hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
窒素酸化物の還元における表面窒素の各除去過程へのアルカリ添加効果

NOx処理触媒として活性なロジウム、パラジウム上に生成する表面窒素の除去過程は、(1)窒素原子の再結合、2N(a)→N2(g)、(2)中間体分解機構、N(a)+NO(a)→N_2O(a)→N_2(g)+O(a)、(3)中間体脱離機構N_2O(a)→N_2O(g)の外、水素還元では、アンモニア生成がある。生成分子の脱離の空間分布の違いを利用して、これらの過程の分離測定が可能である。特に本研究では低温域で主要な窒素除去を担う(2)と(3)の過程がアルカリ金属の共存で変化する様子を明らかにした。(I)アルカリ金属なしではロジウム、パラジウム上ではN_2O分解から放出される窒素の空間分布は特異で、[001]方向に表面にほぼ平行に斜めに集中する。ロジウム(100)面では、NOの定常的還元中に窒素は500-750Kの温度域で、斜めに4方向(4回対称表面)に脱離が起こる。すなわち径路(2)が有効である。高温域では径路(1)が優勢で、窒素の脱離は表面垂直に指向する。NO圧が10^<-7>-10^<-4>Torr域の条件である。(II)この表面にアルカリ金属(セシウム)を吸着量0.2単分子層まで吸着し、NO+D_2→N_2+D_2Oの定常反応を行い、生成する窒素の空間分布を測定することに成功した。窒素分子は750K以下で余弦則分布に従った。すなわち、径路(2)はアルカリ金属の共存で消滅している。これはアルカリ金属が酸化状態にあり、NOを硝酸塩として捉えてから放出するためである。硝酸塩の分解過程での窒素の放出機構はまだ明らかではない。
フォトクロミック分子による界面磁性制御

近年、光磁気デバイスへの応用という観点から光制御型磁性材料の開発が待望されている。これまでに我々は、有機フォトクロミック分子と無機磁性体による有機-無機複合化という戦略を提案し、室温強磁性領域におけるFePtナノ粒子の光磁気制御を世界で初めて実現するなどの成果を得てきた。このような光磁気制御は、光による磁性体界面における電子密度の変化が原因であることが明らかとなっており、本研究では、フォトクロミック分子による、この界面光制御の考え方をさまざまな磁性体界面に展開、応用することで、本戦略を一般化した概念として提示することを一つの目的として、いくつかのシステム創製を試みた。例えば、「外部磁場アシストによる交互積層法」という新戦略により、巨大垂直磁気異方性及び光応答性を有するFePtナノ粒子集積膜の創製を実現した。外部磁場印加条件下における交互積層法により、水溶性FePtナノ粒子とフォトクロミック分子であるアゾベンゼン高分子電解質の交互積層膜を作製したところ、out-of-plane方向の磁化曲線はin-plane方向と比較し格段に大きな角型履歴曲線を示し、極めて垂直磁気異方性の高い集積膜の生成が示された。また、Au-S界面などの、元来非磁性である物質からなる有機-無機複合薄膜界面において強磁性が発現する現象が注目を集めているが、本研究では、このような二次元性に起因する磁性に着目し、フォトクロミック分子を界面に修飾することにより光機能化を目指した。実際には、チオール基を有するフォトクロミック配位子によって被覆した金ナノ粒子と金薄膜をそれぞれ設計し、その光磁化制御を試みところ、やはりアゾベンゼン配位子の光異性化に伴う光磁気効果を観測した。
新しいフォトリソグラフィーでマイクロ流路の側壁にデバイス機能を付加する

本研究では、フォトレジストのスプレーコーティングと斜め露光技術を基盤とする3次元リソグラフィー技術を適用して、これまで利用されていなかったマイクロ流路側壁部分にデバイスとしての機能を付加し、新しい3次元MEMSデバイスを作り上げることを目指した。ここで検討したマイクロ流路デバイスは、静電相互作用と流体の流れを利用して、液体中に含まれたパーティクルを分離するデバイスである。シミュレーションを通じてマイクロ流路の設計を行い、ガラス基板上にマイクロ流路デバイスを試作した。本研究では、フォトレジストのスプレーコーティングプロセスと斜め露光技術を基盤とする3次元リソグラフィー技術を駆使して、これまで使用されていなかったマイクロ流路の側壁部分にデバイス機能を付加することを目指している。シミュレーションによって、マイクロ流路における流れ解析を行った。主流路部から分岐する副流路の形状を変えて、流れの分離状態を評価した。レイノルズ数が高くなると、流れの分岐部で壁に衝突した流れが跳ね返り、周期的に渦を発生することが分かった。また、分岐部での流路の広がりによって、流れ状態の安定性が大きく変わることが分かった。流路デバイスの試作を進め、MEMSの試作で利用される永久レジストを用いて、石英ガラス上へのマイクロ流路の試作まで行った。石英ガラス底面から、倒立顕微鏡によって、流れのモニタリングをすることが可能である。本研究では、フォトレジストのスプレーコーティングプロセスと斜め露光技術を基盤とする3次元リソグラフィー技術でこれまで使われていなかったマイクロ流路の側壁にデバイス機能を付加することを目指している。レジストスプレーコーティングの流れ解析では、遮蔽版を用いたコーティングプロセスを対象として進めた。遮蔽板回りの境界条件の取り扱いを考慮して、Navier-Stoke式をMAC法を用いて解き、流れの時間発展を視覚化した。遮蔽板を導入することで、基板に斜めに入射するガス流れが遮られ、開口部を通過した直進性のよい流れを利用することができる。開口部を通過後した流れは基板に衝突して、水平方向に大きく方向を変える。慣性力に従って進むレジスト微粒子は、そのまま基板表面に入射すると考えられる。均一なレジスト成膜が期待できる。実験では、トレンチ形状サンプルへの均一成膜を進めた。スプレー繰り返し塗布、サンプル温度制御等を行い、良好なレジスト成膜結果を得た。さらに、本スプレーコーティングと斜め露光技術を組み合わせて、マイクロ流路の側壁部に電極構造を作製した。トレンチを作製したシリコン基板に対して、金属薄膜堆積、スプレーコーティング・斜め露光によるレジストパターン作製、エッチングの工程を行い、熱電対として機能するAl/Cr電極を試作した。試作した熱電対デバイスを加熱したところ、熱起電力の発生を確認した。本試作デバイスでは流路の近傍にも参照用の熱電対を配置している。流路近傍に配置させた熱電対と流路内に設置された熱電対は、ほぼ同じ温度上昇傾向を示した。その後、シリンジを利用してマイクロ流路に空気を流入させたところ、流路側壁に配置した熱電対のみが、温度の低下を示した。マイクロ流体の温度を正確にモニタリングするためには、流路内に温度センサ(熱電対)を配置しなければならないことを示唆している。実験面では、レジスト成膜試験、デバイス試作を進めてきている。理論解析では、計算コードの見直しを通じて、スプレーコーティングプロセスの流れ解析に適した計算コードを作り上げてきた。一方の電場計算では遅れがあるが、幸いH24年度に研究室に汎用の高速計算機が導入された。本機器を有効に利用して研究を進めていく。H25年度はデバイス試作に特に注力する。トレンチ側壁に電極をつくり、パーティクル分離能の評価を進めていく。昨年度H24年度は、側壁に試作した電極を熱電対用途に使用できることが明らかになった。マイクロ流体の「その場」温度計測に成功し、バイオ用途に用いられるマイクロ流路デバイスにおいて、細胞・タンパク質の精密計測につながる成果である。本方向への発展も検討に含めたい。主として、消耗品用途に使用する。
登山を安全に行うための移動技能に関する研究－人工壁を活用した評価指標作成の試み

