hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノチューブを用いた自由電子による可変波長レーザ光源

本研究では、カーボンナノチューブ中の伝導電子の特に長い平均自由行程を利用し、周期化した磁界を加えることによって、電子と周期化磁界の共鳴的な相互作用によってコヒーレント電磁波の発生素子に関する基礎研究である。この研究で重要な点はカーボンナノチューブの操作および周期化磁界の発生手法である。カーボンナノチューブを溶液中に分散し、電極間電圧を加えることによって、カーボンナノチューブの電極間の配列手法を再現性は良くないが確立した。これに基づく、カーボンナノチューブの室温での電気伝導率の測定による平均自由行程の評価を行った。すなわち、垂直磁化膜を用い周期化磁界を提供できる縞状磁区を持つ電極の形成を行った。しかしながらカーボンナノチューブと電極間の接触抵抗が非常に大きいことが明らかになり、より良好なコンタクト法を開発しなければならないことが明らかになった。電気伝導率の測定による電子の平均自由行程を評価したところ、電気伝導率と周期磁界の強さ、すなわち、垂直磁化膜の残留磁化間の関係、周期化磁界の周期の長さとの関係を明らかにした。さらに、カーボンナノチューブの種類及びこれらの性質の基板材料への依存性も検討した。しかしながら、実際の発光には至っておらず、今後、カーボンナノチューブと電極間の接触抵抗の低減、基板材料の最適化ならびに高い空間磁界を提供できる垂直磁化膜の材料に関する検討によって、コヒーレント電磁波の発生効率を高めていく。本研究では、カーボンナノチューブ中の伝導電子の特に長い平均自由行程を利用し、周期化した磁界を加えることによって、電子と周期化磁界の共鳴的な相互作用によってコヒーレント電磁波の発生素子の創成に関する研究である。この研究の基本はカーボンナノチューブの自由な操作および周期化磁界の発生手法である。研究期間中に、カーボンナノチューブの溶液中に分散し、電極間電圧を加えることによって、カーボンナノチューブの電極間の配列手法を再現性は良くないが確立した。さらに、軟磁性材料と硬磁性材料間の交換結合作用を利用し、微細加工の手法および垂直磁化膜を用いて、規則正し周期化磁界を提供できる縞状磁区を持つ電極の形成を行った。しかしながらカーボンナノチューブと電極間の接触抵抗が非常に大きいことが明らかになり、より良好なコンタクトをとる手法を開発しなければならないことが明らかになった。電気伝導率の測定による電子の平均自由行程を評価したところ、電気伝導率と周期化磁界の強さ、すなわち、垂直磁化膜の残留磁化間の関係、周期化磁界の周期の長さとの関係を明らかにした。さらに、カーボンナノチューブの種類及びこれらの性質の基板材料への依存性を明らかにした。室温において、カーボンナノチューブ中の伝導電子の平均自由行程は一般金属材料の数百倍の1000ナノメートルを超える。本研究では、このように非常に長い平均自由行程を利用し、周期化した磁界を加えることによって、伝導電子と電磁場との共鳴的な相互作用によってコヒーレント光であるレーザー光の発生素子の実現及びその超高速レーザー情報処理・光コンピューティングデバイスへの応用を目的とする。レーザー光の波長をX線から紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波まで自由に変えることを目的として研究に取り組んでいる。実際にはカーボンナノチューブの操作手法を確立する必要があり、電気泳動法によるカーボンナノチューブの基板上への分散配置法の検討をまず行った。分散化のためには入り組んだ不敷布状態か単一、もしくは数本のカーボンナノチューブに分離する必要があり、表面活性化処理として硝酸ベースの処理を施した。印加磁界のための微小磁石群には当初フロッピーディスクを使用して行ったが、発光不可能であった。ある程度強磁界を規則周期的に発生する平面基板を実現するためには、厚膜の硬磁性薄膜を形成する必要があった。

より基本的な発光シュミレーションによる実験パラメータの最適化を現時点では検討している。カーボンナノチューブのハンドリング方法の確立に多大な時間を要している。特に分散化処理に多くの時間が必要であった。ある程度解決はしているが、単一のカーボンナノチューブを扱うまでには至って無い。期間延期が認められているので、再度カーボンナノチューブの単一配列を試みる。また磁界印加のために光磁気記録で用いられる薄膜を用いて、周期的磁界印加手法を確立する。前述のように23年度中にシミュレーションを行いその結果を実験に反映させる予定であったが、電極形成ならびにナノチューブのハンドリングに問題があり、さらに実験期間が必要なことが明らかになった。未使用額は上記の電極形成ならびにナノチューブハンドリングの経費に充当することとしたい。
小規模汚水処理施設における高次処理実技の実証的研究

小規模汚水処理施設における安定した処理機能の向上と,窒素・リンの同時除去のための新しい高次処理方式を確立することを目的として,回分式間欠曝気法による窒素除去と,鉄接触材を使用したリン除去を組み合わせた窒素・リン同時除去法について,室内実験と現地試験を行った.1.ペプトン,肉エキスを主成分とする人工汚水を用いた室内実験では,鉄板浸漬の有無にかかわらず,窒素は80%以上, BOD, CODについても90%以上の高率の除去が安定して得られており,鉄板の浸漬が生物処理に悪影響を及ぼすことはとくに認められなかった.一方,リン除去については,鉄板浸漬前は平均24%の除去率で,しかも変動が大きく不安定であったのに対し,鉄板浸漬後は除去率が急激に上昇し,リン去率能力の顕著な向上がみられた.2.現地施設としては,滋賀県秦荘町常安寺の施設を用いた.小規模な汚水処理施設では流入汚水の量や濃度の時間変化が著しいのが特徴で,それに耐えうる処理機能が要求されるが,本施設では処理水のBODは23mg/l, T-Nは34mg/lと非常に安定していた.次に,リン除去については鉄接触材を浸漬しない場合でも5080%とかなりの除去が行われたが,鉄接触材として有効長さ2.2m鉄筋588本(総表面積60.9m^2)を浸漬した結果, 90%以上の非常に高いリン除去率が得られた.3.室内実験汚泥では鉄板浸漬とともにFe_2O_3, P_2O_5が急激に増加し,鉄接触材のリン除去効果が明瞭に認められたが,実施設汚泥ではP_2O_5の増加は認められなかった.重金属類は一般に微量であり,また有効態リン酸の割合が著しく高いことから,ここで得られた汚泥は農地還元のための優れた資材になると考えられる.小規模汚水処理施設における安定した処理機能の向上と,窒素・リンの同時除去のための新しい高次処理方式を確立することを目的として,回分式間欠曝気法による窒素除去と,鉄接触材を使用したリン除去を組み合わせた窒素・リン同時除去法について,室内実験と現地試験を行った.1.ペプトン,肉エキスを主成分とする人工汚水を用いた室内実験では,鉄板浸漬の有無にかかわらず,窒素は80%以上, BOD, CODについても90%以上の高率の除去が安定して得られており,鉄板の浸漬が生物処理に悪影響を及ぼすことはとくに認められなかった.一方,リン除去については,鉄板浸漬前は平均24%の除去率で,しかも変動が大きく不安定であったのに対し,鉄板浸漬後は除去率が急激に上昇し,リン去率能力の顕著な向上がみられた.2.現地施設としては,滋賀県秦荘町常安寺の施設を用いた.小規模な汚水処理施設では流入汚水の量や濃度の時間変化が著しいのが特徴で,それに耐えうる処理機能が要求されるが,本施設では処理水のBODは23mg/l, T-Nは34mg/lと非常に安定していた.次に,リン除去については鉄接触材を浸漬しない場合でも5080%とかなりの除去が行われたが,鉄接触材として有効長さ2.2m鉄筋588本(総表面積60.9m^2)を浸漬した結果, 90%以上の非常に高いリン除去率が得られた.3.室内実験汚泥では鉄板浸漬とともにFe_2O_3, P_2O_5が急激に増加し,鉄接触材のリン除去効果が明瞭に認められたが,実施設汚泥ではP_2O_5の増加は認められなかった.重金属類は一般に微量であり,また有効態リン酸の割合が著しく高いことから,ここで得られた汚泥は農地還元のための優れた資材になると考えられる.
不法行為法における「権利侵害」要件と「損害」要件の関係に関する比較法的研究

