hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
損傷を有する海洋構造関の耐荷力に関する研究

本研究では、海洋構造物の円筒ブレ-ス材にデント損傷が生じた場合、ブレ-ス材の耐荷力がどのような影響を受けるかを明かにする目的で一連の耐荷力試験および有限要素法解析を行い、以下の知見を得た。1.デントが生じた部分には、大きな残留応力が発生しており、デント底部はかなりの部分が降伏している。2.デントが剛性・強度に及ぼす影響としては、幾何学的な影響の他にこの残留応力の影響も無視できない。3.デントが圧縮力を受ける場合、デントの影響で最終強度は低下する。また、最終強度後デントは次第に成長し、やがてデント底の端部近傍で局部座屈が発生する。4.デントが引張力を受ける場合、デントの影響で剛性が低下する。しかしながら、荷重の増加と共にデントは回復し、最終強度(全断面降伏強度)はデントが無い場合とほとんど変わらない。5.繰り返し荷重のもとでは、大きなひずみ集中が生じるデント底端部より、容易に亀裂が発生する。さらに、損傷ブレ-ス材を有する構造全体の耐荷力を計算するための理想化構造要素の開発を試みた。本研究の年度内では、従来デントが圧縮側にある場合に対して提案されていたモデルを、デントが引張側にある場合に対しても適用できるよう、改良した。今後さらに改良すべき点として、以下の点があることが明らかになった。1.デントが圧縮力を受ける場合にはデントの成長を、引張力を受ける場合にはデントの回復を考慮できるモデルを構築する必要がある。2.デントが引張力を受ける場合、デント回復に伴う剛性の低下を考慮できるモデルを構築する必要がある。3.デント部に発生している大きな残留応力の影響を考慮する必要がある。本年度はまず、円筒試験体を製作し、凹損付加試験を行った。つづいて、凹損を付加された試験体に対して、軸圧縮試験、軸引張試験、軸圧縮後軸引張試験、軸引張後軸圧縮試験を行った。その結果、以下のことが明かとなった。(1)凹損発生機構は、まず、微小弾性変形の後、塑性変形が始まる。やがて、塑性関節線が形成されて、凹損となる。(2)軸引張荷重に対する凹損部の塑性強度は、最終的には材料の降伏強度で評価できる。(3)軸引張荷重を受ける場合、凹損部以外の領域でも凹損の存在によって有効剛性が低下するので、凹損部材の引張軸剛性を評価する場合、この有効剛性の低下を考慮する必要がある。さらに、有限要素法による弾塑性大たわみ解析を行い、その結果および実験結果をもとに、損傷の影響を考慮した理想化構造要素を開発した。この要素は、(a)マトリックス法による増分形の弾性大たわみ解析、(b)解析的手法による簡易弾塑性大たわみ解析および(c)マトリックス法による増分形の弾塑性大たわみ解析の3つの部分より成る。この要素が有効であることを、解析結果と実験結果の比較で確認した後、この要素を用いたシリ-ズ計算を行い、以下のことが明かになった。(1)凹損および曲げ損傷の量は、最終強度低下に大きく影響する。(2)凹損の長さおよび位置は、最終強度にあまり影響しない。(3)凹損は軸圧縮荷重と端部曲げモ-メントの全ての組み合せに対して、最終強度を低下させる。(4)曲げ損傷の最終強度低下に対する影響は、軸圧縮荷重が支配的な時に顕著となる。直径/板厚比が40.0、61.4、81.2、97.0の円筒試験体に軸圧縮荷重、純曲げ荷重、軸力と曲げの組合せ荷重を作用させて、座屈崩壊試験を行った。その結果、以下の知見を得た。(1)純曲げ荷重を受ける円筒試験体では、最大耐力に達する荷重の近傍で、中央断面付近にrippleが発生する。

直径/板厚比が大きい試験体では、ripple発生後、すぐにその中の谷が急速に発達してデントとなり、耐力が急激に減少する。直径/板厚比が小さい試験体では、rippleは比較的ゆっくりと成長して行き、かなり変形した後にその中の1つがデントとなり、耐力が急減する。(2)軸力と曲げの組合せ荷重を受ける試験体では、純曲げの場合と同様にデント状の局部座屈が生じる場合、および外へ膨らむCOS状の局部座屈が生じる場合の2つがある。(3)デント成長の最終段階における周方向波長は、非軸対称座屈の周方向波長にほぼ一致する。また、COSモ-ドの初期段階の軸方向波長は軸対称座屈の波長にほぼ一致する。実験で観察された挙動と同様の挙動が、有限要素法による弾塑性大たわみシェル解析でも確認された。以上の結果をもとに、局部座屈現象を精度よく表せる力学モデルを考案し、軸力と曲げの組合せ荷重を受ける場合については、その局部座屈を含めた座屈・塑性崩壊挙動を追跡できる理想化構造要素を開発した。本要素を用いた解析結果は、実験結果と比較的よい相関を有することが確認できた。本年度は、円筒部材にデント損傷および曲げ損傷を付加する過程、およびその後に純曲げ荷重を作用させた場合の崩壊挙動をより精密に追跡するために、昨年度よりも細かい要素分割で、有限要素法による弾塑性大たわみ解析を行った。解析対象は、直径/肉厚比が30の比較的厚肉の円筒で、デント深さが直径の10%および20%の2つのケ-スを設定して解析を行った。デントはスパン中央に、先端半径5mmのインデンタ-を介して、3点曲げで付加した。純曲げは、4点曲げで負荷した。解析の結果、以下のことが明かとなった。(1)デント深さが直径の20%までの範囲では、曲げ損傷はわずかであった。(2)デント損傷が生じた部分には、大きな塑性変形が発生し、同時に大きな残留応力が発生する。(3)残留応力により、デント底近傍の断面は降伏状態にある。この降伏領域は、デント深さが深いほど広い領域となる。(4)純曲げ荷重負荷時の剛性は、残留応力の影響を大きく受け、残留応力を考慮すると剛性は低下する。(5)デント損傷が曲げの引張側にある場合、曲げ荷重の増加と共にデントは回復する。(6)デント損傷が曲げの引張側にある場合、曲げ荷重が増加すると曲げの圧縮側で局部座屈が発生する。この局部座屈は、材料の加工硬化を考慮しないと比較的早期に発生し、その後の耐荷力は減少する。
細胞内発現抗体を用いたCAGリピート病の発症解明と遺伝子治療への応用

