hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋プラットホーム上の機械システムのロバスト制御

まず,実験システムの設計・製作,基本的な計測制御プログラムの作成を行った.それに基づいて,モータトルク指令電圧と実トルクとの関係等,実験用マニピュレータ部の駆動系に関する基本特性の計測および解析を行い,駆動系モデルを求めた.つぎに,実験用2自由度マニピュレータのパラメータ同定実験を行った.同定実験として,マニピュレータの水平平面内運動実験および鉛直面内運動実験を行った.前者では,各一方の関節を固定して1リンクの状態とし,一定トルクでの加速度運動の運動軌跡を計測することで,各慣性項および粘性摩擦項のパラメータ同定を行った.パラメータ推定方法として,シミュレーションおよび実験による運動軌跡の残差の二乗和を最小とする非線形最小二乗法を用いた.その際の初期値として,設計図等から得られる概算値を用いた.後者の鉛直面内運動実験では,水平実験と同様に各一方の関節を固定して一定トルクを与え,トルクと重力トルクが釣り合う位置を計測することで,重力項に関する同定を行った.パラメータ推定方法には線形最小二乗法を用いた.これらによって得られたパラメータはどれもシミュレーションと実験結果が良く一致した.さらに,実験で得られたパラメータ以外については,リンクの軸間距離については設計図より,質量等は分解して実測することにより求めた.これらの結果から,運動方程式における基底パラメータがすべて得られた.さらに,得られたパラメータの妥当性を検証するために2つの実験を行った.1つは,重力項の検証を行うための重力補償制御実験である.重力補償制御を行うことで,任意の姿勢でマニピュレータが静的に平衡状態となることを確認した.2つめは,状態フィードバックによるシステムの線形化および線形化システムに対するLQ最適制御を用いた位置決め制御実験である.実験とシミュレーションの結果はほぼ一致することを確認し,得られたパラメータの妥当性を検証できた.しかし,一部のパラメータと駆動系モデルについて若干のチューニングが必要であった.まず,実験システムの設計・製作,基本的な計測制御プログラムの作成を行った.それに基づいて,モータトルク指令電圧と実トルクとの関係等,実験用マニピュレータ部の駆動系に関する基本特性の計測および解析を行い,駆動系モデルを求めた.つぎに,実験用2自由度マニピュレータのパラメータ同定実験を行った.同定実験として,マニピュレータの水平平面内運動実験および鉛直面内運動実験を行った.前者では,各一方の関節を固定して1リンクの状態とし,一定トルクでの加速度運動の運動軌跡を計測することで,各慣性項および粘性摩擦項のパラメータ同定を行った.パラメータ推定方法として,シミュレーションおよび実験による運動軌跡の残差の二乗和を最小とする非線形最小二乗法を用いた.その際の初期値として,設計図等から得られる概算値を用いた.後者の鉛直面内運動実験では,水平実験と同様に各一方の関節を固定して一定トルクを与え,トルクと重力トルクが釣り合う位置を計測することで,重力項に関する同定を行った.パラメータ推定方法には線形最小二乗法を用いた.これらによって得られたパラメータはどれもシミュレーションと実験結果が良く一致した.さらに,実験で得られたパラメータ以外については,リンクの軸間距離については設計図より,質量等は分解して実測することにより求めた.これらの結果から,運動方程式における基底パラメータがすべて得られた.さらに,得られたパラメータの妥当性を検証するために2つの実験を行った.1つは,重力項の検証を行うための重力補償制御実験である.重力補償制御を行うことで,任意の姿勢でマニピュレータが静的に平衡状態となることを確認した.2つめは,状態フィードバックによるシステムの線形化および線形化システムに対するLQ最適制御を用いた位置決め制御実験である.実験とシミュレーションの結果はほぼ一致することを確認し,得られたパラメータの妥当性を検証できた.しかし,一部のパラメータと駆動系モデルについて若干のチューニングが必要であった.本年度は,まず堤案した制御手法を検証するための実験用動揺ベース・マニピュレータシステムの開発を行った.以下にその概要を述べる.機械部分として1自由度動揺ベース上に2自由度マニピュレータを設置したものを設計・製作した.マニピュレータの手先リンク長さ86mm,根元リンク長さ110mmという。小型のマニピユレータである.これらの駆動用モータとして,ベース用に定格出力250W,マニピユレータ用に90W,4.5WのDCサーボモータを用いた.各モータを計測制御するための、ドライバおよび電源部,計測制御用PCIインターフェースを準備し,マニピュレータ運動実験を行うための基本的な計測制御プログラムの開発を行った.つぎに,開発した実験システムのダイナミカルシステムにおけるパラメータを同定するための実験を行った。今回は,まず2自由度マニピュレータについてパラメータ同定実験を行った.同定手法として逐次同定法を用い,慣性項,粘性摩擦項,重力項に関する各パラメータを求めた.得られたパラメータの標準誤差は許容できるものであった.さらに,得られたパラメータをもとにシミュレーションを行い,同定実験の運動データを比較した.その結果,多くの実験条件に対する実験結果とシミュレーションについては良い一致が見られたが,一部の実験条件では一致していないものがあった.今後は,まずシミュレーションとの一致が見られなかった実験条件についての解析を行い,今回得られたパラメータをチューニングするだめめ実験を行う予定である.本年度は,まず昨年度設計・製作を行った実験システムにおいて電源部の改良,モータ電流をモニタするためのADボートの追加等,ハードウェアの変更を行った.

それに基づいて,モータトルク指令電圧と実トルクとの関係等,実験用マニピュレータ部の駆動系に関する基本特性の計測および解析を行い,駆動系モデルを求めた.つぎに,昨年度予備試験として一部行ったパラメータ同定実験について実験方法,パラメータ同定方法を改良して行った.パラメータ同定の対象は2リンクマニピュレータ部である.同定実験として,マニピュレータの水平平面内運動実験および鉛直面内運動実験を行った.前者では,各一方の関節を固定して1リンクの状態とし,一定トルクでの加速度運動の運動軌跡を計測することで,各慣性項および粘性摩擦項のパラメータ同定を行った.パラメータ推定方法として,シミュレーションおよび実験による運動軌跡の残差の二乗和を最小とする非線形最小二乗法を用いた.その際の初期値として,設計図等から得られる概算値を用いた.後者の鉛直面内運動実験では,水平実験と同様に各一方の関節を固定して一定トルクを与え,トルクと重力トルクが釣り合う位置を計測することで,重力項に関する同定を行った.パラメータ推定方法には線形最小二乗法を用いた.これらによって得られたパラメータはどれもシミュレーションと実験結果が良く一致した.さらに,実験で得られたパラメータ以外については,リンクの軸間距離については設計図より,質量等は分解して実測することにより求めた.これらの結果から,運動方程式における基底パラメータがすべて得られた.さらに,得られたパラメータの妥当性を検証するために2つの実験を行った.1つは,重力項の検証を行うための重力補償制御実験である.重力補償制御を行うことで,任意の姿勢でマニピュレータが静的に平衡状態となることを確認した.2つめは,状態フィードバックによるシステムの線形化および線形化システムに対するLQ最適制御を用いた位置決め制御実験である.実験とシミュレーションの結果はほぼ一致することを確認し,得られたパラメータの妥当性を検証できた.しかし,一部のパラメータと駆動系モデルについて若干のチューニングが必要であった.
社会的複雑性と人工実現社会の研究

