hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カチオン性複素環を電子伝達に利用する新規合成手法の開発

複素環へのプロトンの配位により生じるカチオン性有機分子の電子求引性を利用するという発想に基づき、キラルピリジニウムリン酸アミドをピリジニウムプロトンとイミド型酸性プロトンを有する二座配位型酸触媒としてデザインし、その合成に成功した。そして、この酸触媒が各種1ーアミドジエンとマレイミド類との不斉環化付加反応を高立体選択的に進行させることを見出し、多様な三次元構造を選択的に与える手法の開発に成功した。プロトンの配位により生じるカチオン性有機分子の電子吸引性を利用するという発想に基づいてキラルピリジニウムリン酸アミドをデザインし、これが二座配位型キラルブレンステッド酸触媒として機能するか検討を行い、以下の結果を得た。1)ピリジニウムリン酸アミド構造を有する立体構造の異なる様々な触媒を合成し、反応性および立体選択性を調査した結果、1ーアミドジエンとマレイミド類とのDiels-Alder反応において中程度ながらエナンチオ選択性をもって目的の環化付加体を与えることがわかった。2)さらなる立体選択性の向上に向けて、触媒構造におけるピリジン環上置換基効果について検討したところ、上記反応において90%eeを超える高い立体選択性を発現する触媒構造を見出すことに成功した。3)基質一般性の検討も行い、様々な置換基を有するジエンを用いても高い立体選択性をもって反応が進行することがわかった。中でも1、4位置換アミドジエンを用いることにより、一挙に4連続不斉中心を高エナンチオ、ジアステレオ選択的に構築することに成功した。4)マレイミド類の基質一般性も併せて調査したところ、マレイミドの窒素上置換基の有無に関わらず、良好に反応が進行した。N-無置換マレイミドを用いた反応生成物は窒素上の置換基を自由に導入できるため、反応後のより柔軟な変換が可能である。5)本反応における触媒の活性発現機構の調査を行った。既存のリン酸型触媒やプロトン化されていないピリジルリン酸型触媒では反応の進行が遅く、立体選択性も見られなかったことから、二座配位型構造が重要であることが明らかとなった。平成26年度はプロトンの配位により生じるカチオン性有機分子の電子吸引性を利用するという発想に基づいてキラルピリジニウムリン酸アミドをデザインし、これが二座配位型キラルブレンステッド酸触媒として1ーアミドジエンとマレイミド類との不斉Diels-Alder反応を高立体選択的に進行させることを見出した。平成27年度は上記成果をさらに進めるために研究を行い、以下の結果を得た。1)不斉Diels-Alder反応において、マレイミド類以外の基質一般性を調査した。ジエノフィルとしてベンゾキノン類を本触媒系に適用したところ、98% eeという非常に高いエナンチオ選択性にて目的の光学活性テトラヒドロナフタレン骨格を得ることに成功した。2)本触媒系で得られた環化付加体をMosher amideへと変換したのちに、新Mosher法を適用することで、未解明であった絶対立体配置を決定することができた。これにより、本触媒系の立体選択性を解明するための重要な知見を得ることができた。3)ピリジニウムリン酸アミド構造を確認するために、ラセミ体を調製し、そのX線結晶構造解析を行った。その結果、触媒活性を担うと予想される二つのN-H結合はほぼ同一平面上平行に存在していることがわかり、カルボニル基に二点配位するという当初の推察を支持する結果を確認することができた。4)ピリジニウムリン酸アミド触媒による第2級アルコールの光学分割法の開発に着手した。これまでに本触媒による第2級ベンジルアルコール類のアシル化において反応促進を観測したものの、顕著な光学分割現象について確認するまでには至っていない。今後はより詳細な触媒や反応基質のスクリーニングを行っていく予定である。26年度の研究実施計画に記した事項についてはほぼ達成できた。27年度に予定していたDiels-Alder反応以外の反応への展開を調査している。有機化学二座配位型キラルブレンステッド酸触媒を見出すことができたので、これを用いた反応開発を目指す。具体的にはイミドだけでなく、キラルリン酸触媒では活性化が困難なケトンやアルデヒドを活性化対象とした反応探索を行う。平成26年度は触媒開発において多種少量の触媒合成を行い、また反応探索においても小スケールでの反応を行って試薬類への出費を抑えたため、支出が抑制された。平成27年度は前年度の結果を受け、研究の効率化のため、多量の触媒合成が必要となる。また、反応再現性を得るために、より大スケールでの反応を行う必要があることや、多様な反応の探索を行うために試薬および実験用消耗品への前年度以上の研究費の使用が見込まれる。結果、2年単位での研究費としては使用計画に大きな変更はない。
うつ病の集団認知行動療法プログラムに関するコントロール研究