CAGリピート病は神経変性疾患に特有の遺伝子変異であり、その翻訳された産物には伸長ポリグルタミン鎖が共通の細胞内異常蛋白質として存在する・ハンチントン病モデルマウスを解析した結果、脳の領域特異的かつ週齢依存的に神経細胞の核内に凝集体が形成され、神経病理学的異常として観察を行ってきた。この異常な状態を解消する方法の一つとして細胞内発現抗体(イントラボディー)を用いた試みがなされている。本研究では、ハンチントン病の原因遺伝子転写翻訳産物であるハンチンチン蛋白質に対する抗体を取得することを目的としている。この抗体を細胞内で抗原抗体反応ができるように1本鎖として作らせるために、人工抗体ライブラリー(ラクダ抗体ライブラリー)から取得した。用いた抗原(ハンチンチン)は、神経変性疾患で観察されるアポトーシス関連蛋白分解酵素であるカスパーゼ1及び3の切断領域とハンチンチンN末端のリンコンビナント蛋白質の2種類を精製した。カスパーゼ切断部位領域に対する抗体遺伝子を検討したところ、7種類の1本鎖抗体遺伝子を得た。これらの抗体は、抗原結合活性に強弱があり、5種類の抗体は比較的強い反応性を示した。一方、ハンチンチンN末端は疎水性アミノ酸が多く、抗原は発現後大腸菌の不溶性画分に移行する。高濃度尿素存在下でインテイン結合蛋白質として溶出し、精製を行った。これらの抗原を用いて、ハンチンチンN末端(18アミノ酸)を抗原としてヒトFv抗体ライブラリーからの抗体遺伝子単離を開始した。
転写制御遺伝子群の発癌への関与

発癌に関与する転写遺伝子群の作用機構に関わる数多くの遺伝子群を同定した。またこれらの遺伝子群の臨床的な癌における構造異常検索を行い、かつより多くの遺伝子構造異常検索のための実験系の確立に着実な成果をあげた。浜田は、転写関連の遺伝子で、かつがん抑制遺伝子であるWT1と相互作用する蛋白質のcDNAを酵母two hybrid法を用いて単離し、その性質を明らかにし、またWT1の白血病細胞増殖抑制作用を見いだした。中別府は、核内がん遺伝子産物△FosBがmRNAの安定化という新しいメカニズムによってサイクリンEとそのパートナーであるCDK2の発現を増加させ、細胞周期の回転、すなわち細胞増殖を引き起こし、これが細胞癌化を引き起こしうることを見いだした。松田は、がん遺伝子c-erbB-2の発現調節に関与すると思われる転写因子様の蛋白質のcDNA2個をサウスウェスタン法によってクローニングした。このうちの一個(toblと命名した)は細胞増殖抑制遺伝子btglと相同性を示すものであった。これ自身、細胞の増殖を抑制したが、この阻害は細胞周期依存的であり、CDK4等との相互作用によることを見い出した。森下は白血病原因遺伝子EVI-1の持つ2個のDNA結合領域はGATA/ETS結合領域と類似しており、これらの転写因子と相互作用することにより癌化を引き起こすと結論した。恒吉はホルマリン固定パラフィン包埋標本から効率よく標的DNAを増幅し、変異配列を検索する実験法を確立し、これを利用して平滑筋肉腫、大腸癌各数十例でのp53の異常を検索した。またこの結果と臨床病理学的データ、およびp53蛋白質の免疫染色の結果を総合し、診断への応用について検討した。林は遺伝子構造異常の大規模検索法として、PCRチューブ内での極めて単純な操作のみで行える増幅産物のポストPCR蛍光標識法を開発し、さらにキャピラリー電気泳動式DNAシークエンサーを用いた高度に自動化された非RIのPCR-SSCP法を確立した。さらに白血病細胞におけるp53遺伝子の突然変異検出に極めて有効であることを示し、今後臨床診断としてのDNA診断の実現にとって極めて重要な技術革新である。
教育領域における心理援助サービスの経済的価値の推定

本研究では教育領域における心理援助の経済的価値を明確化するための調査を行った。第一に、スクールカウンセリング(以下、SC)制度の利用に対する支払意思額を推定した。その結果、SC制度の利用に対する支払意思額の中央値は1332円/年と推定された。SC制度の利用に対する支払意思額は、カウンセリングサービスの利用および子どもがいることと統計的に有意に関連をしていた。第二に、学生相談利用への支払意思額を測定するツールの妥当性について検討した。大学生のカウンセリングを受けることに対する態度尺度との関連を検討したところ、カウンセリングの有効性への信頼性と学生相談への支払意思額が統計的に有意に関連していた。教育段階にある児童・生徒・学生のメンタルヘルスには充分なケアが必要であることは明らかであり、これまでのスクールカウンセリングや学生相談が公的資金を使いながら展開されてきた。しかし、人口減少局面にある現代においては、限りある財源を有効活用するために、こうした心理援助のコストとメリットを明確化し、両者を比較検討する必要がある。本研究の目的は、仮想評価法における支払意思額の測定方法の妥当性・信頼性を確認した上で、大学等における学生相談や義務教育段階におけるスクールカウンセリング制度といった教育領域における公的な心理援助の経済的価値を明確化することである。具体的には、コスト負担者がこれらの心理援助サービスに対してどの程度の金額を支払っても良いと考えているか(支払意思額)を明確化する。仮想評価法は自由市場で取引されていないサービスの経済的価値を推定することが可能な研究方法であるが、調査の際に対象となるサービスの実施状況や効果などを調査協力者に十分に説明することが必要となる。そこで、調査実施時の情報提供資料(仮想的シナリオ)作成のため、学生相談や義務教育段階におけるスクールカウンセリング制度に関する文献レビューを行った。このレビューを元にして作成された仮想的シナリオを用いて、筆者は学生相談の経済的価値を仮想評価法によって推定するツールの妥当性・信頼性を確認するための調査を実施した。調査の実施は調査会社に委託した。調査に際しては、当該シナリオにおける心理援助サービスへの支払意思額、性別・年齢・学年・世帯年収・心理援助サービスの利用経験等のデータが収集された。これらのデータは現在分析中であり、今後、投稿論文となる予定である。昨年度までに、学生相談や義務教育段階におけるスクールカウンセリング制度に関する文献レビューを行い、現在の当該サービスの実施・利用状況等に関するデータを収集した。また、これらのデータをもとに仮想的シナリオを作成し(当該サービスの廃止を防ぐためにいくらまでの学費の値上げや増税に賛成するか)、学生相談やスクールカウンセリングへの支払意思額に関するデータを収集し、当該サービスの経済的価値の予備的推定を行った。そこで本年度は、これらの尺度の妥当性に関するより詳細な検討を行うことを目的にした調査を実施した。大学生のカウンセリングを受けることに対する態度尺度(カウンセリングの利用意欲、カウンセリングの有効性への信頼性、カウンセリングを受けることへのスティグマ耐性)を活用して、大学における学生相談利用への支払意思額を測定するツールの妥当性について検討した。調査では、この尺度に加え、これまでに作成した学生相談への支払意思額尺度、性別、年齢・学年、世帯年収、心理援助サービスの利用経験、カウンセリングに関する勉強経験の有無等のデータを収集した。調査は、研究実施者の所属大学の学生に対して質問紙を配布・回収することに加え、インターネット調査会社への委託を行うことにより実施された。これらのデータは現在分析中であり、今後、論文化される予定である。大学での学生相談や義務教育・高校段階におけるスクールカウンセリングは受益者負担の原則が適用されない公的サービスの側面を有しており、その運営にあたってどの程度の予算で運営すべきか明確になっているとは言い難い。本研究により妥当性を備えた尺度を用いてこうしたサービスの金銭・経済的価値を推定することが可能になれば、より適切な予算規模でのサービスの運営が可能になると考えられる。交付申請書に記載した予定について、おおむね消化できているため心理的問題を抱える児童・生徒・学生は珍しくなく、スクールカウンセリング(以下、SC)や学生相談へのニーズは高い。しかし、これらの心理援助サービスの経済的便益については実証的に明らかにされておらず、その費用対効果は不明瞭である。そこで、本研究では教育領域における心理援助の経済的価値を明確化し、費用便益分析実施のための基礎資料を作成することを目的とした調査を実施した。1年目は、調査実施時の情報提供資料(仮想的シナリオ)作成のため、学生相談やSC制度に関する文献レビューを行った。このレビューを元にして作成された仮想的シナリオを用いて、SC制度に対する支払意思額の推定を目的とした調査を行った(n = 600)。支払意思額と調査協力者の属性の関連を検討した結果、現時点でのカウンセリングサービスの利用および子どもがいることと支払意思額の高さは統計的に有意に関連をしていた。2年目は、大学生のカウンセリングを受けることに対する態度尺度を活用して、大学における学生相談利用への支払意思額を測定するツール(末木, 2013)の妥当性について検討するための調査を実施した(n = 642)。その結果、カウンセリングの有効性への信頼性の高さと学生相談への支払意思額の高さが統計的に有意に関連していることが示唆され、学生相談への支払意思額尺度は一定の妥当性を有すると考えられた。

