hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラッフル膜形成に関わるWAVEの機能制御機構の解析

また、上述したIRSp53の結合蛋白解析でNIH3T3やN1E-115細胞溶解物から最も主要なものとして約120kDa、60kDaの蛋白が見付かっていたが、これらはSF3a複合体の2つのサブユニットであった。SF3a複合体はRNAスプライシング反応に関わる蛋白複合体であり、その3つのサブユニットSF3a60、SF3a66、SF3a120はそれぞれ酵母から保存されている。IRSp53は神経芽細胞腫に発現させると神経突起形成などの顕著な形態変化を誘導する。SF3a複合体の各サブユニットを発現させたところ、SF3a120は予想通りに核内に集積したが、SF3a60とSF3a66は細胞質に存在した。しかも、SF3a66の発現はIRSp53と同様の神経突起形成などの形態変化を誘導し、内在性のSF3a66が細胞質に存在することを示す免疫染色データも得られている。つまり、従来核内でのRNAスプライシング反応に(のみ)関わると考えられてきたSF3a複合体が、全く異なる細胞機能に関与している可能性が示唆された。
ドパミン神経系と神経免疫系を制御するERMタンパク質からの創薬基盤の創出

本研究では、ERMタンパク質を標的とした新しい創薬基盤の創出を目的としている。Moesin (Msn)が、ミクログリアにおいて炎症性サイトカインtumor necrosis factor αの放出機構およびERM binding protein 50 (EBP50)を介して誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)と相互作用することを見出した。また、MsnノックダウンしたBV2細胞では、ファゴサイトーシス能が低下することを明らかにした。さらに、Msnノックアウトマウスにおいて、LPS投与によるミクログリアの活性化が減弱した。以上の結果より、Msnを標的とした創薬研究の基盤になる可能性が示唆される。ERMタンパク質は、スキャホールドタンパク質でありエズリン(Ezr)、ラディキシン(Rdx)、モエシン(Msn)を含む。中枢神経系において、それぞれのERMタンパク質の生理的や病態生理的機能は不明である。そこで、本研究ではその仮説を検証することで、ERMタンパク質を標的とした新しい創薬基盤の創出を目的としている。初年度は、ミクログリアにおけるERMタンパク質の機能について以下のことを明らかにした。1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)投与マウスを用いた免疫染色の結果、MPTP投与3日後をピークにして黒質に集積した活性化ミクログリアにおいて、リン酸化ERMタンパク質と炎症性サイトカインであるTNFαとが共発現していた。Lipopolysaccharide (LPS)処置したBV2細胞では、リン酸化ERMが有意に増加した。また、マウスミクログリア細胞株BV2細胞においてEzr、Rdxと比較して、Msnが約2倍多く発現していた。そこで、それぞれのERMタンパク質の発現をsiRNAを用いてノックダウンし、その後にノックダウンしたBV2細胞にLPS処置し、その培養液中のTNFαをELISA法により測定した。対照群と比較してMsnをノックダウンさせたBV2細胞のみ培養液中のTNFαが有意に減少していた。一方で、TNFαの遺伝子発現量は変化しなかった。以上より、ERMタンパクファミリーのうちMsnは、ミクログリアの炎症性サイトカインTNFαの放出機構に関与していることが示唆される。ミクログリアにおけるMsnの制御機構を解明することで神経変性疾患の新たな創薬ターゲットの創出が期待できる。ERMタンパク質は、エズリン(Ezr)、ラディキシン(Rdx)、モエシン(Msn)を含む。パーキンソン病研究の過程で、それぞれのERMタンパク質がドパミン神経系だけでなくミクログリアにおいても生理的やパーキンソン病の病態において重要な役割を果たし、その機能制御の解明が、今日までパーキンソン病の患者を苦しめる副作用や、止めることのできなかったドパミン神経細胞死を抑制するパーキンソン病の治療薬の創薬基盤となり得る可能性を見出した。これまでに、ERMタンパクファミリーのうちMsnは、ミクログリアの炎症性サイトカインtumor necrosis factor α(TNFα)の放出機構に関与していることを明らかにしている。本年度はTNFαの放出機構について解析した。そこで、TNFαの放出に関係するとの報告があるリサイクルエンドソームのマーカー・Rab11に着目した。Duolink In Situ PLAシステムにより、MsnとRab11の相互作用がLPSにより活性化したミクログリアにおいて確認できた。さらにMsnをノックダウンしたマウスミクログリア・BV2細胞においてLPSを24時間処置したところ、誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の発現が有意に減少し、培養液に含まれる一酸化窒素(NO)量が有意に減少することを見出した。解析を進め、NOの放出にはERM Binding Protein 50 (EBP50)が重要な因子であることを見出した。ミクログリアから産生されるNOによって、脳障害を悪化することが報告されている。ミクログリアにおけるMsnを介した炎症増悪因子の制御機構を解明することで神経変性疾患の創薬ターゲットの創出が期待できる。研究成果として、中枢神経におけるミクリグリアの病態生理的な機能、特にTNFαやNOの放出・合成機構にMsnの関与を見出した点において順調に伸展していると考えている。また、Msnノックアウトマウスを用いて、パーキンソン病病態の解析も開始することができた。また、Msnと相互作用する細胞内タンパク質、Rab11やEBP50今後は、どのような放出機構に関与するのかを明らかにしていく予定である。また、TNFαだけでなく他の炎症性サイトカインの放出にMsnが関与するのかを検証予定である。一方でMsnノックアウトマウスを用いて、パーキンソン病病態の解析は開始したもののマウスの成育などの問題で伸展が遅い。早急に対応していく予定である。パーキンソン病研究の過程で、それぞれのERMタンパク質がドパミン神経系だけでなくミクログリアにおいても生理的やパーキンソン病の病態において重要な役割を果たし、その機能制御の解明が、パーキンソン病の治療薬の創薬基盤となり得る可能性を見出した。これまでに、ERMタンパクファミリーのうちMsnは、ミクログリアの炎症性サイトカインtumor necrosis factor α(TNFα)の放出機構に関与していることを明らかにした。

