hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
すばる望遠鏡データアーカイブと連携した大規模データ解析システムの開発

すばる望遠鏡により取得されたデータを自動解析するシステムを開発した。本解析システムは25台の解析用計算機とすばる望遠鏡のデータが保管されているデータアーカイブにより構成され、同時に100個までのデータ解析処理を実行することができる。本解析システムは、Webブラウザを利用によるインターネットを介した遠隔地からの利用が可能であり、大量のデータを容易に解析し天文学研究に利用することができるようになった。平成21年度は、すばる望遠鏡データ自動解析システムにより一次処理されたSuprime-Cam装置のデータを利用した研究の実施を重点的に行った。QSO周辺銀河数密度の赤方偏移依存性を測定することにより、銀河とブラックホールの共進化モデルについて観測的な制限を与えることを目的とする研究を行った。Suprime-Camの広視野で深い撮像データを利用することにより、これまでの観測よりより遠方(赤方偏移2まで)かつ多数のQSO(1000サンプル)について周辺銀河のクラスタリング強度を測定することに成功した。その結果、遠方のQSOほど周辺銀河のクラスタリング強度が大きくなうていることを示唆する結果を得ることができた。この結果は学術論文誌,"Publications of the Astronomical Society of Japan"に投稿中である。また、Suprime-Camデータの一次処理ソフトの改良を行い、観測日毎にデータを足し合わせる機能を追加した。これまでの一次処理ソフトでは、観測日によらず全て観測データを足し合わせるという処理は簡単に実行できたが、この新機能により、日ごとの画像データを自動生成ができるようになり、時間変動のある天体の探査などの研究、例えば、ガンマ線バーストのアフターグローやAGNの探査への利用が可能となった。この新機能を使って自動生成された画像データは、国立天文台データセンターで開発を行っているバーチャル天文台システムJVOから取得可能である。本年度はすばる望遠鏡搭載、MOIRCS赤外線観測装置の撮像データの自動リダクションシステムの開発をおこなった。昨年度までに完成させたSuprime-Cam可視光観測装置用の自動リダクションシステムと合わせて、可視光から赤外線にわたる、すばる望遠鏡の大量のアーカイブデータを利用した研究を行うための基盤システムが完成した。本システムは国立天文台天文データセンターが運用しているバーチャル天文台ポータルサイトから利用でき、天文学研究を目的として誰もが容易に利用可能である。このシステムを利用することにより、これまでは実現が不可能であった、大量かつ高品質なすばる望遠鏡のデータに基づく新たな研究が可能になる。また、本システムを利用してリダクションされた、すばる望遠鏡Suprime-Cam観測装置のデータを利用し、活動銀河中心核(AGN)天体周辺の銀河数密度の測定を行うことにより、遠方のAGN程周辺の銀河数密度が高い環境にあることを解明した。本研究は、開発中の解析システムを用いて大量に処理された撮像データから抽出された、1,000個以上にものばる遠方AGNサンプルより得られた結果である。従来の高赤方偏移(z>0.8)観測結果にくらべて一桁以上高い統計量にもとづくものであり、世界最高感度によりAGNの周辺環境を明らかにすることに成功した。この結果は、超巨大ブラックホールの形成メカニズムとして従来考えられてきた理論モデルのうち、銀河同士の合体により成長してきたとするモデルを支持する結果である。本年度は昨年度に開発したすばる望遠鏡MOIRCS赤外線観測装置の撮像データ自動リダクションシステムを利用して、すべてのアーカイブデータから処理済み画像の作成を行った。また、作成された画像を用いたAGN周辺の銀河数密度分布の調査を開始した。これまでに行ってきた可視光データによる解析結果と組み合わせることにより、AGNの周囲に存在する銀河の性質を知ることができるようになり、AGNの放射機構や超大質量ブラックホールの形成メカニズムの解明が期待できる。また、可視と赤外のデータを利用した最遠方クエーサーの探査研究を開始し、そのための基盤となる並列分散検索システムを開発した。本システムではすばる望遠鏡のデータの他、公開されている利用可能なすべてのデータを取り込むことを想定しており、利用するデータ量は膨大となる。従って、こうした並列分散システムにより高速に様々なパラメータで候補天体を絞り込めるシステムは不可欠である。本研究において利用しているMOIRCSの処理済み画像データはJVOポータル(http://jvo.nao.ac.jp/portal)から公開され、誰もが自由に利用できるようになっている。これに加え、すばる望遠鏡の高分散分光器HDSによって得られたスペクトルデータの処理済みデータの公開もハワイ観測所のスタッフとの協力により行った。公開したデータは半自動で処理されたデータであるが、これを全自動で処理できるよう自動リダクションシステムの開発を開始した。この自動リダクションシステムはJVOポータルから利用できるうになる予定であり、HDSデータを利用した研究がこれまでより容易に行えるようになる。
スキーの回転運動のシミュレーションのための雪面抵抗力の測定実験と解析