不法行為法において賠償の対象となる「損害」は、所与のものではなく、侵害された「権利(利益)」の存在を前提に、加害者への制裁の確保という観点も加味しつつ決定されるものである。また、被侵害利益の帰属主体と賠償請求権者が分離する場合には、賠償請求権者自身の利益が侵害されたわけではないから、与えられる賠償金の使途が制約され、被侵害利益の回復のために用いることが要請されうる。本年度の研究活動においては、第一に、不法行為の原則規定である民法709条の例外規定である民法711条の構造分析を行った修士論文に加筆修正を行い、公表した。同論文は、フランス法を比較法の素材としつつ、711条が定める請求権が、709条によれば賠償されるべき「損害」に含まれないはずの近親者の慰謝料を「損害」に含めることによって、死者に対する権利侵害を行った者への制裁を確保するためのものであるという構造を抽出しようとしたものである。同論文によって、「権利侵害」要件が、賠償すべき「損害」を画定するにあたって一定の積極的意義を果たしていること、ひいては「権利侵害」要件と「損害」要件の関係の一端を示し得たと考えている。もっとも、同論文は、711条といういわば例外的な場面に焦点を当てたものであって、より端的に、709条自体に焦点を当てた検討の必要を痛感したところである。そこで、本年度においては、第二に、侵害された被害者の「権利」と「損害」算定との関係について、検討を開始した。この問題は、日本法においては、比較的古くは人身損害の包括的算定の是非との関係で、比較的最近では、規範的損害論との関係で論じられてきたものと一定程度重なるものであるが、近時の議論においては、「権利侵害」をただちに損害賠償に結びつけるような傾向もまま見受けられるように思われる。この問題に関する検討は、いまだ成果を公表する段階にはないが、来年度中に、その一端を公表する予定である。本年度は、前年度に公表した成果において示した、711条において被侵害利益の帰属主体と賠償請求権者の行使者が乖離するという状況が存在することをふまえ、この着想をさらに敷衍し、深化させることとした。そこで着目したのは、建物の「基本的安全性」を欠くことを理由に建物の設計者らに不法行為責任が成立することを認めた最判平成19年7月6日民集61巻5号1769頁である。筆者の分析によれば、同判決にいう「基本的安全性」という概念は、不特定多数の者が建物に対して有している利益を反映したものであり、基本的安全性の回復のための損害賠償請求は、不特定多数の者の利益を代表したものと位置づけることが可能である。このような分析を基礎として、生命侵害における711条に基づく請求権の場合や、フランス法における環境損害の場合に関する議論を比較対照しつつ、賠償請求権者に帰属しない利益への侵害に基づく損害賠償請求制度について、あるべき制度及び解釈論を模索したのが、本年度において公表した「建物の基本的安全性の瑕疵に関する不法行為責任について--最判平成19年7月6日及び同平成23年7月21日を契機として--」である。同論文によって、不法行為法上の「権利侵害」要件にいう被侵害利益の帰属主体と賠償請求権の主体(「損害」の帰属主体)が分離することがもたらす問題と、ありうる解釈上の解決(賠償金の使途の限定や原告の限定の方途など)を提示することによって、問題の構造を一定程度明らかにすることが出来たと考えている。
助産師に求められる看護実践能力育成に向けた教育方法としてのOSCEの有効性の検討