また、Msnを一過性にノックダウンしたマウスミクログリア・BV2細胞においてLPSを24時間処置したところ、誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の発現が有意に減少し、培養液に含まれる一酸化窒素(NO)量が有意に減少することを見出した。今年度は、まずMsnのiNOSの制御に関して解析した。免疫沈降法などにより、直接的にMsnはiNOSに結合しないことを見出した。そこで、ERM Binding Protein 50 (EBP50)に着目した。EBP50を一過性にノックダウンしたBV2細胞においてLPSを24時間処置したところ、iNOSの発現が有意に減少した。また、免疫沈降法などにより、MsnはEBP50を介してiNOSと相互作用することを見出した。これらにより、Msnを介した炎症増悪因子の制御機構の一端を解明することができた。さらに、MsnノックダウンBV2細胞では、アクチン骨格の異常により、ファゴサイトーシス能が低下することを明らかにした。また、Msnノックアウトマウスにおいて、野生型マウスと比較して、LPS投与によるミクログリアの活性化が減弱した。これらの結果は、Msnを標的とした創薬研究の基盤になる可能性がある。本研究では、ERMタンパク質を標的とした新しい創薬基盤の創出を目的としている。Moesin (Msn)が、ミクログリアにおいて炎症性サイトカインtumor necrosis factor αの放出機構およびERM binding protein 50 (EBP50)を介して誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)と相互作用することを見出した。また、MsnノックダウンしたBV2細胞では、ファゴサイトーシス能が低下することを明らかにした。さらに、Msnノックアウトマウスにおいて、LPS投与によるミクログリアの活性化が減弱した。以上の結果より、Msnを標的とした創薬研究の基盤になる可能性が示唆される。研究成果として、以下の中枢神経におけるミクリグリアの病態生理的な機能を見出した点において順調に伸展していると考えている。パーキンソン病モデル動物において、障害された黒質ドパミン神経細胞の近傍に現れる活性化ミクログリアに強くリン酸化ERMタンパク質が共局在していた。そのことは生化学的な解析においても確かめられた。より詳細に検討するためBV2細胞を用いて解析した結果、LPSによる活性化したBV2細胞においてLPS濃度依存的にERMタンパク質の活性化型であるリン酸化ERMタンパク質の増加が認められた。また、LPSで活性化したBV2細胞は炎症性サイトカインを放出することがよく知られている。一方で、ERMタンパク質はその機能は、アクチンフィラメントや細胞膜と相互作用する細胞骨格関連タンパク質である。そこで、炎症性サイトカインの1つであるTNFαに着目したところ、対照群と比較してMsnをノックダウンさせたBV2細胞のみ培養液中のTNFαが有意に減少していた。その際に、TNFαの遺伝子発現量は変化しなかった。
ALE空間及びリーマン面上のゲージ理論と量子群の表現論

94年度は忙しかったので、とりたてて新しい結果を得ることはできなかった。限られた時間の中で、Vafa-WittenのS-dualityから来る予想に触発されて、この周辺の話題について勉強した。この予想は、4次元多様体の上のインスタントンのモジュライ空間オイラー数に関して、ベクトルバンドルのトポロジカルタイプを動かすことによって母関数を作ると、これがモジュラー形式になるというものである。まず、モジュラー形式については何もしらなかったので、この教科書を読んだ。そして、ALE空間のときには対応する母関数はaffine Lie algebraの指標になることが前年度の研究から分かっていたので、Kac-Petersonの結果からモジュラー不変性を導きだすことができた。より一般の4次元多様体と2次元の埋め込まれた部分多様体のコンフィグレーションについても同様にある種の“代数"が構成でき、その指標がモジュラー不変性を持つことが期待される。また、射影曲面のときには、吉岡の結果によりオイラー数が計算されるが、これとドナルドソンの不変量との関連について、科学研究費補助金で購入したコンピュータと数式処理ソフトによって計算実験を行なった。これにより、ドナルドソンの不変量がある程度計算されたことになる。
イギリスにおけるキャリア教育に関する研究

本研究は、イギリスの中等教育段階で展開されているキャリア教育に関して、その歴史的背景、教育理念、現状を明らかにすることが目的である。なお、研究は以下に示したように、理論的研究と実践的研究とに分けて遂行した。理論的研究1:クロス・カリキュラムの基礎に関する理論的研究理論的研究2:「キャリア教育とガイダンス」に関する基礎的研究実践的研究:「キャリア教育とガイダンス」に関する実践例の分析また、この他にも、わが国におけるキャリア教育に関する理論的研究や実践的研究を分析し、イギリスとの比較も試みた。これは、現在、問われている「生きる力」を育成することを目指した、新しい教育課程への示唆を得るためである。イギリスにおける「キャリア教育とガイダンス(以下、CEG)」は、1980年代までその重要性に対する認識が低く、全国共通カリキュラムの導入に伴い、CEGはようやく認知され、ガイダンスとして学校に導入されることになった。そして、1997年教育法により、1416歳の生徒が通う学校は、彼らに対して適切なCEGの機会を提供しなければならないこととなった。このCEGの目的は、(1)自分自身を理解し、自分の能力を発達させること、(2)職業とその機会を探すこと、(3)自分の職業プランを実行すること、である。このため各学校は、CEGの教育方針を決定し、学校カリキュラムに位置づけている。そこで、本年度は、特定の学校をケース・スタディーとして取り上げ、その学校のCEGの方針を明らかにした。そして、1997年教育法以前のクロス・カリキュラム活動としてのCEGと、教育法以後のCEGの取り組みの具体例について分析を行い、その違いや共通点について比較検討を行い、イギリスで展開されているCEGの特色について考察した。イギリス(主としてイングランドとウェールズ)の義務教育段階(5歳児16歳児)におけるキャリア教育とガイダンス(Careers Education and Guidance:CEG)について、本年度は文献研究を主体として、以下のような視点から研究を行った。1.初等・中等学校におけるCEGの歴史2.全国共通カリキュラム(National Curriculum:NC)におけるCEGの位置づけその結果、以下のことが明らかとなった(概要のみ示す)。1.一般に1980年代以前は、CEGに対する中等学校の意識は低く、キャリア担当部局(careers departments)の存在意義は認められていなかった。学校教育におけるCEGの重要性が指摘されるようになったのは、1985年に時の保守党政府によって公表された、今後のイギリス教育の進むべき方向性を示した「より良い学校(Better Schools)」からである。今日、イギリスにおけるCEGは、子ども達にとって、学校修了後の生活(adult life)への機会、責任及び経験の適切な準備となるように、カリキュラムにおいて重要な位置づけがなされることが期待されている。2.同じ保守党政権によって導入されたNCにおいては、CEGは教科としてではなく、クロス・カリキュラァ・テーマ(cross-carricular theme)の一つとして設定された。ここでのCEGは、学校の教育方針の一部をなし、子どもの人間的、社会的発達を促進し、教育や雇用機会に対するステレオタイプ化した状況を打破すること、が目的として捉えられている。以上のように、本年度は理念的な側面を中心に研究を遂行してきた。次年度は、CEGプログラムについての具体的な取り組みについて検討する予定である。
海岸侵食の波動性とその理論

