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ポアソン多様体および接触多様体にかかわる幾何学の大域的研究

平成11年度から平成13年度のかけての研究成果は概ね以下のとおりである(11年度:)Nambu-Jacobi多様体の多重ベクトルによる特徴づけとそれに付随する葉層構造について調べたその結果はプレプリントとして秋田大学の三上健太郎との共著として論文Foliations assocaited with Nambu-Jacobi structuresにまとめ,その結果をワルシャワにおける研究集会で発表した。(12年度:)(13年度:)両年度にわたって以下の研究成果を得た一つにはNambu-Poisson多様体に付随する構造としてLeibniz algebraについて調べたものであるLeibniz algebraとはLie algebraの定義から積の反対称性の条件を除いたものである.Nambu-Poisson構造に関連して,積分可能な(分解可能)p-次微分形式が与えられると(p+1)-次ベクトル場全体がLeibniz algebraの構造を持つことがわかる.さらに,このalgebraの同型類は葉層構造の同型類に対して定まり,さらに葉層に沿うベクトル場の作るLie algebraの中心拡大となっていることが観察されるこの中心拡大とLeibniz algebraの2次元Leibnizコホモロジー元との対応を明らかにし,結果を次の論文としてまとめたY.Hagiwara-Tmizutani"Leibniz algebras associated with foliations"もう一つは,多様体上のパフ系を余接空間の部分多様体としてみたとき,標準的なシンプレクティック構造に関してシンプレクティック部分多様体あるいはコイソトロピック部分多様体となる場合を調べたことである特にコイソトロピックになる場合に,もとのパフ系が積分可能となるがそのGodbillon-Vey classを平面場のintersectionとして幾何学的に捉える試みを行ったその過程で,パフ系のカルタン系と特性類の消滅が密接に関連することがわかったこれは,特異葉層に対して何らかの意味で2次特性類を定義しようとする方向の出発点となると考えているこの方向での研究報告は2001年10月のシンポジウム「葉層構造の位相的研究」(日本大学八海山セミナーハウス)で行った平成11年度から平成13年度のかけての研究成果は概ね以下のとおりである(11年度:)Nambu-Jacobi多様体の多重ベクトルによる特徴づけとそれに付随する葉層構造について調べたその結果はプレプリントとして秋田大学の三上健太郎との共著として論文Foliations assocaited with Nambu-Jacobi structuresにまとめ,その結果をワルシャワにおける研究集会で発表した。(12年度:)(13年度:)両年度にわたって以下の研究成果を得た一つにはNambu-Poisson多様体に付随する構造としてLeibniz algebraについて調べたものであるLeibniz algebraとはLie algebraの定義から積の反対称性の条件を除いたものである.Nambu-Poisson構造に関連して,積分可能な(分解可能)p-次微分形式が与えられると(p+1)-次ベクトル場全体がLeibniz algebraの構造を持つことがわかる.さらに,このalgebraの同型類は葉層構造の同型類に対して定まり,さらに葉層に沿うベクトル場の作るLie algebraの中心拡大となっていることが観察されるこの中心拡大とLeibniz algebraの2次元Leibnizコホモロジー元との対応を明らかにし,結果を次の論文としてまとめたY.Hagiwara-Tmizutani"Leibniz algebras associated with foliations"もう一つは,多様体上のパフ系を余接空間の部分多様体としてみたとき,標準的なシンプレクティック構造に関してシンプレクティック部分多様体あるいはコイソトロピック部分多様体となる場合を調べたことである特にコイソトロピックになる場合に,もとのパフ系が積分可能となるがそのGodbillon-Vey classを平面場のintersectionとして幾何学的に捉える試みを行ったその過程で,パフ系のカルタン系と特性類の消滅が密接に関連することがわかったこれは,特異葉層に対して何らかの意味で2次特性類を定義しようとする方向の出発点となると考えているこの方向での研究報告は2001年10月のシンポジウム「葉層構造の位相的研究」(日本大学八海山セミナーハウス)で行った研究課題に関するテーマのうち,本年度の研究テーマの中心は,Nambu-Jacobi多様体に関するものであった.そして,以下に述べるようなNambu-Jacobi多様体の特徴づけについての結果が得られた.・ポアソン多様対を含む構造として,ヤコビ多様体とNambu多様体がある.ヤコビ多様体Mはその上の関数C^∞(M)がR上のLie algebraをなすものとして定義される.(f,gが成分に関して微分作用素であることを仮定する).一方,Nambu-Jacobi多様体MはC^∞(M)q次のbracket{f_1,...,f_q}をもち次のfundamental identityを満たすものとして定義される.研究実績は以下のとおり.Nambu多様体(あるいはNambu-Poisson多様体)はさらに条件{f_1,...,f_<q-1>,・}がベクトル場(一次微分作用素)となることを満たすものである.昨年度の研究でq次のNambu-Jacobi bracketはq-vector field Q,(q-1)-vector field Pを用いて{・,・}=Q+1∧Pとあらわされること,およびP≠0のときq-

1次元葉層構造とそれを保つベクトル場υで記述されることを示し(Q=υ∧Pとなる),三上・水谷の共著「Nambu-Jacobi structures and their foliations」としてまとめたが,本年度はこれを整備し,付随する葉層構造の様子をさらに明らかにして改めて「Foliations assocaited with Nambu-Jacobi structures」にまとめ直した.(その結果はワルシャワにおける研究集会で発表した.)関連して,Nambu-Poisson多様体に付随するLeibniz algebraでLie algebraになる例を考察し,一般にはそのような例はごく限られたものであることを認識した.実際にLie algebraになる例はR^nのconstant2-vector fields全体があり,これは2次形式fをひとつ与えるごとに∧^2(R^n)にLie algebraの構造が定まるものである.このほかに,Dirac構造のNambu版であるNambu-Dirac構造について考察を行った.研究実績は以下のとおり.を満たすものであり,Lie algebraの性質から積の反対称性の条件を除いたものである.Nambu-Poisson構造に関連して,積分可能な(分解可能)p-次微分形式が与えられると(p+1)-次ベクトル場全体がLeibniz algebraの構造を持つことがわかる.さらに,このalgebraの同型類は葉層構造の同型類に対して定まり,さらに葉層に沿うベクトル場の作るLie algebraの中心拡大となっていることが観察される.当該研究では,この中心拡大とLeibniz algebraの2次元Leibnizコホモロジー元との対応を明らかにした.その結果は次の論文としてまとめた.これとは別に,多様体上のパフ系を余接空間の部分多様体としてみたとき,標準的なシンプレクティック構造に関してシンプレクティック部分多様体あるいはコイソトロピック部分多様体となる場合を調べ,特にコイソトロピックになる場合に,もとのパフ系が積分可能となるがそのGodbillon-Vey classを平面場のintersectionとして幾何学的に捉える試みを行った.その過程で,パフ系のカルタン系と特性類の消滅が密接に関連することがわかった.これは,特異葉層に対して何らかの意味で2次特性類を定義しようとする方向の出発点となると考えている.この方向での研究報告は2001年10月のシンポジウム「葉層構造の位相的研究」(日本大学八海山セミナーハウス)で行った.
水域ならびに陸域における除染手法の開発

