hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高効率次世代エンジン燃焼用燃料の新着火指標の研究

炭化水素のオクタン価データより自着火に影響を及ぼす炭化水素構造パラメータが二級炭素(C2)、直鎖の長さ(Cd)、ナフテン環の中炭素(Cn)、ナフテン環側鎖中の二級炭素(C2n)、ベンゼン環中の炭素(Cb)であることを明らかにした。次に予混合圧縮着火エンジンを運転し低温酸化反応特性を変化させた際の炭化水素の着火性を調べた。予混合圧縮着火条件での着火性をオクタン価で整理できない理由は、オクタン価計測条件と予混合圧縮着火条件でナフテン系炭化水素の着火性が変動することが原因であることが分かった。またLivengood-Wu積分解析より着火に最も影響を与える因子はエンジン回転数であることを明らかにした。本研究では,最新の次世代内燃機関に適した燃料の着火指標を構築することを目的とする.平成25年度においては,予混合圧縮着火により燃料を構成する個々の炭化水素の着火性を評価した.燃料はベース燃料にオクタン価50のPRF50を選び,それに20容積%添加した単一炭化水素で予混合圧縮着火させ,着火するクランク角度から20%追加した炭化水素の着火性を求め,それを相対的着火性(HI index)として定義した.平成25年度はパラフィン系炭化水素4種類,ナフテン系炭化水素3種類,芳香族系炭化水素6種類について実験を行った.炭化水素の着火性は,1温度,2反応時間,3酸素濃度により変化する.このため,実際のエンジン実験では1に対してはヒータにより混合気の初期温度(吸気温度)を,2に対してはエンジンの回転速度を,3に対してはEGRにより酸素濃度を変化させて実験を行った.実験の結果,パラフィンの相対的着火性は吸気温度,回転速度,酸素濃度に対してほとんど変化しないが,ナフテン系炭化水素では例えば吸気温度を上げると相対的着火性が悪くなる結果を示した.従来のガソリンエンジンではナフテン系炭化水素は着火雰囲気温度が高くなると着火性が改善される傾向があり,この点が従来のオクタン価が次世代エンジンの着火性評価に使えない理由であると考えている.また,芳香族系炭化水素ではベンゼン環があることが着火性を著しく悪くしている結果となっている.また構造異性体であるオルトキシレンとメタキシレンではオルトキシレンのほうが1から3のいずれの条件に対しても著しく着火性に優れており,構造による影響(側鎖の位置や長さの影響)が大きいことが示唆された.なお,本内容は平成25年に内燃機関シンポジウムで発表された.本研究では,最新の次世代内燃機関に適した燃料の着火指標を構築することを目的とする.燃料の着火指標を作るには,燃焼が体積膨張の影響を受けない圧縮行程中に実験をする必要がある.予備実験によりガソリン中に含まれる一般的な炭化水素16種類(パラフィン系4種類,オレフィン系2種類,ナフテン系3種類,芳香族系炭化水素7種類)を吸気温度100°C,エンジン回転数1400 rpm,吸気酸素濃度21%,当量比0.34の基底状態でエンジン実験をし,燃焼解析結果よりこれら16種類の炭化水素の相対的着火指標(HI index)を求めた.次にこの16種類の炭化水素を異なる運転条件でエンジンを運転した際に,それぞれの着火時期(CA10)を前述のHI indexでどの程度整理できるかを調べた.その結果,1吸気温度に対する各炭化水素の着火性差異は小さいが,ナフテン系炭化水素は側鎖の長さごとに着火時期の変化量が異なる,2機関回転速度に対する着火時期の影響は,パラフィン系,オレフィン系および芳香族系炭化水素では直鎖や側鎖の長さに関係しないが,ナフテン系炭化水素は側鎖が長くなるほど小さくなる,3吸気酸素濃度が炭化水素の着火性に与える影響が最も大きく,特に芳香族系炭化水素は吸気酸素濃度低下に伴う着火時期の遅角量が大きい,といったことが明らかとなった.またCHEMKIN-PROによるシミュレーション結果では,C7H14OOHが低温酸化反応に大きな影響を及ぼすという知見も得られた.本内容は,平成26年11月上旬に小型エンジンの国際会議(SAE International, Small Engine Technology Conference, Pisa Italy)で発表し,Special Recognition Award(Best 10 Paper)を受賞した.また同月下旬に内燃機関シンポジウム(筑波)で発表し日本機械学会Fellow賞を受賞が内定している.本研究では、最新の次世代内燃機関に適した燃料の着火指標を構築することを目的とする。平成26年度までに炭化水素の着火指標(HI index)を開発し、吸気酸素濃度、機関回転速度、吸気酸素濃度に対して本HI indexがセタン価よりも優れた着火性を示すことを明らかにした。この中で、特に吸気酸素濃度を変化させると着火遅れとの相関が悪くなることから、平成27年度は吸気酸素濃度が変化した際に各炭化水素の化学構造が着火性に与える影響について9個の構造パラメータを用いて調べた。吸気酸素濃度17%、19%、21%の3条件でエンジン実験を行い、各燃料と着火時期(CA10 HTHR)との相関を調べた。その結果、着火遅れに大きく寄与する構造パラメータは、C2(2級炭素の数)、C2n(ナフテン環側鎖中の2級炭素の数)、Cn(ナフテン環炭素の数)、Cb(ベンゼン環の炭素の数)の4個であり以下のことが明らかとなった。

