hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移動ロボット向けソフトコンピューティングライブラリの開発

これにより、現在地からゴールに向け、比較的簡単に経路選択および障害物回避などを行いながら、移動できることを実証した。これらのアルゴリズムは、アルゴリズムを記載した説明をホームページで一般公開しており、リクエストに対応して提供できる態勢になっている。推定理論自己位置推定の状況は、プログラムの全面的な見直し、不規則なセンサ情報取り込み間隔に対する、連続的な自己位置推定結果の出力の実現などにより、この1年間で大幅に向上した。当初考えていた、熱画像センサによる人の検知方法は行わず、ロボットからの指令に基づいて人が動作を行い、それをロボットがカメラで検知するというロボットと人とのインタラクティブな方法に切り替えて実現した。インタラクティブな方法を使って人を検知するというのは、このようなコミュニケーションを併用する移動ロボットであれば有力な方法として位置づけることもできると考えている。センサによる種々の認識処理後の情報を、コントローラへの指令へフィードバックするというテーマについては、パンチルド雲台の制御で一部実現している。路面検知については、単に障害物の位置を点の集合で見つけるだけでなく、平面としての認識(主として壁面)ができるようになった。さらに、壁面の法線の向きや路面上の穴までの距離、ロボットのいるところの路面の傾斜角など、多くの情報を、1つのデプスセンサの計測値だけから求めるアルゴリズムを開発した。これは、当初の予定を大幅に超える成果である。壁面情報からSLAMにつなげることを考えている。本課題は、移動ロボットの様々な問題点をカバーしながら、全体としてインテリジェントな動作を実現しなければならないため、課題は多岐にわたる。初年度は、センサーから信号を取り出し、それを有用な信号に変換するという「低次の処理」に力点を置いてきたので、まだソフトコンピューティング技術を駆使するところまで行っていないが、初年度の目標である、いくつかのセンサからの信号を処理してコンポーネント化する部分については、かなり進んだ。また、特に、路面検知の問題において、センサの姿勢推定を、最適化の視点からと、推定理論の視点から、それぞれ、ニュートン法と、拡張カルマンフィルタによりロバストな処理と組み合わせて実現した点は、非常に大きな成果となった。この方法は特許申請も行っており、移動ロボットのみならず、夜間のシニアカーや自転車など、人にとって有用なシステムで実装される可能性がある、ユニークなものとなった。RTコンポーネント化するという研究の目的については、我々が作ったコンポーネントをどれだけ汎用化させるかという検討がまだ十分に出来ていないということや、特許申請した内容を、ソースレベルで公開すべきなのかどうか、といった点など、権利の意味でも難しい問題を含んでいるため、公開はまだできていない。今後、公開してもよいと考える内容のコンポーネントから、順次、田中のホームページ上で公開を行う予定である。
日本語音声教育のための教材およびその教師用指導書の開発

1プロソディー教育のための『1日10分の発音練習』の教師用指導書の試作について『1日10分の発音練習』教師用指導書バージョン1を参考に、レギュラーの日本語授業の中で、韻律指導用教材『1日10分の発音練習』を使用して発音を教え、アクションリサーチを行った。毎回、授業をビデオ撮影し、観察、内省、改善を体系的に行った。『1日10分の発音練習』教師用指導書バージョン1については、国内外の日本語教育機関の日本語教師である協力者に配布し、試用を依頼したが、その報告をまとめている。また、教師用指導書バージョン1を理解し、使用するために必要な知識、能力を洗い出し、それらが現在の日本語教師養成でどのように扱われているかを調査中である。2主に単音教育のための「自己モニター」を用いた音声教育教材およびその教師用指導書の試作について先行研究や実際の録音調査から、英語、中国語(北京語、広東語)、韓国語、タイ語、インドネシア語、ベトナム語、スペイン語、タガログ語、ポルトガル語を母語とする日本語学習者の単音の誤用を調べた。それを元に、発音チェックシートを作成、現在、試用中である。そして、それらを教育するためのシラバスを作成し、単音を正しく発音できる日本語学習者はどのようなことを考えてその音を発音しているかを調査している。これらに基づき、「自己モニター」を用いた音声教育教材の一部を作成した。また、これらの教材や教師用指導書を使用する教師に対する研修も行った。1プロソディー教育のための『1日10分の発音練習』の教師用指導書の試作についてレギュラーの日本語授業の中で、韻律指導用教材『1日10分の発音練習』を使用して発音を教え、アクションリサーチを行った。なお、授業の一部は文字化した。また、『1日10分の発音練習』を使用した発音のクラスを特別に編成し、アクションリサーチを行った。それらに基づき、『1日10分の発音練習』教師用指導書バージョン1を作成し、国内外の日本語教育機関の日本語教師である協力者に配布し、試用を依頼した。そして、それらを教育するためのシラバスを作成し、単音を正しく発音できる日本語学習者はどのようなことを考えてその音を発音しているかを調査した。平成17年度は、韓国語話者を中心に調査した。

2主に単音教育のための「自己モニター」を用いた音声教育教材およびその教師用指導書の試作について先行研究や実際の録音調査から、英語、中国語(北京語、広東語)、韓国語、タイ語、インドネシア語、ベトナム語、スペイン語、タガログ語、ポルトガル語を母語とする日本語学習者の単音の誤用を調べた。それを元に、発音チェックシートを作成、現在、試用中である。そして、それらを教育するためのシラバスを作成し、単音を正しく発音できる日本語学習者はどのようなことを考えてその音を発音しているかを調査している。これらに基づき、「自己モニター」を用いた音声教育教材の一部を作成した。また、これらの教材や教師用指導書を使用する教師に対する研修も行った。1主に単音教育のための「自己モニター」を用いた音声教育教材およびその教師用指導書の試作について先行研究や実際の録音調査を元に、発音チェックシートを作成し、インドネシア語話者、タイ語話者に試用した。その結果、誤用の少ない学習者は、自身の発音を聞いて、その誤用が指摘できることが多いことがわかった。このことから、発音チェックシートを用いて誤用を抽出し、コースシラバスを決定するだけでなく、学習者に誤用を判断させることも学習に有効であること、また、独学の可能性が考えられることがわかった。また、「自己モニター」を用いた、紙媒体の音声教育教材を完成させた。そして、それを用いて、大学院生がインドネシア語話者2名を対象に音声教育の実習を行った。その結果に基づいて、「自己モニター」を用いた音声教育教材を効果的に使用するにあたっての留意点についての考察を行った、例えば、「学習対象となる音声を板書すること」「聞き分けられていない時に、独自の基準作りを強要しないこと」「独自の基準を教師が先に提示しないこと」「モデル音声をゆっくり十分に聞かせること」などである。2プロソディー教育のための『1日10分の発音練習』の教師用指導書の試作について試作した『1日10分の発音練習』教師用指導書について、国内外の日本語教育機関の日本語教師である協力者に配布し、試用を依頼したが、その報告をまとめている。しかし、それでは不十分であるため、これについても、大学院生が音声教育の実習を行ってしる。また、日本語教育学会2007年度日本語教師研修コース短期集中研修「教室活動のデザイン読解・音声・会話学習者の自律的な学習を促す教室活動」「矯正ではない音声教育活動-自己モニターを中心に-」をはじめとして、これらの教材や教師用指導書を使用する教師に対する研修も多数、行った。
乳がんの発生要因と臨床病理に関する日本・インドネシア共同研究

