hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
芸術教育に関する学科・単元の再編-民族楽器作成による総合音楽単元の開発と試行

今年度研究の概要第1に、民族楽器の作成にはじまり、オリジナルの音楽表現を行うような、授業プランを作成し、中学校、小学校において試行を行った。中心的素材は、フィリピンの「うなり竹」(バリンビン)であった。従来の「音楽科」の教育内容を越えて、人間の芸術的表現の発生について考える授業内容を意図し、また活動においては従来美術、あるいは図工に含められた活動をも設定したが、中心になるのは、音楽表現である。試行においては、授業者と、カリキュラム開発者が共に、具体的な授業展開を計画する場、授業参観、授業記録に基づいて授業を分析的に検討する場を持つようにした。授業者が、この単元を実施する過程で自己の授業観を変容させていくことも目的の一つであったからである。試行の結果、この教材を中学校においても適切に展開することができることがわかり、授業者の変容についても、予想したような一定の結果が得られた。小学校における試行は、現在継続中である。第2に、このような教材および単元を、小学校6年間あるいは中学校3年間の芸術教育カリキュラムの中にどのように位置づけることが適切であるかについて検討した。音楽科においては、この教材・単元が、授業者の授業観や音楽観に影響を与えることによって、従来の演奏を中心とした内容にも効果的な影響を及ぼす様相を、試行の結果から読み取ることができた。
スローライトと光ジャイロを利用した並進速度の直接計測法

本研究では,スローライトと光ジャイロの技術の組み合わせによる並進速度を直接計測可能な新しい計測方法を提案した.提案する計測方法の原理確認をおこなうための実験装置を製作し,速度計測実験をおこなった.その結果,検出光の周波数と速度の間に相関がみられ,製作した実験装置による並進速度の計測可能性を示した.しかし,スローライトを用いずにおこなった速度計測実験でも同様の結果が得られたことから,提案する原理とは違う原理で速度が検出されていると考えられる.したがって,本実験における速度の検出原理を追求することが重要であることを明らかにした.本研究では,スローライトと光ジャイロの技術の組み合わせによる並進速度を直接計測可能な新しい計測方法を提案した.提案する計測方法の原理確認をおこなうための実験装置を製作し,速度計測実験をおこなった.その結果,検出光の周波数と速度の間に相関がみられ,製作した実験装置による並進速度の計測可能性を示した.しかし,スローライトを用いずにおこなった速度計測実験でも同様の結果が得られたことから,提案する原理とは違う原理で速度が検出されていると考えられる.したがって,本実験における速度の検出原理を追求することが重要であることを明らかにした.スローライトと光ジャイロの技術を組み合わせることにより,加速度を積分することなく並進速度を直接計測可能な新しい計測原理を提案することを目的として,平成22年度は,計測原理を確認するための実験装置の製作と原理確認のためのシミュレーションをおこなった.(1)実験装置の製作提案する並進速度の直接計測法の原理確認をおこなうため,光源,3個の偏光ビームスプリッタ,音響光学周波数変調機,2個のハーフミラー,スローライトを発生させるためのナトリウム封入管,封入管を加熱するための温度調節システム,検出器,ならびに速度を発生させるための1軸駆動システムから構成される速度計測システムを製作した.安定した速度計測を可能とするため,計測システムは精密除振台上に設置され,さらに装置全体をエンクロージャで覆っている.製作した計測システムにおいて,ナトリウム管の加熱実験およびスローライトの発生確認実験をおこなった.(2)速度計測シミュレーション提案する並進速度の直接計測法の有効性を示すために,光干渉強度に関するシミュレーションをおこない,速度と検出される光強度の関係を調べた.光源の光強度10mW,波長488nm,光速度に遅延が生じるナトリウム管の長さを100mm,スローライトの減速比を1/100として計算をおこなった結果,1mm/sの速度変化に対しておよそ0.04mWの光強度変化が生じることを明らかにした.この結果から,製作した速度計測システムにより,並進速度の直接計測が十分可能であることを明らかにした.昨年度製作した実験装置を用いて,本年度は提案する計測方法の原理確認をおこなうために速度計測実験をおこなった.その結果,検出光の周波数と速度の間に相関がみられ,製作した実験装置により並進速度の計測が実現できる可能性を示した.しかしながら,速度の検出原理の検証のために,スローライトを用いず,同様の実験装置で速度計測実験をおこなったところ,同様の実験結果が得られた.したがって,本実験装置では,提案する原理とは違う原理で速度が検出されている可能性があることを示した.一方,上記の実験装置では,レーザー光源が1軸ステージの外にあり,光源と速度検出系の間に相対運動が発生する構成となっている.そのため,上記実験で検出された検出光の周波数の変化が速度ではなく相対変位によるものである可能性がある。そこで,レーザー光源をアルゴンレーザーから半導体レーザーに変更し,スローライトの発生に必要な光学系を除去することで,1軸ステージ上に速度計測実験装置を構築し,速度計測実験をおこなった.実験の結果,上記実験と同様の実験結果が得られたことから,上記実験で検出された検出光の周波数変化が相対変位によるものではないことを確認した.以上の結果から,本研究では以下の結論を得た.・本研究で構築した光学系により,並進速度の計測が実現できる可能性を示した.・本実験において,当初提案していたスローライトに基づく原理とは違う原理で速度が検出されていることを明らかにした.したがって,速度の検出原理の再検討が今後の課題であることを示した.
多糖類ゲルを化学反応リアクタとして活用した新規化学実験教材の開発

