hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計科学における予測の可能性と限界に関する研究

その中で,本研究課題における統計的予測とその評価に関する研究成果として,13件の発表が行われた.本年度の成果をまとめると,判別理論におけるブートストラップバイアスの評価および社会意識調査における予測問題の提起,さらに身近な問題として,ジャンケンを予測ゲームとして捉えた場合の行動に関する研究成果が得られた.一方,理論的な側面としては,統計的区間予測の理論とその応用,ならびに非線形非正規予測とフィルタリングの理論,縮小法によるMDL基準の拡張,検定統計量の正規化変換に関する研究成果等が得られた.最近の情報技術の急速な発展は,統計学を取り巻く環境にも大きく影響を与えている.データの観測・蓄積方法,通信技術の急速な進歩により大量のデータが入手可能となるとともに,これらに基づく統計的モデルに関する推論とかデータマイニングなどの研究に対する要請が高まっている.一方では,国際間の強調と競争,環境や医療,更には行政における情報公開と公平性の要求から,統計データ等に対してもその科学的信頼性が求められている.このような状況の中で,本年度は「統計的予測モデルとその応用」というテーマでシンポジウムを開催した.本シンポジウムは帯広畜産大学で開催され,本研究の目的の一つである予測モデルに関する研究討論が行われた.本年度の成果をまとめると,理論的な側面では,非線形時系列におけるフラクタル次元の推定と予測に関する考察および欠損値やセンサーされたデータに基づく統計モデルの推定,ベイズ推定の立場からの統計モデルの推定およびそれによる予測に関する考察,統計的モデルに関する質の高い証拠を得る可能性とその限界に関する考察などの成果が得られた.統計的モデルの応用研究としては,等質性に基づくクラスター分析法の家計調査への適用やさらには画像復元問題が統計的モデルおよびその予測理論の枠内で議論できることが示された.本研究課題は統計的予測に関して,その可能性と限界を明らかにするものであった.実際の予測においてその考え方には大きく分けて,内挿的予測と外挿的予測がある.内挿的予測においては,統計的予測は比較的正確にかつ精密な理論的評価が与えられており現実に様々な場面において利用されている.外挿的予測において,典型的には景気予測,株価予測,気候予測なそがあるが,これらの問題の困難さは実生活においても実感されるところである.本研究においても外挿的予測について如何なるモデルが有効であるかを検討することが重要な課題であった.特に非線形回帰における有効性や理論的な研究を行うことが目的であった.数度の研究集会を通して,これらの課題に関して多くの新知見をえることができ,また多くの可能性が示された.特に近年,データマイニングを中心とする伝統的な統計科学とは異なる分野,例えばデータベースや画像処理に関する研究において,扱うデータの形態が従来の統計処理とは異なるが,目的はほとんど同じという状況への対応も考慮するとともに,それを利用してデータ解析の適用範囲を拡大することができ,データマイニングの考え方が本研究の発展にも寄与ところ大なるものがあった.更なる研究の発展方向の一つとして,統計科学では無作為標本という考え方が中心的な役割を果たすが,現実に得られた(既に観測された)データには,ランダム性を仮定できない場合が数多くあり,これらに関して如何なる理論的な解析が可能であるかを検討することにより新しいデータ解析の方向が示される可能性があるものと考えられる.
強誘電性・反強誘電性液晶の非線形誘電緩和スペクトロスコピー

本研究では、波形発生器・高速演算増幅器・高分解能のデジタル・オシロスコープ、およびパーソナル・コンピュータを用いた周波数域における高帯域・高精度の非線形誘電緩和スペクトル測定システムを開発し、このシステムを用いて各種の強誘電性液晶および反強誘電性液晶の非線形誘電緩和スペクトルの測定を行った。強誘電性液晶のキラルスメクテイックC相ではその非線形複素誘電率が強誘電性高分子薄膜など従来から知られている有機物質に比べて数桁も大きな値を示し、強誘電性液晶が非線形誘電緩和スペクトロスコピーの格好の測定対象であることがわかった。高次非線形スペクトルがその周波数域において線形スペクトルとよく対応していることから、この非線形を示すモートが螺旋構造の揺らぎに起因するGoldstoneモードであること、3次非線形誘電率が負であることからこの非線形性が電場による双極子の配向飽和によるものであることがわかった。相内では3次の強度はあまり温度依存性を示さないが、強誘電相転移点近傍においては線形成分と同様に臨界挙動を示す。臨界点近傍では分子の傾き角方向の揺らぎが主要になり、その臨界挙動は線形成分より高次成分においてより顕著に現れわた。これらの実測結果は相内については弾性理論に基づくダイナミックスを記述する方程式を用いた計算結果および相転移点近傍についてはランダウ展開を用いた相転移の現象論によってよく説明できる。反強誘電性液晶MHPOBCの各スメクティック相について非線形電気変位応答の電場依存性の測定を行なった。このうちフェリ誘電相では印加電場の増加に従い、フェリ誘電状態から強誘電状態への電場励起相転移が観測され、それぞれの飽和分極値からこの相における分子配列を求めることができた。このように新規の相においても非線形誘電測定がその構造およびダイナミックスに関する知見を与える有用な測定法であることが示された。本年度は、まず、波形発生器、高速演算増幅器、高速・高分解能のデジタル・ストレ-ジ・オシロスコ-プ、およびパ-ソナル・コンピュ-タを用いた、広帯域(0.1Hz10MHz)・高精度の周波数域非線形誘電緩和スペクトル自動測定システムを開発した。次に、これを利用した単一成分および多成分系の強誘電性液晶の強誘電相における非線形誘電緩和スペクトルの測定をおこなった。その結果、強誘電性液晶ではその非線形複素誘電率が、強誘電性高分子薄膜に比べて、34桁も大きな値を示すことがわかり、強誘電性液晶が非線形誘電緩和スペクトロスコピ-の格好の測定対象であることがわかった。さらに、その高次非線形スペクトルが線形スペクトルとよく対応することから、この非線形性を示すモ-ドが螺旋構造の揺らぎに起因するゴ-ルドストンモ-ドであること、3次の非線形緩和強度が負であることから、その非線形性が双極子の電場による配向飽和に起因することなどがわかった。特に、この非線形性が秩序ー無秩序型強誘電体(強誘電性高分子など)の場合に考えられるような双極子ー双極子相互作用に起因するものではなく、電場による配向の飽和であることは、強誘電性液晶が間接型強誘電体であるとする従来の考えを裏書きしている。また、測定される非線形スペクトルの概形は、非線形応答理論により現象論的に予測されるものとよく一致しており、そのColeーCole表示(非線形複素誘電スペクトルの実部を横軸に、虚部を縦軸に表示したもの)は原点を中心に高次スペクトルほど多象限にわたる渦巻型の曲線を描くのが観測された。

