hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カイコガ完全人工授精法の開発

「完全人工授精法」開発の一環として、本年度は培養精巣での糖代謝について検討した結果およぴ精巣培養装置改良について報告する。精巣培養系確立のため、昨年度試作した培養装置の改良を行った。基本的には昨年度開発した装置の空気サプライを穏やかなものに変更した。また,培養皿は6穴のディスポーサブル培養皿に変更した。培養液はGrace's culture mediumにグリコーゲンやEcdysteroidを添加した。培養装置全体を恒温培養器に導入し、精巣連続振とう培養実験を行った。全体的に装置やその運転は満足いく結果となった。昨年度のような機械的な刺激により精巣自体が損傷を受けることは解消できた。精巣皮膜をピンセットで破り,精巣内容物の培養を開始した結果,有核精子および無核精子が観察された。実験によって精子形成は変化していたが,一応培養条件下で精子形成に成功した。昨年度の精巣糖代謝の実験結果を踏まえ,精巣グリコーゲン含量変化とトレハラーゼ活性やフォスフォリラーゼ活性を測定した結果,膜結合型トレハラーゼの存在が明らかとなった。フォスフォリラーゼについては,吐糸期から急激に活性は上昇しグリコーゲンの消長とほぼパラレルに活性は推移した。培養実験や糖質・ECDYSTEROID・代謝酵素の消長実験の結果より,精子形成には脱皮ホルモンやグリコーゲンが関与していることが明らかとなった。「完全人工授精法」の開発に先立ち、本年度は精巣でのエクジステロイド合成機構について検討した結果、および卵巣の培養装置作成と運転結果について報告する。精巣エクジステロイド合成機構の解明実験では、(1)ラベルエクジステロイドの取り込み実験を行い、精巣は外的エクジステロイドを取り込み、代謝している事を明らかにした。(2)各種物質の作用実験から、精巣では独自のエクジステロイド合成機構は無いものと結論した。しかし、cAMPによる糖質代謝に関しては検討できなかった。一方、卵巣培養系確立のため、培養装置の検討を行った。(1)ディスポーサブル注射器に濾過フィルターを装着し、空気補給の為にエアポンプを接続した。(2)間歇的に空気補給をするために間歇オンオフタイマーを装着し、連続運転条件を検討した。(3)培養液はGrace's culture mediumを用いた。(4)培養装置を小型化するために、装置を設計した。(5)培養装置全体を恒温培容器に導入し、連続運転実験を行った。全体的に装置やその運転は満足のいける結果となったが、実際卵巣を培養すると機械的な刺激により卵巣自体が損傷を受ける結果となった。従って、卵巣培養時では物理的な刺激を如何に解決するかが今後の検討課題となった。また、空気の間歇的な補給と培養液中のタンパク質との関係についてアルブミンを用いて検討した結果、バブル(泡)を如何に少なくするかの検討課題が残された。「完全人工授精法」開発の一環として、本年度は精巣での糖代謝について検討した結果および卵巣培養装置改良と培養実験結果について報告する。精巣糖代謝の実験では、(1)5齢0日目より羽化直前までの精巣グリコーゲン含量を測定した結果,吐糸期以後急激に含量が低下することが判明した。(2)糖代謝に関与する酵素活性を調査した。トレハラーゼ活性は5齢初期には検出できなかった。恐らく膜結合型であったためと考えている。フォスフォリラーゼ活性については,吐糸期から急激に活性は上昇しグリコーゲンの消長とほぼパラレルに活性は推移した。卵巣培養系確立のため、昨年度試作した培養装置の改良を行った。培養液はGrace's culturemediumに卵巣由来タンパク質やEcdysteroidを添加した。培養装置全体を恒温培養器に導入し、卵巣連続振とう培養実験を行った。昨年度のような機械的な刺激により卵巣自体が損傷を受けることは解消できたが,卵巣は一切発育しなかった。卵巣皮膜を機械的に破り,卵管が突出した状態で培養を開始し,12日間培養を続けた。一部卵管の伸張は観察されたが,卵殻形成や卵黄タンパク質の取り込みは観察されなかった。

フォスフォリラーゼについては,吐糸期から急激に活性は上昇しグリコーゲンの消長とほぼパラレルに活性は推移した。培養実験や糖質・ECDYSTEROID・代謝酵素の消長実験の結果より,精子形成には脱皮ホルモンやグリコーゲンが関与していることが明らかとなった。
新奇な一次元性磁性体A'_3ABO_6の探索と物性-Ca_3Co_2O_6を中心にして

