hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チョクラルスキー法に関するモデル実験および数値シミュレーション

シリコン融液から単結晶を育成するチョクラルスキー法(Czochralski);CZ法)の回転石英坩堝および回転単結晶をモデル化した実験を試み、融液の流動形態、特に熱振動現象を把握し、積極的にその熱振動を抑え、高品質のシリコン単結晶を製造する応用技術の開発が目的である。熱振動と融液(モデル)表面の三次元的温度変動の関係を明確にし、代表的な表面温度変動を検出値として、結晶モデルの回転に回転振動を強制的に与え温度振動の抑制を試みることが主なる目的である。実験および数値シミュレーションより、Rayleigh数(Ra)、Prandtl数(Pr)、Reynolds数(Re)からなる混合パラメータRa/(PrRe^2)を変数とする広範囲な領域で、以下のような研究成果を得ることができた。融液表面の温度振動が軸対称であることが確認され、開発した二次元数値シミュレーション・コンピュータ・コードの有用性が確認できた。回転結晶モデルの回転にサイン波状の回転振動Ω_s=Ω_<so>(1+A_ssin(2π/t_pf_st))を与え、温度変動の抑制を試みた。ここでΩ_<so>,A_s,f_sはそれぞれ、基準の回転角速度、回転振幅、温度変動の周期に対する無次元周波数である。実験では、A_sとf_sを変化させた。Ra/PrRe_s^2<120では、回転振幅の増加に伴い温度変動が大きく抑制され、A_s=0.3、f_s=0.9でほぼ温度変動のない状態となった。従って、周期的な温度変動をもつ強制対流の支配的な流れ場では、その挙動に大きな違いはないため、この領域において結晶に回転振動を与えた場合、同様に変動は抑制されると考えられる。また、結晶の回転振動は温度変動の周期にはほとんど影響を及ぼさないことが明らかになった。実験結果と数値シミュレーション結果によい一致が見られた。平成8年度は以下のような研究成果を得ることができた。1.CZ法のシリコン単結晶および坩堝をモデル化し、それぞれを高精度で独立に回転制御できる円筒容器を設計・製作した。2.a)融液(モデル)内に蛍光染料を注入して流動形態を可視化し、回転系のCCDカメラにより撮影記録した。b)融液内に感温液晶を混入し、静止系および回転系のCCDカメラにより撮影記録し、温度分布を測定した。c)レーザ流速計で、融液内の流速分布を測定するシステムを構築した。あわせて、d)作動流体に混入した微小粒子の流動を画像処理して流速分布を測定するPIV法を導入することができた。3.上記の方法を用い、Rayleigh数(Ra)、Prandtl数(Pr)、Reynolds数(Re)の混合パラメータRa/(PrRe^2)を変数とし、単結晶および坩堝モデルに対する2個の回転レイノルズ数をパラメータとする広範囲な領域で、流動形態・熱振動現象を可視化法により確認することができた。4.連続の式、運動方程式およびエネルギ式を用いて、上記模擬実験の流動形態および熱振動現象を数値シミュレーションするコンピュータ・コードの開発がほぼ終った。

シリコン融液から単結晶を育成するチョクラルスキー法(Czochralski);CZ法)の回転石英坩堝および回転単結晶をモデル化した実験を試み,融液の流動形態,特に熱振動現象を把握し,積極的にその熱振動を抑え,高品質のシリコン単結晶を製造する応用技術の開発が目的である.平成9年度では,熱振動と融液(モデル)表面の三次元的温度変動の関係を明確にし,代表的な表面温度変動を検出値として,結晶モデルの回転に回転振動を強制的に与え温度振動の抑制を試みることが主なる目的である。実験および数値シミュレーションより、Rayleigh数(Ra)、Prandtl数(Pr)、Reynolds数(Re)からなる混合パラメータRa/(PrRe^2)を変数とする広範囲な領域で、以下のような研究成果を得ることができた。融液表面の温度振動が軸対象であることが確認され,平成8年度に開発した二次元数値シミュレーション・コンピュータ・コードの有用性が確認できた。回転結晶モデルの回転にサイン波状の回転振動Ω_s=Ω_<so>(1+A_ssin(2π/t_pf_st))を与え、温度変動の抑制を試みた。ここで、Ω_<so>,A_s,f_sはそれぞれ、基準の回転角速度、回転振幅、温度変動の周期に対する無次元周波数である。実験では、A_sとf_sを変化させた。Ra/PrRe_S_2<120では、回転振幅の増加に伴い温度変動が大きく抑制され、A_s=0.3、f_s=0.9でほぼ温度変動のない状態となった。従って、周期的な温度変動をもつ強制対流の支配的な流れ場では、その挙動に大きな違いはないため、この領域において結晶に回転振動を与えた場合、同様に変動は抑制されると考えられる。また、結晶の回転振動は温度変動の周期にはほとんど影響を及ぼさないことが明らかになった。実験結果と数値シミュレーション結果によい一致が見られた。
治療導入を目標とした黄斑部遺伝性疾患に対する臨床診断ならびに分子遺伝生物学的解析

