hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
担体界面制御による高活性燃料電池用先進的電極触媒の開発

また、TiN系において、配向したPt触媒を担持したカソードに用いた実用サイズのセルを作製し、発電試験に成功すると共に、その性能が市販触媒より優れること、Pt/TaーSnO2をカソード触媒にした単セルにて、実用触媒より活性が高く、耐久性が大幅に向上することも明らかにし、実用面でもPtを配向させたナノ粒子担体触媒の有効性を実証することに成功した。また、それら触媒を用いたカソード触媒を用いた単セルの発電性能と湿度との相関も確認し、水管理の重要性(担体表面の制御の重要性)も明らかにした。固体高分子形燃料電池(PEFC)の電極触媒にはPt担持カーボン触媒が用いられている。カーボン担体は高比表面積、電子伝導パス、ガス拡散パスを兼ね備え、触媒活性に重要な役目を果たすものの、耐久性に課題がある。近年、カーボンと同様な高比表面積、電子伝導パス、ガス拡散パスもつ高耐久性担体が求められており、本研究では互いに結着させた連珠構造を有する酸化物ナノ粒子を中心に、新規担体の探索及び高活性なPt担持触媒の作製を行っている。昨年までに、酸化スズ系を中心に、高比表面積と高電子伝導性を兼ね備え、連珠構造を有する新たな担体を合成することに成功した。また、Ptを担持してPt担持カーボン触媒と同程度の触媒活性を示すことや、高電位での耐久性を確認してきた。本年度はPtをPt合金にすることで、その酸素還元活性を向上させることを試みた。担持方法にはコロイド法を応用した。合金を形成する条件(温度、雰囲気)をX線回折法、高周波誘導結合プラズマ発光分光法、X線光電子分光法を用いて評価し、Pt100-xCox合金を任意な組成で合成することに成功した。また、合金触媒の粒子径を熱処理にて制御し、透過電子顕微鏡を用いてその直径が3nmに制御され、担体に対して配向していることを確認した。更に、走査透過型電子顕微鏡を用いてPt,Coが原子レベルで均一に分散していることも確認した。ハーフセルを用いて、触媒活性を調べたところ、市販触媒より約3倍向上していることを確認した。Pt合金を酸化物触媒に担持させると共にその触媒活性を市販触媒より大幅に向上させたことは、世界的にも初めての成果である。更に、Pt担持触媒にて固体高分子形燃料電池を組み立て、実条件下での発電性能を評価し、高活性と高耐久性を確認した。これにより、先進的新規固体高分子形燃料電池用電極触媒を提案すると共にその製造方法の提案を行うことができた。固体高分子形燃料電池(PEFC)を用いた燃料電池自動車の本格普及および商用車などへの適用先拡大のためには、性能と耐久性のさらなる向上が求められている。特に高電位でのカーボン担体の劣化は顕著であり、カーボン担体の代替となる新たな高電位安定担体及び触媒の開発が急務である。本研究では、特異な微細構造(連珠構造)をもつ酸化スズナノ粒子がカーボン担体として適切であり、その結晶性を向上させつつ担持白金との固固界面、固気界面を制御することで、カーボン担体を用いた場合と同等の触媒活性と数百倍以上の耐久性高電位耐久性と触媒活性見出した。また、合金担持触媒にて、市販触媒の約2.5倍も活性向上することを見出した。微細構造を精密制御した担体を合成することに成功すると共に、それに担持したPtナノ粒子の原子レベルでの組成分析・原子配列状態を詳細解析し、触媒ナノ粒子が配向する条件を明らかにすることができた。また、それらの触媒活性も向上し、SMSIとの相関があることや、電子伝導性と固固界面の電子状態との相関も明らかにした。
固体表面における高速イオン励起2次電子の研究

単結晶ターゲットにチャネリング条件で入射した高速イオンビームはシャドゥイング効果のため表面近傍の原子しか電離することができない。すなわちチャネリング入射条件では均一で薄いターゲットによる測定と等価な結果を得ることができる。この現象を利用してオージェ電子の固体内阻止能の決定を行った。さらに従来不明であった現象、すなわちチャネリング条件での2次電子連続スペクトルの変化についてシャドウイング効果特有の規則性を見出し、表面領域の新しい研究手段としての2次電子分折の可能性を示した。具体的な実績の内容は次のとうりである。1.低速電子の阻止能決定本年度は酸化マグネシウム(MgO)の単結晶を用い、MgのKオージェ電子の阻止能値を2.1eV/【A!゚】を決定した。また測定技術の点から、MgOのような絶縁物に対して高速イオンが有利であることが判明した。すなわち高速イオンは飛程が長いため、飛程程度に薄い試料を用いればビームのチャージアップを避けることができる。その他重要な進歩として、オージェ電子の多重散乱による脱出軌道の変化を解析モデルにとり入れ阻止能決定法をより正確なものとした。2.連続スペクトルの変化従来チャネリング条件で2次電子が減少することは知られていたが、通常のスペクトロメータではエネルギー分析が困難であったため研究が進まなかった。我々は独自の低バックグランドスペクトロメーターにより、チャネリング入射における2次電子発生の抑制はシャドウイング効果による表面ターゲット原子数の実質的な減少に起因することが明らかになった。
バローチスターン州ジャラーワーンおよびラス・ベーラ地域における民俗・宗教的図像の研究

