hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実験的筋痛誘発による筋痛発生のメカニズムの研究

一方、いずれの実験によっても誘発される筋痛は筋肉への物理的負荷とは無関係に他のメカニズムで筋痛が誘発されるものと考えられた。このメカニズムの詳細は明かではないが、これまでの研究から交感神経系の緊張が疑われている。これらメカニズムの異なる筋痛は臨床的には何ら異なった特徴はないが区別して考えなければならないと思う。来年度の研究では、筋痛を1.持続的かみしめ負荷による誘発筋痛と交感神経緊張型の2種類に分けて、それぞれについて抗侵害受容反応を検討する予定である。誘発筋痛における抗侵害受容反応の検討11年度の研究により得られた至適方法条件により筋痛を誘発し、誘発された筋痛における抗侵害受容反応の成立状況を温熱感受性の変化から検討した。また、筋緊張抑制反応の指標であるExteroceptive suppression(ES2)との関連も検討した。1.筋痛の既往歴のないボラインティア10名を対象とした。2.ES2を術前に測定した。4.計測時期は、誘発試験前、誘発試験直後、30分後、1時間後、2時間後、3時間後、6時間後、12時間後、24時間後とした。5.WD、HPD、HPTO、CDについて、各の経時変化を検討すると共に、経時的に反対側と比較した。6.WD、HPD、HPTO、CDの中で、WDを除いた他の閾値には経時変化、反対側との差が認められなかった。この結果は従来からの報告に一致する。7.WDは誘発試験後3時間までは特に変化が認められなかったが、6時間経過した時点で、閾値の有為な上昇が認められるものが現れ、反対側とも明らかな差が認められた。この変化は12時間後、24時間後には認められなかった。8.筋痛誘発試験6時間後にWDの閾値亢進を示した被験者のES2は他と比較して抑制率に差は認められなかった。ES2により評価される筋緊張抑制作用と温度感覚閾値で評価される抗侵害受容反応は直接的な関連は無いが、筋緊張抑制作用の低下が関連して筋痛が発生し、更に抗侵害受容反応の活性程度により疼痛程度が異なるものと考えられた。誘発筋痛への知覚閾値計測による抗侵害受容反応の成立状況の診査および筋痛誘発への中枢性筋緊張抑制機能の影響1.筋痛診査法の検討11、12年度の研究により得られた至適方法条件(10%MVC30分かみしめ)により筋痛を誘発し、筋痛の状況を、自覚VAS、開閉口時筋痛の有無、徒手的筋圧痛の有無、アルゴメーターによる筋圧痛VAS(1kg、2kg)により、誘発前、誘発直後、6時間後、24時間後に診査した。徒手的筋圧痛の有無とその他の結果を比較したが相関のある検査法はなかった。2.誘発筋痛による温冷感覚閾値および低閾値機械的刺激感覚閾値の変化の検討温冷刺激装置とモノフィラメント知覚検査器を用いて筋痛誘発の前後に両側咬筋部直上皮膚の温冷感覚閾値および低閾値機械的刺激感覚閾値を計測し比較した。(計測した温冷感覚閾値:1)温感感受閾値(WDT)、2)温痛感受温度(HPD)、3)温痛耐久限界温度(HPTO)、4)冷感感受閾値(CD))誘発試験前、誘発試験直後、6時間後、24時間後に計測し比較した結果、温冷感覚閾値では冷感感受閾値のみが24時間後に有意な変化(閾値上昇)を示した。また、モノフィラメント知覚検査器により計測した低閾値機械的刺激感覚閾値は誘発試験直後から有意な変化(閾値上昇)を示した。冷感感受閾値と低閾値機械的刺激感覚閾値の変化はかみしめ側だけではなく、反対側にも生じていた。10%MVC30分かみしめの前後でES2抑制率を計測し、比較検討したが、有意な変化は認められなかった。また、筋痛が誘発されたものとされなかったもののES2抑制率を比較した結果、筋痛が誘発されたもののES2抑制率が低い傾向にあることが再確認された。
非線形ロバスト制御理論への数理的アプローチの深化

非線形ロバスト制御理論への数理的アプローチの深化を目的として,本年度はリアプノフ密度を用いた非線形システムの解析に関する研究を主に行い,以下の(1)ー(3)の成果を得た.(1)これまでに得られている成果である,非線形時変システムに対するリアプノフ密度の条件を応用して,指数収束性を有するリアプノフ密度関数の条件を導いた.得られた条件は,単なる収束性条件の可積分性の条件を変更した形となっている.従来の指数収束性条件に比べ,時変非線形システムを扱えるの点が特長である.この結果は国内学会で発表した.また,得られた結果を見ると,指数収束性以外の収束の速度にも対応可能であることが見えている.(2)与えられた集合が正不変であり,かつその集合に初期値を持つほとんど全ての解が収束することを保証するリアプノフ密度の条件を,非線形時変システムに対して与えた.ここで,対象が時不変であるので,正不変集合も時間とともに変化するもの(時間方向に変化する集合の族(正不変集合族))を考えている.(3)また,逆定理に関して考察を行った.正不変集合族上での収束性を保証するリアプノフ密度の条件を満たす関数の存在を考察した.(2),(3)の成果は国内学会で発表した.なお正不変集合族上での収束性条件および逆定理については,発表分では正不変集合族が有界かつ時間とともに変化しない場合を示している.このほか,非線形周期時変システムの場合には,リアプノフ密度のより使いやすい条件が得られることを見出した.研究課題に挙げている事項の一つについて成果が得られており,一定の進展があると考える.リアプノフ密度に関しては,逆定理を一般の場合について示すことに取り組む.逆定理はリアプノフ密度に関する諸結果においてその有用性を支持する重要な要素となる.また,リアプノフ密度の非線形周期時変システムへの適用は,それ自体新しいテーマであるほか,外部信号や不確かさなどの時変の要素のシステムへの影響の形とリアプノフ密度のあり方の関係を考察するための有用な出発点になると考えられ,これも進めたいと考えている.非線形ロバスト制御理論への数理的アプローチの深化を目的として,本年度はリアプノフ密度を用いた非線形システムの解析に関する研究を主に行い,以下の(1)ー(3)の成果を得た.(1)これまでに得られている成果である,非線形時変システムに対するリアプノフ密度の条件を応用して,指数収束性を有するリアプノフ密度関数の条件を導いた.得られた条件は,単なる収束性条件の可積分性の条件を変更した形となっている.従来の指数収束性条件に比べ,時変非線形システムを扱えるの点が特長である.この結果は国内学会で発表した.また,得られた結果を見ると,指数収束性以外の収束の速度にも対応可能であることが見えている.(2)与えられた集合が正不変であり,かつその集合に初期値を持つほとんど全ての解が収束することを保証するリアプノフ密度の条件を,非線形時変システムに対して与えた.ここで,対象が時不変であるので,正不変集合も時間とともに変化するもの(時間方向に変化する集合の族(正不変集合族))を考えている.(3)また,逆定理に関して考察を行った.正不変集合族上での収束性を保証するリアプノフ密度の条件を満たす関数の存在を考察した.(2),(3)の成果は国内学会で発表した.なお正不変集合族上での収束性条件および逆定理については,発表分では正不変集合族が有界かつ時間とともに変化しない場合を示している.このほか,非線形周期時変システムの場合には,リアプノフ密度のより使いやすい条件が得られることを見出した.研究課題に挙げている事項の一つについて成果が得られており,一定の進展があると考える.リアプノフ密度に関しては,逆定理を一般の場合について示すことに取り組む.逆定理はリアプノフ密度に関する諸結果においてその有用性を支持する重要な要素となる.また,リアプノフ密度の非線形周期時変システムへの適用は,それ自体新しいテーマであるほか,外部信号や不確かさなどの時変の要素のシステムへの影響の形とリアプノフ密度のあり方の関係を考察するための有用な出発点になると考えられ,これも進めたいと考えている.本研究課題の申請時の予算に比べて減額が行われたので,次年度以降の物品購入費などを確保する目的で,科研費については本年度の予算執行を抑える形とした.情報収集のための学会参加費・旅費等は他の予算を都合して調整し,結果的に来年度使用額が生じた.これによって,二年目以降は当初の計画に近い形の予算の使用としてゆく予定である.
In vivoラット深部脳組織における神経線維の三次元断層画像測定

