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公共図書館における知的障害者への合理的配慮のあり方に関する研究

本研究の目的は、公共図書館で実施するべき知的障害者への合理的配慮のあり方について実証的に検証し、具体的内容と方法を明らかにすることである。知的障害者と家族を対象に公共図書館利用の実態とニーズについて調査し、その結果と海外の先進事例をもとに、合理的配慮に必要な3点の事項について実施可能で有効だと考えられる10種類の取り組みを4館の公共図書館の協力を得て実施し検証した。1図書館利用のためのわかりやすい環境的配慮については、個室の設置、日本十進分類法のピクトグラムの制作、知的障害者の図書館利用への理解を促すポスターと合理的配慮の取り組みを紹介するマンガを制作しWEBで公開、わかりやすい図書館利用案内の制作と配布を行なった。2わかりやすい図書や視聴覚メディア資料については、LLブックの蔵書を増やしてLLブックコーナーを設置、マルチメディアDAISYの視聴や貸出の機会を設ける取り組みを実施した。その結果、LLブックとマルチメディアDAISYの貸出件数が増加し、取り組みの効果を確認した。3図書館職員によるわかりやすい対応やサービスについては、知的障害者に図書館見学と読み聞かせ等を行う図書館体験ツアーと、図書館職員が施設へ出向いてわかりやすい資料の紹介と貸出を行なうアウトリーチ、一般市民を対象とした支援者養成のための読書サポート講座を実施した。参加した当事者や施設職員からの意見聴取と、講座参加者へのアンケート結果から、取り組みの必要性と成果を確認した。本研究は、知的障害者の図書館利用と読書支援を推進するために公共図書館が実施するべき合理的配慮のモデルケースを示したと考える。当事者の図書館利用や読書への興味や意欲を高めるためには、知的障害者のニーズを尊重し、図書館職員と施設や事業所職員が協力し合い、当事者と直接コミュニケーションをもって取り組むことの必要性を明らかにした。平成28年4月から障害者差別解消法が施行され、公共図書館では障害者の利用にあたって合理的配慮の提供が義務づけられる。しかし、知的障害者に対してどのような配慮をすればいいのか、戸惑っている図書館は多い。それは当事者の図書館へのニーズや配慮の方法がわからないことが原因だと考えられる。本研究では、合理的配慮の内容を1図書館利用のためのわかりやすい配慮(標示、広報等)、2わかりやすい図書や視聴覚メディア資料(LLブック等)、3職員によるわかりやすい対応やサービス(リライト、対面朗読等)の3点に分け、28年度は、それらへのニーズと現在の利用実態を当事者や家族への質問紙調査によって明らかにした。その結果をもとに、協力図書館4館で実施すべき合理的配慮の事項を協議した。平成28年度は、知的障害者の公共図書館利用の実態とニーズを、当事者と家族を対象に調査した。さらに研究協力館4館を決定して会議をもち、29年度に図書館で実施する合理的配慮の内容を協議した。本研究の目的は、公共図書館において知的障害者の図書館利用や読書支援を進めるための合理的配慮のあり方について、公共図書館で実証的に検証し、具体的内容と方法を明らかにすることである。本研究の2年目にあたる平成29年度は、スウェーデンの公共図書館等で取り組まれている知的障害者への読書支援サービスについての先行事例を収集した。さらに、28年度に調査した図書館利用についての当事者のニーズ調査をもとに検討した合理的配慮の事項を協力図書館4館において検証を進めながら実践した。1図書館利用のためのわかりやすい配慮については、知的障害のある利用者が声が出たり落ち着けないときや代読に利用できる個室の設置、ピクトグラムによる配架表示、わかりやすい利用案内の制作、図書館に来館する知的障害者に対する一般利用者の理解を促すためのポスター制作を行っている。2わかりやすい図書や視聴覚メディア資料については、LLブック等を収集したわかりやすい図書コーナーを設置して、利用状況の調査等を実施した。コーナーの設置によりLLブック等の貸し出し件数の増加が示され、コーナーの効果が明らかになった。3職員によるわかりやすい対応やサービスについては、読書サポート講座を実施して参加者へのアンケート調査を行った。講座は、図書館、福祉施設や事業所、学校、一般市民を対象に、知的障害者の読書支援のための基礎的知識と代読や読み聞かせの技能を学ぶ内容で、大阪と奈良の3館、東京1館で開催し、1館につき6講座を設けた。講座を受講して知的障害者への読書支援についての関心が深まったという参加者の回答が99%に及び、講座の必要性が明らかになった。知的障害者に図書館見学と読み聞かせ等のサービスを行う図書館体験ツアーを実施し、当事者から好評を得た。29年度は、28年度に実施した知的障害者の図書館へのニーズ調査結果と、29年度前半に収集したスウェーデンの公共図書館の先行事例をもとに検討した合理的配慮の事項について、協力図書館4館において検証を進めながら実施した。実施の効果について客観的な評価ができるように必要な調査を行い、取り組みの有効性を検証した。事項は複数に及ぶため、30年度前半にわたって継続して実施する計画で進行している。

1図書館利用のためのわかりやすい環境的配慮については、個室の設置、日本十進分類法のピクトグラムの制作、知的障害者の図書館利用への理解を促すポスターと合理的配慮の取り組みを紹介するマンガを制作しWEBで公開、わかりやすい図書館利用案内の制作と配布を行なった。2わかりやすい図書や視聴覚メディア資料については、LLブックの蔵書を増やしてLLブックコーナーを設置、マルチメディアDAISYの視聴や貸出の機会を設ける取り組みを実施した。その結果、LLブックとマルチメディアDAISYの貸出件数が増加し、取り組みの効果を確認した。3図書館職員によるわかりやすい対応やサービスについては、知的障害者に図書館見学と読み聞かせ等を行う図書館体験ツアーと、図書館職員が施設へ出向いてわかりやすい資料の紹介と貸出を行なうアウトリーチ、一般市民を対象とした支援者養成のための読書サポート講座を実施した。参加した当事者や施設職員からの意見聴取と、講座参加者へのアンケート結果から、取り組みの必要性と成果を確認した。本研究は、知的障害者の図書館利用と読書支援を推進するために公共図書館が実施するべき合理的配慮のモデルケースを示したと考える。当事者の図書館利用や読書への興味や意欲を高めるためには、知的障害者のニーズを尊重し、図書館職員と施設や事業所職員が協力し合い、当事者と直接コミュニケーションをもって取り組むことの必要性を明らかにした。計画通りに、平成29年度は、知的障害者の図書館サービスについて海外の動向を調査し、参考事例を収集する。また、公共図書館において1図書館利用のためのわかりやすい標示や広報、2わかりやすい図書や資料、3職員によるわかりやすい対応やサービスについて実証的に検証を行う。平成30年度は、検討をもとにマニュアル案を作成、研究全体のまとめを行い、一般公開のシンポジウムや冊子等の形で成果を積極的に発信し還元する予定である。30年度の前半は、知的障害者に必要な合理的配慮の事項について29年度から継続して実践してまとめる。後半は『公共図書館における知的障害者への合理的配慮提供のための実践マニュアル』として研究全体の成果と課題を報告書にまとめ、公開シンポジウムやウェブサイトなどを合わせて広く発信し、社会に還元する。知的障害者とご家族への調査方法を、調査者が各地域に行って直接インタビューなどを行う方法で申請したが、被験者の人数が限られるため、郵送による質問紙調査に変更した。そのため、調査にかかる旅費と、当事者や調査補助者へ謝金の必要がなくなり、次年度使用額が生じた。29年度に予定していた合理的配慮の実践やサポート講座まとめ等の会議、知的障害者の図書館利用の理解を促すためのポスター制作が30年度にもわたったため、次年度使用が生じた。最終年度の30年度は、協力図書館で実施している合理的配慮の事項のまとめと、全体の報告書を作るための会議、複数の学会発表、公表のための公開シンポジウムを予定しており、そのための研究連携者や協力者等の旅費と謝金、学会発表にかかる費用に使用する。また、報告書と知的障害者の図書館利用への理解をうながすためのポスターの制作費と配布費等に使用する。
超対称性統一理論の研究

