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リニア中央新幹線開業を活かした地域づくりのあり方：岐阜県を事例に

リニア中央新幹線は、2027年に東京・名古屋間を40分で結ぶ先行開業を目指している。岐阜県では、中間駅が設置され、併せて車両基地を設置される計画である。そこで、岐阜県駅が設置される中津川市および駅に隣接する恵那市における「リニア中央新幹線開業と岐阜県駅に関する意識調査」を分析対象とし、因子分析により、岐阜県駅と駅周辺に期待したい役割や機能と、新幹線開業による地域への影響や効果に対する意識指標を抽出する。次に共分散構造分析により、地域づくり事業に期待する機能と効果への評価を定量化し、地域住民の意識構造をモデル化することで、事業計画の検討過程において住民が重視する駅の機能や駅周辺整備を提示した。1岐阜県内企業におけるリニア開業に関するアンケート調査と分析高速道路の経済効果の計測同様に岐阜県内におけるリニア開業に対する効果と期待を検証するために、アンケート調査を行う。企業の直接的評価として利用度、営業圏域・商圏の拡大、地域外からの仕事・雇用確保などの項目が挙げられる。また、地域経済への影響としては、地域内の雇用地域外企業との競争、地域内の仕事・顧客の流入出を含め地域間競争や今後の期待感に関する影響を把握することを目的とする。2岐阜県内観光産業におけるリニア開業に関するアンケート調査と分析中間駅が建設予定の地方圏においては、交流拡大による産業振興と同時に観光産業への期待が大きい。中でも、岐阜県においては中津川市に中間駅と併せて整備工場と車両基地からなる「総合車両所」の計画があり、観光資源としての活用が待望されている。そこで、観光交流産業への影響を把握するため、主な観光施設と宿泊施設を対象に各施設及び地域への影響に対する期待感について調査を行う。→ほぼ27年度の目標は達成し、1、2に関しては十六銀行・東濃信用金庫等の地元金融機関に調査協力の下、調査結果を取りまとめた。また、「岐阜県におけるリニア中央新幹線開業への期待に関する考察ー企業の意識構造分析ー」『日本都市学会年報』Vol.48(査読付論文)として公刊した。さらに、公開セミナー「観光と地域経済の活性化」を実施し、「中部地域の概要と経済動向」と「昇龍道プロジェクトと地域経済の活性化」について中部運輸局、中部経済産業局、岐阜県をはじめとした自治体、金融機関等の方々と学生も交えた研究および情報交換の機会を設けた。ほぼ27年度の目標は達成し、その成果を学術論文(査読付論文)として公刊した。さらに、28年度の研究成果につなげるために、岐阜県駅が設置されると東濃地域の地元自治体と協力体制を構築し、住民に対するアンケート調査の準備を行っている。また、地域のおける公共交通機関の役割を考察するために地方鉄道に関する分析も行い、学術論文(査読付論文)として公刊した。リニア中央新幹線は、東京・大阪をリニアモーターカーにより約1時間で結ぶ計画であり、2027年に東京・名古屋間を40分で結ぶ先行開業を目指している。中間駅は神奈川県・山梨県・長野県・岐阜県に設置予定であり、岐阜県中津川市には併せて車両基地を設置される計画である。「リニア名古屋駅の利用が中心となるエリア」と「リニア中間駅の利用が中心となるエリア」を併せ持つ岐阜県および中津川市とその近郊市町に対し予想される経済効果の計測を行う。平成27年3月には、岐阜県リニア中央新幹線活用戦略研究会基盤整備部会において、リニア岐阜県駅周辺整備基本画で駅前広場をはじめとする駅周辺施設等の整備に係る全体像や必要とされる個別機能が整理されたため、研究代表者の三井は、「リニア岐阜県駅周辺整備協議会」のメンバーとして、駅周辺のにぎわいを創出する機能を十分に果たし、かつ、よりコストを低減した整備・運営が図られるよう、民間事業者等にヒアリングを行い、にぎわい創出施設の整備内容及び民間事業者の活用を含む事業手法のあり方について調査検討に参画し、駅周辺施設等の整備や駅を活かした地域づくりのための施策に貢献している。また、中津川市と恵那市のご協力の下中津川市民および恵那市民を対象にアンケート調査を実施した。調査結果を用いて、中津川市に設置されるリニア岐阜県駅(仮称)開業に対する期待や駅の役割等に関する意識を考察した。その結果については学術論文「リニア中央新幹線岐阜県駅周辺整備に関する考察ー中津川市民・恵那市民のアンケート調査結果よりー」『地域科学部研究報告』第40号として発行下。同時に、調査に関する報告と意見交換会を中津川市において実施し、地域に対し成果を還元している。当初は最終年度にリニア岐阜県駅が設置予定の岐阜県および中津川市とその近郊市町に対し予想される経済効果の計測を行うこととしているが、概ね28年度に調査を実施しており調査結果の取りまとめと学術論文として公刊、調査に関する成果の還元としては中津川市において恵那市の担当者も含め報告会と意見交換会を実施した。さらに住民の意識構造に関する分析を試行し、学会報告を行った。リニア中央新幹線は2027年に東京・名古屋間を40分で結ぶ先行開業を目指している。中間駅は神奈川県・山梨県・長野県・岐阜県に設置する予定であり、岐阜県中津川市には中間駅と併せて車両基地を設置される計画である。そこで、「リニア名古屋駅の利用が中心となるエリア」と「リニア中間駅の利用が中心となるエリア」を併せ持つ岐阜県および中津川市とその近郊市町である恵那市に着目し、予想される経済効果の計測を行った。同時に、岐阜県の「リニア基本戦略」である観光交流人口の拡大、新たな住まい方の実現、産業活性化を実現するための地域づくりとその具体策について考察を行った。