本研究の目的は,登山を安全におこなうための移動技能の習得に役立つ知見を得ることである.主に,岩場・鎖場を安全に移動するための移動技能の習得をねらいとして,クライミングウォールを活用したトレーニングプログラムを開発した.そのプログラムの実施が,実際の登山場面における参加者の移動能力に及ぼす効果について検討した.その結果,プログラムによって,岩場・鎖場の下りの移動技能の習得に効果が認められた.特に,基本的な手足の移動方法の定着や,静的な保持・接地動作を理解させることに効果が認められた.本研究の目的は、全国的に普及が進んでいるクライミングウォールに着目し、これを活用したトレーニング課題の実施によって、登山を安全に行うための移動技能の評価指標を得ることである。平成26年度の課題は、登山の難所区間(岩場・鎖場)で有用となりうる移動技能と、その評価指標を検討することであった。そこで、クライミングウォールを活用した大学体育授業において、クライミング初心者の技能習得過程を調査した(被験者28名)。方法として、周回ルートによるパフォーマンステストを期間中に2回おこなうとともに、毎回の授業において基本的な移動技能に関するアンケート調査をおこなった。その結果、上肢の負担を軽減する停止姿勢、重心移動時における上肢の屈曲動作の有無、適切な足場の選択など、有用な評価指標となりうるいくつかの項目を得た。この調査と並行して、登山道の難所区間(岩場・鎖場)の移動時における運動課題を検討するため、長野県上高地において登山者にアンケート調査を行った(有効回答133名)。その結果、登山者は岩場の登り場面よりも、下り場面において相対的に高い不安を感じていることなど、トレーニング課題に盛り込むべき観点をいくつか得ることができた。これらの調査結果から、岩場・鎖場を安全に移動するための移動技能の評価指標を暫定的に作成した。平成27年度は、クライミングウォールでのトレーニング実験、日帰りの登山実験によって、これらの評価指標の有効性を検証する予定である。平成27年度は、クライミングウォールでのトレーニング実験と、日帰りの登山実験をおこなった。被験者は、本学野外スポーツコース所属学生にアナウンスをおこない募集した。希望調査をとったうえで、クライミングウォールによるトレーニング(90分×8回)をおこなった後に日帰り登山をおこなうトレーニング群(10名)、日帰り登山のみをおこなう統制群(10名)にランダムに分けた。クライミングウォールでのトレーニング内容は、登り下りの際の基本的な手足の順序、上肢に負担をかけない合理的な基本動作の習得を目的として、複数のドリルトレーニングを実施した。初回(1回目)と8回目(最終回)のトレーニング時には、指定ルートの登り下りの動作を映像で記録し、基本動作の習得状況を確認した。また、毎回のトレーニング後に運動感覚にかかわるアンケート調査をおこなった。日帰り登山実験は、1-3月に大月市の岩殿山で実施した。両群とも、岩場・鎖場区間での移動動作を定点から撮影するとともに、区間通過後に運動感覚にかかわるアンケート調査をおこなった。降雪の関係で日程調整が余儀なくされたが、3月中旬にすべての実験が完了した。現在は、実験群と統制群間の動作を比較するため、観察評価基準を用いた複数名での分析準備を進めている。詳細な分析は今後おこなっていくが、ウォールでのトレーニングが、特に岩場の下りの安定的な通過に貢献するという見込みが得られている。トレーニング実験は予定通り終えることができたが、登山実験については、降雪の関係で日程が2月までずれ込むこととなった。これに関連して、統制群に対しておこなう残りの登山実験を3月まで遅らせる必要が生じた。得られたデータをより精緻に分析するため、研究期間の延長を判断した。平成28年度は,前年度までに実施したトレーニング実験の分析と,観察評価基準の試案の作成をおこなった.1.トレーニング実験の分析実験群に対しておこなったクライミングウォールでのトレーニングでは,岩への衝動をおさえて移動する技能の習得を目的とする練習課題を実施した.トレーニングの最終回(8回目)に撮影した登はん動作を分析したところ,いずれの被験者においても,軸足荷重での重心移動,衝動の少ない接地動作の習得が確認できた.登山実験後におこなった質問紙調査の結果では,実験群は,事前トレーニングをおこなわなかった統制群に比べて,登り・下りの際の不安感・緊張感が低く,岩場での動作感覚のポイントがより高い値を示した.事前トレーニングの効果と有効性を示す結果を得ることができた.2.観察評価基準(試案)の作成事前トレーニングの効果をより詳細に分析するため,実験群の岩場・鎖場での移動動作と,統制群のそれを比較分析した.時間を要したのは,ルート中のどの区間を分析対象とするかを決定することであった.これについて,登山経験豊富な専門家とともに議論を重ね,当該岩場における典型的な運動課題が含まれていると考えられる部分を特定区間として設定し,それを分析することとした.その後,分析に用いる観察評価基準を専門家とともに作成した.全体印象評価と部分評価の二系列で作成し,全体印象の評価表は,2カテゴリー(手足の順序性,安定性)の二要素を軸とし,部分評価は,4カテゴリー(観察,手の移動,重心移動,停止)で設定し,三段階評価の動作を記述した.本研究の目的は,登山を安全におこなうための移動技能の習得に役立つ知見を得ることである.主に,岩場・鎖場を安全に移動するための移動技能の習得をねらいとして,クライミングウォールを活用したトレーニングプログラムを開発した.

