hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規フラーレン集合体の創製と光電変換システムへの応用

本研究では研究目的である新規フラーレン集合体と局在型表面プラズモンに由来する特異な光学特性を有する銀ナノ粒子の複合化およびその光電気化学特性評価を目指し、その前段階として銀ナノ粒子-ITO基板間の光電気化学的相互作用の解明に着手した。その過程において、銀ナノ粒子-基板間における興味深い相互作用を見出した。銀ナノ粒子を担持したITO基板を用い、電子アクセプターである酸素存在下における光電流測定を実施した。得られた光電流スペクトルの波長依存性は、ITO或いは銀ナノ粒子単独のUV-visスペクトルとは異なり、それらを足し合わせた波形に類似するものであった。この結果は、ITO基板と銀ナノ粒子が同時に光励起されることで酸素の還元が促進され、光電流が生成していることを強く示唆している。これと合わせ、銀ナノ粒子の表面状態が、光電流生成に極めて重要な要因であることを明らかとした。以上の結果は、ITO基板-銀ナノ粒子間の光誘起電子移動反応を明らかにすると同時に、酸素還元反応に対する協奏効果を強く示唆するものである。近年、ITO基板上に有機色素と貴金属ナノ粒子との複合構造を構築し、光学的あるいは光電気化学的な相互作用を評価する試みが多数為されている。本研究で明らかにした内容は、これらの研究事例を深く考察する上で重要な知見であり、新規ナノ構造体の光・光電気化学特性評価の際にも、考慮するべき評価指針になりうる。さらに、多くの半導体-貴金属ナノ粒子複合構造においても類似の協奏効果が期待できるため、将来的に多くの研究事例の基盤になるものと期待される。[70]フラーレン(C_<70>)-脂肪族ジアミン類から形成される新規フラーレン集合体の構造特性評価脂肪族アミン類とフラーレン間の相互作用に関する研究は、フラーレン化学の中でも長い歴史を持つ。これらは反応により付加化合物を与えることから、特に有機化学の分野で進展を遂げてきた。これに対し、本研究ではC_<70>と特定の脂肪族ジアミン類の反応により、高選択的に形状制御された集合体が得られることを明らかにしてきた。しかしながら、C_<70>集合体内部におけるC_<70>-アミン間の相互作用については、準分な知見が得られていなかった。本研究では第一に、得られた集合体内部では、C_<70>-アミン間に電子(または電荷)移動相互作用が生じていることを分光測定や電子スピン共鳴から明らかにした。第二に、C_<70>集合体は、極性溶媒との接触により、アミン類を外系に抜き出すことが可能であった。したがって、本集合体は電子的相互作用により内包するゲスト(アミン)分子を排出するのに適した構造特性を有することが明らかにした。そして第三に、C_<70>集合体内部のゲスト分子が外系に含まれる別のゲスト分子との交換反応の検証を行った。その結果、ゲスト分子を含む溶液へC_<70>集合体を接触させることにより、ゲスト交換反応が進行することを明らかにした。ゲスト交換の際、C_<70>集合体はゲスト分子のサイズに応答して格子構造を伸縮させている様子が粉末X線回折から観測できた。以上のように、本研究では新規C_<70>集合体の基礎的知見として、集合体内部における電子的相互作用を明らかにすると同時に、ホストーゲスト化学的な構造特性を見出した。これまでに同様の報告は為されておらず、本研究は基礎化学的に非常に興味深い成果である。
同次元間安定写像上の2,3次元閉多様体の復元と埋め込み, はめ込みリフトの分類

向き付けられた3次元閉多様体から3次元空間への安定折り目写像の構成と,4次元空間へのはめ込みリフトを中心に研究を行った.研究成果は次のとおりである.(1):レンズ空間L(p,1)から3次元空間への安定折り目写像で,特異点集合が1つのトーラスからなるものを構成した.(2):(1)で構成した3次元球面からの安定折り目写像を4次元空間へはめ込みリフトし,これが向き付けられた3次元閉多様体から4次元空間へのはめ込みのコボルディズム群の生成元になることを示した.本年度は主に次の研究を行った.(1)向き付けられた閉曲面Sから3次元空間へのはめ込みを,Sを境界に持つ3次元多様体Mから3次元空間へのはめ込みにいつ拡張されるかという問題について,Sから平面への安定写像を用いる事で拡張されるための必要十分条件を与えた.またMからのはめ込みとして同値で無いものの判定法も同時に与えた.これによりSからの同じはめ込みに対し,微分同相でない3次元多様体からの2つの拡張を持つ例,微分同相なMから正則ホモトピックではあるが同値ではない2つの拡張を持つ例を構成した.(2)3次元球面から3次元空間への折り目写像で,折り目特異点が2つの2次元球面になるものが存在することがEliashberg, Gromovにより知られている.そこで,球面の裏返しを用いることでこの様な折り目写像を具体的に構成した.さらに折り目特異点が連結な向き付けられた閉曲面である様な折り目写像も具体的に構成した.(3)円周から直線への与えられた安定なモース関数fに対し,平面への埋め込みリフトを考える.fを固定したまま埋め込みのアイソトピー類を計算し,ある種のモース関数における埋め込みリフトのアイソトピー類の個数はグラフ理論で出てくるバクスター数と一致することを示した.以上の研究について(1),(2)はプレプリントにまとめる準備に取りかかっている所である.また(3)に関しては現在学術誌に投稿中である.また今回の研究課題とは直接関係はないが,フィボナッチ数をベキとする数列の周期性について幾つかの結果が得られたため,こちらも現在学術誌に投稿中である.今年度は前年度に引き続き,向き付け可能な3次元閉多様体から3次元空間への安定な折り目写像について研究を行った.特に今年度は向き付け可能な3次元閉多様体の1次元ベッチ数を写像の特異点を用いて評価する,モース型の不等式について研究を行った.モース型の不等式を得るには正則点の集合(3次元多様体になる)の1次元,2次元ベッチ数の評価が必要となる.安定な折り目写像を折り目特異点集合(向き付けられた閉曲面になる)に制限すると3次元空間へのはめ込みとなるが,このはめ込み写像のみを見るだけでは正則点集合のベッチ数に関する情報を得ることは困難である.そこで3次元空間への安定な折り目写像と3次元空間から平面への射影を合成するという,前年度の手法をここでも利用した.合成写像を折り目特異点集合に制限すると平面への安定写像と見なせる.そこでこの平面への安定写像の輪郭を詳しく調べることにより,正則点集合のベッチ数を上下から評価することに成功した.さらにこの評価式を用いて,目標であった向き付け可能な3次元閉多様体の1次元ベッチ数を上下から評価する式を得た.元々のモースの不等式は定義域多様体のベッチ数をモース関数の臨界点の個数を用いて上から評価するという不等式であるため,今回得られた不等式はベッチ数を上下から評価できたという点で,向き付け可能な3次元閉多様体のトポロジーに関する情報をより詳しく得ることができたと言える.また,全ての向き付け可能な3次元閉多様体は3次元空間への安定な折り目写像を必ず持つため,向き付け可能な3次元閉多様体については安定な折り目写像を用いてモース型の不等式を構成すれば十分である.向き付け不可能な3次元閉多様体から3次元空間への安定写像に関するモース型の不等式を同じようにして見出すことが今後の研究計画の一つである.本年度は3次元閉多様体から3次元空間への安定折り目写像とその4次元空間へのはめ込みリフトについて具体例を構成した.まず昨年度に構成した,3次元球面から3次元空間への安定折り目写像で,特異点集合が2つの2次元球面からなるものと,1つの2次元トーラスからなるものが,折り目コボルダントになることを具体的に示した.次に,この2つの2次元球面を特異点集合とする安定折り目写像を,Akhmetiev氏が"pellicular"と呼んでいる形で4次元空間へのはめ込みリフトを構成した.一方,向き付け可能な3次元閉多様体から4次元空間へのはめ込みのコボルディズム群の生成元がHughes氏によって与えられている.そこで,"pellicular"はめ込みリフトがこの生成元とはめ込みコボルダントになることも具体的に示した.これにより,3次元安定ホモトピー群の生成元を安定折り目写像で構成できたことになる.また今年度は秋田大学の小林真人氏と3次元射影空間から平面への安定写像を,3次元射影空間の対称性を用いて射影空間から四面体への写像を経由することで2種類構成した.この結果は共著論文としてまとめ受理された.さらにべき乗和をべき乗の交代和で表したとき,係数にベルヌーイ数が現れることを見出した.

