Nagaoka University of Technology Institutional Repository

国立大学法人長岡技術科学大学博士（工学）doctoral thesi

WIJESINGHA, DASANAYAKALAGE UDITHA AKALANKA DASANAYAKA

English

Local Knowledge Adaptations for Landslide Disasters Risk Reduction in Rural Mountain Communities

WILASINEE, KOTCHAROEN

Development of Nitrogen and Solid Removal for a Sustainable Treatment of Aquaculture Industry

梅田, 博

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 梅田 博  
 
本論文は、「高効率エキシマレーザー励起を目的とした LTD 型パルスパワー電源開発と
評価」と題し，５章より構成されている。  
第１章「序論」では，パルスパワー技術の歴史と本研究の背景，エキシマレーザー励起
研究の現状及び未来の研究動向について説明した。問題の特定と研究の目標，研究の意義
についてまとめている。  
第２章「パルスパワー電源の役割と特徴」では，パルスパワー発生技術について整理し，
既存のパルスパワー回路方式の長所と短所それぞれについて論じ，LTD 方式の特徴および
実用のポテンシャルについてまとめて述べている。特にパルスレーザー励起用パルスパワ
ー電源の技術要求の観点から，技術課題と解決策について検討した。  
第３章「エキシマレーザーチャンバー駆動に向けての LTD 評価」では，エキシマレーザ
ー励起を目的としたパルスパワー発生装置の技術仕様に着目して，従来の磁気パルス圧縮
法と異なる LTD 回路法を用いたアプローチについて，新しい手法とアイディアを導入し
た試みを記述している。主にスイッチングデバイスとインタフェースの形状である。半導
体スイッチは最新のシリコンカーバイド（SiC）の多並列方式を採用し，インタフェースに
ついて初めてレーストラック型 LTD の設計・製作・実験を行った。実験結果により，LTD
電源出力特性を大幅に向上し，エキシマレーザーの励起に要求される仕様を全て達成でき
たこと確認した。  
第４章「LTD 駆動によるエキシマレーザーの発振特性」では，本研究で開発した LTD 型
パルスパワー電源をエキシマレーザー装置に実装し，レーザー励起の実証実験と特性評価
を行った。汎用型の KrF エキシマレーザーに対して，従来の磁気パルス圧縮パルスパワー
回路を外し，代わりに新型 LTD 回路に基づくパルスパワー電源を取り付け，動作実験と比
較評価を実施した。実験結果に基づいて，LTD 型パルスパワー電源の長所と問題点を明ら
かにし，改善の方向性について検討した。  
第５章「総括」では，研究の主な結論をまとめた。  
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
 
