hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微細粒多結晶材料の粒界設計・制御による界面アーキテクチャーと高性能発現

本研究は微細粒多結晶材料中に存在する粒界の性格・構造およびその分布、いわゆる「粒界性格分布」を実験的に評価し、粒界設計制御に基づき、従来の多結晶材料に見られない安定した組織と諸性質を発現させるための界面アーキテクチャの確立を目指して行われた。当該研究期間に得られた結果の概要は以下の通りである。1. FE.SEM/EBSP/OIM法による微細粒多結晶材料の粒界解析手法の確立:後方散乱電子回折法によるオンライン結晶方位回折装置とFE-SEMを組み合わせることにより、ECP法のような従来の方法では不可能であったサブミクロンの微細結晶多結晶体の粒界解析が可能となることが確かめられた。2.脆性多結晶材料の粒界破壊制御:本質的に脆性であると考えられてきたモリブデンなどの脆性材料の粒界破壊が、「粒界性格分布」や「粒界連結性」の制御により抑制されることが明らかとなった。3.磁場作用を利用した強磁性体の組織制御:磁場作用を利用した組織制御プロセスの開発を目指して、純鉄圧粉体の磁場中焼結を試み、焼結過程における磁場作用の効果について検討した。磁場中焼結により緻密化、粒成長が促進されることが明らかとなった。Fe-Si合金双結晶を用いた粒界移動の実験により磁場作用より粒界移動が促進されることが見出され、磁気異方性が粒界移動の駆動力となりうることが明らかとなった。さらに、磁場中焼結された試料についての磁気特性評価より、磁場中焼結により軟磁気特性が向上することが見出された。4.磁気誘起マルテンサイト変態型形状記憶合金の粒界微細組織制御による高性能化:強急冷凝固法を用いて強磁性Fe-Pd薄帯を作製、熱処理を行うことにより粒界微細組織を制御し、それらの試料について磁気誘起変態形状記憶特性を測定した。その結果、磁場の印加により従来の磁歪材料の約10倍の大きな伸びひずみが得られ、逆に磁場を取り除くと形状記憶特性により元に戻ることが確認された。さらに、粒方位を集合化することにより、小さな磁場の印可で高い応答性が発現することが明らかとなった。平成8年度において、多結晶材料の粒界性格分布の調査に用いられてきたSEM-ECP法に代わって新しく導入された、FE-SEM-EBSPオンライン自動結晶方位解析装置の性能を検証しながら、次年度から本格的に、『微細粒多結晶材料の粒界設計・制御による界面アーキテクチャー』に取り組むための準備がなされた。フィールドエミッションタイプのSEMにEBSPを組み込んだことにより、方位解析可能な結晶粒の大きさはSEM-ECPの場合に比べて1桁小さくなり、0.1μmレベルの微細粒多結晶材料の粒方位および粒界性格の決定が容易に行われうることが確認された。オンライン自動方位解析装置を用いると、平均粒径が50μm程度の場合200個の結晶粒の解析に約6時間かかり、1個の粒の方位解析が1.8分で行われうることが確かめられた。ただし試料の表面に激しい凹凸が有る場合はオンライン自動解析は間違った結果を出す可能性もあり、注意を要することが分かった。本年度に購入されたアトムビームエッチング装置は、平滑で歪みの少ない試料表面を得るのに有効に用いられる。

これまでの薄膜試料を用い透過電顕でしか方位解析ができなかった、1μm以下の微細粒多結晶体にもFE-SEM-EBSP法が集合組織解析、粒界性格分布の調査に有効に用いうると期待される。現在、急冷凝固によって作製された微細粒組織の多結晶材料の粒界性格分布の解析が予定されている。本研究は微細粒多結晶材料中に存在する粒界の性格・構造およびその分布、いわゆる「粒界性格分布」を実験的に評価し、粒界設計制御に基づき、従来の多結晶材料に見られない安定した組織と諸性質を発現させるための界面アーキテクチャの確立を目指しているものである。当該年度に得られた結果の概要は以下の通りである。従来、多結晶材料の結晶方位解析にはECP法が用いられてきたが、粒径が約10mmの結晶粒の解析が限界であった。しかし、最近開発された電子線後方散乱回折法(EBSP)によるオンライン結晶方位解析装置(OIM)とFEーSEMを組み合わせることにより、さらに高い空間分解能を得ることが可能となってきている。当該年度は、本システムの信頼性の確認、性能のチェック及び問題点の抽出を行った。得られた結果の一部は以下の通りである。(1)粗大粒Mo多結晶を用いてFE-SEM/EBSP/OIM法による解析とECP法による解析結果を比較したところ、両者の結果はほぼ一致し、OIMによる解析結果の信頼性が確認された。(2)結晶粒径0.20.3mmのFe-S微細結晶粒の解析が可能であった。(3)平均結晶粒径1mmのβ炭化珪素の粒方位解析が可能であり、セラミックス超塑性の研究への応用も期待できる。2.磁場作用を利用した強磁性体の組織制御磁場作用を利用した粒界組織の制御方法の開発を目指して、純鉄圧粉体の焼結過程における磁場作用の効果について検討した。純度99.9%のカーボニル鉄粉を圧縮成形後、15KOeの磁場中での焼結を行った。その結果。磁場の作用により焼結が促進されることが明らかとなった。また、FE-SEM/EBSP法による解析の結果、磁場中の焼結により、小角度粒界とΣ3対応粒界の存在頻度が増す傾向にあることも見出されている。ただし、現段階(焼結中期)では、磁化容易方向への集合化は顕著には起こっていない。粒成長が起こる焼結後期では印可磁場と磁化容易方向が平行な特定の結晶粒の成長が優先的に生じ、集合組織化している可能性もあると推察される。1.磁場作用を利用した強磁性体の組織制御一般に組織制御は加工熱処理に負うことが多いが、その方法に加え、何らかの外部作用を利用して多結晶体中の粒界微細組織を制御することができれば、材料に望ましい特性を発現させることが可能となると期待される。そこで当該年度は、磁場作用を利用した組織制御プロセスの開発を目指して、純鉄圧粉体の磁場中焼結を試み、焼結過程における磁場作用の効果について検討した。その結果、15kOeの直流磁場中による焼結で緻密化が促進されるとともに、粒成長も促進されることが明らかとなった。この効果は、特に粒界の移動が重要となる焼結中期において特に顕著であった。
生体センサフュージョンに基づく高齢者起立モデルの設計論

