hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高ダイナミックレンジカメラを用いた監視システムに関する研究

まず、高ダイナミックレンジのノイズ除去を目的とした復元手法を提案している。量子化雑音とセンサー雑音を選択的に削減できる重み関数の設計法を考案し、その有効性を検証した。二つ目の成果はフラッシュを用いた画像と高ISO感度で撮影した画像を統合手法の開発であり、画像統合問題をコスト関数の最小化問題として定式化し、画像間の画素対応がとれていない場合でも統合が可能な画像復元性能をもつ統合手法を提案した。さらに高ダイナミックレンジ画像を固有画像に分解することでトーンマッピングの際の彩度変化を押さえる新しい手法を提案した。平成25年度の研究成果は以下の通りである。高ダイナミックレンジ画像のノイズ除去:暗部と明部両方において高いコントラストで画像を復元し、ダイナミックレンジを向上させるためには、暗部のノイズ除去が不可欠となる。ここではノイズ除去を目的とした高ダイナミックレンジ画像の復元手法を提案している。昨年度にフラッシュを用いた画像と高ISO感度で撮影したノンフラッシュ画像を統合することにより、暗部のノイズを低減し、結果ダイナミックレンジが向上する手法を提案したが、二つの画像間で完全な位置あわせが行われている場合でのみ有効であったため、実用性に欠ける方法であった。今年度は画像間の画素対応がとれていない場合のフラッシュ・ノンフラッシュ画像の統合手法について取り組んだ。色変換問題を凸最適化を組み合わせた新しいアルゴリズムの考案により、従来では困難であった暗所撮影時に動きのある画像や手ぶれのある画像においてもブレのない鮮明な画像を取得することが可能となり、またノイズ除去やホワイトバランス補正などにも応用が可能であることを確かめた。またフラッシュ・ノンフラッシュ画像に限定しない一般的な画像統合アルゴリズムの考案にも着手し、一定の成果が得られている。平成24年度の研究成果は以下の通りである。1.高ダイナミックレンジ画像のノイズ除去:暗部と明部両方において高いコントラストで画像を復元し、ダイナミックレンジを向上させるためには、暗部のノイズ除去が不可欠となる。またWavelet領域で高ダイナミックレンジ画像を復元することで、センサーノイズを低減することに成功した。2.参照画像を用いた画像統合:フラッシュを用いた画像と高ISO感度で撮影した画像を統合することにより、暗部のノイズを低減する手法を提案した。画像統合問題をコスト関数の最小化問題として定式化し、効果的に最適化を求めることに成功した。結果、従来の手法よりも高速で、かつノイズが少なく、ハロー等のアーティファクトも低減できることを実験により確認した。平成26年度の研究成果は以下の通りである。昨年度はノイズ除去を目的とした高ダイナミックレンジ画像の復元手法を提案したが、それを更に発展させ、高速でかつ高精度に復元が可能な高ダイナミックレンジ画像生成アルゴリズムを開発した。さらに同一シーンにおけるボケのある画像とボケの無い画像とのマッチングをとり、色変換することで位置ずれのある画像間でも良好に色転送ができる技術を開発した。さらに本年度は画像を反射率画像と陰影画像に分解することで光源色の影響を削減する新たな手法を提案した。一般に高ダイナミックレンジ画像をトーンマッピングすると、彩度に大きな変化が加わり、不自然な画像になる現象がしばしば起こる。これを固有画像分解により軽減する手法を開発した。複数枚の多重露光画像を入力とし、画像分解問題を凸最適化問題として定式化することで、従来法よりも高い精度で分解ができることを確認した。またそれをトーンマッピングに応用することで彩度の変化が軽減されることを確認した。信号処理、画像処理前年度から暗所撮影におけるダイナミックレンジ向上のためのフラッシュ・ノンフラッシュ画像の統合手法や画像統合の重み関数設計に関する研究をより重点的に研究することとなった。とくにノイズ除去とブレ除去は実質的なダイナミックレンジ向上のために不可欠な課題である。本研究では積極的に複数画像を用いることにより、従来よりも良好なノイズ除去性能やブレ除去性能が達成されており、概ね順調に伸展していると考える。研究開発を進める過程で暗部のコントラスト復元には画像統合の研究が不可欠であると判断し、若干軌道修正し、フラッシュ・ノンフラッシュ画像の統合手法や画像統合の重み関数設計に関する研究をより重点的に研究することとなったが、概ね従来の目的を達成した。