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長時間プラズマ・壁相互作用時の壁飽和と壁再排気の機構解明

今後の核融合研究においてはプラズマの長時間定常維持が重要な課題となる。長時間プラズマにおいては、放電時間の短いプラズマでは観測され得なかった時定数の長い現象が発生する。このような現象のひとつである「長時間放電中に壁が飽和と再排気(吸蔵)を繰り返す現象」の機構解明のために、プラズマのH_α線強度の空間分布を測定するための多チャンネル可視分光システムの製作及び3次元中性粒子輸送コードDEGASの導入を行い、それらを超伝導トカマクTRIAM-1Mの長時間放電に適用するとともに粒子バランスの解析を行った。TRIAM-1Mで達成された3時間放電においては、放電開始後約30分からH_α線強度が自発的に増加し、密度制御のための外部からのガス供給が自動的に停止し、プラズマの密度が壁からのリサイクリング粒子のみにより維持される現象、いわゆる壁の飽和が観測された。この放電におけるH_α線強度のトロイダル方向分布の測定結果から、壁飽和時の中性粒子束(リサイクリング粒子束)の増加はトロイダル方向全体からの寄与であることを明らかにした。また、この放電のプラズマ対向壁(ポロイダルリミター、真空容器)の温度の時間変化を測定し、それらの温度変化の時定数から、壁の飽和は真空容器壁の温度上昇に起因する水素ガス放出によることを明らかにした。さらに、壁が飽和と再排気を繰り返す現象は、壁の持つ水素インベントリーすなわちそれまでの放電の履歴に依存することを示唆した。DEGASコードのシミュレーションにおいては、プラズマ真空容器全体から一様に水素を放出させるモデルを適用して長時間のポロイダル方向のH_α線強度分布のシミュレーションを実施し、概ね計測結果を再現する結果が得られた。核融合炉実現のための課題のひとつにプラズマの長時間定常維持がある。この長時間定常プラズマ維持のためには、水素リサイクリングの理解が重要である。これまでの研究において、長時間放電中に壁が飽和と再排気(吸蔵)が繰り返す現象が観測されている。この機構解明のために研究計画に従い、Hα線強度の空間分布を測定する可視分光システムを製作するとともに、3次元中性粒子輸送コードDEGASを導入し、超伝導トカマクTRIAM-1Mの形状に合うようにメッシュモデルを構築した。TRIAM-1Mで達成された世界最長の放電時間である190分放電において、今回製作した可視分光システムを用いて、Hα線強度のトロイダル方向分布を測定した。この放電においては、放電開始後約30分からHα線強度が自発的に増加し、密度制御のための外部からのガス供給が自動的に停止され、プラズマは壁からのリサイクリング粒子のみにより密度を維持している。Hα線強度のトロイダル方向分布の測定結果から、ポロイダルリミター部でのHα線強度はポロイダルリミターの無い所に比べ約2倍高いことが明らかとなった。また、このトロイダル方向分布から、壁からの水素リサイクリングはポロイダルリミター部以外ではほぼ一様であることが示唆された。さらに定常状態におけるHα線強度のポロイダル方向分布を測定し、この結果を3次元中性粒子輸送コードDEGASにてシミュレーションした。入力データとなるプラズマ密度はこれまでに測定された典型的な分布を用い、イオンと電子の温度分布はパラボラ分布と仮定した。テスト粒子を真空容器壁からほぼ一様に放出させた場合、実験結果と概ね一致する結果を得ることができた。長時間定常プラズマの安定維持のためには、プラズマと第一壁との間の水素リサイクリングの理解が重要である。これまでの研究において、長時間放電中に壁が飽和と再排気(吸蔵)を繰り返す現象が観測されている。この機構解明のために研究計画に従い、Hα線強度の空間分布を測定する可視分光システムを製作・改良するとともに、昨年度導入した3次元中性粒子輸送コードDEGASのメッシュモデルも改良し、長時間放電時の中性粒子挙動の解析を行った。

TRIAM-1Mで達成された世界最長の放電時間である190分放電においては、放電開始後約30分からHα線強度が自発的に増加し、密度制御のための外部からのガス供給が自動的に停止し、プラズマは壁からのリサイクリング粒子のみにより密度を維持される現象、いわゆる壁の飽和が観測された。この放電におけるHα線強度のトロイダル方向分布の測定結果から、このリサイクリング粒子はトロイダル方向にほぼ一様に増加していることを明らかにし、真空容器壁の温度測定の結果と合わせて、壁の飽和は真空容器壁全体からの長い時定数をもつ温度上昇によるアウトガスに起因することを示唆し、その成果を論文に結実させた。さらに高密度(1×10^<19>m^<-3>)及び低密度(0.2×10^<19>m^<-3>)放電におけるHα線強度のポロイダル方向分布を測定し、この結果を3次元中性粒子輸送コードDEGASにてシミュレーションした。入力データとなるプラズマ密度及び電子温度、イオン温度はこれまでに測定された典型的な分布を用い、高密度及び低密度プラズマ中の中性粒子密度分布の比較を行った。長時間定常プラズマの安定維持のためには、プラズマと第一壁との間の水素リサイクリングの理解が重要である。プラズマを取り囲む第一壁は複雑な形状をしており、プラズマ・壁相互作用により第一壁の各部分がどのように水素リサイクリングに寄与しているかを理解する必要がある。TRIAM-1Mの長時間放電中に観測された、壁が飽和と再排気(吸蔵)を繰り返す現象の機構解明のために研究計画に従い、H_α線強度の空間分布を測定する可視分光システムを製作・改良するとともに、3次元中性粒子輸送コードDEGASのメッシュモデルをさらに改良し、長時間放電時の中性粒子挙動の解析を行った。これまでの研究において、壁の飽和は真空容器壁全体からの長い時定数をもつ温度上昇によるアウトガスに起因することを示唆し、その成果を論文に結実させてきた。さらに研究を展開させるために、今回は可動リミターをプラズマ周辺部に挿入することにより能動的に真空容器の形状を変化させ、リミターの水素リサイクリングのトロイダル構造に及ばす影響を調べた。H_α線強度のトロイダル分布より、リミター部でリサイクリングした中性粒子のイオン化の特性長は約0.3mであり、その影響は局所的に留まることが明らかとなった。この長さから評価される中性の水素原子のエネルギーは0.4eVであることが分かった。トロイダルリミタを挿入することにより、その他のリミター部のリサイクリングが抑制されることも示された。さらにDEGASコードのシミュレーションにおいては、プラズマ最外殻磁気面と真空容器壁との間のメッシュにプローブ計測から推測されるプラズマパラメータを入力し、プラズマ真空容器全体から一様に水素を放出させるモデルを適用して、長時間のポロイダル方向のH_α線強度分布のシミュレーションを実施し、概ね計測結果を再現する結果が得られてきている。
リニアーコライダーの物理

