hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎顔面骨格形態形成におけるPGC-1遺伝子の果たす役割の分子発生学的解析

成長過程においてPGC-1遺伝子発現を増強する事が知られているPPARδアゴニスト(GW501516)を咀嚼機能が開始される生後5週齢のラットにアラビアゴムに混ぜて経口投与した。4週後、PPARδアゴニストを投与されたラットではアラビアゴムのみ投与されたラットに比べて咬筋にける筋線維組成が遅筋優位の組成になる傾向が認められた。顎顔面形態について側面セファロ規格撮影を行い計測した結果、顎顔面の成長に対して下顎枝等をはじめとする局所的なサイズの有意な減少が実験群において認められ、下肢の頚骨の長さについて同様に規格撮影を行って比較したところ実験群の方が有意に短い結果が得られた。下顎頭の構造について組織観察を行ったところ両群間で明らかな違いは認められなかった。骨格筋筋線維組成が遅筋優位になると持久力は増加するが筋力自体は減少する事は以前より知られている。この現象は咀嚼筋にも同様に起こり、骨格を主体とした顎顔面の成長に対して局所的なサイズの変化が引き起こされ、その結果として筋の性質特有の顎顔面形態が形成されると考えられる。顎顔面形態形成において筋線維組成は重要な役割を果たす可能性が示唆された。骨格筋の組成において遅筋線維と速筋線維の割合は先天的に決定されている事が知られている。それは同時に筋の性質と機能が決定されている事につながり、顔面骨格の成長にも大きく影響するものと考えられる。本研究では、PGC-1α遺伝子発現増強に関与するPPARδアゴニスト(GW501516)を生後5週齢のラットに3mg/10ml/kgの割合で4週間にわたって経口投与し、顎顔面骨格成長パターンを評価した。研究結果として、体重増加および咬筋の湿重量についてコントロール群と実験群との間に有意な差は認められなかった。咬筋における各種筋線維組成についてMHCI,MHCIIa,MHCIIb等のmRNA発現について調べたところ実験群において遅筋線維に特有なMHCIの発現増加と速筋線維に特有なMHCIIa,bの減少が認められた。また頚骨の長さについて2群間を比較したところ実験群の方が有意に短い結果が得られた。現在、腓腹筋やヒラメ筋についてmRNA解析を行っている。顎顔面形態について側面セファロ撮影を行い形態測定を行った結果、線計測においては顔面長、下顎枝長が実験群で有意に短く、角度計測については下顎角が開大し、下顎前歯の舌側傾斜が認められた。私はこの理由として筋線維が遅筋優位になると持久力は増加するが筋力は減少する(速筋に比較して)、この事は骨格の成長に対して何らかの抑制効果を引き起こすのではないかと考えている。以上の結果より成長過程においてPGC-1遺伝子発現を増強する事が知られているPPARδアゴニストを投与すると筋線維組成が遅筋優位の組成に変わる事が分かった。またその事でラット顎顔面形態は人間で言うところのLong face顔貌へと変わることから、顎顔面形態形成において筋線維組成は重要な役割を果たし、遅筋優位である事と顔面形態がLong faceへと成長する事の関連性が示唆された。人間の顔は硬組織(骨)と軟組織(皮膚、筋肉)によってそのパターン形成は制御されていると考えられる。特に骨格筋の組成において遅筋線維と速筋線維の割合は先天的に決定されている事が知られている。本研究では、PGC-1α遺伝子発現の増強に関与するPPARδアゴニスト(GW501516)を生後5週齢のラットに3%アラビアゴムに混ぜて3mg/10ml/kgの割合で4週間にわたって経口投与した。研究結果として、体重増加および咬筋の湿重量についてコントロール群(3%アラビアゴムのみ投与)と実験群との間に有意な差は認められなかった。

顎顔面形態について側面セファロ撮影を行い形態測定を行った結果、線計測においては顔面長、下顎枝長が実験群で有意に短く、角度計測については下顎角が開大し、下顎前歯の舌側傾斜が認められた。下顎頭の脱灰組織標本を作製して組織学的評価を行ったところ、下顎頭については廃用性萎縮や成長障害等の組織像は確認できなかった。以上の事から、咀嚼筋筋線維組成が遅筋優位になると持久力は増加するが筋力自体は減少する(速筋に比較して)事で下顎の成長に対して局所的なサイズの減少化を引き起こすのではないかと考えている。以上の結果より成長過程においてPGC-1遺伝子発現を増強する事が知られているPPARδアゴニストを投与すると筋線維組成が遅筋優位の組成に変わる事が分かった。またその事でラット顎顔面形態は人間で言うところのLong face顔貌へと変わることから、顎顔面形態形成において筋線維組成は重要な役割を果たし、遅筋優位である事と顔面形態がLong faceへと成長する事の関連性が示唆された。人の顔面骨格パターン形成は硬組織(骨)と軟組織(皮膚、筋肉)によって制御されていると考えられる。また筋の性質は遅筋線維と速筋線維の割合によりある程度先天的に決定されている事が知られており、同時に筋機能が決定され、顔面骨格の成長にも大きく影響するものと考えられる。本研究では、PGC-1α遺伝子発現の増強による筋線維の遅筋化に関与すると報告されているPPARδアゴニスト(GW501516)を生後5週齢のラットに4週間の経口投与を行い筋線維組成変化が顔面の骨格形態に及ぼす影響について検討した。結果として、体重増加および咬筋の湿重量について対照群との間に有意な差は認められず、咬筋の筋線維組成についてMHCのmRNA発現について実験群では対照群と比較して遅筋線維に特有なMHCIの発現増加と速筋線維に特有なMHCIIa, bの減少が認められた。また顎顔面形態について側面セファロ規格撮影を行い形態測定を行った結果、顔面長、下顎枝長が実験群で有意に短く、下顎角が開大し、下顎前歯の舌側傾斜が認められた。両群において下顎頭の脱灰組織標本を作製して組織学的評価を行ったところ、下顎頭については廃用性萎縮や成長障害等の組織像は確認できなかった。以上の事から、咀嚼筋筋線維組成が遅筋優位になると持久力は増加するが筋力自体は減少する事で下顎の成長に対して局所的なサイズの減少化を引き起こすのではないかと考えている。顎顔面形態形成において筋線維組成は重要な役割を果たす可能性が示唆された。
標準と技術のライフサイクル、世代交代と周辺課題