3年目は、これまでの調査内容を論文化し、公表するための作業を行った。本研究では教育領域における心理援助の経済的価値を明確化するための調査を行った。第一に、スクールカウンセリング(以下、SC)制度の利用に対する支払意思額を推定した。その結果、SC制度の利用に対する支払意思額の中央値は1332円/年と推定された。SC制度の利用に対する支払意思額は、カウンセリングサービスの利用および子どもがいることと統計的に有意に関連をしていた。第二に、学生相談利用への支払意思額を測定するツールの妥当性について検討した。大学生のカウンセリングを受けることに対する態度尺度との関連を検討したところ、カウンセリングの有効性への信頼性と学生相談への支払意思額が統計的に有意に関連していた。交付申請書に記載した予定について、おおむね消化できているため。研究計画に準じて調査と分析を進めていく。臨床心理学研究計画に準じて調査と分析を進めていく。関連学会の参加への交通費等が想定よりも安く済んでいるため。予定していた学会発表が近場で開催されることとなったため、旅費が少額で済んだため。可能な限り調査の拡大、充実に予算を投じていく。次年度の出張等に活用することを予定している。また、調査対象人数を増やすことに予算を割いていくことを考えている。
圧電薄膜を利用したバルク波ワイヤレスセンサに関する研究

庄電薄膜を利用したバルク波ワイヤレネセンサの実現にあたり、本年度は、トランスポンダ部のシミュレーションおよびセンサの全体構成方法を中心として検討を行なった。更に、本提案システムでも使用可能なほど超広帯域なGHz帯における初段フィルタの検討も併せて行なった。具体的な検討結果は以下に示す通りである。まず、トランスポンダ部について詳細な数値シミユレーションを行なったところ、電極構造にもよるが、圧電薄膜としてZnOを利用した場合でも3GHz帯において、3%程度の周波数偏移が実現可能であることを確認した。PZTを用いれば更に大きな周波数偏移を実現できるが、本年度は加工性の良いZnO薄膜を用いてセンサの構成を試みた。センサ構成については、張合わせ法による多層膜構造の実現を検討した。しかし、この方法では接着層でのインピーダンス不整合による反射が大きく、実用的でないことが確認された。現在引き続きスパッタ法によるセンサ構築を検討している。トランスポンダ構成の検討にあたっては、システム構成上、必要不可欠と考えられる超広帯域なRFフィルタの実現を中心として検討を行なった。その結果、銅電極と15°YX-LiNbO_3基板を組合わせた構造で、Love波を利用することにより、3dB比帯域幅が20%に達するようなフィルタの試作に成功した。これらの結果を利用し、トランスポンダにPZT薄膜を利用した場合でも十分に追従できる高周波処理部の検討を引き続き行なっている。圧電薄膜を利用したバルク波ワイヤレスセンサに関する研究において、本年度は、高速焼成炉を用いることによるPZT圧電薄膜の特性改善と、電極材料の探索について詳細な検討を行なった。ゾル-ゲル法によるPZT薄膜の成膜において、焼成時の下部電極の劣化が大きな問題となっていた。また、加熱および冷却時に生ずる相転移のため、PZTが劣化することが知られている。そこで、高速焼成炉を用いることで、急速加熱及び冷却を行ない、これらの問題の解決を試みた。この結果、高速焼成を行なうことにより、従来よりも下部電極の劣化を気にすることなく、焼成が可能となることがわかった。また、ここで得られたPZT薄膜の圧電性が、従来法によるものに比較して同等であることを明らかにした。現在、さまざまな条件下で焼成を行ない、高速焼成炉を用いた場合の最適焼成条件について検討を行なっている。これと並行して、電極材料の検討についても行なった。この際、副次的な成果として、反射器を用いるSAWデバイスに対して銅電極の適用が有効であることを明らかにした。質量密度が高く、スティフネスの大きな銅の特徴を利用するとSAW速度の低下を比較的小さくしたまま、非常に大きな反射率が得られる。これを、理論と実験により確認し、銅電極のSAWデバイスへの有用性を明らかにした。また、この際リフトオフ法による平易な微細銅電極の作製方法についても検討を行なった。この成果は、従来型の受動型SAWワイヤレスセンサへの応用等も可能であると考えられる。これらの成果をもとに、バルク波ワイヤレスセンサの実現に向けた検討を引き続き行なっている。
高速円運動視による三次元流速分布計測装置の開発

