hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衝撃波と柔軟物体の干渉の基礎特性

イ・内径125mmのショックチューブ端末に取り付けられた、マッハ数3.5の超音速ノズルの中に、硬軟の四角柱合成ゴムを設置し、ゴムの気流による圧縮変形の時間変化について一連のシュリーレン写真を、新規購入した窓硝子・枠系を用いて撮影した(保原、水谷)。又圧力ゲージ出力は新規購入の増幅器から既存のデジタイザのメモリに入れ、新規購入のパソコン、デイスプレイでグラフ化した。写真から測定したゴムの最大の平均圧縮歪みは25(硬ゴム)50(軟ゴム)%とそれぞれ異なったが、平均圧縮応力は硬度に依らず何れも約10kgf/cm^2であり、又合成ゴムの前方淀み点付近が特に凹む等、複雑な変形の詳細な特微が判明した。ロ・ショックチューブの超音速ノズルを取り外してチューブ端末の蓋にヨレタンフォームを取り付け、此れに衝撃波が衝突して以後の空気とフォームとの非定常圧力干渉に関する一連の実験により、固体表面に取り付けた柔軟被覆体は、急激な衝撃圧力の上昇を緩和する効果がある事、しかし被覆体後の固体壁には加圧時点にやや遅れて過剰圧(この場合加えた圧力の約1.7倍)が掛かる事、又使用したフォーム内の圧力伝播速度は90m/sと、衝撃波速度の1/7に落ちている事、等が明らかになった。(実験:口頭発表3編)ハ.衝撃波と柔軟物体との干渉による境界の非定常移動を伴う門題の数値解析を進めた(保原、中村、及び協力者城の内)。先ず気流側の基礎方程式を有限体積法で解く為に、移動する境界を常に格子点に合致させる様、各時間ステップ毎に格子点を再配分する手法を提案し、ショックチューブ問題について良計算結果が得られた。同様、弾性体側の一次元非定常変形の計算結果例が得られ、衝撃圧が加わった後、弾性体内には緩やかな圧力が走る、という予測も得られた。(口頭発表2編)イ・内径125mmのショックチューブ端末に取り付けられた、マッハ数3.5の超音速ノズルの中に、硬軟の四角柱合成ゴムを設置し、ゴムの気流による圧縮変形の時間変化について一連のシュリーレン写真を、新規購入した窓硝子・枠系を用いて撮影した(保原、水谷)。(口頭発表2編)
先導端形成とウーロポッド動態から理解する好中球走性における誘引場の追従性能

本研究の目的は動的な誘因物質勾配における好中球細胞の走化性運動特性を、先導端形成とウーロポッドのシグナル分子動態から理解することである。これまで、好中球細胞や細胞性粘菌をはじめとする這い回る細胞の走化性においては、細胞両端での誘引物質濃度の差に基づいて先導端が形成されることが明らかにされてきた。一方で、生体内の炎症反応において好中球細胞の浸潤、炎症部位への集合運動は誘引物質濃度の空間勾配だけでなく、時間的な変動を伴って制御されていると考えられており、動的な場での走化性運動の理解は欠かすことができない。本研究では好中球様に分化するHL60細胞を対象とし、マイクロ流体デバイスを用いた誘引物質濃度勾配の操作技術、蛍光タンパク質恒常発現株の作製およびライブセルイメージングを用いて、細胞の走化性運動を観察することによって、動的な場での走化性運動の解析に取り組んだ。H30年度の研究では以下の進展が見られた。1先導端形成分子であるPI3K,各種RhoGTPase (Rac,Cdc42)を薬剤阻害した条件にて、空間的に伝播する誘引物質fMLPの濃度勾配刺激(進行波刺激)に対する走化性の観察を行った。その結果、各先導端形成分子が細胞の運動速度、勾配方向の検出、方向性運動の持続性に別個に関与していることが見えてきた。2、好中球細胞の先導端形成に関わるPI3K ,Rho GTPaseのfMLP依存的な活性の時間変化を測定した。その結果、先導端分子の活性はfMLP刺激の持続的な入力に対し、一過的な活性化応答を示すことが観察された。また、先導端分子の活性化制御のモデルを考え、測定結果をフィッティングすることによって、モデルの反応速度パラメータを推定した。今後、時間情報に加え空間情報を含むモデルに拡張することにより、変動するfMLP濃度勾配における好中球細胞の走化性の理解につなげていく予定である。各種先導端形成分子を阻害した条件にて、空間的に伝播する誘引物質fMLPの濃度勾配刺激に対する走化性の測定を通し、それぞれの先導端分子が、走化性において異なる役割を持つことが見えてきた。また、好中球細胞における先導端形成を制御するタンパク質の時間応答特性の測定を行なった。そして測定結果をもとに先導端分子の活性化制御のモデルを推定し、その反応速度パラメータを推定した。今後は、時間情報だけでなく空間情報を含むモデルに拡張することによって、時空間的に変動するfMLP濃度勾配における好中球細胞の走化性の理解につなげられると考えている。1、fMLP進行波刺激に対して複数の先導端形成分子の活性を同時に計測し、両者の時間相関を定量することで、先導端分子の活性の時間順序を明らかにする。また、着目する先導端分子の活性化制御モデルを時間変化情報だけでなく空間情報を含むモデルに拡張することによって、時空間的に変動するfMLP濃度勾配における好中球細胞の走化性の理解につなげていく予定である。2、研究計画に沿い、誘引物質濃度勾配切替えに対するHL60細胞の走化性を観察し、先導端分子とウーロポッドに局在するタンパク質の動態を同時に測定する。細胞がUターンした場合と前後極性の入れ替えを行った場合とに分類し、先導端とウーロポッドの分子動態の時間相関を定量することにより、それぞれの運動形態と対応した分子動態のパターンを明らかにする。

各種先導端形成分子を阻害した条件にて、空間的に伝播する誘引物質fMLPの濃度勾配刺激に対する走化性の測定を通し、それぞれの先導端分子が、走化性において異なる役割を持つことが見えてきた。また、好中球細胞における先導端形成を制御するタンパク質の時間応答特性の測定を行なった。そして測定結果をもとに先導端分子の活性化制御のモデルを推定し、その反応速度パラメータを推定した。今後は、時間情報だけでなく空間情報を含むモデルに拡張することによって、時空間的に変動するfMLP濃度勾配における好中球細胞の走化性の理解につなげられると考えている。1、fMLP進行波刺激に対して複数の先導端形成分子の活性を同時に計測し、両者の時間相関を定量することで、先導端分子の活性の時間順序を明らかにする。また、着目する先導端分子の活性化制御モデルを時間変化情報だけでなく空間情報を含むモデルに拡張することによって、時空間的に変動するfMLP濃度勾配における好中球細胞の走化性の理解につなげていく予定である。2、研究計画に沿い、誘引物質濃度勾配切替えに対するHL60細胞の走化性を観察し、先導端分子とウーロポッドに局在するタンパク質の動態を同時に測定する。細胞がUターンした場合と前後極性の入れ替えを行った場合とに分類し、先導端とウーロポッドの分子動態の時間相関を定量することにより、それぞれの運動形態と対応した分子動態のパターンを明らかにする。
戦後沖縄文学に関する基礎研究