1ベンゼン環及びナフテン環は着火時期を遅角させ、酸素濃度が低いほどその効果が大きい、22級炭素は着火時期を進角させる効果があるが吸気酸素濃度の低下とともに着火時期を進角させる影響が小さくなる、3ナフテン環側鎖中の2級炭素は着火時期を進角させる効果があり吸気酸素濃度の低下とともに着火時期を進角させる影響が大きくなることが明らかとなった。このような実験背景から、次世代HCCIエンジンでは従来のオクタン価やセタン価といった着火指標では整理できず、本研究でえられたHCCI指標(HI index)を用いた整理が相応しく、炭化水素の構造面に踏み込んだ整理が必要であることが明らかとなった。本研究は日本機械学会主催の2015年度年次大会で発表した。炭化水素のオクタン価データより自着火に影響を及ぼす炭化水素構造パラメータが二級炭素(C2)、直鎖の長さ(Cd)、ナフテン環の中炭素(Cn)、ナフテン環側鎖中の二級炭素(C2n)、ベンゼン環中の炭素(Cb)であることを明らかにした。次に予混合圧縮着火エンジンを運転し低温酸化反応特性を変化させた際の炭化水素の着火性を調べた。予混合圧縮着火条件での着火性をオクタン価で整理できない理由は、オクタン価計測条件と予混合圧縮着火条件でナフテン系炭化水素の着火性が変動することが原因であることが分かった。またLivengood-Wu積分解析より着火に最も影響を与える因子はエンジン回転数であることを明らかにした。現在の研究の進捗率は全体の80%程度であり,実験の進捗は予定よりすこし早い.実験はほぼ終了し,実験結果の詳細な解析を行なっている.芳香族系炭化水素とナフテン系炭化水素の側鎖の影響についても実験データの解析が終了しており,平成27年度は計算(Livengood-Wu積分)による着火時期を実験データと比較し,さらにCHEMKIN-PROによる着火経路の検証などに取り組む.熱工学着火雰囲気条件が異なると絶対的な炭化水素の着火性は異なるが,ナフテン系炭化水素を除くパラフィン系,オレフィン系,芳香族系炭化水素は本研究の中から考案された相対的着火指標(HI Index)で整理できることが明らかとなった.ナフテン系炭化水素の着火性はHCCI運転条件とガソリンエンジンのノッキング条件では,例えば吸気温度に対する特性が異なる.HCCI条件では吸気温度を上げると相対的着火性が悪くなるのに対し,ガソリンエンジンのノッキング条件では相対的着火性は向上する.この理由は着火雰囲気条件における分解経路が両者で異なるためであると考えられる.一方,芳香族系炭化水素とナフテン系炭化水素は側鎖が着火性に与える影響が大きく異なっている.芳香族系炭化水素では側鎖の長さが小さいうちはベンゼン環の影響の方が遥かに大きく側鎖の長さは着火性に影響を与えないが,ナフテン系炭化水素は側鎖の長さによって着火性が向上する.HCCIエンジンの着火性がオクタン価で整理できない理由は主にナフテン系炭化水素の着火特性差異だけであり,これが整理できればHCCIエンジンの実用化に寄与する燃料の着火性を提案することができる.平成27年度はこれらの課題に対してシミュレーション(Livengood-Wu積分による着火時期の実験データと比較とCHEMKIN-PROによる着火経路の検証)を用いた解析を行い,平成27年春と夏の国内学会で成果の講演発表を予定している.現在の研究の進捗率は全体の40%程度であり,実験の進捗に関しては概ね予定通りである.
凍結・融解作用が土の単調および繰返しせん断特性に及ぼす影響

砂質土のサンプリングにおいて,通常のチューブサンプリングでは試料内に細粒分が介在し十分な脱水が行われない場合,凍結サンプリングにおいては細粒分が多い地盤を凍結させた場合,それぞれ試料を膨張させる恐れがある。そこで,本研究では,凍結時の拘束圧,排水条件,供試体の飽和度を変えた種々の凍結・融解履歴を豊浦砂供試体にセル内で与え,液状化強度特性および微小変形特性に及ぼす影響を調べた。また,意図的に凍結により膨張させた乱れた供試体も作製し,凍結による乱れが繰返しせん断特性に及ぼす影響を調べた。その結果,以下のような結論が得られた。1,凍結によって体積が膨張しないように凍結による水の膨張分を供試体外部に排水させた場合,および十分脱水した不飽和供試体の場合は,凍結・融解履歴は液状化強度に影響を及ぼさない。2,凍結によって体積が膨張し密度が低下した供試体では,膨張量が大きいほど液状化強度が低下する。これは,密度低下のみの影響ではなく,凍結時の拘束圧の違いによる供試体の構造特性の変化に起因するダイレイタンシー特性の相違および密度分布の不均質さも原因と考えられる。3,凍結・融解履歴は微小ひずみレベルの変形特性においても液状化強度とほぼ同様な影響を及ぼす。ただし,凍結によって同じ相対密度に低下した場合,凍結時の拘束圧に依存しない。
企業の創出・成長と地域金融市場競争―ミクロデータによる分析

構築したデータセットを用いて、銀行間競争が、企業の創出や成長、退出に与える効果について、実証分析した。分析から、無形固定資産比率の高い産業では、地域金融市場が寡占的であるほど、開業率も廃業率もともに低いことが判明した。また、上場間もない新興企業の銀行負債構成について分析すると、小規模でリスクの低い企業が、集中した銀行関係を構築していることがわかった。これらの結果は、成長段階における企業が、流動性の確保を重視した銀行関係を選択していることを示唆する。本研究の目的は、金融市場の競争条件が企業創出と成長に与える影響を考察することにある。とりわけ、企業の成長段階において、直接金融、銀行関係、及び企業のおかれている地域金融市場の競争条件が、どのような役割を果たすかを実証的に明らかにすることにある。平成24年度は、企業の取引先銀行間の競争と企業成長の関係を明らかにするため、個別企業の財務データ、借入先金融機関のデータ、地域金融市場のデータとを結合させたミクロデータベースを構築し、実証分析を行った。取引先金融機関の競争度の代理変数として、取引金融機関数や借入額に基づく銀行取引の寡占状況を表す指数を作成した。その上で、これらの取引先銀行間の競争が、企業の借入条項に与える影響について分析するとともに、どのような属性を持つ企業が、寡占的な銀行取引関係を選択するかという問題を考察した。本研究の特色と意義は、以下の2点にある。(1)企業の銀行関係が企業成長に与える影響、及び、企業の銀行取引関係の決定について考察した従来研究では、単時点のデータによる分析が多く、実証分析上、問題を有する場合が多い。本研究ではパネルデータを使用することにより、企業の観察不可能な異質性をコントロールすることが可能となり、実証分析上の諸問題を克服している。(2)借入依存度が高い中小企業や、上場間もない企業を分析対象とすることにより、企業の成長過程と銀行取引関係の変化を分析し、成長ステージにおける金融市場の競争が与える影響を考察している。本研究から、企業の成長機会、担保資産、収益性が企業の銀行取引関係の決定要因になっており、企業は成長加速要因のみならず、収益性の変動リスクも考慮して、銀行関係を選択していることが明らかになった。本研究結果は、企業成長を促す資金供給のあり方や資本市場の役割を検討するうえで一助となり、意義深いと考えられる。本研究の目的は、金融市場の競争条件が企業創出と成長に与える影響について考察することにある。特に、企業の各成長ステージにおける直接金融、銀行関係、及び企業を取り巻く地域金融市場の競争が果たす役割について、実証的に明らかにすることにある。平成25年度は、前年度に作成したデータベースを用いて、成長段階における企業の銀行関係や資本構成について、実証分析を行った。まず、新興市場に上場後15年未満の企業を対象に、それら企業の銀行借入金シェアに基づく銀行間競争の代理変数を作成した。次に、企業の銀行負債構成(取引銀行間の競争度合い)の決定に関する分析を行った。その結果、新興企業の多くは複数の金融機関から借り入れを行っているものの、借入額のシェアは銀行間で同一ではなく、小規模でリスクの低い企業や、メインバンクと強い取引関係を持つ企業ほど、集中した銀行関係を構築していることが判明した。これらの結果は、成長段階における企業が、上場後も流動性の確保を重視し、銀行関係を選択していることを示唆する。また、1部2部上場企業を対象にその資本構成の調整のしかたについて分析したところ、調整手段の多くが負債によるもので株式による調整はそれほど頻繁には行われす、情報の非対称性や内部留保の多寡が調整行動に影響を与えているという結果を得た。本研究から、企業の銀行取引関係や地域金融市場の銀行間競争が、企業誕生の段階のみならず、上場後の銀行負債構成や資本構成へも影響を与えていることが判明した。これらの結果は、企業創出や成長といったダイナミクスに対し、銀行負債が一定の役割を果たしていることを示すものである。平成23年度は、企業創出を取り巻く金融環境の実態について調べ、検証仮説を導出し、集計レベルのデータベースを構築し実証分析を行った。具体的には、地域金融市場の競争度の代理変数を作成し、それと企業創出、成長の関係について実証的に明らかにした。分析では、個別企業の創業に関する情報は得られないことから、『事業所・企業統計調査』(総務省)を用い、事業所を企業と見なした。分析から、外部資金依存度が高く無形固定資産比率の比較的高い産業では地域金融市場が寡占的であるほど、開業率は低く、事業所の平均的規模も小さいことが発見された。この結果は、地域金融市場の集中度が高いほど情報の非対称度が高い企業への信用供与が行われにくく、企業が創出されなくなっているとともに、企業成長も抑制されている可能性を示唆する。本研究の学術的特色と意義、重要性は以下の通りである。

