hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音響トモグラフィー法による新しい河川流量観測技術の検証と確立

さらに,塩水遡上のある複雑な流れ場における流量計測精度を向上させるため,両岸に4つのトランスデューサーを配置して作ったクロス音線を用いて流向を計測し,ADCP横断計測の結果と比較した結果,FATSの断面平均流速・流量・流向はADCPの結果と良く一致した.一方,礫床河川である江の川において,20500m3/sの流量範囲でADCP横断計測と比較した結果,両者の残差の標準偏差は9m3/sと小さく,FATSは十分な流量計測精度を有していることが確認された.平均水深が1m以下の低水時は水深の低下とともにFATSのSN比は低下したが,約0.5mまでは計測可能であった.また,低水時のSN比は日射による水温分布の影響を受け,日射がSN比を低下させることが分かった.ダムのフラッシュ放流における流量観測から,浮遊土砂と不均質な水温場が音波伝播に与える影響を調べた.その結果,冷たい放流水が作り出す不均質な温度場は,浮遊土砂と同等以上の音波の伝播損失を発生させることを明らかにした.クロス音線法により,FATSとADCP横断計測流量との残差は,7.6m3/sから5.0m3/sへと減少し,流量計測精度の向上が確認された.浮遊土砂や不均質な温度場は音波の伝播損失を引き起こし,FATSのSN比を減少させたが,減少量は小さく,流量計測に支障をきたすことはなかった.出水期にむけて,長い音線距離(800m)がとれる太田川高瀬堰貯水池で,10kHzトランスデューサーによる予備実験を行った.2周波数対応の河川音響トモグラフィーシステム(FATS)は予定どおり完成し,江の川での長期連続流量計測もほぼ順調であった.水深や浮遊土砂濃度がEATSのSN比に及ぼす影響も明らかになりつつある.塩ビパイプで製作した10kHzトランスデューサーハウジングの浸水問題は,デルリン一体成形にすることにより解決できる目処が立っている.25年度が最終年度であるため、記入しない。目的としていた感潮河川である太田川放水路と礫床河川である江の川の流量の連続観測に成功し,浮遊土砂や水深,水温・塩分場が音波の伝播に及ぼす影響が明らかになりつつある.トランスデューサーハウジング内の漏水のため,10kHzのトランスデューサーを用いたデータの取得は不十分であるが,漏水対策は完了し,現地実験の準備も完了している.25kHz音波による実験は順調に進展しているので,今後は10kHz音波による実験を実施する.また,トランスデューサーの設置方法を改良し,さらに大きな流量の出水,洪水の観測を成功させる.25年度が最終年度であるため、記入しない。25kHz音波による実験は順調に進展しているので,今後は長い伝播距離(800m)での長期連続計測を実施し,10kHz-FATSの長距離,高浮遊砂濃度に対するアドバンテージを確認する.送信波の位相変調に用いるM系列の次数を変化させ,その影響も確認する.また,トランスデューサーの設置方法を改良し,さらに大きな流量の出水,洪水の観測を成功させる.
運動が視床下部Ｓｉｒｔ１の働きに与える影響とその機序の検討

本研究では、運動により生じる摂食量の低下が、視床下部で発現しているNAD依存性脱アセチル化酵素(Sirt1)により調節されるか否かを調べ、運動が視床下部Sirt1を介し生体に及ぼす影響とその機序について検討した。その結果、視床下部Sirt1は、運動における摂食量の変化には関与しなかったものの、高脂肪食摂取時には内臓脂肪の代謝に関与し、摂取エネルギーの減少時には摂食量の調節に関与することがそれぞれ示唆された。従って、視床下部Sirt1は、栄養状態の変化に対し、エネルギーの蓄積・消費を調節し生体の生理的な健常性維持のために機能し、その機能は運動により向上する可能性が明らかになった。Sirt1は、NAD依存性脱アセチル化酵素群(Sirtuin)の一種であり、細胞内の各種の転写因子を調節している。一方、運動は、過食防止といった摂食量の調節に関与すると知られている。本研究は、運動による摂食量の調節が、ラット視床下部内で発現するSirt1の影響を受けるか否かを検討し、その機序について検討するものである。平成25年度は、視床下部Sirt1が調節する転写因子の一種であるStat3(摂食抑制効果を持つ)の脱アセチル化について検討した。その結果、摂取カロリーの差異および運動の有無による変化はなかったが、非運動群に比べPair-fed群(運動群と同量の飼料を給餌した群)で脱アセチル化が促進されていると分かった。つまり、摂取カロリーが減少すると、視床下部Sirt1の働きが促進され、Stat3の発現量が増加することで、摂取しているカロリーが少ないにも関わらず、摂食量を減少させる調節がなされていると推察された。また、Sirt1の活性化については、いずれの群間にも有意な差が認められなかった。平成24年度までに、視床下部のSirt1発現量、及びSirt1が調節する転写因子の一種FoxO1(摂食亢進効果を持つ)の発現量について検討していたが、平成25年度の結果も含め、ラットの視床下部Sirt1は、運動によりその発現量は増加するものの、摂食量の調節への関与は、摂取エネルギーが著しく増加もしくは減少した場合に生じると考えられた。従って、現在、運動による摂食量変化の影響が視床下部Sirt1を介して生じる、という仮説の証明には至っていない。しかし、視床下部Stat3の脱アセチル化については、非運動群と運動群の間で差異がなかったことから、摂取カロリーの強制的な減少によるStat3の脱アセチル化が、運動により打ち消されている可能性も考えられ、今後の検討が必要である。運動は、肥満防止の他に、過食防止や身体活動量を増加させる等の効果を持つ。本申請課題の目的は、これら運動の効果が、視床下部で生体のエネルギー代謝を司るSirt1(NAD依存性脱アセチル化酵素)に調節されている可能性を探ることである。そこで、平成24年度の課題として、普通食または高脂肪食飼育下のラットを、それぞれ対照(非運動)群・運動群(自発回転ケージで飼育)・Pair-fed群(運動群の摂食量と同量の飼料を給餌)の3群(計6群)に分け、飼育後摘出した視床下部における、Sirt1の発現量と活性、摂食亢進作用を持つFoxO1、および脱アセチル化されるAce-FoxO1発現量についてそれぞれ調べ、運動が視床下部Sirt1に与える影響を検討した。その結果、Sirt1およびFoxO1発現量については、対照・運動・Pair-fedの各群間で統計学的有意差が観察されなかったが、普通食群に比べ高脂肪食群で有意に減少していた。一方、Ace-FoxO1については、運動群に比べPair-fed群で発現量が有意に減少していた。従って、運動が視床下部Sirt1発現量に与える影響は観察されなかったものの、高脂肪食摂取下では、視床下部のSirt1およびFoxO1の発現が抑制された。一方、Ace-FoxO1発現量から、運動による視床下部Sirt1の活性促進作用が示唆された。ただし、Sirt1活性は各群間で差異がなく、本実験条件では、運動が視床下部Sirt1の活性化に影響するとの確証は現段階で得られていない。しかし一方で、高脂肪食を摂取したPair-fed群の体重とSirt1活性の間には強い正の相関が観察されており、視床下部Sirt1の活性が、高脂肪食摂取時の体重調節に深く関わることが推察された。これは、運動要因以外の、視床下部Sirt1を介した体重調節の可能性を考慮する上で、重要な知見と考えられる。

