hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
語用論発達評価法の開発：障害種別を超えて

オンラインコンピュータタスクの作成に手間取り、28年度中の完成に至らなかった。理由は2つあり、一つは、語用障害が多岐にわたりタスク構成の枠組みが決定できなかったためである。二つめは、オンラインコンピュータタスクを音声付字幕付き動画で作成することとしたため、そのシステム設計に時間を要したためである。研究1)小学生母子100組を対象として、母親の自閉症指数(AQ:Autism Spectrum Quotient)を得るとともに、子どものコミュニケーション・チェックリスト日本版(CCC-2)に含まれる語用論の障害に該当する下位項目25項目について、母親が仮に自分の子どもにそれらが見られると仮定した場合、その適切性を5段階評定(不適切から適切まで)した結果を得た。母親のAQと5段階評定の平均との間には有意な負の相関があった。また、AQのうちコミュニケーションと想像力の2つの下位領域が5段階評定平均値と有意な負の相関があったが、他の3つの下位尺度(注意の切り替え、細部への関心、社会的スキル)との間には有意な相関がなかった。研究2)日本版CCC-2を3歳から15歳の22871名からなるナショナルサンプルにおいて養育者が評定した。合わせて自閉症と言語障害の子どもの母親も評定した。ナショナルサンプルの結果はCCC-2の一般コミュニケーション得点が1因子構造であることを示すとともに、このベルカーブの内側に自閉症群と言語障害群がフィットし標準化群とオーバーラップすることを明らかにした。また、社会対人的偏り修正値(SIDC)は自閉症と言語障害とがSIDC連続体の両端にいることを示した。研究3)語用論を幅広く測定する検査として「ことばのいみとつかい方テスト」試案を紙媒体で試作した。含まれるのは比喩・皮肉・間接依頼・丁寧さ・話題管理・聞き手の状態・前提・心的語彙・呼びかけ形式・正直すぎ・談話意図で、合計27項目を作成した。オンラインタスクのシナリオを作成できた。ただ、アニメーション作成に29年度当初見積もったものより多額の費用がかかることがわかり、作成を30年度に行うこととした。計画の遅れは数か月で十分取り戻せる範囲である。比喩・皮肉・間接依頼・丁寧さ・その他の領域にまたがる27の下位検査項目を確定し、その音声と字幕付きアニメーションを作成して、インターネット上に搭載した。この「ことばのつかいかたテスト」を102名の一般小学生、102名のその母親、39名の幼稚園児、ADOSで診断された自閉症スペクトラム障害児30名、その比較対照の定型発達児16名にオンラインで実施した。得られた結果について、テトラコリック相関係数に基づくα係数を算出したところ、全体項目(母親で正答率が90%以下の2項目を除く)で.94、5つの下位領域で.68から.88と十分な値を示し、高い信頼性が得られた。カテゴリカル因子分析を実施して1因子構造であることが示された。自閉症児30名と、定型発達児(一般小学生と一般幼稚園児。SCQがカットオフを超えた者はいない)157名とを比べると、「ことばのつかいかたテスト」の総正答数は有意に自閉症群が低かった。「ことばのつかいかたテスト」の総正答数、下位領域別の正答数と、CCC-2のGCC及び語用能力関連4下位尺度の評価点の相関をとったところ、GCCはことばのつかいかたテストの過半のパラメタと相関。
超高精度３次元分子追跡法を用いた凝縮系ナノ空間反応ダイナミクスの単一分子解析

高精度3次元単分子追跡装置の構築とその性能評価、それらの手法を用いた高分子固体のナノ空間不均一性評価等を目指し研究を行った。シリンドリカルレンズを結像光学系に挿入することで、蛍光分子の光軸(Z軸)方向の変位に対応して検出される発光スポットの楕円率が変化する装置を構築し3次元イメージングを実現した。同時にZ軸方向に周期的光強度分布を有する構造照明でゲスト分子を励起し、検出される蛍光強度からZ軸変位に関する情報を得る手法を開発し、Z分解能20 nmを達成した。構築した装置を用い、高分子薄膜材料中のゲスト分子が示す不均一な拡散挙動の原因を明らかにし、またナノレベルの不均一性の可視化に成功した。H23年度は、主として測定系の構築、最適化に主眼を置き、1)本研究遂行に必要な高剛性の顕微イメージング装置の構築、2)2色単分子蛍光検出系の構築、3)3次元単分子イメージング装置の構築に取り組んだ。まず1)に関しては、除振機能を有する光学実験台の上に自作顕微鏡を構築した。オプティクスの設置位置を可能な限り実験台に近づけ、またCCD検出器用の取付金具を設計し、実験台上のネジ穴を用い検出器を実験台に直付した。装置の評価のため、単色検出系でポリマー薄膜中に固定化した「動かない」蛍光分子をイメージングし、その位置の揺らぎを追跡、解析し、構築した装置の性能を評価した。次いで、2)の2色検出系を構築した。蛍光を波長ごとに分割する光学系を検出側に設置し、2台のCCD検出器で異なる波長の蛍光を同時に検出可能にした。発色帯の異なる2種の色素を固定化したポリマー薄膜を参照サンプルとして用い、それぞれの色素からの蛍光を独立に検出し、各検出系におけるイメージング性能(S/N比、位置決定精度など)を評価した。今年度後半からは、3)のプローブ蛍光分子の位置を3次元的に追跡可能な装置の構築を開始した。我々オリジナルの手法は光学系が幾分複雑となるため、まず先行研究を参考に3次元分子追跡用の光学系を構築した。シリンドリカルレンズを単分子蛍光イメージング装置の検出側に挿入し検出光学系に収差を導入すると、CCD検出器に結像される蛍光スポットの形状が楕円となり、楕円率は蛍光分子の光軸(Z軸)に沿った位置に対応して変化することを実験的に確認した。ピエゾステージを用いて蛍光分子のZ変位と楕円率との相関を実験的に求め、校正曲線を得た。この手法を用いることで、高分子薄膜中の蛍光分子に対して、3次元的な位置変位を追跡することに成功した。平成25年度は、平成24年度までに構築した、対物レンズを2つ対向させた自作顕微鏡を用い、光干渉により光軸方向に周期的な強度変調を与えた照明系を実現した。それを用いた3次元超解像蛍光イメージング法の性能評価とイメージングの精度向上に取り組んだ。まず2光束干渉によるZ方向の干渉パターンが安定に維持されるように、光学部品の設置方法をより強堅にし、さらに2光束の光路長を正確に一致させた。また固体レーザー光源を含めイメージングシステム一式を暗箱で覆い、周囲の空気の密度揺らぎによる光路長の変化を抑制すると共に、迷光の侵入を防いだ。その結果、Z方向分解能として20 nmが達成でき、当初計画をほぼ達成できた。また、高分子薄膜中のゲスト分子の単一分子追跡で観測されていた、異常拡散を示すゲスト分子に対して、そのZ位置、即ち基板からの距離と、正常拡散を示すゲスト分子のZ位置はほぼ同程度であることが3次元の単一分子追跡から明らかとなった。これより、ゲスト分子の異常拡散の原因は、基板とホスト高分子との相互作用により局所的にホスト高分子が密な(粘度の高い)集合構造をとるためであると解釈することができた。さらに平成24年度に引き続き、蛍光性と非蛍光性の両異性体間を光でスイッチング可能な蛍光スイッチ分子を用いた単一分子追跡に対し、最適な光照射条件を見出した。これにより、ゲスト分子の蛍光を適宜ON可能な実験系の構築が可能となり、1時間にもわたる多数個(1000個以上)の単一分子追跡を可能とした。また蛍光スイッチ分子を用いることで、実効的な蛍光スポットサイズの縮小に成功し、新規超解像イメージング法への応用の道を拓いた。H24年度は、初年度に構築した三次元単一分子イメージング装置を用い、ガラス転移温度が室温より低い高分子薄膜中のゲスト蛍光分子の3次元的な並進拡散挙動を一分子ごとに詳細に追跡することに成功した。一連の研究により、1)ゲスト分子の親疎

