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子どもの危機と＜治療―教育＞～成長概念の現代的課題～

本研究は、現代における子どもの成長の危機という課題に対応するために、医学と教育における発達観の比較社会史研究を行った。その結果、目的と計画によって特徴付けられる教育的発達に対して、不確かさと向き合い危機を乗り越える治療的アプローチの有効性を明らかにした。第1に、医学者富士川游が参加した児童研究を取り上げ、近代学校の発達観を対象化する治療的発達の思想があったことを明らかにした。第2に、江戸期の小児科学の全体像を明らかにするために、中国及び台湾において史料調査を行い、漢医学小児科の日本への受容の具体を分析した。第3に、フランスとドイツの医学的発達教育研究の日本への導入について検討した。本年度は、萌芽研究の最終年度として、二回に渡る海外での文献調査と、成果の発表を行った。(1)中国北京国家図書館(古籍館)では、漢医学小児科書を約20点にわたり閲覧し、特に明朝の著名な小児科医銭乙と菫汲の書物及びその類書を検討した。黎明期小児科学における主たる理論と、その理論を支える症例研究(治験)の分析を行った。(3)明治期の医学者富士川游の研究を、教育史学会『日本の教育史学』に発表した。(4)発達研究としては、フランスの心理学者アンリ・ワロン研究に関して、訪仏してフランス国立障害者教育・指導方法高等研究所(INS HEA)を訪問した折に、フランス心理学における医学の伝統についての資料を調査・収集することができた。また、山下徳治研究においては、リベラル派であった山下がソビエト心理学と出会い、そこから人間発達の思想を「労働」や「社会」といった概念を中核と位置づけながら再形成していた点を論文としてまとめた。また、彼が戦後に青少年のスポーツの推進に尽力したことと関わって、発達思想の形成史において、小児科における治療実践だけでなく、スポーツやケアといった側面からのとらえが必要であることを今後の研究の課題として確認した。本年度は、主に以下の4課題について研究を進めた。(1)医学者でありかつ児童研究に携わった富士川游研究である。彼の教育治療学の取り組みについて、雑誌『児童研究』への執筆動向を中心に分析した。その成果は、黎明期治療教育学における「治療」概念の学説史研究として論文にまとめた(投稿中)。これまで、治療教育学の学説史研究としては、三田谷啓や奥田三郎ら1920年代以降の研究と実践がその対象とされてきたが、彼らに一世代先立つ富士川は、医学と教育学の初発の架橋を担って次代の実践の基盤を作ったという点で重要な役割を果たしたといえる。論文では、富士川が担った学の形成の質について、彼が依拠した海外の研究動向を整理・分析し、彼の引用傾向が必ずしもドイツ治療教育学に限定されるものではなく、欧米の小児医学、知能研究、新教育など幅広い領域にまたがるものであり、あくまでも「治療学」(医学)を起点とした教育学を発想していたことを明らかにした。また、病理学的な観点に依拠した発達観の特徴について考察した。(2)フランスの医学に基礎をおく発達論の検討として、アンリ・ワロンの医学的発達研究の検討を進めた。坂元忠芳氏(研究協力者)によるワロンの一九二五年の著作「L'Enfant turbulent」の分析を踏まえて、医学者ワロンの子どものに対する症例分析の特徴がどのように発達研究に繋がるのかについての方法論的な検討を行い、坂元論文の解題として執筆した。(3)教育学者山下徳治の発達観について、ソヴィエト訪問との関係で論文にまとめた。彼は1934年の発育論争の中心メンバーであり、彼の発達思想の哲学的基盤に訪ソに経験があったこと、またそこからデューイへの関心を深めていったことを検討した。(4)江戸後期の民衆の子殺し教諭書と小児科書における子どもの生命観について、共著で論文を執筆し、著書として出版することができた。今年度は、本研究に関わって1著書、2論文と1解題を執筆することができ、概ね順調に成果を上げることができたと考える。解題の作成については、2年目に予定していたが、計画後に発達心理学や精神医学領域の専門家に協力を得ることができ、フランスの医学的発達論の系譜を踏まえたワロンの発達研究について考察を行った結果、当初の予定よりも早く作業を進めることができた。また、当初は教育学者山下徳治による発達研究の検討を計画の中心には組み込んでいなかったものの、年度途中で山下に関係するまとまった文書の提供を受けたため、その分析を本研究に位置づけることとした。すでに年度末から分類作業に入っており、今後は富士川研究に続く時代の発生論的発達論として位置づけることを検討したい。当初の計画を変更せざるを得なかった点としては、アメリカにおける古医書調査である。当地における所蔵状況の確認に時間を要し、訪米の計画を平成25年度に移動せざるをえなかった。

2年目の計画を調整し、滞りなく実施したいと考える。今後の予定は以下の3点である。第一に、二度にわたる海外での史料調査を行う予定である。米フィラデルフィアと中国北京での日本の古医書調査である。この調査において、小児科書の収集を行い、日本の医学関係史料(主に富士川文庫)と併せてデータ化を行う。さらに、漢医学から洋医学への転換を貫いて、日本の小児医学において子どもがどのように捉えられていたのか、その身体観の分析を行う予定である。第二に、現代小児医学における子どもの発達研究とインフォームドコンセント、ケアについての検討を行う。この点については、研究協力者である山下早苗氏と共同して進める予定である。とりわけ、「不確実性」をキーワードとして、子どもの病因論と症候論を通した身体論の質について分析・考察を行う。第三に、平成24年度に行った富士川游研究と坂元によるワロン研究を踏まえて、教育治療学、治療教育学等における治療と教育などの概念について分析を比較研究としてすすめ、まとめたい。第四に、山下徳治文書の検討を進め、資料紹介を執筆する予定である。山下研究については、本研究とは別にこれまでも進めてきているところではあるが、発生的発達論の検証という内容的な重なりとともに、文書の整理・分析という基礎的な作業を行うため、挑戦的萌芽研究としてふさわしい研究内容であると考えている。上記の成果については、第一第四の課題を本研究の報告書としてまとめる。特に、第一、第二は小児医学研究として、第三、第四は教育学研究としてまとめ、両者の関係を考察する。同時に、坂元によるワロン研究については、別途発表の機会(報告書の別冊の作成など)を検討したいと考えている。平成25年度は、主に3点に関連して研究費の使用計画を立てている。(1)米国を中心とした欧米の小児医学及び小児看護に関する書籍類の購入に係る費用(2)日本の古医書(小児科書)に関する海外調査(米国と中国への渡航費及び史料収集に係る費用)(3)研究報告書の作成に係る費用
奉安殿をめぐる学校と地域社会の連携に関する研究―学校化社会の形成過程―

