hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽光励起レーザーによるコヒーレント光発生とその高温生成に関する研究

太陽光励起レーザーの特性を把握し、これを用いた高温生成について研究を行った。太陽光のスペクトル範囲は広い。これに対しCrとNdとを組み合わせ広いスペクトルのピーク周辺を吸収する。このような多重添加物利用には結晶構造が必要と考えられていた。新開発のセラミックを用い、有効に作用し大幅に効率が改善される事がわれわれの研究により判明した。ターゲットの温度は熱源モデルが提案され、実験結果とよく一致する実験結果を得ている。この結果、通常の太陽光の集光や化石燃料等に比して遥かに高いエネルギー密度が達成可能であるとの結論を得ている。模擬太陽光を励起に用いたレーザーを作成しその特性を調べた。太陽光からのレーザーエネルギーへの変換効率は40%に上る。これはクロミウム(Cr)とネオジュウム(Nd)の供ドープによる効果である。すなわち可視域でのクロムの吸収エネルギーをネオディウムに量子遷移しこの発振に吸収エネルギーを集中させたことによる。模擬太陽光での研究である以上効率は確定できないが極めて高い効率を得ている。ネオジュウムとクロミウムの問のエネルギー遷移は、電気-電気双局子の非輻射遷移により行われ,この両イオンのレート方程式を解くことによりこの実験による効率についての解析を行った。この理論モデルを確立しこの効率についての検討を行った。この結果Crの吸収エネルギーの70%がNdの発振スペクトルに量子遷移していることがわかった。これらは論文化され投稿中である。特に今までの結晶やガラス媒質に比べて遷移確立が高いのは透明度が高いまま高濃度ドープができるためでありセラミックの特長となる。この太陽光励起レーザーを用いて高温発生を行うための高温チャンバー等を準備中である。到達温度特性につい今年度予備的に計算を行った。これによると今年度設計-試作予定のグラファイト空胴は1200°C程度の上昇が可能である。また去年度この温度領域が計測できる放射温度計を準備し実験を進めつつある。これに基づき今年度はセラミックターゲット空胴の温度上昇実験を行い熱化学的作用の可能性を試行する。これはクロム(Cr)とネオジム(Nd)の供ドープによる効果である。すなわち可視域でのCrの吸収エネルギーをNdに量子遷移し、この発振に吸収エネルギーを集中させたことによる。模擬太陽光での研究である以上、効率は確定できないが、極めて高い効率を得ている。NdとCrの間のエネルギー遷移は、電気-電気双局子の非輻射遷移により行われ、この両イオンのレート方程式を解くことにより、この実験による効率についての解析を行った。この理論モデルを確立し、この効率についての検討を行った。この結果、Crの吸収エネルギーの70%がNdの発振スペクトルに量子遷移していることが分かった。これらは論文化され、投稿中である。特に、今までの結晶やガラス媒質に比べて遷移確率が高いのは、透明度が高いまま高濃度ドープができるためであり、セラミックの特長となる。到達温度特性について、予備的に計算を行った。これによると、今年度設計-試作予定のグラファイト空洞は1,200°C程度の上昇が可能であることが判明した。また、この温度領域が計測できる放射温度計を準備し、実験を進めた。これに基づき、最終年度はセラミックターゲット空洞の温度上昇実験を行い、熱化学的作用の可能性を試行し、本研究を完成させる。太陽光励起レーザーについてその特性を把握し、これを用いた高温生成について研究を行った。この太陽光励起レーザーは広い面積の太陽光エネルギーを集積する事が可能である。これにより大容量の高エネルギー密度を得る事が出来る。これは広範な分野に利用可能で将来的な太陽エネルギー利用性を上げる事になる。これに対しクロム(Cr)とネオジム(Nd)とを組み合わせる事によりこの広いスペクトルのピーク周辺を吸収する。このため効率の高いレーザー作用が期待できる。このような2種類の添加物を有効に利用するためには結晶構造が必要であると考えられていた。しかし新しく開発されたセラミックを用いる事により、これが有効に作用し大幅に効率が改善される事がわれわれの研究により判明した。レーザーターゲットの温度は熱源モデルが提案され計算結果を得ている。一般に、温度分布は理想点熱源により与えられる温度分布を重畳して求められる。これを解析する事によりターゲット全体での熱を推定できる。ここではエネルギー入力がわかればそれに合わせた形で、その点熱源エネルギーを重ねあわせる事により求める事を示した。これにより太陽光励起レーザーを用いたターゲットの高温化に対する評価は可能である。

しかしクリーンエネルギー性物質の創成を太陽光励起レーザーの最終目標にするにはまだ最終的なプロセス全体の解明が終了していないのでモデルを述べ簡単な一般形を計算するにとどめた。このような原理に基づき大型システムでの熱エネルギー密度算出をおこなった。通常の太陽光の集光や化石燃料等に比して遥かに高いエネルギー密度が達成可能であるとの結論を得ている。
遠位端側神経縫合における二重神経支配のメカニズム

神経移植時に遠位で端側神経縫合を行なうと、本来は生じないとされる二重神経支配などの可能性がある。我々は、端側神経縫合による二つのルートからの再生神経を促すようなモデルを用い、二重神経支配の可能性と、適切な時期についても検討した。方法として、ラットの坐骨神経を採取し、右正中神経から左正中神経に交叉神経移植を行なうモデルを作成した。左右の正中神経とは端側縫合を行い、左正中神経は端側縫合部より近位で切断した。一回目の実験系では、左正中神経を切断したままの群(I群)と直ちに再縫合を行う群(II群)に分け、電気生理学的検査、組織学的検査、乾燥筋重量の比較、神経トレーサーを用いた縫合部の観察等を行い検討した。結果としては、乾燥筋重量、左正中神経遠位部の神経線維数は両群に有意差を認めなかった。電気生理学的検査ではH群における二重神経支配が示唆された。また、縫合部における両ルートからの再生神経を観察しえた。これにより、神経移植による、筋肉への二重神経支配の存在が示唆された。二回目の実験系では、適切な縫合時期を検討することとして、同様のラットモデルにおいて、切断した左正中神経を縫合する時期を変えて検討した。具体的には縫合時期を初回手術から2週間、4週間、6週問の3群に分け、初回手術から60日後に活動電位及び筋電図を測定し神経再生の有無を確認した。また移植神経、左正中神経(遠位及び近位)を採取、再生神経の形態観察を光学顕微鏡下で行った。また、前腕屈筋群の乾筋重量を測定しその左右差について評価した。結果は全群の全例で活動電位、筋電図が得られた。乾燥筋重量の左/右比は2週モデル、4週モデル、6週モデルの順に数値が下降していた。この実験より、移植神経の遠位部で端側神経縫合を行なう際には、一つのルートからの再神経支配が完成する前の、より早い時期に行なうことが望ましいと考えられた。〔目的〕顔面神経麻痺の動的再建術等において、異なる大脳半球からの二重神経支配の可能性と手術術式への応用を考え基礎実験を行った。すなわちラットモデルにおいて、端側神経縫合によって二つのルートからの再生神経を促すモデルを作成し、二重神経支配の可能性について検討した。〔対象〕体重350450gのウイスター系ラット雄を10匹用いた。また今回の実験の実験動物は『順天堂大学医学部動物実験に関する指針』に従った。〔方法〕ラットの坐骨神経を採取し、右正中神経から左正中神経に交叉神経移植を行なった。ここで、左正中神経を切断したままの群(I群)と直ちに再縫合を行う群(II群)に分けた。手術から180日後に乾燥筋重量の比較、電気生理学的検査、組織学的検査、神経トレーサーを用いた縫合部の観察等を行い検討した。〔結果〕乾燥筋重量、左正中神経遠位部の神経線維数は両群に有意差を認めなかった。電気生理学的検査ではII群における二重神経支配が示唆された。