さらに、この非線形スペクトルは弾性理論にもとづく強誘電性液晶のダイナミックスを記述する方程式を用いた計算結果により説明できることがわかった。本年度は、昨年度に開発された広帯域・高精度非線形誘電緩和スペクトル測定システムを用いて、単一成分および多成分系の強誘電性液晶の強誘電相および強誘電-常誘電相転移点近傍における非線形誘電緩和スペクトル測定を行った。その結果いずれの液晶においてもその3次スペクトルはゴールドストンモードに対応して、負の大きな緩和強度を持つことがわかった。強誘電相内ではその緩和強度・緩和時間の温度依存性は小さいが相転移点近傍では急速にその強度を増し、高次スペクトルにおいてその臨界挙動がより顕著にみられる。臨界点近傍では傾き角の揺らぎに起因するソフトモードが主要な緩和モードとなるが、ランダウ展開を用いた相転移の現象論により高次スペクトルの臨界挙動を説明することができる。これによればソフトモードに関する3次非線形誘電緩和強度は負であり、その臨界挙動は指数4を持つことが予想され、実験ともよく一致する。さらに、本年度は近年、新たに反強誘電相およびいくつかの新規のスメクティック相を示すことが見い出された強誘電性液晶MHPOBCの各スメクティック相における非線形電気変位応答の印加電場依存性の測定を行った。フェリ誘電相であると予想されているSmC_y^*相においては印加電場の増加に伴いフェリ状態から強誘電状態への電場励起相転移がおこることがわかった。この際、両状態における飽和分極値からフェリ誘電相における強誘電的配列と反強誘電的配列の比を直接求めることができる。一方、常誘電相と強誘電相との間に新たに発見されたSmC_α^*相では常誘電相から強誘電相への電場励起相転移が見出された。このように、誘電的に活性な新しい相においても非線形誘電測定がそのダイナミックスに関する知見を得る有用な手段であることが示された。
軸不斉構造を主鎖にもつ光学活性らせんポリマーの合成と構造制御

本研究では、種々の置換基を持つビナフトールを基本骨格とするポリカーボナートの合成とその高次構造について検討した。ビナフトールの6,6'-位へ種々のアルキル置換基、各世代のデンドロンユニット、さらに、クラウンエーテルの導入を行なった。これら新規ビナフトール誘導体のうち、アルキル置換およびデンドロンユニットを導入したものは、常法にしたがってポリカーボナートへと導いた。3,3'-位にかさ高いトリメチルシリル基を有するビナフトールからはポリカーボナートが得られず、かさ高いトリメチルシリル基は重合を阻害することを明らかにした。6,6'-位にアルキル置換基を持つポリカーナートは、無置換のポリカーボナートと同様、重合によりCDスペクトルの符号の逆転が見られ、置換基によらず熱的に極めて安定ならせん構造の形成が確認された。特に直鎖の長鎖アルキル基を持つポリマーでは、昇温時、0°C近辺にピークを持つ幅広い吸熱を示し、らせん外周上での官能基の相互作用が示唆された。6,6'-位にデンドロンを導入したポリカーボナートでは、重合度が上がるにつれてCDスペクトルの長波長シフトと符号の逆転が連続的に観察され、側鎖間の立体的な込み合いにより、主鎖のらせん構造が影響を受けている様子が観測された。6,6'-位にクラウンエーテル構造を導入したビナフトールについては、ウラウンエーテル間の協同効果について予備的に調査するために、α,ω-ジアンモニウム塩との鎖形成挙動を検討したところ、アンモニウム塩間の距離が一定値に達すると安定した鎖形成を示すことが明らかになった。このことから、新たならせん構造制御の可能性が示唆された。
ユビキチンカスケードが関わるＣ／Ｎバランスと高ＣＯ２応答の全容解明

本研究計画では,高CO2条件下におけるC/N応答制御の分子ネットワーク全容解明を目指している。今年度は,計画1),2)のタンパク質相互作用に着目したC/Nシグナル伝達の分子基盤解析に加えて,3)CO2/Nによる植物の成長制御に関しても「花成」および「老化」に着目した生理学的解析を進めた。1)詳細な生化学的解析と形質転換植物の解析を実施し,ATL31と14-3-3との相互作用と機能にリン酸化が必須であることを証明し,また,そのキナーゼの同定を進めた[J. Bio. Chem. 2014]。2)ATL31がSNAREタンパク質SYP121との相互作用によりパピラ形成を制御し,うどん粉病耐性に関与することを証明した[Plant Physiol. 2014]。25年度が最終年度であるため、記入しない。1)これまでのC/Nシグナル研究の発展として,ユビキチンリガーゼATL31とターゲット分子14-3-3の相互作用について詳細な解析を行い,14-3-3の結合に必要なATL31タンパク質内のドメインおよびリン酸化修飾の必要性について明らかにした。また,このATL31のC/N応答には,膜局在性が重要であることを明らかにしている。これまでに,クロスリンカーを使用したATL31-FLAGのプロテオーム解析により,新たにSNAREやRABタンパク質の同定に成功している。SNAREは,膜交通(membrane traffic)の鍵となり,分泌小胞の細胞膜上の位置決めを担当している。SNAREの機能として有名なのが,PEN1(=SYP121:SNAREメンバー)を媒介としたパピラ形成による病原体抵抗性(植物免疫)反応である。実際にATL31過剰発現体ではパピラ形成速度が上昇し,うどん粉菌への抵抗性が上昇することが分かった。3)植物生活環の転換点である「花成」および「老化」現象に着目して,CO2/Nバランスが植物の成長に与える影響を解析した。3つの計画全体に進展があり,それが統合的なレベルになってきている。今後も長期的展望に基づき研究を継続する予定である。最終年度に当たり,すでに得られた研究成果をまとめ,論文報告に結びつけるとともに,将来を見据えた布石を打ちつつ,研究を進展させたい。
北海道における多発性硬化症の症候学的及び疫学的研究