本研究は,高齢者個々人に適する起立支援のため,複数の生体情報および分散協調系の筋肉の共同発揮機能を統合して起立動作モデルの設計論を確立することを目的とする.本目的を実現するために,高齢者の各種生体情報を入力として,本研究で構築する高齢者の起立動作モデルから,高齢者個々人の残存能力を用いながら起立支援を行うための条件を検討し,その結果を基に起立支援法を決定することを行った.本研究は,高齢者個々人に適する起立支援のため,複数の生体情報および分散協調系の筋肉の共同発揮機能を統合して起立動作モデルの設計論を確立することを目的とする.本目的を実現するために,高齢者の各種生体情報を入力として,本研究で構築する高齢者の起立動作モデルから生体の低下部位を特定し,その情報を基に起立支援法を決定することを行う.昨年度の研究にて,筋肉の弱り方を表すパラメータとして以下の2パラメータ:1.最大駆動力...筋力そのものが低下した状態を再現,2.駆動信号の時間遅れ...反射神経,運動神経が低下した状態を再現,では高齢者の起立動作を説明することが出来なかった.そこで本年度はまず,高齢者の動作を躍度を最小とする軌道としてモデル化し,身体力学的な状態を模倣する人間モデルに入力として与えることにより,起立動作に必要な各関節(膝関節等)を動かす筋肉の働きが起立動作に及ぼす影響を身体力学的に解析した(成果1).続いて,起立動作中の各筋肉(広背筋,ひふく筋,大腿直筋,腹直筋,僧帽筋,大胸筋)より観測された筋電波形に対してシナジー解析を行い,立ち上がり動作を構成するいくつかの巧みな動作(重心を足裏前方に移動させる動作,体幹を持ち上げる動作,等)について,その動作を発生させる筋肉の共同発揮現象を,各々動作別に明らかにした(成果2).さらに成果1と成果2を組み合わせることで,高齢者個々人について起立動作時のどのタイミングで機器による積極的な支援を行い,それ以外の時には高齢者の自主的な動作に任せることが,高齢者の残像能力を用いることになるのか,検討を行った.さらにその結果を開発中の起立支援装置に適用し,被験者実験を通じてその有効性も確認した(成果3).現在,成果3の有効性は確認されているが,最適な条件であるかは議論を行っていない.今後は,最大限高齢者の残存能力を用いるための方策の検討が望まれる.本研究は,高齢者個々人に適する起立支援のため,複数の生体情報および分散協調系の筋肉の共同発揮機能を統合して起立動作モデルの設計論を確立することを目的とする.本目的を実現するために,高齢者の各種生体情報を入力として,本研究で構築する高齢者の起立動作モデルから,高齢者個々人の残存能力を用いながら起立支援を行うための条件を検討し,その結果を基に起立支援法を決定することを行った.本研究は,高齢者個々人に適する起立支援のため,複数の生体情報および分散協調系の筋肉の共同発揮機能を統合して起立動作モデルの設計論を確立することを目的とする.本目的を実現するために,高齢者の各種生体情報を入力として,本研究で構築する高齢者の起立動作モデルから生体の低下部位を特定し,その情報を基にして,起立支援法を決定することを行う.本年度は,起立支援装置を用いた高齢者の起立動作のパターン化を行った.具体的には,申請者が開発中の起立支援機構を用い,被験者に装置の補助を受けながら起立動作をしてもらい,その時の身体の動きおよび床・椅子・起立支援装置にかかる力を,モーションキャプチャ装置,フォースプレートおよび体圧測定装置を用いて測定した.同時に,起立動作に関係があると言われる大腿直筋等の筋電波形も測定した.さらに,身体力学的な状態を模倣する人間モデルに,生体データを入力として与えることにより,起立動作に必要な各関節(膝関節等)を動かす筋肉の弱り具合が起立動作に及ぼす影響を身体力学的に解析した.研究計画では,筋肉の弱り方をあらわすパラメータとして1.最大駆動力......筋力そのものが低下した状態を再現2.駆動信号の時間遅れ......反射神経,運動神経が低下した状態を再現を予定していたが,2.をパラメータとして用いた場合,有意な結果が得られなかった.これは,人間の動作は跳躍度を最小とする軌道をとることが知られており,人間の動作はその場の動きに応じて逐次フィードバックが行われる動作ではないことが原因と考えられる.現在,この問題に関する対応策を研究しており,筋肉の弱り方,特に反射神経,運動神経が低下した状態をよく再現するパラメータが実現できれば,高齢者個々人の身体状態に適した起立動作パターンの導出手法を確立できる段階まで研究を進めた.本研究は,本来今年度,1.起立支援装置を用いた高齢者の起立動作解析,および2.筋肉の共同発揮に基づく起立動作のモデル化を実施予定であったが,現在の進捗状況は1.を終了する段階であり,当初の研究予定より三ヶ月程度遅延している.その原因は以下の二点であると考える.一点目は,東日本大震災の影響で当初,経費執行が分割されたため,高齢者の起立動作解析を行う上で必要不可欠な起立支援装置組込型センサシステムの製作が遅れたことにある.これによる被験者実験の遅れが研究全体の進捗に影響している.二点目は,「研究実績の概要」でも述べたが,高齢者の筋力の弱り方をあらわすパラメータとして予定していた,反射神経,運動神経が低下した状態を再現するパラメータである駆動信号の時間遅れが,高齢者の動作をうまく表せないことがわかったからである.本年度

この問題の解決に取り組み,その結果,人間の動作は無駄のない巧みな動作であるという前提で動作設計されている,と仮定することが重要であることがわかった.具体的には,無駄のない巧みな動作とは跳躍度が最小になる軌道設計であり,人間はその軌道をあらかじめオープンループ的に動作すると仮定する.その上で,その軌道を再現するために必要な筋力の俊敏さを悪化させるパラメータ,具体的には発揮できる加速度に制限を設けるパラメータが,高齢者の動作をよく表すことがわかった.この知見は本研究では当初予定していなかったが,高齢者の人間特性を表す重要な知見であると考えており,次に予定している研究課題である2.筋肉の共同発揮に基づく起立動作のモデル化に大きく貢献すると思われる.以上より,現在研究は予定より遅延しているが,予定外の重要な知見が得られたこと,またその知見が本研究の目的実現のために有効であることから,今後はこの遅延を十分に回復できると確信している.次年度は,以下の二点について研究を遂行する.1.筋肉の共同発揮に基づく起立動作のモデル化本年度の実験結果より,筋肉の共同発揮現象を抽出する.具体的な抽出方法は,人間の腕の動作を対象とした先行研究で有意な結果が報告されているシナジー解析を用いる.シナジー解析を行う上で,波形抽出に必要なシナジー数の導出には,観測波形の分散に着目することでロバスト性が高いとされる交差検証法を用いる.さらに,その係数を用いてシナジー解析にて筋肉の共同発揮を抽出し,昨年度計測した起立動作時の身体の動き(より具体的には,各関節の角度変化)等の実動作と筋肉の共同発揮現象を時系列で比較し,その対応関係を明らかにする.2.生体機能低下部位推定手法とそれを用いた起立動作支援法の構築本年度実現した人間モデルと上記の筋肉共同発揮の対応付け結果を用いて,起立動作を行う高齢者の生体機能が低下した部位を推定する手法を開発する.具体的には,起立動作中に得られる筋電波形から筋肉の共同発揮を検出し,該当する動作を割り出す.さらに,割り出された動作と,高齢者が実際に行い計測された動作とを比較し,動作の差異を生じる原因となっている生体部位とその衰退度合いを推定する.さらに,推定される,その高齢者の筋力を最大限発揮させながら足りない筋力を補う起立支援方法を,開発中の起立支援装置をテストケースとして検討・実装する.現在予定している手法は,起立動作のその瞬間に高齢者が発揮できると推定される筋力と,支援装置を用いた起立動作を行うために必要とされる筋力を比較し,不足する筋力分のみを補うよう起立支援システムのアクチュエータに適切な力制御を行うものである.本年度は実施予定であった2.筋肉の共同発揮に基づく起立動作のモデル化の実施が遅れたため,本研究分に用いる予算の執行が遅れた.一方,本年度実施した1.起立支援装置を用いた高齢者の起立動作解析より,人間の起立動作は無駄のない巧みな動作としてあらわされることが明らかになった.また,無駄のない巧みな動作は跳躍度を最小とする軌道で近似できることもわかった.このことから,起立動作支援は力を補いながら随時被験者の状態にあわせて軌道を変更する手法ではなく,動作開始時における被験者の体の動きをトリガーに動作全体を予測し,動作開始後は一気に予測される起立動作を実現する支援方法が必要とされる.また,その動作中に足りない筋力の補助・身体バランスの維持をアシストする必要もある.そこで,次年度は一部予算を組み替え,人間の巧みな動作機能を引き出すため,開発中の歩行器に対して改造作業を行う.
テレロボティックメディアによる社会的テレプレゼンスの支援

