hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環状炭酸エステルの酸素的加水分解反応による光学活性ジオールの合成研究

有用な光学活性生理活性物質,機能性物質には、水酸基を複数含むものが多く知られている。これら付加価値の高い有用化合物の構築には、原料となる光学活性体(主に1,2-及び1,3-ジオール体)の立体化学制御を伴った簡便合成が重要な課題である。そこで本研究は、酵素反応の優れた立体選択性・特異性を不斉変換反応に利用し、環状カルボナ-トを前躯体とした鏡像体選択的酵素加水分解という新規反応による不斉1,2-及び1,3-ジオールのブロックの簡便を目指した研究を行った。最初に、モデル基質であるラセミ体の5員環状カルボナ-ト体4-(2-ベンジルオキシ)エチル-1,3-ジオキソラン-2-オンを化学的手法により合成した後、エナンチオ選択的加水分解反応を進行させる酵素系をスクリーニングした。その結果、市販のブタ膵臓リパーゼのみが基質の加水分解を触媒することがわかった。詳細な検討の結果、補溶媒として10%のジイソプロピルエーテルを含んだリン酸緩衝,溶液中で反応を行うと、極めて効率的に反応が進行し、光学活性な5員環状炭酸エステルとジオールが得られることがわかった。従来、環状カルボナ-トを加水分解酵素の基質とした例はなく、本反応は極めて画期的である。更に酵素反応の適用範囲拡大を目的として、置換基の異なる様々な基質で反応を行ったところ、どの場合でもエナンチオ選択的に反応が進行することが明らかとなった。また、選択性は、置換基のアルキル鎖が長くなると向上することもわかった。次に、基質を6員環,7員環状化合物で行ったところ、これらの基質においても酵素が加水分解を触媒した。特に、6員環の基質では、エナンチオ選択的に反応が進行しており、通常加水分解酵素を用いた反応では得られない、光学活性1,3-ジオール誘導体の合成に成功した。
都市NATMトンネル低土被り部における垂直縫地工法の合理的設計法の提案

都市NATMトンネルの低土被り部では,環境対策から掘削に先行して垂直縫地工による非開削施工が行われることが多い.しかし,従来の垂直縫地工法では,(1)仮想滑線を横切る補強鉄筋のせん断抵抗を抑止力として評価するが,現場計測結果によれば,その実挙動は現在の設計モデルの概念と異なる,(2)補強範囲が広いため,用地費も含めてコストと施工性に改善の必要がある,(3)すべり抑止に主眼を置いているので打設がトンネル上半までとなり,トンネル側壁部の側方変位の抑制に寄与しない,などの問題点がある.これらを踏まえ,模型実験,数値解析,現場データに基づき,下部側壁部までの打設による側方変位抑制の打設パターンの提案,およびコスト縮減のための根入れによる施工幅縮小の提案,それらを統合した補強鉄筋の軸力に着目した実挙動に則した設計モデルの提案を目的として研究を遂行した.検討の結果,以下を明らかにした.1.垂直縫地工法によるトンネルへの作用荷重軽減効果を高めるため,補強鉄筋をトンネル側部において,トンネル底面レベル以下まで補強するパターンを提案し,実験によってその側方変位抑制効果およびせん断ひずみ抑制効果を確認した.2.トンネル形状および寸法の異なる二種類のトンネル模型を用いた実験を行い,その結果から垂直縫地ボルトの作用効果およびスケール効果の影響を明らかにした.3.補強鉄筋の打設ピッチは,解析的に検討して細かく設定することは施工上非効率となることが予想される.したがって,打設パターンについてはパターン設計を行うことが適切である.4.補強効果の力学的評価は,補強鉄筋それぞれをモデル化する方法ではなく,トンネル補助工法の効果の評価に用いられることがある等価モデルによることが適切である.都市NATMトンネルの低土被り部では,環境対策から掘削に先行して垂直縫地工による非開削施工が行われることが多い.しかし,従来の垂直縫地工法では,(1)仮想滑線を横切る補強鉄筋のせん断抵抗を抑止力として評価するが,現場計測結果によれば,その実挙動は現在の設計モデルの概念と異なる,(2)補強範囲が広いため,用地費も含めてコストと施工性に改善の必要がある,(3)すべり抑止に主眼を置いているので打設がトンネル上半までとなり,トンネル側壁部の側方変位の抑制に寄与しない,などの問題点がある.これらを踏まえ,模型実験,数値解析,現場データに基づき,下部側壁部までの打設による側方変位抑制の打設パターンの提案,およびコスト縮減のための根入れによる施工幅縮小の提案,それらを統合した補強鉄筋の軸力に着目した実挙動に則した設計モデルの提案を目的として研究を遂行した.検討の結果,以下を明らかにした.1.垂直縫地工法によるトンネルへの作用荷重軽減効果を高めるため,補強鉄筋をトンネル側部において,トンネル底面レベル以下まで補強するパターンを提案し,実験によってその側方変位抑制効果およびせん断ひずみ抑制効果を確認した.2.トンネル形状および寸法の異なる二種類のトンネル模型を用いた実験を行い,その結果から垂直縫地ボルトの作用効果およびスケール効果の影響を明らかにした.3.補強鉄筋の打設ピッチは,解析的に検討して細かく設定することは施工上非効率となることが予想される.したがって,打設パターンについてはパターン設計を行うことが適切である.4.補強効果の力学的評価は,補強鉄筋それぞれをモデル化する方法ではなく,トンネル補助工法の効果の評価に用いられることがある等価モデルによることが適切である.1.研究状況都市NATMトンネルの低土被り部では環境対策から掘削に先行して垂直縫地工による非開削施工が行われることが多いが,現場計測結果によれば,(1)従来の垂直縫地工法での実挙動は現在の設計モデルの概念と異なる,(2)コストと施工性に改善の必要がある,(3)トンネル側壁部の側方変位の抑制に寄与しない,などの問題点がある.これらを踏まえ,模型実験,数値解析,現場データに基づき,下部側壁部までの打設による側方変位抑制の打設パターンの提案,およびコスト縮減のための根入れによる施工幅縮小の提案,それらを統合した補強鉄筋の軸力に着目した実挙動に則した設計モデルの提案を目的として研究を遂行した.今年度はこれまでの研究における問題点を考慮し,模型実験を主体として,下記項目について検討を行った.(1)模型実験のおけるトンネル掘削の合理的モデル化の検討.(2)模型実験による下部側壁部までの打設よる側方変位抑制効果の確認と有効なパターンの検討.(3)模型実験による根入れ効果による打設幅の縮小の確認と有効な打設パターンの提案.(4)領域を広げた解析を設定し,初期パッキング,設定物性値,解析ステップに主眼を置いた予備検討.(5)現場計測データの追加調査.2.結果の概要(1)今回採用した,テフロンシート引き抜きによる掘削のモデル化は掘削量の制御も含めて合理的な方法であることを確認した.(2)下部側壁部までの打設よる側方変位抑制効果は,画像処理による変位計測では明確ではなかった.(3)根入れ効果による打設幅の縮小は,同じ打設幅であれば沈下抑制に効果が認められたが,十分ではなかった.打設幅の範囲を広げて実験を行う必要が認められる.(4)自主開発のDEMコードの使用の予備検討を行い,コードの変更作業を行っている.(5)現場データの収集整理を継続して行っている.都市