この2年の間、主に国立国会図書館、日本近代文学館、琉球大学図書館、沖縄県立図書館などの研究施設において、戦後沖縄文学及び戦後沖縄文化関連資料を収集分析し、これをデータ化するとともに、多数の論文と1冊の著作を発表することができた。まず、研究実績の筆頭として『沖縄文学という企て-葛藤する言語・身体・記憶』(インパクト出版会、平成15年刊)の刊行を挙げることができる。この著作は、第25回沖縄タイムス出版文化賞正賞を受賞したことからも分かる通り、戦後沖縄文学研究や戦後沖縄思想史研究の発展に寄与するものとして多くの研究者から高い評価を受け、現在では沖縄文学研究の分野に留まらず日本におけるポストコロニアル研究の重要な成果として数多くの論文や研究書において引用・参照されている。この著作において考究された、戦後沖縄文学における言語的葛藤の問題や、ジェンダー・セクシュアリティの問題、さらには「沖縄人」という主体意識の歴史的編成の問題については、以下の研究論文において、更に深めることができた。「問いかけとしての沖縄文学」(『沖縄文学選』勉誠出版、平成15年)、「奪われた声の行方-「従軍慰安婦」から70年年代沖縄文学を読み返す」(『リブという<革命>』インパクト出版会、平成15年)、「岡本恵徳序論-「富村順一沖縄民衆の怨念」論における法への喚問」(『琉球アジア社会文化研究第6号』平成15年)、「沖縄を語ることの政治学にむけて-沖縄をめぐる言説」(『沖縄に立ちすくむ大学を越えて深化する知』せりか書房、平成16年)、「沖縄でサイードを読む」(『季刊前夜第2号』平成16年)、「呼ばれたのか呼んだのか-デリダ『他者の単一言語使用』の縁をめぐって」(『現代思想』第32巻第15号、平成16年)、「沖縄文学論の(不)可能性-「沖縄文学フォーラム1996」批判」(『琉球大学法文学部紀要日本文化論集第11号』平成17年)。また、併行して、平成16年には、国際シンポジウム「カルチュラル・タイフーン」において「沖縄文学を語る発話の位置」を、そしてやはり国際シンポジウム「東アジアの「占領」と「復興」を問う・暴力の継続と変成」において「沖縄占領と男性セクシュアリテイの攪乱」の、二つの口頭発表をおこなうなど、科学研究費補助金を受けての戦後沖縄文学研究の進展に、確かな実績をあげることができた。著書『沖縄文学という企て-葛藤する言語・身体・記憶』(インパクト出版会)を出版できたことは、現在の研究を広く世に問う事ができたという点において、重要な研究実績となった。この本の出版によって、これまでの日本近現代文学研究で深められることのなかった戦後沖縄文学の多様な可能性を、特に「占領」「ジェンダー」「言語的葛藤」といった視点から掘り下げて考察することができた。その成果は、多くの新聞・雑誌・テレビ等の各メディアで取り上げられ、沖縄文学研究のみならず、沖縄文化研究全般にわたる思想史的考察に新しい展開をもたらすものとして多くの識者から高い評価を受けた。加えて、論文「岡本恵徳序論-「富村順一沖縄民衆の怨念」論における法への喚問」では、戦後沖縄文学の代表的批評家である岡本恵徳を初めて本格的に考察し、「日本復帰」前後の沖縄文学と法の関係について新しい認識を開示できた。また、論文「奪われた声の行方-「従軍慰安婦」から70年代沖縄文学を読み返す」においては、戦後沖縄文学における戦時性暴力の表象の問題に新しい研究展開をもらたすことができた。また、米軍占領下における戦後沖縄の「主体」認識の問題、更には、多言語的混成性の問題についても、「米軍占領下の沖縄文学-「異文化接触」という隠蔽に抗って」「沖縄文学の現在-「他者の言葉」で/を書く」の2論文においてその研究の端緒を発表できた。現在進行中の戦後沖縄文学関連資料の収集や聞き取り調査、そのデータベース化を今後とも充実させていきたい。その研究を通じて、来年度においても充実した成果を発表すべく科学研究費を活用しつつさらなる研究に邁進したい。「問いかけとしての沖縄文学」(『沖縄文学選』勉誠出版、平成15年)、「奪われた声の行方-「従軍慰安婦」から70年年代沖縄文学を読み返す」

(『リブという<革命>』インパクト出版会、平成15年)、「岡本恵徳序論-「富村順一沖縄民衆の怨念」論における法への喚問」(『琉球アジア社会文化研究第6号』平成15年)、「沖縄を語ることの政治学にむけて-沖縄をめぐる言説」(『沖縄に立ちすくむ大学を越えて深化する知』せりか書房、平成16年)、「沖縄でサイードを読む」(『季刊前夜第2号』平成16年)、「呼ばれたのか呼んだのか-デリダ『他者の単一言語使用』の縁をめぐって」(『現代思想』第32巻第15号、平成16年)、「沖縄文学論の(不)可能性-「沖縄文学フォーラム1996」批判」(『琉球大学法文学部紀要日本文化論集第11号』平成17年)。また、併行して、平成16年には、国際シンポジウム「カルチュラル・タイフーン」において「沖縄文学を語る発話の位置」を、そしてやはり国際シンポジウム「東アジアの「占領」と「復興」を問う・暴力の継続と変成」において「沖縄占領と男性セクシュアリテイの攪乱」の、二つの口頭発表をおこなうなど、科学研究費補助金を受けての戦後沖縄文学研究の進展に、確かな実績をあげることができた。
極低温条件下における構造材料の力学的特性に関する実験的基礎研究

