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時空の位相転移と絃理論

過去3年にわたって、量子宇宙における相転移とゲージ対称性の起源を追求する目的で始めた本研究は、後者の問題に関して物理的および数学的な基本問題を解決することができたこと(以下の項目1)、前者に関しては2次元宇宙模型に於てではあるが4次元問題にも共通して現れると考えられる極めて興味深い結果が得られた(項目2)。1.素粒子の相互作用のゲージ対称性は、一般には理論構成の原理として最初に仮定されるもので、高エネルギーではその全対称性が観測されるが、低エネルギーでは対称性の自発的破れによって、より低い対称性が観測されるのが一般である。しかしこの研究では、逆に高エネルギー領域の対称性よりも低エネルギーの対称性が高くなる例があることを発見し、そのゲージ対称性の発生機構を解明した。それはBerry位相機構で、従来はこの機構ではゲージ場の運動エネルギー項が生成されないとされていた。ここでは、その運動エネルギー項の誘発機構を例示し一般の条件を示した。具体的には、6次元時空におけるU(1)ゲージ理論がKaluza-Klein機構によって4次元時空と2次元のgenusがgのRiemann面の積にコンパクト化した場合、4次元空間におけるゲージ対称性はU(1)のg個の直積になる。これはKaluza-Klein機構とは別のもので、運動エネルギー項はRiemann面のソレノイド・ポテンシャルの自由度が転化する。この新機構は他の位相的に単純でない空間にも適用できるので、現在の標準理論の持つゲージ対称性が全てこの機構で誘発されている可能性も考えられ、今後の研究に大きな示唆を得ることができた。2.一方絃理論に関しては、従来非臨界次元の絃理論が2次元の量子宇宙論の模型として研究されていたのに対して、ここでは臨界次元の絃模型を2次元量子宇宙模型として解釈することで、宇宙の生成消滅や分離された一つの宇宙の持つ自由度などを求めた。とくに、1つの宇宙に棲む知的生物が観測し得る物理量を特定した点は重要な成果である。3年計画の第1年目として、本年の目標は、(1)Einstein重力理論におけるEguchiーHanson型インスタントンによる位相転移の効果を調べること、(2)BornーOppenheimer法によってインスタントンや時空のコンパクト化に現われるBerry位相の効果を調べることであった。結論としては(2)の項目に主な進展がみられたのでこの方から述べる。高次元時空の一部にコンパクト化が起ると、我々の4時元時空にゲ-ジ対象性が誘発される可能性を指摘し、実際に一つの模型を作成した。コンパクト化によるBerry位相は一般には幾何学的効果を生み出しても、Dynamicalなゲ-ジ場は生み出さないが、この研究では誘発されたゲ-ジ場理論(Induced Gauge Theory)を実際に作成し、このようなことが起こり得る一般的な条件を見いだした。これはKaluzaーKleir理論とは異なる新しい機構である。また、現実の素粒子が何故ゲ-ジ理論に依って支配されているかという問いへの回答にもなり得る。現在のところU(1)ゲ-ジの例を作った段階であるが、その非ア-ベル理論への拡張を試みている。上記(1)の目的に関しては、スケ-ルの十分小さいインスタントンが存在する空間で伝播関数を構築する方法を思いついた。現在予備的な構築にとりかかった段階である。なお、本年度購入した計算機は、(1)の問題の予備的な研究(伝播関数に使用するのに必要な変数の群論的計算)に役だっている。

また(2)の問題では、非ア-ベル群を取り組んだときの数式処理を行なうことを目的に現在テスト中である。計算機は平成3年の秋に購入したので本格的な使用は平成4年度になる。我々の4次元時空における基本的な物理現象は、内部自由度をもつ素粒子が特定の対称性をもつゲージ理論によって支配されている。このようなゲージ対称性は、一般には事実として受け入れられ、それを満たす理論を手で構成するのが常である。しかし、本研究ではこのような物理法則の対称性と素粒子の存在様式が、多次元空間の一部がコンパクト化して位相的に単純でない構造をもったときに、自動的に生み出されるという可能性を追求することが目的である。今迄の研究で、弦理論やカルツァ・クライン理論においては、このようなゲージ対称性が生み出される例が研究されてきた。しかし、我々はこの機構がもっと一般的なもので、時空のコンパクト化に伴うペリー位相によって、4次元時空にゲージ対称性が誘発される可能性を指摘している。本年(H4)度は、その例としてアーベル群ゲージ理論の模型を提唱した。また、実際にこのようなゲージ対称性の誘発が起ると、実験エネルギーがある臨界値を越えると、ゲージ対称性の位数は小さくなる。このことは、現在一般に受け入れられている対称性の自発的破れにもとずく理論では、エネルギーが高くなるにつれて位数の高い対称性が現われることになるのと対照的である。これらの対称性が変わる臨界エネルギーは、実際にはGUTエネルギー程度と考えられる。現在は、我々のアイデアにそって、理論の数学的な精密化と、現実のゲージ対称性を生み出す模型の構成の模索を行っている。1.素粒子の相互作用のゲージ対称性は、一般には理論構成の原理として最初に仮定されるもので、高エネルギーではその全対称性が観測されるが、低エネルギーでは対称性の自発的破れによって、より低い対称性が観測されるのが一般である。しかしこの研究では、逆に高エネルギー領域の対称性よりも低エネルギーの対称性が高くなる例があることを発見し、そのゲージ対称性の発生機構を解明した。それはBerry位相機構で、従来はこの機構ではゲージ場の運動エネルギー項が生成されないとされていた。ここでは、その運動エネルギー項の誘発機構を例示し一般の条件を示した。具体的には、6次元時空におけるU(1)ゲージ理論がKaluza-Klein-機構によって4次元時空と2次元のgenusがgのRiemann面の積にコンパクト化した場合、4次元空間におけるゲージ対称性はU(1)のg個の直積になる。これはKaluza-Klein機構とは別のもので、運動エネルギー項はRiemann面のソレノイド・ポテンシャルの自由度が転化する。この新機構は他の位相的に単純でない空間にも適用できるので、現在の標準理論の持つゲージ対称性が全てこの機構で誘発されている可能性も考えられ、今後の研究に大きな示唆を得ることができた。2.一方絃理論に関しては、従来非臨界次元の絃理論が2次元の量子宇宙論の模型として研究されていたのに対して、ここでは臨界次元の絃模型を2次元量子宇宙模型として解釈することで、宇宙の生成消滅や分離された一つの宇宙の持つ自由度などを求めた。
「社会差」を投入した、サンクションの成立原理解明モデルの作成

