hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
基板吸着を利用したエクソソーム解析法の開発

エクソソームは細胞から放出された膜に覆われた小胞(ベシクル)で、放出した細胞に由来する核酸、タンパク質、脂質などを含み、これらの情報を細胞間で伝達している。エクソソームを介した細胞間コミュニケーションは、正常な生理的現象および病的現象で広く行われており、がんなどの疾患にも深く関わっていることが明らかとなってきている。エクソソームは体液中に含まれていることから、体液を利用した非侵襲的な診断(リキッドバイオプシー)に利用しようとする研究が精力的に進められている。しかし、一般的な手法で採取された「エクソソーム」には様々なベシクルが含まれており、それらは性質も機能も異なると考えられる。それぞれのベシクルがどのような性質、機能をもつのかを明らかにし、「エクソソーム」を適切に理解、評価することは、エクソソームを診断や治療に有効に利用する上で欠かせない。本研究では「エクソソーム」の基板への吸着を利用してベシクルの性質を見分けることを目的として研究を進めた。がん細胞株の培養液から超遠心によって「エクソソーム」を回収し、さらに密度勾配遠心によって分画した。それぞれの分画を基板に吸着させ形状の違いを調べた。原子間力顕微鏡で観察したところ、基板上でのサイズおよび変形の度合いが異なるベシクルが存在することを見出した。通常のエクソソームよりも密度の低い分画に存在するベシクルはサイズが大きく、変形しやすく、その結果、サイズ分布が広いという特徴がみられた。この分画のベシクルは、エクソソームよりも表面電位が低く、負電荷性脂質のホスファチジルセリンが多く表面に露出していることがわかった。ベシクルの性質の違いが基板上での変形に反映されており、「エクソソーム」に含まれるベシクルの性質の違いを基板吸着から読み取れることが示された。細胞はエクソソームなどの細胞外ベシクルを放出し、細胞間で核酸、タンパク質、脂質などを情報として伝達している。エクソソームはがんなどの疾患に深く関わることが明らかとなり、体液中のエクソソームを利用した非侵襲的な診断(リキッドバイオプシー)に向けた研究が進められている。しかし、エクソソームと呼ばれるものには様々なベシクルが含まれており、性質も機能も異なることが想定されるが、これらの見分け、仕分けは現状では困難である。エクソソームは一般的には「サイズ」と「密度」によって分けられているが、本研究では「基板吸着」を利用してエクソソームの性質の違いを見分けることを目的に研究を進める。平成28年度は、基板上でエクソソームの膜上の分子の局在を調べるため、ベシクルの内側の膜を露出させる方法の検討を行った。エクソソームマーカーとして知られる膜タンパク質CD63の細胞質側にEGFPを付加した融合タンパク質を発現させた細胞株からエクソソームを回収し、基板に吸着させた。ガスを吹き付けるとベシクルの上側が除去されて円形の平面状の膜が残り、そこにEGFPが存在することを、抗体と金粒子を用いたラベルと原子間力顕微鏡観察によって明らかにした。CD63とmCherryとの融合タンパク質でも同様の結果が得られ、簡便かつ短時間の吹き飛ばし法で、膜の内側に存在する分子を検出できることを示した。浸透圧を低下させることでもベシクルの内側を露出させることが可能であったが、数時間以上必要であった。つぎに、エクソソームに含まれるのか議論があるβーアクチンの局在を吹き飛ばし法で調べた。βーアクチンの発現量が少なくさらに検証が必要であるが、がん細胞由来のエクソソームの内部に存在する可能性を示唆する結果が得られた。基板上でエクソソームの内側の分子を検出することに成功しており、おおむね当初の計画どおりに進行している。エクソソームは細胞から放出されたベシクルで、細胞間で核酸、タンパク質、脂質などの情報を伝達している。この細胞間情報伝達はがんなどの疾患にも深く関わっており、体液中に含まれるエクソソームを利用した非侵襲的な診断(リキッドバイオプシー)に向けた研究が進められている。しかし、細胞はエクソソーム以外の細胞外ベシクルも放出しており、性質も機能も異なると考えられるが、様々なタイプのベシクルの見分け、仕分けは困難である。細胞外ベシクルを分類し、そこから得られる情報を明らかにすることによって、診断の精度の向上が期待できる。本研究はエクソソームの基板への吸着を利用した解析法の開発を目的として研究を進める。昨年度から引き続き、基板上でエクソソームの内側の分子を検出する手法の検討を進めた。基板に吸着させたエクソソームを界面活性剤で弱く処理し、抗体と金粒子でラベルして原子間力顕微鏡(AFM)で観察を行ったところ、エクソソームの形状を保ったまま、エクソソームの内側の分子を検出することが可能になった。対象の分子がエクソソームの表面あるいはエクソソームとは別に存在するのか、エクソソーム内部に存在するのかをAFMで区別できるようになった。また、平成29年度は、基板に吸着したエクソソームの形状の違いにも注目した。がん細胞株の培養液から超遠心によってエクソソームを回収し、さらに密度によって分画した。それぞれの分画をAFMで観察したところ、基板上での平均サイズとサイズ分布の広さが異なるベシクルが、異なる密度の画分に存在することを見出した。

サイズ分布の広い画分では吸着したベシクルの変形の程度が大きく、体積あたりのタンパク質量や表面電位にも違いがみられた。サイズ分布の広さは、溶液中のナノ粒子解析法では顕著な違いは見られなかったことから、基板吸着によってベシクルの性質の違いを見出すことができることを示唆している。基板上でエクソソームの内側および外側の分子を検出する方法を確立し、また、エクソソームの性質の違いが基板吸着時のエクソソームの形状の違いに反映されることを示す結果が得られており、おおむね当初の計画どおりに進行している。エクソソームは細胞から放出された膜に覆われた小胞(ベシクル)で、放出した細胞に由来する核酸、タンパク質、脂質などを含み、これらの情報を細胞間で伝達している。エクソソームを介した細胞間コミュニケーションは、正常な生理的現象および病的現象で広く行われており、がんなどの疾患にも深く関わっていることが明らかとなってきている。エクソソームは体液中に含まれていることから、体液を利用した非侵襲的な診断(リキッドバイオプシー)に利用しようとする研究が精力的に進められている。しかし、一般的な手法で採取された「エクソソーム」には様々なベシクルが含まれており、それらは性質も機能も異なると考えられる。それぞれのベシクルがどのような性質、機能をもつのかを明らかにし、「エクソソーム」を適切に理解、評価することは、エクソソームを診断や治療に有効に利用する上で欠かせない。本研究では「エクソソーム」の基板への吸着を利用してベシクルの性質を見分けることを目的として研究を進めた。がん細胞株の培養液から超遠心によって「エクソソーム」を回収し、さらに密度勾配遠心によって分画した。それぞれの分画を基板に吸着させ形状の違いを調べた。原子間力顕微鏡で観察したところ、基板上でのサイズおよび変形の度合いが異なるベシクルが存在することを見出した。通常のエクソソームよりも密度の低い分画に存在するベシクルはサイズが大きく、変形しやすく、その結果、サイズ分布が広いという特徴がみられた。この分画のベシクルは、エクソソームよりも表面電位が低く、負電荷性脂質のホスファチジルセリンが多く表面に露出していることがわかった。ベシクルの性質の違いが基板上での変形に反映されており、「エクソソーム」に含まれるベシクルの性質の違いを基板吸着から読み取れることが示された。平成28年度から引き続き、エクソソームの内側の膜に存在する分子の探索を進める。また、平成29年度は基板上に吸着するエクソソームの形状の違いとエクソソームの性質の関連性について調べる計画となっており、これを進める。平成29年度から引き続き、基板上に吸着するエクソソームの形状の違いとエクソソームの性質の関連性について調べる。また、一つの細胞株に由来するエクソソームの中に、性質の異なるエクソソームサブクラスが存在することが明らかとなったので、これらの性質と機能の違いや、他の細胞株にも存在するのかなど、さらに詳しく調べる。使用する抗体の検討が予想よりうまくいったため、購入費を抑えることができた。また、旅費と人件費も当初計画より抑えることができたため、次年度使用額が生じた。本年度は適切な人材を雇用することができなかったため次年度使用額が生じたが、次年度の雇用費用に充当する予定である。当初の計画に加え、さらに研究内容を充実させるため、生じた次年度使用額は試薬の購入と人件費に使用する予定である。がん研究会がん研究所蛋白創製研究部ホームページ
カイラル磁気秩序を持つ新規磁性体の新機能探索