NATMトンネルの低土被り部では,環境対策から掘削に先行して垂直縫地工による非開削施工が行われることが多い.しかし,従来の垂直縫地工法では,(1)仮想滑線を横切る補強鉄筋のせん断抵抗を抑止力として評価するが,現場計測結果によれば,その実挙動は現在の設計モデルの概念と異なる,(2)補強範囲が広いため,用地費も含めてコストと施工性に改善の必要がある,(3)すべり抑止に主眼を置いているので打設がトンネル上半までとなり,トンネル側壁部の側方変位の抑制に寄与しない,などの問題点がある.これらを踏まえ,模型実験,数値解析,現場データに基づき,下部側壁部までの打設による側方変位抑制の打設パターンの提案,およびコスト縮減のための根入れによる施工幅縮小の提案,それらを統合した補強鉄筋の軸力に着目した実挙動に則した設計モデルの提案を目的として研究を遂行した.検討の結果,以下を明らかにした.1.垂直縫地工法によるトンネルへの作用荷重軽減効果を高めるため,補強鉄筋をトンネル側部において,トンネル底面レベル以下まで補強するパターンを提案し,実験によってその側方変位抑制効果およびせん断ひずみ抑制効果を確認した.2.トンネル形状および寸法の異なる二種類のトンネル模型を用いた実験を行い,その結果から垂直縫地ボルトの作用効果およびスケール効果の影響を明らかにした.3.補強鉄筋の打設ピッチは,解析的に検討して細かく設定することは施工上非効率となることが予想される.したがって,打設パターンについてはパターン設計を行うことが適切である.4.補強効果の力学的評価は,補強鉄筋それぞれをモデル化する方法ではなく,トンネル補助工法の効果の評価に用いられることがある等価モデルによることが適切である.
心臓外科手術患者のビタミンD濃度およびビタミンD受容体遺伝子多型と重症度との関連

ビタミンD欠乏は、感染症や癌などの種々の病態の重症度との関連が示されてきた。心臓血管領域においても、ビタミンD濃度が、心血管病の発生や重症患者の死亡率増加と関連があること指摘された。本研究の目的は、心臓血管外科手術患者の術前の重症度を重症度スコアおよび臨床因子により評価し、血清ビタミンD(250HD)濃度、ビタミンD受容体遺伝子多型との関連(心臓血管疾患患者でFokLC/Cを持つ患者は他のC/TおよびT/Tと比較して重症度が低いという仮説)について解析することであった。平成22年度は、のべ260人の心臓血管手術患者に対し、麻酔導入時に採血を行い、と記について検討した。結果は、種々の臨床的因子およびリスクスコアおよび重症度スコアの中で、術前の心臓血管外科患者の術前リスク因子評価に最も一般的なEuro scoreは、ビタミンD濃度が低下するほど上昇した。遺伝子多型の解析ではビタミンFokITT typeではそれ以外と比べてEFの低下が優位な結果は認められた。平成23年度は、この研究に際して論文執筆、学会発表とともにデータの再解析を行った。再解析の結果、血清ビタミンD(250HD)濃度はEuro scoreは心臓血管外科手術患者の予測死亡率と逆向きの相関をすることか示されたが、残念ながら遺伝子多型の解析では有意な結果は出なかった。この結果は、心臓血管外科領域において、ビタミンD濃度の低下と手術リスクとの関連を示し十分な基礎データを提供した。技術的な問題、統計的な問題が発見され、データの再収集、再解析が必要であり、その結果当初の期待の結果の一部が陰性の結果となり、論文の投稿に時間を要したから。今回は術前のリスクとビタミンD濃度との関連を示した。しかし、術後の急性期に血中濃度がどのように変化し、どのような意義があるのか、が不明であり、術後ICUでの心外患者におけるビタミンD濃度を測定し、検討する予定である。心臓血管領域においても、心血管病の発生や重症患者の死亡率増加と関連があること指摘された。本研究の目的は、心臓血管外科手術患者の術前の重症度を重症度スコアおよび臨床因子により評価し、血清ビタミンD(25OHD)濃度、ビタミンD受容体遺伝子多型との関連(心臓血管疾患患者でFokI C/Cを持つ患者は他のC/TおよびT/Tと比較して重症度が低いという仮説)について解析することであった。のべ260人の心臓血管手術患者に対し、麻酔導入時に採血を行い、上記について検討した。結果は、種々の臨床的因子およびリスクスコアおよび重症度スコアの中で、術前の心臓血管外科患者の術前リスク因子評価に最も一般的なEuro scoreや術後のICU入室時の重症患者スコアであるAPACHE IIスコアは、ビタミンD濃度が低下するほど上昇した。遺伝子多型の解析ではビタミンFokI TT typeではそれ以外と比べてEFの低下が優位差を持って認められた。この結果は、心臓血管外科領域において、ビタミンD濃度の低下と手術リスクや重症度スコアの上昇ととの関連を示したという点で意義が深い。今後、さらに症例数を増やすとともに、ビタミンDの周術期の予防的内服に関する介入研究を計画するにあたり、十分な基礎データを提供した。
遺伝子可視化教室の開催及び補助教材の作成・公開

【目的】生物の基本である遺伝子等分子レベルの世界を目で見ることは,座学のみの学習より,中学生の興味・関心を高めることができる。そこで,本取組みでは遺伝子可視化教室を開催し,参加した中学生の生物学への興味・関心を高めるとともに,実験結果及び解説を補助教材としてホームページ上で公開し,中学生の教育効果を高めることで社会に貢献する。【方法】1簡便な実験手法の確立:平成27年度熊本大学工学部奨励研究課題として採択され,当該年度に,危険な試薬を使わない実験手法を確立した。2中学生の募集:工学部技術部主催の「中学生を対象とした夏休み自由研究に関する技術相談会2017」において,実施テーマの一つとして遺伝子可視化教室の参加を募集した。3遺伝子可視化教室の実施: (スケジュール)平成29年8月6日9時半10時講義, 10時13時半実験・実験解説・アンケート記入(場所)理学部1・2号館生物会議室・谷時雄教授研究室【成果】講義では細胞,遺伝子及びバイオテクノロジーの社会への応用等,中学生で習う範囲を超えた理科教育を実施した。実験に当たり,手順を説明しながら個々人に作業してもらい,大学の高度な研究設備を使った研究体験をしてもらった。危険な試薬を使わない簡便な手法のため,全員が戸惑わずに実験でき,各々の口腔上皮細胞のDNA・RNAを観察することができた。観察後,撮影した細胞の写真を印刷し渡した。アンケートの結果,本取組みは大変好評で,参加者全員から将来もっと科学の勉強をしてみたいと思うようになったとの回答を得た。このことから,参加中学生の生物学の興味・関心を高める意義のある取組みであることが言える。また,本取組みの副読本及び実習レポートをホームページ上に公開したことで,広く,中学生の教育効果向上に寄与することが期待できる。
変異スーパーオキシドジスムターゼの運動ニューロンに対する損害作用機序に関する研究

