ISSN 0374-4345
新潟大学工学部
研
究
報
告
第 58 号
RESEARCH REPORT
OF
FACULTY OF ENGINEERING
NI IGATA UNIVERSITY
No. 58
新潟大学工学部
新 潟
FACULTY OF ENGINEERING, NIIGATA UNIVERSITY
NIIGATA, JAPAN
2009
―― 目
次 ――
受 賞 論 文（要約）
１．超伝導バルク磁石を使った高勾配磁気分離による廃水浄化
……………………………………………………………………岡
徹
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１
学 位 論 文（要約）
１．MRIを用いた膝関節の接触判定と運動解析に関する研究
……………………………………………………………………吉 田 秀 義
２．近赤外線水分計を用いた関節軟骨含水率の定量評価に関する基礎的研究
……………………………………………………………………濱 田 一 成
３．界面活性剤水溶液の動的表面張力に関する研究
……………………………………………………………………唐 澤 政 弘
４．スリットを通過する種々の流体の流動特性に関する実験的研究
……………………………………………………………………大 川 原
真
５．コロイド分散系の微細孔を通る流れに関する研究
……………………………………………………………………栂
伸 司
６．人間と自動車系の運転行動推定によるアクティブステアリング
制御に関する研究
……………………………………………………………………手 塚 繁 樹
７．微小球含有有機薄膜を用いた表面プラズモン放射光の
ガスセンシングに関する研究
……………………………………………………………………小 林
豊
８．多周期縞投影干渉法を用いる形状計測に関する研究
……………………………………………………………………宦
海
９．CCDカメラと力覚センサを用いた上肢運動機能解析システムの
開発と性能評価
……………………………………………………………………佐 藤 成登志
1
0
．複数の並進加速度計を用いた多自由度運動センサに関する研究
……………………………………………………………………小野寺 良 二
1
1
．耐性癌克服活性を有する天然有機化合物に関する研究
……………………………………………………………………王
麗 艶
1
2
．含浸型液体膜による炭酸ガス濃縮空気供給装置の開発
……………………………………………………………………古 島
健
1
3
．往復動翼による固液攪拌に関する研究
……………………………………………………………………手 面 修 一
1
4
．高揮発分燃料の流動層燃焼
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5
．フロラクトン型クレロダンジテルペノイドの合成研究
……………………………………………………………………野 澤 雅 人
1
6
．難分解性化合物の分析技術の開発
……………………………………………………………………川 田
哲
1
7
．蛍光体材料の形態制御
……………………………………………………………………白 倉 重 樹
1
8
．プロピオン酸菌によるビフィズス菌特異的増殖促進物質の生産に関する研究
……………………………………………………………………高 屋 朋 彰
1
9
．溶媒を用いない乾式系およびイオン液体中におけるナノ粒子表面への
ポリマーのグラフト反応
……………………………………………………………………上 田
純
論文抄録
著書等抄録
３
５
７
９
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―― CONTENTS ――
SUMMARI
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ABSTRACTSOF REPORTS ………………………………………………… 43
ABSTRACTSOF BOOKSAND OTHERS ……………………………… 157
受賞論文要約
SUMMARI
ESOF PRI
ZE PAPERS
平成20年度低温工学超伝導学会優良発表賞 （低温工学協会）平成20年５月27日受賞
2
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7
年秋季低温工学・超電導学会，平成1
9
年1
1
月2
1
日，宮城県民会館
（仙台），2
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3
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超伝導バルク磁石を使った高勾配磁気分離による廃水浄化
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高温超伝導バルク磁石の産業上の守備範囲はコン
に偏在すること，もれ磁場が少ないことなどの特徴
パクトに強磁場を発生できる点にある。静磁場着磁
があり，従来のソレノイドや永久磁石とは異なる使
によって超伝導ソレノイドに匹敵する均質な強磁場
われ方となる。今報では大学の実験室から排出され
空間が得られるものの，むしろ急峻な磁場勾配を特
る実験廃液を例に，その磁気分離性能を超伝導ソレ
徴とした不均一な磁場空間は，磁気力場という観点
ノイド磁石や電磁石との比較を通して報告し，その
から，磁気分離や磁気分析などへの産業応用に対し
特徴と有用性を明確化した。
て魅力的である。バルク磁石の磁場分布は磁極中心
― 1―
新潟大学工学部研究報告
― 2―
第5
8
号（2
0
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9
）
学位論文要約
SUMMARI
ESOF DOCTORAL THESES
MRIを用いた膝関節の接触判定と運動解析に関する研究
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膝関節は２つの関節，すなわち脛骨大腿関節と膝
において，
関節軟骨同士の接触の判定が重要である。
蓋大腿関節で構成されている。両関節の運動が関わ
しかし，関節面の接触の判定は，視覚的に行われて
り合い，膝全体の運動が生まれている。また，荷重
いるのが現状である。そのため，観察者の識別能力
の支持や衝撃の吸収，バランスの維持等の機能を持
に左右されない客観的な接触の判定方法が望まれ
ち，力学的に過酷な環境状態にありながら，複雑な
る。
運動機能を有している。そのため，疾患や障害が多
本研究では，MRIを利用する場合の観察者の識別
発する部位であり，疾患や障害は，膝関節の運動機
能力に左右されない客観的な接触の判定方法を提案
能の低下に関係している。関節面において実際に接
し，脛骨大腿関節と膝蓋大腿関節における関節面で
触するのは，骨ではなく関節軟骨であり，互いに向
の運動解析と接触状態の解明を目的として，膝関節
かい合う関節軟骨が接触することにより，関節面に
の屈曲に伴う脛骨大腿関節と膝蓋大腿関節の関節面
働く力を分散させる。つまり，関節軟骨の大きな接
での接触面積と接触分布の変化について検討した。
触面積は関節面に加わる圧迫力をより分散させ，関
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健常な関節では軟骨摩耗や不快感なしに大きな圧迫
力に耐えることができる。したがって，膝の運動力
学を解明するためには，膝関節を構成する関節面相
互の接触状態を知る必要がある。
本論文は，関節の接触面積と接触領域の形状につ
PSF）による測定と MRIによる測定のデータを比較
し，MRIによる測定方法の有効性と妥当性について
検討する。そして，膝関節の屈曲に伴う脛骨大腿関
節および膝蓋大腿関節の関節面の接触状態について
膝関節内の力学的な環境の変化を直接的に解析す
る方法は，関節内に圧力センサ等を挿入して行う方
明らかにする。
本論文の構成を以下に示す。本論文は「MRIを用
法しかない。そのため，生体の膝関節での解析が必
いた膝関節の接触判定と運動解析に関する研究」と
要であるが，侵襲性が高いため屍体膝関節が対象と
題して，全５章より構成されている。
なっている。しかし，生体の膝関節での解析が重要
経済的，医学的背景について述べるとともに，MRI
であることから，間接的な解析方法ではあるが，骨
組織および軟部組織を可視化できる磁気共鳴装置
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）により，
運動解析や接触状態等の研究がなされている。MRI
による関節の接触面での運動解析や接触状態の解析
第１章は，
「緒論」であり，本研究に関する社会・
を用いた脛骨大腿関節および膝蓋大腿関節の関節面
の運動解析と接触状態の解析についてその現状と問
題点を明らかにする。
第２章は，
「MRIを用いた関節の接触領域の測定」
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
現在
新潟大学医学部保健学科放射線技術科学
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月授与〕
― 3―
新潟大学工学部研究報告
第5
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9
）
である。関節面の接触状態を解析する上で，関節軟
章で提案した接触判定法と解析方法を用いて，膝蓋
骨の接触判定は重要である。現在まで行われてきた
MRIによる接触判定は，視覚的に判断されている。
大腿関節を対象に，膝関節の屈曲に伴う接触面積と
観察者の識別能力に依存しない客観的な関節軟骨の
の屈曲に伴い接触領域分布は，遠位側から近位側へ
接触の判定方法が必要であることから，MR画像の
移行し，接触面積も増加した。そして，膝蓋骨関節
相対する関節軟骨間の信号強度プロファイルを用い
面の面積により接触面積を正規化した場合，男女差
る方法を提案する。提案した接触の判定方法を，ブ
が認められなくなることが明らかにされた。
接触領域の分布の変化を調べた。その結果，膝関節
タ脛骨大腿関節に対して適用し，荷重下での接触面
第５章「結論」は，本論文のまとめであり，本研
積および接触領域の分布図を求めた。その結果，信
号強度比を0.
9
にすることによって，従来の研究で精
究で得られた成果を総括し，今後の検討課題，将来
度が高いとされる PSFによる測定値と誤差 ±７％以
展望について述べた。
内で一致することを示し，実用上問題がないことを
謝辞：本研究を行うにあたり，ご指導，御校閲の労
明らかにした。
を賜りました新潟大学工学部教授の田邊裕治先生，
第３章は，「MRIを用いた脛骨大腿関節の運動解
析と接触状態の解析」であり，第２章で提案した接
新潟大学医学部教授の坂本信先生に敬意を表し，こ
こに深謝いたします。
触判定法と解析方法を用いて，運動解析と接触状態
MRI撮像においては，信楽園病院院長の鈴木正司
の解析を行った。その結果，荷重により内側および
外側の接触面積は増加した。また，膝関節の屈曲に
先生，放射線科課長の加村毅先生，小武内孝二技師
伴い内側および外側の接触面積は減少する傾向にあ
長をはじめとする診療放射線技師諸氏の皆様にご協
り，いずれの膝関節の屈曲角度においても，内側の
力をいただきました。さらに，本論文作成において
接触面積は外側より大きかった。内側および外側の
新潟大学工学部の原
図心は，膝関節の屈曲に伴い後方および外側方向へ
橋
移動する傾向にあり，その移動量は内側の図心の方
た。ここに深くお礼を申し上げます。また，ご協力
が大きいことが明らかにされた。
をいただきました材料力学研究室の皆様にお礼を申
第４章は，「MRIを用いた膝蓋大腿関節の運動解
修先生，大矢
しあげます。
析と接触状態の解析」であり，第３章と同様に第２
― 4―
利昭先生，新田
勇先生，大
誠先生にご指導をいただきまし
近赤外線水分計を用いた関節軟骨含水率の
定量評価に関する基礎的研究
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高度な医療技術の発達によって平均寿命が長くな
を構築し，初期 OAの定量的診断法の開発すること
り，また交通機関の発達に伴う慢性的な運動不足か
で，関節軟骨組織の生体力学的特性の解明と，臨床
ら，高齢者の身体における様々な疾患が問題となっ
現場における関節軟骨の評価手法の発展に貢献する
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，以下 OAと略す）による慢性的な関節の
ことを目的とする。
ている。整形外科領域に関しては，変形性関節症（Os
疼痛および運動機能障害である。OA の臨床所見と
本論文は全６章から構成されている。
しては，関節軟骨の変性，軟骨下骨の硬化，骨棘の
第１章では，本研究の背景および調査対象である
形成，関節全体の変形が挙げられる。また症状とし
関節軟骨について説明し，従来の研究における問題
ては，初期の段階から関節運動の際に疼痛を感じ，
点を示して，本研究の目的を明らかにした。
運動機能を制限する。患者自身の心身両面の負担を
第２章では，近赤外線の性質を述べ，近赤外線を
軽減し，生活の質を一定の水準に保つためにも，な
応用した各種測定装置についてその特徴と問題点を
るべく早い段階で OAの程度を的確に診断し，侵襲
性の低い治療を行うことが望ましい。しかし，初期
論じた。近赤外線は物質に対する透過性が高く，生
OAの定量的診断法および OAにおける軟骨変性の
体組織に対して低侵襲であり，有機物に含まれる分
程度の定量的・低侵襲的評価法は未だ実用化には
する。すなわち，近赤外線の特定波長における入射
至っておらず，関節軟骨の物性についても，完全に
光強度と反射光強度の比から，特定物質の含有率を
解明されていない部分が多く残されている。
求められる。この原理を応用した製品のうち，もっ
子において特徴的な吸収を示す波長がそれぞれ存在
本研究では，関節軟骨内の含水率の簡便かつ安全
とも小型化が容易で，かつ関節軟骨の力学特性を決
な測定方法，および荷重下の軟骨組織内における間
定する要因である含水率を直接的に測定しうる方法
質水分の挙動をリアルタイムに測定する方法を開発
として近赤外線分光法を採用し，近赤外線分光法を
するための実験およびシミュレーションを行った。
応用した近赤外線水分計を用いて関節軟骨の評価法
本研究で行った実験およびシミュレーション結果に
を確立するための実験を行うことにした。
基づいて，関節軟骨の物性を評価する新たな方法論
第３章では，近赤外線水分計のゼラチンにおける
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
現在
日本精機株式会社
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月授与〕
― 5―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
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0
9
）
含水率と反射光強度の関係，および試料厚さと反射
第５章では，組織の違いによって生じる荷重下で
光強度の関係を調べる実験を行った。ゼラチン試料
の含水率変化を調べる実験を行った。変性の進行に
は含水率が60
％，65
％，70
％，75
％，80
％となるよ
伴って関節軟骨は軟化し水分透過率が増大すること
うに作製し，厚さはヒト関節軟骨の厚さを想定して
１mm～５mmとした。実験結果より，波長1.46
μ
が知られている。したがって，関節軟骨に荷重を付
mの反射光強度と含水率との間に負の相関が認めら
与して含水率を変化させて含水率の変化量を近赤外
れた。次に，実験結果に基づいてモンテカルロ・シ
骨では含水率変化の様子に差異が見られるものと考
ミュレーションを行い，試料内部での近赤外線の散
えられる。正常関節軟骨モデルとしてブタ膝蓋骨軟
乱挙動を推定した。ゼラチン内部における波長1.46
μ mの光の平均到達深度は，試料表面から0.21
mm
骨，変性関節軟骨モデルとしてブタ肋軟骨に対して
までであった。また関節軟骨のように，表層，中間
含水率が変化する様子を近赤外線水分計で測定し
層，深層で含水率が異なる層状ゼラチンモデルを想
た。また，ヒト正常関節軟骨およびヒト変性関節軟
定してミュレーションを行った。表層に設定した含
骨に対しても同様の実験を行った。結果，関節軟骨
水率とシミュレーションで得られた反射光強度の間
に負の相関が認められ，近赤外線水分計で層状ゼラ
線水分計で測定すれば，正常関節軟骨と変性関節軟
圧縮荷重を付与し，荷重を取り除いた後に試料内の
試料の水分透過率の違いを，波長1
.
4
6
μ mにおける
反射光強度の変化パターンの違いとして捉えること
チン試料の表層の含水率を定量的に測定できる可能
ができた。また，従来の臨床評価に基づいて判断し
性が示された。
た軟骨変性の進行度と，近赤外線水分計で測定した
第４章では，第３章のシミュレーション結果に基
づいて，正常関節軟骨における含水率と近赤外線水
分計で測定した反射光強度の関係を調べる実験を
行った。大腿骨頸部骨折の患者から摘出された大腿
骨頭より採取した関節軟骨試料を A群と B群に分
含水率の変化の速さを対応させて，近赤外線水分計
による定量的・低侵襲的な OA診断法の可能性を示
した。
第６章は本論文の結論であり，本研究で得られた
結果を総括した。
け，それぞれ近赤外線水分計で反射光強度を測定し
た。その後，A群の試料は絶乾して含水率を測定し，
反射光強度と比較検討した。一方 B群の試料は凍結
謝辞：本研究の遂行ならびに本論文の作成に当たり，
切片法で表層から深層に向って薄切して各層の含水
深く感謝申し上げます。また，原利昭教授，坂本信
率を測定し，表層から各層までの平均含水率と反射
教授，新田勇教授，大橋修教授，鳴海敬倫教授には，
光強度を比較検討した。これらの実験によって正常
本論文をまとめるに当たって種々の御教授を賜りま
関節軟骨の含水率が表層から深層に向って減少して
した。ここに深く感謝申し上げます。最後に，本研
いく様子が確認された。また，ヒト正常関節軟骨の
究は
表層から0.1
mmの範囲における含水率と，近赤外線
終始丁寧な御指導御鞭撻を下さった田邊裕治教授に
・日本学術振興会科学研究費補助金基盤研究（C）
#1
6
5
6
0
0
6
3
水分計で測定した反射光強度の間に相関が認められ
た。これらの実験から，近赤外線水分計によって，
ヒト正常関節軟骨の表層から0.1
mmの範囲におけ
る含水率を測定することが可能であることを示し
・財団法人新潟工学振興会
の助成を受けて行われました。ここに記して，謝
意を表します。
た。
― 6―
界面活性剤水溶液の動的表面張力に関する研究
唐
澤
政
弘＊
Study on Dynami
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byMa
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a
hi
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oKARASAWA
本論文は，界面活性剤水溶液の動的表面張力に関
するものであり，その要旨は以下の通りである。
第１章「緒論」では，本研究の目的，従来の研究
ならびに本研究の概要について述べている。
滴形成速度の減少と共に当該溶液の静的表面張力値
に近づくことを示している。さらに，本実験値を他
の測定法による実験値と比較し本実験方法の優位性
と信頼性を述べている。
第２章「供試流体および物性値」においては，各
第５章「洗濯洗浄に関する研究」においては，界
種水溶液の粘度測定の結果から，使用する界面活性
面活性剤水溶液の応用例として交番流式洗たく洗浄
剤水溶液は水と同程度の粘度を示しニュートン粘性
を有することを述べ，各種界面活性剤水溶液の臨界
法を採り上げて実験を行い，洗液中に空気を5
0
%混
入しても洗浄率に大きな変化は無く，洗剤の大幅な
ミセル形成濃度を静的表面張力の測定結果を基に示
削減が可能なことを示し，さらに，洗浄率と動的表
している。
面張力との関係を考察している。
第３章「動的表面張力の測定における実験装置お
第６章「界面活性剤分子と高分子等のモデル化」
よび実験方法」においては，本研究で提案する簡便
においては，界面活性剤水溶液が動的表面張力の状
な液滴落下による測定法について述べ，細管から流
態から静的表面張力の状態に近づく際に界面活性剤
出する液滴の質量と落下速度から動的表面張力を求
の単分子がトルクを受け回転するという仮定のもと
める式，および動的表面張力を整理するための表面
に，表面年齢と無次元動的表面張力差を関係づける
年齢を求める式を示し，さらに，これらの式につい
新たなモデル式を導出している。また，本モデル式
ては表面張力に対する圧力の影響が小さく広い適用
による値を本実験値ならびに従来の種々の溶液に対
性の有ることを述べている。
する種々の測定法による実験値と比較し，モデル式
第４章「液滴落下法による実験結果および考察」
においては，種々の溶液の細管から流出する液滴の
状態を顕微鏡観察し，動的表面張力算定式の導出時
に用いた仮定の妥当性を示し，動的表面張力は液滴
は実験値をよく表すことを示し，モデル式中の定数
の一般式を提案している。
第７章「結言」では，本研究により得られた結論
を総括して述べている。
形成速度の増大と共に水の表面張力値に近づき，液
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月授与〕
― 7―
新潟大学工学部研究報告
― 8―
第5
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0
0
9
）
スリットを通過する種々の流体の流動特性に関する実験的研究
大
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ko
t
oOKAWARA
本論文は界面活性剤をはじめとする種々の液体が
スリットを通過する際に示す流動特性を，実験的に
研究しまとめたものである。
第４章
スリットを通過する流れの光学的特性と流
動場
本章では，マッハツェンダー干渉計を用いて，液
体がスリットを通過する際の屈折率変化を観察し，
第１章
序論
さらに，流動場の可視化を行い，試験流体の流動特
本章では，本研究の背景と目的について述べた。
ニュートン流体の代表である水が，数十μ m程度の
オリフィスを通過する際に，ニュートン流体では予
測されない弾性的な性質を有する事を示唆する実験
結果が報告された。一方，界面活性剤水溶液は非常
性について考察を行った。スリットを通過する水や
シリコーンオイルは，屈折率を上昇させる何か固有
の性質や物性を持っているのではないかと推測さ
れ，c
mc濃度を超えた AE,
BC水溶液の流動では，大
規模な構造を形成するミセル等による構造が，撹拌
に多くの分野で使用されており，応用例は多岐に
によって破壊される事が推測された。
渡っているが，特に伸張流動場における流動特性に
第５章
ついては未知の領域が多く残されている。これらの
の流動特性と光学的特性
現象を解明することは，工業的にも学術的にも大変
重要である。そこで，本研究では，１mm程度の隙
間を有するスリット流路を用いて，種々の流体が流
動する際の屈折率変化や小角散乱の観察，圧力損失
特性の測定，流動場の可視化を行い，伸張流動場に
おける種々の流体の流動特性を明らかにすることを
目的とする。
第２章
本章では CTAB/
Na
Sa
l水溶液のスリット前後の圧
力損失を測定し，合わせて光学的測定を行った。そ
の結果，CTAB濃度の高い水溶液では，みかけの伸
張速度に対応した３つの特徴的な領域
（Ⅰ ,Ⅱ ,Ⅲ）
を持つことが確認され，圧力損失が急上昇する領域
Ⅱにおいて FI
Sと称する流動誘起構造を発現するこ
とが推測され，流動場の可視化結果より，領域Ⅱに
マッハツェンダー干渉計
おいて渦や縮流の発達が見られたが，ノズル流路を
本章では，屈折率測定に用いたマッハツェンダー
干渉計について説明した。
第３章
ひも状ミセルを形成する界面活性剤水溶液
用いた実験から，渦は FI
Sの発現や発達に影響を及
ぼさないことが推測された。
試験流体
第６章
本章では，試験流体の作成方法，物性値，組成等
結論
本章では本論文全体の結論を述べた。
について述べた。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月授与〕
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新潟大学工学部研究報告
― 1
0―
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）
コロイド分散系の微細孔を通る流れに関する研究
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伸
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A Study ofAqueous Col
l
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lHol
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byShi
nj
iTOGA
本論文は微小なオリフィスや多孔質膜を通るコロ
らを蒸留水中に分散させ種々の体積分率に調整し
イドの流れに関する研究を学位論文としてまとめた
た。体積分率１％のポリスチレン粒子分散系とシリ
も の で あ る。
カ粒子分散系について，脱塩処理された場合の流量
第１章
緒言は本研究の背景と目的について述べ
の時間変動が示され，さらに塩を添加した結果が示
ている。即ち，サブミクロンの粒子を含有する流体
されている。ポリスチレン粒子分散系は，脱塩およ
すなわちコロイドでは，分散する粒子の径が微細化
び低塩濃度において大きな流動不安定性を示し，第
するのに伴い，流動性や分散性に大きな変化が生じ
２章の蒸留水でみられた特異的流動不安定も継承さ
る。本研究では，供試流体として蒸留水，および２
れることが示されている。一方，シリカ粒子分散系
種類の希薄なコロイドに着目し，コロイドが微小な
では，どの塩濃度においても流動は比較的安定して
オリフィスを通過する場合の流量特性に関する実験
いるが，特異的不安定だけは低塩濃度でのみ発現す
を粒子間の静電気的斥力を制御して行い，さらに，
ることが示されている。いずれの分散系についても
電場印加により生じるコロイドの多孔質膜通過流を
流動の不安定性が，ある塩濃度を境に劇的に抑制さ
利用する微小流量マイクロポンプを提案する。
れる。この安定・不安定性と粒子表面間相互作用の
第２章は，微小孔流れの基礎として蒸留水の微小
関係を考察するため，コロイド粒子の凝集挙動など
オリフィス通過流の流動特性について述べている。
微小オリフィスとして，50
，100
，200
，400
μ mの
で重要な役割を果たす粒子表面間ポテンシャルの二
４種類の光学用ピンホールを用い，蒸留水がこれら
均距離以下となることが安定化の条件であることを
を通過する際の圧力損失と流量変動を測定し，レイ
導き，
この結果を種々のコロイド系で確認している。
次極小距離の計算を行い，二次極小距離が表面間平
ノルズ数が約60
付近で特異的不安定と呼ばれる異常
第４章は微小な流量を駆動するマイクロポンプに
な流量変動が生じること確認している。又，この特
ついて述べている。実験では，水分散系コロイドで
異的不安定の特徴を把握するためにオリフィス流れ
の可視化を行い，特異的不安定現象の発生メカニズ
ムについて考察を行っている。
満たした流路内に５μ m前後の孔径を持つニッケ
ル製多孔質膜を流れの方向に垂直に配置し，これを
２枚の電極で挟み電圧を印加した。電極間に３～1
0
第３章は希薄な水分散系コロイドのオリフィス流
Ｖの定電圧を印加したところ，流量は印加電圧に比
れについて述べている。本章で用いたコロイド粒子
例して 変化し二次生成物の泡も発生しなかった。
最
は静電気的斥力の顕著なポリスチレン粒子とファン
デルワールス引力の顕著なシリカ粒子であり，いず
れも平均粒子径が約100
nmの球状をしており，これ
s
e
cであっ
大流量は，印加電圧1
0
Ｖのとき，2
.
5
mm３/
た。これにより，微小流量を駆動するポンプとして
の機能が確認された。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月授与〕
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新潟大学工学部研究報告
第５章は本論文の結論を述べさらに今後の展望を述
べている。
― 1
2―
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9
）
人間と自動車系の運転行動推定による
アクティブステアリング制御に関する研究
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近年，自動車の操縦安定性及び安全性の向上を図
‐自動車系の協調制御の手法を確立することを目的
るため，ドライバを中心とした車両単体の走行性能
とし，アクティブステアリングを題材にそれら手法
の向上や運転支援システムの開発が行われている。
の有用性を検証する。
しかし，実際には，ドライバの特性が一人ひとりで
まず，ドライバのステアリング操舵角度データを
大きく異なるため，ドライバの特性の平均値で車両
時系列で捉え，そして車線変更時におけるドライバ
を設計し，個々人の差異はドライバの適応性に依存
の運転行動を推定する手法を提案する。この提案手
した車両システムとなっている。そのため，このよ
法 で は，ベ イ ジ ア ン ネ ッ ト ワ ー ク の 中 で も ス タ
うな車両システムはドライバにとって齟齬や違和
ティック型条件付ガウシアンモデルを利用し，ドラ
感，煩わしさなどを感じてしまうことが少なくない。
イバの運転行動階層モデルの一部と運転行動の文脈
また逆に，車両システムにドライバが頼りきってし
依存性を表現した運転行動推定モデルの構築を行っ
まうこともある。
た。そして，この運転行動推定モデルを用いて車線
真のドライバを中心とした車両システムとなるた
変更時の運転行動（車線維持，通常車線変更，緊急
めには，ドライバの意思を推定し，ドライバが求め
回避行動）の連続推定を行う。この手法を用いると
ている特性の車両性能を提供するような人間と自動
被験者の運転行動と学習データとのノルムが一定値
車系の協調が必要となる。しかし，現在の車両シス
以下の時，ほぼ1
0
0
％の確率で行動を連続認識する事
テムがこの段階まで到達するには大幅な技術革新が
ができる。また，この手法を用いることにより，従
必要となる。その大きな原因の一つは，ドライバの
来の隠れマルコフモデルを用いた運転行動推定モデ
運転行動を推定する手法が確立していないからであ
ルに比べて誤推定が含まれる確率が低下する知見を
る。また，運転行動を推定した後の人間と自動車系
得た。
の協調制御の手法も確立されていない。
次に，ドライバの緊急回避行動を推定し，ドライ
そこで，本研究では，自動車の操縦安定性及び安
バが求める特性の制御に切り替える人間と自動車系
全性を大幅に向上するために，ドライバの運転行動
の協調制御の一つである運転行動推定型ハイブリッ
を推定する手法と運転行動推定結果を基にした人間
ド制御システムを提案する。一般にドライバは，通
新潟大学大学院自然科学研究科大学院生
＊
現在
新潟工業短期大学
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 1
3―
新潟大学工学部研究報告
第5
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）
常運転時にはヨーレートを重視し，緊急回避時には
転行動推定モデルの構築手法と協調制御手法につい
横加速度を重視している。これらのドライバの特性
を電気的リンクによって操舵を行う（St
e
e
r
ByWi
r
e
）
て述べる。ドライバの運転行動推定手法として，現
アクティブステアリングによって補償するシステム
での確率推論の方法についても述べる。また，車両
がこれまでに提案されている。しかし，ドライバの
がドライバの意思に適応するための人間と自動車系
緊急回避行動を推定する手法が確立されていないた
の協調制御の手法として，運転行動推定とモデル規
め，一人ひとりのドライバにとって適切に制御を切
範型適応制御の関係について述べる。
在，最も有力視されているベイジアンネットワーク
り替えることができなかった。そこで，先の研究成
第３章では，ベイジアンネットワークを用いて人
果であるベイジアンネットワークを用いた運転行動
間行動の持つ文脈性や心理機能の階層性を表現した
推定モデルを用いてドライバの緊急回避行動を推定
運転行動推定モデルの提案を行う。また，提案され
し，ヨーレート重視から横加速度重視の制御に切り
た運転行動推定モデルを用いた運転行動推定の妥当
替える運転行動推定型ハイブリッド制御システムと
性評価を，
ドライビングシミュレータを用いて行う。
する。制御には，緊急回避行動時にタイヤが入る非
また，従来の隠れマルコフモデルを用いた運転行動
線形領域でも高いロバスト性が期待されるモデル規
推定モデルとの比較を行い，その推定率向上につい
範型非線形適応制御を用いた。一次予測ドライバモ
て述べる。
デルを用いて，提案システムのクローズドループな
第４章では，第３章で提案した運転行動推定モデ
評価シミュレーションを行った。その結果，このシ
ルを用いて，アクティブステアリングにおける具体
ステムは緊急回避時に制御を行わなかった場合に比
的な人間と自動車系の協調制御について述べる。具
べて約3.8
倍の横方向移動量が改善され，障害物を安
体的な協調制御の方法として，運転行動推定モデル
全に速く回避できる知見を得た。また，自動車の操
を用いてドライバの緊急回避行動を推定し，緊急回
縦安定性も大幅に改善される効果も確認された。
避時にドライバが求める車両特性に適応するために
ドライバの運転行動推定の結果を利用した制御の
ヨーレート追従制御から横加速度追従制御に切り替
場合，最も懸念されることしては，システムが誤推
える運転行動推定型ハイブイリッド型制御を提案す
定を行った場合とドライバの意思が途中で変わった
る。また，この協調制御の有用性を１次予測による
場合などにおけるシステムの安全性の問題が挙げら
前方誤差補正ドライバモデルを用いたクローズド
れる。そこで本研究では，線形規範モデルに代えて
ループの緊急回避シミュレーションを行い述べる。
非線形規範モデルを用いることによりシステムの
第５章では，第４章で提案した運転行動推定を用
フェールセーフが確保されることが確認された。
いた制御の問題点である不確実性への対応について
これらの成果から本研究は，高いレベルでの人間
述べる。具体的には，非線形規範モデルの適用効果
と自動車系の協調制御の実現に向けた方向性を示せ
について代表的な場合を想定してシミュレーション
たものと確信している。また，これらの成果を各種
を行い検証する。
運転支援システムへ適用し，より高度な情報支援や
操縦支援に発展するものと考えている
第６章では，本研究の結言として次の項目につい
てまとめる。
本論文は，６章から構成されており，各章の構成
と概要は次のとおりである。
茨 アクティブステアリングにおける人間と自動車
系の協調手法
第１章では，既述のとおり，本論文の目的，問題
の所在と研究方針，従来の研究および本論文の構成
などについて述べている。
芋 提案した運転行動推定モデルの妥当性
鰯 提案した運転行動推定型ハイブリッド制御の有
用性
第２章では，アクティブステリングにおける人間
と自動車系の協調制御を実現するためのドライバ運
允 非線形規範モデルの不確実性への対応効果
印 本研究の発展性
― 1
4―
微小球含有有機薄膜を用いた表面プラズモン放射光の
ガスセンシングに関する研究
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byYut
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kaKOBAYASHI
近年，地球温暖化や化学物質汚染など環境保全問
含有したポリスチレン微小球薄膜を用いた SP放射
題に深い関心が集まっており，これらの原因となる
光測定では水，アルコールなどの分子からなる蒸気
化学物質の高精度の検出技術が求められている。
の吸着により放射角に対する放射光強度特性におい
表面プラズモン（SP:
Sur
f
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c
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s
mo
n）は金属表面
において自由電子と光が結合した表面電磁波モード
である。プリズム /金属 /有機薄膜 /空気で構成され
る試料において金属 /有機薄膜の膜厚が光の波長程
度場合，SPはプリズムを通して光を全反射させた際
てピーク角度および強度が可逆的に変化することを
確認した。また同条件での QCM 測定により定量的
な評価も行い，吸着過程の詳細な検討を行った。そ
の他，導波路分光と QCM の同時測定による吸着現
象の評価を行い，新規センサデバイス開発の可能性
を検討した。
に生じるエバネッセント波（消衰波）によって共鳴
励起される。この共鳴励起条件は有機薄膜の膜厚や
本論文は６章から構成されている。
第1章では序論
誘電率のわずかな変化に高感度に対応する。
として研究に関する社会的背景，これまでに行われ
SP放射光の測定は，分子のセンシングや有機薄膜材
た研究内容，目的などについて説明した。第２章で
い光学デバイスへの応用が盛んに研究されている。
章では試料の作製法，測定系を具体的に説明した。
SPの共鳴励起を用いた全反射減衰法（ATR法）や
料の表面構造を解析する手段として有効であり新し
本研究では環境汚染の原因となる化学物質の光学
的センシングを目的として各種ガス分子の吸着現象
を ATR，SP放射光，導波路分光，水晶振動子微量天
秤（QCM）等の方法を用いて測定した。蛍光色素を
は表面プラズモンの共鳴励起現象について基礎理論
や ATR法や SP放射光の測定原理を説明した。第３
第４章ではポリスチレン微小球薄膜を用いた ATR
法，SP放射光，QCM による水，アルコール分子の
吸着の測定結果について説明した。第５章では導波
路分光と QCM の同時測定による吸着現象の測定結
果について説明した。第６章では全体のまとめと今
新潟大学大学院自然科学研究科大学院生
＊
現在 苛にいがた産業創造機構
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 1
5―
新潟大学工学部研究報告
後の課題について説明した。
謝辞：本研究を遂行するにあたり，ご指導頂いた
金子双男教授に深く感謝します。また，研究室の加
藤景三教授並びに新保一成准教授のご指導に御礼申
し上げます。
― 1
6―
第5
8
号（2
0
0
9
）
多周期縞投影干渉法を用いる形状計測に関する研究
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orshape measurements
byHa
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精密加工技術の発達に伴い，物体の形状を高精度
時間的に一定値にする位相ロック方法について説明
で測定する必要性が高まっている。ナノオーダの精
しており，本研究に必要な高精度な位相基準面を得
度で表面形状を測定するレーザ干渉計は，すでに数
ることができることを述べている。
多くの製品が市販されている。一方，ミクロンオー
第３章では，１つの表面形状をもつ物体を測定対
ダの精度で数 mm程度の大きさで変化する表面形状
象としており，多周期縞投影レーザ干渉計の装置構
を測定する測定器は，点測定であるため測定時間が
成および逆伝搬法による表面形状の算出演算方法に
長い，測定精度が低いなどの欠点があり，十分な性
ついて説明している。ミラーで反射された２つの平
能を有している測定器は数少ない。そこで本論文で
行レーザ光を重ね合わせることによって生じる干渉
は，異なる周期の複数の光縞パターンを測定対象面
縞パターンを投影縞パターンとして用いており，１
に投影することによって表面形状測定を行う多周期
縞投影法を用い，数 mmの段差を有する表面形状，
つのミラーの傾斜角を調整することで多周期の干渉
および２つの反射面を有する物体形状を測定する縞
縞に正弦波位相変調を与え，かつミラーに平行移動
投影干渉法を提案し，本方法による干渉計の構成方
変位を与えることにより位相ロックを行っており，
法とその特性について論じている。
干渉投影縞の中に位相基準面を発生させている。縞
第１章では，従来の多周期縞投影法の特性・問題
点を説明すると共に，解決すべき内容を明らかにし
ており，本研究の目的および本論文の構成について
述べている。
縞を得ている。他方のミラーを正弦波振動させ干渉
パターンが物体表面に投影され，物体表面の形状に
応じて変形した縞パターンを２次元 CCDイメージ
センサ上で結像し，各検出点で得られた干渉信号か
ら正弦波位相変調法を用いて干渉縞パターンの振幅
第２章では，本研究で用いる正弦波位相変調レー
と位相を検出している。検出された振幅と位相から
ザ干渉法の原理について述べている。正弦波位相変
検出面における検出光場を作り，この検出光場を位
調干渉法では，振動するミラーで容易にかつ正確に
相基準面の方向に逆伝搬することによって作られる
参照光に位相変調を与えることができ，検出された
逆伝搬光場を全ての縞周期について総和した再生光
干渉信号の周波数解析を行うことによって，本研究
場は，位相基準面においては再生光場の振幅が最大
で必要とする干渉信号の振幅および位相が求められ
となり同時に位相が零となることを導出しており，
ることを述べている。また正弦波位相変調干渉法を
このときの逆伝搬の距離から測定対象面の位置を求
用いて，参照光のミラーの変位をフィードバック制
めることができることを述べている。この逆伝搬方
御し，検出面のある１点における干渉信号の位相を
法による測定誤差は従来の方法より小さいことを数
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
現在
新潟大学ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 1
7―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
0
0
9
）
値解析によって明らかにしている。実験では段差幅
１mmを有する鏡面形状が測定され，本方法の測定
レーザ変位計の測定結果と非常に良く一致したこと
誤差は２μ m以下であることが明らかにされ，段差
が示されている。
幅２mmを有する粗面段差形状の測定においては繰
り返し測定誤差は７μ m程度となったことが示さ
号を検出していた前章までの離散縞周期走査方法と
れている。
走査方法について述べている。この場合，干渉信号
第４章では，２つの反射面をもつ物体の表面と裏
の検出は縞周期走査期間内で時間連続的に行われる
面の位置形状を測定することについて述べている。
ため，測定時間が大きく短縮されることとなり，ま
この場合，検出される干渉信号は物体の表面と裏面
た縞走査間隔は小さくなるため測定範囲が拡大され
で反射された４つの平行レーザ光同士の干渉から生
ることを述べている。干渉信号から時間的に変化す
じているが，逆伝搬法による表面位置の算出演算過
る振幅および位相を求める演算処理方法を説明し，
程では不要な干渉成分は除去され，物体付近では再
また測定対象をミラー表面とした場合には与えた縞
生光場の振幅は２つのピークを持ち，位相分布が零
周期を正確に求めることができることを明らかにし
あるいはπとなる位置から，それぞれ物体の表面と
ている。実験では，第４章で測定したアクリル板を
裏面の位置が求まることを理論的に導出している。
連続縞周期走査方法で測定した結果，離散縞周期走
象とし，本方法の測定誤差は３μ m以下であること
査方法の場合と同様に表面および裏面の位置形状を
果，繰り返し測定誤差は４μ m程度であり，共焦点
法が従来の多周期縞投影法よりも優れている点を明
実験では，厚さ２mmの光学平面ガラス板を測定対
が明らかにされている。また，厚さが１mmから
２mmと場所的に変化するアクリル板を測定した結
第５章では，異なる縞周期を与えるごとに干渉信
は異なり，縞周期を時間連続的に与える連続縞周期
測定結果できることを明らかにしている。
第６章では，本研究の成果を総括しており，本方
確に述べている。
― 1
8―
CCDカメラと力覚センサを用いた上肢運動機能
解析システムの開発と性能評価
佐
藤
成 登 志＊
Devel
opmentand Perf
or
mance Eval
uati
on
ofa Mot
or
Funct
i
on Anal
ysi
s System
f
orUpperExtremi
ty Usi
ng
CCD Camer
a and Force Sensor
byNa
r
i
t
o
s
hiSATO
リハビリテーションの臨床現場では，患者の身体
ヒンジレバー型負荷装置を用いた上肢押し出し動作
運動機能を簡便かつ定量的に評価できることが求め
の評価法について述べた。
動作の評価パラメータは，
られている。その解決策のひとつとして，CCDカメ
上肢の関節角度および関節モーメントとした。前者
ラと力覚センサを用いた２次元逆動力学解析システ
は，上肢およびヒンジレバーに貼付したカラーマー
ムを開発した。本論文は全体で６つの章からなる。
カの位置から算出し，後者は，マーカ位置および力
第１章はまえがき，第２章と第３章は本論であり，
覚センサ出力から逆動力学解析により算出した。
それぞれシステムの概要と動作の評価法について述
第４章と第５章では，それぞれ健常者と片麻痺患
べる。第４章と第５章は実験であり，それぞれ健常
者を被験者とし，上肢の前方への押し出し動作を測
者と片麻痺患者の上肢運動解析について述べる。第
定・解析した。運動タスクは，ヒンジレバー型負荷
６章のあとがきでは，全体の成果をまとめる。
装置を用いた１軸のレバー回転とした。このタスク
第１章では，上肢のバイオメカニクス，上肢の運
は，ほとんどの患者が実行でき，かつ運動の再現性
動機能評価法，および脳血管障害による片麻痺につ
が高いという利点がある。被験者は，健常者1
0
名
いて述べた。さらに上肢運動機能解析の総説と本論
（以下，健常群）および痙性麻痺の軽度な片麻痺患
文の目的について述べた。
者1
0
名（以下，片麻痺群）とした。関節可動域，関
第２章では，開発した上肢運動機能解析システム
節モーメントの時系列，隣接関節の協調運動，およ
について述べた。本システムは，CCDカメラ，ヒン
び荷重連鎖などについて，両群間で比較検討した。
ジレバー型負荷装置，および解析用パーソナルコン
実験の結果，関節可動域に関しては，健常群の方
ピュータからなる。基本性能を評価するために，
が片麻痺群よりも手関節を広範囲に用いる傾向が見
CCDカメラと力覚センサの測定精度をそれぞれ評
られた。関節モーメントに関しては，健常群では，
価した。その結果は，CCDカメラによる位置の測定
全例において肩関節および肘関節の屈曲モーメント
誤差は相対誤差で１%未満，力覚センサによる力の
を優位に用いていた。一方，片麻痺群では，健常群
測定誤差は0
.
