hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい発想に基づく1方程式乱流モデルの構築

平成16年度は今まで構築してきたモデルの問題点を整理し、モデルに改良を加え、モデルの完成度を一段と高めることができた。具体的に、1)今まで構築したモデル方程式の散逸項に拡散項の振る舞いをする部分が入り混じっていることを見つけ、これを取り除く改良を行った。モデル定数の再チューリングを複数の典型的な流れについて行い、モデルの計算精度をさらに高めることができた。2)前年度の研究に続き、改良したモデルを失速特性の異なる3種類の翼型に適用し、後縁失速型と前縁失速型の翼型の失速特性に対する計算精度を高めることができた。3)薄翼失速型の翼型に対し、(1)翼前縁で発生する層流剥離が誘発する乱流遷移、(2)逆圧力勾配の影響、(3)曲率の影響を調べ、これらの影響に対するモデリングを試みた。その結果、部分的な改善が得られたが、抜本的な改善には至らなかった。4)本モデルに、レイノルズ応力の非等方性を考慮した非線形近似を導入し、3次元内部流問題を精度よく計算できるようにした。3次元正方ダクト内部流れ、正方曲がりダクト内部流れに適用し、主流から2次流れの部分まで実験データとよく一致する結果を得た。5)本モデルを我々が開発した教育用流体解析システムに組み込み、任意の2次元流れに応用できるようにした。これらの成果を第36回流体力学講演会、第18回数値流体力学シンポジウム、日本機械学会東北支部第40期講演会で報告した。また、学術誌に投稿する準備をしている。以上、本モデルを完成に近い形に仕上げることができた。本モデルは、(1)同じ近似レベルのモデルに比べ、計算精度が高い。(2)乱流の長さスケールを陽的に与える必要がなく、幾何学形状が複雑な流れ問題にも容易に対応できる。(3)層流から乱流への遷移を表現できる。(4)形が簡単で、数値解析に乗りやすい;等の特徴があり、幅広い工学問題への応用が期待される。本研究は当初の研究目的をほぼ達成できたと総括する。従来の乱流モデルの問題点について再点検し、新しい発想に基づく1方程式モデルの原型を構築した。新しいモデルは下記の渦動粘性係数対するオリジナルな移流方程式により表されている。ここで、ν_0は分子動粘性係数、ν_1は渦動粘性係数、|ω^^^|は平均流の渦度である。κはカルマン定数、c_0はモデル定数、|ω^^^_0|は渦層の境界での代表渦度、f_vは粘性底層での減衰関数である。このモデルは、(1)乱流の長さスケールを陽的に与える必要がない。(2)モデル方程式及び境界条件の形が非常に単純で、数値解析に乗りやすい。(3)モデル定数が少ない。(4)乱流の履歴効果が考慮される。などの利点を持つ。このモデルを平行平板間乱流、二次元ジェット、バックステップ流れに適用し、半理論解、実験データ及び他の研究グループのDNS、LESのデータと比較し、精度のよい結果が得られていることを確認した。このモデルを2次元翼周りの流れに適用し、後縁失速型、前縁失速型、薄翼失速型翼を対象に詳細な検証計算を行った。いずれの場合も大迎角を含む領域まで、実験値とよく一致する解析結果が得られた。一方、特に前縁失速型翼の場合、失速域で実験値とのずれが見られた。これは境界層流れの層流から乱流への遷移が考慮されていないためによるものと思われる。これから、層流から乱流への遷移のモデリングも行う予定である。今までの研究成果を第16回数値流体力学シンポジウムで報告した。さらに、2003年6月に開催される5th Asian CFD Conferenceで発表する予定である。また、学会誌に投稿する準備をしている。前年度の研究で考案したモデルの原型から出発して、問題点の洗い出し及び改良を行い、モデルを完成に近い形に再構築することができた。(1)モデル方程式の散逸項にmin関数を導入した。本モデルではオリジナルな散逸項を導入しており、この項は渦度が存在するほぼ全領域で負の値をとる。しかし、境界層の外側近くで正になる場合があり、この問題解決するために、min関数を導入した。これにより、2次元ジェットの幅を正確に計算できるようになった。(2)モデル方程式に拡散項を追加した。これにより、バックステップ流れや境界層流れをより精度よく計算できるようになった。(3)壁の減衰効果と層流から乱流への遷移を同時に表現できるオリジナルな減衰関数を新たに考案した。粘性底層やバッファ層、層流から乱流への遷移を精度よく計算できるようになった。(4)(1)(3)の改良後のモデル方程式を、2次元ジェット、平行平板間乱流、乱流境界層、バックステップ流れに適用して、モデル定数の精密なチューリングを行った。(5)本モデルとk-epsilonモデルとの繋がりと違いを理論的に調べ、k-epsilonモデルは本モデルと同じ近似レベルにあることを明らかにした。(6)本モデルを2次元翼周りの流れに適用し、大迎角を含む領域まで、実験値とよく一致する解析結果が得られた。一方、失速域では実験結果とのずれが見られた。これを改善するために、モデルで曲率の効果を考慮する必要があり、次年度の研究課題となる。

(7)本モデルを曲りダクト内の乱流に適用し、他の研究グループの実験結果と比較し、本モデルは実験に近い結果を予測できることを確認した。一方、予測精度を高めるために、レイノルズ応力の異方性効果も考慮する必要があり、次年度の研究課題となる。(8)本年度の研究成果をまとめ、2件の国内会議と2件の国際会議で発表した。また、4月中に学術誌に論文1篇を投稿する予定である。平成16年度は今まで構築してきたモデルの問題点を整理し、モデルに改良を加え、モデルの完成度を一段と高めることができた。具体的に、1)今まで構築したモデル方程式の散逸項に拡散項の振る舞いをする部分が入り混じっていることを見つけ、これを取り除く改良を行った。モデル定数の再チューリングを複数の典型的な流れについて行い、モデルの計算精度をさらに高めることができた。2)前年度の研究に続き、改良したモデルを失速特性の異なる3種類の翼型に適用し、後縁失速型と前縁失速型の翼型の失速特性に対する計算精度を高めることができた。3)薄翼失速型の翼型に対し、(1)翼前縁で発生する層流剥離が誘発する乱流遷移、(2)逆圧力勾配の影響、(3)曲率の影響を調べ、これらの影響に対するモデリングを試みた。その結果、部分的な改善が得られたが、抜本的な改善には至らなかった。4)本モデルに、レイノルズ応力の非等方性を考慮した非線形近似を導入し、3次元内部流問題を精度よく計算できるようにした。3次元正方ダクト内部流れ、正方曲がりダクト内部流れに適用し、主流から2次流れの部分まで実験データとよく一致する結果を得た。5)本モデルを我々が開発した教育用流体解析システムに組み込み、任意の2次元流れに応用できるようにした。これらの成果を第36回流体力学講演会、第18回数値流体力学シンポジウム、日本機械学会東北支部第40期講演会で報告した。また、学術誌に投稿する準備をしている。以上、本モデルを完成に近い形に仕上げることができた。本モデルは、(1)同じ近似レベルのモデルに比べ、計算精度が高い。(2)乱流の長さスケールを陽的に与える必要がなく、幾何学形状が複雑な流れ問題にも容易に対応できる。(3)層流から乱流への遷移を表現できる。(4)形が簡単で、数値解析に乗りやすい;等の特徴があり、幅広い工学問題への応用が期待される。本研究は当初の研究目的をほぼ達成できたと総括する。
Ｎｒｆ２と小Ｍａｆ二量体による協調的な生体防御遺伝子発現制御の解明