水性がホスト材料中のゲストの並進運動に強く影響すること、2)ゲスト分子と固体基板表面との相互作用もゲストの並進運動に強く影響すること、3)ホスト高分子の膜厚と異常拡散を示すゲスト分子数に相関があること等が明らかとなった。一つの実験条件に対して100個以上のゲスト分子を追跡し、解析することで、上記現象を定量的に評価した。また、上記研究に平行し、三次元2色同時検出系の構築を行った。ゲストの発光帯のエネルギー(波長)の差異が比較的大きい場合、相似結像系を用いた場合、色収差により結像位置が僅かに異なるため、2種のゲスト分子に対し同時に焦点を一致させることができなかった。そこで一方の結像光路長が可変なシステムに改造し、この問題を解決した。発色帯の異なる2種の蛍光分子(ペリレン及びテリレン誘導体)を内包するPMMA薄膜を参照試料とし、構築したシステムの校正を行い、性能を評価した。これにより三次元多色イメージングを可能とした。さらに、蛍光性と非蛍光性の両異性体間を光でスイッチング可能な新規ジアリールエテン誘導体を用いた単一分子追跡に対し、最適な実験条件を決定した。これにより、任意の位置で光によりゲスト分子の蛍光をON/OFF可能な実験系の構築が可能となり、種々の超解像イメージングへの応用の道を拓いた。オリジナルアイデアに基づく超解像3次元蛍光イメージング実現のための測定装置の製作を行い、性能評価を行った。しかしながら、当初設計通りの性能が発揮されておらず、現在その原因究明、対応・改良策を検討中である。H23年度交付申請書記載の研究実施計画に対して、おおよそ計画通り研究を遂行することができた。一点、3次元イメージング装置の構築に関して多少計画を変更したため、オリジナルの光学系構築に関しては計画通りに開発が進まなかった。しかし一方、従来法を応用することで3次元蛍光イメージングと単分子追跡を達成し、ゲスト分子と材料、基板との相互作用に依存した拡散挙動の相違を確認することまで成功し、この意味では当初計画を上回るペースで研究が進んでおり、総合的には(2)と判断した。25年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度交付申請書記載の研究実施計画に対して、おおよそ計画通り研究を遂行することができた。従来法の3次元蛍光イメージングの多色検出系への展開とそれによる三次元単分子イメージングを達成し、またゲスト分子と材料、基板との相互作用に依存した拡散挙動を統計的に解析可能なデータの蓄積に成功した。ただ、2光束干渉型単一分子イメージング装置の構築に関しては、装置の構築は行ったが期待通りの性能が得られておらず進行が僅かに遅れている。しかし当初計画にはなかった、蛍光スイッチング分子を用いた新たな研究テーマが立ち上がった。これらを総合的に判断し、達成度2とした。今後は、上でも述べたオリジナルな方法に基づく3次元イメージング装置の構築に精力的に取り組むと共に、従来法を上回る解像度を目指す。また位置決定精度に関しては、設計上は市販の光学顕微鏡を上回る剛性を有するにも拘わらず、自作装置において劇的な位置追跡精度の向上が見られていないので、高精度化に関してもさらに研究を進めその原因を究明し、当初目的達成のため種々の検討を行う。上でも述べたオリジナルアイデア・方法に基づく3次元単一分子超解像蛍光イメージング装置が設計通りの性能を発揮できるように、原因究明、改善策の考案、性能向上作業に精力的に取り組む。
エントロピー概念形成への物理数学の寄与

R.Clausius,W.Thomson,M.Rankineらの熱力学第一、およびエントロピー導入による第二法則への寄与を数学的方法に焦点を置いて、資料の収集と分析を行った。その成果として、F.Fourierの具体的影響を詳しく明らかにすることができた。それらは、Clausiusについては、流れの流入と流出との差を作ることで2次微分のみを残す方法と、流れのエネルギー保存的表現であることが分かった。W.Thomsonについては、Fourier級数の具体的な問題への利用と、同上のエネルギー保存的表現であることが明らかになった。R.Clausiusの力学的熱理論(16論文)から、約500の物理量についての方程式をデータベース化(第2版)して、その有用性を客観化することに成功した。(第1版は科研費により1989年に出版)R.Clausius,W.Thomson,M.Rankineらの熱力学第一、およびエントロピー導入による第二法則への寄与を数学的方法に焦点を置いて、資料の収集と分析を行った。(第1版は科研費により1989年に出版)R.Clausius,W.Thomson,M.Rankineらの熱力学第一およびエントロピー導入による第二法則への寄与を数学的方法に焦点を置いて、資料の収集と分析を行った。W.Thomsonについては、Fourier級数の利用と、同上のエネルギー保存的表現であることが明らかになった。(第1版は科研費により1989年に出版)
豚レンサ球菌の調節系遺伝子欠損株を用いたワクチン候補の開発

