hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Arbitrarily-primed PCRを用いたMRSAのタイピング

平成9年度にはメチシリン耐性ブドウ球菌のarbitrarily primed polymerase chain reaction(AP-PCR)法によるタイピング手法を確立した。平成10年度にはこのAP-PCR法用いて広くメチシリン耐性ブドウ球菌のタイピングを実施した。AP-PCR法によるタイピングを確立しえたことにより、従来証明が困難であった院内感染症をきわめて簡便に証明することができるようになり、院内感染対策を実施するうえできわめて重要な手法となりうることを証明した。さらに臨床応用として香川医科大学附属病院において検出されたハベカシン耐性のメチシリン耐性ぶどう球菌の菌株について、検出時期、感染経路などを含めた詳細かつ具体的な解析を実施し、AP-PCR法の臨床的有用性を証明するとともに、院内感染の存在を実証した。平成9年度には、香川医科大学において検出されたMRSA臨床分離株を用いて、AP-PCR法によるタイピング確立のための基礎的検討を実施した。具体的には以下のような項目を検討した。(2)pHおよびMgCL_2濃度の変化に伴う増幅パターンの差違。(4)PCRの温度設定、サイクル数、一段階法または二段階法との比較。またPulsed-field gel electrophoresis、プラスミド解析、コアグラーゼ型、および薬剤感受性などとの比較を行った。さらに確立されたAP-PCR法を用いて広くMRSAのタイピングを実施し、その有用性を証明した。またAP-PCR法によるタイピングを他の菌株(Nocardia、Pasteurellaなど)にも応用し、臨床的有用性を証明しつつある。平成10年度には、確立されたAP-PCR法を用いて広く多剤耐性ブドウ球菌のタイピングを実施した。対象とした菌株は四国4県の主要な病院において検出された多剤耐性ブドウ球菌である。これらの菌株を用いてAP-PCR法による疫学調査を実施した。またAP-PCR法によるタイピングを確立しえたことにより、従来証明が困難であった院内感染症をきわめて簡便に証明することができるようになり、院内感染対策を実施するうえできわめて重要な手法となりうることを証明した。さらに臨床応用として香川医科大学附属病院において検出された菌株について、検出時期、感染経路などを含めた詳細かつ具体的な解析を実施し、AP-PCR法の臨床的有用性を確立した。このAP-PCR法は多剤耐性ブ下ウ球菌にとどまらず、他の菌株にも応用しうることから、Nocardia,およびPasteurellaなどの菌株についても応用し、優れた識別能を有することを明らかにした。今後は現在急増しつつあるペニシリン耐性肺炎球菌、さらにはO157などの菌株についても応用していきたい。またAP-PCR法によるタイピングは迅速に大量の検体を処理できることから、疫学調査、環境調査などにも広く応用してきたいと考えている。平成11年度には、前年度に引き続いて確立されたAP-PCR法を用いて広く多剤耐性ブドウ球菌のタイピングを実施した。さらに臨床応用として香川医科大学附属病院において検出された菌株について、検出時期、感染経路などを含めた詳細かつ具体的な解析を実施し、AP-PCR法の臨床的有用性を証明した。このAP-PCR法は多剤耐性ブドウ球菌にとどまらず、他の菌株にも応用しうることから、Nocardia,およびPasteurellaなどの菌株についても応用し、優れた識別能を有することを明らかにした。さらに現在は、その感染経路が全く不明である非定型抗酸菌症を対象に、この手法の有用性を検討中である。現在までに得られた結果として、AP-PCR法は非定型抗酸菌症についても応用可能であることを示した。今後は非定型抗酸菌症を中心に、その疫学調査、環境調査などにも広く応用してきたいと考えている。
低エネルギー高速磁化反転技術のための反強磁性構造の創製

本研究課題では、制御された接合界面を有する薄膜を作製し、電気的および光学的手法により磁気構造や磁化ダイナミクスを評価することで、低エネルギー高速磁化反転技術および反強磁性構造の創製を目指した。本年度は、人工反強磁性構造に対するスピン軌道トルクによる磁化スイッチングの実証を行った。まず、組成の異なるCo-Gd合金層を積層化させたCo86Gd14 / Co62Gd38薄膜をスパッタ法により作製し、Co-dominantなCo86Gd14層とGd-dominantなCo62Gd38層の磁化が反強磁性的に結合していることを確認した。さらに、磁気特性の温度依存性を調べたところ、正味の磁化がゼロになる補償点が存在し人工反強磁性構造となることが示された。次に、人工反強磁性構造の上下をPt層でサンドイッチした試料を作製し、Pt層のスピンホール効果によってCoGd層にスピン軌道トルクを作用させることで磁化方向をスイッチできることを実証した。この人工反強磁性構造は外部磁場に対しては不感であり、スピンホール効果を用いた磁化制御が反強磁性構造に対して有効であることを意味している。上記と並行して、時間分解磁気光学カー効果装置を用いて時間領域における磁化反転過程の評価を行った。まず、電流磁場より磁化ダイナミクスを励起し、磁気光学効果により検出するポンプープローブ法を確立した。この手法をコプレーナ導波路上に作製したFe-Ni合金の矩形素子へと適用し、磁化反転時の磁化の緩和過程を解明することに成功した。また、ナノサイズに加工した異種金属積層素子に関して、マイクロマグネティクスシミュレーションを援用することで、内部の磁化ダイナミクスを明らかにし、それによって生じる起電力の観測に成功した。以上の成果を含め、最終年度として研究全体を総括した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、反強磁性層と強磁性層の接合における磁化ダイナミクスや、異なる強磁性層間の界面における反強磁性的な交換結合の利用により、磁化反転を高速化および低エネルギー化することを目指し研究を遂行している。具体的には「反強磁性共鳴に基づく超高速磁化ダイナミクスの観測」および「スピン軌道トルクによる反強磁性結合した界面磁化の制御」を研究目的とし、平成28年度は、1異種磁性層を複合化させた薄膜における磁化反転、2異種磁性層の複合化による人工反強磁性スピン構造、および3超高速磁化ダイナミクスの時間領域評価に関して、以下の研究内容を遂行した。1異種磁性層を複合化させた薄膜における磁化反転:FePt合金のハード磁性層とパーマロイ合金のソフト層を複合化させ、パルス状の高周波磁場を印加した際の磁化反転挙動を調べた。高周波磁場の周波数と外部静磁場を系統的に変化させたところ、空間変調磁気構造の磁化ダイナミクスが励起される条件下でのみ、磁化反転が生じることがわかった。実験と数値計算を比較した結果、共鳴的な磁化反転が進行していることが明らかとなった。2異種磁性層の複合化による人工反強磁性スピン構造:CoGdアモルファス合金では、CoとGdの磁気モーメントが反平行に結合するため、合金組成を調整することで、マクロな磁気特性に対し支配的となる元素を制御できることが知られている。そこで、組成の異なるCoGdアモルファス合金層を積層化させたところ、人工的に反強磁性スピン構造を形成させることに成功した。さらに、スピントルク強磁性共鳴法により人工反強磁性構造の共鳴モードが観測されることを明らかにした。3超高速磁化ダイナミクスの時間領域評価:時間領域測定用のセットアップの構築を進めた。並行して磁気光学カー効果によりナノサイズ素子の静的な磁化反転を検出できることを確認した。平成28年度の研究では、異種磁性層を複合化させた薄膜において共鳴的な磁化反転が励起されること、組成の異なるCoGdアモルファス合金層を積層化させることで人工的に反強磁性スピン構造を制御できスピントルク強磁性共鳴法により評価できることを明らかにした。加えて、反強磁性体の超高速磁化ダイナミクスを時間領域で観測するための測定セットアップの構築を進めた。当初計画における積層膜の作製やスピン軌道トルクによる評価に成功していることから、今年度の研究実施内容は計画を概ね達成するものであり、研究は順調に進展しているものと考えられる。具体的には「反強磁性共鳴に基づく超高速磁化ダイナミクスの観測」および「スピン軌道トルクによる反強磁性結合した界面磁化の制御」を研究目的とし、前年度までは異種磁性層を複合化させた薄膜における磁化反転機構の解明および人工反強磁性スピン構造の実現に取り組み、さらに時間領域測定用セットアップを構築した。当該年度は、(1)人工反強磁性スピン構造の磁化反転、(2)反強磁性構造とスピン流の相互作用、(3)複合化ナノ構造における磁化ダイナミクスに関して、以下の研究内容を遂行した。(1)人工反強磁性スピン構造の磁化反転:CoGd