本研究では黄斑部遺伝性疾患を対象に、臨床的、分子遺伝生物学的所見を元に、病態生理に即した治療導入の準備体制確立を行った。集積症例は2015年3月までに143家系167症例で、29家系について遺伝学的診断が得られ、内訳はRP1L1(17家系)、ABCA4(3)、BEST1(2)、GUCA1A(2)、GUCY2D(2)、ADAMTS18(1)、PDE6C(1)、RPGR(1)であった。RP1L1網膜症について有意な遺伝子型表現型関連は示されなかったが、ABCA4については、英国との連携の元、有意な遺伝子型表現型関連が確認され、治療導入が検討されている。本研究の目的は黄斑部遺伝性疾患を対象に、臨床診断ならびに、遺伝子治療、薬物治療、網膜色素上皮細胞移植、人工網膜移植を目標とした遺伝子解析を行い、遺伝性網膜疾患治療を推進することである。黄斑部遺伝性疾患は若年期より視力不良を来し、緑内障や加齢黄斑変性症等の近年治療法が飛躍的に向上した眼科疾患に比べ、難治である。2007年に遺伝性網膜疾患に対する遺伝子治療の臨床治験が始まり、黄斑部遺伝性疾患への治療導入についても現実味を帯びてきた。本研究では、黄斑部遺伝性疾患について、臨床的所見、分子遺伝生物学的所見、双方からの包括的アプローチにより、詳細に病態生理を理解し、病態生理に即した治療導入のための準備体制の確立を目指す。二か年に渡る研究計画の概要としては、初年度に本研究の基盤となる症例集積を主に行い、約100症例の黄斑部遺伝性疾患患者コホートを作成する。翌年には各症例に対して、原因遺伝性の特定を行う為の分子遺伝生物学的解析を行い、遺伝子診断を確定する。其々の疾患、もしくは原因遺伝子に関して十分な症例集積が得られた時点で、臨床型と遺伝子変異との関連解析を行い、治療導入(臨床治験)が行われているタイプの黄斑部遺伝性疾患に関しては臨床治験を行っている英国モアフィールド眼科病院の遺伝性網膜疾患部門と緊密に連携し、患者背景を考慮し、施設判断を仰ぐ中で治療適応を検討してゆく。本研究では、黄斑部遺伝性疾患について、臨床的所見、分子遺伝生物学的所見、双方からの包括的アプローチにより、病態生理に即した治療導入のための準備体制の確立を行った。2か年で集積された総症例数は2015年3月時点で143家系167症例であり、コホートの内訳はオカルト黄斑ジストロフィー64家系74症例、錐体ジストロフィー・錐体桿体ジストロフィー42家系48症例、スターガルト病34家系40症例、ベスト病3家系5症例であった。上記143家系のうち、29家系について分子遺伝学的確定診断が得られ、RP1L1(17家系)、ABCA4(3家系)、BEST1(2家系)、GUCA1A(2家系)、GUCY2D(2家系)、ADAMTS18(1家系)、PDE6C(1家系)、RPGR(1家系)という結果に至った。症例数の比較的多いRP1L1、ABCA4について遺伝子型表現型関連解析が行われた。RP1L1遺伝子異常に起因するオカルト黄斑ジストロフィについては遺伝子変異の種類・部位と臨床像の顕著な関連は示されなかった。一方で、ABCA4遺伝子異常に起因するスターガルト病については、英国モアフィールド眼科病院との連携の元、有意な遺伝子型表現型関連が確認され、重症遺伝子型を有する症例が早期発症・重度進行性の臨床像を呈する事が示された。これらの重症遺伝子型を有する症例については遺伝子治療、薬物治療、網膜色素上皮細胞移植等の臨床治験開始が検討されている。眼遺伝学平成25年度には本研究の基盤となる黄斑ジストロフィ症例集積が行われた。症例集積は主にStargardt病、黄斑ジストロフィー、オカルト黄斑ジストロフィー、錐体ジストロフィー、錐体桿体ジストロフィ、ベスト病、若年性網膜分離症などの疾患を対象に行われ、東京医療センター眼科診療部または連携施設において、視力・視野等の自覚症状、蛍光眼底造影、自発蛍光撮影を含む眼底所見、フーリエドメイン光干渉断層計(OCT)を用いた網膜形態学的所見、黄斑部局所網膜電図(局所ERG)を中心とする電気生理学的所見を用い、遺伝性黄斑疾患の包括的臨床診断を確定し、疾患重症度や病期、臨床病態の評価が詳細に行われた。

集積された総症例数は2014年3月時点で89家系105症例であり、コホートの内訳はオカルト黄斑ジストロフィー40家系49症例、錐体ジストロフィー・錐体桿体ジストロフィー40家系46症例、スターガルト病8家系9症例、ベスト病1家系1症例であった。また、臨床診断と並行して患者末梢血より分子遺伝学的診断に必要なDNAが採取された。この際全症例に対して、研究参加により得られる利益、または参加により起こりうる不利益についての説明が十分になされ、理解同意が得られた。集積症例数は本研究の初年度到達目標である100例を超えており、当初の計画以上に進展していると言える。平成26年度の研究計画として、本研究に対象となる疾患の症例集積を引き続き行ってゆくと伴に、各症例に対して分子遺伝学的解析・診断を行い、黄斑部遺伝性疾患の病態解明・治療適応の検討を行う。分子遺伝学的解析については標的遺伝子であるABCA4、RP1L1、PRPH2、PROM1、BEST1、RS1などを中心に、サンガー法、次世代シークエンサーを用いたシークエンス法を用いて網羅的に行われ、結果をもとに分子遺伝生物学的診断が行われる。其々の疾患、もしくは原因遺伝性に関して十分な症例集積が得られた時点で、詳細な臨床型と同一遺伝子内での遺伝子変異との関連解析(Genotype-phenotype correlation analysis)を行い、遺伝子異常のタイプと実際に発症している臨床型における発症年齢、重症度、進行度等との関連を明確にし、黄斑部遺伝性疾患における病態生理を解明する。治療導入(臨床治験)が行われているタイプの黄斑部遺伝性疾患に関しては臨床治験を行っている英国モアフィールド眼科病院の遺伝性網膜疾患部門と緊密に連携し、患者背景を考慮し、施設判断を仰ぐ中で治療適応を検討してゆく。物品費、旅費、人件費・謝金、その他の使用額について其々が予定額と異なった為、次年度使用額8,153円が生じた。生じた次年度使用額8,153円は物品費として平成26年度に使用される計画である。
リチウムイオン二次電池における酸化反応に伴うリチウム同位体効果

LiCoO2から電解質へのLi放出におけるLi同位体効果が電解質の種類に依存することがわかった。すなわち,電解質がLi+を含む場合7Liが選択的に電解質に移動し,電解質がLi+を含まない場合はほとんど同位体効果が観測されなかった。これは,前者の場合,同位体交換平衡反応に基づく同位体効果が起こるのに対し,後者では,単純な拡散が起こるためと考えられた。LiMn2O4の場合は,6Liが選択的に電解質に移動した。LiCoO2とLiMn2O4における同位体効果の逆転現象は,両者の結晶構造の違いに由来すると考えられる。リチウムイオン二次電池の充放電を利用するリチウム同位体分離システムの構築に向け,23年度に引き続き,電極反応におけるリチウム同位体効果についての基礎研究を行った。コバルト酸リチウム電極(カソード)からリチウムイオンを含む電解液(エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶液に過塩素酸ナトリウム(NaClO4)を溶解させたもの)にリチウムを酸化させながら放出させる実験を行ったところ,ほぼ同位体効果が存在しないという23年度の結果を確認した。しかし,積算電気量が多くなると若干の同位体効果が観測されるようになることから,初期の純粋な拡散から,徐々に平衡の同位体効果に移行する可能性が示唆されるという結果が得られた。カソード材としてマンガン酸リチウム(LiMn2O4),電解液としてEC/MEC/LiCiO4(或いはLiPF6)を用いた系では若干のLi-6選択性が観測されており,コバルト酸リチウム-EC/MEC/LiCiO4の系と逆の同位体効果であった。このように,電極材・電解液の組み合わせで同位体効果が異なっており,カソードにおける同位体効果を理解するために,さらなるデータの収集が必要である。理論面での進展としては,PBC法(周期境界条件法)を用いてコバルト酸リチウム結晶の換算分配関数比の計算に成功したことである。Hse1pbe/sto-3gレベルの計算であり,基底関数が低いことに問題があり,そのレベルを上げることが今後の課題である。しかし,結晶の換算分配関数比を計算する方向が見えたという点で,大きな進歩といえる。ちなみに,電解液側の換算分配関数比も同レベルで計算し,同位体効果の大きさ(分離係数)を評価したところ,25 °Cにおいて,1.054という値が得られ,実験からの推定値1.045-1.059とよい一致を示した。平成25年度は,リチウムイオン二次電池の正極におけるリチウム同位体効果の研究を昨年度に引き続き行った。3年間の研究の全体をまとめると以下のように要約される。コバルト酸リチウム(LiCoO2)からエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(MEC)の混合溶媒電解質へのリチウム放出はLiCoO2 →xLi+ + Li1-xCoO2 + xe-と書くことができる。形式電荷的には,LiCoO2中でのLiの酸化状態は0,電解液中では+1である。この際のリチウム同位体効果が電解質の種類に依存することがわかった。すなわち電解質がLi+を含む場合,大きなリチウム同位体効果が観測されるが(7Liが選択的に電解質に移動する),電解質がLi+を含まない場合はほとんど同位体効果が観測されなかった。これは,Li+が含まれる場合は,同位体交換平衡反応に基づく同位体効果が起こるのに対し,Li+が含まれない場合は,単純な拡散が起こるためと考えられた。電極材料がマンガン酸リチウム(LiMn2O4)の場合は,6Liが選択的に電解質に移動した。すなわち,層状構造をとるLiCoO2では,リチウムは結晶構造中で比較的弱く束縛されており,したがって,比較的自由に層内を移動できるのに対し,スピネル構造をとるLiMn2O4中ではリチウムは強く束縛されている。この結晶中での結合の強さの違いが,平衡論的リチウム同位体効果を支配していると考えることができる。計算化学での最大の成果は,周期境界条件法を用いて,LiCoO2中のリチウムの換算分配関数比を計算できたことである。基底関数がsto-3gで,計算レベルが低く,信頼性のある計算結果を得るには至っていないが,計算方法の方向性を見いだすことができた。リチウムイオン二次電池の充放電を利用するリチウム同位体分離システムの構築に向け,電極反応におけるリチウム同位体効果についての基礎研究を行っている。まず,本申請研究に先行する研究結果の確認を行った。

