hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メッシュフリー法によるチューブハイドロフォーミングの高精度挙動予測に関する研究

近年チューブハイドロフォーミング(以下THF)は、高強度鋼管に内圧を負荷して拡張、成形、曲げ加工を行うものであるが、従来の加工技術、工程数、部品点数を大幅に削減することが可能であり、同時に部品の軽量化も計れるため、画期的な加工技術として注目されている。このようなTHFの技術を確立するためには、高精度なコンピュータシミュレーションによるバルジング(塑性不安定現象)の予測が不可欠である。特に、Forming Limit Diagramやスプリングバック量の正確に予測するためのシミュレーションとして、次の2つの機能、すなわちkinematics(幾何学的な運動)とconstitutive law(構成則)の高精度の再現が要求される。このような背景の下、本研究の目的は、前者に対してメッシュフリー法によるアプローチ、後者に対して異方性の発達、尖り点を考慮した新しいひずみ速度依存型の構成則、を導入することで高精度なシミュレータを開発することである。本研究の成果として、1)異方性の発達、尖り点を考慮した新しいひずみ速度依存型の現象論的構成則を開発した。2)この構成則の実装を可能とするメッシュフリー法による解析コードを開発した。この時、メッシュフリー法を拡張した、移動最小自乗法を用いた歪み仮定型有限要素法を新たに提案した。3)メツシユフリー法の開発において基盤とした解析コードを用い、種々の高強度管に対するTHF解析を実施し、種々の解析条件でForming Limit Diagranを作成しその限界挙動の評価を行った。4)今後の課題としては、単独の機能の性能向上だけではなく、シミュレータとして統合的な機能の向上があげられる。野口裕久(研究総括、THF用メッシュフリーコード開発担当)はまずメッシュフリー法によるシェル/膜構造の大ひずみ解析コードの開発を行った。具体的な項目は次の通りである。1)シェル/膜理論のメッシュフリー定式化、3)total/updated統合型幾何学的非線形解析機能の導入、3)非局所理論のメッシュフリー法への導入(ひずみ勾配理論、重み付き平均非局所理論等)、4)塑性不安定モード抽出のための、分岐解析手法の導入(Scaled Corrector法、LDL法等)、5)ratae-tangent modulus法によるひずみ速度依存型非線形方程式の解法を導入、6)き裂のメッシュフリーモデリング。黒田充紀(THF用構成則の開発)は現象論的モデルに基づく、異方性、尖点を考慮したひずみ速度依存型構成則の開発を行った。この時、1)構成則に導入する各種スピンに対する検討、2)異方性の発展方程式のモデル化ならびに異方性パラメータの同定について検討した。

3)メッシュフリー法の開発において基盤とした解析コードを用い、種々の高強度管に対するTHF解析を実施し、種々の解析条件でForming LimitDiagramを作成しその限界挙動の評価を行った。4)今後の課題としては、単独の機能の性能向上だけではなく、シミュレータとして統合的な機能の向上があげられる。
光化学系複合体の段階的分子集合の解明

光合成の電子伝達系で機能する2つの光化学系と集光機能をもつアンテナは、多数のサブユニットと光合成色素などのコファクターからなる複合体を形成する。本研究ではこれら複合体の生化学的構造を明らかにし、その生合成機構の解明を進めた。その結果、系1複合体に結合するアンテナ複合体(LHCII)の量と機能の解明、電子受容体として働くナフトキノンの同定を行った。また、複合体の段階的な生合成過程を分子レベルで解明した。また、アミノ酸を遺伝子工学的に置換した形質転換体を作出し、酸素発生系で生成するプロトン排出に関与すると考えられるアミノ酸の同定を進めた。光合成電子伝達系で機能する光化学系は多数のサブユニットとコファクターから構成されるクロロフィルタンパク質複合体で、集光機能をもつアンテナ複合体を結合して超分子複合体を形成する。この複合体の生合成の分子機構は不明な点が多く残されているが、多数の成分が段階的に分子集合していくモデルが考えられている。本研究ではこの段階的分子集合過程を詳細に解析するため、黄化細胞の緑化過程を利用した。緑藻クラミドモナスは暗所でもクロロフィルを合成するが、y-1変異株は暗所ではクロロフィル合成活性を欠損するため黄化細胞となる。しかし、明所ではクロロフィル合成が開始し、光化学系複合体やアンテナ複合体の同期した生合成を観察することができる。本研究では、この緑化過程中の光化学系およびアンテナ複合体の構成サブユニットの蓄積状況をウェスタン分析により解析した。また、クロロフィル、カロテノイド、キノンなどのコファクターを緑化中に細胞から有機溶媒で抽出し、逆相クロマトグラフィーで分析した。その結果、緑化に伴いクロロフィルの蓄積とクロロフィル結合サブユニットの蓄積が平行して起こることが示された。また、カロテンは黄化細胞には多く蓄積し、緑化に伴い減少するに伴いキサントフィルが増加した。一部のキサントフィルはカロテノイドから変換されて合成されたと考えられる。また、緑化過程の細胞からチラコイド膜を単離し、さらに界面活性剤で可溶化しクロロフィルタンパク質を分離すると、光化学系2は極めて短時間にサブユニットの分子集合が完了することが分かった。一方、光化学系1は緑化の初期には分子集合中間体が多く蓄積し、分子集合速度は光化学系2複合体のそれよりかなり遅いことが分かった。今後は分子集合中間体のサブユニットとコファクター成分の詳細を解析していく予定である。光合成電子伝達系で光エネルギーを酸化還元エネルギーへ変換する光化学系は、多数のサブユニットとコファクターから構成される複合体で、集光機能をもつアンテナ複合体を結合して超分子複合体を形成する。この光化学系複合体の生合成の分子機構の解明は遅れているが、多数の成分が段階的に分子集合していくモデルが有力である。本研究ではこの段階的分子集合過程を解明するため、黄化細胞の緑化過程を利用した。緑藻クラミドモナスy-1変異株は暗所でのクロロフィル合成活性を欠損するため、暗所で培養すると黄化細胞となるが、明所ではクロロフィル合成が開始し緑化する。本研究では既に、この緑化過程中の光化学系およびアンテナ複合体の色素と構成サブユニットの蓄積状況を解析した。さらに、緑化過程の細胞からチラコイド膜を単離し、それを界面活性剤で可溶化しクロロフィルタンパク質をショ糖密度勾配超遠心法により分離した。本年度は光化学系複合体とアンテナ複合体が結合し超分子複合体を形成する過程に着目して研究を進展させた。系2複合体とアンテナ複合体(LHCII)の超分子複合体は可溶化の過程で解離してしまい解析はできなかった。一方、系1は緑化の初期に分子集合中間体でPsaGとPsaKを欠く系1コア複合体が一過性的に蓄積することが観察され、その後アンテナ複合体(LHCI)とPsaGとPsaKが結合し、成熟型の系1複合体が形成されることが分かった。また、緑化の初期に一過性的に蓄積したクロロフィルの前駆体はクロロフィルタンパク質に結合していることが分かった。また、緑化の進展に伴いクロロフィルタンパク質に結合するクロロフィル前駆体が成熟型のクロロフィルへ変換されることも明らかにされた。したがって、本実験によりクロロフィルの生合成の最後の段階はクロロフィルタンパク質上で進行する可能性が示唆された。酸素発生型光合成電子伝達で機能する2つの光化学系のうち、光化学系Iは14種のサブユニットから構成されるコア複合体(PSI)とアンテナ複合体(LHCI)から構成されるPSI-LHCI超複合体を形成する。緑藻クラミドモナス(Chlamydomonas reinhardtii)のPSI-LHCIは9種のLHCIを結合し、ステート遷移の過程で可逆的にLHCIIを結合する。

