である。(2)同上の回想は、沖縄言葉(方言)を使うことは「心がけがよくない」として教師に罰を与えられたこと述べている。この裏には「心がけがよい」言動としての標準語使用という教師の論理が示されている。
PLK-1siRNAを用いた膀胱癌に対するあたらしい分子標的治療法の開発

RNA interferenceは選択的に遺伝子の発現の制御が可能であり、次世代の分子標的治療として期待されている。我々は今回DDSの問題が比較的少ない膀胱という閉鎖空間を作り出し得る部位に注目し、膀胱内注入療法を行いsiRNAの腫瘍への到達効率を高めることができるかについて検討し、ここまで以下の事象について確認した。1)膀胱癌摘除標本におけるPLK-1免疫組織染色を行うことによって、PLK-1の発現と腫瘍の筋層浸潤、リンパ管浸潤および核異形性は正の関連性をしめした。2)in vitroでは15種類のヒトおよびマウス膀胱癌細胞株を用いたウェスタンブロットによる発現抑制効果の検討をおこない、最もPLK-1発現抑制効果を有するPLK-1 siRNA1412を同定した。3)PLK-1 siRNA1412は用いた膀胱癌細胞株に対して用量および時間依存的に発現を阻害し、さらにサイクリンB1の分解が抑制され、正常な紡錘体形成が妨げられ、G2/M期に細胞周期が停止しアポトーシスが誘導されることがわかった。4)in vivoにおいて膀胱癌に対するPLK-1 siRNA1412の抗腫瘍効果を観察するために、ルシフェラーゼ遺伝子を導入した膀胱癌細胞株を用い、様々な転移モデルを確立した。移植可能な細胞株も10種類以上保有し(うち膀胱癌細胞株はマウス膀胱癌1種類、ヒト膀胱癌3種類)細胞株別、臓器別に移植率のデータを作成した。これらのモデルではXenogen社のin vivo imaging system (以下IVIS)を用いることによって非観血的に繰り返し腫瘍の増殖・転移を観察することが可能である。5)正所性膀胱癌マウスモデルを用いてPLK-1 siRNA1412の経尿道的投与における抗腫瘍効果を示した。特にIVISによる膀胱癌正所性モデルを用いた定量的測定システムの確立や、膀胱癌に対するsiRNAリボソーム複合体による経尿道的治療をin vivoで実践したのは我々の知る限り世界で唯一である。ここまでの研究成果を論文投稿中であるとともに、2004年9月28日特許出願した。
多様な自然・気候環境に対応した汎用型木製応急橋の開発

平成30年度は、秋田県森吉町に架設された旧タイプのオンサイト木橋の継手部の補剛と、青森県深浦町にある東北電力(株)が保有する大池第一発電所の管理橋への新タイプの適用についての検討を行った。森吉町の旧タイプのオンサイト木橋では、L型の補剛材を継手部で連結できない構造のため、豪雪時の剛性の確保が十分ではない状態であった。こうした影響もあり、定点カメラで豪雪が観測された年の雪解け時に、桁にたわみが残っていることがあったため、検討の結果、L型の補剛材が連結されていない継手部において、下部補剛材のフランジ部をI形鋼で、上部補剛材のフランジ部を平鋼で、継手部をまたいで連結し補剛することとした。一方、こうした点を改良した新タイプでは、従来タイプとは構造が変わり、継ぎ手部にもフランジを設けて、継手部の剛性を確保した状態で接合できる新しい構造になっているため、16m程度のより長いスパンにも対応できるようになった。平成30年度に架設された大池第一発電所の管理橋の場合、想定積雪深は2m程度で、積雪による局部座屈が特に心配されるケースではないが、今後、同タイプの長スパンモデルが豪雪地帯に架設されることを想定した場合、局部座屈の発生が懸念される。そこで、様々なケースの諸元に対して、積雪深に換算した座屈荷重がどの程度になるかを桁高や橋長を変えながらしらみ潰しに数値解析し、照査を支援する図を提案した。これによると、橋長21mの最も座屈しやすいモデルでも座屈が生じるには幅員幅の積雪深で13m程度が必要であり、実際にはほとんど座屈の心配はないことが示された。