アモルファス合金では、CoとGdの磁気モーメントが反平行に結合するため、合金組成を調整することで、マクロな磁気特性に対し支配的となる元素を制御できることが知られている。そこで、組成の異なるCoGdアモルファス合金層を積層化させて、人工的に反強磁性スピン構造を形成させた。この人工反強磁性スピン構造に対し、隣接する非磁性層からスピン流を注入した時の磁化挙動を解明した。(2)反強磁性構造とスピン流の相互作用: CoGd層/Pt層の二層膜を用いてスピンホール磁気抵抗効果および異方性磁気抵抗効果のCoGd層組成依存性を調べたところ、異なる組成依存性が観測され、散乱機構の違いなどバルクおよび界面での相互作用に関する知見が得られた。(3)複合化ナノ構造における磁化ダイナミクス:異種磁性層を複合化させたナノサイズ試料において励起される磁化ダイナミクスについて、マイクロマグネティクスシミュレーションから実験結果を再現することに成功し、ダイナミクスの詳細を明らかにした。平成29年度の研究では、組成の異なるCoGd層を積み重ねた人工反強磁性構造に対するスピン軌道トルクの検討を行い、並行してCoGd層/Pt層試料のスピンホール磁気抵抗効果および異方性磁気抵抗効果のCoGd層組成依存性を調べ、反強磁性構造とスピン流の相互作用の機構を明らかにした。また、励起される磁化ダイナミクスについて、マイクロマグネティクスシミュレーションから実験結果を再現することに成功した。さらに、反強磁性体の超高速磁化ダイナミクスを時間領域で観測するための測定セットアップの改良も進んでいる。当初計画した試料の作製やスピン軌道トルクと反強磁性構造の相互作用機構の解明に成功していることから、今年度の研究実施内容は計画を概ね達成するものであり、研究は順調に進展しているものと考えられる。本研究課題では、制御された接合界面を有する薄膜を作製し、電気的および光学的手法により磁気構造や磁化ダイナミクスを評価することで、低エネルギー高速磁化反転技術および反強磁性構造の創製を目指した。本年度は、人工反強磁性構造に対するスピン軌道トルクによる磁化スイッチングの実証を行った。まず、組成の異なるCo-Gd合金層を積層化させたCo86Gd14 / Co62Gd38薄膜をスパッタ法により作製し、Co-dominantなCo86Gd14層とGd-dominantなCo62Gd38層の磁化が反強磁性的に結合していることを確認した。さらに、磁気特性の温度依存性を調べたところ、正味の磁化がゼロになる補償点が存在し人工反強磁性構造となることが示された。次に、人工反強磁性構造の上下をPt層でサンドイッチした試料を作製し、Pt層のスピンホール効果によってCoGd層にスピン軌道トルクを作用させることで磁化方向をスイッチできることを実証した。この人工反強磁性構造は外部磁場に対しては不感であり、スピンホール効果を用いた磁化制御が反強磁性構造に対して有効であることを意味している。上記と並行して、時間分解磁気光学カー効果装置を用いて時間領域における磁化反転過程の評価を行った。まず、電流磁場より磁化ダイナミクスを励起し、磁気光学効果により検出するポンプープローブ法を確立した。この手法をコプレーナ導波路上に作製したFe-Ni合金の矩形素子へと適用し、磁化反転時の磁化の緩和過程を解明することに成功した。
高い高度分解能を持つロケットGPSトモグラフィ技術の実証実験

