hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広天域撮像サーベイを用いた密度ゆらぎの総量の精密測定

本年度の重要な研究成果として、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Cam (HSC)サーベイの初年度データを用いた重力レンズコズミックシアの解析結果がある。初年度の160平方度ほどのデータの弱い重力レンズ解析から、過去最高クラスの精度で重力レンズシアパワースペクトルを測定し現在の宇宙の密度ゆらぎに強い制限を与えた。解析に際し模擬観測データを用いて解析手法の妥当性を詳細にチェックし、様々な系統誤差を詳しく調べ、また結果への人為的バイアスを避けるためにブラインド解析という解析結果を隠したまま解析を完了させるという方法を採用した。その解析結果は、プランク衛星によって得られた宇宙背景放射観測からの外挿との矛盾を依然として示唆するものであり、今後のより多くのHSCデータを用いた解析結果が待たれる結果といえる。HSCサーベイにより宇宙の密度ゆらぎを精密に測定できることを実証できたことは本研究課題の遂行に際してきわめて重要なステップである。この研究成果はプレスリリースされ、日本国内外の多くのメディアで報道され注目された。またその他の研究成果として、弱い重力レンズ解析に必要な銀河形状測定のフーリエ変換を用いた新しい方法論の開発、強い重力レンズ系の選択に対する視線方向の密度ゆらぎの影響の見積もり、また視線方向の密度ゆらぎに起因する重力レンズ増光確率分布の新しい計算手法の開発、確立とそれを応用した遠方重力波源の赤方偏移分布の研究などがあり、多くの研究成果が得られたと言ってよい。HSCデータが重力レンズ解析において期待通りの高い質であることを実証できたことは大きく、今後の研究にはずみがつく。また今後の解析の改善に向けた理論的な研究も順調に進展しており成果が得られている。HSCサーベイ自体は観測の進捗がやや遅れており予定された全観測領域を完了できないかもしれないが、いずれにせよサーベイ全データの解析に向けた準備研究を進めていく。次年度は銀河団の質量分布測定の研究を重点的に行う。HSCサーベイで発見された銀河団の質量分布を精密に測定する。特に多くの銀河団の重力レンズ信号をスタックして、銀河団外縁部の質量分布を詳しく調べる予定である。また最終目標に向けた理論的な研究もあわせてすすめていく。研究打ち合わせの予定をを次年度に持ち越したため。研究打ち合わせの旅費に使用する。
電力系統運用計画における階層化構造の実用化に関する研究

本研究は、系統運用計画の様々な課題について階層化構造の観点から適用されるべき手法を明らかにし、典型的な問題に対して具体的なアルゴリズムを開発するものであった。初めの課題として、系統の瞬時運用問題の典型的な例である最適負荷配分に対しては、熱併給分散型電源を含む系統運用決定手法に検討を加え、実データに基づく詳細な特性把握を行った。また熱価格について、熱併給を含まない場合との比較により理論式を導出し、熱価格についての指針を得ることができた。発電機の起動停止計画問題に関しては、燃料使用量に制約が存在する場合の時間分割に基づく階層構造を確立し、まず年間計画において、与えられた補修計画の下で実運用に耐えるアルゴリズムを開発した。次には反復計算の効率化を図り、長期、短期を問わず適用可能な高速化手法の確立した。更に先の瞬時運用では、最適潮流計算アルゴリズムも確立しており、日間運用において燃料の使用量制約機を有する場合、また熱併給分散型電源を含むケースにおいても、より信頼度の高い計画を決定できることとなった。時間分割に基づく短期、中期の計画においては不確定な要因が多いが、本研究では貯水池の運用計画問題を対象として、3ステップから成る階層化アルゴリズムを開発した。特に、階層構造の最終段であるフレキシブル運用のアプローチについて詳細な検討を加えたが、収束特性、及び落差変動をも含む際のロバスト性の観点から、実用に耐え得るアルゴリズムを構築した。最後に、電源の計画問題に着目し、太陽光発電システムの導入に対する評価手法を確立した。更に、モデル分割手法に基づいてエネルギー貯蔵システムの運用を考慮し、与えられている電源に対して経済性、及びCO_2排出量の削減効果を定量的に評価した。以上本研究では、各種の系統運用計画問題に対し具体的な階層化構造を明確にすることができ、各アルゴリズムはその実用化が期待されることとなった。本研究は、大規模系統における階層化構造の確立を目指し、系統運用と運用計画の様々な課題について、適用されるべき手法を明らかにし、幾つかの問題に対して階層化アルゴリズムの実用化を目指すものである。初めに、系統の瞬時運用の典型的な例である、発電機の最適負荷配分問題、特に熱併給分散型電源を含む系統運用決定手法に検討を加え、実データに基づく特性把握を行った。その結果、熱価絡についての指針を得ることができたが、更には各種の制約条件を組み込むため、最適潮流計算のアルゴリズムの開発に着手している。なお、多種多用な分散型電源が系統に導入された際、大型集中電源とどのような協調運用が望ましいかについても、負荷配分手法と時間的な協調を図る階層化構造の観点から詳細な検討を加えている。発電機の起動停止計画問題に関しては、まず、年間計画で燃料使用量に制約が存在する場合の、与えられた補修計画の下で実運用に耐えるアルゴリズムを開発し、更には、長期、短期を問わず適用可能な高速化手法の確立を目指している。基本的な試算では、計算負担を大幅に軽減できることが明らかになっている。最後に時間分割に基づく短期、中期の計画においては不確定な要因が多く、従って曖昧性に対して柔軟なあるいはロバストな階層化構造が不可欠となる。貯水池の運用問題を例題として、従来より検討を加えていた基本構想の下で、3ステップから成る階層化アルゴリズムを開発した。特に最終ステップであるフレキシブル運用のアプローチが、複数貯水池に対しても実運用に有効なことを明確にできた。本研究は、大規模系統における階層化構造の確立を目指し、系統運用・計画の様々な課題について適用されるべき手法を明らかにし、幾つかの問題に対して階層化アルゴリズムの実用化を目指すものであった。以下にまとめた通り、当初の目的を十分に達成することがっできた。