北海道在住の臨床的に診断確実な多発性硬化症の症候分析より、急性横断性脊髄症を経過中に呈する従来より本邦に特異的な多発性硬化症とされる群の他に、欧米の多発性硬化症に類似するタイプが北海道ではより多く存在することが証明された(J Neurol Sci,1990)。そこで、この2群間に磁気共鳴画像上の差があるのかを検討した結果、前者の日本型の多発性硬化症では大脳白質病変はより少なく、また、脳幹病巣もより少ないことが明らかになった(J Neurol Sci,1992)。そこで、人種的要素も検討するためPoserらの分類で臨床的に確実な43症例の多発性硬化症でHLAを測定したところ、全体としてはHLA-DRw8との相関が示され、欧米でのDR2とは異なる結果が得られた。また、そのうち日本型の多発性硬化症ではHLA-DQw7、欧米型ではDR4、DRw8との相関を示唆する結果が得られた(Acta Neurol Scand,1992)。また、本邦における多発性硬化症の髄液でオリゴクローナルバンドの出現率が低いことが問題となっているため、カナダ・バンクーバーのブリティッシュコロンビア大学多発性硬化症外来と共同で検討、解析中である。多発性硬化症と臨床的に診断される症例の中で、その経過中に視神経炎、横断性脊髄炎を繰り返すものがあり、とくに日本型の多発性硬化症の特徴ともなっている。そのうち、抗カルジオリピン抗体が陽性を示す症例が存在することが明かとなり、今後は従来多発性硬化症とされていた症例よりこれらの疾患を分離していく必要性を提起することになった(Acta Neurol Scand,1993)。北海道は、その気候、風土、生活様式が北方圏諸国と極めて類似することより、本邦での多発性硬化症の疫学を考える上で特異な位置を占めており、北海道において臨床的並びに疫学的研究をすることは本邦のみならず世界的に見ても重要であり、その計画をさらに発展させる予定である(北海道医学雑誌、1993)。多発性硬化症は神経難病の中で最も代表的な疾患で,その有病率は欧米の多発地帯である寒冷地帯では有病率人口10万に対し60人前後,一方本邦では24人とされ、しかも本症の症候学的特徴は本邦と欧米では異なるとされていた。今回、我々は北海道在住の診断確実な多発性硬化症62例で,その症候分析を行い急性横断性脊髄症を経過中に呈した16症例と、呈さなかった46例に分けてみると,前者は従来から言われている日本に特異的な多発性硬化症にあたり、後者は欧米の多発性硬化症に類似することが明らかとなった(J.Neurol.Sci,1990)。また、北方圏に属する北海道での本症の有病率は従来の人口10万に対し2ー4という値より多いと推定されるにいたり、現在、本症と診断された症例を順次、デ-タ用紙に記入しファイル中である。多発性硬化症の神経症候のうち,内側縦束症候群,The useless hand syndrome of Oppenheimは重要であり、その症候ならびに画像診断も行っている(神経内科1991,脊椎脊髄ジャ-ナル1991)。

カナダ・バンク-バ-のブリティッシュコロンビア大学多発性硬化症外来は,その組織,規模,そして多発性硬化症患者数では世界的にトップクラスにあり、我々のデ-タをそこへ送り、症候学的、および疫学的比較研究が開始されている。多発性硬化症患者の血清および髄液は,超低温フリ-ザ-に蓄積されてきている。また、本症の治療については、急性期のステロイド療法の他に、再発予防のための免疫抑制剤,後遺症としての痙性麻痺,排尿障害については、各々,多施設共同による治験を開始している。多発性硬化症は磁気共鳴画像の応用により、さらに診断確定例が増加しており、その方面の検討も重要である(臨床医,1991)。以上の実績をふまえて,北海道全体の多発性硬化症の把握,解析をすすめている。北海道在住の臨床的に診断確実な多発性硬化症の症候分析より,急性横断性脊髄症を経過中に呈する従来より本邦に特異的な多発性硬化症とされる群の他に,欧米の多発性硬化症に類似するタイプが北海道ではより多く存在することが証明された。そこで,この2群間に磁気共鳴画像上の差があるのかを検討した結果,前者の日本型の多発性硬化症では大脳白質病変はより少なく,また,脳幹病巣もより少ないことが明らかになった(J Neurol Sci,1992,印刷中)。そこで,人種的要素も検討するため63症例の多発性硬化症でHLAを測定したところ,日本型の多発性硬化症ではHLAーDQw7,欧米型ではDR_4,DRw8との相関を示唆する結果が得られており発表予定である。また,本邦における多発性硬化症の髄液でオリゴクロ-ナルバンドの出現率が低いことが問題となっているため,カナダ・バンク-バ-のブリティッシュコロンビア大学多発性硬化症外来と共同で我々の多発性硬化症患者の髄液20検体を送り同一方法で検討,解析中である。多発性硬化症は中枢神経での髄鞘を侵す脱髄性疾患として知られているが,末梢神経での髄鞘が障害される例が存在するか否か問題となっている。我々は多発性硬化症の1つのタイプであるDeviC病で,末梢神経の障害が同時に起こっていることを証明した(Jap,J.Psychiatr.Neurol,1991)。一方,慢性多巣性脱髄性神経炎でその中枢神経に多発性硬化症を思わせる病巣が出現することも報告(Muscle and Nerve,1991),この両者の関係の追求が必要となっている。多発性硬化症の症候学は多彩であり,その中でもUseless hand,ndromeの存在や,画像上,脊髄空洞症様の病巣の存在を証明した。北海道全体の多発性硬化症を把握することは必須であり、計画をさらに進めている。北海道在住の臨床的に診断確実な多発性硬化症の症候分析より、急性横断性脊髄症を経過中に呈する従来より本邦に特異的な多発性硬化症とされる群の他に、欧米の多発性硬化症に類似するタイプが北海道ではより多く存在することが証明された。そこで、この2群間に磁気共鳴画像上の差があるのかを検討した結果、前者の日本型の多発性硬化症では大脳白質病変はより少なく、また、脳幹病巣もより少ないことが明らかになった(J.Neurol Sci.1992)。そこで、人種的要素も検討するためPoserらの分類で臨床的に確実な43症例の多発性硬化症でIILAを測定したところ、全体としてはIILA-DRw8との相関が示され、欧米でのDR2とは異なる結果が得られた。また、そのうち日本型の多発性硬化症ではIILA-DQw7、欧米型ではDR4、DRw8との相関を示唆する結果が得られた(Acta Neurol Scand.1992)。また、本邦における多発性硬化症の髄液でオリゴクローナルバンドの出現率が低いことが問題となっているため、カナダ・バンクーバーのブリティッシュコロンビア大学多発性硬化症外来と共同で検討、解析中である。
放送衛星を用いた時刻と周波数の精密遠隔比較システムの開発