32
±0.
179
［N］であった。それぞれ上
と同じパターンを示す群と全関節でモーメント変化
肢運動解析に十分な精度であった。次の第３章では，
が少ない群の２つが見られた。関節モーメントの時
新潟医療福祉大学
＊
― 1
9―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
0
0
9
）
系列は，健常群ではタスク開始時から肘関節，肩関
能解析システムは，臨床場面において軽度片麻痺患
節の順で増大し，片麻痺群ではレバー角20度以降か
者の上肢運動機能を評価できる可能性が示唆され
ら肩関節が増大する傾向が見られた。この片麻痺群
た。さらに，リハビリテーションの臨床にも応用で
の特徴は，軽度な片麻痺群において，痙性麻痺によ
きる可能性が高いと考えられる。今後は，本システ
り各関節の選択的な随意運動ができなかったことを
ムを軽度片麻痺患者における各種治療の効果判定に
反映しているものと考えられる。
役立てていきたい。
以上の結果および考察から，開発した上肢運動機
― 2
0―
複数の並進加速度計を用いた多自由度運動センサに関する研究
小 野 寺
良
二＊
Study on Mul
t
iDegr
ees ofFreedom Moti
on
SensorSyst
em Usi
ng Mul
ti
pl
e
Li
nearAccel
erometers
byRy
o
uj
iONODERA
本研究は複数の並進加速度計を用い，個々の加速
られるケースが多い。角速度計は，ロケットや航空
度計から得られる並進と回転成分が混在する加速度
機向けに開発された機械式や光学式のジャイロセン
信号を統合し，６軸方向（並進３軸と回転３軸）の
t
e
ms
）技術の発展に伴い，振動ジャイロやマイクロ
加速度に再構築する多自由度の運動計測センサシス
テムの開発と評価および応用に関するものである。
サ や，近 年 MEMS（Mi
c
r
oEl
e
c
t
r
oMe
c
h
a
n
i
c
a
lSy
s
-
マシンジャイロなどが開発されている。これらのセ
このような多自由度の運動センサが必要とされる背
ンサを用いた高精度６自由度システムでは前者の高
景には，以下の２点が挙げられる。第一に，ロボッ
精度ジャイロセンサと高精度加速度計を組み合わせ
トや車両あるいはヘリコプターなどの空間移動体な
I
NS）が知られている。通常，慣性航法装置には高
どの重力下での３次元運動は，並進と回転方向にそ
れぞれ３自由度を有する多入力・多出力の多自由度
た 慣 性 航 法 装 置（I
n
e
r
t
i
a
lNa
v
i
g
a
t
i
o
nSy
s
t
e
m，通 称
精度のリングレーザージャイロとサーボ型加速度計
の運動体であるため，それらの運動の計測・制御や
が使われる。前者の機械式や光学式のジャイロは高
自律化のためには，６自由度の運動の正確な検出（計
精度で安定しているが，
精度を上げるために構造上，
測）を可能とするセンサが必要とされるということ
である。第二に，単純に１自由度の計測を行いたい
場合においても他の自由度を考慮した計測が必要と
されるということである。明らかな１自由度の直線
MEMSセンサと比較しても大型で小型化されたも
のがなく，非常に高価である。そのため，小型の移
動体や移動ロボットには搭載が困難であった。
一方，
後者の MEMSセンサは小型で比較的安価であり，カ
運動でない限り，実際は他軸の影響を受けるため，
メラの手振れ防止やカーナビゲーションなど，身近
計測対象方向に感度をもつ１自由度の運動センサで
なものに使用されているが，計測精度や安定性など
は，回転と並進成分が混合され検出される。したがっ
に課題があり改良が続けられている。
て，そういった多自由度の計測が必要とされない状
通常，センシングにおいて計測精度と安定性がセ
況においても，各自由度の成分を考慮した計測が必
ンサ性能の指標として扱われる。本センサシステム
要とされる。
のような多自由度センサにおいて，計測精度，安定
従来，そういった６自由度の運動の計測・制御に
性という視点で考えた場合，多自由度センサでは他
用いられるセンサシステムとして，並進および回転
の軸と干渉する軸間干渉という多自由度特有の問題
運動の計測にはそれぞれ加速度計，角速度計が用い
を有する。これは，真の運動に他軸の運動が混入す
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
現在
鶴岡高等専門学校
〔新潟大学博士（工学） 平成19年３月26日授与〕
― 2
1―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
0
0
9
）
ることで，本来の運動とは全く異なる結果を検出し，
速度計を冗長にすることで，それらの問題は緩和さ
計測精度が著しく損なわれる問題である。言い換え
れたが，
これによりシステムの複雑化，
キャリブレー
ると，多自由度センサでは，この軸間の干渉を最小
ションでの同定すべき要素が増えるため，操作の煩
限に抑え，各軸における成分をいかに正確に計測で
雑化を招いてしまう。
きるかが重要である。過去に提案されたものでは，
そこで，本研究では，従来手法をもとにした，小
運動自体の信号の軸間干渉に加え，各軸でのゲイン
型の移動体，移動ロボットの計測，制御への適用，
誤差やオフセット誤差などの計測誤差の干渉が誤差
あるいはゲーム機などへの３次元空間内における運
の増大速度を助長し，安定性が失われることが報告
動の多自由度入力装置への応用を目的とした新たな
されている。そういった問題を抑制するためには，
多自由度運動センサの開発を目指し，提案するシス
センサキャリブレーションを予め精密に行うことが
テムの安定性と計測精度に着目した。本論文では，
重要となる。並進方向は，定格が重力加速度程度で
提案するシステムに対する理論解析に基づき，試作
それほど高精度を要求しない加速度計については，
した６軸加速度センサを用いた計測実験によりシス
重力加速度を基準にキャリブレーションすることが
テムの評価を行っている。さらに，機能拡張として
できる。それに対し，ジャイロなどの角速度計にお
検出加速度からの姿勢角および角速度の算出法につ
ける回転方向については，重力のような基準がない
いても検討を行っている。
ため，基準となる精密でノイズの少ない回転運動の
第１章は，従来システムのジャイロセンサ，加速
生成が必要となる。この回転運動の生成には，精密
度計，多自由度運動センサシステムの基本原理，特
な専用の動揺テーブルが必要となるが，一般的では
徴，問題点について説明し，従来のシステムの現状
なくユーザー自身でのキャリブレーションは困難で
から，本研究の意義と概要を示している。
ある。また，運動センサを用いて計測を行う場合，
第２章は，運動する物体上で生じる加速度の計測
並進と回転成分を正確に検出するにはセンサ本体を
原理の拡張より，６自由度の計測方法を提案してい
回転（運動）中心に設置しなければならないが，実
る。さらに試作した６軸加速度センサと使用した並
際には困難なため，センサ座標系から運動座標系へ
進加速度計の仕様について説明している。６軸の加
の座標変換を行う必要がある。しかし，上述した角
速度を計測するには，６個の単軸並進加速度計を必
速度計と加速度計を用いた従来のシステムでは，並
要とするが，本章では従来手法をベースに検討した
進と回転の検出値の次元が異なることで，その座標
結果，加速度計のより良い配置は，６個の加速度計
変換に煩雑な操作が必要となる。それに対し本セン
を円周上に分散させ，少なくとも３箇所以上の異
サは６自由度の運動が同一次元の加速度であるた
なった位置に配置するという配置条件を得ている。
め，その際の座標変換が比較的容易である特長を有
なお，試作した６軸加速度センサには，２軸の静電
する。
上記のような様々な理由から，ジャイロセンサを
容量型の MEMS加速度計を使用し，構築している。
第３章は，２章にて構築したセンサシステムの安
用いず加速度計のみによって６自由度運動を計測す
定性について検証している。ここでは，計測時に発
る手法が過去にいくつか提案されている。一般に６
生する計測誤差を仮定し，本システムにおける６軸
自由度の運動を計測するためには，最低６個の単軸
加速度導出解から，誤差についての誤差微分方程式
並進加速度計が必要とされ，６自由度運動と加速度
を導出している。
その微分方程式の数値解析により，
計出力はそれらの幾何学的配置によって決定され
本システムでの不安定条件は，z軸まわりの回転運
る。従来提案された手法では，その加速度計の配置
に問題があり，次のような問題が存在した。
動に対し，x軸もしくは y軸まわりの回転運動が，
整数での偶数倍になるような運動状態であるという
まず，任意の配置により得られる６自由度の加速
結果を得ている。つまり，その状態において，計測
度の導出解において，遠心加速度成分が各軸の導出
誤差が急激に増幅し不安定になる可能性があるとい
解に対して相互に存在したため軸間干渉が生じ，結
うことである。解析結果をもとに，シミュレーショ
果的に急激な解の発散となり安定した計測を行うこ
ンおよび計測実験により，
実波形での安定性の検証，
とができなかった。また，別の手法では，各成分の
評価を行った。その結果，発散の原因には，解析で
符号しか得られないことや，低速運動になるにつれ
得られた条件とオフセット誤差の２つの要素より誤
信号中の雑音が増幅されるという問題があった。加
差の増大速度が助長されることが示された。
しかし，
― 2
2―
フィルタによりオフセット成分を考慮することで，
でキャリブレーションが行えることを確認してい
不安定条件による急激な発散が抑制され，比較的安
る。
定した計測を確認している。
第５章は，センサ応用として検出される加速度成
第４章は，計測精度において重要とされるセンサ
分から角速度および姿勢角成分の推定について検討
キャリブレーション法について検討している。ここ
している。推定にはカルマンフィルタアルゴリズム
では，配置された個々の加速度計の幾何学的誤差を
を利用し，シミュレーションおよび基礎実験により
計算し，並進と回転成分に含まれる誤差には従属性
その推定法について検証した。最終的に，実車両運
があることを見出している。これにより４姿勢の並
動の比較的複雑な運動において，アルゴリズムを拡
進基準入力のみで比較的精度良くキャリブレーショ
張した手法により，各成分の推定について検証し，
ンが行えることを実験により示している。言い換え
比較的安定した推定結果を得ている。 第6章では，
ると，従来，回転成分において必要とされた回転基
本論文で得られた結果について総括している。
準入力のための動揺テーブルを使うことなく，回転
本論文では重力下での３次元運動を対象とする６
成分についても十分にキャリブレーションができ，
軸加速度センサを提案し，その安定性の条件や簡易
ユーザーで比較的容易に行うことができるというこ
センサキャリブレーションによる計測精度の向上，
とである。さらに，キャリブレーションの更なる効
さらに検出加速度からの他の慣性項の推定方法を明
率化のために，２軸の加速度計の軸間の誤差の従属
らかに点で新規性があり，工学的に有用である。
性について検証した結果，より少ない回数（姿勢）
― 2
3―
新潟大学工学部研究報告
― 2
4―
第5
8
号（2
0
0
9
）
耐性癌克服活性を有する天然有機化合物に関する研究
王
麗
艶＊
Studi
es on t
he NaturalPr
oducts wi
th
Mul
t
iDr
ug Resi
st
antCancerReversalActi
vi
ty
byLi
y
a
nWANG
癌の化学療法において，抗癌剤を繰り返し使用す
るとその抗癌剤のみならず，治療には利用していな
い抗癌剤に対しても癌細胞は，耐性を持つようにな
り，それ以上の化学療法の継続は，不可能となる。
レントシド B
（9）,エスクレントシド S
（1
0
）
,2
8
O-
（βD-グルコピラノシルエスクレントシド R
（1
1
）
,
エスクレントシド L
（1
2
）
を単離した。新規化合物1～
1
NMR, 13CNMR, 1HH COSY,
5
の化学構造は，１H-
これを，癌の多剤耐性（MDR）化と言い，癌治療上
HMQC,HMBC 等の NMR スペクトルの解析および
作用機序は，抗癌剤の使用と共に癌細胞膜の内外に，
は，MDRヒト卵巣癌細胞，2
7
8
0AD 細胞に対する
の大きな問題となっている。癌細胞の多剤耐性化の
貫通して，生成する P-糖蛋白質が，抗癌剤と直接結
合し，ATP加水分解のエネルギーを用いて，一度細
ESIMS/
MSおよび HRF
ABMSの解析により決定し
た。これらの化合物の i
nv
i
t
r
oでの耐性癌克服活性
蛍光化合物カルセインの細胞内への蓄積の増加量を
胞内に取り込まれた抗癌剤を，迅速に細胞外へ移送
することである。この耐性癌に対する抗癌剤（a
nt
i
-
コントロールと比較することにより，検定した。そ
MDR c
a
nc
e
ra
ge
nt
）または，従来の抗癌剤と共に用
たは，中程度の活性が認められた。また，化合物7
MDR c
a
nc
e
rr
e
ve
r
s
a
la
ge
nt
）の開発は，急務と言え
た化合物9
は，ヒト正常細胞（WI
3
8
），ヒト肺腫瘍
胞に取り込まれたら，細胞外に排除され難い化合物
弱い細胞毒性を示したが，その他の化合物は，細胞
い て そ の 活 性 を 回 復 さ せ る 耐 性 癌 克 服 剤（a
nt
i
る。前者は，癌細胞に対する細胞毒性が強く，癌細
でり，後者は，細胞毒性の無い化合物で，抗癌剤と
共に用いて，抗癌剤の細胞外への排除を有効に阻害
し，従来の抗癌剤の機能を回復させる化合物である。
の結果，化合物 1
1を除く全ての化合物に，弱いま
は，ヒト正常細胞（WI
3
8
）に対して中程度の，ま
細胞（VA1
3
）
,ヒト肝臓癌細胞（He
p
G2
）に対して
毒性を示さない事が分かった。従って，化合物 1～
6
,8
,1
0
,1
2
は，耐性癌克服剤として有効であると判
定した。
本論文は，それらの機能を有する化合物を，薬用植
次に，耐性癌克服剤の検索を日本産イチイより単
物『西洋ヤマゴボウ』と『日本産イチイ』から，探
離されるタキサン系テルペン類について行った。塩
索する事を目的として行なわれた。
基性部より，タキシン NA1
3
（1
3
）
,タキシン NA1
西洋ヤマゴボウ（Phy
ol
ac
c
aame
r
i
c
ana
）から，ファ
（2
0
）
,タキシン NA8
（2
1
）
,2
-デアセチルオースト
５種類の新規トリテルペンサポニンと既知のトリテ
トキシオーストロスピカチン
（2
6
）
,2
'
-デスアセチ
イトラカサポニン N（
11）～ N（
55）と名付けた，
ルペンサポニン，エスクレントシド H（6）,エスク
レントシド A
（7）
,エスクレントシド M
（8）
,エスク
ロスピカチ（2
2
）,タキシン NA1
1
（2
3
）,タキシ
ン NA4
（2
4
）
,タキシンⅡ（2
5
）,7
,
2
'
-ジデスアセ
ルオーストロスピカチン
（2
7
）
,タ キ シ ン NA3
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
現在
斎斎哈尓大学材料系，化学と化学工程学院
〔新潟大学博士（工学） 平成20年２月24日授与〕
― 2
5―
新潟大学工学部研究報告
（2
8
），タキシン NA2
（29
）,タクスピン H（30
）の
第5
8
号（2
0
0
9
）
1
H COSY,HMQC,HMBC 等の NMR スペ
NMR,1H-
1
2
種類の塩基性タキソイドを単離した。また中性部
クトルの解析および EI
MSおよび HREI
MSの解析に
（3
1
），9
α,
10
β,
13
α-トリアセトキシ5α-シンナモ
養細胞，正常ヒト繊維芽細胞（WI
3
8
）
,WI
3
8より
キソイドを単離した。また，極性の高い中性タキソ
2
9
,3
0
,3
8は，VA1
3
に対して活性であり，化合物
より，比較的極性の低い中性タキソイド類として，
3
,
1
1-シ ク ロ タ キ シ ニ ン NN1
（14
）,タ キ シ ニ ン
イルオキシタキサ4
（20
）,
1
1-ジエン（34
）,タクス
ピン C（37
）,タキシニン NN2
（46
）の５種類のタ
イドとして，7-エピタキソール（15）,7-エピセファ
ロマニン
（16
）
,タキシニン NN6
（17
）
,タキサユンチ
ン
（18
）
,1
（
115
→1）アベオタキシニン
（19）
, 5-シン
ナモイル10-アセチルタキシンⅡ
（32
）
, 2,
9,
10-デ
アセチルタキシニン
（33
）,タキシニン NN（
135
）
,
9
,
1
0-デアセチルタキシニン
（36
）
,タキサジフィン
（3
8
）
,タクスピン F
（39
）
, 2-デアセチル5α-デシン
ナモイルタキシニン J
（40
）
,タキセゾピン F
（41
）,タ
キ シ ニ ン A（42
）,デ シ ン ナ モ イ ル タ キ シ ニ ン J
（4
3
），デシンナモイルタキサジフィン
（44
）
,12
（3→
2
0
）アベオタキシニン NN（
245
）の16
種類のタキソ
イドを単離した。これらの化合物の中で，化合物13,
1
4
,17,19,21,24
は，新規化合物として単離された。
NMR,13Cこ れ ら，新 規 化 合 物 の 化 学 構 造 は，1H-
より決定した。
単離された化合物の細胞毒性は，３種類のヒト培
誘導されたヒト肺腫瘍細胞（VA1
3
）,ヒト肝臓癌細
胞（He
p
G2
）を 用 い て 行 っ た。化 合 物 1
5
,1
6
,1
7
,
1
5
,1
6
,3
5
,3
6は，He
p
G2に対して活性であった。
一
方，単離された化合物の多剤耐性癌克服活性は，多
剤耐性卵巣癌細胞，2
7
8
0
ADに対する，T化したビ
ンクリスチン（VCR）の比放射能により，その蓄積
量を測定した。その結果，化合物2
1
,2
9
,3
2
,3
5
が，
耐性癌克服剤の標準化合物である，ベラパミルより
強い活性を示した。3
9種類のヒト癌細胞を用いた，
制癌パネルの解析により，化合物3
5は，新しい作用
機序を持つ新しい型の制癌剤であり，化合物1
6
は，
チューブリンを分子標的とする，タキソールと同じ
作用機序を持つ制癌剤ある事を示した。
終りに，御指導をいただきました安東政義教授に
謝意を表します。
― 2
6―
含浸型液体膜による炭酸ガス濃縮空気供給装置の開発
古
島
健＊
Membr
ane Based CO2 Enri
ched Ai
rFeeder
byTa
ka
s
hiKOJ
I
MA
空気中の炭酸ガスを分離・回収する液体膜式の炭
酸ガス濃縮空気供給装置の開発について報告する。
を ,流量 0
.
6
6
L/
mi
nで供給できた。装置の性能を透
過係数にもとづく供給側プラグフロー−透過側完全
炭酸ガス吸収性のアミン液体を液体膜として用いる
混合モデル−で解析したところ，装置性能をあらわ
新規なプロセスを考案し，表面含浸型液体膜として
すことができた。
実現してその炭酸ガス分離性を理論面および実験的
次いで，本研究では表面含浸型液体膜及び膜モ
に明らかにした。さらに実用の膜モジュールおよび
ジュールを開発した。基材となる疎水性多孔質膜と
装置を製作し，その性能を報告した。
その表面親水化処理の様子を接触角測定により定量
炭酸ガスの分離操作は化学工業成立当初から必要
な分離操作として開発されてきた。工業的に大規模
な炭酸ガス分離法としてはアミンや炭酸カリなどの
的に明らかにした。次いで液体膜として使用したジ
グリコールアミン（DGA）のガス収着を測定した。
DGA/
TEG 液の収着特性は CO２が低分圧範囲で立ち
アルカリ水溶液による化学吸収とそれに続く放散に
上がり，高分圧範囲では緩い増加傾向を示した。膜
よる方法が多く実施されてきた。近年の地球温暖化
面用樹脂製平膜モジュールと1
5
6
8
c
m2両面用アルミ
への懸念から，発電所などからの排気ガスからの炭
モジュールは表面含浸液体膜用の有効面積3
2
4
c
m2片
酸ガス回収の必要性が出ている。その実現のために
製平膜モジュールを製作した。双方とも気密性を考
は従来の吸収法のようなエネルギー多消費型の分離
慮し，特にアルミ製は耐久性と実用化を考慮したプ
操作ではなく省エネルギー的分離操作の開発が求め
ロトタイプを製作した。
られている。そこで本質的に省エネルギーである膜
表面含浸液体膜の CO２分離性を調べることを目
分離操作に期待が集まっている。高分子膜，無機膜
的として，
中型の平膜モジュールにより，
ジグリコー
など炭酸ガス分離膜は多く開発されてきたが，吸収
N2
の２成分混合気体の透過分離性能を測定し
CO２/
法で用いられているアミンそのものを液体分離膜と
して使用することが検討されている。この方法は促
進輸送効果により対空気分離係数が1000
以上あるこ
とが明らかにされている。しかし，液体膜は加圧・
減圧膜透過操作における耐久性が問題である。
本研究では先ず極細シリコーンゴム中空糸膜モ
ジュールにより，大気中の CO２を濃縮供給する装置
を構成して，性能を実験的に検討し，以降の性能比
較対象とした。膜厚み20
μm,膜面積0.
64m2の膜モ
ジュールで，CO２濃度2200ppmの炭酸ガス濃縮空気
CH4
および
ル ア ミ ン（DGA）液 体 膜 に よ る CO２/
た。実験結果から各ガスの透過係数を求め，液体膜
成分への CO２吸収量測定をおこない，溶解−拡散モ
デルにより透過係数について考察をおこなった。ア
ミン液体膜は N2
,CH4
ガスに比較して，CO２を優先
透過する。アミン液体膜の CO２透過係数は低分圧範
囲で増加する，いわゆる促進輸送的挙動が観察され
た。この CO２透過係数の分圧依存性について，溶解
−拡散説の立場から，溶解度係数と拡散係数をもと
に考察した。透過係数の絶対値については予測とは
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
現在 禍環境経営研究所
〔新潟大学博士（工学） 平成20年９月22日授与〕
― 2
7―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
0
0
9
）
合わなかったが，分圧依存性の傾向についてはほぼ
ミンと水中に溶解した炭酸イオンとの相互作用に原
一致した。
濃縮濃度は比例して上昇せず，供給側 CO２濃度と
本研究のアミン液体膜の特徴を他の CO２分離膜
と比較したところ，透過係数，分離係数とも大きい
ことが示された。特に促進輸送効果により，低分圧
範囲（例えば空気中の CO２）で分離性が大きい。
因があると考えられる。供給側 CO２濃度が高くても
CO２透過係数は比例して変動することが示された。
以上の結果をもとに，実用に近い，1
5
6
8
c
m2の有効
膜面積を有する表面含浸型液体膜を使用した CO２
本研究のアミン液体膜は低分圧範囲での炭酸ガス
濃縮実験装置を構成し，膜面積と真空ポンプの種類
分離係数が大きいことがわかったので，この膜の実
による能力を評価した。また，アミン液の種類を変
用的応用法として，空気中の炭酸ガスを回収し，炭
酸ガス濃縮空気として供給する装置を考えた。
2
8×18c
m）の有効膜面積を有する表面含浸
324c
m（1
型液体膜を使用した CO２濃縮空気供給装置を構成
し，ジグリコールアミン混合液を膜表面に含浸させ，
供給濃度，圧力及び湿度による影響の測定実験をお
こなった。また CO２濃縮実験装置で得た結果からモ
えて CO２濃縮実験をおこないその結果から各アミ
ン液の性能評価もおこない，高分子ポリマーの混合
による液体膜の耐久性も考察した。膜面積に比例し
て CO２濃縮性能すなわち CO２回収性能は上昇する。
また，同じ膜面積で CO２濃縮性能を上げるには，透
過側の真空度を上げるのが効果的であるが，CO２回
デル計算をおこない， CO２供給濃度と透過係数の相
収性能は膜面積に比例しないことから膜面積の増加
CO２濃度も変化する。本実験から CO２透過量の絶対
がみられたが， CO２とアミンの反応による塩類や水
関を導き出した。空気中の CO２濃縮動作では，透過
側圧力は Swe
e
pa
i
r量に追従し，CO２濃縮空気中の
のみで装置性能は向上せず，真空ポンプの出力を上
げても比例して性能が向上するものではない結果を
得た。アミン液の多くは経時的 CO２濃縮倍率の低下
mi
n-CO２はどの濃度領域でも一定である
値0.
3c
m3/
和物の生成が発現し，液体膜における CO２の透過濃
ことでより高濃度へと移行し，高真空型の真空ポン
カノールアミン６種類を実験し，安定性能を維持で
と考えられる。CO２濃縮空気は透過側圧力を下げる
プを使用することで CO２濃縮度は向上すると判断
できる。湿度は10%から80% RHまで変化させても
透過側 CO２濃度は一定で推移した。低湿度域におけ
る 微 量 な 水 分 で も 促 進 輸 送 効 果 が 発 現 し た。
DGA/
TEG混合液による CO２の選択性についてはア
縮を阻害しているものと推察できる。
１級 ,
２級アル
きるアミン液は DGAという結果を得た。
アミン液体
膜の耐久性向上実験では，キトサンを添加すること
により耐久性が向上する結果を得た。高分子ポリ
マーであるカルボキシメチルセルロース
（CMC）
な
どの添加についても有効であることが推察できた。
― 2
8―
往復動翼による固液攪拌に関する研究
手
面
修
一＊
Study on Sol
i
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For
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mpel
l
ers
byShui
c
hiTEZURA
化学プロセスにおける固液分散系は，溶解，晶析
る代表的な型式の翼である６枚平羽根ディスクター
などの物質移動操作のみならず，触媒を用いる反応
ビン翼を邪魔板無し槽における往復動翼とした。次
操作などにみられる重要な系である。このような系
に本往復動翼を用いた場合の流動特性および動力特
に対して広く用いられている機械的回転翼攪拌槽型
性を，邪魔板付き槽において一方向回転様式で用い
装置にはいくつかの問題が指摘されている。問題を
た同一型式の翼による特性との比較において評価し
無視することは，固液分散装置の性能が低下する結
た。いずれの攪拌様式においても，翼の取付高さを
果になるので，問題の懸念なく操作できる装置の提
変えると翼による吐出流の方向の変化に伴う槽内液
案，その実用化が望まれている。本研究では，従来
のフローパターンの遷移を認めたが，往復動翼の吐
の一方向に回転する翼と異なり回転方向を周期的に
出領域は一方向回転翼の領域に比べて広いことが示
変える往復動翼による攪拌システムを採り入れた邪
された。
また，
往復動翼の動力数すなわちエネルギー
魔板無し槽を提案し，その実用化のための基礎とし
の伝達能力は一方向回転翼でのそれに比べて全体的
て，本型式攪拌槽の性能の評価および操作設計法の
に大きく，
取付高さに依存しないことが見出された。
確立を目的とした。まず，邪魔板無し槽において正
これらの結果から，往復動６枚平羽根ディスクター
逆回転させて用いる翼の型式を選定し，その翼を用
ビン翼邪魔板無し槽においては幾何学的条件として
いるシステムの槽への配置すなわち装置の幾何学的
の翼取付高さは，総括的な攪拌作用を大きく変える
条件の設定について議論した。次に，この往復動翼
懸念なく設定できるといった指針を得た。
攪拌システムを採り入れた邪魔板無し槽を固液分散
第３章ではまず往復動６枚平羽根ディスクタービ
操作に適用し，固液分散装置としての本攪拌槽を固
ン翼邪魔板無し攪拌槽における固体粒子の浮遊化特
体粒子の浮遊化および固液間物質移動により特徴付
性を，固液条件および装置幾何学的条件を変えて実
けた。さらに，これらの特性のうち前者の相関結果
験的に評価した。次に，浮遊化限界翼回転速度の諸
に基づき本槽の操作設計すなわちスケールアップを
条件への依存性を往復動および一方向回転といった
検討した。研究内容を記述する論文は全６章から構
攪拌様式について比較した。浮遊化限界翼回転速度
成されており，その要旨は以下の通りである。
の固体粒子の濃度および直径，固液の密度および液
第１章では本研究の背景を記述するとともに，関
の粘度といった固液条件への依存性は攪拌様式につ
連する既往の研究を概観し，本研究の目的を提示し
いてほぼ共通であるが，装置幾何学的条件への依存
た。
性は攪拌様式間で異なった。すなわち，往復動様式
第２章ではまず，一方向回転攪拌様式で用いられ
では翼取付高さへの依存性はその範囲により異なる
新潟大学大学院自然科学研究科大学院生
＊
現在
㈱島崎製作所
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 2
9―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
0
0
9
）
ことが示された。また，往復動翼は槽底翼直下に，
作範囲にわたって良好な固液接触を与え，本槽では
局所的な回転流領域がない液流れをつくり，一方向
高い物質移動係数が得られることを明らかにした。
回転翼に比べて小さい消費動力で固体粒子の浮遊化
第５章では往復動６枚平羽根ディスクタービン翼
を達成するような効果的な攪拌作用を与えることを
邪魔板無し攪拌槽における浮遊化限界条件の依存性
明らかにした。
を，装置スケールを変えて評価した。浮遊化限界条
第４章ではまず，種々の幾何学的条件をもつ往復
件下での翼の回転速度および消費動力それぞれの実
動６枚平羽根ディスクタービン翼邪魔板無し攪拌槽
験データを相関する実験式すなわち，浮遊化限界条
の固液間物質移動特性を，操作条件としての翼回転
件を基準とする本槽のスケールアップのための基礎
速度を変えて実験的に評価した。次に浮遊化限界翼
式を得た。併せて，槽底に形成する固体粒子の堆積
回転速度以上の速度範囲すなわち完全浮遊状態にお
塊およびその周りの液の流れを調べ，フルード数が
いて固液間物質移動係数を決定し，それの，翼の消
一定であるといった力学的相似則が本槽のスケール
費動力の変化からみた相違を往復動および一方向回
の変化に対して成立することを確かめた。
転といった攪拌様式について比較した。物質移動係
数と消費動力の関係に攪拌様式による相違は観られ
ないことがわかった。また，往復動翼は，表面通気
に関する問題への懸念を軽減する結果として広い操
第６章は総括であり，本研究で得られた知見をま
とめ，今後の展開について述べた。
終わりに，指導を賜った大川
します。
― 3
0―
輝教授に謝意を表
高揮発分燃料の流動層燃焼
Wi
na
ya
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manSupr
a
pt
a＊
Fl
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i
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e Fuel
s
byWi
na
y
a
,INy
o
ma
nSupr
a
pt
a
本論文は廃棄物，バイオマス等の高揮発分燃料の
フリーボードで水平方向 CO濃度分布の経時変化を
流動層燃焼に関するものである。本研究は５章より
測定して１次元粒子分散の理論値と比較した。これ
構成されている。第１章では，文献調査を行い，高
により水平方向粒子分散係数を測定した。測定値を
揮発分燃料の流動層燃焼に伴う問題をまとめた。流
文献値と比較した。
動層燃焼，ガス化炉内での急速な揮発分放出が問題
第４章では，粒子の上に析出した炭素の燃焼と水
である。揮発分が急速に燃料供給位置で放出される
平方向の粒子分散のモデル化を行った。スケール
と，反応ガスと揮発分の混合が不十分となり未反応
アップには，粒子析出炭素の燃焼と水平方向の粒子
物質が炉外へ排出される。対策として，多孔質粒子
分散の両方を考慮したモデルが必要である。炭素燃
焼速度は，炭素を酸素で燃焼して生成した CO2 濃度
を流動媒体として用いることが提案された。
第２章では，非多孔質な砂の代替として多孔質粒
を測定して求めた。
炭素燃焼速度に基づき流動層1
次
子を流動媒体に用いることによる揮発分発生速度の
元反応モデルを提案した。この１次元モデルに基づ
低下を論じた。小型流動層反応装置を用いて揮発分
き，燃焼と粒子分散の両方を考慮した２次元流動層
発生の開始に及ぼす粒子の影響を調べた。揮発分放
燃焼モデルを提案した。２次元流動層で炭素析出粒
出速度に影響する因子として，多孔質粒子による揮
子を連続供給して燃焼させる実験を行い，２次元モ
発分保持効果（容量効果）と伝熱係数の両方を測定
デルを検証した。
した。容量効果のある粒子と無い粒子で計４種類の
第５章では本研究の総括をした。本研究は多孔質
多孔質粒子を用い，伝熱係数と容量効果がそれぞれ
流動媒体を用いることで高揮発分燃料の流動層燃焼
揮発分放出に及ぼす影響を調べた。揮発分捕集率
を本質的に進歩させるものである。揮発分放出の開
2
0
％までの粒子では，火炎測定法で求めた揮発分発
始を遅らせることは反応器内部での揮発分発生領域
生開始時間の遅れは，伝熱係数低下で説明された。
を広げそれによりフリーボードでの局所的揮発分過
しかし，30％揮発分保持効果の粒子では，容量効果
剰領域を回避できることが期待される。実機の温度
が火炎発生開始に影響した。
と同程度の高温での粒子の水平方向分散を評価する
第３章では，粒子の水平方向分散を評価する新し
方法を開発した。容量効果を用いて調製した炭素析
い方法に関したものである。容量効果で調製した炭
出粒子を用いる流動層燃焼システムのスケールアッ
素担持粒子をトレーサーとした。このトレーサーは
プの第一歩として，もし大型装置での粒子分散が予
数％の炭素含有以外は，他の粒子と同じである。２
測できるならば，本研究で開発したモデルは大型流
種類の固体炭素トレーサー法を用いた。一つは流動
動層燃焼装置にも適用できる。
層をシャッターで分割して片側に炭素担持粒子を充
填したもの，他の一つは活性炭バッチ供給である。
本論文をまとめるにあたり副査の教授
明
新潟大学自然科学研究科
＊
現在 UdayanaUni
ver
s
i
t
y,Bal
i
,I
ndones
i
a
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 3
1―
先生，教授
田中
眞人
山際
先生，教授
和
藤澤
新潟大学工学部研究報告
延行
先生，准教授
木村
勇雄
先生のご指導を
いただきました。謹んでお礼申し上げます。
― 3
2―
第5
8
号（2
0
0
9
）
フロラクトン型クレロダンジテルペノイドの合成研究
野
澤
雅
人＊
Synt
het
i
c St
udy ofFurol
actoneType
Cl
er
odane Di
terpenoi
ds
byMa
s
a
t
oNOZAWA
植物成分の中には様々な生理活性をもつ有機化合
すべく，固相反応やイオン液体を用いた試みを行っ
物が知られているが，これらを化学合成する際に立
たが，収率，光学純度共に従来法を超えるものでは
体化学の制御が大きな問題となる。特に，単環性化
なかった。しかし，イオン液体はリサイクルが可能
合物はコンホーメーションがフレキシブルな為，立
であることに着目し，アミノ酸，カンファースルホ
体選択的な置換基の導入は難しいと考えられる。一
ン酸を含む反応系のリサイクルを検討したところ，
方，双環性化合物は骨格がリジッドであり，立体選
ファーストサイクルにおいては低かった収率が，リ
択的な制御が容易であると考えられる。著者は立体
サイクル１回目以降では向上した。一方，光学純度
選択的に合成した双環性化合物の一方の環を開裂
はリサイクルを繰り返す度に低下した。これは，抽
し，単環性化合物の立体制御を行うという手法を用
出溶媒にフェニルアラニンが少量分散移行してしま
い，数種のテルペノイドの全合成に成功した。ここ
うことが原因であると考えられた。そこで，イオン
で，出発物質には光学的に純粋な Wi
e
l
a
ndMi
e
s
c
he
r
ケトン類縁体を用いた。さらに，より高次なテルペ
ノイドとしてフロラクトン型クレロダンジテルペノ
イドの全合成を試み，その全合成に成功した。
第一章では，Wi
e
l
a
ndMi
e
s
c
he
rke
t
oneの改良合成
について述べた。光学的に純粋な Wi
e
l
a
ndMi
e
s
c
he
r
ケトン類縁体は，トリケトン体から，DMFあるいは
Me
CN中，フェニルアラニンをエナミン経由の不斉
反応触媒として，カンファースルホン酸の存在下で
反応温度を徐々に上昇させる方法により，高い光学
液体を抽出溶媒であるエーテルとの分離能に優れた
[
hmi
m]
PF6
に代え，さらにフェニルアラニンの溶解
性を高くする為に，高極性の共溶媒として DMI
（1
,
3
Di
me
t
h
y
l
2
I
mi
d
a
z
o
l
i
d
i
n
o
n
e
）を添加した。改良後の
収率，光学純度は共に Me
CNを用いた従来法と同等
に高く，さらにリサイクルしても，収率および光学
純度の低下がほとんどなかった。
第二章では，Wi
e
l
a
n
d
Mi
e
s
c
h
e
rケトン類縁体を用
いたシクロファルネサン型セスキテルペノイド（+）7
αHy
d
r
o
x
y
6
,
1
1
c
y
c
l
o
f
a
r
n
e
s
（
31
5
）e
n
2
o
n
eの 合 成
純度で S体，R体を作り分けることができる。この
について述べた。Mo
r
iらにより天然物のエナンチオ
て用いられ成功を収めてきた。しかし，従来法では，
が，光学分割によって調製した原料の光学純度は低
化合物は，多くのグループで全合成の出発原料とし
不斉源であるアミノ酸とカンファースルホン酸を比
較的多量に使うこと，および１日に10℃の割合で
マーの全合成が達成され絶対構造が決定されていた
く，また鍵反応であるオレフィンの MCPBA酸化で
は１対１のジアステレオマー混合物を与えていた。
ゆっくりと温度上昇を行っていた為，反応時間を要
この結果を踏まえて，著者は，独自に，光学的に純
するという問題点があった。これらの問題点を解決
粋なシクロファルネサン型セスキテルペノイドの効
新潟大学自然科学研究科
＊
現在
デンカ生研株式会社
〔新潟大学博士（工学） 平成20年3月24日授与〕
― 3
3―
新潟大学工学部研究報告
率的全合成を目的に研究を行った。
（S）
（+
- ）Wi
e
l
a
ndMi
e
s
c
he
rケ ト ン 類 縁 体 を 出 発 物 質 に 用 い，固 相
Ba
e
ye
r
Vi
l
l
i
ge
r反応を鍵反応として，光学活性体の全
合成を検討した。重要中間体であるデカロンをジク
第5
8
号（2
0
0
9
）
類の合成を検討した。Sa
l
v
i
n
o
r
i
nA には，７つの不
斉中心，
５つの異なった酸素官能基が存在するため，
立体選択的，位置および化学選択的な合成計画が必
ロロメタン中での Ba
e
ye
r
Vi
l
l
i
ge
r
反応により，ラクト
要となる。特にフラン環の酸化や容易に進行する８
ンへ変換しようと試みたが，非常に低収率であり，
キル化によるエステル側鎖の導入を検討した。光学
原料回収が多かった。そこで，基質と過酸との間の
ヒドロキシ体に導き，Li/NH3中ヨード酢酸エチル
接触頻度を高くする目的で，無溶媒での Ba
e
ye
r
Vi
l
-
l
i
g
e
r反応を行うと，好収率でラクトンを得ることが
位異性化が大きな問題点である。まず，還元的アル
的に純粋な Wi
e
l
a
n
d
Mi
e
s
c
h
e
rケトンの酸化により1
を用いた還元的アルキル化により，アルキル化体を
できた。さらに，系内に炭酸水素ナトリウムを入れ
得た。この時，脱水体も副生したが，反応温度を低
て反応を行うと，より短時間で反応を完結させるこ
く保つことによりその生成を抑えることが出来た。
とができた。ラクトンからは，加水分解，メチレン
導入等を経て，目的化合物を得た。光学純度は97
%e
e
であった。
続いて，フリルアルコールの合成と Sa
l
v
i
n
o
r
i
nA の
合成について述べた。アルキル化体のケタール脱保
護を行いビスケトンとした後に，Wi
t
t
i
g反応を試み
第三章では，
（−）Me
t
hylBa
r
ba
s
c
oa
t
eの合成につ
たところ，２つのカルボニル基が e
x
oメチレン化さ
より単離構造決定されたフロラクトン型クレロダン
還元によりジオールとし，１級と２級アルコールを
いて述べた。Me
t
hylba
r
ba
s
c
oa
t
eは，Wi
l
s
onらによっ
て1976
年，トウダイグサ科の植物 Cr
ot
onc
al
i
f
or
ni
c
us
ジテルペノイドである。全合成の報告が無い事，フ
ロラクトン環の導入に興味が持たれた事などから，
2
0
04
年，当研究室の浜野らにより立体化学が制御さ
れた（−）
Me
t
hylBa
r
ba
s
c
oa
t
eの全合成が検討され，
そのラセミ体の合成に成功している。著者は，浜野
らの合成法に則り，光学活性な（R）
（−）
- Wi
e
l
a
ndMi
-
e
s
c
he
rケトン 類縁体（99
%e
e以上）から，反応条
件の改良を行いつつ光学活性な12RMe
t
hylBa
r
ba
s
-
c
o
a
t
eの全合成を検討し，その全合成に成功した。
特に，収率が不満足であった一酸化炭素挿入反応で
,nBu
N,
は，溶 媒 量 の メ タ ノ ー ル 中，P（
dOAc
）
2
3
DPPF，90℃,1hの反応条件にて高収率でカルボキ
シメチルｶ化を進行させることができた。得られた
（−）Me
t
hylba
r
ba
s
c
oa
t
eの旋光度値は天然物の報告
れ，あわせて１位アルコールとエステル側鎖がラク
トン環を形成した化合物が得られた。これを，LAH
それぞれ TBS，MPM 基として選択的に保護した。
続いて，２個所の e
x
oメチレン部をビスアセタール
へ導き，TBS基の選択的脱保護，ホルミル基への酸
化によりアルデヒドとし，3
-フリルリチウムを付加
させ，1
2
R :1
2
S=３:
２の比率でフリルアルコール
を得た。続いて，1
2
S-フリルアルコールの酸処理を
行うと，アセタールの脱保護を経てヘミアセタール
化が進行した。MPM 基の脱保護の後，一挙に３つ
の酸素官能基の酸化を行った。その後，メチルエス
テル化を経て，2
d
e
a
c
e
t
o
x
y
s
a
l
v
i
n
o
r
i
nA の合成に成
功した。さらに TESエノールエーテルへと導き，二
相系で Ru
b
o
t
t
o
m酸化することで２位へのヒドロキ
シル基導入に成功した。TESエノールエーテル化に
おいて塩基処理の時間を短くする事により，８位異
値と一致した。
性化の問題を解決する事が出来た。最後に酢酸を用
合成について述べた。Sa
l
vi
nor
i
nA は，メキシコ産
シソ科植物 Sal
v
i
adi
v
i
nor
umより単離された特異な
達成した。
る。この化合物は既存の有機化合物の中で最強の幻
高次なテルペノイドの全合成に成功した。
第四章では，非含窒素幻覚物質（−）Sa
l
vi
nor
i
nの
フロラクトン型ネオクレロダンジテルペノイドであ
覚作用を示し天然から得られる初めての N原子を含
まないκオピオイド選択的アゴニストであることが
報告された。そのため，LSDなど従来の活性物質と
は異なる作用機構が期待され，精神病，アルツハイ
いた光延反応を行うことで Sa
l
v
i
n
o
r
i
nAの全合成を
まとめとして，著者は光学的に純粋な Wi
e
l
a
n
d
Mi
-
e
s
c
h
e
rケトンを用い，効率的に単環性化合物，及び
謝辞：本研究をおこなうにあたり主指導教員・萩
原久大教授，副指導教員・鈴木敏夫教授，星隆先生
を中心とした多くの皆様の御指導を賜りました。謹
んで御礼申し上げます。
マー病など中枢神経系の疾病治療のリード化合物と
して注目されている。著者は，特徴的な生理活性お
よび高度に酸化された構造に興味を持ち Sa
l
vi
nor
i
n
― 3
4―
難分解性化合物の分析技術の開発
川
田
哲＊
Devel
opmentofAnal
ysi
s techni
que of
Spar
i
ngl
y Sol
ubl
e Materi
al
s
bySa
t
o
s
hiKAWADA
物質の構成成分の中で主成分元素は，その物質の
め，多くの公定法にも採用されている。しかし，試
機能・特性を決定付ける大きな要因である。また，
料を溶液化するという前処理を伴うために化学分析
物質は主成分以外に微量ながら多くの元素を含んで
手法を駆使した前処理の方法を開発しなければなら
おり，これらの微量成分が物質の機能・特性の変化
ない。特に分析に関わる基礎的な項目の検討は，セ
に大きく関わっている場合が多い。そのため，物質
ラミックス試料のみならず金属，化学，環境など，
の機能創出のためには，その物質の主成分組成と微
あらゆる分野への展開が可能である。
量成分を高精度に定量し，物質の機能・特性との関
係を求めていく必要が求められる。
学位論文の第一章では学位論文全般にわたる研究
目的に関する緒言を述べ，第二章では，化学的な前
本研究では，セラミックス試料の評価を確実に行
処理と機器分析へ適用について共通的な基礎的事項
うため，構成元素を高精度に定量する分析方法を開
の検討結果をまとめた。第三章では，微量成分が特
発することを目的とし，前処理と測定系での問題点
性に影響を与える蛍光体材料に関する分析技術の開
とその解決について検討を行った。分析法開発では，
発を述べた。第四章では，VLSI材料として期待さ
主成分と微量成分で，その濃度が異なるが，なるべ
れている薄膜形成用チタン材の精製工程中間物であ
く単純な分析法の開発を目指した。高精度で多くの
る塩化チタン溶融塩中の微量の銅定量法を確立し
元素を短時間で定量するためには，現存する機器分
た。
析手法の中でも溶液試料を対象とした誘導結合プラ
一連の分析に関わる基礎的な項目の検討により，
ズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）または誘導
前処理と機器分析へ適用についての手法を確立し，
結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）を用いる
その結果を様々な試料に展開して目的試料の分析法
ことが最も目的に合致する。これらの方法は，溶液
開発を行った。
中の元素濃度を高い精度と正確性で測定できるた
社会人入学
＊
エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 3
5―
新潟大学工学部研究報告
― 3
6―
第5
8
号（2
0
0
9
）
蛍光体材料の形態制御
白
倉
重
樹＊
Mor
phol
ogy cont
r
olofl
ong persi
stentphosphor
byShi
g
e
kiSHI
RAKURA
特に長時間の発光寿命を示す物質を長残光蛍光体
マッピング分析および Alを意図的に付活して合成
と呼び，我々の身近にある例としては夜光塗料があ
したところ，３mol
%以上の組成変化に対して残光
る。従来は主に，高純度試薬を用い古典的な固相合
特性の低下がみられた。
これは Al
が長残光に必要な
成によって数ミクロン程度の粉末を得て，これをプ
トラップ準位を変化させたため起こったものと考え
ラスチックなどと混合し成型加工することにより非
られる。
常用照明などの用途に使用されてきた。プラスチッ
第三章では現在廃棄処理にて問題になっている廃
クに対して蛍光体の割合が多い方が性能は向上する
棄アスベスト含有建材を出発原料に用いて長残光蛍
が，この方法では成型品の強度の理由から蛍光体は
光体を合成した。廃棄処理が必要なアスベスト製品
全体の30％ほどしか混合することはできない。また
中で量の最も多いスレート波板を用いた合成では，
高純度試薬を用いるのではなく安価な出発原料を用
焼成の過程を経るとアスベストの有害性の原因であ
いることができれば屋外の夜間照明用途など，非電
る約1
0
μｍの針状結晶は完全に融解し無害化され
源照明として利用が広がると考えられる。
MgSi
O7 ではな
た。合成された物質は，目的の Ca
2
2
本研究では新たな合成法によるマクロ的な形態制
MgSi
O8 でありこの相が13
0
0
～1
4
0
0
℃の温度
く Ca
3
2
御および天然物原料から蛍光体粒子粉末のミクロ的
領域では熱的に安定であることを確認した。また焼
な形態制御を行うことで，長残光蛍光体の有効活用
成後の粉体には濃い灰色の着色がみられ発光強度が
を促進させることを目的とした。
低く残光も見られなかった。この物質に高純度試薬
第一章は S
（C
i 2H5O）
4 を用いたゾルゲル法により
MgSi
O7 を重量比１:
９で混合し再
で合成した Ca
2
2
出発原料を液相で混合し，シリコンウェハーに直接
MgSi
O7 を得た。残光初
焼成したところ目的の Ca
2
2
塗布して800
℃以上の温度で焼成することによって，
期強度は低いものの，残光曲線の減衰は高純度試薬
Eu0.01Dy0.01）
MgSi
O7 のみからな
長残光蛍光体（Sr
0
.
