hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖尿病患者へのエンボディメントケアの実用化の検討

糖尿病患者へのエンボディメントケアの実用化の検討を行い、3つの成果が得られた。(1)糖尿病エンボディメントケアである4つのケアのうち残りの3つのケアである「身体の理解を深めるケア」「身体の信頼感を取り戻すケア」「新しい対処法を身につけるケア」のプロトコールを具体化し精錬した。(3)糖尿病患者からなる実践共同体において「糖尿病エンボディメントケア」を用いた学習支援プログラムの有用性を検討し、実践共同体の成長のプロセスを明らかにした。平成14年度よりパトリシア・べナーによるケアリングの考えを理論的前提として、糖尿病患者へのヒューマン・ケアリングアプローチとして、糖尿病患者へのエンボディメントケアの開発を行ってきた。本研究では、先行研究に引き続き、「糖尿病患者へのエンボディメントケア」介入プロトコールの作成及び有用性の検討ならびに、Community of Practiceの手法を用いたモデルの実用化への検討を目的としている。◆研究課題I糖尿病患者へのエンボディメントケア介入プロトコールの作成及び有用性の検討(平成2022年度)本ケアは、「あいまいな体験に輪郭を与える」「身体の理解を深める」「身体の信頼感を取り戻す」「新しい対処法を身につける」の4つのケアより構成される。これらのケアについて具体的な介入プロトコールの作成及び検証を行う。◆研究課題II糖尿病患者へのエンボディメントケアの実用化への取り組み(平成2224年度)研究課題Iで作成されたケアプロトコールの臨床で提供していくための実践家を育成を目指し、Community of Practiceの手法を用い慢性疾患看護専門看護師を中核とした実践共同体を育成していくことを目的とする。また、実践者を育成していくための学習支援プログラムを検討・実施していく。本研究は糖尿病患者へのエンボディメントケアモデルの有用性の検討並びに実用化への検討を目的としている。本年度は、糖尿病患者へのエンボディメントケアの「身体の理解を深める」「身体への信頼感を取り戻す」「新しい対処法(生活習慣)を身につける」の看護介入プロトコールの内容の検討を行った。「身体の理解を深める」ケアのプロトコールは、(1)「身体を労わって食べる」という理解を促す、(2)「心身ともにウエルネスな状態を維持する」という理解を促す、(3)身体の回復の可能性について理解を促すこととなった。これは、自分の身体を意識することができるように働きかけていくケアである。「身体への信頼感を取り戻す」ケアのプロトコールは、足の手当てを通して(1)身体を体験してもらう、(2)身体を感覚することを促す、(3)新しい対処を取り入れてもらう、(2)よくなっていく身体を実感することを促す(動機付け)こととなった。これは、身体感覚を取り戻していくことを支援していくケアである。「新しい対処法を身につける」ケアのプロトコールは、(1)対処法を提案する(相談機能)、(2)実践状況を確認する(相談機能)、(3)対処法の根拠を伝える(相談機能)、(4)対処法の調整を手助けする(調整機能)、(5)他の対処法や社会資源を提供する(調整機能)、(6)生活している個人を認める(調整機能)こととなった。これは、生活に組み込んでいくことを支援していくケアである。次年度はこれらの看護介入プロトコールのさらに具体的な内容を検討し、その有用性を検討していく。本研究は糖尿病患者へのエンボディメントケアモデルの実用化への検討を目的としている。本年度は、糖尿病患者へのエンボディメントケアの「身体の理解を深めるケア」「身体への信頼感を取り戻すケア」「新しい対処法(生活習慣)を身につけるケア」の看護介入プロトコールの具体的な内容の検討と、実践共同体を作っていくためのワークショップを実施した。結果、介入プロトコールの検討では看護者の姿勢、問いかけ、手の動き、患者の反応を捉える視点からケアを構造化しそれぞれのプロトコールを具体化し、洗練させていった。また、実践共同体を作成していくため、Community of Practiceの理論について研究メンバーで勉強会を開催するとともに、糖尿病患者への看護を実践している看護者を対象とした交流集会(日本糖尿病教育看護学会第14回学術集会)および「糖尿病患者へのエンボディメントケア」ワークショップをそれぞれ開催した。次年度に向けて、実践家の育成を行いながら、実践共同体を作り上げていくための具体的な育成・教育プログラム(教育コンテント並びに方法)の検討および、実践コミュニティをどのように発展させていくかについての検討が課題として残った。次年度は、本年度に具体化したエンボディメントケアの4つのプロトコロールの実用化を図り精錬させていくことならびに、実践コミュニティの発展のためのプログラムの開発及び実践家育成のための教育方法を構造化していくことを目的する。本研究の目的は「糖尿病患者へのエンボディメントケア」モデルの有用性の検討ならびに、Community of Practiceの手法を用いたケアの実践共同体の育成を目的としている。

平成22年度は、ワークショップを開催しながら、糖尿病患者へのエンボディメントケアである「あいまいな体験に輪郭を与えるケア」「身体の理解を深めるケア」「身体への信頼感を取り戻すケア」「新しい対処法を身につけるケア」のプロトコルの精錬を行った。ワークショップは、エティエンヌ・ウェンガーらによるCommunity of Practiceの考えを基に、実践コミュニティに参加することを通して学習者個人の能力が向上することと実践コミュニティの発展を目指した。プログラムは「知識の獲得」「観察と模倣」「共有」をもとに構造化し、(1)ケアの概要の説明、(2)デモンストレーションと演習、(3)グループディスカッションを組み合わせ、(4)インターネットコミュニティを開設することを通してメンバー同士のつながりをはかり、暗黙知と形式知の融合を促す「語り」によるコミュニティへの参加要素を組み込んだ。ワークショップには研究メンバーである慢性疾患看護専門看護師8名と外部参加者12名(糖尿病看護経験年数平均8.2年)が参加した。参加者は、「知識の獲得」「観察と模倣」「共有」を通して、看護者としての態度『ケアする自分を意識する体験をすること』、『患者の元に居る居方』を捉えた。さらに、患者の身体と生活をつなぐケアの必要性や患者を気遣っていくということの意味を改めて感じたり、臨床現場で患者の反応が変わり、看護者としての自分が変化したことに気づく参加者もいた。次年度は、ワークショップを継続して開催していくと共に、実践共同体を発展させ、糖尿病患者へのエンボディメントケアの臨床での検証を行っていく。本研究の目的は「糖尿病患者へのエンボディメントケア」モデルの有用性の検討ならびに、Community of Practiceの手法を用いたケアの実践共同体の育成を目的としている。平成23年度は、前年度に引き続き、実践家育成のためのワークショップを開催し、実践コミュニティに参加することでどのような学習の軌道があるのか、どのような知識が生まれるのか、どのようにコミュニティが発展していくのかについて検討していくことを目的とした。ワークショップは実践コミュニティに参加することを前提とし、プログラムは「知識の獲得」「観察と模倣」「共有」をもとに構造化し、(1)ケアの概要の説明、(2)デモンストレーションと演習、(3)グループディスカッションを組み合わせ、(4)インターネットコミュニティを開設することを通してメンバー同士のつながりをはかり、暗黙知と形式知の融合を促す「語り」によるコミュニティへの参加要素を組み込んだ。平成23年度に開催したワークショップには研究メンバーであるケア開発者12名のコアメンバー、新規参加者12名、昨年度からの参加者3名の計27名が参加した。
新規Bioactiveポリフェノールの酵素合成と応用

