hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マグマ内揮発性物質による火道内部の増圧過程の解明

本研究は,火山爆発の発生前のマグマの状態と爆発的噴火プロセスの関係を明らかにすることを目的とし,これら爆発的噴火の準備に関する一連のプロセスを,発泡過程,脱ガス過程,火道開口・閉塞過程などの素過程に分解し,主に,実験的,理論的な研究を進めた.また,これらの過程を統合したモデルの構築や,噴出物の複数解析や他現象との比較検討に基づき,火道内の増圧過程やマグマプロセスを調べた.脱ガス過程について,主に室内実験の結果から以下のことが明らかとなった.マグマ内に剪断破壊により生じた通路や気泡連結による通路が生じている場合,浸透脱ガス流とともに気泡吸収がマグマ内で生じ,マグマ内に気泡の無い層を形成する可能性がある.また,発泡が十分進んでいない深い領域でも,剪断応力が大きい火道壁近傍などでは気泡が十分連結するため,脱ガスが進行することがある.火道や亀裂の閉塞過程の実験によって,高温マグマの貫入時には熱により周辺岩体が大きく変形し通路を閉塞することがあること,火山下の熱水流動による火山ガラスの水和・変質・溶脱過程により火山体を構成する媒質の浸透率が3桁以上変化すること,が明らかとなった.また,カルデラ崩壊とプルトン貫入の関係をもとに,カルデラの火道形成過程を考察した.マグマ上昇モデルの数値計算から,爆発的噴火前には,マグマが浅部に近づくにつれ揮発性物質の発泡によるマグマの体積増のため地殻変動が急速に進行するのに対し,非爆発的噴火の前には,脱ガスによるマグマ体積の減少が起こるため,急速な地殻変動は観測されないことが明らかとなった.火山噴出物解析を行い,火山灰の火山ガラスの特徴と,地震観測等の力学的条件から区別される桜島の爆発的噴火様式の関係を調べた.また,火山噴出物の水の実効的な拡散係数,色変化特性,浸透率測定から,発泡のその場観測などからマグマ上昇過程に関連した時間スケールを議論した.平成14年度は,主に,これまでの研究のレビューを行い,今後の研究の方向性と実験設備の仕様について議論を深め,次年度からの詳細な研究実施計画を立案した.マグマの増圧過程に最も寄与する発泡現象についての,岩石学的,流体力学的,弾性体力学的な考察を行い,次年度から実施する,脱水素過程その場観測の実験装置,火山ガラス分析装置,発泡その場観測装置,流動熱水-岩石反応実験装置等の仕様の詳細を固めるとともに,一部装置の開発と予備実験を開始した.また,マグマ性流体の特性,地殻を構成する岩石特性を考慮した火道内マグクの増圧過程のモデル化を行い,数値シミュレーションを開始した.揮発性物質の挙動を定量的に把握するため.高温顕微赤外分光法によりガラスからの脱水速度のその場観測,火道内物質の気泡の3次元連結度の評価のためのX線CTスキャン法の開発,減衰全反射赤外分光法による水溶液構造モデルとそのぬれ等の物性の検討を行った.また,マグマ溜まりからの脱ガス機構を知るために,クリスタルマッシュの気泡分布状態の測定,高分解能X線CTによる三次元気泡分布測定を行った.マグマ発泡のその場観察用の実体顕微鏡システムの開発を進めるとともに,富士火山噴火の火砕物について発泡組織及び結晶組織の解析を開始した.圧力勾配を持つ超臨界熱水を用いて,密閉条件での火山ガラスの水和,変質実験を行い,火山ガラス中の水の拡散挙動と溶解,析出現象の観察実験を開始した.大規模陥没カルデラによる巨大噴火を引き起こすマグマ供給系の進化過程ついて検討し,マグマ増圧による環状割れ目構造の発達する箇所を明らかとした.また,これまで着目されていなかった熱応力効果を加味したマグマ増圧による割れ目伸展過程について,数値シミュレーションを開始した.揮発性成分が含まれるマグマ性流体の火山爆発現象を数値シミュレーションし,火道内の増圧過程を調べた.火道内部の増圧過程は,メルト中からの脱水,気泡核形成,発泡成長,脱ガス,マグマ上昇,マグマと周辺岩体との熱力学的相互作用など多くのプロセスの複合によって生じる.A02班は,この複雑な火道増圧過程を鍵となる重要な素過程に分解し,今年度は,各分野について,実験機器の立ち上げと基礎実験の実施,基礎モデルの構築と数値実験の実行を行った.脱水過程については,高温顕微赤外分光法によるガラスからの脱水速度その場観測の基礎となるモル吸光係数を決定,地球深部物質中の含水量の定量,微小領域水測定法(近接場顕微赤外分光法)の開発を行った.発泡については,マグマ発泡現象をその場観察するための加熱ステージシステムの開発と発泡画像の画像処理を行うための形状解析ソフトの開発を一部行った.熱水流動と岩体の相互作用については,熱水流動実験装置を製作し,黒曜石粉末を用いた火山ガラスの水和,変質過程が熱水流路の変化に与える影響を解明するための実験を開始した.また,サファ高温高圧(最高300MPa,800°C)・剪断変形(0.5-2rpm@50MPa)その場観察装置を開発し,マグマ溜り相当の高圧下でのその場観察を可能とした.発泡とマグマ減圧(上昇)過程については,発泡実験の結果とモデルから気泡数密度減圧速度計を開発し,気泡数密度の観測値からマグマの減圧速度の測定法を確立した.

