hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲーム理論を用いたコモディティ化市場の経営戦略の研究

本研究では、市場がコモディティ化する構造、およびコモディティ化市場における企業の行動および戦略について、シミュレーション分析を行ったのち、製品ライフサイクルの各ステージの市場状況におけるプレイヤーの利得行列の分析をもとに、ゲーム理論のフレームワークを利用して、コモディティ化が生起する要因を明らかにし、それをもとにコモディティ市場における経営戦略の糸口を提示した。ChristensenやMoonを始めとして、これまで経営学において提示されてきた企業行動の特徴や、それに基づく経営戦略の根拠のほとんどが、事例から帰納的に求められているのに対して、本研究では、理論的で演繹的な根拠の提示に挑戦し、何らかの萌芽的な知見を示すことを目的とした。現在、多くの企業が商品やサービスのコモディティ化による業績の悪化に頭を抱えている。本研究では、製品ライフサイクルの各ステージの市場状況におけるプレイヤーの利得行列の分析をもとに、ゲーム理論のフレームワークを利用して、コモディティ化が生起する要因を明らかにし、それをもとにコモディティ市場における企業の経営戦略の糸口を提示することを目的とした。また、これまで経営学研究において提示されてきた企業行動の特徴や、それに基づく経営戦略の根拠のほとんどが、事例から帰納的に求められているのに対して、理論的で演繹的な根拠の提示に挑戦し、何らかの萌芽的な知見を示すことを目指した。本研究を通じて明らかになったことは、企業にとって何らかの差別化戦略(本研究では「開発戦略」)を採ることは優位戦略であり、絶対的にも、競合企業との相対的な競争関係にも期待利得の増加をもたらすものであるので、すべての企業はそれを志向するようになる。さらに、ライフサイクルの初期において、能力のレベルにかかわらず開発戦略によって、すべての企業が利得の増加を経験することで、開発能力向上志向が強化され、それが成功法則と認識されるようになる。しかし、成長期、成熟期とステージが進み、市場のコモディティ化が進展するにつれて企業の期待利得は逓減し、やがて負となるにもかかわらず、相対的な競争関係だけに囚われている企業は、開発戦略が絶対的に優位な戦略とみなし、それによって競合企業を凌駕し、市場シェアの拡大を実現しようと、いつまでも開発能力向上を追求し続ける。このように、過去の成功戦略がコモディティ化市場において陳腐化していくにもかかわらず、企業はそれに気付き難いことを説明している。これは、まさにクリステンセン教授の説く有名な「イノベーターのジレンマ」であり、本研究では彼の主張したオーバーシューティングの仕組みを理論的に説明している。
CEACAM1を分子標的とした大腸癌の新規分化誘導療法の開発

CEACAM1は上皮細胞や血球性細胞、血管内皮細胞に発現するI型膜貫通型糖蛋白であり、Immunogloblin superfamilyやCEA familyに属する。これまで、CEACAM1は大腸癌では発現が低下するという報告と発現が増強するという相反する報告がされてきた。本研究において、癌表層部では発現が低下しており、進行がんの浸潤先進部では発現が増強するということを明らかにし、この矛盾点を解決した。また、大腸癌においてはCEACAM1の発現強度は悪性度と関連しないという点においても、本研究において、発現強度よりもisoform balanceが悪性度と関連することを明らかにした。基礎的研究からCEACAM1-L isoformの強い大腸癌は、転移・浸潤に関連することを確認した。CEACAM1 isoform balanceをコントロールすることにより大腸癌の浸潤、転移を抑制できる可能性を明らかにした。さらに、CEACAM1によりlumen formationが誘導されることが乳癌細胞で報告されていることから、大腸癌の浸潤先進部における管腔形成とCEACAM1の発現およびisoform balanceについて検討したところ、管腔を伴う癌細胞巣はCEACAM1 long cytoplasmicdomain isoformを発現していることを確認した。さらに臨床病理学的に統計解析し、管腔を伴う癌細胞巣が転移や予後について有意に相関し、かつBuddingよりも優れた指標であることを証明した。また、大腸癌培養細胞を用いてCEACAM1のisoformを含めた発現変化を行い、CEACAM1はlumen formationの調節因子であり、CEACAM1-Longの強発現と経時的なlumen formationとの相関について明らかにした。本研究において、大腸癌浸潤先進部の管腔を伴う癌細胞巣は転移および予後不良の独立した因子であることが明らかになったことで、大腸癌における管腔を伴う癌細胞巣形成は腫瘍形成能を示している可能性がある。今後、さらなる大腸癌先進部の管腔を伴う癌細胞巣の意義について検討する必要がある。大腸癌におけるCEACAM1の発現およびisoform balanceの変化が分化度および転移浸潤にどのように作用するかを検討するため、臨床検体の原発巣と転移巣での免疫組織学的検査、RT-PCRおよびウェスタンブロティングを行った。正常大腸粘膜はCEACAM1-4S優位の発現であり、大腸癌ではRNAレベルでの発現低下は認めるも、蛋白レベルでの発現の低下は低分化腺癌の症例以外は認められなかった。免疫組織学的検査では、乳癌、前立腺癌と同様にCEACAM1は管腔内で強い発現を認めた。またRT-PCRおよびウェスタンブロティングと臨床病理学的因子との検討でCEACAM1-4Lの発現が分化誘導および転移浸潤に関連することが示唆された。CEACAM1-4Lを強く発現する大腸癌培養細胞LS174T、CEACAN1-4Sを発現するHCT116、4Lおよび4Sの両方を発現するHT29について、分化誘導はMatrigelを使用した3次元培養で、浸潤能に関してはinvasion chamberにて評価したところ、CEACAM1-4Lを発現するLS174Tは管腔形成し、浸潤能も他の培養細胞より強かった。CEACAM1-4Lの発現しないHCT116は管腔形成しないが、浸潤能は高いものであった。4Lおよび4Sの両方を発現するHT29は一部管腔形成を認めたが、浸潤能は他の培養細胞に比べ低いものであった。

