hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リバース４Ｄ材料エンジニアリングによる材料開発プロセス革新

リバース4D材料エンジニアリング(R4ME)による材料開発方法論を構築した。最適化対象を「多数ミクロ組織制御」と「単一ミクロ組織制御」の2つのケースに分け,材料工学,機械工学の様々な課題にR4MEを適用可能にした。特に,粗視化手法,最適化手法およびR4MEの方法論をこれらにふさわしいものとして創成した。1枚の高精細3D画像に含まれる最大数十万個のミクロ組織データをビッグデータとして活用した材料開発や,多結晶組織イメージングのデータを用いた多結晶組織最適化が可能であることを示した。AC4CH-T6アルミニウム合金の疲労強度試験のSpring-8におけるCT観察,ならびに2024アルミニウム合金の引張試験下でのその場CT観察を行い,材料中に変形初期から存在する水素ポアと延性の関係を与える3D画像セットを取得した。取得した3D画像データは研究室内で開発した定量解析ソフトウェアによる4D画像解析も行った。次に,SPring-8で取得した3D材料組織画像を忠実に再現するイメージベース有限要素シミュレーションのモデル作成を行った。CT画像のデータ処理方法の検討を行った結果,ノイズ除去フィルタが必須であることが確認でき、粒子を考慮したモデリングが可能であることがわかった。アルミニウム母材とシリコン粒子の材料特性を取得するため、超微小硬度試験を実施した。その実験結果に合わせて、有限要素解析による材料同定を試行したところ、大まかな材料特性を取得することに成功した。また、大規模解析を行うため、PCクラスタを導入し、並列計算環境を整備した。H25年度の計画を先取りして水素ポアの3D形状を忠実に再現したイメージ有限要素シミュレーションを行い,材料内部のポアの配列を計算機内で変える事で材料の延性にどのような影響を与えるかをパラメトリックに評価できた。この他,最適化手法の検討も行った。パラメータ推定において,従来手法と比べ同等の精度で,かつ推定コストを抑えたパラメータの推定手法について調査した。調査の結果を踏まえて,逆シミュレーション手法によるパラメータ推定方法を提案した。また,逆シミュレーション手法を検討するために最適化・統計ソフトを導入し,必要な計算環境を整備した。前年度に引き続き,SPring-8においてAC4CH-T6試験片の低サイクル疲労試験のその場CT観察による4D可視化実験を実施し,目的関数と設計変数の関係のデータを蓄積した。さらに,結晶組織最適化のための基本画像データセットを得るため,Al-4%Cu合金の多結晶材の引張試験のその場CT観察,ならびにX線回折援用結晶粒界追跡法(DAGT法)を用いた可視化実験を行った。これと並んで、イメージベース有限要素法解析を実施した。本年度は,AC4CH-T6材の疲労損傷と2024アルミニウム合金の延性破壊に及ぼす内在水素ミクロポアの影響についてイメージベース有限要素モデルを作成した。この多結晶組織の3D画像を元にしたイメージベース有限要素モデルの構築にも成功し,解析の準備を進めている。最適化手法の検討では,H26年度の計画を先取りして,従来手法と比べ,同等の精度で推定コストを抑えたパラメータの新たな推定手法を検討した。昨年の研究で構築された比較的複雑で大規模な有限要素モデルに対し,Infill Sampling Criteriaを導入したニューラルネットワーク(NN)モデルを用いた手法を適用し,有限要素モデルの近似モデルとしての妥当性評価,およびパラメータの最適値を行った。本研究で設定したパラメータの推定範囲内において,提案手法は実験計画法のみを用いて構築したNNモデルと比べてもモデル精度が向上し,一意的なNNモデルを構築することができた。リバース4D材料エンジニアリングの開発(以下、R4ME)は、その要素技術の開発が一通り終わり、デモンストレーター実験での検証と各要素技術の高度化というステージに入っている。2つの要素技術のうち、まず粗視化に関しては、第二相粒子、結晶組織などのサイズ、形状、空間的分布、配向性などの粗視化に供する設計変数(ミクロ組織の幾何学的特徴を定量的に計測したもの)を調査し、合計48個の変数を計算できる画像解析プログラムとして実装した。また、材料のマクロ特性との関係を統計学的に解析し、低次元化するデータマイニング過程には、重回帰分析、主成分分析、CARTなどを用いる。R4MEの大容量イメージベースシミュレーション(以下、IBS)は計算時間が膨大で、試行回数が極めて制限される。そのため、粒子群最適化の様な高精度化という近年の最適化のトレンドに逆行する「寡試行最適化」(限られた数のデータ点で最適解探索)が必要になる。そのため、Infill sampling基準による代理モデルの逐次更新を採用した。現在の所、代理モデルには人口ニューラルネットワーク(以下、ANN)を用いている。方法論の検討から、R4MEを適用すべき課題を「第2相の組織制御」と「単一ミクロ組織支配型」の2つのケースに分け、材料工学、機械工学の様々な課題にR4MEが適用可能なようにした。代表的な応用例である「第2相の組織制御」のデモンストレーター研究に関しては、一通りの試行を終えつつあり、その解析を進めている。また、「単一ミクロ組織支配型」研究は、疲労破壊など、産業的にも重要な課題をカバーする。各要素技術に関する学術界を通しての成果発信を、国内の材料・機械工学に関する学会でのシンポジウム企画を3件、招待講演を5件、学会誌における特集号の発刊を1件、国際会議におけるオーガナイズドセッションの企画を1件などと活発に行っている。

