hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホール輸送性ラジカル高分子の合成と有機電子デバイスへの応用

1.ホール輸送性ラジカル高分子として、ポリ(4-N-t-ブチルーN-t-ブチルオキシアミノ)トリフェニルアミン-alt-1,3-(5-ヘキシロキシ)フェニレンビニレン)p1(Mn=5500,Mw/Mn=1.2)を新規に合成した。重合法を含めた合成経路を探索し、9ステップで効率的な合成経路を見いだした。2.ラジカルポリマーp1をITO(インジウム-スズ酸化物)透明電極上にスピンコート法によりTHF溶液から成膜し、Auを真空蒸着した単層素子では、それぞれ最大35(mA/cm^2)の電流密度を示した。電流電圧曲線はFowler-Nordheim分析より求められた、陽極ITOとの注入障壁は0.18eVと見積もられ、効率的なホール注入を示唆した。3.ラジカルポリマーp1をホール注入層とした有機EL素子(ITO/p1/4,4'-ビス(N-1-ナフチル-N'-フェニルアミノ)ビフェニル/トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム/LiF/Al)においては,最大1800cd/m2の最高輝度を観測し、ラジカルポリマーp1がホール注入層として応用可能であることを明らかにした。4.4-ビス(4-メトキシフェニル)アミノフェニル-N-t-ブチル-N-オキシアミン(1)のポリカーボネート分散膜をニッケル/アルミナ陽極基板上に塗布し、陰極としてアルミニウムを真空蒸着した単層素子は、極低温、高磁場下において正の磁気抵抗(3%)を示した。新規ホール輸送性材料としてニトロキシドラジカル高分子が有効であることを初めて明らかにするとともに、有機EL素子および、磁気抵抗素子へと応用に成功した。新しいホール輸送性官能基群として、ニトロキシドラジカルが応用可能であること、高いホール注入輸送特性が、磁気応答性を示す可能性があることを明らかにした。これらの成果は、Polyhedron誌に掲載が決定しており、ChemicalCommunication誌およびPolymer Journal誌に投稿中である。ホール輸送性ラジカル高分子のモデル化合物として、2-[N-(4-メトキシフェニル)-N-{4-(N-t-ブチル-オキシアミノ)フェニル}アミノ]フェニル-4,4,5,5-テトラメチル-イミダゾリン-3-オキシド-1-イル(1)および1,3,5-トリス[N-(4-メトキシフェニル)-N-{4-(N'-t-ブチル-N'-オキシアミノ)フェニル}アミノ]ベンゼン(2)をそれぞれ新規に合成した。保護基の探索を含めた合成経路を検討し、それぞれ6、4ステップでの効率的な合成経路を見いだした。ダイラジカル1およびトリラジカル2の電子状態を、サイクリックボルタンメトリー、電解ESR、低温ESRおよび超量子干渉型磁束計を用いた磁化測定から明らかにした。酸化還元電位はそれぞれ-0.14、-0.27(V vs Fc/Fc^+)であり、可逆な還元過程を示した。また、ESR測定よりこれらの酸化過程が不対電子スピンの酸化に由来することを明らかにした。低温ESRおよび磁化測定より、1の不対電子は、分子内で強磁性的に相互作用しており、基底状態が三重項にあることを明らかにした。2の磁化測定においても、4.2 Kでのスピン量子数Sは2/2であった。1および2のポリカーボネート分散膜をITO(インジウム-スズ酸化物)透明電極上にスピンコート法により成膜し、Auを真空蒸着した単層素子では、それぞれ最大23、56 (mA/cm^2)の電流密度を示し、ニトロキシドラジカルがオリゴラジカルに拡張されてもホール輸送能が維持されていることを明らかにした。現在、ダイラジカルの分散膜のホールドリフト移動度および磁場中での電流電圧特性の挙動を素子作製条件とあわせて検討している。また、ダイラジカルの電子/スピン状態について得られた知見を論文(英:Chemical Communication誌)への投稿を予定している。

新規ホール輸送性材料としてニトロキシドラジカル高分子が有効であることを初めて明らかにするとともに、有機EL素子および、磁気抵抗素子へと応用に成功した。新しいホール輸送性官能基群として、ニトロキシドラジカルが応用可能であること、高いホール注入輸送特性が、磁気応答性を示す可能性があることを明らかにした。これらの成果は、Polyhedron誌に掲載が決定しており、ChemicalCommunication誌およびPolymer Journal誌に投稿中である。
内側不安定型膝関節症誘導モデルマウスの疼痛メカニズムの解明

内側不安定型膝関節症モデルマウスのknee-bend ScoreをLinton社製Incapacitance testerにて測定したところ、術後7週より有意に患側肢の荷重割合が減少していることが明らかになった。機械刺激閾値に対する閾値低下も術後8週以降の患肢で認められた。これらの結果より、当モデルマウスの患側には膝関節症由来の痛みが発症していることが示唆された。しかし、同モデルを用いたこれまでの研究報告に比較し、膝関節症発症時期がやや遅いが、これは若年マウスを使用しているためと推察される。次に、術後8週のマウスの脊髄スライス標本を作成し、脊髄後角膠様質細胞よりパッチクランプ法を用いて興奮性および抑制のシナプス電流の記録を行ったが、膝関節症により痛みが誘導される時期にはマウスの週齢は13週齢以上となり、これまで申請者が電気生理学実験で使用していた5-6週齢のマウスと比較し、細胞状態を安定し維持するのが難しく、解析に十分な記録取得に至っていない。本実験で、内側不安定型膝関節症誘導モデルマウスは患肢に機械刺激に対する疼痛過敏を発症していることが明らかとなった。しかし、痛みのメカニズム解明に予定した脊髄スライス標本を用いたパッチクランプ実験のデータ取得に難渋している。しかし、比較的若齢マウスでも、膝関節症に由来する疼痛閾値の低下を認め、膝関節症の痛みのメカニズム研究に非常に有用なモデルであることが示唆されているため、引き続き電気生理学実験を行う予定である。本研究で用いたモデルマウスは膝痛を示すことが示された。膝関節症による痛み発症のメカ二ズム解明に本モデルが役立つと考えられる。そこで、電気生理学実験を継続中である。脊髄スライス標本の状態を安定させるために、標本摘出後のリカバリーの状態を、灌流液の温度条件、灌流液の組成、記録時の灌流液の流速などを変更し、至適条件を模索している。本年度は、マウスのOAモデル作りを中心に研究を遂行した。モデルマウスとして関節不安定型膝関節症誘導モデルマウスを採用した。具体的には、5週齢雄性ddyマウスをセボフルランで麻酔し、顕微鏡下に右後肢の内側半月板全切除術を施行した。OAマウスの疼痛観察としてKnee-bend ScoreをLinton社製Incapacitance testerを用いて計測した。これまでの文献より、左側後肢を健側とし、患側が健側の70%以下になった場合を有意差ありと判定した。本モデルマウスは、術後4週間と比較的早期にOAが誘発されると報告されているため、術後4週後でweight bearing測定を行った結果、有意差を認めなかった。そこで、さらに術後6週、10週でも同様の計測を行ったところ、術後10週では健側に比較し患側では有意に荷重の割合が減少していた。現在、さらに観測期間を7週後、8週後にも行うことで、OAマウスの疼痛の発症時期についてより詳細な検証を行っている。また、マウス後肢足底における疼痛閾値の過敏性について、熱刺激および機械刺激に対する閾値をそれぞれ、熱刺激鎮痛効果測定装置(IITC 390型)およびVon Frey式圧覚閾値測定装置(UGO BASILE社37450)を用いて測定し検証した。術後10週のマウスの患肢では機械刺激に対する閾値の低下がみられた。現在、さらに詳細に統計学的解析を行っている。OAモデルマウスの疼痛発症時期が、報告されているOA発症時期とすれており、次の電気生理学実験を行うマウスの適切な週齢を決定するのに時間がかかっている。電気生理学実験は、脊髄スライスの細胞の状態をいかによい状態で保つかが実験の成功のカギを握るが、神経細胞は週齢がたつほど生存状態が悪くなるため、当モデルマウスを用いた脊髄における神経伝達の評価を適切に行う週齢数を検討するのに時間がかかっている。マウスのOAモデルで、患肢の膝の痛みの解析が進んだため、膝痛モデルとしての確立が進んだと考えられる。