そこでこの内容と弘前大学の田中義久氏による数学教育の観点からの考察を合わせて共著論文にし,数学教育の学会誌から出版した.べき乗和の表示で現れるベルヌーイ数は,円周からの安定Morse関数の分類と関係する.そのため,この研究と今回の研究課題との間に関係が見つかれば大変面白いと考える.今年度は3次元閉多様体から平面への安定写像に関する共同研究,べき乗和とべき乗の交代和の関係など,研究課題に関連したり,研究課題との関連を探りたい問題について取り組んだ.一方で,前年度からの課題であった向き付け不可能な3次元閉多様体から3次元空間への安定写像に関しMorse型の不等式を見出すところまでは至らなかった.また向き付け可能な3次元閉多様体から3次元空間への安定折り目写像に対して得られたMorse型の不等式に関してはプレプリントにはまとめたものの,出版には至らなかった.そのため,「やや遅れている」と評価した.平成28年度はレンズ空間L(p,1)から3次元空間への安定折り目写像の具体例を構成した.まず2次元射影空間のtwisted I-bundleの3次元空間へのはめ込み写像を構成し,それを観察することでL(2,1)から3次元空間への安定折り目写像で特異点集合が2つの2次元球面からなるものを構成した.これをもとにしてL(p,1)から3次元空間への安定折り目写像で特異点集合が2つの2次元球面からなるものも構成した.平成27年度に構成した3次元球面から3次元空間への安定折り目写像で特異点集合がトーラスからなるものを用いて,上で構成した安定折り目写像を変形し,L(p,1)から3次元空間への安定折り目写像で特異点集合がトーラスからなるものを構成した.これはL(p,1)の種数1のヒーガード分解に対応した安定折り目写像を具体的に構成したことを意味し,Eliashbergによる存在定理の具体例になっている.この結果は2016年6月の神戸と2016年12月の京都で行われた研究集会で発表した.平成27年度に受理された秋田大学の小林真人氏との共著論文はExperimental Mathematicsから2016年8月にオンライン上で出版された(冊子体での出版は2017年4月).名古屋工業大学の平澤美可三氏との共同研究で,閉曲面から平面へのジェネリックホモトピーを3次元空間への正則ホモトピーにリフトさせるという観点から球面の裏返しを構成した.研究自体は以前から行っていたものだが,結果を論文にしたものがTopology and its Applicationsから2017年3月にオンライン上で出版された(冊子体での出版は2017年6月).向き付けられた3次元閉多様体から3次元空間への安定折り目写像の構成と,4次元空間へのはめ込みリフトを中心に研究を行った.研究成果は次のとおりである.(1):レンズ空間L(p,1)から3次元空間への安定折り目写像で,特異点集合が1つのトーラスからなるものを構成した.(2):(1)で構成した3次元球面からの安定折り目写像を4次元空間へはめ込みリフトし,これが向き付けられた3次元閉多様体から4次元空間へのはめ込みのコボルディズム群の生成元になることを示した.3次元閉多様体から3次元空間への安定写像に関し,モース型の不等式を見出すことが2年目の研究計画であった.今回,向き付け可能な3次元閉多様体から3次元空間への安定な折り目写像に関し,上下からのモース型の不等式が得られたという点で,おおむね順調に研究が進展していると言える.前年度の結果と合わせて論文にすることが早急の課題である.
気道構成細胞のイオンチャンネルの機能と制御