コバルト酸リチウム電極(カソード)からリチウムイオンを含む電解液(エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶液に過塩素酸リチウム(LiClO4)を溶解させたもの)にリチウムを酸化させながら放出させる実験を行ったところ,重い同位体が選択的に電解液に放出されることを確認した。その際の,コバルト酸電極のリチウム同位体比変化を実測したところ,同位体変動係数として1.018-1.033が得られ,先行研究の結果と同程度の同位体効果が確認された。ついで,電解液に含まれる塩を過塩素酸ナトリウム(NaClO4)に変えて,同様の実験を行った。なお,NaClO4/EC-MEC電解液の調整は,独自に試みたが,水分を限度以下に抑えることが難しく,結局,民間の化学会社に調整を依頼した。本系でのリチウム同位体効果については,LiClO4の場合とは異なり,ほぼ同位体効果が存在しないという結果になった。これは全く予想しないことであった。電解液中にリチウムイオンが存在するか否かにより,コバルト酸リチウムと電解液の間で種類の異なる同位体効果が起こっていることが示唆される。理論面からの研究として,カソード/電解液における同位体効果の根本原因を解明すべく,主な反応に関与する電子状態計算を行っているが,こちらの研究は満足いく程度に進展しているとは言い難い。系にコバルトが含まれるため,計算に予想外の時間がかかることが最大の問題のように思われる。計算レベルを多少犠牲にして,まず全体像を把握することを考えている。量子化学計算において,周期境界条件法を適用して,初めて結晶の換算分配関数比を評価することができた。基底関数のレベルが低く,偶然計算できた可能性もあるが,大きな進歩であると考えている。マンガン酸リチウム電極を手作りし,実験に供した。電流・電圧特性はコバルト酸リチウムより劣るが,同位体効果を調べるには十分な性能が得られた。当初の予定には無かったが,昨年度末,本学科にICP-二重収束型質量分析装置が導入されたため,それを用いてのリチウム同位体比精密測定の研究を開始した。今まで行っていた熱イオン化の方法に比べ測定時間の大幅な短縮が可能である。まだ,基礎データの収集段階であり,実試料の測定には至っていないが,相応の進展が得られている。イオン液体を電解質とする系は,研究に着手することができなかった。EC/MEC系でまだまだ不明な点が多く,こちらを優先させる必要がある。本研究で観測されたリチウム同位体効果をどう説明するかという点に関してはともかく,コバルト酸リチウム/電解液系においてリチウム同位体効果を実測するという当初の最大の目標はほぼ達成することができた。また,平成24年度に向けての準備もある程度整えることができた。コバルト酸リチウム電極に変わるニッケル酸リチウム電極やマンガン酸リチウム電極に関しては,電極そのものを外部から入手することは非常に困難であることがわかった。しかし,マンガン酸リチウムに関しては,試薬としてのマンガン酸リチウムは入手できたので,自身で電極化したところ,十分使用可能であることがわかった。また,LiClO4/EC-MECに変わる電解液として,イオン液体を電解質溶媒とする系を考えていたが,イオン液体電解液/グラファイト(アノード)側のリチウムイオンの還元反応に対しての結果ではあるが,これも電解液として使用可能であることがわかった。カソード側の反応にも十分対応できるものと期待している。
産業構造変化から見る長期停滞

