hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代数群・リー環の構造の研究とその応用

具体的に結果を述べると、G=カッツ・ムーディ群, Z(G)=Gの中心, T=標準極大トーラス部分群U=標準極大上三角ユニポテント部分群, V=標準極大下三角ユニポテント部分群としたとき、G=Z(G)uU__<g∈G>g(VhU)g^<-1>が全てのh∈Tについて成立するというものである。さらにこの結果の直接の応用として、Gの全て中心的元が、わずか二つのユニポテント元の積で書くことができるという、非常に強い結論を導くこときる。さらに今回の結果は、オアー型定理への道筋がある程度つけられたという点と、共役類の構造解の展望が開けたという点でも大きな意味があったと評価できる。またこの群構造と関連した形で群の域の研究も行い、K半群の構造についての松本型定理を証明した。そして、群の代数構造との関連で周期構造の新たな構成の研究も行い、その同型類の特徴付けに関して、代数学の手法を用いた新しいが得られた。
微小プランクトンの成長・死亡・分解過程

昨年度の研究において蛍光基質(Fluorescein diacetate,FDA;6-carboxyfluorescein diacetate,CFDA)を用いた生死判定は原核生物であるバクテリアに用いた場合、時としてコロニーカウントを下回ることからはこれらの生物群には必ずしも適当でないことが判明した。一方、核酸染色剤であるDAPIと組み合わせた計数においてバクテリアの増殖が定常期に入ると死菌数及びバクテリアの抜け殻(Ghost)と考えられる微小粒子が急増することが分かった。この微小粒子の増加はバクテリアの種類によって異なり、大腸菌Escherichia coliでは観察されなかったが海水より分離した菌株では顕著であった。海水中の植物プランクトンでは最大約40%の個体が死んでいることが分かった。これらの死細胞はいわゆる自然死であり動物の捕食による分解ではない。バクテリア及び植物プランクトン、おそらく全ての微小プランクトンは捕食以外に自然死によって分解しているものと考えられる。培養バクテリアで見たようにこれらの分解産物のなかには直接コロイド状となるものもあり、また植物プランクトンのブルーム後期など短期に多量の死細胞が供給されるときなど真の溶存状態からコロイドへと凝集する過程も顕著となると考えられる。近年海洋でのコロイド状有機物の動態が注目されており、細胞の自然死に起因する有機物供給過程の研究を今後も進めていきたい。海洋における微生物プランクトンの自然死亡分解過程を定量的に解明するための第一歩として、平成9年度は培養細胞系を用いて成長-死亡分解過程の定量的記述を目的とする研究を行った。細胞の生死判定は、細胞内酵素活性の有無を検出する蛍光基質により細胞の生死を区別し、その状態をゲルカバー濾過法により保存・観察・定量した。文献的にはバクテリアから原生動植物まで全てのプランクトンの生死を蛍光基質により定量的に判定できることが判明していた。そこで2種類の真核生物植物プランクトン、Tetraselmis tetratheleとChroomonassp.、を用いて細胞の増殖過程と生死比率との関係を観察したところ、2種類とも増殖期から定常期にはいる境界期に死亡率が急増することが判明した。このことは単細胞生物の増殖プロセスにおいて増殖末期に生理的・構造的な変化が細胞に起こり、それが生死のコントロールに重要な役割を果たしていることを暗示している。一方、原核生物であるバクテリアにおいては、Escherichia coliと自然海水より分離した1株を用いて細胞の増殖過程と生死比率との関係を観察したところ、真核生物とは逆に2種類とも増殖期から定常期にはいる境界期に蛍光基質による生細胞比率が急増することが判明した。その他の時期には蛍光基質法による生菌数はコロニーカウントを下回った。このことは蛍光基質法はバクテリアの生死判定には適当でないこと、また原核生物も真核生物と同様に増殖末期に生理的・構造的な変化が細胞に起こっていることを示している。これらの生理的・構造的変化の実態解明は本研究の範囲を超えているため、適当な共同研究者とともに新たなプロジェクトを発足させたい。本研究においては今後、蛍光基質法とコロニーカウントを併用し自然海水中のプランクトンの生死の把握とともに、培養・自然両系での死細胞のその後の運命を解明する。
産地形成論と林業システム化論との総合的理論構築のための実証的研究

1.岡山県津山・勝山地域は、1980年以降の国産材不況下においても、製材産地として新たな発展を見せている。それには多くの理由があるが、第1には、岐阜県東濃製材産地の経験と製品生産過程を模して、高品質規格材・乾燥材生産を始めたことによる。更に、この新製品生産は、個々の製材工場だけでなく、地域の林材業が組織的に一丸となり、製材原木の広範囲からの集荷、地域の市場情報の提供等によって生産体制を支えたのことによる。つまり、製品市売市場や素材市売市場の市場情報が、製材生産・素材生産・育林経営のそれぞれの生産現場にフィ-ドバックするようなシステムが形成されたことであり、地域林業システムが、情報提供、製品販売・流通の合理化、高付加価値生産によって支援される体制が形づくられたのである。2.このような林業の組織化と製材産地の形成という2つの方向性をもった運動が、現実と調和するように進められてきた。その際、市場情報の提供を通じて、この運動の促進に重要な役割を果たしたのが、全国的にも数少ない山元の製材産地に立地する製品市売市場である。3.津山・勝山地域が製材産地として発展する過程で、地域の森林資源は一度枯渇状態を呈したが、その後の後継的資源は急速に量・質の両面から整備されつつある。育林技術と育林体制・組織は、市場情報によって好影響が与えられ、急速な改善が見られる。それゆえ、これらの地域は、林業・林産業の強大な総合的産地になりうる可能性をもっている。つまり、これらの地域は、全国で唯一、育苗、育林生産、素材生産、素材流通、製材生産、製品のマ-ケティングといった林業生産のあらゆる局面が地域内部で完結し、産地間競争に打ち勝つ力を持っていると思われるのである。1.木材の産地形成のための基礎的実証分析まず、岡山県真庭群勝山地域の素材生産の実態とその流通構造の分析を行った。その結果、(1)勝山地域の素材生産は、域内原木消費量のほぼ25%にとどまっており、他の75%は域外からの搬入によってまかなわれている。(2)その原木集荷機構と担い手についてみたところ、地域内の3原木市売市場から当地域の木材流通の要としての役割が極めて大きく、(3)特に、民間の素材業者の集荷機能が重要であることがわかった。(4)一方、小径木に関しては森林組合系統の集荷の役割が大きいことも明らかになった。次に、原木市場から地域内の製材工場への流通は、地域内の市売市場が主体的役割を担っているとはいえ、広域的に原木買いが行われており、製材工場の専門化の程度によって、原木買いに一定の法則性があることがわかった。2.林業システム化論との関係について林業生産と素材生産、さらに原木流通と製材加工との関係、および製品の販売状況についての実態調査を実施した。その結果、岡山の勝山地域においては、製品加工と製品市売市場との連動による強固なつながりと、原木市売市場との三者一体化した構造が明らかにされた。このような実態分析の中から、産地形成論と林業システム化論との総合的理論構築への構想が浮かび上がってきた。とくに川上から川下までという地域林業形成への理論的支柱として、製材市場ガキ-ポイントになり、それを核とした林業システム化論への足掛かりがつかめた。これらの成果を踏まえて、さらに突っ込んだ分析のもと所期の目的を達成させたい。1.津山・勝山地域は、1980年代に入って以降の国産材不況下においても、産地として更なる発展を見せている。