具体的には、岐阜県駅に隣接する恵那市における「リニア中央新幹線開業と岐阜県駅に関する意識調査」を分析対象とし、まず、因子分析により、岐阜県駅と駅周辺に期待したい役割や機能と、新幹線開業による地域への影響や効果に対する意識指標を抽出する。次に共分散構造分析により、地域づくり事業に期待する機能と効果への評価を定量化し、地域住民の意識構造をモデル化することで、事業計画の検討過程において住民が重視する駅の機能や駅周辺整備を提示できるため、意義は大きいといえる。また、駅の機能や駅設置に伴う地域づくり事業について、リニア駅が設置予定である自治体(中津川市)の住民と、隣接しており距離的にも時間的にも非常に近い自治体(恵那市)の住民民との意識構造を比較検証したことにより、駅建設に伴い、協議会等の準備段階の協力体制がとられつつある中、駅と周辺施設の機能を十分認識した上で、各自治体の役割分担が求められる点を提示した。分析内容および結果については、日本都市学会(H29.10.29)において研究報告を行い、日本都市学会年報Vol.51に査読付論文として掲載予定であり(査読付論文として受理通知あり2018.4.11.)学術的な評価も得られている。リニア中央新幹線は、2027年に東京・名古屋間を40分で結ぶ先行開業を目指している。岐阜県では、中間駅が設置され、併せて車両基地を設置される計画である。そこで、岐阜県駅が設置される中津川市および駅に隣接する恵那市における「リニア中央新幹線開業と岐阜県駅に関する意識調査」を分析対象とし、因子分析により、岐阜県駅と駅周辺に期待したい役割や機能と、新幹線開業による地域への影響や効果に対する意識指標を抽出する。次に共分散構造分析により、地域づくり事業に期待する機能と効果への評価を定量化し、地域住民の意識構造をモデル化することで、事業計画の検討過程において住民が重視する駅の機能や駅周辺整備を提示した。岐阜県中津川市内の企業および住民へのアンケート調査とヒアリング調査の実施岐阜県内においてリニア開業の経済効果が最も現れやすいと予測される中津川市(リニア駅および車両基地設置予定地)への影響に着目する。まず、地元企業を対象とし、リニア中央新幹線駅や車両基地の設置による事業への影響、開業の影響として、販路やビジネスの機会、首都圏や名古屋圏への移動頻度、取引の頻度、事業PR、空港へのアクセス向上、雇用創出などへの期待度を把握し、市内産業への影響度を計測する。地元住民を対象とし、日常の市内の交流状況(行き先、目的および頻度など)を調査すると同時に、リニア中央新幹線駅や車両基地計画の周知度、開業の影響として、東京や名古屋への移動のしやすさ、観光客やビジネス客の増加、企業立地や雇用の創出、人口流入、知名度アップ、開発による都市機能の充実などへの期待度を把握する。当該研究においては岐阜県中津川市および恵那市との協力体制についてご了解を得ている。リニア中央新幹線開業がもたらす経済効果について計測するため、(1)岐阜県中津川市と恵那市における住民調査の実施と
フラストレートした強相関電子系における電荷グラス的挙動の研究

本研究は、電荷秩序性と三角格子に起因する幾何学的フラストレーションの両方を本質的に有するtheta-(BEDT-TTF)2X系を対象にし、電荷フラストレーションという切り口で非自明な電子状態の探索を目指したものである。平成27年度までにの研究では、電子ガラス状態が三角格子上の電子系で起こり得ることを実証し、さらに、電子のガラス形成能が三角格子の異方性をパラメータとして包括的に理解できることを示した。平成28年度は、電子の持つ量子性が電子ガラスにどのような影響を及ぼすかという観点で研究を行った。具体的には、theta-(BEDT-TTF)2X物質群の中で、最も強くフラストレートしているtheta-(BEDT-TTF)2I3を用いて、電気抵抗ノイズ測定から電荷秩序もしくは電荷ガラス相の量子融解の可能性を検証した。その結果、電荷ガラス相とは性質の異なる巨大な抵抗揺らぎの存在が明らかになった。観測された抵抗揺らぎを解析したところ、ノイズスペクトルの解析に広く用いられている現象論的なモデル(DDHモデル)が適用できず、すなわち、非熱活性的な揺らぎ、もしくは互いに強く相関した揺らぎが支配的であることが結論づけられた。この起源として、電荷秩序相もしくは電荷ガラス相の量子臨界的な揺らぎが考えられ、強いフラストレーションが、揺らぎの性質をガラス的な古典揺らぎから量子臨界揺らぎに変化させたことを示唆する。電子自由度の量子臨界現象を実験的に捉えた例は過去ほとんどなく、今回の系は、フラストレーションをパラメータとした電荷秩序量子臨界性という新たな研究分野の舞台になる可能性がある。以上の内容は、現在論文として纏めているところである。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で対象にしている擬2次元有機伝導体θ-(ET)2Xは、バンド1/4充填、かつ三角格子に起因する幾何学的フラストレーションという2つの特徴を有しており、フラストレーション下における電荷秩序状態を調べる格好のモデル物質である。電荷秩序状態は、電荷が互いを避けて周期的に局在し、並進対称性の破れを伴う、いわば電子の結晶と見なせ、幾何学的フラストレーションとの関係が興味を持たれている。特に、θ-(ET)2CsZn(SCN)4、θ-(ET)2RbZn(SCN)4(以下、それぞれCsZn、RbZnと略称)では、低温で電荷ガラス相(電荷が不均一に凍結し、長距離秩序を示さない)という非自明な電子状態が実現することがこれまでの研究で明らかになった。平成26年度は、フラストレーションが電荷ガラス的挙動へ与える影響を定量的に評価することを目指し、CsZn、RbZnに加え、θ-(ET)2TlCo(SCN)4(以下、TlCoと略称)を用いてフラストレーションパラメータを離散的に制御した。TlCoにおける電気抵抗測定・放射光を用いたX線散漫散乱測定の結果と、RbZn、CsZnの結果を包括的に考えると、フラストレーションが強くなるにつれて、電荷ガラス相が実現しやすくなるという系統性が見えてくる。フラストレーションが、短距離的な電荷秩序ドメインの成長を妨げることによって、電荷秩序相の長距離秩序化を阻害し、電荷ガラス相に到達するという描像で説明できると考えている。さらに、CsZnを異方的に加圧しフラストレーションを連続的に制御することで電荷ガラスの質の変化を調べた結果、構造ガラスで知られているガラスを特徴づける"fragility"が系統的に変化することを見出した。単一の物質でのfragility変化を観測した報告は、構造ガラスの分野でも未だ例がなく、重要な成果だと考えている。本研究で対象にしているtheta-(BEDT-TTF)2Xと呼ばれる物質群は、電荷秩序性と、三角格子に起因する幾何学的フラストレーションの両方を本質的に有しており、アニオンXの違いによって、金属相・電荷秩序相・電荷ガラス相といった様々な電子状態が低温で実現することがこれまでの私の研究で明らかになった。平成27年度は、金属相/電荷秩序相/電荷ガラス相が、電荷の自由度における液体/結晶/ガラスであることに着目して、電荷ガラス相から電荷秩序相への転移過程、すなわち電子結晶化過程を詳細に調べることを目指した。ガラス相と結晶相の制御が容易なtheta-(BEDT-TTF)2RbZn(SCN)4を用いることで、電子結晶化過程を電気抵抗測定、NMR測定によって検出することができた。電子結晶化速度は、ドーム状の温度依存性を示すことが分かった。ドーム状の構造はTime-Temperature-Transformation(T-T-T)曲線と呼ばれ、結晶成長に核生成と核成長の2つの異なるメカニズムが関係することを示す重要な証拠である。ドームの高温側は拡散による核成長過程が律速に、ドームの低温側は核生成過程が律速になっていると考えられる。この実験で明らかになった電子結晶形成のメカニズムは、強相関系の他の1次転移過程にも広く適用できると考えられ、学際的にも価値あるトピックである。以上の結果について、現在、論文として報告する準備を進めている。平成27年度は、電荷秩序相が電子の結晶と見なせることに着目し、電子結晶化過程という新しい研究分野の開拓を狙った。その結果、原子や分子といった自由度における古典的結晶化過程と同様に、電子結晶化においても、核生成と核成長という2つのメカニズムが内在することを明らかにした。

