hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幾何学的手法を用いた解析的な不等式の先鋭化

計画の通り微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenberg理論の拡張およびLyapunov型不等式の精密化とp-ラプラシアンを含む半分線形方程式に対する応用の研究を行った.前者では,(1) Henon方程式とよばれる方程式の球対称でない解(mモード解)の構成およびその消滅についての応用,(2) n次元球面上のBrezis-Nirenberg問題の解の一意性の問題への応用を行った.これらの結果を3編の論文にまとめた.後者では,Lyapunov不等式の精密化に必要なSobolev不等式の研究も含め,13編の論文にまとめた.(1)微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenbergの理論の適用範囲の拡張(2)関数対称化の方法によるソボレフ型不等式の精密化とp-ラプラス作用素を含む半分線形方程式への応用について研究計画を立案した.計画2年目にあたるが,(1)については,研究分担者の塩路直樹氏と共に研究を進め,正値球対称解の一意性に関する研究に発展した.方法としては,Pohozaev恒等式の一般化を行う方法に基づく.塩路氏と研究を進めた方法は,M.K Kwong, Arch. Ration. Mech. Anal. (1989)の方法に類似するが,E. Yanagida, Arch. Ration. Mech. Anal. (1991)でとられた方法を組み合わせており,その簡明化を行っている.特にスカラーフィールド方程式,松隈方程式,調和ポテンシャルをもつ非線形シュレディンガー方程式,球面上のBrezis-Nirenberg問題,Haraux-Weissler方程式の正値球対称解の解の一意性の問題に適用できることを示した.(2)については,グラフ上のソボレフ型不等式の最良定数を求める研究に発展した.この研究では正多面体グラフなど対称性をもつグラフについて調べた.また,Lp型ソボレフ不等式の最良定数を求める問題についても研究を行った.具体的には,境界条件がDirichlet-Neumann型のもの,周期型,Neumann型のものについて調べた.計画の通り微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenberg理論の拡張およびLyapunov型不等式の精密化とp-ラプラシアンを含む半分線形方程式に対する応用の研究を行った.前者では,(1) Henon方程式とよばれる方程式の球対称でない解(mモード解)の構成およびその消滅についての応用,(2) n次元球面上のBrezis-Nirenberg問題の解の一意性の問題への応用を行った.これらの結果を3編の論文にまとめた.後者では,Lyapunov不等式の精密化に必要なSobolev不等式の研究も含め,13編の論文にまとめた.(1)微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenberg理論の適用範囲の拡張および(2)関数の対称化によるソボレフ型不等式の精密化とp-ラプラス作用素を含む半分線形方程式の非自明解の存在のためのリャプノフ型不等式の導出について研究計画を立案したが,(1)については,2次元へノン方程式のモード解の個数の精密な評価についての応用に進展した.方法としては,あるモード以上のモード解は拡張された移動平面法により,必然的に球対称となってしまうことを示すことによっている.この結果については,日本数学会2012年度秋季総合分科会で発表を行い,学術専門誌に受理された.関連する結果として球面上でのBrezis-Nirenberg問題を考察し,その正値球対称解の一意性についても結果を得ている.こちらの方法としては,Pohozaev恒等式の一般化を行うものであり,調和ポテンシャルをもつ非線形シュレディンガー方程式の球対称定在波解の一意性および解の非存在条件への応用等があることがわかった.(2)については,境界条件が固定端ー自由端である2M階常微分方程式の解の存在のための必要条件であるLyapunov不等式を得ることができた.この結果は,境界条件が固定端ー自由端となっているM位のSobolev-Hilbert空間の部分空間におけるSobolev不等式の最良定数を求めることにより得られる.このSobolev不等式についてLp版を構成し,その最良定数も求めることができた.本年度は,本計画の最終年度であった.研究計画は,(1)微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenberg理論の適用範囲の拡張,(2)関数の対称化によるソボレフ型不等式の精密化とp-ラプラス作用素を含む非線形方程式の非自明解の存在のためのリャプノフ型不等式の導出が大まかな目標であった.本年度は(1)については,Henon方程式とよばれる方程式の非球対称解(nモード解)の存在とGidas-Ni-Nirenberg理論の応用によるモードnの限界個数の評価についての結果を学術論文として刊行することができた.この結果は,塩路直樹氏(横国大)との共同研究による.(2)については,亀高惟倫氏(阪大名誉教授),山岸弘幸氏(東京都立産業技術高専)と共にLpソボレフ不等式の最良定数をディリクレ-ノイマン境界条件,周期境界条件を仮定した部分空間で求めた.本年度はこれらの結果を2編の学術論文として刊行することができた.また,関連する研究成果として,有限グラフにおける離散ソボレフ不等式の最良定数等を永井敦氏,武村一雄氏(共に日本大学)を加えた5名で得ている.これらの成果を2編の学術論文として刊行することができた.

また,新たな試みとして弾性曲線のLp化の問題を本年度は取り扱った.この問題を定曲率空間で考察は,(1)の研究と(2)の研究をつなぐ様なものになると考えられる.本年度は,これに関する萌芽的研究として1辺の学術論文を刊行することができた.函数方程式論(1)微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenbergの理論の適用範囲の拡張については,正値球対称性を示した後,必要となる正値球対称解の一意性についてPohozaev恒等式を一般化する方法により,従来得られていた結果を拡張することができた.また,その結果を用いて一意解の対応する汎関数に関する非退化性を示すという結果をいくつかの場合について得ている.(2)関数数対称化の方法によるソボレフ型不等式の精密化とp-ラプラス作用素を含む半分線形方程式への応用については,境界条件がDirichlet-Neumann型のもの,周期型,Neumann型のものについて対応する関数空間におけるLp型ソボレフ不等式の最良定数を得ることができた.また,弾性曲線のエネルギー最小化問題をp-ラプラス作用素が現れる問題に拡張し,幾つかの結果を得ることができた.上記の理由により本研究はおおむね順調に進展していると言える.微分幾何学的手法の導入によるGidas-Ni-Nirenberg理論の拡張について検討を行った副産物としてPohozaev恒等式の一般化についての結果とある種の非線形楕円型方程式の正値球対称解の一意性についての結果を得ることができた.Gidas-Ni-Nirenberg理論の拡張では球面上での移動平面法(移動測地面法)を行うことが,その拡張の基本となるが,球面上のBrezis-Nirenberg方程式も同種の方程式であるため,同時にその考察を行ったことが結果が得られた要因であったと思われる.この方法は,球面上のBrezis-Nirenberg方程式だけでなく,松隈方程式,スカラーフィールド方程式,調和ポテンシャルをもつ非線形シュレディンガー方程式の正値球対称解についても応用可能であることがわかってきている状況である.(1)の課題については,双曲空間におけるBrezis-Nirenberg問題,球面上のへノン方程式の解の球対称性および球対称解の一意性,非退化性について研究を進めたいと考えている.(2)の課題については,Lpソボレフ不等式の最良定数の残された問題について考察して行くことが一つの課題である.最近H. Lou氏により残された問題の1つである両端Dirichletの場合の解決が報告されたが,Lou氏の方法ではなく申請者たちのグループによる関数対称化の方法で対応できないかどうかを見極めたいと考えている.また,弾性曲線のエネルギー最小化問題ではLp化した弾性エネルギーを扱うが,この問題を球面上や双曲空間などの定曲率空間上で考察し,J. Langer, D. Singer等によって得られた結果を拡張して行きたいと考えている.(1)の課題については,3次元以上のへノン方程式のモード解の存在条件への応用等を模索して行く.また,双曲空間でのBrezis-Nirenberg方程式への一般化Pohozaev恒等式の適用など関連する問題についても研究を進めたいと考えている.
市区町村における生涯学習ボランティア・バンクの活性化に関する実証的研究