応急橋開発チームは、平成26年に合板タイプから鋼板タイプにアップグレードされたものの想定外の雪荷重の影響により、継手部に変形を生じた秋田県森吉町のオンサイト木橋について、定点カメラ映像による雪荷重の分析により実際に載荷された荷重を算定し、そうした過大な荷重が載荷された場合でも耐え得る新しい継手として、フランジ部も連結できるチャネル材型の鋼部材を新たに設計した。旧タイプでは、主に鋼板部の局部座屈防止の目的で、鋼板上下縁部に山型鋼を添えて補剛していたが、これは、継手部では連結されないため、桁の補剛には十分な効果を発揮できなかった。そこで、鋼板の縁部を折り曲げたチャネル型にすることによって、山形鋼を廃止して構造を単純化し、フランジ部も連結して桁断面の剛性を確保できるようにした。構造検証チームは、トラス型木橋や屋根付き木橋の新形式について数値解析により検討するとともに、応急橋開発チームが提案したチャネル材型の鋼部材を用いた場合の剛性等についても、数値解析による検討を行った。現地対応チームは、これまで秋田県内の豪雪山間部(森吉山、太平山)に施工してきた旧タイプのオンサイト木橋の積雪による影響を観測するため、設置していた定点カメラのデータを回収し積雪量と橋桁への付着量を画像から推定した。積雪量の推定には、まだ十分なデータが得られていないため、カメラの設置場所などを再検討し、3橋に定点カメラを設置した。平成28年度は、豪雪による雪荷重を受けた際、これまでの旧タイプのオンサイト木橋での弱点であった継手部の改良案を提案した。そうした研究成果が採用され、青森県深浦町にある東北電力(株)が保有する大池第一発電所の管理橋や、秋田県湯沢市にある虎毛山の歩道橋などへの適用が計画されている。これらの橋梁は、従来タイプよりもスパンや幅員が大きく、そこに雪荷重を受けるため、従来タイプよりも桁高を増やし、チャネル材型のフランジ部を有する鋼部材でより高い剛性を確保する設計案を提案した。継手部は、フランジ部もボルト接合することで、断面全体の剛性が確保できるようにしている。また、従来タイプとは形状が変わってきているため、局部座屈の検討も必要になるが、有限要素法による数値解析により、鋼部材の三角孔の大きさと座屈荷重とが線形関係になることなども確認できた。応急橋開発チームは、合板タイプから鋼板タイプにアップグレードされたものの想定外の雪荷重の影響により、継手部に変形を生じた秋田県森吉町のオンサイト木橋について、補修方法を検討するとともに、16m級のより長スパンにも対応できる鋼部材の開発を行った。旧タイプでは、主に鋼板部の局部座屈防止の目的で、鋼板上下縁部に山型鋼を添えて補剛していたが、これは、継手部では連結されないため、桁の補剛には十分な効果を発揮できない。そこで、鋼板の縁部を折り曲げたチャネル型にすることによって、山形鋼を廃止して構造を単純化し、フランジ部もボルト接合により連結して桁断面の剛性を確保できる構造を提案した。こうした研究成果が採用され、青森県深浦町にある東北電力(株)が保有する大池第一発電所の管理橋や、秋田県湯沢市にある虎毛山の歩道橋などへの適用が計画された。構造検証チームは、応急橋開発チームが提案したチャネル材型の鋼部材を用いた場合の剛性等についても、数値解析による検討を行った。特に過大な雪荷重が載荷された場合、部材の寸法や形状ごとに生じる可能性のある局部座屈を積雪深に換算して図表化し、現実的な積雪深ではほぼ局部座屈は生じないことを確認した。

現地対応チームは、これまで秋田県内の豪雪山間部(森吉山、太平山)に施工してきた旧タイプのオンサイト木橋の積雪による影響を、定点カメラの回収データからより正確に推定するためのカメラ設置方法等について検討した。また、長スパン化し、継手部が増えた場合の現地での施工性について検討した。平成28年度は豪雪による雪荷重を受けた際、これまでの旧タイプのオンサイト木橋での弱点であった継手部の改良案を検討し、平成29年度には既設タイプの補剛方法や、長い架設スパンにも対応できる新形式を提案した。そうした研究成果が採用され、平成30年度には青森県深浦町にある東北電力(株)が保有する大池第一発電所の管理橋などへの適用が計画されている。