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定量的金融リスク管理のための数値計算技術の開発と適用

本研究は,金融機関や一般企業にとって不可欠な,金融リスクのより良いマネジメントを行うために必要な数値計算技術の開発を行うことが主たる目的であった.これまでの金融実務では,金融リスクの定量的分析を行うときには,リスク資産価格のリターンの正規性を想定していることが多かったが,本研究では実証分析の結果明らかとなった非正規性が金融リスク管理にどのような影響を与えるかに関する分析を行った.また,その非正規性の想定の下,主に準モンテカルロ法による数値計算技術を用いて正確かつ効率的な定量か手法を提案し,その実用性を明らかにした.本研究は,金融機関や一般企業にとって不可欠な,金融リスクのより良いマネジメントを行うために必要な数値計算技術の開発を行うことが主たる目的であった.これまでの金融実務では,金融リスクの定量的分析を行うときには,リスク資産価格のリターンの正規性を想定していることが多かったが,本研究では実証分析の結果明らかとなった非正規性が金融リスク管理にどのような影響を与えるかに関する分析を行った.また,その非正規性の想定の下,主に準モンテカルロ法による数値計算技術を用いて正確かつ効率的な定量か手法を提案し,その実用性を明らかにした.口頭報告に関しては,資料にあるとおり計7件の報告を行った.本年度は,第1に原資産価格が多次元のレヴィ過程に従う場合のヨーロピアン・エキゾティックオプションの価格評価問題に適用できる効率的な準モンテカルロ法を複数提案し,既存の方法と新しい方法とを数値実験を利用して,比較分析を行った.その結果,金融の分野で使われる様々なクラスのレヴィ過程で提案手法が,通常のモンテカルロ法や準モンテカルロ法と比較して,精度が大幅に上回ることを実証した.第2に,従来準モンテカルロ法が機能しないと言われていたペイオフが非連続関数である場合のデリバティブ評価問題に対して,新しい方法Integrated Linear Transformation (ILT) methodを提案し,この方法が劇的に計算精度を挙げることを数値実験によって明らかにした.また,ペイオフの非連続性のみならず,原資産の多次元性をともに含んだ複雑な問題に対しても,極めて効率よく適用できることを示し,数値実験によって,多次元性と非連続性がともに重要で,これらをともに解決することではじめて,計算の精度が劇的に向上することを確認した.最後に,次の研究課題として挙げているADPRL研究を推進する上での情報収集のため2014IEEE Symposium Series on Computational Intelligence: ADPRLに参加,参加者と討論を行った.このカンファレンスへの参加を経て,標準的なオプション評価問題を題材に,ADPRLに必要な基幹技術の優劣についての実験を開始した.金融工学2年目の25年度は,既存の研究を最終成果物として完成させることに注力したので,投稿が受諾された論文と国際学会での発表は充実したものとなった.予想外に計算時間が必要であることが判明したり,計算の結果が予想外であるなど,いくつかの憂慮点はあるものの,総じて計画通りに進んでいると考えられる.研究計画の4つの具体的な項目のうち,『(A)数値計算技術の開発』については,おおむね計画通りの技術を開発できていると判断している.これにより,今後のシミュレーションに関しては,必要となるほとんど全ての確率過程に関してのシミュレーションが可能となった.研究改革『(B)定量的リスク管理へ応用』についても,いくつかの研究成果と共に解決すべき問題点が明らかになっている.現在これらの技術的な解決方法を検討中である.過去2年の成果から,定量的金融リスク管理で必要とされるシミュレーション技術の基本は,ある程度確立されたと考えている.今年度までの研究により,特性関数が明示的に記述できる任意の確率分布からの逆関数法による乱数生成が可能となった.また,従来,数値的に乱数生成が困難であった裾の厚い分布や確率密度が発散するような分布に関しても,級数展開や,レヴィ測度の直接利用などによって効率的な乱数生成方法が可能であることを示した.これにより,金融リスク管理上重要なほぼ全てのレヴィ過程のシミュレーションが可能となった.また,準モンテカルロ法の研究により,多次元の問題や非連続関数が存在する場合の効率的なシミュレーション技術の開発も進んでいる.今後の方策としては,最適な意思決定の導出に関しても,シミュレーション技術を応用する方法を研究していく.この分野は,オペレーションズリサーチの分野における近似動的計画法,制御理論分野における最適制御,コンピュータサイエンスの分野における強化学習などと密接に関連しているが,リスク管理の分野における応用可能性についてはこれまでほとんど研究が行われていない.本研究ではこの分野について研究を推進していく予定である.平成25年度は,研究計画の中の具体的な研究計画『(A)数値計算技術の開発』,『(B)定量的リスク管理への応用』は,成果を論文として投稿しており,それらの完成を目指す.また,研究計画『(C) MC, QMCによる推定と最適化』については,解決すべき課題が非常に明確になってきた.

金融派生商品の持つペイオフの非線形性と,連続時間モデルが大規模変数の最適化問題の解決を困難としている.昨年度より,この問題に関してはいくつかのアプローチによる解決法を探索しており,今年度も継続して行う.それらの解決方法の探索,実装が今年度の中心的課題になると考えている.一方の,研究計画『(D)リアルオプションの定量分析』に関しては,昨年度に行ったセミナー,ワークショップでの報告とその後の討論により,いくつかの実務的課題が分かっており,今年度,来年度に向けて解決方法を探っていく計画である.加えて現在,研究計画(A)に関連する研究論文が3件,研究計画(B)に関する研究論文が3件,研究計画(C)に関連する研究が1件が査読過程に入っており,まもなく戻ってくるそれらの論文の改訂作業にも十分に時間を費やす必要があると考えている.論文出版に伴う,ジャーナルの購入を計画していたが,そのジャーナルの出版が遅れ,次年度に持ち越されたため.予定通り,ジャーナルの出版がされ次第購入する予定である.その他の研究費支出としては,数値計算ソフトウェアの購入,更新,データベースの購入などが予定されている.
糸球体と尿のプロテオーム解析による糖尿病性腎症のバイオマーカーの探索