本研究では、Nrf2変異体ノックインマウスを樹立し、表現型解析と高速シークエンサーで得られたデータの情報科学的解析を行った。その結果、Nrf2(A502Y)変異マウスでは、グルタチオン合成や過酸化水素の消去といった、親電子性物質誘導的なNrf2標的遺伝子の発現が著しく減弱していることが明らかになった。また、発現が減弱した遺伝子の近傍にはNrf2(A502Y)結合が見られなかった。この解析を通じて、ARE/CsMBEとMAREモチーフとの根本的な違いがマウス個体レベルで明らかになり、Nrf2が認識するDNA配列のわずかな違いが、生体の酸化ストレス応答において重要であることを明らかにした。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
浮遊液滴の非線形ダイナミクスを用いた高機能無容器プロセッシングに関する研究

従来の液滴浮遊技術を用いた材料創生や物性測定は、線形的な液滴挙動を前提としたものである。しかし、申請者のこれまでの研究により、浮遊液滴の界面挙動や内外部流動は非線形でダイナミクスなものとなることが示されている。浮遊液滴の非線形性でダイナミックな挙動を熱流体力学の視点から解明し、材料製造や物性測定だけでなく、生化学分析や高粘性流体やマイクロ流体の混合や凝固プロセスや微粒化などに対して、浮遊液滴の非線形特性を活用した従来にない新たな熱流体プロセス技術を確立する。現在、浮遊技術の利用により高温溶融物を容器と非接触で保持することができる。これにより、融点が2000°Cを超える高融点の液体金属の熱物性値測定が可能となる。また、均質で高品質な新材料を製造することができる。分析化学の分野においても、濃縮・分離・抽出・誘導体化に浮遊技術が用いられ始めている。これらの浮遊技術の利用においては、浮遊状態にある液滴の挙動は全て定常かつ線形であることを前提としている。しかしながら、過去の研究において、静電場や超音波を利用する浮遊技術においては、液滴界面の大変形や、液滴内外の流動など、非線形な流動挙動が発現することが観測されている。浮遊技術を用いた新たな高機能流体プロセス技術を実現するためには、このような非線形挙動を流体力学的知見から明らかにすることが必要不可欠となっているものの、実験ならびに解析の両面からの科学的知見はほぼ無いのが現状である。本研究では、静電浮遊装置でクーロン力を与えて浮遊させた液滴の振動や回転などの界面変形挙動の観測と、それらを用いた熱物性値測定を行うとともに、超音波浮遊装置によって空気中に浮遊させた液滴の界面変形と内部・外部流動の可視観測を行うこととしている。更に、これらの実験と同時に、浮遊液滴の非線形を含む界面変形を取り扱うための理論構築し、浮遊液滴界面の非線形挙動や内部・外部での流動を再現するための多次元で非定常の数値解析手法を用いた解析を行うものである。本年度行った超音波浮遊実験ならびに静電浮遊実験の結果、浮遊技術を用いた高機能流体プロセス技術の実現のために必要となる、浮遊状態にある液滴に発生する非線形挙動についての実験的知見を取得した。また、その現象を記述する非線形理論、更には非線形で非定常な変動界面を有する現象を予測評価するための多次非定常の数値解析手法の構築を行った。得られた知見に基づき、これまで精度的に不十分とされている浮遊技術を用いた高温溶融物の粘性係数測定法について、新たな手法を提案することが出来た。本年度においては、静電浮遊技術ならびに超音波浮遊技術を用いて、液滴浮遊実験を実施するとともに、新しい非線形理論の構築と数値解析を行った。静電浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の回転分裂の粘性依存性を利用することで、これまで不可能であった範囲の粘性係数について、新たな測定法を提案した。この手法の測定精度の評価を行って、その誤差要因を明らかにした。本手法の確立のためには、今後、粘性流体の非線形な分裂挙動を実験的に、より詳細に捉えるとともに、その実験情報をもとに浮遊液滴の非線形挙動を、理論・数値記述することが不可欠であることを明らかにした。超音波浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の界面変形を伴う内外の流動挙動の非線形ダイナミクスが、ストークス層のような液滴表面での微細構造に起因する可能性を明らかにした。これを更に実験的に把握することが必要であるが、ストークス層の厚さが数マイクロンと極めて薄いものと推定されることから、浮遊液滴界面を通した内外部流動の相関について実験を行っていく。また、浮遊した水液滴の外部流動が、通常重力環境下においては、液滴の下に一つのトロイダル渦が出来るのに対して、過去に実施した微小重力環境下の実験では、液滴の上下に二つのトロイダル渦が観測されている。しかし、この違いがどのような要因によって生じるかについては、いまだ明らかにされていない。今後、このような浮遊液滴の非線形ダイナミクスを明らかにしていく。そのために、より大型の液滴が浮遊可能な新型の音場浮遊用リフレクターを試作するとともに、これまでにない新しい浮遊液滴の非線形理論を構築し、よりシンプルで分かり易い物理的考察を行った。更に、無容器プロセッシングにおける浮遊液滴の加熱実験や溶融状態からの固化実感、ならびに揮発性液滴の蒸発実験を行って、基礎的データを取得した。

