hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林の利用形態別、森林基盤整備計画手法に関する研究

森林に要求される機能は多様化している。森林と人との接点は、林道などのいわゆる森林基盤である。現在の森林の利用形態を明確にすること、どのような森林作業を行うかを明確にし、そのうえで森林の形態別の森林基盤整備手法、すなわち林道網計画手法を開発する。これまで秩父、北海道演習林の地形、森林簿、路網に関するデータの蓄積を進めた。これら試験地のデータを比較し、解析手法を考究した。森林簿、地形情報の森林に関するデータバンクから森林利用形態の分類法を検討した。森林基盤としての林道網との関係を追求し、上記森林の利用形態別に森林基盤としての路網計画法をコンピュータプログラムとして開発を進めた。森林の利用形態別の森林基盤としての路網と搬出法を含めた作業システムをシミュレーション手法により検討した。民有林については、岩手県の民有林、北海道道有林のGISを利用した森林管理方法、計画法について調査した。また栃木県粟野町県行造林地、茨城県大子町の公団造林地において現地調査し、森林簿、地形、路網のデータバンクを作成、利用形態区分別に森林基盤計画を実証をした。その他富山県、宮崎県についても調査資料収集を行った。結果については、イギリス、韓国、マレーシア、IUFRO世界大会、南アフリカ連邦において発表した。本課題の目的は、森林を有効に活用するために現在の森林の利用形態区分法を明らかにし、その上でどのような森林作業を行うかを明確にし、森林の形態別の森林の基盤整備針画手法、すなわち林道網計画手法を開発し、森林基盤整備計画を効果的に行うことである。具体的には、森林の利用形態たとえば保安林、水源浪涵養林、景観保持のための休養林と木材利用としての経済林を明らかにし、その特徴を明確にする。この森林施業法と搬出法を含めた森林の利用形態別区分方法をGIS、コンピュータによるデータ分析によって開発する。さらにコンピュータによる森林利用形態別の森林基盤整備計画法を開発する。本年は、東京大学秩父演習林(木材利用、保安林、水資源林、景観利用のための森林)、北海道演習林(水資源、保安林、木材利用のための森林)の既存の森林簿、業務関係資料等をデータとし,新たに購入したTNTmipsによるGISのデータベニスを構築した。その上で利用形態を含め、森林基盤整備および作業システムのための試験地を秩父演習林、北海道演習林、茨城県大子町の民有林に設定した。上記GISにより作成した演習林のデータバンクを基に地形、樹種などの施業因子、既設道路位置等のデータにより試験地の利用形態を比較し解析した。高速処理と画像処理の可能なコンピュータによるGISにより環境資源を含めた森林の利用形態の分類法を究明した。さらに大子町造林地35haについてGISによりケーススタデイとして森林基盤としての林道網との関係を追求し、上記森林の利用形態別に森林作業法を検討し、森林基盤としての路網計画を試行した。現在の森林の利用形態を明確にすること、どのような森林作業を行うかを明確にし、そのうえで森林の形態別の森林の基盤整備手法、すなわち林道網計画手法を開発する。平成11年度は、秩父、北海道演習林の地形、森林簿、路網に関するデータの蓄積を進めた。これら試験地のデータを比較し、解析した。秩父、北海道演習林の森林簿、地形情報の森林に関するデータバンクから森林利用形態の分類法を検討した。森林の利用形態別の森林基盤としての路網と搬出法を含めた作業システムをシュミレーション手法により検討した。民有林については、北海道道有林のGISを利用した森林管理方法、計画法について調査した。また栃木県粟野町における「21世紀林業創造の森事業の現地調査」を行い、森林簿、地形、路網についてデータバンクを作成,利用形態区分別に森林基盤の実証をした。結果については、イギリス、マレーシア、南アフリカ連邦において発表した。

森林と人との接点は、林道などのいわゆる森林基盤である。現在の森林の利用形態を明確にすること、どのような森林作業を行うかを明確にし、そのうえで森林の形態別の森林基盤整備手法、すなわち林道網計画手法を開発する。これまで秩父、北海道演習林の地形、森林簿、路網に関するデータの蓄積を進めた。これら試験地のデータを比較し、解析手法を考究した。森林簿、地形情報の森林に関するデータバンクから森林利用形態の分類法を検討した。森林基盤としての林道網との関係を追求し、上記森林の利用形態別に森林基盤としての路網計画法をコンピュータプログラムとして開発を進めた。森林の利用形態別の森林基盤としての路網と搬出法を含めた作業システムをシミュレーション手法により検討した。民有林については、岩手県の民有林、北海道道有林のGISを利用した森林管理方法、計画法について調査した。また栃木県粟野町県行造林地、茨城県大子町の公団造林地において現地調査し、森林簿、地形、路網のデータバンクを作成、利用形態区分別に森林基盤計画を実証をした。その他富山県、宮崎県についても調査資料収集を行った。結果については、イギリス、韓国、マレーシア、IUFRO世界大会、南アフリカ連邦において発表した。
細胞内pH自在制御技術の開発と細胞内pH応答のプロファイリング

我々は、細胞内pH自在制御技術を開発するため、出芽酵母の細胞内オルガネラに高度好塩菌由来の光駆動プロトンポンプであるデルタロドプシンを機能的に発現させた。ミトコンドリア移行シグナルを有するデルタロドプシンを出芽酵母内に発現させたところ、光照射によりミトコンドリアのプロトン輸送が活性化し、それに伴い細胞内ATP濃度が上昇した。本研究によって、光照射によりミトコンドリア内膜へのプロトン輸送活性を制御することが可能となった。研究代表者は、2015年6月1日付で神戸大学より静岡県立大学へ異動した。それにともない、研究環境が大きく変化し、当初計画の遅延・変更が生じた。特に、本研究の根幹である蛍光によるpH測定に使用可能なマイクロプレートリーダーが、異動先に設置されておらず、本研究を実施することが困難であったが、2016年2月に当該機器が設置され、同年4月には本研究計画を実施可能となった。そのため、研究費の全額を2016年度に繰り越し、2016年度より研究を開始している。以上の理由により、2015年度における研究実績は実質、存在しない。2015年度に神戸大学にて使用予定であった研究費を全額2016年度に繰り越し、静岡県立大学にて1年遅れで研究計画に沿って研究を推進している。生物機能科学研究代表者は、2015年6月1日付で神戸大学より静岡県立大学へ異動した。
対称性の破れ構造をもつプラズモニックナノシェルの精密構造制御と光デバイス応用

