hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高機能自閉症児における心の理解の二重処理とメタ表象の連関と社会性の支援

自閉スペクトラム症幼児のメタ表象能力を検討するため、工藤・加藤(2014)が考案した多義図形課題(1枚課題と2枚課題)と、心の理論の誤信念課題を実施した。あわせて心の理論課題のサリーとアン課題において、前提確認質問の検討を試みた。実験参加者がサリーとアン課題に正答するためには、サリーが不在の時に生じた対象の移動を見て、サリーは1その場に不在だった、2ゆえに移動を見ていなかった、3だから、対象が別の場所に移ったことを知らない、4それを知らなければ、元の場所を探しに行くはず、という他者の視点に立った推論ができる必要がある。そこで、サリーとアン課題を施行した後、再度この14の前提を確認する質問(例えば1であれば「アンが赤い箱から青いバッグへボールを動かしたとき、サリーはどこにいたのかな?部屋の外かな?部屋の中かな?」)を順番に行い、再度サリーとアン課題の質問を行った。その結果、PARSーTR短縮版の幼児期ピーク得点が5点以上(自閉スペクトラム症の疑いがある)で、新版K式発達検査のDQ(発達指数)が70以上で知的遅れがない、5歳児において、さきほどの前提質問(14)は正答できるのに、サリーとアン課題自身は誤答する者が多い(77.8%)ことが明らかになった。これは、自閉スペクトラム症幼児が心の理論課題に通過できないのが、前提質問で示されたような命題的推論の積み上げの障害に依るものではない可能性を示唆する。今後、多義図形課題との連関を検討することで、これがメタ表象の障害によるものであることを明らかにする方向性が示された。自閉スペクトラム症幼児については、2年間継続することで一定の実験参加者を得ることができている。心の理論について、前提質問を開発したことにより、この結果と多義図形課題を関連付けることにより、テーマの解明の目途が立った。よって、おおむね順調に進展していると判断する。現在、前提質問を含めた心の理論課題と多義図形課題について、定型発達幼児のデータを収集中である。これによって、自閉スペクトラム症幼児と比較検討し、検討する。自閉スペクトラム症児におけるメタ表象の能力を検討するため、工藤・加藤(2014)が考案した多義図形課題の2枚提示課題と1枚提示課題を用いた。工藤・加藤(2014)は、1枚提示課題で多義図形課題の理解が可能なものは、1つの現実(ここでいえば多義図形)に2つの表象(2つの見え)を付与する必要がありメタ表象能力を形成しているといえるが、2枚提示課題の場合は2つの現実(同一ではあるが2枚の多義図形)それぞれに別の見えを付与すればよいので、メタ表象は必要ない課題としている。そして、定型発達児の場合、3歳児は1枚提示課題も2枚提示課題も正答できないのに対し、4歳児になると2枚提示課題のみ正答率が上がること、5、6歳児になると1枚提示課題の正答率も上がることを明らかにした。今回は、知的要因を排除するため、知的に遅れのない自閉スペクトラム症幼児を対象に、新版K式発達検査によって算出された言語性発達年齢で分類した3歳児群28名、4歳児群71名、5歳児群19名について、1枚提示条件か2枚提示条件に振り分け、上記の点を検討した。その結果、正答反応(2つの見えを付与できた反応)についてみると、4歳児群では1枚提示条件でも2枚提示条件でも正答率が低いこと、一方5歳児群では両条件で正答率が50%を超えるようになることが示された。特に4歳児群で、1枚提示条件だけでなく2枚提示条件でも正答率が低いことは、定型発達の4歳児群とは異なる結果であった。このことより、自閉スペクトラム症児におけるメタ表象形成のプロセスと質は、定型発達と異なる可能性が示唆された。ただし今回の結果では3歳児群、5歳児群は人数が少なく今後さらにデータを収集した上で、発達的変化を検討する必要がある。知的に遅れのない自閉スペクトラム症児について、一定数の実験参加者に対し、多義図形課題と心の理論課題を実施することができた。定型発達児についても、現在データを収集中である。自閉スペクトラム症児について、言語発達年齢4歳児群は、統計を行うのに十分なデータが収集でき、その分析も進んでいる。

その結果、PARSーTR短縮版の幼児期ピーク得点が5点以上(自閉スペクトラム症の疑いがある)で、新版K式発達検査のDQ(発達指数)が70以上で知的遅れがない、5歳児において、さきほどの前提質問(14)は正答できるのに、サリーとアン課題自身は誤答する者が多い(77.8%)ことが明らかになった。これは、自閉スペクトラム症幼児が心の理論課題に通過できないのが、前提質問で示されたような命題的推論の積み上げの障害に依るものではない可能性を示唆する。今後、多義図形課題との連関を検討することで、これがメタ表象の障害によるものであることを明らかにする方向性が示された。自閉スペクトラム症幼児については、2年間継続することで一定の実験参加者を得ることができている。心の理論について、前提質問を開発したことにより、この結果と多義図形課題を関連付けることにより、テーマの解明の目途が立った。よって、おおむね順調に進展していると判断する。多義図形課題と心の理論課題について、特に知的遅れのない自閉スペクトラム症児で、言語性発達年齢の5歳児群と3歳児群の実験参加者を増やす必要がある。そのため、従来のフィールドに加え、別のフィールドにも対象を広げ、実験参加者を増やすこととし、それを開始している。現在、前提質問を含めた心の理論課題と多義図形課題について、定型発達幼児のデータを収集中である。これによって、自閉スペクトラム症幼児と比較検討し、検討する。DVDなどの消耗品が少なくてすんだこと、関連書籍が購入が遅れたことなどによってこの状況となった。関連書籍の購入が次年度にずれることで、その分を使用することになると考える。今年度、定型発達児のデータが予想通りにはとれず、それに対する人件費を使わなかったためである。次年度はすでに定型発達児のデータについては計画がたっており、この部分での使用が増えることになる。
放射性炭素分析法を用いた樹木の結実豊凶と資源貯蔵との関係性の解明