アルペン・スキーのターンは求心力が働くため生じる.スキーのエッジを単に立てるだけでは,滑走速度と逆向きに作用する雪面との摩擦力のみで求心力は生じない.しかし,スキーの長軸を速度方向に対して傾けてエッジをたてると,滑走速度に垂直方向の雪面抵抗力が生まれ,求心力が発生する.雪面抵抗力の主要因は,柔らかい雪面を滑走する場合には,粉状あるいは粒状の雪がスキー底面に衝突する際に生じる抵抗力と考えられ,硬い雪面を滑走する場合はスキーのエッジが雪面を切削する際に生じる抵抗力と考えられる.本研究では切削による抵抗力を実験的に検証するために,氷の切削実験を行った.実験は-6°Cの低温室にて,スキーのエッジに相当する板状のカッターを角付け角,迎え角だけ傾けて切削動力計に固定し,硬い滑走雪面に相当する氷試料をモータで移動させて切削した.切削したカッターは迎え角が30°,45°及び90°、角付け角が30°,45°及び60°の各組み合わせによる9種類を用いた.氷試料は雪粒を12mmに大きさを揃え,0°Cの水を注入し再凍結させて,マクロ的に異方性のない氷試料を用いた.その結果,次のことが明らかになった.1)切削厚さが大きい程切削抵抗力は大きい.2)単位切削幅当りの主分力は迎え角に依存しない.3)単位切削幅当りの垂直分力及び横分力は迎え角が小さい程大きい.4)横分力は迎え角が90°以下の時に生じ,迎え角が90°の時にはほぼ0となる.5)等しい切削厚さならば,角付け角が小さい程切削抵抗力は大きい.6)実験データを用いて重回帰分析を行い,切削抵抗力の経験式を作成した.アルペン・スキーのターンは求心力が働くため生じる.スキーのエッジを単に立てるだけでは,滑走速度と逆向きに作用する雪面との摩擦力のみで求心力は生じない.しかし,スキーの長軸を速度方向に対して傾けてエッジをたてると,滑走速度に垂直方向の雪面抵抗力が生まれ,求心力が発生する.雪面抵抗力の主要因は,柔らかい雪面を滑走する場合には,粉状あるいは粒状の雪がスキー底面に衝突する際に生じる抵抗力と考えられ,硬い雪面を滑走する場合はスキーのエッジが雪面を切削する際に生じる抵抗力と考えられる.本研究では切削による抵抗力を実験的に検証するために,氷の切削実験を行った.実験は-6°Cの低温室にて,スキーのエッジに相当する板状のカッターを角付け角,迎え角だけ傾けて切削動力計に固定し,硬い滑走雪面に相当する氷試料をモータで移動させて切削した.切削したカッターは迎え角が30°,45°及び90°、角付け角が30°,45°及び60°の各組み合わせによる9種類を用いた.氷試料は雪粒を12mmに大きさを揃え,0°Cの水を注入し再凍結させて,マクロ的に異方性のない氷試料を用いた.その結果,次のことが明らかになった.1)切削厚さが大きい程切削抵抗力は大きい.2)単位切削幅当りの主分力は迎え角に依存しない.3)単位切削幅当りの垂直分力及び横分力は迎え角が小さい程大きい.4)横分力は迎え角が90°以下の時に生じ,迎え角が90°の時にはほぼ0となる.5)等しい切削厚さならば,角付け角が小さい程切削抵抗力は大きい.6)実験データを用いて重回帰分析を行い,切削抵抗力の経験式を作成した.本年度は主に実験装置の製作と測定実験を行った.実験装置は切削抵抗力によって変形しないよう剛性の高いものを製作した.また,氷の切削深さを10^<-6>mまで測定できるよう,渦電流式変位計やブロックゲージ等を使い測定方法を工夫した.測定実験はスキー・エッジの模型である鋼製カッターで氷を切削し,その切削抵抗力を測定した.実験により,次の知見を得た.1.試料について検討した結果,雪粒に水を加えて再氷結させた雪氷を使用することとした.その理由は次の通り.(1)異方性が無い.(2)結晶粒径を容易に揃えることができる.(3)密度等の物性値が比較的安定している.(4)作成しやすい.(5)実際のスキー場のアイスバーンに近い.2.切削抵抗力について,切削幅の依存性は幅2550mmの範囲では無いことがわかった.3.切削抵抗力について,切削速度の依存性は速度110mm/sの範囲では無いことがわかった.4.負のすくい角が-30°,-45°,及び-60°の場合について実験を行った結果,切削抵抗力はすくい角が小さい程大きいことがわかった.5.同一幅の試料で迎え角が90°,45°の場合について実験を行った結果,切削抵抗力は迎え角90°より45°の方が大きいことがわかった.今後,迎え角30°と60°についても測定を行う予定である.6.切削面内の速度に直角な切削抵抗力の成分は,迎え角が90°のときゼロであり,45°のとき速度方向成分とほぼ同等の値であることがわかった.なお,研究成果は平成9年度に発表する予定である.アルペン・スキーのターンは求心力が働くため生じる.

スキーのエッジを単に立てるだけでは,滑走速度と逆向きに作用する雪面との摩擦力のみで求心力は生じない.しかし,スキーの長軸を速度方向に対して傾けてエッジをたてると,滑走速度に垂直方向の雪面抵抗力が生まれ,求心力が発生する.雪面抵抗力の主要因は,柔らかい雪面を滑走する場合には,粉状あるいは粒状の雪がスキー底面に衝突する際に生じる抵抗力と考えられ,硬い雪面を滑走する場合はスキーのエッジが雪面を切削する際に生じる抵抗力と考えられる.本研究では切削による抵抗力を実験的に検証するために,氷の切削実験を行った.実験は-6°Cの低温室にて,スキーのエッジに相当する板状のカッターを角付け角,迎え角だけ傾けて切削動力計に固定し,硬い滑走雪面に相当する氷試料をモータで移動させて切削した。切削したカッターは迎え角が30°,45°及び90°,角付け角が30°,45°及び60°の各組み合わせによる9種類を用いた.その結果,氷試料は雪粒を12mmに大きさを揃え,0°Cの水を注入し再凍結させて,マクロ的に異方性のない氷試料を用いた.次のことが明らかになった.1)切削厚さが大きい程切削抵抗力は大きい.2)単位切削幅当りの主分力は迎え角に依存しない.3)単位切削幅当りの垂直分力及び横分力は迎え角が小さい程大きい.4)横分力は迎え角が90°以下の時に生じ,迎え角が90°の時にはほぼ0となる.5)等しい切削厚さならば,角付け角が小さい程切削抵抗力は大きい.6)実験データを用いて重回帰分析を行い,切削抵抗力の経験式を作成した.
多値論理における極小クローンと本質的極小クローンの決定と分類

「科研費支払い請求の際、所属機関担当部署よりしばしば承服しがたい制約や要求を課され、科研費の円滑な使用が困難である」という理由により、今年度の科研費の受領を辞退した。そのため、今年度の科研費による研究実績はない。また,多数決関数またはsemiprojectionをwitnessとしてもつ中心化モノイドの決定と分類の研究を行った。これは,当初,28年度に行うことを予定していた研究の一部にあたる。極小関数となる多数決関数といくつかのsemiprojectionは,witnessとして,極大中心化モノイドに対応する。この意味で多数決関数とsemiprojectionはクローンの交換性理論において重要な位置を占める。本年度は,3値の場合について多数決関数およびsemiprojectionをwitnessとする中心化モノイドをすべて決定した。この研究は,M. Goldstern教授(オーストリア),I. G. Rosenberg教授(カナダ)との共同研究である。本研究では,当初,研究目標として次の3項目を掲げた。(i)極小クローンを生成する多数決関数およびsemiprojectionの分類,(ii)本質的極小クローンの決定:3値の場合と一般の場合,(iii)「ガロア対応」における極大中心化モノイドと極小クローンの関係の解明。26年度に行った研究のうち,lazy cloneに関する研究は項目(ii)の本質的極小クローンの決定に関わる研究である。現段階で得られている成果は,本質的極小クローンの決定を進める方向の成果というよりも,この問題の難しさを再認識させる方向での成果と言える。しかしそれは,クローン理論の研究者の間で極小クローンや本質的極小クローンの分類が極めて難しい問題であると認識されていることを想起するとき,止むを得ないことであると思われる。研究対象の状況についての正確な認識を得るために必要な研究の一つである。多数決関数またはsemiprojectionをwitnessとしてもつ中心化モノイドの研究は,上記の項目の(iii)に関連する研究である。極小クローンを生成する多数決関数およびsemiprojectionの研究を進めるための一段階としての研究であり,大きな目標に向けての一ステップである。上欄に記した項目(i)について,極小クローンの生成元(すなわち,極小関数)となる多数決関数およびsemiprojectionの決定を目指した研究を行う。町田は,以前,素数ベキのkに対し,関数をGF(k)上の多項式として表現し,極小関数の特徴を抽出しようとする研究を行った。この手法を進展させ,とくに4値の場合の新しい結果を踏まえて,最小関数となる有限体上の多項式の実例をふやすことから研究を始めたい。項目(ii)の本質的極小クローンの決定に関する研究も行う。k値(2 < k < ω)の基礎集合の上の本質的極小クローンCはk以下のarityをもつ関数によって生成される。Cの生成関数のarityの最小値をCのrankという。予備的考察によれば,k値( k > 2 )の本質的極小クローンで3以上のrankをもつものの多くは,k-1値の極小クローンから誘導されるものであると予測される。とくに,この点に注目して本質的極小クローンの分類の研究を進める。また,項目(iii)に関連して,中心化モノイドの研究,とくに極小クローンと極大中心化モノイドの関係の研究,も継続して行う。
診療行為に関連した死亡に関する調査研究