本研究では,球状金属ナノ粒子の形状対称性を崩した『対称性の破れ構造』による多重極子プラズモンの発生を指導原理として,局在型表面プラズモンセンサーの高感度化に取り組んだ。誘電体材料をプラズマ加工におけるエッチングマスクとして用いることで,球状ナノ粒子の形状対称性を崩した『対称性の破れ構造』をもつプラズモニックナノシェルアレイを作製する手法を開発した。電磁場計算から最適化された非対称構造を設計し,光増強電場プロファイルをデザインすることで,近赤外光に応答し,2000nm/RIUの誘電率応答性を示す,世界最高感度のセンサー開発に成功した。【研究目的】イオン液体薄膜をプラズマ加工に対する動的エッチングマスクとして用いることで,球状ナノ粒子の対称性を崩した「対称性の破れ構造」をもつプラズモニックアレイの作製とそのプラズモンセンサーへの応用を目的とした。【平成26年度の実施計画】1ナノコーンアレイの抗原抗体反応の検出感度測定2中心角の異なるナノコーンアレイの作製【研究成果】研究は概ね計画通り進んでいる。11-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate(EMT)超薄膜をエッチングマスクに用いて自己組織化ポリスチレン(PS)ナノ粒子単層膜をプラズマ加工した結果,上に凸の円錐形状したPSナノ粒子アレイを作製することができた。この上に金(Au)超薄膜を成膜し,PS@Auナノ粒子アレイを得た。消光スペクトルからは,ナノ粒子アレイは約700nmと800nmに極大プラズモン共鳴波長を示し,狙い通り近赤外領域の光と共鳴するプラズモニックアレイを作製することができた。誘電率の異なる溶媒を用いて,ナノ粒子アレイの誘電率応答性を評価した結果,500nm/RIUの値を示した。筆者は,昨年度までにナノ粒子間のギャッププラズモンを用いることで290nm/RIUの誘電率応答性を実現しており,そのときの抗原抗体反応検出感度は10aM相当であった。10aMは世界最高感度であり,今回の結果はこれを大きく上回る結果であった。抗原抗体反応を用いた検出感度測定は現在も継続してすすめており,H27年度7月中旬を目途に結果がでる予定である。2ポリスチレンナノ粒子に微量のトルエンを吸収させ,膨潤したナノ粒子をドライフリーズすることで,上に凹の形をしたお椀型のPS@Auナノ粒子アレイを作製することができた。これは当初想定していなかった結果であり,お椀の円周に沿って共鳴するプラズモンによりさらに高感度な検出が期待できる。26年度までに,プラズマエッチングマスクとしてイオン液体を用いることで,上に凸の円錐型ナノコーン構造の形成に成功した。光学特性を評価した結果,多重振動モードプラズモンの発現を証明した。さらに,その誘電率応答性を評価した結果,1fM以下の検出感度達成の見込みが得られた。27年度は,複雑系多重モードプラズモンの発現とfMレベルの高感度検出を目的に,ナノコーン構造の中心角や弧の長さの制御に取り組んだ。具体的には,エッチングマスクに用いるイオン液体の“電場印加による粘性変化"現象の利用,さらに電極間に間欠的に直流を印可による粘性変化の動的制御に取り組んだ。上記一連の取り組みのなかで,上期早々に動的マスクのブレークスルーがあった。新規開発した動的マスクは,固体の昇華現象を利用しており,当初案の「電場印加によるイオン液体の粘性変化」を利用するよりもはるかに取扱いが容易かつ安価である。加えて,ナノ構造を正確に加工できる可能性が高いと判断した。実際に,ナノコーン構造の中心角や弧の長さの制御,さらに多重振動モードプラズモン発現に適した金魚鉢型構造形成の見込みがついた。以上より,次年度中期に予定していたバイオセンサーとしての評価に向けた準備に取りかかれる体制ができたため,当初予定していた物品費を人件費に振替え,バイオセンサー開発経験豊富な博士研究員を新規に雇用し,研究計画を前倒しして研究進めた。エッチングマスク溶液をナノメートル厚で塗工可能な成膜装置,プラズマの安定性向上,加えて,バイオセンサー表面の抗原抗体反応にかかわる吸着分子の吸脱着挙動のその場計測にむけた反応セルにおいて飛躍的な進捗を得た。成果の一部を2016年3月開催の日本応用学会にて発表した。その他,1件英語論文を投稿準備中である。H27年度上期において,動的マスクのブレークスルーがあった。今回新規に開発した動的マスクは,当初案の「電場印加によるイオン液体の粘性変化」を利用するよりもはるかに取扱いが容易であり,安価でもある。加えて,ナノ構造を正確に加工できる可能性が高い。これにより,当初計画よりも前倒しで,目的とする対称性の破れ構造を形成できる見込みがついた。これに伴い,プラズマ装置改良に加えて,次年度中期に予定していたバイオセンサーとしての評価に向けた準備に取りかかれる体制ができた。また,装置改良についても,当初案の装置を新設する必要がなく,既設のプラズマCVD装置を改造することで十分に実験可能と判断した。当初予定していた物品費を人件費に振替え,装置開発に携われる機械系の知識と,バイオセンサーの開発に携われるセンサー開発の経験のある人材を雇用することで,より効率よく・前倒しして研究を進めることができた。

