hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次の非線形性を用いた有機非線形光制御デバイス

本研究では、有機非線形光学材料の持つ3次非線形性を活用することを目指して、デバイス応用の観点から、光波マニピュレーション技術を追求した。3次の非線形光学効果を利用すると、「自己保持型の光スイッチ」や「光双安定デバイス」などのように、2次の非線形光学効果や他種の(電気、音響、磁気光学効果などの)非線形光学効果では得ることが困難である。さまざまな、特徴ある、有用な機能を持つ光デバイスを実現できる可能性がある。これまでの研究成果を基に、有機材料を使用するのに適したデバイス構造の考究、さらにデバイスの試作、動作実験により、3次の非線形光制御デバイスを構成する上での有機材料の重要性を明らかにすることを目的として研究を行った。京都女子大学・松岡賢教授により分与されたキノン系色素材料を評価の対象として、研究を進めた。本年度は、以下のような成果が得られた。●デバイス構成法:昨年度までの研究により、良好な非線形光学特性が得られることを確認している有機色素薄膜を用いて、部分的に非線形性を持つ光導波回路を実現するための、具体的なデバイス構成法、および期待される機能・特性を考究した。●デバイス作成法:有機色素薄膜光導波路の導波特性の改良を試みた。色素薄膜蒸着の時の条件を改良することで、低損失な非線形導波路が得られること、さらに色素微結晶の配向方向を制御できることがわかった。●試作・動作実験:試作した低損失色素薄膜装荷チャネル光導波路の非線形光学特性を測定した。ピコ秒パルスレーザとストリークカメラを用いた実験により、高速(応答時間10ps以下)かつ大きな(光誘起位相変化量2π以上)3次非線形性を確認した。また、光波の偏光状態によって非線形特性が大きく異なることを見出した。これらにより、超高速光-光制御デバイス実現の見通しが得られ、有機非線形デバイスの研究をさらに発展させるための基礎を固めることができた。
高周波重水素プラズマ中での真空紫外分光法を用いた分子素過程の解明と負イオン生成

負イオン方式中性粒子ビーム入射加熱装置用の負イオン源開発を目標に、将来の長時間運転可能な負イオン源として期待されている高周波(RFならびにマイクロ波)放電プラズマを用いた重水素負イオン源の開発・D^-生成高効率化について検討してきた。研究成果の概要を以下にまとめる。1.磁気フィルター法を用いたDC放電プラズマの制御に関しては、磁気ラィルター磁場強度に対応して、イオン源内の電子密度n_e、電子温度T_e(特に引出し領域)は大きく変化し、D'負イオン体積生成の最適化が十分可能であることが分かった。2.イオン源内の負イオン密度はn_e、T_eに強く依存しており、引出し電極近傍においてT_eが低く(T_e<leV)、n_eの高いプラズマ生成・制御が重要であることを再確認した。3.負イオン源プラズマへのアルゴン添加効果は、水素あるいは重水素ガス圧が低い場合(2 mTorr以下)には負イオン生成は増加する。しかし、ガス圧が高くなるとアルゴン添加によりn_eは増加しT_eはleV以下に維持されるにもかかわらず、負イオン生成は低下する。振動励起分子生成に関与する真空紫外(VUV)放射光の強度が低下するので、これが負イオン生成低下の原因と考えられる。4.RF放電プラズマの制御には磁気フィルター法よりはグリッド負バイアス法が有効であることが判明した。しかも、引出し電極近傍での負イオン生成を最適化するプラズマ制御法としてもグリッド負バイアス法は優れている。5.DC放電プラズマを対象にグリッドバイアス法による負イオン生成実験を行ったところ、条件によっては磁気フィルター制御で得られる値以上の負イオン電流が得られた。6.引出し領域の負イオン軌道の数値解析を行い、負イオンの引出し電極への到達確率の空間依存性を検討した。イオン源内において引き出し電極から高々2cm程度以内で生成される負イオンのみが引出し電流に寄与することが判明した。本年度の研究実績を、準備状況も含めて、以下にまとめる。1.レーザ光照射によるイオン源内の負イオン密度計測(レーザ光脱離法)が可能となる、直方体のタンデム型負イオン源容器を作製した。2.直流放電による水素プラズマ中のH^-密度をレーザ光脱離法により測定し、磁気フィルターの磁場強度の変化によるプラズマパラメータ(特にneとTe)の空間分布制御とそれに対応したH^-密度の空間分布を測定した。Te制御が負イオン生成に大きく影響することを確認した。3.既存の放電容器を用いて、RFプラズマの生成と制御について検討した。特に、磁気フィルター法とグリッド負バイアス法によるTe制御については、グリッド法がTeをより低下させ得ることがわかった。4.ダブルプラズマ型イオン源を用いて、水素・重水素放電プラズマ中のH^-/D^-生成の同位体効果について真空紫外(VUV)分光測定と負イオン電流測定により比較検討した。放電条件によってはD^-密度がH^-密度を上回る場合のあることを確認した。5.負イオン引出しについて検討する粒子シミュレーションコードを完成した。表面生成および体積生成負イオンの引出し特性の検討を始めたが、引出し穴近傍でのプラズマ-真空境界が、引出し電圧に依存して大きく変化することを見出した。6.負イオン輸送特性についてモンテカルロ法を用いたモデル計算により、引出し負イオンの運動エネルギーおよび引出し確率を評価した。その結果、(1)引出された負イオンは表面生成、体積生成の区別なくほぼ同じ運動エネルギーを持つこと、(2)ガス圧の上昇に伴って体積生成負イオンの引出し確率は減少するが、表面生成負イオンのそれはほとんど変化しないこと、がわかった。