本研究では、東アジアと欧州の先進国および新興国を対象とし、1980年代以降の産業構造変化と経済成長の相互関係を解析する。この2地域はそれぞれ政治主導および経済主導で経済統合化が急速に進んでいる地域であり、統合化は貿易・投資・金融チャネルを通じて生産性と産業構造の収束プロセスに無視できない影響を与えている。前年度は、これまでに推定された部門別生産性成長収束パターン、およびその要素市場構造及びファンダメンタルズの回帰分析結果を個別国・地域別に完成させ、各国の経済発展戦略に対する政策含意を考察し、国内研究会によって研究課題の焦点をさらに絞った。今年度は、6月にSSEM EuroConference 2018(ポーランド)で学会報告を行い、その途上、5月末に前年度に繰り越した国際ワークショップの打ち合わせを実施、同ワークショップは9月にエクスマルセイユ大学(フランス)において開催した。その一部のテーマについてはフランスの研究者を迎え、国内でヒヤリングと事前会合を7月に開催し、また、12月には、エクスマルセイユ大学の研究者を迎えて今後を見据えたヒヤリングを開催した。この他、10月には国際学会EAEA16(台北)、そして、3月にはIAES(アテネ、ギリシャ)において報告を行った。他方、国内研究会では、8月に合宿研究会を開催し、比較優位と産業構造変化、製造業雇用からみた生産性成長の所得分配効果などを論じ、本研究のとりまとめの方向をファイナライズした。研究成果の商業出版(Routledge, London)に向けて昨年度から開始した編集作業を進め、そのための国内会合を数回開催した。現在、校了に向けて作業を進めている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。そこで、まず、標準的な成長モデルを用いて、各国の潜在成長率を推計し、要素生産性成長の潜在成長への相対的貢献度を確認した上で、生産性の部門別収束パターン(Barroのβ収束)の相違に着目し、多部門経済の産業構造変化と経済成長の関係を実証する。次に、部門ごとの生産性成長と収束パターン、そして部門間の生産要素再配分のマクロ成長に対する貢献を多国間データ(World KLEMSなど)で推計する。さらに、集計的および部門別生産性成長の収束パターンが貿易・投資・金融チャネルを通じて域内統合化からどの程度の影響を受けているかをマクロと国際産業連関でみる。これにより、対象地域における部門別生産性が収束パターンのどの位置にあり、今後どう動くのか、などを明らかにできる。このうち平成28年度は、先行研究に依拠しつつ潜在成長や要素生産性成長などの集計レベルの推計と、KLEMS, UNIDOなどのデータベースを用いて部門別生産性の収束の推計をそれぞれ開始した。また、潜在成長率などの推計と部門別の生産性成長収束の推計の整合性をどう確保するか、また、生産活動のグローバル化に伴う産業連関のグローバル化を国単位の産業構造変化とどう折り合わせるのか、などについて適切な枠組み作りを検討した。以上の作業のため、国内で数回、研究会を開催するとともに、国内外で学会報告を実施し、関連研究者と情報交換を行った。平成28年度は、メンバー各々の東アジア・EUに関する研究実績をベースに産業構造変化および産業別生産性収束に関する先行研究とここまでのわれわれの知見を共有し、役割分担の有機的連携を図った。具体的には次の通り。56月には、オランダとクロアチアの国際学会において、報告を行い、関連研究者と意見交換および情報収集を行った。次いで、8月には、札幌学院大学と旭川大学において、国内研究会を開催し、1高齢化と経済成長、2所得収束、3資本フローと景気循環、および4アフリカ分割の経済要因、をめぐるヒヤリング・論文報告と意見交換を行った。9月には、学士会館において国内研究会を開催した。研究会では、各自の研究課題について討議を行った。具体的には、東アジアの産業構造変化と生産性収束、労働市場と人材育成、後発国の域内貿易とグローバルバリューチェーン、サプライチェーンと為替変動のパススルー効果、国際生産ネットワーク、に関する研究状況報告があった。11月には、インドネシアの国際学会において、各メンバーが報告を実施し、関連研究者と意見交換および情報収集を行った。研究代表者らの報告では、東アジア新興国4カ国の生産成長と産業構造変化を対象に国際フロンティアへの各国の生産性収束パターンを分析し、アジアNIEsとASEAN4の収束パターンの違いを明らかにした。また、同月末にはオーストラリアでPAFTAD太平洋貿易開発会議に参加し、アジアの貿易統合の将来に関して意見交換を行った。年度末には、最後の国内研究会を箱根において実施した。研究会では、ゲストスピーカーの報告を受け、その後、東アジアの産業構造変化と生産性収束、労働市場と人材育成、金融サイクルと景気循環、家計向け及び企業向け貸し出し、のそれぞれに関する研究状況報告があった。

前年度は、これまでに推定された部門別生産性成長収束パターン、およびその要素市場構造及びファンダメンタルズの回帰分析結果を個別国・地域別に完成させ、各国の経済発展戦略に対する政策含意を考察し、国内研究会によって研究課題の焦点をさらに絞った。今年度は、6月にSSEM EuroConference 2018(ポーランド)で学会報告を行い、その途上、5月末に前年度に繰り越した国際ワークショップの打ち合わせを実施、同ワークショップは9月にエクスマルセイユ大学(フランス)において開催した。その一部のテーマについてはフランスの研究者を迎え、国内でヒヤリングと事前会合を7月に開催し、また、12月には、エクスマルセイユ大学の研究者を迎えて今後を見据えたヒヤリングを開催した。この他、10月には国際学会EAEA16(台北)、そして、3月にはIAES(アテネ、ギリシャ)において報告を行った。他方、国内研究会では、8月に合宿研究会を開催し、比較優位と産業構造変化、製造業雇用からみた生産性成長の所得分配効果などを論じ、本研究のとりまとめの方向をファイナライズした。研究成果の商業出版(Routledge, London)に向けて昨年度から開始した編集作業を進め、そのための国内会合を数回開催した。現在、校了に向けて作業を進めている。本研究は東アジアと欧州の先進国および新興国を対象とし、1980年代以降の産業構造変化と経済成長の相互関係を解析する。この2地域はそれぞれ経済主導および政治主導で経済統合化が急速に進んでいる地域であり、統合化は貿易・投資・金融チャネルを通じて生産性と産業構造の収束プロセスに無視できない影響を与えている。そこでまず、生産性の部門別収束パターンの相違に着目し、多部門経済の産業構造変化と経済成長の関係を実証する。そこから明らかになる各国の部門別生産性収束パターンの差や収束速度の差を決める要因はどこから来るのかを探る。次に、生産性の収束パターンが域内統合化からどの程度の影響を受けているか(「スピルオーバー効果」)をみる。さらに、企業活動のグローバル化が産業構造変化に与える影響を生産ネットワーク化、および国際産業連関の視角から考察を加え、最後に、今後の成長戦略へのインプリケーションを導く。平成29年度は、推定された部門別生産性成長収束パターン、およびその要素市場構造及びファンダメンタルズの回帰分析結果を個別国・地域別に完成させ、各国の経済発展戦略に対する政策含意を考察した。スタートアップの成果を踏まえ、国内研究会によって研究課題の焦点をさらに絞るとともに、各メンバーは、研究成果を随時ワーキングペーパーにまとめ、それを基礎に関連機関を訪問し、関連研究者との間でフィードバックを行い、また、各種国際学会・会議・研究会などで報告を行った。なお、平成30年度に持ち越した国際ワークショップは9月にエクスマルセイユ大学(フランス)において開催した。そこでは、グローバル経済統合とマクロ経済運営に焦点があてられ、新興国への資本流入、人民元の国際化、アジア諸国の為替政策、国家投資会社のポートフォリオ戦略などが議論された。
同僚制原理に基づく大学教育の質保証とアカデミック・リーダー育成に関する比較研究

本研究は、大学教育の質保証をいかに機能させ効果を高めるかを明らかにするため、「同僚制原理とそれを担保する組織・制度は歴史的にいかに変容しつつあるか、その考察から得られた知見を前提とするとき、大学を支えるアカデミック・リーダーはいかに育成されるべきなのか」を中核的な学術的問いに設定した上で、「ガバナンス」「同僚制原理」「アカデミック・リーダー育成」の3つの視点から、理念ー実態ー実践を接続させながら総合的に解明し、その知見を現場に還元しようとするものである。
マウス脳転移モデルを用いた放射線増感剤の研究