マグマと周辺岩体の相互作用として,弾性体中のマグマ溜まり内の気泡成長による圧力回復モデルを構築するとともに,熱応力を考慮したマグマき裂進展挙動の数値シミュレーションを有限要素法によって実施した.マグマ溜りの脱ガスと増圧機構については,気泡を含むクリスタルマッシュの微細構造を再現する高圧実験を行い,気泡分布と斑晶鉱物との接触角の依存性を調べた.また,地震学的・地学的手法によって巨大噴火を引き起こすカルデラの構造と進化過程を調べた.マグマの駆動力となる発泡過程,噴火の爆発性を規定する脱ガス過程,火口浅部の圧力蓄積を律速する火道閉塞過程について,実験的,理論的な研究を進めた.本年度は,昨年度導入した実験装置を使ったマグマ特性の測定を行うとともに,マグマ発泡・移動に関する数値モデルを構築した.発泡過程:高温顕微赤外分光法を用いて天然噴出物ガラスの水の減少速度をその場観測した結果,含水量が大きい場合には拡散過程で脱水し気泡成長が始まること,小さい場合にはOH<->H2Oの反応を考慮する必要があることが明らかとなった.噴出物から測定できる気泡数密度は,マグマの物性(界面張力や拡散係数)と減圧速度の関数として与えられることを示し,火道内の減圧速度の測定技術の開発を進めた.周辺岩体の弾性を考慮した気泡成長モデルを構築し,地震や測地観測で検知可能なマグマ圧力の時間変化を理論的に調べた.脱ガス過程:火道内外への脱ガス過程の時間スケールを決める支配要因を明らかにするために,マグマ中のガスの通路がどのように形成されているのかを調べた.火山噴出物の浸透率を透気試験装置により測定した結果,発泡度だけでなく,気泡の連結度やサイズ分布が浸透率に大きく影響を与えていることがわかった.マグマ発泡と泡の連結過程をその場観察した結果,泡が小さいうちは合体成長が認められることがある一方,気泡がある程度成長した後からは泡が連結しないことがあることがわかった.火道閉塞過程:火道出口の蓋の形成過程の要因として考えられるマグマの溶結過程の実験を行い,溶結度が初期含水量と正の相関があることを明らかにした.また,クラック状の狭い通路での高温高圧下にある熱水に溶解・析出過程を実験的に調べた.高温マグマによりダイクの形状がどのように変化するか数値計算を行い,ダイクの閉塞時間がマグマと周辺岩体の温度差とダイクの長さに依存することがわかった.発泡過程,脱ガス過程,火道閉塞過程などの素過程に分解し,実験的,理論的な研究を進めた.また,本年度はさらに,これらの素過程を考慮した火道内のマグマ上昇過程の研究を進めた.発泡過程:高温顕微赤外分光法によるガラスからの脱水その場観測を継続し,流紋岩から玄武岩までの幅広い組成の火山ガラスにおけるみかけの水の拡散係数等を決定した.珪酸塩メルトの発泡実験を行った結果,周辺のガス種により,発泡や泡の収縮の過程に差が現れることが明らかとなった.脱ガス過程:含水流紋岩質メルトの加熱発泡実験を行い,浸透流脱ガスではなく拡散-気泡再吸収による脱ガスが起こることを見出すとともに,移動境界問題としてのモデル化に成功した.鬼首火山の本質火砕物の気泡の組織解析を行い,気泡連結度と発泡度の関係がパーコレーション理論と良く合うことを見出した.ガスの透過率測定器を用いて,火山噴出物の発泡に伴う浸透率の変化を測定した.火道閉塞過程:実際の火道周辺で期待されるような,火道を断層が斜めに交差しているような場合,き裂面接線方向に生じる熱応力のため断層にずれが生じ,火道を閉塞する状況があることがわかった.マグマ上昇過程:雲仙平成噴火の火砕流堆積物中の石基斜長石マイクロライトの結晶サイズ分布とマイクロライト数密度脱水速度計により気泡核形成深度でのマグマの上昇速度を推定した.
理化学ガラス加工バーナーの標準ユニット化に関する教材開発

1.研究の目的本研究はガラス加工(バーナー細工)を行っている大学研究室、小中高校および民間企業が理化学ガラスのバーナー加工において基礎設備となるバーナーの選定、設置の計画を適切に行うため、加工用バーナーの標準ユニット化とその能力などを、ビデオラーニングを主体としてインターネット形式で学ぶことができる教材を開発、製作することである。ガラス技術者が身近に存在しないところでも標準ユニットを使用していることで、電話やメール等で技術相談を受ける際にもガラス技術者が具体的な方法、要領を質問者に対して伝えやすい。そのため本研究で、過去からの蓄積されたガラス加工関係の文献を補間するため加工バーナー標準ユニットを開発、製作し教材とする。2.研究方法これからガラス細工を始めようとしている人を対象として、実際に行えるサイズを経験者として決定した。その後、市販されているガラス細工用バーナーで上記サイズの細工に適しており、入手容易な物を選定した。それが実際の細工へ温度、時間、ガス流量によってどのように作用するかを検証した。結果、想定サイズへの能力は十分に確保しており、ガス流量はガス圧力とバルブ開度によって、指定することができることを検証した。同時に、そのバーナーを机などに固定することができ、持ち運びも容易なユニットを設計し、製作を行なった。その情報をとりまとめ、初心者向けの標準ユニットとして、製作の手順を示すビデオファイルを製作し、ホームページにて公開した。3.研究結果パイレックスガラス細工に適したバーナーユニットを製作、奨励したことにより、初歩から始めようとする者にとって、どのようなバーナーを用意すればよいか、細工に困ったときに、直接ではなく費用のかからない電話などで相談、細工炎の大きさなどを技術者に尋ねることができるようになった。
結晶構造制御を行ったハイドロキシアパタイト複合体による新規歯内療法材料の開発

