hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深層学習とロバスト制御を応用した核融合炉心プラズマの予測・予知制御に関する研究

本研究では、ディスラプション予知に焦点を当てた予測・予知制御の研究を進めている。ディスラプションを引き起こす要因を定性的・定量的に見極めるべく、第一原理やMHD方程式系をベースとした理論・シミュレーション研究が盛んに行われているが、ここではディスラプションに関する豊富な実験データに対して機械学習の手法を導入し、ディスラプションの予知を試みる事とした。具体的には、JT-60Uにおける高ベータプラズマ実験を対象とし、ディスラプションを起こした82ショットと、ディスラプションを起こさなかった安定な放電72ショットの合計154ショットを選んだ.また,予知に用いる候補変数として、プラズマ電流、規格化ベータ値、安全係数など10個のパラメータを選出し、それらの中の幾つかについては時間微分値も独立パラメータとして採用した結果、全部で17個のパラメータとなった。ただしこれら候補変数全てでディスラプションを予知することが目的ではなく,この候補変数の中から予知に重要な変数の組合せを自動抽出する手法の開発を目指した。次に、変数選択問題は,候補となる変数の中から分類に本質的な意味のある変数の部分集合・組合せを選択する必要があり、ここでは変数の組合せ全てについて網羅的に探索する手法である全状態探索法を採用した。具体的な機械学習手法の解析ツールとしては、サポートベクターマシン(SVM)を採用した。予知精度の指標として,正しく発生を予知した割合と発生を誤報した割合を採用した。その結果、規格化ベータ値、グリーンワルド密度比、非円形度などを含む67個のパラメータの組み合わせが最もディスラプション予知の精度が高い事が見いだされた。これにより、機械学習手法を用いてディスラプション予知の可能性を示すと共に、ディスラプション物理に起因する主要な物理パラメータが抽出できる可能性の見通しが得られた。ITERの炉心プラズマ制御に関して、最も重要な課題としてディスラプション制御が挙げられている。ディスラプションは、単に核融合炉出力が突然停止するのみならず、真空容器や炉内構造物に大きな機械的・熱的影響を及ぼす。ディスラプションの物理的メカニズムとして、電磁流体的な不安定性や炉心プラズマの熱的バランスの破綻などが挙げられており定性的な理解は進んでいるが、必ずしも十分制御できている訳ではない。そのため、ITERでは世界の研究者にディスラプションに関して、その物理機構解明、予測・予知および制御手法の確立、炉内機器への影響緩和などを中心とした研究および情報交換を呼び掛けている。本研究では、グローバルな視点から核融合炉心プラズマの予測・予知制御を目指しているが、ディスラプションがITERでの緊急課題でもある点を鑑み、まずはディスラプション予知に焦点を当てた予測・予知制御の研究を進める事とした。ディスラプションを引き起こす要因を定性的・定量的に見極めるべく、第一原理やMHD方程式系をベースとした理論・シミュレーション研究が盛んに行われているが、本研究ではディスラプションに関する豊富な実験データに対して機械学習の手法を導入し、ディスラプションの予知を試みる事とした。この成果は、ディスラプション予知の手法としてSVMを用いた全状態探索法が有効であると共に、ディスラプションを引き起こす物理パラメータの抽出も可能としているので、理論・シミュレーション研究と連携することによりディスラプション物理の機構解明に向けた研究にも有益である事が判った。ディスラプション予知の手法としてSVMを用いた全状態探索法が有効である事が判ったので、今後は実験データの拡充と精査、および解析結果の評価手法などに研究を発展させてゆく予定である。具体的には、現在は内部インダクタンスや規格化ベータ値などのグローバルパラメータのみであるが、これに温度分布や安全係数分布などのプラズマ内部パラメータも加える。特に高ベータ実験では抵抗性壁モードが重要な役割を果たしているので、プラズマ回転のデータも組み込む。また予知精度は正しく発生を予知した割合と発生を誤報した割合の2次元空間でパラメータ化されるが、その結果から予知をどのように評価するかの評価手法についても検討を加える。以上、SVMを用いた全状態探索法を活用して、ディスラプション予知の精度向上を目指すと共に、ディスラプション物理に関する研究の深化も図る。

予知精度の指標として,正しく発生を予知した割合と発生を誤報した割合を採用した。その結果、規格化ベータ値、グリーンワルド密度比、非円形度などを含む67個のパラメータの組み合わせが最もディスラプション予知の精度が高い事が見いだされた。これにより、機械学習手法を用いてディスラプション予知の可能性を示すと共に、ディスラプション物理に起因する主要な物理パラメータが抽出できる可能性の見通しが得られた。ITERの炉心プラズマ制御に関して、最も重要な課題としてディスラプション制御が挙げられている。ディスラプションは、単に核融合炉出力が突然停止するのみならず、真空容器や炉内構造物に大きな機械的・熱的影響を及ぼす。ディスラプションの物理的メカニズムとして、電磁流体的な不安定性や炉心プラズマの熱的バランスの破綻などが挙げられており定性的な理解は進んでいるが、必ずしも十分制御できている訳ではない。そのため、ITERでは世界の研究者にディスラプションに関して、その物理機構解明、予測・予知および制御手法の確立、炉内機器への影響緩和などを中心とした研究および情報交換を呼び掛けている。本研究では、グローバルな視点から核融合炉心プラズマの予測・予知制御を目指しているが、ディスラプションがITERでの緊急課題でもある点を鑑み、まずはディスラプション予知に焦点を当てた予測・予知制御の研究を進める事とした。ディスラプションを引き起こす要因を定性的・定量的に見極めるべく、第一原理やMHD方程式系をベースとした理論・シミュレーション研究が盛んに行われているが、本研究ではディスラプションに関する豊富な実験データに対して機械学習の手法を導入し、ディスラプションの予知を試みる事とした。この成果は、ディスラプション予知の手法としてSVMを用いた全状態探索法が有効であると共に、ディスラプションを引き起こす物理パラメータの抽出も可能としているので、理論・シミュレーション研究と連携することによりディスラプション物理の機構解明に向けた研究にも有益である事が判った。ディスラプション予知の手法としてSVMを用いた全状態探索法が有効である事が判ったので、今後は実験データの拡充と精査、および解析結果の評価手法などに研究を発展させてゆく予定である。具体的には、現在は内部インダクタンスや規格化ベータ値などのグローバルパラメータのみであるが、これに温度分布や安全係数分布などのプラズマ内部パラメータも加える。特に高ベータ実験では抵抗性壁モードが重要な役割を果たしているので、プラズマ回転のデータも組み込む。また予知精度は正しく発生を予知した割合と発生を誤報した割合の2次元空間でパラメータ化されるが、その結果から予知をどのように評価するかの評価手法についても検討を加える。
地下水の水みちを考慮したモンゴル草原地帯における浅井戸掘削最適地の判定