SMMFの先端が現状では円筒形状なためにスムーズな挿入に問題があるので、球状加工を試みている.プラズマ放電による先端球状加工装置の試作を試みており、放電前後による屈折率分布の測定と結像条件を測定し、最適球状形状に向けた放電条件の検討を進めている.in vivoラット脳の測定結果をまとめて論文発表した.直径125um、長さ7.4mmのSMMFを用いて、深さ方向分解能、横方向分解能はほぼ2umである.測定の一例では、in vivoラット脳に深さ4mmまでSMMFを挿入し、SMMF先端から直径47um,深さ約150umの3次元領域を測定した.測定後の組織染色では、海馬の付近までSMMF先端が達しているのが確認できた.また、測定中の組織表面の変位は、約20umであること、心電図のモニターより測定中に循環器系は安定であることが確認できた.測定した鉛直断層画像を深さ方向にスタックした三次元データより、神経繊維の空間配置や構造に関する情報が得られ、これらは報告されている神経線維のデータと同様であった.また、他の論文では、画像信号強度の積分値から神経線維の深さ分布を議論しており、灰白質と白質の境界付近で増大する傾向が、我々の結果と一致した.以上より、SMMFで測定した三次元画像は神経線維の空間構造であることが示された.高感度化:フーリエ変換に伴うSN比の向上に着目し、参照ミラーを一定周波数で振動させたときの干渉画像を高いフレームレートのカメラで測定し、フーリエン変換によりある深さの鉛直断層画像を得る方法を試みた.従来の位相シフト法より背景ノイズが抑圧される傾向が見られ、高感度化が期待される.SMMF先端加工装置の試作、条件だしは進行中で、in vivoラット脳の測定結果も論文発表できた.高感度化でも位相変調を用いた方法が期待できそうである.実験結果を蓄積し、加工形状、加工条件の最適化を図る.高感度化では、引き続き位相変調を用いる方法と従来の位相シフト法を実験的に比較して高感度化を進める.in vivoラット脳の測定では、干渉画像の高速測定より、スペクトル成分から画像情報の種類の識別を試みる.また、安楽死により心停止に伴う画像情報の変化に着目し、実験を進める.SMMFの先端が現状では円筒形状なためにスムーズな挿入に問題があるので、球状加工を試みている.プラズマ放電による先端球状加工装置の試作を試みており、放電前後による屈折率分布の測定と結像条件を測定し、最適球状形状に向けた放電条件の検討を進めている.in vivoラット脳の測定結果をまとめて論文発表した.直径125um、長さ7.4mmのSMMFを用いて、深さ方向分解能、横方向分解能はほぼ2umである.測定の一例では、in vivoラット脳に深さ4mmまでSMMFを挿入し、SMMF先端から直径47um,深さ約150umの3次元領域を測定した.測定後の組織染色では、海馬の付近までSMMF先端が達しているのが確認できた.また、測定中の組織表面の変位は、約20umであること、心電図のモニターより測定中に循環器系は安定であることが確認できた.測定した鉛直断層画像を深さ方向にスタックした三次元データより、神経繊維の空間配置や構造に関する情報が得られ、これらは報告されている神経線維のデータと同様であった.また、他の論文では、画像信号強度の積分値から神経線維の深さ分布を議論しており、灰白質と白質の境界付近で増大する傾向が、我々の結果と一致した.以上より、SMMFで測定した三次元画像は神経線維の空間構造であることが示された.高感度化:フーリエ変換に伴うSN比の向上に着目し、参照ミラーを一定周波数で振動させたときの干渉画像を高いフレームレートのカメラで測定し、フーリエン変換によりある深さの鉛直断層画像を得る方法を試みた.従来の位相シフト法より背景ノイズが抑圧される傾向が見られ、高感度化が期待される.SMMF先端加工装置の試作、条件だしは進行中で、in vivoラット脳の測定結果も論文発表できた.高感度化でも位相変調を用いた方法が期待できそうである.実験結果を蓄積し、加工形状、加工条件の最適化を図る.高感度化では、引き続き位相変調を用いる方法と従来の位相シフト法を実験的に比較して高感度化を進める.in vivoラット脳の測定では、干渉画像の高速測定より、スペクトル成分から画像情報の種類の識別を試みる.また、安楽死により心停止に伴う画像情報の変化に着目し、実験を進める.実験の進展に伴う計画変更で,少額の残額が生じてしまった。翌年度は,実験の消耗品として残額も含めて使用する計画であるので問題ない。
積雪期地震の災害発生メカニズムの解明と都市地震危険度評価手法の開発

