hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
確率的レーブナー方程式および共形場理論を用いた2次元臨界確率過程の研究

リー環対称性をもつ多重確率的レーブナー発展の定式化を行った。また、多成分非対称単純排他過程とよばれる1次元確率過程模型の研究を行い、そのスペクトル構造の詳細を明らかにした。今年度は、以下のような研究を遂行した。確率的レーブナー方程式(SLE)とWess-Zumino-Witten(WZW)模型との関係を研究した。これまでのところ、SLEと共形場理論(CFT)との対応に関しては、ミニマル模型との対応が主として研究されていた。我々は最近の関連研究の進展に触発され、SLEと任意のリー代数の対称性を持つWZW模型との対応の研究を行った。この研究は現在も継続中である。(2)多成分非対称単純排他過程のスペクトル確率過程のマスター方程式を、シュレーディンガー方程式とみなせば、そのマルコフ行列は量子系のハミルトニアンとみなすことができる。これにより、1次元多粒子確率過程模型は、ある種の1次元量子スピン系とみなすことができる。最近我々は、これまでの研究で培われた厳密解の手法を適用することにより、非対称単純排他過程と呼ばれる模型の動的特性を解析した。特に、系を構成する粒子の種類が複数ある多成分系に対する一般論を構築することに成功し、系のダイナミクスを詳細に解析することにより、この系がKardar-Parisi-Zhang(KPZ)型のユニバーサリティクラスに属することをはじめて明らかにした。さらに、マルコフ行列の構造を詳細に調べ、その複素スペクトルはposet構造を持ち双対性を明らかにした。(3)1次元スピンレスフェルミオン模型の動的性質1次元スピンレスフェルミオン模型の相関関数の研究に基づき、この系の動的性質を研究し、そのスペクトル関数を厳密に計算した。特に高エネルギー領域におけるストリング解(束縛状態)の本質的な寄与を明らかにした。(4)フェルミ冷却原子気体の厳密解析光学格子にトラップされた原子気体の最近の理論・実験研究の進展に触発され、1次元フェルミ原子気体の研究を行った。特に引力相互作用を持つ分極したフェルミ原子気体の場合、基底状態はFFLO状態となっていることが期待される。我々は、共形場理論とベーテ仮説の方法により、相関関数の漸近的振る舞いを厳密に計算した。今年度は研究実施計画に基づき下記の研究を遂行した.臨界イジング模型の+および-スピンのなすクラスター境界線や,臨界密度におけるパーコレーションなどは、共形不変性を持つフラクタル曲線をなすことが知られている.今世紀初頭,これらの曲線はstochastic Loewner evolution(SLE)とよばれる発展方程式で記述されうることが解明されつつある.一方,2次元臨界現象を記述する理論として共形場理論(CFT)があり,対応する可解模型の存在も無数に知られている.ところが、SLEとCFTおよび可解模型の対応関係には未解明な部分が多く残されている.我々は,SLEにリー環の内部対称性を持たせる拡張を行い,その拡張されたSLEと対応するCFTであるWZW模型との関連を研究した.系のマルチンゲール性は,境界演算子がKZ方程式の解となることを利用して,SLEが描くフラクタル曲線のフラクタル次元が中心電荷およびリー環の双対Coxeter数等で記述されることを明らかにした.さらに,この拡張されたSLEの幾何的な変形に関する研究も併せておこない,radial SLEやdipolar SLEを導出した.本年度は、確率的レーブナー発展(SLE)に内部自由度を付随させ、その拡張されたSLEによって記述される曲線が複数存在する、「多重SLE」の定式化を行った。一般に臨界点における物理系では、並進・回転・スケール変換といった、共形変換に対する不変性を有することが知られている。こうした臨界点上の系には特徴的な幾何構造があらわれる。例えば、強磁性体の模型であるイジング模型の上向きと下向きのスピンがなす境界線や、アンダーソン転移における電子分布などは、典型的なフラクタル曲線をなす。最近、2次元において、これらの曲線が確率的レーブナー発展(SLE)とよばれる微分方程式で表されることがわかってきた。他方で、2次元臨界現象を分類する理論として共形場理論(CFT)があり、可解模型の存在も無数に知られている。この10年の間に、これらSLEとCFTとの対応関係や、関連する統計力学模型の研究が活発に行われ、現在、SLEは臨界現象の幾何的側面を記述する方程式として急速な理解が進んでいる。ところが、これまでのところ、主としてミニマル模型と呼ばれるCFTとSLEの対応が理解されているのみであった。最近、Alekseevらや我々の研究によって、SLEに内部自由度を付加させる拡張を行うことにより、非ミニマル模型のひとつであるWess-Zumino-Witten模型に対応するSLEを定式化することに成功している。我々は、さらにこの研究を掘り下げ、複数の相互作用するSLEから構成される多重SLEの定式化に成功した。この方程式は、従来のSLEを含む、より一般化されたものであり、この研究を基礎として、より広い枠組みで臨界現象の幾何的側面の研究を行うことできるようになると考える。この研究は現在論文を執筆中である。
自己像提示による身体的アバタコミュニケーションシステム

本申請では対話者自身の身体的アバタおよび身体的引き込みに基づくキャラクタを介して,対話者に積極的な発話を促すとともに,緊張を緩和する身体的ビデオコミュニケーションシステムの開発および身体的アバタ影による自己参照型コミュニケーション効果の体系的な分析評価を中心に研究計画を遂行する.具体的には(A)身体的アバタを介したE-VChatを用いた初対面対話における緊張緩和,(B)視線行動に基づく自己アバターアバタ影におけるインタラクション主体の解明,(C)アバタ影システムを用いた自己ー他者モデル化,(D)場所的自己顕在化による自己肯定感向上のための自己参照型身体的コミュニケーションの評価に取り組む.本申請では対話者自身の身体的アバタおよび身体的引き込みに基づくキャラクタを介して,対話者に積極的な発話を促すとともに,緊張を緩和する身体的ビデオコミュニケーションシステムの開発および身体的アバタ影による自己参照型コミュニケーション効果の体系的な分析評価を中心に研究計画を遂行する.具体的には(A)身体的アバタを介したE-VChatを用いた初対面対話における緊張緩和,(B)視線行動に基づく自己アバターアバタ影におけるインタラクション主体の解明,(C)アバタ影システムを用いた自己ー他者モデル化,(D)場所的自己顕在化による自己肯定感向上のための自己参照型身体的コミュニケーションの評価に取り組む.
汎用的な新規π拡張反応を鍵とする湾曲π造形