本研究計画では、超対称性統一理論についてのいくつかの重要な発見を行った。1.超対称性のダイナミカルな破れを引き起す新しいメカニズムを発見した。またそれを用いた、素粒子のモデルを作った。2.超動理論における宇宙のインフレーションモデルを作り、その現象論的解析を行った。特に初期宇宙におけるブラックホールの生成の可能性を示した。3.ストリング理論の予言する、ディラトン場の宇宙論的効果を研究し、ディラトンが宇宙の暗黒物質である可能性を示した。4.スーパ神岡実験の発見したニュートリノの振動をうまく説明できる素粒子のモデルを発見した。5.超高エネルギー宇宙線を説明する素粒子のモデルを作った。本年度(平成8年度)の最大の成果は,超対称性がダイナミカルに破れる新しいメカニズムを発見したことである。この新しいメカニズムは,ベクター型のゲージ理論に基づくものであるために,素粒子の模型として具体的な応用が容易になった。実際に,この新しいメカニズムに基づく素粒子の模型を提案した。素粒子の統一理論に関する成果としては,ヒッグスの2重項を自然に含む,新しい統一理論を発見した。超弦理論との関係は現在研究中である。本年度(平成9年度)は、前年度に発見した超対称性をダイナミカルに破るメカニズムを素粒子物理に応用して、具体的な模型を作った。この素粒子模型は知られているコンシステントな模型の一つになると思われる。また上記の研究とは独立に超弦理論の宇宙論的効果についての研究を行った。その中で特に超弦理論の予言する軽いデイラトンに非常に強い制限がつき、それが素粒子模型のいくつかを否定することを導いた。最近,エネルギーが10^<20>eVをこえる宇宙線が複数例発見されている。この様に高いエネルギーを持つ宇宙線は,3^0Kバックグラウンドの光子と衝突してπ中間子を生成する。そのため自分自身のエネルギーを急速に失ってしまう。そこで,10^<20>eVの宇宙線は我々の銀河の近くで生成されたと思われる。しかし我々銀河の近くには,この様な高エネルギーの宇宙線を発生できる天体は見つかっていない。この問題を解決する興味深い考えに,非常に重い(約10^<13>GeVo質量)素粒子が崩壊して,この高エネルギー宇宙線を発生したというモデルが提案されている。しかし一般に重い粒子はすぐに崩壊してしまい,現在の宇宙に生き残っているとは思えない。本研究ではもし離散的なゲージ対称性が存在し,この重い素粒子が適当な電荷をもっていればこの重い粒子の寿命を現在の宇宙年令程度に出きることを示した。
酸素酸化に用いる環状ペルオキシドの効率的合成と変換

エレクトロオーガニックケミストリーやオルガノメタリックケミストリーなどの新しい手法をとりいれた酸素酸化により,現在生体との関連などから種々の分野で強い興味をもたれている環状ペルオキシドを効率よく合成し,さらにこれを他の有用な物質に変換する方法を開発する目的で研究をおこない,本年度次のような成果を得た.電極反応によって酸素分子,オレフィン, 1,3-ジケトンが形式的に〔2+2+2〕環化付加を起こし環状ペルオキシドが生成することを見出した.この反応は触媒量の電気しか必要としない極めて効率の高いものであり,炭素-炭素結合を形成しながら酸素分子を挿入するという点で画期的な酸素酸化反応といえる.そしてこのようにして合成した環状ペルオキシドが2価の鉄塩などにより興味ある開裂反応を起こすことも見出した.さらにここで得られた知見をもとにビニルスルフィドを酸素酸化してα-フェニルチオカルボニル化合物を得るという新しいタイプの反応を開発することができ,今後この反応を環状ペルオキシドの合成に応用していく計画である.また有機金属を利用する酸素酸化として, α位にトリメチルシリル基を導入することにより一重項酸素酸化に対してフラン環が活性化されると同時に中間に生成する環状ペルオキシドが位置特異的に開裂しγ-ヒドロキシブテノリドが生成することも見出した.従来オレフィンなどの存在下にフラン環を選択的に酸化することは困難とされていたが,ケイ素を導入することによりこの問題が一挙に解決された.この反応をパラジウム触媒カップリング反応などと組み合わせることにより,プロスタグランジン生合成を阻害するなどの重要な生理活性を有するマノアリド類の全合成を初めて達成した.今後この反応を利用して他の生理活性を有する天然物の効率の高い合成法を開発していく計画である.エレクトロオーガニックケミストリーやオルガノメタリックケミストリーなどの新しい手法をとりいれた酸素酸化により,現在生体との関連などから種々の分野で強い興味をもたれている環状ペルオキシドを効率よく合成し,さらにこれを他の有用な物質に変換する方法を開発する目的で研究をおこない,本年度次のような成果を得た.電極反応によって酸素分子,オレフィン, 1,3-ジケトンが形式的に〔2+2+2〕環化付加を起こし環状ペルオキシドが生成することを見出した.この反応は触媒量の電気しか必要としない極めて効率の高いものであり,炭素-炭素結合を形成しながら酸素分子を挿入するという点で画期的な酸素酸化反応といえる.そしてこのようにして合成した環状ペルオキシドが2価の鉄塩などにより興味ある開裂反応を起こすことも見出した.さらにここで得られた知見をもとにビニルスルフィドを酸素酸化してα-フェニルチオカルボニル化合物を得るという新しいタイプの反応を開発することができ,今後この反応を環状ペルオキシドの合成に応用していく計画である.また有機金属を利用する酸素酸化として, α位にトリメチルシリル基を導入することにより一重項酸素酸化に対してフラン環が活性化されると同時に中間に生成する環状ペルオキシドが位置特異的に開裂しγ-ヒドロキシブテノリドが生成することも見出した.従来オレフィンなどの存在下にフラン環を選択的に酸化することは困難とされていたが,ケイ素を導入することによりこの問題が一挙に解決された.この反応をパラジウム触媒カップリング反応などと組み合わせることにより,プロスタグランジン生合成を阻害するなどの重要な生理活性を有するマノアリド類の全合成を初めて達成した.今後この反応を利用して他の生理活性を有する天然物の効率の高い合成法を開発していく計画である.
音響フォノンにおける階層性と次元性のX線非弾性散乱による解明

