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量子固体ヘリウム3における空格子波の研究

固体ヘリウム3は量子効果が大きくトンネル効果によって運動し、空格子波を形成すると考えられる。次の場合に空格子波の検証を目的とした研究を行った。(1)スピンポーラロン:空格子の周りに原子核スピンが強磁性的に配列する領域を云う。固体ヘリウムの低温比熱において核磁性によって説明できない余剰比熱を観測した。この余剰比熱がスピンポーラロンによるものかどうかを、強磁場を使用することにより検定した。結果はスピンポーラロンによるものではないことを示した。液体及び固体ヘリウムの比熱を広い圧力範囲で測定し、余剰比熱は基盤の表面における無秩序固体ヘリウム層によることを結論づけた。(2)転位の運動:固体ヘリウムにおいては転移のダイナミックスは空格子、他の転位等との相互作用に依存する。転位の運動をねじれ振動計によって研究した。散逸が増加し始める振幅を臨界振幅とすると、臨界振幅の温度依存性は高温では熱活性型、低温では一定値をとる。このことから転位の運動は低温でトンネル効果にクロスオーバーすることを見出した。(3)零点空格子波:零点空格子波は空格子波バンドを含む基底状態と見なされている。平衡状態で存在する固体を減圧することにより空格子波の生成を容易にし、零点空格子波による物性の変化をNMRにより観測することを試してきた。零点空格子波が出現すれば、T_1の減少、T_2と拡散係数の増大をもたらすはずである。強く分極した固体ヘリウム3のNMR信号は複雑な挙動を示すが、まだ今までのところ、零点空格子波の存在を検証していない。空格子波に起因するスピンポーラロンの研究と減圧固体中の零点空格子波の研究を行った。1.非平衡空格子に起因するスピンポーラロンについて(1)現有の希釈冷凍機に核断熱消磁装置をとりつけ、これに比熱計および圧力計を取り付けた。温度計として、^3He融解圧温度計、白金NMR温度計及びRuO_2抵抗温度計を取り付けた。断熱消磁を行ったところ、数10ナノWの熱流入があった。24.05cm^3/モルの^3He固体の比熱と圧力を測定したが、まだスピンポーラロンの検出には至っていない。磁気焼鈍によって空格子を消失させるテストとして、7T/1時間程度の早さでサンプルに磁場をかけたが、めだった温度上昇はなく、第1段階としてこの方法は可能であることが判明した。鋭意、装置の改善と測定を続行している。(2)また一方24.68cm^3/モル、24.57cm^3/モルの^3He固体に対するねじれ振り子の実験から、共鳴周波数、Q値、信号振巾及び圧力の温度変化と時間変化を測定した。これらの値から格子欠陥の動きに関する緩和時間や、格子欠陥のピン止めのポテンシャルエネルギーを導出した。これらの量には種々の格子欠陥によるものが混在している可能性があり複雑である。空格子波に関するものの同定を目指し、さらに実験を続行している。2.零点空格子波について本年度予算で購入したパルスNMR検出装置及び高均一度15Tマグネットを組み合わせてパルスNMRのテストを行っている。一方固体^3Heをtransientに減圧するセルと480MHzまでのパルスNMRプローブを製作中である。これらの装置を使用して固体^3Heを減圧し、零点空格子波をNMRによって検出する。非平衡空格子波の研究と減圧固体中の零点空格子波1.非平衡空格子に起因する物性について(1)比熱による研究。固体^3Heの非平衡空格子の周りの原子のトンネル効果により核スピンを強磁性的にそろえる領域(スピンポーラロン)の検証を行った。

固体^3Heの比熱においては30mKの領域で核比熱で説明できない余分の比熱(比熱異常)が生じた。この比熱異常がスピンポーラロンに起因するとすれば、10T程度の強い磁場により核スピンは完全に分極するので、空格子は拡散し消失すると考えられる(磁気焼鈍)。10Tないし12Tの強磁場をかけた後の比熱においても、異常はかわらず生じた。この結果からすると空格子によるスピンポーラロンは存在しないという可能性が生じる。比熱異常の起因を探る研究を続行中である。(2)ねじれ共振器による研究。本研究により固体^3He中の空格子や転位の運動を調べた。ねじれ共振器の共鳴数やQ値の変化から、転移密度と内部摩擦についての情報を得た。固体^3Heは融点直下でねじれ剛性率が固体^4Heに比べて低下した。このことは固体^3Heにおいては、転位密度が大きく、転移のピン止めが弱いことを示す。2.減圧固体^3He中の空格子波Rapid Meltingの方法により、融解圧から数気圧減圧された固体^3He中の空格子波を観測する準備を行っている。^3He試料室を10%近く容量変化させるための試料室及びカプトン膜の製作を行なった。圧力計、振動ワイア温度計、NMR装置を取り付けた。15T、500MHzでの核磁気共鳴を行うためにヘリカルコイルの適正条件を求めた。零点格子波の観測が可能となるようNMR測定装置を調整した。非平衡空格子波の研究と減圧固体中の零点空格子波の研究1.非平衡空格子に起因する物性について(a)比熱による研究非平衡空格子の周りの核スピンを強磁性的にそろえる領域(スピンポーロラン)の検証を強磁場、低温中で行ったが、非平衡空格子の存在を検証出来なかった。これまで空格子によると思われていた比熱異常は熱媒体銀粉の表面における無秩序固体ヘリウムによる比熱であることを明らかにした。この異常比熱は、無秩序表面がある限り、液体及び固体ヘリウム3の両相に存在することも判明した。(b)ねじれ共振器による研究本研究による固体ヘリウム3中の空格子や転位の運動を調べた。ねじれ共振器の共鳴周波数とQ値の変化から、転位密度と内部摩擦についての情報を得た。転位のピン止めがはずれるひずみ値の温度変化は熱活性型を示すが、250mK以下ではひずみ値は温度によらず量子効果を示すことが判明した。また散逸の最大値の温度変化から異なる活性化エネルギーが得られた。この値は空格子生成エネルギーに近い値を示す。2.減圧固体ヘリウム3中の空格子波Rapidmeltingの方法により、融解圧から5気圧程度減圧した固体ヘリウム3の空格子波を観測する装置を完成させた。減圧装置、圧力計、振動ワイア温度計、NMR装置を取り付けた。零点空格子波が観測されるための物理量と測定装置の検討を行い調整した。
低線量放射線の最初期過程観測を目指した光結晶加速器の設計基盤の確立

