hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい健康指標確立に向けた皮膚ガス一酸化窒素測定の試み

一酸化窒素(NO)の最も重要な生理作用は血管拡張作用である。循環系だけでなく、神経系、免疫系の各分野においても内因性NOが重要な生理機能に関与しており、過剰なNOの産生は種々の病態に関与することも明らかにされている。これまでに、私は高感度で精度の高い皮膚ガス(皮膚表面より放出されるガス)NO分析システム構築に成功し、皮膚ガス中のNOの存在を明らかにした。このことから、皮膚ガスNOが生体内のNO産生を反映し、動脈硬化や高血圧などの生活習慣病の指標となる可能性が考えられる。本研究課題では、1)皮膚ガス中NO濃度測定の再現性について検討し、ヒトの皮膚ガス中NO濃度の安静値の再現性が高いことを確かめた。2)次に運動による血流量の変化が皮膚ガスNOの変化に影響を明らかにしようとした。本研究で見られた手首底背屈運動後の皮膚ガス中NO濃度の増大は、運動による血流量の増大が血管内皮における剪断応力を増大させ、それに伴ってendothelial NO synthase由来のNO産生が促進され、皮膚ガス中の濃度に反映されたと推察された。3)また、皮膚ガス中NO濃度と血圧との関係や皮膚ガスNO濃度に性差があるか否かについても検討した。本研究では男女合わせた全体としては皮膚ガスNO濃度と血圧測定項目の間に正の相関関係が認められ、皮膚ガスNO濃度が血圧の変動を反映する可能性が示唆された。しかし、この傾向は男性で強く、女性では皮膚ガスNO濃度と血圧測定項目との間に有意な相関関係は認められなかたことから、男女間で異なった傾向が認められた。以上、皮膚ガスNO濃度は再現性があり、その濃度変化は血圧や血流の変化を反映することが明らかとなった。これらのことから、皮膚ガスNO濃度測定は、今後、新しい健康指標として確率される可能性があると考えられた。今年度は、ヒトの皮膚表面から放出されるガス、すなわち皮膚ガス中の一酸化窒素(Nitric oxide ; NO)濃度を高感度な化学発光検出器を用いて測定し、安静における皮膚ガス中NO濃度の再現性を確かめることを目的とした。また、試作したガス自動サンプリング装置を用いて採集した皮膚ガスサンプルとシリンジを用いた手作業によるサンプルのNO濃度測定結果を比較し、ガス自動サンプリング装置によるサンプルの精度における優位性を検証した。被験者は健康な男子大学生15人とし、安静後、非利き手の手首から抹消をガス採集バッグで被い、3分間の皮膚ガスを採集してNO濃度測定に用いた。測定は1週間以内の異なる日時に2回実施し、1回目の皮膚ガス中NO濃度測定値と2回目の測定値の間に有意な正の相関(r=0.866、p<0.001)が認められた。次に、15人の被験者中8人を対象として、利き手または非利き手のどちらかの手で手作業、もう一方の手で自動サンプリング装置による両手同時のサンプル採集を実施した。サンプル採集時間は、採集バッグ装着後2-5、7-10、12-15、17-20、22-25分の5回とし、その直後、方法を変えて再度同様にサンプルを採集し、計10回の皮膚ガスサンプルNO濃度を測定して経時的変化を比較した。その結果、シリンジ、自動サンプリング装置によるサンプルのNO濃度ともに時間経過に伴う有意な変動は認められず、サンプルの採集方法による有意な差も認められなかった。以上のことから、ヒトの皮膚ガス中NO濃度の安静値は、日時を変えても再現性が高いことが確かめられた。また、皮膚ガス自動サンプリング装置は手作業によるサンプル採集に対して精度における優位性は認められなかったものの、作業効率を向上させるために優れていると考えられた。

今年度は,運動による血流量や血圧の変化と皮膚から放出される一酸化窒素(Nitric Oxide;NO)濃度との関係を明らかにしようとした。健康な男子大学生9人を対象とし,非利き手で手首底背屈運動を最大筋力の25%の負荷,1秒間に1回のリズムで疲労困憊に至るまで行わせ,安静および運動終了後2-5,12-15,22-25分に手首から末梢における皮膚ガスをそれぞれ3分間採集してNO濃度を測定した。また,安静,運動終了直後,10,20分後に,運動を実施した手の中指,第一関節における皮膚表面血流量を,同時に運動を実施しなかった利き腕から血圧を測定した。皮膚表面血流量は安静時に比べて運動直後に有意(p<0.0l)に増大し,その後は安静値に回復する傾向が認められた。また,各被験者における皮膚表面血流量の安静値に対して,運動後の最大値は有意に(p<0.01)高かった。さらに,運動肢の前腕最大周径囲も皮膚表面血流量の変化と同様な変化が認められたため,本研究では手首底背屈運動によって運動肢での血流が増大した可能性が示唆された。皮膚ガス中NO濃度も皮膚表面血流量と同様に安静値に対して運動後2-5分に有意(p<0.05)に増大した後,安静値に回復する傾向が認められ,運動後の最大値も安静値に対して有意に(p<0.01)高い値が認められた。このように,本研究では手首底背屈運動によって運動肢での血流が増大し,血流変化と同期するように皮膚ガスN0濃度も増大した。以上,本研究で見られた手首底背屈運動後の皮膚ガス中N0濃度の増大は,運動による血流量の増大が血管内皮における剪断応力を増大させ,それに伴ってendothelial N0 synthase由来のNO産生が促進され,皮膚ガス中の濃度に反映されたと推察された。今年度は、安静時の血圧と皮膚から放出される一酸化窒素(Nitric Oxide; NO)濃度との関係を明らかにしようとした。健康な男子大学生16人と女子大学生17人を対象とし、安静時に右人差し指から皮膚ガスを採集し、化学発光検出器を用いてNO濃度を測定した。また、皮膚ガス測定前に、心拍数と血圧を右腕から測定した。血圧は、女性の値に対して男性の値が高い傾向があり、収縮期血圧(Systolic blood pressure; SBP)と脈圧(Pulse pressure; PP)については有意な差が認められた。指から採集した皮膚ガスNO濃度と血圧については、男性では収縮期血圧(Systolic blood pressure; SBP)、拡張期血圧(Diastolic blood, pressure; DBP)と平均血圧(Mean blood pressure; MBP)で各々有意な正の相関関係(p<0.05)が認められたが、女性では全ての血圧測定項目で有意な相関関係は認められなかった。一方、男女全体ではSBPと脈圧(Pulse pressure; PP)でお各々有意な正の相関関係(p<0.05)が認められた。以上、本研究では男女合わせた全体としては皮膚ガスNO濃度と血圧測定項目の間に正の相関関係が認められ、皮膚ガスNO濃度が血圧の変動を反映する可能性が示唆された。しかし、この傾向は男性で強く、女性では皮膚ガスNO濃度と血圧測定項目との間に有意な相関関係は認められなかたことから、男女間で異なった傾向が認められた。
シクラメンの倍数性育種と遺伝資源の開発による花色変異の拡大