この研究は、わが国の高エネルギー物理学分野の将来計画として合意されたJLC加速器による実験を想定している。TeV領域にいたる研究のシナリオをリニヤーコライダーの特長を活かして克明に描き、また実験に必要な加速器の性能を明らかにしてその開発にフイ-ドバックすることを目的としている。具体的には、(1)未発見のトップクォークとヒッグス粒子の探索と研究、W/Zボゾンの超精密測定を基本に標準模型の限界を検証する戦略をたてた。必要な実験シミュレーション法を開発し、すぐ実行できるようにした。(2)軽いヒッグス粒子の存否はTeV領域の物理のシナリオを左右する分岐点になるが、JLC-1実験でこの問題に決着をつけることができることを示した。軽いヒッグスが存在しない場合、より高いエネルギーでゲージボゾンを調べる必要があり、エネルギーを増強するシナリオを平行して検討した。(3)軽いヒッグスが存在するときは、標準模型を超える新しい物理として超対称性が有力な候補になる。超対称性の枠組みのなかで、ヒッグス粒子と超対称性粒子の探索はじめ、必要な実験のシナリオを用意した。(4)測定装置の概念設計を行った。特にバ-テックス検出器、中央飛跡検出器、電磁・ハドロン一体型カロリメーターなどは、従来にない高い分解能を必要としており、これら測定器を設計し、検出性能をシミュレーション実験で確かめた。(5)加速器関係では、加速器と実験のインターフェース、とくに最終収束光学系の設計やサブミクロンのビーム制御、衝突点まわりのモニター系などの開発を進めた。特に、高い偏極度をもつ電子ビーム源の開発と、ナノメーター精度が要求される電磁石の保持で優れた成果を得た。(6)リニヤーコライダー特有のビーム・ビーム相互作用に起因するバックグランドをはじめて評価し、その処理法を研究してマスク系の設計を行った。トリスタン実験の経験と実績に照らしてテ-マ毎に検討グル-プを編成し、グル-プ間の情報通信網を整備して、実験計画と測定器開発の具体的な検討を開始した。本年度はまとまったテ-マ毎に20人規模の検討会(JLCワ-クショップ)を6回開催し、またグル-プ間の有機的な関連を計るため、80人規模の理論・実験・理論合同の全体集会(JLC研究会)を1回開催した。その具体的な検討のテ-マは次のようである。(1)標準理論の限界についての理論的研究。(2)物理のシナリオ、0.5-1TeV衝突で想定される実験。(3)超対称性(SUSY)粒子およびHiggs粒子探索。以上については、いくつかのチャンネルについてシミュレ-ション実験を行ってJLC実験のテ-マとして選定した。さらに、新しいチャンネルについての検討を進めている。(4)シミュレ-ション実験法、超高速処理法の研究。(5)測定器全体の概念設計と検出性能の検討。(6)測定器エレメントの具体的検討。バ-テック検出器(固体検出器素子の開発研究、位置決定精度の推定実験)、トラッキング(精密トリガ-、中央ドリフトチェンバ-)、粒子識別、新型カロリメ-タ-(電磁的、ハドロン)、ビ-ムモニタ-(衝突の制御、ルミノシティ-の決定)。(7)加速器と実験のインタ-フェ-ス最終フォ-カシング(手法の開発、バっクグランド計算、測定器設計に関連する諸問題)加速器はX-バンドの高周波加速空洞を主目的に開発研究を進めており、最終フォ-カシングについては、国際的な協力によりSLAC研究所で研究施設が建設されている。

本研究の結論をもとに、次年度の終わりにはJLCの第1次提案書を作成する予定である。物理と加速器について開発研究を進め、それぞれの重点問題について検討グループを編成し、実験計画と測定器開発の具体的な検討を行った。小規模のテーマ毎の検討会を5回、20人規模の検討会を1回、40人規模の検討会を1回開催し、さらに80人規模の実験・理論合同の全体集会(JLC研究会)を1回開催した。検討のテーマとしては次のようなものを選び、(1)標準理論の限界についての理論的研究。(2)物理のシナリオ、0.3ー0.5TeV衝突で想定される実験。(3)Topクォーク、超対称性粒子およびHiggs粒子探索。(4)W-ボゾン、およびZ-ボゾンの精密実験実際に測定器の性能を考慮したシミュレーション実験を行なってJLC実験のテーマに選定した。実験技術としては、(4)測定器全体の概念設計と検出性能の検討。(5)シミュレーション実験法、超高速処理法の研究。(6)測定器エレメントの具体的検討。とくにバーテックス検出器(固体検出器素子の開発研究)、トラッキング(精密トリガー、中央ドリフトチェンバー)、新型カロリメーター(電磁的、ハドロン)、粒子識別法などをとりあげた。加速器関係では、(7)加速器と実験のインターフェース(とくに最終フォーカシング)(8)偏極電子ビーム源の開発実験これらは必要なルミノシティの達成、サブミクロンのビーム制御、高電流陽電子源、バックグランドの処理法、高偏極の電子ビームなど、実験のフィージビリティに直接関連するテーマとしてとりあげた。これらの研究の要約を英文の建設案としてまとめた。最終年度には、2段階の建設計画を骨子とするJLC提案書を作成する予定である。小規模のテーマ毎の検討会を5回、20人規模の検討会を2回、40人規模の検討会(JLC-FFIRワークショップ)を開催した。これらの会の検討のテーマは、(1)標準理論の限界についての理論的研究のまとめ。(2)物理のシナリオと0.3-0.5 TeV衝突で想定される実験。(3)超対称性粒子およびHiggs粒子の探索限界の研究。(4)W-ボゾン、Z-ボゾンの超精密実験の立案。実際に測定器の性能を考慮したシミュレーション実験を行なってJLC実験フエーズ1のテーマに選定した。実験技術としては、(4)測定器全体の概念設計を行った。(5)検出性能をシミュレーション実験する。(6)測定器の各エレメントの具体的な提案。とくにバーテックス検出器(固体検出素子の開発研究)、トラッキング(精密トリガー、中央ドリフトチェンバー)、新型カロリメーター(電磁的、ハドロン)、粒子識別法などをとりあげた。加速器関係では、(7)加速器と実験のインターフェース(とくに最終フォーカシング)(8)偏極電子ビーム源の開発実験これらは必要なルミノシティを達成するため重要で、サブミクロンのビーム制御、高電流陽電子源、バックグランドの評価と処理法の研究、高偏極の電子ビーム技術開発を実験計画に直接関連する最優先テーマとしてとりあげた。
核融合材料に対するパルスイオンビームを用いた軽元素表面分析法の開発