平成10年10月14日研究代表者死亡のため研究実績の概要記載不可能1)海岸侵食の波動性の実態究明1方向の主波浪を持つ静岡・駿河海岸における侵食波の発生を明らかにするために,a)Triangle smoothingまたはuniform smoothingの方法,およびb)Fourier変換法により汀線変化資料を解析して拡散現象としての汀線変化を見い出し,侵食波の伝播特性の実態を海岸侵食原因との関係で究明した.ついで,拡散波としての汀線変化からの変動を求め,同様な方法により1)波動としての侵食波の伝播特性,2)波数スペクトル特性,および3)侵食波の波高分布とその極値統計を調べた.ついで,2方向の主波浪を持つ下新川海岸におけ海岸侵食に伴う侵食波の発生を同様な方法で検討し,侵食要因との関係で侵食波の特性を明らかにした.2)海岸侵食に伴う汀線変化の拡散・波動理論の展開沿岸漂砂量の一般方程式(Refaat and Tsuchiya,1992)および海浜変形の連続式を再検討し,海岸侵食に伴う汀線変化の線形理論としての拡散・波動理論を展開した.すなわち,汀線変化を表わす基礎方程式を求め,その分散関係を詳細に調べたうえで,任意の初期・境界条件に対応できるようにGreen関数を用いた理論解を求めた.この場合,強制波としての侵食波の条件の与え方が問題となり,現在,その解決を図っている.平成10年10月14日研究代表者死亡のため研究実績の概要記載不可能
レーザー固体相互作用による予混合気の着火現象

近年注目されている希薄燃焼や高乱流下などの状況において着火に用いるエネルギーは極めて大きくなり,放電によって加熱された電極そのものの気化,プラズマ化は無視できない状況にある.高温になった金属等の着火への影響について明らかにするため,パルスレーザーを固体表面に照射してその着火機構を調べる.レーザー光は短時間に加熱が完了するため,時間・空間的にそれぞれのプロセスを分離して評価することが可能となる.レーザー波長,ターゲット材料,照射配置などの,化学発光やシュリーレン計測等の時間・空間情報,発光スペクトル計測に対する依存性を通じて,何が着火をもたらしているのかを明らかにする.近年注目されている希薄燃焼や高乱流下などの状況において着火に用いるエネルギーは極めて大きくなり,放電によって加熱された電極そのものの気化,プラズマ化は無視できない状況にある.高温になった金属等の着火への影響について明らかにするため,パルスレーザーを固体表面に照射してその着火機構を調べる.レーザー光は短時間に加熱が完了するため,時間・空間的にそれぞれのプロセスを分離して評価することが可能となる.レーザー波長,ターゲット材料,照射配置などの,化学発光やシュリーレン計測等の時間・空間情報,発光スペクトル計測に対する依存性を通じて,何が着火をもたらしているのかを明らかにする.
ドメイン変化へ逐次適応する次世代型SLAM「クロスドメイン地図学習」の実現

本年度は、ドメイン適応と変化検出の各システムを発展させることを目的とし、具体的に、(1)(3)の研究開発を行った。(1)3次元点群地図を用いたスケーラブルな変化検出システム:前年度までに開発したシステムを、自動運転の主要な国際会議ITSC18において発表した。さらに、本システムの性能を向上させることを目的として、深層特徴を用いた識別的な地図検索手法を研究した。そのために、Siameseネットワークに基づく識別的な距離学習法を新たに開発した。クロスシーズン変化検出実験において、本手法が有効であることを確認した。(2)クロスドメイン場所認識システム:前年度までに開発したシステムを、自動運転の主要な国際会議ITSC18において発表した。さらに、本システムの性能を向上させることを目的として、転移学習を用いた地図更新手法を研究した。そのために、知識蒸留に基づく高効率な転移学習法を開発した。実験により、本手法が有効であることを確認した。(3)場所特有変化分類タスク:前年度までに開発した場所分割法をさらに発展させて、オートエンコーダに基づく深層場所分割アルゴリズムを開発した。この成果を国際会議へ投稿した。(4)再訪問認識タスク:前年度までに開発した不変座標系(ISC)手法を、最先端のSLAM技術と融合した。具体的に、逐次辞書、アイランド法、BRIEF記述子からなる最先端SLAM技術を利用し、性能評価において最先端手法と同等以上の認識性能を達成した。この成果は、計算機視覚の国際会議において発表を予定している。当初の目標であった、ドメイン適応と変化検出の研究開発を実施し、目標とする性能を達成することに成功した。今後は、前年度に開発したシステムを改善するとともに、これらを既存SLAMシステムのモジュールとして用いて、SLAMシステムを完成し、実証実験を行ってゆく。本年度は、ドメイン適応と変化検出の各システムのプロトタイプを開発することを目的とし、具体的に、(1)(3)の研究開発を行った。(1)3次元点群地図を用いたスケーラブルな変化検出システムの開発を行った。提案システムの特色は、既存システムと比べて、スケールの大きな地図を対象とした変化検出を可能とする点にある。そのために、大規模な記憶地図に有効な、新しい点群レジストレーションの方法を開発した。この方法は、アラインメント、フィルタ、点群符号化、索引、検索の各処理部分からなる。挑戦的な問題設定である、季節をまたぐクロスシーズン変化検出タスクにおいて、有効性を実験的に検証した。(2)長期ナビゲーションのためのクロスドメイン場所認識システムを開発した。畳込みニューラルネットワークとアンサンブル学習の融合により、ドメイン変化に頑健な場所認識手法を開発した。前年度に開発した場所分割法を利用することで、場所クラスの数が発散することを抑えながら、効率よく場所クラスを学習認識する手法を開発した。(3)場所特有変化分類タスクを研究した。自動運転ビークルが変化検出を行うためには、場所特有の変化分類器を訓練する必要がある。ビークルの作業空間を場所へ分割する方法として、様々なものが考えられる。そこで本研究では、場所特有変化分類器の性能を最大化するための場所分割問題に取り組んだ。プロトタイプシステムを開発し、公開データセットを用いた検証実験を行った。当初の目標であった、ドメイン適応と変化検出のプロトタイプシステムを開発し、性能検証することができた。今後は、前年度に開発したプロトタイプシステムを改善するとともに、これらを既存SLAMシステムのモジュールとして用いて、SLAMシステムを完成し、実証実験を行ってゆく。国際会議での発表件数・雑誌への投稿件数が、予定していたよりも少なく、次年度以降に増えることが予想されることが、次年度使用額が生じた理由である。

前年度に投稿した論文について、査読プロセスが長引いたため、年度内に掲載されなかった。このため、次年度使用額が発生した。この予算は、次年度に掲載を予定している論文、および、計算機の更新に充てる予定である。
レスキュー機器の研究開発のための阪神淡路大震災における人命救助の実態調査研究