二倍体アシアニックシクラメンと四倍体シアニックシクラメンとの交雑においては,雑種第2代において初めて白色花および黄色花株が観察され,その割合は全体の36分の1であった.また,黄色花シクラメンと四倍体アシアニックシクラメンとの交雑においては雑種第2代で黄色花だけではなく白色花株も得られ,その割合も約36分の1であった.カラムオ-ブン(設備備品)を備えたHPLCで花色素を分析したところ,白色花ではほとんどフラボノールのみであり,黄色花ではほとんどカルコンのみであった.これらのことから,黄色花形質のみでなく,白色花形質も劣性の単一遺伝子に支配されていると考えられる.さらに,色素生合成経路から,白色花形質と黄色花形質の遺伝には関係があると思われ,今後ニ倍体レベルで詳しく調査する必要があろう.シクラメン野生種の花色,花色素,芳香性などを調査した結果,園芸品種にみられない花色素を同定することはできなかったが,花弁の模様と色からC.intaminatumを,花色と芳香性からC.purpurascensを有用遺伝資源と判断し,園芸品種との交雑を行った結果,C.purpurascensと二倍体赤色小輪花の園芸品種`ラルゴ'および二倍体紫色花大輪花の園芸品種`早生紫'との種間雑種が得られた.今後種間雑種の花色・花色素の遺伝等の調査が必要と思われる.本実験の結果,シクラメン花色・花色素の遺伝についていくつかの知見が得られた.今後,種内・種間交雑における花色・花色素の遺伝をさらに詳しく分析することにより,シクラメンの花色育種の方向性が明らかになり,新しい遺伝資源の開発が進展するであろう.二倍体アシアニックシクラメンと四倍体シアニックシクラメンとの交雑においては,雑種第2代において初めて白色花および黄色花株が観察され,その割合は全体の36分の1であった.また,黄色花シクラメンと四倍体アシアニックシクラメンとの交雑においては雑種第2代で黄色花だけではなく白色花株も得られ,その割合も約36分の1であった.カラムオ-ブン(設備備品)を備えたHPLCで花色素を分析したところ,白色花ではほとんどフラボノールのみであり,黄色花ではほとんどカルコンのみであった.これらのことから,黄色花形質のみでなく,白色花形質も劣性の単一遺伝子に支配されていると考えられる.さらに,色素生合成経路から,白色花形質と黄色花形質の遺伝には関係があると思われ,今後ニ倍体レベルで詳しく調査する必要があろう.シクラメン野生種の花色,花色素,芳香性などを調査した結果,園芸品種にみられない花色素を同定することはできなかったが,花弁の模様と色からC.intaminatumを,花色と芳香性からC.purpurascensを有用遺伝資源と判断し,園芸品種との交雑を行った結果,C.purpurascensと二倍体赤色小輪花の園芸品種`ラルゴ'および二倍体紫色花大輪花の園芸品種`早生紫'との種間雑種が得られた.今後種間雑種の花色・花色素の遺伝等の調査が必要と思われる.本実験の結果,シクラメン花色・花色素の遺伝についていくつかの知見が得られた.今後,種内・種間交雑における花色・花色素の遺伝をさらに詳しく分析することにより,シクラメンの花色育種の方向性が明らかになり,新しい遺伝資源の開発が進展するであろう.
逆問題の解の情報の抽出公式

1.均質かつ非等方的な導電率をもつ有限個の板状の物体が一つの方向に層状に重なって構成された物体の中の未知の介在物(あるいは欠陥)の位置および形状の情報を、物体表面上における電場のポテンシャルの値および電流密度分布の無限個の組から抽出する問題を考察した。囲い込み法のアイデアを適用し、介在物の位置の情報のDirichlet-to-Neumann写像からの抽出公式を確立した。2.均質かつ等方的な導電率をもつ有限個の板状の物体が一つの方向に層状に重なって構成された物体の層間に発生した未知の亀裂の位置および形状の情報を、物体表面上における一組の電場のポテンシャルの値および電流密度分布から抽出する問題の2次元版を考察した。1で構成した複素幾何光学、解の漸近挙動と囲い込み法のアイデアを使い、亀裂の凸包の抽出公式を確立した。3.探針法を、亀裂の逆問題やRobin境界条件持つ障害物に対する逆問題において再考しそれらが二つの面を持つことを確立した。4.囲い込み法については、空間二次元であるが、障害物に対する音波の散乱の逆問題へ応用し、固定した波数、入射方向(高々2個の一次独立な方向)に対するFarfield patternからの未知の音響的に硬い多角形状や折れ線状の物体の凸包を一回の極限操作で抽出する公式を確立した。また視野が限定されているときも、座標の原点と物体との位置関係に関するある先験情報を取り入れることにより、対応する極めて単純な公式が得られた。またtransmissionの問題についても類似の公式を確立した。そのために、導電率が深さ方向に区分的に定数行列である場合における、電場のポテンシャルに対する支配方程式に対する複素幾何光学解を構成し、そのパラメタに関する漸近挙動のleading termを各層ごとに決定した。この挙動と囲い込み法のアイデアを適用し、介在物の位置の情報のDirichlet-to-Neumann写像からの抽出公式を確立した。1で構成した複素幾何光学解の漸近挙動と囲い込み法のアイデアを使い、亀裂の凸包の抽出公式を確立した。また、固定した入射方向と波数を持つ入射平面波に関する、亀裂の逆散乱問題へ囲い込み法を適用した。その結果、亀裂が音響的に硬い有限個の折れ線からなるという仮定のもとで、亀裂を囲む円周上の反射波のCauchyデータから、亀裂の凸包の抽出公式を確立した。さらに類似の結果を音響的に硬い有限個の多角形状の障害物に対しても確立した。境界値逆問題あるいは逆散乱問題において、研究代表者によって発見された、解の情報を抽出するための公式をもたらす二つの方法、探針法(the probe method)、囲い込み法(the enclosure method)に関連した以下の問題を研究した。(1)数値実験を念頭においた探針法の基礎の再検討およびさらに詳しい性質の解明について。より詳しくは、従来の探針法にあらわれる指示関数が、仮想的な針の先端が、体積のある未知の物体の表面に到達したとき、あるいは内部そして貫通したとき爆発することを、Helmholtz方程式に関する典型的逆問題において、波数が十分小さいという仮定のもとで証明した。またこれを電場のポテンシャルに対する類似の問題において確立した。これによって探針法が二つの側面を持つことが明らかになった。