東京電力福島第一原子力発電所の事故で放出された多くの放射性物質の中で,セシウム137は放出量が1.5×10^16ベクレルと多量であること,かつ,半減期が約30年と影響が長く続くことから,事故から約8年が経過した現在も福島県の広い範囲で検出が続いている.セシウムは福島県の土壌に遍在するバーミキュライトなどの粘土鉱物に固定されることで,その除去が困難となることが知られている.そこで国や自治体は除染対象地域の空間線量を下げるために表土の剥ぎ取りによる除染を行ってきた.全土剥ぎ取りによって発生する汚染土は最大で東京ドーム約18杯分に相当する約2200万立方メートルと推計されており,それらの汚染土はフレキシブルコンテナバッグと呼ばれる袋状の包材に封入され,県内各地の仮置場に一時的に保管されている.フレコンバッグは今後,中間貯蔵施設に搬入され焼却による減容化が行われる予定であるが,大量のフレコンバッグの輸送,および中間貯蔵施設での処理方法には課題も多く,フレコンバッグの劣化も始まっていることから,一刻も早く仮置場において汚染土中のセシウムを除去し,減容化させる技術が必要となっている.まず,本研究では,フレコンバッグでのセシウム抽出を想定して模擬フレコンバッグを作成し,これに投入した模擬汚染土壌であるバーミキュライト混合砂に対して様々な条件下で電気泳動法によるセシウム抽出および吸着材(ヒドロキシアパタイトならびに無加工籾殻)への吸着試験を通して,セシウムを20%程度減じることに成功した.次に,セシウム以外の放射性物質としてストロンチウムに着目し,ストロンチウムが可溶性で,かつ,セシウムのように土壌に留まらないことから,様々な水溶液中に溶けたストロンチウムに対して,ヒドロキシアパタイトを用いた吸着試験を実施したところ,塩化マグネシウム溶液以外は,1週間の浸漬でほぼ完全に吸着ができた.東京電力福島第一原子力発電所の原子力事故で放出された放射性物質で,その量と半減期の面から健康や環境影響上,主に影響が大きいのはヨウ素131,セシウム134,セシウム137,ストロンチウム90の4種類である.中でも,セシウム137は放出量が1.5×1016ベクレルと多量であること,かつ,半減期が約30年と影響が長く続くだけでなく,現在も広い範囲で検出が続いている.セシウムは土壌の粘土鉱物に固定されることで,その除去が困難となることが知られている.セシウムを含む土壌を全土剥ぎ取った場合,その仮置き場所と中間処理施設の確保についても課題は多い.したがって,汚染土の放射線量を少しでも下げ,汚染土の容積を減少させる減容化の技術を確立することが必要である.本研究では,セシウムを固着しやすい土壌として,バーミキュライトと豊浦標準砂を混合した人工土壌を作製し,これに対して抽出&吸着試験を実施し,より効率的な除染手法の開発に向けた検討をすることとした.バーミキュライトおよびバーミキュライト混合砂のセシウム吸着能を調べるため,様々な条件下でセシウム抽出試験を行った.抽出を行うにあたっては,試験土壌に対してセシウム抽出溶液の酢酸アンモニウム水溶液(3%濃度)100mLを加え,土壌からのセシウムの抽出を促した.なお,バーミキュライトについては,3種類の粒径(0.7mm,1.0mm,2.0mm)を用いた.試験より,(1)バーミキュライトはその比表面積の大きさから粒径が小さいほどセシウム吸着能が高い,(2)バーミキュライトの混合比の高い混合砂では,セシウム抽出率が低い,(3)電気泳動による抽出&吸着試験では電流値が低いほど吸着材のセシウム吸着量が多い,というようなことが確認できた.今後,より低い電流値で電気泳動試験を行い,さらに効率的なセシウム抽出および吸着試験の条件を模索する予定である.計画書に記載した内容を,概ね計画通りに進めている.東京電力福島第一原子力発電所の事故で大量の放射性物質が放出され,その中でも健康や環境影響上,主として問題となるのはヨウ素131,セシウム134,セシウム137,そしてストロンチウム90の4種類である.特に,セシウム137の放出量は大量であり,除染によって回収された土壌等の中にも大量に含まれている.回収された汚染土は,仮置き場で一時的に保管後,中間貯蔵施設で減容化を行い,最終処分施設に搬出される.環境省は,中間処理段階の汚染土の容量をで東京ドーム1318杯分にあたる約1600万m^32200万m^3と推計しているが,このように大量の汚染土を長期にわたり管理する中間貯蔵施設が確保できるのかという懸念もある.これを受けて,環境省は8,000Bq/kgを下回る汚染土に関しては,一般廃棄物として処分可能という見解を示した(http://shiteihaiki.env.go.jp/radiological_contaminated_waste/designated_waste/).しかしながら,回収された汚染土にはこれを上回るものも少なくないが,中間貯蔵施設の確保という課題を考えた場合,回収された汚染土の放射線量を下げ,一般廃棄物として処分できることが望ましい.そこで本研究では,平成29年度に,汚染土を含むフレコンバッグの中において放射線量を下げる技術の開発を目指した.