阪神淡路大震災において,数時間以内の救助が可能であれば多くの人命が救われたことは間違いない.そのためには,災害救助のためのレスキュー機器が極めて重要である.ロボット・メカトロニクスの技術はこのような機器の効率を飛躍的に向上させることは間違いない.ところが,研究者の間にレスキュー活動に関する情報が提供されておらず,また,機器開発に充分な調査も行われていない.そのため,機能や仕様の詳細が検討されていないのが現状であった.以上の背景を踏まえ,日本機械学会ロボティクスメカトロニクス部門内レスキューロボット機器研究会にて,次の活動を行った.1.救助に関わった学生,民間人,消防,自衛隊,救助された学生,防災関係の研究者に聞き取り調査を行った.2.それに基づき,一般的な法則性・問題点などを明らかにした.3.調査結果に基づき、ロボティクス・メカトロニクス分野の研究者でディスカッションを行い、人命救助を支援するロボット・メカトロニクス機器に求められる機能・仕様を明らかにするとともに、その実現の可能性について検討を行った。4.研究成果を各種学会の場で発表するとともに、報告書及びコンピュータネットワーク上のwwwの形で公開した。
工作機械主軸構造の高機能化に関する研究

本研究は、次世代生産システムの中核加工機能に要求される多機能工作機械主軸を実現することを目的とし、平成5年度の研究成果を元に次のような要素研究を実施し、それらの研究成果を統合化した。その結果次のような工学上、工業上有用な研究成果が得られた。(1)単純化した主軸-軸受-ハウジングから構成される主軸系モデルを対象に、運転中の主軸受周辺部の動的な力学的特性の変化を超音波を用いてインプロセス計測する方法を提案し、その妥当性を実験的に確認した。(2)マシニングセンタとタ-ニングセンタにおいて適用事例がみられる双軸構造のモデルを製作しその特性評価を行った。その結果、力学的・熱的特性を同時に向上させる上で、構造内部に配置するリブや隔壁の最適設計が重要な因子となることを実験と解析の両面から明らかにした。(3)横中ぐりフライス盤の一部に適用事例がみられ、次世代FMS用システムマシンへの適用が有用と考えられるる多重層主軸構造のモデルを製作し、その特性評価を行った。有限要素法を用いたシミュレーション結果との対応関係を明らかにすることにより、その最適設計方法を提案することができた。(4)多重層主軸系のモデルの解析モデルを対象に有限要素法を用いた計算機シミュレーションを行った結果、層主軸間に存在する接合部、特に軸受と軸受けハウジング間の接合部において生じる微小な熱的・力学的特性の変化が、主軸全体の変形パターン等の特性に大きな影響を与えることを明らかにした。上記の研究成果の一部は既に日本機械学会第72期全国大会において公表した他、日本機械学会論文集(C編)に発表予定である。本研究は,次世代生産システムに要求される多機能工作機械主軸を実現することを目的とし,初年度の平成5年度において以下の要素研究を実施した.それらの主要な研究成果は以下の通りである.(1)マシニングセンタとターニングセンタを対象に各種工作機械に使用されている主軸系の機能及び構造に関する現状調査を行い,それらについて静的,動的,熱的な観点から分析を行った.その結果,最近の主軸系においては(a)コンパクト化,(b)高速化,(c)超精密化,(d)複合機能化,が著しく進展し,それに伴って特に熱変形問題が改めて解決すべき重要な課題となっていることが明らかになった.(2)マシニングセンタとターニングセンタにおいて複数の適用事例がみられる双主軸構造を対象に,モデルを製作して特性評価を行った.その結果,力学的・熱的特性を同時に向上させる上で,構造内部に配置するリブや隔壁の最適設計が重要な因子となることを実験と解析の両面から明らかにした.(3)単純化した主軸-軸受-ハウジングから構成される主軸系モデルを対象に,運転中の主軸受周辺部の動的な力学的特性の変化を超音波を用いてインプロセス計測する方法を提案し,その妥当性を実験的に確認した.(4)単純化した多重層主軸系の解析モデルを対象に有限要素法を用いた計算機シミュレーションを行った結果,層主軸間に存在する接合部,特に軸受と軸受ハウジング間の接合部において生じる微小な熱的・力学的特性の変化が,主軸全体の変形パターン等の特性に大きな影響を与えることを明らかにした.上記平成5年度の研究成果の一部は日本機械学会第72期全国大学において公表予定である.本研究は,次世代生産システムの中核加工機能に要求される多機能工作機械主軸を実現することを目的とし,平成5年度の研究成果を元に次のような要素研究を実施し,それらの研究成果を統合化した.その結果,次のような工学上,工業上有用な研究成果が得られた.(1)マシニングセンタとタ-ニングセンタにおいて適用事例がみられる双主軸構造のモデルを製作しその特性評価を行った.

その結果,力学的・熱的特性を同時に向上させる上で,構造内部に配置するリブや隔壁の最適設計が重要な因子となることを実験と解析の画面から明らかにした.(2)単純化した主軸-軸受-ハウジングから構成される主軸系モデルを対象に,運転中に主軸受周辺部の動的な力学的特性の変化を超音波を用いてインプロセス計測する方法を提案し,その妥当性を実験的に確認した.(3)多重層主軸系にモデルの解析モデルを対象に有限要素を用いた計算機シミュレーションを行った結果,層主軸間に存在する接合部,特に軸受と軸受けハウジング間の接合部において生じる微小な熱的・力学的特性の変化が,主軸全体の変形パターン等の特性に大きな影響を与えることを明らかにした.(4)横中ぐりフライス盤の一部に適用事例がみられ,次世代FMS用システムマシンへの適用が有用と考えられるる多重層主軸構造のモデルを製作し,その特性評価を行った.有限要素法を用いたシミュレーション結果との対応関係を明らかにすることにより,その最適設計方法を提案することができた.上記の研究成果の一部は既に日本機械学会第72期全国大会において公表した他,日本機械学会論文集(C編)に発表予定である.
多変量解析を用いた個人競技に対するゲーム分析及び新しいコーチングシステムの構築