多糖類ゲルを化学リアクタとして用いた新規化学実験教材の開発に取り組んだ。多糖類ゲル中での結晶成長実験では、均一溶液系に比べ大きな結晶が得られることを明らかにした。化学電池の電解液の多糖類ゲルによる固体化では、均一溶液と同等の起電力が得られることを明らかにした。バイオ光化学電池の有機物燃料の多糖類ゲルによる固体化では、O_2の輸送速度が遅いため長時間の反応持続が困難であると考察した。バイオ光化学電池の定量実験装置の開発では、マイクロコンピュータを用いた装置を開発できた。本研究では、水を多量に含む多糖類ゲルの液相の特性に着目し、ゲル中の液相が形成するドメインを化学リアクタとして利用した新規化学実験教材を開発することを目的とする。平成21年度は多糖類ゲルの物理的特性の研究、多糖類ゲル中での分子輸送、多糖類ゲル中での化学反応に関する研究を中心に実施した。物理的特性の研究は、化学リアクタとして適当な材料を見出すことが目的である。多糖類として、アガロース、寒天、κ-カラギーナン、でんぷんを用い作成した多糖類ゲルの比較をおこなった。アガロースと寒天は、やや白濁した状態で、かなり固めなヒドロゲルを生成した。寒天の主成分はアガロースとイオン性の高いアガロペクチンであるが、アガロースと同等な硬さであった。κ-カラギーナンゲルは透明度が高く、固形ではあるが、かなり柔らかい。でんぷんの場合は糊状であった。この結果から、固い材質が必要な場合にはアガロースや寒天、透明な材質が必要な場合にはκ-カラギーナン、不定形な材質が必要な場合にはでんぷんが適切であることがわかった。分子輸送に関する研究では、多糖類ゲル中での結晶成長実験をもとに検討した。でんぷん中でのミョウバンの結晶生成実験では、均一溶液を用いた場合に比べ、数倍の大きさの結晶が析出した。また、κ-カラギーナン中での酒石酸の結晶生成実験でも、均一溶液系に比べ、長さ、太さとも大きな結晶が析出した。以上より、多糖類ゲル中の分子輸送は、均一溶液中とは大きく異なり、分子の拡散が抑制される状態が形成されていることが明らかになった。化学反応に関する研究では、化学電池の電解質を多糖類ゲルにより固体化する実験をおこなった。寒天ゲルを使用した実験では、均一溶液系と同等の起電力が発生することを確認できた。このことから、寒天ゲル中に形成されている溶液場は、均一溶液中と同等の特性を持つことが明らかになった。平成22年度は、前年度から引き続き、多糖類ゲル中の結晶成長反応の研究に取り組み、より定量的な検討をおこなった。さらに、化学分野および環境分野の教材の開発を目的として、バイオ光化学電池に着目し、化学実験教材の開発研究に取り組んだ。多糖類ゲル中での結晶成長反応の研究では、ミョウバンと酒石酸ナトリウムを用いた。多糖類ゲル中での生成した結晶の大きさを均一溶液系と比較した。ミョウバンでは、均一溶液中では4mm程度の結晶が生成したのに対して、多糖類ゲル中では15mm程度まで成長した。酒石酸ナトリウムでは、均一溶液中では最長10mm程度の結晶が得られたのに対し、多糖類ゲル中では20mmを超える結晶が得られた。この原因としては、多糖類ゲル中の拡散速度の測定結果より、多糖類ゲル中での溶液の対流の抑制が大きく寄与していることが示唆された。バイオ光化学電池はバイオマスと光を組み合わせることで、これらの持つエネルギーを電気エネルギーとして取り出すことのできる新しいタイプの光化学電池である。使用できるバイオマスは多岐に渡り、雑排水のような状態のものからでも電気エネルギーを取り出すことができる。バイオ光化学電池を教材として用いることで、自然環境および社会環境中に賦在する資源について、またそれらからのエネルギーの獲得方法等について、幅広く学習することが可能と考えられる。バイオ光電池は、エネルギー源として使用するバイオマスは、溶液または水との懸濁液状である必要があり、教室や実験室で教材として取り扱うことが面倒である。バイオマスを多糖類ゲル等により固体状にすることで取り扱いが容易になると考え検討をおこなった。平成23年度は、前年度から引き続き、化学分野および環境分野の教材の開発を目的として、バイオ光化学電池に着目し、化学実験教材の開発研究に取り組んだ。

バイオ光化学電池を教材として用いることで、自然環境および社会環境中に賦在する資源について、またそれらからのエネルギーの獲得方法等について、幅広く学習することが可能と考えられる。バイオ光化学電池は様々なバイオマスを使用することが可能であるため、それぞれの結果を定量的に比較することで、資源・エネルギーに対する考え方を深めることができると期待できる。本研究では、教室での定量的な実験のために必要となる、光源の検討、出力電力の評価方法の検討等をおこなった。光源としては、近年開発が進んでいる紫外線発光ダイオードを数種類選択し、効果を検討した。また簡便に使用できる光量測定方法を提案した。また、光電池の発電効率を定量的に求めるには電流電圧特性を元に算出する方法を用いるが、測定装置の準備や専門的な技術が必要とされる。この方法を学校の授業の中で使用することは困難である。そこで、簡易的な手法ながらほぼ定量的な比較が可能である方法を提案した。
温室効果の検出に挑戦する

二酸化炭素等による温室効果を実験室で検出するためには、以下の(1)(3)の大問題を解決することが不可欠である。本研究では、研究期間内に(2)及び(3)の問題を解決することができたが、(1)については、平成23年4月現在もなお試行錯誤を繰り返している。(1)の問題を解決した後、改めて本課題に挑戦することを計画する。(1)地球大気のモデル化:地球大気をモデル化する際、二酸化炭素等の温室効果ガスは容易に入手できるが、それを封入しておく適当な容器が身近にはない。この容器は、可視光も赤外線もほぼ完全に透過させる素材で作られていなければならない。身近で安価な素材としてポリエチレンが有効であることが分かったが、より完全な素材として、実験段階では岩塩を導入することにした。しかし、真空容器内に脆弱な岩塩を窓材とした1気圧の箱(二酸化炭素または窒素を密封し、かつ両気体を自由に交換できるようにする)を実現するのは困難で、実験期間内に空気漏れを止めることができなかった。この箱については、平成23年4月現在も、改良を試みている。(2)「冷たい宇宙」のモデル化:実験室の壁や天井からは、たえず10ミクロン程度の赤外線が放射されており、これが温室効果の検出を困難にしている。この問題については、-30°Cまで冷却できるフリーザーを導入し実験器全体を冷却することで、解決することができた。(3)安定した太陽のモデル化:太陽放射の代わりとなる安定(出力変動1%程度)かつ高出力(100W程度)の光源が必要である。この問題は、最新の大型高出力直流安定化電源とハロゲンランプを導入することで、ほぼ解決することができた。本研究では、温室効果を実験室で検出することに挑戦する。大気中の二酸化炭素の増加に伴う地球温暖化が懸念される現在、温室効果は理科教育・環境教育にとって非常に重要な教育テーマの一つになっている。しかし、実際によく紹介されている温室効果の実験例には、温室効果の誤った理解に基づいているものや、児童・生徒に誤解を生じさせるものが多数を占めているのが実情である。これは、温室効果の原理が高校以下の児童・生徒あるいは教員にとって必ずしも簡単ではないこと、及び、地球規模の現象である温室効果を実験室レベルで再現すること自体が極めて困難であることに原因がある。そこで我々は、平成21年度からの2年計画で温室効果を原理通りに再現する実験器の開発に挑戦することにした。平成21年度は実験器のポイントとなる(1)地球大気のモデル化、(2)冷たい宇宙のモデル化、(3)安定した太陽のモデル化、の3点に取り組んだ。(1)は、二酸化炭素を封入しておくための容器の開発である。外壁をアクリルで、窓材を可視光でも赤外線でも透明な岩塩およびポリエチレンで作成した真空デシケータの開発を行った。(2)は、実験室の壁や天井からやってくる赤外線をカットするための実験環境の実現である。必要な外部温度を計算し、-30°Cまで冷やせるフリーザーで実験器全体を覆うことで必要な実験環境を確保することにした。(3)としては、100Wの白熱電球に交流安定化電源(出力変動1%程度)を導入することでモデル化できる目処を立てた。ごく最近市販され始めたLED電球の導入も検討したが、実効的な光出力が不足していることが判明したため、当初の計画通り白熱電球を用いることにした。以上の他、兵庫教育大学附属学校において、温室効果や地球温暖化に関する児童・生徒の知識・関心についてのアンケート調査も実施した。
高強度・高靱性型ＳｉＣ繊維強化多孔質ＳｉＣマトリックス複合材料の開発と耐酸化性能