本研究では,ヒューマノイドロボットによって可能となるインタラクションモダリティを導入することによって,社会的テレプレゼンスを支援する能力が拡張されたビデオ会議システムであるテレロボティックメディアを開発した.具体的には,そのような能力の拡張に向けて,視点の位置の変化を再現できる可動式カメラ,対人距離の変化を再現できる可動式ディスプレイ,遠隔地間での握手を可能にするロボットハンドの3つのデバイスを開発した.本研究では,ヒューマノイドロボットによって可能となるインタラクションモダリティを導入することによって,社会的テレプレゼンスを支援する能力が拡張されたビデオ会議システムであるテレロボティックメディアを開発した.具体的には,そのような能力の拡張に向けて,視点の位置の変化を再現できる可動式カメラ,対人距離の変化を再現できる可動式ディスプレイ,遠隔地間での握手を可能にするロボットハンドの3つのデバイスを開発した.本研究の目的は,テレロボットの身体性を導入することによって社会的テレプレゼンスを支援する能力が強化された映像コミュニケーションシステムであるテレロボティックメディアの開発である,平成21年度は,テレロボットが有する様々なインタラクションモダリティのうち,視点の移動に着目した研究を実施した.視点移動が社会的テレプレゼンスを強化する効果を持つことはテレロボットを用いた実験によって実証済みであるが,その原因としては,移動が原因で生じる見え方の変化である運動視差の他に,単純な相手の映像の拡大が考えられる.単に相手の映像を拡大するだけであれば視点を移動させる必要は無く,通常のズームインによって可能である.そのため,視点移動の必要性を調べるために,運動視差をともなう視点移動による映像の拡大と,運動視差をともなわないズームインによる映像の拡大とを比較した.また,映像の拡大が視点移動によるものなのか,それともズームインによるものなのかを被験者がどの程度判別しているのか調査することによって,運動視差の知覚が意識的なものなのかどうかを調べた.このような実験を実施するためには,被験者がカメラを操作する必要のないシステムが必要となる.そこで,ユーザのディスプレイへの接近を距離センサーで捉え,それに同期して遠隔地のカメラが自動的に前進するメディアスペースを構築して使用した.実験の結果,視点移動によって映像を拡大する場合にだけ,社会的テレプレゼンスを強化する効果が確認された.さらに,運動視差の知覚は潜在意識によるものであることも判明した.本研究の目的は,テレロボットの身体性を導入することによって社会的テレプレゼンスを支援する能力が強化された映像コミュニケーションシステムであるテレロボティックメディアの開発である.平成22年度は,テレロボットが有する様々なインタラクションモダリティのうち,身体の移動に着目した研究を実施した.遠隔地の相手の身体移動を強調する方法として,映像表現を用いて行う方法以外に,相手が映っているディスプレイを物理的に移動させる方法も考えられる.そこで,以下のような2つの比較実験を実施した.まず,ディスプレイに映っている遠隔地の相手の前後の移動に合わせて遠隔地側のカメラをズームイン・ズームアウトさせることで,映像表現によって相手との対人距離の変化を強調するシステムを開発した.そして,相手の前後移動の有無とズームイン・ズームアウトの有無による2要因2水準4条件の比較実験を行い,前後移動による身体映像の拡大縮小,ズームによる身体映像の拡大縮小,およびそれらの同期が社会的テレプレセンスにもたらす効果を観察した.さらに,ディスプレイに映っている遠隔地の相手の前後の移動に合わせてディスプレイを前後に移動させることで,ユーザとディスプレイの間の物理的な距離の変化によって相手との対人距離の変化を強調するシステムを開発した.そして,相手の前後移動の有無とディスプレイの前後移動の有無による2要因2水準4条件の比較実験を行い,映像上の身体移動,物理的な身体移動,およびそれらの同期が社会的テレプレセンスにもたらす効果を観察した.以上の2つの実験の結果,ズームイン・ズームアウトには,相手の前後移動と同期する場合にのみ社会的テレプレゼンスを強化する効果のあることが確認された.これとは異なり,ディスプレイの前後移動には,相手の前後移動と同期する場合でもしない場合でも,社会的テレプレゼンスを強化する効果のあることが確認された.本研究の目的は,テレロボットの身体性を導入することによって社会的テレプレゼンスを支援する能力が強化された映像コミュニケーションシステムであるテレロボティックメディアの開発である.平成23年度は,テレロボットが有する様々なインタラクションモダリティのうち,身体の接触に着目した研究を実施した.対面環境での会議において一般的に発生する身体接触である握手を題材にして,遠隔地間において擬似的に身体接触を発生させることが社会的テレプレゼンスにどのような影響を及ぼすのかを調査した.まず,遠隔地間で擬似的に握手を行うことが可能な遠隔会議システムを何通りか試作して予備実験を行った.その結果,人間の手を忠実に再現することが重要であるという示唆を得たため,十分な握力を持ち,人肌の柔らかと温度を兼ね備えたロボットハンドを制作し,それをビデオ会議システムに取り付け,あたかも画面の向こう側にいる人間と握手をしているかのような感覚になる環境を構築した.そして,この環境を用いて遠隔身体接触の効果を測定する実験を行った.実験では,会話の開始時と終了時の挨拶において握手を行う場合と行わない場合を比較した.その結果,遠隔握手を行うことによって社会的テレプレゼンスが向上するとともに,会話相手への親近感が増すことが観察された.対面環境で行われる通常の握手は親近感を増すことが過去の研究で知られており,遠隔地間で行われる擬似的な握手にも同様の効果があることが判明した.