テレビジョン信号に含まれている周期パルスとカラーサブキャリアを用いることにより、時刻と周波数の精密遠隔比較が可能である。本研究は、放送衛星経由のテレビジョン信号を用いることにより、時刻と周波数の精密遠隔比較を実現することを目的としたものである。本研究により得られた主な成果は以下の通りである。1.北海道大学(札幌)と郵政省電波研究所(東京)との間で放送衛星(BS-2a)を用いて時刻比較を実施した。その結果、両地点における比較システム内の遅延時間差、および、放送衛星の軌道予測値を用いて衛星から両比較地点までの伝搬遅延時間差を補正することにより、確度(正確さ)で0.1μsec程度の比較が可能であることが明らかとなった。更に、両比較地点における比較システムを同じ構成とすることによって約10nsecの比較精度(精密さ)が得られることを示した。2.北海道大学と鹿児島大学(鹿児島)との間で放送衛星(BS-2a)を用いて周波数比較を行った。その結果、【10^(-10)】台の誤差(Δf/f)が生ずることが明らかになった。この誤差は、放送衛星が静止軌道付近を漂動することによって生起するドップラシフト量が札幌と鹿児島で異なるために発生するものである。更に、放送衛星の軌道予測値を用いてドップラシフト量を補正することにより、札幌鹿児島間においても【10^(-11)】台の周波数比較が可能であることを明らかにした。3.本比較方式は、市販されている衛星放送受信設備、および、簡単な抜き取り回路によって実現できるため、経済性、利用の容易さ、利用範囲の広さにおいて他の比較法より優れている。テレビジョン(TV)信号に含まれている同期パルスとカラーサブキャリアを用いることにより、時刻と周波数の精密遠隔比較が可能である。本研究は、放送衛星経由のTV信号を仲介とした、時刻と周波数の精密遠隔比較システムを構築することを目的としたものである。本年度は、前年度に作製した測定システムを用いて放送衛星を介した時刻と周波数の比較実験を実施した。これにより得られた主なる結果は以下の通りである。1.北海道大学(札幌)と郵政省電波研究所(東京)との間で時刻比較実験を行った。その結果、放送衛星が静止軌道付近を漂動することにより、札幌と東京におけるTV信号の遅延時間差が約24時間を周期として5μsec程度変化することが明らかになった。このことから、簡易な、衛星軌道予測プログラムを用いると、札幌東京間で数μsecの時刻比較精度が得られると予想される。更に、高精度の軌道予測プログラムを使用することにより、数十nsecの比較精度が期待できることが明らかになった。2.北海道大学,鹿児島大学(鹿児島),九州東海大学(熊本)の間で周波数比較実験を行った。その結果、札幌鹿児島間で【10^(-10)】台の誤差(Δf/f)が生ずることが明らかになった。この誤差は、放送衛星の漂動に起因するドップラシフトの値が北海道と九州でかなり異なるために生ずるものである。一方、鹿児島熊本間では、ドップラシフトの差によると思われる誤差はほとんど認められなかった。これは、両受信地点が地理的にかなり近いので、ほぼ等しいドップラシフトを受けるためである。更に、北海道九州間においても衛星の軌道予測値を用いて補正することにより、【10^(-11)】台の周波数比較精度が実現できると予想される。
牛ウイルス性下痢粘膜病ウイルスによる糖尿病発症機序の解明

牛ウイルス性下痢粘膜病(BVD-MD)には様々な併発症が生じ、BVD-MDと糖尿病との関係は種々検討されてきている。ウシ糖尿病では自己抗体の一種である抗膵島抗体(ICA)が深く関与しており、BVD-MDウイルス誘発糖尿病において高率にICAが検出されたことを平成3年度本研究(課題番号03760222)において報告した。今回、BVD-MDウイルスの膵臓内の局在をin situハイブリダイゼーション(ISH)法により検索し、BVD-MDウイルスの膵臓への直接的影響の可能性を検討した。供試牛として、PCR法によりBVD-MDと診断された粘膜病牛6頭および持続感染牛1頭を用いた。粘膜病牛6頭のうち3頭は糖尿病を併発していた。全頭の末梢血白血球を用いてBVD-MDウイルスの遺伝子型別を行った。ISH法には2種類のプローブ(BVDproおよびHCpro)を用いた。BVDproはPCR法によりF1-R1のプライマーペア-で増幅されるBVD-MDウイルスの遺伝子領域の一部を、HCpro同じくHCF1-HCR1による増幅領域の一部を、DNA合成装置で合成しDIG標識したオリゴヌクレオチドである。これらのプローブを用いてISH法を行ったところ、いずれの症例においても膵島領域における陽性反応は確認されなかった。しかし、全例の膵外分秘部においてBVDproあるいは両プローブに対する陽性反応が認められた。HCproのみに陽性反応を示す症例は認められなかった。糖尿病牛3例中2例においてこのISH法によるウイルス検出結果と、末梢血白血球を用いたPCR法によるウイルス遺伝子型別とが一致しなかった。また、糖尿病を併発していないBVD-MD牛の膵臓にもウイルスが感染していることが確認された。以上の成績および先に報告したICA検出結果とを総合して考察すると、BVD-MDウイルス誘発糖尿病はウイルスの膵臓に対する直接的作用によるものというよりはむしろ、ウイルスが宿主になんらかの免疫異常を誘起し二次的に膵臓に障害をおよぼす可能性が示唆された。
インデクス構造化による多言語情報検索の実現

本研究では、情報検索システムにおいて従来の単語単位のキーワード索引ではなく、たとえば論文表題や梗概などを構成する文の単語間の係受け関係に着目し、二分木状の構造を持つ索引を用意することを検討する。それにより検索性能を向上し、質問者の意図に一層適合した的確な答えを得るような方式が提案できる。さらにそれを概念の検索に応用することにより、言語を越えた情報検索に適用する方式を実現することを目的としている。まず、基本的な手法を確立するために、日本語論文表題の形態素解析、表題に用いられる係り受け関係の用語の分析を行った。その結果を受け、(1)インデクスの構造化の手法、(2)検索処理の方式の概要について検討してきた。これを基礎に、本格的な実証用ソフトウェア構築を行うことを意図している。具体的には、大規模なテストコレクションであるNTCIRのデータに対して、表題と梗概について構造化インデクスを作成し、提案手法の有効性を示した。そして、日本語で得られた手法を基礎に、多言語に適応することを考え、英語に対して同様のインデクス構成法を行うための検討を行った。言語横断検索に関しては、並行して研究を進めてきた関連性の重ね合わせ(RS)モデルによる検索の方が効果的であることが評価結果から出てきたため、主にこれに沿って言語横断検索の性能比較と性能改善の手法を見いだすための実験を進めた。その結果、日英の両言語で良好な性能を発揮できる見込みが得られた。検索処理のソフトウェアに関しては、言語に左右されない処理部分とそうでない部分に分離して、多言語に対応できるような構造を持ったソフトウェアとして実装を行った。また利用者インターフェースも実装し、デモできるようにした。本研究は、情報検索システムにおいて従来の単語単位のキーワード索引ではなく、たとえば論文表題や梗概などを構成する文の単語間の係受け関係に着目し、二分木状の構造を持つ索引を用意することによって高い検索性能を実現しようとする研究である。質問者の意図に適合した的確な答えを得るような方式が提案できる可能性あるに加え、さらに概念の検索に応用することにより、言語を越えた情報検索に適用する方式を実現することを目的としている。我々は、現在までに提案する手法の基礎となる、日本語論文表題の形態素解析、表題に用いられる係受け関係の用語の分析等の研究を行っており、インデクスの構造化の手法について一定の成果をえている。本研究では、これを基礎に、本格的な実証用ソフトウェア構築を行うことを意図している。平成11年度は日本語梗概を対象とした実用的なインデックス構成法とソフトウェアの実装設計を行った。日本語の学術文献の表題と梗概を対象とした形態素解析を行い、係受け関係の類形化を行ってきたが、これを継続してより大規模に実施した。対象とするデータは学術情報センターの作成したNTCIR-1を使用した。構造化インデクスの一般的な構成方法、日本語依存の処理部分、一単語のインデクスとの両立性を確保するための方法、処理の高速化を考慮した蓄積方法について検討し、ソフトウェアの実現を行って成果を得た。来年度には、言語独立な処理の理論と実験、情報検索ソフトウェア実装等の作業を行うことを計画し、第三年目は性能向上のためのデータ整備と成果のまとめ・発表を行う予定である。従来の研究で、(1)インデクスの構造化の手法、(2)検索処理の方式の概要について一定の成果をえている。