耐酸化性・耐食性をバランスよく1000°C以上の耐用温度を備える超過酷環境用高温材料の開発を目的に、新たな材料設計コンセプト(SiC繊維強化多孔質SiCマトリックス(SiC/ポーラスSiC))を考案した。本研究により、繊維/マトリックスC界面を施すことなく高強度のみならず高靱性をも有する革新的な高擬延性型炭化ケイ素(SiC)基複合材料の開発に成功するとともに、破壊メカニズムを組織学的に詳細に提示し1100°Cまで高温酸化雰囲気において強度特性の劣化しない(経験しない)ことを実証した。また、幅広い応用の為低コストで提供する新たなプロセス開発にも成功した。耐酸化性・耐食性と高温強度をバランスよく1000°C以上の耐用温度を備える超高温材料の開発を目的に、新たな材料設計コンセプト(SiC繊維強化多孔質SiCマトリックス(SiC/ポーラスSiC))を考案した。本研究により、1結晶性の高くないSiC繊維の選択と反応焼結法によるマトリックス形成によって低コスト化に成功した。2マトリックス気孔率と繊維体積率の制御によってC界面を施すことなく200MPaを超える高強度化と擬延性破壊挙動を兼ね備える革新的なSiC基複合材料の開発に成功した。3C界面を施した従来SiC基複合材料と比較し、大気暴露後の800°C及び1100°Cの強度・擬延性破壊挙動に顕著な劣化を引き起こさないことを実証した。41200°CまでのSiC/ポーラスSiCの酸化速度は繊維よりも主にマトリックスに含まれる助剤成分に律速されており、見かけの活性化エネルギーは約200kJ/molであった。5C界面を施した従来SiC基複合材料と比較し、1200°Cまでの耐水蒸気耐性では500°C程度と1000°C程度からの質量減少は確認出来ず、1000°C以上からのSiO2相形成に伴う微量な質量増加を確認した。他の金属系耐熱材料と比較し、SiC/ポーラスSiCは1200°Cにおける耐水蒸気耐性が非常に優れており、同時に金属系耐熱材料では引き起こされる顕著な水素ガス発生はほぼ探知できず、水蒸気環境下での使用に関して安全性の観点からも効果的であることを実証した。耐酸化性・耐食性と高温強度の両面をバランスよく1000°C以上の耐用温度を備える超高温材料の開発を目的に、新たな材料設計コンセプト(SiC繊維強化多孔質SiCマトリックス(SiC/ポーラスSiC))を考案した。2マトリックス気孔率と繊維体積率の制御によってC界面を施すことなく200MPaを超える高強度化と擬延性挙動を兼ね備える革新的な高擬延性型SiC基複合材料の開発に成功した。3C界面を施した従来SiC/SiCと比較し、大気暴露後の800°C及び1100°Cでの強度・擬延性の顕著な向上を実証した。平成24年度の研究計画に記載した、反応焼結法と脱炭処理によるポーラスSiCマトリックス形成させるプロセスの構築、強度特性(最大強度・破断歪み値)に及ぼす繊維体積率・気孔率の影響の解明は十分に達成した。また、平成25年度の研究計画に記載した1500°Cまでの大気暴露試験による温度毎の耐酸化機構の解明は今年度先取りで実施し、問題点をすでに抽出している。マトリックスの各物性値の数値計算から得られる破壊挙動のモデリングが現時点では実験とは多少異なっており、繊維で強化した複合材料独特の特徴を考慮した破壊挙動のモデリングが今後の課題である。今年度に行ったTD-DTA結果から、1200°C以上の急激な質量増加を伴う酸化がSiC/ポーラスSiCにも確認した。今後の研究として、まず大気暴露後の最大強度値・破断歪み値・破壊挙動の変化と気孔形状を中心とした微細組織・構造変化を電子顕微鏡で観察、解析を行い、SiC/ポーラスSiCの耐酸化機構を解明する。マトリックス部に気孔という特殊形状を有するSiC/ポーラスSiCは、暴露温度によっては大気暴露中気孔閉口というリスクも考えられることから、事前に1000°C程度の高温で高酸素分圧下におけるSiC独自の保護酸化機構(SiC+3/2O2=SiO2+CO)を利用し、以後の酸化を抑制する保護膜(緻密でSiC表面を完全に覆うSiO2相)の形成を並行して研究する。同様の1500°Cまでの大気暴露試験で保護膜の有無による気孔閉口抑制と耐酸化性向上を調べ、技術的にSiC/ポーラスSiCに適応可能かを検証する。

国際学会1回、国内学会2回、京都大学への出張等の計40万円を旅費として計画している。試験片加工代、また京都大学でのXRD、SEM、TEM、FIB等の装置利用代金の95万円をその他として計画している。京都大学での装置利用の人件費の5万円を人件費・謝金として計画している。
気相クラスターを用いた電子移動反応の研究の新展開

非常に低いイオン化ポテンシャルを持つNH_4(NH_3)_nの電子構造を詳細に検討するため、電子受容体分子(WF_6)との衝突誘起電子移動反応実験を行った。本研究では、まず飛行時間質量分析器の加速電極部に試料圧可変の反応器を製作し、クラスター源で生成したNH_4^+(NH_3)_nについて質量スペクトルの試料圧依存性を測定した。上記の実験で得た十分な衝突条件にて、アンモニアクラスターの光解離で生成するNH_4(NH_3)_nを反応器に導入したところ、微弱ではあるが衝突誘起電子移動反応で生成したイオンの観測に成功した。現在、検出感度の向上を試みるとともに、衝突反応の試料圧依存性の測定を進めている。さらに本研究では、溶媒和電子の生成や金属の溶解過程を段階的に捉えるのに格好のモデルとして知られている溶媒和金属クラスターについて以下の実験を行った。ここでは、アルカリ土類金属原子の水和過程を調べるため、M(H_2O)_n(M=Mg, Ca)のイオン化ポテンシャルと吸収スペクトルの測定を行い、イオン対状態の形成を検討した。イオン化ポテンシャルはサイズの増加とともに減少し、n【greater than or equal】9(Mg),n【greater than or equal】8(Ca)で3.18eVと一定の値に収束する結果が得られた。Mg(H_2O)_nの吸収スペクトルは、サイズの増加とともに急激な低エネルギーシフトを示し、n=9で8800cm^<-1>に吸収極大が観測された。一方、n【greater than or equal】11では高エネルギーシフトが観測された。最も低エネルギーに吸収極大を持つサイズはイオン化ポテンシャルが一定になるサイズと一致しており、これらの結果から、Mg(H_2O)_nはアルカリ金属原子と同様にクラスター内でイオン対状態を形成することを明らかにした。
ヒマラヤ山脈の隆起と第四紀気候変動に伴う高山ガシ類の種分化・分布拡大過程の研究