リバース4D材料エンジニアリングの開発(R4ME)は,その要素技術の開発が終わり,既にデモンストレーター研究の検証と各要素技術の高度化のステージに入っている。2つの要素技術のうち,粗視化に関しては,第二相粒子,結晶組織などのサイズ,形状,空間的分布などの粗視化に供する設計変数を調査し,合計45個の設計変数を計算している。この内容,および正規化の可否などに関して検討を重ねた。また,材料のマクロ特性との関係を統計学的に解析するにあたり,設計変数を低次元化するデータマイニング過程では,重回帰分析,主成分分析,CARTなどどのように用いるかを検討した。最適化プロセスについては,代理モデルを構成する人工ニューラルネットワーク(ANN)をサポートベクターマシン(SVM)に変更することで,寡試行最適化に適した最適化手法を構築した。さらに,全体をまとめる方法論を検討し,R4MEの適用対象を「多数ミクロ組織制御」と「単一ミクロ組織制御」の2つのケースに分け,材料工学,機械工学の様々な課題にR4MEが適用可能なようにした。デモンストレーター研究Iでは,アルミニウム中の水素ポアが損傷に及ぼす影響を,デモンストレーター研究IIでは,アルミニウム鋳物中のミクロ欠陥からの疲労破壊制御を,デモンストレーター研究IIIでは,アルミニウム合金の多結晶粒組織制御の研究を推進した。上記IおよびIIでは「多数ミクロ組織制御」と「単一ミクロ組織制御」のコンセプトを適用した。またIIIでは,放射光CT実験の画像データから結晶粒モデルを作成し,結晶粒のイメージベースモデルを結晶塑性有限要素解析する環境を整えた。各要素技術およびR4MEの適用に関する成果発信を論文,国内・国際会議での発表,シンポジウムなどのオーガナイズを通じて活発に行った。1)粒子やミクロ欠陥といった材料組織因子をサイズ,形状,空間分布など,様々な観点から定量化する粗視化手法を確立した。また,重回帰分析,主成分分析,CART等を組み合わせて設計変数を低次元化する粗視化プロセスについても確立されつつある。2)最適化に関しては,以前に提案した最適化プロセスの内,代理モデルを構成する人工ニューラルネットワークをサポートベクターマシンに変更し,Infill sampling基準により代理モデルを逐次更新するという前年度までに開発した最適化アルゴリズムに組み入れた。これらは,既に実装も完了し,試行を繰り返して改良を進めている。3)リバース4D材料エンジニアリング(R4ME)による材料開発方法論の検討により,R4MEの適用対象を「多数ミクロ組織制御」と「単一ミクロ組織制御」の2つのケースに分け,材料工学,機械工学の様々な課題にR4MEが適用可能なようにした。実際,3つの全く異なるデモンストレーター研究を推進し,特にデモンストレーター研究I(アルミニウム中の水素ポアが損傷に及ぼす影響評価)では,繰り返し試行を行い,方法論,各要素技術の問題点の洗い出しとその改良を進めることができている。この様に,ほぼ計画通りに研究が進行し,開発完遂に向けて順調に推移している。強度,疲労破壊,結晶塑性と幅広いテーマに適用することができており,実用性も担保されつつあると判断する。
古地磁気データを用いた過去80万年間の地球磁場変動の解明

平成18年度に、科学研究費補助金を受けて行った研究の成果は以下のとおりである。地磁気永年変動解析法に関する研究、とくにサンプル数が少ない場合の球面調和関数を用いた解析法:古い岩石が保持する古地磁気データセットを用いた解析をする上で、最も問題となるのはその量の少なさである。また、古地磁気データは、非常に誤差が大きいし、堆積物を使用するときは場合によって偏角が使えず伏角だけを利用することにもなる。そこで、このような厳しい環境でのインバージョン法と、超パラメータ(ダンピングパラメータ)の決定について、サイト数と分布を変えながら検討した。その結果、方位データが伏角と偏角を両方利用でき、ある程度質の良いものであれば、30程度のサイトで十分であろうことがわかった。しかし、現実には、堆積物データの多くで偏角が利用できない可能性が高いので、30では足りないと考えられる。現存するデータセットは数十万年レベルの解析には若干足りないかもしれない。この成果は現在「Effects of the site distribution and the prior information on the inverted geomagneticfield model : a case study applying the ABIC method to thesynthetic datasets」というタイトルで、Earth, Planets and Space誌に投稿中(現在は修正稿の査読を経て再修正をしている最中なので、成果一覧に載せていない)である。また、一部は研究代表者が所属する岡山理科大学情報処理センターの研究報告(紀要なので成果一覧に載せていない)に、「ダンピングなどを用いた逆問題における最適解の存在について」というタイトルで公表した。平成16年度中に、科学研究費補助金の補助を受けて以下のような研究を行った。(1)古地磁気変動解析に用いるデータの収集:現在、ターゲットとして、過去80万年間分の堆積物の生データのほかに、強度と方向の基準点になるいくつかの火山岩試料を収集している最中である。また、過去数千年分の堆積物・考古地磁気試料のデータも集めて、整理している。時系列データを扱う上で、年代測定の誤差の測定値への影響についても検討している。(2)解析手法の開発:過去の研究で私は火山岩に対する古地磁気的な研究から得られた、地球磁場の(強度のない)各方向余弦成分を用いて解析を行ってきた。しかし堆積物に関しては、偏角が信用できないデータも多いので、伏角と強度(相対/絶対)を用いて逆問題を解く手法を開発している。また、畠山・河野(2003)で方向余弦成分への応用法を示した、Mochizuki (1994)の線形問題への変換法を利用した解析手法についても、本研究の問題に応用できるかどうか、検討している。(3)古地磁気時間連続解析のベース(基本場)に利用する変動の平均(平均地球磁場)と振動幅(古地磁気永年変化)の関係に関する研究:過去数百万年間分の地磁気変動の基本場として、平均地球磁場と古地磁気永年変化を使用することが必要である。軸対象双極子場以外の磁場成分や古地磁気平年変化があるために引き起こされる時間平均への見かけの影響は、時間平均方向を利用する際に大きな困難となることが示された。また、これまでに求められてきた平均場と振動幅は先験的情報として、堆積物を用いた連続的な変動の解析にも有用である事が予想される。この研究成果を地学雑誌に投稿した(現在受理されて掲載準備中)。平成17年度に、科学研究費補助金を受けて行った研究の成果は以下のとおりである。(1)古地磁気時間連続解析の基本場となる、変動の平均(平均地球磁場)と振動幅(古地磁気永年変化)の取り扱いに関する研究:連続的な時間変化する地磁気モデルを求めるためには、少ないデータをカバーするためにある種の先験的情報を用いた解析をすることが必要となる。過去の研究では、先験的情報としてコア表面などでの物理的制約条件を取り扱うことが多かった。しかし、私は以前、地球磁場の統計的モデル(平均+変動幅)を求めたので、これを使わない手はない。その統計的モデルが観測される磁場成分に及ぼす影響を推測し(昨年度投稿したものが本年度掲載された)。それについて定式化を行った(論文投稿準備中)。この結果はさらに、テクトニクスなど古地磁気データを用いた他の研究にも応用ができるものである。(2)地磁気永年変動解析法に関する研究:私がこれまで開発してきたインバージョンの手法を応用して連続変動を求めるための方法を検証した。手始めに、比較的データのそろいが良い、過去1600年分についてこの手法を用いて解析したところ、いくつかの新たな問題が見つかった。その1つは、これまでStochastic Inversionにおいて、超パラメータの決定法に使用してきたABICが、データの数が極端に少ない場合うまく働かない可能性があるということである。現在、この問題を乗り越えるために手法の各部分の見直し作業を行っている。

その結果、方位データが伏角と偏角を両方利用でき、ある程度質の良いものであれば、30程度のサイトで十分であろうことがわかった。しかし、現実には、堆積物データの多くで偏角が利用できない可能性が高いので、30では足りないと考えられる。現存するデータセットは数十万年レベルの解析には若干足りないかもしれない。この成果は現在「Effects of the site distribution and the prior information on the inverted geomagneticfield model : a case study applying the ABIC method to thesynthetic datasets」というタイトルで、Earth, Planets and Space誌に投稿中(現在は修正稿の査読を経て再修正をしている最中なので、成果一覧に載せていない)である。また、一部は研究代表者が所属する岡山理科大学情報処理センターの研究報告(紀要なので成果一覧に載せていない)に、「ダンピングなどを用いた逆問題における最適解の存在について」というタイトルで公表した。
朝鮮時代における荀子学の総合的な研究