福岡県(北部)の小学校における奉安殿の建設および解体に関して、福岡県立図書館、市立図書館、直方市立図書館、大分県立図書館(公文書館)、国立国会図書館等での調査を行い、行政文書および小学校関係史料(学校保存文書、小学校年史、沿革史、百年史、同窓会誌、アルバム)の収集を行った。また、当該地方に現存する奉安殿の実態を把握するため、現地調査を実施し、奉安殿の「一部」が残されていることを明らかにした。これらにより、これまでの奉安殿研究で明らかにされてきた御真影・教育勅語を「奉護」とは別次元において奉安殿の教育史的意義を明らかにできた。本年度は研究期間3年の2年目となり、初年度において主に進めた先行研究の整理(国立国会図書館、国立教育政策研究所附属図書館の蔵書目録より主要先行研究を抽出)や国会図書館においてデジタルライブラリーとしておさめられている史料の複写を可能な限り進める作業をさらに進めた。特に前年度にできなかった小学校の学校史関連の文献複写に力を入れた。その作業を進めながら史料にある「回想」記事の分析を行った。戦後の奉安殿解体に関して児童が積極的に絡んでいた事実が散見され、これは本採択課題に関わって大きな成果だといえる。なお前年に引き続き、本研究の性質上、文字史料ではなく、写真(図面)の史料の印刷、保存方法の工夫に努めた。さらに本年度は研究対象である北部九州以外の状況を確認するため、各県教育史文検の収集を集中的に行い、その分析を進めた。・本年度は、これまで滞っていた北部九州地区学校文書の調査を実行する予定だったが、先方の都合により、またもや調査時期を延長せざるを得なくなった。こうした事態から、改めて九州地区の県教育史など教育史関連書籍を購入、先行研究の整理を行い、研究対象地区を福岡地区から大分地区へと切り替えることとし、大分県立図書館・公文書館での調査を実施した。特に公文書館では、昭和初期における奉安殿建設関連の史料が小学校に限らず残されており、その史料撮影を徹底して行い、その後はデータ管理・保存につとめた。本年度は研究期間3年の初年度にあたるということで、奉安殿に関する先行研究の整理・検討および史料の調査・収集を中心に研究を進めた。まず、先行研究の整理・検討については、国立国会図書館、国立教育政策研究所附属図書館等の蔵書目録などにより、主要先行研究を抽出した。国会図書館においてはデジタルライブラリーとして納められている史料の複写を可能な限り実施した。また、本研究を進めていく段階で参考資料としたい文献が私家出版、すなわち購入が困難なものが多いことがわかり、国会図書館所蔵となっている文献の複写がきわめて重要なものとなった。複写可能なものは複写依頼をおこない、必要な分については、ハードコピー、あるいはデジタルカメラ撮影を行なっている。関係史料の収集にあたり、随時史料整理を行なった。本研究の性質上、文字史料ではなく、写真(図面・画像)の史料という性質からその印刷・保存方法の工夫につとめ、史料整理終了分についてはデータベース化も進めた。それらの史料を中心に「奉安殿に関する一考察」として『九州産業大学国際文化学部紀要』第51号(2012年)に論文としてまとめた。最終年度として、これまで収集した文献、史料の分析、およびさらなる史料収集に努めた。1学校文書の史料調査及び実態解明については、当初の計画で訪問を予定した各小学校の都合上(増改築、耐震工事等により所蔵文書の管理が複雑になり、予定通り訪問できなかった)史料調査が進まなかった。よって、史料調査対象を大分県にまで広げ、大分県立図書館、公文書館所蔵の史料収集に取りかかった。日田尋常高等小学校の『校務日誌』や、「建築一件(4/昭和2年)[大分郡内小学校の増改築、雨天体操場、御真影奉安殿の建築など」「昭和3年[大野郡内の小学校の改築や御真影奉安殿の建設]、「建築一件(1/昭和6年)[小学校御真影奉安殿建築認可]」といった行政文書から奉安殿建設に関わる費用や期間等具体的なことが明らかになった。2地域共同体の史料調査および実態解明については、聞き取り調査、および小学校年史より奉安殿が小学校から移設されたという情報を得るものの、台風その他の事情により、その形を発見するケースはなかった。3建築業者の史料調査および実態解明については、地元新聞や国立国会図書館所蔵文献に「広告」が散見され、デザイン等の分析を進めた。4各小学校の年史(沿革史、百年史、同窓会誌)の史料調査及び分析については、福岡県立図書館、桂川町立図書館、直方市立図書館、大分県立図書館、および国立国会図書館所蔵所蔵の年史類を調査した他、古本で手に入れる等により関係箇所の史料収集を行った。日本教育史第一に、奉安殿に関する史料収集の大きな場である国会図書館の文献デジタル化作業に伴い、本採択課題に関連する文献が複写不能である状況が続いたこと。

第二に、史料調査を予定していた小学校の責任者である校長の異動に伴い、調査依頼の手続きが振り出しに戻り時間を要してしまったためである。・調査依頼を確約していた各学校で「個人情報を所持する学校文書」開示に対する方針が学校関係者の間で二転三転し、調査時期の延長支持が相次いだため。・調査対象地区における学校改築工事等によって、閲覧可能時期が変更となったため。以上の点において調査延期を余儀なくされ、予定していた史料群がそろわず、研究を進めることができなかった。本研究は昭和初期に各地の小学校に建設された「奉安殿」はの建設・維持・解体を通して、文書史料に依拠する従来の制度史研究とは異なり、〈モノ〉の取り扱いに注目することで、学校と地域社会の連携の具体的な構造を明らかにし、それによって、近代日本の「学校化社会」の形成過程を描きだすことを目的とするもので、まず、奉安殿に関する基本史料の再検討を行ったが、国立国会図書館のデジタル化作業にともない、関係文献を複写できないことも多く、作業が進まなかった。さらに計画していた福岡県(筑豊・筑後地方)の各小学校の史料収集、分析は先方の都合により、実施することができなかったため、本年度の研究は遅れている。最終年度として、第一に未だ達成されていない採択課題最大の目的である福岡(筑豊・筑後)地方の小学校文書の調査・史料収集、そして分析につとめる。第二にこれまでの史料収集を分析・考察を行い、研究成果をまとめる。・平成26年度では、平成25度に実施できなかった北部九州地区(筑豊方面)における奉安殿建設に絡んだ学校文書所蔵の史料調査を実施する。その調査で得た史料群のデータ整理を徹底し、それらを元に奉安殿に関する分析を実施する。・科研費最終年として、これまでの成果をまとめ、報告書として提出する。昨年度に引き続き「奉安殿」に関する文部省、宮内省関連の史料調査を実施すべく、国会図書館、国立公文書館へ足を運ぶ。特に宮内省関連の史料は、未着手のものが多いため時間を要すると思われる。そして、昨年実施できなかった福岡県筑豊・筑後地方の小学校所蔵文書の史料調査を行う。昨年度は校務と先方の都合により実現できず、繰越金を生じる結果となった。その反省から、すでに連絡を取り合い時期を決定している(7月20日8月10日/8月20日9月10日)。調査予定小学校は以下の通りである。筑豊方面:直方南小学校・直方北小学校・直方西小学校・新入小学校・感田小学校下境小学校筑後方面:青峰小学校・上広川小学校・高良内小学校収集した史料を分析し、2月には上記調査をまとめ、同年5月開催の全国地方教育史学会での発表に向けて、準備を開始する(地方の教育史を対象としているという研究の性質上、まず地方教育史を専門的に扱う学会において本研究の妥当性を問う)。1昨年度計画していた福岡県筑豊・筑後地方への史料調査が実施できなかったため多くの繰越金が発生した。本年度は、上記地方への史料調査を実施するため主にその旅費(レンタカー代を含む)、謝礼に使用する。2北部九州の自治体史をはじめ小学校年史を古本屋より購入する。3上記史料群データ化するために必要なデジタルカメラ備品、複写代、印画紙・コピー用紙、カラーインク、A3印刷可能
オートファジーによる糸球体内皮細胞のホメオスタシス維持機構の解明

