hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伊豆沼・内沼におけるハス生息状況の3次元音響計測システムの開発と観測

また、地中を3次元的に非接触で把握するための新しい音響計測システムを開発し、湖底から55 cm程度の深さにある蓮根の分布を世界で初めて可視化した。これら成果は、今後の湖沼管理手法の先駆けとなるものと期待される。前年度に立てた計画通り、平成26年度に構築した堆積層内の弾性波動伝搬シミュレータを用いて、堆積層内に埋没している蓮根からの音波の反射強度を見積もった。また、その結果を元に、堆積層内探査ソーナーの仕様を変更し、改造することにより、埋没している蓮根を音で可視化するために最適なソーナーを開発した。また、今回のシミュレーション結果より、直径25 mm程度の蓮根を確実に捉え続け、経過観察などのモニタリングを実施するのには、船上からの音響計測手法よりも設置型タイプの計測手法が適していると判断し、より実用的な計測手法を開発した。具体的には、現場設置型の防水スキャンニング装置と円周配置型のハイドロホンアレイを構築し、1 m2領域内を自動で2次元的にスキャンニングしながら音響データを取得するシステムを開発した。取得した音響データを基に、独自開発している信号・画像処理プログラムを用いて、堆積層内1 m3の3次元音響画像を構築し、底泥下を可視化した。また、音響計測を実施した箇所において、柱状コアを用いたサンプリングも併せて実施しており、コア内に入っていた蓮根の埋没深度と位置を明確化し、3次元音響画像内に見られた強反射体が蓮根であることを確認した。自然状態の蓮根を世界で初めて音響で捉え、さらに実際にそれをサンプリングし、データの裏付けが取れたことは当初計画以上の成果と言える。また、初年度、次年度に開発と実証を進めてきた高分解能音響イメージングソナーを用いた3次元音響画像構築手法に関しては、フィリピン沿岸域に広がる海草の分布調査に応用し、その分布状況を3次元的に可視化しており、本研究目標の一つである「開発する技術の他の浅瀬域における水生植物研究への展開」を達成し、水中を高分解能で3次元的に可視化するための技術は有用なツールであることを改めて示した。今後は民間技術移転などを考えていきたい。水中音響計測最終年度である平成27年度は、これまでに開発した計測システムを用いてフィールド試験を中心に研究を推進すると共に、データの取り纏め及び結果の外部発信に努める。これまでの共同研究者との取組みの中で、ハスの全体分布形状に関しては、夏期における陸上からの観察及び、航空写真を用いた調査によって把握可能であるとの結論に至っている。しかし、ハスは無性生殖によって底泥下の蓮根を伸ばしながら生息領域を拡大していくことも多く、実際にハスがどの辺りまで拡大しているかを判断するためには、底泥下の様子を調べる必要がある。平成26年度の研究成果として、新規開発した音響計測手法により、底泥下に埋没する蓮根の可視化に成功したため、平成27年度はその計測手法を用いて蓮根の埋没密度を見積もる。これまでの調査で、ハスの大まかな分布形状や底質分布を把握しているので、特徴的な分布形状を示す幾つかの調査点において、開発した計測システムにより、蓮根の埋没密度を計測し、夏期における水面上のハス分布形状と底泥下の蓮根埋没密度を比較する。また、底泥下の蓮根からの反射信号をより明確化するためにビーム合成などの信号処理技術の検討を進める。
ロシアの地域間資金循環の分析

1ロシアの地域別統計の問題点を明らかにした。とくに、地域のGDP、貿易、外貨流通、投資、財政、税収の統計について、詳しい検討を行い、それぞれの統計について多くの問題点を考慮に入れて、慎重に利用することが必要であることを明らかにした。2ロシアの中央と地方の財政関係について統計データの整理と分析を行った。さらに、この関係の問題点を検討し、1994年以降著しく改善されてきているとは言え、なお多くの問題点を抱えていることを明らかにした。3ロシアの地方財政についての分析を行い、その問題点を明らかにした。とくに、モスクワ市、サンクトペテルブルク市、ニジェゴロド州というロシアのなかで極めて重要な3地域の地方予算について、綿密な検討を行い、ロシアの地方財政の特徴と問題点を明らかにした。4地方経済のケース・スタディとして、ヴォロネジ州、ノヴォシビルスク州、オムスク州などを取り上げ、様々な観点から地方経済の問題点を検討した。とくに、生活水準、雇用関係のデータを分析し、地域間の資金循環の偏りを明らかにした。5ロシアの地域を様々な指標により、分類する試みを行った。とくに、地域GDPと財政指標を組み合わせたり、貿易、外貨流通など対外経済関係の指標を用いたりして類型化を行った。各地域における石油・ガス等の資源の存在が、類型化において決定的に重要な要因となることを明らかにした。6石油・ガス等の輸出をはじめとする各地域の国際経済関係が地域間の資金循環を規定するものであることを示し、財政・金融を通じた地域間の資金循環のメカニズムを明らかにした。1.ロシアの地域経済、地域間資金循環に関する統計資料の収集・整理を行った。その際、平成10年度科学研究費補助金(国際学術研究)「ロシアの地域間の資金循環」(研究代表者田畑伸一郎)の調査研究成果を利用した。2.ロシアの11の経済地区を5人で分担し、各分担者が担当する経済地区に関する統計資料の分析を行った。とくに、ノボシビルスク州とボロネジ州についての分析を平成10年度スラブ研究センター冬期シンポジウムで報告した。3.同時に、統計分野別の分担(人口・労働力、資本、国民所得、産業連関表、産業、財政・金融、価格、対外経済関係)を行い、各分担者が担当する統計分野に関する地域別統計の収集・分析を行った。最初の作業として、地域における統計作成方法を調査し、統計機構、価格、労働に関する調査結果を平成10年度スラブ研究センター冬期シンポジウムで報告した。4.分野別統計の分析のなかでは、とくに、中央と地方の財政関係の問題について、補助金の在り方を中心に分析を行った。そのなかで、地方への財政支援の制度、交付額の推移、地域への配分方法、配分実績などを明らかにした。また、対外経済関係、金融についても、研究が進められた。これらの研究成果の一部を、メルボルン(オーストラリア)、ボカレイトン(米国)で開かれた国際学会で報告した。1.ロシアの地域経済、地域間資金循環に関する海外調査、学会報告などの研究活動については、平成11年度科学研究費補助金(基盤研究A(2)旧国際学術研究)「ロシアの地域間の資金循環」(研究代表者田畑伸一郎)を利用して行った。2.これらの活動を通じて、とくに次の諸点に関する研究を行った。(1)ロシアの地域レベルでの統計作成方法について、詳しい検討を行い、日本との比較などを通じて、問題点を明らかにした。とくに、貿易統計・通関統計、外貨統計、就業統計、生計費統計、家族調査統計などの作成方法についての検討を深めた。(2)連邦と地域との間の財政関係について、地方への補助金の交付を中心に、統計分析を行った。また、モスクワ、サンクト・ペテルブルク、ニジニ・ノブゴロドの地方財政(歳入、歳出、赤字補填、国債発行)に関する統計分析を行った。

