hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水中浮遊式トンネルの設計法開発に関する研究

水中浮遊式トンネルは、水深の中間部にトンネル本体を構築し、係留索で海底にアンカーし、トンネル本体の浮力を利用して固定するもので、海峡横断交通をはじめ多岐にわたる応用分野が期待されているが、国内外を通じてまだ実用化に至っていない。本研究は、水中浮遊式トンネルの実用化を目指した基礎技術の確立とその設計法の開発を目的に行われたもので、得られた主な成果は次の通りである。1)水中浮遊式トンネルに作用する流体力をポテンシャル理論または修正モリソン式のいずれによっても評価しうることを明らかにするとともに、修正モリソン式を適用する際の抗力係数および慣性力係数の価を提案した。2)水中浮遊式トンネルの波浪時および地震時の動的解析モデルを開発し、併せて実用設計法を提案した。3)係留索に衝撃力が作用する原因となるスラックの発生防止が重要な設計条件となること、そのためには係留形式の選択、およびトンネル本体の見かけ比重の設定が重要であることを示した。4)わが国の沿岸域に水中浮遊式トンネルを建設する場合、波浪および地震の影響が支配的な荷重となること、地震の影響としては鉛直震動が重要であることを明らかにした。5)係留形式として鉛直索形式、傾斜索形式および鉛直索傾斜索混合形式について比較検討し、スラック発生防止、トンネル本体の変位等による使用性、係留索の曲げ応力の影響に関する各々の特性を明らかにした。6)波浪の影響による係留索の疲労も、設計上の支配的要因の一つであることを明らかにするとともに、係留索の疲労安全性に対する実用的な照査方法を提案した。7)トンネル函体間のジョイント剛性も、動揺特性に大きな影響を及ぼすことを示した。緊張係留された水中浮遊式トンネルの実用化を目指した基礎技術の確立とその設計法の開発を目的に,動力学的挙動の検討を理論的・実験的に行い,以下のような結果を得た。[理論的検討による波浪動揺特性について]:(1)鉛直係留の場合は,水平方向変位量は大きくなり,その値はトンネルの設置水深に大きく依存する。また,水平方向力によるスラックは発生しない。(2)鉛直係留索と斜め係留索を組合せた場合および斜め係留索のみの場合には,水平方向変位は,鉛直係留に比べて格段に小さくなるが,スラックは発生する。しかし,スラックは,斜め係留索の傾角の変化によって防止することが可能である。(3)斜め係留索を用いる係留タイプは,水平方向の固定度が高く,トンネルに作用する波力はモリソン式で算定できる。[実験的検討による波浪動揺特性について]:規則波による実験(Froude相似則1:62.16)より(1)変位量・スラックの発生限界は論理的検討とほぼ一致し,またスナップ荷重の発生を確認できた。(2)トンネルに作用する流体力は,慣性による力が卓越し,境界要素法による計算値と良い一致をみた。慣性力係数C_Mは,1.52.0の範囲でありばらきつが小さい。[非線形応答解析法について]:解析法としてスラックとト-ト状態に応じた運動方程式の解を接続し応答を逐次追跡する手法を検討し,スナップ荷重を含む非線形挙動を数値的に再現できた。[波浪動揺特性]・鉛直係留タイプは軸直角水平方向変位が大きいものの,スラックは発生しにくい。トンネル函体間のジョイント剛性には,どのような波浪入射角に対しても安定した挙動を示すピン結合が望ましい。

・斜め係留タイプは,鉛直係留タイプに比べて軸直角水平方向変位が格段に小さくなるが,スラック発生の危険は増大する。トンネル函体間のジョイント剛性の違いによる,水平方向変位量の顕著な差異は認められない。[地震応答特性]係留タイプによらず,トンネル長手軸に直角な水平地震波による応答加速度は小さい。特に鉛直係留タイプで顕著である。[トンネル動揺シミュレーション手法]・多質点系にモデル化し,係留索による復元力の非線形性や運動方程式中の非線形減衰項を実験結果に基づいて疑似線形化する等の簡易化をし,時間領域および周波数領域いずれの場合に適用可能な手法の開発をした。[スラック発生条件]・スラックの発生条件は波高に大きく依存し,係留索の状態は概略以下の4つに分類できる。領域1:係留索が安定状態領域2:係留索のスラック状態は認められるが,張力変動には乱れがない状態領域3:係留索がスラック状態であり,張力変動が乱れる状態領域4:係留索にスナップが発生する状態水中浮遊式トンネルは、水深の中間部にトンネル本体を構築し、係留索で海底にアンカーし、トンネル本体の浮力を利用して固定するもので、海峡横断交通をはじめ、多岐にわたる応用分野が期待されているが、国内外を通じてまだ実用化に至っていない。本研究は、水中浮遊式トンネルの実用化を目指した基礎技術の確率とその設計法の開発を行うことを目的としている。本年度に得られた主な成果は次のとおりである。1)係留索に衝撃力が作用する原因となるスラックについて、種々の条件における水理実験を行ってその発生特性を明らかにするとともに、スラック発生の有無を解析的に評価しうることを示した。また、不規則波の実験より、係留索の設計においては最大波高に相当する規則波を用いて検討すればよいことを明らかにした。2)水中浮遊式トンネルの波浪時および地震時の動的解析モデルについて検討し、大規模・長大な水中浮遊式トンネルにも適用可能な三次元解析法を提供するとともに、鉛直係留索形式の場合および斜め係留索形式の場合について、波浪の入射角の相違による応答特性を明らかにした。3)トンネル函体間のジョイント剛性は、動揺特性に大きな影響を及ぼすこと、ただしその程度は係留形式によって異なり、斜め係留索形式および鉛直および斜め係留索の混合形式の場合には、ジョイント剛性にはあまり依存しないことを明らかにした。4)水中浮遊式トンネルの構造材料について海中暴露実験を行い、PCはRCに比べて塩分浸透に対する抵抗性が低い傾向があること、飛沫帯暴露の場合には、表面が炭素繊維でマトリックスがビニールエステル樹脂からなるFRP版は、劣化が見られないことを明らかにした。
思想、運動、そして制度化：東南アジアにおけるサラフィー主義の定着過程の研究

外国から来た原理主義思想が行動に移される過程はどのようなものか、そして、原理主義思想は受け入れ国でどのように制度化され、定着するのだろうか。本研究では、インドネシア、マレーシア、フィリピンの3カ国において、1970年代以降に中東から「輸出」され東南アジアに定着したサラフィー主義(イスラム教発祥当初の時代に信仰された様式と行動が現代社会の模範であると信じる原理主義的イスラム解釈)が、東南アジアという異国の地で運動となり、制度化する過程を調査研究する。
日本自動車企業の新興諸国市場戦略と生産システム

