hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伝導性有機結晶の磁性と電子構造

昨年度報告したように、p-ニトロフェニルニトロニルニトロキシド(p-NPNN)の斜方晶系の結晶で、化学構造や結晶構造が特定された有機物質としては、最初の強磁性体が発見できた。今年度は、この物質の磁性や熱的性質を詳しく調べ、また関連物質の磁性と構造との関係を研究した。p-NPNNに関しては、種々の磁場中での熱容量の温度変化を調べ、強磁性体特有の変化をすること、転移点以下での磁化曲線に履歴現象が見られることなどを示した。特に、米国コロンビア大学の植村教授との共同研究で、ミュオンスピン回転の実験を行い、自由磁化の温度依存性を観測し、この物質が間違いなく強磁性状態になっていることを示した成果が大きい。また、同時に磁化容易軸がb軸方向であること、等方的な3次元ハイゼルベルグ模型でほぼ説明できることが分かった。この物質の強滋性相互作用が、結晶構造とどのように対応するかについても、関連化合物の滋性と構造の研究からほぼ見当がつくようになった。一方、ニトロニルニトロキシドを2個、3個もつ多スピンの化合物についても、研究を行った。そこでは、分子内の相互作用と分子間の相互作用が競合して、極めて複雑な磁性を示すことがわかった。特に、スピンの量子効果という観点から解析を進め、大変興味ある結果が得られている。すなわち、多スピンの化合物で分子内に強い相互作用がある場合でも、分子間に弱い相互作用が働くだけで、結晶のスピン状態が大きく変化することがわかった。この研究は、高スピン分子を使って有機強磁性体を作る方法に対して、重要な示唆を與える問題を含んでいる。この強磁性体の発見で、その研究に集中する必要が生じたために、当初予定した伝導性の有機結晶の研究は、初年度に若干行ったのみで、今後の課題として残ることになった。近年,有機結晶の物性に関しては多大の発展がみられ,金属的な伝導性や超伝導性を示す物質が次々と報告されている。これらの物性を理解する上で,その基本的な性質を詳しく調べ,相互の関連を総合的に研究することが重要である。本研究では,有機伝導物質や有機磁性体の磁性や光学的性質の異方性を微少単結晶を用いて研究することを目的としている。本年度は,この準備としてSQUID磁束計の設置・調整とTTFやBEDTーTTFとハロゲノ金属酸錯体および金属dmit錯体の単結晶作成とその一部の磁性測定を行った。SQUID磁束計は順調に作動し,いろいろな測定条件についてのチェックを終了した。当初予定した性能が得られているので,本研究のみならず関連する多くの研究に有効に使える見込みである。TTFと四塩化マンガン(II)酸の錯体では単結晶が得られ,電子常磁性共鳴の方法によって,線幅,g因子の異方性と温度変化の実験を行った。線幅は結晶の2軸方向で室温,4.2Kともに,低次元磁性体に特有な角度依存性が観測され,マンガンイオンの上のスピン間には1ないし2次元の磁気相互作用が働いていることを示している。また,結晶の各軸方向に磁場をかけたときのg因子は,低温領域で急激かつ異方的にシフトする。同様な電子常磁性共鳴の挙動は,BEDTーTTFの四塩化コバルト酸錯体においても観測されている。g因子のこのような温度変化は,低温で磁気的な短距離秩序が形成されていることを示唆している。金属dmit錯体に関しては,金属イオンとして磁気的なものを用いているが,現在のところ物性測定に耐え得るような良質な単結晶を得るに至っていない。

安定な有機ラジカルの結晶で,分子間に強磁性的な相互作用を示すものは非常に限られているが,その相互作用の発現の機構を調べることは,今後そのような物質を創り出す上で極めて重要である。本研究は,そのような観点から絶縁性及び伝導性有機物質の磁性と構造の関係を研究することを目的として計画された。昨年度絶縁性の化合物として採用したpーニトロフェニルニトロニルニトロキシド(pーNPNN)の結晶において、今年度に入ってまもなく,史上最初の有機強磁性体を発見するに到った。したがって,この物質とその周辺の化合物に集中して研究を進めすことにした。pーNPNNには,少なくとも4種の結晶多形が存在する。これらの相互関係の研究を進める一方,ニトロ基をハロゲン,シアノ,アミノ,フェニルなどに置換した化合物の合成と磁性の研究を行っている。このなかに,すでに種々の興味ある磁性を示す物質を見いだしている。まず,pーNPNNの三斜晶系の結晶では,2 Kから室温まで1次元のハイゼンベルグ強磁性体になること,更に低温の0.65Kでは3次元の反強磁性体になることを見いだした。また,フッ素,臭素,シアノを置換したものでは,強磁性分子間相互作用を見いだし,これらに共通な構造的な特徴から,強磁性相互作用に関する重要な知見が得られつつある。一方,アミノ置換体では,1次元のハイゼンベルグ反強磁性模型で説明可能な結晶が得られている。これらの有機化合物では,スピンに異方性が少ないので,ハイゼンベルグ模型の理想的なモデルになると考えられ,物性理論の面からも興味がもたれている。昨年度報告したように,p-ニトロフェニルニトロニルニトロキシド(p-NPNN)の斜方晶系の結晶で,化学構造や結晶構造が特定された有機物質としては,最初の強磁性体が発見できた。今年度はこの物質の磁性や熱的性質を詳しく調べ,また関連物質の磁性と構造との関係を研究した。p-NPNNに関しては,種々の磁場中での熱容量の温度変化を調べ,強磁性体特有の変化をすること,転移点以下での磁化曲線に履歴現象が見られることなどを示した。特に,米国コロンビア大学の植村教授との共同研究で,ミュオンスピン回転の実験を行い,自発磁化の温度依存性を観測し,この物質が間違いなく強磁性状態になっていることを示した成果が大きい。また、同時に磁化容易軸がb軸方向であること,等方的な3次元ハイゼンベルグ模型でほぼ説明できることが分かった。この物質の強磁性相互作用が,結晶構造とどのように対応するかについても,関連化合物の磁性と構造の研究からほぼ見当がつくようになった。一方,ニトロニルニトロキシドを2個,3個もつ多スピンの化合物についても研究を行った。そこでは,分子内の相互作用と分子間の相互作用が競合して,極めて複雑な磁性を示すことがわかった。特に,スピンの量子効果という観点から解析を進め,大変興味ある結果が得られている。すなわち,多スピンの化合物で分子内に強い相互作用がある場合でも,分子間に弱い相互作用が働くだけで,結晶のスピン状態が大きく変化することがわかった。この研究は,高スピン分子を使って有機強磁性体を作る方法に対して、重要な示唆を與える間題を含んでいる。この強磁性体の発見で,その研究に集中する必要が生じたために,当初予定した伝導性の有機結晶の研究は,初年度に若干行ったのみで,今後の課題として残ることになった。
構造設計が自在な有機分子還元剤による還元反応の革新と機能開拓