本研究の目的は,うつ病に対する集団認知行動療法プログラムの効果を検討することである.平成18年度は,昨年度に引き続き,うっ病患者を対象に集団認知行動療法プログラムを実施し,その短期的効果を検討するとともに,コントロール群データを収集し,集団認知行動療法群との比較検討を行った.対象者は,うつ病患者18名(男性16名,女性2名.平均年齢43.6±8.5歳)であった.1名を除き,17名は薬物療法を併用した.集団認知行動療法プログラムは12セッション(約3ヶ月間)からなり,各セッションのねらいは心理教育,自己理解,思考の再検討,生活場面での実践,再発予防であった.1グループは患者4-6名で構成され,スタッフ3名でプログラムを実施した.さらにプログラム前後に,抑うつ症状(BDI, HAM-D),社会的機能(SF-36),非機能的認知(ATQ-R, DAS)を測定した.一方,コントロール群は薬物治療中のうつ病患者6名(男性2名,女性4名.平均年齢44.5±9.1歳)であった.コントロール群には,質問紙調査(BDI, SF-36,ATQ-R, DAS)を約3ヶ月の間隔をおいて2回実施した.まず集団認知行動療法群18名の抑うつ症状および心理・社会的機能について,時期を要因とした分散分析を行った.その結果,BDI, HAM-D, SF-36「身体機能」「活力」「社会生活機能」,ATQ-R「肯定的思考」について改善が認められた.次に,集団認知行動療法群とコントロール群の各指標の変化量について,群を要因とした分散分析を行った結果,いずれの指標も群の差は認められなかった.以上のことから,うっ病の集団認知行動療法プログラムと薬物療法の併用は,抑うつ症状や心理・社会的機能の改善に有効であることが確認されたが,その効果は薬物療法単独に比べて優れているとまではいえなかった.今後はさらにサンプル数を増やして検討する必要がある.本研究では,うつ病に対する集団認知行動療法プログラムの有効性を検討するため,コントロール研究を行い,プログラム前後における抑うつ症状や心理・社会的機能の変化を明らかにすることを目的とした.平成17年度は,介入群のデータを蓄積するため,うつ病患者10名を対象に,約3ヶ月間の集団認知行動療法(GCBT)プログラムを実施した.対象者は,広島大学病院精神神経科および他院から紹介されたうつ病患者10名(男性8名,女性2名.平均年齢44.90±6.63歳)であった.1名を除き,9名は薬物療法を併用した.GCBTプログラムは,心理教育セッション2回(各60分),治療セッション10回(1回/週:各90分),計12回(約3ヶ月間)から構成された.プログラム内容はBeckら(1979)に基づいて作成されたプログラムであり,出来事・気分・思考のセルフモニタリング(#1#3),思考パターンの分析と望ましい思考の検討(#4#6),実生活での練習と再検討(#7#9),再発予防のレクチャーとまとめ(#10)から構成された.1グループは患者5名,スタッフ3名で構成した.GCBTプログラム前後における抑うつ症状,心理・社会的機能を評価するため,抑うつ症状の査定としてベック抑うつ尺度(BDI),ハミルトンうつ病評価尺度(HAM-D),社会的機能の査定として,SF-36,非機能的認知の査定として,自動思考質問紙(ATQ-R),非機能的態度尺度(DAS)を施行した.GCBTプログラムの短期的効果を検討するため,プログラム前後の得点を用いて分散分析を行った.その結果,BDI,HAM-D,SF-36「身体機能」「活力」「社会生活機能」,ATQ-R「肯定的思考」において有意な改善が認められた。このことから,GCBTと薬物療法との併用は,抑うつ症状や社会的機能,非機能的認知の改善に有効であることが確認された.本研究の目的は,うつ病に対する集団認知行動療法プログラムの効果を検討することである.平成18年度は,昨年度に引き続き,うっ病患者を対象に集団認知行動療法プログラムを実施し,その短期的効果を検討するとともに,コントロール群データを収集し,集団認知行動療法群との比較検討を行った.対象者は,うつ病患者18名(男性16名,女性2名.平均年齢43.6±8.5歳)であった.1名を除き,17名は薬物療法を併用した.集団認知行動療法プログラムは12セッション(約3ヶ月間)からなり,各セッションのねらいは心理教育,自己理解,思考の再検討,生活場面での実践,再発予防であった.1グループは患者4-6名で構成され,スタッフ3名でプログラムを実施した.さらにプログラム前後に,抑うつ症状(BDI, HAM-D),社会的機能(SF-36),非機能的認知(ATQ-R, DAS)を測定した.一方,コントロール群は薬物治療中のうつ病患者6名(男性2名,女性4名.平均年齢44.5±9.1歳)であった.コントロール群には,質問紙調査(BDI, SF-36,ATQ-R, DAS)を約3ヶ月の間隔をおいて2回実施した.まず集団認知行動療法群18名の抑うつ症状および心理・社会的機能について,時期を要因とした分散分析を行った.その結果,BDI, HAM-D, SF-36「身体機能」「活力」「社会生活機能」,ATQ-R「肯定的思考」について改善が認められた.

次に,集団認知行動療法群とコントロール群の各指標の変化量について,群を要因とした分散分析を行った結果,いずれの指標も群の差は認められなかった.以上のことから,うっ病の集団認知行動療法プログラムと薬物療法の併用は,抑うつ症状や心理・社会的機能の改善に有効であることが確認されたが,その効果は薬物療法単独に比べて優れているとまではいえなかった.今後はさらにサンプル数を増やして検討する必要がある.
スピンゼーベック効果とマグノンダイナミクスの相関解明に関する研究

本研究は、磁性体中のマグノンやフォノンなどの素励起とスピンゼーベック効果(SSE)との関係性を解明することを主たる目的する。本現象の発現メカニズムに対する理解が深まり、SSE素子の熱電変換能を向上させるための指針が得られれば、SSE型熱電変換デバイスの実現及び、今後の環境調和型の発電技術の発展に貢献できると考えられる。平成29年度の主な成果は、以下の2点である。(1)フォノン分散を変化させたBi置換YIG (BixY3-xFe5O12)試料における測定により、SSEにおけるフォノン分散関係の持つ役割がより明確となった:昨年度の研究において、Y3Fe5O12 (YIG)のマグノンとフォノンの分散関係の相対位置関係を反映してSSEに異常なピーク信号が現れることを見出し、この現象は長寿命なマグノン-フォノン混成粒子によって発現していることを明らかにした。本研究では、YIGのフォノン速度を小さくできるBi置換に伴うSSEにおけるピーク信号の磁場値の変化を系統的に調べた。Bi置換量の増大に伴いピーク信号が低磁場側にシフトするという結果が観測され、この結果が、フォノン分散の変化の観点から解釈できるということを明らかにした。本研究により、SSEにおけるフォノンの持つ役割がさらに明確になり、SSEの効率を改善するという観点においても良い前進となった。(2)強磁場・低温下のYIG/Pt接合のXMCD研究を通じて、Ptに非自明な常磁性モーメントが生じていることを明らかにした: Y3Fe5O12-白金Pt接合における強磁場(5 T)・低温(5.5 K)下のXMCD研究により、本条件下でPtに大きな常磁性モーメントが誘起されることを明らかにした。SSEなどのスピン流現象はすべて界面でのスピン変換を利用しており、ここで得られた知見は今後、スピン変換現象を理解する上で有用であるといえる。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、磁性体中のマグノン励起がどのように「スピンゼーベック効果(熱的スピン流生成現象)」の発現を担っているのかを解明することを目的とする。スピンゼーベック効果の微視的な理解が深まることで、スピンゼーベック素子の熱電変換能を向上させるための指針が得られれば、スピンゼーベック型熱電変換デバイスの実現及び、今後の環境調和型の発電技術の発展に貢献できると考えられる。平成27年度の主な成果は、以下の2点である。(1)マグノンによる熱的スピン流生成効率に周波数依存性があることを見出した:スピンゼーベック素子のプロトタイプとなっているイットリウム鉄ガーネットY3Fe5O12(YIG)バルクーPt薄膜接合構造を用いて、スピンゼーベック効果の磁場・温度依存性を系統的に測定した。その結果、本試料構造におけるスピンゼーベック効果の信号が高磁場印加により抑制され、その抑制率は低温下で増大することを実験的に見出した。低周波のマグノン励起はゼーマンギャップにより高磁場下で抑制されるため、これは低周波マグノンがスピンゼーベック効果によるスピン流生成に強く影響することを示唆する結果といえる。(2)多層膜構造におけるスピンゼーベック効果の増大を観測:マグネタイトFe3O4薄膜-白金Pt薄膜接合を多層膜構造化することで、スピンゼーベック効果によって生じる熱起電力信号が劇的に増大することを見出した。系統的な積層数依存性や物質依存性測定などを通じて、Fe3O4-Pt多層膜構造において観測された大きな熱起電力信号の起源が、境界条件の変調に伴うスピン流空間分布の増大であることを明らかにした。平成27年度の研究により、熱的スピン流生成効率にマグノン周波数依存性があることが明らかとなった。これはスピンゼーベック効果によって誘起されたスピン流とマグノン励起との関係性を解明する上で重要な知見であると考えられる。また、本年度に実証した多層膜型のスピンゼーベック素子によって、従来利用することのできなかった磁性体内部を流れる大きなスピン流を有効活用することができるようになった。本成果はスピンゼーベック効果の熱電変換応用に向けての新しい指針になると考えられる。以上より、当初の目的達成に向けて、研究を順調に遂行できていると判断する。本研究では、磁性体中のマグノンやフォノンなどの素励起がスピンゼーベック効果の発現にどのように関与しているかを解明することを目的とする。スピンゼーベック効果の微視的な理解が深まり、スピンゼーベック素子の熱電変換能を向上させるための指針が得られれば、スピンゼーベック型熱電変換デバイスの実現及び、今後の環境調和型の発電技術の発展に貢献できると考えられる。平成28年度の主な成果は、以下の2点である。(1)スピンゼーベック効果の発現においてマグノン励起が必須であることを示した:我々のこれまでの研究により、スピンゼーベック効果の発現には磁性体層のマグノン励起が不可欠であることが示唆されていたが決定的な証拠はなかった。そこで、マグノンの熱励起を完全に抑制できると考えられる強磁場(14 T)・低温(2 K)下におけるスピンゼーベック効果の磁場依存性測定を系統的に行った。すると本条件下において、スピンゼーベック信号が完全に抑制されることが明らかとなった。これは、スピンゼーベック効果の発現にマグノン励起が必須であることを示す確固たる証拠であり、スピンゼーベック効果の発現機構解明に向けた前進と言える。