そのプログラムの実施が,実際の登山場面における参加者の移動能力に及ぼす効果について検討した.その結果,プログラムによって,岩場・鎖場の下りの移動技能の習得に効果が認められた.特に,基本的な手足の移動方法の定着や,静的な保持・接地動作を理解させることに効果が認められた.平成26年度後半に、研究代表者が急性疾患に罹ったため、1月間の自宅療養および年内の職務制限を余儀なくされた。必要なデータは取得済みであったことから大幅な遅れは回避できているが、データ分析に時間を要し、平成27年度に実施予定のトレーニング実験、登山実験の準備がやや遅れている。幸い、専門的見地に立ったアドバイスを学内教員から頂くことのできる体制を設けていたこともあり、分析の遅れを最低限にとどめることができている。このような状況を勘案して、「やや遅れている」と評価した。今後は観察評価基準を用いた複数名での分析、および論文執筆を進めていく。登山、クライミングの専門能力を有する協力者と適宜議論をおこないながら、クライミングウォールによって事前に効果的にトレーニングできることと、それだけではトレーニングしきれないことの双方の観点をもって分析を進めていく。野外教育研究計画の方向性には大きな変更はない。ただし、当初の計画よりも遂行が遅れている。これは、上述した疾患加療によるものである。この対策として、次のように研究計画を修正する。平成27年度は、クライミングウォールを活用したトレーニング実験と、日帰り登山実験をおこなう計画である。これらの実験は天候に影響を受けるものであるため、あらかじめ実験計画を二期に分けて計画していた。そこで、現在の状況をふまえ、予備的に設定していた時期に計画をずらすこととする。具体的には、当初4月予定であったパイロットテストを7月に実施する。次に、当初68月予定であった実験を912月に実施する。当初9月12月予定であったデータ解析、論文執筆は1月3月実施にずらすこととする。ただし、このように計画を変更しても、天候上の理由によって実験が予定通り実施できない場合もありうる。そこで、当初予定していた登山コースを、予備的に複数準備していた登山コースの中で最も近郊のものに変更する。このようにすることで、実験日程の変更が比較的柔軟に行えるようにしておく。また、実験の被験者・補助者については、本学の野外スポーツコース所属学生に対して募集を図る予定でいる。計画の修正に合わせ、募集のアナウンス時期も早めることとする。
信号伝達性膜蛋白gp130を介したサイトカインの機能と作用機序の解析

本研究はinterleukin-6(IL-6)ファミリーサイトカイン(IL-6,IL-11,LIF,CNTF,OSM,CT-1)の信号伝達に必須の受容体コンポーネント膜蛋白gp130を介したシグナルと他のサイトカインシグナルのクロストークに焦点をあてて実施された。(1)gp130刺激依存性に増殖するハイブリドーマMH60細胞にbone morphogenetic protein-2(BMP2)のシグナルが入るとアポトーシスが生じるが、これがTAK1-p38キナーゼ経路を経ること、またこの経路がSmad6がTAK1に物理的に会合することでアポトーシスともども阻害されることがわかった。(2)gp130の下流の転写因子STAT3はチロシンリン酸化を経て活性化されるが完全な活性化にはセリン残基のリン酸化が必要とされる。そのリン酸化を担うSTAT3セリンキナーゼの新規発現クローニング方法を確立し、候補分子の単離を行った。(3)胎生14.5日のマウス終脳の神経上皮細胞初代培養系にBMP2を添加するとMAP2陽性ニューロンの出現が抑制され逆にアストロサイトの系譜にある細胞マーカーS100-beta陽性細胞が増加した。この系にLIFをさらに添加すると成熟アストロサイトマーカーGFAP陽性細胞が出現した。BMP2は神経上皮細胞でnegative helix-loop-helix(HLH)蛋白Hes5,Id1,Id3の発現誘導を導いた。BMP2がnegative HLH蛋白の発現を介してニューロン分化に必要なbasic HLH型転写因子の作用を阻害することで、ニューロンへの細胞系譜に向かうことが運命付けられつつある細胞をアストロサイトの細胞系譜に向かわせ、そこにさらにLIFが加わるとシグナルのクロストークによりアストロサイトに成熟すると考察される。〈gp130刺激性サイトカインについて〉(1) gp130の神経系での機能を解析するために、同分子を欠損したマウスを用いた実験を行った。gp130欠損胎仔由来後根神経節ニューロン、in vitro培養系において、IL-6ファミリーサイトカイン添加による生存維持促進作用が完全に消失していた。また、終脳未分化神経上皮細胞のin vitro培養系において通常観察されるLIF添加後のアストロサイト分化が、gp130欠損により全く誘導できなかった。(2)組織学的解析により、gp130欠損マウスでは胎生185日において後根神経節細胞や脊髄前角運動神経細胞などが対照と比べて有意に減少していた。(3)神経幹細胞を含むと考えられる終脳未分化神経上皮細胞をアストロサイトに分化させるin vitroの培養系において、これまで報告のなされていなかったIL-11によるアストロサイト分化誘導能を見出すことができた。(4)未分化神経上皮細胞の短期間培養系を開発した。この系では従来報告されているようなLIFやBMP2の単独添加によるアストロサイトへの分化を誘導できないことを示した。両因子の同時添加が劇的なアストロサイト分化を生じさせることがわかり、2つの異なるサイトカインシグナのクロストークが存在することをあきらかにした。<gp130を介したサイトカインの作用機序について>(1) gp130刺激後の細胞内シグナルの主経路の一つは転写因子STAT3のチロシンリン酸化による活性化である。STAT3の完全な活性化にはその分子内セリンリン酸化が関与することが報告されている。まずセリンリン酸化STAT3特異的抗体を作成し、それを利用して発現型ライブラリーからSTAT3セリンキナーゼの候補を3種類得た。

