hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔微生物由来の発癌物質(アセトアルデヒド)の臨床的評価法の確立

当初、アセトアルデヒドを高産生する被験者の口腔細菌を培養し、各コロニーを単離して、エタノールからのアセトアルデヒド産生能を調べ、アセトアルデヒド産生が著しく高い細菌を単離して、細菌種の同定を行う予定であった。しかし、本法では口腔細菌を網羅的に調べることが困難なため、16S rRNA遺伝子のTerminal Restriction Fragment Length Polymorphism(TRFLP)法による網羅的な口腔細菌叢を開発して、アセトアルデヒド高産生の口腔に特異的な細菌叢のパターンを同定できる方法の開発に計画を修正した。本法では、試料を緩衝液に懸濁してジルコニウムビーズで物理的に破砕し、抽出したDNAを鋳型として、細菌に共通した16S rRNAの遺伝子の普遍的な塩基配列をプライマーとして、試料中の全細菌種から16S rRNA遺伝子を増幅する。16S rRNAには各細菌種に特徴的な特異配列があり、増幅されたDNA断片には種々の特異的配列が混入している。そこで、ヘテロなPCR断片の混合物の解析を行うため、一方のプライマーを蛍光標識して、HaeIII,AluI,BstUI,MspIの4種の制限酵素で切断した後、蛍光プライマー側の断片長をキャピラリー電気泳動で測定した。結果をRibosomal Database Project II(RDPII)のデータベースに登録されている5万種類の細菌の16S rRNA遺伝子情報と比較することで複雑な口腔細菌叢を構成する細菌種を短時間で同定することが可能な網羅的解析法の開発に成功した。1.ヒト口腔内のアセトアルデヒド産生能の疫学的調査同意の得られた九州大学歯学部学生70名を被験者として、5%のグルコースあるいはエタノール10mlで30秒間洗口後のアセトアルデヒド産生能を調べた。同産生能は、口腔に貯留する気相50ml中に含有されるアセトアルデヒドをCNETカートリッジで捕集し、誘導体化アセトアルデヒドをアセトニトリルで溶出して、高速液体クロマトグラフィーで分析して誘導体化アセトアルデヒドを測定することで行った。その結果、グルコース洗口でアセトアルデヒド産生が顕著に増加する被験者は認められなかったが、エタノール洗口では口腔に貯留する気相中に0.42.2μg/mlのアセトアルデヒド産生が認められた。2.ヒト口腔細菌叢の網羅的解析3.口腔内のアセトアルデヒド産生能と口腔細菌叢との関連性の解析研究1の結果得られた各被験者の口腔内アセトアルデヒド産生能と研究2によって各個人の口腔内細菌叢に基づいて分類されたクラスターとの関連性を調べたが、アセトアルデヒド産生能をいずれのクラスターにも関連付けることはできなかった。そこで、TRFLP法で検出された110のピークのピーク面積と各個人のアセトアルデヒド産生能の相関を調べたところ、関連性の強いピークが1ピーク認められた。このピークに相当する細菌種をRDBPIIのデータベースと比較検討した結果、Actinomyces属がこのピークに対応することが分かった。今後、Actinomyces属のアセトアルデヒド産生能について検討行う予定である。
傾斜型あと施工アンカーを用いて袖壁増設補強したRC柱の構造性能と設計法

既存のコンクリート系構造建物の耐震補強を行なう際、既存躯体と補強要素を剛強に接合するためにあと施工アンカーを用いることが多い。あと施工アンカーは施工面に対して垂直に固着させることが一般的であるが、せん断力が卓越する接合部分に関しては、アンカー筋を傾斜させるとせん断強度を増大できる。本研究では、最初に,複合応力を受ける傾斜型あと施工アンカーのせん断実験を行なった。次に,地震力を受ける傾斜型あと施工アンカーを用いて袖壁補強した鉄筋コンクリート柱の載荷実験を行なった。実験によって、考案した工法を用いた場合は最大強度が増大することを明らかにし,さらに,提案した工法の終局強度の評価式を構築した。既存のコンクリート系構造建物に新たな構造要素を増設する耐震補強を行なう際、既存躯体と補強要素を剛強に接合するために「あと施工アンカー」を用いることが多い。あと施工アンカーは施工面に対して垂直に固着させることが一般的であるが、せん断力が卓越する接合部分に関しては、アンカー筋を45度傾斜させる(傾斜型)ことで、さらにせん断剛性とせん断強度が増大し、優れた変形特性を有する接合部設計も可能であると考えている。本研究では,鉄筋コンクリート造建物の袖壁増設耐震補強に着目し、既存柱と袖壁との接合に傾斜型あと施工アンカーを用いた接合工法を適用することで優れた補強効果が得られることを明らかにし,さらに、傾斜型あと施工アンカーを用いて袖壁補強した鉄筋コンクリート柱の終局耐力の評価式を構築することを目的としている。考案した耐震補強工法の有効性を示すには、構造実験による検証を行なうことが不可欠であり、平成26年度は、在来型および傾斜型それぞれのあと施工アンカーを用いて袖壁増設補強した鉄筋コンクリート柱4体の試験体を製作し、一定圧縮軸力下で正負繰り返しの逆対称モーメントを加力する静的載荷実験を行なった。なお,実構造物として存在する既存の鉄筋コンクリート柱では,曲げ破壊先行型の柱とせん断破壊先行型の柱があるため、それぞれの破壊形式を対象とした実験を行ない、いずれの破壊形式の柱に対しても、提案する工法を採用した場合の方が最大強度を増大できることを明らかにした。さらに、6体の接合部の実験を行い、接合面に作用する鉛直力の大きさに関わらず、傾斜型あと施工アンカーを用いた接合部ではせん断強度が増大することを明らかにした。本研究では,鉄筋コンクリート造建物の袖壁増設耐震補強に着目し、既存柱と袖壁との接合に傾斜型あと施工アンカーを用いた接合工法を適用することで優れた補強効果が得られることを明らかにし,さらに、傾斜型あと施工アンカーを用いて袖壁補強した鉄筋コンクリート柱の終局耐力の評価式を構築すること、合理的な設計法を提案することを目的としている。考案した耐震補強工法の有効性を示すには、構造実験による検証を行なうことが不可欠であるため、在来型および傾斜型それぞれのあと施工アンカーを用いて袖壁増設補強した鉄筋コンクリート柱の試験体を製作し、一定圧縮軸力下で正負繰り返しの逆対称モーメントを加力する静的載荷実験を行なった。実験結果としては、曲げ破壊先行型の既存柱とせん断破壊先行型の柱、いずれの破壊形式の柱に対しても、提案する工法を採用した場合の方が最大強度を増大できることを明らかにした。さらに、実験で得られたデータを基に袖壁補強された鉄筋コンクリート柱の抵抗機構を仮定し、終局耐力の評価式を構築した。本研究の目的の1つは、在来型の袖壁増設耐震補強工法と比べて、考案した袖壁増設耐震補強工法の補強効果の有効性を検証することであった。そこで,在来型および傾斜型あと施工アンカーを用いた接合部の抵抗機構と力学挙動の違いが袖壁補強された柱の構造性能に与える影響を明らかにするために、最大耐力時には柱と袖壁の接合部が破壊を生じ、両者が分離する破壊形式となるように鉛直接合筋(柱と袖壁を接合するアンカー筋)の数量を少なく設定した試験体を計画した。実験を行なった結果、想定した通りの破壊形式を生じることが確認され、有効な補強効果が得られるアンカー筋の配置方法に関する基礎データを収集することができた。本研究の2つ目の目的は、考案した耐震補強工法の終局耐力の評価式を構築することである。上述した実験によって、袖壁増設補強された鉄筋コンクリートの終局耐力は、既存柱の破壊形式と終局耐力に影響を受けること、柱と袖壁の鉛直接合部のせん断強度の影響を受けることが明らかとなった。そこで、本実験で観察された柱部分の破壊形式と鉛直接合部のせん断強度の違いを考慮できる抵抗機構を仮定し、これに基づく終局強度の評価式を構築した。また、構築した終局強度の評価式による計算値と実験値を比較した結果、実験値の下限を妥当に評価できることを明らかにした。あと施工アンカーは施工面に対して垂直に固着させることが一般的であるが、せん断力が卓越する接合部分に関しては、アンカー筋を45度傾斜させる(傾斜型)