<研究実績の概要>1.社会的複雑性を表現し、かつ社会生成シミュレーションの基礎となる概念モデルの構築を行い、その数理モデル化を試みた。ここでは、社会を分散する連続的な社会主体から生成される複雑系と考え、社会生成機序と現象発現機序、社会現象からなる社会複合体(複雑分散複合体)モデルを構築した。その重層性、重合性、入れ子性から、社会的複雑性の考察を行った。2.上述の社会複合体モデルが、一方で社会の要請に応え、他方で情報システム概念と接続可能であり、更に社会科学的要請にも耐えうるようモデルの検討・改訂を行った。3.社会複合体モデルにおいて、情報スコープに基づき情報受容・処理・生成活動を行う情報主体を導入することで、情報空間での仮想社会モデルとしての社会複合体モデルを構築した。4.このような概念モデルに基づき、重層的・重合的複合体の表現モデルを作成し、その簡易数理モデルを作成し、その挙動を調べた。5.このような一連の研究の情報化社会における意義について、社会情報システムモデルの構築を行いつつ、その有効性を提示した。そこでは、人工実現社会が、社会情報システムと人間を結合し社会情報システム上に仮想社会を生成することで、個人に依拠する社会政策形成の手段となることを提示した。<今後の課題>本研究は、情報社会構築の中心となる概念的・社会技術的研究であり、その展開は広範囲に及ぶ。そこで数理社会モデリングと社会シミュレーション技法の確立と社会固有の社会的複雑性に関するより深い研究が続行されなければならない。具体的には、価値ベクトルの総和以上の社会的価値生成、結合関係以上の境界形成、社会分岐の発生と選択に関する解析とシミュレーションが必要となる。また、人工実現社会の情報ネットワーク上での実行と情報ネットワーク上での社会生成支援ツールとして社会情報エディタ-の開発が求められる。社会情報エディタ-は、社会情報フィルターや個人情報防衛機能、情報編集・生成機能等からなり、各個人が人工実現社会ツールと共にそれを用いて、直接ネットワーク上で社会生成に参画するための支援ツールである。
炭素-炭素二重結合還元酵素の探索とその不斉合成化学への応用

α,β-不飽和ケトンやニトロオレフィンなどの活性な炭素-炭素二重結合を立体選択的に還元する酵素を微生物中から見つけだし,その酵素を用いた新しい不斉合成反応を確立することが申請者の計画である.微生物としては最も汎用的なパン酵母を選び,まず初めにα,β-不飽和ケトンである3-メチル-4-(3-クロロフェニル)-3-ブテン-2-オンを基質として酵素の探索を行ったところ,炭素-炭素二重結合だけを還元する酵素を一種類見出した.この酵素を用いてフェニル基上の置換基を系統的に変化させ,還元の立体選択性に及ぼす影響を検討したところ,無置換あるいはパラ置換体では立体選択性は低いが,オルトあるいはメタ置換体では飛躍的に選択性が向上し,不斉収率95%以上で光学活性なケトンが得られた.この場合,置換基の種類は立体選択性に無関係であり,常に高い不斉収率で生成物が得られる.また,微生物を用いて同様の反応を行うとカルボニル基の還元等の副反応が同時に起きてしまい,目的物の収率が低下してしまうが,精製した酵素を用いることで望む反応だけを行うことができる.この様にして本酵素による炭素-炭素二重結合の還元反応では置換基の位置が立体選択性を支配する最も重要な因子であることを明らかにし,カルボニル基の還元といった副反応のない,高立体選択的な光学活性カルボニル化合物の合成法を確立した.次に,ニトロオレフィンである1-シクロへキシル-2-ニトロー1-1プロペンを基質として酵素の探索を行ったところ,パン酵母中には炭素-炭素二重結合だけを還元する酵素が四種類以上存在していることを見出した.また,その内の一つは上述のα,β-不飽和ケトン還元酵素と同一であり,1-シクロへキシル-2-ニトロー1-プロペンを立体選択的に還元し光学活性なニトロ化合物を与える.本酵素を用いることでα,β-不飽和ケトンおよびニトロオレフィンの炭素-炭素二重結合を立体選択的に還元し光学活性なカルボニル化合物およびニトロ化合物の合成法を確立した.α,β-不飽和ケトンやニトロオレフィンなどの活性な炭素-炭素二重結合を立体選択的に還元する酵素を微生物中から見つけだし,その酵素を用いた新しい不斉合成反応を確立することが申請者の計画である.微生物としては最も汎用的なパン酵母を選び,まず初めにα,β-不飽和ケトンである3-メチル-4-(3-クロロフェニル)-3-ブテン-2-オンを基質として酵素の探索を行ったところ,炭素-炭素二重結合だけを還元する酵素を一種類見出した.この酵素を用いてフェニル基上の置換基を系統的に変化させ,還元の立体選択性に及ぼす影響を検討したところ,無置換あるいはパラ置換体では立体選択性は低いが,オルトあるいはメタ置換体では飛躍的に選択性が向上し,不斉収率95%以上で光学活性なケトンが得られた.この場合,置換基の種類は立体選択性に無関係であり,常に高い不斉収率で生成物が得られる.また,微生物を用いて同様の反応を行うとカルボニル基の還元等の副反応が同時に起きてしまい,目的物の収率が低下してしまうが,精製した酵素を用いることで望む反応だけを行うことができる.この様にして本酵素による炭素-炭素二重結合の還元反応では置換基の位置が立体選択性を支配する最も重要な因子であることを明らかにし,カルボニル基の還元といった副反応のない,高立体選択的な光学活性カルボニル化合物の合成法を確立した.次に,ニトロオレフィンである1-シクロへキシル-2-ニトロー1-1プロペンを基質として酵素の探索を行ったところ,パン酵母中には炭素-炭素二重結合だけを還元する酵素が四種類以上存在していることを見出した.また,その内の一つは上述のα,β-不飽和ケトン還元酵素と同一であり,1-シクロへキシル-2-ニトロー1-プロペンを立体選択的に還元し光学活性なニトロ化合物を与える.本酵素を用いることでα,β-不飽和ケトンおよびニトロオレフィンの炭素-炭素二重結合を立体選択的に還元し光学活性なカルボニル化合物およびニトロ化合物の合成法を確立した.
DNA上での蛋白質間相互作用を促進するHMGによるDNA変形の構造解析

