hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疾患関連分子群の発現制御を基盤とするシェーグレン症候群治療法の開発

「唾液腺導管周囲組織へのリンパ球浸潤におけるケモカインの役割に関する解析」において、不死化正常ヒト唾液腺導管細胞株(NS-SV-DC)と腺房細胞株(NS-SV-AC)を用いて以下の結果を得た。(1)唾液腺に浸潤したリンパ球から分泌されたIFNgやTNFaは導管細胞株からのIP-10分泌を促進するが、腺房細胞株からの促進は認められなかった。また、両細胞株にはCXCR3の発現は全く認められなかった。以上のことから、導管周囲へのリンパ球浸潤には導管細胞からのIP-10発現が深く関わっていることが示唆された。(2)シェーグレン症候群モデルマウスに26Sプロテアソーム阻害剤であるBortezomib投与を行い、腺房構造破壊阻止に関与するか否か解析を行ったところ、Bortezomib投与により唾液腺(顎下腺、耳下腺)組織において炎症病変の組織学的gradeの低下が認められた。すなわち、転写因子NF-kBの活性を阻害することにより、腺房構造の破壊を阻止することが可能であり、唾液分泌の低下を改善することができる可能性が示唆された。(3)腺房細胞株をヒストンアセチル化抑制剤(HDACインヒビター)にて処理することにより、腺房細胞におけるAQP5の発現増強が認められた。さらに、シェーグレン症候群モデルマウスにHDACインヒビターを投与することにより、唾液腺組織におけるAQP5の発現が観察され、唾液分泌促進効果が認められた。以上のことより、HDACインヒビターは唾液腺組織において唾液分泌促進に作用することが示唆された。培養唾液腺導管細胞及び腺房細胞を用いて、リンパ球が唾液腺組織に浸潤するメカニズムをケモカインの発現を介して解析できた。すなわち、導管細胞から遊走促進因子であるIP-10が過剰に分泌される結果、CXCR3を発現するリンパ球が唾液腺導管周囲に浸潤することを明らかにした。また、シェーグレン症候群モデルマウスを用いて、BortezomibとHDACインヒビターの唾液分泌促進効果を発揮することを明らかにした。今後、シェーグレン症候群モデルマウスを用いて、Bortezomib及びHDACインヒビターによる腺房細胞における腺房構造破壊阻止機構及びAQP5発現増強機構について、より詳細な情報伝達機構を解析する予定である。「唾液腺組織へのリンパ球浸潤阻止療法構築」のため、(1)正常ヒト唾液腺導管細胞株(NS-SV-DC)および腺房細胞株(NS-SV-AC)(Lab Invest, 69:24-42, 1993)の未処理あるいはTNF-aやIFN-g処理におけるケモカインIP-10, Mig, I-TAC mRNAおよびケモカインレセプターであるCXCR3 mRNA発現をReal-time RT-PCRにて検索した結果、ケモカインの発現は導管細胞において強発現が認められた。なおCXCR3の発現は両細胞において認められなかった。(2)間接蛍光抗体法にて各細胞株における未処理あるいはTNF-aやIFN-g処理におけるケモカイン、ケモカインレセプター発現を蛋白レベル、細胞局在レベルにて検索した結果、ケモカインは導管細胞の細胞質内に認められた。ケモカインレセプターは認められなかった。(3)すでに我々はSjS患者の唾液中にはIP-10が正常人唾液に比較して著明に高値を示していることを明らかにしていることから、IP-10に焦点を絞りヒト抗IP-10抗体製剤による培養細胞株へのケモカイン発現に及ぼす影響を解析した結果、抗IP-10抗体により発現量の低下が認められた。(4)マウスからCXCR3+末梢血単核球を採取し、ケモカインへの遊走能を検索した結果、ケモカインへの遊走現象が確認された。以上より、唾液腺導管細胞におけるケモカイン発現によるリンパ球遊走の促進とその制御が詳細に解析できた。唾液腺導管細胞及び腺房細胞におけるケモカインの発現につき詳細に解析を行った。またサイトカインによるケモカイン発現制御について解析を行った。すなわち、唾液腺導管細胞においてはリンパ球の遊走を促進させるケモカインであるIP-10の発現が腺房細胞に比較して著しく高発現していることを明らかにした。これにより、導管細胞周囲へのリンパ球浸潤機構を解明した。また、サイトカインによるケモカインの発現調節機構においては、導管細胞においてはIFN-gにより、また腺房細胞においてはTNF-aによりその調節を受けていることを明らかにした。以上のことから、唾液腺導管細胞周囲組織へのリンパ球浸潤機構の解析が行えた。

すなわち、転写因子NF-kBの活性を阻害することにより、腺房構造の破壊を阻止することが可能であり、唾液分泌の低下を改善することができる可能性が示唆された。(3)腺房細胞株をヒストンアセチル化抑制剤(HDACインヒビター)にて処理することにより、腺房細胞におけるAQP5の発現増強が認められた。さらに、シェーグレン症候群モデルマウスにHDACインヒビターを投与することにより、唾液腺組織におけるAQP5の発現が観察され、唾液分泌促進効果が認められた。以上のことより、HDACインヒビターは唾液腺組織において唾液分泌促進に作用することが示唆された。培養唾液腺導管細胞及び腺房細胞を用いて、リンパ球が唾液腺組織に浸潤するメカニズムをケモカインの発現を介して解析できた。すなわち、導管細胞から遊走促進因子であるIP-10が過剰に分泌される結果、CXCR3を発現するリンパ球が唾液腺導管周囲に浸潤することを明らかにした。また、シェーグレン症候群モデルマウスを用いて、BortezomibとHDACインヒビターの唾液分泌促進効果を発揮することを明らかにした。「腺房構造安定化療法の確立」のため、(1)本疾患モデルマウスに転写因子NF-kB阻害剤であるBortezomibを腹腔内に投与後、各時点で唾液腺の病理組織学的検索を行う。また、(2)唾液腺組織におけるNF-kB活性をElectrophoretic mobility shift assay (EMSA)およびWestern blottingにて解析する。そしてNF-kB活性抑制と腺房構造安定化との関連性につき検討する。さらに「腺房細胞での水分泌促進療法確立」のため、(3)培養唾液腺腺房細胞株をヒストン脱アセチル化阻害剤(HDACインヒビター)にて処理した後、腺房細胞株におけるAQP5の発現誘導を分子細胞生物学的に検証する。また、(4)本疾患モデルマウスにHDACインヒビターを腹腔内に投与後、各時点での腺房細胞におけるAQP5の発現および唾液分泌量を解析する。今後、シェーグレン症候群モデルマウスを用いて、Bortezomib及びHDACインヒビターによる腺房細胞における腺房構造破壊阻止機構及びAQP5発現増強機構について、より詳細な情報伝達機構を解析する予定である。(理由)3月に納品となり、支払いが完了していないため。(計画)4月に支払いする予定である。(理由)物品費の支出額が当初予定より少なかったため。(計画)今年度の実験費用として支出予定である。
伊予灘を中心とした未利用海産資源由来の生物活性物質の探索