本手法の確立のためには、今後、粘性流体の非線形な分裂挙動を実験的に、より詳細に捉えるとともに、その実験情報をもとに浮遊液滴の非線形挙動を、理論・数値記述することが不可欠であることを明らかにした。超音波浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の界面変形を伴う内外の流動挙動の非線形ダイナミクスが、ストークス層のような液滴表面での微細構造に起因する可能性を明らかにした。これを更に実験的に把握することが必要であるが、ストークス層の厚さが数マイクロンと極めて薄いものと推定されることから、浮遊液滴界面を通した内外部流動の相関について実験を行っていく。また、浮遊した水液滴の外部流動が、通常重力環境下においては、液滴の下に一つのトロイダル渦が出来るのに対して、過去に実施した微小重力環境下の実験では、液滴の上下に二つのトロイダル渦が観測されている。しかし、この違いがどのような要因によって生じるかについては、いまだ明らかにされていない。今後、このような浮遊液滴の非線形ダイナミクスを明らかにしていく。そのために、より大型の液滴が浮遊可能な新型の音場浮遊用リフレクターを試作するとともに、これまでにない新しい浮遊液滴の非線形理論を構築し、よりシンプルで分かり易い物理的考察を行った。更に、無容器プロセッシングにおける浮遊液滴の加熱実験や溶融状態からの固化実感、ならびに揮発性液滴の蒸発実験を行って、基礎的データを取得した。静電浮遊技術ならびに超音波浮遊技術を用いて、液滴浮遊実験を実施するとともに、新しい非線形理論の構築と数値解析を行ってきた。静電浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の回転分裂の粘性依存性を利用することで、これまで不可能であった範囲の粘性係数について、新たな測定法を提案した。また、超音波浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の界面変形を伴う内外の流動挙動の非線形ダイナミクスが、ストークス層のような液滴表面での微細構造に起因する可能性を明らかにした。25年度が最終年度であるため、記入しない。超音波による液滴浮遊装置を用いて、低融点溶融液滴を浮遊させ、溶融状態から凝固に至る過程における非線形でダイナミックな流動挙動が、溶融液滴の凝固過程に及ぼす影響についての実験的な知見を得た。実験は、超音波によって浮遊させて低融点融液の液滴をレーザー加熱した後に凝固させることによって、浮遊液滴の界面変形・変動・振動さらには界面不安定性などの非線形でダイナミクスな挙動が、溶融液滴の凝固時における過冷度や核生成や凝固過程に及ぼす影響について実験的に明らかにした。更に、揮発性のある流体を用いた蒸発挙動についての実験的知見を得た。その結果、これらの結果が、浮遊液滴の界面変形を伴う内外の流動挙動の非線形ダイナミクスが、ストークス層のような液滴表面での微細構造に起因する可能性を明らかにした。以上の結果に対して、シミュレーションの高速化により詳細な流れ場を実験と比較することが可能となった。本研究で開発した粘性係数測定手法には、いまだ測定精度に相当の誤差が認められている。
フッ素核(19F)磁気共鳴画像による悪性腫瘍浸潤範囲の評価法に関する実験的研究

悪性腫瘍の浸潤範囲を正確に評価するためには、腫瘍と腫瘍周囲の炎症性変化とを画像上で区別することが必要である。前年度は炎症性変化のモデルとして、閉塞性顎下腺炎の磁気共鳴画像について検討したが、今年度は閉塞性顎下腺炎の磁気共鳴画像と超音波画像との対比を行った。閉塞性炎を誘発した顎下腺の湿重量は、結紮後1-2日では対照側より増加し、3日で対照側と同程度になり、4日後から減少した。病理組織標本では湿重量の増加時には腺房の浮腫が認められ、リンパ球の浸潤は認められなかった。減少時には腺房の萎縮・消失、導管様構造及び結合組織の増生、リンパ球の浸潤が主たる変化として認められた。以上より、結紮後1-2日を急性期、4-7日を慢性移行期とした。結紮側顎下腺の磁気共鳴画像は、SET1強調画像では対照側よりやや低い信号強度を示し、高速SE並びにGRET2強調画像では対照側よりも高信号を呈した。急性期と慢性移行期との経時的変化は、高速SE並びにGRET2強調画像で認められたが、SET1強調画像での経時的変化の検出は不可能であった。結紮側顎下腺の超音波画像では、急性期には内部エコーレベルの低下や分布の不均一化は認められず、血流の増加が検出された。慢性移行期には内部エコーレベルの低下・分布の不均一化が認められ、血流は対照側と同程度まで減少した。本研究では、炎症性変化のモデルとして、閉塞性顎下腺炎の磁気共鳴画像について検討した。まず閉塞性顎下腺炎の急性期から慢性期への移行時期を把握するために、13週齢雄SDラットの右側ワルトン管を形成外科用ナイロン糸で結紮し、結紮後1日-5日、7日、1ヶ月の顎下腺の湿重量と病理組織標本を左側(対照側)と比較した。閉塞性炎を誘発した顎下腺の湿重量は、結紮後1-3日では対照側より増加し、3-4日後から減少した。病理組織標本では湿重量の増加時には浮腫及び充血と腺房の萎縮・消失が、減少時には腺房はさらに減少し、導管様構造及び結合組織の増生が主たる変化として認められた。次いで、磁気共鳴画像装置を用いて、閉塞性炎を誘発したラット顎下腺の撮像を行った。上記の結果から、ワルトン管結紮後1日-4日、1ヶ月の顎下腺を対象とした。用いたMRI装置は日立メディコ社製MRP-7000AD(0.3テスラ)であり、プロトン用直径15cmループ型表面コイルを使用した。撮像シーケンスはスピンエコー(SE)法並びにグラディエントエコー(GRE)法とした。結紮側顎下腺はSET1強調画像では対照側と同程度の信号強度を示し、高速SE並びにGRET2強調画像では対照側よりも高信号を呈した。
生成物解離を制御したRNA-ペプチド複合体リセプター酵素の創製

リセプターに触媒分子を修飾して、基質と触媒基を近接させることにより標的反応を加速する「リセプター触媒」がこれまでに作製されてきたが、天然酵素の触媒活性には遠く及ばない。これらが真の「人工酵素」へと発展するためには、触媒の反応速度、反応回転数、反応選択性を大きく改善するための、天然酵素の触媒反応機構に基づいた作製法が必要である。本研究では、我々がこれまでに開発したRNA-ペプチド複合体(RNP)リセプターに触媒分子を修飾したライブラリーの中から「触媒活性を有するリセプター」を選択する「RNPリセプター触媒作製法」を拡張して、高い基質選択性と高い触媒活性をもつ「人工酵素」を効率よく獲得する方法を確立する。mRNAディスプレイ法を応用して多様な構造をもつ触媒分子修飾RNPリセプターのペプチドライブラリーを作製する方法と、セレクションにおいて生成物の解離を促進し触媒反応の回転数を高めたRNPリセプターを選択する分子選択条件の検討をおこなうことで、生成物に対する親和性が低く触媒活性が高いRNPを作製することを目指す。今年度はRNPリセプターの基質選択性をコントロールするための分子選択条件の検討をおこない、その成果をもとに「高選択的にATPおよびADPを識別する蛍光RNPセンサーの作製と同時検出」について研究を展開し、論文発表を行った(Chem. Comm. 2019, 55, 1611-1614.)。また、RNP触媒設計に使用するCoA結合性アプタマーの分子設計を、これまでに我々が開発したモジュラー型RNPリセプター設計法を利用して検討した。今後、基質親和性や選択性について評価する予定である。一方、触媒分子修飾ペプチドサブユニットの合成条件の確立および機能化に関してはまだ十分に進捗しておらず、今後セレクションに最適なライブラリーデザインの検討と、ペプチドサブユニットの合成および精製条件を併せて検討する必要がある。mRNAディスプレイによりランダム配列を有するペプチドサブユニットライブラリーを作製し、N末端に触媒分子を修飾するための反応条件検討を行う。CoAリセプターとペプチドサブユニットライブラリーを組み合わせてRNPライブラリーを構築し、触媒活性と生成物に対する低い親和性を指標とした分子選択をおこない、触媒能を持つRNPリセプターの獲得を目指す。
歴史情報資源研究システムの開発