本研究は、朝鮮時代における荀子学を総合的に考察することを目指し、書誌学的な調査をはじめ、朝鮮の荀子学関係資料の収集・整理を行い、これをベースに思想史的な検討を加える形で、朝鮮における『荀子』受容の様相を解明するとともに朝鮮思想史の新たな側面を照らし出すものである。本研究は朝鮮時代における荀子学の総合的研究を目的とし、以下の二つの作業を行った。1.書誌学的な研究:朝鮮時代から現在に至るまでの、韓国・日本・中国・台湾・フランス・イギリス・アメリカで刊行された朝鮮本関係書目や蔵書目録80種以上、および韓国での版本調査を行い、朝鮮で作られた『荀子』の版本・写本の存在、および朝鮮の学者が自にした荀子書の種別とその流布状況を解明した。史書の記録によれば、高麗時代に荀子書が刊行されていたことが知られるが(『高麗史』など)、本調査で実際確認された荀子書は明版・清版の中国版本であり、朝鮮で作られた『荀子』版本は確認されず、写本1種が確認された。朝鮮本(韓本)のみを載録する書目をみると、子部の儒家類は中国撰述の性理学関係書と朝鮮学者の儒学関連著述がその大部分を占め、宋代以前の中国撰述の儒家書は皆無に近く、子部の他の類目においても墨子・韓非子のような諸子書は見あたらない(道家と兵家は例外)。こうした傾向から、思想部門において朝鮮時代の出版事業は、主として性理学関係書物の刊行を中心に行われたことがうかがわれ、朝鮮時代の知識人が一般的にみた『荀子』テキストは、明・清から輸入された版本、ないし朝鮮後期に広く流布された諸子書の節略本(『諸子類纂』など)であったと考えられる。2.朝鮮の荀子学関係資料を収集・整理:荀子書の種別や流通に関しては不明な点が多いが、文集や朝鮮王朝実録などには荀子や荀子書に対する論及が、序・跋・読書記・引用の形で少なからず散見される。これらの記事は朝鮮時代における荀子像や荀子書の受容様相を知るために重要であり、当年度は主に荀子関係資料の収集・整理作業を行った。その結果、荀子の性悪説に対する批判的な記事が多数にのぼるが、立論のための引用や訓詁のための典拠として荀子書を多く用いることが確認できた。これらの記事を学者別・時代順に整理して資料集を編集している。この資料集を通じて朝鮮時代における荀子観、およびその時代的な変遷が明らかになると期待される。本年度(平成22年)は、版本調査を通じて朝鮮における荀子書の流通状況を解明するとともに、朝鮮荀子学関連記事を収集・整理し「朝鮮荀子学資料集成」を作成した。まず、版本調査では昨年度の目録調査を踏まえて韓国・日本・台湾の図書館・研究所・博物館など各機関に所蔵されている『荀子』版本を実査し、書誌学的な研究を行った。調べたところでは朝鮮で作られた『荷子』の版本・写本は確認されず、現在韓国に残っているのは中国と江戸の版本のみである。中国版本の場合は明版をはじめ清人注釈書の版本が多数あり、江戸の版本は主に旧韓末か植民地時期に伝入したものと判断される。このような朝鮮刊本の不在は、朝鮮における諸子書刊行の実態の一端を示すものと考えられる。朝鮮時代の学者は節略本を通じて諸子書を読んでいる例もみられるので、本年度の書誌調査においては、朝鮮における荀子書の受容様相をより正確に知るために、単行した荀子書のみならず、類書や節略本(『百家類纂』『諸子品節』『諸子奇賞』など)にまで調査の対象を広めた。また、昨年度に引き続き、個人の文集・朝鮮王朝実録・経学関係著作などから荀子関連記事を収集・整理し、「朝鮮荷子学資料集成」としてまとめた。資料集成では関連記事を主題別に分け、時代順に整理することによって朝鮮荀子学の実態を解明するための基礎資料を提供しようとした。本作業を通じて、朝鮮時代の荀子思想の理解および受容様相に対する新たな知見が得られた。すなわち、孟子の性善説を「道統」とする朝鮮の学者は荀子の性悪論に対しては厳しい批判を展開するが、一方、政治・経済・法律・軍事・農業などの諸分野にわたる経世論においては荀子思想に一定の評価を与え、礼学や典制制度などの名物考証においても『荀子』は多く引用されていることが判明された。その詳細は"Xunzi and Pre-Modern Korean Thinkers"との題目で、アメリカの学者であるEric Hutton氏編のDao Companionの一章として掲載される予定である。
バナジウム錯体の結晶中および溶存状態における異性化

ある種の四座シッフ塩基配位子を含むオキソバナジウム(IV)錯体は、結晶化させる際に用いる溶媒の種類により緑色と橙色の2種類の結晶が生じることをすでに報告した.今回、X線結晶構造解析により、緑色錯体は五配位四方錐単核構造であるのに対し、橙色結晶は単核錯体が・・・V=O・・・V=O・・・と連なった一次元鎖状構造であることを明らかにした.いままで、同一組成でありながら全く異なる幾何構造を持つ錯体の例はほとんど知られておらず、この2種の錯体は、吸収スペクトルの研究のような理論的研究を行うのに適した系といえる.橙色結晶は乳鉢中ですりつぶすことにより緑色へと変化する.また、緑色結晶は加熱により橙色へと変化する.しかし、変化した後の錯体は、いずれも非晶質となっていた(粉末X線回折スペクトル測定による).そこで、変化した後の錯体の構造を知る目的で、まず赤外線吸収スペクトルにおけるV=O伸縮振動のバンドに着目して構造を解析した結果、いずれも、はじめに得られた橙色錯体と緑色錯体の混合物であることが明らかになった.さらに、高エネルギー研究所におけるEXAFS測定結果もこの結果を支持した.研究の過程で、橙色結晶をクロロホルム蒸気にさらすと緑色に色変化(構造変化を伴う)し、また、逆に緑色結晶をアセトニトリル蒸気にさらすと橙色に変化することを見出した(可逆的変化).結晶構造から考えて容易に起こりそうに思われないこのような構造変化が、現実に起こっていることは極めて興味深い.この機構についてさらに研究を続ける予定である.ある種の四座シッフ塩基配位子を含むオキソバナジウム(IV)錯体は、結晶化させる際に用いる溶媒の種類により緑色と橙色の2種類の結晶が生じることをすでに報告した.今回、X線結晶構造解析により、緑色錯体は五配位四方錐単核構造であるのに対し、橙色結晶は単核錯体が・・・V=O・・・V=O・・・と連なった一次元鎖状構造であることを明らかにした.いままで、同一組成でありながら全く異なる幾何構造を持つ錯体の例はほとんど知られておらず、この2種の錯体は、吸収スペクトルの研究のような理論的研究を行うのに適した系といえる.橙色結晶は乳鉢中ですりつぶすことにより緑色へと変化する.また、緑色結晶は加熱により橙色へと変化する.しかし、変化した後の錯体は、いずれも非晶質となっていた(粉末X線回折スペクトル測定による).そこで、変化した後の錯体の構造を知る目的で、まず赤外線吸収スペクトルにおけるV=O伸縮振動のバンドに着目して構造を解析した結果、いずれも、はじめに得られた橙色錯体と緑色錯体の混合物であることが明らかになった.さらに、高エネルギー研究所におけるEXAFS測定結果もこの結果を支持した.研究の過程で、橙色結晶をクロロホルム蒸気にさらすと緑色に色変化(構造変化を伴う)し、また、逆に緑色結晶をアセトニトリル蒸気にさらすと橙色に変化することを見出した(可逆的変化).結晶構造から考えて容易に起こりそうに思われないこのような構造変化が、現実に起こっていることは極めて興味深い.この機構についてさらに研究を続ける予定である.
金属細線を包埋したウェアラブル圧力センサの開発

