hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
液晶セル内の電界分布によって誘起される分子配向欠陥に関する研究

液晶セル中の電界分布(不均一電界)によって生じる特殊な分子配向欠陥の挙動を明らかとし、その抑制方法について検討することを目的として主に次に述べる三つの項目について実験及び考察を行った。まずはじめに、本研究費によって導入したCCDカメラ等を用いて画像計測及び処理システムを構成し、スリット状電極構造によって発生する分子配向欠陥の挙動を詳しく観察した。その結果、規則的に折れ曲がる特殊な形状の分子配向欠陥が生じることが明らかとなった。また、液晶セルの駆動法によって分子配向欠陥が抑制され、欠陥の無い分子配向状態が得られることが明らかとなった。さらに、この状態において大きな電圧を印可すると、新たに別の分子配向欠陥が発生してさらに異なる分子配向状態へ遷移する現象が観察され、少なくとも3つの安定状態が存在する等の興味深い現象が明らかにされた。次に、UVキュアラブル液晶材料を用いて分子配向状態を固定することにより、液晶セル断面における分子配向状態の観察を行った。これまでにシミュレーション等から予想されてきた分子配向状態が実際に確認されたが、分子配向欠陥の微細構造を明らかにするまでには至らず、今後さらに分解能の高い測定法方を検討する必要がある。さらに、不均一電界を利用した液晶デバイスである液晶マイクロレンズと同じ円形穴形パターン電極構造を用いて、同様な実験を行った。この場合にはループ状の分子配向欠陥が発生するが、大まかな挙動はスリット状電極構造の場合とほぼ同様であることがわかった。一方、電極構造、分子配向処理法を最適化すること、また新しい試みとして微量のポリマーを混合する手法により分子配向欠陥を抑制できる可能性が見い出された。
固体表面上での組織化における個々の原子・分子の動的挙動の解析

ナノテクノロジーの基礎として、表面をナノスケールで加工する手法が国内外で探索されている。1)光あるいは電子線を用いたナノリソグラフィーを用いた手法や、2)走査型プローブ顕微鏡の探針を用いた加工法に加えて、3)原子・分子の自己組織化を利用する「化学的な表面・界面の構築」手法が着目されるようになった。しかしながらナノリソグラフィーやプローブ加工法の進展に比較して、化学的手法の研究は、現時点においては依然初歩的な段階にある。溶液中と真空中における自己組織化膜の構造をつきあわせ検討することは、学術的ばかりでなく工業的な応用のためにも本質的な重要性を持つ。研究者は溶液中および超高真空中における金属表面上の、ハロゲン化物イオン、金属原子、金属錯体、あるいは小分子の吸着構造を、厳密に検討してきた。その結果、固液界面と固気界面の類似性及び相違性が明らかになってきている。本研究中「固体表面上での組織化における個々の原子・分子の動的挙動の解析」においては、上記の方針をさらに突き進め、溶液中及び超高真空環境のもと、様々な金属表面上に構造の規定された1)金属表面2)強吸着イオン3)有機分子及び4)化合物半導体薄膜のナノ織化家庭を明らかにすることに成功した。主な成果を以下に示す。1.白金電極表面のナノ構造形成・水素分子及び水素イオン吸着によるPt(100)再配列表面の表面リフティング過程の観察2.強吸着イオンの自己組織化構造・Ag(100)上におけるClとBrの吸着・Cu(111)電極上におけるSとSCNの吸着3.有機分子の自己組織化構造・Rh(111)表面上における真空及び溶液中におけるp-キシレン単分子膜形成・Rh(111)電極表面上におけるメチル基置換ベンゼン誘導体の単分子膜形成・Cu(100)、(100)および(111)電極上におけるBTAの吸着構造・Cu(111)電極表面上における1,10-フェナントロリンの単分子膜形成4.アノード酸化による化合物半導体ナノ薄膜の形成・Ag(100)単結晶電極上におけるAgBr薄膜の形成・Cu(111)単結晶電徐苦情におけるCu_2S薄膜の形成ナノテクノロジーの基礎として、表面をナノスケールで加工する手法が国内外で探索されている。1.白金電極表面のナノ構造形成・水素分子及び水素イオン吸着によるPt(100)再配列表面の表面リフティング過程の観察2.強吸着イオンの自己組織化構造・Ag(100)上におけるClとBrの吸着・Cu(111)電極上におけるSとSCNの吸着3.有機分子の自己組織化構造・Rh(111)表面上における真空及び溶液中におけるp-キシレン単分子膜形成・Rh(111)電極表面上におけるメチル基置換ベンゼン誘導体の単分子膜形成・Cu(100)、(100)および(111)電極上におけるBTAの吸着構造・Cu(111)電極表面上における1,10-フェナントロリンの単分子膜形成4.アノード酸化による化合物半導体ナノ薄膜の形成・Ag(100)単結晶電極上におけるAgBr薄膜の形成・Cu(111)単結晶電徐苦情におけるCu_2S薄膜の形成本年度は、溶液中に存在する貴金属電極上における原子、分子、及びイオンの吸着構造を原子、分子レベルで検討した。1.アンダーポテンシャルデポジション(UPD)はめつきの初期過程であり、最近ではナノ構造形成手法としても興味を持たれている。電気化学走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、硫酸水溶液中におけるPd(111)電極表面上の銅のUPDおよびバルク電析について解析したところ、銅はlaycr-by-laycrでPd(111)電極上に析出することが見出された。1層の硫酸イオンが常に最表面に存在し、それがエピタキシャル成長を可能にしたと考察された。2.過塩素酸水溶液中において、Ag(111)、(100)および(110)表面上に吸着したアントラセンの構造を検討した。全ての表面上においてアントラセンは基板銀格子と整合しながら、単分子膜としては類似の構造を示した。