研究目的:糖尿病性腎症患者の糸球体と正常糸球体を用いる定量的なプロテオームの比較解析によって、糖尿病性腎症に発現変動タンパク質を同定し、糸球体傷害に関与する可能性のあるタンパク質候補をリストアップする。研究方法:糖尿病性腎症患者および腎疾患の既往のない患者の摘出腎及び剖検腎組織を用い、病理学的観察で腎症の病変を認める糸球体と認めない糸球体を判別し、Laser microdissection法で糸球体切片を採取した。採取された糖尿病性腎症患者の糸球体と正常糸球体のラベルフリー定量プロテオーム解析を質量分析計で行った。研究結果:糖尿病性腎症群及び正常コントロール群の糸球体サンプルを質量分析計で解析し、それぞれ、約2400種類と3200種類のタンパク質を同定した。同定されたタンパク質のうち、約1800種類のタンパク質は両群に共通するものであった。これらのタンパク質について、糖尿病性腎症群に糸球体発現が50%以下或いは2倍以上に変動した、かつ統計学分析で有意差のあるタンパク質が591種類(低下:75種類;増加:516種類)同定された。発現変動タンパク質を用いたGene Ontology (遺伝子の細胞構成要素、分子機能および生物的プロセスに関するアノテーションデータベース)解析によって、膜たんぱく質、細胞骨格の構成、分子間結合、シグナル伝達に分類されたタンパク質が糖尿病性腎症の糸球体傷害に関わる可能性のある分子としてリストアップされた。考察と結論:糖尿病性腎症患者の糸球体を用いた比較的定量プロテオーム解析によって、糖尿病性腎症の糸球体で発現変動タンパク質を同定し、糸球体傷害に関わる可能性のある分子をリストアップした。今後、これらのタンパク質が糖尿病性腎症にどのように関与するかを検討し、その発症機序を解明する必要があると考えられる。
微小腐食損傷における水晶微量天秤法の適用に関する研究

本研究では水晶振動微量天秤法(QCM)を微小腐食系へ適用した結果、以下のことがわかった。1."鉄の溶解速度および不働態化"では、中性ほう酸塩およびリン酸塩水溶液中での鉄の腐食挙動にQCMを適用することで、従来測定が困難であった浸漬電位近傍の腐食速度を求めることができた。また、ほう酸塩溶液に比ベリン酸塩溶液では、腐食速度が著しく大きいことが示された。不働態化挙動については、QCM電極作製の改良が試行されている段階で、今後の課題である。2."炭酸塩水溶液中における炭素鋼の腐食挙動"では、pH炭酸塩濃度の異なる炭酸塩水溶液中における炭素鋼の分極挙動を調べた。pH、炭酸塩濃度によって、活性溶解ピーク電流密度が大きく変化することから、活性溶解領域で沈殿物形成をともなう溶解機構であることが示された。さらに、分極曲線測定と同時に、QCMによる質量変化を測定することでこの沈殿物がFe(OH)_2・8.6H_2Oと非常に高い水和状態であることを見いだした。また、中性溶液ではアルカリ性溶液に比べ溶解が優勢に生じることが示された。3."Al-Mo合金の耐大気腐食性"では、マグネトロンパッタリング法により水晶振動子に作製したAl-Mo合金およびAlの大気腐食系にQCMを適用した。Al-Mo合金はSO_2存在下ではAlに比べ耐大気腐食性が良好である。また、Al、Al-Mo合金とも相対湿度0%より75%のほうが腐食速度が増大する。これらの結果から推定した腐食機構により、SO_2濃度、試料表面の水膜の厚さ(相対湿度)が腐食速度に大きく影響をおよぼすことが示された。
わが国及び海外における監査時間の実態調査

本研究では、日本、アメリカ及び英国の監査事務所に対する調査によって、実際の監査契約に基づく監査時間を把握した。本研究の結果、第1に、日本の監査時間は、被監査企業の規模をコントロールした上で、アメリカ及び英国に比べて有意に少ないこと、第2に、日本においては、監査計画の修正による追加的な監査時間は、アメリカ及び英国に比べて有意に少ないこと、第3に、日米の内部統制報告制度の比較によれば、アメリカとは異なり、日本では、内部統制監査の時間を除くと内部統制評価の時間がほとんど残されていないことが明らかとなった。当年度は、まず、主に海外の学術雑誌及び学位論文やWorking paper等における実証研究での監査の品質の取扱いを検討するとともに、一般の財やサービスにおける品質に関する研究として、サービス業における品質に関する文献を検討した。また、わが国の監査法人に所属する監査担当者に対して、パイロットテストとして、監査時間に関するヒアリング調査を実施し、次年度における調査項目の識別等を行った。他方、海外については、アメリカの「監査品質センター」及び英国のイングランド・ウェールズ勅許会計士協会を訪問し、意見交換を行う予定であったが、研究の進捗上、日本国内でのヒアリングを優先したことから、これらの訪問調査は、次年度に回すこととなった。また、当年度に予定していた、データ収集については、わが国については日経NEEDS、海外についてはアメリカのAudit Analyticsから、監査の品質に関連する各種指標を算定するためのデータを収集するとともに、被監査企業ごとに、1企業の財務データ、2担当監査事務所のデータ(規模や訴訟の状況、監査保険の適用等の概要)、及び3監査報酬や監査担当者の人数や経験年数等の監査関連データの整理を行った。研究最終年度(第2年度)である平成27年度は、第1年度に引き続き、各種文献・資料の渉猟を行うとともに、国内及び海外における調査を実施した。国内については、主に監査法人の協力を得て、ヒアリングと質問票調査を実施した。また、海外については、アメリカでの調査を実施し、現地の監査法人の協力の下で監査時間に関する質問票調査を実施した。他方、英国については、訪問する機会が得られなかったため、従来から交流のある研究者の協力の下でのe-mailを通じての調査にとどまったが、日本やアメリカでの調査と同じ質問票による調査を実施することができた。これらの調査によって得られたデータは、現在、分析中であり、今後、研究代表者自身が以前実施した研究を含む、先行研究の結果との比較検討を行うとともに、2016年度の国内での学会で報告する予定となっている。2年間の挑戦的萌芽研究の資金を利用しての調査は、海外調査においては必ずしも当初に想定したとおりの実施方法とはならなかったが、最終的には、予定していた日本、アメリカ、及び英国でのデータを収集することができた。これらの調査によって得られた監査時間のデータは、非公開データながらも、先行研究の限られているものであり、今後の研究の可能性を開く貴重な基礎データとなると考えている。また、本研究を展開させるため、監査時間に限らず、個々の監査業務及び監査事務所における監査の品質を客観的に測定する指標を開示させようとする動向があることに鑑みて、そうした監査品質指標(Audit Quality Indicator)の研究について、引き続き科学研究費補助金(基盤研究(c))の補助を得て研究を展開させていくこととなった。海外での調査は次年度に繰り越すこととなったものの、文献調査、国内のパイロットテスト、海外及び国内でのデータ収集については、概ね予定通り進めることができたことから、初年度における達成度は「おおむね順調に進展している」と評価している。会計監査第2年度においては、第一に、海外での調査を進めることが必要である。また、国内での調査を本格化させるとともに、一定の段階において、ワーキング・ペーパー又は学会報告等を行い、初年度に実施できなかった研究成果の公表を進めていきたい。予定額と使用額の差異が生じた最大の理由は、第1年度に予定していた海外調査を第2年度に繰り越したことにある。また、謝金は計上してあったが、第1年度のパイロットテストでは謝金の支払の必要なく調査が実施できたことも影響している。第2年度において、初年度から繰り越した海外調査を実施すること、及び国内調査を本格化させることによって、繰り越し分を使用する計画である。
酵母液胞膜アニオン輸送の分子機構と液胞酸性化の遺伝生化学的解析

