hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CHPによるNa十/H+交換輸送体NHE1活性化機構の解明

複合体の全体的な構造はカルシニューリンA-カルシニューリンB(CNA-CNB)複合体の構造と似ており、CNA-CNBでは相互作用部位がCNBのNドメインからCドメインに及んでいるのに対し、NHE1とCHP1の相互作用部位はCHP1のCドメインに限定されていた。NHE1ペプチド単独での構造解析などから、CHP1はNHE1のC末端細胞質ドメインに結合することでNHE1のヘリックス構造を安定化し、NHE1の細胞質ループとの相互作用などの高次の複合体の形成を促進することでNHE1を活性化していると考えられた。
Notchシグナルによる造血の抑制

マウスJagged1、Jagged2およびDelta1(DSL蛋白質)の全長をコードするcDNAをクローニングし、可溶型および膜結合型DSL蛋白質の血液細胞への結合を調べた。可溶型DSL蛋白質は、Delta1>Jagged1>Jagged2の強さの順に、造血細胞上のNotch2に結合した。可溶型Jagged1の結合にはDSL領域の他、N端側の2つのEGFリピートが重要であった。一方、膜結合型DSL蛋白質のNotch2への結合は、リガンド間であまり差がなかった。次に、RBP-Jk結合配列を含むプロモーターをルシフェラーゼ遺伝子につないだレポーターを用いて、Notch2発現細胞へのシグナル伝達を解析した。全長の膜結合型リガンドはNotch2発現依存性にレポーターを活性化した。この過程で、Notch2分子に切断が起こり、切断されたNotch2の細胞内部分が核内に移行すること、および核内に移行したNotch2断片がリン酸化を受けていることを示した。一方、G-CSFによる好中球へ分化するマウス骨髄細胞株32D、およびアクチビンAによりヘモグロビン産生細胞へ分化するマウス赤白血病細胞株F5-5のそれぞれに、活性化型Notch1を導入することにより、32DのG-CSFによる好中球への分化、およびF5-5のアクチビンAによるヘモグロビン産生細胞への分化は著明に抑制された。活性化型Notch1を導入した32D細胞に、RBP-Jk機能を抑制するKYOT2をさらに導入することにより、Notch1による好中球分化抑制作用が解除された。これらのことは、造血細胞の各系統への分化がNotchの活性化によって抑制され、その抑制がRBP-JKを介するものであることを示している。以上から、全長型DSL蛋白質が、Notchを介して造血細胞の分化を制御する可能性が示された。
礼文島における新しい自然保護の手法と確立をめざして

研究目的本研究はレブンアツモリソウをはじめ、秒少植物の生態を明らかにし、礼文島における種の保存をはかるとともに増殖技術を確立する。更に、増殖した種を一部販売し、自然保護のための資金として還元し、新しい型の自然保護のパターンを作ることが目的である。研究の経過、成果ならびに考察レブンアツモリソウの生態把握のために、標識株を50本追加した。前年度のものとあわせて約90本の標識をつけた。この成長過程の追跡は今後の課題である。人工受粉を開花期にあわせて行った。本年は、開花時期が10日以上早く、5月下旬から開花した。日照時間をみると4月中は大きな差はない。5月上旬と中旬を比べると昭和60年度は107.8と昭和59年度51.9で大きな差がある。5月下旬は90.9と111.3で大きな差はない。開花最盛期が昭和60年度5月下旬だったのは、この上旬と中旬の日照量が大きかったためではなかろうか。昭和59年度は90% 60年度は、6087%を示した。レブンアツモリソウの結実率は開花日と天候に左右されるようである。昭和60年は、各フィールドで231個の朔を確認した。尚、人工受粉は6月上旬に、朔の確認は9月23日に行った。昭和60年度の人工受粉を行った本数は428本であり、このうち80%が結実したとすると342本の朔が形成されたことになる。10月上旬、一部の朔を試験的に播種した。
対話のリズムと身体性に着目した対話システムの開発

本研究は音声インターフェイスにおいて、対話のリズムと身体性が、ユーザの快適性や安全性にどれほどの影響を与えるか明らかにし、これらの要素を音声インターフェイスに導入するための新たな枠組みを提案することである。昨年までこの目的のために対話リズムを考慮した音声対話システムの基本システムを構築した。これは人間同士の対話データから発話タイミングを機械学習し、ユーザの音響的特徴と言語的特徴から音声対話システムの発話タイミングを決定する方法で実現した。しかし、予備的な評価実験からユーザ満足度や発話のしやすさなどの向上は確認できたが、人間同士の対話に近い感覚を与えるまでには至らなかった。この原因を調査するために人間同士の対話データを収集し、発話タイミングや韻律的特徴を発話意図(発話内容)の違いにより分類・比較した結果、対話における話し手の発話タイミングは対話相手の発話特徴のみで決定できるわけではなく、話し手の発話意図(発話内容)や発話の重要度、感情などに大きく影響を受けることが示唆された。つまり、音声対話システムがリズミカルに発話するだけでは人間は機械に対して人間らしさ(安心感)を感じるわけではなく、発話意図(発話内容)や発話の重要度、感情なども考慮した適切なタイミングで発話することが人間らしさ(安心感)を感じさせるために重要である。また、聞き手も話し手の発話タイミングの変化やずれなどから発話内容に隠された意図や感情情報を理解していると考えられる。(1)音声処理・言語理解・対話処理のための大量音声コーパスの作成と分析本タスクに関する様々な状況の自然な音声対話を大量に収集し、対話相手や心理的負荷、認識・言語理解精度によって、ユーザ発話の言語的・音響的特徴がどのように変化するか分析し、様々な知見を得た。また、同コーパスを用いて、対話リズムの発話タイミングと同調作用(話速、ピッチなど)に関する分析を行い、本研究に必要な知見を獲得した。(2)音声認識部の改良と韻律抽出部の開発音声認識部は豊橋技術科学大学の中川研究室で開発されたSPOJUSを利用し、リアルタイム性を高めるための軽量化、高速化を行い、小規模な文法においてはほぼリアルタイムでの認識ができるようになった。また、対話のリズムを重視した対話を実現するためにポーズ単位での認識ができるように改良し、動作確認を行った。さらに、韻律的特徴のピッチ、パワーをリアルタイムに抽出できる韻律特徴抽出部も開発した。(3)対話リズム発生器の開発音声認識部の認識途中結果、韻律特徴抽出部のパワー、ピッチなどの音響的特徴、ユーザの発話時間、発話間・発話内ポーズ長などの時間情報を利用し、システムの発話タイミング、話者交代タイミング、システムの発話速度などを決定する対話リズム発生器を開発した。(4)意図理解システムの開発対話のリズムを重視するために必要なポーズ単位の音声言語理解システムを開発した。これは、自立語、動詞などのキーワードと助詞などの付属語のそれぞれの音声認識信頼度と、対話履歴を利用し、ユーザの発話する可能性がある発話意図ごとに意図スコアを計算し、最も高いスコアの発話意図がユーザの発話した意図であると仮定する音声言語理解システムである。意図スコアの値は確信度として利用でき、ユーザ満足度の高い対話制御を行うために利用される。(1)対話リズムを重視したタスク指向型音声対話システムの開発これまで構築・改良した、音声認識部、言語理解部、応答生成部、対話リズム生成部を統合し、本大学の建物案内用音声対話システムを構築した。(2)意図理解システムの精度向上のための改良対話のリズムを重視するために必要なポーズ単位の音声言語理解システムを改良した。より精度を高めるために、全体のアルゴリズムを見直すことを行った。(3)ロボットを用いた身体性の重要性の分析実際のロボットを用いて、音声対話システムにおける身体性の重要性の実験を行った。特に、発話タイミングとジェスチャのタイミングの自然性、相手の発話中のジェスチャの自然性に注目し、実験を行った。実験の結果、タスク指向型の音声対話システムにおいては、音声認識、言語理解性能がある一定以上の精度がない場合、そちらの方の不自然さに注目が集まり、身体性の自然さなどに意識が行かないことがわかった。また、ジェスチャの使い方により、ユーザの発話をある程度制御できる可能性を得た。(4)対話制御に関する嗜好性の分析音声対話におけるユーザの対話相手に関する嗜好を分析するために、擬似音声対話システムを開発し、被験者を用いた被験者実験を行った。実験から対話相手の対話制御に関する嗜好が存在すること。その嗜好により、印象が大きく変化することなどがわかった。(5)タスク指向対話における発話意図と対話リズムの関係の分析これまでの対話リズム生成部のアルゴリズムは、音響的特長と音声認識結果中のキーワードだけを用いたものとなっていた。しかしながら、実際の発話タイミング、F0、話速などは、発話内容にも依存していると考えられる。そこで、より自然な対話リズムの生成には、発話意図を考慮した対話リズム制御が必要であると思われる。