血管内皮細胞におけるオートファジーの機能解明のため、血管内皮特異的オートファジー不全マウス(以下KOマウス)を作成したところ、糸球体係蹄にのみ異常を認めた。KOマウスは4週令で糸球体内皮に活性酸素種が蓄積し始め、8週令で糸球体基底膜の二重化およびメサンギウム基質の増生を呈した。KOマウスは貧血により9週令で死亡するため、骨髄移植を施し1年令まで観察したところ、腎機能低下、尿蛋白増加、糸球体硬化および間質線維化を認めた。ヒト糸球体内皮細胞でオートファジー関連因子Atg5をノックダウンすると内皮機能および生存率の低下を認めた。以上よりオートファジーは糸球体係蹄の統合性維持に必須であると考えられた。Tie2-CreマウスとAtg5floxマウスを交配することにより血管内皮細胞特異的オートファジー不全マウス(KOマウス)を樹立した。Tie2は骨髄にも発現するためKOマウスは骨髄不全により9週齢で死亡し長期観察が困難であること、また糸球体の変化が血球系細胞のオートファジー不全に起因する可能性を除外するために野生型マウスの骨髄移植を行い、長期生存が可能なマウスを作成した。骨髄移植後1年齢のKOマウスを用いて全身の血管の評価を行ったところ、腎糸球体に最も顕著な表現型を認めた。予備実験において9週齢マウスの糸球体で観察されたような係蹄の閉塞、基質の増生、係蹄基底膜の二重化に加えて、糸球体硬化やメサンギウム融解といった高度な糸球体傷害像が得られた。また免疫染色において内皮細胞傷害時に発現するICAM-1の増生や内皮細胞のグリコカリックスの減少を観察し、糸球体内皮細胞傷害が示された。野生型マウスに骨髄移植を施行した場合や野生型マウスにKOマウスの骨髄を移植した場合では内皮細胞傷害の所見を認めず、KOマウスの表現型が血管内皮細胞のオートファジー不全に起因するものと考えられた。糸球体内皮細胞傷害の原因として、酸化ストレスマーカーを用いて1年齢のマウスの腎糸球体の染色を行ったところ、予備実験で示したペントシジンに加えて、ジチロシンの染色がKOマウスで増強していることを確認した。また、免疫染色によりポドサイトやメサンギウム細胞にも傷害が生じている可能性も示唆された。現在、糸球体内皮細胞の単離を試みており、オートファジー不全の内皮細胞ではミトファジーが欠損しているためミトコンドリアの恒常性が維持できずミトコンドリア由来の活性酸素が内皮傷害の原因となっている事、さらに糸球体内皮細胞傷害が原因となって糸球体の構成細胞であるポドサイトやメサンギウム細胞傷害が生じることを明らかとする予定である。オートファジーは細胞内の主要な分解機構であり、細胞成分の代謝回転に貢献している。申請者らは血管内皮細胞におけるオートファジーの機能を調べるため、血管内皮特異的オートファジー不全マウス(Tie2-Cre;Atg5floxマウス、以下KOマウス)を作成したところ、腎糸球体係蹄特異的に異常を認めた。KOマウスでは4週令以降糸球体内皮において活性酸素種の蓄積と炎症反応が目立ち、8週令以降糸球体基底膜の二重化およびメサンギウム基質の増生を呈した。KOマウスは骨髄不全により9週令前後で死亡するため、同マウスに野生型マウスの骨髄を移植し長期生存を可能としたうえで1年令まで観察した。1年令の移植KOマウスの糸球体ではアポトーシス細胞の増加を認め、有意な腎機能低下、尿蛋白増加、メサンギウム融解を伴う糸球体硬化および間質線維化の悪化を認めた。また、移植KOマウスは野生型マウスに骨髄移植を行ったものと比較して、有意に生存率の低下を認めた。続いて、ヒト糸球体内皮細胞においてオートファジー関連因子Atg5をノックダウンし、オートファジー不全糸球体内皮細胞を作成したところ、マウスの実験と同様にオートファジー不全糸球体内皮細胞では内皮機能および生存率が低下していた。以上よりオートファジーは糸球体係蹄の統合性維持に必須であることが明らかとなった。血管内皮障害は慢性腎疾患の成因として重要であることから、今後オートファジー活性を調節することにより、各種糸球体疾患の治療が可能になると期待される。現時点の達成度として、当初の計画よりやや遅れていると考える。その理由として、一つ目に血管内皮細胞特異的オートファジー不全マウス(KOマウス)の樹立には、Tie2-CreマウスとAtg5floxマウスの2系統を交配する必要があり、KOマウスは著明な骨髄不全のため早期に死亡し妊孕性もないため、効率の良いKOマウスの作成が困難であることが挙げられる。

二つ目として、長期的な観察のために骨髄移植を行う必要があったが、KOマウスは野生型マウスに比べて1年生存率が著明に低く(20% vs.80%)、検討に十分なKOマウスを得ることが困難であったことが挙げられる。また、前年度に予定していた糸球体内皮細胞を用いた検討も途中の段階である。本研究は糸球体内皮細胞の解析に焦点を置いているが、糸球体内皮細胞の単離には確立した方法がなく、KOマウスの作成が遅れていることもあり今後十分な検討を加えていく予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。腎臓In vitro実験系の構築については、研究計画書に記載の通りマグネットビーズを用いた単離糸球体の精製を行い、単離した糸球体から内皮細胞特異的表面抗原マーカーを利用した糸球体内皮細胞の単離を進めていく予定である。単離した糸球体内皮細胞を用いて、一酸化窒素やPDGFB、SDF-1、von Willebrandfactorなど内皮細胞から分泌される因子の評価や蛍光インジケーターを用いた活性酸素の測定、ミトコンドリア機能の評価など多方面からの糸球体内皮細胞のホメオスタシス維持の解析を試みる。また、オートファジーによる糸球体内皮細胞のホメオスタシス維持機構と疾患との関わりについて、in vivoで糖尿病モデルの作成や抗酸化剤の投与などを行っていく予定であるが、Tie2-Creマウスを用いた血管内皮細胞特異的オートファジー不全マウスでは骨髄不全の問題により計画の進行が困難であると判断される場合、他の内皮細胞特異的Cre(例えば、VE-cadherin-CreやPdgfb-iCreなど)を用いて、これらの実験を進めていくことを検討する。
油圧式多機能シリンダの特性に関する研究