音響フォノンは物質の硬さや熱伝導度と密接に関わっている。一方で、音響フォノンが観測される周波数領域がその物質の硬さや熱伝導度という機能発現の大きさと1対1対応にある。このため、物質に特有な現象が音響フォノンに現れるときには、その特異現象が観測される周波数領域によって、その機能発現に特徴的な大きさを理解する事ができる。本研究では、超伝導などと密接に関わる絶対温度ゼロ度で定義される相転移現象や結晶と液体の中間の性質を持つ液晶の音響フォノンを調べることで、物質中の諸物性に関わる機能発現に特徴的な大きさの理解を目指す。
f-電子系におけるスピンと軌道揺らぎの競合と協調に関する研究

相対論的バンド計算手法を用いて、アメリシウム系化合物AmCoGa_5のフェルミ面構造を明らかにした。得られたフェルミ面は、複数の大きな円筒状電子面と小さなホール面から成るが、PuCoGa_5のそれと形状が良く似ている。超伝導体であるPuCoGa_5とi類似の2次元的フェルミ面の存在は、AmCoGa_5も超伝導になる可能性を示唆している。これまでに、j-j結合描像に基づいてf電子系に対する軌道縮退ババード模;型を構築する一般的な方法を開発してきたが、今年度はその方法を用いてネプツニウム化合物の理論模型を構築した。まず、二酸化ネプツニウムNpO_2の25K以下に現れる秩序状態を明らかにするために、面心立方格子上で軌道縮退模型を解析した。その結果、4方向の八極子モーメントが配列した構造が基底状態となることを見出した。これにより、1953年に発見され、半世紀にわたって謎のままであったNpO_2の基底状態の正体が八極子秩序であることを微視的観点から解明することに成功した。また、正方晶の格子上で理論模型を解析し、ネプツニウム化合物NpTGa5の磁気構造が遷移金属原子Tによって変化する様相を明らかにした。さらに、充填スクッテルダィト化合物PrOs_4Sb_12の磁性および超伝導機構を解明するために、軌道縮退アンダーソン模型を数値繰り込み群法によって解析した。その結果、基底状態が非磁性の一重項でも、わずかな励起エネルギーで磁気的な三重項が存在していれば磁気揺らぎが低温まで生き残り、この磁気揺らぎによって異方的非BCS超伝導が現れる可能性を指摘した。f-電子系化合物の磁性と超伝導の微視的機構をスピン・電荷・軌道自由度の競合と協調という観点から理解するために、115系と総称されるHoCoGa_5型の結晶構造を持つ化合物を典型物質に選んで研究を開始した。まず、相対論的バンド計算の手法を用いて、CeTIn_5(T=Co, Ir)およびAnCoGa_5(An=U, Np, Pu)のエネルギーバンド構造とフェルミ面を明らかにした。その結果、(1)フェルミエネルギー近傍においては、f-電子とp-電子が混成してバンドを形成すること、(2)f-電子数の違いにもかかわらず、Ce115とPu115はよく似た複数の擬2次元フェルミ面構造を示すこと、(3)115系化合物においてはrigid bandの描像が良いためにf-電子とd-電子の総数でフェルミ面構造が決まり、実際、UNiGa_5とNpCoGa_5のフェルミ面がほぼ同一であることなどを見出した。特に、(3)に基づけば、既知の115系化合物に対する実験およびバンド計算結果から、複数の擬2次元フェルミ面構造を持つ場合に超伝導が発現するという可能性が現象論的に示される。これにより、たとえば、PrFeGa_5やNpNiGa_5が超伝導になる可能性が示唆され、今後の115系化合物のひとつの合成指針となる。次に、上記の相対論的バンド計算結果に基づき、磁性および超伝導を微視的観点から理解するための電子模型をj-j結合描像に基づいて構築した。この模型は、強束縛近似によるf-およびp-電子の遍歴項と混成項、f-電子間相互作用項、そして結晶場項からなる。このうち、遍歴項と混成項に含まれるパラメターについては、バンド計算結果との直接比較によってフェルミ面を再現するように決定することができる。このようにして得られたモデルは3つのクラマース2重項を含むが、異なるクラマース項を区別するための「軌道」とクラマース縮重を区別するための「スピン」を導入すれば、d-電子系においてよく知られた多軌道ハバード模型となる。この模型を厳密対角化法や揺らぎ交換近似法によって解析し、CeTIn_5は反強磁性スピン揺らぎによって誘起されたd-波超伝導体であるが、結晶場効果によって軌道揺らぎが抑えられた状況でd-波超伝導が起こることを見出した。また、j-j結合描像におけるf-電子の電子・正孔対称性に基づけば、PuCoGa_5の超伝導はCeTIn_5と類似の機構で定性的に理解でき、5f電子が4f電子よりも遍歴性が強く、電子系のエネルギースケールも大きくなるために超伝導転移温度も上昇することがわかった。相対論的バンド計算の手法を用いて、AnTGa_5(An=Np,Pu;T=Co,Rh,Ir,Ni,Fe)のエネルギーバンドとフェルミ面構造を明らかにした。また、昨年、j-j結合描像に基づいてf-電子系に対する微視的模型を構築する一般的な方法を開発したが、その方法を用いてウラン化合物の微視的模型を構成した。具体的には、UGa_3およびUTGa_5(T=Ni,Pt)に対して、j-j結合描像に基づくΓ_8軌道縮退ハバードモデルが有効模型となることを示し、このモデルを詳細に解析することによって、UGa_3やUTGa_5のスピンおよび軌道構造を明らかにした。また、強磁性相における超伝導対波動関数を昨年開発した対相関最適化法によって解析し、UPt_3のように反転中心が格子点上にない非ブラベ格子の場合に、フント結合による奇パリティスピン三重項対が現れることを示した。