三次元粒子画像計測法(3D-PTV)は,流体中のトレーサ粒子の挙動を三次元的に計測する手法で,実用化のために様々な手法が提案されている.しかしながら,一般的な3D-PTVでは,ステレオ法の原理に基づくため,異なる角度に設置した複数台のTVカメラ間でトレーサ粒子の対応をとる必要がある.画像内に多数のトレーサ粒子が存在する場合,対応が困難になる場合がある.また,計測精度を上げるには視差を大きくする必要があり,さらに対応が取りにくくなる.そこで,研究代表者らは屈折レンズを高速に回転させ,撮影される映像にTVカメラの受像面に平行な円運動を加えることで三次元計測を行う円形シフト法を開発した.また,本研究では,円形シフト法とステレオ視を組み合わせることで,それぞれの欠点を補う手法を開発した.円形シフト法を用いた単体の計測器でも,トレーサ粒子の位置を三次元的に計測することが可能であるが,同一の粒子が異なる位置に設置した計測器からも撮影されている場合には,ステレオ視の方法を組み合わせることで,さらに計測精度を向上することが可能になった.開発した方法により比較的大きな視差が存在する場合でもTVカメラ間の粒子対応を取ることができる.計測範囲が広い対象に対しては,本計測器を複数台並べて設置することにより,計測することが考えられる.計測器の複数使用による計測範囲の拡大のみならず,精度が要求される領域に対してはそれぞれの計測器の撮影領域を重複させることで計測精度の向上が見込まれる.提案した手法により,単眼で計測を行う場合と比較して,誤差を30%程度に削減できることを確認した.また,本研究において画像処理によって得られる計測データとワールド座標系の関係式をマトリックス表記し,マルチスポットレーザを用いて効率的に2台の計測器のキャリブレーションを行う手法を確立した.三次元粒子画像計測法(3D-PTV)は,流体中のトレーサ粒子の挙動を三次元的に計測する手法で,実用化のために様々な手法が提案されている.しかしながら,一般的な3D-PTVでは,ステレオ法の原理に基づくため,異なる角度に設置した複数台のTVカメラ間でトレーサ粒子の対応をとる必要がある.画像内に多数のトレーサ粒子が存在する場合,対応が困難になる場合がある.また,計測精度を上げるには視差を大きくする必要があり,さらに対応が取りにくくなる.そこで,研究代表者らは屈折レンズを高速に回転させ,撮影される映像にTVカメラの受像面に平行な円運動を加えることで三次元計測を行う円形シフト法を開発した.また,本研究では,円形シフト法とステレオ視を組み合わせることで,それぞれの欠点を補う手法を開発した.円形シフト法を用いた単体の計測器でも,トレーサ粒子の位置を三次元的に計測することが可能であるが,同一の粒子が異なる位置に設置した計測器からも撮影されている場合には,ステレオ視の方法を組み合わせることで,さらに計測精度を向上することが可能になった.開発した方法により比較的大きな視差が存在する場合でもTVカメラ間の粒子対応を取ることができる.計測範囲が広い対象に対しては,本計測器を複数台並べて設置することにより,計測することが考えられる.計測器の複数使用による計測範囲の拡大のみならず,精度が要求される領域に対してはそれぞれの計測器の撮影領域を重複させることで計測精度の向上が見込まれる.提案した手法により,単眼で計測を行う場合と比較して,誤差を30%程度に削減できることを確認した.また,本研究において画像処理によって得られる計測データとワールド座標系の関係式をマトリックス表記し,マルチスポットレーザを用いて効率的に2台の計測器のキャリブレーションを行う手法を確立した.本研究はTVカメラの前に設置した屈折板を高速回転させることで画像に円運動を加え,撮影されるリング状軌跡の径より奥行きを判断し,トレーサ粒子の三次元的な運動を計測する装置を開発するものである.アルゴリズムの開発およびシステムの性能評価を行う場合,トレーサ粒子で可視化された実際の流れ場を対象とした実験のみでは性能の定量的評価やシステムの効率的な改良が行えない.そこで,ドットマトリックス状に多数のレーザスポット光を投光するマルチスポット投光器とそれらのスポット光を変位させるガルバノミラーを組み合わせて実験を行った.(1)試作器の製作超小型のCCDカメラを用いて,コンパクトな計測器を試作した.屈折レンズの回転角センサを設置することで画像解析を容易にした.また,画像取り込みにはPLDを用いた専用の画像処理回路を製作し,高速化を実現した.(2)計測性能の評価あらかじめ形状がわかっている物体の表面にマルチスポットレーザ光を照射し,本装置で計測することで計測性能を評価した.物体を移動させながら,計測を行っても良好な計測性能を示した.(3)リング状軌跡自動切り出しアルゴリズムの評価マルチスポット投光器から平板までの距離を変化させることで,レーザドット間の間隔を変化させる装置とした.レーザドット間の距離が短い場合,撮影されるリング状軌跡が互いに重なり合う.重なり度合いに対するリング状軌跡の自動切り出し率を調べ,その結果に基づいて,アルゴリズムの改良を行った.本研究はTVカメラの前に設置した屈折板を高速回転させることで画像に円運動を加え,撮影されるリング状軌跡の径より奥行きを判断し,トレーサ粒子の三次元的な運動を計測する装置を開発するものである.これまでの実験より,カメラの受像面に平行な速度成分に比較して,カメラから奥行き方向の速度成分についての計測精度がかなり落ちることが分かった.

そのため,計測器を2台準備し,2方向から計測することで,互いの奥行き方向の計測を補う手法の開発を行った.(1)三次元速度ベクトル算出方法の開発装置の奥行き方向位置計測性能を考慮し,計測空間を微小ブロックに分け,それぞれのTVカメラの受像面に平行な方向の速度ベクトルをブロックごとに求め,各ブロックで2台の計測器で求めた速度ベクトルを合成し,三次元速度ベクトルを算出する手法を開発した.(2)流れの可視化および撮影コンピュータとフレームメモリを用いて,液晶プロジェクタから出力される光を制御する手法を開発した.コンピュータでフレームメモリ内データを変更することで,液晶プロジェクタから出力される光量および投光範囲を制御しトレーサ粒子が良好に撮影できるようにした.(3)トレーサ粒子軌跡自動切り出しアルゴリズムの開発トレーサ粒子の運動が速い場合に,撮影される軌跡は,らせん形となる.今年度は,撮影される画像から,それぞれのらせん軌跡を切り出すアルゴリズムを開発し,互いに重なり合ったらせん軌跡からもそれぞれのらせん軌跡が切り出せるようにした.(4)計測装置の改良装置の一部に近接センサを取り付け,回転する屈折レンズの位置をコンピュータから読みとれるような仕様に変更した.X軸自動ステージ上に設置した1枚の目盛り板を2台の計測器で同時に撮影し,キャリブレーションを行う手法を開発した.撮影された目盛りをディスプレイ上でマウス指示することにより,カメラ座標とワールド座標の組を入力する.カメラ座標とワールド座標の関係をマトリックス表記し,入力されたカメラ座標とワールド座標の対応関係より,マトリックス係数を求める手法を開発した.ステレオ視により三次元計測を行う場合,カメラ間で計測点の対応を見つける作業が必要である.計測点が多い場合は,対応を見つけだすことが困難になるが,それぞれの計測器で得られた計測点の計測結果をテーブル化し,それぞれ比較することで対応点の検索を簡単に行う手法を開発した.流体中のトレーサ粒子運動を16時刻分追跡することに成功した.また,計測性能を確認するために,キャリブレーションで用いた目盛り板にマルチスポットレーザを照射し,キャリブレーションボード上に現れた輝点の位置を計測器で計測することを行った,目視により,レーザの輝点の位置を目盛り板から読み,計測結果と比較した.2台の計測器で計測を行った場合,1台の計測器で計測を行った場合で比較して誤差が半分程度に減少することを確認した.計測点が運動している場合,撮影される軌跡はらせん軌跡を描くが,屈折レンズに回転角を読み込むエンコーダを取り付けることでらせん軌跡の開始角度を読みとれるようにし,らせんを解析するための情報として用いた.本研究はTVカメラの前に設置した屈折レンズを高速回転させることで画像に円運動を加え,撮影されるリング状軌跡の径より奥行きを判断し,トレーサ粒子の三次元的な運動を計測する手法を開発することを目的とする.しかし,三次元計測器1台のみではカメラの受像面に平行な方向の精度と比較すると奥行き方向の精度が落ちる問題がある.昨年度までに二台の装置を用いて互いに奥行き方向の計測をおぎなうことで精度を向上させた.
麻痺肢集中使用法に関する作用メカニズムの解明と臨床応用への展開