理論、実証、実験など多面的に技術と標準の世代交代を分析した。ヒヤリングやデータ分析により、現世代の規格決定がライセンサー(インサイダー)のR&Dに正の影響、標準化活動の開始が、アウトサイダー企業のR&Dに影響を与えることが判明。標準の世代交代または世代共存のどちらになるかは、技術の成熟度によることを非協力ゲームで示した。協力ゲームで特許料交渉やライセンス方式の比較を行い、非協力ゲーム分析では得られない知見を得た。プールの価格設定と利益配分ルールが変更不能であると、特許代替性と安定性の関係が従来とは逆になることも示した。標準団体結成過程をナッシュ交渉解で分析し、結果を経済実験によって検証した。武藤・大和・岸本は、企業間での特許のライセンスについて、特許料をめぐる交渉を取り入れたゲームモデルを構築したうえで、交渉集合、カーネルなどの協力ゲームの解を用いて様々なライセンス方式の比較を行い,それぞれの特徴について従来の非協力ゲームによる分析では得られなかった新たな知見を得た。また、標準化団体結成行動の安定性について、ナッシュ交渉解による分析を行うとともに、その結果を被験者を用いた実験によって検証するための予備実験を行った。長岡・塚田・真保・王は、MPEG、ブルーレイ、WCDMAそれぞれについてデータ蓄積と歴史的な研究を開始した。MPEG(塚田)について、MPEGの発足に重要な役割を果たした安田浩教授(東京電機大学未来科学部情報メディア学科)へのヒアリングを行った。ブルーレイ(真保)については、ブルーレイの発足について、パテントプールの必須特許を含めて事例調査を開始した。また、WCDMA(王)について、ETSIの必須特許の保有状況などを調査した。新井は、技術標準を分析するに当たり、欠かせない知的財産権に関する研究を行った。とりわけ、"Why does Protection for Intellectual Property Rights Strengthen an Incentive?"では知的財産権の強化が研究開発のインセンティブを弱める可能性があることを理論モデルを用いて示した。この研究は技術標準の形成が参加者の開発のインセンティブにどのような影響を与えるかを考える上でも重要である。青木らは、複数のパテントプール(PP)の内外企業が投資をした後、新PP結成が可能なモデルを構築・分析した。その結果、ネットワークの惰性がアウトサイダーの利益を増やしたり、PPに入れる可能性がアウトサイダーの投資喚起することなどが判明した。つまり、PPは長期的にも望ましいのである。また、Lerner & Tirole(2004)のPPモデルの拡張で、新特許が出現しても既存の契約を変更しない場合を分析した。特許が補完(代替)的であるとPPが不安定(安定)で、L&Tと逆であることが判明した。長岡らは、公的標準を中心に、標準化団体毎の標準の技術分野別データを構築し、標準の改訂、代替、撤回などの頻度を分析した。日米独公的標準では、独が撤回の頻度が最高、日本は米国より改訂の頻度が高いが、代替の頻度は低いことなどが判明した。また、ブルーレイ標準化活動が、技術者の生産性に及ぼす影響を特許データを用いて検証し、標準化活動が中心的な発明者の生産性を低下させる可能性が示唆された。これは標準化活動が研究開発以外のタスクを中心的な発明者にもたらすためだと考えられる。また、標準化活動に携わった技術者へのヒアリングを行い、標準化活動の概要や影響を調査した。武藤・大和らは、企業間での特許ライセンス交渉について,これまでの譲渡可能効用(TU)協力ゲームによる分析では明らかにできなかった一括支払い方式と生産高依存支払い方式の違いについて,譲渡不可能効用(NTU)協力ゲームによる定式化による分析を行い新たな知見を得るとともに、ライセンス価格設定による売買方式との違いを明らかにした。標準化団体結成行動については,まず,様々な経済システムにおける団体結成行動を詳細に分析した。次いで、標準化のケースに特有な性質を明らかにして、それを基に団体結成行動のモデルを構築するとともに、ゲーム理論の解を適用した場合の理論的結果とモデルに沿って実験を行った場合との違いを分析した。【青木・新井他】複数標準の効果を、技術と知的財産権保護の関係を中心に整理・分析した。消費者スイッチングコストや標準顧客基盤など補完的投資のマルチタスク問題の分析により、技術の成熟度が企業戦略と社会厚生に影響することがわかった。現行標準と後継標準の分析では、新勢力企業の投資決定要因に予想市場規模などがあるがわかった。【長岡・塚田・真保】MPEG及びブルーレイについて,標準仕様等データ蓄積と歴史的経緯等実態把握を継続した。世界的な標準の書誌情報のデータベース(Perinorm,23カ国の200の標準機関公刊の140万以上の標準を対象)を導入し、統計的分析用に加工・整備した。

ブルーレイ発足過程、パテントプール必須特許、ライセンス状況等について、企業専門家のヒアリング準備を行った。【武藤・大和・岸本】企業間の特許ライセンス、特に国際ライセンスについて非協力ゲーム・協力ゲームの双方の枠組みで分析を行い,その比較を通して,従来の非協力ゲームのみによる分析では得られなかった新たな知見を得た。ライセンス,標準化とメカニズム・デザインの国際ワークショップを東工大で開催した(第6回国際WS)。長岡他は1光ディスク産業を対象に、標準の規格決定、およびパテントプール(PP)の設立が、企業のイノベーションに及ぼす影響を統計的に検証した。特に、次世代規格のイノベーションにも注目し、現世代の規格決定がライセンサーの次世代規格の研究開発に正の影響があることが明らかとなった。2ブルーレイディスク産業を対象に、標準化活動の開始が、企業内のR&Dプロセスに及ぼす影響を統計的に検証し、標準化活動の開始が、発明者のネットワーク特性に依存して、企業内のR&Dプロセスに及ぼすことが明らかにした。3公的・民間標準150万件以上の書誌情報を収録したPerinormデータベースを用い、標準機関の新規標準の策定や他機関からの導入の頻度・ラグ等を分析した。欧州主要国の公的国内標準は他標準機関での採用が多く、他機関からの導入も多いが、JIS標準は他機関での採用、他機関からの導入が欧州主要国と比較すると少なく、採用・導入までのラグも長い。青木他は1追加的に特許を保有した企業はそれが補完的ならば単独契約を行い、代替的ならばプールに含める事を示した。結果として前者は不安定、後者は安定となり、追加的特許が補完的な場合anticommonsの問題が発生することを示した。これは既存の研究と対照な結果である。anticommonsの発生に対してPPが採れる解決策は契約にグラントバック条項を含める事である。2PPの内外の企業のインセンティブの違い、inertiaの効果が企業行動に与える影響、PPが企業行動に与える影響及びイノベーションの起こる確率や質を分析した。大和他は外部性の存在する経済において、主体が、目先の利益ではなく、ある程度先のことを考慮に入れて先見的行動をとる場合には、効率的な全体提携が形成される可能性を明らかにし、従来の非協力ゲームによる分析では得られなかった新たな知見を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。理論経済学26年度が最終年度であるため、記入しない。海外からの招聘者の来日可能な日程がばらばらで、一堂に会するワークショップは開催できなかった。かわりに、Shane Greenstain氏が12月、Rudi Bekkers氏が3月に来日をして、それぞれセミナーを行い、プロジェクトメンバーと意見交換を行ったため、全体的にはおおむね順調に進展している。青木らは、アウトサイダーとインサイダーがそれぞれ投資を行い、研究開発の成功・不成功によりPPが再編成され、立場が逆になるモデルの構築とシミュレーション分析に成功した。それによって惰性の強さや成功確率と投資との関係が把握できた。
経済組織におけるネットワークの形成の誘因と効率性