液胞は細胞体積の約1/4を占める大きな細胞内小器官であり,様々な輸送系を機能させることにより、細胞質から液胞内腔ヘイオン、代謝産物を輸送し、細胞質の恒常性の維持に寄与している。酵母の液胞形態に異常を示す突然変異株を用いた遺伝学的解析の結果、液胞コンパートメントの形態の形成、維持にはVAM3遺伝子の機能が必須なことが示された。VAM3遺伝子産物の構造を明らかにし,液胞の形態形成,形態維持機構におけるVAM3遺伝子の機能を明らかにする目的で,VAM3遺伝子の単離を行なった。vam3-1変異を相補する酵母のDNA断片をクローニングし,vam3-1変異を相補する活性を有する領域,約1.4-kbの塩基配列を決定したところ,283アミノ酸残基よりなるタンパク質をコードするオープンリーディングフレームが見い出された。VAM3遺伝子産物(Vam3p)の推定アミノ酸配列から,Vam3pのN-末端には、典型的な膜移行シグナル様配列は見い出されなかった。しかしながらC-末端領域に膜貫通領域を持ち,また分子間相互作用に機能する特徴的構造をもつことが示唆された。一次構造上の相同性を検索した結果、Vam3pは神経細胞のプレシナプス膜に存在するシンタクシン、酵母のSed5p,Pep12p,Sso1p,Sso2pと、分子全体を比較して約15-20%、相同性の高い領域では約22-33%の相同性が認められた。Vam3pは、酵母の大きな酸性化コンパートメントを構築する際、前液胞コンパートメントからの小胞が、大きな液胞へ輸送され、融合する際のドッキングコンプレックスのコンポーネントとして機能していると考えられる。
家庭犬による視覚障がい児の身体活動量増進と社会的交流の促進

全国の盲学校ならびに特別支援級に協力依頼し、保護者にアンケート調査を実施した。さらに協力の得られた児童と保護者にはインタビューを通して犬の飼育と運動に関わる経験を詳しく調査した。171名のアンケートが回収された(有効回答率34.9%)。犬を飼育している児童は23名(13.5%)、そのうち犬の散歩に同行している児童は11名であった。犬を飼育している児童の活動量(1週間Mets.mins)は1113.0(S.E. ±272.0)で飼育していない児童の活動量は1071.0(S.E. ±114.7)であった。両者に有意差は見られなかった。社会交流についても犬の飼育有無で有意差は見られなかった。犬を飼育している4家族にインタビューを実施したところ、犬と児童の関係が良好な家庭では、犬との散歩や遊びを通して運動量の増加や身体感覚の獲得につながったという意見が得られた(3家庭)一方、犬が児童になつかず、犬による運動面への効果はないという家庭もあった(1家庭)。本調査より、視覚障がい児の犬飼育率は一般の家庭の飼育率と大きく変わらないことが示された(日本の家庭犬世帯飼育率は12.8%)。しかし、犬を飼育していたとしても犬の散歩に同行している児童は少なく、犬との関係にも影響することから、犬による運動量増進や社会的交流の促進が必ずしも得られているわけではないことが示された。本研究は、身体活動面における視覚障がい児の福祉向上にむけて、家庭犬が果たす役割を調査することである。特に、研究代表者の先行研究で示唆された盲導犬による視覚障がい者の身体活動量増進効果について、盲導犬との生活が法律上認められていない18歳未満の児童において家庭犬でも同様の効果が得られるのかを明らかにすることを主目的とする。平成29年度は、調査1(横断研究)として、視覚障がいを持つ小学生から18歳未満の児童のいる保護者を対象に、児童の身体活動量、社会的交流、外出頻度等を調査し、犬の有無で比較した。全国の盲学校および視覚障がい児を対象とする特別支援学校68校中43校の協力が得られ、139名(自宅通学児童)の回答を得た(有効回答率30.4%)。犬の飼育の有無で、児童の活動量、社会的交流、外出頻度に有意差は見られなかった。今後、全国の弱視特別支援学級及び弱視通級指導教室にも対象を広げ、調査を続けていく予定である。調査2(事例研究)では犬が児童にもたらす影響の深層を理解するために、犬飼育児童の家庭を訪問し犬との関係性、他者との交流、身体活動量について面接を交えて実測データを収集する予定である。盲導犬の利用は視覚障がい者の身体活動量増進に寄与することが示唆されているが、視覚障がい児はその恩恵にあずかることができない。一方で、家庭犬は日本国内だけでも約1千万頭飼育されており、より身近な家庭犬を介在させて視覚障がい児の身体活動量増進に応用することができる可能性がある。特に、児童期に好ましい運動習慣を身につけることは、短期的な効果にとどまらず、生涯にわたってより健康的な生活を得ることにつながるという点で非常に意味がある。調査1では盲学校および特別支援学校の児童を対象とした調査は予定通り終了した。なお、全国の小中学校に設置されている弱視特別支援学級及び弱視通級指導教室に通う児童も対象にする予定であるが、これらの支援学級および指導教室は児童の有無により設置状況が毎年度異なる。調査にあたり、国立特別支援教育総合研究所の「全国小・中学校弱視特別支援学級および弱視通級指導教室実態調査」を参考にするが、平成29年度に行われる最新の報告を待って引き続き調査を進めることにしている。調査2も順次データ収集を開始している段階である。

国立特別支援教育総合研究所の「全国小・中学校弱視特別支援学級および弱視通級指導教室実態調査」は5月中に報告書が開示される予定とのことであり、公開され次第、調査1の弱視特別支援学級及び弱視通級指導教室に通う児童からのデータ収集を始める予定である。調査2も研究計画に従って遂行する予定である。調査1では全国の小中学校に設置されている弱視特別支援学級及び弱視通級指導教室に通う児童も対象になっているが、これらの支援学級および指導教室は児童の有無により設置状況が毎年度異なる。調査にあたり、国立特別支援教育総合研究所の「全国小・中学校弱視特別支援学級および弱視通級指導教室実態調査」を参考にするが、平成29年度に行われる最新の報告を待って引き続き調査を進めることにしている(前回の調査は平成24年度)。報告書の開示が平成30年度5月になるということなので、それを待って調査をすることにしたため、平成29年度の使用額が予定より少なくなった。
妊娠期の胎児リスクの告知が養育者の心理的状態に与える影響とその支援