〔考察〕個々の筋線維においては未だ検討を要するが、神経移植による、筋肉への二重神経支配の存在が示唆された。遠位端側神経縫合部における二重神経支配の時期的検討<目的>神経移植の際に端側神経縫合を遠位で行なう時、本来は生じないとされる二重神経支配などの可能性がある。我々は、第14回日本形成外科学会基礎学術集会においてその再神経支配の形態について検討し発表したが、今回はその縫合における時期的検討を行なった。<方法>ラットの端側神経縫合モデルとして、坐骨神経を約40mm採取し右正中神経から左正中神経に交叉神経移植を行う。右正中神経は遠位で切断して移植神経と端々縫合を行ない、移植神経を左正中神経に端側縫合する。端側縫合を行う際には供与神経(側神経)の上膜開窓を行う。その後、左正中神経は、端側縫合部近位にて切断を行って麻痺を生じさせる。この切断部は後目縫合を行なう。左前腕の再神経支配は移植神経を通してのものと、再縫合した神経を通してのものとの2種類の神経から行われることになる。ここで、縫合を行なう時期を初回手術から2週間、4週間、6週間の3群に分ける。初回手術から60日後に活動電位及び筋電図を測定し神経再生の有無を確認した。移植神経、左正中神経(遠位及び近位)を採取、再生神経の形態観察を光学顕微鏡下で行った。また、前腕屈筋群の乾筋重量を測定しその左右差について評価した。遠位端側縫合部について、神経トレーサーのDiI及びDiAの二重染色を行なって観察した。<結果>全群の全例で活動電位・筋電図が得られた。乾燥筋重量の左/右比において2週間モデル・4週間モデル・6週間モデルの順に数値が下降していた。二重染色モデルにおいて二重神経支配の存在を直接的に観察しえた。<考察>移植神経の遠位部で端側神経縫合を行なう際には、一つのルートからの再神経支配が完成する前の、より早い時期に行なうことが望ましいと考えられた。
WebCTを用いた経済学教材の開発と教授法の研究

インターネットの急速な普及に代表される情報通信技術の発達と展開は、従来の日本の大学の在り方に強く変革を求めている。この変革の動きは、日本における高等教育・研究機関としての大学の新たな可能性への第一歩でもある。2000年の大学審議会における「グローバル化時代に求められる高等教育の在り方について」答申では、(1)通学制の大学においても卒業要件単位のうち60単位を上限にインターネットを活用した遠隔授業について単位認定が行える制度改革を提唱。(2)高度な情報通信技術を活用することにより、大学における授業内容の一層の整備、授業時間外における学習支援体制の整備・実践を要請。(3)インターネット等の活用により国境を越えて実施されている高等教育の流れを踏まえた上で、日本の大学教育に制度的な改革を迫る。このような制度改革により、コンピュータ・ネットワークを通じた大学授業に可能性が今後増すことは明らかであるが、現在の日本では、これに対応したソフトウエア面での整備が立ち遅れていることは否めない。我々は、これまでにも広島大学の二つのキャンパスを結んだ遠隔授業を実施するなど様々な教育形態を模索してきた。講義ノートの事前配布や、クイズ・レポートの賦課を通じて学生が積極的に学習を進められる環境を目指してきたが、対面授業に並行して学生の自主的学習をサポートする仕組みが不可欠であり、そのためにはコンピュータ・ネットワークを活用した教育の実践が最適であると考えた。なぜならば、時間的・空間的制約にとらわれることのないコンピュータ・ネットワークを活用することにより、授業時間外・遠隔地でも学習者の学習意欲を側面から支援することが十分に可能だからである。本研究では、e-Learningプログラムの中でも世界で広く利用されているWebCTを活用することにより、今後の大学教育における新たな学習支援教材の研究・開発を試みた。今年度次の3つを同時進行しながら,WebCT(オンライン)で補完された対面講義を実施し教育効果の向上を得た。1.まずWebCTの基本技術を習得,講義で実用できる3機能を選別し,その操作手順を標準化・マニュアル化した。(1)プリントとして配布してきた「講義ノート」を,WebCT上で受講生に配信する。(2)講義での理解を促進するため,毎回オンラインで予習・復習「テスト」を出題し,WebCTが受講生から返信された回答を自動採点,その結果・講評を自動通知する。(3)WebCTのBBS/メール機能により,講義内容等に関する質問を受付/返答した。2.「数量経済研究IV」(安武,前期,東広島,大学院),「国際経済学1」(安武,後期,東広島・東千田),「国際金融論2」(石田,後期,東広島-双方向-東千田)の計5講義で,これらの機能を導入した。マニュアルの配布,PCとプロジェクターによる操作デモなど学生への定着に配慮し,WebCT運用で生じる物的・人的な問題点とその対処ノウハウを蓄積できた。3.これらの実現には,講義開始前の準備段階では,講義コンテンツをWebCTに掲載する作業に,講義進行中はオンラインの予習・復習「テスト」と受講生からの質問への対応に,学生スタッフ(オペレータ/TA,5講義で9名,4チーム)によるサポートが不可欠である。その養成には,コンピュータとWebCTの技術的トレーニングだけでなく,教官も含めたスムースなチームワークの形成が成功の鍵を握った。以上の成果を今年度末,学内および全国的なセミナーで報告した。(安武,次ページの11.研究発表[雑誌論文])来年度,[1]講義担当教官(インストラクタ),WebCTの設計・運用(デザイナ),操作スタッフ(オペレータ),講義中のTA,受講生の5者向けに作成した導入マニュアルを,WebCTの1コースにまとめホームページ上で一般公開する。[2]これと導入の成果を日米のカンファレンスで報告する。