本研究の主な目的はインドネシアにおける女性乳がんの発生要因を、分析疫学研究の一手法である症例対照研究を用いて解明することにある。平成元年度から3年度にかけて、われわれは症例300例と対照600例の直接問診による症例対照研究を実施した。その結果は昨年度に報告したが、牛乳、脂肪の多い肉類、ココナッツミルクを用いた料理など、脂肪に富む食品の頻回摂取が乳がんリスクと関連している傾向があることに注目された。そこで、栄養素レベルでさらに詳細に乳がん発生と食餌要因との関連を検討するため、平成4年度より栄養問診を中心として症例対照研究を新たに開始し、今年度も引き続きデータの収集を実施した。この研究の症例は、インドネシア大学医学部中央病院の腫瘍外科にて新たに診断され、病理組織学的に確定診断された女性乳がん例である。対照は、症例と同性(女性)・同年齢(±3歳)・同入院/来院時期(±3ヵ月)で、社会階層も対応させた同病院の入院/外来患者である(悪性腫瘍罹患者は除外)対照は症例1例に対し2例を設定した。収集する疫学情報は、社会・人口学的要因、体格要因、月経・生殖関連要因、授乳歴、経口避妊薬使用歴、喫煙・飲酒要因、がん家族歴、胸部外傷歴、放射線被爆歴など、以前の症例対照研究でも検討した項目の他、約70種類の食材料の週あたりの摂取頻度および摂取量(結婚前及び結婚後)を含む。情報収集は栄養士が対象者を直接面接することにより実施し、各食材料の摂取頻度と摂取量から各対象者の一日あたりの各栄養素摂取量を算出する。平成7年1月までに、約150例の症例および約300例の対照について問診が終了した。これまでのところ、結婚前では灰分、リン、鉄の平均摂取量が症例に有意に多く、炭水化物の摂取量は症例の方が対照よりも有意に少なくなっている。結婚後については、レチノールとビタミンCが症例で対照よりも有意に多いという分析結果である。ただし平均摂取量の比較のみでは分析として不十分であり、結論を導くことは不可能であるため、情報収集が終了した時点でオッズ比の算出などさらに詳細な検討を実施する予定である。本年度は上記の症例対照研究の継続に加え、本課題に関連して平成2年度から3年度にかけて日本で実施した乳がん症例対照研究の最終分析を実施し、さらにインドネシアにおける症例対照研究(平成元年度3年度実施分)の結果と一部を比較した。この研究の症例は、癌研究会(研究分担者:坂元・渡辺が所属)付属病院の乳腺外来にて新たに診断され、病理組織学的に確定診断された300例である。対照は、同外来を受診した非がん患者で、症例と同性(女性)・同年齢(可能な限り症例に近い者とした)とし、症例1例に対して3例(計900例)を設定した。収集する疫学情報は、社会・人口学的要因、体格要因、月経・生殖関連要因、授乳歴、喫煙、飲酒要因、がん家族歴、既往歴などである。その結果、閉経前の乳がんでは規則的な月経がリスク上昇要因であり(オッズ比2.50)、出産回数の多さはリスク低下と関連していること(3回以上の場合の出産経験なしに対するオッズ比0.24)、閉経後の乳がんについては現在喫煙(オッズ比1.63)、高体重(70Kg以上の50Kg未満に対するオッズ比4.82)、高齢初産(30-34歳および35歳以上の24歳以下に対するオッズ比2.85,3.54)がリスク上昇要因であること-が明らかとなった。インドネシアにおける症例対照研究の結果との比較では、(1)高い初婚年齢が閉経前、閉経後ともに乳がんのリスク上昇要因となること、(2)現在喫煙が閉経後乳がんのリスクを高める傾向にあること、(3)高体重が閉経後乳がんと関連する傾向がみられること、などの点で両国での結果の間に共通性が認められた。一方で、(1)初潮年齢は日本では乳がんリスクと関連しないのに対し、インドネシアでは初潮年齢が遅いほど閉経後乳がんのリスクが上昇している、(2)出産回数の多さは日本では主に閉経後乳がんのリスクを低下させるが、インドネシアでは主として閉経後乳がんに対して防御的効果を示す、などが両研究の間の結果の相違として明らかになった。これらの所見は両国の乳がん発生関連要因の共通性および相違を示唆するものとして、興味深い所見と考えられた。

収集する疫学情報は、社会・人口学的要因、体格要因、月経・生殖関連要因、授乳歴、経口避妊薬使用歴、喫煙・飲酒要因、がん家族歴、胸部外傷歴、放射線被爆歴など、以前の症例対照研究でも検討した項目の他、約70種類の食材料の週あたりの摂取頻度および摂取量(結婚前及び結婚後)を含む。情報収集は栄養士が対象者を直接面接することにより実施し、各食材料の摂取頻度と摂取量から各対象者の一日あたりの各栄養素摂取量を算出する。平成7年1月までに、約150例の症例および約300例の対照について問診が終了した。これまでのところ、結婚前では灰分、リン、鉄の平均摂取量が症例に有意に多く、炭水化物の摂取量は症例の方が対照よりも有意に少なくなっている。結婚後については、レチノールとビタミンCが症例で対照よりも有意に多いという分析結果である。ただし平均摂取量の比較のみでは分析として不十分であり、結論を導くことは不可能であるため、情報収集が終了した時点でオッズ比の算出などさらに詳細な検討を実施する予定である。本年度は上記の症例対照研究の継続に加え、本課題に関連して平成2年度から3年度にかけて日本で実施した乳がん症例対照研究の最終分析を実施し、さらにインドネシアにおける症例対照研究(平成元年度3年度実施分)の結果と一部を比較した。この研究の症例は、癌研究会(研究分担者:坂元・渡辺が所属)付属病院の乳腺外来にて新たに診断され、病理組織学的に確定診断された300例である。対照は、同外来を受診した非がん患者で、症例と同性(女性)・同年齢(可能な限り症例に近い者とした)とし、症例1例に対して3例(計900例)を設定した。収集する疫学情報は、社会・人口学的要因、体格要因、月経・生殖関連要因、授乳歴、喫煙、飲酒要因、がん家族歴、既往歴などである。その結果、閉経前の乳がんでは規則的な月経がリスク上昇要因であり(オッズ比2.50)、出産回数の多さはリスク低下と関連していること(3回以上の場合の出産経験なしに対するオッズ比0.24)、閉経後の乳がんについては現在喫煙(オッズ比1.63)、高体重(70Kg以上の50Kg未満に対するオッズ比4.82)、高齢初産(30-34歳および35歳以上の24歳以下に対するオッズ比2.85,3.54)がリスク上昇要因であること-が明らかとなった。インドネシアにおける症例対照研究の結果との比較では、(1)高い初婚年齢が閉経前、閉経後ともに乳がんのリスク上昇要因となること、(2)現在喫煙が閉経後乳がんのリスクを高める傾向にあること、(3)高体重が閉経後乳がんと関連する傾向がみられること、などの点で両国での結果の間に共通性が認められた。一方で、(1)初潮年齢は日本では乳がんリスクと関連しないのに対し、インドネシアでは初潮年齢が遅いほど閉経後乳がんのリスクが上昇している、(2)出産回数の多さは日本では主に閉経後乳がんのリスクを低下させるが、インドネシアでは主として閉経後乳がんに対して防御的効果を示す、などが両研究の間の結果の相違として明らかになった。これらの所見は両国の乳がん発生関連要因の共通性および相違を示唆するものとして、興味深い所見と考えられた。
固相反応過程の振動スペクトル法による解析