1.直流放電による水素/重水素プラズマ中のH^-/D^-密度をレーザ光脱離法により測定し、磁気フィルターの磁場強度の変化によるプラズマパラメータ(特にneとTe)の空間分布制御とそれに対応したH^-/D^-密度の空間分布を測定した。引出し領域の負イオン密度はTeおよびne制御に大きく影響されることを確認した。また、プラズマ生成も含めて負イオン生成には水素および重水素プラズマによる同位体効果のあることを確認した。2.既存の放電容器を用いて、RFプラズマの生成と制御について検討した。特に、磁気フィルター法とグリッド負バイアス法によるTe制御については、最適なメッシュサイズがプラズマに依存するが、グリッド法がTeをより低下させ得ることがわかった。3.ダブルプラズマ型イオン源を用いて、水素/重水素放電プラズマ中のH^-/D^-生成へのアルゴン添加効果について真空紫外(VUV)分光測定と負イオン電流測定により比較検討した。水素または重水素ガス圧が23mTorr以上の場合にはアルゴン添加による負イオン生成の増大は認められない。この時VUV強度は低下しており、負イオン生成にとって不可欠である振動励起分子生成がアルゴン添加により抑制されていることが予測される。4.レーザ光照射による負イオンからの光脱離電子の挙動を粒子シミュレーションにより検討した。その結果、光脱離電子とそれを取り巻くバルク電子の振舞いには大きな違いがあるが、電子全体としての動きをみると、レーザ光照射により発生した電子の数密度は空間的にほとんど変化せず、レーザ光とプローブ法を組み合わせた負イオン計測の妥当性を示す結果を得た。1.角型負イオン源でのD^-負イオン体積生成とその高効率化・磁気フィルター磁場強度の変化およびフィラメントと磁気フィルター間の距離を調整することで、電子密度n_eおよび電子温度T_eを制御し、負イオン体積生成の最適化が十分可能なことを確認した。・n_eおよびT_e変化は解離付着過程(負イオン形成)に対してよりも電子脱離過程(負イオン破壊)により大きく影響する。従って、引出しを含めた負イオン体積生成の最適化・高効率化には、引出し電極近傍において、T_eが低く(T_e<1eV)n_eの高いプラズマ生成が必要である。2.RFプラズマの生成と制御について検討した。特に、磁気フィルター法とメッシュグリッド負バイアス法によるT_e制御については、最適なメッシュサイズがプラズマに依存するが、グリッド法がT_eをより低下させ、負イオン生成に最適なプラズマ条件を達成し得ることがわかった。この制御法により、RFプラズマ中での負イオン生成および負イオン引出しを確認した。3.ECR放電を用いて、水素/重水素放電プラズマ中のH^-/D^-生成へのアルゴン添加効果について検討した。水素または重水素ガス圧が2mTorr未満の場合にはアルゴン添加により負イオン生成は増大する。しかし、23mTorr以上になると、アルゴン添加によりn_eは増大し、T_eは1eV程度に維持されるにもかかわらず、負イオン生成量は低下する。
予見情報を利用した浮体式洋上風力発電およびウィンドファームの制御

最終年度には,大きく分けてつぎのことを実施した:1)風速の予見情報に不確かさを考慮した場合のブレードピッチ角制御系の設計と評価,2)個別ピッチ角制御器機能を有する風車スケール模型の準備と荷重低減実験,3)ウィンドファームの発電性能の最大化の検討。1)については,浮体式洋上風車の1/100スケール模型の数理モデルを用い,風速の予見情報に不確かさが存在する場合について検討を進めた。現実的には,風速の予見情報はLIDAR (レーザーを用いた遠隔測距技術)により取得することを想定しているが,得られる情報に不確かさ・誤差が存在することは避けられない。従って,このような不確かさが存在する場合,風速の予見時間とその性能改善度合いの関係を定量的に把握することは重要である。スケール模型の数理モデルを用い,最新のH∞予見制御理論を適用することにより,予見情報に含まれる不確かさと性能改善の度合いを明らかにした。2)については,前年度に製作した個別ピッチ角制御機能を有するスケール模型の実験準備を進めるとともに,荷重低減制御の基礎検討をおこなった。ブレードピッチ角を変化させる回転系に存在するバックラッシなどの影響により,ある程度の精度でブレードピッチ角を操作できるような実験系の構成に時間がかかった。まだ実験系には改善の余地がありこの点は今後の課題となっているが,個別ピッチ角制御をおこなうことにより3枚のブレードにかかる不均一な荷重を抑制できることを実験的に確認した。3)については,ウィンドファームにおいて風車が直線上に複数台配置される状況を想定し,この場合におけるウィンドファームの総発電出力の最大化問題について検討をした。分散最適化の手法を用いることにより,総発電出力が最大となるような各風車の出力を明らかにした。ロバスト性を考慮した予見制御系を構成するための準備として,いくつかの準備課題に取り組んだ。風速の予見情報が制御性能をどの程度改善するかについては,予測制御において風速の予見情報を取り入れた制御系を構成しその性能を確認した。また,浮体式風車のスケール模型の数理モデルに対し,状態フィードバックH∞予見制御を導入し,風速の予見時間とH∞ノルムの関係を調べた。その結果,重み関数の選定の仕方に依存してゲインのピーク値の抑制の度合いが異なることがわかった。選び方によっては,予見時間を長くしてもH∞ノルムの改善には寄与しない場合もあるし,一方,適切な重みを選べばH∞ノルムが改善する場合もあることが確認された。現時点では,風速予見と同時にロバスト性を考慮する設計はできていないが,ロバスト性を考慮した設計をするための準備とし,H∞ループ整形設計法に基づき制御系を構成し,その性能をスケール模型を用いた実機実験で評価した。また,風に加え波も外乱項としてもつモデルの検討のため,システム同定法を利用し,両外乱を外乱項としてもつモデル構築についても検討した。個別ブレードピッチ角制御も用いる予定であるため,MBC変換を用い個別ピッチ角制御系を構成した。MBC変換を導入し個別ブレードピッチ角制御系を設計する場合,同時ピッチ角制御に比べ制御性能の調整が容易であること,また,ブレード翼根の荷重の低減に有用であることが確認できた。2年目以降に予定していた東京大学生産技術研究所の海洋工学水槽の実験について,水槽の他キャンパスへの移転があることがわかったため,1年目に繰り上げて実施した。これに伴い当初の計画を変更し,水槽試験では,予見制御の検証ではなくその準備課題の検証をおこなった。また,システム同定により作成した浮体式風車スケール模型の数理モデルに基づきH∞予見制御系を設計し,その性能をシミュレーションにおいて評価した。現在は,ロバスト性については予見制御と同時に考慮できていない。関連する課題については大幅に進展させることができたが,水槽の移転に伴い実験を前倒ししておこなったことを主な理由とし,ロバスト性を考慮したH∞予見制御系の構成については進展がやや遅れている。風速の予見情報を利用した浮体式風車の制御について検討を進めた。実際の風速予見情報は、LIDARを利用し得られることを想定しているが、測定値の誤差は避けられない。そこで、スパー型浮体をもつNREL5MW風車を制御対象とし、そのような誤差を確率的な外乱として表現し、確率モデル予測制御を適用することによりその基本的な性能を数値シミュレーションにより確認した。特に、IEC 61400-1で定められたExtreme Operating Gustとよばれる突風条件を想定し、発電機速度に設けた制約条件と設定した制約をみたす確率について検証をした。また、前年度1/100スケール模型の数理モデルに対し実施した風速の予見情報を利用した状態フィードバックH∞予見制御では、その制御則が全状態を必要としていたが、本年度は出力フィードバックの場合を利用した場合について検討を進めた。そして、予見時間とH∞性能の関係を調査し、性能改善が見込めることが確認された。また、個別ピッチ制御と発電機トルク制御を併用した場合の性能について検討をおこない、ブレード翼根の疲労荷重などが抑制できることを確認した。個別ピッチ制御が可能な1/100スケール模型は有していなかったため、製作を依頼し実機が完成した。本スケール模型を利用し、予見制御の実機試験、個別ピッチ制御の有効性を確認することを予定しているが、現在は、本スケール模型を利用した試験ができるように実機準備を進めている。