分子層は分子間及び基板一分子間の相互作用のバランスで成り立つと考えられているが、分子層の形成過程を考える上で、本研究は興味深い例と言える。3.Ir(111)電極上にシアン化物イオンを吸着させ、STM測定を行った。シアン化物イオンは炭素原子で表面に吸着したが、表面上でリングをなし、そのリングが編み目構造を形成するという、特異な構造を示した。リングの中央にはカチオンが存在すると考察された。本研究は、電気二重層が原子レベルで観察された例であり、さらには表面におけるイオンの認識という点で興味深い。概要本研究においては新たに装置を開発し、いくつかの例について原子・分子の2次元組織化過程を明らかにする事に成功した。装置の開発・超高真空-電気化学複合装置の開発表面原子配列の変化・Pt(100)再配列構造の気相中及び溶液中における表面化字的特性の解明。表面上へのイオンや原子の吸着過程と薄膜形成過程・アルカリ溶液中におけるIr(111)上のシアン化物イオンの2次元膜形成。・硫酸溶液中におけるPd(111)電極上のCu超薄膜形成過程。・過塩素酸溶液中Ag(100)上ハロゲンイオンの2次元膜形成とAgBr超薄膜形成。・アルカリ溶液中Cu(111)上イオウ原子の2次元膜形成とCu_2S超薄膜形成。表面上への有機分子の吸着過程・過塩素酸溶液中におけるAg(110),(100)及び(111)上のアントラセンの2次元膜形成。・溶液中及び真空中におけるRh(111)上のp-キシレンの2次元膜形成。・溶液中及び真空中におけるRh(111)及びPt(111)上のヒドロキノンの2次元膜形成。・フッ酸溶液中におけるRh(111)上ベンゼンのメチル基置換体の2次元膜形成。・過塩素酸溶液中におけるCu(111)上フェナントロリンの2次元膜形成。・過塩素酸溶液中におけるCu(110),(100)及び(111)上のベンゾトリアゾールの2次元膜形成。
特異遺伝子欠損マウスにおける免疫応答異常の解析

本研究では、p56^<1ck>及びCD45エクソン6欠損マウス(以下、Lck-/-マウス、CD45-/-マウス)における免疫応答異常を解析した試験管内と生体内の両面から、とくにリンパ球の分化・機能を検討を行った。また、CD45-/-マウスをトランスジェニックマウス(以下、Tgマウス)と交配し、Tg・CD45+/-マウスに関しても解析し、以下の成果が得られた。(1)Lck-/-マウス及びCD45-/-マウスにおいて、皮内において皮内樹状細胞(主にVγ3陽性:胎仔胸腺由来)が減少し、胎仔胸腺細胞の成熟が未熟な分化段階で抑制されていた。(2)TCR-Tg・CD45-/-マウスを解析した結果、胸腺におけるT細胞の正の選択が著明に抑制されており、未熟胸腺細胞においてTCRα鎖の対立遺伝子排除が生じていないことが認められた。(3)CD45の発現が低下しているTCR-Tg・CD45+/-マウスにおいて、胸腺における正及び負の選択がいずれも亢進していることが明らかとなった。(4)CD45アイフォームTg・CD45-/-マウスにおいて、胸腺細胞における発生・分化とTCRを介したシグナル伝達がかなり回復していた。(5)CD45-/-マウスでは、MHC非適合同種皮膚片を拒絶できるが、非MHC非適合同種皮膚片は生着した。(6)CD45-/-マウスでは、血清中IgE値の著明な上昇が認められ、成熟B細胞の細胞表面抗原の発現レベルに異常が認められた。しかしながら、B細胞はCD45を発現していないのにも関わらず、T依存性・T非依存性抗原に対する応答能は維持していた。以上の結果より、CD45-/-マウスでは、B細胞よりもT細胞の方が、発生・分化・成熟におけるCD45の依存性が高いようである。
レトロウイルス発現法を用いたアレルギー性気道炎症の抗原特異的制御

気管支喘息は気道を場とした慢性アレルギー性炎症であり、その病態形成にはTh2細胞の産生するIL-4とIL-13が重要な役割を果たしている。IL-4とIL-13は、Th2細胞の分化やIgE産生を誘導するのみでなく、IL-4Rα鎖とIL-13Rα1鎖からなるII型IL-4レセプターを介して血管内皮細胞上のVCAM-1の発現増強や杯細胞の分化誘導にも必須でありし、IL-4/IL-13シグナルのは、既に感作の成立しているアレルギー疾患患者に対しても有用な治療ターゲットになると考えられている。一方近年、遺伝子工学及びウイルス学の進歩により、一過性発現による高力価レトロウイルスの作製が可能となり、T細胞に対し特定の分子を高効率で発現させることが可能となった。そこで本研究では、レトロウイルスを用いてII型IL-4レセプターからのシグナルを抑制するIL-13の変異体(IL-13E13K)を抗原特異的T細胞に発現させ、このT細胞がアレルレギー性炎症の局所でIL-13E13Kを産生することによりアレルギー性炎症を制御することが可能か否かを検討した。IL-13E13K発現ウイルスを感染させたT細胞を経静脈的に移入し、その後抗原を吸入投与したところ、IL-13E13Kの産生を気道で検出することができた。しかし、IL-13E13K発現ウイルス感染T細胞を投与してもアレルギー性炎症を制御することは出来なかった。レトロウイルス感染T細胞による気道でのIL-13E13K産生量を増やすため、感染T細胞の増殖や感染効率を改良したが、アレルギー性炎症の抑制には至らなかった。この原因を解明するため、気道局所における内因性IL-13とIL-13E13Kの産生比率を検討したところ、IL-13E13Kの産生は、最大で内因性IL-13の2倍程度までしか到達していないことが判明した。現在、リコンビナントIL-13E13Kを用いて、どの比率でIL-13E13Kを発現できればアレルギー性炎症を抑制可能か検討中である。IL-4とIL-13は、Th2細胞の分化やIgE産生を誘導するのみでなく、IL-4Rα鎖とIL-13Rα1鎖からなるII型IL-4レセプターを介して血管内皮細胞上のVCAM-1の発現増強や杯細胞の分化を誘導していることが明らかとなった。すなわちIL-4/IL-13シグナルは、既に感作の成立しているアレルギー疾患患者の治療ターゲットとしても重要と考えられている。一方近年、IL-13Rα1鎖に結合し、II型IL-4レセプターからのIL-4/IL-13シグナルを抑制するIL-13の変異体(IL-13E13K)が作製され、II型IL-4レセプターからのシグナルを特異的に抑制することが可能となった。加えて、近年の遺伝子工学及びウイルス学の進歩により高力価レトロウイルス発現系が開発され、T細胞に対し特定の分子を高効率で産生させることが可能となった。そこで本研究では、レトロウイルスを用いて抗原特異的T細胞にIL-13E13K発現ウイルスを感染させ、この感染T細胞がアレルギー性炎症の局所でIL-13E13Kを産生することにより抗原特異的にアレルギー性炎症を制御することが可能か否かを検証した。IL-13E13K発現レトロウイルスを感染させたT細胞を経静脈的に移入し、その後抗原を吸入投与したところ、IL-13E13Kの産生を気道で検出することができた。しかし、残念ながら現時点でIL-13E13Kの産生によりアレルギー性炎症を制御するまでには至っていない。現在、レトロウイルス感染T細胞の増殖方法の改良に取り組み、より多くの抗原特異的T細胞を気道局所に浸潤させることで、この問題を克服しようと研究を継続している。