この実験では,握手という儀式が持つ効果と擬似的な身体接触が持つ効果の切り分けが行えていない.そのような切り分けを行い,一般的に擬似的な身体接触が持つ効果を明らかにすることは今後の課題である.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
再生可能資源バイオマスの高性能ガス化触媒の開発

昨年度までの研究により,バイオマスの水蒸気ガス化試験において高い活性を示すと報告してきたNi/CeO_2/Al_2O_3に微量の貴金属(Pt, Pd, Ru, Rh)を添加することによりさらに高い活性を与えられることを見出してきた.その中でも特にPtを添加したPt/Ni/CeO_2/Al_2O_3においては,反応温度823K,還元処理なしという条件においてもTar収率がほぼゼロと顕著な貴金属添加効果が示された.これはEXAFS,TPRの結果からPtのみがNiと合金を形成していることが確認でき,PtがNiの還元を促進しているために還元処理なしでも高い活性が得られたと考えている.しかし,高い初期活性を示すPt/Ni/CeO_2/Al_2O_3においても,バイオマスの水蒸気ガス化寿命試験においては150min程度で劣化してしまうことが示された.本年度の研究において,種々のキャラクタリゼーションの結果から,Pt/Ni/CeO_2/Al_2O_3の劣化要因がNi粒子の凝集であることが示唆された.そこで,Pt/Ni/CeO_2/Al_2O_3にMgを添加したPt/Ni/CeO_2/MgO/Al_2O_3を検討した所,240min安定な活性が維持されることが確認でき,試験後の触媒のXRD,EXAFSの結果から,Ni粒子の凝集を抑止できていることが確認できた.また,Pt/Ni/CeO_2/MgO/Al_2O_3のNi粒子は,Pt/Ni/CeO_2/Al_2O_3のNi粒子に比べ高分散していることが示され,このことによりNi粒子の凝集を抑制できたのではと考えられる.さらに,一部のNi粒子は凝集してしまうが,再生処理を行うことでNi粒子は再分散されることが確認できた.本年度の研究で、安価なNiを用いたバイオマスの水蒸気ガス化用の触媒の開発を行った。さまざま酸化物を担体を使用したNi担持触媒について活性試験およびH_2-TPR, XRD, BET, H_2吸着量測定、TGA等のキャラクタリゼーションを通じて、触媒の性能評価を行った。その結果、Ni/Al_2O_3触媒がTarの改質について高い性能を示し、Ni/CeO_2触媒がガス化反応中に触媒上に生成し、触媒の活性劣化の原因となるCokeの抑制に高い効果を示した。Tar改質はNi/Al_2O_3の高いNi分散性に因るもので、Coke抑制はCeO_2担体の特性に因るものである事が明らかになった。この結果を踏まえ、Al_2O_3とCeO_2を組み合わせたNi触媒の高活性を期待し、調製法やNi, CeO_2の担持量を変えた様々なNi/CeO_2/Al_2O_3触媒を調製し、触媒の最適化および各種のキャラクタリゼーションを行い触媒を評価した。活性試験からNi/Al_2O_3触媒へのCeO_2添加によるCokeの抑制効果が確認された。最適化の結果、共含浸法(Ni前駆体とCeO_2前駆体をAl_2O_3担体上に同時に担持する方法)で調製した、Ni 4wt%,CeO_2 30wt%のNi/CeO_2/Al_2O_3(CI)(4・30)が最も高い活性を示した。前述の各種のキャラクタリゼーションに加え、Ni K-edge EXAFS, TEM観察を行った結果、共含浸で調製した触媒はNi/Al_2O_3および逐次含浸で調製した触媒に比べ、Ni粒子が微粒子で存在し、またNiとCeO_2との強い相互作用の存在を示唆するものであった。共含浸で調製したNi/CeO_2/Al_2O_3触媒がバイオマスの水蒸気ガス化反応において、高い性能を持つことが明らかとなり、その理由はNiの高い分散性と、NiとCeO_2の間の強い相互作用に因るものであることが本研究により示された。昨年度までの研究により,同時含浸法により調製したNi/CeO_2/Al_2O_3触媒がバイオマスの水蒸気ガス化試験において,高い性能を導くことを明らかにしてきた.この同時含浸法により調製したNi/CeO_2/Al_2O_3触媒が高い性能を導く理由として,Ni K-edge EXAFS, TEM観察の結果,Ni/Al_2O_3および逐次含浸で調製したNi/CeO_2/Al_2O_3触媒と比較し,Ni粒子が微粒子で存在し,またNiとCeO_2との強い相互作用を持していることに因るものであることが示唆された.本年度の研究において,この同時含浸法により調製したNi/CeO_2/Al_2O_3触媒に,さらに微量の貴金属(Pt, Rh, Ru, Pd)を添加することにより,バイオマスの水蒸気ガス化試験の際に,より高い性能を導くことを見出した.また,貴金属の中でも特にPt添加が顕著に触媒活性を向上させる結果が得られ,その添加量は0.01wt%と極微量においても効果を示した.

TPR, EXAFS解析の結果より,他の貴金属(Rh, Ru, Pd)添加触媒とは異なり,微量Pt添加触媒Pt/MCeO_2/Al_2O_3のみが,Niと添加貴金属(Pt)が合金を形成していることが確認され,このPt-Ni合金形成が,バイオマスの水蒸気ガス化試験において,他の触媒と比較し高い性能を導いたと示唆される.他の貴金属添加触媒においては,添加した貴金属(Rh, Ru, Pd)はNiとではなく,CeO_2と強い相互作用を示していると考えられる.昨年度までの研究により,バイオマスの水蒸気ガス化試験において高い活性を示すと報告してきたNi/CeO_2/Al_2O_3に微量の貴金属(Pt, Pd, Ru, Rh)を添加することによりさらに高い活性を与えられることを見出してきた.その中でも特にPtを添加したPt/Ni/CeO_2/Al_2O_3においては,反応温度823K,還元処理なしという条件においてもTar収率がほぼゼロと顕著な貴金属添加効果が示された.これはEXAFS,TPRの結果からPtのみがNiと合金を形成していることが確認でき,PtがNiの還元を促進しているために還元処理なしでも高い活性が得られたと考えている.しかし,高い初期活性を示すPt/Ni/CeO_2/Al_2O_3においても,バイオマスの水蒸気ガス化寿命試験においては150min程度で劣化してしまうことが示された.本年度の研究において,種々のキャラクタリゼーションの結果から,Pt/Ni/CeO_2/Al_2O_3の劣化要因がNi粒子の凝集であることが示唆された.そこで,Pt/Ni/CeO_2/Al_2O_3にMgを添加したPt/Ni/CeO_2/MgO/Al_2O_3を検討した所,240min安定な活性が維持されることが確認でき,試験後の触媒のXRD,EXAFSの結果から,Ni粒子の凝集を抑止できていることが確認できた.また,Pt/Ni/CeO_2/MgO/Al_2O_3のNi粒子は,Pt/Ni/CeO_2/Al_2O_3のNi粒子に比べ高分散していることが示され,このことによりNi粒子の凝集を抑制できたのではと考えられる.さらに,一部のNi粒子は凝集してしまうが,再生処理を行うことでNi粒子は再分散されることが確認できた.
日本における裂頭条虫類の分類,形態,生理に関する電子顕微鏡的研究