本研究は、市区町村におけるボランティアの登録制度の中でも、特に生涯学習活動のために設置されているボランティア・バンクについて、その活用の実態と活性化の条件を明らかにすることによって、ボランティア活動のいっそうの活性化を図ることを目的とする。生涯学習ボランティア・バンクの設置されている市区町村を研究対象として、生涯学習ボランティア・バンクの活用の実態及び活性化のための条件を明らかにする。生涯学習ボランティア・バンクの活性化のために、1.地域そのものの振興政策、2.学校及び他部局との連携事業の活発化や社会教育事業における活用の場の開発、3.養成講座の増設,4.登録方法及び登録制度の再検討、5.人材広報の活発化(人材情報の提供手段の改善やグループ・サークルや社会教育団体への案内)等を検討した。具体的には、平成7年度に『生涯学習の成果の評価方法』に関する調査研究の調査結果及び当該年度の事例調査の結果から導き出された仮説の検討を行い、実態を統計的に把握するために、ボランティア・バンクを設置している市区町村を230地域を抽出し、ボランティアの登録者数、生涯学習ボランティアの種類、活用の頻度、利用の団体の種類、ボランティア・バンクの広報の方法などボダンティア・バンクの活用状況、活発化の条件に関する質問紙調査を行った。その結果、110地域の回答を得て、その結果の単純集計結果を中間報告書『生涯学習のボランティア・バンクに関する調査研究』(平成8年3月)にまとめた。平成8年度は、ボランティア・バンクの活用条件の理論的分析を行い、活性化のための条件を検討し、活性化している地域の諸特性や、連携事業、活用状況、養成講座,登録方法及び登録制度の状況などについて検討し、最終報告書にまとめた。平成7年度は、ボランティア・バンクの実態を把握するため、活用の活発な地域の集中的な事例調査と統計的実態調査を行った。1.事例調査先行調査の結果により、産業構造や人口規模などの地域特性およびボランティアの種類などにより地域の類型化を行い、代表的地域約6類型を対象とし、集中的な訪問事例調査を実施した。その結果から、活用を活発化するための必要条件および十分条件についての仮説を検討した。2.統計的実態調査上記の事例調査の結果から導き出された仮説の検討に加え、生涯学習ボランティア・バンクの活用実態を統計的に把握するために、ボランティア・バンクを設置している市区町村を先行調査の結果から230地域を抽出し、ボランティアの登録者数、生涯学習ボランティアの種類、活用の頻度、利用の団体の種類、ボランティア・バンクの広報の方法などボランティア・バンクの活用状況、活発化の条件に関する質問紙調査を行った。その結果、110地域の回答を得て、その結果の単純集計結果を中間報告書にまとめた。具体的には、平成7年度に『生涯学習の成果の評価方法』に関する調査研究の調査結果及び当該年度の事例調査の結果から導き出された仮説の検討を行い、実態を統計的に把握するために、ボランティア・バンクを設置している市区町村を230地域を抽出し、ボランティアの登録者数、生涯学習ボランティアの種類、活用の頻度、利用の団体の種類、ボランティア・バンクの広報の方法などボランティア・バンクの活用状況、活発化の条件に関する質問紙調査を行った。

その結果、110地域の回答を得て、その結果の単純集計結果を中間報告書『生涯学習のボランティア・バンクに関する調査研究』(平成8年3月)にまとめた。平成8年度は、ボランティア・バンクの活用条件の理論的分析を行い、活性化のための条件を検討し、活性化している地域の諸特性や、連携事業、活用状況、養成講座,登録方法及び登録制度の状況などについて検討し、最終報告書にまとめた。
宗教団体の信者に関する研究

平成10度目も引き続き、『宗教年鑑』に記載された日本を代表する宗教法人に関して、法人規則の閲覧・収集を行った。2年度目は、既成の教団ではなく、いわゆる「新宗教」を主たる調査対象とした。また、前年度に調査を行うことのできなかった教団に対しても今年度再調査を行うこととなった。また、今年度は調査の最終年度のため、これらのデータを『宗教年鑑』と比較した一覧表を設けるなど、最終報告書をまとめた。最終報告書には、日本の宗教法人と宗教団体、それらの『宗教年鑑』による信者数、さらには『宗教年鑑』による分類とは異なった実態としての系統別分類、今回調査によって明らかになった信者の定義と各法人の規則に記載された信者の定義の移動などを資料とともに分析した。しかしながら、当初の研究計画とは異なり、すべての包括宗教法人の信者の定義を収集することはできなかった。主たる理由としては、宗教団体の協力が必ずしも得られなかったこと、三百を超える包括宗教法人数を調査対象として二年間の調査機関では短かったことなど反省されるべき点が少なくない。日本における宗教団体を鳥瞰的に研究しようとする際にまず基本資料となる『宗教年鑑』のデータをより正確に読むために、今後とも調査研究を継続したいと考えている。平成9度目は、『宗教年鑑』に記載された日本を代表する宗教法人に関して、法人規則の閲覧・収集を行った。宗教団体がどのように「信者」を規定しているかを知るための一次文献として、教団の規則書や教団関係資料・教団関係文献を収集した。計画当初は、対象教団として日本を代表する、日本全国にかなりの教勢を有する教団とした。神道系では神社本庁、木曾御岳本教、石槌本教、出雲教、黒住教、出雲大社教、神道修成派、扶桑教、丸山教、瑞穂教、実行教、大本、神習教、御岳教、神理教、洗心教、金光教、世界心道教、心霊界教団、三五教など30教団。仏教系では、天台宗、天台寺門宗、天台真盛宗など天台宗系9教団、高野山真言宗、真言宗醍醐派、真言宗智山派、真言宗豊山派など21教団、浄土宗、浄土真宗本願寺派、真宗大谷派、時宗など浄土宗系11教団、臨済宗妙心寺派、臨済宗建長寺派、曹洞宗など禅系12教団、日蓮宗、日蓮正宗、本文仏立宗、法華宗など日蓮系14教団、奈良仏教系教団3教団、仏教系教団の合計70教団。キリスト教系では、カトリック中央協議会、日本ハリストス正教会教団の旧教系2教団、日本聖公会、日本基督教団、日本福音ル-テル教会など新教系20教団。総計120教団となった。これらの教団に関して、法人規則の中に信者の定義があるかどうかを確認し、存在する場合にはその規定の一覧を作成した。
若年非正規労働者の労働組合の特質および意義に関する労働社会学的考察