これらの橋梁は、従来タイプよりもスパンや幅員が大きく、そこに雪荷重を受けるため、従来タイプよりも桁高を増やし、チャネル材型のフランジ部を有する鋼部材でより高い剛性を確保する設計案を提案した。継手部は、フランジ部もボルト接合することで、断面全体の剛性が確保できるようにしている。また、従来タイプとは形状が変わってきているため、局部座屈の検討も必要になる。そこで、スパン、桁高、三角孔の大きさ、対傾構の有無等のパラメータに対して、各部が局部座屈する荷重を座屈積雪深に換算して図表化し、現実的な積雪深では、ほぼ局部座屈は起きないことも確認した。平成30年度は、秋田県森吉町に架設された旧タイプのオンサイト木橋の継手部の補剛と、青森県深浦町にある東北電力(株)が保有する大池第一発電所の管理橋への新タイプの適用についての検討を行った。森吉町の旧タイプのオンサイト木橋では、L型の補剛材を継手部で連結できない構造のため、豪雪時の剛性の確保が十分ではない状態であった。こうした影響もあり、定点カメラで豪雪が観測された年の雪解け時に、桁にたわみが残っていることがあったため、検討の結果、L型の補剛材が連結されていない継手部において、下部補剛材のフランジ部をI形鋼で、上部補剛材のフランジ部を平鋼で、継手部をまたいで連結し補剛することとした。一方、こうした点を改良した新タイプでは、従来タイプとは構造が変わり、継ぎ手部にもフランジを設けて、継手部の剛性を確保した状態で接合できる新しい構造になっているため、16m程度のより長いスパンにも対応できるようになった。平成30年度に架設された大池第一発電所の管理橋の場合、想定積雪深は2m程度で、積雪による局部座屈が特に心配されるケースではないが、今後、同タイプの長スパンモデルが豪雪地帯に架設されることを想定した場合、局部座屈の発生が懸念される。そこで、様々なケースの諸元に対して、積雪深に換算した座屈荷重がどの程度になるかを桁高や橋長を変えながらしらみ潰しに数値解析し、照査を支援する図を提案した。これによると、橋長21mの最も座屈しやすいモデルでも座屈が生じるには幅員幅の積雪深で13m程度が必要であり、実際にはほとんど座屈の心配はないことが示された。平成29年度や平成30年度に予定されている山間部へのオンサイト木橋の施工については、豪雪に対応できる新しい構造の提案を行い、その効果を検証する。これまでの研究から、対傾構の有無、鋼部材の三角孔の大きさなどは、剛性や局部座屈特性に影響を与えることがわかっているため、形状が変わった新しいタイプについては、有限要素解析などにより、剛性特性や座屈特性について確認し、実務設計する際の照査方法を検討する。定点カメラの設置方法を再検討した上で、定点カメラの画像から積雪量を推定する手法を検討し、積雪深データをもとにして豪雪地帯ごとに適切な雪荷重を想定する方法についても検討する。
歪制御による同一半導体を用いたヘテロ素子構造の研究

将来の高速CMOS素子を目指したソースへテロ構造(ソース/チャネル間のエネルギー差を利用してキャリア速度の増大を実現)として,同一半導体上に緩和/歪み層による急峻なへテロ構造を簡易な方法で初めて実現した. n及びpチャネル用のソースへテロ構造は,それぞれ歪みSOI及びSGOI基板上にそれぞれ部分的にO+またはH+イオン注入を行い,その反跳エネルギーによって,注入部分の歪み層の埋め込み酸化膜界面滑りに伴い,歪みを緩和させることにより作製できた.将来の高速CMOS素子を目指したソースへテロ構造(ソース/チャネル間のエネルギー差を利用してキャリア速度の増大を実現)として,同一半導体上に緩和/歪み層による急峻なへテロ構造を簡易な方法で初めて実現した. n及びpチャネル用のソースへテロ構造は,それぞれ歪みSOI及びSGOI基板上にそれぞれ部分的にO+またはH+イオン注入を行い,その反跳エネルギーによって,注入部分の歪み層の埋め込み酸化膜界面滑りに伴い,歪みを緩和させることにより作製できた.1.O^+イオン注入法を用いた歪半導体基板の全面/部分領域の歪緩和実験-その1n及びpチャネル用の新ヘテロ構造実現のため,それぞれSSOI及びSGOI基板へのO^+イオン注入法により歪み層の緩和を実証した.