他の癌種同様、大腸癌においてもCEACAM1が分化度および浸潤に関与する可能性が示唆され、CEACAM1のisoform balanceにより浸潤転移を制御できる可能性が示された。現在、CEACAM1をknock inまたはdownさせる実験系およびRetinoic acidによるCEACAM1誘導の実験系を構築しCEACAM1の分化誘導と転移浸潤抑制に関する意義を検討中である。大腸癌におけるCEACAM1の発現およびisoform balanceの変化が分化度および転移浸潤にどのように作用するかを検討するため、臨床検体の原発巣と転移巣での免疫組織学的検査、RT-PCRおよびウェスタンブロティシグを行った。正常大腸粘膜はCEACAM1-4S優位の発現であり、大腸癌ではRNAレベルでの発現低下は認めるも、蛋白レベルでの発現の低下は低分化腺癌の症例以外は認められなかった。免疫組織学的検査では、CEACAM1は腫瘍の先進部で強く発現しており、臨床病理学的検計からCEACAM1-Ldpminanceが独立した転移、予後不良因子であった。またCEACAM1は乳癌、前立腺癌と同様に管腔内で強い発現を認めた。特に腫瘍先進部において中空を伴う球体が存在し、その形成にCEACAM1が関与している可能性が示唆され、臨床病理学的検討からこの中空を伴う球体が転移および予後不良の独立した因子であった。基礎的検討としてCEACAM1-4Lを強く発現する大腸癌培養細胞LS174T、4Lお上び4Sの両方を発現するHT29について、分化誘導はMatrigelを便用した3次元培養で、浸潤能に関してはinvasion chamberにて評価したところ、CEACAM1-4Lを発現するLS174TにCEACAM1をknock downまたはCEACAMI-4Sを遺伝子導入すると有意に管腔形成が低下し、浸潤能も低下した。4Lおよび4Sの両方を低発現するHT29はCEACAM1-4Lの遺伝子導入により管腔形成は亢進し、浸潤能も亢進した。CEACAM1-Lの発現のより悪性度が高くなることが明らかとなり、CEACAM1-Lのコントロールにより浸潤転移を制御できる可能性が示された。現在、CEACAM1をknock inまたはdownきせる動物実験系およびRetinoic acidによるCEACAM1誘導の実験系を構築しCEACAM1の分化誘導と転移浸潤抑制に関する意義を検討中である。大腸癌におけるCEACAM1の発現およひisoform balanceの役割について検討するため、臨床検体の原発巣での細胞内ドメイン特異的な抗体により免疫組織学的検査を施行し、CEACAM1が腫瘍の先進部で強く発現しており、細胞内ドメインisoformのバランスに変をきたしでいるこを見出した。
植物生葉のCO_2ストレス情報変換機構解析と大気環境ストレス評価システムへの応用

植物生葉のCO_2ストレス応答機構を明らかにするために、比較的細胞の大きいオオムラサキツユクサ(Tradescantia virginiana L.)を用い、主要イオン(H^+、K^+、Cl^-)の挙動を調べた、すなわち、二連型微小電極(電位測定用電極とイオン濃度測定用電極の一体型)を用いて生葉の裏側の表皮細胞内の電位とイオン濃度を同時測定した。その結果、CO_2ストレス応答は、単にCO_2溶解に伴うpH変化ではなく、K^+やCl^-などのイオンの動きを介して起こる複雑な現象であることが示された。生葉は複雑な多細胞系であるから、1個の細胞の応答で生葉全体の応答を代表させることは難しい。そこで同一生葉の様々の場所でCO_2ストレス応答を測定し、その応答パターンを比較した。その結果、測定場所によっていくつかの異なる応答パターンが得られることがわかった。しかし応答パターンと測定場所の間に特に相関は認められなかった。これは個々の細胞間での相互作用の仕方が場所によってことなっていることを示唆する。この点を検討した結果、細胞内電位(多くの場合、液胞内電位)の変化はストレス信号として隣接細胞にすみやかに伝達するが、伝達範囲は生葉内のある限られた領域内であることが示された。これらの知見に基き、CO_2ストレス応答を指標とした大気環境ストレス評価システムを構築すべく、電位応答の連続自動解析システムを作成した。このシステムを用いて長時間連続測定が可能となり、CO_2ストレス、ベンジルアセテート、エタノールなどについて、個々に、あるいは共存状態で応答を連続記録及び解析した。その結果、例えばエタノール共存下ではCO_2ストレスが可逆的に増幅されることがわかった。振動電位波形の解析も可能になるなど、大気環境ストレス評価システムとしての可能性が示された。
魚類における生息水深への色覚適応と種多様性形成の関連

深海から表層域へと鉛直方向に分散したサバ亜目について錐体オプシン遺伝子の発現を調べた。その結果、表中層性のゴマサバとマラルソウダは緑および青オプシン遺伝子が各1種類であるのに、より表層に生息するアカカマスは両遺伝子が2種類ずつに重複していた。他方、深層に生息するタチウオとクロタチカマスからは青オプシン遺伝子は単離されず、緑オプシン遺伝子を持つものの、ロドプシン遺伝子の発現が多いことが示された。前年度に引き続いて様々な水深に棲息するサバ亜目魚類の新たな種を入手してオプシン遺伝子のスクリーニングを行った。これまでサバ亜目魚類からは赤およびUVオプシン遺伝子は得られておらず、青および緑オプシン遺伝子による2色色覚型であると推定してきたが、ある種でゲノムDNA上にUV遺伝子が存在することを確認した。同遺伝子断片から特異プライマーを設計してRT-PCRを行ったが増幅産物は得られず、本種においては、UV遺伝子RNAは発現していない可能性が示唆された。一方、サバ亜目魚類の全般種で確認されている青および緑オプシン遺伝子について、生息水深別に発現レベルを検証したところ、表中層性種は両オプシンともに2種類の遺伝子を発現し、中層性の種は緑オプシン遺伝子のみを重複発現していた。さらに深層性の種では緑オプシン遺伝子のみの発現であることがわかった。これらオプシン遺伝子の発現は、種が棲息する水深の分光分布特性によく一致していることが明らかとなった。表層で適応分散したダツ目魚類のオプシンについてもオプシン遺伝子の探索を継続したところ、これまで赤オプシン遺伝子のみが確認されていたが、ある種で緑オプシン遺伝子を単離することができた。両遺伝子の発現レベルをRT-PCR法で確認したところ、赤オプシン遺伝子がもっぱら優占することが示された。これらオプシン遺伝子をオプシンタンパク再合成のための専用ベクターに組み込むため、RACE法による上流および下流側非翻訳領域の解読を行い、コンストラクトの合成を実施した。サバ亜目魚類についてはこれまでにRT-PCR法によりSWS2とRH2オプシン遺伝子の重複が確認されている。また、ダツ亜目においてはLWSオプシンの発現量が多いことが示されてきた。今年度は、各魚種において、これらオプシン遺伝子クラスにサザンハイブリダイゼーション法を適用することにより、生息水深と遺伝子バリエーションとの関連を調べた。ダツ亜目のLWSクラスに関しては、種によって23種類のコピーが確認された。同一魚種におけるアミノ酸配列の相同性は9698%であり、コピーオプシンタンパクの吸収波長にほとんど差はないと示唆された。サバ亜目に関しては、RH2クラスは表中層性の魚種が24種類、SWS2は表層性の種が2種類のコピーを持つことが示された。一方、深層性の魚種はRH2、SWS2ともコピーが確認できなかった。コピー遺伝子のアミノ酸配列の相同性は7688%であり、アミノ酸シフトによる吸収波長の差が生じていると示唆された。すなわち、表層で種分化を果たしてきたダツ亜目は、色覚のバリエーションを増やすのではなく、同じ吸収波長のオプシンをより多く発現させる戦略をとり、アミノ酸変異を起こさずに同遺伝子を重複させていると推察された。これに対して、表層からおよそ1000mの深海まで鉛直方向に水深を異にしながら種を分化させたサバ亜目は、海洋中に最も豊富な青緑域に吸収波長をもつSWS2とRH2クラスのオプシン遺伝子アミノ酸を多様に変異させ、各魚種が色覚のバリエーションを増やすことでそれぞれの生息水深に適応していったものと推察した。現在、これらオプシンタンパクの再構成を進めており、今後は吸収波長の特定を行う。また、種の行動生態をよく反映することが知られている網膜神経節細胞の分布や錐体細胞の局在を解析することにより、見る角度による色覚の違いと、その生態的意義について理解を深める。表層から深海までの幅広い水深に鉛直分布するサバ亜目魚類と、典型的な表層生活者であるダツ亜目魚類について、RT-PCR法によるオプシン遺伝子の探索を進めた。RT-PCRで単離されなかった遺伝子については、近縁種の遺伝子から合成したプローブによりゲノム上の有無を確認した。得られた結果をもとにした系統樹解析から両グループにおける色覚の分子進化と種多様性形成の関連を検討した。サバ亜目魚類で最も表層性といわれているカツオ類3種においても、赤およびUVオプシン遺伝子は得られず、青および緑オプシン遺伝子が1種類ずつ単離され、同亜目魚類は青緑の波長域の光に適応進化してきたことが強く示唆された。この結果は、4科12種で行ったゲノム上での遺伝子探索でも裏付けられた。系統樹解析では、同亜目魚類が重複させている2種類の緑オプシン遺伝子は硬骨魚類が持つ祖先型遺伝子をそれぞれ種分化の過程で継承していることが示された。