本研究は、コンピュータなどの各種電子情報システムの歴史研究への効果的利用をはかり、歴史情報資源の有効利用をすすめるにあたっての研究システムの開発を企図している。本研究では、この研究課題に即して重点領域研究をおこなうことの意義、重要性、必要性、緊急性などについて慎重に検討を重ね、必要な研究課題、参加研究者、研究班の構成などについて準備を進めてきた。その結果次のような結論を得た。(1)沖縄の歴史と文化への関心が著しく高まっており、環東シナ海を展望した本格的な歴史研究が求められている。(2)沖縄に関する膨大な史料が収集・集積されてきたが、これらにもとづく本格的な文献研究はむしろ今後の課題となっている。とりわけ歴代宝案や琉球評定所文書、かつての琉球王家の記録である尚家文書、沖縄独特の家譜資料、ハワイ大学所蔵宝玲文庫資料などについての本格的な調査研究が期待され、それには計算機の利用がきわめて有効である。琉球・沖縄と環東シナ海地域交流に関する歴史研究にコンピュータの高度な利用を図ることによって、異なる性格の多種の文献資料を用いた歴史研究の新分野を開拓することができる。(3)琉球・沖縄と環東シナ海地域間交流に関する歴史研究を効果的に進めるためには、歴史学の研究領域に限らず広く諸分野にわたる学際的協同策が必要となり、それには重点領域研究によることが最適である。また人文・社会科学との接合に経験の深い情報学関係の研究者の協力・援助を研究全般にわたって求める必要があり、海外の研究機関・研究者の協力を求めることも重要である。このような本研究の成果に基づいて、平成6年度発足重点領域研究として「沖縄の歴史情報研究」(申請代表者:岩崎宏之)を申請した。
ダイヤモンド超伝導のメカニズム解明と基礎デバイスの開発

ダイヤモンドは、5.5eVのバンドギャップを持つ半導体である。そこへ、ホウ素をドープしホールのキャリアを導入すると、ホウ素濃度=3x10^20cm-3で、金属-絶縁体転移を起こし、さらにキャリアを導入すると低温で超伝導が出現する。我々は、良質な試料を得るため、そして結晶方位と超伝導特性の関係を調べるため、(111)および(100)成長の単結晶薄膜の合成に成功した。(111)薄膜は、ホウ素濃度の上昇に伴い、超伝導転移温度が上昇し、8x10^21cm-3付近で、Tc onset=11.4Kの高い超伝導開始温度を示した。一方、(100)薄膜は、ホウ素濃度の上昇につれ超伝導転移温度は緩やかに上昇するものの超伝導は抑制されていて、(111)薄膜の半分程度の超伝導転移温度しか示さなかった。この違いは、どこから来るのであろうか。光電子分野やX線吸収スペクトル、ラマン散乱、NMR測定、バンド計算から、次のように検討した。NMR測定によると、ホウ素には二つのサイトがあり、一つは対照的なサイトにある単独のホウ素、もう一つは電場勾配があるサイトでおそらく水素とペアーを作っているホウ素である。CVD成長では一般に、ダイヤモンド薄膜に結晶成長時に、水素が取り込まれる。この水素は基本的にはインタースティシャルなサイトに居るものと思われるが、ホウ素が近くにあるとペアーを作る。バンド計算によると、このように、ホウ素水素ペアーを作ると、キャリアを打ち消していまい、ダイヤモンドバンドにキャリアを供給しない。そして、単独に置換サイトに取り込まれたホウ素だけがキャリアを導入すると考えられる。そこで、NMRスペクトルから単独のホウ素の割合を求め、これを有効なキャリア数と考えて、(111)薄膜と(100)薄膜の超伝導転移温度のホウ素濃度依存性をプロットすると、なんと一つの曲線に一致することが分かった。これらのことから、(111)および(100)薄膜の超伝導転移温度の違いは、有効なキャリア濃度の違いに起因すること。さらに、より高い超伝導転移温度を実現させるためには、水素の導入を抑制し、単独のホウ素の濃度を増加させることが重要であるものと思われる。ダイヤモンドは、半導体に起こる新しい超伝導である。純粋なダイヤモンドは、5.5eVの大きなバンドギャップを持つ絶縁体である。そこへ硼素をドープしていくと半導体となり、さらに硼素を増加させると、約3e20/cm3で金属-絶縁体転移を起こすことが分かってきた。さらに硼素をドープしていくと、やがて超伝導が出現し、硼素量の増加に伴って超伝導転移温度も増加する。現在では、最も高い超伝導転移温度は、Tc onset=11.4Kとなり、10Kを超えたことは、冷凍機冷却で達成できる点で大変価値がある。ダイヤモンドの超伝導は、半導体に起こる新しいタイプの超伝導であるため、その発現機構の解明が求められている。その上で、ダイヤモンド超伝導体の電子状態を理解することは、急務である。我々は、ホモエピタキシャル薄膜を合成し、軟エックス線角度分解光電子分光法により、ダイヤモンド超伝導体のバンド構造を明らかにすることに成功した。これによると、基本的なバンド構造は、純粋なダイヤモンドとよく一致した。キャリア濃度が増すに従い、フェルミ面が降下し、金属-絶縁体転移を上回ると、フェルミ面がダイヤモンドバンドのトップを切るようになり、ダイヤモンドバンドにホールがドープされていることが分かった。このことは、ダイヤモンドのバンドが、超伝導の発現に深い関わりを持つことを示している。この結果は、Nature誌に掲載された。さらに、これらの結果を元に、硼素による乱雑さを取り除くと、超伝導転移温度が急激に増加する可能性が示唆されている。最後に、2005年12月につくば市において、ダイヤモンド超伝導体と関連物質の国際ワークショップを主催した。ダイヤモンド超伝導の研究者が一同に会し、大変活発な議論が行われ、大きな成果をあげた。

バンド計算によると、このように、ホウ素水素ペアーを作ると、キャリアを打ち消していまい、ダイヤモンドバンドにキャリアを供給しない。そして、単独に置換サイトに取り込まれたホウ素だけがキャリアを導入すると考えられる。そこで、NMRスペクトルから単独のホウ素の割合を求め、これを有効なキャリア数と考えて、(111)薄膜と(100)薄膜の超伝導転移温度のホウ素濃度依存性をプロットすると、なんと一つの曲線に一致することが分かった。これらのことから、(111)および(100)薄膜の超伝導転移温度の違いは、有効なキャリア濃度の違いに起因すること。さらに、より高い超伝導転移温度を実現させるためには、水素の導入を抑制し、単独のホウ素の濃度を増加させることが重要であるものと思われる。
圧縮性乱流に対する直接シミュレーションコードの開発