過去、電子系における相転移の形成過程を、微視的なプローブを用いて検出できた例は無く、強相関電子系一般に広く適用できると考えている。以上の結果から、当初の計画以上に研究が進展したことを示している。本研究は、電荷秩序性と三角格子に起因する幾何学的フラストレーションの両方を本質的に有するtheta-(BEDT-TTF)2X系を対象にし、電荷フラストレーションという切り口で非自明な電子状態の探索を目指したものである。平成27年度までにの研究では、電子ガラス状態が三角格子上の電子系で起こり得ることを実証し、さらに、電子のガラス形成能が三角格子の異方性をパラメータとして包括的に理解できることを示した。平成28年度は、電子の持つ量子性が電子ガラスにどのような影響を及ぼすかという観点で研究を行った。具体的には、theta-(BEDT-TTF)2X物質群の中で、最も強くフラストレートしているtheta-(BEDT-TTF)2I3を用いて、電気抵抗ノイズ測定から電荷秩序もしくは電荷ガラス相の量子融解の可能性を検証した。その結果、電荷ガラス相とは性質の異なる巨大な抵抗揺らぎの存在が明らかになった。観測された抵抗揺らぎを解析したところ、ノイズスペクトルの解析に広く用いられている現象論的なモデル(DDHモデル)が適用できず、すなわち、非熱活性的な揺らぎ、もしくは互いに強く相関した揺らぎが支配的であることが結論づけられた。この起源として、電荷秩序相もしくは電荷ガラス相の量子臨界的な揺らぎが考えられ、強いフラストレーションが、揺らぎの性質をガラス的な古典揺らぎから量子臨界揺らぎに変化させたことを示唆する。電子自由度の量子臨界現象を実験的に捉えた例は過去ほとんどなく、今回の系は、フラストレーションをパラメータとした電荷秩序量子臨界性という新たな研究分野の舞台になる可能性がある。以上の内容は、現在論文として纏めているところである。当初の計画どおり、異なる物質を用いて、実効的にフラストレーションを変化させることで、フラストレーションと電荷ガラス的挙動との相関の全体像を明らかにすることに成功した。具体的には、電荷ガラス相と電荷秩序相とを分ける臨界冷却速度が、フラストレーションに応じて系統的に変化することを観測した。さらに、平成26年度は一軸圧印加による単一の物質におけるフラストレーションの連続的な制御実験も行い、同じ物質で、電荷ガラス相から電荷秩序相へと低温の電子状態が変化していく様子を捉えることに成功した。非平衡状態を特徴づけるスローダイナミクスの温度依存性から、ガラスの基本的物理量であるfragilityの変化を観測し、これまでシミュレーションから予測されていた結晶化のしやすさとガラス的挙動の相関を、実験的に初めて観測することに成功した。上記の成果は、電荷ガラスという新しい研究領域の開拓に向けた重要な成果であり、当初の計画以上に研究が進展していることを示していると判断した。次年度は、フラストレーションの量子的側面に着目したい。準安定状態である電荷ガラスの存在は、裏を返せば背後に基底状態である電荷秩序相の存在を意味する。では、幾何学的フラストレーションの大きな極限ではどうなるか?電荷秩序転移点が絶対零度まで低下し、量子臨界的な挙動を示すことが予想される。
炊飯米の微細構造と食味との関係

食味が異なる国産および外国産の精白米とその炊飯米の構造を、急速凍結ー真空凍結乾燥法によって試料調製して走査電子顕微鏡で比較観察し、食味と微細構造との関係を検討した。1.炊飯米の表面および内部の微細構造は食味と密接に関係していた。2.良食味米と低食味米の炊飯米の微細構造的特徴を明らかにした。3.炊飯米の粘りは立体的な網目状構造および表面の細い糊の糸の発達程度と密接に関係していた。4.炊飯後の時間経過に伴う食味の劣化が微細構造の緻密化によることを示した。5.高アミロ-スが炊飯米の食味を低下させるのは、高アミロ-スデンプンの糊化温度が高く、糊の流動性が低く、好ましい微細構造が発達しにくいためと推定された。6.高タンパク含量が炊飯米の食味を低下させるのは、タンパク顆粒が流動化した糊化デンプンに取り込まれて好ましい微細構造の形成を阻害するためと推定された。7.炊飯中の熱水への溶出量が多いと炊飯米の食味が劣化するのは、微細構造が劣化するためと推定された。8.アミロプラスト包膜と胚乳細胞壁も、好ましい微細構造の発達を阻害して炊飯米の食味を低下させることを指摘した。9.精白米表面に糊化層が存在することを指摘し、その形成過程と洗米による変化を調べ、炊飯米の食味に及ぼす糊化層の影響は少ないものと判断した。栽培地と栽培方法が異なる国産および外国産の水稲数品種を炊飯し、飯粒を液体窒素で急速凍結した後真空凍結乾燥機で乾燥して観察試料とした。試料の表面および割断面に金をコ-ティングした後走査電子顕微鏡で観察して次の結果を得た。1.炊飯米の構造は食味と密接に関係し、良食味米では飯粒の表面および内部ともに多量の微細な空隙に富む立体的な網目状構造の発達が認められたが、食味の低下に伴って網目状構造が減少し構造が緻密化した。飯粒表面における網目状構造の発達程度と粘りの多少との間にはとくに密接な関係が認められ、ほとんど粘りのないインド型の米では網目状構造が全く発達しなかった。2.炊飯米の食味を低下させるタンパクは主として2種類の顆粒状態で精白米の表層部に存在した。タンパク顆粒の含有量は食味の良い品種で少なく、低食味品種では多かった。タンパク顆粒は炊飯に伴って膨潤するもののほとんど分解せず、網目状構造の発達を抑制している可能性が示唆された。3.飯粒中には炊飯過程で分解しなかったアミロプラスト包膜および胚乳細胞壁の残存も認められ、残存量は良食味米で少なく、低食味米では多かった。これら胚乳の膜系も網目状構造の発達を抑制している可能性が示唆された。4.市販の精白米の表面は、精白過程で表面のデンプンが糊化して形成された厚さ約10μmのプレ-トによってほぼ全面が覆われていた。食味が異なる国産および外国産の精白米とその炊飯米の構造を、急速凍結ー真空凍結乾燥法によって試料調製しテ走査電子顕微鏡で比較観察し、食味と微細構造との関係を検討した。

