hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多層コーティングによる電気推進機の寿命評価

電気推進機は一般に高比推力である一方,低推力であるため,長時間作動が必要とされ,推進機の寿命評価は実用化の上で最も重要な課題となっている.ホールスラスタの寿命評価や,推進機の長寿命化への指針を得るため,実験的な損耗量測定法の確立と,数値的な寿命解析モデルの構築を行った.損耗量測定法では,多層コーティングによりほぼリアルタイムに損耗を可視化する手法を確立した.また数値解析を用いて,損耗のメカニズムや,損耗低減に向けた指針を得ることができた.電気推進機は一般に高比推力である一方,低推力であるため,長時間作動が必要とされ,推進機の寿命評価は実用化の上で最も重要な課題となっている.ホールスラスタの寿命評価や,推進機の長寿命化への指針を得るため,実験的な損耗量測定法の確立と,数値的な寿命解析モデルの構築を行った.損耗量測定法では,多層コーティングによりほぼリアルタイムに損耗を可視化する手法を確立した.また数値解析を用いて,損耗のメカニズムや,損耗低減に向けた指針を得ることができた.・多層膜コーティングチップによる電極損耗量の計測手法の確立ホールスラスタの実際の電極損耗率は,軸方向に異なる.従って,全損耗量を計測するには,損耗率の軸方向分布を測定する必要があり,多数のチップを軸方向に埋め込む必要がある.まず,チップごとの信号を区別するために,チップに施すコーティング金属の種類を変え,金属ごとに異なる発光波長の時間履歴を取得する必要があり.このために用いる金属の選定を行った.この結果,銅,銀およびパラジウムが使用可能であることを見出した.また,これらを用いて損耗量の軸方向分布の計測を行った.この結果,推進機の出口付近にて,損耗量が最大になることなどが確認された.・プラズマ粒子シミュレーションコードの構築(ホールスラスタ)本研究の最終目標は電極損耗から寿命評価を行い,長寿命化への設計指針を得ることである.そのためには,数値解析コードにより推進機内部を観測し,プラズマの状態と電極損失のつながりについて,物理的に明らかにする必要がある.最終的には平成20年度までに当研究室にて開発されたホールスラスタ用の非定常,非線形領域が解析可能な数値解析コードを,本研究で測定対象とするホールスラスタに適用し,電極損耗の効果を加え,ホールスラスタの電極損耗を模擬するする数値解析コードの開発する予定である.本年度は,その第一歩として,壁面における境界条件を見出すため,電子のみを流体として扱うハイブリッド粒子法数値解析コードを作成した.その結果,損耗を正しく解析するためには,電場解析の際に用いる境界条件として,二次電子放出を加味したシースを考慮した上で,第三種境界条件を用いる必要があることを見出した.・多層膜コーティングプローブのホールスラスタへの適用本年度は,前年度開発を行った多層膜コーティングチップを用いた損耗量計測法をホールスラスタに適用した.特に,ホールスラスタの作動に顕著な放電振動現象の有無によって,電極損耗量がどのような影響を及ぼすのかを検証した結果,放電振動が顕著な作動条件であるほど損耗量が大きい傾向にあることが確認された.また,他の損耗評価法である発光分光法による検証実験を行い,多層膜コーティングチップを用いた手法の優位性を示した.・数値解析コードの開発ホールスラスタの作動状態の電極損耗への影響を調べるためには,ホールスラスタ内部のプラズマ診断が不可欠であるが,電極付近のプラズマを計測するのは困難であるため,数値解析によって内部のプラズマの状態を模擬し,観測する.最終的には,当研究室にて開発された非定常,非線形領域が解析可能な数値解析コードを,本研究で測定対象とするホールスラスタに適応し,電極損耗の効果を加え,ホールスラスタの電極損耗を模擬する数値解析コードを開発する予定である.本年度は,昨年度に引き続き数値解析コードの開発を行い,推進機内部のプラズマの状態の変化に伴う電極損耗量の変化について,その原因を探った.また,計算結果と実験結果の比較により,正確な損耗評価のためには,放電室壁面の誘電体を含めた電場解析を行うことが有効であることを見出した.本年度は,まず多層膜コーティングプローブによるホールスラスタの壁面損耗量計測を行った.ホールスラスタの3つの作動パラメタである推進剤流量,放電電圧,磁場強度のそれぞれについて,損耗特性を調べ,さらに壁面損耗の空間分布も測定した.また,推力の異なる2つの推進機の損耗特性の違いについても検証した.これらの計測はすべて本手法の,高速,絶対値測定,高空間分解能を兼ね備えるというユニークな特徴を活かしたものである.また,測定法の信頼性向上のため,コーティング膜と通常のセラミック壁面材の結晶構造の違いによる損耗特性の相違の検証を行った.これにより,本計測法の絶対値測定における測定精度を評価することができた.次に,数値解析による推進機寿命の模擬を行った.前年度まで開発を行なってきたプラズマ粒子シミュレーションコードを用いて,推進機内部のプラズマの状態の変化に伴う損耗量の変化を模擬した.この結果,上記の多層コーティング法による測定結果とよく一致する計算結果が得られた.さらに,計算された壁面損耗率にしたがって,放電室形状の更新を行うことで,放電室壁面が完全に損耗しきる状態まで,推進機寿命の模擬を行った.これにより,多層コーティング法による計測と組み合わせることで,推進機寿命を短時間で評価することが可能になった.

実際に本手法を異なる作動条件や推進機設計に適応し,ホールスラスタの長寿命化のためには,強磁場領域を放電室出口付近に集中させること,磁力線の壁面に対する傾斜をなくすこと,などが効果的であることを見出した.また,損耗による放電室形状の変化が推進性能にも影響を与えうることがわかった.これらの知見は通常数千時間にわたる耐久試験を行なってはじめて得られるものであるため,非常に画期的な成果であるといえる.
金属ガラスの局所変形挙動に関する研究