北部を含むジャラーワーン地区では州都クエッタ、カラート周辺域、フズダール周辺域が主たる調査域である。この地域にはイスラーム教以前、ゾロアスター教、仏教、ヒンドゥー教が存在していたと考えられてきた。ゾロアスター教の祠堂があるのはクエッタであるが、イランにおけるように古来からの残存を裏づけるものはなにもない。カラチにある祠堂とともに英領インド時代、商人のパルシー教徒の移住とのつながりで考えられるべきものと思われる。ジャラーワーン地区へのヒンドゥー教の流伝はイスラーム教をともなったアラブの侵入より早いが、それを裏づけるものは、その根強い信仰の存続とイスラーム教聖者伝説と交錯するヒンドゥー教の伝説のほかにはない。しかし、ジャラーワーン地域とラス・ベーラ地域の古道沿いには、ヒンドゥー寺院が点在し、それらは互いに繋がりをもっており孤立していない。クエッタ、カラート、フズダール、ベーラ、カラチと残存するヒンドゥー教の細い糸をたぐっていったとき、それらを繋ぐ一つの結び目にヒンゴール河畔に存在するヒンドゥー教の巡礼聖地ヒングラージに行きあたり、この聖地の具体的な調査をおこなうことができたことが、二年にわたる調査の最大の成果であった。ヒングラージの聖域の実測および女神の聖像等の詳細は、平成11年度に予定される補足調査の後、本報告で公表される。ラス・ベーラ地域の西端、マクラーン地域の東端に位置するヒングラージ聖跡の踏査によって調査域をマクラーン地域にまで広げる必要が生じ、平成9年度の調査では、トゥルバットおよびグワーダルを訪れ、ついにヒンドゥー教流伝の西限を突きとめることができた。平成8年度の和光大学隊によるバローチスターン学術調査は、パキスタン南西部のバローチスターン州の山岳地帯を対象に、同年7月30日から9月7日にかけて実施された。研究員3名、調査協力者1名からなる調査隊は、主として民俗学的聞き取りと聖俗図像蒐集という二つの目的にそって、複数文化の交錯するバローチスターン州における民間信仰の実態的現場であるイスラーム教とヒンドゥー教の聖地・聖蹟・巡礼地の調査を行った。調査地内部へ入る前の準備期間には、イスラマバ-ドのロ-クヴィルサ研究所、ラホールのパンジャーブ大学、クエッタのバローチスターン大学や諸民族言語文化アカデミー各所を訪問して関係資料及び調査地の情報の収集、これまでの研究評価と今回の調査計画についての意見交換をおこなうことができた。バローチスターン内における実際の踏査は、北部からクエッタ地区、ボーラーン地区、ズィアーラト地区、カラート地区、フズダール地区、ラス・ベ-ラ地区の順に作業を行い、地図上では、州都クエッタと港町カラチをつなぐ南北軸上に南下しながら、各調査点で東西に移動するコースをとった。中でも宗教・民俗学的視点から重点調査を行ったのが、カラート地区南東部、フズダール地区東部、そしてラスベ-ラ地区の都市ベ-ラと同地区内に存在するインド世界最西端のヒンドゥー女神巡礼地ヒングラージである。今回の調査で得た最大の成果は、ヒングラージ調査の実現によって、クエッターフズダール-ベーラーカラチをつなぐヒンドゥー・イスラーム両宗教の聖地・聖蹟とヒングラージとの関係を明らかにできたことである。この新たなる知見は、一九九七年度に予定しているフズダールートルバット-パスニをつなぐ東西軸上のマクラーン地方へと調査対象を発展させる資料的根拠となった。1997年度の調査は出発前二つの偶発的な出来事に見舞われた。研究分担者の一人(立命館大学助教授中村忠男)が、大学で足部骨折の事故にあったこと、もう一人(和光大学教授松枝到)が家族の不幸により直前参加を見合わせざるをえなくなったことである。先件は報告し研究協力者を一名増員し、後件は現地でアブドゥル・ラザック・サビール博士(バローチスターン大学教授)に急遽参加を要請し、確認をえ、調査メンバーの充足をみて出発した。

今年度の調査は、昨年度に引き続き、まずクエッタからカラチに至る南北軸線上の諸地点、昨年度の調査に加えることのできなかったA地点(ヌーシュキー、ヌ-ルガ-マ)と再調査を必要としたB地点(カラート、パンドラン、フズダール、ベ-ラ)で調査をおこなった。A地点ヌーシュキーでは民家を訪れ、伝承の聞き取りとヒンドゥー寺院で撮影をおこなった。ヌ-ルガ-マでは、旧汗家ノールーズハーン家を訪問、私廟とその蒐集品を調査したあと、ピ-ルスルターン廟へ赴き聞き取り調査と廟の撮影をおこなった。B地点カラートではカーリー寺院を再訪するとともにパンドランのサイ-ド家で聞き取りをおこなった。またフズダールではミーリー・ブット遺跡の調査を実施した。ベ-ラでは管区長の協力をえて、保管されている古地図、バラーバーグの古墓の調査をおこなう一方、旧ジャーム宮廷執事から聞き取りをおこなった。さらにはゴンドラーニー石窟の調査を実施した。本年度の調査は上記のA・B地点に加えて、初めて東西線上のマクラーン管区で調査をおこなった。地勢によって東西線は南北軸線にほぼ直角に交わっている。その線上には高山が連なりそのアプローチはきわめて困難である。今年度はトゥルバット、グワ-ダル、パスニの三地点に限定して調査をおこなった。今回の調査によってヒンドゥー教の西限、イスラーム教との混淆と差違化の問題の一端を解き明かす資料をえた。ジワニー、ハフトラール島、オールマ-ラの調査は年度を改めておこないたい。
原子間力顕微鏡と組み換え蛋白を使った筋分子モーター作動メカニズムの一分子解析

筋収縮は、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントとが互いに滑り合うことで生じる。この滑り力は、筋分子モーターであるミオシン頭部がATPの化学エネルギーを使って、構造変化をすることによって作られると考えられている。しかし、ミオシン頭部での力発生の分子メカニズムや発生した力がアクチンフィラメントにどのように伝達されるかの分子過程の詳細は、まだ明らかにされていない。本研究では、単一筋分子モーターを対象としてこの問題を詳しく調べた。まず、ミオシン頭部での力発生にはアクチンフィラメントとの相互作用が必須かどうかを遺伝子操作により作成したミオシン頭を用いて調べた。このミオシン頭を原子間力顕微鏡で捕まえて、カンチレバーのたわみを計測することによって、発生する力と分子の変形を同時に計測した。その結果、アクチンフィラメントとの相互作なしで、ミオシン頭だけで力を発生していることを示唆する実験結果を得た。一方、マイクロビーズにミオシンフィラメントを結合させ、このビーズの運動を指標として滑り運動の様子を解析して、アクチンフィラメント上でミオシンがどのような運動をするのかを、詳しく調べた。その結果、ビーズに結合させたミオシン分子数が多い場合には、ビーズはアクチンフィラメント上を直線状に滑った。しかし、ビーズに結合するミオシンフィラメントの数が減るにつれて、ビーズはふらふらと左右に揺れながら滑った。この結果は、ミオシン分子モーターで発生した力によって起こる滑り運動は、アクチンフィラメントとの相互作用に依存して滑りパターンを変えることを示している。以上、本研究の結果から、ミオシン分子内部で起こる分子変形が滑り運動の原動力を発生し、ミオシン分子モーターとアクチンの相互作用により滑り運動の全体的パターンが決まることが分かった。本研究では、ミオシンヘッドにおける力発生メカニズムを解明するため、遺伝子操作によってミオシンヘッドにタグを導入し、そのタグを原子間力顕微鏡(AFM)の探針で捕らえ、微小な構造変化を、化学反応のタイミングと共に測定することを目標としている。そのため、現有のAFMに、まず、ナノメートル精度で駆動できるステージを設計、製作し組み込んだ。次に、単一蛍光分子が2波長で観察可能となるよう、レーザー、フィルター・ミラー類、微弱光検出システムを組み込んだ。以上のように改良をした装置で、微小変位計測と微弱光検出が同時にできることを確認した。次に、試料の固定方法を検討した。AFM探針と試料基板の間に、非特異的相互作用がないよう、両者ともマイナス電荷を持つよう化学処理をした。しかし、この処理をした場合でも、アプローチの際の押し込み量が大きいと、AFM探針と基板の間に結合力が生じることがわかった。このため、これを回避するためのアプローチ方法を工夫し、2000年9月の生物物理学会で報告した。こうして、まず、試料基板に遺伝子操作で特異的結合部位を導入したミオシンヘッドを使って、ミオシンヘッドをネック部分で特異的に結合させ、これに蛍光性ATPを加えて観察を行った。その結果、蛍光性ATPが基板に結合して輝点として観察できる場所にミオシンヘッドが結合していることを確認できた。次に、ステージを微小にスキャンさせそのミオシンヘッドの場所に探針をゆっくり近づけた。探針がステージとともに動き始めたところで、探針をわずかに押し込み、その後引き上げる。こうしてミオシンヘッドに微小な張力をかけ、ブラウン運動を抑えた状態で、連続測定が可能となった。この測定方法について、2001年3月の応用物理学関連連合講演会で報告する予定である。平成13年度には、この装置を用いて様々な部位にタグを導入したミオシンヘッドの特性を系統的に計測し、ミオシンの力発生メカニズムを探る計画である。