これは,歪み層/埋め込み酸化膜界面へのO^+イオンの反跳エネルギーにより,その界面で歪み層の滑りが発生し緩和することにより実現できることも判明した.22年度は歪み層の部分領域緩和を実証する予定である.2.デバイスシミュレータを用いた素子構造設計その1キャリアのヘテロ面でのトンネル効果を考慮したデバイスシミュレータを使って,nチャネルヘテロ素子の駆動能力の向上が実現できることを確認した.22年度では,pチャネル素子においても,駆動能力の向上の確認を行う予定である.3.プロセスシミュレータを用いたイオン注入法のプロセス設計その1イオン注入のモンテカルロ法を考慮したプロセスシミュレータを用いて,微細領域でのイオン注入法を用いたヘテロ構造作製のプロセス構築を行った.1.O^+イオン注入法を用いた歪半導体基板の全面/部分領域の歪緩和実験-その2nチャネル用の横方向新ヘテロ構造実現のため,EBリソグラフィーを利用して酸化膜マスクを形成し,SSOI基板への部分的なO^+イオン注入を行った.ラマン分光解析により,歪み層の部分領域緩和を実証した.更に,この歪み分布により,急峻なバンドオフセットが実現できている可能性を示せた.また,試料断面の透過型電子顕微鏡観測により,ナノ領域での歪み/緩和層のヘテロ構造が実現されていることも確認できた.2.歪み緩和メカニズムの解明ホットイオン注入法と,ポストアニール条件を変えることにより,O^+イオン注入法におけるSSOI層の緩和メカニズムが解明できた.即ち,O^+イオン注入による歪み層/埋め込み酸化膜界面の結合の破壊と,ポストアニールにおける歪み層への熱応力による歪み層の滑りが,主な歪み緩和のメカニズムである.3.H+イオン注入法を用いた歪半導体基板の全面/部分領域の歪緩和実験-その1O^+イオン注入法より急峻な反跳エネルギー分布を持つH+イオン注入法を用いた歪み半導体の緩和実験を開始した.これは,イオン注入された領域の結晶性の劣化が防止することを目的としており,平成23年度中での実験終了を目指す.4.プロセス/デバイスシミュレータを用いた素子構造設計-その2モンテカルロ法を用いたイオン注入シミュレータにより,2Dの反跳エネルギー分布を計算し,横方向の歪み緩和分布の見積もりを行うことができた.1.H^+イオン注入法を用いた歪半単体基板の歪緩和実証研究1)H^+イオン注入法による歪半導体層の緩和達成昨年度までのSGOI基板へのO^+イオン注入による歪み緩和の実証研究成果に引き続き,より急唆な反跳エネルギー分布をもつH^+イオン注入によって,歪み半導体の応力緩和と良好な結晶性の両立を逮成する研究を行い,歪みSGOI基板の応力緩和を実証した.しかも,歪みSGOI層の緩和率は,O^+イオンとH^+イオンともに同じSiGe/BOX(埋め込み酸化膜)界面でのイオン反跳エネルギー依存性を示し,歪み緩和の臨界イオン反跳エネルギーも両者に差が無いことも判明した.これは,昨年度において解明した歪み層の緩和機構を丈に裏付ける結果となった.これにより,本研究のイオン注入法による歪み半導体層の緩和技術が完成したと言える.2)H^+イオン注入法による歪半導体層の良好な結晶性の遠成H^+イオン注入された歪みSGOI層のラマンピークの半値幅は,O^+イオン注入された歪SGOI層のラマンピークの半値幅より低減化することを実現した.これは,当初の目的通り,H^+イオン注入の半導体中での急峻な反跳エネルギー分布によって,表面半導体層へのイオンダメージを抑制できた結果と考えられる.以上の結果より,H^+イオン注入法によって,イオン注入された半導体層の結晶欠陥密度の低減化も実現できた.2.新素子構造設計の構築3年間の本研究により,超高速CMOS素子の最適構造を示すことができた.即ち,ソースヘテロ構造CMOS素子の最適構造とその製法は,緩和/歪み半導体ヘテロ形成用の斜めイオン注入法と,その後のソース/ドレイン拡散層用のドーパントイオン注入法との組み合わせで実現可能である.