本研究は口唇裂口蓋裂の出生前診断・出生後の告知によって児の口唇裂/口蓋裂を告知されたことが、告知後の親・養育者の心的状態に与える影響解明と、また親・養育者の疾患理解の促進や養育の動機付けを高めるために必要な支援構築を目的として行われた。3年間の調査で、70組以上の研究協力者が得られた。また、調査を行った病院内支援体制も徐々に確立され、心理外来や、ハイリスク群への支援体制も徐々に確立されつつある。得られた知見は口蓋裂学会等で発表された。今後も継続して知見を収集するとともに、学会、論文、書籍などに発表予定である。また、支援についても継続し、将来的には支援のモデル化をおこなうことを目指す。研究計画に基づき、親・養育者支援の開発と実施のためのセンター医師が診察の一環として出生前告知に関わる医療面接(病状・治療展望説明)・簡易スクリーニング・調査依頼を行い、心理士(研究代表者)が再度調査の目的・内容を説明した上で心理学的面接・データ収集を行った。この結果、第1年度は、研究参加者として、口唇裂(口蓋裂)について出生前告知を受け、東北大学病院唇顎口蓋裂センターを受診した母親・家族及び口唇裂・口蓋裂患児20組をこえる研究参加者の協力を得え、調査を実施することができた。とりわけ半構造化面接において得られた出生前診断・告知に関わる母親の疾患理解、またその知見から得られる告知の適時性・適切性については、2015年5月に第39回日本口蓋裂学会(昭和大学)において発表した。支援開発については、従来、センターで実施している経験的支援について整理・統合するための情報収集を行い、打合せを行った。情報支援のためのweb作成についても実施し、まもなく公開予定である。今後は、研究計画で考案した3つの各ステージ(ステージ1:出生前告知直後の医療面接・心理学的支援・情報支援、ステージ2:症例検討会議の実施、ステージ3:個別支援計画に基づく支援)について、センター構成員と緊密に連携をとりながら、最適化を図るための調整を行う予定である。なお、研究実施1年目で得られた知見については、今後も第31回家族心理学会(山形大学)等においても知見の発表を行う予定である。研究計画に基づき、前年度に引き続き、当該年度についても出生前告知に関わる医療面接・簡易スクリーニング・心理面接などを行った。第2年度は、研究参加者として口唇裂(口蓋裂)の研究協力者が40名を超え、調査を順調に実施することができた。得られた結果は第31回家族心理学会、第40回日本口蓋裂学会において発表した。調査協力については、おおむね順調に承諾をいただいている。センターでの連携についてもより緊密に行えている。本研究は口唇裂・口蓋裂の出生遠心団によって子どもの発達上の李楠を告知されたことが告知後から生後の親・養育者の心的状態にどのような影響を及ぼすのか、また親・養育者の疾患理解の促進や養育の動機付けを高めるために、どのような支援が必要とされているのかを明らかにすることを目的として行われた。研究計画に基づき、3年間に亘って妊娠期から生後1歳半までの母親を中心とした養育者及び母子関係に対する支援の開発のため、出生前告知・出生後告知に関わる医療面接・簡易スクリーニング・心理面接を行った。研究参加者として口唇裂(口蓋裂)の研究協力者が70名をこえ調査を順調に実施した。一連の研究で、多くの母親・家族においては出生前告知が育児・治療の準備をするために有用であることが示された。これは欧米での先行研究を指示する結果である。また、ハイリスク群の家族支援についても検討がなされ、基本的な対応方針が決まりつつある。このようにして、この領域におけるチーム医療における親・養育者に対する心理的支援が継続されている。今後も支援を継続するとともに、得られた課題を元に支援方法の改善を進め、将来的にはわが国においても今回の研究・実践が、今後のこの領域に於ける心理学的支援のモデルになることが期待される。得られた結果は、第41回日本口蓋裂学会で発表したほか、共愛学園前橋国際大学ディスカッションペーパーにも報告を行ったほか、今後も国際学会を含めた複数学会で発表を計画している。当初予定していた研究参加者数を十分に満たしており、センタ-での連携についても順調におこなえており、今後も当初の研究目的に沿う形で研究実施が可能であることが考えられる。今後も引き続き調査協力を継続して研究知見の蓄積を行い、発表する予定である。次年度については口蓋裂学会等の関連学会でより多くの発表を行いたい。臨床発達心理学

今後も引き続き研究参加者の協力を得て、調査の継続を行うとともに、さらに参加者数を増やして研究知見の蓄積を行う予定である。また、必要に応じてセンター構成員と密に協力しながら適切な支援を行う予定である。人件費・謝金などの支出がほとんどなかった。また、分担研究者の使用額がなかったため。初年度は研究代表者の旅費が予想よりも押さえられたためと考えられる。分担研究者の調査実施にあたっての使用を改めて促すとともに、人件費・謝金についても当該年度よりも利用する予定である。次年度については、研究参加者も増加し、より集中的に調査・支援を実施する必要がある。このため、増加すると予想される旅費に使用する予定である。
スポーツ競技者の筋・腱の力学的活動動態が筋パワー発揮能力に及ぼす影響を探る

本研究は、Muscle Contraction Sensor(MCセンサー)法を用いて、動的運動時の筋・腱の活動動態を評価し、それらが筋パワー発揮能力に及ぼす影響について検討する。MCセンサー法は、測定部位(筋及び腱)の皮膚表面に凸状のチップを取り付けたセンサーを貼付することで、筋収縮によって変形した筋と腱の形状変化量をダイレクトに計測することができる。そのため、スポーツ競技者のトレーニング、コンディショニング、リハビリテーションや臨床現場で活用できる可能性がある。本研究を遂行することで、スポーツ競技者の競技力向上を狙いとしたトレーニングや筋・腱のコンディションチェックに有用な情報を得る。
超高感度紫外光電子分光による絶縁性有機材料およびその界面の電子構造の研究

高感度の微少電流計を用いて本研究では、(1)阻止電位型エネルギー分析を改造し、高感度の紫外光電子分光測定を行い、有機半導体薄膜中に埋もれた金属クラスターがキャリアトラップとして帯電する現象を実験的に明らかにした、(2)光電子収量分光(PYS)を同一試料に対して真空中・大気中・特定ガス雰囲気下で行う測定法を考案・開発した。(1)に関しては、具体的には金/セクシフェニル(6P)界面の測定を行った。この界面は、蒸着した金が6P薄膜内に潜り込み、微小クラスターを形成していることが指摘されており、光電子分光において大きなスペクトルシフトが観測されることが報告されていたがその原因はよくわかっていなかった。本研究において、試料電流を大幅に抑制した超高感度紫外光電子分光測定により、報告されているスペクトルシフトが埋もれた金クラスターの帯電現象によるものであることを解明した。この現象は、一般に、バンドギャップをもたない金属クラスターを広いバンドギャップを持つ膜中に埋め込むとキャリアトラップとして機能することを意味しており、有機半導体デバイス界面の新たな制御法として興味深い。また、有機pn接合であるフラーレン/フタロシアニン界面におていも界面帯電現象が生じている可能性を示した。(2)に関しては、従来、特殊なイオン計数器を用いて大気中でPYS測定を行う装置が市販されているが、ダイナミックレンジが狭い、非常に高価である、測定が大気雰囲気下に限定されるといった問題があった。PYSは物質のイオン化ポテンシャルや価電子帯の上端の状態密度などを求めることができる測定法であり、有機デバイス開発における材料探索や、大気雰囲気下での物質や界面の電子構造を調べるのに有力な手法である。我々は、特殊な電極を用いて放出電子数を増幅し、微少電流計を用いて測定する手法を開発した。これにより、ダイナミックレンジの大幅な改善、大気でも真空でも特定ガス雰囲気でも測定できるようになった。これにより、有機半導体に対する雰囲気ガス効果の研究も可能になる。しかも、特殊なイオン検出器が不要なので安価に装置を作ることができる利点がある。平成13年度は、高感度の微少電流測定器を購入し、名古屋大学に既設の紫外光電子分光(UPS)装置に組み込んだ。微少電流測定器を用いて、光電流を高速に繰り返し測定し、デジタル信号を処理して光電子スペクトルを得るためのプログラムの開発を行い、通常感度の条件下では光電子スペクトルが測定できるようになりつつある。現在は、検出感度を向上させるために必要なノイズの除去を進めている。検出感度の向上は、本研究で目指しているレベルにはまだ到達していないが、現状のレベルでセクシフェニル-金界面の測定を行った。この界面は、金をセクシフェニル膜上に蒸着した場合に、光電子分光測定時に異常なスペクトルのシフトが観測されることが報告されている。高感度のUPS測定を行うことにより、異常なスペクトルシフトは、光電子放出時に生じるホールがセクシフェニル膜内に存在する金の微粒子にトラップされることによる表面帯電現象に由来すると考えられることを示した。この結果は、2002年3月の応用物理学会で報告する予定である。また、当初平成14年度に計画していた光電子収量分光(PYS)測定装置の開発を、一部前倒しして行った。試作機を動作させ、幾つかの試料のイオン化エネルギーを予備的に得た。現在、その検出感度の向上を進めている。