本研究では、過去の豪雪地帯の積雪期(12月3月)に発生した地震被害について、各種被害報告、新聞記事などを収集・整理し、その結果、冬の地震、特に積雪下の地震防災を考える上で参照すべき被災事象、問題点を明らかにした。さらに、マルチエージェント手法を導入して、屋根雪や道路の堆積雪、建物倒壊の状況、社会条件として除雪などソフト面も考慮した地震危険度評価モデルを構築し提案した。積雪寒冷地においては、冬期地震が発生した場合、堆積雪や屋根雪による直接被害の拡大が予想される。さらに、積雪に伴う避難および救助・救急活動といった直後対応には多くの困難が伴う恐れがある。本研究は、過去の積雪期地震時の被災と対応の実態を解明し、避難行動や除雪などソフト面の対応を評価手法に取り込むことで、積雪寒冷地特有の自然条件・社会条件を反映した地震危険度評価を行うことを目的とするもので、3年間に亘って計画される研究の初年度にあたる。以下の3項目について研究を進めた。(1)積雪寒冷地における地震時の積雪による被災と対応の実態調査:1914年3月15日秋田仙北地震、1927年3月7日北丹後地震、1961年2月2日長岡地震について、各種被害報告、新聞記事を収集・参照し、被災状況としては雪の中での脱出救助、雪上での避難生活の様子、応急対応としては積雪に加え寒風の中での救助・救急活動、避難所や被災家屋での採暖や健康の問題まで、積雪下での震災特有の状況を明らかにすることができた。さらに、これまで積雪期の地震として取上げられてこなかった1854年12月23日の安政東海地震に着目し、南海トラフで発生する巨大地震で日本海側の雪国において被害があったことを明らかにした。(2)積雪寒冷地における住宅の現況調査:横手市役所の危機管理課と消防本部の職員を対象に聞き取り調査を実施し、冬期間における防災上の現状と課題を把握することができた。(3)地盤・建物・道路データベースの構築:秋田県横手市を対象として、地盤・建物・道路情報を収集し、マルチエージェントシステムを用いた積雪期地震災害シミュレーションに必要なデータベースを構築し、地震時の被害や避難行動等のモデル化についても検討を行った。豪雪地帯の積雪期(12月3月)に発生した地震災害の調査・分析、冬期間における防災上の現状と課題の把握を行い、積雪寒冷地の地震災害危険度評価に必須と思われる被災事象、問題点について成果が得られている。また、地震災害危険度評価のためのデータベースの構築、シミュレーションのためのモデル化の構築ともほぼ予定通り研究を遂行できた。本研究は、過去の積雪期地震時の被災と対応の実態を解明し、避難行動や除雪などソフト面の対応を評価手法に取り込むことで、積雪寒冷地特有の自然条件・社会条件を反映した地震危険度評価を行うことを目的とするもので、3年間に亘って計画される研究の2年目にあたる。1.積雪寒冷地における地震時の積雪による被災と対応の実態調査(後半):1854年12月23日安政東海地震(※太平洋側で発生する巨大地震での日本海側の雪国における被害)、1927年3月7日北丹後地震、1961年2月2日長岡地震、2004年10月23日新潟県中越地震(※地震後の積雪被害)、2011年3月12日長野県北部地震について、各種被害報告、新聞記事などを収集・整理し、冬の地震、特に積雪下の地震防災を考える上で参照すべき被災事象、問題点を明らかにすることができた。2.積雪寒冷地住宅の振動特性の実測調査:積雪寒冷地においては、振動特性の季節変動が想定される。特に屋根雪荷重による住宅の卓越周期の変化などが考えられる。そこで、横手市を中心とした秋田県内の住宅について、夏期と冬期、屋根の雪下ろし前後の微動観測を実施し、建物の卓越周期の変化を明らかにした。3.道路閉塞や避難行動を算出するシミュレーションシステムの開発:昨年度に構築した建物・道路データベースを基に、マルチエージェント手法を導入して、屋根雪や堆積雪、建物倒壊の状況から、道路閉塞や避難行動をシミュレーションするシステムを開発した。また、積雪寒冷地住宅の振動特性の季節変化の把握、道路閉塞や避難行動を算出するシステムの開発ともほぼ予定通り研究を遂行できた。なお、豪雪地帯である秋田県内陸部は平成28年度が暖冬であったことから、積雪寒冷地住宅の振動特性の観測については次年度も行うこととした。本研究は、過去の積雪期地震時の被災と対応の実態を解明し、積雪寒冷地の自然条件・社会条件を考慮した地震危険度評価手法の検討を行った。主な成果は以下の通り。

研究計画初年度の平成27年度と2年目の平成28年度は、過去の豪雪地帯の積雪期(12月3月)に発生した地震被害、太平洋側で発生する巨大地震での日本海側の雪国における地震被害について、各種被害報告、新聞記事などを収集・整理し、冬の地震、特に積雪下の地震防災を考える上で参照すべき被災事象、問題点を明らかにした。また、豪雪地帯横手市を中心とした秋田県内の住宅について、夏期と冬期、屋根の雪下ろし前後の住宅の振動特性実測調査を実施し、建物の卓越周期の変化を明らかにした。さらに、地盤・建物・道路データベースを構築し、マルチエージェント手法を導入して、屋根雪や堆積雪、建物倒壊の状況から、道路閉塞や避難行動をシミュレーションする被害想定モデルを新たに構築し提案した。最終年度は、自然条件として実測調査に基づく住宅の冬期振動特性の知見を加え、社会条件として避難行動や除雪などソフト面の対応も考慮した積雪寒冷地のための地震危険度評価手法を提案した。また、モデル都市として横手市を選び、横手市役所の危機管理課と消防本部の職員を交えた実証実験を行い、有効性を検討した。本研究では、過去の豪雪地帯の積雪期(12月3月)に発生した地震被害について、各種被害報告、新聞記事などを収集・整理し、その結果、冬の地震、特に積雪下の地震防災を考える上で参照すべき被災事象、問題点を明らかにした。さらに、マルチエージェント手法を導入して、屋根雪や道路の堆積雪、建物倒壊の状況、社会条件として除雪などソフト面も考慮した地震危険度評価モデルを構築し提案した。今後は、1積雪寒冷地住宅の振動特性の把握、2道路閉塞や避難行動を算出するシステムの開発を進める。2については横手市の防災担当者を交えて妥当性・有効性を検討し、評価を受けて必要な改良を行いたい。また、過去の積雪期の地震災害についても文献調査を継続する。今後は、1積雪寒冷地住宅の振動特性の季節変化の観測、2積雪寒冷地のための地震危険度総合評価システムの開発を進める。2については下半期に横手市の防災担当者を交えて妥当性・有効性を検討し、評価を受けて必要な改良を行いたい。地震防災研究成果発表時に調査・資料収集もあわせて実施したため、繰越助成金が生じた。世界地震工学国際会議(チリ)の発表経費が予定よりも抑えられたため、繰越助成金が生じた。平成28年度開催の世界地震工学会議(チリ)の旅費とその他の経費での使用を予定している。過去の積雪期地震災害の資料収集と積雪寒冷地住宅の振動特性観測の旅費、その他の経費に使用する。
多様性と共通性の視点で生命現象を捉える理科教材の開発と実践

亜熱帯地域と温帯地域に生息する身近な生物の比較を通して「生物の多様性(地域性)と共通性」を実感できる教材を開発する。教材開発にあたっては、異なる地域に生息する生物の「違いと共通性」について多面的な理解が可能となるように工夫し、授業実践に活用可能な内容とする。開発する教材は、身近な生物を題材に、生物の多様性について様々な視点から考えることが可能となるため、アクティブ・ラーニングなどの授業方法に適しており、教育現場での効果的な活用が期待される。
可積分系の理論

