hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
身体活動による大腸がん予防効果へのリテラシーを高める効果的な普及戦略の開発

本研究では、中高年者を対象に、大腸がんに対する身体活動の予防効果に関するリテラシーを向上させ、身体活動実施への動機付けを高めるためのヘルスコミュニケーションを駆使した効果的な支援方策を提案するため、(1)がん情報の取得状況およびその関連要因、(2)身体活動による大腸がん予防効果の認知度およびその関連要因、(3)大腸がん予防に対する推奨身体活動量充足者の割合とその関連要因について検討した。その結果、がん予防に関する情報を取得している者の割合が低いことが、大腸がんに対する身体活動の予防効果を認知している者の割合の低さを反映している可能性が考えられた。本研究結果より、身体活動による大腸がん予防効果へのリテラシーを高め、身体活動の行動変容を促す効果的な普及戦略を構築する際に着目すべき観点が明確となった。適度な身体活動の実施が大腸がんの発症に及ぼす予防効果は確実であると報告されているにもかかわらず、その効果に対する国民の認知度はかなり低いことから、本年度は、身体活動による大腸がん予防効果への認知度を明らかにし、その認知に関連する要因を検討した。既存の調査会社の登録モニタ20-69歳の成人を対象に質問紙によるインターネット調査を実施した。大腸がん罹患・家族歴、大腸がんの危険因子・症状および大腸がん検査に対する知識、大腸がん罹患の危険性および予防可能性に対する信念、大腸がん関連の情報入手経験の有無、身体活動・運動行動変容状況、国際標準化身体活動質問紙短縮版、人口統計学的変数を調査した。身体活動による大腸がん予防効果の認知の有無は、大腸がんの危険因子に対する知識項目の「運動不足」において「原因である」と回答した者を「認知あり」とした。有効回答者1526名(43.6±13.3歳)を分析対象として、大腸がん予防効果の認知を従属変数、全ての変数を独立変数とした強制投入法によるロジスティック回帰分析を行った。本研究対象における身体活動による大腸がん予防効果への認知度は46.4%であった。40歳以降で、年齢は予防効果への認知と有意な負の関連が認められた。大腸がんの危険因子・症状の知識、大腸がん予防の可能性への信念、大腸がん関連の情報入手経験は予防効果への認知と有意な正の関連がみられたが、推奨身体活動量(中等度の強度以上の身体活動週150分以上の実施)の充足および運動・身体活動変容と予防効果の認知に有意な関連は認められなかった。日本人成人の50%以上が大腸がん予防効果を認知してない現状が明らかとなった。大腸がん予防に関する知識や信念が、身体活動による大腸がん予防効果への認知に対する最も強い関連要因だった。【目的】本研究では、大腸がん予防に対する推奨身体活動量充足に関連する心理的、社会的、環境的要因について検討した。【方法】インターネット調査会社の登録モニターを対象に、心理的要因(運動セルフ・エフィカシー:運動SE、運動実施に伴う恩恵・負担)、社会的要因(運動ソーシャルサポート:運動SS,医療従事者からの運動の勧め)、環境的要因(自宅の運動用具、運動施設へのアクセス、近隣の安全性、自宅周辺の景観、役割モデル)および人口統計学的要因、自記式による身体活動量を調査した。有効回答者1932名に対し、がん予防に対する2つの推奨身体活動量を基準に、対象者を推奨群および非推奨群に分類した。性別で層化した上で、推奨身体活動量の実施を従属変数とし、全ての変数を独立変数とした多項ロジスティック回帰分析を行った。【結果】男女ともに運動SE(男性:OR=3.28、女性:OR=7.82)がVAの実施と有意な正の関連が認められた。また、男性で運動実施に伴う負担の低さ(OR=0.49)、自宅にある運動用具の多さ(OR=1.73)がVAの実施と有意に関連した。MAの実施に関しても、男女ともに運動SE(男性:OR=1.72、女性:OR=2.07)が有意な関連要因であった。男性では、運動SS(OR=1.41)および運動施設へのアクセス(OR=1-47)、女性では、自宅周辺の景観(OR=1.74)に有意な正の関連がみられた。さらに、女性では運動に関する恩恵の高さ(OR=0.51)および農村部在住(OR=0.42)にMAの実施と有意な負の関連が認められた。【結論】運動SEが、がん予防に対する2つの推奨身体活動量の充足に共通した強固な関連要因であったものの、これまで心理社会的要因と比較して影響が少ないとされてきた環境的要因にも複数の関連が認められた。【目的】我が国におけるがん情報の取得度、がん情報取得の関連要因、および取得者の取得情報源と取得内容について検討した。【方法】社会調査会社に登録している2069歳の成人男女を対象に調査を実施した。

調査項目は、がん情報取得の有無、取得者の情報源・取得内容、今後の取得希望内容、がん情報取得の関連要因[がん既往歴、家族歴および友人知人の罹患歴、社会人口統計学的要因(性別、年齢、婚姻状況、教育歴、就労状況、世帯収入) ]であった。回答に不備のない3,058名を分析対象に、ロジスティック回帰分析を用いて情報取得状況と各変数の関連を検討した。【結果】がん情報を取得している者の割合は、全体の46.7%であった。がん情報取得に関連する要因は、女性(OR=1.97)、40代(OR=1.54)、50代(OR=2.27)、60代(OR=3.83)、大学卒以上(OR=1.48)である者ががん情報を取得していた。また、がん既往歴(OR=3.52)、家族歴(OR=1.57)、友人知人の罹患歴(OR=2.09)のある者、健康状態が良いと回答した者(OR=1.23)がそうでない者よりも取得度が高かった。情報取得者の主な情報源は、テレビ・ラジオ(68.4%)、インターネット(63.7%)、新聞(43.3%)で、情報取得者の半数以上がマスメディアを通じて情報を得ていた。取得内容は、検診、症状、治療に関するものが多く、今後取得したい情報は、検診、症状と同等に予防に関する内容も多かった。【結論】我が国のがん情報取得者は約半数で、主にマスメディアを通じて、検診、症状、治療に関する情報を多く取得していた。一方で、がん予防情報の取得者と取得希望者の割合にギャップがあることから、今後は、マスメディアを活用したがん予防情報の普及に関する支援方策について検討していく必要がある。初年度に計画していた「身体活動の大腸がん予防効果に対する気づきおよびその関連要因を解明するための調査研究」より作成した論文が国際学術誌に掲載された。さらに今年度は、計画通りに、インターネット型支援プログラムを作成し、ターゲット集団と想定される中年成人100名を対象に開発したプログラムを試行し、研究終了後に支援プログラムの使いやすさ、活用度、内容などについて満足度および要望に関する調査を実施した。24年度が最終年度であるため、記入しない。現状においては、研究を遂行する上での大きな問題点はない。研究計画書に基づき、最終年度である来年度は、身体活動促進のためのインターネット型行動変容支援プログラムを完成させ、その効果検証を実施する。
KPCマウスを用いた膵癌微小環境を標的とした新薬の同定