次年度以降はこのモデルマウスを用いて、膝痛発症のメカニズムについて、主として電気生理学実験を行い、脊髄レベルにおける神経伝達の変化について検証し、メカニズムに沿った治療法の開発に向けて、ターゲットとなる分子の検索を行う。本研究で用いたモデルマウスは膝痛を示すことが示された。膝関節症による痛み発症のメカ二ズム解明に本モデルが役立つと考えられる。そこで、電気生理学実験を継続中である。脊髄スライス標本の状態を安定させるために、標本摘出後のリカバリーの状態を、灌流液の温度条件、灌流液の組成、記録時の灌流液の流速などを変更し、至適条件を模索している。当初初年度に購入予定であったIncapacitance testerは金額が大きいため、他研究グループよりレンタルさせていただき使用することが可能となったため、物品費は主として実験動物の購入金額に当てられた。ただし、進行具合の欄でも述べたように、適正な実験条件を決定するために、当初予定していたより必要なマウスの購入数が増加したため、その分に当てることとした。次年度以降は電気生理学実験を主体に予定しているため、動物の購入および試薬購入に使用予定である。また、動物実験施設使用料等はその他の項目で計上しているため、次年度も当初の予算を上回る可能性が極めて高いと考えられる。初年度に購入よていであったIncapacitance testerは、他研究グループが所持されている同機種をレンタルし実験データ取得が可能な状況となったために、購入は見送った。本年度、電気生理実験で使用している灌流液の加温装置が古くなり温度調整機能に不具合が生じたため新規購入した。しかし、当初購入予定のIncapacitance testerに比較し金額が小さかったために余剰金が発生した。
eラーニングによる多聴支援プログラムの開発とその自律的学習効果の検証

東京外国語大学英語学習支援センターにおいて、自律的英語多聴学習支援のためのeラーニング・プログラムの開発を行った。学習コンテンツとしては、アルクとの共同研究のもとで、主に英語通信教材の「ヒアリング・マラソン」をデジタル化して利用した上で、独自に理解確認問題と訓練プログラムを設け、詳細な学習ビヘイビアログにより、学習者の多聴ストラテジーと多聴時間およびTOEIC-IPによる英語能力スコアとの関係を分析した。東京外国語大学英語学習支援センターにおいて、教育情報化支援室の協力のもと、英語多聴学習支援のためのeラーニングプログラムの開発を行った。学習コンテンツとしては、アルクとの共同研究のもと、英語通信教材の「ヒアリング・マラソン」2008年度12ヶ月分のコンテンツをデジタル化した上で、理解確認問題を設けた。作成した教材は、ドラマ教材、会話教材、ニュース教材、インタビュー教材の4つの教材タイプに分かれ、月ごとのマンスリー・テストもプログラム化した。開発されたプログラムは東京外国語大学のTUFS e-LearningSystem上に実装され、各ページのアクセスログに加えて、学習時間や問題の正答数の履歴だけでなく、どのボタンを押したかなどの詳細なビヘイビアログも確認できるように設計された。プログラムは英語学習支援センターの実施する英語自律学習プログラムの一環として設定され、2年次主専攻英語および副専攻英語履修者に対しては、授業外に実施する単位認定課題の一部として、上記のコンテンツのうち、3ヶ月分の学習が課された。2009年度の英語多聴学習支援eラーニングプログラム登録者数は480名であり、うち、課題達成者数は423名(88.6%)であった。また、課題と平行して、TOEIC-IPテストが入学時に引き続いて、1年次末および2年次末に実施された。これらの能力スコアデータは学習履歴とともに分析され、効果的な学習ストラテジーの分析を行うのに寄与する。上記eラーニングシステムにおいては、学習ログはサーバー上には記録されているものの、学習者が自己の学習状況を詳細に確認することは出来なかった。そこで新規に学習ログ閲覧システムを開発し、学習者が自己の学習をモニターできるシステムを開発した。そのことにより、今後の学習において、学習者が自律的に最適な学習ストラテジーを模索していくことが可能となった。東京外国語大学英語学習支援センターにおいて、教育情報化支援室の協力のもと、英語多聴学習支援のためのeラーニングプログラムの継続開発を行った。学習コンテンツとしては、昨年度からの引き続きのアルクとの共同研究のもとで、英語通信教材の「ヒアリング・マラソン」2008年度12ヶ月分のコンテンツのデジタル化に加えて、同一のプラットフォームで実行可能な雑誌「English Journal」(アルク)内の記事のデジタル化および理解確認問題に開発にも着手した。昨年度に東京外国語大学のTUFS e-LearningSystem上で稼働するプログラムの開発および実装を行ったが、今年度は昨年度に開発した学習ログ閲覧システムを実装し、学習者が自己の学習をモニターできる環境を整えた。そのことにより、管理者側でも学習状況の確認が容易となり、英語学習支援センターの実施する英語自律学習プログラムの一環として、2年次主専攻英語および副専攻英語履修者に対して授業外単位認定課題として実施した学習結果の詳細なモニター分析を行った。昨年度のビヘイビアログの分析等を参照し、今年度はポイント理解に加えて、詳細理解も尋ねるような理解確認問題の複数問題化、学習モデルの精緻化などを行い、学習システム上に反映した。また、次年度の実装に向けて、チャンク訳の作成やポーズ入り音声の作成など、さらに多様な学習形態をサポートするための素材加工を行った。次年度にはこれらの深化させた学習モデルの実装を行うことに加えて、教材の絶対量を増やすため、2009年度「ヒアリング・マラソン」コンテンツや「English Journal」コンテンツのデジタル化にも着手し、卒業年次を迎える主たる学習支援の対象者が、社会に出てからも継続して利用可能な学習環境の整備に向けて取り組んでいきたい。学習コンテンツとしては、昨年度からの引き続き、アルクとの共同研究のもとで、英語通信教材の「ヒアリング・マラソン」2008年度に加えて、2009年度の12ヶ月分のコンテンツのデジタル化、英語学習雑誌「English Journal」(アルク)内の記事のデジタル化および理解確認問題の開発を推進した。昨年度に東京外国語大学のTUFS e-LearningSystem上で稼働するプログラムに、本プログラム独自の学習ログ閲覧システムを実装し、よりきめ細かな学習状況のモニタリングを学習者、管理者の双方が可能な環境を整えたが、今年度はデジタル化されたコンテンツの自動アップロード・システムの構築を行い、今後、多量の教材を追加していくにあたっての基盤システムの強化を行った。データの分析にあたっては、昨年度から継続して、英語学習支援センターの実施する英語自律学習プログラムの一環として、2年次主専攻英語および副専攻英語履修者に対して授業外単位認定課題として実施した学習結果の詳細なモニター分析を行い、学習ストラテジーの分析を行なった。そして、これまで一部の教材でしか利用可能でなかった追加トレーニングの汎用化を図り、他の教材においても、より柔軟な学習設計による学習が可能となるようにプログラム改善を行った。