本研究では,K_4CdCl_6型構造をもつA′_3ABO_6において,A′,A,Bにどのような金属元素が入りうるかを詳細に検討し,この構造の安定性について一般的な法則を明らかにして,様々な一次元磁性体を探索し物性を調べることを目的に研究を行い,以下の結果を得た.K_4CdCl_6型構造をもつA′_3ABO_6に化合物として,初めてCa_3CoIrO_6,Ca_3CoRuO_6,Ca_3CoRhO_6の合成に成功した.殊に,B=Rhに当たるCa_3CoRhO_6の場合について詳細に研究を行った結果,B=Coの場合と同様に,イジングスピンの強磁性鎖が作る二次元三角格子反強磁性の振る舞いを示し,二つのネール温度T_<N1>,T_<N2>が存在することが明らかになった.T_<N1>,T_<N2>間の温度領域では,二次元三角格子反強磁性体に特有の部分無秩序相(Partially Disordered Antiferromagnetic Phase)状態にあることが中性子回折の結果から明らかになった.PDA相において,無秩序状態にある強磁性鎖が容易に反転できないことから強磁性鎖の場合にPDAを取りにくいと考えられてきたが,実験的に強磁性鎖でPDA相が観測されたのはこれが初めての例と言える.また,強磁性鎖が反転し難いことが原因であると考えられるが,T_<N2>以下の状態は無秩序状態にある鎖がランダムに凍結した状態となっていることが明らかになった.すなわち,T_<N2>はガラス転移であると考えられ,T_<N2>以下では反強磁性状態の鎖と凍結したグラス状態の鎖の共存状態であることが明らかになった.その際,強磁場下での磁化測定で凍結を破って磁化が反転する磁場は数十テスラと非常に高いことが明らかになった.今後,更に詳細に研究をおしすすめこの研究を完成し,低次元磁性体について知見を深めたい.本研究では,K_4CdCl_6型構造をもつA′_3ABO_6において,A′,A,Bにどのような金属元素が入りうるかを詳細に検討し,この構造の安定性について一般的な法則を明らかにして,様々な一次元磁性体を探索し物性を調べることを目的に研究を行い,以下の結果を得た.K_4CdCl_6型構造をもつA′_3ABO_6に化合物として,初めてCa_3CoIrO_6,Ca_3CoRuO_6,Ca_3CoRhO_6の合成に成功した.殊に,B=Rhに当たるCa_3CoRhO_6の場合について詳細に研究を行った結果,B=Coの場合と同様に,イジングスピンの強磁性鎖が作る二次元三角格子反強磁性の振る舞いを示し,二つのネール温度T_<N1>,T_<N2>が存在することが明らかになった.T_<N1>,T_<N2>間の温度領域では,二次元三角格子反強磁性体に特有の部分無秩序相(Partially Disordered Antiferromagnetic Phase)状態にあることが中性子回折の結果から明らかになった.PDA相において,無秩序状態にある強磁性鎖が容易に反転できないことから強磁性鎖の場合にPDAを取りにくいと考えられてきたが,実験的に強磁性鎖でPDA相が観測されたのはこれが初めての例と言える.また,強磁性鎖が反転し難いことが原因であると考えられるが,T_<N2>以下の状態は無秩序状態にある鎖がランダムに凍結した状態となっていることが明らかになった.すなわち,T_<N2>はガラス転移であると考えられ,T_<N2>以下では反強磁性状態の鎖と凍結したグラス状態の鎖の共存状態であることが明らかになった.その際,強磁場下での磁化測定で凍結を破って磁化が反転する磁場は数十テスラと非常に高いことが明らかになった.今後,更に詳細に研究をおしすすめこの研究を完成し,低次元磁性体について知見を深めたい.1991年のSr_3CuPtO_6の発見以降、一般式でA'_3ABO_6と表される化合物が数多く合成されてきた。A'サイトにはアルカリ土類金属(Ca,Sr,Ba)が入り、Aサイトには主に3d遷移金属(Fe,Co,Ni,Cu等)、Bサイトには4d,5d遷移金属(Ru,Rh,Ir,Pt等)が占める。磁性原子が占めるAサイトとBサイトに注目してみるとAO_6三角プリズムとBO_6八面体が交互に面を共有してつながり一次元鎖を形成している。このことよりA'_3ABO_6型化合物は一次元磁性体として注目されてきたが、結晶構造をc軸方向からみると、この一次元鎖が三角格子上に配置していることから、二次元三角格子に特有の磁性も期待できる。我々は新しいA'_3ABO_6型化合物の探索を行い、発見した物質に対して低次元磁性の観点から研究を進めてきた。本年度は特に我々が発見したCa_3CuRuO_6、Ca_3CoRhO_6に着目した。(1)Ca_3CuRuO_6は温度によって異なる構造(低温相と高温相)をもつことをまず見いだした。徐冷によって得られる低温相は六方晶系に属しCuの比が定比の1から大きくずれており、約0.6まで欠損していることがわかった。

また1000°Cから液体窒素を用い急冷して得られる高温相は広い組成域において単相が得られた。Cuの比が定比に近い相では結晶の対称性が単斜晶であるのに対し、大きくCuが欠損している相では六方晶である。現在、低温相の単相化を行っており、酸素量も含めた正確な組成の決定を目指している。(2)Ca_3CoRhO_6は約200K以上で常磁性的なCoスピンが低温で磁気秩序を示すが、SQUIDおよび強磁場磁化測定により、この低温での磁気秩序が三角格子に特有のもので、3つの一次元鎖のうち二つが反強磁性的にオーダーし、残りの一つが常磁性的に振る舞ういわゆるパーシャルディスオーダー相であることを示唆する実験結果が得られた。K_4CdCl_6型構造をもつA'_3ABO_6において,A',A,Bにどのような金属元素が入りうるかを詳細に検討してこの構造の安定性について一般的な法則を明らかにし,様々な一次元磁性体・一次元導体(一次元金属)の探索することを目的に研究を行い以下の結果を得た.Aサイト,BサイトにCoの入ったCa_3Co_2O_6について,物性化学的見地よりその低次元磁性,特にCoのイジングスピンによる特異な磁性について明らかにしてきたが,このBサイトにRhが入った場合も同じ結晶構造で物質が合成でき,B=Coの場合と同様に,イジングスピンの強磁性鎖が作る二次元三角格子反強磁性の振る舞いを示すことが明らかになった.このCa_3CoRhO_6は二つのネール温度T_<N1>(=90K),T_<N2>(=30K)が存在し,T_<N1>とT_<N2>の間の温度では,二次元三角格子反強磁性に特有の部分無秩序相(PDA)状態にあることが中性子回折の結果から明らかになった.部分無秩序相(PDA)において,無秩序状態にある強磁性鎖が容易に反転できないことから強磁性鎖の場合にPDAを取りにくいと考えられてきたが,この系ではまさに強磁性鎖のPDA状態にあることが見出されたわけである.この理由としては,T_<N1>が90Kと非常に高温であることがあげられるが,B=Co系(T_<N1>=24K)と比較して,この高いネール点の原因は現在も不明である.また,強磁性鎖が反転し難いことが原因であると考えられるが,T_<N2>以下の状態は無秩序状態にある鎖がランダムに凍結している状態であることが明らかになった.すなわち,T_<N2>はガラス転移であると考えられ,T_<N2>以下では反強磁性状態の鎖とグラス状態の鎖の共存状態であることになる.その際,強磁場下での磁化測定で凍結を破って磁化が反転する磁場は数十テスラと非常に高いことが明らかになった.今後,更に詳細に研究をおしすすめこの研究を完成し,低次元磁性体について知見を深めたい.
無脊椎動物ロドプシンの光活性化機構の解明

超高速、超高感度の光センサとして独特の進化を遂げた脊椎動物ロドプシンとは対照的に無脊椎動物のロドプシンは一般GPCRと共通の分子特性を多くもつ。ロドプシン活性化の分子機構を調べる目的で、無脊椎動物ロドプシンの代表としてイカロドプシンを研究対象にX線結晶構造解析に取り組んできた。本課題では光反応中間体の構造解析を進め、レチナール光異性化後の最初の熱産物であるルミロドプシンの構造解析を行った。最終年度では、結晶中でのロドプシンの熱的振る舞い、ルミ中間体へのX線照射の影響を顕微分光測定により調べ、立体構造を2.8Aで決定することができた。また、ルミ中間体に続いて230Kへの熱緩和で現れるLM中間体についても熱的振る舞いに関する知見を得る事ができた。全長ロドプシンについては、試料に含まれる脂質の量を界面活性剤の添加量を調整することで結晶化試料を最適化し、天然状態での三次元結晶を再現良く得ることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。ロドプシンは眼の網膜に存在する光受容膜タンパク質で、7本膜貫通へリックス構造のタンパク質部分オプシンと発色団レチナールからなる複合体タンパク質である。申請者らはスルメイカのロドプシンについて暗順応状態、および光反応初期中間体である全トランス型バソ中間体、9-cis型イソロドプシンの構造解析に成功し、活性部位でイカロドプシンに固有なアミノ酸残基群とレチナールとの相互作用が光異性化反応の量子収率や反応速度に直接影響を及ぼすことを見出した。本申請課題ではこれをさらに発展させ、イカロドプシンの光活性化にともなう構造変化を追跡し、オプシンーレチナールの相互作用変化および他の信号伝達分子との相互作用様式を明らかにすることを目指した。イカロドプシン結晶に対し100Kでさまざまな光を照射するとバソ中間体、暗順応状態、イソロドプシンの3状態の平衡が生成し、青色光照射によりバソ中間体へと平衡が移動した。そのまま暗条件下で170Kに昇温するとバソ中間体からルミ中間体へと完全に遷移した。暗順応状態、バソ中間体、イソロドプシンの各吸収曲線からルミ中間体の吸収曲線を計算し、ルミ中間体の生成率を約50%と見積もった。昇温後の結晶を用いて回折データセットを収集し、イソロドプシンのデータと比較すると、差電子密度マップにおいてレチナール近傍に正負の電子密度分布が観察された。これに基づいて2.8 Å分解能でルミ中間体の構造モデルを構築した。光の波長と温度を調整することで結晶中での光反応を制御し、顕微分光測定により平衡状態での各反応中間体の生成率を精度良く見積もりモデルを構築することができた。以下の2点を重点的に実施する。1)昨年度までに得られたデータをまとめ論文を執筆する。2)イカ網膜から全長ロドプシンの高純度精製およびこれを試料とした結晶化を行い、高分解能構造解析可能な良質な結晶を得る。
イオン性液体と光触媒を用いる廃水からの有害有機物の分離・分解除去