1.対象事例の追加,情報入力・前年入力分以降の剖検例463例から診療行為に関連した死亡を抽出、47例を対象事例として追加。2.分析項目の追加・事例に関係した診療科を内科系、外科系、産婦人科系、小児科系、精神科系に分類。3.新たな解析・各診療科系ごとに分析項目を集計し、各々の特徴を分析。(内科系)性別:男性60.7%,年齢:70歳代26.2%(最頻),解剖の種類:司法解剖16.4%,死亡の種類:病死83.6%,重篤化した場所:医療施設外52.5%,問題となる医療行為:診断69.7%(外科系)性別:男性61.1%,年齢:60歳代22.2%(最頻),解剖の種類:司法解剖44.4%,死亡の種類:不慮の外因56.9%,重篤化した場所:医療施設内56.9%,問題となる医療行為:診断51.7%%(産婦人科系)性別:男性72.7%,年齢:新生児40.9%・20及び30歳代18.2%,解剖の種類:司法解剖52.1%,死亡の種類:病死72.7%,重篤化した場所:医療施設内95.5%,問題となる医療行為:処置77.3%(小児科系)性別:男性58.6%,年齢:19歳40.9%(最頻),解剖の種類:承諾解剖100%,死亡の種類:病死96.6%,重篤化した場所:医療施設外82.8%,問題となる医療行為:診断89.7%(精神科系)性別:男性67.8%,年齢:40及び50歳代23.2%(最頻),解剖の種類:司法解剖15.3%,死亡の種類:病死69.5%,重篤化した場所:医療施設内98.3%,問題となる医療行為:管理79.7%1.対象事例の選定昭和58年6月から平成17年7月の間に本学で法医解剖された3000件のうち、診療行為に関連した死亡257件を抽出し、分類、集計した。2.情報の入力事例ごとに以下の項目について情報を分類、入力した。(1)性別(2)年齢(3)解剖の種類(4)死亡の種類(5)主に関係した診療科(6)重篤化した場所(7)重篤化した時の管理状態(8)重篤化までの期間(9)問題となる医療行為3.解析(1)性別:男性58.4%,女性41.6%(2)年齢:70歳代16.3%(最頻)(3)解剖の種類:司法解剖26.5%,行政解剖73.5%(4)死亡の種類:病死70.8%、不慮の外因死24.9%(5)診療科:内科系40.1%、外科系23.7%、精神科系18.7%(6)重篤化した場所:病院59.9%、自宅34.2%(7)重篤化した時の患者の管理状態:入院中30.1%、外来受診後37.7%、外来受診中9.3%(8)最終医療行為から重篤化までの期間:24時間以内90.3%(9)問題となる医療行為:診断52.1%、処置23.0%、管理21.4%4.学会発表(2)酒井健太郎,重田聡男,福井謙二,前橋恭子,阿部俊太郎,村田須美枝,高津光洋.当教室で取り扱った診療行為に関連した死亡の調査研究.第90次日本法医学会総会.日法医誌2006;60:p.35,福岡.1.対象事例の追加,情報入力・前年入力分以降の剖検例463例から診療行為に関連した死亡を抽出、47例を対象事例として追加。(内科系)性別:男性60.7%,年齢:70歳代26.2%(最頻),解剖の種類:司法解剖16.4%,死亡の種類:病死83.6%,重篤化した場所:医療施設外52.5%,問題となる医療行為:診断69.7%(外科系)性別:男性61.1%,年齢:60歳代22.2%(最頻),解剖の種類:司法解剖44.4%,死亡の種類:不慮の外因56.9%,重篤化した場所:医療施設内56.9%,問題となる医療行為:診断51.7%%(産婦人科系)性別:男性72.7%,年齢:新生児40.9%・20及び30歳代18.2%,解剖の種類:司法解剖52.1%,死亡の種類:病死72.7%,重篤化した場所:医療施設内95.5%,問題となる医療行為:処置77.3%(小児科系)性別:男性58.6%,年齢:19歳40.9%(最頻),解剖の種類:承諾解剖100%,死亡の種類:病死96.6%,重篤化した場所:医療施設外82.8%,問題となる医療行為:診断89.7%(精神科系)

性別:男性67.8%,年齢:40及び50歳代23.2%(最頻),解剖の種類:司法解剖15.3%,死亡の種類:病死69.5%,重篤化した場所:医療施設内98.3%,問題となる医療行為:管理79.7%
経鼻気管内挿管時の鼻腔狭窄による換気および気道内圧への影響

歯科口腔外科領域の全身麻酔では,術野の関係から経鼻的気管挿管が行われることが多い.そこで,鼻腔狭窄による気道内圧への影響について検討をした.【対象と方法】対象は,経鼻的気管内挿管にて下顎後退術を予定されたASAIの患者10例とした.気管内挿管前と挿管後に鼻孔よりファイバースコープ(KSオリンパス,LF-2;今回購入)を挿入し,鼻腔内狭窄または屈曲の有無を観察した.気管内挿管後より抜管まで持続的に呼吸監視装置にて気道内圧を測定し必要に応じて動脈血ガス分析を行い,各値が正常範囲内になるよう調節呼吸を行った.対象は,気道内圧により3群(A群1014mmH_2O,B群1519mmH_2O,C群20mmH_2O以上)に分類し,ファイバースコープにより観察した鼻腔狭窄または屈曲の程度と比較検討した.【結果および考察】全症例とも市販のカフ付き気管内チューブを用い,鼻腔内のリ-クはほどんどないように気管内チューブを挿入した.A群(4例)は,鼻腔狭窄や屈曲は認められず気道内圧も正常であり,術中換気に問題なかった.B群(4例)は,鼻腔狭窄や屈曲は軽度認められたが頭部位置移動時に気道内圧に多少の変化がみられる程度であった.C群(2例)は,鼻腔孔より78cmのところに狭窄部がありチューブ内径が約30%減少した.正常に換気を保つためにはゆっくりと加圧する用手換気が必要で,経鼻挿管限界群と判断された.以上より,経鼻気管内挿管時に気道内圧が20mmH_2Oを超える場合は換気に影響を与えることが推測された.歯科口腔外科領域の全身麻酔では,術野の関係から経鼻的気管挿管が行われることが多い.そこで,鼻腔狭窄による気道内圧への影響について検討をした.【対象と方法】対象は,経鼻的気管内挿管にて下顎後退術を予定されたASAIの患者10例とした.気管内挿管前と挿管後に鼻孔よりファイバースコープ(KSオリンパス,LF-2;今回購入)を挿入し,鼻腔内狭窄または屈曲の有無を観察した.気管内挿管後より抜管まで持続的に呼吸監視装置にて気道内圧を測定し必要に応じて動脈血ガス分析を行い,各値が正常範囲内になるよう調節呼吸を行った.対象は,気道内圧により3群(A群1014mmH_2O,B群1519mmH_2O,C群20mmH_2O以上)に分類し,ファイバースコープにより観察した鼻腔狭窄または屈曲の程度と比較検討した.【結果および考察】全症例とも市販のカフ付き気管内チューブを用い,鼻腔内のリ-クはほどんどないように気管内チューブを挿入した.A群(4例)は,鼻腔狭窄や屈曲は認められず気道内圧も正常であり,術中換気に問題なかった.B群(4例)は,鼻腔狭窄や屈曲は軽度認められたが頭部位置移動時に気道内圧に多少の変化がみられる程度であった.C群(2例)は,鼻腔孔より78cmのところに狭窄部がありチューブ内径が約30%減少した.正常に換気を保つためにはゆっくりと加圧する用手換気が必要で,経鼻挿管限界群と判断された.以上より,経鼻気管内挿管時に気道内圧が20mmH_2Oを超える場合は換気に影響を与えることが推測された.
アセチルコリン作動性脊髄後根神経節神経の痛覚伝達への関与の検討