豚レンサ球菌(Streptococcus suis)はブタやヒトに重篤な疾病を引き起こす病原体である。今回、我々が作出した豚レンサ球菌強毒株由来の調節系遺伝子欠損株のうち、P1/7由来clpP欠損株は豚に対して明らかな病原性の低下を示し、扁桃定着能もあることを確認した。本株は、豚レンサ球菌症に対する生ワクチン株候補として有望と考えられた。豚レンサ球菌(Streptococcus suis)はブタやヒトに重篤な疾病を引き起こす病原体で、近年は日本を含め世界中で人の死亡例が多数報告されているが、本菌による人獣共通感染症の予防に有効なワクチンはこれまで開発されていない。一方、近年のMultilocus Sequence Typing解析の結果からは、S.suis株集団は主に3つの遺伝的にクローナルな集団(ST1 complex,ST27 complex,ST87 complex)から構成され、このうちST1 complexとST27 complexがヒトやブタに髄膜炎や敗血症など重篤な疾病を引き起こした強毒株を多数含む集団と考えられる。そこで本課題では、これら2つの強毒株集団を対象に、それぞれの代表株から作製した調節系遺伝子欠損株における病原性の変化及び感染防御効果を解析する。更に、弱毒化した株で発現が変化した表層タンパク質を同定することで、弱毒ワクチン候補及び弱毒化に重要な因子に関する知見を得ることを目的とする。本年度は弱毒化の標的遺伝子として、調節系遺伝子の中からhtrA,clpP,stkを選定し、遺伝子欠損株の作出を試みた。ST1 comlex代表株については3種類の欠損株を得ることができ、ST27 comlex代表株は1種類を作出し、現在も他の欠損株作製が進行中である。豚レンサ球菌(Streptococcus suis)はブタやヒトに重篤な疾病を引き起こす病原体で、近年は日本を含め世界中で人の死亡例が多数報告されているが、本菌による感染症の予防に有効なワクチンはこれまで開発されていない。一方、近年の遺伝子解析の結果からは、S.suis株集団は主に3つの遺伝的にクローナルな集団(ST1complex, ST27complex, ST87complex)から構成され、このうちST1complexとST27complexがヒトやブタに重篤な疾病を引き起こした強毒株を多数含む集団と考えられる。本年度は4種類の調節系遺伝子欠損株について、マウスモデルにおける病原性の変化を解析し、弱毒化したものについては遺伝子相補実験を行い、更にワクチン効果についても検証する予定であった。しかし、上述のマウスモデルではいずれの株も病原性の低下を認めなかったため、次年度は最も有望な候補株について、本来の宿主であるブタでの感染実験を行う豚レンサ球菌(Streptococcus suis)はブタやヒトに重篤な疾病を引き起こす人獣共通病原体である。本菌強毒株は多様な表現型を示し、病原因子及びワクチン開発に有用な因子に関する情報が少ないことが、本菌感染症の予防に有効なワクチン開発の妨げとなっている。一方、Multilocus sequence typing型別では、S.suis集団のうちST1 complexとST27 complexがブタやヒトに強毒な株を多く含む集団として注目される。本課題では、これら2つの集団を排除すべき対象に設定し、代表株から作製した調節系遺伝子欠損株の弱毒生ワクチン候補としての有用性の検討を行った。自然宿主である豚の鼻腔内接種実験において、P1/7株(ST1 complex)由来調節系遺伝子欠損株であるclpP欠損株は、親株及び遺伝子相補株と比較して致死率及び髄膜炎形成率の有意な低下が認められた。また、欠損株接種豚では実質臓器からの菌分離率は明らかに低下したが、扁桃からは親株及び相補株と同様に分離され、欠損株は扁桃への定着能を維持していることが明らかになった。また、S.suisの有力な感染防御抗原と考えられる夾膜多糖類に対するclpP欠損株接種豚の抗体応答には個体差が認められたが、同週齢のコンベンショナル豚のそれと比較して高い値を示し、扁桃において継続した抗原刺激が起きていることが示唆された。以上の成績から、ST1 complex代表株から作出したclpP欠損株は、豚に対して明らかな病原性の低下を示し、扁桃定着能もあることから、生ワクチン候補として有望と考えられる。本株の免疫誘導能及び感染防御能については今後の更なる解析が必要である。
表皮細胞のautocrine及びcross-induction機構阻害物質の研究

表皮細胞におけるADAM, MMPの発現の検討ADAM mRNAの31種あるADAMのうち、プロテアーゼ活性を有することが予想される19種類についてreal timePCR用にそれぞれ特異的なTaqman probeを作製した。正常ヒト表皮角化細胞を無血清培養法で培養し、サブコンフルエントの状態に達した後にEGFを濃度を変えて添加し0、1、3、6、12、24、48時間後に細胞よりtotal RNAを抽出し、ADAMファミリーのmRNAの誘導の有無をReal time PCR法で定量的に検討した。角化細胞においてはADAM9がメインに発現していた。表皮特異的HB-EGFノックアウトマウスを用いた創傷治癒モデル解析通常のノックアウトマウスは胎性致死であることが明かとなっているため、皮膚特異的ノックアウトマウスを作成した。Keratin 5 promoter下流にcre recombinase cDNAを組込んだトランスジェニックマウスと、HB-EGFの染色体の両端にLoxP配列を組み込んだfloxHB-EGFマウスを交配させることにより皮膚特異的HB-EGFノックアウトマウスが得られた。このマウスを用いて、8-9週令のマウスの背部に直径6mmの全層皮膚欠損を作製し、経時的に創の縮小を解析した。正常マウスと比較して、表皮特異的ノックアウトマウスは7-9日目において創傷治癒の遅延が認められた。この結果は、表皮の再生において、表皮由来のHB-EGFが重要な働きをしていることが明かとなった。表皮のautocrine及びcross-induction機構における細胞内シグナル伝達の解析表皮由来のEGF familyはその受容体であるErbB1に結合することによりシグナル伝達を行うが、autocrine及びcross-induction機構にどのシグナル伝達が関与しているかはあきらかではなかった。そこで、ErbB1以降の細胞内シグナル伝達に関して解析を行った。EGF familyの一つであるHB-EGFで角化細胞を刺激し、経時的に蛋白を回収し、ErbB1,MAP kinaseのリン酸化をウェスタンブロットで検討した。ErbB1は刺激後5分後にはリン酸化を受けており、その程度は濃度依存性に増加した。MAP kinaseは主にERK, p38,JNKの経路が存在するが、そのすべての経路は刺激後10分後にはリン酸化を受けていた。リン酸化は30分後には定常状態にまで復帰した。そこで、それぞれのkinase inhibitorで前処理した後、HB-EGFで角化細胞を刺激し、各種EGF family mRNAの発現誘導をmulti-probe RNase protection assayにて検討した。HB-EGF添加後1時間で、すべてのEGF familyは発現が誘導されるが、この発現誘導はJNKのインヒビターで完全に抑制された。このことより、autocrine及びcross-induction機構における細胞内シグナル伝達は、おもにErbB1-JNK経路を介していると考えられた。