具体的には,フレコンパックの最外側にアルミ箔と吸着材を,また,中心に電極棒(実験では炭素棒)を挿入し,中心電極を陽極として印加し,土壌中に電気の流れを生じさせ,セシウムイオンをアルミ箔(陰極)側に移動させ,設置した吸着させるというものである.電流条件等を様々に変化させて実験した結果,抽出可能なセシウムイオンの50%以上を除去できること,すなわち,フレコンパックで線量を低下させることができることが判明した.計画書に記載した内容を,概ね計画通りに進めている.東京電力福島第一原子力発電所の事故で放出された多くの放射性物質の中で,セシウム137は放出量が1.5×10^16ベクレルと多量であること,かつ,半減期が約30年と影響が長く続くことから,事故から約8年が経過した現在も福島県の広い範囲で検出が続いている.セシウムは福島県の土壌に遍在するバーミキュライトなどの粘土鉱物に固定されることで,その除去が困難となることが知られている.そこで国や自治体は除染対象地域の空間線量を下げるために表土の剥ぎ取りによる除染を行ってきた.全土剥ぎ取りによって発生する汚染土は最大で東京ドーム約18杯分に相当する約2200万立方メートルと推計されており,それらの汚染土はフレキシブルコンテナバッグと呼ばれる袋状の包材に封入され,県内各地の仮置場に一時的に保管されている.フレコンバッグは今後,中間貯蔵施設に搬入され焼却による減容化が行われる予定であるが,大量のフレコンバッグの輸送,および中間貯蔵施設での処理方法には課題も多く,フレコンバッグの劣化も始まっていることから,一刻も早く仮置場において汚染土中のセシウムを除去し,減容化させる技術が必要となっている.まず,本研究では,フレコンバッグでのセシウム抽出を想定して模擬フレコンバッグを作成し,これに投入した模擬汚染土壌であるバーミキュライト混合砂に対して様々な条件下で電気泳動法によるセシウム抽出および吸着材(ヒドロキシアパタイトならびに無加工籾殻)への吸着試験を通して,セシウムを20%程度減じることに成功した.次に,セシウム以外の放射性物質としてストロンチウムに着目し,ストロンチウムが可溶性で,かつ,セシウムのように土壌に留まらないことから,様々な水溶液中に溶けたストロンチウムに対して,ヒドロキシアパタイトを用いた吸着試験を実施したところ,塩化マグネシウム溶液以外は,1週間の浸漬でほぼ完全に吸着ができた.陸地における空気線量は減少傾向にあるものの,海洋では,年々,汚染が増大している.これは,陸域に降下した放射性物質が,降雨等によって湖沼,沼,そして河川へと移行し,最終的に海洋へ流出しているからである.特に,海流の影響などを受け難い湾内などでは,放射性物質が外洋に拡散せずに湾内に留まる傾向があると考えられる.陸域における除染は,人口の多いところに限られることが多く,人里離れた山間部で実施されることは少ないが,除染されていない箇所から河川等に流出し,最終的に海洋が汚染されるという結果となっている.海洋,特に底泥等に生息する動物が被爆すると,それを捕食する動物も被爆し,食物連鎖を通じて濃縮されたものが人間の口に入る可能性も考えると,海洋の除染を進める必要がある.しかしながら,水域における底泥に沈着した放射性物質の除染については,現時点ではほとんど進んでいない.水が放射線を遮蔽するので,直接の被爆の可能性が低いという理由もあるが,底泥を浚渫すると,逆に放射性物質が拡散してしまうということも理由の1つである.したがって,水域においては,汚染土の減容ということに加え,浚渫にともなう拡散を防ぐ意味でも,放射性物質のみを取り除くことが望まれる.
細胞遺伝学的,集団遺伝学的手法を応用したヨモギハムシ種群の種間社会の解析

ヨモギハムシ種群の染色体数の異なる種群の種間社会を解析するため染色体調査によるこれら個体群のマクロな分布調査を行なうとともに,成虫の日周活動調査や繁殖期の染色体数の異なる個体群の個体間関係の解析を行なった。マクロな分布の補足調査では北海道には全て染色体数の多い個体群だけが分布した。東北,関東,東海地方の補足調査では,ドウガネ型の頻度の高い個体群においても,平野部の個体群は,下北半島のものを除きすべて染色体数の少ない種であった。山岳域では染色体数の多い種が生息していた。染色体数の異なる種群の日周活動調査の結果,繁殖期には両者で大きな違いは認められなかったが,非繁殖期には,染色体数の多い種は植物体上に滞在する個体が多かったのに対し,染色体数の少ない種では地上部に降りている個体の割合が大きかった。このような行動差が後述の違いと伴なって,両者が側所的分布をする結果になっているのかも知れないと推察された。染色体数の異なるヨモギハムシ種群の染色体数の多い種と少ない種の混合個体群を作り野外に放虫し,それらの間の相互作用を観察した。この際放虫密度を大きく異なる3つの条件に分け,それらの違いとの関係に注目して行動観察を行なった。その結果,生息密度を10頭/m^2と高くした場合には,染色体数の異なる種での交雑率に2030%と非常に高かった。これに対し,5頭/m^2程度に放虫した場合には交雑率はかなり低下し,10%前後であった。また,さらに低い1頭/m^2前後の場合には合計64頭の交尾が観察されたが,全く交雑している個体はみられなかった。その他染色体によって好む環境に若干違いがあるようであった。以上のように密度や環境の違いによって相互作用の在り方が変化していた。ヨモギハムシ種群の染色体数の異なる2型が生息する場所で染色体数,色彩2型の調査を行なった。2m♂=31の型は開けた環境下を占めていたのに対し,2n♂=41の型は周囲が樹木で覆われた閉鎖的な環境下で優占していた。この地域で成虫の発生消長を調査したところ,染色体数の少ない型の出現が12週間,早かった。これが両者の生理的特性の違いによるのか微環境の差によるのかを明らかにすることはできなかった。両地域の移行地帯ではしばしば両方が生息していた。この範囲は直線で100300mの幅で,かなり狭かった。ここでは両者の混生がみられたが,今回の調査では交雑個体は確認できなかった。染色体数の異なる個体の雌雄が1m以内に接近して観察されることがなかったので,この調査では両者の交尾が回避される要因を明らかにすることはできなかった。また,一般に2n♂=31の型が2n♂=41の型を駆逐していく可能性が指摘されているが,この地域においては季節的に境界が移動することはなかった。秋の調査では台風の来襲があり,ヨモギ群落が大きな被害を受けたため,長期の連続観察はできなくなった。かわりに,色彩2型の頻度が地域によって大きく違っている紀伊半島において,これらの違いが染色体数の異なる個体群の分布によるのか否かを調査したところ,すべての個体群で少ない染色体数をもちながら,優占する色彩型が異なっていることがわかった。また,頻度は徐々に変るのではなく,少なくとも1つの町村単位より狭い範囲で急変していることがわかった。