本研究の目的は,ヒマラヤ山脈とその周辺の山岳地帯の植生で優占し,ヒマラヤ山脈の隆起に伴って種分化したと考えられているプナ科コナラ属高山ガシ類(Quercussect.Heterobalanus)の進化と分布拡大ブロセスを明らかにすることである.本研究では,力トマンズ盆地と雲南省西南部で採取した,高山ガシ類化石を含む堆積物から大型植物化石を水洗飾別によって拾い出し,同定,分類群ごとに計数,種類組成から古環境,古植生を復元した.植物化石の同定は,中国科学院雲南植物研究所のZhou Zhekun博土の協力により行った.あわせて,東アジアの鮮新・更新世気候変動に関するデータの収集を行い,新潟県魚沼層群などの化石群組成に基づき約240万年前以降の海洋酸素同位体ステージに対応した陸上の古気温変化曲線を作成した.その上で,カトマンズ盆地や雲南省南西部で見られる植物化石群の変遷データを,環境変化と植物群の変遷との関係が明らかになっている日本の植生史資料と比較した.カトマンズ盆地,雲南省南西部の植物化石群とも,高山ガシ類はトウヒ属やモミ属といった寒冷な気候を示す植物と共存することから,後期鮮新世以降の氷期に分布拡大し,間氷期には高標高域に分布を縮小したと考えられた.特に,雲南南西部で今回見つかった高山ガシ類を含む植物化石群(百原ほか,2006)からは,現在,常緑広葉樹林が広がっている標高域でも,後期鮮新世の氷期には森林帯が1000m近く下降した結果,冷温帯上部亜寒帯で優占する常緑針葉樹林や高山ガシ類の林が広がったことが明らかになった.したがって,第三紀後期鮮新世以降の植生帯の垂直分布の変化は,日本のような中緯度地域だけではなく,低緯度のヒマラヤ中国南部の高原地帯でも繰り返され,それが高山ガシ類の分布拡大や,地域による種分化をもたらしたと考えられた.本研究の目的は,ヒマラヤ山脈とその周辺の山岳地帯の植生で優占し,ヒマラヤ山脈の隆起に伴って種分化したと考えられているプナ科コナラ属高山ガシ類(Quercussect.Heterobalanus)の進化と分布拡大ブロセスを明らかにすることである.本研究では,力トマンズ盆地と雲南省西南部で採取した,高山ガシ類化石を含む堆積物から大型植物化石を水洗飾別によって拾い出し,同定,分類群ごとに計数,種類組成から古環境,古植生を復元した.植物化石の同定は,中国科学院雲南植物研究所のZhou Zhekun博土の協力により行った.あわせて,東アジアの鮮新・更新世気候変動に関するデータの収集を行い,新潟県魚沼層群などの化石群組成に基づき約240万年前以降の海洋酸素同位体ステージに対応した陸上の古気温変化曲線を作成した.その上で,カトマンズ盆地や雲南省南西部で見られる植物化石群の変遷データを,環境変化と植物群の変遷との関係が明らかになっている日本の植生史資料と比較した.カトマンズ盆地,雲南省南西部の植物化石群とも,高山ガシ類はトウヒ属やモミ属といった寒冷な気候を示す植物と共存することから,後期鮮新世以降の氷期に分布拡大し,間氷期には高標高域に分布を縮小したと考えられた.特に,雲南南西部で今回見つかった高山ガシ類を含む植物化石群(百原ほか,2006)からは,現在,常緑広葉樹林が広がっている標高域でも,後期鮮新世の氷期には森林帯が1000m近く下降した結果,冷温帯上部亜寒帯で優占する常緑針葉樹林や高山ガシ類の林が広がったことが明らかになった.したがって,第三紀後期鮮新世以降の植生帯の垂直分布の変化は,日本のような中緯度地域だけではなく,低緯度のヒマラヤ中国南部の高原地帯でも繰り返され,それが高山ガシ類の分布拡大や,地域による種分化をもたらしたと考えられた.ネパールから中国西南部の鮮新・更新統から産出する高山ガシ類の進化プロセスと東アジアの第四紀環境変遷との関係を明らかにするため,1)鮮新・更新世気候変動に関するデータの収集と,2)高山ガシ類を含むカトマンズ盆地産植物化石群の分析,3)中国雲南省西部鮮新世化石群の予備調査,を行った.1)鮮新・更新世気候データは文献収集を行うとともに,新潟県魚沼丘陵の大型植物化石群の調査・分析もあわせて行い,化石群組成に基づき約220万年前から70万年前のMISステージに対応した陸上の古気温変化曲線を作成した.2)カトマンズ盆地で採取し千葉大学園芸学部にストックされている,第四紀の葉化石を中心とした3層準の植物化石群を,葉脈形態などに基づき,東アジアネパールの現生標本と比較しながら行った.その結果,中期更新世末以降の地層からは,中期更新世前半までの地層では見つからなかった高山ガシ類が豊富に含まれることが明らかになり,カトマンズ盆地では第四紀の後半にこの分類群が分布拡大したことが明らかになった.

3)2006年2月に中国雲南省西部の鮮新統を調査し,この地域には高山ガシ類を含む保存良好な植物化石が多産することや,葉化石に伴って種実類も豊富であることから,ヒマラヤ山脈を中心とした植生・フロラ変遷史解明のための有望なフィールドであることを明らかにした.以上の研究のうち,カトマンズ盆地と雲南省西部の高山ガシ類化石の調査・研究は,中国科学院・昆明植物学研究所Zhou Zhekun博士との協力によって行い,共同研究の一部の成果をActa Botanica Yunnanicaに発表した.本研究の目的は,ヒマラヤ山脈とその周辺の山岳地帯の植生で優占し,ヒマラヤ山脈の隆起に伴って種分化したと考えられているブナ科コナラ属高山ガシ類(Quercus sect. Heterobalanus)の進化と分布拡大プロセスを明らかにすることである.本研究では,カトマンズ盆地と雲南省西南部で採取した,高山ガシ類化石を含む堆積物から大型植物化石を水洗篩別によって拾い出し,同定,分類群ごとに計数,種類組成から古環境,古植生を復元した.植物化石の同定は,中国科学院雲南植物研究所のZhou Zhekun博士の協力により行った.あわせて,東アジアの鮮新・更新世気候変動に関するデータの収集を行い,新潟県魚沼層群などの化石群組成に基づき約240万年前以降の海洋酸素同位体ステージに対応した陸上の古気温変化曲線を作成した.その上で,カトマンズ盆地や雲南省南西部で見られる植物化石群の変遷データを,環境変化と植物群の変遷との関係が明らかになっている日本の植生史資料と比較した.カトマンズ盆地,雲南省南西部の植物化石群とも,高山ガシ類はトウヒ属やモミ属といった寒冷な気候を示す植物と共存することから,後期鮮新世以降の氷期に分布拡大し,間氷期には高標高域に分布を縮小したと考えられた.特に,雲南南西部で今回見つかった高山ガシ類を含む植物化石群(百原ほか,2006)からは,現在,常緑広葉樹林が広がっている標高域でも,後期鮮新世の氷期には森林帯が1000m近く下降した結果,冷温帯上部亜寒帯で優占する常緑針葉樹林や高山ガシ類の林が広がったことが明らかになった.したがって,第三紀後期鮮新世以降の植生帯の垂直分布の変化は,日本のような中緯度地域だけではなく,低緯度のヒマラヤ中国南部の高原地帯でも繰り返され,それが高山ガシ類の分布拡大や,地域による種分化をもたらしたと考えられた.
レッシュ集落立地論の誕生過程とそのナチ・ドイツ国土計画論への影響に関する研究