しかし、IL-13E13K発現ウイルス感染T細胞を投与してもアレルギー性炎症を制御することは出来なかった。レトロウイルス感染T細胞による気道でのIL-13E13K産生量を増やすため、感染T細胞の増殖や感染効率を改良したが、アレルギー性炎症の抑制には至らなかった。この原因を解明するため、気道局所における内因性IL-13とIL-13E13Kの産生比率を検討したところ、IL-13E13Kの産生は、最大で内因性IL-13の2倍程度までしか到達していないことが判明した。現在、リコンビナントIL-13E13Kを用いて、どの比率でIL-13E13Kを発現できればアレルギー性炎症を抑制可能か検討中である。
不動点定理を介した非線形関数解析及び凸解析問題の研究

本研究は「不動点定理を介した非線形関数解析及び凸解析問題の研究」と題して、種々の不動点定理を介して、非線形及び凸解析問題の解の存在と、その近似に関する問題を究明することを目的として研究がなされた。特に非線形発展方程式及び凸最適化問題では、解の存在を仮定して、その解を求めることを非線形エルゴード理論の平均収束法、Mann型及びHalpern型の収束法の考え方を用いて研究し、多くの結果を得た。制約可能性問題の解への近似法の研究では、凸計画法のこれまでのアイデアを利用し、ハイブリッド法による強収束定理をHilbert空間の場合で得た。ここで得られた可算個の制約可能性問題の解決は、可算個の制約式からなる凸計画問題に応用されるはずである。非線形変分不等式問題や相補性問題の解の存在と近似法の研究では、単調性をもった非線形作用素の変分不等式問題をHilbert空間とBanach空間の場合で考察し、これまでの非拡大作用素の不動点近似法のアイデアを用いて、新しい結果を得た。特にHilbert空間での変分不等式の解の近似法では使いやすくかつ適用範囲の広い結果を得た。これまで未解決問題とされていたBanach空間での極大単調作用素に対する0点への近似法の研究では、昨年度はハイブリッド法による強収束定理を得たが、今年度はHalpern型及びMann型の収束定理を得た。またこれを非線形最適化問題の近接点法に応用した。これらの結果は内外の雑誌に公表され、非常に関心がもたれた。また最近諸外国でたくさん引用されはじめたことを報告しておきたい。これらの成果は予想以上であった。これは夏休みを利用しての大量の文献収集やその整理、ならびにこの問題に興味を持っている他大学の研究者との数多くの研究打ち合わせや討論が功を奏した結果であろうと思われる。本研究は「不動点定理を介した非線形解析及び凸解析問題の研究」と題して、種々の不動点定理を介して、非線形及び凸解析問題の解の存在と、その近似に関する問題を明らかにすることを目的として研究がなされた。特にバナッハ空間における種々の非線形作用素の不動点の存在と、その近似に関する問題をバナッハ空間の幾何学的観点から解明するとともに、不動点の存在と近似法を通して、バナッハ空間の幾何学的性質の特徴づけを行うこと、さらには非線形関数解析学の基本定理を不動点定理の立場から見直し、それを使って非線形最適化問題や非線形微分方程式、経済均衡問題の解の存在やその近似法に応用してみるという点から研究が行われた。まず数学、オペレーションズ・リサーチ、経済学における非線形及び凸解析問題、特に非線形最適化問題、非線形微分方程式の問題、経済均衡問題、画像処理の問題を数学的に把握し、それらを数学的に再構成してみた。すると、従来の不動点定理や近似法を発展させるとともに、新たな手法を開発して組み合わせることが必要であることがわかった。具体的には、非拡大写像のコンパクトなしの不動点定理とその近似法、写像族の不動点定理とその近似法に基づく研究が大切であることがわかった。そこで、その研究を進め、いくつかの有用な結果を得た。また、それはこれまで内外で研究されていた数学的理論を介すると、非線形及び凸解析学などで重要である非線形最適化理論、非線形微分方程式論、経済均衡問題とも結び付けることができ、その方面でもかなりの成果を得た。これらの結果は内外の雑誌や単行本としてで公表され、非常に関心をもたれた。また最近諸外国で引用されはじめたことを報告しておきたい。

これらの成果は本当に予想以上であった。これは夏休みを利用しての大量の文献収集やその整理、ならびにこの問題に興味を持っている他大学の研究者との数多くの研究打ち合わせや討論が、功を奏した結果であろう。本研究は「不動点定理を介した非線形解析及び凸解析問題の研究」と題して、種々の不動点定理を介して、非線形及び凸解析問題の解の存在と、その近似に関する問題を究明することを目的として研究がなされた。特に非線形及び凸最適化理論の問題では、制約なしの凸最小化問題は凸関数の劣微分問題と同値であること、及びその解を求めることは非線形エルゴード理論の収束定理、Mann型及びHalpern型の収束定理であることなどが明らかになった。非線形及び凸解析問題の解への近似法の研究では、非線形非拡大写像の凸結合による解への近似法をいろいろと考察するとともに、制約可能性問題へそれを応用した。ここでは特に可算個の制約式問題を考え、いくつかの興味ある結果を得た。非線形変分不等式問題や相補性問題の解の存在と近似法の研究では、これらの問題をHilbert空間とBanach空間の場合で考察し、いくつかの新しい結果を得た。特にHilbert空間での変分不等式の解の近似法では使いやすくかつ適用範囲の広い結果を得た。m-増大作用素のリゾルベントの収束定理の研究では、Banach空間での極大単調作用素に対する0点への近似法の問題を考察した。ここでは、凸計画法のこれまでのアイデアを利用し、ハイブリッド法による強収束定理を得た。またこれを非線形最適化問題の近接点法に応用した。これらの結果は内外の雑誌に公表され、非常に関心がもたれた。また最近諸外国で引用されはじめたことを報告しておきたい。これは夏休みを利用しての大量の文献収集やその整理、ならびにこの問題に興味を持っている他大学の研究者との数多くの研究打ち合わせや討論が功を奏した結果であろうと思われる。本研究は「不動点定理を介した非線形関数解析及び凸解析問題の研究」と題して、種々の不動点定理を介して、非線形及び凸解析問題の解の存在と、その近似に関する問題を究明することを目的として研究がなされた。特に非線形発展方程式及び凸最適化問題では、解の存在を仮定して、その解を求めることを非線形エルゴード理論の平均収束法、Mann型及びHalpern型の収束法の考え方を用いて研究し、多くの結果を得た。制約可能性問題の解への近似法の研究では、凸計画法のこれまでのアイデアを利用し、ハイブリッド法による強収束定理をHilbert空間の場合で得た。ここで得られた可算個の制約可能性問題の解決は、可算個の制約式からなる凸計画問題に応用されるはずである。非線形変分不等式問題や相補性問題の解の存在と近似法の研究では、単調性をもった非線形作用素の変分不等式問題をHilbert空間とBanach空間の場合で考察し、これまでの非拡大作用素の不動点近似法のアイデアを用いて、新しい結果を得た。これまで未解決問題とされていたBanach空間での極大単調作用素に対する0点への近似法の研究では、昨年度はハイブリッド法による強収束定理を得たが、今年度はHalpern型及びMann型の収束定理を得た。
調和解析的方法によるディジタル・フィルタと非線形画像処理の研究及びその応用