ことで、せん断剛性とせん断強度が増大し、優れた変形特性を有する接合部設計も可能であると考えている。本研究では、鉄筋コンクリート造建物の袖壁増設耐震補強に着目し、既存柱と袖壁との接合に傾斜型あと施工アンカーを用いた接合工法を適用することで優れた補強効果が得られることを明らかにし、さらに、傾斜型あと施工アンカーを用いて袖壁補強した鉄筋コンクリート柱の終局耐力の評価式を構築することを目的として研究に取り組んだ。考案した耐震補強工法の有効性を示すには、構造実験による検証を行なうことが不可欠であるため、在来型および傾斜型それぞれのあと施工アンカーを用いた接合部試験体および袖壁増設補強したRC柱試験体を製作し、静的載荷実験を行なった。袖壁増設補強したRC柱の実験結果としては、曲げ破壊先行型の既存柱とせん断破壊先行型の柱、いずれの破壊形式の柱に対しても、提案する工法を採用した場合の方が最大強度を増大できることを明らかにした。さらに、実験で得られたデータを基に袖壁補強された鉄筋コンクリート柱の抵抗機構を仮定し、終局耐力の評価式を構築した。なお、構築した評価式の妥当性については、既往の実験データについても検証されている。本研究によって構築した評価式を用いることで提案工法の設計が可能となるため、既存不適格コンクリート系構造物の耐震改修の促進に貢献できる。既存のコンクリート系構造建物の耐震補強を行なう際、既存躯体と補強要素を剛強に接合するためにあと施工アンカーを用いることが多い。あと施工アンカーは施工面に対して垂直に固着させることが一般的であるが、せん断力が卓越する接合部分に関しては、アンカー筋を傾斜させるとせん断強度を増大できる。本研究では、最初に,複合応力を受ける傾斜型あと施工アンカーのせん断実験を行なった。次に,地震力を受ける傾斜型あと施工アンカーを用いて袖壁補強した鉄筋コンクリート柱の載荷実験を行なった。実験によって、考案した工法を用いた場合は最大強度が増大することを明らかにし,さらに,提案した工法の終局強度の評価式を構築した。本研究の目的の1つは、在来型の袖壁増設耐震補強工法と比べて、考案した袖壁増設耐震補強工法の補強効果の有効性を検証することであった。そこで,在来型および傾斜型あと施工アンカーを用いた接合部の抵抗機構と力学挙動の違いが袖壁補強された柱の構造性能に与える影響を明らかにするために、最大耐力時には柱と袖壁の接合部が破壊を生じ、両者が分離する破壊形式となるように鉛直接合筋(柱と袖壁を接合するアンカー筋)の数量を少なく設定した試験体を計画した。実験を行なった結果、想定した通りの破壊形式を生じることが確認され、有効な補強効果が得られるアンカー筋の配置方法に関する基礎データを収集することができた。本研究の2つ目の目的は、考案した耐震補強工法の終局耐力の評価式を構築することである。これまでに行なった研究によって、純せん断力を受ける傾斜型あと施工アンカーのせん断強度の評価式は構築されているが、圧縮力あるいは引張力とせん断力の複合応力を受ける傾斜型あと施工アンカーのせん断挙動については不明な点が残されている。
ナノ粒子の高速結晶変態現象の解明とこれを利用した高感度センサ

本研究では、ナノ粒子特有の高速結晶変態現象の解明とこれを利用した高感度センサの開発を目指した基礎データの蓄積を目指して研究を進めた。この現象は、これまでのわれわれの研究成果である、サイズが20nm以下の酸化コバルトナノ粒子を堆積させた膜がガス雰囲気によってCo_30_4とCoOの間で可逆的高速相変態を起こすという実験結果に基づいたものである。この場合、スピネル型のCo_3O_4とNaCl型のCoOという結晶構造類似性が低い2つの異なる構造間で現象であり、これまでほとんど研究されてこなかったものである。そこで本研究では、この現象の本質をより深く理解するために、可逆的な相変態を高速に起こさせるため必要な条件(物質、サイズ、表面状態、分散状態)とそのメカニズムの解明を目指した研究に取り組んできた。特に、マイクローナノ階層構造と呼ばれる構造を酸化コバルトで作製することを試み、そのセンサ特性について検討した。まず、サプミクロンサイズの真球状ポリスチレンピーズを基板上に六方最密充填させて規則配列を作製し、この上にレーザーアブレーション法により,ナノ細孔をもつ酸化コバルトを蒸着して、マイクローナノ階層構造を作製した。その結果,このような構造は非常に大きなガスセンサ特性を持つことがわかり、しかもその応答特性は非常に速かった。また、このようなマイグローナノ階層構造薄膜は超親水性を示すこともわかった。通常の薄膜で得られたナノ粒子堆積膜よりも優れた機能特性を示すことから形態の効果が非常に大きいことがわかった。しかし.現状ではナノ粒子サイズを作り分けることが十分できなかったため、この効果については今後の課題である。この現象は、これまでのわれわれの研究成果である、サイズが20nm以下の酸化コバルトナノ粒子を堆積させた膜がガス雰囲気によってCo_3O_4とCoOの間で可逆的高速相変態を起こすという実験結果に基づいたものである。しかもこのような現象は、同じ酸化コバルト系薄膜でもサイズの大きいナノ粒子の堆積膜や連続膜では観測されないことがわかっている。初年度は、酸化コバルトのナノ粒子堆積膜について、主としてレーザーアブレーション法を用いてその調製条件と生成膜の構造や組成、高速結晶変態現象の有無と大きさの関係を系統的に調査した。調製圧力の変化により連続膜からナノ粒子堆積膜へと構造が変化し、これに伴いセンサ応答特性が変化した。最高の感度と構造安定性を持つ膜はナノ粒子凝集連続膜であることがわかった。さちに斜方蒸着法をレーザーアブレーション法を組み合わせることで、ナノ構造薄膜の次元性を制御できるが、センサ特性としては1次元ナノワイヤ堆積膜よりはやはり0次元ナノ粒子凝集連続膜が最も優れていることがわかった。
超音速翼列フラッタに及ぼす隣接翼列干渉効果