生産性、品質、製品多様性を高水準で同時成立させる生産システムは、日本自動車企業の競争力要因と論じられてきた。ところが今日日本自動車企業は、車種の削減(製品多様性の低下)へと動きはじめた。これはなぜか。本研究の解答は以下の通りである。主たる市場が低価格を最も重視するアジア市場へシフトし、また主たる競争相手が低コスト生産に強い現代自動車やVWにシフトした。よって日本自動車企業は、低コストを重視した生産システムの構築を迫られているのである。これはなぜか。今日新興諸国市場は世界自動車企業における競争の主戦場となった。同市場の中間所得層は極めて低価格な製品のみ購入可能である。ゆえに日本自動車企業は低コスト化を最優先した生産システムの構築へと向かい、品質や製品多様性は犠牲にされる傾向にある。だが製品多様性は日本自動車企業の競争力の源泉として従来指摘されてきたものである。よって製品多様性の下げ方次第では、日本自動車企業は今後自社の競争力を喪失させかねない。現在進められている少品種化は日本自動車企業の生産システムの展開にどう位置づけるべきか。これを考える上で重要なことは、多品種化にせよ少品種化にせよ、それが生産拡大の条件となる限りで採用されるということである。よって現在進められている少品種化は、"生産拡大の歴史における局面"として捉える必要がある。この局面を市場、競争、工場の3つの変化から考察した。主体としてトヨタ自動車(株)をとりあげた。同社は日本、北米(特に米国)、アジア(特に中国)市場を重視してきた。日本、米国、中国市場の順に多様化が進展した。トヨタは最も多様化の進展している日本において工場の多様化(多品種生産)を展開してきた。米国、中国では工場の少品種化(少品種生産)を展開してきた。両国市場の多様な死に筋車種の供給は日本工場が担った。すなわち死に筋車種の集中生産(日本)、売れ筋車種の少品種大量生産(米国、中国)という分業である。この分業の採用は、20022007年における北米を中心とした急激な市場拡大への効率的な対応を狙った戦略と考えられる。しかし2008年頃から中国市場のプレゼンスが強まり(北米、日本のプレゼンスが弱まり)、幅広い死に筋車種を維持するメリットが縮小した、新興諸国市場に強いVW等の存在がこの縮小に拍車をかけている。現在進められている日本自動車企業の少品種化の背景には、市場、競争、工場に関する上記の変化がある。(800文字)生産性、品質、製品多様性を高水準で同時成立させる生産システムは、日本自動車企業の競争力要因と論じられてきた。これは生産システムを転換させうる問題である。平成23年度の研究においては、その転換に関わる要因として市場、工場(生産拠点)、競争に着目した。これら3要因の通時的考察から、日本自動車企業が生産システムをいかなる方向へ展開しようとしているのかについて論じた。結論は以下の通りである。トヨタにとって最も早期に多様化した市場は日本市場であり、日本工場が生産性、品質のみならず製品多様性にも優れた生産システムを構築する舞台となった。北米市場においても多様な製品が求められたが、日本工場が同市場に向け少量多品種な製品を供給することで、北米工場は量産品に特化できた。つまり北米工場は製品多様性を除いた生産性と品質のみを追求すればよかった。早急な現地生産を求められていたトヨタにとって、このグローバル分業は効果的だったと考えられる。このグローバル分業はその後のアジア市場への展開においても実施された。たしかに現地工場で量産に特化したことは、アジア市場で重要となる低コスト化に寄与している。しかしそれでもなおトヨタは同市場をめぐる競争でVW、現代自動車に苦戦していた。このように日本市場、北米市場で高い競争力を発揮する生産システムであっても、最重要市場となりつつあるアジア市場では十分な競争力を発揮できていない。市場と競争のこうした状況がトヨタに対し、生産性(コスト)、品質、製品多様性の全てに優れた生産システムから生産性(コスト)を特に重視した生産システムへの移行を迫っているといえる。
統合オミクス解析によるブドウの二次代謝産物蓄積機構のプロファイルと応用展開

ブドウには,アントシアン,タンニン,レスベラトロールなどの二次代謝産物が蓄積する.本研究では,トランスクリプトミクス,プロテオミクス,メタボロミクスを融合した「統合オミクス解析」により,ブドウにおける異なる二次代謝産物の誘導をプロファイルすることに成功した.すなわち,ブドウ果皮では紫外線照射によるレスベラトロール合成系の誘導と,果実成熟にともなうアントシアニン合成系の誘導を,培養細胞では光照射によるアントシアニンの合成系の誘導と,エリシター+ジャスモン酸処理によるレスベラトロール合成系の誘導を確認した.また,膜画分のプロテオミクスによりこれら二次代謝産物の輸送体の候補を見出すことにも成功した.ブドウには,アントシアン,タンニン,レスベラトロールなどの二次代謝産物が蓄積する.本研究では,トランスクリプトミクス,プロテオミクス,メタボロミクスを融合した「統合オミクス解析」により,ブドウにおける異なる二次代謝産物の誘導をプロファイルすることに成功した.すなわち,ブドウ果皮では紫外線照射によるレスベラトロール合成系の誘導と,果実成熟にともなうアントシアニン合成系の誘導を,培養細胞では光照射によるアントシアニンの合成系の誘導と,エリシター+ジャスモン酸処理によるレスベラトロール合成系の誘導を確認した.また,膜画分のプロテオミクスによりこれら二次代謝産物の輸送体の候補を見出すことにも成功した.本課題では,機能性が高い二次代謝産物を蓄積するブドウに焦点を当て,「統合オミクス解析」により二次代謝産物の合成・蓄積シスデムを明らかにするとともに,二次代謝産物合成の鍵遺伝子と未同定の輸送体の同定を目指している.平成24年度は計画に沿って以下の研究を実施した.(1)ブドウへの二次代謝産物の誘導処理ブドウの果実への紫外線照射とABA処理の条件検討を行い,トランスクリプトミクス用に処理15時間後,メタボロミクス用に24時間後にサンプリングすることが適切と判断し,果皮のサンプリングを行ったまた,成熟果実の果皮のサンプリングも行った,(2)-トランスクリプトミクス(遺伝子発現)各処理の果皮からBotBorate法によりRNAを抽出し,Agilent社のブドウマイクロアレイを用い,遺伝子発現をプロファイルした.その結果,ABA処理によって二次代謝関連の遺伝子発現は大きく変化しなかったが,紫外線照射区においてレスベラトロール合成に関わる遺伝子群が特異的に誘導されることが明らかになった.一方,成熟果実ではアントシアニン合成系の遺伝子の発現が高いことが示された.(2)-2プロテオミクス(タンパク質発現)ブドウ果皮よりタンパク質試料の抽出を試みたが,果皮に多量に含まれるワックス質が膜タンパク質の抽出と電位泳動を阻害することが明らかになった,抽出法に改良を重ねたが改善しないため,次年度以降は果皮ではなくブドウの培養細胞を用いることとした.(2)-3メタボロミクス(代謝産物)各処理の果皮から二次代謝産物をメタノール抽出し,LC-質量分析計(MS)により同定と定量を行った,その結果,紫外線照射区においてレスベラトロールが特異的に誘導されること,成熟果実でアントシアニンが高蓄積しているなどトランスクリプトームデータと対応する結果が得られ,それらの代謝中間産物のプロファイリングにも成功した.本課題では,機能性が高い二次代謝産物を蓄積するブドウに焦点を当て,統合オミクスにより二次代謝産物の合成・蓄積システムを明らかにすることを目指している.当初計画の15の項目のうち,平成25年度は以下の研究を実施した.1ブドウへの二次代謝産物の誘導処理:ブドウ果皮における二次代謝産物の誘導実験は平成24年度に完了したが,平成25年度に理研BRCよりブドウ培養細胞(VW系統とVR系統)を取得し,その有効性を判断すべく二次代謝産物の誘導実験を行った.その結果,VR系統のみが可視光により高濃度のアントシアンを蓄積することと,VW系統のみがジャスモン酸とエリシター処理によりレスベラトロールを高濃度に蓄積することが明らかになった.VW系統とVR系統は同一カルスから派生したにも関わらず,外部刺激応答と蓄積二次代謝産物の種類が全く異なっており,外部刺激応答と蓄積二次代謝産物のスイッチングの機構解明に有効な材料であることが判明した.2-2プロテオミクス(タンパク質発現):平成24年度にブドウ果皮からのタンパク質試料の抽出が困難なことが明らかになったが,平成25年には,上記1の項目のブドウ培養細胞からのタンパク質試料の抽出法を確立し,膜画分に輸送体を含む795個のタンパク質の同定に成功した.3統合オミクスの「プロファイル作成」と重要遺伝子候補の探索:ブドウのゲノム情報の整備と,KEGG pathwayおよびKaPPA-Viewの改変を行い,平成24年度に取得したブドウ果皮におけるトランスクリプトームデータとメタボロームデータを代謝マップに投影することに成功した.その結果,紫外線照射により,二次代謝の中でレスベラトロール合成のみが誘導され,その鍵遺伝子がスチルベン合成酵素遺伝子であることを特定した.平成26年度は「ブドウ培養細胞のマルチオミクス」と「ブドウ培養細胞への有用遺伝子の形質転換」の二つの実験を計画した.後者は,上手く実験系を立ち上げることができず,成果を上げることができなかったが,前者において大きな成果(以下)を上げた.ブドウ培養細胞(VWとVR)へ,光照射(VRにアントシアンが高蓄積する条件)あるいはエリシター+ジャスモン酸処理(VWがレスベラトロールを高蓄積する条件)を行い,それら試料から「可溶性タンパク質」と「膜タンパク質」を調製してプロテオミクスを実施しるとともに,メタボロミクスを実施した.