金属ガラスの内部構造と微視的変形機構に着目し,分子動力学モデルを用いて解析すると同時に,金属ガラスの変形を対象とした新たな連続体モデルの構築を行った.分子動力学モデルにより,金属ガラスの内部構造解析を行い,液体からの冷却過程で20面体が相互貫入した中距離秩序クラスター構造が多数形成されること,このクラスターは高い局所弾性定数を持ち,これが多く含まれるモデルほど,巨視的な弾性定数が増加することを明らかにした.また,温度やひずみ速度を変化させた金属ガラスの不均一変形と均一変形モードに対する解析では,温度の上昇により変形モードの遷移が生じること,変形の素過程が数十原子程度の集団で生じることを確認した.このことから,金属ガラスの変形の素過程は,充填の程度の低い領域で生じる構造の再配置であると考えられ,STZと呼ばれる数十原子程度の集団で生じていると考えられる.以上の分子動力学モデルの知見に基づき,変形の素過程を記述した構成関係式を用いて,有限要素法による連続体モデルの構築を行った.このモデルには,密度の低い領域で変形が生じやすいこと,変形により密度の低下が生じ変形抵抗も低下すること,構造緩和により充填の程度の回復が生じること,の金属ガラスの変形で重要な3つのプロセスが定式化されており,これを用いた解析を行うことで,分子動力学モデルでは解析できないような,より大きな時間・空間スケールの現象の解析が可能となる.アモルファス金属は不規則な原子構造を持ち,その機械的特性の発現メカニズムは,結晶性材料と本質的に異なる.近年,金属ガラスと呼ばれるガラス形成能が高く,バルク材としての生成が可能なアモルファス金属が見出されたことから,機械・構造材料としての実用化が期待されている.本研究では,原子個々の運動を原子間相互作用に基づき追跡する分子動力学法を用いて,局所変形機構と,アモルファス金属の低温での延性能に重要な役割を果たすせん断帯に着目し,解析を行った,Cu-Zrアモルファス合金モデルを構築し,その内部構造解析を行うと,幾何学構造や密度に不均質性が見られる.この内部構造は,組成によって大きく異なっており,幾何学的短距離秩序と化学的短距離秩序が複雑に組み合わさって形成されたと考えられる.一様な外部負荷応力に対して,数十原子程度の領域内での再配置による局所的な変形が生じることを確認した.また,自由体積とよばれる欠陥の量を表す変数を用いて構成式を構築し,アモルファス金属の高温での均一変形挙動について,MDモデルとの比較を行ったところ,MDモデルの応力の挙動は,定性的に自由体積に基づく構成式で記述できることを確認した.さらに,2次元の薄板MDモデルで見られたせん断帯の角度は,負荷軸に対して引張りでは45°より大きく,圧縮では45°より小さくなっており,せん断応力だけではなく,せん断帯に垂直な応力が影響していると考えられ,これは実験で報告されている破断面の角度と一致している.このことから,Mohr-Coulomb則がせん断帯の進展方向を決定していると考えられる.金属ガラスの内部構造と微視的変形機構に着目し,分子動力学モデルを用いて解析すると同時に,金属ガラスの変形を対象とした新たな連続体モデルの構築を行った.分子動力学モデルにより,金属ガラスの内部構造解析を行い,液体からの冷却過程で20面体が相互貫入した中距離秩序クラスター構造が多数形成されること,このクラスターは高い局所弾性定数を持ち,これが多く含まれるモデルほど,巨視的な弾性定数が増加することを明らかにした.また,温度やひずみ速度を変化させた金属ガラスの不均一変形と均一変形モードに対する解析では,温度の上昇により変形モードの遷移が生じること,変形の素過程が数十原子程度の集団で生じることを確認した.このことから,金属ガラスの変形の素過程は,充填の程度の低い領域で生じる構造の再配置であると考えられ,STZと呼ばれる数十原子程度の集団で生じていると考えられる.以上の分子動力学モデルの知見に基づき,変形の素過程を記述した構成関係式を用いて,有限要素法による連続体モデルの構築を行った.このモデルには,密度の低い領域で変形が生じやすいこと,変形により密度の低下が生じ変形抵抗も低下すること,構造緩和により充填の程度の回復が生じること,の金属ガラスの変形で重要な3つのプロセスが定式化されており,これを用いた解析を行うことで,分子動力学モデルでは解析できないような,より大きな時間・空間スケールの現象の解析が可能となる.
遷移金属触媒下における平衡反応制御法の開発

有機イオウ化合物の効率合成法として、有機化合物C-H結合を直接C-S結合に変換する反応と、C-X単結合の切断再配列によるC-S結合生成反応を開発した。これらは多くの場合に平衡反応であることがわかった。平衡を望みの物質生成に移動する方法として、(1)ヘテロ元素捕捉剤を用いる平衡制御、(2)段階的に中間生成物を選択し、平衡系を出発物質から移動させながら目的物に到達する平衡制御を開発した。平衡反応制御によって、遷移金属錯体が有機イオウ化合物の様々な変換反応に関与できることを示した。ロジウム触媒が様々な単結合を容易に可逆的に切断することを見出した。今回、平衡を望みの物質生成にシフトする方法として、1)段階的に中間生成物を選択し、平衡系を出発物質から移動させながら目的物に到達する平衡制御、2)ヘテロ元素捕捉剤を用いる平衡制御を検討した。1)C-H結合を直接C-S結合に変換する触媒反応として、熱力学的安定性の近い出発物質と目的物を選択しながら、結合エネルギーの小さい高反応性化合物から順次大きい低反応性化合物の反応を検討した。その結果、α-チオケトンやベンジルケトン(pKa17-18)に加えて、本年度はアルキルケトン(pKa24)及び複素環化合物(pKa27)のC-H結合をC-S結合に平衡的に変換することに成功した。2)平衡反応を望みの物質生成へシフトさせる方法としてヘテロ元素捕捉剤を用いる平衡制御法を検討した。ロジウム触媒を用いると、酸フッ化物C-F結合とチオエステルC-S結合間の交換反応が平衡的進行することを見出した。ここで、効率よく酸フッ化物及びチオエステルを得る目的で、平衡を制御する工夫を行った。その結果、PPh3がフッ素原子を効率よく捕捉して、酸フッ化物からチオエステルを効率よく与えることがわかった。逆反応で酸フッ化物を効率よく得るためには、フッ素化剤にヘキサフルオロベンゼンを用いて、チオ基を芳香族スルフィドとして捕捉すると効率よく酸フッ化物を与える.ことがわかった。これは、C-F/C-S結合間の平衡に注目し、用いる試薬と捕捉剤を工夫する平衡制御法である。本法を用いてチオエステルとアシルポスフィン間の平衡を制御できた。1)これまでに、α-チオケトンやベンジルケトンに加えて、アルキルケトン(pKa24)及び複素環化合物(pKa27)のC-H結合をC-S結合に平衡的に変換することに成功した。本年度は、ジメチルジスルフィドを用いてベンゾチアゾールをチオ化する反応が、アセトフェノン、ベンジルケトン、アルキルケトンを添加し、対応するチオ化ケトンを経由することで進行することを明らかにした。これは、平衡相関をもとにして、入手容易な化合物から熱力学的に不利な反応を行えることを示した結果である。本年度は、ロジウム触媒を用いると、酸フッ化物C-F、チオエステルC-Sに加えて、芳香族エステルC-O、アシルホスフィンスルフィドC-P結合間の全ての相互交換反応が進行することを明らかにした。反応はいずれも平衡反応である。基質を過剰に用いることなく、種々のヘテロ元素上へのアシル基転位反応を効率よく行う方法として、ヘテロ元素捕捉剤を添加し、より熱力学的に安定な化合物へ変換されることを利用して平衡を制御できることを示した。一連の研究の過程で、ロジウム触媒が芳香族メチルエーテルO-CH_3結合を切断し、チオエステルC-S結合と交換することを示した。ポリメトキシベンゼンの反応は、極性の小さい化合物を与える位置で進行し、1,4-位にジメトキシベンゼン構造が残存する結果を得た。これは、ロジウム触媒が芳香環上の電子の偏りを認識し、極性の小さい化合物の生成を促進すると考えている。適切なヘテロ元素捕捉剤を用いる平衡制御法を継続して検討した。今回、フタルイミドC-N結合とチオエステルC-S結合及び酸フッ化物C-F結合間の相互変換反応が平衡反応であることを見出した。窒素、イオウ、フッ素原子の捕捉剤を工夫して、基質を過剰に用いることなく平衡移動できた。一連の研究によって、チオエステル、芳香族エステル、酸フッ化物、アシルホスフィン、アシルフタルイミド、ベンジルケトンの平衡的アシル基転位反応がロジウム触媒的に進行することを示した。

