hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
過冷液体およびガラスにおける構造緩和の研究

本年度では、塩化亜鉛基二成分系を中心に研究を展開された。これらの二成分系融体は冷却過程において音波の分散が生じる。この音波の分散はブリュアン散乱法で確認された。塩化亜鉛にアルカリハロゲン化物を添加すると融点が低下し、比較的安定なガラスを得ることができる。本研究では、ZnCl2-NaCl, ZnCl2-KCl, ZnCl2-CsCl, ZnCl2-KBrおよびZnCl2-Kl各二成分系について、レーザブリュアン散乱実験を行った。独自に考案した方法で精製した試料を用いることによって、全周波数にわたるスペクトルが得られた。その結果、何れの系においても、音波の分散が認められ、構造緩和が観察された。また、散乱光に励起光振動数に等しい振動数の成分が測定された。その成分は、レイリー散乱と同じ振動数を持つが、半値幅が大きく、しかも温度の変化に非常に敏感である。これは、融体における構造緩和に寄与する成分であることが分かった。さらに、共晶組成付近の試料について、過冷液範囲で測定した後、急冷でガラス化し、そのガラス試料についてもレイリー-ブリュアン散乱スペクトルを測定した。その結果、散乱スペクトルは過冷液の低温側のと類似するが、緩和成分が存在しない。ガラスの弾性率は過冷液融体の無限高周波数のと同じ温度依存性をもち、ガラスと過冷液体の間に、連続性が存在することが分かった。
島弧形成過程の研究 : 小笠原諸島を例にして

本研究の目的は,島弧形成過程の最早期を表わす小笠原諸島と成熟した島弧である日本列島の岩石を比較検討し,海洋地殻から如何にして組成の異なる大陸地殻が形成されたかを知ることにある.1.小笠原諸島父島の三日月山火山岩類についてまとめた.三日月山火山岩類は,父島の大部分を占めるボニナイト系列岩より,Rb・Kを除くインコンパチブル元素に富み,後者の起源マントルより枯渇度の低い起源物質から低含水下の条件で生じた,と推論した.2.琉球列島久米島からMgO 16.5%に達するビクライト玄武岩を発見した.ビクライトは鮮新世宇江城岳層の最下部を占める.カンラン石のFoの最高は92.2,クロムスピネルのCr2O3の最高は56.5%と高く,スピネルのFe2O3は比較的低い.これから初生ビクライトマグマのMgOは少なくとも13%以上あったと推定され,このような高温マグマの深部からの上昇により沖縄トラフの活動が始まった可能性を指摘した.また,久米島東に隣接する奥武島の高マグネシア安山岩は,Srが高く,日本で初めてのバハアイトであることを明らかにした.3.佐賀県中部,鬼の鼻山周辺のサヌカイトの化学及び鉱物組成を明らかにした.本地域のサヌカイトはNbが高く,北西九州の高Nb古銅輝石安山岩の最東端を占める.その古銅輝石のMg#とCr2O3の最高は84.7と0.58%で,高マグネシア安山岩マグマからの分化物と考えられる.4.ミクロネシア,パラオ諸島火山岩の予備調査を行った.戦後初めてバベルダオブ島内陸部から試料を採取することができた.バラオ火山岩は全体として,母島火山岩に類似することを明らかにした.また,最下部バベルダオブ火山岩類中にやや分化した高マグネシア安山岩を発見した.本研究の目的は,島弧形成過程の最早期を表わす小笠原諸島と成熟した島弧である日本列島の岩石を比較検討し,海洋地殻から如何にして組成の異なる大陸地殻が形成されたかを知ることにある.1.小笠原諸島父島の三日月山火山岩類についてまとめた.三日月山火山岩類は,父島の大部分を占めるボニナイト系列岩より,Rb・Kを除くインコンパチブル元素に富み,後者の起源マントルより枯渇度の低い起源物質から低含水下の条件で生じた,と推論した.2.琉球列島久米島からMgO 16.5%に達するビクライト玄武岩を発見した.ビクライトは鮮新世宇江城岳層の最下部を占める.カンラン石のFoの最高は92.2,クロムスピネルのCr2O3の最高は56.5%と高く,スピネルのFe2O3は比較的低い.これから初生ビクライトマグマのMgOは少なくとも13%以上あったと推定され,このような高温マグマの深部からの上昇により沖縄トラフの活動が始まった可能性を指摘した.また,久米島東に隣接する奥武島の高マグネシア安山岩は,Srが高く,日本で初めてのバハアイトであることを明らかにした.3.佐賀県中部,鬼の鼻山周辺のサヌカイトの化学及び鉱物組成を明らかにした.本地域のサヌカイトはNbが高く,北西九州の高Nb古銅輝石安山岩の最東端を占める.その古銅輝石のMg#とCr2O3の最高は84.7と0.58%で,高マグネシア安山岩マグマからの分化物と考えられる.4.ミクロネシア,パラオ諸島火山岩の予備調査を行った.戦後初めてバベルダオブ島内陸部から試料を採取することができた.バラオ火山岩は全体として,母島火山岩に類似することを明らかにした.また,最下部バベルダオブ火山岩類中にやや分化した高マグネシア安山岩を発見した.本研究の目的は,島弧形成過程の最早期を表わす小笠原諸島と成熟した島弧である日本列島の岩石を比較検討することによって,海洋地殻から如何にして組成的に異なる大陸地殻が形成されたかを知ることにある.1.小笠原諸島の岩石に関しては,父島全域にわたる地質構造の再検討とともに,特に最下部が現われる父島東岸石浦周辺の精査を行った.その結果,本地域にはボニナイトの平行岩脈群が存在し,100%岩脈からなる層状岩脈群に移行する可能性のあることが分かった.即ち,沈み込みの始まりとともに活動したボニナイトは伸張応力場に噴出し,薄い海洋地殻をつくっている.これは島弧形成過程に重要な制約を与える.2.大陸縁辺部に特徴的に産するサヌカイト類の研究では,サヌカイト類はボニナイトに比べ液相濃集元素がはるかに多いが,Rb・K・Baが高くSr・HFSEが低い,というパターンは類似する.従って,水が重要な役割を果たしたことが分かる.中部九州東部の大野火山岩類中に上記の特徴をもつ高マグネシア安山岩を発見し,瀬戸内火山帯が延長することを明らかにした.これはK-Ar年代測定によっても裏付けられた.3.九州北西部には,Nbに富むプレート内玄武岩類に伴って多くのサヌカイト類(古銅輝石安山岩,斜方輝石玄武岩,高マグネシア安山岩)が知られている.その中にNbに富む古銅輝石安山岩を発見した.