本研究では、π拡張を可能にする新反応開発を基軸として新奇湾曲π共役化合物を合成することを目的に研究を行なった。今年度の実績は以下の4点である。・3つの7員環をもつプロペラ型芳香族炭化水素の合成と構造的性質の解明を行なった。パラジウム触媒を用いた脱塩化水素型環化反応によって、予期しない7員環形成型のπ拡張反応が進行することを発見した。得られたプロペラ型分子について、各種物性測定および量子化学計算を併せ用いることで、隣接する7員環構造によって[4]ヘリセンのらせん不斉が安定化されていることを明らかにした。・コラニュレンを中心に有する5重[6]ヘリセンの合成および構造解析に成功した。この化合物は、パラジウム触媒による分子内π拡張反応を鍵反応とする3段階で合成できた。X線結晶構造解析により、5回対称プロペラ型構造および固体状態での一次元配列が明らかになった。・芳香族炭化水素の新規チオフェン環π拡張反応を用いることで、市販の化合物から2段階でチオフェン含有π共役化合物を合成した。これらを鉛ペロブスカイト太陽電池のホール輸送層として利用したところ、ホール輸送層を用いない場合よりも光電変換効率が上昇したことから、ホール輸送剤として有用であることを明らかにした。・チオフェンπ拡張型ダブルヘリセンを合成し、溶解度と3次元πスタックを両立する分子を実現した。電界効果トランジスタデバイスに実際に組み込み、実用化に耐えうるホール輸送能をもつことを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、新反応開発を基軸として新奇湾曲π共役化合物を合成することを目的としている。本年度の実績は大きく以下の4点である。(1)巨大湾曲芳香族炭化水素「ワープドナノグラフェン」の誘導化反応の開発に成功し、これを中間体として水溶性ワープドナノグラフェンの合成を行なった。水溶性ワープドナノグラフェンはヒト培養細胞に取り込まれ、光照射によって選択的に細胞死を誘導する性質を示すことを明らかにした。(2)3つの7員環をもつプロペラ型芳香族炭化水素の合成と構造的性質の解明を行なった。パラジウム触媒を用いた脱塩化水素型環化反応によって、予期しない7員環形成反応が進行することを発見した。これは今後キラリティをもつπ共役化合物を設計する上で有用な知見となる。(3)芳香族炭化水素の新規チオフェン化反応を用いることで、市販の化合物から2段階でチオフェン含有π共役化合物を合成した。(4)コラニュレンを中心に有する5重[6]ヘリセンの合成および構造解析に成功した。この化合物は、5回の分子内直接アリール化を含む3段階で合成できた。(5)チオフェン縮環型ダブルヘリセンを合成し、溶解度と3次元πスタックを両立する分子を実現した。電界効果トランジスタデバイスに実際に組み込み、中程度のホール輸送能をもつことを明らかにした。本年度は「π拡張反応の開発」および「湾曲π共役化合物の合成」の両面について、当初の計画以上に研究を進展させることができた。新規π拡張反応としては、(1)ワープドナノグラフェンのホウ素化反応を鍵とした2段階π拡張、(2)パラジウム触媒による脱塩化水素型環化反応による6員環および7員環の形成、(3)単体硫黄のみを用いたチオフェン化反応の改良法、の開発に成功し、これまで困難もしくは不可能だった様々な湾曲π共役分子の合成を可能にした。新規湾曲π共役化合物としては、(1)水溶性ワープドナノグラフェン、(2)2種のプロペラ型芳香族炭化水素、(3)チオフェン含有ホール輸送材料、(4)チオフェン縮環ダブルヘリセン、の合成に成功し、国内外から非常に高い評価を得た。合成のみならず、水溶性ワープドナノグラフェンはその後バイオイメージングや光誘起細胞死といった生命科学のツールとしての応用可能性を示すとともに、ホール輸送材料は実際に電界効果トランジスタデバイスや太陽電池デバイスへ適用し有用性を実証した。総合的に判断して、これらの成果は当初の計画以上である。

X線結晶構造解析により、5回対称プロペラ型構造および固体状態での一次元配列が明らかになった。・芳香族炭化水素の新規チオフェン環π拡張反応を用いることで、市販の化合物から2段階でチオフェン含有π共役化合物を合成した。これらを鉛ペロブスカイト太陽電池のホール輸送層として利用したところ、ホール輸送層を用いない場合よりも光電変換効率が上昇したことから、ホール輸送剤として有用であることを明らかにした。・チオフェンπ拡張型ダブルヘリセンを合成し、溶解度と3次元πスタックを両立する分子を実現した。電界効果トランジスタデバイスに実際に組み込み、実用化に耐えうるホール輸送能をもつことを明らかにした。前年度の研究成果をさらに推進することを目標として、以下の方策を行う。(1)ワープドナノグラフェンのπ拡張反応をさらに改良し、一度に10ヶ所の官能基変換を実現する。これによって、さまざまな官能基を一段階で多数導入できるようになるため、多様な湾曲芳香族炭化水素の開発が可能となる。ターゲットとする物性としては光吸収波長の長波長化、蛍光発光波長の長波長化、蛍光量子収率の増大である。これらの性質の付与に成功した場合、バイオイメージングや細胞死誘導といった応用に際してさらに有用であると期待される。(2)ワープドナノグラフェンの類縁体として、湾曲構造を保ったまま密にπスタック可能な分子を開発する。これにより、これまでにない「湾曲πスタック」という現象を利用した新規ワイヤー状材料の開発へ繋げる。(3)湾曲π共役炭化水素の新規合成法をさらに改良し、これまで実現不可能だった様々な分子の合成を行う。カテナン・ロタキサン・分子ノットといった、3次元的に複雑に絡み合うπ共役系の合成も行なっていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
らせんラダー型ポリシルセスキオキサンの合成と発光分子とのハイブリッド化