本研究では、どのような種類のサンクション行動(罰・報酬)を選択可能か操作し、社会的ジレンマにおける協力行動とサンクション行動を測定する実験を行った。その結果、罰と報酬の双方を行使できる条件を設定することで「実験状況で他に行動選択肢が無い」という攪乱要因を排除しても、一定の利他罰が観察されることが明らかになった。ただし同時に、社会的ジレンマでの相互協力を支える基盤として、利他罰のみならず間接互恵性に基づく利他的報酬の授受の有効性が示唆された。平成26年度は、近年コストリーな罰の説明原理として注目を集める強い互恵性の説明範囲の特定を目的とした実験室実験を行った。近年、「単に集団や他者に協力するのみならず、利害関係のない非協力的な他者に対して、一切の見返りがないにもかかわらずコストを支払い罰を与えることで、集団内の相互協力状態を維持しようとする強い互恵性が、相互協力成立の鍵となる」という強い互恵性の議論が注目を集め、人々が利害関係のない他者への第三者罰を行使することを示す実験結果が、強い互恵性の証拠として数多く示されている。しかし、それらの実験結果が本当に強い互恵性の存在を示すものなのかには議論の余地がある。なぜなら、これまでの第三者罰実験では、参加者が取り得る行動は「非協力者を罰する」か「何もしない」かにほぼ限られていた。そのため、罰以外の行動が可能な場合にも、本当に人々は自発的に社会的リスクの高いコストリー罰に従事するのかは明らかではない。そこで本研究では、強い互恵性に基づく第三者罰がアーティファクトを超えて観察されるかを明らかにするため、行動選択肢が罰のみの状況と、罰以外の行動の選択肢(報酬を与える)も存在する状況を比較する実験を行った。罰のみ可能な「罰のみ」、報酬のみ可能な「報酬のみ」、両方が可能な「両方」の3条件を設定した。両方条件では、罰のみ条件に比べ罰の行使が減少すると予測した。結果、予測に反し、罰行使度には条件差がみられなかった。罰以外の行動が可能であっても第三者罰を行う人が一定数存在することが示唆された。一方で報酬の行使度は、両方条件に比べ報酬のみ条件の方において行使度が著しく高いという条件差が確認された(報酬のみ条件でのサンクション行使度は全条件の中で著しく高かった)。更に詳細な分析の結果、報酬のみ条件の参加者が状況を互いに与え合う一般交換の状況として理解していたことを示唆する結果が得られた。平成27年度は、第三者罰・報酬に関する実験データの解析を行った。近年、「利害関係のない非協力的な他者にコストを支払って罰を与えることで集団内の相互協力状態を維持しようとする強い互恵性が、相互協力成立の鍵となる」という強い互恵性の議論が注目を集め、人々が利害関係のない他者への第三者罰を行使することを示す実験結果が、強い互恵性の証拠として数多く示されている。しかし一方で、人類学者による調査から現実の人間集団ではコストを伴う第三者罰は実際には行使されていない可能性も指摘されており、第三者罰実験での実験結果が本当に強い互恵性の存在を示すものなのかについて疑問が呈されている。本研究では強い互恵性に基づく第三者罰が「非協力者を罰する」「何もしない」以外の行動選択肢(協力者(非協力者)に報酬を提供する)が存在する場合にも観察されるかを明らかにするため、行動選択肢が罰のみの状況と、罰以外の行動の選択肢(報酬を与える)も存在する状況を比較した実験データの解析を行った。実験では、罰のみ可能な「罰のみ」、報酬のみ可能な「報酬のみ」、両方が可能な「両方」の3条件が設定されていた。結果、第三者罰行使度には罰のみ条件と両方条件の間で差がみられず、罰以外の行動が可能であっても第三者罰を行う人が一定数存在することが示唆された。一方で報酬行使度は、両方条件に比べ報酬のみ条件で行使度が著しく高いという条件差が確認された。そこで、報酬行使のパターンを詳細に分析したところ、両方条件に比べ報酬のみ条件では、協力者への報酬提供(向社会的な報酬提供)を行使する人が多く、一方、報酬を全く行使しない人が少なかったことが明らかとなった。この結果は、第三者報酬は罰オプション存在しない場合には向社会的な形で多く行使されるが、罰オプションが導入されることでそれが減少し、報酬を行使しない人が増加することを示すものである。平成27年度の成果として、第三者罰の行使傾向を備える人が少数ではあるものの一定数存在する可能性が示唆されたことに加え、第三者報酬の行使パターンが、行動選択肢が報酬提供のみの場合と、それに加え罰行使がある場合で大きく異なることを発見した。近年、協力問題を解決する仕組みとして強い互恵性が注目を集め、強い互恵性引き起こすとされるサンクション行動である第三者罰の実験が数多く実施されている。しかし、「協力者と非協力者の利得に差異をもたらす」という機能面では第三者罰と等価である第三者報酬は、主として第三者罰との比較対象として扱われてきた。これに対し本研究の結果は、人々が自発的に行使する第三者サンクションとして第三者報酬の重要性を示すとともに、第三者報酬行使場面において、状況をどのようなフレーム(「資源の授受の場面」or「サンクション行使の場面」)で提示するかにより第三者報酬の行動パターンが異なる可能性を示した。