本研究では,調和解析学の方法を用いた画像処理の研究を行う.また必要に応じて画像処理に関連した調和解析学そのものの研究も行う.画像処理としては,例えば各種画像処理用のディジタル・フィルタの新しい設計法に関する研究,非線形的な画像処理の研究などを行う.本研究では,従来の方法とは異なった視点,すなわち調和解析学に基づいた方法,特に調和解析で研究されてきたウェーブレットを進化させたフレームレットの一つである「かざぐるまフレームレット」(新井・新井)とそれを用いた脳内の視覚情報処理の数理モデル(新井・新井)を基礎にした研究を行う.またかざぐるまフレームレットなどを用いた視覚アート作品の創出と解析も行う.本研究では,調和解析学の方法を用いた画像処理の研究を行う.また必要に応じて画像処理に関連した調和解析学そのものの研究も行う.画像処理としては,例えば各種画像処理用のディジタル・フィルタの新しい設計法に関する研究,非線形的な画像処理の研究などを行う.本研究では,従来の方法とは異なった視点,すなわち調和解析学に基づいた方法,特に調和解析で研究されてきたウェーブレットを進化させたフレームレットの一つである「かざぐるまフレームレット」(新井・新井)とそれを用いた脳内の視覚情報処理の数理モデル(新井・新井)を基礎にした研究を行う.またかざぐるまフレームレットなどを用いた視覚アート作品の創出と解析も行う.
表面弾性波ソリトンによる新しい薄膜超伝導機構の研究

固体表面に局在して伝播する表面弾性波が,適当な条件下でKdV型の表面弾性波ソリトンを形成することを理論的に示し,固体中の伝導電子が電子ーフォノン相互作用を介して,この表面弾性波ソリトンをポテンシャルとして感知することを明らかにした。さらに表面弾性波ソリトンが,伝導電子に対し引力ポテンシャルとして作用する場合には,適当な条件の下で電子がソリトン中に束縛され,本来ソリトンのもつ安定性のためソリトンの運動に伴う定常的電子輸送機構が発現し,2次元準超伝導機構の可能性があることを初めて指摘した。また,電子輸送の基礎的問題と関連して,電気伝導と密接な対応をもつ熱伝導について,非可積な低次元非調和格子の熱伝導シミュレ-ションを行い,熱伝導度の温度依存性とフ-リエ則の第一原理からの導出に初めて成功した。以上の結果は大別して次の三項目にまとめることできる。1.KdV型の表面弾性波ソリトン理論の定式化とその近似解この場合,最も重要なことは,3次または4次の非調和項を考慮し,ブジネ型の非線形波動方程式を与える正常分散関係を示す弾性波モ-ドの選択である。本研究では,半無限の弾性基盤上に薄膜を蒸着した層状構造におけるラヴ波がその条件を満たすモ-ドであることを示した。2.KdV型弾性波ソリトンによる新しい電子輸送機構の提案伝導電子からみれば,ラヴ波フォノンが生成するKdV型弾性波ソリトンは電子のシュレディンガ-方程式に対するポテンシャル項を与える。引力の場合は,束縛電子が安定な定常電流を生ずる。3.非可積な低次元非調和格子の熱伝導電子輸送(電気伝導)と格子波によるエネルギ-輸送(熱伝導)とは密接に関連する。熱伝導現象におよぼす熱流の弾道成分評価を行い,フ-リエ則が成立する格子模型の構策を行った。新しい薄膜超伝導機構として、固体表面薄膜中に励起されるKdV型の表面弾性波ソリトンが、電子ーフォノン相互作用を介して、電子を補捉し、ソリトンの安定伝幡性によって生ずる安定な電子輸送機構を理論的に検討した。本研究では、まず薄膜中に局在するLove波フォノンのみたす非線形波動方程式が、KdV型の非線形発展方程式に帰着することを示し、弱非線形の場合には近似解としてKdVソリトン解を持つことを指摘した。この近似解の安定性は、数値的に確かめられている。ここで提起された新しいKdV型の非線形方程式は、級数型の厳密解をもつことが示されており、近似解はこの級数解の第1項と対応を持っている。次に、半導体薄膜を考えた場合には、伝導電子は電子相関を無視した極限で一体のシュレ-ディンガ-方程式をみたし、電子ーフォノン相互作用の効果は、電子に対して表面弾性波ソリトンがポテンシャルの寄与を与えることが明らかになった。このソリトンが電子に対して引力ポテンシャンとして働く場合には、ソリトンパルスの振幅がある闘値以上であれば、束縛状態が存在し、一つの束縛準位に2個の電子が束縛される。ソリトンは固体内の様々な不純物や欠陥に対して極めて安定に伝幡するから、表面弾性波ソリトンに束縛された電子は、ソリトンの運動にともなう薄膜内を伝わる2次元完常電流を生じ、“準超伝導電流"の存在の可能性を理論的に指摘することに成功した。本研究においては,表面フォノンと電子系に対する場の方程式から出発し,適当な分散関係を与えるフォノンモ-ドのコヒ-レント表示を用いてKdV型の表面弾性波ソリトンの方程式を導出した。その際伝導電子の一体

問題のシュレデインガ-方程式において,この弾性波ソリトンは電子ーフォノン相互作用を介してポテンシャルとして機能することが示された。もしこのポテンシャルが引力であれば,伝導電子はこのポテンシャル中に束縛され,ポテンシャルとしてのソリトンの安定な伝播に伴って定常的な2次元“準超伝導"電流を生ずる。また斥力ポテンシャルの場合についての定量的解析はまだ行なっていないが,この場合もソリトンの振幅,すなわちポテンシャル障壁の高さがフェルミエネルギ-程度であれば,ソリトンの運動に伴ってその前面にある伝導電子を掃き出し,同様な超伝導電流を生ずることが予想される。この検討は,今後の課題である。当初予定された研究目的はほぼ達成されたと考えるが,実験的にこの効果を検出し,さらに薄膜固体素子に応用するためには,まだ残された幾つかの問題がある。そのうちの一つは,KdV型のソリトン方程式(あるいはブジネ型非調和波動方程式)を導くために適切なフォノン分散関係を与える最適導波路の探索である。すなわち必要な周波数領域で正常分散を与える導波路の決定が必須であり,薄いプレ-ト中でのラム波の対称モ-ドが有力候補の一つで,現在解析中である。また,本研究の副産物として,電気伝導と密接な関係がある格子波による熱伝導現象の解析を行った。フ-リエ側の第一原理からの導出は,統計力学の基礎ともからみこれまで多くの研究がなされておりまだ成功していなかったが,非可積な非調和格子系として1次元および2次元の2原子戸田格子をとれば,この系では,フ-リエ則が成立することを数値シミュレ-ションで示すことに成功した。
遅延フィードバック制御によるロバスト安定化設計とその応用