(2)囲い込み法の、開口部が限定された音波による逆散乱問題への応用について。多角形状の音響的に固い物体あるいは折れ線状の物体の、固定した波数および入射方向を持つ平面波による散乱の逆問題に取り組み、高々二つの入射方向を持つ平面波に対する反射波のFarfield patternからのそれら物体の凸包の抽出公式を確立した。また前者のような物体に対して、反射波の視野が限定されたFarfield patternからの、物体の凸包の抽出公式を確立した。またtransmissionの問題についても類似の公式を確立した。1.探針法についての、Erhard-Potthastによる数値実験結果を受けて、探針法を、亀裂の逆問題やRobin境界条件持つ障害物に対する逆問題において再考しそれらが次の二つの面A,B・(A面)針が不連続性に触れてなければ、指示列は指示関数に収束する。指示関数は不連続性を超えては有界な関数として接続できない・(B面)針が不連続性に侵入する前後において指示列の挙動に違いがあるを持つことを確立した。副産物として、鏡像の方法の一般化と考えられる方法で証明されていた、Ikehata-Nakamura(J.Elasticity,70(2003),59-72),Nakamura-Wang-Uhlmann(J.Math.Pures Appl.,82(2003),1251-1276)、Cheng-Liu-Nakamura(J.Math.Kyoto Univ.,43(2003),165-186)らによる亀裂の逆問題やRobin境界条件を持つ障害物に対する逆問題におけるここでいうところのA面の確立に、エネルギー不等式のみでA面を確立するより単純な方法をもたらした。そしてそれらではカヴァーされていなかったB面についての知見もたらした。2.囲い込み法については、空間二次元であるが、障害物に対する音波の散乱の逆問題へ応用し、固定した波数、入射方向(高々2個の一次独立な方向)に対するFarfield patternからの未知の音響的に硬い多角形状や折れ線状の物体の凸包を一回の極限操作で抽出する公式を確立した。また視野が限定されているときも、座標の原点と物体との位置関係に関するある先験情報を取り入れることにより、対応する極めて単純な公式が得られた。3.二次元であるが、非等方の弾性体の方程式系に対する境界値逆問題において介在物の一意性をStroh eigenvalueが絡んだ弾性テンソル場の飛びの条件の下で証明した。
無修飾ナノ粒子が示す特異な自己組織化現象の解明と制御

ガス中レーザーアブレーション法によって生成した銀ナノ粒子を液体に噴霧した際に起きる自己組織化現象についてメカニズムの解明と新たな高次構造作製法としての応用を検討した。(1)自己組織化とナノ粒子と溶媒との親和性は相関があること、(2)自己組織化の駆動力が粒子の凝集であることを明らかにした。さらに、(3)液中レーザーアブレーションで生成したナノ粒子の凝集についても調べ、球形サブミクロン粒子の作製に応用した。申請者は最近、レーザーアブレーションによって生成した銀ナノ粒子を溶媒上に直接噴霧すると、液面上でナノ粒子が自己組織化することにより、ロッドあるいはチューブ状の凝集構造が形成されることを見出した。ナノ粒子の表面が無修飾で、組織化にリガンド分子が関与していないこと、および生成物の構造の特異性等、この現象はこれまで報告されてきた金属ナノ粒子の自己組織化現象とは異なる重要な要素を含んでいる。本課題では、この現象を新たなボトムアップ型ナノ-マイクロ構造作製法として利用するために必要な、自己組織化現象のメカニズムの解明と、構造制御法の探索を行うことを目的としている。昨年度は、本レーザーアブレーション法で作製したナノ粒子の溶液中における安定性について詳細な解析を行った。金、銀、銅のナノ粒子を作製し、吸収スペクトルの変化から凝集速度を比較した。その結果、金は非常に安定性が高く、数日間コロイド状態が維持されるのに対し、銀、銅ナノ粒子は作製直後から凝集が始まることが明らかになった。さらに、凝集を防止する高分子保護コロイドを添加した溶液を用いた場合、金ナノ粒子に対しては保護効果が現れるのに対し、銀、銅ナノ粒子では現れないことが明らかになった。このことから、銀や銅ナノ粒子は、溶液中に分散すること無く、液面上で凝集すると考えられる。これらの結果は、銀ナノ粒子の自己組織化がナノ粒子が液面上で凝集して起きる現象であるという予想を支持するものであり、凝集のしやすさが自己組織化に強く関与していることを示している。さらに、銀と銅の凝集のしやすさに対する類似性から、再度銅ナノ粒子の構造について観察を行ったところ自己組織化の一種とみられる構造を見いだすことが出来た。本研究の目的はレーザーアブレーション法で作製した金属ナノ粒子が気-液界面において自己組織化する現象の解明と高次元構造作製法としての応用を目指すものである。昨年度の研究により、(1)自己組織化がナノ粒子の凝集によって起きること、(2)安定性と自己組織化との関与を調べた結果、銀ナノ粒子だけで無く、銅ナノ粒子においても自己組織化と見られる現象が起きること、が明らかになった。本年度はナノ粒子の安定性を支配する因子を明らかにすると共に、安定性をコントロールする方法を構築することを目標とした。まず、液相のコロイドではコロイドの凝集を阻害する働きを示す界面活性剤や高分子(中性および気相のガス種の影響を調べた。興味深いことに、界面活性剤の場合、保護能を示さず、むしろ凝集を促進した。一方、高分子の場合はナノ粒子の凝集が抑制された。また、窒素中よりも酸素中の方が作製された金ナノ粒子の安定性が向上することが分かった。これらの結果から、気相中のレーザーアブレーションで生成したナノ粒子は表面に電荷を帯びており、この電荷が安定性を支配する因子の一つであることが示唆された。次に、比較のために、液中のレーザーアブレーションで作製したナノ粒子の安定性に付いてもこれを支配する因子の解明とコントロールを試みた。その結果、液中レーザーアブレーション法で生成したナノ粒子は溶媒中に存在する親和性の高い物質を高効率に吸着する性質があることを見いだし、これを用いて安定性をコントロールできることを見いだした。さらに安定性をコントロールしたナノ粒子にレーザー光照射を行うことによって粒径の揃ったサブミクロン粒子が作製できることを明らかにした。昨年度までの研究により、気-液界面における金属ナノ粒子の自己組織化には、金属ナノ粒子の溶液中における安定性が関連していることが明らかになった。このことから、自己組織化の駆動力は、粒子が溶液から反発を受けることによって起きる凝集であると言える。そこで今年度は、凝集によってチューブ状の構造が形成される要因を探ることとした。方法としては、金ナノ粒子では自己組織化が起きず、銀ナノ粒子では自己組織化が起きることに基づき、金ナノ粒子、銀ナノ粒子を混合した場合、および金-銀合金ナノ粒子の場合の自己組織化について調べた。混合ナノ粒子の場合、銀ナノ粒子のチューブ構造と金ナノ粒子が分離して観察された。このような溶媒との親和性の際による相分離は興味深いが、期待していた干渉効果については観察されなかった。金-銀合金ナノ粒子の場合、金ナノ粒子と同様に自己組織化は観察されなかった。以上のことから、チューブ状構造の形成の要因に関しては明らかにすることが出来なかった。一方、溶液中の金属ナノ粒子にレーザー光を照射して融合させ、球状サブミクロン粒子液中レーザー溶融法においても、原料ナノ粒子が凝集体を形成していることが必要であることが明らかになった。