これらの結果は、現実の社会的ジレンマが、人々の自発的な資源提供に基づく間接互恵性と連結することで解決する可能性、加えて、しかしながら、サンクション状況であるという状況認知がその発動を阻害する可能性を示唆するものである。このように平成27年度の成果として、社会的ジレンマにおける協力問題を解き明かすための理論モデルに、第三者罰のみならず第三者報酬を、間接互恵性の成立が可能な形で導入することが必要であることを明らかとなり、研究は順調に進展しているといえる。ただし、もう一つの成果として示唆された、状況認知のフレームが第三者報酬に基づく協力問題解決を阻害するという要因に関しては、恣意的なモデル構築を避けるため、理論モデルに前提として組み込む前に、実証データを収集しその存在を確認する必要がある。本年度は、前年度までに収集した第三者罰・報酬に関する実験データを用い、サンクション行動の至近因と究極因についての詳細な解析を行った。本研究では、強い互恵性に基づく利他罰が、「非協力者を罰する」「何もしない」以外の行動選択肢(協力者(非協力者)に罰・報酬提供を行使する)が存在する場合にも観察されるかを検討するため、行動選択肢が罰のみの状況と、罰以外の行動の選択肢(報酬を与える)も存在する状況を比較する実験(「罰のみ」、「報酬のみ」、両方が可能な「両方」の3条件を設定)を行い、データ解析を行った。実験の結果は、罰以外の行動が可能であっても第三者罰を行う人が一定数存在することを示唆するものであったが、実験では、「非協力者への罰」「協力者への報酬」という向社会的なサンクションのみならず、「協力者への罰」「非協力者への報酬」という反社会的なサンクションの行使も観察された。そこで、各条件における向社会的及び反社会的サンクションの行使度とその促進要因について解析を行った。その結果、罰・報酬のいずれかのみ行使可能な状況では反社会的サンクションの行使者が一定数みられるものの、罰と報酬の双方が行使可能な状況では反社会的サンクションの行使者が極端に減少することが確認された。また、向社会的な罰・報酬のみを行使した者に比べ、反社会的サンクションを行使した人の特徴として、「せっかく実験に来たのだから資金を使ってみたい」というサンクション動機を強く示していた。協力者に対する報復としての反社会的罰が近年注目を集めているが、これらの結果は、実験において観察される反社会的サンクションの多くは「実験で何かをしてみたい」という攪乱要因によって生じるアーティファクトに過ぎない可能性があること、また、そのような攪乱要因による影響は、複数種類の行動選択肢を提示することで抑制されうることを示唆するものである。本研究では、どのような種類のサンクション行動(罰・報酬)を選択可能か操作し、社会的ジレンマにおける協力行動とサンクション行動を測定する実験を行った。その結果、罰と報酬の双方を行使できる条件を設定することで「実験状況で他に行動選択肢が無い」という攪乱要因を排除しても、一定の利他罰が観察されることが明らかになった。ただし同時に、社会的ジレンマでの相互協力を支える基盤として、利他罰のみならず間接互恵性に基づく利他的報酬の授受の有効性が示唆された。平成26年度は、近年サンクション(特にコストリー罰)の基盤として注目を集める強い互恵性が、コストリーな第三者罰を説明可能かを検討する実験室実験を実施した。その成果として、罰以外の選択肢がある状況でも、選択肢が罰しかない状況におけると同程度に第三者罰が観察されることが明らかとなり、直接の見返りを伴う互恵性では説明できない利他的な第三者罰の行使傾向を備える人が一定数存在する可能性が示唆された。
極低温振動分光法による有機固体の放射線照射効果の研究

極低温振動分光法を用いて有機固体の放射線効果を調べるために行った研究成果として、1.マラン散乱測定用クライオスタットの改良を行った。これは極低温照射試料を温度(液体ヘリウム)を上昇させないままクライオスタットに装着させるための変更であり、これによってマラン散乱測定用試料は常時極低温に保つことが可能になった。2.極低温ガンマ線長時間照射用ジュワ-の製作をした。これは液体ヘリウム温度で2030時間ガンマ線を試料に照射するためのものである。これによって放射線照射によって生成する水素分子などの分子種やラジカル種の、極低温振動分光法による測定ができるようになったばかりでなく、他の測定方法、たとえばESRや分光吸収測定または蛍光試料の照射が可能になり、広い研究分野が開拓できるようになった。3.有機固体中に生成する分子種、特に水素分子の極低温における生成に特異性がみつかった。オルト/パラ水素比が通常の比より著しく小さく、パラ水素の選択的生成が明かになった。また、有機固体マトリックスの分子間振動モードが、新たに生成した水素分子により擾乱される様子が明かになった。4.機能性分子であるフラーレンのアニオンがマトリックスとどのような相互作用をするかを振動分光法を用いて調べるために、まずその物性についてESR、分光吸収特性を詳しく調べた。現在までに水溶性フラーレンアニオンの分光・磁気特性が明かになった。1.極低温ラマン散乱測定用クライオスタットの改良を行った。(1)励起光導入用窓部に凹型皿部を新たに設置することにより、固体空気等の降下物の窓ガラスへの付着を避けることが可能になった。(2)試料固定部を45°回転型に改良し、照射試料を固定後、散乱光が入射光に対し直角に放出するように回転させるようにした。これによって、散乱光を従来の2.5倍効率良く光電子増倍管に導入することができるようになった。2.FT-IR用極低温赤外吸収測定用クライオスタットを設計し、試作した。冷却したヘリウムガス(15K35K)を直接試料面に吹付ける方式と、窓なしクライオスタット-窓のかわりに冷却した窒素ガスのカ-テンを作り外気と遮断する方式を採用して精度良い測定が行えることを確認した。3.エタノール溶液(LiClを含む)中の放射線照射による生成種の代表である水素分子の収量をラマン分光法によって測定し、他の生成種の収量とのLiCl濃度依存性を詳細に調べた。この結果、固体エタノールのローカルな構造が照射による初期生成種の捕捉に大きく関与していることが振動分光法を用いた実験か明らかになった。4.フラーレンを含む有機固体についても放射線照射によるラジカルアニオンの生成を確認した。5.これらの研究成果の一部は低温化学セミナー(平成7年7月・原研・東海研)、放射線化学討論会(平成7年10月・金沢工業大)、ESR討論会(平成7年11月・愛媛大)にて発表し、次頁の雑誌に発表している。今年度に得られた研究成果は以下のとうりである。1.ラマン散乱用クライオスタットの散乱光集光部がスペクトロメーターレンズの中心を指すようにジュワ-ベッセルを改造した。これによって散乱光が従来の約2倍の強度でもモノクロメータに集光できるようになった。2.液体ヘリウム用のクライオスタットについて、液体ヘリウムの持続時間が従来は3.5時間であったが、広領域の波数(100cm^<-1>4000cm^<-1>)レンジを測定するためには5時間は持続させる必要があった。このため、ガラス-メタル接触部のフランジ部分を一部改良した。この結果持続時間を約1時間延すことが可能になった。3.シクロデキストリンにフラーレンC_<60>を効率よく内包させる方法について、水溶液の温度、攪拌スピードをコントロールさせながら最適条件を探した。この結果、従来の濃度限界とされていた10^<-4>Mを約60%上回る条件を得た。