本研究課題では,ハイドロキシアパタイト(HAp)を真空環境下で熱処理することにより試作したHAp/可溶性リン酸カルシウム(HAp/SCaP)複合材料の溶解性について調べた後,骨芽細胞様細胞MC3T3-E1を用いたin vitro系の実験により,本複合材料が骨芽細胞の付着,増殖,分化および石灰化に及ぼす影響について検討した.さらに,HAp/SCaP複合材料をビーグル犬の抜歯窩に埋入してin vivoでの溶解性と生体親和性を評価し,以下のような結論を得た.1.酸性あるいは中性いずれの環境下でもHAp/SCaP複合材料からCaの溶出が認められ,浸漬初期における溶出濃度は,熱処理時間が長いほど高かった.2.HAp/SCaP複合材料上では,MC3T3-E1細胞の良好な付着と増殖が観察された.また,培地への浸漬により,可溶性成分の溶解が生じて表面の粗造化が進んでいた.3.HAp/SCaP複合材料からの溶出液は,MC3T3-E1細胞のアルカリフォスファターゼ活性とtype I collagen発現を増強し,さらに石灰化を促進させた.4.熱処理を施していないHApの場合は,抜歯窩に埋入後3ヵ月経過しても骨様組織の侵入が表層にとどまっていたのに対し,HAp/SCaP複合材料では,試料表面から吸収が生じ,試料体の深部まで骨様組織が侵入していた.以上の結果より,試作HAp/SCaP複合材料は溶解性に優れ,HApと比較して骨新生に有利であることが明らかとなった.今回試作した,既存のHApを熱処理により改質して作製するHAp/SCaP複合材料は,欠損部の形態に応じた調整が可能であり,歯根尖切除法などの歯内外科処置において有益な材料となる可能性が示唆された.本研究課題では,ハイドロキシアパタイト(HAp)を真空環境下で熱処理することにより試作したHAp/可溶性リン酸カルシウム(HAp/SCaP)複合材料の溶解性について調べた後,骨芽細胞様細胞MC3T3-E1を用いたin vitro系の実験により,本複合材料が骨芽細胞の付着,増殖,分化および石灰化に及ぼす影響について検討した.さらに,HAp/SCaP複合材料をビーグル犬の抜歯窩に埋入してin vivoでの溶解性と生体親和性を評価し,以下のような結論を得た.1.酸性あるいは中性いずれの環境下でもHAp/SCaP複合材料からCaの溶出が認められ,浸漬初期における溶出濃度は,熱処理時間が長いほど高かった.2.HAp/SCaP複合材料上では,MC3T3-E1細胞の良好な付着と増殖が観察された.また,培地への浸漬により,可溶性成分の溶解が生じて表面の粗造化が進んでいた.3.HAp/SCaP複合材料からの溶出液は,MC3T3-E1細胞のアルカリフォスファターゼ活性とtype I collagen発現を増強し,さらに石灰化を促進させた.4.熱処理を施していないHApの場合は,抜歯窩に埋入後3ヵ月経過しても骨様組織の侵入が表層にとどまっていたのに対し,HAp/SCaP複合材料では,試料表面から吸収が生じ,試料体の深部まで骨様組織が侵入していた.以上の結果より,試作HAp/SCaP複合材料は溶解性に優れ,HApと比較して骨新生に有利であることが明らかとなった.今回試作した,既存のHApを熱処理により改質して作製するHAp/SCaP複合材料は,欠損部の形態に応じた調整が可能であり,歯根尖切除法などの歯内外科処置において有益な材料となる可能性が示唆された.本年度は,1.既存の逆根管充填材料の溶出成分の検索と骨芽細胞様細胞の活性に及ぼす影響,および,2.ハイドロキシアパタイト/可溶性リン酸カルシウム(HAp/SCaP)複合体の作製と溶解性の検索を行い,以下に示す知見が得られた.1.既存の材料,すなわち,レジン系2種,レジンモディファイドグラスアイオノマー系セメント(LC)1種,および酸化亜鉛ユージノール系セメント(EBA)1種を細胞培養培地に浸漬すると,LCにおいて浸漬3日目までの急激なpHの低下とその後の回復が観察されたが,その他の材料においては変化を認めなかった.高速液体クロマトグラフィーによる溶出モノマーの解析により,LCにおいて高濃度のHEMAの溶出が認められた.骨芽細胞様細胞MC3T3-E1培養系を用いた細胞接着試験によると,EBAとLCへの付着細胞数は他の2種よりも少なく,接着,増殖に対する抑制が認められた.アルカリフォスファターゼ活性の測定によると,レジン系のコンポジットレジン,MMAレジンにおいては抑制がなかったが,他の2種においては対照に比べ有意な抑制が認められた.2.市販のHApブロックを真空環境下で熱処理し,相分解により得られた溶解性の高いリン酸カルシウムとHApコアからなる複合材料,HAp/SCaP複合体を試作した.酸性(pH4.0)あるいは中性(pH7.2)環境下での溶解性を,浸漬時間を変えて,原子吸光分光光度計により溶液中のCa濃度を指標に検討したところ,酸性条件においては,浸漬開始1時間後までに急速なCaの溶出を認めたが,それ以降の溶出は緩徐となった.

中性条件においては,15日間の浸漬中,ほぼ一定の持続的な溶出が認められた.次年度以降は,さらに既存材料についての検索を行う一方,HAp/SCaP複合体の有用性をin vitroおよびin vivoにおける試験により検討する予定である.今年度は,まず試作ハイドロキシアパタイト/リン酸カルシウム(HAp/SCaP)複合材料の表層および粒界に,α-リン酸三カルシウム(α-TPC)とリン酸四カルシウム(TetCP)が析出していることをエックス線解析により確認した.また,試料を培地に浸漬し,走査電子顕微鏡(SEM)による溶解性の検討を行ったところ,3日目には表面の溶解による粗造化が進むこと,およびその程度が試料の熱処理時間に依存していることが確認された.そこで,1.培地へのα-TPCおよびTetCPの添加,2.HAp/SCaP複合材料より溶出した成分,それぞれが骨芽細胞様細胞MC3T3-E1に与える影響をin vitroにおいて検討した.1.α-TPCあるいはTetCPを1μMあるいは10μM添加した培地中でMC3T3-E1細胞を培養し,プレートへの付着数とアルカリフォスファターゼ(ALP)活性の測定,RT-PCR法を用いた骨分化マーカーの検索,および石灰化物形成について検討を行った.その結果,付着細胞数には対照との間に有意差が認められなかったが,α-TPC, TetCPの添加群では3日後までALP活性が上昇し,逆に7日後には低下することがわかった.また,骨分化マーカーの検索では,α-TPC, TetCPの添加によって,type I collagen発現の増強が認められ,さらに,10μMのリン酸カルシウムの存在が石灰化物形成を促進することわかった.2.HAp/SCaP複合体からの溶出液を用いて1と同様の検討を行ったところ,ALP活性とtype I collagen発現の増強ならびに石灰化の促進が,10時間熱処理を施した試料において顕著に認められた.昨年までの研究により,ハイドロキシアパタイト(HAp)を真空環境下で熱処理することにより試作したHAp/可溶性リン酸カルシウム(HAp/SCaP)複合材料はHApと比較して溶解性が高く,また,その溶解物により骨芽細胞様細胞MC3T3-E1の分化と石灰化が促進されることがin vitroにおいて確認された.そこで本年は,in vitroにおけるHAp/SCaP複合材料への細胞付着性を緻密性HApから作製した試料を用いて検索し,さらに,多孔性HApから作製した試料をビーグル犬の抜歯窩に埋入して,in vivoにおけるHAp/SCaP複合材料に対する組織反応について検討した.SEMによる観察および付着細胞数の計測を行って,MC3T3-E1細胞の付着性を調べたところ,培養7日目以降において,非熱処理HAp試料や1時間熱処理試料と比べ,10時間熱処理試料では有意に多くの細胞の付着と明らかな表面の粗造化が認められた.抜歯窩に埋入したHAp/SCaP複合材料周囲組織の観察によると,埋入1,3ヵ月後とも,いずれの熱処理試料においても良好な骨の再生が認められた.また,3ヵ月後には,試料深部におよぶ骨様組織の侵入が観察されたが,熱処理時間による差は認められなかった.しかし,非熱処理HAp試料の場合,骨様組織の試料内部への侵入は認められず,再生は表層にとどまっていた.以上の結果より,試作HAp/SCaP複合材料は,in vivoでの溶解性に優れ,HApと比較して骨新生に有利であることが証明された.今回試作した,既存のHApを熱処理により改質して作製するHAp/SCaP
プログラミング教育のための電子ノートを利用した遠隔学習環境の構築と評価