本研究では,アルミニウム及びその合金とGFRP複合材料を主な供試材とし極低温条件下における構造材,機能性材料等としてのこれら諸材料順応性,信頼性等の観点から各種力学的特性について評価を試みた.1050純アルミニウム及び5083合金の77K近傍もしくはこれ以下の温度における引張性質,引裂き特性,動的衝撃曲げ破断挙動等について実験的に検討し,低温下における力学的特性に対する試験温度の影響は転位運動に対する短範囲,長範囲の障壁の何れが主要な役割を構成し,かつそれらの障壁の形成に対する純度,合金組織,加工ひずみ,試験温度の影響の観点から考察を加えた.基本的には,合金元素,純度の効果は多様であるが,長範囲の障壁の形成に対しては加工ひずみ量が密接に関連する事を明らかに出来た.静的引張,動的衝撃曲げでは. 77K近傍で層状はく離破壊の生成によって吸収エネルギー値が大きく左右されるが,破壊面,単位面積当たりのエネルギー値はほぼ同一であり,静的引裂き試験では層状はく離破壊の形成は4K近傍で始めて観察される事を明らかにした.GFRP複合材料の極低温下における力学的特性について多面的に検討し,構成素材単体の極低温下における力学的特性の検討から,ガラス繊維束の強度に,単繊維としての強度に基づく補正,を加えることで複合則の原則に基づく,複合材としての信頼性の高い強度予測が可能なことを明らかにした.また,応力集中係数から評価し得る複合材の切欠き強度比が実測値より30-40%程度高い値を示すことに付いて,複合構造の考察に基づき明らかにした.静的引裂き破壊,動的衝撃曲げ,静的曲げ破壊試験からGFRP複合材の低温における破壊靱性値を評価し,試験温度との関係が金属材料と対照的なことを明らかにすると共に,構成材のガラス繊維強度の温度依存性から説明し得ることを示した.本研究では,アルミニウム及びその合金とGFRP複合材料を主な供試材とし極低温条件下における構造材,機能性材料等としてのこれら諸材料順応性,信頼性等の観点から各種力学的特性について評価を試みた.1050純アルミニウム及び5083合金の77K近傍もしくはこれ以下の温度における引張性質,引裂き特性,動的衝撃曲げ破断挙動等について実験的に検討し,低温下における力学的特性に対する試験温度の影響は転位運動に対する短範囲,長範囲の障壁の何れが主要な役割を構成し,かつそれらの障壁の形成に対する純度,合金組織,加工ひずみ,試験温度の影響の観点から考察を加えた.基本的には,合金元素,純度の効果は多様であるが,長範囲の障壁の形成に対しては加工ひずみ量が密接に関連する事を明らかに出来た.静的引張,動的衝撃曲げでは. 77K近傍で層状はく離破壊の生成によって吸収エネルギー値が大きく左右されるが,破壊面,単位面積当たりのエネルギー値はほぼ同一であり,静的引裂き試験では層状はく離破壊の形成は4K近傍で始めて観察される事を明らかにした.GFRP複合材料の極低温下における力学的特性について多面的に検討し,構成素材単体の極低温下における力学的特性の検討から,ガラス繊維束の強度に,単繊維としての強度に基づく補正,を加えることで複合則の原則に基づく,複合材としての信頼性の高い強度予測が可能なことを明らかにした.また,応力集中係数から評価し得る複合材の切欠き強度比が実測値より30-40%程度高い値を示すことに付いて,複合構造の考察に基づき明らかにした.静的引裂き破壊,動的衝撃曲げ,静的曲げ破壊試験からGFRP複合材の低温における破壊靱性値を評価し,試験温度との関係が金属材料と対照的なことを明らかにすると共に,構成材のガラス繊維強度の温度依存性から説明し得ることを示した.本研究では主としてAl及びその合金とGFRPを主な供試材とし、今後益々その重要性を増して来るであろう極低温下における構造材,機能性材料その他としての順応性、信頼性等について、各種力学的諸特性の面から評価を試みた。それによると、77K以下の温度における、高純度のAlを含む純Al及び5083合金の力学的特性,変形,破断機構に対する温度の影響の面では、転位密度の高い試料程、変形に対する熱活性化要素がより大きく表われ、またこの様な傾向は、純度の高い程、より顕著であった。工業用純Al板の引き裂き破断挙動を5083合金と比較すると、前者は吸収エネルギーが試験温度の低下と共に直線的に増大するのに対し、5083合金は123-173K以下で低下し、極低温下における脆化傾向が晶出物、析出物等の脆化傾向によって大きく影響されることを確かめた。組織と、極低温条件下における脆化傾向との関係を別の面から更に検討するため、均質化処理を施した5083合金連続鋳造塊と、これに約8%,17%減面率相当の冷間加工を与えた試料の衝撃破断の吸収エネルギーを比較した所、後者は、前者の約1/2-1/4に迄低下した。GFRP材についてもその極低温条件下での力学的特性について静的引っ張り、引き裂き両試験の他に動的衝撃曲げ試験による検討を重ねているが、引っ張り特性の面では破断係数は試験温度に大きく依存しない事、切欠き付き試験片の応力集中係数は、丸穴付き試験片の約2倍の値を持つが、切欠き付き試験片の最大応力はそれと比例して低下しない事等を明かにした。

また、荷重-変位曲線からき裂発生荷重を求め、破壊靭性値を求めた所、試験温度に対して殆ど依存性を示さない事の他、金属材料で一般的に認められる、強度の増大に伴う破壊靭性値の低下は無く、むしろ強度の増大と共に破壊靭性値も増大する傾向のある事が確かめられた。本研究では5083A1合金とGFRP複合材料とを主な供試材とし,前年度(61年度)に引続き,今後益々その重要性の増大が考えられる極低温条件下における構造材,機能性材料その他としての順応性,信頼性等の観点から各種力学的特性について評価を試みた.それによると, 77K近傍もしくはこれ以下の温度におけるA1合金,特に5083A1合金の組織と力学的特性,変形破断機構等との関係は極めて微妙であり,今回主として検討を加えた均質化した連続鋳造材と,均質化しない連続鋳造材との比較によれば,均質化処理したものは特に低温において安定した特性を示し, 77K近傍において高い降伏比を示す等,微細組織の析出と,応力の分散効果との明確な対応性が示された.また,活性化容積等の評価からもこれを確認出来た.一方, GFRP複合材料については,低温条件下での力学的特性を,静的引っ張り,引き裂き試験の他,動的衝撃曲げ破断,静的曲げ破断試験等により多面的に検討を加えている.複合材の静的強さの検討では,ガラス繊維束の強度に対し単繊維としての補正を加える事で見いだし,また,弾性論的に求めた応力集中係数から複合材料の切欠き強度比を求めると応力集中係数から予測される値に比し30--40%高い値を示すことを確かめ,その理由を考察したGFRP複合材料の破壊靱性試験による破壊靱性値に対する初期スリット幅の影響等,サイズ効果に付いて検討したところ,初期スリット幅の大きい程破壊靱性値が増大する事,また試験片幅対厚さ比が0.2以下では平面応力状態になり易く,また破壊靱性値も大きくなり,更に同一サイズの試験片の場合,低温程平面応力状態になり易い事等確認した.更にGFRP複合材料の破壊靱性値は,その構成材料の一つであるガラス繊維の力学的挙動に大きく左右される事を見出した.
機能性有機分子による単電子トランジスターの構築