二重反転翼列の片側翼列の羽根が振動する場合に、羽根に働く非定常空気力および空気力仕事を解析する非定常揚力面理論を展開した。次いで、それに基づいて計算する汎用プログラムを完成し、非定常空気力仕事に対する隣接翼列の影響を調べるパラメータ解析を行った。更に、この空気力計算プログラムを副プログラムとする曲げ・ねじり連成フラッタ解析プログラムを完成し、フラッタ発生限界に及ぼす隣接翼列効果の解明を行った。得られた知見は以下のとおりである。1.空気力計算プログラムの正当性は本プログラムの計算結果とDuke大学Hall教授のCFD Eulerコードの計算結果が完全に一致したことで立証された。2.振動翼列が亜音速の場合には、振動翼列が発生する一次音波の低次音響モードが非減衰型の場合において、非定常空気力仕事、フラッタ発生下限流速、フラッタ発生上限振動数およびフラッタ振動モードは翼列間距離に強く依存する。振動翼列が発生する一次音波の低次音響モードが非減衰型の場合には、翼列間距離が小さい場合を除いて隣接翼列の影響は弱い。3.振動翼列が超音速の場合には、音響モードの共振点近傍で非定常空気力及びフラッタ特性に隣接翼列存在の影響が強く現れる。低次音響モードが減衰型となる範囲ではフラッタは発生せず、ある翼間位相差においてフラッタ発生上限振動数、フラッタ発生下限流速、フラッタ振動モードが低次音響モードの減衰条件領域を飛び越えて不連続的に変化する。このフラッタ条件の跳躍が起こる翼問位相差は翼列間距離に強く依存する。相対運動する隣接翼列の存在が翼列フラッタ特性にどのような影響を与えるかを明らかにする研究の一環として、軸流速度は亜音速で、羽根に対する流体の相対速度は超音速の二重反転翼列モデルに関する線形非定常揚力面理論を展開した。本理論に基づいて、振動する羽根に働く非定常空気力および非定常空力仕事を計算する計算コードを完成した。この計算コードは、CPU1GHz程度のパーソナルコンピューターを用いて、軸流マッハ数、各翼列の羽根枚数、各翼列の回転速度、翼列間距離、羽根の振動モード、振動数、翼間振動位相差を入力し、羽根面上非定常圧力分布、羽根に対する非定常揚力・非定常モーメントおよび羽根に対する非定常空力仕事を数十秒で出力することができる。本計算コードを用いてパラメータ解析を実行し以下のことを明らかにした。亜音速翼列の場合には、羽根の振動が発生する音響擾乱の主(最小次数)ダクト音響モードが非減衰(カットオン)の場合に限って隣接翼列との干渉効果が非定常空力仕事に強く現れることが明らかになっていた。但しフラッタが生ずる程度の振動数では主ダクト音響モードがカットオンとなる翼間振動位相差の範囲は狭いので、事実上は隣接翼列の存在がフラッタ発生に及ぼす影響は重大ではない。しかし、超音速翼列では翼間位相差のほとんどの範囲において主ダクト音響モードはカットオンであり、したがって非定常空力仕事に対する隣接翼列の存在の影響は広範囲の翼問位相差において強く現れる。特に注意すべきは、単独翼列では生じないが翼列間干渉によって生ずるダクト音響モードの共振点では非定常空力仕事は単独翼列の場合の値とは大きく異なることである。また、上流側翼列が振動する場合と下流側翼列が振動する場合とを比較すると、非定常空力仕事に対する翼列間干渉効果は前者の場合のほうが強い。相対運動する隣接翼列の存在が翼列フラッタ特性に及ぼす影響を明らかにする一連の研究における本年度の実績は以下のとおりである。亜音速軸流速度の二重反転翼列モデルにおいて、振動する羽根に働く非定常空気力仕事を線形非定常揚力面理論に基づいて計算する数値計算プログラムの汎用化・洗練化を行った。

即ち、羽根に対する相対速度が超音速の場合及び亜音速の場合に応じて、翼面空気力分布の関数列展開方式を区別し、(1)亜音速翼列-亜音速翼列、(2)超音速翼列-超音速翼列、(3)亜音速上流側翼列-超音速下流側翼列、(4)超音速上流側翼列-亜音速下流側翼列、の全ての場合に適用可能で、更にそれぞれにつき上流側翼列が振動する場合と、下流側翼列が振動する場合の空気力仕事を計算できる汎用プログラムを作成した。超音速翼に対する空気力分布と亜音速翼に対する空気力分布の性質に本質的な違いがあるので、それぞれに適切な級数展開方式は異なり、計算プログラムが複雑になることが避けられない。このためプログラムのディバッギングに相当な時間を費やすことになった。現時点までに得られた本計算プログラムに基づく数値計算結果から、非定常空気力仕事に対する隣接翼列との干渉効果は振動する翼列が超音速か亜音速かによって大きく異なり、隣接翼列が超音速か亜音速かによる違いは比較的に小さいことが明らかになったが、一般性のある結論を得るには、更に系統的な調査・検討が必要である。続いて、羽根の振動方程式の外力項に本計算プログラムによる空気力を取り入れた曲げ・ねじり連成フラッタ解析プログラムの開発に進み、フラッタ発生限界に及ぼす隣接翼列効果の解明を行っている。二重反転翼列の片側翼列の羽根が振動する場合に、振動翼に働く非定常空気力および空気力仕事を非定常揚力面理論に基づいて計算するプログラムの洗練化・汎用化は前年度に完成し、非定常空気力に対する隣接翼列効果の解明は前年度にほぼ完了したが、このプログラムに関して特筆すべきことは以下の通りである。多段翼列のフラッタ問題の研究を行っている米国のDuke大学のHall教授は、3次元翼列モデルにおけるCFD Eulerコードを開発しているが、Hall教授の要請により、動静翼列干渉のもとで振動翼に働く空気力のモデル問題に対する計算結果の提供を求められた。本プログラムの計算結果とHall教授のCFD Eulerコードの計算結果は完全に一致したことが、2003年9月にDuke大学で開催された国際会議でHall教授によって公表された。これは本計算プログラムの信頼性の確認をも意味する。この結果を受けて、本プログラムによる計算結果を今後開発される多段翼列フラッタCFD計算プログラムの正当性評価のためのbenchmark(基準解)とすることがその国際会議で決定された。本年度は、この空気力計算プログラムを副プログラムとする曲げ・ねじり連成フラッタ解析プログラムを完成し、フラッタ発生限界に及ぼす隣接翼列効果の解明を行った。得られた知見は以下のとおりである。(1)振動翼列が亜音速の場合には、主音響モードが非減衰型の場合において、フラッタ流速、フラッタ振動数およびフラッタ振動モードは翼列間距離に強く依存する。(2)振動翼列が超音速め場合には、低次音響モードが減衰型となる範囲でばフラッタは発生せず、ある翼間位相差においてフラッタ振動数、,フラッタ流速、フラッタ振動モードが低次音響モードの減衰条件範囲を飛び越えて不連続的に変化する。このフラッタ条件の跳躍が起こる翼間位相差は翼列間距離に強く依存する。
初期近世イタリアの宮廷祝祭の美術に関する調査研究

