hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガラス結晶化に基づくリン酸鉄系ナトリウムイオン電池革新型正極の創製

近年、大型リチウムイオン電池の代替としてナトリウムイオン電池が注目されている。本研究では、当研究グループではこれまでに見出したリン酸鉄ナトリウムガラスセラミックスを報告している。しかしながら知見が乏しく、いまだその詳細な形成機構をはじめとする諸物性が未解明である。本研究ではリン酸遷移金属ナトリウム系のガラスセラミックスに注目し、そのガラス形成能、結晶化挙動、そして正極活物質としての電気化学特性評価により、系統的な知見を得ることを目的とした。その結果、1.リン酸鉄ナトリウムガラスが有効に正極活物質として機能すること、2.スズリン酸ガラスが負極として機能すること、3.マンガン系正極を見出した。リチウムイオン電池は近年、大型輸送機器向けに開発が進んでおり、それに伴って価格高騰が懸念されている。その代替策の一つとしてナトリウムイオン電池が注目されている。本研究では2012年に我々が見出したリン酸鉄ナトリウム正極について、ガラス結晶化による形成過程の機構解明とガラス結晶化の特異性・優位性を活用した結着剤を必要としない電極の創製を目的としている。研究の初年度である平成25年度は前駆体ガラスからの結晶化機構について詳細に調査した。これまで仕込みの組成はナトリウム:鉄:リン酸のモル比が2:1:2としていたが、X線回折測定によって異相の形成を確認した。このためナトリウムと鉄の比率を変化させて熱処理を施したところ、組成比1.56:1.22:2において単相で目的相を得ることが分かった。この組成は従来単結晶構造解析で見出された組成であり、ガラス結晶化によって析出する結晶相も既往研究の組成に近いと考察した。電池材料において耐候性は実際の電池の安全性、並びに量産性の観点から重要である。本研究では前駆体ガラス並びに結晶の耐水試験とその前後における充放電試験を行った。前駆体ガラスにおいては脱イオン水に溶出すること無く、優れた耐水性を有することが分かり、結晶化ガラスにした場合は位相であるリン酸ナトリウムが溶出することを除いては活物質相は影響しないことが分かった。次年度に向けて、エネルギー密度の向上を目的に各種遷移金属の置換と結晶化挙動の調査を行う。本研究ではリン酸鉄ナトリウム系ナトリウム系正極をキーマテリアルとして、ガラスの結晶化という特異な合成プロセスによって得た正極活物質における、結晶化機構の解明、結着材を必要としない電極の創製を目的としている。初年度では、充放電特性が良好となる組成範囲を明らかにし、その化学耐久性、電池としてのサイクル特性は、リチウムイオン電池におけるポリアニオン系正極として、よく知られているLiFePO4に匹敵することを明らかにした。そして、今年度は以下の興味深い成果を得た。これまでは大気中でガラスを合成していたためFe3+から構成される前駆体ガラスであったが、黒鉛るつぼを用いて窒素雰囲気中で溶融することで、結晶と同じ鉄の価数であるFe2+が支配的な前駆体ガラスが得られることを明らかにした。合成したガラスの組成は3成分系でNa2FeP2O7とNaFePO4を結んだ、つまりNa:Fe:P=2:1:2から1:1:1の間で5点連続的に変化させた。既往の論文でNa4Fe3P2O7(PO4)2に対応する組成まで、溶融急冷法でガラス化することが明らかとなった。ラマン分光分析によるガラス中のリン酸ユニットの構成を評価したところ、組成比が1:1:1に近づくにつれて非架橋酸素に由来するQ2ユニットから次第にQ1そしてQ0と構成ユニットが変わっていることが明らかとなった。均一なガラス化はしなかったが、NaFePO4組成でも超急冷した試料はQ1ユニットが存在し、このことは本来Q0しか存在しない結晶ではなく相当量の非晶質が存在している事を示唆している。非晶質のまま正極活物質としての機能性を評価したところ、115mAh/gの可逆容量を示し、Na2FeP2O7を越える材料の創製に成功した。つまりガラス相も良好に活物質として機能することは定比組成に縛られない材料設計が可能であるというインパクトをもたらす。ナトリウムイオン電池の正極活物質としてリン酸鉄ナトリウムに注目し、ガラスセラミックスの合成およびその電気化学的評価を目的としており、本年度はガラス単独での正極活物質としての機能性を明らかにし、さらなるエネルギー密度の向上を目指した。その成果として、Na2O-FeO-P2O5系ガラスで、FeOの含有量を増やすとNa2FeP2O7とNaFePO4を結ぶ組成においてほぼ全域でガラスが得られることを明らかにした。このうち、40FeO-60NaPO3の組成は対応する結晶がFe2+を含有する結晶は存在しないものの、還元溶融することで、Fe2+を含有したガラス体を得た。ハーフセルを作成し、充放電抑制を評価したところ115mAh/gの高い可逆的容量が得られた。従来のNa2FeP2O7の97mAh/gをはるかに超える値である。ラマン散乱分光を用いてリン酸ユニットの構造を評価したところ、孤立したリン酸塩以外に縮合したリン酸ユニットが存在することが明らかとなった。NaFePO4に対応する組成においても結晶では存在しない、縮合したリン酸構造が確認された。密度測定を行ったところ、ガラスの密度は対応する結晶と比較して36%も低密度であることが明らかとなった。これらの結果から、ガラス化することでナトリウムイオン伝導しやすい構造をもたらすと考察できる。