本研究では,乾燥・半乾燥地に住む遊牧民が使いやすい「水位があまり深くなく水量の十分な浅井戸」を増やすことを目的に,測定が容易な地下流水音を用いた浅層地下水探査技術の開発を行った。その結果,以下の3点が明らかになった。1.地下流水音の音圧が検出限界と同程度の場合,その地点には地下水資源は存在しないと判断可能である。2.半乾燥地においても,地下水が賦存し微少な地下水流動が発生しているならば,地下流水音により高い精度で地下水位を推定可能である。3.地中に地下水の水みちがある場合,周囲の地下流水音との不連続が生じ,断層等の地質構造が判断できる。本研究では,モンゴル草原地帯において地下水が流動する際に発する微弱な音波を地表面から集音し,簡便かつ迅速に地下水位と地下水の水みち位置を特定すること目的とする。そのために,モンゴル草原地帯のさまざまな地質・地表面状態でのデータ取得を行うために,モンゴル北部の草原地帯・中央部の半乾燥草原地帯・南部の乾燥草原地帯の3か所に観測サイトを設ける。各サイトでの観測は,既存の観測井がある地点に測線を設け,地下流水音探査と既存の地下水探査技術を併用して地下水深・水みち位置の推定精度の確認を行う。また,各地質における地下流水音の周波数および異常値特性を比較し,地質が地下流水音に及ぼす影響についての解析を行うと同時に,地下流水音から地質の同定を試みる。平成27年度はモンゴル中央部の半乾燥草原地帯(トゥブ県バヤンウンジュール市)・南部の乾燥草原地帯(ウムヌゴビ県ブルガン市)の各地点で複数の測線を設け,以下の調査を行った。1距離計・角度計・GPSを用いた地形面測量。2地下流水音探査装置を用いた地下水位および水みち位置の推定。3地中レーダーを用いた地下水位探査。42次元比抵抗映像法を用いた地質構造の探査。5現地踏査と岩石サンプリングによる地質同定。地中レーダー,2次元比抵抗映像法から得られたデータを用いて,地下水位および水みち位置を決定した。また,上記の結果と地下流水音による解析結果と比較して地下水深の推定誤差を検証した,その結果,明確な地下水面が存在し帯水層厚が3m前後の半乾燥草原地帯では,地下流水音による地下水位の推定誤差は1mほどであった。明確な地下水位が存在しない南部乾燥草原地帯では,ほとんどの地点で地下流水音が発生していなかった。ただし,断層地形や石灰岩地域の地下水の水みち直上でのみ,非常に大きな地下流水音が観測された。平成27年度に予定していたモンゴル国内の2地域の調査をすべて完了した。得られたデータを解析した結果,ある程度の地下水資源が存在する地点では,地域の地下水位を推定する平面的な地下水探査技術として,地下流水音探査法が有用であることが示された。また,浅層地下水がほぼ存在しない乾燥地域においては,地下流水音を用いることで近傍に地下水の集中する水みちの有無を確定できることが明らかになった。これらの結果は研究計画時点にて推定されていた成果とほぼ同じであり,研究が予定通りに進行していると判断できる。本研究では乾燥地における地下水資源の探査を念頭に,地下水が流動する際に発する微弱な音波を地表面から集音することで,簡便かつ迅速に地下水位と地下水の水みち位置を特定することを目的としている。そのために,モンゴル草原地帯の様々な地質・地表面状態でのデータ取得を行うため,既存の観測井戸の周囲に測線を設け,地下流水音探査と既存の地下水探査技術を併用して地下水深・水みち位置の推定精度の確認を行った。さらに,地下流水音データを用いて地質の同定を試みた。平成28年度はモンゴル北部の草原地帯(ブルガン県モゴド市)の異なる地質・植生状態の斜面にて3カ所の測線を設け,以下の調査を行った。1小型UAV・距離計を用いた地形測量。2地下流水音探査装置を用いた地下水位及び水みち位置の推定。32次元比抵抗映像法を用いた地質構造および地下水賦存状態の探査。4現地踏査と岩石サンプリングによる地質同定。2次元比抵抗映像法および測量データを用いて,地下水位及び水みち位置を決定した。また,モゴド市では断層構造が非常に発達しているため,同データを用いて地中の断層構造の模式化を行った。平成27年度までの現地調査で得られた「地下流水音圧-地下水位」の関係式を用いて,地下流水音データから各斜面の地下水位を推定した。得られた推定地下水面と2次元比抵抗映像法による飽和水比抵抗値の深度を比較したところ,ある程度地下水が豊富かつ明確な地下水面が形成されている堆積岩帯では両者の誤差は1m以内であった。一方,地下水が乏しく明確な地下水面が確認されなかった花崗岩帯では,両者の誤差は大きく最大で5mほどであった。また,堆積岩帯で断層構造が卓越している地点では,全ての地点で地下流水音が相対的に大きくなっていた(周囲の推定深度+0.61.0m程度)。この結果は,断層構造による水みち位置を地下流水音により特定可能であることを示唆した。

1.地下流水音の音圧が検出限界と同程度の場合,その地点には地下水資源は存在しないと判断可能である。2.半乾燥地においても,地下水が賦存し微少な地下水流動が発生しているならば,地下流水音により高い精度で地下水位を推定可能である。3.地中に地下水の水みちがある場合,周囲の地下流水音との不連続が生じ,断層等の地質構造が判断できる。平成28年度は,モンゴル北部の草原地帯での現地調査を予定している。調査内容は平成27年度とほぼ同じの,1地形面測量。2地下流水音探査装置を用いた地下水位および水みち位置の推定。3地中レーダーを用いた地下水位探査。5現地踏査と岩石サンプリングによる地質同定。である。観測予定地が永久凍土帯を含むため,帯水層上部の凍結した地下水が地下流水音に及ぼす影響を確認することを目的の一つとして追加し,各種データの取得と解析を試みる。地下水水文学平成27年度は,モンゴル国内の地盤探査に国内の地盤探査装置を用いる予定であった。そのため機材の輸送費を考慮した予算申請を行ったが,一部の探査機器を共同研究先のモンゴル科学技術大学にて借用することが出来た。その結果,使用予定額に差額が生じた。平成28年度は,新たに導入された大型地盤探査装置をモンゴル国内にて試用する予定である。そのため,研究計画時より機材輸送費が大幅に上がることが見込まれるため,平成27年度の繰越予算をこれに充当する予定である。
独創的な組織工学技術を用いた人工気管作成の試み