インディルビン誘導体のライブラリーから,線維芽細胞のスフェロイド形成には影響を示さないが,膵管癌細胞と線維芽細胞との共培養におけるスフェロイド形成と細胞増殖を阻害する2種類のインディルビン誘導体(Indoxと5MeOIndox)を同定した.また膵管癌の皮下移植モデルにおいても同様に,Indoxと5MeOIndoxの抗腫瘍効果が認められた.さらに,5MeOIndoxはIndoxに比べてp-CDK1/Cyclin B1レベルの低下からG2/M arrestを引き起こし,アポトーシスを誘導することが明らかとなった.膵管癌の自然発症モデルを用いた同化合物の抗腫瘍効果は,現在英文誌へ投稿準備中である.浸潤性膵管癌は膵癌全体の90%以上を占め、未だに早期診断・治療が困難な悪性腫瘍である。特に、術後再発例や切除不能症例においては未だに予後不良であり、従来から用いられている抗癌剤とは作用メカニズムが異なり、癌細胞と間質をも包括的にとらえた創薬開発が必要であると考える。本研究においては、多様なチロシンキナーゼ阻害活性を有するインディルビンに着目し、膵管癌特異的なインディルビン誘導体の同定を目的とする。また、膵管癌患者と同様に間質形成が再現される膵管癌の自然発症モデルマウスを用いることによって、臨床応用を念頭に置いた新たな治療戦略を見出す。平成26年度においては、インディルビン誘導体のライブラリーのなかから、膵管癌細胞と線維芽細胞のスフェロイド形成(三次元凝集)ならびに細胞増殖を阻害する化合物をスクリーニングした。膵管癌細胞としては、Ptf1a-Cre, LSL-Kras(G12D), Trp53 flox, Ink4a floxマウスの膵管癌(膵原発巣)から樹立した悪性度の高い細胞株を用い、線維芽細胞としてはNIH/3T3細胞を用いた。その結果、NIH/3T3細胞のスフェロイド形成には影響を示さないが、膵管癌細胞ならびに膵管癌細胞と線維芽細胞との共培養におけるスフェロイド形成と細胞増殖を阻害するインディルビン誘導体8種類を見出すことが出来た。さらに、同誘導体の溶解度を高めることにも成功した。浸潤性膵管癌は膵癌全体の90%以上を占め、未だに早期診断・治療が困難な悪性腫瘍である。平成26年度から平成27年度までの間に、インディルビン誘導体のライブラリーのなかから、線維芽細胞のスフェロイド形成(三次元凝集)には影響を示さないが、膵管癌細胞ならびに膵管癌細胞と線維芽細胞との共培養におけるスフェロイド形成と細胞増殖を阻害するインディルビン誘導体8種類を見出すことが出来た。また、さらにインディルビン誘導体8種類のなかから、濃度依存的なスフェロイド形成ならびに増殖抑制が認められるインディルビン誘導体を2種類にまで絞り込んだ。現在、インディルビン誘導体2種類に関して、膵管癌のモデルであるPdx1-cre, LSL-Kras(G12D), Trp53 floxマウス(KPCマウス)へ継続的に腹腔内投与を行っており、同化合物の抗腫瘍効果を引き続き解析する。最終年度においては、これまでの研究成果を学術集会等で発表し、英文雑誌へ報告する予定である。平成27年度までにインディルビン誘導体のin vitro一次スクリーニングから、8種類の有望なインディルビン化合物をスクリーニングし、最終的に2種類の化合物にまで絞り込むことが出来ている。また、膵管癌のモデルであるKPCマウスを順調に作製し、2種類の化合物に関して腹腔内投与までに至っているが、コントロールも含めて抗腫瘍効果の判定には最長18ヶ月を要するために未だに経過観察の段階にある。特に術後再発例や切除不能症例においては未だに予後不良であり、従来から用いられている抗癌剤とは作用メカニズムが異なり、癌細胞と間質をも包括的にとらえた創薬開発が必要であると考える。本研究においては、多様なチロシンキナーゼ阻害活性を有するインディルビンに着目し、膵管癌特異的なインディルビン誘導体の同定を目的とした。

当該年度までに、インディルビン誘導体のライブラリーのなかから、線維芽細胞のスフェロイド形成(三次元凝集)には影響を示さないが、膵管癌細胞ならびに膵管癌細胞と線維芽細胞との共培養におけるスフェロイド形成と細胞増殖を阻害するインディルビン誘導体8種類を見出した。さらに、同インディルビン誘導体のなかから、濃度依存的なスフェロイド形成ならびに増殖抑制をするインディルビン誘導体2種類までに絞り込んだ。2種類のインディルビン誘導体に関しては膵管癌の皮下移植モデルにおいて有意な抗腫瘍効果が認められた。インディルビン誘導体5-methoxyindirubin 3'-oximeにおいては、p-CDK1/Cyclin B1レベルの低下からG2/Marrestを引き起こし、最終的にはアポトーシスを誘導することを明らかにした。以上の研究成果を英文雑誌(Sano M and Ichimaru Y, et al., Cancer Letters, 2017)にて公表した。膵管癌の自然発症モデルに対するインディルビン誘導体の抗腫瘍効果に関しては、英文論文として投稿準備中である。その理由として、研究計画書の第1項目「インディルビン誘導体のin vitro一次スクリーニング」を予定通りに終え、8種類の有望なインディルビン化合物を得ることができた点が挙げられる。また、同インディルビン誘導体をカルボキシル化することにより、溶解性の問題を改善することができ、本研究を大幅に進展させることができた点が大きい。一次スクリーニングで特に有望であったインディルビン誘導体2種類に関して、引き続き膵管癌のモデルであるKPCマウスへ腹腔内投与し、膵腫瘍における抗腫瘍効果ならびに多臓器への浸潤・転移等の有無を病理組織学的に解析する。さらに、最終年度においては、in vitroの実験系を用いて、インディルビン誘導体の作用機序を解析する。実験病理学一次スクリーニングで有望であったインディルビン誘導体8種類に関して、膵管癌の自然発症マウスモデルを用いた抗腫瘍効果の判定を迅速化させる。具体的には、Pdx1-cre, LSL-Kras(G12D), Trp53 floxマウスを作製し、インディルビン誘導体の抗腫瘍効果ならびに浸潤・転移の有無を病理組織学的に解析する。本年度購入予定であった試薬の代金が残額分では不足であったため、次年度に購入することとした。マウスの輸入・繁殖が遅れたため研究費は3系統マウスの繁殖・交配、メンテナンス、ジェノタイピング、サンプリングならびに組織学的解析等に関わる費用、それからin vitro解析に関わる費用に使用する予定である。次年度は、膵管癌の自然発症マウスモデルを用いてインディルビン誘導体の抗腫瘍効果を判定する。研究費は、3系統のマウスの購入、繁殖・メンテナンス、ジェノタイピング、サンプリングならびに組織学的解析等に関わる費用として使用する予定である。
ウィルスエンベロープ蛋白を標的とする新規抗C型肝炎リード化合物の探索