本研究では化学架橋法とウェスタン分析法により、PSI-LHCIにおける9種のLHCIの配置をほぼ決定することに成功した。また、タンパク質を14Cで均一に標識した細胞から単離したLHCIIを結合したPSI-LHCI(PSI-LHCI/II)の各サブユニットを定量した。その結果、CP26、CP29、LhcbM5は合計で約5コピー存在すること、吸収した光エネルギーをPSIへ移動すること、を明らかにした。次に、光化学系I複合体の分子集合に必須な因子であり、葉緑体にコードされたYcf3とYcf4の役割の解析を行なった。まずN末端にHAタグを融合させたYcf4を過剰発現させることに成功し、HA-Ycf4をアフィニティー精製した。得られた標品のポリペプチド組成を分析したところ、Ycf3と光化学系Iサブユニット(PsaA, PsaB, PsaC, PsaD, PsaE, PsaF)とLHCIサブユニットが検出された。本研究によりYcf4はYcf3と親和性をもつことを初めて明らかにした。また、HA-Ycf4標品に存在した光化学系IとLHCIサブユニットは分子集合中間体に由来すると考えられる。以上の結果から、Ycf3とYcf4は光化学系I複合体の分子集合に関与すると結論することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。光合成26年度が最終年度であるため、記入しない。緑藻クラミドモナスy-1変異株を暗所で生育させて得た黄化細胞に光照射して緑化させ、光化学系複合体やアンテナ複合体の生合成過程を追跡する実験系を確立した。従って、次年度以降の光化学系複合体の段階的分子集合の解明を進める準備が終了し、すでにいくつかの新知見が得られつつある。昨年度は緑藻クラミドモナスの緑化過程の色素の蓄積量の変化を詳細に分析することにより、クロロフィルタンパク質の色素の蓄積過程の一部を明らかにした。本年度は昨年度の研究成果を発展させ、各クロロフィルタンパク質の構成サブユニットの蓄積量の変化を詳細に分析し、系1複合体の段階的分子集合過程の解明につながる分子集合中間体の同定に成功した。その結果、系1コア複合体が合成された後、アンテナ複合体(LHCI)が分子集合し、LHCIの結合を安定化すると考えられるPsaGとPsaKが最後に分子集合し、系1複合体の分子集合が完成するという興味深い結果を得ることができた。また、緑化の過程で一過性的に蓄積するクロロフィル前駆体がクロロフィルタンパク質に結合することを初めて明らかにし、さらにクロロフィルタンパク質上で成熟型クロロフィルへ変換されることも示すことができた。このクロロフィル生合成の最終段階の反応は系1と系2の光化学系複合体上だけでなく、アンテナ複合体上でも進行することを示した。緑藻クラミドモナスy-1変異株の緑化過程を解析することにより、光化学系複合体とアンテナ複合体の分子集合中間体を同定し、そのサブユニット組成をウェスタンブロッティングで、色素組成を逆相クロマトグラフィーで解析していく。また、クラミドモナスのアンテナ複合体の変異株の分析をすることにより、光化学系複合体へアンテナ複合体がどのように分子集合していくかについての知見も得る。
口腔インプラントを想定したチタン合金の疲労特性

純チタンおよびチタン合金の疲労特性は、これらをインプラント材料として臨床応用していくうえで考慮すべき重要なファクターであり、近年では臨床を想定した繰り返し荷重を用いた耐久性試験が行われている。2003年にはISOによって試験基準も定められた。しかし、現在のところこの試験基準を用いた疲労強度試験の報告は少ない。そこで本研究の目的は、インプラント材料に対する疲労試験の基準であるISO14801に則り、インプラント材料として用いられているチタン合金(Ti-6Al-4V合金、Ti-6Al-7Nb合金、Ti-Zr合金)の疲労強度と、それに与える表面処理の影響を明らかにすることである。2018年度はチタン合金(Ti-6Al-4V,Ti-6Al-7Nb,Ti-Zr)の静的荷重試験における降伏荷重(静的降伏荷重)およびISO14801に準じた繰り返し荷重試験(疲労試験)を行い降伏荷重(疲労降伏荷重)を計測し、疲労特性を明らかにすることとした。繰り返し荷重における降伏荷重ではTi-6Al-4Vが870±58N、Ti-6Al-7Nbが852±202Nであった。YSからYCの減少率をみると、いずれのチタン合金も40%程度減少した。以上の結果より、Ti-6Al-4VおよびTi-6Al-7Nbの繰り返し荷重における降伏荷重は静的荷重時よりも40%程度減少するものの800N以上を示すことが明らかとなった。2018年度の目標は純チタン及びチタン合金の疲労耐久性についての結果を得ることであり、ほぼ達成できたと考えられる。2018年度の実験計画は予定通り達成できたため、2019年度は静的荷重試験および疲労試験を行った試料に対して、検鏡試験およびナノインデンテーションを行い、形態および物性の変化を測定し、疲労特性との相関について考察する。当初、2019年度に予定していた国際学会の発表を2018年度に行うことになり、前倒し支払い請求を行ったが、予想より旅費がかからなかった。国内学会に参加するため、学会旅費として使用する予定である。
慢性関節リウマチに見いだされる新しい自己抗体の対応抗原分析および病因的意義の解明