[3]WebCTの円滑な普及・拡大のため,導入のハードルが低く,実用性・信頼性を有した我々の「WebCT『標準』コース」について,学内向け「導入セミナー」を開催する。WebCTを導入する前に,(1)学内のコンピュータで受講生のWebCTアクセスを保証する.(2)講義計画を練り直す,(3)新聞などの著作権を法的にクリアした上で利用する,の3点を準備した。その上で,WebCTのNetWork環境,コースヘの適用,コンテンツ作成,サポートチームなどを一つのシステムとして設計した。(1)まずWebCTツールを,講義ノートを受講生に配信する「コンテンツモジュール」,毎回出題し受講生の回答を自動採点!通知するオンライン「テスト」,講義の質問に返答する「デスカッション」/「メール」の3点に絞り,(2)日頃使いなれたPCで作業するよう定型化し,(3)サポートチームの役割分担/工程を標準化した・作成されたWebCTコンテンツは,「Take offスケジュール」に従って順次コースに供用され,作業/分担をまとめた「Tool/Part別操作マニュアル群」により,あたかも「導入センター」として未体験の教官にWebCTコースを提供できる。H15年度8つのWebCTコース:「マクロ経済学1/2」(越智,前期/後期),「ミクロ経済学入門」(安武,前期/後期),「数量経済研究IV」(安武,前期,大学院)「International Macro-Economics」(石田,前期,国際協力研究科),「国際金融論1」(石田,後期,車広島/東千田)を運営した。「国際金融論1」をH13同科目と比較し,(1)最終試験までのドロップアウト率が24%から14%.(2)不合格率が27%から13%に低下という顕著な学習効果を見た。またWebCTアンケートでは学生の80%が,講義への総合評価を「優れている」と回答している。これら研究・実践の成果を,米国(San Diego, H15.7)と日本(岐阜,H16.3)のWebCTユーザカンファレンスなど6箇所で報告してきた。
口腔粘膜上皮の免疫特権性を利用した口腔扁平苔癬インビトロモデルと治療法の開発

FasLは、平面培養されている口腔粘膜上皮細胞における発現が、タンパク・遺伝子の両レベルにおいて認められなかった。これは、FasL発現誘導効果があると報告されている薬剤を投与しても同様であった。従って、口腔粘膜の免疫特権をビトロモデルに反映させることは困難であることが示唆された。一方、ヒトT細胞集団では10%前後のFasL陽性細胞集団を認めたことから、口腔扁平苔癬の病態をインビトロで解析することは可能かもしれない。本年度の研究計画としては、○検証(1)FACSを用いた培養口腔粘膜上皮角化細胞のFasL(CD178)発現陽性率と発現強度分析。○検証(2)培養口腔粘膜上皮角化細胞に発現しているFasLの機能分析を行った後、目標の1として設定した、T細胞(CD8陽性)と培養口腔粘膜上皮との共培養によるインビトロ口腔扁平苔癬モデルの構築であった。まず、検証(1)について、クローンの異なる2種類の抗体、および実験の適用としてFACS用抗体とICC用抗体と合計4種類の抗体を購入した。かつ、FasLは細胞膜上と細胞質内での発現の2つの局在があるため、細胞固定後に浸透させる方法をいくつかためしたり、トリプシンを用いなかったり、培地のカルシウム濃度を上げてインビボ環境に近くしたり、最終的にはMMPによって膜上のFasLが遊離して可溶性のFasLとなって分離するのを防ぐために、バチマスタットというMMP阻害剤を用いて発現確認を行ったが、いずれのネガであった。つまりFasLの発現は通常の範疇の培養口腔粘膜上皮細胞には確認できなかった。逆にFas(CD95)は、ほぼ100%の細胞に発現していることを確認し、またIFNγ投与(擬似炎症反応)によってMHCクラスIの発現増強と陽性細胞増加を確認できた。いずれにしても、FasLの発現を確認できなかったということは、培養細胞において本モデルの構築が不可能であるという懸念を含みながら、少量でも発現を誘導する方法が発見されることで、本モデルで実証したいことが達成できることにつながるので、実験系が簡略化されることを示唆している。また、T細胞との共培養については、市販のCD8陽性T細胞の価格が高いので未実施であった。今後は、ボランティアの血液によりフレッシュなT細胞を用いて、共培養の確立に努力し、T細胞のFasおよびFasL発現の様相も検索していく。本年度は昨年度の遅れをとりもどすと同時に、リンパ球と培養口腔粘膜の共培養を目指した。研究計画書に示したように、予備実験においてIn vivoの口腔粘膜上皮層には、本実験の根幹をなす仮説であるFasLの発現が認められていた。ところが、複数の市販の抗体を試し、2次元培養下でもカルシウム濃度をあげて擬似的in vivo環境においた細胞を用いたりして、FasLの発現を様々なプロトコールを用いてFACSとICCで解析したが、培養口腔粘膜上皮細胞の細胞膜にFasLの発現を確認することができなかった。よって、3次元培養を行ってFasLの発現を追う事はしなかった。それは、確認のため、実験計画にはなかったPCRによって遺伝子発現レベルの解析までも行ったが、mRNAレベルのFasL発現もないことがわかった。このことから、口腔粘膜上皮における免疫特権の存在を証明するに至らず、ネガティブデータとなるが、in vivoとin vitroの口腔粘膜上皮細胞はFasL発現というレベルにおいては、全く異なる細胞表現型であることがわかった。疾患のインビトロモデル作成は、たとえ関与する培養細胞を用いても、必ずしも成立するものではないことが、間接的に証明された。本申請では3次元培養によるインビトロモデルの作成と同時に、薬剤による口腔扁平苔癬に対する新規治療法の探索も目的としてもくろんでいたので、2次元培養でもその手がかりが得られないかと、FasL発現を促すという報告のある複数の薬剤を培養液に加えてFasL発現の解析も行ったが、奏効しなかった。ただ、ビトロモデルの作成に至らなかったが、自らの末梢血からリンパ球集団を分画し、(T細胞とB細胞の分離は未実施)FasLの発現をFACSで観察したところ、8%の細胞がFasLを発現していた。よって、可能性は低いが3次元培養口腔粘膜とT細胞の共培養はやる価値がありそうである。培養口腔粘膜上皮細胞におけるFasLとFas発現の有無(=ベースラインデータ)について、2種類、合計4つの抗体を用いて、さらに様々な条件検討が必要だったので、実験手技においての条件を変えて、徹底的に検討した。結果的にはすべてネガ、というある意味予定外の結果であったが、そのためにT細胞と口腔粘膜上皮の共培養を行う実験に手が回らなかったため、やや遅れているとした。再生歯学培養口腔粘膜