本研究の目的は,インターネット上で利用できる電子ノートを利用した遠隔学習システムを構築することである。平成13年度は遠隔学習システムの構築,平成14年度は,2つの高等専門学校で共同学習による学習環境を構築した。平成15年度は,平成13-14年度の学習システム(学習システム1)の問題点を指摘し,遠隔学習の視点から電子ノートを利用した遠隔学習用の学習システム(学習システム2)の検証を行い,さらに,新たな遠隔学習向きのプログラミング学習環境(学習システム3)を提案した。また,電子問題集による学習システムによる教育実践の有効性を確認した。具体的には,遠隔学習用の3つの学習システムに対して,以下の研究成果が得られた。<学習システム1>1)遠隔学習環境の設定のためのファイル(学習環境構築ファイル)を教材管理サーバ上に実装し,クライアント側に,学習環境が自動的に構築されるようにした。2)Webサーバに送られた学習者の情報(考察・助言など学習履歴,学習評価に必要な操作履歴など)をデータベースとして,学習管理サーバ上に実装した。3)この学習システムを利用して,教材管理サーバを大学に移して,2高専間で共同学習を行えることを確認した。<学習システム2>4)新しい遠隔学習向きのプログラミング学習環境を提案し,この学習システムを実装した。5)高等専門学校で教育実践を行い,遠隔学習用に利用できることを確認した。<学習システム3>6)プログラミング学習のための電子問題集を作成し,Webサーバ(教材管理サーバ)上に構築した。なお,電子問題集の作成では,CGIによって問題集が自動作成される支援システムを利用する。7)上記のシステムを利用した教育実践を行い,有効性を確認した。本研究の目的で,平成13年度に関連することは以下の点である。1)プログラミング学習のための電子問題集,電子教科書教材を作成し,Webサーバ(教材管理サーバ)上に構築する。2)遠隔学習環境の設定のためのファイル(学習環境構築ファイル)を教材管理サーバ上に実装する。学習環境構築ファイルにより,クライアント側(学習者のLinuxパソコン上)に,学習環境が自動的に構築されるようにする。3)Webサーバに送られた学習者の情報(考察・助言など学習履歴,学習評価に必要な操作履歴など)をデータベース(SQL利用)として,学習管理サーバ上に実装する。上記の目的に対して,プログラミング学習のための電子ノートを利用した遠隔学習を実施するための教材管理サーバ,管理サーバをLinux上に構築して,大阪府立高専,神戸高専に設置した。なお,主に行った研究は以下の通りである。1)教材コンテンツについては,C言語の電子問題集,電子教科書を作成し,Linux上で稼動することを確認した。2)大阪府立高専に昨年9月に導入された新しいLinuxネットワークにおいて,電子ノートを利用した学習環境を構築して,稼動することを確認した。3)電子ノートの学習履歴からデータベースを作成した。さらに,学習環境構築ファイルを作成して,遠隔学習環境でも利用できることを確認した。平成14年度には,大阪府立高専の新しいLinux環境において,教材が一斉で利用できることを確認し,構築した管理サーバを外部(神戸高専ほか)からも利用できる状態(統合化)にする予定である。平成13年度は遠隔学習システムの構築,平成14年度は,2つの教育機関での共同学習による教育実践のための学習環境を構築した。平成14年度に,電子ノートを利用した遠隔学習を実施するために,具体的に以下の点について確認を行った。

1)教材管理サーバをLinux上に構築して,大阪府立高専,神戸高専に設置し,C言語の電子問題集,電子教科書などを実装して,稼動させた。2)1)で確認した教材などを外部のWebサーバ上に置き,収集された情報(考察・助言などの学習履歴データ)を,外部のWebサーバからも利用できることを確認した。なお,この外部のWebサーバとして,今年度は,ダブルドメインサーバをレンタルして行った。3)Webサーバに送られた学習者の情報(考察・助言など)をデータベース(SQL利用)として,学習管理サーバ上に実装し,それらのデータベースが遠隔学習環境でも利用できることを確認した。一方,電子問題集では,CGIによって問題集が自動作成される支援システムを利用しているが,大学等,さまざまの環境のもとで,その電子問題集を利用した授業実践を行った。また,従来から行っているイントラネット内での電子ノートを利用した学習システムにおいても,教育実践を行い,考察文システムの有用性について確認を行った。平成15年度には,電子ノートを利用した遠隔学習では,教材が一斉で利用できることを確認し,構築した管理サーバを外部(神戸高専ほか)からも利用して,教育実践をする予定である。本研究の目的は,インターネット上で利用できる電子ノートを利用した遠隔学習システムを構築することである。平成15年度は,従来の学習システム(学習システム1)の問題点を指摘し,遠隔学習の視点から電子ノートを利用した遠隔学習用の学習システム(学習システム2)の検証を行い,さらに,新たな遠隔学習向きのプログラミング学習環境(学習システム3)を提案した.また,電子問題集による学習システムによろ教育実践の有効性を確認した.具体的には,研究を実施した結果,遠隔学習用の3つの学習システムに対して,以下研究成果が得られた。<学習システム1>1)遠隔学習環境の設定のためのファイル(学習環境構築ファイル)を教材管理サーバ上に実装し,クライアント側に,学習環境が自動的に構築されるようにした。2)webサーバに送られた学習者の情報(考察・助言など学習履歴,学習評価に必要な操作履歴など)をデータベースとして,学習管理サーバ上に実装した。3)この学習システムを利用して,教材管理サーバを大学に移して,2つの高等専門学校間で共同学習を行えることを確認した。<学習システム2>4)新しい遠隔学習向きのプログラミング学習環境を提案し,この学習システムを実装した。5)高等専門学校で教育実践を行い,遠隔学習用に利用できることを確認した。<学習システム3>6)プログラミング学習のための電子問題集を作成し、Webサーバ(教材管理サーバ)上に構築した。なお,電子問題集の作成ではCGIによって問題集が自動作成される支援システムを利用する。7)上記のシステムを利用した教育実践を行い,有効性を確認した。
分子性導体における不均一状態と巨大応答の理論的研究