6.高タンパク含量が炊飯米の食味を低下させるのは、タンパク顆粒が流動化した糊化デンプンに取り込まれて好ましい微細構造の形成を阻害するためと推定された。7.炊飯中の熱水への溶出量が多いと炊飯米の食味が劣化するのは、微細構造が劣化するためと推定された。8.アミロプラスト包膜と胚乳細胞壁も、好ましい微細構造の発達を阻害して炊飯米の食味を低下させることを指摘した。9.精白米表面に糊化層が存在することを指摘し、その形成過程と洗米による変化を調べ、炊飯米の食味に及ぼす糊化層の影響は少ないものと判断した。
食物アレルギー児のアナフィラキシー症状発現に果たす神経原性炎症の役割

食物経口負荷試験実施の際にアナフィラキシー症状の出現前後で血液サンプルを採取する。CGRPなどの神経ペプチドの血漿中濃度、あるいはTRPV1などの侵害受容体の動態を、負荷試験時にアナフィラキシーを認めた児(アナフィラキシー出現群)、アレルギー症状の出現しなかった児(陰性群)、および誘発症状は出現するも皮膚症状のみなどアナフィラキシーには至らなかった児(非アナフィラキシー群)の3群に分け比較検討する。対象:埼玉医科大学病院小児科及びアレルギーセンター通院中の食物アレルギーと診断されており、家族の希望で食物経口負荷試験を実施する小児。以前当該食物を摂取し、アナフィラキシーを含むアレルギー症状が出現した児、あるいは血液検査にて特異IgE値が陽性であったため除去を開始し摂取経験のない児などが含まれる。研究プロトコールの概要:1)食物経口負荷試験:日本小児アレルギー学会作成の“食物アレルギー経口負荷試験ガイドライン"に則り、入院させて実施する。患児の安全性を配慮し、試験は血管確保(静脈)してから開始する。症状が誘発された場合、症状の程度に応じて治療を行うとともに採血を実施する。負荷前、アナフィラキシーあるいは即時型症状出現時、回復時の最低3ポイント採取する。陰性群では負荷前後の2回採取する。採血は血管確保部位から採取し、負荷試験担当者とは別の連携研究者が実施する。2)検体の分離と測定:CGRP、NKA、SPなどの神経ペプチドや、ヒスタミン、トリプターゼなどの血中濃度を測定する。測定には市販のELISA kitを用いる。特に神経ペプチドは血中に存在するneutral endopeptidaseにより容易に分解されやすいため、血漿採取の際アプロチニンの添付された容器で採取し、kit添付のカラムを用いて抽出操作を迅速に行う。CGRPなどの神経ペプチドは血中では酵素活性により、速やかに分解されてしまう。このため、ELISAによる測定系にもっていく前に、採取した血漿サンプルを分解される前に迅速に単離する必要がある。具体的にはEDTA加スピッツに血液とアプロチニンを入れて遠心分離後、バッファーを加えてカラムに通し、最終的に凍結乾燥したものを測定する。この工程に習熟するため時間がかかり、十分な検体数の測定に至らなかった。CGRPの変化については、今後例数を増やして統計学的解析を実施する。他の神経ペプタイド、特にサブスタンスPやニューロキニンAの役割についても、負荷試験時に採血を実施し、負荷前、アナフィラキシーあるいは即時型症状出現時、回復時の最低3ポイント採取し、比較検討する予定である。本研究に関連した国際的な研究演題の情報を収集する目的でH30年度開催の国際学会参加を予定していたが、学会参加時に予定していた当教室からの食物アレルギーに関する発表演題の準備が間に合わず、H31年度開催の国際学会に参加することとした。

また、H30年度中に購入予定であった神経ペプタイド測定キットなどの消耗品は検体の測定手技の確立が遅れたため、発注数が予定より少なかった。H31年度以降に発注する予定である。
新しい機能性材料の設計・作製・物性制御

本重点領域研究全体の研究目録は、金属、セラミックス、高分子の各材料の枠組を越え、原子・分子レべルに立ちかえって、基礎的立場から材料のもつ機能性の本質を解明することにあり、材料のもつ光・電気・磁気的特性や化学的、生物的機能を研究対象とし、班員の独自の発想に基づいて設計、作製された材料について、構造と機能との相関性を基礎科学的立場から究明した。本研究は重点領域研究「機能性材料」の総括班として、(1)小領域A化合物半導体の物性制御、小領域B生体機能材料の構造・設計、小領域C機能性材料の作製プロセスと制御の3小領域の研究計画の推進を図るとともに、3小領域間の連けい・協力を深めるための方策を検討し、推進した。(2)本重点領域研究に関する研究成果の評価ならびに集積を行い、また研究班内外における情報交換及び意見調整を行った。(3)今後推進していく必要のある機能性材料に関する新しい研究分野の探索調査を行い、本重点領域研究後期(平成24年度)の研究計画を審議した。以上の研究事業の遂行のために、昭和63年6月307月2日に滋賀県守山市において全体会議、平成元年1月18日、19日に東京でシンポジウムを行ったのを始めとして、8回の総括班会議(内3回は研究班班長を含めた拡大総括班会議)の外、数回の検討班会議、幹事会を行った。その間、各小領域ごとに小領域全体会議及び各班会議が開かれ、研究計画・成果の発表を中心に熱心な討論が行われた。これらの全体会議の内容はそれぞれの報告書としてまとめられ、また研究班内外での情報交換のために"機能性材料ニュース"5号を作成、配布した。本重点領域研究による本年度の研究成果は、全研究班員による和文、英文の報告と、発表論文リストを"第2年次研究成果報告書"としてまとめた。
稀少RIリングにおける質量測定とその高効率化