本研究の目的は、最も古典的な神経伝達物質であるアセチルコリンの痛覚伝達への関わりについて、末梢の神経組織に優勢に発現する末梢型コリンアセチル基転移酵素(pChAT)をコリン神経の指標として検討することにあった。初年度である16年度はpChATに対する免疫組織化学法を用い、後根神経節(DRG)からのpChAT陽性神経線維の中枢・末梢への投射経路を明らかにし、DRG神経でのpChATとSP, CGRP, NOS, VR1の共存関係を明らかにした。さらにはpChAT陽性神経の神経刺激に対する挙動を細胞レベルで検討するための基盤実験として、pChATタンパク質の細胞内移動を検討した。2年目である17年度はこれらの結果をふまえ、pChAT陽性DRG神経の神経終末と、ターゲットである中枢・末梢組織のアセチルコリン受容体(AChR)の関係を検討した。いくつかの抗AChR抗体を試したが、いずれも研究期間内には満足のいく染色結果は得られなかった。またpChAT神経終末に関しても、細胞体や投射途上の神経線維ではpChAT免疫反応は明瞭に観察されるのに対し、神経終末ではそれらと同等の描出が困難であることが判明した。研究期間満了時では受容体、終末の双方の形態観察にこのような技術上の問題があり、当初の目的の達成のためさらなる実験条件の探索を継続中である。17年度の検討のもう一つの課題であったDRGからのアセチルコリンの放出の観察については、はじめにDRG神経がアセチルコリンを含有することを化学発光法にて直接確認した。また培養細胞系でも初代培養神経に対するpChAT免疫組織化学法により、培養下でpChAT蛋白の合成が継続し、神経細胞内に蓄積されることを確認した。この培養神経細胞からのアセチルコリンのリリースの定量に関しては、酵素カラムを用いたHPLC法により検討を継続している。本研究の目的は、最も古典的な神経伝達物質であるアセチルコリンの知覚神経系への関わりを、末梢の神経組織に優勢に発現する末梢型コリンアセチル基転移酵素(pChAT)の免疫組織化学法を用いて検討することである。これまでの検討で、一次知覚神経節である脊髄後根神経節(DRG)のpChAT陽性神経が主に小型であり、特定の脊髄レベルに偏ることなくすべての脊髄レベルで広く認められ、各DRGの神経細胞の約50%がpChAT陽性であることを示してきた。本年度は、これらの陽性神経細胞からの神経線維の投射路を中心に検討した。中枢側ではpChAT陽性神経線維は脊髄後角、後索に認められ、後根の除神経実験からは、DRGからの陽性神経線維は後角への投射に加え、後索を経由して後索核へ投射しているものと考えられた。末梢側では、代表的な体性臓器、内臓性臓器として、それぞれ皮膚、消化管のpChAT染色を試みた。消化管で豊富な神経細胞・線維が認められることは既に報告済みであるが、皮膚でも少なくとも自由神経終末とマイスナー小体様の構造がpChAT陽性であった。逆行性トレーサーであるコレラトキシンB (CTb)を皮膚、消化管に投与したラットのDRGでCTb陽性pChAT神経が見られることから、pChAT陽性DRG神経は体性・臓器性の両方の臓器に投射すると考えられた。DRGに見られる神経伝達物質であるSP、CGRP、NOとpChATとの共存の検討からは、これら伝達物質とpChATがある一定の頻度で共存することが明らかとなった。

侵害刺激の受容体であるVR1との免疫多重染色では、DRGではほぼすべてのVR1陽性神経がpChAT陽性であり、さらにいくつかのVR1陰性のpChAT神経も見られることが明らかになった。現在、アセチルコリン受容体とpChAT陽性神経の関連の検討を進めている。本研究の目的は、最も古典的な神経伝達物質であるアセチルコリンの知覚神経系への関わりについて、末梢の神経組織に優勢に発現する末梢型コリンアセチル基転移酵素(pChAT)をコリン神経の指標として検討することにある。初年度である16年度はpChATに対する免疫組織化学法を用い、後根神経節(DRG)からのpChAT陽性神経線維の中枢・末梢への投射経路を明らかにした。またDRG神経でのpChATとSP,CGRP,NOS,VR1の共存関係を明らかにした。さらにはpChAT陽性神経の神経刺激に対する挙動を細胞レベルで検討するための基盤実験として、pChATタンパク質の細胞内移動を検討した。2年目である17年度はこれらの結果をふまえ、pChAT陽性DRG神経の神経終末とターゲットである中枢・末梢組織のアセチルコリン受容体(AChR)の関係を検討した。いくつかの抗AChR抗体を試したが、いずれも現時点では満足のいく染色結果は得られていない。またpChAT神経終末に関しても、細胞体や投射途上の神経線維ではpChAT免疫反応は明瞭に観察されるのに対し、神経終末ではそれらと同等の描出が困難であることが判明した。現時点では受容体、終末の双方の形態観察にこのような技術上の問題があり、当初の目的の達成のためさらなる実験条件の探索を継続中である。17年度の検討のもう一つの課題であったDRGからのアセチルコリンの放出の観察については、はじめにDRG神経がアセチルコリンを含有することを化学発光法にて直接確認した。また培養細胞系でも初代培養神経に対するpChAT免疫組織化学法により、培養下でpChAT蛋白の合成が継続し、神経細胞内に蓄積されることを確認した。この培養神経細胞からのアセチルコリンのリリースの定量に関しては、酵素カラムを用いたHPLC法により検討を行っている。
極低温流体による生体細胞の機能的冷却時に発生する沸騰現象の熱・流体・物質伝達機構