助産師に求められる看護の実践能力育成のために、大学教育の助産課程の前後および卒業前および卒業後1年の時点でOSCE(客観的臨床能力試験)を実施し、助産師に求められる看護実践能力育成に向けた教育方法としてのOSCEの有効性の検討を行なった。卒業前、卒業後にOSCEを採用することは、看護技術の習得状況題等が明確となり、その後の看護実践能力向上のために必要な課題を明確にする点において有効であった。本研究の目的は、助産師に求められる看護の実践能力育成のために、大学教育の助産課程の前後および卒業前にOSCE(Objective Structure Clinical Examination:客観的臨床能力試験)を実施し、それらの結果をもとに、学生個別の卒業後の看護実践能力育成のためのプログラムを作成し、OSCEの有効性を明らかにするである。19年度は、プログラムを作成するに先立ち、助産過程の学生の看護実践能力を、OSCE実施により把握することとし、「学士課程助産師教育の卒業時における実践能力の到達目標」を参考に、助産師として卒業時に求められる能力について整理し、「妊娠末期」「分娩期」「産褥期」「新生児」「家族計画」についてOSCEの課題を設定した。OSCEを実施にあたり、チェックリスト、マニュアルを作成し、課題として妥当であるかを臨床経験5年以上の助産師に実施し、課題設定等に修正を加えた。その後、卒業直前の助産過程の学生にOSCEを実施した結果および対象学生へのグループインタビューから、OSCEの場面を妊娠期から経過を追いながら実施していくことで、思考過程を踏まえ、助産師としての強化したい看護実践能力の向上にOSCEを用いた方法は有効であると考える。しかし、課題設定では、実施時期によっては、イメージできないこともあり、模擬患者(SP)やより現実的・具体的な場面設定などの方法の検討が今後の課題として考えられた。平成19年度には、「学士課程助産師教育の卒業時における実践能力の到達目標」を参考に、助産師として卒業時に求められる能力について整理し、「妊娠末期の妊婦健康診査時の支援」「分娩第1期の看護」「産褥期子宮復古の観察」「出生直後の新生児の看護」「家族計画指導」場面の課題を設定し、それらを用いて卒業前にOSCE(Objective Structure Clinical Examination:客観的臨床能力試験)を実施した。20年度の研究目的は、卒業後より1年後となる時点で同様の内容について再度OSCEを実施し、さらに昨年度の実施のVTRを視聴し、卒業前後において実施内容の相違点について、また卒業後、自身の課題についてどのようい取り組んだか、OSCEを用いることの意義などについて研究参加者によるグループインタビューを行った。インタビュー内容を分析し、OSCEを用いることで卒業前・後における自身の看護実践能力の変化を知ることとなり、OSCEの場面を妊娠期から経過を追いながら実施していくことで、自身の看護実践の取り組みにおいて、この1年間で強化された課題とまだ十分ではない課題とが明確になり、思考過程を踏まえ、助産師としての強化したい看護実践能力の向上にOSCEを用いた方法は有効であると考える。特に、声かけなど対象に配慮した行動がとれ、状況を判断し、さまざまな情報を統合した行動となっていた。しかし、看護技術には助産師の独自の工夫や方法があり、OSCEの評価項目に含まれない点があったため、さらに評価方法や評価の視点を精査していく必要がある。今後は実施した卒業前のOSCE結果および今回の分析において明らかとなった点を踏まえて、さらに看護実践能力育成のために自分自身が課題に取り組めるようなプログラム設定を行っていく必要があると考える。本研究の目的は、助産師に求められる看護の実践能力育成のために、大学教育の助産課程の前後および卒業前にOSCE(Objective Structure Clinical Examination:客観的臨床能力試験)を実施し、それらの結果をもとに、学生個別の卒業後の看護実践能力育成のためのプログラムを作成し、OSCEの有効性を明らかにすることである。学士課程助産師教育の卒業時における実践能力の到達目標」を参考に、20年度までに作成し設定した、「妊娠末期」「分娩期」「産褥期」「新生児」「家族計画」に関するOSCE課題を、助産過程の学生に対して卒業前と卒後1年経過した時点の2回実施した。その場面を撮影し、卒後1年の時点で、今回実施と1年前実施のDVDを視聴し、比較を行い、また、グループインタビューにより自身の振り返りを行い、OSCEとしての課題設定の内容について検討を行なった。卒業前と卒後1年で同じ課題を設定することは、現在と1年前とを比較することで、自身の成長と課題が明確となるという利点があるが、卒業前と卒後1年のOSCEにより把握すべき項目が異なり、卒業前は「基本的技術の習得状況の把握」「場面に応じたコミュニケーション」などの強化ができるOSCE設定が必要である。卒後1年については、同じ課題においてもアセスメント・判断が適切にできており、「自身の成長の確認」ができ、特に、「場面に応じたコミュニケーション」や「対象の安全確保の視点」が強化されていた。

しかし、卒後1年は「基本的技術の曖昧さ」があり、「臨機応変な対応」の強化とともに基本的看護技術に立ち戻る必要性を感じていた。したがって、卒業前、卒後1年のOSCE課題については、同じ課題内容としながらも、評価のポイントをその時期に応じた設定とる必要があり、評価のポイントの示唆が得られた。
宇宙背景ニュートリノの崩壊探索に用いる超伝導赤外線検出器の開発

本研究では,宇宙背景ニュートリノの崩壊探索COBAND実験を行うために,ニュートリノ崩壊時に発生する25meV程度の遠赤外線光を一光子ごとに2%の精度でエネルギーを測定できる超伝導トンネル接合素子(STJ)検出器の開発を行ってきた。この実験要求を満たすために,STJ検出器の直近に設置した極低温0.4Kで動作する前置増幅器の開発を行い,Nb/Al-STJの光応答信号を70倍に増幅することに成功し,信号ノイズ比を大きく改善した。また、Nb/Al-STJよりエネルギー分解能の高いHf-STJ検出器を開発し,リーク電流を大幅に下げて,可視光レーザーパルスに対する光応答を観測することに成功した。本研究では,宇宙背景ニュートリノ崩壊を探索するために、25meV程度の遠赤外線光を一光子ごとに2%の精度でエネルギーを測定できるNbとAlを超伝導素材とする超伝導トンネル接合素子(STJ)検出器と分光素子を組み合わせた観測装置の開発を行ってきた。2017年に予定している赤外線観測ロケット実験のために,2013年度にSTJ検出器プロトタイプで性能試験を行い,下記の項目について開発を進めてきた。Nb/Al-STJ検出器プロトタイプの性能試験を行い、測定装置の改良と検出器サイズを小さくすることによって,ノイズとリーク電流を減少させS/N比を30倍程度改善した。さらにS/N比を改善するために極低温0.9Kで動作するSOIトランジスタのボード上にNb/Al-STJをプロセスしたSOI-STJ一体型検出器を設計製作して,性能試験を行ない、SOIトランジスタ、STJともに0.9Kで正常に動作することを確認した。低ノイズでの遠赤外線ビーム入射のための装置の設計製作を進めた。ロケット搭載に向けた0.9Kの3He吸収冷却型クライオスタットおよびデータ通信システムの設計開発を行った。ニュートリノ崩壊探索実験のシミュレーションを行い,超伝導検出器実証モデルのSTJ検出器およびロケット搭載が可能な極低温環境測定装置を設計するための基礎データを得た。また,2020年頃の赤外線観測衛星搭載に向けて,よりエネルギー分解能の高いHf-STJ検出器のプロトタイプを作成し,性能試験を行った。1チャンネルのHf-STJ検出器プロトタイプを作成し,性能試験を行い,Hf-STJとして機能するチップの作成方法を改善するとともに、可視光レーザー光に対する応答を観測することに成功した。これらの研究成果を国際会議等で報告し,会議での情報交換を通して検出器開発の推進に反映させた。本研究では,宇宙背景ニュートリノ崩壊を探索するために,ニュートリノ崩壊時に発生する25meV程度の遠赤外線光のエネルギーを一光子ごとに2%以下の精度で測定できるNbとAlを超伝導素材とする超伝導トンネル接合素子(STJ)検出器と分光素子を組み合わせた観測装置の開発を行ってきた。2017年度末に予定している宇宙赤外線観測ロケット実験に向けて、2014年度に下記の項目についてSTJ検出器の開発を進めてきた。Nb/Al-STJ検出器プロトタイプで性能試験を行い,検出器サイズを小さくすることと測定環境を改良することによってノイズとリーク電流を大幅に減少させた。Nb/Al-STJ検出器のリーク電流は実験要求値の0.1nAを下回った。これによってS/N比を10倍程度改善した。さらにS/N比を改善するために極低温0.4Kで動作するSOI(Silicon-On-Insulator)前置増幅器基板上にNb/Al-STJをプロセスしたSOI-STJ一体型検出器を設計製作して,性能試験を行い,SOI-MOSFETとSTJが共に0.4Kで正常に動作することを確認した。ロケット搭載に向けた0.4Kの3He吸着ポンプ式冷凍機およびデータ通信システムの設計開発を行った。ニュートリノ崩壊探索実験のシミュレーションを行い,ロケット搭載が可能な極低温環境測定装置を設計するための基礎データを得た。また,2020年以降の赤外線観測衛星搭載に向けて,より高いエネルギー分解能を有するHf-STJ検出器のプロトタイプを作成し,性能試験を行い,Hf-STJの作成方法を改善した。これらの研究成果を国際会議等で報告し,会議での情報交換を検出器開発の推進に反映させた。本研究では,宇宙背景ニュートリノ崩壊を探索するために,25meV程度の遠赤外線光を一光子ごとに2%の精度でエネルギーを測定できるNbとAlを超伝導素材とする超伝導トンネル接合素子(STJ)検出器と分光素子を組み合わせた観測装置の開発を行ってきた。宇宙赤外線観測ロケット実験のために,2015年度にSTJ検出器試作器で性能試験を行い,下記の項目について開発を進めてきた: Nb/Al-STJ検出器試作器の信号ノイズ比を改善するために,STJ直近に設置できる極低温0.4Kで動作するSOI技術を用いた前置増幅器の開発を行い,200kHzの周波数帯まで約50倍の増幅率を有する前置増幅器を作成することに成功した。また,SOI前置検出器基板上にNb/Al-STJを作成するSOI-STJ一体型検出器の設計・製作・性能試験を進めた。低ノイズでの遠赤外線ビーム入射のための装置を製作した。この遠赤外線ビームをNb/Al-STJ検出器に入射して応答信号を観測した。

