hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
励起状態にある標的からの多価イオンによる電子捕獲過程に現れる共鳴現象の理論的解明

(1)共鳴が高い衝突エネルギーで観測されるには、標的原子の分極率が大きいことと入射イオンの電荷が大きいことが必要である。ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素の多価イオンと標的(水素原子、水素分子、ヘリウム原子)系で電子捕獲断面積を求めた。(Be^<3+>+He)系、(N^<5+>+H)系において、それぞれ、0.01eV/amu,0.015eV/amuで共鳴が現れた。(2)励起状態では分極率が大きいので、共鳴が高い衝突エネルギーで観測される可能性がある。(Be^<q+>、B^<q+>イオン+励起H原子)系および(C^<6+>+励起He原子)系に対して断面積計算を行ったところ、ポテンシャル曲線の反発、擬交差点での遷移確率など他の要素が影響を与え、励起状態にある標的は有利でないことがわかった。(3)アルカリ金属原子は分極率が大きい。(Be^<q+>(q=2-3),B^<q+>(q=2-3)イオン+アルカリ金属)系に対し、断面積を計算した。(Be^<2+>+Li)衝突系で、最大0.06eVの衝突エネルギーで共鳴が現れることがわかり、アルカリ金属原子は標的として有望であることがわかった。そこで(ヘリウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素の多価イオン+アルカリ金属原子)系に対して断面積を計算した。(He^<2+>+Na)衝突系で、最も高い衝突エネルギー0.3eVにおいて共鳴が現れた。(4)共鳴現象解明のため、波束法に基づくいくつかのコードの開発を行い、(N^<5+>+H)衝突系に適用した。新たに開発した時間依存の量子論的多チャンネル緊密結合法に基づき断面積の計算を行った。また、波束が準分子の回転・振動状態につかまり、有効ポテンシャルの井戸中に長いこと存在し続けるなどの現象を見れるようになり、共鳴現象に対する理解が深まった。多価イオンによる電子捕獲過程には低い衝突エネルギーにおいて極めて興味深い現象、つまり(a)衝突エネルギーを下げると断面積がゆっくりと増加していく現象(オ-ビティング)および(b)ある特定の衝突エネルギーにおいて断面積が鋭いピーク状になる共鳴現象が現れることが予想されている。当研究はこれまで蓄積して来た技術を用い、低エネルギー衝突における準分子形成による共鳴現象を理論的に解明することが目的である。アルカリ金属原子および励起状態にある水素、ヘリウム原子は分極率が非常に大きく、共鳴現象が起こりやすいと思われるのでこの課題研究では特にそれらの標的に力を入れることにした。計算によってどの系で、どのような衝突エネルギーでこの共鳴現象が観測できるか提案できれば、実験は非常にやりやすくなる。これまでに以下の成果が得られている。(1)共鳴現象が現れるにはその系のポテンシャル曲線に引力部分がなければならない。しかしこの条件を満たしてもポテンシャルの交差の仕方により共鳴現象が現れる系とそうでない系がある。

最初に非経験的な電子状態計算用プログラムを用いてBe^<q+>+H、He(q=2-4),B^<q+>+H,He(q=2-5),C^<4+>+H,N^<4+>+H,N^<5+>+H,という衝突系および標的がアルカリ金属原子である系Be^<q+>,B^<q+>+Li(q=2-5)に対してポテンシャル曲線を描き、共鳴現象が起こるかどうか調べた。(2)(1)の結果にもとづき、多チャンネルの取り扱いがやさしい半古典的緊密結合法に基づき、Be^<2+>,Be^<3+>+H,He,C^<4+>+H,N^<4+>+H,N^<5+>+H,B^<3+>+Liという衝突系に対して断面積を求め、予備的考察を行った。(3)(2)の結果にもとづき、衝突系Be^<2+>,Be^<3+>+He,C^<4+>+H,N^<5+>+H,B^<3+>+Liに対して量子力学的緊密結合法を用いて低衝突エネルギー領域(数meV100eV)で断面積の計算を行った。この結果によるとこれまで扱った系のうちB^<3+>+Li系が最も高い衝突エネルギー(E≦0.5eV)で共鳴が観測されることがわかった。(4)(3)の結果の一部が得られた段階でオーストリアIAEAにJanev博士を訪ね、本研究計画に対するレビューを受けた。1.量子力学的多チャンネル緊密結合プログラムを更に多くのチャンネルを扱えるように、また高速で計算できるように改良した。これと関連した断熱、透熱変換プログラムを始めとするサブプログラム群を充実させた。2.昨年度取り扱った系のうち(B^<3+>+Li)系が最も大きい衝突エネルギーで共鳴が観測されることがわかった。しかし更に実験しやすい系を捜すため、標的が励起状態にある場合に対して計算を行うことにした。標的が励起状態の場合、大きい核間距離で遷移が起こることが知られており、また1電子系の場合にはシュタルク効果のため核間距離が数百Aでも遷移が起こるため、方位量子数を識別した部分断面積を得ようとすると微分方程式を解かなければならない領域が非常に大きくなり、プログラムを改良する必要が生じた。我々が以前に電子捕獲過程への磁場効果の研究で開発したアイデアを用いて、事実上無限遠から緊密結合方程式を解くことのでさる方法を開発し、作成したプログラムをBe^<2+>、B^<3+>イオンと励起状態にあるH原子および(C^<6+>+He)衝突系に適用した。3.低エネルギーで起こるオービッティング、共鳴現象を解明するため、波束を用いて時間依存シュレーディンガー方程式を直接解く方法を開発し、(N^<5+>+He)衝突系に適用し、有意義な知見を得た。(1)多価イオンによる電子捕獲過程で共鳴がより高い衝突エネルギーで観測されるには、標的原子の分極率が大きいことと入射イオンの電荷が大きいことが必要である。しかし、これまでの我々の研究より、その他の要素(ポテンシャル曲線の反発など)も大きな影響を与えるため、系を慎重に選ばなければならないことがわかった。(ヘリウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素)の多価イオンと標的(水素原子、アルカリ金属原子(基底状態、励起状態))のすべての組み合わせに対して検討を行ったところ、最も高い衝突エネルギーで共鳴が現れたのは(He^<2+>+Na)衝突系であった。この衝突系では衝突エネルギー0.3eVにおいて共鳴が現れた。(2)および(5)共鳴現象の解明のため、波束法に基づくいくつかのコードの開発を行い、(N^<5+>+H)衝突系に適用した。
社会調査データの二次活用による理科教育カリキュラム成立基盤の分析