審査委員主査 江 偉華  印  
 


Japanese

高効率エキシマレーザー励起を目的としたLTD型パルスパワー電源開発と評価

長岡技術科学大学博士（工学）doctoral thesi

樋口,雅人

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
 
氏 名Name 樋口 雅人  
 
近年，半導体製造の微細化や広範囲化に伴い，高精度な光学部品やタクトタイム向上の
ための高速な位置決め機構などがその製造装置の実現に求められる．それに従い，pmオー
ダの分解能あるいはm/sオーダの追従速度を有する測長センサが必要となる．更に，測長セ
ンサには長さの定義にトレーサブルな測長手法が求められる．このようなセンサの候補に，
光干渉計が挙げられる．波長をものさしとして変位を測定するため，原理上精度や分解能
が高い．従来から測定精度の向上や追従速度の向上が検討されてきたホモダイン干渉計や
ヘテロダイン干渉計ではpmオーダの測長を達成する研究例が複数存在する．一方で，精度
向上のための光源波長安定化との併用を考えると測長センサがさらに複雑になるなどの課
題が考えられた．日本の長さ標準である光周波数コムを光源とした測長手法も存在するが，
光コムの発生と維持，更にその運用に高度な技術を求められる．半導体レーザの普及に伴
い，その光源の特徴を用いた正弦波位相変調干渉計による測長の研究が行われるようにな
り，nmオーダの分解能やm/sの追従速度が検証された．更に，近年では光源波長安定化のた
めの光学系と正弦波位相変調干渉計による測長のための光学系を直結させた精密測定手法
も提案された．一方で，高精度測定を目指しロバスト性の高い実験系を用いたノイズフロ
ア測定により高精度な測長の可能性は示されていたが，pmオーダの変位を実測するような
実証実験は行われなかった．  
本論文は，正弦波位相変調干渉計による測長手法がpmオーダの変位を測定可能であるか，
m/sオーダの追従速度を達成できるか検討するものである．正弦波位相変調干渉計で用いる
位相計を二つ開発し，検証のための測定システムを構築した．一つは，pmオーダの測長を
達成していたヘテロダイン干渉計の位相計やリニアスケールの内挿法として用いられた位
相同期ループである．人工干渉信号を生成する任意関数発生器の利用により，従来は困難
であった位相同期ループの導入を可能とした．動作帯域が数十Hzと狭帯域な位相同期ルー
プを設計し復調位相の低ノイズ化をはかった．もう一つは帯域制限のない復調法である．
特定のサンプルデータから加減算により直交信号を計算するため高速な動作が可能となる
だけでなく位相計算過程に帯域を制限する要素を含んでいない．すなわち，追従速度は原
理上干渉計変調周波数であり，共振型電気光学変調器を10MHzで利用してm/sオーダの測長
への対応を試みた．更に，干渉信号を構成する高調波成分のみを通過させるコムフィルタ
による干渉信号の低ノイズ化を検討し，空気の対流を軽減する測定環境を構築した．位相
計と測定環境の改善により，m/sオーダの測長だけでなくpmオーダの測長への対応につい
ても検証を行った．二つの位相計と正弦波位相変調干渉計による測長センサにより，従来
報告されていなかった数十pmオーダの変位を実際に測定可能であることを明らかとなっ
た．帯域制限のない変調法を利用する場合，m/sオーダの変位速度を測定可能であることが
明らかとなった．二つの位相計アルゴリズムは高速で完全並列実行が可能である特長を持
つField-programmable gate arrayと呼ばれる論理回路に実装した．  
2 
本論文は全６章で構成される．第１章「緒言」では近年の産業動向を踏まえ精密測定の
必要性を述べ，現状の測定方法を示し，問題点とその解決策を述べた．第２章「原理」で
は参照光路に電気光学変調器を設置する構成の正弦波位相変調干渉計の原理について示し
た．一般的な位相同期ループと人工干渉信号を利用する位相同期ループの原理を示し，位
相同期ループの設計法について示した．帯域制限のない復調法の原理を説明した．第３章
「位相同期ループを用いる正弦波位相変調干渉計」では性能評価のための測定システムの
構築方法を述べ，性能を評価した．同時に比較実験を行い，他手法や従来法に対しての優
位性を示した．第４章「帯域制限のない復調法を用いる正弦波位相変調干渉計」では性能
評価のための測定システムの構築方法を述べ，性能評価を行った．結果を踏まえ，分解能
の改善策を講じpmオーダの測長を行った．第５章「正弦波位相変調干渉計復調法の改良」
では本論文の成果を踏まえ更なる分解能改善法について原理と予測される結果を示し，可
変形状鏡による波面収差測定への応用方法を述べた．第６章「結言」では本論文で得た測
長システムについて構成や性能を総括した．  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


正弦波位相変調干渉計とその位相復調アルゴリズムの開発

RANPATI, DEVAGE HARSHANI IRESHA

（様式４） 
別紙２ 
 
論文審査の結果の要旨 
 
学位申請者 RANPATI DEVAGE HARSHI IRESHA 
 
 
 