地域金融市場の競争条件が地域の開業率や企業規模に与える影響を直接検証したものは、米国やイタリアの研究が多く、日本ではほとんどない。また、先行研究の多くは製造業を対象としているが、日本のような成熟経済では開業率が高く情報の非対称度が高いのは非製造業である。本研究は、日本のデータを用い、従来研究では扱われなかった非製造業も含めて分析を行った。銀行間競争が開業率や企業成長に与える影響は、産業により異なるという本稿の結果は、地域経済・産業振興政策を考慮する上で示唆に富むものとなろう。特に、寡占市場では担保物件を有しない企業が開業しづらい環境をどのように整備していくかが重要な課題となる。本研究成果は、担保はもたないがアイディアがあり潜在的成長力を有する中小企業への有効な金融支援のあり方を模索し、地域経済活性化を金融の側面から考察する一助となり、意義深いと考えられる。本研究の目的は、ファイナンスの側面から、金融市場の競争条件が企業の創出と成長に与える影響を考察することにある。まず、『事業所・企業統計調査』(総務省)の都道府県別産業別集計データを用いて、地域の貸出市場における銀行間競争が、開業率、廃業率、事業所規模に与える分析を行った。分析から、外部資金依存度が高い産業や情報の非対称度が高い産業では、地域金融市場の寡占化が、企業創出と廃業に負の影響を与えることが判明した。これらの結果は、資金制約が地域の産業組織構造にも影響を与えることを示唆する。次に、個別企業のミクロデータを用いて、成長段階における企業の銀行関係や資本構成の決定について、実証分析を行った。分析から、新興企業では、リスクの低い企業やメインバンク関係が強い企業ほど、集中した銀行取引関係(或いは非競争的な銀行関係)を選択しているという実証結果を得た。これは、成長段階における企業が、上場後も流動性の確保を重視した銀行関係を選択しているを示唆する。さらに、企業の流動性管理に関して、現金保有行動と銀行関係について実証分析をした。企業は、取引動機のみならず将来の投資機会に備えて現金を保有するが、新興企業のみならず東証1部上場企業においても取引銀行の集中度が現金保有に影響を与えていることが判明した。これらの結果は、企業を取り巻く金融市場の競争条件と銀行関係が、誕生から成長期、成熟期といった各成長ステージにおいて、企業の財務やパフォーマンスに重要な影響を与えていることを示唆する。社会科学、経済学、金融論本年度の目標は、企業財務データベースと個別金融機関の財務データ、地域金融市場のデータとを結合させたミクロデータベースを作成し、企業成長と取引金融機関の関係の変化について実証分析を行うこと、及びその研究成果を国内外の学会にて論文発表することである。ミクロデータベースの構築については、人事異動により、新たな勤務校で、資料整理・収集のための研究支援者として大学院生を雇用することが出来ず、やや遅れが生じたものの、年度内に実証分析を実施することができた。また、研究成果の発表については、昨年度のマクロデータを用いた研究内容をまとめ、本年度、国際会議で発表するとともに、ミクロデータを用いた分析結果も国内及び海外の学会に投稿し、受理され来年度5月及び6月に、日本金融学会及び国際学会での発表が確定している。
景観認識過程における脳共賦活メカニズムの解析とモデル化：生活基盤技術構築に向けて