「若年非正規労働者の労働組合の特質および意義に関する労働社会学的考察」という研究課題に対し、21年度はまずフリーター全般労働組合とフリーターユニオン福岡の調査を主に行った。フリーター全般労働組合に対する調査では、結成に関わった人々や現在の活動に関わっている組合員に対してインタビューを行った。そして、結成当初からの問題意識の変遷や組合の形成する運動文化、集合的アイデンティティと組合員の持つ個人的アイデンティティの葛藤のあり様などを明らかにした。フリーターユニオン福岡に対する調査では、結成当初から関わっている組合員に対し結成過程や問題意識の変遷などに関する聞き取りを行った。また、結成後に加入した引きこもり経験のある組合員に対しては労働運動に参加する動機などを尋ね、労働市場において周辺的な立場に置かれた人々が労働組合に何を求めているのかを明らかにした。そして2008年末から09年年頭において現れた「年越し派遣村」をめぐる背景を分析した上で、「『労働運動の社会運動化』と『社会運動の労働運動化』の交差-『若者の労働運動』の歴史的位置づけ」と題した論文にまとめ、『生存学』第2号で発表した。そして20年度から蓄積してきた成果を、「『若者の労働運動』の社会学的考察」と題する博士学位請求論文として提出した。一方、立岩真也・村上慎司・橋口昌治『税を直す』(青土社、2009年9月)では、「第2部第2章『格差・貧困に関する本の紹介』」を担当した。そこでは、2000年代以降に出版された格差問題や貧困問題に関連する国内外の文献500冊程度の文献を紹介した。こうした研究成果は、2000年以降の日本において重大な社会問題となっている格差や貧困、若年者の労働問題と労働運動に関して、実態と言説、マクロな変動とミクロな動向について総合的な把握を行っており、非常に重要な意義を有する。「若年非正規労働者の労働組合の特質および意義に関する労働社会学的考察」という研究課題に対し、20年度は主に関西非正規等労働組合(ユニオンぼちぼち)への参与観察およびインタビュー調査と首都圏青年ユニオンやフリーター全般労働組合など東京の労働組合の調査を主に行った。ユニオンぼちぼちへの調査では、組合結成時の中心メンバーに対するインタビューを行い、結成過程やその過程で活用したネットワーク・資源などを明らかにした。東京の労働組合では、主に首都圏青年ユニオンへの調査を重点的に行った。まず19年度末から20年度にかけて実施しか組合員全員を対象としたアンケート調査の集計をし、さらに回答者のうち聞き取りが可能だという組合員にインタビューを実施した。また、これまでの全ての加入書を見せていただき、加入者全員の加入時期や年齢、雇用形態などを把握した。その結果、首都圏青年ユニオンが他の個人加盟労働組合よりも高い定着率を保っていることなどを明らかにした。以上の調査結果をまとめ、研究ノート「「若者の労働運動」--首都圏青年ユニオンの事例研究」を『コア・エシックス』Vol.5において発表した。また、『生存学』Vol.1に掲載された「働くこと、生きること、やりたいこと--「新時代の日本的経営」における<人間の条件>」では、現在の若者の雇用問題と労働問題、そして労働運動と生存運動を包括的に捉える枠組みを提示することを、労使関係論の蓄積などをもとに試みた。これらの成果は、現在の注目されている若年非正規労働者による労働運動に関する基礎的なデータおよび考察であるという点て非常に重要な意義を有している。
位置情報サービス利用における位置プライバシー保護の研究

本研究では、近年、盛んに開発されている位置情報サービスにおいて、ユーザの位置プライバシーを保護するための手法を確立した。具体的には、ユーザの正確な位置や移動履歴をサービス提供者に知られることなく位置情報サービスを享受するために、複数のダミーの位置情報をサービス提供者に送信する手法を考案した。考案手法は、実環境における様々な制約や、より現実的なユーザの移動モデルを想定しており、先行研究のアプローチと比較して、実環境における有効性が非常に高い。本研究では、近年、盛んに開発されている位置情報サービスにおいて、ユーザの位置プライバシーを保護するための手法の確立を目的とした。具体的には、ユーザの正確な位置や移動履歴をサービス提供者に知られることなく位置情報サービスを享受するために、複数のダミーの位置情報をサービス提供者に送信する手法を構築した。最終年度の平成25年度は、まず、ユーザの移動が高い確率では予測できない環境を想定し、ユーザが既知の移動プランから外れて行動した場合に、提案手法が受ける性能上の影響を検証した。その検証結果に基づいて、平成24年度の考案手法を拡張し、ユーザの行動が移動プランから外れた場合にも対応可能なダミー生成手法を検討した。この拡張手法では、移動速度や経路、停止時間などの軽微なプランの変更であれば、ダミーの移動も軽微な変更で対応し、停止場所の変更などの場合は、ダミーの停止場所や移動経路等の大幅な変更を試みる。さらに、ショッピングやレストランなどユーザの移動特性・嗜好なども考慮するように、平成24年度の考案手法を拡張した。この拡張手法では、ユーザの過去の移動・訪問履歴からユーザの移動特性をモデル化し、そのモデルに従い、よりユーザに(嗜好を含めて)類似して自然に移動・停止を行うダミーを生成する。2年の研究計画全体としては、従来研究の多くがユーザの行動などについて非現実的な想定をしていることに対して、より現実的な想定のもと、実用性の高いプライバシー保護手法を実現できたものと考える。さらに、考案手法により生成したダミー情報が、ユーザと識別が困難であり、ユーザの位置プライバシーを十分に保護できることを確認した。本研究では、近年、盛んに開発されている位置情報サービスにおいて、ユーザの位置プライバシーを保護するための手法の確立を目的とする。具体的には、ユーザの正確な位置や移動履歴をサービス提供者に知られることなく位置情報サービスを享受するために、複数のダミーの位置情報をサービス提供者に送信する手法を構築する。初年度の24年度は、ユーザがレストランやショップなどで停止する一般的な環境を想定し、効果的な位置プライバシー保護手法について以下のように研究を推進した。ユーザが停止、移動を繰り返す環境では、ユーザが停止した際にダミーも単純に停止させてしまうと、路上などの停止する必要がない場所に停止してしまい、ダミーとユーザを識別できてしまう。そのため、ユーザの移動経路やサービス利用のタイミングが未知の状況では、ユーザのように自然に移動するダミーの移動経路を適切に決定することが困難となる。そこで、まずは問題設定を簡単化し、ユーザの移動経路が既知もしくは高い確率で予測できる環境を想定し、効果的なダミーの移動経路決定手法を考案した。さらに、詳細なシミュレーション実験により、考案手法の有効性を確認した。さらに、ユーザが車などで高速に移動する環境を想定し、ダミーの自然な移動経路を決定する手法について検討し、準備的な手法を考案した。具体的には、車などの移動では、歩行移動と異なり、交通ルール(制限速度、一方通行など)の制約が強く、基本的に最短路で移動するといった移動特性に大きな特徴がある。そこで、実際の車両トレースデータを用いて、ダミー経路を生成する手法について検討した。これらの研究成果は、地理情報システム分野で世界最高峰の国際会議GIS 2012を含み、4件の学会発表(発表予定1件を含む)により公表している。当初の計画と比較すると、停止を伴うユーザの移動を考慮したダミー生成手法において、シミュレーション実験にとどまり、視認性実験を行うには至らなかった。一方で、平成25年度に予定していた、高速移動を考慮したダミー生成については、前倒しで準備的な手法を考案でき、予定よりも進展がみられた。そのため、全体としては概ね順調に進展しているものと判断できる。本研究の最終年度である平成25年度は、まず、平成24年度に実施できなかった考案手法の視認性実験を実施する。そして、平成24年度のシミュレーション実験と視認性実験の結果に基づき、明らかになった問題点の分析と、その解決法の検討および考案技法の拡張を行う。さらに、停止を伴うユーザの移動が高い確率では予測できない環境を想定し、ユーザの移動が確率的に与えられる場合のダミー位置生成手法を考案する。例えば、ユーザの今後の移動経路がいくつかの複数のパターンの中から選ばれる可能性が高い場合は、それらをすべて考慮し、実際にどのパターンが起きても問題が無いように、ダミーの位置を決定することなどが考えられる。ユーザが高速で移動する場合についても、平成24年度に考案した準備的な手法を、より実用的な手法へと拡張する。