今後、研究指定期間終了後にも、コンテンツの一層の充実と多様化を図り、社会に出てからも継続して利用可能な自律学習環境の整備に向けて取り組んでいきたい。
広島原爆関連資料の地理情報システム化に関する研究

平成22年度は,以下の3点について取り組んだ。1)地図のラスター/ベクター変換と修正,2)データベース構築と修正,3)デジタル地図と被爆者データのGIS上での結合と修正である。1)については,爆心地から22.5kmの範囲のデジタイジングと属性入力を行った。結果として,約15,000軒分の家屋ポリゴンを作成し,1,000軒の地番コードと500軒分の世帯主名を家屋ポリゴンの属性として入力した。そのほか,道路線(ラインデータ)を作成した。また,平成21年度に作成した家屋ポリゴンと鉄道線,市内電車線,河岸線について,他の地図資料を参考に修正した。2)については,原爆放射線医科学研究所が保有する「原爆被爆者データベース」の被爆住所(地番)をコード化した。データベース内の地番まで住所が確認できる約20,000人分について,10桁の数字を附しデータベースに格納した。3)については,家屋ポリゴンとデータベースに附した地番コードにより,GIS上で自動的にマッチングできるように作業を行った。長屋など複数の建物に同一の地番が割り当てられている場合は,うまくマッチング出来ないことが明らかとなった。そのほか,昭和初期の広島市中心部のデジタル地図が成果として得られ(平成21年度と22年度の合計で約62,000軒分),貴重な地図資料を劣化しない形で保存することができた。また,このデジタル地図を作成したことにより,今後,他の空間データと重ねあわせて分析することが容易となり,原爆被害の実相解明につながる新たな知見へと結びつく可能性を持つ。一方で,家屋の高さや材質など入力する属性を増やすなど改善の余地も残されている。平成21年度は,1)ベクターデータ化する地図資料の検討,2)検討した紙地図のラスターデータ化,3)2)のベクター変換,4)データベース内の被爆地点住所のコード化,を進めた。1)については,データ量と精度,相互の年代の近さなどを考慮し「広島市都市計画図」(19251928年作成,縮尺2500分の1)<建物ポリゴン作成用>,「広島市戦前戸別詳細図」(1930年ころ作成,縮尺約1200分の1)<地番データ入力用>,「原爆被災全体像調査戸別復元地図」(1969年作成,縮尺不明)<アンケート調査により被爆直前の街並みを再現したもの:世帯主名など属性データ入力用>,「米軍撮影広島市空中写真」(1945年7月撮影)<「広島市都市計画図」の幾何補正と建物の形状把握用>を用いることにした。2)および3)に関しては,ラスターデータ化した地図を幾何補正し,GISを用いて爆心地を中心に40, 541軒分の家屋ポリゴンと,当時の鉄道線,市内電車線,河岸線(ラインデータ)を作成した。4)に関しては,「町名(3桁)+官・甲・乙などの漢字(1桁)+地番(3桁)+枝番(2桁)」の9桁でコード化することにした。作業の過程で以下の点が課題として明らかとなった。1.用いた地図資料に若干の年代の差があるため,建物ポリゴンに属性を入力する際に建物の特定が困難な場合がある。2.複数の建物に同一の地番が割り当てられていることがあり,うまくマッチングできない場合がある。来年度は,ポリゴン化する地域の拡大と属性データの追加入力を進めつつ,上記の課題について改善を図りたい。
禅僧仮名法語の思想的なマッピング

初年度の主な作業としては資料収集と調査の他に、日本禅籍の再検討に基づいて中世末期以降の臨済宗の思想的な特徴を探る研究も行った。現段階においては、中世末期の臨済宗を大燈派と夢窓派(五山派)の二つのグループに分けているが、それは近世まで続いた禅思想の二つの軸であった可能性が高い。その分類をさらに細かくする必要があるが、それは研究の途中段階である。予想されていた結果(例えば『大燈国師仮名法語』はやはり大燈派の特徴である「教門」拒絶の立場を取っている)の外に、意外な発見もあった(例えば、『永平仮名法語』は曹洞宗の立場ではない事は既に指摘されていたことだが、思想的に大燈派に近いという事は新しい発見である)。また、当初研究対象でなかったテキストを視野に入れる事になった。特に、仮名法語として意識されていない『永平和尚業識図』について国文研と駒澤大学で調査した結果、道元に擬された点や挿絵に一貫性が見えてきたが、これとは別に全く異なる系統に属する枋木家蔵の写本があってその内容の研究を始めた。さらに、花園大学や名古屋大学の研究者との交流の際に鎌倉時代のテキストは後に仮名法語として扱われた事が判明し、そのテキストも本研究の目標である「思想的マッピング」に入れることにした。当初予定していた資料調査は概ね予定通りに進んでいる。調査できなかった資料(東福寺蔵『大応国師仮名法語』)があったが、一方新しい資料を発見出来た(『業識図』)。なお、今年は研究分析が大きな部分であったため仮名法語の具体的な検討は数件に留まった。大燈派と夢窓派の対立を中世禅思想史に位置づけたのは研究の大きな進展である。鎌倉期、つまり大燈と夢窓以前の禅僧の仮名法語の分析が残っている課題ではあるが、道元の仮名法語で分かったように、室町後期の見解が含まれているテキストがあるため出来上がりつつある分類基準がそれらにも適用できる可能性が高まった。以上のことから残り2年間で仮名法語の全体的な分類を行うための下準備をほぼ整えたと言える。今後の作業は仮名法語の分析と分類になる。なるべく網羅的に進めたいと考えている。具体的にはデータベースの形になるが、分類の理由を実証的に提供するのがその際の課題になる。その根拠や全体的な論法について論文の形に纏めると共に、国際会議であるEAJSでも発表する予定である。調査先の事情により見送った京都への出張を次年度に繰り越した。
中世イギリスの言語と文学に関する綜合的研究-第8期