その結果,プロテオミクスにおいては合計1,680種類のタンパク質が,メタボロミクスにおいては合計793種類の代謝産物ピークを見出した.代謝マップ描画ウェブツール「KaPPA-View 4 KEGG」のブドウ版が更新されていなかったため,京都大学およびかずさDNA研究所と共にシステムを更新し,プロテオームデータとメタボロームデータを反映した代謝マップを作成した.その結果,VR光照射区とWWエリシター+ジャスモン酸処理において,それぞれアントシアニン代謝系とレスベラトロール代謝系が特異的に誘導されていることが明確に示された.新奇アントシアニン輸送体とレスベラトロール輸送体の探索を目指して「膜タンパク質」のプロテオミクスを行った結果,“transport"のアノテーションを持つものが121種類存在した.これらの中に,既知のアントシアニン輸送体が複数個同定されていたことから,プロテオミクスによる二次代謝産物輸送体探索の有効性が示された.機能未同定のABC輸送体とMATEは既知の輸送体との分子系統解析によって,未知タンパク質については膜貫通領域の数の推定から輸送体である可能性を判断し,複数のアントシアニン輸送体とレスベラトロール輸送体の候補を見出すことに成功した.26年度が最終年度であるため、記入しない。園芸生理・生化学26年度が最終年度であるため、記入しない。『9.研究実績の概要』に記載の通り,平成24年度の当初計画のうち「(1)ブドウへの二次代謝産物の誘導処理」,「(2)-1トランスクリプトミクス」,「(2)-3メタボロミクス」のについては,当初計画通りに研究を遂行できた.一方,「(2)-2プロテオミクス」については,ブドウ果皮からのタンパク質の抽出と電位泳動が困難であることが分かり,次年度以降にブドウの培養細胞を用いた実験を実施することとした.当初計画のうち,「1ブドウへの二次代謝産物の誘導処理」については,当初計画した果皮における実験を予定通り完了したが,果皮以上に有効な材料と考えられるブドウ培養細胞の検証を行い,二次代謝産物の誘導実験に最適であることを見出し,当初計画以上の成果を上げた.「2-1トランスクリプトミクス」は平成24年度に完了している.遅れていた「2-3メタボロミクス」のについては,上述のようにブドウ培養細胞を用いることで成功した.予想以上のタンパク質数を同定することに成功したため,次年度には二次代謝誘導の処理区を増やし,可溶性タンパク質まで解析範囲を広げて実施する.「3統合オミクスの「プロファイル作成」と重要遺伝子候補の探索」については,順調に進捗し,代謝マップの作成と二次代謝の鍵遺伝子の特定に成功した.その過程で,KEGG pathwayやKaPPA-Viewの改変など,我々以外の研究者に利益のある研究ツールの更新を行うなど,当初計画以上の成果を上げた.「4二次代謝産物の`輸送体`および蓄積の`鍵遺伝子'の特定(形質転換ブドウ細胞の作出)」については,ブドウ培養細胞の形質転換系の構築に手間取っており計画が遅れているが,平成26年度にはこれに注力し,完了できる予定である.以上のように一部遅れている項目もあるが,当初計画を上回る項目が多数あり,全体として計画はおおむね順調に進展している.26年度が最終年度であるため、記入しない。
再圧縮時の画質劣化を抑える映像再符号化の研究

