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筋ジストロフィー症の患者さんのための造形教材の開発

本研究は,大分大学教育福祉科学部の美術コースの学生が1999年9月から行っている国立療養所西別府病院筋ジストロフィー病棟での絵画教室ボランティアにおける教材開発を目的としたものである。そこでは,筋ジストロフィーの患者さんが健常者と同じように,あらゆる教材に自由に生き生きと取り組むことができるような造形環境を設計・デザインすることを目標とした。本研究の実績は次の3つである。1.筋ジストロフィーの患者さんのためのハード教材:「描画製作ボード」の開発,2.筋ジストロフィーの患者さんのためのソフト教材:「教材メニュー」の開発,3.「造形・美術ボランティア」概念の定義。1の「描画製作ボード」は,患者さんの描画活動を支援する補助具である。患者さん各々の興味関心に対応できるよう,描画以外の造形活動にも使える多目的装置として開発した。その結果,患者さんの製作への意欲及び能力を高め,リハビリテーションにも寄与することができた。また,大分県産の材料を使い,県内の中小企業で製作することを目指したため,地域社会・経済に資する大学及び造形・美術の在り方を示すことにもなった。2の「教材メニュー」は,患者さん用の造形・美術の教科書に相当する。患者さんの心身の状態に適した教材を開発し,カリキュラム化した。3では,絵画教室ボランティアの実践を手掛かりにして,造形・美術の内容に関するボランティアを定義した。その他,(1)従来に比べて描画補助具が安価に製作できるようになったこと,(2)補助具及び教材メニューの提示によって,患者さんの造形活動に対する意欲が増し「生きる力」に繋がったことなども,成果と認められる。さらに,(3)卒業・修了後,ボランティアを経験した多くの学生が養護学校教諭に採用されていることも,大学におけるボランティア経験の機会を提供した本研究の結果と考えられる。本研究は,学生のボランティア活動を基盤にしている。そのため,研究初年度の平成14年度は,研究目的I-(1)の「定期的な造形教室の開催」を目指し,環境整備を行った。その具体的な実績は,(1)美術科のみならず他学科の学生に迄ボランティアの幅を広げた,(2)患者さんに適した造形教室の実施方法の検討・改善を行った,(3)造形教室から派生した学生のボランティア活動への積極的な参加の実現,等である。また,多様な造形的ボランティア活動の機会を学生に提供し,学生が,自らの体験を通して各ボランティアの内容の違いを学び,本ボランティアの在り方を検討する機会を設けた。その内容を『造形・美術ボランティア概念についての一考察』に著した。次に,目的I-(2)「造形教室での実践から得た情報・観察記録の分析」では,造形教室での実践を記録し,それを基に筋ジストロフィー症の患者さんの造形活動における身体運動を分析した。さらに,健常者の造形活動における身体運動のデータを集め,患者さんの動きとそれとを比較し,筋ジストロフィー症の患者さんの身体運動の特徴を分析した。結果は『筋ジストロフィー症の患者さんのための造形教材の開発No.1』に挙げ,そこでは,基本的な描画の線及びそれに対応する身体運動を明らかにし,描画における人間の基本的な身体運動の類型を示した。さらに目的I-(3)「患者さんが望み且つ患者さんに適した教材の条件の考察」については,まず,患者さんやボランティアの学生に話を聞き,その中から,患者さんが希望する造形活動と患者さんに可能な造形的身体運動の内容を集約した。次に,これらのデータに加え福祉機器展等で得た情報を基に,教材開発の専門家との研究会を重ね(目的II-(1)),そこから,開発に適した造形教材の条件を整理して,「教材及び治具の開発」(目的II-(2))のための考察を行った。
プロトン MAS NMRからみた高温でのゼオライト酸性プロトンの性質

研究代表者が考案・製作したNMRプローブを用い,従来では困難であった400°Cまでの固体高分解能1H NMRスペクトル測定を行ない,以下の点を明らかにした。1)プロトン交換ゼオライトのプロトンケミカルシフトは,温度が高くなると増大し,およそ350°C付近からほほ一定値を示した。ケミカルシフトの増大はプロトン上の電子密度の減少を示唆しており、温度が高くなると酸強度が高くなると考えられる。2)ケミカルシフトの変化が大きく,しかもケミカルシフトが大きいゼオライトは高い酸触媒活性を示した。これまでの研究によって申請者が設計制作したNMRプローブを用いて,従来測定が困難であった400°Cでの固体高分解能1H NMR (1H MAS NMR)スペクトル測定が可能となった。また,測定温度が変化すると,プロトンのケミカルシフトの値が変化することも明らかになっている。一方,プロトン交換ゼオライトを触媒としてブタンやペンタンなどのアルカン分解を行なうと,酸強度の強い触媒を用いる程,反応の活性化エネルギーが小さくなることも,既に報告がなされている。このことはゼオライトの酸強度が強い程,ゼオライトの酸性プロトンがアルカンに容易に付加できるためであると考えられる。つまり酸強度が強い程,ゼオライトの酸性O-H基の結合が解離し易い(O-H結合の結合エネルギーが弱い)ことになる。ここで,室温で区別できた異なる種類のプロトンは,アルカン分解反応の温度領域では,それぞれの間で交換を起こしている可能性がある。こうしたプロトンの動的挙動はNMRスペクトルの線形の変化に現れる。そこで開発した測定法を用い,本年度は温度の違いによってスペクトルの線形が変化することに注目した。上記の現象に基づいて,本年度はプロトン交換のし易さが酸強度の変化や触媒活性に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。具体的にはスペクトルの線形を解析することで,二種類以上のプロトンが存在するゼオライトのプロトン交換速度,および交換の活性化エネルギーを測定した。25年度の研究だけではプロトン交換速度,および交換の活性化エネルギーやケミカルシフトから推定される酸強度と触媒活性との関係は明らかにできなかった。そこで次年度はこの点について研究を進める。申請者が考案・製作したNMRプローブを用い,従来では困難であった400°Cまでの固体高分解能プロトンNMR (1H MAS NMR)スペクトル測定を行ない,以下の点を明らかにした。1)種々のプロトン交換ゼオライトのプロトンケミカルシフトに及ぼす温度の影響を調べた。その結果,温度が高くなるとプロトンのケミカルシフトは増大し,およそ350°C付近からほほ一定値を示した。ケミカルシフトが増大することは,プロトン上の電子密度が減少したことを示唆している。即ち,プロトンは温度が高くなる程,より電子不足の状態になることを意味してる。言い換えると温度が高くなると,酸強度が高くなるものと考えられる。2)各温度でのケミカルシフトや,室温から400°Cまで温度を変化させた時のケミカルシフト値の変化した大きさの違いと,酸触媒活性の違いの関連性を明らかにすした。その結果,ケミカルシフトの変化が大きく,しかもケミカルシフトが大きいゼオライトは高い酸触媒活性を示した。3)2)で得られた結果を報告されている室温での酸性O-H基に起因する赤外吸収スペクトルの伸縮振動の吸収端数,脱プロトン化エネルギー,アンモニア昇温脱理法などの酸性O-H基の結合の強さの評価法で求められた従来の結果と比較した。ケミカルシフトは温度が高くなると大きな値示す結果は,酸性O-H基に起因する赤外吸収スペクトルの伸縮振動の吸収端数が小さくなるという従来の結果と一致した。しかし,アンモニア昇温脱理法で測定された吸着熱は,吸着温度に依存しない。従ってプロトンケミカルシフトの温度依存性は,アンモニアの吸着熱の違いでは,必ずしも説明することができなかった。触媒化学昨年度,二種類のイオン交換サイトを持つY型ゼオライトを試料に用いた。ここで,プロトン交換率が高い(30%以上)Y型ゼオライトでは二種類のプロトンが発現することを確認した。またこのH-Yゼオライトを用いたとき,測定温度がおよそ250°Cを超えるとプロトン同士の交換が起こることを確認した。しかし,プロトンの交換の起き易さと酸触媒活性との関係は明らかにできていない。それはY型ゼオライトでは,全てのプロトンが触媒として機能できないことが明らかとなったからである。この点について申請者は,研究始める前の段階から認識すべきであった。そこでこの点に気づいた後は,この問題を解決するために二種類のイオン交換サイトを持ち,しかも全てのプロトンが触媒として機能できるゼオライトとしてITQ-21を研究対象の試料とすることにした。