本研究の目的は、カオス制御の分野で提唱された遅延フィードバック制御の効果をシステム制御論の立場から解明するとともに制御系設計法を確立し、工学的諸問題への適用可能性を探ることである。申請者らはこの制御法がロバスト性の点でも優れた特質をもっていることから、その安定化能力に興味をもち、不安定極が偶数個である場合は安定化が可能であること、また奇数個の場合でも、不安定極を1つもつ補償器を導入すれば安定化可能であることなどを見出した。研究期間の初年度では可観測条件などのもとで安定化の実現が、微分動作を差分動作で置き換えることにより可能であること、逆に多入力・多出力系の場合では,このような簡単な置き換えでは安定化できない場合があることを見出した。さらに第2年度では厳密な解析により、安定性を保存する差分近似を得るための極めて必要十分に近い条件を導いた。また微分フィードバックの近似と見た場合に、サンプル値制御系や遅れを伴う微分フィードバックなどの近似実現との間での比較の結果、差分近似が優れていることが解明された。応用として、曲面上に置かれた台車-倒立振子系の遅延フィードバック制御による安定化を取り上げた。設計の指針は、まず安定化微分フィードバックの設計を行い、補足的に時間遅れの導入により、総合特性の改善を図るというもので、性能基準を満足するコントローラを得るために、線形行列不等式を用いた計算可能な表現を検討した。遅延フィードバック制御による実験ではシミュレーションでの応答と異なり、より振動的となる傾向が確かめられた。この原因として床面と車輪の間、あるいは振子の軸周りでの静止摩擦による非線形性の影響が疑われるが、有効な対策が見つかっていない。今年度は上記の成果を出力観測の場合に対して検討し、状態観測の場合に比較した。可観測条件などのもとで安定化の実現が、微分動作を差分動作で置き換えることにより可能であること、逆に多入力・多出力系の場合では,このような簡単な置き換えでは安定化できない場合があることを発見した。応用として、曲面上に置かれた台車-倒立振子系の遅延フィードバック制御による安定化実験を実施する計画であるが、本年度は制御系設計のためのソフトウェア整備とシミュレーションによる検討を行った。導入を検討していた倒立振子が受注生産品であったこともあり装置の納入が遅れたため,実験に関しては未だこれからという段階である。次年度の早い時期に任意曲面上を走行する台車-振子系の実験に着手する計画である.本研究の目的は、カオス制御の分野で提唱された遅延フィードバック制御の効果をシステム制御論の立場から解明するとともに制御系設計法を確立し、工学的諸問題への適用可能性を探ることである。研究期間の初年度では上記の成果を出力観測の場合に対して検討し、状態観測の場合に比較した。

可観測条件などのもとで安定化の実現が、微分動作を差分動作で置き換えることにより可能であること、逆に多入力・多出力系の場合では,このような簡単な置き換えでは安定化できない場合があることを発見した。さらに第2年度では厳密な解析により、安定性を保存する差分近似を得るための極めて必要十分に近い条件を導き、これらの結果はIFACの国際会議において発表を行った。応用として、曲面上に置かれた台車-倒立振子系の遅延フィードバック制御による安定化を取り上げ、初年度では制御系設計のためのソフトウェア整備とシミュレーションによる検討を行った。設計の指針は、まず安定化微分フィードバックの設計を行い、補足的に時間遅れの導入により、総合特性の改善を図るというもので、性能基準を満足するコントローラを得るために、線形行列不等式を用いた計算可能な表現を検討した。遅延フィードバック制御による実験ではシミュレーションでの応答と異なり、より振動的となる傾向が確かめられた。この原因として床面と車輪の間、あるいは振子の軸周りでの静止摩擦による非線形性の影響が疑われるが、有効な対策が見つかっていない。機構部分をより慣性の大きいものと取り替えて引き続き実験を行う計画である。
DNA二本鎖切断同士のペアリングを制御する分子ネットワークの解明

放射線被ばくによって起こる最も重大なゲノム変化のひとつにChromosome rearrangement(CR)があるが、その生成・生成抑制の分子メカニズムはよくわかっていない。CRはゲノム内の異なる領域に生じた2つのDNA二本鎖切断(DSB)のつなぎかわりによってできるため、CR生成には2つのDSBが動いて近接する「DSBペアリング」が必要である。しかしこのDSBペアリングについては、これまでほとんど報告がなかった。私は最近、γ線照射したヒト細胞でDSBペアリングを可視化する実験系を樹立し、Ku80, DNA-PKcs, ATM, 53BP1の4つの因子がDSBペアリングを制御していることを明らかにした(Yamauchi et al. Sci. Rep. 2017)。しかしこれら4因子以外にもDSBペアリング制御にかかわる因子が存在する可能性は高く、DSBペアリングの制御メカニズムの全容はわかっていない。そこで本研究では、新たなDSBペアリング制御因子をスクリーニングにより見つけ、どの因子がどの因子と協力しているかという、DSBペアリング制御の分子ネットワークまでを明らかにするのが目的である。2018年度はクロマチン関連因子についてsiRNAスクリーニングを行った。このスクリーニングにより、ヘテロクロマチン構成因子である、KAP1およびCHD3がDSBペアリングの頻度に影響を与えていることを明らかにした。このことからクロマチンの凝縮度がDSBペアリングに関与することが示唆される。当初の計画通り、2018年度は新たなDSBペアリング制御因子の探索のため、siRNAを用いたスクリーニングを実施した。DSBペアリングはDSBのまわりのクロマチンの動きによって起こるので、今年度は特にクロマチン関連因子に焦点を絞ってスクリーニングを行った。その結果、ヘテロクロマチン構成因子であるKAP1およびCHD3がDSBペアリングの頻度に影響を与えていることが明らかとなった。スクリーニングによりDSBペアリングにかかわる新規因子を2つ同定できたことから、進捗状況はおおむね順調と言える。2018年度のsiRNAスクリーニングにより、ヘテロクロマチン構成因子KAP1とCHD3がDSBペアリングの頻度に影響を与えていることが明らかとなった。そこで今後は、この2つの因子がどのようなメカニズムでDSBペアリングに関与しているのかを明らかにしたいと考えている。具体的には、KAP1, CHD3とすでにDSBペアリングに関与していることが分かっている、Ku80, DNA-PKcs, ATM, 53BP1との関係を調べる予定である。またこれまでの自身の科研費研究で確立してきた以下の2つのChromosome rearrangement (CR)定量システムを駆使して、KAP1やCHD3をノックダウンした細胞におけるCR生成頻度を定量する。1)セントロメア・テロメアFISHによる、γ線照射後の二動原体染色体(CRの一種)定量システム2)CRISPR/Cas9による癌関連融合遺伝子生成・定量システム放射線被ばくによって起こる最も重大なゲノム変化のひとつにChromosome rearrangement(CR)があるが、その生成・生成抑制の分子メカニズムはよくわかっていない。またこれまでの自身の科研費研究で確立してきた以下の2つのChromosome rearrangement (CR)