本研究では、これを基礎に、本格的な実証用ソフトウェア構築を行うことを意図している。平成12年度は、前年度に日本語で得られた手法を基礎に、英語に対して同様のインデクス構成法を行うための検討を行った。英語データに対して、構造化インデクスを作成するための手法について検討し、係受けのカテゴリー分類等が日本語と同様に適応できるかどうかについて調査した。データとしてはTRECのテストコレクションを対象に行う。この作業のために、ステミング等の英語の言語処理環境をSMARTその他関連ソフトウェアを入手して可能性を検討した。日本語依存と英語依存の処理部分の相違などの問題が予想され、これらを解決しつつソフトウェアの方式設計を行う。日本語と英語に関する処理を比較検討し、言語依存の部分と言語独立の部分を分離し、構造化インデクスの一般理論の構築を試みて現在も進行中である。検索処理のソフトウェアに関しても、同様に多言語に対応できるような構造を持ったソフトウェアとして、再設計と実装を行った。また利用者インターフェースも工夫し、デモできるようにするための作業にも着手した。本研究では、情報検索システムにおいて従来の単語単位のキーワード索引ではなく、たとえば論文表題や梗概などを構成する文の単語間の係受け関係に着目し、二分木状の構造を持つ索引を用意することを検討した。それにより検索性能を向上し、質問者の意図に一層適合した的確な答えを得るような方式が提案できる。さらにそれを概念の検索に応用することにより、言語を越えた情報検索に適用する方式を実現することを目的としている。最終年度として研究のまとめを目指して日本語と英語の情報検索に対する提案手法の比較検討を行った。まず、英語の情報検索を実現し、英語のテストコレクション(NTCIRおよびTREC)を使用して、各種インデクスの性質を実験的に評価した。日本語と英語に関する処理を比較し、言語依存の部分と言語独立の部分を分離し、構造化インデクスを実現するための一般的手法を整理した。また、これに合わせて既存の処理ソフトウェアを再構成して、実験環境を整備した。言語横断検索に関しては、並行して研究を進めてきた関連性の重ね合わせ(RS)モデルによる検索の方が効果的であることが評価結果から出てきたため、主にこれに沿って言語横断検索の性能比較と性能改善の手法を見いだすための実験を進めた。その結果、日英の両言語で良好な性能を発揮できる見込みが得られた。検索処理のソフトウェアに関しては、言語に左右されない処理部分とそうでない部分に分離して、多言語に対応できるような構造を持ったソフトウェアとして実装を行った。また利用者インターフェースも実装し、デモできるようにした。最後に本研究の成果をまとめ報告書を作成した。
積分論及び超関数論

1.空間を考察するのに有効な階位空間の方法によって、空間を近傍空間として扱う(功力の方法)。この研究に関する研究会(第10回階位空間の方法による関数解析シンポジウム)において,他研究者によって得られた下記の成果は積分を考察する上で有用である。(1)階位空間の完備化がπ-T_1になる為の十分条件およびπ-T_2になる為の十分条件が示された(I.Suzuki)。ER積分(功力,他多数による研究あり)がルベーグ積分の完備化になっている(功力,中西,他)ことから,ER積分可能な関数全体の空間が分離公理を満す事が示された(I,Suzuki)。P-条件を満たす積分としてER積分を考察した場合(Y.Taguchi),そこで採用したquasi-normに関して,Suzukiの条件を確認している。(2)階位空間の方法による微分についての研究(M.Hikita)を基礎にして,この方法による実数値関数の極値判定法について,条件が提案された(M.Hikita)。これより微分の逆演算としての積分の扱いおよびER積分の扱いをした場合との比較が可能である。2(1)ER積分とgeneralized Riemann積分(GR積分)との関係について。P-typeintegral(Y.Taguchi)の考え方から,GR-可積性とER-可積性が一致する為の十分条件が求められた。(2)P-type integralの立場から,P条件,Q条件を拡張して,(P,Ch)条件及び(Q,Ch)条件を考慮する。A-積分(E,C.Titchmarsh)に対す応する積分を(A,Ch)積分,(A,Ch)-可積な関数全体を(ER,Ch)とする。εをstep functionsの全体として,(ER,Ch)⊃L'⊃εかつ(ER,Ch)=εである事が解った。更にGR積分とDenjoy積分の関係を解明するのに有効な結果である。3.単連結step twoのnilpotent Lie群で更にcoadjoint orbitの次元がある種の極大条件を満たす時のその上のLaplacianのspectrumの構造を,orbit methodとFourier変換を通じて決定した(K.Furutani)。
強擬凸領域における再生核の族の漸近解析