NaFePO4のように結晶では完全にイオン伝導のチャネルが消滅するのに対してリン酸が縮合した構造を有するガラスにより、分極の小さな充放電特性が得られたと考えられる。近年、大型リチウムイオン電池の代替としてナトリウムイオン電池が注目されている。本研究では、当研究グループではこれまでに見出したリン酸鉄ナトリウムガラスセラミックスを報告している。しかしながら知見が乏しく、いまだその詳細な形成機構をはじめとする諸物性が未解明である。本研究ではリン酸遷移金属ナトリウム系のガラスセラミックスに注目し、そのガラス形成能、結晶化挙動、そして正極活物質としての電気化学特性評価により、系統的な知見を得ることを目的とした。その結果、1.リン酸鉄ナトリウムガラスが有効に正極活物質として機能すること、2.スズリン酸ガラスが負極として機能すること、3.マンガン系正極を見出した。実績の概要でも述べたが、ガラス体が良好に可逆容量を示すことは、組成を任意に選べるだけで無く、活物質がガラス単独、結晶あるいはその複合体何れでも機能することであり、このことは例えば、熱処理温度を低くすることができ、全固体電池を構築する場合、アニール処理を行っても、固体電解質や負極活物質との反応を抑制できる可能性がある。焼結により、正極、固体電解質、負極が一体となった全固体電池への展開が期待できる成果が得られた。27年度が最終年度であるため、記入しない。無機材料化学最終年度である今年度は、前駆体ガラスの結晶化度と活物質の機能性との関係について評価を進める。注目する組成では対応する結晶としてはNa2FeP2O7, Na4Fe3P2O7(PO4)2そしてNaFePO4の三種類しかないが、前駆体ガラスはこれらの定比組成に縛られること無く合成できる。結晶化によって誘起される微構造を電子顕微鏡等を用いて評価する。また、結晶と残存ガラスにおける鉄の価数状態をマイクロXPSにより、リン酸ユニットの構成をマイクロラマン分光分析により評価を実施する。そして、それらの結晶化ガラスを活物質としてセルを作製し、充放電特性におよぼす影響を調査する予定であり、これらの成果が得られれば、ガラス相を結着材とした従来にはない活物質を提案できるものと期待している。結晶化機構の解明においては当初結晶組成は式量通りであると考えていたが、ナトリウム:鉄:リン酸のモル比が1.56:1.22:2近傍が単相で目的相を得ることが分かり、意外な結果を得ることができた。さらに研究を進める過程でスズリン酸系ガラスがナトリウムイオン電池の負極活物質として機能することを見出した。全電池を構成する上で安全性に優れた構成を実現出来るものと期待される。また、このガラス系は過冷却液体の粘性が高いことから、ファイバー化には好都合である。必要な消耗品の購入において端数が生じた。仕込み組成を鉄過剰にした方が熱的安定性や耐候性が改善する可能性があり、次年度も引き続き結晶化挙動の解明は進める予定である。また、前駆体ガラスをファイバー状にしたガラスの結晶化を試みる予定である。
小学校英語科指導に関する教員養成課程の学生の認知：信念および関連要因の質的研究

本研究は、近年発展しつつある第二言語教師教育研究における教師認知研究の動向を踏まえ、(1)小学校教員養成課程にある学生は、英語科の指導に関してどのような信念に基づいて授業計画を作成するのか、また、(2)その信念の形成に過去の学習者としての経験、教育実習、講義経験はどのような影響を与えているか、さらに、(3)講義や教育実習を通じて英語科の指導に関する信念がどのように変容するかを、質的研究方法により明らかにすることを目的とする。2018年度においては、上記の目的に沿ったデータ収集が主な実績である。まず、(1)教育実習期間中、最初に担当した英語の授業および最後に担当した英語の授業の観察及び録画を行った。そして、各授業実施直後、どのような信念に基づいて授業計画を作成したか質問紙による調査を行った。また、教育実習終了後に、実習期間中の最初および最後に担当した英語の授業について、質問紙の回答に基づきながらインタビューを行った。より信頼できるデータを収集するために、インタビュー時には、学習指導案、観察時に記録したフィールドノーツなどを併用した。(2)講義の最終回に課した授業計画作成課題についてどのような信念に基づいて作成したか、質問紙による調査およびインタビューを行った。(3)毎講義の終了時に振り返りシートの記入を行わせ、データとした。以上(1)(3)を通じて、データ収集を行った。総合的な分析・検討は2019,20年度に収集したデータと合わせ2021年度に実施する予定である。2018年度の主目的であるデータ収集を行うことができた。調査協力者である学生の事情により人数等は多くはないものの、質的研究の性格を考慮するとおおむね満足できる協力を得ることができたといえる。2019年度においても2018年度同様の調査協力が得られる予定である。また、得られたデータは非常に多様な結果を示す可能性が高いと思われるため、慎重に検討を進める予定である。2018年度においては、物品費、旅費および謝金について必要額が当初の計画より下回ったため、残額があった。これら残額については、2019年度において必要となる物品等消耗品の購入、学会等における資料収集のための旅費、調査協力者への謝金に使用する予定である。
壁乱流の構造と音場の研究

壁指標で数十までの壁近傍領域とそれより外側の層との相互作用に着目しつつ、壁乱流における抵抗および騒音の削減に重要な役割を担う外層の渦構造に対する操作、およびこれらに関連するいくつかの項目の研究が行われた。壁近傍と外層の相互作用に関しては、その機構を抽出することを目的として、平行平板間乱流に対して境界条件や外力項を介して人為的な条件を与えたモデル計算を実施した。一連の計算から、平滑平面に沿う壁近傍の乱れは普遍的な維持・再生の機構を有すること、それが外層に依存しないことを見出した。さらに、規則的な粗さを壁面に設定した直接数値計算を行い、粗さ要素は壁近傍の乱流機構を阻害し、全領域が外層の性質をもつ流れ場に変えるものであることを示した。以上の知見は波型形状の壁面をもつ溝乱流の結果からも確認された。加えて、固体粒子を含む乱流場について、新たな数値計算手法を開発し、粒子に質点モデルを用いない直接数値計算を実現した。その結果から、乱流構造の変調を解析して粒子による乱流制御の可能性が示唆された。壁乱流から発生する騒音については、物理モデルを全く用いず、音源となる壁近傍の乱れと周囲の音場を並行して時間発展計算による解析を行った。その結果、全ての渦ではなく特定の渦構造が騒音の発生に支配的に寄与していることが判明した。さらに、乱流騒音制御の基礎として、円形ノズルからの噴流の直接数値解析も実施し、渦輪の形成から縦渦の発生を経てコアの崩壊に至る過程に全体安定解析の手法を適用し、音源となるノズル近傍の渦構造を明らかにした。大規模数値シミュレーションによって壁乱流の構造解析を実施するとともに別途研究を進めた音場解析手法を壁乱流渦構造に適用して乱流騒音発生の機構を考察した。壁乱流の構造解析では緩衝層外縁以下の壁近接層で乱れが上方の乱れに依存しない自立性を持ちその構造がそれぞれの壁条件ごとに普遍的であることを実証した。一方、緩衝層上方の対数領域では乱れは壁近接域の乱れとは独立な相似性があり、粗面壁、抗力低減壁に関係なく壁面抗力の大きさのみに依存する普遍性をもつことが明らかとなった。この遠方領域の乱れは壁近接域とは異質な大スケールのストリーク構造で特徴づけられることがわかり、その成因と乱れの機構を解析した。その結果、低速ストリーク内は乱れの活性域で、多くのもつれた渦要素を含み、乱流せん断応力が大きくなる領域で、高速ストリーク域は逆に乱れと要素渦の空白域であることがわかった。その成因を調べるため、壁近接域に種となる縦渦対を導入し、その発達過程を数値的に追跡した。その結果、注入された縦渦対はヘアピン渦に成長し、渦頭部の下流側に後流様の低速ストリークを形成し、このストリーク周辺のせん断層が二次ヘアピン渦を次々に生成して発達させ、これがヘルムホルツ不安定によって崩壊して、集中した渦群を形成することがわかった。一方、音場解析では音源の特定を目標に音源部流れを音場部分を分離しながら統一的に解く高精度な解法を開発し、このときに生じる境界の厳密的な取り扱いに工夫を行った。その結果、信頼度の高い乱流音解析コードが完成した。これを用いてすでに求めた壁乱流の音場を解析した結果、リブナー音源に音源を有効に特定することができること、音源場から音場への移行に極めて短い距離で完了すること、したがってその間の音圧場の減衰は極め急速であることがわかった。壁近傍の音源、音場構造情報の普遍化を図るために、間隔の異なるリブを配置した二種類の粗面乱流場(d,k型)のDNSデータベースから、力学特性について検討した。