そこで、本タスクに関する様々な状況の自然な音声対話を大量に収集し、発話意図や対話構造によって、ユーザ発話の言語的・音響的特徴や対話リズム、同調作用がどのように変化するか分析し、様々な知見を得た。本研究は音声インターフェイスにおいて、対話のリズムと身体性が、ユーザの快適性や安全性にどれほどの影響を与えるか明らかにし、これらの要素を音声インターフェイスに導入するための新たな枠組みを提案することである。昨年までこの目的のために対話リズムを考慮した音声対話システムの基本システムを構築した。これは人間同士の対話データから発話タイミングを機械学習し、ユーザの音響的特徴と言語的特徴から音声対話システムの発話タイミングを決定する方法で実現した。しかし、予備的な評価実験からユーザ満足度や発話のしやすさなどの向上は確認できたが、人間同士の対話に近い感覚を与えるまでには至らなかった。この原因を調査するために人間同士の対話データを収集し、発話タイミングや韻律的特徴を発話意図(発話内容)の違いにより分類・比較した結果、対話における話し手の発話タイミングは対話相手の発話特徴のみで決定できるわけではなく、話し手の発話意図(発話内容)や発話の重要度、感情などに大きく影響を受けることが示唆された。つまり、音声対話システムがリズミカルに発話するだけでは人間は機械に対して人間らしさ(安心感)を感じるわけではなく、発話意図(発話内容)や発話の重要度、感情なども考慮した適切なタイミングで発話することが人間らしさ(安心感)を感じさせるために重要である。また、聞き手も話し手の発話タイミングの変化やずれなどから発話内容に隠された意図や感情情報を理解していると考えられる。
複合自由度が競合・協調した多軌道強相関電子系における新奇な軌道物性の探究

電子間に強いクーロン相互作用が働く強相関3d電子系では、3d電子が持つ軌道の自由度とスピン、電荷、格子の自由度が競合あるいは協調して新奇な軌道物性が現れる。本研究では、遍歴と局在の狭間の3d金属絶縁体転移近傍に位置する多軌道系で発現するそのような物性の発現機構の解明を目指した。具体的には、遷移金属酸化物・化合物を対象に、重い電子系、軌道秩序、フラストレーション、鉄系超伝導などの物理を明らかにした。遍歴と局在の狭間に位置する多軌道強相関電子系では、軌道自由度と電荷、スピン、格子の自由度が競合あるいは協調して新奇な物性が現れる。本研究課題では、核磁気共鳴(NMR)法を主に用いて、そのような新奇物性の解明を目指した研究を行い、本年度は、特に、以下の結果を得た。1・三角格子を持つLivO_2の単結晶試料を用いたV核のNMR実験を行い、ナイトシフトテンソルと電場勾配テンソルを決定し、常磁性相と非磁性相の軌道状態を評価した。その結果、構造相転移に伴って軌道状態が変化し、低温非磁性相では、三量体非磁性状態の起源となる軌道秩序が起きていることが分かった。2.モット転移系として知られるV_2O_3の軌道状態について調べた。V_2O_3の単結晶を用いたV核のナイトシフトの測定を行い、高温で起きる金属から絶縁体へのクロスオーバー領域で、電子占有率が連続的に変化していく振る舞いを示すことが明らかになった。3.最近、鉄系超伝導体Ba(Fe_<1-X>Co_X)_2As_2において、低Coドープ組成域の正方晶相で、電気抵抗測定から結晶の正方対称性を破った面内2回対称性が報告され、新たな電子ネマティック秩序として注目されている。この単結晶試料を用いて、最近接にCoを持たないAs核のNMRスペクトルに対して異方性の測定を行った。電気四重極相互作用によって分裂したサテライトスペクトルは、FeAs面内で2回対称性を示した。これは、電荷分布がミクロに2回対称性を持つことを意味している。また、この結果は、ドープされたCoによって誘起された局所的な軌道秩序が起きるとする理論モデルと矛盾しない。上記以外にも、多軌道強相関電子系として、3d遷移金属酸化物と鉄系超伝導体をとりあげ、NMRを用いた軌道物性の研究を進めた。本研究では、遍歴と局在の狭間に位置する多軌道を持った強相関3d電子系において、電荷・スピン・軌道・格子の自由度が競合あるいは協調して現れる新奇物性の解明を目指した研究を進めている。本年度は、主に以下の成果を得た。1.重い電子系的な振る舞いを示すスピネル型バナジウム酸化物LiV2O4に対して、約10GPaまでの高圧下でNMR実験を行い、約6GPa以上で、1次転移である金属絶縁体転移に伴い、金属相と絶縁体相が共存することを見出した。さらに、この金属相は、非磁性状態をとることを明らかにした。また、核スピン格子緩和率とナイトシフトの測定から、金属相では、反強磁性磁気揺らぎが低温低圧領域で大きいことが分かった。2.鉄系超伝導体Ba(Fe1-xCox)2As2の正方晶相で報告されている面内2回対称性について、昨年度よりさらに広いCo組成までNMR実験を行い、超伝導が出現する組成域でも面内2回対称性が存在することを明らかにした。この結果は、局所的な軌道秩序に起因するとする理論モデルと矛盾せず、鉄系超超伝導体では軌道自由度が重要であることを示唆している。3.混合原子価を示すクロム酸化物K2Cr8O16の金属絶縁体転移の舞台となる電子構造の形成は、クロムと酸素の強い軌道混成に起因することをトランスファー超微細磁場の解析から示した。さらに、LaCu3Cr4O12で起きる相転移の起源について調べた。4.LaCoO3は非磁性低スピン状態から磁性的なスピン状態にクロスオーバーすることが知られている。LaCoO3におけるスピンクロスオーバーに伴うダイナミクスの解明を目指し、核スピン格子緩和率の測定を行い、クロスオーバーによる核スピン格子緩和率の特異な磁場依存性を見出した。この結果は、スピンクロスオーバーの機構と密接に関係していると考えられる。電荷・スピン・軌道・格子の複合自由度が競合あるいは協調した多軌道電子系の軌道物性の解明を目指した研究を、遷移金属酸化物や化合物を対象にして進めた。本年度は、特に、以下の結果を得た。1.重い電子系的性質を示すLiV2O4は、約6GPaで金属絶縁体転移を起こす。粉末試料を用いた約10GPaまでの圧力核磁気共鳴(NMR)実験が終了し、圧力温度相図を決定した。