さらに、Γ_8軌道縮退ハバードモデルをグリーン関数法に基づく揺らぎ交換近似法によって解析し、軌道およびスピン揺らぎの動的絡み合いと超伝導発現との関連を詳細に調べた。その結果、結晶場の影響で軌道縮退が解けると、軌道揺らぎが抑制されることによって反強磁性スピン揺らぎが顕在化し、d-波超伝導状態が現れるという概念を確立した。相対論的バンド計算手法を用いて、アメリシウム系化合物AmCoGa_5のフェルミ面構造を明らかにした。得られたフェルミ面は、複数の大きな円筒状電子面と小さなホール面から成るが、PuCoGa_5のそれと形状が良く似ている。超伝導体であるPuCoGa_5とi類似の2次元的フェルミ面の存在は、AmCoGa_5も超伝導になる可能性を示唆している。これまでに、j-j結合描像に基づいてf電子系に対する軌道縮退ババード模;型を構築する一般的な方法を開発してきたが、今年度はその方法を用いてネプツニウム化合物の理論模型を構築した。まず、二酸化ネプツニウムNpO_2の25K以下に現れる秩序状態を明らかにするために、面心立方格子上で軌道縮退模型を解析した。その結果、4方向の八極子モーメントが配列した構造が基底状態となることを見出した。これにより、1953年に発見され、半世紀にわたって謎のままであったNpO_2の基底状態の正体が八極子秩序であることを微視的観点から解明することに成功した。また、正方晶の格子上で理論模型を解析し、ネプツニウム化合物NpTGa5の磁気構造が遷移金属原子Tによって変化する様相を明らかにした。さらに、充填スクッテルダィト化合物PrOs_4Sb_12の磁性および超伝導機構を解明するために、軌道縮退アンダーソン模型を数値繰り込み群法によって解析した。その結果、基底状態が非磁性の一重項でも、わずかな励起エネルギーで磁気的な三重項が存在していれば磁気揺らぎが低温まで生き残り、この磁気揺らぎによって異方的非BCS超伝導が現れる可能性を指摘した。
3次元表象更新のために視覚と網膜外信号を利用する適応的な感覚情報処理過程の解明

VR機器などの3D情報呈示装置を長時間利用すると、疲労感や酔いなどが生じることがある。これはヒトの3次元形状の知覚に関わる感覚情報統合プロセスが、個人差を含めた形では完全には理解されていないからである。特に日常場面で3次元形状判断を一貫して正しく行うために必要な、新しい感覚入力に基づいて表象を更新するプロセスは十分に理解されているとは言えない。本研究では、適応的な更新のための感覚情報処理と神経情報処理アルゴリズムを明らかにする。ヒトの表象更新プロセスを正確に理解した上で開発される視覚表示装置とそのための表示アルゴリズムの開発によって、現在のディスプレイがもつ疲労感や違和感を解消し、快適な視環境の実現に貢献したい。本年度は、3次元形状判断に関わる表象更新プロセスを明らかにするために、脳活動計測を併用する心理物理学的実験の準備を行った。実験に用いる視覚刺激は、水平・垂直像差をもつ視覚パタンとし、眼球運動を同時計測する。脳活動を計測するために、大脳皮質活動の時空間的変化を精度高く捉えることができる脳磁図を利用する。眼球運動を記録するために、眼筋図を用いて測定する。心理物理学実験では、両眼パタンを比較的大きな視野に呈示する装置についての準備を行った。また同時並行して進めた脳磁図を用いた視覚立体判断プロセスを明らかにする研究では、既に得たデータについて脳磁図センサーの時系列波形に基づく分析を行った。分析では、特定の周波数帯域および関心脳部位を設定して、視覚情報および判断正答率を考慮した分析を行い、立体認識に関わる脳内基盤についての一定の知見を得ることができた。脳磁図計測を併用した視覚心理学実験のために、映像呈示装置を準備し、実験設備を順調に整えることができた。またすでに行った脳磁図計測実験に関しては、共同研究者との打ち合わせおよび分析を進めて、論文投稿段階にあるためである。脳磁図計測には、九州大学病院ブレインセンターの協力を得て、Elekta社306チャンネルNeuromag Vectorview MEG(1000 Hz)を使用する。実験は参加者内要因とし、各条件での繰り返しは80回程度とする計画を予定している。実験は健常成人を対象とし、募集を行う。以上の実験により、表象更新に関わる神経情報処理プロセスを明らかにする。さらに、手がかりの重みと変化についての明瞭感およびその確信度の相関を個人間で比較することで、個人差を考慮しながら、適応的更新モデルを構築する。実験準備が長引いたこと、さらに脳磁図の実験機器使用料は高額であるため、次年度はそれに充当する。
電力装置用導体を目指したMgB_2新線材技術の開発研究

二硼化マグネシウム(MgB_2)線材は、現在広く用いられているNbTiに代表される従来の金属系超伝導線材に比べ、20K程度高い臨界温度を有するだけでなく、熱処理工程を省いても超伝導性を示すことから、金属シース材の選択と構成に自由度が増し、低コスト化の期待も高い。本研究は、このような特長を持つMgB_2線材を将来の高機能電力装置(エネルギー貯蔵装置等)に導入する観点からその線材特性を定量的に評価し、その結果に基づいて、実用導体を構成するために必要となる線材構成の改善、線材構成を反映したプロセス技術開発を主な目的とした。以下に、重点的に実施した研究内容と成果についてまとめる。1)高磁界下で大きな電流容量を実現する観点から、比較的高い臨界電流密度J_cの実績をもつin site法と製造プロセスが簡便なex situ法について、不純物の添加、原材料の改良等により線材特性の改善を実現した。2)長尺化に際しては、従来金属系線材で使用されてきたガンドリル法を適用し、多芯組込みを行った。上述の手法を適用したin situ法により、フィラメントレベルの高J_c化と多芯構造による低損失化の製造技術について緊密な連携を図ることができた。3)多芯線の製造において欠かせないMgB_2フィラメントのバリア材とシース材を長尺化・低損失化の観点から選定したCuNiシース・Taバリア線について、交流損失特性を定量的に評価し、低損失化の指針を明らかにした。4)将来の大型コイル設計に必要な高い安定性や効果的なクエンチ対策について、それぞれ、MgB_2単芯線16本で構成した大容量導体における通電特性やMgB_2多芯線における常伝導伝播の定量的解析により有意義な知見を得た。5)低損失型のCuNiシースTaバリア6フィラメントMgB_2多芯線100mを製作し、窒化アルミ製巻枠にwind-and-react法により巻線してコイル特性評価用の小コイルを製作した。この試験用コイルを調達した温度可変装置に装着し、15Kから30Kまでの温度範囲で、直流通電試験、過負荷試験、交流通電試験を行った。種々の通電特性試験によりMgB_2コイルは大きな安定度を持つこと実証すると共に、伝導冷却型コイルの大型化に向けて、コイル内の交流損失分布の定量的な解析手法、分布する発熱に対する効率的な冷却路の設計手法の確立を課題として指摘した。4年計画の初年度の研究活動として、現在製造可能なMgB2線材について、液体ヘリウム中での電流電圧特性、交流損失特性、熱的安定性などの現状特性を総合的に把握して線材作製プロセスにフィードバックするためのデータの蓄積を行った。主な成果は以下の通りである。1)パウダー・イン・チューブ法(PIT)法によるMgB2線材において、作製パラメータの最適化により、特性の向上を図った。MgB2