リブ間隔が狭い場合、リブ上流側角部からキャビティ内部への巻き込みによるイベントが支配的で、リブ上部の渦の統計的性質や条件抽出された構造は滑面壁の場合と変わらず、リブが乱れ構造に与える影響が限定的であることを示した。一方、リブ間隔の広い場合、リブ上部では強いせん断層の巻き上がりが生じ、これが壁遠方からの強いイベントと関連し、リブ上部から遠方にいたる大規模構造の変調を引き起こす。同時にリブ上部の渦は滑面の場合と異なり、高迎角の姿勢をとることで高い乱流混合と強いレイノルズ応力の発生に寄与することを明らかにした。粗面場における騒音の増加を直接説明するにはいたらなかったが、このような壁近傍の渦構造の変調が関連することを示唆する結果を得た。また微細要素渦構造を精密に特定する渦芯同定スキームを構築し、比較的高いレイノルズ数流れ場のDNSデータベースから、壁から離れた位置での乱流構造を調べた。微細要素渦構造は統計的に低速部に集中して現われることが確認され、壁遠方では要素渦による強い圧力変動部分が集合化して生じる大規模でかつ構造性のある音源が特徴であることを示した。騒音制御のためには流れ場の個々の渦からの放射音特性と伝播性音を関連付けることが必要不可欠となる。乱流音の発生機構を要素還元化して考えるため、線形統計評価法により壁近傍場で統計的に抽出された渦対を時間発展させた際の放射音の計算を行った。強い要素渦の発達段階においては、徐々に放射音が強くなるわけではなく、ヘッド部が急成長する際にとくに強い放射音が発生すること、この様子は瞬時の流れ場においても観察され、強い音源構造の動的性質がより詳細に特定された。壁乱流の構造については今年度は粗面壁溝乱流と壁遠方場の乱流構造の研究を行った。粗面壁乱流はリブ粗さの溝乱流のDNS結果を詳細に解析し、粗さの流れに対する効果の基本的特性が、粗さ要素の圧力抗力と、壁面および粗さ要素の摩擦圧抗力の割合によって決まることを見出した。対数域を含む上方の壁遠方場ではこれらの抗力の総和と流れ場の幅で決まる量に対して良い相似性が成り立つが、近傍場では総抗力と動粘性係数で作られる壁関数は相似化のための規範量にならないことがわかった。壁遠方場の乱れを決める特性を調べるために遠方場のミニマルチャンネルのDNSを行った。通常は流れの垂直方向幅程度のスケールを持つ大規模縦渦が支配的であるが、スパン方向幅の狭い溝でこれを許容できなくするとスパン方向に軸を持つ横渦が支配的になり、乱れが低下することがわかった。したがって、大規模縦渦を制約する制御が出来れば抗力低減のために有効であることが確かめられた。壁乱流の空力音の解析では音源場と音場を分離し,音場に高精度解法を用いて放射音をDNSで求めた。その結果、乱流騒音に寄与するの渦は選択的で、ヘアピン渦が圧倒的に大きいことがわかった。その中でも、ヘアピン渦のヘッドが形成される瞬間に大きな音の放射が生じる。また、音源場の音圧変動に比べて放射される音の強さは著しく小さいことも確かめられた。しかし、音源場と音場を分離する方法では音源場の境界の扱いが精度に大きく影響し、その対策が今後の課題になることが確かめられた。
過栄養湖におけるハシビロガモの摂食生態-手賀沼をモデルとして-

ハシビロガモは嘴の濾過機構が特に発達しており、動物プランクトンを主に採餌すると考えられている。本種の採餌特性と動物プランクトン現存量の変動の関係を検討することを目的として、富栄養化の著しく進んだ手賀沼において調査研究を行なった。調査期間は1989年10月より1990年5月および1990年10月より1991年5月までの2シーズンとした。この間、昼夜それぞれにおける本種の個体数と採餌行動、水平分布の季節変化、採餌活動の日周変化を観察するとともに、動物プランクトン現存量の水平分布の季節変化を調査した。同時に沼に飛来する近縁の5種類のカモ類(マガモ、カルガモ、コガモ、オナガガモ、オカヨシガモ)との沼の利用状況の比較検討も行なった。またこれとは別に本種の嘴の構造を解析し、採餌可能な動物プランクトンのサイズについても検討した。89年から90年にかけての結果では、本種の飛来数は2月から3月にかけて増加し、この間は昼夜とも沼で頻繁に採餌することが示された。またその分布は沼の北東部に集中する傾向がみられた。沼における本種の主要な餌となる動物プランクトン(ケンミジンコ類)の現存量も2月から3月にかけて沼の北東部で増加する傾向があった。しかし90年から91年にかけては飛来数も少なく、分布に関しても前年のような顕著な傾向は見られなかった。またケンミジンコ類の現存量の増加も見ることができなかった。以上の結果から、ハシビロガモの飛来数と分布のパターンは、ケンミジンコ類の季節および空間分布に対応したものであることが予想された。他の種類との比較では、いずれの期間においても昼夜とも沼に滞在して採餌活動を行なうものは、ハシビロガモのみであることを確認した。また採餌可能な動物プランクトンのサイズは、基本的には0.4mm以上のものであると考えられたが、このほかにもさらに小型の動物プランクトンを採餌できる可能性が示唆された。今年度は、調査地である千葉県の手賀沼と新潟県の湖沼において、次の調査を実施することが出来た。1.10月から3月までは、調査地である千葉県・手賀沼全域を対象に、毎月2回、12時(昼)と0時(夜)に出現するのカモ類の種類・行動・環境などの調査が行えた。この結果、ハシビロガモが手賀沼の北部遊歩道帯に集中し、採餌していた。このことが、以前の調査結果から予想されていたいたことを今回初めて実証できた。2.この北部遊歩道帯では、10月から3月までの間、毎月2回出現カモ類の種類とその個体数、行動および生息環境などを記録できた。また、同時に水質と動物プランクトンのサンプリングが行えた。これらの調査はいずれも1回の観察が、毎回8時、12時、16時、20時、0時、4時と8時の各時間帯に実施する24時間の連続調査である。この調査により、ハシビロガモの日周期の変動を明かにし、個体数が増加した2月の調査では、ハシビロガモが各調査時間共終日採餌し、その採餌割合が安定して高いことを明らかにした。3.手賀沼の沼内7地点の水質と動物プランクトンのサンプリングが、10月から3月まで毎月2回実施できた。前記調査同様、現在動物プランクトンの同定とその個体数算定作業に着手した。採集時の動物プランクトン(ケンミジンコ)の現存量は、以前の結果や採集時の肉眼的な判断からみても、北部遊歩道帯で最も高いものと予想された。ハシビロガモは、これらの動物プランクトンを濾過採餌している可能性が示唆された。4.今年度記録できたカモ類の観察記録結果は、コンピュ-タに入力し、現在デ-タの解析を実施している。また、手賀沼のカモ類の生活形態の比較のため、新潟県の山本山調査池などの現地調査を実施できた。なお、ハシビロガモのラメラ構造の解析や個体レベルの行動解析は、予備的な調査にとどまり、次年度再検討する。

