hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多体交換が生むギャップレス・スピン液体の研究

核スピン1/2を持つ^3He単原子膜が形成するグラファイト上吸着第2層の4/7整合相は、強い磁気フラストレーションによってギャップレスの量子スピン液体状態となることが知られている。この系の低温極限における性質の探索はこれまで幾度も行われてきたが、帯磁率測定が交換相互作用Jに対してT/J1/300まで行われているのに対し、比熱測定はT/J0.18までの測定に限られていた。私はこの低温極限におけるギャップレス・スピン液体の比熱の振る舞いを調べるために、4/7整合相におけるJが下地として吸着させる原子/分子の種類を変化させることで大きく変更できることに着目し、最も大きいJ3.0mKを持つHD(重水素化水素)2層上の4/7整合相を用いることで、これまでで最も相対温度T/Jの低い温度域に至る熱容量測定を試みた。その結果、T/J=0.13というこれまでで最も低温までの熱容量測定に成功した。T/J<0.6での比熱は非常によく温度に比例しており、これは、スピノンのフェルミ面形成モデルなどの低温極限での比熱が温度に比例するモデルがこのギャップレス・スピン液体のスピン励起を記述する上で有効であることを示している。また、過去の^3Heおよび^4He上4/7整合相の比熱がT/J0.6および4あたりにダブルピークを持つ温度依存性を示していたのに対し、本研究で得られたHD2層上での結果は同じ温度領域で緩やかなシングルピークを示す。この比熱構造は固体^3Heに働く多体交換相互作用の高次の項の競合具合によって大きく変化することが知られており、本研究でも面密度の変化によって競合の度合いが大きく変化したことによるものと推測される。ただし、このような高次交換の競合の変化は、低温極限での励起に対してはほとんど影響を与えないことも確認された。最終年度である本年度は研究計画の後半であった"HD2層上417整合相でのゼロ磁場熱容量測定"について精力的に研究に励み、当初の目的であったこれまでで最も低い相対温度域での熱容量測定により、ギャップレス・スピン液体の低温極限での比熱が温度に比例した振る舞いを示すことを明らかにした。一方、417整合相の磁場中における長距離秩序相への相転移に関しては十分な研究を行うことはできなかったが、これは昨年度に報告したように当初の計画外であった"単原子層3Heの自己凝縮液体の発見"という重要な成果をあげるために計画の一部を変更したためである。この成果は、新聞各紙に掲載されるなど科学分野内外で大きく取り上げられた。本研究によって4/7整合相が低温極限において温度に比例した比熱を持つというギャップレス・スピン液体状態の解明にとって重要な事実を直接的な形で強く裏付けることができた。一方で、4/7整合相の磁場中での長距離秩序相への相転移の観測というテーマは今後に引き続き推進すべき課題として未だ残っている。極低温と高磁場を両立させるために生じる熱伝導を得るための銀の使用と銀の巨大な磁気比熱の処理という問題点については、現時点では熱緩和法を用いて熱緩和時間の異なる銀とサンプル比熱を別々の成分として測定することが最適だと考えている。1年目は、スピンが絶対零度まで固化せず、なおかつ有限なエネルギーギャップを持たないというギャップレス・量子スピン液体の研究を行う準備段階として、ゼロ磁場中でのグラファイト上単原子層ヘリウム3の熱容量測定を行った。これにより、ギャップレス・量子スピン液体が実現しているとされるグラファイト上吸着第2層で現われる4/7整合相近傍における量子相図を明らかにした。特に4/7整合相の高密度側において整合相-不整合固相転移が存在すること、その転移が単純なマクロな2相共存によるものではなく、ドメインウォールのようなタイプの構造転移であることを示す結果を得た。本研究の中でこれまで基底状態が気体であると考えられていた吸着第2層において0.6nm^<-2>以下の密度で自己凝縮液体が存在することが分かった。ヘリウム3は多くの理論計算の結果から2次元系において自己凝縮を起こさないとされてきたが、これまでに、私は吸着第3層における自己凝縮相を発見している[1]。しかし、これは3層目では吸着ポテンシャルが弱いために3次元性が現われてきているためだと解釈していた。吸着第2層の自己凝縮相の存在は、このヘリウム3の2次元系における基底状態についての解釈を揺るがすものである。したがって、私は当初の計画を若干変更し、1年目に第2層に比べても10倍近く吸着ポテンシャルが強い第1層のヘリウム3についての自己凝縮相の探索を行った。その結果、吸着第1層においてもヘリウム3は第2層以降とほとんど同じ性質の自己凝縮液体を形成することが分かった。この結果は、2次元ヘリウム3の基底状態が、これまで理論計算から考えられてきた気体状態ではなく、自己凝縮液体状態であることを示す非常に重要な結果である。

私はこの低温極限におけるギャップレス・スピン液体の比熱の振る舞いを調べるために、4/7整合相におけるJが下地として吸着させる原子/分子の種類を変化させることで大きく変更できることに着目し、最も大きいJ3.0mKを持つHD(重水素化水素)2層上の4/7整合相を用いることで、これまでで最も相対温度T/Jの低い温度域に至る熱容量測定を試みた。その結果、T/J=0.13というこれまでで最も低温までの熱容量測定に成功した。T/J<0.6での比熱は非常によく温度に比例しており、これは、スピノンのフェルミ面形成モデルなどの低温極限での比熱が温度に比例するモデルがこのギャップレス・スピン液体のスピン励起を記述する上で有効であることを示している。また、過去の^3Heおよび^4He上4/7整合相の比熱がT/J0.6および4あたりにダブルピークを持つ温度依存性を示していたのに対し、本研究で得られたHD2層上での結果は同じ温度領域で緩やかなシングルピークを示す。この比熱構造は固体^3Heに働く多体交換相互作用の高次の項の競合具合によって大きく変化することが知られており、本研究でも面密度の変化によって競合の度合いが大きく変化したことによるものと推測される。ただし、このような高次交換の競合の変化は、低温極限での励起に対してはほとんど影響を与えないことも確認された。1年目はギャップレス・スピン液体の物理を研究するための準備として行っていたゼロ磁場における単原子層ヘリウム3の熱容量測定において重大な進展があったために、当初の研究計画とは若干変更し、2次元ヘリウム3の自己凝縮相の存在の解明に重点をおいた。そのため、当初の計画に基づいた内容としては若干遅れ気味となっているが、一方でヘリウム3が厳密な2次元系において自己凝縮を起こすというフェルミ粒子多体系における既存の理論計算結果を覆すような重要な実験結果を得ることができた。したがって、総評として(2)おおむね順調に進展している、とした。最終年度である本年度は研究計画の後半であった"HD2層上417整合相でのゼロ磁場熱容量測定"について精力的に研究に励み、当初の目的であったこれまでで最も低い相対温度域での熱容量測定により、ギャップレス・スピン液体の低温極限での比熱が温度に比例した振る舞いを示すことを明らかにした。一方、417整合相の磁場中における長距離秩序相への相転移に関しては十分な研究を行うことはできなかったが、これは昨年度に報告したように当初の計画外であった"単原子層3Heの自己凝縮液体の発見"という重要な成果をあげるために計画の一部を変更したためである。この成果は、新聞各紙に掲載されるなど科学分野内外で大きく取り上げられた。1年目に行ったゼロ磁場中での単原子層ヘリウム3の熱容量測定によって得られた結果は、吸着第2層において現われる4/7整合相における測定をする上でも有用である。したがって、本年度は、1年目に得られた結果を参考にしつつ、ギャップレス・量子スピン液体の研究を行う。具体的には、研究計画の2年目に記載されたように、グラファイト上に水素分子2層を吸着させ、その上に形成されるヘリウム3の4/7整合相(ギャップレス・スピン液体相)における熱容量測定を行う。現在、この測定を行うための準備は概ね完了しており、先行研究を参考とした水素分子の一様な2層膜の形成に成功次第、100μKに至る極低温での熱容量測定に入る予定である。
乱れたスピンパイエルス系物質の磁気励起の磁場及び圧力効果