それらの性状については順次解析中であるが最初に解析に着手したキナーゼ種についてはCOS7細胞を用いたトランジェントの高発現系においてSTAT3のセリン残基のリン酸化を確認した。生理的条件下でのこれら候補キナーゼの役割を解析予定である。<gp130の機能について>1.神経幹細胞を多く含むと考えられる胎生145日目マウス終脳の神経上皮細胞の培養系にgp130刺激性サイトカインつまりIL-6ファミリーサイトカインの1種cardiotrophin-1(CT-1)とBMPファミリーサイトカインの一種BMP2とを同時添加することで相乗的なアストロサイトの分化を誘導することを見出した。2.上記培養系にgp130刺激性サイトカインとしてoncostatin M(OSM)を用いた場合もBMP2の代わりにBMP7を用いた場合にも相乗的なアストロサイトの分化誘導を認めた。3.胎生145日目マウス終脳の神経上皮細胞にIL-6ファミリーのサイトカインとBMPファミリーのサイトカインならびにそれぞれの受容体コンポーネントが発現することをRT-PCRにより示し、gp130刺激性サイトカイン(IL-6ファミリーサイトカイン)とBMPファミリーサイトカインによる相乗的なアストロサイト分化誘導は普遍的は現象であることを示唆した。<gp130を介したサイトカインの作用機序について>1.上述の培養系においてgp130刺激性サイトカイン(IL-6ファミリーサイトカイン)とBMPファミリーのサイトカインが相乗的にアストロサイトのマーカーGFAPを転写レベルで発現誘導することを見出した。2.そのGFAP発現誘導には、それぞれのファミリーの下流で作用する転写因子STAT3とSmad1が関与していることを証明した上で、そのた。機能的相互作用は両転写因子の物理的会合によるものではないことを示した。3.転写補助因子p300が転写因子STAT3とSmad1の双方に結合能を持つことを見出し、STAT3/p300/Smad1の3者複合体形成も証明した。4.gp130刺激後の細胞内シグナルの主経路の一つ転写因子STAT3の活性化過程で見られるセリン727残基のリン酸化酵素の単離を試み、少なくとも大腸菌内でそのリン酸化を生じさせる分子を5種類単離した。3種類はキナーゼ、2種類は非キナーゼであったが、いずれも哺乳動物細胞においてgp130応答性を増大する機能が確認されなかった。本研究はinterleukin-6(IL-6)ファミリーサイトカイン(IL-6,IL-11,LIF,CNTF,OSM,CT-1)の信号伝達に必須の受容体コンポーネント膜蛋白gp130を介したシグナルと他のサイトカインシグナルのクロストークに焦点をあてて実施された。(1)gp130刺激依存性に増殖するハイブリドーマMH60細胞にbone morphogenetic protein-2(BMP2)のシグナルが入るとアポトーシスが生じるが、これがTAK1-p38キナーゼ経路を経ること、またこの経路がSmad6がTAK1に物理的に会合することでアポトーシスともども阻害されることがわかった。(2)gp130の下流の転写因子
テーマパーク問題におけるインテリジェントマスサポート理論に関する研究

本研究では「テーマパーク問題」を提案し,インテリジェントマスサポート理論に関する理論構築を目的とする.テーマパーク問題とは,複数のアトラクションに対する選好を持ったエージェントがテーマパーク内を巡回する際,個人の効用を下げずに全体の混雑度を減少させる巡回プランを提示するための動的・複合的スケジューリング問題である.平成17年度は,エージェントが混雑情報に基づいて近視眼的に混雑回避行動をとると仮定したとき,どのような混雑情報を提示することが全体の混雑緩和に寄与するかに焦点をあてて研究を行った.具体的には,ユーザが次に訪問するアトラクションを混雑情報システムに入力させ,各アトラクションの混雑状況に未来の混雑の予測という情報を付加することで各エージェントが自律分散的に混雑回避した際の効果が全体の混雑緩和に寄与するということが確かめられた。また,エージェントから情報収集を行いながら適切に混雑情報を提示するだけではなく,事前に全てのエージェントの制約条件が明らかになった状態で遺伝的アルゴリズムを用いて静的に訪問順序を最適化したものとの比較を行った.その結果からテーマパークのように限られた資源をたくさんのユーザで利用しなければならない場合,単純に均一的に負荷を分散させるよりも,わざと1,2のアトラクションにエージェントを集中させ,残ったほかのアトラクションでの資源利用効率を上げることが全体の混雑緩和に大きく寄与することがわかった.これは,特定のアトラクションの利用効率を悪化させても,残りのアトラクションの利用効率を上げることでシステム全体内のエージェントの数を減少させることができるので,結果的に全体の利用効率化を図ることができると言うことである.この結果は,例えばユビキタス通信を装備したインテリジェントカーナビなどを開発する際に応用可能な成果が得られたと思われる.本研究はユビキタス環境を前提とし,複数のユーザが携帯端末を持っている状況を想定して,どのようなユーザサポートが可能であるのかを明らかにすることが研究目的である.特に,テーマパークに代表される大多数のユーザが時間的・空間的に限られた資源を使用する状況において,どのようなリソースアロケーションを行えば個人の利便性を犠牲にすることなく全体の効率を上げることが出来るかを扱う.本研究の初年度では,当初の研究計画に従ってテーマパーク問題の定式化とその実装を行った.定式化に関してはマルチエージェントによる動的なモデルを構築し,複数のユーザが実際にテーマパークを訪れる際の行動と利便性に基づいてユーザサポートの効率が検証できるフレームワークを提唱した.また,そのモデルを実際に計算機に実装し,シミュレーションできる環境を構築した.さらに,混雑状況を提示する端末によって混雑を回避するユーザを想定した場合,端末の使用率が上がるにつれて全体の効率は上がるが,ある点を超えると逆に全体の効率が悪くなってしまう現象があることを突き止めた.これはテーマパークだけではなく,交通渋滞の発生などにも本質的に関わる問題である.本年度の研究ではその本質は情報の伝達遅れと行動選択効果の遅延によるものであることを明らかにした.本年度で得られた研究成果は,いくつかの学会で発表するとともに,論文としてまとめ,投稿するまでに至った.平成17年度は,開発したテーマパーク問題のマルチエージェントシミュレータを利用し,ITデバイスに誘導された群衆の行動と情報提示の効果について検討を行った。まず,基礎的な研究として,二叉路の先に二つのアトラクションがあり,その混雑状況が分岐点において表示されている場合に生じる基本的な混雑とその振動現象について明らかにした.このような状況において,全てのユーザが混雑状況に従ってその後の行動を決定した場合,行動選択が混雑に及ぼす影響の時間遅れの性質から,それぞれのアトラクションの待ち行列が振動し,全体として非効率な状態に陥ってしまうことが明らかになった.これは,混雑情報に感度の高いユーザが多くいる場合に一般的に生じる現象であると捉えられる.ここから徐々に混雑情報に関する感度を下げていった場合,全体の混雑度がより緩和されるということが確認できた.全てのユーザが混雑情報に不感であるときも混雑度が減少することはあまりないが,混雑情報利用ユーザとそうでないユーザがほどよく混合された状態で全体の混雑緩和は最大になる.すなわち,カーナビや携帯電話などを利用した混雑情報提示サービスなどを実現する場合,単に混雑情報を提示するだけでは全体の混雑を軽減できないことが示唆される.この結果を踏まえて,事前に混雑情報をサーバに登録し,提示される混雑情報に未来の予測を織り込んだ場合,効果的に混雑を解消できることが確認できた.今後はこの成果を生かして,より現実的なサービスを行うための仕組みについて検討を行う予定である.本研究では「テーマパーク問題」を提案し,インテリジェントマスサポート理論に関する理論構築を目的とする.テーマパーク問題とは,複数のアトラクションに対する選好を持ったエージェントがテーマパーク内を巡回する際,個人の効用を下げずに全体の混雑度を減少させる巡回プランを提示するための動的・複合的スケジューリング問題である.平成17年度は,エージェントが混雑情報に基づいて近視眼的に混雑回避行動をとると仮定したとき,どのような混雑情報を提示することが全体の混雑緩和に寄与するかに焦点をあてて研究を行った.具体的には,ユーザが次に訪問するアトラクションを混雑情報システムに入力させ,各アトラクションの混雑状況に未来の混雑の予測という情報を付加することで各エージェントが自律分散的に混雑回避した際の効果が全体の混雑緩和に寄与するということが確かめられた。また,エージェントから情報収集を行いながら適切に混雑情報を提示するだけではなく,事前に全てのエージェントの制約条件が明らかになった状態で遺伝的アルゴリズムを用いて静的に訪問順序を最適化したものとの比較を行った.

