hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
臨床看護記録から患者アウトカム分析を行うための知識基盤データベースの開発

電子的に蓄積された看護情報をテキストマイニング技術を用いて分析するには、その情報がどのようなコンテキスト(文脈)で用いられているかを明らかにする必要がある。そのための看護記録のモデルを作成し、入院時基礎情報のコンテキストを分析した。看護記録のモデルでは、看護行為を対象者の代替行為、対象者の能力を強化する行為、予防行為の3つに分類し、患者の状態を、情報総括場面の記述、異常なし・ありの記述の3種類に分類した。入院時基礎情報からは、6つのコンテキスト抽出し、「納得した治療」「ケアの継続」「日常生活」の3つにまとめた。これらの結果を患者アウトカムの評価に用いることができる。・臨床記録におけるコンテキスト(文脈)の分析臨床記録には、当該患者の入院目的・治療法、全身状態といったコンテキスト(文脈)が存在し、それが前提となった記載が行われている。特に経験が豊富な臨床家は、必要最低限の記述で文意を伝えようとするため、途中の思考過程が省略された記述も多くみられる。そのため、機械的に意味を解析するには、どのようなコンテキスト(文脈)で表現された記述なのかをあわせて把握する必要がある。そこで、モデル臨床看護記録の個々の表現がどのようなコンテキストで述べられたものかの抽出した。その結果、情報総括場面の記述と、異常無しに関する記述、異常有りの場合の記述の3種類に分類した。情報総括場面は、入院時、治療方針決定時、サマリー時などにみられ、患者の全体像からの具体的な記述が行われていた。一方、多くの記録は異常無しに関する記録であり、異常がないことを示す主観的・客観的情報を簡潔に記すことが行われていた。異常有りの記述では、異常があることを示す情報に加え、そこから派生する状態に対する情報、予防に関する介入が記載されていた。異常なしの記録については、情報を示すことなく判断のみが記載される場合や、クリニカルパスのような客観的データのみを示す場合が多くみられた。質指標の評価にあたっては、異常ありの記述を抽出する技術が有効であると思われた。・コンテキストの構造化モデル記録で抽出されたコンテキストは、特定の疾患・治療によるものであるため、一般化するためには抽象化された構造が必要となる。構造化にあたっては、「医療情報システムのための医療知識基盤データベース開発事業」の看護分野についての知見を用いて分析を行っている。1)モデル臨床看護記録の分析を行い、臨床特有の表現を既存の知識ベースに登録した。臨床記録を機械的に分析するためには、記録に用いられる表現をあらかじめデータベースに登録しておく必要がある。申請者が「国際医療用語集を日本語で使用するための知識ベースの開発」(若手(B) 2008年-2010年)にて作成した標準用語データベースには、実際の患者記録で用いられる俗語や略語が十分登録されておらず、本研究のために臨床記録の表現を追加する必要がある。今回、共同研究で作成した訳語候補データベースや知識ベースを用いて、新規用語をデータベースに登録した。2)モデル臨床看護記録の構造化を行った。これまでの看護記録は構造化が不十分であったが、「医療情報システムのための医療知識基盤データベース開発事業」で申請者が担当している看護分野については、患者状態を表すオントロジーと看護の行為を表すオントロジーを開発し、その知見を元にモデル化を試みた。看護行為にともなう状態変化という視点で、臨床看護記録のモデルを作成したところ、対象者の代替行為、対象者の能力を強化する行為、予防行為の3点に分けられることが判明した。今後、それらの行為の対象となる分野を特定することにより、モデルを作成する。臨床記録には、当該患者の入院目的・治療法、全身状態といったコンテキスト(文脈)が存在し、それが前提となった記載が行われている。特に、経験が豊富な臨床家は、必要最低限の記述で文意を伝えようとするため、途中の思考過程が省略された記述が多く見られる。入手可能な言語資源協会の模擬診療録テキストデータでは、このようなコンテキストを抽出することが困難と判断したため、入院時記録に用いられる基礎情報の書式について分析を行うこととした。その結果、入院時患者基礎情報は、NANDA、オレム、ゴードンなどの看護モデルに準じた書式となっているが、その背景にはそれぞれの情報がどのように活用されるべきかという目的があった。入院時記録基礎情報の分析の結果、以下の6つのコンテキスト(情報活用の目的)を抽出した。「疾患、治療方針を正しく認識しているか」「納得して治療が受け入れられているか」「継続してきた医療処置が適切に行われるか」「コミュニケーションが良好に行えるか」「日常生活が快適に送られるか」「安全に生活できるか」である。

これ以外にも入院目的、治療目的によって詳細な情報が収集されるが、それは標準的な書式には現れておらず、個別に記録がされていると思われた。この内容から、それぞれの目的にあわせたアウトカム評価が可能になったと思われる。看護情報特定の疾患に対する記録の分析では、状況に依存しすぎており、具体的な記録情報をさらに多く抽出する必要がある。また、医療情報システムのための医療知識基盤データベース開発事業の看護分野のオントロジーを用いた分析については現在、検討中である。計画通りである。具体的な記録情報をさらに多く抽出する必要があり、言語資源協会の模擬診療録テキスト・データを入手し分析することを計画している。また、本年度計画している看護プロセスのパターン化と患者アウトカムの影響については、日本看護協会のプロジェクトの内容とも整合性を持たせながら分析を進める予定である。・臨床記録におけるコンテキスト(文脈)の解析臨床記録には、当該患者の入院目的・治療法、全身状態といったコンテキスト(文脈)が存在し、それが前提となった記載が行われている。特に経験が豊富な臨床家は、必要最低限の記述で文意を伝えようとするため、途中の思考過程が省略された記述も多くみられる。そのため、機械的に意味を解析するには、どのようなコンテキスト(文脈)で表現された記述なのかをあわせて把握する必要がある。そこで、モデル臨床看護記録の個々の表現がどのようなコンテキストで述べられたものかの抽出する。看護記録に関する情報の入手が十分に行えていなかったため、分析が十分に行えていない。特に、看護分野に関するオントロジーの完成度を高める必要があり、その対策が遅れたため、当初予定の分析が十分に行えなかった。新規に日本資源協会の「模擬診療録テキスト・データ」を購入し、その基本的な分析のための人件費にあてる。記録のコンテキストの解析のために、モデル記録の収集とその入力を行う。コンテキストの抽出に関しては、専門家の会議を開催する。
高出力球面誘導モータの効率改善のための球面ロータ改良