そこで今年度は、溶液中のコロイド状ナノ粒子の凝集状態の制御を試みた。方法としては、液中レーザーアブレーション法で作製した金ナノ粒子を用い、クエン酸水溶液中でレーザーアブレーションを行うことで、金ナノ粒子表面にクエン酸を吸着させ、その量によって凝集状態を制御することにした。予想どおり、球状サブミクロン粒子の生成の有無はクエン酸濃度に依存し、約0.01mM以下で球状サブミクロン粒子が生成した。一方、凝集過程を解析した結果、実際はレーザー光照射によってクエン酸が脱離することによって凝集が誘起されていることが明らかになった。気相中で生成したナノ粒子の表面状態の観察やチューブ状の構造が生成するメカニズムについては来だ明らかになっていないが、液相中のナノ粒子の表面状態の解明と制御、さらにサブミクロン粒子の作製法としての応用が展開できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。気相中で生成したナノ粒子の自己組織化については引き続き計画している実験、特に銀ナノ粒子の安定性の制御に関する実験を行うことによって解析を進めていく予定である。一方今年度の実験により、液中で生成したナノ粒子についても自己組織化と密接に関係する安定性に関する興味深い知見が得られたので、これを用いた解析を取り入れる。これによって、自己組織化のメカニズムだけで無く、ナノ粒子の表面状態の解明と制御という当初の計画よりもさらに幅広い観点を取り入れたい。Z24年度が最終年度であるため、記入しない。
ベリリウムの免疫毒性に関する臨床疫学的・実験的研究

ベリリウム胸腔投与モルモットの生体影響に関する検討[実験方法]250300g雄性モルモットを用い、10μg及び100μgのBeO(純度99.9%)を1mlの1%寒天懸濁液に混ぜ、それらをモルモットの右胸腔内に投与した。投与後6,8週間目に屠殺して、血液、血清検査並びにlymphocyte transformationtest(LTT)を実施した。[実験成績]BeO投与6週間目では、100μg投与群において対照群と比べ、補体C3の有意な低下が認められた。C4においては増加傾向を示しが、CH50では変化を認めなかった。また免疫グロブリン中Ig Gの有意な上昇が認められた。ALT,LDHにおいては増加傾向を認めたが他の血清検査では変化を認めなかった。血液検査では白血球数の有意な増加を認めた。赤血球数、ヘモグロビン濃度には変化が認められなかった。LTTにおけるSI値は100μg投与群で対照群より増加を認めたが、両者間には有意差はなかった。一方、10μg群では変化を認めなかった。投与8週間目では、補体系並びに血液検査では変化は認めなかった。血清検査ではALTで有意な上昇を認め、AST、LDHにおいては増加傾向を示した。またLTTにおいては対照群と比べて変化を認めなかった。
多文化社会カナダの統合原理とマイノリティ言語・文化教育に関する基礎的研究

カナダにおける特定のマイノリティの言語・文化を扱う教育の位置づけや人口変動など社会状況の影響についての現況を明らかにし、1970年代に世界初の多文化主義を宣言し、長く多文化化の先進国と評価されてきたカナダ社会の現代における多文化教育の法則性を導き出した。本研究の成果は、外国人児童生徒の受け入れ環境整備や研究の充実が喫緊の課題となっている日本の多文化教育の発展に資する基礎的資料となりうるものである。カナダのマイノリティ言語・文化教育に関する教育学関係の先行研究、移民による人口変動と社会構造の変容の関係性を論じた社会学分野の先行研究を収集し、それらを整理・分析して、本研究の考察視点の焦点化を進め、本研究方法の精緻化を図った。また、多文化主義など現代社会の社会統合理論などカナダの政治哲学研究の動向把握もすすめた。現地訪問調査を実施した。まず、カナダの首都オタワを訪問し、政府機関などでカナダ連邦市民権・移民省発行の移民統計、カナダの人口動態のデータを収集し、近年のカナダの人口変容の特質の把握をすすめた。続いて、カナダの代表的な移民受け入れ都市であり、現在、国際言語プログラムとしてカナダ最大のマイノリティ言語教育を正規の授業時間の範囲外で展開している東部のトロント、そして、長くマイノリティ言語のバイリンガル教育を正規の課程の中で採用してきた中部のウィニペグを訪問し、情報収集・調査を行った。各地の教育行政機関を訪問し、マイノリティ言語・文化に関連する教育政策・実態の歴史と現況について史資料収集と聞き取り調査を行った。また、マイノリティ言語・文化に関わる教育プログラムを導入している学校を訪問して、教員など学校関係者からの聞き取り、資料収集・読解、授業や学校活動の参観によって、特定のマイノリティの言語・文化を扱う教育がどのように位置づけられているか、人口変動など社会状況の影響を受けているかについて考察を行った。本研究は、カナダの代表的な移民受け入れ都市の学校におけるマイノリティ言語・文化教育の政策・実践を取り上げ、近年の人口変動動向や社会統合原理などの社会状況の変容が、カナダ各地域の多文化教育の実態・あり方にどのような影響を与えているかを検討し、実態を明らかにすることを目的とした。前年度に実施した現地訪問調査(トロント、ウィニペグ、リッチモンド)及び今年度新たに文献などによって得た情報(バンクーバー)を整理し、カナダの東部、中部、西部の各都市の人口変動を中心とした社会状況の変化との関連性に焦点を当ててマイノリティ言語・文化教育について考察を加えた。その結果を日本比較教育学会年次研究大会で口頭発表し、発表の場で得られた発表内容に対する意見や助言を参考に、研究結果を論文「カナダの初等教育段階のマイノリティ言語教育-「国際言語」としてのプログラム運用の実態-」としてまとめた。また、本研究で得られた情報をまとめていく過程でカナダにおける研究や教育状況にどのような意義があるかについて多文化教育の研究者から助言を得るため、オタワ、トロント等を訪問した。カナダにおける特定のマイノリティの言語・文化を扱う教育の位置づけや人口変動など社会状況の影響についての現況を明らかにし、1970年代に世界初の多文化主義を宣言し、長く多文化化の先進国と評価されてきたカナダ社会の現代における多文化教育の法則性を導き出すという研究目的を達成することができた。また、本研究の成果は、外国人住民や国際結婚数の増加等により、教育現場の環境整備や研究の充実が喫緊の課題となっている日本の多文化教育の発展に資する基礎的資料となりうるものである。
深海乱流の直接計測と化学トレーサーによる日本海深層循環の解明