1.北海道産沿岸魚チカ由来裂頭条虫とフィンランド産D.ditremum(Crep in,1825)について形態学的ないしは生物学的特徴を比較検討した結果、特に走査電顕による虫体及び虫卵の構造が著しく異なり、チカ由来裂頭条虫は、淡水性D.ditremumとは異なる海水性裂頭条虫であると考える。2.日本における人体寄生裂頭条虫で従来から広節裂頭条虫D.latumとされていたものと、北欧原産の近似種4種D.dendriticum,D.ditremum,D.latum,D.vogeliと形態学的、生物学的比較を行ない、走査電顕、透過電顕の観察結果も含めて同定基準を体系的に整理した。その結果、日本で明治以来、広節裂頭条虫とされていたものは別種であり、日本海裂頭条虫D.nihonkaienseと命名した。3.裂頭条虫類各種の含有する微量元素,アミノ酸,脂肪酸の分析を行なった。微量元素については従来あまり研究されていなかったが、本研究により、Ca,Cu,Cd,Mg,Mn,Zn,Fe,Na,Kなどを検出し、宿主-寄生虫の相互関係における意義を考察した。また、条虫に特有な石灰小体成分について、その微細構造とともにX線分析を行ない、Mg,Ca,P,S,Naの含有を明らかにした。4.島根県における人体寄生条虫症の疫学調査を行ない、広節裂頭条虫4例、大複殖門条虫1例,マンソン裂頭条虫孤虫症1例が発見された。山陰地方および四国地方に多い大複殖門条虫は、その感染源である魚種が未だ明らかにされず、予防医学上問題となっているため、今後継続して地域における疫学調査及び実験室内における感染魚種の検索を行なう予定である。
琵琶湖流域における局地風の研究

局地風は、シノブチック・スケールの気圧分布から決まる一般風とは異なり、地形に起因したメソ・スケールの風系である。琵琶湖流域の局地風系像をできるだけ正確に描こうとすれば、この地域が、単に中心部に湖を持つ流域であるというだけでなく、若狭湾・伊勢湾・大阪湾が湾入し、中部山地・紀伊山地・中国山地の間の地峡地帯という、よりスケールの大きい地域特性を無視するわけにはいかない。この研究では、後者の地形特性に関わる局地風、すなわち、湖陸風が発達する日の夕刻に出現する北寄り風と東寄り風を取り上げ、その成因と特性を明らかにした。得られた結果をまとめると次のようになる。1.一般風が弱く(海抜1377mにある伊吹山測候所の風速10m/s以下が目安となる)湖陸風が発達する日の夕刻(16時頃-21時頃)、琵琶湖北部流域では、それまでの潮風に代わって、北寄り風(NW-N)、または、東寄り風(E-SE)が吹き始める。北寄り風の出現は、一般風の風向と無関係であるが、南東系の一般風が強まる(伊吹山測候所の風速5m/s以上が大体の目安となる)と東寄り風が出現する。2.地上風の解析から、北寄り風は若狭湾岸域から進行する海風であると考えられる。その平均的な継続時間は16時から21時の5時間、風速は3.5m/s、水平スケールは60km程度であること、さらに、若狭湾系海風は冷気の移流を伴うことがわかった。3.地上風および風・気温の鉛直分布の解析から、東寄り風は南東系の一般風が地峡部で変形されたダシ風であると考えられる。1985年8月2-4日の尾上における東寄り風の継続時間は、17時から翌朝7時の14時間、風速は7-11m/s、鉛直スケールは300-500mであった。湖・平地・山地と多様に富んだ地形をもつ琵琶湖流域では、一般風の弱い晴天日には、山谷風・湖陸風など成因・規模を異にするいくつかの局地風が発達する。この研究では、これまで明確にされていなかった、琵琶湖流域への若狭湾からの海風の侵入をとりあげ、昭和61・62年の夏季に実施した琵琶湖流域での風の観測結果と既存の気象管署のデータをもとにして、海風の侵入を可能にする条件、海風の侵入に伴う風・気温の変化などについて議論した。まず、昭和61・62年の7月下旬9月上旬について、若狭湾沿岸の敦賀と琵琶湖北岸の尾上の風の記録を調べてみると、敦賀では海陸風が、尾上では湖陸風が発達した日は合計41例あった。これら日について尾上の風の日変化を吟味してみると、夕刻には北寄りまたは東寄りが卓越するようになる。これは、それまでの湖風にかわって一般風や若狭湾からの海風が支配的になることを示唆している。そこで、つぎにこの両者を区別するために、上空の風の状態に注目し、その指標として琵琶湖の北東岸にある伊吹山測候所(海抜1377m)の風を調べてみた。その結果、伊吹山測候所の日平均風速約4m/sを境にして、それ以上の日の夕刻には、湖風から一般風へ交代すること、それ以下の日の夕刻には、湖風から海風へ交代することがわかった。

海風が侵入すると、尾上の風速は増大するが(湖風の風速は12m/s、海風の風速は34m/s)、気温の変化はあまり顕著ではない。海風の侵入でとくに注目される点は、敦賀で発生した海風が、尾上に到着するのに約4時間もかかることである。両地点の水平距離は約26kmであるので、海風の侵入速度は遅く、海風自身の風速の約半分である。海風の侵入には、両地点の山地(比高500m前後)と海風層の厚さがかかわっていることが示唆される。
圧電素子の急速変形を利用した多自由度多機能マイクロ鉗子の開発