愛媛県佐田岬周辺で、廃棄されていた未利用の海産資源を対象として生物活性物質の探索研究を展開した。水深200mから採集した海綿動物のアルコール抽出液について分離を行った。新規の含臭素アルカロイドを複数分離し、その構造を明らかとした。また、これまでの生合成研究から予想されていた重要中間体を発見し、立体化学を含めた全構造の解析に成功した。これ以外にも、新規環状ペプチドの構造解析も終了している。これら新規化合物を含む海綿動物の共生微生物の分離を行い、30種以上の微生物を分離している。現在、培養を行いこれらの生産する化合物の探索研究を開始した。本研究では、愛媛県周辺の海域を中心として新しい構造と活性を有する生体機能分子の発見を第一の目的として研究を実施した。平成25年5月に愛媛県佐田岬において新たに生物採集を実施した。この採集においては、西宇和郡伊方町三崎漁業協同組合および漁家の協力を得て、水深200mよりAxinella sp., Juspis sp., Ircinia sp.そのほか未同定のカイメン動物2種を各10kgずつ採集することができた。このカイメン動物をメチルアルコールを用いて抽出することで、海綿動物に含まれる成分を抽出している。得られた抽出液について、申請書に記載したようにしたように呈色剤に対する反応と分光機器における特徴的なシグナルを指標として分離を進めた。ヘキサン-メチルアルコールを用いた脱脂操作、抽出液のpH変化を利用したアルカロイド抽出、高速液体クロマトグラフィーを用いた分離を進めた。これまでに新規な構造を有するジブロモファケリン類縁体、シリンドロジン類縁体を単離することができた。さらに新たな多環性のピロールーイミダゾール型アルカロイドを単離することができた。これら構造の解析は核磁気共鳴装置、質量分析装置の解析を中心に実施した。また、今回得られた物質の多くが、分離の最終段階でTFAを使用したことから、塩の状態で単離された。さらに、相対立体化学はNOE(核オーバーハウザー効果)およびROESYスペクトルの解析により推定することができた。また、絶対立体化学の解明においては、ヘテロ環構造に由来する発色団に注目してCDスペクトルの解析を実施することで解析を起こっている。リンパ性白血病細胞に対する細胞毒性を確認できている。愛媛県佐田岬の周辺は古くから海産業が盛んに行われていたが,商品とならない生物種は廃棄されていた.そのような生物の中にはカイメン動物があった.この生物群は共生微生物を多く含むことから,この生物を対象として物質の探索研究を実施した.特にこの地方では水深200m付近で刺し網漁をしているため,沿岸とは異なる生物の採集を得ることが出来た.本年度は春を秋の2回の採集を実施したことから,季節による含有成分の違いを調査することが出来た.得られた生物種は10kg以上の量が得られたカイメン動物はircinia種,axinella種をはじめとしてワタトリ海綿,イワ海綿,トゲ海綿など6種をはじめ1kg程度のカイメン動物を数種獲て,それぞれのアルコール抽出液の作成を行った.今年度はaxinella種の分離を中心に実施した.これまでに本研究者はこの海綿から臭素を含む複数のアルカロイド類を分離している.今回は質量分析における臭素原子および塩素原子の特徴的な同位体存在比を利用して,ハロゲン化合物を含む物質の分離を進めた.その結果.複数の新規臭素化ピロール誘導体を分離して平面構造を明らかとすることが出来た.立体化学に関してはNMRスペクトルにおけるNOE相関を中心に解析を進めたが,環構造の運動によって決定が困難であった.また,分子量800を超える分子の分離を行い,絶対立体化学を含めた全構造の解析に成功している.また,これら海綿動物の共生微生物について分離を試みた結果,37種の微生物の分離に成功した.現在は少量液量で培養を実施している.愛媛県佐田岬周辺は、伊予灘や宇和海に囲まれており、豊富な海産資源が得られていた。古くからの海産業の中で、価値の低い物は商品とはならず廃棄されている。しかしながら、多くの海洋生物は共生微生物を内包しており、新しい構造や生理活性を有する新物質の探索対象として魅力的な生物である。佐田岬の三崎漁業協同組合の協力を得て、水深100m付近に生息するカイメン動物を中心に生物採集を行い、7種計150kgの生物採集を行った。このカイメン抽出液および共生微生物について分析を行った。カイメン動物は、二種のカイメン動物を中心に実施し,未同定のカイメン動物から新規フラノテルペン化合物の構造を明らかとした。またAxinella種は、有機層からブロモピロール環を有するアルカロイド類が得られることを前年度までに明らかとしてきたが、今年度はこの環に特徴的な270nmの紫外吸収を指標としてHPLC分析を行ったところ、特徴的な20種のピークを検出した。このうち強度の高い7種について分離し構造を解析した結果、既知物質ではあったがすべてブロモピロール方の化合物であった。今後はこの分離を継続することで、微量成分の発見につなげていきたい。また、水溶性画分からはオロイジン二量体であるAxinellamine前駆体を発見し、絶対立体化学を含めた構造解析を達成した。本物質は予測されていたが発見されていなかった物質であった。

