hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高電流密度・高熱的安定性が両立する高温超伝導コイルシステムの開発

NMR,MRIと医療用加速器において高磁場化による小型・高機能化が進められている。しかし,高磁場を達成するための高電流密度・高熱的安定性および高信頼性を同時に実現する必要があり,次世代コイル化技術において極めて重要な課題となっている。本研究は,部分的要素等価回路に基づく回路解析と有限要素法に基づく温度解析の連成数値解析プログラムを確立し,近年提案された“無絶縁高温超伝導巻線技術"の有効性と成立性を検証・評価しながら,目標である電流密度500A/mm2,励磁速度数十秒,および“Defect Irrelevant"効果を同時に満足する3T級MRI用高温超伝導コイルの設計に成功した。次世代先進医療用MRIと基礎科学研究用NMRを普及するために,装置の小型・高機能化が不可欠となる。これらの応用に対して,過去に低温金属系コイル開発で検討された「線材に電気絶縁を施さないコイルの巻線方式」(以下「非絶縁コイル」と略記)を高温超伝導コイルの巻線に適用することにより,高温超伝導コイルの高磁場精度化・高安定化・小型化・高効率化を目指している。本年度(初年度)は,研究計画に沿って非絶縁コイルの解析モデルの確立と特性の解明を中心に研究を行った。以下は研究内容の詳細である。1)非絶縁コイルの解析モデルの確立:非絶縁コイル内の電流・温度分布を評価できる部分要素等価回路(PEEC)モデルを確立し,熱解析とそのモデルに基づいた解析用計算機プログラムを開発した。2)非絶縁コイルの特性の解明:開発した解析用計算機プログラムに基づいて,励磁・減磁,遮断および過電流時の非絶縁コイル内の過渡的電磁・熱的振る舞いを解明した。また,小型の非絶縁モデルコイルを用いた励磁・減磁実験と解析により,巻線内の過渡的電流分布の変化は発生磁場に影響を与えていることを明らかにした。解析と検証実験に得られる結果により,巻線の層間接触抵抗は非絶縁コイルの励磁・減磁時における磁場遅れの要因と考えられる。また,層間接触抵抗の増加は,実規模コイルの長い励磁遅れと遮断時の電流減衰時定数を削減するための有効の手段であることを明らかにした。3)部分絶縁コイル(非絶縁コイルの一部の巻線に絶縁を施すコイル)の特性解明:申請者は開発した解析用計算機プログラムに基づいて,絶縁を施す局部の巻線の電流時定数が減少するのは,励磁時におけるコイル内の電流が絶縁を施す巻線部に集中する要因と明らかにした。また,部分絶縁コイルはNIコイルの課題である発生磁場の遅れについて改善が見られなかった。地震・火災あるいはコイルシステムの真空断熱系や冷却系などの不慮の事故により,極めて熱的安定性の高い無絶縁コイルにおいても熱暴走・クエンチが発生する可能性があるため,確実な常電導転移検出とコイル保護システムの構築は実用上不可欠となる。しかし,無絶縁コイル内の電磁的・熱的振舞いは,従来の層間絶縁コイルと大きく異なるため,無絶縁コイルに適した常電導転移検出法とコイル保護法の開発・確立が必要となる。無絶縁コイルの場合は,常電導転移発生時の巻線内電流分布・発熱分布が複雑となるため,従来の常電導抵抗発生に伴う電圧検出法をそのまま利用することが困難である。そこで,本年度(平成27年度)では,局所的常電導転移発生時の電流分布変化に伴う発生磁場の変化に着目し,ピックアップコイルを用いて常電導転移を検出する方法について解析・評価を行った。すなわち,中心ボア中の磁束変化を検出できる円形ピックアップコイル,巻線部の磁束変化を検出できるC形ピックアップコイル,および局所的常電導転移による局所的磁束変化を検出できる扇形ピックアップコイルを対象として,有効性の評価を,開発したPEECモデルに基づいた電流分布解析とビオ・サバール法に基づいた磁場分布解析により行った。また,従来の常電導転移に伴う電圧検出法についても評価を行った。以下,成果を示す。1)m級実規模無絶縁コイルを対象に検討を行った結果,中心ボアに設置した数十ターンの円形ピックアップコイルおよび巻線部に設置したC形ピックアップコイルにより局所的常電導転移を十分検出可能であることが示された。2)常電導転移後の無絶縁コイル巻線部の周方向電流および磁束分布がほぼ回転対称であるため,扇型ピックアップコイルにより転移箇所の位置同定は困難であることがわかった。3)無絶縁コイルに従来のコイル両端電圧による局所的常電導転移の検出は極めて困難であることが示された。本年度は,初年度で開発したPEECモデルに基づく電流分布解析とビオ・サバール法に基づく磁場分布解析を連成させ,無絶縁コイルにおける局所的常電導転移特性の特異性を抽出した。また,その特異性を基づく無絶縁コイルに適する局所的常伝導転移検出法を開発した。今年度は,前年度の成果として開発された部分要素等価回路と熱の連成解析に基づいて,実規模3TーMRIへの応用を目指した高電流密度(500 A/mm2:従来設計の5倍)・高熱的安定性(常伝導転移事故が発生しても熱暴走が発生しない)・高励磁特性(励磁遅れが数十秒)メーター級REBCOパンケーキコイルの設計および検討を行った。結果として,銅安定化層が10μm/side以下のREBCO