本年度はジルコニアセラミックスの劣化メカニズムの解明を行った。ジルコニアセラミックスは高強度、高破壊靭性、高硬度、低い熱伝導性などの特性を有しているため精密機械部品、粉砕機用部材、光ファイバー接続部品などの様々な製品に利用されている。これらの魅力的な物性は酸化ジルコニウムに価数の異なるイオンを添加し、室温で正方晶構造を準安定化させることによって達成される。例えば、イットリアを安定化剤に用いたイットリア正方晶ジルコニアセラミックスでは、破壊に伴うクラックの進展部において準安定正方晶から単斜晶構造への体積膨張を伴う構造相転移が起こることでクラックの進展が抑制される。一方で、熱水中及び空気中で30°Cから400°Cの温度範囲で数時間のアニールにより材料が劣化すると知られている。従って、ジルコニアセラミックスの熱水耐性の向上は特性向上に関する重大な解決方策となる。近年、この劣化の際には表面においてOH-イオンもしくはO2-イオンが関与し正方晶構造から単斜晶構造への構造相転移が起き、試料にクラックが導入されるため劣化すると報告されている。本研究では、試料中のクラックと正方晶構造及び単斜晶構造の結晶粒内の微細構造の形成システムを理解することが、本問題を解決するための一端を担うことになるであろう。26年度が最終年度であるため、記入しない。六方晶構造であるカイラル磁性体CrNb_3S_6に着目し、ローレンツ電子顕微鏡法と小角電子線散乱法を併用した磁気構造解析技術を用いて、研究項目1「電流や磁場等の駆動力の下での"カイラル磁気秩序"のダイナミクス観察」、研究項目2「試料の微細化に伴う"カイラル磁気秩序"のトポロジカル安定性の検証」を行った。1では無磁場中において室温から10Kまで温度を変化させた際及び、10Kにおいて0Tから0.4Tまで磁場を変化させた際のカイラルらせん磁気秩序の観察を行った。その結果、100K以下でカイラルらせん磁気秩序周期は一定であるが、100Kから臨界温度近傍にかけ、徐々に磁気らせん周期が減少していくことが明らかとなった。また、観察試料中(幅15μm×10μm)において磁気周期の乱れは存在していない。一方、臨界磁場以上の磁場を印加しその後外部磁場を減少させた際には、カイラル磁気秩序には縞状のコントラストが不整合の領域が観察された。つまりこの領域において磁気的な転位が存在していることが明らかとなった。2では、フォーカスイオンビーム(FIB)装置を用いた微細加工技術により、形状安定性を調べるため電子顕微鏡観察用薄膜試料に微細な穴を導入した試料を作製し、加工前後での同一領域でのカイラル磁気構造を調べた。FIB肇置を用いて直径100μm程度円柱状の穴をあけた試料を作製した。加工の前後の電子顕微鏡観察により、加工前において周期の乱れは存在しないが、加工後においてカイラル磁気秩序の磁気的な転位が存在し、転位の近傍において磁気周期が変化していた。従って、試料の欠陥により磁気的な転位が捕捉されていることを表す。無磁場中において存在した転位は外部磁場により試料欠陥から移動し、0.22T程度の磁場中においてカイラル磁気秩序は試料の欠陥によらず形成した。カイラル磁気秩序は結晶カイラリティに保護された秩序状態であり、結晶欠陥などの外的要因に対して安定であることを示している。装置トラブル等により故障対応に時間が取られたが、本年度の研究の目的に対して一定の成果を出すことが出来たと考えている。今後は、カイラル結晶構造を有しうる正方・六方・立方晶系などの空間群に属する磁性体に着目し、カイラル磁気秩序を示す新規な磁性体物質の探索を行う。

また、カイラリティ結晶構造を持たないらせん磁性体MnP、FeGe、Ba_<0.5>Sr_<1.5>Zn_2Fe_<12>O_<22>や強相関強磁性体(La_<1-x>Sr_x)MnO_3、(La, Pr, Ca)MnO_3などの磁気構造解析を進める。
種子の脂肪性およびデンプン性を決定する分子機構の解析