現在までに構築した手法は高ダイナミックレンジ化、ノイズ除去、ブレ除去を目的とした画像統合手法であったが、今年度はそれを一般化させより柔軟な画像統合問題として定式化し画像復元アルゴリズムを考案することを目的とする。その後、高ダイナミックレンジ動画像の復元手法、暗所における工業製品のキズ検出および色むら検出、強い鏡面反射成分を持つ物体の高ダイナミックレンジ画像取得、辞書学習を用いた白飛び、黒潰れ部の予測手法などに発展させる予定である。現在までに構築した手法をもとに、高ダイナミックレンジ画像の復元手法について検討する。

また、得られた研究成果を高ダイナミックレンジ動画像に適用し、さらに動画像の高コントラスト化、ノイズ除去、色復元、固定パターンノイズ除去について引き続き研究を遂行する。当初、国際会議(オーストラリア)に参加予定であったが、学内業務のため参加不可能となったため。まず、既に25年度の研究成果を数件国際会議で発表することが決定しているため、その旅費の旅費を計上する。また、高ダイナミックレンジセンサ用のレンズ、実験用の高性能グラフィクスボード、論文別刷り代等を計上する。また、実験データの取得にかかる費用として人件費の使用を予定している。まず、24年度の研究成果が既にIEEE International Conference on Image Processing (ICIP)とIEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing(ICASSP)に採録され、発表することが決定しているため、その旅費(カナダとオーストラリア)及び参加費を計上する。
高齢者虐待を防止する社会的方策及び法システムに関する瑞韓台日の比較研究

韓国について。ソウルにある中央老人保護機関において、韓国の高齢者虐待の動向を調査した結果、心理的虐待が最も多いことが明らかになった。なお、厚生労働省が毎年公表している日本の高齢者虐待調査結果によれば、日本では身体的虐待が最も多い。両国間の大きな違いが生じる背景要因については、今後とも追跡して分析を行っていく。馬山にある慶南老人保護機関において、保護機関の職員が高齢者虐待であるかどうか判定する際に準拠するガイドラインについてインタビュー調査を行った。その結果、日本の虐待判定のガイドラインと韓国のそれが、質的に異なる可能性が示唆された。その点は、継続して調査を行っていく。台湾について。家庭暴力防治センター内の成人組が高齢者虐待への対応機関である。台湾の高齢者虐待の分類は日本や韓国と異なっているので、純粋な比較が難しい状況である。虐待数としては、日本や韓国同様、在宅の場合も介護施設の場合も年を追うごとに増加している。スウェーデンについて。高齢者に関しては、在宅の高齢者虐待を、スウェーデン政府はサーラ条項(社会サービス法)の対象とせず、介護施設職員の虐待のみを対象としている。社会サービス法の対象とならない自宅での配偶者や成人した子どもによる虐待は、直ちに警察事案となり犯罪として処罰の対象となる。また、スウェーデンでは、介護職員による高齢者虐待や障害者グループホームの職員による虐待や保育所での職員による児童虐待など社会サービス法の対象となる分野全てでの虐待が疑われるケースは、全てIVO(社会サービス及び保健福祉監査局)に通報され、IVOの調査の結果、虐待であるか否かが判定される。夏休みや年末を中心に2018年度の研究課題を韓国、台湾、スウェーデンにおいて、計画的に実施することができた。2019年度も夏休みや年末を中心に海外調査を実施する予定である。韓国、台湾、スウェーデン、日本の4か国について、高齢者虐待防止に向けての法的基盤の有無を調べ、法的基盤が整備されている国に関しては、虐待防止の法的効力の程度に関して、今後重点的に調査研究する計画である。また、間接的に関連する法律の存立状況も調査研究を行う。あわせて、人が人を虐待する心理社会的メカニズムの解明とアンガーマネージメントの可能性について、アメリカやヨーロッパを中心とする研究者の知見について整理する。高齢者虐待の場合、虐待被害者が認知症に罹患している割合が日本では高いが、韓国では低い。両国の差を分析することも大きな研究課題である。台湾、スウェーデンに関しては、認知症と虐待被害の関連性に関するデータは見られない。関係機関へのインタビュー調査を通じて明らかにしたい。