深海乱流計を用いて初めて日本海深層までの乱流強度の測定を行い、乱流エネルギー散逸率εは、海底付近では35×10-11(W kg-1)程度の小さな値であることを示した。これは、日本海底層水(JSBW)の特徴的な構造が、海底付近に強い混合があるためではないことを示すものである。また、鉛直1次元モデルにより、水温一様なJSBWがその構造を維持したまま徐々に上昇している現象が、地殻熱流量による加熱と沈み込み水による間欠的な冷却によって説明できることを示した。水温がほぼ一様な日本海固有水と呼ばれる水塊が広く拡がっている日本海深層の鉛直構造の形成と維持過程を解明するため、深海乱流計を用いて、3000mに及ぶ日本海の深層の微細構造を直接計測し、鉛直混合の強さを定量的に評価すること、並行して、溶存酸素などの化学トレーサーの分布から冬季の沈み込み水の水平移流の寄与を見積もることを目的とした。今年度の研究の中心となったのは、11月後半に淡青丸によって実施された観測であり、そこでは、深海乱流計(VMP5500)によるマイクロスケールの乱流計測、LADCPによるファインスケールの流速構造の測定、浅海用の微細構造プロファイラーによる乱流構造の繰り返し観測、さらにCTD観測とそれと同時に行った化学成分分析用の採水が実施された。淡青丸の航海の4ヶ月ほど前に実施された白鳳丸の観測による鉛直構造を参考にし、津軽海峡西方の日本海本東部海域から大和海盆に向かう海域を調査海域とした。今回の観測では、VMP5500による乱流計測を4測点で行い、繰り返し観測を含めて計6回の投入・回収を行った。得られた乱流エネルギー散逸率は1000m以浅を除いて小さな値であり、測定時には深層での乱流のアクティビティは非常に弱かったと考えられる。一方、CTDによる水温・塩分の鉛直分布からは、2500m以浅では弱いながらも若干の成層が見られるのに対し、それ以深ではほぼ一様な分布になっていることが確認され、2500mを境としたその上下での相違が注目された。しかし、上述のように乱流強度は弱く、2500mを境とした相違は見られなかった。今後、CTDと共に降下させたLADCPによる流速分布の解析、および化学成分の分析を進めることで、水平流の役割を評価する。また、数値モデルについては、沈み込みの程度による感度実験のための気候値によるチューニングを完了した。前年度に引き続き、深海乱流計を用いて、3000mを超える日本海深層の微細構造を直接計測し、鉛直混合の強さを定量的に評価すること、並行して、溶存酸素などの化学トレーサーの分布から冬季の沈み込み水の水平移流の寄与を見積もることを目的とした。前年度の調査が冬季であったのに対し、今年度は夏季に淡青丸によって実施された観測と、それによって得られたデータの解析を主として行った。深海乱流計(VMP5500)による深層におけるマイクロスケールの乱流計測、LADCPによるファインスケールの流速構造の測定、浅海用の微細構造プロファイラーによる乱流構造の繰り返し観測、さらにCTD観測とそれと同時に行った化学成分分析用の採水を行った。調査海域は津軽海峡西方の日本海盆東部海域とし、比較的狭い海域に複数の観測点を設けた。VMP5500による乱流計測を3測点で行い、繰り返し観測を含めて計5回の投入・回収を行った。得られた乱流エネルギー散逸率は1000m以浅を除いて10の-10乗以下の値であり、前年度と同様、深層での乱流強度は非常に弱かったと考えられる。CTDによる水温・塩分の鉛直分布も、2500m以浅では弱いながらも若干の成層が見られるのに対し、それ以深ではほぼ一様な分布になっていることが確認されたが、上述のように、2500mを境としてそれ以深で乱流が強くなる傾向は見られなかった。一方、CTDと共に降下させたLADCPによる流速分布の解析を進め、全層に亘って鉛直波数の小さいシアーを持った水平流が見られること、シアー自体は底層で若干大きくなる傾向にあることが明らかになった。1000mより浅い水塊について化学成分の分析を進めることで、相対的に高酸素の水が日本海盆東部にも断片的に現れていること、その高酸素水の希土類の組成が類似していることから、それらが最近沈み込んだ水であることが示唆された。前年度、前々年度に実施した、深海乱流計による、日本海深層・底層までの乱流エネルギー散逸率の計測結果を用いて、日本海底層における特殊な鉛直構造と、その構造を維持したままポテンシャル水温が長期的に上昇するメカニズムについて検討を行った。

当初予想した底層における強い鉛直混合が、2010年12月、2011年8月の2回の航海において観測されなかったため、上層からの熱が底層を暖めているというシナリオでは説明できないことが明らかになった。そこで、底層の水温を上昇させる要因として、海底面からの地殻熱流量を考慮し、過去の地殻熱流量のデータを用いて、緩やかな加熱に基づいた底層水温の上昇を見積もると、1000mに及ぶ一様層を維持しながら水温が上昇することが確かめられた。しかしその上昇幅は実際に観測されている水温上昇に比べて大きく、底層には何らかの冷却の影響があることが示唆された。それは、本来、日本海深層水を形成している冬季の冷却が効いていることを示すものである。観測された鉛直拡散係数と既存の地殻熱流量のデータを用い、適当な冷却を底層に加えたモデル実験を行うことによって、密度一様な底層水の水温が緩やかに上昇している現在の状況を再現することができた。この研究成果は現在論文がほぼ完成し、学術雑誌に投稿準備中である。一方、主温度躍層以深の中層については、2010年の白鳳丸の広域データと同年の淡青丸データから得られた水平的に高解像度の溶存酸素データを用い、冬季に沈み込んだ水が一様に広く拡がっているのではなく、比較的高酸素の水がパッチ状に分布していることから、間欠的に様々な深さに沈み込んだ水が、日本海盆の循環によって海盆東部まで運ばれてきていることが示された。前年度に続いて、日本海の東部海域で深層乱流の計測を実施でき、季節が異なっているにもかかわらず、概ね同様の計測結果が得られ、日本海底層では乱流混合は概ね弱いことが確認できたことで、当初予測された結果とは異なるが、日本海深層の乱流強度を信頼できる結果として得られたことは、初めての知見であり、本課題の第一の目的を概ね達成できたと評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。前年度と今年度の観測結果により、日本海底層では乱流強度は小さいことが確認されたことを受けて、次年度には、日本海底層の特徴的な鉛直構造、1000mに亘る密度一様層があり、その構造を維持しながら、水温が長期的に上昇していること説明するシナリオを明らかにすることを目指す。
超高磁場3次元高解像度血管壁MRIによる頭蓋内微細動脈硬化性病変の診断法の確立