C型肝炎は国内で約200万人もの感染者が存在するといわれ、発症者の大部分は肝癌へと進行する深刻な疾病であるが、現在、有効な化学療法が存在しておらず、C型肝炎ウイルス(HCV)の培養法が未だ確立されていないことが、新規治療薬の開発の大きな障害となっている。そこで、HCVが宿主へ侵入・感染する際に必須となるエンベロープ蛋白E1E2に着目し、エンベロープ蛋白E1E2と蛍光蛋白GFPを水泡性口内炎ウイルス(VSV)に発現させたHCVモデルウィルスを用いたHCV感染阻害活性試験によって新規抗C型肝炎リード化合物の探索に着手した。保有している約400種の薬用植物抽出エキスに対してスクリーニングを行った結果、強力な感染阻害活性を示した薬用植物"マイカイカ"のメタノール抽出エキスより、溶媒分配に続くシリカゲルあるいはODSを用いたカラムクロマトグラフィーによって分離を進め、最終的にHPLCによって2種のエキスから構造類似の4種の活性成分を単離した。これら活性化合物それぞれについてNMRやIR、MSスペクトル等より化学構造の解明を行い、最も強力な活性を示した化合物として加水分解型タンニンであるtellimagrandin Iを明らかにするとともに、残り3種の活性成分が本化合物の類縁体であることを見出した。さらに、tellimagrandin Iの作用点について検討を行い、本活性成分がHCVエンベロープE1E2ではなく、宿主細胞側レセプターに結合することでHCVの侵入過程を阻害していることを明らかにした。また、合成類縁体を用いた構造活性相関研究により、4,6位に結合したhexahydroxydiphenyl基が活性発現に関与していることが示唆された。C型肝炎は国内で約200万人もの感染者が存在するといわれ、発症者の大部分は肝癌へと進行する深刻な疾病であるが、現在、有効な化学療法が存在しておらず、C型肝炎ウィルス(HCV)の培養法が未だ確立されていないことが、新規治療薬の開発の大きな障害となっている。そこで、HCVが宿主へ侵入・感染する際に必須となるエンベロープ蛋白E1E2に着目し、エンベロープ蛋白E1E2と蛍光蛋白GFPを水泡性口内炎ウィルス(VSV)に発現させたHCVモデルウィルスを用いたHCV感染阻害活性試験によって新規抗C型肝炎リード化合物の探索を開始し、まず、保有している約400種の薬用植物抽出エキスに対してスクリーニングを完了した。また、モデルウィルスの宿主細胞に対する感染は、侵入過程はHCV由来E1E2によるものの、増殖過程についてはVSV由来のシステムを用いるため、抑制効果の見られたエキスが確実にE1E2を介した侵入阻害であることを証明する目的でVSVに対する阻害活性も検討した。その結果、HCVモデルウィルスの感染に対して高い阻害活性を示し、VSVの感染を抑制しない、すなわち、選択的にE1E2を介した侵入過程を阻害している数種の抽出エキスを見い出した。これらエキスより、溶媒分配に続くシリカゲルあるいはODSを用いたカラムクロマトグラフィーによって分離を進め、最終的にHPLCによって2種のエキスから4種の活性成分を単離した。現在、これら活性化合物についてNMRやIR、MSスペクトル等より化学構造の解明を行うとともに、他の候補エキスからの単離も進めている。
圏0の代数的手法による研究と幾何学的表現論

今年度は一般旗多様体上の積分変換の研究と,積分変換とリー環の表現の圏の間の関手の関係の研究を行った.旗多様体上の(捻られた)D加群に対し、ベイリンソンーベルンシュタインは絡関手という積分変換により定まる関手を定義し、その性質を調べ、それをリー環の表現の性質を調べるのに用いた。特にこれらの関手は導来圏の圏同値であることが分かっている。ミリチッチはこの関手と大域切断の関係を調べ、絡関手が反支配的な捻りから支配的な捻りへの関手としてみたときに絡関手と大域切断が可換であることを示した。これらの結果が一般旗多様体の場合にどう拡張できるかの研究を行った。まず、一般旗多様体の場合に、絡関手が圏同値であることを示した。これは絡関手のもっとも特別な場合にマラストニの用いた方法が一般の場合にも適用可能であることを示すことによって得られた。次に、この絡関手と大域切断関手との関係を調べた。この場合には“(反)支配的"の意味が明らかではないが、キッチンによる反支配的の定義のもとでは、A型の場合に反支配的な捻りから支配的な捻りのほうへの絡関手と大域切断関手の可換性を示すことができた。その証明の際にはグラスマン多様体の場合の積分変換に関する結果を用いるが、グラスマン多様体の場合には非支配的より弱い仮定で成立することが分かる。この差がどこからきているのかを理解するための研究も行った。採用最終年度のため記載なし採用最終年度のため記載なし今年度は、有理チェレドニック代数のハリシュ-チャンドラ両側加群の圏の性質を有限次元半単純リー環の場合の類似という観点から研究した。ハリシュ-チャンドラ両側加群は有理チェレドニック代数の表現の圏で特によい性質を持つ圏0と密接に関係している。有限次元半単純リー環に対してはこれらの圏は圏同値であるが、それぞれに特長があり、そのことを用いて多くの研究がなされている。今年度は有限次元リー環に対してのツッカーマン関手やcompletion関手、twisting関手の類似を定義することを目標としたが、これらの関手の定義は半単純リー環に特有の構造に基づいており、有理チェレドニック代数に対して同様のものを構成することはできなかった。しかし,研究の過程で有理チェレドニック代数の圏0はむしろ表現論的にはq-シューア環であり,さらにそれに有理チェレドニック代数自身の持つ環論的構造があると考えたほうが自然であることが判った.もともとはBGG圏に関する研究も行う予定であったが,最近発表されたエリアス,ウィリアムソン及びシャン,ヴァラニョロ,ヴァスロらによって発表された論文がこの方面で重要であると思われるので,それらを理解することを優先した.これらの結果は半単純リー環及びアファインリー環に関するものであるが,有理チェレドニック代数の圏0とも関係があることがヴァラニョロ,ヴァスロによって示されているので,これらの結果を上の研究に応用できないかとも考えた.しかし,彼らの与えた関係が圏の同値を与えるわけではないこともあり、明確な結果は得られなかった.今年度は有理チェレドニック代数上の加群の構造を超局所化をもちいて幾何学的不変量により記述する研究およびBGG圏上に定義されている関手をD加群の立場から解釈する研究を行った.最近の研究の進展により,有理チェレドニック代数を含む広い枠組みで超局所化を用いて圏0や両側ハリシュチャンドラ加群を調べることができるようになったので,それを用いて両側ハリシュチャンドラ加群の圏のテンソル積,圏0の標準加群,傾加群,射影加群などの構造を調べた.さらに,そうして得られる結果と,超局所化から得られる加群の特性サイクルなどの幾何学的不変量との関係を調べた.BGG圏に関しては, Koszul双対から得られる圏同値,完備化関手,捻り関手といった関手がD加群の立場からどのように解釈できるかに関する研究を行った.BGG圏が旗多様体上のBorel部分群同変なD加群の圏と同値であることは以前から知られていて, Bore1部分群同変なD加群の圏は商スタック上のD加群の圏と思うこともできる.最近のGaitsgoryおよびBen-zvi, Nadlerらの研究により,スタック上のD加群の圏の積分変換とD加群の圏上の関手の関係の理論が構築されたので,それをBGG圏の場合に適用するための研究を行った.彼らの方法を用いるとBGG圏上の各種関手を積分変換として表すような核が存在することは示せることが分かった.このような積分核が具体的にどのように表せるかについても研究を行った.今年度は一般旗多様体上の積分変換の研究と,積分変換とリー環の表現の圏の間の関手の関係の研究を行った.旗多様体上の(捻られた)D加群に対し、ベイリンソンーベルンシュタインは絡関手という積分変換により定まる関手を定義し、その性質を調べ、それをリー環の表現の性質を調べるのに用いた。