本論文は、Ultrasound-stimulated behaviors on biomass hydrogel medicines for drug release 
applications (バイオマスヒドロゲル薬剤での薬剤放出応用における超音波刺激挙動)と題し、４章より
構成されている。 
第 1 章「Introduction」では、超音波技術を活用した薬剤放出治療に関して従来のシステムを解説し、
特に、スマート薬剤放出技術での超音波刺激の特徴について述べている。超音波の効果とその具体的な
アプローチについて研究例を示すとともに、本研究の意義、重要性を述べ、研究目的について記述して
いる。 
第 2 章「Ultrasound-triggered nicotine release from nicotine-loaded cellulose hydrogel 」では、ニ
コチンを担持したセルロースヒドロゲルを３種類のセルロース濃度の溶液から調整した。この再生セル
ロース薬剤に 43kHzの周波数の超音波を 0-40 W で照射して、薬剤放出挙動を測定した。特にセルロー
ス濃度 0.9％で調整したニコチンセルロース薬剤で 40W の際に最も高いニコチン放出量を示した。薬剤
は水を保持したヒドロゲルのため、ゲル物性の超音波効果を測定したところ照射後、貯蔵弾性率(G')は
低下し、この低下は超音波強度の増加とともに顕著になった。これにより、超音波によるニコチン-セル
ロース水素結合の切断とゲル担体の軟化が、ニコチンの放出が促進されることを見出した。 
第 3 章「 In-situ Viscoelasticity Behavior of Cellulose- Chitin Composite Hydrogels During 
Ultrasound Irradiation」では、超音波を用いたキチンヒドロゲルとセルロースヒドロゲルの複合ヒド
ロゲルの超音波効果を超音波粘弾性装置を利用して計測した超音波照射によりヒドロゲルの軟化で、G'
と損失弾性率(G'')値の著しい低下が認められたが、照射を停止すると、ヒドロゲルは初期のゲル状態に
戻ることが見出された。アセチルアミド基を持つキチンゲルでは初期の照射では軟化現象はセルロース
ゲルに比べて少なく、照射サイクルを繰り返すことで、より顕著な軟化が見られ、水酸基のみのセルロ
ースゲルとの水素結合性の違いで超音波による軟化が異なることがわかった、 
第 4 章では本研究で得られた知見をまとめ、記述している。 
以上のように、超音波徐放機能を持つバイオマスヒドロゲル剤に関して、基礎的な重要な知見を与え、
より実用的な知見を与えた。 
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文として十分な
価値を有するものと認める。 
 
審査委員主査 小林 高臣 印 
 


Ultrasound-stimulated behaviors on biomass hydrogel medicines for drug release applications

井向, 日向

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 井向 日向  
 
本論文は、「Precise Evaluation of Time-Dependent Behavior of Concrete in RC 
Members and Its Application to Structural Design（RC 部材中のコンクリートの時間依
存性挙動の精密な評価とその構造設計への応用）」と題し、8 章より構成されている。  
第 1 章は序論であり、研究の背景を述べ、研究目的、研究範囲を設定している。  
第 2 章では本研究に関連する国内外の既往の主要な研究を取りまとめている。  
第 3 章では、RC 部材中のコンクリートの引張剛性に及ぼす持続荷重と乾燥の影響を検
討するために行った系統的な RC 供試体の一軸引張試験の方法について述べている。  
第 4 章では、第 3 章で述べた実験方法により得られた、RC 部材中のコンクリートの乾
燥収縮が鉄筋に拘束されることによりコンクリートに導入される引張応力と有効ひずみの
関係ついて述べている。また、載荷前の乾燥収縮が鉄筋に拘束されることによりコンクリ
ートの弾性係数がわずかに低下することを明らかにしている。  
第 5 章は、本論文の主要な内容であり、第 3 章で述べた実験方法により得られた、持
続荷重と乾燥が RC 部材中のコンクリートの引張挙動に及ぼす影響に関する系統的な実験
結果を示し、傾向の分析を行い現象のメカニズムについて論じている。ひび割れ発生後の
RC 中のコンクリートの引張クリープは大部分が鉄筋とコンクリートの付着の損失による
付着クリープであること、付着応力が大きい条件下のほうが付着クリープが大きいこと、
付着クリープはコンクリートが乾燥することにより促進されることを明らかにしている。  
第 6 章では、側方拘束がコンクリートのクリープに及ぼす影響に関する実験的検討に
ついて述べている。側方拘束の有無によらずコンクリートのクリープポアソン比として、
一軸応力下のコンクリートの瞬間ポアソン比を用いてよいことを明らかにしている。  
第 7 章では、本研究で得られた成果の構造物の設計への応用例について述べている。
鉄筋コンクリートのひび割れ幅予測式におけるコンクリートの乾燥収縮とクリープの影響
を表す項を第 5 章の結果に基づき算定し、従来経験的に算定していた数値を乾燥収縮と
付着クリープの影響に分けて評価することに成功している。このことは、広い範囲の荷重
環境条件下での精度の良いひび割れ幅予測を可能とするものである。  
第 8 章は結論であり、本研究で得られた成果をまとめている。  
本論文は、RC 中のコンクリートの時間依存性変形特性について新規な知見を明らかに
し、構造物の設計におけるその考慮について提言している。このことから、コンクリート
構造物の設計技術の発展に寄与することが期待される。  
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
 