予見情報を利用した制御について、予見情報の不確かさ(誤差)などを考慮した場合について確率モデル予測制御を用いた検討が進められた。H∞予見制御における風速予見情報に含まれる誤差の影響についても検討を行っている。また、個別ピッチ制御についても風車シミュレータ上で制御器設計、性能評価をおこなった。予定通り個別ピッチ角制御が可能なスケール模型を製作し、本実機を利用した実験にむけ準備を進めている。最終年度には,大きく分けてつぎのことを実施した:1)風速の予見情報に不確かさを考慮した場合のブレードピッチ角制御系の設計と評価,2)個別ピッチ角制御器機能を有する風車スケール模型の準備と荷重低減実験,3)ウィンドファームの発電性能の最大化の検討。1)については,浮体式洋上風車の1/100スケール模型の数理モデルを用い,風速の予見情報に不確かさが存在する場合について検討を進めた。現実的には,風速の予見情報はLIDAR (レーザーを用いた遠隔測距技術)により取得することを想定しているが,得られる情報に不確かさ・誤差が存在することは避けられない。従って,このような不確かさが存在する場合,風速の予見時間とその性能改善度合いの関係を定量的に把握することは重要である。スケール模型の数理モデルを用い,最新のH∞予見制御理論を適用することにより,予見情報に含まれる不確かさと性能改善の度合いを明らかにした。2)については,前年度に製作した個別ピッチ角制御機能を有するスケール模型の実験準備を進めるとともに,荷重低減制御の基礎検討をおこなった。ブレードピッチ角を変化させる回転系に存在するバックラッシなどの影響により,ある程度の精度でブレードピッチ角を操作できるような実験系の構成に時間がかかった。まだ実験系には改善の余地がありこの点は今後の課題となっているが,個別ピッチ角制御をおこなうことにより3枚のブレードにかかる不均一な荷重を抑制できることを実験的に確認した。3)については,ウィンドファームにおいて風車が直線上に複数台配置される状況を想定し,この場合におけるウィンドファームの総発電出力の最大化問題について検討をした。分散最適化の手法を用いることにより,総発電出力が最大となるような各風車の出力を明らかにした。ロバスト性も考慮したH∞予見制御系の構成を進める。また,当初の計画通り個別ピッチ角制御可能な風車試験機を製作し実機の準備を始める。また,実験において簡易に風速の予見をおこなうための方法について検討し,その準備実験もおこなう。H∞予見制御については風速予見情報の不確かさを考慮した場合の検討を進める。また、スケール模型実機において、個別ピッチ制御、予見制御の実験検証準備を進める。ウィンドファームの制御についても、そのモデル化、予見制御の適用について検討を進める。成果発表をおこなった一部の学会が近隣で開催されたため,それにかかわる旅費と宿泊費が大幅に削減できたため。今年度は,個別ブレードピッチ角制御が可能な実機を製作する予定であるが,ブレードのひずみの計測部分が当初の想定よりも,製作上の難易度が高いことがわかったため,次年度使用額については当初の請求分とともに実機の製作代に充てる。
ニンジンにおける新しい不定胚形成系

我々はニンジン胚軸切片を2,4Dで短時間処理し、ついで2,4Dのない培地に移し培養すると表皮細胞が分裂し,細胞塊形成をへて不定胚が形成される系を見いだした。この系では表皮細胞から不定胚形成が一段階でおこることから不定胚形成系を研究する上で良い実験系である。胚軸切片を2,4Dで前処理する場合,2,4D濃度が高くなるに従い処理時間が著しく短時間でも不定胚が形成された。例えば100mg/lの2,4Dで胚軸切片を前処理した場合5分間で不定胚が形成される。また、低濃度2,4Dの処理で形成された不定胚は植物体に再生されるが,高濃度で処理した場合は不定胚は形成されるが植物体には再生されなかった。表皮細胞から不定胚が形成される過程を光学顕微鏡と走査型顕微鏡をもちいて観察した。表皮細胞は軸と垂直方向に分裂しながら肥大し,その後軸方向にも分裂がおこり細胞塊を形成した。細胞塊はさらに軸方向と垂直方向に分裂するが斜め方向の分裂がおこったときその部位が球状に肥大しながら分裂し,前不定胚をへて不定胚を形成した。また走査型顕微鏡の観察で細胞塊や球状胚の表面に突起状の細胞が形成し,それが分裂しながら伸展し胚表層を覆うことにより,不定胚が発達していく様子が観察された。球状胚の横断面を光学顕微鏡で観察したところ,同様な突起状の細胞が観察された。この不定胚形成系において,老化や傷害応答に関係するメチルジャスモン酸(MeJ)や糖タンパク質と結合するコンカナバリンA(ConA)の不定胚形成における影響を検討した。その結果,MeJとConAをそれぞれ添加した培地で培養すると両者とも不定胚は形成されるが魚雷型胚の段階まで進行するか,MeJでは植物体には再生せず、ConAでは一部は植物体に再生するが矮小化したものであった。また両物質で誘導した魚雷型胚や矮小化した植物体の表層に多数の不定が形成された。従来の植物の体細胞不定胚形成系は組織を植物ホルモンで脱分化させ、次いで脱分化細胞をホルモンのない条件下で培養するというものであった。我々が新しく開発した不定胚形成系はニンジン胚軸切片を2,4-Dで短時間(24時間)処理し、次いで2,4-D非存在下で培養すると細胞分裂が起こり細胞塊を形成し、次いで連続的に不定胚が形成される系である。この不定胚形成系は胚軸細胞がカルス形成を経ないで、直接不定胚が形成された。一方、この系で培養中に胚軸切片から多量の単細胞が離脱する。この単細胞の一部が分裂し細胞塊を形成し、次いで不定胚が誘導された。これも2,4-Dが存在しない条件下で起こる。それに反して、ニンジン胚軸切片を2,4-D存在下で継続的に培養すると、新しい系と比べ単細胞の離脱は少ないし、殆ど離脱しない場合もあり、更に不定胚は殆ど形成されない。この培養を2,4-D継続培養系とする。新しい不定胚形成系を2,4-D継続培養系の比較を生化学的レベルで検討した。DNA複製、RNA生合成は新しい不定胚形成でより活発であった。

