hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
塗膜系防水の適切な膜厚確保に向けた施工条件の最適解マトリックスの構築

本研究は、ウレタン塗膜防水において最も重要である、適切な膜厚を確保するための条件を、施工のしやすさも加味しながら提案することを目的としたものである。施工段階の様々な要因が膜厚と施工性に影響を及ぼすと考えられるが、本研究では防水材の粘度と施工具を取り上げ、屋上を想定し平場(平らな部分)は40通り、立上り(垂直な部分)は18通りの施工実験を行い、施工中に実施した官能検査より施工性が良く、且つ完成後に膜厚測定より適切な膜厚が確保できる粘度と施工具の組み合わせを示した。本研究は、ウレタン塗膜防水において最も重要である、適切な膜厚を確保するための条件を、施工のしやすさも加味しながら提案することを目的としている。塗膜系の防水は、現場で液状の材料を塗り、それが硬化することで防水層を形成するため、材料の硬さや施工技能や下地の状態など、施工段階における様々な要因が完成後の膜厚に影響を及ぼす。所定の膜厚を確保できず、防水層が破断し漏水を招くことが実際に起きている一方で、よく管理された適切な施工を行った場合は、材料の耐久年数以上の年月を健全な状態で保っている事例もある。そのため本研究では、不具合をなくし、材料の性能を最大限に発揮できる施工条件を、施工のしやすさも加味しながら把握できる、最適解マトリックスの構築を最終目標としている。当初の平成27年度の年間テーマは、施工段階の様々な要因が膜厚と施工性に及ぼす影響の把握であったが、そのテーマに則り、各条件下における防水層の物性試験と、各条件で施工した際の膜厚と施工性の把握を平成27年度に行った。前者は主に各膜厚,各希釈率の防水層に対し、疲労試験と引張試験を行い、疲労試験からは最低限必要な膜厚を明らかにし、引張試験からは希釈剤の混入が引張性能に及ぼす影響を明らかにした。また、後者は平場部と立上り部において、平場部は4種類,立上り部は3種類の施工具を用い、平場部は10段階,立上り部は6段階の粘度でそれぞれ施工実験を行った。実験中には施工性に関する官能検査を行い、実験後には膜厚の測定を行った。その結果、適切な膜厚を確保するには、適切な施工具と粘度の組み合わせがある事を明らかにし、更に施工性も考慮した場合は、その組み合わせが限定的になる事を明らかにした。すなわち、施工性も良く適切な膜厚を確保できる条件を、施工具と粘度の観点から示した。実験も順調に進んでおり、当初計画通りに遂行できている。平成27年度は、施工段階の様々な要因が膜厚と施工性に及ぼす影響を把握するため、各条件下における防水層の物性試験と、各条件で施工した際の膜厚と施工性の把握を行った。平成28年度は、それらの試験結果を基にした最適な施工条件の提案を行うため、まず施工具を動かす速度をせん断速度とみなし、レオロジーの観点から防水材の流動曲線を調べた。その結果、平場部に使用する防水材に比べ立上り部に使用する防水材はチクソ性の強い材料であり、せん断速度即ち施工具を動かす速度が、せん断応力即ち職人が施工具から感じる荷重に及ぼす影響が大きいことを示した。そこで、よりチクソ性の高い立上り部に使用する防水材を対象に、施工具を動かす際に発生する荷重の特定を行った。ここでは粘度を6段階に設定し、立上り部を施工する際に使用する施工具として、ローラー、ゴムべら、ポリエチレンべらの3種類の施工具を対象に、施工時に発生する荷重の測定を行った。測定された荷重曲線より得られる各物理量と、施工性の対応関係を検討した結果、荷重曲線より得られる仕事量は、粘度の増加に伴い仕事量が増加するが、その増加割合はローラーが最も大きく、ゴムべら、ポリエチレンべらの順に小さくなる事を示した。また仕事量と施工性の間に良い対応関係を得られる否かは施工具により異なり、ローラーの場合は非常に良い対応関係を示したが、ゴムべらとポリエチレンべらはさほど良い対応関係を示さない事を示した。即ち、施工具により仕事量が施工性に及ぼす影響の主要因となっている物もあれば、防水材を思い通りに扱えるか否かの感覚が主要因となっている物がある事を示した。以上の結果を総括し、適切な膜厚を確保するための粘度と施工具の組み合わせを示した。実験が順調に進み、当初計画通りに遂行できた。平成2728年度は、施工段階の様々な要因が膜厚と施工性に及ぼす影響を把握するため、各条件下における防水層の物性試験と、各条件で施工した際の膜厚と施工性の把握を行った。これらの試験結果を基にした最適な施工条件の提案を行うため、施工具を動かす速度をせん断速度とみなし、レオロジーの観点から防水材の流動曲線を調べた。

この結果を踏まえ、施工具を動かす際に発生する荷重測定を行った。自作した荷重測定装置を用い、6段階の粘度と3種類の施工具を対象に測定を行った。測定された荷重曲線より得られる各物理量と、施工性の対応関係を検討した結果、荷重曲線より得られる仕事量は、粘度の増加に伴い増加するが、その増加割合は施工具により異なり、また仕事量と施工性の間に、良い対応関係が得られるか否かも施工具により異なる事を示した。即ち施工具により、仕事量が施工性に及ぼす影響の主要因となっている物もあれば、防水材を思い通りに扱えるか否かの感覚が主要因となっている物がある事を意味している。以上の結果を総括し、適切な膜厚を確保するための粘度と施工具の組み合わせを示した。平成29年度は、これらの結果を国際会議で発表し、本研究の成果に関する原著論文の執筆を行った。本研究は、ウレタン塗膜防水において最も重要である、適切な膜厚を確保するための条件を、施工のしやすさも加味しながら提案することを目的としたものである。施工段階の様々な要因が膜厚と施工性に影響を及ぼすと考えられるが、本研究では防水材の粘度と施工具を取り上げ、屋上を想定し平場(平らな部分)は40通り、立上り(垂直な部分)は18通りの施工実験を行い、施工中に実施した官能検査より施工性が良く、且つ完成後に膜厚測定より適切な膜厚が確保できる粘度と施工具の組み合わせを示した。当初の予定通り、平成28年度は平成27年度で得られた実験結果を基に、各要因が膜厚と施工性に及ぼす影響を検討し、任意の条件における最良の施工条件を把握できる最適解マトリックスの構築を目指す。特に立上り部に関しては防水材の流動曲線を調べ、レオロジーの観点から施工性に及ぼす影響を明らかにする。また、施工時に施工者が感じる疲労について、施工中の施工具にかかる荷重を測定し、疲労との関係を明らかにする。これらの結果を基に、本研究で変数として取り上げた各要因ごとに膜厚と施工性の関係をまとめ、最良の施工条件を把握するための最適解マトリックスの構築を目指す。今後は得られた成果を原著論文としての投稿を目指す。建築材料平成29年度に原著論文として投稿するため。原著論文として投稿,掲載時に発生する代金に充てる。
多文化保育に関する実証的研究