当該年度は量的データの分析のためにデータ収集方法の構築および収集したデータに対する分析を行った。これまでの期間で行った研究は質的データに対してのもので,それに対する収集方法は質問紙調査で実現が可能である。一方,量的データは時系列データ,つまり数値データとなるため,実際のプレーデータが必要になるが,条件等を考慮すると収集できるデータ数が限られてくることが予想される。したがって,リアルタイムのプレーデータ以外のプレーデータを収集する方法を研究した。現在,日本のバドミントンは男女で世界ランキング1位を獲得していたり,女子ダブルスではトップ10圏内に複数組の日本人がランクインされており,東京五輪に向けて非常に注目されている種目の1つと言えるが,研究資料となるデータの入手が容易ではない。例えば野球やサッカーはインターネットから簡単に選手の個人成績やセイバーメトリクスに基づく様々なデータが閲覧・入手可能であるが,バドミントンではインターネットから閲覧・入手できるデータが非常に少ない。唯一世界バドミントン連盟(BWF)が管理しているtournamentsoftwareというサイトのみ,試合結果やスコアデータ等のデータ分析に使うことができそうなデータが過去に遡って記載されている。しかし,そのままでは手動でデータを収集しなければならず,時間的な制約を受ける。そこで,本研究では自動で膨大な試合データを入手できるよう,スクレイピング技術に着目し,該当サイトから必要な情報のスクレイピングを行った。そのうえで入手したデータに対して種々の統計解析を行った。対象となるゲームは2018年の1年間に行われた国際大会491ゲームであり,対象選手は調査時点での世界ランキングが10位以内の選手である。これらに対して,第1ゲームと第2ゲームの取り方がファイナルゲームの勝率に影響するかを統計的手法により分析した。当該年度はリアルタイムに入手できるプレーデータ以外のデータによる解析を行った。当初計画していた選手の時系列データの場合,データ数に限りがあると考えたためである。一方で,バドミントン以外の球技,特に野球やサッカーにおいてはセイバーメトリクスに代表されるように様々なデータが閲覧,入手が可能である。しかしバドミントンでは1つのサイトでのみ閲覧が可能であり,さらにデータ分析は手動によるアナログ的な作業となる。そこで,スクレイピング技術に着目し,上記サイトから分析可能となりうるデータを機械的に抽出し,多変量解析等の種々の統計解析を行った。その結果,女子種目およびミックスに関して,女子シングルス,女子ダブルス,ミックスの種目別でそれぞれ第1ゲーム,第2ゲームのどちらを取得したかによってファイナルゲームの勝率が高くなることが示唆された。これまでの成果として質的データに対する多変量解析の成果があり,当該年度は量的データに対する解析成果が得られた。ただしリアルタイム以外の量的データに対する解析成果である。これらの成果は総てコーチング時の根拠となりうる客観的なデータであり,パフォーマンス向上に寄与できると考えられる。当該年度に行った研究はこれまでなされてこなかった分析方法であり,今後も有用であると考えられる。また,コーチングシステムという観点からは,システムの入力ともいえるデータ収集に対して,これまで行われてこなかった方法でデータの収集が行えた。以上のことから本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。今後の研究計画として,コーチングシステムの構築及び評価である。想定しているコーチングシステムは(1)データ収集,入力(2)解析(3)解析結果の検討(4)選手へのコーチング,データ収集,というサイクルである。そこで用いるデータがこれまでの研究により,量的データのみでなく,質的データも有用になりうると考えられる。また,過去のデータを機械的に収集する方法も開発できたため,これもコーチングに有用であると考えられる。さらに解析においても,多変量解析を始めとする統計解析が有用であることも示してきた。最終年度はこれまでと同様にデータ収集及び解析を行う。それに加えてコーチング後のデータ収集によるシステムの有用性の評価を行う。そのために,分析結果を基にバドミントンの試合中に使用できるシート(Game Playing Sheet;GPS)の開発を試みる。その後,それを基に実際の試合での運用及び評価を目指す。一方で当初の計画であった独立成分分析の適用についても検討する。これについては実際の試合から収集できるデータが少ないことから,特徴を抽出することが難しい可能性があるため,その対応も検討する必要があると考えられる。具体的な検討案として,2018年度の成果であるスクレイピングによるデータ抽出を用いて過去のデータに対して特定の選手の複数の試合に対して独立成分分析を用いることが挙げられる。ただし,試合間隔が空いてしまうことで戦い方が変わることで特徴が抽出できなくなることも考えられるため,できるだけ同一の大会における複数の試合を分析対象とすることが望ましいと考えられる。本研究は,個人競技に対してこれまでほぼ用いられていない多変量解析を用いたゲーム分析を行い,それを基に練られた戦術を適用したコーチングによって選手のパフォーマンスにどのように影響を及ぼすのかを解明することを目的としている。また,個人競技の対象種目は近年の日本において競技人口の増加が著しく,将来的にも活躍が期待されるという理由からバドミントンとした。本目的を達成するために,平成29年度は選手の実技のデータの収集及び,解析対象となる情報の収集や解析方法に関しての情報収集を行い,本研究の関連研究の発表を行った。選手の実技データは大学の公式戦の様子を数試合収集することができた。また,解析対象はシングルス,ダブルスを想定しているが,平成29年度はダブルスに着目した。特にダブルスでの試合開始から5球目までの解析を目的とし,質問紙調査で得られたゲームに対する質的データに対し多変量解析を行った。

最終目的はゲームから得られる量的データに対する多変量解析であるが,そのための準備として当該年度は質的データに対して計量テキスト分析による解析を行った。これにより,分析者の恣意性が排除され,各選手が持っている考えの全体像が把握でき,コーチングに役立てることができる。質的データの対象となる課題は,ダブルスにおいて,自分がサーバーのときに重要だと考えるのはサーブを打ってから何打目か,である。この課題に対する回答として,経験年数にかかわらず3打目を重要と考えている選手が最も多かった。その考えを分析した結果,3打目は1ラリーを決定づけさせる重要なものであることが示唆された。当初の計画ではバドミントンのゲームから得られる量的データに対しての多変量解析のみであったが,情報収集によって質的データに対して多変量解析を行う方法を発見し,解析が行えた。また,当該研究成果を発表する場として,日本バドミントン学会設立準備委員会に参画し,日本バドミントン学会を設立,理事に就任し,第1回学会大会において当該研究課題に関連する研究を発表することができた。加えて,第1回学会大会において他の研究者との交流から,量的データに対する多変量解析において,これまで想定していたデータ以外を量的データとして捉えられる可能性が挙げられ,より多方面からのゲーム分析が検討される。当該年度は量的データの分析のためにデータ収集方法の構築および収集したデータに対する分析を行った。これまでの期間で行った研究は質的データに対してのもので,それに対する収集方法は質問紙調査で実現が可能である。一方,量的データは時系列データ,つまり数値データとなるため,実際のプレーデータが必要になるが,条件等を考慮すると収集できるデータ数が限られてくることが予想される。したがって,リアルタイムのプレーデータ以外のプレーデータを収集する方法を研究した。現在,日本のバドミントンは男女で世界ランキング1位を獲得していたり,女子ダブルスではトップ10圏内に複数組の日本人がランクインされており,東京五輪に向けて非常に注目されている種目の1つと言えるが,研究資料となるデータの入手が容易ではない。例えば野球やサッカーはインターネットから簡単に選手の個人成績やセイバーメトリクスに基づく様々なデータが閲覧・入手可能であるが,バドミントンではインターネットから閲覧・入手できるデータが非常に少ない。唯一世界バドミントン連盟(BWF)が管理しているtournamentsoftwareというサイトのみ,試合結果やスコアデータ等のデータ分析に使うことができそうなデータが過去に遡って記載されている。しかし,そのままでは手動でデータを収集しなければならず,時間的な制約を受ける。
チェアサイドでできる新しい嚥下検査法の確立