本研究は、先行研究で開発した球面誘導モータの高効率化に関するものである。前課題で球面モータの3軸の効率の測定が可能になり、極めて低いことが判明したためである。想定された理由は誘導モータとして原始的な鉄層の上に銅層がある構造で、銅層がそのまま磁気ギャップとなって磁束密度が上がらないことであった。その解決をすべく、鉄・銅の六角格子構造をロータ表面に形成する案を試みることとした。課題は大きく二つに分けられる。同構造を実体として成形する手段と、効率向上を果たす形状である。検証試作を経て、形状については鉄の母材に溝を掘り、溝内に銅の電気的厚めっきをすることで埋め、仕上げ加工をする方法を、実施可能な手段として確認している。ただし、球の場合にはめっき時の銅電極と球の間隔が単純には一様とならず、大きなめっき槽も必要となる課題があり、3次元プリンタで専用のめっき槽を作成することとし、必要な技術試験を行った。格子構造の検討は、ロータの実試作の回数を低減するために、電磁場シミュレーションで進めた。上記加工手段の加工限界と強度を加味して、平板モデルにおいて、表面における銅・鉄の面積比率(鉄の開口比率)と関連する銅メッシュの幅(溝幅)とメッシュ間隔、深さ(銅厚さ)、最内層の鉄層の厚さをパラメータとして網羅的に実寸でモデル化し、各々励磁周波数ー推力の関係を得た。これまでの知見で推力にはある周波数でピークがあり、この周波数も制御にも関わる。また磁気結合が強いほどピークとなる周波数が下がる傾向があるなど、評価指標となる。この結果より、設計指標が得られた。一方でここまでに大きな遅れがあり、今後も継続して開発・評価を進め、成果を公表する予定である。本研究は球面誘導モータの高効率化に関する研究であり、ロータ構造の改良に取り組んでいる。現行モータは銅と鉄の単純な2層構造の球殻であり、誘導モータとしては最も原始的な構造で、大きなトルクに必要な強い磁場を得るためには大電流を投入していた。一方、一般的な1軸の誘導モータは構造の工夫により効率を上げており、これを参考とする。研究の初期段階としては、当初着想が(同電流における)トルク向上に寄与するかの検証をするため、磁場シミュレーションに取り組んだ。当初モータの研究でも簡易的に2次元シミュレーションを利用し成果を得ていたため、3次元の導入と、有効なモデルの開発および検証を行った。具体的には、球面モータの前段階で開発していたリニア誘導モータ電機子に対して、モデル化・シミュレーションの実施と実機結果との比較を行った。その結果、差異は見られるものの、基本的なパラメータに対する性質は実機と類似しており、また得られる推力についても2次元モデルからの推定値に比較してより実機に近い数値を得た。これにより、結果の完全な予測ではないものの、原理の検討やパラメータの傾向調査などには十分利用できる電機子モデルが得られたと判断した。ついで、本研究で検討している、格子状の銅部とその間を埋める突起を持つ鉄部の組み合わせによるリアクションプレートの評価を行った。この結果、シミュレーションではあるが、明確に2倍以上の推力の上昇と構造設計パラメータに対する推力の傾向が見られ、実機で同手法を検討する意義が確認できた。これをもとに、以降はリニアモータによる平面一軸の評価を行い、問題無ければ球面への適用を検討する。あわせて開発した、導入した3次元磁場シミュレータの出力の処理ソフトや運用知見などについては、今後、WEBで公開する予定である。主には、3次元の磁場シミュレーションソフトの取り扱いの不慣れにより、見込み以上に導入時間がかかったことによる。もともと磁場解析は専門外であったが、当初の球面モータを開発した際に2次元シミュレーションを用いたことが、電機子のパラメータ決定や、誘導リニアモータの特性理解に有用であったこと、3次元CADソフトによる設計に慣れたことから、3次元化するのみと考えていたが、計算時間の劇的な増加とそれを低減するためのメッシュ切りの調整で有効といえる結果を出すまでの準備を要した。また、研究計画では県施設のシミュレータを借りる予定であったが、演算時間の長さから都度借りに行くことが非現実的と判明し、大幅に予定・予算を変更して、予算内で購入可能なシミュレーションソフトを導入した。これは計算の主体部分のみであり、出力された電磁場解析結果から作用する力を別途計算する必要があり、その作成や妥当性の検証などにも時間を要した(初期段階ではソフトの導入選定を兼ねて評価版を用いた)。結果的に大きな遅れとなったが、3次元磁場シミュレーションについて得た経験も多く、パラメータの最適化や最終的な球面モデルへの変更など、今後の計画遂行の基盤となったとは考える。また、開発した同シミュレーションのポスト処理手法については、別途技術公開を図る。本研究は球面誘導モータの効率改善を目的とした研究である。先行する研究で開発したモータは効率が極めて悪く、最大でも2%程度であることが実験的に確認されていたが、その主な原因は電流あたりのトルクが小さいことにある。一つには通常の円筒形モータと異なるリニアモータをベースとした手法であり、電機子の端部が駆動推力に寄与しないことが要因であるが、この点は空間配置的にも解決しがたい。一方でロータが鉄球殻に銅球殻を重ねた形であるため、銅層が磁気的にはギャップになることで磁気回路の閉じが悪く、投じた電流に対して磁束密度が高くなりにくいことが最大の原因と考えられた(なお速度を上げることによる効率改善の余地もある)。

これは誘導モータとしては原始的なロータ方式であり、構造的な改善の余地があると考えた。通常のモータはロータ構造を工夫することで磁気回路を閉じるようになっており、本球面誘導モータでもその方策を目指すこととした。具体的にはロータ表面まで鉄層を出す構造とし、銅を単なる平板では無くメッシュ構造とする。すでに3次元磁場シミュレーションでは提案表面構造に対して駆動力が上がることが検証できており、その実機を作成して、提案の検証と、実機とシミュレーションの比較検討をする段階にある。ただし、現状でその実機を製造するための手法の基礎的な技術試験段階に留まっており、有効な検証結果はいまだ得られてはいない。製造の方針は鉄球殻に溝を切削して形成し、その溝に銅を埋め込むことで実現するが、球面であるがゆえ、銅を別に成形して埋め込むことはデメリットが多い。溝切削については既存技術の導入で目処がついているため、銅部の直接形成について模索しており、決定的な手段を見いだすには至っていない。現在の段階はシミュレーションによる手法の有用性の確認を終えた後の実機試作段階にある。しかし、その試作技術が依然として確立できていない。申請書にあるとおり、鉄部に溝を掘り、その中に銅を埋め込む形状とするが、その加工手段が課題となっている。ここまでのところ、CNC加工機を導入するなどして、鉄側の溝を製作することには問題がないと見ており、球殻についてもMCの利用、または加工機を専用に開発すれば良いとみているが、銅の成型方法が決定できていない。申請書にあるようにコールドスプレー、あるは溶射は有力候補であるが、近隣では加工できる場所が見つかっておらず、また加工装置そのものの導入も予算的に現実的では無いことを確認している。銅を別途切削加工して何らかの方法で結合させることは理にかなった手段であるが、平面はともかく球面で実施することが容易ではない。複数の条件での実機試験を考えると、手近で可能で、将来性を考えると現実的な手法で製造できる方法が期待される。本年度には鉄球殻の発注をする予算を計上していたが、手段が固まる前に見込みで発注することは無駄となる可能性があったため、次年度に繰り越した。そのため、大きな額が次年度繰越となっている。本研究は、先行研究で開発した球面誘導モータの高効率化に関するものである。前課題で球面モータの3軸の効率の測定が可能になり、極めて低いことが判明したためである。想定された理由は誘導モータとして原始的な鉄層の上に銅層がある構造で、銅層がそのまま磁気ギャップとなって磁束密度が上がらないことであった。その解決をすべく、鉄・銅の六角格子構造をロータ表面に形成する案を試みることとした。課題は大きく二つに分けられる。同構造を実体として成形する手段と、効率向上を果たす形状である。検証試作を経て、形状については鉄の母材に溝を掘り、溝内に銅の電気的厚めっきをすることで埋め、仕上げ加工をする方法を、実施可能な手段として確認している。
伝承遊びの実態と今日的意義