本研究は、景観認識過程における脳の共賦活メカニズムを明らかにすることを目的として、fMRIを用いた実験と解析を行った。その結果、景観認識過程においては、特に快を誘発する景観画像群において、物体の客観的知覚・認知に係る腹側視覚経路よりも、自己と空間との関係性(視空間イメージ、自己身体定位、触知的・運動感覚的)の認知に関わる背側視覚経路の働きが優位であった。快を誘発する景観は、自己の行動可能性の条件に関わる可能性を示唆する。また、事物や空間の客観的判断と直観的判断との相互連絡(フィードバック/フォーワード)に係る楔前部の関与が示唆され、「感性」の機序や景観の評価機構に迫る上での重要な知見を得た。本年度は、人が景観からどのような情報を読み取り、また何に関わりを持つときに「快/不快」等の情動が喚起されるのかを明らかにし、景観の知覚・認知から認識・評価に至る機構を探る手がかりを得ることを目的とし、「景観」を題材に、A-1.「fMRIを用いた脳の共賦活メカニズム」に関する実験解析、及び、A-2.アイマークレコーダを用いた視線走査・注視傾向の解析を行った。A-1.では、fMRI信号の解析の結果、視覚情報伝達経路について腹側視覚経路と背側視覚経路に活動が見られたが、景観画像の提示では特に背側視覚経路がより活動しており、ヒトが景観を見た際、奥行きや空間情報、身体定位が重視されていると推察された。緩い検定では、快画像において空間視経路の最終段階である上頭頂小葉を中心に賦活が見られ、触覚的・運動感覚的知覚を含む空間知覚と身体定位が推察された。不快画像の提示では小脳や海馬の活動が見られ、記憶との関連が示唆された。さらに、日本の伝統的家屋等を認識した際に楔前部に賦活が見られ、アンケートとfMRIの結果に負の相関があったことから、楔前部は単に景観の快不快ではなく、その構成要素と配置の客観的判断に関連すると推察された。A-2.では、同じ景観画像群を用い、アイマークレコーダによる視線走査・注視傾向の解析を行った。視線走査は、景観画像群の快/不快に関わらず、第一に奥行き方向への走査(往復)、次にスカイライン等空間輪郭をなぞる形での走査が顕著であった。特定の快/不快要素に注視傾向(視線滞留時間)が偏ることはなく、視線走査速度には快/不快間に若干の差異が認められたが、有意差は無かった。以上、視線走査・注視傾向と快/不快を誘発する要素との関連性は認められなかったものの、fMRI信号解析では、景観に対する情動反応と脳賦活領域との関連性が認められ、景観認識の機構を探る手がかりに関する重要な示唆を得た。最終年度は、前年度に引き続き、fMRIを用いた脳の共賦活メカニズムに関する実験解析をおこなった。本年度は、フロリダ大学提供の快・不快画像刺激IAPSから抽出した強い快・不快画像群を比較対象として、景観画像群を刺激としたさいの賦活領域の特定を試みた。結果、IAPS画像群では、全画像において、腹側経路に顕著な活動がみられ、物体の色彩・形態情報の認識が優位に働いていることが示唆された。また、IAPSの不快画像群に関する緩い検定において、扁桃体の活動が認められた。これは、扁桃体を含むヤコブレフの情動回路の関与を示唆するが、提示画像の快・不快の認識において、直感的な瞬時の判断ではなく、提示画像中で快・不快を誘発する物体等の認識が実験中優位に働いた可能性がある。他方、景観画像群では、腹側経路のみならず背側経路にも活動がみられ、全画像で小脳に有意な活動がみられた。また、不快の景観画像群で海馬に有意な活動がみられた。このことは、景観認識において、形・色情報のみならず、奥行きや動き等、画像内の空間とそこでの自己身体図式・運動に関わる脳領域が働いていること、また記憶の関与を示唆する。これらは、前年度の解析結果を支持している。研究期間全体として、景観(画像)認識およびそれに伴う情動(感性的評価)においては、眺める対象の色や形といった個別対象の特性より、空間内の自己身体定位や行動可能性に係る情報が優位であることが示唆された。また、視空間イメージや自己関連処理に関わるとされる楔前部が、快の景観画像群で有意に活動し、かつ、快の評価点と楔前部の活動に負の相関があったことから、楔前部は、客観的事物の客観的判断(前頭葉系/腹側経路)と直感的判断(頭頂葉系/背側経路)との相互連絡(フィードバックorフォーワード)に関連する可能性が示唆され、今後「感性」の機序や景観の評価機構に迫るうえでの重要な知見を得た。

以下の文献を、京都大学学術情報レポジトリに掲載したもの。精山明敏・山田圭二郎、感性と風景:「感性都市工学」への挑戦、安寧の都市:医学・工学からのアプローチ、pp.96-101、京都大学大学院工学研究科・医学研究科安寧の都市ユニット、2015.1.24.景観工学交付申請書に記載した平成25年度の研究実施計画の通り、fMRIを用いた脳の『共賦活メカニズム』に関する実験解析、及び、アイマークレコーダを用いた視線走査・注視傾向の解析を進めることができた。なお、実験においては景観画像群だけではなく、その比較対象として、フロリダ大学提供の感情を誘発する国際的指標とされている画像セット(International Affective Picture System; IAPS)から一部抜粋した画像群を用いたfMRI実験・解析も併せて行い、解析を行っている。平成26年度も当初研究実施計画の通り、研究を鋭意遂行する。平成25年度の実験は、実験環境(MR装置)の制約上、提示画像の視野角約12°であり、実際に景観を見る感覚とはかなり異なる実験条件となっていた。このため、同じ景観画像群を用いた別の実験環境下でのfMRI実験を既に行い、ここでは画角約30°の条件で景観画像の提示を行っている。今後は、この実験結果の解析を進めつつ、fNIRSによる実験やアイマークレコーダによる実験結果等との比較を行い、景観認識におけるヒューマンパフォーマンスモデルの理論的枠組みの検討を行う予定である。
持続的伸張力に応答した骨軟部組織の新生増大現象における遺伝子制御機構の研究

実験動物において骨代謝をin vivoで検索するためにこれまでよく用いられてきた骨折モデルは仮骨組織の再現性に問題があり,骨細胞の分化や骨組織の形成と遺伝子の発現を系統的に分析することは不可能であった.そこで我々は平成5年度に未分化間葉系細胞から成熟骨梁まで種々の骨化段階を層状に再現する延長仮骨をウサギに導入し,c-fosやosteonectinといった遺伝子の仮骨内発現やその蛋白の局在を調査した.その結果未分化間葉系細胞にc-fos遺伝子がまず発現し、骨芽細胞への分化が開始され,また分化が方向付けられた骨芽細胞にosteonectin遺伝子が発現し,石灰化を抑制しつつ骨基質が産生されることを明かにした.平成6年度は,ウサギに比較し入手可能な抗体やDNAプローベの種類が豊富なラットを用い,技術的にはさらに困難ではあるがその大腿骨で延長を試み,ウサギよりもさらに未分化間葉系細胞の豊富な延長仮骨を得ることに成功した.そのラット延長仮骨を用いてosteocalcin,I,II,III型コラーゲンといった基質蛋白の仮骨内局在を調べたところ,III型コラーゲンは未分化間葉系細胞層内の細胞,線維および幼若骨芽細胞に見られ骨芽細胞分化に関与,I型コラーゲンは線維性初期骨内骨芽細胞および線維に認められ骨芽細胞への分化に,またosteocalcinは石灰化しつつある軟骨細胞や骨芽細胞,骨細胞および骨基質に存在し,骨の石灰成熟化に関与していることが明らかとなった.そこでこれらの結果を『ラットを用いた延長仮骨の免疫組織学的検索』と題し第9回日本整形外科学会基礎学術集会(平成6年10月7日,神戸市)において,『延長仮骨形成時における遺伝子発現について』と題し第37回近畿大学医学会学術集会(平成6年12月7日大阪狭山市)において発表した.実験動物において骨代謝をin vivoで検索するためにこれまでよく用いられてきた骨折モデルは仮骨組織の再現性に問題があり,骨細胞の分化や骨組織の形成と遺伝子の発現を系統的に分析することは不可能であった.そこで我々は平成5年度に未分化間葉系細胞から成熟骨梁まで種々の骨化段階を層状に再現する延長仮骨をウサギに導入し,c-fosやosteonectinといった遺伝子の仮骨内発現やその蛋白の局在を調査した.その結果未分化間葉系細胞にc-fos遺伝子がまず発現し、骨芽細胞への分化が開始され,また分化が方向付けられた骨芽細胞にosteonectin遺伝子が発現し,石灰化を抑制しつつ骨基質が産生されることを明かにした.平成6年度は,ウサギに比較し入手可能な抗体やDNAプローベの種類が豊富なラットを用い,技術的にはさらに困難ではあるがその大腿骨で延長を試み,ウサギよりもさらに未分化間葉系細胞の豊富な延長仮骨を得ることに成功した.そのラット延長仮骨を用いてosteocalcin,I,II,III型コラーゲンといった基質蛋白の仮骨内局在を調べたところ,III型コラーゲンは未分化間葉系細胞層内の細胞,線維および幼若骨芽細胞に見られ骨芽細胞分化に関与,I型コラーゲンは線維性初期骨内骨芽細胞および線維に認められ骨芽細胞への分化に,またosteocalcinは石灰化しつつある軟骨細胞や骨芽細胞,骨細胞および骨基質に存在し,骨の石灰成熟化に関与していることが明らかとなった.そこでこれらの結果を『ラットを用いた延長仮骨の免疫組織学的検索』と題し第9回日本整形外科学会基礎学術集会(平成6年10月7日,神戸市)において,『延長仮骨形成時における遺伝子発現について』と題し第37回近畿大学医学会学術集会(平成6年12月7日大阪狭山市)において発表した.c-fosやosteonectinといった遺伝子の仮骨内発現は骨折組織においては既に観察されているが,実験動物を用いた骨折モデルでは仮骨組織の再現性に問題があり骨細胞の分化や骨組織の形成と遺伝子の発現を系統だてて分析することは不可能であった。そこで我々は未分化間葉系細胞から成熟骨梁まで種々の骨化段階を層状に再現する延長仮骨を用い,これらの遺伝子発現やその蛋白の局在を調べた。白色日本家兎の脛骨を1日1mmで10日間延長し,延長終了後経時的に仮骨部を採取し,それらを骨膜下仮骨と延長部仮骨に分けて観察したところ,northern blotting法にてc-fos mRNAは骨膜下仮骨で延長部仮骨よりも早期に(延長終了後10日目)発現し,PAP法を用いた免疫組織化学では,c-fos蛋白は骨膜下仮骨にて成熟骨梁上の骨芽細胞に延長終了後10日目に既に出現していた。延長部仮骨では未分化間葉系細胞層に達する未熟な線維性骨内の骨芽細胞様細胞からc-fosの発現が認められた。In situhybridizationでosteonectinの発現は延長終了直後に骨膜下仮骨部で最も旺盛であり,経時的に斬減した。また仮骨内の軟骨細胞にc-fosが発現して,軟骨の活性化が示唆された場合には骨形成は抑制され偽関節が発生しており,臨床上重要な所見と思われた。