それを可能としたのが、1つは、東濃産地の経験に学んだ高規格材・乾燥材生産への取り組みとその定着である。つまり、更に高い次元での産地形成を行ったことである。そしてもう1つは、そうした地域としての取り組みが、個々の製材工場レベルで行われるとともに、地域産製品の大部分を取り扱う製品市売市場と広域に原木を集荷する一方、地元の素材をも生産・販売する原木市売市場の協力とイニシアティブの下で、地元林材業界が、組織的意識的に取り組んだことである。市場情報は、地元に存在する製品・原木の各市場からフィ-ドバックされ、それぞれの段階の取り組みとして、対応行動が取られるような仕組ができているのである。つまり、地域林業の組織化・システム化が、原木と製品両段階の市売市場を中心とする地域の素材・製品販売・流通の合理化、付加価値向上運動を通じて行われているのである。2.こうした、産地形成と地域林業の組織化・システム化の2つの方向を肉ばなれせず、統一的に追及することを可能としているのが、原木及び製品市売市場とりわけ全国的にも数少ない山元に立地する製品市売市場の存在なのである。3.産地としての発展の過程で、地域の伐採適期資源は、枯渇したが、その後資源の量的・質的整備が急速に進みつつある。市場情報が確実にフィ-ドバックされつつ行われる技術の改善と、施業の体系化は急速に進み、将来、原木としての優良材をも産出しつつ、苗木の段階から育林生産、素材生産、製材加工、製品販売に至るまで、体系的に組織化された、強固な総合的(素材・製材両段階での)産地を形成しうる可能性を秘めている。
新奇な元素選択による非鉛系強誘電・圧電材料の探索

新奇な元素選択による非鉛系強誘電・圧電材料の探索を目的として研究を行った。6s^2孤立電子対を持つPb^<2+>及びBi^<3+>のイオンを持つペロブスカイトでは、その立体障害により強誘電歪みを持つ結晶構造が安定化される。こうしたペロブスカイト型酸化物の結晶学的特徴とその歪んだ構造に起因する物性を明らかにすることは、新規非鉛強誘電・圧電材料の物質探索における指針を見いだす上で非常に意義深い。本年度の研究では高圧合成法で合成されるBiCoO_3-BiFeO_3固溶系が、実用材料である鉛系圧電体Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)と共通の構造的特徴を持つことに着目し研究を行った。PZTの高い圧電性能はモルフォトロピック相境界(MPB)と呼ばれる、相図中でZrリッチの菱面対称相とTiリッチの正方晶相が接する領域で発現する。BiCoO_3-BiFeO_3固溶系においても、PZT同様にMPBが存在することが知られている。本年度の研究では、BiCoO_3-BiFeO_3固溶系のMPB近傍における結晶構造の詳細な組成依存性を調べ、MPBとなる組成を決定した。また、MPBでの結晶構造解析を行い、MPBにおいて単斜晶相が存在することを証明、結晶構造を決定した。また、昨年度のBiCoO_3の研究でCo^<3+>のスピン状態が結晶構造および物性に深く関係することを発見したことを元に、Co^<3+>のスピン状態を制御することによる物性変化を調べた。そこで強磁場中でLaCoO_3がスピン状態転移を示すことに着目し、LaをBiで置換した試料の強磁場中での磁化測定を行った。結果、10%のBi置換でスピン状態転移の振る舞いおよび磁性が変化することを確認した。6S^2孤立電子対を持つPb^<2+>及びBi^<3+>のイオンを持つペロブスカイトでは、その立体障害により強誘電歪みを持つ結晶構造が安定化される。本研究では、高圧法で合成されるPb,Biペロブスカイトの中でも正方晶の結晶構造を持つPbVO_3とBiCoO_3に注目し、研究を行った。これらは代表的な強誘電体であるPbTiO_3と同様の結晶構造を持つが、その構造歪みの大きさはPbTiO_3を大きく上回る。高圧下における水熱法によりPbVO_3の純良な試料の合成に成功し、その試料を用いた詳細な磁性研究を行った。その結果、PbVO_3がd電子の軌道秩序による2次元磁性を示すことを明らかにし、軌道秩序がPbVO_3及びBiCoO_3の巨大な正方晶歪みの安定化に寄与していると説明づけた。また、自ら改造した二段式超高圧発生装置を用いて、新しいペロブスカイト化合物PbMnO_3を合成した。構造解析を行い、d^3電子配置を持つMn^<4+>では軌道秩序によってd軌道の縮退を解くことが出来ないため、大きな正方晶歪みは発現しない事を示した。さらに、BiCoO_3の圧力下における構造相転移の研究から、高圧高温条件下でBiCoO_3が常誘電構造に転移することを明らかにし、その際にCo^<3+>のスピン状態も変化していることを示した。また、BiCoO_3-BiFeO_3固溶系の研究を行い、実用材料であるPZTと共通の構造的特徴を持つことから、環境に有害な鉛を含まない圧電体としての応用の可能性も検討した。また、昨年度のBiCoO_3の研究でCo^<3+>の

スピン状態が結晶構造および物性に深く関係することを発見したことを元に、Co^<3+>のスピン状態を制御することによる物性変化を調べた。そこで強磁場中でLaCoO_3がスピン状態転移を示すことに着目し、LaをBiで置換した試料の強磁場中での磁化測定を行った。結果、10%のBi置換でスピン状態転移の振る舞いおよび磁性が変化することを確認した。
消化器癌に対する細胞内侵入活性を有する免疫細胞をキャリアとするウイルス療法の開発