ナノ秒のパルス幅を持つイオンビームを応用した飛行時間型の散乱イオン分析法(TOF-RBS)を開発するにあたり、入射ビームの最適化を行った。これまでにビームアパーチャーの端部よって小角に散乱されるビーム成分が試料周辺部からの後方散乱事象を引き起こしスペクトルを歪めることが確認された。ビームを直径1mm程度に絞る際に金属製のアパーチャーを用いているがこのアパーチャーの端部で小角に散乱されるビーム成分があり、これが角度の広がりを与えることが判明した。このビーム成分は総電流量に対して100万分の1ほどの量だが、軽元素の分析では断面積の違いから周辺部からの散乱の影響を無視できない。この問題を解消するため2段のアパーチャーを用いてビームスポットを絞ることにした。ビームプロファイルの測定ではビームの軸方向に向かってSi半導体検出器を近づけ、角度の広がりならびに、エネルギーの広がりを測定した。2段のアパーチャーの使用により角度の広がりは低減することができたが、ビームのエネルギー分布は低エネルギー側に広がる成分がより多く発生することがわかった。これは散乱イオンのエネルギー分布にも影響を与えるために望ましくないことが分かった。またアパーチャーの厚みを5ミクロンと5mmのもので比較を行ったが、厚いアパーチャーでは10keV程度の低エネルギー部までわたるブロードなエネルギー分布が生じた。ビームの角度方向の広がりはアパーチャーの配置を試料直前に配置することで解消されたが、検出器が十分な後方角を取れないのでアパーチャー形状を円筒状にするなどに工夫を施した。これらについては原子力学会ならびに原子力学会分科会にて報告した。最後にこの研究期間を通して、ベリリウム、リチウム、炭素等の軽元素を対象としてパルスイオンを用いたTOF-RBS法を適用することにより高分解能で高感度の分析が可能であることが確認された。ラザフォード後方散乱分析法に対してナノ秒のパルス幅を持つイオンビームを応用した飛行時間型の散乱イオン分析法(TOF-RBS)を開発するにあたり、数百keVのエネルギーを持つ比較的低エネルギーのイオンを計測するために検出系のエネルギー分解能の向上とともにプローブビームのクオリティが重要である。そのため本年では現有する加速器(オクタビアン)のビームクオリティの評価、改良を行った。特に入射イオンの空間的分散や、エネルギーの分散は散乱断面積が小さい軽元素分析を対象とした分析において悪影響を及ぼす可能性が有る。これまでの実験ではビームスリットのエッジにより小角散乱されたイオンが十数度の角度に広がって放出されていることが確認された。ビーム強度に対しておよそ6桁程度低いイオン数で有るが、そのエネルギー分布は特徴のある広がりを有するものであった。このように入射イオンにエネルギー分散が有ることが分かったので多段スリットやQレンズ系の見直しを行いその改善を行った。またパルスイオンのクオリティについてその向上を念頭に高周波発振器を用いたバンチャーの性能を向上させるため、パルス形状の高分解能測定装置の開発を合わせて行った。この実験では重水素をターゲットとした重水素イオン照射によりDD核反応を発生させその高速中性子を時間的精度よく測定することでパルス形状モニターとした。また金属をターゲットとしたイオン誘起X線のモニタリングでのパルス形状測定も行い、その評価を行った。今後の研究ではこれまでで押さえたプローブビームのクオリティを元に飛行時間型の散乱イオン分析法の感度、ならびにエネルギー分解能の実験的評価を行う予定である。ラザフォード後方散乱分析法に対してナノ秒のパルス幅を持つイオンビームを応用した飛行時間型の散乱イオン分析法(TOF-RBS)を開発するにあたり、これまで数keVから数百keVのエネルギーを持つ比較的低エネルギーのイオンを計測するのに高速応答をするMCP(マイクロチャンネルプレート)を用いてきた。しかしながら、低エネルギーのイオンをプローブビームとして用いた本研究では散乱イオンの収量が極端に大きくなる。これが分析感度の向上につながるわけだが、対象方向に散乱されるすべてエネルギーのイオンをMCPが受け止めることになる。このため実際の実験では計測の頻度が増すにつれ、MCPの性能低下や放電による絶縁破壊等が顕著に観測された。検出器の感度特性の変化は分析感度に大きな影響と変動を与えるために改善することが必要である事が分かった。このためプラスチックシンチレーターと光ファイバーをらびに光電子増倍管を組み合わせた検出系も今回新たに採用し、低エネルギーイオンに対する検出特性を調べその有効性を吟味した。プラスチックシンチレーターを用いた実験では数百keVの散乱イオンに対しては良好な応答を示したが、数keV程度のイオンに対する発光効率が低いために低エネルギー部においてイオン検出のカットオフが生じてしまうことが分かった。これについては使用しているシンチレーター物質の再検討が必要であり、現在検討中である。またベリリウム、リチウム、炭素等の軽元素についてそのRBSスペクトルを現在開発中のシステムで測定を行った。これらを試料に用いた場合においては十分な分析感度と1keV程度のエネルギー分解能が得られることが明らかになった。しかしながら、ビームスリットの縁部から発生するビームの広がりによって試料外で(試料ホルダーや真空チェンバー等)散乱されたと思われるイオンについても測定されることが明らかになった。これは対象とする試料の散乱断面積が小さいのに対して周辺のステンレス等の散乱断面積が大きく、たとえ試料外に広がったビーム強度がビーム中心部に対して56桁小さくともその影響がスペクトル上に現れるためである。

これまでの実験結果を踏まえ、低エネルギーのイオンをプローブビームとして用いるRBSではそのシステムの構築、設計段階で試料の支持やビームのコリメーター、ビームダンプなどの幾何学的配置や材料の選定などを注意深く行う必要があることが分かつた。現在、システムを再検討中であり、実験にて判明した試料外からの散乱事象や、プローブビームのわずかな広がりの影響を極力排除できるよう、更なる改良を今後行っていく。ナノ秒のパルス幅を持つイオンビームを応用した飛行時間型の散乱イオン分析法(TOF-RBS)を開発するにあたり、入射ビームの最適化を行った。これまでにビームアパーチャーの端部よって小角に散乱されるビーム成分が試料周辺部からの後方散乱事象を引き起こしスペクトルを歪めることが確認された。ビームを直径1mm程度に絞る際に金属製のアパーチャーを用いているがこのアパーチャーの端部で小角に散乱されるビーム成分があり、これが角度の広がりを与えることが判明した。このビーム成分は総電流量に対して100万分の1ほどの量だが、軽元素の分析では断面積の違いから周辺部からの散乱の影響を無視できない。この問題を解消するため2段のアパーチャーを用いてビームスポットを絞ることにした。ビームプロファイルの測定ではビームの軸方向に向かってSi半導体検出器を近づけ、角度の広がりならびに、エネルギーの広がりを測定した。2段のアパーチャーの使用により角度の広がりは低減することができたが、ビームのエネルギー分布は低エネルギー側に広がる成分がより多く発生することがわかった。これは散乱イオンのエネルギー分布にも影響を与えるために望ましくないことが分かった。またアパーチャーの厚みを5ミクロンと5mmのもので比較を行ったが、厚いアパーチャーでは10keV程度の低エネルギー部までわたるブロードなエネルギー分布が生じた。ビームの角度方向の広がりはアパーチャーの配置を試料直前に配置することで解消されたが、検出器が十分な後方角を取れないのでアパーチャー形状を円筒状にするなどに工夫を施した。これらについては原子力学会ならびに原子力学会分科会にて報告した。最後にこの研究期間を通して、ベリリウム、リチウム、炭素等の軽元素を対象としてパルスイオンを用いたTOF-RBS法を適用することにより高分解能で高感度の分析が可能であることが確認された。
コンビケムを用いた糖鎖認識ペプチドリガンドの取得