これはRb・Kに富む一方では,Sr・Baに乏してという特異な性質をもち,上昇するプレート内玄武岩マグマと含水マントルの反応により生じた,という仮説を検討中である.4.成熟した島弧を特徴づけるサヌカイト類は高マグネシア安山岩ほ本源マグマとすると考えられるが,そのような高マグネシア安山岩を日本列島各地から採取し研究中である.本研究の目的は,島弧形成過程の最早期を表わす小笠原諸島と成熟した島弧である日本列島の岩石を比較検討することによって,海洋地殻から如何にして組成的に異なる大陸地殻が形成されたかを知ることにある.1.小笠原諸島の岩石に関して,本年度は特に島弧ソレアイトの産出が知られている母島の調査を行った.その結果,母島には島弧ソレアイトとともに,高マグネシア安山岩を含むカルクアルカリ系列の火山岩も存在することがわかった.これは,父島のボニナイトと母島のソレアイト系列岩が,含水量の差により漸移的に移り変わることを示唆する.2.大陸縁辺部に特徴的に産するサヌカイト類の研究では,愛媛県北部の瀬戸内火山岩の研究がまとまった.中央構造線北の高縄半島では岩頚・岩脈として産し,高マグネシア安山岩が多い.一方,南の石鎚山周辺では大規模火砕流や深成岩が存在し,分化岩が多い.しかし,その親マグマは高マグネシア安山岩であることを明らかにした.また,Kに富み古銅輝石をもつ高マグネシア安山岩マグマは、融解程度17%,含水量0.6%の条件下で生じると、初めて定量的に見積もった.3.九州北西部の北松浦玄武岩中に発見されたNbに富む古銅輝石安山岩は、プレート内アルカリ玄武岩中に挟在され,NbのほかRb・Kに富む一方では,Sr・Baに乏しいことが確認された.その成因として,上昇するプレート内玄武岩マグマと含水マントルの反応により生じた,という可能性が強くなった.4.琉球列島西表島の古銅輝石高マグネシア安山岩はLILEに乏しい特異なものであることがわかった.特にBa含有量はMORBと等しい.無水・極端な低圧下で生じたものであるかもしれない.本研究の目的は,島弧形成過程の最早期を表わす小笠原諸島と成熟した島弧である日本列島の岩石を比較検討することによって,海洋地殻から如何にして組成的に異なる大陸地殻が形成されたかを知ることにある.1.小笠原諸島の火山岩の研究がほぼまとまった.父島の火山岩類をボニナイト系火山岩類,三日月山火山岩類,ジョンビ-チ火山岩類に,母島のそれをカルクアルカリ系火山岩類,ソレアイト系火山岩類に分けた.RbとKを除くインコンパチブル元素はこの順に増加し,ボニナイトは最も枯渇しているが最も水に富む起源マントルから導かれた,と結論した.2.静岡県瀬戸川オフィオライトの高マグネシア安山岩は,Ti,P,Nb,ZrなどのHFS元素に乏しいことにおいて,同地域のソレアイト質玄武岩やアルカリ質玄武岩と区別され,伊豆小笠原弧以外の日本列島では唯一のボニナイト型高マグネシア安山岩であることを明らかにした.3.大陸縁辺部に特徴的に産するサヌカイト類の研究では,銚子半島,美濃加茂市,二上山,九州北東部,北西九州,菊池市北部,肥薩火山岩,久米島,西表島の高マグネシア安山岩および古銅輝石安山岩の微量元素組成を明らかにした.西表島古銅輝石安山岩を除いて,いずれもLIL元素が高く,その生成に水が関わっていたことを示唆する.また,Cr・Niが未分化玄武岩と同様に高いことがわかった.4.長崎市牧島からプレート内玄武岩を発見した.また,近接して高マグネシア安山岩も見い出された.プレート内玄武岩のNb含有量は28.840.9ppm,一方,高マグネシア安山岩のNb含有量は9.29.6ppmであるので,同一起源物質・同一マグマから由来した可能性はうすい.プレート内マグマと沈み込み帯を特徴づける
新たなRNA創薬に寄与する幹細胞癌抑制性microRNAの同定と機能解析

合成二本鎖RNAライブラリーを用いた機能的スクリーニングとmiRNA発現アレイにより選出された、細胞増殖抑制活性を有する癌抑制遺伝子型miRNAについての詳細な機能解析として、miR-HCC-1、/HCC-2発現制御機構の解明とmiR-HCC-1/HCC-2の標的分子候補の同定法の確立と標的遺伝子の同定を基軸として解析を行った。miR-HCC-1/HCC-2発現制御機構についての詳細な解析の結果、これがHCCにおいてヒストン修飾の変化により発現低下している可能性が示唆された。続いて、抗Ago2抗体を用いた免疫沈降(Ago2-IP)を施行し次世代シークエンサによるDeep sequencing(-seq)によってmiRNAと直接結合する標的mRNA群の同定を試みた。Ago2-IP-seqの結果と目的miRNA過剰発現後の遺伝子発現プロファイルに優位な相関が見られたことから、この実験系の有用性が示唆された。さらに、Ago2-IP-seqを遺伝子発現プロファイルの変化と組み合わせ、pathway解析を行い関与する分子経路について検討した結果、miRNAを遺伝子導入時に見られたGIarrestに関与するpathwayが優位に選出された。このpathway上候補8遺伝子について、Western blottingとLuciferaseのReporter assayを施行した結果、これら8つの遺伝子はいずれもmiR-HCC1/HCC2の直接的な標的遺伝子であることを明らかにした。以上の結果から、miR-HCC1/HCC2は癌細胞のG1期からS期の進行に関わる重要な遺伝子群を複合的に発現抑制することで細胞周期の進行を阻害する、癌抑制miRNAであることが示唆された。本年度においては、前年度までの解析結果をまとめ、論文として雑誌に投稿し、受理された。本研究課題は一定の成果をもって完了した。合成二本鎖RNAライブラリーを用いた機能的スクリーニングとmiRNA発現アレイにより選出された、細胞増殖抑制活性を有する癌抑制遺伝子型miRNAについての詳細な機能解析として、miR-HCC-1/HCC-2発現制御機構の解明とmiR-HCC-1/HCC-2の標的分子候補の同定法の確立と標的遺伝子の同定を基軸として解析を行った。さらに、Ago2-IP-seqを遺伝子発現プロファイルの変化と組み合わせ、pathway解析を行い関与する分子経路について検討した結果、miRNAを遺伝子導入時に見られたG1 arrestに関与するpathwayが優位に選出された。本年度においては、前年度までに同定したRNA創薬の候補となりうるmiRNAについての詳細な機能解析を行い、これらのmiRNAの癌において発現低下する機構の解明と、標的遺伝子群の大規模な同定を行い、一定の成果を挙げつつある。候補miRNAの生体における有用性についての検討を行うため、同所性に腫瘍を形成させたマウスを作製し、miRNAを用いた治療実験を施行する。
生体触媒によるホルムアルデヒドの酸化還元除去と酸化還元合成