滑らかな境界を持つ強擬凸領域においてベルグマン核と双正則不変なゼゲー核を考える.それらを領域の対角集合に制限したものは,共に境界上に超幾何函数の形の特異性を持つ.即ち,領域の定義函数を一つ指定すると,それに関して負べきの形の強い特異性と対数の形の弱い特異性の和になっている.これらの特異性の係数となる函数から領域の境界の幾何学的な量を局所双正則不変な形に取り出そうというのが,フェッファーマンの目録である.領域が複素二次元の場合には,従来の研究によって,ウェイトが4以下の局所不変量が普遍定数の決定を込めて完全な形で取り出されている.ウェイトが5以下の局所不変量を取り出せなかった主な理由は,ウェイトが4のCR不変量を領域内部に近似的に局所双正則不変な形に拡張する仕方がわからなかったことである.当研究において,複素二次元領域の場合に,ウェイトが4のCR不変量がワイル不変量であることがわかった.このことを使うと,ベルグマン核と不変なゼゲー核に含まれるウェイトが5以下の局所不変量を,普遍定数の決定を除いて,取り出すことができる.普遍定数を決定するためには,ベルグマン核・不変なゼゲー核・複素モンジュ-アンペール境界値問題の解・ワイル不変量の各々の漸近展開を,モーザーの標準形の係数を用いて必要なところまで書き表わせばよい.当研究においては,そのことも実行した.こうして,滑らかな境界を持つ複素二次元の強擬凸領域において,ベルグマン核と双正則不変なゼゲー核に含まれるウェイトが5以下の局所双正則不変量を,普遍定数の決定を込めて完全な形で取り出すことができた.滑らかな境界を持つ強擬凸領域においてベルグマン核と双正則不変なゼゲー核を考える.それらを領域の対角集合に制限したものは,共に境界上に超幾何函数の形の特異性を持つ.即ち,領域の定義函数を一つ指定すると,それに関して負べきの形の強い特異性と対数の形の弱い特異性の和になっている.これらの特異性の係数となる函数から領域の境界の幾何学的な量を局所双正則不変な形に取り出そうというのが,フェッファーマンの目録である.領域が複素二次元の場合には,従来の研究によって,ウェイトが4以下の局所不変量が普遍定数の決定を込めて完全な形で取り出されている.ウェイトが5以下の局所不変量を取り出せなかった主な理由は,ウェイトが4のCR不変量を領域内部に近似的に局所双正則不変な形に拡張する仕方がわからなかったことである.当研究において,複素二次元領域の場合に,ウェイトが4のCR不変量がワイル不変量であることがわかった.このことを使うと,ベルグマン核と不変なゼゲー核に含まれるウェイトが5以下の局所不変量を,普遍定数の決定を除いて,取り出すことができる.普遍定数を決定するためには,ベルグマン核・不変なゼゲー核・複素モンジュ-アンペール境界値問題の解・ワイル不変量の各々の漸近展開を,モーザーの標準形の係数を用いて必要なところまで書き表わせばよい.当研究においては,そのことも実行した.こうして,滑らかな境界を持つ複素二次元の強擬凸領域において,ベルグマン核と双正則不変なゼゲー核に含まれるウェイトが5以下の局所双正則不変量を,普遍定数の決定を込めて完全な形で取り出すことができた.
境界要素法利用による最適設計/逆問題解析汎用システムの研究開発

最適形状設計や逆問題解析に有限要素法や差分法を用いる研究が多いが,本研究では申請者が長年にわたり研究開発をしている境界要素法を適用する目的で研究した.境界要素法では境界面だけを要素分割するだけでよく,最適形状決定問題など形状変更を反復計算ごとに行う必要のある逆問題の解析にはきわめて適している.本研究では,境界要素法を用いることにより従来の解析法の持つ難点を克服し,効率的な最適設計/逆問題解析システムを開発することを目指した.そのために,射影フィルタ理論と境界要素法とを併用し,さらにGA(遺伝的アルゴリズム)をも取り入れて,ロバストで効率的な最適設計/逆問題解析のための汎用システムの開発を目指して研究を進めた.その結果,本研究に係る基礎技術の開発研究を含めて,以下の事項について知見を深めることが出来た.(1)2次元の静弾性,熱弾性及び動弾性問題について開発ずみの逆問題解析手法を最適設計にも適用出来るように拡充した.(2)逆問題解析における不適切性を,射影フィルタ理論を用いることにより除去する新しい手法を確立した.(3)2次元,3次元の非定常熱弾性及び非定常動弾性問題について最適設計/逆問題解析システムの開発を試みた.(4)GA(遺伝的アルゴリズム)を導入して最適解の多峰性の問題を解決することを目標に,GAの適応性について基礎的な検討を行った.(5)開発済みのシステムを用いて騒音源同定の逆問題解析を行い,2次元鉄道車両モデルについてのシミュレーションを行い,射影フィルタ理論を用いることの有効性を確認した.研究の過程で得られた有益な知見は,学術講演会で発表し,また学会の論文集に投稿している.あるものはすでに印刷公表されている.最適形状設計や逆問題解析に有限要素法や差分法を用いる研究が多いが,本研究では申請者が長年にわたり研究開発をしている境界要素法を適用する目的で研究した.境界要素法では境界面だけを要素分割するだけでよく,最適形状決定問題など形状変更を反復計算ごとに行う必要のある逆問題の解析にはきわめて適している.本研究では,境界要素法を用いることにより従来の解析法の持つ難点を克服し,効率的な最適設計/逆問題解析システムを開発することを目指した.そのために,射影フィルタ理論と境界要素法とを併用し,さらにGA(遺伝的アルゴリズム)をも取り入れて,ロバストで効率的な最適設計/逆問題解析のための汎用システムの開発を目指して研究を進めた.その結果,本研究に係る基礎技術の開発研究を含めて,以下の事項について知見を深めることが出来た.(1)2次元の静弾性,熱弾性及び動弾性問題について開発ずみの逆問題解析手法を最適設計にも適用出来るように拡充した.(2)逆問題解析における不適切性を,射影フィルタ理論を用いることにより除去する新しい手法を確立した.(3)2次元,3次元の非定常熱弾性及び非定常動弾性問題について最適設計/逆問題解析システムの開発を試みた.(4)GA(遺伝的アルゴリズム)を導入して最適解の多峰性の問題を解決することを目標に,GAの適応性について基礎的な検討を行った.(5)開発済みのシステムを用いて騒音源同定の逆問題解析を行い,2次元鉄道車両モデルについてのシミュレーションを行い,射影フィルタ理論を用いることの有効性を確認した.研究の過程で得られた有益な知見は,学術講演会で発表し,また学会の論文集に投稿している.あるものはすでに印刷公表されている.
咬合機能喪失と回復に対する歯根膜の応答