本研究課題では、分子性導体中の強い電子間相互作用の影響を理論的に取り扱い、分子性導体のグラス的振る舞いを明らかにすることを目的にしている。まず分子性導体中の電子の交換相関効果をバーテックス補正の観点から取り扱い、電荷秩序近傍におけるスピン帯磁率の増加を議論した。これはθ型分子導体やバナジウム酸化物などの実験結果と対応すると考えられる。バーテックス補正についての考察をさらに進め、電荷秩序近傍にある電子系を揺らぎ交換近似(FLEX)で取り扱い、各種の熱力学量を計算した。その結果、電荷秩序近傍で電荷圧縮率が負となることを示した。この計算では近接サイト間のクーロン相互作用のみを取り扱ったが、より長距離のクーロン相互作用を平均場で取り扱うと、負の電荷圧縮率との間に競合関係が生じる。この競合関係を注意深く考察し、数十ナノメートル程度の長さスケールで不均一な電子状態が実現されることを議論した。このメソスケールの電荷不均一状態は、電荷パターンとフェルミ面の差し渡しのあいだの大きな不一致に由来し、分子性導体特有の現象となっている。この結果について、今後実験的な検証が待たれる。さらに異なるモデルパラメータでは、フェルミ面が大きく変形しすることを示した。またフェルミ面上でホットスポット・コールドスポットが形成され、準粒子の散乱時間が異方的になることも示した。この結果は、分子性導体の磁気抵抗効果などの輸送特性を理解する際に重要になると期待され、やはり今度の実験検証が待たれる。まず電荷秩序を示す分子性導体において、スピンと電荷の自由度の絡み合いを明らかにするために、バーテックス補正をとりいれたダイアグラム計算を行った。その結果、電荷秩序近傍で電荷揺らぎが増大するとともにスピン磁化率が増大することを明らかにした。これは反強磁性転移近傍でスピン揺らぎが増大するときに、一様スピン帯磁率が抑制されることと対照的である。この結果はθ型ET塩をはじめとしたいくつかの分子性導体やバナジウム酸化物などの帯磁率の振る舞いをよく説明すると考えられる。この結果は原著論文として本年度出版された。さらに空間的電荷不均一に大きく関わると考えられる、フラストレーションのある相分離についても研究を進めた。負の圧縮率が出現する条件やその物理的起源について研究をすすめた。特に負の圧縮率はクーロン相互作用の異方性に大きく影響を受けることを示した。また負の圧縮率によって引き起こされると期待される電荷不均一状態について、これまでのギンツブルク-ランダウ理論を出発点とした理論研究を踏まえながら、不均一状態への遷移などについて考察を進めた。この研究は現在原著論文にまとめている段階である。同時に長距離クーロン相互作用の重要性を明らかにするために、交換プロセスによる電荷不均一化の可能性も議論し、非常に強いクーロン相互作用のもとでは交換プロセスだけによってフェルミ面が不安定になり、電荷密度波が生じ得ることを示した。
過渡赤外分光法を用いた分子内電荷移動反応における微視的溶媒和の解明

本研究課題では分子内電荷移動(ICT)反応における溶媒和の影響を分子レベルで解明することを目的とした。分子クラスターを用いることによって,溶質分子極近傍の溶媒がICT反応に与える影響を詳細に調べることができ,その結果は理論研究とも直接比較できるものになるので,ICT反応の溶媒和についてより進んだ議論が可能になると期待される。本研究ではフェニルジシランの溶媒和型クラスターを対象とした過渡赤外分光を行い,ICT反応速度や溶媒再配向過程,CT状態の安定化などが溶媒分子によってどのように変わるかという微視的な溶媒和の情報を調べた。先に測定した水の場合,過渡赤外スペクトルにおける溶媒である水分子のOH伸縮振動バンドの時間変化から溶媒の再配向を確認したが,今回はシアノフェニルジシラン分子のCN伸縮振動について測定を行った。その結果,種々の溶媒分子で2つのCN伸縮振動バンドが過渡赤外スペクトルに現れ,それらのバンドの相対強度の時間変化から溶媒再配向が起こっていることがわかった。以前のCT蛍光測定による研究では,アセトニトリルクラスターで比較的遅いICT反応速度が得られていた。当初は溶媒再配向時間を含んでいるためと考察していたが,過渡スペクトルの結果を併せて考察すると,ICT反応速度自身が遅くなっていることが明らかとなり,溶媒和による電子状態の安定化の違いによると考えられる。今後さらに研究を進める上で,過渡赤外分光とCT蛍光分光を組み合わせたような手法により,電子状態のエネルギー関係を明らかにする必要がある。
工業化期ドイツにおける環境問題と住民運動に関する研究:ルール地方の事例

2年間の研究成果は、学説史の考察と史料調査に基づく実証研究とに整理できる。(1)学説史的検討は、現代環境政策論との対話から導出した環境史研究の方法論(政策主体の配置に注目)の有効性と関連づけながら進め、次の2点を確認した。(2)環境史の学的独自性が一段と高まった:環境は経済・支配・文化と並ぶ鍵概念の一角を占めるに至っており、「成長・進歩」に変わるキーワードに「持続可能性」を想定する動きも登場した。(2)実証研究は、19世紀後半以降ルール工業地域の急成長のなか、生活権全般を包括する「隣人権」に基礎づけられた強力な住民の抵抗権が制限されていく過程を2つの次元から解明してきた。(1)19世紀プロイセン工業化と並行した環境立法の整備の帰結を営業監督官制度の確立と併せて追究し、これまでの仮説をおおよそ確認した。1.営業設立に先行する事前協議権と営業停止請求権を内容とする「隣人権」は、45年の政府による事前認可制度の導入を境に影響力を弱めてくる。2.とくに、住民に留保された計画公示時の異議申し立てが、公示免除の認可申請の普及や在地当局による調停作業の限界が露呈するなかで意義を失い、次第に事後的な損害賠償請求権(私法)に制限される過程を明らかにした。(2)そのような環境行政・運動の質的転換を牽引する役割を担った化学工業の史的展開過程の追跡である。19世紀第四四半期デュッセルドルフ行政区を代表する環境闘争と表現される企業家C.イエガーの染料工場をめぐる闘争を軸に、相前後する化学工業(認可申請の70%が抵抗を呼ぶ)闘争の比較から、(1)と並行した社会経済・法制変化を「大工業の序曲」(Bayerl)の一齣と捉える見解を打ち出した。初年度の作業は、内外の基本文献・資料の収集と一部分析を中心にして、研究動向のフォローと実証研究との双方につき進めた。そこから得られた新たな知見は次の通りである。(1)研究史(1)ドイツ学界において環境史が歴史科学の主流の地位を占めるまで確立している。このことは、最近の成果の集大成であるSiemann, W.(ed.), Umweltgeschichte,2003において環境は、経済、支配、文化と並ぶ鍵概念の一つに据えられている事実からも容易に見て取れる。(2)それと並んで注目を引くのが、環境政策論の利害関係者の位相に注目した分析手法の採用である。産業は環境問題発生の元凶であるとの偏見に囚われずに、「市民・政治・官僚・産業」の4者の関係を時代状況のなかに的確に位置づけながら追求する必要が叫ばれており、現代環境政策論との対話から筆者が導出した方法と通底するところがある。(2)実証研究(2)19世紀前半(初期工業化期)との質的な違いを浮き彫りにするために、2つの分野に関して史料収集を進めた。1.一つは、工業化・都市化に伴う新たな環境問題と住民闘争、それに対する行政・司法の対応(事前認可制・営業査察官も含めて)の変化を考察する作業として、デュッセルドルフ州立文書館に所蔵された豊富な史料を収集した。2.もう一方は、環境負荷の広域的な高まりの中で形成される初期環境団体の役割を、水と大気という環境媒体の代表例を取り上げて考察すべく「エムシャー河組合」と「煤煙被害克服のための協会」の活動記録を収集した。その分析に際し(1)-(2)の手法を採用することで、企業の強い影響力に着目してそれらの意義を低く評価してきた支配的学説の再検討を試みる。