初めに、系統の瞬時運用の典型的な例である発電機の最適負荷配分問題に対しては、系統の各種制約条件を考慮するため、最適潮流計算アルゴリズムを確立した。その結果日間運用において燃料の使用量制約機を有する場合は、可変γ法をこの最適潮流計算に組み込み、また熱併給分散型電源を含むケースでは熱等価換算係数を燃料費の中に考慮し、より信頼度の高い計画を決定できることとなった。更には、エネルギー貯蔵システムの運用を勾配法によって定め、太陽光発電システムの運用パターンを確率的に扱うことで、大型集中電源との基本的な協調手法をも開発した。発電機の起動停止計画問題に関しては、燃料使用量に制約が存在する場合の年間計画から日間計画までの階層構造を確立していたが、期間を問わず適用可能な高速化アルゴリズムを開発した。幾つかの試算により、計算負担を大幅に軽減できることが明らかとなり、実用化が十分に期待されるものとなった。最後に、不確定な要因が多い計画問題である貯水池運用に対しては、階層構造の最終段であるフレキシブル運用手法について詳細な検討を加えた。特に複数貯水池を考慮する際の収束特性、及び落差変動をも含む際のロバスト性の観点から、実用に耐え得るアルゴリズムを構築することができた。
土壌における芳香族化合物分解の評価に機能遺伝子データを網羅的に用いる手法の開発

本年度は、昨年度の成果であるプローブの設計条件とマイクロアレイとしての特異性についての知見に基づき、土壌中でのベンゼン分解に関与する遺伝子群網羅的にかつ特異的に検出するための検討を行った。さらに、実際の土壌試料に対して作成したマイクロアレイを適用し、土壌中におけるベンゼン分解遺伝子の網羅的検出を試みた。まず、昨年度までに扱ったベンゼンモノオキシゲナーゼと同様の手法で残りのベンゼン分解遺伝子であるベンゼンジオキシゲナーゼについてクローン解析を行い、ペンゼンジオキシゲナーゼの多様性と遺伝子データペースを拡充した。得られた遺伝子データベースをもとに、遺伝子プローブの網羅的設計を行った。この際の遺伝子プローブの設計条件として昨年度の成果を生かし、標的との相同塩基数が58/60塩基対以上、非標的とは相同性が54/60塩基対以下、ストレッチが20塩基対以下の条件下での設計を行うことで、より網羅的な設計を行うことができた。また、ベンゼンモノオキシゲナーゼ遺伝子についても同様の条件で再度設計を行うことにより、可能な限りのプローブを設計した。設計されたプローブ群をすべて1枚のマイクロアレイとして積載した、ベンゼン分解遺伝子全体を網羅的に検出するためのマイクロアレイを作成し、再度マイクロアレイの特異性についての検討を行った。これらの検討により、微生物の異化的代謝に関与する遺伝子をマイクロアレイで検出・解析する上で、網羅性と特異性を両立させるために上記の条件が適していることが示され、可能性と限界について提示することができた。また、ベンゼン汚染土壌などを含む実際の土壌試料数種類を用いて、設計したアレイによる解析を行った。その結果、土壌中のベンゼン分解遺伝子は非常に多様であることが示された反面、すべての試料で同一の遺伝子が検出され、土壌中のベンゼン分解において重要な役割を示すものであると考えられた。まず環境中のベンゼンオキシゲナーゼ遺伝子の配列を幅広く得るために,既報のベンゼンオキシゲナーゼ配列をもとに新規のPCR用のプライマー設計を行った。ベンゼンモノオキシゲナーゼ遺伝子として2種類の配列が,ベンゼンジオキシゲナーゼ遺伝子として4種類の配列が報告されている。ベンゼンモノオキシゲナーゼの2種類はコンポーネント構成の異なる系統的にも離れた遺伝子であったため,それぞれの近縁配列を捉えることのできるBO11,BO12プライマーセットを設計した。ジオキシゲナーゼの4種類は系統的に近縁であったため,これらの近縁配列を捉えることのできる,同一のフォワードプライマーを使用する2種類のプライマーセット,BEDeおよびBEDmを設計した。次に,蓮田土壌(土壌I)および畑地土壌(土壌II)にベンゼンを添加し,分解試験を行った。その結果,添加ベンゼンは速やかに分解された。このベンゼン分解土壌より抽出したDNAに対し,設計したプライマーセットおよびトルエンモノオキシゲナーゼをターゲットとする既報のRDEGプライマーセットを用いてクローンライブラリーを作成し,その配列の多様性を解析した。その結果,BO11,BO12,RDEG, BED(BEDeおよびBEDm)それぞれのプライマーセットに対し,27,22,48,46種類の多様なアミノ酸配列が得られた。これらの中には,既報のベンゼンオキシゲナーゼ遺伝子に近縁な配列も存在したが,一方で新規のクラスターを形成する配列も得られ,土壌中のベンゼンオキシゲナーゼの多様性が示された。また,土壌IとIIより得られたクローンには配列が一致するものは観察されなかった。また,ベンゼン分解によりクローンライブラリー中の割合が相対的に増加した配列が観察され,ベンゼン分解に関与しているのではないかと考えられた。土壌汚染の浄化対策手法として微生物による汚染対象物質の分解を行うバイオレメディエーションが有効である。汚染現場における微生物の分解ポテンシャルを評価する手法として、対象とする汚染物質の分解に関与する遺伝子について網羅的に解析する手法として、本研究ではマイクロアレイ技術に注目し、その開発を行っている。昨年度、微生物によるベンゼンの好気分解を触媒する酵素であるオキシゲナーゼ遺伝子について、環境試料中の多様性解析を行い、データベースの充実を図った。今年度はまず、アレイに貼り付けるべきプローブ群の設計を行った。プローブの設計には、塩基配列解析ソフトウェアのARBにて解析し、ある程度の冗長度を持たせながら、系統樹のクラスターごとを標的とするプローブを設計した。その結果、ベンゼンモノオキシゲナーゼ類縁のモノオキシゲナーゼについて、標的との相同塩基数が58/60塩基対以上、非標的とは相同性が54/60塩基対以下、ストレッチが20塩基対以下の条件下で、99種類のプローブを設計できた。次に、特異性の評価のために実際にマイクロアレイを試作し、プローブのターゲットとする配列を有する純菌株のDNAを用いたハイブリダイゼーション試験を行なった。ハイブリダイゼーション温度の最適化をまず行なったのち、最適条件にて各種純菌株DNAにより、標的DNAのみが検出できるか確認した。その結果、偽陰性となるプローブは存在せず、特異性が高いことが示された。しかし、偽陽性全体の2.7%あった。これら偽陽性の排除条件について検討したところ、偽陽性プローブを排除するには多くのプローブを排除せざるを得なくなることがわかった。網羅的な解析を行う目的に照らし、わずかな偽陽性プローブについては、同一標的を検出する複数のプローブを併用することにより、全体の判別として誤診を防ぐ方法が適当であることがわかった。