本研究では、運動により生じる摂食量の低下が、視床下部で発現しているNAD依存性脱アセチル化酵素(Sirt1)により調節されるか否かを調べると共に、運動が視床下部Sirt1を介して生体に及ぼす影響とその機序について検討した。最終年度には、種々の条件で飼育した雄ラットを用い、視床下部内の各種物質の発現量を測定した。その結果、Sirt1発現量ならびに活性化に関与するpAMPKの発現量は、運動群において増加した。さらに、高脂肪食を給餌した運動群では、視床下部のSirt1発現量と内臓脂肪量との間に、強い正の相関が確認された。なお、この時のSirt1活性は、いずれの条件でも変化がなかった。また、研究期間を通じ、Sirt1の脱アセチル化により摂食量調節に関与するタンパク質であるStat3(摂食抑制作用を持つ)およびFoxO1(摂食促進作用を持つ)の発現量について調べたところ、運動による有意な変化はみられなかった。しかし、Pair-fed群(運動群と同エネルギー量の飼料を給餌した群)でのStat3の脱アセチル化の動態から、Sirt1は、摂取エネルギー減少により、かえって摂食を抑制することが推察された。一方、FoxO1の脱アセチル化の動態から、Sirt1は、高脂肪食摂取時には摂食を抑制すると推察された。以上より、視床下部Sirt1は、運動における摂食量の変化には関与しないが、生体がエネルギー過剰な状況に置かれた場合、内臓脂肪の代謝に関与することが推察された。また、生体が生命維持に支障のない範囲で低エネルギー状態に晒された場合、視床下部Sirt1が摂食量の調節に関与すると示唆された。従って、視床下部Sirt1は、栄養状態の変化に対し、エネルギーの蓄積・消費を調節することで、生体の生理的な健常性を維持するよう機能すると共に、その機能は運動により向上する可能性が新たに示唆された。生理学研究実績の概要にも記載した通り、現在までのところ、運動による摂食量変化が視床下部のSirt1を介して生じるという仮説は証明されていない。従って、当初の計画にある、ラット視床下部におけるSirt1の発現部位の検索(免疫組織化学的手法を用いる)について、実施に至っていない。また、計画された飼育期間において、非運動、運動群間での摂食量は、期間前半で有意に差異が存在するものの、期間後半にはその差が認められない日が増加し、摂食量の調節機能が弱まっていることも予想されたため、新たな飼育期間を計画、設定し、動物の飼育を実施した。以上のように、未実施の計画項目の存在と共に、新たな動物飼育も実施したことから、達成度の区分は「(3)やや遅れている」とした。また、運動による視床下部Sirt1の発現量増加は、過去の報告と同様に観察されていることから、Sirt1を活性化する役割を持つと考えられているp-AMPKの発現量についても検討し、その解析に時間を要したことも計画遅延の一因と考えられる。なお、この結果については、Sirt1発現量同様、飼料の違い(摂取カロリーの多少)による差異を生じなかったが、自発運動群では非運動群およびPair-fed群より有意に増加していたことから、運動はp-AMPKを介して視床下部Sirt1に影響を及ぼすと推察している。本研究課題におけるラットの飼育条件では、自発運動による視床下部Sirt1発現量および活性化の明確な変化は得られなかった。したがって、当初予定していた、「免疫組織化学的手法を用いた、視床下部の特定部位におけるSirt1発現の検索」を実施出来ていないことから、達成度は「やや遅れている」と評価した。
子宮粘膜を刺激するインターフェロンを用いた経膣免疫法の研究

経胎盤感染は、牛ウイルス性下痢(Bovine viral diarrhea:BVD)や馬鼻肺炎などの感染環において重要な位置を占めている。しかし、これらの家畜感染症に対する既存のワクチンは、経胎盤感染を効果的に阻止できない。本研究では、ウサギにおけるBVDウイルスの感染をモデルとして、経胎盤感染を阻止できる免疫手法を開発することを目的とした。そのために、子宮粘膜組織内の免疫細胞を活性化することが期待できるインターフェロンタウ(IFN-t)をアジュバントとし、不活化BVDウイルスとともにウサギに経膣(子宮内)投与し、子宮粘膜に誘導される免疫応答を解析することを計画した。BVDウイルスの感染防御抗原であるE2タンパク質を大腸菌にて発現し、抗BVDウイルス抗体を定量するためのELISA系を構築した。また、インターフェロンγ遺伝子の発現を定量するためのリアルタイムPCR系を構築した。不活化BVDウイルスをBalb/cマウスの腹腔または子宮内に投与し、血清および子宮ホモジネートを採取した。しかし、陽性対照である腹腔内投与群の血清中に、抗E2抗体は検出されなかった。本研究では、予備実験として、マウスを用いて不活化BVDウイルスの経膣(子宮内)投与に対する免疫応答を検討した。しかし、陽性対照である腹腔内投与群の血清中に抗E2抗体は検出されなかった。ELISAに用いた遺伝子組換えE2タンパク質は、中和試験により抗BVDウイルス抗体が含まれていることが確認されているウシ血清とも反応しなかったことから、ELISA緩衝液中において抗原性が失われていることが示唆された。この理由は不明である。以上の結果から、不活化BVDウイルスの経膣投与に対する粘膜抗体応答が解析できず、当初に計画されていたウサギを用いた免疫および感染実験に進むことができなかった。本研究の目的は、経胎盤感染を阻止できる粘膜免疫応答の特徴を明らかにすることである。そのために、マウスおよびウサギにおける牛ウイルス性下痢(Bovine Viral Diarrhea: BVD)ウイルスの感染をモデルとして、BVDウイルスワクチンおよびインターフェロンタウ(IFN-t)を経膣(子宮内)投与し、子宮粘膜に誘導される免疫応答を解析する。さらに、上記のワクチン手法にて免疫した妊娠動物をBVDウイルスにて攻撃し、防御効果(経胎盤感染の阻止)を検証する。今年度は、本研究を実施するための材料と方法を準備中である。(1)不活化BVDウイルス、哺乳類細胞内でBDVウイルス抗原を発現するプラスミド、遺伝子組換えBVDウイルス抗原タンパク質等を調製している。これらはワクチン、ELISA、IFN-gアッセイの抗原として使用される。(2)BVDウイルスを定量するために、リアルタイムPCR系を構築している。これは、感染実験において各臓器に含まれるBVDウイルスを簡便に定量し、経膣ワクチンの防御効果を評価することを可能にする。(3)抗BVDウイルス抗体を定量するために、ELISA系を構築している。これは、経膣ワクチン投与により誘導される液性免疫応答を評価することを可能にする。(4)BVDウイルス特異的IFN-gを定量するために、リアルタイムPCR系を構築している。これは、経膣ワクチン投与により誘導される細胞性免疫応答を評価することを可能にする。(5)水胞性口炎ウイルスを導入し、IFN-tの生物活性を決定している。今後、マウスに不活化BVDウイルスおよびIFN-tを経膣投与し、粘膜免疫応答を解析する予定である。当初の研究実施計画では、マウスに不活化BVDウイルスおよびIFN-tを経膣投与し、粘膜免疫応答を解析する予定であった。しかし、本研究を実施するための材料と方法の準備に予想外の時間がかかり、実際のワクチン接種実験を行うところまで進んでいない。そのために、マウスおよびウサギにおける牛ウイルス性下痢(Bovine Viral Diarrhea:BVD)ウイルスの感染をモデルとして、BVDウイルスワクチンおよびインターフェロンタウ(IFN-t)を経膣(子宮内)投与し、子宮粘膜に誘導される免疫応答を解析する。さらに上記ワクチンにて免疫した妊娠動物をBVDVウイルスにて攻撃し、防御効果(経胎盤感染の阻止)を検証する。今年度は、遺伝子組換えBVDウイルス抗原蛋白質の発現がうまくいかなかった。そのため、BVDウイルス特異的抗体や、BVDウイルス特異的なリンパ球を定量するための測定系を組み立てることができなかった。現在、遺伝子組換えBVDウイルス抗原蛋白質ではなく、BVDウイルス全粒子を抗原とする測定系の構築を進めている。今年度は、マウスに不活化BVDウイルスおよびIFN-tを異なる経路から免疫した。8週齢の雌マウス(BALB/c)30匹を6群に分けた:1IFN-t添加不活化BVDウイルス/経膣投与、2不活化BVDウイルス/経膣投与、3IFN-t添加不活化BVDウイルス/筋肉内投与、4不活化BVDウイルス/筋肉内投与、5IFN-t添加不活化BVDウイルス/腹腔内投与、6不活化BVDウイルス/腹腔内投与。3週間隔で2回免疫した。2週間後に血清と子宮を採材した。遺伝子組換えBVDウイルス抗原蛋白質の発現がうまくいかなかった。