超伝導テープで巻かれた,層間接触抵抗率が7000μΩ・cm2の無絶縁パンケーキコイルでは常伝導転移発生時に常伝導転移部の拡大・伝搬が発生しないことが明らかにされた。また,上記に設計されて無絶縁パンケーキコイルで構成された3 T高温超電導MRIが同性能の従来型MRIより,およそ7割の体積を削減することができるとわかった。上記の研究成果は,国際会議1st Asia ICMC and CSSJ 50th Anniversary Conferenceにて招聘講演として発表された。また,REBCO高温超電導パンケーキコイルの高信頼化を達成するための無絶縁パンケーキコイル保護技術の開発に関して,簡易回路解析により研究を行った。常電導転移が検出された直後の無絶縁パンケーキコイル対して,適切な外部抵抗を用いてコイル遮断時の磁場減衰時定数を制御しながら,コイルに蓄える電磁的エネルギーを分担できることが検証実験と解析の両面で確認された。上記の研究成果は,国際会議International Conference on Magnet Technology 24にで発表し、国際誌IEEE Transactions on Applied Superconductivityへ投稿して、査読審査後採択され2016年6月に掲載された。NMR,MRIと医療用加速器において高磁場化による小型・高機能化が進められている。しかし,高磁場を達成するための高電流密度・高熱的安定性および高信頼性を同時に実現する必要があり,次世代コイル化技術において極めて重要な課題となっている。本研究は,部分的要素等価回路に基づく回路解析と有限要素法に基づく温度解析の連成数値解析プログラムを確立し,近年提案された“無絶縁高温超伝導巻線技術"の有効性と成立性を検証・評価しながら,目標である電流密度500A/mm2,励磁速度数十秒,および“Defect Irrelevant"効果を同時に満足する3T級MRI用高温超伝導コイルの設計に成功した。本年度は,既定の計画通り,非絶縁コイル内の電流・温度分布を評価できる部分要素等価回路(PEEC)モデルと熱の連成解析プログラムを開発し,非絶縁コイルの励磁・減磁時に於けるコイル巻線内の過渡的電流分布・温度分布を明らかにする目的を達成した。ただし,巻線の層間接触抵抗は巻線の表面粗さによる層間接触具合に支配的に影響され,同様の非絶縁モデルコイルを毎回使っても層間接触抵抗の大きいなはらつきが現れる。その原因により,層間接触抵抗をモデル化にすることができなかった。そこで,当初の計画を変更し,代替案として巻線層間に導電性のあるグリスを塗布することにより層間接触抵抗のばらつきを安定させることを平成27年度(次年度)の計画に取り込んだ。本年度は,PEECモデルに基づく電流分布解析とビオ・サバール法に基づく磁場分布解析をの連成解析プログラムを開発した。それを用いて,無絶縁コイルにおける局所的常電導転移特性の特異性を抽出し,その特異性を基づく無絶縁コイルに適する常伝導転移検出法を開発した。今後は,実験により解析コードの妥当性を確認すること,そして,従来の解析で困難となる積層無絶縁パンケーキコイルの局所的常伝導転移特性,および局所的常伝導転移検出について解析と実験で検討を行う。さらに,以上の研究開発で得られた知見を論文および口頭発表により,国内外に発信する。
長い神経欠損に対するハイブリット型人工神経を用いた生体内再生治療

本年度は実験モデルの作成に主眼を置き研究を遂行した。実験モデルの作成は当施設の動物実験室にて行った。神経損傷後の長い神経欠損をハイブリッド型人工神経で架橋した際に再生した軸索の伸長を評価するのに蛍光発色するマウスを用いた手法は末梢神経再生研究において重要であり,我々もこの手法を用いての評価法を選択した。共同研究者である林がこれまでの末梢神経再生研究で使用していた2種類の蛍光発色マウスを用いることとし,すべての神経が発色するThy1-YFP16マウスとシュワン細胞が幼若化すると蛍光発色するNestin-GFPマウスを予め受精卵として凍結保存していたものを孵化させ使用した。我々の研究の特徴はこれらマウスを生きたまま観察するLive imaging法が神経再生を評価する上で重要な評価法の一つであり,これら遺伝子改変マウスが実際に発色するかを吸入麻酔下で5色の蛍光フィルターを有する蛍光実体顕微鏡を用いて観察した。耳介、尾部では皮膚を透過してマウスの末梢神経が蛍光緑色に発色しているのが確認された。更にハイブリッド型人工神経を作成する際に,ドナー神経にある程度の損傷を加えることで多くのシュワン細胞が遊走することを確認するために,Thy1-YFP16マウスの坐骨神経を顕微鏡下で微小血管外科操作セットを用いて鋭的に損傷させ神経発芽を確認した。我々の実験系では上記の様に正常な坐骨神経を部分損傷させ同部位に人工神経を端側神経縫合することで神経発芽を促しシュワン細胞を人工神経内へ誘導することでハイブリッド型人工神経を作成することが重要な手技となる。そこで、実際に使用する人工神経と同程度の弾性を有する小児輸液用のカテーテルを人工神経に見立てて同様の手技を行うことで端側神経縫合を行った。やや手技は煩雑であったが,端側神経縫合は可能であることを確認した。動物実験室の大規模改修のため平成31年2月まで実験室使用が不可能となっていたため,現在新たに遺伝子改変マウスの孵化をおこなっており,実験開始が本年度中旬になる予定。モデル作成に必要な微小血管外科操作セット、蛍光実体顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡、画像解析電算機器、組織切片作成のクリオスタット、インキュベーターなどの主要設備の準備は完了した。マウス坐骨神経での神経損傷モデル作成、人工神経の端側吻合によるハイブリッド型人工神経作成の実験系は確立した。マウス坐骨神経での神経損傷モデルの作成はマウスが使用可能となり次第行う。マウス坐骨神経への人工神経の端側神経縫合によるハイブリッド型人工神経の作成はマウスが使用可能となり次第行う。モデル作成後はマウスを生きたまま観察するLive imaging法でハイブリッド型人工神経内における再生軸索伸長の様子を継時的に測定しデータ化する。また、人工神経の遠位断端まで再生軸索の伸長が確認できた時点で共焦点レーザー顕微鏡を用いて人工神経の近位、遠位を含む坐骨神経全体のWhole mount imaging法による神経再生評価を行う。

マウス坐骨神経への人工神経の端側神経縫合によるハイブリッド型人工神経の作成はマウスが使用可能となり次第行う。モデル作成後はマウスを生きたまま観察するLive imaging法でハイブリッド型人工神経内における再生軸索伸長の様子を継時的に測定しデータ化する。また、人工神経の遠位断端まで再生軸索の伸長が確認できた時点で共焦点レーザー顕微鏡を用いて人工神経の近位、遠位を含む坐骨神経全体のWhole mount imaging法による神経再生評価を行う。当該年度での動物実験が動物実験室の大規模改修工事により2018年11月から2019年2月まで閉鎖となったため、飼育費や施設利用費などへの計上とならなかったためである。次年度は、動物モデルの作成、末梢神経再生評価のために必要な試薬の購入、国内・国外学会での発表のための旅費として使用の予定である。
妊婦の冷え症と異常分娩との因果効果の推定-アンメットメディカルニーズの解明-