4.シクロデキストリン-C_<60>水溶液を常温および液体窒素温度でガンマ線照射し、分光吸収データを得た。無酸素状態ではアニオンラジカルは常温でも安定に存在することが明らかになった。この成果は放射線化学討論会で報告した。5.以上の準備のもとに、現在ラマン散乱測定中である。1.極低温ガンマ線照射専用クライオスタットの改造を行った。液体ヘリウム温度にて3040時間のガンマ線照射を行うべく、液体窒素を1時間ごとに自動補給する装置を作った。これに併せて、照射専用クライオスタットの一部改造も行い、システムが良好に作動することができた。2.フラーレン(C_<60>)を内包するY-シクロデキストリン試料を作成し、極低温および室温にてガンマ線照射し生成したフラーレンラジカルアニオンの分光測定を行った。電子スピン共鳴測定、分光吸収測定のデータをもとに、ラマン散乱の分子内および分子間振動モードの変化を対応ずけた。3.ラマン散乱データの解析は20250cm^<-1>領域で主として行うため、(イ)ボ-ズ・アインシュタイン因子の波数・温度補正を行い.(ロ)照射前後のラマンスペクトルの差スペクトルを行うための解析ソフトの一部修正・改良を行った。4.フラーレンラジカルアニオンの前駆体の存在の可能性を探求したところ、余剰電子は包接ホスト分子には局在せず、フラーレン分子にすでに局在することが明かになった。
咀嚼機能に関する運動学的および筋電図学的研究

咀嚼機能解明の一助として、MKGによる切歯点の運動解析を行っている。MKGは、切歯点に永久磁石を固定するだけでリード線もなく咀嚼が円滑におこなえる特徴がある。さらに共同研究者の中澤らによって作られた、MKGの運動軌跡を3次元的に組み立て腑敢でき、運動路を10ms毎にドット表示できるシステムを組み込み検討を行っている。その結果、咀嚼運動が最速となるのは、食品摂取時であり、これ以前はあまり負担のかからない状態であことも筋電図より判明している。食品摂取後、下顎は閉口筋の作用で食品を咬断・粉砕し徐々に垂直顎間距離をちじめ、咬頭嵌合位付近で咬合相をとり、ついで筋活動は停止し次の咀嚼に備える。連続した咀嚼運動を解明するには、運動の軌跡、運動速度、筋活動などを同時にしかも動的にシステム化して捕らえるひつようがある。例えばチューインガム咀嚼において、咬頭嵌合位付近の開口相に歯の接触滑走が認められる者は、開・閉口相の双方に滑走の認められなの者に比べ1回の咀嚼周期が長いことも特徴といえる。さらに食品の摂取から嚥下にいたる全周期や食性の変化などについての検討も必要と考えている。またこうした検査システムは、診療室などで簡便に行う必要もあり、システム全体の小型簡素化も必要と考えている。咀嚼機能の解析の一助として、MKGによる切歯点での運動解析が行われている。MKGは口腔石に永久磁石を固定するだけで、リ-ド線なども必要なく咀嚼がスム-スに行える特徴がある。その運動記録を3次元に組み立て、俯〓表示できるシステムをすでに当教室の中澤らか開発しており、その運動路に10mc単位でドット表示することも可能となった。このことより咀嚼運動が最速となるのは全食摂取時であり、これ以前はあまり負荷のかからない状能であることもEMにより確認できる。食品摂取後、下顎は強亢な閉口筋の作用で食品を咬断・破砕し徐々に垂直的顎間距離を短かくし、咬頭厳嵌合位もしくはその付近で下顎運動は停止しいわゆる咬合相となる。引きつついて下顎は次の咀嚼にそなへ開口にうつる、その以前に閉口筋の筋活動は停止する。このような1つの咀嚼運動にも運動速度などを加味しながら筋活動の分析に加え,食品摂取から嚥下にいたるまで全周期にれたる検討や食性の変化するものの検討も必要である。このような総合的検討にはコンピュ-タが不可欠であり、運動解析や筋活動それぞれの検討を行っている,全システムを同時に作動されるためには、更なるリフトの開発が必要であり,現在その作業を展開している。また高額な専用器機による分析でなく、チア-サイドでも行える簡便化の検討も必要と思われる。
分散制御された自振動機械の協調による振動搬送

本研究では、分散形振動搬送により,装置をコンパクトにシステムをフレキシブルにすることを目指した.平成9年度は,振動機械1台による振動搬送の場合を取り上げ,被搬送物の反作用が大きく働く場合の振動搬送メカニズムを解明することに重点をおいた.まず,シュミレーションで,被搬送物の質量や運動が振動機械の共振特性にどのような影響を与えるのかを調べた.被搬送物の質量が振動機械本体に比べて無視できない大きさのときは,振幅が小さいときは共振周波数が低下するが,振幅が大きくなると振動機単体の共振特性に近づくことがわかった.また,シミュレーションと諸元をほぼ一致させた振動搬送実験装置を設計・製作した.平成10年度は,平成9年度に作製した振動搬送実験装置を用いて,振動機械の共振特性と共振点自動追尾の実験を行うとともに,詳細な数学モデルを作成して,振動搬送のシミュレーションを行った.まず,被搬送物の質量が共振特性に与える影響を実験で確かめた.次に,この共振周波数の変化を自動的に追尾するシステムを,変位フィードバックによって発生する自励振動で実現した.さらに,詳細な数学モデルを作成してシミュレーションを行い,実験結果と一致することを確かめた.平成11年度は,変位フィードバックの代りに速度フィードバックを用いて自励振動を発生させ,共振点の自動追尾を実現した.速度正帰還による自励振動を用いることで,自動追尾する共振周波数の範囲を広げ,搬送可能な質量を大きくした.また,速度フィードバックゲインの大きさを変化させることで,振幅を一定に保つとともに,自励発振とアクティブ制振により,速やかな搬送の開始・停止を実現することができた.さらに,このように制御した振動搬送機械を複数台用いた分散形振動搬送を実現した.本研究では、分散形振動搬送により,装置をコンパクトにシステムをフレキシブルにすることを目指した.平成9年度は,振動機械1台による振動搬送の場合を取り上げ,被搬送物の反作用が大きく働く場合の振動搬送メカニズムを解明することに重点をおいた.まず,シュミレーションで,被搬送物の質量や運動が振動機械の共振特性にどのような影響を与えるのかを調べた.被搬送物の質量が振動機械本体に比べて無視できない大きさのときは,振幅が小さいときは共振周波数が低下するが,振幅が大きくなると振動機単体の共振特性に近づくことがわかった.また,シミュレーションと諸元をほぼ一致させた振動搬送実験装置を設計・製作した.平成10年度は,平成9年度に作製した振動搬送実験装置を用いて,振動機械の共振特性と共振点自動追尾の実験を行うとともに,詳細な数学モデルを作成して,振動搬送のシミュレーションを行った.まず,被搬送物の質量が共振特性に与える影響を実験で確かめた.次に,この共振周波数の変化を自動的に追尾するシステムを,変位フィードバックによって発生する自励振動で実現した.さらに,詳細な数学モデルを作成してシミュレーションを行い,実験結果と一致することを確かめた.平成11年度は,変位フィードバックの代りに速度フィードバックを用いて自励振動を発生させ,共振点の自動追尾を実現した.速度正帰還による自励振動を用いることで,自動追尾する共振周波数の範囲を広げ,搬送可能な質量を大きくした.また,速度フィードバックゲインの大きさを変化させることで,振幅を一定に保つとともに,自励発振とアクティブ制振により,速やかな搬送の開始・停止を実現することができた.さらに,このように制御した振動搬送機械を複数台用いた分散形振動搬送を実現した.本研究は,大形部品の搬送を比較的に小さな振動機械をいくつか組み合せて実現しようとするものであり,搬送装置をコンパクトにし搬送システムをフレキシブルなものにすることを目指すものである。平成9年度は,振動機械1台による振動搬送の場合を取り上げ,被搬送物の反作用が大きく働く場合の振動搬送メカニズムを解明することに重点を置いた。被搬送物の質量や運動が,振動機械の共振特性にどのような影響を与えるかを調べた。まず,被搬送物の反作用を考慮した数学モデルを作成し,被搬送物の質量や振動の大きさが共振特性に与える影響をシミュレーションで確かめた。被搬送物の質量が振動機械本体に比べて無視できない大きさのときには,振幅が小さいときは共振周波数が低下するが,振幅が大きくなると振動機単体の共振特性に近づくことがわかった。また,シミュレーションと諸元をほぼ一致させた振動搬送実験装置を設計・製作した。被搬送物の反作用で振動機械の共振特性が変化しても,自動的に共振周波数を追尾するシステムを,フィードバック制御による自動振動で実現させることを検討した。被搬送物の反作用を考慮した数学モデルに,自励振動コントローラを付け加えてシミュレーションを行い,振動変位のフィードバックにより常に共振周波数で加振することができ,搬送速度も一定に保つことができることを確認した。また、上記で製作した振動搬送実験装置に,パソコンによる自励振動コントローラを付け加えて,共振点を自動追尾させる実験が行えるようにした。平成10年度は,平成9年度に作成した振動搬送実験装置を用いて,振動機械の共振特性と共振点自動追尾の詳細な実験を行うとともに,複数の振動機械の協調による振動搬送の実現を目指す。本研究は,大形部品の搬送を比較的小さな振動機械をいくつか組み合せて実現しようとするものであり,搬送装置をコンパクトにし搬送システムをフレキシブルなものにすることを目指すものである。平成10年度は,平成9年度に作成した振動搬送実験装置を用いて,振動機械の共振特性と共振点自動追尾の実験を行うとともに,詳細な数学モデルを作成し,振動搬送のシミュレーションを行った。