現在、遺伝子組換えBVDウイルス抗原蛋白質ではなく、BVDウイルス全粒子を抗原とする測定系の構築を進めている。経胎盤感染は、牛ウイルス性下痢(Bovine viral diarrhea:BVD)や馬鼻肺炎などの感染環において重要な位置を占めている。しかし、これらの家畜感染症に対する既存のワクチンは、経胎盤感染を効果的に阻止できない。本研究では、ウサギにおけるBVDウイルスの感染をモデルとして、経胎盤感染を阻止できる免疫手法を開発することを目的とした。そのために、子宮粘膜組織内の免疫細胞を活性化することが期待できるインターフェロンタウ(IFN-t)をアジュバントとし、不活化BVDウイルスとともにウサギに経膣(子宮内)投与し、子宮粘膜に誘導される免疫応答を解析することを計画した。BVDウイルスの感染防御抗原であるE2タンパク質を大腸菌にて発現し、抗BVDウイルス抗体を定量するためのELISA系を構築した。また、インターフェロンγ遺伝子の発現を定量するためのリアルタイムPCR系を構築した。不活化BVDウイルスをBalb/cマウスの腹腔または子宮内に投与し、血清および子宮ホモジネートを採取した。しかし、陽性対照である腹腔内投与群の血清中に、抗E2抗体は検出されなかった。本研究では、予備実験として、マウスを用いて不活化BVDウイルスの経膣(子宮内)投与に対する免疫応答を検討した。しかし、陽性対照である腹腔内投与群の血清中に抗E2抗体は検出されなかった。ELISAに用いた遺伝子組換えE2タンパク質は、中和試験により抗BVDウイルス抗体が含まれていることが確認されているウシ血清とも反応しなかったことから、ELISA緩衝液中において抗原性が失われていることが示唆された。この理由は不明である。以上の結果から、不活化BVDウイルスの経膣投与に対する粘膜抗体応答が解析できず、当初に計画されていたウサギを用いた免疫および感染実験に進むことができなかった。まずは現在進行中の材料と方法の準備を完了する。次に、研究実施計画に沿って、マウスに不活化BVDウイルスおよびIFN-tを経膣(子宮内)投与し、粘膜免疫応答の特徴を調べる。子宮に含まれるBVDウイルス特異的抗体をELISAにて定量し、液性免疫応答を評価する。子宮に含まれる単核球をBVDウイルス抗原にて刺激し、IFN-gをELISAにて定量し、細胞性免疫応答を評価する。今後は、BVDウイルス全粒子を抗原とする測定系を確立する。その後、免疫マウスから採材した血清と子宮に含まれるBVDウイルス特異的抗体をELISAにて定量し、液性免疫を評価する。また、脾臓と子宮から単核球を分離し、BVDウイルスの刺激により産生されるIFN-gをELISAにて定量し、細胞性免疫を評価する。交付された直接経費を物品費として適正に使用したが、端数が出たため。(理由)交付された直接経費を適正に使用したが、端数が出たため。(使用計画)物品費として使用する予定である。物品費として使用する予定である。
ビルディング上の幾何の表現論への応用