本研究課題では、アミノ基(アンモニウム基)含有ラダー状ポリシルセスキオキサン(PSQ)に対してキラルな1-フェニルエチルイソシアネートを導入し、キラルなPSQを合成した。これらのPSQをキラリティー誘起材料に用いてアニオン性色素分子(ポルフィリンおよびピレン誘導体)へのイオン性相互作用によるキラリティー誘起挙動を検討した。さらに、多種多様なイオン性色素へのキラリティー誘起を可能にするため、アニオン性側鎖置換基を有するキラルなラダー状PSQの基盤となるカルボキシレート基およびスルホネート基含有ラダー状PSQの合成を行った。前年度に合成したキラル基とアンモニウム基を側鎖に有するラダー状ポリシルセスキオキサン(PSQ)は,キラル基の導入率を高くすると,アンモニウム基の組成比が減少することからイオン性相互作用によるアニオン性色素へのキラリティー誘起が困難となり,また疎水性のキラル基であるため水やメタノール等の本研究で用いるアニオン性色素の良溶媒に不溶となる.そこで,アンモニウム基含有PSQ(PSQ-NH3Cl)に対してキラルなグリシジルメチルエーテル(GME)を反応させることにより,水溶性を維持したままでPSQへのキラル基の導入を行った.キラル基の導入率が約100%であるPSQを用いて,アニオン性ポルフィリン誘導体(TPPS)と水中で混合しUV-Visスペクトル測定を行ったところ,TPPSはH-会合体を形成していることが分かった.さらにこの水溶液のCDスペクトルより,この会合体の吸収帯においてピークが観測され,PSQからTPPSへキラリティーが誘起されることが分かった.これらの結果より,アルコール等の有機溶媒だけではなく,水中でもPSQからTPPSへキラリティー誘起が可能であることが明らかとなった.さらに,カチオン性色素へのキラリティー誘起を可能にするために,基盤となるアニオン性(スルホネート基含有)ラダー状PSQの合成を検討した.合成はメルカプト基含有の有機トリアルコキシシランを水酸化ナトリウムと過酸化水素の混合水溶液中でゾル-ゲル反応することにより行った.現在,このPSQへのキラル基の導入について検討している.本研究課題では、アミノ基(アンモニウム基)含有ラダー状ポリシルセスキオキサン(PSQ)に対してキラルな1-フェニルエチルイソシアネートを導入し、キラルなPSQを合成した。アミノ基含有ラダー型ポリシルセスキオキサン(PSQ)に対してキラル分子の導入反応を行うことによって、キラルなカチオン性ラダー型PSQの合成を行った。このキラルなカチオン性PSQとアニオン性色素分子を各種溶媒中で混合し、円二色性(CD)スペクトル測定によりキラリティー誘起挙動を検討したところ、点対称構造をもつ色素分子に対しては、PSQからキラリティー誘起することが確認され、点対称構造をもたない色素分子へはキラリティーが誘起されないことが明らかとなった。また、キラルなPSQとアニオン性のピレン誘導体の混合溶液は、キラリティー誘起を示すとともに、エキシマー発光することも確認された。これは、PSQ側鎖のアンモニウムカチオンとのイオン性相互作用により、ピレン誘導体がPSQ鎖に沿って会合したためと考えられる。さらに、多種多様なイオン性色素へのキラリティー誘起を可能にするために、基盤となるアニオン性(カルボキシレート基含有)ラダー型PSQの合成を検討した。合成はシアノ基含有の有機トリアルコキシシランを水酸化ナトリウム水溶液中でゾル-ゲル反応することにより行った。現在、このアニオン性PSQに対するキラル基の導入について検討している。これらのキラルなPSQは、これまでに報告例がほとんどなかった無機骨格のキラリティー誘起材料であり、耐UV性などで従来の有機化合物からなるキラリティー誘起材料よりも有利であると考えられる。前年度と同様に、カチオン性色素へのキラリティー誘起を可能にするための基盤となるアニオン性(スルホネート基含有)ラダー状ポリシルセスキオキサン(PSQ)の合成を検討した。合成はメルカプト基含有の有機トリアルコキシシランを水酸化ナトリウムと過酸化水素の混合水溶液中で加水分解/縮合反応することにより行った。生成物の29Si NMRスペクトルよりT3ピークが主に観測され、IRスペクトルからは1153および1041 cm-1にシロキサン結合由来の吸収ピークが観測された。また静的光散乱測定によるZimmプロット法から算出された重量平均分子量は約7000であった。さらにXRDパターンからはヘキサゴナル積層構造を示す3本の回折ピークが観測されロッド状ポリマーの形成を確認した。以上の結果よりラダー状構造のPSQが形成されたことが示唆された。カチオン性色素へのキラリティー誘起については、今後の検討課題である。一方、キラリティー誘起挙動とシルセスキオキサンの構造や分子量の相関性について検討するため、キラル基含有かご状オリゴシルセスキオキサン(POSS)の合成を行った。キラルなグリシジルメチルエーテルとアミノ基含有POSSを反応させ目的の化合物を得た。

このキラル基含有POSSとアキラルなアニオン性ポルフィリン(TPPS)を水中で混合し、円二色性(CD)スペクトル測定を行ったところ、TPPS由来の吸収帯でピークが観測されず、キラリティーが誘起しないことが分かった。同様な置換基を有するキラル基含有ラダー状PSQではTPPSへキラリティーを誘起することが可能であったため、ポリマーのコンフォメーション由来のキラリティーが重要であることが示唆された。高分子化学、機能材料化学研究目的であるキラリティー誘起可能なポリシルセスキオキサンの合成が達成されているため.平成24年度の当初の予定では、キラリティー誘起可能なカチオン性ラダー型ポリシルセスキオキサン(PSQ)を創製し、アニオン性色素分子へキラリティー誘起する混合系を開発することを目的としていたが、これについてはほぼ達成されたため。キラル基含有カチオン性ポリシルセスキオキサンとアニオン性色素とのイオン性相互作用によるハイブリッド化では,円偏光発光材料へと応用することが現状では困難である.そこで,ラダー状ポリシルセスキオキサンおよびかご状オリゴシルセスキオキサンに,キラル基と発光性基を共有結合で導入し,円偏光発光を示す材料の創製を検討する.一般に、発光性色素分子はカチオン性のものが多く、より多くの発光分子にキラリティーを誘起することが可能なラダー型PSQを開発するためには、側鎖にアニオン性基を持たせる必要がある。H24年度までの研究でカルボキシレート基含有PSQの合成が達成されたので、このPSQへのキラル基の導入を検討する。また、新たなアニオン性PSQとして、スルホ基含有のラダー型PSQの創製も検討し、このPSQへのキラル分子の導入反応も行う。そして、これらのキラルなアニオン性PSQからカチオン性色素分子へのキラリティー誘起挙動をCDスペクトル測定により検討する。さらに、前述のイオン性相互作用を利用した混合系によるキラル材料だけではなく、色素分子が共有結合しているキラルなSQを新たに創製し、これらの円偏光発光材料としての利用を検討する。該当なし
コントラストエコーによる心筋血流機能の定量計測システム

本研究は超音波断層法を用いて、心筋の血液循環量を無侵襲かつ定量的に計測する手法を開発し、医師の治療方針に対する的確な情報を提供するシステムを構成しようとするものである。具体的にはコントラストエコー像からコントラスト造影剤注入前の断層像の適切な部分をサブトラクション演算することにより、心筋内の血流量の変化を定量的に計測する手法を開発することにあった。そのために、超音波像の通常の撮像状況からくる避けられない撮像部位の変動や画質の悪さなどを、画像処理および情報処理技術により補正するためのアルゴリズムの検討と、血流量の計測・評価手法、表示法の検討を行った。具体的には1.超音波断層像からの特定心時相データの取り出し:心時相のデータを心電波形から取り出すことにより、時系列超音波断層像から特定の(ED)心時相の画像系列を選定する手法を開発した。2.心筋輪郭の検出アルゴリズムに関する検討:心機能評価のためには心筋輪郭の検出は極めて重要であるが、本研究では、ACM(スネ-クス)を用いた輪郭検出手法を改良し、心筋内外壁の検出を可能ならしめた。3.心筋血流データ量の評価法に関する検討:臨床的な観点を重視した心筋血流量の評価手法として、測定部位の変動を吸収するためのモデリング手法や、カラー表示を用いた血流状況の可視化法、診断情報パラメータの表示法など、臨床使用上の必要情報の計測表示法を組み込みシステムを構成した。今後本手法の有効性を臨床データにより明らかにすることと、さらに改良を加えて計測精度の向上を検討する予定である。
薬剤開発を視野に入れたイオンポンプの構造研究