(2)マグノン-フォノン混成粒子がスピンゼーベック効果を増大させる新原理を見出した:Y3Fe5O12/Pt接合におけるスピンゼーベック効果を高い磁場分解能で測定したところ、マグノンとフォノンの分散関係の相対位置関係を反映して異常なピーク信号が現れることが確認された。実験・理論の両面からのアプローチにより、本現象は、磁気弾性相互作用によって形成されるマグノン-フォノン混成粒子が運ぶ長寿命なスピン流に起因することを明らかにした。本研究により、マグノン流に比べて長寿命なフォノン流をスピンゼーベック効果に利用可能であることが示され、スピンゼーベック効果の高効率化へ向けた新しい指針が得られたと言える。平成28年度の研究により、スピンゼーベック効果に対するマグノン由来シナリオの確固たる証拠が得られ、かつ、マグノン-フォノン混成粒子によるスピンゼーベック効果の増大という興味深い結果を得ることができた。特に後者に関しては、マグノン流だけでなくフォノン流もスピンゼーベック効果に利用可能であることを示しており、スピンゼーベック効果の熱電変換応用に向けての新しい指針になると考えられる。以上より、当初の目的達成に向けて、研究を順調に遂行できていると判断する。本研究は、磁性体中のマグノンやフォノンなどの素励起とスピンゼーベック効果(SSE)との関係性を解明することを主たる目的する。本現象の発現メカニズムに対する理解が深まり、SSE素子の熱電変換能を向上させるための指針が得られれば、SSE型熱電変換デバイスの実現及び、今後の環境調和型の発電技術の発展に貢献できると考えられる。平成29年度の主な成果は、以下の2点である。(1)フォノン分散を変化させたBi置換YIG (BixY3-xFe5O12)試料における測定により、SSEにおけるフォノン分散関係の持つ役割がより明確となった:昨年度の研究において、Y3Fe5O12 (YIG)のマグノンとフォノンの分散関係の相対位置関係を反映してSSEに異常なピーク信号が現れることを見出し、この現象は長寿命なマグノン-フォノン混成粒子によって発現していることを明らかにした。本研究では、YIGのフォノン速度を小さくできるBi置換に伴うSSEにおけるピーク信号の磁場値の変化を系統的に調べた。Bi置換量の増大に伴いピーク信号が低磁場側にシフトするという結果が観測され、この結果が、フォノン分散の変化の観点から解釈できるということを明らかにした。本研究により、SSEにおけるフォノンの持つ役割がさらに明確になり、SSEの効率を改善するという観点においても良い前進となった。(2)強磁場・低温下のYIG/Pt接合のXMCD研究を通じて、Ptに非自明な常磁性モーメントが生じていることを明らかにした: Y3Fe5O12-白金Pt接合における強磁場(5 T)・低温(5.5 K)下のXMCD研究により、本条件下でPtに大きな常磁性モーメントが誘起されることを明らかにした。SSEなどのスピン流現象はすべて界面でのスピン変換を利用しており、ここで得られた知見は今後、スピン変換現象を理解する上で有用であるといえる。平成28年度は、イットリウム鉄ガーネットY3Fe5O12(YIG)のYサイトの希土類置換に伴うマグノン分散関係の変化が、スピンゼーベック効果によるスピン流生成にどのように影響するかについて研究を進める予定である。
看護基礎教育における「がん看護学」教育のための方法と成果-研究結果導入モデルを用いて-

<研究計画>看護基礎教育において「がん看護学」を履修した学生や、履修して卒業した看護師は、がん患者の看護においてがんに対する認知的誤認が少なく、「患者とのコミュニケーションがより容易にとれ、患者の言葉を傾聴でき、患者とともにある」看護ができることを実証したいと考えた。そのために基礎教育用がん看護学を組み立て、講義し、受講した学生のその後のがん看護実践を追跡調査する。また、わが国の4年制看護系大学におけるがん看護学教育の実態調査を行なう。<実施および結果>平成16年度:看護系4年制大学の3年生を対象に、がん看護学20時間のカリキュラムを作成して講義し、教育評価を行なった。評価は概ね良好で期待するものであった。また、わが国の4年制看護系大学におけるがん看護学教育の実態調査を行なった。12%の大学でがん看護学(独立した科目)の講義が行なわれていた。平成17年度:対象学生は4年生になり、成人看護学実習(慢性期)3単位を行った。本実習においてがん患者の看護を体験した学生に対して、認知的誤認が少なく、がん患者とともにあることができる「がん看護学」の成果の判定(第一回調査)を行った。調査の結果は期待する以上のものであった。平成18年度:対象学生は卒業し、一部は医療施設にてがん看護を実践している。職場にある程度適応できた時点で、認知的誤認が少なく、がん患者とともにあることができる「がん看護学」の成果を判定する調査(第二回)を行った。新人看護師のがん看護の取組は期待する以上のものであった。<結論>今日まで、看護基礎教育において、がん看護学教育は高度の知識・技術を必要とするため困難であるとして、体系的には教育されて来なかった。しかし、看護基礎教育におけるがん看護学教育の最大の目的は、学生(若い看護師)のがん看護を困難にしている認知的誤認を軽減することであり、それによって、学生や若い看護師のがん看護実践に大きな変化が生じると考えられた。平成15年度に行った公立看護系大学4年生(1期生)の成人看護学実習(慢性疾患患者の看護実習)で、学生が受持った患者の内、85%ががん患者であった。そして、その学生の多くが、がん看護の困難感を述べた。この状況から看護基礎教育において、がん看護学の授業の拡充の必要を痛感し、平成16年度は3年生(52名)の成人看護学の中に15時間1単位分(7コマと試験時間1時間)のがん看護学の時間を作り、研究結果導入モデルを用いて、授業内容を決定した。がんサーバイバーの体験談から学ぶ(2コマ)、がん看護の倫理(1)、がん治療に伴う苦痛への援助(1)、がん性疼痛のある患者の看護(1)がん患者の声を傾聴する技術(2)の授業を行った。これらの授業の成果を教育評価として、数的または質的に検討した。研究1:学生が描くがん患者のイメージをSD法(semantic differential method)を用いて調査し、授業の前後でどう変化したかを比較した。その結果、有意な変化がみられた。授業前には患者に対し固着した考え方により、否定的なイメージを持っていたと考えられたが、授業後にはがん患者を多面的に理解し、多様なイメージを持っていた。研究2:「がんサーバイバーの体験談から学ぶ」という授業は26歳で睾丸腫瘍を発症し、凄絶な治療体験を持つ31歳のサーバイバーから体験談を聞いた。学生のこの授業のレポートをデーターとして、学生が何を学んだか、質的に分析した。