本年度は、MPEGー2やH.264などの各種符号化規格のトランスコードにおいて、(1)トランスコード後の符号量をより高精度に見積もる研究、(2)2段階量子化マトリックスを用いたトランスコードの高性能化の研究、などを進めました.(1)については、トランスコードでは新たな量子化ステップを使ってDCT係数などの直交変換係数が再度量子化されることになりますが、このとき量子化後の係数を表現するのに必要なビット長を複数の量子化ステップごとに求めておき、目標符号量に近い量子化ステップを求める手法を検討しました。本手法は演算量の大きい直交変換は不要で、直交変換係数を表現するのに必要なビット長を求める操作(たとえばMPEGー2なら、DCTテーブルを参照する操作)を複数回繰り返すだけなので、演算量が極めて小さくて済む利点があります。本手法をMPEGー2に実装してその有効性を確認するとともに、国際会議IEEE Symposium on Industrial Electronics and Applications (ISIEA 2014)で発表いたしました。(2)については、これまで進めてきた再量子化雑音を低減できる特徴を持つ2段型量子化マトリックスを用いたトランスコード手法では、初段量子化マトリックスの周波数係数をそのまま使用する係数領域と2倍にして使用する係数領域の2つの領域の境界線を45度に固定していました。今回、入力映像の周波数分布に応じて境界角度を可変としました。実験の結果、有効性が確認され、この成果を変にすることで高性能化を図りました。実験の結果、有効性が確認され、この成果を平成26年度(第65回)電気・情報関連学会中国支部連合大会で発表しました。本年度は、(1)MPEG-2の符号化情報を用いたH.264再符号化技術の応用研究と、(2)次世代符号化技術HEVC(High Efficiency Video Coding)の基礎技術の検討を進めました。(1)については、既存のH264エンコーダソフトウエアjmを改造してMPEG-2の符号化情報を取り込む機能を追加したトランスコーダを作成し、これを用いて画像サイズの拡大・縮小を含んだトランスコードの研究を行いました。MPEG-2で符号化された映像を1/4に縮小した後に前述の機能追加したH264で再符号化し、得られた圧縮映像を伸長後に拡大表示させる方法を提案しました。画像を一旦縮小してから圧縮することで必要となる符号量が少なくて済む特徴があります。他にも、改造トランスコーダを用いた3D再符号化の高速化も研究し、成果を上げました。(2)については、MPEG-2やH.264では16x16画素の固定サイズブロック(マクロブロック(MB))で画面が構成され、MB毎に処理が進められます。これに対し、HEVCでは8x8から64x64画素の可変サイズブロック(コーディングユニット(CU))で構成されます。複雑な模様の画面部分には小さなサイズのCUを使い、平坦な部分には大きなサイズのCUを使うことで高い符号化効率が得られるためですが、複数サイズのCUが混在して1つの画面が構成されることになります。このため、MPEG-2やH.264では不要だった画面各部に適したCUサイズを決定することが必要になりますが、このCUサイズ決定処理は演算量が大きな処理でした。そこで、分散値を用いることでこの欠点を改善した手法を開発し、その成果を国際会議IEEE Symposium on Industrial Electronics and Application (ISIEA 2013)で発表いたしました。本年度は、初段MPEG-2量子化マトリックスの再利用により、再符号化画質の向上を目指す研究を進めました。MPEG-2ではサイズ16x16の量子化マトリックスで直交変換された画像がDCT成分毎に量子化ステップΔで量子化(除算)されて整数値化されます。この整数値化で混入する量子化雑音が再符号化画質の劣化の原因です。圧縮された映像データのサイズの削減を目的に再符号化は行われることが多いので、初回符号化時の量子化ステップΔ1よりも、大きなΔ2を使って一般に再符号化は行われます。そのため、画質劣化はある意味では避けられせん。そこで、すべてのDCT係数を量子化ステップΔ2で除算するのではなく、人間の視覚特性上で敏感な低周波数側のDCT係数は量子化ステップΔ1で除算して量子化雑音の混入を防ぎ、高周波側のDCT係数を大きな量子化ステップΔ2で除算することで、人間が鈍感な高周波側の雑音の増加と引き換えに、大きなデータ圧縮量を実現する方法を着想し、これをテストプログラムに実装し、性能評価を行いました。再符号化で混入する雑音電力をPSNRとして測定したところ、従来より少し良いか同程度の結果でしたが、人間の視覚特性に近いといわれているSSIM指標では、再符号化率(もとの圧縮映像サイズと再符号化した映像サイズ本年度は、MPEGー2やH.264などの各種符号化規格のトランスコードにおいて、(1)トランスコード後の符号量をより高精度に見積もる研究、(2)2段階量子化マトリックスを用いたトランスコードの高性能化の研究、などを進めました.(1)については、トランスコードでは新たな量子化ステップを使ってDCT係数などの直交変換係数が再度量子化されることになりますが、このとき量子化後の係数を表現するのに必要なビット長を複数の量子化ステップごとに求めておき、目標符号量に近い量子化ステップを求める手法を検討しました。

本手法は演算量の大きい直交変換は不要で、直交変換係数を表現するのに必要なビット長を求める操作(たとえばMPEGー2なら、DCTテーブルを参照する操作)を複数回繰り返すだけなので、演算量が極めて小さくて済む利点があります。本手法をMPEGー2に実装してその有効性を確認するとともに、国際会議IEEE Symposium on Industrial Electronics and Applications (ISIEA 2014)で発表いたしました。(2)については、これまで進めてきた再量子化雑音を低減できる特徴を持つ2段型量子化マトリックスを用いたトランスコード手法では、初段量子化マトリックスの周波数係数をそのまま使用する係数領域と2倍にして使用する係数領域の2つの領域の境界線を45度に固定していました。今回、入力映像の周波数分布に応じて境界角度を可変としました。実験の結果、有効性が確認され、この成果を変にすることで高性能化を図りました。実験の結果、有効性が確認され、この成果を平成26年度(第65回)電気・情報関連学会中国支部連合大会で発表しました。本年度は、MPEG-2からH.264のトランスコードに関する研究に加えて、次世代符号化規HEVCにも着手して研究を進めてまいりました。特にHEVCの研究は、昨年度に行った符号化規格の総合的な調査分析により、順調にスタートを切ることができ、一部成果も出ました。また、画像サイズやフレームレート変換を伴った形での符号化研究も進めることができました。これらの研究成果として、国際会議発表1件、国内会議発表5件を行いました。以上により、おおむね順調に推移していると考えます。本年度は、当初、同一符号化規格間について再符号化の研究を進める予定でした。具体的にはMPEG-2からMPEG-2への再符号化について、変換画質の改善や圧縮データ量の削減などを進めてまいりましたが、全ての符号化規格をまず調査、分析したのちに研究全体を進める方が高い研究効率が得られると判断しました。このため、HEVC等の新しい規格の調査等に時間がとられましたが、来年度以降の効率的な研究推進が可能となっただけでなく、MPEG-2からH.264へのトランスコードに関する研究成果の一部を国際会議発表できたことから、おおむね順調に進展していると考えます。2014年度は、MPEG-2とH.264はもちろん、HEVCやVP9を取り込んだ形での再符号化手法の検討を進めたいと考えています。VP9はOn2社を買収したGoogle社が提唱するエンコーダでHEVCと同様に可変サイズCUをサポートし、HEVCに匹敵する高圧縮が可能な符号化ツールと見なされております。既存のMPEG-2,H.264とVP9、HEVCを繋ぐ再符号化技術を研究する予定です。また、NHKが提唱するスーパーハイビジョンのようにHDTVを超える映像も衛星を使った試験放送が2014年度に予定されるなど、その重要性が増すことが予想されるため、画像サイズやフレームレートの変換を伴なった再符号化についても検討を進めたいと考えています。今年度は、MPEG-2とH.264だけでなく、2013年1月にITU-Uなどで規格化されたHEVCを取り込んだ形での再符号化手法の検討を進めたいと考えています。
ボレリア細菌の地理的隔離による多様化とマダニへの適応進化