(a)筋小胞体Ca^<2+>-ATPase(SERCA1a)の中間状態の構造決定。ここでは、E2P基底状態のアナログであるE2・BeF_xの構造決定が最初の課題であった。この結晶化には3年以上取り組んで来たが、最近ようやくX線にかかる結晶を得ることができた。分解能の向上に努めた結果、SPring-8でのデータ収集によって2.5〓分解能のデータを得ることが出来、分子置換法によって構造を決定することも出来た。この結果、この複合体では遷移状態の構造と比較して予想以上に大きな構造変化が起こっていることがわかり、燐酸化アスパラギン酸の加水分解と膜内イオン通路の開閉とを結合する機構に関し、重要な知見が得られた。(b)Ca^<2+>-ATPase(変異体)と薬物複合体の構造決定-特に抗マラリア薬であるartemisinin或いはその派生物との複合体の構造決定。よく知られた抗マラリア薬であるartemisininはウサギ骨格筋Ca^<2+>-ATPaseの野生型には結合しないがE255L変異体には高い親和性を持つ。そこでこの変異体の生産を研究協力者のInesi博士が行い、精製・結晶化を東京で行う計画であった。変異体の場合、出発試料中の含有量がこれまでの1/10程度であるため、精製法の大幅な改良が必要であった。Hydroxyapatiteを用いることにより、これまでの難点を克服可能であることを見出した。
脳卒中発症機構におけるエンドセリンの関与についての研究

これまでにエンドセリンが虚血性脳神経細胞障害に関与していることを免疫組職化学的および定量的受容体オートラジオグラフィー法を用いて報告してきた。本研究は、脳卒中病変ないし虚血性脳神経細胞障害発現にエンドセリンが関与している証拠をより直接的に得る目的で、1.まず、エンドセリン-1(ET-1)を直接脳室内に微量注入し、神経細胞障害が発現するか否かを観察した。動物は全て脳卒中易発症高血圧自然症ラット(SHRSP)の1012週齢を用いた。1-1.ハロタン麻酔下、脳定位固定装置にラット頭部を固定し、一側の側脳室内に10pmo1/2mu1のET-1をマイクロシリンジを用いて注入した。注入後10分20分で全例にlongitudinal rollingを誘発した。7日後、摘出脳について脳薄切片を作成し、HE染色を行い光学顕微鏡にて観察した結果、海馬の一部および第3脳室周囲部の一部において神経細胞壊死が認められた。1-2.次に、ミニ浸透圧ポンプをラットに植込み、同様に一側側脳室内に5pmol/hrおよび10pmol/hrのET-1を7日間持続微量注入した。対照には人工脳脊髄液を同様に持続微量注入した。その結果ET-1は5pmol/hrでも海馬および視床に著明な組職変性が認められ、神経細胞の脱落およびグリア細胞の増加が認められた。2.一過性前脳虚血処置による海馬CA1錐体細胞の脱落が抗エンドセリン抗体を持続微量注入することにより抑制されるか否かを調べた。1-2,と同様にミニ浸透圧ポンプをラットに植込み、一側側脳室内に抗ET-1抗体および抗ET-3抗体の原液を人工脳脊髄液で20倍に希釈したものを0.5mu1/hrで持続注入した。植込み手術を行った翌日に、ハロタン麻酔下両側総頸動脈を10分間結紮した後、血流を再開通させ、7日後に脳を灌流固定し脳薄切片を作成した。その結果、一過性前脳虚血のよる海馬CA1錐体細胞の脱落は抗エンドセリン抗体では抑制されなかった。
アジアの都市水循環系におけるマイクロプラスチックの挙動および発生源の推定

ネパール国カトマンズ市において実施したマイクロプラスチック汚染の現況調査に関して、第53回日本水環境学会年会で口頭発表を行った。2018年910月にカトマンズ市街において、河川表層水を5地点で、道路塵埃を4地点で採取した。その後H2O2(30 %)、NaIを用いて夾雑物を除去したのち、100 μm以上のMPsを対象とし、顕微鏡とFTIR-ATRにより計測、成分同定を行った。また、カトマンズ市街地の屋外に投棄されて紫外線にさらされたビニール袋と、その投棄される前の同製品を購入し、そのIRスペクトルをFTIR-ATRによって分析して比較した。その結果、カトマンズ市街を流れるビシュヌマティ川の上流から400個/m3のMPsを検出した。中流ではさらに9,400個/m3に増加し、下流では36,800個/m3に達した。またバグマティ川でも1,5004,800個/m3のMPsを検出した。琵琶湖流入河川で実施した同様の調査の結果と比較すると、20,0001,840,000倍高い結果となった。日本の分流式下水処理場の流入水中のMPs含有密度は600個/ m3と報告されており、カトマンズの河川のMPs汚染の深刻さを示す結果となった。その他、ベトナム国ダナン市のフーロック川流域において水循環に関する情報を更新した。カトマンズ市、ダナン市、滋賀県草津市の道路塵埃中のマイクロプラスチックの含有量調査の結果を整理しており、来年度、論文として発表する予定である。ネパール国カトマンズ市におけるMPs汚染の現況調査およびMPsの分析を行った。日本やベトナム国ダナン市と比較して、非常に高レベルの汚染状況であることが分かった。ベトナム国ダナン市では都市河川であるフーロック川流域での水循環フローを作成している。こちらでもMPs汚染の現況調査を行い、水循環系におけるMPsの挙動の把握を進めているところである。研究分担者の土木研究所鈴木博士と近大高専の安井博士とともにベトナム国ダナン市のフーロック川流域を対象に、MPsの挙動の把握とMPsに吸着した微量化学物質および病原微生物の実態について調査を行う。その際、ダナン理工科大学のQuang博士と協力し調査を進める。ネパール国カトマンズ市については、秋ごろに京都大学の大学院生2名とともに流域情報の収集とMPs汚染の現況調査および発生源の推定にかかる基礎調査を実施する。その際、トリブバン大学のSangeeta博士と連携し調査および情報収集を進める。<理由>交付決定時期から年度末までの期間が短く、海外調査やサンプリングの予定を入れることが困難であった。<使用計画>海外での調査を9月ごろに行う。その他、マイクロプラスチックに付着した化学物質を分析するための質量分析計の購入(一部)を予定している。
革新的底質浄化を可能とする堆積物微生物燃料電池の栄養塩溶出抑制ポテンシャルの解明