その結果、がん患者との出会いが乏しい看護学生に、がんサーバイバーが闘病体験を直接語るという授業から、がん患者は心身ともに苦しみのみに苛まれているのではなく、がんを病みつつも人間的成長を続けていることを理解する貴重な学びになったことが明らかになった。研究3:がん患者の声を傾聴する技術では、学生はがんの模擬患者(2名)とのコミュニケーションを演習した。本研究では学生の基本的コミュニケーション態度に関する考え方を演習の前後で調査し、結果を比較し、学習の効果を検討した。学生達は傾聴する態度等が重要であることを学習したと考えられた。これらの研究結果より、現段階ではがん看護学導入の意義が認められると考える。研究1【テーマ】4年制看護系大学における癌看護学教育の実態【研究目的】我が国の看護系大学における平成16年度の癌看護学教育の実態を調査する。【研究方法】郵送による質問紙調査法〔調査対象〕平成16年度日本看護系大学協議会加盟校118校〔調査期間〕平成17年2月4月【研究結果】〔回収率〕35%(43校)有効回答数39癌看護(学)講義については、癌看護(学)を科目立てしている大学は13単位(1552時間)で5校、科目立てはしていないが、成人看護方法論等の中で癌看護(学)を15時間前後総合的に講義している大学は8校であった。癌看護(学)の講義目標は、科目立てしている大学は、癌患者が癌と共に生きる過程を総合的に支えるための視点を学習する、等であった。【考察】基礎教育における癌看護(学)教育に関しては、改善を模索する新たなうねりと、旧来肯定的うねりが存在していた。研究2【テーマ】看護系4年制大学で癌看護学(講義)を学んだ学生が臨床実習で癌患者を受持った際の患者への思い【研究目的】癌看護学を受講した学生が臨床実習で癌患者を受持った際にどのような思いを抱いたかを質的に明らかにする。【研究方法】対象:Y大学看護学科4年生で、実習で癌患者を受持った学生3名。データ収集:反構成式面接法【結果】学生Aは、胃癌で余命3ヶ月の70歳代女性を受持ち、〔自分にできることをやろうという思い〕で接し、患者は笑顔を取り戻した。〔ターミナルケアは特別ではなく、他の看護と同じだ〕と思った。学生Bは、進行性大腸癌、50歳代女性を受持ち、〔激しい副作用で突然状況が変わったことへの驚き〕〔癌への恐怖〕で慄いたが、毎日、症状緩和ケアに努めた。〔次回は早期から副作用に対処したいという思い〕を抱いた。学生Cは、肝細胞癌、肝動脈塞栓術の70歳代、女性を受持った。〔患者は対処能力があり、癌とうまく付き合ってきた人であり、今後も付き合っていける人であるという思い〕を抱き、〔癌看護は慢性疾患看護である〕を実感した。【考察】学生は実習が進むにつれ柔軟な思いが拡がっていた。学生は自分が抱いた患者への思いと知識を統合させ、癌看護学の学びを深めていた。1研究課題:看護系4年制大学でがん看護学(講義)を学んだ新人看護師のがん看護への取組2研究の概要:
不均質および非平衡状態に起因する強誘電ナノクラスタの形成とそれに伴う構造緩和現象

本研究は、ダイポールグラスやリラクサー強誘電体を対象に、不均質および非平衡状態に起因する短距離秩序とそれに伴う構造緩和現象を構造的かっ物性的視点から明らかにし,その電気特性との関係からナノ強誘電性秩序領域の発現機構を明らかにすることを目的とする。また、モンテカルロ法に基づくナノ強誘電性秩序領域形成シミュレーションの手法を確立し、その構造と物性を再現することにより、発現機構モデルの妥当性について検証する。本年度は、これまでに得られたナノ強誘電性秩序領域の発現機構モデルをさらに具現化し、現存するダイポールグラスやリラクサー強誘電体の構造特性および電気特性のシミュレーションを行った。その結果、ダイポールグラスにおいては、秩序領域の形成過程に極性分子の電子状態をも考慮する必要があり、GAMESSによる非経験的分子軌道計算を導入した。また、分子を含有するイオン結晶に特徴的である分子配向と格子歪みの相互作用を摂動として取り入れ、局所的格子歪みの形成機構の再現に成功した。一方、リラクサー強誘電体においては、上記の発現機構モデルでは不十分であり、現在、過減衰ソフトモードによる局所格子歪みの導入を検討している。これらの結果は、現存するダイポールグラスのほとんどが、局所的格子歪みを介して極性分子の配向秩序が発現することを示唆しており、双極子一双極子相互作用のみが配向秩序を支配する本質的なダイポールグラスとは言い難い。したがって、低温インキュベータなどの試料合成装置を新規購入し、理想的なダイポールグラスを探索している。現時点では実現していないが、筆者はリラクサー強誘電体のダイポールグラスモデルを支持しており、新規ダイポールグラスの発見が、リラクサー強誘電体の発現機構を解明する手掛かりとなるものと期待する。本研究課題では,強誘電ナノクラスタの形成とそれに伴う構造緩和現象を観測する手段として,低周波域電気測定とX線局所構造解析の同時測定を実現することを目標とする.本年度は主に低周波域電気測定装置の製作に注力し,1ミリヘルツ程度までの誘電緩和測定装置と誘電分極測定装置の製作に成功した.本装置は,自ら設計および製作した測定装置の中枢部と,それを最大限に生かすために本研究課題で購入したアドバンテスト社製高入力インピーダンスエレクトロメータにより構成され,市販の測定装置では困難なミリヘルツレベルでの精密電気測定を可能にする.また,本装置の特徴は,低周波域に限らず数十メガヘルツ程度の高周波域までの広範囲にわたる時間スケールの電気的諸性質を測定可能にする.したがって,測定結果を詳細に分析することにより,強誘電ナノクラスタの形成過程における,分極反転を担う原子分子の挙動を観測する有効な手段となりうる.現在は本装置を用いて,リラクサー強誘電体やダイポールグラスなど強誘電ナノクラスタを形成する物質を対象に,構造緩和現象に起因する電気的諸性質の測定に取り組んでいる.次年度以降に,本装置と実験室あるいは放射光施設のX線回折計などの構造解析装置と組み合わせ,同時測定を実現する.またそれと並行して,新たに導入する並列演算処理システムを用いて,強誘電ナノクラスタの形成機構とそれに起因する電気的諸性質と構造緩和のシミュレーションを行い,形成機構に対する新たなモデルの確立を目指す.本研究は、不均質および非平衡状態を有するダイポールグラスやリラクサー強誘電体を対象に、強誘電ナノクラスタの形成機構を物性と構造の両面から解明することを目的とする。強誘電ナノクラスタは電場印加の有無により生成消滅を繰り返し、数時間にも及ぶ構造緩和を伴う特異な現象を有する。本研究では、0.1mHzから10MHzまでの広域高圧発振器を作成し、誘電率や自発分極などの広域電気測定に加え、低周波域における時分割X線回折を行い、この構造緩和を詳細に観測している。本年度は、特に分域構造の生成消滅過程の直接観測手段として偏光顕微鏡を新規購入し、低周波電場印加におけるナノクラスタから分域構造への構造緩和の解明を試みた。これらの現象は温度に大きく依存し、その緩和時間はある温度以下において、観測時間スケールの限界を超える程にまで急速に増大する。このような状態における電気特性は強誘電体に酷似するが、協力現象の観点から全く異なる状態であると理解する。強誘電体が自発的に分極配向する協力現象であるのに対し、ダイポールグラスやリラクサー強誘電体はそれらの協力現象が有限領域に留まった凍結現象である。本研究を通して、これらの差異を定義づける決定的な現象を観測すべく次年度に継続する。また、これと並行して、モンテカルロ法による強誘電ナノクラスタの計算機シミュレーションを行っている。本年度は、並列演算型ワークステーションを新規購入し、計算の高速化を図った。これらのシミュレーションの成功は、フォノンなど動力学による決定論的解釈に加え、分極反転など熱力学による確率論的解釈が、強誘電ナノクラスタの形成に重要な役割を果たすことを立証するものであり、次年度の成果に期待する。