3)テクスト研究の厳密化を促すため、刊本・写本テクストの電子テクスト化を、Beowulf,Chaucer,The Destruction of Troyほかについて行い、Manly-Rickert版Chaucer,The Canterbury Talesについては引き続きコンコーダンスの作成作業を継続し、C以下を公刊した。入力し、厳密な校正を行った磁気テクストは中世英語テクスト・ア-カイヴ(META)として公開データベースとして広く全国共同利用に供する予定である。1.本研究課題第3-7期において刊行したBeowulfとChaucerに関するKey-Word Studiesシリーズの改訂増補の作業に加え、他の重要語彙で追加すべきものの検討を行い、それらを含めさらに総合的深層的基礎研究を行った。第1回研究打合せ会(4年7月12日)の小野の研究報告「OE語彙研究の課題」はその成果の一部であり、昨秋来日のオックスフォード大学のT.F.Hoad氏との討議からも多くの成果を得た。それらの成果は平成5年度にKey-Word Studies in Beowulf,Key-Word Studies in Chaucer(仮称)としてまとめ公刊の予定。2.上記の研究に不可欠な基礎研究資料となるBeowulf,Chaucer関連の一次、二次資料の系統的網羅的収集に努め、そのリスト作成作業も同時に進めた。原写本のカラー・スライドが必要となるものについてもその収集作業を進めた。3.上記研究にとり不可欠となるBeowulf,Chaucerの拠るべきテクストの検討作業を進めた。第2回研究打合せ会(5年1月31日)の大泉の研究報告「Harvard Chauceu」はその成果の一部であり、安東記念論文集、野口記念論文集及び『「ピータバラ年代記」の言語』にも分担員の多くがその成果を発表している。Variorum Beowulfについては、原写本からの転写を小川、久保内など数人が分担し在外研究などの機会を利用してBLでの転写作業に当ることができた。4.OE・ME期の諸写本テクストの校訂では、松本を中心にThe Destruc-tion of Troyについて主として行った。成果は平成5年度に公刊の予定。写本マイクロフィルムによる閲読作業は、設備備品として購入できたマイクロフイッシュ・リーダーにより順調に進めることを得た。5.『中世英語英文学研究作績リスト』改訂増補の作業は1983年版以降分収録の補遺版を英語版で公刊すべく作業を進めた。3)テクスト研究の厳密化を促すため,刊本・写本テクストのコンピュータ可読テクスト化をBeowulf,Chaucer,The Destruction of Troyほかについて行い、Manly-Rickert版Chaucer,The Canterbury Talesについては引き続きコンコーダンスを作成作業を続け、一部公刊した。入力し、厳密な校正を行った磁気テクストは中世英語テクスト・アーカイヴ(META)として公開データベースとして全国共同利用に供する予定である。4)中世英語英文学研究業績リストは、1983-1990年の研究業績を対象とする英語版(改訂増補版)を公刊した.
補償光学系の空間周波数領域でのエイリアジング除去による性能向上の検討

空間周波数フィルターを導入してエイリアジング成分を除去して性能向上を図る手法を提案した。特に曲率型(ロジェ方式)の補償光学系で、周期性と等方性の良好な六方配置の素子開口とそれに合わせた空間周波数フィルターの利用、および、波面センサー内の像面へのフィルターの配置を提案し、計算機シミュレーションで像の分解能の向上を確認した。さらに、回折光学的な空間周波数帯域の分割との組み合わせを検討した。該当年度においては、まず、基礎的な研究として36素子の補償光学系について、空間周波数領域でのエイリアス低減と性能向上に関してシミュレーションを行い、結果をまとめた。結果に関しては、空間周波数領域でのエイリアスによる性能低下に関しての問題提起と合わせて、日本光学会で発表している。研究内容の詳細は、まず、補償光学系において波面センサーのサンプリング周期を超えるような高次の揺らぎ成分が空間周波数上でエイリアスを生じて性能の低下を引き起こす問題を定式化した。それに対し、ロジェ式の曲率型補償光学系の場合には、波面センサー内部に元々存在する像面にマスクを配置することで空間周波数フィルターとして機能させエイリアスの低減に有効となることを示した。さらに、その際のマスクを、波面の検出および補正素子の空間的な配列に対してブリルオンゾーン状の形状とすることで、正方行列以外の素子配置でも効率的なフィルターリングが可能となることを指摘した。また、上記に基づくシミュレーションを行い、像面の中心付近で空間フィルターと共役な領域において、迷走光が一桁程度低減され像コントラストの向上が図れること、そして、迷走していた分の光束が中心に集中することでストレール比の向上も数割程度となる場合があることを明らかにした。さらに、今後の研究の進展に必要な機材として、容量の大きい計算機(ワークステーション)を購入し、今後の研究課題に合わせて調整や拡張を行った。次年度に向け引き続き、200素子素子程度の多素子系で空間フィルターを用いてエイリアスの低減を行う際の素子配列の工夫など、発展的なシミュレーションを行うべくソフトウエアの調整を行っている。本年度は、昨年度までの計算機プログラムを拡張して計算機シミュレーションを行い、100素子を超えるような多素子の曲率型補償光学系における空間周波数領域でのエイリアジング除去が高い効果をもつことを確認した。その際特に、素子の配置を従来見られるような輪帯状や正方ではなく六方格子状とすることで、規則性を持たせながらも結像系として重要な等方性の劣化を極力抑える手法を適用した。この場合に、エイリアジング除去に用いる空間フィルターでのマスクの形状は、素子配置に対応する6角状の0次の回折域を算出した上で、それに合致させるようにした。これにより、高次成分との干渉無しに素子のサンプリング限界上限まで効果的にエイリアジングを除去できることになる。またさらに、そのように六方格子状の素子配置を行う際に、円周状に配置される外周部との接続で無理が生じないよう、素子分割の整合法にも工夫を加えた。計算機シミュレーションにより像面での点像分布を評価したところ、これらを用いた際の像性能の向上が確認された。物体が明るい場合には期待通り点像周辺の暗部への散乱光が減少してコントラストの向上が確認された。またさらに、物体が比較的暗い場合にも点像分布の広がりを顕著に抑えられることが判明した。研究内容は日本光学会年会で発表を行った。またその予行集が2頁を取れることを利用して、素子配置とマスクの設計等の各手法、および、計算機シミュレーションの結果について細述を行った。本年度は昨年度までの研究に引き続き、曲率型補償光学系で空間フィルターにより空間周波数領域でのエイリアジングを抑制する手法に拡張を加えた。中でも、空間周波数フィルターによるエイリアジングの抑制するのと同時に、帯域分割を行い空間周波数帯域ごとに独立に波面センサーの感度を調整する方法を発案した。この発案に基づき計算機シミュレーションを行い、それが原理的に可能であることを確認した。この手法によれば、補償光学系において波面誤差のフィードバック量を最適に調整する際、さらに、波面センサーの感度を最良に調整して曲率信号の飽和を避けながらフォトンノイズの影響を最小に保つ事が可能となり、波面補正の能力を従来よりも改善して良好な像を得ることができるようになると考えられる。これは、入射フォトン数自体に厳しい制約のある天文や宇宙の用途において、あるいは、それら以外でも例えば高速の波面制御が必要で波面計測時間が短くノイズが厳しい場合などにおいて、最良の波面補償を得るために有用性が高いと考えられる。このことは、曲率型波面計測に特有の感度調整が容易というメリットを最大限に生かすことにつながるため、波面計測の基礎的観点からも興味深い方法であると言える。年度末現在、科研費により購入した書籍類とも照らしながら、上記の研究成果を論文にまとめて作業を行っている。なお、本研究に関連して、曲率型補償光学系の波面誤差の帰還量の最適化に関しては、天文学会における発表を参考にされたい。
風化岩石の物理的および鉱物学的特性の評価に関する研究