今年度の当初の実施計画は,昨年度に引続き非アルキメデス的局所体上の一般線形群および古典群の許容表現の実現に対応する,ビルディング上の層又は係数系を定義し,そのコホモロジー群を用いてこれらの群の既約許容表現の分類を記述することやガロア群の表現との関係を研究することなどであった.今年度は,尾道大学の刈山和俊氏や大阪府立大学の高橋哲也氏と協力して,その理論的準備を中心を行うとともに,簡単な場合の例の計算を行った.まず,局所体上の古典群に対して,既約許容表現のK-typeを研究した.一般線形群に対してBushnell-Kutzkoが与えたK-typeは,特別な形の開部分群とその表現(1次指標)の組であった.古典群に対してはMorris, Pan-Yu, Stevensなどにより,それぞれ少しずつ異なった形の定義が提案されていた.指導している学生である宮内通孝君の努力により,これらが本質的に同値なものであることが分かり,また自己双対的格子列の用語のみから成る簡潔な統一的な記述が得られた.この記述より,ビルディングを少し一般化した単体複体が構成できる.この単体複体上に,各表現に対応する係数糸がうまく定義でき,その性質が解明できれば,表現諭に応用できることが期待できる.また我々の方法の有効性を確かめるために,パソコンを用いて計算実験を行った.簡単のため,局所体ではなく有限体上の簡約代数群の場合に,ある種の単体複体のコチェイン空間にラプラシアンを作用させ,その固有空間での表現を調べた.これによリコホモロジー群よりも精密な議論が可能になることが確認できた.古典的に知られている結果の翻訳に過ぎないが,局所体上の場合の問題点を解決するためのヒントになると期待している.今年度の当初の実施計画は,非アルキメデス的局所体上の一般線形群および古典群の許容表現の実現に対応する,ビルディング上の層又は係数系を定義し,そのコホモロジー群を用いてこれらの群の既約許容表現の分類を記述することやガロア群の表現との関係を研究することなどであった.今年度は,尾道大学の刈山和俊氏や大阪府立大学の高橋哲也氏と協力して,その理論的準備を行うとともに,簡単な場合の例の計算を行った.まず,局所体上の古典群に対して,既約許容表現のK-typeを研究した.一般線形群に対してBushnell-Kutzkoが与えたK-typeは,特別な形の開部分群とその表現(1次指標)の組であった.古典群に対してはMorris, Pan-Yu, Stevensなどにより,それぞれ少しずつ異なった形の定義が提案されていた.指導している学生である宮内通孝君の努力により,これらが本質的に同値なものであることが分かり,また簡潔な統一的な記述が得られた.この記述が自己双対的格子列の用語のみから成っていることより,これらからビルディングを少し一般化した単体複体が構成できることが分かった.この単体複体上に,各表現に対応する係数系がうまく定義でき,その性質が解明できれば,表現論に応用できることが期待できる.また我々の方法の有効性を確かめるために,購入したノートパソコンを用いて計算実験を行った.簡単のため,局所体ではなく有限体上の簡約代数群の場合に,ある種の単体複体のコホモロジー群の計算を試みた.古典的に知られている結果の翻訳に過ぎないが,局所体上の場合の問題点を解決するためのヒントになると期待している.今年度の当初の実施計画は,昨年度に引続き非アルキメデス的局所体上の一般線形群および古典群の許容表現の実現に対応する,ビルディング上の層又は係数系を定義し,そのコホモロジー群を用いてこれらの群の既約許容表現の分類を記述することやガロア群の表現との関係を研究することなどであった.今年度は,尾道大学の刈山和俊氏や大阪府立大学の高橋哲也氏と協力して,その理論的準備を中心を行うとともに,簡単な場合の例の計算を行った.まず,局所体上の古典群に対して,既約許容表現のK-typeを研究した.一般線形群に対してBushnell-Kutzkoが与えたK-typeは,特別な形の開部分群とその表現(1次指標)の組であった.古典群に対してはMorris, Pan-Yu, Stevensなどにより,それぞれ少しずつ異なった形の定義が提案されていた.指導している学生である宮内通孝君の努力により,これらが本質的に同値なものであることが分かり,また自己双対的格子列の用語のみから成る簡潔な統一的な記述が得られた.この記述より,ビルディングを少し一般化した単体複体が構成できる.この単体複体上に,各表現に対応する係数糸がうまく定義でき,その性質が解明できれば,表現諭に応用できることが期待できる.また我々の方法の有効性を確かめるために,パソコンを用いて計算実験を行った.簡単のため,局所体ではなく有限体上の簡約代数群の場合に,ある種の単体複体のコチェイン空間にラプラシアンを作用させ,その固有空間での表現を調べた.これによリコホモロジー群よりも精密な議論が可能になることが確認できた.古典的に知られている結果の翻訳に過ぎないが,局所体上の場合の問題点を解決するためのヒントになると期待している.
ガロアの逆問題に対する構成的研究とその応用

研究課題「ガロア逆問題に対する構成的研究とその応用」に基づいて研究を行い,本年度は以下の成果を得た.1.種々の有限群に対するNoether問題の考察及び生成的多項式族の具体的構成に関する研究前年度の研究によって得られていた不変式論によるNoether-Luroth問題へのアプローチを,より多くの有限群に対して適用する為の研究を行った.最近G. Kemperは「降下生成性」の概念を提唱し,有限群Gに対する生成的多項式がその部分群Hに対しても生成的であることを示した.しかし,その概念は抽象的であり,具体的にG-多項式からH-多項式を構成する手段については未知であった.そこで当研究ではその具体的構成法について考察し,生成的多項式に対する「幾何学的降下」理論の構築に至った.これによってGの部分群束の各元に対応する生成的多項式間に成立する(代数)幾何学的な関係を見出した.更に,本年度の研究により進展を得ている代数函数体上での(計算機による)計算手法を当理論と組み合わせることによって,より多くの有限群に対して生成的多項式が具体的に構成できるようになった.特に位数が16以下の殆んど全ての有限群及びSL(2,C)の全ての有限部分群に対して生成多項式を具体的に構成した.また,その一部について,上記降下理論に関連する数論的性質を明らかにした.2.多項式によるp-群の表示に関する研究有限体の直和に多項式によって表示される演算を導入して有限群を構成する問題は従来から研究されていたが,当研究ではこれが群コホモロジーの記述と直接関係することを示し,群コサイクルを多項式で表示する問題の具体的解答を与えた.なお,上記研究の成果として数編の論文を現在投稿中である.研究課題「ガロア逆問題に対する構成的研究とその応用」に基づいて研究を行い,本年度は以下の成果を得た.1.種々の有限群に対するNoether問題の考察及び生成的多項式族の具体的構成に関する研究前年度の研究によって得られていた不変式論によるNoether-Luroth問題へのアプローチを,より多くの有限群に対して適用する為の研究を行った.最近G. Kemperは「降下生成性」の概念を提唱し,有限群Gに対する生成的多項式がその部分群Hに対しても生成的であることを示した.しかし,その概念は抽象的であり,具体的にG-多項式からH-多項式を構成する手段については未知であった.そこで当研究ではその具体的構成法について考察し,生成的多項式に対する「幾何学的降下」理論の構築に至った.これによってGの部分群束の各元に対応する生成的多項式間に成立する(代数)幾何学的な関係を見出した.更に,本年度の研究により進展を得ている代数函数体上での(計算機による)計算手法を当理論と組み合わせることによって,より多くの有限群に対して生成的多項式が具体的に構成できるようになった.特に位数が16以下の殆んど全ての有限群及びSL(2,C)の全ての有限部分群に対して生成多項式を具体的に構成した.また,その一部について,上記降下理論に関連する数論的性質を明らかにした.2.多項式によるp-群の表示に関する研究有限体の直和に多項式によって表示される演算を導入して有限群を構成する問題は従来から研究されていたが,当研究ではこれが群コホモロジーの記述と直接関係することを示し,群コサイクルを多項式で表示する問題の具体的解答を与えた.なお,上記研究の成果として数編の論文を現在投稿中である.
違憲審査活性化についての実証的・比較法的研究