本研究では家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)家系及び本邦の筋萎縮性側索硬化症(ALS)多発地帯として有名な紀伊半島のALS症例についてCu/Zn superoxide dismutase(SOD1)遺伝子変異の検索を行い、変異を有する例の臨床、病理学的特徴を明らかにすること、変異がSOD1蛋白に及ぼす構造あるいは機能上の影響を組換えDNA技術などを用いて明らかにし、運動ニューロンの変性機序に迫り、その結果をふまえて神経細胞障害の予防、治療への応用を探ることを目的とした。新たに集積した症例のうち、FALS5家系、紀伊半島のALS5例についてSOD1遺伝子解析を終了しているが、現在の所変異を認めず、さらに検索を続行中である。一方、変異SOD1による運動ニューロンの変性機序の解明のため、以前われわれが本邦のFALSで発見したAla4Thr変異についてpulse chase法を用いて変異SOD1蛋白の安定性を検討した。その結果、COS7細胞に発現させたAla4thr変異ヒトSOD1の半減期は約18時間で、野生型SOD1の約1/4に短縮していることを明らかにした。このことはAla4thr変異SOD1が極めて不安定となっていることを示しており、運動ニューロンの変性に変異SOD1の不安定性が関与していることを示唆する。すなわち不安定な変異SOD1が崩壊する過程で分子内のCuやZnを放出し、細胞障害性に作用すること、変異SOD1が不溶化して細胞内に沈着し、細胞毒性を有すること(これに関連してAla4Thr変異を有する剖検例の脊髄前核細胞中に認めたLewy body-like hyaline inclusion中にSOD1が構成成分として存在することを明らかにした)、SOD1内部の活性部位が変形、露出して新たな細胞障害性フリーラジカルを産生すること、などの可能性が考えられ、今後これらについて早急に検証することが必要である。
現代資本主義社会における労働者協同組合の機能とガバナンス

当該研究の目的は、現代資本主義社会に対抗するためのアソシエーションの1つとして世界的に注目され着実に成果を出し始めている労働者協同組合(以下、労協)を研究対象とし、「階級的見方」「アソシエーション研究」そして「経営学(特に協同組合ガバナンス)」の観点から、イギリスおよびアメリカの労協の機能を分析し、日本の労協にとって必要なガバナンスを提示することである。当該年度は、前年度に引き続き理論的研究を深めるとともに、それを踏まえて作成したインタビュー調査票に基づいて、ニューヨーク市の労協および国内の労協にインタビュー調査を実施した。6月には、日本比較経営学会にて日本の労協の現状を報告し、大学の紀要に詳細をまとめた。8月末に行ったニューヨーク市の労協調査については、労協の研究所が発行する月刊『協同の發見』誌で連載を行い、日本の労協で働く人たち、そして労協を研究する人向けにニューヨーク市の現状を発信した。ニューヨーク市には限定されているが、アメリカの労協の機能を経営学的な側面から分析し、日本の労協にとって必要な機能やガバナンスも提示することができた。前年度に得られた日本の労協に関する情報をもとに行う国内インタビュー調査については、当該年度は残念ながら1件しか実施することができなかったが、労協がおこなう研究イベントに参加したり、労協の支援組織の中核人物にヒアリングを重ねることによって、次年度に調査対象とすべき先進事例が前年度より明確にできた。次年度は複数件の国内インタビュー調査を行うことによって、日本の労協に必要な事項を考察したい。交付申請書に記載した通り、当該年度は、前年度に作成した訪問インタビュー調査票や文献研究を元に、ニューヨーク市に訪問インタビューを実施し、国内調査も開始することができた。ニューヨーク市で得られたアメリカの労協の情報は、日本の労協の研究所が発行する月刊『協同の發見』誌で連載を行い、研究成果を公表することができた。当該年度にイギリスの労協および支援組織に訪問インタビュー調査を行うことを予定していたが、アメリカおよび国内のインタビュー調査の準備や研究成果報告に時間がかかってしまったため、イギリス調査は平成31年度に行う予定である。次年度は当該年度に得られた研究成果を踏まえて、アメリカの労協および支援組織に引き続き補足調査を行う。その結果に基づき、現代資本主義社会における労協の機能とガバナンスを検討する。研究成果は、引き続き学会報告および学術論文等で発信する。また、日本の労協にとって必要なガバナンスを提示するために、労協の研究所(協同総合研究所)とともに選定した日本国内の労協の先進事例に訪問インタビュー調査に行く。調査対象が増える場合には、イギリスにおける労協および支援組織に対する訪問インタビュー調査をメールでの調査に切り替えたいと考えている。最後に、前年度までに行った調査結果に基づき、現代資本主義社会における労協の機能とガバナンスを検討する。研究成果は学会報告および学術論文等で発信する。当該年度は、近年刊行された労協に関する図書や論文、報告書などの資料を整理したうえで理論的研究を深めて、それに基づき実証的研究に必要なインタビュー調査票を作成した。6月には、労務理論学会において、アメリカ労協の文献研究から明らかになったことをまとめて報告した。11月には、明治大学で開催された研究会「アメリカの事例から学ぶ働く場づくりとまちづくりー労働者協同組合と労働組合の連携を探る」に参加することで、アメリカの労協の現状を知る実践家から、その一端について情報を得られることができた。当初の研究計画以外にも、日本における労協の文献や資料等を調査し、協同組合全般に関する複数の研究所(労協系、農協系、生協系)に訪問して、最近の労協や協同組合に関する日本の動向や情報を獲得した。その結果、日本の労協に関しても、訪問インタビュー調査の必要な先進事例が複数あることが明らかになってきた。当該年度に得たこのような情報は、来年度の調査・研究に反映させ、最終年度に日本の労協にとって必要なガバナンスを提示するために活用することができるだろう。交付申請書に記載した通り、当該年度は、近年刊行された労協に関する報告書などを整理し、理論的研究を中心に行い、訪問インタビュー調査票を作成できた。アメリカ労協の文献研究をまとめて学会報告を行ったことによって、学会員からさまざまな意見をいただくことができた。いただいた意見を踏まえて学会誌に投稿して研究成果を公表することができた。年度末にはイギリスの労協および支援組織に訪問インタビュー調査を行うことも予定していたが、理論的に研究に時間がかかったため、交付申請書に記載した通り、調査は平成30年度(あるいはそれ以降)に行うことにした。以上のことから研究はおおむね順調に進展しているといえる。