カービング氷河の急激な後退に氷河流動が果たす役割

本研究では、人工衛星データの解析と現地観測によって、パタゴニアと南極半島におけるカービング氷河の変動とそのメカニズム解明に取り組んだ。その結果、南パタゴニア氷原における1984年以降の氷河変動を定量化し、近年の氷河後退と流動変化の関係を明らかにした。また氷河湖の底面地形と水塊構造を測定し、湖が氷河変動に果たす役割を示した。さらに南極半島のカービング氷河を熱水掘削することによって、氷河底面の水理環境と氷河流動の関係を明らかにした。以上の成果は、特に研究の進んでいないパタゴニア・南極半島地域におけるカービング氷河の変動と、そのメカニズムの理解を推し進めるものである。H23年度は、パタゴニアにおけるカービング氷河変動を明かにし、今後の野外観測に必要なデータを得るため、人工衛星データ解析及び数値モデル実験を実施した。(1)ウプサラ氷河の変動パタゴニア氷原を代表するウプサラ氷河にて、末端位置、表面高度、流動速度の変動を解析した。過去の衛星データを用いて20002010年の変動を解析したところ、2008年以降に急速な後退、氷厚減少、流動増加が確認された。この結果は、パタゴニアにおいて最大級の氷河後退を明らかにすると共に、氷河流動がその変動に果たす役割を解明する上で重要なデータである。(2)ペリート・モレノ氷河の流動変化過去に観測実績のあるペリート・モレノ氷河を対象に、流動変化とそのメカニズムについて検討を行った。まず、有限要素法を用いた氷河流動モデルを用いて、過去に測定された日周期流動変化を解析したところ、上載荷重近くまで上昇した底面水圧の変化が氷河流動をコントロールしていることが明らかになった。また衛星データの画像相関解析により、流動速度の空間分布を高解像度で測定することに成功した。これらの結果は、カービング氷河の流動機構について新しい知見をもたらし、次年度以降の野外観測に重要な予備データとなるものである。(3)パタゴニアにおける広域氷河変動パタゴニア氷原全域にわたる衛星データを集積し、複数の氷河について近年の変動とその要因を解析した。その結果、カービング氷河の変動が岩盤地形および氷河表面傾斜にコントロールされている可能性が示された。この結果は、パタゴニアでの広域氷河変動を理解する上で重要な知見であり、今後の野外観測、衛星データ解析に指針を与えるものである。以上の成果は、国内外の学会および学術誌にて公表した。特にペリート・モレノ氷河の流動変化に関しては、引用頻度の高い国際学術誌に公表され、新聞報道などの注目を集めた。H24年度は、人工衛星データの解析、およびカービング氷河における野外調査を実施した。(1)人工衛星データ解析Landsat画像を用いて、南パタゴニア氷原の主要なカービング氷河全てに関して、1984年から2011年にかけての末端位置変動を解析した。また同期間のLandsat画像に画像相関法を適用し、主要なカービング氷河全ての流動速度分布とその変動を明らかにした。以上の解析結果は、南パタゴニア氷原における1980年代以降の氷河変動を初めて明らかにするとともに、同地域で初めての氷河流動マップを示したものである。また、急激に後退を示す氷河において顕著な流動加速が測定され、カービング氷河の流動と変動との間に強い関係性が示された。一部の氷河に関しては、マイクロ波画像を利用した高時間分解能流動解析を行い、流速の季節変動、変動のタイミングなどが明らかとなった。さらに、同一地域にありながら異なった変動を示すペリートモレノ氷河とアメギノ氷河に関して、ALOS可視画像を用いた詳細な解析を行い、両氷河の2000年以降の末端変動および氷厚変化を測定した。その結果は、氷河底面地形が氷河変動に与える影響を示唆するものであった。