本年度では、堆積物微生物燃料電池(SMFC)による栄養塩溶出抑制ポテンシャルを明らかにする事を目的として、実汚染底質を用いて水温の変動によって生じる底質からの栄養塩溶出変化による影響の検討を行った。20°C以上では、安定した溶出抑制効果が得られており、全窒素では温度が高いほど溶出抑制効果が大きく、最大で20%程度抑制が可能であった。全リンおよびリン酸は、温度による溶出抑制効果への影響は観察されず、20°C以上では10%程度溶出抑制効果が観察された。一方で、10°Cの低水温時では、SMFC非適用時でも溶出量が十分に低く、溶出抑制効果の検証が困難であったが、全リンおよびリン酸で溶出抑制効果が観察され、低水温時でも効果が得られることが明らかとなった。また、長期運転によるSMFCの溶出抑制効果の変化の検討も行った結果、長期運転時においても栄養塩溶出抑制効果は維持されることが示された。一方で電極間の回路接続が解消された場合には、徐々に栄養塩類の溶出量が増加していく傾向が見られ、SMFCの運転維持が栄養塩溶出抑制に必要であるといえた。本研究を通して、SMFCによる栄養塩の再溶出抑制効果は、SMFCの発電性能に依存することが明らかとなった。また、日照条件は直接的にSMFCの溶出抑制効果に影響を及ぼさないことや、長期的な運転においてもSMFCの運転が維持されれば効果が継続することも明らかとなった。以上のことより、SMFCは実環境においても通年を通して底質改善を促進出来るとともに、特に夏場などの底質環境悪化時に高い栄養塩の溶出抑制を発揮することが可能であることが明らかとなった。東京湾より採取した高い汚染状況にある底質を用いて堆積物微生物燃料電池を適用可能な溶出試験装置の構築を試みるとともに、堆積物微生物燃料電池適用の有無による栄養塩溶出速度の検討を行った。カソードからの酸素透過によって生じる底質からの栄養塩溶出への影響を抑えるため、新規の溶出試験装置として塩橋を用いた装置を作製した。塩橋の利用によって、底質への酸素透過による影響を排除することが可能であったものの、装置の内部抵抗が塩橋を用いない場合に比べ7倍程度高くなり、堆積物微生物燃料電池の発電性能の低下が生じた。そこで、塩橋の改良による内部抵抗の低減や、カソードに白金触媒塗布のカーボンクロスを用いることによる開回路電圧の上昇といった対策を講じ、最終的に最大出力時の電流密度は10 mA/m2と以前実施された塩橋を用いない室内試験の結果と同程度まで改善が可能であった。この装置を用いて堆積物微生物燃料電池の適用の有無による栄養塩溶出速度の比較を行った結果、適用することで非適用時に比べ全窒素の溶出速度は約16%低減することが可能であり、窒素成分の中でも特にアンモニア性窒素の溶出抑制効果が高かった。また、装置の発電性能によって、窒素成分の溶出抑制効果は影響を受けることが明らかとなり、より高い発電性能でその抑制効果が高かった。リン成分についても堆積物微生物燃料電池の適用によって10%程度の抑制効果がみられたが、発電性能による抑制効果への影響はみられず、栄養塩の種類による溶出抑制効果の違いを明らかにする必要があった。主たる研究内容であった堆積物微生物燃料電池が適用可能な栄養塩溶出抑制装置の構築については、従来の試験装置の発電性能を確保しつつ、栄養塩溶出速度の測定が可能であった。これにより、堆積物微生物燃料電池適用の有無による溶出速度の測定が可能となり、適用によって溶出速度が1割以上も抑制可能であることや、発電性能の変化によって窒素成分抑制効果が影響を受けることが示された。一方で、本年度予定されていた日照条件の影響把握については、溶出試験装置の改善に手間取り、試験開始のための準備は整っているものの実施には至らなかった。本年度では、東京湾より採取した高い汚染状況にある底質を用いて堆積物微生物燃料電池による栄養塩溶出抑制ポテンシャルを明らかにする事を目的として、日照条件による堆積物微生物燃料電池の溶出抑制効果に及ぼす影響の検討とともに、堆積物微生物燃料電池の発電性能の変動が与える影響の検討を行った。日照の有無による影響では、日照の有無によらず栄養塩溶出抑制効果が確認できたが、特に日照有りの条件でアンモニア態窒素の溶出抑制効果が日照無しよりも若干大きくなった。一方で、全リンやリン酸態リンについては日照無しの条件で溶出抑制効果がやや大きかった。日照有りの条件で溶出抑制効果が高かった理由としては日照により直上水上で一次生産等が生じ見かけの溶出抑制効果が大きく出た可能性が示唆された。発電性能は日照条件による明確な差は生じなかった事からも日照による栄養塩溶出抑制効果への影響は直接的には無いものと考えられた。微生物燃料電池の発電性能変動による栄養塩溶出抑制効果への影響は、回路の開閉によって性能を変動させ評価を行った。発電性能が大幅に低下した際でも、直ちに栄養塩溶出には影響はなく堆積物微生物燃料電池による栄養塩溶出抑制効果を継続して得られた。一方で、発電性能が多く上昇した際には、底質内有機物の分解が促進され、底質の状態によっては一時的に栄養塩溶出が増大する様な傾向が得られた。これは一時的なものであり、1週間程度で栄養塩溶出抑制効果が発揮された。

堆積物微生物燃料電池による栄養塩溶出抑制ポテンシャルを明らかにすることに目的として、本年度では日照条件による直接的な栄養塩溶出抑制効果への影響がないことや、大きな発電性能の変動においても、堆積物微生物燃料電池が運転されていれば、栄養塩溶出抑制が持続することなど、その安定性を明らかとした。本来であれば昨年度実施予定であった日照条件の影響把握を本年度実施することとなったが、本年度実施予定であった内容も本年度中に実施することが可能であった。全体的な研究の進捗状況としては当初の想定通りであり、おおむね順調に進展しているといえる。本年度では、堆積物微生物燃料電池(SMFC)による栄養塩溶出抑制ポテンシャルを明らかにする事を目的として、実汚染底質を用いて水温の変動によって生じる底質からの栄養塩溶出変化による影響の検討を行った。20°C以上では、安定した溶出抑制効果が得られており、全窒素では温度が高いほど溶出抑制効果が大きく、最大で20%程度抑制が可能であった。全リンおよびリン酸は、温度による溶出抑制効果への影響は観察されず、20°C以上では10%程度溶出抑制効果が観察された。一方で、10°Cの低水温時では、SMFC非適用時でも溶出量が十分に低く、溶出抑制効果の検証が困難であったが、全リンおよびリン酸で溶出抑制効果が観察され、低水温時でも効果が得られることが明らかとなった。また、長期運転によるSMFCの溶出抑制効果の変化の検討も行った結果、長期運転時においても栄養塩溶出抑制効果は維持されることが示された。一方で電極間の回路接続が解消された場合には、徐々に栄養塩類の溶出量が増加していく傾向が見られ、SMFCの運転維持が栄養塩溶出抑制に必要であるといえた。本研究を通して、SMFCによる栄養塩の再溶出抑制効果は、SMFCの発電性能に依存することが明らかとなった。また、日照条件は直接的にSMFCの溶出抑制効果に影響を及ぼさないことや、長期的な運転においてもSMFCの運転が維持されれば効果が継続することも明らかとなった。以上のことより、SMFCは実環境においても通年を通して底質改善を促進出来るとともに、特に夏場などの底質環境悪化時に高い栄養塩の溶出抑制を発揮することが可能であることが明らかとなった。日照条件による影響評価については、試験開始のための物品や試薬などの調達は完了しており、速やかに試験を実施する。このほか予定されている研究内容については、当初の研究計画に沿って実施を行う。水温の変動によって生じる底質からの栄養塩溶出速度変化において、堆積物微生物燃料電池を適用した際の溶出抑制特性の変化の把握を試みる。実験実施のための器具や試薬類はおおむね準備が出来ており、効率的に実験系を構築し試験を進める。また、最終年度であるため、全体的な研究成果の取りまとめも行う。
地下空間利用工学の創生