芳香族化合物の二電子還元体をトリメチルシリルカチオンにより安定化した有機ケイ素化合物を還元剤として用いた遷移金属錯体の還元反応、還元的な炭素ー炭素結合形成反応、ならびに、有機化合物の還元的分子変換反応を開発した。芳香族化合物の構造設計により、得られる還元剤の還元力を精密に制御することが可能となり、その結果、高い選択性の発現や温和な条件下での還元反応を達成し、還元剤を用いた触媒反応への応用においては、有機分子還元剤の使用により、従来の金属粉末を用いた反応系と比較して高い触媒活性を示すことを明らかにした。これまでに合成とその利用に関して報告してきたシクロヘキサジエン構造にトリメチルシリル基を導入した有機ケイ素化合物は、有機分子還元剤として用いることが可能であり、反応の進行に伴って生成する副生成物が除去容易な有機化合物のみであるため、極めて高活性な触媒活性種を調製可能な手法として注目を集めている。平成26年度には、有機分子還元剤の機能発現の第一段階が金属錯体と有機化合物との間の電荷移動錯体形成にある点に着目し、ケイ素置換基の変更による還元能への影響について検討を行った。ケイ素上のルイス酸性の向上を狙って窒素上の置換基をトリメチルシリル基からトリアルコキシシリル基へと変更し、その影響について調査した。アルコキシシリル基の導入法としては還元剤分子の特徴の一つである窒素部位の求核性を利用が最適であり、ClSiMe3の脱離を伴った置換反応により目的化合物の合成に成功した。このように置換反応が進行するのはClSiMe3に比べてClSi(OEt)3の方がケイ素中心のルイス酸性が高く、その結果、窒素とケイ素の親和性がより強くなることを意味している。単離に成功した化合物についてCV測定により電気化学的な性質を明らかにしたところ、元の構造であるトリメチルシリル基を有する化合物と比較して、トリアルコキシシリル基を導入することで、その酸化還元電位は総じてわずかに負側にシフトすることが分かった。一方、熱的安定性についてはアルコキシシリル基とすることで低下する。このように、ケイ素上置換基の性質をアルキル基からアルコキシ基へと変更することで還元剤としての性質に変化が生じることを明らかにした。一般に安定に存在する遷移金属化合物の多くは金属酸化物や金属塩化物のように高酸化数をとっており、遷移金属化合物を様々な有機合成反応に触媒として用いる場合には、低酸化数をとる遷移金属中心を発生させるための「還元剤」が必須である。平成26年度には、ケイ素上のルイス酸性の向上を狙って窒素上の置換基をトリメチルシリル基からトリアルコキシシリル基へと変更し、その影響について調査した。これまでに合成したピラジン由来の有機分子還元剤に対して過剰量のクロロアルコキシシランを加えて塩化メチレン中で反応を追跡したところ、反応の進行につれて二つの窒素上のトリメチルシリル基がどちらも置換した化合物が得られた。一方、窒素原子の両隣りがメチル基により覆われた還元剤については、窒素原子周りの立体保護効果により置換反応が非常に遅く、目的化合物が得られなかった。また、置換反応を高温で行うため重ベンゼンを用いて反応を追跡したが、非極性溶媒の使用により置換反応はさらに遅くなり、この場合には一方のトリメチルシリル基のみが置換した生成物が主生成物として得られることが分かった。ここで得られた有機分子還元剤の酸化還元電位をサイクリックボルタモグラムを用いて解析したところ、ケイ素上の置換基がアルキル基、アルコキシ基のいずれであっても、その酸化還元電位にそれほど大きな変化は生じないことが明らかとなった。このように、還元力の制御にはケイ素上置換基ではなく、中心の環状骨格の電子密度を直接的に制御可能な置換基の導入が必要であるという構造設計上の重要な知見を得た。有機ケイ素化合物が有機分子還元剤として効率的に作用するというこれまでの知見をもとに,一般に還元的カップリング反応の触媒として用いられる種々の後周期遷移金属錯体、また、その他、典型元素金属化合物との反応を行った。いずれも還元反応が進行し、対応する金属ナノ粒子、もしくは、低原子価錯体の形成が確認された.そこで,還元的ビアリール形成であるUllmannカップリング反応に対して本還元反応を適用したところ、ニッケル錯体を用いた場合に高い触媒活性を示すことが分かった。ニッケルナノ粒子の合成に関しては多数の報告例がある一方,従来の手法で得られるナノ粒子はいずれも結晶性を示すとともに還元的カップリング反応には触媒特性を示さないことから,有機ケイ素化合物を用いた還元反応が特異的に触媒活性を発現するニッケルナノ粒子を与えることが分かった.また、Ullmannカップリング反応において,芳香族ヨウ化物や芳香族臭素化物は触媒活性を示す一方,芳香族塩化物を基質とした場合には全く活性を示さないことが分かった.ここで,4,4'ージ(tert-ブチル)ビピリジルを本手法で得られたニッケルナノ粒子に加えると芳香族塩化物においても触媒反応が進行することを見出した.同様の現象は「結晶性」ナノ粒子を用いた場合には確認されない.「非晶質性」ニッケルナノ粒子触媒においてみられる配位子の添加効果から,反応活性なゼロ価ニッケル種がナノ粒子から放出され,4,4'ージ(tert-ブチル)ビピリジルとの錯形成を経たのちに高活性なニッケル錯体が形成し,芳香族塩化物を基質とした場合においてもカップリング反応が進行すると推測される結果が得られた。