1)糖鎖を認識するペプチド配列のスクリーニング多糖(キチン,セルロース)を標的として、M13ファージランダムペプチドライブラリーを探索源として、カラム法および、磁気ビーズ法を用いてスクリーニングを行った。結果として、chito-agaroseカラムをマトリクスにして、水素結合を強調する条件(60%EtOH)で洗浄後、水素結合を弱める条件(高濃度糖、高濃度多価アルコール)で溶出を試みたが、数ラウンド後に急激な回収率の低下が認められた。また、cellulose磁気ビーズをマトリクスにして、上記と同様の洗浄・溶出条件でセレクションを行ったが、同様に数ラウンド後に回収率が低下した。上記の磁気ビーズセレクションと同様の吸着・洗浄の後にフェノールによる強制溶出を行うセレクションを行い、4ラウンド後にシークエンス解析を行ったところ、グリシン出現頻度の低下およびプロリン出現頻度の上昇が観測された。磁気ビーズを直接感染させてファージ増幅率を調べたところ、3時間感染と5時間感染との間で顕著な違いが無かった。それらの結果から、中性糖の認識能とM13ファージ感染能との間に負の相関が示唆された。2)糖鎖を認識DNAアプタマ-の取得59残其のランダムDNAライブラリーからインビトロセレクション法により取得したキチンを認識するDNAアプタマ-の選択性を評価し、下記の仮説を得た。DNAアプタマ-が多糖を認識するには、バルジループあるいは、ステムループ等のループ構造が必須である。(G-カルテット構造ではない。)類似多糖類に対する選択性は、ループの数が3個以上の場合高くなる。ループ数が1の場合は、糖に対する親和性は認められるが基質認識能は低い。
虚血脳におけるストレス応答の分子機構

1)ラット局所脳虚血モデルより経時的に取り出した虚血脳において各種ストレス蛋白質のmRNA,proteinの発現様式を調べた。HSP70mRNAは虚血作成より4-8時間後に発現のピークがあり、初期には虚血中心部に、後には虚血周辺部に発現することをin situ hybridizationで明らかにした。また、HSP70は虚血後1-2日後に虚血周辺部のみの神経細胞に誘導されることがわかった。いっぽう、HSP27,HSP47mRNAは虚血後24-48時間後に発現し、その分布もHSP27mRNAでは虚血遠隔部にも発現が見られた。以上のことより、ストレス蛋白質もそれぞれ異なった発現様式を示し、その機能も細胞の生死だけでなく、組織修復にも関与することが窺われた。2)ラット局所脳虚血におけるストレス応答の分子メカニズムについてストレス蛋白質遺伝子の転写調節機構を調べた。転写因子(熱ショック因子:HSF)の結合により転写が始まる熱ショックエレメントに対する虚血脳の結合脳をgel shift assayにより調べ、転写因子である熱ショック因子の活性化を検討した。熱ショック後のラット脳と同様に虚血脳でも早期(0.5-1時間後)より熱ショック因子の活性化が起こることがわかった。また虚血脳を虚血中心部と周辺部に分けて熱ショク因子の活性化を調べることにより、虚血後早期には虚血中心部、その後は虚血中心部に活性化は移動することがわかり、HSP70mRNAに発現様式によく相関することがわかった。またHSF1抗体を使うことにより、活性化したHSFがHSF1であることがsupershift assayにより判明した。これらの結果より、虚血脳でも熱ショックと同様な経路でストレス応答が惹起され、細胞の生死に関わっていることが明らかとなった。
ケイ酸を利用した活性汚泥中でのバチルス属細菌の新奇生存戦略の解明と余剰汚泥減容化

一部のBacillus属細菌が培養液中のケイ酸を取り込み胞子殻上にシリカとして蓄積することが知られている。活性汚泥にケイ酸を主とするミネラルを添加するとBacillus属細菌が優占化するという現象のメカニズムを解析するために、シリカが蓄積されたBacillus属細菌胞子のストレス耐性の評価を行った。その結果、シリカ蓄積に伴い、胞子の塩素耐性が向上していることを見出した。一部のBacillus属細菌優占化プロセスでは返送汚泥の塩素処理を経ているため、シリカ蓄積による塩素耐性の向上が、活性汚泥中でのBacillus属細菌優占化に関与している可能性が示唆された。ケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化の検証を行うため、ラボスケールでの活性汚泥装置2台を作製した(1台はコントロール用)。当初は装置の取り扱いを容易にするため、曝気槽と沈殿槽に分かれた連続式ではなく、ひとつの曝気槽内で『汚水投入→曝気→曝気停止(汚泥の沈殿)→処理水の排出』のサイクルを繰り返す回分式にて運転を行った。下水処理施設の活性汚泥を種菌として運転を行い、1台のみにケイ酸を始めとするミネラルを添加するとともに、経時的に全菌数ならびに熱耐性胞子の計数を行ったが、ケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化が観察されなかった。そこで、装置をより実プロセスに近い連続式に改良し、改めて運転を開始したが、やはりBacillus属細菌優占化の様子は観察されなかった。実際の廃水処理プロセスでのBacillus属細菌優占化の報告例は多いものの、ラボスケールでの再現についてはこれまでに報告がないことから、スケールの違いやそれに起因するなんらかの条件がBacillus属細菌優占化に必要である可能性が示唆された。そこで計画の一部を前倒しして、シリカを蓄積したBacillus属細菌胞子のストレス耐性の評価を行った。これまでに熱・UV・酸・アルカリに対する胞子の生存率評価を行い、酸耐性が優位に向上することが判明しているが、新たに原生生物による捕食耐性・塩素耐性について評価を行った。その結果、シリカ蓄積胞子は塩素耐性が有意に向上していることが明らかとなった。活性汚泥にケイ酸を主とするミネラルを添加するとBacillus属細菌が優占化し、余剰汚泥が減少することが経験的に知られていたが、そのメカニズムは不明であった。一方、我々は、一部のBacillus属細菌が培養液中のケイ酸を取り込み胞子膜上にシリカとして蓄積することを独自に明らかにした。これらの知見を合わせると、Bacillus属細菌が環境中のケイ酸を取り込み胞子のストレス耐性を向上することで、生存率を高めて優占化するという新奇の生存戦略が浮かび上がる。平成25年度の研究では、この仮説を実験的に検証するため、ラボスケールでの活性汚泥装置を作製し、下水処理施設の活性汚泥を種菌として運転を行ったが、ケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化が観察されなかった。一方、シリカを蓄積したBacillus属細菌胞子のストレス耐性の評価を行ったところ、シリカ蓄積胞子は塩素耐性が有意に向上していることが明らかとなった。本年度は、シリカ蓄積と塩素耐性の関係について詳細に解析を行い、胞子に蓄積されるシリカの量と塩素耐性向上の度合いとの間に正の相関があることを見出した。一方、我々は、一部のBacillus属細菌が培養液中のケイ酸を取り込み胞子殻上にシリカとして蓄積することを独自に明らかにした。平成26年度の研究において、シリカを蓄積したBacillus属細菌胞子のストレス耐性の評価を行ったところ、シリカ蓄積胞子は塩素耐性が有意に向上していることが明らかとなった。本年度は、シリカ蓄積と塩素耐性の関係についてさらなる解析を行うため、シリカ蓄積量の異なる複数の株について塩素耐性の評価を行った。その結果、シリカ蓄積量が最も多いBacillus sp. YH64株では、シリカ蓄積に伴い塩素耐性の有意な向上が認められたが、シリカ蓄積量が少ないB. cereus ATCC 14579株では塩素耐性の有意な向上は認められなかった。