アミノ酸からなるポリマーは生医学分野や食品分野での応用が期待されることから、材料開発の観点からの研究が活発に行われてきた。チロシンはフェノール基を有するアミノ酸であることから酸化的カップリングによりポリマー化が可能と思われる。しかし、チロシンは水をはじめとする溶媒に対する溶解性が極めて低い。昨年度は水溶性のチロシンエステル塩酸の重合を試み、ポリチロシンを合成した。今年度は新たにN-アセチルチロシンをモノマーに用いて重合を検討した。重合は触媒に西洋わさびペルオキシダーゼを用い、水中あるいは緩衝液中で行った。いずれの場合も収率良くポリマーを得ることができなかったが、生成ポリマーは水に良く溶解し、トリス緩衝液中での重合では、分子量6千のポリマーを得た。次にN-アセチルチロシンとアルブチンの共重合を検討した。アルブチンは糖含有のフェノールであることから、生成ポリマーはアミノ酸と糖を側鎖に有する新規機能性素材として、生化学分野での応用が期待される。共重合を水中あるいはリン酸緩衝液中で行ったところ、定量的にポリマーを得ることができた。特にリン酸緩衝液中で得られたポリマーは分子量1万5千と比較的高分子量体であった。また、チロシン誘導体の重合をプロテアーゼを用いて行った。この場合、アミノ酸エステル部位の重縮合が進行し、ペプチド結合を有するオリゴチロシンが生成した。この重合では反応中にポリマーが析出する。これの形状をSEMで調べたところ、直径100ミクロン程度の球状結晶が生成したことがわかった。そこで、水溶性のチロシンエステル塩酸塩を新規モノマーとして取り上げ、ペルオキシダーゼ触媒による酸化重合を検討した。生成ポリマーはペプチド結合を介するタンパク質と異なる新しいポリアミノ酸である。重合は触媒に西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)を用い、緩衝液中で行った。モノマーにはD体、L体、D,L体のメチルエステルとL体のエチルエステルを用いた。1.0Mトリス緩衝液(pH7.6)中での重合では反応中に生成物が淡黄色沈殿として析出した。メチルエステルのD体とL体ではほぼ等しい重合結果が得られたことから、本重合にはモノマーのキラリティーは影響を及ぼさないことがわかった。また、モノマー量の増大に伴い、収率も増大した。メチルエステルに関してもD体、L体では同様の挙動が見られたが、D,L体ではモノマー濃度の影響をあまり受けなかった。次に生成ポリマーの加水分解を検討した。ポリマーを1M水酸化ナトリウム水溶液中、60°Cで24時間反応させた。生成物は塩酸で中和後、透析により精製した(収率40%)。IRよりエステル基が加水分解されたことがわかった。生成ポリチロシンは水溶性であった。
立体画像解析を用いた構造部材の非接触型三次元変形計測システムの開発

本研究では、建築構造部材を対象に画像解析を用いた非接触型変形計測システムを新たに開発することを目的とし、この計測システムを用いた載荷実験からその実用性について検証を行っている。計測結果の比較・考察から、本計測システムは計測精度に今後の課題を残しているものの、従来型の計測方法による計測値と比較しても概ね良く対応した結果が得られており、その妥当性について示した。また、従来型では計測が困難とされる比較的大きな部材変形についても、本計測システムが計測し得る可能性を表し、今後の発展性についても示している。平成22年度はまず、立体画像解析を用いた非接触型三次元変形計測システムの基本部分の開発を行った。システムを用いて構造部材の三次元変形を計測するにあたっては、計測対象に対して焦点距離・レンズ性能等が同じで、撮像面が同一平面かつ一直線上となるような調整を施した2台の光学機器(デジタルスチルカメラ)により対象物の画像情報を取得し、これらを接続した計測用パーソナルコンピュータで画像解析することで変形を算定する方法を採用した。この方法は計測対象物の左右画像からその視差を利用することによって三次元座標を算定することができ、システム構成が非常にシンプルであるため、機器による誤差が少ないことがその特徴であり、適切な光学パラメータを設定することで高精度な計測が期待できる。画像解析を行う上では対象物に貼付した複数のターゲットマーカーを基準点として、任意の時間間隔で撮影を行うインターバル撮影により取得した画像データから、マーカーそれぞれの座標を追跡することによって各点の変位量を算出し、得られた変位量からひずみを求める方法を用いた。また、本研究では画像解析を行うための計測用プログラムを開発するにあたっては、その開発用の環境として、数値解析ソフトウェアMatlabを用いて本研究代表者自らがその開発にあたっており、今後の研究においてもより研究目的を捉えた柔軟な対応が可能であると思われる。これまでに計測システムの基本部分のプログラミング開発を行った。今後は比較的単純な形状の建築構造材料を用いた試験体(コンクリート・鋼材等)を対象に実験・計測を行うことで本システムの妥当性・精度の検証をすると同時に、構造部材の変形メカニズムや変形集中等の現象解明を含めた考察を行う。前年度までに開発を行った画像解析を用いた変形計測システムの精度を検証するために、平成23年度はまず、建築構造部材を対象とした実験・計測を行った。検証実験では、建築構造に使用される代表的な材料として、コンクリートを使用した標準圧縮試験体およびコンクリートと鋼管の複合材料であるコンクリート充填鋼管試験体の二種類を複数体作製して部材軸方向への圧縮試験を行い、本研究で新たに開発を行った計測システムを用いた非接触型変形計測を実施した。計測を行う際には、本システムによるものと併せて、比較のため従来型のひずみゲージによる変形計測も行うことで計測結果の比較を行った。この計測結果の比較から、本システムによる計測結果は従来の接触型計測結果と比べると若干計測精度に劣る点があり、一部で今後の改善が必要であるものの、現状においても十分な精度で対象物の変形を追跡可能であることがわかった。特に、鋼管が座屈するほど大きな変形が生じたコンクリート充填鋼管試験体については、鋼管座屈後に接触型のひずみゲージによる計測が困難になったことに対して、本システムによる計測値は比較的安定した結果が得られている。このことは今後、部材自体を塑性化させることを主とするダンパーのようなデバイスの変形計測に、本計測システムを適用することを視野に入れた場合には非常に重要であり、本研究で採用した非接触型計測法の優位性を示す結果であると言える。また、本計測システムを用いることで、計測対象物に生じる連続的な広がりを持つひずみ分布の可視化やひずみ集中箇所の目視による特定といった、従来までは有限要素解析等の結果でのみ表示されていた事柄を表現可能としたことで、今後の応用によっては、構造部材の変形メカニズムや損傷過程についてもより簡便に明らかとすることができるものと確信している。
Just－In－Timeバグ予測モデルの開発と適用に関する研究