近年,多くの金属原子の集合体である金属ナノ粒子が均一系・不均一系触媒に代わり、非常に高活性を示す新しい触媒候補として大きな注目を集めている。例えば、貴金属については数ナノメートルサイズとすることで従来から均一系触媒反応において知られる様々な触媒的カップリング反応に高い触媒活性を示すことが数多く報告されている.一方,より安価な第一遷移周期金属から得られるナノ粒子は酸化耐性が低く,貴金属ナノ粒子と比較して有機合成反応触媒としての応用が非常に出遅れているのが実情である.一般的な金属ナノ粒子の合成手法がアルコール等を用いた高温条件、もしくは、亜鉛粉末等の金属還元剤を用いた条件であることから、これまでに合成した有機分子還元剤の優位性をナノ粒子合成に対して検討した。その結果、ニッケル錯体を還元することで,触媒活性を示す特異な「非晶質性」ニッケルナノ粒子が得られることを見出し.また,各種基質・配位子を用いてカップリング反応を行う事で触媒活性の発現機構を解明した。本成果は、有機化合物の構造設計に基づいて開発した還元剤が非常に特殊な金属ナノ粒子を与える、という従来にない知見であり、研究開始当初の想定を大きく超えるものである。有機ケイ素化合物が金属塩を生じない有機分子還元剤として作用する知見をもとに,様々な低原子価金属錯体の合成反応に応用するとともに、低原子価金属錯体が触媒として用いられる種々の反応への展開を検討した。固体表面に担持した金属錯体の還元反応にも本手法を展開したところ、温和な条件で反応が進行し、固体表面上に配位不飽和な化学種を容易に形成可能であることを見出した。さらに、固体表面上の低原子価種がアルケンメタセシス反応の触媒として作用することを明らかにした。従来の還元剤は多くの場合、還元反応後に塩を与えるため、固体表面上の活性点を覆ってしまい、触媒を被毒することが知られている。したがって、金属塩を副生しない本還元手法が固体触媒の還元と活性化に対して非常に強力な手段となりうることが分かった。さらに、本還元法によって生成する低原子価金属種を酸化還元活性な配位子によって捕捉した錯体が、ラジカル反応に対する効率的な触媒として作用することが分かった。すなわち、有機分子還元剤によって調整した低原子価ニオブ種に対して酸化還元活性な配位子を導入したところ、配位子に電子を蓄えた錯体が形成するとともに、外部基質に対しては配位子が柔軟に構造を変えることで速やかに電子を放出し、還元的な活性化による有機ラジカル形成が可能であることを見出した。実際に反応の詳細を各種速度論的実験により解析したところ、基質であるハロゲン化アルキルとの反応では配位子の構造変化とともに電子移動が進行したラジカル形成が進行する一方、もう一つの基質であるアルケンが金属中心に配位した場合、配位子の構造変化と配位子から金属への電子移動のみが進行したラジカル性錯体が得られることが分かった。配位子の構造変化と電子状態の関連性を触媒反応の電子移動段階に適用した例はなく、本知見により酸化還元活性な配位子による電子状態制御の新しい応用例を示すことができた。有機ケイ素化合物を還元剤として用いる研究は、これまでに均一系錯体を中心として進めてきた。一方、近年では新しい触媒の候補として金属酸化物担体上に金属錯体を担持する表面有機金属化学の手法を用いたシングルサイト性固体触媒に関する研究が国内外で活発に行われている。
究極に安価な壁構造の耐震補強に向けた研究

地震から壁構造を守るため、「安価な」耐震構造を考案する。壁構造とは、住宅擁壁や港湾岸壁など「壁」であれば種類は問わない。これらの壁は、その背面の地盤が液状化した場合、壁への負担が大きくなり損傷が増大する。すなわち液状化を抑えることができれば壁は守られる。これまで、背面の地盤に杭を打って補強する工法が考案されており、効果は十分であるもののコスト面では課題は多い。より安価に同等の効果が発揮でき、かつ実用に資する材料を見出すことが、本研究の目的である。
多様性進化の生態的帰結：進化と生態の相互作用から迫るマクロ生物学的動態

近年、遺伝的多様性や形質の進化が生物の人口学的動態に与える影響が注目されているが、そのメカニズムの理解は充分とは言いがたい。遺伝的多様性や表現型多様性は集団の生産性や安定性、持続性を高めたり、集団の更なる適応進化の可能性を増加させたりすることが示唆されてきた。本研究では、多様性の進化が生態的動態に与える影響を植物や動物を含む複数の系において実証的に調べたところ、遺伝的多様性も表現型の多様性も集団のパフォーマンスを高めることやその背景にあるメカニズムを明らかにすることができた。これらの成果は、生物の形質の変化や個体数の変化を包括的に理解することに貢献するものである。個体群生態学や群集生態学は伝統的に生物の人口学的動態の機構を明らかにすることを本懐とした学問である。一方、進化学は生物の形質の変化をもたらす機構や、その発生学的/遺伝学的基盤の解明を第一の目標としてきた。結果として、個体数の動態を扱う生態学と形質の変化を扱う進化学は、個別に発展してきたという経緯がある。しかしながら、現実には、あらゆる形質の進化的な変化は人生態的動態に影響する可能性がある。自然選択や性選択による生物の形質の適応的な進化は、生活史形質の変化を通じて、その生物が集団の動態に影響しうるのである。したがって、形質の動態や個体数の動態といったマクロな生物動態を理解/予測するためには、進化的変化とその帰結の間に潜む因果性やその詳細な機構を正確に理解する必要がある。本研究では、1)種内の平衡多型の進化とその生態的帰結、2)確率的過程で生じる遺伝的多様性とその生態的帰結を明らかにすることを目的とした。雌に色彩多型を生じるイトトンボ類では、種内多型の進化が個体群過程に与える影響を解析した(投稿中)。花色に2型を生じるニワゼキショウ類では色彩多型の維持機構と型比の空間変異の成立機構を明らかにするとともに、色彩の多様度が個体群過程に与える影響を解析した。いずれの系においても多様度の高い場合に集団密度や集団の増殖率が高くなることが示された。イトトンボ類の2種を用いて各種の分布域内でミトコンドリアの遺伝子と核の遺伝子で遺伝的多様性を調べたところ、多様度の高い集団では適応的な表現型が認めらたものの、多様度の低い集団では非適応的な形質を示すことがわかった。また、多様度が低くなるのは分布域の辺縁であり、多様性の欠如が分布域の制限になっている可能性が示された。遺伝的多様性の詳細な評価を行なうため、次世代シーケンサーを用いたRAD-seqにより得られた配列情報をもとにさらなる解析を行っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
観光業の苦情対応における日英比較の研究―語用論を活かしたESP教材の開発―