FUSE結合蛋白の抗原エピトープ解析を行うため、まずはKH-domain(DNA結合部位)の精製を目的として、86-457アミノ酸残基に相当する部分cDNAをnested PCRにより獲得し、発現ベクター(プラスミドpTriex)にサブクローニングして、大腸菌に発現させたHisTag付き蛋白(KH蛋白)を獲得した。TALON(コバルトレジンカラム)を用いてKH蛋白を精製し、免疫ブロットの抗原として用いた。関節リウマチ(RA)72例の患者血清を希釈し(抗大腸菌抗体吸収済)、患者血清中のIgGと、精製KH蛋白との抗原反応性を検討したところ、72例中5例(7%)、にKH蛋白との反応性が確認された。(FUSE結合蛋白の抗原エピトープ解析を進めるにあたり、N末、C末解析用の精製蛋白の発現を試みるも、いまだ成功せず、細かいエピトープ解析ができていない状況である。KH蛋白に関しては、大量精製を行い、ELISAを行うことでRA活動性との関連や、他の膠原病での抗体陽性率について検討を行っていく予定である。)ヒト末梢血リンパ球cDNAをテンプレートに用いて、サイトケラチン-18(CK-18)および癌遺伝子c-mycの調節因子であるfar up-stream element binding protein(FUSE結合蛋白=ヒトDNA helicase V)の全長cDNAをnested PCRを用いて分離に成功した。(シークエンスも確認した。)FUSE結合蛋白の56-323アミノ酸残基に相当する部分cDNAをnested PCRにより獲得し、発現ベクター(プラスミドpMal-c2X)にサブクローニングして、大腸菌に発現させたマルトース結合蛋白との融合蛋白を獲得した。アミロースレジンカラムを用いた融合蛋白の精製を試みたが(塩濃度などを変えた種々の条件下で)、精製はできなかった。そこで、大腸菌蛋白とのクルードな状態の抗原蛋白としての反応性を、免疫ブロット法を用いて検討した。慢性関節リウマチをはじめとする膠原病患者血清を用いて、患者血清中のIgGと、発現したFUSE結合蛋白との抗原反応性を検討したところ、慢性関節リウマチ(RA)72例中7例(10%)、全身性エリテマトーデス(SLE)27例中1例(5%)にFUSE結合蛋白との反応性が確認された。(なお、RA血清をプローブに用いたHeLa細胞由来λgt11 cDNAライブラリーからの対応抗原cDNAのクローニングにより獲得した、λgt11(RA9-2)により発現したFUSE結合蛋白-βガラクトシダーゼ融合蛋白を用いた免疫ブロットでは、RA1例とSLE1例のみにしか反応が確認されていなかった。)FUSE結合蛋白の抗原エピトープ解析を行うため、まずはKH-domain(DNA結合部位)の精製を目的として、86-457アミノ酸残基に相当する部分cDNAをnested PCRにより獲得し、発現ベクター(プラスミドpTriex)にサブクローニングして、大腸菌に発現させたHisTag付き蛋白(KH蛋白)を獲得した。)
光周波数同期伝送系における多値数適応QAM信号ホモダイン検波方式の研究

光位相同期の実用化に向けマイコン制御によるループフィルタを開発し自動的に周波数及び位相を引き込ませることを可能とした.光16QAM信号に対しその相違がQPSK相当の信号を抽出する回路を開発しQPSK信号用位相4倍回路と併用することでCOSTASループを構成し光16QAM信号のホモダイン検波に成功した.マルチコアファイバの2コアを使用した位相共役信号を伝送し,両者のI-Qベクトル信号を幾何平均合成することで位相雑音が低減することを検証した.光ファイバ伝送容量はディジタルコヒーレント光通信の登場によって飛躍的に拡大した。一方、ディジタル信号処理に対する負荷量増大が顕在化しつつある。本研究は、多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号のホモダイン検波を可能にすることによって、周波数オフセット・位相推定に関する処理を不要にしてディジタル信号処理負荷軽減を図るとともに、位相感応増幅器における励起光位相再生技術を確立すること目的としている。QPSK信号に対するホモダイン検波には成功しており、多値QAM信号へと展開を図るものである。16値QAM信号に対してpi/4,3pi/4,5pi/4,7pi/4の位相に位置する8シンボル点を抽出して,ホモダイン検波受信に成功した.位相誤差は現状大きくQ値という視点からは不十分ながら,ホモダイン位相同期を達成している.達成に必要な8シンボル点抽出を行うための閾値回路を大学内の基板加工機を用いて内製しているため,信号とクロックの相対位相の調整には限界がある.本年度は,高周波回路基板を用いて位相調整を可能な限り行い,特性向上を目指す.16値QAM信号に対して8シンボル点を抽出して,ホモダイン検波受信に成功した.H27年度の目標には"機能評価に基づく設計を終えた後に最内輪4符号点抽出回路の試作を行う。"と掲げており、目標を達成できたと考える.本研究は、多値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号のホモダイン(同期)検波を可能にすることによって、周波数オフセット・位相推定に関する処理を不要にしてディジタル信号処理負荷軽減を図るとともに、位相感応増幅器における励起光位相再生技術を確立すること目的としている。今期には、多値QAM信号に対するホモダイン検波動作、並びに多値フリー動作検証、が主な課題であった。実現が難しいとされてきたホモダイン検波に関して、我々はすでに20Gbit/s QPSK信号に対して安定な動作を実証済みである。この実績に基づいて16-QAM光信号に対するホモダイン検波構成を考案し、設計試作を行い、動作検証を実施した。その結果、安定かつ良好な特性が得られたので、まず権利化を行い、3月に米国で開催された国際会議に採択されて発表した。現在、ジャーナルへの投稿を準備中である。光ファイバ伝送において波長分散を被った信号であっても、ホモダイン検波可能であり、誤り率(BER)が2桁台出会っても位相同期が維持できることを明らかにした。また、Software-Defined Opticsの概念実証へ向けて、多値化信号多値数変更へソフトウェアによって適応可能とするために、局部発振光位相を自動引き込ませる系を考案構築し、20Gb/s-QPSK信号にて実証した。引込み時間は1ms程度であり、ネットワークシステムの状態変更に十分に耐えうる時間内に自動引き込みが可能であることを示した。今回、16-QAMでの提案実証であるが、原理的にM-ary QAMへ適用可能である。多値フリー動作検証と言える。なお、PSA励起光位相同期技術への展開に関しては、非縮退型PSAが主流となっており、それに適したホモダイン検波系を研究協力者とともに考案し、実証することに成功した。平成28年度目標に掲げたのは、多値QAM信号に対するホモダイン検波動作ならびに多値数適応動作検証、である。16-QAMホモダイン検波を実証し、国際会議にて発表、並びにホモダイン検波のための局発光自動引き込み実証に成功した。PSAのための励起光に関しては、異なる方式の提案実証を行なった。当初の目的を達成している。本研究は,光多値QAM信号のホモダイン同期検波を可能にすることによって,ディジタルコヒーレント技術における周波数オフセット・位相推定に関する処理を不要にしてディジタル信号処理負荷軽減を図るとともに,位相感応増幅器における励起光位相再生技術を確立することを目的としている.ディジタルコヒーレント技術ではすでに偏波多重信号にも対応している.このため偏波多重信号に対してもコスタスループによりホモダイン同期検波が可能であることを40Gbps偏波多重QPSK信号の20km伝送実験によって実証した.Back-to-Backではあるが偏波多重16QAM信号のホモダイン同期検波にも成功している.光ファイバ伝送技術として,近年注目されているマルチコアファイバを用いた位相共役信号光同時伝送において受信信号を幾何平均合成することでハイパワー信号による非線形歪を軽減する手法を考案した.本手法により1コア送信より3dB以上のQ値回復を実現した.これは2コアで別信号を送信する以上の伝送容量の確保を意味する.中継技術として再注目されている位相感応増幅(PSA)においても研究協力者とともに光位相同期(OPLL)技術を適用し,成果を得ている.