9
8
2
2
を用いたものより，緩やかであり，優れた残光特性
る薄膜を合成した。ゾルゲル前駆体とシリコンウェ
を示すことが確認された。
ハーとの "はじき "により膜表面に若干のムラはあ
るものの，良好な長残光特性を示す薄膜を得た。
長残光蛍光体を出発原料からの形態制御を行うこ
とで，薄膜，天然鉱物からの合成，廃棄物の無害化
第二章では天然鉱石で豊富かつ安価であるシリカ
と高付加価値な再利用と広い用途で効率的な使用が
サンドを出発原料に用いて長残光蛍光体を合成し
可能であることが確認された。これらが本研究で得
た。シリカサンドを用いた合成では，高純度試薬を
られた新しい知見である。
用いた場合に匹敵する発光特性を確認したが，残光
特性の著しい低下が見られた。これはシリカサンド
に含まれる Alによる影響であると考え，EPMA
社会人入学
＊
禍白倉ニット
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 3
7―
新潟大学工学部研究報告
― 3
8―
第5
8
号（2
0
0
9
）
プロピオン酸菌によるビフィズス菌特異的増殖促進物質の
生産に関する研究
高
屋
朋
彰＊
Studi
es on pr
oduct
i
on ofbi
f
i
dogeni
c growt
h
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i
mul
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opi
oni
bacteri
alstrai
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byTomoa
kiKOUYA
Pr
opi
oni
bac
t
e
r
i
um属の微生物は，Lac
t
obac
i
l
l
us属や
Bi
f
i
dobac
t
e
r
i
um属の微生物とともに長い歴史の中で
の生産に関する研究を行った。
乳製品の製造に使われてきている。これらの食品微
の研究を概観し，プロピオン酸菌のプロバイオティ
生物は，宿主に対して有益な効果（免疫賦活作用，
クスとしての可能性，プロピオン酸菌の生産する
腸機能の改善，感染症からの保護など）を有するこ
とが報告されている。腸内の有益な微生物の生存数
第１章は緒言であり，本研究の背景ならびに既往
BGSの機能性，および有用性について解説した。ま
た，本研究の目的および本論文の構成を述べた。
を増やす方法として，生菌である「プロバイオティ
第２章の「食品由来プロピオン酸菌を用いた嫌気
クス」または有益な微生物の増殖因子である「プレ
条件および好気条件におけるビフィズス菌特異的増
バイオティクス」を経口摂取することが考えられる。
現在，多様な「プロバイオティクス」や「プレバイ
オティクス」が商品化されており，一般の消費者に
利用されている。乳製品由来のプロピオン酸菌は，
伝統的なチーズ製造のスターターとして，また有用
な物質（プロピオン酸，抗菌物質，ビタミンの生産
など）の生産能を有しているため，様々な分野にお
いて用いられてきている。さらに，プロピオン酸菌
がビフィズス菌の増殖を選択的に促進させる物質
（Bi
f
i
doge
ni
cGr
owt
hSt
i
mu
l
a
t
or
：BGS）を生産するこ
殖促進物質の生産」では，より高感度に BGSを測定
するためのバイオアッセイ法の最適化について検討
した。さらにその最適化したバイオアッセイ法を用
いて，BGSを生産する食品由来プロピオン酸菌を検
索した。
従来の BGSバイオアッセイ法に酸化防止剤を加
えた改変 BGSバイオアッセイ法は，BGSの主な構成
成 分 で あ る1
,
4
d
i
h
y
d
r
o
x
y
2
n
a
p
h
t
h
o
i
ca
c
i
d
（DHNA）
を 0
.
1
μg
/
l～1mg
/
lの濃度範囲で高感度に測定でき
ることを明らかにした。６種類の乳製品由来プロピ
とは既に報告されているが，オリゴ糖などに代わる
オン酸菌を用いて，嫌気培養および好気培養により
新しいプレバイオティクスとして利用するために
（Pr
o
p
i
o
n
i
b
a
c
t
e
r
i
u
mf
r
e
u
d
e
n
r
e
i
c
h
i
iET3
，Pr
o
p
i
o
n
i
b
a
c
は，その効率的な生産方法を開発する必要がある。
本論文では，新しいプロバイオティクスである
BGSを効率的に生産するために，プロピオン酸菌に
よる BGS生産条件を最適化する方策をまとめた。具
体的には，培養工学および代謝工学の観点から BGS
BGS生産を行った結果，４種類のプロピオン酸菌
t
e
r
i
u
ms
h
e
r
ma
n
i
iPZ3
，Pr
o
p
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o
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p
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o
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CM 6
4
3
2
，お よ び Pr
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c
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mj
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s
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n
i
i
J
CM 6
4
3
3
）が BGSを生産できることを示した。特
に，P
.a
c
i
d
i
p
r
o
p
i
o
n
i
c
iJ
CM 6
4
3
2は好気条件におい
新潟大学自然科学研究科
＊
現在
新潟大学自然科学附置地域連携フードサイエンス・センター
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 3
9―
新潟大学工学部研究報告
第5
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号（2
0
0
9
）
て増殖が促進され，BGS生産量は，嫌気条件の場合
とから，効率的な BGSの生産のためには，プロピオ
第３章の「食品工業における廃棄物を基質とした
から，基質濃度を制御するためのオンライン乳酸コ
の1.3
倍に増加することを明らかにした。
BGSの生産」では，食品工業において副産物として
ン酸の除去が必要であることを示した。以上の結果
ントローラーおよびプロピオン酸と酢酸を除去する
発生するグリセロールやラクトースを炭素源とし
て，より安価に BGSを生産する方法について検討し
ための精密ろ過膜を備えたバイオリアクターシステ
た。さらに，プロピオン酸菌が糖類よりも乳酸を炭
素源として速く消費する特性を利用して，プロピオ
高い濃度（4
7mg
/
l
）で連続的に生産することができ
1
1
3
1
1
･h
および総培養液量当たり1
.
7
×1
0
mg･l
･h
で
･
l
ン酸菌が直接利用しにくいラクトースを炭素源とし
ムを構築した。このシステムを用いた結果，BGSは
た。この時の BGS生産性は，培養時間当たり3
.
5mg
て BGSを生産するための混合培養法について検討
あり，これらの値は回分培養の場合と比較してそれ
第２章において選択した４種類のプロピオン酸菌
第５章の「酸素供給によるプロピオン酸菌の代謝
は，グリセロールや乳酸を基質とした嫌気培養およ
び好気培養において，BGSを生産できることを示し
変動の解析」では，プロピオン酸菌の無細胞抽出液
酸菌の混合培養による BGS生産を試みた。その結
オーム解析により，プロピオン酸菌の代謝に対する
した。
た。さらに，ラクトースを乳酸に変換しながら同時
に BGSを生産するために，ホモ乳酸菌とプロピオン
果，P.s
he
r
mani
iと Lac
t
obac
i
l
l
us bul
gar
i
c
usOLL
1
0
67の混合培養において，培養72
時間に 6.4mg
/
l
ぞれ3
7
倍および2
.
1
倍高くなることを示した。
を用いた臼酵素活性の測定および渦二次元電気泳動
と N末端アミノ酸配列の決定を組み合わせたプロテ
酸素供給の影響を比較解析した。
酸素供給の影響を検討した結果，増殖速度と菌体
の BGSを生産することができた。この BGS濃度は，
濃度は，好気培養において嫌気培養よりも高くなっ
倍高く，かつ生産に要する培養時間を 1/
2
～1/
3程度
は，低い値（3
.
5mg
/
l
）となった。これは，DHNA
ラクトースあるいはガラクトースを炭素源とした
P
.s
he
r
mani
iの単独培養の場合と比較して3.0
～3.4
まで短縮できることを明らかにした。
た。一方，BGS濃度は，好気条件（6
.
4mg
/
l
）では
嫌気条件（6
.
1mg
/
l
）よりも高い値を示したが，溶
存酸素濃度を制御した好気培養（DO制御培養）で
が酸素に対して感受性が高く，高い溶存酸素濃度の
第４章の「精密ろ過膜とオンライン乳酸コント
ローラーを備えたバイオリアクターを用いた BGS
ために酸化分解したためと考えられる。無細胞抽出
の連続生産」では，増殖に阻害となる基質の濃度を
制御するためのオンライン乳酸コントローラーおよ
に関与する i
s
o
c
h
o
r
i
s
ma
t
es
y
n
t
h
a
s
eのタンパク質量当
たりの比活性が，嫌気条件と比較して好気条件にお
び生産物阻害を除去するための精密ろ過膜を備えた
いて増加することを示した。また，二次元電気泳動
バイオリアクターを構築した。この新しいバイオリ
アクターを用いた効率的な BGS生産法の開発につ
液の酵素活性を測定した結果，DHNAの生合成経路
と N末端アミノ酸配列の決定を組み合わせたプロテ
オーム解析によって，解糖系の酵素の発現が減少す
いて検討した。
ることを明らかにした。特に，g
l
y
c
e
r
a
l
d
e
h
y
d
e
3
p
h
o
s
-
酸および生産物であるプロピオン酸や酢酸の阻害効
かにした。
P.s
he
r
mani
iの増殖に影響を及ぼす，基質である乳
果について検証した。その結果，BGSを効率的に生
産するためには，乳酸濃度を 10g/
l以下にする必要
があることが明らかになった。また，プロピオン酸
濃度が 5g/
lであっても，比増殖速度および BGS生
産速度はそれぞれ 1/
3および 1/
4まで低下するこ
p
h
a
t
eに関連する酵素の発現が減少することを明ら
第６章は総括であり，本研究で得られた結果をま
とめた。
終わりに，指導を賜った谷口
表します。
― 4
0―
正之教授に謝意を
溶媒を用いない乾式系およびイオン液体中における
ナノ粒子表面へのポリマーのグラフト反応
上
田
純＊
Gr
af
t
i
ng ofPol
ymers onto Nanoparti
cl
e
Sur
f
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n a Sol
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ysystem
and i
n an I
oni
c Li
qui
d
byJ
unUEDA
シリカナノ粒子やカーボンブラックなどの無機ナ
にイオン液体中におけるポリマーグラフト化ナノ粒
ノ粒子は優れた機械的，電気的特性を有することか
子の合成について検討した。本論文は６章から構成
らナノテクノロジーを支える材料の一つとして各方
されている。
面から注目されている。しかしながら，これらのナ
ノ粒子は互いに強い凝集構造を取るため，高分子材
料との複合系で利用する際，大きな障害となってい
る。
第１章では，本研究の背景とその意義について述
べた。
第２章では，溶媒を用いない乾式系における重合
開始基を導入したナノ粒子表面からのビニルモノ
この様な問題を解決するために，ポリマーのグラ
フト化による無機ナノ粒子の表面修飾が行われてい
マーのグラフト重合について検討した。また，その
結果を従来手法である溶媒系と比較検討した。
る。ナノ粒子表面にポリマーを化学的に結合（グラ
その結果，溶媒を用いない乾式系で，アゾ基を導
フト）させると，粒子相互の凝集構造を容易に破壊
入したシリカナノ粒子を撹拌している系へビニルモ
でき，樹脂中や有機溶媒への分散性を大幅に改善す
ノマーを噴霧すると，シリカ表面からビニルモノ
ることが可能であるばかりでなく，粒子表面へ多彩
マーのラジカル重合が開始され，粒子表面へ対応す
な機能を付与することができる。
るポリマーがグラフトすることが分かった。
しかしながら，溶液系におけるナノ粒子表面のグ
また，この様な乾式系では溶媒系と比較して，非
ラフト反応においては，反応後，ポリマーグラフト
グラフトポリマーの生成を抑制できることを明らか
ナノ粒子を反応系から分離精製することが非常に煩
にした。
雑で，しかも多量の廃液を生ずる。したがって，溶
を導入したシリカと Cu
Br
を組み合わせた系で，
ビニ
液系において，ポリマーグラフト化ナノ粒子の大量
合成は極めて困難で，環境負荷が大きいと言う問題
点があった。
そこで，本研究ではポリマーグラフト化ナノ粒子
の大量合成を目的に，溶媒を用いない乾式系ならび
さらに，乾式系においてもクロロスルフォニル基
ルモノマーの原子移動重合（At
o
mt
r
a
n
s
f
e
rRa
d
i
c
a
l
Po
l
y
me
r
i
z
a
t
i
o
n
：ATRP）が開始され，対応するポリ
マーがグラフトしたシリカが得られることも見いだ
した。
新潟大学自然科学研究科
＊
現在
アドバンエンジ珂
〔新潟大学博士（工学） 平成20年３月24日授与〕
― 4
1―
新潟大学工学部研究報告
第5
8
号（2
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0
9
）
また，溶媒を用いない乾式系では反応終了後に系
ラフトしていることが分かった。これはイオン液体
内を高真空に減圧することで容易に未反応モノマー
中では粒子表面のラジカルが安定化し寿命が延びた
を除去できるため，ポリマーグラフトナノ粒子の大
ため有機溶媒系に比べてより多くの表面ラジカルが
量合成に適していることを指摘した。さらに，乾式
グラフトに寄与できたためと推察した。
系では廃液を大幅に削減できることから環境負荷の
低減が可能であることも見いだした。
第５章では，カーボンブラックの存在下，開始剤
を用いるビニルモノマーのラジカルグラフト重合に
第３章では，乾式系におけるシリカナノ粒子表面
への2-メチル2-オキサゾリン（Me
OZO）のカチオ
ン開環グラフト重合について検討した。
その結果，ヨードプロピル基を導入したシリカの
及ぼすイオン液体の影響について検討した。
その結果，トルエン中ではカーボンブラックは著
しい重合遅延剤として作用するのに対し，イオン液
系に Me
OZOを噴霧すると，粒子表面で Me
OZOの
体中ではカーボンブラックの重合遅延作用が大幅に
カチオン開環重合が開始され，粒子表面へ対応する
一方，粒子表面へのポリスチレンのグラフト率を
ポリマーがグラフトすることが分かった。また，カ
比較すると，トルエン中ではカーボンブラック表面
チオン重合系においても乾式系では，溶媒系と比較
へのポリスチレンのグラフト率は非常に小さいのに
して，非グラフトポリマーの生成を抑制できること
対して，イオン液体中では高いグラフト率のポリス
を明らかにした。これは，乾式系では反応は粒子表
チレングラフトカーボンブラックが得られることが
面とモノマー蒸気の界面で起こるため成長種の連鎖
分かった。これは，トルエン中ではカーボンブラッ
移動反応が抑制されるためと考察した。
ク表面へ分子量の小さなポリスチレンしかグラフト
緩和されることが分かった。
第４章では，イオン液体中におけるシリカナノ粒
しないのに対して，イオン液体中では生長ポリマー
子表面へ導入した重合開始基からのビニルモノマー
ラジカルの寿命が延びるため，高分子量の大きなポ
のラジカルグラフト重合について検討した。
リマが粒子表面へグラフトするためと推察した。
その結果，イオン液体中においてもシリカナノ粒
また，イオン液体を溶媒に用いた系では未反応モ
子表面へ導入した重合開始基からビニルモノマーの
ノマーは減圧により，容易に除去できるため，イオ
ラジカルグラフト重合が開始され，シリカナノ粒子
ン液体の回収再利用が可能であることが分かった。
表面へ対応するポリマーがグラフトすることが分
第６章では，本論文で得られた結果をまとめた。
かった。また，イオン液体の系におけるグラフト重
合の方が有機溶媒の系に比べて重合率及びグラフト
謝辞：本研究を遂行するにあたり，終始温かい御指
率が共に大きくなることを見出した。また，イオン
導・御鞭撻を賜りました坪川紀夫教授に深く感謝申
液体系と有機溶媒系でシリカ表面へグラフトしたポ
し上げます。また，青木俊樹教授，田中真人教授，
リマーの分子量を求めたところ，はほぼ同程度であ
山内
ることが分かった。したがって，イオン液体の系で
種々の御教授を賜りました。ここに深く感謝申し上
は有機溶媒の系に比べて５倍の本数のポリマーがグ
げます。
― 4
2―
健准教授には，
本論文をまとめるにあたって，
論 文
抄 録
ABSTRACTSOF REPORTS
（ 論
文
抄
録 ）
（機械システム工学科）
近赤外線水分計を用いた関節軟骨含水量
の測定−透過法による近赤外光の減衰特
性の評価−
田中伸明＊・小林公一＊＊・坂本 信＊＊
田邊裕治・佐藤卓＊＊＊・古賀良生＊＊＊
大森 豪＊＊＊＊
佐藤真也 ・濱田一成 ・田邊裕治
坂本信＊＊＊・小林公一＊＊＊・菊池達哉＊＊＊＊
古賀良生＊＊＊＊＊
＊
＊＊
日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vol
.
29
，2008
，
p
p
.
81
86
.
軟骨内の含水率勾配，近赤外線の挙動について調
査し，近赤外線吸光度と軟骨の含水率の関係を定式
化した。すなわち，透過法で得られた近赤外線吸光
度から関節軟骨の含水率を算出する手法を考案し
た。
（論文）
＊
透視X線像を用いた膝関節の３次元的位
置姿勢の自動推定
東北電力株式会社
日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vo
l
.
2
9
，2
0
0
8
，
p
p
.
4
0
3
4
0
8
.
透視単面 X 線像を利用して膝関節の３次元位置
姿勢を自動推定するため，疑似 X 線像（DRR）と
滑降シンプレックス法を用いた自動イメージマッチ
ン グ 法 を 開 発 し，精 度 検 証 実 験 を 行 っ た 結 果，
RMSE は面内方向に比べ面外方向のパラメータに
おいての誤差が大きいことがわかった。臨床応用の
ためには，面内，面外方向ともに並進1
.
0
mm以内，
回転1
.
0
d
e
g
以内の誤差となるよう，さらなる改良が
日本精機株式会社
＊＊
医学部保健学科
必要であると考えられる。
＊＊＊
大学院医歯学総合研究科博士後期課程
＊＊＊＊
新潟こばり病院
＊＊＊＊＊
株式会社ショーワ
＊
整形外科
医学部保健学科
＊＊
新潟こばり病院
＊＊＊
新潟大学
＊＊＊＊
― 4
3―
整形外科
超域研究機構
（論文）
人工膝関節置換術における大腿骨髄内ア
ライメントロッドの術前シミュレーショ
ンと術中制御による計画的挿入法の精度
検定
解
晨＊・佐藤 卓＊＊・古賀良生＊＊
有海明央＊＊・田邊裕治・清徳則雄＊＊＊
日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vol
.
29
，2008
，
p
p
.
285
291
.
２方向X線像を用いた骨および人工膝関
節の３次元自動位置姿勢推定法の精度
小林公一＊・田中伸明＊＊・小田川健一＊＊＊
佐藤 卓＊＊＊＊・坂本 信＊・田邊裕治
大森 豪＊＊＊＊＊・古賀良生＊＊＊
日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vo
l
.
2
9
，2
0
0
8
，
p
p
.
4
2
1
4
2
5
.
３次元下肢アライメント評価システムにおける３
モデルを用いて，開発した I
M ロッドの術前シ
次元形状モデルと２方向X線像を用いたイメージ
ミュレーションと術中制御による計画的挿入法の精
マッチングの省力化と再現性確保を図るため，滑降
度について実験的検討を行った。内外反，屈曲進展
シンプレックス法を利用した自動イメージマッチン
方向ともに１度以内の誤差が得られ，高い再現性を
グ手法を提示した。その結果，同手法は臨床的に十
有すると考えられた。
分な精度と再現性を有することがわかった。
（論文）
（論文）
医学部保健学科
大学院自然科学研究科博士後期課程
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新潟こばり病院
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株式会社ショーワ
整形外科
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大学院自然科学研究科博士前期課程
株式会社レキシー
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新潟こばり病院整形外科
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新潟大学超域研究機構
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３次元下肢アライメント評価システムに
おける骨盤座標系設定の再現精度検証
武田裕也＊・田邊裕治・古賀良生＊＊
佐藤 卓＊＊・湊
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日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vol
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骨盤座標系の再現精度を評価するために初心者，
熟練者で骨盤座標系を設定し検者内誤差，検者間誤
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の精度に関する検討
笹川圭右＊・渡辺 聡＊＊・小林公一＊＊＊
坂本 信＊＊＊・田邊裕治・佐藤 卓＊＊＊＊
古賀良生＊＊＊＊
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撮像断面の異なる MRIモデル２つと CTモデル
差を測定した。横断面と前額面の２種類で測定した
における位置精度と形状精度について調べた。位置
ところ，横断面に比べて前額面の再現精度がよく
１°
，１mm以内の再現精度であった。今後は座標系
精度は３つの３次元モデルで同程度に高く，画像の
検者の技量に依存しない座標系の自動設定法の開発
ルは撮像断面を横断面にすることにより，平均誤差
の誤差とアライメント相関関係を調べるとともに，
が必要であると思われる。
（論文）
歪や３次元構築による影響が小さいことがわかっ
た。形状精度は CT モデルが最も高く，MRIモデ
が１㎜ 以下に改善されることがわかった。 （論文）
大学院自然科学研究科博士前期課程
＊
新潟こばり病院
新潟臨港病院
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株式会社レキシー
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新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
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整形外科
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医学部保健学科
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新潟こばり病院整形外科
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近赤外線水分計を用いた関節軟骨含水率
の定量評価に関する基礎的研究
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田邊裕治・坂本 信＊＊＊＊・小林公一＊＊＊＊
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非破壊検査，第57
巻２号，2008
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89
95
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一次元弾性波伝播理論に基づく動的応力解析アル
関節軟骨内の含水率の簡便かつ安全な測定方法，
ゴリズムおよびプログラムを開発した。本プログラ
および荷重下の軟骨組織内における間質水分の挙動
ムは動弾性問題の厳密解を求めることが可能であ
をリアルタイムに測定する方法を開発するための実
験およびシミュレーションを行った。
序の解明）に応用した。膝蓋骨-膝蓋腱-脛骨結節
なお，本論文は平成19年度学位論文のため全文は
別項にて掲載される。
り，バイオメカニクスの問題（Os
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（論文）
（PTT）複合体において最大の動的応力を生じる部位
は年齢の進行（脛骨結節部の骨化の進行）とともに
日本精機株式会社
変化し，この結果は臨床的知見とも合致することが
東北電力株式会社
わかった。
＊
＊＊
大学院医歯学総合研究科
（論文）
富山商船高等専門学校
＊＊＊
＊
医学部保健学科博士後期課程
富山大学大学院理工学研究科
＊＊＊＊
＊＊
新潟こばり病院整形外科
＊＊＊＊＊
超高分子量ポリエチレンの衝撃圧縮特性
に及ぼす低ガンマ線照射の影響と構成則
の検討
小林公一＊・坂本
信＊・田邊裕治
材料，第57巻第９号，2008，pp.
882886.
UHMWPE の衝撃圧縮特性をホプキンソン棒法衝
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撃圧縮試験により調べるとともに，衝撃圧縮特性に
人工股関節を構成する臼蓋カップの耐摩耗性を簡
及ぼすガンマ線照射滅菌の影響について明らかにし
便に評価する方法の一つとして，ホプキンソン棒法
た。さらにこれら衝撃圧縮特性を記述する構成方程
衝撃試験装置により動的荷重伝達率を測定する方法
式（弾粘塑性モデル）について検討を行った。
（論文）
を提案した。本研究では臼蓋カップの材質（ノーマ
医学部保健学科
＊
ルポリエチレンとクロスリンクポリエチレン）
，
寸法
（カップの厚さ）
，設置角度および温度が動的荷重伝
達率に及ぼす影響について調べた。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科博士前期課程
＊
大阪府済生会中津病院整形外科
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信越化学工業株式会社
＊＊
大学院自然科学研究科博士前期課程
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独立回転車輪車両のミスアラインメント
の影響に関する一考察
小林秀明・相馬
仁・谷藤克也
日本機械学会論文集（C編）
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は，その影響について解析モデルを用いた走行シ
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（国際会議）
ことが示された。また，直線中でミスアラインメン
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なミスアラインメントであっても片寄り走行が生
ラインメントの一体車輪軸の車輪横圧よりも大きい
大阪府済生会中津病院整形外科
トにより生ずる横圧を曲線通過時のそれと関連付け
信越化学工業株式会社
ることにより，ミスアラインメントの影響を定量的
＊
＊＊
に明らかにした。
模型輪軸を用いた車輪フランジ乗り上が
りの基礎的検討
南雲洋介・谷藤克也・今井純一
日本機械学会論文集（C編）
,74巻,738号,
（20082）
,
2
4
2249
鉄道車両の脱線の主要因の一つである車輪フラン
ジ乗り上がりについて，標準軌車両を１／５に縮小
（論文）
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した模型輪軸を用いて軌条輪上の実験を行った。ア
本論文は「トンネル内変動空気力のモデル化と列
タック角と輪重比を固定した状態で，左右方向外力
車としての乗り心地解析」
（日本機械学会論文集（Ｃ
を単調に増加させて脱線を生じさせ，車輪の浮き上
編），7
2
巻,7
2
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号，2
4
2
6
2
4
3
2
頁）の英訳論文である。
（論文）
がり量，外軌側横圧および外軌側輪重を測定した。
これにより，アタック角，輪重比および左右方向外
力がフランジ乗り上がり挙動に及ぼす影響が把握さ
れる。次いで，一車輪軸として構築された解析モデ
ルによる数値シミュレーションが行われた。モデル
には改善すべき点があるものの，実験における車輪
軸挙動が理論的に考察された。
（論文）
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液晶高分子のスリット流れにおいて，コーナーを
曲がる場合の不安定な流動の発生とその抑制につい
て実験的に解明した。周期的なテクスチャーとして
観測される不安定現象はコーナーを曲がることによ
り，外周部では消滅，内周部では下流で激しくなる
ことを明らかにした。そして，一定の変動周期を有
する不安定挙動は流れとともに発達して，高調波成
分を有する複雑な変動に変化していく現象であるこ
とを解明した。
その原因を速度変化の測定から調べ，
加速流（正の伸張流）を発生させることにより不安
定現象を抑制できることを明らかにした。 （論文）
富山商船高専
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液晶をエレクトロレオロジー流体として応用する
場合の基本的な ER 特性のモデル化とその振動流
れへの応用について述べた。まず，液晶の見かけの
直流と交流電場下で等方相から冷却して形成した
粘度変化は印加した電界強度とせん断速度の関数と
スメクティック相では降伏応力が大きく異なること
して表し得ることを明らかにして，そこから得られ
を明らかにした。また，その構造の偏光下での観察
るモデルの有効性を示した。また，そのモデルを振
から，降伏応力が小さい交流電場下では秩序性が高
動流における挙動のモデル化に拡張して，振動スク
い構造が生じており，ひずみが増大すると縞状の崩
イーズ流れ場での発生加重の予測にも有効であるこ
壊現象が起きることを明らかにした。一方で，直流
とを解明した。そして，メカニカルマイクロデバイ
電場下では微細な斑模様が観察され，ひずみ増大と
ともにその全体的な明るさが変化することが分かっ
スの運動制御などへの液晶のER流体としての応用
性について議論した。
（解説）
た。この秩序性がそれほど高くないと考えられる直
流電場下で形成される構造についてひずみ回復実験
を行い，荷重除荷後にひずみ回復を生じることから，
弾性的特性を有する構造であることを明らかにし
た。
（国際会議）
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微細な粒子を多量に分散した濃厚サスペンション
について，流動方向が変化する場合の過渡挙動で生
数ミクロンのすきまを有するマイクロクエット流
れ場における蛍光染色した DNA の巨大高分子の
じる特異現象について述べた。濃厚サスペンション
挙動を直接観察した。高分子が単独で水中に存在す
トン流体的挙動を示すが，反転させた場合には一時
る希薄系と絡み合いが生じる濃厚系を作製し，両者
的に流動性が増加する特異挙動を示すことを明らか
の挙動の違いを調べた。その結果，定常流動時に伸
展される DNA 高分子の長さは，濃厚系の方が長
にした。また，振動流でも流動反転時に同じ要因に
く，有意な差があることを明らかにした。また，流
流れにより異方性のある流動構造が形成され，この
動停止後の構造緩和特性も調べ，ばらつきが多いも
種の流体ではその構造を静止時も保持するという言
ののやはり希薄系よりも，絡み合い系の方が高分子
わば流動方向を記憶する構造が存在することを明ら
の収縮に長い時間を要することを明らかにした。
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の流動を停止し，同方向に流動させる場合はニュー
よると思われる過渡現象が観察された。このように
（国際会議）
長岡科学技術大学
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（解説）
シュリンクフィッタを用いたマルチポリ
ゴン方式レーザ走査装置の開発
昇華型熱転写プリンタのサーマルヘッド
表面に作用する接触圧力の解析
菅野明宏・新田
池上宗利・新田
勇・小俣公夫＊・井口
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日本機械学会論文集
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精密工学会誌,74巻３号,2008,pp.
