hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザーインパクト法による大型構造物の欠陥の遠隔映像化技術

平成14年度は加振同期映像技術の基本となる振動映像装置の光学系の開発を主に行った。本研究では、粗面や複雑な形状にも対応でき、大型構造物の評価に必要な低周波数帯の振動の面分布が短時間に感度良く可視化する必要があるため、フォトリフラクティブ結晶を用いたダイナミックホログラフィーに着目し、新しい画像処理を取り入れた高感度振動映像化法(位相差分ダイナミックホログラム(Phase diffrence : PD)法の開発を行い、従来の時間平均ダイナミックホログラム(Time Average : TA)法との感度比較を行い、ビルの外壁用タイルに人工はく離を導入した試料を用いて欠陥評価を行った。1.PD法の特徴TA法は、試料の振動成分を含んだ信号光と参照光を用いてフォトリフラクティブ結晶内に振動を反映した回折格子を形成し、それにより回折された参照光から振動を画像化する方法である。一方、今回開発したPD法は、参照光の位相を位相変調器を用いて制御し、位相が180度異なる2枚の振動画像を取得し、差分することで振動を画像化する方法である。これにより、微小振動に対する感度が増幅され、さらにバックグランド光成分が除去されるのでTA法に比べ高感度・高S/N比を実現することができる。2.感度比較感度の比較のため丸底(直径25mm)に絞り加工した金属薄板の共振(周波数6.4kHz,最大振幅±0.18nm)の画像化を試みた。TA法では、共振の様子の画像を確認できなかったが、PD法では明瞭に画像化できた。また、PD法では、輝度の明暗により振動の位相情報も得られた。3.タイルのはく離検査外壁用タイル(45mm×95mm×6mm)にさまざまな大きさの人工はく離欠陥を導入した試料に加振し、振動の様子をPD法を用いて観察した。その結果、健全部では振動は観察されないが、はく離部では、はく離形状に依存した共振映像が得られ、その映像からはく離欠陥の有無および位置の同定ができた。
アゾベンゼン高分子を用いたホログラム記録法の実用化研究

アゾベンゼン高分子は吸収波長の光を照射することで分子がトランス体からシス体への異性化する代表的な材料である。光異性化により吸光度や屈折率が変化するため、光記録材料として注目されている。特にアゾ基を側鎖に持つポリマーは、吸収波長のレーザー光を照射することにより表面レリーフグレーティングが簡単に作製できることが知られており、そのメカニズム解明や、ホログラム記録材料としての応用が期待されている。この表面レリーフグレーティングはサンプルをガラス転移温度付近に加熱することにより消去することができる。また、表面レリーフグレーティングに加熱しながらコロナ帯電させることで、逆にレリーフの深さを増大することができる。これを利用することにより、回折効率を自由に制御できる全く新しい可逆ホログラム記録材料としての応用が期待される。ここでは、アゾベンゼン高分子材料を用いた表面レリーフ型のホログラムの作製や、回折効率の制御についての研究を行った。その結果、アゾベンゼン高分子の光照射による表面レリーフ形成を利用して、フーリエ変換型およびフレネル型ホログラムの記録できることを確認した。また、ガラス転移温度付近への加熱によりレリーフを消去でき、またコロナ帯電を利用することによりレリーフ深さを増加できることを見いだした。コロナ帯電の電圧調整や、均一光照射により回折効率を制御できることから、今までにない新しいホログラム記録材料としての応用が可能である。アゾベンゼンは光を照射することで分子がトランス体からシス体への異性化する代表的な分子である.光異性化により吸光度や屈折率が変化するため,光記録材料として注目されている.この現象の他に,光異性化による分子の体積変化によると見られる現象が現れ,干渉縞を投影すると,アゾベンゼン薄膜の表面に周期的な溝構造(表面レリーフ)が出来ることが発見された.我々は,アゾベンゼンを側鎖に持つ高分子材料による光回折光学素子の研究を開始し,表面レリーフを用いた機能性光拡散板の開発に初めて成功した.同時に,この材料系を用いて,ホログラムの記録再生にも成功し,光記録材料としての有効性も示した.また,加熱によりホログラムの消去が可能であることも確認した.この研究を行う過程で,表面レリーフホログラムにコロナ帯電をさせると,回折効率が著しく増加する現象を発見した.本研究では、アゾベンゼン高分子薄膜上に表面レリーフ形のホログラムを形成し,これをコロナ帯電させることでレリーフ深さを増大させ,回折効率をほぼ理論限界である30%程度まで向上することが出来ている.この結果を踏まえ,最適なホログラム作成条件の探索とコロナ帯電を含む自動ホログラム作成装置の開発を,主として研究した.アゾベンゼンは光を照射することで分子がトランス体からシス体への異性化する代表的な分子である。この現象の他に、光異性化による分子の体積変化によると見られる現象が現れ、干渉縞を投影すると、アゾベンゼン薄膜の表面に周期的な溝構造(表面レリーフ)が出来ることが発見された。我々は、アゾベンゼンを側鎖に持つ高分子材料による光回折光学素子の研究を開始し、ホログラムの記録再生にも成功し、光記録材料としての有効性も示した。また、加熱によりホログラムの消去が可能であることも確認した。この研究を行う過程で、表面レリーフホログラムにコロナ帯電させると、回折効率が著しく増加する現象を発見した。本研究では、アゾベンゼン高分子薄膜上に表面レリーフ形のホログラムを形成し、これをコロナ帯電させることでレリーフ深さを増大させ、回折効率をほぼ理論限界まで向上することが出来ている。この結果を踏まえ、最適なホログラム作成条件の探索とコロナ帯電を含む自動ホログラム作成装置の開発を、主として研究した。また,このレリーフ構造をコピーする方法に成功し、量産化の可能性を示した。
アジア地域の熱帯林生態系の変貌過程と温室効果ガスの動態

熱帯雨林研究においては、東マレーシア・サラワクの生態系長期観察区の50ヘクタール・プロットにおいて、マークした立木総数は35万本以上、全種数1500種以上と推定、280本以上の立木の季節生長の精密測定などランビル国立公園の熱帯雨林が生物多様性(種多様性)の高い、原生的な東南アジア型の熱帯雨林であることを確認した。植物の分布から屋根/谷型土壌を植生が微妙に棲みわけていること、それを伝統的な地域住民が見分けて持続的な焼畑をおこなってきていたことなどを確認した。また2基のツリータワー、300mにわたる地上3040メートルのウオ-クウエイおよびフィールドラボラトリ-を建設し、森林の垂直構造と生物季節、着生・寄生植物、鳥や昆虫などの動物と植物との相互作用を調査した。熱帯湿地林においては、南タイナラチワの湿地林の中に建設した観察タワーと測地調査により、特異性の高い森林生態系が成立しており、常緑広葉樹の混交林を構成する木本植物は板根、呼吸根などの空中根を発達させており、多彩なツル植物が樹幹にからみつき、植生の貧弱な林床には特殊なシダ植物やヤシ類が繁茂していることを明らかにした。森林破壊の環境に及ぼす影響を知るため、観測タワーを利用し、微気象法による植物群落と大気の間の熱交換及びガス交換をモニターして、湿地林が破壊されると熱・水分・炭酸ガスなどの交換特性に変化を生じ、とりわけ乾季において大きな変化となることがわかった。また放棄された泥炭湿地に森林を再生する試みとしてMelaleuca等湿地性の木本の導入を試みている。温室効果ガス発生については、タイ、インドネシアの代表的水田6ケ所及びタイの湿地林からのメタン発生を経時的の測定し、その年間発生量が赤黄色ポドゾル土で著しく大きく、酸性硫酸塩土できわめて少ないこと、湿地林からは水田の6分の一程度の年間メタン発生量が認められることを示した。
従来技術の壁を超える「緊急地震超速報」による最速地震検知網の構築