その結果、金属相では、高温域の弱い強磁性揺らぎを持つ領域から低温域の反強磁性揺らぎが発達する状態にクロスオーバーすること、さらに、低温、低圧で重い電子系状態にクロスオーバーすること、また、絶縁体相は、非磁性の基底状態をとることを明らかにした。2.軌道縮退を持つS2rVO4は、スピン軌道相互作用の効果が露わに現れ、新奇な磁性が期待される。低温相で、軌道秩序や磁気八極子秩序に起因する可能性がある非磁性バナジウムサイトをNMRを用いて観測した。3.鉄系超伝導体の正方晶相で現れるFeAs面内異方性について調べるために、LiFeAsにおける面内異方性をNMRで観測し、格子欠損によると考えられる小さな面内異方性が存在することを明らかにした。4.鉄系超伝導体RbxFe2-ySe2系の相分離の研究を行った。巨視的物理量、NMR、中性子散乱などの測定を行い、この系で現れる複数個の相の結晶構造と磁性を明らかにした。5.Aサイト秩序型ぺロブスカイトクロム酸化物ACu3Cr4O12(A= La, Bi)の相転移が、サイト間の電荷移動や電荷不均化を伴う転移であることを明らかにした。上記以外にも、擬一次元バナジウム酸化物の金属絶縁体転移の機構、励起子絶縁体候補物質Ta2NiSe5の電子状態などの研究を行った。3年間の研究を通して、多軌道強相関電子系は、新奇物性が発現する舞台であり、今後も新たな物性が見込まれることを示すことができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。強相関電子系物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的を達成するために立案した本年度の研究計画は、予定通り進行した。さらに、研究計画に掲げた以外の物質についても、実験が進展した。本年度研究対象としてとりあげた鉄系超伝導体、クロム酸化物、コバルト酸化物の研究は、おおむね当初の研究目的と計画に沿って順調に進展した。一方、バナジウム酸化物LiV2O4は、10GPaまでの高圧NMR実験によって高圧物性の理解が著しく進んだ。本研究課題は、当初の目的に沿って順調に進んでおり、今後、予定通りの方針で実施する。本年度研究対象としたバナジウム酸化物LiV2O4の高圧NMR測定は、V核の測定を引き続き進め、Li核のNMR測定の結果と合わせて、高圧下での磁気揺らぎの全体像を把握する。さらに、今後、新たなクロム酸化物、バナジウム酸化物、鉄系超伝導体関連物質、ニッケル化合物などの巨視的物理量の測定およびNMR実験などを行い、軌道自由度と電荷・スピン・格子の自由度が競合あるいは協調した多軌道系の新奇物性の研究の進展を目指す。本年度の当初計画では、主に、試料合成、測定用電子部品などの消耗品費および低温寒剤代金として執行する予定であったが、特に、試料合成に予定していたほど費用がかからなかった。また、次年度に合成を予定している試料は作成条件が難しく、多めの消耗品費が必要となることが予想されるため、次年度使用額として残した。次年度使用額と次年度分として請求した研究費を合わせて、試料を作成するための原料、るつぼ、石英ガラス、特殊ガス、温度センサー、NMR測定用電子パーツ等の消耗品などの物品費、および、成果発表のための旅費、低温寒剤代金などとして使用する計画である。
走査型非線形誘電率顕微鏡を用いたエネルギーアシスト方式強誘電体記録