平成6年度の研究実績は以下のとおりである。(1)マイクロ化されたアクチュエーターの実験によるサイズ効果と移動特性の検証。マイクロ化された圧電素子の急速変形による移動機構(アクチュエーター)を製作しその移動特性を詳細に調べることにより,アクチュエーターの小型化に伴うサイズ効果を知ることができた。マイクロ化されたアクチュエーター機構では一般に、固体摩擦力の影響が大きくなり慣性力の影響が小さくなるため移動機構の動作は困難になると考えられているが、さらに第3の要因として機構の共振周波数がサイズ効果により上昇することを考慮に入れ、高い周波数で駆動を行うことで通常のサイズのアクチュエーターと同等かそれ以上の高速な動きが可能であることが実験的に実証された。具体的には、10cmの大きさの移動機構の最高速度は約10mm/secであったが、7mmの大きさの移動機構では30mm/secの速度を得ることが可能であった。このことは、マイクロ化されたアクチュエーターの動作可能性を拡大するもので非常に有意義な結果と言える。(2)マイクロ鉗子のための微小部品の作成と組立。多機能自由度マイクロ鉗子を実現するにはアクチュエーターの構成、制御技術の他に1mm以下の超小型部品を製作する方法が不可欠である。超精密切削加工の技術を用いることで、直径700μmのマイクロ鉗子部品を製作する事に成功した。総合的に見て、マイクロアクチュエータおよびマイクロパ-ツの作成という二つの大きな成果によって、多機能多自由度マイクロ鉗子の作成のための基礎技術を確かなものとする事ができた。
コイ科魚類の生殖腺刺激ホルモン遺伝子の構造解析と発現調節機構の解明

魚類の生殖内分泌系は、他の脊椎動物同様、視床下部-下垂体-生殖腺系に強く支配されている。このうち下垂体で産生される生殖腺刺激ホルモン(GTH)は、従来魚類では1種類であると考えられていたが、近年サケ科魚類等において2種類のGTHが単離され、新しく同定されたものをGTH I型、従来からのものをGTH II型と呼んでいる。コイ科魚類の多くは、魚類の生殖内分泌研究においてモデル魚種として古くから利用されているが、下垂体GTHの産生動態についてはまだ不明な点が多い。下垂体でのGTHの合成量、すなわちGTH遺伝子の発現量を調べるにはGTHcDNAプローブが必要である。そこで昨年度はキンギョ下垂体からGTH遺伝子のクローニングを行ない、GTH IおよびIIのcDNAプローブを得た。本年度は、これらのプローブを用い、Nothern hybridization法により、成熟度に伴うGTHの発現量の変化を調べた。その結果、サケ科では生殖腺の初期発達にI、生殖腺の成熟期にIIが盛んに産生されるが、キンギョでは、生殖腺の発達過程全般を通じてI、IIの両方が産生されていることがわかった。これは、年1回1群の卵を産卵するサケ科魚類に対し、異なる発達段階の卵群をもち多回産卵を行なうコイ科の生殖様式の違いを反映していると考えられる。すなわちキンギョでは異なる卵群の発達に対応し、常にIとIIが産生・分泌されていると考えられる。また異なる水温条件下(10,20,30°C)では、10°Cで、Iが、20°CでIIが多く産生される傾向がみられ、水温によるGTH合成の調節の可能性が示唆された。魚類の生殖内分泌系は、他の背椎動物同様、視床下部-下垂体-生殖腺系に強く支配されている。コイ科魚類の多くは、魚類の生殖内分泌研究においてモデル魚種として古くから利用されているが、下垂体GTHの動態についてはまだ不明な点が多い。そこで平成6年度は、キンギョの下垂体からGTH遺伝子のクローニングを行なった。GTH分子はIおよびIIに共通なα鎖および2種類のどちらかのβ鎖(GTH IはIβ、GTH IIはIIβ)からなることが知られているが、以下の方法によりキンギョGTHα鎖およびβ鎖のcDNAを得た。キンギョ下垂体からmRNAを抽出し、cDNAを合成した。得られたcDNAをファージベクターに組込み、cDNAライブラリーを作製した。サケ科魚類のα鎖およびβ鎖の塩基配列をもとにプライマーを合成し、PCR反応によりcDNAライブラリーからキンギョGTHcDNAを増幅した。増幅されたキンギョGTHcDNAをプラスミドベクターにサブクローニングした後、キンギョGTHα鎖、Iβ鎖およびIIβ鎖のcDNAの塩基配列の決定を行なった。

コイ科魚類の多くは、魚類の生殖内分泌研究においてモデル魚種として古くから利用されているが、下垂体GTHの産生動態についてはまだ不明な点が多い。下垂体でのGTHの合成量、すなわちGTH遺伝子の発現量を調べるにはGTHcDNAプローブが必要である。そこで昨年度はキンギョ下垂体からGTH遺伝子のクローニングを行ない、GTH IおよびIIのcDNAプローブを得た。本年度は、これらのプローブを用い、Nothern hybridization法により、成熟度に伴うGTHの発現量の変化を調べた。その結果、サケ科では生殖腺の初期発達にI、生殖腺の成熟期にIIが盛んに産生されるが、キンギョでは、生殖腺の発達過程全般を通じてI、IIの両方が産生されていることがわかった。これは、年1回1群の卵を産卵するサケ科魚類に対し、異なる発達段階の卵群をもち多回散乱を行なうコイ科の生殖様式の違いを反映していると考えられる。すなわちキンギョでは異なる卵群の発達に対応し、常にIとIIが産生・分泌されていると考えられる。また異なる水温条件下(10,20,30°C)では、10°CでIが、20°CでIIが多く産生される傾向がみられ、水温によるGTH合成の調節の可能性が示唆された。
生体リズムの少数性生物学－生命システムにおけるターンオーバー制御と分子少数性－