具体的には、実際の車両トレースデータを適切に選択・加工することにより、ユーザの移動経路と交差しつつ、ダミーが適度に広い範囲に分散することで、ユーザの位置を特定させないような手法を考案する。該当なし
量子反強磁性正方格子基底状態の拡張型RVB描像とド-ブされたホ-ルの振舞の表現

1.対象としている正方格子量子Heisenberg反強磁性体について、有限スピン数の系を用いて基底状態厳密解の拡張RVB描像による構築方法の理論的基礎付けを行った。さらにそれに基づいて、singlet pair配置パタ-ンを解析して、基底状態を求めた。計算は膨大であるが、計算機によるパタ-ンの認識の技法を積極的に用いて求めた。その結果は単行本の一部にまとめられ、また、物性若手夏の学校でも講演した。2.さらに、基底状態における量子的ゆらぎの性格を理解するため新しい概念としてIsing的な基底に対して最短flipーflop数という量を提案・導入した。これは、その基底が、古典的反強磁性秩序を持つNeel状態から最低何回の量子的flipーflopで到達できるかを示している。これらは、従来、論じられてきたのstaggered磁化のような全体を平均化したエネルギ-的な量に比べて、量子的なゆらぎを直接反映させた新しいものである。3.上記の全結果を、統一的に解析し、Nが大きな系における基底状態の性質を、拡張型RVB描像の立場から検討した。これによって、古典的スピン描像に基づく反強磁的性秩序状態(即ちNeel状態)と、量子的な揺らぎの支配が本質的な量子スピン液体的状態との競合の様子が具体的に議論できるようになった。特に、従来の理論では無視されることが多かった、遠く離えた格子間のsinglet pairの寄与についても定量的に解析することが可能になった。この結果は、速報(Letter)として専門誌に掲載されることになっている。4.さらにこのような量子性の極めて強い反強磁性系におけるスピン系による光のラマン散乱についての理論を修正スピン波の方法を用いて作った。さらに、それに基づき、光学スペクトルを具体的に計算し、光学スペクトルへ量子ゆらぎの効果を論じた。この結果は論文として専門誌に公表された。
被災地における観光復興を核にした持続的地域社会モデル構築に関する研究