光位相同期の実用化に向けマイコン制御によるループフィルタを開発し自動的に周波数及び位相を引き込ませることを可能とした.光16QAM信号に対しその相違がQPSK相当の信号を抽出する回路を開発しQPSK信号用位相4倍回路と併用することでCOSTASループを構成し光16QAM信号のホモダイン検波に成功した.マルチコアファイバの2コアを使用した位相共役信号を伝送し,両者のI-Qベクトル信号を幾何平均合成することで位相雑音が低減することを検証した.シンボル点抽出のための閾値回路の外部試作を進め,20Gbit/s-QPSKホモダイン検波と同程度の受信感度達成を目指す.併行して,受託研究枠で進めているホモダイン自動引込み動作の成果と一体化させて,多値QAM信号ホモダイン自動検波を実現する.ホモダイン検波系におけるひとつの課題は、偏波多重信号に対する受信の困難性にある。偏波多重信号に対するホモダイン検波の可能性を明らかにする。光ファイバ伝搬に伴う偏波の制御は困難とされてきたが、StokesVectorParametersを制御することによって、偏波制御の可能性は広がる。その制御には、3層構造ニューラルネットワーク(深層学習)を採用して可能性を探り、適応フィルタとの性能比較を行う。光ファイバ伝送
人工市場経済のシミュレーション〜複雑系としての市場経済の一断面〜

今年度は,シミュレーションモデルに本質的な改訂を加えるべく努力したが,残念ながらモデルが落ち着くまでには至らなかった.具体的な改訂の方向性は,消費者の惰性的行動を表すパラメータkを内生化することであった.ここで,消費者はk%以内の価格高であれば,安い価格をつけている企業からではなく,馴染みの企業から購入すると想定されている.昨年度までのモデルではkはすべての消費者に共通であったが,消費者の異質性に重点を置くため,これを個々の消費者の行動に基づいて内生的に決まるよう設計変更をおこなった.kを内生化する方針にはさまざまなものが考えられる.たとえば,この値をある消費者の「馴染みの企業」に対する信頼度の表明とみなし,当該企業から希望する量だけ財を購入できるかぎりkが高まり,希望する量を購入できないとkが低下する,というルールを考えることができる.このような方針でkの内生化を進めたが,他のモデル設定との関係でシミュレーション結果が安定せず,デバッグの途上で時間切れとなった.今後とも継続してモデルの拡充に努めたい.今年度は,まずはじめにシミュレーションをおこなうコンピューター環境の整備をおこない,次いでシミュレーションモデル(マルチエージェントモデル)の大幅な改良を手掛けた.このモデルでは,同質的な企業と消費者が多数存在するような経済において,各主体が限定合理性という制約下で適応的に行動すると,競争の結果淘汰が進みやがては独占や寡占の登場することが示される.目下のところ以下の点が明らかになっている.1.労働の移動可能性が独占・寡占の発生を説明する重要なパラメーターである.(1)労働の移動可能性が非常に高いと独占企業が次々と交替する.(2)労働の移動可能性が低くなるにつれ独占期間が長くなる傾向にある.(3)労働の移動可能性がさらに低くすると寡占が発生するようになる.2.収穫逓減か逓増かは独占・寡占の発生に対して重要な役割を果たさない.すなわち,収穫逓減下でも独占・寡占が発生する.両者の違いは,収穫逓増下では独占・寡占の発生パターンが労働移動可能性パラメーターの変化に対して相対的に敏感になるという点だけである.今年度は,シミュレーションモデルに重要な改訂を加えた.具体的には,競争相手がいない場合,企業は限定合理性の制約下にあっても,適応的行動の結果しかるべき時間が経過した後に利潤を最大にする生産量に到達できるようにした.企業は,費用関数,直面する需要関数,そして適応的行動のパターンが同じであるという意味で同質的である.しかしながら,適応的行動の具体的な表れ方(価格や生産量の変化の方向)はランダムに決められる点で企業は異質性を持ち,この異質性こそが企業どうしの競争の行方を左右する.消費者は限定合理性の制約の下で,できるだけ価格の安い企業から財を購入するという行動をとる.ただし,各消費者には「馴染みの企業」があり,ある程度の範囲内なら価格が高くても馴染みの企業から購入するが,馴染みの企業の価格が他の企業に比べて臨界範囲を越えて高くなると別の企業から購入するようになり,それと同時に馴染みの企業も変更される.こうした消費者の「惰性」が,以下のように市場のダイナミクスをかなり左右することが明らかになった.(1)消費者の惰性がまったくない場合には、極めて短期的に独占企業が次々と交替する.(2)消費者のある程度の惰性を持つ場合には,初めのうちはすべての企業が共存するが,やがて寡占が発生ししばらくして独占状態が生まれる.(3)消費者の惰性がかなり強い場合には,しばらくはすべての企業が共存しているものの,やがて寡占状態が発生しそれが永続するようになる.この場合は生じない.(4)昨年度の結果と同じように,収穫逓減か逓増かは独占・寡占の発生に対して重要な役割を果たさない.なお,今年度は実験経済学の手法を取り入れるには至らなかったので,これは来年度以降の課題となる.今年度は,シミュレーションモデルに本質的な改訂を加えるべく努力したが,残念ながらモデルが落ち着くまでには至らなかった.具体的な改訂の方向性は,消費者の惰性的行動を表すパラメータkを内生化することであった.ここで,消費者はk%以内の価格高であれば,安い価格をつけている企業からではなく,馴染みの企業から購入すると想定されている.昨年度までのモデルではkはすべての消費者に共通であったが,消費者の異質性に重点を置くため,これを個々の消費者の行動に基づいて内生的に決まるよう設計変更をおこなった.kを内生化する方針にはさまざまなものが考えられる.たとえば,この値をある消費者の「馴染みの企業」に対する信頼度の表明とみなし,当該企業から希望する量だけ財を購入できるかぎりkが高まり,希望する量を購入できないとkが低下する,というルールを考えることができる.このような方針でkの内生化を進めたが,他のモデル設定との関係でシミュレーション結果が安定せず,デバッグの途上で時間切れとなった.今後とも継続してモデルの拡充に努めたい.
マンガンポルフィリン製剤を用いた腫瘍特異性MRI用造影剤の可能性についての研究