審査委員主査 下村 匠  印  


Precise Evaluation of Time-Dependent Behavior of Concrete in RC Members and Its Application to Structural Design

中村, 嘉伸

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
 
氏 名Name 中村 嘉伸  
 
閉鎖循環型陸上養殖システム（RAS）は、水資源が制限された状況で安全で高品質な水
産物を生産できる集約的な魚類養殖技術である。RASでは、高効率の水処理工程を使用し
て最大99％の水が再利用される。この革新的な養殖法は、食糧問題の解決のために世界的
に期待されている。養殖魚生産の収益性を高めるためには、魚体密度が高い状態でRASを
運用する必要ある。現在、糞や残餌などの固形物、アンモニア、亜硝酸、硝酸などの有害
物質を養殖用水から除去するために、機械的および生物学的な水処理工程が用いられてい
る。特に、アンモニアは魚の成長にとって非常に有害であり、高密度条件の養殖水槽にお
いて蓄積量が1.0 mg-N·L-1を超えないようにする必要がある。最近、我々の研究グループ
は、硝化反応槽としてDHSリアクター、脱窒反応槽としてUSBリアクターを用い、淡水お
よび海水の再循環水槽でアンモニアと亜硝酸の量を検出限界の0.01mg-N·L-1以下に維持で
きることを実証した。しかし、海水閉鎖循環型陸上養殖システムにおける水維持システム
としてDHSリアクターを導入した例は報告されていない。  
本研究では、世界各地で行われた先行研究からRASでの窒素除去に関する技術課題を抽
出し、それを解決する2つの技術開発を行った。まず、容量5000 Lのパイロットスケール
水槽に海水浄化システムとしてDHS-USBシステムを設置し、全アンモニア性窒素
（TAN）、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素を測定することで、266日間にわたるクエ  
(Epinephelus bruneus) の成長・生存率と窒素除去性能を評価した。加えて、硝化・脱窒に
関わる微生物を明らかにするためDHSとUSBの各リアクターに存在する微生物群集の特徴
付けを行った。その結果、DHSリアクターは高いTAN除去率を示すとともに養殖水槽への
酸素供給を担っていることが明らかとなった。また、酢酸ナトリウムを供給して運転した
USBリアクターは養殖環境下でも84~91%と高い硝酸性窒素除去率を示した。DHSとUSB
の保持汚泥内には硝化反応、Anammox反応、脱窒反応に関わる多種多様な微生物が検出
され、水質浄化の役割を担っていることが示唆された。以上のことから、本研究で実証し
たDHS-USBシステムは閉鎖循環型陸上養殖水槽の水処理技術として有望であり更なる大
きな規模での実証試験が期待される。  
次に、新たなアンモニア除去技術として注目される微細藻類を利用した窒素除去技術の
開発を行った。微細藻類と硝化細菌が共存するとき、微細藻類の活動とアンモニア酸化細
菌（AOB）や亜硝酸酸化細菌（NOB）による硝化反応によってアンモニア分解が起こ
る。このプロセスでは微細藻類の光合成によって酸素が補われ、硝化反応で消費される。
微細藻類 -硝化細菌を共生させた有効容積3.2 Lの6つのコンパートメントからなるリアクタ
ーを設計、30℃で350日間連続運転し、アンモニア性窒素の除去特性を評価した。この結
果、窒素負荷速度が0.083±0.011 kg-N·m-3·day-1のとき、全体で66±11％のアンモニア性
窒素が除去された。また、流出水中の亜硝酸性窒素濃度が60±26 mg-N·L-1 となり、長期
的に安定した部分硝化が確認された。200日目と350日目には、NOBの活動が阻害された
2 
ため、各カラムの溶存酸素濃度と遊離アンモニア濃度は、それぞれ0.3～0.7 mg·L-1、14～
24 mg-N·L-1 に低下した。これらの微細藻類 -硝化細菌コンソーシアムは、アナモックス
プロセスのための、新しい部分硝化プロセスとなる可能性がある。以上の結果、DHSと
USBを用いたシステムや微細藻類を用いた生物的窒素除去がRASによる魚類養殖に利用可
能であることが示された。  