繁殖周期の異なる様々な樹木について、その種子に含まれる炭素がいつ作られたかを、放射性炭素分析を用いて明らかにし、種子生産に対する貯蔵炭水化物の貢献度について検証を行った。その結果、繁殖周期に関係なく、樹木は主として当年に生産した比較的新しい炭素資源を種子生産に利用して、種子生産に対応しており、それは気候帯や森林タイプ、樹種、繁殖頻度が異なっても同じであることが明らかになった。この研究では、多くの樹木で見られる種子生産量の年変動について、そのメカニズムを説明する重要な仮説の1つとして知られる「資源収支モデル」を定量的に検証することを目的とした。戦後の大気中14C濃度の急激な変化を利用し、様々な樹木種子に含まれる炭素の構成年代と繁殖周期との関係を調べ、種子生産に対する貯蔵炭水化物の貢献度について検証を行った。まず、茨城県小川群落保護林の冷温帯落葉広葉樹林に生育し、繁殖周期の異なる落葉広葉樹10種について、19891995年に採取された種子を用いて種子を構成する炭素の同化年代を調べた。その結果、いずれの樹種も繁殖周期に関係なく、1.5年未満の炭素を用いて種子生産を行っていることが分かった。また、マレーシアサラワク州ランビル国立公園の熱帯雨林(低地混交フタバガキ林)に生育する繁殖頻度の異なるフタバガキ科17種について、同様の分析を行った結果、放射性炭素分析によって求められた種子生産に利用される炭素の蓄積に必要な期間は、いずれの樹種でも1.4年未満であった。つまり、樹木は長期間蓄積した炭素資源を種子生産に利用しているのではなく、主として当年に生産した比較的新しい炭素資源を種子生産に利用して、種子生産に対応しており、それは気候帯や森林タイプ、樹種、繁殖頻度が異なっても同じであることが明らかになった。近年の研究により、温帯でマスティングを行う樹種においても、種子生産には主に当年の光合成産物が利用されていることが報告されている。このことから、炭水化物資源の蓄積具合がマスティングを制限する要因であることを前提とした資源収支モデルは、他の貯蔵物質の役割を含めて再考の必要があると言える。多くの樹木の種子生産は、年毎に大きく変動し広範囲に同調する。このような繁殖様式をマスティングと呼ぶ。マスティングのメカニズムを説明する仮説として、最も有力視されているのが「資源収支モデル」である。これは、種子生産に豊凶のある樹種は、豊作年の開花や結実に必要な資源量が多く、またその資源の蓄積に時間がかかるために、種子生産に年変動が生まれるというものである。マスティングを制限する貯蔵資源としては、これまで樹体内の炭水化物の蓄積量が注目されてきた。しかし、マスティングを行う樹木は、種子生産に対して本当に長期間の炭水化物蓄積を必要としているのだろうか?この研究では、戦後の14C濃度の急激な変化を利用して、様々な樹木種子に含まれる炭素の構成年代と繁殖周期との関係を調べ、種子生産に対する貯蔵炭水化物の貢献度について検証を行った。具体的には、茨城県小川群落保護林の6haプロット内に生育し、繁殖周期の異なる落葉広葉樹12種について、1989年から1995年に採取された各樹種の種子を用いて、種子を構成する炭素の同化年代を調べた。そして、実際の種子生産年との差引きから、種子生産に利用される炭素の蓄積に必要な期間を特定し、それと繁殖周期との関係について解析を行った。その結果、調査した落葉広葉樹12種は、繁殖周期に関係なく、いずれの樹種も種子中の⊿14Cは種子採取年と同じ、つまり主として当年の光合成資源を使って種子生産を行っていることがわかった。繁殖周期が長く、豊凶の度合いの高い樹種でも豊作年の種子生産に対する貯蔵炭水化物の貢献度が低いことから、マスティングを制限する貯蔵資源やその役割について再考の必要があると言える。平成23年度の計画に掲げていた、国内の樹木種子に含まれる放射性炭素濃度と各樹種の繁殖頻度との関係について、予定通りに実験を遂行し、明瞭な結果を得ることができた。昨年度の交付申請書に記載した通り、今後は熱帯を含めた海外種子についても、今年度と同様の研究を進めることにより、森林タイプ間での樹木種子の炭水化物利用の違いについて明らかにする。また、期間内に明らかになった結果について、随時学術論文にまとめて投稿していく予定である。平成23年度から研究費の繰越を行った。これは、平成23年度に予定していた外部機関への分析委託を平成24年度に持ち越して行うため、その予算としての繰越である。平成24年度は、下記の2つのテーマを設定して研究を行っていく。1.熱帯・亜寒帯を中心とした木本種の種子の入手・分析平成23年度に入手・分析した国内産の種子に加え、アジアの熱帯雨林(マレーシア・サラワク森林局)の20-30種程度の木本種子及び高木性のパイオニア植物の葉を入手し、14C年代の分析を行う。また、南米の熱帯雨林の樹木種子(パナマ・スミソニアン熱帯林研究所)の入手についても、可能な範囲で交渉を進めていく。

前年の国内の研究結果とあわせて解析を行うことで、植生タイプや樹種、大陸間での繁殖投資戦略の違いをより高い精度で検証することができる。2.分析結果の解析と成果の公表調査・分析を行った国内外の全ての樹種について、種子を構成する炭素の同化年代と実際の結実年との差引きから、種子生産に利用された炭素の平均年数を推定する。そして、各樹種の繁殖周期(または種子生産の年変動係数)を調べ、種子の繁殖間隔と貯蔵炭水化物の関係を明らかにする。各樹種の繁殖周期の推定には、国内外で行われている長期生態研究の繁殖量調査データや、過去に報告された文献の情報を利用する。また、全データを総合して、樹種や植生タイプ、大陸間での樹木の繁殖投資戦略の違いについて投稿論文にまとめていきたい。
乳文化の視座からの牧畜論考―全地球的地域間比較による新しい牧畜論の創生