本研究の目的は,期間内に地震断層運動による地球磁場変動の観測例を収集し,地球磁場観測による最速緊急地震警報網の実現可能性を明らかにすることである。本研究の最大のポイントは地震断層運動に伴う磁場変化信号を出来るだけ多くの地震について収集することにある。3.11東北大地震の余震が今後発生することと予想される福島県いわき市を集中観測領域とし,周辺の活断層直近に高温超電導SQUIDを用いた超高感度磁力計を設置し観測網を構築する。本年度は,このうち以下の課題に取り組んだ。1.引き続き2号機の安定稼動,2.引き続きSQUID磁力計1号機,2号機の並行観測,3.野外SQUID磁力計による観測信号のポスト信号処理・雑音低減処理手法を精度向上,4. SQUID磁力計3号機の調整,あわせて,5.これまでの観測データを用いた地震発生時の磁場変化の解析・評価,6.機械学習を取り入れたマルチサイトの磁場信号推定を実施,7.新観測点の調整を行い,低雑音環境での観測を実施した。マルチサイト磁場推定については,ニューラルネットワークによる学習をベースとした手法を開発し,従来法に比べて,高い精度の推定ができることが明らかとなった。不慮の出来事により,研究チームの構成と研究計画の一部変更が必要となり,3号機の観測期間が短くなり,さらなるデータ記録と検討が必要である。今後としては,並行観測による磁力計の評価と観測データの蓄積が必要となる。不慮の出来事により,研究チームの構成と研究計画の一部変更が必要となり,3号機の観測期間が短くなった.次年度も引き続き,さらなるデータ記録と検討を行う必要がある。今後は,引き続きの安定した連続観測体制の維持,高精度SQUID3成分磁力計の設置・稼動・評価を予定している。さらに,雑音低減処理・信号検知のための処理方法のブラッシュアップ,および機械学習を取り入れた磁場信号推定の安定性を向上させる。また,地震発生時の対象信号の検出法の検討を引き続き行う。3.11東北大地震の余震が今後多数発生することと予想される福島県いわき市を集中観測領域とし,周辺の活断層直近に高温超電導SQUIDを用いた超高感度磁力計を複数台設置し観測網を構築する。1.試作機であるSQUID磁力計1号機の安定稼動のための検討,2.比較校正機として,FG磁力計を設置し,観測を開始,3.高精度化させたSQUID磁力計2号機を設置し,観測を開始,4.あわせて,各磁力計による観測信号の解析・評価を行った。今後としては,引き続きの安定した連続観測体制と信号検出法の検討,そして,3号機の開発を予定している。1. SQUID磁力計1号機の更なる安定稼動,2. SQUID磁力計1号機の観測信号のポスト処理,3. SQUID磁力計2号機の安定稼動,4. SQUID磁力計2号機の設計と試作開始,あわせて,5.引き続き各磁力計による観測信号の解析・評価を行った。今後としては,引き続きの安定した連続観測体制と信号検出法の検討,そして,3号機の設置・稼動・評価・検討を予定している。磁力計の安定稼動を継続し,設置した磁力計について詳細評価を行った。安定した野外連続観測を維持できている。信号検知のための処理方法,および機械学習を取り入れた磁場信号推定の検討.本研究の目的は,期間内に地震断層運動による地球磁場変動の観測例を収集し,地球磁場観測による最速緊急地震警報網の実現可能性を明らかにすることである。1. SQUID磁力計1号機,2号機の安定稼動,2. SQUID磁力計1号機,2号機の並行観測,3.野外SQUID磁力計による観測信号のポスト信号処理・雑音低減処理,4. SQUID磁力計3号機の試作,あわせて,5.引き続き各磁力計による観測信号の解析・評価を行った。また,新たに観測点を設置して,低雑音環境での観測を開始した。今後としては,引き続きの安定した連続観測体制と信号検出法の検討,そして,3号機の評価・検討を予定している。磁力計の安定稼動を継続し,設置した磁力計について評価。新観測点の整備,安定した野外連続観測を維持。

雑音低減処理・信号検知のための処理方法,および機械学習を取り入れた磁場信号推定の検討。本研究の目的は,期間内に地震断層運動による地球磁場変動の観測例を収集し,地球磁場観測による最速緊急地震警報網の実現可能性を明らかにすることである。本研究の最大のポイントは地震断層運動に伴う磁場変化信号を出来るだけ多くの地震について収集することにある。3.11東北大地震の余震が今後発生することと予想される福島県いわき市を集中観測領域とし,周辺の活断層直近に高温超電導SQUIDを用いた超高感度磁力計を設置し観測網を構築する。本年度は,このうち以下の課題に取り組んだ。1.引き続き2号機の安定稼動,2.引き続きSQUID磁力計1号機,2号機の並行観測,3.野外SQUID磁力計による観測信号のポスト信号処理・雑音低減処理手法を精度向上,4. SQUID磁力計3号機の調整,あわせて,5.これまでの観測データを用いた地震発生時の磁場変化の解析・評価,6.機械学習を取り入れたマルチサイトの磁場信号推定を実施,7.新観測点の調整を行い,低雑音環境での観測を実施した。マルチサイト磁場推定については,ニューラルネットワークによる学習をベースとした手法を開発し,従来法に比べて,高い精度の推定ができることが明らかとなった。不慮の出来事により,研究チームの構成と研究計画の一部変更が必要となり,3号機の観測期間が短くなり,さらなるデータ記録と検討が必要である。今後としては,並行観測による磁力計の評価と観測データの蓄積が必要となる。不慮の出来事により,研究チームの構成と研究計画の一部変更が必要となり,3号機の観測期間が短くなった.次年度も引き続き,さらなるデータ記録と検討を行う必要がある。2号機を設置し,観測を開始できた。設置した磁力計について評価を行った。安定した野外連続観測を維持できている。今後は,引き続きの安定した連続観測体制の維持,高精度SQUID3成分磁力計の設置・稼動・評価を予定している。また,地震発生時の対象信号の検出法の検討を引き続き行う。今後は,引き続きの安定した連続観測体制の維持,高精度SQUID3成分磁力計の稼動・評価を予定している。さらに,雑音低減処理・信号検知のための処理方法のブラッシュアップ,および機械学習を取り入れた磁場信号推定の安定性を向上させる。今後は,引き続きの安定した連続観測体制の維持,SQUID磁力計3号機(3成分・高感度)の開発を予定している。また,地震発生時の対象信号の検出法の検討を行う。SQUID磁力計の開発スケジュールの修正によるSQUID磁力計の開発スケジュールの修正による。本研究課題については,最終年度(平成29年度)において不慮の出来事が発生したため,研究役割分担の変更を余儀なくされた.スケジュールを組みなおし研究を進めているが,現時点では計測データの蓄積およびデータ解析が不十分なため.次年度は,データの蓄積と解析を主に実施する予定である.
複合組織内共有データの一覧性と検索性を向上させるブラウジング指向ポータルの実現