本研究では多文化保育の現状と課題について、日本およびスウェーデンの調査から検討した。日本の現状としては、保育者は多文化保育については前向きに捉えており、様々な工夫をして対応している。しかし多文化保育に関する専門的な知識や研修の機会には恵まれていないという課題が明らかになった。他方でスウェーデンでは移民が多いため様々な工夫をしていた。特に子どもの言葉の問題は課題となっておりそれに対する取り組みが明らかになった。またスウェーデンは自治体のサポートがあり、研修の機会も日本と比較して多いという結果であった。研究初年度である26年度は、基礎的なデータを収集することを目的としていた。本研究が対象とするスウェーデンの保育情勢については、主にスウェーデン政府からデータを収集した。また先行研究についても一定程度は収集することができている。またもう一つの対象としている国内の自治体調査においては、実際にヒアリング調査を行うことができた。ヒアリング調査の対象となったのは、以下の施設である。自治体のヒアリング調査においては、地域全体の状況について尋ねた。外国人児童の在籍に関しては、震災の時期に外国籍の児童が減少したものの、近年はまた増加の傾向があるとのことであった。また当初の予定にはなかったが、町内においてもっとも外国籍児童の比率が高い保育所の紹介を受け、保育所へのヒアリング調査が可能となった。また、平成27年度に予定している町内すべての保育所の保育士を対象とした質問紙調査を行うことが可能となった。また自治体に紹介していただいたA保育園を訪問し、ヒアリングを行った。当該園は園児数125名のうち35名が外国人児童であり、その比率は28.0%となる。保育内容において、多文化を意識した取り組みもいくつか行われているが、もっとも興味深い取り組みはアイヌ文化を取り入れたものであった。この取り組みは当該園において数年前から取り組まれているものである。現在はアイヌの刺繍などの工芸や、保育者が河原で柳の木をとり、イナウ(神に捧げるためのもの)を作ったり、アイヌの踊りを踊るなどしている。またこれらは卒園式に披露することもしている。当該園においては多文化保育の一環として行っているという趣旨ではない。子ども達の多様な経験として取り入れているものであるが、結果として、子どもの多様性を育む事に影響しているのではないか。これらについては、27年度の本調査において明らかにしていきたい1国内調査においては、群馬県O町の行政と町内6か所すべての保育所を対象とした調査をおこなった。調査の方法は各保育所を対象としたヒアリング調査と、保育士を対象とした質問紙調査である。調査結果については現在分析中である。また26年度の調査で明らかになった一部の保育所におけるアイヌ文化を取り入れた保育についても、質問項目の中に加えた。本調査の結果についてはこの後のスウェーデン調査との比較をおこなう予定であるが、6月におこなわれる日本子ども社会学会においても、国内の多文化保育の現状として発表する計画である。2また多文化保育の現状について、首都圏の状況も把握しておくため、事前調査としてNPO団体である多文化共生センター東京を対象としたヒアリング調査をおこなった。東京都は多様な外国人が居住していが保育所において多いのは中国・朝鮮等のオールドカマーの児童である。多文化共生センター東京では「親子日本語教室」を実施して日本語や生活に対するサポートをおこなっているとのことであった。これらは28年度に行う新宿区の調査に有益な情報であった。327年度の学会報告として、北海道子ども学会において「多文化保育の比較検討に関する研究-検討の意義と比較の視点スウェーデンとの比較-」と題したポスター発表を行った。本報告における比較の視点は、前述した国内調査の質問紙項目の内容に反映されている。4スウェーデンの保育の現状について文献調査を行った。保育のシステムについては多くの情報があるが、移民や少数民族の保育については詳しい情報は多くはない現状であり、28年度の調査ではそれを踏まえ最新の情報を得られるようにしたい。これまでの2年間で予定していた国内調査は順調に進んでいる。調査実施時期が数か月遅れてしまったが、現在分析中であり今後の計画には影響しない予定である。現在は平成28年度に行う予定であるスウェーデン調査の準備をしている。現地の協力者に打診してやり取りをしている状況である。平成28年度は平成27年度に行った調査結果をまとめ、現段階までの研究の途中経過を日本子ども社会学会において報告した。アンケート調査の結果から、保育士たちは外国につながる子どもの保育に対して丁寧な保育をし、日常の保育においても「文化の多様性」「多文化共生の保育」を意識している保育者が多い。しかし日常の保育の中でそれらをどの様に捉えているのかについては、明確とは言えない面がある。その背景として多文化保育についての学習機会や研修機会について保障されていないことも要因の一つであると考えられる。これら国内調査の続きとして都市部の多文化保育の現状を明らかにするために、東京都の保育所8園を対象に質問紙調査を行った。海外調査については、予定どおりスウェーデンにおいて移民が多い都市であるストックホルム市とボートシルカ市のコミューンに対して多文化保育の現状についてヒアリング調査を行った。また実際に移民が多く入所している園を訪問しヒアリング調査を行った。スウェーデンでは移民の流入が多く、多文化共生の保育をどの様におこなうのかは主要な課題である。そのため行政も保育現場も日常的に多文化共生を意識した保育を行っていた。

特に保育環境においては、他国の文化や言語を母語とするスタッフを採用し、子どもに母国の文化にふれることができる環境を整備していた。また入園児には子どもの日常的な言語環境を確認し、それを踏まえて保育を行うことや、子どもの言語の理解やコミュニケーションをとるためにITを活用しているところも特徴的な取組であった。これらの結果については、平成29年5月に行われる日本保育学会で報告する予定である。またスウェーデン調査では、保育者を対象としたアンケート調査を依頼し、およそ50通の回答を得ることができ現在分析中である。本研究の進捗状況については、おおむね順調に進んでいる。具体的には調査については、国内の調査・海外の調査ともに予想以上に成果を得ている。国内においては当初は群馬県大泉町のみを対象と考えていたが、都市部である東京都新宿区の協力を得て、都市部の保育士意識調査のデータを得ることができた。また海外調査では、ストックホルム市の保育施設がどの施設でも十分なヒアリング調査と、保育環境の調査を行うことができ、非常によいデータを収集することができた。一方で収集したデータをもとに分析をすすめる作業については、十分とは言えない。アンケート調査の結果については、データの入力までは終えているので、その後の分析をすすめていく。また各機関へのヒアリング調査のデータについては、記録した音声データを文章にしていないので今後行う予定である。本研究は日本における多文化保育の現状と課題を整理し、多文化保育のありかたを多角的な視点から明らかにすることを目的とした。その際、スウェーデンの多文化保育の現状と課題を参考とした。日本の外国人が多く居住する地域における調査結果からは、外国につながる子どもへの保育に経験を持つ保育者が、保育に対しては前向きに捉えているものの多くの困難を感じていることがわかった。それに対しては様々な工夫し、また自己学習を重ね対応していた。しかしその多くは、外国につながる子どもへの対応が中心となる傾向が見られた。またその要因として、多文化保育に関する基礎的な学習経験や、研修機会が少ないこと、国や自治体のサポートの少なさがあげられた。ただし保育の内容の工夫によって子どもの多様性が広がる取り組みも確認され日本における多文化保育実践のヒントを得ることができた。他方で、移民が多いスウェーデンにおいて多文化保育は、国や自治体の中心的なテーマとなっており、特に自治体が多文化保育に対する課題を捉え、地域の園のサポートするような施策がつくられていた。特に子どもの言葉の問題は課題となっておりそれに対する様々な取り組みが明らかになった。これらは日本における多文化実践の参考となり得るものであった。またスウェーデンは自治体のサポートがあり、研修の機会も日本と比較して多いという結果であった。
弾性ジョイントからなる並進・回転運動分離形5自由度パラレルロボットの設計法