上皮細胞に少量でもFasL(CD178)の発現を誘導する方法が発見されることで、本モデルで実証したいことが達成可能となり、実験系が簡略化されることを期待している。従って、申請書の平成27年度の研究計画どおり、薬理学的に培養口腔粘膜上皮細胞にFasLを発現させる方法(=扁平苔癬の画期的治療法につながるという仮説)を追究していく予定である。さらに、T細胞との共培養については今後、ボランティアの血液によりフレッシュなT細胞を用いて共培養の確立に努力し、T細胞のFasおよびFasL発現の様相も検索し、上皮と免疫系細胞の相互作用を組織学的に観察する。培養口腔粘膜上皮細胞のFasL発現に関してのベースラインデータの収集に集中したために、培養上皮細胞とCD8陽性T細胞との共培養、とそのモデル確立の実験にほとんど手が回らなかったため。早急に、ボランティアを募り、フレッシュなT細胞を培養し、非特異的刺激をかけてT細胞におけるFasL発現を解析後、培養口腔粘膜上皮細胞との共培養システムの構築を実施する。
メンタル・レキシコンを応用したホームページ型語彙学習ソフトの開発

本課題研究においては、語の記憶の「連鎖」とハイパーテクストにおける「リンク」の類似性に注目し、コンピュータを用いた英語の語彙学習システムの構築を行った。2年間の研究期間中、学内のWebサーバを用いて各学習者のホームページを作成し、学内外からのアクセスが可能な形で、個人個人の連想ネットワーク(擬似メンタルレキシコン)を公開した。(http://ipr.hijiyama-u.ac.jp/umamoto/)特に2年目の本年度は、ホームページ作成ソフトの新規導入により、Webページ作成の負担を軽減できたことが大きい。1年目の文字情報中心・学内サーバ内リンク中心のものから、映像を含むマルチメディア情報・全世界の情報網へのリンクを伴う「擬似メンタルレキシコン」の立体化が進んだように思われる。同時に学習者間のリンクも進み、他者のメンタルレキシコンとの比較も容易になった。ホームページの作成・閲覧過程を通じての「語彙力」の伸びは、多くの学習者が実感するところとなった。特に、日本語による概念の広がりをきっかけとした英語の語彙拡充の一形態が、本研究で言うところの「学習システム」において実現できたように思われる。また、学習者のメンタルレキシコンの観察を通じ、対象とする語と共に学習するのが望ましい(周辺的な)情報のあり方についても検討が進んだ。上位語・下位語・類義語などの関連語や、コロケーションなどの語法的な連想に加え、学習者の個人体験に基づく「リンク」に目を向けることにより、「語と語の連なり」「語義の広がり」「語感の深まり」といった「立体的」な語彙学習のための、語彙選定への提言を行うに至った。本課題研究においては,コンピュータ上のハイパーテクストと,学習者の頭の中の心的辞書(メンタルレキシコン)との類似性を指摘シ,ハイパーテクストの原理を応用したホームページ上に学習者個人のメンタルレキシコンを再現する活動を通して,語彙力の向上に役立つ学習法を提案した。2カ年計画の1年目に当たる本年度は,学習者がホームページを作成する過程で語彙の拡大を狙い,ある特定の語彙項目から個々人の連想ネットワークに沿った語彙項目へと次々にリンクを張る授業実践を行った。この過程で,作成者のメンタルレキシコンの諸相を大まかに把握することができた。同時に学習者の反応から,語彙学習システムとしてのホームページ利用の可能性を確認することができた。さらにホームページを利用した語彙学習では,単に多くの語句を学べるということにとどまらず,ある語を取り巻く周辺的な情報を含めた「語感」の養成に効果的であることが示唆された。2年目の次年度はこの「語感」の面から,ホームページを用いた語彙学習システムの教育効果を検証したいと考えている。そのため,より多くの視聴覚情報をホームページに盛り込むことができるよう準備を進めている。また,本年度の考察に引き続き,学習者の実態に応じた語彙選択の問題を発展的に論じる計画である。なお本年度の研究成果は,研究論文,学会における口頭発表等で公表することができたが,それに加え,学習者自身の作成したホームページを公開した意義は大きいと思われる。これにより,他の学習者の「語感」の元に触れることができるなど,別の観点からの学習効果が示唆されたからである。
チトクロームP-450の反応中間体モデルの合成と物性

ヘム酵素は生体内に広く存在することが知られており、呼吸、エネルギー合成、代謝などの種々の生体反応を担っている。これらのヘム酵素は、いずれもヘム(ポルフィリン鉄錯体)を活性中心として持っているが、その機能は多岐にわたっている。ヘム酵素の持つ機能を制御する重要な因子として配位する軸配位子とヘム自体の非平面化が挙げられる。本研究では、この二つの要因が酵素の反応中間体の電子構造と反応を制御していると考え、錯体化学的手法を用いてヘム酵素反応中間体の合成を行った。今年度は、2002年4月6日から7月31日まで、米国、ルイジアナ州立大学、Kevin. M. Smith教授の下、新規反応中間体のモデル化合物錯体の創製を行った。そして、Smith研で合成したポルフィリン錯体を東邦大学・医学部・化学研究室に持ち帰り、酵素モデル錯体の休止状態について、1H NMR, 13C NMR、EPR、メスバウワー、SQUIDなどを用いて検討した。Smith研より持ち帰った錯体は、酵素反応を制御すると考えられている要因の一つであるヘムの非平面化においてのものであり、ヘムの非平面化が酵素反応中間体に及ぼす影響について、研究を行った。その結果、反応の休止状態である鉄の三価錯体においては、ポルフィリンの非平面化様式の違いが、ポルフィリンの性質に大きな影響を与えることを見いだした。この結果は、Chem. Commn.、Inorg. Chem.、Inorg. Chem. Actaに報告した。また、大きく非平面化したポルフィリン錯体を用いて、反応中間体の一種である鉄三価低スピンラジカルカチオンの合成にも成功した。この結果、ポルフィリン環の非平面化によって、鉄由来の不対電子とラジカルカチオン由来の不対電子が、反響磁性カップリングをすることを見いだした。(Chem. Commn.)ヘム酵素は生体内に広く存在することが知られており、呼吸、エネルギー合成、代謝などの種々の生体反応を担っている。(Chem. Commn.)
ATPアナログ認識可能な変異型MAPキナーゼを利用した新規リン酸化基質の探索