(3)地域の間に見られる生活水準(生計費、賃金)、雇用(失業率)等の格差に関する統計分析を行い、これらの格差が主としてどのような要因によってもたらされているのかについて検討した。とくに、各地域の都市部と農村部の人口分布に着目した。(4)各地域のGDP、財政、貿易、外貨取引等の間の関係についての検討(多変量解析等)を行い、強い相関関係が見られる場合、その要因について考察した。これらの分析をもとに、地域を45のカテゴリーに分類することを試みた。1ロシアの地域別統計の問題点を明らかにした。とくに、地域のGDP、貿易、外貨流通、投資、財政、税収の統計について、詳しい検討を行い、それぞれの統計について多くの問題点を考慮に入れて、慎重に利用することが必要であることを明らかにした。2ロシアの中央と地方の財政関係について統計データの整理と分析を行った。さらに、この関係の問題点を検討し、1994年以降著しく改善されてきているとは言え、なお多くの問題点を抱えていることを明らかにした。3ロシアの地方財政についての分析を行い、その問題点を明らかにした。とくに、モスクワ市、サンクトペテルブルク市、ニジェゴロド州というロシアのなかで極めて重要な3地域の地方予算について、綿密な検討を行い、ロシアの地方財政の特徴と問題点を明らかにした。4地方経済のケース・スタディとして、ヴォロネジ州、ノヴォシビルスク州、オムスク州などを取り上げ、様々な観点から地方経済の問題点を検討した。とくに、生活水準、雇用関係のデータを分析し、地域間の資金循環の偏りを明らかにした。5ロシアの地域を様々な指標により、分類する試みを行った。とくに、地域GDPと財政指標を組み合わせたり、貿易、外貨流通など対外経済関係の指標を用いたりして類型化を行った。各地域における石油・ガス等の資源の存在が、類型化において決定的に重要な要因となることを明らかにした。6石油・ガス等の輸出をはじめとする各地域の国際経済関係が地域間の資金循環を規定するものであることを示し、財政・金融を通じた地域間の資金循環のメカニズムを明らかにした。
次世代シークエンサーによる統合失調症脆弱性HLA領域の配列決定

染色体6p21.3-22.1に存在する主要組織適合遺伝子複合体(MHC)領域は、最も有力な統合失調症関連座位とされながら、進化の過程で遺伝子重複を繰り返し非常に複雑な染色体構造を持つに至った領域特異性から、従来のSNP解析・シークエンス法に基づくゲノム解析は困難であった。一方、新しい研究手法である次世代シークエンサー(NGS)では、phase ambiguityのない完全な塩基配列をhigh throughputに取得できることから、これまでの実験的障壁の打破が期待できる。そこで、本研究課題では当該領域が持つ統合失調症脆弱性の包括的な解明を目指したNGSによるMHC領域の網羅的なゲノム解析を行うこととし、平成26年度は解析手法を確立すべく2つの実験系による検討を行った。さらに、疾患脆弱性が示唆された変異領域については、詳細な遺伝統計学的解析および統合失調症罹患者死後脳での発現解析を行った。その結果、疾患関連候補遺伝子として検討した3遺伝子のうち、1遺伝子について統合失調症群での発現変化の可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。
歪みSiを用いたキャリアの高移動度化に関する基礎研究

近年、Si半導体デバイスの飛躍的な進歩により、集積回路の高集積化、高性能化が推し進められてきた。しかしながら現在、その基礎である微細加工技術の限界が見え始めてきている。本研究では、このような背景から新たなSi系材料としてIV族混晶半導体であるSi_<1-y>C_yに注目した。特に、この材料をSi基板上に成長させる技術を開発・確立し、歪みを応用した電子移動度の向上を目指した。その結果、本年度は以下の成果が得られた。1.モンテカルロ・シミュレーションにより、Si上の歪みSi_<1-y>C_y膜の電子移動度について理論的に考察した。その結果、C濃度1%程度において、歪みにより電子移動度が焼く1.5倍増大することを見出した。またC濃度3%以上においては、合金散乱により電子移動度は低下するとの知見を得た。2.昨年度のホットワイヤーセル法に加え、プラズマCVD法、光CVD法を用いたSi_<1-y>C_y薄膜の成長を試みた。その結果、約200°Cという低温度下でのSi上へのSi_<1-y>C_y膜のエピタキシャル成長に成功した。3.いずれの手法で作製した膜も、as-grownの状態では置換型Cに起因するラマン・スペクトルは認められず、N_2雰囲気中700°Cアニールにより、置換型Cからの局所フォノン・モードが観測された。アニール後の膜は、X線逆格子マッピングから、予測通り2軸性応力を受けていることを確認した。4.SiH_2(CH_3)_2を用いたプラズマCVD法により、最高でC量3.5%という他に類を見ない高い置換型C組成を有するSi_<1-y>C_y膜の作製に成功した。5.プラズマCVD法により、PH_3を用いたSi_<1-y>C_y膜へのPドーピングを行った。その結果、C組成1%において電子濃度1.2×10^<19>cm^<-3>のドーピングに成功した。Siデバイスの高速化は、微細化により押し進められてきた。しかしながら、サブミクロンオーダの加工技術が可能になった今、その限界も見え始めてきている。本研究では、このような背景の元、新たなSi系材料としてSi_<1-x>C_x、SiGeCなどIV族混晶半導体に注目した。特に、Si基板上へこれら半導体を堆積させる技術を確立し、歪みを応用した電子移動度の向上を目指している。本年度は、このような観点に基づいて、IV族混晶半導体を作製するための低温エピタキシャル成長技術を開発した。その結果、ホットワイヤーセル法を用いて、以下に示す成果が得られた。1.ホットワイヤーセル法では、熱したタングステン・フィラメントにより原料ガスであるSiH_4が分解し、気相反応を通して、膜表面で膜形成種であるSiH_3と原子状水素が形成される。この手法を用いて、基板温度200°Cにおいて、Siのエピタキシャル成長を実現した。2.ホットワイヤーセル法では、圧力により膜の結晶構造が変化する。圧力が5×10^<-4>Torrと低い場合にはアモルファス、0.015Torrと高い場合にはエピタキシャル膜が得られる。また、気相反応における解析から、表面のラジカル種の濃度は、圧力により大幅に変化することが示された。