並進3自由度+回転2自由度の運動を出力運動とする5自由度パラレル機構として,出力リンクの回転中心の位置を制御する連鎖と回転中心まわりの回転運動を制御する連鎖の2種類の連鎖からなる機構の具体的構造を明らかにしてその特異点,作業領域等に基づく機構総合を行った.また,2つのフレーム間に薄板ばねを2重らせん状に配置した弾性回転ジョイントについて,その剛性特性,回転変位に伴う回転軸のドリフト特性を理論的および実験的に明らかにするとともに,薄板ばねの安定的な挙動を実現する板ばねの適切な材質選定および配置決定を行った.そして,作業領域と位置・姿勢精度に優れた5自由度パラレルロボットを開発した.本研究では,広い作業領域を有し,スムーズ,低発塵,高精度かつ長時間の安定した動作が実現可能な,弾性回転ジョイントからなる5自由度の並進・回転運動分離形パラレルロボットを開発することを目的とし,本年度は,このパラレルロボットの機構と弾性ジョイントの設計法について検討を行った.まず,並進3自由度+回転2自由度の運動を出力運動とするパラレル機構として,出力リンクの回転中心の位置を制御する連鎖(回転中心制御用連鎖)と回転中心まわりの回転運動を制御する連鎖(回転運動制御用連鎖)の2種類の連鎖からなる機構を対象として,それぞれの連鎖が満たすべき自由度,拘束成分等の条件について検討を行った.その結果,1形式の回転中心制御用連鎖および24形式の回転運動制御用連鎖の構造を具体的に明らかにした.そのうちの1形式の組み合わせについて,変位,速度および力の解析を可能とし,作業領域の評価を行った.弾性ジョイントについては,2つのフレーム間に薄板ばねを2重らせん状に配置した弾性回転ジョイントについて,フレーム間に回転軸まわり以外の方向の力とモーメントを種々に与えた場合の有限要素解析を行い,各方向の剛性を明らかにした.また,この結果を踏まえて本弾性ジョイントを試作するとともに,他の研究機関で開発している弾性回転ジョイントも試作して定性的な特性比較を行った.さらに,弾性回転ジョイントのフレーム間に任意方向の力を作用させつつジョイントに強制的な回転変位を与えてジョイントのフレーム間の変位および作用力を測定することを可能とするために,オルダム継手機構を応用した試験装置を設計・試作した.さらに,弾性ジョイントを有するパラレル機構について,仮想対偶を用いた剛性解析手法を開発し,これを1形式の空間閉ループ機構に応用して理論解析を行うとともに実験的検討を行った.本研究では,広い作業領域を有し,スムーズ,低発塵,高精度かつ長時間の安定した動作が可能な,弾性回転ジョイントからなる5自由度の並進・回転運動分離形パラレルロボットを開発することを目的とし,本年度は,機構総合・設計・試作,弾性ジョイントの特性評価等を行った.まず,5自由度パラレル機構については,昨年度と同一の並進3自由度+回転2自由度の運動を出力運動とする,3つの連結連鎖からなる機構を対象として,機構パラメータの値と運動伝達性に優れた作業領域(実用作業領域)の体積の関係を明らかにするとともに,機構パラメータの実用作業領域の体積に及ぼす影響(感度)に基づく機構設計法を開発した.そして,具体的に機構パラメータの決定を行い,ロボットの設計と試作を行い,その並進運動時および回転運動時の精度を実験的に測定した.その結果,本研究で設計・試作したロボットは良好な運動特性を有することを明らかにすることができた.弾性ジョイントに関しては,昨年度試作した,弾性回転ジョイントの2つのフレーム間に任意の力を作用させつつジョイントに強制的な回転変位を与えてジョイントのフレーム間の変位および作用力を測定する試験装置の改良を行った上で,試作ジョイントの3次元的な剛性特性を実験的に測定するとともに,転がり軸受を用いたジョイントとの特性比較を行った.さらに,弾性ジョイントからなるパラレルロボットを内力が作用する弾性要素を含む閉ループ運動力学系としてモデル化し,その特性を把握するための理論解析手法を開発し,これを弾性ジョイントからなる空間閉ループ機構や他の運動システムの解析に応用し,これらの剛性特性,運動特性を明らかにした.本研究では,広い作業領域を有し,スムーズ,低発塵,高精度かつ長時間の安定した動作が可能な,弾性回転ジョイントからなる5自由度の並進・回転運動分離形パラレルロボットを開発することを目的とし,本年度は,弾性ジョントの特性改善,試作パラレルロボットの駆動実験および特性評価を行った.まず,本研究で提案する弾性回転ジョイントの特性実験の結果,その挙動に不安定性があることから,これを改善するための板ばねの材質および配置方法を理論解析・有限要素解析および試作・実験により検討した.具体的には,低弾性率の材料からなる板ばねを用いて弾性ジョイントを試作して,回転軸まわりの抵抗モーメントを計測した.その結果,絶対値が小さく変動の小さい抵抗モーメントで回転可能であることが明らかとなった.また,回転変位に伴う弾性エネルギーに着目した板ばねの新たな配置法を提案し,試作を行ったところ,従来採用していた材質の板ばねであっても従来よりも安定した回転挙動を示す弾性回転ジョイントが実現できること,今回採用した材質の板ばねと提案した板ばね配置をともに適用することにより,より安定した挙動を有する大変位の弾性回転ジョイントが実現できることを示すことができた.さらに,これらの成果を踏まえ,アクリル製のフレームからなる弾性ジョイントを試作し,より軽量で実用的な回転弾性ジョイントが開発できることを示すとともに,弾性回転ジョイントを組み込んだ5自由度パラレルロボットの実現に近づくことができた.