258263.
2
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.
近年，プリント配線板の高密度化が進められると
ともに，多品種少量生産も行われている。このよう
な状況では，従来の大量生産方式ではコストの面で
立ちゆかなくなっている。そこで，レーザ直接描画
方式が望まれている。広い面積に渡り，配線の高密
度化に対応するためには，高精度な光学系が要求さ
れ，結果的に高額の装置となる。これに対して，シュ
リンクフィッタを用いた光系を採用することによ
り，多数の小型装置を用いることができ，全体とし
て安価な装置に仕上げることができる。本論文は多
数の走査光学系を用いた場合に問題となる，各走査
装置の光のつなぎ目が要求性能を満たすことを実証
したものである。これにより，本論文の着想が工学
的に非常に有効であることを示した。
＊
珂オプセル
勇・寺尾博年＊
（論文）
昇華型熱転写プリンターは，１ドッドでも連続階
調が可能なことから，画像印刷に向いている。さら
に，インクジェットプリンターと比べて小型化が可
能なことから，モバイルタイプの小型プリンターと
して期待されている。本研究は，このような利点を
持つ熱転写プリンターにおいて，熱転写ヘッド最適
位置決めを行う方法を求めるために行った。まず始
めに，粘弾性有限要素解析により熱転写ヘッドに作
用する接触圧力分布を求めた。その後，熱転写ヘッ
ドの位置を僅かにずらしながら印刷実験を行った。
熱転写ヘッドの位置と印刷濃度の相関関係を明らか
にした。さらに，この相関関係と接触圧力分布より
考察を行い，マイクロヒータにおける接触圧力が印
刷濃度に大きな影響を与えていることを明らかにし
た。
（論文）
アルプス電気
＊
研究室探訪・新たなシーズを求めて「ト
ライボロジーから生み出す新技術 新潟
大学 新田研究室」
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大学の基礎研究を如何にして実用製品に結び付け
たかを体験に基づいて紹介する解説記事。大学発ベ
ンチャーの起ち上げ体験記から，現在の製品展開に
ついて記載した。大学で行っている。新しい教育プ
ログラムである実践的教育プログラムにつても記載
した。
― 5
1―
（解説）
シュリンクフィッタを用いたマルチポリ
ゴン方式レーザ走査装置
菅野明宏・新田
井口 敏＊
勇・小俣公夫＊
＊
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光アライアンス,19巻12号,2008,pp.
2227．
プリント基板レーザ直接描画装置において，マル
チポリゴン光走査系の利点を解説し，装置として具
現化した例を示した。
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（解説）
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種々の界面活性剤水溶液をメッシュスクリーンに
通しその際の圧力損失を測定した。日常生活で広く
使われる界面活性剤（AE,LAS,BC,SDS）の水溶
液はいずれも水に比べ低い圧力損失を示した。これ
に対し，高分子界面活性剤である CTAB 水溶液（対
イオン添加）および高分子である PEO の水溶液は，
いずれも水よりも高い圧力損失を示した。このこと
は，洗濯洗浄において界面活性剤は，汚れを化学的
作用により落とし易くする効果の他に繊維間に洗液
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1505.
を多量に流し汚れを落し易くする機械的作用による
効果もあることを示唆している。又，実験データに
ついては流れをメッシュ間を通る内部流とみなすと
良く整理されることを示した。
日常生活や種々の工業で広く用いられている界面
活性剤水溶液は表面張力が流動と共に変化するため
未解決な多くの問題を残している。本論文は，液体
を層流状態で細管から流出させた際に生成される液
滴の質量と生成時間を測定する方法により動的表面
張力を測定し，この方法により種々の界面活性剤水
溶液の動的表面張力を測定した結果を記した。そこ
で，疎水基の分子量が同じ界面活性剤を使用して比
較を行った結果，分子量が同じ疎水基の界面活性剤
を使用する際，親水基の分子量と表面年齢の積に
よって，無次元動的表面張力差が整理できることが
示された。また，気液界面における界面活性剤分子
の立ち上がりをモデル化し，それにより得られる動
的表面張力値と実験値との比較を行った結果，実験
値とモデル式の曲線の傾きが近く，本モデル式に
よって無次元動的表面張力差を表すことが出来るこ
とを述べたものである。
（論文）
大学院自然科学研究科
＊
― 5
2―
（論文）
大学院自然科学研究科，岩手大学教育学部
＊
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CTAB/
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性を明らかにする為，二次元スリット流路及び細管
を用いて本溶液の圧力損失を測定した。その結果，
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CTAB 濃度（Cd）が 3.
場合，スリット流路の隙間（0.
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見かけの伸張速度で整理される圧力損失特性を有し
ており，流動誘起構造（FI
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以前，我々は CTAB/
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ト流路を用いた伸張流動場を流動する際，ある伸張
速度域において流動誘起構造（FI
S）が原因と思われ
る圧力損失が急上昇する領域（領域Ⅱ）を含む伸張
速度に依存した３つの領域（領域Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）を確
損失が急上昇する伸張速度領域を含む３つの領域が
認し，領域Ⅱにおいてスリット上流部に渦や縮流が
確認された。また，細管においても同様な流動特性
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Lの場合，スリッ
が確認された。一方，Cd=5.
同時に発達する事を報告した。本研究では，領域Ⅱ
ト流路では FI
Sに起因すると思われる圧力損失の
においてスリット上流部に発達する渦が，圧力損失
上昇が非常に大きいにも関わらず，細管ではニュー
確認する為，スリット流路と伸張速度が同程度であ
トン流体的な流動特性を示した。これらの結果から，
り渦が発達しない二次元ノズル流路を作製し，圧力
て発達し易いのではないかと推測された。さらに，
（SALS）実験を行い，両流路における本水溶液の流
4
FI
Sは特に伸張流的性質を有する入り口流れにおい
スリット流路を用いて流動場の可視化実験を行った
結果，圧力損失が急上昇する伸張速度領域において，
渦や縮流の発達が同時に観察された。
大学院自然科学研究科
＊
（論文）
の急上昇に対してどの程度影響を及ぼしているのか
損 失 の 測 定，流 れ 場 の 可 視 化，そ し て 小 角 散 乱
動特性について比較検証を行った。その結果，顕著
な圧力損失上昇に対してスリット上流部に発生する
渦の影響は少ない事が確認された。また，SALS実
験から，縮流部における内部構造の変化を確認し，
この構造はひずみ速度だけではなく，ひずみに依存
している事を確認した。また，その構造はひずみの
増加と共に段階的に発達し，
速度の速い領域Ⅲでは，
その構造がある程度崩壊している事も確認した。
（論文）
大学院自然科学研究科
＊
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直径120nmの微細粒子の体積濃度１％の水分散コ
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mm程度の微小オリフィスに流しその流
動特性を調べた。この濃度では粒子間に電気的反発
力とファンデンワールス力の両方が働く。圧力損失
に関し上記粒子間力はほとんど影響を及ぼさない
が，流れの不安定性に大きく影響する。粒子間の強
い反発力は流れの不安定を助長し，強い引力は流れ
の不安定を抑制することが実験から見出された。上
記オリフィスを通る流れの不安定発生の閾値が，粒
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橈骨遠位端骨折における非架橋型創外固定法の適
用や固定器の選択，固定法等に関して，より十分な
コンセンサスの構築が必要との観点から，生体力学
に基づいて各種非架橋型創外固定器の力学特性の比
較評価を行った。これにより，骨折部への力学的刺
激及び固定力は使用する創外固定器によって異なる
こと等を明示した。
石井クリニック
＊＊
子間距離に対して粒子の表面ポテンシャルが示す第
２極小値の位置により説明された。
（論文）
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
＊
（国際会議）
富山商船高等専門学校
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マイクロ流体力学とその応用は近年の流体力学の
最も魅力的なテーマの一つである。著者は200
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も達する高速で1
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から５ミクロン直径の数種類の
オリフィスに水を流し，その際生じるオリフィス前
後の圧力差を測定した。この結果，直径が50ミクロ
ンのオリフィスから圧力差が100
ミクロンを超える
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脊椎は年齢と共に組織の変性を生ずる様になり，
機能不全や腰痛を招くケースが少なく無い。この種
の組織変性は CTや MRIでは判別が極めて困難で
あることから機械的に測定する装置の開発が求めら
れている。本論文は，開発した装置が高い機能性や
精度等術中使用に必要な特性を備えていること等を
明示。
新潟脊椎外科センター
＊
通常のオリフィス通下流の圧力差より減少し始め，
1
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ミクロンのオリフィスでは２桁程度の低い圧力差
が生じることを見出した。
医科工業
＊＊
（国際会議）
大学院自然科学研究科
＊
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（論文）
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車両衝突事故を想定し，新鮮ブタ死体の胸郭部に
横断歩道での交通事故を想定した下肢の側面衝撃
衝撃荷重を作用させる実験を行った。基本的な胸郭
試験を，独自に作製した衝撃試験装置，およびブタ
部の衝撃応答性を検討した結果，衝突の方向に依存
屍体から採取した後肢を用いて実施した。大腿骨骨
した応答特性を有することや胸郭構造の基本的な衝
幹部の皮質骨表面のひずみを衝撃応答として測定し
撃応答特性を数値的に明示すると共にシミュレー
た結果，大腿骨の内側と外側でひずみの値が異なる
ションへの展開可能性を詳細に示した。
こと，ひずみゲージにより衝撃応答を測定する手法
（論文）
大学院自然科学研究科
が有効であること等を示した。
＊
地域共同研究センター
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（論文）
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大腿骨頭壊死症の治療薬として期待されているビ
マイクロ CT 装置を用いて，骨組織の石灰化度を
スフォスフォネートが壊死骨の再生過程に及ぼす効
より得られた骨組織の石灰化度と力学特性との関連
ネートは壊死骨の構造脆弱化を抑制することを示し
性を明らかにした。石灰化度と力学特性との間には
た。
精度良く定量評価する手法を提示すると共に，測定
優位な相関関係が認められた。
骨質の観点から定量的に評価した。ビスフォスフォ
（国際会議）
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
（国際会議）
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
＊
果を，マイクロ CT 装置を用いて骨微細構造および
＊
亀田第１病院整形外科
＊＊
自然科学研究科
医歯学総合研究科
＊＊
＃
亀田第１病院整形外科
＃
医歯学総合研究科
＃＃
― 5
5―
A6061
熱処理型アルミニウム合金板の超
音波接合
渡辺健彦・伊藤太初・柳沢
低融点銀ろうの開発
渡辺健彦・黄
敦
仁惠
ぶれいず，4
2
巻1
1
3
号（2
0
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8
）
，pp.
2
4
2
9
溶接学会論文集，26巻２号（2008），pp.
117123
本研究では，自動車関連に適用されている6000系
熱処理型合金の一つである6
061アルミニウム合金を
本研究では，Cd等の有害元素を含有しないこと
を前提に，BAg
1銀ろうよりも融点が低く，より低
温でのろう付作業が可能であり，母材に対するぬれ
対象に超音波接合法を適用して，その接合性や接合
性が良好で，高強度の継手を作製できること，さら
部の特性に及ぼす接合加圧力や接合時間の影響につ
に，ろう自体が脆くなくて，線や板に加工できる銀
いて材料学的観点から調べた。さらに，接合強さ向
ろうを開発することを目的に行った。
上のための方策として，接合界面へアルコールを滴
五元素として I
nを数％添加することによって，融
下してその効果を検討した。
（論文）
その結果，Ag
Cu
Zn
Sn四元合金をベースに，第
点が6
0
0
℃以下で上記の性能を有する低融点銀ろう
を作製することができた。
純銀によるA505
6
アルミニウム合金の超
音波併用ろう付
渡辺健彦・伊藤太初・柳沢
敦
（論文）
ヘール工具による薄壁形状の高精度加工
に関する研究
-ＦＥＭを用いた工具および工作物の変
形に基づく加工精度の解析松橋英明＊・岩部洋育＊・福山英人＊＊
溶接学会論文集，26巻４号（2008），pp.
259263
高力アルミニウム合金として多用されているマグ
先端加工学会誌，Vo
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2
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1
（2
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）
,p.
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.
ネシウム（Mg）を含有した5000
系合金のろう接は
難しく，特に，約１質量%以上の多量のMgを含有し
高能率，低振動，低騒音を特徴とする空調用圧縮
た合金の場合には，フラックスの作用効果が小さく，
機にスクロールコンプレッサーが多用されている。
ろう接は困難とされている。本研究では，約５質量
重要部品である渦巻き形状のスクロールを高精度で
%の Mgを含有している A5
056アルミニウム合金
加工することが求められており，本研究ではヘール
を対象に，高強度のろう付継手を得るべく，ろう材
工具を用いた高精度加工について検討を行ったもの
として純銀（Ag）箔を用いて超音波振動を付加しな
である。まず，工作物を薄肉円筒に近似してＦＥＭ
がらフラックスを用いずに大気中でろう付すること
モデルを作成し，変形解析に基づいて加工精度を予
を試み，継手特性に及ぼすろう付条件の影響を調べ
測するとともに高精度加工法の指針を得た。次に検
た。
証実験を行って解析の妥当性を明らかにした。
（論文）
（論文）
自然科学研究科
＊
＊＊
珂メイテック
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.
2,No.
4
（2008
）
,pp.
513521.
本研究は複雑な切れ刃形状をもつボールエンドミ
ルによる切削機構を簡易的に解析することを目的と
し，３DCAD を用いて行ったものである。まず，
工具，切れ刃および対象とした凹曲面の工作物のモ
デリングを行い，等高線方式による切削の進行に
伴って変化する切削面積およびその重心を高精度に
計算した。次に工作物の曲率半径の減少による過渡
特性を明らかにし，ループ経路加工法による改善方
法を提案した。また，切削トルクに相当する評価値
３次元CADを活用したボールエンドミル
による切削特性の簡易評価法
岩部洋育＊
日本機械学会誌,Vo
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）
,p.
5
4
2
.
ボールエンドミルは三次元形状の加工に不可欠な
工具として多用されているが，切れ刃形状が複雑で
かつ断続切削となるため，その切削機構や切削特性
を容易に把握することは困難である。本解説では，
３次元 CAD を活用して切削の進行に伴って変化
する切削面積とその重心を計算することにより切削
過程を明かにできること，また両者の積による評価
値を用いて切削トルクに相当する切削特性を簡易的
に評価できることを述べている。なお，傾斜面の加
工を例に良好な切削特性を期待できる具体的な切削
方法も示した。
（解説）
自然科学研究科
＊
を定義し，改善方法の妥当性を明らかにした。
（論文）
自然科学研究科
＊
＊＊
珂ニイガタトランシス
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坂本秀一・佐久間陽介＊・柳本憲作＊＊
渡部誠二＊＊
Vo
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.
2,No.
6
（2008
）
,pp.
425430.
日本機械学会論文集 Ｃ編 7
4
巻 7
4
5
号，
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高速加工機の実用化と工具技術の発展により高硬
度材の直彫り加工が可能となっている。本研究では
小径ボールエンドミルを用いてプリハードン鋼を等
高線方式により高速加工し，工具寿命に及ぼす切削
方式ならびに工具材種の影響を検討したものであ
る。その結果，超硬工具ではステップダウン，下向
き切削において逃げ面摩耗幅が小さい。しかし，
CBN 工具を用いると工具寿命は飛躍的に向上し，
仕上げ面粗さも良好であることを明らかにした。
（論文）
自然科学研究科
＊
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2
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4
5
.
多孔質材料は，その厚さや異種材料の重ね合わせ
により吸音特性が変化する。このように，厚さや組
み合わせを変化させた場合，基礎的な実験データを
基にして，吸音特性を予測できれば有用である。本
論文では，まず粒径が単一の粒状材料の垂直入射吸
音率について，計算値と実験値の比較を行った。次
に，粒径の異なる層が重なった場合について，垂直
入射吸音率を導出した。これについても，計算値と
実験値の比較を行った。
＊
珂ブリヂストン
鶴岡高専
＊＊
― 5
7―
（論文）
アクティブステアリングのための運転行
動推定型ハイブリッド制御
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手塚繁樹・相馬
仁・谷藤克也
日本機械学会論文集C編，Vo
l
.
74，No
.
747（2008），
pp.
145152
パソコンのUSB経由入力型の光学式･非
接触データ伝送システム
横山和宏・土田陽介・後閑哲也
精密工学会誌，7
4
巻８号（2
0
0
8
）8
2
5
8
2
9
頁
適用パソコンの範囲拡大のため，パソコンへの
データ入力を，USBポート経由で実行できるシステ
ムを開発した。送信側，
受信側のマイコンにおいて，
近年，自動車の操縦性・安定性の向上を図るため
に，ステアバイワイヤ技術を用いたアクティブステ
アリングの研究が行われている。一般にドライバは，
通常運転時にはヨーレトを重視し，緊急回避時には
横加速度を重視している。これらのドライバの特性
をアクティブステアリングによって補償するシステ
ムが提案されている。しかし，ドライバの緊急回避
行動を推定する手法が確立されていないため，個々
人のドライバにとって適切に制御を切り替える事が
できなかった。
そこで，本研究ではベイジアンネットワークを用
いた運転行動推定モデルを使用してドライバの緊急
回避行動を推定し，適切な制御に切り替える運転行
動推定型ハイブリッド制御システムを提案する。制
御には、非線形領域でも高いロバスト性が期待され
るモデル規範型非線形適応制御を用いた。また，一
次予測ドライバモデルを用いて，提案システムのク
ローズドループな評価シミュレーションを行った。
その結果，このシステムが緊急回避時に制御を行わ
なかった場合に比べて約3.4
倍横方向移動量が改善
され障害物を安全に回避できる知見を得た。（論文）
データの送信および受信とデータ処理を並行させて
効率化を図った。また，データ間やデータグループ
間 の 空 き 時 間 を ビ ッ ト 単 位 で 指 定 で き る の で，
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（論文）
ボールねじ熱膨張のリアルタイム補正に
よる位置決め精度の向上（第１報）
−補正の原理と運転条件の影響−
横山和宏・斉藤瑞希・鳥海
森脇俊道・明田川正人
啓
精密工学会誌，7
4
巻９号（2
0
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8
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3
1
9
3
6
頁
中空ボールねじの温度分布に基づいて，スラスト
方向位置固定用軸受からボールねじナットの現在位
置までの熱膨張量を推定し，これを補正量としてＣ
ＮＣ制御装置に機械座標系原点シフトを実行させる
というリアルタイム補正を実行し，６h
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に渡り，位
置決め精度の変化量 7
.
1
～+0
.
3
μm の位置決め精
度を達成している。
― 5
8―
（論文）
ボールねじ熱膨張のリアルタイム補正に
よる位置決め精度の向上（第２報）
−室温変動下の位置決め誤差を“ゼロ”
に補正−
横山和宏・鳥海 啓・斉藤瑞希
森脇俊道・明田川正人
精密工学会誌，74巻10号（2008）10621067頁
駆動によるボールねじ熱膨張だけでなく，室温が
変動する環境下においても，位置決め誤差そのもの
をゼロに補正する方法を提案した。その結果，テー
ブル移動トラバースの全長384mmにおいて，位置決
め誤差 8.
4～+1.
5μm が得られた。また，相対的位
置決め誤差 0.
5～+2.
2μm が得られた。
（論文）
― 5
9―
（電気電子工学科）
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有限の厚みを有する円環状のビームによる遅波不
安定性についての報告である。電子の擾乱を３次元
的に扱っている。任意のビーム速度に対して円環の
内外の境界条件を満足する固有モードを扱うモデル
を提案している。速度ゼロのプラズマ状態で，円環
の内側と外側の表面が電磁波モードにおよぼす影響
および誘電体を装荷した遅波導波管におけるビーム
不安定性について報告した。
（論文）
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ディスク・タイプの新型カソードの弱い相対論的
エネルギー領域における動作特性について報告し
た。円筒や円錐などカソードの形状とカソード材質
および表面条件と電子ビームの均一性の関係を明ら
かにしている。ディスク・タイプの新型カソードに
より弱い相対論的エネルギー領域において均一で電
流密度の高い円環状電子ビームを発生することが可
能であることを示した。
（国際会議）
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（
,2008
）pp.
S1078-
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ディスク・タイプの冷陰極と矩形コルゲートを用
矩形コルゲート遅波構造中の遅波不安定性による
いた弱い相対論的領域で動作する大口径後進波発振
マイクロ波源の動作特性を数値解析により調べた。
器の報告である。矩形コルゲートを使うことで，こ
電子ビーム相互作用領域である矩形外側では，空間
れまで製作が困難であった大口径進行波動作を可能
的周期性による空間高調波が存在する。また，矩形
進波発振器動作による100
kW級の発振が得られた。
の内側では定在波の空間高調波が存在する。これら
とした。50
kV以上のビーム電圧においては大口径後
また，50
kVより低い領域におけるチェレンコフ動作
の空間高調波取り入れた解析プログラムを開発し
と遅波サイクロトロンの第２次高調波共鳴を組み合
において電子ビームの３次元的擾乱による遅波不安
わせた遅波サイクロトロンメーザ動作について報告
定性を調べた。
した。
た。周波数帯はXバンドで相対論的エネルギー領域
（論文）
筑波大学プラズマ研究センター
＊
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＊
（国際会議）
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100
kV以下の弱い相対論的エネルギー領域におけ
る遅波不安定性についての数値解析である。三角関
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表面プラズモン（ＳＰ）放射光の薄膜評価・セン
サ応用について検討するため，蛍光色素含有ポリス
チレン微小球の吸着過程を調べた。光強度は吸着量
数的コルゲートによる K バンド帯の大口径遅波構
と共に増大し，放射角度はＳＰ共鳴条件に対応した
造を用いている。電磁波は表管壁に集中している面
測が可能であり，バイオセンサなどへの応用が期待
波モードである。有限の厚みを有する円環状電子
された。
シフトが観測された。ＳＰ放射光はリアルタイム計
（論文）
ビームと表面波の相互作用を，３次元的擾乱を取り
入れて解析した。遅波不安定性としてチェレンコフ
不安定性と遅波サイクロトロン不安定性を確認し，
非軸対称と軸対称の場合でその特徴を解析し報告し
た。
（国際会議）
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弱い相対論的領域の遅波サイクロトロンメーザ動
作の報告である。チェレンコフ不安定性と遅波サイ
クロトロン不安定性を組み合わせた遅波サイクロト
ロンメーザ動作について報告した。従来のチェレン
コフ不安定性を絶対不安定性とする組み合わせによ
り，基本波と第２次高調波の遅波サイクロトロン
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大きなエレクトロクロミズムを持つ導電性高分子
のポリエチレンジオキシチオフェンをメディエー
ターとして利用して電気・光信号の増幅を試みたア
スコルビンセンサーに関する論文である。 （論文）
メーザ動作を報告した。また，遅波サイクロトロン
不安定性を絶対不安定性としチェレンコフ不安定性
を対流不安定性とした組み合わせでのメーザ動作を
初めて実証した。
（国際会議）
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蛍光性微粒子分散ポリビニルアルコール薄膜を用
オットー・クレッチマン複合配置の素子における，
表面プラズモン（ＳＰ）放射光特性を調べた。膜厚
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nmの銀薄膜の一方の表面から，他方の表面にエネ
ルギー移動することによると考えられるＳＰ放射光
が観測された。
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,Vol
.47,pp.484487
（2008
）
マグネシウムフタロシアニン（ＭｇＰｃ）薄膜Ｆ
ＥＴにおいて，ＭｇＰｃ薄膜への有機溶媒蒸気処理
とＦＥＴ特性の関係を調べた。薄膜の表面形状変化
いて，表面プラズモン（ＳＰ）励起による湿度セン
シングを試みた。これまで報告されているＳＰ励起
全反射減衰（ＡＴＲ）法とＳＰ放射光を用いる方法
を比較したところ，ＳＰ放射光は大きな信号の変化
が得られ，有利であると考えられた。
（論文）
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や適切な処理時間は用いる蒸気により異なるが，特
ドロンを電界重合により薄膜化し，エネルギー移動
にジクロロメタンを用いた場合で一桁以上の移動
に関する知見を得た。
度，オンオフ比の向上が観測された。
（論文）
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ポリカルバゾール前駆体ポリマーとオリゴチエ
フェンを交互吸着法により nm オーダで膜厚をコ
ントロールした後、重合することにより，エレクト
ポリチオフェンコポリマーとカルバゾールで
キャップされた金微粒子からなる薄膜を作製してエ
ネルギー移動に関する知見を得た。
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（論文）
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ロアクティブなポリマー導電体超薄膜の作製を行っ
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アザカリックスアレンとポリカルバゾールからな
る薄膜を利用してカチオンのセンシングを行った。
（論文）
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カソーディック電解重合法によりポリマーを作製
し，モレキュラーインプリンティング法によるバイ
ポリマー溶液を満たしたテフロン細管チューブ内
オセンサー応用に用いた。
（国際会議）
ヒューストン大
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に電極線を配置したエレクトロスピニング法によっ
て，ポリマーナノファイバーの作製を行った。従来
法よりもポリマー溶液表面に適切に電界を印加でき
るため従来よりも低電圧で様々な高分子ナノファイ
バーを得ることができた。
（国際会議）
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着法により薄膜化し，電気化学-表面プラズモン法
カルバゾールデンドロンポリマー薄膜をスピン
コート法により堆積した後，導電性 AFM により局
によるセンシングを行った。
所的に電解重合を行った。この時デンドロンの世代
の違いによる表面形状の違いも観測できた。
（国際会議）
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表面プラズモン（ＳＰ）励起全反射減衰（ＡＴＲ）
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エレクトロスピニング法により非共役系ポリカル
法の測定試料において，クレッチマン配置および
バゾールファイバーを作製した後，電化移住合法に
オットー配置によるＳＰに基づく放射光を観測し
より共役系導電性ファイバーに変換をおこなった。
た。オットー配置からの放射光は，クレッチマン配
また，その後ドーピング−脱ドーピングによりファ
置からのものに比べて銀薄膜の膜厚増加による減衰
イバーの色の制御を行った。
（国際会議）
が緩やかであった。また，放射光の分散特性につい
ても調べた。
（国際会議）
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大きなエレクトロクロミズムを持つ導電性高分子の
ポリエチレンジオキシチオフェンをメディエーター
として利用して電気・光信号の増幅を試みたアスコ
ルビンセンサーに関する論文である。 （国際会議）
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細管内に金属ワイヤーを通す構造の電極を用い，
エレクトロスピニング法によって高分子ファイバー
を作製するとともに，その構造を調べた。本研究の
電極を用いると，ポリマー溶液への圧力調整が不要
で，使用するポリマー溶液量も低減できることがわ
かった。
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導電性高分子であるポリ（3−ヘキシルチオフェ
水溶性フタロシアニンとカーボンナノチューブか
らなる複合超薄膜の作製を行い，その基礎物性を調
べた。
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特性と SP放射光特性を調べた。P3
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率変化などによるSP共鳴特性の可逆的変化とP3
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薄膜の発光強度の変化によるSP放射光強度の可逆
的変化が観測された。この電気化学−SP放射光は，
デバイスへの応用が期待される。
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酸化バナジウム積層により，フタロシアニンＦＥＴ
活性層となるマグネシウムフタロシアニン（Ｍｇ
の特性向上を試みた。エタノール蒸気処理では大き
Ｐｃ）薄膜への有機溶媒蒸気処理と，酸化バナジウ
なグレインの成長が見られるものの，良好なＦＥＴ
ム挿入により，ＦＥＴ特性の向上を試みた。未処理
特性は得られず，グレイン間の伝導特性が悪いこと
の場合に比べて，ジクロロメタン蒸気処理および酸
が推察された。また，酸化バナジウム層挿入により
化バナジウム積層によって，ＦＥＴの移動度は二桁
ＦＥＴの移動度は向上しており，その機構を検討し
程度の向上が見られた。
た。
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グレーティング間隔の大きい基板上に金属薄膜を
堆積した基板を利用して白色光照射を行ったとこ
ろ，一度に多数のモードの表面プラズモンを共鳴励
起することが可能となった。
（国際会議）
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ストレスの原因として知られるカテコールアミン
に対して特異吸着部位を持つ導電性高分子薄膜を電
界重合により作製し，その光・電気化学信号の増幅
を試みた。
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機能性導電性高分子薄膜を電界重合法により作製
し，媒体としてバイオセンサーに用いるための基礎
物性の評価を行った。
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水晶振動子微量天秤（ＱＣＭ）の水晶内に導波す
る光を用いてＱＣＭ電極表面に表面プラズモン（Ｓ
Ｐ）を励起することにより，複合センサを構築した。
ＱＣＭ上に高分子薄膜を堆積した時のＱＣＭとＳＰ
応答は概ね対応しており，また蒸気センシングも可
能であった。
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発光性色素分子層を有する種々のナノ構造制御有
機薄膜を作製し，その表面プラズモン（SP）励起と
SP放射光特性について検討した。発光性色素分子
により SP放射光特性の制御が可能であることを
示した。そして，SP放射光の新規デバイスへの応
用について述べた。
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全反射光学系を用いたエバネッセント波光干渉計
による，光反応性薄膜の屈折率の空間分布測定を試
みた。プリズム表面上の共重合 PMMAAZO 分子の
光反応性分子薄膜を光励起し，異性体の密度変化で
誘起される，屈折率変化を表面光波の位相情報から
検出した。さらにその空間分布を実時間観測した。
（国際会議）
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独特なエレクトロクロミズムを持つ鉄錯体高分子
機能性導電性高分子薄膜を電界重合法により作製
し，媒体として用いることにより光信号の増幅を試
を合成し，交互吸着法により超薄膜化を試み，その
電気化学・光学特性の評価を行った。 （国際会議）
みて免疫センサ-の感度向上を試みた。（国際会議）
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液晶ディスプレイの焼きつき現象を解明するため
オットー・クレッチマン複合配置の素子における，
に、電圧印加時の表面近傍とバルクでの液晶分子の
表面プラズモン（ＳＰ）放射光特性を調べた。オッ
配向変化の時間特性を，表面プラズモン共鳴法と導
トー配置とクレッチマン配置それぞれの放射光強度
波モードにより同時に評価を行った。 （国際会議）
は，用いる金属膜厚に強く依存することがわかった。
また，銀薄膜の両表面間でのエネルギー移動が，膜
厚100nm程度まで観測された。
（国際会議）
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プラスとマイナスに帯電した有機半導体をそれぞ
れとカーボンナノチューブと水溶液中で分散させ，
静電作用により積層複合超薄膜の作製を行った。
（国際会議）
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水晶振動子微量天秤（ＱＣＭ）上に高分子光導波
路を形成し，光導波路分光（ＯＷＧＳ）法とＱＣＭ
法の同時測定が可能なセンサを構築した。塩化コバ
ルト分散ポリマーを感応膜とし，
湿度検出を試みた。
（国際会議）
日立化成工業
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ポリチオフェン（P3HT）の電気化学的なドーピン
と SP放射光について調べた。ドーピング・脱ドー
ピングによる P3HT の発光強度の制御で，それに起
因する SP放射光の制御が可能であると考えられ
た。これは，光デバイスやセンサへの応用が期待で
きる。
（国際会議）
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新しい色彩デモゼイシングを提案した。エッジ方
直近色彩値標本を重視し，滑らかでシャープなカ
ラー画像復元をねらった。高周波の空間周波数成分
の多い局所領域における偽色を抑制するため，色相
ベクトル表現を導入した。そして，色彩成分間空間
相関と局所的定色相原理の両立をはかりつつ，色相
ベクトルの平滑化を行なった。実験を通じて客観的
評価ならびに主観的評価をおこない，良好な画像復
元が得られることを確認した。
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画像の非可逆符号化によるスケーラブル可逆圧縮
印刷用ディジタルハーフトーニングに先立つ画素
方式を提案した。段階的復号と無損失復号を両立す
色彩値補間について論じ，ルーマの勾配ベクトル場
る可逆符号化ビット列を構成した。可逆ウェーブ
における方向選択性複写による色彩値補間法を提案
レット変換領域の大振幅係数は組み込み型で符号化
した。また，誤差拡散量子化をドット凝集型組織的
した。小振幅係数には，コンテクストモデルにもと
ディザー法に組合せ，擬似輪郭の抑制をはかった。
づくエントロピー符号化を行なった。その結果，可
実験により，偽色皆無の補間が可能であることを確
認し，印刷用カラー ２値振幅変調ハーフトンにおい
てロゼッタ（薔薇紋様）と擬似輪郭が抑制されるこ
とを確認した。
（論文）
逆圧縮については J
PEGLSを上回る性能が得られ
た。簡素なアルゴリズムであるにも係わらず，段階
的復号に関するレート歪特性は J
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性能が得られた。解像度に関する空間スケーラビリ
ティも備えている。
― 7
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（論文）
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単一光源によるマイクロメカニカル共鳴
器の励起および振動検出
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単一の半導体レーザ光源を用い，マイクロメカニ
カル共鳴器を励起し，かつ同時に励起による振動の
検出を行う方法を提案した。本方法では，正弦波位
相変調干渉法に基づきマイクロメカニカル共鳴器の
口腔表皮組織における境界悪性腫瘍に関する画像
振動波形を高精度に測定するが，共鳴器の励起に
処理，とくに発達病巣の形状解析を試みた結果を報
よって生じる測定誤差の特性を明らかにした。カン
告した。発達病巣輪郭形状指数を定義し，液滴形病
チレバーサンプルの共鳴時の振動波形および周波数
巣の定量的比較に有効であることを示した。隣接病
の応答曲線を測定した結果，測定値は論理値とほぼ
巣対のうちから，これを利用して選ばれる最良類似
対における類似度が専門病理医の注目病巣に高確率
で合致することを確認した。
一致し，共鳴時の励起振幅の繰返し測定精度を２n
m
以下とすることができた。
（論文）
上海光学精密機械研究所
（国際会議）
＊
新潟大学大学院医歯学総合研究科口腔病理学教
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47,pp.05050213（2007
）.
多波長を用いる光コヒーレント断層画像検出にお
いて，干渉縞パターンに空間的なキャリア周波数成
分を導入することによって，２次元ＣＣＤカメラで
検出した１枚の干渉縞パターンから多波長干渉縞パ
ターンの複素振幅分布を得ることができた。この多
波長に対する複素振幅分布から測定対象の断層画像
が得られた。本画像検出の原理と有用性を実験で確
認した。
上海光学精密機械研究所
＊
（論文）
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レーザ光ビームの平行度を定量的に検出する方法
を提案した。本方法では，タルボット干渉法により
被検レーザ光から干渉縞パターンを形成し、この干
渉縞パターンの位相分布を時間位相変調干渉法で測
定した。レーザ光が完全な平行ビームであれば位相
分布の空間的な傾きが零となることから、焦点距離
2
5
0
mmのコリメータレンズの位置を決定した。その
結果、約６μmのコリメータレンズの位置設定精度
が得られた。
デヴィ・アヒルヤ大学（インド）
＊
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（論文）
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干渉計の光源の波長を一定間隔で走査し，複数の
光波長について検出面上の光場の複素振幅を検出し
た。この光場を測定物体面付近に逆伝搬させた。こ
の逆伝搬光場をすべての光波長について加え合わせ
ることによって，厚さ100
μm程度のビニールシート
の表面および裏面の位置を数 nm 以下の測定誤差
で求めることができた。
（国際会議）
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.
本研究では，精密レーザ干渉計用光源として必要
な能力を持つ発振周波数が安定化されたレーザダイ
オード（LD）の開発を，注入電流に微小変調を加え
る直接変調方式を用いて行っている。そして周波数
安定度向上のために，外部周波数基準であるRb
吸収
線の飽和吸収分光信号を用いてより大きな制御信号
を得ている。今回，制御信号を更に大きなものにす
るために，光学系の設定温度を高くするなどの工夫
を加え，より大きな制御信号を用いた安定化実験を
進めた。また，温度制御のためのセンサー位置の最
適化やセンサーそのものに検討を加え，安定度の改
善の実験を行い報告している。
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（2008
）
.
外部共振器型半導体レーザ（ECDL）は，半導体
レーザの発振周波数幅を狭窄化すると共にその周波
数安定度が向上することが期待できるが，LFFと呼
ばれる光出力変動が生じることがある。そこで LFF
を抑制するため，外部に設置する鏡などの位置を精
密に制御する必要がある。本研究では，LFFを回避
できるもう１つの方法である「外部反射器を２つ用
いるダブル光フィードバック法」を採用した。また，
レーザとしてこれまでから用いてきた端面発光型半
導体レーザの他に，周波数安定度の改善が期待でき
る面発光型半導体レーザ（VCSEL）を用いて実験を
行った。
国立天文台水沢VERA観測所
（国際会議）
＊
― 7
2―
国立天文台
＊
（国際会議）
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ON SYSTEMS BETWEEN
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DERATI
ON ABOUT "BEFORE AND
AFTER GRADUATI
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.
本研究では，地球重力場の変動を観測するために
検討されている「同じ軌道上にある双子人工衛星間
我々は，過去14
年間のドイツ・マグデブルグ大学
の相対速度を精密に測定できる干渉計の実現」に必
の工学系学部との交流を通じてドイツと日本の大学
る。LD の発振周波数安定化を行う際に用いる外部
における工学教育の相違について学んできた。ドイ
ツと日本の大学における工学教育の相違は，特に目
標の設定において大きく，日本の大学がスペシャリ
要なダイオードレーザ（LD）光源の開発を行ってい
周波数基準として，ここでは Rb吸収線の飽和吸収
分光法を用いた安定化の手法を採用し，その制御系
ストの養成を目標としているのに対し，ドイツの大
を最適なものにすると共に，実験系の温度制御を改
学ではジェネラリストの養成を目指している。そこ
善し，２つのミラーまたは回折格子を用いたダブル
でここでは，双方の利点を取り入れた新たな工学教
光フィードバック法を導入し，安定度の改善を行い
育の目標設定の必要性について論じている。
報告している。
ドイツ・マグデブルグ大学
（国際会議）
国立天文台
（国際会議）
＊
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外部共振器型半導体レーザ光源において，波長分
散されたレーザ光を超音波偏向器によって偏向する
新しい波長選択手法を提案し，その特性を明らかに
した。光源として中心発振波長6
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の超音波偏向器を組み合わせ，実験を行った
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mの
静的波長走査を実現した。また，光源に無反射コー
ティングを施した半導体レーザを用いることで，さ
らに波長走査範囲を拡大できる見通しを得た。
（国際会議）
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（2008
）
.