光結晶加速器は生体細胞中での放射線影響の解明の道具に向いている。必要な電子バンチのエネルギーは約1MeVで電荷量は約0.01fCである。シミュレーションで、20keVの電子に対する加速勾配は48MeV/mが可能であり相対論的電子に対しては600MeV/mであることを明らかにした。1MeVのエネルギーを得るためには加速器の長さが4mm。必要なレーザーパワーとエネルギーは夫々200MWと10mJである。レーザーパルスをN個の対に分割して掃引照射してパワー、パルスエネルギーを軽減できる。例えばN=10のときに必要なレーザーパワーはパルス当り20MWである。光結晶加速器の設計に当っては、結晶中のレーザー光伝播に影響が大きいレーザー波長や強度、パルス幅も同時に考慮する必要がある。加速器の作成と実証実験の可能性が最も高い形状である「対向配置透過型回折格子による加速器」に関して、形状およびレーザー強度と加速勾配の関係を明らかにした。電子の速度に応じて最適な格子定数が存在し、相対論的電子に対する最適格子定数はレーザー波長に等しい。低エネルギー電子では格子定数をレーザー波長より小さくすると整合条件を満たすが、格子定数を小さくすると回折効率が急激に低下して加速勾配が小さくなる。格子の高さをレーザー波長程度にすると最適な加速電界を発生できる。一対の回折格子の間隔は波長の1/4程度が最適である。加速最適条件からの誤差の許容度を数値計算によって求め、夫々10%のズレは許容できる事を明らかにした。また、対向させる回折格子の方向を裏表反対にした場合の解析も行い、基板の厚さがサブミリメートル以下であれば、十分な大きさの加速勾配を発生できる事を示した。加速勾配の上限はレーザーの許容照射強度で制限される。石英製透過型回折格子に対する光学的破壊限界強度および非線形光学効果の影響評価を行い、石英基板の厚さが2mm以下でレーザーのパルス幅が2-3ps以上の場合レーザーの許容照射強度は5x1011W/cm2であり、その時の最大加速勾配は600MeV/mである事を示した。また、加速電界分布の測定と電子加速予備実験のために、昨年度作成したフォトマスクを使用して露光試験を行い、露光最適条件を決めた。これらの成果は、論文誌2件、国内外の学会で6件の発表を行った(国際4件、国内2件)で発表した。一方、東京大に設置してあった12TWレーザーを本課題の他の研究でも使用するために、KEKに移設して機器の整備を行い、集光可能にした。そのために、レーザーに関しては、他の研究課題から得られるファイバーレーザーの知見を反映させ、Erファイバー(波長1.55ミクロン)を第一候補として設計研究を行った。光結晶加速器の基礎的指針を得るために、解析的手法によって各種パラメータと物理量の関係を明らかにした。この結果は、国内外の学会において発表した(国外3件、国内4件)。その後、数値計算によってレーザーの電界計算分布を計算し、電界の対称性のズレによって電子の整合条件から外れていても電子加速が可能な事を示した。この結果は加速器を一定の格子定数の構造で作れ、製作が容易になる事を示している(25年度に発表)。計算結果では、光学破壊の閾値を文献にある平坦な試料での値と同じ1e13W/cm2と仮定すると、最高加速電界は600MV/mに達する。しかし、格子構造がある場合は、反射・回折による電界集中で破壊閾値が低下する事が考えられるので、実験による検証が必須である。光学破壊の閾値と加速電界の分布と強度を同時に測定するため、東京大に設置してあった12TWレーザーをKEKに移設した。KEK側の受け入れ体制の遅れと機器の故障のために測定実験までは至らなかったが、年度末までにレーザーの再稼働を可能にした。また、理研の助力を得て、様々な試験片をリソグラフィーによって製作するために必要なフォトマスクを作成した。H25年度成果;光結晶加速器では格子定数を光の波長の80%にしただけで加速電界は10%に低下するので格子定数に傾斜をもたせて非相対論的エネルギーの電子を加速することは得策ではないことが分かった。格子定数を一定(レーザー波長に等しい)にした構造の場合の非相対論的エネルギーの電子に対する加速電界計算を行い、20keVと50keVの電子に対する加速電界はそれぞれ相対論的電子に対する場合の80%と13%が可能でることを明らかにした。

加速電界は電子のエネルギーに対して周期的に変化し、加速菅内部でのレーザー電界の空間分布の高調波成分に起因することが分かった。誘電体の光学破壊と非線形光学効果の影響を加味したレーザー照射強度(2GV/mの電界)の場合には、20keV、50keVと相対論的電子に対する加速電界はそれぞれ、48MV/m、78MV/m、600MV/mになる。レーザーパルスを電子の動きに合わせて動かすことにより必要なレーザーのエネルギーが少なくて済むことと上記の値を使うと、20keVの電子を1MeVに加速するためには、ピーク出力が20MWで幅が5psの10対の連続レーザーパルスで可能であることを明らかにした。そのときの加速菅の長さは4mmであり、バンチあたりの電荷量は約0.03fCと少ないが、ビームの大きさはサブミクロンであり、電荷密度は通常の加速器と同程度である。全期間成果;光結晶加速器の設計に必要な基本的パラメータ(寸法、レーザ仕様など)を明らかにした。加速電界分布の測定と電子加速予備実験のために、4種類の格子定数を持つテストピースの試作を行った。また、東京大に設置してあった12TWレーザーを本課題の他の研究でも使用するために、KEKに移設して機器の整備を行い、集光可能にした。これらの成果は、論文誌3件、国内外の学会で5件の発表を行った(国際3件、国内2件)で発表した。ビーム物理数値計算によるパラメータ探索のためには、十分な精度で計算する必要があり計算時間が必要である。そのために、当初予定していた設計指針を与えるためにはもう少しの計算を要する。最適パラメータは概ね明らかにできたので、レーザー照射配位も考慮した設計指針を作ることが可能である。また、回折格子作成のための最適露光条件を得るために使用した理研のステッパーが故障し、修理・調整に時間を取られた。そのために、露光条件の決定が年度終了の間際になったが、回折格子を作成してレーザー電界計測を行う直前まで至っており、おおむね順調に進展していると言う事ができる。東京大に設置してあった12TWレーザーを、本課題の他の研究でも使用するために、KEKに移設して、その後に光学破壊の閾値と加速電界の分布と強度を測定する計画であった。しかし、受け入れ側(KEK)の施設整備の遅れと、レーザーの組み立て途中で明らかになった機器の故障に対処したために、当初予定していた測定実験までは至らなかった。しかし、年度末までに、レーザーは再稼働することができ、フォトマスクも完成する等、照射実験を残す段階まで遅れを取り戻すことができた。光結晶加速器では、粒子の速度と格子定数の間に整合条件が存在する。しかし、光の回折効率も考慮すると、非相対論的速度の電子に対しても、格子定数をレーザー波長に等しくして一定値とする方が単純な構造が可能でありこの方向で設計指針を作成する。最終年度の実施に当っては、実験によってレーザー電界を測定して計算と比較して、加速電界生成のための条件を明らかにする。一方、小さなレーザーでも電子加速を可能にするためには、レーザーパルスの照射方法、位相制御技術、100keV級の超小型電子源が必要である。これらに関しては、現在ある技術の調査と課題の精査を行う。これらを統合して,学会誌にて実証器設計・試作に関する報告を行う。光結晶加速器での粒子加速には、加速器の単位寸法の応じた最適な初期速度が存在し、加速勾配は達成できるレーザー電界強度によって左右される。
MOSトランジスタのソース・ドレイン近傍でのドーパント2次元拡がり測定の研究