本年度は、昨年度の成果であるプローブの設計条件とマイクロアレイとしての特異性についての知見に基づき、土壌中でのベンゼン分解に関与する遺伝子群網羅的にかつ特異的に検出するための検討を行った。さらに、実際の土壌試料に対して作成したマイクロアレイを適用し、土壌中におけるベンゼン分解遺伝子の網羅的検出を試みた。まず、昨年度までに扱ったベンゼンモノオキシゲナーゼと同様の手法で残りのベンゼン分解遺伝子であるベンゼンジオキシゲナーゼについてクローン解析を行い、ペンゼンジオキシゲナーゼの多様性と遺伝子データペースを拡充した。得られた遺伝子データベースをもとに、遺伝子プローブの網羅的設計を行った。この際の遺伝子プローブの設計条件として昨年度の成果を生かし、標的との相同塩基数が58/60塩基対以上、非標的とは相同性が54/60塩基対以下、ストレッチが20塩基対以下の条件下での設計を行うことで、より網羅的な設計を行うことができた。また、ベンゼンモノオキシゲナーゼ遺伝子についても同様の条件で再度設計を行うことにより、可能な限りのプローブを設計した。設計されたプローブ群をすべて1枚のマイクロアレイとして積載した、ベンゼン分解遺伝子全体を網羅的に検出するためのマイクロアレイを作成し、再度マイクロアレイの特異性についての検討を行った。これらの検討により、微生物の異化的代謝に関与する遺伝子をマイクロアレイで検出・解析する上で、網羅性と特異性を両立させるために上記の条件が適していることが示され、可能性と限界について提示することができた。また、ベンゼン汚染土壌などを含む実際の土壌試料数種類を用いて、設計したアレイによる解析を行った。その結果、土壌中のベンゼン分解遺伝子は非常に多様であることが示された反面、すべての試料で同一の遺伝子が検出され、土壌中のベンゼン分解において重要な役割を示すものであると考えられた。
危険犯実務の分析と検討

本研究では、判例実務における危険犯の扱い、とくに最近の事例として、国公法上の政治的行為の禁止などに加えて、さらに、ドイツ刑法の近親相姦処罰について検討した。本研究によって、当初の目的であった、「分類・分析」による危険犯理論の精緻化が必要であることのみならず、その理論的背景、とくに、憲法理論との関係性が明らかにされてこなかったことが問題視されるべきことが明らかになった。現在では刑事立法の活性化状況と言われるほど、刑事立法が数多く成立するに至っている。刑法的介入の限界とはどこにあるのか。この問題は古典的、かつ基本的な刑法上の問題であると同時に、近年の刑事立法の活性化状況に鑑みると、さらなる重要な課題となっていることは否定できない。本研究では、まずは、判例上、「危険」がどのようにとらえられているかを検討するために、これまでの判例実務における危険犯の扱いについて検討した。また、最近の事例として、国公法上の政治的行為の禁止、さらに、行政書士法上規制についても具体的に検討した。この検討を通じて、刑法上の危険犯理論が判例実務に生かされていないことを痛感し、いかにして今後、この理論が実務に影響を与えうるかという観点から考察せねばならないことが明らかとなった。そのような観点から、ドイツ刑法の現状についても検討したが、その素材としてとくに、実体は道徳違反の処罰に見えるが、危険処罰としてとらえられてきた、近親相姦処罰について検討した。ドイツ刑法においても、「危険」概念のあいまいさ、さらには、法益論の問題性が長らく指摘されてきており、ドイツ憲法裁判所も法益論の採用を見送っている現状にある。この検討を通じて、当初挙げていた「分類・分析」による危険犯理論の精緻化のみならず、その背景としての理論、とくに憲法理論との関係性が明らかにされてこなかったことが問題視されねばならないことが明らかになった。本論文では、憲法理論との関係の分析について方向性のみを指摘するにとどまったが、今後、その精緻な理論化を進める予定である。またそれに加えて、危険犯の分類・分析についても、公表した論文に加えて、ドイツとの比較検討を行っており、近日中の公表を予定している。刑法上、危険、リスクといった程度も種類も異なるものを「危険犯」概念のなかにまとめられてしまっている状況が問題であると考える。そのため、判例・現行法の分析、批判的検討を通じ、より詳細な、抽象的危険犯の下位カテゴリーを形成する必要があると考える。そこで、本年度は判例の分析を行い、その成果を論文として公表した。判例は従来、放火罪の成否に関し、危険の擬制をするとの判断を示していた(大判明治44年4月24日刑録17輯655頁)。しかし、前述のとおり、現実的な危険が一切発生しておらず、行為と法益との関係性がない場合にまで処罰することに対しては批判が強い。実際に、判例上(旧)あん摩師、はり師、きゅう師及び柔道整復師法が禁止していた、業として行う医業類似行為について「人の健康に害を及ぼす虞のある業務行為に限局」されるものとしており(最大判昭和35年1月27日刑集14巻1号33頁)、判例も、抽象的危険犯にも「実質的な危険」を要求するという解釈を排斥していないとみられる。しかし、このように抽象的危険犯にも「実質的な危険」を要求するとしても、判例においてとらえられている「危険」の内実は明らかではない。公表論文において検討対象として、国家公務員の政治行為禁止処罰規定について、判例上、「行政の中立的運営、公務員の政治的中立性」に対する抽象的危険犯であると理解している。この判例の理解の問題点として、あまりにも抽象的な法益理解であることをはじめに指摘した。さらに、本規定において処罰対象とされている「配布行為」についての立法者による一般的・類型的危険の把握方法についても問題があること、加えて、実際の事案に対する裁判所の危険の認定についての問題点にも言及した。国家公務員法における判例実務の問題性については公表論文を提出したものの、法益が抽象的である点や、危険内容が不十分であるといった問題点の指摘にいまだとどまっており、研究目的として掲げた、判例・現行法の全体的な分析には踏み込めていない。また、従来の判例実務から、現在の判例実務の変化などといった検討もいまだできていない。本研究の特色は、従来の研究が抽象的危険犯の限界について総論的な提示にとどまっていたことと比較し、判例実務・現行法上の規定の分析による、抽象的危険犯の分類を通じてその基準を見出すという、いわば「下からの基準提示」を目指している点であった。しかし本年度は、国家公務員法や一部の特別法の検討のみに終始し、ほかの法律、とくに刑法典上の規定の研究は進まなかった。本研究では、多くの規定の分析により、抽象的危険犯のさらなる詳細な分類とそれぞれの限界を見出し、刑法的介入の限界点を見出すための第一歩とするために、次年度はより広い視野で、判例実務の検討を進める必要がある。本年度の研究成果により示された、判例実務の問題点を踏まえて、問題を2点に分類して検討を進めることにする。