しかし90年から91年にかけては飛来数も少なく、分布に関しても前年のような顕著な傾向は見られなかった。またケンミジンコ類の現存量の増加も見ることができなかった。以上の結果から、ハシビロガモの飛来数と分布のパターンは、ケンミジンコ類の季節および空間分布に対応したものであることが予想された。他の種類との比較では、いずれの期間においても昼夜とも沼に滞在して採餌活動を行なうものは、ハシビロガモのみであることを確認した。また採餌可能な動物プランクトンのサイズは、基本的には0.4mm以上のものであると考えられたが、このほかにもさらに小型の動物プランクトンを採餌できる可能性が示唆された。1.手賀沼沿岸の航空写真(昭和62年3月31日等に撮影)を基にした地図を用いて沿岸の水生植物の調査を行った。その結果、沼全域にわたり、ヨシ群落が広がりこの群落の水際には部分的にマコモとヒメガマが見られた。また下沼の南部にはハス田も残っていた。浮遊生物群集の調査では、動物プランクトンのデ-タが平成2年12月まで得られており、その結果によると、ハシビロガモの餌となる橈脚類の水平分布は、沼の東部において現存量が多い傾向が認められるが、その中で南北の分布に顕著な差は認められなかった。カモ類の飛来総数は前年度に比べてほぼ半数(1月の最大値で約1000羽)に減少し、ハシビロガモの飛来数も最大で150羽前後にとどまっている。また、昼夜の採餌割合も低く、平成2年1月以降の下沼北東部沿岸への集中性も顕著ではなかった。そのため、連続観察による一群れ当り滞在時間及び連続採餌時間の調査結果も十分なデ-タを得るには至らなかった。以上の結果、水草帯の分布と本種の分布の間に特に相関関係は認められなかった。また、飛来数の減少は暖冬の影響を受けたものと考えられる。分布及び環境利用の傾向が前年度と異なったという点については、今後浮遊生物群集のサンプルを分析した後に、餌との関係を含めて考察を加える。2.平成2年12月末に、近年ハシビロガモの飛来数が急激に増加している新潟県小千谷市の山本山調整池で、現地調査を行った。3日間の調査期間中、日中は500700羽のハシビロガモが休息していた。しかし、夜間池に残り採餌している個体は確認できなかった。この池は水力発電用の調整池で、夜間の水位はほとんどゼロになる。また流入する水は信濃川からのもので、浮遊生物の採餌には適していない。したがって、本種の摂食生態を比較検討するためには、さらに夜間の採餌環境などを調査する必要がある。1.陸水学的結果:手賀布に流入する栄養塩のレベルはきわめて高いために、植物プランクトンの原存量及び生産量はきわめて高い(Takamura et al.,1986)。今回の調査結果もこれを裏付けるものとなった。しかし、動物プランクトンの餌となる植物プランクトン、バクテリア群集などの水平分布は一様なもので、こうした面から動物プランクトンの不均一な分布は説明できなかった。2.本種及びその他の水面採餌ガモの環境利用:今年度の調査では本種の最大飛来数は、約140羽で例年よりも低い結果であった。一方、オナガガモの飛来数の顕著な増加がみられ、最大数で3000羽を越えることもみられた。しかし日中及び夜間の各カモ類の環境利用は、これまで同様の傾向を示した。本種は、1月3月にかけて飛来数の増加を示し、採餌個体数の割合が昼夜共増加した。また1月と2月行った連続観察の結果では、日中採餌を始めた群れは少なくとも3時間以上連続して採餌を行い、滞在時間のかなりの部分を採餌に費やしていると考えられる。
人工心肺バイパスに伴う脳機能障害に関する微小循環科学的分析

心臓手術後に伴う脳神経機能異常を解明する目的で、定温ラット人工心肺バイパス定温時の脳微小循環動態の変化を、脳皮質微小血管系を直接に生体観察する方法により調べた。人工心肺バイパス流量を変え、動脈圧を50mmHgから200mmHgまで変えた。フィブリレータを用いて心拍動を停止させる方法により、新しい非拍動(定常流)モデルを作成した。蛍光標識法により脳微小循環系を可視化し、生体ビデオ顕微鏡を用いて観察記録を行った。画像解析により、径が約40μmレベルの脳細動脈を選択し、これに流れる赤血球の速度(mm/sec)を測定し、これらから流量(nl/sec)を算出した。データ解析の結果、動脈圧の変化に伴う脳細動脈の血流動態は、流れに拍動性が有る無しによって、著しい相違が現れた。拍動が存在する場合には、脳微小血管に動脈圧変化に応答する血管拡張/収縮が起り、その結果、脳細動脈血流がほぼ一定に保たれる、いわゆる「自動調節」が現れた。しかし、非拍動の場合には、血管拡張/収縮が起らなく、自動調節が消失した。これは拍動性の人工心肺バイパスが、非拍動のものより、有利であることを示しており、従来から懸案であった「人工循環における拍動性問題」を解決する糸口を与えている。ラット人工心肺バイパス時に脳微小血管系を直接観察し、血液細胞、血管壁細胞や周辺組織細胞の変化について研究を進めた。実験では、ラットに装着できる小型人工心肺装置を開発し、「人工心肺バイパス技術」を確立し、ラットの脳皮質微小血管系を直接に観察計測できるCranial Windowと蛍光ビデオ顕微鏡システムを開発した。体外循環時のラット脳微小循環の直接観察し、顕微鏡観察で得られた蛍光ビデオ画像に基いて、色々なレベルの微小血管(細動脈、細静脈、毛細血管)を流れる血球(赤血球・白血球)挙動、血管内径変化などを分析した。心臓手術後に脳神経機能異常に関連し、人工心肺バイパスに伴う脳微小循環変化を定量的に調べている。
近代科学成立期における諸自然像の比較研究