一方,パラレルロボットについては,機構としての基本特性を把握するために,転がり軸受からなる並進3自由度+回転2自由度の運動を出力運動とするパラレルロボット試作機について,並進運動時の姿勢誤差および回転運動時の回転中心位置誤差の測定を行い,良好な並進・回転運動の分離特性があることを実験的に確認した.並進3自由度+回転2自由度の運動を出力運動とする5自由度パラレル機構として,出力リンクの回転中心の位置を制御する連鎖と回転中心まわりの回転運動を制御する連鎖の2種類の連鎖からなる機構の具体的構造を明らかにしてその特異点,作業領域等に基づく機構総合を行った.また,2つのフレーム間に薄板ばねを2重らせん状に配置した弾性回転ジョイントについて,その剛性特性,回転変位に伴う回転軸のドリフト特性を理論的および実験的に明らかにするとともに,薄板ばねの安定的な挙動を実現する板ばねの適切な材質選定および配置決定を行った.そして,作業領域と位置・姿勢精度に優れた5自由度パラレルロボットを開発した.年度当初予定していた研究項目は,1並進・回転運動分離形5自由度パラレル機構の設計,2弾性ジョイントの特性評価と比較,3弾性ジョイントからなるパラレルロボットの特性評価と設計,4弾性回転ジョイントからなるパラレルロボットの試作である.これらのうち,1は予定通り設計を完了しており,2については,試験装置の測定系(電気系)の不良によりしばらくの間,良好な測定データが得られなかったが,現時点では良好に測定ができている.3については,理論的には結果を得ることができる状態にあり,4の弾性ジョイントを組み込む前の通常の転がり軸受からなる回転ジョイントを用いたロボットの試作を終わらせ,試作パラレルロボットは良好な特性を有することが実証できている.27年度が最終年度であるため、記入しない。機械工学平成26年度までの実績を踏まえ,平成27年度の研究では,1弾性ジョイントの特性改善,2弾性ジョイントを有するパラレルロボットの試作と駆動実験(試作ロボットの改善:弾性ジョイントの組込),3弾性ジョイントおよびこれからなるパラレルロボットの設計指針のまとめ,を行うとともに,研究成果の取りまとめを行う.特に本計画推進に支障はない.年度当初予定していた研究項目は,1並進・回転運動分離形5自由度パラレル機構の解析・総合システムの開発と2弾性回転ジョイントの特性解析と構造の最適化である.項目1のうち,根幹となる機構構造の体系的な総合および有用な形式に対する運動解析と特性評価までは達成しており,最適設計が実施できる段階にまで至っている.項目2については,弾性ジョイントの有限要素解析による剛性特性解析と実験解析のための試験装置の開発までは達成しているが,試験装置の調整に時間を要しているため,ジョイントの実験的評価とこれに基づく最適化までには至っていない.しかし,次年度の早期には試験装置による評価が実施できるものと想定している.また,弾性ジョイントを有するパラレルロボットの剛性特性の解析法の開発については,基本的な内容について,理論解析および実験的検討を先行して実施することができた.このことにより,次年度の研究遂行がスムーズに行えると考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。
表面SH波を用いた残留応力分布測定による高経年構造物の健全性評価

組織異方性などの初期値が未知であっても,T形表面SH波センサを用いることによって,その場の残留応力を高精度で評価することが可能である.本研究では,このセンサを用いた表面SH波音弾性法を高経年鉄鋼構造物の健全性評価に適用した.T形表面SH波センサを用いて表面直下の表面異方性を正しく評価することで,残留応力の板厚方向分布も測定できる可能性を示した.さらに,表面異方性を計測することにより無応力時の音速を推定し,その結果,主応力差のみならず主応力和の計測も行えることを実証した組織異方性などの初期値が未知であっても,T形表面SH波センサを用いることによって,その場の残留応力を高精度で評価することが可能である.本研究では,このセンサを用いた表面SH波音弾性法を高経年鉄鋼構造物の健全性評価に適用した.T形表面SH波センサを用いて表面直下の表面異方性を正しく評価することで,残留応力の板厚方向分布も測定できる可能性を示した.さらに,表面異方性を計測することにより無応力時の音速を推定し,その結果,主応力差のみならず主応力和の計測も行えることを実証した・測定安定度の改善表面SH波音弾性法では非常に高精度な伝搬時間測定を必要とするため,僅かな測定誤差が応力値に大きな影響を与える.まず,測定者の違いによる測定の安定性について調べた.T形表面SH波センサを用いて,2人の測定者で複数の測定点をそれぞれ測定した結果,同じ位置を測定した応力値が測定の度に大きな差が生じた.この原因として,残留応力分布の大きい試料では,測定位置(探触子の設置位置)と測定方向(表面SH波の伝搬方向)が測定の度にずれることがわかった.そこで,位置・方向共に正確に合わせることが可能な治具にセンサを固定し,測定の安定性を向上できるよう改善した.その結果,この治具を用いることで,より高精度な測定が可能であることが実証された.・表面直下の表面異方性の推定法の検討T形表面SH波センサで測定した表面異方性の値から伝搬深さを求めるには,試験片の表面直下の表面異方性を正しく推定する必要がある,この推定手法として,周波数固定して異なる受信子間距離で表面異方性を測定し,この値を直線で結んで送・受信子間距離が0mmの位置(つまり,表面直下)まで外挿する方法を考案した.その結果,表面直下の表面異方性が推定可能となり,表面SH波の伝搬深さが受信子間距離と周波数に依存して変化することが明らかになった.・T形表面SH波センサによる応力計測システムの自動化T形表面SH波センサの固定治具にステッピングモーターを内蔵することによりSH波の伝搬方向のPC制御を検討した.その結果,応力(主応力差)計測時間の短縮化のみならず,伝搬方向の位置合わせ誤差が低減され測定安定度の改善につながった.また,センサ底面に耐摩耗性のポリイミド膜を貼り付けることによりセンサの耐久性を向上させた.一方,USBを介して高周波スイッチを制御することで信号ラインの切替えをPCで制御可能にする新たな装置を開発し,計測時間の短縮化に有用であることを実証した.・各種圧延鋼鈑の表面異方性及び表面異方性の板厚方向分布の測定データ採取構造用圧延鋼鈑として需要の高い軟鋼圧延鋼鈑(材質SS400)の中で板厚616mmの数種類を用いて,表面異方性の値およびその板厚方向変化率について実測データを収集した.6, 9, 12, 16mmのSS400鋼板を用いて,これらの試験片を研磨しながら表面異方性を測定し,研磨量と表面異方性の関係を調べた.その結果,研磨量が増加する,つまり表面SH波の伝搬深さが深くなるにつれて,表面異方性も変化していることが分かった.また,表面異方性および表面SH波音速の変化は板厚が厚くなるほど緩やかになり,板厚が12mm以上であれば変化が見られなかった.このことから,12mm以上の鋼板であれば研磨により表面の平滑化を行っても応力測定に影響がないことが明らかとなった.・測定誤差発生要因の究明とその改善測定精度の安定性を高めるために,測定誤差の発生要因として表面粗度に着目しこれが測定精度に与える影響を調べた.その結果,表面が粗くなるにしたがって応力測定誤差は大きくなることがわかった.逆に,Ry(最大粗さ)が1.0μm以下では応力測定誤差は10MPa以下であり,試料表面の平滑化を行うことで高精度な応力測定が可能であることがわかった.これを受けて,現場測定での探傷面の平滑を目的としたボール盤形ポータブル研磨装置を新たに開発した,この装置の有効性については今後の現場実験において検証する予定である.・表面SH波による平面応力評価法の確立これまで表面SH波音弾性で測定できるのは主応力差のみであった.もし主応力差の他に主応力和が計測できると,主応力そのものの値がわかり,鋼板材の平面応力状態を評価することが可能となる.そこで,表面SH波音弾性を用いた主応力和の測定について検討を行った.数学的な解析により,表面SH波を用いて主応力和を求めるには無負荷時の表面SH波の伝搬速度の値が必要であることがわかった.そのため表面異方性の測定値から無負荷時の表面SH波の伝搬速度を推定して主応力和を求める新たな手法を検討した.