Loschがオリジナルな集落立地論を体系的に論じた1940年のテクストを精読するとともに、彼の集落立地論を立地・配分モデルによって定式化し、ハイデンハイム周辺の集落分布をLoschモデルがいかに説明しうるかについて検討した。その結果、テクストの冒頭の記述が示唆するように、彼の故郷シュヴァーベンの集落分布の有様が彼の集落立地論の根底をなすことが分かった。また、彼の集落立地論の当時のドイツ国土計画論への影響を引用実態に基づいて考察したが、Christaller(1933)の中心地理論ほどの影響はみられなかったLoschがオリジナルな集落立地論を体系的に論じた1940年のテクストを精読するとともに、彼の集落立地論を立地・配分モデルによって定式化し、ハイデンハイム周辺の集落分布をLoschモデルがいかに説明しうるかについて検討した。また、彼の集落立地論の当時のドイツ国土計画論への影響を引用実態に基づいて考察したが、Christaller(1933)の中心地理論ほどの影響はみられなかった1940年のテクストの冒頭の記述が示唆するように、Loschの故郷シュヴァーベンの集落分布の有様が彼の集落立地論の根底をなすことを、より客観的に実証するため、Loschの集落立地論を立地・配分モデルによって定式化し、ハイデンハイム周辺の集落分布をLoschモデルがいかに説明しうるかについて検討した。ハイデンハイム周辺の1930年代の中心地分布図を、Christaller(1933)のデータから作成し、最低次中心地が六角形格子上に立地する場合と、四角形格子上に立地する場合それぞれについて、Loschタイプの集落立地モデルによって中心地の理論的立地パターンを求め、現実の立地パターンとの対応関係をみた。その結果、四角形格子上に中心地が立地する理論的パターンの方が、現実の立地パターンに近いことが分かった。これは、1940年のテクストで、Loschの集落立地論が四角形の格子上での立地を前提にして論じられていることに符合するとともに、故郷の集落分布の有様が理論構築に影響を与えていた可能性があることを示唆している。また、彼の集落立地論は当時のドイツの国土計画論者の間で、一定の評価を受けていたこととの関連で、彼の研究の当時のドイツ国土計画論への影響を考察する点に関しては、在職したキール大学世界経済研究所の所長Predohlとの間で、ナチ・ドイツの国土計画論に対する意見の相違があったことが日記の記述より判明した。Loschは、故郷のシュヴァーベン地方のみならず、訪問先アメリカの都市の分布からも自らの集落立地論を構築していった可能性があることが、1940年のテクストから予想される。そのため、オリジナル・テクストに収録されているアメリカのインディアナポリス周辺100km圏内、トレド周辺100km圏内の都市的集落の立地を、Loschモデルで検討した。この作業の過程で、次の二つの問題があることが分かった。1)オリジナル・テクスト収録の二つの地域の都市全てを特定できないこと、2)分析精度を上げるには、候補地点を1,000以上用意して、その中から理論上の都市の立地地点を見つけ出さねばならないため、予想以上に計算時間がかかること。対象都市を特定しうるものだけに限定し、かつ候補地点も100のオーダーに減らして計算を実行したが、結果は良好ではなかった。効率の良いLoschモデルのアルゴリズム開発が課題としてあることが分かった。Losch集落立地論の当時のドイツ国土計画論への影響については、ナチ・ドイツの代表的な国土計画論関連雑誌Raumforschung undRaumordnungとNeues BauerntumにおけるLoschのオリジナル・テクストの引用状況を調べてみた。その結果、直接引用される頻度は高くなく、Christaller (1933)の中心地理論ほどの影響力は有していなかったと判断された。この理由の一っは、オリジナル・テクストの発行が第二次世界大戦の最中であったためと考えられる。
耐放射線性を向上した圧電トランスを使った高圧電源の製作とその耐放射線性の測定

CERNに建設されているLHCを使った国際共同実験ATLASに参加する日本グルループは、検出器Thin Gap Chamber (TGC)を担当する。本研究の目的は、かねてから研究を続けている圧電トランスを使った高圧電源がTGCの高圧電源に適合することを実証することである。TGCの高圧電源として使用するためには、体積あたりのチャネル数が重要であり、高いチャネル密度を実現するためには高電圧を独立に生成する高圧電源モジュールの小型化が必須である。19インチラックに適合する高さ2Uのクレートに60チャネルの高圧電源モジュールが組み込まれた高圧電源システムの開発に成功した。平成17年度にこの高圧電源システムを2台製作した。この高圧電源システムをコバルト60によりガンマ線に照射し、またスイス国PSI研究所において陽子線に照射することにより、この電源の耐放射線性(Radiation Hardness)を測定した。この結果、この高圧電源がCERNの定める耐放射線性(Radiation Hardness)の規格を満たしていることが実証された。この高圧電源システムがTGCの高圧電源に求められる機能を実現し、実際に測定器に組み込む際に求められる条件を満たしていることが確かめられたので、TGCの高圧電源の入札への参加を検討した。入札仕様書は高圧電源が低圧電源と同一のクレートへ収納されることを要求していたので、応札を断念した。この高圧電源システムは計算機とUSBケーブルで結合される。WindowsとLinuxのオペレーティングシステムのもとで動作するこの高圧電源システムの制御プログラムが完成している。この高圧電源システムはCERNエレクトロニクス関係者の注目するところとなり、現在CERNで採用を検討する評価が行われている。また共同開発が検討されている。TGCの高圧電源として使用するためには、体積あたりのチャネル数が重要であり、高いチャネル密度を実現するためには高圧電源モジュールの小型化が必須である。この小型化には高い実装技術が必要とされるため、TGCの高圧電源に求められるチャネル密度の実現については不透明な部分があったが、19インチラックの高さ2Uのクレートに60チャネルの高圧電源モジュールを組み込むことに成功した。高さ2Uのクレートに60チャネルの高圧電源モジュールを格納したこの高圧電源システムを2台製作した。この高圧電源システムをCERNにおいて試用した。この結果、この高圧電源がTGCの高圧電源に求められる機能を実現し、実際に測定器に組み込む際に求められる各種の条件を満たしていることが確かめられたCERNのLHCを使った国際共同実験ATLASに参加する日本グルループは、検出器Thin Gap Chamber(TGC)を担当する。TGCの高圧電源は、体積あたりのチャネル数が重要である。19インチラックの高さ2Uのクレートに60チャネルの高圧電源モジュールを組み込むことに成功し、この高圧電源を2台製作した。この高圧電源をコバルト60によりガンマ線に、またスイス国PSI研究所において陽子線に照射することにより、この高圧電源がCERNの定める耐放射線性の規格を満たしていることを実証した。この高圧電源がTGCの高圧電源に求められる機能を実現し、実際に測定器に組み込む際に求められる条件を満たしていることが確かめられたので、TGCの高圧電源の入札への参加を検討した。入札仕様書は高圧電源の低圧電源と同一のクレートへの収納を要求していたので、応札を断念した。この高圧電源は計算機とUSBケーブルで結合され、計算機の制御のもとで動作する。