本研究は,高い分解能を持つ電離圏電子密度の空間分布観測手法を開発することを目的としている.本年度は,観測ロケットに搭載するGNSS-TEC受信システムの検討を行った.観測ロケットは飛翔中の姿勢を安定させる目的で,12Hz程度のゆっくりとした速度の回転運動が与えられる.GNSS衛星の電波は天頂方向から到来するため,ロケット構体側面に受信アンテナを設置した場合には,アンテナがロケット機体の影に入って受信できない時間が生じる.これに対応するため,GNSSアンテナをロケット構体側面の対称方向に2つ設置し,混合器で合成する受信システムについて受信性能を評価した.性能評価はロケット構体の地上モデルを作成して回転させることで,ロケット飛翔状態に近い環境を作った.回転試験から得られた搬送波位相データからは,回転速度が変化する回転開始時と終了時は受信不能となるものの,定常回転中は概ね信号を受信できていた.しかしながら,2周波数の差分を取り,TECを算出したところ60TECU以上の変動値が得られ,電離圏観測でのF領域のトモグラフィとして必要な分解能(0.1TECU以上)を満たさないことがわかった。これは,信号ロックが瞬断された際に,GNSS受信機内部で搬送波位相の整数値バイアス値が変動することが原因とわかった.以上のことから,2アンテナを混合するアンテナシステムでは性能が不十分であるため,全方位連続受信できるアンテナシステムが必要である.採用予定のアンテナシステムでは,所望の性能を得られないことがわかった.そのため,アンテナシステムの再検討が必要である.また,JAXA観測ロケット実験に提案を行ったところ,条件付き採択の状況であるため,採択に向けた改善が必要である.全方位連続受信できるアンテナシステムとして,ロケット構体に巻き付けて設置できるWrap aroundantennaの採用を検討する.アンテナシステムを構築し,地上モデルを用いて回転追尾試験を行う.本研究は,高い分解能を持つ電離圏電子密度の空間分布観測手法を開発することを目的としている.本年度は,ロケットGPSトモグラフィ法に適したトモグラフィ解析アルゴリズムの検討,および搭載機器のブレッドボードモデル(BBM)の製作・性能検証を行った.トモグラフィ解析アルゴリズムの検討では,初めに一般的なトモグラフィ解析で手法であるフィルタ補正逆投影法(FBP)を用いたところ,元の電離圏モデルと大きく異なる再構成画像が得られ,ロケットGPS-TECトモグラフィに不適当であることがわかった.そのため,欠損データを補間できるトモグラフィ解析アルゴリズムである,逐次近似代入法(SIRT),最小二乗共役勾配法(CGLS)を用いたトモグラフィ解析を行った.複雑形状となるパッチ電離層モデルにおいて,FBPよりSIRT,SIRTよりもCGLSにおいて良好な再構成画像が得られた.次に,搭載機器のブレッドボードモデル(BBM)の製作・性能検証について,観測ロケットにGPSアンテナおよび受信機を取り付け飛行中にGPS信号の観測を行う際,観測ロケットの高ダイナミクスにより観測が中断してしまう可能性がある.そこでGPSシミュレータにより模擬GPS信号を生成し,GPS受信機が観測ロケット環境下でもTEC観測を続けられる性能をもつかどうかの検証を行ったところ,打ち上げ直後の高加速度に対して,信号捕捉が途切れることなく,安定して捕捉できることを確認した.また,観測ロケット搭載GPS受信機とロケットテレメータ装置の通信を仲介するインターフェイス変換装置,および地上で受信されたデータを表示・記録するための観測ソフトウェアの開発を行った.ロケットテレメータを模したプロトコルエミュレータによる動作検証では問題が発見されたため,引き続き開発を続ける.一部に開発の遅れがあるものの,順調に進んでいる.現在までの成果を元に,JAXAが募集する観測ロケット実験公募に応募中である.本研究は,高い分解能を持つ電離圏電子密度の空間分布観測手法を開発することを目的としている.本年度は,ロケットGPSトモグラフィ法に適したトモグラフィ解析アルゴリズムの検討を行った.平成28年度までに,欠損データを補間できるトモグラフィ解析アルゴリズムである最小二乗共役勾配法(Conjugate Gradient Least Squares: CGLS)を用いることで,複雑形状となるパッチ電離層モデルにおいても再構成画像が得られることがわかっている.しかしながら,電離層擾乱構造を観測するために十分な分解能は得られていない.そのため,平成29年度は分解能を向上させるためのトモグラフィ解析アルゴリズムの開発を行った.非完全問題に対するCGLS法の解は,隣接項との連続性が欠ける傾向にあることがわかっている.一方で,実際の電離層電子密度分布は電離層境界部分を除き,隣接するセルの値が大きく変化することはない.そのため,電子密度を滑らかになるように再構成するために、評価関数にハイパーラパラメータλを用いた拘束項を追加した.シミュレーションモデルを用いた実験結果では,拘束項の追加によって高度220kmの電子密度をより元の電子密度に近い値で再構成できた一方,高度220km以下の電子密度に対しては大幅なトモグラフィ精度の向上が確認できなかった.この問題に対しては,追加したウェイト行列に対して適切な拘束係数をかける等,解析手法の改良に継続して取り組む計画である.一部に開発の遅れがあるものの,順調に進んでいる.現在までの成果を元に,JAXAが募集する観測ロケット実験公募に応募中である.本研究は,高い分解能を持つ電離圏電子密度の空間分布観測手法を開発することを目的としている.本年度は,観測ロケットに搭載するGNSS-TEC受信システムの検討を行った.観測ロケットは飛翔中の姿勢を安定させる目的で,12Hz程度のゆっくりとした速度の回転運動が与えられる.GNSS

衛星の電波は天頂方向から到来するため,ロケット構体側面に受信アンテナを設置した場合には,アンテナがロケット機体の影に入って受信できない時間が生じる.これに対応するため,GNSSアンテナをロケット構体側面の対称方向に2つ設置し,混合器で合成する受信システムについて受信性能を評価した.性能評価はロケット構体の地上モデルを作成して回転させることで,ロケット飛翔状態に近い環境を作った.回転試験から得られた搬送波位相データからは,回転速度が変化する回転開始時と終了時は受信不能となるものの,定常回転中は概ね信号を受信できていた.しかしながら,2周波数の差分を取り,TECを算出したところ60TECU以上の変動値が得られ,電離圏観測でのF領域のトモグラフィとして必要な分解能(0.1TECU以上)を満たさないことがわかった。これは,信号ロックが瞬断された際に,GNSS受信機内部で搬送波位相の整数値バイアス値が変動することが原因とわかった.以上のことから,2アンテナを混合するアンテナシステムでは性能が不十分であるため,全方位連続受信できるアンテナシステムが必要である.採用予定のアンテナシステムでは,所望の性能を得られないことがわかった.そのため,アンテナシステムの再検討が必要である.また,JAXA観測ロケット実験に提案を行ったところ,条件付き採択の状況であるため,採択に向けた改善が必要である.ブレッドボードモデル(BBM)での開発を進め,エンジニアリングモデル(EM)の製作に移る.観測ロケット実験公募の審査状況や実験スケジュールを考慮して,研究を推進する.分解能をより一層向上させるためのトモグラフィ解析アルゴリズムの開発を行う.観測ロケット実験公募の審査状況や実験スケジュールを考慮して,研究を推進する.全方位連続受信できるアンテナシステムとして,ロケット構体に巻き付けて設置できるWrap aroundantennaの採用を検討する.アンテナシステムを構築し,地上モデルを用いて回転追尾試験を行う.搭載機器のブレッドボードモデル(BBM)の製作について,通信部分の動作検証に時間がかかったため,電源回路の製作ができなかった.JAXAが公募していた平成30年度以降観測ロケット実験提案に応募したが,JAXA事情により審査が平成31年度以降にずれ込んでいる.そのため,実験実施や打合せに必要な物品および旅費が未執行となった.このような事態は想定の範囲内であるため,研究はバックアッププランであるシミュレーション実験を中心に進めている.次年度以降に実験実施に向けた取り組みを行う.JAXAが公募していた平成30年度以降観測ロケット実験提案に応募したが,現在条件付き採択状況である.そのため,実験実施や打合せに必要な物品および旅費が未執行となった.次年度は,電源回路の製作を行うため,この部品購入を行う.
種の壁を越えて異種間でも育種が容易にできる枯草菌突然変異体の分離とその解析

