hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サブサハラ・アフリカに適した「低投入環境保全型グリーンレボリューション」の構築

ウガンダ全国の稲作農家のデータを用い、天水による水稲および陸稲栽培農家の技術的効率性を推計し、将来の気象変動についてシミュレーション分析を行い、1水稲・陸稲共に農家の技術的効率性は平均60%の水準にあり、サブサハラ・アフリカの他の諸国における水準と同様の水準にあるが、アジアの農家の水準と比較すると低いこと、2稲作の収量潜在力は3トン/haと高く、農家の技術効率性を高めることで「緑の革命」の推進が可能であること、3雨量が長期的に減少する場合、技術効率性を高めることは天水稲作の持続性にとって極めて重要であることを明らかにした。NERICA作付けの先進地域であるウガンダ中央農業研究所周辺の稲作農家のデータを用い、1陸稲の導入が畑作体系をどのように変更したかを明らかにし、さらに、2陸稲の経営収益が他の作物を上回ること、3NERICAが小農に有利な作物であり、その導入が農村における所得格差を縮小する性格を持つことを明らかにした。ヨーロッパの200の湖沼につき、湖沼の水質を示す指標としてChlorophyll-aをとり、全燐酸と全窒素との関係を分析し、全燐酸と全窒素が直接水質を規定する従来のモデルに対し、Chlorophyll-a自体の時系列変化が与える影響をも考慮する必要があることを明らかにし、そのモデルによりアジア、北米、アフリカ等他地域の湖沼の水質を予測することが可能であることを明らかにした。また、パピルス湿地を水田として開発することの環境負荷と、水田状態でパピルスを再生させた場合の窒素固定量の推定した。現地研究協力者の協力により、実験・調査によるデータの収集並びに解析が順調に進んでいるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究計画に沿って研究を進める。ただ、ビクトリア湖の水質変化の分析では、昨年度までに収集したデータの時系列が意味ある結論を得るためには十分でないことが判明したため、ヨーロッパおよび日本の湖沼についての水質データ、GISデータを追加的に収集し、比較分析を行うよう研究計画を修正し、初期の研究目標を達成する目途がついた。
ストリング・プラズマを用いた直接発電の基礎的研究

ストリング・プラズマとは、プラズマの陽光中の中心軸のごく近傍にイオンのガイディングセンターが集中し、その径が平均的なエネルギーをもったイオンの回転半径程度の細い円筒状のプラズマを指す。ストリング・プラズマ中では中心部より周辺部で高い電位分布が存在する。これはイオンと電子のラ-マ-半径の違いから生じるものである。本研究の目的は、中心部と周辺部との間に生じる電位差を直接的に取り出し電力を発生させる方法を確立することである。以下に得られた結果をまとめる。1.直接発電を得るために必要な径方向電場の強さの制御は、エンドプレートへの電圧印加によって容易に可能であるあることが判った。2.エンドプレートへの印加電圧を-80Vから40Vまで変えた場合、ストリング・プラズマのコラム(約3mm)の中心方向に2kV/mから25kV/mまで増加することが得られた。3.2.の変化に伴い、端壁における短絡電流はイオンが担っており、3mAから1mAまで減少する。4.イオン電流の減少に反し電子電流が増加し、エンドプレートへの電圧印加によって電子電流の流れる領域はプラズマコラムの中心から周辺に拡大し、電子密度は1/3に減少した。エンドプレートへ印加した正の電圧によって、径方向の電場を増加させことが判った。これは、プラズマ周辺部における電子密度の減少から生ずる電荷分離によって形成されるためである。ストリング・プラズマを用いた直接発電の基礎研究に関し、今年度得られた成果は以下の通りである。1)ストリング・プラズマから得られる電気エネルギーを調べるため5分割エンドプレートを製作し、分割電極に流れる直接発電電流の測定を開始した。2)エンドプレートを接地した場合、磁場の強さに対する直接発電電流の大きさは磁場の強さに大きく依存し、1kGから3kGの増加に対し2.5倍増加した。また、プラズマの径方向の電位差は磁場の強さに対し45Vから60Vまで増加した。3)エンドプレートにバイアス電圧を印加した場合、径方向の電位差は10Vから70Vまで増加し、また電場は-20V/cmから-200V/cmまで変化した。しかしながら電位差の増加に対しプラズマ密度の減少が見られ、直接発電電流は減少した。以上を踏まえ、今後は以下のことに関し実験を予定している。1)直接発電を効果的に得るためのプラズマの捕集電極の構造を検討する。2)径方向の電位差の増加に伴うプラズマ密度の減少について原因を明確にする。3)エンドプレートでのプラズマによる熱量を測定し、直接発電における電気エネルギーの変換効率を評価する。2.エンドプレートへの印加電圧を-80Vから40Vまで変えた場合、ストリング・プラズマのコラウ(約3mm)の中心方向に2kV/mから25kV/mまで増加することが得られた。3.2.の変化に伴い、端壁における短絡電流はイオンが担っており、3mA1mAまで減少する。エンドプレートへ印加した正の電圧によって、径方向の電場を増加させたことが判った。
認知症疾患および精神疾患に罹患した高齢者の終末期医療に関する臨床的研究