哺乳類動物細胞には細胞増殖や癌化に関与するMAPキナーゼ(ERK)に加え、ストレス応答性MAPキナーゼであるJNK/SAPK及びp38が存在し、様々なストレス刺激に応答し、アポトーシス誘導や生存維持に深く関与することが知られている。しかしながら、これらのMAPキナーゼが各局面においてどの様な分子のリン酸化を通じて生理現象を制御しているかは不明のままである。そこで、1)MAPキナーゼファミリーの標的分子を同定するための新規スクリーニング法を開発すること、2)固有の現象におけるMAPキナーゼの標的基質を解明することにより、MAPキナーゼ活性化の生理的意義を明確にすることを目的として研究を進めた。一般に細胞抽出液内に存在するキナーゼの標的分子を同定することは困難な場合が多い。その原因の一つは、共存する多種多様のキナーゼが一斉にリン酸化反応を行い、目的のリン酸化反応を覆い隠してしまうことにある。そこで、アイソトープラベルされた非天然型ATPアナログ([γ-^<32>P]-N^6-cyclohexyl ATP)の合成と、これをリン酸化反応の基質として利用可能な点変異キナーゼを作製することによって、変異キナーゼだけが標的分子にアイソトープラベルされたγ位のリン酸基を転移できるような実験系の開発を行った。放射標識したATPアナログはN^6-cyclohexyl adenosineを出発材料に、有機合成後に酵素反応を利用して調製した。また、3次元X線構造解析の結果をもとにしたキナーゼ分子内のATPポケットの解析から、点変異JNK/SAPKを作製した。JNK/SAPKの基質として知られるGST-c-Junのリン酸化能を指標に、活性化された野生型もしくは変異型JNK/SAPKがATPアナログを利用可能かどうか検討したところ、変異型JNK/SAPKのみが利用可能であった。この結果からATPアナログを認識できるのは変異型キナーゼのみであることが示され、この実験系の妥当性を確認することができた。さらに、実際にこの実験系を用いてマウス肝臓核画分中から40-50kDa付近に分子量を持つJNK/SAPKのリン酸化基質を3分子検出することに成功している。現在、これらの分子のマウス肝臓核画分からの精製が進行中である。さらに、無細胞系に変異型キナーゼとATPアナログを導入することによる、リン酸化標的基質の新規探索法の確立も同時に進行中である。放射標識したATPアナログは、N^6-cyclohexyl adenosineを出発材料に、有機合成後に酵素反応を利用して調製した。さらに、実際にこの実験系を用いてマウス肝臓核画分中から40-50kPa付近に分子量を持つJNK/SAPKのリン酸化基質を3分子検出することに成功している。

そこで、アイソトープラベルされた非天然型ATPアナログ([γ-^<32>P]-N^6-cyclohexyl ATP)の合成と、これをリン酸化反応の基質として利用可能な点変異キナーゼを作製することによって、変異キナーゼだけが標的分子にアイソトープラベルされたγ位のリン酸基を転移できるような実験系の開発を行った。放射標識したATPアナログはN^6-cyclohexyl adenosineを出発材料に、有機合成後に酵素反応を利用して調製した。また、3次元X線構造解析の結果をもとにしたキナーゼ分子内のATPポケットの解析から、点変異JNK/SAPKを作製した。JNK/SAPKの基質として知られるGST-c-Junのリン酸化能を指標に、活性化された野生型もしくは変異型JNK/SAPKがATPアナログを利用可能かどうか検討したところ、変異型JNK/SAPKのみが利用可能であった。この結果からATPアナログを認識できるのは変異型キナーゼのみであることが示され、この実験系の妥当性を確認することができた。さらに、実際にこの実験系を用いてマウス肝臓核画分中から40-50kDa付近に分子量を持つJNK/SAPKのリン酸化基質を3分子検出することに成功している。現在、これらの分子のマウス肝臓核画分からの精製が進行中である。さらに、無細胞系に変異型キナーゼとATPアナログを導入することによる、リン酸化標的基質の新規探索法の確立も同時に進行中である。
高分子複合体液晶の光空も電界による周期的ミクロ分子配列制御と位相共役光の発生

平成11年度奨励研究(A)(課題番号:10750033)および昨年度の本研究によって、液晶性材料に光導電性を付与することによって、光空間電界による液晶分子の周期的再配列に起因するホログラム形成が可能であることが見出されている(液晶,分子再配列型フォトリフラクティブ効果)。また、実時間ホログラム形成能は、高分子材料と低分子材料を複合化することによって飛躍的に向上することが明らかとされている。これらの結果を踏まえ上記題目内容の検討を進め以下の結果を得た。(1)今までの研究によって開発されたフォトリフラクティブ液晶材料を用いて、高効率の位相共役光を観察し、材料の光吸収の影響、偏光の影響、空間的位相差の影響、等について、理論的解析を交えながら検討を行い、位相共役光の発生特性について明らかにした。(2)実時間ホログラムの一つの応用として、2次元光画像情報の記録特性を検討し、再生画像情報は、信号光と参照光の強度比に強く依存し、信号光に比べて参照光が充分弱い場合には、画像エッジの抽出された画像検出が可能であることが明らかとなり、材料の特性を考慮したフーリエ変換ホログラムの理論から説明可能であった。(3)我々の開発した材料系では、記録する干渉縞と記録された回折格子の間には空間的な位相差が存在することに大きな特徴があり、2光波の問にコーヒーレントなエネルギー移動が可能である。このことを用いた光画像の増幅が可能であることが見出された。以上のように、光情報処理に有用な、位相共役光発生媒体としての有用性、代表的な光情報処理応用例として、画像エッジ検出、光画像増幅の実証を理論解析と共に行った。平成11年度奨励研究(A)(課題番号:10750033)による我々の研究によって、光導電性を付与した液晶材料に干渉光を照射することによって、光空間電界の発生と液晶分子の周期的な再配列によって「分子再配列型フォトリフラクティブ効果」と呼ばれるメカニズムによってホログラムの形成が可能であること、その特性が高分子材料の利用によって大幅に向上することが見出されている。さらに、本研究の研究目的に添い、実験的・理論的検討を行った結果、以下に示す結果を得た。(1)分子側鎖に光導電性付与のための分子を修飾するなどの高機能化をはかり、ミクロ分子配列制御の高度化を達成し、材料の特性がさらに向上した。(2)開発された材料を用い、実時間ホログラム応用実証として、2次元光学画像処理実験を行った。ホログラム再生像は、信号光と参照光の強度比に強く依存し、参照光強度が信号光強度に比べて弱い場合には、画像エッジの抽出された画像検出が可能であることがわかった。光画像処理応用に有益と考えられる。(3)開発された材料を用い、縮退4波混合光学配置での位相共役光発生実験を行い、基本特性の調査を行った。発生条件によっては80%程度の位相共役反射率を得ることも可能であり、高効率の位相共役鏡の形成が可能であることが実証された。これらの結果は、近年注目されている有機フォトリフラクティブ材料の中でも卓越したものであり、注目に値する。また、液晶材料は、液晶ディスプレィ産業で培われた種々の技術を有効に利用できるため、デバイス応用での産業的な波及効果が期待できる。また、基礎科学的にはミクロ領域での液晶分子の配向挙動の研究によって、学問的な波及効果も期待できる。
バクテリアを利用した金属のバイオマシニングに関する研究