科研最終年度の平成2018年度は、全体をまとめることに主眼が置かれた。まず、組織委員の都合により延期されていた国際シンポジウム「バルカン牧畜の伝統と変遷」を、ブルガリアの首都ソフィアにある国立民俗学博物館で2019年2月に2日間にわたって開催した。文化人類学者、生態学者、畜産学者が総勢100名ほど集まり、乳文化を中心とした牧畜の特徴や生業の成立、近現代の政治経済による牧畜の変遷についての話題提供があり、バルカン地域の牧畜の構造について議論を交わした。最終年度では、主に非搾乳文化圏における乳に依存しない牧畜構造について検討した。南米でリャマ・アルパカを飼養するケチュア系牧畜民の事例では、「非母子畜分離ー母子畜間の関係性維持」の状況下にあり、催乳のような搾乳をめぐる生理的ハードルをクリアする技術の発想に至る回路がアンデスにおいては準備されなかったのではないかと考えられた。東・東南アジのブタ飼養の事例では、哺乳行動と労働生産性からみたブタから搾乳されなかった要因を考察した結果、ブタから搾乳すること自体が困難であり、搾乳は1日中を拘束される重労働であり、かつ、得られる食料(乳)は極めて少なく、食料生産体系に組み込む必然性が必ずしも必要でなかったことが考えられた。現地調査としては、中田はロシア連邦サハ共和国アルダン郡にてシベリア・タイガ地域におけるトナカイ牧畜とミルク利用の現状を現地調査し、トナカイにおける搾乳・非搾乳および牧畜構造について検討をおこなった。大石も同じくトナカイ牧畜についてロシア連邦ヤマル・ネネツ自治管区において現地調査を実施し、トナカイ牧畜の生業論研究を展開した。これらを含めた本年度の成果については、それぞれの分担者や研究協力者が学会発表や学術論文で積極的に成果の公表をおこなった(業績一覧参照)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、旧大陸各地域と新大陸の牧畜を対象に、1)乳利用の視座から牧畜の構造を全地球的に地域間比較して、その特徴を分析し、2)旧・新大陸の牧畜の特徴と乳文化の視座を鑑みた新しい牧畜モデルを提起することにある。初年度の平成2014年度は、科研メンバーがこれまでに培ってきたフィールドでの調査研究に専念した。つまり、平田はアフロ・ユーラシア大陸乾燥地帯のキルギス(中央アジア)、ブルガリア(バルカン半島)、エチオピア(アフリカ東部)でヒツジ・ヤギ・ウシ・ラクダ牧畜を、鳥塚と佃は新大陸のペルーでリャマ・アルパカ牧畜を、中田、高倉、吉田は極北でトナカイ牧畜を、辻は東南アジアのフィリピンで漁撈民の生業を、増田は東南アジアのタイでの農耕民の生業を、山田は東南アジアのインドネシアで森林生態に依存した人びとの生業を、それぞれに調査研究した。アフロ・ユーラシア大陸乾燥地帯での研究成果としては、牧畜における乳文化の重要性を改めて確認し、乳文化の視座からの全く新しい牧畜モデルの素案作成を試みた。東南アジアの牧畜を主な生業としない地域では、乳利用に向かわなかった牧畜を、「飼養環境論」「惰性論」に求めて理論構成をおこなった。新大陸のリャマ・アルパカ牧畜では、人と家畜の関係性を、乳にではなく、家畜の「機動性」「毛」に向かった事実を明らかにし、新たなる牧畜類型モデルの要因を抽出することができた。更に、極北地域のトナカイ牧畜では、「狩猟」「食肉」に向かう方向性が確認された。いずれの要因も牧畜論考において不可欠な要素である。今後は、科研メンバーで意見交換と議論とを通じ、これらの諸要因を統合し、旧・新大陸の牧畜の特徴と乳文化の視座を鑑みた新しい牧畜モデルを構築していくことが課題となる。初年度に、科研の目的に向かって大きく近づく活動をおこなうことができた。つまり、旧・新大陸の牧畜の特徴と乳文化の視座を鑑みた新しい牧畜モデルの素案を試作するに至った。今後の課題は、科研メンバーの調査地間の情報交換と周到な比較研究、そして、多く提出された牧畜を説明するための要素群を統合・改変し、牧畜モデルの素案を検討していく作業が求められる。科研第二年度目の平成2015年度は、公開シンポジウム「家畜化と乳利用その地域的特質をふまえて」を開催すると共に、科研メンバーがこれまでに培ってきたフィールドでの調査研究に専念した。公開シンポジウムでは、搾乳の起原論の第一人者である谷泰氏を招聘し、谷氏の基調講演を基に、科研メンバーによる乳文化についての発表をおこなった。課題として挙った大きな点は、動物種、生態環境、時代、経済的背景や市場もそれぞれに異なる西アジア牧畜、極北牧畜、南米牧畜、東南アジア家畜飼育の事例を単に挙げても十分には議論できなかたことである。これらの項目の相違性を認識しつつ考察し直し、改めて議論することが次への課題であり、成果であった。

フィールドでの調査研究においては、平田はタジキスタン(パミール高原)、ブルガリア(バルカン半島)でヒツジ・ヤギ・ウシ牧畜を、平田と鳥塚はペルー(南米大陸)でリャマ・アルパカ牧畜を、児玉はモンゴル(北アジア)でヒツジ・ヤギ・ウシ牧畜を、大石、吉田、中田は極北でトナカイ牧畜について、更に、辻は東南アジアのフィリピンで漁撈民の生業を、阿良田と増田は東南アジアのタイでの農耕民の生業を、それぞれに調査研究した。特に、アンデス山脈でのケチュア系リャマ・アルパカ牧畜の調査においては、牧畜民の栄養摂取と家畜管理について詳細なデータを収集することができ、乳を必要としない生業へと発達していったことについて説明できる仮説構築を進めることができ、旧・新大陸における牧畜と乳文化の論考を大きく進めることとなった。科研第2年目に、公開シンポジウム「家畜化と乳利用その地域的特質をふまえて」を開催し、科研メンバーによる成果を発表し合い、真摯に意見交換することができた。この公開シンポジウムにより、これまでの研究の進捗状況を確認し、今後の研究の方向性を確認することができた。フィールドワークでは、科研メンバーそれぞれが自らの調査地で、「牧畜」「乳文化」「生業」「食文化」について調査を進めることができた。乳利用の視座から牧畜の構造を全地球的に地域間比較し、旧・新大陸の牧畜の特徴と乳文化の視座を鑑みた新しい牧畜モデルを構築するための準備が着々と進んでいる。本研究の目的は、旧大陸各地域と新大陸の牧畜を対象に、1)乳利用の視座から牧畜の構造を全地球的に地域間比較して、その特徴を分析し、2)旧・新大陸の牧畜の特徴と乳文化の視座を鑑みた新しい牧畜モデルを提起することにある。科研第三年度目の2016年度は、2015年5月に実施した公開シンポジウム「家畜化と乳利用その地域的特質をふまえて」を報告書にまとめた。調査地域を異にする発題者から、人と家畜との関係性、乳文化圏においては乳の重要性、非乳文化圏においては搾乳に至らなかった仮説の提起に関する論考が寄せられた。搾乳開始の起源論考については新しい学説の発表もあり大きく進展した。フィールドでの調査研究においては、平田はエチオピア(アフリカ大陸)、ルーマニア(バルカン半島)でヒツジ・ヤギ・ウシ牧畜を、月原はネパール(チベット高原)でヤク牧畜を、鳥塚はペルー(南米大陸)でリャマ・アルパカ牧畜を、児玉はモンゴル(北アジア)でヒツジ・ヤギ・ウシ牧畜を、大石、高倉、吉田、中田は極北でトナカイ牧畜について、更に、辻、平田は東南アジアのフィリピンで漁撈民の生業を、増田は東南アジアのタイでの農耕民の生業を、平田はミャンマーで農牧複合民の生業を、阿良田はシンガポールで都市の生業をそれぞれに調査研究した。乳利用の視座から、牧畜の構造分析や生業のあり方については、それぞれの分担者や研究協力者が学会発表や学術論文で積極的に成果の公表をおこなった(業績一覧参照)。公開シンポジウム「家畜化と乳利用その地域的特質をふまえて」の報告書をまめる過程で、搾乳開始の起源論考については新しい学説の発表もあり大きく進展したが、地域や家畜種、生態環境が異なれば家畜化と搾乳開始の過程の状況は異なるため、地域毎に詳細に検討すべきことが改めて浮き彫りになった。また、科研第三年度目においても、分担者や研究協力者がそれぞれの地域で乳利用の視座から牧畜の構造や生業のあり方について精力的にフィールドワークをおこない、それぞれに学術上意義のある成果を得た。しかし、分担者間や研究協力者間での地域間比較について十分に議論は尽くせなかった。今後は、1)地域毎に家畜化と搾乳開始の過程の考察を進めること、2)それぞれの地域の個別事例の地域間比較を進めると共に、3)国際学会や国際学術雑誌で成果を積極的に公表し、国際展開していくことが課題である。科研最終年度の平成2018年度は、全体をまとめることに主眼が置かれた。
立方晶窒化ホウ素を材料に用いた電界放出型電子源の性能評価