本研究では経済組織の主体間の結びつきをネットワークとしてとらえ、その形式の誘因と経済成果について検討を行った。主な研究成果は以下の通りである。(1)ネットワーク形成のインセンティヴと安定性に関する論文(On the Efficiency and Stability of Networks)では(i)ネットワーク形成のインセンティヴがあっても、そのようにして形成されたネットワークが社会的な厚生を最大にしないこと、また逆に(ii)社会的に望ましいネットワークを形成するためのインセンティブが翔場合のあることを、さまざまなケースについて検討した。さらに(iii)インセンティブと効率性が両立するための十分条件のいくつかを示した。(2)また「企業の貢献と最適参入」について論じたOptimal Entry and Contribution of a Firmではまず「企業の社会的貢献」の概念を、「産業内に新たに企業が参入した後の最大厚生と参入前の最大厚生の差」として定義し、その値と参入企業の利潤の大きさとの関係を検討した。とりわけ企業の数が連続濃度の無限大の場合には、いくつかの明確な結論を導くことができた。古典的な経済環境の下での(i)競争モデルでは、企業の貢献と利潤が等しく、参入企業数が最適になること、また(ii)独占的競争モデルでは、利潤が企業の貢献を上まわり、参入が課題になることが主要な結果である。(1)ネットワーク形成の論文(On the Efficiency and Stability of Networks)では、(i)ネットワーク形成のインセンティブがあってもそのようにして形成されたネットワークが社会的な厚生を最大にしないこと、また逆に(ii)社会的に望ましいネットワークを形成するためのインセンティブが欠ける場合のあることを、さまざまなケースについて検討した。(2)また「企業の垂直的分離・統合とその規制」を論じた論文では、サービスを独占的に供給する一つの上部企業と、それからサービスを購入し、寡占的市場において消費者に販売する多数の下部企業がある状況を設定した。そして産出量の決定は市場での競争にゆだねられるが、政府は、参入企業数と接続料金をコントロールできるとする。この場合、接続料金は独占企業がサービスを生産するための限界費用より高くなるのが望ましく、参入は過大になりやすいことを示した。この結論は上部企業も直接消費者に販売できるとしても変わらない。(1)ネットワーク形成に関する論文(On the Efficiency and Stability of Networks)では、(i)ネットワーク形成のインセンティブがあっても、そのようにして形成されたネットワークが社会的な厚生を最大にしないこと、また逆に(ii)社会的に望ましいネットワークを形成するためのインセンティブが欠ける場合のあることを、さまざまなケースについて検討した。(2)また「企業の貢献と最適参入」について論じたOptimal Entry and Contribution of a Firmでは、まず「企業の社会的貢献」の概念を、「産業内に新たに企業が参入した後の最大厚生と参入前の最大厚生の差」として定義し、その値と参入企業の利潤の大きさとの関係を検討した。古典的な経済環境の下での(i)競争モデルでは、企業の貢献と利潤が等しく、参入企業数が最適になること、また(ii)独占的競争モデルでは、利潤が企業の貢献を上まわり、参入が過大になることが主要な結果である。
土壌系における特定種類の微生物の挙動の追跡

1.リボソーム染色によるトマト青枯れ病細菌Burkholderia solanacearum細胞の検出:まず、B.solanacearumに特徴的なリボソーム遺伝子中の塩基配列をデータベースを利用して検索した。得られた配列に基づいて作成した染色用プローブについて、純粋培養菌体を用いて染色範囲を検討した結果、B.solanacearumを特異的に染色できた。また、トマト根面からも本細菌を染色・検出することができた。2.トマト根圏におけるB.solanacearumの動態(1)青枯れ病発病条件の検討:トマト連作圃場を含む数圃場の土壌について、B.solanacearumを土壌に接種した場合に発病性および発病抑止性がほぼ100%再現される土壌水分および温度条件を室内実験系において明らかにした。(2)トマト根圏におけるB.solanacearumの動態:(1)で得られた発病型土壌および発病抑止型土壌においてトマトを栽培した場合のB.solanacearumの菌数変動を平板培養法により求めた。その結果、発病型土壌に比べて発病抑止型土壌では、根圏・根面、および根内においてB.solanacearumの増殖が抑制されていた。非根圏については両土壌で差は見られなかった。1.蛍光性Pseudomonasならびに青枯病細菌を検出するためのプローブ配列をデータベースならびに文献の検索を行い選定した。選定した配列の検出用プローブとしての妥当性を、純粋培養菌体へのリボソーム染色および菌体抽出DNAへのPCRにより検討した。2.上記のプローブを用いて、顕微鏡用落射蛍光装置(7年度に購入)による液体系からの蛍光性Pseudomonasの検出条件について検討した。その際、土壌環境のような貧栄養環境条件下に置かれた細菌を対象とする場合も想定し、栄養培地で培養した菌体を基質を含まない無機塩緩衝液中に移して保持した菌体も染色対象とした。その結果、無機塩緩衝液にて8週間保持された菌体も染色され検出可能であったが、染色強度は保持時間の経過に伴い衰退した。3.染色および検出に対する土壌粒子の阻害の程度を調べるため、無機塩緩衝液に保持した菌体懸濁液に土壌粒子を加え、リボソーム染色を行った。その結果、無機塩培地に移した直後の菌体は染色強度が強く形態も大型のため検出可能であった。しかし、無機塩培地に保持後3日目の菌体は、染色強度が低下しており、土壌粒子からの蛍光と区別することが困難であった。4.リボソーム染色による植物(トマト幼植物)根面からの蛍光性Pseudomonasの検出条件を検討した。その結果、液体系における染色条件(2,3)では、選択的な染色が不可能であった。試料の前処理、染色条件について検討した結果、高温、長時間の染色を行うことにより選択的な検出が可能であった。また、細根では検出できるが、太い根では不可能であった。1.トマト青枯れ病細菌Burkholderia solanacearum細菌の検出:まず、B.solanacearumに特徴的なリボソーム遺伝子中の塩基配列をデータベースを利用して検索した。
最先端測定器に応用可能な２相ＣＯ２冷却システムの実現