高感度の微少電流計を用いて本研究では、(1)阻止電位型エネルギー分析を改造し、高感度の紫外光電子分光測定を行い、有機半導体薄膜中に埋もれた金属クラスターがキャリアトラップとして帯電する現象を実験的に明らかにした、(2)光電子収量分光(PYS)を同一試料に対して真空中・大気中・特定ガス雰囲気下で行う測定法を考案・開発した。(1)に関しては、具体的には金/セクシフェニル(6P)界面の測定を行った。この界面は、蒸着した金が6P薄膜内に潜り込み、微小クラスターを形成していることが指摘されており、光電子分光において大きなスペクトルシフトが観測されることが報告されていたがその原因はよくわかっていなかった。本研究において、試料電流を大幅に抑制した超高感度紫外光電子分光測定により、報告されているスペクトルシフトが埋もれた金クラスターの帯電現象によるものであることを解明した。この現象は、一般に、バンドギャップをもたない金属クラスターを広いバンドギャップを持つ膜中に埋め込むとキャリアトラップとして機能することを意味しており、有機半導体デバイス界面の新たな制御法として興味深い。(2)に関しては、従来、特殊なイオン計数器を用いて大気中でPYS測定を行う装置が市販されているが、ダイナミックレンジが狭い、非常に高価である、測定が大気雰囲気下に限定されるといった問題があった。PYSは物質のイオン化ポテンシャルや価電子帯の上端の状態密度などを求めることができる測定法であり、有機デバイス開発における材料探索や、大気雰囲気下での物質や界面の電子構造を調べるのに有力な手法である。我々は、特殊な電極を用いて放出電子数を増幅し、微少電流計を用いて測定する手法を開発した。これにより、ダイナミックレンジの大幅な改善、大気でも真空でも特定ガス雰囲気でも測定できるようになった。これにより、有機半導体に対する雰囲気ガス効果の研究も可能になる。しかも、特殊なイオン検出器が不要なので安価に装置を作ることができる利点がある。これらの結果に関しては、2つの国際学会、1つの国内学会で報告し、一部は静電気学会誌に執筆した。研究の主な内容に関しては、2編の論文を現在執筆中である。
閾値以下電気刺激による不応期延長と不整脈抵制効果についての研究ー麻酔開胸犬における刺激電極遠隔部位での検討

【方法】14頭の雑種成犬を用い、静脈麻酔・人工呼吸下に胸骨正中切開し心臓を露出した。閾値下刺激用電極として1.25cm^2の表面積を持つ除細動用カテ-テル電極(心腔内挿入)、または約3×5cmのパッチ電極(心表面に接着)を用いた。円盤電極を腹壁皮下に埋め込み、また不応期測定用電極を心筋に刺入した。2台のプログラム刺激装置を連動させ、閾値以下電気刺激と不応期長測定のための電気刺激(S1,S2)に用いた。不応期長は1msecの単位まで測定した。単発閾値下刺激(Sc)は2msec幅とし、S1Sc時間は不応期長より10msec短い値とした。連続閾値下刺激(TSc)は1msecの休止期をはさんで2msecの刺激を反復する333Hzのものとした。一部の犬では2または28msecの刺激幅を持つ33HzのTScについても実験した。TScは最後のS1の75msec後から不応期の終了までの間で実験を開始し、最初に自発収縮を生じる時点まで延長し、S2はTScの終了時点においた。4頭の犬ではパッチ電極値下の心筋にaconitineを注入して心室頻拍を誘発し、TScによる心室頻拍停止の有無を観察した。【結果】ScやTScの通電のための電極として次の4種の組合せを用いた。1群:心表面パッチ電極を陰極、腹壁皮下電極を陽極。2群:心表面パッチ電極を陰極、カテ-テル電極を陽極。3群:左室前壁・後壁に装着した2枚のパッチ電極を陽極・陰極とする。4群:2群の電極を陰極・陽極逆にした組合せ。以上の組合せを延べ14頭で実験したが、1,3,4群では抑制がみられず、第2群の組合せ(すなわちパッチ電極を陰極、心内腔のカテ-テル電極を陽極)のみでTScによるS2の抑制が7頭中2頭で見られた。ただし、抑制の見られた不応期測定部位はTSc用の電極の近傍に限局し、かつTScによる不応期延長も5msec以下と僅かであった。TScによる心室頻拍の停止は見られなかった。
三次元視覚情報処理の神経メカニズムの解明-単一ニューロン活動の記録と機能的MRIによる解析-