苦情対応に関する2017年度のデータ(アンケート調査と談話完成テスト)の分析を継続し、更に、日米で苦情対応についての質的研究(ロールプレイとインタビュー調査)を実施した。1.前年度のアンケート調査と談話完成テストのテキストマイニングを含めた統計的なデータ分析を更に進めた。2.日本人とアメリカ人へのロールプレイの実施:談話完成テストの調査結果を補完・充実させるため、語用論研究で広く使用されているロールプレイを調査に取り入れた。まず、接客業で苦情対応の経験のある日本人とアメリカ人の協力者(各国10名)に対し、前年度に行った談話完成テストと同じ質問内容で、ロールプレイの実験を行った。談話完成テストでは得られない、被験者によるダイナミックな言葉のやり取りにより、苦情対応の実態を調査した。その後、ロールプレイでの応答について、インタビューで詳しく尋ねた。3.ロールプレイの協力者に対し、これまで経験した接客や苦情対応の実態や方法についても質問し、情報を得た。これは、研究費の不足により、国内外の接客現場での苦情対応に関するインタビュー調査のための出張が不可能な状況であったので、ロールプレイの協力者に対してインタビューする方法に研究方法を変更したものであるが、十分な情報が得られた。4.前年度の研究結果のうち、アンケート調査の部分について、観光学術学会で研究発表し、更に、日本国際観光学会の学会誌で研究成果を公開した。1. 2017年度のアンケート調査と談話完成テストのデータ分析を引き続き、更に進めること、2.日本人とアメリカ人へのロールプレイの実施、3.日本とアメリカの苦情対応についてのインタビュー調査、4.これまでの研究成果を学会で発表すること(口頭発表と論文発表)、はほぼ計画通りに研究を遂行した。これまでの研究データに基づき、観光業で英語で苦情対応をするためのESP教材を開発する。本研究では、苦情対応という機能に絞り、実際の苦情対応の中での適切な会話展開方法に対する意識を高めて語用論的能力を養う教材とする。更に、これまでの研究成果を学会で公表し、論文執筆も行っていく。1.アンケート調査の質問内容の設定:苦情対応の事例と対応方法、そして、苦情対応に関する意識を日本と(英語母語国の)アメリカで調査するため、質問内容を作成した。質問の形式は選択と記述の両方を採用し、調査実施前には接客業務の経験がある、日本人とアメリカ人の協力者にパイロット調査を行い、質問紙の完成度を高めた。2.談話完成テストの質問内容の設定:アンケート調査と同時に、日本とアメリカで実施する談話完成テストの内容を作成した。談話完成テストは特定の状況(本研究では苦情対応)での具体的な発話内容を調査するものである。本研究では、談話完成テストの中で使用する苦情の状況を設定するために、頻繁に発生するタイプの苦情を研究し、更に、談話完成テストの協力者が答えやすい苦情の状況と質問を設定した。回答協力者に回答方法をわかりやすく示すために、最初に例題と答えの例を提示した。また、前項のアンケート調査と同様にパイロット調査を行い、質問内容の完成度を高めた。3.日本とアメリカでアンケート調査と談話完成テストの実施:アンケート調査と談話完成テストともに、調査方法はインターネットを利用し、両調査ともに日米で調査対象者を接客業で苦情対応を経験した者に限定し、その上で各国で300を超える有効回答数を得ることができた。4.分析(分析は30年度も実施):前項までの調査データを分析している。アンケート調査の記述式回答や談話完成テストの回答はカテゴリー化して、日本人とアメリカ人の語用論的パターンを分析している。29年度の研究計画(アンケート調査の質問内容の設定、談話完成テストの質問内容の設定、日本とアメリカでアンケート調査と談話完成テストの実施、データの分析)は、計画通りに進行した。データの分析は当初の計画時から来年度も行う予定であるので、引き続き行うが、来年度は、特にテキストマイニングでデータの分析も進めて行く。また、29年度は本研究の遂行時に行った文献研究を元に論文も執筆し、研究成果の発表も行った。1. 2017年度のアンケート調査と談話

完成テストのデータ分析を引き続き、更に進めること、2.日本人とアメリカ人へのロールプレイの実施、3.日本とアメリカの苦情対応についてのインタビュー調査、4.これまでの研究成果を学会で発表すること(口頭発表と論文発表)、はほぼ計画通りに研究を遂行した。29年度のデータの分析を継続し、更に、日米で苦情対応についての質的研究(ロールプレイとインタビュー調査)を実施する1.前年度のアンケート調査と談話完成テストのデータ分析をテキストマイニングを使用しながら更に進める。2.日本人とアメリカ人へのロールプレイの実施:談話完成テストの調査結果を補完・充実させるため、語用論研究で広く使用されているロールプレイを調査に取り入れる。3.日本とアメリカの苦情についてのインタビュー調査:実際の接客で行われている苦情対応の方法(事例)をインタビューで調査する。4.前年度の研究結果を学会で発表するなど、研究成果を公開する。これまでの研究データに基づき、観光業で英語で苦情対応をするためのESP教材を開発する。本研究では、苦情対応という機能に絞り、実際の苦情対応の中での適切な会話展開方法に対する意識を高めて語用論的能力を養う教材とする。更に、これまでの研究成果を学会で公表し、論文執筆も行っていく。
戦前期の南洋群島における建築物にみられる室内環境調整手法と気候風土に関する研究

本年度は,平成13年度の研究成果を用いて,日本の委任統治時代の南洋群島において,日本人によって建設された建築物に用いられた室内環境調整手法を歴史的な観点から明らかにするとともに,気候風土や人々のライフスタイルとの関係を明らかにすることを目的として,研究を進めた。本年度の実績の概要は,以下の通りである。1)現地調査科研費によるもの以外も含めて,北マリアナ諸島,パラオ共和国,ミクロネシア連邦ヤップ州において現地調査を行った。日本委任統治時代の建築物の遺構について,できる限り実測調査を行うことに努めた。特に,パラオ共和国コロールでは,旧南洋群島に残る鉄筋コンクリート造建築物のうちでも,規模の大きな建築物について実測調査を行うことができ,平面図や立面図を作成した。2)旧南洋群島における建築物に用いられていた室内環境手法について現地調査や文献調査などにより,旧南洋群島では,国内よりも床高を高くしていたと推測された。調査門始以前には,日射を遮蔽するために大きな庇を取り付けていたであろうと予想していたが,特に官舎や社宅では,日本の庇と同規模,もしくは小さなものしか取り付けられていなかった。これらの理由などの他,今後の課題は数多く残っている。3)人々のライフスタイル旧南洋群島を対象として当時書かれた小説や,写真資料の収集に努め,当時の人々のライフスタイルについて検討した。しかし,旧南洋群島における資料は散逸の度合いが激しく,国内の他分野の研究者と連絡を取りつつ,今後も収集に一層力を入れる必要がある。2年間に渡る本研究によって,日本の委任統治時代の南洋群島の建築活動に関する研究が開始され,数多くの基礎資料の定着を図ることができた。しかし研究すべき課題は数多く残っており,今後も鋭意研究を進めていきたい。本年度は,日本の委任統治時代の南洋群島における建築活動の実態の歴史的変遷を明らかにすることを目的として,具体的には以下のように研究を進めた。1)南洋群島において建築活動に関わっていた日本人について当時の職員録や日本建築学会会員名簿などを用いて,当時,南洋群島において建築活動に関わっていた日本人技術者を明らかにし,南洋庁における建築組織の変遷の概要を明らかにした。その結果,南洋群島に関係する建築技術者18名の経歴を整理できた。また,南洋庁では,建築活動を管轄していた部署が,財務部土木課,庶務課,土木課,内務部土木課,交通部土木課,交通課のように変遷したことが推測された。実際に施工を行っていた請負業者や個々人の活動や業績については,未だ明らかになっておらず,今後の課題である。2)南洋群島において日本人により建設された建築物について研究計画では,主として国内で資料を収集し,当時の建築活動に関わっていた日本人が建設した建築物を整理することを目指していた。しかし,国内における資料が稀少であるため,またその他の事情が許したので,現地調査を行った。その結果,サイパン,パラオ,ヤップ,トラック,ポナペ,テニアン,ロタなどで官舎や小学校校舎などの公共建築物が残存していることが確認された。また,現地調査の結果やこれまでに収集した資料をもとに,当時の建築物の床下の構造について検討し,日本国内よりも床下の高さが高かったと推測できた。今後は,更に詳細な現地調査を行い,実測などにより残存している建築物の平面図や立面図を作成するとともに,国内の資料収集も鋭意継続する予定である。
マイクロ波強度情報のみを用いた高精度測位法