また質量分析を指標として分離を進めることで、新規環状ペプチドAxinamideを発見した。現在の所顕著な細胞毒性は認められていないが、他の生理活性についての調査を進めている。また、Axinella種から分離したの37種の共生微生物について、少量の培養を試みたが安定した培養条件の設定には至っていない。さらなる条件検討を行い分析を試みたい。愛媛県佐田岬周辺で、廃棄されていた未利用の海産資源を対象として生物活性物質の探索研究を展開した。水深200mから採集した海綿動物のアルコール抽出液について分離を行った。新規の含臭素アルカロイドを複数分離し、その構造を明らかとした。また、これまでの生合成研究から予想されていた重要中間体を発見し、立体化学を含めた全構造の解析に成功した。これ以外にも、新規環状ペプチドの構造解析も終了している。これら新規化合物を含む海綿動物の共生微生物の分離を行い、30種以上の微生物を分離している。現在、培養を行いこれらの生産する化合物の探索研究を開始した。海洋生物の採集については,三崎漁業協同組合の協力を得て継続的な試料の採集が可能となっている.特に今年度は秋に採集を実施したことでこれまでの生物に含まれていた含有物との比較が出来る.海綿動物からは複数の新規化合物を分離することが出来た.ヒラメの養殖において問題となっている連鎖球菌症に対する抗菌活性試験を実施したところ,特に2種の同族体において置換基の違いによって,大きな活性の差が明らかとなり小僧アッセイ相関についても達成できたことは大きな進歩であると考えられる.また,絶対立体化学の解明が進まなかった点は今後の展開を行わなければならない点である.また,本研究のもう一つの目的である微生物の分離を実施することが出来た.菌の同定が出来た物が30種類以上あり,今後の発展が期待できる.天然物有機化学まず,海綿動物に含まれる物質探索研究であるが,現在の抽出液にまだ分離の完了していない微量同族体を確認しており,分離を進める.また,異なる海綿動物2種についてもアルカロイド成分を確認していることから,分離を進めていく.生物活性試験については抗菌活性を中心に進めているが,細胞増殖阻害試験をあわせて実施する.共生の微生物については,海綿動物からの分離が成功したことから,培養を実施して含有物質の調査を進める.今年度は、予備実験開始時に存在を確認していた含窒素化合物だけでなく、さらに微量に含まれる含窒素化合物をAxinella sp.より分離し、立体化学を含めた構造を明らかとすることができた。さらに、平成25年度に分離を進めた海洋生物のみでなく、他の海綿動物の抽出液も作成することで、次年度に探索研究を継続するための抽出液を作成することができた。これらの結果を合わせて、まず第一の目標は十分に達成できていると考えられる。活性試験においては、抗菌活性試験は実施したが、期待していた活性は見いだされなかった。しかしながら、白血病細胞系に対する弱い効果が見いだされた。活性試験法については今後の課題としてさらなる試験を試みていきたい。今年度はAxinella sp.を中心に分析をすすめ複数の化合物の単離と構造解析を達成した。今回の海綿動物には、さらなる多環性のアルカロイド化合物の存在が確認できている。今後はまず微量成分の分離と構造解析を実施する。
量子状態のエンタングルメントと新しいトポロジカル数

H30年度においては2つの結果を得た。まず第1に、H29年度に行った高次トポロジカル絶縁体の研究を論文にして出版することが出来た。高次トポロジカル絶縁体はごく最近提案されて、多くの研究者を巻き込んで1つの分野へと発展しつつある。この高次トポロジカル相に対しては、通常知られているトポロジカル数は0であるため、これまでの理解だと自明な相である。実際に、通常のd次元トポロジカル絶縁体の示すdー1次元のエッジ状態や表面状態は、高次トポロジカル絶縁体には現れない。ところが、高次絶縁体にはd-2次元以下にコーナー状態が現れる。このコーナー状態の特徴付けに、我々の提案したエンタングルメント・ベリー位相が非常に有効であることを示した。また上記に関連して、高次トポロジカル絶縁体模型の有効連続Dirac模型を提案して、指数定理を用いてコーナー状態のトポロジカルな意味付けを行った。すなわち、2次元にて、コーナー状態をなめらかにしたキンク的な2つの質量項を持つDirac模型を提案し、そのゼロモードを指数定理によって解析した。30年以上前に、Jackiw-Rebbiによって、渦糸を持つ2次元Dirac模型のゼロモードが解析されたが、申請者の解析により、コーナー状態とJackiw-Rebbi模型のゼロモードはトポロジカルには同じ状態であることが明らかになった。第2に、それぞれが独立に興味を持たれているエッジ状態・コーナー状態・平坦バンド全てを合わせ持つ模型を提案し、そのトポロジカルな特徴を明らかにした。この模型では空間反転対称性・時間反転対称性の両者が本質的な役割を果たしている。新しい研究対象である高次トポロジカル絶縁体に取り組んだため、それを理解し発展させるために想定以上に時間がかかってしまった。高次トポロジカル絶縁体を継続して研究していく。同時に、ワイル半金属やディラック半金属に対して、特に量子異常の観点から研究を行う。これには、近年多大な興味を持たれている非エルミート系のトポロジカル現象も関係している。29年度においては主に3つの成果を得た。まず1つは、量子状態のエンタングルメントを取り除くことによって、考えている対象の部分系のトポロジカル数(チャーン数、以下エンタングルメント・チャーン数と呼ぶ)を3次元のトポロジカル絶縁体に適用して、これまでのZ2トポロジカル数と同じ結果を再現できることを示した。Z2数は、波数空間のごく一部をとびとびにしか計算できないが、エンタングルメント・チャーン数はこれらを内挿して波数空間の全ての点で計算可能である。その結果、トポロジカル絶縁体の起源を波数空間のワイル点として理解することが出来るようになった。もう1つは、3次元トポロジカル絶縁体におけるトポロジカル・ポンプに関する研究である。近年、ワイル半金属等の発見により、カイラル量子異常を物質の中で検証しようとの機運が高まっている。我々は、ディラックフェルミオンを格子上で定義したWilson-Dirac模型を用いて、3次元に特有のトポロジカル・ポンプに関して詳細な計算を行った。1次元ポンプでは第1チャーン数によってポンプされる粒子数が決まるが、3次元ポンプでは第2チャーン数が重要な役割を果たす。ところが、この第2チャーン数は第1チャーン数と比較して計算が極めて困難である。我々は、3つの方法を提案してその有効性を議論した。特に一般化したStreda公式は、我々独自の計算方法で非常に有効である。更に、これとは全く異なる非ディラック型で、しかも磁場中でもギャップの構造を保つ性質の良い模型を提案し、この模型における3次元ポンプを詳細に検討した。3つめとしては、近年興味を持たれている高次トポロジカル絶縁体に関して、エンタングルメント・ベリー位相を用いた新しい特徴付けの可能性を見いだした。当初のエンタングルメント・チャーン数に関して確実に成果を出すことが出来た。同時に、29年度後半より話題に上っている高次トポロジカル絶縁体に関して、エンタングルメント・ベリー位相を用いた新しい特徴付けの可能性を見いだしつつある。

30年以上前に、Jackiw-Rebbiによって、渦糸を持つ2次元Dirac模型のゼロモードが解析されたが、申請者の解析により、コーナー状態とJackiw-Rebbi模型のゼロモードはトポロジカルには同じ状態であることが明らかになった。第2に、それぞれが独立に興味を持たれているエッジ状態・コーナー状態・平坦バンド全てを合わせ持つ模型を提案し、そのトポロジカルな特徴を明らかにした。この模型では空間反転対称性・時間反転対称性の両者が本質的な役割を果たしている。新しい研究対象である高次トポロジカル絶縁体に取り組んだため、それを理解し発展させるために想定以上に時間がかかってしまった。高次トポロジカル絶縁体の、エンタングルメント・ベリー位相を用いた特徴付けに関する研究を中心に研究を行っていく。高次トポロジカル絶縁体を継続して研究していく。同時に、ワイル半金属やディラック半金属に対して、特に量子異常の観点から研究を行う。これには、近年多大な興味を持たれている非エルミート系のトポロジカル現象も関係している。数値計算用サーバーを購入する予定であったが、29年度は既存のサーバーで可能な範囲の数値計算で十分であった。そのため、購入の順番を入れ替えて、30年度に購入予定であった発表用ノートパソコンを29年度に購入したため。30年度には大規模な数値計算を行う予定であるので、数値計算サーバーを購入する。当初、計算サーバーを購入する予定だったが、新しい研究対象である高次トポロジカル絶縁体に取り組み、平成30年度には不必要となったため、次年度使用が生じた。高次トポロジカル絶縁体の研究も軌道に乗りつつあるので、令和元年度においては大規模な計算を行うため、未使用額を当てて計算サーバーを購入する予定である。
可能性理論による数理経営モデルの構築と実証