本研究は集中リハビリテーションが脳損傷後の神経系再編に及ぼす影響とその意義を明らかにするために行われた。内包出血ラットに対し麻痺肢を1週間集中使用させたところ、皮質赤核路が増加することが示された。次に、ウイルスベクターを介した経路選択的遮断法を用い、皮質赤核路を回復過程において様々なタイミングで遮断した。その結果、皮質赤核路の早期・慢性期の遮断により、回復した機能が再度悪化した。一方で、リハビリテーション中に皮質赤核路を遮断すると、代わりに皮質網様体路が増加し機能回復が生じる事が示された。これらの成果から、皮質-脳幹路の変化がリハビリテーションによる機能回復に深く関わる事が示された。本研究では、有効なリハビリテーション法である、麻痺側上肢を集中的に使用させるCIMT療法について、神経系に生じる可塑的変化と機能回復との直接的な因果関係を証明することを目的として検討を行った。具体的には、脳内出血モデルラットに対しCIMT法を実施し、大脳皮質運動野ー赤核間の神経回路につき二重ウィルス感染法による選択的遮断を行った。出血後1-8日において非麻痺側の前肢をギプス包帯を用いて拘束し、麻痺側前肢を集中的に使用させた。その後、出血35日後に出血側の赤核にレンチウィルス(NeuRet-TRE-EGFP.eTeNT)を注入し、赤核へ投射するニューロンを逆行性に感染させた。その1週後に、出血側の運動野にアデノ随伴ウィルス(AAV1-CaMKII-rtTAV16)を注入し感染させた。両ウィルスに二重感染した皮質運動野ー赤核投射路のニューロンでは、ドキシサイクリン(DOX)投与により破傷風毒素(テタヌストキシン)が産生され、神経伝達物質の放出が阻害される。この手法により、皮質運動野ー赤核間の神経回路を選択的に遮断し、運動機能評価(麻痺肢のリーチ・ステップ機能)を実施し、この経路と運動機能回復との因果関係を確認した。その結果、DOXの投与に伴い、一度は回復した麻痺肢の機能が再度悪化することが確認された。この事から、CIMT法における機能回復には、皮質ー赤核路が関わることが因果関係レベルで証明された。本研究の目的はCIMT法に代表される、麻痺肢への集中的なリハビリテーション法における中枢神経系の可塑的変化と運動機能回復との間の因果関係の証明である。具体的な目標として、1.ウイルスベクターを用いた経路の選択的遮断2.NMDA受容体拮抗薬の投与による皮質興奮性の抑制を計画していたが、上記1のウイルスベクターを用いた経路の選択的遮断に関しては十分な成果を得ることが出来た。また、組織学的解析に関しても既に成果を得ており、当初の計画以上の進行であると考える。上記2のNMDA受容体拮抗薬の投与による皮質興奮性の抑制に関しても基本的なデータは既に得ている。今後は検討数の増加、および生化学的な解析を更に追加することを考えている。損傷脳における神経回路の再編成に対し、集中的なリハビリテーションは再編を促進し、それにより運動機能回復を増進すると考えられている。我々はこれまでに、内包出血モデルラットを用いた検討を行い、麻痺肢の集中使用により出血同側の皮質赤核路が増加し、同経路が集中使用による運動機能回復と因果関係を有していることを示した(Ishida et al., J Neurosci. 2016)。本年度はこれを受け、皮質赤核路の選択的遮断を様々なタイミングで行い、運動機能回復へ及ぼす影響を確認した。方法として、ラットの赤核にレンチウィルスベクター(NeuRet-TRE-EGFP.eTeNT)を、運動野にアデノ随伴ウイルスベクター(AAV1-CaMKII-rtTAV16)を注入し、選択的に遮断できるようにした。その後、内包出血を生じさせ、麻痺肢の集中使用を行わせた。この実験系において、(1)集中使用実施中、(2)集中使用実施直後のタイミングで皮質赤核路を選択的に遮断し、運動機能への影響を確認した。その結果、(1)集中使用実施中に皮質赤核路を遮断した場合は、運動機能は問題なく回復した。それに対し(2)集中使用実施直後に皮質赤核路を遮断すると、一旦回復した運動機能が再度悪化することが示された。加えて、(2)では皮質赤核路が増加していたのに対し、(1)では皮質赤核路の増加は認めず、代わりに皮質網様体路の増加が認められた。以上の結果から、内包出血後の麻痺肢集中使用において、皮質赤核路は早期より運動機能回復に重要な役割を果たすことが示された。加えて、皮質赤核路が遮断されている場合は速やかに他の経路(皮質網様体路など)を介した代償が起こりうる事が示された。これらの知見は、皮質脊髄路損傷時には脳幹運動核を介したリレーが有用な代償経路になることを示すものであると考える。本研究の目的は、麻痺肢への集中的なリハビリテーションによる中枢神経系の可塑的変化と運動機能回復の間の因果関係の証明である。これまでに、(1)内包出血後の集中リハビリテーションによる皮質赤核路の増加、(2)内包出血後の集中リハビリテーションによる運動機能回復において、皮質赤核路と機能回復が因果関係を有すること、を証明しており、国際誌に投稿し掲載された(Journal of Neuroscience誌, 36(2):455-67. 2016)。また、全国紙を含む46紙上にて紹介され、広く内容を周知できた。