土壌微生物からホルムアルデヒドを唯一の炭素源として,ホルムアルデヒド資化微生物を単離し,高いホルムアルデヒドオキシダーゼ産生能を有するTrichoderma sp.KAIT-M-124株を単離した。本菌株を0.1%パラホルムアルデヒド含有寒天平板培地で前培養し,0.1%パラホルムアルデヒド含有液体培地で4日間培養した。集菌した菌体から,培地400mlあたりホルムアルデヒドオキシダーゼ1.5Uの粗酵素が得られ,粗酵素を各種クロマトグラフィーを用いて,ほぼ単一タンパク質にまで精製できた。この精製酵素から決定したN末端アミノ酸配列は,Gln-Asn-Asn-Gly-Asp-Asp-Phe-Met-Phe-Ile-Val-Val-Gly-Glyであり,このアミノ酸配列からDNAミックスプライマーを設計し,cDNAライブラリーから,ホルムアルデヒドオキシダーゼ遺伝子を増幅することができた。また,土壌微生物からギ酸を唯一の炭素源として,ギ酸資化微生物を単離し,ギ酸オキシダーゼ産生能の高いPenicillium sp.KAIT-M-138株を単離した。培養1週間で培地300mlあたりギ酸オキシダーゼ4U,比活性0.5U/mgの粗酵素を得ることができた。本酵素を精製して特性を評価した結果、本酵素の基質特異性は高く、ギ酸のみに作用することが明らかになった。また、ミハエリス定数は0.01mMと低く、分析に適した酵素であることが示された。本研究にて得られた2つの酵素は,ともに基質特異性が高く,溶液中のホルムアルデヒドとギ酸を定量分析するのに適した酵素である。また,2つの酵素を用いることで,溶液中のホルムアルデヒドおよびギ酸を二酸化炭素にまで,溶液中の溶存酸素を用いて酸化することで,無毒化できることが明らかになった。土壌微生物からホルムアルデヒドを唯一の炭素源として,ホルムアルデヒド資化微生物を単離し,最もホルムアルデヒド資化能力の高いTrichoderma sp.KAIT-M-124株をスクリーニングした。本菌株を用いると,10g/Lグルコース添加条件で,5日間で培地中の1g/Lのホルムアルデヒドを完全に分解し,ホルムアルデヒドの酸化により生成するギ酸も7日間で完全に分解できることが示された。本菌株は,グルタチオン-NAD^+依存性ホルムアルデヒドデヒドロゲナーゼ((1)),新規酵素ホルムアルデヒドオキシダーゼ((2)),NAD^+依存性ギ酸デヒドロゲナーゼ((3))などを産生することを見出した。本菌株は,培養5日目で酵素活性比が,(1):(2)=181:1であり,(1)の酵素が、主にホルムアルデヒドの代謝に関与していることが示された。また,(2)の酵素によって生成するギ酸は,(3)の酵素によって二酸化炭素にまで酸化されることが明らかになった。本年度は,(2)の酵素が有用ではあるもののグルタチオンやNAD^+を必要とするため,研究の中心とせず,溶液中の溶存酸素のみで反応が進行する新規酵素(2)を中心に研究した。新規酵素ホルムアルデヒドオキシダーゼ粗酵素液は,T.sp.KAIT-M-124株を,グルコースとホルムアルデヒドを含む培地で,3-L容ジャーファーメンター(30°C,100rpm,3日間)で培養し,菌糸を破砕した後,リン酸緩衝液で抽出することによって得た。本酵素をDEAE-Sepharose, Phenyl-Sepharose, Sephacryl S-300の3段階で精製酵素を取得した。本酵素の分子質量は330kDaで,68kDaのサブユニット5つで構成され,1つのサブユニットに1つの鉄が含まれていることが示唆された。また,本酵素は,最適温度30°C,最適pH8,熱安定性30°C以下,pH安定性pH78であり,ホルムアルデヒドに対する基質特異性が高く,ヘプチルアルデヒド26%(ホルムアルデヒドを100%)以外の他のアルデヒドやアルコールに反応性を示さなかった。本酵素のホルムアルデヒドに対するK_m値は71mMであり,1080mMの間で検量線を作製できた。集菌した菌体から,培地400mlあたりホルムアルデヒドオキシダーゼ1.5Uの粗酵素が得られ,粗酵素をDEAE-SepharoseとPhenyl-SepharoseおよびSephacryl S-300により,ほぼ単一タンパク質にまで精製できた。

粗酵素は,ギ酸に対して反応性を有するが,他の酸およびアルデヒド,アルコールに対して反応性を示さず,非常に高い基質特異性を示した。本研究にて得られた2つの酵素は,ともに基質特異性が高く,溶液中のホルムアルデヒドとギ酸を定量分析するのに適した酵素である。また,2つの酵素を用いることで,溶液中のホルムアルデヒドおよびギ酸を二酸化炭素にまで,溶液中の溶存酸素を用いて酸化することで,無毒化できることが明らかになった。土壌微生物からホルムアルデヒドを唯一の炭素源として,ホルムアルデヒド資化微生物を単離し,高いホルムアルデヒドオキシダーゼ産生能を有するTrichoderma sp.KAIT-M-124株を単離した。本菌株を0.1%パラホルムアルデヒド含有寒天平板培地で前培養し,0.1%パラホルムアルデヒド含有液体培地で4日間培養した。集菌した菌体から,培地400mlあたりホルムアルデヒドオキシダーゼ1.5Uの粗酵素が得られ,粗酵素を各種クロマトグラフィーを用いて,ほぼ単一タンパク質にまで精製できた。この精製酵素から決定したN末端アミノ酸配列は,Gln-Asn-Asn-Gly-Asp-Asp-Phe-Met-Phe-Ile-Val-Val-Gly-Glyであり,このアミノ酸配列からDNAミックスプライマーを設計し,cDNAライブラリーから,ホルムアルデヒドオキシダーゼ遺伝子を増幅することができた。また,土壌微生物からギ酸を唯一の炭素源として,ギ酸資化微生物を単離し,ギ酸オキシダーゼ産生能の高いPenicillium sp.KAIT-M-138株を単離した。培養1週間で培地300mlあたりギ酸オキシダーゼ4U,比活性0.5U/mgの粗酵素を得ることができた。本酵素を精製して特性を評価した結果、本酵素の基質特異性は高く、ギ酸のみに作用することが明らかになった。また、ミハエリス定数は0.01mMと低く、分析に適した酵素であることが示された。
アクティブファイバー標的で拓くマルチストレンジネス多体系の世界

本研究の大きな目標は、Ξハイパー核の精密分光実験によりその束縛状態をピーク構造として捕え、ピークの自然幅からΞN-ΛΛ転換幅を世界で初めて測定することである。Ξハイパー核の収量を保ちつつ、エネルギー分解能を向上させるため、シンチレーティングファイバーを束にして作製したアクティブファイバー標的を実験に使用する。本研究では特に、深層学習および統計的機械学習理論、さらに量子アニーリングを利用した解析アルゴリズムの開発を中心に行っている。本年度の主な研究成果は、量子アニーリングマシンを用いた組合せブラックボックス最適化である。量子アニーリングとは、量子ゆらぎを利用してイジング模型の基底状態を探索する方法である。組合せ最適化問題をイジング模型にマッピングし、量子アニーリングマシンを用いて解いていくような実問題の最適化はすでに実証されている[Neukart 2017, Tobias 2017等]が、マシンの制約上、2体相互作用で記述できるような問題しか扱うことができない。しかし、本手法を用いることで2体相互作用のみならず、多体相互作用が含まれる問題に対しても最適解を求めることが可能になった。ブラックボックス関数が2体相互作用であるときだけでなく、3体相互作用を含む場合でも最適解を得ることができることを確認し、国内学会「日本物理学会第74回年次大会」および国際会議「Qubits Europe 2019」において研究報告を行った。研究実績の概要で述べた通り、従来は、組合せ最適化問題をアニーリングマシンで解く上で、2体相互作用で記述できるような問題しか扱うことができなかった。しかし本年度の研究により、さらに高次の相互作用を含む問題をもアニーリングマシンで取り扱うことが出来るようになった点でこの成果は極めて重要である。本手法は原子核実験に留まらず、シミュレーションや実験を行う多くの分野で応用することができると期待される。今後はブラックボックス関数の問題の難易度と、獲得関数を解く際に用いるソルバーの向き不向きの関係を調べるとともに、アルゴリズムの改良を行う予定である。また、ハドロン物理実験の解析に本手法を適用することを検討している。
CT撮影における多段階線量評価法の開発と評価