1.伝承遊びの調査は古老からのものに傾き、その懐古的尺度で、子どもの遊びの衰退が言われる。また、遊びの空間・時間・仲間の減少はすべて大人の責任であるのに、その結果現われる子どもの心身のひずみだけが強調される。本研究は、現代の子どもたちが大人の支配の外で伝え合う伝承遊びの生命力に注目し、子どもの発達に関わる遊びの今日的意義を考える。2.北海道から沖縄まで訪れた市町村数は63、接した子どもの集団は115、遊びへの共感を通しての調査であるので、子どもたちは喜々として遊びを展開した。遊びの調査数は191種961例である(同テーマで行った昭和59年度の研究を含む)。それらの遊びはテープ録音あるいはビデオ録画をして、調査カードを作成し、分類・分析・考察を行った。3.現代は、野山の遊びやお手玉・まりつきといった遊びは衰退の傾向にある。しかし、幼い子も勝つことのできるじゃんけんを利用した遊び、はだを触れ合う手遊び、体の上下動のリズムをもつなわとび、2本のゴムを足で複雑にあやつるゴムとびの技とうた、工夫と創造の余地の多い鬼遊びなどは、かつての記録以上に多種のものが、全国的に多くの変化形を作って伝承されていることが明らかになった。また、多くの遊びの自然発生的な表現に、伝統的なわらべうたの音階が根強く生きていることが明らかになった。4.子どもたちは、遊びの中で人間らしく生きる力を学び、また、それを要求しているのである。私たちは、遊びを短絡的に教育の材料にするのではなく、まず現代に生きる伝承遊びに対する正しい理解と共感から始め、地域においても、教育の場においても、遊びの集団が成立しやすいように配虜していくことが緊急な課題であろう。なお、本研究での調査資料はさらに詳細に分析し、本研究以前の調査とも伴せて、約1万例の伝承遊びの資料集成を完成させたい。
家畜におけるマイクロサテライト DNA多型に関する育種学的研究

マイクロサテライトDNA多型は、一般にその座位が哺乳類のゲノム中の染色体上に散在し、また著しい遺伝的多型を示すことから、集団内での個体識別や親子鑑定、また遺伝子地図作成のために極めて有効な遺伝的標識になるのではないかと注目されている。そこで、本研究では、RIを用いずに新たなマイクロサテライトを検出する方法の開発を試みた。マイクロサテライト検出のためのプローブDNAとしてマウス(Ly-3)とブタ(MP77)のマイクロサテライトの反復配列部位をPCRによって合成したものを用いた。この合成DNAをDIGで非放射性標識し、ブタにおいて実証実験を行った。ブタのDNAを制限酵素(MboI)で処理し、プラスミド(pUC18)のBamHI切断部位にライゲーションし、大腸菌(JM109)に導入後、LBプレートに広げ、コロニーハイブリダイゼーションを行ったところ、上記プローブによってシグナルを得た。シグナルの得られたプラスミドをシーケンス後、反復配列部位の両端部の塩基配列に基づき2対のブライマ-(MPH7F:5'GATCTTTCCACTTAACCTTTTTGTC,MPH7R:5'TTTATCATTGTAAGACAGATTTGTA)(MPH9F:5'GGCAAACATTCAGACCAGAG,MPH9R:5'GAATCTGTCCATAATCAAGG)を合成した。PCR後、RIを用いずに、アクリルアミドゲル電気泳動とエチジウムブロマイド染色によって新たな変異が検出できた。本実験の結果より、マイクロサテライトの変異の全検出過程を非RI的に行える方法を実証することができた。目的:家畜のマイクロサテライトDNA多型の研究は、それを支配する遺伝子座位が染色体に多数散在して存在することから、遺伝子地図の作製や標識遺伝子への利用として注目され、世界各国で一斉に研究が開始されている。本研究の遂行中にも、1994年に牛と豚で、これらの遺伝子座位の遺伝子地図の一部が出来あがってきている(Genetics,136:231-245.,136:619-639.)。また、その他の家畜・家禽でも、マイクロサテライトを利用した遺伝子地図の作製が試みられている。本研究の目的は、RIを使用せずに、新たなマイクロサテライトの検出を試みること、及び、その検出のための反復配列プローブをPCRによって合成し作製することである。結果:マイクロサテライト検出のためのプローブにマウス(MUSLYT3AI)と豚(MP77)の反復配列部位DNAのPCRによる合成産物を利用した。これら合成したDNAをDIGで標識プローブとし、まず、豚において実験を行った。豚DNAを制限酵素(Mbo I)で処理し、pUC19のMCSに挿入し、JM109に入れ、得られたコロニーとハイブリダイズさせた。一プレート当り約8001000の白コロニーの内510個のコロニーのものにシグナルが得られた。これらのコロニーから、プラスミドを抽出し、挿入DNAをシークエンスしたところ、(AC)_4_<10>のものが12個、及び(GT)_5_<12>の反復配列を持つものが現在まで8個見つけだすことができた。これらの反復部位の5つのものについてフランキング部位のプライマーを合成し、マイクロサテライトの変異を、屠場からのランダムなサンプルについてスクリーニングした結果、2つの座位で個体変異がみられた。また、これらのプローブと他の家蓄(牛、馬、鶏)の制限酵素処理DNAとのサザンブロットでも、反応が得られたことから、本方法はこれらの動物にも応用可能であることが判明した。目的:家畜のマイクロサテライトDNA多型は、一般にその座位が哺乳類のゲノム中の染色体上に散在し、また著しい遺伝的多型を示すことから、集団内での個体識別や親子鑑定、また遺伝子地図作成のために極めて有効な遺伝的標識になるのではないかと注目されている。