通常の単電子トランジスターは、シリコンや金属微粒子などを電荷プールとして用いている。この場合の静電反発エネルギーは粒子の大きさにより決まるため、粒子径が揃わないと特性がばらつくことになる。それに対して、有機分子は分子軌道に応じた独自のレドックス電位を持っており、必ず一定の値になる。この特性を活かした素子を作成しようとした。ルテニウム錯体を電荷プールとする有機分子を合成し、20100nmのギャップ電極に入れ、その電気特性を計測することで、有機分子を電荷プールとする単電子トランジスターの可能性について研究を行った。分子の導入の仕方として、次の3つの方法を用いた。(1)分子の希薄溶液を電極にキャストした。この様にして作成したデバイスを、10^<-4>Paの真空中で室温においてI-V計測を行った。クーロンブロッケードと解釈できるI-Vの非連続性は見られたが、1度目のスキャンと2度目のスキャンの結果が異なり、分子が電圧を掛けることにより動いてしまい、再現性が乏しいことが判った。(2)分子をポリ塩化ビニルの中に溶解し、これを電極にキャストした。かなり再現性良くdI/dV-Vのピークが見られた。しかし、やはり電圧スキャンを繰り返すに従い、次第にピークの場所が移動したり、電流がブロックされる領域が次第に変わっていったりして、十分な安定性には欠けていた。(3)ルテニウム錯体の両端にターチオフェン部位を導入し、これをナノ電極に電気化学的手法でポリマー化して直接結合した。この素子の再現性は非常に高く、温度依存性も高い再現性で求めることが出来た。得られたI-V特性は、フランケル-プール機構で解析を行った。しかし、23次元クーロンブロッケードと解釈出来る可能性も高く、現在そのシミュレーション法を開発中である。当初の計画通り、ドープシリコンを用いた、ギャップ長が50-80nmのナノ電極を作成した。また、5nm程度のデンドリマーの絶縁層で覆われたルテニウム錯体を合成した。このルテニウム錯体の電気化学的特性を計測したところ、以下のことが判った。(1)銀標準電極に対しておよそ1V付近に酸化側のレドックスが有り、-1から-2V付近に還元側のレドックスが3つ有る。(2)デンドリマーの大きさが大きくなるに従い電子移動の速度が遅くなり、ピークの半値幅が広くなる。次に、このルテニウム錯体を、以前作成してあった金のナノギャップ電極に取り付けて、室温で微分コンダクタンスを測定したところ、一つのデバイスでは、+11V付近に一つのピークと-10から-20Vの間に3つのピークが観測された。この値は、同一のデバイスに置いては再現性のある値を示した。異なるデバイスに置いては、そのピーク電圧の定量的な再現性は無いが、定性的にはほぼ同様に明確なピークが観測された。一つの分子の大きさが約5nmで電極間距離が約50nmなので電極間には分子が約10個並んでいると見積もることが出来る。各分子に均等に電圧が掛かると仮定すると、+11Vの電圧は一つの分子あたりでは+1.1Vになり電気化学的な測定と一致する。負電圧側も同様である。これらのことから、有機金属錯体分子の電子状態を反映した電子デバイスの作成に成功したといえる。現在、この現象が、用いる分子の大きさ、分子の数、分子の電子的な性質にどのように影響されるのか、ゲート電圧の変化によりどのような振る舞いが見られるのか、電極の金属をドープシリコンに変えた場合にどのようになるのか、分子をより整列させた形で電極に乗せると定量的な再現性が出るか、を検討中である。
MgO中のPdナノクラスター内でのプロチウム形成過程の原子直視動的解析

平成11年度の研究では、このパラジウムクラスターへの水素吸蔵過程を数十ミリセカンドの時間分解能で原子直視観察し^<1)>研究した。また近年水素吸蔵材料として期待の大きいLaNi_5微結晶への吸蔵過程も直接観察することに成功した。このような観察は、水素暴露時に、1-2nmサイズの微結晶中でのプロチウム生成過程のメカニズムを原子レベルで明らかにできるばかりでなく、水素吸蔵に伴う薄膜、微結晶の表面および全体の構造変化を1コマ1コマずつとらえられることを意味し、今後ナノ材料を水素吸蔵体として用いるための重要な知見を与えた。成果をまとめると、(1)水素を導入しながら金属および金属間化合物のクラスターの構造変化を高分解能観察できる電子顕微鏡装置を完成させたこと。(2)Pd/MgO,LaNi_5の試料を用いて10^<-5>torr程度の水素を導入しながら2-5nmのサイズのクラスターの表面、内部、クラスター全体の変化を原子レベルでかつ実空間観察で記録したデータを世界で初めて得たことである。この動的変化をビデオテープレコーダーで記録し、1/60秒の時間分解能でクラスターの構造変化を追跡し、このような極微サイズのクラスターへの水素噴射が、(a)表面ステップの活性化、(b)クラスター全体の自励振動、(c)クラスター全体の移動の活発化、の3つの現象を引き起こすことを見いだした。(3)また、第一原理分子軌道計算プログラムを用いてLaNi_5中の酸水素の安定位置を評価した。
口腔扁平上皮癌における癌幹細胞マーカーの解析

癌組織中には癌幹細胞が存在し、癌幹細胞の存在は抗癌剤抵抗性を示し再発に関与すると考えられる。本研究では口腔癌における癌幹細胞の同定と遺伝子解析を目的とした。ヒト口腔癌細胞から癌幹細胞様細胞の抽出を行い、網羅的に遺伝子解析を行った。結果、抽出した細胞は幹細胞様の性格を有し、それらの発現した遺伝子の内、keratin34は癌の浸潤、分化度、また、口腔癌癌幹細胞マーカーの一つのなりえる事が示唆された。ヒト口腔扁平上皮癌における遺伝子解析と癌幹細胞マーカーの同定を目的とし、ヒト口腔扁平上皮癌培養細胞株をもちいてフローサイトメーターにより幹細胞の分離に用いられるSP分画を行った。その結果、Tosca23S,24,55培養細胞株においてSP細胞の含有率はそれぞれ19.6%、4%、0.1%であった。このうち、SP細胞含有率が高かったTosca23S細胞を用い以下の方法でヒト口腔扁平上皮癌における癌幹細胞マーカーの検討を行った。2.4週間培養した幹細胞様細胞であるTosca23sN2+についてマイクロアレイ解析を行った結果、毛包幹細胞マーカーのひとつと考えられているKRT34、間葉系幹細胞マーカーで知られるCD73が見いだされた。3.頭頚部腫瘍における幹細胞マーカーと考えられているCD44、CD24、CD133の発現についてreal-timePCR解析を行った結果、Tosca23sN2+細胞においてCD44、CD133の発現は増強しCD24においては発現の減弱がみられた。4.免疫組織学的検討の結果CD73,KRT34は上皮異形性や浸潤癌の増殖の強いところに局在がみられ高発現していることが見出された。以上の結果よりCD73,KRT34は口腔扁平上皮癌癌幹細胞マーカーの一つとなりえ、癌細胞の浸潤増殖能を判断するマーカーと成り得る事が判明した。さらにこの遺伝子の高発現は癌に特徴的と考えられることから上皮異形性における癌との境界を判定する1つの基準と成り得る事が示唆された。癌幹細胞の存在は、癌細胞は無限の増殖能を有し、全く均一の機能を持つという、癌細胞の特性の一般的な考え方とは対称的である。癌幹細胞の存在は薬剤・放射線抵抗性を示すこと、転移や浸潤能に関与すると考えられており、口腔癌における癌幹細胞の同定は予後の予測、治療法の選択において重要な因子と考えられる。そこで本研究では、ヒト口腔扁平上皮癌における癌幹細胞の樹立・同定とその遺伝子解析を行うことにした。本研究では、以下の方法を用いて研究を行った。(1)培養細胞株におけるSP細胞の含有率の検討。(2)コロニー形成能の検討。(3)網羅的遺伝子解析を行った。(4)免疫組織学的検討を行った。癌幹細胞の同定には本教室で樹立したヒト口腔扁平上皮癌細胞株17株を用いた。結果、(1)SP分画細胞含有率は13株において1%、3株においては1%以上5%未満、1株においては約16%のSP細胞を含むことが示された。(2)このSP細胞含有率の高かった細胞株(Tosca23S)は無血清培地下で4週間培養を行うと幹細胞特有のコロニー形成が認められた。SP細胞含有率の低い細胞株においては同条件においてコロニー形成能は認めず、細胞は死滅することが示された。(3)コロニー形成細胞を抽出しマイクロアレー解析を行った結果、これらの細胞は頭頸部腫瘍における癌幹細胞マーカーの一つと考えられているCD44 hightCD24lowであり、さらに毛包幹細胞マーカー、表皮における幹細胞マーカーの一つと考えられるkeratin34が母細胞に比べ5倍以上の発現上昇が見られた。免疫染色法を用いてkeratin34の発現を検討した結果、口腔扁平上皮癌における浸潤先端部に一致してその発現増強がみられ、されに分化度が低い細胞には強い発現が見出された。以上の結果より、keratin34は口腔扁平上皮癌における癌幹細胞マーカーの一つになりえる可能性と、口腔扁平上皮癌における分化度の指標の一つになる可能性が見出された。
高等学校理科探究学習における教員のアセスメントに着目した指導事例集の開発