植物の種子は主として脂肪を蓄積する脂肪性種子、デンプンを蓄積するデンプン性種子に大別される。シロイヌナズナは脂肪性種子であるが、その変異株の中にデンプンを蓄積する変異株が得られている。その原因遺伝子はPex16であり、ペルオキシソームの形成因子のひとつである。種子の脂肪性とデンプン性を決定する分子機構を明らかにするため、Pex16の機能解析を進めるとともに以下に示す形質転換体株を用いた解析を行った。1.Pex16のRNAi変異株を用いた解析Pex16発現量を減少させたRNAi抑制変異株作製したところ、ペルオキシソームは数が減少するとともに巨大化した。この巨大化したペルオキシソーム集合体ではなく、個々のペルオキシソームが巨大化していた。この巨大化したペルオキシソームには内部に空胞状の構造物が観察され、激しく運動していた。このペルオキシソームの空胞の形態及び数は生育、条件、組織によって大きく異なっていた。この空胞のペルオキシソームにおける役割を明らかにするため、EMS処理したPex16-RNAi株から空胞をもたない範囲株をスクリーニングしている。Pex16i欠損変異株の種子ではペルオキシソームが欠損し、貯蔵脂肪が少するとともに、デンプン粒子含むプラスチッドが出現した。しかしながらこの種子は発芽することができないことが判明した。Pex16i抑制株の種子ではデンプン粒を含むプラスチッドは存在せず貯蔵脂肪の減少もみられなかった。Pex16-GFPを過剰発現するシロイヌナズナを作製した。この形質転換体ではペルオキシソームが巨大化しており、このペルオキシソームの巨大化は多くのペルオキシソームが集合体を形成していることが明らかとなった。この形質転換体を親として、デンプンを蓄積する変異株及び蛍光の局在が異なっている変異株をスクリーニングしている。種子の脂肪性とデンプン性を決定する分子機構を明らかにするため、Pex16の機能解析を進めるとともに以下に示す変異株を用いた解析を行った。1.Pex16の細胞内局在性の検討Pex16-GFP融合タンパク質を発現するシロイヌナズナ形質転換体を作製した。GFP蛍光はペルオキシソーム膜に局在した。また、この形質転換体ではペルオキシソームが巨大化していることが明らかとなった。2.Pex16-GFP過剰発現変異株を用いた解析Pex16-GFPを過剰発現する変異株を作製した。さらにペルオキシソームを可視化するマトリックスタンパク質であるチオラーゼにRFPを融合させたタンパク質を発現するシロイヌナズナとかけあわせ、2重変異株を作製した。その蛍光パターンの解析から、ペルオキシソームの巨大化は多くのペルオキシソームが集合体を形成していることが明らかとなった。電子顕微鏡観察から、多くのペルオキシソームが互いに膜を接して結合していることが判明した。3.Pex16のRNAi変異株を用いた解析Pex16の発現量を減少させたRNAi抑制変異株を作製したところ、ベルオキシソームは数が減少するとともに巨大化した。この巨大化したペルオキシソームはペルオキシソームの集合体ではなく、個々のペルオキシソームが巨大化していた。
超音波を利用した電子部品マイクロ接合部のインプロセス品質評価法の開発

本研究は超音波を利用した電子部品マイクロ接合部のインプロセス品質評価法の開発を目的として、遅延材を利用したワイヤボンディング部の評価と集束探触子の多重反射特性を利用したダイボンディング部の評価を行った。得られた主な結果は以下の通りである。1.遅延材を利用したワイヤボンディング部の超音波測定ワイヤボンディングの工具(キャピラリー)を遅延材として、直径約0.1mmのワイヤボンディング部に超音波を送信し、その反射波を用いて以下の点を明らかにした。(1)ワイヤボンディング部の超音波測定で得られる反射波には、キャピラリーとワイヤボンディング部の境界からの反射波とワイヤボンディング部を通過してチップ底面から反射された反射波が重畳している。チップ底面からの反射波はプッシュテストの剥離強度と非常によい相関があり、接合状態を非破壊的評価できる。(2)ワイヤボンディング部の超音波測定に影響を及ぼす測定圧力、キャピラリーとワイヤボンディング部の接触状態、接触媒質などをワイヤボンディングの加工条件に対応させても品質評価が可能であり、インプロセス測定にも応用できる。2.多重反射特性を利用したダイボンディング部の超音波測定試験片としてリ-ドフレーム上にICチップを銀ペーストでダイボンディングしたものを用い、集束探触子によるリ-ドフレーム内の多重反射波を利用した超音波測定を行い、以下の点果が明らかとなった。(1)X線透過試験で検出されたペースト不足による接合不良部の他に、X線では検出できなかったはく離部の検出も可能となった。(2)電子部品への腐食や吸湿などの悪影響を考慮して用いた揮発性の測定媒質では、接合不良部の他に、測定媒質の浸透のためにはく離部からの反射波が顕著に現れ、実用的な観点からも有効なことが示された。本研究では超音波を利用した電子部品マイクロ接合部のインプロセス品質評価を目的としており,平成7年度はその基本技術であるマイクロ接合部への超音波の送信および接合部からの反射波の受信方法の開発と,接合状態と接合強度の関係を調査した.得られた主な結果は以下の通りである.1.遅延材を利用したマイクロ接合部の超音波測定法の開発マイクロ接合部に超音波を集中して送信する方法として遅延材を用いる方法を採用し,ワイヤボンディングにはキャピラリーが有効なことを明らかにして,測定圧力,測定位置決めを正確に制御できる測定装置を試作した.また,接合状態の異なるワイヤボンディング部を測定した結果,測定状態に応じた反射波が検出できることを確認した.マイクロソルダリングを対象にした遅延材については,遅延材と接合部の接触面積が超音波の送受信に影響を及ぼし,接触面積が十分確保できるような場合には接合部の評価が可能となるが,マイクロ接合部への送信には遅延材の改良が必要であった.2.ワイヤボンディング部の接合状態および接合強度の評価キャピラリーを遅延材としたワイヤボンディング部の超音波測定と接合部の強度試験を行った結果,外観検査では判別できない接合状態を接合部からの反射波で評価できることを明らかにした.また,反射波の変化にはプッシュテストによるせん断破壊時の破壊荷重との対応もあり,マイクロ接合部の接合強度を含む品質の非破壊評価が可能なことが示された.今回の結果は限られた接合状態の結果でありため,次年度はサンプル数を増やすと共に,インプロセス測定法についても検討する予定である.本研究は超音波を利用した電子部品マイクロ接合部のインプロセス品質評価法の開発を目的として、平成7年度は遅延材を利用したマイクロ接合部への超音波の送受信法を開発した。平成8年度は遅延材を利用した超音波測定によるワイヤボンディング部の評価と集束探触子の多重反射特性を利用したダイボンディング部の評価を行った。

1.遅延材を利用したワイヤボンディング部の超音波測定ワイヤボンディングの工具(キャピラリー)を遅延材として、直径約0.1mmのワイヤボンディング部に超音波を送信し、接合状態の異なる接合部からの反射波を用いてその品質評価を行った。その結果、(1)ワイヤボンディング部の超音波測定で得られる反射波には、キャピラリーとワイヤボンディング部の境界からの反射波とワイヤボンディング部を通過してチップ底面から反射された反射波が重畳している。チップ底面からの反射波はプッシュテストの剥離強度と非常によい相関がある。(2)ワイヤボンディング部の超音波測定に影響を及ぼす因子としては、測定圧力、キャピラリーとワイヤボンディング部の接触状態、接触媒体などがある。これらをワイヤボンディング加工中の条件に対応させても品質評価が可能であり、インプロセス測定にも応用できる。ことなどが明らかになった。2.多重反射特性を利用したダイボンディング部の超音波測定試験片にはリ-ドフレーム上に1Cチップを銀ペーストでダイボンディングしたものを用い、その品質評価は集束探触子によるリ-ドフレーム内の多重反射波を利用する超音波測定法で行った。また、集束探触子を利用した超音波測定では測定媒質として水を使用することが多いが、電子部品への腐食や吸湿などの悪影響を考慮して、揮発性の測定媒質による測定も行った。その結果、(1)X線透過試験で検出されたペースト不足による接合不良部の他に、X線では検出できなかったはく離部の検出も可能となった。(2)揮発性の測定媒質では、音速の違いによって測定条件が異なるが、浸透性の良い媒質は接合不良部の他に、測定媒質の浸透のためにはく離部からの反射波が顕著に現れ、実用的な観点からも有効なことが明らかとなった。
消費電力見積もりモデルによる組込みマルチプロセッサシステムの効率的な設計空間探索