染色体数,色彩型の異なる個体群の増殖については境界域の個体群を用いて飼育を行っており,野外実験に向けて準備中である(備品使用)。室内実験では,一部の個体は染色体数の異なる個体同士で交尾を行っており,前述の野外調査の結果とは異なっている。この点については、今後さらに検討する予定である。染色体数の異なるヨモギハムシ種群の種間の相互作用をみるため、松本市薄川および松本市美ヶ原で採集した成虫に産ませた卵をふ化させ飼育し、成虫を大量に得た。これら成虫を放虫し、9月11月にかけて野外調査を行なった。放虫にあたっては個体識別マークをつけ、調査地には、放虫密度を1頭/m^2程度、5頭/m^2、10頭/m^2の3つの条件下で、生息密度の違いと種間の相互作用の変化について調査した。生息密度が最も高い条件下では種間交雑率は2030%と非常に高かった。中間の生息密度では、10%強と交雑率は低下した。さらに、低密度下では、種間交雑は全く見られなかった。この観察期間中、日当り条件などの環境の異質性のある所では、種によって微妙に好む環境が異なるようで、染色体数2n=41、42の種は、日陰の環境にとどまったのに対し、染色体数2n=31、34の種は日当の良い環境にも多く見られた。浜名湖周辺において、色彩二型の頻度について詳細な調査を行なったところ、東の地域ではドウガネ型の頻度が3050%(表現型)と高かったが、浜名湖より西の地域ではドウガネ型の表現型頻度は010%で安定して低かった。色彩二型の頻度が大きく変化する地域は20km以内の非常に狭い範囲であった。これらの違いの原因としては、中央構造線、山脈の末端の存在、浜名湖等の物理的障壁が考えられたが、この中では浜名湖と山脈末端の存在が大きく影響していると予想された。以上のように種間および種内の社会状況は、生息密度によって大きく影響を受けることや物理的要因、特に日当りや植生、植物の刈り取り等の人為的影響により大きく変化することが明らかになった。
環境負荷性能と動作性能のトレード・オフを図るための機械制御系の最適設計

本研究では機械の動作性能と,機械を動かす際の消費エネルギとのバランスを図りながら,高精度な機械制御を実現する制御系設計法の開発をおこなった.モデル予測制御手法に基づき,比較的少ない操作量で出力を目標値に追従させるとともに,モデル化誤差や摩擦などの寄生要素の影響を低減化する目的で外乱オブザーバを組み合わせる手法を開発した.開発手法の有効性をシミュレーションならびに実験を通じて確認した.本研究では機械の動作性能と,機械を動かす際の消費エネルギとのバランスを図りながら,高精度な機械制御を実現する制御系設計法の開発をおこなった.モデル予測制御手法に基づき,比較的少ない操作量で出力を目標値に追従させるとともに,モデル化誤差や摩擦などの寄生要素の影響を低減化する目的で外乱オブザーバを組み合わせる手法を開発した.開発手法の有効性をシミュレーションならびに実験を通じて確認した.本研究の目的は,環境負荷性能(機械を動かす際に必要となるエネルギ消費量)と,機械の動作性能とのバランスを図りながら,高精度な機械制御を実現する制御系設計法を開発することである.これをおこなう最初の段階として平成21年度は「予測制御系の設計およびリアルタイム制御環境の構築」と「実験用ボールネジ駆動系の構築」をおこなった.1.予測制御系の設計およびリアルタイム制御環境の構築モデル予測制御系はreceding horizonと呼ばれる考え方に基づきオープンループ最適化を各サンプリング時刻において実行し,制御則を計算しなければならない.そこでまず,モデル予測制御の-種であるPFC(Predictive Functional Control)の設計・シミュレーションをおこなうソフトウェアをMATLABおよびSimulinkを用いて構築した.次に,PFCを用いたリアルタイム制御をおこなうために,Real-Time Windows Targetを用いた制御用ソフトウェアを構築した.また,実験で用いるAD・/DAボードおよびカウンタボード用のSimulinkカスタムブロックをC言語を用いて作成した,これらを用いて空気圧人工筋アームに対する位置決め制御系を設計し,実際にPFCによる位置決め制御実験をおこなった.その結果,PFC制御系が正しく設計され,実機の制御に対しても有効に機能することを確認した.2.実験用ボールネジ駆動系の構築本研究は主に産業用途に多用されているボールネジ駆動系(1軸サーボ系)への応用を目指している.そこで,NSK社製のモノキャリアにMaxon社製DCモータを組み合わせて実験装置を構築した.また,使用するD/Aボードとモータドライバとの電圧レンジを合わせるためにOPアンプを用いた非反転増幅器を製作し,インターフェース部の整合性を図った.本研究の目的は,環境負荷性能(機械を動かす際に必要となるエネルギ消費量)と,機械の動作性能とのバランスを図りながら,高精度な機械制御を実現する制御系設計法を開発することである.平成22年度は「実験装置のモデリングと摩擦特性の同定」,「制御シミュレーションと実機実験」をおこなった1.実験装置のモデリングと摩擦特性の同定本研究では主としてボールネジを用いたテーブル駆動系(1軸サーボ系)を実験に用いる.この実験装置に対する制御系を設計するためには,制御対象モデルが必要となる.そこで,この実験装置(制御対象)が剛体モデルであらわせると仮定し,制御対象モデリングをおこなった.ここで,テーブル質量およびボールネジ部で発生する粘性摩擦力はモータの慣性モーメントおよび粘性摩擦トルクに転嫁することで,回転系としてモデルを構築した.また,実験装置の非線形摩擦特性を実測し,スティクショントルク,ストライベック速度,粘性摩擦係数を同定した2.制御シミュレーションと実機実験前年度構築したソフトウェアと,1.で得られた制御対象モデルを用いて実験装置に対するPFC制御系を設計し,制御シミュレーションをおこなった.実測した非線形摩擦特性を一般動摩擦モデルであらわし,このSimulinkモデルを作成することで摩擦の影響を再現した.また,得られたモデルを摩擦補償に利用することで,非線形摩擦の影響を軽減した.PFCによる制御結果を他の制御法との結果と比較し,PFCが操作量エネルギと追従性能の観点からバランスの取れた制御法であることを確認した本研究の目的は,環境負荷性能(機械を動かす際のエネルギ消費量)と,機械の動作性能とのバランスをはかりながら,高精度な機械制御を実現する制御系設計法を開発することである.平成23年度は「モデル予測制御に基づく制御系設計手法の開発」と「1軸サーボ系の摩擦補償方法の検討」をおこなった.1.モデル予測制御に基づく制御系設計手法の開発本研究ではモデル予測制御の一種であるpredictive functional controkl (PFC)に基づく制御系設計をおこなっている.PFC制御系の出力は,モデル化誤差や外乱が存在すれば設計通りの過渡応答特性が得られない.また,ランプ状やパラボラ状の高次外乱が加われば出力にオフセットが生じ,目標値に一致しない.さらに制御対象が積分要素を含めばステップ状外乱に対してもオフセットが生じるという問題があった.これに対し,PFCに外乱オブザーバを併用すれば,過渡応答特性の劣化を抑え,高次外乱を補償し,積分性制御対象においても目標値に追従させられることを明らかにした.外乱オブザーバ導入による操作エネルギは,実験装置(1軸サーボ系)上ではわずかな増加に抑えられた.2.1軸サーボ系の摩擦補償方法の検討1軸サーボ系(テーブル駆動系)に作用する摩擦トルクを,種々の角速度領域において速度制御をおこないながら一定角速度で運転することで,ボールねじ部に発生する非線形摩擦トルクを操作量(電圧)に働く外乱として測定した.得られた摩擦特性を一般動摩擦モデルとして同定した.