本研究では、生徒主体の授業展開となる理科の探究的な学習におけるアセスメントに注目した。探究的な学習は、生徒主体の活動となるため授業展開が予測しにくい。そこで教師には授業における形成的アセスメントの結果に応じて、適切なフィードバックを行うことが求められる。本研究では、David & Debra(2007)の良いフィードバックを行うための7原則を援用し、探究的なアセスメントについて考察した。モデルとして開発した探究的な学習カリキュラムの実践分析では、活発な探究活動が行われ、教師のアセスメントにDavid & Debra(2007)の指摘する7原則が網羅されていた。このときの教師のフィードバック行動について、事例としてまとめた。しかし、観点別にみると「自己評価の反映を促す」内容と「パフォーマンスギャップを埋められる機会を提供する」内容が少ない状況が認められた。探究的な学習を指導する教員へのアンケート調査では「自己評価の反映を促す」内容や「手助けとなる情報の入手」を支援する内容、「教師と仲間の対話を促す」内容が少ない状況が認められた。また各要素の出現頻度は「課題研究に対する生徒の寄与の割合」と関連しており、教師がどの程度探究的な学習を主導するかによって行われたアセスメントに差異が認められた。次に、これまでの事例を参考に探究的な学習のモデルを構築した。モデルは「教師による課題と情報の提示」、「生徒がグループ毎に行う実験,観察,考察」、「課題についての作業結果の表現」、「表現した内容のクラス全体での共有と調整」の4場面からなり, 4場面の繰り返しによって授業を組み立てる構造であった。モデルでは授業におけるアセスメントの重要な要素となる教師と生徒の対話に着目し、理科の資質・能力の育成をねらう探究的な学習の実現をTaylorらの「構成主義に基づく学習環境の五つの鍵となる要素」の発現によって確認した。このモデルで探究的な学習をデザインし、適切なアセスメントによるフィードバックを具現化することで、理科の資質・能力の育成に有効な授業を実践できる可能性のあることを確認した。そして指導案を例示した実践事例集の開発を行った。
交流電気刺激を用いた眼球運動制御における神経オシレーション活動の因果的役割の検証

脳の電気的活動はその成分としてアルファ波(約10ヘルツ)やベータ波(約1330ヘルツ)など複数の周波数帯域の周期的活動を含み、そうした神経オシレーション活動の位相に応じて知覚や注意の効率が異なることがわかっている。しかし、神経オシレーション活動が脳機能を制御する原因であるのか単なる付随的現象であるかを明らかにするためには、神経オシレーション活動を操作することによって脳機能が変化するかを調べることが不可欠である。本研究は、サルの眼球運動関連領野へ交流電気刺激を行うことによって神経オシレーション(振動)活動を誘起し、サッカード(急速眼球運動)の生成頻度や生成間隔への影響を調べることによって、サッカードの生成における神経オシレーション活動の生態学的・因果的役割を明らかにすることを目的としている。平成30年度は、サッカードは特定の周波数を持つ神経オシレーション活動の特定の位相で開始するという作業仮説を相関の面から検討するため、2頭のニホンザルを対象とし、外部から感覚刺激や行動課題を与えず、自由に眼球を動かせる状況(自由眼球運動条件)における自発的な眼球運動と前頭眼野の神経活動(局所場電位)の記録を行った。眼球位置の解析により、自由眼球運動条件下では、個体差があるものの、約3ヘルツの周期で最も高い確率で自発的にサッカードすることがわかった。また、前頭眼野の局所場電位は、約2ヘルツおよび約10ヘルツ(アルファ帯域)の活動の特定の位相において高い確率でサッカードが開始していたことがわかった。特に約2ヘルツの活動はサッカードの方向にかかわらずサッカードの開始タイミングと強い関連があった。この結果は前頭眼野の神経オシレーション活動の位相がサッカードの開始タイミングを規定している可能性を示唆する。平成30年度は、当初の計画通り、次の3点を目的として、交流電気刺激を適用しない実験を行った。(1)サッカードは特定の周波数を持つ神経オシレーション活動の特定の位相で開始するという作業仮説を相関の面から検討するため。(2)自然な状況における眼球運動および神経活動の特徴やそれらの間の相関関係を明らかにし、交流電気刺激実験で用いる周波数などのパラメーターを決定するため。(3)交流電気刺激が神経系に長期的な影響を与えるかどうかを検討する際のベースラインとなるデータを得るため。2頭のサルを対象として、外部からの感覚刺激や課題を与えない条件(自由眼球運動条件)におけるサッカードの生成頻度や生成間隔、およびサッカード開始タイミング周辺における前頭眼野の神経活動を調べ、それぞれの特徴および相関を明らかにすることができた。今後は当初の計画通り、神経オシレーション活動のサッカード生成における因果的役割を明らかにするための実験を進めていく。まず、これまでと同様の自由眼球運動条件下において前頭眼野に交流電気刺激を適用し、神経オシレーション活動を強制的に誘起させた場合に、サッカードの生成に与える影響を明らかにする。より具体的には、交流電気刺激のパラメーター(周波数、振幅、位相、刺激部位)を変化させ、それに伴って、サッカードのパラメーター(生成頻度、生成間隔、振幅、方向、速さ)がどのように変化するかを調べ、サッカードにおける各電気活動成分の因果的役割、およびそれらの関係性を明らかにする。これによって、神経オシレーション活動がサッカードを生成するメカニズムに関する知見を得る。その後、眼球運動課題を遂行中に交流電気刺激を与えることによって、視覚誘導性および目的指向的なサッカード生成においても、神経オシレーション活動がサッカード生成に因果的な役割を果たすかどうかについて検討を進める。