当該年度は、前年度に引き続き理論的研究を深めるとともに、それを踏まえて作成したインタビュー調査票に基づいて、ニューヨーク市の労協および国内の労協にインタビュー調査を実施した。6月には、日本比較経営学会にて日本の労協の現状を報告し、大学の紀要に詳細をまとめた。8月末に行ったニューヨーク市の労協調査については、労協の研究所が発行する月刊『協同の發見』誌で連載を行い、日本の労協で働く人たち、そして労協を研究する人向けにニューヨーク市の現状を発信した。ニューヨーク市には限定されているが、アメリカの労協の機能を経営学的な側面から分析し、日本の労協にとって必要な機能やガバナンスも提示することができた。前年度に得られた日本の労協に関する情報をもとに行う国内インタビュー調査については、当該年度は残念ながら1件しか実施することができなかったが、労協がおこなう研究イベントに参加したり、労協の支援組織の中核人物にヒアリングを重ねることによって、次年度に調査対象とすべき先進事例が前年度より明確にできた。次年度は複数件の国内インタビュー調査を行うことによって、日本の労協に必要な事項を考察したい。交付申請書に記載した通り、当該年度は、前年度に作成した訪問インタビュー調査票や文献研究を元に、ニューヨーク市に訪問インタビューを実施し、国内調査も開始することができた。ニューヨーク市で得られたアメリカの労協の情報は、日本の労協の研究所が発行する月刊『協同の發見』誌で連載を行い、研究成果を公表することができた。当該年度にイギリスの労協および支援組織に訪問インタビュー調査を行うことを予定していたが、アメリカおよび国内のインタビュー調査の準備や研究成果報告に時間がかかってしまったため、イギリス調査は平成31年度に行う予定である。次年度は当該年度に得られた研究成果を踏まえて、アメリカの労協および支援組織に訪問インタビュー調査を行う。その結果に基づき、現代資本主義社会における労協の機能とガバナンスを検討する。研究成果は、引き続き学会報告および学術論文等で発信する。また次年度から、日本の労協にとって必要なガバナンスを提示するために、日本国内の労協の先進事例を労協の研究所(協同総合研究所)とともに選定して、訪問インタビュー調査に行く予定である。調査対象が増える場合には、イギリスにおける労協および支援組織対する訪問インタビュー調査を次年度に延期するか、メールでの調査に切り替えたいと考えている。最終年度には、前年度までに行った調査結果に基づき、現代資本主義社会における労協の機能とガバナンスを検討する。日本国内に関しては補足調査を行うことも考えて経費を計上している。研究成果は学会報告および学術論文等で発信する。次年度は当該年度に得られた研究成果を踏まえて、アメリカの労協および支援組織に引き続き補足調査を行う。また、日本の労協にとって必要なガバナンスを提示するために、労協の研究所(協同総合研究所)とともに選定した日本国内の労協の先進事例に訪問インタビュー調査に行く。
静動シールドアンテナを用いた誘導RFプラズマ源の開発と応用

低圧力・高密度の次世代プロセス用プラズマ源として注目されているRF誘導プラズマにおいて、不純物発生の一つの原因と考えられているプラズマ-アンテナ間の静電的結合を抑制するため、新しい静電シールド方式のRFアンテナを試作し、アンテナ近傍での高周波電磁界やプラズマ生成特性を調べた。マルチカスプ磁場で覆われたステンレス円筒容器(36cmφ)の内部にシールドアンテナ(20cmφ)を設置し、RFパワー(13.56MHz、<1kW)を印加する。シールドは、幅15mmのメタルプレートをアンテナの周方向に1mm間隔で絶縁被覆アンテナの上から巻き付けて行う。そしてすべてのプレートは、アンテナから約10cm離れた接地メタルリングに接続されている。真空中においてアンテナ近傍では、静電結合によりプローブに高周波電圧Φ_<RF>が誘起されるが、シールドアンテナではプローブ・アンテナ表面間の距離Δrが小さくなってもΦ_<RF>は非常に小さく、静電遮蔽の効果の大きいことがわかった。一方、プラズマ中では、アンテナ・プラズマ間との静電的結合により、アンテナ導体を囲む絶縁被覆の表面に負の直流電圧V_<DC>が発生するが、シールドアンテナでは、RFパワーを大きくしても、プラズマ電位とV_<DC>との差を浮動電位程度まで大きく減少させることができた。これはアンテナ表面へのイオン衝撃エネルギーを低下できることを示しており、絶縁被覆におけるイオンスパッタリングの抑制が可能となった。そのときの電子温度は同じであったが、プラズマ密度はシールドをすることにより半分程度となった。これは、シールドを施した場合には高周波磁場が減少することから、渦電流損などによる高周波磁場の低下が主な原因と考えられる。最後に、メタンプラズマを生成してITO薄膜のエッチングを試みたところ、高いエッチングレートと酸化膜や窒化膜などに対するエッチングレートの高い選択比が得られた。
高度操作アクション情報のネゴシエーションによる柔軟物微細加工システム