本年度は、これまでに得られたナノ強誘電性秩序領域の発現機構モデルをさらに具現化し、現存するダイポールグラスやリラクサー強誘電体の構造特性および電気特性のシミュレーションを行った。その結果、ダイポールグラスにおいては、秩序領域の形成過程に極性分子の電子状態をも考慮する必要があり、GAMESSによる非経験的分子軌道計算を導入した。また、分子を含有するイオン結晶に特徴的である分子配向と格子歪みの相互作用を摂動として取り入れ、局所的格子歪みの形成機構の再現に成功した。一方、リラクサー強誘電体においては、上記の発現機構モデルでは不十分であり、現在、過減衰ソフトモードによる局所格子歪みの導入を検討している。これらの結果は、現存するダイポールグラスのほとんどが、局所的格子歪みを介して極性分子の配向秩序が発現することを示唆しており、双極子一双極子相互作用のみが配向秩序を支配する本質的なダイポールグラスとは言い難い。したがって、低温インキュベータなどの試料合成装置を新規購入し、理想的なダイポールグラスを探索している。現時点では実現していないが、筆者はリラクサー強誘電体のダイポールグラスモデルを支持しており、新規ダイポールグラスの発見が、リラクサー強誘電体の発現機構を解明する手掛かりとなるものと期待する。
ソフトコーラルによる石灰化と地球環境変動に対する応答

ソフトコーラルを含む八方サンゴ類の骨格に含まれる基質タンパク質の抽出・特性・機能解明および八方サンゴ類の石灰化過程と地球環境変動に対する応答について以下の研究をおこなった。1.ソフトコーラル試料の採取は、砂辺サンゴ礁にて地元ダイバーの協力を得ておこなった。まず、筆者らの方法によりソフトコーラルから物理的および科学的処理により骨片を抽出した。ソフトコーラル本体の数%から約10%の骨片が回収された。次に化学的処理、電気泳動法およびゲルクロマトグラフ方により基質タンパク質の分離精製および特性の解明をおこなった。これら一連の基質タンパク質の研究はモナコ科学研究所から研究員を招聘して共同で行われた。また基質タンパク質のアミノ酸配列の測定は大阪大学医学部の協力を得て行われ、分子生物学的情報の解析を試みている。骨格形成過程における基質タンパク質の効果については、Vitroによる結晶成長実験をおこなった。その結果、極微量の基質タンパク質の存在により骨格を形成する炭酸塩鉱物の結晶構造や、結晶形態および生成速度が顕著に影響されることがわかった。基質タンパク質には炭酸脱水酵素活性を示すタンパク質が含まれており、骨格形成の場において調節機能を有する可能性が高いことが示唆された。結晶の構造および結晶形態の解析は近接場顕微鏡、ラーマン顕微鏡、原子間力顕微鏡を用いて行われた。2.赤サンゴおよび竹サンゴはソフトコーラルと同様に八方サンゴの仲間であるが骨片と骨軸を形成する。美ら海水族館およびモナコ水族館の協力を得て、西太平洋域および地中海から採取されたこれらサンゴの試料を入手した。骨片に含まれる基質タンパク質の抽出、結晶形成への影響、アミノ酸配列の研究を進めている。3.以上の研究により、骨片や骨格に含まれる基質タンパク質は、八方サンゴの骨格形成過程において、鉱物の形や構造、化学組成を制御する機能を持つことが明らかにされた。幾つかの基質タンパク質はカルシウムとの結合能力や炭酸脱水酵素活性を示すものがあり、骨格形成過程の制御や金属元素の散りこみに重要な働きを持つことが示唆される。温暖化や海洋の酸性化などの地球環境変動に対する生物応答において基質タンパク質の役割は重要である。ソフトコーラルによる石灰化機構の解明と地球環境変動に対する応答と役割について解明するために、以下の課題について追究した。1.野外調査1)琉球列島および周辺地域のサンゴ礁におけるソフトコーラルの分布調査と試料採取瀬底島・沖縄本島および比較のためにMartin島(バングラデシュ)において野外調査を実施した。2.室内における試料処理およびin Vitro実験1)骨片の摘出と形態観察、鉱物組成・化学組成の分析2)骨片中の有機基質の抽出と基質タンパクの同定電気泳動法により分離した4種のタンパク質について酵素反応試験し、成果を論文発表した。3)ソフトコーラル骨片中の炭酸塩結晶に与える基質タンパクの効果の研究1)ソフトコーラルの骨片から抽出された溶解性のタンパク質を共存させてin Vitroの実験をおこない、海水環境に置いてMgカルサイトの形成に強い効果をもつことがわかった。(論文投稿中である)石灰化過程と地球環境変動に対する応答について解明するために以下の課題を追求した。1.野外調査1)サンゴ礁の現場における炭酸システムの観測と群集代謝量(光合成・石灰化)の解析をおこなった。2)ソフトコーラルを採取し骨片を採取した。3)ソフトコーラル骨片の結晶形態・鉱物組成・化学組成の多様性と規則性について解明した。4)骨片中の有機気質のタンパク質分析とアミノ酸シーケンスの解明2.炭酸塩骨格に含有する有機基質の蛋白質・アミノ酸組成を測定し、生育環境との関係を追究した。2種類のソフトコーラルについて、骨片に含まれる有機基質中のタンパク質を分離したところ、11種類の新規タンパク質を同定した。その内の2種類のタンパク質ついについては、炭酸脱水酵素活性をもち、かつカルシウム結合性の特性をもつ極めて特異なタンパク質であり、海洋生物の骨格形成に重要な働きをもつものと推察された。ソフトコーラルの骨片から基質タンパク質を分離できたのは、世界で我々のグループが最初であるので、タンパク質分離方法と新規酵素タンパク質について特許申請した。地球環境変動に対する海洋生物の応答について、基質タンパク質の特性の面からの追究が可能であることが考察された。3.得られた研究成果について、国際サンゴ礁学会(5月、マイアミ)、日本地球化学会年会(9月)、日本サンゴ礁学会(11月)にて発表したところ海外からの反響が大きく、共同研究に発展した。