シリコンMOSFETの微細化と共に重要度を増しつつあるソース・ドレイン近傍でのドーパントの2次元プロファイルを評価する手法の研究を行った。一次元すなわち、深さ方向のプロファイル測定の手法として広く用いられているSIMS(二次イオン質量分析)を利用して2次元分布を抽出する手法を提案した。イオン注入の際に入射イオンが散乱を受け横方向に拡がりを持つ。このため、周期的に配列されたマスクを介してイオン注入を行うと、マスク開口が散乱による横方向拡がりよりも狭くなると実効的な注入ドーズが減少する。このため、マスク材料を除去した後にSIMS測定を行うと開口幅と実効的なドーズ量の関係を求めることができる。横方向拡がりに適当な関数を仮定しフィッティングを行えば2次元プロファイルを得ることが可能である。検証実験としてポリシリコンあるいはフォトレジストをマスクに用いてB注入を行いSIMS分析を行った。この結果マスク開口部のアスペクト比を大きくする必要があることが明らかになった。また、SEMを用いた観察手法についても検討を行った。ドーピング濃度によって二次電子放出確率が変化することを利用する手法である。空間分解能を改善するために斜め研磨をSEM観察前に行ったが、研磨によると思われるダメージの影響で明瞭な分布像を得ることができなかった。研磨ダメージ除去のためにシリコン基板を薄くエッチングする方法を併用したが劈開面と同等の像は得られなかった。SEM(走査型二次電子顕微鏡)を用いて二次元広がりを観察することを試みている。分解能を向上させるため機械的に試料断面を斜めに削りだし表面を斜めに削りだし表面に現れる接合領域を引き延ばして観察することを試みた。研磨時の機械的ダメージあるいは研磨中に形成された傷の影響で不純物分布を反映した像観察は現在のところできていない。ダメージや傷は研磨粒子の選択(材質、粒径)で低減されることを見いだしているので引き続きこの手法を試みる予定である。SCM(Scanning Capacitance Microscopy)による観察も試みている。この手法は試料中に拡がる空乏層の容量を検出するという原理から、空乏層幅以下の観察は困難と思われる。しかし、得られる情報のダイナミックレンジはSEM像による方法に比べ大きいと思われ、SEM像観察法で得られたデータの定量化用補助データとしての用途が考えられる。今後選択溶液エッチングとTEM観察を組み合わせた手法も試みる。一次元、すなわち深さ方向プロファイルの評価に最適なSIMS(二次イオン質量分析法)を用いた二次元分布評価技術を提案した。シリコン基板上にゲート構造を一定の周期で繰り返し配列し、ソース・ドレイン形成と同じ条件でイオン注入を行う。ゲート構造間の距離を注入されるイオンの横方向散乱距離と同程度まで小さくすると、実効的なドーズの減少が起こる。ゲート構造配置の周期、間隔、開口比などを変えたものを用意しSIMS分析を行い、深さ方向プロファイルの変化を測定・評価し、しかる後に深さ方向と横方向の分布関数に対してフィッティング処理を行うことで二次元分布の解析が可能である。SIMSの持つ深さ方向の高分解能と、低濃度域まで評価可能な高感度な特徴を活かす方法である。実際にポリシリコンで厚さ200nmのゲート構造を最小間隔50nmで製作しイオン注入を行った。SIMS分析の結果、ポリシリコンを通して基板にまで到達した不純物の影響が大きく測定手法の実証を行うことは困難であった。製作条件を変えて引き続き実験を実施し、測定手法の実証を行う必要がある。
糖尿病を合併した腰部脊柱管狭窄症の病態解明

糖尿病を合併した腰部脊柱管狭窄症(狭窄症)、および非合併の狭窄症手術例における黄色靭帯のソルビトール濃度は、有意に糖尿病群でソルビトールが上昇していた。通常のグルコース濃度、高グルコース濃度で培養を行ったNTH3T3の細胞内のソルビトール含有量は、高グルコース濃度で有意に高値であった。さらに、このソルビトール量はアルドース還元酵素阻害剤の添加により、有意に減少した。炎症性サイトカインやpro-fibrotic factors1のmRNAsの発現は、糖尿病を合併例の黄色靱帯で有意に上昇していた。NIH3T3細胞のWesternブロットによる解析でも同様の結果が出た。1.糖尿病を合併した腰部脊柱管狭窄症患者、および糖尿病を合併していな腰部脊柱管狭窄症患者手術例における黄色靭帯内のソルビトール濃度を計測した。その結果、黄色靭帯内のソルビトールの量は糖尿病群で1.68 ±0.56 mg/L、非糖尿病群で0.42 ±0.69 mg/Lであり、有意差に糖尿病群でソルビトールが沈着していた。次に術前の脊髄造影後CTを用いて、生体内の黄色靭帯の厚さを測定した。その結果、黄色靭帯の厚さはと糖尿病群で平均5.17 ±1.09 mm、非糖尿病群で3.67 ±0.55 mmと、有意に糖尿病群で肥厚していた。ソルビトールの濃度と黄色靭帯の厚みの間に相関係数0.776の有意な相関を認めた(p =0.040)2.NIH 3T3 (Mouse embryonic fibroblast cell line)を通常のグルコース濃度(1000 mg/l)、高グルコース高濃度(5400 mg/l)で48時間の培養を行った。その結果NIH3T3細胞はグルコースの濃度依存性に増殖した。すなわち、高濃度グルコース濃度で培養した細胞の方が、通常のグルコース濃度と比較して良好に細胞が増殖した。さらに細胞サイクルもグルコース濃度によって異なっていた。さらに、細胞内のソルビトール含有量は高グルコース濃度で1.68±0.37mg/L、一方、通常濃度では0.83±0.28 mg/Lであった。さらに、このソルビトール量はaldose reductase inhibitor (ARI) 0.1uMの添加により、1.12±0.29 mg/L (P<0.01)に有意に減少した。さらに、1.0 uMでは0.84±0.11 mg/Lに減少した。糖尿病患者に合併した腰部脊柱管狭窄症例における肥厚した黄色靭帯にソルビトールが沈着する病態の解明を試みた。さらにin vitroにおいてアルドース還元酵素阻害薬が繊維芽細胞内のソルビトールの沈着を軽減できるかどうかについても検討を行った。その結果、ソルビトール量は糖尿病を伴った群において、糖尿病を伴わない群より有意に増加していた。黄色靭帯の厚さは糖尿病群で5.6mm、コントロール群で3.92mmと糖尿病群で有意に飛行していた。さらに、高濃度のグルコース下でNIH3T3細胞を培養すると、ソルビトールの蓄積量は1.68ml/L、一方、コントロールでは0.83mg/Lであった。そこに、アルドース還元酵素阻害薬を投与すると、細胞内へ沈着するソルビトール量は有意に軽減された。さらに、NIH3T3細胞の増殖は高血糖下で増強されていた。炎症性サイトカインであるTGF-βは高血糖下で発現が上昇していたが、アルドース還元酵素阻害薬の投与によって、TGF-βの発現は軽減しなかった。本研究の結果は、糖尿病を伴った腰部脊柱管狭窄症は通常の狭窄症とは別の病態が存在することを示唆している。さらに、アルドース還元酵素を用いた腰部脊柱管狭窄症の予防方法に発展する可能性が示唆された。現在、英文投稿を行い、そのreviseを提出した状況である。予定通りに研究が進んでいる。今後、糖尿病動物を使用したアルドース還元酵素阻害薬の効果、ソルビトールの沈着から炎症の惹起、そして黄色靭帯肥厚、腰部脊柱管狭窄症発症までの詳細な病態の解明を行う予定。脊椎外科(2)組織の詳細な評価(3)高血糖培養液内の繊維芽細胞の成長速度とそのサイクルを検討し、アルドース還元酵素添加後の変化について検討。(4)黄色靭帯内のDNA含有量、mRNAの発現。すでに保持している試薬、資材を用いたため、予定していた予算より使用金額が少なくなった。本年度は、試薬、資材、器材等の購入が必要。