タンパク質生合成はほぼ同じレベルであったが、9日間培養した胚軸切片からmRNAを調製し、それを用いたin vitro translation実験で得たタンパク質の分析の結果、新しい不定胚形成系にのみ出現するタンパク質が存在した。一方、培地に分泌されるタンパク質では新しい系でより活発に生合成され、2,4-D継続培養系にはないタンパク質が多数出現した。更に、不定胚誘導に及ぼす物質の影響を調べた。ConAは不定胚から幼植物の再生を阻害し、不定胚表層から二次的な不定胚が多数出現した。細胞塊をcolchicine存在下で培養すると、細胞塊表層の細胞が部分的に膨らみ不定胚は形成されない。しかし、colchicineで35日間処理した細胞塊をcolchicineの含まない培地に移して培養すると大きく膨らんだ一個の細胞が分裂し、やがて不定胚が形成された。この不定胚形成は2,4-D非存在下で起こり、受精卵の分割の様式を示した。我々が開発したニンジンの新しい不定胚形成系をもちい不定胚形成の条件を詳細に検討した。その結果、不定胚形成においてニンジン胚軸切片を2,4-Dで前処理する場合その濃度が高くなるに従い処理時間が著しく短縮される。例えば、100mg/lの2,4-Dの場合5分の処理時間で不定胚形成が最大となる。またそれ以降は不定胚形成は阻害される。次に走査型顕微鏡で表皮細胞が分裂して細胞塊形成を経て不定胚が形成される過程を観察した。その結果、細胞塊を構成する細胞が斜めに分裂することにより前不定胚が形成され、それが発達し球状胚、心臓型胚および魚雷型胚が形成される。また不定胚が発達する場合、胚の表層の細胞が突起し伸長し分裂を繰り返しながら胚の層が重なり大きくなっていくものと思われる。この胚表層の伸長する細胞をexpanding cellとよび、この細胞が不定胚形成に決定的に重要であると思われる。この突起し伸長する細胞はインタクトの不定胚や固定した不定胚の横断面について光学顕微鏡でも観察された。これは従来の不定胚形成のメカニズムと異なる概念といえる。細胞塊を構成する個々の細胞が不定胚を形成するかどうかを検討するためにコルヒチン処理を行い個々の細胞を肥大させ、コルヒチンのない培地に移し培養すると肥大した個々の細胞から不定胚が形成された。このことにより細胞塊を構成する個々の細胞が不定胚を形成する能力をもっていることがわかった。一方、不定胚形成におけるメチルジャスモネート(MeJ)とコンカナバリンA(ConA)の影響を検討した。両物質とも魚雷型胚までは形成されるが魚雷型胚で停止するか幼植物体に再生されるがそれは萎縮したもので正常な植物体には再生されなかった。そのかわり魚雷型胚や萎縮した幼植物体の表層から二次不定胚が形成された。これは不定胚形成を考える点で重要な観察である。今回おこなった研究は従来のニンジン不定胚形成系とは異なる系であり、多くの利点をもつことから、今後多くの研究の対象となると思われる。
非線形ひずみ存在下におけるOFDM信号のビット誤り率の理論的導出法に関する研究

本研究では,ユビキタスネットワークを実現するために必須となるブロードバンド無線通信に関する研究課題を採り上げている.具体的には,ブロードバンド無線通信を実現するOFDM変調方式について,実用的な問題点である,非線形ひずみによる伝送特性の劣化を,計算機コストを要しない簡易な数式表現により明らかにすることを目的とする.本研究成果により,これまでのコンピュータシミュレーションによる特性解析がもたらす多大な計算コストを必要とすることなく,非線形ひずみによる伝送特性劣化の影響を把握することができる.本研究では,ユビキタスネットワークを実現するために必須となるブロードバンド無線通信に関する研究課題を採り上げている.具体的には,ブロードバンド無線通信を実現するOFDM変調方式について,実用的な問題点である,非線形ひずみによる伝送特性の劣化を,計算機コストを要しない簡易な数式表現により明らかにすることを目的とする.本研究成果により,これまでのコンピュータシミュレーションによる特性解析がもたらす多大な計算コストを必要とすることなく,非線形ひずみによる伝送特性劣化の影響を把握することができる.OFDMは,周波数利用効率に優れており,各サブキャリヤの伝送速度を低く設定し,ガードインターバルを挿入することにより高速伝送において避けることのできない周波数選択性フェージングの影響を低減した情報伝送が実現できる.ところが,OFDM信号は,元来マルチキャリヤ変調信号であるために,複数の正弦波の和の形で構成されることから,各サブキャリヤに割り当てられる変調信号の組み合わせによっては,非常に高いピーク電力が発生する問題点を有する.このため,OFDM信号を非線形増幅器で増幅した場合,非線形性によるひずみが発生し,伝送特性が大きく劣化することが知られている.これまでの非線形ひずみを考慮した伝送特性の理論解析では,ナイキストレートでサンプリングされた離散時間信号を仮定したものが多く,連続時間信号に対して帯域制限された現実的な信号が非線形ひずみにより,いかなる影響を受けるかについて把握することが困難であった.以上の点を鑑み,本研究では,フェージング環境下において非線形ひずみが現実的なOFDM信号に与える影響を理論的に解析することを目的とする.本年度は,その第一段階として,オーバーサンプリングによって,できる限り現実的な連続時間OFDM信号を計算機上に生成し,非線形ひずみがOFDM信号に与える影響を周波数スペクトル,信号点,およびビット誤り率の観点から評価した.特性評価の結果,非線形ひずみの影響を大きくするにしたがって,帯域制限後の信号に帯域外のスペクトルが現れ,信号点にひずみが生じることを確認した.また,変調多値数が増加するにつれて,信号点に生じるひずみの影響が顕著となることがわかった.さらに,帯域制限を施す場合,伝送帯域の両端にフィルタ特性のひずみが生じるため信号点がひずみ,ビット誤りが集中することがわかった.OFDM方式は周波数利用効率に優れており,ガードインターバルを用いて周波数選択性フェージングの影響を抑圧できる反面,高いPAPRが生じるため,電力増幅の際に非線形ひずみが生じる問題点がある.本研究は,0FDM方式に非線形ひずみとフェージングが存在したときのBER特性を理論的に解析することを目的とする.昨年度は,理論解析に先立って,非線形ひずみが連続時間のOFDM信号に与える影響を把握すべく,オーバーサンプリングにより得られる現実的なOFDM信号を生成し,非線形ひずみが信号空間ダイヤグラムや周波数スペクトラムに与える影響をコンピュータシミュレーションにより評価した.本年度は,昨年度に引き続き,連続時間OFDM信号のビット誤り率(BER)特性をコンピュータシミュレーションにより取得するとともに,よく知られた,ナイキストレートサンプリングを想定した理論BER特性との比較・評価を行った.特性評価の結果,位相変調を適用する場合,連続時間OFDM信号のBER特性とナイキストレートによる理論特性とが概ね一致することから,連続時間OFDM信号のBER特性の評価にナイキストレートサンプリングを想定した理論式が近似的に適用できることがわかった.一方で,振幅位相変調を適用する場合,位相だけでなく振幅にも情報が重畳されることから,両特性に差異が生じ,理論式によるBERが連続時間を想定した特性よりも小さく見積もることを明らかにした.さらに,各種変調方式を対象として,非線形ひずみとフェージングの両者の影響があるときの,ナイキストレートサンプリングを想定した理論式の導出を行うとともに,導出した理論式のBER特性を,コンピュータシミュレーションにより得られた特性と比較・評価することにより理論式の妥当性を確認した.OFDM信号は周波数利用効率に優れており,ガードインターバルを用いて周波数選択性フェージングの影響を抑圧できる反面,時間領域において高いピーク電力を有することから,電力増幅の際に帯域外輻射と信号ひずみからなる非線形ひずみが生じる問題点がある.したがって,現実的なOFOM信号の伝送特性を把握するためには,フェージングの影響だけでなく非線形ひずみの影響を考慮することが極めて重要である.一般に,伝送特性の解析には,計算機シミュレーションが適用されるが,対象となるシステムが複雑になるにつれて,計算コストが増大することから,できる限り理論的なアプローチにより伝送特性を解析できることが望ましい.そこで,本研究では,理論的なアプローチにより,フェージングに加えて非線形ひずみが存在する現実的な伝送路条件を想定したときのOFDM信号のビット誤り率(BER)特性を解析することを目的とする.平成18年度は,非線形ひずみに起因した信号ひずみの影響が熱雑音と同様のガウス雑音に近似できることを計算機シミュレーションにより把握した.平成19年度は,非線形ひずみと熱雑音が存在する環境下におけるOFDM信号の理論BERを導出するとともに,理論BER特性と計算機シミュレーションにより得られるB田特性を比較することにより,導出式の妥当性を確認した.