そこでこれらの結果を『延長仮骨形成時における遺伝子発現について』と題し第8回日本整形外科学会基礎学術集会(平成5年10月7日,松本市)において,『延長仮骨形成時におけるc-fos,osteonectinの発現の免疫組織化学的検索』と題し日本組織細胞化学会(平成5年10月29日,神戸市)において発表した。実験動物において骨代謝をin vivoで検索するためにこれまでよく用いられてきた骨折モデルは仮骨組織の再現性に問題があり,骨細胞の分化や骨組織の形成と遺伝子の発現を系統的に分析することは不可能であった.そこで我々は平成5年度に未分化間葉系細胞から成熟骨梁まで種々の骨化段階を層状に再現する延長仮骨をウサギに導入し,c-fosやosteonectinといった遺伝子の仮骨内発現やその蛋白の局在を調査した.その結果未分化間葉系細胞にc-fos遺伝子がまず発現し,骨芽細胞への分化が開始され,また分化が方向付けられた骨芽細胞にosteonectin遺伝子が発現し,石灰化を抑制しつつ骨基質が産生されることを明かにした.平成6年度は,ウサギに比較し入手可能な抗体やDNAプローベの種類が豊富なラットを用い,技術的にはさらに困難ではあるがその大腿骨で延長を試み,ウサギよりもさらに未分化間葉系細胞の豊富な延長仮骨を得ることに成功した.そのラット延長仮骨を用いてosteocalcin,I,II,III型コラーゲンといった基質蛋白の仮骨内局在を調べたところ,III型コラーゲンは未分化間葉系細胞層内の細胞,線維および幼若骨芽細胞に見られ骨芽細胞分化に関与,I型コラーゲンは線維性初期骨内骨芽細胞および線維に認められ骨芽細胞への分化に,またosteocalcinは石灰化しつつある軟骨細胞や骨芽細胞,骨細胞および骨基質に存在し,骨の石灰成熟化に関与していることが明らかとなった.そこでこれらの結果を『ラットを用いた延長仮骨の免疫組織学的検索』と題し第9回日本整形外科学会基礎学術集会(平成6年10月7日,神戸市)において,『延長仮骨形成時における遺伝子発現について』と題し第37回近畿大学医学会学術集会(平成6年12月7日大阪狭山市)において発表した.
レアメタル回収後残渣を安全な建設資材に：環境安全性に配慮した再資源化への挑戦