これらの結果が一般旗多様体の場合にどう拡張できるかの研究を行った。まず、一般旗多様体の場合に、絡関手が圏同値であることを示した。これは絡関手のもっとも特別な場合にマラストニの用いた方法が一般の場合にも適用可能であることを示すことによって得られた。次に、この絡関手と大域切断関手との関係を調べた。この場合には“(反)支配的"の意味が明らかではないが、キッチンによる反支配的の定義のもとでは、A型の場合に反支配的な捻りから支配的な捻りのほうへの絡関手と大域切断関手の可換性を示すことができた。その証明の際にはグラスマン多様体の場合の積分変換に関する結果を用いるが、グラスマン多様体の場合には非支配的より弱い仮定で成立することが分かる。この差がどこからきているのかを理解するための研究も行った。採用最終年度のため記載なし採用最終年度のため記載なし今年度中に構成するはずであった関手を構成することができなかった.当研究に用いることのできるより一般的な枠組みが整備されてきたため,昨年度の遅れを取り戻すことができた.初年度の研究からヘッケ環の表現論と有理チェレドニック代数の圏0の関係とワイル群と半単純リー環の圏0の関係との類似性が重要であることがわかったので,これに関する研究を行う.もともと二年目に行う予定であった研究もこの観点から見たほうがよいとおもわれる.超局所化に関する研究は予定通り行う来年度の研究は予定通り行う.
溶解凝固法によるバルク酸化物高温超伝導体の臨界電流密度と動的安定性

我々はこれ迄、種々の酸化物高温超伝導体の熱伝導率(κ)を測定、研究してきた。これら酸化物高温超伝導体のκは、非常に小さい。この様にκが小さい場合には、熱はけが悪くなり、従って最小伝播領域(MPZ)が小さくなり、動的安定性が悪く、臨界電流密度(J_c)より非常に小さい値、J_qでクエンチしてしまうので、線材・導体として実用する際には、多芯化またはテ-プ化する必要であることを指摘してきた。今年度は、上記MPZモデルの検証実験を続けると共に、熱伝導率に現われる散乱機構について解析・研究した。以下に、TW理論と実験結果の比較を、簡単に述べる。LSCO単結晶のab面方向の熱伝導率(κ^<ab>)の測定結果の特長を列記すると(1)15K以下で熱伝導率の温度依存性は、T^1に比例する。(2)T_c近傍でわずかではあるが、熱伝導率のエンハンスメントが見られる。(3)電気抵抗率の測定結果にWiedemannーFranz(WーF)則を適用して、電子熱伝導率(κ_e)を見積ると、電子熱伝導率は、全体の約6%程度であり、格子熱伝導率が支配的である。TW理論でフィッティングした理論曲線からLSCO単結晶における散乱機構として次のことが予想される。(1)15K以下で、層状欠陥による格子散乱が支配的である。(2)T_c近傍での熱伝導率のエンハンスメントは、ク-パ-対形成による格子熱伝導率の増加による。(3)T_c以上で、点欠陥による格子散乱が支配的である。なお、YBCO及びBPSCCOの各焼結ペレットに対する解析も行った。
シーン中の光線解析に基づく画像の鮮明化