平成29年度は,有機強誘電体であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム中に,電極となる金属細線を数百μm程度で等間隔に包埋させた新奇な構造のワイヤ型圧力センサを作製し,そのフィルムの圧力応答特性を評価した。1kPa程度の微小なタッピング圧力に対して,数百mV程度のスパイク状の出力波形を観測しており,複数の細線間で同様の応答特性が再現性良く観測できたことを確認している。平成30年度は,出力感度向上を目的として,PVDFフィルム中の配向分極制御方法について検討を行う。チオール修飾を施した金電極表面上にPVDFフィルムを成膜することにより,PVDFフィルム中の分極の配向を制御するという新奇なポーリング法を試みる。作製方法としては,プラスチック基板上に下部電極(金)を蒸着し,その電極にチオール修飾を施して,極性溶媒であるヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)を溶媒としたPVDF溶液を塗布する溶液塗布法を用いる。溶液を数時間かけて乾燥し,純水に浸して余分な溶媒を除去する。最後に,PVDFフィルム上に上部電極(金)を蒸着する。このようにして作製されたセンサ試料に対し,圧力を印加した際に出力される上下電極間の電圧変化を測定し,応答特性の評価を行う。定量的な圧力応答特性(圧力依存性)を評価するために,マイコン制御可能な圧力印加測定系を構築する。さらに,ポーリングの評価を行うために,X線回折法によるPVDFフィルムの生成相の同定と結晶性の評価を行う。1次元マッピングへの応用を指向した基本デバイスとして,下地にチオール修飾した金電極を用いた上で,その対向(上部)電極として複数の独立した銀細線を用い,これらを全てPVDFフィルム中に包埋させたワイヤ型圧力センサの作製も試みる。PVDFフィルムの配向分極制御方法として,まずチオール修飾剤の選定を行った。表面ダイポールを有する金チオール修飾が有効であると考え,双極子モーメントの向きが異なるデカンチオール(DT)剤とパーフルオロデカンチオール(PFDT)剤を使用した。仕事関数の差から,DTおよびPFDTを用いて修飾を行った金表面にはダイポールの存在が確認でき,その方向はDT修飾表面とPFDT修飾表面において互いに逆向きであることが確認できた。それぞれのチオール剤で修飾した金電極表面に,溶液塗布法を用いてPVDFフィルムを成膜し,さらにそのフィルム上部にも金電極を蒸着してセンサ試料を作製し圧力応答特性を測定した。グランド(GND)端子を下部電極に接続した時と上部電極に接続した時で,出力電圧の正負が反転した。このグランドのつなぎ替えによる正負反転は,PVDFフィルムが分極していることを示している。さらに,分極方向はPFDT修飾サンプルとDT修飾サンプルで互いに逆向きであることを確認しており,用いる修飾剤により分極方向を制御できることがわかった。マイコン制御可能な圧力印加測定系を構築して圧力依存性を評価したところ,PFDTを用いることにより,修飾無しの試料と比較して約5倍の感度向上に成功した。また,X線回折法による測定により,チオール処理したPVDFフィルムは圧電性の高いβ型であり,修飾無しの試料と比較して半値幅が小さいことから,結晶性も高くなっていることがわかり,チオール修飾によるポーリングの効果が確認できた。チオール修飾したワイヤ型圧力センサにおいても,センサ上面からの圧力の印加位置を制御することにより,個々の銀細線からの出力信号を1次元的に独立かつ明確に得ることに成功した。以上,当初の研究実施計画の達成度として,おおむね順調に進展していると評価している。圧力分布,歩行解析などの多点計測系へのフレキシブル圧力センサのデバイス応用のために,1次元マッピングを拡張した2次元マッピング素子の作製および2次元平面における圧力分布の取得について検討を行う。下部金電極をチオール化した基板上に銀細線を2次元的に立体交差させた状態で張り,これまでと同様に溶液塗布法を用いて,銀細線を包埋するようにPVDFフィルムを成膜することにより圧力センサの作製を行う。将来的に人工皮膚として触覚のフィードバック等への応用を考慮し,人間の触覚の100μmの分解能を目標とする。また,PVDFフィルムに圧力を印加したときの電圧信号をリアルタイムで画像表示できるように,LabVIEW開発システムによるプログラム開発を行う。平成29年度は,圧電素子であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム中に,電極となる金属細線を簡便な手法で包埋する技術を確立し,そのフィルムの圧力応答特性を測定することを目的とする。まず,PVDFフィルム中にAg細線(50μm径)を均等配線するための治具の作製を行った。ステンレス台の上にPVDFフィルムの膜厚を制御するためのテフロンの型枠を設置し,その型枠に数百μm程度で等間隔にAg細線を固定するための溝を掘った。固定したAg細線に,極性溶媒にPVDF粉末を溶解させたPVDF溶液を塗布し,ある一定温度で乾燥させた後に水洗して,Ag細線を包埋したPVDFフィルムからなるセンサ試料を得ることに成功した。SEMによる断面形状観察を行ったところ,Ag細線が約100μmの一定間隔を保った状態で,PVDFフィルム中に完全に埋め込まれていることを確認した。また,XRDによる構造解析により,Ag細線が包埋されているPVDFフィルムがβ型として形成されていることが確認できた。PVDF