本研究においてPoly(ADP-ribose) polymerase阻害剤(AZD2281)の陽子線に対する増感効果を細胞レベルで見いだし、その機構がDNA損傷応答を作用点とすることを示した。この結果はAZD2281が光子線治療と同様に陽子線治療においても、少ない有害事象でより高い抗腫瘍効果実現に寄与できる可能性を示唆する。また、放射線増感候補薬剤のin vivoでの有効性検証のため、マウス脳内へのがん細胞株注入により脳転移マウスを作成した。しかし、腫瘍生着率の低さからマウスモデルを大腿部皮下の移植片モデルへ変更した。同モデルにおいてX線とAZD2281併用群での抗腫瘍効果の増強が観察された。転移性脳腫瘍(脳転移)は担癌患者の約10%と高頻度に発生する。多くの場合脳転移が最重要な予後因子となり、治療成績を向上させる放射線増感剤の実用化の意義は大きい。近年開発の目覚ましい分子標的治療薬は、新たな放射線増感剤として期待されるが、放射線増感候補薬剤を効率的に評価するための動物モデルの確立は未だなされていない。ヌードマウスの脳内へルシフェラーゼ発現ベクターを導入したヒトがん細胞株の注入を行い、マウス脳内にできた腫瘍へ放射線照射と放射線増感の候補薬剤の組合せによる効果を観察することが本研究のコンセプトである。平成24年度は、脳転移モデル作成のため前段階の実験としてマウス脳転移モデルの作成に向け注入部位や注入量を検討し決定した。現在、脳内刺入部位での細胞生着率向上のための条件検討を進めている。また、マウス頭部への放射線照射による死因として知られる口腔死を起こさないための照射方法を検討し、頭部側方からの照射と遮蔽法により生存率を下げずにマウスの頭部を照射可能となる条件を決定した。さらに、放射線増感候補薬剤やマウスへ注入する細胞株の選定を行い、放射線照射と増感候補薬剤併用によるがん細胞致死効果の増強とその機構の解析と同時に、今年度の動物モデルでの検証のための照射条件の最適化の検討を進めている。また今後、X線やγ線によって得られた知見を基に炭素線などの粒子線での放射線効果に関しても検討予定である。がん治療において放射線治療の効果を高める放射線増感剤の開発と実用化の意義は大きい。本研究代表者は、これまでにDNA損傷応答に関わるPoly(ADP-ribose) polymerase (PARP)-1に注目し、その阻害剤による増感の研究を行ってきた。PARP阻害剤(PARPi)の放射線照射後のがん細胞株に対する致死効果の増強とその機構を検討し、PARPiが低線エネルギー付与(LET)のγ線のみならず、高LETの炭素線にも増感効果を示し、幅広い線質の有効な放射線増感剤となりうることを示した。本研究においてPARPiは陽子線に対しても増感効果を示すことが細胞レベルで確認された。その作用機序は、γ線や炭素線と同様にDNA損傷修復応答の遅延とDNA二本鎖切断のプロセッシング遅滞が考えられた。この結果はPARPiが幅広い線質の有効な放射線増感剤となりうるという本研究代表者らの推論を支持するものであった。本研究でPARPiとして用いたAZD2281は既に臨床試験において単剤又は既存の抗がん剤との併用での少ない有害事象での臨床効果が報告されている。今回の実験結果は、PARPiが、優れた線量分布を示す陽子線や炭素線などの粒子線治療において、より高い抗腫瘍効果とより少ない有害事象の実現に寄与できる可能性を示唆するものであった。また本研究では、ヌードマウスの脳内へのがん細胞株注入により作成したマウス脳内腫瘍に対する各処理の影響を観察する動物モデルを想定し条件検討を重ねてきたが、脳への生着率が約20%と低く、実験効率と動物愛護上の観点から、マウス大腿皮下移植モデルへ変更し条件検討を進めた。同モデルにおいて、コントロールと比較してX線とPARPiを併用した群での抗腫瘍効果が観察された。脳転移モデルの検討をやや遅れているが、放射線増感剤候補薬剤の選定や細胞レベルでの検討は進んでいる。また、平成24年度より、放射線医学研究所HIMACにて炭素線照射実験と共に陽子線照射実験を順調に進めている。25年度が最終年度であるため、記入しない。現在の一番の問題は、脳転移モデルの細胞生着率が低い点であり、これは細胞株の種類も含め、条件検討を重ねる必要があると考えている。現在いくつかの放射線増感薬剤の細胞レベルでの検討を開始しており、もしも脳転移モデルが間に合わない場合は、既成のモデルである皮下移植モデルでの検討により、現在の候補薬剤の放射線増感効果判定を行うことを考慮している。
不完全なコミットメントの下での動学メカニズムの理論分析