本研究では,レアメタル回収後残渣の一つである太陽光モジュールガラスに着目して検討を行った.その結果,太陽光モジュールは非晶質シリカを主成分としていることから,破砕した太陽光モジュールガラスのコンクリート用混合材としての利用について検討した.その結果,破砕したガラスを5 %セメントに置換した場合においてセメントペーストの場合には圧縮強度は担保できることが確認できた.ただし,破砕ガラスを10 %セメントに置換すると圧縮強度は低下することがわかった.鉱山や製品からレアメタルを回収する場合には残渣が生じる.通常,残渣は産業廃棄物として処理されるため,最終処分場の寿命に影響を及ぼすことが予想される.レアメタルの回収には必ず残渣が生じるものであり,レアメタル回収技術が確立され,これが積極的に行われるようになると,レアメタル回収後残差の発生量等が問題視される.本研究は,レアメタル回収時の残渣を産業副産物として建設分野に適用することが目的である.今年度は,レアメタル回収後残渣のうち,リチウム電池破砕残渣(以下,破砕残渣)と太陽光パネル等由来の破砕ガラス(以下,破砕ガラス)をマイクロスコープにより観察した.破砕残渣については,破砕ガラスと比較して粒径が非常に小さいため,コンクリート用細骨材としての使用は不向きであると考えられる.一方で,破砕ガラスについては,粒径が多様であることから,粒度調整を行うことで,コンクリート用細骨材として使用できる可能性が考えられる.ここで,破砕ガラスは一般的にシリカが多く含まれている可能性が高い.この場合,破砕ガラスのガラス化率が高い場合には,コンクリート内部において化学反応が生じ,コンクリートの中で最も脆弱な部分の一つとされているセメント-骨材間の界面(遷移帯とも呼ばれる)部分が改質される効果が期待できる.以上の考察に基づくならば,破砕ガラスのコンクリート中における反応性についても検討していくことで,単純な細骨材の代替材のみならず,さらなる価値を付加した新材料として提案できる可能性も期待できると考えられる.レアメタル回収後残渣の入手に成功し,その性状を確認できたことから,研究計画と比較しておおむね順調に進展していると判断した.近年,再生可能エネルギーが注目され,太陽光発電施設の建設が急速に進んだ.そのため,施設に設置された太陽電池モジュールは2030年頃をピークとして寿命を迎えると推定されており,この時期に集中して多量の廃棄物が排出されると予想されている.また,太陽電池モジュールにはレアメタル等の有価物が含まれているため,排出される廃棄物は埋立処分を行うよりもリサイクルを行った方が費用対効果は大きいと報告されている.太陽電池モジュール全体の約36 %(質量比)を占める太陽光モジュールガラスに着目すると,ガラスの主成分にはシリカが多量に含まれていると考えられるため,ポゾラン材料として利用できる可能性がある.ポゾラン材料としての利用が可能であれば,建設分野において太陽光モジュールガラスのリサイクルが可能になるため,大量の太陽光モジュールガラスを受け入れることが可能になる.本研究では,太陽光モジュールガラスを建設材料として有効利活用することを目指し,粒径75μm以下に粒度調整した太陽光モジュールガラス(以下,ガラス粉末)を混和材として利用した際のセメント硬化体の基礎物性評価を行った.その結果,75μm以下に粒度調整した太陽光モジュールガラスをセメントに対して5 %内割で置換した場合,材齢28日における圧縮強度は無置換と同程度であった.一方,10 %内割置換では強度低下が認められた.また,ガラス粉末を内割置換したセメントペーストにおけるガラス粉末の反応率は約5 %(材齢28日時点)であり,CH量はガラス粉末の置換率増加とともに減少傾向を示した.ただし,強熱減量はガラス粉末の置換率による変化がなかったため,水酸化カルシウム以外の水和物が析出している可能性が示唆された.本研究では,レアメタル回収後残渣の一つである太陽光モジュールガラスに着目して検討を行った.その結果,太陽光モジュールは非晶質シリカを主成分としていることから,破砕した太陽光モジュールガラスのコンクリート用混合材としての利用について検討した.その結果,破砕したガラスを5 %セメントに置換した場合においてセメントペーストの場合には圧縮強度は担保できることが確認できた.ただし,破砕ガラスを10 %セメントに置換すると圧縮強度は低下することがわかった.今後は,レアメタル回収後残渣の化学組成やガラス化率を測定することで,建設材料として使用したときの反応性について検討をする予定である.また,自動車に用いられている排ガスフィルターについても建設材料としての利用価値を検討する予定である.さらには,実際にコンクリート用細骨材として使用し,物質移動抵抗性などについても検討する予定である.コンクリート工学
生物界最小ゲノムをもつ共生細菌カルソネラの生存を支える宿主昆虫細胞の機能解析

共生器官bacteriomeを対象とした転写産物解析等により、キジラミ-カルソネラの2種間共生関係、プロフテラを含めた3種間関係の維持に関わると目される宿主遺伝子群について各種情報を得、動物-細菌間共生系の維持機構について重要な示唆を得た。また、ミカンキジラミのカルソネラ及びプロフテラのゲノム解析により、カルソネラのゲノム進化について新たな知見を得るとともに、プロフテラが、これまでの常識を覆す新規防衛共生体であることを見出した。いわゆる「次世代シーケンサー」による塩基配列解析は、旧来のサンガー法と比べて1回の試行で生成されるデータ量が桁違いに多く、大幅なコスト削減が可能である反面、個々の解読長が短いために、その適用範囲が限られてきた。しかしGenome Sequencer FLXシステム(454 Life Sciences社)の解読長が、2010年の秋までにサンガー法と肩を並べる1000bp程度に改善されることになり、この問題は解消する見込みである。これを受け、以下のように研究計画を一部修正する予定である。1.北米産Pachypsylla venustaに合わせ、日本産ミカンキジラミDiaphorina citriも解析対象に加える。2.トランスクリプトーム解析は、454社GS FLXシステムを用いたRNA-Seqにより行う。ミカンキジラミはP. venustaと異なり、一次共生細菌のカルソネラに加えて二次共生細菌も保有することから、キジラミ-カルソネラ間の二者関係とキジラミ-カルソネラ-二次共生細菌間の三者関係を比較するための絶好の材料となる。加えてミカンキジラミはカンキツグリーニング病を媒介する重要な農業害虫であるため、応用研究への展開が期待できる。本年度は、ミカンキジラミをトランスクリプトーム解析に供するのに先立ち、ミカンキジラミに由来するカルソネラ及び二次共生細菌の全ゲノム塩基配列を決定した。またカルソネラゲノムの進化過程を解析するための比較対象として、Pachypsylla属の他のキジラミ2種に由来するカルソネラの全ゲノム塩基配列も決定した。さらに宿主キジラミ自身の全ゲノム解析の可能性を検証するため、P. venustaのゲノムサイズを決定して論文発表した。半翅目昆虫キジラミ類は、体腔内にbacteriomeとよばれる特殊な器官をもち、その構成細胞内に必須共生細菌カルソネラ(Carsonella ruddii,γ-プロテオバクテリア)を保有する。我々の先行研究により、北米産キジラミPachypsylla venusta(カルソネラ以外の共生細菌を持たない)のカルソネラのゲノムは160kbと極小で、生存に必須と思われる多くの遺伝子を欠くことが明らかとなっている。この不完全なゲノムを補償し、カルソネラの生存を支える宿主側の機構を解明するべく、本年度はまずP.venustaのbacteriomeおよび虫体全体からcDNAライブラリーを構築し、第二世代シーケンサーGS FLXシステム(454Life Sciences/Roche)を用いて解析を行った。また、日本を含むアジア地域をはじめ、世界的に分布を広げつつあるミカンキジラミDiaphorina citriは、グリーニング病を媒介し、カンキツ類に致命的な被害を与える重要な農業害虫だが、そのbacteriome内には、カルソネラに加えて二次共生細菌(β-プロテオバクテリア)が共存する。これら2種の共生細菌は、いずれもミカンキジラミの生存に必須であると考えられており、新規防除法開発の有望な標的となる。また、P.venustaにおける宿主-カルソネラ間の二者関係とミカンキジラミにおける宿主-共生細菌2種間の三者関係を比較することで、真核生物-原核生物間の共生について理解が深まると期待される。こうした事柄を念頭に置き、ミカンキジラミについてもbacteriomeや虫体全体から複数のcDNAライブラリーを作製し、解析を行った。さらに、前年度に全塩基配列を決定したミカンキジラミ共生細菌2種のゲノムについて各種解析を進め、多くの重要な知見を得た。本年度は、前年度に塩基配列を決定した北米産キジラミPachypsylavenustおよび日本産ミカンキジラミDiaphorina citriの合計8種類のcDNAライブラリーに基づくESTデータを用いて、配列類似性解析、分子系統解析をはじめとする情報学的解析を行い、各ライブラリーにおける転写産物ポピュレーションの分析を進めた。これにより、キジラミ両種の共生器官bacteriomeにおける特異な遺伝子発現プロファイルを見出すと同時に、宿主昆虫ゲノムが共生細菌などから水平転移により獲得した遺伝子群の候補を抽出することに成功した。これら一連のトランスクリプトーム解析に加え、平成21・22年度にはD. citriの一次共生細菌カルソネラおよび未記載の二次共生細菌のゲノム解析を遂行したが、この際、二次共生細菌が生理活性物質の合成能を持つとの示唆を得た。