期間全体を通じて実施した研究の成果について,まず記載し,その後,最終年度である平成30年度の成果について触れる.本事業では,全体として3つの方向で研究を進めた.第1の研究では,本研究費を得て,今までのデータを纏めることができ,論文化が可能となった.その内容は,岡山県下の精神科病院を対象として行われた横断調査に依る.非経口的な栄養摂取を受けている患者全例を調査対象とした.ロジスティック回帰分析により,経管栄養による長期生存には,経鼻胃管より胃瘻,認知症疾患より精神疾患,また「褥瘡の無いこと」が関連していることが判明した.第2の研究では,2つの後ろ向きカルテ調査を実施した.後ろ向き調査の1つ目は,精神科病院の入院患者を対象として,特定の3年間で経管栄養を開始した群と使用しなかった群で生命予後を比較した.185名が対象となり,経鼻栄養を使用した群が150名,使用しなかった群が35名であった.生存期間の中央値は,経管栄養使用群では711日,非使用群では61日と顕著な有意差が認められた.後ろ向きカルテ調査の第2としては,進行した認知症患者において,経管栄養開始前後における肺炎や発熱,抗生剤使用の頻度を比較した.特定の1年間で経管栄養を開始した患者数が46名であり,全員がFAST6e以上の進行した認知症患者であった.経管栄養の開始前後で,肺炎・発熱・抗生剤使用の頻度を比較すると,肺炎および抗生剤使用の頻度は使用後に有意に低下していた.さらに,第3の研究として,認知症患者におけるターミナル医療の在り方に関する検討を,文献的にあるいは実践例を対象として実施し,発表・報告した.なお,平成30年度に限ると,3回の学会発表を行うことが出来た.日本老年精神医学会(郡山市,6月)で1報告,日本認知症学会(札幌市,10月)で2報告を行い,本研究の成果全般について発表した.本年度は,3つの方向で研究を進めた.1つは,今までのデータを整理し,論文として報告したことである.これは,調査時点において,岡山県下の精神科病院を対象として,継続的に非経口的な栄養摂取を受けている患者を調査した研究である.168名の患者が非経口的な栄養摂取(胃瘻や経鼻胃管,経静脈的高カロリー輸液)を受けていた.長期生存と関連している因子が幾つか明らかとなった.まず,経鼻胃管や経静脈的高カロリー輸液と比較すると,胃瘻を受けている患者で長期生存が多く認められた.また,認知症疾患と比較すると精神疾患の患者では,長期生存例がより多かった.さらに,長期生存例のほうが,褥瘡が少ないことも明らかとなった.以上より,原因疾患や栄養摂取の方法,栄養状態が長期生存には重要なことを報告した.次に,2つ目として,後ろ向きカルテ調査も実施している.認知症患者や精神疾患患者において,非経口的な栄養摂取を受けた群と受けなかった群で,生命予後に差があるかどうかを調査するための研究である.と同時に,経管栄養を受けた群において,経管栄養の開始前後で,発熱や肺炎,抗生物質の使用頻度などが,どう変化したかを明らかにすることを目指している.興味深い結果が得られつつあり,平成29年度には公表予定である.さらに,3つ目として,認知症患者や精神疾患患者における非経口的な栄養摂取に関する前向き研究を開始しつつある.岡山県内の精神科病院を訪問し,研究の説明を行っている.初年度から,研究成果を論文として公けにすることが出来た.これは本研究費を得て,今までのデータを纏めることができ,論文化が可能となったものである.報告した内容は,岡山県下の精神科病院を対象として行われた横断的な調査に基づいている.調査時点において,非経口的な栄養摂取を受けている患者全例を調査対象とした.ロジスティック回帰分析により,非経口的な栄養摂取による長期生存には,胃瘻・精神疾患・褥瘡なし等と関連していることが明らかとなった.次に,非経口的な栄養摂取を受けた,あるいは受けなかった患者の予後を比較調査することを目的として,後ろ向きカルテ調査も実施した.たいへん興味深い結果を得ており,平成29年度には一部を公表予定である.また,前向き研究についても準備を進めている.本年度も,英語論文を2つ公表するなど,大きな成果を得ることが出来た.まずは,後ろ向きカルテ調査について報告する.調査に協力してくれた精神科病院(岡山県内)を対象として,経管栄養を開始した群と経管栄養を使用しなかった群で比較検討を行った.大きく分けて2つの調査を実施した.まずは,生命予後を調査した.3年間で185名が対象となり,そのうち経鼻栄養を使用した群が150名,使用しなかった群が35名であった.対象者の疾患は,アルツハイマー型認知症が78名,統合失調症が44名,血管性認知症が30名であった.生存期間の中央値を調べると,経管栄養使用群では711日,経管栄養非使用群では61日と顕著な有意差が認められた.対象者を認知症患者に限定しても,結果は同様であり,使用群で695日,非使用群で75日と同様の結果であった.経管栄養使用群のなかで,胃瘻群と経鼻胃管群に分けて比較した処,全体では両群の生存期間に有意差が認められた.

後ろ向きカルテ調査の第2として,進行した認知症患者において,経管栄養開始前後における肺炎や発熱,抗生剤使用の頻度を比較した.詳細なカルテ調査が必要となるため,これは特定の1年間を調査期間とした.その1年間で経管栄養を開始した患者数が46名,全員はFAST6e以上の進行した認知症患者であった.経管栄養の開始前後で,肺炎・発熱・抗生剤使用の頻度を比較すると,肺炎および抗生剤使用の頻度は使用後に有意に低下していた.なお,経管栄養非使用群についても,非使用の決定前後で同様の比較を行ったが,肺炎や抗生剤使用の有意な低下は認められなかった.上記の後ろ向きカルテ調査とは別に,認知症患者や精神疾患患者における非経口的な栄養摂取に関する前向き研究を開始した.3年間の調査を予定しており,現在,継続中である.昨年度(初年度)には英語の論文を1つ,本年度は英語の論文を2つ,研究成果として公けにすることが出来た.これは本研究費を得て,今までのデータを纏めることができ,論文化が可能となったものである.3つの論文で報告した内容は,岡山県下の精神科病院を対象として実施された調査に基づいている.1つ目の研究により,経管栄養による長期生存には,胃瘻(>経鼻胃管),精神疾患(>認知症),褥瘡の無いことが関連していることが判明した.第2の調査では,進行した認知症患者で,経管栄養を使用した群と使用しなかった群で,生命予後を比較検討し,非使用群と比較すると使用群で,有意に長期の生命予後が認められていた.第3の調査で,進行した認知症患者でも,経管栄養開始により,肺炎や抗生剤使用の頻度が有意に低下することを明らかにした.これらの結果は,世界的に見ても非常に重要な結果であり,認知症者における経管栄養の問題を検討する際には,必ず引用させる文献になったと考えている.また,平成29年から前向き調査も開始していることも含め,順調に進展していると評価した.期間全体を通じて実施した研究の成果について,まず記載し,その後,最終年度である平成30年度の成果について触れる.本事業では,全体として3つの方向で研究を進めた.第1の研究では,本研究費を得て,今までのデータを纏めることができ,論文化が可能となった.その内容は,岡山県下の精神科病院を対象として行われた横断調査に依る.非経口的な栄養摂取を受けている患者全例を調査対象とした.ロジスティック回帰分析により,経管栄養による長期生存には,経鼻胃管より胃瘻,認知症疾患より精神疾患,また「褥瘡の無いこと」が関連していることが判明した.第2の研究では,2つの後ろ向きカルテ調査を実施した.後ろ向き調査の1つ目は,精神科病院の入院患者を対象として,特定の3年間で経管栄養を開始した群と使用しなかった群で生命予後を比較した.185名が対象となり,経鼻栄養を使用した群が150名,使用しなかった群が35名であった.生存期間の中央値は,経管栄養使用群では711日,非使用群では61日と顕著な有意差が認められた.後ろ向きカルテ調査の第2としては,進行した認知症患者において,経管栄養開始前後における肺炎や発熱,抗生剤使用の頻度を比較した.特定の1年間で経管栄養を開始した患者数が46名であり,全員がFAST6e以上の進行した認知症患者であった.経管栄養の開始前後で,肺炎・発熱・抗生剤使用の頻度を比較すると,肺炎および抗生剤使用の頻度は使用後に有意に低下していた.さらに,第3の研究として,認知症患者におけるターミナル医療の在り方に関する検討を,文献的にあるいは実践例を対象として実施し,発表・報告した.なお,平成30年度に限ると,3回の学会発表を行うことが出来た.日本老年精神医学会(郡山市,6月)で1報告,日本認知症学会(札幌市,10月)で2報告を行い,本研究の成果全般について発表した.初年度は,後ろ向きカルテ調査を実施した.
集団スクリプトが幼児の行動制御へ与える促進効果の解明