磁石とMIセンサを応用した自作の計測方法を用いて, VE, VFと同期させ,本法の妥当性について検討し,従来のスクリーニング法と比較し,その優位性について論文発表した.また,得られた波形から姿勢が喉頭閉鎖持続時間に与える影響,および,嚥下姿勢と辛味成分が嚥下機能に与える影響について検討を行い,本方法が,誰もが行える客観的で簡便なスクリーニング検査法として使用できる可能性を示唆し,学会発表を行った.磁石とMIセンサを応用した自作の計測方法を用いて, VE, VFと同期させ,本法の妥当性について検討し,従来のスクリーニング法と比較し,その優位性について論文発表した.また,得られた波形から姿勢が喉頭閉鎖持続時間に与える影響,および,嚥下姿勢と辛味成分が嚥下機能に与える影響について検討を行い,本方法が,誰もが行える客観的で簡便なスクリーニング検査法として使用できる可能性を示唆し,学会発表を行った.本研究の目的は,磁石とMIセンサを応用した自作の計測方法を用いて,得られる波形を分析(波形の形態,時間関係)し,嚥下障害のスクリーニング法として自動判定,または,嚥下障害を波形から判別するシステムを構築することにある.嚥下障害の訓練には,姿勢の設定が重要視されており,さらに,唐辛子の辛味成分であるカプサイシンは,咳・嚥下反射を改善させると報告されている.今年度は,嚥下姿勢と辛味成分が嚥下機能に及ぼす影響を調査するために,嚥下運動を記録・分析し,検討を行った.被験者は,本研究の主旨に同意した徳島大学歯学部学生および徳島大学来院患者とした.嚥下姿勢は,90度座位,90度座位頸部前屈,仰臥位(30度),仰臥位(30度)頸部前屈の4姿勢とした.辛味成分を含有した試験液を5ml嚥下させた.甲状軟骨付近の皮膚に棒状のNd-Fe-B磁石(420mT)を,胸骨弓付近の皮膚に高感度交流磁場検知センサ(MI-CB-1Ds, Aichi MI Co.)を両面テープで貼りつけた.30秒間の空嚥下(唾液の飲み込み)をさせ,嚥下運動に伴う磁石の動きを磁気センサの出力変化として捉え,その出力を16bitADカードでコンピュータに取り込み,解析した.結果,姿勢も辛味成分も嚥下運動に影響を与え,とくに仰臥位になるほど嚥下時間が短縮される傾向にあった.カプサイシン含有溶液を嚥下することで,嚥下時間は有意に短縮した.本検査法の有用性と,姿勢変化と辛味成分を用いた摂食・嚥下指導,訓練やリハビリテーションへの可能性を示唆するものと思われる.近年,日本では高齢化が進み,摂食・嚥下障害を有する患者様のリハビリテーションへの関心が高まっている.実際にリハビリテーションを進めていく上で,嚥下機能の客観的評価は非常に重要である.本研究の目的は,磁石とMIセンサを応用した自作の計測装置を用いて得られる波形を分析し,嚥下障害のスクリーニング法として自動判定,または,嚥下障害を波形から判別するシステムを構築することにある.嚥下運動の中で咽頭期は重要とされており,VFやVEを用いた報告が多数ある.本装置とVEを同期させ嚥下運動を記録・分析したところ,測定値の中で甲状軟骨の最大挙上位から復位するまでの動きがホワイトアウトと一致しており,この動きに要する時間(喉頭閉鎖持続時間)は誤嚥リスクの指標となると考えられた.今年度の研究実施計画は,サンプリングの継続と,各測定項目の比較であった.今年度は,姿勢が喉頭閉鎖持続時間に与える影響を調査し,若年者群と壮年・高齢者群とで比較・検討した。被験者は,本研究の主旨に同意し,嚥下障害のない徳島大学歯学部学生(49名,25.2±43歳)および徳島大学病院外来患者(13名.66.8±12.0歳)とした.嚥下姿勢は,90度座位,90度座位頸部前屈,仰臥位(30度),仰臥位(30度)頸部前屈の4姿勢とした.甲状軟骨付近の皮膚に棒状のNd-Fe-B磁石を,胸骨弓付近の皮膚にMIセンサを貼りつけ,30秒間の空嚥下をさせ,嚥下運動に伴う甲状軟骨の動きを解析した.若年者群では,姿勢を変化させても喉頭閉鎖持続時間に有意な差が認められなかった.壮年・高齢者群では,仰臥位の方が,喉頭閉鎖持続時間が短くなる傾向があった。これは,加齢による咽頭収縮筋の収縮力・収縮速度の低下を姿勢が補償していることが示唆された.喉頭閉鎖持続時間は摂食・嚥下障害患者のスクリーニングテストのパラメータとして有用であると思われる.近年,日本では高齢化が進み,摂食・嚥下障害を有する患者様のリハビリテーションへの関心が高まっている.実際にリハビリテーションを進めていく上で,嚥下機能の客観的評価は非常に重要である.われわれは,今までに磁石とMIセンサ(微小磁場変化を測定できる磁気インピーダンス(MI)効果に基づく磁気センサ)を用いた方法を考案し,簡単な時間波形の分析から簡易嚥下障害スクリーニングテストとして使用できる可能性を示した.

本研究の目的は,磁石とMIセンサを応用した自作の計測装置を用いて得られる波形を分析し,嚥下障害のスクリーニング法として自動判定,または,嚥下障害を波形から判別するシステムを構築することにある.今年度の研究実施計画は,本方法で得られたデータの解析・検討・実用化であった.今年度は,今までのデータから,テクニカルレポートとして英文にて論文発表を行うた.内容は,(1)頸部皮膚表面に貼付したMIセンサによって嚥下時の喉頭運動を検知するという手法を考案したこと.(2)本方法によって得られた波形がどのように嚥下運動を反映しているかについての検証.(3)MIセンサによって得られた波形の意味と,波形の読み方について.(4)RSSTとの比較・検討.(5)他のスクリーニング検査法との比較.(6)VF,VEと同期記録を行い,本方法の妥当性について.(7)本方法の有用性・簡便性について.さらに,実用化についての考察を行い,発表を行った.さらに,若年者と高齢者,高齢者における義歯の影響について,本方法を用いたRSSTのデータをまとめ,投稿準備を整え,近々,論文発表を行う予定である.
コミュニケ-ション障害児の言語能力の発達予測に関する研究