気道は上皮細胞、粘膜下腺細胞、平滑筋細胞、神経など形態及び機能上、大きく異なる細胞群、組織から構成されている。今回、これらの気道構成細胞のイオンチャンネル機能に焦点をあてて検索し、次のような所見を得た。すなわち、1)気道上皮細胞のうち、無線毛細胞が主にクロライド(C1^-)電流を生じさせる。2)慢性炎症により気道上皮細胞にcAMP感受性のC1^-チャンネル(CGTR)が新しく出現すようになり、機能している。3)粘膜下腺細胞ではCa^<2+>感受性のC1^-チャンネルが働いてC1^-電流が生じる。その細胞内機序としてはIP_3感受性のCa^<2+>プールとcADP-ribose(cADPR)感受性のCa^<2+>プールからのCa^<2+>遊離の意義を明らかにし、cADPRの酵素であるCD38の存在を確認した。4)気道平滑筋細胞ではメサコリンでは脱分極するが、ヒスタミンおよびエンドセリン刺激では過分極を生じ、後者では遅延整流型カリウムチャンネル(KDR)が大きな役割をもつ。5)神経節細胞にはGABA受容体で活性化されるC1^-電流およびC1^-チャンネルが機能している。6)気道上皮細胞、粘膜下腺細胞には、N<a/>^^^+K^+ポンプがC1^-チャンネルの機能と関連しており、気道平滑筋細胞では後者がK^+チャンネルの機能をある程度、制御している。7)ステロイドは気道上皮細胞および粘膜下腺細胞に作用してC1^-チャンネルの機能を抑制するが、それはムチン分泌に比べてその程度は低い。8)ウサギの気道上皮細胞ではCFTRが機能しておらず、主にCa^<2+>感受性のC1^-チャンネルが働いていおり、これは、ヒト気道上皮細胞と対照的である。ヒト気道上皮細胞からはPGE_2が粘膜下腺細胞と平筋細胞の機能に作用するが、実験動物の気道では同様の機序はない。1)実験動物(ウサギ、ネコ及びウシ)及び手術肺、死後4時間以内の剖検肺から得られた気道を用いて、気道上及細胞,粘膜下腺細胞,平滑筋細胞及び神経節細胞の各気道構成細胞の標本の作成に成功した。これらの細胞標本にパッチクランプ法を応用して次の所見が得られてた。2)気道上皮細胞のうち線毛細胞には能動的イオン輸送を示す所見は得られなかったが、非線毛細胞にはCl^-電流がCl^-チャンネルの存在が示された。3)粘膜下腺細胞にはCa^<2+>依存性K^+チャンネル(164ps)が基底外側膜上に、Ca^<2+>依存性Cl^-チャンネル(4ps)(15ps)が内腟側膜上に同定された。4)平滑筋細胞にはCa^<2+>依存性のLarge conductance(150-250ps)のK^+チャンネル(Kca)及びCa^<2+>非依存性のSmall conductance(10-20ps)の遅延整流型K^+チャンネル(K_<DR>)が同定された。5)神経節細胞にはGABA受容体刺激により活性化されるCl^-電流及びCl^-チャンネルを認めた。

ネコ、ウサギなど実験動物の気管から気道上皮細胞、粘膜下腺細胞、平滑筋および神経節を単離して、酵素処理によって各々の細胞標本を作成、パッチクランプ法を用いて細胞膜電流応答および細胞内セカンドメッセンジャーの役割について検索し、次の成績を得た。ウサギの気道上皮細胞ではcAMPに感受性のクロライドチャンネル(CFTR)が機能しておらず、主に、Ca^<2+>感受性のクロライドチャンネルが働いている。そして、上皮細胞のうち、無線毛細胞がクロライド電流を生じさせ、繊毛細胞ではクロライド電流がみられない。ウサギのSO_2暴露による慢性気管支炎モデルではCFTRが新しく出現、機能していることが、電気生理学的方法のみならず、免疫組織学および遺伝子学的方法で明らかにされた。粘膜下線細胞では主にCa^<2+>感受性のクロライドチャンネルが働いてクロライド電流が生じる。その細胞内機序としてはIP_3感受性のCa^<2+>プールからのCa^<2+>遊離により内腔側膜のクロライドチャンネルが開き、クロライド電流が生じる。さらに、cADPribose (cADPR)感受性のCa^<2+>プールからのCa^<2+>遊離により底部側のカリウムチャンネルが開き、クロライド電流を維持させる。加えて、cADPRの酵素であるCD38の存在がWestern blot法で確認された。気道平滑筋細胞ではメサコリンでは脱分極するが、ヒスタミンおよびエンドセリン刺激では過分極を生じる。その際、遅延整流型カリウムチャンネル(K_<DR>)が大きな役割をもつことが明らかになった。気道平滑筋細胞にはCD38がみられず、IP^3-Ca^<2+>が細胞内セカンドメッセンジャーの役割を果たしていると考えられた。神経節細胞にはGABA受容体で活性化されるクロライド電流およびクロライドチャンネルが機能している。1)ネコ、ウサギなど実験動物の気管及び剖検肺、手術肺ヒト気道から気道上皮細胞、粘膜下腺細胞、平滑筋および神経節を単離して各々の機能を検索し、更に、酸素処理によって各々の細胞標本を作成、パッチクランプ法を用いてイオンチャンネル機能について検索した。2)気道上皮細胞、粘膜下腺細胞にはNa^+/K^+/Cl^-の供輸送系とNa^+/K^+ポンプがクロライドチャンネルの機能と関連しており、気道平滑筋細胞では後者がカリウムチャンネルの機能をある程度、制御していた。3)ステロイドは気道上皮細胞および粘膜下腺細胞に作用してクロライドチャンネルの機能を抑制するが、それはムチン分泌に比べてその程度は低い。ステロイドは気道平滑筋細胞のイオンチャンネル機能には有意の効果をもたらさなかった。4)ウサギの気道上皮細胞ではcAMPに感受性のクロライドチャンネル(CFTR)が機能しておらず、主に、Ca^<2+>感受性のクロラドチャンネルが働いている。これは、ヒト気道上皮細胞でCFTRがクロライド分泌に主要な役割をはたしているのと対照的である。粘膜下腺細胞のチャンネル機能ではヒトと実験動物との間には明瞭な差異は認めなかった。平滑筋細胞でもヒトと実験動物との差異はみられなかった。ヒト神経節細胞の単離は不可能であり、実験動物との対比はできなかった。ヒト気道上皮細胞からはプロスタグランジンE_2が放出され粘膜下腺細胞と平滑筋細胞のプロスタノイドEP_4受容体を介し作用して抑制的に作用するが、ネコ気道では同様の機序は見いだされなかった。
巣状分節性糸球体硬化症の新たな臨床病理学的層別化法の開発