2年間の研究成果は、学説史の考察と史料調査に基づく実証研究とに整理できる。(1)学説史的検討は、現代環境政策論との対話から導出した環境史研究の方法論(政策主体の配置に注目)の有効性と関連づけながら進め、次の2点を確認した。(2)環境史の学的独自性が一段と高まった:環境は経済・支配・文化と並ぶ鍵概念の一角を占めるに至っており、「成長・進歩」に変わるキーワードに「持続可能性」を想定する動きも登場した。(2)実証研究は、19世紀後半以降ルール工業地域の急成長のなか、生活権全般を包括する「隣人権」に基礎づけられた強力な住民の抵抗権が制限されていく過程を2つの次元から解明してきた。(1)19世紀プロイセン工業化と並行した環境立法の整備の帰結を営業監督官制度の確立と併せて追究し、これまでの仮説をおおよそ確認した。1.営業設立に先行する事前協議権と営業停止請求権を内容とする「隣人権」は、45年の政府による事前認可制度の導入を境に影響力を弱めてくる。2.とくに、住民に留保された計画公示時の異議申し立てが、公示免除の認可申請の普及や在地当局による調停作業の限界が露呈するなかで意義を失い、次第に事後的な損害賠償請求権(私法)に制限される過程を明らかにした。(2)そのような環境行政・運動の質的転換を牽引する役割を担った化学工業の史的展開過程の追跡である。19世紀第四四半期デュッセルドルフ行政区を代表する環境闘争と表現される企業家C.イエガーの染料工場をめぐる闘争を軸に、相前後する化学工業(認可申請の70%が抵抗を呼ぶ)闘争の比較から、(1)と並行した社会経済・法制変化を「大工業の序曲」(Bayerl)の一齣と捉える見解を打ち出した。
ガラス系の非平衡統計物理学

過冷却液体のダイナミクスに対する場の理論的定式化をおこなった。ここで時間反転に対する正しい変換性を持つ事に注意した。又超伝導体の量子化された磁束のダイナミクスを表す簡単な模型について考察した。関連する問題としてスピングラスや量子論的多体系の有効相互作用について研究した。川崎は、第一原理からの構造ガラスの理論、通称モード結合理論(MCT)を小さな展開パラメータを含む形での再定式化研究を行った。これまで行われた場の理論的手法の場の理論の欠陥は,揺動-散逸関係を満たさないことであった。最近この点が改良された理論(著者の頭文字を取りABL理論と呼ばれる)が提案された。しかしこの理論は次の点で不満足である(1)理想気体に応用したとき密度の揺らぎは正しい拡散方程式に従わない。(2)1ループ近似で期待されるゲッツェのMCT方程式が出ない。川崎と研究協力者金峰秀氏と共同研究でえられた我々の新しい理論は、この2点で満足する結果が得られている。この詳細な報告はJournal for Statistical Mechanics誌に掲載された。また、MCT及び関連事項について幾つかの講演を依頼された。これに関連して,動的密度汎関数理論を1変数のモデルに適用して数値解析を行うための定式化を、加藤、熊谷両教授と共同で行った。山藤、川崎、加藤、熊谷は乱れた第2種超伝導体の磁束の運動考察した。我々が取り組む大きな問題点は、線形応答の領域の存在の可能性である。取りあえず、磁束の集団をモデル化した一次元上の相互作用している点の集団のランジュバン方程式を数値的に解くために、量子化磁束同士や量子化磁束とピンとの相互作用をいろいろ仮定して、予備的な計算を行っている.(1)液体論的アプローチ:過冷却液体のモード結合理論(MCT)を場の理論を用いて定式化した。この定式化により、1ループ近似の範囲では、以前のGOETZEの標準理論の結果を再現した。次のステップとして、より高次のループを採り入れる計算を進めているが、現在までのところ、未完成である。(2)固体論的アプローチ:超長期の緩和現象をも記述できる理論の定式化を目指して、次の方法で研究を進めている。第一は、超伝導体の渦糸に定常電流を印加した場合に誘起される電界EのE→0の極限における理論表式を導く試みである。この目的のために、先ず、渦糸の運動を記述するLANGEVIN方程式を導いた。この式から出発して、Kubo-formulaを用いてE→0の極限におけるEの表式を導いたが、実測結果から予測される結果は再現できなかった。これは、独立な2重の統計的性格を有するピン力の扱いが不十分であった結果と思われ、現在、その修正を試みている。その一方で、実測結果の漸近挙動を、LANGEVIN方程式から出発した数値解析で求める試行を行ったが、長時間の計算を要するため、まだ、信頼できそうな結果は得られていない。またこれ等とは別に一般に使われている1ループ近似のMCTの妥当性を吟味するためにカッツ型分子間力の系について研究している。我々はカッツ型分子間力がない系をレファレンスとしてそれをセミマクロに記述した場合のカッツ型分子間力の効果を別に考えるレファレンス系の方法を開発したが、未完成である。上記のテーマは、まだ解決されていない難問で、引き続き次年度に継続して、研究を行う。我々はこれまで液体のガラス転移のモード結合理論を場の理論で書き直しそれの摂動展開を試みてきた。我々の方法は各オーダーで揺動散逸定理がなりたつ。1ループまで取る近似ではモード結合の標準理論の結果を再現することを確認した。この方法で高次の展開を実行することは困難でまだ未完成である。我々は別法として粒子間の引力のみを摂動とみなし、その他の非線形性については非摂動的に取扱うことを試みている。これまでに、この方法の1ループ過程を含む最低近似で標準のモード結合理論の結果を再現することを確認した。第2種超伝導体における量子磁束の運動に関して次ぎの問題を考察した。印加電流をゼロに近ずけた時電気抵抗もゼロに近ずくか?この為に磁束の運動を記述するランジュバン方程式を立てそれを数値的に解くことを試みた。これまでにこの問題の定式化と予備的な数値解析がなされた。これに関連した課題として電気抵抗の久保公式に渦糸などの局在した励起の熱的活性化過程の影響をとりいれる事を試みた。この10年ほど構造ガラスとスピングラス間に密接な関係があることが認識されてきた。したがって構造ガラスの研究にスピングラスの知見が応用されて来ている。我々はPd_<1-x>Mn_x合金系のスピングラスモデルについて対称性の破れをとりいれたモンテカルロシミュレーションをおこなった。そして合金の濃度と温度の空間で相図を決定した。一方構造ガラスで問題になる古典液体は多体系の問題の典型である。同じ多体系である原子核物理学とは手法の面で共通するところがある。

ここでは量子系のハミルトニアンが無摂動部分と摂動部分に分離され,また全ヒルベルト空間が有限次元の模型空間とその補空間に分割されているとき,新しい関数演算子を導入することにより,模型空間において有用な性質を持つ有効相互作用を導いた.これらの理論的性質を,厳密解が得られる模型ハミルトニアンを用いた数値計算により確かめた。
固相誘導体化を用いる極性有機化合物の効率的前処理法の開発