先に述べたように,Y型ゼオライトから二種類のイオン交換サイトを持ち,しかも全てのプロトンが触媒として機能できるゼオライトとしてITQ-21を研究対象とするため,ITQ-21の合成を開始した。その結果,骨格中のアルミニウムイオンの濃度が異なるITQ-21を合成できた。骨格中のアルミニウムイオンの位置は,27Al MQMAS NMR測定により決定した。また,申請者は温度可変1H MAS NMR測定法を開発しており,その測定は既に行なっている。一方,触媒活性試験は,ヘプタン転化反応,ブタン分解反応,エタノール転化反応を取り上げ,それぞれの転化速度および反応の活性化エネルギーの測定をこれから行なう予定である。これらの実験結果を基に,プロトン交換速度,および交換の活性化エネルギーやケミカルシフトから推定される酸強度と触媒活性との関係を明らかにする。平成25年度は、ゼオライトの温度可変NMR測定結果と酸触媒活性の測定を行った。その結果から、ゼオライト酸性プロトンが示すケミカルシフト値とその温度依存性と酸触媒活性との関係を明らかにするためには、本年度合成したゼオライトとは異なる骨格構造のゼオライトの測定が必要なことがわかった。そのため研究計画を変更し、ゼオライトの合成を行なうこととしたため、未使用額が生じた。ゼオライトの合成とそのNMRおよび酸触媒活性の測定を次年度に行うこととし、それらに必要な消耗品費にあてることとする。
クロロプラストーアルカリホスファタ-ゼ融合系タンパクを用いた有機リンセンサの構築

研究目的を達成するための融合タンパクのモデルとして、光合成能がリン酸イオン量に依存するクロロプラスト(またはチラコイド)にアルカリホスファタ-ゼを組み合わせた融合タンパク系を選んだ。このようなタンパク系を固定化し、有機リン酸化合物検出用バイオセンサの構築を主目的とする。さらに、触媒活性喪失アルカリホスファタ-ゼとピエゾ振動子を組み合わせた有機リンセンサの構築も試み、両者の性能を比較検討する。1)チラコイドの単離、精製および固定化チラコイド分画の単離・精製は、ホウレンソウ、レタスを材料として既知の方法で行った。単離したチラコイド分画はきわめて不安定で、約12日間で完全に失活した。そこでチラコイドとアルカリホスファタ-ゼを混合し、ゼラチンーグルタルアルデヒド架橋ポリマー中に固定化したところ、かなり良好な結果が得られた。2)変異アルカリホスファタ-ゼ遺伝子の作成と大腸菌の導入プラスミドpHIーlDNAを制限酵素HindIIIーSalIで処理してアルカリホスファタ-ゼ遺伝子(phoA)断片を得た。この断片をM13mp9ファ-ジに組み込み、大腸菌BMH71ー18にトランフェクションした。目的ファ-ジを選択後、そのDNAを鋳型としてgapped duplex法で、活性中心をなす102番目のセリンをそれぞれアラニンおよびグリシンに改変した。こうして得られた改変phoA遺伝子を、HindIII、BamH Iで切り出してPBR322プラスミドに組み込んだ後、大腸菌SM547株に導入した。プラスミドを持つ大腸菌SM547株を無機リン酸濃度を低減した培地で培養し、その菌体からペリプラズム分画を得た。ペリプラズム分画の中に変異アルカリホスファタ-ゼに相当するタンパク分画が存在することを、SDSーアクリルアミド電気泳動法で確認した。
大脳半球及び脳幹部の脳血管反応性に対するcholinergicsystemの役割

〔目的〕脳循環の調節機序に自律神経系が密に関与することを示唆した成績が報告されている。しかし、従来の報告は交感神経系に関するものが主体であった。そこで本研究においては、中枢性コリン作働性神経の関与の有無程度に関する基礎研究を実施した。〔対象および方法〕実験にはサルを用い、α-クロラロース・ウレタン麻酔下に呼吸を管理し生理的状態に保った。脳血流は零安定化電磁流量計にて内頚動脈および椎骨動脈血流を測定した。micromanipulatorにより双極刺激電極をマイネルト核ないし前視床下部(area preoptica lateralis)に挿入し刺激・破壊に用いた。以上の実験デザインのもとに、コリン作動性神経の刺激・破壊が脳循環代謝および脳血管反応性に与える影響を検討した。〔結果〕1.Nucleus basalis of Meynert:一側刺激により脳酸素消費量の増加を認めたが脳血流・cerebral hemodynamicには影響せず脳循環自動調節能にも変化がみられなかった。両側破壊によっては脳循環代謝および脳循環自動調節には有意な変化が示されなかった。しかし、過換気時の脳循環化学調節能が低下した。2.Antertor Hypothalamus:刺激・破壊のいずれの負荷に対しても、脳循環代謝あるいは脳血管反応性は有意な影響を受けなかった。〔結論〕以上の成績は、中枢性コリン作働性神経系は脳代謝および脳血管反応性に関与することを示唆しているが、片側性と両側性の負荷に対し異なる態度に対しては今後の研究を要する。
構造用セラミックスの最適保証試験方法の開発