平成30年度においては、2相CO2冷却システムの実用化に向けた研究開発として、液化CO2リザーバーシステムの開発を行った後、これまでの研究開発の成果を取り入れた2相CO2冷却システムの試作3号機の製作を行った。冷却システムに多少のCO2のリークがあってもリザーバーに貯蔵されているCO2が冷却システムに供給されることによって、ある程度の期間は冷却システムが正常な動作を続けられるようにしようというのがリザーバーシステムの開発の目的である。この目的を実現するために、以下のようなリザーバーシステムを開発した。リザーバータンクとしては縦長のものを用い、上端をヒーターと温度センサーを用いた温度コントロールシステムを使って温めてタンクの上下方向に温度勾配を持たせる。リークによって冷却システムを循環しているCO2の圧力が下がるとリザーバー内のCO2の沸点が下がる。するとリザーバータンクに温度勾配があるため、その沸点に対応する位置まで液面が下がってその分のCO2がCO2の循環回路に供給される。このようなアイデアに基づき、試験装置を作ってその有効性を実証した。リザーバーシステムの開発を行った後、これまでの開発研究の成果を取り入れた2相CO2冷却システムの液化器部分の試作3号機の製作に着手した。この試作機においては、上記のリザーバーシステムを取り入れ、さらに、高圧CO2に耐性のあるOリングをCO2用コンプレッサー(ガスブースター)に用い、安全弁にはOリングを使わないメタルシールのものを用いる。また、冷却温度を決定する圧力のコントロールのために、手動の背圧弁のかわりに、設定した値に自動的にコントロールしてくれる背圧コントローラーを採用する。また、サイズの小型化および静音化も実現する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度には2相CO2冷却システムの実用化に向けた基礎的技術開発として、自動圧力制御技術の開発、高圧CO2に耐性のあるOリングの研究、ならびに低物質量熱交換器の開発研究を行った。自動圧力制御のために、圧力計とソレノイドバルブの組み合わせによって、外部から加えた制御電圧によって背圧をコントロールするシステムを開発し、既存の2相CO2冷却システムに組み込んだ。その結果、それまで手動で微妙な操作が必要であった圧力制御が、制御電圧を設定するだけで非常に短時間で安定して行うことが可能となった。高圧CO2ガスの加圧・減圧の繰り返しによるOリングの劣化は本研究で開発をめざす冷却システムにおける最も重要な課題の一つである。一般的に用いられているバイトン製のOリングは耐性が不十分であることがこれまでの研究からわかっており、本システムに使用可能なOリングの材質を明らかにする必要がある。そのために、温度50°Cで圧力7MPaまで加圧可能な試験装置を製作した。測定器の内部に設置可能な低物質量熱交換器の開発研究として2重管による熱交換器の開発を目指している。その第一段階として、内管として用いる径の細いパイプの液化CO2に対する圧力損失を測定するための装置の設計を行い、内径の異なる何種類かのパイプに対して圧力損失を系統的に調べる準備を行った。さらに、長さの異なる数種類の2重管の圧力損失ならびに熱交換能力を系統的に調べる装置の設計も行い、そのための部品の調達を行った。圧力制御技術に関しては順調に開発が進んだが、Oリングの試験については試験装置の製作までしか進んでおらず、低物質量熱交換器の開発に関しても試験装置の設計ならびに部品調達までしか進んでいない。平成29年度においては、2相CO2冷却システムの実用化に向けて、高圧CO2に耐性のあるOリングの研究、低物質量熱交換器の開発研究、及びリザーバーシステムの設計を行った。高圧CO2に耐性のあるOリングの研究に関しては、50°C、7MPaまで加圧できる試験装置を用いて、各種Oリングの耐性を調べた。23時間加圧・加熱、1時間大気圧まで減圧というサイクルを1週間繰り返したのち、Oリングをカットしてその断面にクラックがないかどうかを観察した。その結果、硬度90以上の材質を用いたOリングには劣化が見られないことが分かった。2重管で構成された低物質量熱交換器のプロトタイプを製作し、まず、内層の細管による圧力損失を流量ならびに内径の関数として調べた。細管としては長さ40cm、外径1/16インチ、内径1.0mm及び0.5mmの2種について測定を行った。測定値は計算値とほぼ一致し、実際に使用する熱交換器は計算に基づいて設計すればよいことが示された。また、内側の細管に15°Cの液化CO2を流し、その外側に低温の2相CO2を流した場合の熱交換の様子も調べられた。その結果、熱交換効率は外側を流れる2相CO2の乾き度に依存することが分かった。リザーバーシステムは元々冷却温度を変更する際にCO2の追加充填や排出を不要にするために考えていたが、それよりもCO2が徐々にリークした場合でもシステムが正常に動作するようにするための機能のほうが重要と考え、そのために設計を変更し、必要となる部品調達を行った。Oリングの高圧耐性に関しては予定通り進んだが、2重管熱交換器の試験に関してはまだ若干やり残した項目があり、また、リザーバーシステムに関しては、設計変更を行ったこともありまだプロトタイプの製作・試験まで進んでいない。

平成30年度においては、2相CO2冷却システムの実用化に向けた研究開発として、液化CO2リザーバーシステムの開発を行った後、これまでの研究開発の成果を取り入れた2相CO2冷却システムの試作3号機の製作を行った。冷却システムに多少のCO2のリークがあってもリザーバーに貯蔵されているCO2が冷却システムに供給されることによって、ある程度の期間は冷却システムが正常な動作を続けられるようにしようというのがリザーバーシステムの開発の目的である。この目的を実現するために、以下のようなリザーバーシステムを開発した。リザーバータンクとしては縦長のものを用い、上端をヒーターと温度センサーを用いた温度コントロールシステムを使って温めてタンクの上下方向に温度勾配を持たせる。リークによって冷却システムを循環しているCO2の圧力が下がるとリザーバー内のCO2の沸点が下がる。するとリザーバータンクに温度勾配があるため、その沸点に対応する位置まで液面が下がってその分のCO2がCO2の循環回路に供給される。このようなアイデアに基づき、試験装置を作ってその有効性を実証した。リザーバーシステムの開発を行った後、これまでの開発研究の成果を取り入れた2相CO2冷却システムの液化器部分の試作3号機の製作に着手した。この試作機においては、上記のリザーバーシステムを取り入れ、さらに、高圧CO2に耐性のあるOリングをCO2用コンプレッサー(ガスブースター)に用い、安全弁にはOリングを使わないメタルシールのものを用いる。また、冷却温度を決定する圧力のコントロールのために、手動の背圧弁のかわりに、設定した値に自動的にコントロールしてくれる背圧コントローラーを採用する。また、サイズの小型化および静音化も実現する。平成29年度には昨年度にやり残した様々な材質のOリングの高圧耐性試験並びに低物質量熱交換器の開発研究を行った後、リザーバーシステムの開発を行う。その後、それまでの開発研究の成果を取り入れた、冷却システムの新たな試作機の設計・製作に着手する。平成30年度には、早急にリザーバーシステムを製作し、既存の冷却システムに組み込んで動作試験を行う。夏までにそれを終えた後、それまでの開発研究の成果を取り入れた新たな冷却システムの試作機の設計・製作を行う。2重管熱交換器に関する試験・測定に関しては、新しいシステムの試作前にある程度行うだけでなく、新たな試作システムを用いても試験を続行して、2重管熱交換器の動作を系統的に調べつくすことを目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
冷却固化したターゲットによる次世代リソグラフィー用卓上型高強度X線光源の開発