本研究の目的は、咬合の変化が歯根膜と歯根膜細胞へ与える影響を明らかにすることである。Wistar系ラットを用い、臼歯部を咬まなくさせた咬合喪失群、咬合喪失3日後に再度咬合を再開させた咬合回復群、非処置の対照群に分けて実験を行った。(1)歯根膜の組織学的所見とALP活性:咬合喪失群では、対照群と比較して歯根膜線維の機能的配列の消失、細胞数の減少が観察され、ALP活性は増強していた。咬合回復群では、ALP活性は咬合喪失群と比較して減少していた。(2)各群の臼歯から分離培養した歯根膜細胞の増殖活性とALP活性:咬合喪失群では、対照群と比較して歯根膜細胞のBrdU陽性細胞数は有意に低下し、ALP活性は有意に増加していた。咬合回復群では、歯根膜細胞のBrdU陽性細胞率は増加する傾向を、ALP活性は減少する傾向を示した。培養歯根膜細胞の細胞活性に対する咬合の変化の影響は、in vivoでの組織学的所見と一致していた。結果から、咬合の変化により、短期間で歯根膜組織や細胞活性は変化することが明らかになった。またin vivoでの咬合変化の記憶は、歯根膜細胞の分離培養後も保持された。歯根膜は咬合力等の力学的刺激に応答し、歯周組織の恒常性維持に関与していると考えられており、この際に重要な役割を担っているのが歯根膜細胞である。しかし、その働きの詳細については未だ不明な点も多く、またin vivoもしくはin vitroのみでの検討も困難であり、相互を関連付ける実験系が必要である。そこで我々は、ラット臼歯を咬合機能喪失させる装置、当講座で開発した規格化された繰り返し荷重を付与するための装置の2種を用いて、異なる荷重が歯周組織に与える影響を検討した。組織切片の観察より、咬合機能喪失時には歯根膜細胞の減少や歯根膜線維束の機能的な配列の消失、咬合機能喪失後の再度生理的な咬合機能回復時には多数の破骨細胞誘導が観察された。また推定したラット咬合力の100%、150%、200%の繰り返し荷重量付与時には、150%、200%で多数の破骨細胞の誘導が認められた。本年度はより詳細に検討するため、異なる荷重を付与したラット臼歯部組織およびその組織から分離培養した歯根膜細胞を用いて、遺伝子、タンパク質の発現を観察する予定である。そこで我々は、対合歯の喪失やう蝕等による咬合関係の喪失、およびブラキシズム等のパラファンクション時や補綴物による咬合関係の変化が、歯周組織に与える影響を明らかにする一端として、ラット臼歯を咬合機能喪失させる装置、および当講座で開発した、ラット臼歯に規格化された繰り返し荷重を付与するための装置の2種を用いて、異なる荷重が歯周組織に与える影響を検討した。繰り返し荷重装置を用いた実験では、推定したラット咬合力の100%、150%、200%の繰り返し荷重量付与時(5.8Hz)のラット組織切片の観察において、3、7日後の150%、200%荷重付与群において多数の破骨細胞の誘導が認められた。咬合機能喪失用装置を用いた実験では、ラット組織切片の観察において、3、7日間の咬合喪失時には、歯根膜細胞の減少や歯根膜線維束の機能的な配列の消失が観察された。さらに3日間の咬合喪失後に装置を除去して再び咬合回復させると、回復後3、7日目では、特に根幹中隔部の歯根膜に多数の破骨細胞が観察され、歯槽骨の著しい骨吸収が観察された。

また、対象歯を抜歯、回収した歯根膜細胞のBrdU陽性細胞率とALP活性を調べたところ、3、7日間の咬合喪失時には、コントロール(同様に飼育した無処置ラット)と比較して低いBrdU陽性細胞率と、高いALP活性を示した。再度咬合回復後1、3日目でBrdU陽性細胞率は増加してゆく傾向を、ALP活性は減少してゆく傾向を示し、回復後7日目ではBrdU陽性細胞率およびALP活性ともにコントロールと有意差は見られなかった。
BSE問題に対処した被覆人工血管の開発

人工血管の被覆材であるコラーゲンやゼラチンはBSEのあおりを受けてコラーゲンのみならず、全ての生物由来材料は禁止、という事態も予想されたことから、被覆物質を根本的に検討し、以下の設計指針を得た。1.生物由来物質は使用せず、合成の生分解性物質を使用する。2.被覆物質は極力少量にする。3.厚い被覆(Coating)が必須となっている欠点を改善するため、少量の疎水性物質を繊維間隙へしみ込ませ(Impregnation)、撥水効果で漏血阻止を得る。4.基材としては、低有孔性でありながら柔軟な超極細繊維製人工血管を使用する。5.グルタールアルデヒドやホルムアルデヒド等の架橋剤は細胞毒性が強いので使用しない。本研究では、早い時期にBSE問題に取り組み、単に被覆物質を取り替えるのみならず、基材の人工血管自体も被覆に最適な構造を持たせる工夫を行ってきたところに特徴がある海外の研究者はポリエステル繊維表面に厚く被覆(Coating)するが、我々は毛細管現象によって狭い繊維間隙に效率よく浸透させることに成功した。これによってCoatingではなく、Impregnationによる漏血の阻止に成功し、被覆物質の総章を10分の1に減少させた。更なる工夫として、通常の太さの繊維に極細繊維を混在させることで、繊維間隙が狭くさせ、毛細管現象で繊維間隙に物質をしみ込ませ易くすることで、柔軟性のある被覆人工血管を得た。BSEいわゆる狂牛病の問題が人工血管にも大きな影響を及ぼすことを予測して、我々は1999年から病原性蛋白を含まない被覆人工血管の研究として、被覆物質の切り替えと、被覆に合わせた人工血管基材の改良を行ってきた。その結果、厚いCoatingよりも少量のImpregnationの方が漏血阻止に効果があることを見い出すと同時に、超極細ポリエステル繊維製人工血管がそのための基材として最適であることを明らかにし、これらの成果から以下に示す被覆型人工血管の設計指針を得た。3.コラーゲンのような親水性物質は疎水性であるポリエステル繊維の間隙にしみ込まないため厚い被覆(Coating)が必須となっているで、その欠点改善のためコラーゲンを使用せず、少量の疎水性物質を繊維間隙へしみ込ませ(Impregnation)、撥水効果で漏血阻止を得る。グルタールアルデヒドやホルムアルデヒド等の架橋剤は細胞毒性が強いので使用しない本指針に基づき、以下の工夫を行った。すなわち世界中の研究者はコラーゲンなどの親水性物質を疎水性であるポリエステル繊維間隙に入れようとしたが、入らないので表面を厚く被覆(Coating)した。我々は疎水性物質を有機溶媒に溶解させ毛細管現象によって狭い繊維間隙に効率よく浸透させることに成功した。これによってCoatingではなく、Impregnationによる漏血の阻止に成功し、被覆物質の総量を10分の1に減少させた。以上の準備の結果、使用する疎水性合成高分子材料の種類、溶解方法、乾燥方法、溶媒の細胞毒性、生体内吸収挙動、等の解明すべき課題を引き出した。本研究ではこれの課題を中心に理想的な被覆人工血管を設計した。