粉末の混合濃度,溶媒の種類・混合比,乾燥温度・速度を制御して,溶液塗布法を用いたPVDFフィルムの作製条件を検討した。ある条件で作製したPVDFフィルムにタッピング圧力を印加したときの1対のAg細線間の出力電圧変化を評価した結果,1kPa以下のタッピング圧力に対して,数百mV程度のスパイク状の出力波形を観測した。複数の細線間で同様の応答特性が再現性良く観測でき,本センサは脈拍計測などへの応用を考える上でも非常に有用であることが確かめられた。本年度の結果から,圧力印加によってPVDFフィルムが一時的に微小変形することにより,Ag細線間の容量変化に起因する変位電流が生じていることが示唆された。平成29年度は,β型のポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム中に,電極となる金属細線を簡便な手法で包埋する技術を確立することを目的としている。数百μm程度で等間隔にAg細線を固定するための治具を作製し,Ag細線を包埋したPVDFフィルムを形成することに成功した。SEMによる断面形状観察を行ったところ,Ag細線が一定間隔を保った状態で,PVDFフィルム中に完全に埋め込まれていることを確認できたため,その目的を達成している。また,1kPa以下のタッピング圧力に対して,数百mV程度のスパイク状の出力波形を観測しており,複数の細線間で同様の応答特性が再現性良く観測できたことから,圧力センサとして応用可能であることが確認できている。また,PVDFフィルムの分極を金属細線間で均一方向に整える方法について検討を行った。PVDF溶液乾燥中にポーリング処理を施すことを試みたが,分極を揃えるまで至っていない。これについては,PVDFフィルムの作製条件を含めて,ラビング法や修飾処理により引き続き検討を行っていく。今後,平成30年度の研究実施計画として予定していた通り,ウェアラブルセンサとして活用するために,金属細線を包埋したPVDFフィルムの圧力センサとしての性能評価を行っていく。以上,当初の研究実施計画の達成度として,おおむね順調に進展していると評価している。平成29年度は,有機強誘電体であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム中に,電極となる金属細線を数百μm程度で等間隔に包埋させた新奇な構造のワイヤ型圧力センサを作製し,そのフィルムの圧力応答特性を評価した。1kPa程度の微小なタッピング圧力に対して,数百mV程度のスパイク状の出力波形を観測しており,複数の細線間で同様の応答特性が再現性良く観測できたことを確認している。平成30年度は,出力感度向上を目的として,PVDFフィルム中の配向分極制御方法について検討を行う。チオール修飾を施した金電極表面上にPVDFフィルムを成膜することにより,PVDFフィルム中の分極の配向を制御するという新奇なポーリング法を試みる。作製方法としては,プラスチック基板上に下部電極(金)を蒸着し,その電極にチオール修飾を施して,極性溶媒であるヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)を溶媒としたPVDF溶液を塗布する溶液塗布法を用いる。溶液を数時間かけて乾燥し,純水に浸して余分な溶媒を除去する。最後に,PVDFフィルム上に上部電極(金)を蒸着する。このようにして作製されたセンサ試料に対し,圧力を印加した際に出力される上下電極間の電圧変化を測定し,応答特性の評価を行う。
藤原俊成の総合的研究

中世和歌の形成に多大の功績を果たした歌人藤原俊成に対し、その撰集『千載和歌集』の配列構成に新知見をもたらし、またその歌論上の主著『古来風躰抄』の注釈を、最新の成果を盛り込みつつ完成させ、また源実朝・頓阿・宗祇(古今伝授)など、中世和歌の重要歌人・課題について、新たな視点を提示した。いずれも、従来の研究史において不足していた、和歌史的な視座のもとに新たに位置付け直す点に特徴がある。本年度のもっとも主要な研究実績は、藤原俊成の歌論の主著『古来風躰抄』の注釈の完成である。この注釈の新しさは、(1)『万葉集』次点本の中での本書の本文の位置付けを示したことなど、本書に抄出された和歌本文の独自性に留意したこと、(2)本書の中の叙述と俊成の和歌詠作との関連を具体的に指摘したこと、が挙げられる。これによって、従来俊成の和歌「理念」の書として抽象的に捉えられがちであった本書を、具体的な言語意識・表現意識のもとに捉えることが可能になった。当該注釈は、『歌論歌学集成』中の1巻に所収される形で、三弥井書店より本年4月に刊行予定である。ついで論文「源氏物語と新古今和歌」(『源氏物語とその享受研究と資料』所収、武蔵野書院、2005・10)では、藤原俊成はじめ新古今歌人にとって『源氏物語』とは何であったかを考察した。結論として、『源氏物語』がこの時期の歌人たちの内面に深く関わり、それによって同書の位置づけが、私的なものから公的なものへと変化しつつあったことを、具体的な用例を挙げつつ指摘した。これによって、『源氏物語』享受の画期を示した俊成の、新たな文学史的意味付けが可能になった。また、論文「序論身の表現としての和歌」(『和歌をひらく第1巻和歌の力』所収、岩波書店、2005・10)は、『古今集』仮名序以来の歌論の流れを押えながら、その背後に「身」への意識が潜在していることを明らかにした。これによって、『古来風躰抄』などにおいて、なぜ俊成があれほど「姿」にこだわったのか、その文学史的必然性が明らかになった。今年度の研究実績の柱は2本ある。一つは、雑誌『文学隔月刊』に掲載された、学術論文「頓阿論--題詠のポエジー」の刊行、もう一つは、『古来風躰抄』の注釈の刊行である。前者は14世紀を代表する歌人頓阿の題詠の方法について分析したもので、そこに連歌の付合との方法的な共通性、贈答歌の手法に通じる本歌取りの方法を看取し、これを問答的性格と名づけた。そして、その特質ゆえに、南北朝時代の動乱の中、広範な階層の人々の和歌への関心を喚起することができた、それは中世初頭の藤原俊成の業績に比肩すべきものである、と規定した。後者の『古来風躰抄』の注釈は、『歌論歌学集成』の一環としてその第七巻に、小林一彦・山本一の別作品の注釈とともに収載されたものだが、本研究課題の研究目的の重要な部分を達成するものであった。その特色は、以下の通りである。(1)『古来風躰抄』の底本として、『古来風躰抄』の原本と呼んでよい俊成自筆本である冷泉家時雨亭文庫所蔵本を初めて採用したこと。(2)『古来風躰抄』に見られる藤原俊成の和歌観にについての、最新の研究成果を取り込んだこと。本書については、ここ20年ほどで、それまでの通説を根底から疑う新説が提出されていた。渡部自身の説をも含めたその新説に基づいて、新たな解釈を施した。(3)『万葉集』抄出部分について、とくにその訓読本文に関しての最新の成果を導入した。(4)『古来風躰抄』の宛先として、新説である守覚法親王説を検討した。以上を主な新機軸として、『古来風躰抄』の注釈に新生面をもたらした。今年度の本研究課題における実績は三つある。一つは、『国文学解釈と鑑賞』五月号に掲載された学術論文、「『千載和歌集』-中世の虚構と現実」である。藤原俊成が撰者となった『千載和歌集』の覊旅の部の配列と構成を、『久安百首』を出典とする和歌を中心に据えて分析した。とくに崇徳院の二首が、それ以降の現実と和歌史を予言するかのような働きをし、そのことを浮き彫りにする配列・構成であることを明らかにした。二つ目は、『国文学』12月臨時増刊号に発表した、「表現論-掛詞・縁語をどう考えるか」である。これは『百人一首』における縁語と掛詞の意義を考察したものである。