半導体レーザに温度と電流の制御を同時に施し，
ある特定の動作点で駆動すると，２つの波長を同時
に発振させることができる。しかし，温度と電流を
長時間精密にコントロールしておくことは難しく，
安定した発振を長時間維持することは困難であっ
た。これに対し本研究では，フィードバックによっ
て２波長同時発振を長期にわたり安定に実現するシ
ステムを提案した。発振波長635nmの半導体レーザ
を用いた実験においては，２つの波長の出力比を100
分間にわたり同じレベルに保持できることを示し
た。
（国際会議）
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水の減圧冷却による冷房装置の開発研究について
の報告である。水の減圧冷却を利用した3
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スの大型装置は実用されているが，数kW程度の家
庭用冷房装置に対する装置はない。基礎特性の測定
として，
エアコン室内機を用いた冷房試験において，
室温約2
9
℃に対し，約2
2
℃の冷風を得ることができ
た。また，大量の水蒸気を排気可能な真空ポンプを
開発した。車のエンジンを改修したピストンタイプ
の真空ポンプでモータ駆動により真空ポンプを構成
した。クランクシャフトの回転数4
0
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pmで，排気速
度約2
0
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，到達圧力約１kPa
を得た。ノンフロ
ン冷房技術の基礎資料を示した。
（論文）
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機能的階層符号化法と水位検出法を提案してい
ウェーブレット変換を用いた干渉縞解析手法につ
る。提案システムは，河川監視映像への適用を目的
いて，これまでの研究成果を総括して講演した。フー
としている。提案する機能的階層符号化では，映像
リエ変換法，ウェーブレット周波数解析法，ウェー
信号を三つの階層に分けて符号化をする。第一階層
ブレット位相解析法といった３種類の解析手法の原
は水位検出に有効な情報を，第二階層にはサムネイ
理を解説し，種々のパラメータについて解析精度を
ル映像の復号に有効な情報を，第三階層では高解像
比較した。また，実験により，ウェーブレット位相
度の映像復号も可能とする残りの情報を符号化す
解析法の有用性を明らかにした。
る。実験結果により，水位検出のために優先的に伝
（国際会議・招待講演）
送すべき信号帯域を明らかにし，検出性能と符号化
性能の両面から提案法の有効性を確認している。
（論文）
長岡技術科学大学
＊
― 7
4―
（情報工学科）
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（2007
）
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代数的局所コホモロジー類の概念と D-加群の
理論に基づく事で，一変数有理関数に関する諸計算
を効率的に行うアルゴリズムを導出することが出来
る。本論文では,これらのアルゴリズムをパッケー
ジ化し,数式処理システム Ri
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rに実装した。実
装したアルゴリズムは,有理関数の部分分数分解，
有理関数が定める代数的局所コホモロジー類のネ
ター作用素表示,有理関数の極におけるローラン展
開の主要部，有理関数の極における留数値，剰余体
における逆冪，多項式に対する剰余公式,定数係数
線形微分方程式にたいするコーシー問題の基本解と
特殊解等を計算するものであり，いずれも極めて効
率的である。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
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この論文は円偏波相関係数の利用方法の一例を述
べたものである。円偏波相関係数は回転不変の性質
があるため，どのような見込み角で観測しても普遍
性がある。そこで X バンドの高分解能偏波合成開
口レーダによって取得された散乱行列を使って，植
生領域の特徴を調べ，その逆数を取ることによって
森林の抽出が良好に行えることを示した。また，従
来できなかった飛行パスに対して傾いている市街地
の検出も効率的に行えることを示した。さらに，円
偏波相関係数と全電力を使うことによって，地表
ターゲットの分類が可能になることを示した。
（論文）
清華大学
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孤立特異点を持つ超曲面に対し局所環におけるヤ
コビイデアルを用いることで,特異点に台を持つよ
うな代数的局所コホモロジー類を付随させることが
出来る。このように定義される代数的局所コホモロ
ジー類は，与えられた超曲面のもつ幾何学的諸性質
を反映する重要な概念である。本論文では，Ra
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超曲面に付随した代数的局所コホモロジー類を考
え,計算代数解析の手法を用いることで,これらの
代数的局所コホモロジー類が定めるホロノミー D加群の構造を決定した。
イリノイ大学
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（論文）
近畿大学理工学部
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この論文は漏洩同軸ケーブルを使って２次元面で
少数の偏波データセットでターゲットの散乱メカ
ターゲットの位置を推定する手法を提案し，実証し
ニズムを導出するコヒーレント分解法を考案した。
たものである。通常，漏洩同軸ケーブルは通信に使
コヒーレンシー行列を４つの代表的散乱メカニズム
用されているが，２本のケーブルを送信と受信アン
テナとして使い，ケーブル間にいる散乱物体をいな
い場合と比較することによって検出するものであ
る。分解能を向上させるために，Mus
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c法を使い，
に分け，研究室で作成した偏波合成開口 FMCW
レーダシステムを用い，そのデータをコヒーレント
分解した。その結果，十分に散乱メカニズムを抽出
できる分解法であることが分かった。
（論文）
２次元的にターゲットの位置を把握することができ
た。
（論文）
三菱電機
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航空機搭載の偏波合成開口レーダ（Pi
SAR）によ
り観測された山古志地域の天然ダムの散乱電力分解
この論文は，偏波画像における従来の４成分散乱
結果を調べた。表面散乱，２回反射散乱，体積散乱，
モデル分解法の欠点を修正し，どのような場合にも
へリックス散乱の４つの散乱メカニズムを用いて，
対応できる分解方法とそのアルゴリズムを提案した
水量の変動が表面散乱の変動によって効率的に抽出
ものである。それを用いて季節ごとの湿地帯の散乱
できることを示した。
メカニズムを求めた。その結果，湿地帯の植生の生
育状況などを偏波レーダで明瞭に確認することがで
きた。
（論文）
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ny,2008
湿地帯の観測で，植生と水面から引き起こされる
２回反射成分を FDTD 法による計算によって解析
し，佐潟における偏波データと比較した。Xバンド
とLバンドの周波数特性の違いや，散乱メカニズム
の違いを詳細に検討した結果，高い周波数ほど２回
反射成分が現れることを示した。
（国際会議）
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少ない偏波データセットでターゲットの散乱メカ
ニズムを導出するコヒーレント分解法を考案した。
研究室で作成した偏波合成開口 FMCW レーダシ
ステムを用い，
そのデータをコヒーレント分解した。
その結果，十分に散乱メカニズムを抽出できる分解
法であることが分かった。
（国際会議）
イリノイ大学
＊
教育学部
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航空機搭載の偏波合成開口レーダ（Pi
SAR）によ
り観測された佐潟領域のレーダ画像について季節に
よる変動を調べた。Lba
nd,Xba
ndと周波数による
散乱の違い，表面散乱，２回反射，体積散乱，へ
リックス散乱に分解することにより，葦の生育状況
などが明瞭に識別できた。
教育学部
＊
イリノイ大学
＊＊
（国際会議）
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日に打ち上げられた陸域観測衛星
ALOSの偏波合成開口レーダ PALSAR で取得され
た散乱行列を使い，火山（伊豆大島）の散乱メカニ
ズムを分解した。その結果，火山灰で覆われている
場所では表面散乱が著しく，他の植生領域と明確に
区別できることが判明した。エントロピー法でも散
乱メカニズム分解法でも同様の結論を導くことがで
き，偏波データの有効利用に視することができた。
（国際会議）
防災科学研究所
＊
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湿地帯の偏波散乱メカニズムを季節の変化に応じ
て調べた。航空機搭載レーダと衛星搭載レーダによ
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最近の偏波合成開口レーダと干渉レーダによる観
測結果を述べた。また，Pi
SAR により観測された
る比較も行った。その結果，高分解能な航空機レー
佐潟領域の季節変動を調べ，渡り鳥生息地などラム
ダでは植生からの詳細な散乱メカニズムが抽出でき
サール条約に登録されている湿地帯の環境計測が人
るが，衛星レーダでは分解能が低いため，十分では
類にとっても重要な意味をもつこと述べた。
ないことが判明した。
（国際会議）
（国際会議）
教育学部
イリノイ大学
＊
＊
イリノイ大学
＊＊
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レーダ信号処理分野では，マルチステージウィ
人工物体の偏波散乱を取り扱うとき，電波の入射
ナーフィルタ（MWF）は少ないサンプルサポート数
方向が重要なパラメータとなる。直方体のビルのモ
デルについてアスペクト角を０°
から90
°
まで変化さ
においてフルランクのウィナーフィルタと同様に出
ほぼ２回反射成分，それ以上では表面散乱や体積散
せて，散乱メカニズムを計算した結果，015
°
までは
いる。しかしながら，その MWFの性能を十分に発
揮するためには，適切なステージ数で処理を打ち切
力 SI
NR 特性を実現するフィルタとして知られて
乱成分などランダムな成分となることが分かった。
る必要があり，そのためのステージ数を推定するこ
また，地面の凹凸や傾きによって表面散乱成分が主
とが課題であった。ここでは，MWF処理過程にお
体になる結果も得られた。
ける算出パラメータの一つに着目し，その相互相関
教育学部
＊
（国際会議）
係数を用いることにより，容易に処理終了ステージ
数の推定，すなわち最適ステージ数の推定が可能と
なることを明らかにしている。
＊
珂東芝
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（論文）
複数給電型パラサイトアレーを用いた適
応指向性制御方式
森下雅透・山田寛喜・Su
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＊＊
太郎丸真 ・大平 孝 ・山口芳雄
独立成分分析を利用した不等間隔リニア
アレーのためのブラインドアレー校正手
法
島田裕平・山田寛喜・山口芳雄
電 子 情 報 通 信 学 会 和 文 論 文 誌B,Vol
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年９月。
本論文では，素子の一部をハードウェア構成の容
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年９月。
アレーアンテナを用いた高分解能到来方向推定法
易な素子とした複数給電型パラサイトアレー（Mu
-
として，相関行列の固有値展開に基づく MUSI
C法
は複数の給電素子とハードウェア構成の容易な可変
アンテナにおいて，高い波源分解能特性を実現する
リアクタを装荷したパラサイト素子から構成される
アンテナである。従って同型の DBFアレーと比べ
ためには，アレーの素子間相互結合の校正が不可欠
て RF回路や A/
D 変換器の少ない構造のため小型
となる。本論文では，実際のアレー環境で素子間相
化・低消費電力化することができる。ここでは更に，
知の複数の到来波からなる観測データを用いたア
パラサイト素子におけるリアクタンス値の最適化に
は最急勾配法，給電素子における最適化には RLS
レー校正手法を提案する。本提案手法は不等間隔ア
アルゴリズムを適用した場合の適応指向性制御能力
案手法では独立成分分析を用いることで観測データ
を明らかにしている。
を各到来波成分毎に分離し，これらの分離信号を校
PAR）アンテナを提案している。 MuPAR アンテナ
ATR 波動工学研究所
＊
豊橋技術科学大学
＊＊
（論文）
などの応用が活発に研究されている。実際のアレー
互結合の校正を行うことを目標とし，到来方向が未
レーなどの任意のアレー形状に適用可能である。提
正用参照データとし，反復計算によりアレー校正行
列を推定している。本論文では，シミュレーション
と実験によってその有効性を検証している。
（論文）
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この報告では，POLSAR（ポーラリメトリ合成開
口レーダ画像）データ解析手法として用いられてい
る散乱モデル分解手法を Pol
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nSAR（ポーラリメト
リックインターフェロメトリ合成開口レーダ）画像
解析へと拡張するコンセプトを提案している。具体
的には，従来法では推定が不可能なため一様分布モ
デルを仮定している体積散乱成分（森林等からの散
乱に対応）の共分散行列の推定が，インターフェロ
メトリデータ，すなわち僅かに観測位置の異なる２
データの組み合わせから推定可能となることを示し
た。さらに，この推定結果を用いることにより，他
の成分（１回反射，２回反射）の推定精度向上を図
ることが可能となることを明らかにした。
（国際会議）
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移動プラットフォームにおけるターゲット検出用
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レー素子数，パルス数に応じた共分散行列の算出が
必要となる。ターゲットの検出においては，対象と
するレンジセル周辺のセルに含まれるデータから共
分散行列が推定される。しかしながら，この推定に
は一般に負荷の重い計算が必要となり，実時間処理
が困難となる。本稿では，事前に個々のレンジセル
の共分散行列の計算を行いメモリに蓄積し，ター
ゲット推定時に用いられる共分散行列を移動窓方式
で算出する推定手法を提案している。提案手法に必
要なメモリ容量は従来法に比べ増加するが，非常に
高速な共分散行列推定が可能となることを明らかに
している。
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この報告では，先に提案した Pol
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リメトリックインターフェロメトリ合成開口レー
ダ）画像解析における散乱モデル分解法の有効性の
検証として，NASA の SI
RC/
XSAR データを用い，
定量的な解析を行った結果を報告している。その結
果，単一観測点のみのデータによる POLSAR 画像
解析における従来の散乱モデル分解法では，推定結
果として負の成分電力値をもたらす領域において
も，提案手法は正の成分電力という推定結果をもた
らし，物理的に整合する推定結果となることを示し
た。
（国際会議）
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アレーアンテナを用いた高分解能到来方向推定
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は，電波伝搬構造の詳細な把握や，無線通信システ
ムの端末の位置推定手法など，多数の分野において
用いられている。しかし，実際の環境では，素子間
相互結合やアレー素子の位置誤差などが生じるた
め，到来方向推定性能は著しく劣化する。高分解能
な推定を実現するには，誤差要因の影響を取り除く
ための校正を施す必要がある。この論文では，実際
のアレーアンテナに，本来存在しない素子を付加し
て仮想的にアレー素子数を増加させる仮想アレーの
概念を用いた校正法を提案している。更に提案手法
の効果を，計算機シミュレーションにより比較し有
効性を明らかにした。
（国際会議）
仮想現実空間による映画制作のロケー
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山本 遼＊・遠藤大輔＊＊・菅原彩子＊＊＊
山本正信＊＊＊＊
映像情報メディア学会誌，Vol
.
62,No.
6,pp.
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08
映画の制作においてロケーションハンティング
は，作品の出来栄えを左右する重要な作業である。
本論文では，ロケ地の３次元モデルを構成し，仮想
環境の中で仮想俳優を演技させ，ロケ地の評価を
行っている。ロケ地の画像を，位置・方位センサ付
のディジタルカメラで撮影し，多視点画像からロケ
地の構造を復元している。
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（論文）
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＊
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新潟大学自然科学研究科
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新潟大学工学部
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（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科博士前期課程
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することによってスケジュールを調整する新たなス
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科博士前期課程
＊
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2―
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科博士後期課程
＊
多 値 議 論 の 論 理 の ソ ー シ ャ ル ウ ェ ブ:
SNS,Wi
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aへの応用
栗原秀輔＊・瀬野
瑛＊・澤村
一
コンピュータソフトウェア，Vol
.25,No.4,日本フ
トウェア科学会，岩波，pp.5259,2008
多値議論の論理は不確実な知識を基に不確実な問
題に対して議論を可能とする。本論文では，LMA
のソーシャルウェデ:SNS,Wi
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aへの応用を述
べる。これらは,
現在および未来の情報社会に最も影
響を与えるであろうソーシャルウェブアプリケー
ションだと言われている。SNSについては,mi
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マイミクシィへの登録承認を LMA をもとに判断
するエージェントを提案する。Wi
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aについて
は，Wi
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aの削除問題に着目，LMA をもとにそ
の問題の原因となった記事を削除するべきか否かと
いう問題について議論，削除依頼による議論の分析
を行うエージェントを提案する。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科博士前期課程
＊
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新潟大学大学院自然科学研究科博士後期課程
＊
― 8
6―
（国際会議）
新潟大学大学院自然科学研究科博士後期課程
＊
記号から映像への議論メタモルフォシス
の試み
成田智一＊・澤村
一
合同エージェントワークショップ＆シンポジウム
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ページ
情報の映像化は，人の感覚器官を通した情報の敏
活な獲得と理解を助ける有効な方法である。本 論文
では形式的議論システムの全く新しい展開として，
エージェントによる議論を映像化する方法を与え
る。これは議論の論理 LMA の対話的証明論によっ
て生成された論理式のままの簡素な議論シナリオか
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移動マルチホップネットワークにおいて，送信元
端末 Sに宛先端末 D へのメッセージ M の送信要
求が発生した瞬間に SD 間にマルチホップ経路が
存在しない場合がある。本論文では，このような場
合に Sから D へ M を届けるための端末が移動す
ら，エージェントの動作や感情を取り入れ，自然言
ることを利用した３つの方法を考えている。方法１
語で書かれた議論シナリオへの変換を経て，議論の
は移動によるトポロジー変化を利用しマルチホップ
映像化を図るもので，議論メタモルフォシスへの試
方法２は移動端末に M を運ばせることにより M
みである。本論文では，議論の映像化の基盤となる
議論シナリオの変換方法について特に述べる。この
ような研究を通して，電子シナリオライター，動画
コンテンツの自動生成といった道への新しいアプ
ローチが開かれる。
（シンポジウム）
新潟大学大学院自然科学研究科博士前期課程
＊
経路が現れるまで待ってから M を D に送信する。
を D に届ける。方法３は方法１と方法２を組合せ
て待ち時間を最小にする方法である。Sに M の送
信要求が発生してから D が M の受信を開始する
までの平均待ち時間を連結性の新しい指標として考
え，方法１〜３を用いた場合の平均待ち時間を比較
評価した。１次元移動マルチホップネットワークを
考え，方法１の平均待ち時間の理論推定法を提案し
その有効性を示した。また，方法２の平均待ち時間
の理論解析，方法３の平均待ち時間の下界の理論計
算を行った。これらの解析結果とシミュレーション
結果を用いて方法１〜３を比較することにより，方
法１〜３の平均待ち時間の関係を示し，端末の移動
が平均待ち時間に与える影響を明らかにした。
（論文）
中央大学
＊
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7―
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8,pp.
25332544,Aug.2008.
マルチホップ無線ネットワークにおいて，送信元
端末から宛先端末への経路の選び方によって通信品
質は異なる。本論文では，端末が直線状にランダム
に分布するネットワークを考え，経路選択手法の通
信品質を解析した。通信品質の評価指標として，ETX
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干渉波の位相回転を補償する APC 回路を搭載し
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）を用いた。リンク ETX
た干渉キャンセラについて提案を行った。提案した
までの送信端末の平均送信回数で定義される。経路
善できる。本論文では，FWA システムにおいて発
は，そのリンクを用いてパケットの受信に成功する
ETX は，その経路に含まれるすべてのリンクの
ETX の和で定義される。まず，最長経路ルーチング
と最短経路ルーチングの平均リンク長，平均ホップ
数，平均経路 ETX の理論解析を行い，次に経路
ETX を最小にする最適経路ルーチングの近似モデ
ルを提案し，このモデルにおける平均リンク長，平
均ホップ数，平均経路 ETX の理論解析を行い，そ
の結果を用いて最適経路ルーチングの特性をうまく
近似できることを明らかにした。これらの解析結果
を用いて上記の３つのルーチング手法の経路 ETX
の違いを明らかにした。
APC 回路は干渉波の位相回転を推定し，この位相回
転を補償することが可能であり，本 APC 回路を搭
載した干渉キャンセラにより BER 特性を大きく改
生する同一チャネル干渉波に対し，最尤系列推定
（MLSE）にもとづく干渉キャンセラを提案した。
MLSE において生成される信号レプリカの精度が
劣化すると，BER 特性が劣化する。本 APC 回路は，
簡易な推定アルゴリズムにより動作し，干渉波の位
相回転および周波数オフセットに対し，効果的な補
償が可能である。計算機シミュレーションにより，
提案する干渉キャンセラが BER 特性を大きく改善
できることを示した。
（論文）
中央大学
NTT東日本
NTT未来ねっと研究所
＊
＊＊
＊＊＊
― 8
8―
（国際会議）
NTTアクセスサービスシステム研究所
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フローティングカーシステムにおいては，実際に
測定されたリンク旅行時間をもとにリンク旅行時間
マルチホップ無線ネットワークにおいて，送信元
の推定値を求め，これを用いて経路制御を行うこと
端末と宛先端末との間には一般に複数の経路の候補
により，ナビゲーションの精度を高めることができ
があり，その中からどの経路を選択するかにより通
る。リンク旅行時間の推定値の精度を高めるために
信品質は異なる。本論文では，通信品質の評価指標
は，推定値を求めるために必要なデータ数を明らか
として ETX
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）を用いて，
格子状に端末が並んでいるネットワークにおける最
も高い通信品質を持つ経路，つまり ETX を最小化
する経路の特徴を明らかにし，その結果を用いて
ETX を理論計算するための手法を示した。
中央大学
て，リンク旅行時間の推定に必要な最小限のデータ
数についての詳細な評価は行われていなかった。本
論文では，実際に運用されているシステムにおいて
リンク旅行時間を推定するために必要なデータの数
（国際会議）
＊
にする必要がある。しかし，実際のシステムにおい
を評価し，様々な実データから必要なデータ数の特
性を明らかにした。
本田技研工業株式会社
＊
― 8
9―
（国際会議）
（福祉人間工学科）
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ガラス基板光導波型圧力センサにおける位相感度
ガラスダイヤフラムと単一モード導波路からなる
とダイヤフラム厚の関係について実験的考察を行っ
光導波型圧力センサにおいて，位相感度がダイヤフ
た。本センサは感圧部のダイヤフラムとダイヤフラ
ラム辺長の３乗に比例することが理論的に分かって
ム上を通る光導波路からなる。理論結果から，位相
いる。また，高い感度を得るために，ダイヤフラム
感度はダイヤフラム厚の２乗に反比例することが分
を正方形とするのが適当であることも分かってい
かっている。本研究では，ダイヤフラムの大きさを
る。本研究では，ダイヤフラムサイズの異なる７種
1
0
mm×10mmとし，ダイヤフラム厚0.
30，0.
22，0.
20，
類のセンサを試作し，実験的に位相感度とダイヤフ
0
.
1
5mmの４種類のセンサを試作した。導波路がダイ
ラム辺比・辺長の関係について考察した。得られた
ヤフラム中央に位置するときの位相感度を測定した
位相感度の実験値はほぼ理論値と一致し，理論予測
結果，それぞれ27，52，59，105
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kPaとなり，
理論値と一致する結果が得られた。
を支持する結果となった。
（論文）
（論文）
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シリコン基板光導波型マイクロホンの実現可能性
について考察した。マイクロホンはダイヤフラムと
その上を通る単一モード導波路からなり，本研究で
はダイヤフラムサイズ1
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mm×1
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クロホンを試作した。周波数１k
Hzの音波を印加し
たところ，最小検出可能音圧は8
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とが分かった。
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（国際会議）
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（2008
）
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シリコン基板光導波型マイクロホンの最小検出可
能音圧とダイヤフラムの共振周波数について実験的
考察を行った。本研究では，ダイヤフラムサイズ
1
0
mm×10
mm×40
μm のマイクロホンを試作した。周
波数１kHzの音波を印加したところ，最小検出可能
音圧は 80dBSPL であることが分かった。また，音
圧 100dBSPL で周波数範囲１kHz
～14
kHzの単一
周波数の音波を試作マイクロホンに印加し，周波数
特性を調べたところ，１次共振周波数が 5.
3
kHzで
あることが分かった。
（国際会議）
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広帯域にわたって不規則に運動する移動体上で
ジャイロ等を使わずにすむ簡易な方法として，電磁
クラッチ・ブレーキを振り子軸と同心状に組込むア
クティブ制振法を提案した。すなわち，高剛性の腕
で構成される振り子の運動に着目し，自然発生的な
振動を抑制して重力方向の真値を安定に計測可能に
するセンサの構成と利用法について検討する。
また，
振り子の挙動を解析し，開発した電磁素子を組込む
センサシステムの構成を述べる。さらに，クラッチ
ブレーキに印加する信号の波形や周波数，強度の違
いがセンサの計測性能に及ぼす影響を調べ，制振効
果を大にする重力方向センサの設計に重要な指針を
明らかにする。
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（2008
）
.
ダイヤフラムを音圧感知部としたガラス基板光導
波型マイクロホンにおいて，ダイヤフラムの共振周
波数は周波数帯域を決めるため重要である。共振周
波数はダイヤフラム厚に比例することが理論的に知
られている。本研究では，ダイヤフラムの大きさを
2
0
mm×20
mm と し，ダ イ ヤ フ ラ ム 厚 0.
15
mm と
0
.
3
0
mmのマイクロホンを試作し，共振周波数を調べ
た。その結果，共振周波数はそれぞれ3.
6
kHz
，5.
7
kHz
であった。0
.
30
mm 厚のものは，ダイヤフラムの接
着不良が原因で，理論値より 1.
2
kHzほど低い値と
なった。
（国際会議）
― 9
1―
（論文）
ダイナミクスの拡張にもとづいた2自由
度平面フレキシブルマニピュレータの手
先位置制御
清水年美・佐々木実＊・岡田徳次
計測自動制御学会論文集，44巻５号，pp.
389395，
2
0
08.
回転関節のみで構成される２自由度平面フレキシ
ブルマニピュレータの手先位置を目標位置に収束さ
せる制御則を無限自由度モデルから直接導出した。
フレキシブルマニピュレータの各リンクは，ケルビ
ン・ボイット型の減衰を有する一様なオイラー・ベ
ルヌーイ梁であると仮定してモデル化した。常微分
方程式と編微分方程式で記述される運動方程式と境
界条件はハミルトンの原理により求める。得られた
動力学モデルに対してポテンシャルエネルギの整形
とダイナミクスの拡張を行って手先位置制御則を導
出する。その結果、手先位置とリンクの先端撓みを
フィードバックするコントローラが得られる。この
コントローラが手先の局所漸近安定化に有効なこと
を証明した。
（論文）
岐阜大学工学部人間情報システム工学科
＊
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ロボットの前後移動の途中で歩行から走行へ，あ
るいは走行から歩行へ滑らかに切換える制御につい
て明らかにした。とくに，進行方向にある膝関節が
股関節から先行するか後行するかの違いによって歩
容 が 変 わ る こ と の 重 要 さ を 指 摘 し，膝 先 行 歩 容
（KAG）と膝後行歩容（KBG）を定義し，この歩容
概念を用いて切換え制御のアルゴリズムを説明し
た。動作のシミュレーションから股関節回転を常時
同方向に，ロボット本体を後戻りさせないように，
あるいはエネルギの使用効率を向上させる，のいず
れを重視するかによって適切な制御アルゴリズムが
独自に定まることを明らかにした。後半では，研究
室のロボット PEOPLER を計算機制御してロール、
ヨー，ピッチ，等の振動を発生させない切換えが実
現することを確認し、提案したアルゴリズムが有効
に機能することを実証した。
（国際会議）
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脚型車輪型に兼用可能なロボットを登り坂・下り
坂の途中で一方から他方に移動方式を切換えて連続
走行させるために必要な股関節と膝関節間の協調制
御について明らかにした。とくに，立ち上がり前の
走行中準備と屈み後の走行中適応の時期にこの制御
が重要であることをシミュレーションと実験の両面
から実証した。
― 9
2―
（国際会議）
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表面筋電図と膝関節角度か らみたス
キー運動時の筋疲労がパフォーマンスに
与える影響の評価
阿久津俊彦・木竜
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，2008.
遊星膝関節機構の４脚ロボット，PEOPLER の移
徹・牛山幸彦・村山敏夫
計測自動制御学会論文集，Vo
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スキー運動における表面筋電図と膝関節角度から
動軌跡を推定するために開発した C++言語による
筋疲労評価とパフォーマンスの評価を行った。
また，
移動シミュレータについて報告した。これは，前後
屋内においてスクワット実験を行い，個人毎の筋活
左右の合計４つの脚先着地点に作用する荷重と摩擦
動の特徴を把握し，スキー運動との関連性について
係数を変数として所定の脚制御則によって移動する
検討した。その結果，スキーの技術レベルにおける
さいの移動軌跡を計算し可視化する。指定される軌
筋疲労の特徴とパフォーマンスについて評価するこ
道に沿わせる操舵制御への応用を目的とする。
とができた。
（論文）
（国際会議）
神経工学的制御を目指したウェアラブル
運動機能計測・制御ユニットの開発
山下一樹・木竜
徹
電 子 情 報 通 信 学 会 論 文 誌（D）
,Vol
.J
91D,No.
4,
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.
11501157,2008
ウェアラブルユニットによって，様々な健康増進
機器のペダル負荷やアシストをオンサイトで制御す
ることを目指した。開発したウェアラブルユニット
を用いて自転車エルゴメータの負荷制御と電動ハイ
ブリッド自転車のアシスト制御を試みた。その結果，
運動環境や機器の種類に制限されることなく，健康
増進機器の神経工学的アシスト制御の可能性がみえ
た。
（論文）
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自己運動感や手ぶれなどの映像は生体に悪影響を
与えることがある。心拍，血圧，呼吸の変動から生
体に与える影響を自律神経系活動の観点から推定
し，映像酔いでの自律神経活動の特徴的な変化と映
像の動きベクトルとの関係を明 らかにした。
その結
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.
5
Hzの周波数帯域に0.
5以上の規格化パ
ワーを持つ特定の時間周波数構造からなる映像の動
きベクトルが生体に影響を与えている可能性が示唆
された。
医歯学総合研究科
＊
埼玉医科大学
＊＊
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（国際会議）
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電動ハイブリッド自転車にて，パワーアシストの
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比率を変えた際の生体へ与える効果について調べ
スキー運動の技術と筋疲労との関係をさぐるた
た。約50名の被験者に対して，２通りのコースで調
め，携帯型の生体信号計測ユニットによって筋活動
べた結果，アシスト比を高くすることで自律神経系
と膝関節角度の変化を計測し，ターン毎に切り出し
評価指標は明らかに効果を示した。しかし，登坂中
た区間毎に運動機能の変化を解析した。また，筋疲
の筋活動パターンで筋疲労を分類した結果，半数近
労に対する対応を探るため同じ被験者にてスクワッ
くのトライアルで筋疲労がみられ，アシストによる
ト運動時の変化を解析して比較した。その結果，上
効果はむしろケイダンスの安定性に関与していた。
級者では筋疲労が発生したとしても，安定した筋活
（国際会議）
動パターンを示したが，中級者では筋疲労につれて
筋活動パターンを変える傾向が見られた。
（国際会議）
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自転車エルゴメーター運動を用いて、負荷を漸増
漸減させた際の負荷に対する心拍応答を調べた。そ
の結果，負荷‐心拍応答の関係が負荷の漸増時と漸
減時の間で異なり，漸減時に負荷は減少したが、心
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免荷式ロボット型歩行訓練装置 Lo
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拍数及び負荷と心拍の間の相関係数はどの被験者に
が注目されている。そこで，下肢装具のアシスト量
おいても減少しなかった。また，すべての被験者で
RR 間隔時系列から推定される自律神経活動の指
の変化が被験者に与える影響について調べた。健常
標とボルグの主観的運動強度の評価は，顕著に負荷
定して行い，
歩行中の表面筋電図および股関節角度，
ピーク後で減少した。このことから，負荷の減少す
下肢装具に加わったトルクを計測した。その結果，
る段階では自律神経活動の指標とボルグの主観的運
アシスト量の減少に伴った筋活動量の増加がみられ
動強度の間に密接な関係があると考えられた。
た。また，歩行実験後に被験者の筋活動をオンサイ
（国際会議）
者を対象とした歩行実験を２種類のアシスト量を設
トで評価可能な筋活動評価インタフェースを開発し
た。
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（国際会議）
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佐々木俊行・林 豊彦・中村康雄・大森
渡辺 聡＊＊・佐藤 卓＊＊＊・古賀良生＊＊＊
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日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vo
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映像酔いの評価には時間スケールの短い生理指標
を使う方法と時間スケールの長い主観的方法があ
る。ここでは，自律神経系評価指標の特徴を用いて，
何らかの意識を引き起こした区間とそのきっかけの
時刻を特定し，その情報を主観的評価と統合する事
で，互いの方法の欠点を補う方法を提案した。2
7名
の被験者に対して方法を検証した。
関節鏡ナビゲーション手術システムにお
ける骨モデルの鏡視画像への重ね合わせ
精度評価
（国際会議）
医歯学総合研究科
＊
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.
本論文は膝関節の関節鏡手術をナビゲーションす
るシステムについて述べたものである。従来のシス
テムでは，３次元モデルに記録した術前計画を完全
には手術に反映できなかったが，本システムでは鏡
視画像に直接的に３次元モデルを重ね合わせること
により完全に反映することができる。実験の結果，
許容される制度でナビゲーションできることが明ら
かとなった。
（論文）
新潟大学・超域研究機構
＊
新潟大学・医学部
＊＊
新潟こばり病院
＊＊＊
大腿骨MRモデルにおける再現性の高い
解剖学的座標系の構築
逆動力学解析法を用いた片麻痺患者の上
肢運動機能評価システム
石谷周一・佐々木俊行・織田広司・林
中村康雄・渡辺 聡＊・佐藤 卓＊＊
大森 豪＊＊＊・古賀良生＊＊
佐藤成登志＊・林
豊彦
日本臨床バイオメカニクス学会誌，Vol
.
29
，pp.
409-
4
1
4
，2008
本論文は下肢アラインメント解析や人工関節手術
などに用いる「大腿骨の解剖学的座標系」について
述べたものである。MR 装置で撮像したデータから
作成した大腿顆部の骨モデル（サーフェスモデル）
を用い，その形状だけから決まる再現性の高い座標
系を提案した。実験の結果，得られた座標系は従来
の座標系に近く，かつ再現性も高かった。 （論文）
新潟こばり病院
＊
豊彦・中村康雄
バイオメカニズム学会誌，Vo
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本論文は，CCDカメラと３軸力覚センサを用い
て，上肢の運動機能を運動学的・動力学的に解析す
るシステムの開発とその臨床応用について述べたも
のである。被験者のタスクは一定トルクのヒンジレ
バーを前方に倒す運動である。その運動中の手首・
肘・肩関節における関節角度およびモーメントを算
出することができる。片麻痺患者と健常者のデータ
を比較することによって，片麻痺患者の特徴を明ら
かにすることができた。
新潟医療福祉大学
＊
新潟大学・医学部
＊＊
新潟大学・超域研究機構
＊＊＊
― 9
5―
（論文）
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52,No.
4,pp.
529536,
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08.
本論文は，顎の CT 画像と運動測定データを同じ
座標系で解析することができる座標系設定法につい
て述べたものである。CT 撮像できる点マーカを上
顎皮膚面上に３個設定し，その位置を CT 画像上お
よび運動測定時に３次元測定する。それを共通デー
タとして，CT 座標系と運動測定座標系の関係を求
める方法を提案した。実験の結果，許容できる精度
で両座標系間の位置・姿勢の関係を求めることがで
きた。
新潟大学・歯学部
＊
（論文）
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本論文は，音声出力型コミュニケーションエイド
（VOCA）を用いた，発達障害者のコミュニケーショ
ン支援について述べたものである。独自に開発した
汎用 VOCA を用いて３人の中学生，１人の幼稚園
児のコミュニケーション支援を行った。その結果，
開発した VOCA は，多様な障害に対して柔軟にカ
スタマイズでき，かつ長期的な使用によってコミュ
ニケーション能力ないし言語能力を向上できること
が明らかになった。
（国際学会）
新潟県はまぐみ小児療育センター
＊
新潟大学・教育学部附属特別支援学校
＊＊
明倫短期大学附属歯科診療所ことばクリニック
＊＊＊
― 9
6―
アクティブセンシングによるロボットの
接触状態の同定とその遷移検出
山田貴孝＊・毛利哲也＊・下平京平＊＊
三村宣治・舟橋康行＊＊＊
日本機会学会論文集（Ｃ編），74巻747号,pp.
27212
7
28,2008
組み付け作業などの複数の部品を組み合わせて１
つの部品にする作業では，部品間の接触状態の検出
と制御が重要になる。従来の工業用ロボットでは，
位置制御が基本であるため，完全な線および面合わ
せは困難で，たとえばテーブル上にコップを音を立
てずに静かに置くというような作業は困難であっ
た。本論文では，部品の位置と力情報から部品間の
接触状態と接触状態の遷移（点接触から線，面への
遷移）を検出するアルゴリズムを開発し，その有効
性を理論的実験的に確認した。
岐阜大学
＊
名古屋工業大学大学院
＊＊
中京大学
＊＊＊
（論文）
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開 発 し た チ ャ ー プ パ ル ス マ イ ク ロ 波 CT（CP-
MCT）を用い，筋活動時における諸筋肉間の協調動
作理解を目的として前腕の撮像実験を行った。測定
周波数 2
3
GHzの CPMCT を用い，前腕にグリッ
プ負荷を掛けた場合と無負荷時の断層撮像を行っ
た。事前に撮像した被験者の負荷時，無負荷時の前
腕 MRI画像を用いて，グリップ負荷による前腕諸
筋肉の変形を補正するレジストレーションプログラ
ムを開発，当該プログラムによる変形補正を適用し
て負荷時と無負荷時の前腕マイクロ波画像の差分演
算を行い，筋活動に基づく画像変化を解析した。グ
リップ運動では内部筋肉が負荷を支え，表面筋が手
首の回転を押さえるという事実に対応する結果，す
なわち，尺骨・橈骨周囲にあるインナーマッスルと
周囲の筋肉間でマイクロ波減衰量に有意な差が観測
されることを画像として確認した。この差は糖代謝
及び酸素代謝の結果を反映していると思われるが現
段階で確定は難しい。このため，同様なグリップ負
荷時の前腕光拡散イメージングを行い，酸素代謝面
から見た筋活動の状態を計測した。血管部では明瞭
な変化が観測されるものの，前腕内部と表面の諸筋
肉に関しては同様な傾向が観測されることを確認し
た。
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（国際会議）
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TV用リモコンなど，ヒト−機械間インターフェー
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スの代表例として押ボタン型スイッチを多数個備え
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る。この URC のボタン数と使い易さの関係を実験
プローブを較正する手法として，筆者は組織等価液
たユニバーサルリモートコンソール（URC）を考え
的に評価し，使い易いボタン数について検討した。
タスクは何れも日本人の姓を入力する２種類の課題
遂行で，それぞれ，姓をローマ字入力するタスクと
ひらがな入力するタスクである。実験は PC 上に構
築された仮想コンソールを用いて行い，ローマ字入
力実験用に使用された仮想コンソールのボタン数は
4
，11，15，27，40，50，100，ひらがな入力実験用
のそれは4
,17,24,45,60,80
である。実験では操作
時間，操作回数，エラー回数などの行動指標を計測
し，ボタン数との関係を解析した。延べ49名となる
被験者の実験データを解析した結果，ローマ字入力
時にはボタン数18，ひらがな入力時にはボタン数1
2
が最適であるとの結果を得た。ひらがな入力時の単
位操作時間依存性は相対的に小さく，２タスク間の
数値の違いを議論する段階ではないが，単位操作時
標準的な SAR
（比吸収率）評価に利用される電界
剤中におけるフリスの伝達公式を利用する手法を検
討してきた。液剤中における大きな減衰により遠方
界領域内の二つの基準アンテナの間の電力伝達を測
定することは難しい。このことは，従来のフリスの
伝達公式を我々の測定に適用できないことを意味し
ており，我々は近傍界領域において妥当であるよう
にこの公式を拡張した。本論文では，重み付き最小
二乗法を導入し，液剤中で動作するアンテナの利得
を曲線当てはめ法により決定する際の測定系の雑音
による影響を軽減している。また，推定利得の不確
かさを軽減するための当てはめ範囲の選択法につい
て検討を行った。
（独）情報通信研究機構
＊＊
間がボタン依存性を示す基本的なメカニズムは，ボ
タン操作の作業負荷と押すべきボタンを探索する認
知負荷が逆のボタン数依存性を示すためと考えられ
る。
NTTアドバンステクノロジ珂
＊
（国際会議）
― 9
8―
（論文）
モデルベース自由空間定在波法による建
築材料の複素比誘電率測定
石井
望・宮川道夫・西潟陽輔
電 子 情 報 通 信 学 会 論 文 誌B,J
91B
（8）
,pp.