そのため、12年度にはAFM装置の改良、測定条件の探索を行い、タグを導入した変異ミオシンヘッドの構造変化の測定が可能となった。13年度は、ネック部分と、アクチン結合部位の2箇所にタグを導入した変異ミオシンヘッドを用いて、高ATP濃度条件で測定を繰り返したところ、AFM探針が2nm動くのが観察された。この動きは、ATPが存在しないときには検出されなかった。従って、ミオシンヘッドに導入した2箇所のタグの間隔が、ATP加水分解に伴うミオシンヘッドの構造変化によって、2nm変化したことを示している。この結果を確認するため、AFM探針の代わりに、直径1μmのビーズを用いて、その動きを4分割フォトダイオードで検出したところ、同様の頻度で運動が見られた。このことから、AFMで観察された動きは、ATPを加水分解することにより、ミオシンヘッドが能動的に起こしていると考えられる。これらの結果から、ミオシンヘッドは、ATPを結合するとほぼ同時に、ネック部分とアクチン結合部位の間が2nm縮むという構造変化を起こすことが示唆される。また、このときの動きに伴い、最大で40pNの力発生も同時に見られた。蛋白質分子が、機能する際に構造変化を起こすことはよく知られているが、その構造変化に要する力が直接測定されたのは、本研究が最初である。これらの結果について、論文を準備中である。
表面促進レーザー脱離イオン化質量分析法を応用した新規有害物質生物検定法の開発

表面エンハンス型レーザー脱離イオン化質量分析(SELDI-MS)法を、環境中の有害物質を特定する手段として応用し、化学物質のリスク評価管理の効率的な実施に資する技術へと発展させることを目的に技術開発を行った。SELDI-MS法により環境指標生物である微細藻類のタンパク質組成の有害物質に対する応答パターンを収集する手法を確立し、これにより得られた有害物質に対するタンパク質組成変化パターンから新規の有害物質検定バイオマーカーを検出可能であることを実証した。環境試料中の有害物質をSELDI-MS法により同定・検出する技術開発を達成するために、当該年度の研究実施計画に従って、「(1)環境指標生物のSELDI-MSによる生体物質プロファイリング法の確立」、および「(2)有害物質への応答プロファイルの収集」を実施した。(1)環境指標生物のSELDI-MSによる生体物質プロファイリング法の確立緑藻ChlorellaおよびシアノバクテリアSynechocystisをモデル生物として重金属応答タンパク質プロファイリング条件の検討を行った。開発した標準分析法を用いて、重金属であるタリウムへの生体応答プロファイルを実行し、被検物質の違いを反映する応答を捕らえるかについて評価した。分析条件を最適化することによりタリウムストレスを十分に検出できる分析法を確立した。(2)環境指標生物のタンパク質組成における既知の有害物質への応答パターンの収集確立した標準分析法に従って、タリウム、クロムおよびコバルトへの生体応答プロファイルの収集を行い、化学物質応答プロファイルから物質同定に有用なタンパク質バイオマーカーの候補を探索した。現在、見出された環境指標バイオマーカー候補に関して、その検出特異性と感度観点から評価し、選抜しているところである。当該年度に見出した新規の環境指標バイオマーカーは、様々な有害物質の生理作用を一斉に検出する新規のバイオアッセイ手段を開発する上で核となるリソースであり、本研究により開発される分析方法は、未知の環境汚染物質の探索・リスク評価法の確立や環境ストレス因子による生体への負荷の診断等への応用展開への布石して、化学物質のリスク評価管理の効率的な実施に貢献する技術へと発展できる可能性がある。環境試料中の有害物質をSELDI-MS法により同定・検出する技術開発を達成するために、当該年度の研究実施計画に従って、「環境指標生物のタンパク質組成における既知の有害物質への応答パターンの収集」、および「環境評価バイオマーカーを利用した有害物質同定データベースの構築」を実施した。・環境指標生物のタンパク質組成における既知の有害物質への応答パターンの収集計画初年度に確立した標準分析法を用いて、タリウムおよび酸化数の異なるクロムストレス条件下において生体応答プロファイルを収集した。化学物質応答プロファイルから重金属イオン特異的なタンパク質組成パターンが得られることを確認した。ここから各重金属イオンに対する応答を特徴づけるバイオマーカーの候補の探索を試みたところ、タリウムにおいて6個、クロムにおいて7つのバイオマーカー候補を見いだした。見出された環境指標バイオマーカー候補に関して、現在、遺伝子発現量の観点からその応答性について解析中である。さらに、これら候補に関して同定を試みている。・環境評価バイオマーカーを利用した有害物質同定データベースの構築環境評価バイオマーカーを利用した有害物質同定データベースの構築の為に、応答プロファイルから見出された重金属同定に有用な環境評価バイオマーカーの候補について、その増減量に関するデータのテーブル化を行った。現在、このデータテーブルを基にしたデータベースを構築中である。今後、構築されたデータベースを用いた、多変量統計解析(クラスタリング解析、主成分分析など)の手法を用いて、有害物質の特定に有効なバイオマーカーの組合せについて検討を行う予定である。昨年度までに、SELDI-MS法により環境指標生物である微細藻類のタンパク質組成の重金属応答パターンの収集が可能であることの実証を終えており、その中から環境中の重金属を検出・評価するためのバイオマーカー候補を複数選抜することに成功している。そこで本年度は、環境評価バイオマーカーを利用した有害物質同定データベースの構築と有害物質の検出・同定法の開発と検討を行なった。有害物質同定データベースの構築の為に、ラン藻のタンパク質の応答パターンについて、その暴露物質、プロファイリングアッセイ条件、各タンパク質の質量電荷比および増減量に関するデータのテーブル化を行い、このデータセットを基にしたデータベースを構築した。これをもとに発現量比較解析を行った結果、異なる重金属の暴露が同一のタンパク質の発現量変化をもたらす事例も数多く検出され、単一のバイオマーカーを指標とした有害物質の同定は擬陽性や誤判定を招く恐れがあることが明らかとなった。そこで、複数のパラメータの挙動から暴露物質ごとの特徴を捉えて分別することを目的に、主成分分析法による3Dスコアプロット解析を行った結果、各々の暴露物質をプロット上で判別することに成功した。さらに、判別に寄与しているバイオマーカーの組み合わせをローディングプロット解析により抽出できた。このように、SELDI-MS法により環境指標バイオマーカーを組み合わせて検出する環境中の有害物質を一斉かつ迅速に検出するバイオアッセイ手段を開発した。
強制乾燥による乾燥収縮ひずみに基づくコンクリート系建築物のひび割れ原因推定手法