何度も経験することで学習される行為系列に関する知識をスクリプトと呼ぶ。幼児期では,スクリプトの獲得が行動制御の駆動を補助することが先行研究で示されている。しかし,こうした研究は,着替えのように単独で遂行される個人スクリプトのみを扱ってきた。しかし,幼児期にとっては集団内での学習がより大きな効果をもつ可能性が高い。そこで,本研究では全員で挨拶をして食事をとるなど,集団内で他者と一緒に集団スクリプトを獲得することの効果に着目した。具体的に,場面間比較(食事場面とプレゼント場面),日米比較,最後に実験的介入を通して,集団スクリプトが行動制御を補助するかを検証する。
イオン導電性高分子アクチュエータを用いた異分野融合型マイクロデバイスの基礎の確立

本研究では,シリコンや金属材料を用いた従来型MEMSデバイスとイオン導電性高分子アクチュエータ(イオン導電性高分子金属接合体<Ionic Polymer-MetalComposite : IPMC>)を融合した異分野融合型デバイスの作製に必要な要素技術について基礎的検討を行った.検討した要素技術は,イオン導電性高分子の微細加工技術, MEMS技術を応用したIPMCの電極作製技術, MEMSデバイスとIPMCの接合方法である.また,これらの検討した要素技術の有用性を確認するため,シリコン基板上にカンチレバー型IPMCの試作を行った.本研究では,シリコンや金属材料を用いた従来型MEMSデバイスとイオン導電性高分子アクチュエータ(イオン導電性高分子金属接合体<Ionic Polymer-MetalComposite : IPMC>)を融合した異分野融合型デバイスの作製に必要な要素技術について基礎的検討を行った.検討した要素技術は,イオン導電性高分子の微細加工技術, MEMS技術を応用したIPMCの電極作製技術, MEMSデバイスとIPMCの接合方法である.また,これらの検討した要素技術の有用性を確認するため,シリコン基板上にカンチレバー型IPMCの試作を行った.本研究の目的は、シリコンや金属材料を用いた従来型MEMSデバイスとイオン導電性高分子アクチュエータ(イオン導電性高分子金属接合体<Ionic Polymer-Metal Composite : IPMC>)を融合した異分野融合型デバイスの作製に必要な要素技術の基礎の確立である。本年度は、MEMSとIPMCを接合する際に予想される技術課題の解決のうち、1.シリコン基板とIPMCの密着性向上、2.アクチュエータ用電極接合方法の検討を行った。これらの要素技術を開発するにあたり、代表的なMEMS作製技術であるフォトリソグラフィー技術、エッチング技術との融合を考慮した。1.シリコン基板とIPMCの密着性向上:IPMCはフッ素系イオン導電性高分子膜を用いるため、基板とIPMCの密着性が十分でなく、剥離しやすい。このため、基板としてMEMS材料として多用されるシリコンを多孔質化して用いた。この基板上にイオン導電性高分子(Dupont社製Nafion)を分散溶液を用いて成膜することで、基板と高分子膜の密着性が向上し剥離を防止できた。2.アクチュエータ用電極接合方法の検討:MEMS技術を応用したIPMCの電極作製技術の確立に向け、無電解めっきによる電極接合条件を最適化するとともに、蒸着によるドライプロセスでの接合により電極を成膜し、評価した。この結果、蒸着による電極の成膜では基板に接合した状態では基板側への電極形成が困難であり、無電解めっきで作製した場合よりも剥離しやすいことと、動作特性が安定しないことを確認した。一方、無電解めっきにより電極を成膜した場合、イオン導電性高分子と他の基板とが接合できず剥離していた。しかし、上述したように多孔質基板を利用することにより、剥離せずに無電解めっきが可能であることを確認した。以上の得られた結果を基に、さらに要素技術の開発・改良を行う予定である。本研究の目的は、シリコンや金属材料を用いた従来型MEMSデバイスとイオン導電性高分子アクチュエータ(イオン導電性高分子金属接合体<Ionic Polymer-Metal Composite:IPMC>)を融合した異分野融合型デバイスの作製に必要な要素技術の基礎の確立である。本年度は、前年度に引き続き、MEMSとIPMCを接合する際に予想される技術課題の解決のうち、1.シリコン基板とIPMCの密着性向上、2.アクチュエータ用電極接合方法の改善を行った。特にイオン導電性高分子アクチュエータにおける電極接合は重要な課題である。前年度の成果から、無電解めっきにより電極を成膜した場合、多孔質基板に成膜したイオン導電性高分子は剥離せずに無電解めっきが可能であるが、複雑な動きを実現させるために不可欠なパターン電極の接合には、多くの課題があった。このため、近年代表的なMEMS作製技術として用いられているドライエッチング技術を活用した電極接合方法を検討した。この結果、適切なエッチングガスを使用し、加工領域を制御することにより、イオン導電性高分子アクチュエータとして最適な無電解めっきによる電極形成領域を制御できる可能性を確認することができた。この技術は高性能なアクチュエータを作製するために有用であるため、加工条件の最適化を行う必要がある。また、本手法により作製しためっき電極は、従来のめっき電極と同様に、IPMCの電極として利用できることを確認した。
海半球計画の新展開：最先端の海底観測による海洋マントルの描像