有機イオウ化合物合成に関して、前年度、イオウ単体を用いてポリフルオロベンゼンのスルフィド化反応を明らかにした。これを基に、芳香族スルフィドAr-S結合切断を伴う変換反応を開発した。ロジウム触媒とトリイソプロピルシラン存在下、芳香族スルフィドに芳香族フッ化物を反応させると、アリール交換により新たな芳香族スルフィドを与えた。Ar-S結合切断を伴う芳香族スルフィド合成はこれまで報告がなく、本法は新しい非対称芳香族スルフィドの合成法である。一連の研究によって、イオウ単体をイオウ源にして対称芳香族スルフィドを合成した後、触媒的アリール交換反応によって様々な非対称芳香族スルフィド合成が可能であることを示した。また、ロジウム触媒存在下ヘテロアリールメチルケトンCO-C結合とヘテロアリールエーテルC-O結合間の交換反応が進行して非対称ジヘテロアリールメタンを与えることを見出した。本法は、電子不足及び電子豊富な種々の複素環を有するヘテロアリールエーテル及びヘテロアリールメチルケトンに適用でき、多様な非対称ジヘテロアリールメタンを効率的に合成できる。本研究によって、遷移金属触媒反応と平衡を組み合わせる新しい有機合成反応を多数開発し、C-H結合活性化置換反応や単結合メタセシス反応を利用して、平衡制御しながら種々の有機イオウ化合物の合成を実現できた。ロジウム触媒が様々な単結合を容易に可逆的に切断することを見出した。今回、ロジウム触媒下、芳香族フッ化物C-F結合とイオウ単体が反応して芳香族スルフィドを与えることを見出した。フッ素原子の捕捉剤としてトリブチルシランを添加すると効率よくC-S結合生成を行えた。イオウ単体と芳香族ハロゲン化物から芳香族スルフィドを合成した従来の報告は、いずれも250°C以上の高温条件が必要である。本反応は、ロジウム触媒下、室温または80°Cで収率よく進行する。また、イオウ単体を直接合成的に利用できることを示した。一連の研究の過程で、ロジウム触媒がベンジルケトンCO-C結合を切断し、チオエステルや芳香族エステルと交換することを見出した。ロジウム触媒を用いると不活性結合を直接切断して変換でき、有機化合物の変換を一挙に行う新しい方法になり得ることを示した結果である。平衡を望みの物質生成にシフトする方法として、段階的に中間生成物を選択し、平衡系を出発物質から移動させながら目的物に到達する平衡制御を検討した。これまでに、ベンジルケトン(pKa17)、アルキルケトン(pKa24)及びベンゾチアゾール(pKa27)のC-H結合をC-S結合に平衡的に変換できることを示した。本年度は、メチルチオチアゾールを用いてオキサゾール(pKa27.1)やチアゾール(pKa29.4)のメチルチオ化を行えることを見出した。この過程で、比較的酸性度が高いニトロアルカン(pKa16-18)の1-チオ化反応をジスルフィドを用いて触媒的に行えることも分かった。これらの反応では触媒失活が競合するが、順次生成物を次の反応のチオ化ドナーとして利用すると効率よく反応した。これは、平衡相関を利用して、反応の初速を向上させて速度論的な問題を解決できることを示した結果である。本年度までに、新しい平衡制御法として、1)ヘテロ元素捕捉剤を添加する平衡制御と2)段階的に中間生成物を選択し、平衡系を出発物質から移動させながら目的物へ到達する平衡制御法を開発できた。加えて、触媒的平衡相関に基づいて見出した複数の平衡反応を組合せて、熱力学的に不利とされる反応を行えることを確認した。
ジオソーシャルデータに最適化された分析アルゴリズムと実行プラットフォームの研究