第一は、裁判所における行為者への危険犯規定適用場面における危険把握の問題性、第二は、立法者による一般的・類型的な危険把握の手法の問題性、それぞれについて分けて検討を進める必要がある。前者については本年度も引き続き、判例実務の検討を進める。とくに前述のように、より多くの規定分析が必要となるため、本年度はほかの研究者が対象としてきた刑法典上の規定のみならず、より広い範囲の特別法上の規定も対象に入れ、検討対象を広げていく予定である。それと並行して、第二の問題点については、ドイツにおける近親相姦判例を手がかりに、立法者による一般的・類型的な危険把握の手法について分析し、その問題点を明らかにする。この第二の点については、法益論との関係でドイツでは多くの文献があり、より詳細な分析に踏み込むことが可能である。第二の問題点とかかわって、ドイツにおける判例分析のため、ドイツに渡航し情報収集に努める。とくに、ドイツにおける近親相姦規定につき、合憲判決が出され、さらには、欧州人権裁判所においてもそれを追認する判決が出された。この判決は、立法者による一般的・類型的危険理解にかかわる重大な問題であり、現地において資料収集やインタビューを行い、検討を進めていく予定である。そのほかにも、危険犯についてのより実務的な議論についてもドイツの議論状況の把握に努める。以上の理由からドイツへの渡航費用や宿泊費用として予算を使用する予定である。さらに本年度に引き続いて、危険犯検討のために必要な文献の購入を行う。とくに、近親相姦判決にかかわるドイツにおける資料が未収集であり、ほかにも新たな危険犯分析のための資料、とくに特別刑法にかかわる分野について収集する予定である。加えて、論文作成のために必要な機器類のうちそろえていないものや、故障しているものについて(現在予定しているのはパソコンディスプレイなど)購入する予定である。
境界層内の気液および固液相変化を利用した着霜の低減化

平滑面,微細加工面および平滑面上にSUS304製の金網を設置した冷却面上での鉛直平面系における着霜現象に及ぼす冷却面表面温度twの影響を-75°C≦tw<-10°Cの実験条件の範囲内で検討した.結果として,冷却面表面温度が同じ条件の場合,平滑面上での着霜現象と比較すると,微細加工面および平滑面上にメッシュを設置した冷却面上での着霜現象は,熱移動に顕著な差はなく,冷却面への物質移動を低減させることが明らかになった.また,物質移動に関わる諸量である着霜量および霜層厚さの低減率に及ぼす冷却面表面温度の影響を把握することができた.次に,霜結晶生成・成長機構を観察するために構築した顕微鏡撮影システムに高速度撮影装置を組み込むことに成功し,霜結晶の生成・成長の観察および境界層内で発生する過冷却液滴および氷結晶の観察を高速度撮影を用いて行うことができた.観察の結果,微細加工面および平滑面上にメッシュを設置した冷却面近傍の霜層の空隙率が,平滑面上で成長する霜層と比較して顕著に増大していることが明らかとなり,霜層の構造が物質移動の低減化および掻き取り力の低減化に寄与していることが判明した.以上の結果から,微細加工面および平滑面上にメッシュを設置することによって,“霜層を融解する従来の除霜方式"とは異なる“熱交換器の表面温度を上げずに,機械的に霜層を除去する機械的除霜"を実現する条件が明らかとなった.さらに,平滑面上にメッシュを設置し,メッシュの表面温度を0°Cよりも低い温度に維持することによって,冷却面上での着霜現象を抑制し,メッシュ表面で水蒸気を霜結晶として成長させることが可能であることが明らかとなった.霜結晶生成・成長機構を観察するための顕微鏡撮影システムを構築し,水平上向き平面系で実験的検討を行った.まず,温度境界層内にSUS304製金網を設置し,境界層内で霜結晶を成長させ,霜結晶の生成・成長機構の観察を行った.結果として,過冷却液滴の生成・成長機構を明らかにすることができ,過冷却液滴の制御が着霜の低減化に有効であることが確認できた.また,過冷却液滴高さの時間的変化および霜層厚さの時間的変化を測定し,冷却面表面温度の影響を検討した.さらに,鉛直平面系で実験を行い,水平上向き平面系と同様に,過冷却液滴の制御が着霜の低減化に有効であることが確認できた.次に,鉛直平面系での着霜現象に及ぼす諸因子の影響を検討し,霜層厚さおよび着霜量を予測する式を作成し,計算値と実験値および非均質霜層成長モデルの計算結果との比較検討を行った.作成した予測式は,非均質霜層成長モデルの計算結果と比較して,鉛直平面系の実験値との対応が良好であった.また,金網面上から成長する霜層厚さの測定を行い,計算値と比較した結果,水平上向き平面系でも鉛直平面系でも低減効果が確認できた.冷却面である無酸素銅表面を観察した結果,表面に沿って生成・成長した氷の層が確認できたが,霜結晶のように冷却面に対して垂直方向に成長する結晶は確認できなかったことから,温度境界層内にSUS304製金網を設置することによって境界層内での除湿を実現し,冷却面表面上での着霜を抑制できることが明らかとなった.境界層内での金網面への着霜現象を把握することができたが,この霜層の霜層表面温度分布および着霜量の評価は次年度の課題である.既存研究の多くは霜層の平均値を測定しているが,本研究では,局所値の測定を目的の一つとしており,測定方法の検討が必要である.平成28年度に,現有している顕微鏡観察装置に設備備品として購入する高性能レンズを組み込み,霜結晶生成・成長機構を観察するための顕微鏡撮影システムを構築した.平成29年度は,このシステムに3D形状測定ソフトを組み込むことによって,水平上向き平面系で成長する霜層表面部の3次元分析を行った.結果として,過冷却液滴の生成・成長および過冷却解消後の霜結晶の成長過程を3次元で確認できた.このシステムを用いて,過冷却液滴高さの時間的変化および霜層厚さの時間的変化を測定することができ,霜層表面の定義を提案することが可能となった.さらに,平滑面,微細加工面および平滑面上にSUS304製の金網を設置した冷却面上での鉛直平面系における着霜現象を実験的に検討し,着霜量,霜層厚さ,みかけの霜層密度,霜層表面温度に関する平均値および局所値を求めることができた.得られた実験結果に基づき,熱移動と物資移動の相関関係に関する検討を行った.結果として,冷却面表面温度が重要な影響因子であることを確認した.境界層内での相変化に関して,境界層内の温度分布測定および高速度撮影による境界層内の流れの可視化および熱移動と物質移動の相関関係の検討を行った結果,着霜現象の場合,水蒸気濃度が低いことから,境界層内における水蒸気の凝縮の影響は小さいことが分かった.境界層内での除湿を行うことによって,着霜の低減化を実現できることが確認できたことから,今後,金網等の微小物体上に生成・成長した霜結晶の移動方法および利用方法を検討する段階に入った.1霜層表面および霜層表面温度の検討.