まず,T形表面SH波センサで計測した表面異方性の大きさと無負荷時の表面SH波の伝搬速度の相関を調べたところ,明確な相関関係があることを見出した.この相関を利用することによって実験により主応力和の計測が可能であることを示し,この提案手法の有効性を確認した.
スフィンゴミエリンの未熟児における脳・神経発達に及ぼす影響の検討

【背景】リン脂質であるスフィンゴミエリン(SM)は髄鞘形成促進作用を有し、母乳中にも豊富に含まれている。他方、生後早期の栄養が後の発達に重要な影響を及ぼすことが知られている。また極低出生体重児(VLBW)児において、SMの経口摂取が児の精神運動発達にどのような役割を演じているかは不明である。【目的】生後早期のSM強化乳の哺乳により、VLBW児の精神運動発達がどのような影響を受けるかを検討することを目的に本研究を行った。【方法】18例のVLBW児(平均在胎週数30.3週、平均出生体重1107g)をSM強化乳哺乳群9例と、対照群9例に分け、生直後、生後2、4、6、8週に血漿リン脂質および赤血球膜脂肪酸組成分析を行った。また発達評価として修正3および6カ月にFagan試験(視覚再認記憶)と視覚誘発電位(VEP)検査を施行し、さらにBayley発達検査(精神発達、運動発達、行動情緒発達)を修正6カ月で行った。哺乳は母乳を優先し、不足分をSM強化乳(総リン脂質中SM20%)または対照乳(SM13%)で補充した。【結果】両群間で合併症の有無、体重増加率、母乳哺乳率、およびドコサヘキサエン酸(DHA)、アラキドン酸(AA)の赤血球膜脂肪酸分析の結果には有意差は認めなかった。他方SM強化乳群では、生後4週と6週の血漿SM濃度が対照群に比し有意に(p<0.01)高値を示した。また修正6カ月時のBayley検査による行動情緒評価およびFagan試験においてSM強化乳群で対照群に比し有意に(p<0.05)高値を示した。さらにVEP検査では、SM強化乳群のみで修正6カ月において3カ月に比し有意(p<0.05)な潜時の短縮を認めた。【考察】SM強化乳の投与は、SM濃度の上昇による髄鞘形成促進を介し、VLBW児の精神運動発達の向上に関与している可能性が示唆された。【目的】スフィンゴミエリン(以下SM)濃度の異なった2種類の未熟児用調整粉乳あるいは母乳によって哺育された極低出生体重児の脳・神経発達を評価し、SMの脳・神経発達に及ぼす影響を明らかにし、SMの脳・神経発達に及ぼす作用のメカニズムを神経のmyelination(髄鞘形成)促進およびn-3系多価不飽和脂肪酸代謝の点から検討することを目的に本年度の研究を実施した。【対象】先天奇形や胎内感染などを認めない極低出生体重児9例(男児3例、女児9例、出生体重680g1486g、在胎週数25週3日34週1日)をSMを強化した未熟児用調整粉乳(SM量が総リン脂質の26%)にて、修正月齢2ヵ月まで哺育した。【方法】血液検査として、出生後0、2、4、6、8週に赤血球膜脂肪酸組成分析、血漿リン脂質分析、血漿グレリン、レプチンおよびIGF-I濃度の測定をそれぞれ行い、同時に発育評価として身長、体重、頭囲の測定を行った。神経発達評価として、VEP検査およびFagan発達評価を修正月齢3ヵ月に行った。【結果】全例で順調な成長が認められ、VEP検査を施行した

6例のうち潜時(16Hz)の遅れを認めたものは1例(146ms、その他では95.7118ms)のみであった。またFagan試験を施行した6例のうち新奇選好率の明らかな遅れを同様の1例(48.3%、その他では54.460.8%)で認めた。血液検査では、全例で血漿グレリン、レプチンおよびIGF-I値が日齢を経るに従い上昇する傾向を認めた。脂肪酸分析の結果では、症例によって異なったDHAおよびアラキドン酸の生後の変化を認めたが、VEP検査およびFagan試験で遅れを認めた1例では、DHAの著明な低下が認められた。【結語】組織中DHA濃度の低下は、極低出生体重児の神経発達に影響を及ぼすと考えられた。SMの神経の髄鞘化などに対する有効性については、来年度以降血漿リン脂質分析や対照乳(通常のSM濃度の調整粉乳)との比較を行い検討する予定である。【目的】スフィンゴミエリン(以下SM)の脳・神経発達に及ぼす影響を明らかにし、SMの脳・神経発達に及ぼす作用のメカニズムを神経のmyelination(髄鞘形成)促進およびn-3系多価不飽和脂肪酸代謝の点から検討することを目的に平成16年度に引き続き本年度の研究を実施した。【対象】極低出生体重児16例(男児7例、女児9例、出生体重680g1486g、在胎週数25週4日34週1日)をSMを強化した未熟児用調整粉乳(SM量が総リン脂質の26%)にて、修正月齢2ヵ月まで哺育した。【方法】血液検査として、赤血球膜脂肪酸組成分析、血漿リン脂質分析、血漿グレリン、レプチンおよびIGF-I濃度の測定をそれぞれ行い、同時に発育評価として身長、体重、頭囲の測定を行った。神経発達評価として、VEP検査およびFagan発達検査を修正月齢3ヵ月から12ヵ月まで行った。【結果】全例で順調な成長が認められ、VEP検査を施行した12例のうち潜時(16Hz)の遅れを認めたものは4例であったが、経時的に改善を認めた。またFagan試験を施行した14例のうち新奇選好率の明らかな遅れをVEP検査で異常を示した4例中3例で認めた。血液検査では、血漿レプチンおよびIGF-I値が日齢を経るに従い上昇する傾向を認め、またグレリン値は出生直後低値であるが2週目には有意に高値を示した。脂肪酸分析の結果では、VEP検査およびFagan試験で遅れを認めた症例では、DHAが低値を示す傾向が認められた。【背景】リン脂質であるスフィンゴミエリン(SM)は髄鞘形成促進作用を有し、母乳中にも豊富に含まれている。他方、生後早期の栄養が後の発達に重要な影響を及ぼすことが知られている。極低出生体重児(VLBW)児においてSMの経口摂取が児の精神運動発達にどのような役割を演じているかは不明である。【目的】SM強化乳の哺乳により、VLBW児の精神運動発達がどのような影響を受けるかを検討することを目的に本研究を行った。【方法】18例のVLBW児(平均在胎週数30.3週、平均出生体重1107g)をSM強化乳哺乳群9例と、対照群9例に分け、生直後、生後2、4、6、8週に血漿リン脂質および赤血球膜脂肪酸組成分析、修正3および6ヵ月にFagan試験と視覚誘発電位(VEP)検査を施行し、さらにBayley発達検査を修正6ヵ月で行った。哺乳は母乳を優先し、不足分をSM強化乳(総リン脂質中SM20%)または対照乳(SM13%)で補充した。【結果】
銀河系の一般磁場に基づく中心核の統一モデル