具体的には,エッチングマスク溶液をナノメートル厚で塗工可能な成膜装置,プラズマの安定性向上,加えて,バイオセンサー表面の抗原抗体反応にかかわる吸着分子の吸脱着挙動のその場計測にむけた反応セルにおいて飛躍的な進捗を得た。本研究では,金属ナノ構造と光の共鳴(局在プラズモン共鳴)現象に基づいた光化学・バイオセンサーの高感度化に取り組んでいる。具体的には,球状金属ナノ粒子の形状対称性を崩した『対称性の破れ構造』をもつプラズモニックナノシェルアレイを用いることで,従来では100 nMレベルの抗原抗体反応しか検出できなかった局在型表面プラズモン(LSPR)センサーの検出感度を100万倍以上の10fMレベル以下まで高感度化できる見込みがある。これまでに,自己組織化プロセスにより基板上に単層集積したポリスチレンナノ粒子膜を大気圧プラズマにより等方的にエッチングした後,粒子表面を金薄膜で被覆することで,幾何形状に依存した特性を示す数々のプラズモニックナノシェルアレイとそのセンサー特性について検討してきた。前年度は,イオン液体や固体化した水をプラズマエッチングマスクとして用いることで,上に凸の円錐型ナノコーン構造の形成に成功した。対称性の破れたプラズモニックナノシェルをアレイ化すると多重振動モードプラズモンが発現することを明らかにした。さらに,その誘電率応答性を評価した結果500 nm/RIUを実現した。本年度は,ポリスチレンナノ粒子を単層集積するプロセスにおいて,コロイド分散液に界面活性剤を添加することで,ナノ粒子が基板上に均一に二層集積することを偶然見いだした。二層目に集積したナノ粒子を新たにプラズマエッチングマスクとして用いることで,上に凹の金魚鉢型のプラズモニックナノシェルアレイの形成に世界で初めて成功した。そこで,当初計画を変更し,二層目のナノ粒子をマスクとしてエッチング機構の物理モデル構築とその構造制御に傾注した。その結果,誘電率応答性は最大で2000 nm/RIU以上に到達し,世界最高感度を示すことを明らかにした。成果の一部は表面技術協会等で発表した。その他,1件英語論文を投稿準備中である。本研究では,球状金属ナノ粒子の形状対称性を崩した『対称性の破れ構造』による多重極子プラズモンの発生を指導原理として,局在型表面プラズモンセンサーの高感度化に取り組んだ。誘電体材料をプラズマ加工におけるエッチングマスクとして用いることで,球状ナノ粒子の形状対称性を崩した『対称性の破れ構造』をもつプラズモニックナノシェルアレイを作製する手法を開発した。電磁場計算から最適化された非対称構造を設計し,光増強電場プロファイルをデザインすることで,近赤外光に応答し,2000nm/RIUの誘電率応答性を示す,世界最高感度のセンサー開発に成功した。H26年度は主に2つの課題に取り組んだ。うち1つ目の課題は予測していた通り,過去に例のない特徴のあるナノ加工の具現化,ならびに得られたプラズモニックナノシェルアレイの高感度化を達成した。H27年度の上期中に論文化できる予定である。一方,2つ目の課題は当初想定していなかった結果が得られた。プラズモン共鳴に適した理想のお椀型のプラズモニックナノシェルアレイを形成できる見込みが得られた。お椀の円周に沿って共鳴するプラズモンによって,さらに高感度な検出が期待できる。以上を踏まえ,概ね順調に進展していると判断した。交付申請書に記載通りの計画に沿って研究を進める。
新規クローニングした心筋機械受容チャネルの解析

SAチャネルの機械受容機構は多くの研究があるのにもかかわらず不明な点が多い。これまでの研究により、トリ心筋細胞に存在する数種類の機械受容チャネルのうち、特に約280pSのコンダクタンスをもつSAチャネルについて詳しい解析を行なった。パッチクランプ法による解析の結果、SA-K_<Ca,ATP>チャネルであることが判明した。このチャネルはガドリニウムによりブロックされるというSAチャネルの一般的性質を持つとともに、細胞質側のカルシウム濃度によって制御されるBK(Big K)チャネルであった。BKチャネルの遺伝子配列を基に幾つかのdegenerate primersを作成し、トリ心筋細胞から作成したcDNAライボラリーに対してPCRを試みたところPCR産物が得られ、それをプローブとしてライブラリーをスクリーニングしたところ、約3.5kbpのクローンを得ることが出来た。このクローンを発現ベクターに組込み、パッチクランプ法にて解析を行なった結果、膜伸展刺激に応じて開確率を上昇させる機械受容チャネルであることが判明した。この機械受容チャネルをSAKCAと命名し、その構造-機能連関を解析したところ、STREX配列とよばれる59アミノ酸からなるalternative splicingが重要であることが判明した。この配列を除去したミュータントでは機械受容活性はまったく消失した。しかし、他種(マウス・ウサギ)のSTREX配列を持つvariantで機械受容活性はまったく報告されていないことから、トリSTREX配列に特異的な部位が機械受容活性に重要な役割を果たしていることが示唆された。その配列に基づきミュータントAla^<674> to Thr^<674>を作成したところ、完全に機械受容活性を抑制することに成功した。STREX-GFPをSAKCAと共発現したところ細胞膜にGFPが検出され、機械感受性をブロックすることが出来た。心筋は自ら収縮能を持つと同時に、拡張・収縮を繰返している。また、心房圧上昇などに起因する不整脈・心不全の報告がある。これまでに、トリ培養心筋には5種類のSAチャネルが存在することが報告されているが、我々は、特にコンダクタンスが大きいカリウム透過性SAチャネルに注目し解析を行ってきた。近年、このチャネルのクローニングに成功し、このSAチャネルがカルシウム依存性カリウムチャネルと非常に高い相同性をもつことを見出した。この機械受容チャネルをSA-Kcaチャネルと命名し、その構造と機械刺激依存性の関連を解析した。この遺伝子をCHO細胞に一過性に発現すると280pS(140mM K)のコンダクタンスをもつカリウム透過性チャネルを発現し、ピペット内に陰圧を加えることにより活性化されたことから機械受容チャネルであることが確認された。これまでにクローン化されたラット・マウス・ウサギなどのカルシウム依存性カリウムチャネルがクローン化されているが、機械刺激依存性が報告されていない。実際、そのクローンを入手し同条件での実験を行ったが機械感受性を認めなかった。そこで配列を比較したところ従来STREX配列とよばれるストレスホルモンによって誘導されるalternative splicingが重要であることが判明した。SA-KcaチャネルにはこのSTREX配列が存在し、この部分を除去したクローンSA-Kca-del mutantでは伸展刺激感受性が消えた。また、ラット・マウス・ウサギのSTREX配列のあるvariantは伸展刺激感受性がないので、SA-KcaのSTREX配列と比較したところ672-4位のERA配列であることが重要であることが示唆された。SAチャネルが心筋を含めた循環器系組織でメカノリセプターとして重要な役割を果たしていることは明白でありその分子実体を解明することが最大の課題である。パッチクランプ法による解析の結果、SA-K_<Ca, ATP>チャネルであることが判明した。

13年度までにはこのクローンを発現ベクターに組込み、パッチクランプ法にて解析を行なった結果、膜伸展刺激に応じて開確率を上昇させる機械受容チャネルであることが判明した。この機械受容チャネルをSAKCAと命名し、その構造-機能連関を解析したところ、STREX配列とよばれる59アミノ酸からなるalternative splicingが重要であることが判明した。この配列を除去したミュータントでは機械受容活性はまったく消失した。しかし、他種(マウス・ウサギ)のSTREX配列を持つvariantで機械受容活性はまったく報告されていないことから、トリSTREX配列に特異的な部位が機械受容活性に重要な役割を果たしていることが示唆された。その配列に基づきミュータントAla^<674> to Thr^<674>を作成したところ、完全に機械受容活性を抑制することに成功した。STREX-GFPをSAKCAと共発現したところ細胞膜にGFPが検出され、機械感受性をブロックすることが出来た。
超伝導トンネル接合素子を用いた宇宙X線検出器の開発