自治体や大学など,異なる業務部門の集まる複合組織内で,ネットワークに繋がった計算機上の共有データを統合し,その一覧性と検索性の強化を両立した新しいタイプのポータルの実現を目指し,そのために共有データ収集を少ないコストで効率的に行える収集システムの構築を行った.共有データの収集には,多くの場合,共有データを管理するシステムの様式に合わせて,データを提供してもらう.しかしながら,通常と異なる様式に合わせる負担がデータ収集を妨げる要因となる.本研究では,組織内の非定型の共有データをそのまま提供してもらうだけで,共有利用に供する形式で蓄積するための方策を探って実現した.対象としたデータは,実施機関である大学での会議議事概要である.各部局,会議,あるいは作成者によって様々な形式が存在するこれら概要から自動的に,後の検索のための必須項目(会議名,開催日時,開催場所,出席者,欠席者)を抽出する方法を,概要の各行について必須項目毎に作成した決定木の利用により定式化した.抽出精度に関わる属性の設定は,必須項目ごとに行い,実用に耐えると考えられるレベルの精度を実験にて確認した.また,収集データを作成者が負担なく確認,修正できるインタフェースデザインを勘案し,実現した.抽出したデータのサーバへの蓄積とその検索の道筋も立てた.ここでのデータ抽出方法は,通常の業務内で生まれる組織内の共有データを,収集の負担を作成者に負わせずに行える利点を有し,他のデータ抽出システム構築にも活かすことが可能で,学内共有データ用のポータル実現に向けた足がかりとなる.自治体や大学など,異なる業務部門の集まる複合組織内で,ネットワークに繋がった計算機上の共有データを統合し,その一覧性と検索性の強化を両立した新しいタイプのポータルの実現を目指し,そのために共有データ収集を少ないコストで効率的に行える収集システムの構築を行った.共有データの収集には,多くの場合,共有データを管理するシステムの様式に合わせて,データを提供してもらう.しかしながら,通常と異なる様式に合わせる負担がデータ収集を妨げる要因となる.本研究では,組織内の非定型の共有データをそのまま提供してもらうだけで,共有利用に供する形式で蓄積するための方策を探って実現した.対象としたデータは,実施機関である大学での会議議事概要である.各部局,会議,あるいは作成者によって様々な形式が存在するこれら概要から自動的に,後の検索のための必須項目(会議名,開催日時,開催場所,出席者,欠席者)を抽出する方法を,概要の各行について必須項目毎に作成した決定木の利用により定式化した.抽出精度に関わる属性の設定は,必須項目ごとに行い,実用に耐えると考えられるレベルの精度を実験にて確認した.また,収集データを作成者が負担なく確認,修正できるインタフェースデザインを勘案し,実現した.抽出したデータのサーバへの蓄積とその検索の道筋も立てた.ここでのデータ抽出方法は,通常の業務内で生まれる組織内の共有データを,収集の負担を作成者に負わせずに行える利点を有し,他のデータ抽出システム構築にも活かすことが可能で,学内共有データ用のポータル実現に向けた足がかりとなる.自治体や大学など異なる業務部門の集まる複合組織内の共有データを統合し,ディレクトリ構造の性質を利用したデータの一覧性と検索性の強化を両立した新しいタイプのポータルの実現を目指している.今年度は,1.ネットワークに繋がった計算機上の共有データの収集とそのキーワード抽出法に関する検討を行なった.また,2.適合可能性示唆機構を組み込んだブラウジング用ナビゲータのプロトタイプ構築について,そのデザインを行なった.1については,購入した演算サーバ上で,大学等からの情報発信支援のための学術機関リポジトリ構築ソフトウェアの利用を通じて,共有データの収集方法の検討を行なった.また,適合可能性示唆には,ブラウジング過程で適合(および不適合)と判断されたデータと未参照データとの関連性を測る必要がある.そのためのキーワードの準備に関して,データの中およびディレクトリ構造上でのパス名からの抽出法に加えて,データ作成者や利用者によるキーワード付加を容易に実現する方法について,ネットワーク上の複数ユーザによる画像への注釈付加支援方法を参考に定式化を行なった.2については,ユーザとの容易なインタラクションを可能にすることに主眼をおいて,ディレクトリとデータを探しやすいブラウザについて,電子図書館用のブラウザの試作を通じてデザインの検討を行なった.今後は,これまでの検討内容を踏まえ,ナビゲータプロトタイプの構築を行う.その際,(1)ディレクトリやデータの階層関係を容易に捉えられ,(2)ブラウジング過程で適合可能性の高いデータの示唆をユーザが容易に理解できるようにすることに主眼をおく.また,ポータルの実現を行ない,プロトタイプについての評価・分析を行った上で成果を発表する.自治体や大学など,異なる業務部門の集まる複合組織内で,ネットワークに繋がった計算機上の共有データを統合し,その一覧性と検索性の強化を両立した新しいタイプのポータルの実現を目指した.

そのために共有データ収集を少ないコストで効率的に行える収集システムを行った.共有データの収集には,多くの場合,共有データを管理するシステムの様式に合わせて,データを提供してもらう.しかしながら,通常と異なる様式に合わせる負担がデータ収集を妨げる要因となる.本年度の研究では,組織内の非定型の共有データをそのまま提供してもらうだけで,共有利用に供する形式で蓄積するための方策を探って実現した.対象としたデータは,実施機関である大学での会議議事概要である.各部局,会議,あるいは作成者によって様々な形式が存在するこれら概要から自動的に,後の検索のための必須項目(会議名,開催日時,開催場所,出席者,欠席者)を抽出する方法を,概要の各行について必須項目毎に作成した決定木の利用により定式化した.抽出精度に関わる属性の設定は,必須項目ごとに行い,実用に耐えると考えられるレベルの精度を実験にて確認した.また,収集データの確認を作成者が負担なく確認,修正できるインタフェースデザインを勘案し,実現した.修出したデータのサーバへの蓄積とその検索の道筋も立てた.ここでのデータ抽出方法は,通常の業務内で生まれる組織内の共有データを,収集の負担を作成者に負わせずに行える利点を有し,他のデータ抽出システム構築にも活かすことが可能で,学内共有データ用のポータル実現に向けた足がかりとなる.
高熱流束機器開発