固相反応解析は従来主として反応前後の結晶X線解析によって行われてきた。一方、分光分析法を用いればX線回析法よりも速い反応過程の解析が可能となる。そこで本研究では、振動スペクトル法を用いた動的反応解析の測定系の開発の第一段階として基礎的な検討を行った。1)モデル試料としての2、5-ジスチリルピラジンを用い、その光化学反応前後の赤外・ラマンスペクトルの変化を検討した。赤外法では、試料を粉砕したり溶融したりする必要のない光音響検出法についてin-situで反応を追跡できる測定系を試作した。露光前後のスペクトル変化を検討した結果、1632,976cm^1のν_c=C、γ=CHの吸収帯が露光により消失すること、735cm^<-1>にCH変角振動吸収帯が出現すること、及び吸収帯位置が全体的に低波数側にシフトする特徴が得られた。これらは、共役系が切断され四員環を形成する光重合反応機構に対応している。ラマン法ではアルゴンイオンレーザー(514.15nm)を励起光源とし、光電子増倍管による測定とマルチチャンネル検出器(MCD)による測定(所要時間1秒)とを行った。反応前の試料は蛍光による妨害のため測定は困難であったが反応後については赤外法による解析結果とほぼ同様の結論を得た。2)赤外法でマイクロ秒からミリ秒の時間分解能を持つ測定系開発の第一段階として、干渉計の可動鏡を段階的に走査して光路差を作るステップスキャン型FTIR分光計の開発を行った。インターフェログラムのセンターバースト位置で検討したところ、可動鏡の0.1ミクロン単位のパルス送りでも良好な再現性が得られ、FFTの結果も妥当であった。3)ラマン法では、長波長域に発振線を持つレーザーとゲート付のMCDを利用することにより、また赤外法ではステップスキャンFTIRでボックスカー積分器で信号処理を行うことにより、前者で+1秒からミリ秒、後者でマイクロ秒からミリ秒の動的過程解析が可能と言える。
タグチメソッドと反応生成物分析によるばらつきの少ないジオポリマーの製造方法の提案

ジオポリマーは,短時間での強度発現,耐酸性,耐高熱性などの優れた特性を有し,次世代の建設材料として期待されている。一方,設計パラメータが多岐にわたり合理的な配合設計が未確立であることや,品質のばらつき等の問題が実用化への障壁となっている。本研究では,タグチメソッドにおける動特性のパラメータ設計を適用し,フライアッシュベースジオポリマーの最適な製造条件を明らかにすることを目的としている。本研究により,フライアッシュの品質のばらつきに起因する影響を和らげ,ジオポリマーの品質を安定化できる条件を見出すことができれば,同材料の配合設計段階における省力化と当該研究の活発化につながるものと考えられる。
有機ナノ相分離構造の作製と相互浸透型薄膜太陽電池への応用に関する研究

アクセプタ分子のフラーレン薄膜とドナー分子の導電性高分子を用いた有機ナノ相分離構造を有する相互浸透構造は、有機薄膜太陽電池の理想的な構造として注目を浴びている。有機薄膜太陽電池の光電変換特性向上のためには、活性層構造、すなわちドナー一アクセプタミクロ相分離構造の精密な制御が重要である。ミクロ相分離構造の形状は、電荷生成や電荷輸送の過程で重要な役割を担い、エネルギー変換効率に大きく影響を与える。有機薄膜太陽電池のドナー-アクセプタ界面の構造を精密に制御するためには、界面構造の精密な解析手法が重要である。しかしながら、ドナー分子とアクセプタ分子が三次元的に入り組む相互浸透構造を解析する手法は確立されていない。そこで、相互浸透型有機薄膜太陽電池の活性層における深さ方向の組成分析を、X線光電子分光法によって行い、活性層構造解析した。結果として、相互浸透構造は数10から100nm幅のナノロッド形状のフラーレンと、10-50nm程度のナノレベルの凹凸による入り組んだドナー-アクセプタ界面を有することを見出した。すなわち、積層構造を維持しながら、かつ3次元的に入り組んだドナー-アクセプタ界面を有するミクロ相分離構造であることを明らかにした。この結果は、学術雑誌Thin Solid Filmsに投稿した。また、可溶性と液晶性を有するフタロシアニン誘導体を用い、ドナー分子とアクセプタ分子のナノレベルな相分離構造を種々の製膜有機溶媒を用いて作製し、その有機薄膜太陽電池応用、及び光電変換特性について検討及び評価を行った。結果として、製膜溶媒としてトルエンを用いた時に、フタロシアニン誘導体の結晶子サイズが励起子拡散長と同程度の大きさに制御できることを明らかにした。太陽電池素子の曲線因子が0.4から0.5まで向上し、高いエネルギー変換効率3.4%を達成した。この結果は、学術雑誌Japanese Jburnal of Applied Physicsにて報告した。本研究では、ドナー分子とアクセプタ分子のナノレベルな相分離構造を作製し、その有機薄膜太陽電池応用、及び光電変換特性について検討及び評価を行った。本年度の研究で得られた知見と業績をまとめると次のようになる。フラーレン薄膜と導電性高分子を用いた相互浸透構造は、有機薄膜太陽電池の理想的な構造として注目を浴びている。有機薄膜と金属電極の間の接触抵抗の低減や電流取り出し効率の向上は有機薄膜太陽電池の重要な課題の一つである。そこで、光電変換効率向上を目的として、両電極界面にバッファ層を導入した相互浸透型有機薄膜太陽電池の作製及び評価を行った。結果として、両電極間へのバッファ層挿入により、相互浸透型有機薄膜太陽電池の光電変換効率が約3倍に向上した。大幅な光電変換効率改善の理由として、有機薄膜と酸化金属半導体との間で、有機薄膜の導電率が大幅に向上することを見出した。この結果は、学術雑誌Materialsにて報告した。また、ナノレベルのドナー-アクセプタ相分離構造を形成する手法として、高い自己組織性を有する有機半導体材料を用いることが考えられる。そこで、高い自己組織性を有する有機半導体として、元来有機溶剤に不溶である低分子材料のフタロシアニンに置換基を導入することで可溶性を付与したフタロシアニン誘導体を用いて、バルクヘテロ構造でありながら良い相分離構造の形成、及びその有機薄膜太陽電池応用について検討を行った。結果として、フラーレン誘導体との混合比率を変化させることで、より光電変換に適したドナー-アクセプタ相分離構造の形成に成功し、可溶性低分子有機半導体材料を用いた有機薄膜太陽電池における世界最高レベルの光電変換効率を達成した。この結果は、学術雑誌Applied Physics Expressにて報告し、また、長崎大学で行われた2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会にて発表し、講演奨励賞を受賞した。本研究では、可溶性と液晶性を有するフタロシアニン誘導体を用い、ドナー分子とアクセプタ分子のナノレベルな相分離構造を作製し、その有機薄膜太陽電池応用、及び光電変換特性について検討及び評価を行った。可溶性フタロシアニン誘導体を用いた有機薄膜太陽電池の活性層膜厚依存性について検討を行った。結果として、活性層膜厚が120nmの時が最適である事を見出し、光電変換特性が改善した。この条件を用い、タンデム構造有機薄膜太陽電池を作製、評価したところ、1.27Vの非常に高い開放電圧を得る事を明らかにした。これらの結果は、学術雑誌Solar Energy Materials and Solar Cellsにて報告した。最も多く用いられる導電性高分子であるポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)を用いた有機薄膜太陽電池は高いエネルギー変換効率が報告されているものの、近赤外領域に吸収を持たない事が欠点である。そのため、近赤外領域に吸収を持つ有機半導体を混合する手法が考えられるが、P3HTとアクセプタ分子の相分離構造を保ちつつ、他種の有機半導体を混合する事は難しく、報告例が少ない。そこで、混合する有機半導体に液晶性を付与する事により、3種類の有機半導体においてもナノ相分離構造が作製可能であると考えられ、液晶性有機半導体混合によるP3HTを用いた有機薄膜太陽電池への近赤外領域吸収増感効果について検討を行った。結果として、液晶性有機半導体を混合することで、3種類の有機半導体によるナノ相分離構造の作製に成功し、高いエネルギー変換効率を得た。