今回の科学研究費補助金(重点領域研究(2))をもちいて次のような研究を行った。1圧縮性ナビエ・ストークス方程式に線の方法を適用し、空間微分項の離散化に修整微分求積法を、時間積分に4次精度ルンゲ・クッタ法を用いた直接シミュレーションコードの作成を行った。2上記の数値計算法の作成に必要な複雑な数式処理および直接シミュレーション結果の画像処理を行う目的で設備備品としてパーソナルコンピュータを購入した。3作成した圧縮性ナビエ・ストークス方程式の直接シミュレーションコードの検証および圧縮性乱流の特徴を把握する目的で、最初に2次元等方性乱流の計算を行った。その結果、初期乱れのマッハ数および初期の密度変動の組み合わせにより、圧縮性の影響があまり見られない非圧縮性および準非圧縮性乱流、圧縮性の影響が少し見られ弱い衝激波が存在する場合もある低マッハ数乱流、強い衝撃波が存在する高マッハ数乱流等に分類出来ることが確認できた。4上記の圧縮性ナビエ・ストークス方程式の直接シミュレーションコードに、さらに化学反応物と生成物の反応拡散方程式を付け加え、放熱を考慮した化学反応を伴う混合層の直接数値シミュレーションを行った。その結果、化学反応に伴う発熱の熱拡散が増加すると、混合層外からの質量の取り入れが減少する傾向が現われ、反応の促進にはマイナスであることが確認出来た。
オートファジーを新規指標とする皮膚損傷受傷後経過時間判定法の樹立

野生型マウスの背部皮膚に直径4 mmの打ち抜き損傷を作製したところ,オートファゴソーム形成のマーカーであるLC3の発現が受傷前と比べて受傷後1日で有意に減少していた.一方LC3に直接結合してオートファジーにおいて選択的に分解される基質であるp62の発現は,受傷前と比べて受傷後1日で有意に亢進していた.またLC3並びにp62の発現をマクロファージに認めた.以上より皮膚損傷部では治癒過程初期に主にマクロファージにおいてオートファジーが抑制されてマクロファージが活性化し,創傷治癒に重要な役割を担っていることが示され,オートファジーが受傷後経過時間判定における新しい指標となり得る可能性が示唆された.本研究は,オートファジーが受傷後経過時間判定における新しい指標となり得る可能性を検証するものであり,基礎的研究と実務的研究を組み合わせた包括的研究である.基礎的研究ではマウス皮膚損傷モデルを用いて経時的に損傷部を採取し,治癒過程で出現するオートファジーを免疫組織化学的,生化学的,および分子生物学的に検出して,その出現様態を明らかにする.これらの基礎的研究結果に基づいて,実務的研究では法医剖検例から採取した受傷後経過時間の判明している皮膚損傷試料について,免疫染色および蛍光二重免疫染色によりオートファジーの検出を行う.平成26年度は,主にマウスを用いた実験を行うとともにヒト剖検試料の収集に努める.皮膚創傷部におけるオートファジーの時間的および空間的出現様態を検討した.Balb/c野生型マウスの背部皮膚に直径4 mmの打ち抜き損傷を作製したところ,オートファゴソーム形成のマーカーであるautophagosome membrane-bound form of microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3II)の遺伝子およびタンパク質発現が受傷前と比べて受傷後1日で有意に減少していた.一方,LC3に直接結合してオートファジーにおいて選択的に分解される基質であるp62の発現は,遺伝子およびタンパク質レベルで受傷前と比べて受傷後1日で有意に亢進していた.蛍光二重免疫染色において,LC3,p62,ならびにリソソームのタンパク加水分解酵素であるカテプシンDのタンパク質発現をF4/80陽性マクロファージに認めた.以上より,皮膚創傷部では治癒過程初期に主にマクロファージにおいてオートファジーが抑制されてマクロファージが活性化し,創傷治癒に重要な役割を担っている可能性が示唆された.基礎的研究ではマウス皮膚損傷モデルを用いて経時的に損傷部を採取し,治癒過程で出現するオートファジーを免疫組織化学的,生化学的,および分子生物学的に検出してその出現様態を明らかにした.また,実務的研究では法医剖検例から採取した受傷後経過時間の判明している皮膚損傷試料について免疫染色および蛍光二重免疫染色によりオートファジーの検出を行った.基礎的研究と実務的研究の結果を総合しオートファジーの出現様態と受傷後経過時間との関連性を統計的に解析して既存の指標を用いた診断法と比較検討することにより,法医実務に応用可能なオートファジーを指標とする新しい受傷後経過時間判定法を検討した.皮膚損傷部におけるオートファジーの時間的および空間的出現様態を検討した.Balb/c野生型マウスの背部皮膚に直径4 mmの打ち抜き損傷を作製したところ,オートファゴソーム形成のマーカーであるautophagosome membrane-bound form of microtubule-associated protein1 light chain 3 (LC3II)の遺伝子およびたんぱく質発現が受傷前と比べて受傷後1日で有意に減少していた.一方LC3に直接結合してオートファジーにおいて選択的に分解される基質であるp62の発現は,遺伝子およびたんぱく質レベルで受傷前と比べて受傷後1日で有意に亢進していた.蛍光二重免疫染色においてLC3, p62,ならびにリソソームのタンパク分解酵素であるカテプシンDのタンパク質発現をF4/80陽性マクロファージに認めた.以上より皮膚損傷部では治癒過程初期に主にマクロファージにおいてオートファジーが抑制されてマクロファージが活性化し,創傷治癒に重要な役割を担っていることが示された.したがってオートファジーは受傷後経過時間判定における新しい指標となり得る可能性が示唆された.野生型マウスの背部皮膚に直径4 mmの打ち抜き損傷を作製したところ,オートファゴソーム形成のマーカーであるLC3の発現が受傷前と比べて受傷後1日で有意に減少していた.一方LC3に直接結合してオートファジーにおいて選択的に分解される基質であるp62の発現は,受傷前と比べて受傷後1日で有意に亢進していた.またLC3並びにp62の発現をマクロファージに認めた.以上より皮膚損傷部では治癒過程初期に主にマクロファージにおいてオートファジーが抑制されてマクロファージが活性化し,創傷治癒に重要な役割を担っていることが示され,オートファジーが受傷後経過時間判定における新しい指標となり得る可能性が示唆された.本研究は,近年生命科学の分野で大きな注目を集めている細胞内のタンパク分解システム「オートファジー(autophagy)」が,皮膚損傷の受傷後経過時間判定のための指標となり得るかについて検討するものである.