粉末を使うex situ法では熱処理温度を900°C以上に上げないと優れた臨界電流特性が得られないのに対して、Mg+Bの混合粉末を使うin situ法では、熱処理温度が600°Cという低い温度でもex situ法を凌ぐ、かなり優れた特性が得られることから、実用的にはin situ法の方が有利であることがわかった。2)PIT法を用いて、銅-鉄複合シース7芯線材及び19芯線材を試作した。加工性については、まだ最適化できていないため、フィラメント1本当たり0.55mm以下になると断線する問題が生じた。このため、現状の線材長さは数メートル級である。高Jc化については、フィラメントを細線化することでJcの向上が認められ、4.2K,6T中で330A/mm2が得られた。第3元素の添加などを行わない線材としては、トップクラスのJcである。3)液体ヘリウムの浸漬冷却に対するMgB2線材の熱的安定性について、2種類の試料線材を用いて実験的に評価した。その結果、鉄シーステープ線材では数十cm/sの常伝導伝播現象が観測され、従来のNbTi線材と比較して2桁程度遅くなることがわかった。また、新たに開発した銅安定化線材については、上記条件下における安定性が非常に高く、常伝導伝播現象を観測することはできなかった。4)MgB2を用いた大電流容量導体の特性を調べるために,0.8mm径の単芯線20本を銅チューブの中に埋め込んだ1kA級の短尺導体を設計し,試作した。これを8T超伝導コイルに挿入し,実際に大電流を通電する準備を行っている。通電試験では磁場中での臨界特性,常伝導部発生の状況,安定性について研究する予定である。5)鉄および銅シースのMgB2線材の交流損失特性をピックアップコイル法により測定している。鉄部の磁気ヒステリシスと超伝導体部の交流損失との関連などの解析を進めている。6)液体ヘリウム温度から30K程度までの温度領域で定温を維持するための熱交換装置付クライオスタットを製作した。次年度以降のMgB2線材の広範囲の温度領域における電磁特性測定の基盤整備が可能となる。平成17年度の主な研究活動とその成果をまとめる。1.MgB_2線材の特性改善や長尺化のための新しい製作プロセスの提案昨年の実績に基づき、Mg+Bの混合粉末を使うin situパウダー・イン・チューブ法(PIT)法による線材において、超電導特製の改善を進めた。原料粉末にベンゼンやナフタリン等の芳香族炭化水素を添加すると、大幅に臨界電流特性が向上し、実用的に有望であることがわかった。この効果は、MgB2におけるボロンサイトの一部がカーボンと置換したことによると考えられる。また、MgB_2線材の上部臨界磁界Bc2をはじめとする各種超電導特性を系統的に評価した。600C近傍の低温で熱処理したMgB2線材の、20Kにおける上部臨界磁界Bc2は10テスラを越え、MgB_2線材がNb-Ti実用線材の代替線材として有望であることがわかった。2.低損失仕様のMgB_2線材の開発と各種特性の実験的評価と定量化将来の高機能電力装置(エネルギー貯蔵装置等)に導入する観点から、シース材料を強い磁性を持つ鉄から非磁性の銅に転換・改良した低交流損失仕様のMgB_2多心線を開発した(線径0.7mm、芯数6本、SC比11%、ツイストピッチ10mm,∞)。本年度は、10m級の線材を作成し、その半分にツイスト加工を施した。それぞれの両端部で臨界電流を測定した。また、残部でコイル状試料を作成し交流損失特性評価を行った。いずれも液体ヘリウム中での測定である。
脱細胞移植マウスモデルを用いた子宮再生と応用

晩婚化・少子化の進む現代の日本社会において生殖補助医療技術の発達は重要な意味を持つが、先天性子宮奇形や、流産手術などの子宮内手術による子宮内膜の器質的欠損・機能的低下が原因となる不妊症に対しては、これまで有効な治療法が確立されていない。子宮再生医療はこれら子宮欠損や子宮内膜菲薄化、子宮機能低下といった難治性妊孕性障害に対し光明をもたらす可能性を秘めていると考えられる。本研究では、組織の細胞成分を除去した脱細胞化組織を用い、遺伝子改変マウスを用いた生体内での実験モデルや試験管内での実験系を用い、子宮再生機序を明らかにすることを目的としている。
ドーナツ型第二相の分散による材料強化

ドーナツ型第二相が材料の強化に及ぼす影響を考察し,以下に記す実験的および理論的な研究を行った.Cu-Si固溶体合金多結晶の内部酸化処理を種々の酸素分圧と温度のもとで行い,酸化珪素SiO_2を粒界上に生成させる実験を行った.Cu母相中の第二相となる内部酸化によって得られる酸化珪素は,Cuに比較して塑性変形が起こり難く,材料全体の強度を高める効果を持つことが知られている.内部酸化条件の変化により粒界上の酸化珪素の形態は様々に変化し,一部の試験片で意図するドーナツ型第二相を得ることができた.しかし,ドーナツ型第二相の生成条件の詳細にはまだ不明の点が多く,安定してドーナツ型第二相を生成することができる条件を得るための実験を継続して行っている.ドーナツ型第二相が材料中の応力状態をどのように変化させるかを明らかにするための,マイクロメカニックスによる理論的な計算を行った.第二相と母相の弾性的塑性的変形挙動の違いを一般化する議論として,第二相内にのみ発生する固有ひずみとそれによる応力場の変化のあいだの関係を弾性論におけるグリーン関数を使って調べた.ドーナツ型第二相内部の固有ひずみとそれによるドーナツ型第二相内部の平均全ひずみを結びつける平均的Eshelbyテンソルを求めた.また,固有ひずみによって,ドーナツ型第二相が母相中にどのような応力場をもたらすかを計算した.さらに,単純膨張型の固有ひずみを持つドーナツ型第二相の場合,第二相近傍に無ひずみ-無応力点が生じる現象を初めて見いだした.これらの得られた結果から,ドーナツ型第二相が材料にもたらす応力状態を解明し,材料強化への寄与の程度を定量化する考察を行った.ドーナツ型第二相が材料の強化に及ぼす影響を考察し,以下に記す実験的および理論的な研究を行った.Cu-Si固溶体合金多結晶の内部酸化処理を種々の酸素分圧と温度のもとで行い,酸化珪素SiO_2を粒界上に生成させる実験を行った.Cu母相中の第二相となる内部酸化によって得られる酸化珪素は,Cuに比較して塑性変形が起こり難く,材料全体の強度を高める効果を持つことが知られている.内部酸化条件の変化により粒界上の酸化珪素の形態は様々に変化し,一部の試験片で意図するドーナツ型第二相を得ることができた.しかし,ドーナツ型第二相の生成条件の詳細にはまだ不明の点が多く,安定してドーナツ型第二相を生成することができる条件を得るための実験を継続して行っている.ドーナツ型第二相が材料中の応力状態をどのように変化させるかを明らかにするための,マイクロメカニックスによる理論的な計算を行った.第二相と母相の弾性的塑性的変形挙動の違いを一般化する議論として,第二相内にのみ発生する固有ひずみとそれによる応力場の変化のあいだの関係を弾性論におけるグリーン関数を使って調べた.ドーナツ型第二相内部の固有ひずみとそれによるドーナツ型第二相内部の平均全ひずみを結びつける平均的Eshelbyテンソルを求めた.また,固有ひずみによって,ドーナツ型第二相が母相中にどのような応力場をもたらすかを計算した.さらに,単純膨張型の固有ひずみを持つドーナツ型第二相の場合,第二相近傍に無ひずみ-無応力点が生じる現象を初めて見いだした.これらの得られた結果から,ドーナツ型第二相が材料にもたらす応力状態を解明し,材料強化への寄与の程度を定量化する考察を行った.ドーナツ型第二相が材料の強化に及ぼす影響を考察している.平成14年度は,以下に記す実験的および理論的な研究を行った.Cu-Si固溶体合金多結晶の内部酸化処理を種々の酸素分圧と温度のもとで行い,酸化珪素SiO2を粒界上に生成させる実験を行った.Cu母相中の第二相となる内部酸化によって得られる酸化珪素は,Cuに比較して塑性変形が起こり難く,材料全体の強度を高める効果を持つことが知られている.内部酸化条件の変化により粒界上の酸化珪素の形態は様々に変化し,一部の試験片で意図するドーナツ型第二相を得ることができた.しかし,ドーナツ型第二相の生成条件の詳細にはまだ不明の点が多く,安定してドーナツ型第二相を生成することができる条件を得るための実験を継続して行っている.ドーナツ型第二相が材料中の応力状態をどのように変化させるかを明らかにするための,マイクロメカニックスによる理論的な計算を行った.第二相と母相の弾性的,塑性的変形挙動の違いを一般化する議論として,第二相内にのみ発生する固有ひずみとそれによる応力場の変化のあいだの関係を弾性論におけるグリーン関数を使って調べた.ドーナツ型第二相内部の固有ひずみとそれによるドーナツ型第二相内部の平均全ひずみを結びつける平均的Eshelbyテンソルを求めた.また,固有ひずみによって,ドーナツ型第二相が母相中にどのような応力場をもたらすかを計算した.これらの得られた結果から,ドーナツ型第二相が材料にもたらす応力状態を解明し,材料強化への寄与の程度を定量化する考察を行っている.