これにより現在の角速度から摩擦トルクを逐次算出し,操作量電圧に加えることで摩擦補償をおこなう方法を検討した.実機を用いた制御実験をおこない,摩擦の影響を低減化することが確かめられた.また,外乱オブザーバとの比較により,本方法は低速度領域で精密な摩擦トルクの同定が困難で,経時変化の影響を受けやすい問題があることが判明した.
皮膚電気刺激を用いた聴覚障害者のための音情報伝達システムの開発

本研究では、聴覚障害者のため屋内外での利用を前提とした音情報伝達システムの開発を目的として、以下のように研究を実施した。1.聴覚障害者を対象として、屋外では危険回避のため発音を知らせる注意喚起と音源方向の2情報、屋内では生活向上を重視して、注意喚起、音源方向および音種の3情報を各々音情報と定義した。2.実環境での利用を想定した音情報認識手法を開発した。すなわち、屋外では2つのマイクロフォンで録音した音データに対し、バンドパスフィルタによる雑音除去、BSSによる2音種の分離を行い、分離された音種を6つの特徴パラメータを用いて推定し、推定音種が屋外の4音種に属せば4音源方向の推定を行う。屋内では、SSによる雑音除去、屋外での手法と同様の手順により7音種を推定、音源方向の推定を経て音情報が検知される。音源方向の検知には2つの音の振幅差を利用した。音種の検知には検知する音と辞書の音との6特徴パラメータ間のユークリッド距離が最短のものを推定音種と判別した。雑音を考慮した音種の検知率は80%であり、その検知結果が正解のものに対する音源方向の検知率は88%であった。3.注意喚起、音源方向および音種の各情報に12のパターン波形を対応させ、これら2つあるいは3つの刺激を用いて音情報を伝達する手法を提案した。改良した実験システムを用い、4名の健常者を対象に各自4回の方向情報および音種情報翻訳テストの実験を行った。4回目には平均正答率が約95%と約92%、平均反応時間約1.2秒と約1.6秒の値が得られた。屋内では音情報を即時に伝達する必要がないため、開発したシステムは屋内での利用に有効であると期待される。今後は、音情報の処理時間や電気刺激の伝達時間の短縮、音情報の検知率を改善していく。また、健常者と聴覚障害者を対象とした音情報伝達実験を行い、得られた結果を検討し、システムの有効性を確認する。本研究は、屋内外での利用を想定した聴覚障害者のための音情報を伝達するシステムを開発することを目的とし、以下のように研究を実施した。1)聴覚障害者に伝達する必要のある音情報を定義した。屋外では、危険な状況を回避するため、情報を短時間で伝達する必要があるので、音種情報よりも音源の方向情報の方が重要となる。これは、本研究で対象とする聴覚障害者は視覚により対象音源を認識できることを前提としているからである。このため、音の発生の注意情報と音源の方向情報の2種の情報とした。屋内では、聴覚障害者の生活向上を重視することとし、注意情報、音源の方向情報および音種情報の3種の情報を必要な音情報とした。2)マイクにより収音した音を分析し音源の方向と音種を検知する手法を提案した。音源の方向は前後左右4種類、音種は屋外4種類、屋内7種類とした。音源方向の検知には、2つのマイクで録音した音の振幅値の積算値比を用いた。実験結果より、前後2方向の認識率は平均94.6%であった。音種の検知には、6種類の特徴パラメータを用いて多次元空間のユークリッド距離により音種を検知することとした。10音種の検知(その他の音を除く)で認識率は80%となった。

3)刺激パターン波形(計10種類)に単語(3種の情報)を割り当てた。刺激パターン波形の設計には、各単語が各パターン波形に関連付けられるように、周波数、仮現運動の方向性、刺激回数を考慮した。10種のパターン波形を第一刺激(注意情報)、第二刺激(音源の方向情報)および第三刺激(音種情報)に用いて、これらの刺激パターン系列によって必要な音情報を伝達する手法を提案した。4名の健常者を対象として各自4回の方向情報および音種情報翻訳テストの実験を行った。各テストの4回目には、屋外と屋内でそれぞれ平均正答率が約95%、約92%、平均反応時間が約1.2秒、約1.6秒の値が得られた。本研究では、聴覚障害者のため屋内外での利用を前提とした音情報伝達システムの開発を目的として、以下のように研究を実施した。1.聴覚障害者を対象として、屋外では危険回避のため発音を知らせる注意喚起と音源方向の2情報、屋内では生活向上を重視して、注意喚起、音源方向および音種の3情報を各々音情報と定義した。2.実環境での利用を想定した音情報認識手法を開発した。すなわち、屋外では2つのマイクロフォンで録音した音データに対し、バンドパスフィルタによる雑音除去、BSSによる2音種の分離を行い、分離された音種を6つの特徴パラメータを用いて推定し、推定音種が屋外の4音種に属せば4音源方向の推定を行う。屋内では、SSによる雑音除去、屋外での手法と同様の手順により7音種を推定、音源方向の推定を経て音情報が検知される。音源方向の検知には2つの音の振幅差を利用した。音種の検知には検知する音と辞書の音との6特徴パラメータ間のユークリッド距離が最短のものを推定音種と判別した。雑音を考慮した音種の検知率は80%であり、その検知結果が正解のものに対する音源方向の検知率は88%であった。3.注意喚起、音源方向および音種の各情報に12のパターン波形を対応させ、これら2つあるいは3つの刺激を用いて音情報を伝達する手法を提案した。改良した実験システムを用い、4名の健常者を対象に各自4回の方向情報および音種情報翻訳テストの実験を行った。4回目には平均正答率が約95%と約92%、平均反応時間約1.2秒と約1.6秒の値が得られた。屋内では音情報を即時に伝達する必要がないため、開発したシステムは屋内での利用に有効であると期待される。今後は、音情報の処理時間や電気刺激の伝達時間の短縮、音情報の検知率を改善していく。また、健常者と聴覚障害者を対象とした音情報伝達実験を行い、得られた結果を検討し、システムの有効性を確認する。
原形質連絡の構成成分の検索と新たな機能解析系の開発