本研究は東日本大震災において甚大な被害を受けた東北最大の離島、気仙沼市大島にて継続的な復興支援活動を続けてきた建築、地域経済・公共政策、ランドスケープを専門とする研究者による学際的なアクションリサーチ手法による復興まちづくり、持続的な地域社会モデルの提示を目的に行われた。研究期間中16回開催された住民集会やワークショップ、新聞発行などを通じて復興状況に合わせて住民の意向に沿った復興支援を継続する中で現場からの研究、他地域の離島における観光復興の事例研究と課題や復興状況の進捗を共有するシンポジウムを通じた活動等から、復興過程におけるアクションリサーチの一つのあり方を示した点が本研究の成果である。本研究の目的は、東日本大震災の被災地・気仙沼大島で出会った研究者たちで形成した学際的なチームが、現地での住民集会や新聞発行やイベント協力への継続的支援を続けてきたことを踏まえて、アクション・リサーチという手法を用いて持続可能な地域社会のモデルを提示することにある。初年度は、先行研究のサーベイを進め、並行して大島での住民集会(大島のみらいを考える会)を2014年4月から2015年3月までの間に8回実施した。また島民とのコミュニケーション・ツールになりうるニューズレター(大島みらい新聞)を、2014年4月から2015年3月までの間に11回発行した。また震災伝承の事例を調べる中で、台湾地震から観光復興を果たした桃米を視察し、気仙沼大島への応用可能性について検討した。そうした活動の中で、大島の将来像を具体化する持続可能性指標を開発し、コミュニケーション・ツールとしての「大島元気指標」を検討し、住民へ問題提起と提案を行った。また震災伝承と観光復興をつなぐ震災フィールド・ミュージアム構想と、その関連で津波のポイントを結んでいくハイキングトレイルを提案した。さらに大島での経済的な復興の基盤を再興するため、観光業と水産業を核とした地域社会の持続可能性モデルを検討し、その条件を示した。これらの全体の成果として、2015年9月に、日本公共政策学会関西支部大会で、当研究メンバー全員で「観光復興へ向けた学際的アクション・リサーチ」と題するセッションを行う予定である。本研究は、東日本大震災の被災地・気仙沼大島での活動を通して結成された学際的研究者チームが、現地での住民集会や新聞発行などの支援活動を継続する中で、アクション・リサーチ(以降、AR)という手法を用いた復興まちづくりへの参画とそれを踏まえた持続可能な地域社会モデルの提示を目的としている。2015年度のARも、復興事業の検証や他の離島のまちづくり事例などを参考にしながら、気仙沼大島で住民集会(大島のみらいを考える会)を7回実施すると共に、島民へのニューズレター(大島みらい新聞)を毎月発行し、両活動を中心に観光復興の議論を交わしてきた。まちづくり事例を比較参照するために、和歌山県串本町の紀伊大島と兵庫県南あわじ市および同市の沼島の2か所の訪問調査も行った。前者では、架橋後16年経った観光や地元産業の変化について、また後者では、独自の島文化を持つ離島の観光のあり方と戦没者慰霊施設の公園整備事例を中心に、視察・ヒアリング調査を行った。気仙沼大島でも3年後に架橋が実現する予定であり、島文化と震災伝承を観光復興に活かした復興と持続可能性を考える上で有益な情報が得られた。調査・活動を通して得られた情報は過去2年間で蓄積されており、震災伝承と観光復興については一部の研究成果を論文にまとめられた。一方、地域の持続可能性を評価し地域経営につなげていくための「大島元気指標」や、震災伝承と観光復興をつなぐ震災フィールド・ミュージアム構想については、前年度からの提案に留り、具体的な研究成果の発展には至らなかった。これまでの研究全体の中間成果を総括する形で、2015年9月27日に追手門学院大学で開催された日本公共政策学会関西支部大会で、当研究メンバー全員が参加する「観光復興へ向けた学際的AR」と題するセッションを行った。また2016年3月には、若者雇用と地方創生をテーマに、「復興トークサロン」と題するフォーラムを気仙沼市で行った。研究2年目となる2015年度は、現地でのアクション・リサーチを通じた情報収集、他地域の事例の検討や訪問調査を通じた情報収集については、順調に進めることができた。とくに現地での住民集会とニューズレター発行については、2015年度も定期的に実施することができ、地域の住民とのある種信頼関係によって、多くの情報を得ることが可能になっている。しかし、アクション・リサーチの実施自体が時間をとることから、研究成果としてまとめる十分な時間を確保できなかったこと、そして、復興事業も集中復興期間の最終5年目を迎える中で、街や島の復興が実感できるまで実態が変わっていないことから、島民にもまちづくり活動に参加することの徒労感が増しているという問題も発生してきた。そうした問題も考慮しながら、現地の復興状況や住民の関心時に合わせて、アクション・リサーチの活動内容や方法を逐次修正していく必要性も感じてきた。復興後の地域社会のあり方を議論する前段として、復興事業の進め方自体に問題点が多々存在することを、アクション・リサーチを通じて気づかされてきたが、それらの点を整理した内容を研究成果として学会報告や論文として出すことができた。地域社会の持続可能性指標、地域経済(観光業と水産業)モデル、サステイナブル・デザインによる地域空間というテーマについては、復興事業を終えた後の地域の将来像とも関係してくる。これらの研究を進める上で、持続可能性指標を用いたモニタリングを試行するという点でも困難にも直面している。

以上、総じて、2年目の研究では、初年度からの継続的活動を計画通りに実施することはできたものの、現地の状況が変化してきている中で、また個別研究テーマを多数掲げている中で、すべてを実施し具体的な成果物としてまとめるところで課題が残ったと言える。本研究は、東日本大震災後、被災地気仙沼市の離島・大島における支援活動を通し、建築系研究者と公共政策系研究者が学際的研究チームを作り、現地でのアクション・リサーチという手法を通じて復興まちづくりを支援し、そこで得た知見を復興事業終了後の持続可能な地域社会モデルの提案へとつなげることを目的としてきた。2016年度は、復興関連の公共事業が全体的に終息してきていることもあり、これまでの住民集会を通じたアクション・リサーチや島民へのニューズレター配布の回数を減らして活動を行ってきた。これまで復興の議論を進めようにも、住民と行政の間で合意が見出せなかった防潮堤問題やウェルカムターミナル事業に一定の解決が得られ、止まったままであった議論が一気に動き出した。並行して本土との架橋工事も急速に進展し、これらをきっかけに島民の関心は架橋後の観光や生活環境へと変化し始めた。当研究チームもウェルカムターミナル事業の実施計画に関しては、行政や住民と意見交換を行い、助言も行った。そうした状況を見ながら、研究計画の最終年度を迎え、当研究チームとしては、夏の観光シーズンの復興状況の調査、秋の行楽シーズンの地元まちづくりグループとの共同シンポジウムの開催といった活動をしながら、観光復興と持続可能な島のあり方についての提言をまとめる作業に注力してきた。研究実績として、地場産業の復興や防潮堤の問題について学会等で発表できたものの、地域の持続可能性を評価し、観光復興につなげていくための復興指標づくりや震災フィールド・ミュージアム構想については、研究成果を出せるところまで至らなかった。当研究で視察をしてきた他の離島のまちづくり事例等も含めて、島文化と震災伝承を観光復興に活かし、気仙沼大島の持続可能性を図るための提案をまとめる作業に、引き続き取り組んでいるところである。本研究は東日本大震災において甚大な被害を受けた東北最大の離島、気仙沼市大島にて継続的な復興支援活動を続けてきた建築、地域経済・公共政策、ランドスケープを専門とする研究者による学際的なアクションリサーチ手法による復興まちづくり、持続的な地域社会モデルの提示を目的に行われた。研究期間中16回開催された住民集会やワークショップ、新聞発行などを通じて復興状況に合わせて住民の意向に沿った復興支援を継続する中で現場からの研究、他地域の離島における観光復興の事例研究と課題や復興状況の進捗を共有するシンポジウムを通じた活動等から、復興過程におけるアクションリサーチの一つのあり方を示した点が本研究の成果である。研究初年度の計画は、現地調査による情報収集とデータベース化を進め、それを体系的に整理し、併せて先行研究や事例の検討を進めるものであった。このうち、現地での住民集会とニューズレター発行については継続することができ、住民集会を中心としたアクション・リサーチによって、現地調査と情報収集と住民との議論・検討については計画以上のことが達成できた。他方、地域社会の持続可能性指標、地域経済(観光業と水産業)
カーボンナノチューブバイオセンサーによる極微量残留農薬の検出・実用化