生体細胞の凍結保存における、凍結・融解後の生存率の向上を目指し、液体窒素とガスヘリウムを用いた機能的かつ高冷却速度を有する冷却技術について、熱・流体・物質伝達の観点から考察を行う。本研究を遂行することにより、液体窒素による取扱いも容易な冷却方法を確立することができ、生物工学分野におけるイノベーションが期待できる。研究の初年度は、ヘリウムガスによる液体窒素中の沸騰抑制効果について行った。生体細胞の凍結保存において、高冷却速度の冷却として、液体窒素への浸漬冷却を適用した場合、浸漬直後に試料表面に発生する沸騰蒸気が冷却速度の低下につながる。そこで、ヘリウムガスを注入することで液体窒素の液温状況を極力抑え、冷却速度の改善をねらう。今年度は、強制蒸発の効果が最も現れるヘリウムガスの注入方法について明らかにした。実験方法として、液体窒素中のヘリウムガスの注入法について、1.冷却試料の浸漬と同時に試料下部から注入、2.冷却試料の浸漬と同時に試料上部から注入、3.ヘリウムガスを注入後に冷却試料を浸漬の3条件で試料の温度変動の計測を行った。ヘリウムガスの注入が無い場合と比べると、沸騰時の液体窒素温度が低くなる傾向となった。特に、3の条件での注入では、試料浸漬開始での沸騰による温度変動を抑えることができることが確認できた。また、1や2の条件では、試料の沸騰時に、ヘリウムガスによる気泡も混在してしまい、試料冷却開始直後の沸騰による温度変動は、あまり抑制できなかった。初年度で実験環境を整え、ヘリウムガスを注入する実験を行うことはでき、ヘリウムガスの注入法による温度変化の違いを捉えることはできた。一方、ヘリウムガスの流量による影響については明らかにできなかった。加えて、ヘリウムガスの注入において、注入法や流量の他に、流入時間にも影響を受けると考えられ、実験条件として考慮すべきパラメータが増えてしまい、実験条件を全てこなすことが出来なかった。次年度、まだ実施していない実験条件での実験を行う予定である。今回の実験結果において、沸騰時の液体窒素温度が数ケルビン変化することが示唆された。一方でこれらの実験結果を凍結保存に応用する際、数ケルビンの温度変化が、凍結融解後の生体細胞の生存率に、どの程度の影響を及ぼすかは明らかにできなかった。凍結保存への応用を考えた場合、この影響については明らかにすべきである。そこで、研究協力者の方に助言を頂きながら、凍結保存の試料に実際の生体細胞を導入し、凍結融解後の細胞の生体組織検査を行うことで、今回得られた温度変化量が、実際の細胞に及ぼす影響を明らかすることを検討する予定である。今年度の研究を遂行していく上で、凍結融解後の生体細胞の生体組織検査を行うことが必要であることが分かった。顕微鏡は、研究代表者が所属している、秋田高専の研究者に貸して頂くことが可能であるが、検査のための電動ステージが必要となる。購入を検討している電動ステージは、小型で高精度のため、高額となる。
肝ホルモン分泌における自律神経の役割に関する研究

本年度は高インスリン血症を特徴とする視床下部腹内側核破壊ラットとインスリン不足状態のモデルのストレプトゾトシン糖尿病ラットにおけるグルコースセンサーとアルギニンセンサーの機能について検討した.第一の実験では,ストレプトゾトシン糖尿病(35mg/kg)ラットを作成し,迷走神経肝臓枝切断群と偽切断群にわけ,グルコース(1g/kg)とアルギニン(1g/kg)の腹腔内投与を行ない,インスリン分泌とクルカゴン分泌を比較した.グルコース負荷では切断群はインスリン分泌が低下し,アルニン負荷では切断群のインスリン及びグルカゴン分泌が増大した.従って,この病態では両センサーが作動していることが示唆された(第13回国際糖尿病学会演題提出中).第二の実験では,視力下部腹内側核破壊ラットを作成し,迷走神経肝臓枝切断群と偽切断群にわけ,グルコース(1g/kg)とアルギニン(1g/kg)の腹腔内投与を行ない,インスリン分泌とグルカゴン分泌を比較した.グルコース負荷では切断群はインスリン分泌は低下したが,アルギニン負荷ではインスリン及びグルカゴン分泌に切断による影響をみられなかった.従ってこの病態ではVMH破壊後の迷走神経遠心路の興奮のために,グルコースセンサーの作働はみられたが,アルギニンセンサーは見かけ上作働していないことが示唆された(第1回ヨーロッパ肥満学会演題).上記のテーマにつき以下の成果を得た。1.正常ラットにおいては1)迷走神経肝臓枝を切断するとアルギニン負荷時のインスリン,グルカゴン分泌が増強されたことより、迷走神経肝臓枝のaffer-ent fiberが両ホルモン分泌に対して抑制的に作用していること(Neurosci.Lett.72:74,1986)、2)この現象はアルギニン負荷時には迷走神経膵臓枝のアクションポテンシヤルは抑制されるのに、迷走神経肝臓枝を切断するとこの抑制が解除されたことより、電気生理学的にも証明できること(Neurosci.Lett.72:69,1986)、3)迷走神経膵臓枝を切断してもアルギニン及びブドウ糖負荷時のインスリン分泌には影響がないこと(Diabetes 1985,p263,1986)などが判明した。2.視床下部腹内側核(以下VMH)破壊ラットにおいては1)迷走神経肝臓枝を切断してもブドウ糖負荷時のインスリン分泌には影響がなかったことより、VMH破壊ラットでは既に迷走神経のefferent fiberが刺激状態になっていてインスリン過剰分泌になっているのでafferent fiberの役割が少ないこと(第30回日本糖尿病学会にて発表予定)、2)迷走神経膵臓枝を切断するとブドウ糖及びアルギニン負荷時のインスリン分泌は半減するが、完全には正常化しないことことより、VMH破壊ラットのインスリン分泌過剰は迷走神経因子のみでなく、交感神経因子も寄与していると既に発表した我々の成績(Am.J.Physiol,245:R372,1983)と一致すること(Diabetes 1985,p263,1986)が判明した。3.62年度においては正常ラット及びVMH破壊ラットにおける交感神経因子の分析と糖尿病ラットにおける迷走、交感神経の役割を同一手法により追求を継続する予定である。本年度は高インスリン血症を特徴とする視床下部腹内側核破壊ラットとインスリン不足状態のモデルのストレプトゾトシン糖尿病ラットにおけるグルコースセンサーとアルギニンセンサーの機能について検討した.第一の実験では,ストレプトゾトシン糖尿病(35mg/kg)ラットを作成し,迷走神経肝臓枝切断群と偽切断群にわけ,グルコース(1g/kg)とアルギニン(1g/kg)の腹腔内投与を行ない,インスリン分泌とクルカゴン分泌を比較した.グルコース負荷では切断群はインスリン分泌が低下し,アルニン負荷では切断群のインスリン及びグルカゴン分泌が増大した.従って,この病態では両センサーが作動していることが示唆された(第13回国際糖尿病学会演題提出中).第二の実験では,視力下部腹内側核破壊ラットを作成し,迷走神経肝臓枝切断群と偽切断群にわけ,グルコース(1g/kg)とアルギニン(1g/kg)の腹腔内投与を行ない,インスリン分泌とグルカゴン分泌を比較した.グルコース負荷では切断群はインスリン分泌は低下したが,アルギニン負荷ではインスリン及びグルカゴン分泌に切断による影響をみられなかった.従ってこの病態ではVMH破壊後の迷走神経遠心路の興奮のために,グルコースセンサーの作働はみられたが,アルギニンセンサーは見かけ上作働していないことが示唆された(第1回ヨーロッパ肥満学会演題).
反転教室において資料提示が学習プロセスに及ぼす影響の実証的研究