本研究では、ルネサンス期の宮廷祝祭の構成要素たる美術、すなわち山車行列とそれを飾ったタブロー・ヴィヴァン(活人画)、沿道に設置された各種アッパラート(仮設建造物、仮設仕掛装置、既存の建築物の仮設装飾)、そして祝祭を記録するメディアであったフェスティヴァル・ブック(宮廷や市当局等の祝祭主催者が当日もしくは後日に発行する公式記録)等に関して、美術史の側からの包括的な研究が従来行われてこなかった現状に鑑み、研究の基本的な枠組みの構築を試みた。平成19年度科学研究費補助金交付申請書の記載に従い、順調に研究が遂行された。海外調査としては、フィレンツェおよびヴェネツィアの博物館、美術館、図書館において資料収集および調査をおこなった。また国内に所蔵される関係資料の調査および収集にもつとめた。(1)中世とルネサンス期の祝祭行列の関係について、各種史料の収集をおこなった。(2)ペトラルカ『凱旋』のテクストと写本挿絵、そして実際に取り執り行われた祝祭の記録の比較検討によって、『凱旋』図像と山車行列の影響関係について考察を深めた。単に挿絵から山車行列へと三次元化されただけでなく、現実の山車行列が絵画表現に影響を与えることもあったことが明らかとなった。(3)活人画(タブロー・ヴィヴァン)に関しては、祝祭行列の山車の上を舞台とするタイプものと、行列のおこなわれる沿道に設置された凱旋門上に置かれるもの、および室内での祝宴を飾るタイプのそれぞれについて、資料収集をおこない、分析作業を遂行中である。近代以降の活人画への影響としては、とりわけ、大正および昭和初期の日本の大衆芸能における活人画のあり方について検討をおこなった。具体的には軽演劇やレヴューの舞台における活人画的演出について考察した。この点に関しては、東京大学文学部でおこなった講義においても取り上げ、学生からの様々な反応を得た。近代芸能における活字画受容に関しては今後調査を継続していく予定である。おおむね平成20年度科学研究費補助金交付申請書の記載に従い、順調に研究が遂行された。ただし申請書に記載した海外旅費は、今年度は別の資金を充てることになったので、国内旅費に変更し、国内の諸研究機関に所蔵される関係資料の調査および収集につとめた。(1)古代風凱旋入城式のしるしとしてのアッパラート(仮設建造物)および(2)メッセージの展示スペースとしてのアッパラートについては、各種資料の収集を行った。(3)タブロー・ヴィヴァン(活人画)の舞台としてのアッパラートについては、とりわけカール5世の1515年の入市式の様子を報告するフェスティヴァル・ブックを中心に調査を行い、その図像プログラム構成上の特徴、イメージの提示法の宗教美術からの援用、タブロー・ヴィヴァン利用の効用について考察をおこなった。とりわけ宗教的コンテクストにおける聖なるものの提示との共通性が明らかとなった。上記の内容について、18世紀音楽協会にて、とりわけバッハの時代の宮廷における祝祭を中心に講演をおこない、好評を得た。また、ルネサンス期の君主の入市式におけるタブロー・ヴィヴァンの使用に関しては、「タブロー・ヴィヴァン考-その入市式における使用をめぐって」と題した論文を、雑誌『西洋美術研究』に執筆した(出版は21年6月予定)。近代以降の活人画への影響としては、昨年度に引き続き、とりわけ大正および昭和初期の日本の大衆芸能における活人画のあり方について、阪急池田文庫での文献調査などを行い、多くの新知見を得た。おおむね平成21年度科学研究費補助金交付申請書の記載に従い、順調に研究が遂行された。本年度は以下に記すように祝祭の記録メディアであったフェスティバル・ブックに関する調査を中心におこなった。現地図書館で多くの資料を調査・複写する必要があったため、比較的長期イタリアに滞在し現地調査をおこなった(特にローマのマルコ・ベッシ財団、ブルカルド図書館、アンジェリカ図書館、アレッサンドリーナ図書館、ヘルツィアーナ図書館、フィレンツェのドイツ研究所図書館など)。(1)フェスティヴァル・ブックの記録する祝祭と現実に執り行われた祝祭の関係を明らかにするために、祝祭を主催した機関の発行するフェスティヴァル・ブックと、同時代の日記、年代記など第三者の目撃した祝祭内容を比較検討した。(2)フェスティヴァル・ブックにおけるテクストとヴィジュアル・イメージ(挿絵版画等)の関係について、両者の異同のある事例を収集し、さらにその理由について考察をおこなった。頻繁におこなわれる祝祭には雛形ともいうべきものがあり、以前に行われた同様の祝祭のフェスティヴァル・ブックが参照され、場合によっては以前の挿絵を踏襲するケースのあることも確認された。また、宮廷祝祭に端を発するタブロー・ヴィヴァンが、近代以降に受容された様子についても引き続き研究をおこない、その一端を著書『もっと知りたいボッティチェッリ』において紹介した。
DLC成膜による低摩擦矯正装置の開発と治療期間短縮への影響