本年度は研究の最終年度であり、超伝導トンネル接合検出器(STJ)のエネルギー分解能の向上と、撮像性能を検証するための実験を進めた。用いたSTJ素子は新日鉄・倉門の製作したものである。まず、エネルギー分解能の向上にはアンプノイズを減らすことが最も重要である。このため低温でSTJをつないで動作したときにノイズが最も小さなFETとして、2SK190というFETを選択した。これを単接合素子につないで測定したところ、5.9keVに対して、112eV(FWHM)というエネルギー分解能を得ることができた。これはSTJのベストレコード29eVからは遠いが、半導体検出器をしのぐ性能である。直列接合素子を用いて位置分解能の測定を行った。信号レベルが小さくAm241のα線のみの測定ではあるが、入射位置によりライズタイムが変化することを使って0.3-0.5mm程度の位置分解能が得られることを確認した。この3年間のSTJの開発実験から素子としての基本性能を確認するとともに、宇宙X線観測へ応用していくためにはさまざまなハードルが存在することも明らかとなった。特にすべての条件がベストの状態でそろえば将来は強力な検出器になると考えられるものの、まだ安定して優れた素子を供給できる技術が整っていないことが大きな問題である。素子作りに重点を置いた基礎実験を、まだしばらく続ける必要があると考えられる。平成7年度は本研究の初年度最終年度にあたる。まず超伝導トンネル接合検出器(STJ)を用いてX線の信号を出すことと、その信号波形を定量的に解析できるようなシステムを作ることを目指して実験を進めた。素子は新日鐵で製作されたもので、単接合素子と直列接合素子の二種類について試験した。冷却系はHe-3を封入したクライオスタットである。まずこのクライオスタットに外部からX線を入射できるようダクトを接続し、その中に素子をマウントした状態で0.3Kという低温が達成できることを実証した。続いて、単接合素子にFe-55のX線を当てる実験を行ない、エネルギー分解能約100eVを得た。しかし低エネルギー側の裾が多く、実験方法を含めて改良の余地がある。ついで、直列接合素子にα線を当てる実験を行ない、照射位置と出力パルスの立ち上がり時間の関係を調べた。α線を当てる場所を1mm移動すると立ち上がり時間が約2μsec変化し、直列接合素子が優れた位置検出能力を持っていることが確かめられた。本年度としては、都立大学の装置でSTJの冷却が定常的に行なえるようになったこと、また実際に放射線による信号を出せたということ、また波形データをもとにSTJ内部でのフォノンや電子(準粒子)の振舞いについて定量的な考察が行なえるような解析システムも動き始めた、などの点で初年度としてはほぼ目標を達成できたと考えている。STJの性能をどのようにして向上させるかが本年度以降の実験課題である。本年度は研究2年目にあたり、超伝導トンネル接合検出器(STJ)のX線に対する特性を系統的に調べる実験を進めた。ヘリウム3クライオスタットにX線発生装置を接続し、125keVの範囲のいろいろな特性X線をSTJに当てた。使用した素子は新日本製鐵先端研の倉門氏の製作したものである。単接合素子ではX線による信号を得ることに成功し、エネルギーに対する出力の線形性が調べられた。高エネルギーほど出力波高は線形から低くなるという傾向のずれが見られた。入射X線のエネルギーが高くなると、生成される準粒子密度が増え、再結合の確立が増えるために出力が小さくなるためと考えられる。出力信号のバイアス電圧依存性が素子の動的抵抗値で説明できることを示し、ノイズの影響も評価した。STJの特徴である優れたエネルギー分解能を実現するためには、まず外来ノイズを遮断することが最も重要であると結論された。また直列接合素子でX線を検出する実験を行ない、Cd109(22keV)からの信号を得ることができた。エネルギー分解的にはまだまだ改善が必要であるが、STJを用いて高分解能撮像型検出器を開発するための一つのステップを乗り越えられたと言える。
不可視に構造化された光による実空間、実物体ベースの新しいメディア表現法の研究

不可視にパタンを含む光を実空間中に照射し、実空間や実物体の撮像画像に情報を不可視に付加する技術について研究を進め、平成30年度は以下の成果を得た。(1)単色光利用による適用環境の拡大屋外での太陽光の下など強力な環境光が存在する条件では投影パタンのコントラストが低下するため撮影画像から埋め込み情報を読み出すことが困難になる。そこで、単色光源でパタンを投影し、カメラの前にその光源の波長の光のみを透過させる光学バンドパスフィルターを配置することにより環境光の大部分をカットしてその影響を弱める方法を試みた。評価実験では通常のプロジェクターの前に光学バンドパスフィルターを配置することにより単色光源を用いる場合と同等の条件とした。実験結果からコントラストが数10%改善できることが明らかになった。しかし、原理的にはコントラストは数倍改善できると考えられる。これは用いた光学バンドパスフィルターの半値幅が40nm程度と広いためと考えられるので今後は半値幅の狭い光学バンドフィルターを用いさらにコントラストを改善していく。(2)埋め込み情報の不可視性の改善埋め込み情報の可読性を高めるには埋め込むパタンの振幅を大きくすればよいが、振幅を大きくすると撮像画像において埋め込みパタンの不可視性が低下する。そこで、可読性を高めるため一旦大きな振幅で変調したパタンを埋め込み、撮像画像から情報を読み取った後、そのパタンを消去し、読み取った情報を他の不可視性の高いコード情報に変換し再度撮像画像中に埋め込む方法を検討した。基礎検討の結果から大部分の条件下で本方法の実現性を確認することができた。しかし、複雑なテクスチャーのある被写体上など一部の条件では最初に埋め込んだパタンを撮像画像から完全に消去できるまでには至っておらず、今後はあらゆる条件下でパタンを除去できる方法の実現を目指す。30年度は、1)単色光利用による適応環境の拡大、2)埋め込み情報の不可視性の改善、3)実用性の評価、について検討する予定であった。このうち、1)については評価実験によりその実現性を確認ことがでた。まだ改善の余地はあるがその方向性は見えており、この項目については90%程度達成できたと考えている。2)についても被写体のテクスチャーが高周波成分を含む場合など一部の条件を除けば概ね目標を達成している。残る課題についても改善の方策とその効果について見通しがついていることから順調に進展している。3)については、基本ソフトの開発を進めている。来年度にスマートフォン等で動作するソフトを開発し実用性を評価する予定である。以上から、項目ごとに進捗の差はあるものの全体的には概ね順調に進展している。平成31年度は以下の2項目を中心に実施する。(1)情報の秘匿性の検討情報の秘匿性として、情報の存在自体を秘密にしたい場合と、存在は知られてもよいがその読み出し法を秘密にしたい場合の2つのケースが考えられる。本研究では後者を対象とする。ここでは、電子透かしで用いられている秘密鍵の概念を導入する。すなわち、空間中で1ビット毎の情報を埋め込む場所をランダムに選び、さらに情報の順序もランダムとし、情報が存在する場所と読み出す順序を秘密鍵として情報へのアクセスが許可された者だけに知らせる方法を検討する。(2)埋め込み情報の可読性と不可視の向上埋め込みパタンからそのパタンが表す情報を読み取った後、そのパタンを消去し、パタンから読み取った情報を他の不可視性の高いコード情報に変換し再度撮像画像中に埋め込む方法について引き続き検討する。パタンの消去法として、色成分間の相関性を利用してパタンが埋め込まれていない色成分からパタンが埋め込まれる前の画像を推測する方法を試みたが、パタンを十分に消去できるまでには至っていなかった。今後は深層学習を用いてパタンの消去を試みる。ここでは、深層学習のGANとよばれる方法を用いてパタンを含む画像からパタンが重畳される前の画像を推定する方法を用いる。不可視に構造化した光を実空間中に照射し、実空間や実物体の撮像画像に情報を不可視に付加する技術について研究を進め、平成28年度は以下の成果を得た。(1)撮像画像中における情報埋め込み領域の自動検出法の検討:撮像画像から情報を読み出す際、情報が埋め込まれた領域を自動的に検出する必要がある。情報埋め込み領域に参照用として埋め込んだ高周波パタンを検出することにより領域を検出するアルゴリズムを検討した。シミュレーション結果から、本方法により80%程度の精度で情報の読み出しができることを確認した。今後、100%精度の実現に向けて検討を継続する。(2)ロバストな情報生成法の確立:物体表面のテクスチャが不可視パタンと同じ空間周波数成分をもつ場合、撮像画像に埋め込んだ情報を正しく抽出できない恐れがある。このような場合の情報読み出し精度を高めるため冗長情報生成法を検討した。具体的方法として、同一情報を複数の位置に埋め込み、読み出し時にこれらの情報が異なる場合は多数決法により情報を決定する方法を検討した。3か所に情報を埋め込んだ実験結果から、本方法により実用的な読み出し精度が実現できることを明らかにした。(3)色差信号による変調法の検討:これまで輝度信号の変調により不可視パタンを生成したが、今回、色差信号の変調により不可視パタンを生成した。シミュレーションから輝度信号を変調する場合と同程度の不可視性を維持しながら読み出し精度を改善できることを明らかにした。