WindowsとLinuxのオペレーティングシステムのもとで動作する制御プログラムが開発され、改良が続けられた結果実験で十分に使用に耐える実用的なプログラムとして完成している。
広範肝切除後の残存肝機能障害発生の研究-特に接着分子の発現とnitric oxideの関与-

目的:従来承認されてきた肝切除限界を越えた拡大切除後の肝類洞壁細胞機能に着目し,nitric oxide (NO)や接着分子(ICAM-1)の発現から,残存肝機能障害発生の病態を解明し,これを軽減するための脾摘の効果についても検索する。実験群:イヌを用い,正常肝84%切除群(拡大切除)と対照とした正常肝70%切除群で基本的に検討し,この成績に基づいて84%切除と同時に脾摘併施群を作成し,脾の役割を明かにする。検索項目:肝細胞機能,肝類洞壁の内皮細胞機能(ヒアルロン酸),Kupffer細胞機能(エンドトキシン),肝組織血流量,NO(生体分光計),ICAM-1(免疫組織染色)を肝障害の最も高度な術後24時間内で検索。成績:1.拡大肝切除では内皮細胞機能障害が強く,肝微小循環障害度と強く相関。2.内皮細胞機能障害の強いもの程,ICAM-1の発現が著しく,NOは一過性の上昇を示すのみで,微小循環不全をきたし,肝細胞機能の不可逆的障害を招来した。3.脾摘併施により,内皮細胞機能障害が軽減され,NOは高値を維持し,ICAM-1の発現低下など微小循環も保たれ,残存肝機能障害が改善された。結論:拡大肝切除後の残存肝機能障害は、内皮細胞機能障害に基づく,肝微小循環不全と相関し,NOや接着分子の発現が,この内皮細胞障害度に依存しており,また脾マクロファージはこの増悪因子と考えられた。目的:従来承認されてきた肝切除限界を越えた拡大肝切除後の肝類洞壁細胞機能に着目して、nitric oxide(NO)の変動や接着分子の発現から残存肝機能障害発生の病態を解明。対象と実験群:実験当初はラットを用いることとしたが、10%glucose液点滴投与下での、90%肝切除でも70%のラットが1週間以上生存した。そのため、よりcriticalな切除にすべく、三重大学第1外科で明らかにしてきたイヌの拡大肝切除モデルを用いることとした。すなわち、イヌの正常肝84%切除(拡大切除)群と対照として正常肝70%切除群を作成。検討項目:1.肝細胞機能・・GOT,GPT,AKBR、2.肝類洞壁細胞機能・・内皮細胞(ヒアルロン酸;HA),Kupffer細胞(エンドトキシン:Et)、3.NO(生体分光計など)、4.ICAM-1(免疫組織染色)など。成績(初年度である平成7年度の成績):1.拡大肝切除群では内皮細胞機能障害が強く発現し、これは肝微小循環障害と相関。2.内皮細胞障害の強いものほどICAM-1の発現が強く、かつ手術後6時間で既に認められ、これらではNOの上昇は一過性で、その後肝組織血流量の高度の低下を伴い、肝細胞機能の著しい障害が出現。以上より、最終年度である平成8年度は、抗接着分子抗体の投与を行い、拡大肝切除後の残存肝細胞機能障害の軽減やサイトカインの動態などを検討する。目的:従来承認されてきた肝切除限界を越えた拡大切除後の肝類洞壁細胞機能に着目し、nitric oxide(NO)や接着分子(ICAM-1)の発現から、残存肝機能障害発生の病態を解明する。特に、最終年度である平成8年度は、脾マクロファージより産生されるTNF-αが肝微小循環障害を増悪することが指摘されており、拡大肝切除に脾摘を併施して、脾の役割を検索し本研究を総括することを目的とした。実験群と検索項目:イヌを用い、正常肝84%切除群とこれに脾摘併施群、さらに対照として70%肝切除のみの群に分類。

肝細胞機能、肝類洞壁の内皮細胞機能(ヒアルロン酸)、Kupffer細胞機能(エンドトキシン)、NO(全体分光計)、ICAM-1(免疫組織化学染色)、肝組織血流などの動態を比較検討した。成績:1.拡大肝切除に脾摘を併施すると、NOの変動、ICAM-1の発現はともに有意に上昇あるいは減少し、術後早期の残存肝機能障害、特に内皮細胞機能障害を有意に改善し、肝微小循環を良好に維持した。2.脾マクロファージがTNF-αの発現を介し、内皮細胞機能障害を進展させ、ICAM-1の発現を増強し、肝微小循環を低下させ、NOは代償的に一過性の上昇を示すが、内皮細胞機能障害度に応じてその後NOの低下を認めた。以上より、拡大肝切除後の残存肝機能障害は内皮細胞機能障害に依存して、NOやICAN-1の発現が調節され、不可逆化する。しかし、脾摘併施によりこれらの病態は改善され、拡大肝切除の可能性が示された。
国家資格枠組み（NQF）の意義と現実ーフランスを事例にー