本研究のねらいは、総合研究(A)の趣旨に従い、研究者が全国に分散していてこれまで共同研究に取組まれたことのない上記研究課題を軌道に乗せようということであった。世界全体として、いわゆる「科学革命」期の自然像や科学思想の研究は急速に進展しており、とくにアメリカ合衆国やヨーロッパにおいては各地に研究センターがあって精力的に研究が行なわれている。しかし、日本では共同研究はもとより研究者相互の情報交換も十分に行なわれているとは言い難い。従来のルネサンス研究が美術史家・文学史家・哲学史家・科学史家等々によって別々に行なわれてきた研究状況やルネサンスに関する研究センターがない等の事情から共同研究が困難だったからである。特に近代科学成立期における自然像の研究は、科学史の専門家のみで果し切れないものがある。今回の研究においては主として、科学史家と哲学史家との間の意見の交換およびそれぞれの分野での最新の研究の報告と討論が行われ、共通のテーマについての異なる立場からの共同研究が行われたが、特にルネサンス絵画における遠近法の成立が近代の空間意識の形成に果した役割の問題、当時の宗教思想が自然像に及ぼした影響の問題、中世の大学における学部間対立がもたらした影響の問題など、異なった分野の研究者による共同研究の必要性が認識された。今後は美術史家や音楽史家や宗教史家を含んだ共同研究が望まれる。文献目録を電算機検索できるようにしたいという当初の希望は、期間・予算の都合上実現できなかったが、主要なものについては「研究成果報告書」に掲載した。本研究の補助金で購入したルネサンス関係研究文献については目録がデータベース化されている。研究分担者による分担分野の調査研究は,それぞれ作業が進行中であり,研究文献目録も作成段階に入った.次年度まとめて整理される予定である.研究会は2回開催され,カルダーノの自然像について新しい知見が得られたほか,16世紀イタリアにおける学部門論争の中に含まれる自然認識についての専門分野間の相違について明らかにされた.この問題はこれまで明らかにされていなかったものである.14ー15世紀におけるマートン学派やパリ学派の自然研究とガリレオの自然研究について,両者の自然認識の方法や枠組みの相違および関係が明らかにされた.さらにガリレオの自然像の受容や周辺の自然像について,デラ・ポルタやカンパネラの自然像も明確になった.さらに,デカルトの自然像についての最近の研究成果を共通のものにしたほか,最近研究が進んでいるメルセンヌの自然観についても新たな認識が得られた.研究会においては,とくに科学史研究者と哲学史研究者の間にある関心や見解や方法の相違が浮彫りにされ,今後の共同研究推進のうえでの不可欠な基礎が得られた.当該研究課題における専門の異なる研究者間にこのような討論はこれまでなかったことで,熱心な討論が行なわれ,きわめて有益な機会であったことは参加者全員の認めるところであった.また,近代科学成立期における自然像の研究においては,当時の宗教思想と音楽理論の研究が不可欠であることがあらためて確認され,とくに後者については今後さらに研究を進めるべき重要課題であることが共通の認識となった.設備備品としては,ルネサンス研究の古典である"Travaux d'hmmanismeet renaissance"(DRoz)のセットとコンラッド・フォン・ゲスナーのLexiconを購入した.1.本年度においては、次のテーマについて報告と討論が行われた。(1)ガリレオの源泉にいて(2)ヒューマニズムと科学(3)フィチーノとヴィーコにおける自然認識と制作(4)最近のコペルニクス研究とシンメトリアの概念(5)近代科学成立期におけるヘルメス思想の役割それぞれ1次資料による実証的な研究報告が行われ、資料にもとづいた討議が展開されて、これまでの研究を越える多くの新知見が得られた。さらに討論の過程において、近代科学成立期におけるピュタゴラス=プラトン主義の役割の大きさが再認識され、またアルキメデス主義の果たした機能も明らかになった。

3.研究分担者がそれぞれの分野についての文献目録を作成した。これは「研究成果報告書)に掲載してある。4.設備・備品として次のものを購入した。5.研究担当者が各々研究成果報告書のための研究概要を執筆したほか紀要その他で論文を発表した。
ヒト細胞の無限増殖性化に関与する染色体、遺伝子、および遺伝子機能に関する研究

正常なヒト由来の線維芽細胞を培養し、正常ヒト線維芽細胞株を樹立した。そしてその細胞にコバルト60ガンマー線を照射し、無限増殖性に変化した細胞系を作り、さらに、この細胞にラス癌遺伝子を導入して、造腫瘍性に変化させたヒト細胞の発癌実験系を確立した。このヒト細胞の発癌実験から、ヒト細胞の癌化には、細胞の無限増殖性への変化の段階がきわめて重要であることが分った。したがって、この無限増殖化への変化の段階を以下の2つの方法で調べた。1.無限増殖性化前の正常細胞と無限増殖性化した細胞の無限酵素断片長の多型性(RFLP)を調べた。その結果、用いた33種類のプローブのうちで、第11と第13染色体の遺伝マーカーD11S12とD13S1を用いたとき、両者の細胞の間にDNAの多型を認めた。現在、第11、13染色体に関連するさらに多くの遺伝子プローブで、細胞の無限増殖化への変化の前後のRFLPsを調べ、細胞の無限増殖化に関連する遺伝子の染色体上の位置を追求中である。同時に、細胞の無限増殖性にリンクするマーカー遺伝子を検索している。2.ヒト染色体を含む微小核細胞を作り、その染色体をヒト子宮内膜癌細胞株HHUAに微小核融合法で移入した。その結果、第1染色体移入の場合HHUA細胞の増殖が著しく抑制され、ある細胞では増殖停止した。この事実は、第1染色体は細胞の無限増殖性を抑制することを示している。現在、これらの現象がその他の無限増殖化したヒト細胞(癌細胞も含めて)に認められるかどうか実験中である。米国のスミスらは、ヒトの細胞の無限増殖化を抑制する遺伝子相補群が少なくとも4種類あることを発表している。したがって、我々は第1染色体以外にも、細胞の無限増殖化に関連する染色体の存在を予想してその他の染色体の移入実験も進めている。
構造的意味表現が可能なフレーム構造論理の構築と自然言語の意味解析への応用