テザー推進やイオンエンジンの中和器として,立方晶窒化ホウ素(cBN)をエミッタ材料とした電界放出型カソードを開発した.電極形状やcBN薄膜の特性を変化させて性能向上を目指したところ,最大引き出し電流として107マイクロアンペアの電流の引き出しに成功し、当初の目標値を達成できた.さらに耐原子状酸素性の検証を九州工業大学宇宙環境技術ラボラトリーの原子状酸素環境・耐宇宙環境性能評価装置において行ったところ,4×10^19 cm-2のフルーエンスでは原子状酸素による引き出し性能の低下は見られず,また電子顕微鏡による観察およびエネルギー分散型X線分光法においても特段の変化も見られずなかった.テザー推進やイオンエンジンシステムに必要不可欠である新型の電子源として,作動ガスが不要で,高効率かつ長寿命であり,また,低軌道の原子状酸素が存在する環境でも劣化が少ないと期待される立方晶窒化ホウ素(cBN)をエミッタ材料とした電界放出型カソードを開発するために,電極形状やcBN薄膜の特性を変化させて最終目標である一平方センチメートルあたり0.5 mAの引き出せるよう性能向上を目指した.さらに実用化に向けて必要不可欠な耐原子状酸素性の検証を行った.高品質立方晶窒化ホウ素薄膜を用いた電界放出型電子源において,耐原子状酸素性を評価した.原子状酸素源として,九州工業大学宇宙環境技術ラボラトリーの原子状酸素環境・耐宇宙環境性能評価装置で行った.その結果,200日程度低軌道でさらされるのに相当する原子状酸素フルーエンスでは引き出し性能の低下は見られず,また電子顕微鏡による観察においても特段の変化も見られず,エネルギー分散型X線分光法の結果においても,酸素原子分布は原子状酸素未照射の薄膜と変わりなかった.また,昨年度使用したものよりもcBN存在比が高く,膜厚の厚い高品質の薄膜を用いて引き出し実験を行い,最大引き出し電流として,107マイクロアンペアの電流の引き出しに成功し,これは,電流密度では,1平方センチメートル当たり0.55 mAと最終目標である,1平方センチメートル当たり0.5 mAを超える性能である.十分な引き出し性能を示せたため,耐久試験およびプラズマ環境下での電子放出実験を行うための準備が出来た.しかしながら,異常放電等の問題が解決できず,電極の再設計が必要である.cBNをエミッタ材料に用いた電界放出型電子源を開発した.昨年度の成果として、この電子源において印加電圧3.48 kVにて,107マイクロアンペアの電流を引き出すことに成功していたが,構造に問題があり,電極間の距離が電界を印加すると撓んで一定とならず,安定した電流値を引き出すことができず,また,電子の引き出しの際に異常放電が頻繁に発生した.そこで本研究の目的は新たな電極および電極保持機構を持った電子源に改良し,その性能を評価した。今回作成した電子源は,cBN薄膜が製膜されたシリコン基板の上に,マスク電極,ポリイミドで作成した電気的な絶縁をするためのインシュレータ,ゲート電極,電極固定用の厚さ1mmのセラミックの板を重ね,ネジで固定する構造となっている.以前は電極の端で電極を支えていたのに対して,本研究で作成した電子源では電極をインシュレータの中央部にある4つの穴の縁で電極を支えることができるようにしたため,支持部の距離が短くなり,撓みにくい構造となった.また,マスク電極の厚さを20 &micro;mから50 &micro;mに変更して撓みにくくした.たわみを計算したところ、最大変位量は0.13 mmであったのが、改良後は0.043 mmと約1/3になっていることが分かる.実験は国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所内のスペースサイエンスチャンバにおいて行った.真空環境としては1×10-5Pa以下の真空度で実験を行った.改良したcBN電界放出型電子源を印加電圧を徐々に増加させたときの引き出し電流の時間履歴を示す。200秒間(印加電圧2.4 kVから3.4 kVまで上昇)に起こる異常放電の回数をカウントしたところ、改良前の電子源では異常放電は84回あったのに対して,改良後の電子源では、8回と約10分の1に抑えることができた.テザー推進やイオンエンジンの中和器として,立方晶窒化ホウ素(cBN)をエミッタ材料とした電界放出型カソードを開発した.電極形状やcBN薄膜の特性を変化させて性能向上を目指したところ,最大引き出し電流として107マイクロアンペアの電流の引き出しに成功し、当初の目標値を達成できた.さらに耐原子状酸素性の検証を九州工業大学宇宙環境技術ラボラトリーの原子状酸素環境・耐宇宙環境性能評価装置において行ったところ,4×10^19 cm-2のフルーエンスでは原子状酸素による引き出し性能の低下は見られず,また電子顕微鏡による観察およびエネルギー分散型X線分光法においても特段の変化も見られずなかった.当初計画していた耐原子状酸素性を示すと共に,来年度の達成を目指した引き出し電流密度1平方センチメートル当たり0.5 mAを上回る1平方センチメートル当たり0.55 mAを到達したため.航空宇宙工学立方晶窒化ホウ素を材料に用いた電界放出型カソードに関する技術の確立をめざす.そのための耐久試験およびプラズマ環境下での実験を行うと共に,電極の改良を行い,異常放電の抑制および印加電圧の低減を目指す.