本研究では,CT撮影の撮影前,撮影中,撮影後の3段階でそれぞれ必要とされる被ばく線量情報を取得するための手法を相補的に開発するとともに,その精度の評価を行うことを目的としている。CT撮影前の線量評価法の開発に向けて,米国医学物理士会が提唱するsize-specific dose estimate(SSDE)値の精度検証を,線量計を使用して実測する方法(実測法)およびモンテカルロシミュレーションにより推定する方法(シミュレーション法)を用いて行った。その結果,SSDE値は被写体のサイズによらず,成人腹部における平均吸収線量を2%以下の誤差で推定できていることを明らかにした。これは,SSDEをCT撮影前の線量評価のための指標として用いることができることを示している。CT撮影中の線量評価法の開発に向けて,光ファイバー線量計をCT撮影に適用するための基本的な特性を調べた。その結果,光ファイバー線量計をCT撮影中の線量評価に使用する際には,特に線量の取得精度および再現性に問題があることを見出した。取得精度に関しては補正による改善が可能であるが,再現性に関しては改善の余地が無く,光ファイバー線量計をCT撮影中の線量評価に使用するのは難しいことが示唆された。CT撮影後の線量評価法の開発のために,CT撮影のモンテカルロシミュレーションのソースコードを作成し,推定される吸収線量の精度向上に向けた検討とソースコードの改良を行った。成人標準体型を模擬した腹部ファントムを対象とした実測法との比較において,吸収線量の平均値のシミュレーション法と実測法の差異を平均5%程度にまで低減させることができた。引き続き,吸収線量の推定精度向上に向けた研究を進めていくことが必要である。被ばく線量評価法の開発を行うにあたり,その準備段階として位置づけられる検討項目の実施に予想以上に時間を要しているために,当初の予定よりやや遅れている状況である。光ファイバー線量計をCT撮影に適用するための基本的な特性を調べた結果,光ファイバー線量計を使用したCT撮影中の線量評価法の開発は難しいことが判明したため,今後はCT撮影前とCT撮影後の2段階に絞った線量評価法の開発を進めていきたい。CT撮影前の線量評価法に関しては,SSDEによる平均吸収線量の推定精度が高いことが確認できたことから,CT撮影前にSSDEを高精度に取得するために,位置決め画像に適用するキャリブレーション用キットの開発を進める。また,CT撮影後の線量評価法に関しては,シミュレーション法の精度をさらに上げるために,特に影響が大きいと考えられるX線エネルギースペクトルおよびボウタイフィルタの推定精度を向上させるための研究を進める。被ばく線量評価法の開発を行うにあたり,その準備段階として位置づけられる検討項目の実施に予想以上に時間を要している。その結果,研究全体の遂行が当初の予定よりやや遅れており,予定通り予算の執行を行えていないことから,その結果として次年度使用が生じた。

次年度使用額と翌年度分として請求した助成金とを合わせた使用計画としては,本格的な被ばく線量評価法の開発を行うにあたり,研究分担者との研究打合せ費用,および必要な消耗品を購入するための消耗品費を支出する。また,国際会議を中心とした学会発表および欧文誌を中心とした論文投稿を行うにあたり,旅費,学会参加登録費,英文校閲費,論文掲載費を支出する。
アジアの多国籍企業における人的資源管理:採用から昇進まで

研究代表者は科研費基盤(B)を利用して、中国に進出した日系企業、韓国系企業、台湾系企業の現地化戦略の時系列的比較を行ってきた(研究課題名「『中国』と向き合って:日韓台対中進出企業の現地化プロセスに関する比較社会学的研究」、課題番号21402006)。研究分担者であるFroese君にも同プロジェクトに参加してもらい、その人的資源管理の比較研究に従事してもらった。実際には、平成23年1月17日から24日まで、広東省で行った企業調査に参加してもらい、韓国系企業を中心に、人の現地化に伴う諸問題について聞き取りを行った(8月の蘇州調査はタイミングが悪くて参加できず)。その結果、(1)現地従業員への外国語(日本語や韓国語をも含む)習得のプログラムについては企業によって異なり、(2)企業によって現地従業員の定着状況にも違いが見られること、他方(3)中国語習得をめぐっては日本人駐在員の能力の低さが突出しており、(4)日系企業が人的資源管理にあたって現地の中間管理職に過度に依存せざるをえない状況にあることが確認された。企業調査ばかりか、企業で働く現地従業員や外国人駐在員を対象にした質問票調査も実施したが(すでに現地従業員558サンプル(うち日系企業311サンプル、韓国系企業84サンプル、台湾系企業161サンプル)、外国人駐在員488サンプル(うち日系企業141サンプル、韓国系企業192サンプル、台湾系企業155サンプル)を集めている)、回収の途中であって最終的な集計結果はまとまっていない。それ以外に、研究分担者が海外の共同研究者と日本の外資系企業で働く日本人従業員を対象にしたウエッブ調査を実施したが、その結果についても、これから徐々に明らかになっていくだろう。
和牛子牛価格の変動予測に関する市場価格形成の研究

1970年以降のキャトルサイクルについて、和牛めすと畜頭数によると、と畜頭数が減少する3年、と畜頭数の増加する4年の7年周期(と畜頭数のピーク、1971、1978、1985、と畜頭数のボトム、1974、1981、)で変動している。めすと畜頭数が減少するとき子牛価格は騰貴しており、逆に、めすと畜頭数が増加するとき子牛価格は下落するという関係が理論的には成立する。そこで、子牛価格の周期をみると、子牛価格のボトム間は19701975、19751984と周期は不規則であるが、子牛価格のピーク間は19731980年間の7年周期となっている。めすと畜頭数の規則的な周期と子牛価格の周期が一致しないのは(1)めす子牛価格のボトムから価格が上昇過程にはいったときの子牛価格の上昇率の大きさ、(2)めすと畜頭数が減少過程にはいったときのと畜頭数の減少率の大きさの二つの要因に規定されるからである。キャトルサイクルによると、めすと畜頭数のボトムは1988年になる筈であるが、ボトムの1年前に子牛価格はピークに達するのが通例であり、しかし、子牛価格はボトムになる筈の1988年も上昇過程にあるから、と畜頭数のボトムは1988年にはならない。それは、子牛価格の上昇率に対して、めすと畜頭数の減少率が相対的に小さいからである。即ち、子牛価格の下落要因となる繁殖牛飼養頭数の増加率が緩慢であるからである。それは和牛生産構造の高齢化に規因している。子牛価格の下落期間はめす子牛価格より去勢子牛価格の方が短く、相対価格では、めす子牛価格が去勢子牛価格より高騰する期間が長い。しかし、58年以降は去勢子牛価格がめす子牛価格より常に高騰している。これは、牛肉卸売価格の異常高騰による。めす子牛価格が子牛価格動向を規定していた1970年代までは、ブリーダー的家畜市場が中心的役割を果したが、1980年代にはいって家畜市場の平準化が進んでいる。
専門課程に入る前の外国人留学生のための科学技術基礎日本語教材開発研究