本研究では、7 T MRIによる、独自に開発した超高解像度3次元T1強調血管壁イメージングを用いて、レンズ核線条体動脈(LSA)領域の急性期ラクナ梗塞患者において、頭蓋内主幹動脈および穿通枝の微細な血管壁病変の評価を行い、頭蓋内微細動脈硬化病変の性状判定法の確立を試みた。血管壁イメージングでは、中大脳動脈近位部のプラークは15例全例で認めた。一方、LSA近位部のプラークは1例、LSA遠位部の高信号は7例に認めた。本手法を用いて頭蓋内主幹動脈のみではなく穿通枝の血管壁病変の評価が可能であった。今後7 T MRIの様々な画像を組み合わせることで、さらなる脳梗塞の病態解明に寄与すると考えられた。(1)先行研究である3 Tesla MRIでの3次元血管壁イメージング法の確立:我々が開発し、進めてきた3 Tesla MRIでの3次元血管壁イメージングの定量的評価方法を確立した。その研究では、3次元血管壁イメージングではラクナ梗塞群では、M1プラークの信号強度は、健側と比較し患側で上昇傾向であったが、動脈硬化がより高度であると考えられる非ラクナ梗塞群では健側の信号強度も上昇していた。また、造影効果については、ラクナ梗塞群では患側のみにみられたが、非ラクナ梗塞群では健側にもみられた。これらの結果から3次元血管壁イメージングは、頭蓋内主幹動脈の存在診断のみでなく、質的診断に有望である可能性を示した。(2)高分解能高コントラスト3次元血管壁イメージング法の開発:1.5-/3-Tesla MRIでの3次元血管壁イメージング法を7 Tesla装置に移植し、撮像パラメータを最適化した。(3)高解像度3次元撮像法によるプラーク性状識別能の検証と評価法の確立:レンズ核線条体動脈(LSA)領域の急性期ラクナ梗塞患者11名に対して、7 Tesla MRIでMRA、3次元血管壁イメージングを撮像。3次元血管壁イメージングでは、M1のプラークの有無と信号強度、LSA近位部の血管壁肥厚の有無、LSA遠位部の血管異常信号の有無について評価し、それらをMRAの血管閉塞所見と比較した。結果としてMRAで患側LSA遠位部で閉塞を認めた症5例中4例で患側LSA遠位部に高信号を認めた。全例でLSA近位部に血管壁肥厚は認めず、一方全例でM1プラークを認めた。これらからLSA領域梗塞がsmallvessel diseaseではなくmicroatheromaが関係している可能性が考えられた。7 Tesla MRIを用いて3次元血管壁イメージングを行うことで脳梗塞のさらなる病態解明に寄与できる可能性が考えられた。先行研究である3 Tesla MRIでの血管壁イメージング法を確立し、7 Tesla MRI装置に移植。実際の患者をエントリーし国内学会で発表した。我々は、1.5/3T MRIによる3次元高コントラストfast-spin-echo (FSE) T1強調血管壁イメージング(vessel wall imaging, VWI)が、従来用いられてきたMRAの血管狭窄所見と比し、頭蓋内血管の動脈硬化性病変を直接診断できることを示してきたが、それらの画像では穿通枝自体を検出することが困難であった。そこで、本研究では7T MRIによる高解像度3次元VWIを用いて、レンズ核線条体動脈(LSA)の血管壁病変の評価が可能か前向きに検討した。LSA領域の急性期ラクナ梗塞15例に対して、7T MRIを用いて3D-T1W VWI、3D-TOF MRA、SWIを撮像した。VWIでは、中大脳動脈近位部(M1)のプラークの有無とその信号強度(CR)を算出した。また、LSA近位部の血管壁肥厚の有無、LSA遠位部の異常信号の有無について判定した。MRAでは、LSAの描出についてLSA起始部で閉塞、LSA近位部で閉塞、LSA遠位部で閉塞、閉塞なしの4群に分類した。SWIでは基底核の微小出血の有無について判定した。MRAでは、起始部閉塞0例、近位部閉塞2例、遠位部閉塞7例、閉塞なし6例であった。VWIではM1のプラークは全例で認めた。また、CRは患側血管で有意に高信号を呈していた(p=0.041)。LSA近位部のプラークは1例のみ(6.6%)で認めた。一方、LSA末梢の高信号は15例中9例(60%)で認め、MRAでの所見と比較すると、MRAにて遠位部の閉塞を認めた7例中5例で、3D-VWIでLSA末梢の高信号を認めた。また、SWIでは基底核の微小出血は2例で認めた。7T MRIによる3D-T1W VWIで穿通枝の血管壁の評価が可能であった。また、MRAやSWIなどの画像を組み合わせることで、さらなる脳梗塞の病態解明に寄与できる可能性があると考えられた。

一方、LSA近位部のプラークは1例、LSA遠位部の高信号は7例に認めた。本手法を用いて頭蓋内主幹動脈のみではなく穿通枝の血管壁病変の評価が可能であった。今後7 T MRIの様々な画像を組み合わせることで、さらなる脳梗塞の病態解明に寄与すると考えられた。(1)高解像度3次元撮像法によるプラーク性状識別能の検証と評価法の確立:引き続き中大脳動脈穿通枝であるレンズ核線条体動脈(LSA)領域の急性期ラクナ梗塞患者をエントリーし、7 Tesla MRIでMRA、3次元T1強調血管壁イメージング、拡散強調画像を撮像する。(2)3次元血管壁イメージング法の定量的評価法の確立:プラークの存在診断や信号強度などの質的診断について最適でかつ普遍的な定量評価法について確立する。(3)3次元定量解析法による経時的な評価法の確立:エントリーした同患者での1ヵ月後、6ヵ月後の3次元血管壁イメージング法の定量的評価を行う。(4)抗血小板剤、スタチンなどの薬効評価サロゲートマーカー指標の確立:その後、薬効評価のサロゲート指標になりうるか評価する。平成27年度は7-Tesla MRIでの3次元血管壁イメージング法の開発を行い、少数の患者に対してpreliminary studyとして画像解析や統計解析を行った。また、国際情勢が不安定であり、予定していた海外学会での発表を次年度に見送ったことも要因と考えられる。平成28年度は本格的に患者をエントリーし、その成果を国内学会のみではなく国際学会で発表する予定である。
自然災害に対する危機管理のためのメタ意思決定モデルに関する研究