(1)Zn、SiやNiをドープした単結晶のラマン散乱より、スピンパイエルス相で現れる折り返しフォノンを調べた。ドープ濃度が増えると、転移温度と伴に格子変位の大きさが低下し、スピンパイエルス転移は抑圧され、約2%以上では長距離秩序は起こらない。また、低温で現れる反強磁性相でも、折り返しフォノンが観測でき、この相でも超格子構造が存在することを確かめた。約2%以上では超格子構造(短距離秩序は存在するが)を伴わない反強磁性相に転移する。(2)Zn、SiやNiをドープした系では、選択則の破れから磁気ギャップモードの1次ラマン散乱を観測した。2つの磁気励起束縛状態からの2次ラマンピークは、ドープ量を増やすと共鳴状態になり、急速に消失する。このことは、主に磁気励起の寿命が短くなるためと理解でき、グリーン関数を用いて理論的に示した。(3)Niドープ系での高磁場下で誘起される不整合相では、磁気ギャップモードはソリトン格子からの励起に成り、高周波数にピークが移動し、磁気励起束縛・共鳴状態の散乱強度は急速に減少する。(4)高濃度にMgやNiドープした試料の室温・静水圧下でのラマン散乱より、純粋な試料の非静水圧下で現れるpyroxene構造への逐次相転移が起こることを発見した。(5)高濃度にMgをドープした試料で、低温・高圧下でスピンパイエルス相が復活する事を、折り返しフォノンを観測することより示した。(1)低温相で磁気ギャップモードやスピノン2次ラマンバンドをラマン散乱で観測した。更に、3本の超格子構造を示す折り返しフォノンを観測した。Na^+イオン欠損の量を増加させると、折り返しフォノンのラマン散乱強度が減り、半値幅が増大し、磁気励起の強度が減少する。(2)V^<4+>イオンのd-d遷移による電子バンドとフォノンピークの相互作用によるファノ効果を観測した。Na^+イオン欠損量を増加させると、ファノ効果は弱まる。これは、フォノン-フォノン緩和過程がフォノン-電子の緩和過程より支配的になると考え、理論的に示した。(1) ZnやSiをドープした単結晶のラマン散乱より、スピンパイエルス相で現れる折り返しフォノンを調べた。ドープ濃度が増えると、転移温度と伴に平均の格子変位の大きさが低下し、スピンパイエルス転移は抑圧され、約2%以上では長距離秩序は起こらない。ただし、折り返しフォノンの半値幅が増大し、揺らぎが増大する。(2) Zn、SiやNiをドープした系では、選択則の破れから磁気ギャップモードの1次ラマン散乱を観測した。

(3) MgやNiをドープした試料では、ルミネッセンスが観測でき、電子系に大きな変化が起こる。(1)ラマン散乱の研究から、低温相で磁気ギャップモードやスピノン2次ラマンバンドを観測した。更に、3本の超格子構造を示す折り返しフォノンを観測した。Na^+イオン欠損の量を増加させると、折り返しフォノンのラマン散乱強度が減り、半値幅が増大し、磁気励起の強度が減少する。(2) V^<4+>イオンのd-d遷移による電子バンドとフォノンピークの相互作用によるファノ効果を観測した。Na^+イオン欠損量を増加させると、ファノ効果は弱まる。これは、フォノン-フォノン緩和過程がフォノン-電子の緩和過程より支配的になると考え、理論的に示した。3.現在、12Tまで印可出来る超伝導磁石やダイヤモンドアンビルを用いた高磁場下や高圧下での光散乱の準備を行い、磁場や圧力効果の研究を始めた。(1)ZnやSiをドープした単結晶のラマン散乱より、スピンパイエルス相で現れる折り返しフォノンを調べた。ドープ濃度が増えると、転移温度と伴に格子変位の大きさが低下し、スピンパイエルス転移は抑圧され、約2%以上では長距離秩序は起こらない。また、低温で現れる反強磁性相でも、折り返しフォノンが観測でき、この相でも超格子構造が存在することを確かめた。約2%以上では超格子構造(短距離秩序は存在するが)を伴わない反強磁性相に転移する。(2)Zn、SiやNiをドープした系では、選択則の破れから磁気ギャップモードの1次ラマン散乱を観測した。2つの磁気励起束縛状態からの2次ラマンピークは、ドープ量を増やすと共鳴状態になり、急速に消失する。このことは、主に磁気励起の寿命が短くなるためと理解でき、グリーン関数を用いて理論的に示した。また、Niドープ系の磁気ギャップモードのラマン散乱強度は、磁場を上げると減少するが、磁気励起束縛・共鳴状態の散乱強度は変化しない。(3)MgやNiをドープした試料では、ルミネッセンスが観測でき、電子系に大きな変化が起こる。(4)10GPa以下での室温・静水圧下でのラマン散乱より、高濃度にMgやNiドープした試料で、純粋な試料の非静水圧下で現れるpyroxene構造への相転移が起こることを発見した。(1)低温相で磁気ギャップモードやスピノン2次ラマンバンドをラマン散乱で観測した.更に、3本の超格子構造を示す折り返しフォノンを観測した。(2)V^<4+>イオンのd-d遷移による電子バンドとフォノンピークの相互作用によるファノ効果を観測した。
プラスチック／金属異材レーザスポットマイクロ接合法の開発