1.HMG2蛋白質C末端DNA結合ドメイン(B-ドメイン)の精密立体構造解析:NOEと2面角情報に基づく立体構造解析に加えて、磁場配向により誘導された残余双極子効果とバイセルにより誘導された残余双極子効果を取り入れることにより、精密な立体構造を得た。構造解析の結果、HMG2Bドメインを構成する第2、第3ヘリックスの形成する角度がHMG1の対応するドメインと有意に異なり、この違いが両蛋白質のDNAに対する親和性の違いおよび機能上の役割の違いを説明しえるものと示唆された。2.エンハンスソーム形成因子HMG-Iの高次構造解析を目的としたサンプル調製: HMG-Iのもつ3つのDNA結合ドメインのうちN末端の2つのDNA結合ドメインとC末端側2つの結合ドメインは、それぞれ異なるエンハンサーDNA領域に結合する。本年度は、それぞれ2つのDNA結合ドメインを持つHMG-Iフラグメントの大腸菌による大量発現系の構築と、その精製法の確立を行った。いずれのDNA結合フラグメントも1literの最小培地から約10mg程度のサンプルを高純度に得ることができる。3.HMG-I結合配列を含むDNAフラグメントの作成: HMG-IのそれぞれのDNA結合フラグメントは、異なる23bp程度のDNA領域に結合する。これまでに、23bpのエンハンサーDNA領域に相当するPRDII-NRDIの合成を行い、^<15>N標識したHMG-IのC末端側DNA結合フラグメントとの相互作用をNMRにより確認した。
認知的スキルの育成を目指す保健授業モデルの開発と評価

認知的スキルの一つである自己管理スキルを育成する「精神の健康」にかかわる保健の授業を開発し,実際に高校生に対して実施した。その結果,その授業により,高校生の自己管理スキルは高まり,また,スキルが高まった生徒において,ストレス反応も減少することが確認された。また,別の調査により,自己管理スキルは社会的スキルと正の相関を持つものの,社会的スキルは性行動と正の相関を持つが,自己管理スキルは負の相関を持つことが示唆された。高等学校科目保健の「現代社会と健康」領域の「精神の健康」及び「生涯を通じる健康」領域の「保健・医療制度と地域の保健・医療機関の活用」を題材として,認知的スキルの育成に着目した保健授業を開発し,研究協力者が公立の高等学校で実際に授業を実施した。その際,授業に関する感想などを生徒に聞くことにより,授業のプロセスに関する評価を行った。その結果,認知的スキルの育成に着目した授業は,通常の保健授業においても,十分に成立しうることが確かめられた。また,認知的スキルのひとつである自己管理スキルに関して,事前・事後調査のデザインを用いた評価を行い,学習により,認知的スキルが高まることが確かめられた。さらに,次年度以後の計画を先取りし,大学生において,社会的スキルと自己管理スキルとの関連,及び,それらと避妊行動を含む性行動との関連を調査した。その結果,自己管理スキルは,社会的スキルと正の相関を持ちながらも,社会的スキルが早期の性行動を促進するように見えるのに対して,自己管理スキルは抑制的に働くことが示唆され,保健授業において,認知的スキルを育てることの意義がさらに補強される結果となった。このことは,平成22年度以後の認知的スキルを育成する授業の対象領域を拡張する際に参考になるものである。認知的スキルに関する検討を対人場面での行動へと進めた。具体的には,大学生を対象として,性交経験及び避妊行動と自己管理スキル,社会的スキルなどとの関連を検討した。首都圏の国立大学の学生108名(男子47名。女子61名)を対象として,性交経験,避妊行動などの性行動,及び,それらに関運すると考えられる,性別,年齢,自己管理スキル,社会的スキル,セルフエスティームなどに関する無記名式質問紙調査を行った。その結果,自己管理スキル,社会的スキル,セルフエスティームは相互に有意な正の相関を持っていた。また,性交経験に関してロジスティック回帰分析を行った結果,年齢が高いほど,自己管理スキルが低いほど,また.社会的スキルが高いほど性交を経験しているという有意な結果が得られた(オッズ比はそれぞれ,1.61,0.80,1.10)このことは早すぎる性交経験を防ぐために,性教育において自己管理スキルを育成することが有効である可能性を示唆するものといえる。また,昨年度に引き続き,高等学校科目保健の「現代社会と健康」領域の「精神の健康」及び「生涯を通じる健康」領域の「保健・医療制度と地域の保健・医療機関の活用」を題材として.認知的スキルの育成に着目した保健授業を開発し,研究協力者が公立の高等学校で実際に授業を実施した結果に関して分析を行った。その結果,認知的スキルは保健の授業により育成可能であり,また,精神の健康に貢献するものであるという示唆を得た。昨年度に認知的スキルに関する検討を対人場面での行動へと進めたことを受けて,今年度は調査対象や対象行動を拡大して検証を行った。具体的には,都市部にある高等学校の2年生男子100人,女子133人,計233人を対象として,自己管理スキル,社会的スキル,セルフエスティーム及び危険行動に関する無記名式調査を行った。危険行動に関しては,「喫煙経験」「飲酒経験」「薬物経験」「自傷行為」「過量服薬」「故意嘔吐」,インターネットのサイトで知り合った人に会いにいく,異性に声をかけられよく知らない人の車に乗るなど,危ない目に遭う可能性が高い行動をとったことがある」という「状況的危険」,「ヘルメットをかぶらずにバイクを運転する,安全を確認せずに自転車で猛スピードをだし交差点を渡るなど,大きなけがや事故を引き起こす可能性が高い行動をとったことがある」という「身体的危険」を調べた。性にかかわる行動は「性交を経験している」(性交経験)「コンドームやピルを使用せずに性交したことがある」(無避妊性交)「知り合って間もない人と性交したことがある」(危険性交)を用いた。危険行動の出現率は,危険行動の種類により,社会的スキルと正の関連を持つものと負の関連を持つものがあった。セルフエスティームはいくつかの行動と負の関連を持っていた。しかし,自己管理スキルは関連を持たず,年齢段階により,その危険行動との関連の仕方は異なることが示唆され,保険授業を開発する際には,その点を考慮する必要があることが明確となった。
シクロデキストリン・ペプチド合体系の構築と機能に関する研究