助産領域において妊婦の冷え症は、分娩時異常のリスクであることは周知されている。しかしそれはあくまで経験知であり、エビデンスは欠如している。したがって、エビデンス確立のニーズは高く、冷え症に関する研究が求められている。本研究では、妊婦が冷え症であることが原因となり、その結果、異常分娩(早産・前期破水・微弱陣痛・遷延分娩・弛緩出血)が発症するという、因果効果の探索を行った。対象者数は分娩後で入院中の女性2810名である。分析方法は、共分散分析と層別解析であり、傾向スコアによる交絡因子の調整を行った。その結果、早産では、冷え症である妊婦の早産発生率の割合は、冷え症ではない妊婦に比べ、約3.4倍、前期破水では約1.7倍、微弱陣痛では約2倍、遷延分娩では約2.4倍であり、因果効果が推定できた(いずれもp<0.001)。弛緩出血では、冷え症の有無での明確な違いはなく、因果効果は推定できなかった。したがって、冷え症は分娩時のリスクであることが推定された。今後は、本研究結果を、医療者や妊婦ならびに女性に対して広くコンセンサスを得て、一般化していくことが喫緊の課題である。目的日本人の産後の女性を対象に、妊婦時の冷え症が分娩時に与える影響を分析し、冷え症と、早産、前期破水、微弱陣痛、遷延分娩、弛緩出血との因果効果の推定を行うことである。方法研究デザインは後向きコホート研究である。調査期間は、2009年10月19日から2010年10月8日までの約12カ月であり、調査場所は、首都圏の産科と小児科を要する病院6箇所である。研究対象は、分娩後の日本人の女性であり、調査内容は、研究協力への同意が得られた女性への質問紙調査と医療記録からの情報の抽出である。なお分析にあたり、傾向スコアを用いて、共分散分析および層別解析を施行し交絡因子の調整を行った。結果2810名の女性を分析の対象とした。冷え症と早産では、冷え症でない妊婦に比べ、冷え症である妊婦の早産発生率の割合は、3.38倍(共分散分析)もしくは3.47倍(層別解析)であった(p<0.001)。前期破水では、冷え症である妊婦の発生率の割合は、1.69倍(共分散分析)と1.7倍(層別解析)であった(p<0.001)。微弱陣痛は、冷え症である妊婦の発生率の割合は、1.95倍(共分散分析)と2.01倍(層別解析)であり(p<0.001)、遷延分娩発生率の割合は、2.37倍(共分散分析)と2.44倍(層別解析)であった(p<0.001)。なお、弛緩出血では、冷え症でない妊婦に比べ、冷え症である妊婦の発生率の割合は、1.22倍(共分散分析)もしくは1.29倍(層別解析)であり、冷え症の有無での明確な有意差はなかった(p=0.07)。目的本研究では、妊婦が冷え症であることが原因となり、その結果、異常分娩(早産・前期破水・微弱陣痛.遷延分娩.弛緩出血)が発症するという、因果効果の探索を行った。その結果、冷え症は分娩時のリスクであることが推定された。2011年度の目的は、本研究結果等の妊婦の冷え症についてのEBMを広く公示するとともに、冷え症についてのさらなる研究の礎を築くことである。方法本結果の普及を行った。助産専門誌への投稿、学術誌への投稿・発表、ホームページの作成等結果2011年度は、3つ論文を学術誌へ投稿した。内訳は、日本国内の学術誌が1論文、海外が2論文である。そのうち、BMC Research Notesでは「Research article」で採択された。他の2論文も原著で査読中である。したがって、日本内外への結果の公表は予定通りである。2012年度についても引き続き行っていく。

また、雑誌への掲載や、ホームページの作成、朝日新聞への掲載など、積極的に公表を行っている。大学院の学生や、臨床で働く医療関係者などの問い合わせも増えている。本研究結果を、日本から海外に向けて、発信していくことは海外における冷え症の重要性の開化の一助となり、周産期医療への貢献につながるものである。したがって、今後も積極的に公表していくとともに、日本国内においても、学会発表などを通して、冷え症が分娩に与える影響についての普及を行っていく。1目的:日本人の産後の女性を対象に、妊婦時の冷え症が分娩時に与える影響を分析し、冷え症と、早産、前期破水、微弱陣痛、遷延分娩、弛緩出血との因果効果の推定を行うことである。その結果、冷え症は分娩時のリスクであることが推定された。2方法:研究デザインは後向きコホート研究である。調査期間は、2009年10月19日から2010年10月8日までの約12カ月であり、結果を分析した。3平成24年度の研究実績概要:研究結果の公表と普及を使用した。具体的には、日本看護科学学会学術誌、日本公衆衛生雑誌、日本助産学会学術誌への投稿を行った。さらに、三つ折りパンフレットを作成し、臨床現場や教育現場に配布した。また、専用のホームページの更新を随時行い、結果を幅広く公表した。2010年度2011年度にかけて、結果の分析を行い、仮説を支持することができた。また、本年度は研究結果を積極的に公表できている。学術誌によっては、査読に時間がかかり、結果公表までに時間を要してはいるものの、おおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。2012年度は、本年度に引き続き、結果の公表を行っていく。主には、2012年5月の第26回日本助産学会学術集会で「晩産化妊婦の冷え症と分娩時異常との関係性」の研究結果の発表を行う。さらに、日本助産学会学術誌、日本看護科学学会学術誌への論文の投稿を行う予定である。
イノベーションをめぐる営利組織と非営利組織の協働

本研究の目的は、「営利組織と非営利組織の組織間関係をイノベーションの視点から分析」することであり、そのために研究計画は、「理論研究」および「国内外調査を踏まえた実証研究」を並行し、その結果をまとめるというものであった。およそこの計画にのっとり毎月の研究会における発表と議論を経て、最終的に得た研究成果は以下の3つにまとめることができる。なお一部は学会発表および論文発表もされているが、それらも含め直近に集大成して書籍として出版する予定である。1.社会をつくる基本原理の変化日本と欧米について現代社会をつくりあげてきた基本原理を振り返ることにより、営利組織と非営利組織の分業の発達を説明し、さらに事業成長のあり方を再考した。その結果、国により変化プロセスの違いはあるものの、総体として現在は知識ネットワーク社会へ向けての変革期にあり、社会の基本原理が競争原理から協創原理へと変わりつつあることを示した。2.組織間イノベーション営利組織と非営利組織の間でおきている新しい組織間イノベーションをみることで、次の2点が分かった。企業とNPOの協創が事業創造をもたらすこと、日本における社会的企業活動は社会的企業ネットワークといえるものであることである。これらは、組織間における相互学習と信頼形成が関係性を革新する鍵であることを示している。3.社会イノベーション知識ネットワーク社会の特徴は、知の重要性の増大である。先端の情報通信技術のかかわる知識創造プロセスには、知の所有と共有の葛藤をのりこえる新しいメカニズムを見いだすことができる。そこには営利組織と非営利組織の関係性に今までにないシナジーが存在することが分かった。知の所有と共有の葛藤を止揚的に乗り越えることは、知識ネットワーク社会の基本原理を示唆する。理論研究としては、定期的な研究会(ほぼ月1回)を開催し、非営利組織あるいは、非営利組織と営利組織の協働に関連する先行研究を抽出し、これらに関するディスカッションを行なった。ディスカッションのテーマは次のようなものである。(1)シリコンバレーにおける企業と社会資本ネットワークの関係、(2)戦略アライアンスにおける不安定性、(3)社会的公正とは何か、(4)地位マネジメントという集団構造、(5)人だけではなく、構造やプロセスからももたらされるリーダーシップの非営利組織マネジメントにおける重要性、(6)アライアンスへの社会的ジレンマアプローチの適用可能性、(7)非営利組織のガバナンス要件とは何か、(8)新しいイノベーションモデルとしてのコミュニティ、(9)アクターネットワーク理論という視点の適用可能性、(10)信頼ベースのガバナンス、(11)グローバルな環境における資源ベース分析、(12)アライアンスにおける組織間のルーチンとパフォーマンス、(13)企業組織とコミュニティの違い。以上の観点をまとめると、非営利組織特有のマネジメント、組織間イノベーション、非営利組織と営利組織の違いという3つであり、これらをベースに、営利組織と非営利組織の協働というテーマについての理論的な枠組みを構築中である。他方、事例研究としては、実際に営利組織と非営利組織の協働が起きている先端的、特徴的な現象を把握しようとしている。具体的には、グローバリゼーション、ベンチャー企業の動向、公共部門・学校・病院といった非営利組織への営利組織の侵入、知的財産権の所有と共有に関する最近の動向、リナックスの開発などについて候補事例を収集してきた。事例については事前調査を終え、インタビュー調査を開始している。これまでの研究成果は、ワーキングペーパーのかたちで2004年5月中に一度まとめる予定である。その後は予定どおり、理論的枠組みの見直しと、定量的な調査を展望している。およそこの計画にのっとり