これに基づき、本年度は、各種生化学解析や構造解析、生理活性検定などを行うことで、実際にミカンキジラミ二次共生細菌が、顕著な生理活性を示す新規物質を合成していることを発見した。今回決定した、その化学構造と生理活性から、医薬開発への応用展開が大いに期待できる。また、本年度は、年度途中に大学教員としての職を得、自らの研究室を立ち上げることで、ミカンキジラミの飼育系を確立するとともに、本研究計画の情報学的解析後の主要要素を占める分子生物学的解析(定量的RT-PCR、サザンプロット解析、免疫化学的解析、RNA干渉法による遺伝子ノックダウン等)を遂行する体制を整えた。、半翅目昆虫キジラミ類の「菌細胞」にすみ、垂直感染のみによって2億年にわたり受けつがれてきた共生細菌Carsonella ruddii(以下カルソネラ)は、葉緑体ゲノムと同程度にまで縮小した極小ゲノム(160kb)をもつ。このゲノムには、原核生物に特異的なプロセスにかかわるものも含め、生命維持に必須とされる遺伝子の多くが存在しない。ではこの極小ゲノムをもつオルガネラ様細菌の生存を支えるために、宿主菌細胞はどのような遺伝子を発現し、宿主-カルソネラ間にはどのような相互作用が存在するのか?また、キジラミには、カルソネラに加えて「二次共生細菌」を保有する種も多いが、この場合の三者間関係についてはどうか?こうした問題の解明を目指し、カルソネラのみを持つ北米産キジラミPachypsylla venustaと、二次共生細菌を共存させるミカンキジラミDiaphorina citriの菌細胞塊、および虫体全体から8種類のcDNAライブラリーを作製し、次世代シーケンサーGenome SequencerFLXシステム(Roche社)を用いたトランスクリプトーム解析を行った。得られた転写産物ポピュレーションの比較解析により、P. venustaとD. citriのいずれの菌細胞においても特異的に高発現していると見られる遺伝子群や、両種間で異なる発現傾向を示す遺伝子群を見出すことに成功した。これらの発現について定量的RT-PCRなどで検証を進めるとともに、RNA干渉法による発現抑制を試み、有望な結果を得た。また、ミカンキジラミの共生細菌2種のゲノム解析も行い、カルソネラのゲノム進化について重要な知見を得るとともに、二次共生細菌がこれまでの常識を覆す全く新たなタイプの共生細菌であることを見出した。D. citri共生細菌2種の全ゲノム塩基配列の決定と、それに基づく新規生理活性物質の発見は、きわめて大きな成果と言えるが、トランスクリプトーム解析における情報学的解析後の分子生物学的解析に遅れがある。その主な理由は、本年度の研究代表者の理化学研究所から豊橋技術科学大学への移籍に伴い、実験遂行が困難な期間が数ヶ月にわたって生じたことによる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は新規研究室を立ち上げ、設備面等での研究体制の基盤固めに努めたが、来年度は、学生を複数受入れるとともに、技術補佐員を雇用し、高い効率を持って計画を遂行する。これにより、当初より掲げている本研究の目標を、着実に達成する。
抗系状虫剤ジエチルカルバマジンの微小管機能障害

侍養細胞(LLC-MK_2)を用いて、系状虫(Bpahangi)感染幼虫を培養すると、幼虫は4期に発育成長する(Mak etal,1983)。この系にジエチルカルバマジン(DEC)が含まれると、幼虫の生存期間は影響を受けないが、虫体の発育成長は抑制される。この興味ある現象を追求した結果、DECが微小管機能を障害するというこれまで報告のない新しい薬理作用が明かとなった。すなわち予備実験で明かとなった1.DECは培養細胞(LLC-MK_2)の増殖を部分的に抑制すること、2.DECに暴露された細胞は球状に変化し細胞間結合が疎となること、からDECが細胞骨格の中で最も重要視される微小管を障害すると考え実験を行った結果、3.抗チュブリン抗体を用いた蛍光抗体法により、正常の細胞では細胞質内に微細網状に無数に走る微小管の像がみられるが、DECに暴露された細胞では細状の微小管は少なく、塊状の小斑点が多数細胞質内にみられる。4.DECはin vitroでブタ脳より精製されたチュブリンの微小管への重合を阻害し、またin vitroで重合された微小管を脱重合する、5.DEC存在下で重合された微小管の断端は頻々リボン状変化がみられることが明かとなった。DECを含む培養系での系状虫の発育抑制はDECによるLLC-MK_2細胞の微小管障害により、侍養細胞のもつ系状虫発育促進能力が失なわれた結果とも考えられる。尚、本研究ではDECによる系状虫微小管機能障害を知る一手段として、DECに暴露された幼虫をスナネズミに移殖し、幼虫の発育を観察した。DEC暴露虫体はスナネズミ体内での生存率が低下し発育も抑制されている。この結果はDECはin vitroで致死的ではないが、何らかの直接的障害作用を幼虫に及ぼすことを示唆し、今後、系状虫の微小管に富む特殊器官・細胞(amphids、phasmids、排泄細胞など)へのDECの作用が注目される。抗糸状虫剤ジエチルカルバマジン(DEC)はin vivoでは強力な抗糸状虫作用を示すが, in vitroではその効果は全く発現されないので,その作用機序には多くの不明な点が残されている.本研究ではDECのin vitroでの抗糸状虫作用の発現を試み,その発現の機序をDECの微小管機能障害に求めた実験が行なわれた.〔in vitroにおけるDECの抗糸状虫作用の発現の試み〕:Brugia pahangi感染幼虫を塩類溶液で培養すると幼虫は全く発育しないが, LLC-MK_2細胞と培養すると第IV期幼虫まで発育する.塩類溶液にDECが含まれても幼虫の生存期間は短縮されない.しかしLLC-MK_2細胞を用いた培養系にDECが/mg/mlの濃度に含まれると,幼虫の生存期間は対照群と同じく長いが,幼虫は全く発育生長せず, 22日飼育しても感染幼虫のままとどまる.この培養系はDECのin vitroでの抗糸状虫作用発現のモデルとして利用できる.〔DECの微小管障害作用の検討〕:上記実験結果を著者はDECがLLC-MK_2細胞に何らかの作用を及ぼしたものと考え,まずDECのLLC-MK_2細胞の増殖に及ぼす影響を観察した結果, DECによる著明な細胞増殖抑制を明かにした.