屋外ではGPS等の衛星測位が可能であるが,信号が得られない屋内では衛星測位が不可能である.本研究課題では,複数の指向性を持つ3素子アレーを用いた無線ビーコンを使い,信号強度情報だけから受信端末自らの位置を推定する方式を確立・実証した.複数の指向性を実現するアレーアンテナ給電回路を実現し,そのような給電回路を持つ無線ビーコンを試作した.複数の屋内ビーコンの出発角情報から三角法により位置を特定可能とした.本研究によって,従来の屋内測位法と比べて飛躍的に高い0.7 m(中央値)の位置精度を実現した.本研究は無線ビーコン装置と簡易な高周波回路を組み合わせることによって,振幅情報だけでビーコンからの信号出発角を計算し,複数ビーコンからの出発角情報を用いることで三角法による高精度位置推定を実現するものである。振幅情報は,見通し環境では主に放射指向性によって決定付けられるため,その指向性を正しく実現することが精度に大きく影響する。提案法ではアナログの高周波回路(アンテナ給電回路)によってアレーアンテナ素子に所望の位相差を与え指向性を実現する。そのため,この回路の実現精度が位置推定精度に直接影響する。そこで,本年度は誘電体基板上に全ての回路素子をプリントにより構成する方法について検討してた。電磁界シミュレータで実現位相誤差が数度未満になるよう設計し,試作によって所望の位相差が得られることを確認した。また,高周波回路からの放射が,アンテナ指向性に与える影響を抑制するために回路全体をシールドするなどの工夫により精度向上を図った。続いて,試作したアンテナと回路を一体化し,実際のビーコン装置を用いて基本性能の評価を行った。本手法では出発角の推定精度が重要であるため,提案ビーコン装置を用いて実際に出発角の推定実験を行った。その結果,出発角推定精度は約2度であることが分かり,これは10m離れた地点では0.35mの位置精度に相当する。従って,本評価によって,設計・試作したアンテナおよび回路を用いることによって,十分高い位置推定精度が見込まれることが判明した。当初は0.7m程度の測位誤差を実現することを目標としていたが,試作ハードウェアの基礎評価によって期待以上の精度が得られ,位置推定誤差に換算すると0.35mと予想以上の測位精度が期待できることが分かったため。平成28年度は,このような3素子アレーアンテナを用いたビーコンを実際に試作・設計し,RSSIのみからDODを推定する実験を行った.さらに,位置推定法に拡張するために,求めた複数のDOD情報を用いて,各DOD方向の中心線上を最大とする2次元的な確率の角度分布を定義することで,面的な確率分布を求める方法を考案した.それによって,端末の存在確率が最大となる位置を精度よく探索することが可能となった.本手法の位置推定精度を評価するため,屋内環境において4つの送信ビーコン局を用い,屋内位置推定実験を行った.比較のために2素子アレーアンテナを用いた従来検討の比較に加え,RSSI距離換算法との比較を行った.RSSI距離換算を用いた方法では位置推定誤差の中央値は2.4 m,2素子アレーアンテナを用いた方法では0.9 m,提案法では0.7 mとなり,提案法を用いた場合が最も位置推定精度が高いことが明らかになった.平成29年度は,さらに端末センサ情報(加速度・方位角センサ)を活用し,端末位置推定精度の向上法について取り組んだ.その結果,位置推定精度は0.4 mとなり,センサを使わない場合よりもさらに30 cm精度を向上することに成功した.以上に述べた通り,本研究によって,マイクロ波の強度情報のみを用いて高精度に端末位置を推定するという新しい測位法の基礎技術が確立された.屋外ではGPS等の衛星測位が可能であるが,信号が得られない屋内では衛星測位が不可能である.本研究課題では,複数の指向性を持つ3素子アレーを用いた無線ビーコンを使い,信号強度情報だけから受信端末自らの位置を推定する方式を確立・実証した.複数の指向性を実現するアレーアンテナ給電回路を実現し,そのような給電回路を持つ無線ビーコンを試作した.複数の屋内ビーコンの出発角情報から三角法により位置を特定可能とした.本研究によって,従来の屋内測位法と比べて飛躍的に高い0.7 m(中央値)の位置精度を実現した.研究は順調に進展しており,その28年度に得られた成果をもとに測位精度をフィールド実験によって明らかにする。そのために,まず複数のビーコン装置を試作し実験系全体を構築する。さらに測位アルゴリズムについても改良を加え,世界トップレベルの測位精度が得られることを実証する。通信ネットワーク工学
医療機器の臨床試験デザインを人工知能が規制科学に基づき最適提案するシステム構築