これまでのメカニズムデザインの文献においては,メカニズム設計者が完全なコミットメント能力を有し,事前に提示したメカニズムがどのように複雑なものであったとしてもそれに対して完全にコミットすることができると想定していた.しかし,メカニズムが時間をおって進行する動学的な構造を持つ場合には,情報が次第に明らかになるために,メカニズムの途中の段階で異なるメカニズムに移行するインセンティブが生じるという時間非整合性の問題が生じる.こうした問題に対応するために,本研究では,制度の設計者が不完全なコミットメント能力しか持たない状況を考察し,コミットメントの欠如が均衡および厚生に与える影響を分析した.これまでのメカニズムデザインの文献においては,メカニズム設計者が完全あコミットメント能力を有し,事前に提示したメカニズムがどのように複雑なものであったとしても,そのメカニズムにコミットすることが可能あると想定していた.しかし,オークションのようにメカニズムが時間をおって進行する動学的な構造を持つ場合には,情報が次第に明らかになるという性質より,メカニズムの途中で異なるメカニズムに移行するインセンティブが生じる可能性が存在する.本研究では,この過程を緩め,メカニズム設計者が不完全なコミットメント能力しか持たない場合の均衡の特徴づけを行い,その厚生または政策上の含意を明らかとすることを目的とする.一般にコミットメントのない場合の動学メカニズムは,かなり分析が煩雑となるため,これまでにもあまり多くのことがわかっているとは言えず,その意味で大きな意義があると考える.平成25年度は,Chia-Hui Chen(Academia Sinica,研究協力者)と共同で,オークションと交渉の関係に着目した論文"Auctions VersusNegotiations: The Role of Price Discrimination"を完成させた.この論文は,現在学術誌Theoretical Economicsからの改定要求を受け改定中である.また,雇用契約に期限を設けるup-or-out契約の理論的な研究も進めている.この研究は"Up-or-Out Contracts: A Dynamic Perspective"というタイトルですでにいくつかの国際ワークショップおよび研究会で報告を行っている.これまでのメカニズムデザインの文献においては,メカニズム設計者が完全なコミットメント能力を有し,事前に提示したメカニズムがどのように複雑なものであったとしてもそれに対して完全にコミットすることができると想定していた.しかし,メカニズムが時間をおって進行する動学的な構造を持つ場合には,情報が次第に明らかになるために,メカニズムの途中の段階で異なるメカニズムに移行するインセンティブが生じるという時間非整合性の問題が生じる.こうした問題に対応するために,本研究では,制度の設計者が不完全なコミットメント能力しか持たない状況を考察し,コミットメントの欠如が均衡および厚生に与える影響を分析した.これまでのメカニズムデザインの文献においては,メカニズム設計者が完全なコミットメント能力を有し,事前に提示したメカニズムがどのように複雑なものであったとしてもそれにコミットすることができると想定していた.しかし,メカニズムが時間をおって進行する動学的な構造を持つ場合には,情報が次第に明らかになるために,メカニズムの途中の段階で異なるメカニズムに移行するインセンティブが生じるという時間非整合性の問題が生じる.本研究では,この仮定を緩め,メカニズム設計者が不完全なコミットメント能力しか持たない場合の均衡の特徴づけを行い,その厚生含意を明らかにすることを目的とする.一般にコミットメントの無い場合の動学メカニズムは,かなり分析が煩雑となるため,これまでにもあまり多くのことがわかっているとは言えず,その意味で大きな意義があると考える.平成24年度は,特にオークションと交渉の関連に着目し,Chia-Hui Chen (Academia Sinica,研究協力者)と共同で,コミットメントの無い状態での動学的な交渉問題の分析を行った.この分析では,コミットメントの無い場合の均衡を構築し,コミットメント能力の有無による期待利得の差について理論的な特徴づけを行っている.この研究は,ほぼ論文として完成しており,近日中にもディスカッションペーパーとして公刊し,順次国際学術誌へ投稿を行う予定である.さらに,この研究とは別に会議における動学的な合意形成のプロセスの理論分析も進行している.この研究成果は,台北で開催された12th Public Economic Theory Conference(PET12)で報告を行った.この研究は現在,国際学術誌に投稿中である.これまでのメカニズムデザインの文献においては,メカニズム設計者が完全なコミットメント能力を有し,事前に提示したメカニズムがどのように複雑なものであったとしてもそれにコミットすることができると想定していた.しかし,メカニズムが時間をおって進行する動学的な構造を持つ場合には,情報が次第に明らかになるために,メカニズムの途中の段階で異なるメカニズムに移行するインセンティブが生じるという時間非整合性の問題が生じる.本研究では,この仮定を緩め,メカニズム設計者が不完全なコミットメント能力しか持たない場合の均衡の特徴づけを行い,その厚生含意を明らかにすることを目的とする.一般にコミットメントの無い場合の動学メカニズムは,かなり分析が煩雑となるため,これまでにもあまり多くのことがわかっているとは言えず,その意味で大きな意義があると考える.平成26年度は,Chia-Hui Chen (京都大学,研究協力者)と共同で,労働者の能力が時間を追って少しずつ明らかになる環境での最適停止問題の考察を行った.この分析では,プロジェクト停止のタイミング(deadline)に関して事前にコミットすることができない場合の均衡に着目し,コミットメント能力の有無による期待利得の差およびdeadlineの役割について理論的な特徴づけを行っている.この研究は,学会や各種の研究会・セミナーでの報告の後,ディスカッションペーパーとして公表しており,現在は国際学術誌に投稿中である.社会科学

現在は学術誌の改定要求に従い改定中の論文に加え,up-or-out契約の論文についても分析をほぼ終えて論文の執筆中である.また,その他のプロジェクトに関しても予備的な分析を開始している.本年度はすでに当初予定していたコミットメントの無い場合の交渉問題についての分析を終え,論文としてもすでにほぼ仕上がっている状態である.また,同時に並行して,その他のプロジェクトに関しても予備的な分析を開始している.今後もこれまで通り研究協力者と緊密な連携をとりながら,いくつかのプロジェクトに関して同時に進行させていく予定である.今後もこれまで通りに研究協力者と緊密な連携をとりながら,いくつかのプロジェクトに関して同時に進行させていく予定である.特に,今年度は,これまでのアドバースセレクションの環境とは一線を画し,動学的環境でのモラルハザードやシグナリングの要素を取り入れた研究を行う予定である.今年度は当該研究費とは独立の研究プログラムで台湾に長期滞在したため当初予定よりも旅費が少なかったため.共同研究打ち合わせのために台湾への出張を複数回計画しており,その旅費として使用する.
核融合炉の社会的受容性を目指したトリチウム研究の今後の課題

研究会と調査研究を併用して、核融合、原子力に対して開発反対の立場の人々をも対象にして広くトリチウム問題に関する意見を求めた。社会人や原子力以外の分野の研究者、原子力分野においても核融合以外の分野の研究者との研究会においては、大きき意見的乖離が見られることが明らかになった。また欧米のいくつかの大学や核融合関連研究機関の研究者との意見交換においても,トリチウムの安全性について日本における考え方と大分相違のあることが判った。ただし韓国では日本にまさるとも劣らないトリチウムアレルギーが社会人や核融合研究者にあることが判った。今後のITER導入を目指す時トリチウム安全性は大きなキーファクターになりそうである。
低温溶融ガラスを用いた浮上性リン吸着材の開発とバイオマス廃棄物からのリン回収