また本研究結果を、学会で発表も行う予定であるため、予定通りの資金の使用となる見込みである。本年度は、試薬、資材、器材等の購入が必要。また、本研究結果を、学会で発表も行う予定であるため、予定通りの資金の使用となる見込みである。
客観的指標に基づく点字ユーザの試験時間の設定--点字読書チャートの応用--

本研究の第一目標は、一般的な試験と同じ状況で行われる黙読での読書速度を客観的に評価することであり、黙読用点字読書チャート(以下、黙読チャート)の開発をする。黙読チャートの開発に向け、基礎データの取得のための実験を実施する計画である。本年度は、実験で使用する文章の選定を行った。申請時の計画では、1ページに収まる程度の文章を想定していたが、(1)参加者によっては制限時間内に読み終わらないことがある、(2)実験全体の拘束時間が長くなる、の2点の理由より、文章の長さを短くし、点字にして200マス前後に収まる文章を選定することとした。以上の変更に基づき、黙読課題に使用する文章の水準をそろえるため、中等学校、および高等学校の国語の教科書より、基準に基づいて抜粋した文章を使用する選定を行った。選定した文章を、形態素分析により、単語に分け、単語親密度や文長、点字の複雑さなどの特性に関する評価を行い、各文章の特性の事前分析を行った。事前分析の結果、特性の類似していた文章を排除し、文章の特性が多様になるように選定を行った。今後、選定された文章を点訳を依頼し、作成できた点字文章を用いて、黙読における読書成績を測定するための実験を実施する。本研究の第一目標である黙読用点字読書チャートの開発のために必要な基礎データの収集の実験の実施が遅れている。申請時の計画のままでは、参加者の拘束時間が長くなりすぎるため、難易度の評価と文章の選定基準の変更が必要となったのが、大きな理由である。研究遂行の遅れの原因となっていた難易度の評価と文章の選定の問題はほぼ解決しており、第1目標である黙読用点字読書チャートの開発の基礎データを取得するための実験の実施を行う。本研究の最初の目標は、テスト実施状況と同じである黙読での読書速度を客観的に評価することであり、黙読用点字読書チャート(以下、黙読チャート)の開発を行う。黙読チャートの開発に向け、音読用点字読書チャート(以下、音読チャート)の改善点の再検討を行った。(1)音読チャートの再分析:黙読チャートの開発に活かすため、大島(2016)で作成した音読チャートの改善点の洗い出し、および再分析を実施した。検討の結果、文章レベルの主要な説明変数の不足、個人レベルの説明変数が失明年齢以外の寄与の低さ、音読チャートの元となる文章群の特性の偏りが改善点として明らかになった。(2)文章特性の説明変数の再検討のための文献調査:点字の文章難易度の研究が少ないため、墨字の読書における文章難易度評価や読みやすさに関する文献を中心に文献調査を実施した。英文の墨字の読みやすさの指標は確立されているものの、日本文では確立した指標がまだなく、様々な変数を用いた指標が提案されていることが明らかになった。たとえば、音読チャートでは文章レベルの説明変数の1つとして、語彙レベルを重視した文章難易度の指標を採用したが、点字読書では同音異義語の推測などの点からも漢語と和語の区別といった種別の影響を強く受ける可能性が考えられ、説明変数の候補の絞り込みが必要であることが確認できた。(3)個人レベルの説明変数の再検討のための文献調査:音読チャートでは年齢などの一般属性に加え、知覚特性、認知特性に関する説明変数を採用していた。これらの特性の再検討を行った。たとえば、音読チャート時には点字読書に関連するといわれているワーキングメモリ指標として数唱課題を採用していたが、リーディングスパンテストのような二重課題を強いるタスクの方が、点字読書への影響が大きく、適切な指標である可能性が示唆された。初年度のうちに、黙読用点字読書チャートの開発のためのデータを取得する実験を開始する計画であった。しかし、音読用点字読書チャートの再検討を行った結果、指標の有効性を高めるためには説明変数の見直しが必要であることが明らかになり、そのための文献研究を実施した。これに加え、新たな指標のための測定手法の検討・開発を進めた関係で実験の開始が遅れている状況である。本研究の目標は、テスト実施状況と同じである黙読での読書速度を客観的に評価することであり、黙読用点字読書チャート(以下、黙読チャート)の開発を行うことである。黙読チャートの開発に向け、黙読での読書の精度を評価する指標に関する文献調査を実施した。しかし、点字の黙読に関する文献が十分にないことから、墨字を用いた視覚的な読書状況における研究で用いられる内容理解度評価の指標に関する、文献調査を行い、点字読書への応用の検討を行った。結果、墨字における読書では、(1)眼球運動の解析と(2)読書後に文の内容を確認する理解度の確認課題の2種類の指標が理解度や行動指標として、使用されることが多いことが明らかになった。このことから、墨字と同様に理解度の確認する課題が利用可能であることに加え、眼球運動は点字読書においては利用できないことが明らかになった。しかし、眼球運動の代替として、指の動きを解析することで同様の指標となり得る可能性があることが示唆された。予定している実験計画に変更があり、文献調査を再度実施しなおしたため。