法医学の領域でこれまでオートファジーに着目した研究はほとんどみられないが,我々はこれまでに,皮膚損傷治癒過程における損傷部局所でのオートファジー検出にチャレンジしてその出現様態を明らかにしてきた.今後,それが受傷後経過時間判定のための有用な指標となり得るか否かについて検証する.基礎的研究と実務的研究の結果を総合し,オートファジーの出現様態と受傷後経過時間との関連性を統計的に解析して既存の指標を用いた診断法と比較検討することにより,法医実務に応用可能なオートファジーを指標とする新しい受傷後経過時間判定法を確立することができるものと期待できる.実験病理平成26年度の研究計画を鋭意継続しながら法医実務への応用研究として,法医剖検例において受傷後経過時間が判明している皮膚損傷試料について,基礎的研究で得られたオートファジー検出に適した抗体を用いて免疫組織化学的検討を行う.さらに,適切な抗体の組み合わせによる蛍光二重免疫染色法を用いて,より特異的なオートファジーの検出を試みる.動物実験の結果と実務的研究の結果を総合的に考察し,オートファジーの出現様態と受傷後経過時間の関連性について統計的解析を行い,オートファジーを指標とする受傷後経過時間判定法を確立する.
聴覚障害児の言語教育における手指法の活用と社会適応の研究

昭和60年度から4年間にわたって、聴覚障害教育における言語教育への手指法(すなわち手話、キュードスピーチ、指文字)の活用について研究を行った。さらに聴覚障害児のより望ましい社会適応(社会自立)を志向する際、とくにその言語力、コミュニケーション能力の視座から教育において重視すべき事項についても検討を加えた。以上のような研究の成果として次のような知見および今後の教育実践に資する方向性を得ることができた。なお詳細は研究成果報告書に記した。1.言語教育における手指メディアの活用については以下の観点からの実践が必要と結論された。(1)手指メディアの諸特性を考慮した上で、むしろ積極的に活用していく方針が望まれる(2)その場合、教科学力の向上、コミュニケーション能力の向上といったようなより具体的な使用目的を押え、学習内容や学習者個々のニーズ等に配慮して選択的に活用することも重要である。(3)聴覚障害児自身の心理状況、学習意欲といった測面を十二分に考慮して活用すること。(4)特に両親聾の場合など、乳幼児期からの望ましい親子関係を確保するためのコミュニケーション手段として活用することの意義は大きい。(5)手指メディア活用の実践的研究と同時に、言語教育自体の基本的方針のさらなる究明も不可欠であること。2.社会適応について。本研究では社会的な掲示文理解をテーマに研究した。その結果として、聴覚障害児の言語力が社会適応を考える際の極めて重要な要因の一つにあげられることが判明した。当該研究課題にもとづく研究を以下の項目によって実施したので、その研究成果の概要を報告する。1.聴覚障害児の言語力向上をはばむ要因について。これについては、聾学校幼稚部における言語指導の実際と聴覚障害幼児とその母親のコミュニケーションの実際を分析することで研究を進めた。聾学校幼稚部における言語指導では教師主導型の授業が夛くなされた場合に子ども側の主体的言語活動が制限され易く今後の改善が急務であることがわかった。母子コミュニケーションに関しては、母親に要求される技法的側面、とりわけ聴覚活用、口声模倣、母子共感、手指メディアの使い方などについて専門教師からの相当な援助が必要であることが判明した。そのための両親(とりわけ母親)への援助プログラムの作成が急がれるものと考察された。2.授業分析について。教育工学的手法による授業分析の結果(聾学校幼稚部,口話法校及び手指メディア使用校)、教師の発言率,発言内容の複雑度,コミュニケーションの連続性などの点について改善の余地があると思われ、今後さらに対象児の言語発達との関連で究明していく予定である。3.聾学校中・高等部生徒のコミュニケーションと社会適応について。今年度は社会一般で用いられている「掲示文」の理解について研究した。研究は実際の掲示文を採集し(約500文)、その中から最も一般的なもの20文を抽出し、試作テストを作成して行った。さらにその素材をもとに聾学校中・高等部生徒へのインタビュー法によっての理解度の調査も行った。その結果、掲示内容の理解は相当にできていても言語の形態による受容と表現の面で遅れが見られた。聾学校における言語指導の素材の検討が必要であることが判明した。聴覚障害児の手指メディア活用は上記の上でさらに究明していきたい。本研究では61年度研究として聾学校在籍生徒の発話の問題、手指メディア使用の実態とコミュニケーションにおける情報授受効率の問題、社会適応上の問題等を解明するため次の事項について実証的研究を実施し以下のような知見を得ることができた。1.聾学校中・高等部における手指メディア併用授業の分析今年度は二つの聾学校、8名の教師の手指メディア併用授業をVTRに収録して分析した。分析は手指メディアの種類,語い数,口話との対応などの観点から行った。聾学校中・高等部での授業で使用された手指メディアはおおむね手話,指文字,指示,空書などに分類された。

これらの併用状況を解析すると手話単語と日本語の語いが同期関係をもって使用されている場合が多いが、手話表現のみで授業が進められている部分もあり、手指メディア併用授業の際に留意すべき事項が多く存在することがわかった。さらに手指メディアの規則的使用や学習者側の了解度の視座からの解析も必要と考えられ現在これを究明中である。2.聾学校中学部生徒の掲示文の理解とその指導法の試案作成聾学校中学部生徒20名を対象として掲示文理解の個別検査を実施した。材料は社会生活全般の中で接することのできる掲示文(20文)を用いて面接法によって行った。その結果、聾学校中学部生徒が日常接している掲示文について如何ような構造的理解をしているかが解明された。この結果にもとづき、掲示文に代表される社会生活に直結した文、文章に関する言語力の向上を意図した教育のあり方を考察し、聾学校における言語教育の実践に有効な指導プログラムの試案を作成した。本研究では昭和60年度からの研究成果をふまえ,昭和62年度の研究を主として以下の研究内容について実証的に究明した.このことによって我国の聾学校に在籍する児童および生徒の言語教育,とりわけ手指法の活用方針のあり方について有効な知見を得ることができた.さらに成人聾者の社会適応に関する資料(FAX利用に伴なう諸問題等)から聾学校における言語教育についての分析的考察も実施した.1聾学校幼稚部在籍児の手指メディア導入による言語教育について.聴覚障害幼児の手指形態の習得状況についてVTR資料を収集し,それを解析することによって言語教育に手指メディアを導入する際の最適期の解明を試みた.その結果,手指メディアは本来的に幼児自身のコミュニケーションにおけるニーズによって導入されるべきものではあるが,従来の導入時期(学齢のの三歳初期項)よりもほぼ6ヶ月程度遅らせるのが妥当であるように考えられた.今後より夛くの亊例をもとに検討を加える必要がある.2,聾学校中学部生徒の掲示文理解と言語力について.前年度実施の面接法による掲示文理解力の研究とそれに基づいた教育プログラム試案をさらに検討するため,通常,児に適用の言語テストを実施した.その結果,掲示文理解力は標準化された言語力テストの結果と高い相関関係にあることが明らかとなった.このことから聾学校における教育課程の特に養護・訓練の領域で扱うべき指導内容の再検討も言語力の向上にとって必須であると考察された.3,聴覚障害児(小学生)の言語力の評価法について.この問題については本邦および諸外国においても現在まで必ずしも完成されたものはない.本研究では米国で開発された方法上の原理を導入した言語力評価法の研究(GAEL)を実施した.昭和63年度における研究は、当該科学研究費補助金による研究の最終年度に当るため過去3ケ年にわたる研究成果の集大成をも含め以下のような実績をあげた。1.聴覚障害児の言語指導法に関して。聴覚障害教育の専門家への調査や本研究プロジェクトが行った実験的研究を総括し斯教育における言語指導法のありようについて考察し今後の方向性が明らかとなった。特にその場合,手指法の導入問題は言語指導全般、国語科指導の系統性、言語事項などとの密接な関連のもとに論じかつ実践することの重要性が確認された。
新しいRNAの酵素機能