強誘電体を記録媒体とし,ナノスケールの分極反転を用いる強誘電体プローブメモリは,記録密度において限界を迎えつつある現行の磁気記録を代替する可能性で知られている.本研究では,分極反転のエネルギー障壁を低減させることで,分極反転を容易化するエネルギーアシスト方式強誘電体記録の実現に向けた基礎研究・装置開発を行った.走査型非線形誘電率顕微鏡(SNDM)をベースとして,既存のSNDM装置に組込可能なヘッドを新規に設計・開発した.また,分極反転に必要な印加電圧を系統的に得る手法を確立するため,反転を検出する非線形誘電率信号に基づいて印加電圧を決めるフィードバック機構について理論的検討と実装を行った.強誘電体のナノスケール分極反転を利用する強誘電体記録は、既存の磁気記録を超える超高密度記録を実現可能な記録方式として期待されている。本研究では、熱や光などの外部エネルギーの投入によるナノスケール分極反転の容易化ならびに、その超高密度記録への応用の可能性について基礎的な検討を行っている。エネルギーアシストを用いることで、低電圧で書き込みが可能になり、より安定した書込・消去動作、またさらなる高密度化に向けた糸口が掴める可能性がある。昨年度までに、既存の走査型非線形誘電率顕微鏡(SNDM)に実装可能な新規な記録用ヘッドの開発を進めてきた。本年度は、その開発を継続する一方で原理的検討ならびに実験を進める上での指針を得るため、主として理論的検討を進めた。強誘電体の分極反転を理論的、数値的に取り扱うための数式モデルに関して、既存研究の調査を含め検討を行った。その結果、基礎的な検討を行う上で、熱力学に基づく現象論的モデルを用いることが有用であると考えられたため、これに基づく定式化を進めた。今後は、数式モデルに基づく解析ならびに数値シミュレーションに基づいてエネルギーアシストの効果に関する基礎的な検討を進める。また、得られた結果に基づいて実験的検証を進める計画である。強誘電体を記録媒体とし,ナノスケールの分極反転を用いる強誘電体プローブメモリは,記録密度において限界を迎えつつある現行の磁気記録を代替する可能性で知られている.本研究では,分極反転のエネルギー障壁を低減させることで,分極反転を容易化するエネルギーアシスト方式強誘電体記録の実現に向けた基礎研究・装置開発を行った.走査型非線形誘電率顕微鏡(SNDM)をベースとして,既存のSNDM装置に組込可能なヘッドを新規に設計・開発した.また,分極反転に必要な印加電圧を系統的に得る手法を確立するため,反転を検出する非線形誘電率信号に基づいて印加電圧を決めるフィードバック機構について理論的検討と実装を行った.強誘電体におけるナノスケールの分極反転を利用した強誘電体プローブメモリは,記録密度において限界を迎えつつある現行の磁気記録を代替可能な次世代超高速・超高密度記録方式として,近年,注目されている.本研究では,強誘電体プローブメモリへの応用を目指した,外部エネルギー投入によるナノスケール分極反転の容易化手法,すなわちエネルギーアシスト方式強誘電体記録を提案している.本年度はエネルギーアシスト方式強誘電体記録の実現に向けて,既存の走査型非線形誘電率顕微鏡(SNDM)に組み込み可能なヘッドを開発した.光または熱を用いた分極反転の容易化を行うため,記録媒体またはカンチレバーへの光照射またはそれらの加熱を可能とするSNDMのヘッドを設計・製作した.開発されたヘッドは,原子間力顕微鏡におけるカンチレバーの光熱励振に関する先行研究を参考に製作したものであり,2つの半導体レーザ(LD)を用いて,それぞれをカンチレバーの変位検出ならびに光照射・加熱用レーザとして用いることができる.また,後者が前者に影響を及ぼすことを避けるため,前者には赤色LD,後者には青紫色LDを用い,光学フィルタを用いて波長分離を行う.新規ヘッドを既存のSNDM装置に組み込み可能なことを確認し,次年度以降にレーザ光照射下における分極反転実験を行うことを可能とした.強誘電体のナノスケール分極反転を用いる強誘電体プローブメモリは,次世代の超高密度記録方式として現行の磁気記録を代替する可能性で知られている.本研究では,強誘電体プローブメモリに適用可能なナノスケール分極反転の容易化手法について基礎的研究を進めてきた.書き換え時にのみエネルギー障壁を減少させることにより,分極反転に必要な印加電圧を低減できる可能性を検討するため,読み書きに用いる走査型非線形誘電率顕微鏡に関わる装置開発を行った.これまでにプローブへの局所的なレーザ光照射が可能なヘッドの設計・試作を行った.製作したヘッドは既存の走査型非線形誘電率顕微鏡に組み込み可能であり,これにより分極反転容易化の検証実験を可能とした.最終年度は,分極反転に要する印加電圧の大きさを測定する手法について検討を行い,分極反転の検出に用いる非線形誘電率信号に応じて,印加電圧をフィードバック制御により調整する手法を考案した.まず,同手法に関する理論的検討を行い,同手法が接触電位差や補償電荷に敏感ではなく,それらの影響を受けずに印加電圧を調整可能であることを示した.次に,原理的検証を行うため,同手法を既存の走査型非線形誘電率顕微鏡に実装し,テスト試料としてシリコンを用いて表面電気二重層の測定による動作検証実験を行った.その結果,接触電位差を補償することなく,表面電気二重層の誘起する電位がフィードバック制御の入力電圧として測定され,制御系が所望の動作をすることが確認できた.プローブ顕微鏡ナノスケール分極反転の数理モデル化と数値シミューレーションに関して、熱力学に基づく現象論的モデルの定式化に当初の想定以上に時間を要した。

結果として必要な計算機の能力の検討に遅れを生じたため、数値シミュレーション環境については未構築である。また、シミュレーション結果が未だ得られていないため、その実験的検証も行えていない。新規SNDMヘッドを用いて記録媒体またはカンチレバーへのレーザ照射下における分極反転実験を行い,エネルギーアシストの効果に関する基礎的検討を行う予定であったが,現状ではまだ行うことができていない.レーザ照射により昇温可能な温度範囲に関する検証が不足しており,適切なレーザ出力に関して検討が必要なためである.また,ナノスケール分極反転の数理モデル化と数値シミュレーション環境に関しても,まだ構築には至っていない.準備可能な計算機の能力とモデリングの精度に関して,より詳細な検討が必要となったためである.数値シミュレーション環境を早急に整え、分極反転のダイナミクスに関して数理的な観点から検討する。得られるシミュレーション結果に基づいて実験指針を定め、エネルギーアシストによる分極反転の容易化可能性について検証を進める。特に書き込みパルスの低電圧化・短パルス化の可能性を系統的に調べ、低電圧化に必要なエネルギーについて、数値結果と実験結果を比較する。また、書込・消去時の繰り返し耐性・プローブの劣化抑制の可能性を実験的に検討する。新規SNDMヘッドに適切な出力を持つレーザを搭載し,レーザ光照射下における分極反転実験を可能とする.次に,構築された実験環境を用いて,分極反転におけるエネルギーアシストの効果を実験的・数値的に系統的かつ詳細に検討し,エネルギーアシストによる強誘電体記録実現の糸口をつかむ.分極反転に必要なレーザ強度と書込みパルスの電圧,パルス幅,ドメインサイズの関係を詳細に検討し,光アシストの効果,特に書き込み電圧の低電圧化および短パルス化の可能性を実験的に明らかにする.また,数値シミュレーション環境を整備し,ドメイン反転に関わるスイッチングダイナミクスを数理的な観点から究明できる体制を整える.計算機の能力とモデリングの精度に関して,より詳細な検討を行い,適切なモデルを導出する.次年度使用額は、当初計画していた数式モデルの確立が遅延した結果、数値シミュレーション環境の構築ならびに実験的検証を次年度に延期することによって生じたものである。延期した数値シミュレーションの環境構築ならびに実験的検証に必要な経費として、平成26年度請求額とあわせて使用する予定である。特に、新規記録ヘッドに用いる光源ならびに制御用コンピュータの購入を予定している。また、数値計算を行うための計算機およびソフトウェアの購入を計画している。旅費などは、国内外の学会出席、成果報告ならびに情報収集、調査費用として計上し、消耗品としてカンチレバー、光学部品、電子部品、機構部品の購入に充てる。次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成25年度請求額とあわせ,平成25年度の研究遂行に使用する予定である.特に,新規SNDMヘッドに搭載するレーザ光源,コントローラ,制御測定用コンピュータの購入を予定している.また,数値計算を行うため,専用計算サーバおよびソフトウェアの購入を計画している.
多面体的組合せ論に基づく数え上げアルゴリズム設計理論の構築