微小部品をターゲットとした,プラスチックと金属の異材レーザスポットマイクロ接合法について検討した.本質的な接合強度向上のため,金属側の溶込部形状,界面近傍のプラスチック側に生成される気泡,接合部への加圧力および加振力の影響を明らかにした.接合強度向上のための適切な溶込部形状および気泡の生成状態を明らかにし,さらに,気泡生成挙動の制御方法を開発し,力学的およびプロセス的に最適化した,新しい異材接合法を提案した.微小部品をターゲットとした,プラスチックと金属の異材レーザスポットマイクロ接合法について検討した.本質的な接合強度向上のため,金属側の溶込部形状,界面近傍のプラスチック側に生成される気泡,接合部への加圧力および加振力の影響を明らかにした.接合強度向上のための適切な溶込部形状および気泡の生成状態を明らかにし,さらに,気泡生成挙動の制御方法を開発し,力学的およびプロセス的に最適化した,新しい異材接合法を提案した.微小部品をターゲットとした,プラスチックと金属の異材レーザスポット接合法の開発を目的とする.とくに,接合部寸法の制約から要求される,本質的な接合強度向上のため,以下3点について検討する.(1)各種負荷条件下での接合体強度特性に及ぼす溶込部形状の影響を明らかにし,最適な形状を見出すとともに,それを実現するプロセス技術を開発する。(2)気泡の発生メカニズムを解明し,気泡の発生・撹拌挙動を制御する手法を開発する.(3)微視的なアンカー効果および気泡の発生・撹拌挙動に及ぼす超音波振動の影響を明らかにし,適切なプロセス条件を見出す.最終的には,これらの結果をまとめ,力学的およびプロセス的に最適化した,新しい異材接合法を提案する.平成23年度は,主に,接合実験によりプラスチック/金属異材レーザスポット接合体を作製し,引張りせん断やピール荷重下における強度特性および接合部の状態を調べた.プラスチック材料はPET,金属材料はアルミニウム合金を主として用いた.入熱量の増加とともに,接合面積や接合体の破断荷重が増加した.また,入熱量が著しく大きい場合を除き,全体としては,接合部に形成される溶込部深さの増加にともない,接合強度が増加する傾向が認められた.接合部にばねを導入した接合体解析モデルを作成し,FEM解析を行い,接合体の強度と溶込部形状の関係について考察した.解析の結果,溶込深さの増加にともない,接合強度が増加する傾向が認められた.他方,実際の接合体では,界面近傍のプラスチック側に気泡が生成し,この気泡が接合体の強度特性に影響を及ぼしている.気泡の数や寸法は,入熱量の増加にともない増加していた.すなわち,入熱量の変化により,溶込深さと気泡の発生挙動が同時に変化するため,強度特性向上のためには,これらを最適化するプロセス条件を見出す必要があることが明らかとなった.微小部品をターゲットとした,プラスチックと金属の異材レーザスポット接合法の開発を目的とする.とくに,接合部寸法の制約から要求される,本質的な接合強度向上のため,(1)溶込部形状,(2)気泡,(3)接合部への加圧力・加振力の影響を明らかにし,適切なプロセス条件を見出す.最終的には,これらの結果をまとめ,力学的およびプロセス的に最適化した,新しい異材接合法を提案する.平成25年度は,主に,接合実験によりプラスチック/金属異材レーザスポット接合体を作製し,継手の強度特性と接合状態の関係について,接合部および破面の詳細な観察から検討した.また,接合部近傍のプラスチック側に生成される気泡に着目し,力学的モデルにより気泡の影響を評価し,接合強度向上のための接合状態および接合法について検討した.比較的強度の高い接合体の強度試験後の破面観察より,気泡の大きさや密度が接合体の破壊プロセスおよび強度特性に大きく影響を及ぼしていることが明らかとなった.気泡の大きさや密度は,接合部に加圧力や加振力を加えることで変化した.とくに,加振力の付与は,気泡の密度を低下させることが可能であった.周期き裂群および周期楕円孔群を仮定して接合部をモデル化し,接合強度に及ぼす気泡の影響について検討した.気泡の密度および大きさ・形状の影響について,力学モデルによる結果と実験結果は良い一致を示した.すなわち,本提案モデルを用いることにより簡易的に接合強度を評価・推測することが可能である.このモデルと,加圧力および加振力による気泡の生成状態の制御を組合せることで,強度信頼性の高いプラスチック/金属異材接合体を得ることができる.すなわち,本申請課題が目指していた,力学とプロセスの両者を考慮した,強度信頼性の高いプラスチック/金属異材接合方法を提案することができた.微小部品をターゲットとした,プラスチックと金属の異材レーザスポット接合法の開発を目的とする.とくに,接合部寸法の制約から要求される,本質的な接合強度向上のため,以下3点について検討する.(1)各種負荷条件下での接合体強度特性に及ぼす溶込部形状の影響を明らかにし,最適な形状を見出すとともに,それを実現するプロセス技術を開発する.(2)気泡の発生メカニズムを解明し,気泡の発生・撹拌挙動を制御する手法を開発する.(3)微視的なアンカー効果および気泡の発生・撹拌挙動に及ぼす加圧力・加振力の影響を明らかにし,適切なプロセス条件を見出す.最終的には,これらの結果をまとめ,力学的およびプロセス的に最適化した,新しい異材接合法を提案する.

平成24年度は,主に,接合実験によりプラスチック/金属異材レーザスポット接合体を作製し,接合部の状態および異なる負荷荷重下における接合強度を調べ,FEM解析とあわせて,接合体の強度特性について検討した.また,プラスチック材料はPETやPC,金属材料はアルミニウム合金やステンレス鋼を用い,材料組合せの影響についても検討した.接合体の強度特性は,負荷荷重条件によって変化し,適切な接合部の状態も異なることが実験および解析により明らかとなった.材料組合せについて,適切な溶接条件は,金属およびプラスチック両材料によって異なり,また,その強度特性もレーザ照射方法により異なっていた.すなわち,材料組合せおよび負荷形式によって,適切な接合条件が異なり,その予測には,シミュレーションが有効であることがわかった.さらに,接合部のプラスチック側界面近傍に生じる気泡の制御を目的とし,圧電素子を用いた押付力負荷装置を試作した.接合実験の結果,荷重負荷により気泡の生成状態を制御できることがわかった.すなわち,接合体の強度特性をコントロールできる可能性を見出した.予定していた項目についてそれぞれ検討を進めることができたが,接合実験においては,より詳細に接合部形状の影響について考察するため,当初予定よりもプラスチック材料の種類を絞って実験を行った.他方,解析では,溶込部形状の影響を表現するモデルを構築することができた.この結果は,来年度以降の研究の進展に貢献することが大きい.以上より,全体としては,おおむね順調,と判断した.25年度が最終年度であるため、記入しない。予定していた項目についてそれぞれ検討を進めることができた.接合実験では,材料組合せの異なる場合についても接合実験を行い,接合条件を明らかにすることができた.しかし,接合状態があまり良好ではなかった材料組合せについては,適切な手法を見出して接合を実現するまでには至らなかった.レーザ照射条件に関して,当初予定では,場合によってはレーザ加工ヘッドの改良といった大掛かりな検討内容も想定していたが,レーザの出力形式やパルス条件,デフォーカスなどについて検討し,接合条件を見出すことができた。接合体の強度特性については,負荷形式による接合体の強度特性の違いと適切な溶込部形状を提案することができ,継手の実用・設計上、きわめて有効な知見を得ることができた.押付力および振動を接合部に与えることのできる装置を試作し,気泡の生成状態について調べ,その影響を明らかにした.すなわち,気泡の生成状態を制御することにより,継手強度をコントロールできるという重要な知見を得ることができた.
中国の華僑政策と華僑教育に関する総合的調査研究