立体視に関する多くの心理物理学的研究はヒトの三次元知覚における種々の手がかりの役割,すなわち,視差手がかりや線遠近法,肌理の勾配,陰影といった単眼性の絵画的手がかりの重要性を詳しく解析している.面の傾きをコードする視差手がかりには,面全体に分布する「視差の勾配」手がかり,あるいは輪郭部分に生じる「幅視差」「方位視差」などがある.これまでの我々の研究で,サルの頭頂間溝後方部(CIP領域)の面方位識別ニューロンはこの種々の両眼視差手がかりを組み合わせて面の傾きをコードすることが明らかになった.さらに,絵画的な手がかりについて調べたところ面方位識別ニューロンは線遠近法手がかりに反応はするが,それほど強く反応しないこともわかった.一方,絵画的手がかりでも肌理の勾配はGibsonが指摘したように面の傾き手がかりとしてきわめて重要である.面方位選択性ニューロンの肌理の勾配に対する反応性についても調べたところ,絵画的手がかりである肌理の勾配が重要な手がかりであることを明らかにした.本年度はこれらの結果をふまえて,これらの面方位ニューロンが知覚における短期記憶に関係するのかどうか,面の傾きを判断して決定することに関係があるかどうかを,遅延見本あわせ課題を用いて調べた.その結果,82%の面方位ニューロンが遅延期間中に持続的な発火活動を示し,そのうち60%のニューロンで遅延期間中の活動が面方位に対して選択的な反応を示していた.したがってこれらのニューロンは面の傾きの短期記憶に関係していると考えられる.一方,53%のニューロンは刺激が見本刺激として呈示提示されるか,マッチ刺激として呈示されるのか,あるいはノンマッチ刺激として呈示されるのかによってその反応が影響を受けた.このうち73%のニューロンはマッチ刺激かノンマッチ刺激かによって反応が変化したことから,面の傾きを判断し決定することに関係があると考えられた.立体視に関する多くの心理物理学的研究はヒトの三次元知覚における種々の手がかりの役割,すなわち,視差手がかりや線遠近法,肌理の勾配,陰影といった単眼性の絵画的手がかりの重要性を詳しく解析している.面の傾きをコードする視差手がかりには,面全体に分布する「視差の勾配」手がかり,あるいは輪郭部分に生じる「幅視差」「方位視差」などがある.これまでの我々の研究で,サルの頭頂間溝後方部(CIP領域)の面方位識別ニューロンはこの種々の両眼視差手がかりを組み合わせて面の傾きをコードすることが明らかになった.さらに,絵画的な手がかりについて調べたところ面方位識別ニューロンは線遠近法手がかりに反応はするが,それほど強く反応しないこともわかった.一方,絵画的手がかりでも肌理の勾配はGibsonが指摘したように面の傾き手がかりとしてきわめて重要である.面方位選択性ニューロンの肌理の勾配に対する反応性についても調べたところ,絵画的手がかりである肌理の勾配が重要な手がかりであることを明らかにした.本年度はこれらの結果をふまえて,これらの面方位ニューロンが知覚における短期記憶に関係するのかどうか,面の傾きを判断して決定することに関係があるかどうかを,遅延見本あわせ課題を用いて調べた.その結果,82%の面方位ニューロンが遅延期間中に持続的な発火活動を示し,そのうち60%のニューロンで遅延期間中の活動が面方位に対して選択的な反応を示していた.したがってこれらのニューロンは面の傾きの短期記憶に関係していると考えられる.一方,53%のニューロンは刺激が見本刺激として呈示提示されるか,マッチ刺激として呈示されるのか,あるいはノンマッチ刺激として呈示されるのかによってその反応が影響を受けた.このうち73%のニューロンはマッチ刺激かノンマッチ刺激かによって反応が変化したことから,面の傾きを判断し決定することに関係があると考えられた.
滑膜線維芽細胞の脂肪分化誘導よるリウマチ関節再構成の検証

炎症性サイトカインは滑膜線維芽細胞と同様に、骨髄由来の間葉系幹細胞の脂肪分化抑制効果を発揮した。骨髄由来間葉系幹細胞は、脂肪分化誘導によりIL-6の産生が低下するとともに、細胞運動能が低下した。骨髄由来間葉系幹細胞は関節リウマチの初期病変である骨髄浮腫の構成細胞である可能性があり、類似形質を有する滑膜線維芽細胞と同期して脂肪分化を誘導することで、関節リウマチにおける炎症や関節破壊の環境を是正し、これを再構成する可能性が示唆された。「滑膜細胞の脂肪分化誘導はRAの病態を改善する」というコンセプトの妥当性に関して、IL-11モデルとiPS誘導因子モデルを検証してきた。1、IL-11モデルの検証(1)TGFβ-1によるIL-11の誘導および滑膜線維芽細胞の脂肪分化抑制TNFα,IL-1β,IFNγと同様に、TGFβ-1が滑膜線維芽細胞の脂肪分化を抑制するが、さらにIL-11の著明な誘導をもたらすことが判明した。TGFβ-1が脂肪分化抑制効果は、IL-11を介す可能性が示唆された。(2)IL-11は滑膜線維芽細胞の脂肪分化抑制効果を認めない。リコンビナントIL-11は滑膜線維芽細胞の脂肪分化抑制効果を認めず、他細胞の報告とは異なった。IL-11中和抗体処理しても、TGFβ-1による滑膜線維芽細胞の脂肪分化抑制は解除されなかった。以上の検証により、滑膜線維芽細胞の脂肪分化抑制メカニズムとしてIL-11モデルは否定的と判断。2、iPS誘導因子モデルの検証(1)滑膜組織での発現検討:iPS誘導因子(Oct3/4,Sox2,Kfl4)の中で、Kfl4の発現が確認された。(2)培養滑膜細胞での発現検討:やはりKfl4の発現がウェスタンブロットで確認された。(3)一方、Oct3/4,Sox2の蛋白質レベルでの発現は確認されなかった。(4)サイトカイン刺激による発現誘導:Kfl4のIFNγ、TGFβ-1による発現制御の可能性が出てきている。以上の検証により、滑膜線維芽細胞の脂肪分化抑制メカニズムとしてKlf4の関与が示唆される。3、今後の検証課題(1)siRNAによるKfl4のノックダウンによる脂肪分化促進の可能性を検証(2)Oct3/4,Sox2の強発現による脂肪分化抑制の検証「滑膜細胞の脂肪分化誘導はRAの病態を改善する」というコンセプトの妥当性を検証した。(1)サイトカインはMSCの脂肪分化を抑制(2)脂肪分化はMSCのサイトカイン分泌パターンを変換する脂肪分化誘導MSCと分化誘導を行なわなかったMSCの培養上清をAntibody Arrayでスクリーニングを行なった。脂肪分化なしMSCと比較して、脂肪分化誘導後MSCではIL-6産生が亢進し、IL-8産生は抑制された。(3)脂肪分化はMSCの運動を抑制する。分化誘導したMSCと分化誘導を行なわなかったMSCの運動能をInvasion Assayで確認した。脂肪分化なしMSCと比較して、脂肪分化ありMSCでは運動能低下が確認された。この現象は細胞内アクチンの構造変化による事が示唆された。(4)iPS誘導因子モデルの検証滑膜組織での発現検討:iPS誘導因子(Oct3/4,Sox2,Kfl4)の中で、Kfl4の発現を免疫染色にて確認した。培養滑膜細胞でもKfl4の発現がウェスタンブロットで確認された。一方、Oct3/4,Sox2の蛋白質レベルでの発現は確認できなかった。siRNAを用いて、培養滑膜細胞のKLF4のノックダウンを行い、蛋白レベルでの発現抑制を確認した。KLF4ノックダウン滑膜細胞の培養上清中のサイトカインプロファイルを検証した所、上記の脂肪分化抑制性のサイトカインの上昇を認めているため、KLF4のノックダウン滑膜細胞では脂肪分化抑制が起こる事が予想された。
作物にやける根圏の微生物活性と有機物施用効果に関する研究