生体内で癌細胞指向性(ホーミング機能)を有し、細胞内侵入(Cell-in-Cell)活性を持つ免疫細胞HOZOTをキャリア細胞として、ウイルス表面タンパク質のファイバーを35型アデノウイルスのファイバーに置換したウイルスTelomeScan/F35を搭載したAd-HOZOTの抗腫瘍効果を検討した。Ad-HOZOTは、抗アデノウイルス中和抗体の存在下でも抗腫瘍活性を発揮し、腹膜播種モデルで有意に播種病変を減少させ、壊死を誘導するとともに有意な中間生存期間(MST)の延長を来した。本技術は、難治性消化器癌の標的化治療戦略として有用である。分子標的医薬品など消化器癌に対する有効な新薬が開発されてきているが、腹膜播種や遠隔転移を来たした場合は極めて難治性である。Telomelysinはテロメラーゼ依存性に癌細胞を殺傷する腫瘍融解アデノウイルス製剤であるが、腹腔内投与や全身投与では中和抗体による不活化で効果が著しく減弱する可能性がある。本研究では、生体内で癌細胞指向性(ホーミング機能)を有し、細胞内侵入(Cell-in-Cell)活性を持つ免疫細胞HOZOTをキャリア細胞としてTelomelysinの抗腫瘍活性を検証し、難治性消化器癌を標的とする新たな治療戦略を構築することを目的とする。平成25年度は、ヒト臍帯血からのHOZOTの分離培養を定型化し、ドナー臍帯血から十分量のHOZOTを凍結保存した。次に、in vitroにおいてHOZOTへのGFP発現Telomelysin(TelomeScan)の感染効率を検討したところ低効率であったため、ウイルス表面タンパク質のファイバーを35型アデノウイルスのファイバーに置換した新規ウイルスTelomeScan/F35を作成した。TelomeScan/F35の癌細胞に対する殺細胞効果が強いこと、かつHOZOT自身への細胞障害活性が低いことを確認し、HOZOTにTelomeScan/F35を感染させたAd-HOZOTを用いて以後の実験を行うこととした。また、並行して蛍光ラベルしたHOZOTと非侵襲的in vivoイメージングシステムIVISを用いて、正常および担癌マウスにおけるHOZOTの生体内動態を観察したところ、肺を中心にHOZOTは全身に分布し、担癌マウスでは背部腫瘍に集積することが確認できた分子標的医薬品など消化器癌に対する有効な新薬が開発されてきているが、腹膜播種や遠隔転移を来たした場合は極めて難治性である。平成26年度は、ウイルス表面タンパク質のファイバーを35型アデノウイルスのファイバーに置換した新規ウイルスTelomeScan/F35を感染させたHOZOT細胞(Ad-HOZOT)の容量依存性を確認し、抗アデノウイルス中和抗体の存在下ではTelomeScan/F35の抗腫瘍活性は減弱するのに対してAd-HOZOTは有効であることを確認した。また、三次元スフェロイド培養下でもAd-HOZOTが癌細胞塊を攻撃することをタイムラプス観察によって確認した。さらに、ヒト癌細胞をヌードマウスの腹腔内に投与して腹膜播種モデルを作成し、Ad-HOZOTを腹腔内投与することで播種病変へのTelomeScan/F35感染を検証した。今までに、ウイルス表面タンパク質のファイバーを35型アデノウイルスのファイバーに置換した新規ウイルスTelomeScan/F35を感染させたHOZOT細胞(Ad-HOZOT)を用いて、抗アデノウイルス中和抗体への抵抗性や三次元スフェロイド培養下での抗腫瘍活性のイメージングなどを確認してきた。最終年度の本年度は、ヌードマウスの腹腔内に赤色蛍光(RFP)でラベルしたヒト癌細胞を移植して作成した腹膜播種モデルで、Ad-HOZOTとHOZOT単独の腹腔内投与の抗腫瘍効果を比較検討した。治療後約2ヶ月で開腹し、蛍光強度を測定して播種巣を定量すると、Ad-HOZOTは有意に播種病変を減少させていた。病理組織学的には、Ad-HOZOT治療群ではウイルスの存在を示すヘキソンタンパク質の発現部位に顕著な壊死組織が観察され、有意な中間生存期間(MST)の延長が認められた。

Ad-HOZOTは、抗アデノウイルス中和抗体の存在下でも抗腫瘍活性を発揮し、腹膜播種モデルで有意に播種病変を減少させ、壊死を誘導するとともに有意な中間生存期間(MST)の延長を来した。本技術は、難治性消化器癌の標的化治療戦略として有用である。本年度は、中和抗体存在下でもAd-HOZOTが効率的に三次元構造の癌細胞塊を攻撃し、TelomeScan/F35が感染して細胞死を誘導することを確認できた。また、マウス腹膜播種モデルでTelomeScan/F35が播種病変に感染可能であることを実証できた。本研究の基本コンセプトを検証できたことで、計画はおおむね順調に進展していると評価できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。消化器外科学最終年度は、本研究のProof of Conceptを得るために、in vivo実験を中心にAd-HOZOTの抗腫瘍効果や生存期間に及ぼす影響などを確認し、難治性消化器癌に対する新たな全身投与可能なハイブリッド型ウイルス治療のトランスレーショナル・リサーチの可能性を追求していく。具体的には、ヌードマウスの腹腔内に赤色蛍光(RFP)でラベルしたヒト癌細胞を移植して作成した腹膜播種モデルで、Ad-HOZOTとHOZOT単独の腹腔内投与の抗腫瘍効果を比較検討する。治療後約2ヶ月で開腹し、蛍光強度を測定して播種巣を定量する。また、組織学的に検討するとともに、生存期間を比較解析する。初年度は、ウイルス表面タンパク質のファイバーを35型アデノウイルスのファイバーに置換した新規ウイルス製剤TelomeScan/F35を作成し、そのHOZOTへの感染効率や抗腫瘍効果を確認した。また、HOZOTの生体内動態と腫瘍集積性を確認でき、本研究の基盤となる知見が検証できたことで、計画はおおむね順調に進展していると評価できる。本年度の実験に使用した抗体・試薬等の消耗品が、当初の見積よりも安く購入できたことで経費が軽減されたため。平成26年度以降は、in vivoで各種マウス担癌モデル(背部腫瘍、腹膜播種、肺転移、etc.)を用いて、Ad-HOZOTの生体内動態、腫瘍集積性、抗腫瘍効果および組織学的変化などを検討し、難治性消化器癌に対する新たな全身投与可能なハイブリッド型ウイルス治療のトランスレーショナル・リサーチの可能性を追求していく。具体的には、以下の実験を行う。1)Ad-HOZOTに対する抗アデノウイルス抗体の影響の検討:段階希釈した抗アデノウイルス抗体を各ウェルに添加し、in vitroにおいてAd-HOZOTの抗腫瘍効果を比較検討する。中和抗体によってウイルス単独の効果は不活化されるはずであるが、Ad-HOZOTではキャリア細胞が抗体のウイルス結合を回避するため、抗腫瘍効果は維持されると推測される。さらに、三次元スフェロイド培養下での中和抗体の影響も、タイムラプス観察を行い同時に確認する。2)担癌マウスにおけるAd-HOZOTの生体内動態と抗腫瘍効果の検討:HOZOTにTelomeScan/F35を感染させ、ヌードマウスの背部腫瘍モデルあるいは同所性胃癌腹膜播種モデルにおいて、腹腔内投与および尾静脈内投与による全身投与を行う。
把持運動における対象物の形状認識と手の制御のメカニズムに関する研究