本研究は、鉱業界、土木建設業界における掘削作業の能率の向上およびそのロボット化などに対応できる油圧式多機能シリンダの特性の検討を目的としたものである。はじめに、電磁弁・油圧シリンダ系の特性を実験的に検討して、それが満足できるものであることを確認した。同時に、多機能シリンダの基本特性である送り速度および振動振幅などは、供給圧力、入力信号周波数などによって定量的に制御できることを明らかにした。次に、負荷試験装置のモデルを用いて振動効果について検討した。その結果、非加振では高負荷の領域において送り速度が急激に低下し、それ以上の負荷に対してはテーブルが前進できなかった。一方、加振の場合、非加振ではそれが可動できなかった領域においても前進し、安定した動きが得られた。したがって、多機能シリンダに振動機能を与えることにより、土の掘削作業の能率を向上させることができるという結果が得られた。また、非加振時より加振時の方が最大押し付け力が明らかに大きく、モデル実験においても、多機能シリンダの鉱山機械や土木建設機械への応用が可能であるという結果が得られた。以上、モデルで得られた結果を検証するために、多機能シリンダを搭載した油圧式ショベルを用いて実際に土を掘削する実験を行い、加振と非加振それぞれの場合の掘削効率におよぼす諸因子の影響について検討した結果、モデルで得られた結果と同様に、非加振では土の掘削ができない場合でも、多機能シリンダを加振させることによって掘削が可能になることが実際の機械で検証できた。また、多機能シリンダに振動の機能を与えることによって、掘削に要する時間ならびに消費エネルギが大幅に減少できることが明らかになった。さらに、土の振動掘削には、振動振幅と周波数の最適な組み合わせが存在することが確認でき、かつその有効性が得られた。本研究は、油圧シリンダにコンピ-タで制御できる油圧制御弁を取付けた多機能シリンダシステムについて、供給圧力や入力信号である信号振幅および信号周波数とその形をいろいろ変化させたときのシリンダの特性を実験的ならびに理論的に検討考察し、基礎的な資料を得ることを主な目的とした。最初に、シリンダ、制御弁に関する資料収集ならびに実機えの適用に関する文献調査を行い、その仕様や応用上の問題点などを明らかにした。そして、選定した油圧シリンダおよび油圧制御弁の静、動特性などを実験的に検討考察し、それらが多機能シリンダとしての性能を十分に満足できるものであることを確認した。また、二つのシリンダを対向させた負荷装置を設計製作し、多機能シリンダをコンピュ-タで制御するための方法ならびにそれと対向させた負荷シリンダによる負荷のかけ方などを検討した。この場合、コンピュ-タでシリンダの振動振幅および振動数を任意に設定できるコントロ-ラを設計製作すると同時に、負荷装置によって実械において発生するような負荷を作り、その結果を考察し、かつその現実性を確認した。そして、供給圧力、人力信号周波数および一定負荷を加えた場合、システム全体の多機能シリンダの振動振幅、送り速度、加速度、両室の圧力変化などを測定記録し検討考察した。その結果、シリンダの振動振幅は一定負荷の大きさに無関係に、供給圧力と入力信号周波数によって制御可能であるが、そのシリンダの送り速度は入力信号周波数よりは供給圧力によって制御すべきであることを定量的に明らかにした。また、入力信号として方形波より正弦波状のものが機械に与える衝撃力が少なく、かつそのシリンダを負荷に対して押しつけ得る力および振動振幅、送り速度がコンピュ-タで設定できることが明らかになった。さらに、基本的な理論解析についても取り組み始めている。

本研究は、昨年度の研究結果、ならびにこれらと関連する資料収集・調査を踏まえ、多機能シリンダを実際に応用する場合、対象物の特性に最適な振動振幅、振動数および送り速度などを決定し、多機能シリンダ・比例電磁弁を一つのシステムとして制御するソフトの開発とその理論的な検討、考察を行うことを主な目的とした。はじめに、対象物である土の切削に関する資料収集なびに実機への応用に関する文献調査を行い、それらの問題点を明らかにした。そして、金須正幸ら(弘前大学農報、48号、1987)が提案している種々の土の切削に適用できるPA比に関する振動振幅、周波数および送り速度の定量的な値を設定できることを示し、それらが多機能シリンダとしての性能を十分に満足するものであることを明らかにした。また、二つのシリンダを対向させた負荷装置を用いて、土を切削することを想定したモデルを考え、多機能シリンダを振動させたり、あるいは、特定の圧力で一定の供給流量を流入させたりして、加振の場合と非加振の場合とを同一の一定供給エネルギーを与えた状態で比較、検討した。その結果、土の切削抵抗が大きい場合、非加振では多機能シリンダが作動できない状態になることがあるが、加振の場合には十分満足できる切削環境が得られた。そのうえ、これまでの研究によれば、金属や土の何れの振動切削の場合も、加振状態の切削力は非加振のそれの50%程度であることが指摘されているので、これらの結果を適用すると多機能シリンダの効果が一層明確となり、さらにはその定量的な評価が得られたものと考えられる。また、実際のブルトーザに本研究で開発した多機能シリンダを搭載して、土を切削してその諸条件について検討、考察した結果、加振させた多機能シリンダの有効性が確認できた。さらに、基本的な理論解析についても取り組んでおり、その解析プログラムでコンピュータシミュレーションを行いたいと考えている。昨年度までは、電磁弁・油圧シリンダ系の実験装置を用いて、シリンダに振動の機能を持たせた多機能シリンダの基本特性を調べ、制御する諸因子について検討、考察した。本年度は、油圧ショベルに多機能シリンダを搭載して、実際に土を掘削する場合の有効性を作業現場で実験的に検証することを試み、油圧ショベルで効率の良い掘削作業を行わせるためにはどのような条件が最適であるかを検討、考察し、土の振動掘削の基礎的資料を得ることを目的とした。得られた主な成果は次のとおりである。振動機能を与えない非加振では土の掘削が不可能であった場合でも、多機能シリンダを加振させることによって能率の良い掘削が可能になることが検証できた。次に、加振と非加振とで土を掘削した時の送りシリンダ内の圧力変化を測定した結果、両者は大きく異なり、特に加振時の圧力は非常に小さかった。したがって、多機能シリンダに振動の機能を与えることによって、掘削に要する時間ならびに消費エネルギが大幅に減少できることが明らかになった。また、土の振動掘削には、振動振幅と周波数の最適な組み合わせが存在することが確認できた。すなわち、周波数の大きさにより掘削効率を最大にする振動振幅が存在し、またその周波数が高くなると共に最良の掘削効率を示す振動振幅は小さくなり、さらに、コンピュータによって最適条件で掘削を制御することが可能であることが明らかとなった。
淡水二枚貝類との産卵共生関係を介したタナゴ亜科魚類の卵形の進化