これらの結果は、胞子に蓄積されるシリカの量と塩素耐性向上の度合いとの間に正の相関があるという前年度の結果を支持するものであった。一部のBacillus属細菌が培養液中のケイ酸を取り込み胞子殻上にシリカとして蓄積することが知られている。活性汚泥にケイ酸を主とするミネラルを添加するとBacillus属細菌が優占化するという現象のメカニズムを解析するために、シリカが蓄積されたBacillus属細菌胞子のストレス耐性の評価を行った。その結果、シリカ蓄積に伴い、胞子の塩素耐性が向上していることを見出した。一部のBacillus属細菌優占化プロセスでは返送汚泥の塩素処理を経ているため、シリカ蓄積による塩素耐性の向上が、活性汚泥中でのBacillus属細菌優占化に関与している可能性が示唆された。ケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化をラボスケールで再現することができず、研究計画の変更を余儀なくされたため当初の計画より遅れた。生物工学当初はケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化をラボスケールで再現して解析を行う予定だったが、計画を変更し、実際にBacillus属細菌優占化を行っている廃水処理施設より汚泥をサンプリングし、シリカ蓄積菌の存在量について評価を行う。また、シリカ非蓄積変異株の生存率を野生株と比較することで、シリカ蓄積が活性汚泥中での優占化に重要であることを実証する。ケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化をラボスケールで再現することができず、研究計画の変更を余儀なくされたため当初の計画より遅れたが、胞子表面へのシリカ蓄積が胞子の塩素耐性に関与することを明らかにするなど一定の成果は得られた。遅れについては計画の変更にて対応する。当初はケイ酸添加によるBacillus属細菌優占化をラボスケールで再現して解析を行う予定だったが、計画を変更し、実際にBacillus属細菌優占化を行っている廃水処理施設より汚泥をサンプリングし、シリカ蓄積菌の存在量について評価を行う。
畳込み符号における最適符号の効率的構成法に関する研究

畳込み符号は強力な誤り訂正能力をもつ符号であり、衛星通信の分野などで広く実用化されてりた。適切な畳込み符号を構成する組織的な方法はいまだ知られておらず、膨大な数の符号の候補から計算機によって探索する方法が一般的である。本研究では次に示す探索法について考察を行った。1.符号の集合全体を木構造としてとらえ、これを木探索することにより、最適符号の候補を効率的に決定できる新しい探索法を考案した。2.従来の探索法で用いられた総当たりによる方法を改良し、明らかに性能の劣る符号を効率よく棄却することによって探索時間を大幅に短縮できる方法を考案した。実用的にも重要な符号化率1/2の畳込み符号を対象とし、上記の方法を用いることによって最適符号の探索を行った。次に得られた結果を示す。1.従来知られている最適符号は拘束長m=20までであったが、m=21について新しい最適符号が得られた。またm=22について部分的探索を行い、準最適な符号を見いだした。2.最適符号として一般に自由距離最大の符号が選ばれるが、実用的な通信路においてはこれらが必ずしも最適であるとは限らない。中程度の品質の通信路を対象とし、このとき復号誤り確率が最小となる最適符号の探索を行った。この結果、m=1519においていくつかの最適符号が得られた。
サンボー・プレイ・クック遺跡の修復研究

過去2年間の研究を通じて、クメール煉瓦造遺構を対象として総合的な修復技術研究をまとめることができた。特にサンボー・プレイ・クック遺跡のN1塔の東正面を対象とした部分解体再構築による修復事業は無事に完了し、現在は南面の修復段階に入っている。本研究では修復方針的な成果と修復技術的成果が認められる。修復史研究を通じて修復方針の変化を調べ、既存の問題点を確認し、かつ、クメール煉瓦造遺構の修復方向に新たな提案ができた。既存のクメール煉瓦造遺構の修復にはアンコール・ワットを中心とした砂岩造遺構の修復の影響が大きく、その影響により煉瓦造遺構の修復に悪影響を与えたことが指摘できた。クメール煉瓦造遺構に使用された煉瓦の場合、解体を伴う修復ではオリジナルの材料を再利用することが容易でないため、材料的真正性保存が難しい。ここに、伝統技術を応用した修復方法を通じて技術的真正性保存の方針を新たに提示した。もう一つは、サンボー・プレイ・クック遺跡群のN1寺院を対象とした修復技術研究である。2012年に始まったN1寺院の東面の部分解体再構築は2014年5月に完了した。開口部を中心とした崩壊と増築箇所にて発生した歪みがもっとも危険な箇所として指摘され、これを解決するために、部分解体、補強、再構築に至る修復が行われた。この過程にて効率性および技術を確立するための研究が並行された。この修復に伴われた研究に基づき、クメール煉瓦造遺構を対象とした解体を伴う修復に対した考察もできた。考察は解体を行う前から完成に至る各過程に対する具体的な方法およびアドバイスをする。今後、サンボー・プレイ・クック遺跡群のN1塔以外の類似なクメール煉瓦造遺構の修復にも効果的に適用されると期待できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。一年次研究では、クメール煉瓦遺跡に用いられた古代技術研究、修復材料研究、煉瓦構造の崩壊に関する傾向分析とクメール遺跡修復哲学研究を行った。遺跡修復技術に適用するため、710世紀に建立された38基のクメール煉瓦遺跡を対象とし、適用された技術に対する研究を行い、7種類の建築技術と4種類の煉瓦組積技法を明らかにすることができた。それにとどまらず、時間的流れに伴う傾向が見られ技術の変化に対する可能性が分かった。この研究は現在日本建築学会の投稿論文として審査中にある。修復材料に対する研究は煉瓦を再組積する際に用いるモルタルに対する研究を行った。遺跡周辺で手に入れられる材料の配合比を調節し物性を調査し、適合な配合比のモルタルを選定した。この研究は2013年8月の建築学会で発表した。煉瓦造建物の構造崩壊に対する分析は、クメール煉瓦遺跡壁体全体の歪みを測定するための方法を構想した。多数の煉瓦遺跡を対象にするうえ、現場での測定を求めるため、測定の簡易性を考慮し制作した測定器を利用して測定し、分析した結果、クメール煉瓦遺跡の構造的歪みの様相を類型化することができた。この内容に関しては2014年5月イコモス国際シンポジウムで発表する予定であり、現在審査中である。最後に、カンボジアでは過去20年間実施されてきたアンコール遺跡保存に対する3回の政府間会議があり、その協定文を整理・分析し、カンボジア遺跡保存に対する哲学的考察を行った。この研究は本研究全般の背景的研究であり、方法論に対する根拠となる。この研究は現在韓国建築歴史学会の投稿論文の審査中である。本来の研究計画に追加で行った研究があり、そのため、遅れがあるところもある。