他方、2種類の青オプシン遺伝子はサバ亜目になってから重複させていることが示された。このことから、本グループでは緑オプシンが青オプシンよりも生息水深への適応分散により深く関わっていると推定された。一方、ダツ亜目魚類については4科7種でゲノム上における遺伝子探索を行い、青と緑のオプシン遺伝子が失われていることが示された。同グループの赤オプシン遺伝子は硬骨魚類の根近くに位置したことから、かなり古い時代から同亜目は青と緑オプシン遺伝子を失い表層適応していることが示唆された。解析の過程で、7種に共通して眼球内に黒いカーテン様の組織が観察され、錐体細胞の種類は同組織を境に異なることも確認された。これより、本亜目の色覚システムとして、特定の方向に特定の波長光を利用する仕組みがあるものと推定された。これは豊富な波長光が強いエネルギー量で存在する表層生活への適応であると考えられた。サバ亜目、およびダツ目魚類について新たな魚種を入手してオプシン遺伝子発現解析を継続したところ、いずれの魚類グループにおいても、これまでに単離されなかった別のクラスのオプシン遺伝子を単離することに成功した。これにより、サバ亜目魚類については目標とした各魚種が棲息する水深の波長特性とオプシン遺伝子の発現バリエーションとの相関を見出すことができた。また、ゲノム解析によりUV遺伝子をゲノム上に持つことを確認することができ、本亜目魚類のより表層性の種はUVオプシン遺伝子を発現している可能性を見出した。これは本課題を発展させる新たな目標をとなった。一方、ダツ目魚類についても発現量が非常に少ない緑オプシン遺伝子を単離することに成功した。表層には幅広い波長域の光が存在することから、表層性のダツ目魚類は全4クラスのオプシン遺伝子をもつことが予測されるが、UVおよび青オプシン遺伝子の単離には至っていない。サバ亜目ではゲノム解析でのUV遺伝子の単離に成功しており、両遺伝子のゲノムDNAからの単離を試みる必要性が残された。オプシンタンパク再合成のためのコンストラクト作製に関しては非翻訳領域の解読をすすめたが、同領域の長さが淡水魚よりも短い傾向があり、本課題水深のためにゲノム解析に重点をおく必要があるという方向性を確認できた。研究対象としたサバ亜目、およびダツ亜目魚類のオプシン遺伝子探索をほぼ目的通りに完了することができた。RT-PCRで得られたオプシン遺伝子に関しては、全長配列を決定することができ、オプシンタンパク再合成にためのコンストラクトとしての準備ができた。また、オプシン遺伝子の分子進化に関しては系統樹解析で興味深い結果を得ることができた。並行してタンパク再合成のための実験システムを整備し、次年度計画実の実施に向けて細胞培養が開始された。今年度、サバ亜目およびダツ目魚類で新たに発現が確認されたオプシン遺伝子があり、また、サバ亜目魚類では棲息する水深の違いにより、発現している青および緑オプシン遺伝子の数が異なったことから、両魚類グループの各魚種について、それぞれの遺伝子を保有するか否か、また、重複の有無を確認する必要が出てきた。そこで今年度はサザンハイブリダイゼーション法を実施し、生息水深と遺伝子バリエーションとの相関を最終確認していく。オプシンタンパク再合成のためのコンストラクトの合成は海産魚では比較的難しい作業になることが今年度のゲノム配列解析でわかったが、完成したコンストラクトから順に専用のベクターに組み込み、動物細胞培養によって同タンパクの再合成を試みていく。
術中ホログラフィーと視線提示機能を用いた腹腔鏡手術支援教育システムの開発

腹腔鏡手術は、CTなどから各臓器の立体像を想像して解剖を把握し手術を行うが、平面画像から瞬時に立体像を想像するには経験を要する。そこで我々は、市販のVirtual Reality(VR)端末にて術野空間に臓器をホログラム表示すれば直観的に解剖を把握でき、その結果解剖誤認による臓器損傷を低減できるのではと考えた。また、術者目線を可視化する視線提示機能の付加により暗黙知が形式知化され、効率的に手術手技習得ができる可能性を発見した。本研究の目的はVR端末を用いた手術支援法の確立と効率的な手術手技取得法の開発であり、将来的に日本内視鏡外科学会技術認定医の短期養成と術中合併症発生率低減を目標とする。
高解像度衛星データによる古灌漑水路・耕地跡の復元とその系譜の類型化