申請者が当該年度で実施した研究の大きな成果は,半透明物体が配置されたシーンを適切に理解するために,それらの物体の材質を明らかにしたことである.半透明物体の計測は,霧や水中などの悪条件下での撮影,また,自動ロボットのシーン理解など,様々な応用において重要な基礎技術である.本年度は,特に,物体の時間的な光の応答に基づく半透明物体の材質の分類手法を開発した.光の時間的な応答は,新たなシーン理解の手掛かりであり,コンピュータビジョン分野において革新的なセンシング手法である.本研究では,光の時間的応答を,光の飛行時間から物体までの距離を計測するTime-of-Flight (ToF)カメラを用いて間接的に計測し,シーン中の材質分類に応用した.近年,Kinectに代表される,光の飛行時間から物体までの距離を計測するTime-of-Flight (ToF)カメラが広く使われるようになった.しかしながら,半透明物体では光が物体内部で散乱し平均光路長が長くなるため,計測される距離は,実際よりも長く計測されてしまう.この計測ずれは,物体の材質に関する情報を暗示的に持っているため,材質復元の手掛かりにすることができる.本手法では,ToFカメラの計測ずれが,材質の時間的応答の違いによって異なることを利用して,材質の分類行った.また,このToFカメラの計測ずれが変調周波数と,物体までの距離に応じて様々に変化することを明らかにし,この計測モデルを用いて,計測の情報量を増やし精度を向上させることが出来ることを示した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。申請者が当該年度で実施した研究の大きな成果は,半透明物体内部を鮮明に撮影する手法を明らかにしたことである.半透明物体内部を撮影する際には,光が物体内部で散乱することによって,視認性が低下するという問題がある.また,様々な深さの層からの反射光が計測されるため,観測が重なり合うという問題もある.この成果を達成するために,申請者は主に以下の2つの項目を明らかにした.【1.半透明物体内部の光のふるまいをモデル化】半透明物体名部での光の現象が,どのように伝播し広がるかを光輸送方程式に基づき,モデル化した.具体的に,光の到達深度が深くなるほどよりボケるという現象を深さ依存の点広がり関数として表現し,複雑な半透明物体の見えがどのように表現できるかを明らかにした.【2.鮮明化を行う画像処理手法の確立】上記項目1で明らかにした光のふるまいの特徴を利用し,新たに,多重高周波照明法と呼ぶ,複数の空間周波数を用いたパターン投影および画像処理方法を開発した.本手法は,深さに応じて光の広がり方が異なることと,投影するパターンの空間周波数を対応付けることによって,半透明物体内部の特定の層を分離すると同時に鮮明な画像を取得することができる.また,どの深さに可視化したい重要な層が存在するのかということを疎な表現を用いた最適化問題として定式化し,推定する方法についても同時に明らかにした.本手法の有用性は,シミュレーションによって数値評価するとともに,実シーンにおいて,油絵の下に隠された下絵や,汚れによって不鮮明となった壁画等を鮮明に復元することができることを実験によって実証した.申請者が当該年度で実施した研究の大きな成果は,屈折が発生するシーンの鮮明化に向けた,透明物体の形状推定に関する手法を明らかにしたことである.透明物体を撮影すると,光線が屈折し,進行方向が変わるため,従来のコンピュータビジョン技術が安易に適用できないという問題があった.この問題を解決するため,申請者は,Time-of-Flightカメラを用いた透明物体の形状復元手法を開発した.本手法は,以下の2つの項目を明らかにした.【1.透明物体内部の光の振る舞いをモデル化】光線が透明物体を通り抜けるときに考慮するべき点は,屈折し光の進行方向が変わること,および,光の速度が屈折率に応じて変化することである.申請者は,この2つの現象を考慮することで,Time-of-Flightカメラを用いた計測が歪むことを明らかにし,モデル化した.【2.透明物体の形状復元手法の確立】上記項目1で明らかにしたTime-of-Flightカメラの計測モデルを用いて,透明物体の形状復元問題を非凸最適化問題として定式化した.この問題をロバストに解くための,繰り返し最適化手法を開発した.本手法の有効性および安定性は,シミュレーションにより数値評価を行い,有効性を確認した.また,実際に,撮影装置の組み立てを行い,プリズムやレンズなどの透明物体の形状復元を行った.実実験結果ついても,3D CADモデルにフィッティングを行い,誤差が十分小さいことを確認した.本年度は,屈折が発生するシーンの鮮明化に向けて,透明物体の形状を復元する問題に取り組んだ.まず,Time-of-Flightカメラの計測誤差が,透明物体の屈折率に依存することを明らかにし,そのモデルを用いて,透明物体の形状を復元する手法を開発した.これは,最難関国際会議に採択されるなど,大きな成果であり,よって,本研究課題は順調に進捗している.申請者が当該年度で実施した研究の大きな成果は,半透明物体が配置されたシーンを適切に理解するために,それらの物体の材質を明らかにしたことである.半透明物体の計測は,霧や水中などの悪条件下での撮影,また,自動ロボットのシーン理解など,様々な応用において重要な基礎技術である.

本年度は,特に,物体の時間的な光の応答に基づく半透明物体の材質の分類手法を開発した.光の時間的な応答は,新たなシーン理解の手掛かりであり,コンピュータビジョン分野において革新的なセンシング手法である.本研究では,光の時間的応答を,光の飛行時間から物体までの距離を計測するTime-of-Flight (ToF)カメラを用いて間接的に計測し,シーン中の材質分類に応用した.近年,Kinectに代表される,光の飛行時間から物体までの距離を計測するTime-of-Flight (ToF)カメラが広く使われるようになった.しかしながら,半透明物体では光が物体内部で散乱し平均光路長が長くなるため,計測される距離は,実際よりも長く計測されてしまう.この計測ずれは,物体の材質に関する情報を暗示的に持っているため,材質復元の手掛かりにすることができる.本手法では,ToFカメラの計測ずれが,材質の時間的応答の違いによって異なることを利用して,材質の分類行った.また,このToFカメラの計測ずれが変調周波数と,物体までの距離に応じて様々に変化することを明らかにし,この計測モデルを用いて,計測の情報量を増やし精度を向上させることが出来ることを示した.本年度は,当初の予定通り,2つのサブテーマに取り組んだ.まず,半透明物体内部の光の振る舞いを深さ依存PSFを用いてモデル化することで,撮影画像が不鮮明となる仕組みを明らかにした.次に,深さ依存PSFの周波数特性を利用し,複数の周波数でのパターン投影によって,ある特定の深さの層を鮮明に撮影する手法を開発した.以上のことから,本研究課題は当初の計画通りに進行している.本年度は,シーンの鮮明化に向けた,Time-of-Flightカメラを用いた透明物体の形状復元問題に取り組んだ.今後は,これをさらに発展させ,Time-of-Flightカメラを用いたシーンの鮮明化問題に取り組みたいと考えている.具体的には,霧や濁った水中での撮影のような,散乱が発生するシーンにおける,Time-of-Flightカメラの計測についてモデル化を行い,鮮明な撮影が行える手法を確立する.Time-of-Flightカメラの時間軸の情報のみならず,プロジェクタ等を用いた空間方向の情報や,偏光などの波動情報についても,積極的に検討し,次世代のコンピュテーショナル・イメージング技術を確立する.28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,半透明物体内部の光の散乱をモデル化し,その光の振る舞いの特性を利用することで,物体内部の特定の深さの層を鮮明に可視化する手法を開発した.しかしながら,本手法を適用できる物体は,平面かつ層構造を持つ物体に限られており,表面が曲率を持つような一般物体では,光の屈折現象により鮮明な可視化ができないという問題がある.そのため,今年度は,光の屈折現象を考慮に入れた光の振る舞いをモデル化する必要がある.また,材質によって異なる光の吸収率を考慮に入れていなかったため,不要なアーチファクトが観測されていた.光の吸収についても同様にモデルに組み込んでいく必要があると考えられる.また,近年,Time of Flight (ToF)カメラと呼ばれるデバイスが安価に入手できるようになったこともあり,ToFカメラを用いた研究が急速に広がりつつある.ToFカメラは,光の進行速度を利用した深度センサであるが,光のセンサへの到達時間を計測するといった用途でも利用可能であると考えられる.
脳波計測と数理モデルによる可塑的脳活動の解析