本年度は主として、米国における個票調査データを中心に以下の点について二次分析を行った。(1)米国の前期中等教育における実験の理科学力に対する効果(2)米国の一般成人調査における科学技術理解度の男女差と回答拒否・躊躇率との関連(3)我が国の一般成人における理科知識の保持率(1)については、米国で1987年から収集された米国青少年長期追跡調査で収集された第7第10学年のデータに対して二次分析を行った。その結果、子どもの素質的要因(意欲や前年度の理科学力)、社会環境要因(家庭環境、友人環境、学級環境、メディア環境)を制御すると、実験に対する効果は小さいことが明らかとなった。さらに、その効果は学年が上がるほど減少し、第9学年以降の理科学力に対しては有意な効果はみられなかった。(2)については、科学技術に関する一般成人の知識理解度調査においては一般的には女性の方が低い要因の一つとして、女性は自己の知識理解度について、男性に比べより謙虚に捉えており、その結果として知識理解度測定項目において、回答を躊躇しがちであるため、知識理解度に影響をあたえているのではないかと考えた。この仮説を検証するために、1997年の米国科学技術に関する世論調査データを元に、共分散構造分析を行い、その効果を測定した。その結果、女性の謙虚さについての固有で有意な効果はみられないことが明らかとなった。(3)については、一般成人の義務教育修了後の理科学力の剥落について検証した。その結果、以下の4点について明らかとなった(1)義務教育段階で学習した理科の知識は、他教科の学力と比較し、最も保持しがたい学力である(2)女性は義務教育段階修了後、男性と比較して理科知識を保持しない傾向がある(3)理科知識の保持傾向について、年齢群差はみられない。(4)理科知識の有用感が高い群については、理科知識の剥落が見られない。本年度は2001年12月に科学技術政策研究所より発表された「科学技術に関する意識調査」の個票データを中心に二次分析を行った。主成分分析、因子分析、共分散構造分析等の手法を用いて分析した結果、理科教育の成立基盤としての、成人の科学・技術理解及びそれに対する関心として、以下のことが明らかとなった。(1)我が国の一般成人の科学・技術知識について、人口統計学的な属性(年齢群、性別、学歴、居住区域の都市規模)にかかわらず広く理解されている「一般的知識」が存在する。(2)我が国の中学校理科で扱われる内容は、「一般的知識」の形成に深く関与しており、高校での内容は回答者の社会的属性に基づく知識格差が生じうる内容となっている。(3)平成元年改訂の学習指導要領に基づく、中等科学教育は、本調査に限れば、知識レベルの低下を引き起こしているとはいえない。(4)昭和53年版以降の世代は、それ以前の世代に比べ、全体的な関心度は低いが、「日常的-科学的問題関心度」についてはより科学的な志向が見られる。(5)科学的知識・理解度について、昭和45年版世代以降の有意な低下は見られなかった。(6)成人の科学技術に関する知識理解度、科学学習歴、及び科学技術に関する注目度(Public Attentiveness)の構造的関係について、直接効果として最も高いのは積極的な情報収集活動であり、総合効果としても最も高いのは小中学校時代の理科の好き嫌いであった。(7)科学・技術に対する注目度については、他分野にわたる全般的な注目度にも影響を及ぼすような潜在的要因が作用しており、その潜在的要因の効果は、「科学・技術に対する注目度」より高いことがあきらかになった以上の結果について、日本科学教育学会研究会及び南アフリカ共和国ケープタウンで開催された国際学会にて発表を行った。
ルクセンブルクにおける移民の言語的人権への配慮と言語教育政策

ルクセンブルクの初等教育では、ドイツ語が媒介言語として用いられることになっているが、本研究では、支援学級などではコミュニケーションツールとしてフランス語や土着のルクセンブルク語やが使われることや、場合によっては通常授業でも非公式ながらフランス語が用いられるなど、現場で個々に対応している様子が明らかになった。また、移民支援団体の活動が移民の子供たちの母語継承や自尊心を養うのに役立っているだけでなく、ドイツ語の習得にも重要な役割を担っていることがわかった。一方、統計データからは、このような支援現場での努力が、社会経済的な格差の縮小にはまだ結びついていないことがわかっている。平成26年度は、マイノリティの言語的人権や複言語教育のあり方、西欧での言語教育についての理論的背景のまとめに力を注ぐとともに、移民の生徒に対する小学校の教育現場レベルでの工夫を見た。10月の日本独文学会では、複言語地域の1つであるイタリアのラディン語地域の識字言語教育の状況や言語政策に関しての発表を行った。イタリア語、ドイツ語、ラテン系の少数言語であるラディン語を同時に教育し、成果をおさめている状況や原因を分析し、他の研究者と共同で発表した。複数の言語で同時に識字を行う当該地域の言語教育は、言語教育政策の変更を迫られつつあるルクセンブルクの状況にも大いに示唆的であり、本発表も本研究との関連と位置づけている。11月から12月にかけてルクセンブルクに滞在し、文献および現地調査、そして研究者との意見交換を行った。調査ではルクセンブルク市内のCentsおよび移民の特に多いBoonevoie小学校を訪問し、授業の様子、特にルクセンブルクに来たばかりの生徒にドイツ語やフランス語を(で)教える導入の授業、およびドイツ語の授業に遅れがちな生徒のための特別授業の様子を見学した。また、現場の教員や校長にインタビューを行い、ドイツ語を得意としない移民の子に対するドイツ語教育で苦労している点、工夫している点などについて話を伺った。ドイツ語教育でもルクセンブルク語や他の言語も補助言語として用いていることや、保護者との話し合い、CEFR(欧州言語共通参照枠)に基づいた成績評価のメリット・デメリットなどについても生の声を聞くことができた。現地の研究者とは今後の研究について意見交換を行うだけでなく、私立の学校への補助金制度や、教育省の取り組みとその限界などについて話を伺った。平成27年度は、26年度に引き続き、マイノリティの言語的人権や複言語教育のあり方、言語教育に関する理論的背景のまとめを行いつつ、ルクセンブルクにおける移民に対する教育現場レベルでの工夫を見た。特に、昨年度の小学校に続き、中学校・高校(リセ)での取り組み、先生の意見などの調査を行った。5月に行われた日本独文学会では平成26年11月12月、27年3月に行った調査をもとに、ルクセンブルクに来たばかりの生徒のための受け入れ授業、およびドイツ語を苦手とする外国籍の生徒のための支援授業の様子について、ルクセンブルクの言語教育政策における位置づけに関係づけて発表した。11月の大阪大学ドイツ文学会では、さらに言語政策および言語意識の歴史と関連づけて、本研究の成果を発表した。平成28年2月および3月にルクセンブルクに滞在し、文献および現地調査、現地の研究者との意見交換を行った。調査では昨年度に引き続いてルクセンブルク市内のCents小学校の支援授業、および識字教育を見学した。さらに、中学校・高校で外国籍の生徒が多数を占める複数のクラスを見学し、さらに教員の意見などを伺った。媒介言語は原則ドイツ語でなければならないが、実際にはルクセンブルク語、さらにはフランス語も用いることが現実的な解決策として模索されている様子などについて知ることができた。本滞在では、外国人支援にあたっている団体であるASTIも訪問し、子どもへのさまざまな支援について多くの話を伺うことができた。ASTIは家庭や教育現場で捉えきれない問題を扱う役割を担っている。その社会的な意義についても今後大いに研究が必要となるが、今回のインタビューではそのための大きな示唆を得た。これまでの研究はおおむね順調に進展しているが、ミクロな視点での調査に重点を置いてきたために、マクロな視点、すなわちルクセンブルクの政権交代後の言語教育政策のあり方に関する調査や分析がやや遅れがちであった。これまでの2年間では、マイノリティの言語的な人権への配慮や複言語教育のあり方について現場レベルでの工夫から見てきたが、最終年度である平成28年度は、政策を立案し実行していく側がどのような思惑や配慮のもとにこれまで政策を実施し、今後新たな政策を打ち立てていくのかについての調査研究を行った。これまでの現場レベルでの工夫についてまとめた後、11月12月にルクセンブルクに出張し、最新資料の収集を行った。また、教育省がどのような施策を実施しようとしているのか、どのような効果を期待しているのかといった試みについてのインタビュー調査を行った。さらに、人権および教育社会学的な分野でルクセンブルク大学の研究者に最新の動向や研究の方法についてディスカッションを行い、研究をまとめていくための知見を得た。ルクセンブルクの教育システムが格差を生み出しやすいものであり、そこに移民の社会階層および言語的なハンディキャップが重なることで一層の問題を引き起こしている様子がわかった。そのためにフランス語をどのように早期に導入するか苦心している様子がうかがえた。5月の日本独文学会では、フランス・アルザス地方におけるフランス語およびドイツ語の二言語教育政策との関わりで、ルクセンブルクの言語教育政策、特にドイツ語による識字の上でのフランス語教育を行う事情と移民政策との関わりを論じた。6月の言語政策学会では、ドイツ語が話される地域であるイタリアのアルト・アディジェにおける二言語もしくは三言語教育との比較研究を行った。