本研究は、巣状分節性糸球体硬化症(FSGS)の、臨床情報・病理情報・遺伝子検査結果を統合し、FSGSの病因に基づいた一次性および二次性の層別化方法の確立を目指したものである。平成30年度は、当科におけるFSGSで腎移植を施行した症例のうち、移植後再発をきたし、かつFSGSの病原性を有する遺伝子変異を有さなかった確実な一次性FSGS症例と、前述の遺伝子変異を有し、かつ移植後再発をきたさず確実な二次性FSGS症例をそれぞれ抽出し、両群のFSGSとの診断を受けた自己腎生検の病理所見を比較した。その中で、両群の電顕画像において、糸球体上皮細胞の足突起消失の程度を、電顕画像上の全係蹄長における足突起消失部分に覆われた係蹄長の割合を測定することで定量化し比較した。腎生検時の尿蛋白量には有意差を認めなかったが、足突起消失の割合(FPE ratio)は一次性FSGS群では80%以上であったのに対し、二次性FSGS群では80%未満であった。このことから一次性FSGSと二次性FSGSは、FSGSと診断された自己腎生検の段階で判別できる可能性が示された。また、両群の臨床データを比較すると、浮腫をきたさなかった症例及びステロイド初期治療無効例は全て二次性FSGS群に含まれていた。さらに、両群ともに血清総蛋白値が6.0 g/dl以下となる低蛋白血症をきたしている症例を含んでいたが、血清総蛋白値3.9 g/dlで両群を判別することができた。この新しい知見は2018年アメリカ腎臓学会、2018年日本小児腎臓病学会学術集会で発表した。巣状分節性糸球体硬化症(FSGS)の、臨床情報・病理情報・遺伝子検査結果を統合し、FSGSの病因に基づいた一次性および二次性の層別化方法の確立を目指した本研究のうち、まず病理情報及び臨床情報に基づいて、移植後再発をきたし、かつFSGSの病原性を有する遺伝子変異を有さなかった確実な一次性FSGS症例と、前述の遺伝子変異を有し、かつ移植後再発をきたさず確実な二次性FSGS症例の比較で、両群の判別及び層別化に成功した。これは、(I)網羅的遺伝子解析の施行、(II)糸球体上皮細胞の細胞数及び足突起形態変化の定量的評価、(III)特異的抗体を用いた糸球体上皮細胞の分子学的な変化の傾向免疫染色による定量的評価、(IV)移植前の治療に対する臨床情報の比較、によってもたらされる移植後再発に関連する分子の抽出を目指した本研究の(II)に該当し、かつFSGSの層別化の実現可能性を示すことができたからである。FSGSの腎移植において、患者血漿暴露前と暴露1時間後の移植腎生検病理組織を比較することで、腎移植後再発例と非再発例における糸球体上皮細胞構成因子の変化の違いを抽出する。またFSGS症例の網羅的遺伝子検査を施行し、FSGSとして病原性を有する遺伝子変異の有無を検討する。最終的に臨床・病理・遺伝子情報を統合し、一次性および二次性FSGSの層別化を目指す予定である。これは、(I)

網羅的遺伝子解析の施行、(II)糸球体上皮細胞の細胞数及び足突起形態変化の定量的評価、(III)特異的抗体を用いた糸球体上皮細胞の分子学的な変化の傾向免疫染色による定量的評価、(IV)移植前の治療に対する臨床情報の比較、によってもたらされる移植後再発に関連する分子の抽出を目指した本研究の(II)に該当し、かつFSGSの層別化の実現可能性を示すことができたからである。FSGSの腎移植において、患者血漿暴露前と暴露1時間後の移植腎生検病理組織を比較することで、腎移植後再発例と非再発例における糸球体上皮細胞構成因子の変化の違いを抽出する。またFSGS症例の網羅的遺伝子検査を施行し、FSGSとして病原性を有する遺伝子変異の有無を検討する。最終的に臨床・病理・遺伝子情報を統合し、一次性および二次性FSGSの層別化を目指す予定である。本研究におけるFSGS患者の全エクソーム解析の費用、および病理組織免疫蛍光染色における一次および二次抗体購入の費用と免疫蛍光染色に要する諸費用である。
手動制御における人間の問題解決能力を利用する非線形制御問題の解法

人間は制御対象についての知識がなくとも、十分な練習をすることにより、クレーンの操作や飛行機の操作など複雑な特性を有する制御対象を上手に操る制御則を見出している。このような人間の問題解決能力をより広い非線形制御問題に利用するために、非線形制御問題を等価な手動制御実験に置き換え、手動制御により解を見出すという手法を提案し、その有効性を調べることを目的とする。主な成果は以下のとおりである。1.手動制御を容易に実行するための諸条件(情報表示の形式入出力ゲイン、時間尺度など)を実験的に検討し、それらの相互関係と適正なパラメータの範囲を求めた。人間は、適当な入出力ゲインと時間尺度のもとでのみ、問題解決能力を十分に発揮できることを確認した。2.手動制御の性能を評価する評価関数の値を、各試行後に人間オペレータに提示することにより、最適な制御に近づくことを実験的に検証した。非線形の制御対象あるいは非線形関数を含む評価関数に対しても応用できることは重要な知見である。3.非駆動関節を有する2リンクアームの位置制御と、パワーショベルのシミュレータを用いた掘削作業において、手動制御の諸条件の影響を確認した。また、評価関数の与え方で、様々な操作パターンを人間オペレータが生成できることも確認した。これらの成果は、解析的には得られないものであり、手動制御における人間の能力によって達成されたものである。本年度は、非線形制御問題を実時間シミュレータによる手動制御実験で解くための実験装置の開発と、手動制御が容易に実行できる条件について検討した。実験装置は、非線形制御系を実時間で計算するためのコンピュータと人間の制御に用いるジョイスティックからなる。ジョイスティックの出力は12ビットのADコンバータにより100ヘルツの速さでコンピュータに取り込み、制御系の入力として計算の過程に使用する。人間への表示は、誤差のみを棒グラフ状に示す場合と、振り子などのアニメーションにて示す場合の2種類を用意した。人間の基本的な制御特性を調べるために、簡単な目標信号に対する追随を目的とした繰り返し制御実験を実施した。人間オペレータは5秒の試行を繰り返し実行する。前回の試行における制御入力はコンピュータに記憶し、新たな試行では、人間オペレータは前回の制御入力の修正だけを行なう。1020回の試行で制御誤差は十分小さくできる。しかし、誤差の周波数分布が高調波に片寄っていくと、人間オペレータは良い制御ができないことが分かった。また、ジョイスティックのゲインと表示のゲインも制御成績に大きい影響を与えることも明らかになった。解析的に取扱いができない非線形制御問題の例として、2本の振り子を同一のトルクで振り上げる問題を取り上げ、手動制御実験を行なった。2本の振り子をアニメーションで示し、ジョイスティックの出力をトルクとして扱う。人間オペレータにとって2本の振り子の動きを同時に制御するのは極めて困難な課題であり、練習を繰り返しても成功できなかった。そこで、先に頂点に到達する短い振り子のエネルギーをコンピュータで計算し、頂点を通過し回転する可能性があるとき、トルクを自動的に小さくするという支援を加えた。このような計算機支援のもとで、人間オペレータは2本の振り子を同時に頂点に振り上げるトルクパターンを見い出すことができた。計算機支援の方法はいろいろあるので、さらに検討する予定である。複雑な非線形制御問題を手動制御にて解くことを試み,人間が容易に解を見い出せるような条件を実験的に検討した。主な結果は以下のようになる。1.手動による繰り返し制御を行い,誤差の収束と共に画面表示の拡大率を上げると同時にジョイステイックのゲインを適当に下げることにより,精度がよい制御が実現できることが分かった。また、最初の試行においては,似たパターンをもつ制御問題の解を使用することにより,より早い収束が期待できる。3.手動制御を実行するときに人間に与える情報の形式について検討した。単に誤差の現在値のみを表示したときは,複雑な非線形系制御の実行はほとんど不可能である。しかし簡単な制御問題では,極めて良い精度の制御が可能である。制御対象の動きをアニメーションで表示すると,人間は加えた入力と対応する動きから,制御対象の特性を容易に理解することができるため,短時間での問題解決が可能である。