平成20年度では,平成18年度および平成19年度の検討成果に基づき,非線形ひずみと熱雑音に加えてフェージングが存在する現実的な伝送路条件下におけるOFDM信号の理論BERを簡易な級数表現を用いて導出した.さらに,理論BER特性と計算機シミュレーションにより得られるBER特性とを比較・評価することにより,導出式の妥当性を確認した.以上より,フェージングと非線形ひずみが存在する現実的な伝送路条件下において, OFDM信号の理論BERが導出できる見通しを得た.
建設労働市場のグローバルな統合と技能再生産のジレンマ―移民拡大をめぐる制度的実践

本研究の目的は、日本における将来的な移民労働者の拡大をめぐる構造的要因とその影響を実証的に明らかにすることである。特に、建設分野に焦点を当て、目下、緊急施策が取り組まれている「外国人技能実習制度」「外国人建設就労者受入事業」を対象とする。具体的な研究課題は以下の4点ー移民政策と労働市場政策の形成論理を解明すること(課題1)、受け入れ実態を明らかにし、政策の有効性、制度上の意図と実践の乖離、社会的結果について考察すること(課題2)、国際的な技能形成システムの国内外の労働市場への影響を考察すること(課題3)、労使関係再構築における移民労働者の役割を考察すること(課題4)である。平成28年度は、課題2と3に重点を置き、国内外における調査研究を以下の通り実施した。第一に、国内調査に関しては、二つの企業(受入れ企業1社と現地訓練校提携企業1社)に対して聞き取り調査等を実施し、ベトナム調査予備会合を設けた。また研究対象を労組や社会運動側にも広げ、定例会参加を通じて制度実態について認識を深めた。第二に、送り出し国ベトナムを対象として、短期的な現地調査を実施した。第一回調査(2016年9月7日10日)では、ホーチミンとハノイの2都市で、送り出し機関附属訓練校2校における聞き取り調査と実習候補生に対する質問票調査(127票)を実施した。第二回調査(2017年3月14日17日)では、ホーチミンで、送り出し機関附属訓練校1校、送り出し自治体1機関、および実習生家族の実家訪問・視察および聞き取り調査を実施した。調査を通じて、建設分野における技能実習生の拡大は、二国間政府による推進策の影響が強く、現段階は、自発的あるいは個人の社会関係ネットワークによるものというよりも、越境的な移動を促すフォーマルな勧誘段階にあるとともに、そこでの政府認可の民間仲介機関の果たす役割が明らかとなった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。具体的な研究課題は以下の4点ー移民政策と労働市場政策の形成論理を解明すること(課題1)、受け入れ実態を明らかにし、政策の有効性、制度上の意図と実践の乖離、社会的結果について考察すること(課題2)、国際的な技能形成システムの国内外の労働市場への影響について考察すること(課題3)、労使関係再構築における移民労働者の役割を考察すること(課題4)である。平成27年度は、課題1と2に重点を置き、首都圏を中心に国内でのフィールド調査を実施するとともに、建築学会建設産業小委員会への定期的参加(計5回)を通じて本テーマに関する学際的な議論を重ねた。2015年7月3月に実施した聞き取り調査では、監理団体5団体(建設特化型3団体、多業種型2団体)、受入れ事業主7社(建設関係5社、製造関係2社)、推進企業2社の計14組織の事務局担当者や経営者にインタビューを実施した。また集合研修センター1カ所、加工場・工場3カ所、実習生宿舎2カ所を視察するとともに、業界セミナー等への参与観察を実施した。既存資料や先行研究の収集・分析については、移民政策に関しては、政策審議内容や緊急施策に関する基礎資料や東アジアにおける移民制度に関する先行研究、産業政策に関しては、建設労働研究に関する先行研究および国交省を中心とした産業政策に関する基礎資料の収集・分析に努めた。調査を通じて、当初の想定に反して、制度活用の拡大が見られないことが明らかとなり、短期的・中長期的な観点からその要因を多面的に分析し、報告書および学会報告等を通じて、施策と実態の乖離が拡大している実態を明らかにした。平成27年度における当初の進展目標には、1研究ネットワークの構築、2国内フィールド調査の実施、3海外フィールド調査に向けた準備調整を挙げていた。現在までの進展状況は、1に関しては、移民や労働関係の研究会等々への参加だけでなく、建築関係の学会研究会への定期的参加や運動団体および労組などとの交流を行い、多面的な対象との繋がりを構築するとともに、本テーマに関する議論を深める事ができた。2に関しては、事業主と監理団体を中心に予定数以上の聞き取り調査を重ねることができ、制度の実態を明らかにすることと同時に、調査対象に対しても国内外でのネットワークを構築することができた。その結果、3に関しても、ベトナムを想定した調査対象へのアプローチが可能となり、海外フィールド調査の準備を進めている。以上のことから、当初の計画以上に進展していると評価する。