パーティクルガン法により未知のタンパクと細胞質局在のGFPを植物表皮細胞で共発現させ、1日後のGFP拡がりを検出することにより、未知のタンパクの原形質連絡の透過性を上昇させる能力を評価しうることを明らかにした。従来からその能力の知られていたタバコモザイクウイルス(TMV)の30Kタンパク、トウモロコシのKN1などは、約50-60%の導入部位でGFPの拡散を誘導した。ジャガイモXウイルス(PVX)のコードするタンパクについて調べた結果、12Kタンパクに原形質連絡の排除分子量限界を上昇させる能力のあることが分かった。この手法は、従来のマイクロインジェクション法に比べ、より信頼性が高く且つ簡便であり、応用性も高い。感染性DNAを用いた相補実験の結果から、PVXの細胞間移行には3種の移行タンパクのうち25Kタンパク、12Kタンパクの発現は必須であるが、8Kタンパクは12Kタンパクの機能を補助するものであり、その発現は必要不可欠ではないことが分かった。また、PVXの細胞間移行が膜小胞あるいは細胞膜を介す可能性が考えられた。これは従来の考えからは除外されているものである。さらに、PVXの場合も、TMVと同様、複製と移行の間には何らかの関連があると予想された。ところが、キュウリモザイクウイルスのコードする細胞間移行機能は、TMVとPVXの移行能欠損変異株の細胞間移行をともに相補することができた。この結果は、これらの異なる移行タンパクの機能の比較的解析が今後の研究において重要であることを意味する。原形質連絡を構成する成分の検索に関しては、タバコモザイクウイルス(TMV)とキュウリモザイクウイルス(CMV)の移行タンパク(MP)をベイトとして、酵母のTwo-hybrid法によるスクリーニングを行った。CMV MPに対しては相互作用するものが得られなかったが、TMV MPの一部を用いたスクリーニングにより十数種の候補が得られた。その中の1つザルコシンオキシダーゼはin vitroにおいてもMPと特異的に相互作用し、植物内でのMPの活性に関与することが示唆された。細胞質におけるタンパク質間相互作用を検出する系としてSos-recruitingsystemを用いてMPの挙動を調べたところ、この系がMPをベイトとするスクリーニングに有効なことが分かった。MPが膜画分にも存在するという報告があるが、得られた結果はそれとは一致しなかった。また、複製酵素との相互作用は認められなかった。上記の解析の過程で、これまでに多くの研究者がin vitroの実験に用いてきたMPは、多量体あるいは凝集体となっっているため構造的に問題のあることが分かった。すなわち、従来の報告にあるMPの活性は再検討を要すものである。そこで、in vivoにおけるMPの活性をウイルス感染時と非感染時において比較検討した。その結果、TMVを移行させる能力に関して、MPは発現した細胞から隣接細胞へのみならず、さらに離れた細胞へも移行させる能力があること、すなわち、MPが細胞非自律的に機能することが明らかとなった。一方、MP単独でも移行するするもののその効率は極めて低いことから、MPの機能が十分に発揮されるにはウイルス由来の別の因子が必要であることがわかった。MPによる原形質連絡の排除分子量限界の上昇を確認したが、それが植物に一種のストレス反応を誘起した結果である可能性も生じた。
乳酸菌のメタボリックフィンガープリンティングおよびプロファイリング

ブルガリアおよび日本でヨーグルト生産に用いられているLactobacillus乳酸菌(実用乳酸菌)および実験室乳酸菌計8株を供試菌とし,プロバイオティクスとして具備すべきヒト消化管環境ストレスに対する耐性試験(耐酸性,ペプシン耐性,胆汁酸耐性,汎用食品保存剤および抗生物質に対する耐性)を実施し,実用乳酸菌の一つL.gasseri(S20株)が検討項目全てに対して最も耐性が高く,L.helveticus,L.bulgaricus,L.acidophillusの順で耐性の低下傾向が認められた.得られた耐性結果を踏まえてストレス下の乳酸菌におけるメタボローム解析を行なった.1.基本培地として乳酸菌の実験用培地MRS培地を用いた場合に,L.gasseriおよびL.bulgaricusの代謝物プロファイルが他の株とは異なる挙動を示した.しかし,脱脂粉乳培地での培養乳酸菌において検出された代謝物は主に,カルボン酸アミノ酸,糖類,アミン類で,菌種間の差は小さく,むしろ同じL.bulgaricusのブルガリア由来菌株と日本産市販ヨーグルト分離乳酸菌との間で、分離度が最も大きかった.2.各添加薬剤に対する最小阻止濃度(MIC)の1/2量のストレス強度環境下の乳酸菌を用い,各株のストレス応答としての代謝物変動の比較を行なった.各種ストレスにおいて株間分離が得られたケースについて,さらにOPLS-DA解析を行ない,その分離に寄与している可能性のある化合物を複数見出した.しかし,それらの化合物についての再現性や検証に至れず,今後の課題として残った.3.ストレス応答時の代謝物プロファイルの比較では,ストレス耐性結果で注目されたL.gasseri(S20株)と他種乳酸菌との明らかな分離は今回の実験においては見出せなかった.メタボローム分析に用いた装置GC-MSの使用予定が非常に混み合っていたため,再現性等の追試実験をじゅうぶん実施できなかった.また,実際のヨーグルトにおける乳酸菌のメタボローム解析情報を最終目的としたが,主として実験用培地MRSにおける培養乳酸菌のメタボローム解析にとどまり,固定化乳酸菌における解析のための条件検討に予定以上の時間を要した.乳酸菌の環境ストレス下におけるメタボローム解析の知見は,乳酸菌のプロバイオティクスとしての高度利用開発の上で非常に有用であるが,本プロジェクトの結果は予備実験のレベルを越えていない.今後、予算の確保を待って,おそらく,分担研究者の母国ブルガリアにおいて今回の結果の再現性および検出された代謝物についてのより詳細な分析を行なう.プロバイオティクス菌として商品化されている乳酸菌にはヒト腸管での滞留の長期化あるいは定着化を意図して,ヒト消化管中で受ける種々のストレスに対して耐性を示すものが多いとされ,消化管内環境に対する耐性獲得の観点から代謝物変動を解析することを目的として,ブルガリアおよび日本での市販ヨーグルトからプロバイオティクス菌を分離同定し,Lactobacillus属実用乳酸菌4種(L.gasseri, L.delbrueckii subsp.bulgaricus. L.Helveticus, L.acidophilus)計8株を得た.これらについて,消化管疑似環境因子としての塩酸酸性pH1.8や,プロテアーゼ,胆汁酸塩,食品保存剤(安息香酸,ソルビン酸)や抗生物質(エリストマイシン,シプロフロキサシン,テトラサイクリン等)に対する最小増殖阻止濃度(MIC)を求めた.いずれの実用乳酸菌も実験室乳酸菌において知られている耐性より全般に高く,とくに,L.gasseri(S20株)は検討項目の全てにおいて最も高い耐性を示し,本研究でのストレス耐性乳酸菌のモデル菌に適すると考えられた.乳酸菌実験室培養用MRS培地を基本培地として増殖可能な穏やかな各ストレス条件を決定し,その条件下での培養菌体を得,-80°C予冷した60%メタノールー0.8%炭酸アンモニウム水溶液混合溶媒で代謝反応停止処理後,親水性低分子代謝物を抽出し,トリメチルシリル誘導体化後,ガスクロマトグラフィー-四重極型質量分析計(GC-MS)によりトータルイオンクロマトグラムを得た.S20株に注目しつつ,今後,上記種々のストレス適応時の各菌株の代謝物変動特性をメタボローム解析手法を用いて明らかにしていく.ブルガリアおよび日本でヨーグルト生産に用いられているLactobacillus乳酸菌(実用乳酸菌)および実験室乳酸菌計8株を供試菌とし,プロバイオティクスとして具備すべきヒト消化管環境ストレスに対する耐性試験(耐酸性,ペプシン耐性,胆汁酸耐性,汎用食品保存剤および抗生物質に対する耐性)を実施し,実用乳酸菌の一つL.gasseri(S20株)が検討項目全てに対して最も耐性が高く,L.helveticus,L.bulgaricus,L.acidophillusの順で耐性の低下傾向が認められた.得られた耐性結果を踏まえてストレス下の乳酸菌におけるメタボローム解析を行なった.1.基本培地として乳酸菌の実験用培地MRS培地を用いた場合に,L.gasseriおよびL.bulgaricusの代謝物プロファイルが他の株とは異なる挙動を示した.しかし,脱脂粉乳培地での培養乳酸菌において検出された代謝物は主に,カルボン酸アミノ酸,糖類,アミン類で,菌種間の差は小さく,むしろ同じL.bulgaricusのブルガリア由来菌株と日本産市販ヨーグルト分離乳酸菌との間で、分離度が最も大きかった.2.各添加薬剤に対する最小阻止濃度(MIC)の1/2量のストレス強度環境下の乳酸菌を用い,各株のストレス応答としての代謝物変動の比較を行なった.各種ストレスにおいて株間分離が得られたケースについて,さらにOPLS-DA解析を行ない,その分離に寄与している可能性のある化合物を複数見出した.しかし,それらの化合物についての再現性や検証に至れず,今後の課題として残った.