基質タンパク質には炭酸脱水酵素活性を示すタンパク質が含まれており、骨格形成の場において調節機能を有する可能性が高いことが示唆された。結晶の構造および結晶形態の解析は近接場顕微鏡、ラーマン顕微鏡、原子間力顕微鏡を用いて行われた。2.赤サンゴおよび竹サンゴはソフトコーラルと同様に八方サンゴの仲間であるが骨片と骨軸を形成する。美ら海水族館およびモナコ水族館の協力を得て、西太平洋域および地中海から採取されたこれらサンゴの試料を入手した。骨片に含まれる基質タンパク質の抽出、結晶形成への影響、アミノ酸配列の研究を進めている。3.以上の研究により、骨片や骨格に含まれる基質タンパク質は、八方サンゴの骨格形成過程において、鉱物の形や構造、化学組成を制御する機能を持つことが明らかにされた。幾つかの基質タンパク質はカルシウムとの結合能力や炭酸脱水酵素活性を示すものがあり、骨格形成過程の制御や金属元素の散りこみに重要な働きを持つことが示唆される。温暖化や海洋の酸性化などの地球環境変動に対する生物応答において基質タンパク質の役割は重要である。
ヴィラール・ド・オヌクールの画帖に関する現地調査研究

研究分担者池上は本務(神戸大学文学部長)の都合上、先発隊としてフランスのパリとオーストリアのウィーンに赴き、関連予備調査と準備折衝にあたった。パリでは国立図書館、クリュニ-中世美術館、ル-ヴル美術館等、ウィーンでは歴史美術館、美術アカデミー美術館等を歴訪、ヴィラール・ド・オヌクールの画帖関連の絵画、彫刻を中心に調査を行った。その結果を後着の本隊に連絡報告の後、帰国した。調査本隊は8月末にパリに到着、レンタカ-(ルノ-・エスパース)を調達し、ヴィラールの修業地ヴォ-セル修道院と、オヌクール・シュル・エスコ-にヴィラール・ド・オヌクール協会本部を訪問することから調査活動を開始した。協会役員と資料・情報の交換を行い、ヴィラールの画帖に描かれた水車利用自動鋸装置の模型等を調査、藤本は協会員に推挙された。ランス大聖堂調査に際しては、1984年学術調査時に採取したゴシック建築家ユ-・リベルジェの墓石拓本の寄贈を果たした。ドイツではニュルンベルク国立博物館及びウルム市立古文書館で、中世羊皮紙図面多数を閲覧、一部実寸写真複写を入手した。チェコではプラハにP.パルラ-作の大聖堂を調査し、文化財保護局を訪問、ヴィジ・ブロッド修道院に、ヴィラールの画帖所載図面と類似のリブ・ヴォ-ルト架構建物を調査した。スロバキアのコシ-ツェではヴィラールが関与したと伝えられる聖エリザベート教会堂の実測を行った。ハンガリーではブダペストの文化財保護局と国立博物館でピリシュ修道院遺構の情報を得、その調査を実施、画帖所載分と類似の床タイル拓本等を得た。次いでオーストリアのウィーンに入り、美術アカデミー古文書館で建築古図面の実測調査を行い、一部複製を入手したほか、ザンクト・ステファン教会堂の建築家像を調査した。スイスではザンクト・ガレン修道院平面原図の調査を行ったほか、ロ-ザンヌでヴィラールの描いた大聖堂南袖廊バラ窓修理現場において実測調査の機会を得た。再度フランスに入り、ポアチエでは大聖堂聖歌隊席木彫に木の葉模様図案を見出し、またスケアの実測を行った。シャルトルでは大聖堂床舗石の迷路について、部分に留まったが拓本を採りを果たし得た。パリに戻りクリュニ-中世博物館に館長A.E.ブランデンブール氏を訪問、同氏の口ききで国立図書館秘蔵のヴィラールの画帖原本閲覧の念願が遂に叶った。写真撮影は許されなかったが、従来の複写本との比較で原図実寸を確認した。また一部の図柄に、何時の時期か不明であるが薄青色の着色を認め得た。一方、画帖研究家として知られるR.ベッシュマン氏と会い、意見・情報交換を行った。画帖所載投石機の模型復原と投擲実験は注目すべきものがあった。われわれのヴィラール・ド・オヌクール協会訪問と、同会に寄贈した藤本による画帖研究書は、直ちに会報に記事が掲載され11月例会に招待を受けるなど、大きな反響を呼ぶことになった。フランスほか6ヵ国にわたり旅程約12,000キロ、20余都市で訪問・調査した機関・建物は多数に及び、知遇、援助を得た人は数知れない。手続きや時間的な制約もあった中で、写真撮影も相当数をこなした。収集資料等を含め、その成果は多大であったといえる。現在、図面・写真・スライド等を鋭意整理中である。研究担当者藤本が平成6年3月末を以て本務校を退官することになるので、拓本資料はすべて、美術工芸資料館に寄贈し、分担者竹内のもとで整理保管することとした。その他の資料は、分担者日向、西田らの研究室に引き継ぎ、保管することになった。分担者西田は調査成果の一部を研究報告に導入しており、担当者も発表準備を進めているところである。ヴィラール・ド・オヌクール協会からは引き続き、雑誌記事のための照会が来ており、別途関係者からも藤本研究についての書信が寄せられるなど、今後の国際的研究へ進展が見込まれるに至ったことも一方の大きな成果であるといえよう。今回の現地調査により、ヴィラール・ド・オヌクールがハンガリーに赴いて旅を重ねた事績に、ある程度の裏づけを得た。また画帖に盛られたスケッチに類似の画題を多数見出し得たことや、画帖におけるローマ尺・カロリング尺の尺度用法について、われわれの仮説を実証し得たかと見られることを以て大きな成果と見たい。