サーモグラフィーおよび放射温度計を用いた測定を行い,霜層表面温度分布を把握した.さらに,3D形状測定システムを構築し,霜層厚さを測定した.2境界層内での相変化現象の解明.熱電対を用いて境界層内の温度分布を測定し,鉛直平面系の自然対流によって形成される温度境界層内の温度分布が相変化現象の影響を受けないことを確認した.3霜結晶生成機構の制御および結晶成長の抑制.境界層内に設置した金網面上での相変化現象を観察し,金網面表面温度が重要な影響因子であることを確認した.平滑面,微細加工面および平滑面上にSUS304製の金網を設置した冷却面上での鉛直平面系における着霜現象に及ぼす冷却面表面温度twの影響を-75°C≦tw<-10°Cの実験条件の範囲内で検討した.結果として,冷却面表面温度が同じ条件の場合,平滑面上での着霜現象と比較すると,微細加工面および平滑面上にメッシュを設置した冷却面上での着霜現象は,熱移動に顕著な差はなく,冷却面への物質移動を低減させることが明らかになった.また,物質移動に関わる諸量である着霜量および霜層厚さの低減率に及ぼす冷却面表面温度の影響を把握することができた.次に,霜結晶生成・成長機構を観察するために構築した顕微鏡撮影システムに高速度撮影装置を組み込むことに成功し,霜結晶の生成・成長の観察および境界層内で発生する過冷却液滴および氷結晶の観察を高速度撮影を用いて行うことができた.観察の結果,微細加工面および平滑面上にメッシュを設置した冷却面近傍の霜層の空隙率が,平滑面上で成長する霜層と比較して顕著に増大していることが明らかとなり,霜層の構造が物質移動の低減化および掻き取り力の低減化に寄与していることが判明した.以上の結果から,微細加工面および平滑面上にメッシュを設置することによって,“霜層を融解する従来の除霜方式"とは異なる“熱交換器の表面温度を上げずに,機械的に霜層を除去する機械的除霜"を実現する条件が明らかとなった.さらに,平滑面上にメッシュを設置し,メッシュの表面温度を0°Cよりも低い温度に維持することによって,冷却面上での着霜現象を抑制し,メッシュ表面で水蒸気を霜結晶として成長させることが可能であることが明らかとなった.平成29年度は,霜層の3D形状測定システムを構築し,霜層の3次元解析を行う.この解析結果に基づいて,霜層の密度分布および空隙率分布を評価する.また,鉛直平面系で実験的検討を行い,霜結晶の生成・成長機構を観察するとともに,着霜現象を理解するために評価すべき諸量として,着霜量,霜層厚さ,霜層表面温度,伝熱量を局所値として測定し,温度境界層内における水蒸気の凝縮および霜結晶の成長を考慮した自然対流下での着霜を伴う熱および物質移動について明らかにする.平成30年度は,温度境界層内に設置した微小物体の影響を明らかにするとともに,霜結晶生成機構の制御および抑制を実現する提案を行い,実用化に向けて有効性を確認する.最終年度となる平成30年度では,平成28,29年度に行った実験結果に基づき,(1)熱移動と物質移動の相関関係を整理するとともに,熱移動を低減させることなく,冷却面への物質移動を低減させる条件を明確にする.また,(2)霜結晶生成機構の制御および霜結晶成長の抑制が実現できる条件を明確にする.さらに,(3)霜層表面の定義を提案し,非均質霜層成長モデルの境界条件および初期条件の検討を行う.低温機器の熱交換器では,霜層が付着している熱交換器の表面温度を氷の融解温度以上に昇温し,霜層を融解させる除霜を行っている場合が多い.本研究によって,熱交換器の表面温度を上げずに,機械的に霜層を除去する機械的除霜を可能にする方法および条件が明らかになる.今後,実用可能な熱交換器の検討を行い,指針を提示する.
スポーツパフォーマンスとリハビリテーションでの高分解・高速度重心動揺解析