P3HTを用いた有機薄膜太陽電池における吸収領域拡大への重要かつ新たな知見になると考えられる。これらの結果は学術雑誌Organic Electronicsにて報告した。アクセプタ分子のフラーレン薄膜とドナー分子の導電性高分子を用いた有機ナノ相分離構造を有する相互浸透構造は、有機薄膜太陽電池の理想的な構造として注目を浴びている。有機薄膜太陽電池の光電変換特性向上のためには、活性層構造、すなわちドナー一アクセプタミクロ相分離構造の精密な制御が重要である。ミクロ相分離構造の形状は、電荷生成や電荷輸送の過程で重要な役割を担い、エネルギー変換効率に大きく影響を与える。有機薄膜太陽電池のドナー-アクセプタ界面の構造を精密に制御するためには、界面構造の精密な解析手法が重要である。しかしながら、ドナー分子とアクセプタ分子が三次元的に入り組む相互浸透構造を解析する手法は確立されていない。そこで、相互浸透型有機薄膜太陽電池の活性層における深さ方向の組成分析を、X線光電子分光法によって行い、活性層構造解析した。結果として、相互浸透構造は数10から100nm幅のナノロッド形状のフラーレンと、10-50nm程度のナノレベルの凹凸による入り組んだドナー-アクセプタ界面を有することを見出した。すなわち、積層構造を維持しながら、かつ3次元的に入り組んだドナー-アクセプタ界面を有するミクロ相分離構造であることを明らかにした。この結果は、学術雑誌Thin Solid Filmsに投稿した。また、可溶性と液晶性を有するフタロシアニン誘導体を用い、ドナー分子とアクセプタ分子のナノレベルな相分離構造を種々の製膜有機溶媒を用いて作製し、その有機薄膜太陽電池応用、及び光電変換特性について検討及び評価を行った。結果として、製膜溶媒としてトルエンを用いた時に、フタロシアニン誘導体の結晶子サイズが励起子拡散長と同程度の大きさに制御できることを明らかにした。太陽電池素子の曲線因子が0.4から0.5まで向上し、高いエネルギー変換効率3.4%を達成した。この結果は、学術雑誌Japanese Jburnal of Applied Physicsにて報告した。高いエネルギー変換効率を達成するための有機ナノ相分離構造を作製する新しい手法として、液晶性有機半導体を利用する手法を開発した。当初の計画には無かった全く新しい考え方であり、様々な知見も得ており、順調に研究が遂行できていると考えられる。今後は液晶性有機半導体を利用した有機ナノ相分離構造の直接的な観察を試みる。現在、相互浸透型有機薄膜太陽電池の活性層構造について、直接的な観察に成功しており、同様に観察可能であると考える。また、本年度において、高分子有機薄膜太陽電池に液晶性有機半導体を導入することで、適切な相分離構造を有し、かつ吸収波長領域の増大に成功したが、同時に開放電圧の減少し、問題点となった。そこで、開放電圧が減少しない組み合わせの高分子有機半導体と液晶性有機半導体の組み合わせを探索し、更なるエネルギー変換効率の向上を目的とする。
抗菌性を有する軟質裏装材の研究