本研究では,予測モデルの現場への適用を促進することを目的として,ソフトウェア変更に対するバグ予測モデル(Just-In-Timeバグ予測モデル)を提案する.Just-In-Timeバグ予測モデルは,開発者が実装工程中に行うモジュールの変更に対して,その変更にバグが含まれるか否かを予測し,予測結果をリアルタイムに開発者にフィードバックする.Just-In-Timeバグ予測モデルを開発するために,3つのサブタスク「(1)Just-In-Timeバグ予測モデルのための特徴量の開発」,「(2)Just-In-Timeバグ予測のモデリング技術の開発」,「(3)システム化,及び,実用化実験」をサイクリックに取り組む.本研究で提案するJust-In-Timeバグ予測モデルは,従来のバグ予測研究と異なり,モジュールの変更に対してリアルタイムにバグの有無を予測する.そのため,ソフトウェアが完成していない状態においても,当該ソフトウェア変更から特徴量を計測できることが求められる.そこで,初年度は(1)ソフトウェア開発リポジトリ(ソースコードの変更履歴を蓄積するデータベース)から自動的に特徴量を計測できる枠組みを目指して,5つのカテゴリ群(変更者の開発経験,変更目的,予測対象モジュールの変更履歴など),計13種類の特徴量を提案した.(2)提案した特徴量を用いてロジスティック回帰分析により,Just-In-Timeバグ予測モデルを構築した.(3)EclipseやMozillaなどの大規模なオープンソースプロジェクトを対象に実験を行った結果,Just-In-Timeバグ予測モデルの有用性を確認した.今後は,この特徴量を計測する枠組みを拡張し,より応用ドメインによる実用化実験を行う予定である.これらの研究成果(1)(2)(3)の内容をまとめ,電子情報通信学会のソフトウェアサイエンス研究会にて発表を行った.本研究では,予測モデルの現場への適用を促進することを目的として,ソフトウェア変更に対するバグ予測モデル(Just-In-Timeバグ予測モデル)を提案する.Just-In-Timeバグ予測モデルは,開発者が実装工程中に行うモジュールの変更に対して,その変更にバグが含まれるか否かを予測し,予測結果をリアルタイムに開発者にフィードバックする.Just-In-Timeバグ予測モデルを開発するために,3つのサブタスク「(1)Just-In-Timeバグ予測モデルのための特徴量の開発」,「(2)Just-In-Timeバグ予測のモデリング技術の開発」,「(3)システム化,及び,実用化実験」をサイクリックに取り組む.本研究で提案するJust-In-Timeバグ予測モデルは,従来のバグ予測研究と異なり,モジュールの変更に対してリアルタイムにバグの有無を予測する.そのため,ソフトウェアが完成していない状態においても,当該ソフトウェア変更から特徴量を計測できることが求められる.そこで,初年度は(1)ソフトウェア開発リポジトリ(ソースコードの変更履歴を蓄積するデータベース)から自動的に特徴量を計測できる枠組みを目指して,5つのカテゴリ群(変更者の開発経験,変更目的,予測対象モジュールの変更履歴など),計13種類の特徴量を提案した.(2)提案した特徴量を用いてロジスティック回帰分析により,Just-In-Timeバグ予測モデルを構築した.(3)EclipseやMozillaなどの大規模なオープンソースプロジェクトを対象に実験を行った結果,Just-In-Timeバグ予測モデルの有用性を確認した.今後は,この特徴量を計測する枠組みを拡張し,より応用ドメインによる実用化実験を行う予定である.これらの研究成果(1)(2)(3)の内容をまとめ,電子情報通信学会のソフトウェアサイエンス研究会にて発表を行った.
一卵性双生児不一致例のゲノムを用いた統合失調症新規原因遺伝子の機能解析

また、統合失調症48人についてdirect sequencingによりSGCE遺伝子の遺伝子変異検索を行い、promotorを含めた領域にrare variantを発見し、このrare variantを持つ統合失調症家系のcDNAを用いて、Allele specific expressionの系(Taqman法、SNaPshot法)により、不完全インプリンティングの証拠を掴んだ。統合失調症との関連をさらに明らかにするために、欧米人の統合失調症のトリオ家系114家系を用いて伝達不均衡試験transmission disequilibriumtest(TDT)を母系と父系にわけて行ったところ、SGCE遺伝子の親由来による遺伝子刷り込みが統合失調症の発症に関与している可能性を見出した。これは中国人の統合失調症トリオ家系100家系を用いた追試でも確認された。現在、さらに日本人の統合失調症トリオ家系160家系を解析中であり、民族間比較を行う予定である。先に欧米人の統合失調症のトリオ家系を用いて伝達不均衡試験transmission disequilibriumtest(TDT)を母系と父系にわけて行い、SGCE遺伝子の親由来による遺伝子刷り込みが統合失調症の発症に関与していることを報告したが、中国人の統合失調症トリオ家系100家系を用いた追試でも確認された。さらにDNA microarrayを用いた一卵性双生児不一致例の統合失調症患者と健常同胞のcDNAの発現量解析でSGCE遺伝子に差異があった統合失調症一卵性双生児の不一致例の培養リンパ芽球のcDNAを用いて、quantitative RT-PCR法によりSGCE遺伝子の発現量の差異を直接確認するとともに、Allele specific expression法(Taqman法、SNaPshot法)によりallele間の発現の差異を定量した。今後さらに症例を集め、ゲノムインプリンティングやDNAメチル化などの後生修飾が統合失調症の発症に関与していることを証明していく。前年度、統合失調症一卵性双生児の不一致例の培養リンパ芽球のcDNAのDNA microarrayを用いた発現量解析でもっとも差異があり、quantitative RT-PCR法により遺伝子発現量の差異が確認されたε-sarcoglycan(SGCE)遺伝子について、統合失調症との関連をさらに明らかにするために、欧米人の統合失調症のトリオ家系114家系を用いて伝達不均衡試験transmission disequilibriumtest(TDT)を母系と父系にわけて行ったところ、SGCE遺伝子の親由来による遺伝子刷り込みが統合失調症の発症に関与している可能性を見出した。現在、さらに日本人の統合失調症トリオ家系160家系を解析中であり、3民族間の比較を行う計画である。SGCE遺伝子はミオクローヌスジストニア(DYT11)の原因遺伝子で、統合失調症とミオクローヌスジストニアが共分離した日本人家系の報告がある。そこで、統合失調症患者約400人について、ミオクローヌスジストニアでこれまで報告された遺伝子変異を検出するプローブを作成しスクリーニングしたが、ミオクローヌスジストニア患者と同じ遺伝子変異を持つ統合失調症患者は見つからなかった。一方、遅発性ジストニア(TD)は統合失調症の薬物療法の過程でしばしば見られるが、TD群50名、非TD群50名を対象として10万SNPを用いた全ゲノム解析を行ったところ、ジストニア関連遺伝子のうちSGCE遺伝子について最も高い相関を得た。今後も統合失調症とジストニアとの接点をさらに明らかにし、統合失調症の発症にSGCE遺伝子がどのように関与しているかを証明していく。
衝撃端形状と発生衝撃力に関する基礎的研究