構造用セラミックスの保証試験について,試験後の最小強度S_<fmin>が要求強度S_d以上となり,かつ合格率(保証試験で破壊しない確率)が最大となるような最適試験方法について研究した。主な成果は次の通りである.1.まず基本的な場合として,応力分布が均一な場合の最適試験方法をしらべた.これより,除荷速度としては試験装置の性能等の点から実現可能な最大速度を採用し,試験荷重としてはこの除荷速度のもとでS_<fmin>=S_dとなるような荷重を採用するのが最適試験方法であることを明らかにした.2.この結果に基づいて,実機のように応力分布が一般に不均一な場合の最適試験方法をしらベた.これより,除荷速度としては実現可能な最大速度を採用し,この速度のもとで応力最大の点でS_<fmin>=S_dとなるような試験荷重を採用するのが,不均一な応力分布の下での最適試験方法であることを明らかにした。3.保証試験効果に対するKーV特性(K:応力拡大係数,V=da/dt:き裂進展速度)をコンピュ-タシミュレ-ションでしらべ,実際上重要な除荷速度が臨界速度以上の場合には,第1領域のKーV特性を第2,第3領域まで外挿して試験後の最小強度や合格率を計算しても大きな誤差を生じないことがわかった.4.保証試験を行う上できわめて重要な臨界除荷速度について,その推定法を考案し,実験によりこの推定法の有効性を確認した.5.セラミックス軸受球に保証試験を適用するための基礎として,Si_3N_4球のリングクラック発生強度や最終破壊強度の確率特性等を実験的にしらベ,その特性を説明し得る理論を構築した.6.Si_3N_4軸受球の保証試験を行い,保証試験における除荷速度の重要性を実験的にも確認した.構造用セラミックスの保証試験について,試験後の最小強度S_<fmin>が要求強度S_d以上となり,かつ合格率(保証試験で破壊しない確率)が最大となるような最適試験方法について研究した。3.保証試験効果に対するKーV特性(K:応力拡大係数,V=da/dt:き裂進展速度)をコンピュ-タシミュレ-ションでしらべ,実際上重要な除荷速度が臨界速度以上の場合には,第1領域のKーV特性を第2,第3領域まで外挿して試験後の最小強度や合格率を計算しても大きな誤差を生じないことがわかった.4.保証試験を行う上できわめて重要な臨界除荷速度について,その推定法を考案し,実験によりこの推定法の有効性を確認した.5.セラミックス軸受球に保証試験を適用するための基礎として,Si_3N_4球のリングクラック発生強度や最終破壊強度の確率特性等を実験的にしらベ,その特性を説明し得る理論を構築した.6.Si_3N_4軸受球の保証試験を行い,保証試験における除荷速度の重要性を実験的にも確認した.耐熱性、耐食性、耐摩耗性、軽量性など種々の特色を活かしてファインセラミックスを機械・構造物の強度部材として実用化するための研究開発が国内、外国で盛んであるが、従来の金属材料にくらべて靭性が低く、強度や寿命のばらつきが大きいため、強度信頼性をどのようにして保証するかが重要な問題となっている。現在、非破壊検査(超音波探傷など)と保証試験(プル-フテスト)が2つの有力な方法とされているが、本研究は後者に関して最適な試験方法を開発することを目的としたもので、本年度から3年間の予定で行うものである。本年度はまず、本研究課題の基礎として研究代表者がこれまで行ってきた理論解析の発展をはかり、保証試験の除荷過程で破壊を生じないために必要な応力速度(臨界除荷速度)の理論式の導出方法の再検討を行い、任意のK-V関係(Kは応力拡大係数、Vは安定き裂進展速度)に対する臨界除荷速度の理論式を導いた。次に、保証試験のコンピュ-タシミュレ-ションを行って試験条件の影響を詳細に検討するため、プログラムの開発を行い、シミュレ-ションを開始した。この場合、3領域から成る最も一般的なK-V関係を用いて行うことを目指した。シミュレ-ションを高速・大量に行うため、32ビットパ-ソナルコンピュ-タ及びハ-ドディスクを本補助金で購入し、使用した。また、シミュレ-ションと並行して、保証試験後の最小強度が所定の目標値を満足し、かつ保証試験合格率が最大となるような試験条件を理論的に検討し、その条件を明らかにした。さらに、次年度からの実験の計画を検討し、本補助金でトランジェントコンバ-タを購入して、予備的な実験を行った。

以上、本年度の研究を計画通りに行うことができた。本研究は平成元年度から平成3年度までの3年継続の予定のもので、本年度はその2年目にあたる。本年度はまず、前年度に引き続いて保証試験のコンピュ-タシミュレ-ションを行った。これには前年度本補助金で購入したパ-ソナルコンピュ-タを用いた。このシミュレ-ションは実際に近いき裂進展特性として3つの領域からなるKーV曲線(K:応力拡大係数、V:安定き裂進展速度)を用いておこなうもので、本年度はKーV曲線のパラメ-タを種々変えて行った。これよりKーV特性が保証試験後の最小強度や合格率にどのような影響を及ぼすかがわかった。つぎに窒化珪素に対して保証試験を行った。試験体としてはセラミックスベアリング用の球を用いた。これは多数のよくそろった高品質の試験体がえられやすく、また実用的意義も大きいからである。まず、静的強度の分布としてリングクラック発生荷重と圧砕荷重(最終破壊荷重)に分布をしらべた。試験はJISに準拠して2個の球を重ねて圧縮荷重をくわえる方法で行った。リングクラックの発生の検出には本年度本補助金で購入したAE(アコ-スティックエミッション)解析装置を用いた。これよりリングクラック発生荷重がAEにより正確に検出できること、リングクラック発生荷重も圧砕荷重も2母数ワイブル分布にほぼ従うこと、ただしリングクラック発生荷重の方がワイブル係数が大きく、ばらつき(変動係数)が大きいこと等がわかった。次にこの強度分布にもとづいて保証試験荷重を決定し、保証試験を行った。その結果、今回の設定条件のもとでは除荷中破壊が起こることがわかった。この結果をもとに前年度理論的に導いた保証試験の最適試験条件に検討をくわえた。本研究は構造用セラミックスの信頼性確保の手段である保証試験(プル-フテスト)について,試験後の最小強度が要求値以上となり,かつ合格率(保証試験で破壊しない確率)が最大となるような最適保証試験方法の開発を目的とするもので,本年度は3年継続の最終年度である.本年度の主な研究成果は次の通りである.1.臨界除荷応力速度を推定する方法を考案した.保証試験では臨界除荷応力速度を事前に知ることが大切であるが,今年度の研究でこれを実験的に推定する方法を考案し,実験によりこの方法の有効性を確認した.2.セラミックス軸受球の圧砕荷重下でのリングクラック発生強度について前年度に引き続き実験を行い,その確率特性を明らかにした.3.セラミックス軸受球の保証試験を前年度とは異なる試験荷重で行うとともに,球同士の接触という複雑な応力下での除荷応力速度について理論的検討を行い,臨界速度以上の除荷速度で保証試験を行うことの重要性を実験的にも確認した.4.実機では一般に応力分布が不均一であるが,この場合の最適保証試験方法を明らかにした.応力分布が均一な場合の最適保証試験方法は初年度に既に明らかにしたが,応力分布がは不均一な場合には保証試験によって負荷される試験応力や除荷応力速度は部材中の場所(位置)によって異なってくる.また,要求される強度も応力の高い所ほど大きくなる.本年度の研究により,このように応力分布が不均一な場合についても最適保証試験方法を明確に示すことができた.5.3年間の研究成果を総合して,研究成果報告書(冊子体)を作成した.
規範性の哲学における理由が持つ意義の解明