12月の京都ドイツ語学研究会では、ルクセンブルクにおけるドイツ語教育が実際に社会階層の再生産につながる様子を提示した。研究の成果は今後さらに論文としても発表していく予定である。ルクセンブルクの初等教育では、ドイツ語が媒介言語として用いられることになっているが、本研究では、支援学級などではコミュニケーションツールとしてフランス語や土着のルクセンブルク語やが使われることや、場合によっては通常授業でも非公式ながらフランス語が用いられるなど、現場で個々に対応している様子が明らかになった。また、移民支援団体の活動が移民の子供たちの母語継承や自尊心を養うのに役立っているだけでなく、ドイツ語の習得にも重要な役割を担っていることがわかった。一方、統計データからは、このような支援現場での努力が、社会経済的な格差の縮小にはまだ結びついていないことがわかっている。これまでの研究はおおむね順調に進展しているが、マスメディア上に見られる現在の教育政策に対する意見の分析が遅れている。これは、言語的人権や理論的な背景のまとめ、現地調査とそのまとめに時間を要したためである。平成28年度は、3年間の集大成として、外国人政策(統合政策、人権政策)についてマクロおよび政治的な視点から分析を行う。また、これまでに行ってきた学校でのインタビュー調査のフォローアップを行う。社会言語学平成27年度は、26年度で扱った小学校だけでなく、中学校・高校の調査も行う。特に小学校と中学校では連携があまりなされていないため、今後の可能性についても聞き取り調査を行う。また、教員組合の資料収集や、外国人支援団体の取り組みについての調査も行う。2月の調査出張の際、発送費用などの面で見込みほど経費がかからなかったため。28年度の調査出張ではより多くの文献を日本に送るほか、運賃の高い時期の渡航を計画しているので、生じた次年度使用額はすべて必要となる。
シニアならびにボランティアパワーによる循環型社会を目指した間伐作業システムの開発

シニアならびに森林ボランティアが,安全で楽に間伐作業ができる作業システムの開発を目的として,チェーンソー作業での適正な受け口を作成する器具,ワイヤロープとブロックによる簡易な間伐材搬出方法の開発などを行った。その安全性,作業能率などを検証したところ,一般の使用に耐えうるものであることが確認でき,さらに,森林ボランティアグループによる実証試験においても同様の評価を得た。この結果を多くの森林ボランティアに普及するために情報発信を行った。適正な受け口を作成する器具について,立木に取り付けた台の上でチェーンソーを動かし,作業を行う器具の試作品を作成し,大学生に伐倒作業を行わせ,器具の有効性を検証した。その結果,ほぼ適正な受口および追口が作成が可能,チェーンソー使用時間の短縮,作業者の生理的負担の軽減などの効果が認められた。一方,作業時間が長くなる傾向が認められた。そこで,作業時間短縮のための立木への台の取り付け方法の変更,より適正な受口および追口作成のための台を水平にする機構の追加などの改良を加えた。この改良により,ほぼ実用に耐える試作品が完成した。引き倒すためのロープを取り付ける装置について,樹木を対象に,引き倒すためのロープを地上45mの位置に取り付ける装置の試作品を作成した。この試作品を使用して,大学生に作業を行わせ,装置の有効性を検証したところ,作業時間ならびに取り付け位置など,ほぼ満足できる結果であり,実用化できる試作品が完成した。間伐材搬出方法について,既存の方法の作業能率が悪いという欠点を解消するため,中間支持具の試作品を作成した。この試作品を使用して,大学生に作業を行わせ,その有効性を検証したところ,作業能率が大幅に向上し,実用化できる試作品が完成した。以上のことから,適正な受け口を作成する器具,引き倒すためのロープを取り付ける装置,間伐材搬出方法のすべてについて,ほぼ満足できる試作品を完成させることができた。この試作品をもとに,21年度は実用品の作成,実際の作業での使用による検証および改良を行う予定である。20年度において,適正な受け口を作成する器具,引き倒すためのロープを取り付ける装置,間伐材搬出方法のすべてについて,ほぼ満足できる試作品を完成させた。これを受けて,21年度は,特に間伐材搬出方法に焦点を絞り,森林ボランティア団体などに実際に試作品を貸し出して作業してもらい,安全性,作業能率などを調査し,実用化,普及に向けた問題点の洗い出し,改良を行った。作業の安全性を重視するのか,作業能率を重視するのかによって選択する間伐材搬出法が異なる。そこで,既存の方法を若干改良した作業能率は低いがより安全な初心者向けのものと,中間支持部を用いた安全性を確保しつつ作業能率を向上させたものの2つの現地実証試験を行った。前者については,ほぼ実用化に耐えるものと確認できた(http://www.yumenomori2.info/2009-05-2^3htm.htm)。一方,後者については,安全性ならびに,ある程度の作業能率は確保できたものの,重量の大きい丸太の搬出が困難であり,搬出する丸太の軽量化が課題であることが明らかとなった。この結果を受けて,軽量化した丸太を搬出する作業システムとして,巻き枯らしによる間伐材を搬出対象とする作業システムを考案し,作業能率,作業方法を検討した。現地調査の結果,道端から平均25mの搬出において,1人1日あたり1m^3の搬出が可能であることが明らかとなった。以上のことから,適正な受け口を作成する器具,引き倒すためのロープを取り付ける装置,間伐材搬出方法のすべてについて,実用化,普及に耐える器具,作業システムを完成させることができた。20年度において,適正な受け口を作成する器具,引き倒すためのロープを取り付ける装置,間伐材搬出方法のすべてについて試作品を完成させた。これを受けて,21年度は,特に間伐材搬出方法に焦点を絞り,NPO法人,森林ボランティア組織に実際に試作品を貸し出して作業してもらい,安全性,作業能率などを調査し,実用化,普及に耐える器具,作業システムを完成させることができた。さらに,林家との共同調査で,巻き枯らし間伐との組み合わせが能率的に有利であることを明らかにした。これらの成果をもとに,最終年である今年度は,以下の項目に重点を置いて調査,研究を行い,国内および,現在もなお人力による負荷の大きい作業を行っている東南アジア諸国をターゲットとした海外への普及の第一歩を踏み出した。1.ホームページを開設し,各器具の紹介,使用方法,安全な作業方法,期待される生産性などの情報を公開し,広く啓発を図った。また,作業方法などの指導の相談などにも対応することとし,普及体制を整えた。2.東南アジア諸国をはじめ海外に向けて情報を発信するため,2010年に韓国で開催された国際学会(IUFRO)で情報発信するとともに,2010年名古屋で開催されたCOP10において,ブースを開設して情報発信を行った。
萎縮筋に対するストレッチ及び電気刺激の影響