2009年4月から2018年12月までに作成された医療機器の審査報告書は、124の医療機器が対象であった。そのうち、診断医療機器7、付属医療機器6、臨床評価報告書のみの医療機器13を除外すると98の医療機器が解析対象となった。161試験が行われ、複数のピボタル試験がある場合は主たるものに限定し、1医療機器1ピボタル試験のデータベースが完成した。試験デザイン別の医療機器数は、ランダム化比較試験(RCT) 44、歴史対照(HC) 6、客観的性能指標・性能目標(OPC/PG) 27、前後比較試験8、記述統計13であった。被験者数は中央値でRCT 236,HC 120, OPC/PG 108,前後比較63,記述統計29とエビデンスの強いとされる試験デザインほど被験者数が多い傾向が認められた。一方、承認に要した日数にてKaplan-Meier曲線を描画すると、曲線の交差が認められ、比例ハザード性が成立しなかった。承認に要した日数は、中央値で、RCT 378.5、HC 496, OPC/PG 364,前後比較513.5,記述統計301であった。RCTが標準的であると仮定し、Kaplan-Meier曲線の形状によって各試験デザインの特徴を考察すると、HCと前後比較試験を採用した医療機器は承認が遅かった。一方、OPC/PGは80パーセンタイルまで、RCTと同等だが、20%の医療機器において極めて審査が紛糾したと考えられる。記述統計は60%の医療機器は極めて速やかな承認を得られている一方、20%程度は、最も審査が紛糾していた。承認の遅延を生じた原因として、設定根拠が十分に事前に検討できていなかった可能性が想定される。また、記述統計を採用した医療機器の一部には、被験者リクルートが困難な稀少疾患等を対象とするものが含まれていると考えられた。1)医薬品医療機器総合機構発足後の医療機器の審査報告書のすべて(2017年3月末まで)は、すべてPDFファイルであり、非構造化データである。そのため、すべてを印刷し、分類ごとのファイルを作成した。2)審査員経験者および生物統計家と協議を行い、経験的に、審査報告書に記載があり、かつ審査の進捗に影響する可能性のある項目を抽出した。現在、審査報告書から目視にてエクセルファイルに転記を行っている。(現在入力は研究の主たるターゲットである試験デザインだけでなく、解析対象集団の定義、統計手法、症例数設計、製薬会社等を抽出している。)また、生物統計家の観点から、95%信頼区間や欠測の取り扱いの記載が生物統計の「質」のマーカーではとの指摘があった。3)最終年度に実施する解析に用いる、生存時間解析に関して、生物統計家と協議を行った。最新の統計手法(多状態モデル、jointモデル等)の応用について検討を行った。生物統計家より、古典的に比例ハザードモデルを用いるべきとの意見をもらうことができた。4)統計学的機械学習に関しては、ダミーデータを用いて、多クラス分類の検討を行った。標本サイズが少ないため、近年流行している深層学習は不安定で、古典的な手法が頑健であることが確認された。(深層学習:DLはパラメータの設定で、正答割合が50-90%と大きく変動するが、k最近傍法はパラメータを振っても80%程度で安定していた。)公開されている審査報告書は、まったく構造化されていないため、解析を行うための準備に、人力での入力が必要となる。そのため、入力作業に多大な時間が必要となっている。医薬品の臨床試験デザインとして標準的な無作為割付二重盲検比較対照試験を医療機器において実施することは多くの場合困難である。実際には非盲検単群試験で被験機器の有効性及び安全性を評価する事が多いが、個別機器の試験デザインでレギュラトリーサイエンスとして確立したものは少なく、規制当局と解釈が相違し承認申請が遅滞する原因になっている。そこで本邦において承認された新医療機器の審査報告書を調査し、試験デザインと承認までの期間(短いほど良いと仮定)等との関連を数学モデルにて検証する。検証結果に基づいて、本邦での医療機器開発において用いるべき試験デザインを特定する。同時に、前提条件を入力すると適切な試験デザインを人工知能が提案する臨床研究設計システムの構築を行う。PMDA及び厚生労働省のホームページにて公開されている医療機器の審査報告書全てを対象として調査を行う。現在までに、非構造化データとして公開されている審査報告書を、医師かつ審査経験者が、読解し、試験デザイン、試験開始から終了までの期間(試験完遂期間)、試験終了から申請までの期間(申請準備期間)、申請から承認までの期間(承認審査期間)、解析対象集団の定義および有効性の解析に用いる解析対象集団、有意水準の設定等をデータベースに入力した。予定より入力作業が遅延しているが、60%程度の入力が完了した。入力完了すれば、今後の記述疫学的研究の基礎となるデータベースとなる。このデータベースを用い、平成28年度に検討した統計手法を応用して至適試験デザインを提案するシステムの構築を試みる。公開情報が非構造データであり、読解と入力が必要となっている。医学的背景と審査業務の両方が理解できる研究者自身が一つ一つの審査報告書および添付資料を読む必要があり、その作業に時間がかかってしまっている。

2009年4月から2018年12月までに作成された医療機器の審査報告書は、124の医療機器が対象であった。そのうち、診断医療機器7、付属医療機器6、臨床評価報告書のみの医療機器13を除外すると98の医療機器が解析対象となった。161試験が行われ、複数のピボタル試験がある場合は主たるものに限定し、1医療機器1ピボタル試験のデータベースが完成した。試験デザイン別の医療機器数は、ランダム化比較試験(RCT) 44、歴史対照(HC) 6、客観的性能指標・性能目標(OPC/PG) 27、前後比較試験8、記述統計13であった。被験者数は中央値でRCT 236,HC 120, OPC/PG 108,前後比較63,記述統計29とエビデンスの強いとされる試験デザインほど被験者数が多い傾向が認められた。一方、承認に要した日数にてKaplan-Meier曲線を描画すると、曲線の交差が認められ、比例ハザード性が成立しなかった。承認に要した日数は、中央値で、RCT 378.5、HC 496, OPC/PG 364,前後比較513.5,記述統計301であった。RCTが標準的であると仮定し、Kaplan-Meier曲線の形状によって各試験デザインの特徴を考察すると、HCと前後比較試験を採用した医療機器は承認が遅かった。一方、OPC/PGは80パーセンタイルまで、RCTと同等だが、20%の医療機器において極めて審査が紛糾したと考えられる。記述統計は60%の医療機器は極めて速やかな承認を得られている一方、20%程度は、最も審査が紛糾していた。承認の遅延を生じた原因として、設定根拠が十分に事前に検討できていなかった可能性が想定される。また、記述統計を採用した医療機器の一部には、被験者リクルートが困難な稀少疾患等を対象とするものが含まれていると考えられた。1)今年度は、最も進捗のボトルネックとなっている入力作業を継続する。入力作業の人員雇用を検討したい。2)並行して医薬品医療機器総合機構の審査員経験者と協議を行う。平成30年度に、医学背景が理解できかつ、統計の背景も分かる医学部生をパートタイムとして雇用し、入力作業を加速したい。雇用の手続きのため、遅れているが、平成29年度末には候補者が見つかり、平成30年度初頭に雇用予定である。当初、人工知能(統計学的機械学習)のために用いることを検討していた高性能のワークステーションが2016年度に更新されなかったため、高性能のPCで代用した。そのため、価格が想定の約半額となった。人件費として計画していたが、人材確保が難しかったこと、かつ手続きの遅延により計画通り使用できなかった。平成29年度末に人材が確保できており、平成30年度から雇用予定である。次年度使用額が増えたため、ボトルネックとなっている入力作業を円滑に進めるための人件費として使用を検討している。
インド言語哲学資料・語彙コーパスの作成とそれを用いての思想史研究