岩石は乾湿の履歴や凍結融解作用等により風化し、これが岩盤構造物や斜面崩壊等の安全性に大きな影響を与える。ここではネパール産岩石を含め10種の岩石(泥岩、砂岩、粘板岩、石灰岩、凝灰岩、白雲岩、片岩A,片岩B、火砕岩A,火砕岩B)を対象に、耐スレーキング試験並びに精度良く温度制御できる凍結融解試験を実施し、両試験における、風化挙動を明かにすると共に、空隙率や吸水率との関連性を検討した。また耐スレーキング試験や凍結融解試験には長時間を有するが、これらを迅速に評価する方法に関しても、圧裂引張試験を行い検討を加えた。凍結融解試験では、試験前後の重量を天秤で計測し、重量損失を風化指標とした。その結果、泥岩、火砕岩A、凝灰岩、火砕岩Bの順で風化しやすく、白雲岩、片岩A、石灰岩は凍結融解作用に対して、極めて風化し難いことが分かった。耐スレーキング性の指標に関しても、重量損失を採用した。最も風化し易い岩石は泥岩であり、次に、火砕岩A、片岩B、凝灰岩の順である。なお薄片観察によると、泥岩、火砕岩Aは粘土鉱物を含んでいることが分かった。またこれらの風化度合と岩石の吸水率、圧裂引張強度、空隙率との間には関連性が認められ、特に、吸水率は、それが大きい岩石ほど風化し易いことが分かった。これは岩石内に含まれる、粘土鉱物の吸水性に起因するものと判断される。なお凍結融解試験や耐スレーキング試験の実施には、長時間を要するが、迅速に風化度合を評価するには、吸水率計測が有望であることが分かった。環境変化に対する、岩石の耐久性を評価することは、岩盤斜面の安定牲や地下掘削の設計等、岩石力学の分野において、重要な役割を占めている。ここでは、数種の岩石を対象に、凍結融解試験とスレーキング耐久試験を実施し、岩石の風化挙動について、実験的に調査した。凍結融解試験においては、登別溶結凝灰岩を用い、主に実験供試体の寸法効果および形状効果並びに供試体が置かれる実験環境の影響に着目し試験を行った。その結果、供試体寸法の大きいものほど、凍結融解の影響を受けやすく、このことはクラックの発生開始と進展挙動の観察からも裏付けられた。また不規則形状を有する供試体のクラック発生開始と進展は規則形状のものより早いことが分かった。これら一連の凍結融解作用の劣化指標としては、供試体の局部的な劣化に依存するP波速度変化より、供試体のマスとしての劣化を反映する重量損失の方が、より有効であることが確認された。凍結融解試験においては、供試体がある程度劣化するまで凍結と融解のサイクルを繰り返し与える。この際、劣化しにくい岩石を選定した場合、従来型の供試体周囲を水で拘束する方法では結果を得るまでに、長時間を要する。より短時間で劣化指標を得る方法、即ち供試体周囲を薄いプラスチック製のフィルムで覆う手法を提案し、クラック発生開始と進展挙動着目し試験を行い、従来型と比較検討した。その結果、本方法の将来性が認められ、今後データ蓄積の必要性が得られた。風化指標を得る目的で、スレーキング耐久試験を二種の方法で実施した。一つは純水中、他は食塩水中である。前者では日本の種々の場所から採取した岩石(凝灰岩、石灰岩、砂岩、片岩)と、北海道と気象環境が比較的類似しているネパールのヒマラヤ地方から採取した岩石(数種の片岩、ドロマイト)を用い、スレーキング耐久試験を行い、比較検討した。その結果、北海道で採取した片岩はネパール産の片岩に比べ、風化し易いことが分かった。また、日本とネパールから採取した、カーボネート岩に関しては、日本産の石灰岩はネパール産のドロマイトに比較し、風化しにくいことが認められた。海岸付近に産する凝灰岩を対象に、純水、0.1モルおよび1モル食塩水中、海水中でスレーキング耐久試験を行い、これらに対する風化性について検討した。その結果、海水中での耐久性は0.1モルと1モル食塩水中のほぼ中間であり、純水中で最も風化しやすいことが分かった。さらに食塩濃度の増加と共に風化しにくくなる傾向が得られた。

最も風化し易い岩石は泥岩であり、次に、火砕岩A、片岩B、凝灰岩の順である。なお薄片観察によると、泥岩、火砕岩Aは粘土鉱物を含んでいることが分かった。またこれらの風化度合と岩石の吸水率、圧裂引張強度、空隙率との間には関連性が認められ、特に、吸水率は、それが大きい岩石ほど風化し易いことが分かった。これは岩石内に含まれる、粘土鉱物の吸水性に起因するものと判断される。なお凍結融解試験や耐スレーキング試験の実施には、長時間を要するが、迅速に風化度合を評価するには、吸水率計測が有望であることが分かった。
環境化学物質がADHD症状の多様性に及ぼす影響：事象関連脳電位を用いた検討