定量システムを駆使して、KAP1やCHD3をノックダウンした細胞におけるCR生成頻度を定量する。1)セントロメア・テロメアFISHによる、γ線照射後の二動原体染色体(CRの一種)定量システム2)CRISPR/Cas9による癌関連融合遺伝子生成・定量システム2018年度に購入を計画していた試薬の改良品が2019年度はじめに発売されるという情報を得たため、2018年度内での購入を控えた。
完全埋込型人工心臓開発のための基礎的研究

完全人工心臓による実験動物の長期生存が確立し、実際の臨床応用が進むと共に、人工心臓を装着した患者が自由に行動でき完全な社会復帰が可能なシステムの開発が強く望まれるようになってきた。本研究は、駆動装置を含めて体内に完全に埋め込める人工心臓システムの開発に当って問題となる種々の基礎的な問題点について解決をはかろうとするもので、3年間の研究で以下のような多大な成果が得られた。(1)体外に血液ポンプを置く完全置換型人工心臓でヤギを344日間(世界最長生存)生存させることに成功した。(2)体内に埋込可能な血液ポンプの設計試作を行い、これまでにない形のポンプの開発に成功し、ヤギを2週間生存し得た。(3)埋込型人工心臓の最大の難点の一つであるコンプライアンスチャンバーの問題に対し、コンプライアンスチャンバーが不要な新しいポンプのメカニズムを考案、試作し、ほぼ満足な性能を得た。(4)埋込型の駆動系として小型の遠心ポンプでシリコーンオイル流を発生させポンプを駆動する方式を設計、試作し、その性能、エネルギー伝達効率などを算出し、最終モデルへの指針を得ることができた。(5)体外から体内へ電磁誘導でエネルギーを伝送する方法について基磁的検討を行い、コイルの形状,巻数,体内コイルとの距離,電圧,周波数などに関するデータを得ることができた。(6)完全人工心臓の実験動物に共通に見られる病態生理的現象の分析を行い、これらには神経系が関与していることを明らかにした。(7)人工心臓の制御のロジックを研究するために、マルチのパラメータを同時に自動制御できる新しい駆動装置を開発した。(8)人工心臓用材料の血液適合性の限界を検討し、新しい材料を探索するための新しい評価方法を開発した。
小児期から成人期医療へのスムーズな移行に向けた先天性心疾患看護ケアの構築

本研究は、先天性心疾患(congenital heart disease, CHD)患者が、個々の疾患やその病態を十分に理解し、生涯にわたり有意義な社会生活を送れるよう、CHD患者の看護ケア確立に向けた一助となることを目的に行った。CHD患者における「病気や治療の認識」「生活上の困難な経験」「就学、就職、結婚/妊娠についての不安」を明らかにし、今後のケアを検討するために16歳以上のCHD患者127名にアンケート調査を行った。さらに患者の病名・治療状況は診療録を用いて調査を行った。病名や治療の認識は、ほとんどすべての患者で診療録内容との齟齬はなかった。CHD疾患重症度が高いほど、「就学中」に困難な経験をしており、また「就業への不安」「疾患や治療に対する不安」「妊娠/出産への不安」を抱いていることが明らかになった。CHD患者に必要な看護を検討するために、「大人になった先天性心疾患患者さんと家族のための講演会」実施後に、日常生活上の問題や不安、生活の工夫について患者・家族合計10名と医療者でQ&A方式で意見交換を行った。そこで最も多かった質問は、「ほかの人たちと同様に仕事を続けていくにはどうすればいいのか」「友人や職場の同僚と食事に行ったときにどの程度アルコールを飲んでも大丈夫なのか」「足がむくみやすいので、予防方法はないのか」など疾患の自己管理方法についてであった。家族からは、「疾患管理を親があまり口出さないほうがいいのか」「いつごろ、どのような内容から自立させたらいいのか」などの質問があった。ここでは、自己管理方法への関心の高さと病態による個別性の高さが明らかになった。これらの結果から、疾患の個別性が高く、病状経過も様々なCHD患者では、日常生活の留意点を指導すだけでなく、その都度患者の個別性に合わせて対応していくことの重要性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、先天性心疾患(congenital heart disease, CHD)患者が、個々の疾患やその病態を十分に理解し、生涯にわたり有意義な社会生活を送れるよう、CHD患者の看護ケアの一環を確立することを目指す。現在、CHD患者は医学の発展により、大部分は修復術後に成人期を迎え、良好なQOLを有している。しかし、一部の未修復手術患者、継続的治療中の患者、加齢に伴う心機能悪化を合併した患者も多く、その疾患管理や日常生活様式は多様である。本邦では、未だ循環器疾患の専門看護師(Certified Nurse Specialist, CNS)はいない。CHD患者の管理は、小児看護や慢性疾患看護のCNSが中心となり行われているが、その数は少なく、看護体制は不十分である。それ故、CHD患者が自立し、円滑に成人期医療に移行するためには、患者自身が疾病を理解・受容し、生涯にわたり自己管理能力を身につける必要がある。そのための教育プログラムの一環として、本研究では、CHD患者の成人診療科移行後の生活に役立つ患者への教育パンフレットの作成を目的とする。本研究では、「成人期に個人の状況に応じて患者のもてる最大限の能力を発揮できるための小児期から成人期にわたるCHD看護ケアの確立」を目指して、九州大学病院循環器内科・小児科共同外来であるトランジショナル外来と全国心臓病のこどもを守る会(九州ブロック)にて、平成2930年度の2年間で2点について研究を行う。1CHD患者の疾患管理認識調査として疾患別・年齢別・性別・疾患に関する教育受講経験の有無による疾患管理の認識の違いを明らかにして、成人診療科への移行後に必要な教育内容を検討すること、2CHD患者・家族への教育として、診療移行後のCHD教育パンフレットの作成と教育講演会を実施することである。1CHD患者の疾患管理認識調査として、九州大学病院に受診中の患者200名の診療録およびチェックリストの調査中である。予定数の200名のうち約100名の診療録・チェックリストから情報収集を行い、現在登録中である。インタビュー調査は、2018年3月に実施した「CHD患者への講演会・情報交換会」の参加者を中心に対象者を選定、日程調整中である。2患者・家族への教育として2017年8月に全国心臓病を守る会大分県支部のCHD患者・家族、医療関係者に対して講演会、情報交換会を実施した。医療関係者を含めて参加者は30名程度であった。さらに2018年3月に九州大学病院通院中のCHD患者・家族、医療関係者を対象に「大人になった先天性心疾患患者さんと家族のための講演会」を実施した。参加者の内訳は、CHD患者・家族約20名、医療関係者約30名であった。講演会の内容は「先天性心疾患の予後と妊娠・出産」「心臓病の子どもが、思春期、成人となっていくときに知っていると良いことあれこれ」「成人を迎えたCHD患者のQOLとセルフケア」であり、その後患者や家族から日常生活を行う上での問題点などについて患者・医療者で情報交換会を行った。情報交換会では、日常生活上の様々な問題点・工夫など知ることができた。また、患者にとって必要教育内容の検討に向けた準備として関連する学会やセミナーに参加し成人を迎えた先天性心疾患だけでなく、移行期支援が必要な疾患の患者への教育などについて情報収集を行った。