このことより、autocrine及びcross-induction機構における細胞内シグナル伝達は、おもにErbB1-JNK経路を介していると考えられた。Shedding proteaseにより切断されないHB-EGFのconstructの作成:shedding proteaseにより切断される部位(アミノ酸148-153)を置換したcDNAを作成し、keratin5 promoterの下流に組込んだplasmidを作成した。この膜型HB-EGFの発現はplasmid DNAを表皮角化細胞へ導入し免疫染色することにより蛋白が発現していることを確認した。さらに、すべての細胞で発現させるため、上記変異型DNAをアデノウィルスベクターに組み込んだアデノウィルスベクターを大量培養後、精製、透析を行い超低温層にて保存した。このアデノウィルスベクターを用いて表皮角化細胞へ感染させ、HB-EGFの発現を蛍光抗体法により確認した。HB-EGFノックアウトマウスの作成:通常のノックアウトマウスは胎性致死であることが明かとなっているため、皮膚特異的ノックアウトマウスを作成する。Keratin 5 promoter下流にcre recombinase cDNAを組込んだ。HB-EGFの染色体の両端にLoxP配列を組み込んだ。これら2系統のマウスを作成し、現在繁殖中である。平成14年度には交配し、皮膚特異的HB-EGFノックアウトマウスが得られる予定である。DAMファミリーのヒト表皮角化細胞培養系での発現。増殖、分化刺激時の正常ヒト表皮角化細胞のADAM mRNAと蛋白質の誘導機序の検討。ADAM mRNAの31種あるADAMのうち、プロテアーゼ活性を有することが予想される19種類についてreal time PCR用にそれぞれ特異的なTaqman probeを作製した。正常ヒト表皮角化細胞を無血清培養法で培養し、サブコンフルエントの状態に達した後にEGFを濃度を変えて添加し0、1、3、6、12、24、48時間後に細胞よりtotal RNAを抽出し、ADAMファミリーのmRNAの誘導の有無をReal time PCR法で定量的に検討した。角化細胞においてはADAM9がメインに発現していた。表皮特異的HB-EGFノックアウトマウスを用いた創傷治癒モデル解析通常のノックアウトマウスは胎性致死であることが明かとなっているため、皮膚特異的ノックアウトマウスを作成した。Keratin 5 promoter下流にcre recombinase cDNAを組込んだトランスジェニックマウスと、HB-EGFの染色体の両端にLoxP配列を組み込んだfloxHB-EGFマウスを交配させることにより皮膚特異的HB-EGFノックアウトマウスが得られた。
高速高精度振動解析のためのアルゴリズムの開発

伝達影響係数法は,種々の構造物の境界および中間に設けられた各節点での変位ベクトルと力ベクトルの関係として定義される動的影響係数マトリックスが,各節点と介して逐次定達されるという概念に基づく。直線状構造物および層状構造物では,中間および境界の支持条件および層間の支持条件をすべてばね定数の値を制御することによって簡単に行えるようにし,全ての境界条件に適用できる振動数方程式を求めることができた。樹状構造物では,座標変換行列を用いて直線状構造物と同様の解析を行った。可変パラメ-タ系として,変断面ばりおよび変厚円板の固有振動数を変形された伝達影響係数法で求める方法を示した。以上の自由振動解析の振動数方程式中には,極が存在するのが,その簡便な解消法を見いだした。また,伝達影響係数法の概念を線形強制振動解析に適用し,直線状構造物の面内曲げ線形強制振動応答解析を定式化した。さらに,調和バランス法と伝達影響係数法の概念を,増分法を用いて結合・続合した増分伝達影響係数法を新たに提案し,非線形要素を含む最も基本的な直列型非線形振動系にそれを適用した。本研究では伝達影響係数法を用いて、直線状構造物,層状構造物,二,三次元樹状構造物および形状などの力学的特性が連続的に変化する可変パラメ-タ系などを集中系または分布系としてモデル化して曲げ振動解析を孝行う際に慣用されている伝達マトリックス法の欠点を克服することを目的として,高速高精度のアルゴリズムを定式化するとともに,数値計算例によって曲げ自由振動解析,線形系の強制振動応答解析および非線形系の強制定常振動解析における計算精度,計算速度の両面にわたり,伝達マトリックス法と詳細に比較し,伝達影響係数法の優位性を明らかにすることができた。直線状多層構造物および円板多層構造物の曲げ自由振動解析(固有振動数、固有モード)を研究者らの開発した伝達影響係数法を用いて行った。その結果は次のようにまとめられる。1.伝達影響係数法は、構造物の中間に硬い連成弾性支持が多数配置されていても、ばね定数に適当な値を代入するだけで極めて容易かつ高精度に計算される。この点は伝達マトリックス法の欠点を完全に克服することができた。2.構造物が集中系または分布系でモデル化されたとしても、上記1.の伝達影響係数法の長所は本質的に不変である。3.伝達影響係数法は伝達マトリックス法に比べ、計算精度の面で断然すぐれている。すなわち、硬い弾性支持および高次の固有振動数の計算において、全く問題なく計算が遂行される。4.計算速度の面においても、伝達影響係数法は伝達マトリックス法に比べ、数倍の速度を有しており、パーソナルコンピュータによる構造解析への明るい見通しを与えてくれた。5.各層の長さが極端に異なる場合の効率的な計算方法として、左側から右側への逐次計算に加え、右側から左側への逐次計算アルゴリズムを追加することにより、区分合成法的な概念を導入することができ、計算速度の更なる高速化が図られた。また、分岐を有する配管系の縦方向および曲げ連成二次元振動解析のアルゴリズムを開発し、数値計算を行って、伝達影響係数の利点を明かにすることができた。この概念はそのまま、縦方向、ねじり、曲げ連成三次元振動解析に拡張することができ、また、ロボットアームなどの折れ曲がり系の振動解析手法としても、高速高精度に適用できることが判明した。分岐を有する系や配管系などの、いわゆる、樹状構造物に伝達影響係数法の概念を適用し、二次元樹状構造物に対しては面内縦・曲げ連成自由振動解析、三次元樹状構造物に対しては縦・曲げ・ねじり

連成自由振動解析のアルゴリズムの定式化を行ない、高速かつ高精度であることを確かめた。ロボットア-ムなどの折れ曲がり部の剛性を考慮した自由振動解析を確立するために、一般化レリ-ス節点を導入し、各軸方向、各軸回りのばね定数の値を適当に制御するだけで、このような系が簡単に取扱えることを確かめた。また、力学的特性値が連続的に変化する部分を含む構造物のような可変パラメ-タ系の自由振動解析のために、伝達影響係数法の概念を拡張した変形伝達影響係数法を新たに提案し、変断面ばり、変厚円板にそれを適用した。基本要素両端間の格間伝達則は、力ベクトル、変位ベクトルおよび、それらの混合ベクトルの間を関係づける動的係数に関する一階常微分方程式から、積分軸方向への動的係数の変化率が最も小さい微分方程式を各ステップごとに一種類選択しながら数値積分を実行して求められる。格点伝達則は、伝達影響係数法のアルゴリズムをそのまま用いて計算される。直線状構造物の曲げや回転体振れ回りの強制振動解析、および樹状構造物の強制振動解析を行ない、強制力、強制変位の一般化など、伝達マトリックス法では得られない柔軟性を有していることが判明した。最後に、伝達影響係数法による大規模構造物の非線形振動解析を試みたところ、調和バランス法との組合せによって、定式化が容易であることが判明し、直列型振動系、直線形状の曲げ振動系を用いて計算を行った。来年度の主要テ-マとして、体系化したい。昨年度までは,直列型層状構造物,二,三次元樹状構造物および可変パラメ-タ系の自由振動解析に重点を置いて研究してきた。本年度は,自由振動解析における伝達影響係数法の利点である高速高精度計算手法を十分に生かして,線形強制振動応答解析および非線形振動解析手法の開発を行った.まず,直線状構造物の面内曲げ線形強制振動応答解析を定式化した。自由振動解析において,伝達影響係数法の欠点は振動数方程式中に極が存在することである。しかし,線形強制振動応答解析を行う場合,その極をまったく意識する必要はなく,自由振動解析よりも取り扱いが簡単である.また,伝達過程の1つは,左端から右端への,いわゆる内力に対する動的影響係数マトリックスの伝達と外力に対する応答ベクトルの同時伝達の過程からなる。これらを同じ係数行列を有する連立方程式で解く.各節点の変位ベクトル,カベクトルは,逆に,右端から左端へと順次求められる.強制振動解析においても伝達影響係数法の高速高精度を確認することができた。伝達影響係数法の概念を非線形振動応答解析に適用した。調和バランス法と伝達影響係数法の概念を,増分法を用いて結合・統合した増分伝達影響係数法を新たに提案し,非線形要素を含む最も基本的な直列型振動系にそれを適用した.また,同時に,得られた定常振動解の安定性を能率的に判別するための手法について提案した。本手法は,非線形系の定常振動応答を望む精度で,しかも高速に計算できるアルゴリズムを有し,とくに,非線形大規模多自由度系で高精度応答解を求めるのに適していることが判明した.数値計算の対象として,断片線形系の非線形振動を高速高精度に取り扱えるように,高速フ-リエ変換の利用とは異なる直接的な手法を試みた。これに関しては,鋭意研究中である。
二段焼成による緻密な124超伝導セラミックスの作製とその緻密化メカニズムの解明