(3)時空間変調法の検討:目に知覚できない微小振幅でフレーム周期で輝度変調した光を照明光として用い、この光で照明された物体の撮像動画を数十フレームにわたって奇数、偶数番目で符号を反転させながら加算して不可視パタンを抽出する方法を検討した。実験結果から、原理確認はできたがノイズが多く、実用に向けてノイズ低減が必要であることがわかった。初年度となる平成28年度は、1)撮像画像中における情報埋め込み領域の自動検出法の検討、2)ロバストな情報生成法の確立、の2項目について検討する予定であった。1)については初年度予定の80%程度の進捗であり、平成29年度の第一四半期で残りの課題を解決して100%を達成できる見込みである。一方、2)については、平成28年度の目標をほぼ達成できた。以上のほか、色差信号による変調法の可能性を示すことができ技術の拡幅化を達成した。さらに、平成29年度以降に予定の時空間変調法について、予備検討を前倒しで行い課題を抽出することができた。以上から、項目ごとに進捗の差異はあるものの全体的には概ね順調に進展している。不可視にパタンを含む光を実空間中に照射し、実空間や実物体の撮像画像に情報を不可視に付加する技術について研究を進め、平成30年度は以下の成果を得た。(1)単色光利用による適用環境の拡大屋外での太陽光の下など強力な環境光が存在する条件では投影パタンのコントラストが低下するため撮影画像から埋め込み情報を読み出すことが困難になる。そこで、単色光源でパタンを投影し、カメラの前にその光源の波長の光のみを透過させる光学バンドパスフィルターを配置することにより環境光の大部分をカットしてその影響を弱める方法を試みた。評価実験では通常のプロジェクターの前に光学バンドパスフィルターを配置することにより単色光源を用いる場合と同等の条件とした。実験結果からコントラストが数10%改善できることが明らかになった。しかし、原理的にはコントラストは数倍改善できると考えられる。これは用いた光学バンドパスフィルターの半値幅が40nm程度と広いためと考えられるので今後は半値幅の狭い光学バンドフィルターを用いさらにコントラストを改善していく。(2)埋め込み情報の不可視性の改善埋め込み情報の可読性を高めるには埋め込むパタンの振幅を大きくすればよいが、振幅を大きくすると撮像画像において埋め込みパタンの不可視性が低下する。そこで、可読性を高めるため一旦大きな振幅で変調したパタンを埋め込み、撮像画像から情報を読み取った後、そのパタンを消去し、読み取った情報を他の不可視性の高いコード情報に変換し再度撮像画像中に埋め込む方法を検討した。基礎検討の結果から大部分の条件下で本方法の実現性を確認することができた。しかし、複雑なテクスチャーのある被写体上など一部の条件では最初に埋め込んだパタンを撮像画像から完全に消去できるまでには至っておらず、今後はあらゆる条件下でパタンを除去できる方法の実現を目指す。30年度は、1)単色光利用による適応環境の拡大、2)埋め込み情報の不可視性の改善、3)実用性の評価、について検討する予定であった。このうち、1)については評価実験によりその実現性を確認ことがでた。
強非線形結合振動子系における位相パターン情報力学に関する研究