わが国ほど地下空間が有効に活用されている国はない.それは,山岳が多く平地の少ないわが国の地形の特性がその理由である.山岳を貫くトンネルの建設技術,都市内を走る地下鉄や地下街の構築技術は世界をリードしてきた.特に,土木学会ではトンネル工学委員会,地下空間研究委員会が中心となり全国レベルに研究を支えてきたが,本申請の研究計画はこれら2つの委員会の委員のより提案されている.地下空間は,人類の歴史とともに古くから利用されてきた重要な空間資源であり,その空間特性は,人類に大きな恩恵を与えてきた.都市の発展を遂げた近代になり地下空間は,物流の場,貯蔵の場,生活の場,生産の場として活用されるに至った.いうまでもなく地下空間は,地上の空間と同時にあわせて見ることによって初めて,その特性が明確になるものであり,地下空間を利用することは,そのまま地上空間を効率的に利用することにほかならない.つまり,地上と地下は互いに補い合う属性を有する.その意味で地下空間の意義はきわめて大きい.しかし,わが国の地下空間開発は必ずしも1つの大きな考え方で計画されたものではなく,個々の地下構造物の構築の集積に過ぎないといえる.すなわち,これまで地下空間は,個別目的のために利用され,また,そのための個別技術が発展してきた.地下空間は,一度,開発されると,改修がきわめて困難な建造物である.したがって,現在のわが国の地下空間開発には,全国的な広い空間的視点と100年程度の長い時間的視点の両者を通して,総合的な都市再生を目的とした地下空間の利用システムを先行させることが,いまや,喫緊の課題である.また,これまでの建設技術的な要素ばかりではなく,地下空間独特の安全性や人間の心理特性の解明や,防災および環境保全の観点からの総合的科学として地下空間をとらえなければならない.それを目的として,ここに「地下空間利用工学の創生」を提案するものである.なお,本研究課題の目的は「特定領域研究」の申請であり,個別の研究成果はない.わが国ほど地下空間が有効に活用されている国はない.それは,山岳が多く平地の少ないわが国の地形の特性がその理由である.山岳を貫くトンネルの建設技術,都市内を走る地下鉄や地下街の構築技術は世界をリードしてきた.特に,土木学会ではトンネル工学委員会,地下空間研究委員会が中心となり全国レベルに研究を支えてきたが,本申請の研究計画はこれら2つの委員会の委員のより提案されている.地下空間は,人類の歴史とともに古くから利用されてきた重要な空間資源であり,その空間特性は,人類に大きな恩恵を与えてきた.都市の発展を遂げた近代になり地下空間は,物流の場,貯蔵の場,生活の場,生産の場として活用されるに至った.いうまでもなく地下空間は,地上の空間と同時にあわせて見ることによって初めて,その特性が明確になるものであり,地下空間を利用することは,そのまま地上空間を効率的に利用することにほかならない.つまり,地上と地下は互いに補い合う属性を有する.その意味で地下空間の意義はきわめて大きい.しかし,わが国の地下空間開発は必ずしも1つの大きな考え方で計画されたものではなく,個々の地下構造物の構築の集積に過ぎないといえる.すなわち,これまで地下空間は,個別目的のために利用され,また,そのための個別技術が発展してきた.地下空間は,一度,開発されると,改修がきわめて困難な建造物である.したがって,現在のわが国の地下空間開発には,全国的な広い空間的視点と100年程度の長い時間的視点の両者を通して,総合的な都市再生を目的とした地下空間の利用システムを先行させることが,いまや,喫緊の課題である.また,これまでの建設技術的な要素ばかりではなく,地下空間独特の安全性や人間の心理特性の解明や,防災および環境保全の観点からの総合的科学として地下空間をとらえなければならない.それを目的として,ここに「地下空間利用工学の創生」を提案するものである.なお,本研究課題の目的は「特定領域研究」の申請であり,個別の研究成果はない.
振動解析による建築用コンクリート杭の形状推定法の開発

本年度は、(1)波動伝搬の解析と推定アルゴリズムの開発、(2)応答波形のノイズ除去およびパルス化、(3)杭の形状推定システムの開発をおこなった。(1)波動伝搬の解析と推定アルゴリズムの開発では杭を弾性体細棒と仮定して杭の波動方程式の解より、杭の波動伝搬モデルを導出し、これの逆問題を解き、杭の振動波形から杭の形状を求める計算アルゴリズムを開発した。本アルゴリズムのシミュレーション実験により、振動波形から杭の形状の推定が可能であることが実証されたが、他方、ノイズにより大幅な推定誤差を生じること、打撃パルスが正確なインパルスでなくなまった波形の場合に推定誤差が生じる事が判明した。(2)応答波形のノイズ除去およびパルス化では形状の推定誤差を減少させるため、応答波形のノイズの除去とパルス化のため、応答波形に対しWalsh変換をおこない不要な高周波成分をカットした後に逆Walsh変換をおこなうことで、応答波形中のパルスを抽出しノイズを除去する手法をおこない、シミュレーション実験および模型実験を通じて良好な結果を得た。(3)杭の形状推定システムの開発では以上の手法を用いて杭の形状推定システムを構築した。ピット杭を横置きにし土をかぶせて状態で測定した杭の応答波形に対して形状推定実験をおこなった結果、おおむねの杭の形状を知ることが出来たが、正確な寸法を推定するまでにはいたっていない。また、実際の地盤に施工した杭に対する形状推定実験においては、正しい形状が得られない事が多かったが、杭の概形がほぼ正しく推定されたケースもあり、原因は不明である。今後は、形状が正しく推定できない原因の究明をおこなうと共に、より精度の高い推定を目指す必要がある。
シスタチンαの皮膚角質タンパクへの生合成プロセスとその整理的意義