弾力性のあるチューブ状の組織を、虚脱に対する強度をもつリング状の組織が補強する、という本来の気管に準じた構造を持つ人工気管を作成した。チューブ状の組織は線維芽細胞から作成し、リング状の組織は間葉系幹細胞から作成した。リング状の組織は組織を作成する間に間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化誘導することによって力学的強度が上昇した。同方法で作成した人工気管をラットの気管へ移植し、移植に耐えうることを示した。線維芽細胞から作成した弾力性のあるチューブ状の組織を、骨芽細胞から作成した虚脱に対する強度をもつリング状の組織が補強するという構造を持つ人工気管を作成した。これまでの検討でラットの大腿骨から採取した間葉系幹細胞を液状のコラーゲンと混合、リング状の鋳型内で三次元培養し、リング状の組織を作成した。組織作成中にアスコルビン酸、デキサメタゾン、β-グリセロフォスフェイトを培養液に添加することによって間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化誘導可能であることを培養液中へのオステオカルシンの分泌量の測定、細胞外マトリックスへのカルシウムの沈着量の測定から証明した。また、線維芽細胞から作成した弾力性のあるチューブ状の組織の周りに間葉系幹細胞から分化した骨芽細胞で作成したリング状の組織を配置し、培養することによって肉眼的に目標とする人工気管組織の作成に成功していた。本年度は、上記の人工気管組織の力学的特性について検討し、移植に用いることが出来る程度の強度を持つかどうかについて検討した。ラットの線維芽細胞を用いて1層、2層、3層のチューブ状の組織を作成した。また、3層の組織に上記のリング状の組織を組み合わせた人工気管組織も作成した。比較として、成ラットの気管を用いた。それぞれの組織にフックを掛け引っ張り、単位引っ張り距離当たりの組織に掛かる張力を測定した。続いて、単位引っ張り当たりの張力から組織の硬度を検討した。積層化することによって組織の硬度が上昇することが明らかとなった。しかし、3層の組織であっても成ラットの気管と比較すると、有意に硬度が低いことが明らかとなった。一方、固いリング状の組織で外固定した人工気管はラットの気管と有意な差が無いことが明らかとなった。これらの結果から、作成した人工気管組織はラットへの移植に使用できる可能性が示唆されたものと考えられる。これまでの検討でラットの大腿骨から採取した間葉系幹細胞を液状のコラーゲンと混合、リング状の鋳型内で三次元培養し、培養液にアスコルビン酸、デキサメタゾン、β-グリセロフォスフェイトを培養液に添加することによって間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化誘導可能であることが明らかとなった。また、線維芽細胞から作成した弾力性のあるチューブ状の組織の周りに間葉系幹細胞から分化した骨芽細胞で作成したリング状の組織を配置し、培養することによって作成した人工気管組織の硬度はラットの気管と有意な差が無いことが明らかとなった。これらの結果から、作成した人工気管組織はラットへの移植に使用できる可能性が示唆されていた。本年度は、この方法で作成した人工気管組織をラットの気管に移植することとした。前年度の方法に従って弾力性のあるチューブ状の組織を、強度をもつリング状の組織が補強するという構造を持つ人工気管を作成した。全身麻酔下に同組織を成ラットの気管に移植した。呼吸器から離脱し、呼吸が再開しても人工気管虚脱することなく、ラットは自発呼吸可能であった。移植1日目の検体では人工気管は本来の形状を保っていた。また、組織学的にはリング状の組織の部分にのみカルシウム沈着を認め、チューブ状の組織が弾力性を失っていない可能性が示唆された。しかし、全例長期間の生存は得られなかった。これは、リング状の組織の破損、チューブ状の組織表面への分泌物の蓄積による窒息などの可能性が考えられ、更なる人工気管の最適化が必要であると考えられる。線維芽細胞から作成した弾力性のあるチューブ状の組織を、軟骨細胞から作成した虚脱に対する強度をもつリング状の組織が補強する、という本来の気管に準じた構造を持つ人工気管の作成を目的とした。これまでの検討で線維芽細胞から作成した弾力性のあるチューブ状の組織の作成には成功していた。しかし、同組織はラットに移植すると吸気時の陰圧で組織が虚脱し、十分な強度を持つまでの組織作成には至っていない。

最終的な目標は、本来の気管と同様に軟骨細胞から作成したリング状組織で弾力性のあるチューブ状の組織を外固定することであるが、細胞の入手の問題から、まず、骨芽細胞で作成したリング状の組織をチューブ状の組織の周囲に固定する事によって強度をもつ人工気管を作成することとした。本年度は、骨髄間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化誘導についての詳細な検討を行い、続いて、それらの組織を組み合わせて本来の気管に準じた組織の作成の可能性について検討した。ラットの大腿骨から間葉系幹細胞採取し、その細胞を液状のコラーゲンと混合、リング状の鋳型内で三次元培養し、リング状の組織を作成した。組織作成中にアスコルビン酸、デキサメタゾン、β-グリセロフォスフェイトを培養液に添加することによって間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化誘導した。培養液中へのオステオカルシンの分泌量の測定、細胞外マトリックスへのカルシウムの沈着量の測定から骨芽細胞への分化を確認した。最後に線維芽細胞で作成したチューブ状の組織の周囲に骨芽細胞から作成したリング状の組織を接するように配置し培養することによって複合組織を作成した。オステオカルシン、カルシウムとも上記の薬剤を添加することによって増加し、間葉系幹細胞が骨芽細胞へ分化したことが明らかとなった。また、肉眼的にも、チューブ状の組織の周りにリング状の組織が配置された人工気管組織の作成に成功した。人工気管の力学的特性を詳細に検討し、人工気管はラットの気管と同等の強度を持つことが明らかとなった。この結果から、作成した人工気管組織はラットへの移植に使用できる可能性が示唆されたものと考えられる。以上の結果により、概ね予定していた実験計画を達成できていると考えている。コラーゲンゲル内での骨髄間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化誘導について詳細な検討を行った。リング状の組織を作成すると同時に、間葉系幹細胞が良好に骨芽細胞へ分化することを分子生物学的に証明した。また、線維芽細胞からチューブ状の組織を作成することにも成功し、チューブ状の組織とリング状の組織を組み合わせることによって人工気管の作成には成功している。詳細な検討は次年度の予定だが、肉眼的にはリング状の組織は固くなっている印象である。予定通り、人工気管のラットへの移植についての検討を行うこととする。全身麻酔下に人工気管をラットの気管に移植する。呼吸器から離脱し、呼吸が再開しても人工気管虚脱することなく、ラットが自発呼吸可能かどうかについて観察する。自発呼吸が可能であれば、長期生存の可能性についても検討を行う。移植後3日間、3か月間程度でラットを犠牲死させ検討する予定である。予定通り、人工気管の力学的特性の検討を行うこととする。力学的特性の詳細な検討を目的に、作成した組織をフックに掛け引っ張り、単位引っ張り距離当たりの組織に掛かる張力を測定する。続いて、単位引っ張り当たりの張力から組織の硬度を検討する。比較の対象としては、線維芽細胞から作成した1層、2層、3層のチューブ状の組織を用いる。また、成ラットの気管についても同様の測定を行う。それらの結果と人工気管から得られた結果を比較検討することによって、人工気管がラットへの移植に用いることのできる可能性についての検討を行う。人工気管のラットへの移植に必要な麻酔器、手術器具などは既に所有している為、現在のところ大型機器を購入する予定はない。人工気管のラットへの移植には多くの人工気管の作成が必要である。また、移植に用いるラット、麻酔薬などの購入も必要である。従って、大部分の研究費は消耗品に使用する予定である。
熱概念の変容を促すディープ・アクティブラーニング型の授業構成に関する研究