ドーナツ型第二相が材料の強化に及ぼす影響を考察し,以下に記す実験的および理論的な研究を行った.Cu-Si固溶体合金多結晶の内部酸化処理を種々の酸素分圧と温度のもとで行い,酸化珪素SiO_2を粒界上に生成させる実験を行った.Cu母相中の第二相となる内部酸化によって得られる酸化珪素は,Cuに比較して塑性変形が起こり難く,材料全体の強度を高める効果を持つことが知られている.内部酸化条件の変化により粒界上の酸化珪素の形態は様々に変化し,一部の試験片で意図するドーナツ型第二相を得ることができた.しかし,ドーナツ型第二相の生成条件の詳細にはまだ不明の点が多く,安定してドーナツ型第二相を生成することができる条件を得るための実験を継続して行っている.ドーナツ型第二相が材料中の応力状態をどのように変化させるかを明らかにするための,マイクロメカニックスによる理論的な計算を行った.第二相と母相の弾性的,塑性的変形挙動の違いを一般化する議論として,第二相内にのみ発生する固有ひずみとそれによる応力場の変化のあいだの関係を弾性論におけるグリーン関数を使って調べた.ドーナツ型第二相内部の固有ひずみとそれによるドーナツ型第二相内部の平均全ひずみを結びつける平均的Eshelbyテンソルを求めた.また,固有ひずみによって,ドーナツ型第二相が母相中にどのような応力場をもたらすかを計算した.さらに,単純膨張型の固有ひずみを持つドーナツ型第二相の場合,第二相近傍に無ひずみ-無応力点が生じる現象を初めて見いだした.これらの得られた結果から,ドーナツ型第二相が材料にもたらす応力状態を解明し,材料強化への寄与の程度を定量化する考察を行った.
山地災害直後の緊急交通路を確保するための簡易防護構造の研究

2004年の新潟県中越地震、2005年のパキスタン・カシミール地震、2008年の中国四川省の文川地震など、世界各地で山間地が強烈な地震動に見舞われる災害が、21世紀に入ってから相次いだ。研究代表者らはこれらの災害地の被害実態調査を行い、地震動そのものが大きな被害を生んだことに加え、その後の救援や復旧などが本格化した段階で、地震動によって不安定化した山地斜面に崩落が相次ぎ、救援や復旧などの緊急交通が二次災害の危険にさらされることを実見した。同様の事態は、豪雨による斜面災害においても発生している。救援や復旧のために必要な運輸交通を継続・維持するためには、斜面崩壊から緊急道路交通を防護することが必要である。ただし、該当する交通が一般車両ではなく、緊急通行許可を得た特別車両に限られるので、通常ほどの安全性は要求されないはずである。そこで、緊急車両の安全を確保することを目的として、簡易で運搬可能な防護トンネルの研究を行った。研究の中心は、崩落する岩石や土砂の流れと防護構造物との間に生ずる衝突力である。実大構造物を用いた研究は不可能と言わざるを得ないので、代わりに模型斜面を製作し、土砂材料や量、斜面勾配、長さ、斜面表面の摩擦係数などをさまざまに変化させて、構造物に土砂流が衝突する時の圧力分布、時間変化、構造物に発生する断面力などを計測し、これらの間の経験的な相関式を導いた。想定した構造物は、擁壁とトンネルの二種である。さらに、土砂流が誘起する衝突力をエネルギーの観点から説明する力学モデルの構築も行った。さらに個別要素法解析プログラムを作成して土砂流の数値解析も行い、実現象を再現した。これらはいずれも、実物に比べてはるかに小さい模型実験結果を、実際の大規模な土砂流に適用するために必要な仕事であった。比較的乾燥した岩石塊が大量に斜面を流下し、地震後の山間地の救援活動の妨げとなることが、近年の新潟中越地震やパキスタン・カシミール、中国・四川の地震で発生した。災害後の緊急活動を守るため、本研究ではポータブルタイプのトンネル構造の開発を目指している。このトンネルは、常時には分解した状態で保管されており、災害発生と共に被災地へ持ち込んで組み立て、岩石の大量落下から緊急交通を守る、というものである。そこで問題となるのは、岩石流れが構造物に及ぼす外力の評価である。本年度はまず岩石流が鉛直壁に及ぼす力を測定するため、模型実験用の斜面を作り、岩石の量、堆積形状、流下距離、斜面傾斜角などのパラメータを変化させた模型実験を数多く実施した。そしてこれらパラメータと衝突力および衝突モーメントとの間で回帰分析を行ない、経験的な公式を得た。次にトンネル模型を製作し、上と同様に模型実験を行なった。結果は現在分析中である。さて、以上の実験は全て、長さ最大2m程度の模型斜面で行なったものであり、実現象よりかなり小さいことは否めない。とは言え、100mオーダーの実大規模実験が不可能であることは言うを俟たない。そこでDiscrete Element Methodと呼ばれる粒状体の数値解析プログラムを作り、これによってまず小規模実験の流動現象を再現(数値手法のチューニング)、そのままの手法を大規模流動現象に適用して、実現象の衝突力を推定することとした。現在までのところプログラムは一応完成しているが、チューニングを続けている状況である。中越地方や四川省の山地地震災害の現場を踏査し、震災直後の救援や復興の初動においては、交通の確保が極めて重要であることを認識した。山地においては斜面が地震動によって脆弱化しており、大量の落石の危険が高い。