2017年度は、スウェーデン、韓国、台湾、日本の高齢者虐待の現状について統計データを取得する調査を行った。スウェーデンでは、サーラ法(Lex Sarah)に基づいて、虐待が疑われるケースについて通報がされたあと、コミューン(市)の地域責任看護師(MAS)が調査を行い、その結果がIVO(医療・社会サービス監査局)に報告される。その結果に関して、IVO側が再度当該虐待に対して調査を行い、その結果を同組織のサイトに県(ランスティング)ごとに集計し、情報公開を行っている。高齢者虐待に関するスウェーデンの特徴は、介護の付いた特別住宅(S&auml;BO)をはじめとする社会サービス関連施設全てで発生した虐待荷ついて情報公開しているが、自宅で発生する児童虐待、障がい者虐待、高齢者虐待など、家族が加害者となる虐待については、調査する制度的枠組みがないことである。第2に、韓国については、日本とほぼ類似した制度のもと、自宅での高齢者虐待と施設での高齢者虐待が調査され、情報公開されている。韓国と日本の相違点は、韓国では、精神的虐待が自宅でも介護施設でも多いのに対し、日本は身体的な虐待が自宅でも介護施設でも多い点である。また、韓国でしか調査されていないが、虐待の頻度が激しいこととその虐待が長期に継続されていることである。また韓国の場合、身体拘束に関する考え方が大きく異なる点が課題である。第3に台湾に関しては、スウェーデン、韓国、日本と異なり、介護施設での虐待が全く把握されていない。台湾では、児童虐待、家庭内暴力、性暴力、高齢者虐待が、全国に25存在する公的機関の家庭暴力性暴力防止センターで掌握され、調査される。本研究の対象となった4か国とも、高齢者虐待を把握するシステムが異なっており、またその根拠となっている法的な基盤も異なっていることが明らかになった。2017年度は初年度であったので、手探りの状態であったが、研究計画書に示したとおりの研究手続きを遂行することができた。また、スウェーデン、韓国、台湾の高齢者虐待及びその防止策を研究するにあたり、各国のどのような責任者にインタビュー調査を行えば良いかという判断についても大きな齟齬もなく進めることができた。その意味で、おおむね順調に進展していると判断して良いと思われる。韓国について。台湾について。

家庭暴力防治センター内の成人組が高齢者虐待への対応機関である。台湾の高齢者虐待の分類は日本や韓国と異なっているので、純粋な比較が難しい状況である。虐待数としては、日本や韓国同様、在宅の場合も介護施設の場合も年を追うごとに増加している。スウェーデンについて。高齢者に関しては、在宅の高齢者虐待を、スウェーデン政府はサーラ条項(社会サービス法)の対象とせず、介護施設職員の虐待のみを対象としている。社会サービス法の対象とならない自宅での配偶者や成人した子どもによる虐待は、直ちに警察事案となり犯罪として処罰の対象となる。また、スウェーデンでは、介護職員による高齢者虐待や障害者グループホームの職員による虐待や保育所での職員による児童虐待など社会サービス法の対象となる分野全てでの虐待が疑われるケースは、全てIVO(社会サービス及び保健福祉監査局)に通報され、IVOの調査の結果、虐待であるか否かが判定される。夏休みや年末を中心に2018年度の研究課題を韓国、台湾、スウェーデンにおいて、計画的に実施することができた。2019年度も夏休みや年末を中心に海外調査を実施する予定である。2018年度は、高齢者虐待に関する法的システムのありよう、具体的には、高齢者虐待法の有無や高齢者福祉法の中に虐待防止の条文が含まれるかどうか、高齢者虐待と刑法の関係など、実証的に研究を進める計画である。韓国、台湾、スウェーデン、日本の4か国について、高齢者虐待防止に向けての法的基盤の有無を調べ、法的基盤が整備されている国に関しては、虐待防止の法的効力の程度に関して、今後重点的に調査研究する計画である。また、間接的に関連する法律の存立状況も調査研究を行う。あわせて、人が人を虐待する心理社会的メカニズムの解明とアンガーマネージメントの可能性について、アメリカやヨーロッパを中心とする研究者の知見について整理する。高齢者虐待の場合、虐待被害者が認知症に罹患している割合が日本では高いが、韓国では低い。両国の差を分析することも大きな研究課題である。台湾、スウェーデンに関しては、認知症と虐待被害の関連性に関するデータは見られない。関係機関へのインタビュー調査を通じて明らかにしたい。2017年度に得ることのできたデータは、スウェーデン、韓国、台湾含めてかなりの量にのぼる。当初は人件費を使って入力する予定であったが、研究代表者自身で入力する時間的余裕があったため、自分で入力することができた。2018年度に収集できる様々なデータとともに、人件費として執行し可能な限りスピーディーなデータベースを作詞する予定である。人件費を使用して行う予定であった課題が未完成だったため未執行となった。現在高齢者の課題が準備できているので執行する予定である。