黙読チャートの開発に向け、基礎データの取得のための実験を実施する計画である。本年度は、実験で使用する文章の選定を行った。申請時の計画では、1ページに収まる程度の文章を想定していたが、(1)参加者によっては制限時間内に読み終わらないことがある、(2)実験全体の拘束時間が長くなる、の2点の理由より、文章の長さを短くし、点字にして200マス前後に収まる文章を選定することとした。以上の変更に基づき、黙読課題に使用する文章の水準をそろえるため、中等学校、および高等学校の国語の教科書より、基準に基づいて抜粋した文章を使用する選定を行った。選定した文章を、形態素分析により、単語に分け、単語親密度や文長、点字の複雑さなどの特性に関する評価を行い、各文章の特性の事前分析を行った。事前分析の結果、特性の類似していた文章を排除し、文章の特性が多様になるように選定を行った。今後、選定された文章を点訳を依頼し、作成できた点字文章を用いて、黙読における読書成績を測定するための実験を実施する。本研究の第一目標である黙読用点字読書チャートの開発のために必要な基礎データの収集の実験の実施が遅れている。申請時の計画のままでは、参加者の拘束時間が長くなりすぎるため、難易度の評価と文章の選定基準の変更が必要となったのが、大きな理由である。初年度に実施した説明変数の再検討により、説明変数の候補が上がっている状況である。今後は候補となる説明変数の絞り込み、および測定のための手法の精査を行った上で、黙読用点字読書チャートの開発のための実験の実施を目指す。新しい実験計画は立案できており、文献調査も完了しており、読書評価に使用する素材の選定ができ次第、実行可能な状況である。研究遂行の遅れの原因となっていた難易度の評価と文章の選定の問題はほぼ解決しており、第1目標である黙読用点字読書チャートの開発の基礎データを取得するための実験の実施を行う。初年度に開始予定であった実験の実施が遅れており、参加者に支払う予定の謝金、データ処理時にかかるアルバイト謝金が次年度に先送りになったため実験計画の変更に伴い、実験の開始が延期となり、参加者に支払う予定の謝金を繰り越しているため。実験の実施が遅れており、参加者の謝金と分析に使用する予定のアルバイト謝金が次年度へと繰り越されたため。今年度、初年度に計画していた実験を実施し、参加者への謝金、およびデータ処理、分析時のアルバイト謝金として使用予定である。
マウスに移植したヒト皮膚の発汗研究とその応用

I.発汗分泌神経の特異性は、支配神経が交感神経であるのにコリン作動性であり、この種の発汗はピロカルピンで促進、アトロピンで抑制されることである。しかし、汗腺を支配する交感神経末端による化学伝導物質として、Vaso-active intestinal polypeptide(VIP)が発見されたのを機に、アドレナリンとアセチールコリンの二重支配についての問題解明に関心が寄せられている。本研究課題の実施に関して、初年度(平成8年度)実中研から提供されたヒト皮膚移植重症複合免疫不全症のBALB/cA nu・SCIDマウス(T細胞・B細胞共に欠落)を固定し、微量のアドレナリン、ピロカルピン、VIPを移植ヒト皮膚の部位に注入し、ミノール法にて汗滴を同定、拡大鏡を用いて観察・確認し、次ぎの結果を得ている。即ち、1.nu-SCIDマウスに移植されたヒト皮膚の生着は良好かつエクリン汗腺が存在し、神経は痕跡、血管血行を認めた。2.アドレナリン、ピロカルピン、アトロピン、VIPなどの化学伝達物質を注入したところ、発汗の強度はピロカルピン>アドレリン>アトロピン+ピロカルピン>VIPの順であった。II.次年度(平成9年度)には、上記前年度の研究結果を更に発展させ、ヒト皮膚による定量的軸索反射性発汗(Quantative Sudo-Motor Axon Reflex:QSART)をイオン電離輸送(Ionto-phrosis)によって誘発し発汗分泌の末梢性機序解明を企画し、以下の実験成績を得ている。(2)しかるにVIPにAXRで陰性、DIRで養成の結果を得、AChとの違いを示した。即ちニコチン作用で発汗誘発可、ムスカリン作用で発汗誘発不可を示唆するものでる。そこで(3)軽運動負荷後のVIP投与ではACh,VIP共にACh,VIPで発汗誘発陽性となり、発汗分泌における発現閾値の存在と末梢微細血管の拡張さよう(一種に炎症類似作用)が考えられる。【目的】発汗分泌神経の特異性は、支配神経が交感神経であるのにコリン作動性であり、この種の発汗はピロカロピンで促進、アトロピンで抑制されることである。最近、神奈川科学研究技術アカデミー(KAST)と東海大医学部、実験動物中央研究所は、共同でヒトの頭髪が生える実験動物(SCID,nude SCIDマウス)の作成に成功、私共は、このnude-SCIDマウスに移植されたヒト皮膚における発汗研究を上記研究グループと共同企画し成果を得たので報告する。【方法】実中研から提供された重症複合免疫不全症のBALB/cA nu・SCIDマウス(T細胞・B細胞共に欠落)を固定し、微量のアドレナリン、ピロカルピン、VIPを移植ヒト皮膚に注入し、ミノール法にて汗滴を同定、拡大鏡を用いて観察・確認した。【結果】1.nu-SCIDマウスに移植されたヒト皮膚の生着は良好かつエクリン汗腺が存在し、神経は痕跡、血管血行を認めた。【結論】今回の新しい発汗研究方法の導入によって(1)従来から問題とされていたアドレナリン発汗については、除神経の条件下において直接汗腺細胞を刺激し少量ながら発汗を確認した。(2)VIPでは発汗を認めず、VIPお発汗作用は血管拡張を介する二次的発汗促進作用と考えられる。(3)今後、ヒトや異種動物の各種臓器・組織を移植し、各種薬物注入による臓器組織の生着状況や病態生理像の変化、就中、発汗解析に役立てたい。