側鎖上の同じ側に蛍光プローブとしてダンシル、分子結合部位としてβ-シクロデキストリン、アニオン結合部位として大環状ポリアミン亜鉛錯体をもつペプチドを合成した。そして、機能性単位間の距離、配置を変えたもの、亜鉛金属を持たないペプチドなども合成し、有機アニオン分子に対する応答性を検討した。アミド結合の吸収領域での円二色性スペクトルから各ペプチドのα-ヘリックス含量を見積もったところ、α-ヘリックス含量が十分高いことから、機能性単位は目的とされている位置に配置されていることが示唆された。また、ダンシルの吸収領域での円二色性スペクトルより、ダンシルとβ-シクロデキストリンの配向は大環状ポリアミンや亜鉛イオンの有無ではなく、ペプチド配列に依存することが示唆された。各ペプチドにゲスト分子を添加していくと、その濃度の増大に伴いダンシルの蛍光強度の減少が観察された。この蛍光強度のゲスト濃度依存性をホスト、ゲスト1:1の理論式で解析し、結合定数を求めた。ゲスト分子として有機アニオン分子であるウルソデオキシコール酸、1-アダマンタンカルボン酸については、亜鉛存在により大きな結合定数が得られた。中性分子としての1-アダマンタノール、カチオン分子としての1-アダマンタンアミンについては亜鉛の存在効果はなく、合理的な結果となった。
言語情報とパラ言語情報を統合した音声の構造的表象の提案とその音声合成への応用

音声が運ぶ情報は大きく,言語的情報,パラ言語的情報,非言語的情報に分かれる。我々は音声から非言語的情報に相当する音響特徴量のみを分離する方法を提案している。年齢・性別による音声の音響的変形,収録機器・伝送機器による音声の音響的変形はいずれも,静的な空間写像として数学的にモデル化できる。よって,写像不変量でもって音声を表象・モデル化することで,静的な変形(変換)に不変な音声情報処理が可能となる。我々は分布間の距離尺度であるf-divergenceが如何なる変換に対しても不変であることを証明しており,発声中の全ての音響事象を分布として捉え,任意の二分布間(事象間)距離を計測し,距離行列として音声を(話者不変的に)表象する手法を提案している。距離行列は一つの幾何学的形態を規定するため,これを音声の構造的表象と呼んでいる。非言語情報がそぎ落とされるということは,言語情報とパラ言語情報のみが表象された音声表象であることを意味する。本研究では,この構造表象に対して,非言語的情報である話者の性別,年齢,体格(即ち声道形状)を戻すことで音声を生成する枠組みを検討した。即ち,言語情報,パラ言語情報は構造として与えられ,その構造を音に変換する声道の長さや形状の情報(非言語的情報)を付与することで音に変換する枠組みである。具体的には,幾つかの既に実現された音事象を初期条件として与え,構造的表象を制約条件としてその後の音事象を次々と音響空間内に定位する方法を採択した。この場合,定位済みの事象群をn個とすると,このn個の事象を中心とする超楕円を描き,n個の超楕円の交点が次に生成すべき音の定位場所,となる。この探索問題を計算機上に実装し,また,いくつかの高速化アルゴリズムを検討することで,現実的な計算量で構造からの音声生成を可能にした。この音声生成方式は,言語情報+パラ言語情報が混在した音声表象(構造的表象)を出発点として音を導出するという点が従来の音声生成方式とは大きく異なる。話者不変の音声表象である音声の構造的表象は,音イベント群の個々の要素を絶対的に表象するのではなく,個々のイベント間のコントラストをf-divergenceで知られる変換不変量を用いて表象する新しい音声表象方式である。これを用いると,音声を全体的,包括的に表象することとなる。従来申請者らは,この構造表象を用いた音声認識を検討してきた。話者によって表象が変化しない点を利用し,非常に小数の話者のサンプルを用いて不特定話者音声認識の可能性について検討してきた。その結果,非常に限られたタスクではあるが,数千人の話者より構築された音響的実体を用いる音響モデルよりも,遥かに話者性に対する頑健性が高い音響モデルが構築された。本研究では,その逆のプロセス,即ち,構造を入力として,それを音声に変換するプロセスの計算機上での実装について検討した。音声の構造的表象を発達心理学的に考えると,これは「語ゲシュタルト」と呼ばれるものに相当する。幼児の言語獲得は音声模倣という過程を通して行なわれるが,彼らは九官鳥のように音真似をする訳では無い。父親の発声にも母親の発声にも(言語的内容が等しければ)共通して存在する音響パターンを自分の口を用いて生成する訳である。この話者不変の共通パターンを変換不変量のf-divergenceを通して推定し,推定された構造表象に対して,これを音の実体に戻す操作を計算機上に実装した。本来であれば,話者不変量である構造表象は,話者の身体特性(喉の大きさなど)を捨象した物理表象であるため,この構造に対して,発声者の身体的特性を提供することで音として実現化される枠組みが望まれる。しかしここでは,直接調音パラメータを用いることはせず,該当話者の幾つかの音を初期条件として与え,構造表象を制約条件として用いることで音を生成する方法をとった。初期検討として,初期条件及び制約条件を満たす解候補を,ケプストラム空間(音響空間)からgreedyに探索し音を生成することを試みた。その結果,明瞭性が高いとは言えないまでも,初期条件を提供した話者性を保持しつつ,構造表象によって指定された言語内容を生成することが可能であることを確認できた。

即ち,言語情報,パラ言語情報は構造として与えられ,その構造を音に変換する声道の長さや形状の情報(非言語的情報)を付与することで音に変換する枠組みである。具体的には,幾つかの既に実現された音事象を初期条件として与え,構造的表象を制約条件としてその後の音事象を次々と音響空間内に定位する方法を採択した。この場合,定位済みの事象群をn個とすると,このn個の事象を中心とする超楕円を描き,n個の超楕円の交点が次に生成すべき音の定位場所,となる。この探索問題を計算機上に実装し,また,いくつかの高速化アルゴリズムを検討することで,現実的な計算量で構造からの音声生成を可能にした。この音声生成方式は,言語情報+パラ言語情報が混在した音声表象(構造的表象)を出発点として音を導出するという点が従来の音声生成方式とは大きく異なる。
マイクロ流路を用いた溶液反応の時間分解軟X線分光法の開発