本研究では,フレーム構造論理という新しい論理体系の構築を目指した.本体系は数学的に厳密な意味論を持ち,かつ名詞概念間の階層関係,属性関係,および名詞句に相当する複合概念などを,記号間の直接的関係として記述できる論理体系である.いわば本体系は,自然言語や意味ネットワーク流な"構造的意味表現"が可能な数学的論理体系である.このようなフレーム構造論理の構築は段階的に行われた.まず1)基本体系を公理的体系として構築し,意味論の下での完全性を証明した.さらに,基本体系に対する機械的推論手続きを与え,その完全性,決定可能性を証明した.次に,2)否定概念に相当する補元演算子と集合概念に相当する結(選言)演算子を導入し,体系の表現能力を拡張した.これによって,「動植物(動物+植物)」,「太郎と花子と次郎」などの複合オブジェクトを構造的に記述することが可能となった.3)属性関係の表現力を強化するために,属性関係の属性値に相当するものをオブジェクト化可能にした.また「限量」の概念を導入し,「全称」と「特称」の2種類の限量関係を明確に記述できるようにした.最後に,4)動詞文自体も一つのオブジェクトとして捉え,名詞概念と同様に扱うという手法をフレーム構造論理に取り入れた.このような扱い方は,動詞文を多項関係と捉える従来の述語論理的手法とは本質的に異なり,いわば自然言語の意味表現法により密接した手法であるといえる.これによって,述語論理的枠組みでは高階述語を必要とするような文の意味も表現可能となった.このような体系の構文と集合論的意味論を厳密に定義した.本研究では,フレーム構造論理という新しい論理体系の構築を目指した.本体系は数学的に厳密な意味論を持ち,かつ名詞概念間の階層関係,属性関係,および名詞句に相当する複合概念などを,記号間の直接的関係として記述できる論理体系である.いわば本体系は,自然言語や意味ネットワーク流な"構造的意味表現"が可能な数学的論理体系である.このようなフレーム構造論理の構築は段階的に行われた.まず1)基本体系を公理的体系として構築し,意味論の下での完全性を証明した.さらに,基本体系に対する機械的推論手続きを与え,その完全性,決定可能性を証明した.次に,2)否定概念に相当する補元演算子と集合概念に相当する結(選言)演算子を導入し,体系の表現能力を拡張した.これによって,「動植物(動物+植物)」,「太郎と花子と次郎」などの複合オブジェクトを構造的に記述することが可能となった.3)属性関係の表現力を強化するために,属性関係の属性値に相当するものをオブジェクト化可能にした.また「限量」の概念を導入し,「全称」と「特称」の2種類の限量関係を明確に記述できるようにした.最後に,4)動詞文自体も一つのオブジェクトとして捉え,名詞概念と同様に扱うという手法をフレーム構造論理に取り入れた.このような扱い方は,動詞文を多項関係と捉える従来の述語論理的手法とは本質的に異なり,いわば自然言語の意味表現法により密接した手法であるといえる.これによって,述語論理的枠組みでは高階述語を必要とするような文の意味も表現可能となった.このような体系の構文と集合論的意味論を厳密に定義した.フレーム構造論理という新しい論理体系の構築と応用を目指し,本年度は以下のような基盤的研究を行った.1.体系の拡張:フレーム構造論理の基本体系に,否定概念に相当する補元演算子と集合概念に相当する結(選言)演算子を導入し,体系の表現能力を拡張した.これによって,「動植物(動物+植物)」,「太郎と花子と次郎」などの複合オブジェクトを構造的に記述することが可能となり,さらに,「αはβでない」,「αは属性pの値としてβを持たない」等のような否定関係の表現もできるようになった.このような拡張体系を公理的体系として構築し,ブール束を土台とする意味論の下での完全性を証明した.2.推論手続き:計算機上での応用を想定し,基本体系に対する機械的推論手続きを与え,その完全性,決定可能性を証明した.また,この手続きを実際に計算機上にインプリメントし,推論システムを試作した.3.自然言語の意味解析:日本語における連体修飾の「外の関係」に関して,試験的にその意味構造を解析した.その結果,論理体系の今後の拡張方針(特に,自然言語における高階的意味表現の記述法)に関して手がかりを得た.以上のような成果を元に,今後は,「αはβをvする」等のような動詞関係(いわゆる多項関係)や「αがvするβ」等のような連体修飾表現および,「すべてのαを・・・」や「あるαを・・・」等のような限量関係を構造的に記述できるような体系を構築していく予定である.なお,上記1,2に関する成果をまとめた論文は現在投稿中である.本年度は,フレーム構造論理体系の拡張を中心に,以下のような研究を行った.1.体系の拡張:昨年度の研究成果であるフレーム構造論理のプロトタイプは,自然言語的な構造的意味記述が可能ではあるが,その表現能力はまだ不十分であった.そこでまず,属性関係の表現力を強化するために,属性関係の属性値に相当するものをオブジェクト化可能にした.これによって,例えば次のように同一の属性記号(友人)を,関係表現ないしは関数表現の両方で使用可能とした.a)太郎/[友人→{花子}]...「太郎は友人の値として花子を含む」(関係表現)b)友人(太郎)...

「太郎の友人(の値)」(関数表現)次に「限量」の概念を導入し,「全称」と「特称」の2種類の限量関係を明確に記述できるようにした.このような拡張体系を公理的体系として構築し,さらに集合的意味論の下での完全性を証明した.これによって,以上のような特徴を持つ本体系が,数学的な裏付けを持つ厳密な論理体系として成立しうることを示した.2.自然言語の意味解析への応用:本拡張体系を土台にした自然言語文の意味記述について検証した.特に「αはβをvする」等のような動詞文や「αかvするβ」等のような連体修飾表現に対する本体系での意味記述法について考え,現体系で可能な点や問題点を検討した.その結果,フレーム構造論理の完成を目指した最終的な拡張方針の手掛かりを得た.本年度は,動詞概念の取り扱いを中心に,フレーム構造論理の拡張とその応用に関して,以下のような研究を行った.1.体系の拡張:自然言語においては,「太郎が花子を愛する」等の動詞文を「太郎が花子を愛すること」等のように名詞概念化できる.このような現象を踏まえ,動詞文自体も一つのオブジェクトとして捉え,名詞概念と同様に扱うという手法をフレーム構造論理に取り入れた.このような扱い方は,動詞文を多項関係と捉える従来の述語論理的手法とは本質的に異なり,いわば自然言語の意味表現法により密接した手法であるといえる.これによって,述語論理的枠組みでは高階述語を必要とするような文の意味も表現可能となった.このような体系の構文と集合論的意味論を厳密に定義した.2.自然言語意味解析への応用本拡張体系を土台に,実際の日本語文における修飾部に動詞文を伴うような連体修飾表現についての意味解析を行った.特に,「サンマを焼く匂い」や「学校を休む理由」等のような,高階的な意味を持つ「外の関係」と呼ばれる連体修飾句について,その意味構造を分析し,これらの意味を特別な拡張無しに本体系で表現することができることを示した.
温暖化被害緩和策に関する世界経済モデルによるシミュレーション分析