ニュートリノ崩壊探索ロケット実験のシミュレーションを行い,ロケット搭載用極低温遠赤外線観測装置の設計を進めた。また,将来の赤外線観測衛星搭載に向けて,よりエネルギー分解能の高いHf-STJ検出器の試作器を作成し,性能試験を行い,Hf-STJの作成方法を改善した。これらの研究成果を国際会議等で報告し,会議での情報交換を検出器開発・実験設計の推進に反映させた。本研究では,超伝導赤外線検出器の信号ノイズ比を大幅に改善して,遠赤外線光子を一光子ごとに検出することを目指して開発を進めている。宇宙赤外線観測ロケット実験のに向けて,2015年度にSTJ検出器試作器で性能試験を行い,下記の項目について開発を進めてきた: Nb/Al-STJ検出器試作器の信号ノイズ比を改善するために,STJの直近に設置できる極低温0.4Kで動作するSOI技術を用いた前置増幅器の開発を行い,200kHzの周波数帯まで約50倍の増幅率を有する前置増幅器を作成することに成功した。また,SOI前置検出器基板上にNb/Al-STJを作成するSOI-STJ一体型検出器の設計・製作・性能試験を進めた。低ノイズでの遠赤外線ビーム入射のための装置を製作した。この遠赤外線ビームをNb/Al-STJ検出器に入射して応答信号を観測した。ロケット搭載に向けた0.4Kの3He吸着ポンプ式冷凍機およびデータ通信システムの設計開発を行った。Hf-STJに可視光レーザーパルスを入射し,光応答信号を観測した。これらの研究成果は国際会議での報告および論文として発表し,会議での情報交換を検出器開発・実験設計の推進に反映させた。ホームページを通じて研究状況・成果に関する情報を開示した。本研究では,宇宙背景ニュートリノ崩壊を探索するために,25meV程度の遠赤外線光を1光子ごとに2%の精度でエネルギーを測定できるNbとAlを超伝導素材とする超伝導トンネル接合素子(STJ)検出器と分光素子を組み合わせた観測装置の開発を行ってきた。宇宙赤外線観測ロケット実験のために,2016年度にSTJ検出器試作器で性能試験を行い,下記の項目について開発を進めてきた:Nb/Al-STJ検出器の直近に設置できる極低温0.4Kで動作するSOI技術を用いた前置増幅器の開発を行い,STJ検出器の光応答信号を70倍増幅することに成功し,信号ノイズ比を改善した。さらに,より高い信号ノイズ比を追及するために,SOI前置増幅器の改良版を試作し性能試験を行った。また,SOI前置増幅器の基板上にNb/Al-STJを作成して,SOI-STJ一体型検出器を製作した。このSOI-STJの性能試験を行った結果,STJのリーク電流が低く,十分リーク電流に対する要求を満たすことを確認した。ロケット搭載に向けて,冷凍機の試作を行った。また,将来の赤外線観測衛星搭載に向けて,よりエネルギー分解能の高いHf-STJ検出器の試作・性能試験を行った。
超高効率短波長発光ダイオードの試作研究

本研究の目的は,外部量子効率が40%を越えるような超高効率の紫外・青色・緑色・白色LEDを開発することにある。平成10年度12年度の研究成果は以下に示すとおりである。1.InGaN単一量子井戸からなる緑,青,近紫外LEDをパルス駆動し,時間分解エレクトロルミネッセンス(TREL)測定により,電流注入という実際の素子駆動条件での発光機構に関する評価を行った。その結果,活性層のIn組成が大きな試料ほど,発光半値幅やストークスシフトが増加し,発光に関与する励起子(キャリア)の局在の程度が大きくなることが明らかにされた。2.波長266nm,パルス幅1.5psといった紫外短パルスレーザを光学顕微鏡下において直径数μmで集光することにより試料からの発光パターンを画像化したり空間-時間分解で分光するシステムを開発した。この装置を用いて,ELO(epitaxial lateral overgrowth)-GaNの評価を行った。貫通転位密度が10^6cm^<-2>(wing領域:幅8μm)と10^8cm^<-2>(window領域:幅4μm)の領域での時間分解フォトルミネッセンス測定を行った。その結果,貫通転位密度が大きい領域の方の発光減衰寿命が若干短くなることが示された。しかし,2桁という転位密度の違いほどの大きな差は見られず非輻射再結合過程が点欠陥等の他の起源により律速されていることが明らかとなった。3.同一条件で成長させたABLEG(air-bridged lateral epitaxial growth)-GaNおよびABLEG-InGaN(In:1%,2%および3%)の各試料に対する発光ダイナミクスの実験を詳細に行った。その結果,In組成の増加とともに(1)発光効率が飛躍的に増加すること,(2)GaNで顕著だったダブルイクスポーネンシャル(二つの減寿命を持つ)減衰特性の早い寿命成分が徐々に弱くなりIn:3%の試料では完全なシングルイクスポーネンシャルとなることが分かった。このことにより,数%程度のIn添加により点欠陥的な起源のNRCが低減されキャリア・励起子の拡散長が長くなっていることが明らかにされた。本研究の目的は、超高効率の短波長発光ダイオードの開発である。そのために、本年度は、発光ダイオードの中で生じているミクロスコピックな光学遷移過程を明らかにすることを目指した。以下に、得られた結果を示す。1. InNとGaNの二元結晶生成のギプス自由エネルギーをもとに、Inの混晶組成と基板温度、原料の供給比との関係を理論的に検討した。この結果を結晶成長で得られたInの混晶組成比と比較し、良い一致を見た。2.ツーフロー型の有機金属気相成長を用いてInGaNを発光層とする短波長発光ダイオードの作製を行った。上記の結果とともに、原子層エピタキシーの採用などにより、InGaN発光層のIn組成の制御を幅広い範囲で行うことができ、紫外緑色の短波長領域にわたる高輝度発光ダイオードを作製し得た。さらに、紫外発光ダイオードにより蛍光体を発光させるという手法により、白色発光ダイオードも実現た。3. In組成の小さい(2%)