それに加え現在は、(3)皮質赤核路がリハビリテーション後早期から機能回復に関わること、(4)皮質赤核路をブロックすると、速やかに他の経路の変化が生じることなどを確認しており、皮質赤核路とリハビリテーションの関係性において更なる知見を得ることができた。今後更なる検討を重ね、リハビリテーションの作用機序の解明へと繋がる成果を導き、国際誌への投稿を行う所存である。また、集中リハビリテーションの作用とNMDA型受容体との関係性についても追加で解析を行った。引き続き検討数を増加し、本年度中に成果をまとめ国際誌への投稿を行う所存である。本研究では、脳血管障害後の集中的リハビリテーションにおける神経回路の再編成と運動機能回復との関係性を明らかにすることを目的としている。我々はこれまでに、内包出血モデルラットを用いた検討により、麻痺肢の集中使用後に出血同側の皮質赤核路が増加し、同経路が運動機能回復と因果関係を持つことを明らかにした(Ishida et al., J Neurosci., 2016)。本年度はこれを受け、皮質赤核路と皮質網様体路のリハビリテーション過程における役割の差異を確認した。方法として、内包出血モデルラットの運動野に神経トレーサーであるBiotin dextran amine (BDA)を注入し、リハビリテーションによる皮質赤核路および皮質網様体路の変化を経時的に観察した。また、各経路にウイルスベクターを注入し、経路選択的な遮断を行い、運動機能への影響を確認した。その結果、(1)リハビリ後早期・後期とも皮質赤核路の有意な増加が確認されたが、皮質網様体路には変化が認められなかった、(2)リハビリ後に皮質赤核路をブロックすると改善した運動機能の低下が確認されたが、皮質網様体路のブロックでは低下は生じなかった、(3)皮質赤核路をブロックし続けていると低下した運動機能は徐々に改善するが、その時点で皮質網様体路をブロックすると運動機能が再度低下した、といった変化が確認された。以上の結果から、内包出血後の集中的リハビリテーションにおいて、皮質赤核路は皮質網様体路よりも優先的に機能回復に関わることが示唆された。加えて、皮質赤核路のブロック時には皮質網様体路がリクルートされる可能性が示唆された。これらの成果は、リハビリテーションにおける皮質-脳幹経路の関与を示す重要な知見であると考える。本研究は集中リハビリテーションが脳損傷後の神経系再編に及ぼす影響とその意義を明らかにするために行われた。内包出血ラットに対し麻痺肢を1週間集中使用させたところ、皮質赤核路が増加することが示された。次に、ウイルスベクターを介した経路選択的遮断法を用い、皮質赤核路を回復過程において様々なタイミングで遮断した。その結果、皮質赤核路の早期・慢性期の遮断により、回復した機能が再度悪化した。一方で、リハビリテーション中に皮質赤核路を遮断すると、代わりに皮質網様体路が増加し機能回復が生じる事が示された。これらの成果から、皮質-脳幹路の変化がリハビリテーションによる機能回復に深く関わる事が示された。今後の研究方針としては以下の展開を予定している。1.CIMTの作用機序に関するより詳細な解析これまでの検討により、CIMT法による麻痺肢の機能回復と皮質ー赤核路の因果関係が明らかになった。
複合材料の振動外周刃切断方式による高能率・長寿命切断技術の開発

現在,複合材料が各方面で多く用いられ,その中でも炭素繊維強化プラスチック積層板(CFRP)は航空機用部材等として数多く使用されるようになってきている.一方,CFRPは成形加工後において切断や穿孔等の各種機械加工が施されることが多く,特に切断加工には外周刃切断方式が用いられる傾向にある.しかしながら,CFRPの切断加工では,それに含まれる強靱な炭素繊維の影響によって工具摩耗が著しいという問題点を有する.そこで,本申請研究ではCFRPに代表される複合材料の切断方式として振動外周刃切断方式の適用性を検討するものであり,切断抵抗に加えて,切断精度や工具寿命等について検討した.その結果,(1)振動切断を行うことによって無振動切断と比較し,切断抵抗は減少するとともに,工具摩耗量は約半分に抑制される,(2)振動切断による表面粗さ,うねり,チッピングは無振動切断と同等なものとなる,ことを明らかにした.現在,複合材料が各方面で多く用いられ,その中でも炭素繊維強化プラスチック積層板(CFRP)は航空機用部材等として数多く使用されるようになってきている.一方,CFRPは成形加工後において切断や穿孔等の各種機械加工が施されることが多く,特に切断加工には外周刃切断方式が用いられる傾向にある.しかしながら,CFRPの切断加工では,それに含まれる強靱な炭素繊維の影響によって工具摩耗が著しいという問題点を有する.そこで,本申請研究ではCFRPに代表される複合材料の切断方式として振動外周刃切断方式の適用性を検討するものであり,切断抵抗に加えて,切断精度や工具寿命等について検討した.その結果,(1)振動切断を行うことによって無振動切断と比較し,切断抵抗は減少するとともに,工具摩耗量は約半分に抑制される,(2)振動切断による表面粗さ,うねり,チッピングは無振動切断と同等なものとなる,ことを明らかにした.本申請研究は「複合材料の振動外周刃切断方式による高能率・長寿命切断技術」の開発を目的に実施する.本目的の達成のために平成20年度に実施し,成果を得た内容は以下のとおりである.<前期>振動外周刃切断方式における複合材料の切断特性に関して基礎的事項の確認ここでは従前の研究で行ってきた検討と同一の振動切断条件下において一連の実験を行い,複合材料切断における振動付与の基礎的効果として,切断抵抗の挙動,切断精度,並びに,連続加工特性を確認した.その結果,振動付与によって切断抵抗の大幅や低減や工具摩耗の減少などの効果を得ることができた.特に複合材料の切断で問題視される工具摩耗に関しては振動付与によって,工具摩耗を1/2以下に軽減することを示すことができた.また,切断面における表面粗さやエッジチッピングなどについては振動付与によって大きな変化は無いことを確認した.<後期>複合材料の切断特性に及ぼす炭素繊維積層方向の影響前期の検討によって振動付与の効果を確認したことから,後期においては一方向性の複合材料を作成し,それを用いての切断特性を検証した.その結果,繊維積層方向と切断特性には大きな相関関係があることを見いだした.本申請研究は「複合材料の振動外周刃切断方式による高能率・長寿命切断技術」の開発を目的に実施する.本目的の達成のために平成21年度に実施し,成果を得た内容は以下のとおりである.<前期>複合材料の切断特性に及ぼす炭素繊維積層方向の影響に関する詳細検討平成20年度後期の検討によって,一方向性を強化した複合材料を作成して切断特性を検証した結果,繊維積層方向と切断特性には大きな相関関係があることを見いだしている.そこで平成21年度前期においては,切断トルク,工具寿命(工具摩耗),切断面における表面うねりや表面粗さに加えて,炭素繊維の剥離機構,チッピングの発生機構に関して詳細に検討した.その結果,(1)一方向強化CFRPの振動切断を行うことによって,いずれの積層方向であっても切断抵抗並びに工具摩耗量は無振動切断と比較して抑制されること,並びに,(2)振動付与の有無によって表面うねり・表面粗さ・チッピングは大きく変化しないが,繊維方向によってこれらの特性は大きく変化すること,を明らかにした.<後期>大型(長尺且つ厚板)工作物の切断特性並びに高速切断特性の検討のための準備(実験システムの確立)これまでの検討によって,複合材料の切断に対して,振動付与の効果は高いことを確認し得た.しかしながら,これまでの検討においては振動数や振幅は固定されたものであり,任意に変化させることが難しかったことから,平成21年度後期においては新たな加振・実験システムを構築した.今後,それを用いて平成22年度の検討に入ることとする.本申請研究は「複合材料の振動外周刃切断方式による高能率・長寿命切断技術」の開発を目的に,振動応用技術の観点から実施するものである.本目的の達成のために平成22年度に実施した成果を要約すると以下のとおりとなる.(1)大型工作物の切断加工を指向した振動付与における変位振幅の効果検証平成21年度までの検討によって,複合材料の切断に対して振動付与の効果は高いことを確認してきた.そして,新たに試作した「加振・実験システム」を用いて,振動付与における変位振幅が切断特性に与える影響を検証した.さらには,CFRPの繊維方向が切断特性に及ぼす影響についても追加検討を行った.その結果,(1)CFRPの繊維方向が工作物の切断送り方向に対して直交に近い程,工具摩耗量は増加する傾向を示すこと,(2)付与する変位振幅の増加に伴って振動切断における工具摩耗量の低減効果は増大する傾向を示すこと,