1.文献、資料の収集と分析を継続し、数篇の研究報告を完成した。2,国内においては、沖縄、長崎の実地調査を行った。3.外国については、韓国の関係機関を訪問調査した。4.研究報告の取りまとめのための全体合宿研究会を2回実施した。5.関係学会及び団体主催の研究会で研究報告を行った。6.東アジア比較研究の他の班及び国内外の関係機関との交流を進めた。
小脳プルキンエ細胞のCa＾＜2＋＞動態と長期抑圧との関連

運動記憶の細胞レベルでの表現型であると考えられている、小脳プルキンエ細胞の平行線維入力に対する長期抑圧(LTD)における細胞内Ca^<2+>放出機構の果たす役割を解明しつつ、プルキンエ細胞内での細胞内Ca^<2+>動員機構の生理的意義を検討した。プリキンエ細胞内に非常に高濃度に存在する細胞内Ca^<2+>放出機構であるIP3受容体および、Ca^<2+>誘導性Ca^<2+>放出チャンネルであるリアノジン受容体がLTD形成に必須であることを、初代培養を用いたLTD実験系を確立し、明らかにした(J.Neurophysiol.1995)。また、タイプ1IP3受容体ノックアウトマウスを作成することに成功し、同受容体が欠失していてもプルキンエ細胞の基本的な膜興奮特性に影響がないことを明らかにした(Nature,1996)。報告書は同変異体マウスにおいて顕著な小脳性失調が認められるにも関わらず、プルキンエ細胞そのものの顕著な形態学的及び膜興奮特性の明らかな変化が認められないことから、IP3受容体と長期抑圧現象そのものとの関連の解析を行い、IP3受容体は長期抑圧現象に必須であるとの結果を得た(投稿中)。
倒産をめぐる法制度の経済分析

本研究の目的は、研究開始当時に件数としては増加の一途にありながら、法制度の整備には多くの課題を残していた破産法制を題材として、その現在の機能及びあるべき姿について、法学及び経済学両様の知見を活用しつつ示唆を得るというものであった。このような試みは画期的なものであった。法学と経済学の共同作業は、取引法や会社法など一部の分野では進んでいたが、いまだ普遍化したとは言いがたい状況にある。特に、倒産法は手続的な特色が強く、また債権者の回収順位や担保の実行等について、企業活動の存続や特定の債権者の優先的な保護など、通常の取引には見られない様々な利害調整上の考慮が働いている。そのため、通常の取引法における理論の応用として考えることのできない問題が多々存在する。したがって、このような分野での若手の法学者と経済学者の協力は、非常に意義のあるものと考えられた。4年間の研究のうち、第1段階は、互いの持つ方法論や問題意識の違いを適切に把握することに費やされた。第2段階として、破産法制全体が取引法とどの程度異なるべきかについての意見が戦わされた(オプションを用いた企業の売却等の理論を通じて、平時のリストラクチャリングとの連続性の中で倒産法制を組み立てるべきことが、この段階で強く意識された)。第二段階での知見を尊重しつつ、第三段階である各論的な問題-担保制度の分析や、労働者のインセンティブを維持する仕組みの解明など-への取り組みが行われた。また、同時に、倒産を予防すべく企業を健全に保つ様々な方策-企業買収、保険会社や銀行等の業務執行等-についてもアプローチが行われた。研究が終了するまでの段階で、破産法制は大幅に改正され、他方で平時の取引の基礎をなす会社法も大きく変化した。しかし、本研究を通じて生み出された考察が、倒産法制の理論的基礎として重要な役割を果たしうることは明らかであろう。申請時の研究計画調書に記載したように,研究の初年度たる平成14年度は,第1段階として基礎知識の涵養と法制度の実態把握と先行研究の整理を行うことを主に行った。具体的には,毎月1回定例の研究会を開催して法学者と経済学者が知識と意見とを交換することを中心に研究を進めた。さらに,適宜外部のゲストスピーカーを頼んだり,各自が外部の研究会での報告を行ったり(畠中がContract Theory Workshop Summer Conference 2003・同Spring Conference 2003,森田が九州大学産業法研究会・北海道大学民事法研究会など)するなど共同研究者外からの知見も得た。以上のような本年度の研究の性格から,本年度の研究成果の公表は必ずしも多くはない。法制度の基礎的な研究として,菱田「消費者倒産法制の基本構造について」,経済学からの基礎的な研究として加賀見「法の経済分析における新潮流」,小林「A Note on Bargaining Power and」がある。初年度でありながら具体的な提言にまだ至った研究成果としては,江口「整理解雇規制の経済分析」,森田「発行会社が金融債を受働債権としてする相殺の可否」(倒産時の金融債の処理についての研究)が挙げられる。さらに,森田は,船舶をめぐるファイナンスとその際の倒産制度の影響について,2002年10月に日本海法学会において学会報告を行った。