カナダでは、最高裁の違憲判決とそれへの立法府の応答(憲法的対話)が広く認められているが、同様のことが日本の国会と最高裁の間にも存在することが示された(佐々木雅寿)。アメリカ及びドイツの憲法裁判と異なる「第三の類型としてのカナダ及び日本の違憲審査制」の可能性が見いだされたのである。次に、「憲法裁判における調査官の役割」に関する研究が進展し、その成果が2015年7月に北大法学論集で公表される。同論集は北大図書館HP(HUSCUP)で公開されるので、多くの人が閲覧できる。独・仏・米・加・韓・日を対象にする調査官研究は例がなく、違憲審査制を検討するうえで重要な意義を持つものである。違憲審査のさらなる活性化のための方策を検討する本研究は、初年度にあたる平成23年度では、二度の研究会を開催した。第一回研究会では、近時の新しい司法審査の動きとして、「フランス2008年憲法改正と憲法院改革」(報告者:辻信幸釧路公立大学准教授)、及び「イギリス貴族院/最高裁判所とヨーロッパ人権条約・ヨーロッパ人権裁判所-多層的人権保障メカニズムの可能性-」(報告者:江島晶子明治大学法科大学院教授)が報告された。これらの報告を通じて、違憲審査制についての新しい知見を得ることができた。第二回研究会では、「カナダにおける人権制約の違憲審査の方法-比例テストの内容と含意-」(報告者:佐々木北大教授、コメンテーター:宍戸常寿東大准教授、中林暁生東北大准教授)、及び「警察予備隊違憲訴訟-政治との距離を図る『方程式』の誕生」(報告者:笹田栄司北大教授、コメンテーター:村上裕章九大教授)が報告された。前者は、平成23年度の研究実施計画に沿って違憲審査制のベースを再検討する基礎作業であり、アメリカ違憲審査制及びヨーロッパ人権裁判所がカナダの違憲審査制に与えた影響を検討するものである。それは、わが国の違憲審査制の適切な運用をもたらすための理論枠組みを構築するための予備的な考察として、カナダにおける比例テストについて分析し、そこから日本法への示唆を得ることを目的とするものであった。後者は、わが国の違憲審査制の出発点となった警察予備隊違憲訴訟最高裁大法廷判決を基点として、その後の最高裁判例を概観し、「法律上の争訟」が最高裁判所にとって防御的役割を果してきたことを指摘するもので、研究実施計画記載の「わが国の違憲審査制の現状と課題」に該当する(論究ジュリスト第1号に掲載予定)。違憲審査の活性化のための方策を検討する本研究は平成24年度において、二度の研究会を開催した。(昨年度から通算して)第三回研究会では、イタリア及びドイツの最近の憲法裁判に焦点を当て、「イタリア憲法裁判所の“担い手"と役割をめぐる考察」(報告者:芦田淳国立国会図書館主査、コメンテーター山元一慶應大学教授)、及び、「ドイツ連邦憲法裁判所に対する批判論の諸局面ーレプシウスとメラースの所説を手がかりに」(報告者:松本和彦大阪大学教授、コメンテーター:林知更東京大学准教授)が報告された。第4回研究会では、アメリカの違憲審査制の起源を検討する「マーベリ判決の神話」(報告者:勝田卓也大阪市大教授、コメンテーター:中林暁生東北大学准教授)、我が国の判例理論を対象にする「立法行為(立法不作為を含む)の国賠違法判断と2タイプ規範区別論」(報告者:大石和彦筑波大学教授、コメンテーター:村上裕章九州大学教授)が報告された。これらの報告を通じて、各国の違憲審査制の現状、及び我が国の判例理論について知見を深めることができた。本研究メンバーによる関係業績も次第に増えている。研究分担者である佐々木雅寿は、「人権保障は、最高裁と立法府や政治部門との対話という相互作用により実現するという視点から違憲審査を捉える対話理論」を、「最高裁と国会や政治部門との関係を、時間の流れの中で、ダイナミックな相互作用として動態的に捉える視点」に据え、違憲審査の民主的正当性、人権の救済などについて、新しい見解を提示している。まだ、乗り越えるべき課題はあるにしても、本研究の方向性を示すものと言える(佐々木「対話的違憲審査の理論ー法の支配と憲法的対話の融合ー」新世代法政策学研究19号1107頁)。アメリカをモデルとする日独の憲法裁判の成立過程を研究するなかで、「違憲判決の効力」について知見が得られた。ドイツ連邦憲法裁判所の判決には法律的効力が付与されているが、それは、通常の裁判所とはそのまま接続しない憲法裁判所を設立したこと、及びドイツにおける「先例拘束」原理の不存在が、理由であった。アメリカの違憲審査制は「対抗モデル」とされ、ドイツ独自のやり方が採用された。一方、我が最高裁判所の違憲判断の効力については、ドイツほどの議論はなく、アメリカをモデルとすることに落ち着くものの、深い検討は見られなかった。

ただ、ドイツと異なり、最高裁判所は一体的な裁判所システムの頂点にあるから、最高裁判所の違憲判断は下級審裁判所に対しては強い拘束力を持つ。しかし、「法律的効力」が付与されていないことから、議員定数不均衡事件が示すように、立法府は最高裁判所の違憲判断に適切な対応を取らないことも多々ある。そこで、立法府に対するなんらかの「拘束力」を認める必要があるが、これは立法的課題といえる。ただ、解釈論により「拘束力」を導出できるかどうかは検討すべき課題である。次に、本研究「違憲審査活性化についての実証的・比較法的研究」の総括として、2015年8月に、ドイツ(笹田栄司)、フランス(山元一)、アメリカ(中林暁生)、カナダ(佐々木雅寿)、韓国(國分典子)、そして日本(宍戸常寿)を対象とする第8回違憲審査制研究会「憲法裁判における調査官の役割」を開催した。さらに、同研究会の報告を発展させた論稿が本年度3月に完成し、2015年7月には北大法学論集で公表される。このような調査官研究は例がなく、違憲審査制を検討するうえで重要な意義を持つと考える。これにより、各国の憲法裁判とそれぞれの調査官制度が深いつながりをもって形成されたこと、及び、わが国の調査官制度の特徴と問題点が明らかになった。本年度は3回の研究会を開催した。8月研究会では、「最高裁事務総局幹部人事の近年の動向」(西川伸一)、及び、「三段階審査と比例原則」(小山剛)が報告された。次に12月研究会は、「ヨーロッパ型憲法裁判所の制度的基盤とその現代的変容」(基盤研究C:研究代表=曽我部真裕)と合同開催で、「二人の国法学者憲法裁判官ーヘッセとベッケンフェルデー」(赤坂正浩)「ドイツ憲法判例と放送法」(鈴木秀美)、及び「イタリア憲法裁判所の制度と運用」(田近肇)が報告された。3月研究会は、違憲審査制と民主主義をテーマに、「憲法原理としての民主政」(林知更)、「現代フランス憲法理論の展望」(山元一)、そして、「違憲審査制の政治的・制度的基盤」(見平典)が報告された。本年度は違憲審査制に関わる様々なテーマが報告され、実り多いものとなった。アメリカ型違憲審査制及びドイツ型憲法裁判所とも異なる、「第三の類型としてのカナダ及び日本の違憲審査制」の可能性を検討することは、本研究の重要な目的の一つである。佐々木雅寿『対話的違憲審査の理論』(三省堂)は、カナダにおいて最高裁判所と学説が作り上げた「憲法的対話」が、わが国の国会と最高裁判所の間で実際に行われていることを示し、さらに、カナダと日本に共通の「対話的違憲審査」を構築しようとする。これにより、これまで憲法学説が前提としてきた「違憲審査と民主主義との緊張関係の内実や程度は再検討を迫られる」と佐々木は主張している。というのも、最高裁の判断が「最後の言葉」とならず、最高裁判決の後に国会の立法作業が続くからである。なお検討すべき要素はあるが、佐々木の著書により違憲審査の「第三の類型」の可能性が示された言うことができる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ドイツ、フランス、アメリカ、カナダ、韓国との比較法研究を踏まえつつ、わが国の違憲審査制の活性化のための方策を検討しようとするものである。佐々木『対話的違憲審査の理論』(三省堂)はカナダと日本の違憲審査制を結ぶ貴重な著作で、本年度の重要な成果である。
地盤の不整形性に起因した動揺地震動成分が構造物の破壊に及ぼす影響