実験動物はWistar系雄ラットとした.ラットを無処置対照群(CONT,n=5),後肢懸垂群(HS,n=5),後肢懸垂+電気刺激群(HS+ES,n=5)の3群にわけた.各々を個別ケージ(276×445×204mm)で2週間飼育した.脛骨神経-ヒラメ筋標本摘出前に体重を測定した.HS+ES群に対する電気刺激は経皮刺激装置(Kinetizer NT、ミナト医科学製)を用い1日15分間連日刺激した.麻酔下で摘出した標本を修正Krebs液約20mlで満たした液槽内に固定した.神経筋接合部から微小終板電位及び終板電位を記録するには細胞内微小電極法を用いた.3M-KC1を充填した抵抗812MΩの細胞内微小電極からの電気信号を,微小電極用増幅器(DPZ-16F,ダイヤメディカルシステム社製)により増幅し,デジタルストレージスコープ(DS-9121,IWATSU社製)で観察しつつ,データレコーダー(XR-50,TEAC社製)の磁気テープに記録した.終板電位を発生させるために,刺激電極として,吸引電極を用い,脛骨神経を吸引した.電気刺激装置(3F46,日本電気三栄社製)およびアイソレーター(5384,日本電気三栄社製)を用い,刺激電圧を最大上刺激とし,持続時間1msec.の矩形波パルスの反復刺激を0.5Hzの頻度で50回,脛骨神経に与えた.以上により得られたデータの解析は,微小終板電位及び終板電位の立ち上り時間,振幅,微小終板電位の発生頻度について行った.結果:2週間飼育後の体重は,HS群、US+ES群で有意に低下した.CONT群と比較してHS群では立ち上り時間は遅延傾向が見られたがHS+ES群ではその傾向が見られなかった.振幅はHS群では有意に増加したが,HS+ES群では有意な差が見られなかった.また微小終板電位の発生頻度はHS群では有意に低下したが,HS+ES群では有意に増加した.本年度は実験機器の整備と実験方法の確立に務めた.萎縮筋モデルの作成には11週齢ラットを用いた.2週間後肢懸垂し,標本となるヒラメ筋の絶対筋湿重量比が対照群と比較して有意に減少していることを確認した.電気生理学的考察を行う為に麻酔下にて摘出した脛骨神経-ヒラメ筋標本を135mM-NaCl,5mM-KCl,2mM-CaCl_2,9mM-MgCl_2,15mM-NaHCO_3,1mM-Na_2HPO_4,11mM-glucose,2μM-neostigminからなる修正Krebs液約20mlで満たした液槽内に固定した.神経筋接合部から微小終板電位及び終板電位を記録するには細胞内微小電極法を用いた.3M-KClを充填した抵抗812MΩの細胞内微小電極からの電気信号を,微小電極用増幅器(DPZ-16F,ダイヤメディカルシステム社製)により増幅し,デジタルストレージスコープ(DS-9121,IWATSU社製)で観察しつつ,データレコーダー(XR-50,TEAC社製)の磁気テープに記録した.終板電位を発生させるために,刺激電極として,吸引電極を用い,脛骨神経を吸引した.電気刺激装置(3F46,日本電気三栄社製)およびアイソレーター(5384,日本電気三栄社製)を用い,刺激電圧を最大上刺激とし,持続時間1msec.の矩形波パルスの反復刺激を0.5Hzの頻度で50回,脛骨神経に与えた.以上により得られたデータの解析は,シグナルプロセッサー(1200A,日本電気三栄社製)を用いて,微小終板電位及び終板電位の立ち上り時間(time to peak),振幅(amplitude),微小終板電位の発生頻度(frequency)について行った.以上の結果から2週間の後肢懸垂により萎縮筋モデルが作成出来ること,現存の実験機器で終板電位及び微小終板電位を得られることが判明した.本年度は主に生化学的研究を行った。実験動物はWistar系雄ラットとした。ラットを無処置対照群(CONT, n=5)、電気刺激群(ES, n=5)、後肢懸垂群(HS, n=5)、後肢懸垂+電気刺激群(HS+ES, n=5)の4群にわけた。各々を個別ケージ(276×445×204mm)で飼育した。懸垂期間は有意に筋萎縮が認められるとされる2週間とした。各群とも実験開始時に各個体の体重を測定した。2週間の飼育の後、ヒラメ筋標本摘出前に体重を測定し、その後筋湿重量と筋断面積を測定した。ES群、HS+ES群に対する電気刺激は経皮刺激装置(Kinetizer NT、ミナト医科学製)を用い1日15分間連日刺激した。また、筋標本から蛋白質を抽出し、SDS-PAGE法を用いてミオシン重鎖アイソフォームの分離を行った。統計学的処理には一元配置分散分析を行い,有意差が得られた場合にはさらにposthocテストとしてFisher法を行った。有意水準を1%とした。結果:2週間飼育後の体重は,HS群、HS+ES群で有意に低下した。相対的筋湿重量および筋断面積は,HS群で有意に低下した。