耕地への有機物施用は地力維持や資源の再利用からも有意義であり,養分供給能の向上,土壌物理性の改善,多様な微生物による靜菌作用などの様々な効果が期待できる.この有機物の施用効果の大きさや持続期間を正しく評価するには,土壌中での炭素の動態を定量的に把握することが重要である.本研究では,土壌有機物の分解・集積について定量的に解析する目的で,土壌微生物活性と関連が深い土壌CO2発生速度を測定し,これに関与する温度と土壌水分の関係を検討した.平成2年度においては,トウモロコシーオオムギ連作畑(京大農学部圃場で実施)から採取した土壌からのCO2発生は温度に強く支配され,土壌有機物の分解はアレニウスの法則が適用でき,以下に示す2つの式で推定できることを明らかにした.これらの式と連作4年間の有機物還元量,日平均気温から土壌中の土壌有機物分解量を推定した結果,推定値と土壌分析による実測値が一致することを認めた.また、有機物分解速度には土壌水分も影響し,微生物活性に最適な土壌含水比の範囲(2437%)が存在することも明かとなり,トウモロコシ作期中の土壌含水比の実測値を用いて前述の有機物分解速度を補正した結果,土壌の乾燥により有機物分解量は約6%減少すると推定された.平成3年度においては、鳥取大学農学部圃場および鳥取農試における715年間の長期有機物連用試験圃場の水田土壌について上記と同様の分解モデルの適用を試みた.各供試土壌を5カ月培養(14,22,30,38°C)して得られた分解パラメ-タと日平均気温を用いて推定した土壌炭素含有量と長期有機物連用試験圃場の炭素含有量を比較した結果,両者は概ね一致することを確認した。耕地への有機物施用は地力維持,資源の再利用からも有意義であり,単なる養分補給だけではなく,活性化された微生物群が演ずるダイナミックな物質循環による養分供給能の向上,微生物フロラの多様化にともなう静菌作用などの様々な効果が期待できる.これらはいずれも土壌微生物が主要な役割をもつものであり,その意味において土壌中における有機物の質と量,分解と蓄積など土壌中での炭素の動態を微生物活性と関連づけて解明することは重要である.本研究では,トウモロコシーオオムギ連作畑における有機物の施用効果を明らかにする目的で,土壌微生物活性と関連が深い土壌CO_2発生速度を測定し,これに関与する温度と土壌水分の関係を解析した.トウモロコシーオオムギ連作畑から採取した土壌からのCO_2発生速度は土壌中全炭素含有量,温度に強く支配されていることは明かであり,土壌中の有機物分解には酵素反応速度論(金野,杉原1986)が適用できることを確認した.これにもとづき,連作2年間の有機物還元量(株,根,リタ-),日平均気温から土壌中(015cm)の土壌有機物分解量を推定した結果,推定値と土壌分析による実測値は概ね一致することが認められた.また,有機物分解速度には土壌水分も影響し,微生物活性に最適な土壌含水比の範囲(2437%)以外では分解速度が減少することが明かであった.トウモロコシ作期中(潅水区)の土壌含水比の実測値を用いて前述の有機物分解速度を補正した結果,土壌有機物分解量は約6%減少すると推定された.以上のことから,土壌有機物の分解は酵素反応速度論に基づいており,土壌有機物の分解および蓄積は温度と土壌水分の時間的変動を考慮することにより数カ月数年間にわたって定量的に解析できるものと判断された.

土壌中における有機物の分解は土壌微生物が関与しており,その分野速度は温度に強く支配されている.昨年度(平成2年度)の畑土壌(トウモロコシーオオムギ連作圃場)を用いた実験によって,土壌中の有機炭素の分解は以下の2つの式と各時期の日平均気温を用いることによって推定できることを示した.本年度(平成3年度)は,上記の土壌中における炭素の分解モデルを畑土壌だけでなく水田土壌など土性の異なる土壌に適用して土壌中炭素の分解量を推定し,さらにこれら土壌を用いた515年間の長期圃場試験の土壌分析の結果とを照合した.鳥取大学附属農場と鳥取農試における715年間の長期有機物連用試験水田および大山黒ボク畑土壌を14,22,30,38°Cの恒温条件で5ケ月間培養して土壌からのCO2放出量を測定したところ,上記の2式がともに成立することが確認できた.実験によって得られたバラメ-タと715年間の日平均気温から推定した土壌中炭素含有量と長期有機物連用試験圃場の土壌分析の結果を比較したところ,両者は概ね一致することを認めた.以上のことから,畑土壌だけでなく水田土壌,黒ボク土壌においても,圃場条件下における土壌有機物の分解はアレニウスの法則に基づいており,(1),(2)式を用いることにより温度の季節変化を考慮した数カ月数年間の土壌有機物の分解と蓄積について定量的に解析できるものと判断された.なお,恒温条件での培養実験で得られた有機物分解量は実際圃場での分解量よりやや高い傾向があることが認められ,土壌を採取する時に土壌構造や土壌微生物相を可能な限り破壊しないようにする必要があることが指摘された.
柳宗悦による朝鮮フィールド調査と朝鮮民芸言説の近代性に関する研究

2019年度は朝鮮の植民地支配と文化的状況について先行研究や基礎文献を整理しつつ、柳宗悦の朝鮮フィールドワークに関する歴史的事実関係や実態に関する情報整理を進め、本研究テーマの基盤とする。2020ー21年度は、柳のフィールドワークの実態について、文献資料の収集、詳細な読み込み、分析を行う。また、日本や朝鮮において実地調査や情報収集活動を行う。21年度中を目途に学会等で成果発表を行う。2022ー23年度はこれまでの調査の発展的分析を行う。柳が民藝を見出した日本各地や琉球、台湾、アイヌ文化などへも視野を広げ、比較しながら柳のフィールドワークの近代的意義について考察をし、成果をまとめて発表を行う。
X線磁気分光による磁場制御量子臨界電荷揺らぎの研究