本研究は、既存鉄筋コンクリート造建築物から採取した供試体の強制乾燥試験を行って標準乾燥収縮ひずみを推定する方法により、ひび割れの原因を推定する手法の検討を行った。その結果に基づき次の提案を行った。(1)標準乾燥収縮ひずみ推定を目的としたコア供試体の強制乾燥試験手法(2)仕上材・環境条件を考慮した乾燥収縮ひずみの予測手法(3)(1)、(2)をふまえた既存建築物のひび割れ原因の推定手法本研究は、既存鉄筋コンクリート造建築物から採取した供試体の強制乾燥試験を行って標準乾燥収縮ひずみを推定する方法により、ひび割れの原因を推定する手法の検討を行った。(1)標準乾燥収縮ひずみ推定を目的としたコア供試体の強制乾燥試験手法(2)仕上材・環境条件を考慮した乾燥収縮ひずみの予測手法(3)(1)、(2)をふまえた既存建築物のひび割れ原因の推定手法平成20年度は、下記の検討を行った。1.ひび割れの実態調査:実建築物の内部・外部に発生したコンクリート・モルタルのひび割れについて、その発生状況とともに、発生部分の周辺環境条件(雨がかりの有無、日射条件など)、仕上げ条件(仕上材種類、劣化状況など)の調査を行い、基礎的なデータを得た。2.強制乾燥試験の試験方法に関する検討:強制乾燥試験のコア供試体への適用を考え、コア供試体の条件についての検討を行った。今年度は基礎的な検討として、コア供試体に相当する10φcmの長さを変えた供試体を作製し、その乾燥収縮率および強制乾燥収縮率の測定を行った。その際に、JIS A1129-1および3による測定とともに、レーザー変位計による測定を行った。そめ結果、コア供試体の長さが短い場合、標準乾燥収縮率の推定が難しい場合があること、レーザー変位計による測定はJIS A1129による方法と同等以上であるが、適切な測定位置を決定する必要があること等の知見を得た。この検討により、コア供試体による測定方法の方向性を得た。3.実環境下・仕上材を施工した場合の乾燥収縮ひずみの実測: W/C、仕上材の条件を変えた供試体の屋外暴露試験を実施し、その温湿度変化の測定を行った。その結果、水セメント比によって湿度の変化が異なること、仕上材種類によって温湿度の変化が異なること等の知見を得た。これらにより、屋外暴露状態におけるコンクリートの温湿度変化の基礎的な情報を得た。1.強制乾燥試験の試験方法に関する検討:今年度は、精度向上を目的として、乾燥器などの試験条件の検討とともに、乾燥程度の目安となる「乾燥指標体」の検討を行った。なお、今年度の検討においては、乾燥指標体として、標準砂を使用したモルタルを用い、その長さ変化・質量変化に基づき、コンクリート供試体の乾燥収縮ひずみを補正することとした。その結果、強制乾燥収縮試験では、正確な温度管理が必要であること、乾燥指標体とコンクリートの強制乾燥収縮率とは相関があり、乾燥指標体の質量に基づく補正により乾燥程度の異なるコンクリートの乾燥収縮率の比較が可能となること、などの知見を得た。ただし、今年度用いた乾燥指標体である標準砂モルタルは、作製が容易である反面、十分な精度が得られないことも考えられるため、今後さらなる検討が必要と考えられる。2.実環境下・仕上材を施工した場合の乾燥収縮ひずみの実測:昨年度に引き続き、W/C、仕上材の条件を変えた供試体の屋外暴露試験を実施するとともに、屋内環境における乾燥収縮ひずみの実測を行った。その結果として、長期的な屋外暴露では、標準的な乾燥収縮ひずみよりも大きなひずみとなっており、これは炭酸化収縮の影響によることがわかった。本結果より、長期材齢コンクリートより、標準的な乾燥収縮ひずみを推定する場合、乾燥収縮だけではなく、炭酸化収縮の影響を適切に考慮することが重要であることがわかった。平成22年度は、平成21年度までの実験結果に基づき、以下の検討を行い知見を得た。○強制乾燥試験結果を考慮した既存建築物のひび割れ原因推定手法の検討平成21年度までの実験結果に基づき、乾燥収縮ひずみを予測する数値シミュレーションモデルの作成を行った。本モデルは、乾燥収縮ひずみがコンクリートからの水分逸散に起因するものとし、コンクリート内部の含水状態を計算し、その結果から乾燥収縮ひずみを算出するものである。なお、本モデルは、コンクリートだけではなく、仕上材を施工した場合でも適用できるものとした。その結果、仕上材を施工した場合、初期は水分移動が抑制されるが、4年程度で仕上材がないものと含水状態が変わらなくなること、そのため、最終的な乾燥収縮ひずみは、仕上材の有無・種類によらず、コンクリートの乾燥収縮ひずみに依存すること、北海道における一般的な室内環境下では、恒温恒湿室の条件よりも乾燥収縮ひずみが進行しやすい条件となっているが、進行しやすさはコンクリート自体の乾燥収縮ひずみに依存すること等の知見を得た。○壁体供試体による検証実験作製して3年が経過した壁体供試体を用い、コア供試体を採取し、強制乾燥試験を行った。また、同一調合の梁型供試体の乾燥収縮ひずみと比較し、コア供試体においても、強制乾燥試験による標準乾燥収縮ひずみの推定は可能であることが示された。またこの方法を用い、既存コンクリート系構造物のひび割れ原因推定手法の提案を行った。
蛋白質工学による安定なスーパーオキシドデイスムターゼの開発