これらの目処が立った後にイオンエンジンシステムに組み込み,システムとしての作動を確認する.上記の問題が解決し,実用化の目処が立ち次第,小型衛星を用いた実機試験への移行を目指す.低軌道宇宙空間にはプラズマが存在し,宇宙機と宇宙空間には電位差が生じる.これにより引き出し性能にどの程度影響を及ぼすのかを調査するために,低軌道宇宙空間を模擬したプラズマ中に電子源を設置し,電子の引き出しを行い,プラズマ中に放出される電子電流を計測するとともに,プラズマ条件による電子引き出し性能の差異を計測するとともに,周りのプラズマに及ぼす影響をラングミュアプローブにより計測する.また,複数のシールドおよび引き出し電極を用いて,異常放電の起きにくい形状を模索する.また,耐久試験として,実際に1500時間を目標に引き出し実験を行う.現在クーロン力および内部応力による電極間距離の変動がみられ,これが異常放電を引き起こしている.そこで数値解析より得られた最適な電極を用いて再度引き出し実験を行い,最適な電極形状を模索する.プラズマ中での引き出しおよび1500時間程度の耐久性を実証した後,適用候補であるイオンエンジンシステムにcBN電界放出型カソードを組み込み,システム全体の評価を行う.イオンエンジンシステムとして作動するかどうかを確認する.このときに,システム全体でのエネルギー変換効率や寿命などの性能評価をする.端数が余ってしまったため次年度の電子回路部品の購入に充てる.
酸化銅を用いた高移動度薄膜トランジスタの低温形成

本研究は、銅の薄膜を単純に熱酸化することにより得られる酸化銅を用い、液晶ディスプレイの画面制御にも使用できるような、高移動度の薄膜トランジスタ(TFT)の実現を目指し、それに必要な基礎特性を明らかにすることを目的としたものである。まず、本研究では、スパッタ法により堆積された銅薄膜を出発原料として用いることにより、300°C以下の純粋な酸化銅が形成できることを見い出し、この低温での酸化銅形成における酸化温度、酸化時間および酸化膜厚の関係を表現できる実験式を導出することに成功した。次に、この酸化銅を用いて、結晶シリコンをゲート電極、シリコン酸化膜をゲート絶縁膜とするTFTの製作を目指し、そのために必要となる。作られた酸化銅の熱処理特性、銅とゲート絶縁膜との反応の有無、について検討を加えた。その結果、この酸化銅全体としては800°Cまでの耐熱性があること、しかし、酸化銅とゲート絶縁膜との界面が400°C程度の熱処理で反応を開始するので、TFT製作時の熱処理温度を400°C以下とする必要のあることなどを明らかにした。すでに、低温形成された酸化銅を用いてTFTを試作しているが、今のところは、安定な動作の確認までは至っておらず、研究自体は継続中であるが、本研究により、上述のように、酸化銅の低温形成に関する全く新しい知見を得ることができた。
神経回路網における記憶ダイナミックスと学習

本年度の研究実績を具体的に述べる。20×20=400個のピクセルパターンで表されるような画像情報をリカレント型の神経回路網の興奮パターンの記憶(本年度はランダムパターン記憶)として取扱い、連想記憶、ノイズ除去、分類、などの一般的機能特性をシミュレーションにより調べた。更にこの系のシステムパラメータを変化させることによりカオス的ダイナミックスを導入し、それを用いて「不良設定問題としての記憶のサーチ、学習の導入によるサーチの高効率化」などの「複雑な機能の単純なルールによる実現」をシミュレーションによって行い、結果を論文誌、Neural Networksに発表した。また、システム・制御・情報学会より依頼を受けて「カオスと制御との関わり」を考察して学会誌の「カオス特集号」に発表した。更に、名古屋において開催された「国際神経回路学会」において研究報告を投稿し、受理されて発表を行った。
ヘテロ元素インタープレイを活用する電子共役分子アレイの構築と革新的電子機能の創出

本研究では、特異的な分子集積構造を形成することで高速電荷輸送特性を発現する新規π共役チエノアセン誘導体を開発した。これらの化合物は、分子間S...S相互作用を介して自己組織的に集積・配列することにより、単結晶マイクロリボンおよびマイクロシート構造体を形成し、効率的な電荷輸送チャンネルとして機能することを実証した。マイクロリボンを用いた有機電界効果トランジスタにおいて、10 cm2/V sを超える高速電荷移動度を達成した。さらに、電荷輸送方向に大きなバンド分散性が認められることを明らかにし、分子間πーπ相互作用を用いない新しい電荷輸送材料の設計指針を開拓した.有機半導体は、無機半導体に比べて機械的強度や化学的安定性に劣るため、従来のトップダウン型の微細加工技術の適用には限界がある。これに対して、有機半導体分子の自己組織化を利用したボトムアップ型の構造形成を活用することにより、さらなる高性能・高機能な次世代エレクトロニクスへの展開が期待できる。本研究では、従来の有機半導体やアモルファスシリコンを凌駕する超高速電荷輸送の実現を目指し、高度な自己組織能を付与した電子共役系分子の創出と、これらを精緻に集積した分子アレイの本質的な電子物性の解明を目的としている。今年度は、ヘテロ元素を戦略的に分子骨格中に導入することで自己組織構造を予めプログラミングした新規電子共役分子の設計と合成について検討を進めた。そして、特異的な分子集積構造を形成することで高速電荷輸送特性を発現する新規π共役ジチエノチオフェン誘導体の開発に成功した。これらの化合物の溶液をシリコン基板上に散布し、自己組織化プロセスにより分子配向性を有するマイクロスケールの高品位な結晶性構造体の作製を試みた。分子間SーS相互作用を介して自己組織的に集積・配列することにより、結晶性のマイクロリボンおよびマイクロシート構造体が形成できることを見出した。このようにして得られた電子共役分子アレイのマクロな配向構造と分子パッキング構造をX線構造解析、プローブ顕微鏡観察、偏光顕微鏡観察により明らかにした。さらに、この巨視的スケールにおいて異方的形態を有するマイクロリボンおよびマイクロシート構造体が効率的な電荷輸送チャンネルとして機能することを実証した。マイクロリボンを用いた有機電界効果トランジスタを構築することにより、従来の有機半導体材料を凌ぐ10 cm2/V sを超える高速電荷移動度を達成した。有機半導体において定説的な分子間πーπ相互作用を用いない新しい電荷輸送材料の設計指針を開拓した。特異的な分子集積構造を自発的に形成することで高速電荷輸送特性を発現する有機半導体および有機トランジスタの開発に成功した。ジチエノチオフェン誘導体は、精緻な分子集積・配列構造を有する結晶性マイクロリボン・シート構造を自己組織的に形成する。マクロスケールで特異的な形態を有するマイクロリボン・シートは、分子間S...S相互作用を駆動力にして形成されており、これが極めて効率的な電荷輸送チャンネルとして機能することを明らかにした。マイクロリボンを用いた有機トランジスタにおいて、従来の有機半導体やアモルファスシリコンを遥かに凌ぐ10 cm2/Vsを超える高速電荷移動度を達成した。有機半導体において従来定説的であった分子間π-π相互作用を用いずに高速移動度を得ることに成功した。バンド計算より電荷輸送方向に大きなバンド分散性が認められ、バンド伝導性が支配的となることを物性・理論の両面から明らかにした。前述の結果を踏まえて、更なる電荷輸送の高効率化を目指し、高度縮環構造を導入した有機半導体材料を開発し、電荷輸送およびトランジスタ特性の評価を進めた。その結果、マイクロ構造体を用いた有機トランジスタにおいては、30 cm2/Vsを超える高キャリア移動度を達成した。更に、低温における電気物性測定の結果、温度低下に伴い移動度が上昇するバンド伝導由来の電荷輸送特性の観測にも成功している。多重のヘテロ元素相互作用を活用する分子集積法により、バンド伝導機構基づく超高速電荷輸送特性が発現する全く新しい材料設計といえる。また、実用的なデバイス開発を視野に入れて、この高速電荷輸送チャネルを二次元的に拡張するアプローチについても検討を進めた結果、プリンタブルで、かつ分子配向の揃った有機結晶超薄膜(膜厚:約10100 nm)がディップコート法により作製できることを見出した。これまでの研究で、ジチエノチオフェン誘導体が自己組織的にマイクロリボン構造体を形成し、効率的な電荷輸送パスとして機能することを明らかにしてきた。今年度の研究において、類似のπ拡張チエノアセン化合物を新規に設計・合成し、溶液プロセスを用いた有機単結晶トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの作製、電荷輸送特性の評価を行った。その結果、溶液プロセスにより作製した単結晶トランジスタにおいて、10.1 cm2/Vsの高いホール移動度を観測し、オン・オフ電流比は、10^5であり良好なp型トランジスタ特性を示した。次に、本材料を用いてディップコート法による結晶薄膜の作製と、これを活性層に用いた薄膜トランジスタの作製・評価を試みた。Spring-8を用いた微小入射角X線回折(GIXD)法等により、結晶薄膜中における分子配向性について評価したところ、分子長軸が基板に対して完全に垂直な状態で自己組織的に配列していること、さらに基板引揚方向に対して結晶b軸が水平となった異方的ヘリンボーンパッキング構造を形成していることが明らかとなった。その結果、結晶薄膜を用いた有機トランジスタにおいて、引揚水平方向のホール移動度は、7.3 cm2/Vsに達し、引揚垂直方向と比較して約10倍の電荷輸送の異方性が観測された。