軟X線領域は軽元素(C, N, O)の吸収端を有するので、マイクロ流路の軟X線吸収分光(XAS)測定が実現すれば、流路上で起こる溶液反応のメカニズムを明らかにできる。しかしながら、軟X線は大気や液体に強く吸収されるため、マイクロ流路のXAS測定はこれまで不可能であった。本研究課題はPDMS樹脂上に0.05 mmの幅と深さのT字型のマイクロ流路を作製して、その外側に100 nm厚の窒化シリコン膜を接着するマイクロ流路セルを開発することで、マイクロ流路のXAS測定を実現することを目的とする。研究期間の初期には、窓材である窒化シリコン膜が破損したり、流路が水圧により拡がったりするなどの問題があったが、PDMS樹脂と窒化シリコン膜の接着圧を、最適な圧力に調整する方法を考案することで、マイクロ流路を長時間安定して稼働できるようにした。マイクロ流路セルの評価を行うために、分子研UVSOR-IIIの赤外ビームラインBL6Bに設置された赤外顕微鏡を用いて、ピリジンー水混合系におけるT字型マイクロ流路の顕微赤外測定を行った。その結果、ピリジンと水の間の層流を、赤外スペクトルのピーク強度比から求めることに成功した。その後、マイクロ流路セルをUVSOR-IIIの軟X線ビームラインBL3Uに接続することで、顕微XAS測定を行った。XAS測定は軟X線吸収後に発生する蛍光をシリコンドリフト検出器で測定することによって行った。O-K吸収端の蛍光イメージから、マイクロ流路上のピリジンと水の層流を確認した。更に、N-K吸収端XASにおけるピリジン由来のピーク位置の空間分布から、層流付近におけるピリジンと水のモル比率の位置依存性を明らかにした。本研究課題がマイクロ流路の軟X線XAS測定に成功した最初の例であり、今後マイクロ流路上の様々な化学、生命現象の理解に本研究成果が生かされると期待している。本年度は、軟X線を透過可能なマイクロ流路セルを作製した。そのために、PDMS樹脂に0.05 mmの幅のT字型のマイクロ流路を作製して、その外側に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜(100 nm厚)を接着した。そして窒化シリコン膜の外側からヘリウムガスで加圧することにより、マイクロ流路と窒化シリコン膜の接着を確立した。完成したマイクロ流路セルの評価を行うために、まず分子研UVSOR-IIIの赤外ビームラインBL6Bに設置された赤外顕微鏡を用いて、ピリジンー水混合系のT字型マイクロ流路の顕微赤外測定を行った。赤外光はカセグレン鏡を用いて集光すると共に、アパーチャーを用いて0.03 mmの光サイズに調整してある。そして、反射光を検出することで顕微赤外スペクトルを測定した。その結果、ピリジンと水の間の層流を確認すると共に、マイクロ流路の異なる位置ごとにピリジンと水の赤外スペクトルが得られることを確かめた。次にマイクロ流路セルを分子研UVSOR-IIIの軟X線ビームラインBL3Uに接続することで、空間分解軟X線吸収分光(XAS)測定を行った。マイクロ流路セルは大気圧ヘリウム環境下にあり、超高真空下の軟X線ビームラインとは0.03 mmの小さな窓サイズの炭化シリコン膜で分けている。そして、マイクロ流路セルを二次元掃引することで、マイクロ流路の異なる位置に軟X線を照射できるようにした。XAS測定は軟X線吸収後に発生する蛍光をシリコンドリフト検出器で測定することにより行った。これにより、ピリジンー水混合系に置いて、O-K XAS測定から水の分布とそのスペクトルを得た。またN-K XAS測定からは、ピリジンの分布と共に、ピリジンと水の混合によるピークシフトを観測した。当初は困難と思われたPDMS製のマイクロ流路と窒化シリコン膜の接着を、窒化シリコン膜の外側からヘリウムガスで加圧することで実現する技術を確立した。これにより、長時間稼働させても安定して、送液できるマイクロ流路セルを開発することに成功した。このため、当初の予定よりも早くマイクロ流路を実際の溶液反応系に適用できるようになった。本研究課題は、軟X線を透過可能なマイクロ流路セルを実現することにより、マイクロ流路上での溶液反応を顕微XAS測定から調べることを目的とする。平成28年度までに、PDMS樹脂に0.05 mmの幅と深さのマイクロ流路を作製して、その外側に窒化シリコン膜(100 nm厚)を接着することで、軟X線吸収分光(XAS)測定を可能にするマイクロ流路セルを開発してきた。しかしながら、長時間測定を行うと、窓材が破損したり、流路が水圧で拡がったりする問題があった。平成29年度は上述の問題を解決するために、マイクロ流路セルを改良した。まず、PDMS樹脂と窒化シリコン膜の接着圧が強いと、時間の経過と共に、窒化シリコン膜が破損することが分かった。そこで、窒化シリコン膜のサポート材の横に、テフロンのスペーサーを置くことで、窒化シリコン膜とPDMS樹脂の接着を、最適な圧力で長時間の変動がないようにすることに成功した。マイクロ流路セルの評価を行うために、分子研UVSOR-IIIの赤外ビームラインBL6Bに設置された赤外顕微鏡を用いて、ピリジンー水混合系のT字型マイクロ流路の顕微赤外測定を行った。

その結果、ピリジンと水の吸収強度から、混合部におけるピリジンと水の間の層流を確認した。次にマイクロ流路セルを分子研UVSOR-IIIの軟X線ビームラインBL3Uにおいて、顕微XAS測定を行った。XAS測定は軟X線吸収後に発生する蛍光をシリコンドリフト検出器で測定することにより行った。これにより、ピリジンー水混合系に置いて、T字型マイクロ流路における層流をO-K吸収端の蛍光イメージから確認した。更に、N-K吸収端XAS測定から、層流近傍におけるピリジンと水の間の分子間相互作用を議論した。マイクロ流路セルを長時間安定的に使用するために、PDMS樹脂と窒化シリコン膜の接着を安定的に行う技術開発に時間を要した。そのため、平成28年度は当初の計画以上に進展していたが、平成29年度の技術開発の時間を合わせると、当初の予定程度の進捗状況となった。軟X線領域は軽元素(C, N, O)の吸収端を有するので、マイクロ流路の軟X線吸収分光(XAS)測定が実現すれば、流路上で起こる溶液反応のメカニズムを明らかにできる。しかしながら、軟X線は大気や液体に強く吸収されるため、マイクロ流路のXAS測定はこれまで不可能であった。本研究課題はPDMS樹脂上に0.05 mmの幅と深さのT字型のマイクロ流路を作製して、その外側に100 nm厚の窒化シリコン膜を接着するマイクロ流路セルを開発することで、マイクロ流路のXAS測定を実現することを目的とする。研究期間の初期には、窓材である窒化シリコン膜が破損したり、流路が水圧により拡がったりするなどの問題があったが、PDMS樹脂と窒化シリコン膜の接着圧を、最適な圧力に調整する方法を考案することで、マイクロ流路を長時間安定して稼働できるようにした。マイクロ流路セルの評価を行うために、分子研UVSOR-IIIの赤外ビームラインBL6Bに設置された赤外顕微鏡を用いて、ピリジンー水混合系におけるT字型マイクロ流路の顕微赤外測定を行った。その結果、ピリジンと水の間の層流を、赤外スペクトルのピーク強度比から求めることに成功した。その後、マイクロ流路セルをUVSOR-IIIの軟X線ビームラインBL3Uに接続することで、顕微XAS測定を行った。XAS測定は軟X線吸収後に発生する蛍光をシリコンドリフト検出器で測定することによって行った。O-K吸収端の蛍光イメージから、マイクロ流路上のピリジンと水の層流を確認した。更に、N-K吸収端XASにおけるピリジン由来のピーク位置の空間分布から、層流付近におけるピリジンと水のモル比率の位置依存性を明らかにした。本研究課題がマイクロ流路の軟X線XAS測定に成功した最初の例であり、今後マイクロ流路上の様々な化学、生命現象の理解に本研究成果が生かされると期待している。今後の研究方針としては、開発したマイクロ流路セルを用いてBeckmann転移反応などの実際の溶液反応に適用していく予定である。そのために、マイクロ流路セルに温度制御機構を取り付けると共に、反応条件に最適化されたT字型マイクロ流路を新たに開発する予定である。マイクロ流路セルの最適化が完了したら、Beckmann転移反応の顕微赤外分光測定と空間分解XAS測定を行う予定である。今後の研究方針としては、開発したマイクロ流路セルを溶液混合系だけでなく、溶液反応系に展開することを目指す予定である。具体的には、2液混合により進行するルミノール反応の反応機構を顕微XAS測定から調べる予定である。
有形・無形の文化財情報を知識結合したマルチモーダル・データベースの構築