Cystatin α抗体による組織化学により生体内分布を調べたところ此れは極端に特殊な分布を持っていることを知った。表皮と消化管・気道の粘膜上皮にしか存在しないので特殊な整理的役割を持っているであろうと考えた。更に皮膚角質タンパクのみP-Cystatin αが含まれており、組織内ではCystatin類がリン酸化されていることをつきとめ、燐酸化されないとケラトヒヤリン顆粒に取り込まれないことも明らかした。更にP-Cystatinはリジンが多いので顆粒内でTransgrutaminaseによりグルタミンの多い皮質タンパク・フェラグリン等と結合して角化タンパクを作る。Staphilococcus Aureus V8(SAV8)は多量のCysteine Proteaseを分泌し、これが感染プロセスに関与することが推定されている。我々は大量培養SAV8より精製した本Proteaseが縮合しCystatin αにより強く阻害されること及びSAV8の増殖を抑制することを照明できた。更にProtein kinase Cの阻害剤Sphingosinを皮膚に投与して燐酸化Cystatin αの含有量が減少した皮膚へのSAV8の感染が容易になる事を此の皮膚上でのSAV8の増殖が強いことから証明した。ポリオ等のピコルナウイルスの如き強力なCysteine Proteaseを自身のプロセッシング酵素として持つウイルスの感染防御に果たす役割をも明らかすべく。既にピコルナウイルスの構成タンパクのプロセッシングを燐酸化架橋高分子シスタチンが強力に抑制することも示すことに成功した。
中小企業会計基準の理論的検討および経営者の意識と実態の調査

日本では、上場企業向けの会計基準を簡素化するという考え方で2005年に「中小企業の会計に関する指針」が作られたが、2012年に中小企業の現状に近いより簡便な「中小企業の会計に関する基本要領」が作成され、二つが併存している。北陸地方の中小企業へのアンケート調査では、人的資源や対応能力に限界があること、会計が企業活動に役立っているという認識は持たれていること、簡便な会計基準を望んでいることなどが明らかになった。本研究の目的は、大企業のみならず中小企業も会計基準の国際的統合の対象となりうるのかを検討し、もし統合の対象とならないのであればその原因は何かを探ることを通じて、中小企業にとって望ましい会計基準のあり方を検討することであった。平成21年度の研究実施計画は、本年度の作業内容として、(1)文献調査、(2)インタビュー調査(アンケート調査のための予備調査)、(3)アンケート票の準備という内容であった。(1)文献調査では、国際会計基準審議会が平成21年7月に中小企業向け国際財務報告基準を公表したために、この理論的検討を中心に行った。とくに、大企業向けの完全版国際財務報告基準と比べると認識および測定に関して大幅に簡素化されており、また、開示負担の軽減も図っていることが特徴である。これ以外にも、すでに中小企業向けの会計基準に関する議論が進んでいる諸外国や日本での議論も検討した。(2)インタビュー調査では、福井県内の中小企業(アイテック株式会社、福井キヤノン事務機株式会社、サカセ化学工業株式会社等)を訪問した。その他、各種学会やフォーラム等を通じて、企業経営者および業務担当者に話を伺う機会を得た。(3)アンケート票の準備は、(2)の調査を通じて得られた知見をもとに、質問項目の練り直しを行っている。残念ながら平成21年度内には発表の機会を作ることができなかったが、平成22年度中には平成21年度研究成果の一部を発表する予定である。たとえば、検討すべき具体的な論点として、中小企業における会計の役立ちや、基準遵守に伴う加重負担発生の問題等があげられる。なお、平成22年度の研究実施計画は、(1)文献調査、(2)インタビュー調査、(3)アンケート調査の準備という内容であった。(1)文献調査では、国際会計基準審議会による中小企業向け国際基準や、日本の中小企業の会計に関する指針作成検討委員会による「中小企業の会計に関する指針」の理論的検討を行った。(2)インタビュー調査では、福井県内の中小企業(アイテック株式会社、福井キャノン事務機株式会社、酒井化学工業株式会社、井上商事株式会社、株式会社川鋳物、セーレン株式会社等)を訪問した。(3)アンケート調査では、北陸地域の企業約2000社を対象にアンケート票を発送し、300社を超える企業から貴重な回答を得ることができた。現在、集計および分析作業中であり、残念ながら年度内の成果報告はかなわなかったが、次年度には発表予定である。今年度の中心的な作業は、過年度に実施した北陸三県の事業者に対するアンケート調査の結果の分析である。調査の目的は、中小企業において1会計は経営に対するどのような役立ちを期待されているのか、2会計事務の負担についてどのように考えられているのか、3会計基準について、(国際財務報告基準や中小企業の会計に関する指針等を含む)についてどのように考えられているかという点であった。調査は、これらの目的にそって、各企業の全体的な状況、経営事務の状況、決算書の利用、会計基準、資金調達、長期意思決定等を問うものであった。1については、経営管理、税金申告、金融機関からの借り入れといった点にとくに会計が役立っていた。2については、自社内では財務諸表の作成にまで至らずに外部サービスの利用等を行っている企業も多く、経理事務担当者の教育も十分でない状況であった。3については、国際財務報告基準は認知が不十分な状況ではあるが、海外展開や親会社からの要請で対応する企業の他に、日本でも避けられないという考えで積極的に対応する企業も一部に見られた。また、中小企業の会計に関する指針については、認知していない企業も多いが、3割程度はある部分的にも含め準拠していた。さらに、会計基準への要望としては、経営管理への役立ち、簡便さを求めるものが多いことがわかった。他に、福井県内の事業者へのアンケート調査およびインタビュー調査の成果を公表した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
空気レス・インテリジェンスタイヤの開発と低スリップ走行アルゴリズムの構築