ペンタフルオロピリジンによるフェノール類の誘導体化を2つのタイプの固相で検討を行なった。(1)強アニオン交換固相抽出アルカリ性にした水試料をシリカおよびポリマーを母体とした強アニオン固相に通水することにより、吸着の検討を行った。シリカ母体の固相はアルカリに不安定なため、フェノレートイオンがほとんど吸着されなかった。一方、ポリマー母体の強アニオン固相(Waters社製、OASISMAX)には効率よく吸着された。誘導体化は、ペンタフルオロピリジンのヘキサン溶液(10%、2ml)を固相に10分保持し反応させることにより、定量的に進んだ。OASISMAXを用いた抽出では、吸着にはイオン性相互作用のみならず、疎水性相互作用も重要であることがわかった。共存するマトリックスの影響を検討するため、中性物質とアニオン性物質(カルボン酸類)の共存下に誘導体化を行ったが、反応は全く影響を受けなかった。中性物質はアセトンを流すことにより除去され、カルボン酸類は誘導体化されず固相に残ったままであった。検出限界は100mlの水試料を用いた場合、アルキルフェノール類で0.88-8.5ng/lと、二相系の結果(6.9-85ng/l)に比べて良好であった。河川水からの回収も非常に水溶性の高いメトキシフェノールを除いて、良好な回収率が得られた。河川水からは、ブチル、オクチル、ノニルフェノールが検出された。(2)逆相固相を用いるイオン対固相抽出C_<18>固相に予めイオン対試薬を吸着させることにより、上記強アニオン交換固相とほぼ同等の結果を得ることができた。イオン対試薬と固相は、臭化テトラヘキシルアンモニウムとC_<18>を用いた場合に、フェノレートイオンを最も効率よく吸着させることができた。ヘキシル以上のアルキル基では、水溶性に乏しく取り扱いが困難であった。また、固相にペンタフルオロピリジンのアセトン溶液(0.1%、2ml)を通すだけで、溶出と誘導体化が同時に進み誘導体が定量的に回収できた。河川水での分析においても良好な結果が得られ、本法の有用性が確認された。主にアルキルフェノール類を用い2種類の固相での誘導体化検討を行なった。一方、ポリマー母体の強アニオン固相(Waters社製、OASIS MAX)には効率よく吸着された。OASIS MAXを用いた抽出では、吸着にはイオン性相互作用のみならず、疎水性相互作用も重要であることがわかった。

共存するマトリックスの影響を検討するため、中性物質とアニオン性物質(カルボン酸類)の共存下に誘導体化を行ったが、反応は全く影響を受けなかった。詳細に検討した結果、中性物質はアセトンを流すことにより除去され、カルボン酸類は誘導体化されず固相に残ったままであった。したがって、環境試料などの複雑なマトリックスをもつ試料に対しても有効であると期待できる。検出限界は50mlの水試料を用いた場合、アルキルフェノール類で0.88-8.5ng/lと、二相系の結果(6.9-85ng/l)に比べて良好であった。(2)逆相固相を用いるイオン対固相抽出固相に予めイオン対試薬を吸着させることにより、上記強アニオン交換固相と同様の働きを期待した。その結果、C18と臭化テトラヘキシルアンモニウムを用いた場合に、フェノレートイオンを最も効率よく吸着させることができた。ヘキシル以上のアルキル基では、水溶性に乏しく取り扱いが困難であった。また、固相にペンタフルオロピリジンのアセトン溶液(0.1%、2ml)を通すだけで、溶出と誘導体化が進み誘導体が定量的に回収できた。主にアルキルフェノール類を用い引き続き2種類の固相での誘導体化の検討を行なった。(1)強アニオン交換固相抽出最適条件下、ポリマー母体の強アニオン固相(Waters社製、OASIS MAX)を用い、河川水からの添加回収テストを行った。4-メトキシフェノール以外の回収率は、81%以上と良好であった。4-メトキシフェノールでは40%前後の回収率であったが、これは非常に親水性が高いため固相に吸着できなかったためと考えられる。再現性も相対標準偏差2.5-18%と良好であった。猪名川、寝屋川、淀川、神崎川の4つの河川水を分析したところ、ブチルフェノール(<30ng/l)、オクチルフェノール(<204ng/l)、ノニルフェノール(<1,030ng/l)が検出された。本方法の特徴は、イオン性の相互作用を用いるところにあり、誘導体化前に中性物質を容易に除去できる。また、カルボン酸類は誘導体化後も固相に残存するため、非常に高い精製効果が得られるところにある。相関移動触媒を用いた2相系でも河川水を分析し、クロマトグラムを比較した。固相を用いる本方法では、バックグラウンドが低く、妨害ピークも大幅に低減されることがわかった。(2)イオン対固相抽出C18固相と臭化テトラヘキシルアンモニウム(THA)を用い、検量線の作製を行った。検量線は、20-1,000ng/l(ノニルフェノール:200-10,000ng/l)の範囲で良好な直線性を示し、20mlの水試料の分析においても、5.2-76ng/lの検出限界が得られた。また、河川水での分析においても良好な結果が得られた。より低濃度まで測定するために、水試料を100mlにして分析した。この場合、ブチル及びペンチルフェノールで回収率が低下したが、THA濃度を1mMから10mMに増加することにより対応可能であることがわかった。
サンプル零点の再配置法の開発とそのディジタル制御系設計への応用