高精度な加工を行う工作機械では,金属であっても容易に歪む柔軟物として扱う必要がある.食品加工分野でも加工対象の柔軟性が問題になることは多い.本研究は高精度な加工を行うシステムの自動化を目的とし,センサから取得された特徴量を仮想空間内でネゴシエートすることにより統合し,仮想空間内で確認しながら制御情報を生成する.単純なモデルや従来のセンサでは再構成しきれない状況を補い,職人の勘や経験をリアルに模倣した動作を再構成する.モーションキャプチャ装置,3次元測定装置,ビデオカメラの情報を取り込み,データベースと照合し,マッチングするものを取り出し,コンピュータ内で再構成する手法についてそれぞれ検討した.開発されたシステムの性能試験およびそれに基づくシステムの改良を行った.1.加工精度の評価:様々な物体に対して加工を行い,加工誤差を評価した.また加工の際の工作機械の動作が適切であるかを評価した.生成された操作アクションの検証として操作アクションの軌跡に基づき,手動操作との比較を行った.また,この操作アクションを初級者に対して手本として提示した場合の有用性を検討した.その結果,本システムを利用することで学習効率が改善されることが確認された.2.システムの改良:操作アクションデフォルメブロックに対してNURBUS補外に用いるパラメータを自動算出できるような改良をほどこした.情報ネゴシエーションブロックに関しては操作アクションデフォルメブロックの情報と他のブロックの情報とをネゴシエートできるように改良した.技術データベースに関しては複数の事例・複数の操作者に基づいてデータベースを拡充した.仮想空間生成ブロックは仮想空間を可視化し,シミュレータとして利用できるように改良した.さらに,柔軟な物体のシミュレーションに関する新たな方法を提案し,その成果を論文として発表した.なお,前年度はモーションセンサおよびカメラからの情報から姿勢を抽出する際,操作対象の機械に隠れる部分による影響が予想以上に大きく,取得した姿勢が要求精度を満たすに至らないという問題があったが,今年度の改良により大幅に改善された.高精度な加工を行う工作機械では,金属であっても容易に歪む柔軟物として扱う必要がある.食品加工分野でも加工対象の柔軟性が問題になることは多い.本研究は高精度な加工を行うシステムの自動化を目的とし,センサから取得された特徴量を仮想空間内でネゴシエートすることにより統合し,仮想空間内で確認しながら制御情報を生成する.単純なモデルや従来のセンサでは再構成しきれない状況を補い,職人の勘や経験をリアルに模倣した動作を再構成する.モーションキャプチャ装置,3次元測定装置,ビデオカメラの情報を取り込み,データベースと照合し,マッチングするものを取り出し,コンピュータ内で再構成する手法についてそれぞれ検討した.現有設備をもとにソフトウェア開発とハードウェアの改良を行った.ソフトウェア開発として初年度は,本研究の中核となる部分に重点を置いてシステムの開発を行った.画像計測ブロックでは,いままで我々が開発してきたアルゴリズムに加えモーションセンサおよびカメラからの情報から姿勢を抽出するアルゴリズムを開発し,システムへの組み込みを行った.画像計測アルゴリズムなどから得られる計測・推定結果・誤差範囲・誤差確率・技術データベースの既知情報を入力としてトータルの誤差と仮想イメージ(形状と操作アクション)を生成する情報ネゴシエーションブロックは,姿勢など追加された操作アクションを利用できるように,また姿勢推定の際にフィードバックできるように改良した.複数の情報から価値のあるものを取り出す価値・精度判定ブロックは他の情報を補完し得る情報・他の情報とは異なるまったく新しいキー情報・熟練者の操作アクションのうち重要なポイントを取り出すことにより仮想空間上での再構成の精度向上と,知識を自動的な発見・付加を実現するものであるが,既存のアルゴリズムを改良し,情報の重みづけを行うように拡張した.ハードは基本的にはカメラとモーションセンサ・画像処理回路・認識用パーソナルコンピュータ・制御サーバ・モーターコントローラ・加工機・HDD・ディスプレイにより構成されている現有設備を用い,カメラの姿勢制御を行う装置の追加,モーションセンサから得られる操作者の姿勢や視線など,加工精度に影響するスキルベースの情報を取得するセンサ周辺とPCの計算速度の改善を行った.センサ周辺は長期利用に耐えられるよう耐振動,防錆化などの視点で改良を行った.本研究の目的は,高度な技術者と同等またはそれをしのぐシステムの開発である.このシステムは,作業者の操作アクションなども考慮して仮想空間上で再構成した対象物体に仮想的なゆがみを与え,それらの誤差を最小化する.さらに,実際の対象物体の測定結果がそれぞれどれだけもっともらしいかをフィードバックして再計測・再構成を繰り返すことにより,より高精度な計測および制御が実現する.本研究では,これに加え,モーションセンサにより操作者の操作姿勢や微小な頭部の動きをとらえ,データの評価および加工時の計測に役立てるものである.多くのモーションセンサでは関節の位置情報のみを利用して角度情報を算出し姿勢解析を行う.これに対し本システムでは位置情報に加え,算出された角度情報,人間の標準姿勢など様々な情報をネゴシエーションして最適な姿勢を算出できる.従来システムをもとにソフトウェア追加するハードウェア開発を行った.ソフトウェアは,モーションセンサおよび追加されたカメラからの姿勢抽出を行う部分を核として,取り出された様々な情報をネゴシエーションして最適な姿勢を算出するようにした.一方ハードウェアは作業者の姿勢に基づいて,精密な機械加工に必要な観測位置からの観測ができるようにした.これら開発されたシステムの性能試験とデータベースの拡充を行い,特に必要となったマンマシンインタフェースについてシステムの改良を行った.

さらに,仮想空間を可視化し,シミュレータとして利用できるように改良した.以上を通して,技術者と同等またはそれをしのぐシステムを完成させる見通しを得た.計測システム開発工程が前倒しで完了し,かつ,前年度までの問題点が大幅に改善されたという点では極めて順調であるといえるが,現状,検証中の部分があり,多数の事例・操作者に対して幅広い有効性があるという結論を言い切るには至っていない.(次年度は)これらの検証を通して有効性を確認し,必要に応じて改善を加える必要がある.モーションセンサおよびカメラからの情報から姿勢を抽出するアルゴリズムに関して,操作対象の機械に隠れる部分による影響が予想以上に大きく,取得した姿勢の精度が要求水準を満たすに至っていない.一方,仮想空間内での再構成に関しては計画以上に進展しており,トータルではおおむね順調に推移していると考えている.仮想空間内での再構成・モデルの変形に関して,モフォロジー処理を用いてモデル同士をフィッティングさせる手段を確立した.本手法は,従来手法によるフィッティングが困難な複雑な形状同士のフィッティングが可能である.本研究のアルゴリズムは,計測や知識獲得に関するさまざまな取組みを実用化へ向けて繋ぐ,実践的なリンケージ研究であり,ロボティクス,医療機器など様々な分野に容易に展開可能であるという点で波及効果及び普遍性があるが,今回の成果はその典型的なものであり,当該研究はもとより,製品の設計や医療機器のパーソナルカスタマイズなど,さまざまに応用できるという点で計画以上の展開を見せている.現状では順調に進んでいるとは言えない,モーションセンサおよびカメラからの情報から姿勢を抽出する精度の向上策として,複数の特徴量から最適なものを抽出するという基本的なアプローチに基づき,さらにさまざまな特徴量を利用すべく多数の特徴抽出アルゴリズムを開発中であり,これが成功すれば,姿勢の抽出精度に関しては大幅な改善が見込めると考えている.検証結果を詳細に分析し,システムの理論的な限界を明らかにするとともに改善余地を検討する.現状,仮想空間生成に関して改善を施す余地があり,かつ,それが比較的容易に可能であることが確認できている.この部分を重点的に改善することを通して,システムの有用性を大幅に向上する.当初の計画通り,システムの性能試験とシステムの改良を進める.特に進展が遅れがちな多数の特徴抽出アルゴリズムの開発に力点を置くほか,計画以上に進展している仮想空間生成ブロックおよび操作アクションデフォルメブロックの改良にも力を入れる.後者に関しては,モデル同士をフィッティング精度の向上させるために,骨格情報同士を互い照合し,位置合わせを行うことにより,物体の形状や操作アクションを適切にデフォルメできるようなアルゴリズムを開発中であり,これの完成および評価試験の実施に次年度以降注力する予定である.また,特徴抽出アルゴリズム自体の精度を向上させるために,画像の2値化などの基本的な前処理の精度向上にも取り組む必要があるため,これに関しても改めて取り組む方向である.
非線形Boltzmann方程式と流体方程式の解の総合的研究