硝酸とリンを含む排水がある。本研究ではそのような排水を処理する材料を取り扱う。廃ガラスより作成した発泡体をリンの吸着材と硝酸の還元剤として使うために硫酸鉄により化学修飾した。吸着材の能力を回分と連続処理で評価した。飽和リン吸着量は、3-12mmの吸着材で6.23mg/gであった。脱窒量は25%であった。本研究ではリン吸着剤としての発泡廃ガラスの能力を促進することを目的として,焼成前に牡蠣殻粉末の量を変えて添加し焼成を行った.また硫酸鉄の溶液中で加熱することにより,鉄を担持する吸着剤を調製した.牡蠣殻粉末の添加が5%まで小さく、10%の場合には20.8mg/gの吸着量が示された.リン鉱石枯渇のシナリオは、CEEP(ヨーロッパ化学工学評議会とリン酸工業協会の主催する団体)でまとめられ,約50年後には全リン資源の約50%まで消費されるという予測結果が発表された.わが国は,リン鉱石をまったく産出できないために,国内で消費されるリンの全量を,海外からの輸入に頼っている.しかし,リン鉱石資源の枯渇が進む中で,産出国による輸出制限による資源の囲い込みもあり,わが国が海外でリン資源を確保することが年々難しくなってきている.このような事態に対処するため,国内で使用したリンを環境中に使えない形で排出放棄しないで再利用できる技術を確立し,それを長期的かつ安定的なリン資源の確保をすることがより大切となる.そのメソッドとして吸着法は簡易であるところから,いろいろな吸着剤が提案されている.現実的には連続処理が求められるの,固液分離や目詰まりの観点から吸着剤の粒径はある程度の大きさが必要である.本申請題目では排ガラス発泡体を吸着材の母材とする。比重が1より軽く,浮上するのでSSが混入した状態でも吸着剤が浮上しているので,目詰まりによる圧力損失が著しく増加しない.たとえ目詰まりになっても,捕捉された粒子の洗浄も担体に遥動を与えるだけで容易に解消できると考える.吸着の機能については安価な鉄イオンを利用し浮上性発泡ガラスに鉄を担持させその吸着特の強化をはかり、また脱着特性について検討した.追加採択が10月だったので,やや遅れ気味であるが回復可能と考える.浮上性のリン吸着剤によりカラム通水連続処理に利点をつくることを目的として,本論文では廃ガラス発泡体を2cm程度のほぼ球状に整形し第2鉄イオンを担持させて吸着材とした.リン溶液で10ppmのリン濃度の吸着処理に適したpHは34で,26で範囲で80%以上の吸着率となった.組成の中の珪酸と酸化アルミニウムの比が小さいほうが吸着率は高く,その比5,10で吸着率は90%以上となる。最大飽和吸着量は直径が大きいため1mg/gであった。脱着率はpH1213の水酸化ナトリウム処理で80%以上となった.他陰イオン共存調整溶液に対してその影響は小さく,6ppmの浄化槽の処理水に対しても,吸着率はほぼ100%となった。発泡廃ガラスは資源循環の道筋のない廃ガラスの有効利用を意図し製造されている.収集したガラスを粉砕してカレット状にする.これに発泡を誘因する炭酸塩を添加し焼成することで多孔質軽量発泡資材となる.現在,緑化・断熱・園芸・浄化・建築・土木などの多くの用途で活用されている.水質浄化に関して吸着材への適用は用途拡大の一つを模索したものである.その中で吸着材としてリンを回収しようとする報告がある.基本は発泡を誘発する炭酸カルシウムのカルシウムとリンの反応を期待したものである.吸着材の製造に既存のライン以外の新たな材料の添加や特別な処理工程が必要になる場合には,価格に反映される。その対策として,廃棄物による製造原料の代替や焼成後の製品へ簡易化学修飾が考えられる.本論文では,その課題に対して前者について発泡剤の代わりに牡蠣殻粉末を用いること,後者について製品を硫酸鉄溶液に浸漬したあと加熱乾燥することによる化学修飾を検討した.製造では焼成工程があるので,廃熱利用による加熱乾燥は現実性があると考えられる.効果は,1牡蠣殻粉末の添加が5%まで小さく,10%の場合には20.8mg / gの吸着量が示された.2発泡廃ガラスを硫酸鉄溶液が蒸発乾燥するまで硫酸鉄の溶液中で加熱することにより,鉄を担持する吸着剤を調製した.その最大飽和吸着量は5.98mg / gであった.発泡廃ガラスは、このような簡単なプロセスでリン吸着剤にすることができた。(1)炭酸塩投入の代替としての牡蠣殻粉末投入炭酸塩添加量の報告の最大飽和吸着量と比較してほぼ同等の最大飽和吸着量を得ることができた。しかしながら,それ以上のメリットについて今の段階において明らかにできていない。(2)鉄担持発泡ガラスによるリンの吸着発泡ガラスでのリン吸着の試みは報告されており、それに比べると飽和吸着量の面で前進である。また発泡ガラスを修飾しようとする報告も無いように思われ、その見地からは有用である。発泡ガラスでは浮上の特性を活かした吸着材の用途開発を意図していたが、粒径が小さくなると時間とともに内部まで水が浸透して沈む割合が増えてくる。嵩(ある程度大きくないと)がないと浮上能力が低下するし、浮上能力を優先すると表面積が小さくなって吸着能力は低下する。この兼ね合いの調整を検討する。

また、脱着はアルカリ領域での検討を行ったが、アルカリ域ではガラスへのダメージがある。廃ガラスを粉末にして炭酸カルシウムを添加して発泡させたものは,土木資材などに使われている。本研究では用途の拡大を目指して吸着材としての利用を検討した。リン吸着材としての利用はすでに報告されているが,成分中のカルシウムとの反応によるので,リンを脱着して繰り返して吸着材を使うことは難しい。そこで本研究では鉄を担持させて,水中で鉄と結合する水酸イオンと目的とするリン酸イオンとの陰イオン交換による吸着を目指した。比重も軽く浮上するのでSSが間隙に堆積しても揺動を与えることで分離できる。実験は回分式と連続式で行った。測定はモリブデンブルー法に従った。温度は基本的に30°Cに制御した。発泡ガラスは製品の10mm程度のものを用い,2M硫酸鉄溶液中で撹拌しながら110°Cで2時間接触させた。その後,分離・洗浄・乾燥して吸着材とした。乾燥比重は0.4程度であり,液中で浮上する特性を持つ。回分式の結果により吸着量が最適となるpHは2-3であり,平衡到達時間は3-4時間,飽和吸着容量は6.23mg/g(リン酸イオン)であった。担持された鉄により,副次的に硝酸イオンも還元され,アンモニアイオンになるが,25-30%は窒素ガスまで還元されることが分かった。原水リン酸イオン濃度4.5mg/Lの連続化カラム試験では吸着材容量の150倍程度まで破過に至らなかった。回分による吸着容量の70%の値で破過となった。硝酸との共存系ではリンの吸着容量に影響はなかった。またカラム内に気泡が蓄積していたので,窒素ガスによるものと思われた。以上のことからリン酸イオンと硝酸イオンの同時濃度削減に有効であることが分かった。硝酸とリンを含む排水がある。本研究ではそのような排水を処理する材料を取り扱う。廃ガラスより作成した発泡体をリンの吸着材と硝酸の還元剤として使うために硫酸鉄により化学修飾した。吸着材の能力を回分と連続処理で評価した。飽和リン吸着量は、3-12mmの吸着材で6.23mg/gであった。脱窒量は25%であった。本研究ではリン吸着剤としての発泡廃ガラスの能力を促進することを目的として,焼成前に牡蠣殻粉末の量を変えて添加し焼成を行った.また硫酸鉄の溶液中で加熱することにより,鉄を担持する吸着剤を調製した.牡蠣殻粉末の添加が5%まで小さく、10%の場合には20.8mg/gの吸着量が示された.吸着能については高い数値とは言えないので,粒径を小さくしたり,発泡体の成分も考慮した硝酸鉄の担持量の増加を検討する予定である.そして通水実験について詳細に検討する予定である.(1)発泡ガラスについて・発泡ガラス調整時に成分を検討する既存のいくつかの報告では、そのリン吸着容量は、その他の吸着材に比べて大きくない。しかしそのメリットはリン吸着後、そのまま土壌に還元できることにあり、栽培実験も報告されている。そこで、炭酸カルシウムの代わりに牡蠣殻粉末を使い飽和吸着後の栽培実験をおこなう。また脱離したときの回収物の成分について純粋な炭酸カルシウムや吸着容量がやや高いドロマイト添加吸着材との比較をおこなう。・商品として作成された発泡ガラスをリンと親和性の高い鉄などの薬品で処理し、吸着容量を増やす。その増加は認められたものの、やはり数値が他の吸着材に比べて大きくない。
脳磁図イメ-ジングの実用化研究