HS群では、速筋型ミオシン重鎖の増加がみられ、廃用性筋萎縮に特徴的な変化が確認されたが、HS+ES群ではこの変化が見られなかった。今回示された生化学的変化の機序を今後解明するとともに、神経を含めた電気生理学的変化についても検討し、廃用性筋萎縮の予防に有効な方法を明らかにしたい。実験動物はWistar系雄ラットとした.ラットを無処置対照群(CONT,n=5),後肢懸垂群(HS,n=5),後肢懸垂+電気刺激群(HS+ES,n=5)の3群にわけた.各々を個別ケージ(276×445×204mm)で2週間飼育した.脛骨神経-ヒラメ筋標本摘出前に体重を測定した.HS+ES群に対する電気刺激は経皮刺激装置(Kinetizer NT、ミナト医科学製)を用い1日15分間連日刺激した.麻酔下で摘出した標本を修正Krebs液約20mlで満たした液槽内に固定した.神経筋接合部から微小終板電位及び終板電位を記録するには細胞内微小電極法を用いた.3M-KC1を充填した抵抗812MΩの細胞内微小電極からの電気信号を,微小電極用増幅器(DPZ-16F,ダイヤメディカルシステム社製)により増幅し,デジタルストレージスコープ(DS-9121,IWATSU社製)で観察しつつ,データレコーダー(XR-50,TEAC社製)の磁気テープに記録した.終板電位を発生させるために,刺激電極として,吸引電極を用い,脛骨神経を吸引した.電気刺激装置(3F46,日本電気三栄社製)およびアイソレーター(5384,日本電気三栄社製)を用い,刺激電圧を最大上刺激とし,持続時間1msec.の矩形波パルスの反復刺激を0.5Hzの頻度で50回,脛骨神経に与えた.以上により得られたデータの解析は,微小終板電位及び終板電位の立ち上り時間,振幅,微小終板電位の発生頻度について行った.結果:2週間飼育後の体重は,HS群、US+ES群で有意に低下した.CONT群と比較してHS群では立ち上り時間は遅延傾向が見られたがHS+ES群ではその傾向が見られなかった.振幅はHS群では有意に増加したが,HS+ES群では有意な差が見られなかった.また微小終板電位の発生頻度はHS群では有意に低下したが,HS+ES群では有意に増加した.
電解法による局所pH制御を利用したゼオライト薄膜の選択的合成

本研究では,ゼオライトの薄膜を基板上に選択的に得る方法として,電解法による局所pH制御を利用した手法について検討を行い,その結果,この方法により結晶性シリカの薄膜を析出させることができた.この方法では,均一なゼオライト薄膜を得ることはできなかったが,水熱合成法と電解法を組み合わせた新しい合成手法の可能性を示した.また別の手法として,電気泳動法や物理的な塗布による膜化を検討した.さらに,ゼオライト膜に遷移金属カチオン種を担持させることにより,酸化還元反応に対して活性な薄膜を得ることができた.すなわち,遷移金属担持ゼオライト膜はエネルギー貯蔵用材料や触媒材料などとして利用可能であることを示した.本研究では,ゼオライトの薄膜を基板上に選択的に得る方法として,電解法による局所pH制御を利用した手法について検討を行い,その結果,この方法により結晶性シリカの薄膜を析出させることができた.この方法では,均一なゼオライト薄膜を得ることはできなかったが,水熱合成法と電解法を組み合わせた新しい合成手法の可能性を示した.また別の手法として,電気泳動法や物理的な塗布による膜化を検討した.さらに,ゼオライト膜に遷移金属カチオン種を担持させることにより,酸化還元反応に対して活性な薄膜を得ることができた.すなわち,遷移金属担持ゼオライト膜はエネルギー貯蔵用材料や触媒材料などとして利用可能であることを示した.一般的な水熱合成法でゼオライト粉末を得るためには、100°C200°C程度の高温、0.31 MPa程度の高圧、1012程度の高pHの3つの条件が必要であるが、薄膜状のゼオライトを得るためには、種結晶を形成させた多孔質支持体上に支持膜を形成するなどの煩雑な前工程が必要である。これに対し本研究では、ゼオライト薄膜を単一工程で得るための全く新しい電気化学的手法の可能性を探査する。具体的には、ゼオライト合成の必要条件である高温、高圧の条件をオートクレーブを用いることによりあらかじめ達成した上で、電解法により電極近傍のpHを上昇させることで、ゼオライト析出のための3つの条件を電極近傍でのみ達成する。本研究の結果、この方法を用いて結晶性を示唆するシリカ(二酸化ケイ素)析出物を電極上にのみ得ることができた。現段階ではこの析出物の正確な構造の同定はできていないが、ゼオライト骨格の主成分であるシリカの析出制御が電解法により可能であることが示唆された。以上の研究成果について、電気化学会にて口頭発表を行った。前年度の研究において、電解法を用いた局所pH制御によって基板近傍のみにシリカの析出が可能であることを明らかにした。しかしながら、この方法で析出させたシリカ中でゼオライト骨格構造を有する部分はごく一部であったため、他に二つのゼオライト薄膜の形成法について検討を行った。一つはゼオライト粉末を分散させた溶液中に基板を浸漬し、電気泳動法によって薄膜を形成する方法であり、もう一つはゼオライト粉末のペーストを作製して物理的に塗布する方法である。特に電気泳動法によって薄膜を形成する場合、電圧を適切に制御すると、ゼオライト粉末の形状や粒度分布にもよるが、非常に緻密な薄膜が得られた。本年度はさらに、ゼオライトの細孔内にあらかじめ銅イオンや銀イオンなどの酸化還元反応に対して活性なイオン種を導入しておき、上記の方法を用いることで、電気化学的に活性なゼオライト薄膜を得ることに成功した。また、ゼオライト薄膜中に導入させた遷移金属イオンは、外部電源を用いて可逆的に酸化還元をすることが可能であることを明らかにした。この遷移金属導入ゼオライト薄膜はエネルギー貯蔵用材料や高い活性を有する触媒材料などとして利用できる。またこの方法を利用すれば遷移金属ナノ粒子を合成することが可能ではないかと考えているが、そのためには今後細孔内における遷移金属イオンの還元反応がどのような機構で進行するのかを詳細に検討する必要がある。材料電気化学当初の計画通り、電解法により結晶性を示唆するシリカを電極表面に析出させることができた。現時点では薄膜状態のゼオライトを得るまでには至っていないが、今後の条件の最適化により、粉末や薄膜といった形態の制御も可能になると考えている。シリカ析出物の結晶構造同定のために、より多くの析出物を電解合成により作成する。また電解条件を精査することで、形態制御の可能性についても検討する。さらにゼオライトの細孔中に電気化学的に活性な金属カチオンを担持させ、このカチオンの酸化還元反応を利用した電極活物質としての可能性や、細孔中のイオン伝導性についても検討を進める予定である。
Formation of Granules with High Phosphorus Content to Realize Efficient Phosphorus Recovery from Waste Activated Sludge by Using Anaerobic Digestion Followed by Aerobic Granulation Technology