本研究において以下の結果を得た。非線形Boltzmann方程式:1.Abstract Cauchy-Kowalewskayaの定理を用いたBoltzmann-Grad極限の存在証明および,同じ手法によるBoltzmann hierachyと巨視的流体方程式との漸近関係の確立.2.離散速度Boltzmann方程式の進行波(衝撃波)解の存在証明と,半無限空間における定常境界値問題の可解性条件の確立.どちらもBoltzmann方程式と巨視的流体方程式にたいする初期値・境界値問題における漸近関係の研究の糸口となる結果と考えられる.3.Boltzmann方程式の時間周期解の存在証明.この方程式の非線形波動についての初めての結果である.巨視的流体方程式:1.相対論的流体にたいするEuler方程式と対応する古典力学的方程式との漸近関係を確立.光速無限大の極限で,空間1次元の平坦なMinkowski時空の場合は前者の時間大域的弱解が後者のそれに時間大域的に強収束すること,空間3次元の曲がった時空の場合には滑らかな解が時間局所的に強収束することを示した.2.強い粘性を持つ圧縮性流体の運動を記述するStoke近似方程式の時間大域的な弱解および古典解の存在証明.初期値の大きさは任意でよく,この方程式は強い非線形性を持つにもかかわらず,初期値はいくら大きくとも良いという強い結果である.3.穴のある領域における熱対流方程式の定常解の存在証明.従来は結果では各境界上で流入量が零という物理的に不自然な仮定がおかれていたが,これを外すことに成功した.本研究において以下の結果を得た。非線形Boltzmann方程式:1.Abstract Cauchy-Kowalewskayaの定理を用いたBoltzmann-Grad極限の存在証明および,同じ手法によるBoltzmann hierachyと巨視的流体方程式との漸近関係の確立.2.離散速度Boltzmann方程式の進行波(衝撃波)解の存在証明と,半無限空間における定常境界値問題の可解性条件の確立.どちらもBoltzmann方程式と巨視的流体方程式にたいする初期値・境界値問題における漸近関係の研究の糸口となる結果と考えられる.3.Boltzmann方程式の時間周期解の存在証明.この方程式の非線形波動についての初めての結果である.巨視的流体方程式:1.相対論的流体にたいするEuler方程式と対応する古典力学的方程式との漸近関係を確立.光速無限大の極限で,空間1次元の平坦なMinkowski時空の場合は前者の時間大域的弱解が後者のそれに時間大域的に強収束すること,空間3次元の曲がった時空の場合には滑らかな解が時間局所的に強収束することを示した.2.強い粘性を持つ圧縮性流体の運動を記述するStoke近似方程式の時間大域的な弱解および古典解の存在証明.初期値の大きさは任意でよく,この方程式は強い非線形性を持つにもかかわらず,初期値はいくら大きくとも良いという強い結果である.3.穴のある領域における熱対流方程式の定常解の存在証明.従来は結果では各境界上で流入量が零という物理的に不自然な仮定がおかれていたが,これを外すことに成功した.流体の運動方程式としては、古くから、有名な方程式が数多く知られている。流体の諸性質の如何なる側面に着目するかにより、様々な異なるタイプの方程式が得られるが、いずれも同一流体が対象であるので、これら方程式の間には何らかの漸近関係がある。この漸近解析においてもっとも基本的な間題のlつは、多粒子系に対するNewtonの運動方程式と気体方程式であるBoltzmann方程式との関係である。前者の解が、衝突確率一定の条件の下で粒子数を無限大にすると(標記の極限)、後者の解に収束することが、Lanford(1976)により示され、特に、前者の持つ時問可逆性から後者の持つ非可逆性が生じる数学的メカニズムが明らかにされいる。しかしLanfordの証明は非常に複雑で見通しが悪い。本研究では偏微分方程式論の基礎定理である標記の定理(の抽象化)を用いることにより、この証明が大幅に簡略化されることを示した。この方法は、重要な未解決問題である、Newton方程式から巨視的流体(Euler)方程式を直接導く漸近解析への応用が期待され、現在研究を進めている。第5回日韓偏微分方程式研究集会(平成10年2月、九州大字)において発表した。相対論的Euler方程式の弱解の非相対論的極限相対論的力学と古典(非相対論的)力学の物理的関係は良く知られているが、その数学的解析には未解決の問題が多い。本研究では、標記の方程式で、空間1次元の場合に、Glimmの方法で構成した時間大域的弱解に対し、光速度cによらない一様評価を導き、これを用いて、cを無限大にした極限において、非相対論的Euler方程式の弱解に収束することを証明した。弱解にもかかわらず、収束は時問大域的、かつ、強収束であるので、非常に強い結果といえる。J.Math.Kyoto Univ.に掲載予定である。Stokes近似方程式の大域解圧縮性Navier-Stokes方程式は圧縮性粘性流体の運動を記述する方程式として最も物理的近似の少ない方程式と考えられている。これは強い非線形性をもつ双曲形偏微分方程式と放物形偏微分方程式の連立系であるので、初期値問題の時間大域解の存在は、数学的に最も基本的かつ重要な問題である。

初期値が小さい場合の存在定理は比較的容易に証明できるが、大きな初期値では非線形性が強くなり難しい。近年、状態方程式などにある種の制約を付ければ、任意の大きさの初期値に対し大域的弱解が存在することが証明された。これは大きな進歩であるが、しかし、課された制約条件は物理的に不自然である。そこで、粘性の大きい場合に成り立つStokes近似方程式に着目し、制約条件を付けずに、このような大域的弱解が存在することを証明し、さらに初期値が滑らかならばこの解も滑らか(古典解)になることを示した。証明では、流速の発散と圧力の差に対し強いアプリオリ評価が成り立つことを示し、それにより制約条件をはずすことに成功している。また、古典解を得るために熱方程式のシャープなアブリオリ評価を新たに導いたが、この評価は他の問題にも応用出来ると期待される。Commun.Partia1 DifferentiaI Equationsに掲載された。Boltznmann方程式の周期解音波の伝搬に関する研究は、これまですべて巨視的流体方程式に基づき行なわれて、気体の基礎的な運動方程式であるBoltzmann方程式に基づくものはなかった。本研究は、Boltzmann方程式の非線形波動についての初めての結果で、時間周期的な外部気体源をもつ場合の初期値問題および境界値が時間周期的に変動する場合の初期値境界値問題に対する時間的周期解の存在を証明したものである。証明には線形化方程式の解の減衰評価を用いる。研究集会「流体現象の数学解析」(1998年7月、京都大学)および「Joumee de la Theorie Kinetique」(1998年11月、Ecole Normale Superiure de Cachan,Paris)で講演。Boltzmann Hierarchyの漸近解析:流体の運動を記述する方程式として多くの非線形偏微分方程式があり、それら相互の漸近解析は応用上も数学的にも重要な問題である。特に微視的運動方程式であるNewtonの方程式と巨視的流体方程式の漸近解析は大きな未解決問題である。標記のhierarchyは無限個の偏微分方程式の系であり、Newtonの方程式と半巨視的なBoltzmann方程式との中間に位置する。この系は平均自由行程をパラメータとして持つが、その適当な極限において、この系の解が巨視的な流体方程式の解に時間局所的に収束することを、Cauchy-Kowalevskaya定理を持ちいて証明した。おなじ手法がBBGKY方程式系に適用できれば、Newton方程式巨視的流体方程式の漸近関係が示せるので、現在研究を続けている。非一様時空における一般対論的Euler方程式の研究:流体の速度が光速に近い場合、流体の運動は一般相対性理論に従う。流体が希薄であれば平坦なMinkowski時空での運動と考えてよいが、一般には時空は平坦でない。この時空での標記Euler方程式の時間的局所解の存在を証明するとともに、光速をパラメータとみて、その無限大の極限でこの解が収束すること、およびその収束極限が満たす方程式が、Riemann空間での古典力学的Euler方程式であること示した。熱対流方程式の境界値
フェンシクリジン応答性遺伝子群を対象とした統合失調症感受性遺伝子の同定