多様体上で量子化を考えるのにいくつかの方法があるがFlato,Sternheimer,LichnerowiczらによってDeformation quantizationのアイデアが提唱された.彼らは,この方法よりいくつかの可積分系の量子化を行い,量子力学系の固有値の計算なども行っている.これらの事をmotivationとして本研究はDeformation quantizationについて以下の結果を得た.多様体をM,その上のsmooth functionsのなす可換な代数をα=C^∞(M)とする.さらに形式的なパラメータνを導入し,αの元を係数とする形式的巾級数環をα[[ν]]とする。代数(α[[ν]]_1*)の結合律から"古典的な代数"αはポアソン環の構造を持つ事がわかる.ポアソン環の拡張された概念としてcontact algebraが考えられるが,この環に対してもdeformationの概念を導入して,与えられたcontact algebraが常にdeform tionを持つことを示した.これはsymplecticなポアソン環が常にdeformation quantizationを持つことに対応した結論と言える.これらの議論に於いて結合律が本質的であったが,さらにこの性質を落として問題設定をすることが可能である事が分かった.すなわち,古典的な可換環αを結合的な代数ではなく交代的な代数(alternative algebra)に変形することを調べ,νの巾に関する帰納法を用いて代数を構成する方法が可能であるための必要十分条件を得た.多様体上で量子化を考えるのにいくつかの方法があるがFlato,Sternheimer,LichnerowiczらによってDeformation quantizationのアイデアが提唱された.彼らは,この方法よりいくつかの可積分系の量子化を行い,量子力学系の固有値の計算なども行っている.これらの事をmotivationとして本研究はDeformation quantizationについて以下の結果を得た.多様体をM,その上のsmooth functionsのなす可換な代数をα=C^∞(M)とする.さらに形式的なパラメータνを導入し,αの元を係数とする形式的巾級数環をα[[ν]]とする。代数(α[[ν]]_1*)の結合律から"古典的な代数"αはポアソン環の構造を持つ事がわかる.ポアソン環の拡張された概念としてcontact algebraが考えられるが,この環に対してもdeformationの概念を導入して,与えられたcontact algebraが常にdeform tionを持つことを示した.これはsymplecticなポアソン環が常にdeformation quantizationを持つことに対応した結論と言える.これらの議論に於いて結合律が本質的であったが,さらにこの性質を落として問題設定をすることが可能である事が分かった.すなわち,古典的な可換環αを結合的な代数ではなく交代的な代数(alternative algebra)に変形することを調べ,νの巾に関する帰納法を用いて代数を構成する方法が可能であるための必要十分条件を得た.
モアレ法補完腐食金属表面の三次元計測システムの開発

モアレ法による金属表面凹凸を測定するシステムを製作した。従来のシステムに比較して、明るさ判別レベルを4→256と増加しえたのに伴ない、明るさ-Z軸方向移動量曲線を4次曲線近似し、これの微分からえられる第2暗縞中心までの移動量から各画素の深さを決定することが可能になった。ビッカース硬度計圧痕またはドリル孔による較正によれば、50350μmの深さを±10μm以内の誤差で測定できた。また深さ15μmの環状凹みを与えた標準試片を数μm以内の誤差で測定しうることがわかった。次に、格子/試片間距離の小さいとき格子暗(黒)帯の影に入る画素において「明暗情報なし」の状態になるのを回避するため、動格子法を考案した。これは格子を精度よく1/2周期分移動させ前後の情報から有用情報のみ引き出すもので、雑音解消に効果をあげた。このシステムを用いて流動海水中暴露試片軟鋼及びステンレス鋼、マルチタイプすきま腐食試片等での実測を行なった。断面図、鳥かん図の出力、最深部の解析・実測値との比較においてほぼ満足すべき結果をえた。軟鋼試片では、すべての深さデータが既知であることを利用して、極値統計手法による予測に使用する正方形部分領域の一辺の長さと数を変え、信頼度95%内で妥当な最大値予測を行うには(46)mm四方以上の部分領域をとる必要があるなどの、検討を行った。すきま腐食その場測定に対応するため、プログラム言語のBASICからPASCALへの変更、ハードディスク導入によるデータ採取と解析との分離等を加えて、データ採取20分、解析50分(200×200画素の場合)と従来システムより約4倍の高速化を実現した。ステンレス鋼/ガラス-すきまでの試行ではすきま腐食部の広がりをその場追跡でき、すきま面積に対する腐食部面積の拡大の時間的変化を測定できた。しかし深さ方向への拡大のその場追跡にはまだ難があり問題が残された。すきま内濃厚溶液による吸収をさけうるArレーザを検討する。
時間分解低振動数ラマン分光法の開発とイオン液体融解過程の解明