初年度より開発を進めていた粒子選択のためのモジュール試験及び調整を実施した。本課題で予定していた原子核領域においては必要条件を満たす性能を達成することができた。さらに同一のモジュールをもう1台追加し、2台を並列運用することにより粒子の選び方を2種類に分けることにした。その2種類の信号を任意の割合で混ぜ合わせる機能を追加し、粒子の純度を任意にコントロールできるように改良した。この機能を用いることにより測定対象の粒子について効率的な測定を行うことが可能となった。また今回開発を行ったモジュールを用いて、中性子過剰側に位置するNi同位体の質量測定実験を実施した。実験では測定対象のNi同位体の収量を確保すると同時にビームラインや装置の調整に使用するための使用する参照原子核の収量も必要であった。そこに開発したモジュールを使用することで、ビームライン及び稀少RIリングの磁場の設定を変えることなく装置の調整と質量測定の両立に成功し、無事にNi原子核の質量測定を行うことができた。当初の予定より不安定核の収量が少なくなってしまったこともあり、より中性子過剰側のNi同位体については今年度に測定することができなかった。この領域についてはさらに収量が少なくなるため、よりフレキシブルに粒子が選択できるように改良を進めることで効率の改善を目指したいと考えている。また粒子選択だけでなく、他の観点からも効率が上げられるかなどのについても検討を進めたいと考えている。効率化に向けたモジュールの開発はほぼ完了し、Ni同位体の質量測定を開始することができたことにより、成果が得られつつある。しかしながら、収量が想定よりも少なく、当初の予定よりも測定できた核種は少ないため、やや遅れ気味である。まずは当初の予定であったNi同位体について質量測定実験を実施したいと考えている。しかし、今年度の実験では想定より収量が少なかったため、この収量の改善策を検討したいと考えている。主には輸送効率であると考えられているため、光学の見直しをするとともに、より効率的な測定手段についても検討を開始している。粒子選択システムについては、今後さらに重い原子核領域を測定するにあたり、より精度の高い選択が必要となり得るため、粒子の選択精度の向上を検討したいと考えている。こちらはモジュールの性能というよりは検出器の分解能がほぼ支配的となっているため、検出器開発にも取り組みたいと考えている。本研究の目的は理化学研究所のRIビームファクトリー(RIBF)において開発された、短寿命な原子核の質量を精密に測定する稀少RIリングにおいて、蓄積リングへの入射方式の改良を行い、測定効率を向上させることであり、その後、稀少RIリングを用いてNi同位体の質量測定を進めることで78Niの魔法数性を質量の観点から明らかにすることである。当該年度は測定効率の向上のための手法開発に取り組んだ。稀少RIリングへ粒子を入射するにはパルス磁場を生成するキッカー電磁石を励磁する必要があり、そのトリガー信号はビームライン上流の検出器を用いて生成される。このトリガー信号に対して、飛行時間情報及びエネルギー損失の情報を用いて制限することによって粒子を選択し純度を向上させる。飛行時間情報は加速器に使用している高周波信号と同期するため、高周波信号に外部遅延を加えながら否定論路にて回路処理することにより、ある一定の飛行時間で到達する粒子のみを選択することに成功した。そして中性子過剰領域の原子核について10倍以上純度を向上させることができた。またエネルギー損失の情報は検出器が出力する信号の波高を閾値により選択することで粒子選択を行うものであるが、ある程度の選択はできたが分離が不十分であった。これは検出器の性能に大きく左右されることが判明した。そのため、こちらについては高速応答かつエネルギー損失情報に対して高感度・高分解能な検出器の開発が不可欠であると判断した。原理が実証されたため、この機能に特化したモジュールを開発中である。上記の粒子選択を遠隔による制御にて可能にするとともに、実験に必要な機能を標準搭載する予定である。また飛行時間情報による選択機能を用いて、Ni領域の測定を開始する予定である。本研究は粒子選択システムの開発による測定効率の向上が目標の一つであった。その粒子選択システムの原理実証に成功し、飛行時間情報を用いた選択では純度を10倍以上向上させることができた。現在はそのシステムをより容易に利用するための機器開発を進めている。Ni同位体の測定についてはまだ開始されていないが、粒子選択システムにより純度を高めることが可能となり、74Niなどの核種については測定する準備が整ったと考えられる。

当初の予定より不安定核の収量が少なくなってしまったこともあり、より中性子過剰側のNi同位体については今年度に測定することができなかった。この領域についてはさらに収量が少なくなるため、よりフレキシブルに粒子が選択できるように改良を進めることで効率の改善を目指したいと考えている。また粒子選択だけでなく、他の観点からも効率が上げられるかなどのについても検討を進めたいと考えている。効率化に向けたモジュールの開発はほぼ完了し、Ni同位体の質量測定を開始することができたことにより、成果が得られつつある。しかしながら、収量が想定よりも少なく、当初の予定よりも測定できた核種は少ないため、やや遅れ気味である。原理実証を終えて、現在はこれらの機能に特化した専用の機器を開発中である。この機器は飛行時間情報による選択及びエネルギー損失情報による選択を遠隔で可能にするとともに、実験に必要な出力レートの調整や入力から出力までの遅延時間の調整を可能にする。また遅延時間は最短で15nsの予定である。これはキッカーの励磁までの時間に余裕を持たせるためである。この機器の開発はほぼ完了しているが、細かい部分で動作に不具合があるため、それについては修正中である。この機器が正常に動作すれば質量測定実験において粒子の選択を容易に行うことが可能となるとともに、稀少RIリングへの入射調整も容易となり実験時間を効率的に活用できる。この機器は平成30年度前半を目処に完成させる予定である。さらに秋頃にはこの機器を用いて測定対象粒子の純度を向上させ、74Ni周辺の原子核について質量測定実験を実施する予定である。まずは当初の予定であったNi同位体について質量測定実験を実施したいと考えている。しかし、今年度の実験では想定より収量が少なかったため、この収量の改善策を検討したいと考えている。主には輸送効率であると考えられているため、光学の見直しをするとともに、より効率的な測定手段についても検討を開始している。粒子選択システムについては、今後さらに重い原子核領域を測定するにあたり、より精度の高い選択が必要となり得るため、粒子の選択精度の向上を検討したいと考えている。こちらはモジュールの性能というよりは検出器の分解能がほぼ支配的となっているため、検出器開発にも取り組みたいと考えている。今年度は原理実証を主体とし、既存モジュール等で研究を実施したため。また、想定していたよりも実験時期が遅れたため。原理実証を終え、専用モジュールの製作を進めているが、動作が完全ではないためその改良を行う予定である。またNiの質量測定実験を行うにあたって、粒子選択の際の信号を確認するためにネットワーク対応のオシロスコープを購入する予定である。また実験時に必要な検出器・回路についても購入する予定である。昨年度の繰越分にて本年度に予定していた分のモジュール等を購入した。
対人関係性の質が不妊女性の心理的適応に及ぼす影響-看護支援の質向上を目指して-