本研究課題では,火山災害を対象として自然災害に対する危機管理に係る意思決定の規範的枠組みと具体的な方法論を開発した.まず,危機管理に関わる意思決定モードの変更に関する高次の判断の意思決定原則(メタ原則)について検討し,こうしたメタ原則の下で,危機管理に関わる討議システムを基盤として意思決定モードの変更を正統化するための規範的枠組みを提案した.さらに,火山噴火災害の避難指示に係る意思決定を対象として,望ましい避難ルールが満たすべき規範的条件を考察するとともに,遡見手続きにより,最適避難ルールで対応できないような噴火シナリオを同定する方法を開発した.自然災害時における意思決定は,通常の意思決定モードとは異なり,厳しい時間制約・情報制約の下で実施することが要請される.わが国の過去の災害において、意思決定の遅れや不十分な状況判断が被害の拡大をもたらした事例に関しては枚挙に暇がない。その一方で、危機的状況における意思決定を正統化するための規範原理に関してはほとんど研究の蓄積が存在していない。自然災害によって危機的事態が生起した場合,意思決定者には通常時とは異なる意思決定の判断基準を採用することが求められる.自然災害に関わる危機に対処する上では,対象地域における状況変化に合せて通常時における判断基準(J基準と呼ぶ)を改定する必要があるが,メタ意思決定は,こうしたJ基準の改訂に関わる高次の判断を意味する。このとき,「危機的状態と対応して意思決定の判断基準を変更するための判断基準として何が妥当であるか」という高次の判断基準(メタ原則)に関わる問いが生じる.以上の問題意識に基づき,平成26年度では,危機管理に関わる意思決定の判断基準を選択するための規範原理について考察した.特に,関係者間の諸討議を統制する高次の討議(メタ討議)の役割に着目し,メタ討議によって,意思決定の判断基準の改訂を正統化する理論的枠組みについて考察した.本研究では,高次の判断基準として,「正統化された信念によるメタ判断基準(MJ基準と呼ぶ)」("legitimized-belief" meta-judgment-guides)を提案した。MJ基準に基づけば「ある事実に対する認識者の信念は,その信念がその時点で認識者が有している証拠と整合している場合に限り,その認識者において正当化される」ことを明らかにした。以上のメタ判断基準に基づき,2000年の有珠山噴火時の事象を対象とした規範的意思決定について分析を行った.自然災害により危機的事態が発生した場合,危機管理を担当する意思決定者には通常モードとは異なる状況判断や意思決定基準を採用することが求められる.本研究では火山災害を対象として,危機管理問題が災害ステージの時間的展開に応じて変化することを指摘し,各ステージにおける意思決定問題について検討した.具体的には,各ステージにおける意思決定の内容や優先事項について検討するとともに,危機管理に関わる意思決定モードが通常時意思決定モードと非常時意思決定モードの2つに分けられることを指摘し,それぞれの意思決定モードについて考察した.その上で,災害ステージの進展に対応して意思決定モードを変更するための高次の意思決定原則(メタ原則)について述べ,こうしたメタ原則の下,意思決定者がどのような証拠に基づいて意思決定モードの変更を正当化し得るかについて考察し,その課題について述べた.そして,社会における諸討議の中で形成される正統性に危機管理に関わる意思決定の正当化の根拠を位置付ける規範的枠組みについて論じた.本研究を通じて,危機管理の規範的評価やそれに基づく実践に向けての研究課題を提示できた.本研究は,火山災害を対象とした意思決定問題を扱っており,2000年有珠山噴火の事例において,実際に直面した意思決定問題を整理した研究はすでに,土木学会論文集において掲載されている.平成27年度までは,自然災害の災害事象が展開する中での危機管理に係る意思決定の規範性を担保するための理論的枠組みを提示することを目標としている.その成果は,土木学会論文集D3にすでに投稿しており,現在査読中の状態にあり,概ね予定通り進捗している.本研究課題では,火山災害を対象として自然災害に対する危機管理に係る意思決定の規範的枠組みと具体的な方法論を開発した.火山災害により危機的事態が発生した場合,危機管理を担当する意思決定者には通常モードとは異なる状況判断や意思決定基準を採用することが求められる.平成27年度までに,危機管理問題における災害ステージの時間的展開さらに,危機管理に関わる意思決定モードとして,通常時意思決定モードと非常時意思決定モードについて考察した.その上で,災害ステージの展開に対応して意思決定モードを変更するための高次の意思決定原則(メタ原則)について検討し,こうしたメタ原則の下,危機管理に関わる討議システムを基盤として意思決定モードの選択・変更を正統化するための規範的枠組みを提案した.平成27年度までの研究成果を踏まえ,最終年度は,火山災害における避難指示に関する意思決定のための方法論を提案した.避難指示に関する意思決定においては,現前で展開する災害の発生がベンチマーキングの範囲に収まるのか,あるいは想定外の異常事態であるかという高度な判断が求められる.本研究では望ましい避難ルールが満足すべき条件について考察し,無損害条件,危険回避条件を満足しつつ,可能な限り普遍化条件を満足するような最適避難ルールを作成するための方法論を提案した.また,最適避難ルールで対応できるような噴火シナリオの集合を遡見手続きにより外延として設定する方法を提案した.さらに,外延に属さないような噴火シナリオが生起した場合には,ベンチマークルールは有効ではなく,異常時対応ルールを適用せざるを得ない.本研究では,異常時対応ルールを作成する方法論も併せて提案している.

最後に,本研究で提案した方法論を有珠山の噴火災害に適用し,方法論の有用性を考察している.本研究課題では,火山災害を対象として自然災害に対する危機管理に係る意思決定の規範的枠組みと具体的な方法論を開発した.まず,危機管理に関わる意思決定モードの変更に関する高次の判断の意思決定原則(メタ原則)について検討し,こうしたメタ原則の下で,危機管理に関わる討議システムを基盤として意思決定モードの変更を正統化するための規範的枠組みを提案した.さらに,火山噴火災害の避難指示に係る意思決定を対象として,望ましい避難ルールが満たすべき規範的条件を考察するとともに,遡見手続きにより,最適避難ルールで対応できないような噴火シナリオを同定する方法を開発した.平成26年度では,危機管理に関わる意思決定の判断基準を選択するための規範原理について考察することを目的としていた.その判断基準として,「正統化された信念によるメタ判断基準(MJ基準と呼ぶ)」を理論的に導いており,当初の目的を達成している.平成28年度は,平成27年度で構築した火山災害を対象とした規範的意思決定を可能にする理論的枠組みに基づき,災害時において市町村長が発令する避難指示が具備すべき規範的条件について考察するとともに,避難に関するベンチマークの設定と異常時対応に関する意思決定を支援する1つの判断情報を作成する方法論を提案する.また,本研究期間の最終年度にあたり,研究全体と取りまとめた報告書を作成する.土木計画学平成27年度以降は,メタ意思決定のために不可欠な「状態が危機的状況に移行しようとしているか否かに関する判断情報を提示するためのモニタリング方法論」、「意思決定者が自分の権限の範囲の中で調達可能な人員、資材供給能力を見極めるための地域キャパシティの把握」のための分析モデルを提案する.最終的に2000年に発生した有珠山噴火災害を事例として、イベント分析手法を用いて国、県、市町村、組織、企業、住民らの行動の推移を経年的に記述する。研究計画の変更あるいは遂行上の課題は特にない.平成27年度では,「人件費・謝金」の予定額に比して,執行額が小さくなった.この理由として,資料情報収集等に係る作業量が事前の想定よりも少なかったことに起因する.平成26年度では,情報収集のために謝金支払いを予定していたが,結果的に謝金を支払うような作業なく情報を入手できた.平成28年度は,本研究の最終年度である.そのため,これまでの情報及び成果を整理し,取りまとめる作業が必要となる.繰り越された額については,こうした取りまとめに関連して発生する作業への謝金として使用する予定である.平成27年度においても引き続き追加の情報収集が必要になる.当該金額は引き続き謝金として使用する予定である.
細胞ストレス可視化マウスを用いた骨吸収抑制薬関連顎骨壊死発症機序の探求