閉鎖循環式魚類飼育のための生物学的窒素除去技術の開発

PADRON, PARRAGA JUAN VICENTE

Switched-Dimension Disturbance Observers and Dimensional Analogy for Motion Control Systems with Backlash and Nonlinear Friction

SITTHAKARN, SITTHI

Study on the increase of methanogenic activity by using conductive microbial carriers and effects on the microbial community structure

NGO, MINH CHU

(様 式 4)
男ll紙 2
論文審査の結果の要旨
学位 申請者 NGO MINH CHU
本論文は、医療用放射性同位元素である 99Moや 99mTc製 造のため、原子炉熱 中性子照
射用ターゲ ッ ト開発の内容 を記述 したものである。ホ ッ トア トムを利用 し、水のみで
99Moの抽出を可能 とす る β̈Mo03夕 ~ゲ ッ トの作製 と、その同位体製造試験結果 について
以下のよ うに記載 してある。
まず、医療用放射性 同位元素の用途、既存の 99Mo/99mTc製 造方法 とその問題点、お よ
び新 しく日本で開発 されている 98Moの 放射化での製造法の特徴 を列挙 した。 これに応 え
るため、高温で安定な α―Mo03に 比較 して、低温で しか作製例のない β̈Mo03の 物性や予
想 され る利点 と、本論文の 目的 とす る β―Mo03夕 ~ゲ ッ トの要件について解説 した。
次に、Moた M̈o03コ アシエル細線 を使 ったパルス細線 (PWD)法 で、β―Mo03粒子 とウ
ィスカーの作製を行った。酸素分圧一定で不活性ガスを加 えて全圧 を変えた場合、酸素
25kPaで 最大の β̈Mo03量 が得 られた。金属 Moの PWD、 お よび α―Mo03粒 子の熱処理実
験か ら、高温の Mo03蒸 気急冷によ り、α―Mo03安 定 となる温度領域 を短時間で通過 し、
β―Mo03が 安定 となる温度領域で徐冷 され る条件が上記最適条件であると考察 した。
さらに、同様な PWD法 による作製において、 ウィスカーの成長が観察 された。透過型
電子顕微鏡の格子像か ら、 これは β―Mo03相 であ り、申請者が知 る限 り初めての β̈Mo03
相のウィスカーであることが判明 した。
このウィスカーの純度 を上げるため、α―Mo03粉末 を原料 として使い、ガス中蒸発法で
β―Mo03ウ イスカ~の 作製 を行った。 この際、温度 を上げて温度勾配 を大きくした方が、
PWDと 同 じ理 由で β―Mo03分 率 もウィスカー長 さや幅 も大きくなることを見いだ した。
また、水和実験 を行 った ところ、α―Mo03は 水和せず、β―Mo03の みが水和物を形成 し、か
つ、水の吸収 。脱離が可能であることが分かった。
この β―Mo03ウ イスカ~/粒子をターゲ ッ トとして用い、中性子照射による 99Moの製造
お よび水による抽出実験を行った。 ターゲ ッ トを京都大学研究用原子炉で熱 中性子照射
し、水に分散 した後遠心分離 と濾過でターゲ ッ トを分離 し溶液 を得た。 この放射能の比較
か ら、ターゲ ッ ト中に生成 した 99Moの うち、66.8%が 溶液 中に抽出出来た。 これは既報
の α‐Mo03粒 子 を用いた際の 16.6%と 比べて大幅に大きかった。 この理 由として、β̈Mo03
ターゲ ッ トが、水和 しやす く、水分子が容易に Mo― O面 間に侵入出来 ること、放射化で
生成 した 99MOが ホ ッ トア トム として異なるイオンとして結晶中を動き、水和 して溶液に
抽出され ると考え られた。 これ らを通 して、β̈Mo03ウ イスカ~が放射化法による
99Mo/99mTc製 造用 ターゲ ッ トとして好適であると結論 した。
よって、本論文は工学上及び工業上貢献す るところが大きく、博士 (工学)の 学位論文
として十分な価値 を有す るもの と認 めるG
審査委員主査 末松 久幸 印


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