(2)しかるにVIPにAXRで陰性、DIRで養成の結果を得、AChとの違いを示した。即ちニコチン作用で発汗誘発可、ムスカリン作用で発汗誘発不可を示唆するものでる。そこで(3)軽運動負荷後のVIP投与ではACh,VIP共にACh,VIPで発汗誘発陽性となり、発汗分泌における発現閾値の存在と末梢微細血管の拡張さよう(一種に炎症類似作用)が考えられる。【目的】発汗分泌神経の特異性は、支配神経が交感神経であるのにコリン作動性であり、この種の発汗はピロカルピンで促進、アトロピンで抑制されることである。しかし、汗腺を支配する交感神経末端による化学伝導物質として、Vaso-active intestinal polypeptide(VIP)が発見されたのを機に、アドレナリンとアセチールコリンの二重支配についての問題解明に関心が寄せられている。実中研から提供されたヒト皮膚移植重症複合免疫不全症のBALB/cA nu・SCIDマウス(T細胞・B細胞共に欠落)を固定し、微量のアドレナリン、ピロカルピン、VIPを移植ヒトの皮膚の部位に注入し、ミノール法にて汗滴を同定、拡大鏡を用いて観察・確認し、次ぎの結果を得ている。即ち、1.nu-SCIDマウスに移植されたヒト皮膚の生着は良好かつエクリン汗腺が存在し、神経は痕跡、血管血行を認めた。2.アドレナリン、ピロカルピン、アトロピン、VIPなどの化学伝達物質を注入したところ、発汗の強度はピロカルピン>アドレリン>アトロピン+ピロカルピン>VIPの順であった。平成9年度には、上記前年度の研究結果を更に発展させ、ヒト皮膚による定量的軸索反射性発汗(Quantative Sudo-Motor Axon Reflex:QSART)をイオン電離輸送(Ionto-phrosis)によって誘発し発汗機能を解析する。【方法】前腕皮膚に装着した発汗カプセル(二層構造)に外層に神経伝達物質(ACh,Ad,NA,pilocarpin,VIPなど)を注入(+極)、カプセルから10cm末梢皮膚に電極板(-極)を装着し電極間に2mA,5minの直流通電によってカプセルの内層から軸索反射発汗(AXR)、外層からは神経伝達物質の直接発汗(DIR)が記録され、発汗潜時や発汗量の解析に供する方法を用いている。人工気候室内で直腸温、カプセル近傍皮膚温、心拍数等を測定し各被験者に実験条件を揃え、dry N_2ガスを灌流し湿度変化をHygrometerで測定し、DC変換する。【結果】(1)VIPはAXRで発汗陰性DIRで発汗陽性の結果を得、これは平成8年度のマウスに移植したヒト皮膚に見られた発汗結果と同じであった。(2)被験者に軽度の運動を与え、その後安静状態で発汗の観察されない条件でVIPのQSARTを実施したところ、AXRとDIRの両者で発汗陽性の結果を得ている。【結論】以上(1)(2)の研究結果を基に発汗の末梢機序解明をはかるべく鋭意に研究を推進している。
新唐書食貨志の史料的研究

本研究は中国唐代の社会経済史,財政史などを研究するための基本的な編纂史料の一つである『新唐書』食貨志(以下,『新食貨志』と略称)の記事が、いかなる原史料に基づいて書かれているかを,逐条的に調査してその史料源を究明する一方,現存史料では直接の史料源が不明の記事については、可能な限り周辺の史実を検討することによって,その記事の真偽を明らかにしようとするものである。この目的に応じて、本研究では『新食貨志』全5巻の記事について検討を加え、その大部分の記事の典拠史料,或いは関連する参考史料を究明することができた。これによって、多くの場合,原史料を大幅に省略し、且つ書き変えが行われている『新食貨志』の記事の内容を,正確に解釈する基礎がつくられることとなった。その成果として,研究成果報告書には『新食貨志』巻1,巻2の記事の分析結果を収録した。全5巻のうち、とりあえずこの2巻に限定したのは,報告書作成費用の制約にもよるが,ことにこの両巻が『新食貨志』全体の総論の性格をもっており、伝統的分類によれば,田制、賦役制、戸籍制、国用・国計など,社会経済史,財政史などの中心的課題に関する唐一代の総括的記述であることにもよる。これらの記事の検討によって,『新食貨志』には、従来知られていなかった幾つかの貴重な唐令の取意文が含まれていること,『新食貨志』にのみ伝えられている史実が存すること,また不注意に誤って書き変えられた記事や,明らかに編纂者によって捏造されたものも若干存在することなどを指摘し,総じて『新食貨志』の訳注を行うための基礎を提供することができた。今回の報告書には、遺憾ながら巻3以下の各論に相当する記事についての分析結果を収めることができなかったが,今後さらに検討を継続し、その成果を逐次公表していく予定である。「新唐書」は「旧唐書」と共に、中国唐代の歴史を記す「正史」であり、その「食貨志」は唐代の社会経済史、財政史などを研究するための基本的な編纂史料である。本研究は、「新唐書食貨志」(「以下、「新書貨志」と略称)全5巻の記事が、いかなる原史料に基づいて書かれているかを、逐条的に調査してその史料源を究明する一方、現存史料では直接の史料源が不明な記事については、周辺の史実を検討するこによって、その記事の真偽を可能な限り明らかにしようとするものである。本年度は当初の計画に従って、「新食貨志」第2巻までの記事の分析を行った。当該部分は唐王朝の中央財政に関する総括的事項についての記事によって構成させていいるが、本年度の検討によって、これらの大多数の記事の典拠史料を明らかにすることができた。しかし「先是、揚州租調以銭、嶺南以米、案南以絲、益州以羅綾絹、供治綵」、「凶年楽輸布絹者従え」、「呉塩・蜀麻、銅治皆有税」(以上、第1巻)など、税制に関する重要記事について、今のところ他に関連史料を見出し得ず、これらをいかに解釈するか問題点として残されている。また最近、我が国に入っ譚英華著「両唐書食貨志校読記」(四川大学出版社、1988年12月)は、「新食貨志」についても相当評価な分析を行っており、本研究はこの譚氏著の成果を批判的に摂取する必要がある。なお以前から進めている本研究の準備作業として、本年度は第4巻の塩法の記事について下調べを行った。