モータのディジタル制御系モデルは安定限界(-1)に近いサンプル零点を持つことが多いことから極零消去を行いにくいが,位相進み/遅れ要素を直列結合して,その自由パラメータを調整することでサンプル零点の再配置が可能であることを明らかにし、ディジタルフィードフォワード制御系の設計法を開発した.DCモータ制御装置を用いた具体的な実験によって開発した手法の有効性を確認した.モータのディジタル制御系モデルは安定限界(-1)に近いサンプル零点を持つことが多いことから極零消去を行いにくいが,位相進み/遅れ要素を直列結合して,その自由パラメータを調整することでサンプル零点の再配置が可能であることを明らかにし、ディジタルフィードフォワード制御系の設計法を開発した.DCモータ制御装置を用いた具体的な実験によって開発した手法の有効性を確認した.研究代表者が最近明らかにしたサンプル零点のサンプル周期に対するテイラー展開式を、数式処理ソフトウエアを援用した計算および理論解析によりさらに詳しく調べ、制御対象の伝達関数の相対次数n-m=2の場合についてそのテイラー展開式が非常に簡単になることが明らかになった。このことから、相対次数n-m=2の場合はある一定の条件のもとテイラー展開の高次項を無視できることが分かり、テイラー展開2次項までの近似式にもとづいてサンプル零点を望みの位置に再配置する技法を開発した。つぎに、具体的な応用例としてDCモータの角度制御系実験装置を製作し、サンプル値再配置によるフィードフォワード制御・モデル追従制御・適応制御系設計の効果を検証する実験をおこなった。まず、位相進み・遅れアナログ回路を直列結合する方法によりサンプル値を再配置し、フィードフォワード制御実験を行ったところ良好な結果を得た。さらにこの位相進み・遅れアナログ回路を、高速なサンプル周期のディジタル制御器に置き換えて実験を行ったところ同様の結果が得られることを確認した。これより、マルチレートのディジタル制御系で不安定零点の問題を回避する方法が開発できたことになる。つづいて、このマルチレートDCモータ角度制御系にフィードバックを併用するモデル追従制御を適用したところ、高精度の追従が実現できていることが確認された。つぎに、このモデル追従制御系の制御器パラメータをオンラインで調整するモデル規範型適応制御(MRACS)へ拡張して、シミュレーションおよび実機実験を行ったところ、パラメータ調整則に値の下限を設けるなどの工夫を行うと安定に動作することが確認できた。サンプル零点を再配置せずにMRACSを適用するとシミュレーションで収束させることが出来なかったことから、本研究で開発した再配置法が有効であることが検証できた。連続時間伝達関数の相対次数が2の重要な制御対象例としてDCモータのモデルは安定限界(-1)に近いサンプル零点を持つことが多いことから極零消去を行いにくいが、フィードバック系の補償器として用いられる位相進み/遅れ要素を直列結合して,その自由パラメータを調整することでサンプル零点の再配置を行いディジタルフィードフォワード制御系を設計することを試みた。その有効性を実証するため、DCモータ角度制御実験装置を製作し,フィードフォワード制御の一種であるモデルフォロイング制御を適用し、規範モデルへの追従制御実験を行った。零点の再配置を行うための位相進み/遅れ要素としてオペアンプ回路を製作して用いた。その結果、良好な追従制御性能が得られることが分かった。比較のため安定限界(-1)に近い零点を再配置せずにモデルフォロイング制御を適用した場合の追従制御実験も行ったが、この場合はモータパワーアンプへの入力信号に持続的振動が発生しやすく、とくに外乱トルクが加わった場合に極めて不安定な挙動がみられた。その一方、零点の再配置を行った場合はそのような現象は全く観察されず、安定性が保たれていた。このことから、提案したサンプル零点の再配置法はDCモータのフィードフォワード制御に有効であることが実証された。また、オペアンプによるアナログ回路は実装面で不便であることから、これを高速サンプル周期のディジタルフィルタに置き換えることを実験的に検証した。実際にモータ角度検出のサンプル周期10msに対して、置き換えディジタルフィルタのサンプル周期を1msにして実験を行った結果、アナログ回路とほぼ同様の良好な制御性能が確認された。理論的研究成果としては、サンプル零点のサンプル周期についてのテイラー展開式の一般的性質をこれまで知られていた以上に明らかすることができたことを挙げられる。重要な制御応用例であるDCモータのディジタル制御系モデルは安定限界(ー1)に近いサンプル零点を持つことが多いことから極零消去を行いにくいが,フィードバック系の補償器として用いられる位相進み/遅れ要素を直列結合して,その自由パラメータを調整することでサンプル零点の再配置を行いディジタルフィードフォワード制御系を設計した.昨年度にこの技法を実現するオペアンプ回路による零点再配置フィルタを開発し、モデルフォロイング制御実験によって有効性を検証できたが,この零点再配置フィルタを高速サンプルのディジタルフィルタに置き換える実験を行った.これによりアナログ回路を用いないマルチレートサンプル値系によって零点再配置をおこなう技法を確立できた.さらに,従来サンプル零点の不安定性によって応用に制約があったモデル追従適応制御系の設計へ応用する研究を行った.適応制御アルゴリズムとして,間接STR(制御対象のパラメータ推定を行った後に制御器のパラメータを調整する方法)を選んだ場合はパラメータ推定に時間がかかって収束が遅くなることも予想れていたが、DCモータを対象とした数値シミュレーションでは良好な収束性が確認できた.DCモータ制御装置を用いた具体的な実験によっても開発した手法の有効性が確認できた.

研究の目的に挙げていたサンプル零点の一般的性質を明らかにして再配置の技法を開発することは、DCモータのモデルフォロイング制御実験を行って良好な結果を得たことで達成できたと考えられるから。24年度が最終年度であるため、記入しない。DCモータのサンプル零点再配置技法の有効性がモデルフォロイング制御実験で明らかになったことから、さらにこれを適応・学習制御系へ発展応用できると予想される。したがって、同様の再配置技法にもとづいたDCモータの適応・学習制御実験を行っていく。
運動失調症シュータントによる障害機構の分子生物学的研究

小脳プルキンI細胞の樹状突起、棘突起形成及び顆粒細胞とのシナプス形成に重要な役割を果していると考えられるP400蛋白質をddYマウス小脳から精製し、3種のモノクローン抗体を作成した。この抗体を用いて、正常マウス脳組織における発現を免疫組織化学的手法により解析したところ、P400蛋白質の発現は小脳プルキンI細胞に特徴的であり、生後3日目頃から21日まで、プルキンI細胞樹状突起の発達とともにその発現が増大することが観察された。また、細胞内の局在を免疫電顕により調べた結果、P400蛋白質はプルキンI細胞の細胞膜及び小胞体膜に局在しており、とくにシナプス後膜に豊富に存在することが認められた。また、P400蛋白質はcAMP依存性蛋白質リン酸化酵素により、リン酸化を受けるが、Ca^<2+>-Calmodulin依存性蛋白質リン酸化酵素では殆どリン酸化を受けなかった。以上の結果は、P400蛋白質がcAMP依存性蛋白質リン酸化酵素により機能調節を受ける膜貫通蛋白質であることを示唆している。つぎに、3種のモノクローン抗体を利用して、マウス小脳cDNAライブラリーより、P400蛋白質に対するcDNAクローンを単離し、塩基配列を決定するとともに全アミノ酸配列について推定した。その結果、P400蛋白質は2749個のアミノ酸よりなるポリペプチドであり、3種のモノクローン抗体に対するエピトープがN末端側の679-727、943-1237及びN末端側2648-2749に位置していることを明らかにした。また、疎水性ドメインの探索から、7ヶ所の推定膜貫通部位の存在が認められるとともに、これらの疎水性ドメインのアミノ酸配列が従来報告されているG蛋白の膜貫通部位、また、ナトリウムチャンネルの膜貫通部位とかなりの類似性を示すことが認められた。以上の結果は、P400蛋白質がプルキンI細胞の情報伝達系に何らかの重要な役割を持つ受容体様膜蛋白質であることを示唆するものである。