そのような状況で道路に緊急車両を通行させるためには、簡易な形で道路を遮蔽する構造すなわちロックシェッドの簡易版が必要である。このような認識に基づき、土砂崩落が遮蔽構造に及ぼす外力の研究を実験的に行った。土砂量や崩落距離、斜面勾配などを多様に変化させて擁壁構造や遮蔽トンネル構造に衝突させ、力を測定した。測定された外力の大きさや作用位置と、崩壊土砂の諸元との間で回帰分析を行い、経験的に外力を推定する数式を得た。ただしこの測定は実験室の小型模型にのみ有効であり、実際の大型斜面崩壊への有効性は定かではない。そこでDEM数値解析プログラムを作成し、実験値の再現を行った後、大型斜面崩壊への適用を試みた。数値解析の限界は、2次元解析であることであり、実験のように衝突イベント時間全体にわたって衝突力が継続することが再現できない。他方、三次元解析は複雑なプログラムと長大な時間を要し、実用性に問題がある。両者の欠点を補う方法として2.5次元解析すなわち2次元解析の入力データを乱数的に微妙に変動させて複数解析を行い、それらの結果の平均値を最終結果とする方法を試み、実験の良好な再現を得た。この方法により、初歩的なDEM解析であっても大型斜面崩壊現象と遮蔽構造物との相互作用を解析できることが、示された。
波動伝搬の幾何学に関する実験的研究

本研究では波動伝搬の幾何学およびそれに関連する現象として,量子Zeno効果について研究を行なった.一次元の波動にはさまざまな幾何学的要素が含まれている.これは,解の空間発展が(2+1)-次元ローレンツ群[SL(2.R)]による運動に帰着されることによる.一方,量子Zeno効果は,頻繁な観測により量子系の自由な運動が抑制されたり,あるいは停止する現象である.この効果には状態間のコヒーレンスの消去あるいは破壊が本質的な役割を果たしている.この非ユニタリ過程はSL(2,R)によってよく記述される.[波動伝搬におけるZeno効果]異方性媒質(旋光性,2色性)中の波動伝搬において見られるZeno効果について調べた.[古典系におけるZeno効果]電気回路のような古典的な系におけるZeno効果について研究した.抵抗による損失が量子系におけるdecohereceとよい対応が見られることが判明した。[Zeno効果のスピン制御への応用]量子Zeno効果の興味深い点は,「不在の測定」(negative measurement)によっても実現できることである.我々は,これを円偏光による原子スピンの制御に適用し,「光吸収のない光ポンピング」を実験的に確認した.2状態系における通常のZeno効果は,群との関連でいえば,SU(2)に関するものであるが,これを,SL(2,R)に拡張することが可能である.波動の変調やパラメトリック増幅におけるZeno効果は今後の興味深い研究課題になるものと思われる.本研究では波動伝搬の幾何学およびそれに関連する現象として,量子Zeno効果について研究を行なった.一次元の波動にはさまざまな幾何学的要素が含まれている.これは,解の空間発展が(2+1)-次元ローレンツ群[SL(2.R)]による運動に帰着されることによる.一方,量子Zeno効果は,頻繁な観測により量子系の自由な運動が抑制されたり,あるいは停止する現象である.この効果には状態間のコヒーレンスの消去あるいは破壊が本質的な役割を果たしている.この非ユニタリ過程はSL(2,R)によってよく記述される.[波動伝搬におけるZeno効果]異方性媒質(旋光性,2色性)中の波動伝搬において見られるZeno効果について調べた.[古典系におけるZeno効果]電気回路のような古典的な系におけるZeno効果について研究した.抵抗による損失が量子系におけるdecohereceとよい対応が見られることが判明した。[Zeno効果のスピン制御への応用]量子Zeno効果の興味深い点は,「不在の測定」(negative measurement)によっても実現できることである.我々は,これを円偏光による原子スピンの制御に適用し,「光吸収のない光ポンピング」を実験的に確認した.2状態系における通常のZeno効果は,群との関連でいえば,SU(2)に関するものであるが,これを,SL(2,R)に拡張することが可能である.波動の変調やパラメトリック増幅におけるZeno効果は今後の興味深い研究課題になるものと思われる.本研究の目的は、不均質媒質中の波動伝搬が示す幾何学的振舞いをいくつかの物理系を用いて実験的に研究することである.われわれは,Helmholtz方程式で記述される単純な1次元伝搬においても、以下に示すような多彩な幾何学的要素が含まれていることを明らかにしてきた。1)波動の振幅が示すスピノル性(2価性),2)空間スケール変換に伴う振幅のゲージ変換,3)空間発展を記述するLorentz-Bloch方程式,4)Berry位相.これは,解の空間発展が(2+1)-次元ローレンツ群[SO(2,1)あるいはSL(2,R)]による運動に帰着されることによる.このような幾何学的考えは波動の性質の直観的理解に大変役立つ。しかし一方、直観的には捉えにくい微妙な現象が含まれていることも明らかになった。例えば、波動の振幅が示す2価性はスピン-1/2を表す波動関数のスピノル性とよい対応を示しているが、これは従来見落とされてきたものである。量子力学に固有のものだと考えられている2価性が古典力学の世界に(近似的にではるが)存在することは,大変興味深いことである.今年度は特に波動振幅の2価性に関する研究をすすめた。最初に実験に適したパラメトリック振幅器の設計を回路シミュレータを用いて行なった.干渉実験を行なう必要から,位相の時間安定性が確保できる回路構成をとった.回路シミュレータ上で,2ないし4台のパラメトリック振幅器を用いてマッハツェンダ干渉計を組み立て、波動振幅の2価性の検出を試みたところ,理論予想どおりの結果が得られた.現在、実際の回路を製作し,実験の準備を進めているところである.今年度は波動伝搬の幾何学およびそれに関連する現象として,量子Zeno効果について研究を行なった.量子Zeno効果は,頻繁な観測により量子系の自由な運動が抑制されたり,あるいは停止する現象である.この効果には状態間のコヒーレンスの消去あるいは破壊が本質的に効いているのであるが,量子系のみならず,(2状態)振動系に普遍的に見られる現象であることを明らかにした.具体的には以下のような項目について研究を行なった.[波動伝搬におけるZeno効果]異方性媒質(旋光性,2色性)中の波動伝搬において見られるZeno効果について調べた.[古典系におけるZeno効果]電気回路のような古典的な系におけるZeno効果について研究した.抵抗による損失が量子系におけるdecohereceとよい対応が見られることが判明した.[Zeno効果のスピン制御への応用]