1長い距離の異種間形質転換を高頻度で生じさせる突然変異体取得のための菌株を育種した。Bacillus subtilis AYG2 (cysA metC trpC leuB arg1 aroG)を育種した。この菌株は異種間で顕著に組換えを起こす遺伝子を多重に持つ。2変異体を取得した。B.subtilis AYG2株をN-メチル-N'-ニトロ-N-ニトロソグアニジンで変異処理した。それらをコンピテントにし、B.amyloliquefaciens FWSの染色体DNAによるArg^+Aro^+同時形質転換体を分離した。その中から、高頻度にMet^+異種間転換を行う変異体を分離した。その変異をist1変異と名付けた。ist1株からさらにNTG変異処理し、ist2変異を取得した。3突然変異を特徴づけた。ist1 ist2変異体は,異種の壁を大いに乗り越えられる際だった特徴を示した。(1)異種菌(B.amyloliquefaciens FWS)の34kb領域,B.megateriumやB.heloduransのcysEからrpsLの17kb領域を組み換えた。特にB.haloduransの場合,DNAの相同性は63%しかなく,異種の壁を長く、大いに乗り越えられる組み換えであった。(2)SynechocystisのDNAを509kb含む雑種枯草菌の異種菌DNA領域全体を組換えた。すなわち非常に長い距離の組換えを起した。従ってゲノム操作にも有効である。4遺伝子マッピングを行った。5総括種の壁を大いに乗り越えられる系を構築した。組換え機構は複製を伴う相同組換えと考えられた。1高頻度で異種間形質転換を生じさせる突然変異体を分離するための菌株を育種した。2異種間形質転換を高頻度で生じさせる突然変異体を分離した。3突然変異体の特徴づけを行った。大腸菌やサルモネラ菌で知られているmutSやrecD変異かどうかを調べた。すなわち、自然突然変異体の出現率、紫外線やマイトマイシンやメチルメタンスルホン酸感受性について調べたがいずれの性質も示さなかった。しかしながら、同時形質転換率が高くなる顕著な特徴を認めた(機能類推に大いに役立つ性質である)。4遺伝子マッピングを行う。細胞融合法、LP形質転換法などを用いて遺伝子マッピングを行っているところである。5平成12年度総括平成12年度の当初の目的はほぼ達成できた。また、関連データとともに付随する方法論(高分子量染色体DNAの調製法や平板培地上で枯草菌の形質転換を検出する方法など)を公表した。変異体を用いた研究からDNAの相違性が大いに異なる異種間組換えに対しては、既知(mutSやrecD)とは異なる組換えの関与が考えられた。1高頻度で長い距離の異種間形質転換を生じさせる突然変異体分離のための菌株を育種した。2突然変異体を分離した。(2)B. megateriumやB. haloduransのDNAのcysEからrpsL領域の17kbをも組み換えた。特にB. haloduransの場合DNAの相同性は63%しかなく、異種の壁を大いに乗り越えらる組み換え。5平成13年度総括平成13年度の当初の目的はほぼ達成できた。また、高頻度形質転換法の特徴を公表した。種の壁を大いに乗り越えられる方法を認めた。2変異体を取得した。
魚類縦断探索システムを用いた農業水路系生態系配慮施設の戦略的整備手法の構築

本年度は(1)現地適用に向けた試作機の性能試験と縦断探索・評価システムの確立および(2)ネットワーク拠点を重視した生態系配慮事例の実態把握と類型化を進めた.特に,超音波装置による水路内魚類資源量探索システムの基礎的な技術の開発に注力し,性能試験を重ねた結果,概ね現地実装の目処がついたものの,医療用エコーの本システムへの援用・改良に関する課題が明らかになった.本システムの基幹的技術である超音波装置は,沖縄に拠点をもつベンチャー企業(レキオ・パワーテクノロジー株式会社)と共同で開発している.人体用に開発された医療用エコーの超音波センシング深度(23cm)を,本研究で対象とする農業用水路の水深(約1m)に延長するため,まずは46cmのセンシング深度に対応する装置に改良し,その後1m対応の装置を試作した.これらの改良装置の性能試験を新潟大学水理実験施設内の実験水路を利用して下記項目で行った.(1)水深による魚体の視認性の検証(2)移動計測時の魚体の計数率の検証(3)センシング角度による魚体の視認性の検討.性能試験によって,以下のことが明らかになった.(1)改良版の超音波エコー画像は,水深50cm以浅では供試材料の輪郭を明確に捉えられており,周波数による相違もほぼ認められなかったが,50 cm以上の画像では,試料の視認が困難になるのに加えて,底面の視認も困難であった.(2)移動速度約20 cm/sまでは理論値どおり,全ての魚体を捉えることができたが,移動速度が大きくなるにつれ,計数率が低下する傾向を示した.(3)鉛直方向よりも,45度程度傾けてセンシングすることで魚影を明確に捉えることができることが明らかになった.研究計画で設定した課題については,試験および調査を通じて概ね順調に進展している.一方で,「研究実績の概要」で述べたとおり,医療用エコーを援用し,水深1m程度の水路内の魚類資源量の探索には,センシング距離の延長のための改良が必要であり,改良装置の技術的課題の解決に時間を費やしている.とりわけ,深度の大きい位置においては,超音波の減衰,フレームレートの低下などの問題が明らかとなった.振動子やプローブ形状の変更によって解決できる可能性はあるが,そのためには金型作成に大きな費用が必要となる.本研究では,安価な簡易医療用エコーの援用を前提に,装置の改良を進めているため,多少の遅延が生じている.本研究課題は残り2年となるため,本年度の早い時期に改良装置の問題を解決するため,装置の再改良によって深部観測の実現を目指すほか,浅部と深部の2層を2台の超音波画像診断装置を利用して観測する手法への転換も視野に入れて,現地観測実験を行う予定である.これらの手法を確立した後,水田および水路網において網羅的に資源量調査を行い,生態系配慮施設施工後のネットワークの状況(資源量の分布等)を明らかにするための調査を実施する.調査結果から,調査・計画段階で検討した対策により,想定どおりネットワークの保全・形成がなされているか評価を行う.併せて,資源量の多寡を決定する規定要因(水理的・物理的環境条件,施設配置状況等)について,多変量統計解析手法等を適用し,施工後における配慮施設の効果とその要因に関わる情報整理を行う.本年度は(1)現地適用に向けた試作機の性能試験と縦断探索・評価システムの確立および(2)ネットワーク拠点を重視した生態系配慮事例の実態把握と類型化を進めた.特に,超音波装置による水路内魚類資源量探索システムの基礎的な技術の開発に注力し,性能試験を重ねた結果,概ね現地実装の目処がついたものの,医療用エコーの本システムへの援用・改良に関する課題が明らかになった.本システムの基幹的技術である超音波装置は,沖縄に拠点をもつベンチャー企業(レキオ・パワーテクノロジー株式会社)と共同で開発している.人体用に開発された医療用エコーの超音波センシング深度(23cm)を,本研究で対象とする農業用水路の水深(約1m)に延長するため,まずは46cmのセンシング深度に対応する装置に改良し,その後1m対応の装置を試作した.これらの改良装置の性能試験を新潟大学水理実験施設内の実験水路を利用して下記項目で行った.(1)水深による魚体の視認性の検証(2)移動計測時の魚体の計数率の検証(3)センシング角度による魚体の視認性の検討.性能試験によって,以下のことが明らかになった.(1)改良版の超音波エコー画像は,水深50cm以浅では供試材料の輪郭を明確に捉えられており,周波数による相違もほぼ認められなかったが,50 cm以上の画像では,試料の視認が困難になるのに加えて,底面の視認も困難であった.(2)移動速度約20 cm/sまでは理論値どおり,全ての魚体を捉えることができたが,移動速度が大きくなるにつれ,計数率が低下する傾向を示した.(3)鉛直方向よりも,45度程度傾けてセンシングすることで魚影を明確に捉えることができることが明らかになった.研究計画で設定した課題については,試験および調査を通じて概ね順調に進展している.一方で,「研究実績の概要」で述べたとおり,医療用エコーを援用し,水深1m程度の水路内の魚類資源量の探索には,センシング距離の延長のための改良が必要であり,改良装置の技術的課題の解決に時間を費やしている.とりわけ,深度の大きい位置においては,超音波の減衰,フレームレートの低下などの問題が明らかとなった.