本研究では、教師の教授過程、学生の学習者の学習過程に注目し、(1)授業前学習のための板書の記録とスライド資料へのアノテーションの記録(2)板書・資料を教師音声と同期した教材作成と配信(3)事前学習をもとにした教室での議論・TBL(Team-Based Learning)学習の効果検証を行いった。予習教材の作成と分析、オンライン小テスト・ルーブリックの開発と授業実践、予習教材と合わせて授業内活動の授業ポートフォリオの記録とモデル化と他教員のFD活動への提示を行った。教師の教授課程、学習者の学習過程に注目し、1授業前学習のための板書の記録とスライド資料へのアノテーションの記録、2板書・資料を教師音声と同期した教材作成と配信、3事前学習をもとのにした教室での教室での議論・TBL学習の効果検証を研究項目として設定する。板書は、文字の大きさ・密度・提示と消去のタイミング・配置を時系列で分析し、スライド資料へのアノテーションは、注釈下線等の追記を時系列で分析する。板書・スライド資料と教師音声を合わせて映像教材の作成を用意にする教材作成支援システム、moodle等のLMSを利用した教材配信支援を合わせて検討する。教室での対面の議論を活発にするために、クリッカー(リモコン式の集計装置)を用いて、学生の思考プロセス変容を時系列で追跡する。学修成果となる評価指標をルーブリックで記述し、授業ポートフォリオによって質的変化についても検証する。クリッカーにより支援された、授業内での議論・グループ学習、授業ポートフォリオへの応用事前に学習された知識は、授業開始時の小テスト・クリッカー課題で確認され、議論・グループ学習によって理解が促進される。教師は、学生グループの課題解決を支援するファシリテーションの能力を発揮することが求められる。このような状況で、教師と学生の学びの振り返りの価値が高い。学生の学習活動の振り返りは、1クリッカーの回答記録2教室後方からのビデオ記録を活用して、授業活動の分析を支援する授業ポートフォリオを蓄積する。学習活動の振り返りによって、教師の自己評価、学生の授業評価を根拠付ける授業ポートフォリオをモデル化し、他教員のFD活動へモデル授業として提示・提案する。学生と教師間の相互作用を促す能動的学修の実践事例に関して一部の成果は、日本理科教育学会、日本化学会などでの招待講演で報告した。(1)板書の記録およびスライド資料へのアノテーションの記録について、実際のモデル授業にて、ビデオカメラでの板書収録とスクリーンキャスト記録ソフトウェアにより収録した。2つの方法のうち、スクリーンキャスト記録は授業前学習のための、ビデオカメラによる板書記録は授業後学習のための分析に用いた。板書およびアノテーションの事後の分析支援については、やや進捗が遅れており引き続き開発を進める。(2)1で作成された板書・資料は、教師音声と同期してLMSを通じ配信し使用した。また、学生同士のディスカッションは、LMS上のWeb会議室の投稿記録と、ワールドカフェの手法を用いて模造紙に記録させたものを分析に用いた。(3)授業内にクリッカーを利用した学生の応答を記録し、思考プロセス変容を時系列で追跡した。授業後の学修成果の評価については、グループディスカッション・レポート作成のルーブリックを試行的に作成し用いた。これらの評価の実際については、アクティブラーニング型授業における反転授業の効果検証として、文部科学教育通信での「ルーブリックが結ぶ教育接続」連載、大学教育改革フォーラムin東海にて報告した。大学教育開発ビデオ提示による授業前学習は、クリッカーにより支援された教室での教師-学生間の応答やグループディスカッションを促し、ルーブリックを用いることで授業後の教授・学習の振り返りが促進される。今後、授業内の板書記録とグループディスカッション記録、提出されたレポートのフィードバックを合わせた授業ポートフォリオとして振り返りを支援する方策を引き続き検討し、教師の自己評価・学生の自己評価の検証をモデル授業として提示・提案する。研究協力者である青野透教授の退職に伴い、金沢大学大学教育開発・支援センターの教員と連携して情報提供を受けながら、授業実践についてもアドバイスを受ける。記録用ビデオカメラ等の物品費が予定より少額となったため。物品費として使用予定である。
近代巨大地主家(宮城県河南町齋藤家)文書の整理とアーカイブズ学的研究