毎月の研究会における発表と議論を経て、最終的に得た研究成果は以下の3つにまとめることができる。なお一部は学会発表および論文発表もされているが、それらも含め直近に集大成して書籍として出版する予定である。1.社会をつくる基本原理の変化日本と欧米について現代社会をつくりあげてきた基本原理を振り返ることにより、営利組織と非営利組織の分業の発達を説明し、さらに事業成長のあり方を再考した。その結果、国により変化プロセスの違いはあるものの、総体として現在は知識ネットワーク社会へ向けての変革期にあり、社会の基本原理が競争原理から協創原理へと変わりつつあることを示した。2.知の所有と共有をめぐる協創知識ネットワーク社会の特徴は、知の重要性の増大である。先端の情報通信技術のかかわる知識創造プロセスには、知の所有と共有の葛藤をのりこえる新しいメカニズムを見いだすことができる。そこには営利組織と非営利組織の関係性に今までにないシナジーが存在することが分かった。知の所有と共有の葛藤を止揚的に乗り越えることは、知識ネットワーク社会の基本原理を示唆する。3.組織間イノベーション営利組織と非営利組織の間でおきている新しい組織間イノベーションをみることで、次の3点が分かった。企業とNPOの協創が事業創造をもたらすこと、日本における社会的企業活動は社会的企業ネットワークといえるものであること、そしてWeb環境におけるトラスト形成にむけて制度構築をめぐる組織間の協創がおきていることである。これらは、組織間における相互学習と信頼形成が関係性を革新する鍵であることを示している。
微小火炎に見られるパターン形成の機構解明

各種パラメータが形成される火炎パターンに及ぼす影響,またそのパターン形成領域の整理を進め,論文として投稿した。また火炎のパターン毎に代表的な条件を抽出,流れ場と火炎パターンとの関係を検討するためのデータを蓄積した。実験結果を参考に,理論解析および数値計算のモデル変更,コードの変更を進めた。特に数値計算の初期擾乱モデルと,実際の現象との関連を考慮して基礎特性を数値的に予測可能か検討した。その結果,数値計算の化学反応項の取り扱いにポイントがあることが判明し,化学反応項に修正を行ったところ,数種類以上の火炎パターンが数値的にも再現される可能性があることが明らかとなった。これを受けて研究協力を行っているロシア科学アカデミーの研究者と共同で二次元のパターン形成に関する数値計算に重点を置いて実施したところ,ペルトン水車型の火炎など,いくつかのパターンを再現することに成功し,この結果をとりまとめて論文として投稿している。火炎パターンの形成の機構解明の進捗と併せて,混合気の不足成分のルイス数効果にも着目した実験を行うため,燃料を変えルイス数を変化させながらその影響を検討した。その結果,DMEを用いた場合の燃料が過剰な条件と,メタンを用いた場合の燃焼希薄な条件下でペルトン水車型火炎にセル状の構造が重畳される,ルイス数効果によると思われる現象が初めて観察されている。まず始めに,予備実験に用いた平行石英円板による二次元流路装置の改良を行った。石英円板に正方向の温度勾配を与える多孔質平面火炎バーナ内に整流筒を設け,温度勾配の軸対称性誤差の低減を図った。予備実験に使用したバーナでは温度の対称性が崩れていたが,改良によって十分な対称性を得ることができた。チャネル内燃焼では安定・不安定範囲が存在するので,まず燃焼安定性の全体像を把握するために,実験パラメータとして混合気の流量,チャネル幅,供給当量比を変えて実験を行うこととした。パターンの分類およびパターンの回転速度に着目し実験を開始したところ,観察されるパターンは予想をはるかに上画る種類があることが明らかとなった。すなわち予備実験で観察されたペルトン水車状火炎,スパイラル火炎,三分岐火炎に加え,半円状の火炎,半径が不規則に変化する不安定なリング状火炎,並状の箇所が連続してつながるリング状になる火炎,また二重円の火炎などである。また,上記パラメータに対するパターンの出現傾向も非常に複雑であり,全体的な傾向を判断するのは非常に困難であることがわかった。したがってその外観からある程度構造の想像が容易なスパイラル火炎に着目し,まずは形成メカニズムの検討を行う解析に着手した。燃料の希薄側と過濃側では傾向が比較的大きく異なることから,希薄側一条件,過濃側一条件を抽出し,パターン形成の傾向把握に努めた。観察されたパターンのうち,燃焼効率が低下していると思われる場合については,排気特性を確認するなど,将来の実用に備えた特性を把握できた点は自己評価できる。なお当初の計画ではパターン形成時の流れの影響を確認するため,火炎観察と同時にPTV法による流れ場の計測も行う予定であったが,予想を越えるパターン数の出現によって遅れを招き,初年度は実行できなかった。しかしながらパルス変調器を始め,光学実験に必要な機器の製作はほぼ終了し,流れ場の計測の準備は整っている。

火炎パターンの形成の機構解明の進捗と併せて,混合気の不足成分のルイス数効果にも着目した実験を行うため,燃料を変えルイス数を変化させながらその影響を検討した。その結果,DMEを用いた場合の燃料が過剰な条件と,メタンを用いた場合の燃焼希薄な条件下でペルトン水車型火炎にセル状の構造が重畳される,ルイス数効果によると思われる現象が初めて観察されている。
新規な光磁気的機能を持つ分子素子の開発及びその集合体の研究〜光磁石への指針〜