紫外発光ダイオードに着目して、光起電力、電界変調反射測定、および時間分解ホトルミネセンス測定により、輻射・非輻射再結合過程の評価を行った。その結果、70K以上の温度で励起子は局在を逃れ、輻射再結合寿命は三次元励起子の再結合過程を反映する挙動を示すことがわかった。発光ダイオードの外部量子効率はGaNを発光層とした場合の約10倍であり、わずかのInの混入により非輻射再結合中心が減少するかその起源が変わるのではないかと考えられ、今後この効果によって超高効率発光ダイオード開発につながりうるという見通しを得た。本研究の目的は,外部量子効率が40%を越えるような超高効率の紫外・青色・緑色・白色LEDを開発することにある。そのためには,実際のLEDの中で生じているミクロスコピックな光学遷移過程を明らかにし,それをデバイス設計にフィードバックすることが不可欠である。LEDの輻射,非輻射再結合過程を時間ー空間レベルで分解して解析し,それをデバイス設計にフィードバックさせて評価を進めて行くことにより所期の目的が達成できるものと期待している。平成11年度は以下のようなことが明らかにされた。1.3.波長266nm,パルス幅1.5psといった紫外短パルスレーザを光学顕微鏡下において直径数μmで集光することにより試料からの発光パターンを画像化したり空間一時間分解で分光するシステムを開発し,この装置を用いて,ELO-GaNの評価を行った。貫通転位密度が10^6cm^<-2>(wing領域:幅8μm)と10^8cm^<-2>(window領域:幅4μm)の領域での時間分解フォトルミネッセンス測定を行った。その結果,貫通転位密度が大きい領域の方の発光減衰寿命が若干短くなることが示された。しかし,2桁という転位密度の違いほどの大きな差は見られず非輻射再結合過程が点欠陥等の他の起源により律速されていることが明らかとなった。2.3次非線形分光法の一種である過渡グレーティング法を用いて実験を行った。その結果,InGaN量子井戸におけるキャリアの非輻射緩和過程に起因する熱の検出に成功した。さらに,非輻射再結合中心が高密度なキャリアによって飽和される様子が観測できた。非輻射再結合による非線形信号を精密に評価することにより,窒化物半導体における非輻射再結合中心の起源に関する情報が得られるものと期待している。特に、近年の低転位化技術によって作製されたELOG(epitaxial lateral overgrowth)およびABLEG(air-bridged lateral epitaxial growth)-窒化物半導体は、試料中に数ミクロン幅のストライプで貫通転位密度(DD)の高いseed領域および低いwing領域が交互に形成されるため、マクロスコピックな転位と輻射・非輻射過程の相関を明らかにする上で有用な構造である。本年度は、同一条件で成長させたABLEG-GaNおよびABLEG-InGaN(In:1%,2%および3%)の各試料に対する発光ダイナミクスの実験を詳細に行った。その結果、In組成の増加とともに(1)発光効率が飛躍的に増加すること、(2)GaNで顕著だったダブルイクスポーネンシャル(二つの減寿命を持つ)
貴金属フリーな直接メタノール型燃料電池用電極触媒のコンビナトリアル開発

直接メタノール型燃料電池は、マイクロエレクトロニクス用の移動電源としてその実用化が待望されている。実用化のためには、高価で資源の少ない白金に代わる代替触媒の開発が必要である。しかし、安価で資源的に有利な酸化物系電極触媒の研究は少ない。触媒の設計指針が確立されていない現状では、探索のアプローチとしては、ある程度「絨毯爆撃」的にならざるを得ない。そのための手法として「コンビナトリアル」手法がある。これは、可能性の高い領域を組織的にスクリーニングする手法であり、これまでに医薬品の開発に大きな成果を上げている。しかし、直接メタノール型燃料電池における酸化物系電極触媒をターゲットとした研究は行われていない。本研究では、エレクトロスプレー法を用いる薄膜作製法を上記の「コンビナトリアル」手法に応用することを目的とした。原料として、硝酸マンガン、硝酸コバルトを用い、エタノールと2-(2-ぶとキシエトキシ)エタノールの混合溶液中に溶解させたものを用いた。印加電圧を5.8Vとし、エレクトロスプレー法を用いて薄膜作製を行ったところ、均一なモルフォロジーの薄膜が作製出来た。さらに、基板をXY方向に制御して製膜を行い、マンガンとコバルトの組成が傾斜になっている膜の作製に成功し、コンビナトリアル手法に適用出来ることを確認した。この膜に白金を少量担持したところ、良好な酸素還元特性を有することを確認した。直接メタノール型燃料電池実用化の波及効果を考えると、安価で環境に優しい遷移金属酸化物触媒の可能性を極限まで追求することが必要である。このコンビナトリアル手法を用いることにより、酸化物系電極触媒の迅速開発が可能となり、触媒設計指針を得ることを目的とする。本年度は、ターゲットを、3d遷移金属酸化物に絞り、金もしくはシリコンを基板として用い、エレクトロスプレー法による薄膜作成条件の確立を行った。3d金属としてMn, Fe, Co, Ni, Cuの3d遷移金属の硝酸塩を出発物質として用い、エタノールに溶解したものをスプレー源とし、150°C程度に保った基板との間に6kVの直流電圧を印加しエレクトロスプレーを行うことにより薄膜が得られることを確認した。
マルチモーダル刺激の繰り返し提示に対する感受性変化の定量的解明

人間への情報提示には感覚刺激が用いられるが、その有効性を低減させる要因の一つである人間の感受性変化(慣れ・飽き)について、基本的特性を解明することを目的とする。本研究では「マルチモーダル刺激を繰り返し提示した場合に人間の感受性はどのように変化するか」という問いと「マルチモーダル刺激には刺激量増大に有効な組み合わせがあるか」という2つの学術的問いに対して、人間が単一刺激とマルチモーダル刺激に感じる強度の違い、またマルチモーダル刺激の組み合わせ(視覚と聴覚、聴覚と触覚など)による強度の違いに着目し、これらの感覚刺激を複数回繰り返して人間に提示した場合の感受性変化について基本的な知見を明らかにする。
太陽系50億年の力学的進化の数値シミュレーション