TiO_2などの光触媒による酸化還元は固-液不均一界面で起きることから、光触媒による環境汚染物質の分解除去には物質移動が律速となる問題があった。また、廃水からの有害有機物の分離には液-液二層分離が常用されてきたが、抽出溶媒による二次汚染が新たな問題となっている。一方、ごく最近開発された常温で液体の疎水性溶融塩(イオン性液体)は水に不溶であり、水層からの有機物の抽出に利用できることが示されている。一方、我々は水中で有機物の光触媒による酸化解速度が超音波照射により著しく促進されることを見い出している。そこで本研究では、本手法の一般化を図るとともに疎水性イオン性液体により廃水から抽出した汚染有機物の光触媒による分解除去を超音波照射により高効率化することを目的として行った。本年度はイミダゾール系イオン性液体中でTiO_2光触媒を用い、モデル化合物として4-クロロフェノールを対象として光触媒分解を試みた。イオン性液体は一般に粘性があり、基質が低濃度の場合には分解効率が極めて低かったが、超音波照射により基質分子の物質移動を促進することにより光触媒分解反応を高効率化できることを見い出した。また、超音波強度の増大とともにと分解高率も向上することが分かった。これらの結果は、疎水性イオン性液体を用いることにより二次汚染を回避でき、有害物質の排水からの抽出・分解除去といった一連の環境浄化プロセスへの可能性に繋がるものと思われる。
SBEによる慢性疾患患者の副交感神経活動リザーブ増大の実現

本年度は昨年度に引き続き、主に慢性疾患と副交感神経活動リザーブとの関連性を明らかにするために、自然発症型2型糖尿病モデルマウスを使用してテレメトリー法を用いた心電図記録を行い、心拍変動周波数解析による評価を実施した。環境エンリッチメントの提供が休息期である明期に副交感神経活動を高めることを確認した。また、若齢時から継続して環境エンリッチメントを提供することで病状が進行した48週齢においても、対照群にくらべて副交感神経活動指標が高値を維持することをみとめた。耐糖能機能に関する評価は十分にできていないため、今後も更なる詳細な検討を行い、副交感神経活動リザーブの違いが病状進行に及ぼす影響を検討していく予定である。SBEに関しては、慢性疾患患者を対象にした検討を開始した。これまでのパイロットスタディにおけるSBE実施状況および測定結果を再解析・評価し、対象者の病態の関連について検討が必要であることを確認した。慢性疾患患者に関する検討はまだ本実験に至っていない。これまでの検討結果をもとに、より効果的なSBEの実施ができるように実施方法を構築している段階である。本年度の研究実施計画は、「1.副交感神経活動リザーブを高めるSlow Breathing Exercise:SBEの検討」および「2.実験動物を用いた副交感神経活動リザーブの検討」であった。2.の研究内容として疾患モデルマウスの病状の進行にともなう長期的な評価を実施し、測定から解析・分析までより多くの時間を費やした。それにともない1.の進捗が予定より遅れた。2.に関する進捗状況は概ね順調ではあるが、2つの研究実施内容をふまえて上記区分と判断する。今後の研究の推進方策として、SBEに関する検討については、臨床効果の評価にむけた研究活動により注力していく。一方、疾患モデルマウスを用いた副交感神経活動リザーブの検討については、これまでに蓄積されたテレメトリー法による心電図記録による評価・分析を引き続き実施する。本年度は主に慢性疾患と自律神経系機能との関連性を明らかにするために実験動物を用いた検討を実施した。自然発症型2型糖尿病モデルマウスを使用してテレメトリー法による心電図記録を行い、心拍変動周波数解析を行った。さらに、環境エンリッチメントの提供による自律神経系機能に及ぼす影響の検討を行った。その結果、環境エンリッチメント群は時間経過とともに副交感神経活動指標であるHF値の増加が認められ、4週間後にはコントロール群と比較して高値を示した。さらに、両群ともに暗期に比べて明期に心拍数が低くHF値が高い日内変動が認められたものの、4週間後の明期における環境エンリッチメント群のHF値はコントロール群に比べて有意に高かった。このことから、環境エンリッチメントの提供によって糖尿病モデルにおいても自律神経系機能に影響を与え、安静時の副交感神経活動を高めること、すなわち副交感神経活動リザーブを増大させることが可能であることが示された。今後、この点に関しては更に詳細な実験を行い、副交感神経活動リザーブの違いが病状進行に及ぼす影響を検討する予定である。また、SBEに関しては、当初計画していた4週間のSBEによって得られた副交感神経活動リザーブの持続性に関する十分な評価までには至らなかった。一方で、これまでの心拍数変動周波数解析に加えて、トーン・エントロピー解析を用いて副交感神経活動リザーブの評価を行った。この解析方法においても若年健常者よりも慢性疾患を有する患者の方が副交感神経活動リザーブが低いことが示された。本年度の研究実施計画の一つである動物実験を用いた副交感神経活動リザーブの検討については、NSY/Hosマウスを用いて環境エンリッチメントの提供による安静時の副交感神経活動の増大を認める結果を得ることができた。現在は、疾患発症後期のモデルマウスにおいて測定を実施中であり、病状進行との関連について検討を継続している。一方で、もう一つの研究実施計画であるSBEの検討については、4週間のSBEによって得られた副交感神経活動リザーブの持続性に関する十分な評価までには至らなかった。以上の理由から、上記区分と判断する。