本研究は、ビッグデータ分析プラットフォームと、ビッグデータ分析アルゴリズムの二つの研究の柱を同時に進める事で、相補的な効果を得る計画である。この方針に基づき研究期間内において5件の雑誌論文および40件の学会発表を行った。研究成果の具体的な一例としては、時空間データベースから、エンティティが高密度に集約しているところをクラスタとして抽出するアルゴリズムを提案した。このような用途では、従来は古典的なアルゴリズムであるDBSCANを用いて行っていたが、本研究ではソーシャルビックデータに最適化する事で、DBSCANの性能を大幅に超える、高速なアルゴリズムの開発に成功した。初年度となる平成27年度においては、ジオタグ軌跡群から高密度エリアを発見するアルゴリズムの研究を行った。また、そのアルゴリズムの実行基盤となるジオソーシャルデータを対象とした大規模なドキュメント指向データベースの開発を開始した。具体的にはジオソーシャルデータの分析によく用いられている古典的なアルゴリズムDBSCANの代替アルゴリズムに関して研究し、ジオソーシャルデータに対してDBSCANを適用する際の問題点の解決するための、全く新たなアイデアに基づく分析アルゴリズムを実現した。このアルゴリズム(EBSCAN)は、点の密度を用いていた従来手法とは異なり、軌跡の交差に着目し、時空間データが高密度に集中した場所、すなわちホットスポットを発見するアルゴリズムであり、軌跡情報であるソーシャルデータとの親和性が高く、また、単に高密度の領域を発見するだけでなく、人の行動に基づいた分析が可能である点が特徴的である。また、研究の過程で、「個々のSNSユーザのプロフィールを加味した分析が必要である」という新たな課題を発見し、その課題に関して、国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)に応募し採択された。平成27年度で得られた成果をもとに、平成28年以降の研究課題としてトリップパタンの分析へと研究を進めるが、されに先立ち、サイクリングに特化したトリップパタンや、観光に特化した寄り道推薦等の技術に関して研究を行い、その成果を発表した。ソーシャルビッグデータ処理に関して、平成27年度の課題であったホットスポットの発見を効果的に行うというアルゴリズムを実現し、研究計画は順調に推移している。また、平成28年度の課題となる、軌跡マイニングやルート推薦に関しても、すでに、端緒的な研究成果を発表しつつあり、全体としてもおおむも順調に進展しているという事ができる。平成28年度においては、ソーシャルデータからトリップパタン(ルート)の抽出を行い、ウェイポイント(立ち寄り地点)の性質を分析するためのアルゴリズムに関して研究を行った。これにより、人の、時間・場所・トピックの三次元空間に写像したソーシャルデータ分析が可能となる。研究成果の概要として、研究課題の一つを具体的に説明する。近年、SNSの流行とともに、旅行中の行動がTwitterやFlickrを通して共有する事が流行となっている。特にスマートフォン等で自分と観光名所を撮影して、SNSにアップロードする「自撮り」は、若者たちの観光の新たなスタイルとして広く認知されている。我々はこの「自撮り」に着目し、有名な観光地の中で、自撮りに適したスポットはどこであるかを分析し、またそのスポットを巡る為の最適なルートを推薦する技術を研究した。SNS世代のユーザは、冊子としての観光ガイドブックを使ったトップダウン方式ではなく、TripAdvisor等のSNSを通じたボトムアップ方式で観光情報を得る事も多く、観光行動を行政は把握しにくいという問題があった。これに対し、「自撮り」というとりわけSNSユーザに特徴的な行動情報をSNSから抽出する手法を実現する事により、SNSを観光情報に関する「新たなメディア」として利用できる可能性を示した。また、新な取り組みとして、これまでに得た分析アルゴリズムを、アクティブラーニングにおける会話ログや科学技術データに応用する事で、アルゴリズムの一般化を目指した。まだ、それら分析技術の実現とともに、ドキュメント指向データベース、グラフデータベース、配列データベース等、様々な「NoSQL」データベースを、我々の分析システムに組み込んだ。この事は、包括的なソーシャルデータ分析基盤の実現につながる布石となる。本課題を基課題とし同時に国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)に採択され、平成28年10月より在外研究を行っている。本課題に関連して、国際的な協力体制を築きつつあり、研究進捗としては当初予想通り、また当該課題の国際的な影響としては、予想よりも大きな進展があったと考えている。当該期間は、主に研究計画において設定した「ジオタグとタグの周期性と偏りを発見するアルゴリズムとその効果的な可視化手法の研究」および「mongoDB+node.js+JQueryによるWeb技術に立脚したジオソーシャルデータの分析と可視化」に関して注力した。前者に関してはRichard CHBEIR教授と、ジオタグのビッグデータ等、地図上に分散する大量のキーワードデータベースを対象として、その中で与えられたファジーな領域に対して、その重み付けを考慮して、その領域を特徴付けるキーワードと、その重みを発見・算出するアルゴリズムの実現を目指した。加えて、疎なイベントを有する大規模時系列データに対するイベント発見のアルゴリズムを研究開発した。このアルゴリズムを、ソーシャルビッグデータのみならず、科学データにも適用できる事を示し、技術の汎用性を示した。後者に関しては、FlickrやTwitterデータのクロールから分析までをワンストップで行うツールを開発し、現在GitHub上で公開するための準備を行っている。また、在外研究を著名な観光地で、かつ、ヨーロッパ各地へもアクセスが良いバスク地方で行った事を活かし、観光に関するソーシャルデータやGPSログ等地理データの観測・収集を行った。これにより、ヨーロッパ12カ国に渡る広範囲のGPSログを収集し、約500GBのジオタグ付き風景写真からなるデータベースを作成した。

この方針に基づき研究期間内において5件の雑誌論文および40件の学会発表を行った。研究成果の具体的な一例としては、時空間データベースから、エンティティが高密度に集約しているところをクラスタとして抽出するアルゴリズムを提案した。このような用途では、従来は古典的なアルゴリズムであるDBSCANを用いて行っていたが、本研究ではソーシャルビックデータに最適化する事で、DBSCANの性能を大幅に超える、高速なアルゴリズムの開発に成功した。本課題を基課題として国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)に採択されており、2016年10月よりフランスのポー大学に滞在し、本課題も含めた国際共同研究をスタートさせる計画である。今後は、種々の分析アルゴリズムのさらなる高精度化・高効率化とともに、種々のアルゴリズムを実行する共通基盤の実現に関して注力する。また、現在、本課題を基課題として、国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)に採択されたプロジェクトにて在外研究を行っており、ソーシャルデータ分析における国際的な協力体制の構築をめざす。データ工学
計算機が停止しても実行を継続できるソフトウェアの研究

大規模オンラインシステムや、サーバシステムなどの情報システムは、その一時的な停止でさえも人間生活に大きな影響を与える。本研究の目的は、何らかの理由でハードウェアが停止した場合でも、実行中のソフトウェアを継続実行させる方式を提案し実現することにある。本研究では、ソフトウェアのミラーリングを提唱し、その実現方式について研究を行った。本研究で提唱するソフトウェアのミラーリングとは、一つのソフトウェアの複製を、複数の計算機ハードウェアで同時に実行しておき、それらを常に同じ状態に保っておくことにより、たとえ一台のハードウェアが故障しても、他のハードウェア上でソフトウェアが実行を継続できるメカニズムである。本研究では、まず、非分散型ソフトウェアのミラーリングを提唱し、その実現方式について研究を行った。さらには、この方式をさらに発展させ、クライアントサーバ型ソフトウェアのミラーリングの実現方式を検討した。具体的には、Java言語のオブジェクトに対してミラーリングの機能を実現するミドルウェアを開発した。通常ソフトウェアを実行する際には、ローダと呼ばれる基本ソフトウェアが実行対象のソフトウェアをメモリ中へ読み込み実行を開始する。本研究では、1台の計算機でオブジェクトが生成された場合、ミドルウェアが複数の計算機上のローダを連携させることにより、そのオブジェクトの複製を生成するという方式を実現した。このように、ミドルウェアとして実現することにより、ミラーリングをユーザアプリケーションの開発者およびユーザに透過的な形で実現できるという利点が得られ、また、既存のアプリケーションソフトウェアもミラーリングできるという利点が得られた。計算機が停止しても実行を継続するソフトウェアの実現へ向けた第一段階の研究として、高可用性クライアントサーバソフトウェアの実現方式を研究した。クライアントサーバソフトウェアは、銀行のオンラインシステムや、Webにおけるオンライン取引きを行うシステムの実現のために数多く用いられており、それらのシステムの信頼性を向上することは大変重要なことである。これまでも、クライアントサーバシステムにおいて、サーバシステムをシステム単位でクラスタリングすることにより、サーバシステムの可用性を向上させるシステムが研究開発されてきた。しかし、これらのシステムの大きな問題は、サーバに不具合が発生した場合、実行中の処理のロールバック、即ち、停止した処理の再実行、が発生してしまう点であった。本研究では、サーバシステムにおいて、ソフトウェアレベルで細粒度のクラスタリングを行うことにより、サーバの可用性を向上する方式を研究した。特に、サーバに不具合が発生しても、ロールバックが発生しないことを第一の目標として、その実現方式を研究し、それを実現するプロトタイプを開発した。プロトタイプの実装は、JavaのRMIを用いて行った。近年、クライアントサーバシステムは、RMIやCORBA等を用いて実装することが多くなった。これは、クライアントとサーバ間での通信処理をTCP/IP等を用いて実装するよりも、RMIやCORBAを用いて実装することにより、開発の効率が向上するだけでなく、汎用性の高い方式で実装できるからである。本研究で開発したプロトタイプを用いることにより、可用性を考慮しないで開発されたRMIソフトウェアを自動的に高可用化する実験が行えるようになった。来年度は、このプロトタイプを実用化する研究を行う予定である。具体的には、ソフトウェアのミラーリングを提唱し、その実現方式について研究を行った。本研究では、Java言語のオブジェクトに対してミラーリングの機能を実現した。また、オブジェクトの複製間の同期をとるためも、このミドルウェアが役割を果たす。