乾燥地域の中国内モンゴル自治区黒河下流域において,解像度約60cmのQuickBird画像解析と,灌漑水路や囲郭壁を覆う紅柳包(半固定砂丘)の高さ,散在する陶片時期などから,西夏・元代および漢代-3,4世紀頃の耕地跡がかなり高い精度で特定できた.その結果,前者の耕作範囲が従来の想定を大幅に上回ることが判明した.区田法,代田法など,文書に記載された耕作地を確認し,また,当該地で最大規模の囲郭Bj2008を新たに抽出した.(1) (1)前漢代には「屯田」などにより西域や居延地域ほかへ,中国中原地域からの農耕が伝播した.かつての耕地跡などをQuickBird衛星画像(以下,QB画像)などの判読により抽出し,その結果を考古学を含めた現地調査,文書調査などを通して,現在中原地域では既に消滅している,かつての農耕の実態などを解明することを主な目的とした.乾燥地域の中国内モンゴル自治区黒河下流域において,解像度約60cmのQuickBird画像解析と,灌漑水路や囲郭壁を覆う紅柳包(半固定砂丘)の高さ,散在する陶片時期などから,西夏・元代および漢代-3,4世紀頃の耕地跡がかなり高い精度で特定できた.その結果,前者の耕作範囲が従来の想定を大幅に上回ることが判明した.区田法,代田法など,文書に記載された耕作地を確認し,また,当該地で最大規模の囲郭Bj2008を新たに抽出した.・平成19年6月と同20年2月に、北京を訪問して北京人民大学魏堅教授および考古研究所(北京)の斎烏雲準研究員と内モンゴル西部エチナ(以下,エズネ)地域の研究推進方法について打合せを実施した。・平成19年8月に、小方准教授および研究協力者1名が、中国側メンバー4名と共にエズネ地域の卅井遺跡などの調査を実施し、同遺跡の立地環境などを初めて明らかにした。・エズネ地域およびタリム盆地などのQuickBird衛星写真を購入し、灌漑水路跡および耕地の形状などについて判読を進めた。その結果、エズネ地域では、西夏・元代のものと推定される区域には、(1)平面パターンが「田」の字型に近い形状を示す耕地跡が主要な灌漑水路跡付近に多く残存すること、(2)(1)の耕地跡では、各区画一辺の長さが、特定数値の整数倍を示す傾向は認められなかった。このことから、「時代による尺度の違い」が適用しにくいことを示唆された。(3)一部には、「蜂の巣」状の土地パターンを示す部分が存在することが、初めて明らかとなった。用途・時代などは、今後の課題であり、現地調査の結果に期待したい。(4)漢代から魏・晋期までとされるK710囲郭と規模・形状がほぼ一致する囲郭(仮称:k710_p2)が緑城囲郭の東北東約9km付近に存在することが初めて明らかとなった。このことから、その囲郭付近の耕地跡が漢代から魏・晋期までのものである可能性が示唆された。・米蘭遺跡では、QuickBird衛星写真の判読により、(1)灌漑水路網は放射状に配置され、最大で5段階に細分(分流)されていること、(2)灌漑範囲下流域では、紅柳包の規模が明瞭に異なる区域が異なる灌漑水路沿いに並存し、放棄された時期が異なる可能性が高いことが判明した。・上記の成果を日本沙漠学会他の学会で発表した。また,タリム盆地の農業実態についても情報を収集した。・中国乾燥地域に残された灌漑水路跡・耕地跡を高解像度のQuickBird衛星画像判読から抽出し,併せて,関中・中原地域からの影響などを検討することを目的に実施した.内モンゴル西部の黒河下流域では,規模などから前漢代設置と推定される,従来未報告の囲郭遺跡を発見した.中国人民大学魏堅教授と12月に現地調査を実施し,散在する陶片などから前漢代囲郭であることを確認し,Bj2008囲郭と命名された.・Bj2008囲郭は,前漢代黒河本流とされる旧,流路に対して,既知の主要囲郭(K688,K710)などとは反対側に立地する.このことは,当地域における前漢代の屯田政策に新たな視点を提供するとともに,その見直しを促すものとなった.・同地域の緑城南約1km付近に,QuickBird衛星画像から「蜂の巣状土地パターン」が判読された.同パターンの土地は,前漢代に始まり元代にも推奨された乾燥地農法の一種「区田法」施行地の可能性が想定された.現地調査および表土の花粉分析などから同地が農耕地跡であることはほぼ確認されたが,具体的な配水方法などから,いわゆる「区田法」施行地であるかについては課題として残された.

なお,西夏・元代の耕地跡は,方形に近い平面パターンを示す部分が多いこと,および野菜などが栽培されたとされる「区田法」施行地とは異なり,それらは穀物栽培地の可能性が高いことが判明した.・Bj2008囲郭付近のヤルダン地形が,QuickBird衛星画像判読結果などを加味すると,文書などから存在は指摘されてきた「代田法」施行地跡の可能性が浮上した.・黒河下流域の前漢代主要囲郭(K688,K710,Bj2008)は,規模・卓越風向と囲郭方向の関係などがほぼ共通することを明らかにした.併せて,タリム盆地のLE遺跡が同様の特徴を有する点から,同遺跡が前漢代設置の可能性が高いことを指摘すると共に,いわゆる「楼蘭王都」問題に新たな視点を提供した.・中国乾燥地域に残された灌漑水路跡・耕地跡を高解像度のQuickBird衛星画像判読から抽出し,併せて,関中・中原地域からの影響を検討することを目的に実施した.内モンゴル西部黒河下流域で,中国人民大学魏教授・同吉林大学湯教授らと,Bj2008囲郭付近および上記画像判読から抽出された耕地跡・灌漑水路跡の可能性が高い付近の現地調査を実施した.結果は以下通りである.・緑城北東8km(HanXY-1)付近の泥質平坦地には,規模を異にする数多くの並行・分岐,他を切断した盛土型灌漑水路跡とそれらに囲まれた耕地跡,散在する陶片から西夏・元と推定される複数の住居址などが確認された.一部に畝の間隔(区画サイズ)が約23-24mと漢尺の約100尺にほぼ相当する耕地跡が残存し,さらに,サイズが異なる2種類の深成岩質ローラー(断面が約46cm角で長さ70cm弱と約30cm角で長さ約120cm),被覆した陶片から漢代と推定される墓1基を観察した.また,前漢代のBj2008囲郭南東500m付近で,西夏・元代の陶片が多数散在する盛土型灌漑水路跡と耕地跡を確認した.これらにより,漢代耕地跡が西夏・元代に再利用されていたこと,それぞれの時代には当時の「尺度」による区画規模・平坦化用のローラーが採用されたことなどが判明した.さらに,Corona衛星画像の判読結果などとの比較から,西夏・元代の耕地跡は大半が漢代のそれに重なること,前者の耕作地範囲・生活範囲が従来の想定を大幅に上回ることが明らかとなった.・黒河最下流域のA1遺跡南東約5kmのA10遺跡(漢代)付近で,鉄鉱石露頭および複数の製鉄所跡が確認され,当地での鉄生産が判明した.この事実は,当時の鉄製品が他地域からの輸送という従来の見解を,大幅に修正するところとなった.・2010年2月に,上記の成果などを中心に,一般公開による国際シンポジウムを開催した.・黒河最下流域,前漢代の殄北候官跡とされるA1遺跡東側の砂丘地帯(主に縦列砂丘とバルハン型砂丘が発達)において,灌漑水路跡の可能性が高い並列した細長い微高地と旧河道を確認した.これらは,A1遺跡の東側地域において,農耕が実施されていた可能性が極めて高いことを示すとともに,従来の知見に比べて前漢代耕地の広がりは大きかったことを示唆するものである.・A1遺跡南東約5km付近の砂丘地帯の中,基盤岩からなる地山の上にA10遺跡が存在する.同遺跡の北20m付近には,周囲を長方形に近いやや高い土地パターンで囲まれた,大きさ数cmから10数cmの鉄滓様塊が4-5m間隔で直径1.5-2mほどの高まりとして,5個ほど存在した.用途は不明であるが,その形状から,壁的なものが設置されていたことが示唆される.鉄工房の存否などを含めて,詳しい検討が待たれるところである.・A11遺跡の現地を調査し,複数の烽火用穴跡に加えて,同遺跡から東方にかけて,周囲に比べて粗い砂礫から構成された約幅1mの土地パターンが7mほどの間隔で3列並走していることを確認した.それらは「漢代の長城」跡の可能性が極めて高く,同様の列状の土地パターンは,A10の東側などでも確認された.・GoogleEarth画像から抽出された,A8遺跡(甲渠候官跡)の南約10kmの斑点状の土地パターンが現地調査により;西夏・元代の墓地であることが判明した.現地の考古学者によれば,従来,黒河下流域では同時代の墓地はほとんど確認されていない.・黒河中流域,張掖西方で漢代の「千金渠」跡を捜索したが,新幹線工事などのため,確認できなかった.しかし,清代の「三清渠」を,衛星画像判読と現地調査により確認した.
エアロゾルデポジション法による高性能厚膜磁石の高速成形