タナゴ亜科魚類は、生きた淡水二枚貝の鰓内に卵を産み込む。タナゴ類のタビラ(Acheilognathus tabira)の卵形は、地域個体群間で異なっており、細長い卵はドブガイ亜科に、球形に近い卵はイシガイ亜科を利用する傾向にあった。卵形の進化の方向性は、細長いものを祖先形質とし、球形に近いものが独立に2回太平洋側に進入したときに分化した。卵が球形に進化したのは、太平洋側に生息している細長い卵形を持つタナゴ類他種との産卵母貝種の競合を避けるため貝類タイプをシフトした結果、卵形が分化したと推論した。本研究では、タナゴ類の中で、本州と九州に広く分布する日本固有種のタビラ(Acheilognathus tabira)を用いて、貝を産卵に利用するための適応形質の効果と貝がタナゴに卵を産み込まれることを忌避するための適応形質の効果を検証する。次にその効果を地域間で比較し、形質の進化プロセスを推論することを目的としている。野外調査と集団遺伝学的解析の結果から、本種は適応形質や遺伝的に大きく5つのグループに分かれた。具体的には、九州北西部、フォッサマグナ以西の本州太平洋側と日本海側、フォッサマグナ以東の太平洋側と日本海側で、この順序で日本に侵入・分化したと推測された。適応形質である卵形は、日本海側が細長いものに対して、太平洋側は球形に近かった。それと対応して利用している二枚貝類も日本海側はドブガイ亜科、太平洋側はイシガイ亜科となっていた。九州北西部の集団は卵が細長いのにもかかわらず、イシガイ亜科のカタハガイを産卵に専門に利用していた。卵形は細長いものを祖先形質とし、球形に近いものが独立に2回太平洋側に進入したときに分化したと推定された。太平洋側には同所的に卵形が細長いタイプの別種であるタナゴ類が生息しており、それらはドブガイ亜科を利用している。卵形は、産卵利用する貝類のタイプと対応関係、すなわち細長い卵はドブガイ亜科に、球形に近い卵はイシガイ亜科を利用することがわかった。タビラは太平洋側に進入するにあたり、競争種との産卵母貝の競合を避けるため産卵利用する貝類タイプをシフトした結果、卵形が分化したと推論した。また,外群として他種のタナゴ類を調べた結果,タビラ類と同様に,利用する貝種と卵の形に関係性があることが確かめられた.本研究では、タナゴ類の中で、本州と九州に広く分布する日本固有種のタビラ(Acheilognathus tabira)を用いて、貝を産卵に利用するための適応形質の効果と貝がタナゴに卵を産み込まれることを忌避するための適応形質の効果を検証する。野外調査と集団遺伝学的解析の結果から、本種は適応形質や遺伝的に大きく6つのグループに分かれた。

具体的には、1)九州北西部、2)瀬戸内海周辺と濃尾・伊勢平野、3)山陰地方、4)北陸地方、5)フォッサマグナ以東の太平洋側、6)フォッサマグナ以東の日本海側で、この順序で日本に侵入・分化したと推測された。適応形質である卵形は、日本海側が細長いものに対して、太平洋側は球形に近かった。それと対応して利用している二枚貝類も日本海側はドズガイ亜科、太平洋側はイシガイ亜科となっていた。九州北西部の集団は卵が細長いのにもかかわらず、イシガイ亜科のカタハガイを産卵に専門に利用していた。卵形は細長いものを祖先形質とし、球形に近いものが独立に2回太平洋側に進入したときに分化したと推定された。太平洋側には同所的に卵形が細長いタイプの別種であるタナゴ類が生息しており、それらはドブガイ亜科を利用している。卵形は、産卵利用する貝類のタイプと対応関係、すなわち細長い卵はドブガイ亜科に、球形に近い卵はイシガイ亜科を利用することが推測された。タビラは太平洋側に進入するにあたり、競争種との産卵母貝の競合を避けるため産卵利用する貝類タイプをシフトした結果、卵形が分化したと推論した。本年度はこれらを論文としてまとめ、国際誌に投稿した。
複合架橋型ネットワークを有する超分子ソフトマテリアルの創成

本研究課題「複合架橋型ネットワークを有する超分子ソフトマテリアルの創成」に対し、課題申請時は「共有結合+非共有結合」という組み合わせを用いた分子設計を企てていた。しかし、共有結合を導入した場合、材料の成形・加工に難があり、また溶媒に溶けないため分子特性評価がしにくいなど、様々な欠点が生じた。そのため、申請者は、「複数の非共有結合」の組み合わせによる超分子ソフトマテリアルの材料設計を企て、特にその力学特性に関する研究を行った。1.架橋ドメイン+水素結合架橋室温でガラス状態の両末端鎖と水素結合性ユニットをランダムに含む溶融中央鎖から成るABA型のトリブロック共重合体を合成し、末端鎖が形成するガラス状架橋ドメインに加え、橋架け鎖となる中央鎖間にも水素結合性架橋点を有する新規熱可塑性エラストマーを調製した。引っ張り試験により得られた伸長特性を、対照試料である水素結合性官能基を含まないトリブロック共重合体と比較し、水素結合導入による伸長特性の向上を示した。また、動的粘弾性測定と詳細な解析により、その伸長特性の向上は、水素結合架橋点が短い時間スケールで解離・再会合を繰り返し、伸長下での応力集中が防がれるためであると判った。2.配位結合+水素結合上記の溶融中央鎖に水素結合を有するABA型トリブロック共重合体に対し、金属塩を添加することで、末端A鎖により形成される架橋ドメイン内で配位結合を形成させ、水素結合と配位結合の複合架橋型超分子ソフトマテリアルを調製した。また、動的粘弾性測定や引っ張り試験により金属塩添加後の力学特性の向上を明らかにし、その原因を小角X線散乱(SAXS)測定や透過型電子顕微鏡(TEM)観察によりモルフォロジーの変化の観点から考察した。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題として申請した「複合架橋型ネットワークを有する超分子ソフトマテリアルの創成」については、申請時は共有結合と水素結合が共存する複合架橋型ネットワークの調製を目指していた。しかしながら、共有結合形成後の分子キャラクタリゼーションが困難である等の理由から、共有結合の結合力と匹敵する強さを有する配位結合性架橋との複合架橋型ネットワークを用いることとして研究を進めた。複合架橋ネットワークを調製する目的としては、従来指摘されてきた超分子ソフト材料の材料強度の低さを改善するためである。このような網目構造に応力が加えられた場合、より弱い結合力の架橋種が優先的に破断ざれるため、印加された応力が分散しやすく、ゆえにより大きな応力の印加が可能になると考えられる。具体的には、配位結合性官能基を有するA成分と、水素結合性官能基をランダムに導入したB成分からABAトリブロック共重合体を合成し、これと金属塩とをブレンドした。それによりA成分と金属イオン間で配位結合を形成させ、且つB成分に導入した水素結合性官能基に自己相補的な水素結合を形成させた複合網目構造の構築をさせた。これまでも非共有結合性架橋による超分子ネットワーク材料(ゲル・エラストマー)の報告はあり、刺激応答性や自己修復能など特徴的な材料特性が報告されてきた。一方で、非共有結合の弱さゆえに、単一の非共有結合架橋では機械的強度が小さく、その実用応用は限定的であった。本研究では単一の非共有結合種ではなく、二種類の非共有結合種をネットワーク形成に用いているという点が特徴的であり、類似した報告例は過去にほとんどない。それゆえ、当該研究分野における新しい材料設計指針となり得、その点で学問・応用両面での重要性がある。現在行っている研究の分子設計は、申請した研究課題のそれと若干異なるが、研究の目的からそれてはいない。これまで報告例がないような分子設計を創造し、それに由来した材料特性が現れてきている。