脳波計測により得られたデータを用いて脳活動システムの状態推定を行い,可塑的脳活動を明らかにするため,経験的モード分解を用いたHilbert Huang変換の手法を開発した。二周期協調タッピングにおける脳部位間同期度の評価,脳波の周波数解析,周期的聴覚刺激(クリック音)の学習とその想起のシステムこの手法を適用した。さらに可塑的脳活動の数理モデルによる表現として,協調タッピング学習システムの多層パーセプトロンニューラルネットワーク,耳鳴りの音響療法による治療の過程における脳聴覚系神経活動の変化を再現する聴覚系トノトピー構造を基本的に組み込んだモデルを構築し,これらの有効性を確認できた。本研究は,脳活動システムの状態推定や脳活動状態の変化の数理モデルによる表現を目指して,脳波計測システム及び脳活動システムの可塑的数理モデルの構築を目的としている。具体的には,聴覚系における周期的刺激の想起や,耳鳴り音響療法治療過程,さらに二つの周期の協調タッピングの学習を対象として研究を進め,次の成果を得た。1.周期的聴覚刺激(クリック音)の学習とその想起に関する脳波の解析を行い,一定の識別特性を得た。2.耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動変化を再現するため,前年度までの数理モデルを拡張して,聴覚系におけるトノトピー構造を簡略的に組み込んだモデルを構築した。神経細胞のモデルとしては,Integrate-and-Fireニューロンモデルを用いた。耳鳴り音響療法における2つの主要な治療法であるマスカー療法とTRT (Tinnitus Retaraining Therapy)のそれぞれに対応する概念的なコンピュータ・シミュレーションを行い,良好な結果を得た。今後モデルを更に発展させることにより,治療過程の再現が可能であることが示唆された。3.脳活動推定システムの性能を向上させるため,経験的モード分解を用いたHilbert Huang変換の手法を開発して,二つの周期の協調タッピングにおける脳部位間同期度を評価した。4.二つの周期の協調タッピングの学習に関する数理モデルを多層パーセプトロンニューラルネットワークを用いて構築し,実験結果をある程度再現できた。脳活動システムの状態を推定し,また脳活動状態の変化を数理モデルで表現することができれば,脳波の異常や脳活動変化を伴う疾患の診断・治療支援に活用できる。本研究では,脳波計測システム及び脳活動システムの可塑性に着目した数理モデルの構築を通して,脳活動状態を解析するシステムを開発し,これを特に聴覚系における周期的刺激の想起や耳鳴り音響療法治療過程に適用することを目的として研究を行い,次の成果を得た。1.脳活動状態推定をリアルタイムで行うシステムの性能向上を実現するため,システムソフトウェアのさらなる高速化を図るとともに,脳波計測におけるニューラルネットワークや独立成分分析の手法を用いて眼球運動・峻目などのアーティファクト除去性能を改善した。2.周期的聴覚刺激(クリック音)を被験者に与えて学習させ,その想起を行わせる実験を行い,想起における脳信号源を,ニューラルネットワークを用いて推定した。さらに,刺激が存在する場合と存在しない場合について,被験者に回答させ,正誤それぞれの脳波の特徴を比較する実験や,周期的タッピングに対する非同期刺激の影響の解析を行って,成果を得た。3.耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動変化を再現するために前年度までに改良したできるだけ簡素な数理モデル(神経振動子を用いたモデルと,神経細胞モデルにHodgkin-Huxleyモデルを縮約したものを用いたモデル)の解析を行った。前者においては,雑音入力による振動の抑制について解析し,雑音の種類により振動抑制の特性の差違を詳細に得ることができた。後者においては細胞間結合の可塑性をSTDP (Spike-Time-Dependent Plasticity)仮説とともに出力の恒常性維持のための可塑性を導入し,聴覚系の簡単化したトノトピーを導入したモデルで振動抑制に一定の成果を得た。具体的には,脳波計測による脳活動状態の推定では聴覚系における周期的刺激の想起,二つの周期の協調タッピングの学習を対象とし,脳活動状態変化の数理モデル化については二つの周期の協調タッピングの学習,耳鳴り音響療法治療過程を対象として研究を進め,次の成果を得た。1.脳活動推定システムの性能を向上させるため,昨年度までに経験的モード分解を用いたHilbert Huang変換の手法を開発した。今年度は二つの周期の協調タッピングにおける脳部位間同期度の評価,脳波の周波数解析にこの手法を適用し,この手法の有効性を確認した。2.周期的聴覚刺激(クリック音)の学習とその想起に関する脳波の解析を行い,一定の識別特性を得た。3.二つの周期の協調タッピング発生神経回路の数理的モデルを作成するとともに,協調タッピングの学習システムを多層パーセプトロンニューラルネットワークを用いて構築し,実験結果をある程度再現できた。

4.耳鳴りの音響療法による治療の過程における脳聴覚系神経活動の変化を再現する数理モデルとして昨年度までのモデルを発展させて今年度は聴覚系におけるトノトピー構造を基本的に組み込んだ構造のモデルに拡張した。また,今年度は実際の時間スケールに近いシミュレーションでも音響療法の治療効果を再現することができた。神経細胞のモデルとしては,Integrate-and-Fireニューロンモデルを,可塑性はホメオスタシス可塑性を用いた。耳鳴り音響療法の主要な2つの治療法であるマスカー療法とTRT (Tinnitus Retraining Therapy)のそれぞれに対応する概念的なシミュレーションを行い,良好な結果を得た。生物システム工学1.周期的聴覚刺激(クリック音)の学習とその想起に関する脳波の解析を行い,一定の識別特性を得た。2.耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動変化を再現するため,前年度までの数理モデルを拡張して,聴覚系におけるトノトピー構造を簡略的に組み込んだモデルを構築した。神経細胞のモデルとしては,Integrate-and-Fireニューロンモデルを用いた。耳鳴り音響療法における2つの主要な治療法であるマスカー療法とTRT (Tinnitus Retaraining Therapy)のそれぞれに対応する概念的なコンピュータ・シミュレーションを行い,良好な結果を得た。今後モデルを更に発展させることにより,治療過程の再現が可能であることが示唆された。3.脳活動推定システムの性能を向上させるため,経験的モード分解を用いたHilbert Huang変換の手法を開発して,二つの周期の協調タッピングにおける脳部位間同期度を評価した。4.二つの周期の協調タッピングの学習に関する数理モデルを多層パーセプトロンニューラルネットワークを用いて構築し,実験結果をある程度再現できた。1.多層パーセプトロンの学習による推定をリアルタイムで行うための性能向上を実現するため,システムのソフトウェアにおいてさらに高速化を図るとともに,脳波計測におけるニューラルネットワークや独立成分分析の手法を用いて眼球運動・峻目などのアーティファクト除去性能を改善した。2.周期的聴覚刺激(クリック音)を被験者に与えて学習させ,その想起を行わせる実験における加算平均のための同期方法として光刺激を用い,想起における脳信号源を,ニューラルネットワークを用いて推定した。さらに,刺激が存在する場合と存在しない場合について,被験者に回答させ,正誤それぞれの脳波の特徴を比較する実験や,周期的タッピングに対する非同期刺激の影響の解析を行って,成果を得た。3.耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動変化を再現するために前年度までに改良したできるだけ簡素な数理モデル(神経振動子を用いたモデルと,神経細胞モデルにHodgkin-Huxleyモデルを縮約したものを用いたモデル)の解析を行った。
省エネルギー栽培を目的とした水稲の耐肥性に関する研究