ドイツではニュルンベルク国立博物館及びウルム市立古文書館で、中世羊皮紙図面多数を閲覧、一部実寸写真複写を入手した。チェコではプラハにP.パルラ-作の大聖堂を調査し、文化財保護局を訪問、ヴィジ・ブロッド修道院に、ヴィラールの画帖所載図面と類似のリブ・ヴォ-ルト架構建物を調査した。スロバキアのコシ-ツェではヴィラールが関与したと伝えられる聖エリザベート教会堂の実測を行った。ハンガリーではブダペストの文化財保護局と国立博物館でピリシュ修道院遺構の情報を得、その調査を実施、画帖所載分と類似の床タイル拓本等を得た。次いでオーストリアのウィーンに入り、美術アカデミー古文書館で建築古図面の実測調査を行い、一部複製を入手したほか、ザンクト・ステファン教会堂の建築家像を調査した。スイスではザンクト・ガレン修道院平面原図の調査を行ったほか、ロ-ザンヌでヴィラールの描いた大聖堂南袖廊バラ窓修理現場において実測調査の機会を得た。再度フランスに入り、ポアチエでは大聖堂聖歌隊席木彫に木の葉模様図案を見出し、またスケアの実測を行った。シャルトルでは大聖堂床舗石の迷路について、部分に留まったが拓本を採りを果たし得た。パリに戻りクリュニ-中世博物館に館長A.E.ブランデンブール氏を訪問、同氏の口ききで国立図書館秘蔵のヴィラールの画帖原本閲覧の念願が遂に叶った。写真撮影は許されなかったが、従来の複写本との比較で原図実寸を確認した。また一部の図柄に、何時の時期か不明であるが薄青色の着色を認め得た。一方、画帖研究家として知られるR.ベッシュマン氏と会い、意見・情報交換を行った。画帖所載投石機の模型復原と投擲実験は注目すべきものがあった。われわれのヴィラール・ド・オヌクール協会訪問と、同会に寄贈した藤本による画帖研究書は、直ちに会報に記事が掲載され11月例会に招待を受けるなど、大きな反響を呼ぶことになった。フランスほか6ヵ国にわたり旅程約12,000キロ、20余都市で訪問・調査した機関・建物は多数に及び、知遇、援助を得た人は数知れない。手続きや時間的な制約もあった中で、写真撮影も相当数をこなした。収集資料等を含め、その成果は多大であったといえる。現在、図面・写真・スライド等を鋭意整理中である。研究担当者藤本が平成6年3月末を以て本務校を退官することになるので、拓本資料はすべて、美術工芸資料館に寄贈し、分担者竹内のもとで整理保管することとした。その他の資料は、分担者日向、西田らの研究室に引き継ぎ、保管することになった。分担者西田は調査成果の一部を研究報告に導入しており、担当者も発表準備を進めているところである。ヴィラール・ド・オヌクール協会からは引き続き、雑誌記事のための照会が来ており、別途関係者からも藤本研究についての書信が寄せられるなど、今後の国際的研究へ進展が見込まれるに至ったことも一方の大きな成果であるといえよう。今回の現地調査により、ヴィラール・ド・オヌクールがハンガリーに赴いて旅を重ねた事績に、ある程度の裏づけを得た。また画帖に盛られたスケッチに類似の画題を多数見出し得たことや、画帖におけるローマ尺・カロリング尺の尺度用法について、われわれの仮説を実証し得たかと見られることを以て大きな成果と見たい。
全固体電池の高出力・高エネルギー密度化に向けた硫化物リチウム導電体の探索と設計

Liイオン導電性を示す無機固体は全固体型の次世代Liイオン電池への応用が期待される物質である。しかし、他のイオン導電体の無機材料と同様、設計指針は明らかでない。イオン導電率を向上させるために膨大な数の構造・組成の探索が必要であり、新材料の創出は試行錯誤に頼らざるを得ない。一方、近年の計算機の処理速度向上、及びLi含有化合物に関する実験データの弛まぬ蓄積のおかげで、膨大な実験データを計算科学に基づいて利用した、効率的かつ高速な材料創出が現実味を帯びてきた。本研究は合成実験と計算科学の手法を組み合わせ、Liイオン導電体の設計指針の獲得と新物質の合成を目的とした。合成実験はLi-P-S-O系を対象に行い、硫化物への酸素添加効果を検証した。これまでのLiイオン導電体探索は主に酸化物系と硫化物系で別々に進展してきたが、二つの間に位置する酸硫化物のグループは、より多様な組成が可能な今後の探索領域の一つである。調べた限り先行研究には報告例が無い形のX線回折図形が得られ、Li-P-S-O系に未知構造を持つ物質が存在することが示唆された。この未知構造の物質の回折強度は同様組成の別の構造に比べて異常に高い。この理由を調べることで他の構造を持つ試料の結晶性を高める方法が見つかる可能性がある。また、未知構造を持つ試料のイオン導電率は0.8-1.4 mS/cmであり、他の構造を持つ試料よりも高い傾向を示した。未知構造を構造解析により決定して探索の起点とすることで、さらに高いイオン導電率を示す物質が得られると期待される。酸素導入が構造に与える影響を調べるために第一原理計算を利用し、基底状態での電子の全エネルギーの差を、異なる構造型間において求めた。酸素導入により硫化物の相対的な構造安定性が変わることが示唆され、Liイオン導電性が期待できる構造の実現性予測へ前進した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
マニピュレータを持つ浮遊型水中ロボット(UVMS)に対する力制御法の開発