1.カーボンナノチューブ(CNT)電界効果トランジスタ(FET)を作製し、有機リン系農薬がアセチルコリンエステラーゼ(AChE)の自殺基質となることを利用して、有機リン系残留農薬の迅速・高感度検出システムの構築を試みた。2.FETは、センサ素子として機能するFET素子作製の歩留り向上を目指し、CVD法による製造プロセスの全面的見直しを行った。(i)金属多層膜触媒構成によるCNT成長密度制御、(ii)CVD成長条件によるCNT成長密度制御、(iii)触媒面積によるCNT成長密度制御、(iv)触媒形成蒸着器ロードロック室増設、(v)電極パターニング・リフトオフ工程の改善、(vi)プローブカードを用いた24素子自動計測システム導入、(vii)金属的特性を持つCNTの選択的切断、を改善することにより、導通率が12.5倍、FET特性を示す素子の歩留まりが5.2倍に向上した。3.センサ素子作製法として、自己組織化膜を介したCNT固定化によるCNTセンサーの作製を試みた。シリコン基板上に、シラン化試薬を介してアミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)のゾルゲル層を作製し、酸/過酸化水素混液で処理したCNTを選択的に固定化することで、導通率が100%、FET特性を示すものが60%の割合で作製できた。当該法により作製した素子は、再現性よくpH測定できたが、AChEを用いた農薬検出は成功しておらず、今後の課題である。4.有機リン系農薬に関して、10ppq10pptの濃度領域で再現性良く電流値の濃度依存性が見られたが、カルバメート系農薬ならびに除草剤では、濃度依存性は観察されなかった。また、rAChEの代わりにヒスチジンタグ付加カルモジュリンを固定化した場合には、有機リン系農薬においても電流値の濃度依存性が消失した。本法は分光学的手法に比べ、10,0001,000,000倍の検出感度を示した。1.カーボンナノチューブ(CNT)電界効果トランジスタ(FET)を作製し、有機リン系農薬とアセチルコリンエステラーゼ(AChE)との相互作用を利用して、有機リン系残留農薬を迅速・高感度に検出できるシステムの構築を試みた。2. FETは、触媒形状・作製法を検討し、CVD法によりCNTを成長させ、半導体デバイス作製プロセスを用いてCNTバイオセンサ素子を作製した。3.組換えAChE(rAChE)は以下の方法で調製した。ショウジョバエpoly(A)+RNAを材料とし、C末端にヒスタグを付加したrAChE cDNAを昆虫細胞発現ベクターにサブクローンし、High Five細胞培養上清からrAChEを回収した。CNT素子のゲート電極上にNTA-Ni^<2+>を介してrAChEを固定化した。各農薬は、低濃度溶液から順番にゲート電極面に滴下(各50μl)し、半導体パラメータアナライザを用いてI-Vg曲線を観察した。4.検出結果としては、有機リン系農薬2種(アセフェートとフェニトロチオン)に関して、10ppq10pptの範囲で再現性良く電流値の濃度依存性が見られ、検量線が作成された。現行のELISAに比して15,000倍の検出感度を達成したことになる。他方、カルバメート系農薬(フェノカルブ)および除草剤(プレチラクロール)を測定した場合は、濃度依存性は見られなかった。有機リン系農薬に特異的な超高感度検出可能な測定系を確立した。5.今後、(1)農薬の種類を増やし、特異性を確認、(2)各種農薬特異的抗体(抗体入手については、分与許可済み)を用いた検出系を構築、(3)半導体パラメータアナライザは、高価で携帯不可能なので、フィールド使用可能な検出装置を試作、(4)農産物試料を用い、結果の再現性を確認するとともに、必要に応じて試料の前処理方法を検討する等の試験を行い、農業生産者が圃場で使用可能な極微量残留農薬の検出・実用化を目指す。

4.有機リン系農薬に関して、10ppq10pptの濃度領域で再現性良く電流値の濃度依存性が見られたが、カルバメート系農薬ならびに除草剤では、濃度依存性は観察されなかった。また、rAChEの代わりにヒスチジンタグ付加カルモジュリンを固定化した場合には、有機リン系農薬においても電流値の濃度依存性が消失した。本法は分光学的手法に比べ、10,0001,000,000倍の検出感度を示した。
コンピューテッドラジオグラフィを用いた骨塩定量法の開発

1)撮影条件の最適化イメージングプレートのX線吸収スペクトルと分光感度スペクトルを評価したデータに基づく、電算機シミュレーションに依って、骨、軟組織のコントラストの、X線フィルタと管電圧への依存性を分析した。この結果、X線装置のフィルタは0.3mmのハフニウム、カセッテ内のフィルタは1mmの錫とし、管電圧を100kV程度にとするのが至適撮影条件であった。2)コンピューテッドラジオグラフィー(CR)対応ソフトウエアの開発以前に開発した、フィルム増感紙系を用いたデュアルエネルギー差分法の画像処理ソフトウエアを基に、CRの画像ファイルを入力して画像処理を行うソフトウエアを開発した。主な改良点は、(1)CR画像フォーマットからワークステーションの画像フォーマットへの変換、(2)2000×2500画素の大画面への対応、(3)CR装置の読取方向から適正観察方向への画像の回転変換、(4)画素値-参照楔当量変換の当て填め関数である。試用の結果明らかになった問題点は、大画面の場合には画像処理に長時間を要し、実用的ではなくなる事、CRの画像データが実効8bitであるため、相対的に精度が低下する事が指摘された。今後、これらの問題点を改良するため、関心領域を設定し、その領域のみを画像処理する事、よりこ高速の処理アルゴリズムを工夫する事、4画素乃至9画素を纏めて1画素とする事等を計画している。3)信頼性の評価骨ファントムと乾燥骨を被写体として、参照楔当量画像の再現性を評価した結果、±3%以内の再現性が得られた。この事は、参照楔当量画像はそれ自体で、最も簡単な骨塩定量法として使用出来る事が明らかになった。1.コンピューテッドラジオグラフィ(CR)の特性評価CR系の画像受容体であるimaging Plate (IP)の基本的特性である直線性,感度むら,MTFを評価した。直線性は照射線量1100mRに亘る範囲で±2%以内であった。感度むらは±3%未満の変動で照射野内のX線強度むら±7%よりも小さかった。MTFは6切サイズにて3.5lp/mmで20%以上あった。以上から、CR系は解像力はフィルム増感紙系に及ばぬものの、優れた定量精度が得られると期待できる。2.IPのX線吸収スペクトル直径2mmの線束を得るコリメータ系を製作し、IPのX線吸収スペクトルを測定した。結果は輝尽性蛍光体のBaFClの減弱係数にほぼ一致したが、計数率が高過ぎてパルスパイルアップが生じ、信頼性に欠けた。線束の径を小さくすると、ビームアライメントが著しく困難になった。このため、より精度の高いコリメータ系を設計中である。3.CR対応ソフトウェアの開発銀塩フィルム増感紙系に依るX線像からデュアルエネルギー差分処理を施して骨塩量を定量するソフトウェアを改造し、CR対応化の作業を進めている。臨床応用時にはCR自動読取設定モードで使用するのが必須条件であるが、画面中の最も線量が大きい部分はリミッタが働き、画像情報は消失する。本法に於いてこの部分は骨塩量ゼロを校正するのに不可欠な部分である。そこで、リミックを働かせる領域を予め用意するフィルタを考案した。また、旧来のシステムではスロープの標準楔を用いていたが、画像中の位置の決定が困難なため、その誤差伝播が大きかった。今回、これを階段楔に改めて、安定性を高めた。
金属カットワイヤー配列によるテラヘルツ電場増強と高調波発生