平成14年度-平成16年度に受領した科研費:若手研究(B)「冷却固化したターゲットによる次世代リソグラフィー用卓上型高強度X線光源の開発」によって,希ガスクライオターゲットからの軟X線および高速粒子の発生特性を明らかにした.また,液体ジェットターゲットを開発することによって,直径10-100μmのターゲットを真空中に生成し,高繰返し実験を可能とすることによって,データの蓄積を図ってきた.その結果,液体ジェットターゲットとレーザーのエネルギー空間結合,ダブルパルスによるプラズマの能動的制御,水溶液方式の有用性などを示した.これまでに行われた研究によって得られた結果は,以下のように要約される.(1)希ガスクライオターゲットからの軟X線変換効率の相似則を明らかにした(SPIE,APB).(2)高速イオン数のエネルギーはkeVであり,cos^<3-5>θの角度分布であることを明らかにした(JJAP).(3)液体ジェットターゲットを開発し,レーザー照射による軟X線発生実験により,プラズマ膨張径とレーザー集光径の整合による高効率化を明らかにした(SPIE, APB, Rev.Laser Eng.).(4)ナノ秒およびフェムト秒のプリパルスによるプラズマ密度勾配制御を行い,軟X線の高効率化発生機構の基礎特性を明らかにした(SPIE, APB, PRE(投稿中)).(5)高繰返し実験に対応すべく,高速供給が可能な液滴ターゲットを開発した.(6)レーザー干渉法によるプラズマ密度計測実験を実施し,プラズマの膨張速度を観測した.これらの成果は,研究業績にあるように論文として発表した.次世代半導体リソグラフィー用光源(13.5nm)への適用を視野に入れ,希ガスを冷却固化したターゲットを用い,レーザー生成プラズマを用いた極端紫外線,軟X線領域での光源に関する研究を行っている.ターゲットは,希ガス(Xe, Kr)を超低温(50K以下)で冷却したクライオターゲットを用いた.照射するレーザーは波長532nm,最大エネルギー800mJ/pulse,パルス幅8ns(FWHM),10HzのQスイッチNd : YAGレーザーであり,ターゲットに集光照射することによりプラズマを生成した.クライオターゲットを用いて放射される極端紫外線の出力エネルギーおよびレーザー光から極端紫外光への変換効率を観測した.極端紫外光のエネルギー計測には,較正されたX線フォトダイオードを用いた.実験では,極端紫外線の波長スペクトルの観測,出力エネルギー,放射持続時間,放射空間分布等を観測した.極端紫外線のパルス幅は6ns程度であり,レーザーのパルス幅と同程度であった.再結合によりプラズマから放射される可視光の発光の半値幅は50nsであった.立体角Ω【approximately equal】9.5×10^<-5>srで極端紫外光のエネルギーは10nJ/pulseであった.また放射の空間分布を考慮した変換効率は0.2%であった.キセノンのクライオターゲットからのイオン電流の空間分布も観測した.イオン電流はファラデーカップにより観測した.イオン電流はcos^5θの分布であることが観測された.イオンの平均速度は5×10^6cm/sであった.また,シリコン基板をターゲット法線方向から15度に配置し,デブリのシリコン基板への損傷を観測した.デブリのサイズは1μm以下であった.これは,プラズマ化されなかったクライオターゲットが飛散し,基板に損傷を与えたと考えている.現在,液体ジェット生成システムを構築しており,次年度はクライオターゲットとの比較を行う予定である.平成14年度から次世代半導体リソグラフィー露光用光源に関する基礎研究を行っている.平成15年度は平成14年度に使用した希ガスクライオターゲット引き続き用い,レーザー生成プラズマ光源の飛散粒子の詳細な計測を行った.飛散粒子の詳細な計測は,クリーンな光源を実現する上で有益な知見となる.クライオターゲットからの飛散粒子の計測により,以下のような知見を得た.(1)冷却固化ターゲット(Ar,Kr,Xe)にレーザーを照射し,軟X線と同時に放射される高速イオンの速度を観測した.イオンの速度は10^6-10^7cm/s程度であり,この速度はレーザー強度の1/3乗に比例した.このスケール則は,エネルギー平衡の簡単なモデルで説明できた.(2)高速イオンの発生角度分布を計測した.高速イオンはターゲットの法線方向に発生し,角度分布は高次の余弦関数で近似できた.(3)同時に発生する中性粒子の粒径の計測を行った.クライオターゲットは金属バルクターゲットよりはデブリは少ないものの,それでも1μm程度の粒径であることが観測され,これは採光ミラーへの損傷が懸念される.上述したクライオターゲットの実験ではターゲットの高速供給が困難であるため,高繰り返し動作実験が困難であった.