機械や構造物に衝撃荷重が作用すると、破損したり大事故につながる場合が少なくない。機械等に物体が衝突するときは,数m/sから数10m/s程度の低速度衝突の場合が多いが、その衝撃接触端の一部に非弾性変形や破壊が生じることが少なくない。衝撃荷重下での機械等の破損の防止や耐衝撃設計法を構築するためには、まず、衝撃接触端の非弾性変形挙動およびそこから発生する衝撃力を知る(予測する)ことが基礎的にして重要となる。筆者らは、このような問題に対して一連の研究を進めているが、本研究課題の研究で得られた主要結果の概要は次のとおりである。1.実験研究より判明した主要な点(1)截頭円すい状(凸状)の衝撃端形状を有するアルミ棒が硬質壁面へ衝突するとき、その衝撃端の変形部は円すい台状となり、その形状は衝突前の先端部の頂角により定まる。(2)先端の変形部と未変形部との境界面での平均応力は、先端形状、衝突棒長、衝突速度を変えても一定となる。(3)上記(1)、(2)の結果は、アルミ棒とは材質が大きく異なる電磁軟鉄棒の場合にもあてはまる。2.発生衝撃力を予測する理論式の導出衝突棒長が比較的短かくて、衝突棒中の応力波伝ぱによる不均一挙動の影響を無視し得る場合と、応力波伝ぱを考慮する場合に対して、衝撃接触端から発生する衝撃力波形を与える(予測する)理論式を導出した。これに対して、衝突棒の先端形状、長さ、衝突速度により複雑に変化する衝撃力波形の実測値が、これら理論式により統一的に、かつ良好な精度で表わされることを確かめた。衝撃接触端より発生する衝撃力波形を、直接的に測定できる衝撃端力検出法を開発した(谷村、1983年)が、この検出法に改良を加えて、種々の応用実例を示した。なお任意形状の物体が任意の角度で衝突する場合は一層複雑かつ重要な問題となるが、これは今後の研究課題である。衝撃荷重が作用するときの、機械等の破損の防止や耐衝撃設計のためには、二物体衝突時の衝撃接触端の変形挙動およびそこから発生する衝撃力を予測することが重要となる。本研究年度では、その研究計画にそって、種々の凸状端形状(截頭円すい形状)の衝突棒を長さ2mから0.2mまで、0.2mづつ変化させて製作し、これらを弾性壁面へ衝突させる方式の実験を行った。その衝突速度は、機械等に実際に物体が衝突するときの頻度が高いと考えられる約10m/s以下の低速度衝突域とした。衝突棒の先端(衝撃端)から発生する衝撃力波形の測定は、当研究室で開発した検力板衝撃端力測定法で行った。得られた主要な結果を要約すると次のようになる。1.衝撃端での変形部の形状はほぼ円すい台状となり、その先端頂角θ'は変形前の先端頂角θのみに依存し、衝突速度や棒長には依存しない。2.衝撃端の変形部の体積は、短い棒の場合(棒長L≒0.14m)以外は、衝突前に衝突棒が有していた運動エネルギと比例関係にある。3.発生する最大衝撃力Fmaxは、長い棒(L=2m)の場合は変形前の先端頂角θが大きいほど大きくなるが、先端直径【d_1】にはほとんど依存しない。

棒長を変化させるときは、Lの増大とともにFmaxは直線的に大きくなるが、その増加のしかたは【d_1】にはよらずθのみに依存する。4.変形持続時間Tは棒長Lの増大、頂角θの減少、また先端直径【d_1】の減少とともに大きくなる。除荷時間【T_u】はLの増大とともに直線的に大きくなるが、θと【d_1】には顕著には依存しない。さらに、このような基礎的実験結果を蓄積すること、およびそれらを基礎として、衝突棒長が広範囲に変わるときの衝撃端から発生する衝撃力波形を統一的に予知し得る理論関係式を発展させることが、次年度以後の研究展開の主要な点であると考えている。衝撃荷重に対する機械や構造物の破損の防止,あるいは耐衝撃設計のためには,二物態衝突時の衝撃接触端の変形挙動およびそこから発生する衝撃力を予測することが重要となった.当研究室ではこれまでに,種々の凸状端形状(載頭円すい形状)を有する種々の長さの衝突棒を硬質材からなる弾性平面壁へ衝突させる方式の一連の実験研究および,一部,理論的検討を行った(日本機械学会論文集, 49巻448号, 50巻460合, 52巻476号;材料, 34巻387号;他)衝撃接触端から発生する衝撃力波形の検出のために,検力板衝撃力測定方を開発した(Exp.Mech.,Vol.24,No.4,1984).本研究年度ではその研究計画にそって,十分に長い衝突棒(主として61年度に実験実施)と短い衝突棒(60年度の実施)との中間長の試料棒に対する実験を補足的に行った.また,これまでのアルミ棒とは材料特性が大きく異なる電磁軟鉄棒についても実験を行った.これより,衝突棒先端(衝撃端)の変形部の形状は,ほぼ円すい台状となり,その先端頂角θ′は変形前の先端頂角θのみに依存し衝突速度と衝突棒長には存在しないことを確かめた.また,このθ-θ′関係はアルミ材の場合と電極軟鉄材の場合とではほぼ一致することがわかった.一方,衝突棒が十分に短かい場合で,衝突棒中の応力伝ぱを無視した理論的取扱いにより衝撃接触端から発生する衝撃力波形を与える理論関係式を導出した(日本機械学会論文集, 52巻476号)が,本年度は,その式を発展させて,衝突棒を伝ぱする応力波の反射・干渉を考慮した理論関係式を導出した.また,これまでの一連の実験結果から,発生する衝撃力が衝突棒長,衝撃端形状,衝撃速度により複雑に変化する様子がわかっているが,このように複雑に変化する衝撃力波形が,この理論式により統一的に与えられる(予測される)ことを確かめた.衝撃荷重に対する機械や構造物の破損防止の問題は、実際上、重要であるとともに、耐衝撃設計法を構築するためにも重要な課題となる。このためには、二物体衝突時の衝撃接触端の変形挙動およびそこから発生する衝撃力を知る(予測する)ことが基礎的にして重要となる。当研究室ではこれまでに、截頭円すい形状の種々の凸状端を有する衝突棒を、硬質材からなる弾性平面壁へ衝突させる方式の一連の実験研究および理論的検討を行った(日本機械学会論文集、49巻448号、50巻460号、52巻476号、材料、34巻387号、他)。またこの研究のためには、衝撃接触端から発生する衝撃力波形を精度よく検出する必要が生じ、このために検力板衝撃力測定法を開発した(Exp.Mech.,Vol.24,No.4,1984)。本研究年度では、その研究計画にそって、これまでの実験材質(アルミ材)とは材料特性が大きく異なる電磁軟鉄棒を実験材料に選んで実験研究を継続して行った。その結果、次のような主要な点が明らかとなった。(1)電磁軟鉄棒の場合も衝撃端の変形部は円すい台状となり、その頂角θ'は変形前の先端直径d_1には依存せず、変形前の先端頂角θによって定まる。(2)衝撃接触端から発生する最大衝撃力Fmaxを変形後の衝撃接触端の面積S_1で除して求めた平均応力σ_1は、変形前の先端頂角σのみにより定まる。
多様体の特異点の研究