これまでに、概日時計振動子を構成する主要な転写因子の細胞内発現量がかなり少ないことが示唆されてきた。本研究では、超高感度質量分析により、主要な概日時計タンパク質の発現量変動を絶対定量することに成功し、一細胞あたり1,00020,000分子の発現量で変動することを明らかにした。一般的なタンパク質の発現量に比べてかなり少ない濃度範囲で、正確な周期長で発現振動が生じるメカニズムを、特に概日時計振動子の中核となるCRYタンパク質について検証した。その結果、CRYはタンパク質安定性制御に依存する量的な制御機構と、リン酸化状態に依存する状態制御機構の双方で概日周期長を制御することが明らかとなった。本提案では、哺乳類の概日時計を材料に、その正確性・頑健性・適応性をもたらす分子機構・ネットワーク機構を、ネットワーク構成要素の少数性に着目した以下の2つの問題に対するアプローチを通じて解明することを目指す。1)「ターンオーバー制御による周期の正確性」概日リズムの周期は、その構成分子の少数性に比して正確である。本項目においては、各構成分子のターンオーバーに着目し、時計タンパク質の細胞内分子数および合成・分解速度の定量的測定を行うとともに、細胞の概日振動リズムを測定しながら各構成因子の合成速度と分解速度を制御することによって、ターンオーバー制御がシステムに与える生理的意義を明らかにすることを目指している。細胞内タンパク質ダイナミクスの定量測定やターンオーバーの制御を行うためには、細胞内在性の遺伝子へのTag配列挿入などを可能とする高速なゲノム改変技術が有用である。そこで本年度は、各種時計遺伝子破壊マウスES細胞株の作製と、組み換え酵素依存的カセット交換法を用いたゲノム改変技術の導入を行い、その高速化に成功した。2)「タンパク質間相互作用および酵素反応特性による周期の頑健性・適応性」概日リズムは、外部環境の温度変化に対して頑健である。特に温度補償性と呼ばれる概日リズム周期の温度非依存性は、概日リズムにおける頑健性の顕著な例である。我々は概日リズムの頑健性が、リン酸化酵素CKIε/δによる時計タンパク質PERIODのリン酸化と密接に関係すると考え、このリン酸化反応の解析を行った。本年度は酵素基質相互作用に着目して解析を行ったところ、酵素による基質認識および反応物の解離過程が、反応全体の性質を決める律速過程であることを示唆する知見を得ることが出来た。これらの知見を基に、酵素基質相互作用および酵素反応物相互作用を改変した変異体の設計を始めつつある。マウス由来ES細胞から概日振動を誘導することに成功した。これを用いて、各種概日時計タンパク質ノックアウト細胞からES細胞を樹立し、ここに時計遺伝子を導入することで概日振動を補完する戦略(ノックアウトESレスキュー系)を進めている。現在までに、各遺伝子のノックアウトマウスよりPer1-ノックアウト(KO) ES、Per2-KO ES, Per1/2-ダブルノックアウト(DKO)-ES、Cry1/2-DKO ES, Ck1δ(fl-fl)-ES, Ck1CKIε-KO ESを樹立した。これらKO-ESに対して、時計遺伝子をゲノム上に相補するレスキュー実験系の構築を行った。KO-ES細胞のROSA26領域をターゲッティングしPer1, Per2, Cry1をそれぞれ染色体組み換えによって導入した。これによりPer1/2-DKO - R26::Per1、Per1/2-DKO - R26::Per2、Cry1/2-DKO - R26::Cry1、のレスキューES細胞を樹立した。このうち、Cry1/2-DKO - R26::Cry1と、Per1/2-DKO - R26::Per2については、個体レベルで表現型(概日周期性の行動リズム)が回復する事を確認した。この機能相補系を用いてタンパク質不安定化タグやリン酸化サイトを中心とした点変異を導入することで、Cry1についてはタンパク質のターンオーバーレートを実際に変調させることに成功した。実際にターンオーバーレートを変化させると、概日周期長に影響があることを確認している。さらに、概日時計タンパク質の発現量変動を質量分析によって絶対定量することに成功した。現在、PerとCryの定量に成功しており、その他の時計遺伝子についても絶対定量を進めている。本研究では、比較的低コピー数で機能していると考えられている哺乳類概日時計振動体を構成する転写因子について、その分子少数性を評価し、さらにそれらのターンオーバーレートが概日周期長に与える影響について分子・細胞・個体の各階層で調べることを目指している。昨年までに、いくつかの主要な概日時計因子について、質量分析を用いてその発現変動を絶対定量することに成功していた。本年度は、さらにこの系を用いて、哺乳類概日振動体を構成すると考えれれている主要な転写制御因子すべてを絶対定量することに成功した。これにより、低コピー数の因子によって担われていると考えられていた概日時計が実際に、1細胞あたり1000 10000分子程度の発現量で日内変動する因子郡によって駆動されていることを示すことができた。また、細胞レベルの実験からCry1については複数の変異体を作成し、概日時計周期長とターンオーバーレートの関係を定量している。昨年度までに、Cry1-/-; Cry2 -/-ノックアウトマウスに対してCry1をノックインすることによってCry1の機能を個体レベルでレスキューする系を開発している。本年度は、この系を用いて、複数のCry1変異体を個体レベルでレスキューし、細胞で観察されていた概日時計周期長への影響が、マウスでも保存されることを明らかにした。

この中で、Cry1と、Cry1のターンオーバーレートを制御する特定の因子の相互作用が、個体レベルでの安定した概日周期長の維持に必要であることが示唆される結果を得ている。本研究では、比較的低コピーで機能していると考えられている哺乳類概日時計振動体を構成する転写因子について、その分子少数性を評価し、それらのターンオーバーレートが概日周期長に与える影響について、分子・細胞・個体の各階層で調べることを目指している。昨年度までに、概日時計振動体を構成すると考えられている全てのクラスの転写制御因子の絶対定量に成功し、具体的な1細胞あたりの分子コピー数として描出することに成功していた。本年度は、そこで検出された分子数変動が真に概日時計依存的なものであることを、概日時計機能を欠くノックアウトマウスを用いて、それらの変動が消失していることを確認することで示した。さらに、絶対定量の感度・正確性を示すために、限られたサンプリングポイントの概日時計タンパク質定量値から、概日時計の位相を正確に予測可能であることを示した。ターンオーバーレートと概日時計周期長の関係については、網羅的変異体解析から、CRY1タンパク質の安定性と概日周期長が相関することを細胞・個体レベルで示すことに成功した。さらに、より興味深いことに、特定のCRY1領域への変異導入は、CRY1の安定性に大きな影響を与えることなく、概日周期長を顕著に変化させることを見出した。また、2000分子/細胞を下回る非常に少ない発現量を経るPER2タンパク質はCRY1タンパク質との相互作用を介して、マウス個体レベルでの安定した周期長維持に重要であることを示した。これらの結果を元に、分子数(量)が少数個で変動する一見すると不安定な概日時計制御に於いて、タンパク質の修飾・構造変化(質)が安定した発振周期長をもたらす機構を議論するに至った。これまでに、概日時計振動子を構成する主要な転写因子の細胞内発現量がかなり少ないことが示唆されてきた。本研究では、超高感度質量分析により、主要な概日時計タンパク質の発現量変動を絶対定量することに成功し、一細胞あたり1,00020,000分子の発現量で変動することを明らかにした。一般的なタンパク質の発現量に比べてかなり少ない濃度範囲で、正確な周期長で発現振動が生じるメカニズムを、特に概日時計振動子の中核となるCRYタンパク質について検証した。その結果、CRYはタンパク質安定性制御に依存する量的な制御機構と、リン酸化状態に依存する状態制御機構の双方で概日周期長を制御することが明らかとなった。本提案では、哺乳類の概日時計を材料に、その正確性・頑健性・適応性をもたらす分子機構・ネットワーク機構を、ネットワーク構成要素の少数性に着目した以下の2つの問題に対するアプローチを通じて解明することを目指す。1、「ターンオーバー制御による周期の正確性」概日リズムの周期は、その構成分子の少数性に比して正確である。
x線分光観測による銀河・銀河団の高温プラズマの進化の研究