スーパーオキシドデイスムターゼ(SOD)はスーパーオキシド濃度を低下させ生体を酸素障害から保護する機能をもつため、臨床的に炎症、虚血性疾患などにおいて、全身または局所投与が考えられている。ところがSODは熱や変性剤に対し安定であるにもかゝわらず、反応生成物である過酸化水素により失活しやすいという欠点をもつ。我々はヒトのCuZu-SODのCDNAをクローンし、遺伝子工学的にアミノ酸置換を行い、大腸菌で発現させることにより安定なSODの生産を目指して研究を行った。ヒト胎盤CDNAライブラリーから分離した、ヒトCu、Zu-SODプラスミド_PSOD2から、ユリシンE_1プロモータを利用した発現プラスミドPUBE2を作製し、大腸菌W3110株に導入した。プラスミド保持菌をユリシンE_1遺伝子の発現を誘発することが知られているマイトマイシンCにより処理すると、ヒトSODが大腸菌蛋白質の12%程度を占めるにいたった。次にPUBE2から、部位特異的変異体作製のためのプラスミドPUBE118を作製し、オリゴデオキシヌクレオチドを用いて、Arg-143をHis,Asu,Aspに置換下SODを生産するプラスミドを作製した。これらのプラスミドを大腸菌TGIに導入し、マイトマイシン処理により誘発後、全蛋白の電気泳動分析を行ったところ、His,Asn,Aspのいずれの置換体も野性型(Arg)とほい同程度の蛋白が合成されていた。さらに、菌体の粗抽出液を電気泳動後SODの活性染色を行ったところ、His置換体は野性型に比べ、約1/10に活性が低下していた。またAsn置換体は1/100以下に、Asp置換体は全く活性が認められなくなっていた。本研究によってえられたSODのHis置換体は、今後さらにその安定性を多面的に検討する価値があるものと考えられる。昨年度作製した組換えDNApUBE2からSODの遺伝子を含む1073bpの断片を分離し、これをpUC118につなぎ込み、部位特異的変異体作製のためのプラスミドpUBE118を得た。次にArg-143をHis、Asn、Aspに置換するため、6種類のオリゴデオキシリボヌクレオチド21ーmerを化学合成した。これら合成DNAをプライマーにすると、ArgのコドンCGTを、CAT,CAC=His;GAT,GAC=Asp;AAT,AAC=Asnとすることができる。Amersham社製のmutagenesisキットを用いて、上記プライマーをpUBE118のSSDNAにアニールした後、DNA合成を行い、多数のクローンを得た。各クローンのDNA塩基配列を決定したところ、ArgがHis、Asn、Aspに置換されたpUBE118-1、pUBE118-2、pUBE118-3が得られた。さらに、上記プラスミドを大腸菌TG1に導入し、小スケールで培養し、マイマイシンC2μg/mlの存在下に37°Cで2時間誘発合成を行った。誘発後全菌体の蛋白の一部を12.5%SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行ったところ、His、Asn、Aspのいずれの置換体も野生型(Arg)とほぼ同程度誘発合成されていた。次に菌体の粗抽出液を12.5%の通常のポリアクリルアミド電気泳動にかけた後、SODの活性染色を行ったところ、His置換体は野生型(Arg)に比べ、約1/10に活性が低下していた。また、Asn置換体は1/100以下に、Asp置換体は全く活性が認められなかった。

以上の結果からArg-143の正の電荷はSOD活性に必須であることが強く示唆された。本研究によって得られたSODのHis置換体は、pUBE118-1から効率よく合成することが可能であり、しかも酵素活性をある程度保持していることがわかった。今後さらに、その安定性を多角的に検討する価値があるものと考えられる。
ノックアウトマウスを用いたPI(4)P5-kinaseの生理機能の解析

ホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼα(PIP5Kα)は、多彩な機能を有するホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP_2)を合成する酵素である。本研究ではPIP5Kαの生理機能解析を目的とし、PIP5Kαのノックアウトマウスの作製を行った。今年度はこのマウスの作製に成功し、表現型解析に着手した。PIP5Kα欠損マウスは生存可能であり、メンデルの法則に従って出生した、雌雄共に生殖可能であり、外見的には健常であった。PIP5Kαの生理機能解析の第一歩として、マスト細胞について解析を進めることにした。マスト細胞の増殖や分化、脱顆粒反応において、ホスホイノシチドの一種であるホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸(PIP_3)が中心的な役割を果たしている一方、PIP_2の関与についてはあまり知られていないからである。結果、PIP5Kα欠損マウスの骨髄由来マスト細胞では、マスト細胞への分化や増殖においては野生型と差がないものの、Fcε受容体刺激に伴う脱顆粒反応に異常をきたしていた。詳細なメカニズム解明に向けて、細胞内シグナリング分子の活性化、カルシウム濃度の変化を解析中である。また、マウス個体を用いたアレルギー反応についても解析を進めている。(1)多彩な機能を有するホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP2)を合成するホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼα(PIP5Kα)の生理機能解析のため、PIP5Kαのノックアウトマウスの作製を行った。まず、129J strain由来マウスES細胞のゲノムライブラリーから、PIP5KαcDNAをプローブとしたプラークハイブリダイゼーション法により、PIP5Kαのゲノムクローンを7種類単離した。シークエンスの結果、PIP5Kαのkinase coreドメイン(18399アミノ酸)の5'側に位置する2つのエクソン(2467および68106アミノ酸)を含むクローンを得ることができた。このDNA断片を用いてターゲティングベクターを構築し、ES(E14)細胞での相同組み換え体を作製した。現在、このES細胞を用いてキメラマウスを作製中である。(2)pip5kα^<+/->ES細胞を高濃度(2.53mg/ml)G418存在下で培養したところ、染色体の不均一分裂によりpip5kα^<-/->ES細胞を得ることができた。この細胞を用いて増殖、アポトーシス、接着、形態について解析したところ、野生型ES細胞との差は認められず、ES細胞におけるこれらの細胞生理応答にPIP5Kαは関与しないと考えられた。(3)内在性PIP5Kαを認識する抗体は市販されておらず、入手不可能なため、これのモノクローナル抗体を作製した。得られた抗体は、様々な臓器における内在のPIP5Kαを特異的に認識し、PIP5Kβやγとは交差反応しないことが明らかとなった。
不変多様体理論による非線形制御系の最適統合設計と計算プラットフォーム開発