災害地では,瓦礫等による救助車両等のタイヤにパンクが発生し,砂や泥などの地盤ではタイヤがスリップ・沈下しスタックが起きる.これにより,救助活動へ様々な障害が発生する.本研究グループでは災害地における走行の問題を解決するために「硬い」,「柔らかい」両方の特性を持つ空気レスタイヤを開発し,走行試験にてその有効性を確認する.また,軟弱地盤と剛体面の走行面を判別するためのセンシングおよびシステムを構築し,実際にタイヤが走行する際の表面にかかる垂直応力を測定する.これらの得られたデータから可変剛性アルゴリズムを検証する.一般的な車両のタイヤは走行地盤と車体の間に存在し,重要な駆動力を生み出し,そして車のボディに伝達させる重要な部分である.しかし,そのタイヤひとつでもバーストを起こしてしまうと車両は走行することが難しくなってしまい,本来の目的を達成させることができない.東日本大震災のような被災・天災が起きた際,一般道路やレスキュー活動(救急隊や消防隊など)に必要な道路はさまざまな瓦礫で覆われた.空気圧で保持されているタイヤの場合,こういった瓦礫上を走行すると瓦礫の先端など鋭角なものが柔らかい車輪表面に刺さり,バースト(空気破裂現象)を起こしてしまう.そこで,本研究では空気レスタイヤの開発と滑り検知情報を利用した低スリップ走行アリゴリズムの構築を目的として研究をすすめている.一般的に,走り出しや,緩い地盤,降雨時の地盤,瓦礫地盤では,滑り現象が顕著となる.そこで,タイヤの剛性を変化させ適切な接地状態を保持し,低剛性(柔軟状態)においてもパンク皆無の空気レスタイヤを開発する.平成27年度の成果としては,可変剛性を自動化するための考案及び設計を行った.タイヤ内部の2次元繊維を支持している両端のフランジ部品間の距離を操作するために直動で動かす構成にしている.2次元繊維を張ることや緩めることで可変剛性を行っているのだが,この2次元繊維についても数種類を用いて負荷試験を実施した.さらDCモータによりトルクを伝達させる仕組みを設計に盛り込んだ.このユニットをタイヤに3箇所設け,均等にフランジ間を拡張させる構成にした.この後はこの車輪を用いた走行試験及び表面に搭載する予定のセンサにより走行アリゴリズムを構築していく.本研究は順調に進んでいる.車輪の製作について,剛性を調整するための繊維材料について力学的試験を行い,本テーマである空気レスタイヤを実現させた.また走行試験にてその回転性能についても確認している.走行試験では,軟弱地盤を用いて,タイヤの回転速度や斜度を変更させるなど負荷環境を変えながら遂行した.また,本研究の要素であるタイヤの可変剛性部において,より効果的にな方法についても同時に検討ができている.<研究成果の具体的内容>本研究は,滑りを検知できるセンサを搭載し,自動的に可変剛性できる空気レスタイヤの開発と滑り検知情報を利用した低スリップ走行アリゴリズムの構築を目的とする.一般的に,走り出しや,緩い地盤,降雨時の地盤,瓦礫地盤では,滑り現象が顕著となる.そこで,タイヤの剛性を変化させ適切な接地状態を保持し,低剛性(柔軟状態)においてもパンク皆無の空気レスタイヤを用いて滑りセンサと自動可変剛性ユニットで構成される画期的な空気レス・インテリジェンスタイヤを開発する.そして,この空気レス・インテリジェンスタイヤを用いて低スリップ走行を実現させる革新的な走行アリゴリズムを構築する.平成28年度は可変剛性手法の確立及びセンサの搭載方法の検討・設計・製作について実施した.可変剛性手法として,申請書の段階のものと合わせて発展的なものについても検討を行った.まず,申請書に記述した繊維材料を横方向へ引っ張り,その際に発生する法線方向への変位と張りをトリガとして可変剛性を行う車輪については軟弱地盤,剛体面などを再走行させ,その際の走行性能を把握・確認した.また,発展期な可変剛性車輪では,バネを用いて車輪表面の剛性が変化する構成にしている.走行試験では,剛体面走行時は剛体モードとして,その際,転がり抵抗が低く(駆動用車輪の電流値を計測),軟弱地盤走行では柔軟モードにしてスリップ率が低い値を示した.<意義・重要性>東日本大震災にも多く見られたが多くの瓦礫が介在するレスキュー車両による救助活動において,空気圧タイヤのパンク現象が起きる.本提案インテリジェンスタイヤ及び低スリップアルゴリズムの確立によって瓦礫に代表される危険領域において,安全迅速に行うことができるレスキュー活動においても大きく寄与すると考えられる.順調に進んでいる.タイヤは走行地盤と車両の間に存在し,重要な駆動力を生み出し,そして車のボディに伝達させる重要な部分である.そのタイヤひとつでもバーストを起こしてしまうと車両は走行することが難しくなってしまい,本来の目的を達成させることができない.東日本大震災のような被災・天災が起きた際,一般道路やレスキュー活動(救急隊や消防隊など)に必要な道路はさまざまな瓦礫で覆われた.空気圧で保持されているタイヤの場合,こういった瓦礫上を走行すると瓦礫の先端など鋭角なものが柔らかい車輪表面に刺さり,バースト(空気破裂現象)を起こす.実際のレスキュー活動において,車両のタイヤはパンク現象が多々見られた.また,通常走行において,釘のようなわずかな鋭利な物体が刺さり突然パンクすることもあり人的事故に繋がるケースもある.そこで,提案する空気レスタイヤの剛性を自動的に制御し,タイヤの表面部品(トレッド材)に取り付けた滑りセンサーとの情報を統合させた画期的な空気レス・インテリジェンスタイヤを開発する.空気レスタイヤの剛性を変化させる機構は,以前試作してきた可変剛性機構よりも重い重量に対応できる圧縮バネの特性を利用したものを発案した.さらにその機構の表面,つまりタイヤの表面部分にセンサー取り付ける構成とした.

実際に走行試験を実施し,様々な結果を解析し,走行時の接地圧状態を測定することができた.これらの情報から滑りやすい軟弱地盤上の走行時と滑りずらい剛体地盤のときの状態を判別させ,フィードバック情報として利用して,適切な可変剛性を実現させるアルゴリズムを構築した.災害地では,瓦礫等による救助車両等のタイヤにパンクが発生し,砂や泥などの地盤ではタイヤがスリップ・沈下しスタックが起きる.これにより,救助活動へ様々な障害が発生する.本研究グループでは災害地における走行の問題を解決するために「硬い」,「柔らかい」両方の特性を持つ空気レスタイヤを開発し,走行試験にてその有効性を確認する.また,軟弱地盤と剛体面の走行面を判別するためのセンシングおよびシステムを構築し,実際にタイヤが走行する際の表面にかかる垂直応力を測定する.これらの得られたデータから可変剛性アルゴリズムを検証する.今後は,設計した可変剛性空気レスタイヤにアクチェータを搭載し,試運転を行う.特に回転運動がスムーズであること及び可変剛性となっていることを軟弱地盤走行にて確認していく.また,車輪表面にすべりセンサーを搭載して,すべりとセンサーの関係を走行試験から明確にしていく.その後,これらの情報を用いて,すべりセンサー情報が入力された際に可変剛性が起こるアリゴリズムの構築を目指す.平成29年度は,剛体面や軟弱地盤を走行させた際のセンシングデータを用いたアルゴリズムの構築を行っていく.センシングデータにはノイズも多く乗っていることや,センサごとの個体差もあるために,キャリブレーションやフィルタを用いて,扱いやすいデータにしていく.また,これらのセンシングデータを統括するためのシステムを構築していく.具体的には,センシングデータをマイコンで取得し,それを有線(無線)にて上位PCに転送し,フィードバック情報として用いて,その後,可変剛性の剛性部と車輪駆動トルクの制御を行う.実際は単輪走行試験を実施し,車輪の移動速度や変位量を測定し,有効性を導出していく予定である.ロボット工学,機械設計,農業工学当初計画で見込んだよりも安価な部品の転用および、研究代表者自ら加工作業することで大幅に経費削減をすることができた.計画がスムーズに進んでいるのと,当研究室所有のの3Dプリンタなどを駆使して,自作をしているため当初の計画よりも安く計画がすすでいる.そのために次年度使用額が発生した.本提案の自動可変剛性空気レスタイヤをより精度の高い構成にするため、H28年度請求額と合わせて可変剛性部分の部品(製作含む)及びセンサを購入する。次年度使用額を用いて,発展的な可変剛性車輪を用いてセンシングシステム及びアルゴリズムを開発していく予定である.特に部品費,材料費,システム製作(マイコン等を含めて電子回路)などに使用していく予定である.