イオン液体の融解過程を観測することを目的として、新規の低振動数ラマン分光手法を開発した。温度の上昇、格子振動の消失、イオン内部の構造変化(回転異性化)などを同時かつ高速に計測することにより、融解を多面的に捉えることができる。実際、3つの新奇な現象、(1)融点以上の温度で存在する過渡的結晶状態、(2)融解に伴う内部回転異性化の遅れ、(3)選択的温度追跡によるアニオン・カチオンの熱的非平衡、を見出すことができた。特に(3)に関しては、イオン液体のみならず液体一般の構造の不均一性を議論する「分子温度」という新しい概念の創出につながるものと期待される。ヨウ素フィルターを、固体グリーンレーザー及び電子増倍CCDカメラと組み合わせることにより、低振動数ラマンスペクトルを高速(0.1秒)かつ高感度で追跡可能な分光手法を開発した。この手法を用いることにより、格子振動をはじめとする分子間振動が刻々と変化する様子をリアルタイムで観測することができ、相転移現象を研究する全く新しいアプローチが可能となった。この手法を用いて、分子結晶及びイオン液体の融解過程を観測することにより、格子振動の消失についての新しい知見を得た。結晶構造や格子振動が既知であるアントラセンの結晶を急熱し、加熱に伴うラマンスペクトルの変化を測定したところ、回転的格子振動に帰属されるバンドの振動数、形状、強度が変化する様子が観測され、格子振動の消失が融解に伴って見られた。さらにスペクトルのストークス/アンチストークス比から試料の温度を見積ることにより、格子振動消失前の数秒間にわたり結晶の温度が融点以上になる状態が見られた。これは融解における過渡的な状態(過熱状態)の存在を意味している。イオン液体についても同様の実験を行った。塩化ブチルメチルイミダゾリウムの結晶を急熱して、融解する過程を観測したところ、低振動数領域に見られるシャープな複数のバンド(格子振動バンドと考えられる)が加熱に伴って消失し、イオン液体の液体状態に特有の幅広の低振動数ラマンバンドが生じる様子を観測することができた。指紋領域及び低振動数領域のスペクトルを比較することにより、分子の内部構造変化(ブチル基のコンホメーション変化)より先に格子振動の消失が起こることが分かる。これは内部構造変化を伴う結晶秩序が他の結晶構造より遅れて消失することを意味しており、イオン液体の秩序構造に関連したものと予想している。今後、各格子振動バンドの帰属をつけることができれば、遅れて消失する結晶秩序を解明できると考えられる。低振動数ラマンスペクトルをより高い時空間分解能で取得できるよう、前年度開発した分光装置を改良した。まず、これまでの低振動数ラマン分光装置を顕微鏡と組み合わせて測定の空間分解能を上げることで、数十マイクロメートル大の微結晶でも一個ずつ区別して測定することが可能となった。これにより、分子結晶やイオン液体の微結晶の測定において、結晶の形状や配向を逐一確認しながらラマン測定を行うことが可能となる。特に、イミダゾリウム塩のように、吸湿性を持ち、十分な大きさを持った単結晶を作成するのが困難な試料であっても測定が容易となる。さらに分光測定と並行して顕微鏡下での形状観察をすることが可能となるため、融解についてのより詳細な情報が得られると期待できる。次に、検出に用いる電子増倍CCDカメラをCrop Mode、露光に使用しないチップをデータ転送に用いる高速読み出しモード、で使い露光時間を著しく短縮した。例えばアントラセン分子結晶の格子振動バンドを10ミリ秒で観測することができるため、より高速のスペクトル変化をも追跡することが可能になった。さらに、波長計を用いてレーザーをコントロールすることにより、周波数ドリフトの影響を抑えて発振波長を長い時間(数時間以上)安定化させることを行った。その結果、長時間のレーザー発振のあいだに発振波長がヨウ素分子の吸収波長から外れるという問題が解消された。これにより、急速な融解過程の観測のみならず、結晶の生成過程のような長い時間が必要な観測にも本手法を安定して用いることが可能となり、本手法の応用の幅を広げることになった。以上のように、これまでの装置の改良を行うことでミリ秒、マイクロメートルの高い時空間分解能を持つ、安定した低振動数ラマン分光測定が可能となった。我々の開発してきた、レイリー散乱のみを除去し低振動数領域を測定するラマン分光手法は、低振動数ラマンスペクトルの測定のみならず、通常のストークス領域からアンチストークス領域までの広範なスペクトル領域のラマン散乱を同時かつ高速に測定する手法として応用可能である。振動ラマン散乱のストークス・アンチストークス成分を同時に測定し強度比を比較することにより、その振動の熱平衡温度を検出することができる。そこで今年度我々は、イオン液体bmim[PF_6]についてbmimカチオンの326cm^

<-1>の振動バンド、PF_6アニオンの740cm^<-1>の振動バンドそれぞれの振動温度に注目しそれらを独立に計測した。すなわち、カチオン・アニオンまわりの局所的な温度を検出し、それらに差が見られるかどうかを調べた。室温で液体状態にあるbmim[PF_6]を分単位で急速に加熱したところ、カチオンがアニオンよりも高い温度(数K)を持ち、それが十数分間持続するという非常に興味深い非平衡状態が見いだされた。この結果は、カチオン・アニオンの不均一な液体構造および、イオン種間の非常に遅い熱移動を強く示唆する結果である。均一な混合が考えられる分子液体混合系(シクロヘキサン-四塩化炭素)では類似の結果は見られない。本結果はイオン種あるいは分子種選択的な温度追跡という新しい研究手法を提案するものであり、「分子温度」という新しい概念の創出につながる。イオン・分子種同士の熱的非平衡から液体構造の不均一性についての情報を得るこのアプローチは、イオン液体のみならず一般的な混合溶媒系の液体構造とその不均一性を議論する新規の研究につながる可能性を秘めている。
脳静脈血行障害の発展過程解明と治療法開発に関する研究

ラット皮質静脈閉塞モデルを用いて、多点レーザーフローメトリー(scanning法)と蛍光脳血管撮影を応用し、静脈閉塞部を中心に脳表48カ所の脳血流(CBF)と脳血液量(CBV)を測定した。また、同時に静脈血流と血栓の広がりを観察し、scanning法により集積されたdataから三次元表示された脳皮質のCBFマップの作成を行い、静脈血流と対比した微小脳循環動態を調べ、48時間後の脳障害との関係を検討した(実験1)。その結果、閉塞された脳皮質静脈は脳血管撮影により、脳静脈の血流の方向は変化するが血流の保たれるA群(n=12)、脳静脈の血流が停止し脳静脈血栓の広がるB群(n=5)、sham群=(n=5)に分類された。A群では、CBF・CBVの変化及び脳損傷を認めなかったが、B群では、閉塞1時間後より有意なCBFの減少・CBVの一過性増加・重篤な脳損傷を認めた。また、脳皮質CBFマップにより、B群では皮質静脈閉塞部を中心とした低血流域とその周辺の高血流域を認め、まもなく全体が低血流となる過程をとらえた。次いで、静脈1本のみを閉塞させた群(S群)と隣接する2本の静脈を閉塞させた群(T群)を作成しこの2群を比較検討した(実験2)。その結果、S群では17匹中5匹(30%)で静脈性梗塞を生じ、梗塞範囲は対側正常半球の3.0±1.5%、T群では7匹中6匹(86%)に静脈性梗塞を生じ、梗塞範囲は9.8±4.5%(P<0.05)であった。また、T群のCBF低下は閉塞後30分後から起こっており、S群の60分後に較べて早くかつ急激に低下していた。以上より、脳静脈潅流障害後に重篤な脳障害を残す症例では、脳静脈閉塞早期から静脈血栓が広がり、脳血流障害が起こって静脈性梗塞となる。治療として、静脈血栓防止とその後に起こる脳虚血に対する治療が有効であると結論された。本実験から得られた知見は、臨床に直結したもので、脳静脈潅流障害の予防・治療を考える際に有意義な指針となると考えられる。平成7年度は二つの面から脳静脈血行障害について検討することができた。一つは、実際の臨床における脳静脈損傷に伴う血行障害の憎悪因子の検討である。つまり、各種の手術アプローチの際、脳表静脈が脳静脈洞に流入するところで損傷されるわけであるが、症例によっては脳内出血や広範な脳浮腫をきたすのに他の症例では全く症状を呈しない。この差異を決めるものとして脳静脈系の側副血行の障害を考え、脳静脈の損傷モデル(ネコを利用)を用いて脳圧迫負荷を加えた。脳圧迫は、脳外科的手術の際に必然的に生じる負荷であるので、この負荷により脳損傷が高まるかどうか、そして側副血行が障害されるかどうかをみた。その結果、脳静脈の損傷に長時間の脳圧迫の負荷は、脳内および脳表に存在する静脈の内皮損傷を招き、その結果広範な脳静脈内血栓の発生するところとなって脳内出血の生じることが判明した。