静的バランス能力の評価指標として普及している床反力計を用いて、着地早期の動的バランスの測定法を確立することを目的とした。その結果、半歩での片脚ホップ動作はCOP軌跡長を安全に測定でき、再現性も高い運動課題であることから、着地早期の動的バランスの客観的評価法として、有用であると考えられた。また、前方ホップに加えて側方ホップにおいても、200msCOPが着地早期の動的バランス評価として有用であることが示唆された。25年度は、健常ボランティアや術後患者を被検者とし、フォースプレート上でのジャンプ着地動作を行い、動的バランス能力を反映するパラメーターを確立する事を目的として研究を行った。独自のコンピューターソフトを開発し、足圧中心(COP)軌跡長、XYZの各ベクトル成分などを接地からの経過時間で細分化し、解析した結果、床反力垂直成分が最大になる時期(着地後200ミリ秒以下)に、COPを急激に移動させて着地バランスを制御していることが判明した。着地後5秒間のCOP軌跡に加え、最大床反力と着地後200ミリ秒までのCOP軌跡の解析によって,動的バランスの制御能力が評価できる事が示唆された。更に、緩衝係数(Fzmax / tz)と着地後200ミリ秒までのCOP軌跡長との間に正の相関を認めたことから、着地後短時間に床反力が高くなる「強い着地」では水平面での身体重心移動が大きくなり不安定になりやすいことが示された。以上より、1各方向床反力成分の最大値、2床反力が最大になるまでの時間、3緩衝係数、4着地後200ミリ秒間の足圧中心軌跡長、55秒間の重心動揺軌跡長、が動的バランス能力を反映するパラメーターとして使用できることが明らかとなった。20cmからの片脚ドロップジャンプでは、最大床反力垂直成分の値も大きく,身体重心移動が大きくなるため、運動習慣のない中高年や膝関節術後患者などでは,動的バランス能力測定の運動課題としてはリスクが大きい。そこで、ドロップジャンプの代わりに、他の運動課題(例:片脚前方ホップなど)を行うと、衝撃は低値であり、より安全な動的バランス測定に有用な運動課題となりうることが明らかとなった。27年度は、片脚ホップ着地後のCOP軌跡長と床反力ピーク値からホップ方向の違いによるバランス特性の差異を検証する事を目的とした。側方ホップにおいて着地直後の姿勢動揺を反映する200msCOPが前方ホップに比べて有意に高値を示し、側方へのホップ動作は前方に比べてより大きな姿勢動揺を惹起する動作であったことが示された。また、床反力ピーク値の結果では、前額面成分であるpFMLおよび鉛直成分であるpFvで、側方ホップが前方ホップよりも有意に高値を示した。これらはいずれも着地時に地面から着地脚に対して作用したブレーキ方向の衝撃の大きさを示すものであり、これらの方向の衝撃の大きさゆえ、側方ホップでは200msCOPが増大したものと推察される。また、接地後1秒間のCOP軌跡長における100ミリ秒毎のCOP軌跡長割合は、左右脚とも接地後200ミリ秒までがその後の時間区間に対して有意に高く、かつ前方ホップと側方ホップ間で類似したものであった。したがって26年度に我々が片脚前方ホップで示した結果と同様に、側方ホップ動作においても、着地後200ミリ秒までのCOP軌跡長に注目した評価は有効と考えられる。よって、前方ホップ、側方ホップ共に、片脚ホップ着地後200msまでのCOP軌跡長を解析することで、着地早期の動的バランスを評価できることが明らかとなった。スポーツ整形外科25年度は、動的バランス能力を反映するパラメーターを確立する事を目的として研究を行ない、1各方向床反力成分の最大値、2床反力が最大になるまでの時間、3緩衝係数、4着地後200ミリ秒間の足圧中心軌跡長、55秒間の重心動揺軌跡長、の5つのパラメーターが動的バランス能力を反映する事が明らかとなった。25年度に確立した動的バランス評価法を用いて、ドロップジャンプよりも安全な運動課題(片脚前方および側方ホップ)における動的バランス測定法を確立する。大阪府立大学のボランテイア学生を用いて、再現性、動作による差、左右差、個人差、などを検討する。その後、膝関節術後患者に対して使用可能かどうかの検討を始め、術前・後の動的バランスの経時的変化を調べる。一方、大阪大学では、全身振動トレーニング、バランストレーニングやレジスタントトレーニングによる動的バランス向上効果につき比較検討していく。更に、研究成果をJOSKAS(日本膝関節・関節鏡・スポーツ医学会)、ISAKOS(国際膝関節・関節鏡・スポーツ医学会)や日本臨床バイオメカニクス学会、日本臨床スポーツ医学会等、国内外関連学会、学術雑誌に学術公表する。予定していた旅費が少なくて済んだため旅費に充てる予定である
日本産サヨリ科魚類2種の生活史と増殖に関する研究

本研究は、日本では九州以北に生息するサヨリとクルメサヨリの2種についてそれらの特異な成魚の形態の記載と分布から卵内発生様式、仔稚魚の形態変化、成長・食性・生息域などの生活様式と成熟・産卵など生活史に閧する項目を野外調査を中心に室内実験を併用して行ったものである。形態では、両種とも特異的に伸長した下顎に感覚細胞が多く分布すること、魚類では新知見の鱗が鰓蓋部から形成し始めることや性や地域によって形態の差異があることを明らかにしている。また、クルメサヨリは朝鮮半島と中国北部にも生息するが日本では青森県から佐賀県と静岡県の他、有明海流入河川に分布することを示している。産卵は両種とも1歳から行うがその体長はクルメサヨリ1215cmに対してサヨリは1819cm、産卵期は1ヶ月ほど前者で早く始まりいずれも8月まであり、その間、前者で直径平均1.4mmの卵を毎回300800粒、後者で直径2.1mmのものを多回産卵することなどを究明している。仔稚魚の成長は前者が1日0.9mm、後者が1.6mmほど体長が伸び、きわめて早いことを示している。産卵場所や仔稚魚の成育場所は前者では河川感潮域の浮葉植物、抽水植物や浮標物などが、後者で沿岸域の流れ藻や浮標物が多いところであり、前者は9,10月に河口域を経て、冬季には有明海で動物性プランクトンを接食しながら成育して4月になると産卵のため川を遡上し、産卵後1歳の生涯を閉じる生態を、後者では内湾や瀬戸内海のようなやや閉鎖的な海域の沿岸で仔稚魚期を過ごした後冬季には体長15cm以上となり、やや沖合に移動することが推察され、2歳は生存することなどを解明している。そして、これらの知見をもとにクルメサヨリの資源減少は河川改修と河口堰が関与していることを指摘し、水面の減少した河川感潮域にワンドや支流を利用して新たなビオトープとして産卵域と成育場所を創造することを提案している。クルメサヨリについては筑後川感潮域と有明海沿岸において毎月12回、たも網、繁網、稚魚網によって得た標本を用いて成長、移動、成熟を、水槽実験によって塩分と受精・孵化との関係を解析した。その結果、雌の生殖腺重量指数の推移と採集仔魚の耳石に現われる日周輪による孵化日の推定によって産卵期が48月であり、産卵場所が感潮域上限域であること、体長5mmで出現した仔魚は11月まで河川内で過ごし、直線的な成長を行い、一部は成魚とほぼ同じ体長12cmmに達すること、その後、有明海に下り、冬季を過ごした後、翌年4月には体長1115cmとなり筑後川に遡上すること、寿命が1年であるを明らかにした。さらに卵は塩分08で90%以上の受精率、塩分016で正常な孵化を示し、卵の性状からも本種が産卵のため低塩分域をもとめて感潮域上限域に遡上することなどが解明された。サヨリについては有明海、博多湾および瀬戸内海の豊前沿岸と別府湾を調査域とし、採集と市場調査結果の末、瀬戸内海沿岸で安定して採集されることがわかり、1999年9月から苅田港を中心に釣と定置網による採集調査を行った。