例えば、ユーザからの入力が発生した場合、複数の複製が同時に入力処理を行っては、ユーザは同一の内容を複数回、異なる計算機上で入力しなければならなくなる。本研究のミドルウェアは、1台の計算機上での入力を他の計算機へ同時に伝達する等の役割も果たす。このように、ミドルウェアとして実現することにより、ミラーリングをユーザアプリケーションの開発者およびユーザに透過的な形で実現できるという利点が得られ、また、既存のアプリケーションソフトウェアもミラーリングできるという利点が得られた。
マイクロ波・結晶・光の3ベクトル場相関を用いた電磁波非平衡加熱プロセスの解析

マイクロ波による水分子の加熱はよく知られているが、固体加熱については注目されてこなかった。しかし近年、誘電体や磁性体、さらには金属がマイクロ波加熱され、その多くが誘電損やジュール損では説明不可能な昇温過程を示すことが見出された。本研究ではマイクロ波照射下の固体の格子振動を直接観測することでその昇温メカニズム解明の手掛かりを得ることをめざした。格子振動を評価する手段としてレーザーラマン分光法を用い、単一モードマイクロ波の電界振幅最大位置で分光測定が出来るシステムを構築した。試料にはZnOセラミックスを用い、赤外線放射温度計により温度を測定した。また比較対象としてヒーターによる通常加熱下でもラマン測定を行った。まずラマンピーク波数の温度依存性を評価したところ、E1, E2両振動モードともに明確な温度依存性を示したが、通常加熱とマイクロ波加熱の間には全く差は無かった。すなわち格子振動の緩和状態は加熱法によらず温度にのみ依存する。またE2モードのラマンピークの半値全福は温度にのみ依存し、加熱方法による違いは見られなかった。これに対してE1モードのラマンスペクトル半値幅は、その温度依存性が通常加熱とマイクロ波加熱で大きく異なっていることを見出した。マイクロ波加熱の場合は通常加熱よりも昇温による半値幅の増大が小さく、またその差は温度が高いほど顕著である。E2モードは隣接する正負イオンが同方向に変位するのに対し、E1モードでは全ての正イオンと負イオンがそれぞれ集団で逆方向に変位する。E1モードの場合のみ振動周期の分散が抑制されていることから、このモードが強制励振されていることが考えられる。即ちマイクロ波加熱においては全ての格子振動が一様かつランダムに励振されるのではなく、マイクロ波の電界によって直接的に励振可能なモードがまず強制励振され、そのフォノンが散乱されて他のモードを振動し、結果昇温に至っているものと考えられる。平成19年度は,マイクロ波から物質へのエネルギー移動過程をレーザーラマン分光法ならびに光励起発光分光(フォトルミネッセンス法)により評価するためのシステム構築に注力した。まず,マイクロ波照射のシステムとして,半導体増幅による小型マイクロ波源を入手した。マグネトロンではなく半導体増幅であるため,導波管中での定在波を実現できる。それによって,試料に作用する電界成分と磁界成分を分離できる。ラマン分光システムは既存の物を用いる予定であったので,それに組み込みやすい小型のマイクロ波源とした。しかし既存ラマン装置が11月の時点で動作不良となったため,急派別途ラマンユニットを導入することとし,マイクロ波照射システムとの組み合わせ作業を行った。また,評価用の試料としてZnOにMnを固溶したZnMnOとCuFe0_2を作製した。イオン結合性が強く圧電性を有するZnOと,同一構造を有しかつ磁性元素を含有するZnMnOを用いることで,電界および磁界中でのフォノンの振る舞いを比較し,それぞれの役割・効果を検討できる。本年度の研究で,酸化亜鉛単結晶上にZnMnOを成長させ,Mn濃度15%まで析出物等の一切無いpseudo-morphicな成長を実現した。一方デラフォサイト構造CuFe0_2は通常の焼結法によって完全単相のセラミックサンプルを作製した。FeをA1に置換することによってZnMnOと同様に磁性一非磁性サンプルを作り分けることも可能である。また2.45GHzマイクロ波加熱によるCuFe02セラミックスの作製も試み,わずかにFe-O化合物が混在するものの,CuFeO_2を得ることに成功した。
クチクラ強化による種子の長寿命化メカニズムの解明と応用

ダイズとニンジンの種子のクチクラを強化するため、種皮表面クチクラ合成酵素遺伝子のプロモーター下でクチクラ形成を制御する転写因子を発現するコンストラクトを作成した。ニンジンはシロイヌナズナ遺伝子のプロモーターを用い、ダイズ用にはダイズから相同遺伝子のプロモーターをクローニングした。ダイズの形質転換を外注した。ダイズの形質転換が成功した場合は種子を採取し、クチクラが高蓄積しているか、及び種子の劣化耐性を試験する。種皮クチクラ形成メカニズムを明らかにするため、シロイヌナズナの種皮クチクラ形成の新規制御因子を探索した。既知の種皮クチクラ制御因子と相互作用する転写因子を転写因子のみのライブラリを用いた酵母ツーハイブリッド法により探索した。2次スクリーニングまで行った結果、約1900種類の転写因子の中から7転写因子を同定した。それらが種皮のクチクラ形成を制御するかどうかを調べるため、転写活性化因子についてはキメラリプレッサー発現植物を、転写抑制因子については過剰発現とキメラアクチベーター発現植物を作成した。今後はT2種子が癒着するかどうか、また電子顕微鏡を用いて表面構造が変化しているかどうかを観察し種皮クチクラ形成に関与する転写因子を同定する。種子劣化耐性強化に必要なクチクラの特徴を明らかにするため3つのMYB転写因子によって誘導された種皮クチクラを比較した。そのうち1つの転写因子のキメラアクチベーター発現種子は撥水性が高いクチクラを蓄積していた。今後は種子劣化との関連を明らかにする。ニンジンの形質転換を担当するスタッフが交代したため、形質転換がうまくいかない。培養系は担当者によって形質転換効率が変化するので、慣れるまで時間がかかる場合があるのはやむを得ない。ニンジンは形質転換が可能になり次第、種皮クチクラ強化を試みる。ダイズは形質転換が成功したらクチクラ及び種子劣化の形質を評価する。種皮クチクラ形成メカニズムについては、既知の制御因子と相互作用する因子の候補を7転写因子得ているので、それぞれに対するキメラリプレッサーまたはキメラアクチベーター発現シロイヌナズナを用いて種皮クチクラとの関連を明らかにする。同定した因子の機能から、種皮クチクラ形成の制御メカニズムを明らかにする。どのタイプのクチクラが種子劣化耐性に重要かを明らかにするため、既知のクチクラ形成関連転写因子が誘導する異なるタイプのクチクラを蓄積した種子を劣化試験により評価する。これらのクチクラの成分を明らかにする。以上により種皮クチクラにより種子劣化耐性を付与するメカニズム解明を試みる。ニンジンの形質転換が担当者交代のため遅れている。培養系は担当者によって形質転換効率が変わるため、慣れるまで時間を要することはやむを得ない。2019年度以降、形質転換可能になったタイミングで実施する。ダイズ形質転換体の納品時期が2019年度以降になるため、納品時に支出する。
19世紀後半から20世紀初頭にかけてのロシア化学会の歴史的分析