第一に、国内調査に関しては、二つの企業(受入れ企業1社と現地訓練校提携企業1社)に対して聞き取り調査等を実施し、ベトナム調査予備会合を設けた。また研究対象を労組や社会運動側にも広げ、定例会参加を通じて制度実態について認識を深めた。第二に、送り出し国ベトナムを対象として、短期的な現地調査を実施した。第一回調査(2016年9月7日10日)では、ホーチミンとハノイの2都市で、送り出し機関附属訓練校2校における聞き取り調査と実習候補生に対する質問票調査(127票)を実施した。第二回調査(2017年3月14日17日)では、ホーチミンで、送り出し機関附属訓練校1校、送り出し自治体1機関、および実習生家族の実家訪問・視察および聞き取り調査を実施した。調査を通じて、建設分野における技能実習生の拡大は、二国間政府による推進策の影響が強く、現段階は、自発的あるいは個人の社会関係ネットワークによるものというよりも、越境的な移動を促すフォーマルな勧誘段階にあるとともに、そこでの政府認可の民間仲介機関の果たす役割が明らかとなった。平成27年度は主に国内調査に重点を置いていたが、今後は、研究計画で掲げた課題3および課題4に重点を以降しながら、よりグローバルな視点から調査研究を遂行していく。また、国内調査で焦点を当てた産業側・受け入れ側の視点だけでなく、移動する主体や送り出し側の要因についても考察対象とする。平成28年度は、海外フィールド調査(ベトナムを予定)を実施し、送出し側の制度実践プロセスについて解明するとともに、国内調査と関連させながら越境的な労働者の移動のあり方について考察していくこととする。平成2829年度を通じて、分析の重点を、政策・制度面から社会問題解決をめぐる多様な主体による社会運動・労働運動面での取り組みに広げ、産業はどのような制度再構築に取り組みつつあるのか、運動側はどのような論理・戦略に基づいて移民労働者の支援・組織化運動を行っていくのか、その社会的反応における移民労働者の位置づけや役割はどのようなものかという点について、理論・実証面から統合的な考察を行う。加えて、国際比較研究を念頭に、今日的な人の移動と社会的排除・包摂の論理という視点からの、理論的考察を試みる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
地震時における軟弱地盤上の橋台および橋台背面アプローチ部の被害推定とその対策

地震時における橋台背面アプローチ部の被害推定を有効応力解析により行った。解析の結果,液状化層の存在により,地盤が流動し,橋台背面アプローチ部が沈下することを明らかにした。また,液状化層の直下では杭基礎に作用する曲げモーメントが増大することも分かった。橋台背面アプローチ部の沈下を抑制するため,荷重低減工法と深層混合処理工法の2種類の地盤改良方法をとりあげ,有効応力解析を実施した結果,両工法とも背面アプローチ部の沈下を抑制できたが,杭基礎の曲げモーメントに関してはそれほど低減効果がないことが明らかとなった。地震時における軟弱地盤上の橋台の使用性・安全性およびその周辺地盤の変状について数値解析で明らかにし,その対策方法を例示することが本研究の目的である。地盤の変状と橋台の損傷を同時に数値解析で求めることは難しいため,それぞれ別々に数値解析を行う。平成27年度は,橋桁による橋台の倒れ込みの抑制効果も考慮した有効応力解析を実施した。橋桁を考慮することで,地盤の応答変位量や橋台の移動量,杭頭部に発生する曲げモーメントの大きさなどが大きく低減することは明らかとなったが,それでも,応答値を見ると,杭頭部に発生する曲げモーメントは降伏モーメントの値を超えており,また,地盤の段差量も本研究のモデル地盤では,緊急車両の通行に支障が出るレベルになることが分かった。橋台本体の解析では,橋台本体と背面土の接触部分の数値モデルを決定するために,背面土を考慮した水平漸増載荷解析を行い,実験結果とのシミュレーションを行った。現時点では,橋台本体主鉄筋降伏後の剛性を,いずれの数値モデルを用いても10%程度,大きく評価してしまう結果となっている。剛性が大きく出る原因としては,背面土を弾性体として解析しているところに問題があると考えているため,これからその検討に入り,平成27年度に予定していた実規模橋台の水平載荷解析を速やかに実施し,研究の遅れを取り戻していく予定である。また,地盤対策工の整理については,連携研究者と行っており,軽量盛土を用いた工法や液状化層を直接,地盤改良する工法などについて調査を行い,有効応力解析に活かしていく準備はできている。地震時における軟弱地盤上の橋台および橋台背面アプローチ部の被害推定とその対策についての研究であり,橋台背面アプローチ部の被害推定およびその対策については,当初の計画通り,とても順調に進展しています。橋台本体の被害推定については,少し後れをとっていますが,解析モデルなどはすでに作成しており,材料構成則の検討が終われば,リカバリーできる状況なので,全体としては「おおむね順調に進展している」と判断しました。地盤の変状と鏡台の損傷を同時に数値解析で求めることは難しいため,それぞれ別々に数値解析を行う。軟弱地盤上の橋台全体の移動およびその周辺地盤の変状については,橋台背面土を軽量盛土に置き換えた場合の解析は既に実施し,軽量盛土にすることで液状化層の上載圧は減り,その結果,液状化層の砂の水平方向移動量が低減されることが分かった。また,軽量盛土にすることで,今度は橋台を支える土圧が減り,橋台が倒れ込みやすくなることが分かった。また,液状化層を直接処理する方法の解析もはじめており,こちらについては現在,解析結果のとりまとめをはじめた段階である。平成28年熊本地震の影響で,少し,研究結果のとりまとめが遅れており,平成29年度には,いち早く成果を論文にまとめ公表したいと考えている。橋台本体の解析では,橋台背面土が抵抗を発揮するのは,橋台竪壁部の鉄筋が降伏し,橋台全体が倒れ込むようになってからと仮定すると,数値解析が実験結果を精度良くシミュレートできることが分かった。ただし,実規模橋台では,橋台内部の鉄筋降伏は竪壁基部では無く,パラペット基部で起きることが分かり,橋台全体が倒れ込むような応答が余り見られないことが分かり,現在,橋台背面土の抵抗を発揮する状態について検討中である。成果の発表という面では,少し遅れているが,研究成果としては地盤対策を行った橋台に対する有効力解析や実規模橋台本体の非線形準静的解析を実施しており,残り1年で橋台本体の損傷抑制と橋台背面アプローチ部の段差防止手法の提案まで行えると考えている。地震における軟弱地盤上の橋台の使用性・安全性およびその周辺地盤の変状について数値解析で明らかにし,その対策方法を例示することが本研究の目的である。軟弱地盤上の橋台の応答に関しては,液状化による橋台背面アプローチ部の段差を再現し,また,液状化層の層厚や位置などを変えたパラメトリック解析を行い,背面地盤との段差量により緊急車両の通行制限となる場合があることを確認した。またさらに,対策工法として,背面地盤を軽量盛土に置き換える荷重軽減工法,液状化層を改良する深層混合処理工法,の2種類を取り上げ,それぞれの工法を単独で用いた場合,併用した場合についての検討を行い,橋台背面アプローチ部の段差については軽減できたが,対策工法を併用した場合でも,杭に発生するモーメントを十分に低減できない可能性があることがわかった。