平成29年度は平成29年9月まで、理由と評価的な規範的事実の関係を明らかにすることを目的とした研究を行った。T.M.スキャンロンのバックパッシング理論を主題とし、その擁護を目指した。まず、「価値と理由が双条件的関係にないような反例を挙げる議論に対して、非派生的理由と派生的理由の区別を考慮すれば、この議論には、バックパッシング理論を掘り崩す力がないことが明らかになることを示した。さらに、濃い概念の外延が特定の道徳的観点を身につけた人物にしか特定できないことと、バックパッシング理論は両立可能であることと、規範的なものを規範的たらしめるものは何かという問題はバックパッシング理論が固有に説明責任を負うものではないことを論じ、価値についての事実を不当に削ぎ落とすことなく評価的なものを理由に還元できることを示した。平成29年10月から、平成30年3月にかけて取り組んだのは、理由の規範性によって、義務の規範性を十分に説明することはできるのかという問題であった。検討の対象としたのは、スキャンロンとJ.ラズによる理由と義務についての議論であった。そして、彼らの議論は、ともに、規範的な理由と正当化理由の区別をしておらず、理由の規範性によって義務を説明する理論を提出するには至っていないことを明らかにした。以上の平成29年度の研究により明らかになったのは、以下の3点である。(1)理由の規範性を価値の規範性と同一視する立場は擁護可能である。(2)ただし、この立場から説明可能であるのは、通常我々が義務として理解している行為規則の一部であること。(3)多くの説明されないまま残された義務は、むしろ理由の規範性によってではなく、理由の規範性に基礎付けられた正当化に関わる規範性によって説明するのがふさわしいと考えられること。29年度が最終年度であるため、記入しない。1990年代以降メタ倫理学では、規範性ないしは道徳性とはいかなるものであるのかを「理由」という概念に注目して説明しようとする試みが流行している。本研究の中心的な問いは、これまで主流であった、義務、正・不正、べしといった言葉や評価に関わる諸概念を分析対象とした議論と比較した際に、この取り組みはメタ倫理学上の論争の解決や、道徳性理解の深化になんらかの実質的貢献をしたと言えるのかというものである。本年度は、理由言明や理由があるという性質を中心的分析対象とする諸議論の精査と批判的検討を通して、それぞれの論者がどのような利点があると期待して理由概念に焦点を絞ったのかを明らかにすることを目指した。まず、T.M.スキャンロンやD.パーフィットの著作の検討を通して、近年非自然主義実在論が静寂主義的アプローチを取ることによって力を取り戻しつつあることと、理由への依拠の一大流行と関係を明らかにし、この成果を「理由に依拠した規範性理解は非自然主義擁護に貢献しているのか」という論考として『倫理学研究』誌上にて発表した。そして、スキャンロンのWhat We Owe to Each Other (1998)に端を発する、価値がある(being valuable)という性質を、我々に理由を与えるような別の性質を持っているという二階の性質として説明する見解(BPA)をめぐる論争に注目した。BPAの擁護の成否は、理由根本主義が道徳の十分な理解をもたらすことができるのかに関わる重大な問題である。BPAは正しさと良さの関係についての探求の歴史的背景を背負う議論でもある。この点に注目し、理由概念の薄さと適用範囲の広さが正の優先を説得的に説く助けとなることが期待されていたこと、しかし一方で薄い概念に頼る道徳の捉え方が向き合わざるを得ない問題点がBPAをめぐる議論によって浮き彫りになったことを明らかにした。理由概念についての研究はメタ倫理学の歴史的背景を背負うものではあるものの、この概念自体に注目し、この概念が持つ特異性を明白にした上で、良さや正しさ、義務といった我々に馴染み深い道徳概念の本性を理由に関する事実と言う観点から説明する試みが盛んになったのは今世紀以降のことである。そのため、理由概念の本性に関しては、他の規範的な概念との間にどのような相違があるのかについての共通了解が取れることを目指して様々な見解が提出されている現在進行形の研究領域である。そのため研究過程で、理由概念がメタ倫理学全体にもたらした影響を確認するという本研究の主題の探求を考慮すると、本年度の研究対象としていた、価値の理由による定義の妥当性について十分に検討のためには、「べし」や正しさといった概念と良さの関係を論じていたメタ倫理学議論の参照が必要であるということが明らかになった。よって、研究の基盤となる概念史的理解を得るために、同一の名称の概念しつつも異なる目的意識を持っていた、これまでのメタ倫理学上の論争の文脈を整理する上で、当初予想していた以上の文献の精読が必要であることがわかった。

さらに、濃い概念の外延が特定の道徳的観点を身につけた人物にしか特定できないことと、バックパッシング理論は両立可能であることと、規範的なものを規範的たらしめるものは何かという問題はバックパッシング理論が固有に説明責任を負うものではないことを論じ、価値についての事実を不当に削ぎ落とすことなく評価的なものを理由に還元できることを示した。平成29年10月から、平成30年3月にかけて取り組んだのは、理由の規範性によって、義務の規範性を十分に説明することはできるのかという問題であった。検討の対象としたのは、スキャンロンとJ.ラズによる理由と義務についての議論であった。そして、彼らの議論は、ともに、規範的な理由と正当化理由の区別をしておらず、理由の規範性によって義務を説明する理論を提出するには至っていないことを明らかにした。以上の平成29年度の研究により明らかになったのは、以下の3点である。(1)理由の規範性を価値の規範性と同一視する立場は擁護可能である。(2)ただし、この立場から説明可能であるのは、通常我々が義務として理解している行為規則の一部であること。(3)多くの説明されないまま残された義務は、むしろ理由の規範性によってではなく、理由の規範性に基礎付けられた正当化に関わる規範性によって説明するのがふさわしいと考えられること。前年度は、時系列に沿ってメタ倫理学上の理由に関する議論を幅広く確認し、それぞれの議論がどのような目的意識を持っていたか、どのような論争上の文脈に位置づけられるのかを明確にし、それをもとにこれまで提出されてきた数多くの理由の議論を分類することで、理由を巡る議論全体の見取り図を描き出すことに取り組んだ。本年度は、前年度の研究から得られた理由の議論全体の見取り図をもとに、この取り組みが持つ意義を明らかにすることを目指す。現在の見込みでは、理由の議論が目指していたこととして少なくとも次の三点がある。1.動機付けに関するヒューム主義(信念と欲求を区別し、行為者を動機づけるには信念のみでは不十分で行為者の欲求が必要であると主張する)、認知説(道徳判断は行為者の信念を表すと主張する)、道徳判断の内在主義(道徳判断と動機づけの必然的な結びつきを主張する)の間に存在する不整合を解決すること。2.規範的性質の非自然主義を擁護すること。3.道徳性の解明から規範性の解明へとシフトしたメタ倫理学のトレンドに対応すること。加えて、個別の理由の議論がその目的を達成したか否かとは離れて、一連の議論が規範性の哲学に与えた影響の評価も試みる。たとえば、オルソンが指摘するように、理由への注目はメタ倫理学上の非自然主義の再評価と結びつきを持っている。非自然主義の擁護に理由概念を用いることが有効であるとの期待のもと展開された近年の議論は、実際にメタ倫理学における存在論や認識論に大きな進歩をもたらした。そこで、理由の議論が規範性の哲学やメタ倫理学に与えた間接的影響の評価も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
Peutz-jeghers症候群原因遺伝子の単離