〈研究目的〉高等学校物理基礎における熱概念の変容を促すディープ・アクティブラーニング型の授業構成のあり方を明らかにする。〈研究方法〉(1)試行授業実践校の生徒が熱分野で保持しているミスコンセプションを明らかにするため、質問紙法によるプレテストを行う。(2)海外のディープラーニングとアクティブラーニング、そして概念変容に関する先行研究を分析し、そこから得られた知見とこれまでに研究で明らかになってきたことをふまえ、熱概念の変容を促すディープ・アクティブラーニング型の授業を構成する。(3)試行授業を実践し、その後に質問紙法によってポストテストを行い、熱概念の変容を促すディープ・アクティブラーニング型の授業構成のあり方を明らかにする。〈研究成果〉プレテストの分析により、試行授業実践校の多くの生徒が熱分野におけるミスコンセプションを保持していることが明らかになった。それらを科学的な概念へと変容させるため、概念変容理論を手がかりにして授業を構成し、その中にディープラーニングを促すアクティブラーニング型の活動を位置づけた。ポストテストの分析より明らかになった、授業構成のあり方として以下の3点を挙げる。(1)示強変数としての温度概念の獲得は、熱と温度の因果関係について学習した後、生徒達同士で因果関係を意識させた上で学習課題に対する議論を行わせることにより、促すことができる。(2)熱を物質として捉える見方は、熱学史上で熱物質説が否定されたプロセスを提示すること、そして熱力学第一法則の関係を見出させる、知識構成型ジグソー法の授業を行うことにより、変容を促すことができる。(3)熱には「熱(温)」と「冷」の2種類があるという見方は、熱現象を物質粒子の熱運動で解釈させること、そして活動のリフレクションとして仲間と議論をさせながらコンセプトマップを作成させることにより、変容を促すことができる。
動物プランクトンの多周波音響リモートセンシングに関する研究

1.Kristensenモデルを導入し、散乱層を構成する生物のサイズ推定方法を検討した。本研究では限られた4周波数でのサイズ推定方法として、散乱層構成生物のサイズ分布が、あるサイズで支配的になると仮定した支配的サイズを推定する「最小自乗推定法」および「序列適合法」を考えた。この方法では生物個々の音響特性には言及せず、形態的には球体モデルとした等価半径を導入し、内的音響特性も一定値として扱い、支配的サイズの推定を行った。2.支配的サイズ推定結果と採集生物分別結果との関係は、推定結果に比し採集生物は小型傾向にあったが、大型、小型、および中間型とした傾向とよく一致した。サイズ推定に関しては、現段階では詳細な精度は望めないが、構成種が単純な海域では有効であると考える。また、本機器と類似の計量式魚探は多く普及しているので適用範囲は広いと思われる。3.生物量推定に関しては、支配的サイズ推定からえた結果をもとに、実測した体積散乱強度の補正値を求めた。この補正体積散乱強度と対数生物量との関係を求めた結果、4周波数とも共通した1次式で示すことができた。理論的には両者は同値であるが定数項の存在が示された。この定数項は採集した生物量の取り扱い、モデルに与えたパラメータ値の影響によると考えられ、更に生物採集時のネットアボイダンスによる実際に存在する生物量との差が考えられる。この点については今後の課題である。1.東京大学海洋研究所白鳳丸の航海で得た、38,50,120,200KHzの4周波の音響データとネット採集による生物データを解析した。対数生物量と平均体積散乱強度との関係は一次回帰式によって示された。散乱モデルとして非共振モデル、鰾共振モデル、体共振モデルについて検討した結果、今回得たデータの4周波の周波数特性には体共振モデルが適合した。2.この体共振モデルを用いて4周波の平均体積散乱強度の差から対象生物の主要なサイズを推定する方法を考えた。しかし現段階では推定サイズと採集生物のサイズは相対的傾向は一致するものの、まだ満足すべき結果にはいかなかった。これは推定法の偏りだけでなく採集法の偏り、すなわちネットアボイダンスも考えられる。両面からの検討が必要である。3.東京大学海洋研究所淡青丸装備の音響機器で2周波(50,200KHz)の音響データとネット採集による生物データを収集し解析した。上と同様な推定法を適用した結果、上記の場合に比べるとサイズ推定も可能であるように思えた。このサンプルではプランクトンの種組成が比較的均一なので本推定法の偏りがあまり出ないと考えられる。この点をさらにデータを収集し検討する。

この定数項は採集した生物量の取り扱い、モデルに与えたパラメータ値の影響によると考えられ、更に生物採集時のネットアボイダンスによる実際に存在する生物量との差が考えられる。この点については今後の課題である。
電動義手による物体把持向上のためのヒト指尖部ｐｕｌｐ機能の研究