2.の研究内容として疾患モデルマウスの病状の進行にともなう長期的な評価を実施し、測定から解析・分析までより多くの時間を費やした。それにともない1.の進捗が予定より遅れた。2.に関する進捗状況は概ね順調ではあるが、2つの研究実施内容をふまえて上記区分と判断する。今後の研究の推進方策として、引き続き疾患モデルマウスを用いた副交感神経活動リザーブの検討を実施する。具体的には、慢性疾患における重症度や病勢、その経過と副交感神経活動リザーブの関連性に関する検討を行う。また、SBEに関しては、効果の持続性に関するデータの蓄積を急ぐ。くわえて、臨床効果の評価に向けた慢性疾患患者を対象としたSBEの実施方法および評価方法に関する検討を開始する。今後の研究の推進方策として、SBEに関する検討については、臨床効果の評価にむけた研究活動により注力していく。一方、疾患モデルマウスを用いた副交感神経活動リザーブの検討については、これまでに蓄積されたテレメトリー法による心電図記録による評価・分析を引き続き実施する。
学生起業家創出促進に資する学生発明の取扱事例類型化に基づく研修教材策定の調査研究

本年度は、質問調査による事例収集に向けた研究環境構築を大目標とし、行動目標を3点設定した。1点目は、国内大学機関における職務発明規定や知財ポリシー等の公表情報を収集し、学生発明の取扱に関する記載内容について整理し、調査対象機関を選定すること、2点目は質問調査の準備としての「学生起業」の定義とそのモデルシナリオを作成すること、3点目は、同シナリオを元に質問調査票を作成し、取材調査を実施することであった。まず、国公立・私立大学の計41機関における学生発明の取扱や権利に関する記載内容について整理した。これを元に、学生が研究室において発明者としての権利を得る状況を想定し、学生発明の取扱が起業活動の障壁となると考えられる状況やタイミング、利害関係者との関係性等のパラメータを抽出し、学生起業のモデルシナリオを作成した。同モデルを元に、対PI教員用、対知財担当部署用、対起業家用の3種類の質問調査票を作成した。質問調査は、学生発明に関する詳細なガイドラインが整備されていた東北大学から始めることとし、理工系部局で研究室を主宰するPI教員への取材を10数件実施した。その結果、成果に対する学生の寄与の考え方は専門分野やPI教員毎に異なり、学内規定を逸脱しない範囲で柔軟に運用されている一方、研究申請段階で学生の貢献の余地が殆どない事例があることも判明した。つまり、機関で定められた規定・ポリシーの運用は、PI教員の方針や知財リテラシーに大きく依存しており、当初想定したものとは質の異なる障壁が存在することが判明した。また、知財担当部署はPI教員による規定運用の実態の詳細は把握しておらず、当該部署への質問票調査だけでは事例収集が不十分かつ課題の本質に踏み込めないと判断した。そこで、本研究における主たる調査対象を「理工系研究室のPI教員」と再定義し、次年度の事例の収集,分析を進めることとした。本年度の計画における実施項目は5つあり、それらは以下のようなものであった:(1)公開情報の整理、(2)質問調査対象および訪問取材先の選定、(3)質問調査票および取材項目の作成、(4)質問紙調査および取材実施、(5)個別事例の収集,分析。(1)については、公開情報を元におおよその整理がつけることができ、(2)については、学生発明に関する詳細なガイドラインが整備されていた東北大学から調査を始めることとした。(3)については、仮説として作成した学生起業のモデルシナリオを元に、対PI教員用、対知財担当部署用、対起業家用の3種類の質問調査票を作成することができた。(4)、(5)について、本研究における主たる調査対象を「理工系研究室のPI教員」と方針変更したことにより、予定していた件数の訪問取材を実施できなかったため、当初計画より進捗はやや遅れている。当初の各年度計画に基づき、2019年度は質問調査および個別事例の収集・分析・類型化を行う予定とする。これには、2018年度に得た国内大学の研究室主宰PIへの取材調査結果を活用して質問調査票をアップデートし、EDGE-NEXT事業EARTH on EDGEコンソーシアム機関所属の理工系研究室および知財担当部署を対象に発送し、事例の収集を進める。得られた結果から個別取材先を選定し、取材調査を実施してさらなる事例収集およびその深掘りに努める。これらの結果を分析し、類型化を試みる。2020年度は、類型化した情報を試作教材に落とし込み、その学習効果について実証試験を実施し、本教材の開発や論文投稿、学会発表などを研究分担者とともに計画する。本年度の計画における実施項目は5つあり、それらは以下のようなものであった:(1)公開情報の整理、(2)質問調査対象および訪問取材先の選定、

(3)質問調査票および取材項目の作成、(4)質問紙調査および取材実施、(5)個別事例の収集,分析。(1)については、公開情報を元におおよその整理がつけることができ、(2)については、学生発明に関する詳細なガイドラインが整備されていた東北大学から調査を始めることとした。(3)については、仮説として作成した学生起業のモデルシナリオを元に、対PI教員用、対知財担当部署用、対起業家用の3種類の質問調査票を作成することができた。(4)、(5)について、本研究における主たる調査対象を「理工系研究室のPI教員」と方針変更したことにより、予定していた件数の訪問取材を実施できなかったため、当初計画より進捗はやや遅れている。当初の各年度計画に基づき、2019年度は質問調査および個別事例の収集・分析・類型化を行う予定とする。これには、2018年度に得た国内大学の研究室主宰PIへの取材調査結果を活用して質問調査票をアップデートし、EDGE-NEXT事業EARTH on EDGEコンソーシアム機関所属の理工系研究室および知財担当部署を対象に発送し、事例の収集を進める。得られた結果から個別取材先を選定し、取材調査を実施してさらなる事例収集およびその深掘りに努める。これらの結果を分析し、類型化を試みる。2020年度は、類型化した情報を試作教材に落とし込み、その学習効果について実証試験を実施し、本教材の開発や論文投稿、学会発表などを研究分担者とともに計画する。本研究遂行の鍵となる質問調査票の作成に時間を多く取ったため、予定していた件数の訪問ヒアリングを実施することができなかったため。残額は、昨年度実施できなった分も含めて、今年度の訪問ヒアリングの旅費として執行する予定である。
終局限界に対する余裕度評価と外乱の不確定性を考慮したロバスト設計法の構築