平成18年度から20年度までの間に主な研究成果が以下のようになる。(1)可能性区間回帰モデルの提案と分析(2)不確実性下の一回限りの意思決定問題において、新しい意思決定フレームワークの構築・分析と応用(3)区間確率の同定・結合及び意思決定モデルの構築と応用(4)ラフ集合に基づくデータマイニングシステムの構築・応用及び内的競争因子、外的競争因子、顕著度に基づくIF-THENルールの簡略化手法の提案と応用(5)ファジイDEAモデルの提案と応用平成18年度から20年度までの間に主な研究成果が以下のようになる。(1)可能性区間回帰モデルの提案と分析(2)不確実性下の一回限りの意思決定問題において、新しい意思決定フレームワークの構築・分析と応用(3)区間確率の同定・結合及び意思決定モデルの構築と応用(4)ラフ集合に基づくデータマイニングシステムの構築・応用及び内的競争因子、外的競争因子、顕著度に基づくIF-THENルールの簡略化手法の提案と応用(5)ファジイDEAモデルの提案と応用1、本研究では目的変数の値を区間値、説明変数の値を実数とする場合、与えられた区間出力値と可能性システムから得られる推定区間値との包含関係から上界と下界可能性回帰モデルを同定する手法を提案した。上界回帰モデルでは、目的変数の推定区間値は実測区間値を包含し、下界回帰モデルでは、目的変数の推定区間値は実測区間値に包含されるという関係がある。上界・下界回帰モデルにおける説明変数の区間係数を求める問題は前述した包含関係を制約条件とし、上界回帰モデルにおける推定区間値の幅を最小にし、下界回帰モデルにおける推定区間値の幅を最大にするような線形計画法問題に帰着できる。更に、非線形可能性回帰モデル、二次計画問題に基づくアプローチも提案した。集合論に基づく不確実な概念を分析するラフ集合理論の上界・下界近似と可能性回帰分析の上界・下界回帰モデルとの関係及び可能性測度と必然性測度との関係を分析した。更に目的変数の値をファジィ数、説明変数の値を実数とする場合にはファジィ数と区間との関係を考慮し、一般化した可能性回帰モデルを提案した。2、ラフ集合では,不確実な概念を上界近似と下界近似という2つの集合を用いて外側と内側から近似している。ラフ集合理論に基づき,要因空間と結果空間とを同値関係により分割し、二つの空間の関連性を調べることで、与えられたデータから人間の感覚に近いif-thenルールを導き出すことができ、現実の複雑な現象においても、説明変数と目的変数との間の因果関係を見つけることができる。しかし、サンプル数と属性数の多い問題に対して、従来のルール抽出方法や属性簡略方法を用いて決定表から求められた確実なif-thenルールの数が膨大であることはよくある。本研究では内的競争因子、外的競争因子、顕著度など新たな概念を導入し、より少ないルールで研究対象の重要特性を表すアプローチを提案し、実例でその有効性を示した。(1)従来の不確実性下の意思決定理論は全ての結果を同時に考えていますが,一回限りの意思決定問題(One-shot decision problem)に必ずしも適用しません.これに対して,新しい意思決定フレームワークを提案しました。まず自然状態を選択肢ことで選び、この選択された自然状態を焦点自然状態と呼ぶ。次は各選択肢の焦点自然状態において、各選択肢がもたらす満足度に基づき、最適選択肢を決める。これによって、一回限りの意思決定問題を二段階意思決定方法を用いて、解決することができる。(2)可能性情報の下で、非か法性測度を用いて、新たな意思決定法則を提案しました。(3)区間確率により不確実性を分析する研究は最近注目されています。しかし,いまだに区間確率の同定法が提案されていません。区間回帰分析とAHPの考え方を用いて、区間確率の同定法を提案した。(4)自治体などの事業効率を評価するためにアメリカのA. Chames, W. W. Cooperらにより、データ包絡分析アプローチ(DEA)が提案された。しかし、従来のDEAモデルは外れ値に敏感であるという欠点があって、よく変動する入・出力及び不確実性を持つ評価対象には、従来の方法は必ずしも適用できない点がある。これに対して、評価値としての入・出力データに内在する曖昧さを可能性とみなし、新たな可能性効率評価アプローチ(Fuzzy DEA)を提案した。(1)不確実性下で、複数の属性を持つ評価対象をランキング付けるためのモデルを提案した。ファジィ数理計画問題を用いて、線形計画法に基づき、各属性の重みが求められ、より客観的に各対象の総合評価を得ることが出来る。提案したモデルを日本式焼肉屋の出店問題に適用した。現地調査データと出店計画に基づき、提案したモデルを用いて、適切な出店立地を決めることができた。(2)ラフ集合理論をベースにした新たなマーケティング分析方法を提案した。ラフ集合理論に基づきデータマイニングシステムを開発した。開発されたシステムを用いて、実際の不動産市場のアンケート調査データを分析し、顧客の購買特性を表すIF-THENルールを導き出すことができた。得られたルールを用いて、市場をセグメント化し、標的市場を選択することで、効果的にマーケティング戦略を策定することが可能となった。(3)区間確率の同定法を線形計画法と二次計画法によって提案した。

区間確率において、区間値平均、区間値分散などの性質を調べた上で、区間確率に基づく意思決定法を提案した。提案した意思決定方法を新聞売り子問題に適用し、その有効性を示した。(4)可能性情報の下で、可能性度合、可能性測度、必然性測度を意思決定選択肢の重みと見なして、新たな意思決定法則を提案した。提案した意思決定法則を用いて、新製品発売において、新たな在庫モデルを提案した。(5)不確実性下での上位意味決定モデルを提案した。意味決定者から与えられた幾つかの目標の柔軟性を可能性分布により表す。線形計画法問題を用いて、意思決定変数の可能性分布を求めるモデルを提案した。これにより、目標の柔軟性を意思決定変数の柔軟性により反映ことが出来る。
衛星SBUV観測にもとづく成層圏オゾンの長周期変動に関する研究