振動子やプローブ形状の変更によって解決できる可能性はあるが,そのためには金型作成に大きな費用が必要となる.本研究では,安価な簡易医療用エコーの援用を前提に,装置の改良を進めているため,多少の遅延が生じている.本年度は(1)現地適用に向けた試作機の性能試験と縦断探索・評価システムの確立および(2)ネットワーク拠点を重視した生態系配慮事例の実態把握と類型化を進めた.平成29年度に繰り越した予算を使用して,遅れていた超音波装置による水路内魚類資源量探索システムの基礎的な技術の開発に注力し,性能試験を重ねた結果,概ね現地実装の目処がついた.また,同時に医療用エコーの本システムへの援用・改良に関する課題が明らかになった.本システムの基幹的技術である超音波装置は,沖縄に拠点をもつベンチャー企業(レキオ・パワーテクノロジー株式会社)と共同で開発している.人体用に開発された医療用エコーの超音波センシング深度(23cm)を,本研究で対象とする農業用水路の水深(約1m)に延長するため,まずは46cmのセンシング深度に対応する装置に改良し,その後1m対応の装置を試作した.これらの改良装置の性能試験を新潟大学水理実験施設内の実験水路を利用して下記項目で行った.(1)水深による魚体の視認性の検証(2)移動計測時の魚体の計数率の検証(3)センシング角度による魚体の視認性の検討.性能試験によって,以下のことが明らかになった.(1)改良版の超音波エコー画像は,水深50cm以浅では供試材料の輪郭を明確に捉えられており,周波数による相違もほぼ認められなかったが,50 cm以上の画像では,試料の視認が困難になるのに加えて,底面の視認も困難であった.(2)移動速度約20 cm/sまでは理論値どおり,全ての魚体を捉えることができたが,移動速度が大きくなるにつれ,計数率が低下する傾向を示した.(3)鉛直方向よりも,45度程度傾けてセンシングすることで魚影を明確に捉えることができることが明らかになった.研究計画で設定した課題については,試験および調査を通じて概ね順調に進展している.一方で,「研究実績の概要」で述べたとおり,医療用エコーを援用し,水深1m程度の水路内の魚類資源量の探索には,センシング距離の延長のための改良が必要であり,改良装置の技術的課題の解決に時間を費やしている.とりわけ,深度の大きい位置においては,超音波の減衰,フレームレートの低下などの問題が明らかとなった.振動子やプローブ形状の変更によって解決できる可能性はあるが,そのためには金型作成に大きな費用が必要となる.本研究では,安価な簡易医療用エコーの援用を前提に,装置の改良を進めているため,多少の遅延が生じている.本研究課題は残り2年となるため,本年度の早い時期に改良装置の問題を解決するため,装置の再改良によって深部観測の実現を目指すほか,浅部と深部の2層を2台の超音波画像診断装置を利用して観測する手法への転換も視野に入れて,現地観測実験を行う予定である.これらの手法を確立した後,水田および水路網において網羅的に資源量調査を行い,生態系配慮施設施工後のネットワークの状況(資源量の分布等)を明らかにするための調査を実施する.調査結果から,調査・計画段階で検討した対策により,想定どおりネットワークの保全・形成がなされているか評価を行う.併せて,資源量の多寡を決定する規定要因(水理的・物理的環境条件,施設配置状況等)について,多変量統計解析手法等を適用し,施工後における配慮施設の効果とその要因に関わる情報整理を行う.
子どもの自己肯定意識を向上させる学社連携プログラムの開発と学習意欲に関する研究

本研究の目的は,以下の6点である。第一に各市区町村教育委員会が実施している学社連携事業の実態を把握すること,第二に社会教育施設職員の施設・設備の条件,プログラムの効果,学社の推進を阻害している要因等に関する意識を解明すること,第三に子どもの自己肯定意識を向上させるプロジェクト・アドベンチャーのアメリカにおける歴史を記述すること,第四にアメリカから持ち込まれ,県教育委員会によって取り組まれている宮城県のプロジェクト・アドベンチャーについて調査すること,第五に日本における冒険遊び場の簡単な歴史を把握すること,第六に学社連携プログラムが及ぼす子どもの自己肯定式への効果をまとめること,である。いくつかの調査を通じて,われわれは多くの市区町村教育委員会が子どもの自己肯定意識に焦点を当てたような学社連携プログラムを実施していないことを見出した。自己肯定意識は子どもの成長の基盤的要因と考えるが,日本においてはそれに注目している教育関係者は少ない。宮城冒険プログラムは,子どもの自己肯定意識に焦点を当てた稀な事例であるが,プログラムの効果は明確になっていない。冒険プログラムの技法を習得している教師はいるが,学校教育において実践している例は少ない。たぶん,いくつかの障害がプログラムの拡大を阻害していると思われる。日本では子どもの自己肯定意識を向上させるような施策を実施する条件は乏しい。たとえば,冒険遊び場のような空間が,保護者,住民,教育委員会の連携のもとで創り出されなければならない。そしてそれは,子ども達が容易に利用できるような場所でなければならない。本研究は,子どもの自己肯定意識の低さに教育問題の原因の一端があると考え,その向上を図る有効な方法を探ることを目的としたもので,今年度は3年計画の初年度にあたる。本年度実施した研究は以下の4点である。第1に,自己肯定意識に関する先行研究をフォローするとともに,次年度に向けた意識測定尺度の開発に取り組むための概念の把握と尺度の妥当性を検討した。第2に,子どもの自己肯定意識を向上させるためには学校教育だけでは限界があると考え,学社連携に関する質問紙調査を,全国の青年の家,少年自然の家,野外活動センターなどを対象に実施した。配布総数は498,回収数は310(62.2%)で,現在分析中である。この結果は日本教育行政学会において発表する予定である。第3に,自己肯定意識の向上を意図したアメリカにおけるプロジェクト・アドベンチャーに関する文献を検討し,その歴史及び理論の把握に努めた。そのために,研究分担者・協力者で4回の学習会を実施した。第4に,アメリカのセラピー理論から発展したプロジェクト・アドベンチャーをいち早く取り入れた,宮城県教育委員会の生涯学習課,高校教育課,松島野外活動センター,志津川海洋青年の家の担当者にインタビューを実施し,活動内容と成果,課題等を把握した。これらのデータや収集した資料を基に,日本教育経営学会において発表する予定である。本研究は,子どもの自己肯定意識の低さに教育問題の原因の一端があると考え,その向上を図る有効な方法を探ることを目的としたもので,今年度は3年計画の2年目にあたる。第1に,昨年度実施した全国の青年の家,少年自然の家,青少年野外活動センター等の体験活動を主とした社会教育施設職員に対する質問紙調査の分析結果を,日本教育行政学会第40回大会において発表した。考察としては,施設設備の条件は一定存在するものの,学社連携を進める体制の構築が遅れていることが判明した。この研究結果は,日本教育行政学会の年報に投稿している。第2に,子どもの自己肯定意識を向上させるとされるアメリカにおけるプロジェクト・アドベンチャーに注目し,その歴史的展開過程を探索するとともに,どのような質的変容がみられたのかを検討した。この内容は,日本教育経営学会第45大会において発表するとともに,研究協力者が紀要論文にまとめた。第3に,プロジェクト・アドベンチャーをいち早く取り入れた宮城県教育委員会の生涯学習課,高校教育課,松島野外活動センター,志津川海洋青年の家の担当者にインタビューを実施し,活動内容と成果,課題等を把握した。