本研究の目的は、不妊治療患者の対人関係性の質と精神的健康との関連を明らかにすることである。周囲の人々とのかかわりを、夫、実親、夫の両親、友人・その他別Positive social interactions(PSI)およびNegative social interactions(NSI)でとらえ、質問紙調査により抑うつとの関連を調べた。その結果、PSIと抑うつとの関連はみとめられなかったが、NSIにおいては、友人・その他、夫、夫の両親の順に強い関連がみとめられ、NSIがストレッサーとなりうることが示唆された。不妊女性の精神的健康への影響が推測される対人関係の質に関する尺度を作成するため、上記の結果に加え、不妊症患者の人間関係を探索的に解明した先行研究、2名の不妊女性へのインタビュー結果、社会学分野での関連論文を検討し、PSIおよびNSIにどのような要素があるのか検討を行った。夫・医療者を除く他者のNSIには、子どもや治療に関する詮索・干渉、不適切な支援、無神経な言動、不妊や治療への偏見、悲観、非難、距離をとる、子どもを作ることへの圧力、楽観的励ましが見出された。しかしこれらの要素のうち、実親、義理親、友人その他のいずれかに特有のものが存在した。したがって、他者をひとくくりに捉えるよりも実親、義理親、友人その他に分類し、尺度を作成することが妥当と考えられた。夫との関係性は、主として治療への協同的参加、精神的支援、物質的支援の3つの要素に左右されると考えられた。現在は、これらの要素を参考に夫・実親・義親・友人その他・医療者の5つのソース別に作成したPSI,NSIのアイテムプールをもとに質問項目を作成中である。今後は、それら質問項目の妥当性・信頼性を検討するためのパイロットスタディを実施後、対人関係性の質が不妊女性の精神的健康に及ぼす影響を多面的に解明するための本調査を実施する予定である。不妊女性へのインタビュー結果および関連文献をもとに作成した質問アイテムプールから、ソース別(夫、実親、義親、友人その他)のPositive social interaction (PSI),Negative social interaction (NSI)測度を作成した。測度の表面的妥当性を確認するため、2名の不妊治療経験者にインタビューを行い意見聴取し、2名の研究者からピアレビューを受けた。現在は、表面的妥当性および構成概念妥当性を検討するため、不妊治療中もしくは治療経験のある女性約30名を対象に、質問紙(郵送法)またはインタビューによる予備調査1)を実施中である。このプロセスをたどることで、本調査での結果の信憑性や妥当性を確保することが可能となる。今後は、予備調査1)の結果をもとに構成概念妥当性確認のため因子分析を行う。そして約1ヵ月後に、信頼性確認のための再テストを実施する予定である。その後、PSI,NSI測度項目を精錬させ、4つのソースからのPSI,NSIと不妊女性の精神的健康との関連を明らかにする本調査を実施する予定である。夫とのPSIに関するインタビューの分析結果として「治療過程への身体的参加」「子どもや治療への関心」「自主的な健康行動」「精神的な支え」「家事の協力・身の回りの世話」の5つのカテゴリーが明らかになり、「精神的な支え」はさらに『苦悩の受け止め』『心身への気遣い』『夫婦二人の生活の承認』『治療に対する妻の意向の尊重』から成り立っていることが明らかとなった。これらの結果については、昨年度、国際学会ICNにおいて公表し、日本助産雑誌へ論文掲載された。まず、女性不妊治療患者(不妊女性)が周囲の人々との間で経験するPositive social interactions (PSI)およびNegative social interactions (NSI)の評価尺度を、ソース別(夫、両親、夫の両親、友人・その他)に開発するために、プレテストおよびリテストを実施した。先行研究(Akizuki 2008)の結果にもとづき作成したアイテムプールをもとに、夫PSI、夫NSI、両親PSI、両親NSI、夫の両親PSI、夫の両親NSI、友人・その他PSI、友人・その他NSIの尺度の質問項目を作成した。プレテストは各尺度の表面的妥当性、因子構造、回答分布、信頼性を確認するために、34名の不妊治療経験者を対象に郵送法にて実施した。リテストは各質問項目の安定性をみるために、プレテストから4週間後、プレテスト参加者のうち25名に対しプレテストと同様の質問紙調査を実施した。その結果いずれの尺度も主成分分析により1因子構造であると考えられ、α係数は0.890.97であり、8つのいずれの尺度においても、信頼性、安定性のある使用可能な尺度であることが確認された。次に、不妊女性が経験するPSIおよびNSIと彼らの精神的健康との関連を明らかにすることを目的に本調査を実施した。

先に開発したソース別PSIおよびNSI尺度を説明変数とし、CES-Dを従属変数とする質問紙を作成し、関東圏内の医療機関に通院する不妊治療患者300名を対象に郵送法による調査を実施し、206名から回答を得た(回収率68.7%)。重回帰分析の結果、ソース別PSIと不妊女性の抑うつとの関連はいずれのソースにおいてもみとめられなかったが、NSIにおいては、友人・その他、夫、夫の両親の順に強い関連がみとめられた。また、不妊女性の抑うつに対する夫NSIと夫の両親NSIの交互作用がみとめられ、夫NSI低群では夫の両親NSIは抑うつを高めなかったが、夫NSI高群においては夫の両親NSIが抑うつを高め、夫NSIおよび夫の両親NSIともに高群に属する人がとりわけ高い抑うつを示した。これらのことから、PSIは精神的健康に大きな影響を与えないが、NSIは不妊女性の精神的健康のストレッサーとなりうることが示唆され、複数のソースからのNSIを経験すること、とりわけ夫と夫の両親からのNSIを経験することは、彼らの精神的健康の悪化を増幅させる可能性が示唆された。23年度は結果を公表していく予定である。
葉層に付随した錘構造と微分幾何学的性質との関係についての研究