ロシアにおける化学研究の歴史的展開を19世紀後半を中心に歴史的に概観する研究を行った。ロシアにおける化学研究の歴史では三つの結節点があると考えられる。その第1は、1725年12月に正式の活動を始めた科学アカデミーにおける科学研究で、とくにロシアではじめて化学の研究をおこなったロモノ-ソフ(М.В.Ломоносов,1711-65)が注目される。ロシアの科学体制の第二の画期は、19世紀中葉の、いわゆる「大改革時代」である。この時期、ロシアの科学研究の中心は、科学アカデミーから、大学(ロシアでは主として19世紀初頭に創設)に移りつつあった。これは、西欧で19世紀初めから始まった、いわゆる「科学の専門化・職業化」の動きに連動したものであった。ロシアの化学者たちは、まさにこの時期の1868年にロシア化学会を創立させた。本研究の中心は、このロシア化学会の19世紀後半における専門学会としての活動である。19世紀のロシアの化学者のなした発見・研究はこの化学会と結びついている。メンデレ-エフ(Д.И.Mенделеев,1834-1907)による元素の周期律発見はその典型であり、とくにメンデレ-エフの研究がロシア化学会の支えられたものであることを明らかにした。ロシアの科学体制の第三の結節点は1917年のロシア革命であるが、とくに1929年から始まったスターリンによる「上からの革命」は、革命前に教育を受け、革命後もロシアにとどまった旧世代の化学者に苛酷な選択を強く迫るものであった。二人の有名な化学者、ヴェルナツキ-(В.И.Вернадский,1863-1945)とイパ-チエフ(В.Н.Ипатъев,1867-1952)をとりあげてその対応を簡単に分析した。1930年代以降の新しい化学者世代の分析は今後の課題としたい。また1991年末のソ連邦崩壊後の科学体制の変化の現状分析も補助的に分析した。19世紀後半から20世紀初頭におけるロシア社会における科学者の社会的な役割を、ロシア化学会に結集した科学者たちを例として明らかにするために、とくにその時期の代表的な化学者であるメンデレ-エフ(1834-1907)の活動を中心に、彼の研究活動と社会活動をロシア化学会との関連に焦点を当てながら分析した。すでに入手した史料にあらたに発表された史料を加え、メンデレ-エフの関係史料の整理がほぼ完了したので、整理した史料の解読と分析を始めた。『ロシア化学会誌』のマイクロフィルムをはじめ、関係のマイクロフィルムの整理もほぼ終えることができた。メンデレ-エフについては、主として60年代、70年代の業績について詳しく分析した。すなわち、まず60年代の周期律発見過程と60年代のロシア社会の関係を整理し、さらに70年代にロシア技術協会の出資でなされた気体研究の経過とその行き詰まりを、技術協会という学術団体のなかでの化学者メンデレ-エフの立場と関係という観点から明らかにした。また、同時期の重要な技術研究であるメンデレ-エフの石油研究についても分析した。これらの分析結果については、来年度にメンデレ-エフの伝記のかたちでまとめていく予定である。

すでに入手し整理したメンデレ-エフ関係史料とその分析結果に基づき、メンデレ-エフの周期律発見の発見過程についてとくに社会的文脈に注目してまとめてアメリカ科学史学会で発表した。同時にメンデレ-エフの息子で海軍士官であったヴラジ-ミルの日本訪問を通しての日本との関係についてまとめ、さらに長崎で調査を行った。『ロシア化学会誌』のマイクロフイルムに基づき、ロシア化学会初期および15年間の会員の動向をまとめ、ロシアの化学者のプロフィールの分析を行い、層としてのロシア化学者の性格を明らかにするためのデータベース作成の作業をはじめた。
アクティブラーニングによる親子コミュニケーション促進アプリの開発

SNSをはじめとするICTの急速な進歩により,子ども達が会話をする機会が少なくなっている.親子のコミュニケーションの質的かつ量的な減少は,子ども自身が困難に出会った時の対応能力を低下させる. ICTを利用したアクティブラーニング手法による親子のコミュニケーション促進アプリを開発する.アプリに認知行動療法の原理からなるコミュニケーションモジュール課題を搭載し,親子が実施することにより,主体的に自分や相手の考えと感情を俯瞰する学習を通して,行動変容(会話の促進)を導き出せることを実証する.アプリ実施により親子のコミュニケーションが質的かつ量的な増加することを確認する.SNSをはじめとするICTの急速な進歩により,子ども達が会話をする機会が少なくなっている.親子のコミュニケーションの質的かつ量的な減少は,子ども自身が困難に出会った時の対応能力を低下させる. ICTを利用したアクティブラーニング手法による親子のコミュニケーション促進アプリを開発する.アプリに認知行動療法の原理からなるコミュニケーションモジュール課題を搭載し,親子が実施することにより,主体的に自分や相手の考えと感情を俯瞰する学習を通して,行動変容(会話の促進)を導き出せることを実証する.アプリ実施により親子のコミュニケーションが質的かつ量的な増加することを確認する.
パウダージェットデポジション法によるHA膜の形成とその応用