戦前には全国第2位の巨大地主であった宮城県桃生郡河南町前谷地(現宮城県石巻市河南町前谷地)の齋藤家には、江戸時代から現代に至るまでの文書・書籍・雑誌・新聞などが伝来し、その数は100万点を超えると予想される膨大なものであり、2003年に東北大学附属図書館に寄贈された。本研究では、アーカイブズ学的研究を踏まえてそれを整理し目録を作成して閲覧利用に供しうるようにした。目録は図書館のホームページでも公開する。宮城県河南町前谷地の齋藤家は戦前には山形県酒田の本間家に次ぐ全国第2位の巨大地主であり、同家には10万点近いと予想される膨大な文書群が保管されていたが、2003年7月に発生した宮城県北部地震で文書収蔵施設が損壊したため、同年12月に東北大学付属図書館に寄贈された。本文書群は近代東北史のみならず日本近代史の様々な分野を研究する上で質量ともに稀有の歴史資料であるので、これを整理し、目録情報をウエッブ上に公開するとともに冊子体の目録を刊行して閲覧利用に供しうるようにするのが第一の目的である。同時にアーカイブズ学的研究を行い、わが国のアーカイブズ学の進展に資するのが第二の目的である。アーカイブズ学的研究としては、次の課題に取り組む。(1)齋藤家文書の調査・整理の実践から得られた知見をアーカイブズ学的に吟味して論文にまとめ、近代民間伝来文書の調査・整理法の発展に寄与すること。(2)齋藤家文書を利用する上で基礎となる文書群の構造と帳簿体系を、齋藤家の経営組織の変遷および文書の管理システムと関連づけて分析し、未開拓の近代地主家文書の史料学的研究に先鞭をつけること。本年度は4年計画の初年度であるので、文書の整理に要する整理箱を320箱、整理封筒を3万300枚、データ記入カードを1万枚特注して作成するとともに、文書の保管形態を撮影するためのデジタルカメラを3台、カードに採録したデータの入力用パソコンを4台購入した。作業は東北大学文学部・文学研究科で日本史を専攻し、文書の読解と整理の訓練を受けている学生を協力者として雇用して進めた。アーカイブズ学では文書整理の原則として出所原則と原秩序尊重の原則が打ち出されている。本整理もそれに則り、齋藤家での保管場所、保管容器の区分を尊重して行った。文書本体は整理封筒に入れた上で整理箱に収納しているが、整理箱への収納は齋藤家における保管容器ごとのまとまりに対応させている。関連文書は袋に入れたり、まとめて紐や紙縒りで束ねたりしてあるので、整理のためにそれを解体せざるを得ない場合は写真撮影をした上で行った。文書の基本データはカードに記述した上でパソコンに入力している。本年度は整理とカードへの基本データの採録作業に力を注ぎ、総数10万点余のうち6割くらいを終えることができた。併せてパソコンへのデータ入力も進めた。整理の進展によって、斎藤家の歴史と同家伝来文書の構成、同家における文書の保存管理のあり方などが大分明らかとなったので、その成果を、平成19年3月29日開催の東北大学大学院文学研究科歴史科学専攻主催公開シンポジウム「歴史資源としての史料分析の現在」において、「日本近代巨大地主家(宮城県河南町齋藤家)文書の整理とアーカイブズ学」と題して発表した。また、斎藤家は東日本一帯に土地を所有していたので、関連文書の調査も行った。2年目に当たる平成19年度は、未整理文書の整理作業と、カードに採録した基本データのパソコンへの入力作業を、東北大学文学部・大学院文学研究科で日本史を専攻し、文書の読解と整理の訓練を受けている学生を協力者として雇用して進めた。整理作業は文書の整理封筒と整理箱への収納、およびカードへの基本データの採録であり、そのために必要な整理封筒、整理箱、カードを大量に発注して行った。そのうえで、採録データをパソコンに入力している。昨年度は整理作業に力を注いだため入力作業の方は進捗しなかったので、本年度は新たにパソコン3台を購入し、昨年度購入した分と合わせ計6台を作業室に設置して、作業を進めた。齋藤家文書は10万点を超える膨大な量であるが、昨年度と今年度を合わせ、その約8割くらいの整理とデータ入力を終えることができた。平成20年度には整理と入力作業をほぼ終え、最終年度の平成21年度にはデータを整理分析してアーカイブズ学的研究を行い、それをもとに解題を書き、文書目録を収めた報告書を作成するとともに、ウエッブ上でも目録を公開し、原文書の閲覧公開ができるようにする予定である。3年目に当たる平成20年度は、未整理文書の整理作業と目録作成を、東北大学大学院文学研究科で日本史を専攻し、文書の読解と整理の訓練を受けている学生を協力者として雇用して進めた。物理的な整理作業は文書の整理封筒と整理箱への収納であり、目録作成は文書の基本データをパソコンに入力して行っている。齋藤家

文書は10万点を超える膨大なものであるが、この作業は9割程度終えることができた。その結果、齋藤家文書群全体の構成もかなり明らかとなった。基本をなすのは金融と地主経営に関わる帳簿、および金銭貸借や小作料をめぐる訴訟・裁判関係文書であるが、北海道、常磐、九州などの炭鉱経営、北洋漁業経営にも関わり、また日本の満蒙進出に伴い、南満州鉄道や満蒙鉱業にも投資しており、その関係文書や株券も多く含まれる。齋藤家の地主としての成長過程と経営組織、そして蓄積された地主資本が資本主義システムのなかでどのように運用されたかが知られ、質量ともに史料的価値がきわめて高いことが判明した。平成21年度は最終年度であるので、整理とデータのパソコンへの入力作業を終え、データを整理分析してアーカイブズ学的研究を行い、それを踏まえて解題を書き、冊子体の文書目録を作成、刊行するとともに、ウエッブ上でも目録を公開し、原文書の閲覧公開ができよるにする予定である。平成21年度は最終年度であるので、未整理分の整理を進めるとともに、データのパソコン入力を行い、整理作業と目録作成を完了する予定であったが、同年7月に齋藤武子氏より齋藤家の土藏から新たに発見された史料500点余が追加寄贈されたので、同年度内での補助事業完了が困難となった。そこで、直接経費1,360,000円、間接経費408,000円、計1,768,000円の翌年度への繰越しを申請し、承認されたので、平成22年度も補助事業を継続した。パソコンに入力した史料の基本データを大藤が編集するとともに、歴史学的およびアーカイブズ学研究を踏まえて、齋藤家の来歴、史料群の構成などについて記した解題を作成し、冊子体の史料目録を完成して印刷に付した。東北大学附属図書館では、2003年12月に齋藤武子氏より寄贈された際、武子氏の要望により、史料群の名称を故人となられている御主人の名前を付して「齋藤養之助家史料」と名づけているので、冊子体史料目録の表題も『東北大学附属図書館所蔵宮城県桃生郡河南町齋藤養之助家史料目録』とした。総頁数は3672頁にも及び、繰越した直接経費を全額印刷・製本費に充て、1部8分冊で28部作成し、図書館保管分以外は齋藤武子氏をはじめとする関係者に配布した。この史料目録は図書館のホームページのウエッブ上でも公開し、同時に史料の閲覧公開も開始する。
相分離を介したシグナル伝達制御の構造基盤

これまでの多くのシグナル伝達研究においては,特定のタンパク質間の1:1相互作用における特異性の高いクロストークが注目されてきたが,この数年間で流動的な多量体形成によって支配されるシグナル伝達の重要性が認識されつつある.多量体形成によって,シグナルの増幅や閾値の設定,信号の持続,バックグラウンドノイズの排除などが可能なっていると考えられるが,その詳細なメカニズムは明らかにされていない.本研究では,溶液NMR法を用いた立体構造解析・相互作用解析によって多量体形成制御と,それによるシグナル伝達制御のメカニズム解明を目指す.これまでの多くのシグナル伝達研究においては,特定のタンパク質間の1:1相互作用における特異性の高いクロストークが注目されてきたが,この数年間で流動的な多量体形成によって支配されるシグナル伝達の重要性が認識されつつある.多量体形成によって,シグナルの増幅や閾値の設定,信号の持続,バックグラウンドノイズの排除などが可能なっていると考えられるが,その詳細なメカニズムは明らかにされていない.本研究では,溶液NMR法を用いた立体構造解析・相互作用解析によって多量体形成制御と,それによるシグナル伝達制御のメカニズム解明を目指す.
高度電磁探傷・診断システムの開発