(3)変位振幅の増加に伴って切断面における表面うねりは改善するものの,表面粗さとチッピングは幾分悪化する傾向を示すこと,を明らかにした.(2)振動応用技術による複合材料の高能率・長寿命切断の可能性検証本申請研究を通じて,複合材料の外周刃による切断方式に振動付与を行うことによって,切断面(表面粗さ・チッピング)精度は幾分低下する傾向にあるものの,従来までに大きな問題とされてきた工具摩耗量の飛躍的低減を可能にすることを明らかにした.特に付与する変位振幅によっては工具摩耗量を半分以下に抑えることが可能になり,このことは工具寿命を2倍にするというものである.このような成果は,従来まで困難であった極薄外周刃の使用可能性を示唆し得る結果であり,振動外周刃切断方式の適用範囲拡大と実用化,並びに複合材料におけるさらなる使用範囲の拡大を図る上で顕著な意義を有すると言える.
革新的光デバイスを目指した希土類を含んだ通常およびトポロジカル絶縁体の開発

1.トランジスタの作製や測定系のノウハウをさらに蓄積するため、論文報告に従い、SrTiO3基板にトランジスタを作製して評価を行った。ゲートリーク電流とゲート電圧印加時のソースドレイン間のIV特性評価を再現性良く行うことができた。この結果を踏まえて、LaMnO3薄膜を用いた電気二重層トランジスタを作製した。ゲート絶縁層のリーク電流を評価したところ、μAを切る電流値が得られ期待された結果となった。ゲート電圧を変えながらソースドレイン間のIV特性を評価したが、大きなゲート電圧依存性は観測されなかった。引き続き、光誘起近藤効果の対象物質であるCeTiO3薄膜の合成を行った。成膜温度等の合成条件を様々に振ってみたが、CeTiO4が得られてしまった。そのほか、CeCrO3, CeMnO3薄膜の合成も試みたが、現在のところCe+3価を含む希土類半導体薄膜は得られていない。電気二重層トランジスタによる光誘起近藤効果検証の進捗が遅れたので、プラズマ窒化による希土類酸化物薄膜へのキャリアドーピング研究にも着手した。高周波放電による低圧プラズマ窒化装置と誘電体バリア放電による大気圧プラズマ装置を立ち上げた。大気圧プラズマ装置にてTi板の窒化に成功した。2.新物質開発Zintl相へのキャリアドーピングという独自の方針で開発を行った。近藤絶縁体にはCe,Sm,Ybの価数揺動状態が望まれる。例えば、Yb系Zintl相はYb2+となるが、そこに電子ドーピングを施すとYb2+とYb3+の価数揺動状態を引き起こすことが可能である。具体的には、MOD材料に適用可能な元素で構成されるYb9Zn4Bi9でBiの一部をOに置換した物質を合成した。その結果、元素置換できないことがわかった。今年度は(1)電気二重層トランジスタの評価方法の確立と光誘起近藤効果の検証(2)光誘起近藤効果や近藤絶縁体の振る舞いを示す希土類酸化物の開発を目的とした。(1)に関してはSrTiO3基板を用いて評価方法を確立できたが、Ceが+3価の希土類酸化物薄膜の合成には成功していない。しかしながら代替案であるプラズマ窒化によるキャリアドーピングに関する研究では、装置の立ち上げとTi板の窒化に成功したことから、おおむね順調に進展していると判断した。また、(2)に関しては、希土類酸化物の開発には至らなかったが、当初考えていた物質を調べることができたので、この点でおおむね順調に進展していると判断した。1. Ce半導体薄膜合成に関しては、CeTiO3ではなく、CeTiO4が合成された。近藤効果を誘起させるにはCeが+3価である必要があり、CeTiO4ではCeの価数が+4であるため近藤効果を誘起できない。そこで、CeTiO4を水素還元など行ってCeTiO3に変えることが可能か調べる。Ceの価数が+3価である半導体薄膜が合成できれば、電気二重層トランジスタを作製し、現有の電気抵抗率測定システムにて、ソース-ドレイン間の電気抵抗率ρの温度依存性を、ゲート電圧を変えながら測定する。その後、光照射をガラス基板裏面より行い、近藤効果に特徴的な-lnTに比例した抵抗率に変化するか確認する。期待された結果が得られなかった場合、その原因を考察し、薄膜の種類も含めたデバイス構造の見直しを行う。金属有機化合物分解法において、Ce化合物合成時にCeO2を使用するため、どうしてもCeは+4価になりやすい。Ceの価数が+3価である半導体薄膜が合成できない場合、Ybを含む半導体薄膜を金属有機化合物分解法で合成してみる。近藤効果はYbの価数が+3のときも観測されている。実際に、Yb化合物の場合はYb2O3を使用するため、Ybは+3価になりやすい。昨年度に引き続きプラズマ窒化による希土類半導体薄膜へのキャリアドーピングを試みる。高周波放電による低圧プラズマ窒化装置と誘電体バリア放電による大気圧プラズマ装置を立ち上げたので、これらの装置を用いて、まずは論文報告のあるTiO2のプラズマ窒化を試みる。それに成功すれば、CeO2などの薄膜に対してプラズマ窒化を試みる。2.新物質開発希土類-遷移金属-酸素の組み合わせで新物質探索を行う。新物質が見つかれば、電気抵抗率の温度依存性を測定して伝導を評価する。革新的な光デバイス提案の礎を築くために、電気二重層トランジスタを用いた光誘起近藤効果の普遍性研究と、工学応用が容易な光誘起近藤効果や近藤絶縁体の振舞いを示す希土類酸化物の探索を目的とした。今年度は、スピンコータと真空蒸着装置を導入し、電気二重層トランジスタを作製できる環境を立ち上げた。透明基板上にスピンコータを用いて金属有機化合物分解法によりCeO2やLaMnO3薄膜を成膜した。真空蒸着装置を使い電気二重層トランジスタを作製し、IV特性測定を行った。その結果、CeO2ではイオン液体のIV特性が見られた。LaMnO3ではゲート電圧を-2V印可したときIV曲線の傾きが変化し、抵抗が小さくなっていた。そのためホールがドープされている可能性がある。また、デバイスや測定回路の改良点を探っていたため、電気抵抗率の温度依存性は測定していない。今年度は(1)電気二重層トランジスタの作製環境立ち上げとテストデバイスの製作