ADHDは注意や衝動性,多動の症状を持ち,近年は化学物質曝露の関与が指摘される。本研究はPCBs・dioxin胎児期曝露濃度と学童期の認知活動の関連をERPのP300を用いて検討した。前向き出生コーホート研究「環境と子どもの健康に関する北海道スタディ」参加児514名中,同意した80名のオッドボール課題中の脳波を測定した。検査時年齢で調整したモデルでdioxin濃度とP300潜時の正の関連が有意であった。P300潜時はADHD傾向と正に相関した。P300潜時は刺激評価時間を反映するため,胎児期のdioxin曝露により学童期の認知活動が遅延し, ADHD症状に関連している可能性が示された。出生前から北海道スタディの札幌コホートに参加している母児のうち,札幌近郊に居住し中学1年生になっている68名に「脳波測定へのご協力のお願い」を送付し,同意が得られた13名の児について、視覚3刺激オッドボールパラダイム課題中の脳波の測定を実施した。母はADHD-RS質問票への記入を行った。脳波を分析した結果、15%の確率で出現する標的刺激に対して,頭頂部位で優勢となるP300が惹起した。P300の潜時および振幅と参加者の属性(母の属性として年齢,学歴,出産回数,喫煙,カフェイン,アルコール,父の属性として年齢,学歴,喫煙,年収,妊娠日数,児の属性として性別,出生体重,出生身長,出生胸囲,出生頭囲,アプガースコア,ADHD-RS)との相関は有意でなかった。一方、PCB/doxin母体血中濃度との関連を分析したところ、P300頂点潜時と有意に相関した。胎児期のPCB・dioxin母体血中濃度が高くなるほど,ターゲット刺激に対するP300頂点潜時が延長することが示された。P300頂点潜時は刺激の評価時間を反映するため、胎児期のPCB・dioxin曝露が学童期における児の注意や認知に関わる脳活動を遅延させている可能性が示唆された。今年度は測定人数が少なかったため、今後はデータを増やしてさらに検討する参加者の年齢や学歴、出産回数などの属性、およびPCBs/dioxinの母体血中濃度についてはすでにデータが得られているため、本年度は脳波のデータと質問票の回答を得ることが必要であった。しかし、本年度は所属部局の倫理審査委員会の開催が大幅に遅れたうえ、提出された議題が多かったために脳波測定および質問票調査を行うための承認を得る時期が遅くなった。このことにより、本研究の開始時期が当初の予定より3ヶ月以上遅延した。特に小中学生の夏休み中の測定については実施が不可能となり、脳波については本年度に測定する予定であった50人を下回る13人分のデータを得るにとどまったが、測定時の課題の決定や本コホートにおける初の生体計測を開始することができ、今後の道筋を確立することができた。質問票のADHD-RSについては年度末までの期間がわずかであったため、本年度は郵送による調査は見送り、脳波測定のために来所した13人に記入してもらった分のみをデータとして記録した。質問票のASSQについては、追加で倫理審査を行ったため脳波の測定開始時に間に合わなかったため、次年度以降に郵送で行うこととした。PCB・dioxinをはじめとする環境中の化学物質への胎児期暴露により子どもの発達に影響があることが指摘されている。本年度の目的は、PCB・dioxinへの胎児期曝露が,学童期の注意や認知に関わる脳活動に影響するかについて昨年度よりも人数を増やして検証し,ADHD症状との関連を検討することであった。そのため,児の脳波を追加測定して胎児期のPCB・dioxin曝露との関連を解析するとともに,ADHD-RS調査票の得点との関連について解析を行うこととした。2002年から2005年に札幌市の一産院でリクルートし,札幌コホート研究に参加している母児514組に調査票を郵送してADHD-RSへの回答を得た。また,そのうち同意が得られた80組を対象として脳波の測定を行った。課題は視覚刺激オッドボール課題を用いて,P300の振幅および潜時について解析を行った。これらの結果より,胎児期のダイオキシンへの曝露が学童期の認知判断に関わる脳活動に影響を与えることが検証された。また,それらの脳活動は,AD/HDに特徴的な症状を反映した。今後,不注意,多動・衝動などAD/HD症状のタイプにより脳活動が異なる可能性について,さらなる検討を行う。

脳波については札幌近郊に居住し中学1年生になっている68名のうち(平成27年12月時点)、昨年度すでに脳波測定を行った13人を除いた55人の参加者に「脳波測定へのご協力のお願い」を再送する。また、平成28年度に中学1年生になった112名、および小学校6年生になった76名には新たに送付して協力を募る。今年度は夏休みと冬休み期間に測定ができることに加えて、新たに専用の検査室が利用できるようになったため、参加者の都合によっては平日も調査が可能となった。昨年度と比較すると脳波測定ができる期間や日時は大幅に増加したといえるため、最大限のデータを得られるよう、回答がない参加者には督促をすることも検討しつつ、可能な限り参加のお願いを続ける。調査票に関しては、脳波測定済みの13人を除いた全員にADHD-RSを送付する。また、ASSQに関しては札幌コホートに登録があるすべての参加者に送付して回答を得る予定である。環境疫学所属部局の倫理審査委員会の開催時期が遅延したため、当初予定していた夏から秋までの期間の脳波測定が行えず、参加者への謝金および通信費が大幅に減額した。また、調査票については、倫理審査承認後から年度末までの期間が短かったために送付作業を次年度以降に見送った。このことにより調査票の印刷費、質問票使用許諾料、通信費などが年度内に使用できなかった。また、調査の結果を発表するための学会参加費用も未使用となっている。脳波測定については参加者に支払う1件あたりの謝金額を当初の予定である2000円から3000円に増額し、調査票回答への謝金は支払わないこととした。最初の計画では昨年度60名の測定を行う予定であったが実際は13名のみしか測定できなかったため、謝金の残額は本年度測定する100名分の謝金300000円の一部として使用する。その他の残額は、昨年度は実施できなかった札幌コホート全員への質問票および「脳波測定へのご協力のお願い」の郵送に使用する印刷費、質問票使用許諾料、通信費として使用する計画を立てている。また、本年度は日本衛生学会と日本生理心理学会に順次出席するため、昨年度予定していた学会費用を用いる。
老化シグナルを制御し、神経変性を予防する食品成分の開発