1.銀河磁場渦状銀河の磁場の配位が双対称渦状(bisymmetric Spiral)であることが電波の偏光面分布から分かって来た。大部分(80パーセント)の渦状銀河がこのような磁場構造を持っていることから、直ちに微分回転による巻き込みの問題が出てくる。本研究では、発電方程式(dynamo equation)を星間磁場の乱流拡散と銀河円盤とハローの3次元構造を考慮してこの問題を解決した。つまり、微分回転できつく巻き込まれた磁場を銀河面の垂直方向に流し、そのあと空いたところを発電作用でつくる巻き込みの緩い磁場で埋めあわせるわけである。2.銀河中心核のガス体のダイナミックス外場にある回転ガス楕円体の非線形運動を正確に追跡する方法を開発した。銀河中心核における磁化した回転ガス体、爆縮時における回転中性子星の重力波放射とその反作用、銀河潮汐力における星間ガスの重力収縮を調べた。3.巨大分子雲による恒星の無秩序加速恒星と巨大分子雲の重力相互作用を最接近近似法を用いて解いた。星の無秩序加速が從来考えられていたほど能率のよくないことを見出した。巨大分子雲が星の運動を乱してもそのエネルギーのおおくの部分は星の平均位置を変えるのに使われ、移動先における銀河円運動からのずれ(速度分散)は小さくなってしまう。1.渦状銀河の双対称渦状磁場の発展方程式を銀河円盤の広い領域にわたって解いた.その際,磁場の乱流拡散と,発電機構としての局所的サイクローン乱流(Cyclonic Turbulence)を仮定した.その結果,微分回転のもとにあっても,双対称渦(Bisymmetric Spiral:BSS)状磁場が10^9年以上にわたって維持・成長することが分った.今まで観測されて来たBSS磁場も一種の紋様(pattern)であることが確認出来た.BSS磁場の研究はさらに進められ,ハローの磁場はポロイダル成分が卓越していること,星間ガスは銀河面の中で収縮して(巨大)分子雲をつくり,その中で誕生した大質量星や超新星は周辺のガスを激しく乱し,ハローに吹き上げる一連の過程を予測することが出来た.BSS磁場を通して,銀河の構造と進化に新しい観点を導入しえたものと判断している.2.上記の研究結果から,銀河中心核の磁場は銀河面に垂直になり,銀河回転と相互作用して中心核の活動の原因となることを示した.電波銀河・活動銀河の中心核に見られる傾いたジェット,才差運動するジェットの解明に役立つであろう.3.回転するガス体の重力収縮を,ガス楕円体を用いて追跡した.今回は外場のもとでの運動を解く方程式を開発し,銀河の中にある巨大分子雲の力学的振舞を調べた.まず平衡系を求め,次に擬似冷却と擬似粘性を入れ,この回転ガス楕円体の非線形運動を正確に求めた.巨大分子雲に有効なエネルギーの源がない限り,ガス体は棒状になり激しいtumbling運動を開始する.4.星形成と星間ガスの相互作用をエネルギーの流れの回路網でモデル化し,星形成の促進・抑制,および確率過程としての星形成を明らかにした.また,このような回路網が微分回転のもとで安定にしていられるものかを線形近似で解析した.1.渦状銀河の双対称渦巻(BSS)磁場の発展方程式を銀河円盤の広い領域にわたって解いた。その際、磁場の乱流拡散と乱流のサイクローンによる発電作用を導入した。BSS磁場が微分回転のもとにあってもその形を変えず10^9年以上にわたって維持されることを確認した。電波の偏波で観測されたBSS磁場も一種の回転紋様とみてよいことになった。一方、この回転紋様の回転角速度はたまたま渦状密度の回転角速度に近いことから、BSS磁場と密度波の準共鳴相互作用の存在することがわかった。密度波の形成・維持にBSS磁場が直接関与している。2.外場のもとにある回転ガス楕円体の重力収縮などの非線形運動を追跡できる数学的方法を開発した。その応用として、銀河中心核など潮汐力のもとにある星間ガス雲の平衡形状、安定性、重力収縮を求めた。あるタイプのガス雲では、非軸対称収縮のとき大振幅振動をすることを見出した。

これが星形成活動とどのような関係にあるのかが次の問題となった。さらに、この方法を爆縮する回転中性子星に応用し、中性子からの重力波の放射とその反作用を調べ、将来、重力波の観測が行われるときの基礎資料を作った。3.恒星と巨大分子雲の重力相互作用を最接近近似法を用いて解いた。この方法は数値シミュレーションではあるが、力学マサツを自動的に取り入れられているため極めて現実に近い状況を再現している。その結果星の巨大分子雲による無秩序加速が従来考えられていたほど能率のよくないことがわかった。巨大分子雲が恒星の運動を乱してもそのエネルギーのおおくの部分は星の平均位置を変えるのに使われ、移動先における銀河円運動からのずれ(速度分散)は小さくなってしまうためである。
高齢者の脆弱な皮膚に対する効率性の高いスキンケアマネジメント方法の構築

高齢者の機能不全の一つにスキン-テアがあげられる.臨床ではスキン-テアの認識はまだ浸透しておらず,損傷があっても高齢者の皮膚の特徴と捉えられている場合が多い.スキン-テアは,強い痛みが発生するといわれ高齢者のQOLを著しく低下させていると予測されるが,スキン-テアの疼痛や治癒過程の実態は報告されていない.本研究では,スキン-テアとケアの実態を調査し,高齢者のQOLと医療費への影響を明らかにする.また実態調査をもとにケアプロトコールを作成し,その効果を検証する.検証にはマルコフモデルを作成し,モデルシミュレーションにて費用効用分析を行い,効率性の高いスキンマネジメント体制を確立を目的とする.高齢者の機能不全の一つにスキン-テアがあげられる.臨床ではスキン-テアの認識はまだ浸透しておらず,損傷があっても高齢者の皮膚の特徴と捉えられている場合が多い.スキン-テアは,強い痛みが発生するといわれ高齢者のQOLを著しく低下させていると予測されるが,スキン-テアの疼痛や治癒過程の実態は報告されていない.本研究では,スキン-テアとケアの実態を調査し,高齢者のQOLと医療費への影響を明らかにする.また実態調査をもとにケアプロトコールを作成し,その効果を検証する.検証にはマルコフモデルを作成し,モデルシミュレーションにて費用効用分析を行い,効率性の高いスキンマネジメント体制を確立を目的とする.
超流動ヘリウム3高偏極状態の実現に向けたスピン流制御の研究