リンは多く分野に重要な役割を果たし、再生できない資源の一つである。日本は世界の8番目のリンの消費国であり、すべてのリンを海外から輸入に依存している。本研究は熱水前処理と嫌気性消化と好気性グラニュール化のコンビーネーションによって廃棄活性汚泥からリンの高含有グラニュール生産を実現する可能性等を検討した。熱水処理条件の最適化により、汚泥からのメタンガス生産性が改善された結果、エネルギー収支の面からも、前処理法は効率的な方法であると明らかになった。また、合成した消化液或いは廃水を用いてグラニュール化した結果、6-10%のリンを含有し、そのうちリンの生物学的利用性は95%に高いグラニュールを得ました。持続環境学
発声-呼吸モードスィッチングにおける神経機構の解明

発声は、呼吸を随意的にコントロールすることで実現される。呼吸性神経回路をどのように制御すれば発声が実現するのかを、肺伸展受容器からの情報と発声中枢からの信号が入力している橋結合腕傍核(Nucleus Parabrachialis ; NPB)をそれらの情報統合の場と考え解析した。NPBの仕組みを調べるためには、広域神経回路が保持されている摘出橋-延髄-脊髄標本を用いた。NPBの内外側野にタングステン電極を挿入し刺激すると、刺激が入ったタイミングで吸息相が抑制され、刺激が強ければ吸息相が終止し呼息相へとスイッチした。NPBには、能動的吸息-呼息切り替えスイッチがあり、この現象はNMDA受容体がGABAシステムを介して行っていること、NPBに吸息相から呼息相に掛けて発火するニューロン(I-Eニューロン)が多く存在し、上位中枢からの入力ばかりでなく、肺伸展受容器からの入力にも応じる事が分かった。さらに、NPB近傍にあるノルアドレナリン産生細胞の影響により、傍顔面神経核呼吸ニューロングループからの入力がI-Eニューロンという発火パターンになることが分かってきた。橋結合腕傍核(Nucleus Parabrachialis ; NPB)は、呼吸と連動している肺伸展受容器からの情報と、発声中枢からの信号が入力している場所である。呼吸モードから発声モードへ切り替える仕組みを橋結合腕傍核のレベルで明らかにするために、より単純系である摘出橋-延髄-脊髄標本を用いて実験を行った。この標本を用いて、NPBが刺激されると、どのような呼吸パターンになるかを検討した。また、このような呼吸相の切り替えを起こす原因に、どのような神経伝達物質が関わるのか検討した。NPBの内外側野にタングステン電極を挿入し刺激することにより図1に見られるように、刺激が入ったタイミングで吸息相が抑制され、刺激が強ければ吸息相から呼息相へとスイッチした。この場所には、能動的吸息-呼息切り替えスイッチがあると考えられた。また、このNPB刺激による抑制は、NMDA-receptor antagonist(MK801,APV)により、ある程度ブロックされ、GABA-antagonist bicucullineで完全に遮断された。このスイッチング現象には、NMDA-receptorとGABAシステムの関与があることが判明した。また、NPBに吸息相から呼息相に掛けて発火するニューロン(I-Eニューロン)が多く存在し、迷走神経(肺伸展受容器からの求心性入力)刺激により、そのニューロンの発火頻度が上昇することが分かった。以上の結果より、橋結合腕傍核には、能動的吸息-呼息切り替えスイッチが新生時期にも存在し、そのスイッチは、I-Eニューロンの関与により吸息相から呼息相へ切り替えていると考えられた。橋結合腕傍核(Nucleus Parabrachialis ; NPB)は、呼吸と連動している肺伸展受容器からの情報と、発声中枢からの信号が入力している情報統合の場所である。NPBの内外側野にタングステン電極を挿入し刺激すると、刺激が入ったタイミングで吸息相が抑制され、刺激が強ければ吸息相から呼息相へとスイッチした。さらに、近傍のノルアドレナリン産生細胞の影響により、I-Eニューロンは発火パターンを変えることが分かってきた。ノルアドレナリン性遮断薬であるフェントラミンで、I-Eニューロンは、呼吸リズム形成ニューロンの1つであるPre-Iニューロンの発火パターンを示した。これは、I-Eニューロンが、Pre-Iニューロンから入力をもらって発火している可能性を示唆した。

以上の結果より、橋結合腕傍核には、能動的吸息-呼息切り替えスイッチであるI-Eニューロンは、Pre-Iニューロンから入力をもらっており、Pre-Iニューロンは、I-Eニューロンとなりえる事を示し、呼吸性神経回路のPost-Iになる可能性を示唆した。発声は、呼吸を随意的にコントロールすることで実現される。発声呼吸性神経回路をどのように制御すれば、発声が実現するのかを橋結合腕傍核(Nucleus Parabrachialis; NPB)を中心に調べた。NPBは、肺伸展受容器からの情報と発声中枢からの信号が入力している情報統合の場所である。その仕組みを調べるため、広域神経回路が保持されている摘出橋-延髄-脊髄標本を用いた。NPBの内外側野にタングステン電極を挿入し刺激すると、刺激が入ったタイミングで吸息相が抑制され、刺激が強ければ吸息相から呼息相へとスイッチした。この場所には、能動的吸息-呼息切り替えスイッチがあり、この現象はNMDA受容体がGABAシステムを介して行っていること、NPBに吸息相から呼息相に掛けて発火するニューロン(I-Eニューロン)が多く存在し、上位中枢からの入力ばかりでなく、肺伸展受容器からの入力にも応じる事が分かった。さらに、NPB近傍にあるノルアドレナリン産生細胞の影響により、傍顔面神経核呼吸ニューロングループからの入力がI-Eニューロンという発火パターンになることが分かってきた。また、NPBの刺激時の延髄呼吸性ニューロンにおいて、吸息性ニューロンではIPSPsが記録され、呼息性ニューロンは、EPSPsを記録した。NPB刺激では、吸息性ニューロンを抑制し呼息性ニューロンを興奮させることにより、吸息相から呼息相へ切り替えていると考えられた。さらに光学的測定法により、NPBを刺激すると同側性の呼吸中枢へ入力している事が分かり、橋では左右の独立性が強く、同側の呼吸中枢へ入力する事により呼吸を制御していることが判明した。以上の結果より、橋結合腕傍核には、能動的吸息-呼息切り替えスイッチが存在し、延髄呼吸性ニューロンによる橋NPBの役割は、主に同側性に吸息を抑制し呼息を興奮させるということが判明した。今後は、これらの小脳-橋-延髄のネットワークの関連性について研究を進めていきたい。
次世代ワイヤレスインターネットにおけるマルチメディア通信のための品質制御