まず,被搬送物の質量が共振特性に与える影響を実験で確かめた。被搬送物の質量が振動機械本体に比べて無視できない大きさのときには,振幅が小さいときは共振周波数が低下するが,振幅が大きくなると振動機単体の共振特性に近づくことがわかった。次に,この共振周波数の変化を自動的に追尾するシステムを,変位フィードバックによって発生する自励振動で実現した。常に共振周波数で加振することができ,搬送速度も一定に保つことができることを確認した。また,振幅一定制御を付け加えることにより,従来の強制加振方式に比べて搬送の最高速度を2倍以上にすることができた。さらに,被搬送物の反作用,アクチュエータとして用いた電磁石の特性,負の電流をカットするパワーアンプの特性,自励発振コントローラ,振幅一定コントローラなどを考慮した詳細な数学モデルを作成してシミュレーションを行い,振動機械の共振特性と共振点自動追尾の実験結果と比較検討した。その結果,作成した数学モデルが振動機械の挙動を精度よく表し,振動機械とコントローラの設計や調整に有用であることを確かめた。また,シミュレーションで振動搬送のメカニズムをあきらかにした。平成11年度は,変位フィードバックの代わりに速度フィードバックを用いて,自動発振とアクティブ制振とを単一のコントローラで実現する。また,複数の振動機械を協調させた振動搬送を実現する。本研究は,大型部品の搬送を比較的小さな振動機械をいくつか組み合せて実現しようとするものであり,搬送装置をコンパクトにし搬送システムをフレキシブルなものにすることを目指したものである。平成11年度は,変位フィードバックの代わりに速度フィードバックを用いて自励振動を発生させ,共振点の自動追尾を実現した。速度正帰還による自励振動を用いることで,自動追尾する共振周波数の範囲を広げ,搬送可能な質量を大きくした。変位フィードバックと位相遅れコントローラとで自励振動を発生させていた昨年までは,位相遅れ特性に下限周波数が存在し,共振点追尾する周波数にも下限があった。本年度は,速度フィードバックと電流フィードバックとで自励振動を発生させるようにしたため,理論的には共振点追尾する周波数に下限がなくなった。これにより,搬送可能な質量は,昨年の1kgから10kgへと飛躍的に改善された。また,速度フィードバックゲインの大きさを変化させることで,振幅を一定に保つとともに,自励発進とアクティブ制振との切り換えが可能になった。強制振動と自然減衰で駆動していたときは,搬送の開始・停止ともに数秒の遅れがあったが,自励発進とアクティブ制振にすることで数百ミリ秒の応答性を得ることができた。振幅一定制御により,被搬送物があるときもないときも一定の振幅が保たれるとともに,必要な電流しか流れないようになるため,エネルギーの消費を抑えることができた。また,それぞれを独立に制御した複数の振動搬送機械を用いた協調搬送も実現した。
腎癌における抗イディオタイプ抗体の腫瘍ワクチンとしての有用生の検討

本年度は、我々が確立したヒト腎細胞癌NUR-2ヌードマウスXenograftモデルを使用し、実際の抗腫瘍効果を比較するために各種サイトカイン(M-CSF,IL-2,Interferon-α),MAbG250における至適治療dose決定のため、併用療法も含めてPilot studyを行った。NUR-2腎細胞癌腫瘍片(34mm^3)をBALB/cヌードマウス右側腹皮下に移植し、23週後、腫瘍サイズが約50mm^3になった時点でRandomizeし、以下の治療を施した。
骨誘導因子(BMP)を吸着させた新しい人工骨移植材の開発に関する組織学的研究