本研究は、インド古典期から中世までの「言語哲学」に関連する諸テキストの語彙分析を通じて、思想史的方法によって、インドにおける言語哲学の展開過程の全体を明らかにすることを目的としたものである。この作業の準備段階として、インド言語哲学の代表的著作であるバルトリハリの『ヴァーキヤ・パディーヤ』の第1章と第2章について、その主詩節、彼の自註(『ヴリッティ』)、およびプンヤラージャの注釈のテキスト・データベースを作成し、マークアップ作業を行って、言語哲学と認識論・論理学に関連する要素的な語彙の定義集を作成することを試みた。同時に、ニヤーヤ学派の諸文献についても、言語論、言語哲学に関連するテキストのデータベース化と、語彙の抽出を行った。ニヤーヤ学派のテキストについては、古典的なテキストのほかに、新ニヤーヤ学派に属するジャガディーシャの『シャブダ・シャクティ・プラカーシカー』についても、「言語哲学」に関連する議論を展開するテキストを蒐集し、その思考法や概念の把握を試みたところである。報告書では、こうした作業を通じて得られた語彙研究の成果と思想史的研究の成果を、公表した。本研究は、思想史的方法によって、インドにおける言語哲学の展開過程の全体を明らかにすることを最終的な目的とする。そこで、思想史的研究への準備段階として、インド古典期から中世までの「言語哲学」に関わるテキスト資料(本・文章・断片)を網羅的に蒐集し、全体的に相互参照可能な形にまとめること、さらには「言語哲学」を構成する重要概念・語彙を抽出し、それを項目として並べ、それぞれについて参照すべき原テキストを提示し、それの意義・意味の解説と本文の翻訳を加え、さらには西欧諸語の対応語・関連語を付すという作業を逐次遂行することを、本年度の計画では目指した。すでに作成済みのテキスト・データベース『ヴァーキヤ・パディーヤ』について、インド言語哲学を研究する上で重要と考えられる語彙についての検討をまず行った。同時に、1600年ごろ活躍したと思われるジャガディーシャの『シャブダ・シャクティ・プラカーシカー』を主たるテキストとして選んで、その全テキストの入力を開始した。今回のテキスト入力は、単なる入力ではなく、XMLテキストファイルの作成を目指したもので、各種の重要語句・概念に対してタグを付しつつの入力であり、同時にまた読解を行いつつの入力であるので、現在までのところその五分の一程度までしか入力できていない。上記のテキスト入力作業と同時に読解研究をすすめたので、新論理学派における重要な論述方法と概念の使用法についてはある程度まで理解することができた。残りの2年間で、当初の目標である「インド言語哲学語彙コーパス」の完成に向けた作業を行うこととする。本年度に行った研究は以下の2点に要約できる。1.前年度において、インド古典言語哲学の代表的テキストである『ヴァーキヤ・パディーヤ』全巻の主要語彙コーパスを作成し、いくつかの鍵概念について分析研究を行い、「言語と実在」というテーマを設定して研究をまとめたが、この成果を、今年度開催されたの国際学会(国際サンスクリット学会、ヘルシンキ、7月)の「哲学・論理学」のパネルにおいて、The Epistemic Structure of Anumana in Bhart-hari's Vakyapadiyaとして発表した。このパネルは、インド論理学の初期の発展について集中的に議論する部会であったので、多くの有益な意見交換をすることができた。2.今年度の主たる作業として目標とした、ジャガディーシャの『シャブダ・シャクティ・プラカーシカー』の全テキストのXMLテキスト化については、現在のところまだ、その方法を模索中である。理由は、昨年(平成15年)末に、XMLテキスト作成用の国際標準エディタとも言うべきVM2がフリーで公開されたこと。また、TEIによるテキスト・タグの国際標準化が、かなり整備された段階に来ているということ。この2点にある。我々が今後作成するXMLファイルもできる限り国際標準のタグにあわせて世界的に共有できることを目指す必要があり、本研究におけるXMLファイル作成は、その最初の本格的な試みと言うべきものであるので、本格的な作業に先立ってなすべき準備が多かった。しかし、XML化に必要な基礎的作業のノウハウは蓄積できた。

この作業の第一段階では、インド言語哲学の代表的著作であるバルトリハリの『ヴァーキヤ・パディーヤ』の第1章と第2章について、その主詩節、彼の自註(『ヴリッティ』)、およびプンヤラージャの注釈のテキスト・データベースを作成し、マークアップ作業を行って、言語哲学と認識論・論理学に関連する要素的な語彙の定義集を作成することを試みた。次に、ニヤーヤ学派の諸文献(『ニヤーヤ・スートラ』、『ニヤーヤ・ヴァールッティカ』、『ティーカー』)についても、言語論、言語哲学に関連するテキストのデータベース化と、語彙の抽出を行った。ニヤーヤ学派のテキストについては、古典的なテキストのほかに、新ニヤーヤ学派に属するジャガディーシャの『シャブダ・シャクティ・プラカーシカー』についても、「言語哲学」に関連する議論を展開するテキストを蒐集し、その思考法や概念の把握を試みた。言語哲学の中心的問題である意味論を中心に、思想史的な展開を追って、「意味」をめぐるインド的な議論の展開の特質を明らかにしようと試みた。今回の研究では、もっぱら「文の意味」に重点をおいて論じる結果になったが、逆にそのことから、「語の意味」としてのアポーハの問題を、再度、今後の研究課題とすべきことを痛感した。今年度は最終年度にあたり、報告書の作成を行った。報告書では、こうした作業を通じて得られた語彙研究の成果と思想史的研究の成果を、公表した。
高周期元素とナノ柔構造の特性を利用した分子構築の理論と計算