惑星系はリアプノフ指数が正であるという意味でカオス的である。我々は本研究においてリアプノフ指数は惑星系の大局的な挙動を示す指数たりえないことを明らかにした。リアプノフ指数は系の長い時間発展の一部分の局所的な挙動を表すが、系全体の長期間の運動の議論には用いることが出来ない。また本研究では110億年間(過去55億年、未来55億年)の数値シミュレーションによって外惑星系は少なくとも太陽系の年齢の時間スケールでは現在の秩序だった階層構造から大きく離れることはないことが確認された。特に冥王星の軌道は海王星軌道と交差しているにもかかわらず平均運動共鳴をはじめとする3種の共鳴関係によって、冥王星の軌道運動は安定に保たれている。冥王星とその近接軌道の差の時間発展は(a)初期の4千万年は時間に比例して増大し(b)その後に指数関数的に増大し,(c)ほぼ4億年後に、その差は飽和し、定常値のまわりを振動するだけである。リアプノフ指数が正であるのは(b)の段階に対応している。指数的増加が抑圧されるのは上記に述べた3種の共鳴関係によってである。従ってリアプノフ指数は系の大局的性質を表していないのである。惑星系の大局的な安定性を知るには内惑星系をも考慮した全惑星系の太陽系年齢スケールの数値シミュレーションを実行しなければならない。しかし我々は惑星系が保存系である限り現在の秩序だった惑星配置は過去も未来も現在のものと大差がないと予想している。一方惑星系形成時から惑星系が現在と同様に秩序だっていたとは考えられないので、エネルギーの散逸効果を惑星系の力学進化の数値シミュレーションに組み込まなければならない。今年度は数値シミュレーションによって以下の2点を明らかにした。冥王星の軌道運動に現れるカオスは数値積分法の誤差に起因するものではないことを、次の2つの方法によって確かめた。(1)従来の数値積分法は打ち切り誤差によってエネルギー積分・角運動量積分に永年誤差が生じていた。我々は対称型線形多段法によって上記の永年誤差を防いだ。(2)長期間の積分による丸め誤差の累積による効果を除くために、すべての計算を4倍精度で実行した。上記の方法によって、初期値がわずか異なる2つの近接軌道の離れ方は3つの時期に分けられることがわかった。(1)軌道要素の差が時間の1次式で増加する。(2)その後に軌道要素の差が指数関数的に増加する。(3)その後は軌道要素の差は飽和してほぼ周期的に変動する。この飽和の大きさは冥王星の軌道運動における摂動とほぼ同じ大きさであり、海王星との共鳴による臨界引数は180度のまわりに振動し、冥王星の近日点引数は90度のまわりを振動するという性質は保存されていて、なんら軌道不安定性を示す兆候は見いだされなかった。次年度は近接軌道の進化が上記の3つの時期に分けられることの力学的原因を追求し現在の冥王星の軌道安定性と冥王星に現れるカオスとの関係を明らかにしていきたい。今年度は,リアプノフ指数が性であるという意味で,冥王星の運動はカオス的であることの力学的意味を明確にすることに的をしぼって数値シミュレーションを行ない,以下の2点を明らかにした。1)冥王星の運動はは次の3つの力学的関係を満たしている。(a)冥王星は海王星との3:1平均運動共鳴にある,(b)冥王星の近日点は90度のまわりを約400万年の周期で振動し,離心率と軌道傾斜角も同じ周期で振動している,(c)冥王星と海王星の昇交点経度の差も近日点の振動周期と同期している。また近接軌道も上記の3つの関係を満たしている。

2)3:1平均運動共鳴に関連する臨界引数の初期値を変化させ,上記の3つの関係がどのようになっていくかを調べた。臨界引数の初期値を大きくしていくと,まづ(c)の関係がくづれ,ついで(b)の関係が壊されていくが,依然として冥王星の運動にはなんらの不安定性を示す兆候も現れない。しかし,さらに初期値を大きくしていくと,(a)の関係が,破壊され運動はカオス的になった。次年度はもう少し広いパラメータ空間で上記の3つの力学的安定化機構が破壊されていく過程を調べていく予定である。本年度は外惑星系を110億年間(過去55億年、未来55億年)の数値シミュレーションを実行し、運動がカオス的であると言われている冥王星の運動について以下の2点を明らかにした。1)冥王星は110億ものあいだ安定して次の3種の共鳴関係にあった。(a)冥王星は海王星との間に3:2の共鳴関係にある(平均運動共鳴)。(b)冥王星の近日点は90度のまわりを約400万年の周期で振動し、離心率・軌道傾斜角も同じ周期で振動している。(c)冥王星の軌道面の海王星軌道面に対する回転周期は近日点の振動周期と同じである(第2種共鳴)。2)冥王星の運動は太陽系の年齢(45億年)の時間スケールでは大局的に安定である。冥王星とその近接軌道の差の時間発展は(a)初期の4千万年は時間に比例して増大し(b)その後に指数関数的に増大し,(c)ほぼ4億年後に、その差は飽和し、定常値のまわりを振動するだけである。リアプノフ指数が正であるのは(b)の段階に対応している。指数的増加が抑圧されるのは上記に述べた3種の共鳴関係によってである。従ってリアププノフ指数は系の大局的性質を表していないのである。
心筋イオン輸送体の遺伝子異常に起因する致死性不整脈の新規病態メカニズムの解明