本研究は,腕に力覚センサを設置した3リンク双腕水中ロボットを研究対象とし,マニピュレータを持つ浮遊型水中ロボット(UVMS; Underwater Vehicle-Manipulator Systems)の力制御法開発を,実験を通して行うことを目的として実施した.H30年度は,前年度製作の防水力覚センサユニットを搭載した水中ロボットを用いて,マニピュレータ手先が水中固定壁を押す力制御実験を実施した.まず,前年度までに開発した,ロボット本体とマニピュレータ手先の位置制御が可能なUVMS用分解加速度制御法にインピーダンス制御法を付加した力制御法の実験を行った.浮遊状態における実験では,マニピュレータ手先は十分な力を発生できないことを確認した.一方,水中固定物体を片手把持した場合の制御実験では,マニピュレータ手先発生力の増加とともに,ロボット本体の位置制御性能向上に伴い,力制御性能も向上することを確認した.さて,上記制御法は力ベースインピーダンス制御法を用いた方法である.そこで,もう一つの代表的な制御法である位置ベースインピーダンス制御法を適用した実験も行った.位置ベースインピーダンス制御法は,所望の力を発生するための手先位置目標値を求める方法である.実験結果より力制御ベースの方法と同様な制御性能が得られることを確認した.また,浮遊型水中ロボットによる力制御実現のためには,ロボット本体とマニピュレータ手先の位置制御が必要である.そこで,研究代表者らが提案している分解加速度制御法と,UVMSの基本制御法である計算トルク法とロバスト性を有するスライディングモード制御法を対象としてUVMS用位置制御法の比較検討も行った.計算トルク法とスライディングモード制御法は,手先位置偏差が残ることを示し,UVMSの力制御を実現するためには研究代表者らの提案法が有用であることを明らかにした.本研究では,1本の腕に対して2つ力覚センサを設置した双腕3リンク水中ロボットを研究対象とし,現有ロボットに1年目に開発する防水力覚センサユニットを取付けることで具現化する.ベースは浮遊状態にあり,ベースの運動によっては手先を環境から離そうとする力とモーメントがマニピュレータに作用することも十分考えられる.そこで,ベースがマニピュレータに与える力とモーメントを計測するための力覚センサを,マニピュレータ根元に取付ける.また,手先が壁などの環境に与える力とモーメントを計測するための力覚センサを手先近傍に設置する.1年目は,まず,防水力覚センサユニットの開発を行った.手先が壁などの環境に与える力とモーメントを計測するため,水中用力覚センサが必要であるが,そのようなセンサは存在しない.そこで,地上用ロボットで用いられている力覚センサを購入し,そのセンサを丸形ジャバラと部材により覆う構造の防水力覚センサユニットを試作した.なお,丸形ジャバラは水中における柔軟性および,水密性を確保できる他部材との接合形状などを調査し選定した.試作防水ユニットの防水確認実験を行い,水密性を確保できることを確認した.つぎに,2年目以降に使用予定の浮遊型双腕3リンクロボット実験機のシミュレーションモデルを対象として,基本的な力制御法を開発し,シミュレーションにより開発制御法の有効性を検証した.具体的には,ベースと手先の位置制御が可能なUVMS用分解加速度制御法を元に,片腕手先のコンプライアンスおよびインピーダンス制御法を開発し,壁への一定力押し付けシミュレーションにより,いずれも制御可能であることを確認した.また,外乱オブザーバを用いたセンサレス制御法の検討も行い,高精度なロボットモデルを用いた場合には良好な制御性能が得られることを確認した.また,バイラテラル制御法の基礎実験も行い,その有用性を確認した.力覚センサユニットの製作が遅れたため,センサユニットの水中特性確認実験まで至らなかった.なお,2年目初頭にて実験を行う予定であり,全体の計画には影響しない.本研究は,1本の腕に2つの力覚センサを設置した3リンク双腕水中ロボットを研究対象とし,マニピュレータを持つ浮遊型水中ロボット(UVMS; Underwater Vehicle-Manipulator Systems)の力制御法開発を,実験を通して行うことを目的としている.H29年度(2年目)では,まず,1年目に試作したジャバラを用いた防水力覚センサユニットの計測基礎実験を,高さ2mの実験用水槽内で行った.ジャバラ伸縮方向の力計測においては深度に応じた力が重畳されるが,試作防水ユニットにより力およびトルクの計測が可能であることを確認した.また,この結果に基づき,今後実験で使用する,残り3つの防水力覚センサユニットを製作した.次に,浮遊状態のロボット本体(ベース)とマニピュレータ手先の位置制御が可能なUVMS用分解加速度制御法を元に1年目に開発した,片腕手先のインピーダンス制御法の性能評価を継続して行った.具体的には,ベースが固定されていると仮定した場合とベースが浮遊している場合の二通りの制御則を用いて,片腕手先の目標発生力を種々変化させたシミュレーションを行った.シミュレーション結果では,ベース固定および浮遊の二通りの制御則の制御性能に違いがないことを確認した.また,ダイバーの作業と同様に,水中固定物体を一方の片手で把持してロボットのバランスを取りつつ,もう一方の手により力作業を行うことを目的とし,水中固定物体を片手把持した場合の浮遊UVMS用分解加速度制御シミュレーションを行い,浮遊用位置制御法が片手把持した場合でも適用可能であることを確認した.さらに,浮遊状態におけるインピーダンス制御実験の準備を進め,実験環境を整えた.

また,固定物体片手把持の位置制御実験を開始した.防水力覚センサユニットの開発が遅れたため,センサユニットを用いた力制御基礎実験の実施まで至らなかった.なお,当初の研究実施計画においても,実験が順調に進まない場合も想定して3年目も制御実験を行うこととしており,全体の計画には影響しない.本研究は,腕に力覚センサを設置した3リンク双腕水中ロボットを研究対象とし,マニピュレータを持つ浮遊型水中ロボット(UVMS; Underwater Vehicle-Manipulator Systems)の力制御法開発を,実験を通して行うことを目的として実施した.H30年度は,前年度製作の防水力覚センサユニットを搭載した水中ロボットを用いて,マニピュレータ手先が水中固定壁を押す力制御実験を実施した.まず,前年度までに開発した,ロボット本体とマニピュレータ手先の位置制御が可能なUVMS用分解加速度制御法にインピーダンス制御法を付加した力制御法の実験を行った.浮遊状態における実験では,マニピュレータ手先は十分な力を発生できないことを確認した.一方,水中固定物体を片手把持した場合の制御実験では,マニピュレータ手先発生力の増加とともに,ロボット本体の位置制御性能向上に伴い,力制御性能も向上することを確認した.さて,上記制御法は力ベースインピーダンス制御法を用いた方法である.そこで,もう一つの代表的な制御法である位置ベースインピーダンス制御法を適用した実験も行った.位置ベースインピーダンス制御法は,所望の力を発生するための手先位置目標値を求める方法である.実験結果より力制御ベースの方法と同様な制御性能が得られることを確認した.また,浮遊型水中ロボットによる力制御実現のためには,ロボット本体とマニピュレータ手先の位置制御が必要である.そこで,研究代表者らが提案している分解加速度制御法と,UVMSの基本制御法である計算トルク法とロバスト性を有するスライディングモード制御法を対象としてUVMS用位置制御法の比較検討も行った.計算トルク法とスライディングモード制御法は,手先位置偏差が残ることを示し,UVMSの力制御を実現するためには研究代表者らの提案法が有用であることを明らかにした.2年目は,実験機に対して1年目にシミュレーションを通して開発した力制御系を構成し,種々の条件下における制御実験を行ない,制御系の改善を図る.なお,実験が順調に進まないことも十分予想されるため,3年目も実施する計画としている.3年目は,まず,前年度に引き続き,手先の押しつけ実験を行い,開発制御法の適用条件等を明らかにする.つぎに,水中ロボットに力覚センサが搭載されているので,自律型制御法に加えて,マスタースレーブのバイラテラル制御など,力覚情報の適用可能性を検討する.3年目は,まず,ベース浮遊状態や水中固定物体片手把持など,種々の条件下におけるマニピュレータ手先の押し付け実験を行い,開発制御法の改善を図りつつ適用条件等を明らかにする.