本研究では、博物館における収蔵品データベースとして、これまで分散して扱われてきた有形と無形の文化財情報を、有機的に結合した新しいデータベースとして構築し、博物館ガイド・観光利用・生涯学習など幅広く活用できるようにすることを目的とする。研究の要点は、以下の3点である。1.地域の多彩な文化財を有効に活用できるよう、有形・無形の文化財の持つ豊富な情報を収集および分析2.ストーリーを持った知識として継承できるように、それらの豊かな情報を有機的に構造化して結合3.文化財の持つ深い知識体系を構造的に保存できるように、人間による可読性とコンピュータ処理性を備え持つマルチモーダル・データベースを構築本研究では、博物館における収蔵品データベースとして、これまで分散して扱われてきた有形と無形の文化財情報を、有機的に結合した新しいデータベースとして構築し、博物館ガイド・観光利用・生涯学習など幅広く活用できるようにすることを目的とする。1.地域の多彩な文化財を有効に活用できるよう、有形・無形の文化財の持つ豊富な情報を収集および分析2.ストーリーを持った知識として継承できるように、それらの豊かな情報を有機的に構造化して結合3.文化財の持つ深い知識体系を構造的に保存できるように、人間による可読性とコンピュータ処理性を備え持つマルチモーダル・データベースを構築
ＳＳ－ＯＣＴおよび黄斑局所網膜電図を用いた網膜静脈閉塞症の治療反応性、予後の予測

発症早期の網膜静脈分枝閉塞症患者42名をOCTを用いて観察すると35眼に漿液性網膜剥離を認め、うち18眼に網膜下出血を伴うことが確認された。この網膜下出血の存在は、発症時の視力には影響を与えないが、最終視力と相関することが示された。網膜下出血が存在した眼においては、中心窩の視細胞へのダメージが大きいことが判明している。42例の発症後早期の網膜静脈分枝閉塞症患者を、OCTを用いて観察すると35眼に漿液性網膜剥離を認め、うち18眼に網膜下出血を伴うことが確認された。網膜下出血が存在した眼においては、中心窩の視細胞へのダメージが大きいことがOCTから判明している。従来のOCTでは網膜静脈閉塞症の多量の網膜出血のために、レーザー光が網膜深部方向へ到達しなかったが、最新のOCTと撮影方法を工夫することで、中心窩の網膜剥離の存在、視細胞の状態を検出することができ、視機能の予後を予測することができた。また、網膜静脈閉塞症と同じ網膜疾患の加齢黄斑変性23眼において、抗VEGF薬で1年間科料を行った。視力は不変であったが、術後3ヶ月では網膜形態は改善し、同時に黄斑部局所網膜電図で測定した黄斑機能は改善を認めた。またその効果は1年を通じて、維持されていた。VEGFには神経保護効果があることが報告されており、VEGFを長期にわたってブロックすることは、神経網膜への悪影響を与える可能性が懸念されているが、今回の網膜電図の結果からは1年間の抗VEGF療法による悪影響は明らかでなかった。通常臨床で用いられる視力検査では、黄斑部に広く病変が広がる加齢黄斑変性や網膜静脈閉塞症では治療効果を十分に評価できないことがあり、その場合に黄斑部局所網膜電図は有効であることが示された。平成25年9月には網膜静脈閉塞症に対する抗VEGF薬の使用が保険適応となり、我々の研究結果はこの治療が長期に安全に使用できることの一情報となりえると考えられる。研究2として、「網膜静脈分枝閉塞症の黄斑部局所網膜電図と視力予後については、すでに報告しているが、網膜中心静脈閉塞症において、蓄積中のデータについて期間内に報告する。」としていたが、現在データをとりまとめ中である。研究4として、「抗VEGF薬を網膜静脈閉塞症に投与し、12カ月後の視力と術前のSS-OCT所見、黄斑局所網膜電図の所見との相関を明らかにする。」については、加齢黄斑変性に対し評価を行って、現在論文投稿中(Invest Ophthalmol Vis Sci in revision)である。研究3として、「黄斑部局所網膜電図記録装置に既存のeye trackingsystemをセットアップし、動作確認を行う。」としていたが、こちらについては電極の改良のみを行い現在使用中である。物品の購入、データの収集は完了しており、学会報告および論文作成を今年度中に行う。該当なし
旗多様体上の一番大きい胞体以外の点でパラメトライズされる戸田格子の有理解について