1.目的将来の電子情報通信機器ではさらにモバイル・ウエアラブル化が進み、希土類磁石にもさらに小型化、薄型化が要求されている。本研究では、ナノメータオーダーの微粒子から構成される厚膜を550μm/minとスパッタ法の5005000倍の速度で作製できるエアロゾルデポジション(AD)法を用い、従来薄膜技術ではカバーできない数μm500μmの範囲の膜厚を作製し、高性能厚膜磁石を作製することを目的とした。2.結果(1)Sm-Fe-N系粉末を用いたAD膜の成膜と磁気特性:ガラス基板では10分間の成膜で膜厚45μm程度、成膜速度も10μm/minであったが、ブラス基板では膜厚190μm、成膜速度も1519μm/minと増加した。得られたAD厚膜の磁気特性は残留磁束密度Jr=0.40.6T、保磁力μ_0H_<cJ>=1.61.8T程度であり、原料粉末よりも高保磁力であった。マイクロビッカース強度HVも500700程度で十分な強度を示した。AD厚膜にはSm_2Fe_<17>N_x相と微量のα-Fe相が存在し、原料粉末よりも1オーダー小さい200400nmの結晶粒から構成されていた。(2)Sm-Fe-N系AD膜の異方性化:基板の側面にNd-Fe-B系焼結磁石同極対向配置ならびにソレノイドコイル使用によって面直方向、焼結磁石異極対向配置によって面内方向に結晶配向することが可能であることがわかった。特に膜面内方向では印加磁界0.19Tにおいて0.54Tなる残留磁束密度Jrが得られ、無磁界の場合(0.42T)と比較して約29%高い値を示した。(3)Fe_3B/Nd_2Fe_<14>BナノコンポジットAD膜の可能性:原料粉末は、ヒステレシス曲線やXRD解析などからFe_3B相とNd_2Fe_<14>B相からなるナノコンポジット磁石粉末であった。しかし粉末の平均粒径が12.45μmとこれまでのSm-Fe-N系粉末よりも大きく、このため厚膜が成膜しづらかった。as-depo状態のAD膜もFe_3B相とNd_2Fe_<14>B相から構成され、高い残留磁化を示したが、保磁力はH_<cJ>=0.84kOeと低い値であった。さらにアルゴンガス中で熱処理をしたが、さらに保磁力は低下した。これらの低保磁力は、Sm_2Fe_<17>N_x化合物に比べNd_2Fe_<14>B相の異方性磁界が低いこと、AD法の成膜過程で欠陥、歪が導入されること、成膜中または熱処理中にa-Fe相が出現することによるものと考えられる。as-depo状態のAD膜もFe_3B相とNd_2Fe_<14>

B相から構成され、高い残留磁化を示したが、保磁力はH_<cJ>=0.84kOeと低い値であった。さらにアルゴンガス中で熱処理をしたが、さらに保磁力は低下した。これらの低保磁力は、Sm_2Fe_<17>N_x化合物に比べNd_2Fe_<14>B相の異方性磁界が低いこと、AD法の成膜過程で欠陥、歪が導入されること、成膜中または熱処理中にa-Fe相が出現することによるものと考えられる。1.目的将来の電子情報通信機器ではさらにモバイル・ウエアラブル化が進み、希土類磁石にもさらに小型化、薄型化が要求されている。しかしながら焼結磁石を加工にて薄型化を試みても、結晶粒径が大きいため加工によって導入された表面欠陥の影響が大きく、磁気特性が劣化して機能しない。また樹脂と混練させシート化する(ボンド磁石)方法やスパッタなどを用いて薄膜を作製する方法があるが、前者は樹脂を含有するため磁気特性が低い、後者は成膜速度が遅くコスト高となり工業化されていない、などの問題点がある。本研究では、ナノメータオーダーの微粒子から構成される厚膜を550μm/minとスパッタ法の5005000倍の速度で作製できるエアロゾルデポジション(AD)法を用い、従来薄膜技術ではカバーできない数μm500μmの範囲の膜厚を作製し、高性能厚膜磁石を作製することを目的とする。2.方法実験方法は以下に示す手順で行った。(1)市販のSm_2Fe_<17>N_x磁石粉末をAD用試料粉末として用いた。(2)粉末の磁気特性をVSMで測定、組織をFE-SEMで観察した。(3)上記粉末を用いてガス流速などの条件を変えてAD処理し、厚膜を作製した。(4)作製した厚膜の磁気特性をVSMで測定するとともに相の同定をXRD、組織をFE-SEMで観察した。またデバイスで重要な膜厚を接触型膜厚計、硬度を微小硬度計で測定した。3.結果エアロゾル・デポジション(AD)法により作製したSm-Fe-N厚膜の特性について調べ、以下の知見を得た。(1)X線回折の結果、厚膜はSm_2Fe_<17>N_x化合物と微量のα-Fe相から構成されていた。(2)10分間以下の成膜時間で45μm程度の膜厚が得られ、成膜速度も10μm/minと高速であった。(3)残留磁束密度Jr=0.40.6T(重量磁化を密度7.67kg/m^3で換算)、保磁力μ_0H__<cJ>=1.61.8T程度の磁気特性が得られ、粉末よりも高い保磁力が得られた。(4)マイクロビッカース強度HVは500700程度で十分な強度を示した。(5)厚膜は原料粉末よりも1オーダー小さい200400nmの結晶粒から構成されており、このため高保磁力が得られたと考えられる。(6)以上より、AD法は厚膜磁石高速作製方法として可能性があるといえ、他の永久磁石材料への応用も期待できる。しかしながら、一方では高性能化のために異方性化技術などについても検討する必要があると考えられる。[目的]将来の電子情報通信機器ではさらにモバイル・ウエアラブル化が進み、希土類磁石にもさらに小型化、薄型化が要求されている。[実験方法]1.研究方針:本年度は成膜時に磁界配向による異方性化、高性能化を試みた。2.実験方法(1)磁界印加の方法として、磁石をノズル近傍に配置する方法を採用する。
高誘電率誘電体楕円板共振器の電磁理論的研究