前年度に引き続き、視覚情報と体性感覚情報とを統合する砂時計型神経回路モデルの能力を理論と実験の両面から調べ、両年分のまとめを行って、学会、研究会で報告するとともに、学術誌に投稿した。得られた成果の要点は次の通りである。把持運動において脳が解くべき問題は、(1)把持対象の形状認識と(2)把持に適した手の構えの生成である。われわれはこれらの問題を解くことが出きる神経回路モデルを構成した。モデルの動作は2つの相に分けられる。一つは学習相で、把持対象と課題に依存した内部表現を獲得する。他は、最適化相で、緩和計算法によって最適な手の構えを生成する。内部表現の獲得には、第3層を共有する2つの砂時計型5層神経回路を用い、一方に視覚情報、他方に体性感覚情報を与え、それぞれ恒等写像を学習させて行った。寸法を変えたいくつかの円柱、角柱、球を用いた実験で、形状や寸法に対応した内部表現が第3層に獲得されることが示された。次に形状生成については、恒等写像の条件と、手を強く握るという拘束条件のもとに緩和計算を行い、最適な手の構えを生成することが出来た。さらに、把持の仕方を変えるように指定したときの手の構えの再現実験も行い、良い結果を得ている。次に、我々が手に物を持って動かすとき、その重さに従って腕全体のダイナミクスが変化するので、筋張力もそれに応じて変えなけれならない。しかし、ヒトは把持対象の質量を直接知らなくても腕を滑らかに動かすことができる。これは、学習によって把持対象の質量に関する内部表現が運動中枢に獲得されるからであると考えられる。本研究では、腕の姿勢を表す関節角と駆動トルクという観測可能な情報を用いて、把持対象の重さの内部表現を獲得できる神経回路モデルを構成した。当年度では、デ-タ・グロ-ブを用いて把持運動を計測するための予備実験と、手の運動制御のための神経回路モデルの研究を行った。1.種々の対象物を準備し、デ-タ・グロ-ブを用いてpreshaping運動を計測した。すなわち、対象物を握ぎる際の腕のリ-チング運動と手首の回転運動と手の各指の屈曲・伸展運動を同時計測した。収集したデ-タの詳しい解析は今後の課題であるが、現在までに以下のことが明らかになった。(1)腕のリ-チング運動と手首の回転運動と手の各指の運動の開始時刻は一致する。また、比較的単純な把持対象ならば運動の終了時刻も一致する。(2)運動のタイミングを除けば、手の指の運動と腕の運動との干渉は小さく、それぞれの運動軌道は独立に計画されていることが示唆された。2.これまでの我々の研究において考案した砂時計型神経回路モデル(視覚情報と体制感覚情報とを統合する神経回路モデル)の能力を実験と理論の両面から調べた。(1)計算機シミュレ-ションを行うことによって、対象物の種類(例えば、円柱、球、四角柱)・大きさ・手の把握の仕方等に応じて変化するニュ-ロンの発火パタ-ンが、神経回路内の中間層に形成されることがわかった。ただし、デ-タ・グロ-ブから得られた指の関節角の値が、体性感覚情報として利用された。(2)砂時計型神経回路モデルが多対多変換を学習できることを見いだし、そのための学習アルゴリズムを考案した。

前年度に引き続き、視覚情報と体性感覚情報とを統合する砂時計型神経回路モデルの能力を理論と実験の両面から調べ、両年分のまとめを行って、学会、研究会で報告するとともに、学術誌に投稿した。得られた成果の要点は次の通りである。把持運動において脳が解くべき問題は、(1)把持対象の形状認識と(2)把持に適した手の構えの生成である。われわれはこれらの問題を解くことが出きる神経回路モデルを構成した。モデルの動作は2つの相に分けられる。一つは学習相で、把持対象と課題に依存した内部表現を獲得する。他は、最適化相で、緩和計算法によって最適な手の構えを生成する。内部表現の獲得には、第3層を共有する2つの砂時計型5層神経回路を用い、一方に視覚情報、他方に体性感覚情報を与え、それぞれ恒等写像を学習させて行った。寸法を変えたいくつかの円柱、角柱、球を用いた実験で、形状や寸法に対応した内部表現が第3層に獲得されることが示された。次に形状生成については、恒等写像の条件と、手を強く握るという拘束条件のもとに緩和計算を行い、最適な手の構えを生成することが出来た。さらに、把持の仕方を変えるように指定したときの手の構えの再現実験も行い、良い結果を得ている。次に、我々が手に物を持って動かすとき、その重さに従って腕全体のダイナミクスが変化するので、筋張力もそれに応じて変えなければならない。しかし、ヒトは把持対象の質量を直接知らなくても腕を滑らかに動かすことができる。これは、学習によって把持対象の質量に関する内部表現が運動中枢に獲得されるからであると考えられる。本研究では、腕の姿勢を表す関節角と駆動トルクという観測可能な情報を用いて、把持対象の重さの内部表現を獲得できる神経回路モデルを構成した。
東アジア言語の相互類似性と差異性に見られる日本語破裂音の知覚と生成のメカニズム