以上の結果から、Siの低温成長においては、成長表面におけるSiH_3ラジカルと原子状水素との濃度比が重要であるとの知見を得た。3.Si_<1-x>C_x/Si歪みヘテロ接合系においては、Si_<1-x>C_x(x=0.03)の伝導帯のバンドが2つに分離すること、膜の面内方向に対して軽い有効質量を有する谷と、重い有効質量を有する谷のエネルギー的な分離が約0.1eVを達することを理論的に明らかにした。この時、軽い有効質量を有する谷の方がエネルギー的に低く、電子の占有確率が高い。4.歪み系混晶膜の移動度を評価するためのモンテカルロ法によるシミュレーションプログラムを開発した。但し、現状では、Si膜しか解析できない。今後は、混晶系の膜が計算できるように改造していく予定である。近年、Si半導体デバイスの飛躍的な進歩により、集積回路の高集積化、高性能化が押し進められてきた。しかしながら現在、その基礎である微細加工技術の限界が見え始めてきている。本研究では、このような背景から新たなSi系材料としてIV族混晶半導体であるSi_<1-y>C_yに注目した。特に、この材料をSi基板上に成長させる技術を開発・確立し、歪みを応用した電子移動度の向上を目指した。その結果、本年度は以下の成果が得られた。1.モンテカルロ・シミュレーションにより、Si上の歪みSi_<1-y>C_y膜の電子移動度について理論的に考察した。その結果、C濃度1%程度において、歪みにより電子移動度が約1.5倍増大することを見いだした。またC濃度3%以上においては、合金散乱により電子移動度は低下するとの知見を得た。2.昨年度のホットワイヤーセル法に加え、プラズマCVD法、光CVD法を用いたSi_<1-y>C_y薄膜の成長を試みた。その結果、約200°Cという低温度下でのSi上へのSi_<1-y>C_y膜のエピタキシャル成長に成功した。3.いずれの手法で作製した膜も、as-grownの状態では置換型Cに起因するラマン・スペクトルは認められず、N_2雰囲気中700°Cでのアニールにより、置換型Cからの局所フォノン・モードが観測された。アニール後の膜は、X線逆格子マッピングから、予測通り2軸性応力を受けていることを確認した。4.SiH_2(CH_3)_2を用いたプラズマCVD法により、最高でC量3.5%という他に類を見ない高い置換型C組成を有するSi_<1-y>C_y膜の作製に成功した。5.プラズマCVD法により、PH_3を用いたSi_<1-y>C_y膜へのPドーピングを行った。その結果、C組成1%において電子濃度1.2×10^<19>cm^<-3>のドーピングに成功した。
化石記録からみた化学合成生物群集の起源

環太平洋白亜系メタン涌水起源石灰岩体に伴われる化学合成貝類群集の研究成果Kaim博士、棚部、およびジェンキンズ博士の3名は北海道北部中川地域の海成上部白亜系(カンパニアン階)の泥質岩中に含まれる石灰岩とそれに随伴する特異な化石群集を古生物学、堆積学、同位体および有機地球化学的手法を用いて研究し、石灰岩がメタン湧水活動に伴って形成され、化石群集は古細菌やメタン酸化細菌を体内に共生させた化学合成群集であることを明らかにした。さらに、貝類化石群集の種構成を疋田吉識博士(中川町自然誌博物館)と共同で調べ、それらが現生化学合成群集に特徴的な貝類で構成されていることや、群集構成が石灰岩体から周辺の泥質岩に向かって変化することを明らかにした。炭素同位体比のデータなどから、この群集構造の側方変化はメタン湧水部からの距離に応じた硫化水素濃度変化に規制されていた可能性が示唆された。この成果は、GeobiologyおよびActa Palaeontologica polonicaに公表した。白亜紀頸竜類化石にる小型貝の研究北海道大学博物館収蔵の北海道羽幌地域上部白亜系産長頸竜類化石に随伴する小型腹足類を棚部、Kaim、ジェンキンズ、および北大博物館の小林快次博士、越前谷宏紀博士の5名で共同研究し、それが現世のメタン湧水付近に特徴的に分布するハイカブリニナ科の属に類似することから、長頸竜類骨中のメタンを栄養源とする化学合成貝類であることを世界で初めて明らかにした。この成果は、ActaPalaeontologicapolonicaに公表した。1.後期ジュラ紀の沈木に伴われる貝類群集の記載外国人特別研究員のKaimはポーランドの後期ジュラ紀嫌気性粘土中の沈木に伴われる特異な軟体動物(二枚貝、腹足類、掘足類)群集の分類学的特徴と、環境変化に伴う群集組成の時代的変遷を明らかにした。これらの成果は、3論文としてActa Geologica Polonica, Geological Quaternaryに投稿した。2.北海道中川地域のメタン湧水起源石灰岩体に伴われる貝類群集の研究代表者の棚部の指導博士課程院生R.ジェンキンズは北海道北部中川地域の海成上部白亜系(カンパニアン階)の泥質岩中に含まれる炭酸塩岩とそれに随伴する特異な化石群集を古生物学、堆積岩石学、同位体地球化学、および有機地球化学的手法を用いて研究し、炭酸塩岩がメタン湧水活動に伴って形成され、化石群集は古細菌やメタン酸化細菌を体内に共生させた化学合成群集であることを明らかにした。本研究では、ジェンキンズ君が採集した貝類化石群集の種構成を同君、棚部、Kaim博士の3名共同で調べ、それらが現生化学合成群集に特徴的なネオンファルス科・ハイカブリニナ科・笠型腹足類、ツキガイ超科およびキヌタレガイ科二枚貝で構成されていることや、群集の構成が炭酸塩岩体から周辺の泥質岩に向かって変化することを明らかにした。炭素同位体比のデータなどから、この群集構造の側方変化は、メタン湧水部からの距離に応じた硫化水素濃度変化に規制されていた可能性が示唆された。この成果は、上記3名に中川町自然誌博物館の疋田吉識博士を加えた4名連名で、Geobiology誌に投稿予定である。1.環太平洋白亜系メタン湧水起源石灰岩体に伴われる化学合成貝類群集の研究棚部の指導院生R.ジェンキンズ(現在、博士)は北海道北部中川地域の海成上部白亜系(カンパニアン階)の泥質岩中に含まれる石灰岩とそれに随伴する特異な化石群集を古生物学、堆積学、同位体および有機地球化学的手法を用いて研究し、石灰岩がメタン湧水活動に伴って形成され、化石群集は古細菌やメタン酸化細菌を体内に共生させた化学合成群集であることを明らかにした。本研究では、そこでの貝類化石群集の種構成を同君、棚部、Kaim博士、および疋田吉識博士(中川町自然誌博物館)の4名で調べ、それらが現生化学合成群集に特徴的なネオンファルス科・ハイカブリニナ科腹足類、ツキガイ超科・キヌタレガイ科二枚貝で構成されていることや、群集構成が石灰岩体から周辺の泥質岩に向かって変化することを明らかにした。この成果は、GeobiologyおよびActa Palaeontologica polonicaに印刷中である。また、今年度の基盤研究(B)を用いて行われた米国カルフォルニア州の下部白亜系の調査で、バレミアン階のメタン冷湧水性石灰岩周辺の泥質岩中に大型の二枚貝を伴う化学合成貝類群集を見いだした。現在、ジェンキンズ博士と共同で、分類学的検討を行っている。2.白亜紀長頸竜類化石に随伴する小型貝類の研究