本研究課題を進めていぐ課程で、興味深い材料特性が観察された。それは自己修復能であり、これまで高強度を有するソフト材料でそれを達成した報告例はほとんどない。これに関してより詳細な実験・解析を行っていこうと考えている。
生態学における数理的手法の総括と展望

動物社会行動のゲ-ム論的取り扱い、植物生理生態の最適化モデル、生物の侵入、分散や空間パタ-ン形成の偏微分方程式系、多種の個体群動態にもとづく群集安定性の非線型力学系、そして熱力学的視点をも含めた生態遷移や生態系ネットワ-ク理論など、多岐にわたる生態学の数理的手法を用いる研究が引き続き活発に行われた。また、各分担者よりそれぞれの専門から見た"総括と展望"の提出を求め、研究会でそれについて討論した。数理的手法として、ゲ-ム論や最適化モデルのような目的論的手法と力学系理論のような因果論的手法の間を埋める試みとして、格子モデルによる統計力学的取り扱いが報告され、確率場理論との関連が論じられた。また、有性生殖の意義やあり方など、集団遺伝学的手法を更に取り入れるべきことや、栄養段階の問題に、物質・エネルギ-の流れをもっと有効に取入れモデル化すべきことなどが指摘された。成果の概要は研究報告書として印刷、配布される。横浜での国際生態学会議のサテライトシンポジウムとして、1990年の8月31日から9月2日まで、理論生態学福岡国際シンポジウムを開いたが、これは本総合研究の第1回の班会議を兼ねた。発表数は、口演9、ポスタ-36、ビデオ2、特別講演1で、参加者は外国人が34人(+同伴者4人)、国内が約60人と盛会であった。S.A.Levin教授の特別講演では、生態学の歴史、基本概念、解決すべき問題、理論の役割、研究の方向付けなどが話された。地球環境問題などで早急に解決が迫られている諸問題に答える中で、基礎生態学の新しい課題が見つかるはずだという。他の講演では、有性生殖の進化をはじめとする進化生態学から、個体群動態、群集構造などさまざまなレベルの話題が話されたが、とくにスケ-ルの問題、時間空間的にヘテロジニアスな環境での進化や個体群動態の取扱い、などに議論が集中した。参加者・発表者の顔ぶれが、生態系モデラ-、進化生物学者、フィ-ルド生態学者など、大変多彩で、しかも和やかな雰囲気で夜遅くまで実によく議論が行われた。3日目最後の1時間には、Joel Cohen教授の司会で会場から若手研究者数人に数理生態学の展望を話させたのち、皆で議論した。第2回目の班会議を、1991年2月18日から3日間、京都大学理学部共同セミナ-室にて行った。システム工学・数理科学からみての数理生物学のあり方(東)、集団遺伝学による人類進化(高畑)、応用非線形解析学から特異摂動解析法(三村)など、いくつかの分野を選んでじっくりと話を聞いた。これに加え、班員外の方に、水産資源解析学と数理生態学の関連(東京水産大学・原田泰志)、魚群の形成と動きのモデル(水産工学研究所・丹羽洋智)、大規模シシミュレ-ションによる共生と突然変異率の進化(神戸大教養・池上高志)などの話題を提供してもらった。朝早くから夕方遅くまで議論が白熱し、大変充実した研究会になった。また、各分担者よりそれぞれの専門から見た“総括と展望"の提出を求め、研究会でそれについて討論した。また、有性生殖の意義やあり方など、集団遺伝学的手法を更に取り入れるべきことや、栄養段階の問題に、物質・エネルギ-の流れをもっと有効に取入れモデル化するべきことなどが指摘された。
高分子の光散乱異方性を利用した偏光素子の開発

液晶表示素子に用いられる偏光板では、ポリマーの延伸フィルムに含有させたヨウ素や二色性色素の光の吸収により直線偏光が得られている。しかしながら、このような吸収を利用した偏光板では、原理的には入射光の50%の透過光しか得られない。それゆえ、透過光強度を損なわずに直線偏光を得る方法が求められている。我々は延伸しても複屈折が殆どゼロである変性ポリメタクリル酸メチル(OZ)とポリカーボネート(PC)あるいはポリエチレンナフタレート(PEN)との配向二相系ブレンドフィルムを用いると、簡単に偏光特性が得られることを見出した。PCをマトリックスとしたブレンド型偏光素子を作製するにあたり、各延伸倍率での高分子単体試料の屈折率及び複屈折を測定した。PCをマトリックスとした非晶性高分子ブレンド系では延伸温度がドメイン高分子のガラス転移点より高温となるため、ドメイン成分が配向緩和し、複屈折の発現は見られなかった。そこで、PCがマトリックスとなる数種のブレンド試料を作製し、マトリックス・ドメイン間での屈折率差、並びにドメイン形態の偏光特性への影響を検討し、材料の最適化を行った。さらに、ブレンド組成とドメイン形態に着目し、PC/スチレン・アクリロニトリル共重合体ブレンドにおいて、延伸軸に対して垂直方向のドメイン径制御が行えることを見出した。また、本研究で作製した非晶性高分子ブレンドを用いた偏光素子と、既に報告されている結晶・非晶性高分子ブレンドを用いた偏光素子を比較した。非晶性高分子材料では結晶性高分子材料に比べて複屈折が小さいために、通常のブレンドではコントラストの低い偏光素子となってしまうこと、及び非晶性高分子ブレンドを用いた偏光素子ではドメイン形態の制御が重要となることを確認した。本研究で得られた知見から非晶性高分子材料ではコントラストの高い偏光素子を作製するためには、ドメイン形態が重要であることを見出した。また、得られた知見を基に、繊維材料をドメインとして用いた新規複合型偏光素子を開発した。また、この偏光素子が有機電界発光素子の偏光板としても有用であることを示した。そこで、透過光強度を損なわずに直線偏光を得る方法が求められている。PCとOZをミニチュア混練機を用いて240°Cで10min溶融混練した後、230°Cでホットプレスすることでブレンドフィルム試料を作製した。得られたブレンドフィルムは全組成で粒径が数μm程度の海島の二相構造を有する。150°Cのオイルバス中60mm/minで延伸して延伸フィルムを作製した。延伸フィルムの偏光UV-VISスペクトル測定を波長400800nmで行い、入射光の偏光方向とフィルムの延伸方向が垂直の際の透過率V(%)と、平行の場合の透過率P(%)を求めた。また、延伸フィルムのHv(偏光子と検光子の偏光方向が垂直)光散乱像を調べた。