852860,
Au
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従来の定在波法で有限大の金属裏打建築材料の電
気特性を測定する際，波長に比べて材料の大きさが
十分に大きくない場合，材料のエッジからの回折波
が材料の前面の定在波分 pyに重畳される。その解
決法の一つとして，この回折波を含めた定在波モデ
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導波管系を利用しない SAR プローブを較正する
ルを設定し，そのモデルに対して実際の電界分布を
もう一つの方法として，筆者らは組織等価液剤中の
当てはめることで，回折波がほとんど重畳されない
アンテナの利得を測定する方法を開発している。液
ことに着目して前処理を行い，モデル推定時間の短
剤中における減衰が非常に大きく，遠方界領域測定
縮化を図る方法を論じる。更に，簡易な測定系を構
が不可能であるため，著者らの提案する方法は，液
築し，実測した定在波波形に対して曲線当てはめを
剤中のアンテナ近傍界領域で有効な拡張されたフリ
行い，材料の複素比誘電率を推定した結果を示した。
スの伝達公式を基本にしている。一方で，近傍界領
（論文）
域利得は，定数である遠方界領域利得を含めて，ア
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ンテナ間の距離の逆数の多項式で表現される。本論
文では，遠方界領域利得を含む二項もしくは三項の
展開により，良い曲線当てはめの結果が得られるこ
とを示し，アンテナの初期位置のずれによる影響に
ついても考察した。
（独）情報通信研究機構
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小形アンテナの放射効率である Whe
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り推定される効率について，その不確かさを４つの
効率評価式について導出した。放射抑制キャビティ
の共振による放射効率の落ち込みで不確かさが大き
くなるだけではなく，評価式の選択によっても不確
かさが多少異なることを明らかにした。さらに，ど
の評価式を採用した場合においても，放射抑制シー
ルド内の測定が全体の不確かさを大きく支配してい
ることが明らかにした。
NTTアドバンステクノロジ珂
＊
（国際会議）
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（国際会議）
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O1筆者らは，SAR プローブを較正するための方法と
して，組織等価液剤中の基準アンテナにより生じた
電界強度をプローブ出力電圧に関連づける方法を検
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著者らは組織等価液剤中における基準アンテナを
用いた標準電界法により SAR プローブを較正する
討している。本論文では，較正系のプロトタイプを
構築し，2.
45GHzにおける導電性頭部等価液剤中の
方法を検討してきた。基準アンテナは液剤中におけ
SARプローブの感度係数に関するいくつかの較正結
る２アンテナ法によって較正される。本論文では，
果を示した。
す る た め に 較 正 系 の プ ロ ト タ イ プ を 構 築 し た。
（独）情報通信研究機構
NTTアドバンステクノロジ珂
＊
＊＊
（国際会議）
アンテナおよび SAR プローブのさらに正確に配置
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MHzおよび 2
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GHzにおける頭部組織等価液
剤中の SAR プローブの較正係数を評価し，この系
で評価された較正係数が導波管システムで評価され
たのとほぼ同一であることを明らかにした。
（国際会議）
（独）情報通信研究機構
NTTアドバンステクノロジ珂
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反射法によって評価されるアンテナ放射効率の測
定不確かさを解析的に導出した。Whe
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r法と同様
に，不確かさは自由空間および放射抑制キャビティ
の反射係数の測定値を用いて評価することが可能で
ある。キャビティの共振周波数の前後で，自由空間
およびキャビティの反射係数の不確かさが効率に及
ぼす寄与が変化することを明らかにした。
（国際会議）
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脳内の等価信号源を推定する新しい方法を提案し
SAR 評価用電界プローブ較正に利用される基準
た。まず，逆問題を解くことによって頭皮電位から
アンテナの利得を較正するため，ベクトルネット
複数層の等価ダイポール強度分布を求め，独立成分
ワークアナライザと高周波アンプを組み込んだ測定
系により，2.
45GHzにおいて基準アンテナ間の電力
分析より各成分に分離し，最終的に各々の信号源の
伝達 S21の遠方界領域測定を実現した。これによ
位置とモーメントを推定した。３層頭部モデルを用
り，遠方界領域で妥当なフリスの伝達公式により利
動関連電位の信号源推定に応用した。
いたシミュレーションにより動作を確認した後，運
（論文）
得を較正した。この結果は近傍界領域で妥当なフリ
スの伝達公式による結果と比較され，これらの間に
よい一致が見られた。すなわち，筆者らが提案した
近傍界領域で妥当なフリスの伝達公式の妥当性が確
認された。
NTTアドバンステクノロジ珂
（国際会議）
＊
（独）情報通信研究機構
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高精度脳内ダイポールイメージングのための信号
と雑音の統計情報の推定法について検討した。頭皮
電位分布から独立成分分析によって信号と雑音成分
に分離し，共分散行列を生成し，空間逆フィルタに
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周波数変調回路とAD変換を用いた暗号用乱数の
高速生成法を開発した。我々はAD変換されたデータ
の最下位ビットを用いた乱数生成法を提案した。更
組み込んだ。脳波と分離信号の差分雑音より雑音共
なる高速化を目指し，複数ビットを用いた方法に拡
分散を，分離信号より信号共分散を生成することに
張した。実験の結果，周波数変調を用いることによ
より，従来法より精度の改善が確認された。
り，下位７ビットまで乱数として使用することがで
（国際会議）
き，従来より７倍の高速化が実現できた。 （論文）
新潟工業短期大学
＊
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適応ファジィ推論ニューラルネットワー
クを用いた視覚障害者用学習型位置情報
提供システム
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小西孝史・前田義信・田野英一・牧野秀夫
生体医工学，vol
.
46
，no.
1
，pp.
93102
（2008.
2
）
GPSを用いた視覚障害者用位置情報提供システ
ムの問題点は，GPSの測位に起因して生じる誤差
と，GI
Sデータベース上の案内ブロックが建物ごと
で作成されることの２点から発生する。通常，歩行
者は建物間の道路を歩行するため，測位誤差により，
左の建物や右の建物をランダムに音声案内し，歩行
者が現在位置を特定することを困難にさせる。そこ
で，歩行者の現在位置特定作業（認知作業）を支援
することを目的に，ファジィ推論ニューラルネット
ワークを導入し，得られた測位データから安定した
音声案内を実現するシステムを構築した。現在位置
の特定作業を最も困難とする全盲の視覚障害者が，
本システムを用いて，現在位置を特定しながら歩行
を完遂できたことを確かめた。
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（1）〜N5
（5）と名付け
た，５種類の新規トリテルペンサポニンと既知のト
リテルペンサポニン，エスクレントシド H（6）,エ
スクレントシド A
（7）
,エスクレントシド M
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スクレントシド B
（9）,エスクレントシド S
（10
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（
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O（α- D-グルコピラノシルエスクレントシド R
新規中性タキソイド，3α,
1
1
α-シクロタキシニン
HH COSY,HMQC,HMBC 等の NMR スペクト
1
と小枝から単離した。これら，新規化合物の化学構
（1
1
）
,エスクレントシド L（12
）を単離した。新規
NMR,13CNMR,
化 合 物 1〜5の 化 学 構 造 は，1H-
ルの解析および ESIMS/
MSおよび HRFABMSの
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は，1H-
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HMBC 等のNMR スペクトルの解析および EI
MS
解析により決定した。これらの化合物の i
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および HREI
MSの解析により，2
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9α,
1
0
β -トリ
の蓄積の増加量を細胞の蛍光強度をコントロールと
エン（1）および 2α,
9α,
1
0
β -トリアセトキシ3α，
の耐性癌克服活性は，MDRヒト卵巣癌細胞 2780
AD 細胞に対する蛍光化合物カルセインの細胞内へ
比較することにより，検定した。その結果，化合物
1
1を除く全ての化合物に，弱いまたは，中程度の耐
アセトキシ5α［
（2
'
S,
3
'
S）N-メチルN,
O-メチレン3
-フェニルイソセリル］
オキシタキサ（
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0
）
，1
1
-ジ
1
1
α-シクロタキサ（
42
0
）
，5
-ジエン1
3
-オン
（2）
と
決定した。
性癌克服活性が認められた。また，化合物7は，ヒト
正常細胞（WI
38
）に対して中程度の，また化合物9
は，ヒト正常細胞（WI
38
），ヒト肺腫瘍細胞（VA1
3
）
,ヒト肝臓癌細胞（He
pG2
）に対して弱い細胞毒
＊
性を示したが，その他の化合物は，細胞毒性を示さ
ない事が分かった。従って，化合物 1〜6，8，10
お
よび12
は，耐性癌克服剤として有効であると考えら
れる。
（論文）
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単離された化合物の細胞毒性は，正常ヒト繊維芽
細胞（WI
3
8
）
,ヒト肺悪性腫瘍細胞（VA1
3
）
,ヒト
肝臓癌細胞（He
p
G2
）を用いて行った。 化合物3
,
4
,5
,1
7
,1
8
,2
6は，VA1
3
に対して活性で，化合物
3
,4
,2
3
,2
4
は，He
p
G2に対して活性であった。耐
性癌克服活性は，多剤耐性卵巣癌細胞，2
7
8
0
AD に
対する，T化したビンクリスチン
（VCR）の蓄積量を
＊
比放射能の測定により求めた。その結果，化合物 9
,
1
7
,2
0
,2
3
が，耐性癌克服剤の標準化合物である，ベ
ラパミルより強い活性を示した。また，3
9種類のヒ
ト癌細胞を用いた，制癌パネルの解析により，2
3
は，
新しい作用機序を持つ新しい型の制癌剤であり，4
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（
45）,39040
（
12008
）
は，タキソールと同じ，チューブリンを分子標的と
する制癌剤である事を示した。
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耐性癌克服剤の検索を日本産イチイより単離され
るタキサン系テルペン類について行った。塩基性部
＊＊
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89）
, 2-デアセチルオーストロスピカチン
＊＊＊
より，タキシンNA1
（
31）
,タキシン NA（
18）,タキ
（1
0
）
,タキシンNA1
（
111
）
,タキシン NA（
412
）,タ
キシンⅡ
（13
）
, 7,
2'
-ジデスアセトキシオーストロ
（論文）
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＊＊＊＊
スピカチン
（14
）
, 2'
-デスアセチルオーストロスピ
カチン
（15
）
,タ キ シ ン NA（
316
）
,タ キ シ ン NA2
（1
7
）
,タクスピンH
（18
）の塩基性タキソイドを単離
した。また，低極性中性タキソイドとして，3,
11-シ
クロタキシニンNN（
12）
,タキシニン
（19
）
, 9α,
10
β,13
α-トリアセトキシ5α-シンナモイルオキシ
タキサ4
（20
）,
11-ジエン
（22
）
,タクスピンC
（25
）
,
タキシニンNN（
234
）
を，極性の高い中性タキソイド
として，7-エピタキソール
（3）
,7-エピセファロマニ
ン
（4
）
,タ キ シ ニ ンNN（
65）
,タ キ サ ユ ン チ ン
（6）
,
1
（
115
→1
）
アベオタキシニン
（7）
, 5-シンナモイル-
1
0
-アセチルタキシンⅡ
（20
）
, 2,
9,
10-デアセチルタ
キシニン
（21
）
,タキシニン NN（
123
）, 9,
10-デアセ
チルタキシニン
（24
）
,タキサジフィン
（26
）
,タクス
ピンF
（27
）
, 2-デアセチル5_-デシンナモイルタキ
シニンJ
（28
）,タキセゾピンF
（29
）
,タキシニンA
（3
0
）
,デシンナモイルタキシニンJ
（31
）
,デシンナモ
イルタキサジフィン
（32
）
,1
（
23→20
）
アベオタキシ
ニンNN（
233
）
を単離した。新規化合物，1,2,5,7,
1
NMR,13CNMR,1HH COSY,
9
,12
の 構 造 は，1H-
HMQC,HMBC の NMR スペクトルの解析および
EI
MS,HREI
MSのマススペクトルの解析により決
定した。
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.234,pp.270277
（2008
）
トリエチレングリコールおよびそのエーテルの液
表面含浸型ジグリコールアミン液体膜に
よる炭酸ガスの透過分離
古島
健・伊東
章
化学工学論文集,Vo
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3
7
（2
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）
ジグリコールアミン液体を用いた表面含浸型液体
体膜における各種 VOC 蒸気の膜透過係数を測定
膜ににおける炭酸ガスの透過分離性を検討した。炭
ラメータとの関係に依存することを明かにして，
各ガスの膜透過係数を求めた。透過係数を溶解拡散
した。膜透過係数の値は膜と透過成分との溶解度パ
VOC 除去プロセス設計の指針を示した。 （論文）
酸ガスと窒素またはメタン混合ガスの透過実験から
モデルにもとづき解析した。炭酸ガス透過係数の促
進輸送的特徴が溶解度係数の濃度依存性と関連づけ
られた。
（論文）
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準無菌包装米飯製造における炊き水のpH
が及ぼす商業的無菌性への効果
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,325,10071012
（2008
）
日本食品工学会誌,Vo
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疎水性多孔質膜の表面処理により，膜の裏表で親
−疎水性が異なり，内部で連続的に変化している傾
斜機能多孔質膜を作る。この膜の表面にトリエチレ
佐久間欣也・河東田治彦・深谷哲也
城斗志夫・伊東 章・渡辺敦夫
レトルト食品の商業的無菌性の考え方に基づき，
p
H を調整した準無菌包装米飯において，微生物に
関わる保蔵安定性を向上させることを目的に，準無
ングリコール液を含浸すると，加圧・減圧操作に耐
菌米飯の商業的無菌性に及ぼす米由来の耐熱性菌の
える液体膜が構成できる。これを表面含浸型液体膜
影響を調べ，製造方法の改良を検討した。 （論文）
と称する。その膜モジュールにより空気の除湿，加
湿性能を試験し，膜透過係数に基づく解析モデルと
比較した。
（論文）
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各種工学分野の教育・技術計算への表計算ソフト
"
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の活用法を提案した。連立非線形方程式，連
立常微分方程式など工学モデルの種類に応じたツー
ルの選択法を特に強調した。常微分方程式について
は Runge
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a法による「常微分方程式解法シー
ト」を提供し，各種工学分野における微分方程式に
よるモデルの解法例を示した。
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（2
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8
）
トリエチレングリコールによる表面含浸型液体膜
モジュールを作成し，室内空気からの微量 VOC 蒸
気の除去性能を報告した。ベンゼン，エタノールな
どの蒸気除去性能は膜透過係数に基づくモデルと一
致した。
（国際会議）
（論文）
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H 交換反応における安息香酸誘導
体の速度論的反応解析
澤田佳則＊・今泉
洋・狩野直樹
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0
8
）
アミン液体膜による表面含浸型液体膜モジュールに
含む種々の化合物の反応性とを明らかにするため，
よる空気中の炭酸ガスの分離・回収操作を検討した。
安息香酸誘導体とT標識ポリビニルアルコール間に
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（2008
）
トリチウム（T）が生態系に及ぼす影響と水素を
小型膜モジュールと小型真空ポンプで構成した炭酸
ガス濃縮空気生成装置を構成し，炭酸ガスを空気中
おける水素同位体交換反応（Tf
o
r
H 交換反応）を
5
0
〜9
0
℃ の温度範囲で観測した。その結果，今回得
濃度より 35倍濃縮した炭酸ガス濃縮空気が生成
られた結果を基に,
一般環境下での交換反応の推論
される。膜透過係数に基づくモデルにより実験結果
が可能である，ことなどがわかった。
を解析した。
（国際会議）
―1
0
7―
新潟大学大学院自然科学研究
＊
（論文）
降水中におけるトリチウムとカルシウム
イオンとの間の濃度相関性
高橋優太＊・今泉 洋・狩野直樹
斎藤正明＊＊・加藤徳雄＊＊＊・石井吉之＊＊＊＊
斎藤圭一＊＊＊＊＊
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,57,No.
6,375383
（2008
）
2003
年12
月から2006
年11
月にかけて，日本海に面
した立地である新潟市にて降水中に含まれるトリチ
ウムと各種カチオン濃度の測定を行った。これによ
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（2
0
0
8
）
り，これらの関連性を明らかにすることで，気団移
新潟県における湖沼水の化学的特徴を把握するた
動の解析への有効性について検討した。その結果，
め，新潟県内の代表的湖沼（佐潟，鳥屋野潟）試料
降水中のトリチウム濃度は大陸性気団の降水と海洋
中の酸素安定同位体比（δ18O）をはじめ溶存有機炭
性気団の降水との混合比によって決まると推定でき
素濃度（DOC）および主要イオン濃度を測定した。
る，などがわかった。
その結果，主として以下のことが明らかになった。
(論文）
新潟大学大学院自然科学研究科，
茨佐潟の環境水におけるδ18O は県内の他の環境水
東京都立産業技術研究センター，
の値に比べて大きく，特に夏季において顕著であっ
愛媛県立医療技術大学保健科学部，
た。芋佐潟の環境水中のδ18O において顕著な経時
北海道大学低温科学研究所，
変化は見られなかった。鰯湖沼水のδ18O およびイ
北海道大学薬学部
オン濃度に及ぼす降水の影響は，佐潟と鳥屋野潟の
＊
＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊
＊＊＊＊＊
水試料において明らかに異なる傾向を示した。允佐
潟の環境水では DOC とδ18O との間に良好な相関
が見られたが，鳥屋野潟の環境水では顕著な相関は
見られなかった。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
新潟大学災害復興科学センター
＊＊
チチハル大学化学＆化学工程学院
＊＊＊
―1
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（論文）
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（2008
）
新潟県沿岸海域10
ヶ所（本土６ヶ所，佐渡４ヶ所）
で採取した海藻29種（緑藻４種,褐藻1
6種,紅藻９
種）および周辺海水中の希土類元素（REEs
），トリ
ウム（Th
）
，ウラン
（U）濃度を定量した。それらを
解析した結果，主として以下のことが明らかになっ
た。茨海藻中の REEs
,Th,U 濃度は，周辺海水中
の 濃 度 の103
倍 程 度 で,
生物濃縮係数は軽希土類
（LREE）より重希土類（HREE）の方が大きい。芋U
海洋環境における希土類元素（REEs
），トリウム
（Th
）
，ウラン
（U）
の挙動ならびに生態濃縮機構に対
する知見を得るため，新潟県沿岸海域で採取した褐
藻および周辺海水中の希土類元素（REEs
）
，トリウ
ム
（Th
）
，ウラン
（U）濃度を定量した。さらに，代表
的な褐藻である Un
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素の取り込みモデル実験を行った。その結果，主と
して以下のことが明らかになった。茨褐藻の一つで
濃度は概して緑藻＜紅藻＜褐藻の順で高くなり，と
りわけワカメにおいて高濃度である。一方，REEs
,
あるイソモクについて部位別定量を行った結果，
Th濃度については，緑藻中の LREE が多いものの
海藻門ごとの違いが明瞭には見られなかった。鰯海
＞茎＞気胞である。芋褐藻中の REEs濃度は，海水
U では海藻に対する摂取メカニズムならびに生態
藻中の REEs濃度と Th,U 濃度には明瞭な相関は
見られず，元素によって海藻への取り込み方法が異
なることが示唆される。
REEs濃度に関しては茎＞葉＞気胞，U 濃度では葉
中の懸濁物質の影響を受ける。鰯REEs
,Thおよび
濃縮機構が異なる可能性が示唆される。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
―1
0
9―
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（論文）
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海藻による希土類元素（REEs
），ウラン
（U）
の摂取
メカニズム，生態濃縮機構に対する知見を得るとと
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もに，褐藻に多く含まれるアルギン酸との関連を探
索するため，代表的な褐藻である Undar
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環境試料中の重金属元素は，それらの生物に対す
（ワカメ）や Sur
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る影響が溶存形に依存するため，定量のみならず化
用いて，アルギン酸量を定量するとともに，上記元
上記の観点から，価数により大きく毒性が異なるク
素の取り込みに関するモデル実験を行った。その結
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μm,0
.
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5
μmおよび0
.
1
0
μmの濾紙を順次用い
果，主として以下のことが明らかになった。茨 REEs
および U では，海藻に対する生態濃縮機構，吸着
学種分析（形態別分析）が重要である。本研究では，
ロム（Cr
）に着目し，環境水中の Crを孔径サイズ
たサイズ分布による分別，ならびに，以前に確立し
挙動あるいは摂取メカニズムが異なる可能性が大き
たイオン交換法を用いた C
（Ⅲ）および
r
C
（Ⅵ）の
r
褐藻中のアルギン酸は，ワカメ，イソモクとも4
0-
及ぼすと考えられるフミン物質の定量も行った。そ
い。芋 U 取り込みとの関連が大きいと考えられる
定量を行った。さらに，Crの形態別存在量に影響を
5
0
%程度で，種による違いは明瞭に見られなかった。
の結果，主として以下のことが明らかになった。茨
鰯 ワカメ，イソモクによる元素の吸着容量を比較す
態として存在する。芋 Crの濃度分布（サイズ分布）
ると，いずれの褐藻とも，U >REEsであった。
（国際会議）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
平常時の環境水中においては，5
0
8
0
%の Crが溶存
は天候により大きく変化する。それは降水による土
壌成分の流入によるものが大きいと考えられる。鰯
佐潟の環境水におけるフミン酸濃度は，平均1
0
p
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程度と大きい値を示す。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
―1
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（国際会議）
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水環境中に含まれる汚染物質を，環境に低負荷で
効率的に除去する方法を確立するとともに，汚染物
質の吸着除去メカニズムを検討することを目的とし
新潟県における湖沼水の水質，汚染状況，汚染源，
た。その手段として，重金属，主要イオン，栄養塩
さらには湖沼内の物質循環を把握，解明するため，
等の標準溶液を含んだ模擬水を作成して，活性炭や
新潟県内の代表的湖沼（佐潟，鳥屋野潟）水を毎月
ゼオライトを用いた汚染物質の吸着除去に関する室
定期的に採水して，溶存有機炭素濃度（DOC），フ
ミン物質濃度，栄養塩，重金属ならびに酸素安定同
内モデルを行った。その結果，主として以下のこと
位体比（δ18O）の定量を行った。その結果，主とし
が明らかになった。茨活性炭は，硝酸イオンに対し
て以下のことが明らかになった。茨佐潟の湖沼水は，
ウムイオンとカリウムイオンを顕著に吸着する。鰯
年間を通して溶存有機物濃度が高く，とりわけフミ
クロムに関しては，活性炭においては吸着能力が比
ン物質濃度が大きい。芋佐潟の湖沼水は，全窒素な
較的大きいが，ゼオライトでは乏しい。允活性炭で
らびに硝酸態窒素においても高濃度をとる。鰯重金
は，原料の種類（ヤシ殻かおがくず）によっても吸
属濃度に関しては，２つの湖沼間での顕著な違いは
着能や吸着物質が異なる。
ての吸着能力が大きい。芋ゼオライトは，アンモニ
新潟大学大学院自然科学研究科
見られないものの，季節変動は見られた。
＊
（国際会議）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
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（国際会議）
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６枚平羽根ディスクタービン非定常往復動翼をも
環境に低負荷で低コストである天然物質を用いて
つ邪魔板無し攪拌槽について固液間物質移動特性を
汚染物質の低減化，回収除去を行う手法を確立する
研究した。物質移動係数に及ぼす操作条件としての
ため，人工気象器内でファイトレメディエーション
翼回転速度の影響を，翼の直径および取付高さと
（植物を用いた環境修復・浄化技術）を適用した。
いった装置幾何学的条件を変えて実験的に評価し
具体的には，モエジマシダとホテイアオイの２種類
た。本型式槽と一方向回転翼邪魔板付き槽の間の翼
の植物を用いて，キレート剤と栄養液を添加し，土
消費動力の変化からみた物質移動係数の比較に基づ
壌および植物体（根および地上部）中のヒ素と亜鉛
き往復動攪拌様式の固液接触に対する有用性が示さ
の濃度変化を調べた。その結果，主として以下のこ
れた。
自然科学研究科
とが明らかになった。茨栄養液を添加したモエジマ
シダにおいては，地上部の重金属吸収量が多かった。
芋キレート剤の添加はヒ素に対して効果的に見られ
た。
（国際会議）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（論文）
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任意の角度で周期的に方向を変えながら回転する
角振動翼をもつ邪魔板無し攪拌槽について翼領域で
の液流れの特性を研究した。６枚平羽根ディスク
タービン翼を，振幅および周波数といった操作条件
を変えて非定常回転させた場合について，翼回転領
域内の内部流れおよび翼回転領域外の吐出流れを，
画像解析（PTV）を通して評価した。内部流れにお
ける圧力頭から速度頭への変換は，振幅が比較的大
きい場合に効率的あること，吐出流れは小振幅操作
で半径方向から軸方向にうまく変換されることを明
らかにした。
自然科学研究科
＊
＊＊
珂島崎製作所
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（論文）
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方向を周期的に変えながら回転する非定常往復動
６枚平羽根ディスクタービン非定常往復動翼をも
翼を多段にもつ，液深対槽径比が２である邪魔板無
つ邪魔板無し固液攪拌槽について槽底での固体粒子
し攪拌槽における気液間物質移動を空気水系につい
の運動を，翼がつくる液流れとの関連において研究
て実験的に研究した。２種類の４枚羽根翼を，断面
した。槽底に形成する固体粒子の堆積塊周りの流れ
が正三角形であるデルタ羽根の設計を変えて用い
た。いずれの翼を用いた場合にも液相物質移動係数
および運動を，それらの速度を PTV により計測す
ることで特徴付けた。固体粒子の浮遊に伴う上昇の
は増加し，界面液側の抵抗の低減を認めた。物質移
相対速度は，同型式の一方向回転翼をもつ邪魔板付
動の促進に対する，デルタ羽根翼を用いる往復動攪
き槽での速度に比べて分布の均一性と，大きさが全
拌の効果を槽内の気泡の運動との関連において考察
体的に大きい特性をもつことが示された。併せて，
した。
本型式槽の固液間物質移動装置としての有用性が，
自然科学研究科
＊
（論文）
物質移動実験を通して例証された。
（論文）
自然科学研究科
＊
＊＊
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新潟大学大学院自然科学研究科
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新潟大学大学超域研究機構
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（速報論文）
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安定ラジカル構造を有するフェニルアセチレン誘
導体について，光学活性モノマーとの共重合，キラ
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片巻き優先のらせん構造を有するポリラジカルを
片巻きらせん誘起によって，光学活性ならせんポリ
合成するため，安定ラジカル構造を有するモノマー
（フェニルアセチレン）型ポリラジカルが得られるこ
と光学活性基を有するモノマーとの共重合，キラル
とを明らかにした。また，そのらせん構造によって
触媒を用いたアキラルモノマーのらせん選択重合，
磁気的性質が制御できることを明らかにした。
光学不活性ポリマーの光学活性溶媒中でのらせん誘
（国際会議）
新潟大学超域研究機構
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊＊
新潟大学ＶＢＬ
＊＊＊
起 に つ い て 検 討 し た。ガ ル ビ ノ キ シ ル あ る い は
TEMPO 構造を有する片巻き優先らせん構造を有す
るポリ（フェニルアセチレン）型およびポリ（m-フェ
ニレンエチニレン）型キラルポリラジカルが得られ
た。
（国際会議）
新潟大学超域研究機構
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊＊
新潟大学ＶＢＬ
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高温太陽集光熱をプロセス熱とする２段階水熱分
高エネルギーのソーラーフラックスを照射しなが
解サイクルについて，単斜晶ジルコニア担持ニッケ
ら石炭コークスのガス化反応を行う新規ソーラーガ
ルフェライトのニッケル組成を変化させた反応媒体
ス化反応器に石炭コークスの内循環流動層を採用し
について水分解活性，フェライト反応率およびフェ
た。反応器上部に石英窓を設置しており，石英窓を
ライト/
ウスタイト反応を調査した。フェライト組成
O4 のときに約7
0％と最も水分解活性が向上
Ni
Fe
2
通して太陽集光を石炭コークス流動層に照射する。
し，これまで報告されたフェライト系の中で最も反
や流量比を変化させ，エネルギー転換率やコークス
応性が高いことを実験的に明らかにした。 （論文）
反応率を調査した。
反応器内の内管と外管に流通する二酸化炭素の流量
新潟大学大学院自然科学研究科
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
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（2008
）
.
高温太陽集光熱をプロセス熱とする２段階水熱分
解サイクルについて，８mo
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%以上イットリアをドー
プしたジルコニアにマグネタイトを担持した反応媒
体を調査した。立方晶ジルコニア微粒子にマグネタ
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イトを担持した反応媒体では，高温熱還元でマグネ
水溶液中でフェライトナノ粒子表面に結合しやす
タイトの鉄イオンがジルコニア格子中に溶解し，そ
いαアミノ酸，ペプチドおよび子宮頸ガン由来の細
の鉄イオンが水分解反応に寄与できることを明らか
胞質タンパク質を実験的に探索し，タンパク質の結
にした。
合部位を調査した。その結果，親水性タンパク質表
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（論文）
面のアスパラギン酸やシステイン密度の高い領域と
フェライトが化学結合していることを明らかにし
た。
（論文）
東京工業大学大学院生命理工学研究科
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊＊
長浜バイオ大学バイオサイエンス学科
＊＊＊
東京工業大学大学院理工学研究科
＊＊＊＊
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高温太陽熱をプロセス熱とする天然ガス
（メタン）
のソーラー改質反応の新規反応管として，２重管構
水溶液合成法により４℃ 〜37℃ の低温でフェラ
造の溶融塩蓄熱利用型改質反応管を調査した。内管
イトナノ粒子を合成する方法を見出した。この方法
には改質触媒としてルテニウム触媒を充填し，内管
の条件でフェライトナノ粒子が生成する。これらの
粒子は粒径30100
nmであり，生体分子の固定化に有
トリウム，炭酸カリウム，炭酸リチウム）とマグネ
利な表面性状を有していることがわかった。（論文）
填した。日射が雲により遮られ，ソーラー改質反応
東京工業大学大学院生命理工学研究科
を進行させるのに十分な太陽集熱が得られない場
合，炭酸ナトリウム/
Mg
O 蓄熱材が最も触媒温度の
では，硝酸ナトリウムを酸化剤として用い，高 pH
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊＊
と外管の間には，３種類のアルカリ溶融塩（炭酸ナ
シアセラミックをコンポジットした高温蓄熱材を充
急激な温度変化を軽減できることを示した。
（論文）
東京工業大学大学院理工学研究科
＊＊＊
新潟大学大学院自然科学研究科
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（2008
）
.
シリカ粒子観察法により銅双結晶のΣ9
［110
］非
対称傾角粒界の粒界エネルギーを実験的に測定し
た。この方法は，粒界グルービング法や粒界３重点
法に含まれるトルク項の影響を受けない。回転角φ
=0°
において粒界エネルギーは最大値となり，回転
角φ=65
°
のとき最も小さくなる。粒界エネルギーの
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高温太陽集光熱をプロセス熱とする２段階水熱分
解サイクルについて，鉄含有 YSZ 粒子反応体の水
熱分解活性および反応性を調査した。粉体粒子によ
る反応は，サイクル反応ごとにほぼ水素：酸素比＝
回転角依存性を用いて，粒界ファセット化が熱力学
２：１で水熱分解反応が進行することがわかった。
的に自発的に進行できることを説明した。 （論文）
コーティングし，マグネタイト/
YSZ/
セラミック発泡
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
東京工業大学大学院総合理工学研究科
＊＊
次に，セラミック発泡体にマグネタイトと YSZ を
体反応デバイスを作製した。赤外線イメージ炉でこ
の反応デバイスの水熱分解活性および反応性を評価
した。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
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（論文）
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鉄含有 YSZ 粒子を Mg
O 部分安定化ジルコニア
回転角の異なるΣ9
［110
］非対称傾角粒界を持つ銅
双結晶を育成し，Bi
ドーピング処理により粒界脆化
発泡体にコーティングした水熱分解反応デバイス
処理を行い，インストロン型引張り試験機により破
段階水熱分解サイクルに適用した。赤外線イメージ
断応力および破断ひずみの回転角依存性を評価し
炉で高温熱還元および水分解反応を行い，水熱分解
た。対称傾角粒界と同様に，非対称傾角粒界でも高
活性およびデバイスの反応性を調査した。 （論文）
を，高温太陽集光熱による熱化学サイクルである２
新潟大学大学院自然科学研究科
エネルギー粒界では破断応力が小さく著しい粒界脆
＊
化が進行するのに対し，低エネルギー粒界では破断
応力が大きく脆化しにくいことを明らかにした。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
東京工業大学大学院総合理工学研究科
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高温太陽集光熱をプロセス熱とする金属酸化物を
高温太陽集光熱をプロセス熱とする金属酸化物を
反応媒体とした２段階水熱分解サイクルの新規反応
反応媒体とした２段階水熱分解サイクルの新規反応
器として，太陽集光直接照射できる内循環流動層
器として，内循環流動層ソーラー水分解反応器を提
ソーラー水分解反応器をステンレスで製作した。こ
案した。金属酸化物微粉体を内循環流動させ，反応
れまでの反応器では高温熱還元反応後に反応粒子の
器上部より太陽集光を流動層に直接照射すること
粉砕プロセスを必要としたが，本研究で反応粒子の
で，反応粒子の凝集・焼結を低減しつつサイクル反
粉砕を行わなくともほぼ同等の水分解活性を維持で
応を行える。本研究では，集光照射エネルギーと熱
きることを実験的に示した。
還元反応率との関係を検討した。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
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＊
新潟大学大学院自然科学研究科
（論文）
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.
方位差角の異なる[
110]
対称傾角粒界を持つ銅双
結晶を育成し，Bi
ドーピング処理により粒界脆化処
理を行い，透過型電子顕微鏡によりBi
ドープ後の粒
界近傍の観察を行った。Σ9,11,33
の高エネルギー
粒界では Bi
ドープによりファセット化が進行して
いたが，同方位差角の低エネルギー粒界ではほとん
どファセットが観察できなかった。これらのファ
セット化現象は，粒界エネルギーの方位差角依存性
により説明できることを示した。
（論文）
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スチレンと GMA との共重合体をシェルとした粒
新潟大学大学院自然科学研究科
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nm程度のナノ粒子を開発した。このナノ粒子
東京工業大学大学院総合理工学研究科
は非特異的な吸着がほとんどないのが特徴で，バイ
＊
＊＊
オセパレーション用のアフィニティ担体として利用
できることを実験で示した。すなわち，抗がん剤で
ある MTX をアフィニティナノ粒子にリガンドと
して結合させ，抗がん剤 MTX にのみ特異的に結合
するタンパク質群を選択的に取り出すことに成功し
た。
（論文）
東京工業大学大学院生命理工学研究科
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊＊
多摩川精機株式会社
＊＊＊
東京工業大学大学院理工学研究科
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慶応大学理工学部応用化学科
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高温太陽集光熱をプロセス熱とする金属酸化物を
反応媒体とした２段階水熱分解サイクルについて，
単斜晶ジルコニア担持マグネタイトの1400℃1600
℃での水分解活性およびマグネタイト反応率を液体
窒素クエンチ法により検討した。さらに，1400℃-
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低密度太陽集光で天然ガス（メタン）改質のソー
ラー改質を行うために必要なソーラー改質器とし
て，金属発泡体をレシーバーするボルメトリック改
O3触媒
質器を提案している。本研究では，Ru
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を分散担持した金属発泡体受光体の反応機構を検討
し，6
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℃における反応速度モデルを提案した。
（国際学会）
1
6
00℃で単斜晶ジルコニア担体の正方晶への相転移
について XRD より評価した。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
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高密度太陽集光による高温熱をプロセス熱とする
高温太陽集光熱をプロセス熱とする金属酸化物を
石炭コークスのソーラーガス化反応のプロトタイプ
反応媒体とした２段階水熱分解サイクルについて，
の流動層ソーラーガス化反応器を提案した。反応器
２段階反応の第一ステップである高温熱還元反応の
上部より石炭コークス流動層に太陽集光を直接照射
し，ガス化反応を行いながら，層内の温度分布を計
反応温度を1
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℃とした際の，鉄含有 YSZ 微
粉体のサイクル反応性について比較・検討した。
測した。本研究では，コークス粒子の粒子径を変化
させ，入射エネルギーの化学エネルギー転換率を評
価した。
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
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（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
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２段階水熱化学分解サイクルによる水素製造研究
高温太陽集光熱をプロセス熱とする金属酸化物を
に関して，新潟大学における研究成果とインハ大学
反応媒体とした２段階水熱分解サイクルについて，
との共同研究計画について発表した。新潟大学で見
出した反応媒体であるジルコニア担持フェライトを
スピンコート法によりニッケルフェライトを Mg
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安定化ジルコニア発泡体に担持した反応デバイスを
セラミック発泡体に被覆した反応デバイスをインハ
作製し，高密度太陽光シミュレータによる２段階反
大学所有の５ｋW 太陽炉で実験する予定である。
応試験を実施した。この反応では，光照射だけで熱
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
還元反応・水分解反応が進行できることを明らかに
した。
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
インハ大学工学部機械工学科
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20.
天然ガスの二酸化炭素改質による高温太陽熱の合
成ガス転換に関して，太陽熱蓄熱可能なキャビティ
型ソーラー改質器のコンセプトを提案した。蓄熱体
として３種類の炭酸塩とマグネシアの複合体を用
い，雲の通過による反応器の温度低下を５15分程度
遅らせることができることを実験的に示した。さら
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木質ペレットをセミパイロットスケール流動層で
燃焼し，温度，流動化速度，流動媒体粒径が NOx
，
CO 等の排出に及ぼす影響を調べた。粒子径を大き
くする方が燃焼性能が向上した。燃焼条件で CO は
大幅に変動したが NOxはほぼ一定であった。
（論文）
シュタイプの５ｋW太陽炉で実験する予定である。
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
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（国際学会）
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インハ大学工学部機械工学科
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19,pp.