本研究では微小領域の表面積が大きいという特性に着目し、光による磁性制御の新しい指針を得ることを目的としている。上記の研究課題に従い、一分子レベルにおいて興味深い光磁気物性を示すことが既に見出されている、ニトロキシドラジカルと結合したシリコンフタロシアニン(SiPc-TEMPO)の結晶について、光照射下における磁気的性質を調べた。まずSQUID測定から、SiPc-TEMPO結晶は常磁性であること、光照射下の磁化は、光照射がない時に比べ、非常に大きな磁化の減少を示すこと等が明らかとなった。後者は大変興味深い新規な光照射効果である。この光照射効果をより明らかにするため、時間分解電子スピン共鳴の測定を行った。その結果、SiPc-TEMPO結晶の基底状態におけるスピン分布が、光励起により熱分布から大きくずれることが明らかになった。すなわち磁化の減少は、過剰のαスピンが生成するためであると帰属された。この光照射効果は、光励起エネルギーが結晶中を移動し、分子間相互作用が変動することで過剰のαスピンが生成するというラジカル-四重項対機構により過不足なく説明された。この現象ではスピン分布の変化のみで磁気的性質が変化しており、電子構造、化学構造の変化を伴う従来の機構と明らかに異なることから、新規な光による磁性制御原理として大変興味深い。さらにこの光照射効果は、定常測定で観測されること、結晶という集合体で観測されること等から今後の発展が大いに期待できる。
MRIハイパースキャニングを用いた二人称視点・間主観性による共感の神経基盤研究

本研究の目的は、自分が他者と直接的に関わる二人称視点や間主観性を意識した共感の実験パラダイムを構築し、よりリアルな状態での共感性の神経メカニズムを捉えることである。我々は、お互いの心の内にあるモノやそのモノにまつわるコトについての共有があり、またそれをベースとしたある種の共感(日常的に使われる言葉としてのいわゆる`共感')が存在するのではないかと考え、この神経メカニズムを二人称視点・間主観性の観点から明らかにすることを目指した。具体的には、自分の内にあるモノに対する自分の好みや自分との距離に注意を向け、互いにそれを表明したときの意見の一致・不一致による共感・非共感の神経基盤の同定を試みた。比較対象として、共同注意課題のうち、視線の移動が少ない特徴に注意を向けるタイプの共同注意課題を用いた。実験の結果、自分の内にあるモノについて注意を向ける際には、外のモノに注意を向ける時より、左下前頭回、左角回、左側頭極、背内側前頭前野、後部帯状回、右小脳半球、海馬・海馬傍回、下後頭回の活動が高まることが明らかとなった。また呈示されたモノの好みの表明の順番による神経基盤の違いについても検討したところ、自分と相手の意見が一致し、さらに自分が先に好みや距離についての意見を表明した際には、それが外部にあるモノの特徴についての意見の一致した場合より、左角回、左側頭極、背内側前頭前野、後部帯状回、右小脳半球の他、尾状核の活動が高まるが、自分が後の場合には、両側側頭極、背内側前頭前野、右小脳半球のみの活動にとどまることが明らかとなった。一方、不一致の場合も一致の場合と似た活動を示すが、先行の場合、左扁桃体、左下前頭回・島の活動が認められた。さらに、残差時系列データによる解析の結果から、このようなやりとりをしている両者は、ペア特異的に右側頭頭頂接合部と右上側頭溝後方部の脳活動の同期が高まることがわかった。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、自分が他者と直接的に関わる二人称視点や間主観性を意識した共感の実験パラダイムを構築することにより、よりリアルな状態での共感性の神経メカニズムを捉えることである。実際の共感がおこる場面では、特定の対象としての「あなた」と「私」の関係という「二人称視点」をもち、実時間での「双方向性」と「同時性」を持つコミュニケーションの中にみられることが多い。また、今までの共感に関わるイメージング研究は共感する際の脳活動の探索が主であり、共感される側や二人が共感し合った際の神経基盤についてはよく分かっていなかった。そこで本研究では、ハイパースキャニング(機能的MRIの二台同時計測)を用いて、共感の基礎的過程の神経メカニズムを、二人称視点・間主観性の観点から明らかにすることを目指し研究をおこなっている。我々はこれまでの研究で二者が1つのモノや側面に注意を共有する(いわゆる共同注意)際の神経基盤を検討してきており、今年度はその課題デザインをベースにした、共同注意の延長線上にある情動の共有の課題の設計をおこなった。具体的には、MRIの中で二者が呈示されたモノに関する単語についての好き/嫌いを互いに表明し、その際にどのくらい相手と共感できたかについても問うものである。呈示する単語は、NTTデータベースより抽出した350単語を、WEB調査にて400名の被験者に好き嫌いのレーティングをしてもらうことにより選定した。それと平行し、fMRI実験の刺激提示プログラムを作成しほぼ完成の段階まで来ている。共感の前段階である情動共有の神経基盤を見るための実験のデザインの作成に少し時間がかかってしまったため、今年度中にfMRI実験を遂行することはできなかったが、刺激プログラムまで完成したため、来年度初頭には行動実験を行い、その結果をみてfMRIの本実験に進む予定である。当初は、共通の情動体験を通して互いに共感を共有した状態前後の両者の繋がりが脳活動の同調の違いとして現れるかどうかについて検討する予定であった。それは我々がおこなったこれまでの研究で、両者が協力的行動を通して共有した意志を持つ相手とリアルタイムに相互作用した際に脳活動の同調が高まることをベースにしていた。しかしながら、研究協力者との話し合いの中で、たとえ情動を共有した状態の二者であっても、同期を引き起こすトリガーがない状態(ここが先行研究とは異なる)では脳活動の同期が見られる可能性が低いこと、また我々のグループの他の実験で、これに似たパラダイムを用いて脳活動の同期を見たところ、ほとんど脳活動の同期のペア特異的な増強が見られなかったことから、実験パラダイムを再考することになった。そこで、これまでの我々の研究で二者が1つのモノや側面に注意を共有する(いわゆる共同注意)際の神経基盤研究を発展させ、そこでの課題デザインをベースにした、共同注意の延長線上にある情動の共有の課題を作成し、それを用いたハイパースキャニングfMRI実験を実施することにした。このような事情から、当初の計画よりもやや遅れた進捗となっているが、すでにWEB調査にて400名の被験者に好き嫌いのレーティングをしてもらうことにより、実験で用いる単語の選定は終了し、fMRI実験の刺激提示プログラムもほぼ完成した。来年度は最終年度でもあるので、なるべく早くにfMRI実験を開始し、収集したデータの解析に取りかかる予定である。