また、6月には流れ藻に付着した卵塊を採集し、その孵化仔魚の飼育標本を用いた耳石分析によって輪紋が日周輪を示し、輪紋数から1本を差し引いた値が孵化日であることがわかった。苅田港の位置する豊前海の沿岸部で411月に体長1523cmが採集されたが、122月では採集ばかりでなく市場への水揚げもなく、この水域の沿岸域からほかに移動することが示唆された別府湾には冬季にも棲息するが豊前海のサヨリとの関係については現在のところ不明である。豊前海と別府湾の標本による雌の生殖腺指数は9月以降23%と低く、1月になって45%とわずかに上昇した。卵塊の出現状況により3月にはこの値は急上昇することが推察されるが、現在、標本の入手に努力している段階である。クルメサヨリは昨年度の研究成果として生後1年で産卵し、約1ヶ月以内に斃死することを明らかにしたが、産卵後の親魚を今年度継続飼育した結果、一部は生存し、ほとんど成長しないまま2歳になることがわかった。サヨリについては昨年度、耳石輪紋の日周性の検証と成熟様式の一部を解明した。本年度は採集した標本や飼育個体を用いて形態の変化過程を各部の相対成長と化骨によって求め、本科の特徴とする下顎の伸長はふ化直後から始まり、体長60mm程度で体長比5%を最大に以後ほとんど変化しないこと、この体長以後は他の体部も成魚の特徴を示し、化骨も担鰭骨を除いて終了することなどが明かとなった。さらに採集と人工受精卵を用いて水温と塩分の耐性やふ化時間との関係を求めた結果、ふ化時間=-1.029水温2+43.484水温=380.64の関係があり水温15°Cで25日、25°Cで7日でふ化するが22°Cでふ化率が高いこと、20ppt以上で高いふ化率であるがOpptでも90%代と塩分には広い耐性を示すことを明らかにした。また、稚魚の成長には体長=1.56ふ化後日数+7.72の関係が求められ、ふ化し魚の体長は7.7mm、その後1日に約1.6mmという早い成長が得られた。野外における生態調査は福岡県の豊前海を中心に稚魚網、釣り、定置網漁業の漁獲物によって採集し、それらの採集場所、体長、個体数をもとに解析した。その結果、本種は46月にごく沿岸域で流れ藻に纏絡卵を生み、仔稚魚は岸部を中心に蝟集して動物性ブランクトンを捕食しながら急激な成長をとげ、910月に成魚を同じ体長12cm程度となる。そして112月には沿岸域を離れ沖合いの島嶼部に移動することが示唆され、4月に産卵のため豊前海の浅所に来遊する生活が解明された。本年度は国内における詳細な分布域を調査するとともにクルメサヨリについて形態の地理的な差異を、サヨリについては形態の性差と鱗の発生過程を明らかにした。また、最終年度にあたるため両種の生活史をとりまとめた。まず、クルメサヨリは太平洋側では青森県小川原湖から南は静岡県佐鳴湖、日本海側では青森県の十三湖から南は佐賀県松浦川と、有明海に流入する筑後川、矢部川、六角川、嘉瀬川、鹿島川、緑川と熊本県の江津湖だけに分布するが、サヨリは北海道から九州沿岸に広く生息していた。また、クルメサヨリについて筑後川産、宍道湖産と涸沼産の各体部の長さを比較すると背鰭前長、肛門前長、尻鰭基底長と鰭条数以外の形質について有意に差が認められ、平均脊椎骨数では筑後川産が50.0本、宍道湖産が51.4本、涸沼産が52.0本であった。サヨリの平均脊椎骨数は、雄で60.21±0.71、雌で59.39±0.74であり、それらの間には統計的有意な差が認められ、雄のほうが脊椎骨が多いことが明らかになった。今後、クルメサヨリについても雌雄の違いを検討する必要がある。筑後川におけるクルメサヨリは4月末から8月初めに親魚が感潮域上限の河口から25km上流の筑後大堰下流部に主産卵場を形成し、仔稚魚は8月まで河川上流に生息するが、10月には河口域や有明海沿岸に移動する。この間、ワムシ、カイアシ類、ミジンコ類、次に昆虫類を摂食し、1日約0.9mm成長する。翌年の4月上旬から河川を遡上、体長1215cmとなり4月末から8月上旬に産卵し、生後1年で斃死する。
朝鮮王朝時代の漕運制および船運業に関する基礎的研究

本研究は、朝鮮王朝時代の漕運制および船運業史研究に関して、今後の本格的研究のために史料の収集・分析を行なうことを目的とする。本年度はその最終年度に該当し、おおむね以下のような活動を行った。(1)昨年度に引き続き、『朝鮮王朝実録』記事に基づいた朝鮮王朝時代の漕運関係年表作成へむけての作業を行なった。具体的には、すでにカード化を終えている『成宗実録』段階までの記事原文をパーソナルコンピュータを用いて電算入力し、『太祖実録』『定宗実録』『太宗実録』および『成宗実録』についてこれを終了した。また、この電算化された史料データをもとに、成宗代(1470-1494)の漕運関係年表の作成を完了した。一方、『成宗実録』より以降の実録についても、『宣祖実録』までは『朝鮮王朝実録』CD-ROMによる記事検索をほぼ終え、順次記事原文のカード化に移った。(2)国内外諸機関所蔵の関係史料の目録化を進め、韓国のソウル大学所蔵のものについてはひとまず完了した。また国内の古書律より『嶺営状啓謄録』を購入し、調査した。(3)これらの基礎的作業と並行して、本研究の課題にそって次のような研究成果をあげた。(1)成宗代の漕運政策論議の推移とその背景、それが漕運運営におよぼした影響などについて考察し、「朝鮮成宗代の漕運政策論議-私船漕運論を中心として-(上)」(『史淵』136、九州大学文学部、1999年)に発表した。(2)朝鮮王朝時代の船舶所有者の具体的な海上活動の実態把握のため、『済州啓録』(原書はソウル大学所蔵)所載の海難関係記事の分析を試み、その成果を「十九世紀済州島民の海難と漂流-『済州啓録』の分析-」(『年報朝鮮学』7、九大朝鮮学研究会、1999年)として発表した。本研究は、朝鮮王朝時代の漕運制および船運業史研究に関して、今後の本格的研究のために史料の収集・分析を行うことを目的とする。本年度はその1年めに該当し、おおむね以下のような活動を行った。(1)『朝鮮王朝実録』CD-ROMを活用して同史料の関連記事を検索し、これをもとに漕運関係年表の作成に着手した。この作業は現在、『成宗実録』段階までの記事原文のカード化が完了している。次年度にも引き続きカード化を進め、年表へとまとめていく予定である。(2)国内外諸機関所蔵の関係史料の目録化を、韓国のソウル大学所蔵のものを中心に進めた。また国内所蔵史料の実地調査として、京都大学に出張し、同大図書館所蔵の『嶺常日記』を調査して複写した。(3)これらの基礎的作業と並行して、本研究の課題に沿って次のような研究成果をあげた。(1)朝鮮王朝時代の水運史研究における、最近の重要な成果である崔完基著『朝鮮後期船運業史研究』(一潮閣、ソウル、1989年)の書評を『朝鮮学報』164(朝鮮学会、1997)に発表した。(2)朝鮮王朝時代の船舶所有者の具体的な海上活動の実態把握のため、『済州啓録』(原書はソウル大学所蔵)所載の海難関係記事の分析を試み、その成果を九州史学会平成9年度大会で「19世紀済州島民の海難と漂流」と題して報告した。なお、その内容は近日中に論文として発表予定である。
有機ゼオライトの炭素材料化