心電図の早期再分極パターン(J波)は長らく良性所見と考えられてきたが、心室細動や突然死との関連が判明するとともに、早期再分極症候群(ERS)という致死性不整脈の独立した疾患概念が生まれた。申請者はERSの原因を解明するために、心室細動の既往のあるERS患者50人に対して心臓関連457遺伝子パネルのシークエンス解析を行い、7家系で心筋Na/Ca交換体(NCX1)の遺伝子SLC8A1に変異を同定した。COS-7細胞に変異NCX1を発現させパッチクランプ法でNCX1電流を測定すると、変異NCX1は無機能または野生型よりも有意に電流量が低下していた。変異NCX1は45Ca取り込み能が低下し、膜のビオチン化と免疫染色実験から、3つの変異では膜トラフィッキング異常も同定された。さらに、ヒト心室筋のコンピュータシミュレーション(姫野モデル)を使って活動電位を計測したところ、NCX1電流の50%低下によって活動電位持続時間が有意に短縮することが判明した。以上の結果から、QT短縮とJ波を特徴とする心室細動の原因として、これまで知られていなかった心筋トランスポータ遺伝子の異常が明らかになった。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。致死性遺伝性不整脈の研究は、QT延長症候群を中心として、心筋イオンチャネルを標的とした候補遺伝子解析に依存してきた。しかしその他の致死性遺伝性不整脈の病態解明は、この手法で解明するのは困難であり、解析の方法論と標的分子を見直す必要がある。最近、細胞内Ca制御に係わるイオン輸送体が新規QT感受性遺伝子であることが報告された。本研究では、この知見をもとに、原因不明の致死性不整脈患者に対して網羅的遺伝子解析と疾患iPS心筋細胞の機能解析をおこない、心臓突然死の予知予防への応用を目指す。初年度は、致死性不整脈からの蘇生例のうち、心筋イオンチャネルKCNQ1, KCNH2, SCN5Aの変異が除外された15人に全エクソン解析を行った。その結果、カルモジュリン(CALM1, CALM2)のほかにNa-Ca交換体(NCX1; SLC8A1)、Na-HCO3-交換体(SLC4A4)、Na-Kポンプ(ATP1B1)、筋小胞体Caポンプ(ATP2A2)などの細胞膜トランスポーター・ポンプの変異を発見した。さらに致死性不整脈蘇生群のターゲットエクソン解析したところ、6例(J波症候群+QT短縮症以降群1例、J波症候群2例、進行性心臓伝導障害2例、房室ブロック1例)に5つのSLC8A1変異(L218H, I409V, R517P, A519G, R841Q)を同定した。これらの変異cDNAを作成し培養繊維芽細胞にトランスフェクションし、NCX1交換体活性を測定した。また、変異タンパクの局在を調べるために変異プラスミドをHEK293細胞にトランスフェクションし、抗NCX1抗体免疫染色を行い、共焦点顕微鏡で局在を観察した。1.全エクソン解析で細胞内Ca制御に係わるイオン輸送体の変異を同定している。2.ターゲットエクソン解析で、致死性不整脈蘇生患者6人に、Na-Ca交換体遺伝子SLC8A1変異を5個同定している。3.変異プラスミドを作成し、パッチクランプでNa-Ca交換体活性の電流解析を行っている。4.変異タンパクの細胞内局在を共焦点顕微鏡で解析した。原因不明の致死性不整脈の病態として、細胞内Ca制御に係わるイオン輸送体に着目し、網羅的遺伝子解析と変異イオン輸送体機能解析を通じて、心臓突然死の予知予防への応用を目指す。初年度、致死性不整脈蘇生例15人に対して行った全エクソン解析・ターゲットエクソン解析から種々の遺伝子変異を同定したが、本年度は、カルモジュリン(CALM2)とNa-Ca交換体(NCX1;SLC8A1)に着目し機能解析を行った。特発性心室細動の遺伝子解析についてフランスINSERMと共同研究を行い、7個のSLC8A1(NCX1)変異を同定した。これらの変異は、細胞発現系を用いた解析で、45Ca取り込み能とNa/Ca交換電流の低下を認めた。さらに、O'Hara-Rudyヒト心室筋モデルと姫野らのヒト心室筋モデル(HuVEC)という2種類のモデルを用いてシミュレーションを行ったところ、活動電位の短縮と細胞内Ca濃度の上昇を認めた。

さらに、ヒト心室筋のコンピュータシミュレーション(姫野モデル)を使って活動電位を計測したところ、NCX1電流の50%低下によって活動電位持続時間が有意に短縮することが判明した。以上の結果から、QT短縮とJ波を特徴とする心室細動の原因として、これまで知られていなかった心筋トランスポータ遺伝子の異常が明らかになった。今後変異NCX1の安定細胞株を作成し、45Ca取り込み能を計測する。NCX1以外のトランスポータ遺伝子のターゲットエクソン解析、機能解析も行う。患者末梢血からiPS心筋細胞を作成し、拍動iPS心筋細胞を用いて活動電位、Na-Ca交換電流、Na-Kポンプ電流、Caポンプ電流をパッチクランプで計測する。今後NCX1の細胞外ドメインを認識する抗体を用いて、変異NCX1タンパクの細胞内発現部位を、生きた細胞で映像化し、さらに電気生理学特性をパッチクランプで解析し論文化する予定である平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
脈動噴流に衝突する希薄予混合火炎片の局所消炎とその回復機構の実験的解明

希薄乱流燃焼場では,乱れにより局所消炎が頻発し燃焼効率や排出物特性を悪化させる.本研究では,不規則に発生する局所消炎に二次元性,再現性を持たせるため,円板状の希薄予混合火炎に脈動噴流を衝突させ局所消炎を発生させる実験場を用い,その局所消炎の発生と回復機構について検討を行った.その結果,局所消炎の発生は伸張が誘因であること,回復には火炎端部に形成される渦が重要な役割を果たすことが明らかになった.助成初年度は、実験装置の製作と第一段階(申請書Step1)の単一周波数の実験を遂行した。実験装置は、既存の対向流バーナーの1つを倒立設置し、そこからの予混合ガスを壁面に衝突させることにより倒立型よどみ流平面状希薄予混合火炎を形成させた。平板中心に設置した空気噴流を衝突させた。噴流はスピーカーにより脈動され、時間的変動している乱流火炎片を単純化した実験モデルを作ることができた。具体的な研究成果は、次の3点である。全体消炎のプロセス:局所消炎が発生してその領域が拡大して全体消炎に至る直接モードと局所消炎は発生するがそこからの回復が可能であり局所消炎と回復を繰り返し、その時間的空間的スケールが増大してある限界値を超えたときに全体消炎が発生する間接モードを明らかにしたこと、そして、条件によっては、間接全体消炎モード時の全体消炎発生時の燃料濃度が層流火炎の消炎条件を下回ることを発見したことである。渦の効果:局所消炎からの回復には、噴流が火炎に衝突して局所消炎が発生した後に形成される渦が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。噴流の強度が小さく場合には、局所消炎後に渦が形成されない場合があり、その場合には、局所消炎から全体の消炎に発展する。ただし、研究計画に記載した、基準周波数と局所消炎とその回復の時間・空間スケールの分類については、脈動噴流の強度を固定して脈動周波数のみを可変した火炎の脈動噴流に対する応答性と全体消炎限界に周波数特性の実験は、完了しているが、間接消炎モードでの同様の実験は音響加振装置の設定など、追加改良が必要な点もあり、本件については、継続して検討を加える。助成2年度目は、時系列トモグラフィーによる局所消炎の回復機構の解明および合成周波数の脈動噴流の特性(申請書研究フロー図のStep2)を中心に実験を遂行した。実験装置の基本構造は昨年度と同様である。昨年度実施した第一段階の「全体消炎発生のクライテリアおよび局所消炎とその回復機構の周波数特性」で構築した単一周波数結果から合成する周波数など決定した。具体的な研究成果は、次の4点である。1局所消炎の発生と回復現象の可視化:時系列トモグラフィー画像より噴流よる渦と火炎位置に着目しモデリングを行った結果、一連の現象は4つのフェーズに分けることができた.噴流によって発達する渦は、燃焼ガスの熱輸送及び再循環流などを引き起こし、局所消炎端部の火炎が未燃焼ガスの流速に勝るように伝播することで、局所消炎部を塞ぎ火炎を回復させる。2局所消炎の発生から全体消炎への遷移:全体消炎に至る条件におけるモデルと現象の比較を行った結果、局所消炎が回復しないため、噴流の渦によって新たな火炎が形成されることおよび局所消炎端部の火炎が未燃焼ガスの流れ場に逆らうようにして伝播することが明らかになった。3未燃焼ガス流速を変化させた際の局所消炎と全体消炎の発生境界の変化:1および2で予測された未燃焼ガス流速が局所消炎の回復に重要な役割を果たしているという予測に対し消炎特性からその妥当性を検証した結果、未燃焼ガス流速の変化は局所消炎の発生境界に大きな影響は与えないが,局所消炎と全体消炎の発生境界には大きな影響をもたらすことと、流速の増加に従い全体的に消炎しやすくなることが明らかとなった.4局所消炎部収縮過程における火炎構造:熱輸送について温度分布に着目しその妥当性を検証する結果、噴流は高温な燃焼ガスによって暖められ、その現象は数msの間に起こる。局所消炎端部の火炎端は中心軸方向に伝播し,局所消炎から回復することが明らかとなった。27年度、計画していた研究の第二段階「合成周波数の脈動噴流の特性」については、やや計画に遅れあるが、昨年度実施した「全体消炎発生のクライテリアおよび局所消炎とその回復機構の周波数特性」をさらに詳細に解明した結果、平成28年度実施予定の「局所消炎の回復機構」がかなり解明されたことは予測を上回る成果であった。とくに、未解決課題であった自己伝播回復機構と渦輸送回復機構のかなりの部分が明らかになった。その原因は、固体粒子のアルミナとシリコンオイルを使った流れの可視化に成功して局所消炎端のスイスロール状の渦の存在が明らかになったことである。得られた結果は、平成27年6月にナポリで開催された10th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processingおよび12月に筑波で開催された日本燃焼学会主催の第53日本燃焼シンポジウムで発表した。特に、12月の燃焼シンポジウムで発表した時系列データーはその後の研究の進展に重要な役割を果たす。具体的な成果は、1局所消炎からの回復に対して局所消炎の発達過程で形成されるスイスロール状の渦が重要なこと、2局所消炎部では,未燃焼ガスと燃焼ガスがその渦の薄層により分断されていること、3残存している火炎片からの高温の燃焼ガスが局所