橋台の損傷については,地盤背面土の土圧に関していえば,十分に考慮できていない現状ではあるが,すでに実施した1/6スケール模型の橋台の水平載荷実験に対して,橋台と背面土の力の伝達に関して,橋台竪壁の倒れ込み量が小さいときは伝達(剛性)が小さく,橋台竪壁の倒れ込みが進むにつれて伝達(剛性)を大きくすれば,実験結果をシミュレートできることを明らかにした。また,それをふまえ,背面土が弾性体という仮定ではあるが,対象とした実規模橋台では,水平載荷解析の結果,損傷形態としてパラペット部分に水平ひび割れが集中することを明らかにした。地震時における橋台背面アプローチ部の被害推定を有効応力解析により行った。解析の結果,液状化層の存在により,地盤が流動し,橋台背面アプローチ部が沈下することを明らかにした。また,液状化層の直下では杭基礎に作用する曲げモーメントが増大することも分かった。橋台背面アプローチ部の沈下を抑制するため,荷重低減工法と深層混合処理工法の2種類の地盤改良方法をとりあげ,有効応力解析を実施した結果,両工法とも背面アプローチ部の沈下を抑制できたが,杭基礎の曲げモーメントに関してはそれほど低減効果がないことが明らかとなった。橋台背面アプローチ部の被害推定とその対策については,引き続き,連携研究者と連絡を密に取り,検討していく予定です。橋台本体の被害推定については,研究分担者との協議を重ねながら,実規模橋台の水平載荷解析を早急に実施していきたいと考えています。橋台本体の被害推定については,研究分担者との協議を重ね,実規模橋台の水平載荷解析を継続して実施します。地震工学研究課題を遂行するのに必要な解析ソフトのバージョンアップが2016年4月に行われるため,平成27年度はソフトのバージョンアップを行わず,旧バージョンで研究を遂行しました。平成28年熊本地震発生のため,当該課題研究の成果発表の機会が少し減り,旅費などをあまり使用していないため。2016年4月早々にソフトウェアを購入します(84万円支出予定)研究課題の成果をとりまとめ,種々の場所で成果発表を行いたいと考えています。
中心静脈圧波形を用いた経肺圧評価の有用性に関する基礎的研究

重症急性呼吸窮迫症候群に対し、経肺圧(肺の内外圧差)を測定することに基づいた呼吸器設定を行うことで、肺傷害や死亡率が低下する可能性が示されている。経肺圧測定の現在の標準的手法には、食道内圧(Pes)測定が必要であるが、手技が煩雑で誤差も大きいため臨床で普及していない。そこで、本研究では、中心静脈圧(CVP)波形を我々の考案した簡単な方法で補正することで経肺圧測定に利用でき、その結果が、食道内圧測定に基づく経肺圧と同等または、より正確であるという仮説を動物実験で証明することを目的として開始した。補正方法は以下のとおりである。気道を閉塞したときには、肺の容量が変化しないために、外的な胸郭の圧迫による胸腔内圧の変化はそのときの気道内圧の変化と一致する。そこで、気道閉塞時のCVPの変化と気道内圧(つまり胸腔内圧)の変化の比率を求め、それが短時間の間では一定であるとすれば、食道内圧測定用のバルーンカテーテルを用いずに、CVP波形から胸腔内圧の変化を類推し、経肺圧を計算できると考えた。2017年度中に10頭のブタを用いて、データ収集を酪農大学で行い、2018年度は、追加実験として9頭のブタを用い、そのデータを解析した。その解析結果により、ΔCVPから予測されたΔ経肺圧はΔPesと同等にΔ経肺圧を予測できることがわかった。それらは、容量変化や肺メカニクスの影響をあまり受けず、Δ経肺圧を予測することが可能であった。現在、食道内圧の様々な測定方法や、校正方法、食道内圧測定に影響を与える因子などの情報収集のために、国内外の学会に参加し、解析結果の考察を行っている。近日中に、学会発表を行い、英文誌に投稿予定である。データ収集は終了し、解析もほぼ終了した。今後は、海外での学会発表および論文作成を行う。今後は、本研究の結果を、海外での学会で発表し、英文誌への投稿を行う。また、同時に、2017年度に国際学会で学会発表を行った、市販のPes測定器と標準的食道内圧測定方法によるPes値の比較研究を、英文誌に投稿する予定である。経肺圧測定の現在の標準的手法には、食道内圧測定が必要であるが、手技が煩雑で誤差も大きいため臨床で普及していない。実験は、酪農大学で行った。2017年度中に10頭のブタを用いた。全身麻酔・挿管・調節呼吸管理下におかれたブタを用い、食道内圧測定のために食道にバルーンカテーテルを挿入し、胸腔内圧の実測のために圧測定カテーテルを胸腔内に直接挿入し、それらを気道内圧と同時に測定した。まず、呼吸障害モデルを作成するために、肺洗浄を行い、その後、気道閉塞法施行時のCVPと気道内圧の変化(=胸腔内圧の変化)の比率を補正係数として求めた。CVPは腹圧や血管内容量の増減に影響されるので、各ブタにおいて、腹圧を2通り、血管内容量を3通り変化させて、それぞれの条件下で、補正係数を用いCVPから胸腔内圧を予測し、経肺圧を求めた。それらを同時に測定した食道内圧や胸腔内圧から求める経肺圧と比較した。現在得られたデータの解析中である。実験モデルの作成に時間を要すると当初は予測していたが、実際には、研究者の過去の研究での経験が生き、全く問題なく、本実験を開始することができた。また、実験のプロトコールを行う中で、以下の検討が可能であった。これまで、食道内圧の絶対値は、誤差が大きく信頼できないと言われていたが、最近、食道内圧絶対値測定の校正方法が開発された。これまで唯一、絶対値を表示する食道内圧測定器(AVEA)が存在し、本実験でも使用したが、その校正方法は開示されていなかったため、その絶対値の信頼性には疑問があった。そこで、AVEAの食道内圧の絶対値の示す精度を、新たに開発された校正方法を用いて、検証した。