Nimbus7号衛星に登載されたSBUV(Solar Backscaffer Ultraviolet)は1978年から1987年まで8年以上にわたって成層圏オゾンの鉛直プロファイルの全球観測をおこなった。このSBUVデ-タにもとづいて、月平均オゾン分布に関する研究はいくつかなされているが、オゾン場に見られるプラネタリ-規模の波動に関する研究はまだなされていない。ここではまずこのSBUVデ-タを用い、赤道域成層圏におけるオゾン場に見られる波動現象をとらえることを試みた。そしてその波の活動性が赤道域成層圏に特徴的な半年周期振動や準2年周期振動などの長周期変動とどのように関連しているかを調べた。まず温度場について同様の解析がおこなわれている1979年1.2月について調べたところ、東西波数が1で約1週間の周期が東進する波動が見つかった。鉛直断面で見ると波の位相は時間とともに下方に進む。また水平断面では、その振幅の最大値は赤道上にある。これらの特徴は、赤道域に固有なケルビン波の性質とよく一致している。すなわち、ケルビン波にともなう温度変動に対応したオゾン変動が見えているものと考えられる。次に解析期間を延長して8年間にわたるケルビン波の活動性を調べた。その結果、明りょうな半年周期の変動を示すことがわかった。さらに注意深く見ると、その変動は平均風の準2年周期変動による変調を受けていることが見い出された。今後は、解析領域を拡大して、赤道域と中高緯度がどのようにカップリングしているかについて調べていく予定である。
フェムト秒光パルスの偏光伝播の顕微動画像記録・観察とその超高速現象観察への応用

平成29年度に設計した伝播するフェムト秒光パルスの拡大動画像の記録光学系を構築し,構築した光学系を用いて,伝播する偏光の様子の拡大動画像記録と観察を実証した.透過軸が0°,45°,90°,135°の4枚の直線偏光フィルムを組み合わせた偏光フィルタアレイを作製し,構築した記録光学系の参照光の光路中に導入することで,参照光パルスに上から順に0°,45°,90°,135°の直線偏光の空間分布を与えられるように構成した.フェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像を記録するために,乾板の前に導入する拡大光学系を構築した.この光学系は顕微領域での光の振舞いの観察の第一歩として焦点距離が16.6mmの顕微鏡対物レンズと焦点距離が100mmの凸レンズを用い,倍率6.0となるように構築した.中心波長522nm,時間幅178fsの光パルスを発するレーザーを用いてホログラムを記録した.ホログラムの再生時に波長515nmのLD励起固体レーザーを用いてホログラムの再生照明光とし,参照光パルスと同じ角度でホログラムに斜入射させた.このレーザーから発する光を,構築した拡大光学系の対物レンズ,凸レンズによって広げ,乾板に対して参照光と同じ方向からホログラムを照明した.再生像の撮影にはディジタルカメラを用い,乾板を水平移動させながら動画を撮影した.また,4方向の偏光情報が乾板上に空間分割多重記録されているので,観察する偏光成分ごとにカメラの高さを変えて撮影することで0°,45°,90°,135°の4方向の偏光成分ごとの動画像を観察した.構築したシステムにより記録したホログラムから,4つの偏光成分ごとの伝播する光パルスの拡大像の動画像を観察できた.実験で得られた拡大率は6.0倍であり,設計通りの拡大率が得られていることを確認し,所望の結果を得た.本研究課題であるフェムト秒光パルスの偏光伝播の顕微動画像記録と観察の基本となるフェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像記録と観察の実証に成功した.以上の成果が得られていることにより,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる.本年度は,前年度に構築した記録実験光学系にたいしてディジタルカメラを用いて伝播するフェムト秒光パルスの拡大動画像を記録し,コンピューターでその動画像を再構成する光学系の設計ならびに再生ソフトウェアを作成する.設計する光学系では,ホログラムの記録にはイメージセンサーを用いる.前年度に構築した光学系においてホログラムの記録に用いる乾板は,1mmあたり数千本の干渉縞が記録できる解像力を持つ,一方,イメージセンサーの場合は,1画素のサイズが数マイクロメートルと大きいため前年度構築した光学系をそのまま利用するとホログラムの細かい干渉縞が記録できないという問題がある.そこで,イメージセンサーでもホログラムを記録できるように,参照光がイメージセンサーを照明する最適の角度を設計し,設計で得られた角度で参照光を照明できるような光学系を設計・構築する.本研究の提案技術では,伝播するフェムト秒光パルスの拡大動画像の記録可能時間は,ホログラムを記録するメディアの一辺の長さに比例する.イメージセンサーの一辺の長さは10mm20mm程度とホログラム乾板に比べて数分の一から十分の一と短く,動画像記録可能時間が極端に短くなるという問題がある.そこで,この動画記録可能時間を延ばす方法を試験する.記録可能時間を延ばす方法として,回折格子を用いて参照光のパルス面を参照光の伝播方向に対して傾けて,参照光パルスがイメージセンサーを横切るのに要する時間を延ばすことで実現する.これらの光学系の構築にはその構築に必要な光学素子を高精度に位置合わせと波面の高精度補正を行う.研究協力者としてホログラフィーの記録について高度な知識を持つ(株)久保田ホログラム工房久保田敏弘博士,神戸大学的場修教授,千葉大学角江助教,産業技術総合研究所夏鵬研究員と議論ならびに助言を受けながら研究を進める.伝播するフェムト秒光パルスの拡大動画像の記録光学系を設計した.透過軸が0°,45°,90°,135°の4枚の直線偏光フィルムを組み合わせた偏光フィルタアレイを設計した.この偏光フィルタアレイを,ligh-in-flightホログラフィの記録光学系における参照光パルスの光路中に導入し,参照光パルスに上から順に0°,45°,90°,135°の直線偏光の空間分布を与えられるようにした.このことにより,4方向の偏光成分の干渉縞が縦方向に分割されてホログラフィック乾板に同時記録できる.拡大光学系によって,物体光が記録材料上に到達する範囲は変化することを考慮して,参照光の複数の直線偏光それぞれに物体光が干渉できるように偏光フィルタアレイ幅を5mmと決定した.フェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像を記録するために,乾板の前に導入する拡大光学系を設計した.拡大光学系と記録材料との間の距離が制限されないという設計の自由度を高めるために,虚像を観察できるようにした.拡大光学系として,再生時に虚像を形成し物体の奥行き位置によって拡大率が変化しないアフォーカル系とし,倍率が6となるよう顕微鏡対物レンズと凸レンズを用いた設計とした.この光学系では,従来のlight-in-flightホログラフィの光学系と比べて,観察できる光パルスが伝播する範囲は拡大光学系の射出瞳によって制限され,物体光が記録材料を照らしている時間は短くなる.