北海道大学博物館収蔵の北海道羽幌地域上部白亜系産長頸竜類化石に随伴する小型腹足類を棚部、Kaim,および北大博物館の小林快次博士、越前谷宏紀博士の4名で共同研究し、それが現世のメタン湧水付近に特徴的に分布するハイカブリニナ科の属に類似することから、長頸竜類骨中のメタンを栄養源とする化学合成貝類であることを明らかにした。この成果も近日中に国際誌に投稿予定である。環太平洋白亜系メタン涌水起源石灰岩体に伴われる化学合成貝類群集の研究成果Kaim博士、棚部、およびジェンキンズ博士の3名は北海道北部中川地域の海成上部白亜系(カンパニアン階)の泥質岩中に含まれる石灰岩とそれに随伴する特異な化石群集を古生物学、堆積学、同位体および有機地球化学的手法を用いて研究し、石灰岩がメタン湧水活動に伴って形成され、化石群集は古細菌やメタン酸化細菌を体内に共生させた化学合成群集であることを明らかにした。さらに、貝類化石群集の種構成を疋田吉識博士(中川町自然誌博物館)と共同で調べ、それらが現生化学合成群集に特徴的な貝類で構成されていることや、群集構成が石灰岩体から周辺の泥質岩に向かって変化することを明らかにした。炭素同位体比のデータなどから、この群集構造の側方変化はメタン湧水部からの距離に応じた硫化水素濃度変化に規制されていた可能性が示唆された。この成果は、GeobiologyおよびActa Palaeontologica polonicaに公表した。白亜紀頸竜類化石にる小型貝の研究北海道大学博物館収蔵の北海道羽幌地域上部白亜系産長頸竜類化石に随伴する小型腹足類を棚部、Kaim、ジェンキンズ、および北大博物館の小林快次博士、越前谷宏紀博士の5名で共同研究し、それが現世のメタン湧水付近に特徴的に分布するハイカブリニナ科の属に類似することから、長頸竜類骨中のメタンを栄養源とする化学合成貝類であることを世界で初めて明らかにした。この成果は、ActaPalaeontologicapolonicaに公表した。
東日本大震災による福島県の中心性と圏域の変容に関する地理学的研究

以下の3つのサブテーマ、すなわち、1中心地とゲイトウェイ都市の研究、2避難行動と居住地移動の研究、3農産物の流通と風評の研究について、以下の調査を行った。1では、原発の過酷事故が地理的カタストロフであり、エクメーネの再概念化が必要であることを、学会で発表した。2では、原発事故によって場所のスティグマ化が進んだことを英文論文集で発表した。3では、いわき市の水産業の復活について調査し、国際学会で報告した。福島県に新たに出来つつある地域区分については、今後の課題とされた。3年間の共同研究を行う基礎として研究会を2度開催し、先行研究のレビューと現地での資料収集を行い、各分担者のテーマを確認した。その結果、今年度は、1原発事故前後の福島県内の近接性変化と地域区分の分析、2原発事故直後の避難者についての記事の分析、3農産物風評被害の調査分析、4「福島」という地名の地理的スケール論、について学会報告を行うこととした。先行研究のレビューでは、福島県内の中心地研究が多数行われてきており、これらの研究を基礎として、原発事故後の中心性の変化を分析できそうであること、またスリーマイル島やチェルノブイリでの過酷事故による避難行動の分析事例を収集すること、さらに福島県内の避難者行動、農産物流通での調査事例が少ないことを確認した。これをもとに、1では、鉄道・バス、自家用車による近接性の分析を、原発事故前後でGISネットワーク分析によって明らかにし、福島県内の伝統的な地域区分の変容を、Q-分析によって明らかにした。その成果は、国際学会1回、国内学会2回で報告した。2では、原発事故直後に報道された地元新聞のデータベース、さらには避難者のブログから、避難経路のデータベースを作成した。この分析については、当時の社会的、地理的コンテクストをふまえた質的分析を今後も続けていく。3では、原発事故後の農産物の流通と「風評」の関係について、具体的な調査を始めた。その際に、収奪的でない調査という方法論も含めて、国内学会で報告した。4では、理論的な関心から、「福島」という地名が地理的スケールによる複雑な機能をもっており、その集合論的な分析を行った。国内学会で報告した。なお、H26年度4月上旬ではあるが、1の分析結果と、2の途中結果を組み合わせて、アメリカ地理学会での学会報告も行った。第1年度の先行研究レビューに基づいて、それぞれのテーマで3つの調査・研究を行った。すなわち、1原発事故直後の避難者・学校・役場の移動空間、2言説における「福島」という地名の地理的スケール、3福島県産農産物の流通、についてである。1では、福島県内市町村の鉄道・バス、自動車による近接性の変容を時間距離データ、GIS分析、Q分析を通じて明らかにして、その結果を避難者・学校・役場の移動と関連付けた。福島県内は、流域生活圏として浜通り、中通り、会津に分かれてきたが、原発事故によって浜通りが分断され、また浜通りから中通りへの避難者・学校・役場の移動によって、新たな地域編成が起こった。以上の成果を、全米地理学会にて発表した。2では、分析哲学の固有名論、地理的スケールの社会構築論を用いて、「福島」という地名の機能を「空間の政治」と結び付けて分析した。マスメディアなどで「福島」が福島県という行政組織・領域として固定して結び付けられ、その結果、原発事故の地理的影響が過小評価されてしまうだけでなく、家族やコミュニティの間でも生じている放射能不安による分断が起こっていることを示した。この成果は、論文2編、研究会発表1回で報告した。3では、福島県産農産物の流通過程を、特に放射線量検査と「風評被害」に関連付けて調査するために、まず福島県の放射線量がマスメディア等でどのように伝えられ、場所イメージを作っていったかを調査した。また、見えない放射線に不安を感じる地域で調査をする際の方法について、「地元」「内部者」の観点から考察した。この成果を、共著書の2つの章で論文として発表した。サブテーマのうち、1中心地とゲイトウェイ都市の研究、2避難行動と居住地移動の研究、3農産物の流通と風評の研究について、以下の調査・研究を行った。全体討議のテーマであった地域区分論については、次年度に持ち越しとなった。1では、日本の都市システムの研究と、そこで用いられた計量的方法についてレビューを行い、学会報告を行った。その結果、都市システムの研究において推測統計の記述統計的利用が重要であり、社会的関連性は「予測」ではなく「理解」においても得られるとした。第2年度に分析・報告していた、原発事故前後の都市間近接性の研究について、英文論文を引き続き執筆中である。2では、原発災害の避難行動について、特にフィールドワークの方法論の観点から調査を行い、国際学会での報告、共著書への分担論文を発表した。その際、当事者をどう考えるか、アウトサイダーとしての調査者の役割は何かを考察した。居住地移動の分析結果については、昨年度の全米地理学会での報告をふまえて、英文共著書への論文投稿を行った。3では、福島市の空間放射線量の高い地域での、放射能に関する自治体の情報発信と住民意識について調査し、学会報告と共著書への分担論文を発表した。このことにより、空間放射線量の高い地域での情報発信と「風評」の関係について考察した。第2年度に調査・分析した研究3編について、英文論文での発表がまだなので、このために使用予定の予算を次年度に繰り越して、研究を続行することとした。