(2)野外調査2012年12月6日から2013年1月9日にかけて、南パタゴニア氷原を代表する3つの大型カービング氷河(ペリートモレノ、ウプサラ、ヴィエドマ氷河)にて観測を行った。各氷河において流動速度を連続測定し、氷河によって異なる短期流動変化の様相が明らかとなった。また、それぞれの氷河が流入する氷河湖において湖水温と流速の測定を行い、淡水にカービングする氷河末端付近の特徴と考えられる特殊な温度構造が得られた。以上の成果は国際学会、国内学会で発表するとともに、国際誌に論文を投稿中および投稿準備中である。さらに、ウプサラ氷河の変動に関する前年度の成果を国際誌上に論文出版した。2013年度は、人工衛星データの解析を進めるとともに、南パタゴニア氷原においてカービング氷河と氷河前縁湖での観測を実施した。(1)人工衛星データ解析:前年度までにLandsat画像を使って測定した、南パタゴニア氷原におけるカービング氷河の末端変動と流動速度マップを解析して、末端変動と流動速度変化の関係を詳しく調べた。

これまでの解析で急速な後退と加速が見いだされたウプサラ氷河の他に、ホルヘ・モン氷河およびHPS12氷河でも、同じような末端後退と流動加速が見いだされた。またペリート・モレノ氷河とアメギノ氷河の表面質量収支とカービング量の定量化を進め、両氷河が異なった変動を示す要因を明らかにした。(2)野外調査:2013年12月から2014年1月にかけて、ペリート・モレノ氷河、ウプサラ氷河、およびヴィエドマ氷河が流入する湖において観測を実施した。その結果、湖の水温・濁度構造が、カービング氷河からの融解水流出と湖底地形にコントロールされていることが明らかとなった。また湖底地形を詳細に測定した結果、湖底地形がカービング氷河の変動に大きな影響を与えていることが示唆された。さらにペリート・モレノ氷河では流動速度を連続測定し、短期流動変化と気温の相関関係を得た。2014年3月に北大低温研に研究協力者が集まり、これまでの成果を報告、議論するワークショップを開催した。また上記の研究成果を雪氷学会、極域科学シンポジウムなどの国内学会で発表するとともに、国際誌への投稿論文を準備中である。2014年度は、流動速度と末端変動に関する人工衛星データの解析を進め、10月には南パタゴニア氷原のカービング氷河と氷河前縁湖での観測を実施した。さらに2015年2月に南極半島のカービング氷河において熱水掘削を行い、流動速度と底面水圧の同時測定に成功した。これまでに得られた成果をまとめて、国内外での学会発表、論文発表を行った。(1)人工衛星データ解析:南パタゴニア氷原におけるカービング氷河の末端変動と流動速度マップの精緻化を行い、その成果をまとめた論文を国際誌に公表した。さらにグリーンランド北西部のカービング氷河においても同様の測定を行い、両地域の比較を行った。ペリート・モレノ氷河とアメギノ氷河の変動比較については、これまでの成果をまとめて国際誌に論文を公表した。(2)野外調査:2014年9月から10月にかけて、ペリート・モレノ氷河とウプサラ氷河における氷河と前縁湖の観測を実施した。本観測で春季の湖水温度・濁度の分布、氷河流動速度データを取得し、これまでに得られた夏季データとの比較を行った。また2015年1月から2月にかけて、南極半島リビングストン島ジョンソン氷河とハード氷河において熱水掘削を実施した。その結果、氷河流動と底面水圧変動の同時測定に成功した。本プロジェクトにおいて得られた成果をまとめ、国際雪氷学会、米国地球物理学連合大会、アジア・オセアニア地球物理連合大会、日本雪氷学会などで発表を行った。また日本人研究者によるパタゴニア氷河研究が始まって30年になるのを記念して、2014年10月に北大低温研において、国内のパタゴニア氷河研究者とチリ人研究者2名を集めた国際ワークショップを開催した。本研究課題による成果を中心に、パタゴニアの氷河変動に関する口頭発表10件と議論が行われた。26年度が最終年度であるため、記入しない。2013年度は当初の計画に沿って、人工衛星データの解析および野外観測を実施した。