本研究の目的は、自分が他者と直接的に関わる二人称視点や間主観性を意識した共感の実験パラダイムを構築し、よりリアルな状態での共感性の神経メカニズムを捉えることである。我々は、お互いの心の内にあるモノやそのモノにまつわるコトについての共有があり、またそれをベースとしたある種の共感(日常的に使われる言葉としてのいわゆる`共感')が存在するのではないかと考え、この神経メカニズムを二人称視点・間主観性の観点から明らかにすることを目指した。具体的には、自分の内にあるモノに対する自分の好みや自分との距離に注意を向け、互いにそれを表明したときの意見の一致・不一致による共感・非共感の神経基盤の同定を試みた。比較対象として、共同注意課題のうち、視線の移動が少ない特徴に注意を向けるタイプの共同注意課題を用いた。実験の結果、自分の内にあるモノについて注意を向ける際には、外のモノに注意を向ける時より、左下前頭回、左角回、左側頭極、背内側前頭前野、後部帯状回、右小脳半球、海馬・海馬傍回、下後頭回の活動が高まることが明らかとなった。また呈示されたモノの好みの表明の順番による神経基盤の違いについても検討したところ、自分と相手の意見が一致し、さらに自分が先に好みや距離についての意見を表明した際には、それが外部にあるモノの特徴についての意見の一致した場合より、左角回、左側頭極、背内側前頭前野、後部帯状回、右小脳半球の他、尾状核の活動が高まるが、自分が後の場合には、両側側頭極、背内側前頭前野、右小脳半球のみの活動にとどまることが明らかとなった。一方、不一致の場合も一致の場合と似た活動を示すが、先行の場合、左扁桃体、左下前頭回・島の活動が認められた。さらに、残差時系列データによる解析の結果から、このようなやりとりをしている両者は、ペア特異的に右側頭頭頂接合部と右上側頭溝後方部の脳活動の同期が高まることがわかった。本年度研究を始めるにあたり、二者が共有する共感性を具体的にどのように見ていくかについてもう一度吟味し、当初の実験計画を一部変更し、共同注意課題をベースとした二者の共感する・される際の脳活動領域の同定と共感が起こっている際の両者の脳活動の同調について、行動実験とfMRI実験の両面から検討することにした。共同注意はインターラクションする二人が同じ`もの'に注意を向ける現象であるが、実際にはその`もの'に対する感情のやりとりがあることがしばしばある。そこで我々は、共同注意の延長線上にある`もの'に対する感情の共有を実験パラダイムとして成立させるため、視覚提示と両者のことばのやりとりを使って、呈示された`もの'への好き嫌い感情をお互いに共有できる実験課題を作成した。この実験パラダイムでは、両者の`もの'への好き嫌いに加え、「お互いにどのくらい共感できたか」や「二人の共有感」などの指標も同時に取得し、主観的な共感の度合いと脳活動の関係についても調べられるよう工夫した。今後は、まずfMRI実験の前段階として、この課題の詳細な実験パラメータを行動実験により同定する。現在申請者が所属する名古屋大学の実験室に行動実験用のシステムを構築中であり、画像ミキサーが準備できれば実験可能となる。その後ハイパースキャニングfMRIを用いて、上記課題により相手から共感された際の脳活動や相手に共感する際の脳活動を計測すると共に、共感状態が続く状態の二人の脳活動の同調についても検討する。
過疎地域における地域包括ケアのための多職種連携と見守りシステム構築に関する研究

(1)奈良県の過疎地域の医療福祉環境の実態を明らかにした。また、(2)過疎地域の集落における先進事例として、山梨県早川町の集落に着目し、地域内外の支援による高齢者の見守りのあり方を把握した。さらには、(1)(2)より、今後の過疎地域の高齢者の医療福祉、多職種連携、および見守りのあり方を提示した。高齢者の外出が重要であることから、今後外出機会をつくるには、近隣の医療福祉施設に勤務する理学療法士などの、医療介護専門職に加え、地域に住む潜在看護師などとの連携も重要であり、健康に関する行事を地域自治組織と共同で行うなどして、高齢者の外出機会を増やしていくことが重要であるといえる。今後の全国的な人口流動と空き家の発生率、加えてそれらに伴う過疎地域に地域包括ケアに関する現状を俯瞰的に把握した。また、山梨県、和歌山県等国内へき地の地域包括ケアに関する予備調査を行った。奈良県内においては、五條市大塔地区および曽爾村において、地域包括ケアに関わる医療福祉資源の整理と医療福祉専門職(へき地診療所勤務の医師、社会福祉士、保健師、ケアマネジャー、行政職員)へのヒアリングより、現状と今後の課題、特に多職種連携体制の状況を整理した。さらに、橿原市橿原ニュータウン内において、芝浦工大の佐藤准教授らとともに、特に奈良県内の過疎地域と関係がある高齢者(過疎地域に家族・親類が住んでいる、もしくは別宅があるなど)に対し、高齢者の日常的な往来実態、見守り実態、家族間の繋がりや、通院やデイサービス利用に関する調査を行った。さらに薬局と医療機関の利用状況から見る関係性なども調査を行った。調査日数が当初予定よりも確保でず、若干遅れているため、分析にも若干の遅れが出ている。ただし修正可能な範囲である。また、人口規模や関係者との繋がりから、調査対象地を、当初予定してた奈良県南和地域の過疎地域のみならず、東和地域、特に曽爾村を対象とし、さらなる調査を進めることにする。橿原市内での調査は引き続き橿原ニュータウンを対象として進めることとする。本研究において、以下の5項目を行った。(1)医療福祉資源の整理・先進事例の整理を行うとともに、人口動態等マクロデータの分析を行うことで、地域医療の全体傾向を把握するとともに、薬局と医療機関の利用状況から見る関係性に関する調査を行った。さらには、過疎地域における医療福祉に関わる専門職らの他職種連携体制の現状、および医療・福祉・介護にかかる資源の整理を行った。(3)奈良県の過疎地域に該当する、南和地域(五條市大塔地区)および東和地域(曽爾村)を対象とし、地域包括ケアを担う専門職や行政職員に対し、ヒアリングを行うとともに、在住者と都市地域在住家族との間の往来頻度や、高齢者見守りの頻度、方法、機器使用の有無などの実態を明らかにした。(4)奈良県の過疎地域に該当する、南和地域(五條市大塔地区)および東和地域(曽爾村)を対象とし、空き家等未利用宅地の維持・管理状況の実態を調査した。さらには、活用の可能性を検討するとともに、活用体系を整理した。(5)高齢者の見守りにかかるICTおよびIoT技術の体系的な整理を行うとともに、特に過疎地域において有効な見守りシステムの検討と、そのためのICTおよびIoT技術を活用の可能性を検討した。しかしながら、追加で把握すべき項目があり、次年度も引き続き調査を行うとともに、地域包括ケアの理論構築と計画技術の実践、および見守り技術の確立をめざし、研究のとりまとめを行っていく。研究を進める過程で、ヒアリング項目の追加事項が必要となったため。奈良県の過疎地域における、統計データの追加分析と見守りシステムのプロトタイプを提示した。地域を担当する多職種や、自治組織にによる見守りに加え、離れた場所に住む家族間の見守りが重要であり、今後、提示した見守りシステムが実用化されることが課題となる。さらに、限界集落化が進む過疎地域では、地域内の連携だけでは不十分であり、家族以外の外部支援者とのかかわりについても、同様に重要であることが明らかになった。地域の維持管理を外部のボランティアの助けで行う地域も見られるが、そうした繋がりが、高齢者を見守る関係構築にもなりうるといえる。地域の維持管理と、住民の見守りを、総合的に考えていくことが重要である。また、奈良県の過疎地域との結びつきが強く、高齢化が進む橿原ニュータウンにおける高齢者の外出行動に関する調査を、芝浦工大の佐藤准教授らとともにまとめた。今後人口減少は都市地域、農山漁村地域にかかわらず進んでいくので、一部の課題については同じ解決策を見いだせる可能性もある。高齢者の外出行動については、身体機能により行動範囲が決まる。したがって、その範囲内で、外出機会をつくっていくことが重要であるといえる。そうした外出機会をつくるには、近隣の医療福祉施設に勤務する理学療法士などの、医療介護専門職に加え、地域に住む潜在看護師などとの連携も重要であり、健康に関する行事を地域自治組織と共同で行うなどして、高齢者の外出機会を増やしていくことが重要である。