本研究の目的は、組込みマルチプロセッサシステムの設計空間探索を効率化することである。本年度は、ボトルネック解析による性能改善支援手法を提案した。提案手法は、システムのボトルネックを解析し,解析されたボトルネックに対し,設計制約を満たすために必要な実行時間と面積の改善率を探索する。改善率とは、設計制約を満たすために必要な実行時間とハードウェア面積の改善割合である。システム設計者は、探索された改善率を元にシステムの改善方法を検討できるため、不要な改善を防ぎ、設計空間探索を効率化できる。また、提案手法を実現するツールを開発し、設計空間探索を効率化する設計フローを提案した。設計フローは2つのツールで構成される。1つ目のツールはマッピング探索ツールである。マッピングとは、プロセッサや専用ハードウェアなど、システムを構成する機能の実装先を示す。このツールは、前年度に提案した効率的な探索アルゴリズムを用いて、実行時間とハードウェア面積のトレードオフを構成するマッピングを自動で探索するツールである。2つ目のツールは性能改善支援ツールである。このツールを用いることで、自動でボトルネックの特定とボトルネックに対する改善率の探索が実行される。提案する設計フローは、まずマッピング探索ツールにより、トレードオフを探索する。次に、探索されたトレードオフを入力として、性能改善支援ツールにより改善するべき機能とその改善率を探索する。最後に、設計者による改善率を用いたシステム記述の改善を行う。これらの処理を、システムが設計制約を満たすまで繰り返すことで、効率的な設計が可能となる。提案する設計フローを用いたAES暗号化復号システムの設計事例により、設計空間探索の効率化の評価を行った。従来に比べ、マッピング探索での評価数が最大で99%削減されると共に、設計者がボトルネック解析に要する時間を0時間にした。(抄録なし)本研究の目的は、1)設計初期でのマルチプロセッサを用いた組込みシステムの消費電力の高精度な見積り、および2)効率的な探索アルゴリズムによる設計空間探索時の探索数の削減、の2つである。1)に関して、消費電力見積もりに必要な実行時情報の検討、および消費電力測定環境の構築を実施した。まず、消費電力見積もりに必要な実行時情報として、システムを構成する機能毎に、a)プロセッサでの実行時間、b)専用ハードウェアでの実行時間、c)プロセッサでの消費電力、d)専用ハードウェアでの消費電力、の4つの情報が必要と判断した。上記4つの実行時情報のうち、a)とb)は既存のシステム設計環境で取得可能であり、c)とd)は取得不可能であった。次に、c)とd)の情報を取得する環境としてFPGAボードを選択し、その電圧電流測定素子を用いてFPGAボードの消費電力を測定するソフトウェアを作成した。2)に関して、探索アルゴリズムを改善し、探索数を大きく増加させずに探索精度を向上させた。本研究で扱う探索アルゴリズムは、消費電力、実行時間、ハードウェア面積など、複数の設計制約を扱う。アルゴリズムの探索結果は、ある制約値が改善するために、他の制約値が必ず悪化する解の集合(パレート解)である。既存の探索アルゴリズムは、探索数の削減は実現していたが、真のパレート解(全数探索の結果と一致する解)を保証しなかった。本年度は、既存アルゴリズムに対して、前提条件を加えることで、探索数を削減しつつ、真のパレート解が探索可能なアルゴリズムへ改善した。なお、消費電力の見積もり手法が確立していないため、実行時間とハードウェア面積を制約として扱った。このアルゴリズムの改善により、既存アルゴリズムと比較し、探索数は大きく増加せず、真のパレート解の探索が可能となり、探索精度が向上した。

消費電力見積もりに必要となる実行時情報を取得するFPGAボードの検討と検証に時間を要したが、来年度実施予定内容を先に実施したため、おおむね順調に進展している。来年度は、消費電力見積もりモデルの作成、消費電力見積もりツールの実装、見積もり精度の評価、検証を行う。当初の研究計画では、消費電力見積もりに関する研究は初年度に実施予定であったが、研究実施に必要なFPGAボードの検討と取得が遅れたために実施できなかった。研究計画を変更し、来年度実施予定であった探索アルゴリズムの研究を本年度に実施したため、来年度は消費電力見積もりモデルに関する研究が実施可能である。(抄録なし)
外国為替相場の動態および変動要因に関する研究

1980年代における日米為替相場の変動の総体、つまり、前半のドル上昇と後半の急激なドル下落を、「統一的に」説明した経済理論はない。「実効実質為替レート」の算定によって、「80年代末において、為替相場は80年代はじめの水準に復調したにすぎない」という実証的研究はあるが、「なぜそのようになったか」は説明されていない。この研究の目的は、外国為替相場変動の長期的な動態を、為替相場変動の2要因、すなわち、国際収支の変化という「実質的」要因と、物価水準の変動という「名目的」要因にもとづいて検証した後、80年代の日米為替相場変動を整合的に説明することであった。この3年間、文献の収集、関係者への聞き取りなどを行なうとともに、資料などの分析にもとづいて、歴史と理論の両面から、為替相場と為替システムの実相と本質を探り、独自の知見の獲得に努力した。成果の中心は以下である。1980年代のドル相場は、70年代後半から続くインフレーションの下、本来なら他通貨に対して全面的に下落すべきだった。しかし、高金利政策による外資流入(資本収支の大幅な黒字)によって上昇し、異常なドル高を出現させた。それが、プラザ合意にもとづく各国の協調利下げによって下落に転じたのであるが、意外にも、外資の逆流(資本逃避)は生じなかった。80年代後半のドル安は、高金利の解除による外資の流出(資本収支の黒字の減少または赤字化という国際収支の要因)では説明できない。問題は実は、米国の対外事情にではなく、国内事情にあった。インフレーションのもと、ほとんどの国内商品が価格を上昇させる中で、外貨だけは例外的な低価格商品であった。「ドル高」とは「外貨安」に他ならない。高金利政策によって、それまで「貨幣市場」にクギ付けされていたドルは、解除によって低価格商品市場である「為替市場」へと怒濤のように流れ込んだ。ドルによる外貨買いは、外貨の価格である為替相場を、昂騰へとみちびく。急激なドル安は、純粋に国内的な要因によって発生した。政策は法則を歪曲できるが、解消しない。法則は別のところへ、違った形態で転移する。政策は結局、客観的な経済条件によって改変と復旧を余儀なくされる。本年はさまざまな文献に接する機会をあたえられ、歴史的事例、近年の理論的成果の把握に資することができた。本研究の目的は、「1930年代以降、今日にいたる管理通貨制下の為替相場変動の長期的な動態を、為替相場の2大変動要因、すなわち、国際収支の変化(順逆)という『実質的』要因と、物価水準の変動という『名目的』要因にもとづいて検証する」ことであるが、諸文献を一瞥したかぎり、80年代の日米為替関係を「統一的」かつ「整合的」に説明した経済理論は、やはり今のところ皆無のように思われた。当時の世界経済は、前半のドル高と後半のドル安という2つの「異常現象」によって特徴づけられ、両現象とも二期8年にわたる米国レーガン政権のもとにおいて発生、わが国の経済情勢に多大の影響をおよぼしただけでなく、現在にも尾を引いている重要なものである。