3.ストレス応答時の代謝物プロファイルの比較では,ストレス耐性結果で注目されたL.gasseri(S20株)と他種乳酸菌との明らかな分離は今回の実験においては見出せなかった.メタボローム分析に用いた装置GC-MSの使用予定が非常に混み合っていたため,再現性等の追試実験をじゅうぶん実施できなかった.また,実際のヨーグルトにおける乳酸菌のメタボローム解析情報を最終目的としたが,主として実験用培地MRSにおける培養乳酸菌のメタボローム解析にとどまり,固定化乳酸菌における解析のための条件検討に予定以上の時間を要した.乳酸菌の環境ストレス下におけるメタボローム解析の知見は,乳酸菌のプロバイオティクスとしての高度利用開発の上で非常に有用であるが,本プロジェクトの結果は予備実験のレベルを越えていない.今後、予算の確保を待って,おそらく,分担研究者の母国ブルガリアにおいて今回の結果の再現性および検出された代謝物についてのより詳細な分析を行なう.
サイトカインを用いた造血幹細胞動員による脊髄損傷治療の試み

目的:本研究の目的は、マウス脊髄損傷モデルにおいて顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)による骨髄細胞動員が組織修復・機能回復へおよぼす影響を明らかにすることである。方法:C57BL/6マウスに致死量の放射線(10Gy)を照射後、尾静脈からGFP Tg由来の全骨髄細胞を個注入した。4週後、Fluorescence-Activated Cell SorterにてGFP Tg由来の骨髄細胞によりキメラが形成されていることを確認した。骨髄キメラマウスに脊髄不全損傷を加え、G-CSF(200μg/kg/day)を5日間皮下注射した。コントロールとしては溶媒のみを同量・同期間投与した。マウス後肢機能をFarooqueらのMotor FunctionScaleを用いて評価した。マウスを灌流固定後、脊髄凍結切片を作成し免疫染色を行った。考察:G-CSFが骨髄由来細胞を損傷脊髄内へ移動させ、生着した骨髄由来細胞がグリア系細胞に分化したことで組織修復・機能回復に寄与している可能性がある。G-CSFの脊髄損傷に対する詳細な作用機序に関してはまだ不明な点も多くさらなる検討を要するが、G-CSFはすでに臨床に広く用いられている薬剤でありその安全性も確立されているため、臨床応用は比較的容易であると思われ、新たな急性期脊髄損傷治療薬の候補として有望である。[目的]本研究の目的は成熟マウス脊髄不全損傷モデルにおいて、サイトカイン投与にて増殖し末梢血中に動員されたHSCが損傷脊髄の修復過程に寄与しうる可能性につき明らかにすることである。[方法]C57BL/6雌マウスに致死量の放射線を照射し、尾静脈より雄GFPトランスジェニックマウスの骨髄細胞を注入し、骨髄キメラマウスを作成した。4週後、全身麻酔下に第8胸椎レベル椎弓切除し、Farooqueら(2001)の方法に準じて20g・5分間の圧迫を加え脊髄不全損傷モデルを作成した。術直後より5日間G-CSF(200μg/kg/day)を投与した(G-CSF投与群)。コントロールとして、溶媒のみを同量・同期間投与した。両群のマウスにつき、行動学的・組織学的評価を行った。行動評価には、FarooqueらのHind Limb Motor Function Score(2001)を用いた。組織学的には骨髄由来細胞であることを示すマーカーとしてGFPを、神経系への分化を評価するための神経系特異的マーカーをそれぞれ免疫染色にて確認した。[結果]G-CSF投与群ではコントロール群と比較して有意な行動学的回復を認めた。免疫染色の結果、両群間で脊髄損傷部付近のGFP陽性細胞、すなわち骨髄由来細胞の総数には差がなかった。G-CSF投与群では、GFPとoligodendrocyteのマーカーの二重陽性細胞がコントロール群より多かった。[結論]G-CSFは、マウス脊髄不全損傷の後肢機能回復を促進した。脊髄損傷部において骨髄由来細胞がoligodendrocyteに分化しているのが観察され、G-CSFの機能回復促進メカニズムのひとつであることが示唆された。目的:顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)投与により著明に増殖し末梢血中に動員された骨髄由来細胞が正常脳・脊髄内に生着し、神経系細胞に分化したという報告がある。G-CSF投与にて増殖・末梢血中に移動した骨髄由来幹細胞が損傷脊髄に生着し、組織修復に有利に働く可能性が想定される。本研究の目的は、マウス脊髄損傷モデルにおいてG-CSFによる骨髄細胞動員が組織修復・機能回復へおよぼす影響を明らかにすることである。方法:骨髄由来細胞の追跡を可能にするためマウス骨髄にGFPトランスジェニックマウス(GFP Tg)由来の骨髄細胞を移植し、骨髄キメラマウスを作成した。C57BL/6マウスに致死量の放射線(10Gy)を照射後、尾静脈からGFP Tg由来の全骨髄細胞を個注入した。