研究開始から本年度までに、熱帯サイクロンに関して、温暖化ガスの影響が世界貿易に与える影響の分析、生物多様性が与える影響の分析、さらには、モデルを拡張し動学的に世界の地域主体の行動が与える影響の分析も行った。サイクロン被害関数については、Narita(2009)論文に基づき再推計し、定式化した。さらに、温暖化による生物多様性の喪失が世界経済に与える影響を、特に、遺伝資源由来の医薬品産業に注目し、同産業の被害を計測することによって明らかにした。また、本モデルを基に、逐次均衡型の動学的シミュレーションモデルも開発し、各地域がゲーム論的に戦略的行動をとった場合の世界経済への影響分析した。平成24年度は、前年度に実施した気候変動が熱帯サイクロンにもたらす影響に関する調査に基づき、地域間貿易を含む世界経済モデルと気候変動モデルを一体化した統合評価モデルEMEDAにサイクロン影響を組み込み、シミュレーションを実行した。この準備のために、平成24年6月に、ニューヨーク州立大学経済学部のZili Yang教授を招いて研究セミナーを実施した。Yang教授は、William D. Nordhaus教授とともに地球温暖化に関わる代表的な気候経済統合モデルであるDICEモデル、RICEモデルの開発行い、特に、近年は地域分割されたRICEモデルを用いて、気候変動に関わる世界の状況をシミュレーションしている。EMEDAは、経済部門は、世界を16地域、各地域の産業を16産業に分類し、相互の貿易も組み込んだ大規模な静学的モデルである。EMEDAへのサイクロン被害の組み込みに際しては、Narita(2009)らによる直接被害の推計関数を応用し、さらに日本およびフィリピンに置ける農業部門、工業部門などへの被害を基礎に行った。シミュレーション結果では、特に、各地域、各産業における直接的被害が世界市場の機能によって、有意に緩和されることを発見できたことが重要であった。たとえば、農業分野のサイクロン被害について、日本の場合、1度から4度上昇の間のいずれの場合も、直接的被害水準以下に緩和され、アメリカや東南アジアにおいても同様の傾向が確認されている。本研究は、地球温暖化に関する適応策を国際貿易を含むグローバルシミュレーションモデルで分析することを目的としている。研究開始から本年度までに、熱帯サイクロンに関して、温暖化ガスの影響が世界貿易に与える影響の分析、および、生物多様性がおなじく世界貿易に与える影響を分析した。サイクロン被害関数についてはNarita(2009)論文などにもとづき再推計し定式化した。モデルは、世界を16地域に分割し、また、本分析用に産業分類を農林水産業、工業、サービス業に分割し、全球平均気温の1度から4度上昇が世界経済に与える影響を分析した。特に、こうした温度上昇が直接当該地域の経済に与える影響と、世界経済全体からの間接影響の早慶を比較することによって、こうした世界貿易を含むシミュレーションモデルの有用性を示すことができた。この結果については、International Journal of Global Warming誌に掲載されることが決定している。さらに、本年度は、温暖化による生物多様性の喪失が世界経済に与える影響を、上記と類似したモデルでシミュレーションするために、特に、遺伝子減由来医薬品産業に注目し、同産業の被害を計測することによって明らかにした。その際、元々のモデルから、同産業を分離させることができたことは本研究の大きな成果だった。サイクロンの場合と同様に、産業別の影響を分析することができた。こうした分析によって、温暖化被害が、世界貿易によってどのように緩和されるのかが示され、これまでの適応策研究が、直接地域や産業に与える影響にのみ焦点を当てていた状況から、世界貿易に影響を十分考慮しなければならないことを明らかにすることができた。研究開始から本年度までに、熱帯サイクロンに関して、温暖化ガスの影響が世界貿易に与える影響の分析、生物多様性が与える影響の分析、さらには、モデルを拡張し同額的に世界の地域主体の行動が与える英気用の分析も行った。モデルは、世界を16地域に分割し、また、本分析用に産業分類を農林水産業、工業、サービス業に分解し、全休平均気温の1度から4度上昇が世界経済に与える影響を分析した。特に、こうした温度上昇が直接当該地域の経済に与える影響と、世界経済全体からの関節影響の推計を比較することによって、こうした世界経済モデルの有用性を示すことができた。この結果については、INternational Journal of Global Warming誌に掲載された。さらに、温暖化による生物多様性の喪失が世界経済に与える影響を、上記と類似したモデルでシミュレーションするために、特に、遺伝資源由来の医薬品産業に注目し、同産業の被害を計測することによって明らかにした。また、本モデルを基に、逐次均衡型の動学的シミュレーションモデルも開発した。

それによって、各地域がゲーム論的に協調、非協調の態度をとったときの世界経済への影響、特に貿易を通した影響の普遍化について理解が深まった。こうした分析によって温暖化被害が世界貿易によってどのように緩和されるかが示されこれまでの適応策研究が直接地域や産業に与える影響にのみ焦点を当てていた状況から、世界貿易に与える影響を十分考慮しなければならないことを明らかにすることができた。環境経済学本研究は、温暖化被害に対する影響の緩和策について、気候変動メカニズムを組み込んだ世界経済モデルを構築し、被害の緩和メカニズムを解明することを目的としていた。そのために、現在の研究状況について把握するとともに、モデルの構築、被害関数の組み込み、シミュレーションの実施、政策的含意の導出を具体的な研究計画として掲げてきた。これをもとに評価すると、温暖化の適応策に関する研究者からのヒアリングについて、平成23年度および平成24年度と、国際セミナー、国際ワークショップを合計3回含む形で実施し、世界的な研究の流れを把握できている。また、モデルもほぼ予定通りの規模、予定のシミュレーションが可能な形で構築することができた。モデルの経済部分は、世界的な応用一般均衡モデルとなっていて、精密な構築作業が必要になっているが、無事に終了することができている。温暖化被害の組み込みについては、現状は、気候変動による熱帯サイクロンの影響にとどまっているが、世界的な研究の水準をふまえた構造を確定できている。これに基づく、シミュレーションについては、従来の研究では特に注目されてこなかった、経済システムそれ自身が緩和機能を持っていることを明らかにできている。政策的含意については、今後とも深められるべきだが、現状でも、今後の気候変動の影響緩和のためには、世界市場が効率的に機能することの必要性を明らかにするものとなっている。これらの研究の進展が、適切な水準を持っていることは、研究をまとめた論文の投稿について、現在査読に対する返答を書いている状況の中でも審査員の好評価にあらわれていると考えている。過去2年の研究は、当初予定していた全ての展にわたって一定の成果を上げているところから、おおむね順調に進展しているという結論が妥当だと判断している。温暖化適応策に関して、最も重要な分野であるサイクロン被害、および生物多様性被害に着いて、それぞれ新たに被害関数を計測し、世界貿易を含む世界経済に与える影響を、世界貿易を含む静学的一般均衡分析によって明らかにすることができた。それによって、世界貿易を考慮することの重要性を明らかにすることができた。平成23年度については、研究概要に記載の通り、ベースモデルの構築、温暖化適応策に関する知見の獲得の二つの点で、当初予定していた目標を達成することができた。
磁気パイプによる液柱の形成とその安定性解析