しかし,精度を上げるのは困難である。したがって,制御問題に適した情報の提示が重要である。人間は制御対象についての知識がなくとも、十分な練習をすることにより、クレーンの操作や飛行機の操作など複雑な特性を有する制御対象を上手に操る制御側を見出している。このような人間の問題解決能力をより広い非線形制御問題に利用するために、非線形制御問題を等価な手動制御実験に置き換え、手動制御により解を見出すという手法を提案し、その有効性を調べることを目的とする。主な成果は以下のとおりである。1.手動制御を容易に実行するための諸条件(情報表示の形式、入出力ゲイン、時間尺度など)を実験的に検討し、それらの相互関係と適正なパラメータの範囲を求めた。人間は、適当な入出力ゲインと時間尺度のもとでのみ、問題解決能力を十分に発揮できることを確認した。2.手動制御の性能を評価する評価関数の値を、各試行後に人間オペレータに提示することにより、最適な制御に近づくことを実験的に検証した。非線形の制御対象あるいは非線形関数を含む評価関数に対しても応用できることは重要な知見である。3.非駆動関節を有する2リンクアームの位置制御と、パワーショベルのシミュレータを用いた掘削作業において、手動制御の諸条件の影響を確認した。また、評価関数の与え方で、様々な操作パターンを人間オペレータが生成できることも確認した。これらの成果は、解析的には得られないものであり、手動制御における人間の能力によって達成されたものである。
景観法下の景観計画立案時の計画論的研究

景観計画の立案にあたって具体的な景観構成要素の抽出の場面、それらをひとつの計画として構成していく場面にわけて方法論を整理した。前者においては、対象地区成立の歴史的経緯や地形的特色、文化的背景等を網羅的に採り上げ、その計画論的評価を行う手法を提起した。後者においては、既往の都市計画との関係を整理する計画手法、文化的景観等の文化財指定との関係を整理する計画手法、景観計画区域と計画地区の選択のあり方、眺望景観の導入に関して、計画論的整理を行い、今後の望ましい景観計画立案のプロセスを提案した。(1)文化的景観を景観計画の中に位置づける方法に関する研究:文化財保護法にいう「文化的景観」の概念を再検討し、そのモデル的なケーススタディの状況を明らかにした。同時に近江八幡の景観計画とそこでの文化的景観の位置づけ、奥州平泉の文化的景観と世界遺産登録申請の状況をケーススタディし、文化的景観を景観計画に位置づける際の手法、行なうべき調査のあり方、景観計画への記載のあり方等を明らかにした。(2)眺望景観を景観計画の中に位置づける方法に関する研究:全国の県庁所在地をモデルケースにして、眺望景観の実体を調査し、これを有効に景観計画の中で位置づける方法論について考察した。特に、高層ビルやマンションの林立が問題となっている東京を採り上げ、具体的な規制内容について、検討した。(3)景観計画の中に点的な資源を位置づける方法に関する研究:景観重要建造物・樹木の具体的な取り扱い方及び登録文化財との関連などを考察した。また、こうした点的な資源とその周辺の関係について、諸外国の例を参考に考察した。特に、周辺規制の導入可能性について、検討した。(4)景観アセスメントの確立に関する研究:従来の環境アセスメントは環境省の所轄であり、そのなかにある景観に関するアセスメントは自然保護に限定されていた。これと景観法による景観アセスメントとの関係を新しく構築する論理を確立するための予備的調査を終えた。(5)既成市街地内部の景観資源を詳細に明らかにする手法に関する研究:規制市街地の空間構成を、歴史的な経緯や景観的な特色をもとに微細に検討し、その成果を景観計画に生かす方法論を開発するための試行を開始した。とりわけ、古典的名著『日本の都市空間』(1968年)以来ほとんど手が付けられていない、日本の都市空間の分析手法を景観計画の枠組みの中で見直すべく、『季刊まちづくり』に調査成果を「都市空間の構想力」として連載を開始した。平成19年度は景観計画立案時の計画論的研究」のうち,特に(1)分化的景観を景観計画の中に位置づける方法,(2)眺望景観を景観計画の中に位置づける方法,(3)景観アセスメントを景観計画の中に位置づける方法,(4)既成市街地内部の景観資源を詳細に明らかにする方法,の4点に関して特に研究を行った。(1)に関しては,文化庁が実施中であっ第二次産業および第三次産業に関わる文化的景観の内,特に居住にかかわる文化的景観の評価手法を検討し,具体的に重要文化的景観候補を選定する文化庁の作業を通して,評価の一般的手法を考察した。(2)に関しては,研究協力を行っているメンバーが日本における眺望景観保全手法の総覧的な学位論文をまとめ,このなかにおいて現時点における眺望景観保全手法の相互比較の全貌を明らかにしている。(3)に関しては,環境省の景観に関する影響評価の技術指針の改定作業を参照しつつ,来年度まで,作業を継続中である。(4)に関しては,新宿区を対象に詳細な地区別ガイドライン作成の作業を行い,その中で現状分析からプランへの提言のプロセスについて具体例を挙げて示すことができた。また,横浜においては全域的な環境空間計画の立案に関する書籍を刊行した。景観計画を立案するにあたって留意すべき点の第一に、既往の用途地域指定との関係があげられる。景観計画は、現行の用途地域指定とりわけ容積率規定と連動させて規制内容を確定する方式の計画と、容積率規定とは独立して、地区の地形的要因や主要な景観形成要素の見え方などをもとに規制内容を確定する方式とのふたつに大別することができる。前者は受動的ないしは消極的な景観規制であり、後者は能動的ないしは積極的な景観規制であるということができる。これらを分かつのは地域の景観に対する世論の支持度合いである。第二に、景観地区を導入するか、景観計画区域の規制を重層化して景観計画を立案するかという選択肢がある。多くの場合、後者が選択されており、景観地区指定は少数派にとどまる。その原因は、より強力な規制を受容するほど世論が醸成されていないこと、計画地区指定は都市計画決定を要し、そのための手続きに時間を要するこど特に要請が強い建物の高崎性に関しては、別途高度地区を計画決定することによって規制できるため、建築物の形態衣装に関する詳細な規定を作成しなくても高さが規制できる道があること、などが要因としてあげられる。第三に、景観計画の中に眺望景観を保全することを意図した部分を有するものが増加していることがある。