そこで、本研究の目的は、多くの研究者がどこでも研究に参加できるように、RIを用いずに新たなマイクロサテライトを検出する方法の開発するとともに、実際に新しい変異を見いだすことである。結果:マイクロサテライト検出のためのプローブDNAにマウス(MUSLYT3AI)とブタ(MP77)のマイクロサテライトの反復配列部位をPCRによって合成したものを用いた。この合成DNAをDIGで非放射性標識した。ブタにおいて実証実験を行った。ブタのDNAを制限酵素(MboI)で処理し、プラスミド(pUC18)のBamHI切断部位にライゲーションし、大腸菌(JM109)に導入後、LBプレートに広げ、コロニーハイブリダイゼーションで、上記プローブによって非RI的に釣り上げた。シグナルの得られたプラスミドをシーケンス後、反復配列部位の両端部の塩基配列に基づきプライマーを合成した。PCR後、RIを用いずに、アクリルアミドゲル電気泳動とエチジュウムブロマイド染色によって変異を検出した。2対のブライマ-(HSW7F:5'GATCTTTCCACTTAACCTTTTTGTC,HSW7R:5'TTTATCATTGTAAGACAGATTTGTA)(HSW9F:5'GGCAAACATTCAGACCAGAG,HSW9R:5'GAATCTGTCCATAATCAAGG)でそれぞれ、新たな二つマイクロサテライトの変異が検出できた(DDBJに登録中)。本実験の結果より、マイクロサテライト変異の全検出過程を非RI的に行える方法を明示することができた。
多自由度振動制御による弾性脚を持つ4足歩行ロボットの高効率高速走行

本研究では,周期入力制御法と同期パターン制御を組み合わせることにより,これまで1入力にのみ適用可能であった周期入力制御法を多入力多出力化し,新たな多自由度振動制御法を構築した.本手法を結合振子系,結合パラメータ励振系に適用し,システムの同期パターンを自由に制御できることを明らかにした.また,4足歩行ロボットの歩行パターン生成にも応用し,周囲の環境に応じて歩行パターンを変化させることにより,障害物回避動作などを実現できた.さらに,弾性脚を持つ4足歩行ロボットの制御に本手法を適用し,本体の運動とバネの振動を同期させるタイミングを変化させることにより,ホッピング動作,バウンド走行が可能であった.本研究代表者らは,周期的な運動をする制御対象にタイミングよく周期入力を加えることでエネルギーを制御し,目標とする振幅や位相を持つ周期入力に制御対象を収束させる周期入力制御法を提案してきた.本研究では,これまで1入力系にのみ適用可能であった本手法を多入力多出力系の制御方法として拡張し,多数の質点やバネで構成される振動系の制御法として確立.さらに,本手法を脚に弾性を持つ4足走行ロボットの制御に適用し,バネの弾性エネルギーを効率よく利用した高速走行を実現することを最終目標としている.本研究ではまず,周期入力制御法と本研究代表者らが提案しているvan der Pol(VDP)方程式の同期パターン制御と組み合わせることにより,これまで1入力にのみ適用可能であった周期入力制御法を多入力多出力化する.これにより,複数の周期入力制御系のエネルギーを制御しながら,それらの同期パターンを自由に制御することが可能となる.平成27年度は周期入力制御系の同期パターン制御を構築するための基礎とするために,周期入力制御系とほぼ同じ特徴を持ち,解析が比較的容易であるVDP方程式の同期パターン制御法を考案した.本手法により,n個のVDP方程式を相互に結合したn結合VDP方程式の同期パターンを自由に制御できることをシミュレーションにより確認した.次に,周期入力制御法によりエネルギーが制御された振子系を取り上げ,構築した同期パターン制御を周期入力制御系に適用できる条件を解析した.解析の結果,目標エネルギーからの偏差により振幅を変調した周期入力によりエネルギーが制御された振子系はVDP方程式と同じ自励振動系となり,VDP方程式の同期パターン制御がそのまま適用できることを明らかにした.さらに,結合周期入力制御系の同期パターンが制御できることをシミュレーションにより確認し,周期入力制御法の多入力多出力化が実現できた.本年度は1.多重結合VDP方程式の同期パターン制御系の構築,2.周期入力制御系の多入力多出力化の実現を予定していた.1.についてはn結合VDP方程式の同期パターン制御系の同期パターン制御法を設計し,シミュレーションによりその有効性を確認した.2.については,1.で考案した手法を結合周期入力制御系の同期パターン制御に適用し,手記入力制御系をさまざまな同期パターンで同期できることをシミュレーションにより確認した.以上ののように,当初予定していた周期入力制法の多入力多出力化までほぼ順調に実現できた.本研究の目的は,本研究代表者らがこれまで提案してきた周期入力制御法を多入力多出力系の制御方法として拡張し,多数の質点やバネで構成される振動系の制御方法として応用すること,さらに本手法を脚に弾性を持つ4足走行ロボットの制御に適用し,バネの弾性エネルギーを効率よく利用した高速走行を実現することである.本年度は多入力多出力化した周期入力制御法を,多自由度振動系,パラメータ励振系,4足歩行ロボットの制御に適用した.本年度はまず,多自由度振動系として電磁力で駆動される振子実験装置を製作し,周期入力制御法を適用してさまざまな同期パターンで同期制御が可能であることをシミュレーションおよび実機により確認した.次に,パラメータ励振系としてブランコの制御を取り上げ,パラメータ励振系は周期入力制御法によりエネルギーが制御できること,エネルギー制御されたパラメータ励振系では引き込み現象が起きることをシミュレーションおよび実機により確認した.また,周期入力制御系の同期パターン制御法を4足歩行ロボットの歩行パターン生成に応用し,ロボットの多数の関節を任意の位相差で同期させることにより,歩行制御が可能であることを実機により確認した.さらに本手法を弾性脚を持つ4足走行ロボットに適用し,弾性脚のエネルギーを制御しながら弾性脚間の同期パターンを制御することでバウンス走行が実現できることをシミュレーションおよび試作機により確認した.本年度は1.多入力多出力化した周期入力制御法を多自由度振動系の制御法として拡張すること,2.4走行ロボットのシミュレーション,3.4足走行ロボットの実機製作を予定していたが,すべて予定通り実施することができた.本研究の目的は,本研究代表者らがこれまで提案してきた周期入力制御法を多入力多出力系の制御方法として拡張し,多数の質点やバネで構成される振動系の制御方法として応用すること,さらに本手法を脚に弾性を持つ4足走行ロボットの制御に適用し,バネの弾性エネルギーを効率よく利用した高速走行を実現することである.本年度は多入力多出力化した周期入力制御法を,弾性脚を持つ4足走行ロボットに適用し,脚部の弾性エネルギーを効率よく励振させて走行制御が可能かどうか,実機により検証した.製作したロボットは,各脚が1個のサーボモータとバネで構成されており,制御用PC,バッテリーが全てロボットに搭載されている.ロボット本体の姿勢と地面からの距離は,本体に取り付けた4個のPSDセンサにより計測する.計測した各脚の地面からの高さと,各脚に与える制御入力の位相を一定のタイミングで同期させる周期入力制御系を構成し,同期させるタイミングを変化させることで走行制御可能かどうか実験を行った.