将来の核融合炉における高熱流束機器のプラズマ対向材料として,耐損耗に優れ,水素吸蔵の少ない高Z材料,とくにタングステンが注目を集めている。このタングステン材料について,その製作法,熱特性,プラズマ照射による水素同位体,ヘリウム吸蔵特性について多様な材料,条件にわたって試作開発,実験を行い,以下の成果を得た。1.炭素材料表面へのコーティングについて,表面形状の工夫により熱膨張率の不整合に起因する問題解決の方法を示した。具体的にはC/C複合繊維材表面を溝を切ることによって繊維方向に分割し,50mm x 60mm,35mm x 60mmの2つのコーティング材試作に成功した。その結果,大型で活熱伝導率の高いタングステンコーティング素材製作の見通しを得ることができた。2.タングステンバルク材,あるいはタングステン被覆炭素材の無酸素銅へのロウ付けを試み,熱負荷試験を実施した。15MW/m^2まで熱特性の劣化がないという結果が得られ,接合法の見通しが開かれたが,表面の亀裂発生など,問題点も明らかになった。3.多層のレニウム中間層を持つ試験材料を製作し,系統的な熱負荷試験とその後の分析を実施した。レニウム中間層がコーティング膜界面のカーバイド化,脆化を抑える効果を果たしていることを確認し,その効果の許容限界として1300°Cという量的な指針を得た。4.水素,およびヘリウム吸蔵特性に,プラズマ照射による表面改質,ブリスター生成,あるいは照射以前の素材の結晶構造が影響を与えていることを実験的に明らかにし,その定量的な評価についてはより詳細な研究が必要であることを明らかにした。総合的に見て,当初設定した方針に沿って材料開発と評価試験,プラズマ照射実験をほぼ計画どおり実施し,所期の目標を達成したということができる。今後の方向,課題についても,重要な指針を得ることができた。炭素材(黒鉛材,炭素繊維複合材)を基板とし,レニウム中間層をもつタングステン・プラズマスプレイコーティング材料を試作し,電子ビーム源による熱負荷試験を九州大学にて行なった。熱負荷条件は4.5MW/m^2以下,20秒照射,最高温度は2800°Cであった。焼結タングステン材料と異なるプラズマスプレイコーティング材料においても,表面温度1200°C以上で,タングステンの再結晶化が起こることを確認した。再結晶化の緒頃温度より十分低い条件では表面に亀裂が発生しないこと,あるいは発生しても亀裂が成長しないことを確認した。最大熱負荷時にコーティング層と基盤の間の境界層の破壊がおこること,炭化タングステン層が境界領域に生成されていることを確認した。これらの試験結果を踏まえ,レニウム中間層の果たす役割を定量的に明らかにするため,レニウム層の条件を変えた数種類の試験体製作を行った。また,レニウム中間層のないプラズマスプレイコーティング材料を製作し,中間層のある材料との特性比較を行なう準備を完了した。タングステン材料と銅冷却管の銀を使わないろう付け方式を茨城大で試み,1000°Cより少し高い温度で良好な接合条件を得られる見通しがついた。核融合プラズマ実験装置への適用条件評価のため,ユーリッヒ研究所(ドイツ)のビール博士を招聘し,テキサトールトカマクでの実験結果について詳しい報告を聞いた。今年度は初年度のため,論文を投稿するまでには到らなかったが,平成14年度に開催される第15回プラズマ表面相互作用国際会議での論文発表を準備し,発表の受理通知を受けている。平成13年度までの成果を踏まえ、引き続きコーティング材料試作を行った。

真空プラズマスプレイコーティング材については,レニウム層あり,なしの複数種材料を製作し、断面境界層を観察した。複数の層を持つ場合、カーバイド化は最初のタングステン層でとどまり、これが炭素拡散の障壁になることが期待される。大気圧プラズマスプレイコーティング法の評価をユーリッヒ研と協力して実施しつつあるが、適切なコーティング層が得られるまでには至っていない。CC材へのコーティング試作については、タングステンとの熱膨張率のずれによるクラック生成を防止するため、15mm間隔で表面に溝を切ったCC基板を製作した。最大60mmx50mmの基板へのコーティングを試みつつある。電子ビーム照射による熱負荷試験では、銅冷却管にロウ付けされた試験体について、平方メートルあたり10MW14MWの範囲で熱負荷試験を実施した。ロウ材として銀を含まない純チタンロウを使用した場合と、銀ロウを使用した場合を比較した。基板としては等方性黒鉛材とCC材を用いた。いずれの場合も、熱負荷に対するタングステンコーティング層表面温度の応答はほぼ線形であり、予測の範囲内にある。CC材基板のものが黒鉛材基板のものよりも熱伝導率のよい分だけ表面温度を下げることができる。電子顕微鏡による熱負荷試験後の表面変化観察を行った結果、プラズマスプレイ法によるコーティング層においても、再結晶化は1400°C以上で起こることが確認された。タングステンの炉心プラズマ、周辺プラズマに与える影響評価では、テキサトールトカマク実験の水素放射データの解析を行った結果、表面温度1200K-1400Kにおいて放出される水素は原子上であることを裏付けるデータが得られた。コーティング材料試作では,熱伝導率の優れている炭素繊維複合材料(CC材)へのプラズマスプレイコーティングをみ,60mm×50mmの基板へのコーティングに成功した。タングステンとの熱膨張率のずれによるクラック生成を防止するため、CC基板に15mm間隔で表面に溝を切ったことが成功の要因である。50mmの方回へは基板の製作条件で決まっており,これ以上大きくはできないが,60mmの方向へは原理的に無限に大きな材料が可能であることを示した。また,今年度は極限熱負荷条件でのタングステン表面の挙動を調べる実験をドイツとの共同研究で実施した。この実験には,熱源として電子ビームを,ターゲットとして12mm x 12mm,厚さ5mmの試験片を用い,界面構造の異なる2種類の材料について試料中央部4mm x 4mmに0.8- 4.0GW/m2の負荷を5-20ms集中させる方法をとった。初期的な結果で,確定的なことは言えないが,界面の条件で表面のタングステンの飛散が始まる臨界条件が異なる傾向が見られた。また,電子ビーム照射後の表面と断面の観察を行っており,熱負荷による溶融,断面への亀裂の発生状況を調べている。準定常的な熱負荷実験は九州大学で継続された。温度及び保持時間が、1400°C、60分では、界面の構造は変化せず、Re/W多層構造は、CFCからVPS-Wへ炭素が拡散することを抑制していることがわかった。ところが、温度及び保持時間が、1600°C及び10分の場合には、Re/Wの多層構造が消失し合金を形成しており、VPS-Wの部分には、約15μm程度の厚みの新しい相が形成されていた。
ＧＩＳを用いた石川県縄文時代遺跡のデータベース構築と分析