本年度は研究の最終年度にあたり、引き続き「あすか」衛生による銀河・銀河団のホットプラズマの観測的研究、X線分光検出器の開発、宇宙プラズマに関する理論的研究を幅広く進めた。「あすか」の観測に関しては、特に乙女座銀河団全体のマッピング観測の結果から、広がり300kpcほどの高温領域が周辺領域に複数存在することを発見した。こらは銀河団がbottom-up processで形成され加熱されてきたことをはっきりと示す結果であるとともに、銀河団スケールで大規模な粒子加速が現在も起こりつつある可能性を示唆する重要な結果である。99年3月には宇宙研主催、大橋が国内組織委員長となり八王子市でx線天文学の国際シンポジウムを開催し230名が参加した。ASTRO-E衛星に関しては、フィルターホイールのフライトモデルが製作され、問題なく衛星上で動作したが2月10日の衛星打ち上げに失敗した。さらに宇宙研との共同で、高いエネルギー分解能を有するTESカロリーメータの基礎実験を進め、Mo-Au二層薄膜の膜厚による超伝導転移温度の変化を明らかにし、SQUIDの希釈冷凍機内での低雑音動作に成功している。また電子物性研究室の協力により新しい断熱消磁冷凍機の材料の検討も始めている。理論的には楕円銀河内の超新星爆発によって生成された重元素が、銀河間空間へ放出されていく過程の理論的研究などを進めた。総合的に本研究は、X線観測による銀河・銀河団の高温プラズマの研究に大きな成果をあげるとともに、今後のX線分光観測の基礎を築くものになったと考えている。本年度は研究の1年目にあたる。「あすか」衛星による銀河・銀河団のホットプラズマの観測的研究、エネルギー分解能の優れた新しいX線検出器の開発、高温プラズマに関する理論的研究などを幅広く進めた。「あすか」の観測としては、楕円銀河や明るい銀河団のマッピング観測を精力的に進めるとともに、データ解析のための新しい手法の開発を行なった。この新しい手法を応用することでペルセウス座、乙女座銀河団などの大規模な銀河団の温度構造と元素分布が高い精度で解明される見通しである。また楕円銀河NGC4636の回りに大きく広がったX線放射が発見された。検出器の開発関係では、ASTRO-E搭載カロリメータ用のフィルターホイールのプロトモデルの製作と、希釈冷凍機の製作を行なった。フィルターホイールは100μm厚と300μm厚のベリリウム、透過率1%および10%の中性フィルターなどを備えカロリメーターに入射するX線フラックスを制御するものであり、満足できる性能のものが作られた。希釈冷凍機は検出器を50mK以下に冷やすものでオックスフォード社の冷凍機に、NASAゴダード研究所の方式にならってFETボックスを取り付ける、線源のon/offをするなどの改良を加えた。また銀河団のホットプラズマやダ-クマタ-の平衡状態での分布関数の理論的検討を行ない、ガスの方がダ-クマタ-よりも広がった分布を示すための条件について研究を行なった。本年度は研究の2年目にあたり、「あすか」衛星による銀河・銀河団のホットプラズマの観測的研究、X線分光検出器の開発、宇宙プラズマに関する理論的研究を幅広く進めた。「あすか」の観測に関しては、近傍の明るい銀河団のマッピング観測を進めるとともに、データ解析のための新たな手法を開発した。この方法を適用することで、ペルセウス銀河団の中で、鉄の分布が中心ほど高く、周辺では低いという大スケールにわたる重元素量の変化を始めて明らかにした。また乙女座銀河団のマッピング観測も進めており、銀河間ガスの詳細な温度構造と元素分布を明らかにしつつある。一方、2000年打ち上げ予定のASTRO-E衛生に関しては、フィルターホイールのプロトモデルの開発とテストが行われ、フライトモデルの信頼性を確かなものにすることができた。さらに宇宙研との共同で高いエネルギー分解能を有するカロリメータの基礎実験を始めた。この実験には昨年度本研究費で購入した希釈冷凍機がフルに活用されている。

こうした検出器技術の進展を踏まえ、ASTRO-Eに続くX線天文衛星に高精度のX線分光装置を搭載するための検討も進めている。一方、理論的には銀河団の中心の重量に関して、重力レンズから求めた質量がX線観測から求めた質量の2-3倍も高く出るという問題を検討し、レンズに関するパラメータを変更しても両者の矛盾は容易に解消しないことを明らかにした。本年度は研究の3年目にあたり、「あすか」衛星による銀河・銀河団のホットプラズマの観測的研究、X線分光検出器の開発、宇宙プラズマに関する理論的研究を幅広く進めた。「あすか」の観測に関しては、近傍の明るい銀河団のマッピング観測を進めるとともに、データ解析のための新たな手法を開発した。特に乙女座銀河団のマッピング観測の結果を精力的に解析し、銀河間ガスの中に特異な高温領域が存在することを発見した。これは銀河団ガスが加熱される過程を教える重要な結果である。一方、2000年打ち上げ予定のASTRO-E衛星に関しては、フィルターホイールのフライトモデルの製作が行われ、フィルターのX線透過率測定を実行した。さらに宇宙研との共同で、高いエネルギー分解能を有するカロリメータの基礎実験を始め、低雑音プリアンプの読み出しを希釈冷凍機(本研究費で購入)に設置することに成功した。した希釈こうした検出器技術の進展を踏まえ、ASTRO-Eに続くX線天文衛星にX線撮像分光装置を搭載するための技術開発も進めた。一方、理論的には銀河団形成過程のsimulationや、銀河団の構造の球対称からのずれをもとに、ダークマターの性質を制限することを検討し、そのモデルをX線観測データに適用した。本年度は研究の最終年度にあたり、引き続き「あすか」衛星による銀河・銀河団のホットプラズマの観測的研究、X線分光検出器の開発、宇宙プラズマに関する理論的研究を幅広く進めた。「あすか」の観測に関しては、特に乙女座銀河団全体のマッピング観測の結果から、広がり300kpcほどの高温領域が周辺領域に複数存在することを発見した。これは銀河団がbottom-up processで形成され加熱されてきたことをはっきりと示す結果であるとともに、銀河団スケールで大規模な粒子加速が現在も起こりつつある可能性を示唆する重要な結果である。99年3月には宇宙研主催、大橋が国内組織委員長となり八王子市でX線天文学の国際シンポジウムを開催し230名が参加した。ASTRO-E衛星に関しては、フィルターホイールのフライトモデルが製作され、問題なく衛星上で動作したが2月10日の衛星打ち上げに失敗した。さらに宇宙研との共同で、高いエネルギー分解能を有するTESカロリメータの基礎実験を進め、Mo-Au二層薄膜の膜厚による超伝導転移温度の変化を明らかにし、SQUIDの希釈冷凍機内での低雑音動作に成功している。また電子物性研究室の協力により新しい断熱消磁冷凍機の材料の検討も始めている。理論的には楕円銀河内の超新星爆発によって生成された重元素が、銀河間空間へ放出されていく過程の理論的研究などを進めた。