地理的隔離により生物が適応進化することが知られている。本研究ではライム病ボレリアと媒介マダニが隔離状態において共進化していることを明らかにした。すなわち、北海道と長野の2地点で捕獲したマダニについてリボソームRNA遺伝子間配列(ITS2)領域とミトコンドリアリボソームRNA遺伝子塩基配列を比較、寄生ボレリアでは鞭毛蛋白遺伝子ならびに菌体表層蛋白遺伝子の塩基配列をそれぞれ比較して、2地点間における両生物種の遺伝的変化について定量的に検討した。その結果、ボレリアの鞭毛蛋白遺伝子ならびに菌体表層蛋白遺伝子の塩基配列についてそれぞれ両地域に特徴的な遺伝グループが認められ、あわせて媒介マダニのミトコンドリア遺伝子についても地域特異的な遺伝グループが存在し、両生物がそれぞれの地域に適応進化していることが裏付けられた。さらに遺伝子の変異率は、マダニのそれに比較してボレリア細菌で高く、高い変異率を持つボレリア細菌がマダニの変異進化に適応しながら変化していることが推察された。ボレリア細菌はマダニの吸血行動にともなって小型脊椎動物とマダニ体内を行き来しながら生活する生物である。このうち小型脊椎動物は種類を問わず保菌動物となることが出来るので、ボレリアの感染はマダニの性質に深く関わっていると考えられ、ボレリアの生存はマダニへの適応が必須条件となる。本研究で明らかにした事実はボレリアが変異多様化することは、地理的隔離により地域に適応進化していくマダニに適応するためであることを証明している。地理的隔離状態においてベクターマダニ(シェルツエマダニ)と寄生ボレリアの間に共進化が起こっていることを両生物種の遺伝子塩基配列を比較することにより明らかにした。北海道と長野の2地点で捕獲したマダニのリボソームRNA遺伝子間配列(ITS2)領域とミトコンドリアリボソームRNA遺伝子塩基配列、ボレリアの鞭毛蛋白遺伝子ならびに菌体表層蛋白遺伝子の塩基配列をそれぞれ比較し、2地点間における両生物種の遺伝的変化について定量的に検討した。ボレリアの鞭毛蛋白遺伝子および菌体表層蛋白遺伝子の塩基配列比較では、両地点に生息するマダニの間に遺伝的変化が差として認められ、寄生ボオレアにおいてもそれぞれの地域に特異的な遺伝的特徴を有するものが認められた。このマダニと寄生ボレリアが長野と北海道においてそれぞれ独自な進化を遂げ、地域特異的な遺伝グループを生じているという実験結果は、マダニとボレリアの遺伝的撹乱に対し渡り鳥がなんら関与しないということを表している。この点について、マダニの主要な供血者であり、ボレリアの保菌動物となるアカハラなどの渡り鳥の北海道と長野での生息地(ニッチ)はマダニの両地域でのニッチと重ならない。すなわち、北海道においてマダニの供血者となり、寄生ボレリアの保菌者ともなるアカハラは、冬期に長野に飛来するが、そのニッチはマダニの生息域と異なっている。本州のまだにの分布域はかなり高地であるのに対して、アカハラなど冬鳥のニッチは低地であることが原因であると考えられる。本研究ではライム病ポレリアと媒介マダニが隔離状態において共進化していることを明らかにした。すなわち、北海道と長野の2地点で捕獲したマダニについてリボソームRNA遺伝子間配列(ITS2)領域とミトコンドリアリボソームRNA遺伝子塩基配列を比較、寄生ボレリアでは鞭毛蛋自遺伝子ならびに菌体表層蛋白遺伝子の塩基配列をそれぞれ比較して、2地点間における両生物種の遺伝的変化について定量的に検討した。

ボレリア細菌はマダニの吸血行動にともなって小型脊椎動物とマダニ体内を行き来しながら生活する生物である。このうち小型脊椎動物は種類を問わず保菌動物となることが出来るので、ボレリアの感染はマダニの性質に深く関わっていると考えられ、ボレリアの生存はマダニへの適応が必須条件となる。本研究で明らかにした事実はボレリアが変異多様化することは、地理的隔離により地域に適応進化していくマダニに適応するためであることを証明している。
食用担子菌類における子実体の形態異常とミネラルの動態

シイタケの正常子実体と傘形成異常子実体の形成過程において、子実体およびほだ木内の無機元素(N,P,K,Mg,Ca,Mn,Fe,ZnおよびCu)の動態を調査した。1,正常子実体の無機元素含量(乾燥重量あたり)は幼子実体で高く,肥大生長にともなって低下する傾向が認められた。傘形成異常子実体のCa含量は正常な幼子実体の含量と同程度,またMn含量はいずれの生長段階の正常子実体の含量よりも高かった。しかし,その他の元素含量は展開生長を始める前の正常子実体の傘の含量と同程度であった。2,ほだ木の無機元素含量は子実体発生前において、N,PおよびKが正常な成熟子実体の1/10以下,CaおよびMnは逆に子実体のそれぞれ7倍以上のレベルにあった。子実体直下部の元素含量はおおむね子実体の生長初期に増大し,子実体から4cmおよび10cm離れた場所においても,子実体の生長にともなう元素含量の変動が認められた。これらのことから,子実体の周辺から生長部位への無機元素の移動・集積が推察された。一方,傘形成異常子実体直下部のほだ木内の無機元素含量は正常子実体直下部の値と大差ないものであった。3,シイタケのほだ木およびブナ木粉培養物のN,PおよびK含量を高めると子実体発生量が増大する傾向を示した。しかし、発生した子実体のこれら3元素の含量に大きな変化は認められなかった。一方,基質のCaおよびMn含量を高めた場合,子実体の両元素の含量は基質含量に対応して大幅に増大したが,傘形成の異常な子実体は発生しなかった。したがって,傘形成が異常な奇形子実体の形成は,少なくとも細胞のCaやMn濃度の増大のみによって生じるのではないことが明らかとなった。1、正常子実体のN,P,K,Mg,Ca,Na,Mn,Fe,ZnおよびCu含量は幼子実体で高く、肥大生長にともなって低下する傾向が認められた。また、各ミネラルの含量は傘と柄とでも異なり、Caを除けば柄より傘の方が高い値であった。2、異常子実体のN,P,K,Mg,Na,Fe,ZnおよびCu含量は正常な幼子実体の含量と同等か、若干低いレベルであり、また、成熟子実体の含量と同等か、若干高いレベルであった。しかし、異常子実体のCaおよびMn含量はいずれの生長段階の正常子実体の含量よりも高かった。たとえば、TMIー655株では、異常子実体のCaおよびMn含量はそれぞれ乾燥重量1g当り1.9mgおよび110.1μgであり、正常な成熟子実体の傘のそれぞれ19および5.3倍、幼子実体の1.3および2.7倍であった。3、調査したミネラルの大半は基質であるほだ木には子実体より低濃度で存在していた。しかし、ほだ木のCaおよびMn含量は子実体より高いレベルにあり、乾燥重量1gあたり辺材部でそれぞれ、1.2mgおよび52μg、内樹皮部ではそれぞれ、26mgおよび91μgであった。また、ほだ木内のミネラル量は子実体の生長にともなって変動した。子実体直下の辺材部のN,P,K,FeおよびZn量は子実体の肥大生長が活発な生長初期に増加し、傘が開き始めると減少傾向となり、傘の全開時には子実体の発生前と同レベルになった。NaおよびCu量は子実体の生長にともなって傘が八分程度開く頃まで増加した後、減少した。Ca,MnおよびMgでも発生前の含量より高い値が一時的に認められ、その時期はCaが幼子実体期、Mnが傘が開く前、Mgが傘が八分程度開いた時期であった。子実体値下の内樹皮部のミネラル量もおおむね辺材部の変動パタ-ンに類似した。以上の結果より、正常子実体の形成時には子実体非形成部位から子実体形成部位への活発なミネラルの集積が推察された。