テラヘルツ帯においても、可視域同様表面プラズモンポラリトンやそれに伴う電場の局在は様々な現象を引き起こす。本研究では、2次元の金属カットワイヤー配列に着目し、精度の高い試料を作製し、テラヘルツ時間領域分光測定による評価を行い、透過スペクトルと電場集中の詳細を明らかにするとともに、電場増強に伴う2次高調波の発生実験を行うことが研究内容である。まず、2次元のワイヤー配列、並びに、ワイヤーに切れ目を導入した試料(カットワイヤー配列)を市販のプリンタとメタルカラーインクを用いて作製し、テラヘルツ透過特性を測定した。得られた振幅透過率と位相スペクトルから有効複素誘電率と有効複素電気伝導度を導出した結果、ワイヤー配列はドルーデモデルに従う金属的な振る舞いを示すのに対し、カットワイヤー配列は低周波数で絶縁体的な振る舞いを示すことがわかった。FDTD法を用いて電場強度のシミュレーションを行った結果、低周波数ではテラヘルツ波は切れ目の部分を主として透過し、その結果として局所的な電場増強が起こっていることが判明した。次に、より高精度の試料を作製するためスーパーインクジェットプリンタを用いて、半導体(Si、GaAs)基板上にシングルミクロンオーダーの金属ワイヤー配列の作製を試みた。その結果、印加電圧、描画速度、ベーキング温度を最適化することにより、数ミクロンの精度で試料が作製可能であることがわかり、この手法で2次高調波発生実験用の試料作製を得ることができた。
２次元超流体新規ボルテックス相の探索

水晶マイクロバランス(QCM)を使い、金基盤上ヘリウム3-ヘリウム4混合薄膜の超流動性を研究した。現状の実験範囲内では新規ボルテックス相の明確な証拠は観測されなかったが、ヘリウム3ドープによる超流動の異常抑制が観測された。KT繰り込み計算との定性的な比較から、ヘリウム3不純物によって量子渦の渦芯エネルギーが減少した事が有力なシナリオの1つとして考えられる。このシナリオでは温度上昇に伴い量子渦の数密度が劇的に増加するため、新たな量子渦相の創発が期待される。ヘリウム4薄膜にヘリウム3を不純物としてドープすると、コスタリッツ-ザウレス(KT)相(超流動)-自由渦相(常流動)の中間に新規ボルテックス相(ボルテックス-アンチボルテックス渦格子相、ヘキサティック渦相)が理論的に予見されている。本研究は混合薄膜系超流動の基礎研究を行うとともに、新規ボルテックス相の探索を行うものである。本年度は高周波振動子である水晶マイクロバランス(QCM)を使い、50mK1Kにおいて主に60MHzの金基盤上ヘリウム3-ヘリウム4混合薄膜の超流動性の研究を実施した。ヘリウム3ドープ量を090μmol/m2の間で系統的に変化した測定から、ヘリウム3不純物による超流動密度の異常抑制効果を観測した。この超流動密度の異常抑制はヘリウム3ドープ量の増加に伴い大きくなっていくが、ヘリウム3オーバーレイヤーが1 layer程度に達するとこの異常は飽和する。エネルギー散逸ピーク温度のヘリウム4吸着量依存では、過去に他グループで実施されたマイラーやポーラス金の実験データとの比較検討から、基盤によらないユニバーサルな関数に乗ることを見いだした。KT繰り込み計算との定性的な比較を行った結果この異常抑制効果の原因として、1有限温度におけるヘリウム3オーバーレイヤーの超流動ヘリウム4中への溶解によるヘリウム4量子流体の局在化、2ヘリウム3不純物による渦芯エネルギーなどの量子渦に関係するパラメータの変化、の2つの可能性が考えられる。特にシナリオ2は有限温度における量子渦の数密度が劇的に増加するため新たな量子渦相の発現を期待させるものである。さらにいくつかの膜厚では周波数依存の研究を行い、渦芯サイズ、拡散係数を算出した。純粋なヘリウム4薄膜にヘリウム3を不純物としてドープ(ヘリウム3-ヘリウム4混合薄膜)すると超流動密度の温度変化に大きく影響する。100MHzQCM実験より得られたデータの詳細な解析を実施した。観測されたヘリウム3不純物効果が面密度の不均一性に起因している可能性が懸念されたが、不均一性を取り入れたKT繰り込み計算と超流動密度及びエネルギー散逸の実験データとの比較から、ヘリウム3ドープ後も系はほぼ均一である事が証明された。不純物効果の1つのシナリオとして超流動量子渦パラメータの1つである渦芯エネルギーが下がった事が考えられる。現状の実験範囲内(ヘリウム3を5layer装飾以下)では新規ボルテックス相の明確な証拠は観測されなかったが、今後はさらにヘリウム3を高ドープした系に対する実験に興味が持たれる。加えて、我々は新規ボルテックス相創発の新たな手段として回転希釈冷凍機を使って量子渦を導入する着想に至った。回転実験用の無酸素銅QCM実験セルを新たに設計・開発し予備実験を実施した結果、約1回転/秒の回転下において超流動転移の観測に成功した。低温物理おおむね研究計画通り金基盤上ヘリウム3-ヘリウム4混合薄膜の超流動性の研究を実施し、ヘリウム4超流動のヘリウム3不純物による超流動密度の異常抑制効果を明らかにした。ヘリウム3ドープ量依存や測定周波数依存から、その異常抑制効果について現時点で考えられる2つの物理的シナリオを提示した。新規ボルテックス相(ボルテックス-アンチボルテックス渦格子相、ヘキサティック渦相)の有無に関わる基礎的な知見が得られた。前年度に引き続き1200MHzの高周波広帯域において金基盤上ヘリウム3-ヘリウム4混合薄膜の超流動性の研究を実施する。実験データとKT繰り込み計算の比較検討を実施し、ヘリウム3不純物による超流動密度の異常抑制効果のさらなる研究を続けそのメカニズムを明らかにする。また超流動密度・エネルギー散逸の温度変化と超流動ボルテックスパラメータ(拡散係数、渦芯サイズ、渦芯エネルギー)の観点から、新規ボルテックス相(ボルテックス-アンチボルテックス格子相、ヘキサティック相)の探索を行う。2次元超流体は多くの2次元物理系(超伝導体、磁性体、電子、冷却原子気体、結晶、液晶など)と共通性を持っており、得られた結果の共通性についても議論する。低温物理研究には低温寒剤であるヘリウムが欠かせない。しかしながら2012年12月から始まった「ヘリウム・ショック」と呼ばれる世界的な供給危機により、5年前に比べるとその価格は3倍と急激に高騰している。これは研究立案時には全く予想できなかったことである。

