【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17651010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大気科学 / 超伝導 / テラヘルツ波 / 計測 / センサー / 環境 / 電波 / 対流圏

【研究成果の概要】

1.本年度は新超伝導素材NbTiNのナノ細線を集積した2次元準光学HEBミクサー素子の製作プロセス1をほぼ確立した。またMgO(100)結晶超半球レンズを製作した他、素子の冷却マウントホルダーや、IF信号を取り出す誘電体基板回路、オフセット放物面鏡の製作を行った。一方MgO基板は1-2年のオーダーで表面が劣化することが分かった。そこで無ドープ・高抵抗のSi基板に切り替え、プロセスに改良を加える予定である。
2.HEBミクサー素子を、実際にワイヤーボンダーで結線してマウントし、冷却サイクルや機械式冷凍機の振動に(実用に)対する耐久試験を行った。その結果、素子IV超伝導特性は劣化することなく、良好な特性を維持していた。また、冷却サイクルや振動に対し、誘電体レンズや誘電体基板は破損せずに良好な状態を維持しており、またワイヤーも、断線等も生じず、冷却時の収縮率の違いに対して十分耐久性を持つことを確認できた。
3.まず200GHz帯の信号を2次元方向に挿引し、その応答から推定したビーム形状が、準光学マウントの設計と矛盾の無いことを確認した。また素子は周辺の300Kの輻射に対してボロメトリックな応答を見せることが分かった。ボロメトリック応答してしまうと、HEBM素子の動作点がずれ、ヘテロダインとしての十分な計測精度が得られない。そこで準光学フィルターの導入を検討中である。
4.今後は、このフィルターとツインスロットの狭帯域化を図り、フーリエ分光装置で周波数特性を評価していく。ヘテロダイン測定は、1.8〜2.5THz帯の局部発振波を入手できるまで東京大学山本教授の1.5THz発振器を利用し、今後の実験を展開していく。
5.OHは、放射伝達計算により、地上高度6km程度であれば、その1.8THz帯スペクトルを1K程度の強度で検出できる可能性があることが分かってきた。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】反応・分離工学

【研究領域課題番号】10875155 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゼオライト / 金属錯体 / センサー / NO_x / 環境 / 配位 / 配位子 / 薄膜 / NOx

【研究成果の概要】

本研究では一酸化窒素NOが、ある種の金属錯体に特異的に配位結合する性質を利用し、配位に基づく色の変化を検出することによる、高選択性NOセンサーの開発することを目的とした。具体的にはゼオライト中のナノ空間中に金属錯体を、その場合成により閉じ込めることに基づく、新しい概念のセンサーを提案する。
第一年度はイオン交換と錯体形成に関する検討を中心に行い、骨格をファジャサイト型ゼオライト、配位子をEDTA、中心金属をコバルト、対象ガスをNOに規定することができた。そこで、第二年度においてはセンシング実験を中心とした検討を中心に行った。流通系の装置を作製し、上述のサンプルを調製後ガラス管に充填し、前処理を行った後にNOガスを導入した。その際の固体粒子の変化をUV-vis領域においてin-situで分光測定を行った。配位子のない場合の検討から、ガス中に含まれる水分を十分除去すれば、数分という実用上問題のない速度で300-450nmにNO吸着に基づく吸光度の変化が確認できた。この領域での変化は目視によっても確認でき、また水の吸着に基づく色変化とは分離できた。NO濃度によっては、吸光度も変化し、定量分析が可能であった。しかしながら、水が共存する場合には、応答速度が著しく低下した。そこで、EDTAを配位したところ、水の存在下でも比較的短い応答時間で測定することができた。金属錯体の導入量を増加させることにより、気相中のNO濃度をセンサーの色変化として、目視により測定することも可能になるものと思われる。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)

【研究分野】教育工学

【研究領域課題番号】08458034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境 / データベース / インターネット / WWW / HTML / センサ

【研究成果の概要】

本研究は、自動観測およびローカルデータの発信というセンサやインターネットの特徴を活かした教育用環境測定データベースの開発を行うと共に、学校を観測拠点としながら地域間でリアルタイムのデータ交換を可能とする観測網を構築する実験と授業における活用に関する実践研究を目的とした。
環境測定データベースは、観測用センサとインターネットに接続されたコンピュータを組み合わせて構成した。測定項目は風向・風速、屋内外の気温・湿度、気圧、雨量、紫外線量、日射量等で、観測と同時にインターネット上に公開する自動システムを開発し、大阪、広島、東京等で運用を行った。そして、データを蓄積しながら改善を進めた。すなわち、10分毎に更新される最新の環境測定データを、Java Applet、Java Scriptを利用してインターネット上でグラフ化しながら閲覧可能な観測装置を開発すると共に、任意の1日の変化であれば、データをブラウザ上に自由に呼び出してグラフ表示できるデータベース機能を実現した。また、大阪近辺を通過した1998年9月23日の台風7号のデータについては、授業における利用に便利なように、関連情報をまとめて教材化を行いサイト上で公開した。実際の授業については、協力校における実践で、地域に特有の気象現象(海陸風の逆転や夕凪)に関する学習等が実施され、自動測定によるデータの有効性を確認した。さらに、地震、放射線量等、測定項目の拡張についての実験も行った。なお、本研究で得られた測定データについては多様な分析結果が寄せられつつあり、地域の緻密な観測データが得られる新たなネットワークの可能性を示すものとして興味深い。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1996 - 1998

【配分額】7,800千円 (直接経費: 7,800千円)

【研究分野】教育工学

【研究領域課題番号】05558013 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

センサー / 無線 / インターネット / ハイパーメディア / WWW / 教育 / プロジェクト2000+ / 環境 / 情報 / 教育用コンピュータ / インタフェース / マイコン

【研究成果の概要】

本研究の目的は、教育現場で利用可能なセンサーインタフェースを開発し、ハイパーメディア上で統合させることにあった。
まず、国産のパーソナルコンピュータが現場で扱い易いセンサーインタフェースを有していないことから、パラレルポートを利用してデジタル入出力とアナログ入力を行う汎用のセンサーインタフェースを開発した。次に、センサーのアナログデータを電圧・周波数交換して、微弱電波や赤外線で伝送する無線方式のセンサーインタフェースを開発した。パソコンへはシリアルポートを通してデータを転送する。さらに、これらのセンサーインタフェースを利用する授業実践を行う中で改善を加えた。
一方、環境や身体情報り測定が重要な意味を有するようになってきたことを考慮し、簡単な3次元地震センサー学習状況の把握に役立つ心拍呼吸性変動測定装置を開発した。さらに、インターネットの普及の中で重要性が増したHTMLを対象とすることで、センサー情報のハイパーメディアへの統合を実現する基礎研究を行った。すなわち現場校で気象等の授業を行う際、各種の情報や他地域との比較が望まれたことから、センサーの測定結果を扱う分散データベースと、Java及びJavaスクリプトを利用しインターネットを介して情報交換を行うハイパーメディアシステムの試験運用を行った。
このように本研究では、ハードウェアとして、測定対象が卓上から屋内、そして屋外の測定へと拡大しつつある状況に対応可能なセンサーやインタフェースの開発と、ソフトウェアとして、インターネット上のWWWサーバを基本要素とする分散データベース上でリアルタイム測定データを扱う統合したハイパーメディアシステムを実現する基礎が確立できたと考える。今後もシステム運用を継続する中で改善等の活動を行う予定である。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1993 - 1995

【配分額】6,400千円 (直接経費: 6,400千円)