3,シイタケのほだ木およびブナ木粉培養物のN,PおよびK含量を高めると子実体発生量が増大する傾向を示した。しかし、発生した子実体のこれら3元素の含量に大きな変化は認められなかった。一方,基質のCaおよびMn含量を高めた場合,子実体の両元素の含量は基質含量に対応して大幅に増大したが,傘形成の異常な子実体は発生しなかった。したがって,傘形成が異常な奇形子実体の形成は,少なくとも細胞のCaやMn濃度の増大のみによって生じるのではないことが明らかとなった。1,シイタケのほだ木およびブナ木粉培養物のN,PおよびK含量が子実体形成におよぼす影響を検討した.その結果,ほだ木およびブナ木粉培養物のN,PおよびK含量を高くすることにより,子実体発生量は増大する傾向を示した.しかし,N,PおよびK含量が増大しても,発生した子実体のこれら3元素の含量には,大きな差は認められなかった.これらの結果より,基質におけるN,PおよびK含量は子実体発生量に大きく影響するが,子実体の含量は基質の含量に左右されず,一定に保たれる傾向が示唆された.2,上記同様に,CaおよびMn含量について,子実体形成への影響を検討した.その結果,ブナ木粉培養物のMn含量が高くなると子実体発生量は低下する傾向を示したが,ブナ木粉培養物のCa含量およびほだ木の両元素の含量は発生量に対して有意な影響を示さなかった.一方,子実体のCaおよびMn含量はほだ木およびブナ木粉培養物の含量に比例して増大し,比較的高含量を示した奇形子実体よりさらに高くなった.しかしながら,ほだ木あるいはブナ木粉培養物の両元素の含量を高くしても,奇形子実体の形成は認められなかった.したがって,シイタケ菌によるCaおよびMnの吸収は,上記のN,PおよびKと異なり,基質濃度に大きく影響され,正常子実体でも,これまでに採取した奇形子実体より高含量になりうることが明かとなった.3,正常および奇形子実体の細胞内におけるCaよびMnの分布をエネルギー分散型X線分析装置(日本電子に依頼)で観察した.その結果,上記装置の検出範囲内では,正常,奇形の両子実体とも,細胞内の特定な部位にCaおよびMnの集積を認めることはできなかった.
日本手話の動詞連続について

一旦定義によってSVCが認められると、次の6つの条件:1事態を構成する出来事が起こる順番通りに動詞が配列される、2全動詞に共有される類辞(CL)が事態の同一物を指示する、3動詞は事態のすべてをカバーする、4すべての動詞が主語を共有する、5すべての動詞が方向一致制限に従う、6述部の途中で(事態を観察する)視点の変更がない、を満たしていることが期待される。それらのうちどの条件をいくつ満たさ“ない"のかが、構文の種類によって異なる傾向を確認した。例えば「ボールがゴールに転がって入る」ような典型的な移動の事態を表す移動構文では全ての条件を満たすが、「男がボールをゴールに蹴り入れる」ような事態を表す使役移動構文では4を満たさず、時にはさらに5をも満たさない例もある。受益構文と結果構文でも、4を満たさない場合があるが、5は満たす傾向がある。逆に必ず2つの動詞の主語が一致しない「父が息子に料理を作らせる」ような使役の事態では、2および46が常に満たされず、SVCで表現することがかなり困難である。またSVCで条件を全て満たす構文で文法化が進む傾向が確認できた。条件を全て満たす移動構文、4を満たすことができる受益・結果構文のSVCでは文法化の例が見られる。次に、移動構文・受益構文・結果構文の文法化が進む例について、2つの動詞で構成されているSVCの隣り合う動詞の意味は、例えば行為動詞:食べる+移動動詞:行く、のように、意味的関連や因果関係が見られない場合ほど、文法化している傾向がある。逆に、移動の様態動詞(走る)+移動動詞(行く)のように、隣り合う動詞に深い意味の関連や強い因果関係が見て取れる場合には文法化が進んでいない傾向が見て取れる。SVCの移動構文の中で相互に関連しながら文法化が進み意味が拡大する動詞「いく・くる」を例として利用し、上記の結論を明示的に図示した。アメリカ手話を対象とした研究(Supalla 1990等)において移動構文の述部が連続動詞構造(SVC)を持つ事が指摘され,その後日本手話(JSL)においても複数の述語が並んでSVCを成し,そのうち後方の述語が文法化のプロセスを経て様々な統語要素を生む可能性がある事が議論されている(市田2013,2015,今里2007, 2010, 2012, 2015, 2016等).音声言語におけるSVC構造については多くの研究成果があるが,手話言語においては, SVCや文法化の過程について実際のデータに基づいた実証的研究の数はまだまだ多くなく成果が待たれる分野である.プロジェクト開始年である本年度には, JSLサイナー協力のもと, SVCの述部を含む表現を撮影したデータを整理し,まずはSVCに含まれうる動詞群のリストを作成した. JSL動詞の画像と,それに対応する日本語の単語の記述にとどまらず,意味毎に分類し,動詞分類(空間/一致/非一致), SVC形成時の語順傾向,文法化可能性などの統語情報を付して表形式にまとめた.公開自体は次年度の予定である.次年度以降,このリストの動詞で構成されたSVCの語順,組み合わせ,文法化可能性等についてより詳細な分析を行うための基礎データを準備した事になる.必ずしもJSLに堪能でなくても利用できるように,このリストには,画像と手の動きについての詳しい解説を加えたので,公開後は研究者やサイナーだけでなく,JSL学習者も利用することが可能になる.現在全国の自治体において手話言語法が相次いで成立していることから,今後多くの人々が,JSLという言語についての情報を必要とする事が予想される.本成果はこのような社会の要請に答えるための試みでもある.本年度はサイナー協力のもと,JSLのSVCをなす手話データの撮影を行い,その述語動詞を意味に従って分類し,統語情報を付けて動詞リストの表を作成した.但し実際の公開については次年度に実施できる予定である.一方撮影し分析していたSVCにおいて,動詞が連続して表現されてはいるものの,厳密な定義に照らし合わせると,いわゆるSVCとは認められない例も同時に一定数集められた.この様な例とSVCを比較し相違点を明らかにする必要がある.この点は当初研究計画に含んでいなかった分析なので,次年度以降の計画を少々見直し,こちらの分析にも時間を配分し,成果につなげるように対応する予定である.前年に作成したJSL動詞リストの組み合わせの可能性を参考にしながら、連続動詞構文(SVC)表現を集めることができるように、コンサルタントとのセッションを設定し撮影を行った。撮影したSVCの例文について、1)いくつの,2)どのような意味の動詞が,3)どのような組み合わせで,4)どのような順序や規則で並ぶのかという点について注目して分析し、また移動・結果・使役構文との関係の分析を開始した。その中で、JSLのSVCは複数の条件の中からいくつかを満たす構造であると考えるべきであると提案した。この条件とは、1述部を構成する複数の動詞の間に、頷きや間などがない、2述部を構成する複数の動詞の間に、別の単語が含まれない、3すべての動詞が主語を共有する、4すべての動詞が方向一致制限に従う、5動詞は出来事が起こる順番に配列される、6(移動表現の場合には移動の開始から終了までのように)出来事のすべてをカバーする、7全動詞が同一物を指示する類辞(CL)を共有する、8述部の途中で視点変更がない、である。