1.遺跡データベース既刊の調査報告書・市町村史等に基づいて、石川県の縄文時代遺跡のデータベースを作成した。遺跡データベースの対象としたものは遺構を検出した遺跡だけではなく、包含層出土資料や表採資料など縄文時代の遺構・遺物が確認できる遺跡とし、平成25年度末までの時点において把握可能であった530遺跡のデータを用いた。遺跡データベースの項目は、立地、標高、国土座標、時期(土器編年に基づいて細分)、遺構の有無と種類等である。石川県の縄文時代遺跡のデータベース作成により、当地域の縄文時代研究の基礎資料となったが、作成していくなかで用語等の統一や既刊の調査報告書・市町村史等の記載内容の再検討が必要な部分もあり、今後の課題としたい。2. GISを用いた分析遺跡のデータについては、GIS(地理情報システム)のソフトウェアを用いて、時期ごとの立地の特徴や傾向、遺跡密度の変化等を把握した。今回は基礎的な分析であったが、当地域の遺跡動態等を考えるうえで有意義な情報を得ることができた。
輝炎形成開始近傍領域におけるすす粒子生成機構

本研究は,メタン・空気予混合ふく射制御火炎を対象として,気体分子しか存在しない発熱反応帯とすす粒子が存在する輝炎との間に存在する非発光領域に焦点を絞り,すす粒子生成過程を明らかにするものである.これまでの研究では,すす粒子生成に大きく関与していると考えられるイオンに注目し,静電探針(ダブルプローブ)法により火炎内のイオン濃度の測定を行うと共に,すす粒子の前駆物質と考えられる多環芳香族炭化水素の濃度測定を行った.平成13年度は,多環芳香族炭化水素の濃度分布測定の範囲を非発光領域のみならず,輝炎内部にまで拡大して,温度分布測定と合わせて各種金属触媒を設置した場合の固体炭素粒子生成に関する検討を行った.その結果,以下の実験結果が得られた.(1)輝炎開始領域にチタン触媒を設置すると,発熱反応体と輝炎の間にある非発光領域が拡がる.(2)輝炎開始領域にニッケル触媒を設置すると,発熱反応体は触媒の下流側に移動する.これは,輝炎内の一酸化炭素,二酸化炭素及び水素が反応して,メタン,水蒸気などに変化(シフト反応)が生じているためと考えられる.(3)Fe/Mo触媒を用いた場合,当量比や流速により性質の固体炭素が生成する.(4)触媒を用いない場合,輝炎を呈し,かつ火炎温度が高い条件において,炭素原子のみで形成される固体炭素の一種であるフラーレンが生成している.以上の結果,チタン触媒を輝炎内に設置した場合,非発光領域が拡がることより,すす粒子生成機構を解明するための実験法として適していることを明らかにした.また,触媒を用いない場合,火炎温度が高いと脱水素反応などにより固体炭素が生成することを示した.本研究は,メタン・空気予混合ふく射制御火炎を対象として,気体分子しか存在しない発熱反応帯とすす粒子が存在する輝炎との間に存在する非発光領域に焦点を絞り,すす粒子生成過程を明らかにするものである.これまでの研究では,すす粒子生成に大きく関与していると考えられるイオンに注目し,静電探針(ダブルプローブ)法により火炎内のイオン濃度の測定を行うと共に,すす粒子の前駆物質と考えられる多環芳香族炭化水素の濃度測定を行った.平成12年度は,多環芳香族炭化水素の濃度分布測定の範囲を非発光領域のみならず,輝炎内部にまで拡大して,温度分布測定と合わせて多環芳香族炭化水素の反応過程の検討を行った.その結果,以下の実験結果が得られた.(1)メタンの酸化領域においてアセチレンとほぼ同時期にベンゼンは生成・増加し,最高火炎温度の下流側の輝炎内部ではほぼ一定となる.(2)フェニルアセチレン及びナフタレンはベンゼンより遅れて生成・増加し,ベンゼンの濃度が一定となる領域(輝炎内部)で最大となり,急激に減少する.(3)フェニルアセチレンはスチレンより遅れて生成し輝炎内部ではほぼ一定となる.(4)トルエン及びインデンの濃度分布はナフタレンとほぼ同じ分布となる.以上の結果,アセチレンやベンゼンは多環芳香族炭化水素の生成に大きく関与していると共に,フェニルアセチレン,トルエン,インデンやナフタレンはすす粒子の成長過程に大きく関与しているものと考えられる。本研究は,メタン・空気予混合ふく射制御火炎を対象として,気体分子しか存在しない発熱反応帯とすす粒子が存在する輝炎との間に存在する非発光領域に焦点を絞り,すす粒子生成過程を明らかにするものである.これまでの研究では,すす粒子生成に大きく関与していると考えられるイオンに注目し,静電探針(ダブルプローブ)法により火炎内のイオン濃度の測定を行うと共に,すす粒子の前駆物質と考えられる多環芳香族炭化水素の濃度測定を行った.平成13年度は,多環芳香族炭化水素の濃度分布測定の範囲を非発光領域のみならず,輝炎内部にまで拡大して,温度分布測定と合わせて各種金属触媒を設置した場合の固体炭素粒子生成に関する検討を行った.その結果,以下の実験結果が得られた.(1)輝炎開始領域にチタン触媒を設置すると,発熱反応体と輝炎の間にある非発光領域が拡がる.(2)輝炎開始領域にニッケル触媒を設置すると,発熱反応体は触媒の下流側に移動する.これは,輝炎内の一酸化炭素,二酸化炭素及び水素が反応して,メタン,水蒸気などに変化(シフト反応)が生じているためと考えられる.(3)Fe/Mo触媒を用いた場合,当量比や流速により性質の固体炭素が生成する.(4)触媒を用いない場合,輝炎を呈し,かつ火炎温度が高い条件において,炭素原子のみで形成される固体炭素の一種であるフラーレンが生成している.以上の結果,チタン触媒を輝炎内に設置した場合,非発光領域が拡がることより,すす粒子生成機構を解明するための実験法として適していることを明らかにした.また,触媒を用いない場合,火炎温度が高いと脱水素反応などにより固体炭素が生成することを示した.
内リンパ水腫形成におけるバゾプレッシンの役割に関する研究