また,MAP研究会の会員の学校におけるPA実践の記録を収集し,分析した。これらの分析結果は,日本教育経営学会第45大会において発表した。また学会誌等に投稿する予定である。第4に,学社連携・融合事業の進展状況について,教育委員会に対する全国調査を実施した。ただし,昨今の市町村合併の進展により,合併していない市区町村を対象としたことと,予算の関係上,750市町村に限定された。現在,回答を待っている状況であるが,この分析結果については,日本教育行政学会第41回大会において発表する予定である。本年度は研究の最終年度にあたり,以下のように研究を進めた。第1に,過去2年間に実施した社会教育施設調査,宮城県教育委員会および県の青年の家・野外活動センターのインタビュー調査,市町村教育委員会のデータを再検討し,成果として活用していなかった部分を分析し直して,大学紀要と大学センターの紀要に投稿した。第2に,研究の途上においてその重要性が示唆された「冒険遊び場」に関する文献,資料を収集するとともに,研究分担者・協力者の間で検討会をもち,その歴史や事例について深めた。全般的にみて,冒険遊び場に関する研究は教育学の分野ではなく,むしろ建築学(造園領域)において進められており,観点が異なるために研究の知見としては利用できなかった。また,事例の紹介はかなり存在するが,実証的研究はほとんど存在しないことが判明した。第3に,子どもの自己肯定意識に関する先行研究をもとに測定尺度を検討し,独自の質問紙調査票の作成に取りかかっていたが,調査対象校の関係で実施不可能となった。しかしながら,自己肯定意識に関する論文の検討を行い,発達心理学の分野での研究蓄積は外国研究の追試が主要であることを確認した。日本の子どもの実態に即した調査票の開発が必要であるとの共通認識を得た。第4に,全体の研究を通して学社連携・融合の可能性とともに限界が確認されたこともあり,子どもの自己肯定意識の向上という観点から考えると,「教育と地域社会」の関係性を再確認する必要に迫られ,これまでの研究蓄積を分担者・協力者との間検討するとともに,今日の教育学研究における到達点の確認を行った。最後に,これまでの研究成果を報告書(全104頁)にまとめた。
高速衝突閃光:多孔質衝突体の場合

多孔質微小天体が緻密な惑星表面に高速度で衝突するのと等価な模擬実験を行い、その際に発する衝突閃光を世界で初めて測定した。微小天体と惑星表面にみたてた衝突体、標的の材質はともにナイロン66で、衝突速度は6km/sである。衝突エネルギー(微小天体の運動エネルギー)から閃光の可視光エネルギーに変換される割合が、衝突体が多孔質の場合には、緻密な場合に比べ約10倍大きいことが明らかになった。彗星から放出された米粒ほどの粒子は、地球大気に高速度で突入し流星として観測される。これらは月面にも衝突しており、近年、より大きなものの衝突が月面衝突閃光として観測されるようになった。衝突エネルギーの何%が可視光に変換されるか(変換効率)が分かれば、多くの月面衝突閃光の明るさの観測から、月面上での衝突頻度を衝突エネルギーの関数として知ることができる。その結果は科学的に重要なだけでなく、月面活動の安全性にとって貴重なデータとなろう。しかし、変換効率がどの位になるかはよく分かっていない。おそらく、衝突速度や物性、組成などによって変化するであろう。我々は、変換効率が衝突体の空隙率に大きく依存するはずであると考えた。1次元衝突モデルによれば、同じ物質でも多孔質であれば衝突時により高温になり、より強い閃光を発することが期待されるからである。しかし、多孔質衝突体が強い閃光の原因になることは、技術的困難があったため実験的に確認されていない。我々は新しい実験方法を提唱し、多孔質衝突体によるより明るい衝突閃光を実験的に検証する。通常の高速衝突実験では、飛翔体を加速し、より大きな標的に衝突させる。本研究の特徴は飛翔体前面に貼り付けたプライヤープレートを標的に見立て、これをより小さな多孔質小粒子に衝突させる点である。これにより通常の10万Gを越える加速に耐えられない物質でできた粒子がフライヤープレートという平面に衝突する際の現象(本研究では衝突閃光)を調べることができる。そのためにはフライヤープレート付飛翔体の安定した加速が不可欠である。また、飛翔体の状態を確認するための撮像、速度計測、計測機器の確実な動作も必須である。平成19年度は、JAXA宇宙科学研究本部所有のフラッシュX線発生装置の調整を行い、また、X線フィルムに替えて新たにX線イメージングプレートを導入した。また、銃口に直付けできる磁気式飛翔体検出器を試作した。実際に、フライヤープレート付飛翔体をJAXA宇宙科学研究本部の二段式軽ガス銃で加速し、飛翔体検出器の信号によりフラッシュX線発生装置、オシロスコープにトリガをかけ、飛翔中の飛翔体のX線像の撮影に成功した。2点に設置した磁気式検出器で飛翔体速度の計測もできるようになった。JAXA宇宙科学研究本部の二段式軽ガス銃は平成20年度に新規のものと入れ替えられることになったが、これらの技術はそのまま新規の銃にも使うことができる。以上の結果は、JAXA宇宙科学研究本部・二段式軽ガス銃を管理する組織の研究会であるスペースプラズマ研究会で発表された。通常の高速衝突実験では、飛翔体を加速して大きな標的に衝突させる。本研究の特徴は飛翔体を標的に見立て、これをより小さな多孔質小粒子に衝突させる点である。これにより、通常の100万Gを越える加速に耐えられない材質でできた粒子の衝突でどのような現象(本研究では衝突閃光)が起こるかを調べることができる。平成19年度には飛翔体の前面にプライヤープレートを貼り付け、この平面と小粒子との衝突現象を調べる予定で実験準備を進めた。しかし、平成20年度から、実験に使用するJAXA宇宙研の二段式軽ガス銃が新しい高性能のものに替わった。その際、フライヤープレート付飛翔体の加速は、銃を破損する可能性があるため当分できなくなった。そのため、フライヤープレート付飛翔体に替えて、直径7mmのナイロン球を直径1mm以下のナイロン多孔質体またはナイロン微小粒子に衝突させるよう実験方法を変えることにした。平成20年度は、この新しい実験方法の確立に全力を注いだ。衝突閃光を測定しようとする際、銃の発射に伴う閃光が邪魔になる。平成20年度は、銃発射に伴う閃光を、光検出器だけでなく分光器でも観測し、なぜ光るのか、どのような場合に強い光が出るのかを調べた。高温になった加速ガスが銃孔内壁などを侵食し、生じたダストが熱せられて発する熱放射が重要であることが分った。この結果は、JAXA宇宙科学研究本部・二段式軽ガス銃を管理する組織の研究会であるスペースプラズマ研究会で発表された。また、衝突閃光の測定に必要なフォトダイオード、アンプ、望遠鏡などを準備、製作し、予備的な測定を行った。1秒間に100万コマ映すことのできる高速度カメラによる閃光測定も視野に入れて、その取扱いに習熟した。