本研究では、まず、脳機能推定に有用な幾つかの脳内電源モデルを提案し、計算機シミュレ-ションにより脳磁図の空間パタ-ンを求め、頭の内部の導電率の異なる不均質部分が脳磁図に与える影響について調ベた。頭の表面に垂直に向いた脳内電源であっても不均質部分の影響で磁場が現れ得ることを示し、不均質部分の導電率の違いや、電源の位置と不均質境界面との距離および不均質境界面と測定点との距離によって頭の周りに出現する磁場が変化することを明らかにした。さらに、頭の内部の不均質部分の導電率の変化に判い、脳磁図空間パタ-ンのN極とS極の極性に反転が生じる、いわゆる、磁束反転現象に関して、不均質境界面を流れる分布電流を求めることによりその機構を明らかにするとともに、磁束反転が生じる条件を明確にした。これらの成果は、複雑な脳内電源の局在推定に有用なものである。さらに、脳に病巣が存在する場合に発生する徐波の電源モデルを、病巣周囲に配置した多数個の電流双極子で表現すると、ある生理学的状況下では、単一あるいは少数個の電流双極子で近似的に記述できることがわかった。次に、SQUID磁束計を用いて脳磁図を測定し、睡眠中に出現する幾つかの基本的な脳磁図波形の電源の推定を行った。睡眠時における脳磁図を脳波と同時に測定することにより、睡眠2期に突発的に発生するKーcomplexおよび睡眠4期に出現するデルタ波の電源解析を行った。Kーcomplexの発生源は脳波測定だけでは特定できないが、脳磁図を同時に測定し、磁場の極性の分布を調べることにより少なくとも2個の電源が存在することを明らかにした。また、デルタ波に関して脳波では検出できない電源を脳磁図で初めて検出した。このように、磁気的計測によって従来不可能であった脳内電源の検出に成功し、脳磁図計測の有用性を初めて実証することができた。脳磁図のモデリングとシミュレーションの研究において幾つかの成果を得た。すなわち、頭部を導体球と見なし、脳内電源を単一または複数個の電流双極子で表わした場合、その電源が頭皮上につくる脳波と脳磁図の空間分布の関係がどのようになるか、また、導体内の不均一性が脳波と脳磁図の空間パターンにどのように影響を及ぼすかなどを明らかにした。主な成果は次の通りである。1.頭部を均一導体球、脳内電源を電流双極子で仮定すると、動径方向を向いた電流双極子がつくる頭皮上磁場は零である。しかし、導体内部の不均一部分を考慮すると磁場は頭の外に現われ得る。ここでは、動径方向を向く電流双極子が不均一導体球表面につくる磁場の空間分布を求めた。その結果、動径方向を向いた電流双極子がつくる磁場の垂直成分は分布電流のみで決定され、双極子電源自身には影響されないこと、および、電流双極子が不均一領域の境界の近傍にある場合は、球表面の磁場分布が境界の影響を大きく受けることが明らかとなった。2.動径方向を向いた電流双極子を動径方向からわずかに傾けた場合の磁場の現われ方が頭内部の不均一性により複雑に変化することを示した。3.複数個の電流双極子が頭皮上につくる磁場パターンに関して、2個の電流双極子が同一方向に平行に存在する場合、逆方向に存在する場合、および4個の電流双極子がループ状に存在する場合で磁場分布がどのように変化するかを明らかにした。4.聴性脳幹反応

ABRの脳磁図イメージングのシミュレーションを行い、また、ABRの振動的波形が神経束を移動する電流双極子の向きの変化で生じ得ることを明らかにした。一方、DCSQUID磁束計により、生理食塩水を用いた導体モデルの磁場分布を測定し、シミュレーション結果の妥当性を確認した。脳磁図イメ-ジングの実用化研究において、脳磁図の測定デ-タから脳内電源の局在性推定を行う、いわゆる逆問題を解くにあたっての基本的問題点について調べた。特に、頭内部の不均一領域が脳磁図に与える影響について調べた。不均一領域の近くに電源が存在している場合、不均質部分の導電率が変化することによって頭皮上に生成される磁場のN極とS極の極性が反転する場合がある。これを磁束反転現象と呼ぶが、この磁束反転が起こり得る条件、すなわち不均一部分と電流双極子の関係を明らかにした。また、有限要素法を用いて、体積導体内を流れる二次的電流が磁場に及ぼす影響について解析を行った。その結果、電源付近に境界がある場合や導電率が異なる領域が存在する場合、磁場には二次電流によって顕著な変化が現れることがわかった。逆問題に関しては、半無限導体モデルにおいて、複合活動電流が導体表面に生成する磁場の時間関数から電源の伝導速度と数を推定する逆問題について研究を行った。この方法は、既知の速度域における本数分布を推定する方法に比べて広範囲の速度群に対応でき、計算時間が著しく短いという利点をもつことがわかった。次に、1チヤネルSQUID磁束計を用いてヒトの睡眠時における脳磁図の計測を行い、各睡眠ステ-ジの脳波に対応する脳磁図を得た。この中で、睡眠2期に発生するKーcomplexに着目し、この発生源の解析を行った。Kーcomplexの二次元脳電図を求めると前頭から頭頂にかけて電位が高く、後頭部が低い双極性の空間パタ-ンを示すので、この発生源は1個の電流双極子だと仮定することができる。しかし、脳磁図を測定し磁場と脳波の位相関係を調べると、Kーcomplexの発生源は2ケ所、すなわち、2個の電流双極子で仮定されることがわかった。脳磁図イメ-ジングの実用化研究において、まず、脳磁図の測定デ-タから脳内電源の局在性推定を行う、いわゆる、逆問題を解くにあたっての基本的問題点について調べた。不均一領域の近くに電源が存在する場合、不均質部分の導電率が変化することによって頭皮上に生成される磁場のN極とS極の極性が反転する場合がある。その結果、電源付近に境界がある場合や導電率が異なる領域が存在する場合、磁場には二次的電流によって顕著な変化が現れることがわかった。次に、SQUID磁束計を用いてヒトの睡眠時における脳磁図の計測を行った。特に、睡眠2期に発生するKーcomplexおよび睡眠4期に発生するデルタ波に着目し、これらの発生源の解析を行い電源のモデル化を行った。Kーcomplexに関して、頭皮上の脳磁図の極性分布および脳波の頭皮上空間パタ-ンからその発生源は、正中線の両側に対称に存在する少なくとも2個の電流双極子で仮定されることがわかった。また、睡眠3、4期に発生するデルタ波に関して、脳波と脳磁図の周波数解析を行い、電源の解析を行った。その結果、脳波では出現しない信号が脳磁図で出現し、その周波数は脳波よりも低かった。