骨髄キメラマウスに脊髄不全損傷を加え、G-CSF(200μg/kg/day)を5日間皮下注射した。コントロールとしては溶媒のみを同量・同期間投与した。マウス後肢機能をFarooqueらのMotor FunctionScaleを用いて評価した。マウスを灌流固定後、脊髄凍結切片を作成した。骨髄由来細胞のマーカーGFPと、各種細胞マーカーの免疫二重染色を行った。結果:G-CSFを投与した群では後肢機能の有意な回復を認めた。損傷をくわえていない脊髄におけるGFP免疫染色では、GFP陽性細胞はおもに脊髄白質特に軟膜下に認められた。損傷後1日の急性期では、損傷部に多数みられたGFP陽性細胞の多くは好中球のマーカー陽性だった。損傷部にGFP陽性、neutrophil陰性、vimentin陽性の紡錘形細胞を認めた。損傷後6週の慢性期においてGFP陽性細胞数はG-CSF投与群においてコントロールと比較し有意に多かった。GFPと細胞マーカーの二重染色の結果、損傷脊髄内のGFP陽性細胞の多くはMac-1陽性のmacrophage/microgliaであった。GFP陽性細胞の一部はastrocyte、oligodendrocyte、neural precursor cellのマーカーを発現していたが、ニューロンや血管内皮細胞のマーカーを発現しているものは認めなかった。考察:G-CSFが骨髄由来細胞を損傷脊髄内へ移動させ、生着した骨髄由来細胞がグリア系細胞に分化したことで組織修復・機能回復に寄与している可能性がある。G-CSFの脊髄損傷に対する詳細な作用機序に関してはまだ不明な点も多くさらなる検討を要するが、G-CSFはすでに臨床に広く用いられている薬剤でありその安全性も確立されているため、臨床応用は比較的容易であると思われ、新たな急性期脊髄損傷治療薬の候補として有望である。
レーザー変位計によるビーム・フォイル相互作用の観測

レーザー変位計はレーザー光を被写体に当て、その散乱光を集光、収束することにより、被写体までの距離を0.1μmの精度で測定する装置である。この装置を用いて従来行われたことのないビームと標的箔の相互作用を二通りの方法により初めて観測することに成功した。第一は捩り振子の方式により、ビームが標的箔に及ぼす力の測定である。40mm角の2mm厚のAl枠を13μmのWワイヤーで吊るし、回転軸から10mmの位置に中心がくるように標的箔を取り付け、MeV^<28>Si^<4+>で照射した。照射によりずれた回転振動の平衡位置の変化をレーザー変位計で測定した。厚いAl標的の場合は予想通りの力を観測したが、C100μg/cm^2の場合はビームがエネルギーを失うことに伴う運動量の変化の70%しか測定できなかった。これはこれまでの理論、実験では説明が困難であり、とくに中性粒子の放出について新しい知見を与えている可能性がある。二番目の方法は標的箔を固定枠に取り付け、ビーム照射に伴う箔の変形を測定した。標的箔は2-5μmのAl箔であり、ビームは200nA迄の8MeV^<28>Si^<4+>である。その結果は驚くべきもので、(1)変形は予想の10倍以上大きい、(2)ビームの進行方向に変形することが多いが反対方向に変形することもある、(3)弾性変形であり、ビーム照射が終わると完全に元に戻る、(4)放射温度計で照射中の標的箔の温度をみても100°C以下である、等が明らかになった。(2)より熱的な効果が推定されるが(4)との関係でマクロの温度とは異なった熱的効果であり、固体の新しい物性の一面を見い出したものと考えている。1。キーエンスのレーザー変位計LE4010を購入した。当装置により被写体の動きを0.03mmのレーザービームスポットで0.1μmの精度で移動量を測定できる。2。上記装置を購入して判明したことはレーザーを含む検出部を真空中に置くと安定した装置の作動が保障されないことであった。このためビームの標的である炭素膜にいかにして大気中に置いた検出部からレーザー光を当てその反射光を検出するかが問題で、実験散乱槽の設計に腐心した。この散乱槽は別途予算で製作した。3。その散乱槽の製作候補である最初のメーカーが打ち合わせを始めて4ヶ月後、技術的な理由で辞退することがあり、2番目に折衝したメーカーにより現在ようやくその散乱槽が完成し、2月末より調整実験を行った。
聴覚における注意の空間的指向性に関する研究

本研究は、聴覚的注意を特定の方向に向けることが可能であるか、すなわち意図的な注意の空間的指向によって聴覚的感度が上昇するかという点を検討する目的で行なわれた。実験は信号検出理論の方法により、S刺激には4ms・800Hzの純音、N刺激には500ms・5002000Hzのバンドノイズを使用した。被験者は、N刺激あるいはS+N刺激(SはNの前、ISI=10ms)を5秒の試行間間隔で聴取し、それがいずれの刺激音であったかを判断することが求められた。実験は防響室内において、被験者を取り囲む形で前方正面、左右60度、左右120度および後方正面に6台のスピーカーを設置して行われた。スピーカーの高さは着席した被験者の耳の高さとなるようにし、各々のスピーカーには番号が記されていた。24試行を1セッション、18セッションを1ブロックとして、全実験は5ブロック、計90セッションからなった。各セッションは、次の3条件のうちいずれかの条件のもとで行われた。まずF条件では、セッションを通じて特定のスピーカーから刺激が呈示され、被験者にはそのスピーカー番号が予め知らされていた。K条件では、試行毎に刺激呈示のスピーカーがランダムに変えられたが、被験者には反応記録用紙に記された番号により刺激呈示のスピーカーを知らされていた。U条件においては、試行毎に刺激呈示のスピーカーがランダムに変えられ、被験者には呈示スピーカーに関する一切の情報が与えられなかった。実験の結果、いずれのスピーカーから呈示される刺激においても、弁別容易度d'に条件による顕著な差異は見いだされなかった.この結果は、聴覚的注意を特定の空間方向に指向し、聴覚的感度を上昇させることが不可能であることを示すものである.ただし、この結論が普遍的なものであるか、あるいは本実験の課題や条件に特有なものであるかについては今後更なる検討を必要とするものである。