本研究の目的は、コミュニケ-ション障害児の言語能力を追跡的に調査し、発達予測のために必要な情報を得ることにある。具体的には(1)特殊学級在籍児童のコミュニケ-ション・言語能力の追跡調査結果と、(2)ダウン症幼児のコミュニケ-ション行動の発達経過について検討した。(1)については、例年行なう言語能力調査の中から、(A)コミュニケ-ション基礎能力評定、(B)絵画語彙発達検査、(C)自由会話、(D)発話明瞭度、(F)聴覚的記銘力、(G)構文の理解と産出について3年間の調査資料がそろっている35名を対象とし、障害の種類と程度に応じて4群(情緒障害-高、情緒障害-低、精薄-高、精薄-低)に分類し、それぞれの群別に言語およびコミュニケ-ション基礎能力の発達経過を検討した。その結果、情緒低群はコミュニケ-ション能力の対人面での著しい遅れが目だち、指示理解、発話明瞭度などについても同様の傾向がみられた。その反面、情緒高群は、聴覚的記銘力、や構文理解と神文産出などでは優れていても自己統制に困難を示した。精薄群は着実な伸びを示すが、精薄低群では、抽象的な語彙理解の習得は制約が認められた。(2)ダウン症幼児のコミュニケ-ション行動の発達については、母子相互間のやり取りを3時点(CA3:0-6:8,MA2:3-5:4)にわけ、それぞれの時点の母子の言動を意味機能と関係機能を用いて検討した。意味機能は東ら(1981)を参考に分類し、関係機能は語用論的な観点から適切性(両者間の発話や行動の文脈における適切性)、意図性(相手に働きかけようとする意図の有無)、効果性(相手に及ぼす効果の有無)を指標に分類した。これらの分類基準により、ダウン症児と母親のコミュニケ-ション行動の発達特徴がより明確化され、今後の指導にも役立つ可能性が示唆された。以上の研究成果をふまえ、今後さらに検討を続行する予定である。
スピン整流効果を示す超構造スピン分極ドナーの創成

本研究では、スピン分極ドナーを様々な形に超構造化することにより、分子内のスピン分極をスピン偏極電流として取り出す手法の開発を試み、以下の成果を得た。1.スピン分極ドナーを用いて有機磁性金属を実現する目的で、金属的な導電性の発現が期待されるセレン原子が導入されたTTF系スピン分極ドナー(DSBN、ESBN)、及び、スピン分極を高めるべく、TTF骨格に四つのラジカルを導入したテトララジカルドナーを新たに合成し、電荷移動錯体やイオンラジカル塩を調製した。なかでもESBNのイオンラジカル塩は、約40meVと低い活性化エネルギーを示し、高圧力の印加による磁性金属相の発現が期待される。2.長鎖アルキル基の導入により製膜性と分子配列性を向上させたスピン分極ドナーOdTBNを合成し、その薄膜が電界効果トランジスター(FET)として動作することを実証した。3.直径4nmの金ナノ粒子に、約100分子のπラジカルドナーが置換した有機無機複合系を得る手法を確立した。さらに、ESRから、ラジカルのスピンと金表面の電子との相互作用を見出した。また、理学電気(株)と共同で、X線小角散乱法によって、金ナノ粒子の粒子サイズとその分布を、短時間かつ簡便に、精密に評価する手法を確立したことは、特筆に値する。4.分子の両末端にチオール基を導入された種々の分子ワイヤー分子が合成され、それらが、金ナノ粒子との間に、金の櫛形電極をつなぐように、ネットワーク状の構造体を形成する事が見いだされた。この金ナノ粒子ネットワークは、ナノ粒子のサイズと、分子ワイヤーの種類と分子長に強く依存した導電特性を示した。さらに、磁場の印加下での計測から、磁気抵抗を示す試料が見いだされた。今後、このような特徴的な分子集合体に適する計測手法が開発されることにより、この金ナノ粒子ネットワークに非線形な導電挙動や顕著な磁気抵抗効果が見いだされると考えられる。13年度は、スピン分極ドナーの拡張と、その物性評価のための測定系の開発を行った。1.スピン分極ドナーETBNのイオンラジカル塩、ETBN_2・ClO_4・TCE_<0.5>の結晶中における伝導電子とスピンの相互作用を検討するため、現有のSQUID磁束計に挿入する伝導度用プローブを新たに作成し、温度2400K、磁場0±5Tの条件下での抵抗測定を可能とした。この塩の半導体的な伝導挙動(Ea=0.04eV)から、50K以下の低温域で抵抗値が測定限界を超えるために、磁場効果を十分に評価できなかったものの、このような高抵抗状態の試料に高電圧(200V)を印加すると、抵抗値が可逆的に大幅に減少する興味深い現象を見出した。2.より高い伝導度が期待されるテトラチアペンタレン型スピン分極ドナーを設計し、その合成に成功した。この分子が、1電子酸化状態において基底3重項を示すことを、ESRスペクトルの温度依存性から明らかにし、スピン分極ドナーとしての電子構造を持つことを確認した。3.ドナー上でのスピン分極をさらに増大すべく、TTF骨格に、四つのラジカル部を導入したテトララジカルドナーを設計し、大量合成法を確立した。さらに、光学測定用電解セルを作成し、CVとUV-Vis-NIRスペクトルを同時に測定することで、酸化還元に伴う電子構造変化を詳細に検討した。

4.超構造スピン分極ドナーを、金-チオール相互作用により金電極に結合させるため、モデル分子として、チオール前駆体を置換したターチオフェン及びフェニルニトロニルニトロキシドを合成した。これらの分子が金基板上に吸着すること、及び、ラジカルが基板への吸着過程において失活しないことを、表面プラズモン共鳴、ESR、IR、及びCVを用いて多角的に確認した。以上、当初の計画に従って、分子の合成及び測定系の立ち上げを順調に行うことが出来た。14年度は、主にスピン分極電流を計測できるようにスピン分極ドナーを構造化する研究を行った。(1)13年度に確立した、フェニルニトロニルニトロキシドを置換したチオールと金との相互作用を利用し、これを金ナノ粒子に置換することで、金に対するスピン分極の効果を極限まで高めることを試みた。その結果、直径4nmの金ナノ粒子に、約100分子のフェニルニトロニルニトロキシドが置換した有機無機複合系を得る手法を確立した。さらに、このラジカルで修飾された金ナノ粒子は、ESRにおいて、300mTにも広がった線幅を有することを見出した。ラジカルのスピンと金表面の電子との相互作用によって、ESRの緩和が非常に早められたものと解釈される。さらに、本研究を遂行するにあたり、理学電気(株)と共同で、X線小角散乱法によって、金ナノ粒子の粒子サイズとその分布を、短時間かつ簡便に、精密に評価する手法を確立したことは、特筆に値する。(2)上記のラジカルで修飾された金ナノ粒子の分極効果を直接に検出するために、金ナノ粒子の導電性の測定を試みた。ナノ粒子の溶液を直接櫛形電極の上で集積させた固体は、ほとんど絶縁体であったのに対し、ここにデカンジチオールを導入し、有機分子で直接金ナノ粒子間を接続した場合には、抵抗値が数千分の1にまで減少した。さらにその際、抵抗の温度依存性の測定から、活性化エネルギーは約20meVであることが見積もられた。この値は、スピンを持たない金ナノ粒子において報告された値とほぼ同じであり、ラジカルの置換によっても金ナノ粒子の金属性が保たれている事を示している。(3)上記の金ナノ粒子のネットワーク構造の形成に際し、粒子間を接続する分子ワイヤーにスピン分極を導入するために、ピロール-オリゴチオフェン型の超構造スピン分極ワイヤーの両α末端にチオール前駆体を導入した分子を合成し、その大量調製法を確立した。(4)スピン分極ドナーであるETBNに長鎖アルキル基を導入することによって、製膜性を高めたスピン分極ドナーを合成した。この物質は、53°Cと融点が低く、溶融・冷却により、容易に薄膜を調製することが出来る。この薄膜を、シリコンウェハー上の電極の上に形成したところ、薄膜試料が電界効果トランジスターとして動作することを確認した。以上、当初の計画に従い、順調にスピン分極分子の合成とその評価手法の開発を遂行した。15年度は、以下のように研究を行った。1.伝導性向上のため、セレン原子を導入したTSeF系及びBETS系スピン分極ドナーを設計・合成するとともに、その電荷移動錯体及びイオンラジカル塩の調製に成功した。BETS系スピン分極ドナーESBNは、良好な結晶性をもつイオンラジカル塩を与え、これまでで最も低い活性化エネルギー(約40meV)を持つ導電挙動を示した。高圧力の印加による、磁性金属相の発現の検討を行うに値する試料が出現したといえよう。
単一ナノ粒子のインライン光計測の実現