現行の設計体系において、第1の課題は、倒壊・崩壊と言った終局限界に対する安全余裕度の評価であり、第2の課題は、地震など自然外乱の持つ不確定性である。課題解決のために、1弾塑性不安定現象、2複合非線形解析、3構造物の劣化挙動4不確定性を含むシステムの最適設計に関する複数分野間で密接な連携をとり研究を進めた。本研究課題を通じて、変形集中現象の発生、および抑止法について多くの理論的、実験的成果が得られた。法令で想定されるレベルの入力までは機能維持を優先し、過大入力に対しては終局性能を向上させ、入力レベルに応じて応答が変化する構造システム・補強法を提案した。個々の研究実績はつぎの通りである。(1)構造物の安全性に対する余裕度を適正に評価するために、従来の理論では無視していた上層部弾性域が下層部変形集中領域に及ぼす影響を考慮に入れた理論を展開し、不安定域を含む複合非線形挙動の解析制御法を開発した。(2)オイルダンパー付き建物におけるダンパー本体や取り付け部材の破損が地震時応答に与える影響を調べた。また、順序統計量に基づく不確定性解析の方法を提案し、ロバスト性の高い設計解を安定して提示でき、かつ予測精度を保証できることを示した。(3)重層式骨組構造における終局性能(倒壊・崩壊余裕度)向上技術として、心棒架構システムおよび変位制御型ブレースを開発し、建物の変形を抑制するだけでなく、主体架構が負担する力の増加を抑えることができる構造システムを提案した。(4)立体骨組構造における終局性能評価手法として、静的弾塑性解析によって得られるエネルギー吸収特性を用いた終局性能評価法を提案し、終局性能に寄与するエネルギー吸収特性を得るための手法を開発した。(5)耐力劣化部材の補修・補強による終局性能向上技術として、局部座屈が生じた角形鋼管部材の補修法・補修効果の検討、補修作業の分析、補修後の終局耐震挙動の分析を行い、具体的な補修方法と施工手順を示した。研究計画に立案した項目に沿って、(1)不安定域を含む複合非線形挙動の解析制御法の開発、および超高層建築物の下層部変形集中現象の解明(2)制振構造におけるダンパーの破損が地震時応答に与える影響の把握、およびロバスト性評価手法の提案、(3)重層式骨組構造を対象とした終局性能(倒壊・崩壊余裕度)向上技術の開発、(4)立体骨組構造を対象とした終局性能評価手法の開発(5)耐力劣化部材の終局性能向上技術として、角形鋼管部材の補修法の検討・分析を行った。全体を通じて、当初の計画通りにおおむね順調に進展している。(1)不確定性を有する構造最適化問題における最悪応答値の予測法について、より一般的な形で不確定変動を扱えるように理論を拡張し,変動領域が凸集合として与えられる場合に適用可能な方法を示した。(2)オイルダンパー付き建物において、オイルダンパーの損傷と、ダンパー取付部材の損傷が、単独で、あるいは連成して生じる場合に、損傷が生じない場合と比較して最大応答値にどのような影響があるのかを、正弦波入力および記録地震波入力に対する数値解析的検討により明らかにした。(3)過去に観測された最大級の断層近傍地震動を模擬した矩形パルス地震動群に対し、心棒架構システムによる下層部変形集中の抑制、および崩壊機構の制御が可能なことを例証した。また、変位制御型ブレースにおける作用開始点誤差の影響の検討、および最適設計手法による応答制御を検討した。(4)静的な荷重変形関係と地震入力加速度を漸増させた場合の二弦平面ラチス構造の動的応答結果に基づき、静的および動的荷重を受ける場合の弾塑性挙動を分析し、静的な耐荷特性より許容地震動レベル推定法を提案した。(5)震災等で損傷した鉄骨骨組に対して、骨組の継続使用を目的として補修法を提案し、その適用性・有効性や修復性について検討した。補修した鉄骨骨組の終局耐震挙動や弾塑性挙動を明らかにするため、十字型鉄骨骨組模型の試験体による載荷実験を実施した。さらに、有限要素法解析を実施し、耐荷機構や復元力特性について詳細な検討を行った。研究計画に立案した項目に沿って、(1)断層近傍地震動に対する最悪ケース解析法を拡張し、より一般的な形の不確定変動領域が扱える方法を提案し,数値実験システムを開発した。(2)高いロバスト性を有するダンパー付き構造物を設計するための基礎資料として、ダンパーやその取付部材に損傷が生じたときの挙動の特徴を明らかにした。(3)重層式骨組構造を対象とした終局性能(倒壊・崩壊余裕度)向上技術を開発し、その有効性を検証した。(4)二弦平面ラチス構造が静的および動的荷重を受ける場合の弾塑性挙動を比較し、静的な耐荷特性より許容地震動レベル推定の可能性を示した。(5)骨組レベルの弾塑性挙動や補修法の適用性、修復性について実験的検討を行い、震災等で被災した鉄骨骨組に関して、具体的な柱梁部材の補修法とその修復性、ならびに解析手法を示した。法令で想定されるレベルの入力までは機能維持を優先し、過大入力に対しては終局性能を向上させられる構造システム・補強法を提案した。

(1)超高層建築物を倒壊に導く下層部変形集中現象とねじれ倒壊現象は共に建物規模で生じる塑性座屈現象であり、これらの現象の発生を抑止する決め手は剛性を高めること、すなわち補剛であることを示した。余裕度が不十分な既存建物の層間剛性を高める方法として、摩擦接合法を活用した間柱補剛を提案した。(2)倒壊までの挙動を予測できる縮約モデルのモデル化手法を提案し、数値解析により、その妥当性を示した。また、南海地震に対する設計用地震動を2方向入力すると、倒壊時の地震動レベルが大幅に低減する危険性があることを示した。(3)単層ラチスドームを対象として、鉛直荷重下での静的応答と動的応答における弾塑性領域の勾配の変化率について比較考察し、2つの変化率の差異が地震動の強度特性に関連することを示し、提案式による限界指標に至る地震動加速度の推定精度を検証した。(4)震災鉄骨骨組の補修法と補修後の力学特性を検討するため、十字形部分骨組試験体を製作し、実験的検討を行った。柱梁耐力比、パネル耐力比、直交梁の剛性を変数とし、補修後骨組の終局限界状態に与える影響を検討した。(5)オイルダンパー付き多層建物において、オイルダンパーおよび取付部材の損傷が生じる場合の最大層間変位やその分布への影響を、記録地震波入力に対する数値解析的検討により明らかにした。(6)大規模地震動を受ける20層鋼構造骨組に生じる過大変形をテンションロッドで構成される変位制御型ブレースを用いて効果的に軽減できることを地震応答解析により明らかにした。(7)変位制御型PC鋼棒ブレースと制振機構を一体化したデュアルダンパーによる応答低減効果について、ロバスト最適化手法に基づきスタディした。現行の設計体系において、第1の課題は、倒壊・崩壊と言った終局限界に対する安全余裕度の評価であり、第2の課題は、地震など自然外乱の持つ不確定性である。課題解決のために、1弾塑性不安定現象、2複合非線形解析、3構造物の劣化挙動4不確定性を含むシステムの最適設計に関する複数分野間で密接な連携をとり研究を進めた。本研究課題を通じて、変形集中現象の発生、および抑止法について多くの理論的、実験的成果が得られた。今後の研究の推進方策はつぎの通りである。(1)弾塑性安定理論に基づき、不安定域の挙動を追跡できる制御法の開発、および超高層建築物の下層部変形集中現象の解明(2)振動制御システムの性能保証範囲を超える入力が与えられたときの建物応答の特徴の解明、ロバスト性の高い構造システムの設計法の構築、(3)心棒架構システム、変位制御型ブレースを用いた構造システムによる終局性能向上技術の開発、(4)静的な荷重変形関係と動的応答結果との関係から限界指標に至る地震動の最大入力加速度推定法の開発、(5)十字型部分骨組による載荷試験から、ラーメン骨組における補修前後の終局挙動を検討・分析今後の研究の推進方策はつぎの通りである。(1)心棒トラスおよび変位制御型ブレースについて、部材間の利用効率の向上、各種ダンパーとの併用による応答低減効果の向上について検討を行う。(2)骨組レベルの終局耐震挙動や修復性について実験的検討を行う。特に、柱梁接合部や、立体骨組として直交構面の影響について検討する。(3)単層ラチスドームが鉛直荷重を受ける場合について静的および動的弾塑性挙動を比較考察する。
郊外団地型マンションのミクストコミュニティ形成に向けた「団地経営」手法の開発