本研究は,歯の主成分であるハイドロキシアパタイト(以下HA)微粒子を歯質上に高速で吹きつけ,接着材を介することなく直接HA厚膜を形成することで全く新しい歯質-生体材料間インターフェイスを創成し,新たな歯科治療を提案することである.本研究は大きく3つのグループ((1)PJD装置開発(2)HA開発(3)臨床試験,評価)に分けられる.(現在までに得た研究成果)(1)PJD装置開発:新たにPJD装置を開発することにより,これまで困難であった2-3μm直径のHA粉の連続定量供給が,安定して可能となった.これは臨床試験を,安定して,安全に行うためには重要な成果である.(2)HA粉開発:HA粒子の組成を自在に調節し,また,工業生産を想定しそれらHA粒子を連続的に合成する手法(原理は共沈法を応用したもので,反応器は原料溶液が一点で出会うように構成しているのが独創的)を用いて,HA粉を合成した.その後,不活性ガス高温雰囲気中で焼成することにより,結晶性の高い2-3μm粒径のHA粉の合成に成功し,大量生産の可能性を見いだした.(3)臨床試験,評価:(1),(2)で試作した装置並びに粉体を用いて,歯質上に噴射成膜した.新たに合成したHA粉が,安定して噴射することが可能となり,HA膜の生成も良好で,硬度はHV500程度であることを確認した.さらにSEM並びにTEMによる膜断面の観察を行った結果,均一な断面構造を持つHA粉体が,衝突により一旦数10nmの微粒子に粉砕され,再び再結合して膜形成がされていることが明らかとなった.またそのHA膜は,人工唾液中で放置してその形態変化を観察した結果,膜表面に新たな膜が堆積している状態が観察され,膜厚は実質,増加することが明らかになった.本研究は,歯の主成分であるハイドロキシアパタイト(以下HA)微粒子を歯質上に高速で吹きつけ,接着材を介することなく直接HA厚膜を形成することで全く新しい歯質-生体材料間インターフェイスを創成し,新たな歯科治療を提案することである.本研究は大きく3つのグループ((1)PJD装置開発(2)HA開発(3)臨床試験,評価)に分けられる.(現在までに得た研究成果)(1)PJD装置開発:新たにPJD装置を開発することにより,これまで困難であった2-3μm直径のHA粉の連続定量供給が,安定して可能となった.これは臨床試験を,安定して,安全に行うためには重要な成果である.(2)HA粉開発:HA粒子の組成を自在に調節し,また,工業生産を想定しそれらHA粒子を連続的に合成する手法(原理は共沈法を応用したもので,反応器は原料溶液が一点で出会うように構成しているのが独創的)を用いて,HA粉を合成した.その後,不活性ガス高温雰囲気中で焼成することにより,結晶性の高い2-3μm粒径のHA粉の合成に成功し,大量生産の可能性を見いだした.(3)臨床試験,評価:(1),(2)で試作した装置並びに粉体を用いて,歯質上に噴射成膜した.新たに合成したHA粉が,安定して噴射することが可能となり,HA膜の生成も良好で,硬度はHV500程度であることを確認した.さらにSEM並びにTEMによる膜断面の観察を行った結果,均一な断面構造を持つHA粉体が,衝突により一旦数10nmの微粒子に粉砕され,再び再結合して膜形成がされていることが明らかとなった.またそのHA膜は,人工唾液中で放置してその形態変化を観察した結果,膜表面に新たな膜が堆積している状態が観察され,膜厚は実質,増加することが明らかになった.
D型アミノ酸を有する軟体動物神経ペプチドの局在、構造及び機能

1.Achatin-Iとfulicinの抗体を用い間接酵素抗体法で、アフリカマイマイの中枢神経節、神経、心臓及び陰茎牽引筋におけるペプチドの局在を免疫組織化学的にしらべた。また、同定されたペプチド性ニューロンの発火にともなう筋肉の反応を電気生理学的にしらべた。これらの結果から、achatin-Iは主に内臓神経節のニューロンで合成されて心拍動の調節に関与し、fulicinは主として右の側神経節や足神経節に存在し、陰茎牽引筋の収縮調節に関与する可能性が示された。2.Achatin-Iのアナログ37種類、fulicinのアナログ40種類を用い、それぞれ心筋または陰茎牽引筋を生物検定系として構造-活性関係をしらべた。両ペプチドに共通して得られた結果は、D型アミノ酸をL型アミノ酸に置換したときには活性が1000分の1から10000分の1に低下するが、D型アミノ酸を別の近似のD型アミノ酸に置換したときは活性は殆ど変わらないこと、また、N末から2番目以外のL型アミノ酸をD型に換えても活性は低下することなどであった。これらの結果から、N末から2番目のD型アミノ酸の重要性が強く示された。3.ウエスタンブロット法による解析を行なった結果、約25kDのところにfulicinの抗体に反応するバンドがみられた。このバンドは、非免疫血清や、fulicinで予め処理しておいた抗体には反応しなかったが、fulicinのD-Asn^2をL-Asn^2で置換したアナログで処理した抗体には反応した。このことは、fulicinが前駆体の段階でL型からD型への変換を受けている可能性を示唆している。神経節内の細胞体がfulicinの抗体で細胞質全体が一様に染め出される事実はこのことを支持しているように思われる。以上の研究結果は、D型アミノ酸を有する神経ペプチドの動態について重要な知見を与えるものと考えられる。
歯冠修復用材料の摩耗傾向に対する評価法に関する研究

研究代表者はこれまでに,ヒト天然歯エナメル質と咬合面に用いられる歯冠修復用材料について,それぞれを組み合わせた場合の滑走摩耗試験を行なってきた.その結果,天然歯や材料相互の摩耗傾向は,材料の組み合わせにより大きく異なり,摩耗性は単に材料固有の性質だけではなく,対合した材料によっても大きな影響を受けるとことがわかった.この摩耗傾向の違いに影響を与えると考えられる材料の性質には,硬さ,強度,弾性係数などの物理的性質,表面粗さ,結晶構造,摩擦係数などがいわれているが,何に大きな影響を受けるかは明らかになっていない.そこで今年度は,硬さ,表面粗さ,および材料間の摩擦係数が摩耗傾向に与える影響について検討を加えた.実験に用いた材料は,陶材,硬質レジン,12%金銀パラジウム合金,白金加金,陶材焼付用合金の5種類の歯冠修復用合金とヒト天然歯エナメル質であり,以下のことがわかった.1.上記材料のビッカース硬さを微小硬さ試験機て測定し,その結果と摩耗試験の結果についてあわせて検討した.両者に相関関係は認められず,硬さが摩耗傾向に与える影響は明らかにならなかった.2.表面粗さは摩耗傾向に大きな影響を与えなかった.摩耗試験の初期の段階には影響を与えると思われるが,試験の進行とともに,粗さは一定の値となるため,最終的な摩耗量には大きな影響は与えなかった.3.摩擦係数については,摩耗試験に用いた試料の形態で側定できる装置が存在しなかったため,摩擦抵抗側定装置の改良を試み,測定試験を行なっている.この研究では,これまで研究代表者が摩耗試験を行ってきた歯冠修復材料に,新たに2種の歯科用合金を加え,修復材料と天然歯のそれぞれの組み合わせについて同一の条件で滑走摩耗試験を行い,特に合金の種類による摩耗傾向の違いについて検討した.実験に用いたのは,金銀パラジウム合金,白金加金,陶材焼付用合金に陶材および硬質レジンを加えた5種類の歯冠修復用材料とヒト天然歯エナメル質で,先端が半球状の直径約3mmの棒状とした上部試料に対し,平板状とした下部試料を往復滑走運動させる試験機を用い,滑走摩耗試験を行った.本年度は人工食塊等を介在させず,試験は水道水中で行い,上部棒状試料,下部板状試料それぞれについて摩耗量を測定した.その結果から以下の知見を得た.1.エナメル質,陶材,硬質レジンに対する摩耗量は,合金3種ともに他の3種の材料と比較して小さかった.2.金銀パラジウム合金,白金加金,陶材焼付用合金に対する摩耗量は,合金3種ともにエナメル質,陶材,硬質レジンと比較して大きかった.3.3種の合金間で比較すると,対合試料の種類により摩耗傾向は異なっていた.金銀パラジウム合金と白金加金は比較的近い摩耗傾向を示したが,陶材焼付用合金は,金銀パラジウム合金,白金加金,陶材焼付用合金を対合試料とした場合,他の2合金より大きな摩耗量を示し,陶材,硬質レジンを対合試料とした場合,他の2合金より小さな摩耗量を示した.研究代表者はこれまでに,ヒト天然歯エナメル質と咬合面に用いられる歯冠修復用材料について,それぞれを組み合わせた場合の滑走摩耗試験を行なってきた.その結果,天然歯や材料相互の摩耗傾向は,材料の組み合わせにより大きく異なり,摩耗性は単に材料固有の性質だけではなく,対合した材料によっても大きな影響を受けるとことがわかった.この摩耗傾向の違いに影響を与えると考えられる材料の性質には,硬さ,強度,弾性係数などの物理的性質,表面粗さ,結晶構造,摩擦係数などがいわれているが,何に大きな影響を受けるかは明らかになっていない.そこで今年度は,硬さ,表面粗さ,および材料間の摩擦係数が摩耗傾向に与える影響について検討を加えた.実験に用いた材料は,陶材,硬質レジン,12%金銀パラジウム合金,白金加金,陶材焼付用合金の5種類の歯冠修復用合金とヒト天然歯エナメル質であり,以下のことがわかった.1.上記材料のビッカース硬さを微小硬さ試験機て測定し,その結果と摩耗試験の結果についてあわせて検討した.両者に相関関係は認められず,硬さが摩耗傾向に与える影響は明らかにならなかった.2.表面粗さは摩耗傾向に大きな影響を与えなかった.摩耗試験の初期の段階には影響を与えると思われるが,試験の進行とともに,粗さは一定の値となるため,最終的な摩耗量には大きな影響は与えなかった.3.摩擦係数については,摩耗試験に用いた試料の形態で側定できる装置が存在しなかったため,摩擦抵抗側定装置の改良を試み,測定試験を行なっている.
相転移現象に基づく凝集相の構造形成ダイナミックスの分光学的研究