1.有向グラフに対して許容関数の概念を導入し,葉層化多様体のリーマン計量とそれに付随する有向グラフのラベル付けをうまく対応させることが出来ることを示し,その応用として,葉層化多様体上の許容関数と同様に,有向グラフ上の許容関数もまた,ある種のdivergent(発散)の形で特徴付けることが出来た.上記の結果を葉層化多様体を使わずに,直接グラフ理論の枠内でも示すことが出来た.2.葉層に横断的なベクトル場を与えると,適当な関数をかけることによって,その「±」方向には平均曲率ベクトル場を実現出来ることがわかった.また,平均曲率ベクトル場になるようなベクトル場の特徴づけを,葉層に付随した錘構造と関連させることによって,得ることが出来た.3.上記の結果が「余次元1葉層」から「余次元1部分束」と「積分可能性」を除いても成り立つことを示した.また,平均曲率ベクトル場が葉層や束の摂動に対して安定な性質を持つことが,この特徴づけの応用として得られた.4.Waring問題について,circle methodを応用する際のminor arc上の積分を評価する新しい手法を得た.1.有向グラフに対して許容関数の概念を導入し,葉層化多様体のリーマン計量とそれに付随する有向グラフのラベル付けをうまく対応させることが出来ることを示し,その応用として,葉層化多様体上の許容関数と同様に,有向グラフ上の許容関数もまた,ある種のdivergent(発散)の形で特徴付けることが出来た.上記の結果を葉層化多様体を使わずに,直接グラフ理論の枠内でも示すことが出来た.2.葉層に横断的なベクトル場を与えると,適当な関数をかけることによって,その「±」方向には平均曲率ベクトル場を実現出来ることがわかった.また,平均曲率ベクトル場になるようなベクトル場の特徴づけを,葉層に付随した錘構造と関連させることによって,得ることが出来た.3.上記の結果が「余次元1葉層」から「余次元1部分束」と「積分可能性」を除いても成り立つことを示した.また,平均曲率ベクトル場が葉層や束の摂動に対して安定な性質を持つことが,この特徴づけの応用として得られた.4.Waring問題について,circle methodを応用する際のminor arc上の積分を評価する新しい手法を得た.余次元1の葉層化多様体において,許容関数なるものを以前定義したが,この概念が有向グラフにおいても定義でき,葉層化多様体の許容関数とその葉層化多様体に付随する有向グラフの許容関数との間に密接な関係があることを示した.また,葉層化多様体のリーマン計量とそれに付随する有向グラフのラベル付けをうまく対応させることが出来ることを示し,その応用として,葉層化多様体上の許容関数と同様に,有向グラフ上の許容関数もまた,ある種のdivergent(発散)の形で特徴付けることが出来た.また,この結果を,葉層化多様体を使わずに,直接グラフ理論の枠内でも示すことが出来た.ここでは,有向グラフ上の「流れ」に関するテクニックが役に立った.余次元1葉層の平均曲率関数の特徴づけは,以前,完全に得ることが出来たが,今回は,余次元1葉層の平均曲率ベクトル場についての特徴づけを試みている.「関数」と異なって「ベクトル場」は「方向」までも指定されているため,平均曲率関数のような簡単な特徴づけは,残念ながら,今の所得られていない.しかし,葉層に横断的なベクトル場を与えると,適当な関数をかけることによって,その「±」方向には平均曲率ベクトル場を実現出来ることがわかった.これによって,葉層に横断的な一つのベクトル場に対してさえ,かなり多くの平均曲率ベクトル場が実現出来ることが示せた.また,平均曲率ベクトル場になるようなベクトル場の特徴づけを,かなり複雑で,今の段階では実際の問題に応用出来るようなものではないが,葉層に付随した錘構造と関連させることによって,得ることが出来た.この特徴づけの幾何学的な意味や,特徴づけに現れる複雑な条件の緩和や,その条件についての別の表現等に関しては,今後の重要な課題である.余次元1葉層の平均曲率関数の特徴づけは,以前,完全に得ることが出来たので,今回は,余次元1葉層の平均曲率ベクトル場についての特徴づけを試みている.「関数」と異なって「ベクトル場」は「方向」までもが指定されているため,平均曲率関数のような簡単な特徴づけが得られるかどうか,今の所わかっていない.しかし,葉層に横断的なベクトル場を1つ与えたとき,適当な関数をかけることによって,その「±」方向には平均曲率ベクトル場を実現出来ることが示せた.これによって,葉層に横断的な一つのベクトル場を与えたときに,その関数倍によってかなり多くの平均曲率ベクトル場を実現出来ることが示せた.更に,それらのベクトル場の台は多様体全体になるので,葉層に横断的なベクトル場ならどんな複雑な挙動を持つものであっても,「±」方向には平均曲率ベクトル場として実現できることは,興味深い点であるとともに,逆に,平均曲率ベクトル場の特徴づけの難しさをも意味しているような気が,現時点ではしている.また,平均曲率ベクトル場になるようなベクトル場の特徴づけを定式化することは,一応出来たが,かなり複雑で,今の段階では実際の問題に応用出来るようなものには,残念ながら,なってない.この特徴づけは,葉層に付随した錘構造と,Schweitzer-Walczakによって導入された部分空間を関連させることにより得ることが出来た.

この特徴づけの幾何学的な意味や,特徴づけに現れる複雑な条件の緩和や,その条件についての別の表現等に関しては,与えられたベクトル場の性質(+横断的),のみで,葉層とはあまり関係のない可能性を示す例もあるために,ベクトル場に付随した錐構造との関連を調べる必要もあり,今後の重要な課題であると考えられる.余次元1葉層の平均曲率ベクトル場についての特徴づけを試みた.「関数」と異なって「ベクトル場」は「方向」までもが指定されているため,平均曲率関数のような幾何学的な特徴づけが得られるかどうか,今の所わかっていない.葉層に横断的なベクトル場を1つ与えたとき,適当な関数をかけることによって,その「±」方向には平均曲率ベクトル場を実現出来ることを示し,これによって,葉層に横断的な一つのベクトル場を与えたときに,その関数倍によってかなり多くの平均曲率ベクトル場を実現出来ることが示せた.また,平均曲率ベクトル場になるようなベクトル場の特徴づけを定式化することも,一応は出来た.この特徴づけは,葉層に付随した錘構造と,Schweitzer-Walczakによって導入された部分空間を関連させることにより得られる.この特徴づけの幾何学的な意味や,特徴づけに現れる複雑な条件の緩和等に関しては,残念ながら,今回の研究では明らかにすることが出来なかった.ただ,上記の特徴づけはあまりにも複雑で応用が期待できないと思っていたが,平均曲率ベクトル場が葉層の摂動に対して安定な性質を持つことが,この特徴づけの応用として得られたことは,予想外の収穫だった.更に,上記の議論を「余次元1葉層」から「余次元1部分束」と「積分可能性」を除いても適用可能なことがわかった.今年度は残念ながら論文・著書等の成果として出版されたものは無かったが,現在,上記の内容の論文を準備中である.
重金属の移行制御による汚染農地での穀物の持続生産に資する栽培管理

重金属が農業用水に混入し作物生産が困難な農地での対策として、汚染土壌でも作物の可食部に重金属が移行しない栽培管理を導入できないかと考え、その方法として有機物投与による重金属の不動化に着目した。本研究では,複数の重金属種が共存する土壌において腐熟度の異なる有機堆肥が土性や水環境に応じてどのように不動化に寄与するかを実験的に検証し、汚染農地においても生産を持続する対処法に関する知見を提供する。本研究では、複数の重金属が共存する状態において、腐熟度の異なる有機堆肥(動物性、植物性)による重金属の不動化が土性や水環境に応じてどのように生じるのかを実験的に検証し、作物への部位別集積量を明らかにするとともに、その移行や集積に関わる因子の定式化を試み、汚染農地においても生産を持続する対処法に関する知見を提供する。従来のファイトレメディエーションではない手法での栽培のあり方を探求するために学術的問いが設定されている研究であり、科学的・学術的意義が高い内容である。本研究課題の実施により、重金属汚染土壌での農業活動においてどのような腐熟度段階の有機物投入や水管理が有効であるか、どの程度の期間その効果が発揮されるかが示されることが期待される。
急激なシステム変動と未知外乱に有効な適応ロバスト制御系の提案およびその発展と応用