本研究は、「東アジア言語の破裂音の相互類似性と差異性」を調べ、日本語破裂音の習得における知覚と生成のメカニズムの違いを明らかにすることである。昨年度は、1先行研究の整理、調査資料の作成、刺激音声の妥当性の検討、調査、分析を行った。2本来ファイバースコープ研究であったが、ファイバースコープでは本研究の分析が難しいことが判明し、EGG(Elegtroglottography)という装置で、調査分析した方がよいことがわかった。そのため、ファイバースコープでの実験を取りやめ、EGGで研究を行うことにした。3EGG研究のための調査項目のリストアップ、被験者依頼、調査機関の決定、実験調査、データ収集を行った。今年度は、1昨年度に引き続き、被験者依頼、調査機関での実験調査、データ収集を行い、予定していた全員の研究データを収集できた。2データから仮説に基づき、分析を行っていったが、データの結果が予測と異なっていたことから、再度EGGの分析方法を見直すことにした。そこで、本学の物理の教員に研究分担者になっていただき、文献から分析方法を検討した。しかし、本学業務の関係で研究分担者による協力が難しく、来年度から研究分担者から外れることになった。3分析方法について、学外の研究者に相談した結果、新たな分析方法がわかり、分析を再開した。4新たな分析方法のためには収集したデータの音声を編集することが必要であった。そのため、分析用データ音声の編集作業を行い、ようやく分析を開始することができた。5科研研究の研究発表として2018年9月にポスター発表を行った。理由:ファイバースコープでの実験を取りやめ、EGGで研究を行うことにしたが、分析結果が仮説と異なっていたことから、再度分析方法を確定するまでに時間がかかってしまった。1EGGによる先行研究の整理、2北京語・上海語・韓国語・日本語破裂音の研究報告の整理、3データの分析・整理考察、4データの分析結果から4言語破裂音の特徴についての考察5追加研究として、本研究で得た研結果の実証研究として、北京、上海、ソウル、延辺地区で、知覚調査を実施する。5研究結果の発表と論文化を行う。中古漢語の全濁声母が残存する上海方言とソウル方言の有声音が前後する破裂音は、3項(有気・有声・無声)対立という点で日本語の破裂音に近似しており日本語習得にプラスに働くと思われるが、知覚と生成となると異なる誤用の実態が見られる。本研究では、VOT(Voice Onset Time)による範疇知覚、ファイバースコープを利用した日本語と母語の破裂音、破裂音を含む高低アクセント発声時の声帯振動の調査を行い、「東アジア言語の破裂音の相互類似性と差異性」を調べ、日本語破裂音の習得における知覚と生成のメカニズムの違いを明らかにする。初年度は、1範疇知覚を調べるための合成音声による刺激音声の妥当性の検討、調査、分析、整理。2韓国語・北京語・上海語話者の破裂音の範疇知覚研究の論文化。3ファイバースコープ研究のための調査項目のリストアップ、被験者依頼を目標とした。次年度予定のファイバースコープ研究であるが、研究協力者と検討した結果、ファイバースコープでは、本研究の分析が難しいことが判明し、EGG(Elegtroglottography)という装置で、調査分析した方がよいことが、別の研究協力者の助言でわかった。EGGによる研究のため、調査機関を探したところ某大学の研究者の研究協力を得ることができた。次に、被験者として、北京(中国北方)方言話者5名、上海方言話者5名、ソウル方言話者5名、北京方言とソウル方言のバイリンガル話者3名、日本語母語話者5名に調査を実施した。調査項目は、母語と日本語の破裂音の無意味語である。実験協力者の大学で調査し、EGGデータを収集した。バイリンガル話者は被験者が2名不足したため、次年度すぐにデータを収集することとした。現在、データを音響分析機器で分析中である。

しかし、本学業務の関係で研究分担者による協力が難しく、来年度から研究分担者から外れることになった。3分析方法について、学外の研究者に相談した結果、新たな分析方法がわかり、分析を再開した。4新たな分析方法のためには収集したデータの音声を編集することが必要であった。そのため、分析用データ音声の編集作業を行い、ようやく分析を開始することができた。5科研研究の研究発表として2018年9月にポスター発表を行った。理由:ファイバースコープでの実験を取りやめ、EGGで研究を行うことにしたが、分析結果が仮説と異なっていたことから、再度分析方法を確定するまでに時間がかかってしまった。北京方言とソウル方言のバイリンガル話者2名が、前年度被験者を捜せなかったため、今年度当初に調査を実施する。合計25名のデータを音響分析ソフトで分析していく。分析出来次第、統計解析を実施し、結果をまとめ発表する。1EGGによる先行研究の整理、2北京語・上海語・韓国語・日本語破裂音の研究報告の整理、3データの分析・整理考察、4データの分析結果から4言語破裂音の特徴についての考察5追加研究として、本研究で得た研結果の実証研究として、北京、上海、ソウル、延辺地区で、知覚調査を実施する。5研究結果の発表と論文化を行う。理由:データ取得のための実験に時間を要し、当初の予定よりデータ分析のための謝金が少なくて済んだため。使用計画:平成29年度に実施できなかったデータの分析のための謝金に使用する。研究分担者の変更等があり次年度使用額に変更が生じた。追加調査を行い研究結果を実証していく。
全エピタキシャル金属/絶縁体積層構造形成とデバイスの研究

本研究担当者らは、これまでに格子不整が25%以上もある種々の異種材料の組み合わせでICBを用いて室温で金属薄膜等が半導体基板上にエピタキシャル成長することを明らかにしてきた。また、半導体基板上に全エピタキシャル金属/絶縁体からなる積層構造を真空一貫プロセスで構築した。さらにエピタキシャル絶縁薄膜の成長層の厚みを変化させ、電流・電圧特性を調べ、電子デバイス作成の基本的データーを求めるとともに、計算機実験による理論的考察を行い、量子効果デバイス作製の基礎的データーを得た。平成6年度は本研究の最終年度であり、これまでに得られた異種材料の積層エピタキシャル成長を総合的に検討し、共鳴トンネルデバイスを形成した。具体的には、Si基板や形成したA1及びサファイア薄膜の表面状態をSTM観察し、表面・界面が原子レベルで平坦であることを明らかにした。また、Si(111)基板上にA1/A1_2O_3/A1構造のエピタキシャル成長を行い、その電流電圧特性を測定し、A1_2O_3層が数原子層の場合、トンネル電流が支配的であることを明らかにした。さらに、A1/A1_2O_3積層構造を用いた3重障壁共鳴トンネルダイオードについて構造設計を行い、電流電圧特性の実験結果や理論計算から量子効果デバイスとして優れた特性が期待できることを明らかにした。本年度は、エピタキシャル金属/絶縁物積層デバイスの開発のための基礎研究を行うために、超高真空型ICB蒸着装置とRICB蒸着装置の二つの蒸着装置間を真空中で試料搬送するための超高真空チャンバーを設計・製作した。また、半導体基板上に金属薄膜や絶縁物薄膜をそれぞれICB法やRICB法によって積層蒸着し、格子不整が極めて大きな材料でもエピタキシャル成長が可能であることを明らかにした。具体的には、Al/Al_2O_3/Al/Si(111)構造のin situ成長を行い、各層がそれぞれエピタキシャル成長することを明らかにした。また、Al_2O_3膜は数原子層の膜厚でもエピタキシャル成長した一様な連続膜となり、電気的絶縁性も優れていることが分った。さらに、トンネル電流も観測され、Al/Al_2O_3/Al積層エピタキシャル構造による量子デバイスへの応用が可能となった。さらに、金属膜の蒸着初期過程を現有の走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて超高真空中でin situに観察した。その結果、Si(111)清浄表面上のAlの薄膜形成過程では、蒸着の極く初期では3次元的な成長を行うが、蒸着量の増加とともに2次元的な成長へ変化することを原子・分子レベルで明らかにした。また、蒸着の極く初期では、ICB法によるAl膜はAl(100)が成長するのに対して、従来の真空蒸着法ではAl(111)が成長し、成長様式が大きく異なることを明らかにした。さらに、イオンの照射効果についてSTM観察によって調べると薄膜形成の初期過程では通常の動作条件のもとでイオン照射により核密度や核の大きさはほとんど影響されないことがわかった。運動エネルギーが数百eV以上になると基板上に欠陥が発生することも認められた。これにより、薄膜形成に及ぼすイオンビーム照射効果が原子レベルで解明され、今後の研究に大きな指針が得られた。本研究担当者らは、格子不整が25%以上もある種々の異種材料の組み合わせで、クラスターイオンビーム(ICB)を用いて、室温で金属薄膜等が半導体基板上にエピタキシャル成長させることが可能であることを示してきた。本研究では、半導体基板上に種々の金属薄膜や絶縁物薄膜をICB法によって積層蒸着し、格子不整が極めて大きい材料のエピタキシャル成長積層構造デバイス開発の基礎研究を行う。このために現有の半導体上金属薄膜のエピタキシーを行うICB装置と酸化物エピタキシーを行うリアクティブICB装置を可搬型超高真空チャンバーで結合し、半導体基板上に全エピタキシャル金属/絶縁体からなる積層構造を真空一貫プロセスで構築する。これを用いてこれらのエピタキシャル成長条件を確立する。次にこれらの得られた結果をもとにして、エピタキシャル金属/絶縁物超薄膜からなる新しい構造のデバイスへの応用の研究を行う。