バゾプレッシン(VP)負荷実験: Whister ratにVPを皮下に埋めたosmotic mini pumpで慢性投与した。形態学的には蝸牛に内リンパ水腫が発症した。分子生物学的には、蝸牛と内リンパ嚢のAquaporin2(AQP2)mRNAの発現量をReal-time RT-PCR法によって検討した。AQP2のmRNAは蝸牛、内リンパ嚢とも発現し、バソプレッシン負荷によってその発現量は増加した。V_2-アンタゴニスト負荷実験:実験的内リンパ水腫の鼓室階にV_2-アンタゴニスト(OPC-31260)または生理食塩水を浸透圧ミニポンプで投与して内リンパ腔の容積変化を比較検討した。形態的には、生理食塩水の鼓室階投与では著明な内リンパ水腫が観察されるが、OPC-31260の負荷動物ではライスネル膜は著明に進展しているが、内リンパ腔は虚脱を示した。OPC-31260の経静脈投与は蝸牛、内リンパ嚢ともAQP2 mRNAの発現を抑制した。前庭眼反射計測実験:モルモットの振子様回転中の前庭眼反射を記録するシステムを開発した。そのシステムの要約は、1)眼球の動きを赤外線カメラによってビデオ記録する。2)録画された眼球の瞳孔を楕円近似法によりコンピュータ解析し、眼球の回転角度および回転速度を検出する。3)得られた眼球回転速度より緩徐相と急速相を判別する。4)眼振緩徐相速度とターンテーブルの回転角速度よりVORゲインを計測、グラフ化する。開発したこのシステムを使ってモルモットの振子様回転中の前庭眼反射の記録を試みた。その結果、以下の点を留意すればモルモットの前庭眼反射は容易に分析可能であることが判明した。すなわち、瞳孔を赤外線カメラによって正確に識別するには、有色モルモットを用いる必要があること、瞬きのアーチファクトを避けるためには顔面神経ブロックを行って瞬目反射を抑止する必要があることの2点であった。V_2-アンタゴニスト負荷実験:内リンパ嚢を電気的に焼灼して作成した実験的内リンパ水腫の鼓室階にV_2-アンタゴニスト(OPC-31260)または生理食塩水を浸透圧ミニポンプで投与して内リンパ腔の容積変化を比較検討した。定量解析でも、ライスネル膜の進展度は両者間に差はないが、内リンパ腔容積はV_2-アンタゴニストで有意に減少していた。Aquaporin2(AQP2)mRNAの定量解析:蝸牛と内リンパ嚢のAQP2 mRNAの発現量をバソプレッシン負荷前後でReal-time RT-PCR法によって比較した。バゾプレッシン(VP)負荷実験:Whister ratにVPを皮下に埋めたosmutic mini pumpで慢性投与した。

AQP2のmRNAは蝸牛、内リンパ嚢とも発現し、バソプレッシン負荷によってその発現量は増加した。V_2-アンタゴニスト負荷実験:実験的内リンパ水腫の鼓室階にV_2-アンタゴニスト(OPC-31260)または生理食塩水を浸透圧ミニポンプで投与して内リンパ腔の容積変化を比較検討した。形態的には、生理食塩水の鼓室階投与では著明な内リンパ水腫が観察されるが、OPC-31260の負荷動物ではライスネル膜は著明に進展しているが、内リンパ腔は虚脱を示した。OPC-31260の経静脈投与は蝸牛、内リンパ嚢ともAQP2 mRNAの発現を抑制した。
MHCクラスIII領域のゲノム進化及びテネイシンXの機能解析

我々は新規の細胞外マトリックスである、テネイシンX(TNX)の機能解析と分子進化的研究を行ってきた。TNXは全長約70kbの遺伝子にコードされ、分子量約450kDaの巨大な多機能型タンパク質である。TNXの生体内機能を明らかにするために、酵母を用いたtwo-hybrid法によりTNXと結合する分子の探索を行った。その結果血管内皮増殖因子であるVEGF-Bが得られた。生化学的な手法によってもTNXとVEGF-Bの結合が確認され、TNXはVEGF-Bの二つのオルタナティブスプライス・フォームであるVEGF-B_<186>、VEGF-B_<167>共に結合することが示された。VEGF-BはTNXと、VEGF-Bレセプター(VEGFR-1)の結合部位とは異なる領域で結合することが明らかとなり、VEGF-Bを介してTNXとVEGFR-1は三者複合体を形成することが示された。次に、ECV304細胞を用いて[^3H]-チミジンの取り込み実験によりVEGF-Bの増殖促進活性におけるTNXの効果を調べた。その結果全長のTNX、VEGF-B共存下では、VEGF-Bのみに比べ、細胞増殖活性が約5.4倍に促進することが明らかとなった。TNXは血管周囲でその発現が高く、TNXの機能としてVEGF-Bとの結合による血管形状の制御が示唆される。次に我々は、TNXの遺伝子発現の調節機構の解析を目指し、プロモーター領域の解析を行った。まずマウスTNX遺伝子のプロモーター領域約3kbのデレーションクローンを作成しルシフェラーゼアッセイにより、プロモーター活性を測定した。その結果、TNXの遺伝子発現を正(誘導)に調節する領域として-141から-136の領域を同定し、転写因子Sp1結合配列に相同性を持つことが明らかとなった。次にSp1がこの-141から-136の領域に結合していることを生化学的に明らかにするために、ゲルシフトアッセイを行った。その結果正に調節する領域にはSp1が結合することが生化学的にも明らかとなり、TNX遺伝子の転写制御にSp1が関与することが明らかとなった。本年度においては、主にテネイシンX(TNX)の機能解明に向け、まず細胞外でTNXと結合する分子の同定を酵母two-hybridの系を用いて明らかにした。マウスTNXに特異性の高い配列であるフィブロネクチン・タイプIII(FNIII)配列をbaitとして、酵母two-hybridの系を用いHcLa細胞由来cDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、TNXのFNIII領域に結合する因子として血管内皮増殖因子(VEGF)のメンバーの一つであるVEGF-B_<186>を同定した。VEGF一B_<186>のTNX・FNIIIとの結合には、VEGF-Bの二つのアイソフォーム(VEGF-B_<186>とVEGF-B_<167>)に共通の配列であるN末端から137aaが必要であることが明らかとなった。