グラフに対する数え上げ問題,離散幾何・計算幾何に関する数え上げ問題,そして,最適化問題に対するそれらの応用に関して研究成果を得た.例を挙げると,グラフの部分構造である支配集合を数え上げる問題に対して,グラフクラスの観点からその困難性を明らかにした.また,多角形領域における距離関数最大化問題の局所最適解を列挙するアルゴリズムを開発し,そこから大域最適解が多項式時間で見つけられることを示した.これらを査読付き英文論文誌,ならびに,査読付き国際会議にて発表した.グラフに対する数え上げ問題,離散幾何・計算幾何に関する数え上げ問題,そして,最適化問題に対するそれらの応用に関して研究成果を得た.例を挙げると,グラフの部分構造である支配集合を数え上げる問題に対して,グラフクラスの観点からその困難性を明らかにした.また,多角形領域における距離関数最大化問題の局所最適解を列挙するアルゴリズムを開発し,そこから大域最適解が多項式時間で見つけられることを示した.これらを査読付き英文論文誌,ならびに,査読付き国際会議にて発表した.グラフにおける数え上げ問題に関して,次の研究を行った.(1)与えられた2つの弦グラフの一方に含まれ,もう一方を含む弦グラフを数え上げる問題を対象に研究をし,その困難性を解明した.(2)与えられたグラフにおけるマッチングを数え上げる問題を対象に研究をし,それが困難であるグラフクラスとそれが容易であるグラフクラスを特定した.(3)与えられたグラフにおける支配集台を数え上げる問題を対象に研究をし,それが困難であるグラフクラスとそれが容易であるグラフクラスを特定した.また,離散幾何における数え上げ問題に対して,次の研究を行った.(1)多角形領域における最短路問題に関する研究を行った.特に,最短路検索問題に対して,Davenport-Schinzel列と呼ばれる数え上げ構浩が重要な役割を果たすことを発見し,従来の結果から効率性を大幅に改善した.(2)多角形領域における距離関数最大化問題の局所最適解を列挙するアルゴリズムを開発した.その中で,局所最適解の数の上界を与える定理を証明し,そこから大域最適解が多項式時間で見つけられることを示した.(3)Eppsteinらの提案した新種の多角形監視問題に対して,必要な監視員を数え,従来の結果を改善した.(4)平面上の2つの有限点集合のミンコフスキー和に含まれる凸独立集台の点を数え,それに対する下界を与えた.これはEisenbrandらの未解決問題を解決するものである.その他,離散幾何と組合せ的数え上げを結び付ける話題を扱った洋書の翻訳を出版した.グラフにおける数え上げ問題に関して,次の研究を行った.1.与えられた2つの弦グラフの一方に含まれ,もう一方を含む弦グラフを数え上げる問題を対象に研究をし,その困難性を解明した.2.与えられたグラフにおける支配集合を数え上げる問題を対象に研究をし,それが困難であるグラフクラスとそれが容易であるグラフクラスを特定した.3.数箇所に置かれた資源を1箇所に集積する問題に関して,Siebenの未解決問題を解決した.離散幾何における数え上げ問題に対して,次の研究を行った.1.多角形領域における距離関数最大化問題の局所最適解を列挙するアルゴリズムを開発した.その中で,局所最適解の数の上界を与える定理を証明し,そこから大域最適解が多項式時間で見つけられることを示した.2.Eppsteinらの提案した新種の多角形監視問題に対して,必要な監視員を数え,従来の結果を改善した.(3)平面上の2つの有限点集合のミンコフスキー和に含まれる凸独立集合の点を数え,Eisenbrandらの未解決問題を決した.アルゴリズムの基礎に関わる問題に関して、次の研究を行った。1.入力が既に出力に近い状態で与えられている場合に,それを認識することなく高速に出力へ変形するアルゴリズムの開発を行った.2.アルゴリズムにおける各種演算に誤りが発生しても,出力の正しさを保証できるアルゴリズムの開発を行ったその他,離散幾何と組合せ的数え上げを結び付ける話題を扱った洋書の翻訳を出版した.以下の成果に代表される研究を行った.(1)無向グラフに内在する部分構造として顕著なものに支配集合と呼ばれる概念がある.与えられた無向グラフにおける支配集合,最小支配集合,極小支配集合の数え上げ問題を考察し,その計算複雑性を明らかにした.特に,区間グラフと呼ばれるグラフクラスにおいて,支配集合や最小支配集合が効率的に数え上げられることを発見した.また,弦二部グラフや補二部グラフ等のグラフクラスにおいて,それらの数え上げが困難であることを証明した.(2)多くの対象をまとめて数え上げる「包除原理」を一般化したメビウス反転を用いることで,全域木混雑度問題と呼ばれるネットワークの信頼性を評価する問題に対して厳密アルゴリズムを設計し,素朴な方法に比べて指数関数的に高速な計算量を持つことを証明した.(3)種々の数え上げ問題の困難性を指数時間計算可能性の枠組において考察し,指数時間計算複雑性理論における強指数時間仮説との関係を詳細に調べた.特に,集合被覆問題と充足可能性問題に対する数え上げ版が指数時間計算複雑性理論において同程度の難しさを有するということを証明した.その他にも,グラフアルゴリズム,計算幾何,バイオインフォマティクスに現れる問題に関して,その数え上げ的側面,多面体的側面を研究し,論文を出版した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
脳間質での体積流のMRIによるin vivo解析

本研究は、脳間質での細胞外液および代謝物の動態、すなわち動脈側の毛細血管や脈絡叢から発し、脳神経細胞・神経膠細胞を灌流し、静脈側の毛細血管やクモ膜顆粒に終わる一連の水・代謝物の流れを解析することを目的とした。平成19年度は、平成18年度に引き続き、1)上衣細胞上皮を介しての水透過性(Pf)と、2)脳間質での体積流(Fv)をラットを用いて測定を行った。脳実質内にカテーテルを留置し、1-3μLの緩和試薬を注入し、その後の緩和試薬の動きをT1強調MRIにより1分間隔で測定を行った。その結果、大脳皮質においては、鼻側では尾側から尾側へと向かう体積流の存在が確認できた。一方、尾側では、逆方向に動く流れが確認された。しかし、造影剤の注入方法をできるだけ少量にし脳実質への干渉を少なくするために、1μL以下の注入実験を行ったが、今年度中には成功せず、今後の課題として残っている。また、ラット新生仔について、7TMRマイクロイメージング装置にて、血液経由で脳脊髄液を介して緩和試薬を脳実質内に導入し、水の体積流の測定を行うことを試みた。Mnイオン、GdDTPAなどの緩和試薬を試み、GdDTPAが脈絡叢を介して脳室に移行することが確認されたので、現在、脳室内での濃度コントロール法を試行錯誤中である。本研究は、脳間質での細胞外液および代謝物の動態、すなわち動脈側の毛細血管や脈絡叢から発し、脳神経細胞・神経膠細胞を灌流し、静脈側の毛細血管やクモ膜顆粒に終わる一連の水・代謝物の流れを解析することを目的とする。平成17年度は、1)上衣細胞上皮を介しての水透過性(Pf)と、2)脳間質での体積流(Fv)をラットを用いて測定を試みた。一方、尾側では、逆方向に動くかのようなデータが得られた。脳梁直上にカテーテルを置いた場合は、脳梁に沿い前後方向に早い移動が見られた。皮質実質内に比べて移動が著しく速いため、造影剤の注入により脳梁と皮質との間質間隙がマクロスコピックに開かれてしまった可能性も示唆された。造影剤の注入方法をできるだけ少量にし脳実質への干渉を少なくできるように試行錯誤をおこなった。ラットが4.7Tの高磁場内にいるために少なくとも1mのラインを介して注入せざるを得ず、未だ1μL以下の注入実験には成功していない。微少量の注入法の確立が平成19年度の課題として残っている。マウスでの実験系の確立を平行して行った。7TMRマイクロイメージング装置用に、心電図や呼吸のバイタル管理に必要な心呼吸トリガーユニット(設備備品費)を揃え整備し、安定したバイタル管理を行えるようになった。しかしながら、この装置では、磁石内試料空間が狭小なために、脳室や脳実質にカテーテルを挿入したマウスは設置できなかった。このために、血液経由で脳脊髄液を介して緩和試薬を脳実質内に導入し、水の体積流の測定を行うことを試みている。現在、適切な緩和試薬を探索中である。本研究は、脳間質での細胞外液および代謝物の動態、すなわち動脈側の毛細血管や脈絡叢から発し、脳神軽細胞・神経膠細胞を灌流し、静脈側の毛細血管やクモ膜顆粒に終わる一連の水・代謝物の流れを解析することを目的とした。