2.5倍延伸フィルムの偏光UV一VISスペクトルの波長633nmにおけるV/P値を求め、その組成φ_<PC>依存性を測定した。OZがマトリックス成分となる組成(φ_<PC><50%)ではV/P値は1に近く偏光特性がない。それに対して、PCがマトリックス成分として存在する場合(φ_<PC>>50%)には大きなV/P値が得られることがわかった。φ_<PC>=70%においてV/P値は最大となりその偏光特性が最も顕著になる。これは延伸方向でのPCとOZの屈折率差がこの延伸倍率において最大になるためである。波長750nmから800nmにおいては、最大透過率が62.9%と、既存の偏光板を上回る性能が得られた。また、この偏光板上に有機電界発光素子を作製し、偏光特性が得られることを確認した。液晶表示素子に用いられる偏光板では、ポリマーの延伸フィルムに含有させたヨウ素や二色性色素の光の吸収により直線偏光が得られている。しかしながら、このような吸収を利用した偏光板では、原理的には入射光の50%の透過光しか得られない。それゆえ、透過光強度を損なわずに直線偏光を得る方法が求められている。我々は延伸しても複屈折が殆どゼロである変性ポリメタクリル酸メチル(OZ)とポリカーボネート(PC)あるいはポリエチレンナフタレート(PEN)との配向二相系ブレンドフィルムを用いると、簡単に偏光特性が得られることを見出した。PCをマトリックスとしたブレンド型偏光素子を作製するにあたり、各延伸倍率での高分子単体試料の屈折率及び複屈折を測定した。PCをマトリックスとした非晶性高分子ブレンド系では延伸温度がドメイン高分子のガラス転移点より高温となるため、ドメイン成分が配向緩和し、複屈折の発現は見られなかった。そこで、PCがマトリックスとなる数種のブレンド試料を作製し、マトリックス・ドメイン間での屈折率差、並びにドメイン形態の偏光特性への影響を検討し、材料の最適化を行った。さらに、ブレンド組成とドメイン形態に着目し、PC/スチレン・アクリロニトリル共重合体ブレンドにおいて、延伸軸に対して垂直方向のドメイン径制御が行えることを見出した。また、本研究で作製した非晶性高分子ブレンドを用いた偏光素子と、既に報告されている結晶・非晶性高分子ブレンドを用いた偏光素子を比較した。非晶性高分子材料では結晶性高分子材料に比べて複屈折が小さいために、通常のブレンドではコントラストの低い偏光素子となってしまうこと、及び非晶性高分子ブレンドを用いた偏光素子ではドメイン形態の制御が重要となることを確認した。本研究で得られた知見から非晶性高分子材料ではコントラストの高い偏光素子を作製するためには、ドメイン形態が重要であることを見出した。また、得られた知見を基に、繊維材料をドメインとして用いた新規複合型偏光素子を開発した。また、この偏光素子が有機電界発光素子の偏光板としても有用であることを示した。
ペプチド技術の融合による細胞の３次元化と組織工学への応用

本研究は、申請者が明らかにした細胞集合体誘導技術とペプチド由来のハイドロゲル足場を組み合わせて、3次元組織(特に軟骨・半月板組織)を構築しようとする研究課題である。細胞集合体誘導ペプチドに関しては申請者が世界で初めて明らかにしたペプチド配列であり、単純かつ簡便な細胞集合体誘導方法である。また、これら細胞集合体誘導ペプチドは、細胞に対して負の要因を与えないことも明らかになった。そこで期間中は、次の3点を重点的に研究し、基礎的知見を得る。・細胞集合体誘導ペプチドの新機能探索・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの機能解析・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価本研究は、申請者が明らかにした細胞集合体誘導技術とペプチド由来のハイドロゲル足場を組み合わせて、3次元組織(特に軟骨・半月板組織)を構築しようとする研究課題である。・細胞集合体誘導ペプチドの新機能探索・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの機能解析・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価
パルス型プラズマスラスタにおける効率的な推進剤供給方法に関する研究