高齢者の外出が重要であることから、今後外出機会をつくるには、近隣の医療福祉施設に勤務する理学療法士などの、医療介護専門職に加え、地域に住む潜在看護師などとの連携も重要であり、健康に関する行事を地域自治組織と共同で行うなどして、高齢者の外出機会を増やしていくことが重要であるといえる。前年度の研究実績を踏まえて、五條市大塔地区や奈良県曽爾村を対象に、医療福祉専門職(へき地診療所勤務の医師、看護師、社会福祉士、保健師、ケアマネジャー、行政職員、民生委員、ボランティアで携わる住民)らへのさらなる調査を行うことで、地域包括ケアにおける多職種連携の実態を解明する。また、他出家族による支援、地域資源の活用が、過疎地域型医療・福祉に対し与えうる影響を整理し、へき地型地域包括ケアシステムに関するのあり方を提唱する。その際、空間としては、空き家等の未利用地、システムとしてはICT等の活用するなどして、地域包括ケアの理論構築と計画理論の実践、および見守り技術の確立をめざす。昨年度調査ができなかった追加のヒアリング調査を行うとともに、研究のとりまとめを行う。さらには、地域ごとの、空き家等未利用宅地の活用提案、および過疎地域型地域包括ケアの理論構築を行う。中山間地域のまちづくり調査日数が当初より若干少なかったため、研究調査旅費を予定通り使い切ることができなかった。また、これまでは調査データの蓄積のみであったため、高度なソフトおよびハードの購入には至っていない。当該地域において集めたデータをより確実なものとし、より密度の高い研究として完成させるため。前年度で不足していた研究調査分も含めて、当初予定よりも多い日数の研究調査を行う。そのための研究調査旅費が必要である。また、前年度購入できなかった分析に必要なソフト、およびハードを購入し、研究を遂行する。そのための設備備品費・消耗品が必要である。追加ヒアリング調査、およびそれらを論文に取りまとめるために使う予定である。なお、追加調査は電話や郵送などで対応できるものも多く、必要最小限の調査旅費、雑費のみが必要となる見込みである。
強磁場付加によるマルテンサイト変態の核生成サイトに関する研究

SUS 304L鋼におけるα′マルテンサイトの生成におよぼす、溶体化処理からの冷却速度、冷却前の前歪み、冷却前の再加熱の影響を磁場を付加した場合、付加しない場合で調べた。溶体化処理温度から急速冷却すると、α′マルテンサイトの生成が促進される。冷却前に室温で前歪みを1%程度与えると、α′マリテンサイト生成量が増す。前歪みが1%を越えるとα′マルテンサイトの量は減り、前歪みが3%になると、ほぼ完全に生じなくなる。26テスラまでの強磁場を付加しても、3%を越える前歪みを与えた鋼で生じるα′マルテンサイト生成量は増えない。磁場による駆動エネルギーと加工硬化による変態抑制エネルギーの大きさを比較することにより、3%を越す前歪みによる変態の抑制は、加工硬化によって核の成長が抑えられるからではなく、核生成サイトが前歪みによって壊され数が経るためであると考えられる。500°C付近で再加熱すると、サブゼロ冷却してもα′マルテンサイトが生じなくなる。この現象は、置換型元素の拡散の活性化エネルギーを有する時間依存型過程で生じる。溶体化処理温度からの急冷中によって生じた核生成サイトが、500°C付近の温度での加熱で壊れることによって、変態が生じなくなるものと考えられる。500°C以上の温度に再加熱して急冷すると、再びα′マルテンサイトが生じるようになる。しかし、再加熱温度から空冷するとα′マルテンサイトは生じない。これらの結果から、溶体化処理温度や500°C以上の再加熱温度からの急冷が、熱応力を通して材料中に熱歪みを生じ、こうした熱歪みが核生成サイトとして重要ような役割を演じることが考えられる。平成7年度は以下の計画に基づいて研究を実施した.すなわち、(1)極低温・強磁場下保持用クライオスタットの作成:主として東京大学低温センターの8テスラ超伝導マグネットに設置して使用する.04テスラ長時間保持実験を行う場合は、東北大学金研の液体ヘリウム無使用超伝導マグネット(渡辺らにより開発された)に取り付けて実験が行えるように設計する.(2)既に入手しているSUS 304Lオーステナイトステンレス鋼(新日鐵にい溶解)、Fe-25Ni-3Cr合金(実験室溶解)の熱処理:溶体化温度(1100°C、1200°C、1300°C)、冷却速度(水冷、空冷、炉冷)を変化させる:(3)上記2試料のうち、1300°C、水冷材を引張試験片に加工し、室温、および液体窒素温度、300°C、600°Cにて、0.5%、1%、2%、4%、8%の予歪みを与える:試験片の熱処理は、アルゴンガスをわずかいれた石英管に封じて行う.(4)熱処理及び予歪みを与えた試料から磁場付加用試験片を切り出し、磁場下で等温保持実験を行う:等温保持温度は、液体ヘリウム温度、液体窒素温度の2種類とする.付加する磁場の強さおよび保持時間は、0テスラ、2テスラ、4テスラ、8テスラ、2時間まで(以上は東京大学で行う)、4テスラ、30日まで(東北大学金研液体ヘリウム無使用超伝導マグネットを使用)、10テスラ、20テスラ、30テスラ、1時間まで(東北大学金研ハイブリッドマグネットを使用).(5)VSMに寄るマルテンサイト量の測定、組織観察.その結果、(1)は作成を完了し既に実験に使用している.(2)に関しては、SUS 304L鋼の熱処理は計画通りに行ったが、Fe-Ni-Cr合金については、変態温度域が高すぎて不適当であることが分かったので、Cr量を変化させた5種類のFe-30Ni-Cr合金を溶解することにした(現在溶解中)