本年度は,当初の研究機関を一年延長して,海外での共同研究によるさらなる調査を行った.申請者が進める安定多様体理論による最適制御設計理論とターンパイク理論との接点を探った.ターンパイク理論とは,計量経済学においてフォンノイマンやサミュエルソンなどの経済学者によって研究された最適成長曲線の理論である.デウスト大学のスワスワ教授の研究グループは,制御系におけるターンパイク理論において近年大きな貢献をしている.このグループとの共同研究では,申請者がこれまで行った幾何学的なアプローチを提案し,既存の結果を新しい視点から系統的かつ直感的に導出することができることを示した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H26年度では以下のような進展があった.申請者が開発したハミルトン・ヤコビ方程式の解法である安定多様体法について,高速数値解法の開発や非線形偏微分方程式系で表されるシステムに対する最適制御フィードバックの設計(以上西田博士との共同研究)のような理論研究,また,人工衛星の運用など宇宙工学で重要なコントロールモーメントジャイロの最適制御に対するシミュレーション研究などである.オブザーバ設計では,シルベスター方程式の解析解を用いた新しい手法を提案した.これはルーエンバーガーオブザーバのある種の非線形拡張であり,当初計画通り進んでいると言ってよい.分布定数系に対する非線形制御は,バーガース方程式の最適制御問題を考察し,固有値直交分解法を用いた非線形最適制御の可能性を示すことができた.H27年度では次のような進展があった.1.非線形メカニカル系の制御:ハミルトン・ヤコビ方程式(以下,HJ方程式)の解が一意にならない現象を倒立振子とアクロボット実験装置で実際に再現することができ,さらに非一意性が生じるメカニズムを明らかにした.2.宇宙工学(3体問題の軌道設計):中心多様体計算アルゴリズムとそのプログラム開発が進み,ハロー軌道の分岐計算などが可能となった.3.理論面:種々の拘束条件下での最適制御理論に進展があり,ラグランジュ未定乗数を導入したHJ方程式の解法を開発した.また,本研究課題を含めたこれまでの研究実績に対し,計測自動制御学会制御部門から制御部門研究賞(木村賞)の授与を受けた.これまで実システムでは確認されていなかったHJ方程式の非一意解を実例で示したことや,その発生メカニズムを解明したことなど,新しい知見が得られている.平成28年度の研究では次のような進展が得られた.1.計算理論:ハミルトン・ヤコビ方程式の解を構成する際の問題点であった,計算データの非一様性に対し,変分理論の改良を行い,以前より効果的な計算を行うことが可能となった.解軌道まわりでの安定多様体,不安定多様体をより適切に考えることが可能になりつつある.2.逆問題の利用:線形ロバスト制御理論で重要な役割をする逆問題を用いて,線形領域でのロバスト性が高く,なおかつ有効領域が広い非線形最適制御を構成する枠組みの提案を行った.アクロボットの制御などに適用してその有効性を実証できた.H28年度は,線形行列不等式によるロバストLQ制御を用いたが,特性多項式に着目した古典的な線形制御を基にした非線形制御についても考察を行い,この場合は逆問題で求めた評価関数が正定とならないことを見出した.この古典設計法は,機械系への制御では実績があり,これの非線形化は実用上意義が高いと考えている.3.ラグランジュ未定乗数を導入したハミルトン・ヤコビ方程式の解法について,磁気浮上系を用いた実験検証を行った.加速度制約を満足する非線形制御系の効果を確認することができた.実験装置への実装に際してもロバスト性が高くなる手法を開発した.4.本研究課題の中心である安定多様体法について,非線形分布定数系への拡張をスペインの研究チームと進めることを検討中である.対象としては熱方程式を考え,非線形性は単純な多項式とする案が有力である.より効率的な計算理論の開発への動機づけとなると考えている.逆問題を利用した非線形ロバスト制御の構成法を提案したこと,加速度制約下での最適制御が磁気浮上実験装置によって検証できたことなど,新しい進展があったため.平成29年度の研究では以下のような成果を得た.これまでの安定多様体法の研究では,一つの平衡点を最適に安定化する問題を扱ったが,本年度は複数平衡点間の遷移を最適に行う問題を考えた.このような目的のため,メカトロニクス制御への応用を中心に据え,アクロボットという不安定システムの制御問題に取り組んだ.このシステムには四個の平衡点があり,そのうち三個は不安定平衡点である.このようにアクロボットは,複数平衡点をもつメカトロニクス系の代表として興味深い対象である.アクロボットの平衡点遷移問題は,四個のうち二つを選び,状態フィードバックを施したシステムが一つの平衡点を漸近安定化し,その吸引領域がもう一つの平衡点を含むように設計する問題である.アクロボットシステムに対してこのような遷移問題を最適制御によって構成することが可能となった.この設計問題を通じて安定多様体法の適用に関し,計算・ソフトウェア・実装のすべての段階で効率的な設計が可能となったことを示すことができた.本年度の研究におけるもう一つの課題としていた最適サーボ系の設計においては,実用上十分とされる一つの積分器を含む最適制御設計に取り組んだ.この問題では中心安定多様体理論を用いることになるが,その際の計算理論の改善を行った.