第2年度に調査・分析を行った3つの研究で、英文論文の投稿が遅れている。この論文執筆の過程で方法論の問題が焦点となり、計量的方法やフィールドワークの批判的検討、情報発信の分析方法の開発などを、第3年度に補足することとなった。これらの方法論の検討については、学会報告や論文執筆が行えたが、実証研究がいったんストップしていたため、当初のサブテーマの実施には、やや遅れを取ったといえる。今年度は、3年間の共同研究期間を1年延長して、研究成果を発表する年度とした。英語による学会発表、英文論文の発表の他、英文雑誌への投稿論文の準備を行った。サブテーマのうち、1中心地とゲイトウェイ都市の研究、2避難行動と居住地移動の研究、3農産物の流通と風評の研究について、以下の調査を行った。1では、原発の過酷事故が地理的カタストロフであり、エクメーネの再概念化が必要であることを、学会発表において幅広い検討を行った。この中で、地表面をエクメーネ、アネクメーネの他に、放射能汚染地域に区分する必要を論じた。また、福島県内の中心地の地域構造が変化し、いわき市、福島市、郡山市が警戒区域からの避難者、原発修復作業の本拠地として、新たなゲイトウェイ都市となりつつあることを示した。2では、原発事故によって場所のスティグマ化が進み、このことが福島県とそれ以外の県との間のディスコミュニケーションを強化することになったことを、英文の論文集で発表した。これは、未発表となっている2013年度IGU発表の英文論文と関連付けて、チェルノブイリ原発事故の後の避難行動、場所のスティグマ化などの国際比較をする基礎を提供したといえる。3では、いわき市の水産業の復活をめぐる調査を行い、日韓中地理学会議にて英文による発表を行った。原発事故後の日本の農産物・水産物の貿易は東アジアにおいて外交関係にも影響する重要現象となっているが、いわき市での水産業のあり方と放射能検査について、アンケート調査と聞き取り調査を行い、国際的な検討を可能にする調査結果を提供した。全体テーマである地域区分論については、2014年度の「福島」の地理的スケール論と、2016年度の場所のスティグマ化論の研究によって断片的に検討されたが、今後の課題として残された。以下の3つのサブテーマ、すなわち、1中心地とゲイトウェイ都市の研究、2避難行動と居住地移動の研究、3農産物の流通と風評の研究について、以下の調査を行った。1では、原発の過酷事故が地理的カタストロフであり、エクメーネの再概念化が必要であることを、学会で発表した。2では、原発事故によって場所のスティグマ化が進んだことを英文論文集で発表した。3では、いわき市の水産業の復活について調査し、国際学会で報告した。福島県に新たに出来つつある地域区分については、今後の課題とされた。研究課題のサブテーマ3件のそれぞれについて、論文や学会発表を行うことができた。特に、原発事故後の避難空間については国際学会での発表を、「福島」という地名の機能については英文論文として発表しており、海外の研究者と議論が可能な形で発表した。福島県産農産物の流通については、調査方法の検討と、風評の情報空間を明らかにして、第3年度の本調査の基礎とした。流域圏については、個々の成果発表の中に取り込んで説明した。
バイオ操作効率化のための顕微鏡下画像情報からの聴覚・触覚情報の抽出

本研究の目的は,顕微鏡下の細胞操作に代表されるマイクロマニピュレーションにおいて,操作性を向上させることである.昨年度開発したシステムでは,身体像の錯覚現象からヒントを得て,操作ツールと物体との接触に伴い触・聴覚情報を呈示することにより,高い没入感を生むマイクロマニピュレーションシステムを開発した.今年度は,操作自由度の増加により,操作性を向上させた.具体的には,操作者の吸込み/吹出しによる空気の流量を計測し,それに伴い操作ツールであるマイクロ管の先端に空気の流れを生じさせるマイクロマニピュレーションシステムを開発した.マイクロ管の場合,流体抵抗は極めて大きく,操作者による空気の流れを,直接マイクロ管に繋げても,マイクロ管の先に空気の流れを生じさせることはできない.そこで,バルブを介してマイクロ管を正圧源(コンプレッサ)と負圧源(真空ポンプ)に繋ぎ,操作者による空気の流量に応じてバルブを開閉することにより,吸込み/吹出しのマスタ・スレーブシステムを実現した.バルブの開閉にPWMを利用することで,滑らかなマイクロマニピュレーションの実現に成功している.このシステムでは,自由度の増加のみならず,操作者の吸う・吹くの動作に伴って触・聴覚情報を呈示することにより,あたかもストローを介した吸込み/吹出しによって物体を操作するような感覚で,顕微鏡下の微小物体を操作することができる.このシステムによって,30マイクロメートル程度の微小物体を吸い付けて把持し,吹出しによりリリースすることができることを確認した.顕微鏡下の細胞操作に代表されるマイクロマニピュレーションは,現在,視覚情報のみに頼って行われている.マイクロマニピュレーションに伴う微小空間の力・音情報を正確に検出し,操作者に伝達することができれば,操作性は極めて向上すると考えられる.本研究の目的は,触・聴覚情報を付与することで,操作性が高く,かつ安価で信頼性の高いマイクロマニピュレーションシステムを開発することである.しかし,微小空間の力・音情報を正確に検出することは容易ではなく,従来の手法では,高コスト化や装置の信頼性の低下を招く.そこで本研究では,マイクロツール間の接触を検知して,その情報を操作者に触・聴覚呈示するマイクロマニピュレーションシステムを開発した.提案システムは,実体顕微鏡と2対の油圧マイクロマニピュレータに加えて,マイクロツール間の接触を検知するための回路と,触・聴覚呈示のためのボイスコイルモータを有する.検出されたマイクロツール間の接触情報に基づいてマイクロマニピュレータ操作子に固定されたボイスコイルモータを駆動させることにより,操作者は指先と耳でマイクロ領域における接触情報を得ることができる.この手法は,操作対象である物体と操作ツールとの間の力・音情報を直接的に検出するものではないが,ある種のマイクロタスクにおいては,操作性の向上をもたらす有益な情報を操作者に提供することができる.さらに提案システムでは,操作者の身体像を投影するためのマイクロハンド模型がマイクロツールに取り付けられており,没入感を生み出す工夫がなされている.提案システムを用いて,微小領域における適切な位置と力のハイブリッド制御を必要とするマイクロ描画タスク実験を行った結果,操作者に描画に伴う摩擦感をも感じさせることに成功し,操作性を向上させることができることを確認した.本研究の目的は,顕微鏡下の細胞操作に代表されるマイクロマニピュレーションにおいて,操作性を向上させることである.昨年度開発したシステムでは,身体像の錯覚現象からヒントを得て,操作ツールと物体との接触に伴い触・聴覚情報を呈示することにより,高い没入感を生むマイクロマニピュレーションシステムを開発した.今年度は,操作自由度の増加により,操作性を向上させた.具体的には,操作者の吸込み/吹出しによる空気の流量を計測し,それに伴い操作ツールであるマイクロ管の先端に空気の流れを生じさせるマイクロマニピュレーションシステムを開発した.マイクロ管の場合,流体抵抗は極めて大きく,操作者による空気の流れを,直接マイクロ管に繋げても,マイクロ管の先に空気の流れを生じさせることはできない.そこで,バルブを介してマイクロ管を正圧源(コンプレッサ)と負圧源(真空ポンプ)に繋ぎ,操作者による空気の流量に応じてバルブを開閉することにより,吸込み/吹出しのマスタ・スレーブシステムを実現した.バルブの開閉にPWMを利用することで,滑らかなマイクロマニピュレーションの実現に成功している.このシステムでは,自由度の増加のみならず,操作者の吸う・吹くの動作に伴って触・聴覚情報を呈示することにより,あたかもストローを介した吸込み/吹出しによって物体を操作するような感覚で,顕微鏡下の微小物体を操作することができる.このシステムによって,30マイクロメートル程度の微小物体を吸い付けて把持し,吹出しによりリリースすることができることを確認した.
血中循環がん遺伝子によるがん診断における新たな臨床的有用性の探索