課題研究期間を通じて,ロバスト適応制御系について,制御器をロバスト機構,外乱推定機構と適応機構という三つのモジュール構造で構築し,適応制御で重要な有界性や過渡特性を理論的に明らかにした。その上で,ロバスト機構,外乱推定機構および適応機構を備え持つロボットの分散型適応ロバスト制御系を提案した。さらに,ロボット群(マルチエージェント)のうちの一部だけが目標指令値を受けるという状況で,各ロボットが近傍ロボットと情報交換を行いながら,全体の動作が同期して指令値を追従するという分散型ロバスト制御器を提案した。前年度では,ロボットの分散型適応ロバスト制御系を提案した。ロボットマニピュレータの適応制御系では,各軸間が複雑に絡み合い,多くのパラメータを推定する必要がある。課題1の成果を活用して,軸ごとに局所的情報だけに基づいた適応則を設け,他軸からの干渉を外乱推定機構で推定するという分散型外乱推定機構付き適応ロバスト非線形制御系を提案した。その際に,各軸の局所的信号だけに基づいて,多軸からの干渉と外乱推定誤差などを抑える込む非線形減衰項の設計法を解明した。システム全体の安定性と各軸における制御性能を明らかにした。研究成果を国際会議とジャーナルに発表した。理論的研究成果は2012年にIEEE Transに掲載された。本年度では,実際にロボットマニピュレータを動かし,提案手法の有効性を実証しているところである。さらに,上記の研究成果を踏まえて,当該年度では,ネットワークで連結されたロボット群の同期制御に関する研究に着手し,研究成果を上げた。ロボット群のうちの一部だけが目標指令値を受けるという状況で,各ロボットが近傍ロボットと情報交換を行いがなら,全体の動作が同期して指令値を追従するという分散型ロバスト制御器を提案した。具体的には,ロボットの各軸からの干渉のみならず,ほかのロボットからの,ネットワーク経由の干渉も推定して補償するという方策で,すべてロボットが指令値を知らなくても,同期追従制御を実現した。H23年度では,ロボットの分散型適応ロバスト制御系を提案した。ロボットマニピュレータの適応制御系では,各軸聞が複雑に絡み合い,多くのパラメータを推定する必要がある。そこで,軸ごとに局所的情報だけに基づいた適応側を設け,他軸からの干渉を外乱推定機構で推定するという分散型外乱推定機構付適応ロバスト制御系を提案した。その際に,各軸の局所的信号だけに基づいて,他軸からの干渉と外乱推定などを抑え込む非線形減衰項の設計法を解明した。研究成果をジャーナルと国際会議で発表した。H24年度では,ネットワークで連結されたロボット群の同期制御に関する研究に着手し,研究成果を上げた。ロボット群のうちの一部だけが目標指令値を受けるという状況で,各ロボットが近傍ロボットと情報交換を行いながら,全体の動作が同期して指令値を追従するという分散型ロバスト制御器を提案した。具体的には,ロボットの各軸からの干渉のみならず,ほかのロボットからの,ネットワーク経由の干渉も推定して保証するという方策で,すべてのロボット指令値を知らなくても,同期追従制御を実現した。しかし,H24年度の研究では,ロボット群間の通信が双方向であるという設定であった。H25年度では,単方向通信というより厳しい条件のもとで,ロボットの同期追従制御系を提案し,理論的性能を解明した。研究成果を国際会議に発表した。従来の適応制御は,パラメータ化されない外乱や急激なシステム変動への対処が十分ではない。発想が全く異なる外乱推定機構と適応機構を統一した理論で設計し,両者の協調的かつ補完的制御性能(過渡特性や終局誤差)を解明した研究は見あたらない。H23年度の研究では,外乱推定機構を備え持つ適応制御系の理論を確立した。理論面での結果と意義:(1)パラメータ化されない外乱に加えて,急激なシステム変動やパラメータの推定誤差による不確かさも外乱とみなして,外乱推定機構によって推定し,補償するので,従来の適応制御で問題とされる過渡特性が著しく改善される。(2)適応機構は,(外乱推定機構がカバーできる周波数範囲以外の)ハイパス処理された信号を扱うので,時間的変化が緩やかな信号の場合,適応機構が自動的にturn-offする。よって,複雑で計算量の大きい適応学習の必要性は,自動判別される。これは,大規模相互連結システムにおいて,計算量のかかる適応機構を適宜に取捨できる利点をもたらす。上記の知見をさらに発展させ,ロボットの分散型適応ロバスト制御系を提案した。課題1の成果を活用して,軸ごとに局所的情報だけに基づいた適応則を設け,他軸からの干渉を外乱推定機構で推定するという分散型外乱推定機構付き適応ロバスト非線形

制御系を提案した。その際に,各軸の局所的信号だけに基づいて,多軸からの干渉と外乱推定誤差などを抑える込む非線形減衰項の設計法を解明した。システム全体の安定性と各軸における制御性能を明らかにした。研究成果を国際会議とジャーナルに発表した。ネットワークで連結されたロボット群の同期制御について,ロボット群のうちの一部だけが目標指令値を受けるという状況で,各ロボットが近傍ロボットと情報交換を行いがなら,全体の動作が同期して指令値を追従するという分散型ロバスト制御器に関する研究は近年の新しいテーマである。各ロボット間の干渉を推定しながら補償することにより,ロボット群の同期制御が達成できた。パラメータ推定を行いながら,制御系の自動調整を目指す適応制御は,急激なシステム変動やパラメータ化されない外乱に十分対応できないことが実用化の妨げとなっている。申請課題は,外乱オブザーバを外乱推定機構として組み込んだ外乱推定機構を備え持つ実用的適応ロバスト非線形制御系を提案するものである。予定通りに,適応機構と外乱推定機構の相互影響(不安定になる要因)と協調的かつ補完的制御性能(過渡特性や終局誤差)を理論的に解明し,制御系の設計方針を明らかにした。当該年度までの研究では,ロボット群間の通信が双方向という設定であった。今後は単方向通信という条件で分散型同期制御に取り込みたい。通信ネットワーク構造に関する行列とロボット慣性行列を一緒に扱う制御器では,安定性解析が困難である。そこで,各ロボットに仮想的運動粒子を設け,目標指令値と速度を推定することによって,ネットワーク構造に関する行列とロボット慣性行列の絡み合いを避けることによって,より使いやすい分散型制御器を提案する予定である。H23年度で提案した方法を2軸スカラーロボットでの実験によって検証する。さらに,以下の要領でネットワーク化されてロボット群について,局所的情報のみを用いて,全体の同期追従制御を達成する分布型適応ロバスト同期化制御系を開発する。(a)エージェント間の通信が切断された場合,局所情報のみに基づいたロバスト機構,適応機構と外乱推定機構を持つ完全な分散制御器によって,システム全体の安定性を保証する。(b)エージェント間の通信が再開される場合,結合干渉項(状態変数の関数)を適応同定し,補償する。それによって,外乱推定機構の負担が低減でき,相互情報の交換による協調制御が可能となり,制御性能が向上する。(c)通信先の切り替えやネットワーク遅れに対してもロバスト制御性能を保証した非線形減衰項を新たに提案して,システム全体の過渡特性と制御誤差の上界を解析し,制御器パラメータの設計指針を明らかにする。予算計画とおりに進めていく予定。(1)消耗品費と設備費でソフトウェアや計算機周辺装置を購入して,2軸スカラーロボット実験装置の制御システムを整備する。(2)分散制御手法を検証するために,連結倒立振子実験装置を設備費で購入する。(3)これまでの研究成果を発表するため,申請した旅費で国内外の学会に参加する。