そして、交付申請書の年次計画とは順序が前後しているところもあるが、おおむね研究計画どおりに進んでいる。本来の研究計画書では2014年度に1.修復用煉瓦を制作し、2.修復材料の改良と適用、3.煉瓦構造の力学関係に関する研究を行い、4.煉瓦構造支持体による構造安定化研究を行う計画であった。実際に2014年度の研究推進計画は1.を除いた他の研究は順調に行う予定である。しかし、1.の修復用モルタルの製作は追加的研究が必要であるため、2014年度に修復用煉瓦を生産まで至るには時間が必要であると思われる。
強擬凸CR構造のモジュライの研究

強擬凸CR構造のモジュライを、それを境界に持つ正規孤立特異点の変形の観点から研究した。正規孤立特異点の変形を強擬凸CR構造のモジュライで記述するという倉西プログラムについて、複素3次元以上では、残されていた問題点を克服し、正規孤立特異点の非特異部分の変形をも同時に記述する形で完成できた。複素2次元については、倉西プログラムの完成には至らなかったが、上記の記述は(複素2次元の場合の倉西プログラムを形式変形レベルで解決した)J.Bland-C.Epsteinの結果の別の記述を与える形になっている。倉西プログラムの完全な解決のためには実3次元CR多様体上の解析学の困難さの克服が必要で、その点は今後の研究に残された。また、正規孤立特異点の特異点解消によって得られる強擬凸領域上のホッジ構造がその正規孤立特異点の変形空間のより詳しい構造を反映している状況が(一部ではあるが)上記の記述により明らかにできた。このことにより、quasi-Gorenstein conesingularityの変形空間内には、ある方向に非特異な部分があることが明らかにできた。この考察は(cone singularityに限らず)もっと広い範疇のquasi-Gorenstein singularityに対して有効であると思われるので、この点の追及は今後の課題である。更に、研究分担者により、特異点の変形やモジュライ空間、複素幾何、表題論の観点から次のような新たな知見が得られた:Cubic-hyper-resolutionを通じて通常特異点のMixed Hodge構造の変形を捉えた。複素フィンスラ-構造を複素ミンコフスキー空間の観点から捉えた。Whitney umbrellaのThom多項式を確定した。Inverse semigroupがinner amenableあるための条件を求めた。
歯胚基底膜の形態と機能に関する免疫電顕組織細胞化学的研究

本研究は免疫組織化学的手法を用いて歯胚基底膜構成成分の組成とその超微局在、ならびにこれの代謝について検索し、基底膜の歯牙形成における意義を検討する。その結果、以下のことが明らかになった。1.歯胚発育端部には内琺瑯上皮と外琺瑯が観察でき、基底膜により、それぞれ歯乳頭、歯嚢と境界される。内琺瑯上皮基底膜は明層、暗層そしてこれに付着する微細な線維より成る。この線維はその長さと分布密度を徐徐に増し、特異な線維層を形成する。I、III、IV、そしてV型の各コラ-ゲン抗体、およびラミニン抗体で免疫染色すると、基底膜付着の線維層にはI、IIIおよびV型局在せず、IV型コラ-ゲンとラミニンが局在することが示される。そして、これら素材の供給には琺瑯上皮の他に、歯乳頭細胞の関与が示唆される。2.分化期琺瑯芽細胞は遠心端から小突起を出し基底膜を貫く、と同時に細胞内に深く不規則な陥凹を形成する。これは多数の被覆小窩を伴う。免疫一酵素組織化学の二重染色を施すと、これらの中にIV型コラ-ゲンの反応産物が局在し、周囲の細胞質には、酸性ホスファタ-ゼ活性陽性顆粒が多数出現していることが分かる。これは、琺瑯質の形成に先立ち、同細胞が基底膜と線維層を積極的に吸収・消化することを示唆している。3.成熟期に入ると、再び、琺瑯質表面と細胞の間に基底膜様構造が出現する。さらに、歯牙の萌出後、やはり、琺瑯質表面と付着上皮の間に同様の構造が出現する。これらには、ラミニンの局在が示唆されるものの、IV型コラ-ゲンは局在しないことが示唆される。この点については、さらに検討が必要と思われる。今後の展望として、上記以外の基底膜構成成分の局在、並びに基底膜分解系におけるコラ-ゲナ-ゼ等の局在に関して、より一層の検索が望まれる。本研究は免疫組織化学的手法を用いて歯胚基底膜構成成分の組成とその局在、ならびにこれの代謝について検索し、基底膜の歯牙形成における意義を明らかにすることを目的とする。本年度は内琺瑯上皮基底膜に付随する線維層に焦点を絞り、その組成と形成機序について検索した。ラット切歯を4%PLPで灌流固定の後、EDTAで脱灰し、6μmの凍結切片とした。切歯は抗ラミニン抗体、抗IV型コラーゲン抗体を用い酵素抗体法間接法を施し、電子顕微鏡で観察した。ラット切歯では、基底膜は内琺瑯上皮と分化期琺瑯芽細胞、及び外琺瑯上皮と乳頭層細胞に存在し、それぞれ歯乳頭と歯嚢とを分界している。この基底膜は中等度の電子、密度を持つ幅約30nmの暗帯と、電子密度の低い幅約40nmの明帯より構成されている。さらに内琺瑯上皮では暗帯から細線維が歯乳頭に向けてほぼ垂直に放射されている。しかしサルの材料で観察されたものと比べ、その発育はきわめて低調である。