戸田格子とは指数関数的相互作用を及ぼす非線形のばねでつながれている粒子系のなす力学モデルである。今回は有限個の質点系の場合を考えた。戸田格子はリューヴィルの意味で積分可能である。すなわち十分多くの保存量を有する。その解はBruhat分解をもちい、いわゆる佐藤フォーマリズムにのっとり求めることが出来るがこの方法では得られる戸田格子のラックス行列は一般に下三角部分に成分のつまっているいわゆるフル戸田格子になってしまう。本来戸田格子のラックス行列はヤコビ元といわれる3重対角行列である。コスタントは彼の論文のなかで一番大きな胞体に関するBruhat分解から佐藤フォーマリズムを経て得た解によるラックス行列はヤコビ元になっていることを証明した。今回の研究の目的は彼の結果を一般化し任意の胞体においてもそのBruhat分解からヤコビ元のラックス行列が得られることを証明した。その証明の方針は戸田格子を等位集合上の軌道と考えるのではなくLax行列の座標環の変形と捉えることである。この座標環には対角線からどれだけ離れているかによりグレーディングがはいる。そしてこのグレディーングは波動行列、τ関数のレベルでも保存され、さらにポアッソン括弧でも保存される。このグレーディングをもちいてヤコビ元の空間へ射影することができる。さらにこの射影作用素はポアッソン写像になっていることもわかる。以上が証明の方針である。現在シンプレクティック幾何学におけるミラー対称性や量子コホモロジーの議論で可積分系がことあるごとに顔を出す。戸田格子と幾何学の関連はより一層重要性を増すものと思える。戸田格子の有理解をパラメトライズする旗多様体の胞体(セル)の研究を行った。一般化された戸田格子(ラックス行列が下三角タイプ)の場合1番大きなセルの点が戸田格子の正則関数解をパラメトライズすることは簡単な計算でわかる。しかし一般ではない本当の、すなわち3重対角行列のラックス行列の場合それは少し込み入った議論を必要とする。それは解を求める際リーマン・ヒルベルト分解でラックス行列の3重対角性が保存されることを示さなくてはならないからである。実際このことは戸田格子と表現論の研究における指導的数学者コスタントの論文のなかでも述べられている。1番大きなセルの場合この3重対角性はたしかに保障される。しかし一般のセル上の点ではコスタントの証明はその効力を失う。今回の研究では一般のセルに関するリーマン・ヒルベルト分解でもラックス行列の3重対角性が保障されることをしめした。戸田格子をラックス行列で記述する際従来はラックス行列の成分、すなわち戸田格子を記述する場を実数ないしは複素数とみなして議論が行われてきた。これは戸田格子を等エネルギー面上の軌道とみなすことである。私は今回戸田格子を多様体上の軌道とみなさず、ラックス行列の成分より生成される可換代数の変形とみなした。こうすることにより次数付けまた次数による射影も定義できて一般のセルにおいてもリーマン・ヒルベルト分解により本当の(3重対角行列の)戸田格子のラックス行列を構成することができた。
360度カメラを用いたコウモリ類の撮影に関する技術的手法の確立とVR技術への応用

森林を舞台に行われる公開講座は自然への興味の入り口として有用なイベントである。中でも野生哺乳類観察プログラムは非常に興味を引き付けることがわかっていたが、日常生活の中でも観察できるポイントがあることを伝える映像教材は少なかった。本研究ではコウモリの特徴的な飛翔に着目し、360度撮影カメラとVR技術を使って、観察するポイントをわかりやすく伝える映像の記録法の確立を目的に、撮影に適した時間帯や照明の有無と、VR技術への応用の可能性の検証を行った。調査は東京大学千葉演習林、田無演習林、生態水文学研究所で、7月から9月にかけて行った。撮影に適した時間帯と撮影法の検証のため、夕暮れ時から夜間にかけて、照明の有無や、カメラの設置高など、条件を変えて複数回撮影を行った。田無演習林で日没前後に高頻度で出現するアブラコウモリが地上高5mに設置したカメラで黒い影程度に映ったが、個体を観察するには不十分な映像であった。そのほかはすべての場所、方法において、黒い影程度も撮影することはできなかった。照明が部分的で明るさが不十分であったことや、被写体が非常に小さく、高速で飛ぶことから、カメラの解像度やフレームレートが不十分で、撮影が困難であることが分かった。黒い影程度に個体が撮影できた映像を、タブレットとヘッドマウントディスプレイで視聴すると、姿の詳細な観察はできないが、黒い影が不規則に出現すると同時に、バットディテクターによって可聴音に変換されたコウモリの超音波音声の変化を聞き取ることができ、コウモリの観察を疑似的に体験し、観察するポイントを伝える映像としてはおおむね良好であった。現時点での機材では解像度など性能が不十分で飛翔するコウモリの撮影、映像記録は難しいが、今後も技術の進歩が期待される分野であり、高性能化に伴い、より鮮明で伝わりやすい映像記録ができる可能性が感じられた。
培養細胞を用いた機能性タンパクデリバリーシステムの開発

動物の成長を促進する機能性タンパクを大量に発現する線維芽細胞株を樹立し、それをメンブレンフィルターによって宿主遊走細胞は侵入できないが、宿主動物の体液成分の栄養およびホルモン等は自由に行き来できるディフュージョンチェンバー内に封入して動物体内に移植することにより、機能性タンパクの発現を長期的に維持し動物の成長を促進させようとするシステムの確立を計った。まずこのタンパクデリバリーシステムの最初のモデル系として機能性タンパクにインスリン様成長因子(IGF-I)を用いることにした。昨年度単離したステーブルにマウスIGF-Iを発現するマウス線維芽細胞株であるNIH3T3細胞株について、遺伝子が組み込まれる領域によって発現量が異なると思われるので、複数の細胞株についてそれぞれの培養培地を回収しWestern BlottingによりIGF-Iの発現を調べたが、濃縮を行っても培養培地でのIGF-Iの発現は確認することができなかった。この理由としてIGF-Iの分泌量がWestern Blottingの検出限界以下であること、あるいは培地中のプロテアーゼにより分泌されたIGF-Iが分解を受けてしまったことが考えられたため、タンパクの発現量ではなく、RT-PCRにより各細胞株でのIGF-IのmRNA発現量を比較し、その発現量の高い株を選択した。このようにして得られた細胞をディフュージョンチェンバー内に封入し、マウスの腹腔内に移植した。コントロールベクターをトランスフェクトしたNIH3T3細胞を埋め込んだマウスとの増体について3ヶ月に渡り比較したが、有意な差は得られなかった。実験終了後取り出したチェンバー内でのIGF-Iの発現についてはRT-PCRにより確認できた。ステーブルにマウスIGF-Iを発現するNIH3T3細胞株でのIGF-Iの発現量が予想外に低かったために増体に対する効果が得られなかったと考え、今後はさらに強力なプロモーターを有するベクターを用いて機能性タンパクデリバリーシステムの確立をめざす。動物の成長を促進する機能性タンパクを大量に発現する線維芽細胞株を樹立し、それをメンブレンフィルターによって宿主遊走細胞は侵入できないが宿主動物の体液成分の栄養およびホルモン等は自由に行き来できるディフュージョンチェンバー内に封入して動物体内に移植することにより、機能性タンパクの発現を長期的に維持し動物の成長を促進させようとするシステムの確立を計った。ヒツジへの応用の予備的な実験として、今年度はマウスを用いた系の確立を計った。スプライシングバリアントであるマウスIGF-IA、IGF-IB全長cDNAをPCRにより増幅しクローニング後シークエンスチェックを行いPCRによる増幅の誤りがないことを確認した。IA, IBそれぞれを哺乳類細胞発現ベクターであるpcDNA3.1に導入した。作成したIGF-I発現ベクターをマウス線維芽細胞株であるNIH3T3細胞にリポフェクション法によりトランスフェクトし、ネオマイシン耐性細胞を選択しステーブルにIGF-Iを発現する細胞株を単離した。どの領域に遺伝子が組み込まれるかによって発現量が異なると思われるので、複数の細胞株についてそれぞれの培養培地および細胞を回収しWestern BlottingによりIGF-Iの発現を調べた。結果、細胞内でのIGF-Iの発現は確認できたが、濃縮を行っても培養培地でのIGF-Iの発現は確認することができなかった。この理由としてIGF-Iの分泌量がWestern Blottingの検出限界以下であること、あるいは培地中のプロテアーゼにより分泌されたIGF-Iが分解を受けてしまったことが考えられる。これについては現在、タンパクの発現量ではなく、Northern BlottingあるいはRT-PCRにより各細胞株でのIGF-IのmRNA発現量を比較し、その発現量の高い株を選択することを試みている。