1.連鎖解析によりPJS原因遺伝子が存在すると特定された約1Mbから原因遺伝子の候補を同定し、PJS患者について変異検索を行ったが変異は確認されなかった。しかし、このPJS原因遺伝子領域より単離されたAPCL(APC-Like:分子量230kD)は、βカテニンと結合することにより分解を誘導し、Wnt/Winglessシグナル伝達経路を負に調節し、構造的、機能的共にAPC類似遺伝子であることが示唆された。また、特に脳に発現していることを、さらにC末端側の相同性(アミノ酸レベル13%)の低さは、APCL特有の機能の存在を示唆するものであった。Yeasttwo-hybrid法によりAPCLのC末部分と結合するタンパクの単離を試みた結果、166個の陽性クローンを得、そのうち32個はp53 binding protein2(53BP2),3個はAPC結合蛋白として同定されたEB1と同一であった。さらにEB1と相同性の高い新規遺伝子(EB3)が単離された。今後さらなる解析によりAPCLはころからのタンパクとの相互作用や調節を介して、細胞周期、細胞分裂、アポトーシスなどに関与するかが明らかとなると考えられる。2.PJS原因遺伝子SKT11/LKB1の蛋白質翻訳領域についてPJS患者、計20家系68ニンについて変異の有無を検索した。14家系において15の変異が確認され、8家系については蛋白の合成が中断する変異であった。6家系については蛋白質翻訳領域に変異を同定できなかった。これらについては非翻訳領域についての検討を行う必要があり、さらに症例数を増やして検討する必要があると考えられる。特徴的な病態を示すPeutz-Jeghers syndrome(以下PJSと省略)の発症機序を明らかにすることは複数の臓器における腫瘍発生のメカニズム解明につながると考え、原因遺伝子をポジショナルクローニング法により単離、同定することを目的に研究を行って来た。しかしながら1998年はじめ、HemminkiらによってPJS原因遺伝子STK11/LKB1が単離され、我々の研究も疾患の診断、予防や早期発見への応用を考え、遺伝子診断を目的とした。PJS原因遺伝子として単離されたSTK11/LKB1の蛋白質翻訳領域についてPCR-SSCP法およびsequence法によりPJS患者、計17家系65人について変異の有無を検索した。12家系において13の変異が確認され、変異の同定された家系については、家系内のPJS患者全員に同一の変異が確認された。5家系については蛋白質翻訳領域に変異を同定できなかった。これらについては非翻訳領域についての検討を行う必要があると考える。13の変異の内訳は、7家系については蛋白の合成が中断する変異であり、STK11/LKB1遺伝子の不活性化が腫瘍発生にかかわっていると考えられた。2家系についてはミスセンス変異、3家系についてはエクソン/イントロンジャンクション近傍の変異のよるスプライシングの異常が示唆され、1家系については1アミノ酸の欠失(インフレーム)であった。また、エクソン6では6例において遺伝子変異が認められ、キナーゼ活性中心の一部であるこの領域が、遺伝子変異のホットスポットであることが示唆された。この6例中3例においては単一塩基:シトシンの連なった箇所の挿入または欠失による変異であり、DNA-slippeageによるものと考えられた。今後、変異の種類と病態との比較検討を行う必要があると思われる。1.連鎖解析によりPJS原因遺伝子が存在すると特定された約1Mbから原因遺伝子の候補を同定しPJS患者について変異検索を行ったが変異は確認されなかった。しかし、このPJS原因遺伝子領域より単離されたAPCL(APC-Like:分子量230kD)は、βカテニンと結合することにより分解を誘導しWnt/Winglessシグナル伝達経路を負に調節し、構造的、機能的共にAPC類似遺伝子であることが示唆された。

また、特に脳に発現していること、さらにC末端側の相同性(アミノ酸レベル13%)の低さは、APCL特有の機能の存在を示唆するものであった。Yeasttwo-hybrid法によりAPCLのC末部分と結合するタンパクの単離を試みた結果、166個の陽性クローンを得、そのうち32個はp53 binding protein2(53BP2)、3個はAPC結合蛋白として同定されたEB1と同一であった。さらにEB1と相同性の高い新規遺伝子(EB3)が単離された。今後さらなる解析によりAPCLはこれらのタンパクとの相互作用や調節を介して、細胞周期、細胞分裂、アポトーシスなどに関与するかが明かとなると考えられる。2.PJS原因遺伝子STK11/LKB1の蛋白質翻訳領域についてPJS患者、計20家系68人について変異の有無を検索した。14家系において15の変異が確認され、8家系については蛋白の合成が中断する変異であった。6家系については蛋白質翻訳領域に変異を同定できなかった。これらについては非翻訳領域についての検討を行う必要があると考えられる。また、変異の種類と病態との相関に関しては現時点では不明であり、さらに症例数を増やして検討する必要があると考えられる。
水生昆虫バイオシルクの特性解明、高機能化、医工学分野への応用