1.rhBMP-2のラット背部皮下における異所性骨形成について骨誘導因子(rhBMP-2)を二相性リン酸カルシウム顆粒(BCP顆粒)に吸着させた移植材を試作し、ラット背部皮下において異所性骨形成が起こるか否かを検討した。その結果、50μgのrhBMP-2を700μlのBCP顆粒に吸着させた移植材では、移植後3週で、球状の小さな骨様組織の集団とそれに連続した層板構造を有する新生骨組織の形成が観察され、5例全例において異所性骨形成が認められた。10μg/700μlでは、5例中1例にのみ同様な異所性骨形成が観察され、2μg/700μl、コントロールでは、骨様組織の形成は認められなかった。このことより、BCP顆粒はrhBMP-2の担体として有効であることが示唆された。2.イヌ歯周組織欠損の再生に関する、rhBMP-2の効果についてイヌに作製した3壁性骨欠損を有する歯周組織欠損内に、rhBMP-2を担体(ポリ乳酸ポリグリコール酸共重合体および自家血)と共に移植し、歯周組織の再生に関するrhBMP-2の移植が有効であるか否かを検討した。その結果、新生歯槽骨形成量、新生セメント質形成量共に、rhBMP-2移植群の方が5%の危険率で有意に大きな値を示した。また、rhBMP-2を移植した場合も歯根膜組織が再生されることが確認された。このことより、rhBMP-2・ポリ乳酸ポリグリコール酸共重合体・自家血の複合体を移植することが、歯周組織の再生に有効であることが示唆された。今後、さらに広範囲の歯周組織欠損に対してもrhBMP-2の移植が有効であるかどうかを、新たな担体の開発と共に研究する予定である。
SERCA2a遺伝子が排尿機能に及ぼす影響

無麻酔拘束下膀胱内圧測定法によりwild type(WT)ラット(n=10)とtransgenic(TG)ラット(n=10)における膀胱機能の差異を検討した。TGラット群の4匹は他のTGラット6匹と比較して明らかに膀胱容量の減少、排尿回数の増加を認めた。(p<0.001)、また摘出膀胱にて膀胱壁の肥厚を認めた。この結果により、TGラットを膀胱壁肥厚群(n=4)と膀胱壁非肥厚群(n=6)にわけ、WTラットとともに3群でWestern blotting法により膀胱でのSERCA2蛋白の発現量を比較した。結果は膀胱壁肥厚群が他の2群より有意に膀胱でのSERCA2蛋白量の発現が増加(p<0.05)していた。よって膀胱でのSERCA2蛋白の発現量が増加することにより膀胱壁が肥厚、膀胱容量が減少し、膀胱機能が低下する可能性が示唆できた。次に、尿道に部分閉塞を加えた場合にWTラット群、TGラット群でどのような変化が観察されるかを検討した。WTラット、TGラットの膀胱出口部部分閉塞partial bladderoutlet obstruction(pBOO)モデルを作成し、作成後2週間でSERCA2の蛋白量の変化を比較した。比較はWT群(n=5)、WTpBOO群(n=5)、TGpBOO群(n=5)の3群で比較した。結果はWTpBOO群、TGpBOO群の膀胱ではWTの膀胱と比較して有意にSERCA2蛋白の発現量が増加していた(p<0.001)。WTpBOO群、TGpBOO群の間にはSERCA2蛋白の発現量に差はなかった。TGラットにおける膀胱壁の肥厚とpBOOラットにおける膀胱壁の肥厚過程は異なっていると考えられるが、両者ともSERCA2蛋白が有意に増加していることより、膀胱壁の肥厚過程にSERCA2が影響している可能性が示唆される。平成21年度は、「SERCA2a遺伝子導入ラットの膀胱において、導入した遺伝子の発現の有無、および、局在を明らかにする。さらに、尿道閉塞モデルにおいて、SERCA2a遺伝子強制発現が膀胱壁肥厚に及ぼす影響につき検討する。」ことが目的であった。SERCA2a遺伝子導入は進行中であるが、SERCA2a遺伝子強発現ラットを得ることができ、現在はSERCA2a遺伝子を強発現するラットの系統を数系統確立すべく実験を続けている。得られたSERCA2a遺伝子強発現ラットについて組織をHE染色で観察したところ、膀胱壁において尿路上皮、筋層ともに特記所見はなかった。尿道閉塞モデルについては、遺伝子導入に予想以上の労力・時間を要したため、行うことができなかった。まず、SERCA2遺伝子導入ラットの膀胱においてSERCA2タンパク発現量をWestern blotting法を用いて検討した。wild type (WT)ラットの膀胱と比較してtransgenic(TG)ラットの膀胱ではSERCA2タンパクの発現量が有意に増加しており、膀胱においても十分にSERCA2遺伝子導入が達成されていると考えられた。また、TGラットの中でもSERCA2タンパクの発現量には個体差が認められた。この発現量の差は遺伝子型によるものの可能性があり今後検討を行っていく予定である。次に無麻酔拘束下膀胱内圧測定法によりWTラットとTGラットにおける膀胱機能の相違を検討した。WTラット5匹、TGラット10匹で検討を行ったところ、TGラット4匹(SERCA2タンパク発現量が多い群)においては、WTラットと比較して機能的膀胱容量が減少していた。これより膀胱でのSERCA2タンパクの発現量が増加することにより膀胱容量が減少し、蓄尿機能が障害される可能性都示唆された。

次に、尿道に部分閉塞を加えることによるWTラット群、TGラット群の下部尿路機能への影響を検討した。WTラットの心筋においては出口部閉塞を加えることにより心機能が低下し、SERCA2の発現量も低下するとされている。しかし、WTラットの膀胱においては明確な報告はない。そこで、WTラットの膀胱出口部部分閉塞partial bladderoutlet obstruction (pBOO)モデルを作成し、SERCA2のタンパク量の変化を定量した。作成後2週間の時点で、WTラットのpBOOモデルの膀胱ではWTラットの膀胱と比較して有意にSERCA2タンパクの発現量が増加していた。これは心筋における変化とは異なる結果であった。無麻酔拘束下膀胱内圧測定法によりwild type(WT)ラット(n=10)とtransgenic(TG)ラット(n=10)における膀胱機能の差異を検討した。TGラット群の4匹は他のTGラット6匹と比較して明らかに膀胱容量の減少、排尿回数の増加を認めた。(p<0.001)、また摘出膀胱にて膀胱壁の肥厚を認めた。この結果により、TGラットを膀胱壁肥厚群(n=4)と膀胱壁非肥厚群(n=6)にわけ、WTラットとともに3群でWestern blotting法により膀胱でのSERCA2蛋白の発現量を比較した。結果は膀胱壁肥厚群が他の2群より有意に膀胱でのSERCA2蛋白量の発現が増加(p<0.05)していた。よって膀胱でのSERCA2蛋白の発現量が増加することにより膀胱壁が肥厚、膀胱容量が減少し、膀胱機能が低下する可能性が示唆できた。次に、尿道に部分閉塞を加えた場合にWTラット群、TGラット群でどのような変化が観察されるかを検討した。WTラット、TGラットの膀胱出口部部分閉塞partial bladderoutlet obstruction(pBOO)モデルを作成し、作成後2週間でSERCA2の蛋白量の変化を比較した。比較はWT群(n=5)、WTpBOO群(n=5)、TGpBOO群(n=5)の3群で比較した。結果はWTpBOO群、TGpBOO群の膀胱ではWTの膀胱と比較して明らかにSERCA2蛋白の発現量が増加していた(p<0.001)。WTpBOO群、TGpBOO群の間にはSERCA2蛋白の発現量に差はなかった。TGラットにおける膀胱壁の肥厚とpBOOラットにおける膀胱壁の肥厚過程は異なっていると考えられるが、両者ともSERCA2蛋白が有意に増加していることより、膀胱壁の肥厚過程にSERCA2が影響している可能性が示唆される。
幼児の調整力評価方法の開発～保育および家庭でのライフスタイル改善をめざして～