近年、ポリフェノールが酵母や線虫の寿命を延長するだけでなく、哺乳類の老化に伴う代謝変化を遅延させるとの報告が相次いでいる。本研究課題では天然由来(食品、生薬)ポリフェノールによる脳神経細胞の抗老化作用について、in vivo、in vitroの実験を行なった。ヒト培養神経系細胞であるSH-SY5Y細胞に血清除去を行い、細胞内insulinシグナルを低下させ、老化に関わる転写因子、FOXOの活性化(FOXOのリン酸化と核内移行)を確認後、血清を添加することでinsulin/IGF-(PI3K)Akt経路を再び活性化させる系を確立した。この系を用い、curcuminおよびその主要代謝物であるtetrahydrocurcumin(TC)、cathecin類、flavonoid類などのpolyphenol類についてinsulin/IGFシグナルに対する抑制効果(Aktの不活性化)Western blotting法とELISA法を用い半定量的に比較した。本シグナルを抑制することは、寿命延長効果、あるいは老年病発症抑制効果と密接に関連することが示唆されている。その結果、スクリーニングに用いたポリフェノールの中でTCが最もinsulin/IGFシグナル抑制効果が強く、ショウジョウバエの寿命延長効果、および複眼細胞死抑制効果も合わせ認められた。また、培養細胞ではFOXOの活性化も証明された(Xiang et al., submitted)。FOXOは酸化ストレス等による傷害に対し、p53などを介したDNA修復系やsuperoxide dismutase(SOD)などのラジカル消去系酵素等、神経保護活性をもつタンパク質を増加させることが報告されている。本研究課題で得られた結果は疫学的にポリフェノール摂取が認知症を含む神経変性疾患の発症率を低下させることの科学的裏付けとなると考えられた。1)神経系細胞におけるinsulin/IGFシグナルに及ぼす食品・生薬由来ポリフェノールの効果そのために、ELISA p-Akt detection kitを用いてリン酸化Aktの変化を経時的に検討し、用量依存性についても明らかとした。その結果、THUは強いるinsulin/IGFシグナルの抑制作用をもとことが明らかとなった。
量子ドット／ナノシートヘテロ構造体の創製と可視光水分解への応用

本研究の目的は、ボトムアップ法による多孔質ナノシート合成と液相プロセスによる量子ドット合成を融合して量子ドット/ナノシートヘテロ構造体を創製し、太陽光エネルギーで水を分解して水素を生成できる光触媒を開発することである。具体的には、以下の研究項目を実施する。・有機テンプレートを用いたZnSまたはZnO多孔質ナノシートの合成・ハイドライド系量子ドットと多孔質ナノシートの複合化によるヘテロ構造の創製・作製したヘテロ構造体の物性・光触媒特性(水分解水素生成能)の調査2018年度は、「有機テンプレートを用いたZnSまたはZnO多孔質ナノシートの合成」を行った。有機テンプレートとして構造指向剤および表面パッシベーション剤の両方を有するエチレンジアミンを用い、エチレンジアミン水溶液にZn源、S源となる試薬を加えて、テフロン内筒密閉容器を用いてソルボサーマル処理することにより、層状ZnSナノシートを得ることができた。また、窒素雰囲気、または大気雰囲気中でアニール処理することにより、多孔質ZnSナノシートまたは多孔性ZnOナノシートの合成を試みたが、シート状の形態を維持することが困難であることが分かった。合成するにあたり、ソルボサーマルの処理温度、処理時間、およびアニール温度、時間を変化させて多孔質シートが得られる最適な合成条件を見出す必要があると考えられる。加えて、他の光触媒であるアナターゼ型TiO2とブロンズ型TiO2の合成に取り組み、両相が混相している状態で高い光触媒活性を示すことを見出した。2018年度の目的であったZnSまたはZnO多孔質ナノシートの合成まで達成できていないが、熱処理条件を最適化することで合成できる目途がたっている。さらに、2019年度の目的である量子ドットとの複合化について既に成果を出しつつある。2018年度に合成したZnSまたはZnOナノシートとハロゲン化ペロブスカイト量子ドットを複合化し、水分解光触媒活性を評価しながら、複合化条件の最適化を行う。さらに、ナノシート上への量子ドット形成について、成長過程を明らかにする。
日本中近世における武家官位の研究

本年度は、室町幕府と官位に関する問題として、前年度論文として上梓した「室町幕府の官位叙任」の中で言及した、幕府の官途奉行についてさらに詳しく検討した。幕府の官途奉行は十五世紀半ばから室町幕府の滅亡まで摂津氏がほぼ独占的に行ってきたが、足利義尚期に一時的に二階堂政行が官途奉行になることがあり、その意義を考える上でほぼ同時期の摂津氏の当主である摂津政親と対比する形で論じ、それを「二階堂政行と摂津政親」と題した論文とした。これは2010年内発刊予定の論集『中世政治史の研究』に載録予定である。次に、武家の故実書から官位について関連する記述を検討する過程で、「政所方引付」に所収されている結城合戦に関する新出史料を見出し、その紹介と、史料からわかる新事実及び結城合戦が起こる前後の関東の政治状況と、それに対する室町幕府の対応などについて明らかにした。また官途状・加冠状・一字状に関する研究として、各施設・機関の所蔵する文書の調査を行い、それまでに収集したデータの補完を行った。これらの調査によって、今まで収集してきた官途状・加冠状・一字状の計約一万二千数百のデータを、発給した大名・領主の家別に、発給者・年月日・署名・宛所・内容・形式・出典などの項目を目録としてまとめ、『全国官途状・加冠状・一字状目録』という題で日本史史料研究会から研究叢書として2010年5月に発刊する。従来ではあっても単一大名のみの目録しかなかったので、この発刊により全国の官途状・加冠状・一字状の全貌が明らかにされる点で重要である。そして『寛政重修諸家譜』に記載されている17世紀以降の大名・旗本の官途を抽出する作業も行い、それをもとに近世の武家における官途認識などを探るための考察をする予定である。日本中世近世にかけて、武家において官位がいかなる役割を果たしたかを検討するため、今年度では、まず武家における左右京・修理・大膳大夫のいわゆる四職大夫の、鎌倉江戸時代に至る中での性格・意義について、個々の事例をもとに明らかにした。いつから公家とは競合せずに、武家任官が別扱いされたか、他大名との関係から東北では左京大夫、九州では修理大夫が求められたことについても言及し、武家が四職大夫となる意義をまとめた。また関連するものとして、美濃の斎藤義龍が一色氏へ改姓し、その家の官途である左京大夫にも任官した背景、および家臣も一色氏の家臣の苗字へと変更させたことの意味についても明らかにした。「守」といった受領官途についても、これまでの先行研究では在国の受領を名乗ることに実質的効果があったとするが、収集した日本全国の実際の事例をもとに考察し、受領の事例約一万六千のうちで在国受領は三百余りであり、それらが在国受領を名乗った経緯・背景・意義を検討した結果、名乗ることによって即効的に得られる効果は無く、自身の政治的志向性を内外に示し、支配を円滑するための名分として機能したこと、それが近世に国持大名が在国受領を名乗ることにつながったと見ている。また中世後期の日本全国及び各地域における武家の官途秩序についても研究を進めつつあり、千葉歴史学会で現段階における報告をしたが、これについては引き続き検討を行っていく予定である。本年度は、まず中世後期の武家における受領官途に関して、特に自分のいる国の受領名を武家が名乗る意義について、従来の研究が一部の限られた事例をもとに述べられていた問題点から、蒐集した全国の事例をもとに検討し、直接的・実質効果は無いが、他氏との政治的関係や、領国支配を円滑・有効に進める上での「名分」としての「効果」はあったとした。さらに武家がなぜこの受領官途を選択して名乗ったかという問題についても、それは所領のある国・縁のある国の受領を名乗る、代々の家の官途である、先祖が任官した官途であるなど、自らのアイデンティティを示す自己表現の一つとして、受領を選択し名乗っていたことについて指摘した。室町幕府の官位叙任に関する問題についても、従来の研究では指摘されていなかった点を重点的に、尊氏・義詮期、義満義教期、義尚期、義植期以降の各時期における特徴的な問題、官位叙任の取次をした官途奉行、そして大名等が官位の叙任を受ける時にいったいどれほどの費用をかけたか、といった問題について検討した。またその中で、官途の自称が全国的に行われるようになったのは、義詮期に成功任官が行われなくなったことが大きく影響したことも言及している。また『後鑑』所載の「伊勢貞助記」は、戦国期の幕府を考える上での基本史料でありながら、従来その史料的性格や信頼性について言及されておらず、官位叙任に関する記述も含んでいるので、その史料性を検討する必要があった。そして検討の結果、「伊勢貞助記」は現在国立公文書館にある内閣文庫架蔵の伊勢貞助筆とされる四冊の故実書(「雑々聞〓書丁巳歳」・「雑々書札」・「貞助記」・「聞書」)の記述の抜粋であるとし、また著者である伊勢貞助自身の族系、政治的位置・背景についても併せて明らかにした。