そのため,再生光を観察しやすくするためには記録時間を短くする必要があった.そこで,記録時間の調整は参照光の入射角度を調整することで行えるように光学系を設計した.設計した光学系で記録したホログラムを再生する場合,ホログラムの縦方向の観察位置を変えることで0°,45°,90°,135°の4方向の偏光成分ごとの伝播するフェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像の動画像を観察できる.本研究課題であるフェムト秒光パルスの偏光伝播の顕微動画像記録と観察の基本となるフェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像記録と観察のための光学系の設計が終了した.以上の成果が得られていることにより,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる.平成29年度に設計した伝播するフェムト秒光パルスの拡大動画像の記録光学系を構築し,構築した光学系を用いて,伝播する偏光の様子の拡大動画像記録と観察を実証した.透過軸が0°,45°,90°,135°の4枚の直線偏光フィルムを組み合わせた偏光フィルタアレイを作製し,構築した記録光学系の参照光の光路中に導入することで,参照光パルスに上から順に0°,45°,90°,135°の直線偏光の空間分布を与えられるように構成した.フェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像を記録するために,乾板の前に導入する拡大光学系を構築した.この光学系は顕微領域での光の振舞いの観察の第一歩として焦点距離が16.6mmの顕微鏡対物レンズと焦点距離が100mmの凸レンズを用い,倍率6.0となるように構築した.中心波長522nm,時間幅178fsの光パルスを発するレーザーを用いてホログラムを記録した.ホログラムの再生時に波長515nmのLD励起固体レーザーを用いてホログラムの再生照明光とし,参照光パルスと同じ角度でホログラムに斜入射させた.このレーザーから発する光を,構築した拡大光学系の対物レンズ,凸レンズによって広げ,乾板に対して参照光と同じ方向からホログラムを照明した.再生像の撮影にはディジタルカメラを用い,乾板を水平移動させながら動画を撮影した.また,4方向の偏光情報が乾板上に空間分割多重記録されているので,観察する偏光成分ごとにカメラの高さを変えて撮影することで0°,45°,90°,135°の4方向の偏光成分ごとの動画像を観察した.構築したシステムにより記録したホログラムから,4つの偏光成分ごとの伝播する光パルスの拡大像の動画像を観察できた.実験で得られた拡大率は6.0倍であり,設計通りの拡大率が得られていることを確認し,所望の結果を得た.本研究課題であるフェムト秒光パルスの偏光伝播の顕微動画像記録と観察の基本となるフェムト秒光パルスの偏光伝播の拡大像記録と観察の実証に成功した.以上の成果が得られていることにより,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる.
レプチンの多彩な作用に着目した糖尿病に対する新たな治療法の開発

本実験は糖尿病モデルマウスに対するrAAV-leptinを用いた遺伝子治療の血糖コントロール効果および合併症予防効果を検討するものである。糖尿病モデルマウスとしてストレプトゾトシン(STZ)投与マウス及びnon-obese diabetic mouse(NOD)マウスを使用した。rAAV-Leptin及び、対照として使用するrAAV-Green Fluorescent Protein(rAAV-GFP)は共同研究者であるKalra教授(米国のフロリダ大学)から入手した。rAAV-Leptinを投与する群とrAAV-GFPを投与する群とに分け、これらのベクターを視床下部に投与することによりレプチンを発現させた。投与後、体重、摂食量、血糖値を測定した。STZマウスを使用した実験では、rAAV-Leptin投与群において、対象群に比して、摂食量が低下し、血糖が低下した。また、対照群は6週までに死亡したが、Leptinを投与した群は40週以上生存した。一方、6週齢のNODマウスにrAAV-LeptinおよびrAAV-GFPを投与した。20週齢の時点では、NODマウスは糖尿病に進展しなかったため、40週以上経過を観察したが、2群において、NODマウスの糖尿病発症に有意な差は認めなかった。インスリン欠乏状態である糖尿病マウスにLeptinを投与する事によって、血糖を正常化し、長期に生存できた事は、Leptinがインスリンに代わる新たな治療法としての可能性が示唆され、この事は興味深い結果と考える。糖尿病モデルマウスとしてストレプトゾトシン(STZ)投与マウス及びnon-obese diabetic mouse (NOD)マウスを使用した。rAAV-Leptin及び、対照として使用するrAAV-Green Fluorescent Protein (rAAV-GFP)は共同研究者であるKalra教授(米国のフロリダ大学)から入手した。
MUレーダー・RASSを用いた水蒸気プロファイリングによる大気微細擾乱の観測