『百人一首』の選歌は、『千載和歌集』以降の和歌に、縁語・掛詞を用いた歌が異様なまでに多いことで特色づけられるが、それらの縁語・掛詞は、ただたんに作者の技巧の跡を示すものではなく、そこには、言葉の偉力に対する歌人の敬虔な思いが込められており、それこそが晩年の藤原定家の歌観の重要な領域だった、と結論付けた。定家は、父である藤原俊成の歌観を継承したのだが、とくに晩年には父の時代への回帰が強く見出されるのである。三つ目は、『古代文学』第47号(平成20年3月)に発表した、「「しらべ」論の根拠」の論文である。これは平成19年古代文学会のシンポジウムで発表したものを活字化したものである。和歌史上の重要な鍵概念である「しらべ」には、根源的なものへの志向を促すような機能があるが、それは和歌定型に強く規制される「しらべ」が、あたかも因果を逆転するかのような感覚をもたらすことに由来するのではないか、という問題提起を行った。平成20年度の研究実績としては、まず論文「古今伝授の想像カ-『古今和歌集両度聞書』・『古聞』を読む-」が挙げられる。東常縁から宗祗への古今伝授の内容を具体的に復元し、その文学史的意義を考察した。とくに我田引水であり牽強付会だと言われてきた「下心」「裏説」について、連歌などの創作の観点から考察する、という独自の視点のもとに、これらは、創作の想像力の推進力となった、という創見を導き出した。また、旧套墨守の典型のように言われる古今伝授に、想像力の発条となる「虚心」を称揚する論理を発見した。藤原俊成に始まる御子左家歌学の、中世的到達点を古今伝授の言説に定位した。次の研究実績として、『慈円難波百首全釈』の刊行が挙げられる。これは、渡部泰明主導のもとに、岡崎真紀子・木下華子・五月女肇志・平野多恵・山本章博・吉野朋美の若手研究者とともに、慈円の法楽百首の一つで、聖徳太子信仰に基づく百首である「難波百首」を精読したものである。藤原俊成の和歌の特色の一つに、仏教との関わりがあるが、和歌と仏教の関係の問題を集約するのがこの慈円という歌人であり、ほとんど注釈のなかった彼の作品を精読することには、それ自体画期的な意義があるとともに、これによって、俊成の文学史的意義づけも明確になってきた。第三の実綾として、論文「その後の万葉集源実朝を例として」が挙げられる。これは、源実朝の万葉集の歌からの影響を論じたもので、それが、鎌倉武士という集団が自分たちの和歌を持とうとした意志の表れだと結論付けた。従来実朝の模倣作・習作として安易に規定されていた作品に、重要な意味を見出した分析であり、それによって、俊成・定家ら京都の歌人の和歌活動の意義も対象化されるという意義をもつ。
東アジアのグリーンインフラ研究ー玉川上水網沿川緑地の利用形態とリ・デザイン

玉川上水分水網および沿川緑地について、昨年度までの成果で得た基礎情報をもとに具体的な事例でより詳細の空間構成や利用形態を把握するため、関係自治体へのヒアリングおよび私有地内の緑地実測調査を行なった。また、これまでの成果をまとめて海外で開催された2学会にて発表を行なった。1)実測:2017年度には十分実施できなかった江戸や明治期から残存している重要な遺構や緑地(庭園・寺社地など)について、現地で実測調査を行い図面資料を作成した。2018年度について実測1箇所、見学許可2箇所可能であった。1箇所について、許可を得てトータルステーションを用いて、平面情報だけでなくレベルも同時に計測した。緑地の微地形が把握でき玉川上水分水網との高低差が把握されたが、幾度となく改変されており、すでに通水は不可の状態にあった。見学できた2箇所は水路との関係は失われており、管理者へのヒアリングから管理不足が大きな要因であることが理解できた。2)ヒアリング:2017年度は市民団体などへのヒアリングが完了したため、2018年度は、行政および沿川緑地所有者などへヒアリングを実施した。実測できた1箇所および見学できた2庭箇所については緑地所有者へのヒアリングが行えた。また、2017年度実施した行政へのヒアリング結果から、小平市の分水沿いの公園や保全緑地事業に特徴があることがわかったため、沿川の公園および保全緑地それぞれ整備過程についてさらにヒアリングを重ねた。しかしながら、担当者の移動などで具体的な整備過程までは明らかにすることができなかった。3)研究成果の発表:2017年度は研究成果が十分ではなかったため、2018年度は国際学会2学会(ISIAIA韓国大会およびIFLAシンガポール大会)にて、成果を発表した。様々な国の研究者と交流ができ、今後の研究を推進する上でのアドバイスを受けた。2017年度以降において研究機関を異動したため、現地調査回数が予定実施回数に比べて少なく、利用実態調査は当初の計画通り実行できていない。しかし、2019年度に実施予定であった成果発表は2018年度に実施でき、おおむね順調に進んでいるものと考えている。今後推進する項目は以下の3点である。1)広域的な視点からの分析:オリンピックを契機に玉川上水網の活用に向けたシンポジウムや勉強会が活発に開催されるようになり、玉川上水網の価値が再評価されている。そこで、今後は広域的な観点からグリーンインフラとしての評価を実施することを次年度実施していく方針で考えている。2)利用実態調査:2018年度は利用実態調査がほとんど実施できなかったため、2019年度に実施する方針でいる。しかし、研究機関が異動したこともあり、調査日は限定的になることから、実地での長時間の調査は難しく、新聞や文献資料などによる調査へ変更することを検討する。3)研究成果の発表:2019年度も引き続き研究成果を広く海外に向けて発表していく。特に世界的にグリーンインフラは大きなトピックであるものの、日本版グリーンインフラのあり方は世界に向けてさほど発信されていない状況にあるため、積極的な発信が必要であると考えている。4)保全に向けてのガイドライン作成:2019年度は最終年度にあたるため、研究成果をまとめるだけにとどまらず成果を応用して今後の保全に向けたガイドラインを作成する。ガイドライン作成にあたっては、国内外の研究者との交流を実施し、内容の充実を図りたい。当該年度においては、玉川上水分水網および沿川緑地について、いずれも基礎的な情報に欠けるため、実態調査を行うことを計画しており概ね遂行できた。実行した内容は以下の2つである。1)実態把握:水路については、まだ流路すらも不明瞭な箇所が多くあったため、現地踏査を繰り返し地図と照合する作業を実施し、現況把握を行った。また、沿川緑地についても公共緑地については全緑地の現況を把握することができた。以上の資料をGIS-CADにて統合し、玉川上水・分水網および沿川緑地の全体像を把握することのできる基本図データを作成した。また、現況把握にとどまらずこれまでばらばらに紙ベースのみでまとめられていた玉川上水・分水網の明治期・昭和30年の流路についても、GISやCAD上の基本図データに反映し、電子データ化を行った。2)ヒアリング:当該年度においては、熊川分水と新堀用水のかいぼりへ参加し、自治会へのヒアリングおよび水路断面形の確認を行った。また分水網に関係する団体へアンケート調査を実施、今回対象とした分水について開削年から目的までの開削の背景からその後の通水停止や現在の利用形態をまとめた。加えて、市区による水路管理に関する条例も公共溝渠又は公共物条例として行為禁止や占用許可が含まれている条例から、用水路条例として維持管理、流水・緑道、活用計画まで含まれた条例を制定している行政などもあり大きく異なることから、各行政にヒアリングを行い実態をまとめた。2017年度において研究機関を異動したため、現地調査回数が予定実施回数に比べて少なく、実測調査は当初の計画通り実行できていない。しかし、当初2018年度に計画していた行政や市民団体などへアンケートやヒアリング調査が実施できたため、概ね順調に進展しているといえる。