代数多様体の特異点のいくつかの性質と、多様体上のジェットスキーム,弧空間の性質との関連が明らかになった.基礎多様体が非特異であることの特徴付けを、ジェットスキームの非特異性,ジェットスキーム間の切り詰め射の平坦性により与えた.また、代数曲線の退化族と2次元特異点の関係が明らかになった.可換環のイデアルの組に対して正標数の手法を用いてF-閾値の概念を導入し重複度に関する公式の一般化を得た.代数多様体の特異点における局所環とそのイデアル,また弧空間を調べることによって特異点の性質を明らかにしようとする研究である.代数多様体の特異点のいくつかの性質と、多様体上のジェットスキーム,弧空間の性質との関連が明らかになった.基礎多様体が非特異であることの特徴付けを、ジェットスキームの非特異性,ジェットスキーム間の切り詰め射の平坦性により与えた.また、代数曲線の退化族と2次元特異点の関係が明らかになった.可換環のイデアルの組に対して正標数の手法を用いてF-閾値の概念を導入し重複度に関する公式の一般化を得た.・Nash問題はNashによって1968年に提起された問題であるが,Nash自身は特異点がisolatedの場合しか考えていなかったので,singular locusの次元が1次元以上ある場合はその問題の解釈が分かれる.non-isolatedsingularitiesの場合に一般にNash問題とされるもののほかのひとつのvariantをlocal Nash問題と定義し正規でない特異点の中で顕著な性質を持つquasi-ordinary singularitiesに対してlocal Nash問題が肯定的に解決されることを示した.・arc spaceの中の既約な閉集合がfatであるときdiscrete valuationが定義できる.このdiscrete valuationはどのような時にdivisorial valuationになるかというのは重要な問題であるが,idealのcontact locusの既約成分に対応するdiscretevaluationはかならずdivisorial valuationになることが示された.またdivisorial valuationを一つ決めれば,arcs paceのなかにmaximalなfatな既約閉集合が定まる.これらの既約閉集合の互いの包含関係を特徴付けることがNash問題においても重要なポイントになってくる.これについてvaluation間の自然な大小関係が対応するmaximalな既約閉集合の包含関係になっているとの予想があったのだが,空間が非特異な場合でさえもこの予想の反例ができることを示した.・arc spaceの上で因子的集合の包含関係と,対応するvaluationsの値の大小関係が一致するであろうという予想が正しくないことが証明された.反例は2次元平面上の因子によって構成される.これにより,arc spaceの構造が期待されるよりはるかに複雑であることがわかった.・因子的附値がarc space内のcontact locusを用いて有限個の値を指定することにより決定されることを示した.・特異点の局所環Rのイデアルの組(I,L)に関するF-thresholdの概念について研究した.この概念は正標数の手法を用いて,特異点の乗数イデアルの跳躍数lc thresholdなどを研究するものである.特にF-thresholdとイデアルの重複度との間に興味深い不等式を発見した.・閉リーマン面上直線束Lとそれ上の有理型関数fを考え、Lを適当にブローアップし、そこにfを引き上げ制限することでC*-作用をもつ閉リーマン面の退化族が自然に構成可能なことがわかった.石井はEin-De Fernexとの共同研究により,代数多様体の弧空間の既約部分集合と離散的附値が対応することを示し,離散的附値が有限この情報で記述できることを示した.また,離散的附値がトーリック附値であることが有限個の情報で判定できることを弧空間の議論を用いて示したまた石井の単独の研究では代数多様体が非特異であることの判定はひとつのジェット空間が非特異であれば十分であること,ひとつの切り詰め射が平坦であることを示せば十分であることを示した.標数0の正則局所環において,イデアルaのlc-thresholdとaの重複度との間の不等式が知られているが,この概念の相対化・一般化が予想される.この予想を次数付き環の同次元で生成された巴系イデアルに対してHuneke-Mustata-Takagiとの共同研究で証明した.標数0の定理は正則局所環に対して証明されたが,この一般化は驚くべきことに,任意のネーター環に対して成立する.都丸はC^*-作用をもつ複素2次元特異点(X, O)を固定したとき、そのある種の巡回被覆としてきまる2つの特異点(X_1, o)と(X_2, o)は、その被覆の次数に関する種の条件下で、双対な退化族に各々埋め込ることを証明した.代数多様体の性質とその上のジェットスキーム、弧空間の性質の関連を明らかにするのが研究の目的であった.局所的完全交叉の多様体についてはそれが標準特異点を持つ(resp.対数的標準特異点を持つ、端末特異点を持つ)ことと,ジェットスキームがすべて既約になる(reso.純次元である、正規である)ことが同値であることがMustataらによって示されていた,これらからの自然な類推として、多様体が非特異であることとジェットスキームがすべて有理特異点を持つことが同値になるかと言う問題が提起される.

本研究ではこれが成立しないことを、正標数の手法を使って証明した(研究分担者の渡辺敬一氏らとの共著).また,任意の代数多様体に対して普通のdiscrepancyをMather discrepancyに置き換えてmimimal log-discrepancyやlog-canonical thresholdが定義できるが,これが通常のmimimal log-discrepancyやlog-canonical thresholdの公式を、満たしていることを示し、これらの概念をQ-Gorenstein多様体に限らず,任意の多様体にまで拡張できることを示した.Nash問題に関してはtoric varietyの範疇では肯定的な解決が得られる(2003年,Ishii-Kollarによる)ことからわかっているように,toric variety上では弧空間の構造が単純である,これにより、多様体とイデアルの対に対してのNash問題についても肯定的な解決が得られることが期待される.これを証明し、さらに,Nash成分と対応している因子がminimal log-discrepancyを与えることを示した.
濃厚微粒子スラリーの特異な負圧発生現象の解明とその応用