またTNXの、VEGF-B_<186>との結合配列の決定を行ったところ、VEGF-B_<186>に結合するのはbaitに用いたFNIII配列のところのみで、TNXの他の領域たとえばヘプタッド・リピート領域、フィブリノーゲン様領域にはVEGF-Bは結合しないことが明らかとなった。さらにTNXの遺伝子発現の制御機構を明らかにする目的で、TNXのプロモーター領域の解析を行った。マウスTNXのプロモーター領域をレポーター遺伝子に結合させ、293T細胞に遺伝子導入をおこない、レポーター遺伝子の活性を目安にし、TNXのプロモーター活性を測定した。その結果-1333から-1032の領域にTNXの転写を抑制する活性があり、また-1032から-154の領域はTNXの転写に必須の因子が結合する可能性のある領域であることが明らかとなった。今後、TNX遺伝子の遺伝子発現を調節している因子の同定を試みる予定である。我々は新規の細胞外マトリックスである、テネイシンX(TNX)の機能解析と分子進化的研究を行ってきた。TNXは全長約70kbの遺伝子にコードされ、分子量約450kDaの巨大な多機能型タンパク質である。TNXの生体内機能を明らかにするために、酵母を用いたtwo-hybrid法によりTNXと結合する分子の探索を行った。その結果血管内皮増殖因子であるVEGF-Bが得られた。生化学的な手法によってもTNXとVEGF-Bの結合が確認され、TNXはVEGF-Bの二つのオルタナティブスプライス・フォームであるVEGF-B_<186>、VEGF-B_<167>共に結合することが示された。また、VEGF-BはTNXと、VEGF-Bレセプター(VEGFR-1)の結合部位とは異なる領域で結合することが明らかとなり、VEGF-Bを介してTNXとVEGFR-1は三者複合体を形成することが示された。次に、ECV304細胞を用いて[^3H]-チミジンの取り込み実験によりVEGF-Bの増殖促進活性におけるTNXの効果を調べた。その結果全長のTNX、VEGF-B共存下では、VEGF-Bのみに比べ、細胞増殖活性が約5.4倍に促進することが明らかとなった。TNXは血管周囲でその発現が高く、TNXの機能としてVEGF-Bとの結合による血管形成の制御が示唆される。次に我々は、TNXの遺伝子発現の調節機構の解析を目指し、プロモーター領域の解析を行った。まずマウスTNX遺伝子のプロモーター領域約3kbのデレーションクローンを作成しルシフェラーゼアッセイにより、プロモーター活性を測定した。その結果、TNXの遺伝子発現を正(誘導)に調節する領域として-141から-136の領域を同定し、転写因子Sp1結合配列に相同性を持つことが明らかとなった。次にSp1がこの-141から-136の領域に結合していることを生化学的に明らかにするために、ゲルシフトアッセイを行った。その結果正に調節する領域にはSp1が結合することが生化学的にも明らかとなり、TNX遺伝子の転写制御にSp1が関与することが明らかとなった。
重い典型元素配位子を有する遷移金属錯体の合成と新しい触媒活性の創出

我々の研究室で開発してきた遷移金属錯体を用いた、有機化合物中の強い結合(有機ニトリル中のC-CN結合、シアナミド中のN-CN結合、シアナート中のO-CN結合など)の切断反応に関する知見をもとに、強い結合であるシリルシアニド中のSi-CN結合切断反応に挑戦した。シクロペンタジエニル環およびその誘導体を配位子とする鉄、モリブデン、およびタングステン錯体を触媒前駆体として用いて、^tBuMe_2SiCNと種々のヒドロシラン(R_3SiH:R3=Et3, ^nPr_3, ^nBu_3, ^nHex_3, ^iPr_3, Me_2Ph,MePh2,Ph3,PhCH_2Me_2)との反応を検討した。その結果いずれの場合も、^4BuMe_2SiHとR_3SiCNが生成することを見出した。これより、Si-CN結合が切断されていることが明らかとなった。なかでも、CpFe(CO)2Me:tBuMe2SiCN:Et3SiHを1:10:100のモル比で反応させた場合にTONが6.2となることが分かった。以前我々の研究室で鉄錯体を触媒としてMeCNとEt_3SiHを反応させるとC-CN結合が切断されてEt_3SiCNが生成することを報告しているが、この反応系中で生成したEt3SiCNは共存するEt_3SiHと鉄錯体触媒存在下でさらに反応して、Si-CNとSi-H間で結合の組み換え反応が起こっていることが分かった。触媒反応機構を明らかにする目的で、CpFe(CO)(py)(SiR3)とtBuMe2SiCNの化学量論反応を調べ、N-シリルη^2-シリルイミノ鉄錯体が生成することを見出した。これより、鉄シリル錯体にシリルシアニドのCN部分がη^2配位し、その後鉄上のシリル基がシアノ窒素に転位することで最終的にSi-CN結合切断反応が進行していることが実験的に示された。(η^5-C_5H_5)Fe(CO)_2MeにHGeR_3を反応させたところ、4価鉄錯体である(η^5-C_5H_5)Fe(CO)(GeR_3)_2(H)が得られることを見出した。この錯体にPhC≡CHを反応させるとPhHC=C(GeR_3)(H)が生成した。この反応は触媒量のジゲルミル錯体を使用しても進行し、また触媒量の(η^5-C_5H_5)Fe(CO)_2Me存在下、HGeR_3とPhC≡CHを反応させても進行することが分かった。また生成物の詳細な検討から、この反応は前例のないトランス付加で反応が進行することも明らかにした。次に異なる14族元素配位子を有する鉄錯体の合成に挑戦した。種々検討の結果、(η^5-C_5H_5)Fe(CO)_2(ER_3)にまずピリジン(py)を反応させて一旦(η^5-C_5H_5)Fe(CO)(py)(ER_3)を合成し、それにHE'R_3を反応させることにより(η^5-C_5H_5)Fe(CO)(ER_3)(E'R_3)(H)が合成できることを見出した。シリルゲルミル錯体およびゲルミルスタニル錯体についてはX線結晶構造解析により構造を確認した。得られた錯体と種々のHER_3との反応を検討した結果、ER_3基の置換反応が起こり、Sn<Ge<Siの順で鉄上から脱離しやすいことを明らかにした。我々は近年、鉄錯体を触媒として通常は切断の困難な有機ニトリルのC-CN結合、およびシアナミドのN-CN結合が、温和な条件で切断できることを見出している。実際には、有機ニトリルとヒドロシランを錯体触媒存在下で反応させると、C-CN結合が切断されSi-CN結合が生成する。従ってSi-CN結合は生成はするものの、切断はされないように思われる。しかし実際にはSi-CN結合部分で組み換え反応が起こっていても、つまりSi-CN結合切断反応が起こっていても見かけ上は分からない。本研究では今まであまり注目されてこなかったSi-CN結合の切断についての知見を得る目的で研究を行った。Et_3SiHとt-BuMe_2SiCNに触媒量の種々の遷移金属錯体を共存させベンゼン中室温で光照射反応を行った。その結果、(C_5H_5)Fe(CO)_2Meを触媒として用いた場合にEt_3SiCNとt-BuMe_2SiHの生成を確認した。その際のTONは5.1であった。鉄錯体非共存下ではそのような反応は進行しなかったことより、鉄錯体が触媒として作用していることを確認した。シクロペンタジエニル配位子上のHをMe, SiMe_3, Iにした鉄錯体についての検討を行ったが、置換基がHの場合が最も高い触媒活性を示すことが分かった。本研究により、ヒドロシランとシリルシアニドの間でSi-HとSi-CNの結合組み換え反応が起こることが初めて明らかにし、この反応は鉄メチル錯体を触媒として進行することを示した。触媒反応機構についての考察も行った。