.(3)に関しては、SUS 304L鋼に於いて、終了した.(4)および(5)に関しては、SUS 304L鋼を用い、0および4テスラでの長時間保持実験、20テスラの磁場付加実験、VSMおよび組織観察を行った.成果の1部は、これまでに得られていたデータと合わせて研究論文として投稿し、また平成7年12月の金属学会ハワイ大会にて口頭発表した.本年度の研究実施計画は以下のようであった。(1)室温15K温度可変磁場付加用冷却装置の完成:平成7年度に作成した小型冷凍機とクライオスタットとを組合わせる。(2)平成7年度に得られたデーターを参考にして、研究目的に適した等温保持温度領域を選定し、その温度にて前歪みの影響、前歪み後の再加熱の影響などを明らかにする実験を行う:用いる試験片は平成7年度と同様である。完成させる温度可変磁場付加用冷却装置を用いた磁場付加実験とともに、既存のハイブリッドマグネットを用いた液体窒素・ヘリウム中磁場付加実験も行う。(3)上記実験と並行して、実験データの解析を行う:核生成サイトのポテンシャルを一定とした場合の反応速度式を用いた、等温マルテンサイト変態の計算機シミュレーション方法は既に完成させているので、それをポテンシャルに分布を有する場合にも適用できるようにする。(4)実験データと解析結果をまとめる。(1)に関しては、装置を完成させた。(2)の内、前歪みの影響に関しては、やはり1%以下の前歪みで、α′マルテンサイトの生成量が最大となった。前歪みを与えた後に1100°Cまでのいろいろな温度まで再加熱して、α′マルテンサイト量を測定したところ、興味ある現象が観察された。その現象の再現性を確認し、磁場の影響も調べたが、機構を明らかにするまでには至らなかった。引き続き、その現象の活性化エネルギーを求める実験、新たな試料を用意して侵入型固溶元素の影響を調べる実験、を行っている。(3)に関しては、完成には至っていない。これについても、引き続き追求している。
時間分割中性子散乱測定による磁気秩序形成過程の実時間追跡

これまで乱れのない3次元磁性体においては磁気的性質の時間変化過程を直接観測しようとすることは常識に反することと思われてきた。本研究では時間分割中性子散乱測定等によってCeIr3Si2において磁気構造の長時間変化を観測した。この変化の詳細を解明すると共に類似の性質を示す数種の物質を見つけ、それらが磁気的フラストレーションに起因する現象であることを示した。本研究代表者は時間分割中性子散乱法を用いてスピングラスの特徴的性質であるスローダイナミックスの研究を行なってきた。この研究とは別の興味で進めていた重い電子系物質CeIr3Si2の磁気構造に関する研究の過程において、これまでの常識では考えられないスローダイナミックス現象を見つけた。磁気転移温度以下に冷却した後反強磁性ブラッグ点での中性子磁気反射を観測するとその強度(磁気秩序パラメーター)が10時間以上に渡って増加しつづけることが観測された。これまで非平衡、不均一な系特有の現象と考えられてきた長時間緩和現象が3次元規則磁性体において観測されたのはこれが初めてであり、だれも予想だにせず多くの物質の研究でも見落とされてきたと思われる。本課題ではCeIr3Si2での磁気秩序形成過程を巨視的・微視的に精査するとともに類似の現象を示す物質を探索し、「時間」を含む磁気相転移の研究を展開することを目指している。本年度はこの計画に従って、CeIr3Si2の時間分割中性子散乱実験を行ない(1)温度変化(急冷却)により凍結された非整合相の体積が徐々に減少し、整合相が発達する過程がアレニウス則に従がうこと。(2)非整合相の波数は変化しないことが解った。また物質探索も進め、磁化率測定から磁気構造の長時間変化が推測された三角格子磁性体Ca3Co2O6,希土類化合物TbNi2Si2とPrCo2Si2の中性子散乱測定を行なったところこれらすべてで磁気構造の長時間変化が検出され、その変化の詳細には物質の個性が現れていた。重い電子系物質CeIr3Si2研究の過程で偶然これまでの常識では考えられないスローダイナミックス現象を見つけた。この物質を磁気転移温度以下に冷却後反強磁性ブラッグ点での中性子磁気反射を観測するとその強度が10時間以上に渡って増加しつづけることが観測された。これまでスピングラスに代表される非平衡、不均一な系特有の現象と考えられてきた長時間緩和現象が3次元規則磁性体において観測されたのはこれが初めてであり、だれも予想だにせず多くの物質の研究で見落とされてきた現象である。本課題ではCeIr3Si2での磁気秩序形成過程を精査すると共に類似の現象を示す物質を探索し時間を含む磁気相転移の研究を展開することを目指している。昨年度はCeIr3Si2について詳細な中性子散乱実験を行ない、また数種の類似の振る舞いを示す物質を発見した。本年度は物質探索を継続すると共に磁気構造の長時間変化が試料に含まれる不純物や欠陥によるランダムな磁気相互作用に起因するものか否かを判定することを主眼とした。このため昨年度磁気構造の長時間変化を観測したPrCo2Si2, Ca3Co2O6の磁性原子Pr,Coを非磁性原子で希釈した物質の単結晶試料を作成して、積極的にランダム性を導入した系での磁性の長時間変化を測定する実験を計画した。(Pr0.95La0.05)Co2Si2については磁化測定と中性子散乱実験を行なった。いずれの結果もPrCo2Si2での結果と顕著な差異は見られなかった。Ca3(Co-M)2O6(M=Ga,Mg,Al)については磁化測定のみ完了しているがやはりCa3Co2O6の結果との顕著な差異は見られない。これらの結果からPrCo2Si2やCa3Co2O6で観測されている磁気構造の長時間変化の現象は予期せぬ不純物や欠陥に起因するランダムな磁気相互作用によるものではなく、これらの物質に本質的な磁気的フラストレーションによるものと結論される。重い電子系物質CeIr3Si2研究の過程で偶然これまでの常識では考えられない磁気構造の長時間変化を見つけた。この物質を磁気転移温度以下に冷却した後観測される中性子磁気反射強度は10時間以上に渡って増加しつづける。本課題ではCeIr3Si2での磁気秩序形成過程を精査すると共に類似の現象を示す物質を探索し時間を含む磁気相転移の研究を展開することを目指した。平成21-22年度はCeIr3Si2について詳細な中性子散乱実験と巨視的測定を行ない磁気構造の時間変化の詳細を明らかにした。更に類似の振舞いを示す数種の物質を発見した。

平成23年度には物質探索を継続すると共に時間変化が試料に含まれる不純物や欠陥によるランダムな磁気相互作用に起因するものでないことを明らかにするため磁性原子を非磁性原子で希釈して積極的にランダム性を導入した物質系(Ce-La)Ir3Si2およびCa3(Co-Mg)206の単結晶試料を作成して磁気構造の長時間変化を測定した。中性子散乱は日米協力事業の一環としてオークリッジ国立研究所で行なった。観測された時間変化の時定数は純物質であるCeIr3Si2やCa3Co206のものと顕著な差異は見られなかった。前年度までに行なった巨視的測定の結果も合わせ本研究で観測してきた磁気構造の長時間変化の現象は予期せぬ不純物や欠陥に起因するランダムな磁気相互作用によるものではなく、これらの物質に本質的な磁気的フラストレーションによるものと結論した。