近年、がん患者の血液中に存在する血中循環がんメチル化遺伝子は、血液からがんを発見できるバイオマーカーとして臨床応用に向け盛んに研究されているが、検出感度が低いことから未だ実用化されていない。これまでに我々は、高い精度で血中循環がんメチル化遺伝子を検出できる新規測定法を構築してきた。そこで本研究では、新規測定法による進行性乳がんを対象とした診断法の臨床応用を目指して、早期の進行性乳がんを見出すことができる新しいメチル化遺伝子マーカーを、病態に即したモデル実験系を構築し、探索を行った。その結果、新規のメチル化遺伝子マーカーを複数候補見出すことに成功した。本研究では、血中循環がん遺伝子のがんバイオマーカーとしての新しい臨床的有用性を見出すことを目的として、下記の研究項目を計画し、昨年度までに、(1), (2)に関して研究を実施した。(1).動物モデル実験系の構築。(2).血中循環がん遺伝子と血中循環がん細胞の検出系の構築。(3).血中循環がん遺伝子と血中循環がん細胞の体内動態における比較検証。これまでに、ヒトがん培養細胞株をラット静脈接種により血液中に循環させて経時的に採血し、がん細胞数を計測するがん細胞静脈接種モデルを新たに構築した。この動物モデルは、これまで解析が困難であった血中循環がん遺伝子や血中循環がん細胞の基礎的研究を推進する新しいin vivo実験系として有用性が高いと考えられる。また、本研究成果により血中循環がん遺伝子は、これまで考えられているがんの存否マーカーとしての臨床的有用性だけではなく、がんの悪性度を診断することができるバイオマーカーとして、新たな臨床的有用性が高まることが期待される。そこで我々は臨床応用に向けて、がん種特異的なメチル化遺伝子マーカーの探索を開始しており、これまでに肝細胞癌,大腸癌,脳腫瘍等の複数のがん種で特異的メチル化遺伝子マーカーの単離に成功している(特許出願済)。また、子宮頸がんに関しては、実際に約50検体の臨床検体を用いて、がん特異的メチル化遺伝子マーカーにより子宮頸部前癌病変の悪性度予測ができることを新たに報告した(Int. J. Gynecol. Cancer, 23, 234-243, 2013)。このように、本研究課題は当初の計画通りに研究が進められている。さらに、がんの存否マーカーやがんの悪性度評価等の臨床応用に向けた研究も開始し、既にがん種特異的なメチル化遺伝子マーカーを単離していることから、本研究成果をもとにした新しいがん診断法の可能性が期待できる。血中循環がん遺伝子は、がんのバイオマーカーとして臨床応用に向け盛んに研究されている。しかし、なぜがん患者の血液中に血中循環がん遺伝子が循環しているか、その生物学的なメカニズムは明らかになっていない。そこで本研究では、血中循環がん遺伝子がどのようにして産生されるのかを明らかにすることを目的として、下記の研究項目を計画して研究を実施した。(1). in vivo動物モデル実験系の構築;これまで血中循環がん遺伝子に関する基礎的研究が進められていない要因として、適切な動物モデルが構築されていないことが考えられる。そこで本研究では、ヒト乳がん培養細胞株を用いて、経時的モニタリングが可能ながん細胞経尾静脈接種モデル実験系を構築した。さらに、新たに構築した血中循環がん遺伝子と血中循環がん細胞の高感度な検出系により、血中循環がん遺伝子と血中循環がん細胞の体内動態との関連性を検証した。その結果、血中循環がん遺伝子の一部は、血中循環がん細胞に由来していることが示された。(2).血中循環がん遺伝子を高い感度で検出するために、がん細胞の転移過程の初期段階に着目したマーカースクリーニングを行った。その結果、転移過程で選択的にメチル化修飾される複数のメチル化遺伝子マーカーの単離に成功した。(3).血中循環がん遺伝子の新しい臨床有用性評価に向けて、がん種特異的なメチル化遺伝子マーカーの探索を開始した。既に見出されているがん種(肝細胞癌,大腸癌)以外の複数のがん種で特異的メチル化遺伝子マーカーの単離に成功した。以上のように、本研究課題は当初の計画通りに研究が推進され、がんの悪性度評価等の新たな臨床応用に向けた研究も開始することができた。また、がん種特異的及び、がん細胞の転移過程に選択的なメチル化遺伝子マーカーの単離に成功していることから、本研究成果をもとにした新しいがん診断法の可能性が期待できる。これまでに、(1)動物モデル実験系の構築, (2)血中循環がん遺伝子と血中循環がん細胞の検出系の構築に関する研究を実施した。(1).動物モデル実験系の構築:本研究では、がん細胞経尾静脈接種モデルと、担がんマウスモデルの2種類の動物モデルの構築を進めている。