本研究は,液中に存在する単一ナノ粒子を流れ中で計測可能な,高感度インライン計測を実現することを研究目的としている.本年度は計測システムの改良により,検出粒子サイズの小径化に取り組んだ.具体的な研究実績は以下の通りである.(1)照射光の導入光学系に関して,スペイシャルフィルターを導入して波面を整え,また,集光レンズへの光の導入方法について,アキシコンレンズ,エッジ照射,ビームエキスパンダー,などの様々な方法について実験的に検証し,戻り光の影響を受けにくい光学系を開発して信号のSN比を大幅に向上させた.(2)検出信号処理を改良し,ベースノイズの変動成分を除去する解析アルゴリズムを開発した.また,ヘテロダイン検波の際の周波数のゆらぎを低減させる光学系を開発・導入することで,長時間に渡り安定的な信号検出が可能なシステムを開発した.(3)実際にマイクロ流路を流れるナノ粒子の光散乱計測を実施し,昨年度の検出限界であった100nmより小さな20nm金粒子からの信号取得に成功した.初年度は基本的な計測システムを開発し,本年度はその改良を多方面から実施することで信号のSN比向上と安定化を達成した.そして,研究期間全体を通じて,当初の目的であった,流路を流れる単一ナノ粒子のインライン光検出が実現され,目的を達成することができた.本研究で開発した計測技術は,希薄粒子系に特化した液中分散ナノ粒子のキャラクタリゼーションを可能とし,新規ナノ物質の定量評価を大きく推進することが期待される.本研究は,液中に存在する単一ナノ粒子を流れ中で計測可能な,高感度インライン計測を実現することを研究目的としている.初年度は,ナノ粒子の液中での位置制御,ならびにヘテロダイン検波によるロックイン検出による光散乱信号の増幅を行った.(1)マイクロ流路中にナノ粒子を流した場合,流路中の位置によって光散乱信号が変化するため,全粒子が流路の一定位置を通過するようなflow focusing流路を製作した.2層のPDMSから成る流路により粒子の位置を流れにより制御する機構を有しており,側方と下方からの観察が可能な流路を製作し,flow focusingが機能することを確認した.また,マイクロ3D-PTVを用いてflow-focusingの様子を計測した.(2)粒子からの散乱光を検出するため,2台の光学音響素子で光波の振動数を100kHzだけずらして,元の参照光と重ね合わせてロックイン検出することで微弱信号を増幅するヘテロダイン検波システムを構築した.散乱光の取得方法として後方散乱光を検出する光学系を採用し,そして実際に製作した計測システムを用いて粒子からの散乱光を検出できることを確認し,通常のホモダイン検波系と比べて,ベースノイズの著しい低減が実現できることを示した.(3)実際に流路を流れるナノ粒子の計測を実施し,直径100nmのポリスチレン粒子からの信号検出に成功した.粒子の材質を変更し,金粒子からも信号を検出し,材質によって信号が異なることを確認した.研究課題の申請前に予備的に構築したホモダイン検波の計測システムでは,1ミクロン粒子からの信号取得が限界であったが,本研究で構築した光学系では,SNRを大幅に向上させることができ,100nm粒子からの信号取得に成功したため.本研究は,液中に存在する単一ナノ粒子を流れ中で計測可能な,高感度インライン計測を実現することを研究目的としている.本年度は計測システムの改良により,検出粒子サイズの小径化に取り組んだ.具体的な研究実績は以下の通りである.(1)照射光の導入光学系に関して,スペイシャルフィルターを導入して波面を整え,また,集光レンズへの光の導入方法について,アキシコンレンズ,エッジ照射,ビームエキスパンダー,などの様々な方法について実験的に検証し,戻り光の影響を受けにくい光学系を開発して信号のSN比を大幅に向上させた.(2)検出信号処理を改良し,ベースノイズの変動成分を除去する解析アルゴリズムを開発した.また,ヘテロダイン検波の際の周波数のゆらぎを低減させる光学系を開発・導入することで,長時間に渡り安定的な信号検出が可能なシステムを開発した.(3)実際にマイクロ流路を流れるナノ粒子の光散乱計測を実施し,昨年度の検出限界であった100nmより小さな20nm金粒子からの信号取得に成功した.初年度は基本的な計測システムを開発し,本年度はその改良を多方面から実施することで信号のSN比向上と安定化を達成した.そして,研究期間全体を通じて,当初の目的であった,流路を流れる単一ナノ粒子のインライン光検出が実現され,目的を達成することができた.本研究で開発した計測技術は,希薄粒子系に特化した液中分散ナノ粒子のキャラクタリゼーションを可能とし,新規ナノ物質の定量評価を大きく推進することが期待される.申請時の目標である,10nm粒子の検出を実現すべく,検出限界の向上のため,光学系や信号処理などの改善を行う.粒子サイズを100から10nmまで段階的に変化させて,粒径と光信号強度との関係を評価しながら,各種改善策の効果を調べていく.光学音響素子が故障し,米国に送って修理している間は実験ができなかったため次年度使用額が発生した.当初購入を予定していたナノ粒子や溶液調製用試薬などを翌年度に購入して研究を進めていく.