1)実測:2017年度には十分実施できなかった江戸や明治期から残存している重要な遺構や緑地(庭園・寺社地など)について、現地で実測調査を行い図面資料を作成した。2018年度について実測1箇所、見学許可2箇所可能であった。1箇所について、許可を得てトータルステーションを用いて、平面情報だけでなくレベルも同時に計測した。緑地の微地形が把握でき玉川上水分水網との高低差が把握されたが、幾度となく改変されており、すでに通水は不可の状態にあった。見学できた2箇所は水路との関係は失われており、管理者へのヒアリングから管理不足が大きな要因であることが理解できた。2)ヒアリング:2017年度は市民団体などへのヒアリングが完了したため、2018年度は、行政および沿川緑地所有者などへヒアリングを実施した。実測できた1箇所および見学できた2庭箇所については緑地所有者へのヒアリングが行えた。また、2017年度実施した行政へのヒアリング結果から、小平市の分水沿いの公園や保全緑地事業に特徴があることがわかったため、沿川の公園および保全緑地それぞれ整備過程についてさらにヒアリングを重ねた。しかしながら、担当者の移動などで具体的な整備過程までは明らかにすることができなかった。3)研究成果の発表:2017年度は研究成果が十分ではなかったため、2018年度は国際学会2学会(ISIAIA韓国大会およびIFLAシンガポール大会)にて、成果を発表した。様々な国の研究者と交流ができ、今後の研究を推進する上でのアドバイスを受けた。2017年度以降において研究機関を異動したため、現地調査回数が予定実施回数に比べて少なく、利用実態調査は当初の計画通り実行できていない。しかし、2019年度に実施予定であった成果発表は2018年度に実施でき、おおむね順調に進んでいるものと考えている。今後推進する項目は以下の3点である。1)実測:2017年度には十分実施できなかった内容として、実測調査があげられる。特に江戸や明治期から残存している重要な遺構や緑地(庭園・寺社地など)は、現地で実測調査を行い図面資料を作成する。私有地の部分について許認可を得て、可能であればトータルステーションを用いて、平面情報だけでなくレベルも同時に計測する。3次元情報を入手することで、緑地空間内の微地形や構造物の高さを把握することで、水路との空間的関係性を明らかにする。2)ヒアリング:市民団体などへのヒアリングはおおよそ2017年度に完了したため、行政および沿川緑地所有者などへヒアリングを実施する。沿川緑地所有者へのヒアリングは実測時に行うものとして検討している。また、2017年度実施した行政へのヒアリング結果から、小平市の分水沿いの公園や保全緑地事業に特徴があることがわかったため、沿川の公園および保全緑地それぞれ整備過程を明らかにし、今後の保全計画につながる具体的な手法を模索する。3)研究成果の発表:2017年度は研究成果が十分ではなかったため、学会発表などに向けてまとめることができなかったが、2017年度および今後の成果をまとめて学会をはじめとして成果を発信していく。
遠隔腕相撲システムに関する研究

今日インターネットや携帯通信網の普及は目覚しく、膨大な量の文字・画像・音声データが日々交換されている。しかしながら、人と人との日常的なコミュニケーションにおいて重要な役割を演じている「力覚情報の交換」についてはまだ研究の段階にあり商用レベルで実現されるまでには至っていない。本研究では、力覚情報の直接的交換によって成立する「腕相撲」に着目し、「アーム型システム」と「直交座標型システム」の2つのアプローチから、離れた場所にいる者同士が対戦可能となる「遠隔腕相撲システム」の構築を目指した。「アーム型」は、デバイス自体が腕の形をしているため、直感的な腕相撲対戦が可能であるが、機械的に拘束された構造を持つため、腕からデバイスへ本来伝えられるべき力覚や位置の情報が完全に伝わらず、そのような欠落した情報を再構築するメカニズムが必要である。デバイスの構造上、腕の動作する範囲が制限され、対戦相手の体格が再現できないという問題点もある。一方、「直交座標型」は、デバイスがXYZの3方向に駆動軸を持ち、稼働範囲内であるならば3次元的に自由に動作可能で、対戦相手の体格の再現も可能である。しかし、逆にソフトウェアにより拘束を与えなければ腕相撲の軌道を描かせることができず、制御面の工夫が性能に大きく影響することが予想される。そうした状況の下、先ず対戦に必要なデバイスの構造についてハード面から詳細に検討し、「動きの滑らかさ」と「強度」に注目して実機の試作・改良を行った。また、制御方式の違いによるシステムの操作性に関してソフト面から検討を行い、力を入れた状態と力を抜いた状態では腕の機械的インピーダンスは大きく異なることから、そういった点に着目した新しい制御方式を提案した。さらに、腕相撲の際に重要となる自由度を実験的に検証し、システムの腕部分に搭載すべき手首関節部についても詳細に検討した。本研究での成果を踏まえ、より臨場感のある「遠隔腕相撲システム」を目指すとともに、「遠隔スポーツ」に関わる一般論の構築に向けて研究を続けたいと考えている。そうした状況の下、本件では、力覚情報の直接的交換によって成立する「腕相撲」に着目し、離れた場所にいる者同士が対戦可能となる「遠隔腕相撲システム」を構築することを目的に研究を進めることとした。一般に、アーム型デバイスは機械的に拘束された構造を持つため、腕からデバイスへ本来伝えられるべき力覚や位置の情報が完全に伝わらず、そのような欠落した情報を再構築するメカニズムが必要となる。そこで、本年度は、機械的な拘束がなく、3次元空間を自在に移動させることができる直交座標型デバイスを設計・試作し、交換すべき情報について検討した。直交座標型デバイスを用いて腕相撲対戦を行う際、位置情報に着目した制御では、実際の腕相撲と同様の軌道を描くことが可能であるが、動きが拘束されるため一定の軌道しか生成されず、本人が希望する力の方向に必ずしも腕は動かない。一方、力覚情報に注目した制御では、検出した力の方向に軌道を描くため、自然な腕相撲対戦が期待できるが、動作が拘束されていないために、実際の腕相撲とは異なる軌道を描く場合が発生した。