研究実績の大要は、二段焼成によって124超伝導セラミックスを合成する際の生成メカニズムの解折、微構造、超伝導特性の変化を調査し、得られた結果を基に緻密化メカニズムを究明し、その結果を踏まえ、二段焼成の最適パラメーターを案出し、高密度化した124超伝導セラミックスの合成を試みたことである。具体的研究成果は以下の3点である。1.TEM、XRDを用い成生メカニズムを解折した結果、123中のCuOは123構子中に存在し、それをアニールすることでCuOは123に取り込まれ、124超伝導セラミックスに変化する。2.CuOが123に取り込まれる速度は遅く、その90%以上が取り込まれるのには約360時間を要した。3.この二段焼成プロセスによって124超伝導セラミックスの密度は、理論密度の約50%から約90%へと飛躍的に向上した。
カンボジアのトンレサップ湖における過去2万年間の環境変遷史

本年度5月に実施した現地調査をもって試料の採集を終了し,前々年度ならびに前年度に採集した湖底堆積物試料の解析およびその結果のとりまとめをまず解析分野ごとに実施した.そして,本年度10月にカンボジア王国プノンペン市鉱工業省講堂にて開催したシンポジウムでそれぞれの成果を発表し,同年度11月に金沢市で開催した総合討論会および将来検討会においてそれぞれの解析分野を相互に参照しながらとりまとめた.その結果として明らかになった事実は以下のとおりである.1.トンレサップ湖は約7,600年前に誕生した.2.誕生当時から約5,500年前までのトンレサップ湖は現在のトンレサップ盆地に散在する小湖沼群であった.これを古トンレサップ湖と名付ける.3.古トンレサップ湖は周辺からもたらされる土砂によっての埋積が年平均1mm前後で進行していた.4.約5,500年前の海面高頂期にトンレサップ盆地へメコン河の水が流れ込むようになり,それによって巨大湖トンレサップが出現した.5.約5,500年前以降のトンレサップ湖は流入する土砂と流出する土砂の均衡がとれるようになり,そのため湖の埋積は事実上停止し安定した水域として存在している.6.湖底柱状堆積物に含まれる珪藻化石群集は,数百年周期での量的な増減はみられるものの過去7,600年間をとおして淡水生種のみから構成される.7.湖底表層堆積物に含まれる介形虫群集は常時水のある区域に生息する種類と浸水林域を含む区域に棲む種類とに大きく2分され,これはその生活様式に起因するものと推定される.8.底生・浮遊性有孔虫は,柱状試料・表層試料ともにまったく見いだせない.9.過去7,600年間をとおして花粉群衆組成に変化は見いだせない.しかし,約15,000年前の試料に含まれる花粉は当時の気候がより湿潤であったことを示しており,これはカンボジアでは約15,000年前から約7,600年前にかけて乾燥化が進行したことを意味する可能性がある.本年度5月に実施した現地調査をもって試料の採集を終了し,前々年度ならびに前年度に採集した湖底堆積物試料の解析およびその結果のとりまとめをまず解析分野ごとに実施した.そして,本年度10月にカンボジア王国プノンペン市鉱工業省講堂にて開催したシンポジウムでそれぞれの成果を発表し,同年度11月に金沢市で開催した総合討論会および将来検討会においてそれぞれの解析分野を相互に参照しながらとりまとめた.その結果として明らかになった事実は以下のとおりである.1.トンレサップ湖は約7,600年前に誕生した.2.誕生当時から約5,500年前までのトンレサップ湖は現在のトンレサップ盆地に散在する小湖沼群であった.これを古トンレサップ湖と名付ける.3.古トンレサップ湖は周辺からもたらされる土砂によっての埋積が年平均1mm前後で進行していた.4.約5,500年前の海面高頂期にトンレサップ盆地へメコン河の水が流れ込むようになり,それによって巨大湖トンレサップが出現した.5.約5,500年前以降のトンレサップ湖は流入する土砂と流出する土砂の均衡がとれるようになり,そのため湖の埋積は事実上停止し安定した水域として存在している.6.湖底柱状堆積物に含まれる珪藻化石群集は,数百年周期での量的な増減はみられるものの過去7,600年間をとおして淡水生種のみから構成される.7.湖底表層堆積物に含まれる介形虫群集は常時水のある区域に生息する種類と浸水林域を含む区域に棲む種類とに大きく2分され,これはその生活様式に起因するものと推定される.8.底生・浮遊性有孔虫は,柱状試料・表層試料ともにまったく見いだせない.9.過去7,600年間をとおして花粉群衆組成に変化は見いだせない.しかし,約15,000年前の試料に含まれる花粉は当時の気候がより湿潤であったことを示しており,これはカンボジアでは約15,000年前から約7,600年前にかけて乾燥化が進行したことを意味する可能性がある.来年度に実施予定の本調査へむけての基礎情報の収集を目的に,本年11月から12月にかけてトンレサップ湖北部一帯での湖底柱状堆積物および表層堆積物,ならびに同周辺の沖積低地堆積物の採集を行った.これらの試料の予察的な解析の結果,これまでに以下の事実が判明した.トンレサップ湖北部の10観測点から採取した12本の柱状試料すべての表層部には,きわめて軟弱な赤褐黄褐色を呈する砂質泥層が位置し,この層には淡水性二枚貝を主体とする貝殻や貝殻片および植物遺骸が多量に含まれる.その直下には青灰暗褐色を呈する比較的緻密な泥層,あるいは灰緑色あるいは淡橙色の半固結砂質粘土層がある.青灰暗灰色泥層には炭化植物破片の密集層や軽微な生物擾乱の痕跡が認められる.一方,淡橙色砂質粘土層には植物遺骸が含まれることが多く,本層の直上には植物遺骸に富む濃褐色の粘土質砂層あるいは赤褐色のノジュールが発見されることがある.