(1)ゲルの体積相転移における分子運動の測定と解析N-イソプロピルアクリルアミドゲル中に色素をドープし,相転移点近傍で精度が数mKの自作温度制御器を用いて,蛍光スペクトルと蛍光異方性比スペクトルの測定を行った.その解析の結果から,体積相転移前で色素の回転運動が遅く,転移後でその運動が速くなることが確認された.一方,架橋点密度と転移温度の関係は,3乗根の関係があることがわかった.(2)画像処理法によるゲルの体積相転移と相分離過程の競合現象の速度論N-イソプロピルアクリルアミドゲルを1mm以下のガラスセルに封入し,体積相転移温度以上にクエンチし,その体積収縮過程をビデオで追跡し,コンピュータ画像処理を用いて解析した.その結果,クエンチ温度が高い方が白濁速度が速く,且つ,収縮速度が遅いことがわかった.(3)金属イオン添加でのDNAのヘリックス-コイル転移近傍下での分光学的解析DNAは約80-90°C付近でヘリックス-コイル転移を起こすことが知られている.DNA水溶液に色素をドープし,インターカレーションした色素の蛍光偏光解消を測定し,解析を行った.バッファ溶液や金属イオンの種類による依存性が非常に大きいことがわかった.(1)ゲルの体積相転移における分子運動の測定と解析N-イソプロピルアクリルアミドゲル中に色素をドープし,相転移点近傍で精度が数mKの自作温度制御器を用いて,蛍光スペクトルと蛍光異方性比スペクトルの測定を行った.その解析の結果から,体積相転移前で色素の回転運動が遅く,転移後でその運動が速くなることが確認された.一方,架橋点密度と転移温度の関係は,3乗根の関係があることがわかった.(2)画像処理法によるゲルの体積相転移と相分離過程の競合現象の速度論N-イソプロピルアクリルアミドゲルを1mm以下のガラスセルに封入し,体積相転移温度以上にクエンチし,その体積収縮過程をビデオで追跡し,コンピュータ画像処理を用いて解析した.その結果,クエンチ温度が高い方が白濁速度が速く,且つ,収縮速度が遅いことがわかった.(3)金属イオン添加でのDNAのヘリックス-コイル転移近傍下での分光学的解析DNAは約80-90°C付近でヘリックス-コイル転移を起こすことが知られている.DNA水溶液に色素をドープし,インターカレーションした色素の蛍光偏光解消を測定し,解析を行った.バッファ溶液や金属イオンの種類による依存性が非常に大きいことがわかった.本研究課題の目的は,液-液,H-C,ゲル,液晶,などの相転移現象における構造形成を蛍光プローブ法,光散乱法,顕微鏡画像処理法,などを用いて,そのダイナミックスを解明することにある.(1)ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)のG-C転移における分子運動の測定と解析PNIPAにカルバゾリル基を導入した試料を合成し,3mK精度の温度制御装置を自作し,G-C転移近傍の34度間を数十mKごとに,カルバゾリル基の発光スペクトルと蛍光異方性比スペクトルを測定できるシステムを作製した.この成果は高分子年次大会に報告する.継続年度でこれら約180本のスペクトルを解析するシステムを作成する.(2)ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ゲルの体積相転移における分子運動の測定と解析PNIPAゲルをフルオレッセインやANSなどの色素存在下で合成し,体積相転移近傍での測定を(1)と同様に行った.ここでは,溶媒中に存在する色素は,体積収縮した方が回転速度が速くなることがわかった.また,PNIPAゲルに色素溶液が浸透していく過程をビデオに録画し,その拡散過程の解析を画像処理を用いて行った.この成果は高分子年次大会で報告する.(3)ポリビニル酢酸にカルバゾリル基を導入し,メタノール/シクロヘキサンの相分離温度近傍での測定を(1)と同様に行った.ここでは,相分離点近傍での側鎖の回転運動やエキシマー形成などの変化を捕らえた.この成果を高分子年次大会で報告する.(1)ゲルの体積相転移における分子運動の測定と解析N-イソプロピルアクリルアミドゲル中に色素をドープし,相転移点近傍で精度が数mKの自作温度制御器を用いて,蛍光スペクトルと蛍光異方性比スペクトルの測定を行った.その解析の結果から,体積相転移前で色素の回転運動が遅く,転移後でその運動が早くなることが確認された.一方,架橋点密度と転移温度の関係は,3乗根の関係があることがわかった.(2)画像処理法によるゲルの体積相転移と相分離過程の競合現象の速度論N-イソプロピルアクリルアミドゲルを1mm以下のガラスセルに封入し,体積相転移温度以上にクエンチし,その体積収縮過程をビデオで追跡し,コンピュータ画像処理を用いて解析した.その結果,クエンチ温度が高い方が白濁速度が速く,且つ,収縮速度が遅いことがわかった.(3)金属イオン添加でのDNAのヘリックス-コイル転移近傍下での分光学的解析DNAは約80-90°C付近でヘリックス-コイル転移を起こすことが知られている.DNA水溶液に色素をドープし,インターカレーションした色素の蛍光偏光解消を測定し,解析を行った.バッファ溶液や金属イオンの種類による依存性が非常に大きいことがわかった.