口腔内で用いられる歯科矯正装置は,タンパクやプラークの付着により,摩擦が増加し治療期間が延びてしまう.本研究では,水晶振動子マイクロバランス(QCM)法を用いてステンレス鋼(SUS),ダイヤモンドライクカーボン(DLC),フッ素添加DLC(F-DLC)膜へのタンパク吸着を評価した.各センサーは,表面性状の観察と表面粗さ,表面の濡れ性および表面自由エネルギーを計測した.アルブミンのDLCおよびF-DLCへの吸着量は,SUSよりも有意に低く,DLCまたはF-DLCコーティングは,歯科矯正装置へのタンパク質吸着を防止するのに有効である.その結果,矯正治療期間の短縮に寄与することが示唆された.マルチブラケット装置による歯科矯正治療においては,治療期間の短縮が大きな課題となっている.本研究では,治療期間を短縮するために,矯正用ブラケットスロットに均質なダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜をコーティングにより,表面改質を施す.そのコーティング方法を最適化し,矯正用ブラケットスロットに最適なコーティング方法を検討し,臨床研究にて検証する.優れた性質の矯正用ブラケットの開発により治療期間の短縮が実現できれば,不正咬合を自覚していても歯科矯正治療を受けることが出来なかった患者も安心して,より高度な治療を受けることが可能になると期待される.平成28年度は,摩擦に影響するタンパクや細菌などの汚れの付着・吸着特性の評価をDLC,F-DLCコーティングで行いQCM法にて評価し,矯正用ブラケットに最適なコーティングを探索した.QCMのセンサーセルへDLC,F-DLCをプラズマCVD法にてコーティングを行った.DLC,F-DLCコーティングしたセンサーセルとコントロールとしてステンレス鋼(SUS)コーティングしたセンサーセルの表面特性の評価として,接触角(水,ジヨードメタン),AFM(表面形状,表面粗さ)を行った.QCM法では,タンパクとしてアルブミンの吸着量の評価を行った.センサーセルへのDLC,F-DLCコーティングの条件設定に当初の予定以上に難航したが,コーティングを行うことにより,タンパクの吸着が低減される可能性を示した.平成28年度は,以下の2点に関して研究を行う予定であったが,(1)については,QCMセンサーセルへのコーティングがコーティング時の熱により,気泡が発生してしまい,条件設定が当初の予想以上に困難であったため,予定よりやや遅れてしまっている.しかし,現在コーティングも完了し,表面特性の評価として接触角,AFMでの表面形状の評価を行い,現在QCM法にてアルブミンの吸着を測定おり,コーティングによりアルブミンの吸着が低減する可能性を示した.一方,(2)については,研究協力して頂ける業者を探索しているが,コストの問題で止まってしまっている.(1)QCM法にて,各種DLCコーティングの付着・吸着特性を明らかにする(2)審美性にも配慮したDLCコーティングブラケットの開発やや遅れている理由としては,QCMセンサーセルへのコーティングの条件設定に時間がかかってしまったためである.マルチブラケット装置による歯科矯正治療においては,治療期間の短縮が大きな課題となっている.本研究では,治療期間を短縮するために,矯正用ブラケットに均質なダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜をコーティングにより,表面改質を施す.優れた性質の矯正用ブラケットの開発により治療期間の短縮が実現できれば,不正咬合を自覚していても歯科矯正治療を受けることが出来なかった患者も安心して,より高度な治療を受けることが可能になることが期待される.その結果,DLC膜,F-DLC膜は歯科矯正治療で広範に用いられているステンレス鋼(SUS304)より,有意にアルブミンの吸着量が減少した.また,DLC膜,F-DLC膜の表面自由エネルギーは,SSに比べて小さく,このことがアルブミンの吸着量の減少に影響していることが示唆された.以上のことより,DLC膜,F-DLC膜は,タンパク質の吸着を防ぐために有用であると考えられ,歯科矯正治療において問題となるタンパク質の吸着を足場としたプラーク,細菌の付着を防ぐことにより,歯の移動を阻害する摩擦を低減することが可能と考えられる.従って,DLC膜,F-DLC膜をコーティングした歯科矯正装置は,矯正治療期間の短縮に有効であると考えられる.口腔内で用いられる歯科矯正装置は,タンパクやプラークの付着により,摩擦が増加し治療期間が延びてしまう.本研究では,水晶振動子マイクロバランス(QCM)法を用いてステンレス鋼(SUS),ダイヤモンドライクカーボン(DLC),フッ素添加DLC(F-DLC)膜へのタンパク吸着を評価した.各センサーは,表面性状の観察と表面粗さ,表面の濡れ性および表面自由エネルギーを計測した.アルブミンのDLCおよびF-DLCへの吸着量は,SUSよりも有意に低く,DLCまたはF-DLCコーティングは,歯科矯正装置へのタンパク質吸着を防止するのに有効である.その結果,矯正治療期間の短縮に寄与することが示唆された.平成29年度は,前年度の結果を踏まえ,QCM法にてDLC,F-DLCコーティングの付着・吸着特性を明らかにすることとする.各種コーティングの表面特性とタンパク吸着との関連性を評価し,タンパクや汚れの付着しにくい矯正用ブラケットに最適なコーティングを探索する.研究結果に関しては,第76回日本矯正歯科学会学術大会へ研究報告を行う予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科矯正学29年度が最終年度であるため、記入しない。
動的核整列を用いた不安定核の核磁気モーメント測定法の開発

動的自己核偏極(DYNASP : DYnamic NucleAr Self Polarization)はDyakonovらが予言した現象で、InPなどのIII-V族化合物半導体の電子を直線偏光レーザで伝導帯に励起すると、伝導電子と原子核の超微細相互作用により、数Kの臨界温度以下で大きな核偏極が現れるというものである。この理論を、円偏光レーザで伝導電子を励起した場合に拡張し、伝導電子の偏極が核偏極に与える影響を調べた。実験では、4K以下の低温に冷却できるDYNASP検証装置を開発した。本装置では、小型のベータ線検出器を取り付けた不安定核のβ-NMR実験や、安定核のパルスNMR実験を行なうことができる。動的自己核偏極(DYNASP : DYnamic NucleAr Self Polarization)と呼ばれる原子核の偏極法を確立し、これをβ-NMRに適用し、不安定核の核磁気モーメントを測定することを目的として、研究を開始した。本年度は、実験装置の整備を主に行った。実験装置は、核偏極を誘起するレーザー装置、試料を冷却するクライオスタット、β線検出器などで構成される。レーザー装置に関しては、個体レーザーのオーバーホールを行い、5Wのレーザー出力が得られるようにした。これをポンプレーザーとして用い、Ti:サファイアレーザーから約600mWの赤外レーザーの出力を確認した。クライオスタットに関しては、液体Heで4Kまで冷却し、装置の基本性能に問題のないことを確認した。実験に用いるβ線検出器として、シンチレーター付き光電子増倍管、Si検出器、PINフォトダイオードを候補として取り上げ、これらの試験を行った。その結果、PINフォトダイオードが最も小型で、かつ低バックグラウンドであることがわかった。試験したPINフォトダイオードは直径約30mmのクライオスタット内に収納でき、従ってサンプルに十分近づけられるので、高効率、低バックグラウンドなβNMR実験が可能となると期待している。理論的な側面では、円偏光で励起された伝導電子がDYNASPに及ぼす影響についての考察を行なった。その結果、円偏向の向きで、原子核の偏極度を制御できることがわかった。また、臨界温度以下で円偏向の向きを掃引すると、核の偏極度がヒステリシス曲線を描くことが明らかになった。実験では、昨年に引き続き、実験装置の整備を行った。クライオスタットの液体Heをロータリーポンプで蒸発させ、試料を約2Kまで冷却できることを確認した。β線検出器はPINフォトダイオードを採用し、クライオスタットに取り付け、液体He温度以下で正常に動作することを確認した。日本原子力機構JRR3で、InP結晶を照射し、In不安定核試料を作成し、0.5MBq程度のβ線源ができることを確認した。動的自己核偏極(DYNASP:DYnamic NucleAr Self Polarization)はDyakonovらが予言した現象で、InPなどの化合物半導体の電子を直線偏光レーザーで伝導帯に励起すると、伝導電子と原子核の超微細相互作用により、数Kの臨界温度以下で大きな核偏極が現れるというものである。この理論を、円偏光レーザーで励起し、伝導電子を偏極させた場合に拡張し、それによって、伝導電子の偏極が核偏極に与える影響を調べた。その結果、伝導電子が偏極した場合、臨界温度以上でも核偏極が得られることがわかった。また、円偏向の向きで、原子核の偏極を制御できることがわかった。さらに、臨界温度以下で円偏向の向きを変化させると、核の偏極度がヒステリシス由線を描くことが明らかになった。本現象は、単に原子核での高偏極を得る手法にとどまらない。化合物半導体のスピンを効率よく偏極・制御する方法としても適用できるので、量子コンピュータへの適用やスピントロニクスにおいて電子スピン緩和を抑制する手法などとしても有用かもしれない。上記理論的考察をJ.Appl.Phys.誌に論文発表し、その論文はVirtual Journal of Nanoscale Science & Technologyの2011年July25号に選定された。一方、DYNASPは、理論的な予言はされているが、実験的な検証がなされていない。我々は、これまで本現象を検証するために実験準備を進めてきた。しかしながら東北地方太平洋沖地震の影響で、予定していたInP試料の原子炉での放射化ができなくなった。そこで、実験の方針を変更し、放射化していないInP試料を用い、パルスNMRの手法を用いた実験を行なうことにした。まずは、パルスNMRの手法を確立するために、H-1を用いのパルスNMRの観測を行い、パルスNMRシステムが正常に動作することを確認した。
国家社会内の独自の歴史・言語・文化共同体としての「地域」概念の有効性の検証