現在,活発に研究開発が行われている数kgという超小型衛星において,そのミッションを制限している主要因は大きな速度増分(ΔV)を提供することができる小型推進系の欠如である.小型推進機の有力候補としてパルス型プラズマスラスタの研究が盛んに行われている.同スラスタは,固体樹脂を推進剤として用いることにより極めて簡易な構造を有するが,大きな欠点として,固体樹脂の幾何形状上的制限により搭載推進剤質量が限られる点がある.本研究では,この問題を解決するため液体推進剤を用いたパルス型プラズマスラスタ(L-PPT)を取り扱い,特に不可欠である液体供給機構の改良を行うことを目的としている.このために,本研究は次の2つの液体噴射方法,静電スプレー式液体噴射方法と多孔質浸透型液体供給方法を提案/実施した.静電スプレー式液体噴射は,高電圧を利用して液体表面に高電場を印加し,静電力により液体を抽出/微粒化する技術である.しかし,低揮発性液体および無揮発性液体に対し,静電スプレー噴射の実験を様々な針形状/条件の下で実施した結果, 10 kV以上の高電圧印加が必要であることが明らかとなり,スラスタへの適用への困難性が明らかとなった.この一方で,研究者らは多孔質に無揮発性液体を染み込ませて放電におり受動的に供給する方法を着想した.この方法では,多孔質体に染みこんだ無揮発性液体がプラズマ生成部に暴露され,プラズマに対して受動的な液体推進剤供給が行われる.放電実験の結果,提案方法における放電時のインダクタンスは,従来型と大きな差がなく電流経路が正常であることがわかった.さらに推力測定の結果,同じエネルギーにおいて従来よりも高いインパルス(推力)が得られることがわかった.比推力に関しては低下している可能性があるが,液体供給が可能であるため,総合的なΔVを大きくできる可能性が高い.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在,活発に研究開発が行われている数kgという超小型衛星において,そのミッションを制限している主要因は大きな△Vを提供することができる小型推進系の欠如である.これら小型推進系の欠如は,宇宙デブリの増加に拍車をかけ,将来的な小型衛星の活動を減少させることとなってしまう.本研究では,この問題を解決するため小型宇宙推進機の1つである液体推進剤を用いたパルス型プラズマスラスタ(L-PPT)を取り扱う.このスラスタでは真空中に射出された液滴がパルス放電によって気化/プラズマ化され高速排気される.数kgの小型衛星に対して1km/sを超えるような大△Vを実現させるためには,この液体推進剤パルス型プラズマスラスタの高効率化,特に液体供給機構の改良,が不可欠である.本研究の目的は, 1)L-PPTに適した液体推進剤噴出方式を開発すること, 2)開発した液体噴射器を用いてプロトタイプスラスタので寿命評価を行うことである.研究初期段階の目的は,現在提案している3タイプの液体噴射器のいずれが,真空中への液滴噴射および微粒化に適しているかを見極める点にある. 3タイプの噴射器とは, 1)機械式バルブによる噴射器, 2)超音波振動を用いた噴射器, 3)静電スプレー式噴射機である.場合によってはこれらを組み合わせたタイプの噴射器も検討範囲にある.上記目的達成のためこれまで,最適な噴射方式の詳細検討,および具体的な実験方法および計画の検討を実施してきた.この結果として,実験は静電スプレー式噴射機の製作および実験から始めることを決定した.さらに,同噴射機の実験モデルの設計を行い現在,組立を実施している.また,実験に適した液体の選定/購入を実施した.本年の研究実績概要は以下の2点である.1.静電スプレー式噴射のPPTへの適合性評価2.多孔質浸透型液体推進剤PPTの提案と放電特性評価1)液体の静電噴射に関する研究を進める中で,真空中での作動に適合する超低蒸気圧液体の静電スプレーの特性評価を進めていたが,適切なスプレー化が極めて困難であることが明らかになった.一方,蒸気圧の高い液体では良好なスプレーかを実現できた.この結果を受けて,蒸気圧の高い液体と二段放電を組み合わせる方法を提案し,その初期設計を完了した.2)上記の研究の中で申請者らは多孔質に超低蒸気圧液体を染み込ませて放電におり受動的に供給する方法が効果的であるという着想にいたった.多孔質セラミック中に超低気圧液体を浸透させ,放電により表面部の液体のみがアブレーションをうけて推進剤として使用される.この案に対しての基礎実験を行い,良好な放電が持続することを実証した..現在,活発に研究開発が行われている数kgという超小型衛星において,そのミッションを制限している主要因は大きな速度増分(ΔV)を提供することができる小型推進系の欠如である.小型推進機の有力候補としてパルス型プラズマスラスタの研究が盛んに行われている.同スラスタは,固体樹脂を推進剤として用いることにより極めて簡易な構造を有するが,大きな欠点として,固体樹脂の幾何形状上的制限により搭載推進剤質量が限られる点がある.本研究では,この問題を解決するため液体推進剤を用いたパルス型プラズマスラスタ(L-PPT)を取り扱い,特に不可欠である液体供給機構の改良を行うことを目的としている.

このために,本研究は次の2つの液体噴射方法,静電スプレー式液体噴射方法と多孔質浸透型液体供給方法を提案/実施した.静電スプレー式液体噴射は,高電圧を利用して液体表面に高電場を印加し,静電力により液体を抽出/微粒化する技術である.しかし,低揮発性液体および無揮発性液体に対し,静電スプレー噴射の実験を様々な針形状/条件の下で実施した結果, 10 kV以上の高電圧印加が必要であることが明らかとなり,スラスタへの適用への困難性が明らかとなった.この一方で,研究者らは多孔質に無揮発性液体を染み込ませて放電におり受動的に供給する方法を着想した.この方法では,多孔質体に染みこんだ無揮発性液体がプラズマ生成部に暴露され,プラズマに対して受動的な液体推進剤供給が行われる.放電実験の結果,提案方法における放電時のインダクタンスは,従来型と大きな差がなく電流経路が正常であることがわかった.さらに推力測定の結果,同じエネルギーにおいて従来よりも高いインパルス(推力)が得られることがわかった.比推力に関しては低下している可能性があるが,液体供給が可能であるため,総合的なΔVを大きくできる可能性が高い.当初予定していた超低蒸気圧を利用した静電スプレーに対して,適切な微粒化ができないという課題に直面したたためである.この対策として,高い蒸気圧液体による2段階放電方式,および,多孔質セラミックへの浸透による受動供給という2つの対案を提案し研究を遂行している.27年度が最終年度であるため、記入しない。高い蒸気圧液体による2段階放電方式,および,多孔質セラミックへの浸透による受動供給という2つの方式で研究を行う.前者に関しては放電特性の評価を,後者に関しては(放電特性評価は実施済みなため)推進特性の評価に進む.実験装置の購入における業者のやりとりが英語でできないことが要因である.常に日本人学生を経由せざるを得ないため,装置の準備に時間を要している.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究方策は,当初の計画にのっとり,エレクトロスプレー噴射機を大気中作動を経て、真空作動ならびに液滴計測, PPTとの噛み合わせと実施していく.全体の研究計画に大きな変更点はない.
電子衝撃による非発光ラジカル分子の散乱角依存性の測定

CH_4のほとんどすべての電子励起状態は解離性であり、その中で励起しきい値近傍に位置する1^2T_2,1^1T_2状態は非発光中性ラジカル生成で特に重要な役割を果たすことが期待されている。今年度研究計画で低エネルギー電子衝突により、CH_4の最低三重項電子状態(1^3T_2)の励起断面積の角度依存性を、入射電子エネルギー15,20eVで初めて測定した。現在、しきい値イオン化質量分析法により、この状態から解離してくるCH_2又はCH_3の直接測定を進行中である。前年度研究計画に従い、気相分子CH_4F,CH_4F_2,CHF_3,NF_3,C_2F_6,C_3F_8の低エネルギー電子衝突スペクトルにより、これら分子の振動励起に現われる短寿命負イオン生成過程を組織的に調べた。また、電子衝撃による表面吸着分子からの短寿命負イオン生成過程の研究で、基板として用いるCoO単結晶をLEEDで分析したところ、磁性構造からの交換反射回折スポットの観察にも成功した。これらの成果は、3件の論文、4件の国際会議発表、11件の国内会議発表として公表されている。