そこで,高繰り返し動作を可能にするためにターゲットの高速供給に着手し,水の連続流体を真空中で安定に供給することに成功した.ターゲット媒質である水はその構成元素である酸素の5価の正イオンが,次世代リソグラフィー露光用光源に要求されている波長に近い13mmの発光があるため,基礎研究には適している.しかし,真空中への水ジェット供給は,真空中における断熱膨張のために急激に冷却され,固化するのが普通である.この問題をターゲット径が数10μm,ジェット速度を数10m/sにすることにより真空中における水の冷却固化の問題を解決することができ,来年度へ向けての研究見通しを明るくすることができた.ターゲットの安定な高速供給が可能になったことにより,レーザーの照射実験を開始し,平成15年度は,発生する極端紫外光の基礎的特性を詳細に観測した.その結果,レーザー光から極端紫外光への変換効率が0.2%程度であることを明らかにした.また,同時に発生するイオン速度のレーザー強度依存性,イオンの発生角度分布を詳細に計測した.今後,超短パルス高強度レーザーを照射することにより大幅な変換効率の向上が期待される.平成14年度-平成16年度に受領した科研費:若手研究(B)「冷却固化したターゲットによる次世代リソグラフィー用卓上型高強度X線光源の開発」によって,希ガスクライオターゲットからの軟X線および高速粒子の発生特性を明らかにした.また,液体ジェットターゲットを開発することによって,直径10-100μmのターゲットを真空中に生成し,高繰返し実験を可能とすることによって,データの蓄積を図ってきた.その結果,液体ジェットターゲットとレーザーのエネルギー空間結合,ダブルパルスによるプラズマの能動的制御,水溶液方式の有用性などを示した.これまでに行われた研究によって得られた結果は,以下のように要約される.(1)希ガスクライオターゲットからの軟X線変換効率の相似則を明らかにした(SPIE,APB).(2)高速イオン数のエネルギーはkeVであり,cos^<3-5>θの角度分布であることを明らかにした(JJAP).(3)液体ジェットターゲットを開発し,レーザー照射による軟X線発生実験により,プラズマ膨張径とレーザー集光径の整合による高効率化を明らかにした(SPIE, APB, Rev.Laser Eng.).(4)ナノ秒およびフェムト秒のプリパルスによるプラズマ密度勾配制御を行い,軟X線の高効率化発生機構の基礎特性を明らかにした(SPIE, APB, PRE(投稿中)).(5)高繰返し実験に対応すべく,高速供給が可能な液滴ターゲットを開発した.(6)レーザー干渉法によるプラズマ密度計測実験を実施し,プラズマの膨張速度を観測した.これらの成果は,研究業績にあるように論文として発表した.
3次元形態を表現する数学的基盤の構築

松野班とはショウジョウバエの後腸の捻転メカニズムに関して共同研究を行っている.後腸は単層の細胞シートからなる筒状の構造をしている.周方向には約16個の細胞が並び,それと直行する方向へは約29個細胞が敷き詰められている.従って約450個の細胞から後腸はできていることになる.松野らの報告によれば,後腸はBasal・Apicalの区別を持ち,捻転前にApical面の細胞は特定の方向へ傾いている.ところが捻転後はその傾きが解消される方向へ,形態形成が起こる.この相関関係が腸管全体の捻転の因果関係となっていることを示すために,いくつかの研究グループと数理モデルを用いて計算を行ってきた(Taniguchi et al, Science, 2011, Inaki et al, eLIFE, 2018).これらの研究では細胞を2次元のバーテックダイナミクスモデルを用いて表現し,主にApical側の細胞の形をモデルに取り込むことで,腸管全体の捻転を再現することに成功している.一方で,実際の腸管の個々の細胞はApico-Basal軸の方向へ薄っぺらい構造しているのではなく,かなり分厚い構造となっていることが本研究から示唆されている.従って,腸管も肉厚の構造であることがわかっている.このような肉厚の構造において,内側のApical面だけの形態の変化だけで,果たして本当に腸管全体を捻転させるほどの力を生み出すことができるかどうかが新たな疑問として提案された.そこで,この現象を再現すべく,3Dのバーテックダイナミクスモデルを用いた相互的に検証可能な数理モデルの構築を行ってきた.モデルはほぼ完成し,国内外の主要な学会(National center for Biological Sciencesの研究報告会,生物物理学会,応用数学合同研究集会等)で研究発表を行った.今年度は、前年度に構築した「三次元空間内での細胞運動を表現する自己駆動粒子モデル」と「基底膜を表現するPhase-fieldモデル」をカップリングした数理モデルを基盤として、ゼブラフィッシュ胚の体節形成過程において観察される集団的な回転運動が組織伸長を促進するという仮説を検証した。武田グループの実験観察の結果として、体節内の細胞が集団的な回転運動を起こすことと、基底膜のフィブロネクチンの分布が側方に多く上下端には少ないという異方的なものであることを示した。また伸長過程において、縦方向に配置換えを起こす2つの隣接する細胞の速度プロファイルを調べると、乗り上げられる細胞の速度が一定時間遅くなるという傾向が観察できた。この結果から、提案モデルにおいて「回転運動を起こす駆動力」と「基底膜からの異方的な反発力」を導入したモデルを構築し、提案モデルの数値計算結果として、実験観察で得られた傾向と同様の振る舞いが得られることを示した。さらに、回転力を制御するパラメータの依存性に関して、回転運動を排除した場合に比べて、回転運動を起こす場合の方が伸長率が高くなるパラメータ領域が存在することを示した。ショウジョウバエ胚の後腸捻転現象に関する研究では、実際の後腸内に存在する細胞の形状変化を調べるために、zスタック画像から三次元形状を構築し、頂端面と基底面を繋ぐ細胞辺の長さが捻転過程を経て短くなることが統計的に有意であることを示した。このことから、前年度に提案した三次元バーテックスモデルにおいて、先行研究で示されている「頂端面の形状は正中線に対して左に傾いた形状であること」に次いで、「側面の辺は短くなること」と「基底面は不均一な六角形形状であること」を仮定し、側面の辺が短くなることで、結果として細胞組織全体が反時計回りに捻転し、個々の細胞も反時計回りに捻れることを示唆する数値計算結果を示した。ゼブラフィッシュ胚の体節形成過程に関する研究については、今年度に提案した数理モデルの数値計算結果から、提案モデルを解析することで実際の体節内の細胞運動を理解する手助けになるということが期待できる。実験観察および提案モデルの両方における問題は、どのような機構で縦方向の配置換えを起こす2つの細胞の速度に差が生じるかということである。次年度は、生体内における体節伸長過程で観察される配置換えを理解するために、提案モデルにおいて速度の差が生じる要因を特定する研究に取り組む。また、実験観察において、回転運動を抑制した場合に、個々の細胞運動はランダムな方向に運動し、組織の伸長率が低下するという結果が得られている。このことから、ランダムな細胞運動を表現する確率微分方程式として細胞運動を表現する数理モデルを構築し、実験結果を再現できるかどうかを検証する。さらに、細胞に内在する微小な変動が単に回転運動のみを行う場合に比べて、組織伸長を促進するかどうかを検証する数値実験を行う。ショウジョウバエ胚の後腸捻転現象の研究については、実験観察における事実として後腸が肛門側から見て反時計回りに捻転することがわかっているが、数値計算結果で得られたように、個々の細胞が反時計回りに捻れるかどうかは統計的に示されていない。そのため、個々の細胞が捻れているかどうかを示すことが望まれる。現在のところ、これまでの実験研究と同様に、2つの色で細胞膜を染め上げたデータを作成したが、色が切り替わる部分で細胞断面がはっきりせず、正確に細胞断面の頂点を抽出できないという問題がある。今後は一つの色で細胞膜を染め上げた後腸のzスタック画像から個々の細胞の三次元構築を行うことで、個々の細胞の捻れ角を正確に計測し、捻転中に個々の細胞が捻れるという数理モデルで得られた結果が、実際の生体内で起こっているかどうかを明らかにする研究に取り組む。