また,一部の柱状試料には青灰暗灰色泥層直下に淡橙色砂質粘土層が位置することが確認される.なお,これらの柱状試料に含まれる花粉・珪藻群集組成,堆積物の放射性炭素年代値,ならびに砂質堆積物・粘土鉱物の組成について,現在それぞれの解析を進めているところである.トンレサップ湖北部一帯ならびに調査実施時には水底となっていた周辺沖積低地の42地点からは45点の表層堆積物試料を採集した.同湖北部の湖底表層堆積物は,一般に植物遺骸やシジミなどの淡水性二枚貝を含む暗灰灰褐色の砂質泥あるいは泥からなり,表層部には赤褐色できわめて軟弱な泥層が位置することがある.一方,周辺沖積低地からえられた試料は植物遺骸を多量に含む淡橙色あるいは淡灰色の砂質粘土からなる.前年度11月から12月にかけてトンレサップ湖北部一帯で実施した湖底柱状堆積物および表層堆積物,ならびに同周辺の沖積低地堆積物の採集・解析結果をふまえ,2001年5月に湖北部の2地点で柱状採泥を行い湖底堆積物を基盤に至るまで採集することに成功した.これと並行して湖南部およびトンレサップ川,メコン河で表層採泥を行った.これらの試料の予察的な解析の結果これまでに以下の事実が判明した.トンレサップ湖北部の2地点から採取した柱状試料は,表層部に軟弱な赤褐(8160)16黄褐色を呈する砂質泥層が位置し,この層には淡水性二枚貝を主体とする貝殻や貝殻片および植物遺骸が多量に含まれる.その直下には青灰(8160)16暗褐色を呈する比較的織密な泥層が連続し,これらには炭化植物破片の密集層や生物擾乱の痕跡が認められる.そして,柱状試料基底に位置する灰白色あるいは淡橙色砂質粘土層には植物遺骸が含まれることが多く,本層の直上には植物遺骸に富む濃褐色の粘土質砂層が発見されることから,本層はトンレサップ湖湖底堆積物の基盤と判断される.これらの柱状試料に含まれる花粉・硅藻群集組成,堆積物の放射性炭素年代値,ならびに砂質堆積物・粘土鉱物の組成について,現在それぞれの解析を進めているところである.一方,トンレサップ湖南部一帯からは19点の表層堆積物試料を採集した.湖南部の表層堆積物は植物遺骸やシジミなどの淡水性二枚貝を含む暗灰(8160)16灰褐色の砂質泥あるいは泥からなり,表層部には赤褐色できわめて軟弱な泥層が位置することが多い.トンレサップ川中流域から採取された表層堆積物もほぼ同様の岩相を呈する.しかし,メコン河下流の表層堆積物は黒雲母を多量に含む中(8160)16粗粒砂から構成される.本年度5月に実施した現地調査をもって試料の採集を終了し,前々年度ならびに前年度に採集した湖底堆積物試料の解析およびその結果のとりまとめをまず解析分野ごとに実施した.そして,本年度10月にカンボジア王国プノンペン市鉱工業省講堂にて開催したシンポジウムでそれぞれの成果を発表し,同年度11月に金沢市で開催した総合討論会および将来検討会においてそれぞれの解析分野を相互に参照しながらとりまとめた.その結果として明らかになった事実は以下のとおりである.1.トンレサップ湖は約7,600年前に誕生した.2.誕生当時から約5,500年前までのトンレサップ湖は現在のトンレサップ盆地に散在する小湖沼群であった.これを古トンレサップ湖と名付ける.3.古トンレサップ湖は周辺からもたらされる土砂によっての埋積が年平均1mm前後で進行していた.4.約5,500年前の海面高頂期にトンレサップ盆地へメコン河の水が流れ込むようになり,それによって巨大湖トンレサップが出現した.5.約5,500年前以降のトンレサップ湖は流入する土砂と流出する土砂の均衡がとれるようになり,そのため湖の埋積は事実上停止し安定した水域として存在している.6.湖底柱状堆積物に含まれる珪藻化石群集は,数百年周期での量的な増減はみられるものの過去7,600年間をとおして淡水生種のみから構成される.7.湖底表層堆積物に含まれる介形虫群集は常時水のある区域に生息する種類と浸水林域を含む区域に棲む種類とに大きく2分され,これはその生活様式に起因するものと推定される.8.底生・浮遊性有孔虫は,柱状試料・表層試料ともにまったく見いだせない.
多周波ステップCPC方式における空間・周波数ダイバーシチ技術の研究

ITS産業分野における次世代レーダには、市街地にて運用可能であること(多目標対処能力)、遠距離性、広い検知エリア、高距離分解能、目標(ターゲット)の位置速度ベクトル推定、近距離から遠距離まで安定した検知能力等が求められている。本研究では、次世代レーダ変復調方式として申請者らが提案し、多目標対処能力、遠距離性、広い検知エリア、高距離分解能の特長を有する多周波ステップ方式に着目する。本研究では、実環境において深刻な課題となるマルチパスフェージングに対して同方式における空間・周波数ダイバーシチ技術を研究することにより、上記に加え近距離から遠距離まで安定した検知能力を実現することを目的とする。平成30年度は、まずマルチパスが路面反射にのみ限定される条件において、レーダで利用可能な周波数帯域24.05GHz24.25GHz,60.0GHz61.0GHz,76.0GHz77.0GHz,78.0GHz81.0GHzにおける路面反射マルチパスフェージング特性について送受信アンテナ高さと目標の高さと目標の反射特性との関係を計算機シミュレーションにより調査、把握した。その後、マルチパスが路面反射マルチパスに限定される場合におけるフェージングに対処する空間・周波数コヒーレント合成の基本アルゴリズムを検討した。ここではさらにITS産業分野への応用を想定して(観測時間内の目標の距離の変化を考慮)対策案を検討した。交付申請書に記載した研究実施計画通りにおおむね順調に進展しているが,当初の計画では,マルチパスフェージングについて路面反射マルチパスだけでなくガードレール等による反射があるような複雑な条件におけるマルチパスフェージング特性を同様に調査,把握する計画であったが、マルチパスが路面反射マルチパスによるフェージングに限定されたシンプルな環境に対処する空間・周波数コヒーレント合成の基本アルゴリズムの検討にとどまっている。これは空間・周波数コヒーレント合成の基本アルゴリズムが,路面反射マルチパスに限定したシンプルな環境において当初予想した性能が得られず、まずこのシンプルな環境において基本アルゴリズムが有効であることを確認することに期間を要したためである。H30年度に検討した基本アルゴリズムの有効性について、路面反射マルチパスフェージングに限定した条件において、近距離から遠距離まで安定した検知能力の観点から計算機シミュレーションにより評価する。上記により有効性を確認した後、路面反射マルチパスだけでなくガードレール等による反射があるような条件におけるマルチパスフェージング特性を同様に調査、把握する。路面反射マルチパスだけでなくガードレール等によるマルチパスフェージングが発生するような条件に対処する空間・周波数コヒーレント合成法をマルチパスフェージング特性および平成30年度に開発した基本アルゴリズムをもとに改良する。提案法の有効性を実験的に確認するために,路面反射マルチパスだけに限定される環境,路面反射マルチパスだけでなくガードレール等による反射があるような複雑な環境において実験を実施し,提案法の有効性について近距離から遠距離まで安定した検知能力の観点から評価する。