HOP-9P 0.1mM/kgを尾静脈より投与した際のマウス移植腫瘍(SCC-VII)中のマンガン濃度を、組織標本が得られた5検体のうち4検体について検討した。腫瘍部を69分割した小切片におけるマンガン濃度の全検体での平均は5.4±2.2mg/kg(3.1-14mg/kg)であり、検体(1):6.6±1.9mg/kg、検体(2):4.2±0.8mg/kg、検体(3):6.0±3.1mg/kg、検体(4):4.2±0.6mg/kgであった。検体(2)と(4)に比べ、検体(1)と(3)では濃度の平均値が高く、各小切片間でのばらつきが大きかった。MRIにおける信号強度や組織標本からは、この違いを説明できる差異は得られなかった。HE染色切片との対比から腫瘍の生存部を50%以上含むと推測された小切片のマンガン濃度は、検体(1):5.1±2.0mg/kg、検体(2):5.9±0.9mg/kg、検体(3):4.7±4.2mg/kg、検体(4):3.4mg/kg(一小切片のみ)であり、大部分が壊死部と考えられた小切片のマンガン濃度は、検体(1):7.4±1.5mg/kg、検体(2):4.3±0.8mg/kg、検体(3):6.3±3.2mg/kg、検体(4):4.4±0.5mg/kgであった。検体(1)(3)(4)ではマンガンは腫瘍の生存部よりも壊死部により多く集積していたが、検体(2)では壊死部よりも生存部に多く集積していた。組織標本が得られた残りの一検体は、マンガン濃度分布を視覚的にとらえられる面分析を試みたが、感度が不十分でマンガン強度がバックグラウンドレベルであったため断念した。今回の研究ではマンガン、つまりHOP-9Pは生存部と壊死部の両方に分布したことが明らかとなった。壊死部により多く集積する可能性は示唆されたが確定にはいたらなかった。6週齢のC3H/Heマウスの皮下に、マウスの扁平上皮癌であるSCC VII細胞を移植。約14日経過後、径約2-3cmに増大した腫瘍をもつマウス10匹に対し、MRI検査を施行した。造影前のT1強調画像の横断像を得た後、4匹が死亡したため(原因は麻酔事故と推測)残り6匹にマンガンポルフィリン製剤の一つであるHOP-9P(13,17-bis(1-carboxypropionyl)carbamoylethyl-3,8-bis(1-phenylpropyloxyethyl)-2,7,12,18-tetramethyl-porphyrinato manganese (III))を尾静脈より投与した。翌日投与24時間後のMRI検査を施行し、それぞれのT1強調画像の横断像を得た。各々の撮影施行後直ちにマウスを屠殺し、-20度の冷凍庫内で24-48時間かけて凍結させた。その後、得られたMRIでの腫瘍の最大断面に対応する横断面を中心とする2枚の切片を作成し、一方をホルマリンで固定後、脱灰してHE染色した。もう一方の切片における腫瘍部を69等分になるように分割し、各々につきICP法で組織内マンガン濃度を測定した。この際1匹では良好な腫瘍の切片が得られなかったので、5匹分について組織内マンガン濃度を測定した。得られた測定結果と造影剤のMRI画像との比較において、組織内マンガン濃度の量と造影剤の信号増強の程度に相関が認められなかった。このことから造影後のMRI画像の信号増強の決定には、組織内マンガン濃度以外の要因も関与していることが示唆された。当初の計画では腫瘍の壊死部、生存部をそれぞれ分別して採取し、組織内マンガン濃度を計測する予定であったが、生存部がごく狭い範囲にしか認められず、技術的に生存部のみの採取は困難であったため上記の方法をとった。

HE染色切片との対比から腫瘍の生存部を50%以上含むと推測された小切片のマンガン濃度は、検体(1):5.1±2.0mg/kg、検体(2):5.9±0.9mg/kg、検体(3):4.7±4.2mg/kg、検体(4):3.4mg/kg(一小切片のみ)であり、大部分が壊死部と考えられた小切片のマンガン濃度は、検体(1):7.4±1.5mg/kg、検体(2):4.3±0.8mg/kg、検体(3):6.3±3.2mg/kg、検体(4):4.4±0.5mg/kgであった。検体(1)(3)(4)ではマンガンは腫瘍の生存部よりも壊死部により多く集積していたが、検体(2)では壊死部よりも生存部に多く集積していた。組織標本が得られた残りの一検体は、マンガン濃度分布を視覚的にとらえられる面分析を試みたが、感度が不十分でマンガン強度がバックグラウンドレベルであったため断念した。今回の研究ではマンガン、つまりHOP-9Pは生存部と壊死部の両方に分布したことが明らかとなった。壊死部により多く集積する可能性は示唆されたが確定にはいたらなかった。
雌雄エピゲノムの非対称性が制御する胚発生機構の解明～不育の分子メカニズムに迫る～