電気工学学生実験における実時間計測・解析ツールの構築

本研究は電気工学科の学生実験における理解度向上およびモチベーションを維持させつつ,工学実験装置と簡単に連携をとることができる実験指導支援システムを実現した.本研究は電気工学科の学生実験における理解度向上およびモチベーションを維持させつつ,工学実験装置と簡単に連携をとることができる実験指導支援システムを実現した.本研究は電気工学科の学生実験における理解度向上およびモチベーション維持のために,工学実験装置と簡単に連携をとることができる実験指導支援システムの構築を目的とする.電気工学系の学生実験は計測点数が非常に多く,実験中に解析する時間を取れないのが現状である.この実験計測と解析作業の間が開いてしまい現象理解の大きな妨げになっていることが,学生の報告書内容からわかった.一方,指導教員は学生の計測中に測定値からいち早く問題を見極め指導する必要があるが,現実には解析なしに測定値だけで判断することは非常に難しい.これらの問題を改善するために,指導者が望むタイミングで測定値を収集・解析し,その解析結果や,異常診断などを,指導教員が実験中の学生指導時に確認できる実験指導支援ツールの開発が必要となった.そこで今年度は計測機器の測定値を収集するためのデータ収集用小型マイコンモジュールの開発を行った.本装置は小型の組込み用マイコン用いた制御部と,無線通信部の2つからなっており,マイコン部は無線通信部の制御,および計測器に対する制御および計測値取得を行う.無線通信部は計測機器に取り付けた場合に,障害とならないよう2.5cm角の2.4GHz帯の通信機とすることで小型化を図った.さらに各種センサの情報を収集するマスタと,センサに取り付けたスレーブとの通信を確立するために,それぞれのモジュールに付加されたIDを用いることで,マスタを中心とするクライアントサーバ型ネットワークを実現した.これにより随時測定値を収集する機能が実現できた.本研究は電気工学科の学生実験における理解度向上およびモチベーション維持のために,工学実験装置と簡単に連携をとることができる実験指導支援システムの構築を目的とする.電気工学系の学生実験は計測点数が非常に多く,実験中に解析する時間を取れないのが現状である.この実験計測と解析作業の間が開いてしまい現象理解の大きな妨げになっていることが,学生の報告書内容からわかった.一方,指導教員は学生の計測中に測定値からいち早く問題を見極め指導する必要があるが,現実には解析なしに測定値だけで判断することは非常に難しい.これらの問題を改善するために,指導者が望むタイミングで測定値を収集・解析し,その解析結果や,異常診断などを,指導教員が実験中の学生指導時に確認できる実験指導支援ツールの開発が必要となった.今年度は前年度の結果を受けて,様々なセンサなどの計測機器から計測値を読み取り収集するインターフェース装置の開発を行った.本装置は前年度に開発した無線通信モジュールのスレーブ側に接続し,計測器と通信部とのデータを中継する役割を果たす.また,最近はRS-232Cシリアル通信が可能な計測器が増えていることから, RS232C経由で取り込む機能を主として開発した.そして開発したインターフェース装置を用いて,電気機器系実験で多用される電圧電流計,回転計といった計測器に接続しデータを取り込めることを確認した.したがって,計測機器から計測値をリアルタイムで収集し,指導教員が扱うマスタにデータを集約させる実験指導支援ツールが実現できた.