がん細胞静脈接種モデルに関しては、がん培養細胞株をラット静脈接種により血液中に循環させて、経時的に採血する方法の構築に成功した。一方、担がんマウスモデルに関しては、一般的に用いられている担がんマウスでは、がん組織体積が約1000mm3以上にならないと血中循環がん遺伝子が検出されず、本研究を遂行することは困難であった。そこで本研究では、担癌マウスのがん組織体積が小さい段階から血中循環がん遺伝子や血中循環がん細胞を検出可能とする担がんマウスの作成を目指しており、そのためにはがん培養細胞株の選定が重要となる。現在、腫瘍形成能と浸潤・転移能の観点から細胞株の選定を行っている。(2).血中循環がん細胞と血中循環がん遺伝子の検出系の構築:これまでに、血液から遺伝子の抽出工程を経ずに直接測定できる前処理方法により、1細胞あたり100万コピー数あるヒト遺伝子特異的なAlu配列の定量的PCR法により、血中循環がん遺伝子の量を測定する方法を構築した。具体的には、採血後の遠心により血漿画分と血球画分に分離し、血中循環がん遺伝子の量は血漿画分を用いてAlu配列のコピー数を測定した。一方、血中循環がん細胞数は、血球画分を溶血した後にAlu配列の定量的PCR法により、がん細胞数の算出を検討したが、夾雑物の影響により測定が困難であった。そこで代替策として、がん細胞をGFPタンパク質や蛍光色素でラベルし、細胞数を計測する方法に切り替えて、血中循環がん細胞を検出する方法の構築を検討している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の今後の推進方策として下記の2点に関して計画している。(I).血中循環がん遺伝子を用いた新しいがん診断に関する研究:本研究により血中循環がん遺伝子のがんバイオマーカーとしての新しい臨床的有用性を見出されれば、血中循環がん遺伝子は、これまで考えられているがんの存否マーカーに加え、がんの悪性度を診断することができるバイオマーカーとして、新たな臨床的有用性が高まると期待される。そこで我々は(a)がん種特異的なメチル化遺伝子マーカーの単離, (b)がん特異的メチル化遺伝子マーカーによる子宮頸部前癌病変の悪性度予測に関して、既に臨床応用に向けた研究を進めている。今後は、血中循環がん遺伝子を用いた新しいがん診断法の可能性を探究し、臨床応用に向けた研究を推進する。(II).血中循環がん細胞の特性の探究と創薬に関する研究:血中循環がん細胞は、がん患者の予後予測するバイオマーカーとしてのみ考えられてきたが、最近では血管内に浸潤した血行性転移過程にあるがん細胞の可能性が報告されている。しかし、これまでに適切な動物モデルが構築されていないことから血中循環がん細胞の特性を理解することは困難であった。本研究により構築される動物モデルは、血中循環がん遺伝子の生物学的メカニズムを解析できると共に、血中循環がん細胞の特性を詳細に解析することが可能である。そこで今後は、血液循環がん細胞の特性を分子生物学的に詳細に解析することで、血液循環がん細胞自身が、がんの転移を抑制する標的となりうる可能性を検証し、創薬につながる研究を推進する。
Rr系スクッテルダイト化合物の重い電子状態と低温磁気状態の解明

スクッテルダイト化合物RT4P12において、TP4からなる「かご」構造の違いによって物性がどのように変化をするのかを微視的に調べるため、RサイトがNMR可能なLa系スクッテルダイト物質でLaとPサイトのNMR、NQR測定を行っている。本年度は以下の成果が得られた。1)超伝導体LaFe4P12における、超伝導対の対称性の同定La系スクッテルタイド物質LaFe4P12は電子比熱係数が、50mJ/molK2を超える大きな値を持つため電子相関の強い超伝導体と考えられる。Pr系スクッテルダイト超伝導体を理解するためにも典型的なLa系超伝導体の対称性を確定しておくことは重要なことである。我々はLaFe4P12について1/T1を測定しTc直下にコヒーレンスピークが観測されること、また等方的超伝導ギャップに関係する指数関数的な減少が観測されることを示した。またナイトシフトの測定から、超伝導対のスピン帯磁率の測定を行い、Tc以下一重項形成の伴うスピン帯磁率の減少も観測した。これらの結果により、スピン一重項s波超伝導体であることを決定付けた。これらの結果は、Nakai et al. J.Phys.Soc.Jpn.(2006)で報告した。2)LaFe4Sb12における強磁性寸前の金属状態LaFe4Sb12は低温まで磁気秩序を示さない金属物質である。我々はSb-NQRを行い、低温に向かって1/T1Tが増大することを示した。この物質は現段階では不純物相を多く含むためバルクの帯磁率測定から本質的な振る舞いを知ることは難しいが、La-NMRのシフトから微視的な帯磁率の振る舞いを得た。1/T1Tとナイトシフトの振る舞いからこの物質では、q=0の強磁性ゆらぎの成長が低温に向かって顕著になり、強磁性寸前の金属状態であることがわかった。3)LaOs4Sb12におけるLaサイトの異常緩和SbサイトとLaサイトの1/T1Tを低温まで測定した。Sbサイトの1/T1Tは、帯磁率との比較から磁気励起に支配されていると考えられるのに対し、Laサイトでは磁気的な緩和とは異なるな和の成分が存在することがわかった。我々はこの緩和の成分は、Laサイトの局所的なフォノンに関係するものと考え、超音波から指摘されている「Rattling」との関連を調べた。本年度は、スクッテルダイト化合物で問題となっている、1)Pr系化合物PrFe_4P_<12>における重い電子形成機構の解明2)La系スクッテルダイト超伝導体における、超伝導対の対称性の同定、3)スクッテルダイト化合物の中でも異常な重い電子状態が報告されているOs_4Sb_<12>のかご状態の電子状態を調べた。これらの中で、1)と2)の内容について報告する。1)Pr系化合物PrFe_4P_<12>における重い電子形成機構の解明PrFe_4P_<12>は6Kで四重極秩序を示す物質であるが、6T以上の高磁場で四重極秩序は抑制され重い電子の振る舞いを示す。我々はP核の核磁気共鳴(NMR)実験からPr-4f電子のスピン励起を調べるとともに、四重極秩序によって生じる2サイトのP位置での局所磁場を調べた。その結果Pr-4fスピン励起は、2つの4f電子が存在するにも関わらずCeやYbと似たスピン励起を示し、重い電子形成機構として磁気的な近藤効果によって起こっていることを明らかにした。四重極秩序の状態として、X線や中性子実験が明らかにしたようにFeが歪むことにより、等価だったPサイトが2サイトに割れ、磁場中で異なる磁場を感じることがわかった。しかし磁場を下げていくと差は小さくなり、ゼロ磁場では磁気モーメントが現れない四重極秩序特有(磁気秩序とは異なる)異常であることも明らかにした。また低磁場でPr核スピンに関係するスピン励起が現れていることも明らかにした。これらの結果は、論文(発表論文1)に発表済みである。2)La系スクッテルダイト超伝導体における、超伝導対の対称性の同定La系スクッテルタイド物質LaFe_4P_<12>は電子比熱係数が50mJ/molK^2を超える大きな値を持つため強い電子相関による異方的超伝導体である可能性も指摘された。また様々なスクッテルダイト構造を持つ超伝導体を理解するためにも典型的なLa系超伝導体の対称性を確定しておくことは重要なことである。我々はLaFe_4P_<12>について1/T_1を測定しT_c直下にコヒーレンスピークが観測されること、また等方的超伝導ギャップに関係する指数関数的な減少が観測されることを示した。ナイトシフトの測定から、超伝導対のスピン帯磁率の測定を行い、T_c以下一重項形成の伴うスピン帯磁率の減少も観測した。これらの結果は、現在投稿準備中である。