これらの実験により、自然な腕相撲対戦の実現のためには、力覚と位置の両方の情報を適切に用いなければならないことが明らかとなった。今後はアーム型と直交座標型を比較・検討することで、より自然な腕相撲対戦が実現できるシステムの構築を目指したい。我々は、遠隔スポーツシステムに関する一般論の構築に向け、その一例として、競技者同士が離れた場所で力や位置などの物理学的情報を伝達し合う「遠隔腕相撲システム」の開発を行っている。これまでに、双方向マスタスレーブシステムの手法に基づいて「アーム型」システムと「直交座標型」システムを試作した。「アーム型」は、腕形の4自由度「力-位置入出力デバイス」を用いたシステムである。デバイス自体が腕の形をしているため、直感的な腕相撲対戦が可能であるが、デバイスの構造上、腕の動作する範囲が制限され、対戦相手の体格が再現できないという問題点もある。一方、「直交座標型」は、デバイスがXYZの3方向に駆動軸を持ち、稼働範囲内であるならば3次元的に自由に動作可能で、対戦相手の体格の再現も可能である。しかし、逆にソフトウェアにより拘束を与えなければ腕相撲の軌道を描かせることができず、制御面の工夫が性能に大きく影響することも明らかとなっている。2年目にあたる本年度は、より臨場感のある遠隔腕相撲システムをめざして、主に次の3つの研究を行った。先ず第1の研究では、昨年度に試作した直交座標型デバイスについて、「動きの滑らかさ」と「強度」に重点を置いた改良を行った。第2の研究では、直交座標型デバイスの制御方式について検討した。昨年度は並列制御方式に基づいたシステム構築を行ったが、さらに機械的インピーダンスを考慮することでシステムの操作性がどのように変化するかを実験的に検討した訳である。第3の研究では、システムの腕部分に搭載すべき手首関節の設計に向けて、手首関節角度測定装置を試作し、手首関節の動きを測定した。実験を通して、腕相撲システムに手首デバイスを加える場合、背屈・掌屈運動、回外・回内運動の2軸を重要視すればよいことが明らかとなった。今日インターネットや携帯通信網の普及は目覚しく、膨大な量の文字・画像・音声データが日々交換されている。しかしながら、人と人との日常的なコミュニケーションにおいて重要な役割を演じている「力覚情報の交換」についてはまだ研究の段階にあり商用レベルで実現されるまでには至っていない。そうした状況の下、本研究では、力覚情報の直接的交換によって成立する「腕相撲」に着目し、離れた場所にいる者同士が対戦可能となる「遠隔腕相撲システム」を構築することを目的とした。過年度においては、腕の役割をする「力-位置・入出力デバイス」として、異なる性質を有する「アーム型」と「直交座標型」のデバイスを設計・試作し、2つのアプローチから臨場感ある遠隔腕相撲対戦の実現に向けた研究を行った。最終年度となる本年度は、前年度までの研究成果を踏まえ、主に以下に示す二点に集中して議論を行った。先ず第一は直交座標型デバイスについての研究である。昨年度までのデバイスにおいて強度面でなお課題が残っていたことから、コンパクトさと強度面を両立させたデバイスの設計・試作を新たに行った。また、腕相撲特有の手首の動きに注目した手首デバイスについて設計・試作し、新しいシステムに導入して全体としての動作を検証した。
液相レーザーアブレーションを用いた高次元構造ナノ物質の創製

ナノワイヤーの生成に対する照射密度の影響を調べたところ照射密度の増加と共にワイヤー。シートの生成効率が増加することが明らかになった。また、低い照射密度における形状変化の解析を行った.その結果、これまでに全く見出されたことのない、プリズムやロッド状のナノ粒子が生成することが見出された。そこでこれらの現象の機構解明と効率増加を検討した。本研究期間内では以下のことに取り組んだ。(1)ワイヤー生成に対するイオンの影響の検討:銀ナノワイヤーが生成する現象における最大の疑問点は、光によって溶融したナノ粒子が融合する際にどのような機構によって一次元のワイヤー状に連結するのか、という点である。そこで今回はイオンによるナノ粒子の凝集効果の影響を検討した。NaClを数mM以下の濃度で加えた銀コロイド溶液にワイヤーが生成する条件でレーザー光の照射を行ったところ、ワイヤーやシートに類似した異方性構造体の生成量が増加することが確かめられた。一方、予想外の現象として、NaClの添加によってロッドの生成も誘起されることが見出された。(2)プリズム、ロッド生成に対するイオンの影響の検討:上記の結果から、イオンを添加したコロイド溶液にプリズムやロッドが生成する条件でレーザー光の照射を行ったところ、これらの生成量が増加することが分かった。さらに、イオンを添加したコロイド溶液では、蛍光灯の光によってもプリズムやロッドの生成が誘起されることが明らかにした。これらの現象の機構を明らかにすれば、レーザー光照射によってさらに複雑な銀ナノ粒子の異方性構造制御が行える可能性を示した。(1)これまでに見出されたワイヤーやシート状のコロイドの生成条件や生成機構を解析するために,照射条件と銀ナノワイヤー,シートの生成効率および形状との解析を行った.今回検討を行った照射条件は,照射密度,集光条件である.1)照射密度:照射密度の増加と共にワイヤー,シートの生成効率が増加することが明らかになった.なお,生成効率は吸収スペクトルの変化からある程度定量的に見積もることが可能であることが示唆された.また,2)の結果に基づいて,低い照射密度における形状変化の解析を行った.その結果,これまでに全く見出されたことのない,プリズムやロッド状のナノ粒子が生成することが見出された.2)集光条件:コロイド溶液に照射するレーザー光を集光するレンズの焦点距離を変えたところワイヤー,シートの生成効率が変化するという現象が見出されたため,当初光ピンセット効果の違いが現れているのではないかと考え,集光条件の影響について解析を行った.結果的にワイヤー,シートの生成に光ピンセット効果の影響は非常に小さく,ワイヤー,シートは焦点付近ではなく,予想よりも低い照射密度で生成するということが明らかになった.(2)新たな照射方法として,二つの異なる波長のレーザー光を同時あるいは一定の間隔でコロイドに照射するダブルパルス照射法を構築した.本年度は噴出粒子への直接照射について検討を行った.これは,アブレーションによって銀板から噴出する高密度のコロイドに直接レーザー光を照射することによって形状変化を高効率に引き起こすことをねらった実験であったが,逆に効率が低下することが明らかになった.解析の結果,アブレーションによって銀板表面にプラズマのバブルが発生し,第二のレーザー光が散乱され,コロイドへの照射効率が低下したためであると推測している.昨年度までの研究により、水中レーザーアブレーションによって作製した銀コロイドに対するレーザー光照射によってワイヤーやシートの他にプリズムやロッドが生成することが明らかになった。今年度はこれらの現象の機構を明らかにし、レーザー光照射による銀ナノ粒子の異方性構造制御を効率よく行う指針を得ることを目的とした。そで今回はイオンによるナノ粒子の凝集効果の影響を検討した。