次年度において本研究を円滑に進めるために寒剤予算を確保しておく事が重要と考え、本年度の必要物品を必要最小限に押さえ、また備品も中古を購入するなど工夫することで、節約分を来年度予算として使用する。次年度予算の使用内訳は、超低温実験に必要な寒剤(液体ヘリウム、液体窒素)、高Q値を持つ高安定水晶振動子の購入、超低温における温度測定に必要な半導体抵抗温度センサー、真空部品(バルブ、配管)に充てられ、実験の維持に必要不可欠な出費である。成果発表のため、日本物理学会、低温物理国際会議(LT27)などへの国内外の旅費と、論文投稿費、英文校正代も計上する。
遺伝的ネットワークプログラミングによる知的システムの構成とその応用に関する研究

(1)ポートフォリオの最適化をこれまでに提案した株式売買タイミングを決定する遺伝的ネットワークプログラミング(GNP)と組み合わせて検討した。複数の株式への資金配分を各株式の利益率に応じて変更していく方式を提案した。このため、多数の株式の処理が可能となるように株式売買タイミング決定用GNPを複数のコントロールノードを持つGNPに拡張し、これを用いて資金を各株式の利益率に基づいたボルツマン分布で配分する方式を提案した。この結果、株式のオンライン取引において資金をどの株式にどの程度配分するのが適切なのかを判定することが可能となり、個別の株価の売買タイミング決定方式と比較し、日経225社から任意に選択した10社によるポートフォリオでは平均で約1.4倍の利益率向上が期待できることが明らかになった。(2)ポートフォリオ最適化を、遺伝的関係アルゴリズム(GRA)を使用してリスク分散の点で改善する方式を提案した。(1)のポートフォリオ最適化では、複数の株式を任意に選択し利益最大化を追及している。これに対して、どの株式をポートフォリオに採用するのが適切かをリスク分散の点で求める方式を、株式をノード、株式間の相関係数をノード間の強度とするGRAで求めた。また、GRAでは株式間の相関係数がどの程度であればリスク分散の点で適切なのか、あるいは、GRAのノードからのブランチ数がGRAの進化の特性に及ぼす影響についても定量的に評価した。3年間の過去の株価データでGNPとGRAを進化させ、将来1年間の株式取引を用いて提案方式を評価した結果、株式間の相関係数は想定したとおり±0が最適値で、±0.2になると利益率が6%減少すること、また、GRAのノード間のブランチ数が1個の場合の性能は10個の場合とほぼ同程度であり、実用的には進化時間の短縮が可能な1個のブランチが適切であることを明らかにした。
熱流束１MW/m2を超える電子機器用空冷フィンの挑戦

高発熱密度が問題となっている電子機器の冷却問題に対し、流路内に設けたマイクロノズルを通過し断熱膨張する際に生じる低温の超音速流を利用し、さらに流路のマイクロ化によって高熱伝達化を図った新しい高熱流束冷却機構を評価した。製作に適した形状を有するマイクロノズルを数値解析により評価し、流動様相および伝熱過程を明らかにした。またマイクロノズルを有したヒートシンクを実際に製作し、マイクロノズルを有無による違いや伝熱量を実験的に評価した。実験によりマイクロノズルの有効性を示し、入口ゲージ圧0.3MPaG、加熱面温度80°Cの条件で、0.761MW/m2の熱流束を達成した。平成28年度は、超音速マイクロノズルの最適化および製作方法の検討を行った。数値シミュレーションの実施により得られた結果を基に、最適なノズルサイズを検討した。ヒートシンク全体の構成も踏まえ、フィンピッチ、フィン厚さおよびフィン高さを決定した。特に、フィン厚さは超音速流による振動・疲労破壊を考慮し、材料強度の点からも検討した。得られた形状を実現するための加工方法を検討した。圧延による形成とプレスによる形成を行い、最終的に金型を用いたプレス形成方法を採用し、超音速マイクロノズルを構成する金属板の製作を行った。得られた金属板を用いて、ハンダ付によりヒートシンクを構成した。また、高熱流束冷却実験のためのヒーターの開発を行った。銅ブロックを四角錐状に加工し、熱流束を集中させることで高熱流束冷却を得る機構とした。実験装置の妥当性を評価するため、沸騰実験により熱流束計測を行った。実験は大気圧の純水を用いて行い、伝熱面の過熱度と熱流束の関係を既存の実験式と比較し、評価した。両者は良好な一致が得られ、開発したヒーターブロックの妥当性が示された。試作した超音速マイクロヒートシンクと前述したヒーターブロックを用いて、除熱試験を行った。ヒートシンクに空気を流入させ、熱流束の計測を行った。現状では空気圧の不足により超音速流は生成しなかったが、0.7MPaでの冷却ができた。今後は、空気圧を上昇させ、超音速流による冷却実験に着手する。超音速マイクロヒートシンクの実証実験の準備が整いつつあることから、当初の計画以上の進展を見せている。平成29年度は、平成28年度から継続して超音速マイクロノズルの製作および熱流束評価を行った。数値解析の実施により得られた結果を基に、最適なノズルサイズを設定した。市販の銅板を金型を用いたプレス形成方法により突起付きの平板に成形し、超音速マイクロノズルを構成する金属板とした。得られた金属板を積層し、ハンダ付によりヒートシンクを構成した。試作した超音速マイクロヒートシンクと開発したヒーターブロックを用いて、冷却試験を行った。本研究で製作した超音速マイクロノズルヒートシンクは、入口ゲージ圧0.3MPaG、入口流体温度11.1°C、流路数14本、加熱面温度80°C、加熱面面積100mm2の条件で、0.761MW/m2の熱流束を達成した。実験においては超音速マイクロヒートシンクの優位性を示すため、同様な製法で突起部が無いストレートフィンヒートシンクも作製し、比較した。実験条件の補正なども考慮し、比較した結果、超音速マイクロヒートシンクはストレートフィンヒートシンクよりも1225%大きな熱流束を示すことが明らかになり、超音速マイクロノズルの効果が明らかになった。その一方で、数値解析の予測値よりも熱流束が小さいことについて、ノズルの突起部の転写が不十分であることが考えられる。金型をより硬い材料で製作するのが考えられるが、一般に材料の硬度が増すほど、今回のようなマイクロメートルオーダーの微細な加工は難しくなるため、量産を踏まえたプレス加工以外のバンプ転写法を考案する必要がある。今年度構築した実験装置を改善することにより、超音速流を用いた高熱流束冷却の実証実験を行う。特に今年度計測ができなかったパラメータを計測するための計器類を導入し、詳細な計測を行っていく。熱工学超音速マイクロヒートシンクの製作が順調に進んだため、マイクロヒートシンクの製作条件の洗い出しに注力し、詳細な冷却実験のための装置構築を先送りした。流量計や圧力計、およびそれらのデータを記録するデータロガーの購入に充てる。