眺望景観を公共性の高い景観として評価する視点が多くの都市で支持されているが、眺望対象となる地点と規制対象となる地区とが同一でないこと、斜線型の高度規制が現行の計画規制の枠内で実施できるかという点に関しては検討の余地がある。その他、都道府県の景観計画と市町村の景観計画との間の関係に関しても今後の改善の余地があることが明らかとなった。
フルオロカーボン凝縮層のプラズマ励起によるフッ素樹脂薄膜の低温合成

フッ素化アモルファスカーボン(a-C:F)の均一性や緻密性を高めると同時に、基板とフッ素樹脂の界面に強固な化学結合を形成する目的としてSi添加効果を検証した。Si添加による表面形状や化学結合状態変化を調査するため、c-C4F8原料ガスにSiF4を混合して10K120Kの任意の温度で成膜を試みた。SiF4を混合すると成膜速度は減少し全体的に凹凸が軽減し比較的平坦な膜が形成された。また、XPS測定からF含有量を調べたところ、Si濃度は1%以下と膜内に殆ど取り込まれないことが分かった。SiF4添加した場合、堆積速度が減少したことから、a-C:F膜はエッチングされながらカーボン網目構造が発達していることがわかった。c-C4F8を用いて低温合成したa-C:F薄膜における微細な樹状構造は、c-C4F8の供給流量が高い場合、-CF2結合が支配的なPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)に近い組成の場合に顕著に現れることが分かった。上記の結果から、薄膜成長表面における負の帯電量が重合に大きく関与していると推測される。フルオロカーボンの原料としてより分子量の大きな直鎖状のペルフルオロヘキサン(C6F14,液体)を用い、低温合成したPFC薄膜の物性を明らかにした。a-C:Fのフッ素およびカーボン含有濃度の基板温度依存性およびペルフルオロヘキサン流量依存性から、PTFEに近い組成となる成膜条件を見出した。C6直鎖状パーフルオロカーボン(PFC)を原料にしてPTFEに近い組成の薄膜の低温合成可能であることが実証された。薄膜合成装置の真空排気ポンプおよび分光計測用赤外分光光度計の故障のために遅延が生じた。また、パーフルオロカーボン薄膜の特異な微細構造の成長機構を解き明かすための検証実験の検討に時間を要した。を用いて薄膜を合成し、物性や形状の違いを精査する。また、アセチレン、エチレン、ベンゼンなどの不飽和炭化水素を添加することにより、フッ素含有ポリエチレンの合成を試みる。さらに電子衝撃による電子励起に加え、高密度ラジカル照射(マイクロ波放電)や低速イオン衝撃(RF放電)により薄膜を形成し、低温における薄膜成長機構を明らかにする。本研究課題では、フッ素含有温室効果ガスを用いて、室温以下の低温下でフッ素樹脂薄膜に変換(リサイクル)し、撥水加工など付加価値の高い表面処理に同時に利用するためのプロセスに関する基礎的な知見を得ることを目的としている。フッ素含有温室効果ガス(F-GHG)の分子氷(凝縮固体薄膜)に低速電子線や希ガスの準安定励起種を照射することにより、フッ素含有アモルファスカーボン(a-C:F)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を合成した。初年度は本薄膜合成法を撥水性に優れた表面加工に応用することを目的とし、a-C:Fの表面形状や化学結合状態と水の接触角との相関について調査した。環状-C4F8を試料ガスとして用い、ヘリウムの直流放電プラズマで生成した低速電子と、準安定励起種(He*)をSi基板上に照射しながら成膜した。試料ガス流量および基板温度を変えて薄膜を合成し、物性を評価した。成膜初期においては基材とフッ素樹脂の間には炭素リッチな中間層(傾斜材料)が比較的均一に形成され、基材と高い密着性を有することがXPS測定結果から明らかになった。膜厚が厚くなるにつれ、樹状突起を有する薄膜が成長し、水の接触角測定から超撥水性を発現することがわかった。X線光電子分光スペクトルから薄膜はフッ素と炭素の組成比(F/C比)は約2程度を示す-CF2が支配的であり、PTFEが形成され易い諸条件を見出した。この突起状PTFEの成長は基板温度がある程度高い場合に顕著であること、照射する電子と試料ガスの各々のフラックスのバランスに依存することが分かった。初年度は、CHF3を用いて高品質フッ素含有ポリエチレンの合成を試みた。この試料ガスを用いた場合、成膜レートが小さく諸条件を変えても、カーボンリッチなa-C:Fの物性に大差は見られなかった。諸条件を変えて合成し、物性評価するのに時間を要したため、当初計画していた試料ガス種は2種類に留まった。一方、試料ガスに環状ーC4F8を用いた場合、堆積レートが大きく、化学結合状態や形状、化学的特性は大きく変化することが分かった。薄膜は微細な突起状構造を有したため種々の形状観察等が必要になり、測定箇所も多数に及んだことから計測に費やす時間が大幅に要することとなった。

c-C4F8を用いて低温合成したa-C:F薄膜における微細な樹状構造は、c-C4F8の供給流量が高い場合、-CF2結合が支配的なPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)に近い組成の場合に顕著に現れることが分かった。上記の結果から、薄膜成長表面における負の帯電量が重合に大きく関与していると推測される。フルオロカーボンの原料としてより分子量の大きな直鎖状のペルフルオロヘキサン(C6F14,液体)を用い、低温合成したPFC薄膜の物性を明らかにした。a-C:Fのフッ素およびカーボン含有濃度の基板温度依存性およびペルフルオロヘキサン流量依存性から、PTFEに近い組成となる成膜条件を見出した。C6直鎖状パーフルオロカーボン(PFC)を原料にしてPTFEに近い組成の薄膜の低温合成可能であることが実証された。薄膜合成装置の真空排気ポンプおよび分光計測用赤外分光光度計の故障のために遅延が生じた。また、パーフルオロカーボン薄膜の特異な微細構造の成長機構を解き明かすための検証実験の検討に時間を要した。極低温基板へ蒸着する試料ガスのフラックスに応じて、DC放電生起低速電子のフラックスや衝突エネルギー、照射時間を変えて製膜する。放電ガスとしてはHeやArの希ガスと、排気ガスのキャリアガスのとして用いられている窒素を用いる。F/C比の異なる種々のF-GHG(CF4, C2F6, C3F8, C2F4, c-C4F8)、および液体PFC(C6F14)を気化して、アセチレン、エチレン、ベンゼンなどの不飽和炭化水素と混合し、フッ素含有ポリエチレンの合成を試みる。直流放電の他、マイクロ波放電、RF放電の場合についても同様に行う。を用いて薄膜を合成し、物性や形状の違いを精査する。また、アセチレン、エチレン、ベンゼンなどの不飽和炭化水素を添加することにより、フッ素含有ポリエチレンの合成を試みる。さらに電子衝撃による電子励起に加え、高密度ラジカル照射(マイクロ波放電)や低速イオン衝撃(RF放電)により薄膜を形成し、低温における薄膜成長機構を明らかにする。当初計画で計上していた、設備備品費、消耗品費、分析経費が減額になった。設備備品は代替中古品の利用により経費節約できた。試料ガスについてはDC放電方式で予想以上に効率的なポリマーが合成されたため、ガス使用量が少なくて済んだ。形状の観察・評価に時間を要し、使用する試料ガス種が限られ、薄膜の合成回数が少なくなっことも要因の一つである。その場実・時間観察装置(フーリエ変換赤外分光高度計:FT-IR))の不具合も重なり、進捗が遅れた。初年度の未消化分は、これら計測系の改良やプラズマ生成装置の改良に充てたい。
き裂先端における偏微分方程式の解の特異性からみた破壊現象の解明