MRI撮影により、指尖部pulpの構造と指尖部圧迫時におけるpulp変形が計測された。この結果を用いて、電動義手の骨格にpulp部を装着させて、物体把持における接触面積を計測した。その結果、pulpを装着することで接触面積の増加が確認され、把持性能の向上が期待された。指尖部pulpを搭載したヒト指尖部有限要素モデルを構築して、物体接触による変形を解析した。MRI計測と有限要素解析における指尖部変形はよく一致していた。これらの結果が電動義手に応用されれば,片手喪失の障害者にとって生活の質(Quality of Life: QOL)の向上につながり,さらに社会活動への積極性の増加が期待できる.本研究の目的は,ヒト手指を参考にして,電動義手の骨格と表皮の間にpulp構造(柔軟性に富んだ組織)を設置して,安定した物体把持が可能な最適なpulp複合構造および最適なpulp素材を開発する.自治医科大学の協力により,MRI撮影された示指画像から、白色の斑状となっている部分が血液を多く含むpulp部分の外周を輪郭抽出用ソフトウェアSURF driver(ver.4.0,David Moody and Scott Lozanoff)を用いて抽出し,指軸方向に積層することで立体的な指尖部内pulp形状を構築した.このデータを用いて、電動義手骨格部に搭載する試作pulpを製作した。その素材として、緩衝材といてよく用いられるゴムスポンジから選定した。ゴムスポンジの中から、特性の異なる3種類(ウレタン系ゴム、天然ゴム・クロロピレンゴム、エチレンプロピレンゴム)を選定した。各ゴムスポンジから、低硬度(硬度510度)と高硬度(3545度)のものを選び、よって6種類の素材を選定した。各素材を試作pulp形状に加工し、電動義手骨格部に接着し、その上に超軟質ウレタンゴム(硬度15度、厚さ2ミリ)で加工した表皮を取り付けた。この試作pulpを搭載した電動義手に直径70ミリの球形を把持させて、グローブスキャンシステムを用いて接触面積を測定した。比較として、成人男性10名でも同様に球体把持を行ってもらい、接触面積を測定した。実験の結果、ウレタン系ゴムの超低硬度ウレタンゴム(硬度5度)が最もヒトデータと近かった。一方、高硬度の試作pulpでは、ヒトデータの半分程度の接触面積であった。低硬度素材の場合、低い荷重で大きく変形するため、球体と電動義手との接触面積が増加したと考えられる。また、超低硬度ウレタンゴムはゲル素材であり、バウンドレス性を有していることがヒトデータに近かったと考察された。本研究の目的は、ヒト手指を参考にして,電動義手の骨格と表皮の間にpulp構造(柔軟性に富んだ組織)を設置して,安定した物体把持が可能な最適なpulp複合構造および最適なpulp素材を開発することである.平成25年度では、有限要素法によるpulpの変形解析を実施した。三次元ヒト指尖部モデルは、指骨、皮下組織、皮膚、pulp部、爪から構成された。被験者1名(22歳、男性)に対して、右示指のCTおよびMRI画像を撮影した。CT画像から指骨、皮下組織、皮膚モデルを、MRI画像からpulp部モデルを構築した。爪の作成は実際に被験者の爪と比較をして、相当する皮膚のエリアに定義した。構築した各部位のモデルには、文献より得られた材料特性を与えた。指骨および爪モデルは剛体とし、それ以外は線形弾性体とした。計算条件として。指モデルの近位断面に移動および回転の拘束条件を与えた。モデルの指腹部を変形させるために、指尖部から近位へ8mmの位置に、直径4mm球体または15mm平板を衝突させた。得られた計算結果より、圧迫荷重0.5Nと3.0Nで、各断面における指全体の断面積、厚さ、幅およびpulp部の断面積の変化率を算出した。球体および平板圧迫の場合、圧迫部近傍で、指全体の幅は増加し、厚さは減少した。また、指全体およびpulp部の断面積は減少した。圧迫荷重が増加すると、変化率も増加した。これらの計算結果は、MRIで撮影された実際のヒト指の変化と定性的に一致していたが、ヒト指の変化の方が大きく、有限要素解析では過小評価されていた。この要因として、皮下組織とpulp部を区分して、それぞれ別の物体と仮定していたが、実際のヒト指では、変形に伴ってpulp部が移動するのではなく、pulp部に含まれる脂肪や血液が移動している。よって、ヒト指はより小さい荷重で大きく変化すると考えられた。

これらの結果が電動義手に応用されれば,片手喪失の障害者にとって生活の質(Quality of Life: QOL)の向上につながり,さらに社会活動への積極性の増加が期待できる.本研究の目的は,ヒト手指を参考にして,電動義手の骨格と表皮の間にpulp構造(柔軟性に富んだ組織)を設置して,安定した物体把持が可能な最適なpulp複合構造および最適なpulp素材を開発する.具体的な研究項目は,(1)ヒト指尖部のMR画像よりpulp構造のモデル化,(2)試作pulpを搭載した電動義手による把持力の計測,(3)有限要素法によるpulpの変形解析,(4)人間が電動義手に触れたときの感性工学的評価,の4つである.障害者の「生活の質の向上」につながると期待できる.自治医科大学の協力により,健常者5名(年齢2122歳、平均身長170cm,平均体重59kg)に対して,示指のMRI撮影を実施した.白色の斑状となっている部分が血液を多く含むpulp部分である.得られた画像より,pulp部分の外周を輪郭抽出用ソフトウェアSURF driver(ver.4.0,David Moody and Scott Lozanoff)を用いて抽出し,指軸方向に積層することで立体的な指尖部内pulp形状を構築した.このデータを用いて,電動義手に搭載する試作pulpを製作する.被験者より代表を1名選定して,指節骨および皮膚の輪郭も同様に抽出し,有限要素法(ANSYS LS-Dyna,サイバーネット社)の指モデルを作成した.指節部を平面圧迫した場合の数値解析を行い,ヒト指の変形挙動を解析した.このデータは次年度実施予定であるpulpを搭載した電動義手の圧迫挙動の数値解析と比較される.次年度の実施予定は,試作pulpを搭載した電動義手を製作し,把持力などを計測する.また,有限要素法により,この電動義手の指部における変形挙動を解析する.本年度実施予定であったpulpを搭載した電動義手を製作した。これを用いて、球体を把持した場合の接触面積を計測し、ヒトデータと比較を行った。ヒトデータの比較から、超低硬度ウレタンゴムが電動義手pulp素材に適していることを示した。本年度実施予定であったMRI撮影が終了して,ヒト指のデータ取得は完了した.また,有限要素法によるヒト指の変形挙動解析も完了した.予定していたpulp形状の製作と電動義手への搭載がまだ完了しておらず、次年度に実施する予定である.MRIによるヒト指尖部の画像をさらに取得して、ヒトデータを充実させる。MRIデータおよびCTデータからpulpを有するヒト指尖部の有限要素モデルを作成して、平面圧迫および球体圧迫時の指腹部およびpulp部の変形を解析する。MRIデータと有限要素データを比較する。本年度得られたpulp形状を基に,電動義手に搭載するpulp形状を決定し,pulpを搭載した電動義手を製作する。これを用いて、円筒物体などを把持した場合の把持力を計測する。また、この電動義手の有限要素解析を行い、ヒトデータと比較する。指腹部を変形させながらMRI撮影することができる実験装置を製作する。この材料を購入する。有限要素法ソフトウエア(ANSYS LS-Dyna,サイバーネット社)をレンタルする.これまで得られた研究成果を論文で報告するための和文英訳翻訳費用、学会掲載費用を支出する。電動義手に搭載するpulp、表皮を試作する.把持力を計測するためのグローブスキャンシートを購入する。有限要素法ソフトウエア(ANSYS LS-Dyna,サイバーネット社)をレンタルする.
虚血性脳心血管障害の近年の発生要因の変遷と病型別の相異に関する研究