平成5年度は平成4年度で製作した超高真空チャンバーを用いAlエピタキシャル成長用ICB装置とサファイアエピタキシャル成長用ICB装置をそれぞれ結合し、それぞれの装置で形成した薄膜を相互に輸送し積層構造を形成した。従ってAlサファイアの積層構造を、空気中に取り出すことなく形成でき真空一貫プロセスが可能となった。本条件のもとでSi基板や形成したAlおよびサファイア薄膜の表面状態がエピタキシャル成長に及ぼす効果を明らかにした。また、Si(111)基板上にAl/Al_2 O_3/Al構造のエピタキシャル成長を行い、その電流電圧特性を測定し、Al_2 O_3層が数原子層の場合、トンネル電流が支配的であることを明らかにした。さらにAl/Al_2 O_3積層構造を用いた3重障壁共鳴トンネルダイオードについて構造設計を行い、電流電圧特性の理論計算から量子効果デバイスとして優れた特性が期待できることがわかった。本研究担当者らは、これまでに格子不整が25%以上もある種々の異種材料の組み合わせでICBを用いて室温で金属薄膜等が半導体基板上にエピタキシャル成長することを明らかにしてきた。また、半導体基板上に全エピタキシャル金属/絶縁体からなる積層構造を真空一貫プロセスで構築した。さらにエピタキシャル絶縁薄膜の成長層の厚みを変化させ、電流・電圧特性を調べ、電子デバイス作成の基本的データを求めるとともに、計算機実験による理論的考察を行い、量子効果デバイス作製の基礎的データを得た。平成6年度は本研究の最終年度であり、これまでに得られた異種材料の積層エピタキシャル成長を総合的に検討し、共鳴トンネルデバイスを形成した。具体的には、Si基板や形成したAl及びサファイア薄膜の表面状態をSTM観察し、表面・界面が原子レベルで平坦であることを明らかにした。また、Si(111)基板上にAl/Al_2O_3/Al構造のエピタキシャル成長を行い、その電流電圧特性を測定し、Al_2O_3層が数原子層の場合、トンネル電流が支配的であることを明らかにした。さらに、Al/Al_2O_3積層構造を用いた3重障壁共鳴トンネルダイオードについて構造設計を行い、電流電圧特性の実験結果や理論計算から量子効果デバイスとして優れた特性が期待できることを明らかにした。
srcファミリー遺伝子fynのリンホーマ並びに正常リンパ球における発現と機能

srcファミリー遺伝子fynの発現制御機構と、その産物p59^<fyn>チロシンキナーゼの生理的機能を解析し、以下の知見を得た。(1)発現:1prマウスで腫大リンパ節を構成する異常T細胞においては、p59^<fyn>キナーゼの活性が10倍亢進しており、これはfyn mRNAの過剰発現による。正常T細胞におけるfyn mRNAの誘導発現は、細胞内Ca^<++>レベル(up)とcAMPレベル(down)により調節を受ける。この誘導発現がtransientであるのに対し、1prT細胞の発現はconstitutiveであり、発現を継続維持させる内在性因子が作働しているものと思われる。今後、更に両者のメカニズムを解析してfyn遺伝子の発現に関与する調節因子(群)を同定したい。Tリンパ球以外にもB前駆細胞や、TPAにより分化したマクロファージにおいてもfynの強い発現を認めた。こうしたstageー及びlineageーspecificityを有するfyn遺伝子発現の生通的意義の解明も次年度以降の課題である。(2)機能:活性化T細胞においてp59^<fyn>がCーキナーゼによって燐酸化されることが判明し、p59^<fyn>キナーゼも、いわゆるキナーゼサーキットの一員として活性化シグナルの伝達に機能している可能性が示された。p56^<lck>とのアナロジーとして、p59^<fyn>が細胞内で他の分子種(細胞表面レセプター及び基質分子)と機能的複合体を形成しているものと考えられるが、そうした会合分子の候補として、分子量75kdの蛋白分子が見出された。現在、この分子を同定しつつある。今年度、活性型及び不活性型fynDNA更にはアンチセンスオリゴヌクレオチドを作成した。これらを種々の機能を有する免疫系細胞に導入してその機能変化を解析することによって、p59^<fyn>キナーゼのシグナル伝達系における役割を推定し得るものと期待している。新たに作成した活性型fyn遺伝子を導入したトランスジェニックマウスの解析結果からも有意義な知見が得られるはずである。
ジュール加熱食品加工におけるセンサレス制御に関する研究