本研究では、北西太平洋において独自に開発した世界最先端の海底観測装置(深海底で地震波や電磁場を測定する機器)による長期観測を実施した。その結果、プレート運動を始めとするマントルの活動の理解の基礎となる、地震波速度や電気伝導度の詳しい分布を明らかにすることができた。特に、海洋プレートが中央海嶺で生成してから海溝から沈み込むまで単純に冷えて厚くなる、という従来の考え方では説明できない不均質構造があることが見出された。平成22年6月10日25日に、海洋研究開発機構の研究船「かいれい」と無人探査機「かいこう7000II」を利用して、北西太平洋に観測を設置して「ふつうの海洋マントル」の解明を目指した観測の第一段階を開始した。設置した機器は、新型の海底地震計2台と海底電位差計1台、従来型の海底地震計3台と海底電磁力計5台で、いずれも現有品を用いた。さらに、平成23年度に予定されている本観測に用いる、新型の海底地震計6台と海底電位差計3台を製作し、性能テストなどを実施しつつある。また、本観測で用いる従来型の海底地震計および海底電磁力計それぞれ12台を点検し、準備を整えた。「ふつうの海洋マントル」の物性モデル構築へ向けて、室内実験および数値モデリングの準備を進め、実験用機器の開発や機材の購入を行なった.一方、既存の観測データの収集および解析を進めた。例えば、地震波の解析を広範な海洋の縁辺域に対して系統的に行ない、海洋底の年代で一千万年から一億三千万年についてリソスフェアーの厚みが年代とともに増大することを明らかにした。さらに、フィリピン海と西太平洋における海底電磁気観測データを解析して電気伝導度の鉛直分布を精密に求めて比較したところ、上部マントルの良導層までの深さについて、上記地震波解析によるリソスフェアーの厚さの年代依存と整合性のある結果が得られた。これらを含む研究成果は、国際学術誌の論文や国内外の学会等での発表により公表した。研究者向けのホームページおよび一般向けのホームページを開設し、情報発信の体制を整えた。平成23年3月11に発生した東北日本太平洋沖地震の影響により、一部部品(輸入品)の国内メーカへの入荷が遅れたため、予定していた海底電磁力計を平成23年度に繰り越して実施した。平成23年8月に予定されていた海洋研究開発機構の研究船「かいれい」による観測航海は、東日本大震災の影響で11月に延期して実施された。航海では、従来型の広帯域海底地震計(BBOBS)と海底電磁力計(OBEM)をそれぞれ8台づつ、本研究の対象海域(北西太平洋)に設置した。また、前年6月に設置した装置のうちBBOBSおよびOBEMそれぞれ1台を回収することに成功した。しかし、同海域における11月の海況を考慮して、無人探査機「かいこう7000II」を利用した新型の海底地震計(BBOBS-NX)と海底電位差計(EFOS)の設置は、次年度(平成24年度)に実施することにした。平成24年度の航海の申請は採択され、8月に実施されることが内定した。回収した装置が記録したデータは良好で、地震計には東北地方太平洋沖地震時の波形記録も明瞭に記録されていることが確かめられた。また、電磁力計には津波に伴う電磁場変動が記録されており、津波シミュレーションと組み合わせた数値モデルでその発生機構を明らかにすることができた。一方、既存の観測データの収集および解析を進めるとともに、「ふつうの海洋マントル」の物性モデル構築へ向けて室内実験および数値モデリングを進めた。有機物多結晶体の非弾性特性および粘性を、粒径と温度の関数として系統的に測定し、多結晶体の非弾性特性に成り立つ相似則を確立した。また、新たなデータ解析手法の開発にも取り組み、海底地形の効果を正確に考慮した3次元電気伝導度インバージョン解析手法を開発した。研究者向けのホームページおよび一般向けのホームページを通じた情報発信を継続して行なった。前年度に引き続き、北西太平洋シャツキー海台の北西の海域Aおよび南東の海域Bにおける海底長期観測を継続した。平成25年8月に実施した傭船(OOC(株)の作業船「かいゆう」)による観測航海により、これまでに設置した全ての自己浮上型機器(広帯域海底地震形BBOBSおよび海底電磁力計OBEM)を回収した。さらに一部の観測点にはBBOBSやOBEMを再設置して、長期観測を続けるとともに、新たな観測点に装置を設置して観測網の充実をはかった。この航海で回収したデータと、平成24年度までに回収しデータの統合解析を行なった。海域Aと海域Bの平均海洋底年代はそれぞれ一億三千万年および一億三千五百万年とわずかな違いしかないので、両者からはほぼ同じマントル構造が得られるものと予想された。しかし、解析の結果はこのわずかな年代の違いではとても説明し難い程の大きな違いを示した。

昨年度末の段階では、海底電磁気観測から求めた電気伝導度構造についてのみこのような傾向が示唆されただけであったが、地震波速度構造および異方性についても、海域Aと海域Bの違いは顕著なものがあり、「ふつう」の海洋マントルに年代(リソスフェアの冷却)だけでは説明のつかない強い不均質が存在することがより確かなものとなった。一方室内実験からは、上部マントルの主要鉱物であるオリビンの結晶軸選択配向に、粒界すべり卓越の拡散クリープ下での変形が重要な役割を果たすことが示され、これによって観測で得られている地震波速度異方性の分布をよく説明できた。さらに、追加配分によって、クリープ試験において電気伝導度測定および弾性波速度測定のその場での同時測定ができる変形試験機を導入した。来年度に完了する予定の海底観測データの解析結果に、この実験システムによる物性測定結果を組み合わせることにより、粘性・電気伝導度および地震波速度(異方性も含めて)などのデータの全てを説明する最適解(=海洋マントルの描像)を明らかにする準備が整った。前年度に引き続き、北西太平洋シャツキー海台の北西の海域Aおよび南東の海域Bにおける海底長期観測を継続した。平成26年6月に実施した傭船(00C(株)の作業船「かいゆう」)による観測航海により、海底下浅部構造の解明を目指して火薬を用いた制御地震探査実験を実施した。実験終了後、A海域に設置した自己浮上型機器(広帯域海底地震形BBOBSおよび海底電磁力計OBEM)の大半を回収した。さらに9月9日から10月2日にかけて実施した研究船「かいれい」の航海で、無人探査機「かいこう700011」を用いた潜航作業を実施して、A海域に設置してあった新型の機器(6台のBBOBS-NXおよび3台のEFOS)の回収に成功した他、A海域とB海域において観測を継続していたすべてのBBOBSとOBEMを回収した。これにより、本研究の長期観測は完了した。今年度の2航海で回収したデータと、平成25年度までに回収したデータの統合解析を行った。海域Aと海域Bの平均海洋底年代はそれぞれ一億三千万年および一億三千五百万年とわずかな違いしかないので、両者からはほぼ同じマントル構造が得られるものと予想された。しかし、解析の結果はこのわずかな年代の違いではとても説明し難い程の大きな違いが、地震波速度構造および異方性と電気伝導度構造について明らかになった。さらに以前の観測で得られているより海溝に近いマントルの電気伝導度構造との比較も行い、「ふつう」の海洋マントルに年代(リソスフェアの冷却)だけでは説明のつかない強い不均質が存在することがより確かなものとなった。また、新型機器(BBOBS-NXとEFOS)の回収により、さらに深部のマントル遷移層の構造探査も行った。さらに、地震波から得られる情報(実体波トモグラフィーによる速度構造とレシーバ関数解析により得られる410kmと660kmの不連続面の間隔)と電気伝導度構造の情報を組み合わせることにより、遷移層の温度構造と含水率を推定する方法を考案した。解析の結果、本研究対象海域下のマントル遷移層に存在する水の量は、0.1wt.%程度を上限とする程度であることがわかった。また、本研究グルーが主催して、「ふつうの海洋マントル」に関する国際シンポジウムを平成27年3月4日6日の3日間、宮城県松島町のホテル松島大観荘を会場として実施した。
職業能力評価基準に基づく情報実践創造力を育成する仕事体験学習の開発