繰り返す流産などの不育症は、大部分の原因が不明である。そこで、本研究では、受精胚側における機能欠失の原因究明を探るべく、受精後に確認される雌雄ゲノムの非対称なエピゲノム修飾に注目し研究を行った。エピゲノム修飾の非対称性を消失した胚は、胚盤胞において、形態的に正常な胚でも、遺伝子発現レベルでは大きな影響があることが確認された。さらに、これらの胚では特定の条件下において、発生能に著しい影響を及ぼすことが明らかとなった。エピゲノム修飾の非対称性は、正常な発生を完遂するうえで極めて重要であることが示され、その破綻は不育症の一因となることが示唆された。受精から始まる発生に伴う細胞の分化は、遺伝的要因を伴わないエピジェネティック修飾に付随したダイナミックな遺伝子発現変化により完遂される。受精直後の前核期では卵子、精子由来のゲノムは非対象なエピジェネティック修飾状況にある。雌雄エピゲノムの非対称性はインプリント遺伝子を含む胚の発生に必須な遺伝子の発現量を調節する要因である。本研究では、エピゲノム修飾の雌雄非対称性により制御される因子を同定し、胚発生に致命的な影響を及ぼす因子/遺伝子群を網羅的に同定する。エピゲノム非対称性の崩壊が及ぼす影響を胚発生能試験より評価し、原因不明不育症の根本原因を遺伝子発現レベルだけでなく,エピジェネティックな観点で捉えることを目的とした。平成24年度は,雌雄エピゲノムの非対称性を破綻させる遺伝子の同定に成功した。ある遺伝子発現抑制型修飾を受精胚で発現させると,胚は正常に胚盤胞まで発生するが,遺伝子レベルでは複数の複数の遺伝子が発現異常を示した。この胚における特性を大規模な定量的PCR法により1個体レベルで解析した結果,ばらつきは生じるものの,確実に特定の遺伝子群が破たんしていることが明らかとなった。本年度は、雌雄エピゲノムの非対称性が破綻した胚を作出し、その発生能および発現崩壊遺伝子群の同定を試みた。遺伝子X(仮名)を発現亢進させた胚では、一見正常な胚発生を遂げているが、一部の遺伝子群では発現亢進、抑制が生じていることが明らかとなった。これらの胚(胚盤胞)において、網羅的遺伝子発現解析を行った。マイクロアレイによるゲノムワイドな遺伝子発現解析の結果、遺伝子Xを過剰発現させたグループでは、多能性関連遺伝子群には殆ど影響がないことが明らかとなった。一方で、特定の遺伝子群には発現抑制が確認された。さらに、発生能試験においては、ある状況下における胚では、発生能に著しく影響を及ぼすことが明らかとなった。これらの結果は、現在国際誌へと投稿中である。また、興味深いことに、遺伝子Xは胚性幹細胞(ES細胞)では、著しい発現抑制されているが、過剰発現させると、自己複製能に影響を及ぼす結果が得られた。ES細胞における遺伝子X抑制の意義に関しては、現在詳細な解析中である。受精直後の雌雄エピゲノムの非対称性を示す因子は,現在までに4つ程度同定されている。しかし,これらの因子を消失させる方法として、遺伝子欠損法が確実であるものの膨大な時間を要する。簡易的な方法としてRNAiを利用した一過的に遺伝子の発現を抑制する方法もあるが,この場合タンパク質の代謝を考慮するため,卵細胞の加齢が伴い正常な評価が困難になる。そこで,本研究では対象とする因子に対し拮抗する作用のある遺伝子を強制発現させる系の構築を試みた。in silico法により,おおよその目星をつけた後,複数の因子を導入し,発生能や遺伝子発現によりその効果を評価した。その結果,遺伝子X(仮名)を導入した場合,受精後のエピゲノムの非対称性が崩壊し,特定の遺伝子群の発現崩壊が確認された。この結果は,当初複数ある候補因子からシステム的に解析できる系を構築できたことが研究を発展させたと考えられる。現在,これらの内容を論文にまとめており,6月中には国際誌への投稿を考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、雌雄エピゲノムの非対称性が破綻した胚を作出し、その発生能および発現崩壊遺伝子群の同定を試みる。エピゲノム破綻胚を原因不明不育症のモデルとして捉えることで、着床前期における雌雄エピゲノムの非対称性が全能性獲得にもつ生物学的意義を解明する。昨年度からの研究により、雌性前核特異的な転写抑制型のエピゲノム修飾を除去する遺伝子の同定(仮名:遺伝子X)に成功した。この遺伝子Xが強制発現された胚は、着床前期では、一見正常な胚発生を遂げているが、一部の遺伝子群では発現亢進、抑制が生じていることが明らかとなった。本年度は、これらの胚を用いて以下の解析を行う予定である。1)遺伝子Xを強制発現した胚の体外、及び体内発生能を評価。

2)免疫蛍光染色法を用いた遺伝子Xを強制発現した胚における、エピゲノム修飾解析。3)RNA-FISH法を用いた遺伝子Xを強制発現した胚における多能性関連遺伝子群の発現状態解析。4)網羅的定量的PCR法を用いた遺伝子Xを強制発現した胚における特性解析。また、興味深いことに、遺伝子Xは胚性幹細胞(ES細胞)では、著しい発現抑制されていることが明らかとなった。そこで、本年度は初期胚発生で全能性獲得に関与するエピゲノムの非対称性の役割だけでなく、ES細胞における遺伝子Xがもつ多能性維持機構にも言及したいと考える。次世代シークエンサー等を用いることで、遺伝子Xの特性解析もゲノムワイドに行うことも予定している。これらの成果は、本年度中に国際誌への論文発表を目標とする。25年度が最終年度であるため、記入しない。
フィロウイルスの宿主域決定における分子機構の解明ー自然宿主の同定を目指してー

エボラウイルス等のフィロウイルス科に属するウイルスは人に重篤な出血熱を引き起こす病原体である。フィロウイルスの自然宿主として、コウモリが有力視されており、その宿主域決定因子が解明されてきている。一方、近年、コウモリ(シュライバーバット)から発見されたLloviu virus(LLOV:既知のフィロウイルスとは分子系統学的に異なる)の宿主域は不明なままである。当研究室の先行研究において、LLOVがある種のコウモリ由来培養細胞に宿主特異性を示す事が判明している。本研究では、ある種のコウモリ細胞が示すLLOVに対する宿主特異性を決定する分子機構を解明する。また、宿主となりうる動物種の探索も行う。
波浪衝撃による強非線形流体・構造連成応答解析法とその応用研究