3.コラーゲンのような親水性物質は疎水性であるポリエステル繊維の間隙にしみ込まないため厚い被覆(Coating)が必須となっているで、その欠点改善のためコラーゲンを使用せず、少量の疎水性物質を繊維間隙へしみ込ませ(Impregnation)、撥水効果で漏血阻止を得る。4.基材としては、低有孔性でありながら柔軟な超極細繊維製人工血管を使用する。グルタールアルデヒドやホルムアルデヒド等の架橋剤は細胞毒性が強いので使用しない本指針に基づき、以下の工夫を行った。すなわち世界中の研究者はコラーゲンなどの親水性物質を疎水性であるポリエステル繊維間隙に入れようとしたが、入らないので表面を厚く被覆(Coating)した。我々は疎水性物質を有機溶媒に溶解させ毛細管現象によって狭い繊維間隙に効率よく浸透させることに成功した。これによってCoatingではなく、Impregnationによる漏血の阻止に成功し、被覆物質の総量を10分の1に減少させた。以上の準備の結果、使用する疎水性合成高分子材料の種類、溶解方法、乾燥方法、溶媒の細胞毒性、生体内吸収挙動、等の解明すべき課題を引き出した。本研究ではこれの課題を中心に理想的な被覆人工血管を設計した。人工血管の被覆材であるコラーゲンやゼラチンはBSEのあおりを受けてコラーゲンのみならず、全ての生物由来材料は禁止、という事態も予想されたことから、被覆物質を根本的に検討し、以下の設計指針を得た。1.生物由来物質は使用せず、合成の生分解性物質を使用する。2.被覆物質は極力少量にする。3.厚い被覆(Coating)が必須となっている欠点を改善するため、少量の疎水性物質を繊維間隙へしみ込ませ(Impregnation)、撥水効果で漏血阻止を得る。5.グルタールアルデヒドやホルムアルデヒド等の架橋剤は細胞毒性が強いので使用しない。本研究では、早い時期にBSE問題に取り組み、単に被覆物質を取り替えるのみならず、基材の人工血管自体も被覆に最適な構造を持たせる工夫を行ってきたところに特徴がある海外の研究者はポリエステル繊維表面に厚く被覆(Coating)するが、我々は毛細管現象によって狭い繊維間隙に効率よく浸透させることに成功した。更なる工夫として、通常の太さの繊維に極細繊維を混在させることで、繊維間隙が狭くさせ、毛細管現象で繊維間隙に物質をしみ込ませ易くすることで、柔軟性のある被覆人工血管を得た。
液体窒素中でのキャビテーション初生と過渡音響に関する研究

二重鏡筒法の適用により球状気泡の生成に成功し、熱依存性の強い低温流体場における発泡手段の基礎が確立した。引き続き、光エネルギーと気泡生成エネルギーとの実測から液体窒素中および水中における気泡生成に必要なエネルギーがそれほど変わらない結果を得た。キャビテーション核の測定から二つの液体中における核分布に大きな差異は認められなかった。液体窒素中には何らかの理由で固体粒子あるいは気体核が存在しているものと推察できる。次に、光エネルギー集中の結果生じる液体の絶縁破壊、プラズマ生成、衝撃波生成およびキャビテーション気泡の発声という一連の高速現象を高速度カメラで光学的に詳細に明らかにした。その結果、プラズマはレーザー光の時間特性およびビーム・ウエストでのエネルギー密度に依存して複数箇所から発生し、そこを起点としてキャビテーション気泡が発生すること、またこれらのプラズマの爆発的な膨張により生成する衝撃波は気泡と干渉して過渡音響現象を誘起していることが明らかとなった。一方、液体加圧に対応して変化する異なるサブク-ル度の液体窒素に対してレーザー生成される気泡の運動を観察し、生成直後の気泡はプラズマ形状を反映して光軸方向に細長い非球状形状であるが、体積の時間変化はいわゆる相似的に行われていること、また気泡は急速膨張する過程で速やかに球状に変形することが明らかとなった。さらに気泡の膨張過程は液体慣性に支配されているのに対して、崩壊過程では熱力学的効果、特に気泡内部に生成される液体窒素の分子の挙動が重要となり、気泡の運動は著しく減速されて崩壊時間の大幅な遅延化が認められた。物理量が急変する気泡リバウンドにおいてTaylor不安定と熱不安定の重畳作用のため高次の振動成分が励起され、その結果気泡表面の不安定が著しく発達してやがて気泡は分裂した。二重鏡筒法の適用により球体気泡の生成に成功し、熱依存性の強い低温流体場における発泡手段の基礎が確立した。引き続き、光エネルギーと気泡生成エネルギーとの関係を実測し、液体窒素中および水中における気泡生成に必要なエネルギーがそれほど変わらない結果を得た。実際、キャビテーション核の測定から、二つの液体中における核分布に大きな差異は認められなかった。液体窒素中には、何等かの理由で固体粒子あるいは気体核が存在していたものと推測できる。次に、光エネルギーの集中により起こる液体の絶縁破壊、プラズマ生成、衝撃波の発生、さらにはキャビテーション気泡の生成という一連の高速現象を、液体を加圧することにより実現される異なるサブク-ル度に対して光学的に詳細に観察した。その結果、プラズマはレーザー光の時間特性およびビーム・ウェストでのエネルギー密度に依存して複数箇所から発生し、そこを起点としてキャビテーション気泡が生成されること、またこれらのプラズマの爆発的な膨張により発生される衝撃波が気泡と複雑に干渉し合い、過渡音響現象を誘起していることが明らかとなった。一方、生成後の気泡挙動の全貌をフレーミング法およびストリーク法を適用して詳細に観察し、熱伝達支配領域での気泡運動に及ぼす環境圧力の加圧の影響を明らかにした。気泡挙動に及ぼす加圧の影響は、サブク-ル度を変化させることと等価な結果を与え、加圧の増大と共に気泡の運動に及ぼす液体慣性の影響が顕著となった。気泡の形状は、崩壊末期におけるTaylor不安定と熱不安定の重畳作用のために著しく変形し、状況によっては気泡の分裂が起こることが示唆された。以上の結果の一部は既に「第2回キャビテーションに関する国際シンポジウム」(平成6年4月東京)で公表され、また今年3月開催予定の「日本機械学会東北支部講演会」で発表予定である。年度に引き続き、液体窒素中でのレーザー生成気泡の挙動と過渡音響現象を観察した。液体の絶縁破壊で生じるプラズマの緩和により気泡が生成される。

この気泡は光軸方向に細長く,これと垂直方向の膨張はビームウエスト径で制限される。成長の初期段階で気泡は非球状であるが,体積の時間変化はいわゆる相似的に変化している。この非球状性は最大半径2mmの気泡の場合で約2μs以内に球形状に移行している。しかし,初期の球からのゆがみは,崩壊末期の物理量が急変する段階で再び気泡運動に影響を及ぼすことになり,高次の振動成分の励起により気泡表面で不安定性が顕著となる。一方,非球状プラズマの発達過程において,複数の圧縮波が観察される。これらの波動はプラズマ生成時に発生する衝撃波包絡線を追いかけるように膨張気泡と干渉する。気泡の崩壊過程で気泡内部に生成される液体窒素の蒸気分子の挙動が重要となり,これら蒸気の存在は気泡運動に対し制動効果をもたらし,崩壊時間の遅延化が起こる。実際,液体慣性と熱力学的効果を分離して評価可能であるキャビテーションパラメーターの調査により,水中に比して,液体窒素中の気泡の崩壊末期では熱力学的効果が特に重要であることが明らかとなった。以上の結果の一部は既に「日本学術会議キャビテーションに関するシンポジウム(第8回)」で発表しており,また残余の成果については今年8月開催予定の「日本機械学会流体工学部門講演会」で発表予定である。