本研究では,疑似的な仕事に取り組む過程で情報実践創造力を修得することができる仕事ベース学習に基づいた学習プログラムを開発することを目的としている.まず初めに,中央職業開発協会(JAVADA)が開発した職業能力評価基準における情報実践創造力を数値化して表現するための抽出基準を設定し,各業種や職種,職務ごとに必要となる能力を視覚化することを目指した.そして,それらの結果から整理した職種の傾向をもとに,学習者が主体的に学ぶことができる学習プログラムを開発し,実践を行った.本研究では、職業能力と関連づけた共通教科情報科におけるカリキュラム開発に向けての基礎研究を行っている。全ての職業に共通する事務系職種や、幅広い「情報活用能力」が期待される広告系職種、ウェブデザイン系職種を取り上げ、それぞれの職種にどのような能力が必要になるかを職業能力評価基準を分析し、対象とした職種における「仕事体験学習」を開発している。「仕事体験学習」は、仕事を体験しながら学べる学習プログラムであり、職業能力評価基準をもとに開発する「情報実践創造力」の査定基準で、修得した能力を説明することができる。今年度は下記の事項について検討した。(1)「情報実践創造力」の抽出基準を再検討JAVADAの職業能力評価基準の事務系職種(新入社員レベル)の能力ユニットを対象とし、「情報実践創造力」を抽出するための基準を検討した。この作業は、業種を増やす際の抽出基準を明確にするためであり、抽出の妥当性を高めるための作業である。職務経験者のインタビューを実施した上で再設定を行った。(2)学習者が仕事を体験する際の参考資料となる「仕事紹介カード」の作成事務系職種、広告系職種、ウェブデザイン系職種における「情報実践創造力」を職業能力評価基準から抽出し、その職種の仕事内容や、どのような能力が求められるのかを「仕事紹介カード」として整理した。(3)「仕事体験学習」の実践記録を分析教材開発のために少人数トライアウトとして、大学生を対象とした仕事体験学習を2回実践している。LINEアプリ等を用いた実践記録や実施後のアンケートなど学習者の実態から教材が機能したかどうか、意図した成果が見られたかどうか等について分析した。分析結果をもとに、5種類の教材を改善した。仕事体験学習の教材、査定基準、仕事紹介カードの開発はおおむね順調に進んでいる。しかしながら、それらの開発した教材を用いた実践を行うことができていない。今年度は、30人程度の中規模で「仕事体験学習(ワークショップ)」を実施(トライアウト)する予定であったが、希望するだけの参加者数を集めることができずに実施することができていない。現在開発している教材は学習者用であり、「仕事体験学習(ワークショップ)」を実施するためには、開発者側でファシリテータや運営、環境設定を行う必要がある。そのため、開催場所や開催日時等に制限がかかり、一般募集では多くの参加者を集めることが難しいのが現状である。そこで、仕事体験学習に関心のある現場の教員がファシリテータとなり、いつでもどこでも目の前にいる学習者を対象として実施することができるように、まずは開発した仕事体験学習の教材を公開する準備を進めている。そして、指導者がいなくても学習が機能するように、学習者用の学習コンテンツ,教員用のコンテンツと活用ガイドをweb上で提供できるように準備を進めている。これからの知識基盤社会を生きるためには,生涯を通して自ら主体的に学び続けることが求められる.このことは,学校教育においても社会教育における職業教育においても同様であり,第2期教育振興基本計画における我が国が目指す「自立・協働・創造に向けた一人一人の主体的な学び」を実現することが求められている.このような主体的な学びは,何のために学習するのかという学習する意味と深く関係し,学習者の内発的要因に関係づいた意味が原動力となって初めて,学びを深め継続させることができる.そこで,筆者は学習者が学習する意味を見出し主体的に学ぶことができる方法を検討し,実践してきた.それが,学習者が将来就きたい職業と関連づけて情報実践創造力を育成する教育実践の枠組みである.本研究では,職業で必要となる情報を実践的に活用して新たなものを創造する力を情報実践創造力と作業的に定義し,それらの能力を疑似的な仕事に取り組む過程で修得する仕事ベース学習(work-based learning)に基づいた学校教育の中で活用できる学習プログラムを開発することを目的としている.そのために,まず初めに,厚生労働省の委託で中央職業開発協会(JAVADA)が開発した職業能力評価基準における情報実践創造力を数値化して表現するための抽出基準を設定し,各業種や職種,職務ごとに必要となる能力を視覚化することを目指した.そして,それら抽出基準を用いて整理した職種の傾向をもとに,学習者が主体的に情報実践創造力を育成する仕事ベース学習の体験プログラムを大学生対象に5種類を開発し,実践した.これらの体験プログラムのうち1種類を,高等学校における総合的な学習の時間などにおいて活用できる課題探究型の学習プログラム「仕事体験学習」として検討した.本研究では,疑似的な仕事に取り組む過程で情報実践創造力を修得することができる仕事ベース学習に基づいた学習プログラムを開発することを目的としている.まず初めに,中央職業開発協会(JAVADA)が開発した職業能力評価基準における情報実践創造力を数値化して表現するための抽出基準を設定し,各業種や職種,職務ごとに必要となる能力を視覚化することを目指した.そして,それらの結果から整理した職種の傾向をもとに,学習者が主体的に学ぶことができる学習プログラムを開発し,実践を行った.次年度は、今年度の実践結果を踏まえて、教材の枠組みを広げ「仕事体験学習」における教材を新たに5種類開発する予定であった。

しかしながら、今年度は参加者の確保が厳しく実践を行うことができていない。そこで、今後の研究計画は、教材の枠組みを広げて種類を増やすのではなく、開発した5種類の教材をより広く多くの人が活用できるように修正する。まずは開発した仕事体験学習の教材をWeb上で公開する準備を進める。そして、開発者側がファシリテータを行わなくても学習が機能するように、学習者用の学習コンテンツ、教員(ファシリテータ)用のコンテンツと活用ガイドをweb上で提供できるように準備を進める。コンテンツや学習ガイドの開発、Web上への公開にあたっては、これまでに共同研究を行ったことがある(株)ワークアカデミーに、図や表の作成、構成、レイアウトなどの編集作業を依頼する予定である。教育工学開発した仕事体験学習の教材、査定基準、仕事紹介カードを用いて、今年度は30人程度の中規模トライアウトである第2回「仕事体験学習(ワークショップ)」を実施する予定であったが、一般募集では希望する参加者数を集めることができず実施することができなかった。そのため、会場費や事前打ち合わせ費用、講座開催のための諸費用等の差額が生じた。一般募集型の「仕事体験学習(ワークショップ)」では、参加者を集めることが難しいため、仕事体験学習に関心のある現場の教員がファシリテータとなり、いつでもどこでも実施できるように研究計画を修正する。そのために、学習者用の学習コンテンツ、教員(ファシリテータ)用のコンテンツと活用ガイドを開発してWeb上で提供できるように準備を進めており、今年度の差額分はその開発費として使用する。
成長-生残関係に基づく魚類新規加入量の時空間変動モデル