ヒゲナガカワトビケラ幼虫絹糸腺からシルクタンパク質を溶液として調製する方法を確立した。シルクタンパク質の主成分は1種の高分子量タンパク質と3種の低分子量タンパク質であり、これらをSmsp-1, 2, 3, 4と命名し、cDNAのクローニングを行った。さらに、シルクタンパク質の化学構造を13C-CP/MAS固体NMRスペクトル測定で評価した。シルクタンパク質への金属吸着挙動と医薬品を包括したDDS担体としての可能性を追求した。ヒゲナガカワトビケラ(水生昆虫)が産生するバイオシルクタンパク質の調製法の確立と基礎的特性の解析を中心に研究を進めた。水生幼虫の絹糸腺細胞抽出液を酢酸透析して得られる沈殿物は、高濃度の尿素と還元剤の存在条件により可溶化(バイオシルク溶液)することが可能であり、その主成分はフィブロインH鎖と推測される約350kDaのタンパク質であることを検証した。しかし、プロテアーゼ分解による分子量低下が認められたため、絹糸腺細胞抽出液の内在性プロテアーゼ活性を分析した結果、高レベルのトリプシン様活性が検出され、この活性はプロテアーゼ抑制剤であるロイペプチンの添加により著しく低下することが明らかとなった。ロイペプチン存在条件にてバイオシルク溶液を調製したところ、フィブロイン様タンパク質の分解が抑制されると共に、バイオシルクを構成する4種類のタンパク質成分の存在を明らかにすることに成功した。これらを高分子量側からSmsp-1(フィブロイン様タンパク質)、Smsp-2、Smsp-3、Smsp-4と命名した。水生昆虫が水中で吐糸したシルク繊維の特性を分光分析(FTIR)および熱挙動解析(DSC)により解明した。シルク繊維の水生昆虫タンパク質のIRスペクトルにおいて、Amide Iバンドの1630,1660cm^<-1>に,AmideIIバンドの1515,1540cm^<-1>に吸収ピークが観察された。分光分析の解析により、水生昆虫のシルク繊維は,βシート構造とランダムコイル構造とを同時に含む構造を有するものと推定した。シルク繊維のDSC曲線には,熱分解による吸熱ピークが236°Cに出現することが確認された。また、ヒゲナガカワトビケラ絹糸腺タンパク質Smsp-2,Smsp-3,Smsp-4のN末端アミノ酸配列をもとに設計した縮重プライマーを用いたPCR法により、絹糸腺cDNAライブラリーから各遺伝子のクローニングを試みた。これまでのところ、Smsp-2,3,4遺伝子のクローニングには至っていないが、共通モチーフ配列を持つ遺伝子や相同配列未知の数種の新規遺伝子のクローニングに成功した。今後、これらの興味深い新規絹糸腺遺伝子についても、バイオシルクタンパク質としての機能特性解析を進める予定である。今年度も、ヒゲナガカワトビケラ(水生昆虫)が産生するバイオシルクタンパク質の調製法の確立と基礎的特性の解析を中心に研究を進めた。まず、バイオシルク発現調製を目指してバイオシルク関連タシパク質の遺伝子クローニングを行った。ヒゲナガカワトビケラ絹糸腺の各タンパク質のN末端アミノ酸配列をもとに設計した縮重プライマーを用いたPCR法により、絹糸腺cDNAライブラリーから各遺伝子のクローニングを行った。その結果、Smsp-2,Smsp-3,Smsp-4をコードするcDNAのクローニングに成功した。また、Smsp-1のC末端断片をコードするcDNAクローンも得られた。特に、Smsp-2とSmsp-4は、BLAST検索の結果、有意な相同性を持つ既知タンパク質は無く、新規なタンパク質であることが判明した。Smsp-2アミノ酸配列(167aa)の大部分はG、Y、Dからなる特徴的な反復配列から構成されていた。Smsp-4(132aa)では、GGWを含む反復配列が特徴的であった。これらは、今後、バイオシルク関連タンパク質の組み換え発現系の構築につながる成果と考えられる。水生昆虫が営繭する過程で作成する糊状試料および繊維状試料を湿潤状態と乾燥状態における^<13>C CP-MAS固体NMRスペクトルを測定した。湿潤状態と乾燥状態の間でスペクトルの共鳴位置や強度に大きな違いは見られず,水中で吐糸形成された試料が乾燥する過程で試料内に含まれる水分が蒸発しても,試料分子と水分子の凝集性が低下しても試料の化学構造に及ぼす影響が極めて少ないことを意味している.ヒゲナガカワトビケラが吐糸したシルクが水で膨潤状態にあっても水を失い乾燥状態にあってもNMRスペクトルに変化が無く,水環境が与えるタンパク質の立体構造への影響が小さいことが確認された.ヒゲナガカワトビケラのシルクの化学構造が全体的に結晶質的なためか,特徴ある化学構造により水分子の影響を受け難いためであると考えられる.最終年度は、これらの興味深い新規絹糸腺遺伝子についても、バイオシルクタンパク質としての機能特性解析を進める予定である。ヒゲナガカワトビケラ幼虫の絹糸腺を摘出し細胞抽出液からシルクタンパク質をシルク溶液(液状バイオシルク)として調製する方法を確立した。

絹糸腺シルクタンパク質の効率的な抽出には、高濃度の尿素と還元剤であるDTT、およびEDTAの存在が重要であり、シルク溶液中に検出されたトリプシン様プロテアーゼ活性抑制のため、プロテアーゼ阻害剤であるロイペプチンが有効であった。シルクタンパク質の主成分は約350 kDaの高分子量タンパク質であるとともに、3種の低分子量タンパク質の存在が認められ、それぞれsilk protein (Smsp)-1, 2, 3, 4と命名した。シルクタンパク質の遺伝子クローニングを行ったところ、絹糸腺cDNAライブラリーからSmsp-2, 3, 4の全長をコードするcDNAの取得に成功した。BLAST検索の結果、有意な相同性を持つ既知タンパク質は無く、Smsp-2とSmsp-4は新規なタンパク質であることが判明した。Smsp-2アミノ酸配列(167 aa)の大部分はG、Y、Dからなる特徴的な反復配列から構成されており、2箇所の-(SX)4E-配列を有していた。Smsp-4 (132 aa)では、-GGW-を含む反復配列が特徴的であり、また2箇所の- (SX)4E-も有していた。また、Smsp-3 (248 aa)は、他種トビケラのL-fibroinと高い相同性を有していた。さらに、Smsp-1のC末端断片配列(479 aa)をコードするcDNAクローンも獲得し、アミノ酸シーケンス解析結果と併せて、リン酸化セリンクラスターをはじめ、特徴的なセグメント配列パターンを見出した。EDTA2塩基酸無水物で化学修飾した繊維状の水生シルクタンパク質にはPb, Cd, Znが多量に吸着した。今年度までに、ヒゲナガカワトビケラのバイオシルクタンパク質の調製法の確立と基礎的特性の解析を中心に研究を進め、絹糸腺細胞抽出液を酢酸透析して得られる沈殿物は、高濃度の尿素と還元剤の存在条件により可溶化(バイオシルク溶液)の最適条件を新たに見出し、その主成分がタンパク質であることを明らかにした。バイオシルクを構成する4種類のタンパク質成分の存在を明らかにし、これらの遺伝子のクローニングにも世界に先駆けて成功した。また、水生昆虫が営繭する過程で作成する糊状試料および繊維状試料を湿潤状態と乾燥状態における^<13>C CP-MAS固体NMRスペクトルを測定し、新たな成果を明らかにすることに成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。当該研究は、上記の理由で順調に進展しており、最終年度である本年度は、次の点に留意して総合的な研究を進める予定である。これまでの基礎的な研究成果の蓄積に基づいて、今後は、バイオシルク関連タンパク質の組み換え発現系を構築し、さらに水生昆虫のバイオシルク表面における有用細胞の付着・増殖性を追求し、医工学分野、再生医療分野で利活用できる新素材の開発に直結する研究を進展させる。
考古遺物用三次元形状計測システムの開発とデータ活用法の研究