以前までの我々研究チームの計算では近似を用いていたため,非線形が大きく,さらに追従指令値が大きいときには精度低下が顕著であったが,これに対する非線形ニュートン法の利用を考案し,中心安定多様体法へ組み込むことを行った.本研究全体を通じて,様々な制御応用を手掛け,実験検証を行ってきた.論文発表した研究は,いずれも最適制御による実験が報告されていない対象に対するものであり,本研究の目的である非線形最適制御の設計において,十分な有用性と独自性を示すことができている.本年度は,当初の研究機関を一年延長して,海外での共同研究によるさらなる調査を行った.申請者が進める安定多様体理論による最適制御設計理論とターンパイク理論との接点を探った.ターンパイク理論とは,計量経済学においてフォンノイマンやサミュエルソンなどの経済学者によって研究された最適成長曲線の理論である.デウスト大学のスワスワ教授の研究グループは,制御系におけるターンパイク理論において近年大きな貢献をしている.このグループとの共同研究では,申請者がこれまで行った幾何学的なアプローチを提案し,既存の結果を新しい視点から系統的かつ直感的に導出することができることを示した.安定多様体法による最適制御は,さらに適用例を開発した.計算ソフトウェアも同時に改良が進み,これまで未解決であった非線形分布定数系の最適制御に対しても可能性を示すことができた.拘束条件下での最適制御理論を完成させ,計算プログラムの開発と実験検証を行う.さらに,非線形オブザーバー設計問題についても取り組んでいく予定である.産業応用を見据え,計算理論とソフトウェアの効率化を推進したい.より多くの実験検証を行い,実績を深めていく.宇宙工学への応用として,探査機の軌道設計にも応用を試みる.ここでは,不安定閉軌道を対象とした安定多様体法の開発も重要な課題の一つである.今後は計算の高次元化に取り組む必要があるが,計算機パワーに頼らないアプローチの開発が望まれる.不変多様体理論を見直すことで高次元化が自然に行えると考えている.また,現実的なアプローチとしては,高次元システムを安定多様体法の枠組みの中で低次元化する理論の開発も有用であると考えている.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。不変多様体理論,特にシャドーイングについてより深く考察し,その計算アルゴリズム実現の研究を行う.さらに,非線形オブザーバ理論とその計算理論についてもより深い研究が必要である.実験装置の開発計画を理論研究の進捗に合わせ変更することにした.特に,新しい理論応用の可能性が見られることから,これの応用分野を見きわめてから装置開発を行うことにした.実験装置の改良を行うのには,高額の費用が見込まれるため,次年度使用を発生させ,まとめて使用することを考えている.2018年度にスペインにて共同研究を行う機会を得,これ利用してより進んだ研究を行うため,本研究課題の延長を行った.延長期間中に必要な研究経費のために研究費を残した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒドラ刺細胞分化に関与する蛋白とそれらの遺伝子

全ての刺細胞の分化過程の初期に発現する抗原を認識するモノクローナル抗体(Nmb-1)を分離してあったが、ヒドラ個体におけるこの抗現の発現パターンを蛍光抗体法を用い詳細に解析した。ヒドラの刺細胞分化の決定は刺細胞前駆体の細胞周期のS期とG_2期の境界で起き、また分化は非同調的に起きるためBDdr標識と抗体染色を組合せ発現時期を決定した。その結果、抗原は将来刺胞が生じる細胞質の一部に分化決定後約3時間で発現し始め、その後刺胞の成熟まで発現が続いた。次に、モノクローナル抗体が認識している抗原は何かをウエスタンブロッティング法で解析した。先ず刺胞を単離しSDSで溶解し、タンパクをPAGEで一次元に展開した。次いで、常法通りメンブランにブロッティング、一次抗体、パーオキシダーゼ標識二次抗体を作用させた。その結果、分子量やく40kdの位置に1本のバンドが検出できた。また、タンパクを多糖体分解酵素で処理すると抗体と反応しなくなる。従って、抗原は刺胞の形成に関与する糖タンパク質であると推論された。この糖タンパク質の構造と機能を調べる目的で遺伝子のクローニングを試みた。モノクローナル抗体をプローブとして既に用意してあったヒドラのCDNAライブラリィ(発現ベクターλgt11を使用)からスクリーニングを行なった。先ず、ファージプラークのメンブランのブロッティングを行い、次いで、一次抗体、パーオキシダーゼ標識二次抗体を作用させた。約60万クローンをスクリーニングした結果、3個のポジティブクローンを得た。現在それらのクローンの解析を行なっている。
細胞内潅流した単一骨格筋線維による興奮収縮連関の生理学的・薬理学的研究

骨格筋の興奮収縮連関における未解決の最大問題、すなわち、T管膜の脱分極が隣接する小胞体からのCa放出を惹き起こす分子機序を明らかにするのが本研究の最終目標である。このためさしあたり、細胞内環境を種々に変えた時、脱分極ーCa放出関係がどの様に変わるかを詳細に調べる事を当面の目標として、骨格筋の細胞膜、T管膜を生理的状態に保ったまま細胞内環境を容易に変えることの出来る縦切りカット・ファイバー標本を開発、完成し、それを用いて新知見を得た。骨格筋から単一筋線維を分離し、これをシリコン・グリースを塗った、2枚の窓をあけた鈎型のアクリル片で挾み込むことによって、筋線維を窓部分を介して絶縁されれ2つの槽(poolEとpoolI)の間に置く。poolEにはリンゲル液、poolIには弛緩液を入れ、poolI側の線維の細胞膜を機械的に、またはサポニン処理により、その選択的透過性を破壊し、細胞内poolIと通じさせる。両槽間の電位と、その間を流れる電流とを測定、制御して膜電位固定を行い、その結果放出されるCa量をCaと結合して蛍光強度を変える色素、furaー2を用いて落射蛍光顕微鏡下に測定した。膜電位固定の電流の測定から、この標本の細胞膜、T管膜のNa及びKチャンネルは生理的状態を保っていることが示された。poolIの溶液交換によって細胞内液はKイオンの場合には数分以内に、色素の場合でも20ー30分で完全に置換された。脱分極の大きさと放出Ca量との関係は、ほぼ知られている通りのものが得られた。この様に、充分に実験可能な方法の開発に成功したので、これを用いて、細胞内のCa濃度を強く緩衝した条件下でも、脱分極によるCa放出は少なくとも減少はしない事が示され、生理的なCa放出は「CaによるCa放出機構」を介するものではないという我々の従来からの主張が裏付けられた。今後、更に種々の細胞内条件下で、実験を行い、生理的Ca放出の特性を明らかにする。骨格筋の興奮収縮連関における未解決の最大問題、すなわち、T管膜の脱分極が隣接する小胞体からのCa放出を惹き起こす分子機序を明らかにするのが本研究に最終目標である。骨格筋から単一筋線維を分離し、これをシリコン・グリースを塗った、2枚の窓をあけた鈎型のアクリル片で挾み込むことによって、筋線維を窓部分を介して絶縁された2つの槽(pool Eとpool I)の間に置く。pool Eにはリンゲル液、pool Iには弛緩液を入れ、pool I側の線維の細胞膜を機械的に、またはサポニン処理により、その選択的透過性を破壊し、細胞内をpool Iと通じさせる。

膜電位固定の電流の測定から、この標本の細胞膜、T管膜のNa及びKチャンネルは生理的状態を保っていることが示された。pool Iの溶液交換によって細胞内液はKイオンの場合には数分以内に、色素の場合でも20ー30分で完全に置換された。脱分極の大きさと放出Ca量との関係は、ほぼ知られている通りのものが得られた。この様に、充分に実験可能な方法の開発に成功したので、これを用いて、細胞内のCa濃度を強く緩衝した条件下でも、脱分極によるCa放出は少なくとも減少はしない事が示され、生理的なCa放出は「CaによるCa放出機構」を介するものでないという我々の従来からの主張が裏付けられた。今後、更に種々の細胞内条件下で、実験を行い、生理的Ca放出の特性を明らかにする。
顔画像に基づく肌のきめモデルの構築と顔画像処理への応用