1.目的顎堤粘膜が極端に薄い症例や,口腔内にオブチュレーターを装着する症例では,しばしば軟質裏装材を使用する.しかしながら,軟質裏装材はCandida albicansの増殖を助長する傾向があり,これに対し抗菌材を含有したアクリル系軟質裏装材を用い,機械的性質および抗菌性試験を行った結果,良好な結果が得られた.そこで物性の安定したシリコーン系軟質裏装材に抗菌材を添加し,抗菌材含有率を変化させ,シリコーン系軟質裏装材の機械的性質と抗菌性に及ぼす影響について比較検討を行った.2.結果大気中放置後のショアー硬さ試験の結果,平均値の経時的変化は抗菌材の有無に係わらず増加傾向を示した.また,水中浸漬後のショアー硬さ試験の経時的変化も大気中放置後の結果と同様となった.吸水試験の結果,抗菌材含有シリコーン系軟質裏装材の中で比較的安定した値を示したのは,抗菌材含有率1,2%であった.抗菌性試験の結果,サーマルサイクルテストを行わなかった場合,抗菌材含有率3%までは生残菌数が増加傾向を示し,サーマルサイクルテストを行った場合,抗菌材含有率2%までは,生残菌数が減少したが,3%以降は増加傾向を示した.分散分析を行った結果,サーマルサイクルテストを行わなかった場合,抗菌材無添加に対し,3%のみ,サーマルサイクルテストを行った場合は,5%のみ有意な差が認められた.2つのショアー硬さ試験および吸水試験の結果から,抗菌材をシリコーン系軟質裏装材に添加した際,抗菌材とシリコーンに化学結合が存在しないため物性の劣化が起き,ショアー硬さの数値に大きな変化が認められなかったのではないかと考えられ,この傾向は特に水中浸漬の際,顕著に現れた.また,化学的結合が得られないもう一つの問題点として,抗菌材とシリコーンとの間に間隙ができることに加え,母材である高分子軟性材料が多孔質であるため,吸水試験や抗菌性試験で良い結果が得られなかったと思われる.1.目的顎堤粘膜が極端に薄い症例や,口腔内にオブチュレーターを装着する症例では,しばしば軟質裏装材を使用する.しかしながら,軟質裏装材はCandida albicansの増殖を助長する傾向があり,これに対し抗菌材を含有したアクリル系軟質裏装材を用い,機械的性質および抗菌性試験を行った結果,良好な結果が得られた.そこで物性の安定したシリコーン系軟質裏装材に抗菌材を添加し,抗菌材含有率を変化させ,シリコーン系軟質裏装材の機械的性質と抗菌性に及ぼす影響について比較検討を行った.2.結果大気中放置後のショアー硬さ試験の結果,平均値の経時的変化は抗菌材の有無に係わらず増加傾向を示した.また,水中浸漬後のショアー硬さ試験の経時的変化も大気中放置後の結果と同様となった.吸水試験の結果,抗菌材含有シリコーン系軟質裏装材の中で比較的安定した値を示したのは,抗菌材含有率1,2%であった.抗菌性試験の結果,サーマルサイクルテストを行わなかった場合,抗菌材含有率3%までは生残菌数が増加傾向を示し,サーマルサイクルテストを行った場合,抗菌材含有率2%までは,生残菌数が減少したが,3%以降は増加傾向を示した.分散分析を行った結果,サーマルサイクルテストを行わなかった場合,抗菌材無添加に対し,3%のみ,サーマルサイクルテストを行った場合は,5%のみ有意な差が認められた.2つのショアー硬さ試験および吸水試験の結果から,抗菌材をシリコーン系軟質裏装材に添加した際,抗菌材とシリコーンに化学結合が存在しないため物性の劣化が起き,ショアー硬さの数値に大きな変化が認められなかったのではないかと考えられ,この傾向は特に水中浸漬の際,顕著に現れた.また,化学的結合が得られないもう一つの問題点として,抗菌材とシリコーンとの間に間隙ができることに加え,母材である高分子軟性材料が多孔質であるため,吸水試験や抗菌性試験で良い結果が得られなかったと思われる.1.目的顎堤粘膜が極端に薄く,被圧変位性が小さい症例や,顎欠損を伴い口腔内にオブチュレーターを装着する症例では,しばしば軟質裏装材を使用する.しかしながら,軟質裏装材はCandida albicansなどの真菌類の増殖を助長する傾向があり,義歯床下粘膜を長期的に保全することを目的に,シリコーン系軟質裏装材に抗菌材を軟質裏装材に添加し,抗菌材無添加の軟質裏装材と抗菌材含有軟質裏装材の値を比較検討した.2.結果抗菌材含有率3%のアクリル系軟質裏装材を試作し,ショアー硬さ(精製水中浸漬及び大気中放置),吸水性ならびに抗菌性を比較した結果,床用レジンと同じく有効な結果が得られたが,シリコーン系軟質裏装材はアクリル系軟質裏装材と比較し細菌の増殖傾向が高いものの,口腔内での安定性ではシリコーン系軟質裏装材が優れているため,今回,シリコーン系軟質裏装材に抗菌材を1,2,3,5,7%の割合で添加し,抗菌材の含有率が機械的性質と抗菌性に及ぼす影響について比較検討した.水中浸漬後のショアー硬さにおいてどの含有率でも増加傾向を示し,これは,大気中放置後のショアー硬さ試験においても同様であった.吸水性試験の結果においても若干の増加傾向が見られるものの,大きな経時的変化は見られなかった.

抗菌性試験の結果,サーマルサイクルテストの有無にかかわらず,抗菌材の含有率が高くなるに従い生菌数は減少し,2%以上においてその数は顕著な減少を示した.今回の結果から,抗菌材を2%添加した条件にて機械的性質を劣化させず,有効な抗菌性を有するシリコーン系軟質裏装材が得られると示唆された.1.目的顎堤粘膜が極端に薄く,被圧変位性が小さい症例や,顎欠損を伴い口腔内にオブチュレーターを装着する症例では,しばしば軟質裏装材を使用する.しかしながら,軟質裏装材は真菌類,特にCandida albicansの増殖を助長する傾向があり,これに対し抗菌材を含有したアクリル系軟質裏装材を用い,機械的物性および抗菌性試験を行った結果,良好な結果が得られた.そこでアクリル系軟質裏装材よりも物性の安定したシリコーン系軟質裏装材に抗菌材を添加し,抗菌材含有率を変化させ,シリコーン系軟質裏装材の機械的性質と抗菌性に及ぼす影響について比較検討を行った.2.結果水中浸漬後のショアー硬さ試験の結果,軟質裏装材は増加傾向を示し,二,三週間後では大きな変化は認められなかった.また,大気中放置後のショアー硬さ試験の経時的変化も水中浸漬後の結果と同様となった.平均値の差の検定を行った結果,有意な差は認められなかった.吸水試験の結果,抗菌材添加,無添加に関わらず軟質裏装材に大きな経時的変化は見られなかった.抗菌性試験の結果より,抗菌性軟質裏装材において生残菌数は減少し,抗菌材無添加の軟質裏装材と比較し,有意な差が認められた.実験結果より,抗菌材含有率が高くなるに従い,硬度に増加傾向が認められ,吸水率においてもわずかな増加傾向を示した.問題となる抗菌性試験においては,抗菌材無添加の軟質裏装材の生残菌数が高い値を示したのに対し,抗菌材含有軟質裏装材は有効な抗菌性が得られた.しかしながら,抗菌材含有率が高くなるに従い,硬化時間が遅延する傾向が認められた.この理由として,抗菌材が触媒に影響を及ぼしたと考えられ,今後,抗菌材の組成を確認し,それに対し,シリコーン系軟質裏装材の組成を組み替えなければならないと思われる.
超高速ヒステリシス形同期電動機