本研究の目的は,ミリ波帯における誘電体楕円板共振器の設計手法を明らかにし,高性能周波数選択素子の実現を目指すことである.従来,本研究代表者は,マイクロ波帯での低誘電率材料により構成された誘電体楕円板中に生起されたウィスパリングギャラリーモード(W.G.モード)の共振特性を波動論的に明らかにしてきた.ミリ波帯での回路設計を考えた場合,小型化の必要から誘電率の高い材料で素子を構成する必要がある.しかし本研究代表者がこれまでに用いてきた解析方法をそのまま,高誘電率誘電体共振器の解析に適用することは不可能である.よって前年度は高誘電率誘電体楕円板共振器の共振特性を知るために,この共振器の固有値方程式を算出する手法を理論的に導いた.具体的には,高誘電率誘電体楕円板共振器中を伝搬するW.G.モードの全ての電磁界成分を考慮して解析を行っている.共振器の全ての電磁界成分を考慮することにより,本解析法は従来の解析法に比べ,数学的取り扱いが複雑になったが,この解析手法を数値的に解くことにより,誘電体楕円板の共振周波数をより高精度に算定する事が可能となった.本年度は,誘電体楕円板内及び周縁部,外部における電磁界分布,共振周波数を実験的に把握し,前年度の研究で得られた計算結果と比較検討した.この実験には,本年度研究補助費より購入した誘電体材料(アルミナ)を用いている.また,材料の加工には,同じく購入したボール板や旋盤を用いた.この実験結果については,電子情報通信学会春季大会(1999年3月)において発表予定である.また,電子通信情報学会論文誌に投稿準備中である.本研究の目的は,ミリ波帯における誘電体楕円板共振器の設計手法を明らかにし,高性能周波数選択素子の実現を目指すことである。従来本研究代表者は,マイクロ波帯での低誘電率材料により構成された誘電体楕円板中に生起されたウィリパリングギャラリーモード(W.G.モード)の共振特性を波動論的に明らかにしてきた.ミリ波帯での回路設計を考えた場合,小型化の必要から誘電率の高い材料で素子を構成する必要がある.しかし本研究代表者がこれまでに用いてきた解析方法をそのまま,高誘電率誘電体共振器の解析に適用することは不可能である.よって本年度は高誘電率誘電体楕円板共振器の共振特性を知るために,この共振器の固有値方程式を算出する手法を理論的に導いた.具体的には,高誘電率誘電体楕円板共振器中を伝搬するW.G.モードの全ての電磁界成分を考慮して解析を行っている.共振器の全ての電磁界成分を考慮することにより,本解析法は従来の解析法に比べ,数学的取り扱いが複雑になったが,この解析手法を数値的に解くことにより,誘電体楕円板の共振周波数をより高精度に算定する事が可能となった.この数値計算には,本研究補助費により購入した数値演算用アプリケーションソフト(DIGITAL Visual Fortran)等を用いている.この解析手順については,本学教育学部紀要第48号第2部(1998年4月発行)に発表している.また,この手順を用いて得られた共振特性については,電子通信情報学会論文誌に投稿準備中である.また次年度は,誘電体楕円板内及び周緑部,外部における電磁界分布,共振周波数,Q値等を実験的に把握し,今年度の研究で得られた計算結果と比較検討する予定である.本研究の目的は,ミリ波帯における誘電体楕円板共振器の設計手法を明らかにし,高性能周波数選択素子の実現を目指すことである.従来,本研究代表者は,マイクロ波帯での低誘電率材料により構成された誘電体楕円板中に生起されたウィスパリングギャラリーモード(W.G.モード)の共振特性を波動論的に明らかにしてきた.ミリ波帯での回路設計を考えた場合,小型化の必要から誘電率の高い材料で素子を構成する必要がある.しかし本研究代表者がこれまでに用いてきた解析方法をそのまま,高誘電率誘電体共振器の解析に適用することは不可能である.よって前年度は高誘電率誘電体楕円板共振器の共振特性を知るために,この共振器の固有値方程式を算出する手法を理論的に導いた.具体的には,高誘電率誘電体楕円板共振器中を伝搬するW.G.モードの全ての電磁界成分を考慮して解析を行っている.共振器の全ての電磁界成分を考慮することにより,本解析法は従来の解析法に比べ,数学的取り扱いが複雑になったが,この解析手法を数値的に解くことにより,誘電体楕円板の共振周波数をより高精度に算定する事が可能となった.本年度は,誘電体楕円板内及び周縁部,外部における電磁界分布,共振周波数を実験的に把握し,前年度の研究で得られた計算結果と比較検討した.この実験には,本年度研究補助費より購入した誘電体材料(アルミナ)を用いている.また,材料の加工には,同じく購入したボール板や旋盤を用いた.この実験結果については,電子情報通信学会春季大会(1999年3月)において発表予定である.また,電子通信情報学会論文誌に投稿準備中である.
新規機能性リン配位子:ジアミノホスフィンオキシドを用いる実践的触媒的不斉合成

2年度目の研究内容は、初年度の実験データをもとに反応の詳細なメカニズム解析、並びに反応適用範囲の拡大を行い、さらにそれらを生物活性物質、医薬品の触媒的不斉合成へと展開した。まず、初年度に開発したPd触媒反応の反応機構解析としては、速度論解析や質量分析、NMR解析などを駆使して活性触媒の構造決定と、選択性発現のメカニズムを解明した。これにより得られた知見をもとに、2位に芳香族置換基を有する環状アリルカーボネート類のアリル位アミノ化反応に関して詳細な検討を行い、従来に開発されていた触媒条件を遥かに上回る選択性を実現した。本法はメゼンブリン等のクリニンタイプアルカロイドの合成中間体の触媒的不斉合成に応用しており、その合成化学的な有用性は極めて高い。また、アリル位置換反応を用いるβ-ケトエステルを求核剤とする不斉4級炭素構築反応に関しては、求電子剤としてγ位にアセテート等の脱離基を有するα,β-不飽和エステルを用いる反応へと展開した。本法は、3つの異なるカルボニル基を有する特徴的な生成物を与える反応で、このタイプの求電子剤を用いる不斉アリル位置換反応としては初めての例である。また現段階では未発表データではあるものの、ジアミノホスフィンオキシドを用いる触媒的不斉合成の応用として現在幾つかの研究が進められており、ニトロアルカン類を用いる不斉アリル位置換反応では極めて高い選択性を発現することに成功しており、生物活性物質:プレクラモール、医薬品:バクロフェンの触媒的不斉合成へと応用している。また、Pd以外の金属に着目した反応としては、Irを用いる反応において良好な結果を得るに至っている。当初の研究計画に従い、光学活性ジアミノホスフィンオキシドのライブラリー構築を行った。出発原料としては、シクロヘキサンジアミン等の対称キラルジアミン類と、アスパラギン酸、グルタミン酸、ホモフェニルアラニン等のアミノ酸類を用い、対応するジアミノホスフィンオキシド類を得た。これらを利用して、パラジウム触媒を用いる不斉アリル位置換反応の検討を行った。プロキラル求核剤を利用した不斉4級炭素構築反応に関しては、環状求核剤を用いた場合に最高で94% eeにて目的物を得た。さらにα位にアミノ基置換基を有する、鎖状のβ-ケトエステルを求核剤として用いた場合には、反応性の低下を伴うものの、最高で選択性84% eeにて不斉4級炭素を有するアミノ酸誘導体を得る事に成功した。上記の反応にて確立した条件を用いて、その他のアリル位置換反応の検討を行った結果、1,3-ジフェニルアリルアセテートを基質として利用した反応において、炭素求核剤を用いた場合には最高で99% ee、またアミン求核剤を用いた場合にも同様に最高で98% eeにて目的物を与えることがわかった。触媒効率の向上を検討した結果、0.15mol %にまで触媒量を低減させても反応は円滑に進行し、高い光学収率にて目的物が得られることがわかった。詳細な反応機構解析の結果、ジアミノホスフィンオキシド類は反応溶液中でBSA(N,O-ビストリメチルシリルアセトアミド)と反応することで活性配位子に変換されたのち、2分子の配位子がパラジウムと会合することで活性種を形成することがわかった。その際、アミノ酸の分子骨格に由来する配位子側鎖がエナンチオ選択性を決定づける重要な役割を果たしていることが示唆された。今後、これらの知見を基に新しいタイプの不斉反応を検討していく。
ナノスケール分光法によるワイドギャップ半導体単一超微粒子の超高速時間分解分光