微分方程式のｒｉｇｉｄｉｔｙ・延長可能性と大域的構造の解析

線形常微分方程式および多変数のholonomic系に対して,rigidity・スペクトルタイプの概念やmiddle convolutionという操作を用いて大域解析を行う枠組みを構築した。Holonomic系については,middle convolutionによって方程式の間に対応がつけられることを見出し,構造を入れることができた。ある場合にはmiddle convolutionは常微分方程式とholonomic系を結びつける働きをするため,その結びつきを通して様々な構造が解析できることもわかった。Rigidityや延長可能性の視点から,複素領域における微分方程式の大域解析の手法を開拓していくことを研究目的としていた.本年度は,「Workshop on Accessory Parameters」(2009年6月18日22日,東京大学玉原国際セミナーハウス),「アクセサリー・パラメーター研究会」(2010年3月15日17日,熊本大学理学部)の2回の研究集会を開催し,また少人数の研究打合せも頻繁に行うことで研究を進めた.本年度得られた研究成果は以下の通りである.1.延長可能性の概念を整備し,本質的でない延長を定式化した.また齋藤自由因子に特異性を持つ完全積分可能系を構成し,そのモナドロミーを決定し,大域構造の解析を進めた.2.不確定特異点を持つ微分方程式に対して,Deligne-Simpson問題に取り組み,middle convolutionの定式化も進めた.3.超平面配置に対数的特異性を持つ完全積分可能系に対するmiddle convolutionを定義し,その基本的性質を示した.4.与えられたスペクトル型を持つFuchs型方程式が存在するための必要十分条件を求めて,そのuniversal modelを構成した.さらにその方程式の解のべき級数表示・接続係数・積分表示・既約性に関する一般的結果を得た.Rigidな場合にはその具体的公式を与えた.5.指数にresonanceを持つようなオイラー型積分表示において,特異点における漸近挙動を実現するサイクルが,正則化可能サイクルから得られることを見出した.6. Rigidな方程式の解の積分表示に関して,ホモロジーの交点理論の研究を進めた.RigidなFuchs型常微分方程式の解析を精密化するとともに,それを足がかりにして,不確定特異性を持つ場合,多変数の完全積分可能系の揚合,rigidではないがそれに近い良い性質を持つ場合などの大域解析を実現しつつあって,古典的で基盤的な分野における大きな本質的な進展をもたらす題材を揃えることができた.Rigidityや延長可能性の視点から,複素領域における微分方程式の大域解析の手法を開拓していくことを研究目的としていた.本年度は,[Workshop on Accessory Parameters」(2010年10月9日12日,東京大学玉原国際セミナーハウス),「アクセサリー・パラメーター研究会」(2011年3月17日19日,熊本大学理学部)の2回の研究集会を大島利雄氏と主催し,また少人数の研究打合せも頻繁に行うことで研究を進めた.本年度得られた研究成果は以下の通りである.1.齋藤自由因子に特異性を持つ完全積分可能系のモノドロミー表現を組織的に調べ,rigidityあるいはquasi-rigidityを持つことを示した2.Fuchs型常微分方程式系のアクセサリー・パラメーターの系統的な取り方としてregular coordinateの概念を得た.Regular coordinateを用いると,変形方程式のredcutionが容易に記述できることがわかった.3.共形場理論のミニマル模型から現れる完全積分可能系について,延長可能性の視点から解析する研究を開始した.