1.昭和61年度二相, 2極, 300Hz, 1KW, 18,000r.p.mのヒステリシス電動機を設計する.(a)固定子はこれまでの基礎的研究成果を参考にして,鉄心の選定,スロットの形状,寸法比の最適値を決定[山洋電気(株)].(b)回転子はヒステリシス電動機に適したFe-Cr-Co系磁石鋼で, H_cを低く(300Ce程度), Brを高く(15KG以上)し,これまでの研究成果から最適な寸法比を決定して,試作した[オリエンタルモータ(株)],試作電動機について,同期時特性,始動時並びに振動特性を測定した.その結果から,方形波インバータの定格電圧,電流の関係から,電動機固定子巻線の入力電圧を下げる必要が生じ,次年度固定子巻線の再設計から行うこととなる.昭和62年度再設計した固定子をメーカー[山洋電気(株)]で試作した(昭和62年8月完成).試料機について,再度,同期時特性,始動時並びに振動特性を測定した(昭和63年1月実験終了),なお,測定と並行して(昭和62年5月開始63年1月終了)試料機の同期脱出特性の解析を行った.解析結果は実験結果と比較的よく一致し,本解析法が妥当なことを確認した.尚,この電動機の空間高調波,時間高調波の低減法は超高速,高性能ヒステリシス電動機実現のためのキーポイントであるが,これら高調波の低減法は筆者らによって基礎研究が終っており,次年度に継続して完成させる予定である.本研究の成果は次の二つにまとめられる.(1)これまでは空間高調波または時間高調波のみが含まれる場合のヒステリシス電動機の脱出時特性の解析が行われたに過ぎなかった.本研究ではこれを空間高調波と時間高調波の両方が含まれる一般的な場合に拡張して,脱出時特性の解析を行った.尚,精度はかなりよいことを確認できた.(2)振動特性は正弦波,方形波, PWM波の順に振動加速度が大きくなること,および周波数成分も定量的に明らかにした.1.昭和61年度二相, 2極, 300Hz, 1KW, 18,000r.p.mのヒステリシス電動機を設計する.(a)固定子はこれまでの基礎的研究成果を参考にして,鉄心の選定,スロットの形状,寸法比の最適値を決定[山洋電気(株)].(b)回転子はヒステリシス電動機に適したFe-Cr-Co系磁石鋼で, H_cを低く(300Ce程度), Brを高く(15KG以上)し,これまでの研究成果から最適な寸法比を決定して,試作した[オリエンタルモータ(株)],試作電動機について,同期時特性,始動時並びに振動特性を測定した.その結果から,方形波インバータの定格電圧,電流の関係から,電動機固定子巻線の入力電圧を下げる必要が生じ,次年度固定子巻線の再設計から行うこととなる.昭和62年度再設計した固定子をメーカー[山洋電気(株)]で試作した(昭和62年8月完成).試料機について,再度,同期時特性,始動時並びに振動特性を測定した(昭和63年1月実験終了),なお,測定と並行して(昭和62年5月開始63年1月終了)試料機の同期脱出特性の解析を行った.解析結果は実験結果と比較的よく一致し,本解析法が妥当なことを確認した.尚,この電動機の空間高調波,時間高調波の低減法は超高速,高性能ヒステリシス電動機実現のためのキーポイントであるが,これら高調波の低減法は筆者らによって基礎研究が終っており,次年度に継続して完成させる予定である.本研究の成果は次の二つにまとめられる.(1)これまでは空間高調波または時間高調波のみが含まれる場合のヒステリシス電動機の脱出時特性の解析が行われたに過ぎなかった.本研究ではこれを空間高調波と時間高調波の両方が含まれる一般的な場合に拡張して,脱出時特性の解析を行った.尚,精度はかなりよいことを確認できた.(2)振動特性は正弦波,方形波, PWM波の順に振動加速度が大きくなること,および周波数成分も定量的に明らかにした.1。二相,2極,300Hz,1KW,18,000r.p.mの試作ヒステリシス電動機を基礎設計した(61年5月)(【I】)固定子はこれまでの基礎的研究成果を考慮して、鉄心の選定,スロット形状,寸法比の最適値を決定(61年7月)。(【II】)回転子はヒステリシス電動機に適したFe-Cr-Co磁石鋼とアルニコ磁石鋼で、Fe-Cr-Co磁石鋼はHcを350Oe程度、アルニコ【II】は200Oe程度で、Brは高く(アルニコ【II】で12KG以上、Fe-Cr-Co磁石で13KG以上)とし、これまでの研究成果から最適な寸法比を決定(61年8月)。2。試作機の振動特性を測定する携帯形振動計(リオン製,VM-61形一式)は61年8月に購入済。3。回転子リングは東北金属(株)にFe-Cr-Co磁石鋼(16個),アルニコ【II】磁石鋼(4個)及びこれらと比較のため希土類コバルト系プラスチック磁石鋼(16個)を依頼した(61年10月)。

尚固定子の試作は三洋電気(株)に依頼し(9月),12月20日に完成した。4。回転子リングはヒステリシス電動機用として最適な磁気特性のため、Brが高く、Hcが比較的小さく、特殊仕様となるため、製作困難で何度が試作を繰り返した後、希望値に近いBr,Hcのものを得た(62年3月5日完成)。5。出来上った回転子リングについて、B-Hループを測定し(62年4月)、回転子を製作する(62年5月末日)。6。試料機について既存の測定器により電動機特性を測定する(62年6月)。7。理論解析して、実験結果を考慮した最適な回転子リングのBr,Hcおよび固定子,回転子の寸法比を再決定し、62年度の研究に継続させる。成果の発表は第一回目の試作機の測定終了後の62年6月以降となる予定である。
部分酸化型水素製造システムへの酸素透過膜の実装試験による最適化

本研究では、セリウム酸化物基複合体型酸素透過膜モジュールを実際にシステムに実装し、エクセルギー評価に基づく酸素透過膜の導電特性の最適化により高い水素製造効率を達成する指針を得ることが目的である。平成18年度は、1)酸素透過膜型水素製造システムの作製とメタン改質特性の測定、2)酸素透過膜の導電特性の解明を実施した。作製された酸素透過膜モジュールのメタン改質試験は780950°Cの範囲で行われ、膜材料の酸素透過速度から予測される水素製造量が得られた。膜のイオン・電子伝導度はイオンブロッキング法により分離され、900°Cでは高酸素分圧側から低酸素分圧側に移行するにつれて10^<-7> bar近傍で主要キャリアが酸素イオンから電子に代わることが判明した。平成19年度は、1)酸素透過膜の発熱量評価、2)固体電解質を用いた水素・電力併産システムとのエクセルギー損失の比較を実施した。電気伝導度の酸素分圧依存性から酸素透過に伴う膜のジュール発熱量は150 sccmのメタン投入量当たり8.4 Wと決定された。固体電解質としては20mol%Sm添加CeO_2を用い、電極にはBa_<0.5>Sr_<0.5>Co_<0.8>Sr_<0.2>O_<3-δ>と(Ce_<0.8>Sm_<0.2>)O_2-50vol%NiOを用いた。作製したセルをAr-10%CH_4を燃料として700°Cでの部分酸化反応に供したところ、電流密度が288 mA/cm^2のとき最高出力密度131 mW/cm^2を得た。このシステムの熱力学コンパスを作成したところ出力密度に比例してエクセルギー効率は上昇し最高出力密度の作動点において最大46.7%に達した。一方、酸素透過膜による水素製造システムと擬似できる短絡状態における効率は22.8%であり、排熱等を与エネルギープロセスとして組み込むことが可能な高温環境下では水素・電力併産型の効率が高いことが分かった。本研究では、セリウム酸化物基複合体型酸素透過膜モジュールを実際にシステムに実装し、エクセルギー評価に基づく酸素透過膜の導電特性の最適化により、水素製造効率75%(低位発熱量換算)を達成する指針を得ることが目的である。今年度は、1)酸素透過膜型水素製造システムの作製とメタン改質特性の測定、2)酸素透過膜の導電特性の解明を実施した。セリウム酸化物基複合体型酸素透過膜の実装に際して、セパレーターには1.6mm厚のフェライト基耐熱ステンレスを、膜とセパレーターの接合部には熱膨張係数が11×10^<-6>/°Cに調整されたガラスを用いた。ガラスは遊星型ボールミルにより粉末状に粉砕され粘結剤となるPEG400と混合後、セパレーターに塗布された。シール温度は850°Cとした。これらの構成材料・製造プロセスにより、割れ等のないモジュールが得られ、ヘリウム150sccmを燃料極側に流通させた際の窒素リーク量が0.2%以下に抑制された。モジュール1枚当りの酸素透過膜の実効面積は9cm^2である。実装する酸素分離膜の膜厚が200μm以上に大きくなると膜に割れが発生し歩留まりが低下する傾向があった。