ステーブルにマウスIGF-Iを発現するNIH3T3細胞株でのIGF-Iの発現量が予想外に低かったために増体に対する効果が得られなかったと考え、今後はさらに強力なプロモーターを有するベクターを用いて機能性タンパクデリバリーシステムの確立をめざす。
核融合炉融体トリチウム増殖材料の化学的挙動

本研究では、原子炉内実験および原子炉外実験により、核融合炉融体トリチウム増殖材料として有望な溶融リチウム一鉛共晶合金(17Li-Pb)の化学的挙動、特にそのトリチウム挙動を測定した。本研究の成果は次のようにまとめられる。1.溶融17Li-Pb合金中のトリチウム挙動は合金組成のわずかな変化や合金中に含まれる不純物濃度に大きく依存することが考えられたので、試薬級の金属リチウムと鉛から直接溶融混合することにより17Li-Pb合金製造を行った。さらに製造した試料の結晶構造・共晶組機・遷移金属不純物濃度・融点をXRD・SEM・原子吸光分析・DSCにより測定し、製造された試料が十分に高品質であることを確認した。2.中性子照射により溶融17Li-Pb合金中で生成し放出されるトリチウムの化学形は主としてHTやT_2などの水素分子の形であることを確認した。また世界ではじめて、溶融17Li-Pb合金中のトリチウム拡散係数を中性子高温照射条件下で高精度に測定した。3.溶融17Li-Pb合金中からパージガスへのトリチウム放出における総括物質移動係数を測定した。総括物質移動係数はパージガス中水素分圧の増加に伴って増加し、10^3Pa以上の水素分圧下においてはトリチウム放出は溶融合金内液境膜拡散によって律速されると結論した。4.安全評価およびトリチウム経済の視点から極めて重要である、溶融17Li-Pb合金と接融する構造材料壁中のトリチウム透過における物質移動係数を測定し、それが2次側パージガス中の水素分圧に大きく依存することを確認した。また構造材料壁表面に形成される酸化被膜によりトリチウム透過を抑制できること、特にステンレス鋼の場合に安定に形成されるクロム含有酸化物被膜がトリチウム透過バリヤーとして有望であることを結論した。DT核融合炉実現のためには燃料サイクルの確立が必須であり、少なくとも燃料として消費する以上のトリチウムをブランケットにおいて増殖し、これを効率的に回収することが必要である。この目的で使用されるトリチウム増殖材料のうち、(1)増殖材と冷却材を兼用できる、(2)照射損傷を受けない、(3)トリチウム溶解度が小さい、(4)化学的安定性が比較的高い、(5)トリチウム増殖能が大きい、などの特色を有しているリチウムー鉛合金(Li_<17>Pb_<83>)のトリチウム増殖材としての適合性を定量的に評価するために、その化学的挙動に関して、(1)トリチウム溶解・放出特性、(2)化学反応性、(3)構造材料との両立性などの観点から実験およびモデル計算により明らかにすることを本研究の目的とした。平成2年度は本研究の初年度であり、以下に示す成果を得た。(1)Li_<17>Pb_<83>合金の製造と分析十分に組成や不純物が同定された試料を用いて研究を行なう必要があるため、充分に雰囲気を制御したグロ-ブボックスシステムで合金試料の製造を行ない、XRD、XMA、原子吸光分析、熱分析装置を用いることにより、組成分析・結晶構造解析・不純物分析・相分析などのキャラクタリゼ-ションを行った。(2)Li_<17>Pb_<83>合金のトリチウム溶解度・放出特性の測定(1)で製作した試料と東大弥生炉に設置した中性子高温照射下トリチウム放出実験装置を用い、中性子照射下におけるトリチウム放出化学形および放出速度を測定し、中性子照射下におけるLi_<17>Pb_<83>合金中でのトリチウム拡散係数・溶融合金相から気相への物質移動係数など放出に関与する素過程のパラメ-タを測定した。

また、Li_<17>Pb_<83>合金と接触させたときの鉄やSUS304ステンレス鋼など配管構造材料のトリチウム透過速度を測定し、これが通常の気体用配管の場合と比べて大きくなること、およびこれらの配管表面に酸化被膜を形成することによりトリチウム透過を抑制できることを示した。本研究では、原子炉内実験および原子炉外実験により、核融合炉融体トリチウム増殖材料として有望な溶融リチウムー鉛共晶合金(17Li-Pb)の化学的挙動、特にそのトリチウム挙動を測定した。本研究の成果は次のようにまとめられる。1.溶融17Li-Pb合金中のトリチウム挙動は合金組成のわずかな変化や合金中に含まれる不純物濃度に大きく依存することが考えられたので、試薬級の金属リチウムと鉛から直接溶融混合することにより17Li-Pb合金製造を行った。さらに製造した試料の結晶構造・共晶組織・遷移金属不純物濃度・融点をXRD・SEM・原子吸光分析・DSCにより測定し、製造された試料が十分に高品質であることを確認した。2.中性子照射により溶融17Li-Pb合金中で生成し放出されるトリチウムの化学形は主としてHTやT_2などの水素分子の形であることを確認した。また世界ではじめて、溶融17Li-Pb合金中のトリチウム拡散係数を中性子高温照射条件下で高精度に測定した。3.溶融17Li-Pb合金中からパージガスへのトリチウム放出における総括物質移動係数を測定した。総括物質移動係数はパージガス中水素分圧の増加に伴って増加し、10^3Pa以上の水素分圧下においてはトリチウム放出は溶融合金内液境膜拡散によって律速されると結論した。4.安全評価およびトリチウムの経済の観点から極めて重要である、溶融17Li-Pb合金と接触する構造材料壁中のトリチウム透過における物質移動係数を測定し、それが2次側パージガス中の水素分圧に大きく依存することを確認した。また構造材料壁表面に形成される酸化被膜によりトリチウム透過を抑制できること、特にステンレス鋼の場合に安定に形成されるクロム含有酸化物被膜がトリチウム透過バリヤーとして有望であることを結論した。