ここで、為替相場の「本来の」動きというものがレーガン政権下の「人為的かつ反法則的な」政策によって偏倚した結果、法則が反動的となり、やがて政策を凌駕・廃却するにいたったとの推測がなりたつ。為替相場の変動は従来、貿易収支や資本収支など国際収支の状態を基礎に研究されてきている。しかし現在の通貨システムは「兌換」のおこなわれない「管理通貨制」であり、インフレーションという通貨価値減少(通貨減価)の危険性をつねに孕んでいる。現代の為替相場変動は「物価水準」こそを主要要因として分析されねばならないことに確信を得た。次年度は戦前にまでさかのぼり、金融史的.為替政策的にひろい範囲での研究を試みたい。わたくしは「研究目的」を、「1930年代以降、今日にいたる管理通貨制下の為替相場変動の長期的な動態を......検証」し、「為替相場の『本来の』動きというものは何か、またそれが『人為的な』政策によってどのように偏倚するのか、法則と政策との兼ね合いについても理論的・実証的に明らかに」すること、と設定した。本年度は、前半期において昨年度と同様、理論的・歴史的文献の探索・調査・収集をおこない、また後半期においては、そうした資料を基に、戦前から大戦間、さらに戦後にわたる長期的な統計を作成し、史的実例や近年の研究成果の把握につとめるとともに、昨年の「実績報告書」末尾にも記したような、「戦前にまでさかのぼり、金融史的・為替政策的にひろい範囲での研究」に取り組むことができた。ここ数ヶ月のあいだ「第3次円高の到来」が取り沙汰され、世間の耳目をひいている。今年2005年は「プラザ合意」からちょうど20年の節目にあたっており、マスコミなども様々な関係記事を発信しているが、1980年代後半における急激な円高という「史実」には触れても、その「原因」に関しては皆目言及されていない。昨年出席した諸学会もほぼ同様で、研究者の回答は、「日本の巨額な対米貿易黒字」といった在り来たりなものであった。しかし当時のわが国の「対米資本収支」(赤字額)は貿易収支(黒字額)をさらに上まわっていたのであり、結果、総合収支は「赤字」だったのである。先の円高は、国際収支説ではけっして説明できないのである。本年は科研費補助金の最終支給年度であり、実りある成果の実現につとめたい。本年度の研究目的は「平成15・16年度中に収集した資料・文献・知見を総合的に吟味し、1980年代のアメリカの対日政策が1990年代のクリントン政権に至って何故に180度の逆転を見ることとなったのかを予想・判断する」というものであった。アメリカの経済政策的対日姿勢は、1970年代(フォードおよびカーター政権)の放任(ビナイン・ネグレクト)、80年代(レーガン政権)の「自主規制」要求と為替操作による強硬、90年代(クリントン政権)の現実容認に基づく農産物(とりわけ牛肉とオレンジ)輸出圧力というようにほぼ10年ごとに変化を見せたが、そこには、政策という人為ではけっして矯正できない客観的経済条件というべきものが常在し、それが政策の改変を執拗に迫ったためである。日本は第一次大戦期から昭和初期までと、昭和6年12月から敗戦までとの2つの時期において変動相場制下にあったが、急変・乱高下する為替相場が当時の政策担当者にどの様に関知され、また、一般の人々の生活にどう影響したかについては新聞を初めとする当時の様々な文献が明示している。
都市の雪害度と除排雪システムの評価に関する研究

豪雪都市において,雪害を経済的に評価する根拠を確立するために,都市のある地域で,ある時刻に何円の損害が生じているかを雪害度と定義し,これを積算する方法を先に提案した.今回は,この方法を長岡市の代表的な商業地区,工業地区および住宅地区に適用し,その有用性を検証した.このとき,毎日の積雪の変化を推計するための除排雪分析法を導入し,毎日の雪害度の変化を気象や除排雪作業の条件と関係づけて試算するようにした.主な結果はつぎのようにまとめられた.(1)観測地点は, 2km×5kmの平坦な市街地の中にあるにもかかわらず,自然積雪深には,場所によってかなりの差がみられた.一般に,繁華街では積雪が少なく,これは地域暖房および自動車の排熱が融雪を促進しているものと考えられる.(2)商業地域では,除雪が頻繁に行われ,堆雪深は他の地域より低い状態に保たれた.このため除雪費用が高くなり,その分,他の地域と比べて雪害度があがったと考えられる.(3)自動車および歩行者の交通量は,全ての地域でほとんど積雪の影響を受けておらず,商業地域では,むしろ自動車交通量が増加する傾向さえみられた.一方,バイクや自転車は,積雪深が増えるにつれて交通量が減少することがわかった.これより,本年度のような小雪のときは,有雪時と無雪時で道路の利用率の変化はなく,除排雪に要する費用が雪害度の主要部分をなすことがわかった.(4)上記の結果は, 62年冬および63年冬のデータに基づいているが,この年はそれぞれ数年に1度, 2年に1度の小雪年であり,雪害度の検証のためには,さらに,大雪年についての調査が必要である.豪雪都市において,雪害を経済的に評価する根拠を確立するために,都市のある地域で,ある時刻に何円の損害が生じているかを雪害度と定義し,これを積算する方法を先に提案した.今回は,この方法を長岡市の代表的な商業地区,工業地区および住宅地区に適用し,その有用性を検証した.このとき,毎日の積雪の変化を推計するための除排雪分析法を導入し,毎日の雪害度の変化を気象や除排雪作業の条件と関係づけて試算するようにした.主な結果はつぎのようにまとめられた.(1)観測地点は, 2km×5kmの平坦な市街地の中にあるにもかかわらず,自然積雪深には,場所によってかなりの差がみられた.一般に,繁華街では積雪が少なく,これは地域暖房および自動車の排熱が融雪を促進しているものと考えられる.(2)商業地域では,除雪が頻繁に行われ,堆雪深は他の地域より低い状態に保たれた.このため除雪費用が高くなり,その分,他の地域と比べて雪害度があがったと考えられる.(3)自動車および歩行者の交通量は,全ての地域でほとんど積雪の影響を受けておらず,商業地域では,むしろ自動車交通量が増加する傾向さえみられた.一方,バイクや自転車は,積雪深が増えるにつれて交通量が減少することがわかった.これより,本年度のような小雪のときは,有雪時と無雪時で道路の利用率の変化はなく,除排雪に要する費用が雪害度の主要部分をなすことがわかった.(4)上記の結果は, 62年冬および63年冬のデータに基づいているが,この年はそれぞれ数年に1度, 2年に1度の小雪年であり,雪害度の検証のためには,さらに,大雪年についての調査が必要である.
計算物理学ー物性研究における新展開ー・第III班コンプレックス系における協力現象