動物の神経系において頻繁に観測される複雑な時空間振動現象は,そこで行われている種々の情報処理の一側面を端的にあらわしていると考えられる.ここでは,振動現象を用いることが情報処理にとって有利な点を定量的に明らかにし,パターン認識などの情報工学的応用を目指した.更に,系の非線型性を十分強くした状態で観測されうる複雑な振動を情報処理機能として捉え,新しい機能を有する情報処理システムを構築することを目標とした.本研究においては,簡単なモデル系(脂質膜系)を用いて,モデル多体系における振動現象を実験的に調べることを行った.ある種の脂質分子集団は適切な環境下に置かれると興奮性(振動的振る舞い)を示す.このシステムは一種の神経細胞膜モデルとみなすことができる.ここでは,脂質膜系を相互作用しあう振動子集団であるとみなし,外力として幾つかの種類の化学物質を用いて外力がシステム内の振動状態にどのような影響を与えるかを調べた.結果として,幾つかの分子振動モードが外力の種類に応じて変化することが捉えられた.また,逆に,振動モードの変化の仕方を観測することによって,システムにどのような外力が加わっているのかを特定することができることが明らかとなった.動物の神経系では,複雑な振動現象が頻繁に観測されている.本研究では,この現象が神経系における情報処理とどのような関係があるかを単純な数理モデルを用いることによって解明することを目的とした.また,振動現象を用いることが情報処理にとって有利な点をモデルにおいて定量的に明らかにし,パターン認識への工学的応用を目指した.更には,系の非線形性を十分強くした状態で観測され得る複雑なカオス的振動を情報処理磯能として捉え,新しい機能を有するパターン認識・学習システムを構築することを試みた.ここで用いた結合円写像系(Coupled Circle Maps)は,非線形性が強い領域での振動子集団の力学を最も簡単に記述できるモデルの一つである.ここでは結合円写像系が持ち得る機能を明らかにするという立場を取り,更には,電子回路や物理化学系による実現を目指した.多くの振動系は円写像でそのダイナミクスを表現できる.脂質DOPHを用いた液膜系は興奮性を有し,一種の神経細胞膜モデルとみなすことができる.この膜を,ある大きさ以上の濃度勾配下におき,圧力と交流電流を印加すると同期現象やカオス的振舞が観測された.適切な方法によって,これら振動的挙動を円写像ダイナミクスに投影することができた.本研究では,この円写像ダイナミクスがパターン認識システムのための前処理装置として有効に働くことが示された.動物の神経系において頻繁に観測される複雑な時空間振動現象は,そこで行われている種々の情報処理の一側面を端的にあらわしていると考えられる.ここでは,振動現象を用いることが情報処理にとって有利な点を定量的に明らかにし,パターン認識などの情報工学的応用を目指した.更に,系の非線型性を十分強くした状態で観測されうる複雑な振動を情報処理機能として捉え,新しい機能を有する情報処理システムを構築することを目標とした.本研究においては,簡単なモデル系(脂質膜系)を用いて,モデル多体系における振動現象を実験的に調べることを行った.ある種の脂質分子集団は適切な環境下に置かれると興奮性(振動的振る舞い)を示す.このシステムは一種の神経細胞膜モデルとみなすことができる.ここでは,脂質膜系を相互作用しあう振動子集団であるとみなし,外力として幾つかの種類の化学物質を用いて外力がシステム内の振動状態にどのような影響を与えるかを調べた.結果として,幾つかの分子振動モードが外力の種類に応じて変化することが捉えられた.また,逆に,振動モードの変化の仕方を観測することによって,システムにどのような外力が加わっているのかを特定することができることが明らかとなった.
階数1の単純リー群の離散部分群の幾何学的手法による研究

研究代表者・納谷信と井関裕靖は,組合せ調和写像とその超剛性・固定点定理への応用の研究を行い,CAT(0)空間への離散群の等長的作用に対する固定点定理を得た.納谷信と鎌田博行は,四元数CR幾何の研究を行い,標準的な擬エルミート接続の表現論的意味を明らかにした.江尻典雄は,2g次元平坦トーラスの種数gの面積最小でない安定極小曲面の存在問題について研究を行い,ある8次元トーラスに種数4以上の非正則,安定極小曲面が存在することを証明した.小林亮一は,Nevanlinna理論の離散化としてのDiophantine approximationの幾何学的理論の構築について研究を行い,射影的代数多様体への正則曲線に対する対数微分の補題がいつも同じ形で成り立つことを示した.中西敏浩は,境界つきコンパクト曲面群からSL(2,C)への忠実かつ境界成分のホモトピー類が放物元に写されるような表現の同値類全体の空間に,R.C.Pennerのλ長を複素化したパラメータを導入し,写像類群を有理変換のなす群として表現することに成功した.小谷元子は,結晶格子,すなわちアーベル群の作用する無限グラフ上のランダム・ウォークの大偏差とその幾何的意味付けについて研究し,漸近項を求めるとともに,減衰オーダーを表すレート関数と,結晶格子の無限遠での接錐の関係を明らかにした.太田啓史は,単純特異点および単純楕円型特異点のリンクのシンプレクティックフィリングの変形類を完全に決定した.また,フィルター付きA_∞代数を用いたフレアーコホモロジーの障害理論と変形理論を研究した.佐藤猛は,様々なモジュラ関数を用いて,円周率πの値を計算する新しいアルゴリズムをいくつか得た.鎌田博行は,スカラー平坦不定値Kahler計量を許容するコンパクト複素曲面の研究を行い,ある種の対称性をもつスカラー平坦不定値Kahler計量の存在によって複素射影直線の直積を特徴づけることができた.糸健太郎は,曲面群と同型なクライン群(擬フックス群)の変形空間の境界挙動を,曲面上の射影構造のホロノミー表現を通して研究し,ある種の連続性と離散性を示すことにより,Goldman's grafting theoremが境界群でも成り立つこと(Bromberg's conjecture)を示した.研究代表者・納谷信と井関裕靖は,組合せ調和写像とその超剛性・固定点定理への応用の研究を行い,CAT(0)空間への離散群の等長的作用に対する固定点定理を得た.納谷信と鎌田博行は,四元数CR幾何の研究を行い,標準的な擬エルミート接続の表現論的意味を明らかにした.江尻典雄は,2g次元平坦トーラスの種数gの面積最小でない安定極小曲面の存在問題について研究を行い,ある8次元トーラスに種数4以上の非正則,安定極小曲面が存在することを証明した.小林亮一は,Nevanlinna理論の離散化としてのDiophantine approximationの幾何学的理論の構築について研究を行い,射影的代数多様体への正則曲線に対する対数微分の補題がいつも同じ形で成り立つことを示した.中西敏浩は,境界つきコンパクト曲面群からSL(2,C)への忠実かつ境界成分のホモトピー類が放物元に写されるような表現の同値類全体の空間に,R.C.Pennerのλ長を複素化したパラメータを導入し,写像類群を有理変換のなす群として表現することに成功した.小谷元子は,結晶格子,すなわちアーベル群の作用する無限グラフ上のランダム・ウォークの大偏差とその幾何的意味付けについて研究し,漸近項を求めるとともに,減衰オーダーを表すレート関数と,結晶格子の無限遠での接錐の関係を明らかにした.太田啓史は,単純特異点および単純楕円型特異点のリンクのシンプレクティックフィリングの変形類を完全に決定した.また,フィルター付きA_∞代数を用いたフレアーコホモロジーの障害理論と変形理論を研究した.佐藤猛は,様々なモジュラ関数を用いて,円周率πの値を計算する新しいアルゴリズムをいくつか得た.鎌田博行は,スカラー平坦不定値Kahler計量を許容するコンパクト複素曲面の研究を行い,ある種の対称性をもつスカラー平坦不定値Kahler計量の存在によって複素射影直線の直積を特徴づけることができた.糸健太郎は,曲面群と同型なクライン群(擬フックス群)の変形空間の境界挙動を,曲面上の射影構造のホロノミー表現を通して研究し,ある種の連続性と離散性を示すことにより,Goldman's grafting theoremが境界群でも成り立つこと(Bromberg's conjecture)を示した.研究代表者・納谷信は、井関裕靖と共同で、単体複体から非正曲率空間への組合せ調和写像の概念を定式化し、その存在を確立するとともに、組合せ調和写像に対するボホナー型公式を書き下し、応用としてマルグリス超剛性のある場合の別証明を与えた。また、鎌田博行と共同で、四元数CR幾何の研究を行い、標準接続の表現論的意味付けを与えた。研究分担者・江尻典雄は、ショットキー問題への極小曲面を用いたアプローチについて研究を行った。小林亮一は、値分布論における対数微分の補題および第2主要定理について研究するとともに、微分幾何におけるワイツェンベックの公式との類似性について考察した。中西敏浩は、2次元のタイヒミュラー空間の面積、および穴あき曲面群のSL(2,C)表現の空間への写像類群の作用について研究を行った。小谷元子は、結晶格子上のランダムウォークの推移確率の時間無限大での漸近挙動を調べ、大偏差原理を証明した。