本年度は、アドホックネットワークにおけるマルチパスルーティング方式の特性改善とソフトウェア実装、およびアドホックネットワークにおけるTCPフレンドリ制御の特性改善、に重点を置いて研究開発を進めた。(1)アドホックネットワークにおけるマルチパスルーティング:昨年度より開発を進めているマルチパスルーティング方式に関して、IETF MANETグループでRFC化されているAODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector)方式をベースに、主にルート選択時のメトリックの改善とシグナリングパケットの減少を目的として方式の開発を進め、シミュレーション評価によって有効性を明らかにした。また、並行してLinuxノートパソコン上へのソフトウェア実装を進め、本年度中の完成を目指して作業を進めている。実装完了時には、シミュレーション評価との条件を揃え、提案方式の実装評価としての有効性を実証する予定である。(2)アドホックネットワークにおけるTCPフレンドリ制御の特性改善:近年、国際学会において件数が増加しているIEEE802.11のモデリングと解析評価に着目し、VoIPやビデオ配信を想定したTCPフレンドリへの応用について検討を行い、通常の輻較によるパケット廃棄と、ホストの移動に伴う経路更新によって生じるパケットの順序逆転を分類するアルゴリズムを提案し、シミュレーション評価によって提案方式の有効性を明らかにした。成果発表としては、(1)に関しては、アルゴリズムに関して国際学会発表を行い、実装評価終了時には論文投稿を予定している。(2)に関しては、国内学会への投稿を行い、今後は国際学会投稿を行うと共に、実装評価への反映と論文化を予定している。ワイアレスインターネットにおける通信品質に関わる種々の課題の解決を目標に、各プロトコル階層における以下の検討を行なった。(1)レイヤー3課題1:地理的位置情報を活用した高速ハンドオーバーワイアレスLAN基地局が多数並んだ環境を想定し、端末が移動しながら基地局を切り替える際に発生するハンドオーバーを効率的に実現するための技術として、GPS等によって得られる位置情報に従ってドメインを動的に再構成する高速ハンドオーバー技術を提案し、シミュレーションによってその有効性を示した。(2)レイヤー3課題2:アドホックネットワークにおけるマルチパスルーティング複数の端末同士が移動しながら通信を行なうアドホックネットワークにおいて、端末間に複数の経路(マルチパス)を確立しながら、それに伴う通信オーバーヘッドを最小限に抑えることでスループットを改善する方式を提案し、特に低速移動時の提案方式の有効性を示した。(3)レイヤー4課題:ハンドオーバーに耐性を有するTCP輻輳制御アルゴリズムハンドオーバーによる通信の瞬断が発生した場合を想定し、通信再開後に明示的ハンドオーバー通知を行なうことで送信端末の輻輳ウィンドウを回復させ、大幅なスループッ卜の低下を招かない方式を提案し、種々の関連提案との比較結果として、提案方式の有効性を示した。(4)レイヤー7課題:受信者・送信者協調による階層化マルチキャストにおけるレート最適化以前にワイアレスインターネットにおける有効性を示した階層化マルチキャスト方式においてさらに検討を進め、動的に代表受信者を更新しながら、TCPフレンドリと呼ばれるレート制御方式に従って送信者が階層ごとの送信レートを更新し、個々の受信者の受信レー卜を最適化するアルゴリズムを提案し、その有効性を示した。本テーマは、電子情報通信学会における情報ネットワーク研究会賞を受賞した。実施計画に従い、ワイヤレスインターネットにおける品質制御技術に関する以下の検討を行なった。(1)有線・無線混在環境下に適した輻輳制御アルゴリズムa.明示的ハンドオーバー通知を用いたモバイルネットワークにおけるTCP特性改善方式:前年度提案を行った、モバイルネットワークにおける明示的ハンドオーバー通知を用いたTCPの特性改善方式を発展させ、制御パケットの転送時間の計測に基づくドメイン移動直後の輻輳ウィンドウの初期値設定方式を提案し、シミュレーションによって有効性を明らかにした。そして、前年度の成果と合わせて,国際学会に投稿し、採録されると共に(IEEE WCNC 2004)、国内英文論文誌への投稿を行った。b.アドホックネットワークにおけるマルチパスルーティング:前年度提案を行った、ソースルート情報を活用したアドホックネットワークにおけるマルチパスルーティング方式を発展させ、遅延、ホップ数、マルチパスルートの分離性を複合尺度とするマルチパスルーティング方式を提案し、シミュレーションによって、提案方式のUDP転送効率改善と制御パケット数削減に関する有効性を明らかにした。そして、成果を国際学会と国内英文論文誌に投稿した。c.アドホックネットワークにおける輻輳制御技術、マルチキャスト配信技術に関する検討を開始した。(2)モバイルIP、アドホックネットワーク統合プロトコル将来のユビキタス環境を想定し、安定した基地局直下の移動のみを対象とするモバイルIPプロトコルと、基地局を持たない自律分散移動網を対象とするアドホックネットワーク用プロトコルを統合したプロトコルについて検討を行い、従来方式の問題点を明らかにすると共に、ノード密度に応じてルータ広告メッセージの転送間隔を制御するプロトコルの提案を行った。そして、成果をまとめて国内研究会で発表を行った。

(2)アドホックネットワークにおけるTCPフレンドリ制御の特性改善:近年、国際学会において件数が増加しているIEEE802.11のモデリングと解析評価に着目し、VoIPやビデオ配信を想定したTCPフレンドリへの応用について検討を行い、通常の輻較によるパケット廃棄と、ホストの移動に伴う経路更新によって生じるパケットの順序逆転を分類するアルゴリズムを提案し、シミュレーション評価によって提案方式の有効性を明らかにした。成果発表としては、(1)に関しては、アルゴリズムに関して国際学会発表を行い、実装評価終了時には論文投稿を予定している。(2)に関しては、国内学会への投稿を行い、今後は国際学会投稿を行うと共に、実装評価への反映と論文化を予定している。
相溶性高分子ブレンド系の成分ダイナミクス : 動的不均一性の効果