種々の複雑な系が示す協力現象を、計算物理の手法を開発・駆使して解明することが本研究の目的であり、今年度の成果は以下の通りである。量子スピン系について、まずその計算手法に関して、指数演算子の高次分解の一般論(鈴木)、数値的対角化法の汎用プログラムパッケ-ジの作成(西森)とその汎用性向上への取り組み(利根川)、フラストレ-ションを含むスピン系に対する量子モンテカルロ法に現われる負符号問題の解析(西森)、さらに不純物を含む系の量子モンテカルロ法の開発(宮下)など、数多くの進展がなされ、具体的な物性現象としては、S=1の1次元ハイゼンベルグスピン系のハルデン相に対するフラストレ-ション効果(利根川)などが明らかにされた.ランダムスピン系について、まず、新たに開発したモンテカルロ・スピン動力学法を用いて異方性のあるハイゼンベルグ・スピングラス(以下SG)における相転移に関して重要な結果が得られた(松原)。一方、通常のモンテカルロ法など種々の計算手法によって、CAM理論によるSG相転移の解析(鈴木)、SG平均場理論の展開とイジングEA模型におけるスピン緩和過程(高山)、XYおよびハイゼンベルグSGにおけるカイラルオ-ダ-(川村)等に関して新たな知見が得られた。また、ポッツ模型SGに関してはマルチスピンコ-ディングによる高速化されたモンテカルロ法のプログラムを開発し、相図など具体的な結果を得た(岡部)。ランダム・フラクタル系の動力学について、強制振動法のアルゴリズムを確立し、フラクタル構造に固有なスケ-リング則を検証した(中山)。また、高次元量子カオスに関して、その時間発展を追うための数値計算法(FFTーSympletic Integrator法)を開発し、多自由度量子カオスによる散逸の発生機構を明らかにした(池田)。
視交叉上核の概日リズム形成機序

(1).VIP,PHI,SRIHの抗体を眼球摘出盲目ラットのSCNに微量投与して睡眠・行動の概日リズムに対する変動を観察したが有意な変化を認めなかった。Glutamate,NMDAのSCN内微量投与は行動停止時に投与すると位相の前進を認め光パルスの結果とよく一致した。(2).両側眼球を摘出したFree-runラットを行動の概日リズムを指標にして、SCNに発現するFos様蛋白発現細胞を計数、非活動期の方が活動期に比して有意に多かった。またこのSCN内Fos様蛋白の発現はSCN内全体に称漫性に認められ、光刺激による腹外側部の発現とは明らかに異なっていた。(3).生後34日後の同腹の仔ラット10匹前後のSCNを含む視床下部をトリプシン処理して細胞を分離、クローニングプレート上で培養し、培養液中のバゾプレッシン(AVP)を6時間毎に採取RIA法にて測定した。その結果23日後より明白な約23.5時間の周期を有し主観的昼の方が夜に比して分泌量が多いリズム性変動を示し1ヶ月以上継続した。この細胞培養系はカルシウム依存性分泌と温度補償性を示し、哺乳類の生体外概日リズムのモデルとして適切であることを確認した。AVP分泌リズムを指標にして、蛋白合成阻害剤アニソマイシンを作用させると明白な位相遅延を示した。(5).Differential Display法によりCT10.00及びCT22.00(行動開始時=CT12.00)の2点で約30の発現レベルの異なる遺伝子を検出した。更にSCNより抽出した全RNAよりcDNAを合成し、Plaque Hybridization法によりスクリーニングし、これらのうちの代表的なものを選んでサブクローニング中であり、続いて塩基配列の決定を予定している。この他今年度は脳に海綿様変性を起こすZitter Ratを利用して行動の概日リズム及び免疫組織学的検索を行った。その結果、早期にリズムの加齢変化を示して概日性が消失した。従って、この動物の発育過程のリズム追究は、本課題のモデルに利用できる可能性がある。1.in vivoの実験(1)受動免疫:anti-VIP.anti-SRIHを視交叉上核に23ul投与して睡眠・行動のリズムを観察したところ,概日リズムの周期、振幅、位相のいずれにも影響を示さなかった(VIPには疑問が残る)。またバゾプレッシン(AVP)の拮抗剤の視交叉上核内投与も全くリズムに影響を及ぼさず、視交叉上核内に存在する神経ペプチド産生細胞のうちSRIH、AVPなどは概日時計そのものではなく、時計からの信号を受けて概日リズムを示している細胞である可能性が示唆された。(2)眼球を摘出して2カ月以上経過したフリーランラットを作り、行動の概日リズムを指標として、活動期と非活動期に屠殺して視交叉上核に発現するFos様免疫活性を免疫組織化学で比較したところ非活動期の方が活動期の数倍多く発現することを確認した。これまでc-fosは光情報と関連して発現することは知られていた。また短期間のフリーランでは日内変動の見られなかったことよりc-fosは視覚よりの明暗情報を概日時計に伝達する機構に関連あるものとされていた。しかし本実験より時計からの情報を伝達する機構にも関与している可能性が明らかとなった。2.in vifroの実験:視

交叉上核の細胞培養系の確立。生後34日齢の同腹の仔ラット10匹前後の視交叉上核を含む視床下部11.5mm角をトリプシン処理して細胞を分離してコラーゲンでコートしたクローニングプレート上に培養し、培養液中のバゾプレッシンを6時間毎RIAにて測定したところ、数日後より約23.5時間の周期を示し、有効な生体外概日リズムモデルと言うことができる。さらにこの糸を用いて、概日リズムの温度補償性や種々薬物に対する反応性を検討している。3.時計遺伝子のクローニングに関する研究は1度行ったが単純な技術的不備で失敗に終ったが、再度SCNの収集をはじめている。1.In vivoの実験:行動のリズムを指標にFree-running状態のラットを用いて、視交叉上核(SCN)内に存在する試験ペプチド、VIP,SHIHの抗体、AVPの拮抗物質をSCN内に投与してリズム位相の変化を検索した。その結果SRIHの抗体、AVPの拮抗物質は全く変化を示さず、VIP抗体は効果の判定に苦慮したが活動期末期に投与するとリズム位相が前進し、光刺激による変化と同様の傾向と考えられる。光情報伝達物質GlutamateのagonistのNMDAの投与も同様の変化を示した。2.In vitroの実験:前年に確立したSCN細胞の細胞培養系でAVPリズムを指標にAnisomisinを作用させたところ、非常に明白な位相遅延を示し、最大変位はCT6:00付近であった。この結果はin vivoの報告と一致するがはるかに大きな変化であり、非常に優れた生体外リズムモデルであることを確認した。3.時計関連遺伝子のクローニング:眼球摘出ラットで行動のリズムを指標として、異なるリズム相2点(サーカディアンタイムCT CT10.00及びCT22.00,行動開始時=CT12.00)で屠殺しSCNを摘出しプールした。これらSCNより4M Guanidinethioyante溶液を用いて全RNAを抽出し、この全RNAを用いてDifferential Display法で、上記CT2点で発現レベルの異なる遺伝子を検出した。Differential Display法は、また非常に感度の高い方法であり、大量に得ることが困難であるSCNから目的のmRANを検出するには最適の方法である。この方法により300bpから800bpの範囲で約30の発現レベルの異なる遺伝子を検出した。今後、これらをプローブとして、SCNの全RNAからオリゴdTを用いて精製したmRNAから作製したigt10 cDNAライブラリーをスクリーニングする。ポジティブなクローン、すなわち時計関連の遺伝子と考えられるものをピックアップする。時計関連遺伝子のクローニング:昨年度、眼球摘出ラットで行動のリズムを指標として、異なるリズム相2点(概日時間CT CT10.00及びCT22.00,行動開始時=CT12.00)で屠殺しSCNを摘出しプールした。これらSCNより全RNAを抽出し、Differential Display法で、上記CT2点で約30の発現レベルの異なる遺伝子を検出した。今年度は同様の方法でプールしたSCNより抽出した全RNAよりオリゴdTカラムでpoly(A^+)RNAを精製し、このpoly(A^+)RNAからreverse transcriptaseでcDNAを合成した。
半導体電子正孔系の量子凝縮相の研究