本研究では、平成6年に本学で実施した工学基礎実験を行わせる授業の補完教材として作成したプリント教材「科学技術基礎日本語」(試作版)を改良し、一層充実した教材を作成することを研究の目的とした。そのために、以下のような手順で研究を進めた。(1)理工系用教科書や実験書、特別講義ビデオのスクリプトなどから指導対象となりそうな表現を抽出し、約1300表現から成るデータベースを作成した。このデータベースに収めた表現は、その意味ごとに「性質や状態の描写表現(例:軽い、湾曲した)」「変化を説明する表現(例:変形する、白濁する)」「実験・研究に必要な動作・操作表現(例:切断する、ねじる)」「概念名称(例:平均、抵抗)」「概念操作を表わす表現(例:定義する、値を入れる)」「副詞的表現(例:常に、交互に)」などのカテゴリーに分類される。(2)(1)で収集された表現について、日本語教育分野でどのように取り扱われているかを調べるために、『品詞別・レベル別1万語語彙分類集』(専門教育出版、1991)を用いて核表現の難易度を照合した。(3)続いて、この照合により難易度レベル上位の表現について、さらに『学術用語集』に記載されているかを確認し、記載されている表現については、専門用語とみなし、データベースより約280の表現を削除した。この作業により、本研究が求める「はざまの日本語」(現状の日本語教育教材がカバーしている部分と専門課程などでの専門日本語指導が対象とする部分の間にある表現)の輪郭がある程度明らかにできた。(4)つづいて、データベースの表現をどのように教材化するかを検討し、本研究では、「概念・機能シラバス的アプローチ」を取り入れることとし、各意味カテゴリーの中で、類似あるいは関連した表現をひとまとめにすることにより、各表現間の微妙な差異を明らかにし、科学技術日本語が求める曖昧性を極力排除した表現の重要性を理解させられるように配慮した。(5)次に、各表現の導入方法を検討した。導入に当たっては、できる限り学習者の母語を介さずに意味が直接理解できるように線画によるイラストを利用することとした。動きや音などを伴う表現については、本研究と並行して作成されたビデオ教材を活用することとした。(6)各課ごとに練習問題を作成した。(7)できあがった教材を、平成7年に実施された日本語集中プログラムやその他の日本語授業で実際に試用し学習者より好評を得た。また同時に得られた有効な提言などをもとに、さらに改良を加えた。
星生成領域の構造と物理

初年度にあたる1991(平成3)年度は、(1)銀河面サ-ベイ用60cmサブミリ波サ-ベイ望遠鏡(2号機)の光学系の製作、(2)現在の60cm望遠鏡(1号機)による北点の銀河のサ-ベイとそれに基づく分子ガスの物理状態の解明、(3)超高感度230GHz帯SIS受信機の開発・製作、を三つの研究の柱として進めた。(1)銀河面サ-ベイ用60cmサブミリ波サ-ベイ望遠鏡(2号機)の光学系の製作観測効率を向上させ、さらに国内外の観測適地に移動することも可能な、60cmサブミリ波サ-ベイ望遠鏡(2号機)の主光学系(主鏡、副鏡、およびク-デ光学系)を製作した。製作した光学系は、後述する230GHzSIS受信機の実験に用いられている。(2)北点の銀河のサ-ベイに基づく分子ガスの物理状態の解明現有の60cm望遠鏡について、自動観測ソフトウェアを新たに開発して観測効率を大幅に向上させるとともに、北天の天の川、銀河系中心領域、オリオン座巨大分子雲などの230GHz観測を進めた。ハ-バ-ド・スミソニアン天体物理センタ-の研究グル-プと協力して観測結果を解析し、『銀河系の分子ガスの温度・密度は局所的に見ると多様であるが、銀河系中心からの距離毎に平均した温度・密度は銀河系内域から外域へ一様に下がったいる』という事実を明らかにした。(3)超高感度230GHz帯SIS受信機の開発・製作60cm望遠鏡の観測スピ-ドを1桁向上させることを目指して、超高感度SIS受信機の開発・製作を行った。冷凍機デュワ-の内装の設計・製作、ミクサ-の実験を進めると共に、位相ロッキング局部発振機を整備した。
高励起原子核における減衰性集団励起とカオス

高角運動量を有する有限温度の原子核には減衰性回転運動という特徴ある現象が見いだされるが、我々は、その原因が励起エネルギーの増大とともに進展する励起準位波動関数の複雑化にあることに着目し、本研究において両者の間の関係を理論的に解明しようとした。高励起原子核の量子カオス性を特徴づける動的な指標として、複合核状態を形成するのに必要な時間スケールと、複合核状態のエネルギー分散幅に着目した。減衰性回転運動に伴う準連続ガンマ線のエネルギー相関スペクトルには二重構造が存在することが我々の理論模型で予言される。二重構造は、ガンマ線強度分布に顕著な微細構造が存在することを反映したものであり、また、その微細構造は、複合核状態のエネルギー分散幅によって特徴づけられることを解明した。これは、準連続ガンマ線のエネルギー相関スペクトルを通して複合核状態分散幅を測定する可能性を初めて開くものである。本研究ではまた,減衰性回転運動の総合的理解を目指し、質量数依存性などに関する理論的予想や、最近の実験結果の分析なども行なった。さらに、微細構造や大きな揺らぎを有する強度関数を分析する一般的方法を開発した。そのために局所スケーリング次元という新しい概念を導入し、その有効性を幾つかの例で確認した。1MeV程度以上の内部励起エネルギーを有する高励起変形原子核において発現する減衰性回転運動を「クランキング平均場に基づく殻模型」を用いて理論的に分析した。減衰性回転運動に伴って高速回転する複合核から放出されるガンマ線スペクトルに分散が生じるが、このスペクトルには微細構造が存在することが以前の理論計算から明らかになっている。本研究では、この微細構造が、原子核励起状態のカオス性に対する重要な指標になることを明らかにした。原子核励起状態のカオス性は、多数の多粒子多空孔配位が残留相互作用により混合することにより発生しているため、これは多粒子多空孔状態の分散幅によって特徴づけられる。同時に、多粒子多空孔状態の分散幅はガンマ線スペクトル分布の微細構造の相関幅を与える。この両者の関係を確立した。成果の一部は論文として投稿中である。スペクトル分布は一般に強度関数と呼ばれるが、減衰性回転運動に限らずしばしば微細構造や揺らぎを示す。本研究ではまた、このような揺らぎを特徴づける指標として「局所スケーリング次元」と呼ばれる統計量を導入し、その有効性を研究した。その成果の一部は論文として投稿中である。本研究ではまた、減衰性回転運動の総合的理解を目指し、質量数依存性などに関する理論的予想や、最近の実験結果の分析なども行なった。
メカニカルアロインブ法を活用した低温領域の平衡状態図決定に関する基礎研究