(2)光誘起近藤効果や近藤絶縁体の振る舞いを示す希土類酸化物の開発を目的とした。(1)に関してはCeO2やLaMnO3薄膜を用いた電気二重層トランジスタを製作し、LaMnO3に関してはキャリアドーピングの兆候を得ることができた。以上からおおむね順調に進展していると判断した。また、(2)に関しては、希土類酸化物の開発には至らなかったが、ZrCuSiAs型やBa2Mn3As2O2型といった当初考えていた物質群を探索できたので、この点でおおむね順調に進展していると判断した。1.トランジスタの作製や測定系のノウハウをさらに蓄積するため、論文報告に従い、SrTiO3基板にトランジスタを作製して評価を行った。ゲートリーク電流とゲート電圧印加時のソースドレイン間のIV特性評価を再現性良く行うことができた。この結果を踏まえて、LaMnO3薄膜を用いた電気二重層トランジスタを作製した。ゲート絶縁層のリーク電流を評価したところ、μAを切る電流値が得られ期待された結果となった。ゲート電圧を変えながらソースドレイン間のIV特性を評価したが、大きなゲート電圧依存性は観測されなかった。引き続き、光誘起近藤効果の対象物質であるCeTiO3薄膜の合成を行った。成膜温度等の合成条件を様々に振ってみたが、CeTiO4が得られてしまった。そのほか、CeCrO3, CeMnO3薄膜の合成も試みたが、現在のところCe+3価を含む希土類半導体薄膜は得られていない。電気二重層トランジスタによる光誘起近藤効果検証の進捗が遅れたので、プラズマ窒化による希土類酸化物薄膜へのキャリアドーピング研究にも着手した。高周波放電による低圧プラズマ窒化装置と誘電体バリア放電による大気圧プラズマ装置を立ち上げた。大気圧プラズマ装置にてTi板の窒化に成功した。2.新物質開発Zintl相へのキャリアドーピングという独自の方針で開発を行った。近藤絶縁体にはCe,Sm,Ybの価数揺動状態が望まれる。例えば、Yb系Zintl相はYb2+となるが、そこに電子ドーピングを施すとYb2+とYb3+の価数揺動状態を引き起こすことが可能である。具体的には、MOD材料に適用可能な元素で構成されるYb9Zn4Bi9でBiの一部をOに置換した物質を合成した。その結果、元素置換できないことがわかった。今年度は(1)電気二重層トランジスタの評価方法の確立と光誘起近藤効果の検証(2)光誘起近藤効果や近藤絶縁体の振る舞いを示す希土類酸化物の開発を目的とした。(1)に関してはSrTiO3基板を用いて評価方法を確立できたが、Ceが+3価の希土類酸化物薄膜の合成には成功していない。しかしながら代替案であるプラズマ窒化によるキャリアドーピングに関する研究では、装置の立ち上げとTi板の窒化に成功したことから、おおむね順調に進展していると判断した。また、(2)に関しては、希土類酸化物の開発には至らなかったが、当初考えていた物質を調べることができたので、この点でおおむね順調に進展していると判断した。1.光誘起近藤効果の検証トランジスタの作製や測定系のノウハウをさらに蓄積するため、論文報告に従い、SrTiO3基板にトランジスタを作製して室温でのキャリアドーピングを追試する。
中層・超高層大気の力学に関する総合的研究

MAPの研究成果を踏まえて中層・超高層大気力学を観測・データ解析・理論の各側面から総合的に究明した。5つの研究課題に関して各個研究を推進する一方、25件の研究集会を主催・共催・後援し、総合化をはかった。主なものは、「第4回MSTレーダー国際ワークショップ」(1988年11月;京都)、「第13回大気圏シンポジウム」(宇宙科学研究所)、「昭和613年度STE研究会」(京都大学)、「赤道レーダー懇談会」(通算10回;京都大学)等である。得られた主な研究成果は以下の通りである。(1)重力波の普遍的スペクトルすなわち水平風速変動の鉛直波数-3乗則、及びそれからのずれが認識され、重力波が常時至る所で次々と砕波し、背景風に運動量を与え、乱流を生成しているという描像が導かれた。(2)MUレーダーにより中緯度超高層大気の観測が初めて実現し、静穏時震離圏の平均的な描像及び季節変化が解明された。また地磁気擾乱に伴ない発生する中規模重力波の伝搬を捕えそのモードを明らかにした。更に中緯度震離圏の沿磁力線イレギュラリティをはじめて見い出し、その動的挙動を解明した。(3)中層大気温度プロファイルをライダーとRASSで地上からリモートセンシングする技術を開発した。前者は高度30-70kmを時間・高度分解能約5分及び1kmで精度約1kで、後者は同20km以下を更に高い分解能と同程度の精度で以って連続測定可能である。(4)(1)(3)で得られた研究成果を集積、重力波効果の定量化と中層大気-上下大気圏との結合の具体化をはかり、中層・超高層大気の運動・構造の新しいモデルを構築するための基礎を作り上げた。(5)大気の上下結合が最も顕著で地球規模の大気変動を決める上で重要な役割を果している赤道域を観測するための超大型レーダーシステム建設に係わる工学・理学的諸問題を検討し、世界最大規模のレーダーシステムが技術的に実現可能との見通しを得た。1982-85年に実施された中層大気国際協同観測計画(MAP)で得られた成果に基づき、本年度より三ケ年計画で全球の中層・超高層大気の力学を総合的に理解する研究に着手した。これは国際的にはMAPに続く中層大気国際協同研究計画(MAC)に対応するものである。本年度は所期の4課題のそれぞれにつき小規模な研究会を開催し、協同観測・データ解析法等の詳細な検討を行なった。得られた主要な結果は以下の通りである。(課題1)MUレーダーを中心に気象レーダー・流星レーダー・ラジオゾンデ等の異なる測器による有機的協同観測を度々組織し、地上付近で励起された重力波が中層大気中を伝搬し、崩壊する過程を調べた。(課題2)MUレーダーによる超高層大気の観測法を開発し、超高層大気の主要物理量を得ることに成功した。またアイオノゾンデや衛星電波のシンチレーションデータとの比較を行い興味ある結果を得た。(課題3)音波レーダーとMUレーダーの協同観測による中層大気の平均温度プロファイルを得ることに成功した。更に30分程度の間隔で連続に温度プロファイルを観測することも可能になり予備的な観測を行った。(課題