破壊現象への応用を念頭に置き、偏微分方程式の解のき裂先端における挙動を調べた。非線形偏微分方程式の場合は新しい結果を得るまでには至らなかったが、次の研究につながるある解決手法を見つけ出すことができた。き裂と同じ幾何形状の剛性介在物を含む2次元弾性体の境界値問題については、その解の存在と一意性を証明し、その解の介在物先端近傍での収束級数展開を導出した。また本研究の応用として、非破壊検査に関わる、3次元線形粘弾性体における空洞の再構成の逆問題を考察し、物体境界における観測データから未知の空洞の3種の情報を抽出する公式を確立した。実際に起きている破壊現象の背景にある数理構造を解明するため、平成24年度には主に下記の2つの研究を行った。1.昨年度に引き続き応力・歪み関係式がべき乗則で表される2次元非線形弾性体におけるき裂問題の面外変形(モードIII)の場合についての研究を行った。その際、支配方程式はpラプラス方程式となり、そのき裂先端における解の詳細な挙動について考察した。その結果、領域の幾何形状や境界条件が特殊な状況の場合に対しては解決の糸口が見つけられたが、一般の場合、例えばき裂上の応力に対して境界条件を課す場合などについては、未だ結果を得るまでには至っておらず、現在も鋭意研究継続中である。2.破壊現象を別の角度から眺めるために、非破壊検査に関わる、3次元線形粘弾性体における空洞の再構成の逆問題を考察した。その結果、共同研究者である池畠優教授の囲い込み法を援用し、物体境界における時間情報を含んだ観測データから物体内に潜む未知の空洞の三種の情報(支持関数、物体外部の点からの距離、任意の点を1つ固定しその点を中心とする空洞を含むような球の最小の半径)を抽出する公式を確立した。その際、観測時間については何ら制約条件は不要であるものの、それらの情報を得るためには理論上、無限個の観測データが必要であり、今後の研究に改善の余地がある。この研究成果は池畠氏との共著として、国際学術誌Inverse Problemsに掲載された。実際に起きている破壊現象の背景にある数理構造を解明するため、様々な偏微分方程式のき裂先端における解の性質を深く解析することにより、実際に起きている破壊現象の背景にある数理構造を解明することを念頭に置いて、平成25年度には主に以下の研究活動を行った。まず、当初の研究実施計画を見直し、新たな着眼点で新たな研究協力体制やそれに係る経費(主に海外研究者の支援)を再構築したため、本年度が研究実施最終年度となり、研究成果のとりまとめを行った。また、2次元弾性体媒質にTimoshenko梁(等方・非等方)の介在物を含む状況下での境界値問題の研究を行った。この問題は材料科学や固体力学を中心とする工学における様々な場面に現れる重要な問題である。ここでの研究の特徴は、従来数学で扱われてきた境界条件とは異なり、弾性介在物の表面上に非貫通条件や剥離の条件など非線形の境界条件を課したことにある。それにより数学解析は困難となるが、物理的には適切な条件といえる。その結果、境界値問題の一意可解性や弾性介在物の物性(剛性率)を表すパラメータの極限をとることにより、解が、弾性介在物の剛性率を大きくすれば、剛性介在物の場合の解に収束し、小さくすれば亀裂の場合の解に収束するといった非常に自然な結果を厳密に証明することができた。尚、本研究成果はA.M. Khludnev(Lavrentyev Institute of Hydrodynamics)との共著論文として国際専門雑誌へ投稿した。実際に起きている破壊現象の背景にある数理構造を解明するため、様々な偏微分方程式のき裂先端における解の性質を深く解析した。平成23年度に行った主な研究は以下の通りである。1.応力・歪み関係式がべき乗則で表される2次元非線形弾性体におけるき裂問題についての研究を行った。このモデルは従来良く扱われてきた線形弾性体よりも広い枠組みで破壊現象を捉えられ実際の現象への適用も期待される。そこで、まず、面外変形(モードIII)を想定した場合を考えると、上記の非線形弾性体方程式はpラプラス方程式(準線形楕円型)となり、この問題について考察した。解の存在性や正則性については既に多くの結果が知られているが、き裂先端における解の詳細な挙動については未解決であり、結果を得るまでには至らず、現在も研究継続中である。2.弾性体中のき裂先端における解の挙動を別の角度から眺めるために、2次元線形弾性体中にき裂と同じ幾何形状の剛性介在物を持つ場合について考察した。