省エネルギー栽培を最終の目的として、施肥量を減少させても収量の減少が小さい品種の特性について、根系形態の観点から検討した結果いくつかの品種特性が明らかになった。(1)栄養生長期における水稲根系形態には明確な品種間差異が認められた。この品種特性は地上部諸形質としては関係なく、かつ土壌温度の変化に対しても安定であるところから、品種としての遺伝的特性の可能性が高いと考えられる。農林3号は狭い角度で密な根系を形成し、陸羽132号は広い角度で疎な根系を形成することが特徴的に認められた。(2)根系に特徴のある品種間において正逆交雑を行いF_1種子を得、F_1水稲の根系形態について検討すると、F_1水稲の根系開度、根系占有面積は親の組合せの違いにより、+と-のF_1効果が認められた。F_1水稲の根系形態の遺伝性については、次年度後代検定を行って詳細に検討し、根系形態の遺伝性について明確にしたい。(3)栽培環境の違いによる根系形態の変異について、施肥法の違いによる視点から検討した。施肥法の違いによる品種間差は、根系開度については農林3号が一番小さく、次いでコシヒカリ、陸羽132号の順で大きかった。また、深層族肥区、表層施肥区(深水)の施肥法の違いによって、根系開度に有意差が認められ、いずれの品種においても深層施肥区で狭い角度の根系が形成されていた。(4)施肥量が減少しても収量の減少程度が小さい品種は、古い品種群にも多収穫の品種群にも存在するが、概して古い品種群に多い。これが根系形態の違いに起因しているのかどうかについては、今のところ判断が難しい。しかし、品種による根系形態の差異が遺伝的な現象である可能性が示唆され、施肥法の違いによっても根系形態が変化する事実が認められたところから、根系形態を遺伝的変異と環境変異とに分離できる日も遠くはないと考えられる。今後さらに検討を進めてゆく予定である。施肥量が少なくても収量がさほど減少しない水稲品種の特性を,地下部形態や機能の面から検討した.供試品種は,陸羽根132,撰一,農林3,十石,朝日,双葉,竹成,南京11,桂朝2,来敬,密陽23, Calesse76, Saturn, Rancaraloである.栄養生長期における根系形態の変化を,根箱試験により検討した.根系占有面積(根箱中の),根系開度には,明確な品種間差が認められ,農林3は狭い角度で密な状態で根系が形成され,陸羽根132は,逆に疎の状態で広い角度で根系が形成されていることが,特徴的に認められた.来敬は農林3と,密陽23は陸羽132と似た形態を示していた.地上部乾物量(葉身+葉鞘+稈),茎数には品種による有意差が認められないことから,これらの品種間差異は地上部生育依存ではなく,地下部独自の形態的差異と考えることができる.これは,ガラス室内の常温条件での実験であるので,外部環境とくに地下部温度が変化した場合について検討した.同一方法による実験を地下部温度18°C条件

下(水槽内を大型クーラーで調節,コイト土壌温度調節装置使用)において行った結果,常温条件下の結果と同じく,農林3は狭い角度で密な根系を形成し,陸羽132は,広い角度で根系を形成していた.よって,品種による根系形態の違いは,地下部水温にはほとんど影響されないと考えられる.根および葉身部の全窒素含有量には有意な品種間差は認められなかった.品種による根系形態の違いが遺伝的な減少であるかどうかを検討するための一つの方法として,正逆交雑によるF_1種子の採種を行い,来敬/陸羽132:15粒,陸羽132/来敬:14粒,密陽23/農林3:24粒,農林3/密陽23:28粒のF_1種子を得た. 63年度に後代の形質分離を調査する予定である.土壌条件および栽培技術と根系形態との関係を検討するため,富山,石川各地および山形県庄内地方の多収穫水田の根系調査を行い,栽培管理,土質によっても根系形態に違いがあることを観察した.1)根系形態の異なる品種間での交雑によって得られたF_1水稲の根系形態の変異を、根箱を用いて栄養生長期について検討した。F_1-A(農林3×密陽23)、F_1-B(密陽23×農林3)、F_1-D(来敬×陸羽132)の根系開度は、両親の中間の値を示し、F_1-C(陸羽132×来敬)は両親よりも小さい根系開度を示した。根系占有面積も根系開度と同様の変異を示した。F_1世代における形質発現をF┣D21効果〔{F┣D21┫D2(♀+♂)┣D71(/)2┫D7}/{(♀+♂)┣D71(/)2┫D7}〕×100の点から検討した。F┣D21┫D2-A、F┣D21┫D2-Bでは草文、葉身乾重、葉鞘乾重について+のF┣D21┫D2効果が認められ、地上部開度については、すべてのF┣D21┫D2で一のF┣D21┫D2効果が認められた。根系占有面積、根系開度については、F┣D21┫D2-A、F┣D21┫D2-Bでは+の、F┣D21┫D2-C、F┣D21┫D2-Dでは一つのF┣D21┫D2効果の傾向が認められ、組合せ品種の違いによってF┣D21┫D2効果に差があることが示された。F┣D21┫D2の分離については、次年度に後代検定を行い、遺伝的現象であるかどうかについて検討する予定である。2)栽培環境の違いによる根系形態の変異を検討するため、根箱を用いたモデル実験を行った。農林3合、コシヒカリ、陸羽132号を材料に用い、深層施肥、全層施肥、側条深層施肥、表層施肥(深水)条件における根系形態を検討した。施肥法の違いに関係なく、根系開度には品種間差が認められ、農林3号が一番小さく、次いでコシヒカリ、陸羽132号の順でおおきかった。また、深層施肥、表層施肥(深水)によって根系開度に有意差が認められ、いずれの品種においても深層施肥区で狭い角度の根系が形成された。生育初期段階で人工的な根切除処理を行った場合、品種としての根系形態に影響があるかどうか検討した。人工的な外圧である根切除処理を行っても、農林3号は狭い角度で根系を形成し、陸羽132号は広い角度で根系を形成した。地下部における、それぞれの品種の形態的特性は、物理的外圧に対してもかなり安定性を有していることが示唆された。
超音速噴射流れ場における瞬間濃度の定量計測に基づく乱流混合評価に関する研究