精神作用薬であるPCP(phencyclidine)はヒトおよび動物モデルで統合失調症様の陽性症状と陰性症状を引き起こすため、現在のところ統合失調症の最も有効な薬理学的モデルと考えられている。我々はPCPの急性投与に応答して発現が有意に変化する遺伝子をマイクロアレイにより探索し,それらの統合失調症発症への関与を患者検体を用いた関連解析により検討した。PCP急性投与ラットの脳の5部位から単離したトータルRNAのマイクロアレイ解析を行い、90個のannotated遺伝子と21個のESTにおけるPCP投与による発現量の変化を観察した。同一処理別個体から独立に単離したトータルRNAを用いた定量的RT-PCRにより,12個の遺伝子につきPCP投与による発現量の変化が確認された。2倍以上の発現量変化が確認ざれた10個の遺伝子を統合失調症感受性遺伝子の候補として、日本人統合失調症304検体と日本人健常人304検体を用いて、統合失調症との関連解析を行った。DUSP1、PLAT、BTG2、ADAMTS1、NR4A1、PTGS1、PDE4Aについて解析が終了している。これらの遺伝子領域に合計24個のSNPを選択し、タイピングした。各SNPの遺伝子型頻度、アレル頻度についての関連解析に加え、各SNP間の連鎖不平衡解析を行い、ハプロタイプによる関連解析を行った。各解析で見られた統合失調症との有意な関連はFDR(false discovery rate)法で多重検定の補正を行った。その結果、いずれのSNPの遺伝子型頻度、アレル頻度においても、統合失調症との有意な関連が見られなかったが、PLAT、BTG2、NR4A1、PDE4Aのハプロタイプ頻度において、統合失調症との有意な関連を見いだした。さらに、有意な関連が見られたSNPについて、日本人統合失調症約2400検体と日本人健常人約2400検体を用いて、確認を行ったところ、PDE4A、PLATにおいて、統合失調症との有意な関連が確認できた。従って、日本人集団においてDUSP1、ADAMTS1、PTGS1、BTG2、NR4A1は統合失調症発症に主要な役割を果たしていないと考えられたが、PDE4A、PLA1は統合失調症感受性遺伝子であると結論した。2倍以上の発現量変化が確認された10個の遺伝子を統合失調症感受性遺伝子の候補として、日本人統合失調症304検体と日本人健常人304検体を用いて、統合失調症との関連解析を行った。DUSP1、PLAT、BTG2、ADAMTS1、NR4A1、PTGS1について解析が終了している。その結果、いずれのSNPの遺伝子型頻度、アレル頻度においても、統合失調症との有意な関連が見られなかった。しかし、PLAT、BTG2、NR4A1のハプロタイプ頻度において、統合失調症との有意な関連を見いだした。従って、日本人集団においてDUSP1、ADAMTS1、PTGS1は統合失調症発症に主要な役割を果たしていないと考えられたが、PLAT、BTG2、NR4A1は統合失調症感受性遺伝子であると結論した。

各SNPの遺伝子型頻度、アレル頻度についての関連解析に加え、各SNP間の連鎖不平衡解析を行い、ハプロタイプによる関連解析を行った。各解析で見られた統合失調症との有意な関連はFDR(false discovery rate)法で多重検定の補正を行った。その結果、いずれのSNPの遺伝子型頻度、アレル頻度においても、統合失調症との有意な関連が見られなかったが、PLAT、BTG2、NR4A1、PDE4Aのハプロタイプ頻度において、統合失調症との有意な関連を見いだした。さらに、有意な関連が見られたSNPについて、日本人統合失調症約2400検体と日本人健常人約2400検体を用いて、確認を行ったところ、PDE4A、PLATにおいて、統合失調症との有意な関連が確認できた。従って、日本人集団においてDUSP1、ADAMTS1、PTGS1、BTG2、NR4A1は統合失調症発症に主要な役割を果たしていないと考えられたが、PDE4A、PLA1は統合失調症感受性遺伝子であると結論した。
高圧力・高密度マイクロ波プラズマ源の開発とその大面積薄膜プロセスへの応用