微粒子濃縮層の負圧発生原因を調査するため,様々な調製条件でスラリーを調製し圧力を測定した.また微粒子濃縮層の負圧発生現象の工業的応用可能性を検証するために,様々な条件で吸水実験を行った.その結果,微粒子濃縮層の負圧発生には,粒子径が1ミクロン未満の微粒子の,固化していない,高粒子濃度の沈降濃縮層が形成されることが必要であると示された.また負圧は上記の微粒子濃縮層を介して大気と接触する密閉空間内の溶媒中で発生することを明らかにした.さらに,負圧を発生する微粒子濃縮層は吸水能を有していることも明らかとなった.スラリーを重力場で静置して形成された沈降濃縮層が作り出す負圧及びそれを利用した吸水システム構築の可能性を検討した.負圧発生現象に関しては発生メカニズムの解明を目指して,装置構成が負圧の発生及び大きさに及ぼす影響を検討した.スラリーの沈降方向に平行,垂直に半透膜を設置したときに,負圧の大きさに違いが生じるのかを検討した.その結果粒子径が比較的小さい,一次粒子径が数十ナノメートル以下のスラリー及び溶液では,膜の報告に関係なく負圧(浸透圧)の値はほぼ一定となったのに対して,一次粒子径が数百ナノメートル(サブミクロンオーダー)のスラリーでは,膜をスラリーの沈降方向に垂直に入れたときに発生する負圧の大きさの方が大きくなることが分かった.これは膜の直情に沈降濃縮された粒子層が形成されたために,局所的に粒子濃度が極めて高い領域が形成され,その結果,全体の見かけ粒子濃度から想定される負圧の値(膜をスラリーの沈降方向に平行に入れた場合)よりも大きな負圧が観察されたものと考えられる.したがって負圧の大きさをできる限り大きくして,吸水システムとして利用していくことを検討する上では,膜はスラリーの沈降方向に直交するようにいれ,膜の上部に沈降濃縮層が形成されるようにすることが有効であると考えられる.沈降濃縮層は完全には固化していない(膜や壁面に粒子が固定化されておらず拡散できる状態にある)ことが重要で,粒子間反発力が十分に大きくない系では,長時間スラリーを静置しておくと,粒子が衝突を繰り返す事で接触・固化してしまう場合が有り,長期間の吸水には利用できないということが明らかとなった.微粒子濃縮層の負圧発生原因を調査するため,様々な調製条件でスラリーを調製し圧力を測定した.また微粒子濃縮層の負圧発生現象の工業的応用可能性を検証するために,様々な条件で吸水実験を行った.その結果,微粒子濃縮層の負圧発生には,粒子径が1ミクロン未満の微粒子の,固化していない,高粒子濃度の沈降濃縮層が形成されることが必要であると示された.また負圧は上記の微粒子濃縮層を介して大気と接触する密閉空間内の溶媒中で発生することを明らかにした.さらに,負圧を発生する微粒子濃縮層は吸水能を有していることも明らかとなった.微粒子堆積層の負圧発生のメカニズムを解明すること,並びに,負圧を利用した吸水システムを開発することを目的として本年度は,装置構造やスラリーの堆積層の状態が負圧の大きさやその継続性に及ぼす影響を検討し,吸水実験に応用した.試料粉体にアルミナ粒子(AES11E,住友化学,平均粒子径0.48 μm),分散媒に蒸留水,pH調整剤として塩酸を使用し,pH 4.3程度(分散系)となるように添加し,粒子濃度40 vol%になるように調整した.次に試料粉体と蒸留水,塩酸の所定量を超音波バス中で10分間攪拌し,その後,ボールミル(回転数120 rpm)で1時間混合した.混合後,ふるいでスラリーとボールを分離し,真空ポンプを用いて5分間真空脱泡し,pHを測定した.試料容器を複数段に組み立てて多段装置を作った.試料容器の間には,多孔板,MF,多孔板をはさみ,調製したスラリーを,単段装置はフィルター面から90 mmの高さまで投入した.多段装置も各試料容器をスラリーで満たし,90 mmの高さまで投入した.蒸発を防ぐため流動パラフィンでスラリーの気液界面を覆い,伝達管に接するフィルター面にかかる静水圧の経時変化を測定した.静水圧の経時変化の測定結果から,スラリーを多段に組み立てることで負圧が増大することが分かった.スラリー中粒子が沈降して膜上に堆積し,底部の粒子濃度が大きくなり,反対にスラリー上部の粒子濃度は小さくなる.多段装置の場合,粒子濃度の大きい底部と小さい上部がMFを介して接触することにより,負圧が単段装置と比較して大きくなったと考えられる.このようにスラリーを多段化することで負圧を増大でき,吸水の揚程を増大できる.またスラリーの堆積層の負圧は,堆積層が流動性のある状態を保っているときに発生していることが明らかとなり,その主要因が浮遊粒子群の浸透圧であることが示唆された.アルミナスラリーを用いて,微粒子の沈降によって形成された濃縮層が負圧を発生する現象の解明と応用可能性を検証した.まずスラリーのpHが負圧に与える影響を確認するため,pHの異なるスラリーを調製し,静水圧測定実験を行った.