その結果からテーマパークのように限られた資源をたくさんのユーザで利用しなければならない場合,単純に均一的に負荷を分散させるよりも,わざと1,2のアトラクションにエージェントを集中させ,残ったほかのアトラクションでの資源利用効率を上げることが全体の混雑緩和に大きく寄与することがわかった.これは,特定のアトラクションの利用効率を悪化させても,残りのアトラクションの利用効率を上げることでシステム全体内のエージェントの数を減少させることができるので,結果的に全体の利用効率化を図ることができると言うことである.この結果は,例えばユビキタス通信を装備したインテリジェントカーナビなどを開発する際に応用可能な成果が得られたと思われる.
小鳥のように鳴くマウス変異体を利用した新しい実験動物モデル

私たちがこれまでに樹立した「ヒト可聴音域で小鳥のように鳴くマウス変異体(Sng変異体)」を利用して、新しい「音声コミュニケーションの実験動物モデル」の構築に取り組んだ。本研究では、行動学や遺伝学に基づいて解析を行うことで、Sng変異体が発する音声の特徴やその機能について明らかにした。これにより、Sng変異体が示す発声行動が、音声コミュニケーションの進化を理解する上で有用なモデルになることが示された。本研究では、これまでに私たちが構築してきた変異マウス作製系(DNAポリメラーゼdelta改変マウスを利用した新規ミュータジェネシス)により作製された「ヒト可聴音域で小鳥のように鳴くマウス変異体(sng変異体)」を利用して、新しい「音声コミュニケーションの実験動物モデル」の構築を図ることを目的としている。平成25年度は、sng変異体の発声行動について、音声解析を中心とした行動実験と、中枢神経系の機能解析の2つの側面から解析を実施した。音声解析では、sng変異体の発声行動の性差の有無の解析や、sng変異体が示す発声行動に学習依存性であるかどうかを明らかにするための聴覚遮断が発声行動に及ぼす影響について解析を行った。これまでの解析の結果、sng変異体の発声行動には雌の方がcall数が多い傾向があるなど、雌雄間で発声行動に違いがみられ、聴覚遮断は、発される音声をより単調な波形の音声に変える影響をもつことなどが明らかになった。中枢神経系の解析では、最初期遺伝子c-fosを利用したin situハイブリダイゼーションによる発声行動を支配する神経基盤の解明と、中枢神経系に作用する薬剤の投与が発声行動に及ぼす影響の2点に絞って解析を進めている。これまでの実験で、いくつかの領域で、発声行動をしているsng変異体に特異的なc-fosのシグナルが観察された。一方で、明確な発声行動の変化を引き起こす薬剤は見つけられなかった。今後、上記の実験について、より詳細に解析を進めることで、sng変異体を利用した、新しい「音声コミュニケーションの実験動物モデル」の構築を進めていこうと考えている。本研究では、これまでに私たちが構築した新しい変異マウス作製系(DNAポリメラーゼdelta改変マウスを利用した新規ミュータジェネシス)によって作出された「ヒト可聴音域で小鳥のように鳴くマウス変異体(sng変異体)」を利用して、新しい「音声コミュニケーションの実験動物モデル」の構築に取り組む。平成24年度は、sng変異体の発声行動が個体間コミュニケーションで用いられる機能的な役割を明らかにするため、音声を利用した行動実験に取り組んだ。3種類の音刺激(sngマウスの鳴き声、人工音、録音時のノイズ)を用いて、スピーカーを内蔵した3チャンバー実験箱を用いた解析を行ったところ、sngマウスの鳴き声が発されたときだけ、試験されたマウスの探索行動が亢進することが分かった。このことから、sng変異体が発する音声は、周囲の個体の行動に影響を与える作用を持つことが明らかとなり、個体間コミュニケーションにおいて役割を担っている可能性が示唆された。平成24年度は、sng変異体が示す発声行動を生み出すに至った生理学的基盤についても解析を行った。喉や口腔など発声器官の構造や、関連する筋肉についての解析を行った。また、sng変異体で同定された原因遺伝子変異と考えられる変異を持つ遺伝子ターゲティングマウスの作製にも取り組み、実際にマウスの作出に成功した。これらの研究成果については、近いうちに国際的な学術誌にて発表する予定である。本研究では、これまでに私たちが構築した新しい変異マウス作製系(DNAポリメラーゼdelta改変マウスを利用した新規ミュータジェネシス)により作出された「ヒト可聴音域で小鳥のようになくマウス変異体(sng変異体)」を利用して、新しい「音声コミュニケーションの実験動物モデル」の構築に取り組んだ。最終年度となる平成26年度は、前年までの研究結果を踏まえて、発声行動を支える器官構造の解析、発声行動の音声解析、c-fosプローブを用いた中枢神経系の解析に取り組み、sng変異体が音声コミュニケーションの実験動物モデルとして、有用であることを示すことができた。これまで、ヒト可聴音域で新たな発声行動を示すことは分かっていたが、その機能や発声行動に至るメカニズムには不明な点が多かったsng変異体であったが、本研究によって、その発声行動が周囲の個体に及ぼす影響、発声行動の発達過程、さらには発声器官の構造変化が明らかにすることができた。また、ヒト可聴音域での発声行動がヒト疾患との関連も明らかにすることができた。これらの解析の結果は、sng変異体が「音声コミュニケーションの実験動物モデル」としての有用性を示すばかりでなく、哺乳類の発声行動や音声コミュニケーションがどのように進化してきたかを理解する上で重要な示唆を与えた。音声コミュニケーションのモデルとして、さらなる発展を遂げるためには、個々の音素や音素の順番が示す機能的な意味を捉えることが、今後の重要な課題になると考えられる。マウス