もう一つの面は、脳静脈洞閉塞による慢性期障害である。臨床例で片側の横静脈洞、又はS字状静脈洞を手術時に閉塞もしくは損傷した症例では、その後数年の経過で閉塞近房部を中心に硬膜動静脈瘻が発生する症例のあることを見い出した。硬膜動静脈瘻については、以前から先天的か後天的かについて議論があり、解明されていないが、脳静脈洞の閉塞により後天的に生じうることを示したものであり、今後、その発展過程についても検討していく予定である。当教室で考案されたラット皮質静脈閉塞モデルを用いて、laser Doppler ′′scanning′′techniqueと蛍光脳血管撮影を応用し、静脈閉塞部を中心に脳表48カ所の脳血流(CBF)と脳血液量(CBV)を測定した。また、同時に静脈血流と血栓の広がりを観察し、scanning作成により集積されたdataから三次元表示された脳皮質のCBF mappingを行い、静脈血流と対比した微小脳循環動態を調べ、48時間後の脳障害との関係を検討した(実験1)。その結果、閉塞された脳皮質静脈は脳血管撮影により、脳静脈の血流の方向は変化するが血流の保たれるA群(n=12)、脳静脈の血流が停止し脳静脈血栓の広がるB群(n=5)、sham operation群(C群;n=5)に分類された。A群では、CBF・CBVの変化及び脳損傷を認めなかったが、B群では、閉塞1時間後より有意なCBFの減少・CBVの一過性増加・重篤な脳損傷を認めた。また、脳皮質CBF mappingにより、B群では皮質静脈閉塞部を中心とした低血流域とその周辺の高血流域を認め、まもなく全体が低血流となる過程をとらえた。次いで、静脈一本のみを閉塞させたsingle vein occlusion群(S群)と隣接する2本の静脈を閉塞させたtwo veins occlusion群(T群)を作成しこの2群を比較検討した(実験2)。その結果、S群では17匹中5匹(30%)で静脈性梗塞を生じ、梗塞範囲は対側正常半球の3.0±1.5%、T群では7匹6匹(86%)に静脈性梗塞を生じ、梗塞範囲は9.8±4.5%(p<0.05)であった。また、T群のCBF低下は閉塞後30分後から起こっており、S群の60分後に較べて早くかつ急激に低下していた。以上より、脳静脈潅流障害後に重篤な脳障害を残す症例では、脳静脈閉塞早期から静脈血栓が広がり、脳血流障害が起こって静脈性梗塞となる。治療として、静脈血栓防止とその後に起こる脳虚血に対する治療が有効であると結論された。【方法】8例の外科的治療を行った硬膜動静脈奇形症例の罹患静脈洞および5例の剖検脳から採取した正常硬膜および静脈洞を対象とした。標本は4%パラホルムアルデヒドで固定しパラフィン包埋を行った。この13例に対し、bFGF,VEGFに対するモノクローナル抗体を用いて免疫組織学的に検討した。【結果】硬膜動静脈奇形症例8例は年齢36-67歳(平均52.9歳)、正常例は56-75歳(平均62.4歳)。性別は前者が男性4例、女性4例、後者が男性3例、女性2例であった。組織学的には8例全例に静脈洞の血栓を認め、罹患静脈洞壁を中心に著明な血管の増生を認めた。5例の正常硬膜および静脈洞ではいずれもbFGFは陽性所見が得られたものの、VEGFは発現が認められなかった。硬膜動静脈奇形症例においては静脈洞や新生血管の内皮細胞を中心にbFGFとVEGFの発現を認めた。【結論】硬膜動静脈奇形の発生にはbFGFおよびVEGFの関与が考えられ、特に血管内皮細胞自身のautocrine機構が生じていると考えられた。
行動工学の視点に立つ授業観察システムの開発：筆記量と移動量計測を用いて

本研究は、学生のノート筆記行動と教員の教室内での移動行動をリアルタイムで定量化する授業観察システムを開発したことである。行動測定の装置はボールペン、小型スイッチ、無線マウスの回路など入手が容易な小型部品で構成され、収集したデータの記録は標準的なパソコンで行える。そのため、設置場所や操作に関する特別な知識といった使用上の制約が少なく一般的な教室での利用に適する。また、ノートテイクの先行研究は、授業後にノートを回収して分析を行うものが多く、本システムが教員の授業行動と関連づけて、学生のノート筆記行動を時系列にそって記録できることは従来にない強みである。そのため、今後は授業改善への利用が期待される。初年年度である2015年度は、大学の授業観察システムの基本設計と試作、性能試験までを行った。観察の対象は学生の筆記行動と教員の移動行動とした。これらの行動は多くの授業で定常的に生じる。そのため、その出現を計測すれば、教室場面での教員と学生の相互作用を部分的にではあるが量的に把握できる。加えて、その計測と結果の可視化を即時かつ簡易に行えれば、現場での授業改善への利用可能性が大いに高まる。そこで、簡易な装置により筆記量と移動量をリアルタイムで計測、可視化するシステムを作成した。複数の方式のスイッチを用いて筆記量計と移動量計を試作した後、性能を比較した。筆記量は1反応を1画とし、機械式(接点常時開式、閉式)と振動式(接点常時閉式)の3種のスイッチを選定し、いずれもペン後端部に取り付けた。移動量は1歩を1反応とし、振動式とリード式の2種のスイッチを用いた。また、それぞれのスイッチは小型ワイヤレスマウスのクリック回路と接続した。これにより、エクセルVBAの簡易なプログラムによって反応発生時刻の取得とグラフ化(累積記録図の描画)の処理を実行できるようにした。性能試験の結果、筆記量計については機械式(常時設定閉式)が書き手の筆圧や速度によらず、最も反応を正確に検出することが分かった。移動量計については、リード式は検出精度が高く、十分実用に耐えることを確認できた。一方、振動式は装置の小型化や他の行動計測に応用する汎用性という点ではリード式より優れていたが、検出精度が不安定であるという問題が見つかった。また、記録とグラフ化のプログラムに関しては、現状のものでも適切に動くが、実際の授業で用いるにはより操作を簡便にする必要のあることが分かった。これらの結果から各スイッチの特性や改善点を把握し、観察システムの一次試作も終えることができたため、次の実用試験へと研究を進める段階に到達できた。初年度は当初の計画通り、大学の授業観察システムの設計と試作、性能試験までを終えることができた。性能試験の結果、振動式スイッチを用いた移動量計の測定精度の向上や記録プログラムの洗練などいくつかの課題が見つかった。しかし、そうした課題が性能試験により確認されることは当初の想定範囲であり、現場(実際の授業場面)で継続的に利用可能な行動観察システムの開発に焦点をおく本研究の立場からすれば、それらの課題を研究の次の段階である実用試験の過程で解決すること自体が意義のあるプロセスである。よって、本年度の研究の進展はおおむね順調であったと考えている。2年目である2016年度は、前年度に試作した大学の授業観察システムを実用段階に進めるため、装置改良を行った。観察の対象は学生のノート筆記および教員の移動行動である。試作段階では、学生の筆記反応の検出はペンに内蔵した機械式(接点常時閉式)スイッチをマウスのクリック回路に接続し、Excel VBAで信号を記録、グラフ化した。しかし、電子回路とプログラム上の問題からこの方法は測定エラーを起こすことがあった。またマウスの電源スイッチを装置のオンオフに利用していたため、操作性が低いという問題があった。そこで、トリステートICを組み込んで回路を再設計し、装置の外形を変更し、プログラムを修正することで、これらの問題を解決した。加えて、授業場面で複数の学生を対象にデータを収集する場合、多数のPC操作を必要とする試作システムは実用性が低い面があった。その対応として、市販のデータロガーを用いた記録方式を整備し、連続計測可能時間や操作の簡便性などに問題がないことを確認した。さらに、当初の計画にはなかったが、画像分析によって筆記された文字から筆記長を推測することを着想し、前年度の性能試験で得た筆記データを用いて手続きと精度を検討し、実用可能であることを確認した。一方、教員の移動量計について試作品では振動式スイッチを利用した。これは装置を小型化できる反面、スイッチが軽量すぎるため、移動以外の微細な揺れまで検出するという問題があった。そこで、金属錘によってスイッチの重量を調整し、固有振動数を減じた装置を追加試作し、反応検出の安定性を高めた。これらと並行し、3年目の最終年度に予定する模擬講義場面を対象とした実験の教材の一部を作成した。これらの成果から前年度の試作段階で見つかった問題に対処し、大学の授業場面において、実際に観察システムを用いて学生のノート筆記と教員の移動量を計測する段階に到達できた。2年目は当初の計画にしたがい、初年度に設計した大学の授業観察システムが抱えた問題を回路の再設計やプログラムの見直しにより解決することができた。また、データロガーの記録方式を整備することで、実際の授業場面での継続的な行動観察に装置を対応させることができた。