水平・上下2軸同時加振振動台による振動実験を昨年に引き続いて実施した。本年度は動揺地震動が構造物に及ぼす影響を考察した。すなわち2軸加振振動台実験では砂槽を上載し,砂層にスロッシング的振動を卓越させることにより,砂地盤中に根入れされた構造物の応答と破壊を明らかにした。その結果,上下加速度差に起因する動揺加速度が,水平動と同等の応答性状を与えること,動揺加速度の振動数特性が,算出するために用いた上下加速度ではなく,水平加速度の振動数特性に類似することを明らかにした。また,動揺加速度が高さに比例した水平加速度に置き換えることが可能であり,動揺振動による影響を水平入力加速度により与えられるせん断力として同様に評価できることも,実験的に明らかにした。実験で得られたパラメータを有限要素法による数値解析でシミュレートし,数値解析の有効性を確認するとともに,実地盤に対し数値解析を適用することで,動揺地震動が構造物に及ぼす影響を明らかにし,実務レベルで適用する際の問題点を検討した。その結果,地盤特性の変化する境界部の形状が動揺地震動特性に影響することを明らかにした。特に,急斜面地盤上に盛土造成したような地盤では,境界近傍での動揺振動による影響が水平振動に対して無視できないレベルとなること,緩斜面上に盛土造成した地盤では,境界近傍から離れた場所で動揺振動による影響があること,ただしその影響は急斜面上によるタイプほどは大きくならないこと,を明らかにした。本研究により本年度は以下の成果を得た。(1)阪神・淡路大震災を含めた主な大規模地震における地震被害データより,動揺地震動が原因と考えられる地震被害の資料をさらに収集し,原因を詳細に考察した.その結果,地盤の不整形部分に起因する構造物の動揺振動によると思われる被害が発生していることを明らかにした。(2)地震動アレー観測データを収集,解析し,動揺地震動の発生メカニズムを実記録より解明した.その結果,ほぼ水平成層になっていると思われる地盤においても,上下地震動の増幅特性と位相特性の違いが発生していることを明らかにした。(3)動揺地震動の波動特性を定性的または定量的に捉えるため,研究室所有の上下・水平2軸同時加振振動台による振動実験を実施した.その結果,地盤の不整形部分が存在すると,水平動入力した地震動でも上下地震動の増幅特性と位相特性の違いが発生していることを明らかにした。(4)(3)で検討した結果を基に,有限要素法による数値シミュレーションで解析し,動揺地震動成分の増幅,伝播特性を解明した.その結果,地盤の不整形部分に起因する上下地震動の増幅特性と位相特性の違いが解析的にも再現できることを明らかにした。
分子インプリントポリマーを感応素子とした針状微小電位検出型人工免疫センサーの開発

ヒスタミンをモデル物質に選び、それを鋳型分子とした分子インプリントポリマーを人工抗体とした電位検出型人工免疫センサーの開発を行った。棒状のグラファイト電極をトランスデューサーとし、その表面に形成させたプラズマ重合薄膜に分子インプリントポリマーを含浸させることによって針状のセンサーを作成した。このセンサーの性能評価を行ったところ、ヒスタミンに対して高い選択性・特異性を有していることが分かった。構造が単純で微小化が可能な反面、実用化が困難である電位検出型免疫センサーの感応素子に人工抗体とも呼ばれる分子インプリントポリマー(MIP)を応用し、またインターフェイスとしてプラズマ重合超薄膜を応用することにより、針状微小電位検出型人工免疫センサーを開発し、研究分野、産業分野、医療分野に貢献することを目的として研究を行い、平成21年度は下記の研究成果を得た。平成21年度はセンサー性能向上のために直径約3mm、長さ約35mmの棒状グラファイトがトランスデューサーとして機能するかの検討を行い、さらに鋳型分子にヒスタミンを用い、既にセンサー開発の可能性について検討を行ったセロトニン以外の化学種に対する本センサーの作成の可能性について検討を行った。多種類の化学種に対して本センサーの作成機構が適用できれば、同一の作成原理で多くの分析目的対象物質に対する化学センサーの作成が可能となり、マイクロマルチセンサーの開発につながる技術となりうると考えられる。センサーの作成は既に報告した方法により行い、センサーの性能評価は銀-塩化銀電極を参照電極として用い、標準液を添加した際のセンサー電位の変化を測定することにより行った。その結果、グラファイトはこれまでトランスデューサーとして使用してきた白金と比較して有効に機能することが確認できた。また、作成したヒスタミン認識センサーはヒスタミンの構造類似体と比較してヒスタミン添加時に、より大きな電位変化を示し、ヒスタミン認識センサーを作製することができた。そして機能性モノマーの配合量を検討することによりセンサーの応答性能を向上させることができた。またブランクセンサーと比較することにより本センサーがMIPの鋳型による認識を行っていることも確認できた。血液検査を血液を採取することなく、また苦痛を伴うことなく行うことを実現化するために、直径が1μm程度の超微小針状センサーの開発を行っている。超微小センサーは既存のセンサーの構造が複雑なため、既存のセンサーを単純に小さくすることにより作製することはできない。したがって、全く新しい発想による構造が単純なセンサーの開発が必要である。また、血液検査では分析目的物質が多くの場合有機化合物であるが、有機化合物に対するセンサーの開発は無機化合物と比較すると進んでいないのが現状である。そこで本研究では、有機化合物を分子認識するプラスチック(分子インプリントポリマー)を含浸したプラズマ重合超薄膜と、その表面に分析目的化合物が吸着した時に生じる電位を電気信号に変換するトランスデューサーとして機能する炭素膜の2層膜のみによる単純な構造を考案し、その有効性をヒスタミンを分析目的物質のモデル化合物として評価している。本来、センサーは分子認識部位である分子インプリントポリマー表面での電位変化のみを電気信号として取り出されるべきであるが、センサー表面にはプラズマ重合膜も一部露出しており、それが有機化合物に対する吸着性をもっておれば、取り出された電位変化に影響をおよぼす可能性がある。そこで、プラズマ重合膜を積層したグラファイトに対してヒスタミンが吸着性を有しているのか、吸着した時の電位変化が実際に影響をおよぼす程度なのかについて検討を行った。その結果ヒスタミンの吸着は少なからずあり、影響をおよぼす可能性があることがわかった。そこで現在、プラズマ重合膜を積層したグラファイトに対する応答性が少ない有機化合物を分析目的モデル物質として選定するために、応答性が少ない有機化合物を探索している。血液検査を行いその数値の大小に基づいて健康状態を把握し生活改善を行うことは健康維持のために、また病気を未然に防ぐためには重要である。また、病気の治癒度の尺度として血液検査値は広く用いられている。しかし、現在行われている血液検査は多くの場合注射器による採血により行われているため、精神的・肉体的苦痛や負担を伴う。そのため成人はもとより特に幼児や老人にとっては必ずしも積極的に血液検査を行える現状ではない。そこで本研究では、いつでも、どこでも、気軽に、かつ安価な血液検査が可能となる新規な人にやさしい血液検査方法の開発を行っている。具体的には、採血することなく、血液検査を行うことを実現化するために、直径が1μm程度の超微小針状センサーの開発を行っている。このようなセンサーは既存のセンサーの構造が複雑なため、これを単純に小さくすることにより作製することはできない。したがって、構造が単純なセンサーの開発が必要である。そこで、特定の有機化合物のみを吸着するプラスチック(分子インプリントポリマー)を含浸したプラズマ重合超薄膜と、その表面に分析目的化合物が吸着した時に生じる電位を電気信号に変換する炭素膜の2層膜のみによる単純な構造を考案し、その有効性に関してヒスタミンを分析目的物質のモデル化合物として選び評価している。ヒスタミンを検出するセンサーはヒスタミンのみに応答し、他の化学種には応答しないことが重要である。