本研究は、幼児の調整力を多角的に評価し、幼児の身体活動量および保育・保護者の主観的評価との関係を明らかにすることを目的とした。その結果、幼児の敏捷性および柔軟性は、月齢との間に有意な相関が確認されたが、平衡性および衝撃緩衝性は、月齢との間に有意な相関はなかった。平衡性には筋の発達の影響が、衝撃緩衝性は他の指標と異なる性質をもつ可能性が示された。本研究は、平衡性、敏捷性、柔軟性、衝撃緩衝性から幼児の調整力を多角的に評価し、幼児の身体活動量および保育・保護者の主観的評価との関係を明らかにすることを目的とした。同時に日常生活で調整力を適切に評価するために、リアルライフを模した実験環境で幼児の歩行動作の力学的特性を計測し、保育者・保護者が幼児のライフスタイル改善への働きかけを適切に実施するための評価方法を開発し、本研究の成果を保育現場および子育て支援として情報発信するものとする。平成22年度は幼児を対象とした計測および実験研究を東京都および沖縄県の2地域の幼稚園児を対象に実施した。対象とした幼児は、年中および年長男女児童計120名であった。本研究では、幼児の調整力を、柔軟性(長座体前屈)、平衡性(開眼立位姿勢保持時の重心動揺)、敏捷性(単純視覚刺激に対する全身反応時間)、衝撃緩衝性(高さ30cmの台からのドロップ着地時の地面半力鉛直方向成分)の4つの側面から検討する。また、従来幼児に対して行われてきた体力評価のフィールドテストも実施するとともに、超音波Bモード法を用いて身体各部位の皮下脂肪および筋厚を定量化し、身体組成を評価した。また全対象のうち協力の同意を得られた児童60名を対象に三軸加速度計を用いて、保育環境および家庭での日常生活の活動量を計測した。また幼児のライフスタイル改善に働きかける存在として重要な保育者および保護者を対象に、幼児の調整力および活動水準に対する主観的な評価を質問紙調査により実施した。また比較対象として、東京都の小学校児童を対象に同様の調査を行ない、発育発達の影響を検討した。平成23年度は本研究の比較対象として小学生児童に対して行なった調整力評価の研究成果をヨーロッパスポーツ科学会で報告するとともに、前年度行なった幼児を対象とした計測および実験研究の結果を解析した。また日常の身体活動量および保育者、保護者から得た対象児童の身体活動量および身体能力に関する主観的評価と、調整力評価指標との関係を検討した。対象とした幼児は、年中および年長男女児童計120名で、幼児の調整力を柔軟性(長座体前屈)、平衡性(開眼立位姿勢保持時の重心動揺)、敏捷性(単純視覚刺激に対する全身反応時間)、衝撃緩衝性(高さ30cmの台からのドロップ着地時の地面半力鉛直方向成分)の4つの側面から検討した。今後、データの統計的性質を検討するとともに、本研究において実測した調整力評価指標および身体活動量と保護者および保育者の主観的評価との関連性を検討し、幼児のライフスタイル改善への指針を検討する。本年度は、過去二年で取得した実験データを基に幼児の調整系能力に関する評価方法に総合的な解析を加え、体力医学および発育発達関連の学会において研究発表を行った。調整系能力のうち、視覚刺激に対して全身的に反応する課題での反応時間は、従来測定されてきた幼児を対象とした体力測定項目のほとんどと有意な相関が認められた。敏捷性評価は、その場での跳躍動作を用いたことから、投能力といった上肢を用いる動作のパフォーマンスとは関連が低いことが予想されたが、投能力とも有意な相関関係が確認されたことから、幼児の身体能力においては、調整系能力が高いことが、多様な運動能力の発達に影響する可能性が示唆された。これは、未就学児童の運動能力は、分化された形ではなく、包括的に発達することを示唆する結果であった。なお年長児童(56歳)と小学校高学年児童(1112歳)の全身反応時間を比較したところ、小学生では幼児に比べて有意に反応時間は短縮したが、幼児および小学生の中での性差は確認されなかった。また衝撃緩衝性については、小学校高学年および成人と比較しても、ドロップ着地時の地面反力鉛直方向成分は、体重の約56倍と高値を示し、衝撃緩衝性の未発達が示唆された。

また運動能力の高い児童に、衝撃緩衝性が高い傾向が確認されたことから、未就学児童の運動傷害発生は、運動能力が高い児童で危険性が高いことが示唆された。また敏捷性や平衡性といった調整系能力では確認されなかった有意な性差が、衝撃緩衝性では確認されたことから、安全な運動を実施するうえでは、児童の性差を考慮する必要性が考えられた。研究計画に基づいた調査がほぼ実現し、おおむね予想された成果があげられている24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は幼児の調整力評価方法の妥当性を更に検討するとともに、保護者および保育者への健康保持・増進といった働きかけや幼児への直接的な活動量増進といった介入が、幼児の身体能力に及ぼす影響を検討することを考えている24年度が最終年度であるため、記入しない。
cGMP合成酵素(GC)の分子種から見た脊椎動物進化に伴う松果体機能の変化の研究