本研究は国際共同研究プログラムとして、高感度磁気探傷・診断システムの開発のために遂行されたものである。システム開発に向けて、本研究期間内にいくつかの新しい磁気センサーと渦電流非破壊検査技術の開発を行った。その結果として従来のものと比べて、格段に感度と分解能の向上を実現した。さらに本測定システムと数値計算技術の結合を行うことによって、欠陥の位置、形状、深さなどの推定手法(逆問題解析)を提案した。詳細な結果については、論文リストに挙げたものを参考頂き、ここでは本研究の中で得られた改良点と発明の項目だけを列挙する。1.板材ならびにパイプ材用の磁気センサー:(1)回転磁界型磁気センサーとその参考試料を用いた差動型プローブ(2)移動磁界型磁気センサー(3)くまとりコイルを用いた移動磁界型磁気センサーとその差動型プローブ(4)マルチフリクェンシーシステム用マトリックスタイプセンサーとその差動型プローブ2.新しい励磁方法(1)磁束密度のベクトルデータ中の有用な情報を得るための回転磁界の利用(2)不均一磁場としての移動磁界の利用(3)表皮効果を克服するための複数周波数成分(スペクトル一定)電圧の利用(マルチフリクェンシーシステム:MFES)3.数値解析によるアプローチ(欠陥推定のための逆問題)(1)特異値分解を用いた境界要素法による逆問題解析手法(2)ファジー推論と境界要素法による逆問題解析手法(3)ニューラル・ネットワークを用いた欠陥の再構成4.材料疲労情報を含むバルクハウゼン信号の測定(1)回転バルクハウゼン信号のカオスアトラクターの発見と疲労によるその変化本研究は国際共同研究プログラムとして、高感度磁気探傷・診断システムの開発のために遂行されたものである。1.板材ならびにパイプ材用の磁気センサー:(1)回転磁界型磁気センサーとその参考試料を用いた差動型プローブ(2)移動磁界型磁気センサー(3)くまとりコイルを用いた移動磁界型磁気センサーとその差動型プローブ(4)マルチフリクェンシーシステム用マトリックスタイプセンサーとその差動型プローブ2.新しい励磁方法(1)磁束密度のベクトルデータ中の有用な情報を得るための回転磁界の利用(2)不均一磁場としての移動磁界の利用(3)表皮効果を克服するための複数周波数成分(スペクトル一定)電圧の利用(マルチフリクェンシーシステム:MFES)3.数値解析によるアプローチ(欠陥推定のための逆問題)(1)特異値分解を用いた境界要素法による逆問題解析手法(2)ファジー推論と境界要素法による逆問題解析手法(3)ニューラル・ネットワークを用いた欠陥の再構成4.材料疲労情報を含むバルクハウゼン信号の測定(1)回転バルクハウゼン信号のカオスアトラクターの発見と疲労によるその変化本研究の遂行の中で得られた結果の概要を以下に要約する。1.差動回転磁束型磁気センサーの開発先に開発した回転磁束型磁気センサーを用いて裏側欠陥の探傷実験を行いその有用性を明らかにすると共に感度向上のための検討を行ってきた。これまでの励磁構造は空心で,信号の抽出にはHコイルやBコイルを用いてきた。差動型の開発のためにフェライトコアを導入し、上下に対称な構造とすることで差動のセンサーコイルを脚部に配し差動回転磁束型磁気センサーの開発を行った。試作した新センサーを用いてモデル欠陥の探査実験を行い従来型と比較して高感度であること並びにその基本特性を国際会議にて報告した。2.差動移動磁束型磁気センサーの開発回転磁束型と同様に従来の励磁コイルは空心で,位相の異なる励磁電流により移動磁界を発生させていたが,フェライトコアを導入し,上下に対称な構造とすることで差動のセンサーコイルを脚部に配し差動移動磁束型磁気センサーの開発を行った。このため,移動磁界の発生にはくまとりコイルを用いている。本新センサーによる探傷実験の結果,5ミリ厚試料の裏側2ミリの欠陥の探査が可能となり,高感度化を実現した。3.回転バルクハウゼン信号による高度磁気診断システムの開発回転バルクハウゼン信号による疲労推定システムの開発のため,バルクハウゼン信号からカオスアトラクターの抽出実験を行った。結果としては周期アトラクターとは明らかに異なる形のアトラクターの抽出に成功した。それがカオスアトラクターであるかの判定,実証を早急に行い報告する予定である。本研究の遂行の中で得ちれた結果の概要を以下に要約する。1.差動回転磁束型磁気センサー:差動回転磁束型磁気センサーを用いてモデル裏側欠陥(三次元形状)の探査実験を行い,広範囲測定並びに測定感度(磁性体の裏側20 %)に関して優れた特性をもっていることを明らかにした。また,ニューラルネットワークを用いた形状推定のアルゴリズムを構築し,三次元形状欠陥の形状,位置および深さの同定を可能にした。

また,これらを基に5つのセンサーを一列にならべた,広範囲探査用センサーを開発した。この新センサーの評価は次年度行う予定である。2.差動移動磁束型磁気センサー:移動磁界の発生にくまとリコイルを用いたセンサーにょる探傷実験の結果として,5mm厚試料(磁性体)の裏側2mmの欠陥の探査を可能とした。本実験結果から欠陥形状を推定する手法として,ラプラス変換を用いた境界要素法による形状推定逆問題解析手法に,特異分解にファジー推論を導入したシステム行列の正則化手法を結合させて,欠陥深さの同定手法を開発した。3.マルチフリクェンシーシステム:ヘッド材用フェライトコアを用いた高周波用渦電流磁気センサー(板用並びにパイプ用)を開発し,励磁には500Hzから500kHzの複数の正弦波を混在させた電圧波形を用いて,インコネル材の微小裏側欠陥の探査実験を行った。センサー出力信号から得られるスペクトラムにより可視的にセンサー位置の特定と深さの推定が可能であることを示した。また最高感度を得る励磁周波数の存在を明らかにした。さらに,ニューラルネットワークを用いてパイプ保持材と欠陥からの信号の分離も可能となった。本研究の遂行の中で得られた結果の概要を以下に要約する。1.材料裏面側の数値解析手法による微小亀裂探査:マルチフリクェンシーシステムのシミュレーション手法として複素近似とフーリエ変換を用いた境界要素法を開発し、裏側欠陥の同定問題の解析を行って、サーチコイル出力と各周波数成分の関係を明らかにした。この逆問題解析にて安定した推定解を得るために、ウエーブレット変換と特異値分解を併用したマトリックスの安定化手法を開発した。結果の可視化には市販のソフトウェアのMatlab言語を利用して、プリポスト処理の充実を行い汎用化を行った。移動磁界型磁気センサーに対しては、有限要素法とファジィー推論並びにパックプロパゲーションを組合せて欠陥の同定を行う手法を開発した。結果としては多数の周波数入力信号を重ね合わせることで、探査が容易になることを明らかにした。予定していたセンサーコアの最適化を開発したコードで行うまでには至らなかった。2.材料裏面側の実験的手法による微小亀裂探査:回転磁束型磁気センサーに3軸差動サーチコイルを組み合わせて、高感度化を行い、5mm厚試料(磁性体)の裏側1mmの欠陥の探査を可能とした。また、探査信号と欠陥形状の相関の検討を行い、いくつかの指標を提案した。マルチフリクェンシーシステム用のセンサーにはヘッド材用フェライトコアを用いた高感度・高周波用渦電流磁気センサーを4種類開発して、その特徴を明らかにした。センサー出力信号から得られるスペクトラムにより可視的にセンサー位置の特定と深さの推定が確実に可能であることを示した。