本研究は化学独立栄養細菌の一種であるチオバチルス・フェロオキシダンスを用いて,金属の微細加工を行うことを目的として,平成8年度から平成9年度までの2年間にわたって行われた.以下のその概要を述べる.従来の加工技術は物理的なエネルギーや化学的なエネルギーを加工したい箇所に集中して加えて,その部分を除去したり,変形させたり,あるいは付加したりしていた.これに対して本研究で提唱したバイオマシニングという加工法は,生物的なエネルギーを用いて,除去加工を行おうとする世界で始めての試みである.まず第1年目にはこのバクテリアを純粋に培養する方法を確立した上で培養液中で加工実験を行い,チオバチルス・フェロオキシダンスが基本的に金属を除去加工することが可能であること,加工量が加工時間にほぼ比例して増加すること,工作物にプラスの低電圧を加えることで加工量がほぼ2倍になること等を明らかにした.次いで第2年目は,実用に当たって問題になると考えられるサイドエッチの問題を取り上げて検討を行った.その結果,本加工法ではエッチファクタはほぼ2となり,深さ方向への加工が優先されていることか明らかとなった.さらに,加工量の増加とサイドエッチの減少を目的として,バクテリアを含んだ加工液を高圧で被加工物に供給するというジェット注液法について実験的検討を行った.その結果,加工速度の大幅な増加とサイドエッチの減少が認められた.今後は,この加工法の実用化に向かって,加工部分の効果的な指定方法や加工装置の開発等について検討を加える必要があると考えている.本研究は化学独立栄養細菌の一種であるチオバチルス・フェロオキシダンスを用いて,金属の微細加工を行うことを目的として,平成8年度から平成9年度までの2年間にわたって行われた.以下のその概要を述べる.従来の加工技術は物理的なエネルギーや化学的なエネルギーを加工したい箇所に集中して加えて,その部分を除去したり,変形させたり,あるいは付加したりしていた.これに対して本研究で提唱したバイオマシニングという加工法は,生物的なエネルギーを用いて,除去加工を行おうとする世界で始めての試みである.まず第1年目にはこのバクテリアを純粋に培養する方法を確立した上で培養液中で加工実験を行い,チオバチルス・フェロオキシダンスが基本的に金属を除去加工することが可能であること,加工量が加工時間にほぼ比例して増加すること,工作物にプラスの低電圧を加えることで加工量がほぼ2倍になること等を明らかにした.次いで第2年目は,実用に当たって問題になると考えられるサイドエッチの問題を取り上げて検討を行った.その結果,本加工法ではエッチファクタはほぼ2となり,深さ方向への加工が優先されていることか明らかとなった.さらに,加工量の増加とサイドエッチの減少を目的として,バクテリアを含んだ加工液を高圧で被加工物に供給するというジェット注液法について実験的検討を行った.その結果,加工速度の大幅な増加とサイドエッチの減少が認められた.今後は,この加工法の実用化に向かって,加工部分の効果的な指定方法や加工装置の開発等について検討を加える必要があると考えている.独立栄養細菌の一種であるチオバチルス・フェロオキシダンスは無機物を酸化して生活している。すなわちこの細菌は金属を「食べる」ことが出来る。この作用を金属の除去に利用して、金属の微細加工技術を確立しようというのが、本研究の目的である。昨年度の研究で、このバクテリアが、加工時間にほぼ比例する加工を行なうことを明らかにしたが、本年度はこの加工速度を電界でコントロールすることを試みた。その結果、約0.5V程度の直流電圧を加えることによって、陽極側の加工速度がほぼ2倍に増加することが明らかとなった。これは電界を加えることによって、電解加工とバイオマシニングが相乗的に作用したことを示すものである。また、加工表面の観察を行なった結果、バイオマシニングで得られた面は、結晶粒の単位で加工されているようであった。特に銅の加工表面には、結晶粒ごとに異なる非常に細かい波模様が観察された。その生成原因はまだ明らかではない。次に、われわれは、チオバチルス・フェロオキシダンスの仲間であるチオバチルス・チオオキシダンスを同時に用いることによって、加工速度の向上が出来ないかを検討した。その結果、条件によっては、加工速度が向上することが確かめられた。現在この作用が金属の種類、特に硫黄の含有率によって影響されるかどうかの検討を行っている。今後は、加工範囲を限定するための有効な方法を確立するとともに、実用化を目的とした加工装置の開発を行なう予定である。本研究は化学独立栄養細菌の一種であるチオバチルス・フェロオキシダンスを用いて,金属の微細加工を行うことを目的としている.従来の加工技術は物理的なエネルギーや化学的なエネルギーを加工したい箇所に集中して加えて,その部分を除去したり,変形させたり,あるいは付加したりしていた.これに対して本研究は,生物的なエネルギーを用いて,除去加工を行おうとする世界で始めての試みである.昨年度までの研究で,チオバチルス・フォロオキシダンスが基本的に金属を除去加工することが可能であること,加工量が加工時間にほぼ比例して増加すること,工作物に電界を加えることで加工量がほぼ2倍になること等を明らかにした.本年度の研究ではまず,実用に当たって問題になると考えられるサイドエッチの問題を取り上げて検討を行った.その結果,本加工法ではエッチファクタはほぼ2となり,深さ方向への加工が優先されていることが明らかとなった.

さらに,加工量の増加とサイドエッチの減少を目的として,バクテリアを含んだ加工液を高圧で被加工物に供給するというジェット注液法について実験的検討を行った.その結果,加工速度の大幅な増加とサイドエッチの減少が認められた.今後は,この加工法の実用化に向かって,加工部分の効果的な限定方法や加工装置の開発等について検討を加える必要があると考えている.
術後腸管麻痺における肥満細胞活性化機構とプロスタグランジンD2の関与