遺伝学発声行動に着目した行動実験や、発声行動に関与する中枢神経系の解析が順調に進んでおり、着実に成果が得られているため、「おおむね順調に進展している」と考えた。平成24年度は、行動実験による発声行動の機能解析と発声行動を引き起こした生理学的な基盤の解明を進める予定で研究計画が組まれていた。実際に、行動実験により、sng変異体が発する音声に機能的な役割を持つ可能性を示すことができた。また、生理学的な基盤の解明も順調に進行していることから、おおむね予定通りに計画が進行していると考えられる。sng変異体が示す発声行動を支える中枢神経系の役割を明らかにしていくことに重点を置いて、解析を進めていく。これにより、新しい「音声コミュニケーションの実験動物モデル」の構築を図りたい。平成25年度からは、当初の計画通り、sng変異体と精神疾患との関わりなどについて解析を進めることで、疾患モデル動物としての有用性の有無について検討を進めていく予定である。計画通りに、物品などを購入したが、端数として残金が生じた。残金についても加味して、当初の計画通りに研究を進めていくことを計画している。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。特に平成25年度は新たに薬剤等を購入する費用が必要になる。研究費は、より多くの条件を検討するために適正に使用する予定である。
機能性非コードＤＮＡ領域が制御する分裂酵母接合型変換の動態解析

相同組換えは生物に普遍的な生命現象であり、生物種多様性に寄与する一方で、DNA修復を通してゲノム安定維持にも深く関与している。相同組換え反応の諸段階はタンパク質レベルでの理解が深まりつつあるが、よりマクロな視点、すなわち、核内での反応理解という点においては、未だ不明な点が多く残されている。分裂酵母の接合型変換は、このDNA組換え反応時の染色体動態解析に適したモデルの一つと考えられる。分裂酵母の接合型にはP(Plus)とM(Minus)があり、mat1遺伝子座に入る遺伝情報によって決定される。ホモタリックな野生型株の接合型変換は、mat1遺伝子座とサイレントな遺伝子座(mat2Pもしくはmat3M)との間で起こり、前者がレシピエント、後者の片方がドナーとなる一方向性の遺伝子変換である。この際、上記2つの遺伝子座がドナーの候補となりうるが、その選択は細胞の接合型(つまり、mat1座に入っている遺伝情報)により厳密に制御されている。前年度に実施した、P細胞とM細胞の3C解析により、接合型遺伝子座の空間配置が異なることを見出した。本年度は、接合型変換の方向性制御に関わるタンパク質の局在をChIP-seq法により解析した。その結果、既報のChIP解析よりも高い解像度でSwi2の局在が観察でき、接合型遺伝子座の特定の領域の重要性が示唆された。さらに、それぞれの接合型におけるChIP-seq解析から、P細胞とM細胞でSwi2の局在パターンが異なることが明らかになった。興味深いことに、Swi2の局在パターンと前述の空間配置に相関がみられ、Swi2が空間配置に関与することが示唆された。25年度が最終年度であるため、記入しない。相同組換えは生物に普遍的な生命現象であり、生物種多様性に寄与する一方で、DNA修復に働きゲノム安定維持にも深く関与している。そこで、DNA組換え反応時の染色体動態解析のモデルとして、分裂酵母の接合型変換に着目した。接合型変換は、mat1遺伝子座とサイレントな遺伝子座(mat2Pもしくはmat3M)との間で起こり、前者がレシピエントで後者の片方がドナーとなる一方向性の遺伝子変換である。この際、上記2つの遺伝子座がドナーの候補となるが、その選択は細胞の接合型(つまり、mat1座に入っている遺伝情報)により厳密に制御されている。本研究では、未だ明らかにされていないドナー選択制御機構の全容解明を目指し、これまでに以下の結果を明らかにした。野生型株を用いた3C解析によって、有意と考えられる相互作用部位を検出できたため、予定通りmultiplex-3Cによる領域の絞り込みを始めた段階である。また、経時解析のための同調培養も検討を行なって、条件を設定した段階にある。必要な破壊株シリーズは8割程度作製した。Swi2相互作用因子のスクリーニングで得られた候補のいくつかは過去の知見などと照らし合わせるとSwi2-Swi5複合体と協調的に働くことが示唆されるため、接合型領域における局在解析などを進めている。まだプレリミナリーな結果であるが、接合型領域の特定の場所への局在が観察されており、本研究で得られた3C解析結果を説明しうるものと期待している。従って、今後も3C解析をより効果的に推進するために、詳細な局在解析を行なう予定である。
慢性血液透析治療中の心筋細胞拍動能の評価と心停止抑制方策の構築