水蒸気は、降雨等の気象現象を支配する重要な物理量である。しかし、その精密かつ高い分解能での測定は難しく、地表以外では観測頻度が限られる気球(ラジオゾンデ)等による直接測定が主流である。本研究は大気乱流エコー強度から水蒸気プロファイルを推定する、全天候型の新しい水蒸気プロファイル推定方法を確立することを目的とした研究を行った。特に、MUレーダーによる大気水蒸気推定法をさらに発展させ、その精度向上を図るとともに、測定高度領域を広げることにより、安定に精度よく天候に関わらず対流圏全域において水蒸気プロファイルを推定する手法の開発を目指し以下の研究を行った。1.二つのレーダーを組み合わせた大気水蒸気プロファイル推定最近開発されたラジオゾンデデータおよびGPS受信機による可降水量(=水蒸気の鉛直積分量)を補助的に用いた推定手法をさらに発展させ、観測高度範囲の異なる2つのレーダーの観測データを併用することでより広い高度範囲での水蒸気推定を行った。MUレーダーに加えて、L帯下部対流圏レーダーのデータを組み合わせることで高度0.2kmから7.5kmまでの大気水蒸気を時間連続的に推定することに成功した。これと同時観測されたラマンライダーとの観測結果に対応が認められた。(投稿準備中)2.一次元変分法を用いた水蒸気の複合観測システム構築に関する予備研究より精度の高い推定を目指し、一次元変分法を用いることで大気屈折率高度勾配から大気水蒸気プロファイルを推定する新しいアルゴリズム開発を行った。大気レーダーからは大気屈折率高度勾配の絶対値が観測されることから符号の不確実性を含めて推定を行うようなアルゴリズムの開発を行った。この手法により実際に水蒸気推定が可能であることを確かめられた。(投稿準備中)本課題では大気レーダーとRASSを組み合わせた水蒸気リモートセンシング法の開発を行っている。今までに研究代表者らにより開発されてきたMUレーダー・RASSによる水蒸気測定法の精度をさらに向上させることを目的として、GPSによる可降水量を補足的に併用することで水蒸気プロファイル推定に拘束条件を付加するデータ解析アルゴリズムの改良を行った。その結果、水蒸気の時間高度分布を連続的に安定して推定することが可能となった。本アルゴリズムを1999年7月に約7日間にわたり行われたMUレーダー・RASSキャンペーン観測データに適応し水蒸気推定を行った。推定された水蒸気の時間高度分布は、3時間毎に繰り返されたラジオゾンデ同時観測結果と良く一致したばかりでなく、ラジオゾンデでは捕えることの出来ない1-1.5時間の短周期変動も解明された。MUレーダー・RASSで推定された水蒸気分布は、気象レーダー観測で検出された雨雲の運動、および雨雲の発達・衰退過程と矛盾しないことが明らかになった。さらにMUレーダー・RASSにより推定された水蒸気の微細構造を検証するため、2002年9月、11月の2回にわたり信楽に設置されたライダーとの同時観測実験を行った。この結果MUレーダー・RASSより推定された水蒸気量はライダーによる観測結果と一致を見ることができた。また本キャンペーンではMUレーダーでは観測できない大気境界層内の水蒸気量を推定するためL帯下部対流圏レーダー(LTR)・RASSを同時に稼動させている。今後本データを詳細に解析することにより大気境界層から中部対流圏に至る水蒸気推定が実現されると期待される。また本課題で開発した水蒸気プロファイル推定法の他レーダーへの適用を行っており、特に赤道直下に設置された赤道大気レーダー(EAR)への応用を今後積極的に行ってゆく予定である。本課題では、風速、温度と並び重要な大気パラメーターである大気水蒸気量を高い時間・高度分解能で測定することを目指し、レーダーを用いた大気水蒸気推定法の開発を行っている。現在までにMUレーダー・RASSに加えてGPS可降水量データを併用することで高度1.5-7.5kmの水蒸気プロファイルの時間連続推定することに成功し、風速、温度、湿度を同時かつ同程度の時間高度分解能で測定することを可能とした。さらにこの結果は気象レーダーによる雨雲の通過の様子などともよい一致を得ることがわかった[Furumoto et al.,2003]。また、本手法をL帯下部対流圏レーダーに応用することで高度0.2-2.2kmの大気境界層での大気水蒸気推定を可能とし、さらにこの2つのレーダーを組み合わせることで大気境界層から中部対流圏までの広い高度範囲での大気水蒸気推定に成功した。またMUレーダー、LTRに加えてラマンライダー等信楽MU観測所で稼動する機器を同時に稼動させ気象条件等に応じて適宜最適なデータを利用する複合観測システムの開発を目指し、その開発の第一段階としてレーダー観測値とラマンライダー及びラジオゾンデとの比較を行った。その結果3者のデータがよい一致を得ること結果を得た。この複合観測システムの開発のためMU観測所に展開するさまざまな機器のデータを有機的に組み合わせ推定をすることを目的として大気予報モデルのデータ同化手法の1つである1次元変分法を用いた推定アルゴリズムの開発を目指している。今年度はその第一段階としてレーダー観測値の誤差評価を行った。

1.二つのレーダーを組み合わせた大気水蒸気プロファイル推定最近開発されたラジオゾンデデータおよびGPS受信機による可降水量(=水蒸気の鉛直積分量)を補助的に用いた推定手法をさらに発展させ、観測高度範囲の異なる2つのレーダーの観測データを併用することでより広い高度範囲での水蒸気推定を行った。MUレーダーに加えて、L帯下部対流圏レーダーのデータを組み合わせることで高度0.2kmから7.5kmまでの大気水蒸気を時間連続的に推定することに成功した。これと同時観測されたラマンライダーとの観測結果に対応が認められた。(投稿準備中)2.一次元変分法を用いた水蒸気の複合観測システム構築に関する予備研究より精度の高い推定を目指し、一次元変分法を用いることで大気屈折率高度勾配から大気水蒸気プロファイルを推定する新しいアルゴリズム開発を行った。大気レーダーからは大気屈折率高度勾配の絶対値が観測されることから符号の不確実性を含めて推定を行うようなアルゴリズムの開発を行った。この手法により実際に水蒸気推定が可能であることを確かめられた。(投稿準備中)
高性能コンピュータの方式に関する研究

低速な主記憶による性能低下を抑えることを目的に、メモリ・レベル並列(MLP: memory-level parallelism)を利用するコンピュータ・アーキテクチャについて研究を行った。MLPとは、主記憶へのアクセスを並列化することをいう。2つの方式を提案した。1つは、プロセッサが管理する命令数を仮想的に増加させ、コストの増加を抑えつつMLPを促進する仮想リオーダ・バッファ方式である。もう1つは、多数の命令を管理できるようハードウェアの拡大は行うが、それによる悪影響、すなわち、クロック速度の悪化や命令レベル並列の阻害を抑制するため、適応的にそれらのハードウェアのサイズを変更する動的命令ウィンドウ・リサイジング方式である。評価を行った結果、通常のプロセッサに対し、仮想リオーダ・バッファ方式により35%、動的命令ウィンドウ・リサイジング方式により45%の性能向上を達成できることを確認した。本研究は、メモリ・レベル並列性(MLP:memory-level parallelism)を利用し、主記憶アクセスによる性能低下を抑制する方法を検討するものである。一般に、主記憶は高度にバンク化されており、並列にアクセスを受け付けることができる。そこで、生じる主記憶アクセスを何らかの方法で並列化できれば、キャッシュ・ミス1回当たりの主記憶アクセス時間を実効的に減少させることができる。これをMLPの利用と呼ぶ。MLPの利用には、単純にはプロセッサを構成するいくつかの重要な資源を大幅に拡大する必要がある。しかし単純な拡大はクロック速度を悪化させてしまう。そこで、本研究では、クロック速度を悪化させることなく資源を拡大あるいは使用せず、MLPを利用する方法を検討する。重要な資源の1つに発行キューがある。今年度の1つの成果は、拡大化した種々のサイズの発行キューを構成する主要部品の遅延時間を測定するためのネットリストを作成するプログラムを作成し、回路シミュレーションにより遅延を求めたことである。発行キューを拡大したとき、パイプライン化によりクロック速度悪化を回避する。性能評価のためには、パイプライン段数を決定する必要があり、遅延時間を求める必要があった。今後は、発行キュー全体の遅延を測定できるよう検討する今年度のもう一つの成果は、プロセッサの重要な資源であるリオーダ・バッファと物理レジスタを拡大するのではなく、それらを用いずにMLPを利用する方式として、仮想リオーダ・バッファ方式と呼ぶ方式を考案し、予備評価を行ったことである。40%程度の性能向上を得た。本研究は、メモリ・レベル並列性(MLP: memory leve lparallelism)を利用し、主記憶アクセスによる性能低下を抑制する方法を検討するものである。そこで、本研究では、クロック速度を悪化させることなく資源を拡大、あるいは使用せずMLPを利用する方法を検討する。今年度の1つの成果は、仮想リオーダ・バッファと呼ぶ方式を提案し、詳細な評価を行ったことである。本方式では、プロセッサの重要な資源であるリオーダ・バッファ、物理レジスタ、ロード/ストア・キューを拡大するのではなく、それらを用いずに命令を本来の実行に先駆けて実行させ、MLPを利用するものである。もう1つの成果は、プロセッサを構成する重要な資源のリサイジング方式を提案し、その詳細な評価のため、発行キューの回路遅延を測定したことである。本方式は、MLPが利用可能と予測できる時に、資源サイズを拡大しパイプライン化する。これにより、クロック速度に影響を与えず、メモリ命令をできるだけ早期に実行させ、MLPを利用することができる。一方で、MLPが利用不能と予測できるときは、資源を縮小させ、資源のパイプライン化を行わず、計算を加速する命令レベル並列を利用する。本研究は、メモリ・レベル並列性(MLP: memory-level parallelism)を利用し、主記憶アクセスによる性能低下を抑制する方法を検討するものである。