本研究では米国との関係におけるプエルトリコ、日本との関係における沖縄という二つの事例について、「一定の地理空間を歴史・言語・文化的な同質性の基盤として有するが、独自の主権国家を形成することはせず、歴史・言語・文化的同質性の範囲を越えたより大きな主権国家内にとどまり、あるいは統合されることを選択している人間集団が構成する政治単位」としての「国家内地域」という概念を措定し、これを上記の事例に適用し、その有効性の検証を試みた。プエルトリコについては、地理的空間を基盤に持っていること、アメリカ合衆国とは明らかに異なる歴史的・言語的・文化的特性を有していること、しかし、分離独立を支持する住民は少数であり、アメリカ合衆国の主権下に止まることを住民は望んでいることから、「国家内地域」概念が有効性を持つと考えられる。また、沖縄については、地理的空間を基盤にしており、日本本土とは異なる歴史的・言語的・文化的特性を有しているが、明治維新以来の同化政策の結果、その差異はプエルトリコの場合ほどには顕著とは言えない。しかし、分離独立の可能性は持っており、「国家内地域」概念の適用は可能である。何れの事例についても、「民族」や「エスニック集団」という概念では、現状を十分に説明できないが、「国家内地域」概念を導入することによって、より客観的で冷静な理解が可能となる。米国の領土であるプエルトリコは1898年まではスペイン領で、住民はスペイン語を母語としスペイン的文化を基層文化としている。しかし、米国から独立して独自の国家を形成しようとする政治運動は常に少数派にとどまり、米国領内にとどまることを是認するか、積極的に米国の一州にあることをめざす政治運動が各種選挙では多数を占めてきた。このようなプエルトリコの事例は、民族、エスニック・グループ、ネーションなどの既存の政治概念では十分に捉えることができない。一方日本社会においても、沖縄社会は他の地域社会とは明らかに異なる独自の歴史的・文化的単位をなしてきた。この沖縄社会の事例についても、民族、エスニック・グループ、ネーションなどの概念は有効とは言えない。本研究ではこれら既存の概念とは別に、〈一定の地理空間を歴史・言語・文化的な同質性の基盤として有するが、独自の国家社会を形成することはせず、歴史・言語・文化的同質性の範囲を越えたより大きな国家社会内にとどまることを前提として、その国家社会内で「相違と平等」を追求しようとしている人間集団が構成する政治的単位としての地域〉という概念を措定し、これを上記の二つの事例に適用してその有効性を検証することとした。具体的には、それぞれ米国社会および日本社会内での「相違と平等」の主張を各階層の言論の中に見いだすことを中心に研究を進めてきている。これまでのところ、プエルトリコの事例ではそのような主張が顕著に認められるが、併合百周年を迎える1998年を目前にして、アメリカ連邦議会でプエルトリコの地位に関する議論が現在進められており、その推移如何によって状況が変わる可能性がある。また沖縄の事例では、復帰後日本社会への同化が急速に進んでおり、「相違と平等」を求める発言が一部知識人層に認められるものの、沖縄社会全体の中にこれをどう位置づけて評価するかさらに検討を要する。本研究では米国との関係におけるプエルトリコ、日本との関係における沖縄という二つの事例について、〈一定の地理空間を歴史・言語・文化的な同質性の基盤として有するが、独自の国家社会を形成することはせず、歴史・言語・文化的同質性の範囲を越えたより大きな国家社会内にとどまることを前提として、その国家社会内で「相違と平等」を追求しようとしている人間集団が構成する政治単位としての地域〉という概念を指定し、これを上記の事例に適用し、その有効性の検証を試みた。プエルトリコについては1998年3月、アメリカ連邦議会下院でプエルトリコの地位に関する住民投票実施法案が可決されたが、その検討過程でも従来に引き続き「固有性を保持したままで、州制移行」という議論が出された。また特筆に値するのは、英語公用語化を押しつけようとする修正案が否決され、プエルトリコの独自性を尊重しつつプエルトリコを州として迎え入れようという議論が連邦議会の側でも強く主張された点である。ヒスパニック人口及び移民人口の増加の問題は現在、米国で大きな議論を引き起こしているが、プエルトリコについては「相違と平等」の主張が受け入れられる可能性のあることが明らかとなった。

沖縄については、「復帰」後四半世紀を経て沖縄の独自性についての自信が深まったことが指摘される一方で、平成7年に起きた米軍兵士による小学生強姦事件を契機に米軍基地の集中に象徴される日本の他の地域との不平等についての不満が噴出した。このような背景の中で米軍基地の撤去を要求する大田知事の立場は、沖縄の独自性を自覚しつつ日本の他の地域との平等性を要求する立場であると捉えられる。日本でも道州制などの議論が出てきており、今後「相違と平等」の議論が広まる可能性がある。
磁性多層膜におけるスピン依存型電子散乱を利用した極微磁電変換素子の研究