我々はメカニカルアロイング(MA)試料がバルク試料に比べて極めて早く相変態を起こすことを見いだし、低温領域平衡状態図決定に利用する基礎研究を進めている。昨年度に行なったFe-Cr系に関する研究によりMA試料の迅速な相変態は結晶粒径が通常のバルク試料より数桁小さいことに起因することが判明した。本年度はMA法と同じく粒径の小さい試料を作る手法として知られている高速DCスパッタ法とMA法を比較検討した。平衡状態図決定実験に要求されるバルクとみなせる厚さの試料をDCスパッタ法によって作製する装置を開発し、Fe-Cr系の試料作製を行った。この手法でもMA法と同じくα相を作製できることがわかったが、MAと異なり薄膜でのみ生成が報告されているA15構造の準安定Fe_<50>Cr_<50>が出来やすく、α単相を得るためには3×10^<-7>Torr以下まで真空排気することと成膜速度を抑えることが必要であった。一方、成膜速度を抑えると結晶粒径が大きくなるため相変態速度が大幅に低下した。MA法は単相試料の作製、試料作製時間、そして相変態速度の点でスパッタ法よりも優れおり、低温領域平衡状態図決定にとって最も有力な手法であることが証明された。MA試料による実験状態図決定の実例として昨年度に引き続きFe-Cr系を取り上げ、本年度は高温のα→σ+α線の決定を行った。Fe_<30>Cr_<70>において、この線が710°Cと700°Cの間にあることが判明し、最新の状態図であるItkinのものよりも1986年のKubaschevskiのものの方が実験との整合性がよいことがわかった。新物質合成を試みるときのガイドラインである平衡状態は既に確立されているものと受け取られがちであるが、その低温領域については未だ決定されていない系が数多く存在する。それは低温では実験が不可能なほど原子の拡散速度や相変態速度が遅く平衡状態図決定に関する確かなデータを得ることが出来ないことに起因している。我々はメカニカルアロイング(MA)試料がバルク試料に比べて極めて早く相変態を起こすことを見いだし、これを低温領域平衡状態図決定に利用する基礎研究を進めている。本年度は最新の平衡状態図に疑問が投げかけられているFe-Cr系を取り上げ、MA試料が平衡状態図決定に有効であることを実証した。Fe-Cr系にはσ相という低温相があり、500°C前後の共析反応によりα-Feとα-Crの2相に分解すると言われている。我々はMAで高温相であるα-(Fe、Cr)を作製し、熱処理によりσ相の生成過程を調べ、比較的短時間のうちに480°Cでσ相が生成することを確認した。この結果は最新の平衡状態図が間違っていること、そしてMA試料が低温領域平衡状態図決定に有効であることが明示するものである。MA試料の相変態が速く振興する理由は、結晶粒径がバルク試料より数桁小さい(1000A程度)ためであることがわかった。そこでMAと同様に結晶粒径の小さい試料を作製しうる手法である超高速スパッタ法の検討を既設のスパッタ装置で行い、MA試料と同程度の速度で相変態が進行することを見いだした。本年度の予算で購入したターボ分子ポンプを使い、現在スパッタ装置の作製を進めている。本年度の研究成果は英語論文と日本トライボロジー学会に依頼された解説記事にまとめ、それぞれ「Journal of Materials Science Letters」と「トライボロジスト」誌に投稿した。我々はメカニカルアロイング(MA)試料がバルク試料に比べて極めW早く相変態を起こすことを見いだし、低温領域平衡状態図決定に利用する基礎研究を進めている。

本年度はMA法と同じく粒径の小さい試料を作る手法として知られている高速DCスパッタ法とMA法を比較検討した。平衡状態図決定実験に要求されるバルクとみなせる厚さの試料をDCスパッタ法によって作製する装置を開発し、Fe-Cr系の試料作製を行った。この手法でもMA法と同じくα相を作製できることがわかったが、MAと異なり薄膜でのみ生成が報告されているA15構造の準安定Fe_<50>CR_<50>が出来やすく、α単相を得るためには3×10^<-7>Torr以下まで真空排気することと成膜速度を抑えることが必要であった。一方、成膜速度を抑えると結晶粒径が大きくなるため相変態速度が大幅に低下した。MA法は単相試料の作製、試料作製時間、そして相変態速度の点でスパッタ法よりも優れおり、低温領域平衡状態図決定にとって最も有力な手法であることが証明された。MA試料による実験状態図決定の実例として昨年度に引き続きFe-Cr系を取り上げ、本年度は高温のα→σ+α線の決定を行った。Fe_<30>Cr_<70>において、この線が710°Cと700°Cの間にあることが判明し、最新の状態図であるItkinのものよりも1986年のKubaschevskiのものの方が実験との整合性がよいことがわかった。
一人で操作できる文楽ロボットの開発

本研究では,人々が容易に「文楽(人形浄瑠璃)」に触れ体験できる「一人で操作できる文楽ロボット」を開発する。すなわち,人形の情緒豊かな頭と右腕は人が操作し,左腕や足が頭と右腕の動きに合わせて自動で動く文楽ロボットを開発する。特に,パスカルの蝸牛形を用いて左腕を人間らしく動かし,また「人間らしい動きの評価関数」を導出する。その成果は,文楽の技術伝承や楽器との協演に寄与し,さらに人間共存型ロボットにも応用できる。
メチル化DNAマーカーと血清腫瘍マーカー併用によるヒト腎癌の早期診断法の開発