1)茨城、秋田、大阪、高知、広島、長崎、福岡の各地域で10年以上にわたり継続実施してきた疫学調査により、以下の諸点を明らかにした。(1)各地域において脳梗塞の発生割合は増加しているが、CT所見等により詳細に病型分類した結果、何れの集団も穿通枝系梗塞が多く、次いで皮質枝系の梗塞、血栓の順序であった。欧米諸国に比し、穿通枝系の割合が大であった。又、心筋梗塞の発生率は大都市では上昇傾向にあるが、農村的な地区では上昇していない。(2)上記の集団より40歳以上25,811人のコホートを910年間追跡し、脳卒中779人、虚血性心疾患307人の発症を見た。プロスペクティブに危険因子の分析を行い、穿通枝系梗塞では高血圧が、皮質枝系梗塞の血栓型では血清総コレステロール高値と飲酒、左室肥大、塞栓型では心房細動と左室肥大が有意の関連を示した。虚血性心疾患は集団により要因が異なっており、都市集団では、血清総コレステロール高値、高血圧、喫煙の3大要因が認められたが、農村では例数の少ないこともあり、有意のファクターとならなかった。(3)血液凝固線溶系のうち、血清脂肪酸についてみると、農村の脳卒中では脳出血、脳梗塞ともに多価不飽和脂肪酸、とくにω-6系脂肪酸が健常対象例に比べて低値を示し、都市の虚血性心疾患ではω-3系脂肪酸は低値、ω-6系脂肪酸は高値と異なった傾向を示した。血漿フィブリノーゲンに関しては、都市の虚血性心疾患は高値を示したが、脳卒中に関しては測定しえた例数が少なく、検討しえなかった。従来から知られているリクスファクターに比べると、これらの影響力は現在は小さいと思われるが、今後の詳細な病型別の検討、ライフスタイルの都市化に伴う変化を検討する必要がある。(4)血清脂肪酸、血漿フィブリノーゲン、組織プラスミノーゲン等凝固線溶系因子に影響を及ぼす要因について環境要因との関連を検討し、喫煙、飲酒、魚介類摂取との関連を明らかにした。2)病理学的検討では、大脳皮質深部の小梗塞よりなる無症候性脳梗塞が老人性血管痴呆に発展する可能性が有ること、その成因には加令と高血圧が重要な役割を演じていることを明らかにした。このことは、疫学的にみると、穿通枝系梗塞との発症要因の共通性を示唆すると考えられる。1)茨城、秋田、大阪、高知、広島、長崎、福岡の各地域で、10年以上にわたり継続実施してきた疫学調査より、脳卒中について可能な限り逆上って、CT所見による詳細な病型分類を行い、リスクファクターを分析することとした。その病型分類の共通の基準を定め、分類作業を開始した。リスクファクターの分析はコホート内症例対照研究の手法によって行うこととし、各地域ごとのコホートより症例1に対して対照3の割合で、性、年齢、循環器検診実施時期をマッチさせた無作為対照例を選び出し、分析ファイルを作成中である。今後の2年間の発症例を加えて最終年度にまとめ分析を行う。

心筋梗塞についても同様である。2)脳察中、心筋梗塞の発症例及びその対照例については、血清中脂肪酸構成、血漿フィブリノーゲン、組織プラスミノーゲン活性の測定を進めている。また、これら新しいリスクファクターと考えられる要因と栄養摂取状況、身体活動、喫煙、飲酒等の日常生活における諸要因との関連を分析中である。3)各地域において脳梗塞の発生割合は増加しているが、CT所見等により詳細に病型分類した結果、何れの集団も穿通枝系梗塞が最も多く、次いで皮質枝系の塞栓、血栓の順であった。欧米諸国に比し、穿通枝系の割合が大であった。又、心筋梗塞の発生率は農村的な地区では上昇していない。4)病理学的検討として、通常の症候性脳梗塞あるいは血管性痴呆の予備軍として注目される無症候性脳梗塞について局所徴管病変の検索を行い、無症候性梗塞の大部分は深部白質に存在し、その部の小動脈は拡張型硬化を示すことを見出した。このことは通常の症候性梗塞としてよくみられる基底核梗塞の周囲動脈が内腔狭窄型であるのと大いに異なる。1)茨城、秋田、大阪、高知の各地域でCT所見等による脳卒中の詳細な病型分類別に危険因子の分析を進めている。現在までの検討成績では穿通枝系脳梗塞は高血圧が最大の危険因子である。血清総コレステロール値は負相関の傾向を示したが、有意ではない。皮質枝脳梗塞の危険因子は高血圧と心房細動であり、そのうちでも血栓型では血清総コレステロールが高値の傾向を示した。血清中脂肪酸構成、血漿フィブリノーゲンを加えた分析を次年度に行なう準備を進めている。2)久山町研究追跡26年間(1961-1987)では238例の脳梗塞が発症したが、このうち140例(59%)が穿通枝梗塞であった。これらの危険因子を初回診断時の成績を用いて、対照群(非脳卒中例)との間で、年令補正後の危険因子を比較検討すると、高血圧、耐糖能異常、心房細動が有意であった。ちなみに皮質枝梗塞の有意の危険因子は高血圧のみ、脳塞栓は心房細動のみであった。3)(財)放射線影響研究所にて昭和33年(1958年)から追跡を受けている固定集団のうち、広島に属する約13,000人を対象に1958年から1990年までの32年間の脳卒中発生率を求め、経年変動を観察した。脳卒中としては脳出血と脳梗塞を扱い、その診断には臨床的診断基準を用いた。脳梗塞年令調整発生率は男女とも1960年代にピークを有し、以後順調に低下している様子が観察された。脳出血年令調整発生率も脳梗塞と同様に1960年代にピークを有し脳梗塞と異なりかなりの変動がみられるものの、やはり発生率の低下が観察された。4)無症候性脳梗塞は症候性梗塞あるいは血管性痴呆の予備群として臨床的意味が大きい。中枢神経症状のない60歳以上の剖検例(30例)の大脳を病理学的な研究対象とした。19例に梗塞が57個見られ、発生部位は被殻と頭頂葉白質が最も多く、次いで、前頭葉白質であった。白質深部の梗塞は拡張型硬化(中膜筋細胞の減少)、中・外膜の線維化を示す髄質動脈に潅流されているものが多かった。1)秋田、茨城、高知、大阪、広島、長崎、福岡の諸地域のコホート集団(40歳以上25,811人)を対象として、915年間の追跡疫学研究により、以下の諸点を明らかにした。(1)脳卒中779人、虚血性心疾患307人の発症例についてリスクファクターの検討を行った。
抗体結合リポソームを用いた新規放射免疫診断法および放射免疫治療法の開発