本研究を通して、特異的な分子集積構造を自発的に形成することで高速電荷輸送特性を発現する有機半導体材料および有機トランジスタの開発に成功した。本研究では、特異的な分子集積構造を形成することで高速電荷輸送特性を発現する新規π共役チエノアセン誘導体を開発した。これらの化合物は、分子間S...S相互作用を介して自己組織的に集積・配列することにより、単結晶マイクロリボンおよびマイクロシート構造体を形成し、効率的な電荷輸送チャンネルとして機能することを実証した。マイクロリボンを用いた有機電界効果トランジスタにおいて、10 cm2/V sを超える高速電荷移動度を達成した。さらに、電荷輸送方向に大きなバンド分散性が認められることを明らかにし、分子間πーπ相互作用を用いない新しい電荷輸送材料の設計指針を開拓した.より強固な多重へテロ元素相互作用が効果的に寄与する有機半導体材料系を構築できたことにより、有機半導体では最高レベルのキャリア移動度が実現できている。また本系を結晶性二次元薄膜に展開できる端緒を見出しており、当該研究は計画以上に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。機能有機材料化学有機半導体の高速電荷輸送とトランジスタの今後の展開に関しては、より強固な多重へテロ元素相互作用が効果的に寄与する有機半導体材料を開発できれば、多結晶シリコンに匹敵する前例の無い超高速電荷輸送機能を実現できる可能性がある。また、既に検討を進めている溶液プロセスを用いた一軸的な分子配向性を有する有機結晶超薄膜作製技術を活用することで、次世代の高性能有機半導体を用いたプリンテッドエレクトロニクスへの展開が期待される。ヘテロ元素間に働く特異的な分子間相互作用を材料設計に組込むアプローチにより、精緻な電子共役分子アレイの構築に成功し、極めて高い電荷輸送特性を実証することができている。さらに、従来のホッピング伝導機構とは異なるバンド伝導機構に基づいた高速電荷輸送特性の発現の端緒を見出しており、当該研究は計画以上に進展している。高性能新規有機半導体の探索と合成は順調に進展している。今後は、バンド伝導機構に基づく高速電荷輸送の発現に関して、低温電気物性測定とバンド計算の両面からの検討を進めていく予定である。
広域自治体病院BSCの構築とBSCマネジメントに関する研究

本研究では、広域自治体病院の経営を支える戦略的マネジメント・システムとして病院BSCを取り上げ、文献研究、広域自治体病院への聞き取り調査、日本・英国・カナダ・米国の医療制度と医療BSCの比較分析を行い、個別病院の経営健全化と自治体病院を通じた医療ユニバーサル・サービスの確立に向けた広域自治体病院BSCの展開とそれに基づくマネジメントを実践する上での問題点を明らかにした。研究初年度である本年度は,交付申請書に記載した課題について,まず,我が国の広域自治体病院におけるBSCの取り組みに関して,新潟県立病院の取り組みを分析し, BSCの意義と特徴,さらに今後のBSC導入における課題について,日本管理会計学会2008年度全国大会で研究報告を行った。新潟県立病院におけるBSCの導入は, (1)戦略マネジメント・システムとしての位置付け,(2)戦略マップとBSCを一体化した「マネジメントシート」, (3)顧客の視点を最上位におく,(4)院長シートー部門長シートーセクション長シートへのカスケード,(5)縦展開アプローチ, (病院BSC(院長シート)を基に組織下位へ展開), (6)院長シートにおける戦略の作りこみを重視, (2)年1回のBSCシートの見直し,といった特徴を有している。一方, BSC導入における課題としては, (1)病院局の病院運営に対する病院側の不信感(2)戦略策定についての課題(3)下位シート(部門長シート・セクション長シート)への展開についての課題が挙げられる。また,広域自治体病院におけるBSC導入の先駆者である三重県立病院に聞き取り調査を行い,病院BSCの現状と課題についてお話を伺った。三重県立病院では, (1)BSCそのものは定着しており, KPI(重要業績評価指標)も整理されて指標が安定してきている,(2)庁長が四半期ごとにレビューを行い, BSCに基づき,院長に聞き取り調査を行っているため,各病院はBSCを意識しなければならない,(3)各病院は四半期ごとに実績を測定し,自己評価を行う,といったように,総じてBSCマネジメントは有効に機能しているという自己評価であったが,一方で,昨今の外部環境の変化,特に,医師不足と診療報酬のマイナス改定によって,県立病院の経営は深刻な状況に陥っており, BSCによる内部管理だけでは限界があり,病院再編という選択肢についても検討を進めているとのことであった。本年度は,まず,新潟県立病院で病院BSCに携わっている職員に対して,平成20年度以降における病院BSCの取組みの現状や問題点について聞き取り調査を行った。その結果,病院によっては,トップによる十分な支持が得られず,形骸化が進んでいる状況も見受けられた。このような状況を踏まえ,平成20年度に日本管理会計学会で研究報告した内容(「広域自治体病院におけるBSCの導入-新潟県立病院のケース-」)について,平成20年度に行った三重県病院事業庁への聞き取り調査から把握した広域自治体病院が直面している経営環境の変化や,平成20年度以後の新潟県立病院における取組みの現状についての聞き取り調査や問題点についての検討を踏まえ,論文に取りまとめた。本論文では,新潟県立病院は全員参加による戦略管理を促進する戦略マネジメント・システムとして病院BSCを位置付け,15病院全てでその導入を進めていったが,平成20年度以降,各病院にその運用が委ねられるようになると,院長をはじめとする病院幹部のコミットメントによって,病院ごとの取組みに濃淡が現われていることを明らかにした。本論文は,現在投稿申請中であり,平成22年度中に公表する予定である。また,他の広域自治体病院をはじめ,国内の医療機関におけるBSCの新たな動向について,文献レビューを通じて整理してきた。さらに,平成20年度から行っている,カナダ・オンタリオ州における州ヘルスケア・システム横断的なBSCの特徴について,更なる調査研究を行い,我が国における広域自治体病院BSCの特徴と広域自治体ヘルスケア・システムにおけるBSCの特徴について比較考察を行ってきた。本年度はまず,平成21年度に取りまとめた論文(「広域自治体病院におけるBSC(Balanced Scorecard)の導入-新潟県立病院のケース-」)を投稿し,雑誌に掲載した。さらに,カナダ・オンタリオ州における州ヘルスケア・システム横断的なBSCについて,更なる調査研究を行うとともに,米国や英国における病院BSCの特徴についても調査研究を行ってきた。その結果,病院BSCの性質(導入組織の単位(個別病院単位/ヘルスケア・システム単位)や採用するBSCフレームワークの範囲(全面採用/視点枠組みのみの採用))が国家間で異なっており,カナダや英国ではヘルスケア・システムを対象としており,BSCフレームワークのうち視点枠組みのみを採用している傾向があるのに対し,日本や米国では個別病院単位で導入されており,BSCフレームワークが全面的に採用されているという特徴がみられた。そして,このような相違が生じる要因として,国家間における医療制度の相違を取り上げ,日米英加の医療制度の調査分析を進めるとともに,医療制度の違いが,病院の戦略にどのような影響を与え,その結果,病院BSCの性質にどのような影響を与えるか考察を行ってきた。
環境調和型の高生産プロセスを可能にする酵素複合材料の創製