また、新たな着想として、ノート筆記反応(画)数だけでなく、画像分析の応用により筆記データから筆記長を推測することが可能となり、学生のノート筆記を時系列でみた筆記量を反応数(画数)と筆記した長さの次元から捉えられるようになった。一方で、装置の改良に時間を要したため、2年目の目標としていた観察システムの実用試験を予定していた条件や規模で進めることができなかった。この点で当初計画を完遂するには至らなかったが、最も重要であった装置の問題を解決することができ、次年度の研究は当初計画通り始められる段階に至った。よって、本年度の研究の進展はおおむね順調であったと考えている。最終年度は、前年度までに試作した手書き行動の測定装置および記録プログラムを改良し、計52名の大学生を対象に、2度の性能試験を行った。その結果、課題であった筆記速度の増大による検出反応数の直線的な減少や、筆圧の弱さによる計測困難などの問題を解消でき、書き手の運筆に応じた手書き行動の検出が可能となった。続いて、大学生26名を4群に分け、模擬講義場面において、配布資料の有無が教員の講義行動、学生のノートテイク行動および授業前後の小テスト(PC上で実施)の成績に与える影響を比較検討した。この分析は現在進行中であるが、結果から少なくとも本研究で開発した授業観察システムが教室場面での複数同時測定において実用可能であることが分かった。本研究の3年間の成果は、1点目に教室場面での教員と学生の相互作用を定量化する仕組みを、1ボールペン、小型スイッチ、無線マウス(左ボタンの回路)を用いた筆記量計、2市販の万歩計と無線マウスの回路を利用した移動量計、3Visual Basic for Applicationによる記録プログラムからなる記録システムによって具現化したことである。入手しやすい材料を用い、持ち運びが容易で、特別な装置やデータ処理が不要な構成を実現したことで、実験室的場面だけでなく、日常的な筆記場面を対象とした研究の進展が期待できる。2点目は模擬講義場面での実用性が認められたことから、これまで明らかでなかった学生のノートテイク行動を時系列情報つきで計測できるようになったことである。今後は、本システムを用いて、教育的に重要な課題(授業方法の違いがノートテイクと理解度に及ぼす影響の検討、効果的なノートテイクを高める授業条件の分析など)の研究を進めるとともに、システム自体を充実させ授業改善に応用することを予定している。本研究は、学生のノート筆記行動と教員の教室内での移動行動をリアルタイムで定量化する授業観察システムを開発したことである。行動測定の装置はボールペン、小型スイッチ、無線マウスの回路など入手が容易な小型部品で構成され、収集したデータの記録は標準的なパソコンで行える。そのため、設置場所や操作に関する特別な知識といった使用上の制約が少なく一般的な教室での利用に適する。また、ノートテイクの先行研究は、授業後にノートを回収して分析を行うものが多く、本システムが教員の授業行動と関連づけて、学生のノート筆記行動を時系列にそって記録できることは従来にない強みである。そのため、今後は授業改善への利用が期待される。2年目である新年度は、筆記量計と移動量計の実用試験を進め、検出精度と操作性を向上させる。
プラズマ合成高結晶性磁性ナノ粒子の高度分散機能化