すべての条件をクリアするSVC(例えば移動構文の様態+経路)が最も典型的な例であると考えられるが、いくつかの条件をクリアしない場合でも、SVCのカテゴリーの一部であると見なすことができる。いくつの、またはどの条件をクリアするかということと、構文の種類に関係があるのかどうかの検証は次の課題である。さらに移動構文については、特に虚構移動構文との関係に注目し、日本手話(JSL)の知覚動詞(見る・聞く等)が移動構文の述部を構成する例を集めた。この現象は、JSLのいわゆる空間動詞と一致動詞の密接な関係(例えば「与える」のような一致動詞には、その目的語としてのCLの手形による、手話空間内のある位置から別の位置まで経路を描く移動が含まれているという事実)から説明出来ることを示した。データ撮影に関してはほぼ計画通り順調に進んできていると言える。基本的にデータ撮影は研究全体の期間を通して継続する予定なので、コンサルタントを増やしつつ引き続き継続する必要はある。JSLのSVCとはどのような条件を満たす構造であるかが、プロトタイプ条件として提示出来た。また虚構移動構文についても、JSLで多く観察される背景が、SVCの分析から明らかにできつつある。コンサルタントを増やし、日本手話(JSL)の移動構文以外のデータも追加した上で、本年度に予定していた2つの課題、1)連続動詞構文(SVC)と類似した複雑述部との関係についての考察と、2) JSLのSVCに現れる動詞群の意味特徴について観察を行った。1)については、まず既に提案したJSLのSVCを認定する8つの条件のうち、2動詞連続の間に別の語が含まれない、という項目について、「別の語」には、動詞に「手の形」およびその「位置」として抱合される類辞(CL)と、そのCLを導入する為に現れる名詞(句)は含まない、という規定を加える必要性を認めた。その上で、条件1述部を構成する複数の動詞の間に「頷き・間」などがない、と、改訂後の条件2は必須であると考える。12以外の6つの条件が満たされるか否か等によって、動詞の結びつき方と結びつきの強さは変化をする。JSLのSVCにはいわゆる日本語の「テ」にあたるような要素はほぼ見られず、動詞が並ぶだけであるが、「当てる」に対応するJSLの語は文法化が進み、従属関係を示すマーカーとなっていると考えられる可能性がある。これが現れると5動詞は出来事が起こる順番に配列される、という条件を満たさない例や、1に反して「頷き」が現れる例が観察される場合がある。このような表現は、複雑述部の別のカテゴリーに対応するような表現である可能性がある。また2)については、JSLではいわゆるSVCに起こる動詞群について、意味的に大きな制限は認められないが、そのうち文法化する動詞群は、他の音声言語で報告されている文法化する語と多分に共通性が見られる。また文法化後の文法的機能についても類似性が認められる。この事を示すため、移動動詞「来る」の文法化の変化の道筋と、文法化する環境、文法化によって現れる機能を明らかにした。コンサルタントとのセッションによる新しいデータ撮影に関しては計画以上に順調に進んでいると言える。但し一方で、データ数が多くなった事から記述の作業が少し残ったことと、本務との関係で研究時間が計画通りに十分確保出来なかったことから、少し分析が遅れ、その結果、論文は作成したが年度内の公開までに至らなかった。また今回集めたデータの分析から、本研究申請当初の計画で想定していなかった点について新たに調査の必要性が明らかになった。
一重項分裂を示す有機半導体材料群の創出と有機太陽電池への応用