(1)量子化学計算の高速化:超分子などで本質的に重要な役割をする非共有結合相互作用を精度高く取り扱えるMP2 (second-order Moller Plesset perturbation)計算の最高速の並列アルゴリズムとプログラムを開発した。並列加速率は、4CPUで4倍、8CPUで8倍、16CPUで15倍と高く、基底関数の数が1500を超える分子でも2時間前後で計算が実行できる。(2)高周期14族元素の三重結合:最近の話題であるケイ素-ケイ素三重結合化合物の^<29>Si NMR化学シフトへの置換基効果を理論計算により系統的に明らかにした。理論予測した安定なゲルマニウム-ゲルマニウム三重結合化合物を実験と共同研究をして合成することにより、構造、結合、反応の特性を明らかにした。(3)金属内包フラーレンとカーボンナノチューブ:金属内包フラーレンの表面を有機ケイ素化合物で化学修飾することにより、内包金属の動的挙動を制御できることを明らかにした。カーボンナノチューブの内部に電子供与性あるいは電子受容性の分子を取り込むことによりn型とp型にドープできることを理論計算で示した。また、カーボンナノチューブの表面をアミンなどで化学修飾することにより、金属性と半導体性のカーボンナノチューブを高収率で分離できることを理論計算と実験で明らかにした。(4)チトクロムP450:生体内でアルカンをアルコールに酸化する過程で、活性部位のヘムに結合しているシステインが反応の活性化エネルギー低下に重要な役割をすると考えられているが、反応中間体が短寿命なために実験的検証が容易ではない。そこで、システインを様々なアミノ酸に置換すると、反応の様式がどのように変化するかを理論計算で明らかにした。(1)量子化学計算の高速並列法の開発:分子軌道計算や密度汎関数計算で、分子が巨大になると大きな計算負荷になる二電子積分計算と行列対角化の新しいアルゴリズムとプログラムコードを開発して高速化と高並列化を実現した。また、超分子、ゲストーホスト相互作用、分子認識、自己集合、生理活性で本質的に重要になるファンデルワールス力などの弱い相互作用を精度高く取り扱えるように、簡便に電子相関を取り込める分子軌道法の代表であるMP2(second-order Mφller Plesset perturbation)法によるエネルギー計算を、便宜的な近似方法を用いることなく、高速・高並列に実行できるアルゴリズムと実用的なプログラムを開発して、ナノサイズの分子系へも適用できるようにした。(2)カテキンの分子認識:緑茶中に含まれる主成分であるカテキンの生理活性を明らかにするために、脂質二重膜のモデルとしてアセチルコリンブロミドを取り上げて、ガロイル基をもつカテキンがガロイル基をもたないカテキンより高い分子認識を示すのは、ガロイル基によって増強されるπ-カチオン相互作用によることを実験と共同して明らかにした。(3)ヘテロダイマー分子カプセルとゲスト分子の立体配向:水素結合に基づくヘテロダイマー分子カプセルの内部空間の上下の空間的な広さと電子的環境の違いを利用することによって、ゲスト分子の立体配向が高度に制御されることを見いだした。(4)カーボンナノチューブのドーピング:カーボンナノチューブの内部空間を電子供与性や電子受容性の異なる有機分子でp型あるいはn型にドープできることを理論的に明らかにした。
光-分子強結合場を利用する合成高分子用LDI基板の構築

ナノ粒子を用いた表面支援レーザー脱離イオン化質量分析,(SALDI-MS)法における、光-分子強結合場の利用を目標にして研究を行ってきた。特に、可視光領域に強い吸収を持つ金ナノ粒子を用いて検討を行った。いくつかの波長のパルスレーザーで有機物の脱離・イオン化を行ったところ、金が大きな吸収を持つ532nmでの有機物の脱離イオン化に優れた性能を示すことが分かった。一方で、やはり吸収を持つ紫外パルスレーザーでは、その脱離能は他の金属や半導体微粒子に遠くおよばなかった。これは、単に熱エネルギーがパルスレーザーによって局所的に生じ、その熱によって有機物が基板表面から蒸発するという従来のメカニズムのみでは説明できない。一方で、非金属微粒子で、プラズモン吸収ではないが、同様に可視光の一部波長領域に強い吸収帯をもつ半導体ナノ粒子をガス中蒸発法で合成し、基板に固定化したところ、紫外パルスレーザーによって効率よく有機物を表面から脱離・イオン化させることが示された。これは、特に、ソフトイオン化能が高く、フラグメントイオンを強く抑制できる可能瀬があることが分かり、光-分子強結合場による表面支援レーザー脱離イオン化質量分析の切り札となることが分かった。こうした金以外の物質の作る光-分子強結合場を用いた効率のよいSALDI-MS例は初めてであり、そのメカニズムについて考察した。本研究では、光-分子強結合場を利用した、レーザー照射による有機分子の脱離とそのソフトイオン化について検討している。ソフトイオン化とは、有機物質を分解しないでイオン化することである。そこで、本年度は、光-分子強結合場を発現させる手段として金粒子の基板上への集積による表面支援レーザー脱離イオン化法について検証を行った。シリコン基板上にアミノシラン単分子膜を用いて作製した金粒子の集積した部分において、特に有機化合物の脱離・イオン化がレーザー照射によって起こりやすいことが見いだされた。一方で、単層の金粒子吸着層だと脱離・イオン化は生じにくい。このことは、レーザー脱離イオン化のメカニズムを考えるときに重要であり、金の場合においては、ナノ粒子の作る基板表面の凹凸ではなく、微粒子の凝集が有機物質の脱離およびイオン化に極めて有効に効いていることが明らかとなっている。つまり、ナノ粒子凝集エリアがつくる光-分子強結合場が脱離・イオン化を加速する方向に働いていることを示していると考えられる。一方で、レーザー照射による有機化合物の脱離量を相対的に比較したところ、金ナノ粒子の示すプラズモン吸収領域の波長のレーザーを用いた場合には脱離量が増大すると考えられた。この結果も、光-分子強結合場が光による基板表面からの有機物質の脱離・イオン化を促進していることを強く支持ずる。これは、本研究で目標とした、光-分子強結合場のレーザー脱離イオン化への応用という視点が正しかったという可能性を非常に高めた。
リング状ブレードを有する船用プロペラの開発

翼端では、流れの3次元性のため、翼端渦が生じる。従前の研究によって翼端渦が流体抵抗(トルク)の増加と推力の減少に直接つながることが確認されている。翼端渦を抑制するために、翼端エンドプレートや翼端リングが提案されているが、翼端渦はある程度しか抑制できないことが確認されている。本件研究では、翼端渦をより効率的に抑えるために、リング状のブレ-ドを持つ回転プロペラを提案した。ブレ-ドをリング状にすることにより翼端を閉じることが可能となり、翼端渦の抵抗増加、推力減少、ならびに翼端渦による騒音低減が見込まれる。また、リング状ブレ-ドをもつプロペラの直径に対する有効面積は従来のプロペラより大きいためプロペラ荷重度が下がり、キャビテーション抑制にも有利となる。本研究では、リング状ブレ-ドを有する船用プロペラの流体力学的特性と推進性能を数値シミュレーション法を用いて評価する。数値シミュレーション法として揚力体に適用できる境界要素法を開発した。線形三角形要素を用い、翼後縁部でKuttaの条件を反復法で満足させる計算法を検討し、在来の船用プロペラに適用し、その有効性を確認した。続いて、リング状ブレ-ドの幾何形状を数式表示し、形状決定のためのパラメーターを検討した。数式表示したリング状ブレートを有すドるプロペラの流体力を数値シミュレーションにより求めることにより、ブレ-ド間距離、翼端曲率、面積分のプロペラ性能に及ぼす影響を検討した。今後、リング状ブレ-ドを有するプロペラの最適化の検討が望まれる。