学位や資格など高等教育を含む教育訓練機関から生み出されるあらゆる「qualifications(資格)」について、その保有者に期待するコンピテンスの内容や水準を明確化し、さらに学術あるいは職業モビリティの促進などを図る「国家資格枠組み(National Qualifications Frameworks:NQF)」が、現在、世界的に拡大している。一方で、その背後にある政治社会的課題や運用の実態については明らかにされているとは言い難く、NQFを有しない日本において策定の是非を議論する根拠情報が十分に揃っていない。本研究は、現行のNQFの動向研究を踏まえ、NQFの策定プロセス・枠組み・活用状況を分析し、運用の課題を整理・類型化する。さらに具体的事例として、特に非職業系の学問分野と労働市場との接続に社会的ジレンマを抱えるフランスのNQFを取り上げ、学術・実践の両面から日本版NQFの策定可能性に関する議論に資する示唆を得ることを目的とする。平成30年度は、各国のNQFの情報が記述されているインベントリを基礎資料とし、本研究の焦点となるフランスNQF(RNCP)の活用状況を相対的に捉えるため、ドイツNQF(DQR)やアメリカNQF(CF)といった異なる設置形態、活用の動機や課題をもつ事例についても調査を進め、NQFに期待する役割や機能における国による違いを整理した。成果は著書(分担)にまとめるとともに、講演会においても発表した。当初の計画通り、各国NQFの動向調査を行う欧州職業訓練開発センター(CEDEFOP)の担当者と意見交換を進め、NQFの活用状況をまとめたインベントリや関連資料の分析を行った。また、本研究の焦点であるフランスNQF(RNCP)について、RNCP策定の歴史的経緯や枠組みの内容、活用状況や課題などを明確にした。成果については、学会および講演会などで報告を行い、31年度5月に刊行予定の著書(分担)にてまとめた。この点において、当該研究は概ね順調に進展しているといえる。引き続き、NQFの世界的動向や課題に関する調査を進める。NQFの最新動向については、欧州職業教育訓練開発センター(CEDEFOP)のNQFに関する資料分析を行うとともに、担当者との意見交換を進める。またフランスNQF(RNCP)の活用状況を引き続き調査し、NQF活用のパターンを明確にするため、他国の事例についてもいくつか整理を進める。学位や称号、証書、職業資格など、高等教育を含む教育訓練機関から生み出されるあらゆる「qualification(資格)」について、その保有者に期待するコンピテンスの内容や水準を明確化し、さらに学術あるいは職業モビリティの促進などを図る「国家資格枠組み(National Qualifications Frameworks:NQF)」が、現在、世界的に拡大している。平成29年度は、各国のNQFの情報が記述されているインベントリ報告書(UNESCO, ETF, & CEDEFOP, 2015)を基礎資料とし、NQF分類の分析・整理を行った。さらに、フランスNQF(RNCP)の歴史的経緯や活用方法、課題について調査を実施し、その成果を学会報告および論文にて発表した。当初の計画通り、各国NQFの状況をまとめたインベントリ(Global Inventory of Regional and National Qualifications Frameworks, UNESCO, ETF, & CEDEFOP, 2015)および関連資料に基づき、NQFの導入にあたる政策的背景について全体的な動向を把握し、政治社会的ジレンマを含めた策定プロセス・枠組み・活用状況について分析を行った。また本研究の焦点であるフランスNQF(RNCP)については、歴史的経緯について調査研究を進め、NQF(RNCP)の策定プロセスや枠組み、活用状況や課題などを明らかにした。その成果については、学会・研究交流会などで報告を行い、学術誌にて論文を発表した。

平成30年度は、各国のNQFの情報が記述されているインベントリを基礎資料とし、本研究の焦点となるフランスNQF(RNCP)の活用状況を相対的に捉えるため、ドイツNQF(DQR)やアメリカNQF(CF)といった異なる設置形態、活用の動機や課題をもつ事例についても調査を進め、NQFに期待する役割や機能における国による違いを整理した。成果は著書(分担)にまとめるとともに、講演会においても発表した。当初の計画通り、各国NQFの動向調査を行う欧州職業訓練開発センター(CEDEFOP)の担当者と意見交換を進め、NQFの活用状況をまとめたインベントリや関連資料の分析を行った。また、本研究の焦点であるフランスNQF(RNCP)について、RNCP策定の歴史的経緯や枠組みの内容、活用状況や課題などを明確にした。成果については、学会および講演会などで報告を行い、31年度5月に刊行予定の著書(分担)にてまとめた。この点において、当該研究は概ね順調に進展しているといえる。引き続き、NQFの世界的動向や課題に関する調査を進める。NQFの最新動向については、欧州職業教育訓練開発センター(CEDEFOP)のNQF担当者とのヒアリング調査を行うとともに資料の分析を行う。またフランスNQF(RNCP)については、関連機関でのヒアリング調査を進め、特に人文系分野などの非職業系領域の学位や免状と労働市場とのかかわりについて調査研究を行う。NQFの最新動向については、欧州職業教育訓練開発センター(CEDEFOP)のNQFに関する資料分析を行うとともに、担当者との意見交換を進める。またフランスNQF(RNCP)の活用状況を引き続き調査し、NQF活用のパターンを明確にするため、他国の事例についてもいくつか整理を進める。本研究にかかわる情報収集および成果報告の場として、当初予定していた海外での会議参加計画を一部変更し、国内で開催された国際会議に出席したため、旅費の使用額に変更が生じた。前年度から繰り越した分については、引き続きヒアリング調査およびその分析にあてる予定である。前年度繰り越した分については、引き続き分析活動費にあてる予定である。
初期言語発達とクレオールの分析に基づく言語進化の言語学的研究:言語の生物学的基礎を形成するための予備的研究として

Chomsky(2002)は,言語進化は,自然選択によって起こったものではないと主張している。確かに言語機能のような複雑な構造を持つ認知システムが自然淘汰によって進化したと考えることは難しく,また自然淘汰の基礎となる言語の機能が何かを特定するのも困難である。しかし、一方でDawkins(1986)は,眼のような複雑な生物のシステムは、累積淘汰という過程によって,比較的短時間で進化しうると主張している。この研究では,言語も累積淘汰によって進化し、子どもの言語発達にそれが反映されていると仮定し、累積的な淘汰による言語進化の過程を探ることを試みた。まず,今年度も主としてヒトや動物の認知発達,比較認知科学,言語習得,談話発達研究の文献情報のパソコンへの入力を行った。さらに,霊長類学、行動生態学におけるように言語の自然な使用を観察することが、言語進化の淘汰圧と密接な関連のある言語の機能の研究には必要であるとの認識に立ち、北海道大学教育学部附属乳幼児発達臨床センターで,4,5歳児の自由遊び(特にごっこ遊び)をビデオに録画して観察し,文献を参照しながら、子どもの自由遊びにおける言語の機能についての予備的な考察を行った。その結果,このような観察が,特にコミュニケーションにおける言語の役割や言語と動作や感情表現などの他の認知機能との関係を探るための豊かな情報源となりうることが解った。同時に、言語や認知の特定の特徴の発達を調査する実験の設計の基礎としても重要な役割を果たしうることが解った。今後も引き続き乳幼児発達臨床センターでの観察を続け、観察データの予備的な分析を行い、それに基づいて特定のテーマについて実験を設計するという方法で言語の機能と文法の特質の進化の研究を行う予定である。Bickerton(1990)、Jackendoff(1999)は、ヒトのこどもの言語習得の研究が言語進化の研究に貢献する可能性を示唆していたが、具体的な研究プログラムを示してはいない。そこで、今年度は、ヒトの乳幼児の言語発達の研究に基づく言語進化の研究プログラムの模索を行った。進化生物学、比較認知科学、霊長類学、チンパンジーの行動発達、ヒトの乳児の行動発達及び言語習得に関する文献の収集を行い、小規模ながら文献情報のパソコンへの入力を行った。収集した文献の情報に基づいて構想しうる言語進化の研究プログラムの暫定的な見通しは次の通りである。竹下(1999,2001)は、形態の進化におけるのと同様に、行動発達の進化のメカニズムとしてもモザイク進化の異時性がヒトの知性の進化を特徴づける働きをしていると主張している。竹下(1999)は、このような観点からヒトの乳児の初期の行動発達について霊長類の乳児との比較研究を行い、姿勢-行動、対象操作、道具使用の発達に類似性が見られることを報告している。言語発達の研究も、このような観点から、言語の特徴をさらに細かな要素に分けてそれらの要素の発達とヒト及び霊長類の行動や認知機能の発達との比較を行い、相互関係(出現の順序やタイミング)を明らかにする研究を行うことが可能である。この研究は、霊長類など他の種の乳児の行動発達との比較が可能である点が言語進化の経験的な研究として特に優れている。Jackendoff(1999)は、言語が9つの段階を経て進化したという仮説を提案しているが、どのような淘汰圧によりそのような段階的な変化が起こったのかは述べてはいない。この仮説は、言語発達をヒトおよび霊長類の対象操作、道具使用、コミュニケーション能力、心の理論など言語以外の認知機能の発達の研究と比較することにより、経験的に検証し、淘汰圧に関する仮説を加えて、進化生物学的な仮説としてさらに洗練させてゆくことが可能であると思われる。次年度は、この方向でより具体的な言語進化の研究プログラムを構想する予定である。
電流分布制御型先進超伝導導体の実証研究