本研究の目的は、高効率の生産プロセスの構築を可能にするような次世代型の酵素複合材料を開発することにある。生体触媒は、極めて反応特異性が高いことから、高選択的な合成反応を可能にする.しかしながら、生体触媒を非水媒体中でそのまま使用すると、大変弱いため、その機能を十分引き出すことは通常困難である。そこで、本研究では、酵素の表面を分子設計された界面活性剤分子で被覆するという新たな手法によって、非水媒体中でも十分機能するような次世代型の酵素複合材料を調製した。本研究で開発したエマルション調製法は、酵素水溶液と界面活性剤を溶解した有機溶媒を、ホモジナイザー等で高速攪拌してエマルションを作成し、凍結乾燥により酵素複合体を得るという非常に簡便な手法である。本法を用いることによって、水に可溶化する全ての酵素に対して複合化酵素の調製が可能となった。特に界面活性剤修飾プロテアーゼに関する研究はこれまで発表されておらず、プロテアーゼ類と界面活性剤との複合化は非常に困難であることが示唆されてきた。しかしながら。新規調製法により得られた界面活性剤-プロテアーゼ複合体は、種々の有機溶媒中でのペプチド合成並びにエステル交換反応において、粉末酵素に比べ最大260倍の高活性が得られた。さらに、本酵素複合化法を酸化還元酵素に適用することによって、ダイオキシンやビスフェノールAなどの環境汚染物質を分解することに成功した。これら脂溶性の環境汚染物質は、トルエンなどの溶媒に容易に濃縮できるため、大量の分解反応を有機溶媒中の酵素反応によって行うことが可能となった。しかしながら。本研究の目的は、非水媒体中で高活性を発現するような次世代型の酵素複合材料を開発することにある.生体触媒は、極めて反応特異性が高いことから、高選択的な合成反応を可能にする.しかしながら、生体触媒を有機媒体中でそのまま使用すると、大変弱いため、その機能を十分引き出すことは通常困難である。そこで、本研究では、酵素の表面を分子設計された界面活性剤分子で被覆するという新たな手法によって、酵素を有機媒体から保護し、非水媒体中でも十分機能するような次世代型の生体触媒を創製した具体的には、これまでの合成技術を生かして、酵素の新機能発現に最適な活性剤分子を合成した。分子設計においては、分子軌道法に基づいた計算化学の手法を導入した.合成した界面活性剤を用いて、各種の耐有機溶媒性酵素を調製した.特に、全く水分子が存在しない特殊環境下における機能発現を検討し、ハイブリッド化を行う界面活性剤の分子構造と活性発現の機構を明らかにした.さらにモデル反応として、いくつかの不斉合成反応を例に取り、酵素活性と選択性について評価を行った.界面活性剤で被覆することによって、耐熱性が向上し、10倍以上の活性が得られた。また、実用化の観点からは、生体触媒の繰り返し使用が重要となる.そこで、今後は繰り返しが可能となるような担体への固定化法を検討する.水難溶性のファインケミカル製品等の製造に生体触媒を用いると、反応工程数、副生成物、溶媒等の低減が可能となり、省資源・省エネルギー的な環境調和型生産プロセスの構築が可能となる。このようなプロセスの構築に必要な界面活性剤一酵素複合化生体触媒の開発を行い、以下の成果を得た。有機媒体中で高活性を示す界面活性剤一酵素複合体の新しい調整法を開発した。この手法は、水相中に目的とする酵素を溶解させ、界面活性剤を溶かした有機相中とW/O型のエマルションを形成させる技術に基づいている。この調整法は非常に簡便であり、酵素が重量の損失なしに調製でき、耐久性に優れているという特色を有する。本研究では、モデル酵素として、スブチリシンを取り上げ、有機媒体中におけるアミノ酸誘導体のペプチド合成に対する最適調製条件を検討した。複合体を形成する界面活性剤の種類と調整時におけるpH値が、有機媒体中で高活性を得るために重要であった。