この問題の意義は、理論的にはき裂の場合、境界条件を応力に対して与える(ノイマン条件)のが一般的であるが、剛性介在物の場合は変位に対して与える(ディリクレ条件)ので、き裂の場合とは異なった特異性が現れる可能性があり興味深い。また、剥離現象を考慮した境界条件についても考察した(ノイマンとディリクレの混合条件)。その結果、それらの問題を定式化し、境界値問題の解の存在と一意性を証明し、その解が介在物先端近傍でどの様な振る舞いをするのか、収束級数展開という形で詳細に調べた。さらに、その展開を用い、介在物先端におけるエネルギー解放率が経路不変積分で表現され、その展開の主要項の係数で記述される事を示した。この研究成果はロシアのラブレンティエフ流体研究所のA.M.Khludnev氏、E.Rudoy氏と慶應義塾大学の谷温之教授との共著として国際学術誌に掲載予定である。偏微分方程式本研究課題の大きな目標の1つは非線形弾性体に関する結果を得る事であるが、この数学解析は先行研究も少なく、非常に困難な課題である。しかし、問題点が整理されている現況であるので、研究は着実に進展しており、進行状況はおおむね順調といえる。また、当初、本研究課題の目的にはなかったが、研究協力者である群馬大学の池畠優氏との共同研究において破壊現象の解析に関わる、線形粘弾性体における空洞の逆問題の新しい結果が得られた事は、今後研究課題を時間依存の問題に発展させていく上で有用な知見を与えるであろう。本研究課題の大きな目標の1つは非線形弾性体に関する結果を得る事であるが、この数学解析は先行研究も少なく、非常に困難な課題である。しかし、他分野の様々な手法を用い、解決の糸口が見つかりかけている現況であるので、今後も継続し、本研究課題期間中には結果が得られる計画であり、進行状況はおおむね順調といえる。また、当初、本研究課題の目的にはなかったが、研究協力者であるロシアのラブレンティエフ流体研究所のA.M.Khludnev氏と同研究所のE.Rudoy氏、そして慶應義塾大学の谷温之教授との討論の中で、き裂ではなく剛性介在物を含む物体についての数学解析について新しい問題を知ることができ、それに関する新しい結果が得られた。それにより、本研究課題の主目的である偏微分方程式の解の特異性の構造についての新しい知見が得られた事は想定外の産物といえる。基本的に当初の研究計画の通りに進めて行くが、特に非線形弾性体に関する問題の解決に重点を置く。その研究推進方策としては、この問題に関連する国内研究者はほとんどいないため、本研究を円滑に遂行する上で、研究協力者等との継続的な研究打ち合わせや研究支援の要請を考えている。平成25年度にはこの方面のヨーロッパの専門家との交流(招へいや国際ワークショップの開催など)を計画しており、新たな研究の展開、進展が期待される。また、考えるモデルや得られた結果の意義を検証するためには、工学研究者との情報交換も重要であるので、それらとの交流も計画している。さらに、昨年度までの研究調査により、対象とする物体は異なるが、流体方程式の中で本研究が扱う非線形弾性体の方程式と似た性質をもつものが存在する事がわかったので、流体研究者との研究討論により新しい知見を得ようと考えている。
超平滑表面における単分子液膜の高せん断レオロジーに関する研究

ハードディスクは磁気ヘッドが7000rpm以上の高速度回転しているハードディスク表面を数ナノメータ程度の浮上高度で走査しながら情報の書き込みや読み取りを行う。ハードディスクの記録密度が1Tb/in2に達するためには、磁気ヘッドの浮上高度を23nmにまで低下する必要があると言われている。ハードディスク表面には汚れを防ぐためのPFPE単分子液膜を塗布している。本研究は、高速度顕微鏡カメラを使って、回転時に磁気ヘッド表面を直接観察することによって、ハードディスクが故障する原因である吸着膜の流れ挙動を明らかにした。初年度にあたり,実験装置の設計・試作を行い,予備的な実験を行った.主な研究成果は以下のとおりである(1)その場観察の実験装置を完成した.表面性質を変えずに,商用のガラス磁気ディスクから磁気層のみを省いた,透明なハードディスクを用いて,走行中にハードディスクの裏から高速顕微鏡カメラでスライダ空気軸受表面を直接監視し,スライダ空気軸受表面への水蒸気等の凝集をつぶさに観察できる.これはスライダ空気軸受表面汚染機構の解明に大いに期待できる(2)また,エアブロー単分子膜流動測定実験では,PFPE単分子膜は極性のものがハードディスク表面上でマイクロスリップしないのに対して,非極性のものがマイクロスリップを示す.これは従来のスピンオフ実験で観察できないことであった。マイクロスリップはナノ流体力学で重要な現象である.この結果は,マイクロスリップは普遍的な現象ではなく,流体分子と固体表面との結合強度に依存することを示唆している.流体分子が固体表面と強く結合すれば,マイクロスリップは回避できる.また,非極性のPFPEはエアブローされたときに,堆積現象も観察された.これはマイクロスリップ速度の不均一によることが分かった.しかし,マイクロスリップが起こらない流体分子と固体表面との臨界結合強さは何にて決定されるかはいまだ不明である.さらに,スリップ速度についても全くの無知である22年度に製作した高速顕微鏡カメラを装備したその場観察の試験機を用いて、作動中の磁気ヘッドスライダ空気軸受表面を直接観察する実験を行い、また、増設したクリーンブースのクリーンな環境でハードディスクの摩擦試験を行った。その結果次のことが分かった。(1)吸着は磁気ヘッド軸受表面だけではなく、後方のスライダリセッション部にも起こっている。(2)吸着が蓄積し、磁気ヘッド軸受表面に到達する前は、空気軸受が正常に機能するが、吸着物が空気軸受け表面に達した途端、ヘッドとディスクが直接接触し、空気軸受が破損する。吸着がリセッション部で起こることは、磁気ヘッドとディスクとの直接接触が磁気ヘッド汚染の唯一の原因ではないことを示唆した。汚染に無関係と思われたリセッション部が実に汚染に深く関わっていることとなれば、今までの空気軸受設計方針が大きく変える必要があることになる。また、ポンピング理論を用いて、汚染に強い軸受の設計を試みた。軸受表面後部のチャンファリングが汚染物の蓄積に大きく影響することが初めて分かった。汚染物が蓄積し難いチャンファリング構造を幾つか提案した。PFPE単分子液膜のレオロジーならびに水蒸気吸着はハードディスクの信頼性と寿命に関わる至上な課題である。本研究は、PFPE単分子液膜のレオロジー、水蒸気の吸着および単分子液膜のレオロジーに及ぼすその影響を実験的・理論的に解明し、磁気ヘッド表面の分子吸着や単分子膜レオロジーのモデル化にも成功した。主な研究成果を以下にまとめる。その場観察の実験装置を構築し、商用のガラス磁気ディスクから磁気層のみを省いた、透明なディスクを用いて、高速顕微鏡カメラで走行中のスライダ空気軸受表面を直接監視しことで、スライダ空気軸受表面への水蒸気等の凝集を観察できた。吸着は空気軸受表面だけではなく、後方のリセッション部にも起こっている。吸着は蓄積し、空気軸受表面に達した途端に、ヘッドとディスクが直接接触を起こし、直ちに破損に至る。エアブロー単分子膜流動測定実験では、PFPE単分子膜は極性のものがハードディスク表面上でマイクロスリップしないのに対して、非極性のものがマイクロスリップを示す。これは従来のスピンオフ実験で観察できないことであった.マイクロスリップはナノ流体力学で重要な現象である。その結果は。マイクロスリップは普遍的な現象ではなく、流体分子と固体表面との結合強度に依存することを示唆している。流体分子が固体表面と強く結合すれば、マイクロスリップは回避できる。非極性のPFPEはエアブローされたときに、堆積現象も観察された。これはマイクロスリップ速度の不均一によることが分かった。実験的・理論的な研究を行い、磁気ヘッド表面の汚染機構を解明し、概ね予定通り研究が行われた。