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29,2008
各種木質バイオマスの流動層燃焼挙動を自立燃焼
可能な装置で評価した。多孔質アルミナを代替流動
媒体として用いた。おがくずは燃焼に適さなかった
が，木質ペレットは効率よく燃焼できた。 （論文）
豊橋技術科学大学
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小型循環流動層で石炭を燃焼するときの流動媒体
を不活性な砂から N2O 分解活性を有する多孔質ア
ルミナに換えることで，N2O の排出低減を試みた。
N2O 排出は低減したが NOxは増加した。同一の
N2O 低減率での NOx増加を他の流動媒体（石灰石
など）の結果と比較したところ，今回用いた多孔質
アルミナの NOx増加が一番少なかった。NOx還
元のためのアンモニア吹き込みは NOx排出低減に
効果が無かった。
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気泡流動層燃焼装置で多孔質粒子に容量効果で担
持した炭素を燃焼し，燃焼速度を測定した。この燃
焼速度に基づき気泡流動層燃焼モデルを提案した。
加えて，水平方向に粒子の分散がある系における水
平方向炭素拡散と反応のモデルを提案し，２次元気
泡流動層燃焼装置を用いた実験結果と比較し，実測
とモデルの間に良好な一致を見た。
（国際会議）
（論文）
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乾燥下水汚泥の循環流動層燃焼では汚泥灰の蓄積
により NOx排出が増加した。下水汚泥の供給を停
止して石炭供給に切り替えても灰による NOx増加
は残ったが，徐々に NOx増加効果は少なくなった。
炉内流動媒体の量を多くすると NOx増加効果の低
減は加速された。このことから，灰の磨耗による飛
び出しが影響していると考えられる。また，２段燃
焼を強くかけるより，若干弱めにかけた方が灰によ
る NOx排出増加が抑制できた。
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（国際会議）
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347
〜352,2008
乾燥下水汚泥の循環流動層燃焼では汚泥灰の蓄積
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鈴木-宮浦反応は，Pd触媒により芳香族ハロゲン
により NOx排出が増加した。下水汚泥の供給を停
止して石炭供給に切り替えても灰による NOx増加
化物と芳香族ボロン酸とからビアリール系化合物を
炉内から採取した汚泥灰のアンモニア酸化活性を測
ジエチルアミノプロピル基をグラフトした無定形シ
定したが，炉内滞留時間と活性の間には変化が見ら
リカゲルに酢酸パラジウムを含浸法により担持し
は残ったが，徐々に NOx増加効果は少なくなった。
れず，また，粒径による活性変化も見られなかった。
したがって，NOx増加効果の低減は汚泥灰粒子磨耗
により炉内の灰量が減ったためだと考えられる。炉
合成する反応である。医薬品および電子材料の素材
合成分野で多用されている有用な反応である。N,
N-
た。この担持触媒は室温で5
0
%水-アルコール中，鈴
木-宮浦反応の触媒として高い活性を示し，酸ある
内流動媒体の量を多くすると NOx増加効果の低減
いは塩基に弱い置換基や様々な電子状態を持つ基質
が影響していると考えられる。
は1
5
,
0
0
0
に達した。
は加速されたことからも，灰の磨耗による飛び出し
（国際会議）
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に対応した。また簡単な濾過のみで回収でき，平均
收率9
6&で５回使用できた。触媒活性を示す TON
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）
,pp.
608610
（2008
）
インドールのα,
β-不飽和カルボニル化合物への
1
,
4
-付加反応生成物は，医薬品などの合成中間体と
して重要な化合物群である。酸性イオン液体を無定
形シリカゲルに固定化した触媒 I
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）を用い，インドールのα,
β-不
飽和カルボニル化合物への付加反応に成功した。反
応条件が温和なため，多様な基質に対応し，塩基性
で 脱 保 護 さ れ る OAc基 や 酸 性 で 脱 保 護 さ れ る
TBDMS基が基質に存在しても問題は無かった。さ
らに，I
LI
Sは平均收率86
%で６回までリサイクル使
用することが出来た。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
東北大学多元物質科学研究所
＊＊
―1
2
2―
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（論文）
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（6
）
,pp.
929
–931
（2008
）
Ma
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h反応は，医薬品などの構造中に存在する
For
s
kol
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nは高度に酸化されたラブダン型ジテル
ペノイドである。顕著な血圧低下作用をはじめ，c
-
β-アミノエステルなどの合成に重要な反応であ
AMPの活性化による興味ある様々な生理活性を示
る。ケテンジメチルシリルアセタールとアリールア
す。プチカンチンA および B はシダレゴヘイゴケ
より大量に単離されるラブダン型ジテルペノイドで
Li
Clにより室温で進行することを見いだした。等量
の強いルイス酸を用いる従来法と異なり反応条件は
あり，これらから11段階，総收率17％で，フォルス
コリンへの化学変換に成功した。１位のα-ヒドロ
キシル基は相当するケトンのシアノボロヒドリド還
元により，９位の４級α-ヒドロキシル基は相当す
る9.
11-エノールエーテルのエポキシ化により導入
された。
（論文）
ルドイミンとの Ma
n
n
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c
h反応が，DMF中触媒量の
極めて温和であるため，Ac
O，TBDMSO あるいは
Me
Sなどの置換基を持つ化合物にも対応した。さら
に，マイクロ波照射により反応の加速効果が見られ
た。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
Al
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大学
＊
＊＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
徳島文理大学
＊＊
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（
07）
,pp.
13651368
（2008
）
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nは，７つの不斉中心と５つの酸素官能
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PF6 に溶解し，こ
基からなる高度に酸化されたネオクレロダン型ジテ
の 溶 液 を ア ル ミ ナ の 細 孔 内 に 固 定 化 し た（Ru
-
ぐ最強の幻覚作用を示し，非窒素含有幻覚物質とし
し，ジエチル
ルぺノイドである。既知化合物の中で LSD をしの
て注目を集めている。他の幻覚物質と異なり κ-オ
ピオイド受容体とのみ選択的に結合するため，非モ
ルヒネ型の鎮痛物質としての期待も大きい。光学的
に純粋な Wi
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rケトンを出発物質とし，
酸素官能基の導入と立体化学の制御を行い，2
4工程
を経て Sa
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nor
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nA の全合成に成功した。 （論文）
新潟大学大学院自然科学研究科
SI
LC）
。この Ru
SI
LC は，固定化により安定性が増
ジアリルマロネートの閉環メタセシ
ス反応において，簡単な濾過のみで平均收率78%で
６回リサイクル使用可能であった。また，各種大環
状化合物の閉環メタセシス反応および分子間クロス
メタセシス反応にも成功した。
この触媒固定化法は，
不安定な有機金属触媒を無機固体担体に固定化しリ
サイクル使用するソフトな方法である。
＊
―1
2
3―
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（論文）
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（4
）
,pp.
317363
（2008
）
デカリン骨格を基本に様々な官能基を備えたラブ
ダン型ジテルペノイドは，構造的多様性の比較的少
ないテルペノイドである。しかしその数は800種にも
上り，テルペノイドの中でも非常に大きなグループ
を形成している。興味ある生理活性を示す化合物も
少なくない。そのためこれらラブダン型ジテルペノ
イドの全合成研究例は非常に多い。1996年以降の全
合成研究を，全合成の出発原料をもとに分類し，合
成経路および各反応条件を中心に，我々の成果を含
めて総説としてまとめた。
Al
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大学
イオン液体による均 一 系有機金属触媒
の固定化触媒 — SI
LCの開発
（総説）
化学工業
３月特集号,5
9
（3
）
,pp.
1
9
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（2
0
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8
）
均一系有機金属触媒をイオン液体に溶解し，この
溶液を無定形無機固体担体の細孔内に取り込ませる
ことができる
（SI
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。
この方法によりパラジウムおよびルテニウム触媒を
固定化し，それぞれ Pd
SI
LC および Ru
SI
LC を調
製 し た。Pd
SI
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Su
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a反応に，Ru
SI
LC は閉環メタセシス
反応に用い，
高い触媒活性を発現させる事が出来た。
この固定化により，パラジウムおよびルテニウム触
媒にリサイクル性を発現させる事が出来る。さらに
均一系で用いるよりも安定性の増強が認められた。
以上の我々の成果を総説としてまとめた。 （総説）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊＊
シリカゲル固定酸性イオン液体（I
LI
S）
の触媒機能
萩原久大＊
ケ ミ カ ル エ ン ジ ニ ヤ リ ン グ,5
（
312）
,pp
.
923928
（2
008）
イオン液体は非脂溶性と非水溶性を併せ持つた
め，回収が容易である。この回収性能に着目し，イ
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有機アジドとアセチレンとの Hu
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オン液体に触媒機能を持たせたのが Ta
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dである。この触媒の回収再使用性をさ
付加反応は，クリック反応の典型例である。素早く
らに上げるため，酸性イオン液体をシリカゲル表面
結合させトリアゾール環の合成を行うことが出来る
Si
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Sは，ニトロ化反応，エステル化
ため，医薬品のコンビナトリアル合成などで近年大
にグラフトした（I
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反応，インドールの1,
2-および1,
4-付加反応などに
おいて触媒活性を示した。いずれの場合も，I
LI
Sは
回収リサイクル使用することが出来た。これらにつ
いて，我々の成果をまとめ概説した。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（総説）
定量的に反応が進行し確実に２つのフラグメントを
きな注目を集めている。イオン液体 [
bmi
m]
PF6 に溶
解した Cu
Brジメチルスルフィド錯体は，チオプロ
ピル基をグラフトしたシリカゲルに固定化すること
が出来る（Cu
SI
LC）
。この Cu
SI
LC は，当該反応
の触媒として平均收率95
%でで少なくとも６回リサ
イクル使用可能であった。細胞毒性のある１価 Cu
のリーチング量は0
.
1
%と少なく，環境対応度にすぐ
れた固定化触媒の開発に成功した。
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
―1
2
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（国際学会）
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化学システム工学科化学工学コースで行っている
グリーンケミストリーに対応した有機素材生産に
創成教育の事例を紹介した。この創成教育は「工程
は，触媒反応が必須である。中でも均一系有機金属
解析」で実施している総合演習であり，全所要時間
触媒は大きな力を発揮してきた。この有機金属触媒
は7
.
5
時間である。内容は下敷きを倒すときに起こる
に安定性とリサイクル性を与えるための新しい方法
と し て，SI
LC（Suppor
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）を
風を利用して紙製の物体を移動させるシステムを作
開発した。この方法は，非脂溶性および非水溶性を
る材料や道具に制限があり，プロジェクトマネジメ
示すイオン液体に基に均一系有機金属触媒を溶解
ント能力や洞察力，チームワークが要求される。こ
し，この溶液を無機固体担体細孔内に取り込ませ固
の総合演習は学生の満足度も高く，初歩的な創成教
定化する方法である。この方法により固定化した
育として効果的であることを示した。 （国際会議）
Pd
，Ru
，Cu触媒反応について我々の成果を総合的
に講演した。
ることを目的とする。この総合演習では，使用でき
高久総合研究所
＊
（国際学会）
（招待講演）
新潟大学大学院自然科学研究科
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（2008
）
重油に水を分散させたエマルション燃料の燃焼特
膜通気生物膜を活性汚泥槽に浸漬することによ
性について検討した。エマルション燃焼では完全燃
り，活性汚泥槽の硝化性能を大幅に向上できること
焼を達成するために必要な空気比を含水率30
%で
を示した。膜通気生物膜の硝化速度は硝化専用生物
1
.
0
5
程度にまで下げられること，従って，排ガスに
膜と同等であった。また，膜通気生物膜が存在する
より持ち出される熱量を低減できることを示した。
ことによってワムシや貧毛虫などの微小動物の個体
その結果，エマルション燃焼では炉内温度を高く維
数が増加することを明らかにした。活性汚泥槽内で
持でき，
エネルギー効率が高いことを示した。また，
微小動物が増加することにより微生物生態系が複雑
なり余剰汚泥の発生量を削減できる可能性を示し
た。
NOx生成量も重油のみを完全燃焼した場合に比べ
て低減できることを明らかにした。
（論文）
―1
2
5―
（国際会議）
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汚泥沈積層に酸素透過性膜を埋設して酸素を汚泥
に供給することにより汚泥を好気的に消化させて減
量化する可能性を検討した。酸素透過性膜として，
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超疎水性多孔質膜，シリコン膜を用いた。いずれの
上向流型人工湿地によるアゾ染料含有有機排水の
膜を用いても，汚泥の減量化を達成することが可能
処理性能を検討した。アゾ染料の処理には，嫌気性
であった。好気消化のみでは汚泥の自己消化に伴っ
菌によるアゾ結合の解裂，好気性菌による中間生成
て酸化態窒素化合物がバルク液中に放出された。嫌
物の無機化を連続して行う必要がある。砂利を媒体
気硝化では有機物ならびにアンモニア態窒素化合物
として人工湿地リアクターを作成し，抽水植物（ヨ
が放出された。これに対して，膜通気により硝化を
シ，マコモ）や補助的通気の有無の影響を検討した。
行った場合，有機物も窒素化合物もほとんどバルク
補助通気を行って人工湿地内の嫌気条件と好気条件
液中に放出されなかった。その理由を，汚泥沈積層
を設定することにより有機物ならびにアゾ染料の処
内の酸素濃度分布に基づいて考察した。（国際会議）
理が効果的に行えることを示した。
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感温性 ENTDEAA ゲルを用いてフェノールの温
度スィング吸着操作を行った。温度スィング吸着操
作では温度の変化により吸脱着を制御できる。つま
り，脱着時にカラムに脱離液を流すことなく温度を
下げるだけでゲルからフェノールを脱着させ，その
後に少量の脱離液を流すことにより脱着したフェ
ノールを高濃度で回収できる。脱着時の保持時間を
変えて，脱離液のフェノール濃度，回収率の時間変
化を調べた。その結果に基づいて脱着操作の最適化
を検討した。
（国際会議）
（国際会議）
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菌）の固体培養に
およぼすマイクロ波加熱前処理の効果を検討した。
マイクロ波加熱により菌体から有機物が溶出する
が，比 投 入 エ ネ ル ギ ー が 約 1
.
5
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gを 超 え る と
TOD,COD,BOD 濃度がともに減少した。また，タ
糖の可溶化がタンパクの可溶化よりもより低温側で
生じていることがわかった。脱水ケークを加熱処理
することにより Bt菌の増殖速度が高くなった。増
殖速度，最大全菌数，最大胞子濃度は比投入動力約
1
.
5
k
J
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gで最大となることを明らかにした。マイクロ
波加熱が脱水ケークを基質とした Bt菌の固体培養
に有効であることを示した。
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（国際会議）
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余剰汚泥を基質としたメタン発酵において，超音
波処理による汚泥の破砕操作が有機物の可溶化，メ
タン生成に及ぼす影響を検討した。超音波処理によ
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高機能歯科インプラント材料作製の基礎研究とし
り 可 溶 化 し た 有 機 物 の TOC,COD,BOD を 測 定
（HAp
）
ミクロスフィアおよびポリ
（L-乳酸）
（PLA）
で
ぼ一定となり，非分解性画分の溶出が始まった。溶
効だった。抗菌作用の持続性は Es
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し，有機物の生分解性を評価した。比投入エネルギー
約７kJ
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g
を超えると生物易分解性画分の可溶化はほ
出した有機物によるメタン生成は培養後約14日で実
質的に終了し，超音波処理よる可溶化が汚泥の加水
て，抗菌剤を含有する中空ヒドロキシアパタイト
チタンねじ表面を被覆した。HAp中空粒子は抗菌剤
を保持する空間を確保し，PLA はその徐放制御に有
殖の阻止特性によって確認した。
（国際会議）
新潟大学大学院医歯学研究科
＊
分解過程を促進していることを明らかにした。また，
前処理した汚泥を用いた場合のメタン生成速度を解
析し，超音波処理が汚泥固形分の資化性を高めてい
ることを明らかにした。
（国際会議）
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光体 Ba
Mg
Al
O17:Eu2+,の合成とその蛍
1
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光特性
渡辺 晃・福井武久・野城 清・戸田健司
川田 哲・白倉重樹・細梅雅史・上松和義
佐藤峰夫
高温学会誌 Vo
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フラッシュクリエーション法により作製したナノ
2
+
O17:Eu
の合成
前駆体からの青色蛍光体 Ba
MgAl
1
0
を報告する。アニーリングした試料は，紫外線励起
を含む有機性廃水の処理特性を検討した。アゾ染料
の下で一般的な固相反応により合成した試料の1
1
1
の濃度を高めた場合，嫌気域におけるアゾ結合開裂
%にあたる強い青色発光を示した。真空紫外線励起
が処理の律速となることを明らかにし，好気域と嫌
では1
4
6
nmにおいて1
5
9
%の励起強度を示した。
気域の比率を適切に維持する重要性を示した。
（論文）
（国際会議）
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）
溶融合成法を用いてペロブスカイト関連構造を持
F4 構造を持つ
つ蛍光体を合成した。層状の K2Ni
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+
Eu
は x=0.
25
まで合成できるが，x=0.
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O3 を層状構造の H2Sr
Ta
O10 か
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5
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ら直接的な脱水およびナノシートプロセスにより作
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.
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ではオリビン相が形成される。赤色発光は，x=
製した。ナノシートプロセスにより新しい無秩序構
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〜110
（2
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）
フラッシュクリエーション法により作製したナノ
2
+
O6:Eu
の合成を
前駆体からの青色蛍光体 Ca
MgSi
2
報告する。1
100℃でアニーリングした試料は，紫外
線励起の下で一般的な固相反応により合成した試料
の173%にあたる強い青色発光を示した。
造を持つ材料の合成が可能である。
（論文）
（論文）
（論文）
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造 を 評 価 し た。構 造 は，無 限 鎖 Na
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クラスタと二つプロトンが付加した b
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よび中性分子から形成される二次元ネットワークか
ら成り，水分子と水素結合により連結している。
（論文）
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（フランス）
（2008
）MoP76p.2210
新しいアルカリ土類ケイ酸塩蛍光体としてCa
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2
+
MgSi
O12:
Eu
の蛍光特性を研究した。この蛍光体は
3
近紫外および真空紫外線の照射の下で，青緑色の発
光を示す。
（国際会議）
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リン酸塩系の新しい蛍光体 Sr
Mg
P4O15:
Eu
の蛍
2
3
光特性を報告する。この蛍光体は近紫外線の照射の
下で，青色の発光を示す。蛍光特性は不純物の存在
により大きく変化する。
（国際会議）
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蛍
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Eu
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光体の蛍光特性を調査した。Ba
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光励起の下で緑色の発光を示す。アンモニア中で窒
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を溶融法により合成した。
赤色蛍光体 La
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蛍光体を短時間
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%の Euを含む La
2
で合成可能である。
化した試料は，青色光励起で黄色発光を示す。
（国際会議）
―1
2
9―
（国際会議）
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（V,
P）
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（フランス）（2008
）We
P116p.545
3
+
マイクロ波照射により赤色蛍光体 Y
（V,
P）O4:
Eu
を合成した。短時間の照射で良好な結晶性を持つ凝
集していない蛍光体が得られる。
（国際会議）
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YVO4:
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（2
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0
8
）
3
2
7
PO
マイクロ波照射により合成した赤色蛍光体
3
+
Eu
の紫外および真空紫外励起の下での蛍光
YVO4:
特性を報告する。良好な結晶性と均一な発光イオン
分布により真空紫外励起で優れた蛍光特性が得られ
た。
（国際会議）
Synt
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O17:
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（フランス）
（2008
）We
P127p.556
フラッシュクリエーション法（FCM）により，青
2
+
O17:Eu
の合成を行った。ナノ
色蛍光体 Ba
Mg
Al
1
0
前駆体を焼成後，アニーリングすることにより，ナ
2
+
O17:Eu
が
ノサイズの高い結晶性を持つ Ba
MgAl
1
0
得られる。
（国際会議）
1
4
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（2
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0
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）
6
0
8
PO
ルビジウムフラックスを用いて合成した Euを
賦活した非化学量論オルソニオブ酸塩の蛍光特性を
研究した。格子パラメータは，オルソニオブ酸塩に
おける希土類の含有量に伴い明確に変動する。炭酸
ルビジウムを用いない系においては，非化学量論の
化合物は単一相として得られない。これらの非化学
量論化合物は新しい赤色蛍光体として有望である。
（国際会議）
―1
3
0―
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e2008ハワイ（2008
）No.
3186
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Sc
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O24:
Eu
蛍光体をアンモニア中で窒化す
9
2
6
ることにより，青色光励起で黄色発光を示す蛍光体
Pa
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l
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炭酸ナトリウムと硫黄を反応性フラックスとし
3
+
3
+
O2SO4:
Tb
蛍光体を合成した。La
O2SO4:
Tb
て La
2
2
が得られる。結晶構造の大きな変化は見られず，こ
は2
5
4
nm付近の励起で強い緑色発光を示し，蛍光ラ
れは窒素の導入による結晶場の変化によるものと考
ンプ用の緑色蛍光体として有望である。
（国際会議）
えられる。
（国際会議）
Ef
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c
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e2008ハワイ（2008
）No.
131
層間に Bi
O2 を有する Bi
Ta
O8Clの層間を選択
2
4
的に溶出させ，この層空間を水分解反応における反
応場として利用することで，活性の向上に成功した。
Sy
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0
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）No
.
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2
2
1
マイクロ波照射により合成した赤色蛍光体
Gd
Li
Mo
O32 の蛍光特性を報告する。３分以内の
Ba
2
3
3
8
短時間の照射で結晶性の高い蛍光体が得られた。
（国際会議）
―1
3
1―
（国際会議）
Synt
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nc
e2008ハワイ（2008
）No.3237
2
+
リン酸塩系の二種類の蛍光体 Li
Sr
PO4:
Mg2+,Eu
T.I
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0
0
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0
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8
）No
.
3
2
1
6
希土類を賦活した Ca
Sn
O4 蛍光体の長残光特性
2
2
+
および Sr
Mg3P4O15:
Eu
の蛍光特性を報告する。こ
2
.
5
%賦活した Ca
Sn
O4 蛍光体
を報告する。 Eu3+ を0
2
る次世代白色 LED 用の蛍光体として有望である。
系の蛍光体よりも優れている。
Lumi
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ng
れらの蛍光体は近紫外線の照射の下で，強い青色の
発光を示す。それゆえ，紫外 LED により励起され
は赤色の長残光を示し，その特性は市販の酸硫化物
（国際会議）
（国際会議）
Z.Ta
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e2008
ハワイ（2008
）No.
3236
三価のユーロピウムに対するリガンドとして
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2,
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c
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boxyl
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（
c2,
4di
pi
c
）および pyr
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di
ne
3,
5d
i
c
a
r
boxyl
i
c
（3,
5di
pi
c
）a
c
i
dsを用いて水熱合成によ
り二種類の MOFを合成した。単結晶 X 線回折に
より，その構造を明らかにした。
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（2
0
0
8
）PA6
3
マルチモードおよびシングルモードのマイクロ波
照射を照射することにより赤色蛍光体 Y
（P,
V）
3
+
Eu
を合成した。短時間の照射で良好な結晶性を
O4:
持つ蛍光体が得られる。原材料の選択により加熱状
況が変化し，蛍光特性も依存する。
（国際会議）
―1
3
2―
（国際会議）
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（2
008
）PA30
チタン酸ナトリウム Na
Ti
O28 が紫外線照射下
1
6
1
0
で水分解に対して活性を持つことを初めて見いだし
た。
（国際会議）
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,Y.Na
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0
8
）PA6
4
層 間 に Bi
O2 を 有 す る Au
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s構 造 を 持 つ
2
Ta
O9 に希土類をドープした試料を合成した。
Sr
Bi
2
2
希土類のドープによりペロブスカイトブロックへ
O2 を溶
の Biの混入が抑制される。層間にある Bi
2
出させた試料は，水分解に対する高い光触媒を示し
た。
Synt
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SnO4
2
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（2
008
）PA62
逆スピネル構造を持つ:Mg
SnO4 は発光イオンを
2
ドープしなくとも母体発光を示し，かつ長残光特性
を持つことを明らかにした。
（国際会議）
（国際会議）
De
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（2
0
0
8
）PA6
5
希 土 類 が 二 次 元 的 に 配 列 し て い る
3
+
YSi
O7:
Eu
赤色蛍光体の合成と，その蛍光特性
Na
3
2
の評価を行った。低次元構造により配列エネルギー
の回遊が制限されるために，近紫外励起においての
3
+
よりも高い。
発光強度は，既存の Y2O2S：Eu
（国際会議）
―1
3
3―
Pr
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Sr
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Mg2+,Eu
の蛍光特性
を報告する。Mgの添加により，相転移が抑制され
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+
Eu
は紫色発光を
る。Mgをドープしない Li
Sr
PO4:
2
+
2
+
Mg
,Eu
示す一方で，Mgをドープした Li
Sr
PO4:
は色純度の良い青色発光を示す。
（国際会議）
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（DMF）を モ ル 比
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３:
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水熱条件において1
1
0℃で一週間
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（DMF）
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加熱する。Tb
3 ,
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造は単結晶構造解析により決定した。 （国際会議）
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8水原（韓国）
蛍光体の結晶化学と蛍光特性の関連性について解
説した。結晶構造による粒成長の異方性が蛍光特性
に大きく影響することを，実用蛍光体を例に挙げて
リチウムイオン二次電池の正極材料である
Li
Fe
PO4 微粒子をマイクロ波水熱合成により作製し
示した。
た。通常の水熱合成で得られる１から３ミクロンの
粒子に比べ，マイクロ波水熱法では0.
1から0.
5ミクロ
ンの小さな粒子が得られる。
（国際会議）
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（招待講演）
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単一相の蛍光体および母体となる複合酸化物の合
成，そして，理想的な光の取り出しが可能になる球
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形への形態制御が期待できる最新の合成手法を解説
ケニックススタティックミキサーを用いてサイズ
し，実際にいくつかの既存の蛍光体を合成し，その
分布を制御した光硬化性ゲル粒子の調製を行った。
蛍光特性を評価した結果を報告した。 （招待講演）
マー DEAA を材料として用いた。
ミキサーで材料混
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光硬化性プレポリマー ENT3
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合物の液滴を調製し，紫外線照射することでゲル化
させた。調製されたゲル粒子の Sa
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Kにおいて0
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.
1
5
mmの範囲であり，それぞれ
の分布は正規分布に近似できた。ゲル粒子の平衡膨
潤率は破砕ゲルとほぼ同じであった。ミキサー径で
規格化した D32はウェーバー数で相関できた。
Fu
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,Vol
.
87
（1011
）
,pp.
21862193,2008.
テキサコ式ガス化装置の水素製造性能を数値解析
した。正確な炭素転換率を見積もるために，二段平
衡モデルを提案した。 このモデルでは，炭素転換
率を決定する２つの反応（気固反応）を他の気気反
応から分離している。支配方程式を導き出し，これ
らを解くことで，自己無撞着法を開発した。測定値
から計算された炭素転換率の%AADは2.
89
であり，
ガス製造速度は0
.
64
であった。ガス成分は一般的な
プラントによる実験値とよく一致した。テキサコ式
ガス化装置で起こる化学反応が，水／石炭比の広い
範囲でほぼ転換率１を保つ機構で進行していること
がわかった。
（論文）
東海大学
＊
（独）
産業技術総合研究所
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（国際会議）
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キラルな L-バリノール残基と２つの水酸基を有
するフェニルアセチレンモノマーを合成し，アキラ
ルなロジウム触媒あるいはキラルなロジウム触媒系
（キラルアミン共触媒使用）により重合を行った。
アキラル触媒を用いた場合は不斉誘起重合が進行
し，モノマーのキラリティ由来の片巻きらせんポリ
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本研究では新規に２つの水酸基と芳香族置換基を
有するアキラルフェニルアセチレンを合成し，キラ
ルロジウム触媒による重合を検討した。生成ポリ
マーが溶液中でコットン効果を示したことから，片
マーが得られた。一方，キラル触媒系による重合で
は，アミン共触媒を（R）-体あるいは（S）-体と変え
巻きらせん構造を有していることが確認された。ま
た場合，生成ポリマーのコットン効果の符号はそれ
で選択的に環状三量体を生成すること，さらにそれ
ぞれ逆符号となり触媒系のキラリティに応じた片巻
らの膜が自己支持性を示すことを明らかにした。
きらせんポリマーが得られた。
たこれらのポリマーが膜状態で紫外光照射すること
（国際学会）
（国際学会）
新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
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新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
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新潟大学超域研究機構
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薗頭反応を利用した重縮合でキラルなメンチル基
２つの水酸基をドデシル基を有するアキラルフェ
を有するポリフェニレンエチニレンを合成した。生
ニルアセチレンのらせん選択重合により得られた片
成ポリマーは重量平均分子量20万程度の高重合体で
巻きらせんポリマーのキャスト膜を光照射すること
ありソルベントキャスト法により自己支持膜を与え
で選択的に環化芳香環（環状三量体）形成が進行し，
た。また，トルエン溶液からキャストした膜が片巻
きらせん構造を持つことが CD 測定より明らかに
NMR および MALDI
TOFMS測定から明らかにし
ルなメンチル基を除去した膜を得ることに成功し，
た。光照射後の膜は低分子量体からなるにもかかわ
この膜が側鎖にキラル源を持たないにもかかわらず
らず自己支持性を示し，超分子自己支持膜が形成さ
なった。さらに，この膜を化学処理することでキラ
片巻きらせん構造を維持していることを CD 測定
より明らかにした。
,13C低 分 子 芳 香 族 化 合 物 が 得 ら れ る こ と を 1Hた。環状三量体生成の選択性は7
4
％と比較的高かっ
れていることが示唆された。
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
（国際学会）
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
＊
新潟大学超域研究機構
＊
＊＊
新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
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新潟大学超域研究機構
新潟大学大学院自然科学研究科
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新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
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２つの N
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-ブチルフェニル）イミノ基を持
つアキラルフェニルアセチレンモノマーをキラルな
１−フェニルエチルアミン共触媒存在下ロジウム触
アキラルモノマーとの共重合により分子内水素結合
媒により重合することでらせん選択重合を検討し
により安定化された片巻きらせんポリマーを合成し
THF中コットン効果を示すことから，片巻きらせん
た。生成ポリマーの膜を化学処理しメンチル基を除
去した膜はキラルな側鎖を持たないにもかかわらず
片巻きらせん構造を維持していることが CD 測定
より確認された。さらに本ポリマーはクロロホルム
に可溶であり，溶液中においても主鎖のキラリティ
のみに由来する片巻きらせん構造を持つことが明ら
かになった。
た。生成ポリマー（収率約5
0
％，分子量約2
0
0
万）
，
構造を示すことが明らかになった。本ポリマーは側
鎖および主鎖にキラルな置換基や炭素を含んでおら
ず，誘起された片巻きらせんコンホメーションがか
さ高い側鎖置換基の立体障害により維持されている
と考えられる。
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（国際学会）
新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
＊＊
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
ンター
新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
＊＊
新潟大学超域研究機構
＊＊＊
ンター
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
＊＊＊＊
新潟大学超域研究機構
＊＊＊
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
＊＊＊＊
―1
3
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我々が最近開発した新規配位子が配位した Pd錯
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n.1315,2009.Pos
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体が，重要な炭素-炭素結合形成反応である鈴木‐
新規に２つの水酸基とトリメチルシリルフェニル
価で入手容易な反面，反応性に乏しく従来使用が困
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,P71.
宮浦反応の優れた触媒として機能することを明らか
にした。新規配位子から調整される Pd触媒は，安
基，ペンタメチルジシロキサニルフェニル基，およ
難であった塩化物を用いた反応でも，高い基質一般
びヘプタメチルトリシロキサニルフェニル基を持つ
性を示し生成物を定量的に与える。さらに，この新
アキラルフェニルアセチレンを合成し，キラルロジ
規配位子が立体的に高度に込み入り合成が極めて困
ウム触媒によりらせん選択重合を検討した。生成ポ
難なオルト４置換アルキルビフェニルを反応性の低
リマーはいずれもコットン効果を示し，片巻きらせ
い塩化物から定量的に合成出来る世界初のホスフィ
ん構造を持つことがわかった。シロキサン鎖が長く
ン配位子であることを示した。
なるにつれて，コットン効果は強くなった。また，
柔軟なシロキサン鎖の効果により成膜性，溶解性も
シロキサン鎖が長くなるにつれて向上した。
（国際学会）
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
新潟大学自然科学系環境材料ナノ化学教育セ
＊＊
ンター
新潟大学超域研究機構
＊＊＊
新潟大学ベンチャービジネスラボラトリー
＊＊＊＊
―1
3
9―
新潟大学大学院自然科学研究科
＊
（論文）
（建 設 学 科）
VOF 法を用いた非圧縮超弾性体のトポ
ロジー最適化
連続高架橋における波動伝播モードの解
析
阿部和久・小板橋智哉＊・紅露一寛＊＊
阿部和久・佐成屋淳＊・紅露一寛＊＊
計算数理工学論文集，Vo
l
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鉄道力学論文集，第1
2
号，2
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5
3
0
.
ゴム材料を対象に，最適設計手法の一つであるト
鉄道連続高架橋を対象に，波動伝播モード解析を
ポロジー最適化法を構成した。なお，材料配置は，
行った。解析に当り，連続高架橋は無限に長い周期
設計領域に固定された有限要素メッシュ毎の材料占
有率を表す VOF関数で表現した。要素毎の剛性は
ゴムのそれに VOF関数値を乗じた値により設定す
構造としてモデル化し，それを Ti
mo
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k
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素により離散近似した。その下で当該構造内を伝わ
る波動の波数と周波数との関係（分散曲線）を求め
る。ただし，ゴム材料は非圧縮性を有するため，空
た。その結果，伝播波動モードには，主に桁がたわ
孔域でも不適切な圧力が発生し得る。この問題を解
むものと，柱がたわむものの２種類が存在している
消するため，設計領域を非圧縮超弾性大変形場と圧
ことがわかった。また，柱基部のモデル化が分散曲
縮線形弾性微小変形場の２相で表現し，これらを
線に及ぼす影響は小さく，伝播波動特性は基礎や地
VOF関数値で重み付けする方法を採用した。解析例
盤条件にほとんど依存しないことがわかった。
を通し，
提案手法により空孔内部の圧力が抑制され，
（論文）
自然科学研究科博士前期課程
最適化が適切に実行可能となることを示した。
＊
（論文）
＊
＊＊
自然科学研究科
＊＊
自然科学研究科博士前期課程
自然科学研究科
VOF法を用いた降積雪過程の有限要素解
析
半無限周期構造における表面波モード解
析手法
小川
阿部和久・笠原祐樹＊・紅露一寛＊＊
徹＊・阿部和久・紅露一寛＊＊
構造工学論文集，Vo
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応用力学論文集，Vo
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8
.
雪が降り積もり自重で圧密変形して行く現象の再
周期構造を有する半無限弾性波動場における，表
現解析を試みた。積雪の変形解析過程には，これま
でに著者らが構成してきた VOF法に基づく有限要
面波モード解析法を提案した。まず，半無限場の自
素解析法を用いた。これに一様な風の下で雪が降り
じ周期性を有する無限場の加振応答解析を行い，そ
積もる降積雪モデルを新たに実装した。降雪は移流
の結果から自由表面加振におけるインピーダンス行
拡散過程として捉え，これを簡易な逐次計算手法に
列を作成した。なお，無限周期場の応答解析には
より表現した。既往の研究でなされた積雪沈降荷重
の測定実験の再現解析を試みた。これまでの解析で
由表面に平行な方向の波数成分毎に，半無限場と同
Fl
o
q
u
e
t変換を用いた。モード分散特性はインピー
ダンス行列の行列式がゼロとなる波数-周波数空間
は再現不可能であった沈降荷重が，降積雪過程を適
中の点集合として求めた。解析の結果，周期介在物
切に表現することで精度良く評価可能となることを
の存在により，無限周期場同様にストップパンドが
示した。
発生することを確認した。
＊
＊＊
（論文）
自然科学研究科博士前期課程
自然科学研究科
自然科学研究科博士前期課程
＊
自然科学研究科
＊＊
―1
4
0―
（論文）
走行荷重を受ける軌道系の定常応答解析
阿部和久・古屋卓稔＊・紅露一寛＊＊
計算数理工学論文集，Vo
l
.
8
,2
0
0
8
,7
1
2
.
風速および気圧変動による長周期波の共
鳴発達機構に関する研究
泉宮尊司・渡辺
一定速度で走行する荷重の作用を受ける離散支持
レールの定常応答を求めた。レールは無限長構造と
してモデル化し，荷重は一定周波数下の調和加振に
聡＊・石橋邦彦
土木学会海岸工学論文集，第5
5
巻，2
0
0
8
,pp.
2
0
1
2
0
5
.
本論文では，自由長周期波と見なされている長周
より与えた。解の構成に当り，時間方向に Fo
u
r
i
e
r
変換する方法と，空間方向に Fl
o
q
u
e
t変換する定式
期波が，自然界に存在する風速変動や気圧変動によ
法とを検討し，結果的には両者が同一のものを与え
て，自然風の気圧と風速変動の観測を行い，その特
ることを示した。解析例を通し，時間域応答解析に
性を明らかにすると共に，風洞水槽において風波の
よる準定常解との良好な一致が得られ，よって提案
手法が妥当であることを確認した。
＊
日本交通技術珂
＊＊
自然科学研究科
（論文）
り共鳴して生じているのではないかとの仮説に立っ
有義波周期の数倍の変動風速を発生させて，長周期
波が気圧と風速変動のどちらに共鳴して発生・発達
しているかを調べている。その結果，長周期波は気
圧変動に共鳴して発達しているのではなく，風速変
動に共鳴して発達していることが明らかとなった。
（論文）
新潟県十日町地域振興局
＊
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0
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年2
月2
4
日 新 潟・富 山 高 波 災 害 の 気
象・海象からの要因分析
泉宮尊司・白
晃栄＊・石橋邦彦
2
0
0
8
,2
3
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2
4
0
.
土木学会海岸工学論文集，第5
5
巻，2
0
0
8
,pp.
1
8
1
1
8
5
.
づく境界要素トポロジー最適化法に対し，トポロ
に発生した大規模な高波災害がどのようなメカニズ
これまで著者らが開発して来た，l
e
v
e
ls
e
t法に基
ジー導関数による空孔導入過程の追加を試みた。静
弾性問題を具体例に，物体中に導入した無限小空孔
の成長による感度を求めた。なお，当該感度は境界
要素方程式の枠組みの中で定式化した。また，トポ
本論文では，2
0
0
8
年２月2
4
日新潟県および富山県
ムで発生したかを探るために，気象および海象の面
からその要因について詳細に調べている。また，過
去の顕著な「寄り回り波」が発生した気象条件を調
べて，どのような条件で発生するかを明らかにして
ロジー導関数値をレベルセット関数に用いることで
いる。その結果，「寄り回り波」による顕著な災害
効率的な空孔導入を実現した。
置で日本列島を横断し，通過時の中心気圧が9
8
6
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Pa
＊
＊＊
自然科学研究科博士前期課程
自然科学研究科
（国際会議論文）
が発生する共通の条件として，北緯3
9
度〜4
3
度の位
以下である場合であり，大きく分けて３つのタイプ
があることが分った。
（論文）
新潟大学大学院自然科学研究科博士前期課程
＊
―1
4
1―
新潟県中越沖地震による海岸港湾施設の
被害および海底古木による漁業被害の現
地調査
鉄道用バラスト材の繰り返し変形解析の
ための時間域均質化法定式化
紅露一寛＊・嘉数東陽＊＊・阿部和久＊＊＊
泉宮尊司・石橋邦彦
6
巻，2
0
0
8
，pp.
2
7
3
2
7
8
．
土木学会海洋開発論文集，第4
土木学会応用力学論文集，Vo
l
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1
1
，2
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，1
4
9
1
5
8
.