海産魚類では,ある環境条件下における卵や初期仔魚の生き残りが確率論的過程に支配されており,加入量が卵初期仔魚の豊度や産卵期の環境要因の関数として決まらない。仔魚期後半以降のある段階になると,その時点での仔稚魚豊度や環境条件と新規加入量の間に一定の対応関係が得られ,加入量はこの関係によって決定論的に決まると考えられる。確率論的生残過程から決定論的生残過程への移行が初期生活史のどの発育段階でおこるのかを特定し,移行後の年級群豊度と環境条件からマアジの加入量を予測する方法を確立する。飼育実験によって耳石の日輪形成を確認すること,昨年度確立した日輪読取り方法を用いて,天然マアジ稚魚耳石形態の発生時期による違いを検討することを今年度の目標とした。(1)舞鶴湾の定置網で,標準体長48.6±8.6mm(28.4-67.7mm)のマアジ稚魚を採集し,100L水槽中で30mg/LのALC(アリザリンコンプレクソン)溶液に24時間(22°C)浸漬して耳石に蛍光標識した。稚魚を1×1×1mの屋外いけすに移し,1日に2回投餌して26.8±2.3°C(20.3-29.7°C)で30日間飼育した.ALC標識は紫外線によって蛍光を発する帯として観察され,5日ごとに採集した稚魚の標識後の日数(D)と蛍光帯の外側の輪紋数(N)は,N=0.10+0.98Dで表された。直線の傾きは1.0と有意差がなく,輪紋は1日1本形成されると考えられた。2002年6月1日から60日間飼育されたマアジ稚魚(14.6-30.8mm SL)の扁平石には58.3±1.6(N=18)の輪紋が確認されたこととあわせて,マアジの耳石微細輪紋が孵化後第3日(2日齢時)に第1輪が形成される日輪であることが確認された。天然稚魚を飼育して環境条件と耳石成長・体成長を解析する標本を得た。(2)山口県深川湾で,2002年6月25日9月20日に採集された体長39.7-132.1mmのマアジ稚魚308個体について,耳石の日輪と二次核を観察した。稚魚のふ化日は1月16日5月30日の範囲にあった。最初の二次核は30.4±6.1日齢時に形成され,その後8.2±4.1日間に合計6.1±1.7個の二次核が形成された。第1二次核形成日齢は,ふ化時期が遅い個体ほど有意に若く,2月までに生まれた群の平均が32.8日齢,3,4,5月生まれ群の平均がそれぞれ31.1,29.3,26.7日齢であった。耳石前方軸周辺を除く二次核の総数はふ化時期が遅い個体ほど有意に少なく,4群で5.5,5.9,6.2,7.1個であった。2050日齢時の耳石日輪間隔は,2月までに生まれた群と3月生まれ群とは差がなかった。しかし,4,5月生まれ群はこれら2群に比べて有意に間隔が広かった。(3)マアジの産卵が3月までは東シナ海南部中心で,4月以降に西日本沿岸域でも始まることを考えると,3月までの産卵期前半生まれ群は主として東シナ海で,4月以降の産卵期後半に生まれた群は主として九州西方から日本海西部で発生したと考えられる。両群には上に述べたように耳石構造に明らかに違いがある.前半生まれ群の日輪間隔が狭いことは,仔魚期から稚魚期の初めに成長速度が小さかったことを示唆する。また前半生まれ群において第1二次核形成日齢が高かったことは,仔稚魚期における発達も遅かったことを示唆する。これらのことから,産卵期前半に東シナ海で生まれた群と,後半に対馬暖流域沿岸で生まれた群では,生活史初期における生態に差があると考えられた。これらの成果をもとに、現在論文1編を投稿中、1編を準備中である。京都大学舞鶴水産実験所で2002年6月1日から60日間飼育されたマアジ稚魚(14.630.8mm SL)の扁平石には58.3±1.6(N=18)の輪紋があり,この輪紋が孵化後第3日(2日齢時)に第1輪が形成される日輪であることが確認された。マアジ扁平石は中央の耳石核(半径10.3±1.53□m)を中心に成長し,最初の二次核が孵化後29.7±6.3日(N=62)に耳石核の背側,腹側または後方に形成される。最初の二次核出現から9.1±5.1日後(N=62)に,耳石核の周りの一次成長域を取り囲んで合計6.3±1.8(N=62)個の二次核が形成されると,耳石核の背側,腹側,後方の二次核の形成が終了する。耳石核前方域にはその後も成長に伴って次々と新しい二次核が形成される。二次核形成後,耳石は複数の二次核を中心として扇を重ね合わせたような構造として成長する。

耳石核から第10日輪までは日輪間隔が5μm以下で狭く,その外側510日輪は間隔が510μmと広くなるが不明瞭なことが多い。その外側の日輪は明瞭で日輪間隔はさらに広くなり,偽日輪が見られることがある。二次核の外側では日輪間隔がさらに拡大し,その後に減少する。耳石日輪数は,耳石核から二次核までの日輪数と,耳石核背側に位置する二次核の外側の日輪数の計として求めることができる。日輪間隔は,二次核の外側の間隔を耳石核から後方に設定した計測線上に投影することで求めることができる。山口県深川湾で7月11日に定置網採集した48.097.5mm稚魚(N=62)は,3月31日までに孵化した高齢群(おそらく東シナ海南部生まれ)と4月1日以降に孵化した若齢群(おそらく九州西岸生まれ)に分けられた。2080日齢の間では若齢群の日輪間隔が高齢群の間隔より明らかに大きかったことから,体長50mmに達するまでの成長過程は両群で異なると考えられた。海産魚類では,ある環境条件下における卵や初期仔魚の生き残りが確率論的過程に支配されており,加入量が卵初期仔魚の豊度や産卵期の環境要因の関数として決まらない。仔魚期後半以降のある段階になると,その時点での仔稚魚豊度や環境条件と新規加入量の間に一定の対応関係が得られ,加入量はこの関係によって決定論的に決まると考えられる。確率論的生残過程から決定論的生残過程への移行が初期生活史のどの発育段階でおこるのかを特定し,移行後の年級群豊度と環境条件からマアジの加入量を予測する方法を確立する。飼育実験によって耳石の日輪形成を確認すること,昨年度確立した日輪読取り方法を用いて,天然マアジ稚魚耳石形態の発生時期による違いを検討することを今年度の目標とした。(1)舞鶴湾の定置網で,標準体長48.6±8.6mm(28.4-67.7mm)のマアジ稚魚を採集し,100L水槽中で30mg/LのALC(アリザリンコンプレクソン)溶液に24時間(22°C)浸漬して耳石に蛍光標識した。稚魚を1×1×1mの屋外いけすに移し,1日に2回投餌して26.8±2.3°C(20.3-29.7°C)で30日間飼育した.ALC標識は紫外線によって蛍光を発する帯として観察され,5日ごとに採集した稚魚の標識後の日数(D)と蛍光帯の外側の輪紋数(N)は,N=0.10+0.98Dで表された。直線の傾きは1.0と有意差がなく,輪紋は1日1本形成されると考えられた。2002年6月1日から60日間飼育されたマアジ稚魚(14.6-30.8mm SL)の扁平石には58.3±1.6(N=18)の輪紋が確認されたこととあわせて,マアジの耳石微細輪紋が孵化後第3日(2日齢時)に第1輪が形成される日輪であることが確認された。天然稚魚を飼育して環境条件と耳石成長・体成長を解析する標本を得た。(2)山口県深川湾で,2002年6月25日9月20日に採集された体長39.7-132.1mmのマアジ稚魚308個体について,耳石の日輪と二次核を観察した。稚魚のふ化日は1月16日5月30日の範囲にあった。最初の二次核は30.4±6.1日齢時に形成され,その後8.2±4.1日間に合計6.1±1.7個の二次核が形成された。第1二次核形成日齢は,ふ化時期が遅い個体ほど有意に若く,2月までに生まれた群の平均が32.8日齢,3,4,5月生まれ群の平均がそれぞれ31.1,29.3,26.7日齢であった。耳石前方軸周辺を除く二次核の総数はふ化時期が遅い個体ほど有意に少なく,4群で5.5,5.9,6.2,7.1個であった。2050日齢時の耳石日輪間隔は,2月までに生まれた群と3月生まれ群とは差がなかった。しかし,4,5月生まれ群はこれら2群に比べて有意に間隔が広かった。(3)マアジの産卵が3月までは東シナ海南部中心で,4月以降に西日本沿岸域でも始まることを考えると,3月までの産卵期前半生まれ群は主として東シナ海で,4月以降の産卵期後半に生まれた群は主として九州西方から日本海西部で発生したと考えられる。両群には上に述べたように耳石構造に明らかに違いがある.前半生まれ群の日輪間隔が狭いことは,仔魚期から稚魚期の初めに成長速度が小さかったことを示唆する。また前半生まれ群において第1二次核形成日齢が高かったことは,仔稚魚期における発達も遅かったことを示唆する。
超微小電極を用いた超音波反応場のキャラクタリゼーション