(2)自然な状況における眼球運動および神経活動の特徴やそれらの間の相関関係を明らかにし、交流電気刺激実験で用いる周波数などのパラメーターを決定するため。(3)交流電気刺激が神経系に長期的な影響を与えるかどうかを検討する際のベースラインとなるデータを得るため。2頭のサルを対象として、外部からの感覚刺激や課題を与えない条件(自由眼球運動条件)におけるサッカードの生成頻度や生成間隔、およびサッカード開始タイミング周辺における前頭眼野の神経活動を調べ、それぞれの特徴および相関を明らかにすることができた。今後は当初の計画通り、神経オシレーション活動のサッカード生成における因果的役割を明らかにするための実験を進めていく。まず、これまでと同様の自由眼球運動条件下において前頭眼野に交流電気刺激を適用し、神経オシレーション活動を強制的に誘起させた場合に、サッカードの生成に与える影響を明らかにする。より具体的には、交流電気刺激のパラメーター(周波数、振幅、位相、刺激部位)を変化させ、それに伴って、サッカードのパラメーター(生成頻度、生成間隔、振幅、方向、速さ)がどのように変化するかを調べ、サッカードにおける各電気活動成分の因果的役割、およびそれらの関係性を明らかにする。これによって、神経オシレーション活動がサッカードを生成するメカニズムに関する知見を得る。その後、眼球運動課題を遂行中に交流電気刺激を与えることによって、視覚誘導性および目的指向的なサッカード生成においても、神経オシレーション活動がサッカード生成に因果的な役割を果たすかどうかについて検討を進める。既に保有していた多チャンネル電極がメインテナンス技術の向上のために長持ちしたため、新たな多チャンネル電極は次年度以降に購入することとした。また、複数の学会で成果を発表する計画であるためその参加費および旅費として、国際専門誌に成果を発表するための論文投稿・掲載費用として、使用する予定である。
新たな自己組織化ペプチドハイドロゲルを用いた新規歯周組織再生療法の開発

本研究は機能性モチーフ(PRG,PDS)を付与した自己組織化ペプチドハイドロゲルおよび中性自己組織化ペプチドハイドロゲル(SPG-178)の歯周組織への影響を検討することである。ラット歯周組織欠損へ各ゲル応用後,2・4週にて評価した。Unfilled群と比較して欠損底部歯根側寄りに多くの新生骨を認め,骨梁構造解析においても有意に高い値を示した。免疫組織学的観察においてはSPG-178群の欠損底部周囲にPCNA陽性細胞を認めた。以上のことから機能性モチーフ付与および中性自己組織化ペプチドハイドロゲルは,歯周組織欠損の治癒を促進し,新規歯周組織剤として有用である可能性が示唆された。本研究の目的は機能性モチーフを付与した自己組織化ペプチドハイドロゲルの歯周組織再生への効果の評価及び,新たに開発された中性の自己組織化ペプチドハイドロゲルの有用性の検討をすることである。平成28年度は主に中性自己組織化ペプチド(1.5% SPG-178)の効果を検討した。先行研究(Takeuchi et al, 2016)でのSEMによる観察でRADA16は網目状構造を呈することが明らかとなったが,SPG-178も同様に微細な網目状構造を呈した。またCell proliferation assayにてSPG-178上で培養した歯根膜由来細胞は通常に培養した細胞と比較して同様の増殖曲線を示した。その他のハイドロゲルとは比較していないため増殖を幇助するかは明らかでないが,阻害しないことは明らかとなった。またin vivoでは,外科的に作成したラット歯周組織欠損に対しSPG-178を応用して形態学的,組織学的,免疫組織学的に評価した。何も応用しないUnfilled群と比較し,欠損底部根尖部に多くの新生骨形成を認めた。PCNA陽性細胞は新生骨周囲に多く認められた。以上の結果より,SPG-178応用により歯周組織治癒が効果的に起こる可能性が示唆された。概ね良好であるが,機能性モチーフを修飾させたRADA16の関しては行っていない。当初の予定では平成28年度はin vitroの実験を中心に行う予定であったが、同一の材料でin vitroとin vivo両方の実験を通しで行った方が効率が良いと考えた。本研究の目的は機能性モチーフを付与した自己組織化ペプチドハイドロゲル(PRG,PDS)の歯周組織再生への効果の評価及び,新たに開発された中性の自己組織化ペプチドハイドロゲル(SPG-178)の有用性の検討をすることである。平成29年度は主にin vivoでの検索を行った。外科的歯周組織欠損作製後2・4週後に屠殺し,形態学的(マイクロCT解析),組織学的(H-E染色),免疫組織化学的(PCNA,VEGF)にゲル応用後の歯周組織の治癒動態を観察した。術後2・4週のPRG,PDS,SPG-178ともに欠損作製のみのコントロール群(Unfilled群)と比較して欠損底部歯根側寄りに多くの新生骨を認め,TRI-3D/BONを用いた骨梁構造解析においても有意に高い値を示した。免疫組織学的観察においては欠損底部周囲に増殖細胞のマーカーであるPCNA陽性細胞を認めた。これは骨芽細胞,線維芽細胞と考えられる。以上のことから機能性モチーフ付与自己組織化ハイドロゲルおよび中性自己組織化ペプチドハイドロゲルは,歯周組織欠損の治癒を促進し,新規歯周組織剤として有用である可能性が示唆された。しかし当初予定していた免疫組織染色のマーカーによる解析や,遺伝子学的検索,in vitroでの宿主細胞との関係性についての観察には至っておらず,詳細な治癒メカニズムは不明なままであるため,科学研究費受給終了後も引き続き研究を行っていく予定である。現在in vivoにて予定していた動物実験の早期週齢のサンプルを着実に増やしている。今後は機能性モチーフ修飾のRADA16応用群のサンプルも増やし形態学的,組織学的,免疫組織学的に評価していく。当初予定していたPCR arrayを行うのが時間の都合上難しい場合は,免疫組織学的にマーカーを増やし検討する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。歯周組織再生療法29年度が最終年度であるため、記入しない。
熱水性K-NH4系雲母鉱物の層間イオン分布構造モデルに関する検証と応用