ジュール加熱食品加工法は,容器内に食品と2枚の電極板を入れ,加熱対象である食品に直接交流電気を印加することにより,食品自身が電気抵抗体として発生するジュール熱を利用する方法である.しかし,食品の加熱加工における発熱現象を解明するため,これまで伝熱加熱法による熱移動に関する理論や実験のデータはたくさんの報告がなされてきたが,ジュール加熱法における発熱や熱移動解析については,2次元での非定常温度分布解析,3次元非定常温度分布解析などがある程度で報告例は少ない.また,加熱操作に対する容器内温度は,実際には測定することができない場合が多いが,センサレスで加熱操作を行うための研究は行われていない.そこで,本研究では,ジュール加熱法における食品内部の温度分布を非破壊的かつ連続的に観察し,その現象を熱伝導および電位分布を考慮した数値解析を行うことにより再現することを検討した.本研究では,温度により発色が異なる感温液晶マイクロカプセルを用いて,容器内の発熱現象を直接観察し,また容器内の電位分布を測定して実験データを取得した.また,差分法を用いた熱伝導および電位分布を考慮した数値解析を行い,実験結果を再現するモデルの作成を行った.その結果,実験結果と解析結果は,非常に良く一致しており,ジュール加熱法における発熱および熱移動現象解明の基礎を構築することができた.また,ジュール加熱はエネルギ変換効率が非常に高い特徴を生かし,容器内に流れる電流から発熱量を求め,発熱量から加熱対象の温度を推定するセンサレス制御について検討した.その結果,容器サイズが異なる場合などにおいて温度を推定することが可能であることが確認できた.ジュール加熱食品加工法は,容器内に食品と2枚の電極板を入れ,加熱対象である食品に直接交流電気を印加することにより,食品自身が電気抵抗体として発生するジュール熱を利用する方法である.食品加工において一般的に使用されている伝熱加熱とは加熱原理が異なるため,温度制御精度が良い,エネルギ変換効率がよい,焦げや加熱凝縮物を生じないなどの特徴を有する.しかし,食品の加熱加工における発熱現象を解明するため,これまで伝熱加熱法による熱移動に関する理論や実験のデータはたくさんの報告がなされてきた.しかし,ジュール加熱法における発熱や熱移動解析については,2次元での非定常温度分布解析,3次元非定常温度分布解析などがある程度で報告例は少ない.一方,熱画像撮影装置などを用いることにより,2次元での表面温度は容易に観察できるものの,3次元での温度分布を計測するためには,熱電対のような温度センサを測定対象物中に挿入する必要があり,測定対象物に混入物のない温度分布データはこれまで得られていない.そこで,本研究では,ジュール加熱法における食品内部の温度分布を非破壊的かつ連続的に観察し,その現象を熱伝導および電位分布解析を行うことにより再現することを検討した.本研究では,温度により発色が異なる感温液晶マイクロカプセルを用いて,容器内の発熱現象を直接観察し,また容器内の電位分布を測定して実験データを取得した.また,差分法を用いた熱伝導および電位分布解析を行い,実験結果を再現するモデルの作成を行った.本研究では,ジュール加熱で通常用いられている対向電極の他に,様々な食品加工へ応用展開するため,電極板の面積や設置位置をずらした場合についても検討した.その結果,実験結果と解析結果は,非常に良く一致しており,ジュール加熱法における発熱および熱移動現象解明の基礎を構築することができた.ジュール加熱食品加工法は,容器内に食品と2枚の電極板を入れ,加熱対象である食品に直接交流電気を印加することにより,食品自身が電気抵抗体として発生するジュール熱を利用する方法である.しかし,食品の加熱加工における発熱現象を解明するため,これまで伝熱加熱法による熱移動に関する理論や実験のデータはたくさんの報告がなされてきたが,ジュール加熱法における発熱や熱移動解析については,2次元での非定常温度分布解析,3次元非定常温度分布解析などがある程度で報告例は少ない.また,加熱操作に対する容器内温度は,実際には測定することができない場合が多いが,センサレスで加熱操作を行うための研究は行われていない.そこで,本研究では,ジュール加熱法における食品内部の温度分布を非破壊的かつ連続的に観察し,その現象を熱伝導および電位分布を考慮した数値解析を行うことにより再現することを検討した.本研究では,温度により発色が異なる感温液晶マイクロカプセルを用いて,容器内の発熱現象を直接観察し,また容器内の電位分布を測定して実験データを取得した.また,差分法を用いた熱伝導および電位分布を考慮した数値解析を行い,実験結果を再現するモデルの作成を行った.その結果,実験結果と解析結果は,非常に良く一致しており,ジュール加熱法における発熱および熱移動現象解明の基礎を構築することができた.また,ジュール加熱はエネルギ変換効率が非常に高い特徴を生かし,容器内に流れる電流から発熱量を求め,発熱量から加熱対象の温度を推定するセンサレス制御について検討した.その結果,容器サイズが異なる場合などにおいて温度を推定することが可能であることが確認できた.
界面活性剤溶液における薄膜の安定化機構に関する研究

界面活性剤溶液の薄膜は非常に安定して存在できるが,その安定化機構や力学的特性については十分に明らかにされていない.そこで本研究では,薄膜の中心部をレーザーで加熱し,サーモキャピラリー効果により薄膜にマランゴニ力を誘起して微小な張力により膜を穿孔させた.穿孔に至るまでの液膜厚さや厚さの空間分布を光学的に測定するとともに,マランゴニ力と穿孔時間との関係を調べて,膜の力学的特性を明らかにした.その結果,膜は一定の張力に達するまでほとんど流動せず,脆性的な破壊を起こすことがわかった.また,活性剤分子吸着量と穿孔時間との関係から,吸着量が膜の安定化効果に及ぼす影響を明らかにした.平成25年度は実験装置を改良して測定の信頼性を向上させるとともに,界面活性剤分子の吸着密度数が膜の安定化に及ぼす影響を明らかにした.本研究では,界面活性剤溶液薄膜にレーザーを照射して局所的に加熱し,温度差に伴う表面張力差(温度マランゴニ力)により膜に張力を加えて穿孔を誘起する.膜の安定性が高いと穿孔に至るまでの時間(以下,穿孔時間と表記)が長くなるので,穿孔時間が膜の安定性の指標となる.前年度までに,実験法を確立していたが,レーザービームの強度分布が穿孔時間に与える影響が非常に大きいことがわかったため,今年度はビームの強度分布の管理を厳密に行い,測定の信頼性を向上させた.前年度までに表面粘性や界面間の静電気力により膜が安定化されていることが推測されたので,特に陰イオン性の界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウムを用いて濃度の異なる溶液を作成し,活性剤分子の吸着密度が膜の安定化に及ぼす影響を調べた.吸着密度はGibbsの吸着式より算出し,吸着密度と穿孔時間の関係を明らかにした.その結果,30nmol/m^2以上では吸着密度に対して線形的に穿孔時間が増加し,安定化効果が徐々に強くなる一方で,それ以下の極微量の吸着密度では安定化効果が不連続的に強くなることがわかった.活性剤無添加では膜が形成されないことから,極微量の活性剤の添加で液表面の構造的な変化が起こって膜が形成され,その後さらなる吸着密度の増加に応じて膜が安定化されるものと考えられる.また,さらなる活性剤溶液薄膜の安定化要因を検討した.低濃度の非イオン性活性剤では,活性剤分子の液面への吸着が遅く,液面が伸長すると一時的に吸着密度が下がる.これによる濃度差マランゴニ力によって伸長を抑制する力が働く.この効果を考慮して穿孔現象を数値シミュレーションしたところ,この効果が安定化に有意に寄与していることがわかった.界面活性剤溶液の薄膜は非常に安定して存在できるが,その安定化機構や力学的特性については十分に明らかにされていない.そこで本研究では,薄膜の中心部をレーザーで加熱し,サーモキャピラリー効果により薄膜にマランゴニ力を誘起して微小な張力により膜を穿孔させた.穿孔に至るまでの液膜厚さや厚さの空間分布を光学的に測定するとともに,マランゴニ力と穿孔時間との関係を調べて,膜の力学的特性を明らかにした.その結果,膜は一定の張力に達するまでほとんど流動せず,脆性的な破壊を起こすことがわかった.また,活性剤分子吸着量と穿孔時間との関係から,吸着量が膜の安定化効果に及ぼす影響を明らかにした.平成24年度は実験装置を製作し,サーモキャピラリー効果による張力の付加と液膜厚さの測定が可能であることを示した.界面活性剤溶液に染料を添加し,作成した溶液薄膜にレーザーを照射して局所的な温度差を誘起した.温度差に伴う表面張力差(マランゴニ力)により膜は薄膜化され穿孔が生じた.また,レーザーの透過光量を計測して,温度上昇量,マランゴニ力,液膜厚さの推算が可能であることを示した.さらに,膜の上下面で反射する光を利用して干渉縞の画像を撮影し,膜厚の空間分布を可視化した.従来,極めて薄い活性剤膜に張力を加えて,その力学的特性を調べることは極めて困難であったが,本研究で提案する方法により,非接触で微小な張力を付加することが可能となった.種々の活性剤溶液で測定を行ったところ,陰イオン性活性剤溶液では加熱中央部で膜厚が徐々に減少した後に穿孔するのに対して,非イオン性活性剤溶液では穿孔直前まで膜厚が維持されることがわかった.このような薄膜の安定化機構を調べるため,薄膜の流動の数値解析コードを作成した.気液界面の追跡にCIP法を用い,表面張力をCSF法で表現してマランゴニ力による液膜の流動をシミュレーションした.その結果,マランゴニ力による外向きの力により,加熱中心部が薄膜化して穿孔することがわかった.また,表面にのみ作用する非ニュートン性の粘性を作用させることにより,実験で得られた特異な液膜厚さの時間変化を表現できることがわかった.平成26年度は,干渉法による液膜厚さの測定法を確立させ,温度マランゴニ力の付加による液膜厚さの空間分布の時間変化を明らかにした.