エックス線吸収分光実験としては世界最高の40テスラ強磁場を用い、顕著な電荷揺らぎを示す希土類金属間化合物について、極低温・磁場中の電荷揺らぎを直接的に観測した。この電荷揺らぎが、非従来型の超伝導発現などの特異な現象の原因であることが最近、理論的に示されており、磁場によって揺らぎが制御できるかどうかは、理論との比較において重要である。本研究において、いくつかの代表的な化合物について電荷揺らぎの顕著な磁場依存性が実験的に初めて見出された。超高精度でX線吸収スペクトルを測定するために、パルス磁場発生時の機械振動を除去する冷凍機プローブを開発し、SPring-8のBL39XU、及びBL22XUビームラインにおいてX線磁気円二色性(XMCD)、X線吸収スペクトル(XAS)の実験をパルス強磁場下で行った。機械振動はパルスマグネットと試料のそれぞれの取付けを可能な限り独立させ、冷凍機のプローブ差し込み口付近でのみ結合させた。それによって、パルス幅の約1msの間には、振動成分が試料位置まで到達しない条件を満足できた。40Tの磁場発生時に試料位置がほぼ移動しないことがXAS信号から確認された。対象物質は、YbAgCu_4を選んだ。この物質は価数転移の量子臨界点を磁場で制御することが可能であると期待されており、30T以上の磁場でブロードなメタ磁性転移を示す。このメタ磁性転移での価数の磁場変化の可能性は過去に磁歪などの実験から示唆されていたが、一方では価数の磁場依存性は無いとしてメタ磁性を理解する論文もあり、解釈がわかれていた。本研究で、35Tまでの精密なXASおよびXMCDスペクトルの測定に初めて成功し、価数が磁場によって顕著に増大することを初めて実験的に明らかにした。さらに、価数の精密決定に威力を発揮すると考えられるX線発光分光(XES)の測定をゼロ磁場中で試験的に行い、湾曲型分光結晶による2次元検出システムでは測定時間が長くなり、パルス磁場向きでは無いことを確認した。その結果、球面分光結晶を購入することにし、繰り越し手続きを経て、現在、測定システムに組み込み、予備実験を行っている。量子臨界点近傍の物質であると考えられている重い電子系物質YbAgCu_4についで、X線吸収分光スペクトル(XAS)、X線磁気円二色性スペクトル(XMCD)をパルス強磁場を用いてSPring-8BL39XUにて測定した。この物質は30T以上の強磁場でブロードなメタ磁性転移を示すが、この転移が価数転移であり、電子相関の大きさとエネルギー準位の2次元マップにおいて価数転移の量子臨界点に近いことがその要因であるとの理論的予測がされていた。前年度から継続して研究を行ってきたが、XASから、メタ磁性転移磁場35T付近で価数が大きく増加することが確認された。さらに、XMCDからはYbの四重極遷移に起因する信号が発見された。四重極遷移をXMCDで観測した例は少なく、価数揺動系では初めてのことである。これら成果は、速報論文として一部出版され、現在、論文を準備中である。さらに、典型的な重い電子系の1つであるCeRu_2Si_2のメタ磁性転移について、同じくパルス磁場中でのXAS実験を行った。CeRu_2Si_2のメタ磁性は磁気的な臨界現象であると考えられており、Ce価数の不安定性はこれまでほとんど議論されていなかった。しかしながら本研究において、メタ磁性近傍で価数が顕著に変化し、さらに、この物質で興味を持たれていた大きな磁気体積効果を価数の磁場依存性で定量的に説明できることを発見した。価数はメタ磁性転移磁場(約8T)において磁場依存性の様子が変化するが、さらに強磁場まで減少し続け、40Tでも変化を維持している。このことは低温で重い電子として遍歴性を獲得したf電子が、磁場によって局在化する様子を如実に捉えた現象だと考えられる。このような典型的な重い電子系のメタ磁性転移での価数変化は、これまで捉えられたことがなく、本研究の目的である、量子臨界価数揺らぎの解明に大きく貢献する成果である。本研究の目的は、0.01程度の微小価数変化を検出できるX線分光技術を用い、重い電子系の低温における強磁場中での量子臨界現象を価数転移の臨界性から理解することである。典型的な重い電子系の一つであるCeRu2Si2について強磁場中でのX線吸収スペクトルからCe価数の磁場依存性を精密に決定し、この物質の磁気体積効果が価数変化で生じていることを明らかにした。前年度までに実験結果は得られていたが、本年度でより詳細に議論し、投稿論文として出版した。CeRu2Si2は近藤格子として従来考えられており、価数揺らぎの影響は無視されていたため、本研究成果は重い電子系の物理における価数の重要性を再認識させる意義深い成果であると考えられる。

価数の量子臨界性が強く表れると期待されるいくつかのYb系の重い電子物質YbAgCu4、YbRh2Si2、α-及びβーYbAlB4についてパルス強磁場中のX線分光から価数の磁場依存性を明らかにした。価数の量子臨界性が磁場で顕著になることが期待されるYbAgCu4については、X線磁気円二色性や磁化測定ともあわせ、この物質のメタ磁性が磁場誘起価数転移で理解できることを示した。これは理論的な解析とあわせ本年度、投稿論文として出版した。YbRh2Si2は量子臨界点近傍に位置する物質として注目されているが、その起源はスピン揺らぎであると一般に信じられており、価数揺動との関係は明らかになっていない。本年度、33 Tの強磁場まで低温でのYb価数を初めて測定し、価数の磁場による増大を見出した。量子臨界性との関連については現在検討中であり、論文も執筆中である。YbAlB4も量子臨界点近傍に位置する物質として期待されている。本年度、価数の温度依存性を明らかにし、Yb価数が30 T級磁場で僅かに増大することを見出した。これらの成果は磁性国際会議において口頭発表を行った。磁場による重い電子系における僅かな価数変化の観測は、本研究の目的であり、3年計画の2年目において世界で初めてそれが見いだせたことから、研究は順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究を遂行する上での基本的な技術開発は終了したが、さらに高精度測定のための技術開発を行う。Ce系、Yb系を中心に、量子臨界点近傍での価数揺らぎの解明を、YbAIB_4やYbRh_2Si_2、CeIrIn_5などの候補物質に対象を広げ、その解明を行っていく。
UWBアドホックネットワークにおけるMACプロトコルの検討

本研究は、UWBアドホックネットワークを実現するために、通信の土台となるMACプロトコルの開発を目的としている.一般に、UWBシステムは、スペクトル拡散通信を利用して、信号伝送を行う.そこで、スペクトル拡散通信の性能を左右する同期補足について本年度、焦点を当て、研究を行った.本研究で提案した同期捕捉システムは、パルス間同期と、符号間同期の二段階に分け信号間同期を行う.これにより、従来とハードウェア的に複雑さを増すことなく、10倍以上の高速な同期を可能とした.同期時間の短縮は、同期を捕捉するために送信し情報を持たないパイロット信号を短くすることが可能となるため、高速な同期捕捉という利点以外に省消費電力についても有効である.本年度は、この同期捕捉について提案し、IEEE802.15.4aで採用されている様々な環境下で、特性を評価し、有効性を示した.本研究は、UWBアドホックネットワークを実現するために、通信の土台となるMACプロトコルの開発を目的としている.一般に、UWBシステムは、スペクトル拡散通信を利用して、信号伝送を行う.そこで、スペクトル拡散通信の性能を左右する同期補足について本年度、焦点を当て、研究を行った.本研究で提案した同期捕捉システムは、パルス間同期と、符号間同期の二段階に分け信号間同期を行う.これにより、従来とハードウェア的に複雑さを増すことなく、10倍以上の高速な同期を可能とした.同期時間の短縮は、同期を捕捉するために送信し情報を持たないパイロット信号を短くすることが可能となるため、高速な同期捕捉という利点以外に省消費電力についても有効である.本年度は、この同期捕捉について提案し、IEEE802.15.4aで採用されている様々な環境下で、特性を評価し、有効性を示した.