慢性血液透析患者の3割強が治療中の突然の心停止を経験しており、全世界で治療中の心負荷を軽減する『心機能にやさしい透析治療システム』の開発が求められている。本研究では、電気生理学的数理解析技術を用いて、現行の慢性血液透析治療が心筋細胞におよぼす負荷レベルを定量的に評価し、治療中の心筋細胞内カルシウムイオン循環動態を保全する方策を構築することを目的とした。治療中の体液カルシウムイオン濃度の経時変化を表現する数理モデルを構築し、これと中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象を表現する数理モデルを統合した。そして、この統合モデルを用いて、治療中の血漿および間質液のカルシウムイオン濃度の推移が中心洞房結節細胞の拍動リズムならびに心室筋細胞の収縮力におよぼす影響を評価した。治療前の血漿カルシウム値の高い患者に、血漿カルシウムイオン濃度よりも低いカルシウムイオン濃度の透析液を適用すると、治療中に拍動リズムならびに収縮力の低下が誘導された。そして、治療中の心筋細胞の各種イオン電流の推移を解析すると、複数のイオン輸送機構(イオンチャネルなど)のイオン電流に無視できない変化が観られた。間質液カルシウムイオン濃度が低下すると、これらの機構の輸送能が亢進し、心筋細胞内のカルシウムイオンの流出量が多くなり、心筋細胞内カルシウムイオン循環動態が不安定になることが示唆された。治療中にこれらの機構の輸送能を阻害する、または、間質液カルシウムイオン濃度の低下を抑制することが心負荷軽減につながると考えられた。当初計画どおり、治療中の体液カルシウムイオン濃度の経時変化を表現する数理モデルを構築し、これと中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象を表現する数理モデルを統合した。治療中の体液カリウムイオンおよびナトリウムイオン濃度の経時変化を表現する数理モデルを構築し、これらと中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象を表現する数理モデルを統合する。そして、これらの統合モデルを用いて、治療中の血漿および間質液の電解質濃度の推移が中心洞房結節細胞の拍動リズムならびに心室筋細胞の収縮力におよぼす影響を評価する。2018年度は、所属機関のキャンパス移転作業があり、物品の購入に遅延が生じた。2019年度早々に、当該物品を購入し、研究の進捗を加速する。
特殊随伴解を用いた随伴境界積分法による領域内不均質および負荷の高解像同定

逆問題の解析では,逆問題の特性の評価,ならびに逆問題に特有の不適切性に対する対処が必要である.研究代表者らはこれまでに随伴境界積分法を提案している.この方法は,領域内不均質部および負荷の同定などに適用することができる.本研究では,領域内不均質部および負荷の同定に関する逆問題を数値的に取り扱うとともに,逆問題の数理構造解明による適切度評価と適切化解析を行う.平成14年度に得られた主な成果は以下の通りである.1.ラプラス場における領域内不均質部およびき裂の同定に対して,随伴境界積分法を適用する数値シミュレーションを行った.き裂の同定に関連する噴出しの同定に関しては,種々の随伴解の使用が考えられる.比較的低次の随伴解に対する境界積分の評価値を組み合わせて使用した場合には、噴出しが安定的に同定できることがわかった.2.静弾性境界値逆問題の解析に対し,過剰規定境界条件および領域内観測を用いた場合について,適切化法に関する検討を行った.適切化にはチホノフの方法を適用した.適切化パラメータの選定に関しては、食い違い量原理,L曲線法を適用した.食い違い量原理により推定された適切化パラメータは最適値に近かったが,L曲線法による適切化パラメータの選定値は,最適値からずれることがあった.内部観測の位置の影響を調べた.境界条件同定の対象である不完全規定境界に内部観測点が近いほうが,推定精度がよくなった.観測点数を同数に保ちながら,内部観測点の配置を二列にしたときには一列にした場合に較べ,精度向上はなかった.ヘルツ型の接触力分布の推定に較べ,急激な変化のあるスタンプ型の推定は困難であった.逆問題の解析では,逆問題の特性の評価,ならびに逆問題に特有の不適切性に対する対処が必要である.研究代表者らはこれまでに随伴境界積分法を提案している.この方法は,領域内不均質部および負荷の同定などに適用することができる.本研究では,領域内不均質部および負荷の同定に関する逆問題を数値的に取り扱うとともに,逆問題の数理構造解明による適切度評価と適切化解析を行う.平成13年度に得られた主な成果は以下の通りである1.ラプラス場における領域内不均質部およびき裂の同定に対して,随伴境界積分法を適用する数値シミュレーションを行った.き裂の同定に関しては,き裂を二重噴出しに置き換え,これを表すパラメータを導入したとき特異性がなくラプラス方程式を満足する数個の随伴解に対する随伴境界積分方程式の値を用いることにより,き裂を同定することができた.特異性を有する随伴解を用いた場合には,き裂の存在範囲の大まかな推定しか行えなかった.2.静弾性境界値逆問題の解析に対し,過剰規定境界条件および領域内観測を用いた場合について,適切化法に関する検討を行った.適切化には特異値分解とランク低下を組み合わせた手法を適用した.適切化パラメータの推定に対して,最適条件数法,観測空間で評価する食い違い量原理,および観測方程式で評価する食い違い量原理を適用した.その結果,特異値分解とランク低下を組み合わせた適切化法が有効であることが明らかとなった.適切化パラメータの推定には食い違い量原理が有効であった.領域内の情報としては,物理量そのものより勾配情報を与えたほうがよい推定結果が得られた.逆問題の解析では,逆問題の特性の評価,ならびに逆問題に特有の不適切性に対する対処が必要である.研究代表者らはこれまでに随伴境界積分法を提案している.この方法は,領域内不均質部および負荷の同定などに適用することができる.本研究では,領域内不均質部および負荷の同定に関する逆問題を数値的に取り扱うとともに,逆問題の数理構造解明による適切度評価と適切化解析を行う.平成14年度に得られた主な成果は以下の通りである.1.ラプラス場における領域内不均質部およびき裂の同定に対して,随伴境界積分法を適用する数値シミュレーションを行った.き裂の同定に関連する噴出しの同定に関しては,種々の随伴解の使用が考えられる.比較的低次の随伴解に対する境界積分の評価値を組み合わせて使用した場合には、噴出しが安定的に同定できることがわかった.2.静弾性境界値逆問題の解析に対し,過剰規定境界条件および領域内観測を用いた場合について,適切化法に関する検討を行った.適切化にはチホノフの方法を適用した.適切化パラメータの選定に関しては、食い違い量原理,L曲線法を適用した.食い違い量原理により推定された適切化パラメータは最適値に近かったが,L曲線法による適切化パラメータの選定値は,最適値からずれることがあった.内部観測の位置の影響を調べた.境界条件同定の対象である不完全規定境界に内部観測点が近いほうが,推定精度がよくなった.観測点数を同数に保ちながら,内部観測点の配置を二列にしたときには一列にした場合に較べ,精度向上はなかった.ヘルツ型の接触力分布の推定に較べ,急激な変化のあるスタンプ型の推定は困難であった.
乱流・非乱流界面における非線形波動現象の統一的解明