有機溶媒中における酵素活性は、非イオン性の界面活性剤と複合体を形成することによって100倍以上に増大した。また、水相中の最適pH7.2より少し高いpH9程度が酵素複合体の調製に最適であった。さらに、界面活性剤に取り込まれることによって、酵素の有機溶媒耐性が大きく向上した。この新しい調整法は、酵素の種類を問わず複合体の形成を可能にするために、多くの酵素を新しい生体触媒として利用することができる。本研究の目的は、非水媒体中で高活性を発現するような次世代型の酵素複合材料を開発することにある。生体触媒は、極めて反応特異性が高いことから、高選択的な合成反応を可能にする.しかしながら、生体触媒を有機媒体中でそのまま使用すると、大変弱いため、その機能を十分引き出すことは通常困難である。そこで、本研究では、酵素の表面を分子設計された界面活性剤分子で被覆するという新たな手法によって、酵素を有機媒体から保護し、非水媒体中でも十分機能するような次世代型の酵素複合材料を創製した。本研究では、"いかなる酵素に対しても応用できるような界面活性剤-酵素複合体の調製法"を開発し,様々な非水系の酵素反応に応用することを目的として研究を展開した.本研究で開発したエマルション調製法は、酵素水溶液と界面活性剤を溶解した有機溶媒を、ホモジナイザー等で高速撹拌してエマルションを作成し、凍結乾燥により酵素複合体を得るという簡単な手法である。本法を用いることによって、水に可溶化する全ての酵素に対して被覆酵素の調製が可能となった。特に界面活性剤修飾プロテアーゼに関する研究はこれまで発表されておらず、プロテアーゼ類と界面活性剤との複合化は非常に困難であることが示唆されてきた。しかしながら、新規調製法により得られた界面活性剤-プロテアーゼ複合体は、酢酸エチル中でのペプチド合成並びにイソオクタン中でのエステル交換反応において、native酵素に比べ最大260倍の高活性が得られ、本調製法はプロテアーゼ類の複合化に非常に適していることが示された。さらに、酸化還元酵素を複合化することによって、ダイオキシンなどの環境汚染物質を分解することにも成功した。
詳細反応機構構築と高時間分解能非接触計測で実現する自己着火液体燃料の着火過程解明

宇宙機の姿勢制御および軌道投入に使用される化学推進ロケットエンジン(スラスタ)の着火特性について数値解析を用いて明らかにした.数値解析を行うにあたって必要となる詳細化学反応モデルの構築,検証に必要な試験データ取得についても申請者らで実施した.詳細化学反応モデルは過去の研究よりも予測精度の高いものを構築することができた.検証試験においても,着火性や化学種分布について新たな発見があった.検証試験を対象とした数値解析を実施することで,詳細化学反応モデルの検証が実現できた.スラスタ内部の流れ場を模擬した数値解析を実施することで,2つの燃焼モードの保炎メカニズム,発生条件を明らかにした.本研究は,衛星推進エンジンに使用されている自己着火性液体燃料/酸化剤(モノメチルヒドラジン/四酸化二窒素)の自己着火モデルの提案を行うことを目的としている.自己着火を記述できる詳細化学反応機構の構築,自己着火燃料噴霧燃焼数値解析および検証試験を実施し,非定常燃焼現象理解を通じて自己着火モデルを構築する.【反応機構構築】名古屋大学菅野助教により詳細化学反応機構の構築が行われた.着火反応で重要となる,燃料からの酸化剤による逐次的水素原子引き抜き反応の反応速度定数を理論解析により決定し,反応モデルを構築した.このモデルにより室温においても自己着火に至る過程が再現可能となった.【数値解析】申請者により蒸発モデルの検討および実機形状の衝突ガス噴流方式での気体着火性に関して研究が行われた.模擬液における蒸発検証データとの比較により,蒸発モデルの選定が終了した.また,衝突ガス噴流方式での気体着火過程について明らかにし,試験で観察される着火モードを定性的に再現する成功した.今後はガス噴流ではなく,液体噴流についてモデル化を進めていく.【検証実験】大阪大学林講師により液面燃焼検証試験データの取得が行われた.当初は液滴燃焼の定量データ取得を想定していたが,計測の容易さを優先し,燃料液面に酸化剤を吹き付けることで,一次元的な拡散火炎を液面上に定在させる燃焼試験を実現した.これにより,模擬燃料/酸化剤による検証試験データを取得し,検証試験方法の確立に成功した.得られた検証試験データは一次元数値解析結果と比較されて,良好な一致を得ている.本研究は,衛星推進エンジンにしようされている自己着火性液体燃料/酸化剤(モノメチルヒドラジン/四酸化二窒素)の自己着火モデルの提案を行うことを目的としている.自己着火を記述できる詳細化学反応機構の構築,自己着火燃料噴霧燃焼数値解析および検証試験を実施し,非定常燃焼現象理解を通じて自己着火モデルを構築する.【反応機構構築】名城大学菅野助教により26年度に詳細化学反応機構の検証が行われた.過去提唱されている反応機構よりも化学種の時間変化を精度良く再現できることが示された.また,反応経路解析により自己着火現象を引き起こすメカニズムについても詳細な理解が進んだ.【数値解析】申請者により自己着火性ガス衝突噴流の3次元解析が実施され,実験で確認されている2つの燃焼形態を数値解析により再現することに成功した.これまで十分理解されてこなかった自己着火性ガス衝突噴流の保炎機構が解明された.【検証実験】大阪大学林講師により,実際の衛星エンジンの1エレメントを模擬した衝突噴流の液滴分布計測が実施された.自己着火性液体燃料/酸化剤燃焼時における液滴分布の計測は世界初であり,貴重な検証データとなる.【反応機構構築】計画通り詳細化学反応の検証と反応経路解析が行われた.【数値解析】当初は噴霧燃焼解析を実施する予定であったが,ガス衝突噴流解析において着火現象だけでなく,保炎メカニズムを明らかにできる可能性が出てきたため計画変更を行った.これにより衝突噴流に関する理解が大きく前進した.【検証試験】当初は26年度に開発した液面燃焼装置を用いた検証データ取得を実施し,衝突噴流試験は試験準備を実施する予定であったが,実液を扱える施設を所有する外部協力を得ることができ,27年度中に衝突噴流試験の実施が可能となった.これにより最終目標である検証データ取得の手法は計画前倒しでほぼ確立した.本研究は,衛星推進エンジンに使用されている自己着火性液体燃料/酸化剤(モノメチルヒドラジン/四酸化二窒素)の自己着火モデルの提案を行うことを目的としている.自己着火を記述できる詳細化学反応機構の構築,自己着火燃料の燃焼解析および検証試験を実施する.検証試験においては,26年度に試験装置を完成させ,模擬液による試験を実施,27年度には実液を用いた噴霧燃焼試験を実施した.反応機構は26年度に構築し,27年度に反応経路解析が行われた.数値解析においては実機を模擬した燃焼解析を実施することで保炎機構を明らかにした.このように26,27年度までは検証試験,反応機構構築,数値解析はそれぞれ研究を進めることで技術向上を実現してきた.最終年度は実液(モノメチルヒドラジン/四酸化二窒素)を使用した着火,保炎試験を実施し検証用データを取得すると共に,詳細化学反応モデルを実装した数値解析技術を用いて検証を行った.具体的には以下のような実施内容および成果を得た.【可視化試験】26年度に開発した液面燃焼装置を利用し,モノメチルヒドラジンの液面にガス化した四酸化二窒素(化学平衡によりほぼ二酸化窒素)を吹きつけ,自発光およびバックライト撮影による着火現象の観察,およびバンドパスフィルタを利用したOH*,CH*空間分布の取得を行った.