実験の結果,本体の運動とバネの振動を適切なタイミングで同期させることにより,鉛直方向のホッピング動作が可能であり,制御入力の大きさや位相を変化させることにより,跳躍高を制御することも可能であった.また,各脚を同期させるタイミングを変化させることにより,一歩あたり0.10.15mのジャンプを繰り返しながら,0.20.3m/sの速度で移動するバウンド走行が実現できた.また,ロボットを全方向に移動させることも可能であった.本研究では,周期入力制御法と同期パターン制御を組み合わせることにより,これまで1入力にのみ適用可能であった周期入力制御法を多入力多出力化し,新たな多自由度振動制御法を構築した.本手法を結合振子系,結合パラメータ励振系に適用し,システムの同期パターンを自由に制御できることを明らかにした.また,4足歩行ロボットの歩行パターン生成にも応用し,周囲の環境に応じて歩行パターンを変化させることにより,障害物回避動作などを実現できた.さらに,弾性脚を持つ4足歩行ロボットの制御に本手法を適用し,本体の運動とバネの振動を同期させるタイミングを変化させることにより,ホッピング動作,バウンド走行が可能であった.来年度は,多入力多出力化した周期入力制御法を多自由度振動系に応用して,新たな多自由度振動制御法を構築する.多自由度振動系として,電磁力で駆動される振り子型実験装置を多数利用して,さまざまな振動モードの制御を実現する.次に,構築した多自由度振動制御法を4足走行ロボットの制御に適用し,物理シミュレーションによりその有効性を明らかにする.シミュレーションと平行して,4足走行ロボットの実機の設計・製作を始める.来年度は弾性脚を持つ4足走行ロボットの実機を完成させ走行実験を実施する予定である.脚部の弾性エネルギーを効率よく励振させて走行制御を行い,前後の脚を同期させて走行するホッピング走行,前後の脚を逆相で同期させて走行するバウンド走行が実現できるかどうか検証する.機械力学・制御ロボットの部品を製作するために3Dプリンターの購入を検討していたが,購入を予定していプリンタよりも性能のよいプリンターが発売された.その性能を評価・検討した後,購入を検討していたところ,年度内納入が困難になったので次年度に購入とした.ロボット製作のための材料・製作費が予定よりも安価だったため.次年度使用額にて3Dプリンターおよびその消耗品を購入する.次年度のロボット材料・製作費として使用予定.
表面増強ラマン散乱法と重水素化プローブを用いた生体シグナル定量化技術の開発と応用

近年のラマン測定法において、金属ナノ粒子や金基板を利用することでラマンシグナルを10の78乗倍程度に増強することの可能な表面増強ラマン散乱(SERS)測定法が報告されたことで、一分子の生体分子からラマンシグナルが観測可能であることが見出されている。さらに、生体成分のラマンスペクトルにおいてシグナルの現れない領域(サイレント領域)があることが報告されている。そこで我々は、本プロジェクトにおいてサイレント領域にシグナルをもつラマンタグとSERSとを組み合わせた高感度核酸検出系の開発および高感度メチル化反応追跡法の開発を目指して研究を行った。1.ウィルスへの感染や様々な種類の疾患の発症に伴い、血液などの検体に含まれる特定のRNAやDNAの濃度が変化することが報告されている。そのため、核酸成分は、様々な疾患の診断に用いることのできる有望なマーカー分子であると考えられている。現在、血液中の核酸を高感度に検出する手法として、表面増強ラマン散乱(SERS)を利用する手法が注目されている。SERSとは、金や銀などのナノ構造体の表面に存在する分子のラマン強度が、局在表面プラズモンの共鳴効果によって著しく増大する現象であり、生体分子一分子からのシグナルを得ることを可能にする手法であると報告されている。しかしながら、核酸検出法にSERSを応用した例について注意深く検証してみると、ほとんどの例においてシグナルとノイズとの比が小さいラマンスペクトルしかえられていない。そこで我々は、生体成分からのラマンシグナルがほとんど観測されない領域であるサイレント領域にラマンシグナルを示す化学結合に着目し、サイレント領域にシグナルをもつラマンタグとSERSとを組み合わせた高感度核酸検出系の開発を目指して研究を行った。2.エピジェネティクスとは、DNA塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現制御機構のことであり、分子レベルではDNA中のシトシン5位のメチル化反応と、ヒストンを構成しているリジン残基のアセチル化やメチル化反応が中心反応として知られている。とくにシトシン5位のメチル化反応は、細胞の分化、遺伝子発現の調節に関与していることが明らかとされているとともに、このメチル化異常は、細胞の発がん、精神疾患といった後天性疾患の発症にも密接に関係していることも報告されている。そこで我々は、細胞中で起こるDNAメチル化反応の定量的な解析法の確立とエピジェネティック解析への応用を目指し、高感度メチル化反応追跡法の開発を目指した。人類の生存を脅かす様々な疾患に対処するために、多くの人が受信することのできる正確、簡便、高感度、かつ非侵襲的な疾患診断法の開発が求められている。現在、疾患診断法として最も汎用されているイムノアッセイ法は、非侵襲的で操作が簡便である。しかしながら診断用バイオマーカーの探索に時間がかかるという問題がある。一方、ガン、エイズ、インフルエンザ、成人病などの広範囲の疾患の発症にともなって血液、喀痰、尿などの検体に含まれる特定のRNAの濃度が変化することが近年明らかとなってきている。そのため、検体中の核酸成分を簡便に測定する技術が確立されれば核酸成分をバイオマーカーとして利用する疾患診断法が実現可能になると考えられる。これまでに我々は、シグナル増幅型のラマン測定法に関した研究を行っている。一般にラマン測定により得られるシグナルは、蛍光測定から得られるシグナルの10-6倍程度しかなく、ラマン測定法は非常に感度の悪い測定法であることが知られている。しかしながら、近年のラマン測定法において、金属ナノ粒子や金基板を利用することでラマンシグナルを107108倍程度に増強することの可能な表面増強ラマン散乱(SERS)測定法が報告されたことで、一分子の生体分子からラマンシグナルが観測可能であることが見出されている。1.サイレント領域にシグナルをもつ新規ラマンタグの調整と機能評価サイレント領域にシグナルを示す部位をもつシスタミン誘導体を化学合成した後、TCEPを用いてジスルフィド結合を還元し、チオール誘導体を得た。そのチオール誘導体をSERS基質である金ナノロッドに修飾した後に、標的核酸と部分相補的な配列を金ナノロッドに修飾することで、ラマンタグと核酸が修飾された金ナノロッドを作製した。以降この金ナノロッドをラマンタグとする。合成したラマンタグと標的核酸、さらに標的核酸と部分相補的な配列を有するオリゴ核酸を修飾したアガロースビーズを用いてサンドイッチアッセイを行った。その結果、標的核酸が存在するサンプル中ではラマンタグ由来のシグナルがサイレント領域に観測されたが、標的核酸の存在しないサンプルではシグナルは観測されなかった。また、検出感度は1pmol以下であった。以上より、我々の作製したラマンタグは、標的核酸の検出に非常に有効であることが明らかとなった。2.生体内のDNAメチル化反応は、CpGアイランドを含むDNA二重鎖とS-アデノシルメチオニンを基質としてメチルトランスフェラーゼにより触媒されることにより反応が進行する。そこでまず、サイレント領域にラマンシグナル活性をもつS-アデノシルメチオニンの化学合成と重水素化された5-メチルデオキシシチジンの化学合成について検討した。つぎに、先の基質の合成と並行して、表面増強ラマン散乱(SERS)測定に応用することの可能なラマンシグナル測定用のチップの開発に取り組んだ。