多孔性材料の代表的な物質である有機-金属配位結合ポリマー(MOFs)と炭素材料の架け橋としての位置付けとして、配位結合ポリマーから多孔性炭素を調製する新しい手法を試みた。この目的のためにまず、炭素化に適した熱的に安定な有機リンカーの検証を行ったところ、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン誘導体が高い炭素化収率と穏やかな熱的挙動を示し、炭素化前後で構造変化の少ない骨格として有用であると分かった。そこで、様々な配位結合性官能基を有する1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン誘導体を、薗頭カップリングを鍵反応として高収率で合成し、続けて銅やニッケル、銀などとの配位結合ポリマーを合成した。溶液中の混合法で得たほとんどの配位結合ポリマーは低い比表面積であったが、1,3,5-トリス(ρ-カルボキシフェニルエチニル)ベンゼンのカリウム塩と銅を用いた配位結合ポリマーからはミクロ孔性、メソ孔性を示す多孔体が得られた。1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン誘導体自身は、炭素化によって高収率でミクロ孔性炭素に変換された。これと同じように、配位結合ポリマーも炭素化によってミクロ孔が増加したが、錯体化過程を経た炭素の方が、有機リンカーのみをそのまま炭素化した場合よりもミクロ孔容量が増加した。一方、メソ孔状態は炭素化の前後でほとんど変化しないことを確認した。このことから、メソ孔性の配位結合ポリマーは、そのメソ孔を保持したままでミクロ孔を付加した細孔状態の炭素材料へ変換されることが分かった。また、融点や軟化点を有する有機リンカーと金属を用いる際、それらを固体のまま混ぜ合わせそのまま加熱焼成段階に移行する金属混合溶融法を試みた。この方法は通常の錯体形成反応に適さない弱い有機リンカーと金属の組み合わせにも有効で、高度に発達したミクロ孔性炭素が得られた。炭素材料化に適したホスト骨格を選定するために、ヘキサフェニルベンゼン、ヘキサキス(フェニルエチニル)ベンゼン、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼンの骨格を有する共役系化合物を合成し、熱重量示唆熱分析から、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼンが特に900°C炭素化収率が高く、且つ発熱挙動が穏やかであることを見出し、この骨格に対して、シアノ基、ピリジル基、ピリミジル基、水酸基、更にはカルボン酸やボロン酸を放射状に3ヵ所ずつ有するホスト分子の高収率合成に成功した。多孔質の有機-金属配位結合ポリマーを構築するために、各ホスト分子に対して、酢酸銅や塩化銅を主に用い錯体化を試みた。そして1,3,5-トリス(p-カルボキシフェニルエチニル)ベンゼンとそのカリウム塩からミクロ孔性、メソ孔性の配位性超分子を得ることに成功したことから、カルボン酸ホストが共役系ホストから得られる安定な有機-金属配位結合ポリマーを導くためにとりわけ優れていることを見出した。得られたミクロ孔性、メソ孔性配位結合性ポリマーに対して室温から900°C炭素化までの段階焼成を行い、窒素吸脱着測定およびSEM観察から熱的挙動を調べたところ、メソ孔の形状は炭素化前後で保たれ、一方でミクロ孔容量は炭素前駆体の空孔特性に限らず増加したことから、有機-金属配位結合ポリマーの空孔特性に対してさらに炭素化によって引き起こされるミクロ孔特性が加算された細孔特性を有する炭素材料が得られることを見出した。
量子格子気体模型の古典計算機によるエミュレーションとそのナノデバイス解析への応用

開放系の境界条件を設定した量子格子気体オートマトン(QLGA)法を微細電子デバイスの解析に応用した。QLGAは時間依存Schrodinger方程式をセルオートマトンにより解くシミュレーション方式で、量子コンピュータ上のアプリケーションとして期待されている。我々は本手法を古典計算機上でエミュレートしその有効性を探ってきた。特に本年度は、これまでに我々が考案した吸収境界条件アルゴリズムを利用して、ナノスケールMOSFET中の2次元または3次元電子波伝播の可視化ならびに透過係数計算を行った。まず、薄膜SOI内における電子波伝播解析を行った。ボディ部の厚みが5nm以下の薄膜MOSFETにおいては、Si/SiO_2界面の凹凸スケールがデバイスサイズに近づくため、その揺らぎによる影響が平均化されず、ドレイン電流特性のばらつきとなって顕在化する可能性があることがわかった。そのほか、極薄ゲート絶縁膜を透過する漏れ電流の界面凹凸依存性の解析も行った。ゲート面積の小さな10nm級の微細素子においては、凹凸が漏れ電流値の素子間ばらつきに大きな影響を及ぼすことが判明した。さらに、凹凸による散乱のため、透過係数が界面横方向の電子運動量成分にも依存することを示した。このようにQLGAの応用例を示すことで、本方式が今後重要となるナノデバイス中の電子伝播シミュレーションに対しても有効な手段となりうることを実証することができた。量子格子気体オートマトン(QLGA)法を微細電子デバイス解析に用いる際必要となる開放境界条件アルゴリズムを新たに考案し、MOSFET中の電子波伝播解析に応用した。QLGAは時間依存Schrodinger方程式をセルオートマトンにより解くシミュレーション方式である。本手法の研究は、世界的にはいまだ基礎段階にあり、これまでの報告では、いずれも単純な周期的境界条件のみが適用されてきた。ところが、電子デバイス中の電気伝導解析への応用を考えた場合、開放系への波動関数の流入および流出境界条件の設定が必須となる。今回我々は、流出した波動関数が系に及ぼすインパルス応答をあらかじめ計算しておくことで、任意の精度で開放境界条件を満足することのできる算法を新たに考案した。まず、第1の応用例として1次元トンネル問題をシミュレートし、得られた透過係数が解析式による厳密解と一致することを確認した。続いて、界面に凹凸のある障壁に対する2次元トンネル問題を解析し、擬2次元シミュレーション(障壁を多数の短冊に分割し1次元トンネル問題の合成として透過係数を算出)の結果と比較して、より低い透過係数が得られることを示した。界面凹凸による電子散乱が、電子の入射エネルギーを減少させたことが原因として挙げられる。今回のアルゴリズム提案により、複雑な系形状、多次元化などへの対応が容易なセルオートマトン法を、微細デバイス中のバリスティック電子伝導解析に利用することが可能となった。