放射免疫診断で問題となる血中消失の遅さや標的部位以外への集積を解決し、標的部位のみに短時間に多量の放射活性を集積させ得る新技法を開発すべく、以下の検討を行った。標的組織を腫瘍として検討を進めた。1)抗体結合リポソームの腫瘍指向性:自然発生乳癌由来MM46腫瘍に対するモノクローナル抗体MM(Ly)IgG2.1とMM46担癌マウスを用いて検討を行った。リポソーム単独でも腫瘍集積性を示すが、抗体の結合により腫瘍指向性が高まり、抗原認識による特異的集積となった。集積に要する時間も短縮された。2)標的部位以外への集積の低減:放射免疫診断では主に肝臓への非特異的集積が問題となっている。In-111あるいはGa-67をリポソーム封入核種とし、これらに対する配位子を種々検討した結果、DTPAやEDTAなど安定な錯体を形成する配位子を用いることにより、肝臓への放射活性の分布を低減できることが明らかとなった。3)血中残存放射活性の能動的除去:抗体結合リポソームでは標識核種はリポソームに封入状態にあるため、標的組織に到達後、何らかの“引金"で血流中のリポソームを壊すことにより、封入核種の放出と引続いての腎排泄を誘起することが可能と考えられる。“引金"として以下の2項目を検討した。(1)膜損傷を誘発する生理活性物質であるアンフォテリシンB、マガイニン、ポリミキシン等はin vitroでリポソームから封入核種を放出させ得た。しかしいずれも高濃度が必要であり、in vivoでは生体膜への毒性が懸念されることから、これらの物質を用いる場合にはリポソーム膜に特異的に作用させる送達システムが必要と考えられた。(2)加温により膜透過性が増大するリポソーム(温度感受性リポソーム)の利用を図った。血清中(37°C)での安定性と加温による放出を指標に、リポソーム組成をはじめとして種々の検討を行った結果、DPPC/DSPC/DCP(9/1/1)からなるリポソームに高分子を高張状態で封入することによりin vitroで良好な成績を得た。しかしin vivoで安定性の低下とそれに起因する腫瘍集積性の低下が観察されたことから、これを解決すべくさらなる検討を行っている。
熱伝導の磁場制御機構の検証と新奇熱電材料への応用

熱電材料として期待される物質群のうちカゴ状構造を有する物質群に着目し、フォノン物性と電子物性に関する知見について調べた。特に、本研究では熱伝導度抑制効果があるとされるカゴ構造に内包される原子であるゲスト原子が磁性体であるものを対象とした研究を行って、磁性と熱伝導度抑制機構の解明を目指した。得られた成果の中で重要な知見は、I型クラスレートにおける熱伝導度抑制機構に関わるゲスト原子の振動状態が強磁性秩序よりも電気伝導を担うキャリア数に敏感なことである。Eu含有I型クラスレート化合物の先行研究では、Eu-151メスバウアー分光を用いてMHzオーダーの磁気揺らぎの観測が欧米のグループによって報告されている。この先行研究ではこの磁気揺らぎは“ラットリング"によるものであると結論付けられている。その一方で、クラスレート化合物における“ラットリング"は非調和振動の極限である非中心振動モードが熱伝導度抑制機構に寄与していることが国内のグループによって報告されている。これら両者の結果を考慮すると、磁性は磁場によって制御できることから、磁場で熱伝導度が制御できると考えられる。初年度である今年度はまず熱伝導度抑制機構に直接関わっている“ラットリング"に焦点を当て、核共鳴非弾性散乱による“ラットリング"を担うゲスト原子の部分フォノン状態密度の組成依存性を検証した。欧米で研究が進められてきた試料ではキャリアが多く、国内で研究が進められてきた試料はキャリアが少なく、実験結果の比較検討が困難であった。本研究では、研究分担者によってキャリア数制御された試料に加えて、GeサイトをSiに置換を試料の準備に成功したので、これら3つの試料に対して核共鳴非弾性散乱実験を行った。その結果、キャリアの多少が“ラットリング"に関わるゲスト原子の部分状態密度に影響を及ぼしていることがわかった。当初予定していなかった成果として、放射光メスバウアー分光によるSm含有カゴ状化合物の価数や磁気相互作用の高分解能計測が可能となった。初年度終了時の進捗状況としては、熱伝導抑制機構に関わる“ラットリング"が磁場に直接関係しないところで顕著な違いが発見できたことが大きな成果であると考えられる。以前から、Eu含有I型クラスレートでは欧米グループと国内グループでは試料のキャリア密度の違いがあり、このことが諸物性の統一的な理解を阻んできたとも言える。その意味で、研究分担者が欧米で「標準的な」試料であるキャリア密度の大きな試料の作成に成功したことは、本研究の進捗に大きな影響を与えたと考えている。今年度行った核共鳴非弾性散乱は計画段階からその実施を考えていたテーマであり、先行する欧米グループが未達成であったキャリア密度とゲスト原子の部分フォノン状態密度の関係は、ゲスト原子のダイナミクスが熱伝導度抑制機構と密接に関わっているという国内グループの指摘を考えると、極めて重要な結果である。この結果によって、格子物性の立場からの熱伝導度抑制機構に関わる部分は目的をほぼ達成できたと言える。本年度は、電子系と原子核の相互作用である超微細相互作用を用いて、電子物性に格子物性に関する知見も加味して、熱伝導抑制機構と磁性との関わりについて明らかにすることを試みた。対象物質としては、カゴ状構造を有する物質群について放射光メスバウアー分光を用いて、これらの電子物性及び格子物性に関する知見を得ることができた。SmがBeやBのクラスターの中に配した構造を有するSmBe13やSmB6では、Sm-149核のメスバウアー効果を用いて2次のドップラー・シフトの観測に成功し、Smの価数とともに格子振動状態に関する知見も同時に得ることができた。SmB6については、過去の放射性同位元素を線源としたメスバウアー分光が行われているが、2次ドップラー・シフトに関する報告は無い。本研究で用いた放射光メスバウアー分光では、スペクトルの吸収ピーク位置の誤差も以前の報告より1桁近く小さくなっていることがその理由として挙げられる。スペクトルの精度向上には恐らく放射光の有する指向性がその大きな要因であると現在考えている。本年度は熱電材料の候補である充填スクッテルダイト化合物に関する放射光メスバウアー分光についても行った。充填スクッテルダイトではカゴ構造に充填された希土類が大振幅非調和振動を示すことが知られている。放射光メスバウアー分光では、構造から期待される大振幅非調和振動のために、充填スクッテルダイトのスペクトルを100K以上で観測することができなかった。また、本研究を通してメスバウアー効果を利用したミクロな測定だけではなく、マクロ測定に基づく種々のカゴ状物質の電子物性や格子物性に関する理解が進んだ。今年度の成果として格子物性に関する重要な知見が得られたので、今後は電子物性に関する知見を得ることに主眼を置いて研究を推進する。電子物性についても先行する欧米のグループではキャリア密度依存性に関する議論は全く進んでいない。