形態形成を研究する上で,形を数学的な方法で表現する方法を持つことが必要である.形状を数学的な方法を用いて定式化することで,形の適量的な評価を行うことができるだけでなく,コンピュータ・シミュレーションなどの方法を用いることができ,形作りの原理を明らかにすることができる.形状領域の形が前もってわからない状態で,領域内の変数を解くことは自由境界問題となり非常に難しい.しかしながら,生物はこの問題を何らかのメカニズムによりうまく解決している.それでは生物はどのようにこの問題を解きそして堅牢性を持たせているのであろうか.この方法がわかれば,形の数学的な記述法を確立でき,さらにその妥当性を検証できるに違いない.そこで,今年度は幾つかの生物現象に関して,3次元形態を表現する数学的方法論を見つけることに重点をおいて研究調査を行った.松野氏とのショウジョウバエ腸管に関する共同研究では,バーテックスダイナミクスモデルを用いシミュレーションを行った.近藤氏のカブトムシに関する共同研究では,観察実験より,蛹期に将来角になる部分では,多数の皺(しわ)を見ることができた.成虫の角は2回の分岐があり,合計4箇所の突起構造があるが,この構造は,蛹期のシワにもその痕跡をみることができた.生物組織のほとんどが細胞シートの折り畳みとしてできることから,2Dから3Dが出来上がっていく様子を折り紙のアナロジーを使う事で,空間トポロジーの数学として表現できると考えた.そこで,シート状の組織を表現するためのモデルに関して,研究を行った.船山氏との共同研究でカイメンの形態形成に関して,フェーズフィールド法を用いた数理モデルを構築した.松野氏とのショウジョウバエ腸管に関する共同研究では,腸管壁の細胞をバーテックスダイナミクスモデル用いて表現し腸捻転のメカニズムを検討した.当時,細胞の体積を一定にする条件を,細胞の辺の角度を拘束することで,間接的に実現していたが,この方法だと,捻転力を陽に仮定する可能性があったため,改善が必要であった.細胞の体積は頂点の3次元位置ベクトルを引数とする汎関数とみなすことができるため,その汎関数微分を正確に求めた.この方法は,他のバーテックスダイナミクスユーザーにも公開すべく,方法論をまとめHPに公開している.また,細胞のねじれに関しては,細胞のアピカル面とベイサル面が平行でないと,誤ったねじれ角を求めてしまう可能性があったため,ねじれ角の定義を検討し,基準を決めた.この新しい方法を用いて,腸管全体に対して,強制的に外力を加えて捻転させたところ,我々の先行するモデルと同様に,個々の細胞にもねじれを認めることができた.この際,細胞のねじれが腸管全体に渡る場合と部分的にねじれる場合があることがわかった.その結果,ベイサル面とアピカル面の辺の長さがある条件を満たし,かつ,細胞の体積がほとんど変わらない場合には,個々の細胞のねじれは腸管全体に渡ることがわかった.
地方財政におけるソフトな予算制約問題の理論的実証的検討

地方財政およびそれを支える補助金の肥大化・非効率化を招いた根本的なメカニズムを理解するため、「ソフトな予算制約」という概念を用いて、理論的・実証的にそのメカニズムや実態を把握した。具体的には、これまで明らかにされてこなかったメカニズムを解きほぐした理論的研究を海外の雑誌に、また、応用として、日本のデータを用いた実証分析を、国内外の雑誌に発表した。1年目となる本年は、地方財政におけるソフトな予算制約問題について世界で研究されている動向をつかむため、以下の研究活動を行った。1コンファレンスの開催:海外から3名の研究者(Marie-Laure Breuille、Switzerland Emmanuelle Taugourdeau、Karolina Kaiser)を招待し、地方財政におけるソフトな予算制約に関する研究論文を発表してもらい、活発な議論を行った。この分野では、最近さまざまな研究がなされているが、研究の方法などに統一性は見られず、それぞれの研究の貢献が、どのような位置づけでなされているのか、それぞれのモデルの違いが根本的にどのような理論的構造に依存しているのかは明らかとはなっていない。このようなコンファレンスを行うことを通じて、研究官の差異や課題を明らかにすることで、ソフトな予算制約問題の分野での新たな貢献につながる意見交換が行えた。2情報収集と問題解決に向けた視点の把握情報収集、データ整備のため、海外のコンファレンス・学会・視察も行った。具体的には、上海におけるインフラ整備と活性化のあり方、ソウルで公共経済学会に参加し、発表・討論を行った。さまざまな情報収集から、日本で生じるさまざまなソフトな予算制約問題への解決にむけた糸口を見つけ出し、今後の理論的・実証的研究につながる視点を学んだ。2年目となる本年は、地方財政におけるソフトな予算制約問題について、これまで研究において執筆した論文の成果の価値を知るとともに、さらなる価値ある情報の収集にむけ、以下の研究活動を行った。1国内外コンファレンスでの発表:2情報収集と問題解決に向けた活動情報収集、データ整備のため、有識者を招待しての講演会および視察も行った。具体的には、関西の公共経済学の有識者を集めて公共経済学研究会を、合計5回開催した。特に、他分野からは、教育学の分野で著名な末冨芳(福岡教育大学准教授)氏より「教育費の公私関係の現状と再編の展望」と題した講演を、また、関西の実務的な問題を議論するため、菊池善信(元大阪府財政課長)氏より、「大阪府財政の現状と課題」と題した講演を、藤井睦子(大阪府教育委員会事務局課長)氏より「大阪府の教育改革の狙いと課題」と題した講演を、さらに、吉村浩(大阪市市政改革室行政評価担当部長)氏より、「大阪市の行財政改革の取組と今後の対応」題した講演をいただいた。また、インフラ整備とソフトな予算制約問題を把握するため、沖縄港湾開発の現場、香港の貿易発展局・港湾・空港を視察した。得られた情報は、日本で生じるさまざまなソフトな予算制約問題への解決にむけた糸口を見つけ出すために、大変有益なものであり、今後の理論的・実証的研究につながる視点を学んだ。3年目で最終となる本年は、地方財政におけるソフトな予算制約問題について、これまで研究において執筆した論文を整理して、書籍としての刊行および雑誌への掲載などを行うとともに、さらなる今後の研究の発展に向け、以下の研究活動を行った。1書籍『交通インフラとガバナンスの経済学』の刊行:これまで研究してきた多数の論文などをまとめ、『交通インフラとガバナンスの経済学』を刊行した。この書籍は、交通インフラを形成する地方自治体におけるソフトな予算制約問題を、財政的なガバナンス制度の観点から理論的に整理し、実証した実証分析である。多くの新しいデータを駆使して、理論仮説の検証を試みている。この書籍は、刊行後、「グローカル」「エコノミスト」「経済セミナー」などの雑誌で取り上げられ、書評が書かれている。2地方財政におけるソフトな予算制約問題に関わる論文の雑誌掲載地方財政におけるソフトな予算制約問題を、理論的にモデル化し、そのメカニズムを明らかにした論文が、世界的にも評価される雑誌Journal of Urban Economicsに掲載されることとなった。この論文では、将来に向けての政府の投資がどのような場合に効率的になるのか、また、その際に自治体が借入を行う場合、中央政府レベルでの借入規制が、どのような場合に有効となるのか、さらに、その状況は自治体間の住民移動にどのような影響を受けるのかが明確に示されている。3研究のさらなる発展に向けた情報収集上記で述べた論文や書籍の内容を深め、今後の研究のさらなる発展に向けて、2010年度の後半は、以下の研究活動を行った。第一に、オーストラリア国立大学の公共政策大学院において、専門家と数多くの議論を行った。第二に、オーストラリアの民営化の事例を、オーストラリア日本大使館と連携して調査し、民営化という政府のガバナンス構造の改革が、ソフトな予算制約問題の解決を通じて、インフラ整備の効率性に与えた影響を分析した。
超低周波電磁パルス波の地中伝搬特性とその大振幅電磁パルス伝搬実験