K-NH_4系型雲母鉱物の層間イオン分布構造としては,KとNH_4が均質に混じりあう固溶体モデルよりもそれぞれが別個にK雲母層(illite)とNH_4雲母層(tobelite)を形成しながら互層するI-T(illite-tobelite)混合層構造モデルの可能性がDrits et al.(1997)の研究で指摘された。Dritsらが検討したI-T混合層構造は不規則(ランダム)型モデルの場合だけに限られたので,本研究では規則型や分離型の場合についてもI-T混合層構造モデルを拡張しながらXRDプロファイルのシミュレーション計算を行った。また,各種熱水鉱床の変質帯に産するK-NH_4系雲母鉱物試料および合成試料についてのXRDプロファイルの特徴をシミュレーション結果と比較解析することにより,これら熱水性雲母鉱物におけるI-T混合層構造モデルの妥当性に関する検証と追究を行った。1.層間イオン種によって底面間隔が10.00Å(K雲母)から10.36Å(NH_4雲母)に拡がることから,I-T混合層鉱物のX線回折では両成分層の干渉により一部の底面反射がブロード化する。この特徴に注目すれば,I-T混合層鉱物の混合層構造(不規則型,規則型,分離型)の識別も可能になり,実用的には干渉幅の最も大きい2Å(005)反射を比較的干渉幅の小さい5Å(002)反射で基準化したときのピーク半値全幅比(FWHH)として測定比較するのが便利である。2.広島県豊蝋ロウ石鉱床産雲母鉱物10試料の解析結果は不規則と規則型の中間に近いI-T混合層構造を示し,合成雲母は規則性の高いI-T混合層構造と解析された。3.一方,ボリヴィア国の錫鉱脈型鉱床変質帯を構成する5試料については層間NH_4比が0.18-0.35の変動域に限定され,その多くがやや不規則性の高いI-T混合層構造を示す。4.スメクタイト成分層も含む3成分I-T-S混合層鉱物の場合の検討には実験解析法の工夫が要る。試料はKCI溶液またはNH_4Cl溶液と混じて150°Cに6時間加熱して充分な層間イオン交換を行った後,相対湿度0%に制御した雰囲気中でのX線回折実験を行うと,スメクタイト成分層(S)を完全に雲母相当成分層(IまたはT)に変化させることができる。その結果I-T-S混合層をI-T成分混合層として解析することが可能になる。K-NH4系雲母鉱物の層間イオン分布構造としては各雲母層でKとNH4が均質に混じりあう連続固溶体モデルが当初想定され,その後Drits et al.(1997)はKとNH4がそれぞれ別々にK雲母層とNH4雲母層を形成することによる混合層構造モデルの可能性を指摘した。

Dritsらが行った不規則混合層構造のシュミレーション結果によれば,一部のX線底面反射がブロード化する特徴,具体的にはFWHH(005)/FWHH(002)の半値全幅比を測定評価することで混合層構造の判別が可能になる。本研究ではさらに不規則混合層以外の異なる混合層構造として規則型混合層構造と分離型混合層の場合にもシュミレーション計算を拡張し,X線底面反射の半値全幅比変化として評価される特徴を詳しく比較検討した。1.不規則混合層モデルでは層間NH4比が大きくなると半値全幅比が緩やかに増大して中間組成(K/NH4=5/5)で極大となり,さらに層間NH4比が大きくなるとほぼ対称的に減少する凸カーブとなる。2.これに対して規則型混合モデルの場合には底面反射のブロード化が約半分程度に弱められ,しかも半値全幅比の極大が2つの組成領域(K/NH4=25/75と75/25)に分離移動して現れる。3.一方分離型混合層では逆に底面反射のブロード化が強められ,半値全幅比は最大値組成域(K/MH4=5/5)付近で不規則混合層の約3倍程度にも異常に大きくなって対称的な鋭い凸カーブ変化となる。4.なお半値全幅比には混合層構造以外に試料の結晶度(結晶子サイズ)も著しく影響するので,シュミレーション結果を実際の試料に応用するには結晶度の影響を正当に評価する必要がある。5.以上の判別基準に従って日本のロウ石鉱床に産するK-MH4系雲母鉱物10試料について層間イオン分布構造について解析検討したところ,不規則混合層よりも規則型混合層に近い結果が得られた。6.次年度に向けては金属鉱床変質帯に産するK-NH4系雲母鉱物についても詳しい検討を続行する予定である。NH_4を含むK-NH_4系の2八面体型雲母鉱物では,連続固溶体モデルの層間イオン分布構造ではなくて各層間がKまたはNH_4のみで占められることによるI-T(illite-tobelite)混合層構造モデルが新たに考えられるようになり,その実在は天然試料や合成試料でも確認された。層間イオン種によって10.00Å(K-雲母:illite)や10.36Å(NH_4-雲母:tobelite)と底面間隔が異なるので,これらI-T混合層鉱物のX線回析では両成分層からの干渉により一部の底面反射がブロード化する特徴に注目すれば,I-T混合層鉱物の混合層様式(ランダム,規則型,分離型)の識別までも可能になり,実用的には干渉幅の最も大きい2Å反射(5次反射)を比較的干渉幅の小さい5Å反射(2次反射)で基準化したときの半値全幅比(FWHH)の測定するのが便利である。今年度は金属鉱床変質帯に産するI-T混合層鉱物の解析を行い,さらに,比較的低温で生成するK-NH_4系雲母鉱物によく見られるスメクタイト層(smectite層;15Å)も含む3成分系I-T-S混合層鉱物の解析も試みた。1.南米(ボリヴィア)の錫鉱脈型鉱床変質帯から採取された5試料についての化学分析と精密なX線回析実験によると,層間NH_4比がは0.18-0.35の変動域を示し,X線回析005反射と002反射の半値全幅比の精密測定による混合層構造の検討結果では,多くが不規則性の高い混合層構造を示す。この結果は通常の熱水性K-NH4系雲母鉱物試料が規則性の強い混合層構造を示すのとは異なり,熱水性よりも少し高温環境に相当する気成鉱床の特徴が反映されていると考えられる。2.3成分I-T-S混合層鉱物の検討には,実験解析法の改善工夫が必要となる。試料は1NのKCl溶液またはNH_4Cl溶液と混じて150°Cに6時間加熱して充分な層間イオン交換を行った後,相対湿度0%に制御した雰囲気中でのX線回析実験を行うと,スメクタイト成分層(S)を完全に雲母成分層(IまたはT)に変化させることができ,I-T2成分混合層として解析できることが確かめられた。
急性冠症候群患者への教育介入と長期予後の関係にエゴが及ぼす影響