その結果,負圧を発生したpH4.3のスラリーは他のpHのスラリーと比較して粒子の沈降界面が不明瞭で,粒子が良分散状態であることが分かった.他のpHのスラリーはいずれも嵩高い濃縮層を形成しており,凝集が進行していたことが分かった.これらの結果から,負圧はスラリー中粒子が良分散状態のときに発生し,良分散状態ではない場合はpHによらず負圧は発生しないことが分かった.次に負圧が発生するスラリーが,アルミナスラリー特有の現象であるかどうかを明らかにするために,シリカ粒子を懸濁させたスラリーを調製し,静水圧測定実験を行った.その結果,シリカ粒子でも,良分散状態であれば負圧は発生する事が分かった.粒子の種類やゼータ電位の正負によらず,良分散状態であることが負圧発生に必要であるといえる.またpH調整以外にも高分子電解質を利用して分散スラリーを調製したが,同じように負圧が発生したため,分散方法には依存しないことも分かった.また実験時の堆積層の様子を注意深く観察した結果,粒子が沈降して濃縮層を作り,流動性を保ちながら粒子が沈降し続けることが負圧発生に必要であるということが分かった.スラリーの粒子濃度を大きくし,分散媒室と清澄層がつながらないようにして静水圧測定をし,負圧が発生するかどうかを確かめた.その結果,50 vol%では,大きな負圧が発生し,清澄層が分散媒室の蒸留水とつながっていなかった.以上の結果から,負圧は,大気と負圧発生層(高粒子濃度の固化していない濃縮層)を介して接触する密閉空間で発生すると結論できる.化学工学,粉体工学沈降濃縮層を形成することが負圧の発生もしくは負圧の大きさに影響を及ぼすのかどうかについて,半透膜をスラリーの沈降方向に平行,垂直に入れた実験を行い,比較することができた.これによって,沈降濃縮層が形成されることに重要な意味があり,負圧の絶対値に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった.また沈降濃縮層についても,粒子が完全に固化したいわゆる堆積層では負圧発生には効果がなく,粒子が強い静電反発力で粒子間距離が極めて短い状況でも完全には接触・固化せずに拡散できる状態を保っていることが重要であることもわかった.これらは当初の計画のメカニズムの推定に直結する結果で有り,計画はおおむね順調ではないかと考える.スラリーの沈降堆積層が作り出す負圧に関して種々の実験を行った結果,その発生メカニズムが,堆積層内の粒子が浮遊していることにより発生する浸透圧によるものではないかといういくつかの実験結果を得ることができた.当初堆積層の負圧はそのメカニズムの解明が非常に困難であると思われていたため,系統的に実験パラメータをふって負圧を測定することによってのみしか,負圧を最大化し,応用に結びつけていく方法はないと考えていたため,負圧発生メカニズムの推定に至ったことは今後の研究を加速する要因になり得ると考える.スラリーの負圧測定結果と吸水速度,量の測定結果を詳細に比較し,本現象のメカニズムの解明と吸水を応用するための基礎実験を引き続き行っていく.負圧発生に関しては半透膜をスラリーの沈降方向に垂直に入れた測定装置を使用して,さらに詳細にスラリーの物性が負圧発生現象に影響するのかを検討する.スラリーの物性としては,粒子の種類や溶媒の密度,粘度を引き続き検討していく.吸水実験では,吸水速度の向上に資する実験パラメータを特定し,吸水速度の更なる向上を目指すと共に,吸水の継続時間についても検討していく.負圧を最大化するための実験として,系統的に実験パラメータをふっていくのではなく,今年度の成果を生かして,浮遊粒子層の浸透圧が大きくなるような実験パラメータをある程度絞って,実験を進めていく.粒子の分散状態,一次粒子径,粒子濃度に特に着目して,最も効果的に負圧を発生させることができる条件を探索する.同時に吸水実験も行っていく,吸水実験においてポイントとなる吸水の流束はもちろん,継続時間を重要な評価項目と位置づけ,長期間にわたって吸水データを取得する.得られた吸水量から考えられる応用先を検討していく.
災害救助用臨時アドホックネットワークシステムの開発と構築

建物が倒壊する災害現場では携帯電話の基地局や無線LANのアクセスポイントといったインフラもダメージを受け、無線端末を持っていても連絡を取り合う手段として使えない。本研究では、スマートフォンへのアプリケーションの追加インストールなしで使えるシステムの構築を目指した。結果、災害時のインフラレス環境下において、被災者が持っているスマートフォンだけで情報共有できるシステムの構築が可能になった。これが、本科研費による研究成果である。そのため、災害現場で基地局なしに簡単に構築できる臨時ネットワークシステムの開発が行われてきた。従来のシステムでは専用端末を用いるため災害対策基地にそれらを備蓄する必要があったが、申請者が開発したシステムは、一般的なノートパソコンを中のシステムに影響を与えずに臨時ネットワークシステム用の端末として使えるようにするものであり備蓄が容易になった。本研究は、広く普及したスマートフォンやタブレットを簡単に接続できる災害救助用の臨時アドホックネットワークシステムを提供することを目的とするものである。スマートフォンやタブレットを簡単に接続できる災害救助用の臨時アドホックネットワークシステムの構築のためには、1)情報共有アプリケーションの開発2)ハードウエア面の接続端末の利便性向上3)ソフトウエア面の接続端末の利便性向上が必要となる。平成27年度は、既存技術のみで臨時アドホックネットワークを構築すると共に各項目における要求事項を抽出する。2)ハードウエア面の接続端末の利便性向上として、小型マイコンであるRaspberry PIに注目し、無線-無線間のブリッジ接続に成功した。これにより、既存のスマートフォンをアクセスポイントに接続する要領で提案ネットワークにも接続できるようになった。1)情報共有アプリケーションとして、小型マイコン上でのソフトウエア開発の環境を整えた。3)ソフトウエア面の接続端末の利便性向上として、この開発環境上で接続用ソフトを使える状況を整えた。以上が平成27年度の研究実績の概要である。平成28年度は、小型マイコンを利用し、スマートフォンと連携するシステムを構築した。従来は各避難所において情報共有するために紙の掲示板を利用してきたが、量が多くなると必要な情報が埋もれてしまう問題があった。そこで、小型マイコンに掲示板投稿システムを構築し、各自が持っているスマートフォンなどからアクセスすることで手軽に情報のやりとりができるディジタル掲示板を開発した。また、避難所間のデータ共有のために、各自のスマートフォンを用いてデータを移動させる必要があるが、スマートフォンのセキュリティの関係で、特にiPhoneでは、データのダウンロード、アップロードができない。そこで、画像ファイルにデータを埋め込むことで、持ち運びができるようにした。以上が平成28年度の研究実績の概要である。平成29年度は、実際にサーバを構築し、スマートフォンに標準で搭載されているブラウザだけで使えるシステムを構築した。すなわち、スマートフォンへのアプリケーションの追加インストールなしで使えるシステムであり災害時のオフライン環境でも使えるようになった。また、そのシステムの評価を行うため、シミュレータを作成し、大学周辺の実環境をモデル化した状況での情報の広がりや更新具合の確認を行った。これらにより、災害時のインフラレス環境下において、被災者が持っているスマートフォンだけで情報共有できるシステムの構築が可能になった。

研究計画書通り進める予定であるが、平成28年4月14日に熊本県および大分県にて連続的な大規模地震が発生したため、その現場における要望の調査等を追加で行う可能性がある。研究計画書通り進める予定である。平成28年4月14日に熊本県および大分県にて発生した大規模地震への調査ができていないため、それらを含めることができるようであれば行う。情報通信工学特に,現地での実地調査のために学生1人を同行する必要が生じたため,その交通費(約16万円)へ充当する.
次世代共役ポリマーの設計、階層構造の構築、および機能評価