本研究では,可視近紫外にかけてのフォトニクスマテリアルとして重要なII-VI,I-VII族ワイドバンドギャップ半導体超微粒子を対象とし,顕微分光法と,超高速時間分解分光法を駆使した分光学的手法によって,これらの物質の超微粒子に閉じ込められた励起子および高密度励起時に生じる励起子複合体(励起子分子等)の特異な性質とそのダイナミクスを明らかにすることを目的とした.本研究で用いることを計画した試料はI-VII族化合物半導体であるCuClの量子ドット,II-VI族化合物半導体であるZnSe/CdSeをベースとした量子ドット,さらに,ワイドバンドギャップ半導体という点からはやや外れるが,特徴ある試料の提供を受けたGaAs/AlGaAsの量子ドットについても研究を行った.以下に,これらの物質についての研究成果を列記する.1.CuCl量子ドットにける励起子の非マルコフ的緩和.2.CuCl量子ドットにおける励起子の赤外過度吸収分光.3.CuCl量子ドットにおける励起子の二光子励起分光.4.CuCl単一量子ドットの顕微発光分光.5.ZnCdSe単一量子ドットの発光の時間分解分光.6.CuCl量子ドットの共鳴発光スペクトルとその均一幅の観測.7.GaAs単一量子ドットの顕微発光分光と多励起子状態.以上の研究により,CuCl,ZnCdSe,GaAs等の物質系における量子ドットの各々において多くの新しい実験結果と知見が得られた.特にこれらの物質の単一量子ドット発光分光では,従来のような多数の量子ドットからの発光を観測することでは得られない重要な観測結果を得た.また,ZnCdSeやCdSe(論文未発表)量子ドットについてはその単一量子ドットからの発光の時間分解分光を行うことにも成功し,量子ドットにおける光励起キャリアおよび励起子の緩和に関する新たな知見も得られた.このように,本研究によって様々な量子ドット系に特有の興味ある現象が明らかとなった.本研究では,可視近紫外にかけてのフォトニクスマテリアルとして重要なII-VI,I-VII族ワイドバンドギャップ半導体超微粒子を対象とし,顕微分光法と,超高速時間分解分光法を駆使した分光学的手法によって,これらの物質の超微粒子に閉じ込められた励起子および高密度励起時に生じる励起子複合体(励起子分子等)の特異な性質とそのダイナミクスを明らかにすることを目的とした.本研究で用いることを計画した試料はI-VII族化合物半導体であるCuClの量子ドット,II-VI族化合物半導体であるZnSe/CdSeをベースとした量子ドット,さらに,ワイドバンドギャップ半導体という点からはやや外れるが,特徴ある試料の提供を受けたGaAs/AlGaAsの量子ドットについても研究を行った.以下に,これらの物質についての研究成果を列記する.1.CuCl量子ドットにける励起子の非マルコフ的緩和.2.CuCl量子ドットにおける励起子の赤外過度吸収分光.3.CuCl量子ドットにおける励起子の二光子励起分光.4.CuCl単一量子ドットの顕微発光分光.5.ZnCdSe単一量子ドットの発光の時間分解分光.6.CuCl量子ドットの共鳴発光スペクトルとその均一幅の観測.7.GaAs単一量子ドットの顕微発光分光と多励起子状態.以上の研究により,CuCl,ZnCdSe,GaAs等の物質系における量子ドットの各々において多くの新しい実験結果と知見が得られた.特にこれらの物質の単一量子ドット発光分光では,従来のような多数の量子ドットからの発光を観測することでは得られない重要な観測結果を得た.また,ZnCdSeやCdSe(論文未発表)量子ドットについてはその単一量子ドットからの発光の時間分解分光を行うことにも成功し,量子ドットにおける光励起キャリアおよび励起子の緩和に関する新たな知見も得られた.このように,本研究によって様々な量子ドット系に特有の興味ある現象が明らかとなった.1.時間分解顕微発光分光装置:半導体超微粒子からの発光スペクトルおよびその時間変化を単一超微粒子発光を観測するに十分なエネルギー(波長)分解能を満足しつつ,なおかつピコ秒の時間分解能をもつ顕微発光分光装置を構築した.励起光源としてモードロックチタンサファイアレーザ(パルス幅8ps,エネルギー幅0.2meV)を用い,検出系として場合に応じ時間相関単一光子計数法または光子計数型ストリークスコープを用いるシステムとした.2.半導体超微粒子の時間分解顕微分光:上述の装置を用いて,ZnCdSe島状超微粒子試料の個々の単一超微粒子からの発光スペクトルおよびその時間変化を,ピコ秒の時間分解能で測定した.その結果,個々の単一超微粒子からの発光強度の時間変化に明瞭な立上がり時間と減衰時間が観測され,その両者の時定数が微粒子サイズに大きく依存することがわかった.また,CuCl超微粒子の共鳴二次放出光の二光子励起時間分解分光を行い,その解析からこの物質中の位相緩和過程が長い相関時間を伴う非マルコフ過程で表されることを明らかにした.3.低温用近接場分光装置の製作:現有の近接場顕微分光装置を改造して,走査部と検出部を含むヘッド部分を液体窒素冷却真空クライオスタット内に格納する方式の低温用近接場分光装置を試作し,低温下での動作確認を行った.1.時間分解顕微発光分光装置昨年度に引き続き,半導体単一超微粒子からの発光スペクトルおよびその時間変化をピコ秒の時間分解能で測定し得る顕微発光分光装置の開発・整備を行った.