本研究は、先天性心疾患(congenital heart disease, CHD)患者が、個々の疾患やその病態を十分に理解し、生涯にわたり有意義な社会生活を送れるよう、CHD患者の看護ケア確立に向けた一助となることを目的に行った。CHD患者における「病気や治療の認識」「生活上の困難な経験」「就学、就職、結婚/妊娠についての不安」を明らかにし、今後のケアを検討するために16歳以上のCHD患者127名にアンケート調査を行った。さらに患者の病名・治療状況は診療録を用いて調査を行った。病名や治療の認識は、ほとんどすべての患者で診療録内容との齟齬はなかった。CHD疾患重症度が高いほど、「就学中」に困難な経験をしており、また「就業への不安」「疾患や治療に対する不安」「妊娠/出産への不安」を抱いていることが明らかになった。CHD患者に必要な看護を検討するために、「大人になった先天性心疾患患者さんと家族のための講演会」実施後に、日常生活上の問題や不安、生活の工夫について患者・家族合計10名と医療者でQ&A方式で意見交換を行った。そこで最も多かった質問は、「ほかの人たちと同様に仕事を続けていくにはどうすればいいのか」「友人や職場の同僚と食事に行ったときにどの程度アルコールを飲んでも大丈夫なのか」「足がむくみやすいので、予防方法はないのか」など疾患の自己管理方法についてであった。家族からは、「疾患管理を親があまり口出さないほうがいいのか」「いつごろ、どのような内容から自立させたらいいのか」などの質問があった。ここでは、自己管理方法への関心の高さと病態による個別性の高さが明らかになった。これらの結果から、疾患の個別性が高く、病状経過も様々なCHD患者では、日常生活の留意点を指導すだけでなく、その都度患者の個別性に合わせて対応していくことの重要性が示唆された。患者・家族への教育として1年に1回程度予定していた講演会を2017年8月と2018年3月の2回実施したため、診療録やチェックリストなど後方視的調査とインタビュー調査の開始や終了が予定より遅れてしまった。しかし、繰り返し講演会・情報交換会を行ったことで、患者・家族との信頼関係を築くことができ、またインタビューへの協力者との日程調整が行いやすくなったと考えている。遅れている後方視的調査やインタビュー調査は、2018年8月を目標に調査を終了し、解析期間を12月まで延長して、それらの内容を2019年3月までにまとめながら、平行してパンフレットを作成していく予定である。今年度もパンフレット作成に向けた情報収集として学会やセミナーなどに参加し、専門家の意見などを聞きながら、内容を検討して作成していきたいと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
18-20世紀におけるインド西部の社会経済変化　‐プネー県インダプール郡を事例に

本研究は、イギリス植民地政策の要であった新地税制度(ライヤットワーリー制)の導入と影響を、1836年にインド西部で同制度が最初に導入されたインダプール郡を事例に考察した。本研究は、前植民地期の18世紀後半から第1次大戦勃発直前の20世紀初頭を対象とし、同制度導入の経緯とその影響を長期変動の中で分析した。新地税制度の導入過程を、地理情報システム(GIS)を用いて可視化し、背景に牧草地から耕作地への土地利用の大きな変化があったことを見出した。新制度の影響に関しては、新制度導入と関連する鉄道敷設が、流通・交易・移動などの空間利用の在り方を変化させ、在地経済を衰退させたことを示した。本事業は18世紀後半から20世紀初頭という長期を扱うため、対象時期を1751-1830年、1831-70年、1871-1914年の3つの期間に分け、3つの研究課題を同時に着手することとした。史資料収集は、第2区分(1831-70)の時期を中心に行った。インド・ムンバイのムンバイ文書館、ロンドンの大英図書館での調査の結果、鉄道の敷設がインド農村を、港湾都市ボンベイを通じて世界経済をつなぐ重要な役割を果たしていたことが明らかになった。申請時に想定していなかった新たな発見で、鉄道資料を中心に、第2区分の史資料収集を終えた。平成26年度は、本研究の課題に示したように、GIS(地理情報システム)を新たな分析手法として導入した。本研究は、植民地期の新たな地税制度(ライヤットワーリー制)導入の経緯・理由そしてその影響を分析することで、インド農村社会の植民地化による変化を解明することを目標とした。地税の新制度導入に関して、前植民地の土地制度が軍馬の徴用と密接に関わっており、騎兵から砲兵・歩兵への軍事組織の変化が新たな地税制度導入に大きく影響を与えたこと、さらに軍事制度の変化が前植民地期末にすでに起こっていたことを解明し、植民地下での地税導入までのプロセスを前植民地期より連続的に描くことに成功した。さらにGISによってこの変化を可視化し、軍馬飼育に生態環境的に優位な地域では、軍事制度の変化に最後まで抵抗し、植民地期の到来とともに、新地税制度の導入準備が完了したことを示した。従来の国家財政や在地の農民・耕地利用の在り方から地税の制度の変化を考察してきた従来の研究に、軍事制度、耕地・牧草地などの土地利用、生態環境といった新たな要素を加え、データをGISによって可視化することで、前植民地から植民地化への社会経済変化を連続的に描くことに成功した。植民地期の変化を示すために注目した1875年のデカン農民反乱の原因を追究したが、土地利用のみでなく、流通・交易・移動などの空間利用の在り方が植民地期よって大きく変わり、これが鉄道整備によってもたらされたことを平成25年度に明らかにした。26年度は前植民地期の流通の在り方をまとめるとともに、鉄道関係の史資料を収集し、地域経済が鉄道敷設により一変し、大都市に収斂していく過程を示したが、在地商人・や農民への影響の解明等の課題が残り、「19世紀中葉の交通網整備によるインド西部の町ネットワークの変化」という新課題を設定し、引き続き、19世紀後半以降の変化を考察することとした。26年度が最終年度であるため、記入しない。インド経済史26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題を、課題申請書類項目の「研究経費の妥当性・必要性」の中で挙げた、「インド・イギリスでの文書館調査」、「国際学会での発表・英文論文執筆」「インダプール郡での現地調査」という、3つの点から評価し、以下のような理由で「おおむね順調に進展している」と自己判断した。第1点の「インド・イギリスの文書館調査」に関しては、2012年12月-2013年1月に、インド・マハーラーシュトラ州の、ムンバイおよびプネー文書館で史資料収集をし、同年2月にはロンドンの大英図書館で史資料収集を行った。デリーの国立公文書館で調査はできなかったものの、マルチ・アーカイブスの手法を取り、効率的に調査を行うことができた。インドでの史資料調査の中で、鉄道資料の重要性が明らかになり、ムンバイ文書館および大英図書館では、鉄道資料を集中的に集めた。これは申請時には想定していなかったことであり、文書館調査に関しては「当初の計画以上に進展している」と評価する。