そこで、本研究では、中心静脈圧(CVP)波形を我々の考案した簡単な方法で補正することで経肺圧測定に利用でき、その結果が、食道内圧測定に基づく経肺圧と同等または、より正確であるという仮説を動物実験で証明することを目的として開始した。補正方法は以下のとおりである。気道を閉塞したときには、肺の容量が変化しないために、外的な胸郭の圧迫による胸腔内圧の変化はそのときの気道内圧の変化と一致する。そこで、気道閉塞時のCVPの変化と気道内圧(つまり胸腔内圧)の変化の比率を求め、それが短時間の間では一定であるとすれば、食道内圧測定用のバルーンカテーテルを用いずに、CVP波形から胸腔内圧の変化を類推し、経肺圧を計算できると考えた。2017年度中に10頭のブタを用いて、データ収集を酪農大学で行い、2018年度は、追加実験として9頭のブタを用い、そのデータを解析した。その解析結果により、ΔCVPから予測されたΔ経肺圧はΔPesと同等にΔ経肺圧を予測できることがわかった。それらは、容量変化や肺メカニクスの影響をあまり受けず、Δ経肺圧を予測することが可能であった。現在、食道内圧の様々な測定方法や、校正方法、食道内圧測定に影響を与える因子などの情報収集のために、国内外の学会に参加し、解析結果の考察を行っている。近日中に、学会発表を行い、英文誌に投稿予定である。データ収集は終了し、解析もほぼ終了した。今後は、海外での学会発表および論文作成を行う。得られたデータを解析し、まず学会発表を行う。海外での発表を目指している。それと同時に論文の作成に取り掛かる。論文の作成に際し、国内外での学会での情報収集が必要である。今後は、本研究の結果を、海外での学会で発表し、英文誌への投稿を行う。また、同時に、2017年度に国際学会で学会発表を行った、市販のPes測定器と標準的食道内圧測定方法によるPes値の比較研究を、英文誌に投稿する予定である。モデル作成のためにブタを何頭か必要ではないかと考えたが、実際には、モデル作成のためのブタは必要なかったので、物品費が予想を下回った。その分は、今年度以降の、資料集めや、学会発表、などに使用する。また、追加実験をする可能性もある。余剰分は、今後の資料集めや、学会発表、論文投稿時の英文校正などの補助に使用する。
ツイストボール式電子ペーパーのカラー化及びデュアルモード化に関する研究

ツイストボール式電子ペーパーのカラー化に関しては、昨年度中に原理確認が完了しているため、数理モデルによる理論的研究及び性能向上に取り組んだ。理論的研究では、電子ペーパー内での二色微粒子の運動の数理モデル化を行い、二色微粒子の駆動電圧が磁気力に比例して大きくなることを理論的に示した。このことは実験的にも確認され、モデルの妥当性を示すことができた。今回作成した数理モデルは、カラー化に用いる二色微粒子の駆動電圧制御技術のみならず通常のツイストボール式電子ペーパーの性能向上、設計の最適化に対しても重要なものであると言える。また、以前に作製したカラー電子ペーパーは各粒子の切り分け駆動が完全でなかったが、これらの結果を反映して新たに作製したカラー電子ペーパーは、印加電圧に応じて2種類の粒子のほぼ理想的な切り分け駆動に成功し、マゼンタ/赤/青/黒の明瞭な4色表示を実現することができた。これにより、実用的なレベルでのツイストボール式電子ペーパーのマルチカラー化にはじめて成功した。また、本研究中には電子ペーパー内に粒子の挙動を乱す空間電荷が存在し得ることが見出され、その性質及び空間電荷を逆に応用した電子ペーパーの新規駆動法に関しても検討を行った。デュアルモード化に関しても昨年度の段階で原理確認が完了しているため、本年度はデバイスの性能向上に取り組んだ。具体的にはこれまでよりも細い流路を用いてより小さな粒子の合成を行い、発光輝度向上及び駆動電圧低減を目指した。条件を検討することで粒子の直径を約240 μmまで縮小し、電子ペーパーの発光輝度を3倍以上に向上させることに成功した。また、この電子ペーパーの発展形として両側の半球が異なる色で発光する粒子を用いた二色発光デュアルモードツイストボール式電子ペーパーに関しても検討を行い、原理確認を行うことができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。●ツイストボール式電子ペーパーのデュアルモード化に関する研究微小流路を用いて片側の半球に無機EL蛍光体を含有した直径約0.34 mmの二色微粒子を合成して電子ペーパーを作製した。この電子ペーパーは直流電圧を印加することで通常のツイストボール式電子ペーパーと同様に二色微粒子が回転して反射型のディスプレイとなる一方で、交流電圧を印加することで無機EL蛍光体が発光して自発光型のディスプレイとなった。これにより、無機ELを利用したツイストボール式電子ペーパーのデュアルモード化が可能であることを実証できた。これは粒子移動型の電子ペーパーとエレクトロルミネッセンスを組み合わせたデュアルモードディスプレイとしては最初の事例である。●ツイストボール式電子ペーパーのカラー化に関する研究ツイストボール式電子ペーパーのカラー化を行うために必要な、磁性ナノ粒子濃度による駆動電圧制御技術を確立するため、両側の半球に磁性ナノ粒子を添加した二色微粒子を合成して電子ペーパーを作製し、背面に磁性シートを取り付けて磁性ナノ粒子濃度と磁場の強さによって二色微粒子の駆動電圧がどのように変化するかを実験によって確認した。その結果、粒子の駆動電圧が磁性ナノ粒子濃度と磁場の強さによって制御可能であることが実証できた。この結果を基に、磁性ナノ粒子を含まない緑/黒粒子と磁性ナノ粒子を1 wt%含む赤/黒粒子を用いて40 mTの磁性シートを背面に取り付けた電子ペーパーを作製したところ、2種類の二色微粒子の向きをある程度独立に制御することができ、黄、緑、赤、黒の4色表示が可能であった。これにより、ツイストボール式電子ペーパーのマルチカラー化に成功した。デュアルモード化とカラー化の両方に関して、当初の計画で提唱していた基本原理が実証でき、実際にデバイス作製にも成功していることから、おおむね順調に進展していると言える。●ツイストボール式

電子ペーパーのデュアルモード化に関する研究現状では印加電圧が非常に高く発光強度も弱いため、二色微粒子の小粒径化、材料の誘電率の検討などを行い、低電圧化、高輝度化を図っていく。●ツイストボール式電子ペーパーのカラー化に関する研究3種類以上の二色微粒子を使用したカラー電子ペーパーを開発し、さらなる多色化を目指す。そのためにはより精密な二色微粒子の駆動電圧制御が必要となるため、二色微粒子の均一性、磁性シートの磁場の均一性などの検討を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。