太田啓史は、単純楕円型特異点のリンクとして得られる3次元接触多様体を境界とする4次元シンプレクティック多様体の存在について研究した。井関裕靖は、クライン群のエントロピー剛性について研究し、C^*環に係数を持つコホモロジーの非消滅との関係を明らかにした。鎌田博行は、複素曲面上のスカラー平坦な不定値ケーラー計量で、ある種の対称性を持つものについて研究した。糸健太郎は、エキゾチックな射影構造と擬フックス群空間、およびショットキー群とタイヒミュラー空間のベアス境界について研究した。研究代表者・納谷信は、研究分担者・鎌田博行と共同で四元数CR幾何の研究を行った。昨年度、標準接続の表現論的意味を明らかにしたことを踏まえて、今年度は標準接続の曲率の分解と共形不変部分の特定に向けて計算を行った。さらに、H^n内の凸領域の四元数多様体としての同値性を判定する問題への応用について考察を行った。納谷信は、インカン・キム(ソウル国立大学)と共同で、4次元閉双曲多様体の基本群(Sp(1,1)のココンパクト格子)のSp(n,1)(n【greater than or equal】2)への表現の剛性について共同研究を行った。この研究は、リーマン面の基本群のSU(n,1)への表現に対する剛性定理(Toledoによる)の四元数的類似を目指すものであり、調和写像を用いるアプローチについて検討を行った。小林亮一は、一般型代数多様体から半単純複素Lie群の離散群による商空間への有理型写像のについて研究し、そのような写像の像はコンパクト複素トーラスに含まれることを示した。小谷元子は、結晶格子上のランダム・ウォークに対する大偏差原理について研究し、リスケールされた結晶格子のハウスドルフ極限として得られる距離空間の幾何に関する解釈を与えた。糸健太郎は、3次元閉双曲多様体の基本群(PSL(2,C)のココンパクト格子)の、SO(4,1)への離散的な表現への変形可能性について考察した。とくに、この出題との関連で、一つの双曲的元によって生成されるSO(4,1)の初等的部分群が、階数3の放物的的部分群に幾何学的に収束し得ないことを明らかにした。昨年度までに、標準接続の表現論的意味等を明らかにできたことを踏まえて、今年度は標準接続の曲率の具体的計算をいくつかの実超曲面に対して実行した。また、S.アレスカー(テルアビブ大学)が最近座標を用いて定義したレヴィ形式と我々のレヴィ形式が一致することを考察した。現在、投稿用の論文の最終版を準備中である。小林亮一は、漸近解析の手法を用いて標準ケーラー計量の存在を証明する試みについて研究を行った。小谷元子は、結晶格子上の磁場付き推移作用素のスペクトルのリプシッツ連続性について研究し、結果を得た。糸健太郎は、有限生成クライン群、特に擬フックス群の変形空間を、曲面上の射影構造との関係を通して研究した。また、3次元球面S^3の等角写像全体の成す群Conf(S^3)の離散部分群の研究を行った。荒木氏(東大)と共同で、特異3次元トーラス上の等角構造を一意化するConf(S^3)のクライン群を考え、その群の極限集合や変形空間(Maskit slice)の3次元コンピュータグラフィックスを描かせる試みを行った。
頭蓋底部における内頚脈と頭蓋硬膜の関係の発生学的、及び三次元形態学的、検討

頭蓋低部で内頚動脈が海綿静脈洞を貫き頭蓋内に入る際の、硬膜と血管の関係の理解はこの部分に発生した脳動脈瘤の治療に有用であるが、この部分を組織学的に検討した研究はなされていない。特に内頚動脈の内側面には、内窩動脈頚(Carotid Cave)と呼ばれる部位が存在すると言われているが、この部分を解剖学的・組織学的に研究された報告はない。そこで、今回の研究では、三次元的に屈曲蛇行して走行する内頚動脈と頭蓋底硬膜の関係を、剖検標本から得た頭蓋底(脳槽部内頚動脈を含む海綿静脈洞部分)13例26側をもとに研究した。まず、生標本にて肉眼的観察を行い、次にホルマリン固定、脱灰処理を施した後、内頚動脈近似の割面標本を作製し、内頚動脈、内頚動脈窩、及び硬膜の解剖学的関係を組織学的に検討した。内頚動脈の内側後方に内頚動脈窩が存在する症例があり、その形態により次の4型に分類できた。第1型:はっきりとしたポケット状の陥凹を認めるもの(3側)、第2型:陥凹を認めるが篩状またはメッシュ状の結合織に被われているもの(1側)、第3型:わずかにスリット状のくぼみを認めるもの(9側)、第4型:硬膜と内頚動脈の間に陥凹を認めずタイトなもの(13側)。以上、内頚動脈窩は、第、1、2、3型の13側(50%)に認められた。上下垂体動脈は5側に存在し、いずれも内頚動脈窩の存在した症例であった。内頚動脈窩が全く存在しない症例が約半数で、特に女性に存在しないことが多かった。内頚動脈内側の動脈瘤が女性優位に発生することを考えると、解剖学的な内頚動脈窩の存在は、この部位の動脈瘤の発生に直接関係している可能性が低いことが示唆された。
共役系高分子を用いる炭素材料の設計合成と物性評価