消炎端部に形成された渦により輸送されることにより,未燃焼ガスを再反応させて消炎部全体に伝播すること、以上の3点である。局所消炎の回復が開始する時刻の比較を行った結果以下のことが明らかになった。拡散火炎側燃料濃度を変化させた実験では、拡散火炎側濃度が4%、8%の条件での比較を行った。この比較より、局所消炎の回復は拡散火炎側燃料濃度が高い方が早く開始することが明らかとなった。この結果は、燃料濃度が高い方が反応性は高くそれにより局所消炎からの回復が促されたと考えられる。予混合火炎側当量比を変化させた実験では、拡散火炎側燃料濃度を8%に固定し予混合火炎側当量比を0.74、0.76、0.78と変化させ比較を行った。この比較より、拡散火炎側燃料濃度が8%の複合火炎では予混合火炎側当量比が低い方が局所消炎の回復開始が早くなるという結果が得られた。予混合火炎単体の条件では、当量比変化による回復現象の違いは見られず複合火炎特有の結果であると言える。この原因として、予混合火炎側当量比が低い方が既燃焼気中に含まれる余剰酸化剤の量が増加し、拡散火炎側燃料が反応しやすくなったためであると考えれる。脈動噴流の変動流速を変化させた実験では、変動流速を3.0m/s、3.5m/s、4.0m/sの条件で比較を行った。その結果、変動流速が大きい条件の方が局所消炎の回復開始が早くなる結果が得られた。これは変動流速の増大により、局所消炎端部に形成される渦による高温な既燃焼ガスの輸送が促進されたためであると考えられる。この結果は昨年度に示した局所消炎端部に形成される渦が高温な既燃焼気を未燃焼気に輸送するため局所消炎の回復が開始する仮説の裏付けとなると考える。また、この変動流速の増大により前の2つの結果である拡散火炎側燃料濃度の変化や予混合火炎側当量比の変化による影響は小さくなり、変動流速が大きい条件では渦運動の影響が支配的になった。希薄乱流燃焼場では,乱れにより局所消炎が頻発し燃焼効率や排出物特性を悪化させる.本研究では,不規則に発生する局所消炎に二次元性,再現性を持たせるため,円板状の希薄予混合火炎に脈動噴流を衝突させ局所消炎を発生させる実験場を用い,その局所消炎の発生と回復機構について検討を行った.その結果,局所消炎の発生は伸張が誘因であること,回復には火炎端部に形成される渦が重要な役割を果たすことが明らかになった.本年度、計画していた研究の第一段階「全体消炎発生のクライテリアおよび局所消炎とその回復機構の周波数特性」については、ほぼ予定通り計画が進んでいる。これまで、得られた結果は、平成26年12月に日本燃焼学会主催の第52日本燃焼シンポジウムで発表している。発表した具体的な内容は、次の3項目である。1脈動噴流により局所的に消炎した平面状予混合火炎は、脈動噴流強度の増加に伴い局所消炎しやすくなるが、全体の消炎限界の燃料濃度は低くなる。2局所消炎の引き金に予混合気の平均流速はほとんど影響を及ばさない。しかしながら、全体消炎に至る燃料濃度は主流流速の減少に伴い減少し、条件によっては、層流火炎より燃焼可能領域が広がる。3局所消炎回復機構では、脈動噴流によって発生する渦と火炎端の伝播機構が重要な役割を果たす。また、直近では、今年の6月にナポリで開催される10th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processingにて発表する。
中部日本の山間村落における林野利用の変化

本研究の目的は、中部日本の林野利用について、明治以降、今日に至る約百年間にわたる変化を村落単位の空間で明らかにし、そのメカニズムを把握することにある。本年度は、養蚕など商品化の進んだ村落を有してきた関東北部の山間地域(群馬県鬼石町),牧野利用と農用地化や育林的林野利用が複合化してきた中部地方の山間地域(愛知県豊根村),薪炭生産と育林的林野利用の卓越してきた近畿地方の山間地域(奈良県曽爾村)の三地域において調査を実施した。その結果は、次の通り。まず、群馬県鬼石町の場合、戦前において養蚕が村落の経済基盤となっていたため、戦前の土地利用の中心は畑地(桑畑)で、本格的に造林が行われたのは戦後のことであり、それは昭和初期からの養蚕不況と戦後の造林ブ-ムに対応したものであった。また、村落が成立した中世中期以来、焼畑、採草地、薪山といった伝統的な林野利用が中心となっていた愛知県豊根村では、昭和30年代後半における広葉樹材の採取的林業の成立を皮切りとして、焼畑跡地への造林が明治末期から行われた。さらに、昭和50年代前半に入会林野近代化法によって解体されるまで入会林野が広く残存した奈良県曽爾村においては、林野所有が明確になるのは近代化以降であった。広大な入会林野は、明治期から地上権の設定が行われていたものの、採草地としての役割が温存されたため、植林は進まなかった。これらの入会林野の経済林への転換が見られたのは昭和30年代後半からであった。このように、造林による経済林への転換時期に、地域的なズレが生じた背景には、木材市場との距離,村落の経済基盤、所有関係の違いなどがあると考えられる。本年度は、林野利用面を中心に考察を進めたが、今後は、各々の時代、時期における村落の社会経済環境との関連で、さらに研究を進める必要がある。