未公表の成果としては,民事規制と刑事規制との比較に関する畠中の研究(上記の外部研究会での報告),会社更正に伴う営業譲渡など会社支配権の売買市場の効率性に関する森田の研究(上記の外部研究会での報告),デット・エクィティ・スワップや否認権・債権者取消権などに関する理論研究(経済分析)がある。研究の2年目にあたる平成15年度は,前年度に引き続いて,第1段階である基礎知識の涵養と法制度の実態把握と先行研究の整理を行うとともに,第2段階である,実定法学研究者・経済学研究者の双方のサーベイをつきあわせ,これまでの法制度や経済分析において分析が不十分であった問題点を洗い出す作業を進めた。具体的な研究の進め方としては,前年度同様,毎月1回定例の研究会を開催して法学者と経済学者が知識と意見とを交換することを中心に研究を進めた。適宜外部のゲストスピーカを依頼したり各自が外部の研究会・学会での報告を行ったりした点も同様である。今年度の研究によって,重点を置くべき論点や実証の必要がある論点が明らかにされた。例えば,(1)倒産諸法が介入した後の企業業績のパフォーマンスと様々な要素との関係,(2)企業の倒産申立決定のタイミング(わが国の企業は倒産申立の意思決定が遅すぎるという評価が研究分担者の間で支配的である),(3)(2)について影響を及ぼす法制度(例えば商法266条の3や情報開示義務)のあり方,などが特に問題であるということを明らかにした。以上の研究の進展に伴い,研究分担者による具体的な提言を伴う成果公表が増えてきている。森田「不実情報開示に基づく不法行為責任」は上述の(2)に関連して倒産時の情報開示義務の限界について検討を行い,小林「情報開示制度の効果」も経済学の観点から情報開示問題にアプローチした。森田「企業買収防衛策」は倒産等に伴う会社支配権の移転を効率的に行うためにはいかなる法制度が望ましいかについての検討を行った。畠中ほか「企業に対する制裁メカニズム」は(3)について,インセンティヴ設定ツールとしての刑事法と民事法に関する基礎理論の構築を図っている。榊「預金の帰属と倒産隔離」も(3)に関する各論的分析を行ったものである。本年も、毎月1回定例の研究会を開催し、法学者と経済学者が知識と意見とを交換することを中心に研究を進めた。研究が深化するにつれ、ゲストスピーカーに求める知見、あるいは各自が外部の研究会・学会で行った報告の内容は、それぞれより絞り込まれたものとなってきた。平成16年度は,研究も三年目に入ったことから、法制度の実態把握・従来の議論の参照に際しても、研究のアプローチ手法、あるいは対象とする問題点の範囲の画し方等について、追加的に考慮すべき点が直ちに指摘されるようになってきた。また、研究の進展に伴い,研究分担者の研究成果は、具体性・提言性を増している。本研究が両分野の研究者にもたらした影響は、これら具体的課題に取り組んだ本年度の公表業績(田中「担保権消滅請求制度」は担保、江口"Trainers' Dilemma"ほかは解雇、松井「会社法による」は、会社法の債権者保護制度と否認権との整合的解釈)に明らかである。未公表報告中にも、前年度より深化し、細分化された問題意識が増えた。前年度表れた知見のうち、たとえば(1)企業の倒産申立決定のタイミングについては、倒産法制の改正・導入によって、統計上有意の早期化が見られるとの報告に際しては(2)従来の法制(商法266条の3や情報開示義務)がもともと持っていた効果の測定手法が再考され、また、(3)会社更生法の任意化に関するアメリカの議論が紹介されれば、
血漿分離用中空糸膜モジュール内の流動と濾過性能の解析

血漿分離用中空糸膜型モジュールの濾過性能を評価する際、局所的な膜間圧力差に分布が非常に重要となる。しかしながら従来の研究では圧力差を求める場合に透過側の圧力を透過液出口の値で代表させている場合が多い。これは中空糸を納めているケース(シェル)内の流路の形状が特定できないことなどによっている。そこで本研究では濾過性能の評価に先立ち、固体粒子を含まない水がモジュール内を流れる際の中空糸内、シェル内の圧力流量の分布を推算するためのモデルを考案し、実験によりモデルの有効性を検討した。中空糸内の流動に関してはHagen-Poiseuille則、膜の透過はD ́Arcyの法則に従うものとしシェル内については流路が複雑なこともあり理論的に考えることは困難であるが充填層内のl流れと同様にKozeny-Carmanの式で表されるというモデルを考慮し、物質収支に基づいて中空糸内、シェル内の圧力、流量の間の関係を導いた。実験では実際に血漿分離に用いられているモジュールを用い、シェル部分の軸方向5ヶ所に圧力測定用タップを設け、シェル内の圧力分布を測定した。その結果、モデルによる推算値と実測値はほぼ良好に一致しており、モデルはモジュール内の流れに適応できることが確認された。また、シェル内の圧力損失は中空糸内に比較して小さいものの、無視できる程ではなく、透過側圧力を透過液出口の値で代表させるのは適当ではないことも確認された。さらに上述のモデルに基づき、中空糸内とシェル内の圧力値が逆転し、逆流が生じる位置を推算し、その位置の操作条件による変化を明確にした。なお、モデル考案、測定結果の処理にはパーソナルコンピュータ、実験にはディジタルデータレコーダを用いた。
アジアにおける土地森林の収奪：将来の持続可能な森林管理への問い

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
TRHのホスホリパーゼC活性化機構に関与するGTP結合蛋白質の構造と機能の解析

TRH(Throtropin-releasing hormone)は視床下部由来のホルモンで下垂体組織の受容体に結合後アデニレートサイクラーゼには影響を及ぼさず、イノシトールリン脂質代謝回転を促進しプロティンキナーゼCを活性化しまた細胞内のCaイオン濃度を上昇しその作用を発現させるものと考えられている。我々はTRH受容体に連関するGTP結合蛋白質に注目して、TRH研究に汎用されるGH_3細胞を用いてGTP結合蛋白質の性状を検討した。方法はGTP結合蛋白質をADPリボシル化して機能を調節するコレラ毒素と百日咳毒素を用いてTRH受容体とGTP結合蛋白質の共役に対する影響を調べ、TRH受容体に連関するGTP結合蛋白質の性状を検討した。一方、ウシ下垂体からGTP結合蛋白質の精製を試み、現在進行中である。次にTRHが促進する膜ホスホリパーゼC活性測定系の検討をも行った。これらの検討の結果、TRH受容体かGTP結合蛋白質を介して膜ホスホリパーゼCを活性化することを明らかにした。そして、TRH受容体に連関するGTP結合蛋白質はコレラ毒素感受性のGTP結合蛋白質であることを明らかにした。世界的にみて受容体ーホスホリパーゼC系に関与するGTP結合蛋白質がコレラ毒素感受性であるという報告は膵臓組織におけるセクレチンの場合だけである。しかしアデニレートサイクラーゼ促進系に関与するGTP結合蛋白質Gsの機能については、アデニレートサイクラーゼに対する作用以外に最近Caチャンネルに関与することが明らかにされた。このことは今後、コレラ毒素感受性GTP結合蛋白質の新たな役割が注目され、この今野の研究に対して我々の研究結果は画期的な発見であると確信する。本年度はTRH受容体に連関するGTP結合蛋白質(G蛋白質)の性状をラット下垂体由来GH3細胞を用いて検討した.Thyrotropin-releasing horinone(TRH)は細胞表面の受容体に結合後, G蛋白質に連関しホスホリパーゼC(PLC)を活性化してその作用を発現する.種々のG蛋白質のうちアデニレートサイクラーゼ(AC)に共役するGsとCiはコレラ毒素と百日咳毒素がADP-リボシル化することにより活性調節される.百日咳毒素はGH3細胞におけるTRHのPLC活性化に何ら影響を与えず,またTRHはACを活性化しないことからTRH受容体に連関するG蛋白質はGSやGiと異なるものと考えられる.しかしコレラ毒素の作用にはCAMPに依存しないものも最近見いだされたので, TRH受容体に連関するG蛋白質に及ぼすコレラ毒素の作用を検討した.あらかじめコレラ毒素とGH3細胞を培養すると細胞膜のTRH受容体にdownregulationがおきた.また細胞膜中のTRH感受性GTPase活性の促進が低下した.他方,膜を直接コレラ毒素でADP-リボシル化した場合TRHのGTPase活性促進作用はやはり低下したが, [3H]Me-TRHの結合は対照と同じ結合量を示し, downregulationをおこさなかった.従ってコレラ毒素によるTRH依存性のGTPase活性の低下はTRH受容体のdown regulationによるものではなく, G蛋白質を直接ADP-リボシル化しておきるものと考えられる. TRH受容体に連関するG蛋白質はコレラ毒素感受性であることを示唆した.この成績はMol.Pharmacol,に印刷中である.現在,ウシ下垂体の細胞膜分画よりG蛋白質を精製すると同時にGH3細胞の細胞膜からTRH受容体を抽出精製中である.精製品を用いて再構成実験の実施の予定である.本年度はTRH受容体に連関するGTP結合蛋白質の実態を解明するためにこのホルモンが活性化するホスホリパーゼCを詳細に検討することにした。