この酸素透過膜モジュールのメタン改質試験は780950°Cの範囲で行われ、膜材料の酸素透過速度から予測される水素製造量が得られた。しかし、試験時にセパレーターからの膜の剥離が起きるためシール部にはさらなる改善が必要とされる。エクセルギー解析のためには膜の発熱量を定量化する必要がある。そこで、膜のイオン・電子伝導度をイオンブロッキング法により分離し測定した。その結果、900°Cでは高酸素分圧側から低酸素分圧側に移行するにつれて、10^<-7>bar近傍で主要キャリアが酸素イオンから電子に代わることが判明した。この電気伝導度特性から酸素分離膜内での発熱分布が推定された。本研究では、セリウム酸化物基複合体型酸素透過膜モジュールを実際にシステムに実装し、エクセルギー評価に基づく酸素透過膜の導電特性の最適化により、水素製造効率75%(低位発熱量換算)を達成する指針を得ることが目的である。今年度は、1)酸素透過膜の発熱量評価、2)固体電解質を用いた水素・電力併産システムとのエクセルギー損失の比較を実施した。酸素透過膜にはテープキャスト法により作製された厚さ0.25mmの(Ce_<0.85>Sm_<0.15>)O_2-15vol%MnFe_2O_4を用いた。昨年度測定された膜の作動温度(900°C)における電気伝導度(電子/酸化物イオン)の酸素分圧依存性から酸素透過に伴う膜のジュール発熱量は150sccmのメタン投入量当たり8.4Wと決定された。固体電解質としては20mol%Sm添加CeO_2(0.3mm厚)を用い、電極にはBa_<0.5>Sr_<0.5>CO_<0.8>Sr_<0.2>O_<3-δ>(カソード)と(Ce_<0.8>Sm_<0.2>)O_2-50vol%NiO(アノード)を用いた。作製したセルをAr-10%CH_4を燃料として700°Cでの部分酸化反応に供したところ、電流密度が288mA/cm^2のとき最高出力密度131mW/cm^2を得た。このシステムの熱力学コンパスを作成したところ出力密、度に比例してエクセルギー効率は上昇し最高出力密度の作動点において最大46.7%に達した。一方、酸素透過膜による水索製造システムと擬似できる短絡状態における効率は22.8%であり、排熱等を与エネルギープロセスとして組み込むことが可能な高温環境下では水素・電力併産型の効率が高いことが分かった。
カルシウム表面修飾による高強度セラミックスへの骨伝導性付与

高強度セラミックスの表面に原子分子ナノオーダーレベルでCaイオンを修飾することにより骨伝導性を付与することを試みた。処理条件の最適化を行った結果、アルミナ基板を125°Cで7日間50mmo1・L^-1の塩化カルシウム水溶液で水熱処理を施した試料表面に、最も多くのCaが固定化されることが明らかになった。この条件で処理したアルミナ基板は擬似体液中でアパタイトの自発析出能を示した。さらに、ラット骨髄由来細胞の応答を調べたところ、処理群は未処理群と比較して有意に高い値を示した。本研究は高強度セラミックスの表面に原子分子ナノオーダーレベルでCaを修飾することにより骨伝導性を付与することを目的としています。本年度は,水熱処理法を用いたアルミナおよびジルコニア表面のCaの固定化について検討を致しました。処理に用いるカルシウム塩水溶液の種類やpH,濃度,処理時間等を変動因子として,材料表面に効果的にCaを固定化させるための水熱処理条件の最適化を行いました。処理温度を高くすれば反応速度が高まりCa修飾量が増すと予想されましたが,実際には水熱環境で表面腐食反応が同時に進行するため,これが原因して処理温度とCa表面修飾量に相関性が得られないことが判明しました。鋭意検討した結果、アルミナについては125°Cで7日間水熱処理を施した試料表面に最も多くのCaが固定化されることが分かりました。同処理をジルコニアに適用したところ,低温や短時間処理において構造変化はみられなかったものの,処理時間が長くなると正方晶から単斜晶への相転移が観察され強度が低下しました。擬似体液を用いてCaを固定化したアルミナ試料のin vitro骨伝導性を評価したところ,Caの固定量とアパタイトの自発析出量との間に相関性が見られました。ラット骨髄細胞を用いて初期細胞接着性,細胞の接着形態および細胞増殖挙動に関して評価したところ,処理群は未処理群と比較して有意に高い値を示しました。本処理はジルコニアの表面処理としては引き続き検討の余地があるものの,アルミナに対しては力学的強さに影響を及ぼさないことから,アルミナ表面に骨伝導性を付与するための一手法として有望であると結論付けました。本年度は,Caイオンを含む溶存オゾン水を用いてアルミナおよびジルコニア表面に水酸基を形成させ,これを介してCaを表面修飾させる新たな手法に取り組みました。オゾン濃度を一定(約15ppm)にして,処理に用いるカルシウム塩水溶液の種類やpH,濃度,処理時間等を変動因子として,Caの固定化に有効な処理条件を調査しました。その結果,アルミナについてはCaを固定化させる条件が見出せませんでしたが,ジルコニアについては処理条件によって表面にCaが固定化されることが分かりました。この両者の基板におけるCa表面修飾の違いは表面水酸基の電荷が影響していると考察されました。Ca修飾したジルコニアについて正方晶から単斜晶への相転移が観察されなかったものの,オゾン処理後に結晶形態が変化する様子が観察され,低温劣化の可能性が示唆されました。前年度と本年度の結果を踏まえて,アルミナへの水熱処理の適用が最も効果的に基板表面にCaを修飾させる方法であると結論付けられたため,この処理によってCa表面修飾したアルミナ基板を用いて,ラット骨髄細胞の応答性を詳細に検討致しました。その結果,細胞-材料間接着構造形成(アクチン,ビィンキュリン),細胞の分化挙動(ALP活性,オステオカルシン),石灰化基質生成量(Bone nodule)に関して,処理群は未処理群と比較して有意に高い値を示すことが分かりました。本研究で見出された125゚Cで7日間水熱処理を施したアルミナは骨組織と直接結合することが期待されるような臨床用途への応用が期待されます。
含BNカーボンナノチューブのボトムアップ合成法の開発