提案法の有効性を実験的に確認するために,路面反射マルチパスだけに限定される環境,路面反射マルチパスだけでなくガードレール等による反射があるような複雑な環境において実験を実施し,提案法の有効性について近距離から遠距離まで安定した検知能力の観点から評価する。令和元年度の使用計画通りに使用し,次年度使用額(B-A)は研究成果発表の旅費として使用する。
急性動脈閉塞症によるMNMSの病態解明と局所還流装置の開発に関する研究

雑種成犬の腹部大動脈以下を遮断し急性動脈閉塞モデルを作製し、24時間後に遮断を解除した。下大静脈より再潅流前、直後、30分後、60分後に採血し、カリウム、CPK、BUN、総蛋白、6ケトPGF_1α、11デヒドロトロンボキサンB_2、白血球数を測定した。そしてCPK,6ケトPGF D21 D2α11デヒドロトロンボキサンB_2の上昇と遮断解除後一旦上昇した白血球数が時間とともに減少することが認められた。後者は白血球が組織へ遊走するためと考えられ、フリーラジカルやエラスターゼ・myeloperoxidase(MPO)などを放出し虚血再潅流障害において重要な役割を担っていることが示唆された。そこで白血球除去フィルターを組み入れた還流装置を試みようとしたが、脱血量が多く実験モデルが死ぬとのことで断念した。やむなく成犬に替えてラットの大腿動・静脈をpedicleとする薄筋のisolatedモデルを作製し2時間の虚血の後再潅流を行ない次の検討を行なった。再潅流後経時的に筋組織中のフリーラジカルの強度を測定したところ、再潅流後3分に第1のピークを認め4560分に第2のピークを認めた。同様のモデルにおいてコントロール、再潅流後3分、20分および60分時の筋組織中MPO活性を測定したところ、再潅流後3分および60分において上昇傾向を示した。抗ラット好中球血清により好中を測定したところ、両時点とも無処置群に比し有意に抑制された。したがって3分、60分の時点で好中球の関与があると考えられた。再潅流後早期のフリーラジカルは内皮細胞由来であると報告されているが今回の実験できわめて早期から白血球(特に好中球)の関与が認められた。また好中球減少ラットにおいて虚血再潅流障害が抑制されたことにより臨床においても白血球除去フィルターの応用が可能であることが示唆された。急性動脈閉塞症におけるMNMSの病態解明とその治療成積の向上を目的として、雑種成犬を用いた基礎的研究を行った。下腸間膜動脈下の腹部大動脈、両側総腸骨動脈、正中仙骨動脈、両側大腿動脈を遮断し24時間後に再潅流を行い種々のパラメ-タ-について検討した。採血は下大静脈より行ない、コントロ-ル、遮断解除前、遮断解除直後、遮断解除30分後、遮断解除60分後に行なった。このうちCPK、GOT、GPTおよびカリウムなどは骨格筋細胞の破壊によって血中濃度の上昇を従来の報告と同様に上昇した。さらにBUN、クレアチニンなどの腎機能を表すパラメ-タ-は遮断解除後に上昇傾向を示し60分後に最高値を示した。さらに下大静脈よりの全血中の白血球数を検討するとコントロ-ルに比して遮断解除前にまず上昇する。つぎに遮断解除後から時間の経過と共に白血球数は減少傾向を示し60分後には遮断解除前に比較して有意に低値を示した。近年虚血再潅流後の白血球特に好中球の関与が注目されているが、下肢骨格筋虚血再潅流モデルにおいても白血球特に好中球の関与が示唆された。

急性動脈閉塞症におけるMNMSの病態解明とその治療成績の向上を目的として,雑種成犬を用いた基礎的研究を行った。下腸間膜動脈下の腹部大動脈,両側総腸骨動脈,正中仙骨動脈,両側大腿動脈を遮断し,24時間後に再潅流を行い種々のパラメ-タ-について検討した。採血は下大静脈より行ない,コントロ-ル,遮断解除前,遮断解除直後,遮断解除30分後,遮断解除60分後に行なった。このうちCPK,GOT,GPTおよびカリウムなどは,骨格筋細胞の破壊によって,血中濃度が従来の報告と同様に上昇した。さらにBUN,クレアチニンなどの腎機能を表すパラメ-タ-は遮断解除後に上昇傾向を示し,60分後に最高値を示した。さらに,下大静脈よりの全血中の白血球数を検討すると,コトンロ-ルに比して遮断解除前にまず上昇する。つぎに遮断解除後から時間の経過と共に白血球数は減少傾向を示し60分後には遮断解除前に比較して有意に低値を示した。この白血球変化のうち,分画より変化を示すものは好中球であり,再潅流障害に最も関与しているのは好中球と考えられる。近年虚血再潅流後の白血球,特に好中球の関与が注目されているが,下肢骨格筋虚血再潅流モデルにおいても白血球,特に好中球の関与が示唆された。MNMSによる腎機能障害,肺機能障害などの全身への影響はこの活性化された好中球によるものと考えられるので,今後は各臓器における活性化好中球の局在について検討する。平成2・3年度の研究から雑種成犬の急性動脈閉塞モデルにおいて、遮断解除後一旦上昇した白血球数が時間とともに減少することが認められた。これは白血球が組織へ遊走するためと考えられ、フリーラジカルやエラスターゼ・myeloperoxidase(MPO)などを放出し虚血再潅流障害において重要な役割を担っていることが示唆された。そこで白血球除去フィルターを組み入れた還流装置を試みようとしたが、脱血量が多く実験モデルが死ぬとのことで断念した。やむなく成犬に替えてラットの大腿動・静脈をpedicleとする薄筋のisolatedモデルを作製し2時間の虚血の後再潅流を行ない次の検討を行なった。再潅流後経時的に筋組織中のフリーラジカルの強度を測定したところ、再潅流後3分に第1のピークを認め4560分に第2のピークを認めた。同様のモデルにおいてコントロール、再潅流後3分、20分および60分時の筋組織中MPO活性を測定したところ、再潅流後3分および60分において上昇傾向を示した。抗ラット好中球血清により好中球減少ラットを作製し再潅流後3分および60分時のラジカル強度を測定したところ、両時点とも無処置群に比し有意に抑制された。したがって3分、60分の時点で好中球の関与があると考えられた。再潅流後早期のフリーラジカルは内皮細胞由来であると報告されているが今回の実験できわめて早期から白血球(特に好中球)の関与が認められた。また好中球減少ラットにおいて虚血再潅流障害が抑制されたことより臨床においても白血球除去フィルターの応用が可能であることが示唆された。
超低電力・動画用・反射型フルカラー液晶ディスプレイの開発