磁気特性の異なる複数の強磁性薄膜と非磁性膜を交互に積層した非結合型多層膜に微細加工技術による構造形成を行い、そのスピン依存型電気伝導特性を利用した新しい極微磁電変換素子について研究を行い以下のような成果を得た。1.極微構造磁性多層膜による高感度磁電変換...電子ビーム蒸着装置により成膜したNi-Fe/Cu/Co系非結合型多層膜に微細加工を施して作製した磁電変換素子において、約20 Oeの外部磁界印加により約6%の高い磁気抵抗変化率を得た。電子ビーム露光による直接パタン描画により最小線幅0.4μmまでの種々の線幅の極微多層膜細線を作製し磁電変換特性の形状効果を明らかにした、素子の微細化に際しての定量的な設計指針を得た。2.垂直構造磁電変換素子の作製...3次元的な電極構造により膜面垂直方向の磁気抵抗変化を検出する磁電変換素子の微細加工プロセスを確立した。非磁性絶縁層として、Cu薄膜表面に高周波プラズマ酸化法によりin-situ形成したCuO層を用いたCo/Cu/CuO/Co強磁性トンネル接合素子を試作し、室温で約8mΩの磁気抵抗変化を観測した。非磁性層としてa-Si、a-Geを用いた垂直構造素子において、非晶質半導体におけるスピン偏極伝導を示唆する磁気抵抗変化を観測した。3.磁性ランダムアクセスメモリの試作...電子ビーム蒸着Ni-Fe/Co/Cu/Co多層膜を用いた2×5μm^2の記憶セルと機能動作用導体パタンからなるソリッドステート型記憶素子を試作し、20nsの高速パルス電流による2安定磁化状態遷移(情報書き込み)及びその電気的検出(情報読み出し)を実現した。本研究課題が掲げる極微電変換素子の機能要素である磁性金属多層膜における極微3次元電流路形成のための微細加工技術と、より高い磁電変換効率を得るための磁性多層膜の界面処理に関して以下のような成果を得た。1.本研究課題で購入した高周波電極付き超高真空排気装置を既存の多元電子ビーム蒸着装置に組み込み、多層膜の界面状態を酸素及びアルゴンの高周波プラズマ照射により制御しうる新しい成膜装置を構成した。磁性薄膜の結晶性及び磁気異方性を精密に制御するために温度制御機構付きランプアニール装置及び外部磁界印加装置を自作し本成膜装置に装備した。2.上記装置を用いて作製したNi-Fe/Cu/Co3層膜にイオンミリング装置によるドライエッチング加工を施して作製した数10μm幅のストリップラインにおいて約2%(印加磁界10 Oe)のスピン依存型電子散乱に起因する磁気抵抗変化率(室温)を得た。3.強磁性トンネル効果を利用した極微磁電変換素子の構成に関し、磁性層/誘電体/磁性層からなる多層膜の膜垂直方向に電流を印加するための3次元電流路の作成技術を確立した。トンネル障壁の形成法として、高周波酸素プラズマによるAl膜の表面酸化を試み、接合部抵抗の各プラズマパラメータに対する依存性を明らかにした。4.ミクロンオーダの軟磁性薄膜パタンの磁化機構についてマイクロマグネティクスに基づく計算機シミュレーションを行い、外部磁界による磁化反転過程において、渦流状の磁化分布を経ること、また外部磁界と直交する向きにバイアス磁界を印加することにより磁化過程が一斉磁化反転モードへと移行すること等を明らかにした。強磁性金属と非磁性体を積層した多層薄膜に微細加工を施して3次元電流路を形成し、膜面垂直方向電流におけるスピン依存型電子散乱実験及びその磁電変換素子への応用に関する計算機シミュレーションを行い次のような成果を得た。

1.電子ビーム蒸着法により磁界中で成膜したNiFe/Cu/Co非結合型磁性多層膜において、Co層成膜時に印加した磁界方向への一軸磁気異方性の誘導を示唆する顕著な異方的磁気抵抗効果を観測した。Cuチャップ層による表面酸化防止、及び酸素プラズマ照射による表面酸化を行った試料の磁気抵抗特性の比較から、CoO層の磁気的硬質化による磁気抵抗特性の改善効果を確認した。磁界中電子ビーム蒸着により成膜した多層膜をイオンミリング法により微細加工したNiFe/Cu/Co及びNiFe/Co/Cu/Co薄膜パタンにおいて各々4.3%、6.3%の高い磁電変換効率を得た。2.Co/Cu-Cu酸化層からなる積層膜に微細加工を施して作製した強磁性トンネル接合素子において室温で約0.8%の磁気トンネル効果を得た。高周波スパッタ法、及び電子ビーム蒸着法によるCo層の保磁力に顕著な差があることに着目し、磁気トンネル効果に必要な磁化の反平行状態を実現した。Cu層成膜後に成膜装置内で表面酸化層をin-situ成膜することにより接合抵抗の酸化条件依存性を明らかにし酸化層厚を適正化した。3.Co/Ge/Coからなる磁性体、半導体複合積層膜に微細加工を施し垂直スピンバルブ素子を作製した。接合部抵抗の温度特性からGe層の膜面垂直方向の電気伝導が、半導体的であることを確認した。また、室温で約0.2%にの磁気抵抗変化率を確認し、半導体層を伝導する電子がスピン偏極を保持し、スピン依存型の伝導特性を示すことを見出した。4.サブμmオーダの磁性薄膜パタンの磁化過程の詳細をマイクロマグティクスにもとづく計算機シミュレーシンにより明らかにした。また、上記薄膜パタンの磁化状態をビット情報とする磁性RAMの基礎検討としての2次元磁性薄膜パタンアレイの導体電流による選択的磁化反転のシミュレーションを行い、メモリ構成、動作条件最適化の指針を得た。強磁性金属と非磁性体を積層した多層薄膜に微細加工を施して3次元電流路を形成し、膜面垂直方向電流におけるスピン依存型電子散乱及びその磁電変換素子への応用に関する研究を行い次のような成果を得た。1.電子ビーム蒸着法による磁界中で成膜したNiFe/Co/Cu/Co非結合型磁性多層膜に微細加工を施し2×5μm^2の磁電変換素子を作製し、幅17nsのパルス電流による高速メモリ動作を実現した。試作素子において、外部磁界と電流磁界による選択的情報書き込み動作を確認した。2.電子ビーム露光法による直接パタン描画とArイオンミリングによる微細加工を用いることにより最小線幅0.4μmまでの種々の線幅のスピンバルブ細線を作製し、磁電変換特性のサイズ効果を明らかにした。パタン幅1μm以下では形状磁気異方性の効果が顕著となりパタン幅の減少に伴い幅方向の磁界感度が著しく低下するが、長手方向の磁界感度は数10 Oeでパタン幅依存性は比較的小さいことが分かった。3.マイクロマグネティクスに基づく計算機シミュレーションにより、スピンバルブ細線の磁化過程の詳細を明らかにした。また、磁気ヘッド等への応用において重要となる非一様な外部磁界による磁化過程について解析を行い、素子の磁電変換効率向上のための磁気特性及びパタン設計上の指針を得た。4.CoPt/非晶質半導体/Co3層膜に微細加工を施すことにより膜面垂直方向の電流路を形成し、その抵抗値が両磁性層の磁化の相対角度に依存して変化することを確認した。
自動車エンジンの作動境界領域における動的制御による効率極限化に関する研究