平成26年度は,前年度に明らかにした,ポリ(p-tert-ブチルスチレン)(以下PtBS)がガラス状態にある中でのポリイソプレン(PI)の大規模運動の緩和時間の分子量依存性を検証するモデルの描像の直接的検証方法の開発に取り組んだ.現在,重水素でラベルしたPIを含むブレンド中で,重水素化PIの運動を中性子散乱測定により選択的に検知し,得られる拡散係数をモデルの予言と比較することで,モデルを検証する方法を検討している.また,本研究と平行して,前年度に引き続き,末端会合性高分子によるゲルのダイナミクスに関する研究も行った.このゲルは流動に際して降伏応力が低下するが,ある時間放置すると降伏応力は回復する.今年度の研究にて,このゲルの弾性率は流動直後でも低下しないことが分かった.前年度に構築した修正Binghamモデルを用い,このゲルの流動挙動および降伏応力と弾性率の時間変化を表現した.また,赤外測定の結果,系中の未結合末端は極めて少数であることがわかった.さらに,破断時のエネルギーを流動データから見積もり,破断時のエネルギーから流動時に切断される結合数を見積もったところ,流動時に切断される結合末端は極めて少数であることがわかった.以上の結果は,系中に結合が疎な部分がなす欠陥面が存在すると仮定することで説明される.この研究結果について国内の学会およびワークショップで発表した.この研究は,京都大学薬学研究科との共同研究として行った.本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。異種高分子相溶性ブレンド系のダイナミクスを理解する上では,各成分のセグメント運動性に差があること(動的不均一性)を考慮する必要がある.相溶性高分子二成分ブレンドで,両成分がともにゴム状態にある場合については,セグメント運動性の差が各成分のダイナミクスに与える効果の詳細は以前の研究で明らかになっている.しかし,遅い成分(ガラス転移温度Tgが高い成分)がガラス状態にある場合については,セグメント運動性の差が速い成分(低Tg成分)のダイナミクスに与える効果の詳細は未だ分かっていない.平成24年度は,この点について明らかにすることを目的として研究を遂行した.まず,ポリイソプレン(PI)およびポリ(p-tert-ブチルスチレン)(PtBS)をアニオン重合した.得られたPIとPtBSを混合することでブレンドを得た.ブレンド中でPIのみが主鎖骨格に並行なA型電気双極子を持つため,長時間域ではPIの大規模運動(鎖全体にわたる運動)のみが誘電活性である.誘電緩和測定を行うことで,ブレンド中でPtBSがガラス状態にある中でもPIが大規模運動していることを明らかにした.次に,ブレンド中とバルク中でのPIの大規模緩和時間を比較した.その結果,PIの大規模緩和時間は混合によるセグメント摩擦の変化以上に遅延されていることがわかった.この原因として,PtBSがPI鎖にトポロジー的拘束を与えていることが考えられる.この考えに基づき,Marrucciのモデルを援用して,PIの大規模緩和時間を記述するモデルの構築を試みた.構築したモデルにより,PIの大規模緩和時間の分子量依存性はある程度よく説明できることがわかった.さらに,本研究と平行して,末端会合性高分子のダイナミクスに関する研究も行った.この研究結果について国外のワークショップで発表した.この研究は,京都大学薬学研究科との共同研究として行った.平成25年度は,前年度に明らかにした,ポリ(p-tert一ブチルスチレン)(PtBS)がガラス状態にある中でのポリイソプレン(PI)の大規模緩和機構を取り入れた運動モデルを検証することを目的に研究を遂行した.まず,前年度に得たPIとPtBSを,重量の比率を様々に変えて混合することでブレンドを得た.ブレンド中でPIのみが主鎖骨格に並行なA型電気双極子を持つため,長時間域ではPIの大規模運動(鎖全体にわたる運動)のみが誘電活性である.得られたブレンドについて誘電緩和測定を行うことで,ブレンド中のPtBSがガラス状態となる低温で,ゴム状態にあるPIが大規摸運動をしていることを確認した,前年度に構築したモデルを用いると,異なる混合比を持つブレンド中でも, PIの大規模運動の緩和時間の分子量依存性はよく説明されることがわかった.現在,モデルの描像を直接的に検証する手法を検討中である.また,本研究と平行して,前年度に引き続き,末端会合性高分子によるゲルのダイナミクスに関する研究も行った.Binghamモデルを改良したモデルを構築し,このゲルのレオロジー挙動をある程度よく表すことに成功した.同モデルでは,降伏応力を時間に依存するパラメタとしている,降伏応力は,系内の網目の本数を反映すると考えられる.このことから,降伏応力の時間依存性は,系の網目の組み替え挙動を反映していると考えられる.このモデルでは,降伏応力低下の特徴的時間が0.15秒と見積もられた.これは,網目が非常に速く組み替えていることを示唆している.非常に速い組み替えの理由として,腕が剛直で,かつ系中で分子が密に充填されているために,会合末端同士の衝突確率が高まることが考えられる.この研究結果について国内の学会および国外のワークショップで発表した.この研究は,京都大学薬学研究科との共同研究として行った.平成26年度は,前年度に明らかにした,ポリ(p-tert-ブチルスチレン)(以下PtBS)がガラス状態にある中でのポリイソプレン(PI)の大規模運動の緩和時間の分子量依存性を検証するモデルの描像の直接的検証方法の開発に取り組んだ.

現在,重水素でラベルしたPIを含むブレンド中で,重水素化PIの運動を中性子散乱測定により選択的に検知し,得られる拡散係数をモデルの予言と比較することで,モデルを検証する方法を検討している.また,本研究と平行して,前年度に引き続き,末端会合性高分子によるゲルのダイナミクスに関する研究も行った.このゲルは流動に際して降伏応力が低下するが,ある時間放置すると降伏応力は回復する.今年度の研究にて,このゲルの弾性率は流動直後でも低下しないことが分かった.前年度に構築した修正Binghamモデルを用い,このゲルの流動挙動および降伏応力と弾性率の時間変化を表現した.また,赤外測定の結果,系中の未結合末端は極めて少数であることがわかった.さらに,破断時のエネルギーを流動データから見積もり,破断時のエネルギーから流動時に切断される結合数を見積もったところ,流動時に切断される結合末端は極めて少数であることがわかった.以上の結果は,系中に結合が疎な部分がなす欠陥面が存在すると仮定することで説明される.この研究結果について国内の学会およびワークショップで発表した.この研究は,京都大学薬学研究科との共同研究として行った.本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本年度は,研究の目的として挙げた,ブレンド中で遅い成分がガラス状態となる低温での,ゴム状態にある速い成分の鎖全体に渡る運動(大規模運動)の機構を解明することに取り組んだ.まず,ポリイソプレン(PI:速い成分)およびp-tert-ブチルスチレン(PtBS:遅い成分)の合成を行い,それらを混合してブレンドを得た.ガラス状態にあるPtBS中でのPIの大規模運動を選択的に検知し,緩和時間データを得た.ブレンド中PIの大規模運動の緩和時間を予測するモデルを構築した.このモデルにより,実験データはある程度よく説明されることがわかった.しかし,モデルの妥当性の検証は未だ行われていない.以上のことから,研究はおおむね順調に進展していると考えられる.本年度は研究の目的として挙げた,ブレンド中で遅い成分がガラス状態となる低温での,ゴム状態にある速い成分の鎖全体に渡る運動(大規模運動)の機構を記述するモデルの検証を行うことに取り組んだ.前年度に得たポリイソプレン(PI :速い成分)およびp-tert-ブチルスチレン(PtBS :遅い成分)を様々な重量比で混合し,ブレンドを得た.ガラス状態にあるPtBS中でのPIの大規模運動を選択的に検知し,緩和時間データを得た.前年度に構築したモデルで,重量比が異なるブレンド中PIの大規模運動の緩和時間もある程度よく説明されることがわかった.また,一時的網目系の網目組み替え時間を決定する因子を仮定し,現在検討中である.よって,研究はおおむね順調に進展していると考えられる.