スクラムジェット噴射流れ場の燃料と空気流の乱流混合の物理を調査することを目的に,2つの内容を並行して行った.共に研究手法は風洞実験とアセトンPLIF計測である.一つは前年度の研究の続きであるが,PLIFによって得られた濃度変動データの空間相関解析から超音速混合流れ場の大規模乱流構造の発達に対する支配的因子を調査した.他方では,米国フロリダ大学の燃焼/推進研究室にて,上記とは異なった噴射形態の流れ場を対象に,燃料と空気流の混合促進の効果を調べた.大規模乱流構造の挙動の支配的因子として,主流マッハ数(3種類),噴射剤分子量(2種類),噴射運動量流束比(3種類)を変化させ,それらの影響を調査した.その結果,条件によらず大規模乱流構造は最も濃度変動が大きくなる噴流上部の最大濃度の50%軌跡付近に存在すること,重い気体(空気)の場合は乱流構造は流線に対して大きく傾いた楕円であるのに対し,軽い気体(ヘリウム)の場合は流線に対して平行になる,また,これらの挙動が時間平均的な噴流幅と強い関連があることを示した.別途取得した流速分布や密度分布との比較から,空気とヘリウムでの挙動の違いは,Kelvin-Helmholtz不安定性やRayleigh-Taylor不安定性と関連が強いことを明らかにした.噴射条件はスクラムジェット作動に応じて変化すること,混合には大規模乱流が重要な役割を果たすことからこれらの知見は有益である.フロリダ大学では,アイソレータ内に設置された円形噴射孔の直前に薄い三角錐状のPylonを設置し,噴流の空間的広がりなどの挙動に対する効果を調べた.テストセクションはアイソレータ,それよりも大きな断面積を持つ燃焼器があり,実機により近いモデルである.Pylonありの場合は明らかに噴流の物理的位置が上がり,且つ横方向への広がりも拡大した.Pylon設置によって主流全圧の損失なく噴流の混合を促進できること,壁面境界層との干渉が防げるので逆火が抑制できることを示した点は重要である.本研究では,超音速混合流れ揚の定量評価法確立と大規模乱流構造の挙動解明を目的として,申請書に記載の2つの研究課題を設定した.研究課題1に関して,PLIFデータから噴流モル分率を算出する蛍光比法理論を一般化した.対象流れ場は主流マッハ数2.0の超音速主流中に単円孔から垂直音速噴射をした場である.アセトンPLIFデータを用いて,異なる2種類のトレーサ混入条件でも理論が妥当であることをガスサンプリングデータとの比較により検証した.これは多成分噴射系にも適用できることをヘリウム噴射実験によって検証した.また,密度算出式を導出し,その妥当性は斜め衝撃波関係式を用いて検証した.また,n個の噴射器がある場合,n+1種類のトレーサ混入条件でデータを取得することにより定量的にモル分率が算出可能であることを示した.研究課題2として,噴射流れ場に存在する大規模乱流構造の挙動解明のため,500枚の瞬時PLIFデータを用いて空間2点の濃度変動相関値を計算した.異なる幾つかの断面で同一噴射条件により計測したPLIFデータを対象とした.その結果,瞬時画像で観察された大規模乱流構造は,濃度変動強度が最も大きい領域である平均濃度の50%軌跡に沿って出現することを明らかにした.また,大規模構造は主流方向に傾いた楕円形であり,流れるに従って形状,大きさ,傾き角が変化することを明らかにした.PIV計測による流速分布との比較から,この挙動は主に主流方向流速と関連が強いことも示した.相関値の高い領域の出現パターンから,噴流の瞬時構造としてヘアピン構造を持つこと等の流れ場の特性を示した.このように,研究課題1は目的以上の理論拡張を完遂し,課題2に関しては瞬時濃度変動の特性を明らかにした.さらに,主流マッハ数,噴射運動量流束比,噴射分子量をパラメータとして実験データを取得し,更なる解析を行っている.スクラムジェット噴射流れ場の燃料と空気流の乱流混合の物理を調査することを目的に,2つの内容を並行して行った.共に研究手法は風洞実験とアセトンPLIF計測である.一つは前年度の研究の続きであるが,PLIFによって得られた濃度変動データの空間相関解析から超音速混合流れ場の大規模乱流構造の発達に対する支配的因子を調査した.他方では,米国フロリダ大学の燃焼/推進研究室にて,上記とは異なった噴射形態の流れ場を対象に,燃料と空気流の混合促進の効果を調べた.大規模乱流構造の挙動の支配的因子として,主流マッハ数(3種類),噴射剤分子量(2種類),噴射運動量流束比(3種類)を変化させ,それらの影響を調査した.その結果,条件によらず大規模乱流構造は最も濃度変動が大きくなる噴流上部の最大濃度の50%軌跡付近に存在すること,重い気体(空気)の場合は乱流構造は流線に対して大きく傾いた楕円であるのに対し,軽い気体(ヘリウム)の場合は流線に対して平行になる,また,これらの挙動が時間平均的な噴流幅と強い関連があることを示した.別途取得した流速分布や密度分布との比較から,空気とヘリウムでの挙動の違いは,Kelvin-Helmholtz不安定性やRayleigh-Taylor不安定性と関連が強いことを明らかにした.噴射条件はスクラムジェット作動に応じて変化すること,混合には大規模乱流が重要な役割を果たすことからこれらの知見は有益である.フロリダ大学では,アイソレータ内に設置された円形噴射孔の直前に薄い三角錐状のPylonを設置し,噴流の空間的広がりなどの挙動に対する効果を調べた.

テストセクションはアイソレータ,それよりも大きな断面積を持つ燃焼器があり,実機により近いモデルである.Pylonありの場合は明らかに噴流の物理的位置が上がり,且つ横方向への広がりも拡大した.Pylon設置によって主流全圧の損失なく噴流の混合を促進できること,壁面境界層との干渉が防げるので逆火が抑制できることを示した点は重要である.