まずミオ-〔^3H〕イノシトールを標識したGH_3細胞においてTRHのリン脂質代謝回転に及ぼす影響を調べた。TRH(10^<-6>M)を添加して45秒後に細胞膜中のイノシトール1リン酸(IP_1)、イノシトールジリン酸(IP_2)、イノシトトールトリスリン酸(IP_3)の産生か1.9倍、8.6倍、2.6倍と上昇した。さらにミオ-〔^3H〕イノシトールを標識した本細胞の細胞膜を用いてリン脂質代謝に対するTRHの影響を見ると、TRH(10^<-6>M)は時間に依存してIP_2、IP_3の産生を3.1倍、2.4倍と著しく促進することがわかった。次に我々はポリイノシトールリン脂質のうち〔^3H〕フォスファチジルイノシトール4.5-ビスフォスフェート(PIP_2)を基質として本細胞の粗細胞膜を酵素液としてTRHのホスホリパーゼC活性を測定した。基質はホスファチジルエタノールアミンと1:10の割合の懸濁液として用いた。本酵素はCaイオンに依存して活性が促進された。NaF(10mM)やGTPγS(100μM)によっても活性が上昇した。TRHは単独でも弱い促進作用を示し、GTPないしGTPγSの存在によって対照の2.0倍、2.5倍まで活性を増強した。以上の結果TRHはGH_3細胞のリン脂質代謝回転を、特に膜PIP_2-ホスホリパーゼCを活性化することが明らかになった。世界的にみて、TRHが膜PIP_2-ホスホリパーゼC活性をGTP結合蛋白質を中介して促進することを示したのは我々が初めてである。我々は更にGH_3細胞の細胞膜を種々の細菌毒素(コレラ毒素、百日咳毒素)でADPリボシル化することにより膜ホスホリパーゼC活性がどのような影響を受けるか検討中である。また、ウシ下垂体からGTP結合蛋白質の抽出にも着手し、現在進行中である。
ダイズ体内代謝の環境応答性を考慮した生育・窒素獲得機作の解明

気候変動下でも安定した作物生産を維持するため、干ばつや過湿条件に対して頑強性を示す作物が求められている。これまでの研究で、土壌の乾ー湿条件および根域の縮小により、ダイズにおいて代謝産物の蓄積量が大きく変動することを見出し、この鋭敏な代謝応答は、ダイズの生産性や窒素集積機構にも関与することが予想された。本研究では、代謝産物の応答を中心に解析することにより、生理的な視点から生産性の決定に関わる新たな要因を明らかにすることを目的とする。29年度は、乾燥および過湿条件処理の頻度を変更した処理を設定し、ダイズポット試験により、各処理の繰り返しが代謝応答を通じてダイズ葉身に及ぼす影響を明らかにした。葉身に含まれる代謝産物をガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)により測定したところ、乾燥強度に応じて増加、もしくは減少する代謝産物の存在を明らかにした。圃場試験および以前の試験結果とも併せて共通した変動を抽出した結果、指標として利用できる複数の代謝産物を見出した。一方、繰り返し回数や過湿処理による代謝産物蓄積量への影響は予想よりも軽微であった。根の過酸化脂質蓄積や養分含量では乾燥処理で大きな変化が見いだせなかったことから、今回の乾燥処理条件における根の機能への阻害は比較的軽微なものと考えられた。この要因として、ポットの性状や土壌特性が挙げられており、通気性など物理的条件の関与が示唆された。次年度は物理的条件についてさらなる要因解明を進める。ダイズにおいて水分欠乏と関連する指標成分を探索し、複数のポット試験、圃場試験において共通して利用できる複数の指標成分を特定することができた。一方、窒素を含めた養分吸収や代謝応答全体から見ると、土壌水分に対するダイズの応答は環境の違いにより異なる特徴を示しており、根域の容量や水はけなど他の要因の関与が示唆された。以上により、土壌乾燥に対する有効な指標を見出し、ダイズの代謝応答における新たな要因の関与を見出すなど、想定していなかった新たな知見が得られており、全体としては概ね順調に進捗している。様々な栽培条件における水分欠乏に対する代謝応答のモニタリングを進めつつ、変動要因の整理を実施する。窒素等の養分吸収が大きく変動する状況に寄与する土壌環境要因を特定するとともに、根圏における乾燥時の窒素吸収阻害メカニズムの解析を行う。上記の取り組みにより、異なる土壌水分経過がダイズ生産性に寄与する要因の特定を目指す。入札等を積極的に活用し、経費節減に努めている。なお、使用した消耗品類が当所の計画より少額で購入できたため、残額は次年度実施予定の分析に必要な消耗品購入に充てる予定である。
ＨＳＶ－１　カプシド成熟機構の解明

HSVカプシドは成熟過程で、カプシド成熟因子とカプシドとの相互作用し、カプシドにウイルスゲノムがパッケージングされる。しかし、未成熟なカプシドには、カプシド成熟因子の取り込み量が著しく少ないことや、カプシド成熟に伴いカプシドが立体構造が変化することから、カプシドとカプシド成熟因子の相互作用は、アロステリックに制御されることが示唆されている。しかしながら、その詳細なメカニズムは明らかとなっていない。本研究で着目しているカプシドタンパク質VP26は、カプシドの最外層に位置し、効率的なウイルス増殖に寄与することが知られているが、ウイルスのライフサイクルのどの過程に関与しているかは不明であった。そこで、本研究では、VP26がカプシドとカプシド成熟因子のアロステリックな制御、および、カプシド成熟機構に関与するという仮説を立て、解析を行った。本年度では、VP26がウイルスDNAパッケージングに寄与するキャプシドタンパク質UL17, UL25の取り込みに寄与することを明らかとした。また、VP26がウイルスDNAのキャプシドへの効率的なパッケージング、およびキャプシドの成熟を促進することも同時に明らかにした。これは、VP26が関与するUL17,UL25のキャプシドへの取り込みに起因するものと考えられる。本研究は、これまでHSV-1生活環における具体的な役割が未解明であったキャプシドタンパク質VP26がHSV-1パッケージングステップに関与する新たなパッケージング因子であることを明らかとしたものである。これらの知見は、論文にまとめ、現在投稿中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ワクシニアウイルスを用いた腫瘍免疫誘導の開発と生体イメージング