薄型軽量超低消費電力という特性を有する反射型液晶ディスプレイに関して、高品位化、カラー化が望まれている。ところが、反射型のカラー液晶ディスプレイは、カラー化による明るさの低下のために実現は不可能であろうと考えられてきた。これに対して、本研究の研究者等は、液晶の光学的特性と反射板の拡散特性を制御することにより、必要な視野角範囲に拡散光を制御する設計指針を確立し、基本的問題を解決してきた。本研究では、さらにこの結果を基に、高速動画を高品位なフルカラー表示で実現できる反射型液晶表示方式を実現するために、R-OCBモードをアクティブマトリクス駆動に組み合わせることとした。この優れた表示特性を実現するために、理論解析と実験により、この液晶モードの設計理論を確立し、実証実現することを目的とした。まず、構成する素子の光学特性を解析するために、液晶及び光学複屈折フィルム、偏光子の光学特性の入射角度依存性と波長依存性について図式的に取り扱うことのできる新しい解析方法を確立した。これにより、完全に理論設計ができるようになり、ディスプレイ設計に必要なパラメータを総合的に最適化した設計を行った。これにより、白表示では高い透過率と視野によらず着色が生じないことを可能にした。また、黒表示では光の漏れを極限まで抑えて高コントラストを広視野角で実現する液晶及び二軸性の光学フィルム、偏光子の設計パラメータを理論及び数値解析によって導出した。これにより、広視野角化、高コントラスト化するための設計指針を明らかにした。以上の設計指針に基づいて、実際に液晶及び二軸性の光学フィルム等を設計し、視角による色変化やコントラストの低下が生じない高性能の液晶ディスプレイを試作した。これにより、-30度入射光に対して視野角050度の広い視野角範囲でカラー写真と同程度の明るさと、カラー写真以上の高コントラスト特性を実現し、優れた動画像表示が可能な高性能の反射型液晶ディスプレイを実現できることを示した。この性能は従来のバックライト付高品位ディスプレイと十分対向できる可能性を示している。次世代の高度携帯情報末端のキーデバイスとして超低電力・動画用・反射型カラー液晶ディスプレイの開発を目的として次のような研究を行った。(1)反射型カラー液晶ディスプレイの表示モードとしてλ/4型ゲスト・ホスト式、垂直配向型ECB方式、STN方式、R-OCB方式ついてその表示特性を理論と実験によって解析した。その結果、いずれもカラー写真に近い明るいディスプレイが実現できることを明らかにした。特に、垂直配向型ECB方式とSTN方式ではダイレクトマトリクス方式を用いることができるため製造コストの点でメリットがある。(2)R-OCB方式をはじめとする複屈折表示方式を反射型ディスプレイに適用する場合は、2重像を無くすために反射板を液晶セル内に設ける必要があり、そのために偏光子を1枚しか用いることができない。従って、黒レベルにおいて液晶層とそれを光学補償する位相差フィルムのリターデーシヨンが、方向によらず常に1/4波長条件を満足させるように設計する必要がある。本研究では、2枚の位相差フィルムを用いてこれを満足させる条件を明らかにし、透過型並の高いコントラスを実現した。R-OCB方式に上記の位相差フィルムの最適設計条件を適用し、50度程度の広い視野角で、紙と同程度の明るさと50:1程度の高いコントラスト、数msec程度の高速応答性が得られることを実証した。情報ネットワークを有効に生かすための携帯用の高度情報システムでは、システムの軽量化・低消費電カが必要である。このシステムの実現の鍵となるのが超低電力・動画用・反射型フルカラー液晶ディスプレイの実現である。

本研究では、このようなディスプレイを実現するために、光の制御を行う液晶の表示方式の検討を行い、最適設計条件の導出を行った。まず、周囲光の利用効率を最大限に上げるために、背面に鏡面を置く方法を採用した。鏡面を通すことにより、液晶の分子配向が光学的に対称となるため三次元的な光学補償が可能となり視角特性を著しく向上させることができる。また、液晶を薄くできることにより応答速度を著しく向上できる。このコンセプトに基づいた表示方式は、鏡面反射板を背面においた液晶セルと前方散乱フィルムおよび一枚の偏光板によって構成され、このような新たに考案した表示モードを反射型複屈折モードと名付けた。まず、この表示モードにおいて光学設計の最適化を行うためにコンピュータによる電気光学特性の解析ソフトを開発した。これにより、液晶の配向としてTN配向、平行配向、HAN配向を採用し、明るさ・視野角・コントラストおよび波長依存性の面から最適設計条件を明らかにした。その結果、いずれの表示モードでも著しく広い視野角および高いコントラスト、明るい表示を実現する事ができた。また、特に平行配向を用いて試作した液晶セルにより、従来の透過型の液晶表示モードの20倍以上高速応答特性が得られることを示した。以上、本研究成果により、紙と同様の質感及び明るさを持つ鮮やかな反射型フルカラー液晶ディスプレイを実現できる見込みが得られ、将来の高速応答を必要とする高度情報システムへの実現に向けて大きな前進が得られた。薄型軽量超低消費電力という特長を有する反射型液晶ディスプレイに関して、高品位化、カラー化が望まれている。ところが、反射型のカラー液晶ディスプレイは、カラー化による明るさの低下のために実現は不可能であろうと考えられてきた。これに対して、本研究の研究者等は、液晶の光学的特性と反射板の拡散特性を制御することにより、必要な視野角範囲に拡散光を制御する設計指針を確立し、基本的問題を解決してきた。本研究では、さらにこの結果を基に、高速動画を高品位なフルカラー表示で実現できる反射型液晶表示方式を実現するために、R-OCBモードをアクティブマトリクス駆動に組み合わせることとした。この優れた表示特性を実現するために、理論解析と実験により、この液晶モードの設計理論を確立し、実証実現することを目的とした。まず、構成する素子の光学特性を解析するために、液晶及び光学複屈折フィルム、偏光子の光学特性の入射角度依存性と波長依存性について図式的に取り扱うことのできる新しい解析方法を確立した。これにより、完全に理論設計ができるようになり、ディスプレイ設計に必要なパラメータを総合的に最適化した設計を行った。これにより、白表示では高い透過率と視野によらず着色が生じないことを可能にした。また、黒表示では光の漏れを極限まで抑えて高コントラストを広視野角で実現する液晶及び二軸性の光学フィルム、偏光子の設計パラメータを理論及び数値解析によって導出した。これにより、広視野角化、高コントラスト化するための設計指針を明らかにした。