細胞内二次伝達物質であるcGMPはグアニル酸シクラーゼ(GC)によって合成される。GCは膜結合型と細胞質内型の2種類に分類され、前者は更に心房性Na利尿ペプチド受容体型のGC-A及びGC-B、耐熱性エンテロトキシン受容体型のGC-C、嗅覚器に発現するGC-D、眼に発現するGC-E及びGC-F等に分類されている。本研究では眼と松果体に発現するGC分子の分子種を哺乳類と円口類で比較した。GC遺伝子の相同性の高い領域である触媒領域でデジェネレートプライマーを設計し、ヤツメウナギ松果体及び眼からtotalRNAを抽出し、RT-PCRを行った。その結果、眼から343残基のPCR増幅物が得られた。そのシークエンスを行い配列の相同性を検索したところ、GC-Eと相同性が高かった。中でも、ニワトリと87%、ウシと85%、ラットと83%、マウスと81%等の様に、哺乳類や鳥類との相同性が高かった。それに対して、魚類のメダカの眼に発現するGCとの相同性は80%以下であった。また、マウス松果体から得られたtotalRNAをヤツメウナギで用いたデジェネレートプライマーでRT-PCRを行ったところ、GC-BとGC-Eの2種のGC分子が得られた。その配列分析を行ったクローンの数から、松果体ではGC-EよりもGC-Bが圧倒的に多く発現している事が推測された。ヤツメウナギ松果体でGCが発現しているか否かは今後の問題として残っている。細胞内セカンドメッセンジャーとして知られるcGMPはその合成酵素であるグアニル酸シクラーゼ(GC)によって合成される。哺乳類において細胞膜貫通領域を持つ膜結合型GCはさらに、そのリガンドや存在部位から心房性ナトリウム利尿ホルモン受容体型(GC-A,GC-B)、耐熱性大腸菌毒素受容体型(GC-C)、嗅覚や視覚の感覚器官型(GC-D,GC-E,GC-F)の各分子種に分類されている。多くの組織において複数の分子種のGCが発現していることが報告されている。本研究は種々の動物門の動物の松果体に発現するGCの分子種を同定し、視覚器官と比較し、進化に伴い劇的に変化して来た松果体の機能の変化の道筋を明らかにする試みである。本年度は円口類のヤツメウナギ(Lampetra japonica)を用いて実験を行なってきた。ヤツメウナギ100個体分の松果体からRNAを抽出し、GCの保存領域から設計したプラマーを用いてRT-PCRを行ったが、未だいずれのタイプのGCの発現も確認できていない。それに対して、眼から抽出されたRNAからはGCの一部と推定される340残基の配列が増幅された。この配列をGenBankで検索したところ、ニワトリGC-Eと87%、ウシ及びイヌGC-Eと85%、ラットGC-Eと83%、マウスGC-Eと81%の相同性が認められた。それに対し、分類学上円口類により近い硬骨魚のメダカGC-Eとは80%の相同性が認められた。現在、このヤツメウナギから得られたGC-Eタイプのグアニル酸シクラーゼの全長の解読、及び松果体における発現の有無の検討を進めている。
食品の加熱で生ずる発癌物質の遺伝子損傷作用とその促進・抑制に関する研究

食物を加熱調理すると強い変異原性を持つ物質が生成し、発癌性も有することが知られている。しかし、これら変異原の生体内運命や遺伝子傷害などの生理作用についてはほとんど明らかでない。我々は、この点に注目して研究を進め、代表的なTrp-P-2の代謝活性化で生成するN-OH-Trp-P-2にDNA鎖切断作用があることを見出した。本年はまず、(1)このDNA鎖切断に塩基特異性があるかを調べたところ、特異性はないことが分かった。(2)また、細胞内のDNAに対しても鎖切断を起こすことを見出した。この切断を起こす傷害は長時間持続することも分かった。また、細胞内のカタラーゼ量を増加させたところ鎖切断が減少したので、細胞内に入ったN-OH-Trp-P-2が分解して活性酸素を生成することでDNA鎖切断を起こしていることが分かった。(3)このN-OH-Trp-P-2の分解過程を詳しく調べたところ次のことが分かった。すなわち、N-OH-Trp-P-2にSODを働かせると急速にNO-Trp-P-2を生成し、NO-Trp-P-2に【O・_2^-】を働かせるとN-OH-Trp-P-2に戻る。従って細胞内でこの可逆的変換が起き、より安定なニトロソ体が生体内貯蔵型である可能性が示唆された。(4)N-OH-Trp-P-2の遺伝子損傷作用を修飾する因子としてミオグロビン・ヘモグロビン等のヘム蛋白がN-OH-Trp-P-2を分解してその変異原活性を失なわせることを明らかとした。(5)さらに、MeIQxをラットに投与し尿と糞を集め、それぞれ変異原活性のある排泄物に注目して分析したところ、三種の変異原性排泄物を分離し、その構造を決定した。(6)また、ヘテロサイクリックアミンの分離精製に有効であるブルーコットンをさらに改良することを目的としコットンの代わりにレーヨンを用いたところ吸着容量でより優れた性質を示した。また、陰イオン交換樹脂を支持体としたブルーレジンを調製し非常に有効であることを見出したので、新しい高速液体クロマトグラフィーの開発など今後の展開が期待できる。
IIIーV族半導体化合物混晶の熱力学的研究

GaAsーInAs化合物半導体の格子定数は従来の結果と非常に良い一致を示し,ベガ-ドの法則が成り立つことが確かめられた。この混晶に極微量のAsあるいはGaを添加して,線化合物の片側の組成に偏らせ,安定化ジルコニア固体電池起電力法を適用して700900°Cで活量を求める方法を考察して,全組成範囲にわたって測定を行った。Gaの活量はGaAsの組成の増加に対して,広い組成範囲で低い値のままでごくわずかの上昇を示すのみで,80%を越える組成あたりから急激に上昇することが判明した。この傾向はAsの濃度が高い側でも低い側でも同じであり,後者の場合前者に比べてほぼ100倍高い値になっていることがわかった。この結果を用いると混晶の安定に存在する蒸気圧の上限と下限が求められる。現在のところ比較できる実験デ-タは存在しないが,GaAsからの蒸気圧は従来の信用できる値と完全に一致している。この活量の,従って蒸気圧の組成依存性は焼き入れした試料を基にして得られた相関係ときれいに対応している。露点法による測定を試みたが熱力学的数値を議論できる精度はえられなかった。螢石を固体電解質として用いるとアルミニウムを含む合金の活量が測定できる。GaSbーAlSb系化合物半導体にSbとAlF_3を混合して化合物の組成を2相領域に固定して600°C近傍で測定した。全組成範囲にわたりアルミニウムの活量はひじょうに小さく,AlSbが高い濃度になって比較的上昇することがわかった。良く似た測定方法によるSbーAl2元系のサモクバル(ソ連)の結果よりもかなり小さい値がえられている。平衡に達するのに長時間を要するのが,測定温度に達してからセルに交流の小さな電圧を印加することにより時間を短縮できることがわかった。露点法による測定は,AlSb濃度が高くなるとシリカ容器に変色を生じ測定不能となることがわかった。