強磁性体のように核スピンが完全に偏極した超流動ヘリウム3のA1相と呼ばれる状態のスピン流を制御し、これまで実現されていない高偏極状態の超流動の研究することを目的に実験を行った。そのための新たな超低温冷凍機を建設し、稼働を始めた。スピン流生成による偏極状態を圧力・温度・磁場をパラメータとして系統的に調べ、スピン緩和機構の詳細を明らかにした。得られた知見を元に新たなスピン流生成のためのデバイス開発に取り組んだ。ヘリウム3はp波凝縮たよって超流動状態に転移することが知られている。核スピンが完全に偏極したヘリウム3は、どのような超流動性を示すのだろうか?そもそも、超流動状態として安定に存在しうるのだろうか?本研究の動機は、このような低温物理学における根源的な疑問を解明したいという点にある。そのためにA1相と呼ばれるクーパー対が完全にスピン偏極した超流動の性質を利用して、高偏極超流動ヘリウム3の生成に取り組んだ。ガラスキャピラリーアレイをスーパーリークとしたスピンフィルターセルを作成した。大量の超流動ヘリウム3をスーパーリークを通して、スピン偏極チャンバーに導入するため、液体ヘリウム3の圧力をヒーターでコントロールした圧力トランスデューサーを準備し、金属のダイアフラムを稼動させる構造を作成した。東大物性研究所の強磁場核断熱消磁冷凍機を用いて約2mKの環境で実験を行い、この新しい稼動機構が動作することを確認できた。兵庫県立大においても超低温実験を行う環境づくりのため極低温冷凍機を購入し、建設を進めた。以上の研究結果、計画について、日本物理学会年次大会(2011年3月)講演概要集に掲載した。同年次大会でシンポジウム講演する予定であったが、震災のため中止となった。また、A1相におけるスピン偏極実験についての過去に測定した実験データを整理し、統一的にまとめた論文をPhys.Rev.B誌に発表した。A1相でのスピン緩和の機構は、定性的には、マイノリティースピン理論を考慮すると、広い圧力、磁場範囲で理解されることがわかった。p波凝縮によって超流動状態に転移することが知られているヘリウム3に関して研究を行っている。核スピンが完全に偏極したヘリウム3は、どのような超流動性を示すのだろうか?そもそも、超流動状態として安定に存在しうるのだろうか?本研穽の目的は、このような低温物理学における根源的な疑問を解明すことである。計画2年目の本年度では、前年度に行ったスピンフィルター実験セルの改良を試みた。前年度開発した液体ヘリウムの圧力をヒーターでコントロールした圧力トランスデューサーでは原因不明の発熱が突発的に起こることが観測され、磁場中で金属ダイアフラムを使用していたためである可能性がある。そこで、プラスチックフィルム(アルミ蒸着マイラー)製の圧力トランスデューサーを新たに作製した。耐久デストを行い、1気圧までの圧力を印加できることを明らかにした。また、スピン密度上昇時により常流体成分の流入を防ぐためのインピーダンスのきりいアルミナ粉充填型のスーパーリークの開発を開始した。アルミナ粉の粒径・充填方法などの検討を行い、X線トモグラフィーなどを使い均一に充填されているアルミナ粉充填スーパーリークを作製した。東大物性研の共同利用設備を使用したテストを今後行う予定である。兵庫県立大においても超低温実験を行う環境づくりでは、新たに断熱ヒートスイッチの部品作製や、冷凍機の配線作業を行った。以上の研究結果、計画について、低温国際会議(LT26,北京)と、日本物理学会年次大会(2012年3月)で発表した。p波凝縮によって超流動状態に転移することが知られているヘリウム3に関して研究を行った。核スピンが完全に偏極したヘリウム3の超流動性は、低温物理学の分野においてこれまでに調べられておらず、その解明を行うのが本研究の目的である。基本的な原理は、スピン偏極したA1相の超流動成分をスーパーリークと呼ばれるフィルターを通して集め、高偏極液体を蓄積するというものである。計画最終年の本年度では、実験の中心的な役割を果たすスーパーリークスピンフィルターの開発に取り組み、実験を行った。これまでに我々のグループで扱ってきたスーパーリークはスリット型、ガラスキャピラリー型などであったが、いずれも常流動成分を完全にブロックできないという問題点があった。そこで、流量インピーダンスを大きくできると期待されるアルミナ粉充填方式のPAPスーパーリークを作成した。まず、最適な粒子径、充填率などをコゼニーカルマン式などを使って予め見積もり作成を開始した。いくつかのサンプルの流量インピーダンスを実測し、その孔径分布を水銀圧入法を使って見積もり、PAPスーパーリークの流量インピーダンスに関する議論を行った。

作成したPAPスーパーリークの超流動状態における動作確認を行うため、東京大学物性研究所の超低温・強磁場施設を利用して、超流動状態での検証を行った。その結果、実際に超流動状態においてスーパーリークとして働くことが確認された。以上の結果は、物理学会、量子流体固体に関する国際会議において発表した。また、兵庫県立大学理学部で上記超低温実験を行うための冷凍機を作成し、約1mKの冷却に成功し、実験を行える体制を完成させた。前年度に、東大物性研(千葉県柏市)の超低温施設を利用している最中に震災により、使用冷凍機が破損した。完全に研究がストップするということはなかったが、その修理作業を10ヶ月程度の間、実験進行と平行して行う必要があったため、やや当初計画より遅れがあった。また、セルに低温で予期せぬガスの漏れ(リーク)があり、それを同定する作業に思ったより時間を費やした。24年度が最終年度であるため、記入しない。冷凍機の修理も完了し、セルのリークの問題もほぼ解決した。最終年度に向けて、万全の体制で研究を推進する。
メタロプロテアーゼによる細胞膜結合型蛋白質の分泌機構の解明