人類の生存を脅かす様々な疾患に対処するために、多くの人が受信することのできる正確、簡便、高感度、かつ非侵襲的な疾患診断法の開発が求められている。現在、疾患診断法として最も汎用されているイムノアッセイ法は、非侵襲的で操作が簡便である。しかしながら診断用バイオマーカーの探索に時間がかかるという問題がある。一方、ガン、エイズ、インフルエンザ、成人病などの広範囲の疾患の発症にともなって血液、喀痰、尿などの検体に含まれる特定のRNAの濃度が変化することが近年明らかとなってきている。そのため、検体中の核酸成分を簡便に測定する技術が確立されれば核酸成分をバイオマーカーとして利用する疾患診断法が実現可能になると考えられる。これまでに我々は、シグナル増幅型のラマン測定法に関した研究を行っている。一般にラマン測定により得られるシグナルは、蛍光測定から得られるシグナルの10-6倍程度しかなく、ラマン測定法は非常に感度の悪い測定法であることが知られている。しかしながら、近年のラマン測定法において、金属ナノ粒子や金基板を利用することでラマンシグナルを107108倍程度に増強することの可能な表面増強ラマン散乱(SERS)測定法が報告されたことで、一分子の生体分子からラマンシグナルが観測可能であることが見出されている。さらに、生体成分のラマンスペクトルにおいてシグナルの現れない領域(サイレント領域)があることが報告されている。そこで我々は、本プロジェクトにおいてサイレント領域にシグナルをもつラマンタグとSERSとを組み合わせた高感度核酸検出系の開発および高感度メチル化反応追跡法の開発を目指して研究を行った。近年のラマン測定法において、金属ナノ粒子や金基板を利用することでラマンシグナルを10の78乗倍程度に増強することの可能な表面増強ラマン散乱(SERS)測定法が報告されたことで、一分子の生体分子からラマンシグナルが観測可能であることが見出されている。1.サイレント領域にシグナルをもつ新規ラマンタグの化学合成を行ったのち、このラマンタグのラマンスペクトルを測定した。その結果、化学合成によりえられたラマンタグは、サイレント領域に特異的なラマンシグナルを与えることが明らかとなった。つぎに、ラマンタグを鎖中に有する核酸プローブが表面上に修飾された金ナノ粒子を作製した。その結果、固定化溶液中のNaCl濃度を反応時間が経過するとともに0.5Mまで上昇させることで、D-probeを効率よく金ナノ粒子表面に固定化できることを明らかとした。次年度以降はラマンタグの導入位置等の検討を行い、感度よくSERSシグナルがえられる検出系の構築を試みる予定である。
都市域全体における面的な太陽光発電出力変動特性の算定手法の開発