スペースシャトルあるいは自由落下を利用した無重力環境下でのマテリアル・プロセッシングが提案されているが,製造基地の建設,製造装置の搬入,原料あるいは製品の輸送コスト,作業人員の確保,時間的制約などが問題になる.一方,近年,電磁力を利用した新しい材料の製造法が提案されている.導電性流体の場合には高周波磁界を利用すると空中浮揚や接触圧の軽減が可能であり,レビテーション・メルティング,コールド・クルーシブル,軟接触凝固法などの技術が開発されている.しかし,セラミックスや医薬品のように非導電性物質の浮揚や流動制御に対してはこれらの技術は適用できない.本研究は強磁界による磁気力を利用した新プロセスの構築を考え,その基礎として磁気力を利用した液体の安定浮揚技術,磁気パイプの形成技術の確立を目指すものである.多くの物質は反磁性を示し,強磁界を印加すると磁界の極小領域に保持することが可能である.本研究では材料プロセスで重要である液体の浮揚に的を絞り,柱状液体の安定浮揚条件,すなわち,磁気パイプの形成条件,種々のモードの形状かく乱の挙動について実験的,解析的に検討した.スペースシャトルあるいは自由落下を利用した無重力環境下でのマテリアル・プロセッシングが提案されているが,製造基地の建設,製造装置の搬入,原料あるいは製品の輸送コスト,作業人員の確保,時間的制約などが問題になる.一方,近年,電磁力を利用した新しい材料の製造法が提案されている.導電性流体の場合には高周波磁界を利用すると空中浮揚や接触圧の軽減が可能であり,レビテーション・メルティング,コールド・クルーシブル,軟接触凝固法などの技術が開発されている.しかし,セラミックスや医薬品のように非導電性物質の浮揚や流動制御に対してはこれらの技術は適用できない.本研究は強磁界による磁気力を利用した新プロセスの構築を考え,その基礎として磁気力を利用した液体の安定浮揚技術,磁気パイプの形成技術の確立を目指すものである.多くの物質は反磁性を示し,強磁界を印加すると磁界の極小領域に保持することが可能である.本研究では材料プロセスで重要である液体の浮揚に的を絞り,柱状液体の安定浮揚条件,すなわち,磁気パイプの形成条件,種々のモードの形状かく乱の挙動について実験的,解析的に検討した.スペースシャトルあるいは自由落下を利用した無重力環境下でのマテリアル・プロセシングが考えられているが,製造基地の建設,製造装置の搬入,原料あるいは製品の輸送等のコスト,作業人員の確保,時間的制約などが問題になる。一方,近年,電磁気力を利用した新しい材料の製造法が提案されている。導電性流体の場合には,高周波磁界を利用すると空中浮揚や接触圧の軽滅が可能であり,レビテーション・メルティング,コールド・クルーシブル,軟接触凝固法等の技術が開発されている。しかし,セラミックスや医薬品の様に非導電性物質の浮揚や流動制御に対してはこれらの技術は適用できない。本研究は強磁界による磁化力を利用した新プロセスの構築を考え,その基礎として,磁化力を利用した液体の安定浮揚技術の確立を目指すものである。多くの物質は反磁性を示し,強磁界を印加すると磁界の極小領域に保持することが可能である。本研究では材料プロセスで重要である液体の浮揚に的を絞り,柱状液体の安定浮揚条件(磁気パイプの構成),種々のモードの形状撹乱の挙動について実験的,解析的に検討した。スペースシャトルあるいは自由落下を利用した無重力環境下でのマテリアル・プロセッシングが提案されているが、製造基地の建設、製造装置の搬入、原料あるいは製品の輸送コスト、作業人員の確保、時間的制約などの問題になる。一方、近年、電磁力を利用した新しい材料の製造法が提案されている。導電性流体の場合には高周波磁界を利用すると空中浮揚や接触圧の軽減が可能であり、レビテーション・メルティング、コールド・クルーシブル、軟接触凝固法などの技術が開発されている。しかし、セラミックスや医薬品のように非導電性物質の浮揚や流動制御に対してはこれらの技術は適用できない。本研究は強磁界による磁気力を利用した新プロセスの構築を考え、その基礎として磁気力を利用した液体の安定浮揚技術、磁気パイプの形成技術の確立を目指すものである。多くの物質は反磁性を示し、強磁界を印加すると磁界の極小領域に保持することが可能である。本研究では材料プロセスで重要である液体の浮揚に的を絞り、柱状液体の安定浮揚条件、すなわち、磁気パイプの形成条件、種々のモードの形状かく乱の挙動について実験的、解析的に検討した。
落雷の最終雷撃過程に及ぼす空間電荷の影響評価

1.研究目的:本研究では,雷雲下の地上付近の空間電界を係留気球を用いて測定し,空間電荷について考察することを目的とする。2.研究手順:まず係留気球用の小型回転式静電界計を製作し,つぎに現地観測を行うという手順で研究をすすめた。3.電界計の製作と観測:電界計はフィールド・ミルタイプを採用し,係留気球用に小型計量のものを独自に設定した。特に上部下部の二組の電極により,電界計自身の帯電による影響を除く工夫を行った。データ記録はメモリカード方式とし,A/D変換したデータをメモリカードに記録し,気球を降ろしたときにカードを回収交換することにした。1秒のデータサンプルで1枚のカードにおよそ3日間のデータが記録される。この電界計は特殊な仕様のため,製作ははじめの予定を変更して,回路部品を購入して自作した。電界計は,およそ5kVまでの高電圧により高い電界をつくり較正を行い,30kV/mの静電界まで測定できるようにした。現地観測は福井県美浜町において,平成8年1月に行った。現地では,空間の電界と比較し,風の影響を評価するため,地上で静電界と風向・風速を同時に測定した。4.結果と今後の計画:観測は約2週間程度行う予定であったが,本観測に入る直前に気球の係留について問題が生じたため,テスト観測だけで終り本観測のデータ収集までに至らなかった。テスト観測では電界計は正常に動作し1.8kV/mの電界を記録し,メモリカードへのデータの記録,呼び出しも正常に行えることが確認された。来年度以降電界計の数を増やして本観測を行う予定である。