今年度の1つの成果は、昨年度までに提案していた仮想リオーダ・バッファ方式において、先行実行時にメモリ依存を無視しても性能にほとんど影響がないことを発見し、大きなロード/ストア・キューを備えずにすむことを提案したことである。もう1つの成果は、昨年度までに提案していたプロセッサを構成する重要な資源のリサイジング方式の評価に必要な発行キューの回路遅延評価について成果を論文にまとめたことである。また、本方式はメモリ・インテンシブなプログラムの実行において有効であるが、逆に計算インテンシブなプログラムに有効なターボブーストと組み合わせる方式を考案し、どのような性質のプログラムにおいても性能を向上できる方式を提案した。仮想リオーダ・バッファ方式を、ほぼ完成させることができた。国内の査読のあるシンポジウムにも採録された。資源リサイジング方式については、評価の基盤となる発行キューの回路遅延を求めることは終了し、採択率が30%以下の著名な国際学会に採録された。方式としてもほぼ固まった。いずれも、方式に関しては、著名な国際学会あるいは雑誌論文に投稿し、評価を受ける必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。方式と評価はほぼ完成したので、論文にまとめ、国際学会あるいは雑誌論文に投稿し、評価を受ける必要がある。特に超一流の国際学会(採択率が10%台)に挑戦する。
超強力な超音波を用いた音波集塵の挑戦

化石燃料の燃焼等によって発生するPM2.5に代表される大気中の微粒子は,人体の健康への影響が懸念されている。これらの集塵方法の一つに,音波を利用した集塵がある。音波集塵は,微粒子が存在する気体中に強力な音波を照射することで,微粒子を凝集肥大化させ回収する技術である。従来の検討より,音波集塵は集塵可能な粒子径の範囲が0.1100μmと広く,また圧力損失が低いにも関わらず集塵効率が高いことが知られている。しかし,現在,音波集塵が実用化された例は殆ど無い。申請者らは,その妨げになっているのは低騒音で,かつ,小型で強力な音波を発生させる装置が開発されていないためと考えている。そこで,本研究では可聴周波数範囲外の超音波に着目し,低騒音かつ小型で強力な超音波が得られる装置を開発し,その装置を用いて音波集塵の定量的な評価を行うことを目的としている。平成30年度は,既存の超音波装置による凝集の検討,及び小型で超強力な超音波を発生させる装置の開発を行った。まず,既存の超音波装置は,他の配管への接続が困難であるという問題があるが,基礎的な凝集の検討としては問題ないため,本検討を実施した。その結果,凝集対象の煙霧質として線香の煙を用いた場合,最大で60%の煙霧質を凝集し集塵することができた。また,その際,煙霧質の粒子径,粘度等により,装置内で集塵する箇所が音波により形成される定在波の影響を大きく受けることがわかった。次に,小型で超強力な超音波を発生させる装置の開発に関しては,28kHzの小型で超強力な超音波発生装置の設計方法について検討を行った。そして,有限要素法を用いた設計方法を考案し,その方法を用いた超音波発生装置を作成し,超強力な超音波を得ることに成功した。平成30年度の研究成果は,既存の超音波発生装置による凝集の基礎的な検討と28kHzの小型超強力超音波発生装置の開発である。前者は,線香の煙に対して凝集の検討を行い,凝集効率が60%程度得られること等を明らかにした。それらの成果を,電子情報通信学会超音波研究会等の口頭発表において,合計4件行った。また,後者については,有限要素法(FEM)を用いた設計方法について検討し,その成果を電子情報通信学会超音波研究会の口頭発表で1件行った。更に,その成果を査読付き英語論文に投稿し,掲載された。これらから,凝集の検討及び装置の開発において,おおむね順調に研究が進展していると考えている。本研究の最終的な目標は,小型で強力な超音波が得られる装置を開発し,その装置を用いて音波集塵の定量的な評価を行うことである。その目標のために,平成31年度は以下の検討を行なう。1.平成30年度に引き続き,既存の超音波装置による基礎的な凝集の検討を行う。具体的には,超音波の強度,煙霧質の種類,煙霧質の流量等を変化させた場合の凝集の検討を行う。2.平成30年度に開発した28kHzの小型で超強力な超音波発生装置を用いた凝集の検討を行う。具体的には,平成30年度の既存の超音波装置と同様の条件で検討を行い,比較検討を行う。3.小型で超強力な超音波発生装置の設計方法において,他の周波数でも適用できる方法に改良を行う。

平成30年度の研究成果は,既存の超音波発生装置による凝集の基礎的な検討と28kHzの小型超強力超音波発生装置の開発である。前者は,線香の煙に対して凝集の検討を行い,凝集効率が60%程度得られること等を明らかにした。それらの成果を,電子情報通信学会超音波研究会等の口頭発表において,合計4件行った。また,後者については,有限要素法(FEM)を用いた設計方法について検討し,その成果を電子情報通信学会超音波研究会の口頭発表で1件行った。更に,その成果を査読付き英語論文に投稿し,掲載された。これらから,凝集の検討及び装置の開発において,おおむね順調に研究が進展していると考えている。本研究の最終的な目標は,小型で強力な超音波が得られる装置を開発し,その装置を用いて音波集塵の定量的な評価を行うことである。その目標のために,平成31年度は以下の検討を行なう。1.平成30年度に引き続き,既存の超音波装置による基礎的な凝集の検討を行う。具体的には,超音波の強度,煙霧質の種類,煙霧質の流量等を変化させた場合の凝集の検討を行う。2.平成30年度に開発した28kHzの小型で超強力な超音波発生装置を用いた凝集の検討を行う。具体的には,平成30年度の既存の超音波装置と同様の条件で検討を行い,比較検討を行う。3.小型で超強力な超音波発生装置の設計方法において,他の周波数でも適用できる方法に改良を行う。(理由)測定装置の購入などが,学内予算にて支弁することが出来たために次年度使用額が生じた。(使用計画)次年度の使用計画は,実験試料としてJIS試験用粉体,またパーティクルカウンターの消耗品などで使用する予定である。