エンジンは混合気を燃焼させることによって燃料のエネルギーを機械動力に変換するが、変換効率は点火時期や燃焼過程に大きく影響されるので、電子制御の進化に伴って燃料噴射量や点火時期などのリアルタイム制御によって燃焼品質を向上させ、効率向上が可能になった。しかし、これら変数の操作範囲は制限されており、一般的に最適操作点は境界付近にある。本研究は、境界領域における動的制御による効率最大化制御手法を開発することを目的としたものである。具体的には実験に基づいて境界モデリング手法を確立し、動的システム論から境界近辺の極値存在性を示し、学習や確率制御の視点から動的制御アルゴリズムを構築して実験検証結果を示した。本研究は自動車エンジンの作動境界領域における動的制御によってエンジン効率も極限化を実現することを目的としている。初年度として、ガソリンエンジンの境界領域における振舞いを把握するための実験を実施し、実験結果に基づいて境界領域の記述手法を確立することができた。ノックや未着火の発生確率を境界領域の判断条件とし、リアルタイム最尤推定法によって、その境界状態を推定する手法を開発することができた。具体的な成果として以下の点が挙げられる。(1)点火時期、燃料噴射量、バルブタイミング(VVT)の作動境界領域をリアルタイムで判断するアルゴリズムを考案した。この手法によると、作動境界はリアルタイムの状況によって動的に変化することになり、実際のエンジン作動環境によってアクチュエータの作動範囲が広げられ、効率向上のための選択肢が広がる。(2)気筒内圧力センサに基づく燃焼品質判定のための燃焼モデルを構築し、圧力センサを活用した燃焼効率向上制御のためのリアルタイム計測アルゴリズムを構築し、次年度における制御アルゴリズムの開発と検証のための環境を整えた。(3)エンジンの作動条件・環境変化に対応するエンジントルク生成モデルを考案し、モデルベースの予測制御アルゴリズムの適用を検討した。本研究の主な目的は、エンジンの作動境界領域を活用することによって効率向上を図るためのリアルタイム制御技術の創生である。本年度は、燃焼の確率特性に着目した境界領域における安定化制御、ばらつき抑制制御及びトルク出力最適制御などの制御アルゴリズムを開発し、実験検証を行った。この一連の制御アルゴリズムの確立によって境界領域の活用による高効率化のための制御手法の体系化が期待される。具体的には、以下の制御課題に挑戦し、制御アルゴリズムを開発した。1ノック確率のオンライン判定及び制御アルゴリズム筒内圧センサーに基づくノック確率判定手法を開発し、その確率の閾値制御アルゴリズムを構築した。2燃焼位相(CA50)のばらつき抑制制御筒内圧センサーに基づく燃焼プロフィルの計測手法を開発し、統計制御に基づくCA50ばらつき制御アルゴリズムを確立した。3トルク出力最適化のための点火時期学習アルゴリズムトルク出力の最大化のための点火時期の最適値を確率統計学習に基づいて決定する学習探索アルゴリズムを開発した。4残留ガス割合の確率分布モデル構築と統計制御内部EGRの残留ガス割合の確率分布特性を解明し、サイクル間の確率遷移モデルを構築し、モデルベールのバルブタイミング調整アルゴリズムを開発した。当初の計画は、2年目は個別の制御課題の目的に適した制御理論手法を開発することによって、リアルタイム制御による効率向上とばらつき抑制の可能性を模索し、最終年度における体系化のための基礎を固めることを目的としていたが、バランスよく各制御課題への挑戦が行われ、一定の知見を得ることができた。本研究プロジェクトの最終年度として、今年度の研究は、リアルタイム境界領域判定を取り組んだエンジン制御手法の完成を目指して、制御アルゴリズム構築の完成とエンジン過渡ベンチにおけるリアルタイム走行を想定した実験検証を行った。具体的には、以下の成果を得ることが出来た。1ノックと失火等非正常燃焼サイクル発生確率の閾値を境界条件とする境界領域のリアルタイム統計判定アルゴリズムを開発し、その制御アルゴリズムのリアルタイム実装の可能性を検証した。2境界領域判定を伴うモデル予測型トルク制御アルゴリズムを構築し、エンジン制御ベンチにおける検証を行った。その結果、非正常燃焼を回避しながら効率向上とトルク制御精度の向上を最適制御手法によって追求することが可能であることが判明された。3サイクル毎の点火時期制御による非正常燃焼確率抑制制御アルゴリズムを構築し、燃焼効率の分散抑制のための最適化制御を試み、実験検証結果を与えた。4トラフィック統計情報に基づくエンジンマネジメント問題に挑戦し、Engine-in-the-loopテスト環境において、実走行を模擬した実験検証を行い、トラフィック情報を制御に取り組むことによるエンジン効率向上は可能であることを検証した。以上の結果は、本研究の研究期間を通して研究した要素技術の統括応用によって得られたものであり、境界領域においてよりアクティブに制御を行うことによるエンジン効率向上技術のポテンシャルが示されたことになる。また、この研究成果は、従来のエンジン制御マップ適合によって設定される境界領域の制限内で制御を行う手法に対して、リアルタイムで統計的な境界領域判定を行うことによって、実際の作動環境やエンジンの経年変化による境界変動を自動的に認識し、その境界領域を活用することによって最大限に効率向上を図る制御技術を明確に示したことになる。

当初計画していた実験による作動境界領域における現象把握とメカニズム解明、及び燃焼モデルのパラメータ化という研究内容は、ほぼ計画通り実施できた。本年度の研究を通じて当初の研究計画内容以上の可能性も見えてきたので、次年度は境界領域の制御によるエンジン効率向上手法の体系化を図ると同時に、これらの潜在的な可能性の探求にも研究を広げて行きたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。制御工学前年度の研究から得られた見地を活用して、今後は制御アルゴリズムの開発に重点を移したい。当初計画した制御課題である1ノック確率制御、2燃焼バラツキ抑制制御、サイクル毎残留ガス割合分散制御、4出力トルク最適化制御、5EGR率最大化制御、の他に、確率拘束付の最適化制御の視点から、確率的境界領域内における効率最適化アルゴリズム開発に挑戦したい。また、サイクル毎燃焼状態遷移モデルの構築とそのモデルの制御への応用も課題として挑戦していきたい。実験補助者の勤務時間が予定より少なかった上、ガソリンなどの消耗費が予定より少なかったため、次年度使用額が生じた。実験用ガソリンの価格変動により、年度終盤になって購入した燃料費が予算より低かったので残額が生じた。次年度も多くの実験が予想されているので、実験補助者の賃金と実験用ガソリン代として使用する予定である。次年度の実験用燃料購入予算の調整に使う予定である。