急性冠症候群患者の性格(エゴ)評価目的:様々な疾患で患者の性格(エゴ)が行動変容や予後に関係することが報告されているが、急性冠症候群(ACS)のエゴはこれまで検討されていない.結果:対象患者(平均年齢68±12歳,男性は26名)のうち不安定狭心症:7名(23.3%),急性心筋梗塞:23名(76.7%)であった。各エゴ(パーセンタイル,中央値(四分位範囲))はCP: 65 (47-81), NP: 57 (38-72), A: 52 (32-89), FC: 64 (33-81), AC: 27 (8-59)でACが他のエゴに比べて有意に低値であった(p<0.05).AC低値は相手の考え気持ちを認識できず、自己中心的、非協調的な対人関係をとる幼さが特徴である.結語:ACS患者の性格はACの低さが特徴であり、子どもの自我が行動様式に影響している可能性が示唆された.急性冠症候群患者の性格の特徴について結果が出たため。すべての登録患者について今後解析を進める予定である。2018年3月までの本研究同意者数は106名であった。実施開始後4か月までで登録基準を満たした登録患者数は20名(男性17名)であり、途中解析を行った。年齢67±11歳、急性心筋梗塞:17名、不安定狭心症:3名であった。各エゴの中央値(四分位点間距離)はCP:62(46-81)パーセンタイル、NP:52(37-72)パーセンタイル、A:47(29-64)パーセンタイル、FC:41(36-73)パーセンタイル、AC:45(8-70)パーセンタイルで、5群間の比較で有意差を認めなかった。各々二群間の比較ではCPとAC間で有意差を認めた(p=0.015)。TEGパターン分類別ではAC低位型(20%)、CP優位型(20%)、FC優位型(15%)など複数の性格パターンを認めた。過去の報告ではタイプA、競争心おう盛、野心的、性急でいらつきやすい性格、タイプD否定的な感情や考えを抱きやすい傾向と他者からの否認や非難などをおそれるため、否定的な感情を表現できない傾向をあわせもった気質といった性格が冠動脈疾患の発症に関連することが報告されている。今回の検討でACS患者は頑固な性格であったり、わがままな性格、自分の思うように行動してしまうといった性格が多い特徴が明らかとなった。登録患者数をさらに増やし、追跡調査を行ったうえで解析を行う予定である。また、急性冠症候群患者は退院前に多職種による心臓リハビリテーションカンファレンスを実施している。その際、退院後の生活習慣病管理がより確実に実行されるように、患者本人の性格(エゴのパターン)を参考に自己管理できるように他職種で検討し指導に生かしている。2年で100名程度の登録はある程度想定内と考える。本研究は、2018年8月まで患者登録予定であるが、登録患者数が150名に届かない場合、2019年3月まで延長登録を行い2020年3月まで追跡調査、解析を行う方針である。本研究の血液検体の評価項目測定に多くの経費が必要となるためその補充とする。支出代が想定よりやや下回ったため当該助成金が生じた。研究結果発表のために必要な経費あるいは追加すべき検査代として使用する予定。
流動層石炭ガス化炉内の局所的反応の解析と制御

ジェッテイング流動層石炭ガス化炉は、ガス化助剤(酸素または空気)をノズルからジェット状で局所的に高温に達せしめ、装置全体のガス化効率を高めるとともに、灰の凝集を器壁から離れた場所で行なうことを特徴とする。このようなガス化炉ではガス送入部(グリッド部)の構造が層全体のガス化性能に大きく影響するため、グリッド部におけるガスと粒子の挙動や化学反応の局所的な進行を解析することが肝要である。そこで、小型バッチ式流動層を用いて局所的温度分布とガス濃度分布を実測し反応の進行を検討するとともに、グリッド部内のガスおよび粒子の挙動モデル解析するための基礎的検討を行なった。太平洋炭の乾留チャ-のガス化において、生成ガス組成およびグリッド部近傍における反応の進行に対するノズルから送入した酸素とコ-ン型分散板から送入した水蒸気の寄与を、それぞれ単独に送入した結果と比較することにより検討した。1173Kではジェット周辺部に(アニュラス部)で生成した水素の一部はノズルから送入された酸素により酸化され再び水蒸気となること、水性ガス化反応あるいはシフト反応により二酸化炭素は生成するが発生炉ガス化反応により消費されるため二酸化炭素の層内での濃度変化は比較的小さいことが明らかとなった。また、層温度の影響を1073ー1273Kで検討した結果、層温度が低いときにはジェット近傍では完全酸化反応が主として起こるが、層温度が高くなるにつれ部分酸化が支配的に起こるようになり、アニュラス部の下部における水性ガス化反応が速やかに進行することが確められた。さらに、コ-ルドモデル実験により得られたガスおよび粒子の挙動に関する知見をもとに、グリッドゾ-ンモデルを構築した。流動層のアニュラス部におけるガス混合速度は、固定層のそれと比較してかなり大きいと推測した。
仮想世界のキャラクタを用いた動作生成と身体的理解の研究

私の研究では人間の動作を学習し、抽象化して、仮想世界のエージェントの動作に適用することです。これは自律的な動作生成を擬人化されたエージェントに行わせるための中心課題です。その課題のため、モーションキャプチャシステムからのデータを学習対象として、そのデータを結合してアニメーションを生成する手法を取っています。そこで問題となるのが誤差の少ないモーションキャプチャデータの獲得です。本研究では既存の磁気式モーションキャプチャシステムで使われている誤差を減少させる手法よりも優れた手法の開発を行いました。モーションデータは取得された後、自律型エージェントの動作生成を行いやすくするために、モーショングラフと呼ぶ時系列でないグラフ形式のデータ構造へと変換されます。そこで必要となる、動作の部分系列同士の類似性を計り、動作からある動作へ遷移可能な瞬間を発見する方法を開発しました。この手法は東京工業大学の中嶋研究室との共同研究による端点間の距離に基づく姿勢表現を拡張して用いています。この手法は姿勢の視覚的な類似性を考慮して作られています。また、姿勢を表す次元の圧縮を主成分分析を用いて行う事で、マッチング計算を高速化しています。最後に、既存のモーショングラフの一般化手法を開発しまし為グラフのノードに一つの姿勢を登録するのではなく、新しい手法では姿勢空間中で統計的に表される姿勢の群を使います。群は学習により形作られますが、そこでは局所重みつき射影回帰を用いました。これらの研究を学部学生と指導をしつつ共同で行いました。仮想世界での人型のキャラクタの動作制御の開発において、人らしい動作を発生させるためには実際の人間が取り得るポーズの遷移を拘束しているモデルが必要となる。そのモデルを学習するためには、多量な実際の人間の動作データを必要になる。そこで、モーションキャプチャシステムを利用して百時間の単位の動作のデータの収集、処理の作業が発生するのであるが、それには多大なシステム校正に関する事前準備が必要となる。そこで、本年は磁気式モーションキャプチャシステムのシステム校正の内、空間校正の部分について、簡単な操作で短時間に正確に行える手法の開発を行い、従来必須であった非常に手間のかかる校正のコストの削減を実現した。また、獲得したデータを後の処理で行いやすいようにモーショングラフというポーズの状態遷移ネットワークに登録するためのデータ変換についても検討を行った。モーションキャプチャシステムで獲得した動作時系列を組み合わせて獲得した動作系列とは異なった動作系列を合成するために、回転、並行移動に依存しないデータ形式を決定した。さらに動作合成において必要となる、任意の姿勢間の類似性を計算する手法についての従来研究のサーベイを行い、従来の類似性の計算方法での弱点を解消する手法について提案を行った。システム校正に関する手法は論文の採録が決定しており、姿勢の類似性計算方法については現在国際会議の審査中である。