第3点の「インダプール郡での現地調査」は、現地調査を行い、水利用の現状を把握したものの、地籍図のデジタル化は予想以上に許可を取ることが困難で始まっておらず、データのGIS化も困難である。そのため調査は「やや遅れている」。これを総合して「おおむね順調」と評価する。第1年目の調査では、本研究課題の第3区分の期間(1871-1914)の現地での史資料収集と、データのGIS化という問題が残った。以下の方法でこの課題を解決し、調査を完成させる。第3区分の期間の史資料収集に関しては、「現在までの達成度」で示したように、多くの公刊史資料をすでにデジタル・アーカイブスを用いて、収集済みである。現地に残されたより詳細かつ未公刊の資料を、インドのムンバイ文書館で収集する予定である。すでに公刊史資料は収集済みであるから、これらをもとにどのような史料が必要かを、ムンバイでの調査前に検証し、一度の史資料調査で、本課題達成に必要なデータを入手する。現地の地籍図のデジタル化は相当困難であるといわざる負えない。しかし、現時点の地籍図がインターネット上で公開されており、ここから現地の土地利用の歴史に関してヒントを得られる。また従来のArc GISよりも平易な、Quantum GISという新たな地理情報システム(GIS)のソフトが登場し、インターネット上で無料でダウンロードできる。これを用いて、これまでよりもより効率的にデータを地図に結びつけ、本研究課題を可視化することとする。データのGIS化を進め、2015年1月タイのバンコクで行われるアジア歴史地理情報学会国際会議で、本課題の成果を国際的に発信する。『史学雑誌』や『社会経済史学』など、複数の学術誌に本研究課題の成果を投稿しながら、18-20世紀のインド西部の社会経済の長期的な変動を明らかにしていく。
光圧を利用する次世代宇宙推進の研究

本研究では光の圧力を用いるプロペラントレスのエネルギー直接変換型宇宙推進の研究を行っている。初歩的ではあるが,電源からエネルギーを準黒体輻射源に供給し、光束の形で運動量を放出させ、その推力を計測することから開始,準黒体輻射源としてタングステンフィラメントを用いた。エンジン内部のノズルで光を反射し平行光に近づけるいわゆる放物面ミラーを採用,その焦点位置にタングステンフィラメントを固定する。フィラメントは最高2,500Kまでとし,蒸発量を抑制した。推力計測は申請者等が独自に開発した微小推力測定用の「ねじり式推力スタンド」で行った。本実験では、ワイヤーでバランスしてアームの一方に金属箔を光圧力を受ける形で吊るし、ワイヤーのねじり復元力と釣り合う際のねじり回転変位をレーザー変位計によって計測できるように構成した。推力のキャリブレーションはこれも申請者等が独自に開発した帯電による金属箔の反発力を利用した方法で既知の微弱静電気の力を発生して行った。その結果、「ねじり式推力スタンド」は十分な分解能である0.1μNの測定精度を持つことが分かったが、タングステンフィラメントから発生する輻射熱の影響があってゼロ点ドリフトが問題となった。今年度は新たにシャッター開閉機購を有した計測系(熱の影響が出る前に短時間で推力測定を完了する)を構築することで問題の改善を図り,その結果得られた推力は300Wで0.2μN,パワー変換効率としては20%程度であることが判明した。一方、全く別の光源として、タングステンフィラメントの替わりに、最大出力100Wで波長0.9μmの半導体CWレーザーを製作した。その結果,半導体レーザーにて出力80Wまでを達成,今後はこれを用いてシャッター機構を有する改良型「ねじり式推力スタンド」にて推力を評価することになった。本研究ではこれまで余り真剣に考えられて来なかった光の圧力を用いるロケットエンジンの研究を行う。初歩的ではあるが、電源からエネルギーを準黒体輻射源に供給し、光束の形で運動量を放出させ、その推力を計測することから始める。初年度は準黒体輻射源としてタングステンフィラメントを用いた。エンジン内部のノズルで光を反射し平行光に近づけるいわゆるWinstonミラー(放物面の一部)を採用、その焦点位置にタングステンフィラメントを固定する6フィラメントは最高2,5001(までとし、蒸発量を抑制した。試算では安全率10,000倍で約1,000時間の動作が可能。この問題は次年度において新たにシャッター開閉機構を有した計測系(熱の影響が出る前に短時間で推力測定を完了する)を構築することで解決する。今回得られた推力は300Wで025μNであるためパワー変換効率としては25%程度が期待される。一方、別の提案として、タングステンフィラメントの替わりに、ガラス容器内のアーク放電によるプラズマ源を強い光源として実験を行う予定であったが、プラズマ閉じ込めの目途が立たなかったため、引き続き次年度の設計課題となる。