本センサーの応答性能や選択性能について検討したところ、ヒスタミンに特異的に応答するものの、リシン、ピロール、2-アミノベンズイミダゾール等の他の化学種にも応答し選択性能がやや劣ることが分かった。現在、本センサーの選択性能を向上させるために、この原因を解明する検討を行っている。
対象者ニーズを重視した遠隔リハビリ・ヘルスケアに関する学際的研究開発

本研究では、疾病発症により退院後も継続したリハビリテーションが必要となった人や、病気を予防している未病の人が、健康管理や心身の活動性維持に関する適切な助言等を得ながら、地域で長く快適に暮らすことを可能とする遠隔支援システム(情報通信機器・サービスを含む)を研究開発する。1年目と2年目は、遠隔医療・遠隔リハビリテーションに関する現在の国内外の状況について学術文献や研修会情報等から把握した上で、「記憶障害をもつ人に対する遠隔リハビリテーションの効果」に関する文献レビューを行い、報告した。また、現場ニーズを知るために、中核的なリハビリテーションセンターでの高次脳機能障害者の支援に携わる専門家とともに、円滑な社会復帰を目指す患者さんへのソーシャルスキルトレーニング(SST)の実施と支援者・当事者に対するヒアリングを行った。従来のメモ帳などの道具を用いた記憶障害への代償訓練における足りない点や、当事者が実際の日常生活や就労場面で求められる内容について明らかとし、ここから新たな開発機器をデザインした。具体的な一つは、ある特定の物事の記憶を定着させるためのSpaced Retrieval Trainingを実現するゲーム課題である。その他、高次脳機能障害リハビリテーション用としてのVR買い物タスクおよびAR買い物タスクがある。いずれも利便性の高いタブレット端末を用いて行うことができ、webを介して遠隔からもデータ記録・成績管理ができる仕様となっている。これらを用いた予備実験の成果は国内学術学会で発表し、最新の進捗についても報告予定が確定している。本年度は当該研究課題の主テーマ「遠隔医療・遠隔リハビリテーション」に関する現在の国内外の状況について、学術文献や書籍、学会・研修会からの情報等により収集を行い、2年目以降の研究の基盤を構築した。その一環として、「記憶障害をもつ人に対する遠隔リハビリテーションの効果」に関するシステマティック・レビューを行い、リマインダーシステムやウェラブルPC、遠隔によるエラーレス学習の有用性を確認した。この成果については現在執筆中である。同時に、次年度から開始する臨床研究の基礎として、都道府県の中核的なリハビリテーションセンターの医療・福祉専門職や、大学の工学研究者との連携体制を整えた。その上で、高次脳機能障害者の支援に携わる専門家および当事者に対し、ヒアリングを行った。現存の思い出し支援システムの問題点や、従来のメモ帳などの道具を用いた記憶低下代償訓練における足りない点、また当事者が実際の日常生活や就労場面で求められる内容等について明らかとした。これは、今後の遠隔支援システム開発において重要な観点を与え得るものである。その他、地域で暮らす人が使用できるツールやトレーニング課題を採用した臨床研究として以下のことを報告した。一つ目は高次脳機能障害者向けの評価・訓練システムとして筆者らがこれまでに開発したVirtual Shopping Testを用いて、難易度と瞬目に着目した研究成果、二つ目は認知課題中の前頭葉血流の変化に着目した研究成果である。本年度は、初年度として、3年間の研究開発を行う上での情報収集を十分に行い、新たな研究協力者と共に基盤を整えることができた。当初は支援システムについてのアンケートによるニーズ調査を実施予定であったが、患者本人および支援者へのヒアリングという形で実現した。初年度は、遠隔医療・遠隔リハビリテーションに関する現在の国内外の状況について学術文献や研修会情報等から把握した。これを基盤とし、続く2年目では「記憶障害をもつ人に対する遠隔リハビリテーションの効果」に関する文献レビューを行い、学会発表および原著論文として採択された。同時に、臨床研究の基礎として現場のニーズを知るため、都道府県の中核的なリハビリテーションセンターでの高次脳機能障害者の支援に携わる専門家とともに、円滑な社会復帰を目指す患者さんへのソーシャルスキルトレーニング(SST)の企画・運営に関わり、あわせて支援者や当事者に対しヒアリングを行った。現存の思い出し支援システムの問題点や、従来のメモ帳などの道具を用いた記憶低下代償訓練における足りない点、また当事者が実際の日常生活や就労場面で求められる内容について明らかとし、これを基に新たな開発機器のデザイン設計を行った。これは医療・福祉専門職や工学・情報学研究者との連携体制を築いて進めている。また、地域で暮らす人が日常的に使用できるトレーニングツールとして、これまでに手懸けてきた高次脳機能障害者向けの評価・訓練システムVirtual Shopping Test改良および臨床研究の準備を行った。本年度は、2年目として、3年間の研究開発を行う上で基礎となる学術文献のレビューを論文としてまとめた。医療・福祉専門職や工学・情報学研究者との連携体制を築き、機器開発および改良についても進行している。