励起光源としてモードロックチタンサファイアレーザ(パルス幅8ps,エネルギー幅0.2meV)あるいはその第二高調波を用い,検出系として場合に応じ時間相関単一光子計数法または光子計数型ストリークスコープを用いるシステムとした.2.半導体超微粒子の時間分解頻微分光2.1CuCl超微粒子の共鳴発光均一幅の観測: CuCl超微粒子の共鳴発光スペクトルの高分解能観測を行い,その均一幅の測定を行った.その結果,10K以下の低温においては均一幅が30μeV下と非常に狭い値をもつことがわかった.この系は,フォトンエコーの実験から低温で非常に長い位相緩和時間をもつことが示唆されていたが,発光の均一幅からもそのことが裏づけられた.2.2(411)A GaAs基板状GaAs/AlGaAs単一量子ドットの顕微フォトルミネッセンス分光:(411)A GaAs基板上に自然形成したGaAs/AlGaAs量子ドットについて,顕微フォトルミネッセンス分光法を用いて,単一量子ドットからの発光を分離して観測した.また,ピコ秒パルス励起による発光の励起強度依存性の測定を行い,単一量子ドットに複数の電子・正孔対を生成した状態からの発光について研究した.その結果,最低励起状態からの鋭い発光線の他に,励起子分子に対応する発光,および上位の閉じこめ準位間の遷移に対応する発光線の存在を確認した.
熱音響機関のエントロピー生成と熱効率

細管の束(蓄熱器)の軸方向に閾値を超える急激な温度勾配を与えると,管壁と管内気体の間での相互作用により音波が励起し,熱流と音響パワーのエネルギ変換が行われる.この現象は音波を利用した熱機関と見なすことができ,熱音響機関と呼ばれる.熱音響機関のエネルギ変換は管内気体の圧力振動と流速振動の位相差に着目すると,定在波型と進行波型の2つのタイプに分類できる.定在波型のエネルギ変換は不可逆的な熱力学的サイクルによって行われ,熱効率は一般的に低い.一方で進行波型は「理想的」には等温可逆な熱力学的サイクルを実行可能な熱機関に分類することが出来る.ただし,現実の進行波型熱音響機関では,粘性散逸や振動流による熱拡散により,不可逆性が生じ,等温可逆的な熱力学的サイクルを実行することは難しい.不可逆性は熱効率の低下につながる場合が多いため、熱音響現象をエンジンとしての利用する際にも等温可逆的なエネルギ変換を実現することは重要である.一般に熱機関の可逆,不可逆性はエントロピー生成という測度によって評価することができる.上述したように,熱音響機関も熱流と音響パワーの相互変換を行う熱機関であるために,可逆,不可逆性の測度にエントロピー生成を用いることが可能である.本年度は進行波型熱音響機関を対象に規格化音響インピーダンスの絶対値並びに,熱境界層厚さに対する流路径の比を変更しながら蓄熱器におけるエントロピー生成並びにその際の熱効率を解析した.また上述と並行して定在波型熱音響機関を対象として強制同期時のエントロピー生成を観測した.外力の強さと周波数を変化させることで同期/非同期の境界領域にヒステリシスが存在することを確認した.ヒステリシスが存在する領域を対象に,蓄熱器におけるエントロピー生成を検証している.当初予定通り,進行波型熱音響機関の蓄熱器におけるエントロピー生成と熱効率を解析した.また蓄熱器におけるエントロピー生成と熱効率を実験にて測定する準備を進めている.更に昨年から引き続き,定在波型熱音響機関を対象に,強制同期時のエントロピー生成の測定を行っている,特に同期/非同期の境界領域にヒステリシスが存在する場合の蓄熱器におけるエントロピー生成に着目し,実験を進めている.蓄熱器における熱境界層厚さに対する流路径の比を変更しながら,外部加振器を用いて蓄熱器に音響パワーを入力することで蓄熱器におけるエントロピー生成と熱効率を実験にて測定する.この実験結果を解析にて求めた結果と比較する.また自励振動可能な定在波型熱音響機関を対象に,外力の強さと周波数を変化させることで同期/非同期の境界領域のエントロピー生成を測定する.これまでに同期/非同期の境界領域にヒステリシスが存在する場合があることを確認している.引き続き,ヒステリシスが存在する領域を対象に,蓄熱器におけるエントロピー生成を調査する.細管流路の束(蓄熱器)に閾値を超える温度勾配を与えることにより熱音響自励振動が生じる.熱音響現象は熱力学的サイクルを有する散逸構造系であり,さまざまな非線形現象が生じる.よってエントロピー生成の問題と密接な関係がある.散逸構造系の非線形現象の一つに,同期現象がある.特に自励振動子に周波数の異なる外力を加えることで,自励振動子と外力の周波数の一致が起こる現象を強制同期と呼び,多様な系での報告がなされている.これまでの研究ではVan der pol方程式や同期分岐図を用いることで,散逸構造系に対する強制同期の力学的側面からの理解がなされてきた.一方で散逸構造系を理解するためには熱力学的側面からの方法があり,熱音響現象における同期現象もエントロピー生成を用いて理解できる可能性がある.本研究では熱音響自励振動子を対象に,外力を入力したときのエントロピー生成量の測定を行い,同期した場合と同期していない場合についての比較を行った.蓄熱器を高温熱交換器と低温熱交換器によって挟むことで温度勾配を与え,熱音響自励振動を発生させた.この熱音響自励振動に対して,外部からスピーカで強制外力を加えた.この時,高温熱交換器温度,低温熱交換器温度,さらに高温熱交換器への熱入力を測定することでエントロピー生成を求めた.現在は外力が大きいHopf分岐領域を対象に実験を行っているが,非同期から同期に遷移する際にエントロピー生成が減少する傾向が観測されている.エントロピー生成の計測を通じて,熱音響現象で生じる非線形性の一つである強制同期に関する検討を行った.現在の実験結果では,非同期から同期に遷移する際にエントロピー生成が減少する傾向が観測されている.熱音響現象で生じる非線形性の理解にエントロピー生成は有効な可能性がある.また熱音響機関の熱効率と音響インピーダンスの関係を測定するための音場調整方法を数値計算にて検討しており,次年度の実機構築に反映する予定である.細管流路の束(蓄熱器)に閾値を超える温度勾配を与えることにより熱音響自励振動が生じる.この現象を利用したものは熱音響機関と呼ばれる.熱音響機関の蓄熱器で実行される理想的なサイクルはカルノーサイクルであるため,理想状態においては蓄熱器におけるエントロピー生成はゼロとなる.しかし実際には様々な非線形現象並びに線形現象によってエントロピーが生成される.非線形現象に関しては,昨年度,熱音響機関を対象として強制同期時のエントロピー生成を観測した.現在も実験を繰り返すことで,非同期から同期に遷移する際のエントロピー生成を検証している.