さらに本研究に関連して、近刊の「中国史籍解題辞典」で、随唐五代の史籍77点の解題を分担執筆し、また唐代後期の財政官僚の実態の一端を明らかにした論文を作成し、近日中に公刊する予定となっている。本年度は、当初の計画に従って前年度に引き続き、『新唐書食貨志』(以下、『新食貨志』と略称)全5巻の第3巻及び第4巻中ばまでの記事を分析し、その大部分の記事の典拠史料や関連する参考史料を見出すことができた。その一端を示せば、著名な財政官僚劉晏による漕運法改革に関する第3巻の記事の一節の「....分官吏,主丹楊湖,禁引漑。自是河漕不涸。」は、一見基づく史料が不明であるが、『全唐文』巻314李華「潤州丹楊県復練塘頌并序」と『嘉定鎮江志』巻6所収「劉晏状(永泰二年四月十九日)」によって,根拠のある記事であることが確認されるものの,『新食貨志』の上記の「丹楊湖」は「練湖」と記すべきことが判明した。また,従来不明であった同上巻の杜佑による漕運路改革の記事「....杜佑以秦漢運路,出浚儀十里,入琵琶溝,絶蔡河,至陳州而合。云々」は、『資治通鑑』巻227建中三年十一月条の胡三省の注に引く「宋白日」(宋白撰『続通典』の佚文)の記事と一致し,これも信頼できる記述であることが明らかとなった。しかし、全体として未だ典拠史料の不明な記事も少なからず残っており、調査結果を公表するにま今後の更なる検討を必要としている。なお,前年度の研究による第1巻後半部分の記事42条について,「新唐書食貨志記事の典拠史料覚書(三)」と題し,勤務校の紀要に発表した。これでは,42条の中,27条の記事の典拠史料を明にらかにし,残のり15条の記事については,関連する参考史料を掲出し得た。これによって,『新食貨志』の記事の意味が不鮮明なもの(たとえば、第84条「青苗銭畝加一倍,而地頭銭不在焉。」)や,誤記乃至作為的改作がなされている箇所(たとえば,第75条「乃詔,能賑貧乏者,寵以爵秩。」など)を指摘し,『新食貨志』が記す唐代社会経済史・財政史の真相を少なからず研明することができた。本年度の前半期は、当初の計画に従って前年度の作業を引きつぎ,『新唐書』食貨志(以下,『新食貨志』と略称)全5巻の第4巻中ば,即ち銭法以下の記事に検討を加え,その多くの記事の典拠史料及び関連する参考史料を究明することができた。その一端を示せば,唐前期の銅銭私鋳の盛行に対する処置として,第4巻に「永淳元年、私鋳者抵死、隣保.里・坊・村正皆従坐。」という記事があるが,これは『通典』の巻7食貨・銭幣下に「永淳元年五月勅,私鋳銭造意人及勾合頭首者,並處絞,仍先決杖一百。従及居停主人,加役流、各決杖六十。若家人共犯,坐其家長,老疾不坐者,罪帰其以次家長。其鋳銭處,隣保配徒一年、里正・坊正・村正各決六十。....」という史料に基づいて,これを極端に簡略化したものであることが判る。なお,この『通典』に記す永淳元年の詔は、『宋刊統』巻26雑律の「諸私鋳銭者流三千里」条に,「准刑部格勅」として殆どそのまま転載されているので,この勅は後に刑部格勅に収められ,長期的に使用される法令となったことも知られる。また『新食貨志』第4巻にみえる銅鋳増鋳の対策として行われた「〔開元〕十一年詔,所在加鋳,禁売銅錫及造銅器者。」という記事は,『冊府元亀』巻5。1邦計部・鋳幣に、開元十七年八月(『唐大詔令集』巻112「禁鋳造銅器詔」では同年九月)の詔として掲げられる史料に基づくものであるが,『通典』巻9同上では「〔開元〕十一年制日」として同じ制文を載せているので,『新食貨志』本条は『冊府元亀』などではなく『通典』に拠っていることが判明する。なお,本年度の後半期は,本研究のとりまとめとして研究成果報告書の作成を行った。
カルベン型配位子能をもつN-混乱ポルフィリノイドの合成と応用

カルベン配位子の前駆体となる、4種類のN-メチルN-混乱ポルフィリンを合成し、互変異性体を固定化した。各種の分光学手法により、互変異性体の電子構造がアルキル化位置で大きく異なることを見出した。また、Re試薬と反応させたところ、C. H活性化が同時に進行し、錯化により、カルベン錯体が生成すること、及び、レニウム錯体が環外周部のパイ共役系を延展する反応を引き起こすことを明らかにした。地球温暖化の主たる原因の一つと考えられている大気中の二酸化炭素(CO_2)量の削減に向けて、CO_2固定能を持つ新規の窒素複素環カルベン化合物(NHCs)に着目し、これまで報告例のないポルフィリン系カルベン錯体の創製に挑戦した。環内部をモノメチル化したN-混乱ポルフィリンとReカルボニル試薬とを1,2-ジクロロベンゼン中、140度で16時間、反応させたところ、既知のN-フューズポルフィリンレニウム錯体と共に、新規錯体が25%の収率で得られた。単結晶X線構造解析の結果、分子内に[5.6.5]のフューズ骨格をもつ新規Reポルフィリンカルベン錯体であることが判明した。結合長を詳細に解析したところ、レニウム周りの配位環境が、これまでに報告されているレニウムN-ヘテロサイクリックカルベンとほぼ同等であることが明らかとなった。計算科学を用いて、分子軌道を検討したところ、メタルカルベン特有のd-π相互作用を示す分子軌道の存在が確認された。長波長側の光吸収帯の帰属を行ったところ、MLCT性の遷移であることが示唆された。また、NMR測定から、カルベン錯体は芳香族性を有していることが明らかとなった。一方、電気化学測定から、可逆的に一電子酸化、還元すること、化合物が酸処理でも安定であることが示された。同様の反応を、通常ポルフィリンで試みたが、カルベン錯体は生成せず、N-混乱ぽるフィリン特有の反応であることも明らかとなった。本研究の遂行により、ポルフィリン化学、カルベン化学、有機金属化学の新展開が期待される。1.内部アルキル置換ポルフィリンおよびN-混乱ポルフィリン(NCP)の合成とRe錯化カルベン炭素源としてポルフィリン内部のピロール窒素をメチル化した化合物を用いて金属錯化することを検討した。まず、置換位置の異なるN-メチル化N-混乱ポルフィリン及び通常ポルフィリン誘導体(NCP:3種類、通常ポルフィリン:1種類)を合成し、Re試薬と反応させたところ、高収率でカルベンNCPからはカルベン型錯体が得られた。しかし、ポルフィリンからは一般的なレニウム錯体が得られたのみであった。単結晶X線構造解析の結果、環内部に【5.6.5】のフューズ環が形成され、メチル基由来炭素がレニウムとカルベン的に結合していることが明らかとなった。一方、反応溶媒をルヂジンに変え、高温下で錯化を試みたところ、外周部メゾアリール環にルチジンがフューズしたレニウム錯体が得られた。2.カルベン錯体の反応性の検討これまでN-フューズポルフィリンレニウムオキソ錯体で成功したピリジンN-オキシドのトリフェニルポスフィンへの酸素移動反応を上記レニウム錯体で検討したところ、同様な酸素移動反応が協奏触媒的に進行することが判明した。N-混乱ポルフィリンレニウム錯体をモデル化合物に用いた反応機構の解析検討の結果、環内部のレニウムと内部炭素の両方に架橋した酸素が酸素移動反応に直接関与していることが明らかとなり、新規触媒として有用であることがわかった、
非モデルベース微分推定器設計とダイナミックセンシングへの応用に関する研究