ラミニンとIV型コラーゲンは共に上記の歯胚基底膜に分布局在しているが、その反応程度には部位的な相違が認められる。即ち、反応の最も強いのは乳頭層細胞の基底膜で、つぎに強いのは、より発育端寄りの外琺瑯上皮と内琺瑯上皮の基底膜であり、そして、分化期琺瑯芽細胞で反応の最も弱い傾向が窺える。反応産物は、基底膜の暗帯に特に強く認められるほか、内琺瑯上皮の暗帯に付随する細線維にも観察される。そのほか、暗帯に面した細胞膜と、被覆小窩や小胞に、さらに発育端寄りに位置する外琺瑯上皮の粗面小胞体と核周囲腔にも反応産物がしばしば認められる。以上より、ラット切歯歯胚の基底膜暗帯と、これに付随する細線維にラミニンとIV型コラーゲンが共に存在すること、その合成には発育端寄りに位置する外琺瑯上皮が関与していることが示唆される(結合組織;20、62、1988)。本研究は免疫組織化学的手法を用いて歯胚基底膜構成成分の組成とその局在、ならびにこれの代謝について検索し、基底膜の歯牙形成における意義を明らかにすることを目的とする。本年度は、琺瑯芽細胞による基底膜の吸収消火機構を明らかにするために、基底膜構成成分の一つであるIV型コラ-ゲンの局在とランソゾ-ムのマ-カ-酵素である酸性ホスファタ-ゼの局在を免疫組織化学と酵素組織化学の同時染色法を用いて検索した。光顕的には、内琺瑯上皮と歯乳頭との間に分布する基底膜にIV型コラ-ゲンの反応が認められる。この反応は切端側に向かい漸次減弱し、分化期琺瑯芽細胞の部位に至るとほとんど認められなくなる。酸性ホスファタ-ゼ活性は、発育端寄りの内琺瑯上皮にはほとんど観察されないが、切端側に向かい漸次増強し、分化期琺瑯芽細胞で最も強くなる。とりわけ、そのゴルジ領域と細胞遠心端に強い反応が認められる。電顕的には、IV型コラ-ゲンの反応産物は基底膜暗帯とこれに付着する微細線維、および細胞遠心端に出現する被覆小窩に認められる。分化期琺瑯芽細胞の部位では基底膜は所々で断裂し、これに種々の程度の反応が認められる。さらに細胞遠心端に形成された被覆小窩と不規則で深い陥凹に反応産物が観察される。酸性ホスファタ-ゼ活性は、内琺瑯上皮細胞の細胞遠心端部に出現する小胞に認められる。同小胞は除々に大きさと数を増し、分化期琺瑯芽細胞ではこれらが多数に観察され、しばしば先の被覆小窩や陥凹に著しく近接して分布している。以上より、基底膜の主要構成成分であるIV型コラ-ゲンは分化期琺瑯芽細胞遠心端に形成された不規則な陥凹と被覆小窩を介して吸収され、細胞内でライソゾ-ムにより分解消化されることが明らかにされた。本年度は、京都大学霊長類研究所より材料としてサルの供与を受けた。そこで、これの歯胚に各種抗体を用い免疫染色を施し、光顕、電顕的に観察した。なお、鐘状期の発育端部を主な観察対象とした。1.I型コラ-ゲンの局在:光顕的には、発育端部の歯乳頭はI型の反応は極めて弱く、内琺瑯上皮と琺瑯髄には反応が認められない。一方、歯嚢は中等度の反応を示す。電顕的には、内琺瑯上皮の基底膜とこれに付着する細胞維層維にI型コラ-ゲンの局在は認められない。2.III型コラ-ゲンの局在:光顕的には、歯乳頭に反応が認められる。とくに、基底膜下部でかなり強い反応を示す。内琺瑯上皮と琺瑯髄は反応しないが、歯嚢には強い反応が観察される。電顕的には、歯乳頭に分布する線維に反応が認められる。しかし、基底膜と付着線維層には反応は認められない。3.IV型コラ-ゲンの局在:光顕的には、内琺瑯上皮と外琺瑯上皮の基底膜、歯乳頭と歯嚢の血管の基底膜に強い反応が認められる。電顕的には基底膜の明層、暗層そして付着線維層に反応が認められる。また、IV型コラ-ゲンに反応する小塊が線維層付近に散在分布している。歯乳頭細胞の細胞膜周囲に沿って反応物が見られる。4.V型コラ-ゲンの局在:光顕、電顕共にIII
下部尿路超音波像・ウロダイナミックデータ同時表示新システムの開発

これまでは、ウロダイナミックデータと同時表示する下部尿路超音波像の経直腸リニア走査法で記録してきたが、今年度は探触子の直腸内插入や特殊検査台や座椅子などを必要としない経腹壁的セクタ走査法を同時表示システムの中に組み込んでみた。本法は装置として横河メデカルシステムRT-3000を用い、周波数3.5MHzセクタ電子走査型探触子を使用した。経直腸リニア走査法で生じる可能性がある直腸内探触子の膀胱底部や前立腺に対する圧迫から解剖学的位置形態が損なわれるというような問題点がなく、被検者に対する痛みおよび不快感もなかった。しかも経直腸リニア走査法より広い範囲の膀胱および後部尿道の排尿時における動的変化を捉えることができた。正常男子例の排尿時エコーグラムをみると、膀胱収縮に伴い膀胱底部が立ち上がり、前立腺が下方に押し下げられつつ、膀胱頚部がクサビ状に開き、尿が尿道に流出する状態が捉えられた。膀胱に尿が多量に貯留しているうちは、膀胱全体像は捉えられないが、尿排出とともに膀胱が縮小するから後部尿道の全体像を観察することが可能であった。従来、経腹壁セクタ走査法は解像力、再現性、描出の正確さに問題があるとして、発展が望めないとされていたが、近年、装置の改良による解像力の向上に伴い、非侵襲性と言う特色もあり、下部尿路の形態診断法として有用であったとする報告が見受けられる。問題点を挙げるとすれば検査体位が背臥位、側臥位に制限される点であるが、これは立位や座位では探触子と前立腺、尿道との位置的関係により、画像が不鮮明となるためである。しかし、この点に関しても装置の一層の改良により克服できる可能性がある。経膜壁的セクタ走査法による膀胱、尿道のエコー像とウロダイナミックデータとの同時表示システムは下部尿路機能の評価に有用であり、今後の発展が期待される。
月観測データの横断検索を実現する WebGIS の研究