悪性脳腫瘍に対するワクシニアウイルスによるオンコリティック・バイオレスポンスの解析とその治療応用技術の開発を目的とした。脳腫瘍モデルでワクシニアウイルス療法が誘引する抗腫瘍免疫環境の解析を行い、ウイルス導入による各免疫担当細胞の誘導を確認した。腫瘍免疫活性化の増強を目的にFlt3L発現ワクシニアウイルスを作成した。脳腫瘍モデルでFlt3L発現ワクシニアウイルスの作用を解析に必要な準備を整えた。髄芽腫手術標本を用いた腫瘍免疫環境の動態を解析し、髄芽腫細胞のPD-L1発現、CD8陽性リンパ球浸潤低下が髄芽腫予後悪化に関わることを明らかにした。申請者らは悪性脳腫瘍に対するワクシニアウイルスによるオンコリティック・バイオレスポンスの解析とその治療応用技術の開発に取り組んでいる。これまでの研究成果から、ウイルス治療による腫瘍免疫活性化が悪性脳腫瘍を根治に導くという作業仮説である。平成25年度では、ラット脳腫瘍モデルに対してワクシニアウイルス療法を実施し、ワクシニアウイルスに導入に伴う腫瘍免疫動態の免疫組織学的な解析を実施した。その結果、腫瘍モデルでは腫瘍による免疫担当細胞の誘導は非常に少ないが、ウイルスを導入することで、一過性に免疫担当細胞が増加することが明らかとなった。さらにFACSでの解析を継続している。平成25年度にはラット脳腫瘍モデルを用いてワクシニアウイルス療法が誘引する抗腫瘍免疫環境の解析を行い、ウイルス導入による各免疫担当細胞の誘導を確認した。平成26年度では、FACSでの解析を行い、各免疫細胞の誘導を測定した。Flt3L発現ワクシニアウイルスを作成するためのベクター作成に成功した。平成27年度は、Flt3L発現ワクシニアウイルスの作成・精製に必要な準備を行った。髄芽腫手術標本を用いて腫瘍免疫環境の動態を明らかにした。その結果、髄芽腫細胞のPD-L1発現、CD8陽性リンパ球浸潤低下が髄芽腫予後悪化に関わることを明らかにした。脳神経外科ラット脳腫瘍モデルでは一部解析が困難であったため、マウス脳腫瘍モデルで再検討を実施する必要が生じたため。平成26年度は、マウス脳腫瘍モデルを用いた腫瘍免疫動態を再検討したうえで、長時間蛍光ライブ・イメージング、2光子顕微鏡、発光in vivoイメージングを用いて腫瘍免疫環境の動態を明らかにする。実験の進行が予定より少し遅れていたため、余剰金が生じた。平成26年度は、平成25年度に予定した計画も踏まえて実施するため、実験計画の予定とした支出となる。
ユビキタスネットワーク環境における位置情報追跡システムの開発に関する研究

昨年度では広く普及している携帯電話や安価な小型センサを利用したGPSに依存しない位置推定手法を考案し,国際会議にて発表を行った.最終年度となる平成20年度は,提案した位置推定手法について実環境において問題となる様々な状況を想定し,より詳細な性能評価を行うことによって提案手法の実現可能性を検討した.具体的には(i)高密度な都市環境で定期的に位置推定のための情報交換を行うことによる通信コストの評価,(ii)端末密度の変動が位置推定精度に与える影響の評価,(iii)現実により近い無線通信範囲モデルを用いた評価を行い,それぞれの評価結果と実際の携帯端末などの仕様を考慮した結果,提案手法は十分に実現可能であることを確認した.このような端末密度の変化を考慮した性能評価を行うにあたっては,従来のシミュレータでは容易に再現できない歩行者の信号待ちや混雑状況による速度・経路変化などを記述可能なシミュレータが必要となる.そこで,モバイルアドホックネットワークにおいてプロトコル性能を大きく左右する端末の移動特性の再現に特化したネットワークシミュレータMobiREALを用いて性能評価を行った.MobiREALの研究成果は医療・科学分野で年間250,000件もの論文を出版している世界的に著名なElsevier社の国際論文誌Ad Hoc Networksに本年度掲載された.また,MobiREALの研究活動の中で得られた端末の移動特性に関する知見を基に,人の流れを応用した手法の一つとして,近隣端末との通信記録を元に同一方向へ移動している端末を推定し,優先的に通信を行わせることにより途絶が少ない通信を実現する手法を提案した.子供見守りサービスなどをはじめとした位置情報追跡システムは,ユビキタス環境における応用技術として注目されており,社会の安心・安全を向上させるために重要である.このようなシステムを実現するためには,屋外・屋内を問わず多様な環境において移動端末の位置を推定するための手法が必要となる.本研究では,遭遇端末同士での位置情報の相互補完による,屋外・屋内を問わず高精度な位置推定手法を実現するため,ビル群や地下街などが存在する都市環境を想定し,少量の位置情報を発信する基準ノードが配置されるような環境において,高精度に移動端末の位置を推定するための手法を提案した.提案手法では遭遇端末の推定位置情報,および障害物情報を利用して基準ノードの少なさに起因する位置推定精度の低下を抑えている.障害物情報は,その領域が移動可能であるかどうかという単純な情報として与えられる.また,提案手法では無線通信によって端末同士が推定位置情報を交換するため,移動端末はBluetoothやZigBeeなどの無線通信機能を保持しているだけで良く,超音波デバイスなどの特殊な機器が不要である.従って,提案手法はコストの低い位置推定法である.人の現実的な動きを再現可能なシミュレータMobiREALを用いて,大阪駅付近を想定した人の流れを再現したシミュレーション実験により,無線範囲が10m,基準ノード間隔が約70mと疎な環境においても,提案手法は推定誤差が約7mとなり,無線範囲と同程度以下であることが確認できた.昨年度では広く普及している携帯電話や安価な小型センサを利用したGPSに依存しない位置推定手法を考案し,国際会議にて発表を行った.最終年度となる平成20年度は,提案した位置推定手法について実環境において問題となる様々な状況を想定し,より詳細な性能評価を行うことによって提案手法の実現可能性を検討した.具体的には(i)高密度な都市環境で定期的に位置推定のための情報交換を行うことによる通信コストの評価,(ii)端末密度の変動が位置推定精度に与える影響の評価,(iii)現実により近い無線通信範囲モデルを用いた評価を行い,それぞれの評価結果と実際の携帯端末などの仕様を考慮した結果,提案手法は十分に実現可能であることを確認した.このような端末密度の変化を考慮した性能評価を行うにあたっては,従来のシミュレータでは容易に再現できない歩行者の信号待ちや混雑状況による速度・経路変化などを記述可能なシミュレータが必要となる.そこで,モバイルアドホックネットワークにおいてプロトコル性能を大きく左右する端末の移動特性の再現に特化したネットワークシミュレータMobiREALを用いて性能評価を行った.MobiREALの研究成果は医療・科学分野で年間250,000件もの論文を出版している世界的に著名なElsevier社の国際論文誌Ad Hoc Networksに本年度掲載された.また,MobiREALの研究活動の中で得られた端末の移動特性に関する知見を基に,人の流れを応用した手法の一つとして,近隣端末との通信記録を元に同一方向へ移動している端末を推定し,優先的に通信を行わせることにより途絶が少ない通信を実現する手法を提案した.
体内腫瘍の硬さを画像化するHaptic型超音波プローブ及び計測装置の