種々の共役系高分子を合成し,その炭素化挙動を検討し,炭素材料の設計合成に関しての研究を行なった。その結果,1,主鎖がベンゼンと炭素-炭素三重結合からなる共役系高分子は従来の炭素化原料として用いられてきた高分子材料に比較して,90%以上の高収率で炭素化されて単純なメカニズムで炭素化される優れた炭素化原料であることがわかった。2,このポリマーの900°C焼成炭素化時に形成するグラファイト状積層単位構造は,24nmの広がりをもち,用いる共役系高分子の原料構造により大きな変化はないが,そのグラフェン面の積層間隔(4A)は通常のグラファイト(002)層間よりかなりひろく原料骨格の硬さが炭素化物の構造に大きく影響していると考えられた。3,合成した多くの共役系高分子は骨格の硬さと900°C焼成により生じる積層単位構造からその炭素化収縮過程でミクロ孔を主体とする多孔性炭素化物を生成することが明らかになった。4,主鎖骨格あるいは主鎖にヘテロ原子を導入したポリマーを合成し,ヘテロ原子含有多孔性炭素を高収率で調製するこが可能になった。5,フラーレン(C60)を上記ポリマー溶液に溶解・混合した材料を調製し炭素化することにより,ナノカーボンを含有する多孔性炭素を調製することができた。6,さらに金属ポルフィリン自体あるいは上記高分子と共重合することにより炭素化原料を調製し,炭素化することにより金属含有多孔性炭素を調製することができた。以上,本研究で新しい炭素化ポリマー原料を合成開発し,それらが,炭素固定化率が高く多孔性炭素化を行なうことができる有用な炭素化原料であることを明らかにした。さらに,本手法を用いることによりヘテロ原子,ナノカーボンや金属が高分散化された新規多孔性炭素を調製することができるようになり,機能性炭素電極,触媒への応用が期待できるようになった。主鎖骨格が堅固であるなどの芳香族系共役系高分子の特徴を活かし、不活性雰囲気での焼成による炭素化反応により新しい炭素材料を設計合成し、それらの機能材料としての基本的性質を明らかにすることを目的として、芳香環とブタジイン結合が連結した数種のポリ(フェニレンブタジイニレン)PPB類を合成し、炭素化条件の検討、ならび炭素化物の解析を行った。不溶不融性PPB類の900°Cまでの焼成により調製した炭素化物は、粉末状、ペレット成形体ともにXRDとラマンスペクトル解析より結晶子のサイズが1nm程度のアモルファスカーボンに帰属でき、窒素吸着測定よりBET比表面積は6001000m^2/gで平均ミクロ孔径が0.8nm程度のミクロ孔主体の多孔性炭素を生じる。またミクロ孔とともに存在するメソ孔は、孔径が4nm付近に分布するなど構造が制御されている多孔性炭素を生じることがわかった。これらPPBの炭素化反応は高収率で進行することから、フェニレン部位にヘテロ原子を導入することにより効率よく炭素材にヘテロ原子を導入することができるものと考え、PPBの構成ユニットであるベンゼンをピリジンに置き換えたPPB類の合成も行い炭素化を行った。その結果、炭素化収率約90%で窒素含有量約6%の多孔性炭素を調製することができた。これらのPPB炭素化ペレット成形体を用いて1M硫酸水溶液中における電気二重層キャパシタ容量を測定したところPPB炭素化物の中で特にメソ孔が発達しているものと窒素を含有するものが3極式セルで300F/g以上の高い静電気容量を示すことがわかった。

炭素化する共役系高分子として,主鎖に三重結合を有するポリ(フェニレンブタジイニレン)類,ならびポリ(フェニレンエチニレン)類の合成を行い,アルゴン雰囲気下,常圧900°Cまでのプログラム昇温による炭素化を行った。これらの高分子は,いずれも80%以上の高収率で炭素化することができ,グラファイト結晶子サイズが2nm程度の広がりをもつ炭素であることがわかった。ポリ(フェニレンエチニレン)系のポリマーはブタジイン系のポリマーと比較し,約200°C付近の低温領域における急激な発熱過程を伴う架橋反応がないため炭素化収率は80%程度になるが,大量に炭素化することができる有用な高分子材料であることがわかった。共役系高分子の炭素骨格の種類により,炭素化過程での溶融・軟化挙動に差があり,溶融・軟化性の高いものは,無孔性の炭素となり,逆に低いものはミクロ孔主体の多孔性炭素を生成する。孔性は,炭素化収縮過程で生じるネットワーク炭素中間体の堅さに影響されることがわかった。溶解性ポリマーからは,キャスト法によるポリマーフィルム化の後炭素化することにより炭素薄膜を作ることができるが,共重合法によりポリマーの骨格の堅さを調整することにより無孔性と多孔性の炭素薄膜を作り分けることができた。一方,上記高分子骨格に窒素などのヘテロ原子を含めることにより,炭素材料中にヘテロ原子を効率よく取り込むことができることがわかった。上記過程で生成した多孔性炭素を用いて電気化学キャパシタ挙動の検討を行った。ミクロ孔主体の多孔性炭素は孔幅0.7nm以下のウルトラミクロ孔と孔径4nmのメソ孔を適度に含み,特に硫酸水溶液系で高い電気二重層容量を示すことがわかった。有機溶媒系のキャパシタ容量は,ミクロ孔幅が狭いため基本的に高い値にはならない。主鎖に炭素-炭素三重結合を有する共役系高分子であるポリ(フェニレンブタジイニレン)類やポリ(フェニレンエチニレン)類は不活性ガス雰囲気900°C程度までの単純な昇温焼成過程で80%程度以上の高収率で炭素化されることを見出した。その高分子骨格を選択することによりミクロ孔主体の多孔性炭素を生成することが明らかになった。ミクロ孔は緻密に架橋した堅固な主鎖構造をもつポリマーネットワークの炭素化時の収縮により生じると考える。これらの炭素化物の窒素吸着測定による表面積解析から,同条件で炭素化する場合ブタジイン型よりエチニレン型ポリマーのほうがりミクロ孔幅の狭い多孔性炭素を生成することがわかった。すなわち共役系高分子主鎖骨格を変えることにより生成炭素のミクロ孔構造をある程度制御することができることが明らかになった。さらにこれらの高分子主鎖構造にヘテロ原子や金属を導入し,炭素化することにより異元素を高分散状態で含有する多孔性炭素を高収率で調製することが可能となった。窒素の導入には,これらの共役系高分子の芳香環部位をピリジンやピロール骨格を含むポルフィリンに変えることにより効率よく窒素を炭素化物に固定化することができた。またホウ素の導入には,トリエチニルボラン誘導体モノマーと共重合し,炭素化することにより実現した。種々の金属の導入は,ポルフィリン金属錯体との共重合により共役系高分子を合成し,その炭素化により実現した。これらの高分子を炭素化したものは,いずれもミクロ孔主体の多孔性炭素となった。調製したヘテロ原子を含む多孔性炭素の電気二重層キャパシタ特性を硫酸水溶液中で検討したところ,ヘテロ原子を持たない同程度の比表面積をもつ多孔性炭素より高いキャパシタ容量を持つことが明らかになった。