骨粗鬆症治療薬の重篤な副作用である顎骨壊死発症機序の詳細は疑問点が多い。申請者は平成28年度科研費において骨芽細胞ならびに破骨細胞前駆細胞(Raw264.7)上で骨リモデリングに深く関与する酸化ストレスが骨粗鬆症治療薬とLPSの複合投与時に亢進することやChgA遺伝子の発現を抑制するとNF-κB経路が明確に阻害されることを見出し、酸化ストレスが骨粗鬆症の発症に深く関連する可能性が示された。骨粗鬆症治療薬が局所感染部位において酸化ストレスを発生させ顎骨壊死を発症させると仮説を立てた。酸化ストレス可視化マウスを使用し、発現量解析を通じて顎骨壊死発症カスケードを明らかにすることを目的とする。
A.F.機構を組み込んだ光計測による非接触工具損傷モニタリング装置の開発

自動化生産ラインの実働時間の向上,ひいては無人化のためには,実用性のある工具損傷モニタリング技術の開発が必要不可欠である.本研究では,カメラなどの工学分野においてその技術開発が行われている自動焦点合わせ(A.F.)技術を用いて,光学的に工具表面状態を非接触で高精度に測定し,その測定画像をオンラインで画像処理することにより,機械加工自動化生産ラインの主構成要素であるマシニングセンタ(MC),ターニングセンタ(TC)など多くの工具かついだ加工機械に使える,汎用性のある,工具損傷モニタリング技術を開発したもので,研究成果は以下の如くである.1.2台のITVカメラを用いて,一方のITVカメラでいくつかの工具の中から損傷検知の対象となる工具を選択し,この選択した工具の切刃先端部分に他方のITVカメラの焦点を自動的に合わせる方法を開発した.2.一般的にITVカメラを用いた画像処理技術による損傷検知装置の性能は,精巧な画像処理技術やパターン認識技術よりも照明方法に大きく影響を受ける. 1.で焦点を合わせた工具の正常部分と損傷部分とのコントラストを明確につける工具への照明方法を考案した.3.2.の照明方法で計算機に入力した工具画像から,損傷の外周輪郭部のみを抽出する画像処理方法を開発した.4.3.で抽出した損傷の程度を,損傷工具と正常工具とを比較することで,正確にかつ自動的に求める方法を開発した.なお,本方法で検知できる損傷の最小の大きさは,長さでは,約0.048mm,面積では約0.06mm2である.これだけのおおきさの損傷が検知できれば損傷検知としては十分であると考えられる.また, ITVカメラで損傷検知に必要な3枚の画像を入力する時間は約1/10秒,総処理時間は一津の工具に対して約4分である.自動化生産ラインの実働時間の向上,ひいては無人化のためには,実用性のある工具損傷モニタリング技術の開発が必要不可欠である.本研究では,カメラなどの工学分野においてその技術開発が行われている自動焦点合わせ(A.F.)技術を用いて,光学的に工具表面状態を非接触で高精度に測定し,その測定画像をオンラインで画像処理することにより,機械加工自動化生産ラインの主構成要素であるマシニングセンタ(MC),ターニングセンタ(TC)など多くの工具かついだ加工機械に使える,汎用性のある,工具損傷モニタリング技術を開発したもので,研究成果は以下の如くである.1.2台のITVカメラを用いて,一方のITVカメラでいくつかの工具の中から損傷検知の対象となる工具を選択し,この選択した工具の切刃先端部分に他方のITVカメラの焦点を自動的に合わせる方法を開発した.2.一般的にITVカメラを用いた画像処理技術による損傷検知装置の性能は,精巧な画像処理技術やパターン認識技術よりも照明方法に大きく影響を受ける. 1.で焦点を合わせた工具の正常部分と損傷部分とのコントラストを明確につける工具への照明方法を考案した.3.2.の照明方法で計算機に入力した工具画像から,損傷の外周輪郭部のみを抽出する画像処理方法を開発した.4.3.で抽出した損傷の程度を,損傷工具と正常工具とを比較することで,正確にかつ自動的に求める方法を開発した.なお,本方法で検知できる損傷の最小の大きさは,長さでは,約0.048mm,面積では約0.06mm2である.これだけのおおきさの損傷が検知できれば損傷検知としては十分であると考えられる.また, ITVカメラで損傷検知に必要な3枚の画像を入力する時間は約1/10秒,総処理時間は一津の工具に対して約4分である.本研究の目的は、我が国有数の工具メーカの協力を得て、カメラ等の光学分野においてその技術開発が行われている自動焦点合わせ(A.F.)技術を用いてグローブの位置決めを行ない、光学的干渉を利用して工具表面状態を非接触で高精度に測定し、その測定画像をオンラインで画像処理することにより、汎用性のある、工具損傷モニタリング技術を開発することにある。今年度は、ITVを工具面に焦点合わせをするためのA.F.方式を開発し、これにより工具面画像の処理による工具損傷モニタリング実験を行った。主な研究実績は次の通りである。(1) ITVカメラの工具位置・摩耗端部への自動焦点合わせ(A.F.)装置の開発実験を終了。(2)光干渉法による工具表面状態観察方式の理論的・実験的検討を終了。(3) ITVカメラを通じて得られた工具表面摩耗部の画像処理方式の理論的・実験的検討を終了。(4)工具損傷のコンピュータ分析技術の理論的・実験的検討を一部終了。61年度の研究計画の内容は、「工具表面状態観察装置の開発」と「工具表面状態観察自動化方式の考案」の二つである。まず前者については、工具(単刃)を特定した下での開発実験を終了し、装置を開発した。1.まず、画像入力については、光源としてハロゲンランプを4本用い、4方向からの照明を適切に組み合わせることにより、工具の正常部分と損傷部分のコントラストが強く現れた工具画像を得ることに成功した。ここで、工具への焦点はA.F.し、マクロレンズで拡大した像をCCDカメラで入力している。2.入力画像に対してコントラスト増大→平滑下→微分処理→2値化→領域分割→太線化を行なう一連の前処理技術を確立することによって、入力画像から切刃と損傷部分だけを描出することに成功した。3.次いで、切刃と損傷部分についての判別を行ない、ノーズ部分の認識を行なった後、損傷部分については特微量である面積等の計算を行なうことにより、最小0.12mm巾までの損傷を検知することを可能にした。

これにより、オンライン画像処理方式による,摩耗、チッピングの種類の特定までが可能になった。後者についても、同じく工具を特定した下での開発実験を終了し、装置をキャノン株式会社に発注し、設定した。今後の課題は、MC等でよく見られるフライス工具等の多刃工具について照明問題をどのように解決し、画像入力までの時間とまた工具損傷特定までのコンピュータ計算時間を最小とするかということである。