ソノケミカル反応機構をより詳しく解明するため,反応場中のキャビテーションの活性、分布,個々のキャビテーションの生起とそれらに伴い化学反応の定量的な解析が不可欠となる。本研究はまず、電気化学発光(Electrochemiluminensence)計測システムと超音波反応システムとなるSono-electrochemiluminensence(略Sono-ECL)システムを構築し、超音波反応場の可視化ないしは超音波で誘起した化学反応の解析を行った。50μMルミノールを含む緩衝溶液(pH=10)の中では、電極に0.65V vs.Ag/AgC1以上の電位を印加するとルミノールが酸化され、それと溶液中OH^-との相互作用により発光現象が見られた。この発光強度は超音波照射により強く増幅することを見出した。超音波の物質移動促進効果によりルミノールの電気反応が促進された他、キャビテーションにより生成したOH・やH_2O_2などが電気化学発光反応に関与していることが考えられる。Sono-ECLの発光強度は酸化電流の大きさと相関関係を示し、反応場の中微小電極と光ファイバープローブをX-Y-Z軸方向にマッピングすることによって超音波反応場の可視化を達成できた。また、直径7μm以下の微小電極を用いた1000V/s以上の超高速ボルタンメトリーでは、超音波照射下での有機溶媒と水溶液の中で異なるFe^<2+>/Fe^<3+>の電気化学挙動が示され、水溶液中超音波キャビテーションに誘起されたOH・などの中間体の生成を確認できた。最後に、超音波キャビテーションの効果を利用して、ダイオキシンの前駆体であるクロロフェノール類の電気分解に応用した。超音波照射下では、クロロフェノールの分解速度が著しく促進され、電解と超音波キャビテーションの相乗効果が認められた。また、HPLCによりクロロフェノールの分解物などの分析も行った。超微小電極は,キャビテーションバブルのサイズより小さいため優れた空間及び時間分解能を有し、キャビテーションの寿命、分布、活性、誘起した化学反応などの多次元の情報量を得ることが可能であった。電気化学は超音波反応場を解析するために最も簡便かつ有効なツールとして最近注目され始めている。特に直径がキャビテーションバブルサイズより小さい超微小電極の利用は,その優れた空間及び時間分解能が期待されている。研究代表者は,超音波照射下での1mM Fe(CN)_6^<3->/Fe(CN)_6^<4->の酸化還元挙動をサイクリックボルタンメトリーで測定したところ,通常サイズ(直径3mm)の電極上で物質移動促進によって著しく増大した酸化または還元電流のみ観測できたが,径12μm超微小電極を用いた場合では,増大した電流中で超音波音圧の物理的攪拌効果による(直流)成分と,個々キャビテーションによる交流成分をそれぞれ観測でき,後者の効果が特に大きいであることを明らかにした。これはキャビテーションにより電極表面の垂直方向にマイクロジェット流が発成し,拡散層が極限までに薄められたためと考えられる。高速マイクロジェット流にとり瞬間的な遷移電流は微小電極上で検出できるため,個々のキャビテーションイベントの捕捉が可能となった。本法により,反応場におけるキャビテーションの寿命,分布及び発生の頻度などを実測できた。更に,微小電極を用いた高速ボルタンメトリーによりキャビテーションに誘起されるラジカル反応の解析も可能になった。超微小電極を用いた計測では,通常電流値は極めて小さい(pAオーダー)。そのため,キャビテーション発生する際に反応場中のノイズ測定も可能であり,キャビテーションの非線形特性の解析や衝撃波を発生する条件などの解明が期待できる。研究成果の一部は日本音響学会2001年秋季研究発表会,第32回中部化学関係学協会支部連合秋季大会,化学工学会東海支部大5回研究交流セミナーなどにて発表,一部はJ.Phys.Chem.などの学会誌に投稿中である。

超音波照射下では、クロロフェノールの分解速度が著しく促進され、電解と超音波キャビテーションの相乗効果が認められた。また、HPLCによりクロロフェノールの分解物などの分析も行った。超微小電極は,キャビテーションバブルのサイズより小さいため優れた空間及び時間分解能を有し、キャビテーションの寿命、分布、活性、誘起した化学反応などの多次元の情報量を得ることが可能であった。
強靭性積層型ジルコニア複合材料の開発