住民が高齢化する高経年の郊外団地型マンションでは、子育て世代の転入を促し、ミクストコミュニティの形成を図るための「団地経営」という考え方が必要である。西小中台団地では、既存の集会所を新たにデイサービス機能を併設した、多世代交流拠点としての集会所へと建て替えることにより、外部の子育て世代から選ばれる団地を目指した。このコンセプトは、住民(区分所有者)の約7割の支持を得たが、区分所有法が規定する75%以上の賛同を得られなかったため、実施することができなかった。団地経営の合意形成では、無関心層と高齢者への対策が大きな課題となる。平成24年度は、管理組合による「魅力の顕在化」手法開発として、「多世代交流施設の基本運営計画」をアクション・リサーチを通して行う予定であった。しかしながら、平成23年度に行った「多世代交流施設の基本設計」からの移行を円滑に行うことができなかった。この理由には、多世代交流施設の建設実施について、研究対象である西小中台団地管理組合における合意形成が難航し、結果的には建設実施が否決された点にある。全990戸(=990人の区分所有者)の西小中台団地において、多世代交流施設の建設には、区分所有法に基づいて、全区分所有者の4分の3以上(75%以上)の同意が必要であるが、実際には65%程度の同意に留まってしまった。これは35%の区分所有者が反対したわけではなく、本件について審議が行われる総会出席者が、予想に反して75%に留まってしまったことによる。投票がそのうちの10%が反対票を投じたため、賛同者は65%に留まってしまったのである。このような予想外の展開が起きうること自体が、アクション・リサーチによって得られたことは、実は大きな意味を持つと考えられる。「基本設計」から「基本運営計画」への間に、「合意形成戦略」というテーマが必要であることが明らかになった。「基本設計」にも合意形成の要素は含まれているが、それとは別に、大規模団地において、総会出席率自体をどのように確保するかは重要である。平成24年度は、「合意形成戦略」というテーマのもと、その取り組みの整理、否決という結果の要因、再挑戦に向けた戦略づくりにおける問題点について検証を行った。最も重要な結果として、基本設計以外の要因、特に管理組合理事会が権利者から信頼されていないことや、無関心層とのコミュニケーション方法の不在という2点が明らかになった。平成25年度は、住棟建替えがほとんど不可能な状況におかれている多くの郊外団地型マンションが、今後どのようにして団地のミクストコミュニティを持続できるのかについて検討を行った。その成果として「子育てが楽しい団地」「集会所の段階的リノベーション」というキーワードを抽出することができた。「子育てが楽しい団地」は、子育て支援を専門とする民間企業を大々的に誘致したUR賃貸団地の団地再生事業との差別化を図るために、「子育てに便利な団地(機能的に子育てが助かる)」ではなく、郊外型団地に残るコミュニティの豊かさ、支え合いの人間関係を活かした「子育てが楽しい団地」を目標として設定するものである。「集会所の段階的リノベーション」は、段階的に改修するため、一回ごとの改修費用は、巨額の費用負担を理由に反対者が多い集会所の全面建替えと比べると大幅に減額することができる点が大きな利点である。部分的ではあるが改修が実現し、集会所でこれまで以上にコミュニティ活動が効果的に展開できることが認識されれば、次回の改修への賛同者も増やすことが可能となる。平成25年度のもう一つの取り組みとして、京都市のコーポラティブ住宅(入居希望者の建設組合による共同建設型の分譲集合住宅)「ユーコート」における、ミクストコミュニティ持続の実態を整理し、そこから導かれる「団地経営」手法の検討を行った。その結果としてアメニティの追求を目標とする管理組合運営モデルを提起している。具体的には、従来型のマンション管理である「統制的管理」に加えて、管理組合として「アメニティ創造」に取り組むというものである。統制的管理は、マンション管理ではよく知られている維持管理・運営管理・生活管理の3要素から成り立つ。新たに提案する「アメニティ創造」とは、交流基盤形成・共同居住支援・居住環境整備・集住作法継承の4要素である。住民が高齢化する郊外団地型マンションでは、団地の持続再生を支える管理組合の担い手が不足している。団地の将来を担う若年世帯を呼び込み、ミクストコミュニティの形成を図るためには、成熟した住環境という近年のマンションでは得難い魅力や、管理組合として敷地と建物を総合的に整備できるという利点を活かして、安心して子育てできる住環境を希求する世帯を積極的に呼び込むなどの団地外部を意識した「団地経営」が必要である。本研究は、その可能性をアクション・リサーチ(実践的研究)を通して明らかにし、ミクストコミュニティの形成に資する「団地経営」手法を開発する。平成23年度は、1)郊外団地に潜在する「外部から評価される魅力」の諸相を明らかにする、