本研究では，鉄道用バラスト材の繰り返し変形解
本論文では，新潟県中越沖地震によって，海岸施
設および港湾施設にどのような被害が発生したかを
析を h
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cモデルに基づく連続体モデルを用
いて実行する場合を対象に，構成方程式に時間域均
調査する共に，海底に埋没していた古木が地震によ
質化法を適用した。その定式化と応力解析を対象と
る液状化で海底面上に浮き上がり，漁業被害をもた
した解析アルゴリズムの妥当性について，解析結果
らした海底古木の特性を調査している。その結果，
を通して検討した。均質化法の概念を用い，時間ス
液状化による被害が見られたが，背後地の地盤が高
ケールとしてミクロ・マクロの２つの時間スケール
く，前に砂浜が存在している場所では護岸の被害は
を考え，漸近展開と時間平均を適用することでミク
比較的軽微であった。また，中越沖地震発生と共に
ロ・マクロ双方の時間スケールにおける構成方程式
出現した海底古木は，底質が砂質であったため液状
を導出した。また，載荷・除荷の繰り返し応力解析
化が発生し，海底面に浮上して来たものと推測され
を対象に，ミクロ時間応答とマクロ時間応答の弱連
た。
成解析アルゴリズムを構成した。バラスト材の繰り
（論文）
返し変形解析では，バラスト材の（巨視的）残留ひ
ずみがマクロ時間応答によって評価可能であること
を示した。
＊
＊＊
大学院自然科学研究科
㈱ホープ設計
工学部建設学科
＊＊＊
―1
4
2―
（論文）
（機能材料工学科）
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島 津 超 微 小 ダ イ ナ ミ ッ ク 硬 度 計DUH2
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Sとダイヤモンド球状圧子を併用した
マイクロレンジ押込み試験によるヤング
率評価
大木基史・石橋達弥・吉川裕輔＊
材料試験技術,Vo
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SO 1
4
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7
7におけるマイクロレンジに対応する
押込み試験装置である島津製作所製 DUH -2
0
1
S
は，幅広い押込み深さ・荷重範囲，低価格および取
り扱いの容易さから，既に国内外で約6
0
0
台の販売実
績を有している。
そこで本研究では，DUH2
0
1
Sを利用した材料物
既報の同名論文第８報における約2
0
n
m以下の押
性の実用的押込み解析手法の確立を図るため，0
.
5
〜
を，実際に用いたマイクロビッカースナノインデン
子を用いた押込み試験を各種試験片に対して行っ
込み変位領域における実験と理論の不一致の原因
テーション用圧子先端形状の詳細な解析結果から検
討した。
圧子先端形状の詳細な解析を行うにあたり，相当
2
N の押込み荷重範囲におけるダイヤモンド球状圧
た。得られた押込み除荷曲線試験データより，球状
圧子の先端球径補正を伴う，圧子軸と試験機の弾性
球直径関数 DB（CP）の概念を導入した。この関数 DB（CP）
変形量を考慮した球圧子のヤング率算出理論を用い
に該当する圧子先端形状である回転双曲面体に対し
算出した試験片ヤング率の妥当性を検討した。
は，第８報中の押込み試験時に使用した一部の圧子
て線形関係を有することから，DB（CP）の導入により回
てヤング率算出を試みた。更に He
r
t
zの弾性接触理
論に基づく圧子と試験片との弾性接触解析を行い，
（和論文）
転双曲面体圧子の先端形状を明確に定義できること
が示された。また，上述の圧子における圧子先端形
状は２種類の回転双曲面体から成り立っているこ
と，および２種類の回転双曲面体に対する形状係数
A，B， ˘nは DB（CP） の使用で正確に特定可能である
ことが解析結果から明らかとなった。
最後に，特定された形状係数を用いて算出された
弾性接触理論曲線 HR
（CP）と実験値との比較を行った
ところ，両者の値は約2
0
n
m以下の押込み変位領域に
おいて良い一致を示した。
＊
＊＊
（英論文）
株式会社原田伸銅所
株式会社フィッシャー・インストルメンツ
株式会社原田伸銅所
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Zh
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・矢久保達が提唱している，傾斜系に特有の
素励起 Gr
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，が局在状態ではなく，部分空間に広
がった励起状態であることを，波動関数の広がりの
程 度 を 示 す 指 標（I
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を量子系の半古典近似で解析的に計算することによ
り，厳密に示した。
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北海道大学大学院工学研究科
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4
3―
（論文）
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局在軌道間の一部のボンド（相互作用）だけが結
合している量子系のパーコレーション（QBP）によ
る金属−絶縁体転移は既に調べられており，結合ボ
ンドの臨界パーコレーション濃度 p
cも分かってい
る。本論では，結合ボンドに W1，非結合ボンドに
W2の不規則性を導入し，p
cがどのように変化する
かを量子準位統計と有限サイズスケーリングで数値
的に調べ，W1に関する特異な振る舞いと W2に関
する単調な振る舞いを明らかにした。
＊
＊＊
（論文）
北海道大学大学院工学研究科
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プロピオン酸菌が生産するビフィズス菌特異的増
殖促進物質（BGS）の生産性を向上させるために，
精密濾過膜とオンライン乳酸コントローラを備えた
インテリジェントバイオリアクターシステムを開発
株式会社KOA
した。このバイオリアクターシステムを用いること
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によって，乳酸濃度を制御しながら増殖に阻害とな
るプロピオン酸や酢酸などの代謝産物を連続的に除
去することが可能となり，BGSの時間当たりおよび
使用培地量当たりの生産性を大幅に向上させること
に成功した。
＊
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.
通常，固体の長波長低振動数音響フォノン（音波）
は一定の音速を持ち，連続弾性体とみなせるこの状
況下で固体の原子配列の乱れの強さに拠らずに極め
て良く伝播する。本論文では，この常識に合わない
放物型の音響フォノン（振動数-波数）分散関係を
持つ特異固体が存在し得ることを，理論的に示し，
その固体の持つ基本的性質を明らかにし，更に，特
異固体に不規則性が入ると低振動数音響フォノンが
異常に局在し､伝導性が悪くなることを数値実験で
明らかにした。
＊
＊＊
（論文）
キヤノンイメージングシステムテクノロジーズ
北海道大学大学院工学研究科
―1
4
4―
（論文）
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プロピオン酸菌が生産するビフィズス菌特異的増
殖促進物質（BGS）をラクトースを炭素源として効
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清酒の腐敗現象である火落ちを防止する生物学的
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な方法について検討した。すなわち，乳酸菌が生産
て検討した。ラクトースから高い回収率で乳酸を生
た火落ちの原因菌であるアルコール耐性乳酸菌の増
産する乳酸菌を選抜した。一般にプロピオン酸菌は，
3
8は米タンパク質加水分解物を添加した麹汁培地
ラクトースを利用できないが，選抜した乳酸菌に
よってラクトースをいったん乳酸に変換すれば，こ
の乳酸を炭素源として生育し，BGSを生産した。し
たがって，プロピオン酸菌と乳酸菌を混合培養する
ことによって，効率よくBGSを生産することに成功
した。
（ノート）
する抗菌性タンパク質であるバクテリオシンを用い
殖抑制について検討した。S
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を用いたときに，MRS培地を用いたときとほぼ同
じ活性のバクテリオシンを生産した。このバクテリ
オシンは，火落菌の一種である La
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iの増殖を静菌的の抑制した。
―1
4
5―
新潟県醸造試験場
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（論文）
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カーボンブラック存在下における，ビニルモノ
腐敗した清酒から分離した火落菌を 1
6
Sr
RNA
マーのラジカル重合に及ぼすイオン液体の効果につ
遺伝子の部分塩基配列に基づいて同定した。また，
溶媒系と比較して，重合速度が増大し，カーボンブ
火落菌に対して増殖阻害効果を示すバクテリオシン
ラックによる重合遅延現象が緩和されることを見い
を生産する乳酸菌を検索した。その結果，数種類の
だした。また，イオン液体中ではグラフト率の大き
乳酸菌が火落菌に対して抗菌作用を示すバクテリオ
なものが得られることを明らかにした。これは，イ
シンを，米タンパク質加水分解物を添加した麹汁培
オン液体中では成長ポリマーラジカルの寿命が延
地を用いたときにも生産した。これらのバクテリオ
び，分子量の大きなポリマーが粒子表面へグラフト
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するためと解析した。
シンによって火落菌のうちの La
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＊
＊＊
いて検討した。その結果，イオン液体中では，有機
新潟県醸造試験場
山梨大学ワイン科学研究センター
プロピオン酸菌の生産するビフィズス菌
増殖促進因子について
高屋朋彰・谷口正之
FFI
ジャーナル 第2
1
3
巻，第9
号，p.
8
3
5
8
4
1
（2
0
0
8
）
．
プロピオン酸菌によるビフィズス菌特異的増殖促
進物質（BGS）の生産に関するこれまでの研究成果
をまとめて解説した。すなわち，BGSの構造，推定
される作用機構，およびそのバイオアッセイ法につ
いて解説した。また，好気培養と嫌気培養における
BGS生産性の相違について解説した。さらに，BGS
生産性を向上させるための精密濾過膜とオンライン
乳酸コントローラを備えたインテリジェントバイオ
リアクターシステムの開発およびプロピオン酸菌と
乳 酸菌を混合培養するによるラクトースからの
BGS生産に関して詳しく解説した。
（解説）
―1
4
6―
（論文）
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縮合剤として S
（
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）
3 を用いる，シリカナノ粒
カーボンブラックの合成について検討した。その結
の液状ゴムのグラフト化について検討した。その結
ロキシメチル）プロピオン酸の自己縮合反応を行う
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子やカーボンブラック表面へのカルボキシル基末端
果，S
（
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）
3 の存在下，液状ゴムとシリカ表面のア
ミノ基とのグラフト反応が進行し，粒子表面へ対応
する液状ゴムがグラフトすることを明らかにした。
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多分岐ポリエステルのグラフト化による多官能
果，カーボンブラックの存在下で 2
,
2
'
-ビス（ヒド
と，カーボンブラック表面へ水酸基末端の多分岐ポ
リエステルがグラフトすることが分かった。さらに，
また，S
（
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）
3の存在下，カーボンブラックに液状
カーボンブラック表面から逐次的に多分基ポリエス
液状ゴムとのグラフト反応が進行し，粒子表面へ対
フトすると，有機溶媒中への分散性が著しく向上す
ゴムを反応させると，粒子表面のカルボキシル基と
応する液状ゴムがグラフトすることを見いだした。
さらに，S
（
cOTf
）
3の存在下，液状ゴムを過剰のシリ
カやカーボンブラックを反応させると，液状ゴムの
ゲル化反応が進行することも明らかにした。また，
テルがグラフトできることも明らかにした。また，
カーボンブラック表面へ多分基ポリエステルをグラ
ることが分かった。また，この様な多官能カーボン
ブラックは多彩な機能物質の固定化に利用できる可
能性を指摘した。
この様なゲル化反応に反応温度の影響について検討
した。
（論文）
―1
4
7―
（論文）
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（2
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）
シリカナノ粒子やカーボンブラック表面への多分
基シクロホスファゼンポリマーのグラフト化につい
て検討した。その結果，アミノ基を導入したシリカ
やフェノラート基を導入したカーボンブラックにヘ
キサクロロトリフォスファゼンとヘキサメチレンジ
アミンを交互に反応させることにより，それぞれの
粒子表面へ多分枝シクロホスファゼンポリマーがグ
ラフトできることを見いだした。さらに，グラフト
鎖末端のクロロフォスファゼン基は容易にスルホン
酸基に変換でき，スルホン酸基を導入したシリカや
カーボンブラックは水中へ極めて安定に分散するこ
とを明らかにした。また，この様なシリカやカーボ
ンブラックはイオン導電性を有することも明らかに
した。
（論文）
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）
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溶媒を用いない乾式系におけるシリカナノ粒子表
面へのカチオングラフト重合について検討した。そ
の結果，ヨウドプロピル基を導入したシリカへ2
-メ
チル2
-オキサゾリン（Me
OZO）を噴霧し，1
1
0
℃
で反応を行うと，粒子表面で Me
OZO のカチオン開
環重合が開始され，粒子表面へポリ Me
OZO がグラ
フトすることを見いだした。また，この様な系では
溶液重合系と比較して，反応後，未反応モノマーは
減圧下で容易に除去できるので，ポリマー Me
OZO
グラフトシリカの大量合成に適していることを指摘
した。さらに，乾式系では，溶液系と比較して，非
グラフトポリマーの生成が抑制されるという特徴が
あることが分かった。これは，乾式系では粒子表面
からの成長ポリマーカチオンの連鎖移動反応が抑制
されるためと解析した。
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4
8―
（論文）
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.
多分基ポリアミドアミン（PAMAM）グラフトシ
リカによるエポキシ樹脂の硬化反応について検討し
パラジウム−水素系からの水素放出が，酸素ガス
の存在する環境下で促進されることに気がついた。
た。その結果，シリカ表面の多分基 PAMAM グラ
この詳細を酸素ガス中における水素放出特性や真空
フト鎖末端のアミノ基はエポキシ樹脂の硬化能力を
調べた。その結果，Pd
H 系からの水素放出の促進
率が大きくなるほど，エポキシ樹脂の硬化能力も大
あり，さらに，水素放出が促進される場合，水が生
持つことを見いだした。また，PAMAM のグラフト
きくなることを明らかにした。さらに，AFM を用
いて，エポキシ樹脂硬化物表面を観察したところ，
PAMAM グラフトシリカはエポキシ樹脂中へ均一
に分散していることが分かった。また，多分岐 PA-
MAM グラフトシリカで硬化したエポキシ樹脂のガ
中やアルゴンガス中などの放出特性と比較する事で
は，
（1
1
1
）
面の結晶方位面を持つ試料に特有な現象で
成されることが分かった。水生成反応を定量的に測
定し，Pd
H 系からの水素放出特性におよぼす酸素
の影響を議論した。
（論文）
長岡工業高等専門学校
＊
東京大学物性研究所
＊＊
ラス転移温度は一般のアミン触媒で硬化したものよ
り高温側へシフトすることを見いだした。さらに，
PAMAM グラフトシリカがエポキシ樹脂の接着性
に及ぼす影響についても検討した。
（論文）
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気相成長炭素繊維（VGCF）表面への分岐ポリマー
のグラフト反応について検討した。その結果，
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生分解性ポリエステルであるポリ乳酸とポリカ
表面へ導入したラジカル重合開始基により，1
（t
-
プロラクトンのポリマーブレンド多孔質体の作製条
ンとスチレンとのラジカルグラフト共重合が開始さ
にまで細胞の増殖が可能なことを示した。 （論文）
ブチルペルオキi
-プロピル）
3
i
-プロペニルベンゼ
れ，VGCF表面へ側鎖にペルオキシ基を持つポリ
件について検討した。作製した多孔質体を足場材料
として用いて肝細胞の培養を行い，足場材料の内部
マーがグラフトできることが分かった。ついで，こ
の様な VGCFの存在下で，スチレンの重合を行う
と，グラフト鎖のペルオキシ基により，二次グラフ
ト重合が開始され，VGCF表面へ分岐ポリマーがグ
ラフトできることを明らかにした。
（論文）
―1
4
9―
テキサス大学オースチン校
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生分解性プラスチック製濾過膜の開発
田中孝明
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著者が米国テキサス大学工学部 D.R.Ll
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授と共同で進めている生分解性プラスチック製濾過
膜の開発について解説した。ポリ乳酸膜，ポリ乳酸-
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ポリカプロラクトン-ブレンド膜，ポリブチレンサ
エストロゲンとそのグルクロン酸抱合体の酵素処
理条件の検討を行った。エストロゲンは酸化酵素
ラッカーゼにて，グルクロン酸抱合体は大腸菌の
-
クシネート膜などの生分解性ポリエステルを用い，
熱誘起相分離法と非溶媒誘起相分離法を組み合わせ
て作製した種々の濾過膜について紹介した。
（総説）
グルクロニダーゼをセルフクローニングして発現さ
せた酵素を用いて加水分解後，ラッカーゼにより処
理できることを示した。
（国際会議）
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生分解性ポリエステル製濾過膜の開発と
食品・バイオプロセスへの応用
田中孝明・谷口正之
化 学 工 学 会 バ イ オ 部 会 ニ ュ ー ス レ タ ー ,No
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.
ポリ乳酸膜，ポリ乳酸-ポリカプロラクトン-ブレ
酸化酵素ラッカーゼを用いたメトキシフェノール
類の酵素酸化重合について検討した。分子軌道法に
より計算したモノマー分子の最高被占軌道エネル
ンド膜，ポリブチレンサクシネート膜などの生分解
性ポリエステル製濾過膜の開発と食品・バイオプロ
セスへの応用例について紹介した。
ギーと反応速度との間に高い相関関係がみられた。
反応溶液中のアセトン濃度や基質濃度が反応速度や
収率に与える影響も検討した。
＊
（国際会議）
新潟薬科大学
―1
5
0―
（解説）
モノクローナル抗体の分離精製における
分離膜の活用
膜を利用した食品微生物の分離
田中孝明
田中孝明
食品と技術,No
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化学工学,Vo
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8
.
医薬品として大量に生産されるようになったモノ
クローナル抗体の分離精製プロセスで活用されてい
る分離膜に関する最近のトピックスを解説した。
（解説）
食品微生物の膜分離について解説した。微生物の
形状と濾過特性，クロスフロー濾過法の応用，著者
らが研究開発を進めているコンポスト化処理可能な
生分解性プラスチック製濾過膜などについて紹介し
た。
ポリ乳酸の多孔質化・複合化による機能
性材料の開発
田中孝明・谷口正之
日 本 生 物 工 学 会 誌,Vo
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.
バイオマスプラスチックであり，生分解性・生体
吸収性プラスチックであるポリ乳酸の多孔質化・複
合化による機能性材料の開発を解説した。多孔質化
により分離膜材料を，多孔質化とゲル材料などとの
複合化により医療用材料が開発できることを紹介し
た。
（解説）
―1
5
1―
（解説）
（工学力教育センター）
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高温超伝導 Bi系線材を用いたコイルで均一性の
良い磁場を発生させるために，格子型の断面をもつ
超伝導コイルを構成した。その巻き線の一部を取り
除いたり，巻き数を補強したりすることによって効
率的かつ経済的にコイル巻き線の最適化の構造計算
を実施した。
（論文）
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高温超伝導バルク磁石を利用してその強磁場を浄
水システムに使うための磁気分離技術を開発したも
の。新潟大学の廃棄物処理施設にて処理される Fe
や Mnを沈殿，
担磁させ，その高速回収を狙った。実
験条件では超伝導ソレノイド磁石と永久磁石の従来
法との達成値の比較を行い，超伝導バルク磁石の小
型コンパクトな性能が生かせることを示した。
（論文）
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高温超伝導バルク磁石を超伝導ソレノイドコイル
の静磁場によって励磁し，その磁極表面に５Ｔ以上
の磁場を発生する。この磁場をマグネトロンスパッ
タ装置のプレナー型カソードに適用することで，従
来より高真空かつ高速なスパッタ成膜を可能とし
た。この装置を用いて，EUVL 半導体露光装置に利
用される反射ミラーの反射率を向上する目的で Mo
と Siからなる多層膜を合成する方法として実験を
行った。
（論文）
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超伝導ソレノイドコイルの静磁場によって励磁
し，磁極表面に５Ｔ以上の磁場を発生する高温超伝
導バルク磁石をマグネトロンスパッタ装置のプレ
ナー型カソードに適用してその水平磁場によるプラ
ズマの凝集密度を向上させた。このことで，従来よ
り プ ラ ズ マ ダ メ ー ジ の 少 な い 膜 の 合 成 が で き，
EUVL 半導体露光装置の多層膜反射ミラーの反射
率を向上する目的で Moと Siの間にできる拡散
層の低減を狙って研究をおこなった。
―1
5
2―
（論文）
STUDY ON PERFORMANCE I
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ノイドコイルの設計に関して，均一性の良い磁場を
によって励磁し，その磁極表面に５Ｔ以上の磁場を
発生させるために，数個の分割式コイルを用いてそ
発生する高温超伝導バルク磁石を擬似永久磁石とし
の構成を変化させた場合の磁場分布の計算をおこ
て利用したマグネトロンスパッタカソードを用い，
なった。効率よく励磁することができ，そのコイル
半導体集積回路に用いる次世代の露光光源である極
設計の最適化のため巻き線の構造を計算した。
Moと Siの多層膜の作成実験とその反射率の性能
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Bi系高温超伝導シース線材を用いた超伝導ソレ
（論文）
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Ｔを発生する超伝導ソレノイドコイルの静磁場
端 紫 外 線 EUVL の 反 射 ミ ラ ー を 作 成 す る た め，
を評価した。
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１対の高温超伝導バルクを搭載した一対の磁極
を，それぞれ同極にパルス磁場で着磁して得た対向
型の磁極構成をもつ強磁場発生機において，各磁極
間の自由空間に発生する磁場分布を計算と実測に
よって評価した。対向する磁極間での磁場は反発し
あってその磁気勾配を大きくする効果があることが
判明した。
（論文）
（論文）
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大学卒業後の３年間に３割の学生が就職企業を退
職してしまうという，現代的な社会ニーズに対応し
た新たなキャリア教育のプログラムを開発した。有
機的に繋がりあうインターンシップとワークショッ
プを大学教員と地域社会の技術者が参画して，多面
的な角度から学生教育に関わろうとするプロジェク
トを構築しつつある。
―1
5
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（国際会議）
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高温超伝導バルク磁石を静磁場着磁によって励磁
して磁石として利用する場合，励磁の際の温度が低
すぎると磁気力によってバルク磁石の破損が起こる
ため，温度を6
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Ｋ程度とした小型コンパクトな圧縮
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環境にある水資源の浄化を目的に学生の授業とし
機が一体式となった ST パルス管冷凍機によって，
て取り組むことのできる汎用性，広範な分野にわた
小型のバルク磁極を製作した。その磁場分布は温度
る実践的な教育として，最先端技術である超伝導を
によって異なる臨界電流密度の性能を明らかに反映
利用するプログラムの開発の実例を報告。地方自治
したものとなった。
体のごみ焼却炉や自動車産業の機械加工工場におけ
（国際会議）
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る汚水を超伝導の強磁場を利用することによって除
去するための方策を研究開発する。
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マンガンを含む実験廃水からこれを沈殿させた凝
集固体を，高温超伝導バルク磁石を用いて磁気分離
する応用研究をおこなった。実験は超伝導ソレノイ
ド，大型水冷電磁石との比較で進められ，超伝導バ
ルク磁石の汚泥に対する分離率，磁気分離性能は，
高勾配磁気分離によって毎分３リットルまで優秀な
分離性能を残す結果となった。この原因は，バルク
磁石の強磁場ならびに強い磁場勾配にあると暗示さ
れた。
（国際会議）
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高温超伝導バルク磁石を静磁場で励磁する際の温
度変化を精密にセットした熱電対で直接測定するこ
とによって，侵入する磁束量子の経路やスピードな
新潟地方の地下水がその水源であるごみ焼却炉で
どを明らかにする研究。磁束量子は超伝導電流の流
の冷却水の管理と，その利用について高温超伝導バ
れにくい部分から，不均一に超伝導体の内部に侵入
ルク磁石を用いた学部生への教育方法として授業過
し，その際にピン止め点との相互作用によって発熱
程に組み込んだ。磁場の強度は現在の３Ｔクラスで
をもたらす。4
0
Ｋに冷却されたバルク磁石の捕捉磁
十分ではあるが，フロックの形成方法，磁気分離に
場性能は十分に大きく，準静的な磁場印加によって
対する要求性能，磁性付与のために必要となるマグ
は十分な着磁はできない。磁場中冷却とゼロ磁場冷
ネタイトの利用技術について紹介した。
却のいずれも磁場侵入は臨界電流密度の低い部分か
（国際会議）
ら優先的に始まることを提示した。
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5
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（国際会議）
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超伝導バルク磁石を同極に着磁して対向して配置
し，その磁極間の磁場分布を計算と測定によって考
察したもので，超伝導バルクの独特な性質が利用で
きることを示した。
液体窒素を使わず，小型冷凍機による高温超伝導
バルク磁石を，磁場中冷却法によって着磁した場合
の磁場特性の変化を，バルク磁石のサイズによって
評価した。小型冷凍機によって冷却されたバルク磁
石は，電源のみの利用であって特殊な技能を冷却に
必要とはしないため，一般産業に広く応用可能なコ
ンセプトである。応用可能な冷凍機は現在２種類あ
り，ST パルス管冷凍機と GM 冷凍機である。超伝
導バルク磁石の捕捉磁場性能はその冷却温度に依存
することが明らかとなった。
（国際会議での招待ポスター発表）
―1
5
6―
（国際会議）
著 書 等 抄 録
ABSTRACTSOF BOOKSAND OTHERS
（ 著書等抄録 ）
（機械システム工学科）
変形性膝関節症
—病態と保存療法—
低融点銀ろう
古賀良生＊ 編著・田邊裕治（ほか1
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名）
渡辺健彦・黄
南江堂，2
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特許第4
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号（2
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）
一般的疾病である膝 OA（変形性関節症）の自然
経過はいまだ不明である。本書は長期の疫学調査結
果を踏まえた病態の説明や，軟骨代謝についての最
新の情報に基づいた薬物療法の現況と将来像の解
本特許は，Cd等の有害元素を含有しないことを
前提に，BAg
1
銀ろうよりも融点が低く，より低温
でのろう付作業が可能であり，母材に対するぬれ性
説，運動療法の意義と実際の方法など，膝 OA の保
が良好で，高強度の継手を作製できること，さらに，
存療法について具体的な問題を取り上げるととも
を開発することを目的にした。
に，生体力学的観点からも検討している。 （著書）
五元素として I
n
を 数％添加することによって，融
＊
新潟こばり病院整形外科
ろう自体が脆くなくて，線や板に加工できる銀ろう
その結果，Ag
Cu
Zn
Sn
四 元合金をベースに，第
点が6
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℃以下で上記の性能を有する低融点銀ろう
を作製することができた。
規制緩和と車両の定期検査
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平成1
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年に施行された鉄道技術基準の抜本改正は
規制緩和の一環であるが，その主旨は鉄道事業者が
自ら安全性を確認しながら独自の技術開発を推進で
きるようにしたことである。本稿では，鉄道技術基
準の性能規定化と規制緩和の関係，安全の確保のた
めに告示に規定される車両の定期検査周期とその延
伸の動向について解説される。
（特別寄稿）
―1
5
7―
（工業所有権）
（電気電子工学科）
有機薄膜形成とデバイス応用展開
加藤景三（共著：他3
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名）
シーエムシー出版,全2
5
5
頁(
2
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8
)
近年活発化する有機デバイスとして，その代表例
として有機 EL，有機太陽電池をはじめとする光デ
バイスの作製に用いられる薄膜作製技術と有機トラ
ンジスタ，センサなどの電子デバイスの作製に用い
られる薄膜作製技術を取り上げ，薄膜形成法として
ドライプロセスとウエットプロセスに分けてデバイ
ス作製例を紹介している。さらに，薄膜の評価技術
などを含めた有機薄膜作製技術の最新技術について
記述している。
（著書）
―1
5
8―
（情報工学科）
電子上方通信学会編，アンテナ工学ハン
ドブック（第２版）
山口芳雄
5
章データ編主査（山口芳雄），p
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年７月
アンテナ工学ハンドブック（第２版）の中で，合
成開口レーダの原理（p
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）の執筆と，第1
5
章のアンテナの特性，電波に関する材料，高周波伝
送線路の規格，法令などアンテナ工学に関わるデー
タを章主査としてまとめた。
（著書）
―1
5
9―
（福祉人間工学科）
アンテナ工学ハンドブック（第２版）
電子情報通信学会編,石井 望 他8
4
名（分担執
筆）
.
2
節,pp.
4
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,オーム社,J
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弱視者の読みにおけるメンタルワーク
ロードの測定
前田義信・宮川道夫
情報福祉の基礎知識−障害者・高齢者が使いやすい
３章「給電回路」のうち，3
.
2
節「伝送理論の概要」
を担当した。
3
.
2
節では，まず伝送線路の取り扱い方法について
インタフェース−，情報福祉の基礎研究会（編）
，
ジアース教育新社，I
SBN9
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章，
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（2
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.
4
）
晴眼者と弱視者の読みの相違を明らかにするた
議論した。伝送モードの分類として，TEMモード，
TEモード，TMモード，混成モードがあることを示
めに，弱視シミュレータ（欠損，狭窄，黄濁の３種）
した。続いて，伝送線路の諸量，すなわち，反射係
を用いて読書課題を被験者に遂行させた。心理指標
数，入力インピーダンス，定在波比，リターンロス
等の関係式について示すとともに，純リアクタンス
（NASATLX）
，行動指標（読書速度）
，生理指標（血
中酸素化ヘモグロビン濃度の増分）の３つの指標か
回路の構成法，λ／４回路等について記述した。ま
ら定量的に分析した。その結果，狭窄と黄濁の実験
た，スミスチャートについて，その理論概要，基本
において，行動指標と心理指標に有意差がみられた
的な使用法を触れた。さらに，インピーダンス整合
（読書能力が低下した）
。生理指標では有意差はみら
について，L型整合回路，λ／４整合回路，スタブ
れなかったものの，黄濁の実験で酸素化ヘモグロビ
を解説した。
ン濃度の増分が計測された。その後，実際の弱視者
（著書）
による拡大読書器を用いた読書実験と対比させ，支
援技術（拡大読書器）の必要性を定量的に評価した。
（著書）
―1
6
0―
（化学システム工学科）
光学分割膜
ケミカル，光物理から見た蛍光体の発光
とその評価
青木俊樹・寺口昌宏
戸田健司
高分子，5
7
（1
1
），8
9
8
（2
0
0
8
）
.
0
0
1
年以降，引用文献数5
1
）
光学分割膜の報告例（2
と筆者らの研究例を紹介し，それらを複数の観点か
ら分類した。
（総説）
ラボレベル・研究初期で必要となる発光素子，発光
デバイス開発のための基礎技術・装置・測定，評価
法（発行 情報機構）3
〜1
8
頁（2
0
0
8
）
ラボレベル・研究初期で必要となる蛍光体の発光
特性の理解および評価について，化学的および光物
理の観点に基づき詳細に解説した。
学生と教員の学習経歴から見た創成教育
の課題
水銀の代替技術
戸田健司
山際和明
WEEE/
Ro
HS，ELV，REACH の要求事項に対応した
工学教育,5
6
（3
）
,1
3
4
（2
0
0
8
）
有害元素分析と代替技術（発行 技術情報協会）2
9
1
創成教育を行う場合に教員側経験と学生側経験の
差を考慮する必要性を指摘した。自己検証力，問題
解決能力を高めるためには，学生の経験値を増加さ
せる必要があること，そのための方策として，学生
〜2
9
9
頁（2
0
0
8
）
水銀規制に対する代替技術の開発動向について，
現状から将来の展開まで解説した。
に同一の課題を与えて他の学生の結果を含めて考察
する仕組みが有効であろうこと提案した。本稿は工
学教育士受審に際して提出した小論文が採択された
ものである。
（著書）
（解説）
―1
6
1―
（著書）
照明およびディスプレイ用蛍光体の現状
と将来
戸田健司
計量計測
ニオブ酸カリウムの低温製膜法
戸田健司・上松和義・佐藤峰夫・飯田晃弘
特許公開 2
0
0
8
6
3
1
9
8
はかる（発行 社団法人日本計量機器工業
5
巻１号1
2
〜1
5
頁（2
0
0
8
）
連合会） 2
真空や高エネルギーを必要とする特殊な装置や，
高価で特殊な原料を使用することなく，低温でニオ
照明およびディスプレイ用蛍光体の現状と開発動
向について解説した。
（著書）
ブ酸カリウムの薄膜を作製することのできる，ニオ
ブ酸カリウムの低温製膜法を提供する。
（工業所有権）
エレクトロルミネッセンス蛍光体
窒化物及び酸窒化物の製造法
戸田健司・佐藤峰夫・上松和義・鳥阪晶子
戸田健司・佐藤峰夫・上松和義・松本貴子
特許公開 2
0
0
8
3
7
8
9
9
特許公開 2
0
0
8
6
9
0
3
5
化学的に安定であって，高輝度で発光する，新規
のエレクトロルミネッセンス蛍光体を提供する。
（工業所有権）
反応性に優れ，着色ムラや生成物の窒化の程度の
差が生じることのない窒化物及び酸窒化物の製造法
を提供する。Ga
，Ge
，Zn
，I
n
，Snから選ばれる少
なくとも１種類の金属元素を含む組成式 KMO2（M
は金属元素）で表される化合物をアンモニア流通下
で加熱した。
―1
6
2―
（工業所有権）
酸化チタンの製造法
真空紫外線励起発光素子用蛍光体
戸田健司・佐藤峰夫・上松和義・松本貴子
中島沙絵
渡辺
晃・河原正佳・福井武久・戸田健司
特許公開 2
0
0
8
2
0
8
1
9
5
特許公開 2
0
0
8
6
9
0
3
9
真空紫外線により励起されて発光する蛍光体にお
反応条件が穏和であって，環境負荷が小さく，さ
らに原料が安価であって低コストで酸化チタンを製
いて，粒径をナノメートルオーダとし，且つ表面欠
陥を少なく結晶性を高くする。
造することのできる，酸化チタンの製造法を提供す
る。
Ti
O28 を硝酸に溶解し，1
0
0
℃以下で蒸発乾固
Na
1
1
6
0
する。穏和な環境負荷が小さい反応条件で，かつ，
低コストで，結晶性の酸化チタンを製造することが
できる。
（工業所有権）
発光ダイオード用蛍光体
戸田健司・佐藤峰夫・上松和義・高坂真一郎
特許公開 2
0
0
8
6
9
2
5
0
紫外発光体の励起により三原色のいずれかの発光
を示す新規の発光ダイオード用蛍光体を提供する。
一般式：Na
（Y1−xEu
）Si
O7（０＜ｘ＜１）で表さ
3
x
2
れる組成からなる。
（工業所有権）
―1
6
3―
（工業所有権）
（建 設 学 科）
いまさら聞けない
計算力学の常識
いまさら聞けない
土木学会計算力学小委員会 編，阿部和久 他
丸善，2
0
0
8
本書では，計算力学に関する様々なテーマについ
て，解析時に留意すべき点とその理由を平易に解説
している。著者はそのうち，第１話「計算力学と離
散化解析手法」
，第５話「知ってそうで知らない境
界条件の処理いろいろ」
，第2
0
話「知っていますか
境界要素法」の一部を分担執筆した。
(
著書)
計算力学の常識
阿部和久＊・紅露一寛＊＊ ほか3
2
名による分担執
筆
花土木学会応用力学委員会計算力学小委員会
編 2
0
0
8
年1
1
月3
0
日発刊，丸善
今日，ものづくりの現場では，
数値シミュレーショ
ンに代表される CAE
（Co
mp
u
t
e
r
Ai
d
e
dEn
g
i
n
e
e
r
i
n
g
）
技術の活用が必須となっており，計算力学はこれを
支える理論・技術を提供する学問分野である。ただ
し，単にシミュレーションといっても，対象とする
力学問題が固体か流体か，線形か非線形か，動的か
静的かなどの違いによって，解析における常識的な
知識や技術・ノウハウが個々に必要となる。このよ
うな「計算力学各分野の常識」には，その道の専門
家にとっては当たり前のことでも，専門外の人から
見るとその必要性や理論的背景がなかなか理解でき
ないものが多い。本書では，
「計算力学」あるいは
「CAE」の専門家を標榜する実務者・研究者にとって
「常識」とされる事柄について，単に理論の説明だ
けにとどまらず，できる限り理論を裏付ける計算結
果を示しながら丁寧に解説している。
阿部は第１話「計算力学と離散化解析手法」
，第
５話「知ってそうで知らない境界条件のいろいろ」
，
第2
0
話「知っていますか 境界要素法」の一部の執筆
を担当した。紅露は上記第2
0
話の一部の執筆および
全体編集を担当した。
工学部建設学科
＊
大学院自然科学研究科
＊＊
―1
6
4―
（著書）
（機能材料工学科）
最新フィラー技術全集
濾過膜及びその製造方法
坪川紀夫（共著：他5
6
名）
田中孝明
技術情報協会，2
0
0
8
年８月，全6
3
8
頁
公開特許公報，特開 2
0
0
8
1
3
2
4
1
5
.
本書は高分子材料に広く利用される様々なフィ
生分解性プラスチックの一種であるポリブチレン
ラーについて，フィラーの分散技術，表面処理技術
サクシネートを原料として作製した濾過膜及びその
とその評価技術，さらにはフィラーへの機能付与な
製法についての出願特許である。
（特許）
どについて，纏めたものであり，フィラーデータ集
がセットされている。坪川は第１章「フィラーの形
状制御と表面処理技術」の第５節「グラフト化によ
るナノカーボンの分散制御技術」
（6
0
頁〜7
4
頁）を担
当した。ここでは，まず表面グラフト化の方法論に
ついて概説した。ついで，乾式系やイオン液体を用
いるポリマーグラフト化ナノ粒子の大量合成法につ
いて概説した。
（著書）
水素量センサー及び水素貯蔵装置
薬剤徐放材料及びその製造方法
原田修治・須田 剛
田中孝明
特許 4
0
6
1
5
5
6および PCT／J
P2
0
0
6
／3
0
7
5
9
3
公開特許公報，特開 2
0
0
8
2
8
0
2
8
0
.
本特許は水素貯蔵合金中に蓄えられている水素濃
生体吸収性プラスチックとゲル化材料を複合化し
度量の検知に適する水素量センサーに関するもので
た薬物徐放材料及びその製法についての出願特許で
ある。水素貯蔵合金は水素を高濃度かつ安全に水素
ある。
を貯蔵することができるが，水素化により粉体化す
る水素貯蔵合金の水素量検知に適するセンサーはな
かった。本，センサーは水素の化学ポテンシャルを
起電力として検出することから，構造が単純で形状
が小さくでき，かつ，信頼性が高いものとなる。
（特許）
―1
6
5―
（特許）
（工学力教育センター）
連続磁気分離装置
超電導磁石装置の着磁方法
岡
柳
徹雄・横山和哉＊・能登宏七＊＊
特許 第4
1
2
9
5
4
8
号（平成2
0
年５月3
0
日権利登録済）
陽介＊・岡
徹雄・伊藤佳孝＊・吉川雅章＊
特許 第4
1
5
1
6
7
4
号（平成2
0
年7
月1
1
日権利登録済）
被処理液中の物質を，磁性体微粒子を含む凝集剤
強磁場を発生させるとともに，様々な用途および
により磁性を持った浮遊固形物として磁力により分
機器における利用を可能にするため，超電導体の回
離する際に，効率的に浮遊固形物を捕捉でき，事実
りに配設された着磁コイルにパルス電源からのパル
上処理作業を中断せず連続動作可能な磁気分離装置
ス電流を通電することにより該超電導体を着磁する
を安価に提供する。
超電導磁石装置の着磁方法において，超電導体を超
＊
＊＊
（特許）
足利工業大学
電導遷移温度以下に冷却し，前記超電導体内に侵入
岩手大学名誉教授
する磁場の最小値と前記超電導体内に捕捉される磁
場の最大値とが等しくなるような印加磁場が発生す
るように，
ピーク値が決定されているパルス電流を，
前記着磁コイルに通電する超電導磁石装置の着磁方
法。
イムラ材料開発研究所
＊
磁性体を用いた浄化装置
岡
徹雄・横山和哉＊
特許 第4
2
0
6
6
9
1
号（平成2
0
年1
0
月3
1
日権利登録済）
磁力による浮遊固形物の捕捉を行う際，被処理水
の流れに対して交差する磁場を発生させるが，導管
自体に，高勾配の磁場をもたらす工夫をして，高い
分離効率を発揮できる，磁性体を用いた浄化装置を
安価に提供する。
＊
（特許）
足利工業大学
―1
6
6―
（特許）
平成21年３月発行
〒950−2181 新潟市西区五十嵐２の町8050番地
編集兼発行者 新
潟 大 学 工 学 部
印 刷 者 小
林 則 夫
新潟市中央区東湊町通３ノ町2569番地
印 刷 所 株式会社 小 林 印 刷 所

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