セラミックスは高温材料や耐磨耗材料として期待されているが,その本質的の脆性のためにそれらの有効な特性が生かされていない。そこで本研究では、セラミックスの脆性の克服のために、強靭性ジルコニア積層材料の開発を目指す。部分安定化ジルコニア材料における応力誘起変態により、靭性が上昇することが知られているが、変態量の飽和のためにある一定の靭性の増加しか得られない。そこで本研究では非変態層と変態層を積層し、その厚さを制御することにより、き裂進展抵抗の大きい強靭性ジルコニア積層材料の開発をした。まず、薄膜の作製を行った。組成がZrO_2-6mo1%Y_2O_3、ZrO_2-3mo1%Y_2O_3、ZrO_2-2mo1%Y_2O_3のものを用いた。それぞれの組成の粉体を用い、適当な溶媒によりスラリーを作製した。その際の粘度等の条件を制御することにより、一定の厚さの薄膜を得るようにした。得られた薄膜を数十層積層し、現有のホットプレスを用いて加圧焼結を行った。積層の方向を変えることにより、負荷方向が異なる3種類の試験片を各試料について得た。得られた試験片を用いて、4点曲げ強度試験及び4点曲げ破壊靭性試験を行ない、曲げ強度と破壊靭性値を測定した。その際のアコースティック・エミッションを計測した。靭性が最大9MPam^<1/2>の材料を得た。また、その積層厚さ及び組成の影響を調べた。さらに、X線解析装置を用いて、き裂周辺の変態量を測定した。き裂進展の際のアコーステイック・エミッション計測結果とき裂進展の観察より、き裂周辺の変態の意味を明らかにし、強靭化の機構を解明できた。セラミックスは高温材料や耐摩耗材料として期待されているが,その本質的の脆性のためにそれらの有効な特性が生かされていない。部分安定化ジルコニア材料における応力誘起変態により、、靭性が上昇することが知られているが、変態量の飽和のためにある一定の靭性の増加しか得られない。まず、薄膜の作製を行なった。組成がZrO_2-6mol%Y_2O_3、ZrO_2-3mol%Y_2O_3、ZrO_2-2mol%Y_2O_3のものを用いる。それぞれの組成の粉体を購入して用い、適当な溶媒によりスラリーを作製した。前後が単体のジルコニア板によりはさむことにより、力学的試験が可能な形状を得るようにした。得られた試験片を用いて、ビッカース圧子押込み試験を行ない、き裂進展抵抗を測定した。また、ラマン分光装置を用いて、き裂周辺の変態量を測定した。得られた材料を破壊靭性試験片に加工し、SEPB法により予き裂を導入した後、破壊靭性値をき裂進展の様子をビデオマイクロスコープを用いて観察を行った。

き裂進展の際のアコーステイック・エミッション計測結果と上記のき裂進展の観察より、き裂周辺の変態の意味を明らかにし、強靭化の機構を解明できた。セラミックスは高温材料や耐摩耗材料として期待されているが,その本質的の脆性のためにそれらの有効な特性が生かされていない。そこで本研究では、セラミックスの脆性の克服のために、強靱性ジルコニア積層材料の開発を目指す。部分安定化ジルコニア材料における応力誘起変態により、靱性が上昇することが知られているが、変態量の飽和のためにある一定の靱性の増加しか得られない。そこで本研究では非変態層と変態層を積層し、その厚さを制御することにより、き裂進展抵抗の大きい強靱性ジルコニア積層材料の開発をした。まず、薄膜の作製を行なった。組成がZrO_2-6mo1%Y_2O_3、ZrO_2-3mo1%Y_2O_3、ZrO_2-2mo1%Y_2O_3のものを用いた。それぞれの組成の粉体を用い、適当な溶媒によりスラリーを作製した。その際の粘度等の条件を制御することにより、一定の厚さの薄膜を得るようにした。得られた薄膜を数十層積層し、現有のホットプレスを用いて加圧焼結を行った。積層の方向を変えることにより、負荷方向が異なる3種類の試験片を各試料について得た。得られた試験片を用いて、4点曲げ強度試験及び4点曲げ破壊靱性試験を行ない、曲げ強度と破壊靱性値を測定した。その際のアコースティック・エミッションを計測した。靱性が最大9MPam^<1/2>の材料を得た。また、その積層厚さ及び組成の影響を調べた。さらに、X線解析装置を用いて、き裂周辺の変態量を測定した。き裂進展の際のアコースティック・エミッション計測結果とき裂進展の観察より、き裂周辺の変態の意味を明らかにし、強靱化の機構を解明できた。
Si(111)面に形成されるAg超構造の相転移現象の研究

昨年度整備した低温(約50K)から高温(約1400K)まで温度を変えることのできる試料マニピュレーターを用い、高エネルギー加速器研究機構放射光施設(PF)のピームライン15Bに設置されている6軸表面X線回折装置を利用して微小角入射X線回折実験を行った。超高真空装置内でSi(111)面の清浄表面である7x7構造を作製したのち、Agを蒸着して√<3x>√<3>構造を作くり、50Kから450Kまでいくつかの温度で測定を行った。低温では回折ピークの周りに散漫散乱が観測された。これは、IET(InEquivalent Trangle)モデルにおいて、互いに回転方向の異なるtwinに相当するドメインがX線のコヒーレント領域内に存在することから説明できる。この散漫散乱の温度依存性から、相転移温度は約150Kであることを見いだした。さらに、散漫散乱の半値幅からtwin domainの大きさは、50Kでは約50A程度であることも分かった。また、臨界指数が1/8に比べて非常に大きく、さらに相転移温度前後で回折ピークの積分反射強度が変化することから、この系の相転移は秩序・無秩序型ではなく、むしろ変位型であると思われる。現在、転移温度以下の他の温度でのデータの解析も進めている。また、相転移温度以上では、これまで提唱されている対称性の高いHCT(Honeycomb Chained Triangle)モデルにおいて温度因子の異方性を取り入れた方がIETモデルよりよく一致することが分かった。現在、さらに非調和項もいれて解析をおこなっている。また、CCDをもちいたCTR散乱の測定から表面に垂直方向の情報を出すことも試みている。低温(約50K)から高温(約1400K)まで温度を変えることのできる試料マニピュレーターを整備したのち、高エネルギー加速器研究機構放射光施設(PF)のビームライン15Bに設置されている6軸表面X線回折装置を利用して実験を行った。超高真空装置内でSi(111)面の清浄表面である7x7構造を作製したのち、Agを蒸着して√<3x>√<3>構造を作製した。微小角入射X線回折法により、√<3x>√<3>構造からの非整数次の反射を多数測定した。比較のために、約50Kの低温とともに室温でも測定した。独立な回折スッポットの数は23点である。得られた回折強度からパターソン図を作成すると、低温と室温では明らかな差が見られた。室温では、Ag原子間の相関を表すベクトルが1つであったのに対して、低温では、2つのベクトルが得られた。このことは、室温では、Agの三角形が対称性のよい位置にあるHCT(Honeycomb Chained Triangle)モデルで説明できるのに対して、低温では、Agの三角形が約6°回転したIET(InEquivalent Triangle)モデルに相当する構造が実現しており、しかも右に回転したドメインと左に回転したドメインとが存在していることで説明できることを意味している。実際に、最小自乗法により得られた結果は、第一原理の計算で予想された結果によく一致していた。他方、室温では、非等方的な温度因子考慮したHCTモデルでよく説明できることも分かった。一方、試料の温度を変えながら迅速測定が行えるようCCD型X線検出器を整備して、相転移が変位型か、あるいは秩序・無秩序型か区別できるような実験の進めている。昨年度整備した低温(約50K)から高温(約1400K)まで温度を変えることのできる試料マニピュレーターを用い、高エネルギー加速器研究機構放射光施設(PF)のビームライン15Bに設置されている6軸表面X線回折装置を利用して実験を行った。