本研究では平成14年平成15年度の研究期間において、高圧力・高密度マイクロ波プラズマ源の開発を目的とし、さらにその大面積薄膜プロセスへの応用に関する研究を実施した。主要結果は以下の通りである(1)マイクロ波プラズマ装置の大面積化:平成14年度に設計した直径60cmの大面積プラズマ真空装置を製作し、また新しく開発した直径50cm内挿型同軸マイクロ波ランチャーを用いて大面積プラズマ生成実験を実施した。マイクロ波ランチャーの設計および構造の最適化には電磁界解析シミュレータMAFIAを用いて共振器型構造および開放型構造のランチャー形状に対して放射電磁界の解析を行い、プラズマ大面積化に関するマイクロ波ランチャー構造の設計指針を示した。(2)大面積マイクロ波プラズマの生成:アルゴンあるいはヘリウムを用いたプラズマ生成実験を実施し、開放型ランチャーを用いたとき、マイクロ波パワー1kW、圧力約0.1Torrにおいて直径40cm以上にわたりほぼ均一な大面積プラズマが生成できることを示した。(3)大面積プラズマ装置の各種応用:マイクロ波プラズマのプラズマCVDへの応用として、直径40cmの表面波プラズマ装置を用い、圧力10-15Torrの高圧力下において直径20cmにわたる大面積カーボンナノチューブの堆積実験を行い、空間的に均一性なナノチューブ合成が可能であることを示した。また、同装置の医療滅菌への応用についても併せて研究を実施し、高速かつ低温滅菌が可能であることを示し、その実用化の可能性を示した。(4)高圧力マイクロ波プラズマ生成実験:2台のマイクロ波を用いた新規高圧力(50Torr)マイクロ波プラズマ装置を開発し、プラズマ放電領域が従来のマイクロ波CVD装置に比べ、約2倍に拡大できることを示し、ダイヤモンド膜の大面積堆積が可能であることを示した。(5)研究成果のまとめ:本研究に関連する成果は、学術論文に8編(2編は投稿中)、著書2編、国際会議に24件、国内学会・研究会に45件発表し、国内特許出願5件、外国特許出願1件を行った。平成14年度では大面積液晶ディスプレイ(LCD)パネルのアッシング、あるいは大面積結晶性ダイヤモンドやダイヤモンド状炭素(DLC)薄膜成膜等への応用を目指した大面積・高密度プラズマ装置の開発を行うことを目的とし、以下の研究項目を実施した。(1)大面積実験装置の試作:大面積プロセスに適応可能な容器断面(口径60cm)をもつステンレス製円筒形真空容器を新規設備備品として設計・製作した。(2)プラズマ励起方式の検討:従来から研究を行ってきたスロットアンテナ方式と異なる内挿型平板状マイクロ波ランチャーを試作し、大面積プラズマ生成に成功した。この新しいマイクロはランチャーを用いたプラズマ生成方法および装置について特許出願を行った。(3)プラズマ特性の診断:ヘリウムプラズマあるいはアルゴンプラズマを用い、上記の内挿型平板状マイクロ波ランチヤーにより生成されたプラズマの空間分布をラングミュアプローブにより測定し、プラズマ大面積化及び高密度化のためのアンテナ形状の比較検討を行った。(5)大面積カーボン系薄膜の成膜実験:圧力10Torrにおいて生成したマイクロ波プラズマを用い、大面積カーボンナノチューブ薄膜の成膜実験を行い、膜厚分布、成膜速度、膜質などの評価を行った。(6)研究の成果発表:研究成果は、学術論文に3件、国内開催の学会、研究会に19件、国際会議に7件発表し、特許出願2件を行った。

最終年度の平成15年度では昨年度の研究成果を踏まえ、実験装置の大面積化を主な研究課題として、以下の研究項目を実施した(1)マイクロ波プラズマ装置の大面積化:平成14年度に設計した直径60cmの大口径プラズマ真空装置を製作し、また新しく開発した直径50cm内挿型同軸マイクロ波ランチャー(特許出願)を用いて大面積プラズマ生成実験を実施した。マイクロ波ランチャーの設計および構造の最適化には電磁界解析シミュレータMAFIAを用いて共振器型構造および開放型構造のランチャー形状に対して放射電磁界の解析を行い、プラズマ大面積化に関するマイクロ波ランチャー構造の設計指針を示した。(2)大面積マイクロ波プラズマの生成:アルゴンあるいはヘリウムを用いたプラズマ生成実験を実施し、開放型ランチャーを用いたとき、マイクロ波パワー1kW、圧力約0.1Torrにおいて直径40cm以上にわたりほぼ均一な大面積プラズマが生成できることを示した。(3)大面積プラズマ装置の各種応用:マイクロ波プラズマのプラズマCVDへの応用として、直径40cmの表面波プラズマ装置を用い、直径20cmにわたる大面積カーボンナノチューブの堆積実験を行い、空間的に均一性なナノチューブ合成が可能であることを示した。また、本研究の内容と異なるが、同装置の医療滅菌への応用についても併せて研究を実施し、高速かつ低温滅菌が可能であることを示し、その実用化の可能性を示した(外国特許出願)。(4)高圧力マイクロ波プラズマ生成実験:2台のマイクロ波を用いた新しい高圧力マイクロ波プラズマ装置を開発し(特許出願)、プラズマ放電領域が従来のマイクロ波CVD装置に比べ、約2倍に拡大できることを示し、ダイヤモンド膜の大面積堆積が可能であることを示した。(5)研究成果のまとめ:本研究に関連する成果は、学術論文に3件、著書3編、国際会議に11件、国内学会・研究会に20件発表し、国内特許出願2件、外国特許出願1件を行った。
フォトニック結晶を用いた、ミリ波・サブミリ波用抵損失導波路の研究

1.中空円柱誘電体棒を、互いに接するように周期配置したフォトニック結晶(PC)に於いて、そのうちの一列を取り除き、代わりに細い誘電体スラブ(誘電率=2)を設置した導波路を考案し、その特性を計算した。PCに用いた誘電体の誘電率が28.5のとき、規格化半径をr/a=0.37程度に選ぶと、TEモードおよびTMモードの両方にバンドギャップが開き、導波路として機能する。直線における伝搬損失は、50GHzに於いて1.1dBと、誘電体導波路として事実上標準のNRDガイドの3.3dB(@50GHz)に比べて、1/3程度であった。2.上記誘電体棒の誘電率は比較的高く、安価に手に入る材料とは言い難い。そこで、TEモードのみにバンドギャップが生じる誘電率8.9で構造を再検討した。その結果、直線における伝搬損失は、約2.5dB(@50GHz)で、誘電率が28.5の導波路より劣るが、NRDガイドより勝っている事が判った。3.マイクロ波帯でよく使用される金属導波管の、E面の管壁を、金属円柱棒を用いたPCで置き換えることは、金属材料の節約になるので有利と言われている。しかし、伝搬損失については、計算されておらず、全く不明であった。今回、この金属導波管のE面を、金属円柱PCで置き換えた場合の、損失を含めた特性を詳細に調べた。その結果、カットオフ周波数を同じにして比べた場合、PCの規格化半径には、損失に関して最適値があり、最小の場合で、金属壁と伝搬損失はほぼ同じになることが判った。また、この場合、管内波長や群速度なども金属導波壁を使用した場合とほぼ同じになることも判った。4.本研究では、内部を金属コートした誘電体ポストが金属棒と結合したPC導波路を紹介する。これは、2次元PCを組み合わせることで、PCを3次元化しもので、金属導波管と対応させると分かり易いと思うが、H面を金属コートした誘電体ポストのPCで置き換え、E面を通常の金属棒PCで置き換えた構造である。この導波路は、容易に2方向(3次元)に曲げることが出来る。計算からは、30GHzにおいて、1.52dB/mの伝搬損失がある。この損失は、従来の金属導波管に比べて大きいが、PC導波路は、伝搬路の形成と再構築が容易である。1.中空円柱誘電体棒を、互いに接するように周期配置したフォトニック結晶に於いて、そのうちの一列を取り除き、代わりに細い誘電体スラブ(誘電率=2)を設置した導波路を考案し、その特性を計算した。フォトニック結晶に用いた誘電体の誘電率が28.5のとき、規格化半径をr/a=0.37程度に選ぶと、TEモードおよびTMモードの両方にバンドギャップが開き、導波路として機能する。