細胞膜結合型蛋白質の中には、プロセシングによって機能ドメインが細胞外に分泌されるのものがある。その代表例が、腫瘍壊死因子α、腫瘍成長因子α、アミロイド前駆体蛋白質(APP)、L-セレクチンなどである。これらは、通常のFurin型プロセシング酵素ではなく、特殊なメタロプロテアーゼによる限定分解を受けることが知られている。今年度は、APPを例にとってプロセシング酵素の1つを(βセクレターゼ活性を持つThimet oligopeptidase)を精製し、cDNAクローニングと遺伝子導入によるプロセシングの確認を行った。また、もう1つのAPPプロセシング酵素であるαセクレターゼ活性をもつディスインテグリン型メタロプロテアーゼMDC9の生理機能を明らかにした。特にMDC9が、APPαセクレターゼ活性を持つことを初めてin vivoで実証した。具体的には(1)MDC9cDNAと、メタロプロテアーゼドメインを欠くMDC9(delMP)cDNAをAPPと共にCOS細胞に導入し、プロセシング活性の変化を指標にMDC9の作用を見た。α部位でのプロセシングは、細胞外に分泌された断片を切断部位特異的抗体によって定量化した。(2)実際にMDC9がαセクレターゼとして働いているかどうかを再検討するため、MDC9の全長アンチセンスcDNAを細胞に導入し、APPのα部位での分解が抑えられることを確認した。現在、このMDC9遺伝子が家族性アルツハイマー病遺伝子の近傍に存在するため、患者での遺伝子変異があるかどうかについても検討している。(3)ディスインテグリン型メタロプロテアーゼには特異的な低分子阻害剤がないために、類似酵素の作用の区別がつきにくい。メタロプロテアーゼ阻害剤であるヒドロキサム酸アナログを用いて特異性の高い阻害剤開発を行った。
有機・無機ハイブリッドナノ粒子を用いた極限量子ビーム微細加工プロセスの創成

固体有機中に多量の金属がある場合の反応を解明し、量子ビームから付与されるエネルギーを100%利用できる反応系を探索した。ポリスチレン(PS)やポリメタクリレート(PMMA)中に金属ナノ前駆対を含んだ膜に、電子線を照射することによって、有機・無機ハイブリッドのパターン形成に対する高分子の選択や線量や加熱といった合成プロセスの最適化を透過型電子顕微鏡や吸収分光法によって行い、ポリマー薄膜中での銀ナノ粒子および金ナノ粒子の形成機構を明らかにした。また、多量の金属イオンがある場合のレジストを試作し、電子線描画装置を使って有機・無機ハイブリッドナノ粒子の微細パターンの形成を行い、成功した。量子ビームによって誘起されるナノ空間内の反応を解明し、その反応機構に基づいて高感度、高解像度、低ラフネスを示す極限量子ビーム微細加工プロセスを創成することが本研究の目的である。そのために、10 nm以下のパターンを形成できる有機・無機ハイブリットナノ粒子を合成し、その反応機構を解明することを試みる。本年度は固体有機中に多量の金属がある場合の反応を解明し、量子ビームから付与されるエネルギーを100%利用できる反応系を探索した。まず、ポリヒドロキシスチレン固体中の反応中間体について電子線パルスラジオリシス法で観測し、ポリヒドロキシスチレンダイマーラジカルカチオンの観測とその生成量を見積もった。近赤外領域におけるブロードな吸収はポリヒドロキシスチレンのダイマーラジカルカチオンの電荷共鳴バンドであることが同定された。この吸収バンドは250 ns以内では減衰しなかった。ポリヒドロキシスチレンのダイマーラジカルカチオンの放射線化学的な収量であるG値(吸収線量100 eVに対して発生する分子数)を算出することに成功した。このように、固体中でのポリヒドロキシスチレンの反応中間体の観測にはじめて成功した。さらに、ポリスチレン固体中での多量の金属イオン前躯体が存在する固体中でのパルスラジオリシス法での実験を行った。ポリスチレン中での金属ナノ粒子がアグリゲーションしていく様子をはじめ、ポリマーのダイマーラジカルカチオンやエキシマーなどの様々な反応を観察することにはじめて成功した。量子ビームによって誘起されるナノ空間内の反応を解明し、その反応機構に基づいて高感度・高解像度、低ラフネスを示す極限量子ビーム微細加工プロセスを創成することが本研究の目的である。そのために、10 nm以下のパターンを形成できる有機・無機ハイブリッドナノ粒子を合成し、その反応機構を解明することによって量子ビームから付与されるエネルギーを100%利用できる反応系を探し出す。本年度は有機・無機ハイブリッドナノ粒子を電子線またはガンマ線を用いて合成を行い、有機・無機ハイブリッドナノ粒子を合成することに成功した。合成した有機・無機ハイブリッドナノ粒子を用いて、パターンが得られるかどうかをEUV露光装置を使って調べたところ、パターンが作製できることが明らかになった。さらに、電子線露光装置を使ってもパターンを作製したところ、パターンが得られることが明らかになった。また、電子線露光装置と極端紫外光(EUV)露光装置で作製した有機・無機ハイブリッドナノ粒子の感度曲線をそれぞれ作製し、比較たところ、感度に違いが観察された。これは、電子線とEUVでは反応機構は同じであるが、エネルギー付与過程が異なるためであると考えられる。、10 nm以下のパターンを形成できる有機・無機ハイブリッドナノ粒子を開発するために、合成した有機・無機ハイブリッドナノ粒子を水晶振動子マイクロバランス法(QCM法)および動画原子間力顕微鏡(動画AFM)を用いて現像過程の解析を行った。高感度・高解像度、低ラフネスを示す極限量子ビーム微細加工プロセスを創成するために、電子線およびガンマ線を使って有機・無機ハイブリッドナノ粒子レジストを合成し、合成した有機・無機ハイブリッドナノ粒子レジストが電子線露光およびEUV露光装置でパターンが形成できることを明らかにできた。量子ビームによって誘起されるナノ空間での反応を解明し、反応メカニズムに基づいて、高感度、高解像度、低ラフネスを示す極限量子ビーム微細加工プロセスを創成することが本研究の目的である。そのために、10 nm以下のパターン形成可能な有機・無機ハイブリットナノ粒子を合成し、量子ビームから付与されるエネルギーを100%利用できる反応系を探し出す。本年度は合成した固体高分子膜(ポリスチレン(PS)やポリメタクリレート(PMMA))中に多量の金属イオンがある場合のレジストを試作し、電子線露光装置を使って有機無機ハイブリッドの微細パターンの形成および金属パターンの直接描画を試みた。また、高分子中での金属ナノ粒子の形成メカニズムの解明および高分子膜に金属ナノ粒子を含んだ有機無機ハイブリッドのパターン形成に対する高分子の選択や線量や加熱といった合成プロセスの最適化を透過型電子顕微鏡や吸収分光法によって試みた。最終的に、電子線描画装置を使ってどこまでパターン形成可能であるかまた、金属パターンの直接描画が可能であるかを加熱温度を変化させて調べた。加えて、リソグラフィ技術と同様なトップダウン技術であるナノインプリント法を利用することによって微細パターンを形成し、そのナノ空間領域に自己組織化単分子膜(SAM膜)を形成し、微細なSAM膜パターン上での金属ナノ粒子の配列制御を行い、それを利用した極限量子ビーム微細加工プロセスを創成できるかどうか調べた。