我々は最近,時変パラメータを推定する適応パラメータ更新則を用いた非モデルベースの適応微分推定器を提案したが,ノイズ抑制と階段関数の微分の際に現れるデルタ関数検出とには,適応ゲインの調整によるトレードオフの関係があった.本研究では,適応オブザーバによる非モデルベースの微分推定器を相対次数2次以上にも適用できるような非正実化手法の改良を行い,その有効性をGPS補正付姿勢方位基準装置のデータを用いて,速度,加速度の推定を行い,実際のセンサデータと比較検証した.我々は最近,時変パラメータを推定する適応パラメータ更新則を用いた非モデルベースの適応微分推定器を提案したが,ノイズ抑制と階段関数の微分の際に現れるデルタ関数検出とには,適応ゲインの調整によるトレードオフの関係があった.本研究では,適応オブザーバによる非モデルベースの微分推定器を相対次数2次以上にも適用できるような非正実化手法の改良を行い,その有効性をGPS補正付姿勢方位基準装置のデータを用いて,速度,加速度の推定を行い,実際のセンサデータと比較検証した.出力の微分値を因果的に推定する機構には,信号を発生するダイナミカルモデルにオブザーバ,カルマンフィルタを適用したモデルベースの推定器と数値微分器のような信号のダイナミカルモデルに基づかない非モデルベースの推定器がある.我々は最近,時変パラメータを推定する適応パラメータ更新則を用いた非モデルベースの適応微分推定器を提案したが,ノイズ抑制と階段関数の微分の際に現れるデルタ関数検出とには,適応ゲインの調整によるトレードオフの関係があった.本研究では,適応オブザーバによる非モデルベースの微分推定器を相対次数2次以上にも適用できるような非正実化手法の改良を行い,その有効性を,バネ質点系,アクティブサスペンション系,電子制御スロットル系へ応用し,数値微分器や厳密微分器よりも,ノイズに強いことを数値シミュレーションにより確認した。また,GPS補正付姿勢方位基準装置を購入し,実験装置のセットアップを行い,機械系の回転運動の実験データ収集とそのデータを用いて,速度,加速度の推定を行い,実際のセンサデータと比較検証した。さらに,適応微分推定器の構造をニューラルネットワークの機構に取り込むことにより,微弱背景信号から発火に至る過程が微分推定器の結果として出現することを数値シミュレーションにより示した。出力の微分値を因果的に推定する機構には,信号を発生するダイナミカルモデルにオブザーバ,カルマンフィルタを適用したモデルベースの推定器と数値微分器のような信号のダイナミカルモデルに基づかない非モデルベースの推定器がある.我々は最近,時変パラメータを推定する適応パラメータ更新則を用いた非モデルベースの適応微分推定器を提案したが,ノイズ抑制と階段関数の微分の際に現れるデルタ関数検出とには,適応ゲインの調整によるトレードオフの関係があった.本研究では,理論解析として,ハイゲイン入力推定器をパラメータ調整則に用いた加速度推定器の証明の改良を行い.ついで,提案手法の微分推定性能を,Levantの厳密微分器と数値的に比較し,性能評価を行った.また,実験的検証として,速度,加速度の実証実験として,カルマンフィルタによる補正機能を装備したCrossbow社製GPS補正付姿勢方位基準装置を用いて,振動計測データから本手法による推定値とCrossbow社製装置との性能比較実験を行った.測定したロール,ピッチ,ヨー角角度,および角速度データを用いて,速度推定器の推定性能を,近似微分器,厳密微分器と比較した.また,角度データから加速度推定器を用いて推定したデータと角速度データから速度推定器を用いて推定したデータを比較し,加速度推定器の性能を検証した.その結果,提案した速度・加速度推定器の推定性能は,ノイズ抑制の点で優れていることを実験データから確認できた.また,数値シミュレーションによる検証として,バイオロジカルニューラルネットワーク全体の背景活動と発火のメカニズムを微分推定器の立場から数値シミュレーションを行った.出力の微分値を因果的に推定する機構には,信号を発生するダイナミカルモデルにオブザーバ,カルマンフィルタを適用したモデルベースの推定器と数値微分器のような信号のダイナミカルモデルに基づかない非モデルベースの推定器がある.我々は最近,時変パラメータを推定する適応パラメータ更新則を用いた非モデルベースの適応微分推定器を提案したが,推定性能を向上させるために,適応パラメータ調整則におけるゲインは,通常の連続時間系の適応ゲインと同じく,定数で与えられ,正値の条件はあるものの,値については試行錯誤的に選定していた.推定性能は適応ゲインに大きく影響することから,センサの代わりにオンラインで使用する速度・加速度推定器においては,適応ゲインの自動調整が重要な課題となっていた.本研究では,適応オブザーバの推定誤差の安定性を保証するリアプノフ関数の構成を工夫することにより,適応ゲインを,定数部と推定誤差の2次形式の和で記述した静的ゲインチューニング則と微分則で与えられる動的ゲインチューニング則を提案した.さらに,実験的検証として,速度,加速度の実証実験として,カルマンフィルタによる補正機能を装備したCrossbow社製GPS補正付姿勢方位基準装置を用いて,振動計測データから本手法による推定値とCrossbow社製装置との性能比較実験を行った.測定したロール,ピッチ,ヨー角角度,および角速度データを用いて,提案推定器の推定性能を,近似微分器,厳密微分器と比較し,提案した速度・加速度推定器の推定性能は,ノイズ抑制の点で優れていることを実験データから確認できた.また,数値シミュレーションによる検証として,バイオロジカルニューラルネットワーク全体の背景活動と発火のメカニズムを微分推定器の立場から数値シミュレーションを行った.推定アルゴリズムの改良を行うとともに,GPS補正付姿勢方位基準装置を用いた実験的検証結果において,良好の結果を得たため.24年度が最終年度であるため、記入しない。

急変する加速度信号への追従性能に欠点があるため,加速度推定器の推定アルゴリズムの時変パラメータ補正項を追加するとともに,姿勢方位基準装置により取得できないロール,ピッチ,ヨー角角加速度を,軸加速度から推定するアルゴリズムを導出し,加速度推定器の推定性能の検証制度を向上させることを考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。