量子Zeno効果の興味深い点は,「不在の測定」(negative measurement)によっても実現できることである.我々は,これを円偏光による原子スピンの制御に適用し,「光吸収のない光ポンピング」を実験的に確認した.[ランダム誘電体表面における光の異常散乱]ランダム表面における異常散乱についても研究を進めた。2状態系における通常のZeno効果は,群との関連でいえば,SU(2)に関するものであるが,これを,SL(2,R)に拡張することが可能である.波動の変調やパラメトリック増幅におけるZeno効果は今後の興味深い研究課題になるものと思われる.
低温プラズマプロセスの培養液の殺菌や植物の生長促進など農業分野への適用研究

植物工場における水耕栽培での培養液の殺菌技術への非熱平衡プラズマの応用を目指した。ホウレンソウの水耕栽培で発生して多大な被害を及ぼすフザリウム菌をモデルとし,培養液へのプラズマ照射の殺菌効果を検証した結果,プラズマ特有の活性種によって効果的に殺菌できることを解明した。また,アルゴンガスを用いたプラズマの照射によって,培養液の特性に影響せず,さらに,レタスを用いた野菜の生育にも悪影響しないことを確認した。液中で安定してプラズマを生成できる電極を開発し,ホウレンソウなどの水耕栽培において,多大な被害を及ぼす萎凋病の原因菌であるフザリウムを対象に,培養液へのプラズマ照射による殺菌効果を検証した。プラズマガスの種類,ガスの流量,溶媒,吹付方法を変化させてプラズマ照射実験を行い,フザリウム菌胞子の生菌数の変化を調べた。溶媒として滅菌蒸留水を用いた場合には,O2, Air, He, Ar, N2の全てのガス条件でフザリウム菌胞子を死滅でき,特に,O2, Airの条件では5分以内で死滅した。この理由は,特に,酸素に起因するオゾンの生成が殺菌に大きく寄与した。一方,オゾンを全く生成しないHe, Arガスの条件でも,それぞれ10分,20分以内でフザリウム菌胞子を死滅できることを確認した。次に,溶媒として培養液を用いた場合には,AirとN2の条件ではフザリウム菌胞子を完全に死滅させることができなかった。この理由は,N2に起因するラジカルが,培養液中においては,フザリウム菌胞子の殺菌に寄与するラジカルの生成を阻害していると考えられる。しかしながら,培養液においても,オゾンを生成しないHe, Arの不活性ガスを用いた液中プラズマにおいて,20分の照射でフザリウム菌胞子を完全に死滅させることができた。したがって,植物の生育を阻害するオゾンガスを発生させることなく,液中プラズマによって培養液の殺菌が行える新たな知見を見出した。また,プラズマの照射方法についても,プラズマによる表面処理方法として通常用いられている吹き出し方式などと比較して,我々の研究室で開発した液中プラズマ方式の方が殺菌効果が高いことを検証した。そして,培養液の連続照射実験や生育促進確認実験に向けて,プラズマ発生用のパルス電源や,連続照射用電極の設計を行った。昨年度に引き続き,ホウレンソウなどの水耕栽培において,多大な被害を及ぼす萎凋病の原因菌であるフザリウムを対象に,培養液へのプラズマ照射による殺菌効果を調べるとともに,プラズマによる殺菌効果の物理化学的要因を検証した。昨年度において,培養液中にアルゴン(Ar)プラズマを照射することで効果的にフザリウム菌を殺菌できることを明らかにしたが,プラズマ照射では,プラズマ特有の効果以外の物理化学的要因が同時に作用している。そこで,これらの物理化学的要因がフザリウム菌の殺菌に及ぼす影響を調べた。物理化学的作用の中で,培養液へのアルゴンガスのバブリング,pH4.0までの減少,40°Cまでの温度上昇,過酸化水素濃度の上昇の要因については,フザリウム菌に対する殺菌効果がほとんどないことを確認した。一方,プラズマから放射される紫外線については殺菌効果を示した。しかし,Arプラズマの直接照射による殺菌効果に比べると,かなり小さいことがわかった。これらの物理化学的作用がフザリウム菌の殺菌効果に大きく寄与しないことから,Arプラズマの照射ではプラズマ特有のOHラジカルなどの活性種が殺菌に大きく寄与していることを明らかにした。昨年度設計したプラズマ照射装置を製作し,植物工場に搬入して液中プラズマを発生させた。葉菜類の主品目であるサニーレタスを対象として,育苗期間中にプラズマ処理した機能水を用いて葉面散布させた後,生育状況を調べた。水道水にN2プラズマ照射することで,硝酸が生成されpHが約4.0まで低下した。また,Arプラズマを照射するとpHは8.0まで増加した。これらのプラズマ処理水を2回スプレーし,2週間後の生育状況を調べた結果,草丈,葉数,葉面積,色特性などに大きな変化は見られなかった。今後,処理水の底面吸収など,他の散布方式について見当を行っていく。非熱平衡プラズマを植物工場における水耕栽培での殺菌技術に応用する研究を進めてきた。これまで,ホウレンソウの薄膜水耕栽培において最も被害を与える根腐病であるフザリウム菌に着目し,フザリウム胞子の殺菌技術を研究した。その結果,プラズマにより生成されるOHなどのラジカル成分が効果的に殺菌に寄与することを発見した。また,我々が遺伝子情報を完備している葉菜類のサニーレタスを用いて,プラズマ処理した機能水の散布による野菜苗の生育促進調査を行ってきた。この新しいプラズマ殺菌技術やプラズマ照射技術を植物工場の水耕栽培に実際に適用するためには,プラズマ照射が培養液の物理化学特性や植物の生育に及ぼす影響を明らかにする必要がある。平成27年度は,まず初めに,アルゴン,空気,窒素ガスのそれぞれについて培養液へのプラズマ照射実験を行い,培養液の管理項目として重要な温度,pH,導電率などへのプラズマ照射の影響を調査した。培養液への照射実験では温度やpHの値が変化したものの,サニーレタスの水耕栽培実験での照射実験では,照射時間が短くこれらの値はほとんど変化しないことを確認した。また,各種ガスによるプラズマ照射によるサニーレタスの生育実験と照射しないコントロールの生育実験を比較した結果,葉の数,長さ,生重量,乾燥重量ともに変化せず,生育には悪影響を及ぼさないことを明らかにした。プラズマ照射などの外的要因が植物の栄養素や病原菌への対抗性などに影響した場合は,生育した葉の重さや色彩などが変化する。