直交格子・CIP法をベースとした水波と剛浮体の強非線形相互作用に関する数値計算法を,弾性浮体の計算へ拡張できるように種々の検討を行った。また,3次元ランキンパネル法と有限要素法を用いたハイブリッド計算法を開発し,弾性振動モードの影響を調べるとともに,時間領域非線形境界要素法に基づいて,衝撃波と弾性垂直平板の相互作用や非線形波発生のシミュレーションを可能にする流体構造連成計算法を確立した。実験的には,高速度カメラを用いて青波衝撃による船首近傍の複雑な水波の挙動を調べた。1.直交格子・CIP法をベースとした水波と浮体の強非線形相互作用に関する数値計算法(RIAM-CMEN)を,弾性浮体の計算へ拡張できるように種々の検討を行った。まず流体計算をRIAM-CMENで行い,次に構造応答を既存の有限要素法で解くという'weakly coupling'法の数値安定性を調べたが,非線形度が強い場合には解が発散するので,別解法を開発する必要のあることが分かった。2. 2次元問題ではあるが,時間領域非線形境界要素法に基づいて,孤立波が垂直弾性板に衝突したときの(波浪衝撃による)板の弾性振動,それによる非線形波の発生をシミュレーションするために,「陰境界条件法」を使った流体構造連成計算法を確立した。それによって,弾性板の端部境界条件の違いによる影響や動的な圧力の成分が流体力の計算にどのように寄与しているかを調べ,流体構造連成の重要性を調べた。3.有限要素法NASTRANを高速計算機にインストールし,構造物の振動ドライモードの計算ができるようにした。これを基に,モード関数展開法を使って弾性浮体の挙動をRIAM-CMENもしくは3次元の時間領域非線形境界要素法によって計算できるよう,計算コードの開発,有限要素法ソフトの使い方の習熟,流体構造連成計算の準備などを行った。4.英国サザンプトン大学で開催された国際会議Hydroelasticity-2009に出席して論文発表を行った。また海洋極地工学に関する国際会議(ISOPE-2009)では,スロッシングに関するシンポジウムを企画し,流体構造連成問題に関する今後の研究の方向付けにおいてリーダーシップを執った。1.青波衝撃による船首甲板上・垂直壁面上での圧力の時系列ならびに船体運動を計測するとともに、高速度カメラによって青波衝撃による船首近傍での複雑な水波の挙動を観察した。また、それに対応する数値計算を、直交格子・CIP法をベースとした水波と浮体の強非線形相互作用に関する数値計算法(RIAM-CMEN)によって行った。圧力変化と水波の挙動の対応について考察するとともに、数値計算結果と実験計測結果との違いについて検討し、今後、数値計算法で改良すべき点、検討すべき点を明らかにした。2. RIAM-CMENの計算精度を精査するために、船体運動方程式における付加質量、減衰係数を求めるための、上下揺・縦揺の強制動揺試験を行い、それに対応する数値計算をRIAM-CMENで行った。この試験では入射波は全く関係していないが、実験結果と計算結果は非常に良く一致していることを確認した。一方、船体運動を固定したまま入射波中を一定速度で前進するときに船に働く波強制力の計測、対応する数値計算もRIAM-CMENで行ったが、これに関しての実験結果と計算結果の一致度は、前者に比べると余り良くなかった。したがって、入射波そのもののシミュレーションの精度について再検討すべきであることが分かった。3.アメリカ・カリフォルニア工科大学で開催された船舶流体力学に関する国際会議ONR-2010において、水波と浮体の強非線形相耳作用に関する最近の研究成果について招待講演を行った。また、海洋極地工学に関する国際会議(ISOPE-2010)では、昨年に引き続きスロッシングに関するシンポジウムを企画し、流体構造連成問題に関する研究の現状把握、今後の研究の方向についてリーダーシップを執った。1.流体・構造連成解析に関する実用的数値計算プログラムを開発し,それによる計算結果と数値流体力学的手法による強非線形解析法による計算結果を比較することは,非線形性の重要度を認識する上で大切であるので,線形ポテンシャル理論の枠内で3次元影響,前進速度影響を正確に取り扱ったランキンパネル法と弾性変形の固有モード解析に有限要素法(NASTRAN)を適用したハイブリッド計算プログラムを開発した。弾性振動モードで強制動揺させたときに造られる波形および波浪中での弾性振動モードの振幅を計算し,その妥当性について検討した。2.自由表面上の非定常波形や波浪荷重の計算に対するランキンパネル法の計算精度,非線形影響について考察するために,波浪中で前進しながら動揺する模型船が造る非定常波形の計測・解析(非定常波形解析)を入射波の振幅を変えながら系統的に行った。

その結果,船の動揺を固定したdiffraction問題での船首付近の波形において実験と計算に有意な差が見られ,また,船の動揺振幅が大きくなる周波数域では入射波振幅の違いによる非定常波形での非線形性が顕著に見られた。3.CIP法ベースの数値流体ガ学的計算法(RIAM-CMEN)によって上記の波形に対する非線形影響が説明できるかどうかを見極めるため,実験に対応する数値計算を実行した。入射波振幅が比較的大きいときの結果は,明らかにポテンシャル理論による計算結果より実験値に近い傾向を示しているが,自由表面上での計算メッシュの依存性が強く,計算結果の信頼性を更に高める必要がある。RIAM-CMENによる数値計算は引き続き行っている。4.2011年11月に開催されたドイツ船舶海洋工学会において招待講演(34th Weinblum Memorial Lecture)を行い,非定常波形解析および波浪荷重に関する最新研究成果を紹介した。また2012年9月に開催予定のHydroelasticity国際会議の国際技術委員として開催準備に協力するとともに,論文の投稿準備をしている。1.船舶の流力弾性応答計算法の確立:前進しながら動揺する3次元浮体に関する流体計算をランキンソース法で行い,構造変形の固有モードは有限要素法を用いて計算し,両者を融合させたハイブリッド計算法を実用計算法として完成させた。その計算法の妥当性を確認するため,前進速度がゼロ場合について,流体力学計算を3次元グリーン関数法で計算するプログラムを別途作成し,これまでに公表されている実験データとも比較した。2.直交格子・CIP法ベースの数値流体力学的計算による波浪中での強非線形現象の研究:大振幅波浪中での船体動揺によって発生する非定常波形,波浪中抵抗増加の計算を行い,昨年度の実験で得られている実験結果と比較検討した。数値計算結果に対するメッシュ(計算格子)の依存性が強く,あまり良い結果が得られなかった。そこで,非常に多くのメッシュに対する計算が可能になるよう,計算プログラムの並列化を行い,その妥当性,計算時間の低減化率について調べ,それを波浪中での船体運動の計算に適用した。3.これまでの研究成果ならびに今後行うべき研究課題の取りまとめ:これまでに開発研究を行ってきた数値計算法の結果ならびに問題点を整理した。特に,CIP法ベースの強非線形数値流体力学的手法の流体・構造連成問題に対する計算精度・安定性の問題,さらにはランキンソース法と有限要素法のハイブリッド計算法を新しい実用計算法とするための問題点,さらに研究を進化させるために今後行うべき研究の方向などについて整理を行った。ランキンソース法と有限要素法の融合による波浪中船体の流力弾性解析プログラムは完成させ,計算結果の検証を行ったが,さらに詳細を調べる必要がある。また水槽実験によって,船体に働く波浪荷重と非定常波形の計測・解析も系統的に行い,信頼性のある良いデータが取得できた。実験結果に見られる非定常波形での非線形影響に対して,CIP法ベースの数値流体力学的計算法によって検証を行っているが,これは継続して行う必要がある。一方,大振幅波浪中でのスラミング現象の水槽実験・数値計算は予定が遅れ,平成24年度に行う予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。CIP法ベースの数値
磁場中の熱電効果を利用した直接発電のための基礎研究