平成19年度は、平成18年度に引き続き、1)上衣細胞上皮を介しての水透過性(Pf)と、2)脳間質での体積流(Fv)をラットを用いて測定を行った。脳実質内にカテーテルを留置し、1-3μLの緩和試薬を注入し、その後の緩和試薬の動きをT1強調MRIにより1分間隔で測定を行った。その結果、大脳皮質においては、鼻側では尾側から尾側へと向かう体積流の存在が確認できた。一方、尾側では、逆方向に動く流れが確認された。しかし、造影剤の注入方法をできるだけ少量にし脳実質への干渉を少なくするために、1μL以下の注入実験を行ったが、今年度中には成功せず、今後の課題として残っている。また、ラット新生仔について、7TMRマイクロイメージング装置にて、血液経由で脳脊髄液を介して緩和試薬を脳実質内に導入し、水の体積流の測定を行うことを試みた。Mnイオン,GdDTPAなどの緩和試薬を試み、GdDTPAが脈絡叢を介して脳室に移行することが確認されたので、現在、脳室内での濃度コントロール法を試行錯誤中である。
非溶出性抗菌性コンポジットレジンの開発に関する研究

コンポジットレジンに物性の低下をおこすことなく持続的な抗菌性を付与するために、非溶出性コンポジットレジンの開発を企図した。抗菌剤に重合性基を導入した抗菌性モノマ-を合成し、それをコンポジットしジンのベ-スモノマ-に混合して使用し、抗菌剤をベ-スモノマ-に化学結合させることにより、非溶出性の抗菌性を実現しようと誠みた。2種の抗菌剤パラオキシ安息香酸と臭化ヒドロキシドデシルピリジニウムにそれらの抗菌性を損なうことなく、重合性基であるメタクリル基を導入し、抗菌性モノマ-(それぞれMBAとMDPBと略)を合成することに成功した。これらの抗菌性モノマ-を添加した光重合型コンポジットレジンは非溶出の抗菌性(抗菌剤が外部へ溶出せず、試料に接触した菌にのみ抗菌効果を及ぼす)を示した。MBAは元来抗菌性が低く、最終濃度12%の添加を必要としたが、MDPBは0.10.2%の添加で明らかな抗菌性を示した。しかも0.1%MDPB含有レジンは蒸留水、エタノ-ルnーヘプタンのいずれに6ヶ月間浸漬してもMDPBの溶出は認められず、0.2%含有レジンでもエタノ-ル浸漬の場合のみ5ケ月後に1.17μg/mlの溶出が認められたにすぎず、実用上MDPBは十分ベ-スレジンに化学結合しており、非溶出とみなしても差し支えないと考えられた。また、MDPBの抗菌効果は殺菌的であり、この効果は人工プラ-クの付着を抑制する抗プラ-ク性として働いた。この抗プラ-ク性は3ヶ月間蒸留水に浸漬した試料でも浸漬前と全く変らずに認められ、しかもこの長期蒸留水浸漬中にもレジン物性低下は認められなかった。さらに抗プラ-ク性は唾液処理した試料でも明確に認められ、MDPBをベ-スレジンに添加することによりコンポジットレジン口腔中でも有効な非溶出性の抗菌性を与えることができることが示唆された。1.イルガサン添加非水性抗菌性レジンの抗プラ-ク性既に完成したイルガサン添加レジンで作製したディスク状試料をショ糖添加培地中に懸垂し、スエプラ-クの付着状況を走査電子顕微鏡で観察したところ、1%イルガサン添加試料で明瞭な付着抑制がみられ、非溶出性抗菌剤でも抗プラ-ク性を持つことが明らかとなった。2.抗菌性モノマ-の合成・精製と抗菌性の確認抗菌剤であるメチルパラベンにメタクリル基を導入することを試み、前駆体であるパラオキシ安息香酸とHEMAをDCCを用いて脱水縮合させ、2ーメタクリロイロキシエチルーパラ-ヒドロキシ安息香酸(MBAモノマ-)を得た。NMR及び元素分折で目標物の合成が確認された。シリカゲルカラム、続いて再結晶により純度99%以上の白色針状結晶としてMBAモノマ-が得られた。S.mutans MT8148株に対する最小発育阻止濃度を比較してみると、メチルパラベンは1.252.50mg/ml,MBAモノマ-は1.001.25mg/mlと同程度で、メチルパラベンにメタクリル基を導入しても、その抗菌力を低下させないことが明らかとなった。

しかし、メチルパラベンの抗菌力は前出のイルガサンに比べると約100倍弱いため、BisーGMA・3G系のモノマ-に20%MBAを含有させたレジンディスクでこそこに接した細菌の増植抑制を認めた程度で、さらに抗菌性の高いモノマ-が必要と考えられ、現在、抗菌剤Dー301へのメタクリル基の導入を進めている。3.市販光重合型ボンディング材の抗菌性抗菌性レジンの開発に関連して、歯質と直接接触するボンディング材の抗菌性を知るために9種の市販光重合型ボンディング材の抗菌性を調ベたが、重合前にはかなりの抗菌性を示したものもあったが、重合後には抗菌性はすべて大巾に低下し、実用的な抗菌力をもつものはなかった。1.抗菌性モノマ-の合成・分離・精製昨年度、メチルパラベンにメタクリル基を導入し、MBAモノマ-を合成することに成功したが、同モノマ-の抗菌力が十分でないため、さらに強力な抗菌剤へのメタクリル基の導入を計った。4級アンモニウム塩の一種で強力な抗菌剤である臭化ドデシルピリジニウムのメタクリル基の導入を試み、12ーメタクリロイロキシドデシピリジニウムブロマイド(MDPB)の合成・単離に成功した。2.MDPBの非溶出性MDPBをコンポジットレジンに最終濃度0.1あるいは0.2%含有させた。同レジンで円板試料を作製し、S.mutansを接種した寒天平板上に置いて培養したところ、円板周囲には阻止斑の形成は見られなかったが円板の下面の培地上では菌の増殖が明らかに抑制されていた。したがって、同レジンからは少なくともMIC以上のMDPBの溶出はない。さらに同円板を蒸留水、100%エタノ-ル、100%nーヘプタンにそれぞれ2ヶ月間浸漬しても、高速液体クロマトグラフィ-の検出限界(lug/ml)を上まわる量の溶出は認められなかった。3.MDPB含有コンポジットレジンの抗菌性・抗プラ-ク性MDPB含有コンポジェトレジンで製作した円板試料に窩洞を形成し、その中でS.mutansを培養したところ、対照に比較した菌の増殖率は、0.1%試料で47.6%、0.2%試料で0.84%に抑えられ、明らかな抗菌性が示された。又、これらの試料をダ液処理した後S.mutansを接種した培地中に懸垂して人工プラ-クの付着を調べたところ、対照より明らかに少量の人工プラ-クしか付着しなかった。この効果は、水に3ケ月間浸漬した試料でも変らず認められ、MDPBの添加により、非溶出性の抗菌性をコンポジットレジンに与えることが可能となった。
外来患者の満足度評価を指標としたOSCE・客観的臨床能力試験の妥当性に関する研究