一重項分裂性材料としてビフルオレニリデンBF分子による光電変換効率向上を図っている。X線解析構造とDFT計算により、一重項分裂条件を満たす励起エネルギー準位を明らかにした。5種類のBF誘導体を合成し光吸収の長波長化を達成した。しかし短絡電流密度および曲線因子は低く、光電変換効率は1.3 %であった。分子中心のねじれが励起子・電荷輸送に不利であると考えられ、平面性向上の分子設計が必要である。光電流の磁場印加に対する負の依存性を明らかにし、一重項分裂による三重項励起子生成・電荷分離が示唆された。分子の構造変化が磁場応答に影響を与え、一重項分裂でのモルフォロジーの寄与を明らかにした。有機半導体において、一重項励起子から二つの三重項励起子を生成する「一重項分裂」という現象が知られている。本研究では、高い一重項分裂効率を示す材料群の創出と有機薄膜太陽電池での200%に迫る光電変換効率を目指す。構造を明確に規定できる中・低分子材料を中心に開発を進め、蒸着および塗布型有機薄膜太陽電池に適用する。共鳴構造の寄与により、小さい基底一重項/三重項エネルギー差が期待できる、ビラジカル性化合物を量子化学計算により予測し新材料を設計する。低い励起三重項準位が期待でき、励起一重項分裂性化合物候補となり得るアリールエテン構造を中心に材料開発を進めていく。ピレン誘導体はサブμ秒オーダーの蛍光寿命を有しており、長い励起子拡散長が期待できるため、有機薄膜太陽電池での活性層としても検討する。9,9-ビフルオレニリデンは、隣り合うフルオレン間の立体障害により中心の二重結合がねじれるために部分的にビラジカル性を有していると考えられる。ラジカル性由来のSOMO準位の寄与により、HOMO-SOMO間、LUMO-SOMO間で電子遷移が起こるため吸収波長が長波長化すると考えられる。このような特性は有機薄膜太陽電池での活性層に応用が期待できる。9,9'-ビフルオレニリデンに、CT吸収による長波長領域の吸収を持つヘキシルビチオフェニルベンゾチアジアゾールを導入した(BTTh_2)_2BFを合成し、熱・光電子物性を評価した。低い励起三重項準位が期待でき、励起一重項分裂性化合物候補となり得るアリールエテン構造を中心に材料開発を進めてきた。溶解性を付与する置換基と吸収の長波長化のための電子吸引性置換基を導入した9,9-ビフルオレニリデンを主骨格とする新しいπ共役高分子材料を開発した。p-型材料として、バルクへテロ型有機薄膜太陽電池特性を示し、同骨格の有用性を示した。一方で、9,9-ビフルオレニリデンを主骨格とする2種類の低分子材料の合成を完了した。蒸着による素子作製が可能であり、一重項分裂特性が知られているペンタセンとの比較を進めていく。一重項分裂特性の解析を目的として、0.5Tまでの磁場可変、紫外可視での照射光波長可変、また照射光強度可変な磁場中での光電変換特性の測定システムを構築した。高い一重項分裂効率を示す材料群の創出と有機薄膜太陽電池(OPV)での200%に迫る光電変換効率を目指す。構造を明確に規定できる中・低分子材料を中心に開発を進め、共鳴構造の寄与により小さい基底一重項/三重項エネルギー差が期待できる、ビラジカル性化合物を量子化学計算により予測し新材料を設計する。9,9'-ビフルオレニリデン(BF)は、1,1'-および8,8'-位H同士の立体障害により両フルオレン平面は約33°の二面角を持ち、二重結合のねじれによりビラジカル性を有し、E(T1)の低下が期待される。TD-DFT計算よりS1は2.91 eV、T1は1.20 eVであり、E(S1)> 2・E(T1)の関係を満たすことから、BFは一重項分裂性材料として有用であると考えられる。

BFを主骨格に持つ新規分子を合成し、p型材料としてBF誘導体、n型材料としてPC70BMまたはPDIF-CN2を用いたOPVを作製し、光電流の磁場依存性から一重項分裂特性を検証した。ベンゾチアジアゾールとビチオフェンからなる置換機を導入した36BFでは、π共役の拡張により吸収波長が長波長化した。アクセプターであるジケトピロロピロールとの共重合ポリマーPBFDPPでは、吸収はさらに長波長化し吸光度も増加した。これらの材料をp型材料とし、n型材料にPC70BMを用いたバルクへテロ型OPV素子では、PBFDPPにおいて最大4.9%の光電変換効率を達成した。PDIF-CN2をn型材料に用いた素子において光電流の磁場依存性を検証した。P3HTをp型材料に用いた素子では磁場依存性を示さなかったのに対して、PBFDPPをp型材料に用いた素子では、印加磁場に伴い光電流が低下した。これはT1準位のゼーマン分裂による一重項分裂速度の低下に起因する光電変換効率の低下を示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。有機物理化学・物理有機化学26年度が最終年度であるため、記入しない。共鳴構造の寄与により、小さい基底一重項/三重項エネルギー差が期待できる、ビラジカル性化合物を量子化学計算により予測し新材料を設計した。低い励起三重項準位が期待でき、励起・重項分裂性化合物候補となり得るアリールエテン構造を中心に材料開発を進めた。新しい化合物の合成に成功し、太陽電池素子化、評価も進んでいる。分子設計、合成に関しての知見も得られはじめており、初年度計画通り順調に進展している。一重項分裂特性の発現を目的とした高分子材料を1種類、低分子材料を4種類、合成完了している。本研究の重要な部分である、一重項分裂特性の解析を目指した、0.5Tまでの磁場可変、紫外可視での照射光波長可変、また照射光強度可変な磁場中での光電変換特性の測定システムを構築を終えており、今後の解析が期待できる。継続して一重項分裂候補となる化合物の合成を推し進める。磁場中での光電変換効率の測定システムを構築し、開発材料の一重項分裂特性を評価する。構築を終えた可変磁場中での光電変換特性の測定システムによる、明確な一重項分裂特性の解析に重点をおいて、新しく開発済みの材料とペンタセンなどの既存材料との有機薄膜太陽電池特性での比較検討を行う。また、引き続き一重項分裂特性に必要な、励起一重項、三重項準位を有する材料開発を進める一方で、電荷の輸送特性と両立できる材料設計を探索する。研究推進の進捗に合わせ、磁場中での光電変換効率の測定システムの構築が平成25年度になったため、その費用に充当する予定である。磁場中での光電変換効率の測定システムの構築が平成25年度の後半にずれ込んだため、データ収集・解析システムに予定していた予算を消化できなかったため。平成25年度の後半に構築した磁場中での光電変換効率の測定システムでの、データ収集・解析システムの増強を予定している。
不随意機能を調整する生体制御技術の開発と機序解明　-睡眠をターゲットとして-

当該年度では、冷却刺激部位による生理学的影響の違いを実験により明らかにした。先行実験では対象者の頸部に対して冷却刺激と加熱刺激を行い、睡眠変動を評価したところ、刺激なしと比較して状態を増減させた。本年度で、部位刺激時における生体への影響の差異が明らかになれば、睡眠変動をコントロールするための適切な刺激部位や呈示条件を求めることができ、次年度より無意識下生体制御技術の開発に着手することができる。実験の結果、手背部および頚部冷却においては、鼻部皮膚温度の下降期間が長く、交感神経系活動を亢進傾向としたが、背部冷却おいては鼻部皮膚温度上昇が早く現れ、交感神経系活動が抑制傾向に転じやすいことがわかった。また、発汗量においては手背部および頚部と比較して、背部の発汗は非常に小さく、部位間に差異があることがわかった。刺激呈示を行わなかった場合、鼻部額部温度と手掌部の温度が上昇傾向となり、全体的に交感神経抑制傾向となったことから、背部冷却刺激時の鼻部額部温度と手掌部温度は無刺激時の変化に近い傾向を示したと考えられる。頸部皮膚温度については、刺激呈示なしの場合、緩やかな上昇変化ののちに下降傾向となったことから、頚部冷却によって初期の温度上昇を抑制することがわかった。発汗量を刺激呈示の有無で比較した場合、部位冷却時の方が少なかったことから、皮膚温度上昇を抑えたことが要因と考えられる。本研究成果の一部は電気学会計測研究会にて発表を行った。初年度では冷却刺激部位による生理学的影響の違いについて明らかにすることを目標としており、生体計測実験を通じて概ね達成されたため。当該年度の研究成果により、刺激部位を頚部や手背部とすることで交感神経系活動の亢進を維持できる可能性が示唆された。今後は、先行実験で試作したコントローラに本成果を反映し、生体制御システムを完成させるとともに、無意識下生体制御・調整による睡眠介入効果実験を実施し、効果および精度を評価する。