本研究では,タンデムボラFriedel-Crafts反応を鍵反応として用いることで,含BNカーボンナノチューブの部分構造である含BNバッキーボウルおよび含BNシクラセンを合成する。更に,これら含BN湾曲π共役分子をテンプレート分子として用いることで,化学気相成長法による含BNカーボンナノチューブの精密合成を目指す。
星間塵に含まれる直線分子固体-急冷炭素質物質の3.05,14.9μmピークの解析

(目的)星周に存在する炭素質の塵の候補として、筆者らは急冷炭素質物質(QCC)を提唱してきた。QCCの特徴はプラズマからの析出物として、飽和炭化水素の化学種から高度に不飽和なポリインなどを含むことである。QCCに含まれるポリインの赤外線吸収の測定から、天体観測の基礎データを確定することをめざす。(実験と結果)〈装置製作1〉ポリインは室温以下の低温でのみQCC中に安定に存在する。高温のプラズマガス中のポリインを安定にトラップするために、冷却効率の良い試料捕集装置を製作した。赤外測定用のKBr結晶ホルダを装着した銅管を真空中の所定の位置に設置できるよう、特性の真空フランジを製作した。この銅管に液体窒素を流して、KBr結晶を冷却し、同時に高温のプラズマガスを吹き付け、-160°Cの基板温度でQCCを捕集できた。〈装置製作2〉低温・真空測定用に、両端にKRS5の窓をつけた、液体窒素で冷却できる赤外測定用真空セルを製作した。製造後、直ちに試料を本セルに移し、試料の赤外スペクトルを簡易測定した。〈ポリイン分子スペクトル測定〉局所的に冷却した低温セル内のKBr結晶上に、ジアセチレンの固体を積層し、そのスペクトルを測定した。2.9993.006μ(伸縮振動)、14.85μ(変角振動)にピークを検出されたが、同時に共存するガス成分のスペクトルが見られた。今後、ガスの影響を少なくする改良が必要である。〈QCCのスペクトル測定〉-88250°Cまでの温度範囲で6試料を製造しその赤外スペクトルを測定した。100°Cを境にスペクトルが2群に分かれる。100°C以上では、基板上で重合が進み、全体にピークの高さが際だたない。100°C以下では、分子性のピークが目立ち、-10°C以下の試料で3.05μ、14.9μピークが見られた。今後、濃い低温のダスト観測の中から、このピークが検出できることを基待する。
量子原理・確率原理に基づく認知情報処理

量子原理に基づく情報処理の研究を進めるにあたり、我々は二つの側面から研究を進めてきた。一つは情報処理に必要な処理系の数理モデルであり、もう一つは物理系と素子を想定しての基本的な素子動作の研究である。昨年度は数理モデルでの成果が主であったが、今年度は特に後者についてさまざまな成果が得られたので、今回はこの素子動作研究について報告する。想定した物理系は、微小共振器中での励起子と光子との相互作用の系であり、これは通常用いられている二準位系のモデルに帰着することができる。この系の特徴は、一つは微小半導体系であるため素子としての拡張性にすぐれていること、二つめは電場を印加することによってラビ振動のスイッチングの可能性が期待できること、さらに光による制御素子であることの3つである。さらに光子と励起子との相互作用にともなうラビ振動はすでに観測されており、この系が全く非現実的であるというわけではない。以上のことからこの系に着目し、量子計算素子の可能性を調べるために、二準位系モデルを用いて数値計算を行うことで、素子の基本的動作について調べた。数値計算の結果、一素子については、ラビ振動のスイッチング動作と時間による位相操作によって任意のユニタリー変換を構築できることがわかった。これは光を用いた素子という観点からみると非常に大きな成果だと言える。現状で調べられている光制御による素子は、位相変化が光の振動数と同程度の速さで変化するため、現在の制御技術では位相変化が速すぎて操作が非常に困難だからである。二素子に関しては、二素子がお互い励起子状態である場合にかぎりなんらかの相互作用があると考え、第一近似として双極子双極子相互作用を想定して、二準位モデルに組み込んだ。その結果、基本的なCNOT動作をすることがわかった。さらにデモンストレーションとして、グローバーの検索アルゴリズムを実行させ、基本的な動作を確認することもできた。このように素子の基本動作と制御を明らかにしたことは、これらの動作や操作を認知処理系に組み込んだ具体的な処理系のモデルを構築するにあたって、最初の足がかりとなるものである。量子計算は、まったく新しい原理に基づく計算機の可能性を開き、巨大な数の素因数分解など、古典的な計算アルゴリズムでは膨大な計算量の必要な計算を、はるかに少ない計算量で解けることが理論的に示されている。しかし、こうした新しい計算の可能性を実現する量子計算機を実際に作るためには、量子ドットを表現できる量子的重ね合わせ状態を実現する必要がある。これまで、レーザー系、イオントラップ系、ジョセフソン接続超伝導素子などが提案されているが、現実的な量子ビット実現の展望はまだ開かれていない。最近、山西正道氏たちは、このようなハードウエアを実現するために、ラビ振動を利用した半導体QEDによる量子素子デバイスを提案した。我々は、平成12年6月に「量子計算の実現に向けて(1)」、という研究会を組織して、このアイデアを中心にして議論を行った。(山西正道「半導体キャビティQEDによる量子操作:THz電磁波発生、量子ビット、制御NOT」、宮村修「山西の方程式を解く」、森田憲一「可逆コンピューティング」)励起子と共振器モードにある光子からなる2準位モデルを考え、2つの固有状態の時間発展の量子力学的振舞いのシミュレーションを行った。ラビ振動を取り込むような設定を実現し、振動の強さ、周期等を詳細に計算した結果、このデバイスは、量子ビットを実現できる可能性があることが明らかになった。今後、さらに現実に近い系でシミュレーションを進めるとともに、今後重要になると思われる量子計算のシミュレーションコードについても開発を進めていく予定である。

さらにデモンストレーションとして、グローバーの検索アルゴリズムを実行させ、基本的な動作を確認することもできた。このように素子の基本動作と制御を明らかにしたことは、これらの動作や操作を認知処理系に組み込んだ具体的な処理系のモデルを構築するにあたって、最初の足がかりとなるものである。