1年目と2年目は、遠隔医療・遠隔リハビリテーションに関する現在の国内外の状況について学術文献や研修会情報等から把握した上で、「記憶障害をもつ人に対する遠隔リハビリテーションの効果」に関する文献レビューを行い、報告した。また、現場ニーズを知るために、中核的なリハビリテーションセンターでの高次脳機能障害者の支援に携わる専門家とともに、円滑な社会復帰を目指す患者さんへのソーシャルスキルトレーニング(SST)の実施と支援者・当事者に対するヒアリングを行った。従来のメモ帳などの道具を用いた記憶障害への代償訓練における足りない点や、当事者が実際の日常生活や就労場面で求められる内容について明らかとし、ここから新たな開発機器をデザインした。具体的な一つは、ある特定の物事の記憶を定着させるためのSpaced Retrieval Trainingを実現するゲーム課題である。その他、高次脳機能障害リハビリテーション用としてのVR買い物タスクおよびAR買い物タスクがある。いずれも利便性の高いタブレット端末を用いて行うことができ、webを介して遠隔からもデータ記録・成績管理ができる仕様となっている。これらを用いた予備実験の成果は国内学術学会で発表し、最新の進捗についても報告予定が確定している。初年度に学術文献のシステマティック・レビューによって得られた知見、そしてニーズ調査をもとに、今後は高次脳機障害者に対する遠隔支援システムの開発と臨床研究について計画・実践していく予定である。現場の医療・福祉専門職種および当事者へのヒアリングは継続する予定であり、工学研究者や研究協力者との定期的な研究ミーティングにより全体の予定を随時調整して進行させる。開発した機器を用いたフィールドでの実験を実施予定である。情報通信技術を用いたリハビリテーションの利点・欠点について明らかとするよう進めていく。また、研究協力者との定期的な研究ミーティングにより全体の予定を随時調整して進行させる。当初、アンケート調査における集計・分析協力者への謝金として予定していたが、実施計画の変更により未使用となった。臨床評価研究を本年度より次年度に実施予定へ変更となったため、その調査旅費および被験者謝金を次年度に使用する。次年度に臨床実験を実施する際に、集計・分析協力者への謝金として使用計画に含める予定としている。
粒界制御鉄シリサイドの熱電性能

発電、冷却効率の高い熱電材料の開発が期待されている。発電、冷却効率は、熱電材料の性能指数Z=σα^2/κ=σα^2/(κ_<el>+κ_<ph>)が大きい程良好であるので、期待される材料は性能指数Zが大きい材料である。ここで、σは電導度、αはゼーベック係数、κは熱伝導率、κ_<el>は電子による熱伝導率、κ_<ph>はフォノンによる熱伝導率である。本研究の目的は、民生用の熱電材料として期待が大きい鉄シリサイドβFeSi_2に着目して、βFeSi_2の粒界や相界面を制御し、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を実験、理論両面から得ることである。本研究では、α→β+Siへの共析変態、α+ε→βへの包析変態、メカニカルアロイイング、焼結あるいは液体急冷の3種類の方法で、Cu、Co、Mn、SbあるいはAgを含むβFeSi_2を作製した。次に電導度測定、ゼーベック係数測定、電子顕微鏡観察、X線回折などを行い、粒界、相界面の構造と熱電的性質について調べた。得られた主な研究結果は次の通りである。(1)溶解鋳込み、メカニカルアロイイング、液体急冷、あるいは焼結によって、それぞれβFeSi_2の形成速度、形成過程が異なり、βFeSi_2の粒界や相界面構造、成分元素の分散状態が異なる。(2)電導度、ゼーベック係数、出力因子など熱電的性質はCu、Sb、Agによってそれぞれ異なる影響を受け、最適の成分濃度が異なる。(3)粒界や相界面構造の熱電的性質に及ぼす影響についての知見が得られ、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を得るための基礎的知見が得られた。発電冷却効率の高い熱電材料の開発が期待されている。本年度の研究では、先ずα→β+Siへの共析変態、メカニカルアロイイング、あるいは液体急冷の3種類の方法で、Ag、Coを含むβFeSi_2を作製する、次に電導度測定、ゼーベック係数測定、電子顕微鏡観察、X線回折などを行い、粒界、相界面の構造と熱電的性質について調べる。これまでに得られた主な研究結果は次の通りである。(1)共析変態、メカニカルアロイイング、液体急冷によって、それぞれβFeSi_2の形成速度が異なり、βFeSi_2の粒界や相界面構造、Agの分散状態が異なる。(2)電導度、ゼーベック係数のAg濃度依存性はそれぞれ異なり、出力因子は一定のAg濃度で最大となる。(3)粒界や相界面の異なるβFeSi_2と熱電的性質についてのデータが得られ、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を得るための基礎的知見が得られた。

ここで、σは電導度、αはゼーベック係数、κは熱伝導率、κ_<el>は電子による熱伝導率、κ_<ph>はフォノンによる熱伝導率である。本研究の目的は、民生用の熱電材料として期待が大きい鉄シリサイドβFeSi_2に着目して、βFeSi_2の粒界や相界面を制御し、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を実験、理論両面から得ることである。本年度の研究では、先ずα→β+Siへの共析変態、メカニカルアロイイング、あるいは液体急冷の3種類の方法で、Cu、Co、Mn、SbあるいはAgを含むβF6Si_2を作製する、次に電導度測定、ゼーベック係数測定、電子顕微鏡観察、X線回折などを行い、粒界、相界面の構造と熱電的性質について調べる。これまでに得られた主な研究結果は次の通りである。(1)メカニカルアロイイング、液体急冷、焼結によって、それぞれβFeSi_2の形成速度、形成過程が異なり、βFeSi_2の粒界や相界面構造、Cu、Agの分散状態が異なる。(2)電導度、ゼーベック係数のCu、Sb、Ag濃度依存性は異なり、出力因子はそれぞれ一定の濃度で最大となる。(3)粒界や相界面の異なるβFeSi_2と熱電的性質についての相関を示すデータが得られ、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を得るための基礎的知見が得られた。発電、冷却効率の高い熱電材料の開発が期待されている。発電、冷却効率は、熱電材料の性能指数Z=σα^2/κ=σα^2/(κ_<el>+κ_<ph>)が大きい程良好であるので、期待される材料は性能指数Zが大きい材料である。本研究の目的は、民生用の熱電材料として期待が大きい鉄シリサイドβFeSi_2に着目して、βFeSi_2の粒界や相界面を制御し、性能指数Zの大きい熱電材料の設許指針を実験、理論両面から得ることである。本研究では、α→β+Siへの共析変態、α+ε→βへの包析変態、メカニカルアロイイング、焼結あるいは液体急冷の3種類の方法で、Cu、Co、Mn、SbあるいはAgを含むβFeSi_2を作製した。次に電導度測定、ゼーベック係数測定、電子顕微鏡観察、X線回折などを行い、粒界、相界面の構造と熱電的性質について調べた。得られた主な研究結果は次の通りである。(1)溶解鋳込み、メカニカルアロイイング、液体急冷、あるいは焼結によって、それぞれβFeSi_2の形成速度、形成過程が異なり、βFeSi_2の粒界や相界面構造、成分元素の分散状態が異なる。(2)電導度、ゼーベック係数、出力因子など熱電的性質はCu、Sb、Agによってそれぞれ異なる影響を受け、最適の成分濃度が異なる。(3)粒界や相界面構造の熱電的性質に及ぼす影響についての知見が得られ、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を得るための基礎的知見が得られた。