術後腸管麻痺のイニシエータとして肥満細胞が重要な役割を果たしている可能性が報告されている。その肥満細胞はプロスタグランジン類の一つPGD2を産生放出する。マウスの鼻炎モデルや好酸球性の気道炎症では炎症を促進する一方で、マウスの腹膜炎や関節炎では炎症を抑制するという報告があり、様々な炎症病態で重要な役割を果たしていることが示唆される。ところで、炎症の持続は組織の癌化を引き起こす。慢性腸炎患者は、大腸癌発症リスクが高い。上記の通り、PGD2は炎症を制御している可能性があることから、慢性腸炎からの癌化における、PGD2の関与を検討した。PGD2合成酵素欠損マウス(H-PGDS-/-)とWTに、発癌性物質azoxymethaneを投与し、その後腸炎誘発性物質Dextran sodium sulfate (DSS)4日間投与を3週間おきに3回繰り返して、腸炎からの癌化のモデルとした。昨年度の研究成果により、H-PGDS-/-ではWTに比べて、炎症の悪化とそれに炎症に続発するポリープ形成の促進することが明らかとなった。また、H-PGDSは主に、炎症部位に浸潤してくる肥満細胞が発現していることが分かった。これらの結果を踏まえ、以下の研究を行った。(研究成果)1.先行研究によりPGD2は肥満細胞やマクロファージのTNF-α発現を抑制することが分かっている。TNF-α受容体阻害薬を処置した所、H-PGDS-/-ではWTと同程度まで腸炎が緩和された。このことから、PGD2はTNF-αを抑制することで炎症を緩和していることが示唆された。2.肥満細胞欠損マウスにH-PGDS-/-より単離した肥満細胞の移入を行うことで、肥満細胞特異的にH-PGDSを欠損したマウスを作成し、その動物を使って病態モデルを作成した。その結果、肥満細胞特異的にH-PGDSが欠損したことにより炎症の悪化とそれに炎症に続発するポリープ形成の促進することが明らかとなった。以上の結果成果は、論文投稿の準備を行なっている段階である。発癌性物質アゾキシメタンと腸炎誘発性物質デキストラン硫酸投与による大腸癌化モデルを用いて、PGD2の病態生理的役割を検討してきた。これに関しては、炎症組織中に浸潤してくる肥満細胞から遊離するPGD2が抗炎症作用、抗発癌作用を持つことを明らかにしており、新知見でありきわめて興味深い。一方、筋線維芽細胞に関しては、ATPに関連する論文を完成させ、Eur.J.Phamacol.2013に掲載された。以上、期待以上の成果が上がっていると判断している。術後腸管麻痺は消化管炎症病態の1種である。消化管炎症時に粘膜層は炎症刺激により損傷することが知られている。その際、粘膜直下に局在し、粘膜バリア機能を担う腸筋線維芽細胞も損傷し、バリア機能の低下を引き起こす。そのため、腸筋線維芽細胞の損傷回復機構を解明することは、低下した粘膜バリア機能回復促進につながると考えられる。アラキドン酸からシクロオキシゲナーゼ(COX)によって産生されるプロスタグランジン類は組織修復因子として知られている。そこで、腸筋線維芽細胞の損傷回復機構におけるプロスタグランジン類の役割を解明することを目的とした。研究の成果として、1.損傷刺激によってウシ結腸より単離した腸筋線維芽細胞はCOX-2依存的なPGE_2産生を引き起こすことが明らかとなった。2.産生されたPGE_2はオートクライン的にPGE_2受容体サブタイプのEP2,EP3,EP4に作用し、腸筋線維芽細胞の損傷回復を促進することが分かった。3.EP2,EP4の活性化は成長因子の1つFGF-2産生を誘起し、そのFGF-2が腸筋線維芽細胞の傷口への遊走を促進した。一方でEP3の活性化は、成長因子産生を介さず直接的に腸筋線維芽細胞の傷口への遊走を促進することが明らかとなった。本研究の成果は、プロスタグランジン類が腸筋線維芽細胞の損傷からの回復を促進することを初めて明らかにしたものであり、炎症による粘膜バリア機能低下の治療法の開発にとって、重要な知見となり得ると考えられる。その肥満細胞はプロスタグランジン類の一つPGD_2を産生放出する。PGD_2はラット腸炎モデルにおいて炎症を抑制することが報告されている。また潰瘍性大腸炎患者の腸管組織中のPGD_2濃度が高いことも知られており、PGD_2が炎症の制御を行なっていることが示唆される。上記の通り、PGD_2は炎症を制御している可能性があることから、慢性腸炎からの癌化における、PGD_2の関与を検討した。実験にはPGD_2合成酵素欠損マウス(H-PGDS^<-/->)と対照群(WT)を用いた。2.3回目DSS投与終了後、両群の結腸中位遠位部にポリープが形成されており、数はH-PGDS^<-/->で2倍以上だった。3.H-PGDS^<-/->とWTにX線照射して骨髄を死滅させた後、H-PGDS^<-/->またはWTの骨髄細胞を移入し、その動物を用いて大腸癌モデルを作成した。

結果、骨髄系細胞のH-PGDS欠損が炎症悪化とポリープ形成促進に関与していた。4.免疫染色法により、肥満細胞がH-PGDSを発現していることが明らかとなった。以上の結果より、肥満細胞由来PGD_2が腸炎ならびに、大腸癌発生の抑制に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。本研究で得られた知見は、癌の発生抑制に応用できる可能性があり、極めて興味深い。術後腸管麻痺のイニシエータとして肥満細胞が重要な役割を果たしている可能性が報告されている。その肥満細胞はプロスタグランジン類の一つPGD2を産生放出する。マウスの鼻炎モデルや好酸球性の気道炎症では炎症を促進する一方で、マウスの腹膜炎や関節炎では炎症を抑制するという報告があり、様々な炎症病態で重要な役割を果たしていることが示唆される。ところで、炎症の持続は組織の癌化を引き起こす。慢性腸炎患者は、大腸癌発症リスクが高い。上記の通り、PGD2は炎症を制御している可能性があることから、慢性腸炎からの癌化における、PGD2の関与を検討した。PGD2合成酵素欠損マウス(H-PGDS-/-)とWTに、発癌性物質azoxymethaneを投与し、その後腸炎誘発性物質Dextran sodium sulfate (DSS)4日間投与を3週間おきに3回繰り返して、腸炎からの癌化のモデルとした。昨年度の研究成果により、H-PGDS-/-ではWTに比べて、炎症の悪化とそれに炎症に続発するポリープ形成の促進することが明らかとなった。また、H-PGDSは主に、炎症部位に浸潤してくる肥満細胞が発現していることが分かった。これらの結果を踏まえ、以下の研究を行った。(研究成果)1.先行研究によりPGD2は肥満細胞やマクロファージのTNF-α発現を抑制することが分かっている。TNF-α受容体阻害薬を処置した所、H-PGDS-/-ではWTと同程度まで腸炎が緩和された。このことから、PGD2はTNF-αを抑制することで炎症を緩和していることが示唆された。2.肥満細胞欠損マウスにH-PGDS-/-より単離した肥満細胞の移入を行うことで、肥満細胞特異的にH-PGDSを欠損したマウスを作成し、その動物を使って病態モデルを作成した。その結果、肥満細胞特異的にH-PGDSが欠損したことにより炎症の悪化とそれに炎症に続発するポリープ形成の促進することが明らかとなった。以上の結果成果は、論文投稿の準備を行なっている段階である。発癌性物質アゾキシメタンと腸炎誘発性物質デキストラン硫酸投与による大腸癌モデルを用いて、PGD_2の病態生理的役割を昨年度は検討した。その結果、骨髄由来の肥満細胞から遊離するPGD2が炎症及び癌化を抑制することを明らかにしており、きわめて興味深い新知見である。一方で、筋線維芽細胞に関しては、PGE_2に関する論文を完成させ、米国薬理学会誌J Pharmacol Exp Ther. 2012に掲載された。発癌性物質アゾキシメタンと腸炎誘発性物質デキストラン硫酸投与による大腸癌化モデルを用いて、PGD2の病態生理的役割を検討してきた。これに関しては、炎症組織中に浸潤してくる肥満細胞から遊離するPGD2が抗炎症作用、抗発癌作用を持つことを明らかにしており、新知見でありきわめて興味深い。一方、筋線維芽細胞に関しては、ATPに関連する論文を完成させ、Eur.J.Phamacol.2013に掲載された。
強い非線形性をもつ磁性流体セミアクティブダンパの実用化に関する研究