ラウリル硫酸ナトリウムの125ppm溶液を用いて液膜厚さの空間分布を計測した結果,温度マランゴニ力の付加により加熱部分の液膜厚さが徐々に減少したのち,液膜に穿孔が生じた.但し,その厚さの減少量は小さく,穿孔の少なくとも10μs前まで初期の厚さの6080%が維持された.すなわち,液膜が,あたかも脆性材料かのように瞬間的に穿孔して破壊されることがわかった.特に,高濃度の溶液で厚さの減少量が小さく,25ppm溶液では穿孔直前においても初期の厚さの80%が維持されていた.また,数値シミュレーションにより安定化機構のさらなる検討を行った.これまで,液膜の安定化機構として,濃度差マランゴニ力と表面粘性とを検討していたが,溶液濃度を変えた計算を行って,両者がそれぞれ,低濃度および高濃度の溶液で特に安定化に寄与することを明らかにした.このような濃度による安定化機構の差異は,溶液内部から液膜表面に供給される活性剤分子の量に依存して生じる.高濃度溶液では溶液内部から液膜表面に直ちに活性剤分子が供給され,濃度差マランゴニ力が生じにくい一方で,液膜表面の活性剤分子の数密度が高く,表面粘性が大きくなる.さらに陰イオン性活性剤溶液薄膜の内部のイオンの流動を考慮した計算を行い,イオン性の界面活性剤溶液では液膜内部に働く静電気力も安定化効果となり得ることを示した.流体工学「研究実績の概要」で述べたように,レーザービームの強度分布が穿孔時間に与える影響が非常に大きいことが判明した.前年度までに実験法を確立させたはずであったが,今年度になって,穿孔時間の再現性が得られない場合がしばしばあった.その原因がレーザービームの強度分布の僅かな変化にあることがわかったが,この問題解決に時間を要した.このため,当初計画では平成25年度中に干渉縞による液膜厚さ分布の測定や膜流動のPIV測定の手法を確立させる予定であったが,現在もそれらの実験手法の検討を継続中である.数値シミュレーションによる流動解析については順調に結果が得られており,表面粘性,濃度差マランゴニ力の安定化効果を考慮したシミュレーションが可能となっている.今後,シミュレーションの条件に対応した実験を行い,実験とシミュレーションの結果を比較して膜の安定化効果の要因や膜のレオロジー特性を明らかにしていく予定である.実験における遅れがあるため,現在の達成度の状況としては「やや遅れている」と自己評価した.サーモキャピラリー効果による界面活性剤溶液薄膜への張力の付加と液膜厚さの測定が実現されており,実験については概ね当初の目的が達成されていると考えている.数値解析についても概ね当初の予定どおりであるが,実験と同スケールの数値解析が計算負荷の点から困難であったため,計算可能な小さいスケールのシミュレーション結果を大スケールの実験と比較するための何らかのスケール変換則が必要となっている.当初の研究目的を達成するにはこの問題を解決する必要がある.上述のように,干渉縞による液膜厚さ分布の測定や膜流動のPIV測定ができていないため,早急にこれらを実施する.また,吸着密度が膜の安定化に及ぼす影響だけでなく,分子の化学的性質や分子鎖の絡み合いの程度などが及ぼす影響についても調べるため,活性剤の種類を変えた実験も行う予定である.さらに,膜の安定化要因として界面に吸着している分子の静電気反発力を考え,これを考慮した数値シミュレーションを行う.研究の最終目標として,実験結果とシミュレーション結果を比較検討し,表面粘性,静電気反発力,濃度マランゴニ力などの安定化効果が膜の安定化に及ぼす効果を定量的に評価し,膜の安定化メカニズムと膜流動のレオロジー特性を明らかにする.実験については,さらに多くの種類の界面活性剤を用い,溶液の濃度を変化させて液膜厚さの時間変化の測定を行う.また当初の計画通り,膜流動の速度をPIV法により測定する.数値解析については,「現在の達成度」でも記述したスケール変換則の問題を解決する.加熱範囲の大きさを変えた数値解析の結果などからスケール依存性を検討する予定である.また,表面粘性の他,活性剤分子の濃度勾配で発生する力を考慮した数値解析を行う.
汗の蒸発潜熱を利用した新規発汗計測原理の創出とウェアラブル化の試み

発汗は体内の熱を放散し体温の恒常性を維持するために重要な生理現象である.近年増加している独居高齢者の熱中症予防などのためには、この「発汗機能」を実験室などの限られた場所だけでなく通常の生活をしながら「無拘束的」に計測することが極めて重要である。しかしこれまでに考案・開発されてきた発汗計測法は定量性に欠けたり,装置が大掛かりで「無拘束計測」に対応できなかった.そこで本研究ではこれらの問題を解決すべく、メカニカルな駆動部分が全く無い新規原理に基づく発汗量計測法として「潜熱補償型発汗量計測法」を提案しこの原理に基づくプロトシステムを開発する。