本研究の特徴は飛翔体を標的に見立て、これをより小さな多孔質小粒子に衝突させる点である。これにより、通常の100万Gを越える加速に耐えられない材質でできた粒子の衝突でどのような現象(本研究では衝突閃光)が起こるかを調べることができる。平成19年度には飛翔体の前面にプライヤープレートを貼り付け、この平面と小粒子との衝突現象を調べる予定で実験準備を進めた。しかし、平成20年度から、実験に使用するJAXA宇宙研の二段式軽ガス銃が新しい高性能のものに替わった。その際、フライヤープレート付飛翔体の加速は、銃を破損する可能性があるため当分できなくなった。そのため、フライヤープレート付飛翔体に替えて、直径7mmのナイロン球を直径1mm以下のナイロン多孔質体またはナイロン微小粒子に衝突させるよう実験方法を変えることにした。平成20年度は、この新しい実験方法の確立に全力を注いだ。衝突閃光を測定しようとする際、銃の発射に伴う閃光が邪魔になる。平成20年度は、銃発射に伴う閃光を、光検出器だけでなく分光器でも観測し、なぜ光るのか、どのような場合に強い光が出るのかを調べた。高温になった加速ガスが銃孔内壁などを侵食し、生じたダストが熱せられて発する熱放射が重要であることが分った。平成21年度には、実験方法が確立し(多孔質微粒子の製作方法が未熟な点などが課題として残っているが)、本研究の目的とするデータが取れるようになった。予備的解析結果ではあるが、当初予想した通り、衝突閃光の明るさが、多孔質衝突体の場合、緻密なものに比べて10倍上強いことが分かった。通常の高速衝突実験では、飛翔体を加速して大きな標的に衝突させる。そして、平成22年度には、質の高い多孔質微粒子の製作も可能になり、順調に実験データが取れるようになった。
高等動物における新規の減数分裂特異的染色体分配因子の解析

マウス精巣から、生殖細胞特異的に発現する新規コヒーシンサブユニットRad21Lを同定するに至った。減数分裂の前期において相同染色体の上でRad21LはRec8と相互排他的なパターンを示していることが判明した。それぞれのコヒーシンの欠損マウスを用いて、シナプトネマ複合体の形成過程について解析を行った。その結果、AxialElement構造および相同染色体の対合に部分的な異常が見られ、さらにRAD21LおよびREC8の二重欠損株ではAxialElementの形成および相同染色体の対合がほぼ完全に消失していることが判明した。マウス精巣からセントロメアタンパク質CENP-Cに対する抗体を用いたaffinity精製により、減数分裂期に特異的な染色体タンパク質の同定をおこなった。その結果、既知のキネトコア構成タンパク質群に加えて、生殖細胞特異的に発現する新規コヒーシンサブユニットRad21Lを同定するに至った。免疫蛍光染色法による検討の結果、Rad21Lタンパク質は減数分裂の前期のleptotene期からPachytene期にかけて相同染色体のaxial element上に局在することが判明した。興味深いことに、この局在はRec8型コヒーシンと相互排他的なパターンを示していることが判明した。さらにRad21Lが相同染色体のaxial elementから解離するlate Pachytene期以降には、これと置き換わるようにRad21型コヒーシンが新たに局在することが示された。これらの結果から、減数分裂の前期に見られるRad21L型およびRec8型コヒーシンの相互排他的な局在パターンがバーコードの様に作用して、相同染色体のpairingに関与しているのではないかと推測された。またin vivo解析を目指して、Rad21L遺伝子の欠損マウスの作製に着手している。減数分裂時の染色体分配エラーによって生じる染色体数異常は早期流産やダウン症などの疾患をもたらすことが知られているが、その分子機構の解明は基礎生物学のみならず生殖医療面においても重要である。その結果、生殖細胞特異的に発現する新規コヒーシンサブユニットRad21Lを同定するに至った。今年度はRAD21LまたはREC8欠損マウスを用いて減数分裂初期の染色体構造について比較検討を行った。その結果、それぞれのコヒーシンの欠損により、Axial Element構造および相同染色体の対合に部分的な異常が見られ、さらにRAD21LおよびREC8の二重欠損株ではAxial Elementの形成および相同染色体の対合がほぼ完全に消失した。これらの結果は、先の仮説を支持する。Rad21L欠損マウスを用いて相同染色体のペアリングへの寄与についてFISH法を用いて検討を行った。その結果、Rad21Lがペアリング促進の機構に関与していることが判明した。さらにそれぞれのコヒーシンの欠損マウスを用いて、シナプトネマ複合体の形成過程について免疫染色法および電子顕微鏡による解析を行った。その結果、Axial Element構造および相同染色体の対合に部分的な異常が見られ、さらにRAD21LおよびREC8の二重欠損株ではAxial Elementの形成および相同染色体の対合がほぼ完全に消失していることが判明した。RAD21LまたはREC8欠損マウスを用いた減数分裂初期のAxial Element構造および相同染色体のペアリングついて比較解析を遂行することができた。