本研究は2ヶ年にわたり,次のような研究課題し研究を行なった。(1)電磁パルス波発生装置の設計・試作(2)伝搬実験によるデータの取得・解析(1)に関しては大電力電磁パルス波発生装置を実際に試作した。この装置はコンデンサバンクを高電圧に充電し,その放電により得られる大電流をSIT(静電誘導トランジスタ)で制御し,送信用ループアンテナに低周波電流を流して,強力な磁界を発生させることができた。性能としてはコンデンサバンクを100【V】で充電し,最大200【A】の電流が発生可能であり,パルス数とパルス周波数を設定できる。問題としては,コンデンサバンクの耐電圧に余裕があるが,SITの電流容量の制限があることである。そのため,SITと並列に電流容量の大きい電磁スイッチを接続し,これを短絡させることにより単発のパルスを発生できるようにした。この場合,充電電圧200【V】で,400【A】の電流が得られた。本装置の最大規格としては,コンデンサを直列に接続し充電電圧が1000【V】で,2000【A】の電流が得られる。(2)に関しては上記の大電力電磁パルス波発生装置を用いて,金沢大学工学部グランドにおいて伝搬実験を行なった。グランド上に送信ループアンテナと受信用サーチコイルの距離を30【m】とした。この実験において送信ループアンテナで発生させる磁界の波形はアンテナ電流の波形と等しいが,サーチコイルセンサからの出力電圧は磁界波形を微分したものになる。そこで,出力電圧波形から磁界波形にもどす処理を行なった。また,データの取得にデジタルオシロスコープを用いたが,この方法ではサンプリング時間が短く,フーリエ変換の際に低周波域のデータが得られないことがわかった。これは新たにA/D変換器を製作する必要がある。サーチコイル受信磁界波形と送信波形の比較した結果,今回の実験では地下からの反射波の可能性があるパルス波がみられたが,地下からの反射があるかどうかが確実ではないので,あらかじめ地下構造のわかった条件での実験が必要である。また,反射波があるとした場合,簡単なモデルを想定しシミュレーションを行なったが,反射波の磁界強度と遅延時間を考えると現在のデジタルオシロスコープを利用した方法では反射波の抽出は難しく,新たにA/D変換器を製作する必要がある。近年、地表付近のアンテナから数百メガヘルツ電磁波を放射し、地中数メ-トルの埋没物体を探査する地中レ-ダ技術の開発が行なわれてきました。しかし、更に深い地下の電波による探査技術の開発はこれまで殆どなされていないようである。理論的には、超低周波の電磁波を使用すれば可能であるととが予測され、実用化までには、パルス電波の地中伝搬機構の解析、パルス発生法そしてパルスの受信方法等の研究・開発を行なわねばならない。本研究は超低周波電波を利用して深地下探査の技術開発を目的として、今年度は以下の項目を平行して行なった。それらの進捗状況並びに結果は以下のようであった。

1.地中伝搬機構の解析地下の不均質媒質を均質多層に分割し、地上からパルス電磁波を入射して、媒質が変化している層からの反射波を計算するプログラムを開発した。計算の結果、次の事が明らかになった。ELF/VLF領域の電磁波は地上から地中への透過そしてその逆過程においてそれぞれ30ー40dBの減衰が起こる。また、入射パルス波形は地中伝搬中に相当変形する場合がある。2.大振幅電磁パルス発生器の設計・試作装置の仕様は、送信ル-プアンテナの半径を数メ-トルとしてそのマグネテックモ-メントを1000AT以上を発生させること、パルス周波数を100ー100kHzを任意に数百個まで制御出来ることそして可搬性のあることとした。これを満たすための試作器として、電源は耐圧1500Vの400μFのコンデンサ-、最終段のスイッチィング素子としてSITを使用した。これにより上記の仕様を満たすパルス発生器が製作できた。本年度は本研究の最終年度にあたり、前年度に設計、開発した大電力電磁パルス波発生装置を送信機として伝搬実験を行なった。このパルス波発生装置は当初の設計ではコンデンサバンクに蓄えた電荷をSIT(静電誘導トランジスタ)をスイッチとして用いていた。SITの電流容量の制限によりコンデンサの充電電圧を100[V]として最大200[A]の電流に制限された。そこでSITのかわりに電磁スイッチを用い、電圧200[V]として、最大400[A]の電流を得た。この装置を利用して、伝搬実験を金沢大学工学部のグランドで行なった。送信アンテナには直径2[m]、2回巻きのループアンテンナを用い、地面に設置した。受信機としては科学衛星塔載用サーチコイルセンサを用い、送信アンテナから30[m]の距離においた。この実験では送信ループアンテナの電流波形と受信サーチコイルセンサ出力電圧波形をディジタルオシロスコープに取り込み、波形のデータをGPIBによりパーソナルコンピュータで記録した。上記のようにして取得したサーチコイルセンサ出力電圧波形空、サーチコイルセンサで検出された磁界強度を求める計算をワークステーションで行なった。次に、サーチコイルセンサで検出した磁界強度の波形と送信アンテナからの電磁波から計算された直接波との差をとることにより地中からの反射波を分離検出することを試みた。その結果、地下からのパルス反射波を検出できる可能性を示した。また、地下パルス波検出感度を得るために、送信アンテナと受信アンテナの配置についても検討した。