半径4km圏内の17地点で観測した日射量データや、協力企業から提供を受けた中部地域の日射量データについて、観測地点間における短周期変動の独立性などを解析した。その結果、1/√N則を適用することで、1地点の観測データは半径1520kmの範囲の空間平均日射変動特性を表せることを確認した。その結果に基づき、遷移仮説を応用して観測点周辺の日射変動平滑化効果を表すローパスフィルタ(LPF)を構築した。LPFを中部地域61地点の日射データに適用するとともに、住宅分布に基づく各観測点の重みを考慮して、中部地域全体の空間平均日射を算定し、32分周期以下の短周期変動特性や数時間にわたる大きな日射変動の年間発生回数等を統計的に評価した。また、日射変動特性の評価の一環として、翌日の空間平均日射量1時間値を予測する手法を開発した。さらに、スプライン補間によって観測地点間の任意地点の日射量を推定する手法や天空画像の解析によって一定範囲内の空間平均日射量をリアルタイムに把握する手法を開発した。大量導入された太陽光発電システム(PVS)群全体の出力変動が電力系統に与える影響を評価するための基礎的検討として、研究代表者らがこれまでに名古屋市域の多地点で観測した日射量データの統計解析を行った。その結果、日射変動のコヒーレンスおよびアンサンブル平均値の標準偏差の観点から、2地点間距離が概ね5km以上であれば,周期が数十分以下の日射変動は概ね独立とみなすことができ、また、25km×25km程度の範囲内の代表点における日射変動の標準偏差は概ね同程度とみなせることを明らかにした。これにより、25km×25km程度を一つの検討対象範囲とし,範囲内を5km×5km程度の1625ブロックに分割すれば,1/√N則を利用して範囲内のPVS群全体の周期数十分以下の出力変動特性を評価できる可能性があることを示した。なお,名古屋大学周辺の10地点において数km間隔で日射量の観測を開始しており,次年度以降に新しいデータを用いて上記の結果についてさらに詳細な検討を行う。さらに、1/√N則を用いて1地点で観測した日射量から推定した電力系統全域のPVSの出力変動と電力需要の変動とを比較した結果、2030年に目標とする規模のPVSが導入されても、負荷周波数制御に対応する時間領域のPVS群の出力変動の影響は限定的な可能性があることを示した。また、地域メッシュ統計に基づき任意の地域における住宅用PVS賦存量を算定する際の精度向上のための基礎的検討として、名古屋市全域における100m×100m単位の24,566区域を対象とし,各区域について建物構成や都市計画を考慮して現状および将来における戸建住宅屋根面の日照条件を推定し,実質的な戸建住宅用PVS導入可能量を算定した。その結果,PVS導入可能量は,日照条件を考慮せずに単純に戸建住宅の総建築面積に基づき算定される値から約10%減少し,将来的な日照条件の悪化を考慮すると約20%減少することを明らかにした。平成22年度に名古屋大学周辺に数km程度の間隔で日射量観測地点を増設するとともに、協力機関から中部地域全域の40地点における日射量データの提供を受けた。これらを用いた検討により、以下の事項が明らかとなった。・32分周期の日射変動について,1)2地点間の距離と日射変動コヒーレンスとの関係,2)2地点のアンサンブル平均の日射変動標準偏差と独立性に基づく標準偏差平均値との関係を評価した結果,2地点間距離が10km程度であれば,32分周期の日射変動の相関は十分に小さくなることが確認できた。・中部地域の平野部主体の27地点で観測された日射量データを用いて,対象範囲を変化させて1/√N則によって平均日射変動の標準偏差を算定し,範囲内の観測地点アンサンブル平均日射変動の標準偏差と比較した。その結果,半径20kmの範囲であれば,アンサンブル平均日射変動の標準偏差の算定において1/√N則は概ね有効であることがわかった。・様々な対象範囲や観測地点数において標準偏差と最大変動幅との相関を評価した結果,季節や時間帯,検討対象範囲や範囲内に含まれる観測地点数に関わらず,空間的な平均日射変動の標準偏差を算定することができれば,その平均日射変動についての最大変動幅を算定することができることがわかった。

・1km四方の6地点における観測値アンサンブル平均値と中心1地点とを比較した結果,1地点で観測した日射量データによって周辺1km四方の空間平均日射量の10分平均値の変動特性を把握できた。また,8km四方の周辺観測11地点の観測値をサンプル点としスプライン補間によって学内観測の1km四方の空間平均日射量を算定した結果,30分程度の時空間平均日射強度を推定できることが確認できた。研究協力機関より提供を受けた中部地域61地点の日射量データを解析し、特に短周期変動の独立性に着目して、1観測点の日射量が代表できる空間的範囲を評価した。その結果、30分程度の短周期変動特性については、半径15km程度の範囲であれば、1/√N則を適用して1地点の観測データで代表できることを確認した。また、その結果を考慮し、遷移仮説を応用して観測点周辺の日射変動平滑化効果を表すローパスフィルタを構築し、中部地域全体の空間平均日射量の変動特性を評価した。その結果、2時間窓における最大変動幅が400W/m^2以上となる日が年に6日存在することがわかった。また、長期間の統計的評価のため、アメダス日照時間を用いて同様の検討を行い、過去20年間において、最大変動幅が大きな日の発生日数は,年によってやや異なるものの,毎年数日程度であることがわかった。また、全天雲画像の撮影を開始し、全天雲画像による空間平均日射量の把握を試みた。その結果、彩度を基本情報としつつ、色相を用いて彩度の低い青色を空と判別、明度を用いて太陽を空と判別することで、空と雲とを識別(画像の二値化)できた。その結果に基づき、太陽を中心とする半径300px内の雲量と全天雲画像の撮影地点を中心とする8km四方の10地点で観測した日射量のアンサンブル平均値との相関を評価し、雲量から地上の空間平均日射量をリアルタイムで推定する手法の開発を試みた。その結果、雲の移動によって日射量が大きく変動する日についても、概ね適切に空間平均日射量の変動を把握できた。昨年度までに構築した観測点周辺の日射変動平滑化効果を表すローパスフィルタを研究協力機関より提供を受けた中部地域61地点の日射量データに適用し、最大変動幅を指標として中部地域全体の空間平均日射変動特性を評価した。その結果、春秋において年に数日の頻度で日の出直後または日没直前の太陽高度の大きな増加・減少と雲の消滅・発生が重なって120分間で500 W/m2程度の大きな変動が発生することや、広い範囲での天候の急激な変化が原因で正午前後の数時間に120分間の最大変動幅が300 W/m2以上となる日が年間十数日発生する可能性があることを明らかにした。また、短周期変動については、平滑化効果が大きく、1時間あたりの平均日射量に対する標準偏差の割合は,約98%の時間帯において2%以下であることを明らかにした。このような変動特性が電力供給に与える影響を評価するため、まず、MSM-GPVに基づく空間平均日射量の予測手法を開発した。その結果、翌日の1時間値に関する平均絶対誤差率は16%であったが、広い範囲での天候の急激な変化に起因する空間平均日射変動については、適切に予測できないことがわかった。次に、空間平均日射量の予測値を用いて翌日の発電機起動停止計画を行い、これを制約として日射量の実績値に基づき電力供給の過不足を評価した結果、電力供給余剰となるような系統全域での快晴日は年に十数日発生する一方で、予測誤差に起因する供給不足も年に十数日発生することを明らかにした。
モード同期光学フォノンを用いた超広帯域光発生の研究