2)管理組合による「魅力の顕在化」「魅力の外部へのアピール」手法を明らかにする、の2点に取り組んだ。1)としては、「バス便団地」と呼ばれる駅からバス便利用の不動産評価が低い物件の潜在的魅力の調査を行った。バス便団地の抽出と、立地特性、中古価格の傾向をインターネット等で整理したが、実際の現地調査までは行えなかった。平成24年度調査で補完したいと考えている。2)としては、「多世代交流施設の基本設計」と「団地の魅力紹介パンフレットの作成」という2点が行われた。前者については、マンション管理組合の取り組みとしては規模、内容ともに全国でも類を見ない初の試みであり、合意形成や法制度など様々な隘路の存在、その解決方法が実践を通して明らかになった。後者についても、作成したパンフレットを近隣不動産業者に配布したところ、概ね好評であった。次年度以降にその具体的な効果についての調査を実施したいと考えている。平成26年度(最終年度)は、「子育てが楽しい団地」及び「集会所の段階的リノベーション」の可能性およびアクションリサーチを通じた手法検討を進めた。西小中台団地におけるアクションリサーチを通して、既存集会所に対してリノベーション(既存建物の大規模改装と用途変更)を行うことは、構造的な制約が大きく、コミュニティ活動の拠点整備という位置づけや、今後の「子育てが楽しい団地」への寄与という点からみたときにメリットが少ないことが分かった。合意形成における住民意向を考えたときも、建替えの方が合理的である。ここで建替えを進めていく場合には、西小中台団地での経験も踏まえると、「無関心層」、「集会所を必要としない層」に対するアプローチが極めて重要であり、そのためには団地の中期的なビジョン(将来像)を設定することが必要であることも分かった。団地再生の長期的な将来像が「棟別再生」、すなわち住棟の建替えやエレベータ設置改修などが行われるイメージとして描かれるとするならば、棟別再生が行われる前の段階である中期的な将来像は、子育て世代の転入が増えて住民の高齢化が抑制され、ミクストコミュニティが形成されている「子育てが楽しい団地」のイメージとして求められる。集会所計画だけでは、集会所を必要としないひとには関心を持ってもらえない。しかしこのまま住民の高齢化を放置すれば最終的には住環境が悪化し資産価値も低下するという問題は、区分所有者全員にとって切実な問題である。このようにして、無関心層にアプローチしていくことになった。そのためには、高齢化が解消されているイメージとして「子育てが楽しい団地」という中期ビジョンを明確にし、その実現手段のひとつとして、集会所建替えを位置づけることの重要性が分かった。建築計画、建築社会システム予定されていた「基本運営計画」を実施できなかった。その前提となる、多世代交流施設の建設についての合意形成が難航し、結果として管理組合総会で否決されてしまったことによる。しかしながら、このことにより「合意形成戦略」の段階の必要性が明らかとなり、また、そこでの課題等を検証できた点では、研究全体からすれば大きな進展ともいえる。
津波堆積物を用いた日本海東縁の地震・津波と日本海溝沿い巨大地震との関係の解明

日本海東縁部の歴史津波について痕跡調査を行った結果、山形県沿岸部でイベント性砂層が確認された。堆積年代はそれぞれ11世紀、および8ー9世紀よりも後であった。砂層には汽水性の珪藻が含まれ、氾濫原堆積物とは種構成が異なることから、河川を通じて汽水域からの土砂供給があったと考えられる。津波数値解析の結果、M7.7の地震による津波の高さは5m程度であり、調査地点で砂層を形成する可能性は小さい。海底斜面崩落による津波では、海岸での高さは20mに達し、調査地点に津波が到達する。今回の研究の結果、貞観地震から150ー200年経過した時点で、斜面崩壊により大規模な津波が発生していた可能性があることが示された。本研究では,日本海沿岸において歴史津波の痕跡(史料・堆積物)調査を行い,同地域における津波の発生時期と規模を明らかにするとともに,発生時期と規模に基づいて津波氾濫の再現と波源の数値的検討を実施し,日本海東縁部における地震・津波と日本海溝沿いの巨大地震・津波の関連を明らかにすることを目的としている.平成25年度は,津波伝播・氾濫解析のための海底・陸上地形データの収集と整理を行うとともに,秋田県沿岸部において地形的特徴の異なる9か所を選定して歴史・先史津波によって堆積した可能性のあるイベント性堆積物の調査を行い,そのうち3か所(八峰町,能代市,男鹿市)で,津波によって堆積した可能性のあるイベント性砂層を発見した.八峰町八森付近は幅1kmに満たない沿岸低地であるが,現在の海岸から約700m内陸の地点で泥質の湿地堆積物中に層厚約10cmのイベント性細粒砂層が確認された.能代市浅内付近は,海跡湖沼を干拓した地域である.ここでは,地表から深度2.5mまでの間に厚さ5cm程度の細粒砂層が2層確認された.浜堤列が発達する典型的な海岸平野に位置する男鹿市船越では,現在の海岸から約1.4km内陸の地点で泥炭中に細粒砂層が確認された.能代市・男鹿市におけるイベント性砂層は,標高1030mに達する現世海岸砂丘よりも内陸に分布している.砂層の堆積が大規模砂丘の発達以前に起こった可能性,または砂丘を乗り越える規模の津波が生じた可能性を検討するため,現在,採取したサンプルについて,分析準備を進めている.その結果は,日本海沿岸での津波発生時期と規模を見極めるための重要な成果の一つになると期待される.日本海東縁部における歴史・先史地震・津波を,東北地方太平洋沿岸で生じた既往の巨大地震との関連から検討するために,青森山形の沿岸地域において,869年貞観地震・1611年慶長三陸地震など,東北地方太平洋沖の巨大地震の前後の年代に相当する津波痕跡を対象に調査・研究を行った.庄内平野沿岸部で掘削調査を行った結果,海岸から2.5ー3.0kmの日向川河口付近、および海岸から1.5ー1.8kmの月光川河口付近においてイベント性の砂層が複数確認された。放射性炭素同位体年代測定の結果、日向川地点の砂層は11世紀に、月光川地点の砂層は8ー9世紀よりも後の時代に形成されたことが判明した。いずれも、貞観地震よりも後の年代に対応すると考えられる。また、日向川地点では4世紀頃に形成された砂層も確認された。微化石(珪藻)分析の結果、イベント性砂層には汽水性種が含まれ、周囲の氾濫原堆積物とは種構成が異なることが明らかになった。これは、砂層の堆積時に、河川を通じて汽水域からの物質供給が生じたことを示すと考えられる。津波数値解析によりイベント層の形成と津波氾濫との関連を検討したところ、モーメントマグニチュード7.7の想定地震による津波では、調査地点まで津波が到達し、砂層を形成する可能性は小さいことが判明した。海底地形および音波探査記録に基づき酒田沖での海底斜面崩落による津波発生の可能性を検討した結果、河川遡上と内陸部への氾濫によって調査地点に津波が到達することが明らかになった。本研究の結果、貞観地震の前後で津波発生が頻繁であった証拠は見つからなかったが,地震以外の原因で大規模な津波が発生していた可能性があることが示された.