RNA酵素には、ハンマーヘッド型リボザイムとまったく異なる二次構造を形成してRNA自身の触媒活性で切断されることもある。その一つに、大腸菌に感染したバクテリオファージT4の大RNA前駆体であるp2SIRNA分子の自己切断部位はヘアピン型構造を形成し、NH^<++>_<4m>と非イオン界面活性剤存在下で切断反応を起こすといわれている。我々は実際にその切断部位近傍のヘアピン型RNA13merと16merといった短いRNAを構築し、その自己切断解析を検討した。実際にヘアピン型構造を形成すると考えられるRNAを構築し、切断反応を試みたところ、先に報告された切断位置と異なることを見いだした。すなわち、5'GUUUCGUACAAAC3'のUA(133-135)、CA(139-140)の二カ所で切断が起こっていた。そこで、これらの切断活性に要求される反応条件と構造の解析をおこなった。我々のRNA酵素の自己切断はpHの広い範囲(pH4.08.0)で起こっているが、pH5.0の酸性側で高い切断活性を示すことがわかった。また、反応温度は37°Cの時が最高の活性を示した。しかし、他のリボザイムと異なり、切断反応は非常に遅く24時間後でも約80%の切断であった。このような切断反応が遅いことは、構造上の安定性に問題があると考え、NMR、Tmを測定することで構造上の安定性と実際に切断反応の際にヘアピン型構造が形成しているかを検討した。この結果として、Tmは43°Cと低く、NMRの結果からD安定なヘアピン構造を形成していないことがわかった。しかし、ステム部位の一部をDNAに変換したRNA酵素はステム部位が不安定になったにもかかわらず、活性が向上するといった先に予想したものと異なる結果が得られた。
アジア諸国向き工作機械の生産文化的設計仕様の調査研究

本研究は,生産文化論に係わる研究・技術開発課題の中で商品化例が多く,関連する学術研究が活発化している文化・風土適応形工作機械の調査研究と試作設計について取り扱ったものである.特に,実態解明が急務であるアジア諸国向き工作機械に的を絞って,商品化例にみられる生産文化的設計仕様を解明するとともに,今後具備させることが望ましい文化・風土的設計属性の分析,更には,それらを基に次世代のアジア形工作機械の基本的な構造要素である主軸系とテーブル駆動系に対して試作設計を行っている.まず,アジア諸国で一般的に要求される文化・風土的属性をまとめた結果,「宗教への配慮」という社会環境に関するものから「ブランド名のある部品やユニットを組込んだ機械に執着」というユーザの性癖,さらに「機械の個体差に配慮した利用技術」という高度な技術に関するものにまで及ぶ属性が考えられていることが明らかになった.さらに,これらは,文化・風土性の強さとあいまいさによって整理することが可能で,二次元的に広がる階層性を有していることが明らかになった.ところで,研究期間の間に行った文献,聞き取り,並びに実地調査,更には商品化或は試作中の機械についての調査結果によると,アジア形工作機械として当面期待されているのは,最下層の文化・風土的設計属性を重視する「地域調和形」であり,具体的には「ユーザの立場を考えた「操作性の良さ」とメーカの立場を考えた「製造の容易さ」であった.そこで,実際に「部品点数の削減」を考慮した「内輪一体化主軸」を設計・試作した.そして,その静的特性を評価したところ,静止状態における減衰能が在来の内輪付き主軸よりも大きいという良好な結果を得た.さらに,「一方向組立性」を考慮した構造のテーブル駆動系として「ラック-ピニオン駆動方式テーブルシステム」を提案し,具体的に設計を行った.本研究は,生産文化論に係わる研究・技術開発課題の中で商品化例が多く,関連する学術研究が活発化している文化・風土適応形工作機械の調査研究と試作設計について取り扱ったものである.特に,実態解明が急務であるアジア諸国向き工作機械に的を絞って,商品化例にみられる生産文化的設計仕様を解明するとともに,今後具備させることが望ましい文化・風土的設計属性の分析,更には,それらを基に次世代のアジア形工作機械の基本的な構造要素である主軸系とテーブル駆動系に対して試作設計を行っている.まず,アジア諸国で一般的に要求される文化・風土的属性をまとめた結果,「宗教への配慮」という社会環境に関するものから「ブランド名のある部品やユニットを組込んだ機械に執着」というユーザの性癖,さらに「機械の個体差に配慮した利用技術」という高度な技術に関するものにまで及ぶ属性が考えられていることが明らかになった.さらに,これらは,文化・風土性の強さとあいまいさによって整理することが可能で,二次元的に広がる階層性を有していることが明らかになった.ところで,研究期間の間に行った文献,聞き取り,並びに実地調査,更には商品化或は試作中の機械についての調査結果によると,アジア形工作機械として当面期待されているのは,最下層の文化・風土的設計属性を重視する「地域調和形」であり,具体的には「ユーザの立場を考えた「操作性の良さ」とメーカの立場を考えた「製造の容易さ」であった.そこで,実際に「部品点数の削減」を考慮した「内輪一体化主軸」を設計・試作した.そして,その静的特性を評価したところ,静止状態における減衰能が在来の内輪付き主軸よりも大きいという良好な結果を得た.さらに,「一方向組立性」を考慮した構造のテーブル駆動系として「ラック-ピニオン駆動方式テーブルシステム」を提案し,具体的に設計を行った.本研究は,特にアジア地域を中心として工作機械を例にとり,現地調査を主体に,生産文化論的視点から地域・民族性調和形製品の設計仕様の策定を行なうことを目的としている。今後の社会が希求する地域・民族性調和形製品の具体化には,民族性にも大きく影響される美意識や勘といった「定量化しにくい因子」を技術的な設計仕様へ昇華する必要がある。このような視点から,平成9年度は実地調査を中心に情報収集を行ない,これらを分析してアジア諸国向き工作機械に要求される基本的仕様を検討し,アジア諸国向き工作機械の構築概念を提案した。具体的には以下の通りである。(1)シンガポール,韓国,並びに台湾の工作機械メーカに対してインタビュー調査を行なった。特に,アジア諸国向き工作機械に要求されるべき仕様に加え,各国の技術状況,経済状況,社会政策の現状,国際展開状況,並びに地域・民族的特徴についてインタビューを行なった。その結果,アジア諸国向き工作機械に要求されるべき仕様は,低い価格設定,高速切削,部品点数の削減,最少機能の具備,低技能による組立・操作容易性の具備,にまとめられることを明らかにした。(2)シンガポール,韓国,並びに台湾のそれぞれの技術事情に詳しい研究分担者らとともに,文化・風土的視点から調査結果に対して解釈を与えた。さらに,調査結果を具体的な技術仕様へ変換・昇華する方法についても検討を行なった。(3)積極的に国際展開を行なっている日本企業との討論の機会を設け,調査結果に関連した情報交換を行なうとともに,日本向き工作機械の可能性についても検討を行なった。(4)以上の結果に基づいて,部品点数の削減と組立容易性とを実現する主軸系及び送り駆動系の概念設計を終え,試作設計段階へ展開している。さらに,定量化しにくい因子の技術的設計仕様への変換概念を新たに提案した。