幕府の官途奉行は十五世紀半ばから室町幕府の滅亡まで摂津氏がほぼ独占的に行ってきたが、足利義尚期に一時的に二階堂政行が官途奉行になることがあり、その意義を考える上でほぼ同時期の摂津氏の当主である摂津政親と対比する形で論じ、それを「二階堂政行と摂津政親」と題した論文とした。これは2010年内発刊予定の論集『中世政治史の研究』に載録予定である。次に、武家の故実書から官位について関連する記述を検討する過程で、「政所方引付」に所収されている結城合戦に関する新出史料を見出し、その紹介と、史料からわかる新事実及び結城合戦が起こる前後の関東の政治状況と、それに対する室町幕府の対応などについて明らかにした。また官途状・加冠状・一字状に関する研究として、各施設・機関の所蔵する文書の調査を行い、それまでに収集したデータの補完を行った。これらの調査によって、今まで収集してきた官途状・加冠状・一字状の計約一万二千数百のデータを、発給した大名・領主の家別に、発給者・年月日・署名・宛所・内容・形式・出典などの項目を目録としてまとめ、『全国官途状・加冠状・一字状目録』という題で日本史史料研究会から研究叢書として2010年5月に発刊する。従来ではあっても単一大名のみの目録しかなかったので、この発刊により全国の官途状・加冠状・一字状の全貌が明らかにされる点で重要である。そして『寛政重修諸家譜』に記載されている17世紀以降の大名・旗本の官途を抽出する作業も行い、それをもとに近世の武家における官途認識などを探るための考察をする予定である。
スマート構造の準能動型制御システム(エネルギ消費の低減化に関する研究)

宇宙望遠鏡等の宇宙構造の超高精度形状制御に用いるために、圧電素子を用いた振動制御システムを開発した。本研究では、受動型の安定性と電力消費の効率性を保ちながら、より高い振動減衰性能を実現する準能動型の制振システムを提案する。スライディングモード制御に基づく切換え制御により収束を加速する。数値シミュレーションおよび実験室モデルによる制振実験を行い、提案する準能動型制振システムの有効性を示した。本研究では、スマート構造の制御に必要な電力消費を大幅に低減する準能動型の制御システムを提案し、超高精度宇宙構造物への適用などスマート構造の応用可能な領域を拡大する。とくにエネルギ消費を抑えるスマート構造の準能動制御について研究し、宇宙アンテナなどの宇宙構造物の超精密制御にスマート構造システムを導入するための基礎研究として、宇宙スマート構造実現に貢献することを目的としている。本年度は以下の点についての研究計画を実施した。1 .スライディングモード制御による準能動制御に関する理論的研究本研究では、スライディングモード制御による切換え制御を考え、切換え面に沿ってシステムが原点に収束するようにスイッチングを行うことで、構造振動を制御する。その際に、機械エネルギから電気エネルギへの変換を最大にするように回路の切換えアルゴリズムを設計した。また、多モードの振動制御への拡張、複数の素子を用いる場合の配置の最適化についても検討した。2.圧電素子を用いた準能動制御実証実験準能動型スマート構造の効果を実証するため、柔軟はりの側面に圧電素子を装着した柔軟はり(スマートビーム)振動実験装置を用いて実証のための予備実験を行った。共振回路を常時接続する受動制御と切換えを行う準能動制御の性能比較、能動型のフィードバック制御を行い、同一の制振性能達成に必要な電力消費を比較して、提案する準能動型制御のエネルギ効率を評価した。準能動型制御は、受動型制御に比べて減衰効果が高いが、スイッチング回路制御の他に、高インダクタンス素子に代わるシミュレーテッドインダクタ回路を必要とするため、外部からのエネルギ供給が必要となるので、この部分の消費電力を含めた検証が必要である。1.スライディングモード制御による準能動制御に関する理論的研究本研究では、スライディングモード制御による切換え制御を考え、切換え面に沿ってシステムが原点に収束するようにスイッチングを行うことで、構造振動を制御する。1.多モードの制振に有効な準能動制御に関する理論的研究準能動型制振制御システムについての理論的研究を行った。本研究では、スライディングモード制御による切換え制御理論に基づき、切換え面に沿って状態変数が収束するようにスイッチングを行う。機械エネルギから電気エネルギへの変換を最大にするように回路を切換えるアルゴリズムを設計した。多モードの制振については、共振回路を各モードごとに使用する場合と単一の共振回路にモード複合型の切り替え制御を設計する方法について、数値シミュレーションにより、その有効性を検証した。提案する制御アルゴリズムでは、単一の圧電素子と共振回路を用いて、複数の圧電素子と共振回路を用いる場合に近い制振性能を実現できる可能性が有ることが示された。2.圧電素子を用いた準能動制御実証実験提案する準能動型スマート構造の効果を実証するため、柔軟はりの側面に圧電素子を装着した柔軟はり(スマートビーム)振動実験装置を用いて実証実験を行った。システムの各構成要素に生じる不具合を改善し、共振回路を常時接続する受動型制御と切換えを行う準能動制御の性能比較を行った。1次振動モードの制振