従来の触覚センサは圧力センサ素子やひずみゲージなどを利用したセンサデバイスが一般的である。しかも、ヒトの手のような接触覚や圧覚、すべり覚をはじめ対象物体の硬さや軟らかさなどを検出することができない。しかしながら、私たちは位相シフト法を利用した新しいHaptic型超音波プローブの開発に成功した。このHapticデバイスを利用するとによってヒトの手のように硬さや軟らかさなどをセンシングしてヤング率として画像化することに、世界で初めて成功した。この度の研究成果は触診の画像化によって癌などの腫瘍の硬さを定量的に診断できるので、医療機器への展開も容易となる。しかも、このHapticセンサ素子は外科手術ロボットハンドへの応用のみならず、遠隔医療など多岐にわたる。現在、ヒトの手のような触覚特性を持ったセンサデバイスの開発研究が、世界各国で行われているが未だ実用に耐え得る触覚センサは未だ商品化されていないが、本研究室では、ヒトの手のような触覚特性持ったセンサ素子を位相シフト法の技術を導入して、基本的な計測システムを実現してきた。そこで、本研究課題では、先ず64個のセンサ素子をアレー状に配列して、触覚のように硬さや軟らかさなどをセンシングして画像化する手法についての基本特性を以下のように検証した。1触覚センサ素子を圧電セラミックにより構成し、位相シフト回路を導入して動作実験。2触覚センサ素子の検出特性を検証する為に、シリコーンゴム製の生体モデルを製作。3生体モデルのシリコーンゴムに、硬さの異なるシリコーンゴムを製作して埋めて腫瘍モデルとして製作4上記のような腫瘍モデルによって触覚センサ素子の検出特性について基礎実験を行う。以上のような手順で、触覚センサとしての圧電セラミック素子によって対象物の硬さや軟らかさに関する情報を計測して、ヒトの手のように硬さ・軟らかさを画像化するシステムの基本条件を構築することができた。しかも、この原理はヒトの手のような触覚特性に限定することなく、細胞から生体レベル、あるいは物理的な解析にも十分適用できる特徴を持つことが明らかとなった。このようなセンサ特性に関する基礎的な検討から、センサ素子の小型化や操作性などに関する課題も若干明確となったが、生体内にも十分適用できることなどが認められた。【研究目的】現在、ヒトの手のような触覚や触診などに係わるHaptic技術に関する研究が次世代のバーチャルシステムや遠隔医療に欠かせない技術として世界各国で行われている。しかし、ヒトの手のような触覚・触診特性に対応した触覚センサデバイスやセンサシステムは未だ実現されていない。本研究では先に開発した位相シフト法の原理を導入して、ヒトの手のようなHaptic特性を持つセンサデバイス及び画像化システムを開発して医療機器やバーチャルシステムへの適用を目指している。(2-1)信号処理システムの構築と処理スピードの向上、及び信号処理回路の試作開発では、システム全体のアルゴリズム改善によって信号処理速度の向上が実現した。(2-2)触診プローブ用圧電セラミック素子を数MHz帯で駆動する為の位相シフト回路技術の開発及び計測システムの開発では、これまで圧電セラミック素子を100-500kHzの周数領域で駆動していたが、2-5MHzで駆動できるシステム回路を施策開発することに成功した。(2-3)乳癌・腫瘍モデルの製作及び基礎的な実験では、シリコーンゴムで製作した腫瘍モデルによって検出感度や分解能、再現性などについて検証実験を行い、腫瘍の硬さを画像表示できることが可能となり実用化の可能性が認められた。近年、Haptic技術に関する研究は次世代のバーチャルシステムや遠隔医療に欠かせない技術として世界各国で注目され、積極的な研究が行われている。しかし、現在行われている研究では、非常に簡単なレベルから高度なシステムを利用したHaptic研究が行われているが、ヒトの手のような触覚・触診特性に対応した触覚センサデバイスやセンサシステムは未だ実現されていない。特に、ヒトの触覚特性には接触覚や圧覚、すべり覚、温冷覚、痛覚など多機能な特性を包含しているので、これらの特性を同時に満足するようなHapticセンサを実現することは容易でない。一部には、触覚センサとして市販されているデバイスもあるが、ヒトの触覚特性には程遠い。そこで本研究では先に開発した位相シフト法の原理を導入して、ヒトの手のようなHaptic特性を持つ触覚・触診センサデバイス及び画像化システムを開発して医療機器やバーチャルシステムへの適用について検討してきた。本研究のHapticシステムは、圧電セラミック素子を触覚センサのデバイスに利用して、出力信号を増幅して位相補正回路を介して圧電セラミック素子の入力端子に強制帰還すると、発振回路系を構成する。このときセンサ

デバイスが対象物体に接触すると音響インピーダンスに比例して発振周波数がシフトするので、このときの周波数変化量を求めると対象物体の物理的特性を求めることができる。位相シフト法の原理を利用したHapticシステムの最大の特徴は、接触覚や圧覚、すべり覚のみならず対象物体の硬さや軟らかさなどの違いを判別できる。つまり温冷覚や痛覚以外の触覚特性をセンシングできる世界初のHapticセンサデバイスの開発に成功した。この基本技術を利用して8x8チャンネル(64素子)の触診プローブを試作開発し、乳がんのシコリを触診のように硬さ・軟らかさとして画像化することに世界で初めて成功した。今後の課題は、集積度の向上とコスト削減で、更なる改良を実施する。