本研究は,生産文化論に係わる研究・技術開発課題の中で商品化例が多く,関連する学術研究が活発化している文化・風土適応形工作機械の調査研究と試作設計について取り扱ったものである.特に,実態解明が急務であるアジア諸国向き工作機械に的を絞って,商品化例にみられる生産文化的設計仕様を解明するとともに,今後具備させることが望ましい文化・風土的設計属性の分析,更には,それらを基に次世代のアジア形工作機械の基本的な構造要素である主軸系とテーブル駆動系に対して試作設計を行っている.まず,アジア諸国で一般的に要求される文化・風土的属性をまとめた結果,「宗教への配慮」という社会環境に関するものから「ブランド名のある部品やユニットを組込んだ機械に執着」というユーザの性癖,さらに「機械の個体差に配慮した利用技術」という高度な技術に関するものにまで及ぶ属性が考えられていることが明らかになった.さらに,これらは,文化・風土性の強さとあいまいさによって整理することが可能で,二次元的に広がる階層性を有していることが明らかになった.ところで,研究期間の間に行った,文献,聞き取り,並びに実地調査,更には商品化或は試作中の機械についての調査結果によると,アジア形工作機械として当面期待されているのは,最下層の文化・風土的設計属性を重視する「地域調和形」であり,具体的には「ユーザの立場を考えた「操作性の良さ」とメーカの立場を考えた「製造の容易さ」であった.そこで,実際に「部品点数の削減」を考慮した「内輪一体化主軸」を設計・試作した.そして,その静的特性を評価したところ,静止状態における減衰能が在来の内輪付き主軸よりも大きいという良好な結果を得た.さらに,「一方向組立性」を考慮した構造のテーブル駆動系として「ラック-ピニオン駆動方式テーブルシステム」を提案し,具体的に設計を行った.
フラーレンプラズマのイオンエンジンへの適用検討

前年度試作した電磁石によるプラズマ閉じ込めおよび電子源としてホローカソードを採用したイオンエンジンを用い,C_<60>のイオン推進機推進剤への適用を目的とし,ホローカソード用推進剤としてXeを,主推進剤としてC_<60>を用いる混合推進剤イオン推進機の内部診断および推進性能評価を行った.その結果,下記研究成果・知見を得た.1「C_<60>イオンエンジン実験室モデルの性能評価」:放電室内プラズマにはC_<60>の正イオンおよび負イオンが含まれていることを明らかにした.また,多価正イオンおよび解離分子であるC_<58>,C_<56>,C_2等の存在が認められた.イオンビーム抽出対象である一価正イオン以外の上記の成分は,放電室内プラズマの電子温度およびホローカソードからのプライマリーイオンの持つエネルギにより,その存在割合が変化することを発見し,イオンエンジン推進剤としての適用には電子温度およびプライマリーイオンエネルギの制御が重要であることが明らかになった.2「実用的推進剤供給方法の検討」:従来,放電が不安定となり,定常性能評価がむずかしかったが,上記放電室内プラズマの電子温度およびホローカソードからのプライマリーイオンの持つエネルギのコントロールにより,安定作動を可能にした.これにより,実用的な流量においても,安定作動を実現する方向性を示した.C_<60>のイオン推進機推進剤への適用を目的とした研究を遂行し,下記研究成果・知見を得た.1.従来推進剤として使用されているXeと推進性能の比較評価が可能な,電磁石によるプラズマ閉じ込めおよび電子源としてホローカソードを採用したイオンエンジンを試作した.2.上記イオンエンジンの性能評価実験を実施した結果,Xeと比較し,イオン生成コストの低減が図れることを明らかにした.3.予備研究において開発した粒子同定装置(E×Bプローブ)を用い,抽出イオンビーム中のC_<60>イオンの存在を明らかにした.また,静電プローブを用いた放電室プラズマの診断により,C_<60>の正イオンおよび負イオンが含まれていることを明らかにした.4.上記結果より,C_<60>は従来の推進剤よりもイオン生成コスト低減および推力密度増大を図れる推進剤であることを示した.5.性能向上の実験的確認のためには,今後放電室形状の最適化およびプラズマ生成系と抽出系の整合を図る必要があることが判明した.6.従来よりも1016倍高速な希薄流解析コードを開発した.このコードを用いて推進機内の推進剤流れに対して解析を行い,上記推進機の性能向上を図った(解析コードの援用).なお本コードはこれまで膨大な計算時間を要していた希薄流解析に貢献することが期待できる.前年度試作した電磁石によるプラズマ閉じ込めおよび電子源としてホローカソードを採用したイオンエンジンを用い,C_<60>のイオン推進機推進剤への適用を目的とし,ホローカソード用推進剤としてXeを,主推進剤としてC_<60>を用いる混合推進剤イオン推進機の内部診断および推進性能評価を行った.その結果,下記研究成果・知見を得た.1「C_<60>イオンエンジン実験室モデルの性能評価」:放電室内プラズマにはC_<60>の正イオンおよび負イオンが含まれていることを明らかにした.また,多価正イオンおよび解離分子であるC_<58>,C_<56>,C_2等の存在が認められた.イオンビーム抽出対象である一価正イオン以外の上記の成分は,放電室内プラズマの電子温度およびホローカソードからのプライマリーイオンの持つエネルギにより,その存在割合が変化することを発見し,イオンエンジン推進剤としての適用には電子温度およびプライマリーイオンエネルギの制御が重要であることが明らかになった.2「実用的推進剤供給方法の検討」:従来,放電が不安定となり,定常性能評価がむずかしかったが,上記放電室内プラズマの電子温度およびホローカソードからのプライマリーイオンの持つエネルギのコントロールにより,安定作動を可能にした.これにより,実用的な流量においても,安定作動を実現する方向性を示した.