しかしながら、今年度得られた格子物性に関する知見を考慮すると、電子物性のキャリア密度依存性に関しても重要な知見が得られることが期待される。このため、磁性を中心とした電子物性に関する知見を得ることを目的に最終年度である今年度の推進方策としたい。さらに、X線吸収分光やメスバウアー分光により“ラットリング"と電子状態の相関に関する知見が得られつつあることから、カゴ状物質に関する総合的な理解を深めるために、多角的な分光法を利用して他のカゴ状物質との類似点・相違点に関する知見についても調べていきたいと考えている。固体物理、放射光実験本年度実施した核共鳴非弾性散乱実験で予定していたビームタイム全体の長さが当初の予定より短く、さらに寒剤の液体ヘリウムの使用量が当初の想定よりも少ない量で研究目的を達成することができた。また、スケジュールの都合で国内学会の秋季大会での成果報告ができなかった。以上のことが、次年度使用額が生じた理由である。次年度は最終年度であるので、生じた次年度使用額を成果公開に向けた研究分担者及び連携研究者との研究打合せ旅費として充当する。さらに、昨年度関連物質で予定外の成果が得られたので、その成果公開の経費として使用する。
金色光沢有機結晶の発色機構の解明と物性

金は,その美しさと価値から古代より多くの人を魅了してきた。現代ではその色彩を身近なものにするため,黄色塗料に金属粉体を混ぜ込む等の手法によって金色塗料が作られている。しかし,低分子量の有機化合物のみから金色光沢材料が得られた例は極めて少ない。本研究では,アゾベンゼン化合物から金色光沢低分子有機結晶の作製に成功した。化学の歴史は、卑金属から貴金属である金を創り出す錬金術に端を発している。本研究では、両末端にジメチルアミノ基を有するアゾベンゼン誘導体(DN-azo)をアセトン/水溶媒から再結晶したところ、金色光沢を示す結晶の作製に成功した。この金色光沢結晶は可視光に対し約15%の正反射率を有し、UVおよびXRD測定より、DN-azo分子は結晶中でJ会合体を形成し、結晶面に対して約45°傾けた状態で配列していることが分かった。結晶中には結晶性の水分子が存在し、この水分子の消失により、結晶の金色光沢は黄色へと変化した。このことから、水分子が金色光沢結晶中での分子配列を安定化させていることが明らかになった。さらに、DN-azo分子の2つのジメチルアミノ基をイソプロピル基に置換した構造の化合物(DC-azo)を合成し、DN-azoと同様の結晶化操作を行ったところ、同様の金色のフィルム状結晶が得られた。この結晶は結晶水を含んでいないため、乾燥させても金色を維持した。すなわち、常に金色を有する低分子有機結晶の創製に成功した。本研究では、あるアゾベンゼン誘導体(CH_3)_2N(CH_2)_2O-φ-N=N-φ-O(CH_2)_2N(CH_3)_2(φ=p-フェニレン)(DN-azo)が金色光沢を示す結晶を形成することを見出した。しかし、この結晶は乾燥条件下に1日置くことで光沢が失われた。本年度、この結晶の構造解析を進める過程で、新たにDN-azoと類似した構造の化合物(CH_3)_2CH(CH_2)2O-φ-N=N-φ-O(CH_2)_2CH(CH_3)_2(DC-azo)を合成したところ、DC-azoも金色光沢結晶を形成することを発見した。DC-azoは良溶媒にアセトン、貧溶媒に水を用いて結晶化させると、金色光沢のあるフィルム状結晶となった。結晶をろ紙上に集め、このサンプルの正反射率を測定したところ、可視光に対し最大で21%と高い値を示した。この高い正反射率を生みだす要因を探るため、AFMを用いて結晶表面の中心線平均粗さ(Ra)を測定すると、Ra=0.1nmと、結晶は非常に滑らかな表面をもつことが分かった。また、SEM観察から、目視で確認できるDC-azoフィルム状結晶1枚は、実際には数十数μmの厚みを持った非常に薄い薄膜結晶の積層体であることが分かった。結晶表面の滑らかさや薄膜結晶の積層構造が、正反射率の向上に寄与していると考えられる。DC-azo結晶のFT-IRスペクトルには、OH基に由来する吸収が見られず、DN-azo結晶の場合と異なり、結晶中に結晶水は存在しなかった。またDC-azo結晶は、70°Cの高温条件下に1週間放置しても、その光沢を失わなかった。以上の結果より、DC-azo結晶は、今後、結晶の調製方法や光沢要因などをさらに検討していくことで、これまでにない装飾用材料としての応用が期待できる。本研究では、あるアゾベンゼン誘導体(CH_3)2_N(CH_2)_2O-φ-N=N-φ-O(CH_2)_2N(CH_3)_2(φ=p-フェニレン)(DN-azo)が金色光沢を示す結晶を形成することを見出した。この結晶の構造解析を進める過程で、新たにDN-azoと類似した構造の化合物(CH_3)2_CH(CH_2)_2O-φ-N=N-φ-O(CH_2)_2CH(CH_3)_2(DC-azo)を合成したところ、DC-azoも金色光沢結晶を形成することを発見した。

またDC-azo結晶は、70゚Cの高温条件下に1週間放置しても、その光沢を失わなかった。また、本研究では、上記のアゾベンゼン誘導体以外に2種類の低分子量有機化合物が金色光沢結晶を形成することを明らかにした。