乱流・非乱流界面を伝播する内部重力波や圧力波を調査することを目的として研究を実施した。内部重力波を誘起しつつ発達する安定密度成層中の混合層の直接数値計算を行い、乱流・非乱流界面層を介して外部に内部重力波が形成される過程を明らかにした。超音速噴流、超音速境界層の直接数値計算を行い、乱流内で生成された圧力波が乱流外部へ伝播することを確認した。亜音速の噴流・混合層・境界層の直接数値計算も合わせて行い、超音速流れや安定密度成層中の混合層の数値計算結果と比較することで、圧縮性や浮力が乱流・非乱流界面の特性に及ぼす影響を明らかにした。また、非乱流領域から乱流領域に入射する衝撃波の直接数値計算を行った。高乱流マッハ数の乱流中では衝撃波面が大きく変形することが示された。埋め込み境界法を用いた直接数値計算・ラージエディシミュレーションのコードを開発し、翼周りの流れや円柱後流の数値計算を実施した。これらの数値計算には、海洋研究開発機構や名古屋大学所有のスーパーコンピューターを用いた。こうした直接数値計算データベースのさらなる解析のため、乱流中から強いせん断領域を抽出する手法を開発した。また、乱流中で生じる物質の分子混合のモデル化手法を提案し、乱流中の物質拡散を低計算コストで予測する手法を開発した。温度成層化で発達する乱流の実験に用いる速度成層を伴う乱流生成装置を開発した。また、ピストンを用いた超音速乱流噴流形成装置を開発し、複数の超音速噴流間の干渉について調査した。さらに、トレーサー粒子やシャドウグラフ法による乱流の可視化計測システムを構築した。計画していた数値計算を実施するためのコードの開発が終了した。また、既存のコードを用いて行う予定だった数値計算も実施され、計算結果の解析も順調に行われている。実験装置の製作も順調に行われている。これらの成果のいくつかは既に学術論文や国際会議で発表されているため、研究は当初の計画以上に進展していると評価できる。本年度には密度成層乱流や圧縮性乱流の大規模直接数値計算データベースが構築された.今後はこのデータベースの統計処理を行い、乱流・非乱流界面層を伝播する内部重力波や圧力波の特性を調査する。内部重力波や圧力波を特徴づける長さ・時間スケールと乱流・非乱流界面層の厚みや層内の乱流の時間スケールの比較から、内部重力波あるいは圧力波と乱流・非乱流界面層の干渉を明らかにすることを試みる。また、乱流内の回転、せん断、歪みに関わる流体運動と乱流内での圧力波の生成を調査することで、乱流による強い圧力波の生成過程を明らかにすることを目指す。さらに、製作した速度成層を伴う乱流生成装置に温度成層生成装置を組み込み、温度成層下で発達する乱流を実験的に調査する。

また、乱流内の回転、せん断、歪みに関わる流体運動と乱流内での圧力波の生成を調査することで、乱流による強い圧力波の生成過程を明らかにすることを目指す。さらに、製作した速度成層を伴う乱流生成装置に温度成層生成装置を組み込み、温度成層下で発達する乱流を実験的に調査する。2018度製作予定だった装置の一部を2019度に製作するため。学会参加回数が予定より少なかったため。
光磁束量子変換効果を用いた光制御システムの開発

本研究では、申請者が見出した光磁束量子変換効果を用いて、フェムト秒光パルス信号による2次元光情報制御の可能性を探ることを目的とする。平成16年度は、昨年度構築した高温超伝導体中に存在する磁束量子を観測するための磁気光学顕微鏡を用いて、引き続き磁束量子を観測するとともに、CCD読み出しなど装置改良と、デバイスへの適用を行った。その結果、以下の成果を得た。1.構成のCCDを組み込み、ファラデー素子にはBi置換型希土類鉄ガーネットを用い、リアルタイムで高分解能に観測できる磁気光学顕微鏡を開発した。そのとき、空間分解能約1μm以下を得た。2.高温超電導体であるBi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>薄膜における磁束の浸入の観測をした。そのとき、三角格子を構成する単一磁束量子の観測に成功した。3.単結晶とエピタキシャル薄膜との比較を行い、単結晶では、a軸方向に沿って並んだ磁束量列が観測されたが、エピタキシャル膜では観測されなかった。このことから、磁束粒子の配列には欠陥が大きく寄与していることが判明した。4.YBCO薄膜を用いて、磁束量子制御用リングデバイスを設計・試作した。5.上記リングデバイスにおいて、磁束量子の侵入を観測したが、単一磁束量子の観測にはいたらなかった。6.デバイス評価用にBi置換型希土類鉄ガーネットをスピンコート法により自作し、磁束量子観測に適用した。以上、光制御のデモンストレーションまでにはいたらなかったが、単一磁束量子観測システムを開発するなど、大きな成果が得られた。本研究では、申請者が見出した光磁束量子変換効果を用いて、フェムト秒光パルメ信号による2次元光情報制御の可能性を探ることを目的とする。平成15年度は、高温超伝導体中に存在する磁束量子を観測するための磁気光学顕微鏡の構築と、その観測への応用を行った。1.ファラデー素子にはBi置換型希土類鉄ガーネットを用い、CCDカメラによりリアルタイムで観測できる磁気光学顕微鏡を構築し、磁場印加が可能であり、試料温度を65Kまで冷却可能なクライヨスタットと組み合わせた磁気光学顕微鏡システムを開発した。そのとき、空間分解能約2μmを得た。2.高温超電導体であるBi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>単結晶における磁束の侵入の観測をした。そのとき、単一磁束量子の観測に成功した。3.約66Kまで零フィールドクールした試料に対して、c軸方向に約1600eの磁場を印加した際、試料表面の剥離しかかった極薄片部において特徴的なa軸方向に沿って並んだ磁束量子の観測に成功した。4.温度上昇に伴って、壁開面に存在する段差部分に沿って磁束量子が侵入する過程が観測された。5.デバイスへの応用を目指して、YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜を用いて磁束量子フロートランジスタを設計・試作した。6.磁束量子フロートランジスタを開発した磁気光学顕微鏡により観測し、磁界の分布を観測した。しかし、表面凹凸などにより分解能は不十分であり、平坦化薄膜を用いるなど改善課題が明らかとなった。