本年度は以下の成果が得られた。1)超伝導体LaFe4P12における、超伝導対の対称性の同定La系スクッテルタイド物質LaFe4P12は電子比熱係数が、50mJ/molK2を超える大きな値を持つため電子相関の強い超伝導体と考えられる。Pr系スクッテルダイト超伝導体を理解するためにも典型的なLa系超伝導体の対称性を確定しておくことは重要なことである。我々はLaFe4P12について1/T1を測定しTc直下にコヒーレンスピークが観測されること、また等方的超伝導ギャップに関係する指数関数的な減少が観測されることを示した。またナイトシフトの測定から、超伝導対のスピン帯磁率の測定を行い、Tc以下一重項形成の伴うスピン帯磁率の減少も観測した。これらの結果により、スピン一重項s波超伝導体であることを決定付けた。これらの結果は、Nakai et al. J.Phys.Soc.Jpn.(2006)で報告した。2)LaFe4Sb12における強磁性寸前の金属状態LaFe4Sb12は低温まで磁気秩序を示さない金属物質である。我々はSb-NQRを行い、低温に向かって1/T1Tが増大することを示した。この物質は現段階では不純物相を多く含むためバルクの帯磁率測定から本質的な振る舞いを知ることは難しいが、La-NMRのシフトから微視的な帯磁率の振る舞いを得た。1/T1Tとナイトシフトの振る舞いからこの物質では、q=0の強磁性ゆらぎの成長が低温に向かって顕著になり、強磁性寸前の金属状態であることがわかった。3)LaOs4Sb12におけるLaサイトの異常緩和SbサイトとLaサイトの1/T1Tを低温まで測定した。Sbサイトの1/T1Tは、帯磁率との比較から磁気励起に支配されていると考えられるのに対し、Laサイトでは磁気的な緩和とは異なるな和の成分が存在することがわかった。我々はこの緩和の成分は、Laサイトの局所的なフォノンに関係するものと考え、超音波から指摘されている「Rattling」との関連を調べた。
巨大な電気光学効果をもつ非鉛光学用配向多結晶セラミックス開発と制御

多結晶の利点である微細構造制御と添加物による組成制御、および、単結晶で見出された優れた光学特性を併せ持つ光学デバイスを開発し特性向上を目指している。具体的には、磁場を用いたコロイドプロセスによる結晶配向制御と高密度焼結によって、結晶異方性をもち、かつ、電気光学効果に優れるタンタル酸ニオブ酸カリウム及びニオブ酸バリウムナトリウム(一部タンタル添加)について検討している。これらの多結晶透明セラミックスを開発することを目的として、その粉体合成、配向、焼結に関する基礎科学から、さらには微構造制御までを行っている。初年度に引き続き、粉体合成と磁場中配向を検討し、粉体特性と磁場配向成形との関係について検討を行った。加えて、粒子配向させた成形体の焼結条件について検討した。タンタル酸ニオブ酸カリウムはタンタルとニオブの比を変えることで正方晶性を変えることができる。正方晶性の高い方で粉体合成と配向を試みたところ、c軸が配向した成形体が得られた。焼結性については、融点近くまで温度を上げても相対密度が85%までにとどまり、課題となっている。一方、ニオブ酸ストロンチウムバリウムナトリウムでは、ナトリウムの添加量を変えることで粒子径が異なり、配向性及び焼結性に影響を及ぼすことが明らかとなった。高温でのNa成分が分解することが影響すると考えられ、化学量論組成よりもNaを過剰に添加すると微細な粉体が得られ、成形時のc軸の配向性は少し低下するものの、焼結すると相対密度が99%まで到達することが明らかになった。成形性と焼結性においていずれの物質でも課題がみられる。特にタンタル酸ニオブ酸カリウムについては焼結温度が融点付近であり、圧力等その他の効果を検討する必要がある。原料粉の合成条件と配向に加えて、緻密な焼結体の作製までが大きな課題である。両者ともアルカリ金属を含み、化学量論組成を保ちにくいことが原因の一つであると思われる。そこでそれぞれの物質に応じて、原料粉体の組成と合成反応温度を制御することで配向に適するサブミクロンの粉体合成が可能となった。これにより、磁場中での粒子配向成形が可能となり、さらに焼結の条件までの一連の製造プロセスの条件を検討することが可能となった。タンタル酸ニオブ酸カリウムについては、ニオブとタンタルの比を変えることで正方晶性を変えることが可能である。正方晶性を高くした組成で原料粉体の合成を行った。反応温度と反応時間を検討した結果、微粉体の合成が可能となり、配向成形体とその焼結を行うことができた。ただし、焼結させると融点付近にも関わらず相対密度が90%には到達しないことが分かった。現在、その対策を現在検討中である。一方、電気光学効果が期待されるニオブ酸バリウムナトリウムについては、タンタルの添加に加え、ナトリウム成分を過剰にすることで微細な粉体を合成することが可能となり、粒子配向成形体の作製及び焼結を経て緻密な焼結体を得ることができた。ただし、粉体が微細化した分、配向性に課題がみられた。粉体合成から配向体の成形、焼結条件を最適化することで、ようやく光学的な特性にまで到達することが可能である。そのためには相対密度は99.9%程度まで焼結できる条件を明らかにする必要があり、そのために原料粉体から再度検討を行う必要がある。タンタル酸ニオブ酸カリウムの粉体合成を引き続き行い、スラリー調製、配向、焼結を行う。粒子径が1μm以上で配向するが、それ以下では難しかった。タンタルとニオブの比を変えることで正方晶性が上がることで微粒子でも配向は可能となった。ただし、その次の行程である緻密化については、融点付近まで温度を上げても焼結が十分に進まなかった。従って、焼結速度、到達温度、保持時間、そのときの結晶粒子径等にも注意して焼結させる必要がある。加えて、焼結緻密化への圧力の効果も検討に入れる。同物質については、正方晶性の高い粉体と立方晶系の粉体とを混合した系でも配向成形と焼結を検討する。もともと屈折率の異方性が高い系ではないため配向性については少し低下しつつも、焼結性を優先し、光機能性を発現させることを目指す。ニオブ酸バリウムナトリウムについては、ナトリウムを増加させることで微粒子化し、焼結が進み透光性まで到達した。散乱源となる要因は、配向性が低い点と、焼結時の緻密化よりも粒成長が先行する焼結挙動の制御である。配向性の向上に関しては、成形時のスラリー調製条件について、溶媒や粉散剤について見直す。粒子分布についても注視する必要がある。一方、焼結時の粒成長の制御については、高温等方圧加圧焼結の際の温度を変える。粒成長させないための温度と圧力を検討する。得られた透明体については、キャラクタリゼーションを行うとともに、特性評価へと移行する。多結晶の利点である微細構造制御と添加物による組成制御、および、単結晶で見出された優れた光学特性を併せ持つ光学デバイスを開発し特性向上を目指す。本研究では、磁場を用いたコロイドプロセスによる結晶配向制御と高密度焼結によって、結晶異方性をもち、かつ、電気光学効果に優れるタンタル酸ニオブ酸カリウムの多結晶透明セラミックスを開発することを目的として、その粉体合成、配向、焼結に関する基礎科学から、さらには微構造制御までを行う予定である。