昨年度開発した考古遺物用三次元デジタルアーカイブシステムを使って従来の計測器では難しかった複雑系考古遺物の計測を行い、その計測結果の評価を行った。従来難しかった多視点での計測データの統合方法として、三次元計測装置の位置を別の磁気センサーで検出するシステムを開発して考古遺物に特化したシステムを構築した。複雑系の考古遺物として銅鐸や大型の形象埴輪(舟、人物、甲冑等)、鉄製甲冑、鬼瓦などを計測対象とし、手計りの実測が難しい遺物でスムーズに形状データが取れるようになった。一部の金属製遺物(メタルの残りがいい遺物)については磁気の影響から多少精度が落ちる場合があることが判明したが、当初の研究目標であった複雑な考古遺物の計測を迅速かつ精確に行う3次元の計測システムを開発できたとの評価を得た。また、3次元計測を用いた新しい研究方法として加茂岩倉遺跡出土の銅鐸を中心に立体的な同氾比較を行い、定量的な比較方法として非常に有効であることが確認できた。データの表現方法としてはデジタル拓本化のソフトを開発したが、最終的な目標である図面化についても試みたが現段階では選択的な線の抽出は難しく、今後の課題となった。今回の研究で中型(2m未満)の考古遺物の三次元計測はある程度実用化の目処が立った。今後はできるだけ多くの遺物のデジタル化を進めて行きたい。また、デジタルデータの活用法についても考古学の研究だけでなく、将来のデジタルミュージアムのコンテンツとしての活用法や修復への応用などを考えていきたい。さらに、大型の石造遺物や遺構についても3次元計測の先行研究を行い、発掘作業に応用できるシステムの開発を行って文化財の3次元デジタルアーカイブ技術を確立していきたい。今年度は考古遺物用の三次元形状計測システムの開発を行った。開発に先立ち、計4回の会議を開催し、計測器及びその計測システムの仕様を検討した。(1)設計仕様1)計測対象・計測範囲:計測対象は立体形遺物(例銅鐸など)とし、乾燥変形する木製品も計測対象とする。計測範囲はミドルレンジ(580cm)とする。2)センサー仕様:計測精度は高精細(0.5mm以下)である、視野範囲が可変である、計測時間が早い、形状だけではなく、表面カラーも同時に計測できる。3)計測方式:非接触計測で遺物は静止させたまま計測できる、複合計測が可能である。4)操作・機動性:完全自動ではなく、人手はある程度介してもよいが、出張計測を想定し、操作性/移動性のよい配線と運搬性を考えた構造である。(2)考古遺物用高精細三次元デジタルアーカイブシステムの構成遺物設置台は固定され、そこに磁気センサを4方向に設置する。別途、油圧で上下動、チルト可能な移動台車を用意し、三次元計測装置を固定する。この三次元計測装置は、レーザー方式で形状計測するだけでなく、画素毎にRGBカラー値を得られるものである。オペレータは、移動台車を考古遺物の回りを周回させ、三次元計測装置を遺物全体や考古学的に有為な部位を狙い、非接触計測を行う。その際、技術的な課題となるのは、遺物設置台座標、磁気センサ座標と計測装置座標との間の座標合わせである。遺物設置台座標を世界座標系として固定し、磁気センサより計測装置座標を世界座標系に変換する。これにより、計測装置座標で得られる形状データが世界座標系として活用できる。磁気センサ座標-計測装置座標間については正確な立方体等の専用較正治具を事前に計測することで用いて、あらかじめ較正しておく。(3)レプリカ銅鐸での確認テストレプリカ銅鐸での計測結果の確認テストをおこない良好な結果を得た。

従来難しかった多視点での計測データの統合方法として、三次元計測装置の位置を別の磁気センサーで検出するシステムを開発して考古遺物に特化したシステムを構築した。複雑系の考古遺物として銅鐸や大型の形象埴輪(舟、人物、甲冑等)、鉄製甲冑、鬼瓦などを計測対象とし、手計りの実測が難しい遺物でスムーズに形状データが取れるようになった。一部の金属製遺物(メタルの残りがいい遺物)については磁気の影響から多少精度が落ちる場合があることが判明したが、当初の研究目標であった複雑な考古遺物の計測を迅速かつ精確に行う3次元の計測システムを開発できたとの評価を得た。また、3次元計測を用いた新しい研究方法として加茂岩倉遺跡出土の銅鐸を中心に立体的な同氾比較を行い、定量的な比較方法として非常に有効であることが確認できた。データの表現方法としてはデジタル拓本化のソフトを開発したが、最終的な目標である図面化についても試みたが現段階では選択的な線の抽出は難しく、今後の課題となった。今回の研究で中型(2m未満)の考古遺物の三次元計測はある程度実用化の目処が立った。今後はできるだけ多くの遺物のデジタル化を進めて行きたい。また、デジタルデータの活用法についても考古学の研究だけでなく、将来のデジタルミュージアムのコンテンツとしての活用法や修復への応用などを考えていきたい。さらに、大型の石造遺物や遺構についても3次元計測の先行研究を行い、発掘作業に応用できるシステムの開発を行って文化財の3次元デジタルアーカイブ技術を確立していきたい。
新制御方式による半導体露光装置の高速ナノメータ同期位置制御