N-アルキニルアミドのロジウム触媒による重合で得られたポリ(N-アルキニルアミド)類が,側鎖間の立体反発と水素結合により安定化されたらせん構造を形成することを見出した。ポリマーが示す390nm付近の負のコットン効果は,ポリアセチレン主鎖の左巻きのらせん構造に由来することを,励起子キラリティー法により明らかにした。また,側鎖にアゾベンゼンを有するらせんポリアセチレンは階層構造を形成し,コレステリック液晶相を示すことを見出した。さらに,1-メチルプロパルギルアルコールおよびエステルは,側鎖間の立体反発により安定化されたらせんを形成することを見出した。ポリ(1-メチルプロパルギルアルコール)の水酸基を活用して,蛍光発光性,酸化還元性を示す機能性官能基を導入したらせんポリマー,らせんグラフトコポリマーの合成に成功した。置換ポリアセチレンに加え,主鎖にカルバゾールを含有する各種共役ポリマーを合成し,これらが蛍光発光性,光導電性を示すことを見出した。我々は、多数の置換ポリアセチレンを合成しており、その中で生体らせん高分子と同じく規則正しい分子内水素結合を利用してらせん構造を安定化したポリ(N-プロパルギルアミド)をこれまでに見出している。そこで本研究では今年度、側鎖に機能性基を付与した新規ポリ(N-プロパルギルアミド)等の合成および生成ポリマーの特性の検討を行い、以下に示す結果を得た。1)側鎖にポルフィリンを有するポリ(N-プロパルギルアミド)の合成およびそのらせん方向の決定側鎖にポルフィリンを有するポリ(N-プロパルギルアミド)を合成し、生成ポリマーのらせんの巻き方向を実験的に決定した。生成ポリマーは、390nm付近に観察される主鎖由来のCDスペクトルが負の場合に左巻きのらせん構造、正の場合に右巻きのらせん構造を形成することを、側鎖ポルフィリンのSoret帯:由来の誘起CDを利用することにより明らかにした。2)側鎖にL-アスパラギン酸エステルを有するポリ(N-プロパルギルアミド)の合成およびらせん構造側鎖にL-アスパラギン酸エステルを有する二種のポリ(N-プロパルギルアミド)を合成し、生成ポリマーの二次構造をCDおよびUV_visスペクトルにより検討した。生成ポリマーは、主鎖から側鎖のキラル中心までの距離が異なり、互いに異なる溶媒中で一方向巻き優先のらせん構造を形成することがわかった。さらに、加熱や溶媒によって、らせん構造が崩壊または反転することも明らかにした。3)側鎖にピレン環を有するポリ(N-プロパルギルアミド)の合成および特性側鎖にピレン環を有するポリ(N-プロパルギルアミド)を合成し、その特性を比旋光度、CDスペクトルおよび蛍光スペクトル測定により検討した。得られたポリマーは一方向巻き優先のらせん構造を形成し、加熱や極性溶媒に対しても安定ならせん構造を有していた。また、モノマーと比較して非常に大きなエキシマー蛍光を示したことから、側鎖のピレン環が効率よく会合体を形成できるようならせん構造をとっていることが示唆された。我々は、さまざまな種類の置換ポリアセチレンを合成しており、側鎖の官能基によってポリマー主鎖がらせん構造を形成したり、エレクトロルミネッセンスなどを示すことをこれまでに見出している。そこで本研究では今年度、側鎖にさまざまな置換基を有するポリアセチレンを合成し、生成ポリマーの特性について検討を行い、以下に示す結果を得た。1)P原子上にキラル中心を有する光学活性N-プロパルギルリン酸アミドの合成および生成ポリマーのらせん構造P原子上にキラリティーを有するN-プロパルギルリン酸アミドを合成し、単結晶X線構造解析を用いて絶対配置を決定した。このモノマーをRh触媒を用いて重合し、生成ポリマーの二次構造をCDおよびUV-visスペクトルにより検討した。生成ポリマーは溶液中で巻き方向の片寄ったらせん構造を形成していた。さらに、このモノマーをジアステレオマーと共重合することでらせんの巻き方向が反転することも明らかにした。2)側鎖にL一リジンデンドリマーを有するポリフェニルアセチレンの合成とらせん構造側鎖にL-リジン由来のデンドリマーを有するポリフェニルアセチレンを合成し、生成ポリマーの二次構造を比旋光度およびCDスペクトルにより検討した。得られたポリマーは巻き方向の片寄ったらせん構造を形成し、加熱やプロトン性溶媒の添加によってポリマーの片巻きらせん構造が崩壊することも明らかにした。3)側鎖にN-フェニルカルパゾールまたはトリフェニルアミン部位を有するポリアセチレンの合成と特性側鎖に二種類の機能性

官能基を有するポリアセチレンをそれぞれ合成し、その特性を検討した。生成ポリマーは主鎖と側鎖の共役に基づくUV吸収を示し、用いる重合触媒の違いによって分子量、蛍光量子収率が異なっていた。さらにサイクリックボルタンメトリーにより明確な電気化学特性を示すことや、エレクトロクロミズムを示すことを明らかにした。また得られたポリマーはTGA測定により高い熱安定性を有していることも示された。報告者はこれまで置換アセチレンの重合に高い活性を示すNb、Ta、Mo、W、Rh、Ru等の遷移金属重合触媒を開発しており、それらを用いることにより、種々の置換基を持つ高分子量のポリアセチレンを合成することに成功している。置換ポリアセチレンは無置換のポリアセチレンと異なり、空気中で安定であり、側鎖の構造に応じた多様な共役系を提供する。本研究では、種々の置換基を有するポリアセチレンを設計し、種々の形態と度合いの共役系を有する次世代共役ポリマーの合成方法の確立を目指している。平成17、18年度までキラル炭素を主鎖二重結合のδ位またはそれより離れた位置に有するポリマーを検討してきた。平成19年度にはより効率的ならせんの誘起を目指し、キラル炭素を主鎖に隣接したα位に有する置換ポリアセチレンである、ポリ(1-メチルプロパルギルエステル)の合成および物性について検討した。モノマーの1-メチルプロパルギルエステルはロジウム双性イオン型錯体触媒により効率よく重合し、主鎖の二重結合がcisに制御された置換ポリアセチレンを高収率で与えた。ポリマーはモノマーに比べて極めて大きい旋光度と、主鎖の吸収領域に明確なコットン効果を示し、一方向巻き優先のらせん構造を形成していることが分かった。ポリ(1-メチルプロパルギルエステル)はこれまでに検討されてきた、らせんを形成する置換ポリアセチレンの中では極めて高いらせん構造の熱安定性を示した。ポリ(1-メチルプロパルギルエステル)の機能性材料への応用検討として、カルバゾールあるいは2,2,5,5,-テトラメチル-1-ピロリジニルオキシ基がらせん状に配列するポリマーを合成した。前者は高い蛍光発光性を示し、後者は良好な電池性能を示した。これらの官能基が高分子側鎖に規則正しく配列することにより、消光の抑制、効率的な酸化還元が達成されたと考えられる。(1)主鎖に隣接する不斉炭素と側鎖間水素結合により安定化された置換ポリアセチレンの合成と機能評価種々のポリ(1-メチルプロパルギル-N-アルキルカルバメート)を合成した。ポリマーは主鎖の吸収領域に強いコットン効果を示し、その比旋光度はモノマーの数十倍大きかったことから、巻き方向の片寄ったらせん構造を形成していることが分かった。測定温度を上げると、CD、UV-visスペクトルのシグナル強度が減少した。らせん構造が一部ランダム構造に転換したと推測される。ポリマーのクロロホルム溶液のIRスペクトルにおけるカルバメート基のC=0伸縮振動、N-H変角振動による吸収帯はモノマーに比べてそれぞれ低波数側、高波数側に観測され、ポリマーのらせん構造は側鎖のカルバメート基同士による水素結合によっても安定化されていることが示唆された。