NASAのアポロミッションで得られた膨大な量の月震データを用いて,現在もその発生原因及び震源の分類が人手によって続けられている.しかし,膨大な量の波形データから,月震データ間の類似性を把握することは困難である.そこで23年度の月GISアプリケーション・プロトタイプの検討結果を踏まえて,24年度には波形の類似性を考慮して,月震データを自己組織化マップ(Self-Organizing Maps, SOM)を用いて可視化するWebシステムを実装した.これにより情報学における大量時系列データ処理の技術革新を行うだけでなく,月震データの解析研究の促進を図ることが期待される.NASAのアポロミッションで得られた膨大な量の月震データを用いて,現在も月震の発生原因及び震源の分類が人手によって続けられている.しかし,膨大な量の波形データから,月震データ間の類似性を把握することは困難である.そこで本年度は前年度のアプリケーション・プロトタイプの検討結果を踏まえて,月震データの解析研究を促進できるようにするため,波形の類似性を考慮した月震データを可視化するためのWebシステムを実装した.本システムでは,類似するデータをまとめて可視化するのに適したSelf-OrganizingMaps(SOM)を用い,月震データを2次元空間上へマッピングする.また,処理のバックエンドには分散並列計算のソフトウエアプラットフォームの一つであるHadoopを用いることで,膨大な量のデータに対するSOMの処理に対応する.特に大量の生データから,類似性を計算するために適した特徴を抽出し,変形するところでHadoopによる並列計算が有効であることが判明した.実装システムはWebインターフェイスを通して,SOMの結果及び月震データを提示することができるようにした.これにより情報学における大量時系列データ処理の技術革新を行うだけでなく,月震データの解析研究の促進を図ることが期待される.研究成果は,平成24年度にJAXAが主催で開催された宇宙科学情報解析シンポジウムにて口頭発表を行い,情報学研究者だけでなく,専門家からも注目された.NASAのアポロミッションで得られた膨大な量の月震データを用いて,現在もその発生原因及び震源の分類が人手によって続けられている.しかし,膨大な量の波形データから,月震データ間の類似性を把握することは困難である.そこで23年度の月GISアプリケーション・プロトタイプの検討結果を踏まえて,24年度には波形の類似性を考慮して,月震データを自己組織化マップ(Self-Organizing Maps, SOM)を用いて可視化するWebシステムを実装した.これにより情報学における大量時系列データ処理の技術革新を行うだけでなく,月震データの解析研究の促進を図ることが期待される.平成23年度においては、月GISの基盤技術に関する基礎的な検討を行い、実際に動作するGISフレームワークのミドルウェアの開発を完了した。リーモートセンシングデータのデータ量は膨大であり、可視化、データ処理共に分散処理を行う事が前提となる。我々はこれらの問題に対してスケーラブルな分散基盤を実現した。可視化においては、OGC(Open Geospatial Consortium)の標準技術に準拠しつつ、月観測データを利活用する手法を実現した。特筆すべきはTiled Display Wall環境において、高解像度表示も対応している点である。Tiled DisplayWall上の描画手法に関してもHTML5といった先進的な技術に基づいた描画を実現し、OGCのWebサービス群との親和性を飛躍的に向上させた。データ処理においては、MapReduceの分散環境において、代表的な可視化・クラスタリング技術であるSOM(自己組織化マップ)の高速処理手法を提案し,精度を維持しつつ高速化ができることを確認した。また研究最終年度に向け、この成果を適用するアプリケーション・プロトタイプの検討を行った。研究協力者のJAXA山本氏と打ち合わせを行い、アポロ計画によって月に設置された地震計のデータを処理・可視化する基盤として適用できないかの検討を開始した。ここでの課題は、長大かつ不均質な波形データに対して、月震と想定される箇所を高速に検索する技術、および結果候補の可視化技術の実現であり、本テーマと親和性が高い。H23年度はこの実現に向けての基礎的な検討を行った。ゼロベースで開始した研究であったが月データを利用したGISの基盤形成のための基本技術を開発する目途をつけることができた。さらにそれも活かして、24年度には月震データの解析というより科学的価値の高い研究の方向性を見出すことができたため。H24年度は月震データの分析・可視化に向けて、長大かつ不均質な波形データに対して、月震と想定される箇所を高速に検索する技術、および結果候補の可視化技術の実現を目指す。これらの実現により大量時系列データの分析可視化の技術開発に貢献できるだけでなく、将来的には月の組成に関する科学的知見を得られる可能性がある。GISインターフェースの研究を行うためにPC、データストレージ、ソフトウェア等を購入する。また、研究動向調査、研究発表のため、国内および海外への出張費、ならびに図書購入を検討している。昨年度は、研究の進捗に合わせて、予定していた物品の購入と海外出張を延期した。今年度は海外での調査発表を行う予定であり、そのための実験を行うために必要な物品を購入する予定である。
戦間期日本の小麦輸入と世界市場―1920年代～30年代における国際商品の受容

戦前日本では、1900年頃から米消費の拡大を国内米作が充足できなくなり、1910年代末には米不足が深刻化した。このため、東南アジアや旧植民地から米輸移入が増加する一方で、小麦や小麦粉の輸入も急増した。国際商品である小麦は北米・豪州などの大産地が世界に複数存在し、1920年代には東アジアに大量に輸出されるようになり、新たな国際的な流れが形成された。本研究は、1920年代末の日本の小麦輸入が、国内生産量に迫る規模に達していたことを踏まえ、中国など東アジア地域の動向にも留意しながら、戦間期の日本・東アジアにおける小麦・小麦粉流通の変容を解明するものである。
有機金属ナノクラスターイオンビームの高輝度化とストイキオメトリ結晶成長への応用

本研究では、高精度で質量分離可能な、現有の低エネルギーイオンビーム装置を用いて、有機金属ナノクラスターイオンビームを生成すること、さらに、膜質の改善のため、装置に小規模な改造を加え、このイオンビームを高輝度化し、これを基板に照射することによりストイキオメトリ結晶の成長を試みることを目標としている。本年度は、主にヘキサメチルジシラザンを原料に用いて実験した。その結果、ヘキサメチルジシラザンの解離によりできるフラグメントイオン種を初めて明らかにした。さらに、ヘキサメチルジシラザンのフラグメントを用いた低エネルギーイオンビームが、窒素含有シリコンカーバイド(SiC-N)の成膜に活用できることが分かった。SiC-Nは、フレキシブルメディアの保護膜、低誘電率材料、パッシベーション膜などへの応用が期待されている。通常は、SiC-Nは、スパッタリングデポジションやプラズマCVDなどの成膜プロセスに、アンモニア等を原料ガスに混合することによって作成される。我々は、ヘキサメチルジシラザンを解離することにより生成されるSiCH5+とSiNH3+というフラグメントイオンに着目し、この両者の混合イオンビームを基板に照射することによるSiC-N成膜プロセスを実現した。従来の方法は、手順がやや面倒であり、また、取り扱いに注意を要する原料ガスを使用しているのに対して、我々の方法では容易かつ安全にSiC-Nを成膜することができる。当初の予定では、初年度(2017年度)にイオンビームの高輝度化を行い、イオンビームシステムを完成し、第二年度には、ヘキサメチルジシランから生成された、高輝度有機金属分子ナノクラスターイオンビームを用いたストイキオメトリ成膜の本実験を行い、第三年度には、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジゲルマンを用いた実験、必要に応じての追試実験、および3年間の実験結果のとりまとめをする、という予定であった。高輝度化装置の完成が2017年から2018年度に繰り越しになる(そのため、初年度の経費を繰り越した)という研究遅延があったが、本年度でその遅れは取り戻した。また、ヘキサメチルジシラザンを原料に用いたところ、全く新しい実験成果を得ることができた。この結果は、英文論文として学術雑誌に発表した。以上のような理由で、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。最終年度は、ヘキサメチルジゲルマンを用いたゲルマニウムカーバイド成膜実験と、これまでの実験結果のとりまとめを行う。また、データ不足箇所の補充など、必要に応じて追試を行う。研究計画の変更の予定はなく、また、研究を遂行する上での課題などは、今のところ存在しない。本研究では、高精度で質量分離可能な現有の低エネルギーイオンビーム装置を用いて、有機金属ナノクラスターイオンビームを生成すること、さらに、膜質の改善のため、装置に小規模な改造を加え、このイオンビームを高輝度化し、これを基板に照射することによりストイキオメトリ結晶の成長を試みることを目標としている。