本研究は半導体露光装置の位置制御につき,精度と高速性の向上を計ることのできる制御方法を提案し,実験によりその性能を検証した.以下3つのテーマを設定し,研究を行った.1)二重予測制御方法の提案と実験主軸の未来の応答をモデルにより予測し,その未来位置予測を従軸の予測制御器の指令として入力するものである.未来の偏差予測値の評価関数を設定し,その値を最小にすることにより未来の偏差を小さくすることができる.二軸間の高精度同期制御において,シミュレーションと実験により,以下の結果を得た.・二重予測において,モデル予測器の未来位置予測は正確に行われている.・台形速度指令を入力した結果,シミュレーションおよび実験において二重予測制御の方が古典制御に比べ同期誤差は少なく,その差は4倍以上である.また,ロバスト性においても二重予測制御は優れており,外乱の影響を受けなかった.・等速移動指令を入力したとき,定常同期誤差が発生した.2)高速整定位置決め制御従来のP-PI制御系にPI加速度制御ループを付加した.使用した加速度センサのバンド幅は5kHzである.加速度制御系のバンド幅は約500Hzとなり,実用上十分であった.また,タグチメソッドを用いて偏差の絶対値の時間積分を最小にするように,実験的に最適パラメータ設定を行った.リニアモータを用いた1軸サーボ系において,位置決め整定時間が100msから5msと格段に短くなった.外乱力抑止性能が10倍向上した.3)機械共振の安定化と応答性の向上複数の機械共振が存在する1軸ステージの安定化と応答性を向上させる.ノッチフィルタとローパスフィルタを併用する方法ならびにフィードフォワードとフィードバックを用いた2自由度制御系を用いる方法について設計行った.振動発生メカニズムを制御系に組み込み,振動抑制と位置決め時間短縮に効果のあることを実験により検証した.本研究は半導体露光装置の位置制御につき,精度と高速性の向上を計ることのできる制御方法を提案し,実験によりその性能を検証した.以下3つのテーマを設定し,研究を行った.1)二重予測制御方法の提案と実験主軸の未来の応答をモデルにより予測し,その未来位置予測を従軸の予測制御器の指令として入力するものである.未来の偏差予測値の評価関数を設定し,その値を最小にすることにより未来の偏差を小さくすることができる.二軸間の高精度同期制御において,シミュレーションと実験により,以下の結果を得た.・二重予測において,モデル予測器の未来位置予測は正確に行われている.・台形速度指令を入力した結果,シミュレーションおよび実験において二重予測制御の方が古典制御に比べ同期誤差は少なく,その差は4倍以上である.また,ロバスト性においても二重予測制御は優れており,外乱の影響を受けなかった.・等速移動指令を入力したとき,定常同期誤差が発生した.2)高速整定位置決め制御従来のP-PI制御系にPI加速度制御ループを付加した.使用した加速度センサのバンド幅は5kHzである.加速度制御系のバンド幅は約500Hzとなり,実用上十分であった.また,タグチメソッドを用いて偏差の絶対値の時間積分を最小にするように,実験的に最適パラメータ設定を行った.リニアモータを用いた1軸サーボ系において,位置決め整定時間が100msから5msと格段に短くなった.外乱力抑止性能が10倍向上した.3)機械共振の安定化と応答性の向上複数の機械共振が存在する1軸ステージの安定化と応答性を向上させる.ノッチフィルタとローパスフィルタを併用する方法ならびにフィードフォワードとフィードバックを用いた2自由度制御系を用いる方法について設計行った.振動発生メカニズムを制御系に組み込み,振動抑制と位置決め時間短縮に効果のあることを実験により検証した.本年度は半導体露光装置のウェハステージとレチクルステージの同期位置制御精度を向上する制御アルゴリズムを開発した.次の3つの内容について制御系の設計,シミュレーションおよびモデル機械装置による実験を行った.1)予測制御アルゴリズムによる同期位置精度の向上,2)加速度フィードバックによる1軸位置制御系の応答性の向上,3)ノッチフィルタおよびローパスフィルタによる機械共振の安定化と応答性の向上,である.以下に上記3つの研究内容の概要と得られた結果を述べる.1)予測制御アルゴリズムによる同期位置精度の向上ウェハステージの8ms将来の応答を予測するアルゴリズムを導出した.さらに,レチクルステージにウェハステージの将来の応答を入力し,2つのステージの同期誤差が最小となるようにレチクルステージの制御アルゴリズムを導出した.最適化関数は将来8msの同期誤差の2乗と操作量の2乗の重み付け和である.シミュレーションの結果,同期誤差は従来の制御方法と比較して10^<-7>程度に小さくできるという結果を得た.2)加速度フィードバックによる1軸位置制御系の応答性の向上ボールネジ駆動およびリニアモータ駆動の1軸ステージの制御系に加速度フィードバックループを付加した.加速度センサの感度は1V/g応答周波数は1kHzである.シミュレーションおよび実験により,加速度フィードバックは有効でないこと,2慣性系(1自由度振動系)では振動が1/5以下に減衰できることが明らかになった.3)ノッチフィルタおよびローパスフィルタによる機械共振の安定化と応答性の向上複数の機械共振が存在するボールネジ駆動の1軸ステージの安定化と応答性を向上させるため,ノッチフィルタとローパスフィルタを設計した.複数の共振抑制を可能とし,位置決め時間を25%短縮できるという結果を得た.

本年度は半導体露光装置のウェハステージとレチクルステージの同期位置制御精度を向上する制御アルゴリズム開発を行うとともに実験を行った.次の3つの内容について制御アルゴリズムの導出,制御系の設計,およびモデル機械装置による実験を行った.1)二重予測制御による同期位置精度の向上,2)加速度制御を付加した位置決め制御系の最適設計,3)2自由度制御による機械共振の安定化と応答性の向上,である.以下に上記3つの研究内容の概要と得られた結果を述べる.1)新制御方式(二重予測制御)による同期位置精度の向上主軸の未来の位置を予測(5ms)し,従軸の予測制御の指令とする二重予測制御アルゴリズムを導出した.リードが異なる(10,4mm)ボールねじ駆動の2台のステージを用いて,同期制御実験を行った.同期精度は従来の制御方より約5倍向上した。この二重予測制御アルゴリズムは指令に対して1型であることが明らかになった.2型にする(一定速度に対する偏差がゼロとなる)のが次年度の課題である.2)加速度制御を付加した位置決め制御系の最適設計位置決めの応答を速くするため,通常の位置決め制御系に加速度制御を付加した.さらに5つの制御ゲインを最適調整するためにタグチメソッドを利用した.リニアモータ駆動の1軸ステージを用いて実験を行った.その結果,加速度制御を行わない場合に対して,位置決め整定時間が90msから20msへと減少した.加速度センサは安価(@1,000円)であり十分に実用的である.3)2自由度制御による機械共振の安定化と応答性の向上ボールねじ駆動の1軸ステージの安定化と応答性を向上させるため,フィードフォワードとフィードバックを用いた2自由度制御系を設計した.振動抑制とともに,オーバーシュート,定常偏差低減に効果があるという結果を得た.本年度は半導体露光装置のウェハステージとレチクルステージの同期位置制御精度を向上する制御アルゴリズム開発を行うとともに半導体露光を想定したリニアモータ,ボールねじ,ベルトのステージにて検証実験を行った.新たに出てきた問題点に関しては,シミュレーションと実験により,解決を計った.新しい同期制御アルゴリズムによる位置決め精度を向上させるために,次の3つの内容について制御アルゴリズムの導出,制御系の設計,およびモデル機械装置による実験を行った.1)リニアモータとボールねじの駆動力発生時の動特性検証,2)サーボ系の最適イナーシャ比の検証,3)低剛性装置における機械共振の安定化と応答性の向上,である.以下に上記3つの研究内容の概要と得られた結果を述べる.1)リニアモータとボールねじの駆動力発生時の動特性検証ステージの駆動機構における駆動力の応答性が位置決め精度に直接影響を与える.リニアモータでは,機構の固有振動数による応答に制限され,ボールねじでは,予圧の大きさに依存して応答が制限されることを実験で検証した.本結果は,ステージの駆動機構決定における判断基準となる.2)サーボ系の最適イナーシャ比の検証