光励起された半導体を舞台として、励起子のボース・アインシュタイン凝縮や電子正孔BCS状態といった量子凝縮相の発現の可能性の探求、それらの間のクロスオーバーの問題に密接に関連する励起子モット転移の解明にテラヘルツ分光法を用いて挑んだ。励起子のイオン化率を定量評価する手法を開発し、励起子モット転移が生じる密度領域での電子正孔系の相図の決定に成功した。電子正孔金属相においては、電子正孔BCS状態の前兆を示唆する結果をついに得た。量子凝縮相の非平衡ダイナミクスの実験的探求を重要課題と位置づけ、s波超伝導体と光とのコヒーレント相互作用を調べ、秩序変数の振幅の振動(ヒッグスモード)の観測に成功した。1)間接遷移型半導体Siを対象に、低温下にある試料中に光励起された電子正孔系の冷却ダイナミクスをテラヘルツ分光法により調べた。光励起直後から4nsまでの時間領域で時々刻々変化する光学伝導度及び誘電率スペクトルを計測し、スペクトル解析から電子系の過渡的な温度変化、即ち、冷却ダイナミクスを決定した。電子と正孔それぞれのバンド内及びバンド間フォノン散乱過程を考慮した数値シミュレーションを行い、実験で観測された電子冷却ダイナミクスを完全に再現することに成功した。この結果から、格子温度1.5Kの場合、光励起後から約2nsで電子系の温度は格子温度に到達することがわかった。2)励起子BEC及び電子正孔BCS状態の発現にとって阻害要因となる電子正孔液滴の形成を抑制するために、圧力印加によるバンド縮重の低減を目指した。圧力アンビルセルを自作し、1軸性圧力下での光ポンプテラヘルツ分光システムを開発した。圧力印加によるバンド縮重の低減を反映して電子正孔液滴の転移温度が低下したことを発光測定により確認し、同条件下での光ポンプテラヘルツプローブ分光測定を進めた。3)励起子の縮重度を低減しBECの転移温度を上昇させるために、磁場によるスピン縮重度の解消を目指した。発光測定の結果、低温強磁場下で自由励起子発光強度が大きく減少することを見出し、スピン禁制励起子状態への蓄積効果を示唆する結果を得た。この「見えない」励起子を観測するために、磁場下光ポンプテラヘルツ分光測定系を開発し、励起子内部遷移(1s-2p遷移)による可視化を行った。低温下で先鋭化する励起子微細構造を分光するために、磁場下テラヘルツ分光の広帯域化、高周波数分解能化を進め、中心周波数3THzで50GHzの周波数分解能を達成した。この結果、励起子ゼーマン分裂と反磁性シフトを明瞭に観測することに成功した。1.Siのスピン禁制暗励起子の寿命測定低温強磁場下で動作する広帯域(0.5-7 THz)高周波数分解能(50 GHz)の光ポンプテラヘルツプローブ分光法の開発を進め、間接遷移型半導体Siの励起子の微細構造の観測と寿命評価を行った。磁場下で最低エネルギー状態をとるスピン禁制暗励起子の寿命測定に成功した。2.低温強磁場高圧下光ポンプテラヘルツプローブ分光法の開発間接遷移型半導体において量子凝縮相発現の阻害要因となる電子正孔液滴の形成を抑制するためのテラヘルツ分光用1軸性圧力アンビルセルの開発を進めた。Siにおいて実際に圧力下で電子正孔液滴の形成が抑制されていることを、テラヘルツ帯に現れる電子正孔液滴の表面プラズモンの観測から確認した。アンビルセルの低温強磁場環境下への組み込みを完了し、極限環境下での光励起電子正孔系のテラヘルツ分光が可能になった。3.Siの励起子モット転移Siの励起子モット転移における電子相関効果をテラヘルツ分光により調べた。励起子の束縛エネルギーが励起子モット転移濃度の前後でも大きく変化しないこと、自由キャリアの散乱レートがモット転移濃度近傍で著しく増大し異常金属相が出現すること、モット転移濃度近傍で励起子とプラズモンが結合した新しい素励起が現れることなどを明らかにした。4.間接遷移型半導体Geの高密度電子正孔系Geの高密度電子正孔系のテラヘルツ分光を行い、電子正孔液滴の表面プラズモン共鳴の観測、励起子1s-2p遷移の観測を行った。液滴形成の転移温度以上でその存在が示唆されている凝縮プラズマ相の有無についてテラヘルツ帯の過渡吸収測定から調べるための光源の整備、分光系の整備を進めた。5.光誘起非平衡BCS状態金属超伝導NbNに高強度テラヘルツパルスにより高密度のボゴリューボフ準粒子励起を行うことにより生じる非平衡BCS状態について、テラヘルツポンプテラヘルツプローブ分光法を用いて調べた。