地球科学本研究の目的は,日本海沿岸における歴史津波の史料・堆積物調査と,津波の数値的検討を行い,日本海東縁部における地震・津波と日本海溝沿いの巨大地震・津波の関連を明らかにすることである.25年度における達成度は,全般的にみてやや遅れが生じている.平成25年度は,津波堆積物に関しては青森県五所川原市,秋田県能代市,および山形県酒田市の沿岸低地および海跡湖沼を候補として掘削調査を行い,津波痕跡の可能性がある堆積層を検出してその年代を明らかにする計画であった.本年度の実績としては,秋田県能代市周辺で調査を行い,過去の津波によって堆積した可能性のあるイベント性砂層を検出した.現時点では年代測定が完了していないため,やや遅れが生じている.日本海沿岸の津波に関する新たな史料の発掘と既存史料の精査を行って津波痕跡高データを収集・整理するとともに,各々のイベントの時間的推移も明らかにする計画であったが,本年度,史料の検討については未着手の状況で,遅れが生じている.当初計画で平成26年度に予定していた津波の数値的検討に関しては,本年度,これに用いる地震・津波当時の古地形標高モデル作成の前段階として,既存の地形データの収集と整理を行ったことから,計画よりもやや先行している.平成26年度は,25年度に引き続き堆積物掘削調査を行う.実施場所は山形県酒田市周辺を重点対象とする.酒田市周辺は2011年東北地方太平洋沖地震の震源域の西隣に位置するとともに海岸低地が広がっており,日本海溝沿いの巨大地震・津波に関連する日本海側の地震・津波履歴を明らかにする上で鍵となる地域のためである.全般的な計画の遅れに対しては,堆積物調査の進捗でコントロールできると考えられるため,調査地点として調査可能期間が限られる低湿地(圃場)以外にも,海岸露頭など常時調査可能な場所も検討する.また,26年度は25年度に実施できなかった史料の検討を行うとともに,当初計画通り中世・近世の絵図を基に古地形の概略を推定する.堆積物掘削データと古地形情報から年代ごとの古環境の変遷を明らかにし,津波数値解析に用いる地震・津波当時の古地形標高モデルを作成する.津波の数値的検討に関しては,予定通り海底地震を想定した津波数値解析を行って津波浸水域と地震断層パラメータを推定し,東北地方太平洋沖の歴史的な巨大地震との関連を明らかにする.さらに,断層モデルだけで説明できない津波に関しては,海底地滑りの可能性も考慮に入れて波源位置と規模の検討を行う.物品費に関しては当初計画していた土壌硬度計・PCの機種を再検討し、次年度導入に予定を変更した。旅費に関しては、当初計画に従って津波堆積物調査地域を決定した後、調査可能になる時期を見計らって実施する必要があったため、実際の使用が予定よりも少ない状況となった。堆積物試料の採取時期が遅くなったため、25年度に分析用費用として見込んでいた人件費・謝金およびその他の支出を26年度に繰り越す必要が生じた。物品費に関しては、再検討後の機種を導入し、堆積物・史料調査に用いる。使用額は25年度予定額と同じである。旅費に関しては、酒田市周辺および五所川原市での調査に用いるほか、能代市周辺での再調査にも使用する。人件費・謝金は採取した堆積物の分析に、その他の費目は堆積物試料の年代測定および微化石分析に使用する。特に年代測定は試料1点でおよそ6万円かかるため、次年度使用額を合わせても、測定対象を厳選する必要がある。
高密度記録用ジルコニア分離CoPtグラニュラー薄膜

磁気記録媒体の高密度化のためには、とくに信号出力/ノイズ比(S/N比)の向上が重要であり、記録媒体の高保磁力化、媒体構成粒子の微細化および媒体ノイズの低減が必須になる。媒体ノイズの主因は媒体を構成している磁性結晶粒子間に働く磁気的交換相互作用である。従って、磁性金属微粒子が非磁性マトリックス中に分散し、完全に孤立化することにより、磁気的相互作用が低減されるグラニュラー磁性薄膜は、低ノイズ媒体として有望である。本研究においては、まず20Gbit/siを目標として実験を行い、薄膜の構造は低ノイズ媒体として有望であるグラニュラー構造を選択し、グラニュラー磁性薄膜を作製し、その磁気特性を検討し、高密度磁気記録媒体としての可能性を検討した。また、20Gbit/si以上の高密度磁気記録媒体には、上記の条件を満たし、より大きな磁気異方性が必要となる。そこで、CoPt薄膜にCuを添加し、結晶構造および磁気特性に及ぼす効果を検討した。まず初めに、CoPt-ZrO_2グラニュラー薄膜について熱処理温度、ZrO_2体積率および膜厚が磁気特性に及ぼす影響について検討した。作製した膜ではZrO_2はアモルファス状であり、CoPt粒子は結晶化していた。微細構造の観察の結果、as-depo.膜では35nmのアモルファス粒子がZrO_2マトリックス中に分散しており、500°Cで熱処理した膜では、58nmの結晶粒子がZrO_2マトリックス中に分散していることが確認された。膜厚が20nm、ZrO_2含有率48vol.%、Ta=500°Cの薄膜の、保磁力は3500Oeとなった。保磁力増大の原因として、ZrO_2によりCoPt粒子が分離されたこと、CoPt粒子が微細化されたこと、CoPt粒子とZrO_2の表面間歪みの影響、などが考えられ、これらについての解析を行った。次に、CoPt-ZrO_2グラニュラー薄膜にCuを添加し、熱処理温度の低温化および磁気異方性の付与を目的とし、CoPtCu-ZrO_2グラニュラー薄膜を作製した。その結果、面内保磁力が垂直保磁力より大きな試料を作製できた。Cuの添加効果を調べるためにCoPtCu薄膜を用いて比較検討した。その結果Cu添加率Cu/Co=0.96付近において(002)面に結晶配向することを確認した。高密度記録が可能な磁気記録媒体を実現するためには、媒体の薄層化、磁性極子の微細化、高保磁力化および媒体ノイズの低減が大きな課題とされている。そこで、本申請課題は、磁気記録媒体において媒体ノイズの主たる要因であるとされる磁性粒子間の磁気的相互作用の影響に着目し、磁性粒子が互いに非磁性の母材によって分離された構造を持つグラニュラー磁性薄膜を選択した。今年度はジルコニアを分離母材とするCoPtグラニュラー薄膜の作製条件を確立することを目的とし、成膜時のCoPt合金のCoとPtの組成比、磁性合金と分離母材の体積比率、膜厚、熱処理温度等の作製条件を検討した。その結果、(Co_<75>Pt_<25>)-(ZrO_2)組成のグラニュラー薄膜を減圧中、500°Cで熱処理することで、ZrO_2量35vol%以上の膜において保磁力は急激に増大し、48vol%のときHc=3300 Oeとなった。この値は、他の分離母材を用いた膜に比べて非常に大きな値であった。このようにZrO_2を分離母材として使用したときに非常に大きな保磁力が得られた原因としては、熱エネルギー的に安定なZrO_2を分離母材とすることでCoPt粒子の歪みが増大したこと、CoPt粒子が微細に分割され、粒子径が小さくなったことなどが予想される。そこで、Co_<75>Pt_<25>-ZrO_2(ZrO_2:48 vol%)グラニュラー薄膜の微細構造をTEMにより観察した結果、10nm程度のCoPt磁性粒子がZr-Oの非常に薄いアモルファス層で覆われ、磁性粒子の微細化が実現されているのが観察された。次に、膜厚の異なるCo_<75>Pt_<25>-ZrO_2(ZrO_2:48 vol%)グラニュラー薄膜を作製し、その磁気特性を調べたところ、保磁力は膜厚30nm80nmの範囲では、約3000 Oeで一定であった。しかし膜厚20nmのとき保磁力は最大値3500 Oeとなり、14nmでは2500 Oeまで低下した。一方、磁化値は40nm以下では急激に減少するが、この原因としては、膜の初期成長層における均一性が悪く、熱処理を行っても、CoとPtが合金化しないことがあげられる。