客観的臨床能力試験(OSCE)の欠点の一つである妥当性の検証について、外来患者の満足度を用いた調査を行った。対象は平成13年度、14年度に佐賀医科大学総合外来で実習を行った6年次学生176名。学生の診療に対する満足度調査に回答の得られた外来患者は932名だった。満足度調査は米国内科専門医会が作成した患者満足度調査票(PSQ)を和訳して用いた。逆翻訳の結果、日本語PSQは米国内科専門医会に承認された。OSCEステーションは医療面接1、身体診察2、基本的検査1、カルテ記載1の5ステーション、各5分で構成した。PSQの平均スコアは3.56±0.66(満点5.0)で、平成1112年度に行っていた予備調査に比較して有意に向上していた。クロンバッハα係数も0.89で内的一貫性も保たれていた。OSCEのスコアは80.28±28.14(満点100)で、PSQとOSCEのスコアの相関は有意ではなかった。ただしOSCEスコアの低い群のPSQスコアは他の学生群と比較して有意に低かった。PSQスコアの向上は、佐賀医大のカリキュラム改善に起因すると思われた。OSCEとPSQスコアに相関がなかった原因は、ステーション数が少なく、学生の臨床能力を客観的に評価できていないなど、OSCE側の欠陥に起因すると思われ、今後の充実が必要である。ただし患者から低い評価しかもらえない能力の低い学生を検出する総括評価として用いるには妥当性があると思われた。本研究の目的は、実習医学生に対するが外来患者の満足度とOSCE(客観的臨床能力評価法)のスコアとの相関を調査し、臨床能力向上を目指す教育手法としてのOSCEの妥当性を検討するとともに、患者満足度の向上に寄与しうるOSCEの形態を問うことである。OSCEは日本医学教育学会の臨床技能教育ワーキンググループの推奨する形式にのっとり、実技5、筆記1ステーションで構成されたものを総合外来実習と並行して実施している。PSQの調査は1997年より継続して行ってきており、その結果を概観すると外来患者の医学生に対するPSQは年々向上が見られている。しかしOSCEのスコアにはそれが反映していない。教育的介入によって向上していると患者に評価された医学生のHumanistic Qualityをはじめとする臨床能力、現在のOSCEは客観化できていないと思われる。本学はH13年度の共用試験システム(外部評価者相互乗り入れトライアル)に久留米大学とともに参加した。OSCEの共用試験への導入は現実的なものとなっており、形式・内容の改善は急務である。以上をふまえて現在、H14年度の調査に向けてより臨床能力を評価できるOSCEの形態を検討中である。
診療放射線領域のリスクマネジメント-診療放射線技師のヒューマンエラー研究-

診療放射線技師の業務は,エックス線撮影装置やCT等の医療機器を介して患者に医療サービスを提供している.本研究から,このような業務に特異的なヒューマンエラーが存在していることがわかった.最も多かったエラーは,「患者を間違って検査したこと」であり,発生を防止するためには,「指差し呼称」や「患者自身に氏名,生年月日を名乗ってもらう」等の対策が有効であることがわかった.診療放射線技師の業務は,エックス線撮影装置やCT等の医療機器を介して患者に医療サービスを提供している.本研究から,このような業務に特異的なヒューマンエラーが存在していることがわかった.最も多かったエラーは,「患者を間違って検査したこと」であり,発生を防止するためには,「指差し呼称」や「患者自身に氏名,生年月日を名乗ってもらう」等の対策が有効であることがわかった.群馬県内の診療放射線技師553名を対象にヒューマンエラーの経験に関する質問紙調査を実施し,115名から回答を得た。一般撮影および回診撮影についてエラー内容等について分析を行ったところ、両検査ともに「患者を間違って撮影したこと」が最も多かった。CT検査でも「患者を間違って撮影した」ことが、MRI検査では「磁性体を装着した患者を検査したこと」というエラーが最も多く発生していることがわかった。また、簡易的かつ実行可能なエラー防止対策をSPNにて評価したところ、一般撮影、回診撮影およびCT検査では「患者自身に氏名等を名乗ってもらう」ことや「指差呼称を実施」することが有効な防止策であるとわかった。また、MRI検査では「磁性体チェッカーの確実な実施」が最も有効的であるとわかった。質問紙調査にて得られた結果のうち、記述部分についても分析を行った。分析には形態素解析ソフトを用いて形態素の抽出・クラスター分析を実施した。その結果、一般撮影で発生したエラーの状況の形態素は出現頻度順に「撮影」、「患者」、発生原因については「確認」、「患者」であった。回診撮影での発生状況に関する形態素は「撮影」、「患者」、発生原因は「確認」、「不足」であり、CT検査での発生状況に関する形態素は「撮影」、「検査」、発生原因は「確認」、「患者」であった。また、MRI検査での発生状況に関する形態素は「検査」、「患者」、発生原因は「確認」、「患者」であった。これらの形態素等から、エラーの状況や原因について質的に分析することができた。22年度は、前年度に病院で収集したインシデント・アクシデントレポートの分析および東京都内の病院にて実施した質問紙調査について分析を行い、診療放射線技師のヒューマンエラーの内容等についてより詳細に明らかにするとともに、エラー防止対策の立案・評価を行っていく予定である。東京都内の大学病院に勤務する診療放射線技師120名を対象にヒューマンエラーの経験に関する質問紙調査を実施し,90名から回答を得た。また、小児専門病院で収集したインシデント・アクシデントレポートの分析を行ったところ、放射線科で発生した4年間のエラー件数は17事例であった。今回、17事例すべてのエラーが技術的要因に分類された。最も多かったのが錯誤で8件(47.0%)みられた。次いで、違反5件(29.4%)、知識不足が4件(23.6%)であった。錯誤は、患児間違い(3件)、撮影部位間違い(2件)、撮影日間違い(2件)、撮影過多(1件)であった。違反は次の5件であった。看護師がポケットに金属類を入れたままMRI検査に入室(1件)、診療放射線技師が携帯電話に受けた撮影依頼コールを無視(ドライブモード設定で気づかなかった)(1件)、診療放射線技師が撮影したデータを誤って消去(1件)、看護師がMRI検査前に点滴シーネをMRI用に交換忘れ(2件)であった。知識不足の4件は、6か月児が撮影後座位から後方に倒れベッド柵に後頭部を打撲した、撮影に患児が胃チューブを自己抜去した、激しく抵抗する患児の頭部をバンド固定し立位で撮影後両頬が擦過傷となった、撮影中患児が痙攣発作を起こした、事例であった。
系図データからの古代社会人口の推定