ヒト腎の問題点は診断マーカーが存在しないため画像以外には早期診断が難しいこと、また転移の早期発見が難しく転移癌への有効な治療法が存在しないことである。そのためヒトDNAメチル化マーカーと血清マーカーの開発を検討した。その結果血清マーカーHIG2, TMEM22などの有用性を検討し明らかにした。またmethylated DAN markerHOXb13などを中心にメチル化DNAマーカーについても蛋白の発現誘導実験を行い、新しいマーカーの存在を検討した。ヒト腎細胞癌では臨床的に有用な腫瘍マーカーがなく、分子標的治療剤が現れてきた現在の状況では効果を判断する際の問題点とあり得る。特に長期投与を要する高価な薬剤が有効かどうかは今後大きな問題点である。我々は過去の研究により、ヒト腎癌において有望なメチル化マーカーと血清マーカー候補の同定に至った。その1つとしてHOXb13が挙げられる。我々の研究目的はメチル化マーカーDNAとHIG2のmonoclonal抗体を用いて字細胞癌患者さんにおいて感度、特異度共に優れた腫瘍マーカーの測定系を開発する事である。剛体的には両者を用いて腎臓癌において腫瘍-マーカー系の開発を行った後、他の疾患、即ち、尿路上皮癌、前立腺癌、腎不全、尿路結石、尿路感染症、水腎症などの尿路系の他疾患で発現がなく、特異性の高いマーカーであることを確認する現在、ヒト腎細胞癌を対象に患者さんの血液、尿を用いて、HIG2の濃度、5種類のメチル化マーカーのDNAの発現をReal time PCRで定量性がもてる様に発現解析のシステムの立ち上げを行っている。またHIG2では新規の単クローン抗体も作成中である。それと同時にコントロールとなる他の泌尿器科疾患(腎不全、腎盂腎炎、尿路結石、腎盂腫瘍、前立腺癌、他)の尿路閉塞性疾患について解析を行っている。現在、これらの対象者の検体を集める事に時間を要しており、本研究のpacemakerとなりうる。また単クローン抗体の作成にはかなりの時間を要するためこれも本研究のpacemakerとなりうる。ヒト腎癌についての大きな問題点は血中及び尿中の診断マーカーが存在しないため画像以外には早期診断が難しいこと、また転移の早期発見が難しく転移癌への有効な治療法が存在しないことである。我々は現在までヒト腎細胞癌の診断に関与する有力なマーカーの開発を目指して研究を続けてきた。我々はヒト腎癌における遺伝子のメチル化解析を行い腎癌の新規DNAマーカーとしてのメチル化遺伝子、Hoxbl3、及び4つのメチル化DNAマーカーであるMIRC33,34,72-1,72-2を同定した。これらは癌組織内でメチル化比率が高く、これらを血中で定量する方法を開発出来れば、ヒト腎癌の血中、尿中マーカー診断が行うことが可能となる。血中及び尿より抽出したDNAを用いてmethylation specific PCR法でメチル化遺伝子の存在を定量的に同定することができる。さらに、近年の我々らのグループと東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センター(中村研究室)の共同研究で腎細胞癌特異的な分泌型増殖因子蛋白、かつ腫瘍マーカーであるHIG2(Hypoxia Inducible Factor2)の存在を明らかにした。これはヒト腎癌において現在、世界的に特異性の高い唯一の血中マーカーの有力候補であり腎癌の術前には高値を示し、転移癌でも高値を示す。
半導体量子構造中の電子・核スピンコヒーレントダイナミクスの制御に関する研究

本研究では,高感度・高分解能の電子・核スピンの光検出技術を基に, GaAs量子構造中の電子・核スピンコヒーレンスの制御を光学的手法により実現し制御技術を確立することを目的としている.本年度は,高感度・高空間分解能を持つ時間・空間分解カー回転顕微光学系を構築することで,スピンの時空間発展を測定した.また,ゲート電界によってスピン軌道相互作用(Spin-orbitInteraction:SOI)が変調され,スピンの空間分布が変化することを直接観測した.SOIによる有効磁場はスピンの操作に有効であるが,一方で,その運動方向依存性によりスピンの状態を急速に緩和させる.しかし, RashbaとDresselhausの2つのSOIの強さが等しいスピン永久旋回(Persistent Spin Helix : PSH)状態では有効磁場が運動方向に依らず,スピン緩和が抑制され,原理的にはスピンが永久に伝搬されるとして注目されている.前年度に細線中のスピンアンサンブルからPSH状態に近いことを確認している片側変調ドープの量子井戸における二次元電子のスピンの時間・空間変化を測定した結果, PSH状態で特徴的なスピンの空間的ストライプが観測され, PSH状態に近いことが直接的に確かめられた. 2つのSOIのうち構造の反転非対称に起因するRashba SOIは,外部ゲート電圧によって井戸内の電界を変えることで制御できる.そこで次に試料に半透明ショットキーゲート電極を作製し,スピンの時空間変化のゲート電圧依存性を測定した.その結果,ゲート電圧によってスピンの空間的歳差運動の周期が変化することを直接的に観測した.また,磁場印加時のスピン空間分布の時間変化から, RashbaとDresselhaus SOIの大きさを定量的に評価した結果,ゲート電圧が-0.2Vの時に, RashbaとDresselhaus SOIが等しくなるPSH状態になっていることがわかった.(抄録なし)本研究では,高感度・高分解能の電子・核スピンの光検出技術を基に,GaAs量子構造中の電子・核スピンコヒーレンスの制御を光学的手法により実現し制御技術を確立することを目的としている.本年度は,電子・核スピンのコヒーレントダイナミクスの制御に対して,電子スピン緩和の原因となるスピン軌道相互作用からアプローチし,細線加工した(001)GaAs量子構造におけるスピン軌道相互作用パラメータを決定し,また,核スピンの影響を調べた.スピン軌道相互作用(SOI)は電場中を電子が高速で移動することで相対論的効果によりスピンに有効磁場が働くというものであり,この有効磁場は電子スピン緩和の原因になる一方,外部磁場なしで電子スピンを操作できるとして期待されている.さらにRashbaとDresselhausの2つのスピン軌道相互作用の強さが等しいPersistent Spin Helix(PSH)状態ではスピンが永久に伝搬するとして注目されている.現在までに,[110]方向細線における電子スピン緩和時間を[110]の40倍以上長く(1.2ns)なることを示している.本年度はスピン緩和の抑制された[110]細線の細線幅依存性とモンテカルロシミュレーションとの比較から,SOIパラメータを決定できた.またその細線において,核スピンの影響を調べ,励起スピンの向きによりDNPによる核磁場の方向が変化することを確認し,スプリットコイルによって高周波磁場を掃引することでNMRスペクトルを観測することができた.一方,SOI有効磁場と励起スピンの方向が一致することで電子スピンの緩和が抑制できる(110)量子井戸においては,分極した^<75>As核スピンに対して高周波電界を印加し,四重極相互作用を変調することで電気的な核スピン共鳴が起きることを観測した.またそれら核スピンを電気的手法によりコヒーレント制御することに成功した.本研究では,高感度・高分解能の電子・核スピンの光検出技術を基に, GaAs量子構造中の電子・核スピンコヒーレンスの制御を光学的手法により実現し制御技術を確立することを目的としている.本年度は,高感度・高空間分解能を持つ時間・空間分解カー回転顕微光学系を構築することで,スピンの時空間発展を測定した.また,ゲート電界によってスピン軌道相互作用(Spin-orbitInteraction:SOI)が変調され,スピンの空間分布が変化することを直接観測した.SOIによる有効磁場はスピンの操作に有効であるが,一方で,その運動方向依存性によりスピンの状態を急速に緩和させる.しかし, RashbaとDresselhausの2つのSOIの強さが等しいスピン永久旋回(Persistent Spin Helix : PSH)状態では有効磁場が運動方向に依らず,スピン緩和が抑制され,原理的にはスピンが永久に伝搬されるとして注目されている.前年度に細線中のスピンアンサンブルからPSH状態に近いことを確認している片側変調ドープの量子井戸における二次元電子のスピンの時間・空間変化を測定した結果, PSH状態で特徴的なスピンの空間的ストライプが観測され, PSH状態に近いことが直接的に確かめられた. 2つのSOIのうち構造の反転非対称に起因するRashba SOIは,外部ゲート電圧によって井戸内の電界を変えることで制御できる.そこで次に試料に半透明ショットキーゲート電極を作製し,スピンの時空間変化のゲート電圧依存性を測定した.その結果,ゲート電圧によってスピンの空間的歳差運動の周期が変化することを直接的に観測した.また,磁場印加時のスピン空間分布の時間変化から, RashbaとDresselhaus SOIの大きさを定量的に評価した結果,ゲート電圧が-0.2Vの時に, RashbaとDresselhaus SOIが等しくなるPSH状態になっていることがわかった.