1.磁性鉄ナノ粒子へのシリカ被覆針状鉄ナノ粒子は、磁気異方性を有するため優れた磁気特性を有しているが、空気中で容易に酸化する欠点を有している。その欠点を解消するため、分散剤にオレイン酸を用いて、未処理の針状鉄コバルトナノ粒子を超音波分散した。針状鉄コバルトナノ粒子が分散したエタノールサスペンジョンを作成し、TEOSの加水分解により耐酸化シリカ被覆を施した。針状鉄コバルトナノ粒子表面の鉄酸化物層の還元と被覆シリカ層の緻密化を目的に、さらに水素還元処理した。シリカ被覆および水素還元処理が、針状鉄コバルトナノ粒子の耐酸化性を著しく向上させることを、湿度90%、温度60°C環境下に放置し、飽和磁化の劣化度を測定する手法で、確認した。シリカ被覆後水素還元処理した針状鉄コバルトナノ粒子は磁気特性を著しく向上させ、特に重量で規格化して算出した磁性成分の飽和磁化を大幅に増大させた。2.磁性ニッケルナノ粒子への炭素被覆不活性雰囲気中で準安定相Ni_3Cナノ粒子を熱分解して、コアシェル構造Ni@Cナノ複合粒子を合成した。この複合ナノ粒子は粒径30-40nmで、厚さ約4nmのグラファイト炭素層で均一被覆されていた。ニッケル共存にかかわらず、炭素はナノチューブ構造をつくらず、グラファイト純相であった。この複合粒子中のニッケルコアはナノサイズの高結晶性微結晶であり、非磁性炭素シェルの働きで、バルクニッケルに相当する大きな強磁性磁化を示した。・粒子径制御の高度化をめざしたリアクターデザインナノ粒子の小サイズ化のため、気相からの核生成、粒子成長領域の温度を低下させて冷却速度を上昇させるため、プラズマフレームに逆向するガス供給用水冷プローブを取り付け逆向ガス流の効果を最適化した。プラズマの温度・流れの分布を数値解析によりもとめ急冷プロセスの高度化でナノ粒子径を減少させ、生成ナノ粒子の温度履歴を均質化して粒径分布をそろえる技術を開発した。・磁性ナノ粒子の合成水素含有熱プラズマ中の酸化鉄の還元反応を利用して鉄ナノ粒子を合成した。粒径50-100nmの鉄ナノ粒子表面を徐酸化し、大気中に取り出して評価した。・プラズマ合成ナノ粒子の分散鉄ナノ粒子へのシリカ被覆条件を確立するため、ナノ粒子を分散した非水溶媒の作成条件を探索した。表面酸化層を有している針状鉄ナノ粒子を用いて,有機溶媒中での分散挙動を検討した。分散剤としてオレイン酸を使用し,溶媒として比較的比誘電率の低いメチルエチルケトン、酢酸メチルを用いた時,もっとも低粘度化した。
新型複素モード解析を基盤とする自励系および非線形系の高性能振動解析システムの開発

モード解析は,現在の振動解析において不可欠な解析ツールである.特に,質量行列と剛性行列がともに正定性を有する線形比例減衰系に対しては実モード解析による完全なモード分離が可能で,大規模系に対する低次元化法も整備されているなど,周波数応答解析手法としてはほぼ完成の域に達しているといえる.係数行列がこの条件を満たさない場合であっても複素モード解析を適用すると完全なモード分離が可能になるが,得られるモード方程式が1階の複素常微分方程式になることから,従来の複素モード解析には力学的現象のメカニズム解明に不可欠なエネルギー的検討に適さないという弱点がある.このような弱点の克服を目指して,研究代表者は従来の複素モード解析を改良し,非比例減衰系や非対称行列系においても完全にモード分離された2階の実常微分方程式の形式でモード方程式を導出できる実相似変換則を新たに見出した.この変換則によると,線形系に関しては適用対象に関する制約条件がほぼ取り除かれた非常に汎用性の高い強力なモード解析法(新型複素モード解析法と呼ぶ)を新たに開発することが可能になる.本研究課題では,新型複素モード解析を基盤的ツールとして利活用することによって,従来のモード解析では取り扱いが困難であった多自由度線形自励振動系および大規模非線形系に対する高性能な振動解析システムの開発を推進している.これまで,多自由度線形自励振動系に対しては様々なタイプの不安定化メカニズムや動吸振器の動作原理とその最適設計法をエネルギー的観点から解明するための理論的基盤を整備して来た.また,大規模非線形系に対しては合理的かつ高精度の低次元化法を開発するとともに,実際の機械システムで現れる様々な具体例に適用してその有効性の検証を進めつつある.なお,新たに開発された低次元化法は,自励系を含む大規模線形系全般に対しても非常に有効であることが判明している.(1)自励振動研究班:昨年度に取り扱った接触回転系で生じる多角形化現象を解明するための時間遅れ系モデルおよびブレーキ鳴きを模した非対称系モデルに加えて,非等方性軸および異方性支持軸受を有する弾性回転軸系などで見られるような非対称係数励振モデルで生じる自励振動現象をも対象として取り扱い,新型複素モード解析法および低次元化法を適用した.また,発生メカニズム解明のために不可欠な特性根,散逸エネルギーおよび励振エネルギーなどの近似値をモード別に高精度で推定する手法を開発し,実モード解析法を適用した場合と比較して飛躍的な精度向上を実現した.さらに,本手法を利用することによって自励振動に対する動吸振器の動作メカニズムの解明と最適設計法の開発を推進した.ただし,時間遅れ系および回転軸系では本手法の前提である励振項が微小という仮定が必ずしも成り立たたず,十分な計算精度が得られないことがある.今後は,その影響を適切に評価することによって解析精度を向上させるための改良が必要である.(2)非線形振動研究班:昨年度に引き続き種々の大規模機械・構造物に対して新型複素モード解析に基づくアルゴリズムを適用し,計算コストと計算精度の向上に努めた.具体例として,ジャイロ効果による非対称性を考慮した回転軸系や整合質量行列を用いて導出された平板などがガタ等の強非線形ばねで局所的に支持された大規模系を対象とし,昨年度の修正により大幅に強化された低次元化法を適用した.その結果,実際問題で現れる多種多様な大規模非線形モデルの周波数応答解析,安定判別および過渡応答解析に対して本手法が高い実用性を有していることを確認した.一方,本手法の解析精度は,低次元モデル導出の際に消去せずに残すべきごく少数の支配的モードを如何に適切に選定するかに大きく依存する.支配的モードの合理的な抽出法の開発が本手法に残された理論的課題である.(1)自励振動研究班:これまでの研究に引き続いて,様々なタイプの自励振動現象に対して新型複素モード解析法を順次適用する.特に,現時点では十分な計算精度が得られていない時間遅れ系および回転軸系において励振項の影響が大きな場合に対して,散逸エネルギーおよび励振エネルギーのモード別推定法の導出過程を徹底的に見直すことによってその改良を図る.また,これらの研究を踏まえて多自由度線形自励振動系に対する統一的かつ体系的な解析手法(エネルギー的見地に基づく発生メカニズムの解明手順)を確立する.最終的には,エネルギーのモード別推定法を利用して外部減衰の付加,構造変更による固有振動数と固有モードの調整,動吸振器の設置などの対策を適切に組み合わせることによって,自励振動の発生を完全に防止するための合理的な対策を立案する手順の確立を目指す.(2)非線形振動研究班:これまでの研究では低次元化を行わない物理モデルの解析結果と低次元モデルの解析結果とを比較することによって,本低次元化法の有効性を検証して来た.その結果,本低次元化法の有効性が十分に確認できたので,今後は物理モデルの計算が不可能な大規模自由度系に対してFEMモデルと本低次元化法とを有機的に結合することによって,非線形振動解析システムの汎用性の拡充に努める.さらに,種々の非線形構造物を対象として低次元モデルの計算精度に及ぼすモードの影響を精査することや,実拘束モードを用いた低次元化法で有効性が確認されている計算精度の事後評価法などを手がかりに,支配的モードの合理的な抽出法の確立を目指す.(3)できればいくつかの基本的なモデルに対応する実験装置を作製して,検証実験を実施する.