我々の研究室で開発してきた遷移金属錯体を用いた、有機化合物中の強い結合(有機ニトリル中のC-CN結合、シアナミド中のN-CN結合、シアナート中のO-CN結合など)の切断反応に関する知見をもとに、強い結合であるシリルシアニド中のSi-CN結合切断反応に挑戦した。シクロペンタジエニル環およびその誘導体を配位子とする鉄、モリブデン、およびタングステン錯体を触媒前駆体として用いて、^tBuMe_2SiCNと種々のヒドロシラン(R_3SiH:R3=Et3, ^nPr_3, ^nBu_3, ^nHex_3, ^iPr_3, Me_2Ph,MePh2,Ph3,PhCH_2Me_2)との反応を検討した。その結果いずれの場合も、^4BuMe_2SiHとR_3SiCNが生成することを見出した。これより、Si-CN結合が切断されていることが明らかとなった。なかでも、CpFe(CO)2Me:tBuMe2SiCN:Et3SiHを1:10:100のモル比で反応させた場合にTONが6.2となることが分かった。以前我々の研究室で鉄錯体を触媒としてMeCNとEt_3SiHを反応させるとC-CN結合が切断されてEt_3SiCNが生成することを報告しているが、この反応系中で生成したEt3SiCNは共存するEt_3SiHと鉄錯体触媒存在下でさらに反応して、Si-CNとSi-H間で結合の組み換え反応が起こっていることが分かった。触媒反応機構を明らかにする目的で、CpFe(CO)(py)(SiR3)とtBuMe2SiCNの化学量論反応を調べ、N-シリルη^2-シリルイミノ鉄錯体が生成することを見出した。これより、鉄シリル錯体にシリルシアニドのCN部分がη^2配位し、その後鉄上のシリル基がシアノ窒素に転位することで最終的にSi-CN結合切断反応が進行していることが実験的に示された。
超小型二翼式波浪推進装置模型による方向波中の総合性能把握

波浪推進装置とは特殊な水中翼を船体の船首に取り付けた物で、波のエネルギーを直接推力に変換する自然エネルギーの利用装置であり、同時に船体運動の抑制効果が期待できる。この装置の実用化にむけて、本研究者は新たな2翼式の高性能の波浪推進装置の開発を進めているが、実用化にむけてはその性能を実海域で実証する必要がある。この研究を行うために、ここでは実船に即した双胴船の波浪推進船型開発を行い、その性能把握のために波浪水槽中で小型模型の自走試験を行いデータの蓄積に勉めた。また、この波浪推進装置を搭載した一人乗り小型艇は船長10m、排水量4トンの実船として2007年5.月に進水する予定で、2008年度春に5000Kmのハワイ-日本の実験航海を計画している。しかし、その船体の運搬のためにコンテナに収める寸法上の制約があり、その制約の中での船型開発を行った。この航海の安全性確保と成功には、波浪推進装置の波浪中の性能把握が是非とも必要である。またこの航海計画では、大洋を長距離航行するために、大洋中での方向波中の波浪推進装置の走行性能を調べる必要がある。またそのときの船と波浪推進装置の運動性能、および翼に働く力、翼の運動について実験的に検証しておく必要がある。そのために波浪水槽で自走試験を行った。波浪中走行試験を行うための水槽のサイズ、および船型および波浪推進装置の開発コスト削減のために、1/10スケールの超小型の自走式波浪推船を制作することし、水槽実験を繰り返した。スケール比より、模型の排水量は計測装置搭載時で約4Kgf(39N)を切る必要があった。そのため、軽量の模型を製作し、ワンチップマイコンと呼ばれるPIC16F877をコアとした、軽量で小型省エネ式の計測制御装置およびデーターロガーを開発し搭載、波浪中自走実験を行い、必要なデータの蓄積を行った。波浪中自走実験の結果、波浪のみで高速の自走走行が出来ることはもちろん、高い向波および追い波走行性能を発揮することが証明された。波高・波長にもよるが向波でFn=0.2を簡単に達成できることもわかった。さらに斜め向い波、および斜め追い波でも同じような高速性能が期待出来ることがわかった。しかし、横波走行性能は向波の1/2程度の速度となった。これは船体の制約条件によるものであると考えられ、さらなる船型開発の必要性があることも、同時に証明された結果となった。波浪推進装置の船体運動抑制効果は、翼と船体運動解析を行うことで、通常の船体運動のPitchおよびRoll運動と比較しても、これらの運動が遙かに小さくなることもわかった。方向波浪中での波浪推進装置の定性的走行性能把握のために、新たに2翼式小型波浪推進船の模型の設計製作と、小型検力計・計測装置およびデータロガーの試作設計を行う。その上で定性的な模型実験を造波水槽内で行うことが出来た。船体はカタマラン船型を採用、軽排水量型として設計を進める。検力計はそれに見合う小型軽量のものとし、設計・試作し、これらの計測装置の試作を、今回購入した小型フライス盤を用い行うこととした。本実験に使用する模型が、本学造波水槽の制限のために、どうしても小型とならざるを得ない。そのため模型に搭載するセンサー部、計測装置、およびデータロガーまでを全て小型軽量化する必要があった。ここでは、最近多く使用されるようになってきたワンチップマイコン(PIC)を核に用いたシステムを採用し、その上で多量のデータの収納が可能と思われるシステムを検討、SDカードを用いたデータロガーの設計と製作を行った。また船内に、外部から完全に独立し、内蔵電源で計測しながら走行できるように全システムを組むこととした。そのため小型軽量電池で計測しなければならず、全てを小エネとなるように電源系とシステムを組むこととした。そのため、外部からのアンビリカルケーブル等なく、接触抵抗や曳引抵抗などの外部の外乱を受けず、完全に無拘束で自由に走行しながら、計測を行いながら船内に搭載したデータロガーに走行記録が取り込めることが出来るようになった。

またそのときの船と波浪推進装置の運動性能、および翼に働く力、翼の運動について実験的に検証しておく必要がある。そのために波浪水槽で自走試験を行った。波浪中走行試験を行うための水槽のサイズ、および船型および波浪推進装置の開発コスト削減のために、1/10スケールの超小型の自走式波浪推船を制作することし、水槽実験を繰り返した。スケール比より、模型の排水量は計測装置搭載時で約4Kgf(39N)を切る必要があった。そのため、軽量の模型を製作し、ワンチップマイコンと呼ばれるPIC16F877をコアとした、軽量で小型省エネ式の計測制御装置およびデーターロガーを開発し搭載、波浪中自走実験を行い、必要なデータの蓄積を行った。波浪中自走実験の結果、波浪のみで高速の自走走行が出来ることはもちろん、高い向波および追い波走行性能を発揮することが証明された。波高・波長にもよるが向波でFn=0.2を簡単に達成できることもわかった。さらに斜め向い波、および斜め追い波でも同じような高速性能が期待出来ることがわかった。しかし、横波走行性能は向波の1/2程度の速度となった。これは船体の制約条件によるものであると考えられ、さらなる船型開発の必要性があることも、同時に証明された結果となった。波浪推進装置の船体運動抑制効果は、翼と船体運動解析を行うことで、通常の船体運動のPitchおよびRoll運動と比較しても、これらの運動が遙かに小さくなることもわかった。