そこでDECの微小管.害を考え,実験を進めた結果,下記する興味ある所見を得ることが出来た.1)DECに暴露されるとLLC-MK_2細胞は球形に変化し,細胞間結合が弱まる.2)DECに暴露された細胞の細胞質内微小管の分布を抗チュブリン抗体を用いた螢光抗体法で観察すると,一般にみられる細い糸状の網目配例が乱れ,微小管は小魂状に変化する,3)DECはブタ脳より精製したチュブリンの重合を阻害し,またDECは再構成された微小管の脱重合を促進する.上記のごとくDECの微小管機能障害作用が明かにされつつある.前年度に引き続き、抗系状虫剤ジエチルカルバマジン(DEC)の微小管障害作用を追求した。ブタ脳より精製したチュブリンを用いて、DECによるチュブリンより微小管への重合阻害を詳しく観察した。DECを終濃度1mg/mlとなる様加えると、微小管への重合の開始が遅れること、十分重合を行なわせても(20分)50%の重合阻害がみられることが明かとなった。低濃度DEC(0.1mg/ml)投与でも、その程度は弱いが、同様な重合の遅れと阻害がみられた。次にin Vitroで再構築された微小管に対するDECの作用を観察した結果、再構築微小管はDECの添加により脱重合することが明らかとなった。またDEC存在下で重合された微小管、あるいは脱重合した微小管を電子顕微鏡で観察すると、管端がリボン状に変化することも明らかとなった。本年度得られた以上の所見は前年度に明らかにしたDECによる細胞増殖抑制と細胞内微小管の現状変化とともに、DECが微小管の機能を障害することを強く示唆するものである。本年度は新しく、系状虫の微小管へのDECの作用の可能性を追求する為、DECにin Vitroで暴露されたB.Pahangi幼虫を(培養系に侍養細胞は使用しない)スナネズミに移植し、その後の幼虫の発育成長を観察した。その結果、DEC暴露虫体はスナネズミ体内で長期間生存しえず、また発育も抑制されることが明らかとなった。このことはDECがin Vitroで致死的ではないが、何らかの直接的障害作用を幼虫に及ぼしたことを示している。今後、系状虫の微小間に富む器官、細胞(amphids,phasmids,排池細胞等)におよぼすDECの作用が注目される。
サブミクロンの空間での超流動ヘリウム3の相転移の研究

本研究では、0.8μmの隙間の平行平板空間内での超流動ヘリウム3の相転移現象の実験研究を行い、超流動ヘリウム3系に対する壁での境界条件が超流動相の安定性に大きな影響を与えることが明らかになった。超流動ヘリウム3は異方的なBCS状態であり、この異方性は実空間で現れる。試料空間の異方性との競合の結果、空間の形状、大きさに特有な超流動状態間の相転移(A-B相転移)の観測や、超流動転移温度が変化することが予想される。BCS状態はコヒーレンス長程度の大きさをもつ粒子対からなり、そのコヒーレンス長は低圧力では長く、高圧力では短いため上述の予想は低圧力での測定ほど顕著になる。測定では新たに開発した高Q値のNMR共鳴回路と低温増幅器を用いた。以前の1.1μmの実験結果と比較し、全ての圧力でより低い温度でのA-B相転移を観測し、また超流動転移温度の低下も観測した。A-B相転移温度の低下は低圧力ほど顕著であり、約2bar以下ではもはやA-B相転移が起こらなかった。2つの異なる空間サイズでの実験よりA-B相転移は臨界厚み(空間の大きさとその温度でのコヒーレンス長の比)という普遍的な量でまとめることができることがわかった。試料空間の表面をヘリウム4数層の薄膜で覆った場合A-B相転移温度が上昇する結果を得た。ヘリウム4の薄膜が超流動状態になるために超流動ヘリウム3系に対する壁での境界条件が変化するためと考えられるが、今までに提案されている全ての理論予測は転移温度の降下であり全く逆の結果である。実験結果と比較できる定量的な理論計算はなく新たな理論考察の必要性を示した。本研究は、超流動ヘリウム3を1μm以下の十分狭い平行平板中に入れた場合のヘリウム3超流動相の振る舞いについての研究である。本年度は準備段階として2つの点について開発、研究を行った。一つは1μm以下の隙間を持つ平行平板を作ることであり、他方は核磁気共鳴法で得られる信号の対雑音比(S/N比)の改善である。狭い隙間の製作に関しては、粒径が0.3ミクロンの粒子をマイラーシートで挟んで積み重ねたものを製作し、電子顕微鏡で隙間のサイズ分布を調べた。製作方法はこれまでの我々のグループで行ってきた方法と同じであるが、粒径が小さい分だけ空気中の埃の影響を考慮しなければならなかった。後者に関しては信号の増幅器として、液体ヘリウム温度(4.2K)に初段の増幅器をおくことで対雑音比の大幅な改善を図り、製作と動作の確認作業を行った。また増幅器のみならず核磁気共鳴法の検出コイルやコンデンサが持っているQ値を高くする必要があり、その点に関しても超伝導線を用いるなどで対処すべく製作を行った。現在これらの測定系を用いて測定を行うべく、最終的なセルを組み立てており、組立が終わり次第、狭い平行平板中の超流動ヘリウム3の実験を行う予定である。本研究は、超流動ヘリウム3を1μm以下の十分狭い平行平板間に入れた場合のヘリウム3の超流動相の振る舞いについての研究である。本研究遂行のために必要な開発、改良点は大きく2つに分けることができる。1つは平行平板で挟まれた1μm以下の空間に液体ヘリウム3を入れ、ミリケルビン以下の温度まで冷却し超流動状態を作り出すことである。もう1つは核磁気共鳴法(NMR)により調べるための測定装置の開発である。平行平板で挟まれた1μm以下の2種類の空間は昨年度に製作した。本年度始めに電子顕微鏡による詳細な測定を行い、これらは0.47μmと0.85μmの平均間隔をもち、間隔のばらつきが非常に小さいことを確かめた。

昨年度に引き続き本年度の前半を新しい測定装置(NMR)の開発にあてた。狭い空間を作製する際に試料の充填率を多少犠性にしても均一な空間を製作することに重点をおいたため、小さな充填率では信号強度が小さくなり、超流動転移後の測定が困難になると予想される。そのための改良点は液体ヘリウム温度で働く前置増幅器を用い、S/N比の改善を図るとともにNMRコイルを超伝導線で作り共鳴回路のQ値を上げることである。その結果ノイズの低減と1MHz以下の周波数にも関わらず50008000という高いQ値を持つ共鳴回路を作ることに成功した。バルク液体のヘリウム3を用いた実験をmK温度で行い、高いQ値による非常に大きなNMR共鳴信号を観測した。開発したhigh-Q共鳴回路の使用により0.47μmと0.85μmの空間での実験でも十分な信号感度が得られる見込みがたった。しかし複数の高いQ値のNMRコイル間の結合の問題などのトラブルが見つかり実験が遅れたため、現在、0.47μmと0.85μmの空間での液体ヘリウム3の実験をmK温度域で継続している段階である。