直接発電システムの可能性を持つネルンスト素子の基礎研究を行ってきた。この研究の発端は、1993年に山口が半導体の単一キャリアーモデルを用いて、ネルンスト効果を利用したエネルギー変換効率を検討し、その値が極めて高くなる可能性を理論的に指摘したことに始まる。この提案では、磁場中で熱勾配のある系での半導体の輸送係数を用いて性能示数を求め効率の良い材料選びを行う。しかし、輸送係数の測定は1960年代に行われているが、我々の想定している半導体の動作環境はさらに強磁場かつ高温であり、過去に測定されていない領域である。この環境での輸送係数の測定法の確立のために、第一歩として報告者達は常温付近での強磁場中での温度勾配のある系の輸送係数を測定するシステムを構築し、InSbのネルンスト係数、熱電能、ホール係数、電気抵抗率を測定した。なお、InSbをネルンスト素子の候補の一つとして考えたのは、電子の移動度が非常に大きいためネルンスト効果が顕著になると考えたからである。InSbは赤外線の計測用に用いられるが、このようにネルンスト効果を使った応用上の利用の試みは今までにない。本研究で得られたデータと直接比較できる過去のデータはないが、よく似た実験条件の過去のデータを見ると、ネルンスト係数について定性的に異なった振る舞いをしていることがわかった。その原因の考察から、測定する試料の形状が重要な鍵を握ることを報告者達は着目した。過去の文献には試料の形状が書かれてなく、形状効果は考慮されていない。従来行われてきた半導体の輸送係数の測定は、理論で解析的に形状を扱える例を除き、輸送現象を記述するボルツマン方程式から得られる理論値と実験から得られる物理量との比較を行うには、試料の形状を考慮した解析が行われていないのが現状である。現在形状の異なる試料を準備し、その形状効果を測定を始めようとしている。本年度は第1に,半導体材料の輸送計数を測定するための実験装置の設計と製作を行った。これは磁場中で材料に温度差を作り,それによって発生する電場などを測定する装置であるため,測定資料を真空断熱した容器の中に設置し,それに磁場を印可する方式を取っている。従って,加熱装置,冷却装置,超伝導マグネットを備えている。また,実験を行いやすくするために,資料を容易に交換できる構造を持ったことが特徴である。また,このために,実験室の整備を行った。また,この基礎研究の最終的な目的である核融合炉でのエネルギー変換及び一般民生用での高効率の直接エネルギー変換を行うために,核融合研究で開発された高熱流束機器材料の一つであるカーボン系材料を用いた熱電変換を行う素子の提案を行い,その変換効率及び民生機器での用途について提案を行った。具体的にはボロンカーバイト(B_4C)はP型半導体で高融点材料であり,非常に高い熱電能率を持っているので,これと組み合わせるN型半導体としてカーボンがある。カーボンは熱電能率は高くないので,今後良いN型半導体を探すことが重要であることを指摘した。以上の内容は昨年8月にドイツで開かれた国際会議(18th Symposium on Fusion Tech.PA-024)で発表した。更に,上記発表の延長として,プラズマ核融合学会でこの研究の位置づけを行った。

具体的には,高温材料での発電(これは現在の発電プラントが水を利用しているため,566°C以上の熱サイクルを利用していない)では,プラズマや火力発電所のボイラーの炎などの高温から566°Cまでは低い変換効率であっても従来のシステムと組み合わせればシステム全体の発電効率が向上することを指摘した。本年度は昨年度に実験装置を制作したことに引き続いて、半導体材料の輸送係数の測定を行った。特に、測定手段の取得と確立のために、BiTe系の材料を用いて実験を進めた。これには2つの理由がある。一つは、熱電半導体は、熱電能率が高いため電気抵抗の測定の時にそれが誤差として入る可能性があるからである。これは磁場を印可してネルンスト係数を測定する時には、ホール効果が同様に誤差として含まれる。この誤差を極力避けるために素子の形状及びそれを乗せる台について、試作を行った。現状ではまだ改善の余地がある。もう一つの理由はBiTe系材料は現在唯一商用化されている熱電半導体であり、そのため多くの測定データがそろっていて磁場を印可した実験と比較が容易に行えるからである。また、本年度は熱電半導体の研究を始めてから発見した幾つかの応用についてまとめ、エネルギー・資源学会に発表した。内容は磁場を必要とするネルンスト素子の他に超伝導コイルシステムへの応用をまとめた。これは従来型の熱電半導体を超伝導コイルの電流リ-ドに適用するアイデアである。超伝導コイルは低温であり、これを励磁する電源は常温であるから、電流路にそって熱が常温から低温に侵入する。これはコイルの安定性及びシステムの運転コストを高くする。電気は通すが熱は通さない電流リ-ドが理想的である。従来までは電流リ-ドは金属でつくられていたため、断面を大きくすると熱伝導による熱侵入が大きくなり、断面積を小さくすると電流の発熱が大きくなるので互いに矛盾した要請が必要になっていた。ここにP,N型半導体を用いると電流によって熱が共に低温から高温に運ばれるため、理想的な電流リ-ドをつくることが出来る。直接発電システムの可能性を持つネルンスト素子の基礎研究を行ってきた。この研究の発端は、1993年に山口が半導体の単一キャリアーモデルを用いて、ネルンスト効果を利用したエネルギー変換効率を検討し、その値が極めて高くなる可能性を理論的に指摘したことに始まる。この提案では、磁場中で熱勾配のある系での半導体の輸送係数を用いて性能示数を求め効率の良い材料選びを行う。しかし、輸送係数の測定は1960年代に行われているが、我々の想定している半導体の動作環境はさらに強磁場かつ高温であり、過去に測定されていない領域である。この環境での輸送係数の測定法の確立のために、第一歩として報告者達は常温付近での強磁場中での温度勾配のある系の輸送係数を測定するシステムを構築し、InSbのネルンスト係数,熱電能、ホール係数、電気抵抗率を測定した。なお、InSbをネルンスト素子の候補の一つとして考えたのは、電子の移動度が非常に大きいためネルンスト効果が顕著になると考えたからである。InSbは赤外線の計測用に用いられるが、このようにネルンスト効果を使った応用上の利用の試みは今までにない。本研究で得られたデータと直接比較できる過去のデータはないが、よく似た実験条件の過去のデータを見ると、ネルンスト係数について定性的に異なった振る舞いをしていることがわかった。その原因の考察から、測定する試料の形状が重要な鍵を握ることを報告者達は着目した。過去の文献には試料の形状が書かれてなく、形状効果は考慮されていない。