顔画像合成では、顔の特徴的な部位(例:目じり)に特徴点と呼ばれる点を取り、顔の特徴を記述する。しかし、この特徴点は一般的には位置情報であり、形状の操作には適しているが、肌のきめなどのテクスチャに分類される情報に対しては、効果的に操作することができない。本研究では、「肌のきめ」に着目し、肌のきめを記述する構造を検討すると共に、肌のきめの程度を操作する手法の開発を進めてきた。肌のきめの操作が可能となれば、こどもの肌から大人の肌へ、あるいはその逆といった操作が可能となる。また、他の年齢知覚に関わる要素とあわせ、複合的に操作することで、リアルな年齢操作が可能となる。肌がどのような特性を持っているかを知るためには、複数の肌の情報が必要である。そこで、年代ごとに複数の顔画像を収集した年代別顔画像データベースの構築を進めた。一般的に顔画像データベースというと、20代から40代程度の成人の顔画像で構成されることが多いが、本研究の性質上、より広範囲な年齢幅での顔画像が必要となることから、2年間で0歳から80歳代まで、500名を超える顔画像を収集した。収集した肌のきめ画像データを用い、肌のきめの年齢特徴の検証を行った。肌のきめは、毛穴などの周りにできた微小な皮膚の凹凸から成り立っていると考えられる。これらの凹凸は2次元画像では肌の色の濃淡として表現できる。この濃淡の繰り返しを波と考え、波の状態を操作する手法の開発に取り組んだ。こどもの肌は濃淡の変化が少なく、毛穴の間隔も密である。一方、大人は濃淡の変化が大きく、毛穴の間隔が広い。この性質を利用し、波の周波数と振幅を操作する手法を検討した。年代ごとにカテゴリ分けした顔画像の肌のきめについて統計分析を行い、年代ごとの肌のきめ(濃淡)の程度と、ばらつきを計測した。また、これらの値を個人の顔画像に適用することで、肌のきめの操作が可能であることを確認した。本研究では、「肌のきめ」に着目し、肌のきめを記述する構造を検討すると共に、肌のきめの程度を操作する手法の開発を進めている。そこで、年代ごとに複数の顔画像を収集した年代別顔画像データベースの構築を進めている。一般的に顔画像データベースというと、20代から40代のくらいの成人の顔画像で構成されることが多いが、本研究の性質上、より広範囲な年齢幅での顔画像が必要となる。今年度は、60代以上を中心に3歳から80歳代まで、約200名の顔画像を収集した。収集した肌のきめ画像データを用い、肌のきめの年齢特徴の検討を行っている。これらの凹凸を2次元画像で表現すると肌の色の濃淡として捉えることができる。この濃淡の繰り返しを波と考え、波の状態を操作する手法の開発に取り組んでいる。こどもの肌は濃淡の変化は少なく、毛穴の間隔も密である。この性質を利用し、波の周波数と振幅を操作することで、きめの操作を行う手法を考案中である。

この濃淡の繰り返しを波と考え、波の状態を操作する手法の開発に取り組んだ。こどもの肌は濃淡の変化が少なく、毛穴の間隔も密である。一方、大人は濃淡の変化が大きく、毛穴の間隔が広い。この性質を利用し、波の周波数と振幅を操作する手法を検討した。年代ごとにカテゴリ分けした顔画像の肌のきめについて統計分析を行い、年代ごとの肌のきめ(濃淡)の程度と、ばらつきを計測した。また、これらの値を個人の顔画像に適用することで、肌のきめの操作が可能であることを確認した。
流体励起振動を用いたマイクロ発電機の研究

薄膜間流路に薄膜固体を設置し、流路の流れ条件に対する薄膜固体の運動の力学モデルを提案した(H18年度)。この力学モデルに対して、本学設置のMetalabソフトを活用してシミュレーションを行った。昨年度では、流れ直交方向に対して無限、すなわち二次元無限薄膜体を想定してシミュレーションしたが、今年度は薄膜体の流れ直交方向の境界条件を考慮したシミュレーションを実施した。その結果、薄膜固体の長さLと幅Bとの比率L/B(形状係数)により、流れ条件との組み合わせにより薄膜固体が不安定振動(自励振動)する条件が存在することを明らかにした。このミシュレーション結果を活用すると、二次元流れの運動エネルギーを薄膜固体の縦方向自励振動に運動変換、すなわちロスゼロでエネルギー変換することが可能であることを検証した。このシミュレーション結果に基づき、プラスティックス製マイクロ流路内に一定流速になる流れ場装置を試作し、そこにPDMS製の薄膜固体を自由保持し、流れ条件に対する薄膜固体の運動をCCDカメラにて実体表示できるシステムを構築した。これを用いた予備的実験から、特定の流れ条件下では、薄膜固体が不安定(自励振動)振動することが観察され、この発生条件は、薄膜固体の幾何寸法と流れ条件で決定され、従来の流路内不安定振動として理解できることが検証された。この縦方向の不安定振幅エネルギーをインダクタンス等で電気エネルギーに変換すれば、高効率にてマイクロ電気エネルギーをとり出せうることの可能性を明らかにした。まず、シミュレータの構築を行った。設備備品費として挙げた、シミュレーション用PCを用いて、粘性力を考慮したシミュレータを開発した。これまでの検討では無限幅近似を使用していたが、振動体側方からの流体の漏れを考慮したシミュレータを作成した。また、本研究のターゲットである毎分数リットルの流量域で動作するプロトタイプを作成した。プロトタイプの振動周波数、波長、振動波形を、レーザ光の反射角の変化をPSDにより検出し計測した。消耗品費として挙げた、流量計、圧力計、装置のPCによる計測制御用ソフトウェアとしてLabviewを用いた。シミュレータの結果とプロトタイプの測定結果の比較を行った。プロトタイプは、2枚のアクリル板の間にテフロン製のシートを挟み込む事で流路を形成し、振動体としてはアルミニウムを蒸着したポリエステルフィルムを用いた。また、3001000v程度の高圧供給回路と高圧・微小電流の発電出力を、効率よく取り出すための整流回路の検討を行ったが、減税のところダイオードの漏れ電流による効率低下により十分な結果が得られていない。18年度の成果としては、プロトタイプおよび測定系の確立ができたこと、振動体側方からの流体の漏れを考慮したシミュレータを作成したことが挙げられる18年度は国内会議での発表一回を予定していたが、学会が東京で行われたため支出は無かった。