近年、鉄道などの交通機関において、高速運転にともなう走行エネルギーの低減の観点から、車両の軽量化がはかられてきた。しかしこのことにより、わずかな外乱に対しても車両振動が誘発され、乗り心地が悪化してしまうことが問題となっている。そこで報告者らは過去に、磁性流体が磁界により粘度を変える事に注目し、ダンパシリンダ内の磁性流体に電磁石による可変磁界を与え、連続的に粘度を変えることにより、サスペンションのダンピングを制御し、防振効果を持たせるといったセミアクティブ方式のサスペンションを提案した。これは一旦制御が破綻しても、ダンピング係数はどんな場合にも正の値をもつ単なるピストン運動であるので、常に安定したシステムの構築が可能となる。今回、上述の基本研究を基に、より完成度の高い実用レベルのシステムを構築するため、先に提案した基本装置・磁性流体セミアクティブダンパの改良を、次の三項目に対して行った。1種々の加振実験結果を基に、流体の非ニュートン性も考慮したモデルの修正を行い、実システムの挙動に近い定式化を導いた。2先に提案したハミルトンヤコビ不等式を用いた非線形制御法を適用し、これによって設計された磁界制御入力を、これまでの電圧型から、現実的な電流型に変更した。3磁性流体の粘度可変領域を、零磁界時を基点としたこれまでの方式から、バイアス電流を用いることによるプラス・マイナス双方向制御へと、制御域の拡張を行った。上記の改善を行ったところ、改良システムは、制御をかけない場合の振動の約5割、従来制御の場合の約8割に減衰する事ができ、しかも、複合周波数成分を持つ外乱にも有効であること、制御電流も非常に小さいことが判明した。これにより、実用化に向けての改良システム提案を行うことができた。本研究は、従来のアクティブダンパの欠点を補う磁性流体封入型セミアクティブダンパの開発を目的としている。磁性流体とは、種々の興味深い特性を持つ機能性流体であるが、本研究では特に磁性流体の外部磁場による粘度変化に注目したシステムの開発を目指している。そのメカニズムは、電磁石電流によって作り出される磁場により、シリンダに注入された磁性流体の粘度を変えることで、等価的に系全体のダンピング特性を制御するというものである。報告者はこれまですでに、その強い非線形特性を解明し、最新の理論による制御手法を開発し、シミュレーションによって効果の検証を行ってきた。そこで本年度の課題は、双方性電源とハイブリッド電磁石の導入により制御入力の有効時間を倍加させることであった。これに関しては、シミュレーションによりその効果を確認し、ハード面では既に双方出力型の電源の作成を終了した。また第二の課題は、非線形補償器の効果を十分にできるような加振実験、すなわち大信号域の外乱を系に与えてその除振効果を検証する実験を行うことであった。これに関しては、大振幅で動作する加振器の設計を行い、すでに完成するに至った。来年度はこれらの装置を用い、本セミアクティブダンパの有効性を多方面から検証していく予定である。尚、本年度の当該研究に関する成果は、正論文1件、国際会議での発表2件、国内口頭発表2件、学会技術報告書2件で、そのうち1件は学会講習会で一般技術者に講習を行った。本研究は従来のアクティブダンパの欠点を補う磁性流体封入型セミアクティブダンパの開発を目的としている。磁性流体とは、種々の興味深い特性をもつ機能性流体であるが、本研究では特に磁性流体の外部磁場による粘度変化に注目したシステムの開発を目指している。

報告者はこれまで、本装置の強い非線形特性を種々の実験結果よりモデル化し、本年度は特に、磁性流体の非ニュートン性も考慮した基本モデルの修正を行うことが出来た。この修正モデルを基に最新の制御理論による補償器を設計し、シミュレーションによってその効果の検証を行った。その上で、以下の課題について検討を行った。1.双方向性電流源を用いた制御信号の拡大による制御効果の確認2.周波数成分の混在する外乱印加時の非線形制御効果の確認これらに対して、多くの加振実験を行い、従来得られていた制振効果を大きく上まる制振効果を確認することができた。最終年度に当たる次年度にはより多くの加振実験を行い、本研究提案の装置の有効性を示す予定である。近年、鉄道などの交通機関において、高速運転にともなう走行エネルギーの低減の観点から、車両の軽量化がはかられてきた。しかしこのことにより、わずかな外乱に対しても車両振動が誘発され、乗り心地が悪化してしまうことが問題となっている。そこで報告者らは過去に、磁性流体が磁界により粘度を変える事に注目し、ダンパシリンダ内の磁性流体に電磁石による可変磁界を与え、連続的に粘度を変えることにより、サスペンションのダンピングを制御し、防振効果を持たせるといったセミアクティブ方式のサスペンションを提案した。これは一旦制御が破綻しても、ダンピング係数はどんな場合にも正の値をもつ単なるピストン運動であるので、常に安定したシステムの構築が可能となる。今回、上述の基本研究を基に、より完成度の高い実用レベルのシステムを構築するため、先に提案した基本装置・磁性流体セミアクティブダンパの改良を、次の3項目に対して行った。1種々の加振実験結果を基に、流体の非ニュートン性も考慮したモデルの修正を行い、実システムの挙動に近い定式化を導いた。2先に提案したハミルトンヤコビ不等式を用いた非線形制御法を適用し、これによって設計された磁界制御入力を、これまでの電圧型から、現実的な電流型に変更した。3磁性流体の粘度可変領域を、零磁界時を基点としたこれまでの方式から、バイアス電流を用いることによるプラス・マイナス双方向制御へと、制御域の拡張を行った。上記の改善を行ったところ、改良システムは、制御をかけない場合の振動の約5割、従来制御の場合の約8割に減衰する事ができ、しかも、複合周波数成分を持つ外乱にも有効であること、制御電流も非常に小さいことが判明した。これにより実用化に向けての改良システム提案を行うことができた。