BCSギャップ近傍の光学伝導度スペクトルの観測から、テラヘルツパルスのパルス幅以内に超伝導状態が破壊され、準安定な非平衡BCS状態へと移行することを見出した。1.直接遷移型半導体GaAsの励起子モット転移:励起子を直接共鳴励起し、その密度を増加させた場合にモット転移がどのように生じるかを調べるために、直接選型半導体GaAsにおける励起子モット転移を調べた。光励起光プローブ分光、光励起テラヘルツプローブ分光、時間分解及び時間積分発光測定の比較から、電子正孔プラズマ相においても発光スペクトルには励起子エネルギーでピークが現れることを明らかにし、電子正孔プラズマにおける多体クーロン相関の効果を明瞭に捉えることに成功した。2. 1軸性圧力印加によるGe電子正孔系の電子正孔液滴形成の抑制:Ge単結晶に一軸性圧力を印加することでバンドの縮退を解消し、量子凝縮相実現にとって重要な中間密度領域を達成する上で障害となる電子正孔液滴の形成を抑制することに成功した。電子正孔液滴の存在を示す表面プラズモン共鳴が圧力印加により消失することを確かめた。3.1軸性圧力下・強磁場下におけるGe電子正孔系のテラヘルツ分光:強磁場により励起子スピン縮重度を解消し、励起子ボース-アインシュタイン凝縮の臨界温度の上昇を試みた。一軸性圧力下強磁場下という極限環境下での光励起テラヘルツ分光を実現し、磁気励起子の内部遷移、温度、密度の定量評価に成功した。4.s波超伝導体の秩序変数の光制御:量子凝縮相は、光とどのような相互作用をするのか、秩序変数の動的な応答は光応答にどのように現れるのか、秩序変数は光で操作できるのか、という基礎的な観点から、BCS金属超伝導NbNとテラヘルツパルスとのコヒーレント相互作用を調べた。高強度テラヘルツパルス照射によりs波超伝導体で秩序変数の振幅の振動、いわゆるヒッグスモードの観測に初めて成功した。さらに、このヒッグスモードと電磁波との非線形相互作用を明らかにし、ヒッグスモードの共鳴に於いて非線形光学応答が巨大化する現象を発見した。高密度に光励起された電子正孔系において、極低温下で生じることが期待される励起子ボース-アインシュタイン凝縮(BEC)や電子正孔BCSといった量子凝縮相を調べるために、Geに注目した。Geの電子正孔系は長い寿命を持ち、寿命内に格子温度まで冷却されること、電子、正孔ともに軽い有効質量を持つことから、励起子BECの観点から魅力的な系である。しかし、伝導帯及び価電子帯の縮重度が大きいことにより、低温になると電子正孔液滴が自発的に形成されてしまい、これが量子凝縮相が発現するうえでの阻害要因となっていた。そこで、この電子正孔液滴形成を、結晶に一軸性圧力を印加しバンド縮重を解消することによって抑制することを試みた。電子正孔液滴形成の有無、暗励起子の蓄積の有無を敏感にとらえる手法としてテラヘルツ分光法に着目し、テラヘルツ分光が可能な圧力アンビルセルの開発を進めた。アンビル材料、構造の最適化など試行錯誤の末、同アンビルセルの開発に成功した。大気圧下での電子正孔液滴の臨界温度6 Kより十分低い1.6 Kで実験を行ったところ、一軸性圧力印加により確かに電子正孔液滴の形成が抑制されることを、テラヘルツ帯にある電子正孔液滴の表面プラズモン共鳴の観測から確認した。さらに、励起子BECの転移温度の上昇を図るため、磁場印加によりスピン縮重度の解消を試みた。このために、磁場下、圧力下のGeの励起子に対して、磁場効果を検証した。
積層型PVDFフィルムによるシロアリ食害の非破壊検出および防除の試み

本年度は以下の研究を行った.1.住宅等で使用される木材及び木質材料中を伝搬するAE波をPVDFフィルムを用いて検出し,材料内でのAE波の減衰を評価し,シロアリ食害時に発生するAE波を効率的に検出する方法について検討した.その結果,木材については約500mmの距離でもAEを検出することが可能であることがわかったが,木質材料のパーティクルボードに関しては,200mmまでの距離でしか検出できなかった.使用される木材及び木質材料に対し,PVDFフィルムを設置する間隔をそれぞれの材料にあわせて決定する必要性が認められた.2.PVDFフィルムのベイト工法への適用において,PVDFフィルムを挟み込んだ餌木へのシロアリ食害を検出する実験を行った.長期的なAE計測を行った結果,シロアリが木材を食害する過程で,挟み込んだPVDFフィルム自体を食害することが確認された.食害を受けたPVDFフィルムは断線して,ノイズのような信号が連続的に発生するため,AE計測とともに,その信号を検出することで,フィルムの損傷を抑えるようにする必要がある.また長期的に使用するために,フィルムを保護する必要があり,その方法を検討中である.3.シロアリを閉じ込めた木片にPVDFフィルムを貼り付け,ファンクション・シンセサイザからの出力をフィルムで振動として木材へ伝搬させ,シロアリの行動をCCDカメラを用いて観察した.しかし、今回の方法では木材へ振動をうまく伝播させることができず、シロアリが接触する木材表面の振動をレーザ変位計で計測したが,ほとんど振動していないことが確認され,これについては今後更なる検討が必要である.本年度は以下の研究を行った.1.これまで厚さ40μmのPVDFフィルムを積層化することによって感度を高める方法を利用していたが,厚さの異なるPVDFのAE検出特性を検討した結果,厚さが200μmのフィルムを使用することで,積層化したフィルムよりも高感度で,さらにノイズの影響を受けにくいセンサを作ることができた.このPVDFフィルムを使用したシロアリ食害AE検出用のセンサを作成し,基本的性能についての研究を行った.2.作製したPVDFフィルムを用いたAEセンサを,その形状を生かして,2本の木材試料に挟み込んで,シロアリの食害活動をモニタリングする餌木として試験を行った.これは近年日本でも広まりつつあるベイト工法において,モニタリング・ステーション内に詰め込んだ餌木へのシロアリの侵入を,防除技術者が定期的に目視によって点検する手法に代わって,PVDFフィルムを挟み込んだ餌木へのシロアリ食害を検出する手法を試みた.その結果,従来使用していたAEセンサと比較した場合でも,ほぼ同等の数のAEを検出することが可能であり,今後実際のベイト工法を行っている現場において,長期的なモニタリング試験を行い,PVDFフィルムの有効性について検討していく.3.住宅で使用される木材あるいは木質材料内のAE伝搬特性をPVDFフィルムを用いて検討し,住宅内でのシロアリ食害の検出の最適化をはかることを試みた.4.シロアリの振動に対する忌避反応行動を解析するため,昆虫マイクを用いて,シロアリが木材をかじる時の振動や走行する際の振動を計測し,CCDカメラで撮影した映像と対応させることによって,シロアリの活動について検討した.本年度は以下の研究を行った.1.住宅等で使用される木材及び木質材料中を伝搬するAE波をPVDFフィルムを用いて検出し,材料内でのAE波の減衰を評価し,シロアリ食害時に発生するAE波を効率的に検出する方法について検討した.その結果,木材については約500mmの距離でもAEを検出することが可能であることがわかったが,木質材料のパーティクルボードに関しては,200mmまでの距離でしか検出できなかった.使用される木材及び木質材料に対し,PVDFフィルムを設置する間隔をそれぞれの材料にあわせて決定する必要性が認められた.2.PVDFフィルムのベイト工法への適用において,PVDFフィルムを挟み込んだ餌木へのシロアリ食害を検出する実験を行った.長期的なAE計測を行った結果,シロアリが木材を食害する過程で,挟み込んだPVDFフィルム自体を食害することが確認された.食害を受けたPVDFフィルムは断線して,ノイズのような信号が連続的に発生するため,AE計測とともに,その信号を検出することで,フィルムの損傷を抑えるようにする必要がある.また長期的に使用するために,フィルムを保護する必要があり,その方法を検討中である.3.シロアリを閉じ込めた木片にPVDFフィルムを貼り付け,ファンクション・シンセサイザからの出力をフィルムで振動として木材へ伝搬させ,シロアリの行動をCCDカメラを用いて観察した.しかし、今回の方法では木材へ振動をうまく伝播させることができず、シロアリが接触する木材表面の振動をレーザ変位計で計測したが,ほとんど振動していないことが確認され,これについては今後更なる検討が必要である.