その結果、それぞれのコヒーシンの欠損により、Axial Element構造および相同染色体の対合に部分的な異常が見られること、さらにRAD21LおよびREC8の二重欠損株ではAxial Elementの形成および相同染色体の対合がほぼ完全に消失することが明らかとなり、先年度に提唱した仮説を支持する結果が得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。RAD21LおよびREC欠損マウスにおいてSC構造に異常が見られたため、電子顕微鏡を用いた解析が今後の課題となった。さらにAxial Elementの構成因子SCP3を欠損させたマウスを用いてペアリングついて比較解析を行う。
銅酸化物超伝導体単結晶におけるストライプ秩序の普遍性の検証

高温超伝導体のストライプ秩序に関する研究La系高温超伝導体でみられる電荷とスピンの静的ストライプ秩序を、Bi系超伝導体Bi_2Sr_2Ca_<1-x>Y_xCu_2O_8をの単結晶で検証することを目的として研究を行った。まず、Y置換量を00.5まで変化させた種々の単結晶をTSFZ法で育成することに成功した。また、多結晶試料では、ピン止め中心として少量のZnを導入すると、x=0.30-0.35付近(P=1/8付近)で超伝導が抑制されることから、ZnをCuサイトに2.5%置換した単結晶も育成した。これらの単結晶の超伝導転移温度Tcを電気抵抗と磁化の温度依存性から決定した。しかし、最近Bi系超伝導体において不均一性が話題になっているように、単結晶における酸素の不均一によるTcのばらつきや、Y置換したことによる組成の不均一による転移幅の増大が、Tc決定における誤差を大きくしている。現在、アニール条件等を検討し研究を進めている。低次元量子スピン系における熱伝導に関する研究種々の低次元量子スピン系銅酸化物の熱伝導を測定することでマグノンの熱伝導κ_<magnon>を検証し、マグノンが大量の熱を運ぶ機構を解明することを目的として研究を行った。本研究では、スピンギャップ系の二本足スピン梯子系Sr_<14>Cu_<24>O_<41>と二次元スピンダイマー系SrCu_2(BO_3)_2、ギャップレス系の四本足スピン梯子系La_2CU_2O_5、二次元スピン系Cu_3B_2O_6と一次元スピン系Ca_2Y_2Cu_5O_<10>単結晶をTSFZ法で育成して用いた。この研究により、低次元量子スピン系においてκ_<magnon>の存在が明らかになった。Sr_<14>Cu_<24>O_<41>の大きなκ_<magnon>は、励起されたマグノンの分散関係の幅の広さが大きいことによるものである。ギャップレス系においては、Cuスピンが反強磁性相関の方が交換相互作用は強くなり、そのためマグノンの速度が速くなってκ_<magnon>が大きいと結論できた。結論として、反強磁性的なスピン相関で、交換相互作用が大きく、マグノンの分散関係の幅が広いとκ_<magnon>が大きくなるものと理解できた。高温超伝導体のストライプ秩序に関する研究高温超伝導体発見当初から問題になっていた、Cuあたりのホール濃度P=1/8で起こる超伝導の異常な抑制は、1995年にTranquadaが、(La,Nd)_<1.88>Sr_<1.2>CuO_4大型単結晶を用いた中性子弾性散乱の実験を行い、超伝導を司る銅と酸素からなるネットワーク面において電荷(ホール)とスピンの静的ストライプ秩序を発見したことにより、一気に解明された。

我々は、動的ストライプ構造が超伝導の出現する広い濃度範囲で起こっていることから、超伝導発現機構にストライプが関わっている可能性が強いと考え、La系超伝導体以外の高温超伝導体に於いてもストライプを静的にピン止めすれば、La系と同様な1/8抑制が起こると考えて研究を進めている。La系以外の物質として、Bi系超伝導体Bi_2Sr_2Ca_1_<-x>Y_xCu_2O_8を選び、ホール濃度を変化させた多結晶試料で実験を行った、Bi系超伝導体では、ピン止め中心として少量のZnを導入すると、x=0.30-0.35付近(P=1/8付近)で超伝導が抑制される1/8異常を発見した。ミュオンスピン緩和の実験からも、1/8異常の試料において静的なスピン秩序が形成されていることを示唆する結果が得られた。現在は、単結晶による詳細な物性測定を行うべく、育成をTSFZ法で行っている。低次元量子スピン系における熱伝導に関する研究最近、低次元量子スピン系において、マグノンによる熱伝導の存在が指摘され興味が持たれている。我々は、低次元量子スピン系における熱輸送とスピン状態を調べるため、二次元スピンギャップ系SrCu_2(BO_3)_2と二次元反強磁性系Cu_3B_2O_6の単結晶をTSFZ法で育成し、磁場中で熱伝導率を測定した。SrCu_2(BO_3)_2の熱伝導は、T=11K以下の低温でピークを示し、磁場の印可によりピークは抑制された。このピークの起源は、スピンギャップが開くことにより第一励起状態のマグノンが局在することから、フォノンーマグノン散乱が減少し、フォノンによる熱伝導が増加するためと結論し、T=20K以上のスピンギャップが閉じた状態では、マグノンによる熱伝導が寄与している可能性を見いだした。Cu_3B_2O_6の研究においては、熱伝導率のピークがネール温度以下の低温で観測され、そのピークが少量のZn置換により著しく抑制された。一方、ネール温度以上の温度域では、Zn置換した試料の熱伝導率が、置換していない試料より大きくなった。これらを踏まえ、ネール温度以下ではZn置換によりマグノンの平均自由行程が減少しマグノン熱伝導が減少する。また、ネール温度以上では、フォノンの熱伝導が支配的であり、Zn置換により格子が硬くなり熱伝導が増加したと結論した。高温超伝導体のストライプ秩序に関する研究La系高温超伝導体でみられる電荷とスピンの静的ストライプ秩序を、Bi系超伝導体Bi_2Sr_2Ca_<1-X>Y_XCu_2O_8をの単結晶で検証することを目的として研究を行った。まず、Y置換量を00.5まで変化させた種々の単結晶をTSFZ法で育成することに成功した。また、多結晶試料では、ピン止め中心として少量のZnを導入すると、x=0.30-0.35付近(P=1/8付近)で超伝導が抑制されることから、ZnをCuサイトに2.5%置換した単結晶も育成した。これらの単結晶の超伝導転移温度Tcを電気抵抗と磁化の温度依存性から決定した。しかし、最近Bi系超伝導体において不均一性が話題になっているように、単結晶における酸素の不均一によるTcのばらつきや、Y置換したことによる組成の不均一による転移幅の増大が、Tc決定における誤差を大きくしている。現在、アニール条件等を検討し研究を進めている。低次元量子スピン系における熱伝導に関する研究種々の低次元量子スピン系銅酸化物の熱伝導を測定し、さらに、磁場効果と銅サイトの不純物置換効果を調べることによってκ_<magnon>を検証し、マグノンが大量の熱を運ぶ機構を解明することを目的として研究を行った。本研究により、TlCuCl_3、Ca_2Y_2Cu_5O_<10>、La_2Cu_2O_5、Cu_3B_2O_6の低次元量子スピン系において、κ_<magnon>の存在が明らかになった。