古代メソポタミアのNuziの荘園の粘土版に記された名前のデータが一冊の書物Nuzi personal namesにまとめられている.Nuziはアラプハという小国の一都市であり、その人口の大半がフルリ人という北方起源の民族であった.Nuziが成立した年代については遅くともそれは前15世紀と推定される.Nuziの在続期間はアッシリアによって破壊されるまでの約一世紀であるが、この間にかかれ、現在まで残された粘土版文書は、約4000枚である、この多くが私宅に保存されていた個人的な契約書であり、その内容から当時の経済活動や親族関係等についてうかがい知ることができる.このデータをもとにNuziの荘園の人口を推定する問題に取り組んだ.このためにNuzi personal namesのデータベースを作成した.このデータベースをもちいて、親族関係を推定し、家系図の復元を行った。共通の人物が2名いるということを2つの家系を統合する条件にし、データベースをはじからさがしてゆくということをくりかえし、家系図を作成した。このために統計数理研究所の並列計算機をもちいて計算を行った。計算時間は5時間かかり、この問題は計算機の発達によりはじめて可能になったものであることがわかった。復元された家系図のふくまれる世代数の統計的分布より、人口を推定することをこころみた。副産物として興味深い家系図がえられ当時の財産継承システムなどについての議論を深めることができた。
超機能デバイスシステム創成を目指した統合的熱管理システムの研究

半導体デバイス統合的熱管理を提案し、振動流型ヒートパイプ内蔵熱拡散板、マイクロチャネルヒートシンク、およびマイクロミニチュア冷却器について研究し、3年間の総括として以下の結果を得た。(1)COSMOS-HPに関する最適化解析を行い、COSMOS-HPは細径化に適していることを示した。振動流を外部駆動するCOSMOS-HPにおいて、銅の熱伝導率の190倍に相当する実効熱伝導率を達成した。また、ギアモータ駆動型およびバイモルフ型ピエゾ素子駆動型COSMOS-HPを内蔵した熱拡散板を試作し、銅の熱伝導率の20倍に相当する実効熱伝導率を達成した。(2)流路断面深さ0.35mm、幅0.5mmで12ターンのSEMOS-HPを内蔵した幅20mm、長さ50mm、厚さ1.5mmの銅製熱拡散板を作成し、トップヒートでもボトムヒートとほぼ同様に作動することを実証するとともに、流路断面積あたりの熱輸送密度が銅に比べて10倍以上の熱輸送が実現できることを示した。(3)マイクロチャネルにおける発達した単相流熱伝達実験を水を用いて行い、従来の多くの報告とは異なり、少なくとも直径が0.1mm程度以上であれば熱伝達率は古典的理論によく一致することを示した。(4)最終放熱装置としてのマイクロチャネルヒートシンクの最適化解析を行い、これはヒートシンクとして高性能であるが、冷却空気を駆動するファン動力を軽減するには熱拡散板でつながれた複数代のマイクロチャネルヒートシンクに冷却空気を分岐することが有効であることを示した。(5)局所冷却装置として、マイクロミニチュアJT冷却器に注目し、単相流における流路の最適設計法を提案するとともに、10mm×50mm程度の大きさの2WクラスのマイクロミニチュアJT冷却器を作成し、熱交換器の高温側出口近くおよび低温側流路入口近くの流動を二相流化することにより単相流JT冷却器より性能向上が図れることを示した。まず、マイクロチャネル・ヒートシンク(MCHS)の基礎となっている熱伝達解析式が、0.1mm程度以下の内径のマイクロチャネルにおいて成立しないという最近の報告を受け、内径1.0mmおよび0.5mmの円管について層流熱伝達実験を水について行い、圧力損失、熱伝達率ともに従来の解析結果をよく満足することを確認した。次に、C0SMOS Heat Pipeについては、外部動力により流路内の液体に振動流を誘起して熱移動の促進を図るため、熱輸送量と投入動力との比である動作係数が大きい必要がある。このために、熱伝導率に注目した最適設計条件を解析的に探査し、たとえば振動角周波数と振幅を固定した場合、最も高い実効熱伝導率を実現する流体はρc_pの大きな流体であることが示された。また、目標の実効熱伝導率を最も小さな動作係数で実現する条件は、ρc_pが大きいことおよびプラントル数が小さいことであることを示した。この結果を基礎に、光造形システム等を用いてCOSMOS heat pipeを内蔵した高性能熱拡散板を試作した。特に、Gear-motor駆動の一体型COSMOS熱拡散板により、銅の20倍程度の実効熱伝導率までを達成した。SEMOS heat pipeについて、R141bを作動流体とした場合、内径0.5mmでも作動すること、細径化するとtop-heatモードでも動作する可能性があることが分かったが、流路断面積あたりの熱輸送量の細径化に伴う増大傾向が飽和し始めていることも分かった。本研究では、以下の3熱管理デバイスの開発を対象とし、本年度はそれぞれについて下記の成果を得た。(a)本研究では、板厚が1mm以下で銅の100倍程度の熱拡散能力を有するヒートパイプ内蔵熱拡散板(放熱面積を拡大するためのデバイス)を"第三世代ヒートパイプ内蔵熱拡散板"と呼び、COSMOS heat pipeを内蔵した第三世代熱拡散板の開発を第一目標としている。本年度は、振動流駆動用のアクチュエータの改造により第二世代熱拡散板(銅の10倍以上の能力を有する熱拡散板)の段階に達した。(b)第三世代ヒートパイプ内蔵熱拡散板と小型空冷マイクロチャネル・ヒートシンクの組み合わせのみでは、熱放散能力が不足することが予想される。そこで、リモート放熱装置に熱輸送するSEMOS heat pipe内蔵の第三世代熱輸送板の開発を第二目標としている。本年度は、SEMOS heat pipeについては研究が大きく進展し、内径0.5mmで姿勢によらず動作し、熱拡散能力も姿勢に依存せず、また毛管力型heat pipeに比べて遥かに高い熱輸送限界を有するSEMOS heat pipeを短尺化により開発した。(c)冷却空気が流れるチャネル断面積を小さくしたマイクロチャネルでは熱伝達率が向上することが知られているが、同時に冷却空気を流すための動力が増大する。このため、マイクロチャネル・ヒートシンクの流路設計における最適化手法が重要となる。その際、通常寸法流路での知見が成立するか否かが議論の分かれ目となっている。本年度は、マイクロチャネル・ヒートシンクについても研究が大きく進展し、マイクロチャネルでは成立しないとされていた通常寸法流路における熱流動評価式が、少なくとも水については0.1mm程度以上の断面寸法の流路において極めて精度良く成立することを実験的に示した。