上記のとおり,細線中のスピン緩和ダイナミクスの細線幅依存性を測定することで,SOIパラメータを決定でき,またその細線において,動的核スピン分極とNMRスペクトルを測定することができた.以上のことから研究はおおむね順調に進展していると判断できる.上記のとおり,スピン緩和時間が延長された細線において,核スピンとの結合を観測することができたため,今後はそのスピン緩和時間をゲート電圧によるSOIの変調によって制御し,核スピンとの結合の変化を測定する.また,高感度・高空間分解の顕微時間分解測定系の構築を行ない,量子ナノ構造中の電子スピン-核スピンの光検出を可能にする.(抄録なし)
非定常キャビテーション流れの数値解析法の研究

翼列のキャビテーション流れの解析は、微細な気泡の運動からマクロな非定常流動に至るまで、幅広い時空間スケールにおよぶ気液二相の非定常流れであるため、実験的にも理論的にも困難が多く、数値シミュレーションに大きな期待が寄せられている。そこで、本研究では、キャビテーションを伴う翼列の不安定流れの実用的な解析法の確立を試みた。平成13年度は、微視的な気泡力学ではなく巨視的なキャビテーション挙動を表現するモデルを構築するとともに、並列計算機を用いた翼列全周の三次元非定常解析を実施した。翼周りの二次元及び三次元解析の結果から、リエントラントジェットとクラウドキャビテーションの相互作用を示した。平成14年度には、巨視的なキャビテーション挙動モデルを三次元非定常解析に適用した結果から顕在化した問題点をむしろ基礎的に研究し直した。すなわち、解法においては低マッハ数近似解法の高精度化・安定化、現象解析においては二次元複数翼列流路間のキャビテーション相互作用を扱った。低マッハ数近似に対しては、平行平板間乱流において精度の検討を行い、発達乱流において無反射流出境界条件の保存特性を改良した。平成15年度は、数理モデルに関して、気泡力学に基づいたマクロスケールモデルの導入、乱流現象に対応して新しいLage-eddy simulation(LES)の提案と一般座標系への拡張、低マッハ数圧縮流れに対してはCCUP法による圧力・密度・速度のカプリング法の導入を行った。二次元直線翼列の解析を実施した結果、翼列の作動条件により剥離に伴うキャビテーションの伝播と旋回キャビテーションの2つのモードの再現に成功し、本研究で開発されたモデルの妥当性が実証された。そこで、本研究では、キャビテーションを伴う翼列の不安定流れの実用崩的な解析法の確立を試みている。本年度は、微視的な気泡力学ではなく巨視的なキャビテーション挙動を表現するモデルを構築するとともに、並列計算機を用いた翼列全周の三次元非定常解析を実施した。キャビテーション発生に関してはChenらの空洞発達モデルの改良し、実験結果の公表されているClark-Y翼まわりの流れ場に適用して、物理モデルとしての妥当性とともに数値的な安定性を検証した。数値解析法に関しては、液体の音速は気泡や気泡核を含むと低下するため、流れ場を低マッハ数圧縮流体として扱うため、非圧縮流れに対する楕円型方程式を拡張し、安定で保存性の良い差分法を構築した。さらに、大規模な三次元計算を実施のため、上述の数値計算スキームの高効率並列化を実施した。以上の方法を非定常キャビテーション流れに適用して次の知見を得た。まず、翼周りの二次元及び三次元解析の結果から、リエントラントジェットとクラウドキャビテーションの相互作用を示した。続いて、二次元翼列の解析を行い、流路間のキャビティの不均一性と伝播について解析した。また、回転羽根車の三次元解析の結果から、翼面のねじれと遠心力の影響による圧力勾配分布からリエントラントジェットの三次元的なふるまいを明らかにした。そこで、本研究では、キャビテーションを伴う翼列の不安定流れの実用的な解析法の確立を試みている。本年度は、前年度までに構築した巨視的なキャビテーション挙動モデル(Chenらの空洞発達モデルの改良)を三次元非定常解析に適用した結果から顕在化した問題点をむしろ基礎的に研究し直した。

すなわち、解法においては低マッハ数近似解法の高精度化・安定化、現象解析においては二次元複数翼列流路間のキャビテーション相互作用を扱った。低マッハ数近似に対しては、平行平板間乱流において精度の検討を行い、発達乱流において無反射流出境界条件の保存特性を改良した。二次元翼列流れについては、前年度よりも翼列間相互干渉が強く、実機インデューサーの条件に近いピッチ・翼弦比と迎え角、キャビテーション数の条件で非定常解析を実施し、流路間のキャビティの不均一性と伝播について解析した。その結果、翼から放出されたキャビティが流路間を伝播する現象が再現されたが、伝播モードおよび揚力係数変動に関して概ね対応する実験と若干の不一致が見られ、適切な乱流モデルの導入と計算格子の生成法の再検討が次年度の課題として残された。翼列のキャビテーション流れの解析は、微細な気泡の運動からマクロな非定常流動に至るまで、幅広い時空間スケールにおよぶ気液二相の非定常流れであるため、実験的にも理論的にも困難が多く、数値シミュレーションに大きな期待が寄せられている。そこで、本研究では、キャビテーションを伴う翼列の不安定流れの実用的な解析法の確立を試みている。本年度の研究課題は、(1)数理モデルの構築と(2)非定常キャビテーション流れの解析から成る。課題(1)に関して、簡易キャビテーションモデル(Chenモデル)に対して気泡力学に基づいたマクロスケールモデルの導入、乱流現象に対応して新しいLES(1方程式型ダイナミックSGSモデル)の提案と一般座標系への拡張、低マッハ数圧縮流れに対してはCCUP法による圧力・密度・速度のカプリング法の導入を行った。以上の3項目を非定常キャビテーション解析コードとして統合化するには至らなかったが、個々の要素モデルの研究は進展し、特に本研究期間内に提案した1方程式型ダイナミックSGSモデルにより従来のモデルよりも高解像度で翼周りの非定常乱流を解析できることが実証された。非定常キャビテーション流れ現象に関しては、二次元直線翼列の解析を実施し、前年度までの計算条件とモデルを見直した結果、翼列の作動条件により剥離に伴うキャビテーションの伝播と旋回キャビテーションの2つのモードの再現に成功し、本研究で開発中のモデルの妥当性が実証された。