ケーブルインコンジット導体のような、導体内の電流分布及び素線間の接触抵抗が制御できない超伝導導体では、長時定数の結合電流による付加的な交流損失の増大など、設計時には想定していない現象が発生し、導体及びコイル性能の定量的な把握を困難にしている。このことは導体内の電流分布が制御できていないためであり、導体内の電流分布を制御した導体の開発研究を行った。各素線の位置及び軌道がはっきりした成型撚線は、導体内の電流分布を制御することが容易であり、また超伝導導体内の電位分布を最適化することにより、交流損失と安定性を両立させた導体の設計が可能である。最初に、素線のツイストピッチを長くすることにより、交流磁場による素線内の起電力と撚線の起電力をキャンセルし、トータルの交流損失を低減する導体を試作し、実際に交流損失を測定してその効果を実証した。しかし、成型撚線はその断面形状が矩形であることと補強材を含まないため、核融合実験装置等の大型超伝導コイルの導体とするためには、成型撚線を集合し機械的な補強等を施すことが必要である。また伝導冷却型コイルの場合には、パルス運転時のコイル温度上昇を抑えるために成形撚線以外の部分に比熱を持たせた高比熱の導体とする必要がある。成形撚線を集合して大型導体を構成する一例として、成型撚線を低純度アルミニウムと押し出し一体成形して円形の断面形状とする導体を試作した。この導体を成型撚線の幅広面に平行に磁場が加わるように導体を捻りながら巻線することにより、コイルとしての交流損失を大幅に低減できることを示した。これらの実験及び解析結果から、導体内の電流分布を制御し、低交流損失と高安定性を両立させた超伝導導体の設計手法を確立した。核融合炉やエネルギー貯蔵装置などへの超伝導の大型応用を考えた場合、超伝導導体の大電流容量化は不可避の課題であり、数十kA級百kA級の大型超伝導導体の研究開発が進められている。しかし、超伝導導体の大型化に伴い、従来の小型の超伝導線では観測されなかった大型超伝導導体特有の不安定性や交流損失の増大等が生じ、安定な大型導体の実現を阻んでいる。本研究では、導体内の電流分布を積極的に制御したより高安定な超伝導導体構造の開発を研究目標として、素線間の電流分布を積極的に制御した撚線構造とし、素線間の転流特性に必要な電流パスを確保しつつ、交流損失を低減した撚線及び導体構造の開発研究を行った。まず、導体内の電流分布と交流損失の関係について考察した。撚線導体を用いた大型超伝導コイルの交流損失の測定結果から、運転周波数付近の低周波領域で交流損失が増大することが報告されており、大型超伝導コイルの実用化を阻む新たな要因として、その原因の究明が急がれていた。本研究では、撚線導体内の電流分布の不均一が導体長手方向に変化することがその原因であるとの推察に基づき、2本撚線を用いた要素実験によって、撚り乱れに起因する電流分布の不均一が交流損失増大の原因となることを示した。次に、これまでに得られた導体内の電流分布が安定性及び交流損失に及ぼす影響に関する研究成果に基づき、安定性と低交流損失をバランスさせた新しい超伝導導体の撚線構造の設計指針を提案した。本設計指針に基づいた試作導体の設計を行い、交流損失及び安定性を解析した。

また、導体の製作性について検討するため導体試作を行い、その実現性を実証した。平成13年度は同導体を用いた交流損失の精密測定及び安定性の実験的な評価を行い、解析結果との比較検討を行い、高安定で低損失な新型超伝導導体設計のための指針を得る予定である。ケーブルインコンジット導体のような、導体内の電流分布及び素線間の接触抵抗が制御できない超伝導導体では、長時定数の結合電流による付加的な交流損失の増大など、設計時には想定していない現象が発生し、導体及びコイル性能の定量的な把握を困難にしている。このことは導体内の電流分布が制御できていないためであり、導体内の電流分布を制御した導体の開発研究を行った。各素線の位置及び軌道がはっきりした成型撚線は、導体内の電流分布を制御することが容易であり、また超伝導導体内の電位分布を最適化することにより、交流損失と安定性を両立させた導体の設計が可能である。最初に、素線のツイストピッチを長くすることにより、交流磁場による素線内の起電力と撚線の起電力をキャンセルし、トータルの交流損失を低減する導体を試作し、実際に交流損失を測定してその効果を実証した。しかし、成型撚線はその断面形状が矩形であることと補強材を含まないため、核融合実験装置等の大型超伝導コイルの導体とするためには、成型撚線を集合し機械的な補強等を施すことが必要である。また伝導冷却型コイルの場合には、パルス運転時のコイル温度上昇を抑えるために成形撚線以外の部分に比熱を持たせた高比熱の導体とする必要がある。成形撚線を集合して大型導体を構成する一例として、成型撚線を低純度アルミニウムと押し出し一体成形して円形の断面形状とする導体を試作した。この導体を成型撚線の幅広面に平行に磁場が加わるように導体を捻りながら巻線することにより、コイルとしての交流損失を大幅に低減できることを示した。これらの実験及び解析結果から、導体内の電流分布を制御し、低交流損失と高安定性を両立させた超伝導導体の設計手法を確立した。