筆者は、2つの光子のエネルギー・運動量の差分を、2つの光学フォノンのエネルギー・運動量の差分に整合させ、時刻・波面を同期させたフォノン対の生成を行う方法を提案した。差動結合であるため、個々のモードに共通する擾乱を抑制でき、熱振動や波面ひずみ、個々のモードからの誘導散乱の抑制が期待できる。CVD単結晶ダイヤモンドに僅かに離調した2つの励起光を照射し、離調を変化させるとブリュアンゾーン境界におけるフォノンの差周波数と一致した場合にのみ超広帯域光が発生した。一方、個別のフォノンモードから生成されるストークス光、反ストークス光は著しく抑制されている。筆者は2つのフォノンが同期して生成・消失すると、フォノンエネルギーの差分や運動量の差分を光子のエネルギー・運動量と相殺できる事を初めて示した。この過程は量子干渉であり、光吸収・放出を打ち消したり、熱振動などの擾乱を打ち消したりすることが可能になる。量子的には、2つのフォノンが同期して生成・消滅する過程であり、互いにもつれ合いの関係にある。本研究は、差動2フォノン過程を用いてフォノンモード間の位相同期を行い、光の吸収・放出を制御しようとするものである。今年度は、新たに励起レーザーシステムを作成し、2つの波長で同時励起できる再生増幅システムを構築した。このシステムでは、広帯域光共振器を用いて広帯域で誘導散乱光を閉じ込めると同時に、キャビティダンプによってこれを取り出せるように設計している。さらに、半導体レーザーを用いた狭帯域2波長レーザーを製作して、狭帯域光の注入動作を可能にした。このレーザー共振器中にCVD法により製作した単結晶ダイヤモンドを挿入し2つの波長で同期励起を行2つのフォノンの差周波に相当するサイドバンド光の発生実験を開始した。レーザー装置の設計、製作は順調に進んだ。一方、固体材料中では、光学フォノンの寿命は短く誘導ラマン散乱、とりわけ2フォノン励起では、非常に高い光強度が要求される。狭帯域化のためにはフーリエ関係から長い光パルスが必要であるが、そのために必要な光エネルギーが増加して光学素子の光損傷が生じた。特に、広帯域光学素子は光損傷に弱い。そのため、実験しうるスペクトル幅、パルス幅、光強度の間で相互に制限が生じている。今後は、用いる光のパルス幅を光学フォノンの寿命に合わせて制御して光学損傷以下の光強度で誘導散乱が得られるように最適化を行う予定である。本年度は、昨年構築を始めた2波長チタンサファイヤレーザーシステムを用い、ラマン媒質(CVD単結晶ダイヤモンド)をレーザー媒質と共に光共振器内に配置しこれを励起してストークス光を発生実験を行った。併せて、多波長の同時発生実験および広帯域光増幅器の開発を行った。2つのフォノンモードの差周波数は、共振器の縦モード間隔の整数倍である必要がある。フォノン周波数に相当する自由スペクトル域を持つエタロンを共振器に挿入し、共振器の縦モード間隔とフォノンモード間隔を結合させる励起システムを構築した。共振器内部に電気光学効果を用いた高速の光スイッチを挿入し、広帯域種光を外部から注入同期出来る光学システムを構築した。これを用いて異なる縦モード間の位相を同期させ、空間的にも周波数的にも単一モードの光学フォノンを励起出来るシステムを構築した。これを用いて、高次ストークスモード間の位相同期実験を開始した。誘導ラマン散乱の利得は光強度に比例するため、高光強度の実験が望まれる。このため、光学素子の光損傷が問題となっている。光損傷は、光学材料の基礎定数で損傷閾値が決まるため、本質的な制限である。また、CVDダイヤモンドは非線形屈折率が高く優れた非線形材料であるが、その一方、光収束が起こり易くレーザー損傷が生じ易い。筆者は2つのフォノンが同期して生成・消失すると、フォノンのエネルギーの差分や運動量の差分を光子のエネルギー・運動量の差分と相殺出来る事を初めて示した。この過程は量子干渉であり、光吸収・放出を打ち消したり、熱振動などの擾乱を打ち消したりする事が可能である。量子的には2つのフォノンが同期して生成・消滅する過程であり、互いにもつれ合いの関係にある。今年度は2波長で注入同期を行うレーザーシステムを構築した。誘導ラマン散乱媒質(CVD単結晶ダイヤモンド)の2つのフォノンの差周波に相当する2波長の狭線幅レーザーで励起するシステムを構築した。2波長発振器にはVCSEL半導体レーザーを用い、これを光共振器に注入同期した。共振器内部に誘導ラマン散乱媒質を挿入し、光スイッチによりQスイッチ動作をおこない差動2フォノン励起の実験を行った。

2つのフォノンの差分に相当する周波数間隔のマルチ縦モード発振を観測した。同時に、周波数間隔の逆数に相当するスパイク波形を観測し、差動誘導ラマン散乱によるモード制御を確認した。ナノ秒のQスイッチ動作では、誘導ラマン散乱の閾値と光学損傷の閾値が近くラマン媒質や共振器の損傷が問題となった。そこでモード同期発振器の出力をフィルターにより波長選択して2波長注入同期を行い、パルス幅短縮による高光強度化を実現した。筆者は、2つの光子のエネルギー・運動量の差分を、2つの光学フォノンのエネルギー・運動量の差分に整合させ、時刻・波面を同期させたフォノン対の生成を行う方法を提案した。差動結合であるため、個々のモードに共通する擾乱を抑制でき、熱振動や波面ひずみ、個々のモードからの誘導散乱の抑制が期待できる。CVD単結晶ダイヤモンドに僅かに離調した2つの励起光を照射し、離調を変化させるとブリュアンゾーン境界におけるフォノンの差周波数と一致した場合にのみ超広帯域光が発生した。一方、個別のフォノンモードから生成されるストークス光、反ストークス光は著しく抑制されている。1.高次モードの生成(差周波ラマンコムの発生)ラマン媒質(CVD単結晶ダイヤモンド)を光共振器内に配置しこれを赤外レーザーで励起してストークス光を発生させる。さらに、2波長レーザーによって励起して多波長のストークス光を発生させる。位相整合条件による横分散を補償して多波長発振を行う。スペクトル・シアリング計測を行って発生している光のスペクトル位相を計測する。計測結果を基に共振器内部の群遅延分散を補償してモード同期発振を試みる。このとき、フォノンモードの差周波数は、共振器の縦モード間隔の整数倍である必要がある。誘導ラマン散乱の利得が十分高い場合には、近隣の縦モードに自動的に引き込まれる事が予想される。もし引き込みが起こらない場合には電歪素子などを用いて波長レベルで共振器長を調整して、フィードバック制御を行う。発生光のスペクトル位相計測繰り返し、チャープミラーを用いて共振器内群遅延分散を微調整して発振スペクトルの広帯域化を図る。現在問題となっている光学損傷に対しては、最小の励起エネルギーで必要な励起光強度が得られるようにパルス幅を最適化する予定である。2.反ストークス光コムの発生本方法を用いると超広帯域の反ストークス光が発生する。これは、超短パルス列となったストークス光により、反ストークス光が相互位相変調を受ける為と考えている。狭帯域2波長励起では、モードが分離されて超広帯域の光コムが生成される事が予想される。実験によりこれを確かめる。今後は、レーザーバルス幅を最適化し、誘導ラマン散乱の利得と損傷閾値の双方が折り合う条件を実験的に考察する。数10THz間隔の多モード同時発生を目指すと共に、広帯域の注入同期など、縦モード間の位相を時間的に整合させる方法を試みる。29年度が最終年度であるため、記入しない。量子エレクトロニクス、非線形光学29年度が最終年度であるため、記入しない。