これらの研究成果により,Fuchs型方程式に関する認識が進み,その大域解析の手法を開発し,さらに代数幾何学・共形場理論・表現論などとの興味深い関わりを見出すことができた.Rigidityや延長可能性の視点から、複素領域における微分方程式の大域解析の手法を開拓していくことを研究目的としていた。本年度は、「アクセサリー・パラメーター研究会」を2011年10月8日11日(東京大学玉原国際セミナーハウス)、および2012年3月15日17日(熊本大学理学部)の2回開催し、熊本大学において定期的に「数論幾何的微分方程式セミナー」を行い、さらに国内外における研究打合せや議論を頻繁に行うことで研究を進めた。本年度に得られた成果は以下の通りである。1.加藤・関口による自由因子に特異性を持つ完全積分可能系のモノドロミー表現の計算を進め、rigidityおよび不変Hemite形式を具体的に調べた。さらにPainleve VIなどの変形方程式の代数関数解との関係も明らかにした。2.Regular coordinateの研究を進め、Katzの操作や固有値のcoalescenceに対する振る舞いを調べた。その結果、変形方程式の記述や、異なるスペクトル型に対する変形方程式の間の関係(reduction)の具体的記述の方法を得た。3.Fuchs型方程式の重複する特性指数に対する接続問題に関し、他の特異点における局所解を用いて高次元解空間のに底を構成するという着想を得、問題の新しく実際的な定式化を進めた。4.不確定特異点を有する微分方程式に対しても、拡張された意味のスペクトル型による統制が可能であることを見出し、さらに合流操作によってFuchs型の方程式から種々の量を移行する手法を得た。

5.Orbifoldの一意化に現れるFuchs型方程式のアクセサリー・パラメーターについて、その実解析性を考察し、特異点の融合による退化における極限を例において計算した。以上のように一般論と具体例とを並行して研究することにより、複素領域における線形微分方程式の大域解析と、数論・表現論をはじめとする諸分野との関わりについて、新しい知見を提供し、研究の活性化に貢献することができた。連携研究者を始めとする国内外の研究者と協力し,複素領域における線形微分方程式の大域解析に関する研究活動を推進した。すなわち研究集会「アクセサリー・パラメーター研究会」を,2013年9月16日9月19日(東京大学玉原国際セミナーハウス),2014年3月8日10日(熊本大学理学部)の2回開催し,また2013年8月から9月にかけての2週間,ポーランドにおいて開催された国際研究集会「FASDE3」および日本・ポーランド二国間のワークショップにおいても,中核的メンバーとして活動した。そのほかにもいくつかの研究集会において講演を行い,他分野や若手の研究者に新しい興味を持ってもらえるよう研究成果を報告した。本年度に得られた研究成果は,以下の通りである。1.超平面配置に特異性を持つFuchs型完全積分可能系について,モノドロミー表現のmiddle convolutionを定式化し,middle convolutionによって知られている多くの完全積分可能系が移り合うこと,およびrigidな常微分方程式の延長ともなっていることを示した。2.一般に代数多様体を特異点集合とする完全積分可能系に対しても,middle convolutionが定式化できることを示した。3.Appellの超幾何関数などの多変数特殊関数について,そのモノドロミー表現がrigidであることを示した。多変数においてのみ現れる特性指数の関係式について,rigidityの視点からその必要性を示せることもわかった。Rigidityや延長可能性の視点から、複素領域における微分方程式の大域解析の手法を開拓していくことを研究目的としていた。本年度は、「アクセサリー・パラメーター研究会」を2012年9月9日12日(東京大学玉原国際セミナーハウス)、および2013年3月15日17日(熊本大学理学部)の2回開催し、熊本大学において「数論幾何的微分方程式セミナー」を行い、さらに国内における研究打合せや議論を頻繁に行うことで研究を進めた。本年度に得られた成果は以下の通りである。
CVD装置内のLIFによる流動状態計測システムの開発

CVD装置内のLIFによる流動状態計測システムとして,本研究では試料気体中に混入したよう素のレ-ザ誘起けい光(LIF)による温度計測法を開発した.けい光強度は流れ場の密度,温度および照射するレ-ザ光の周波数に強く依存する.特に,温度は基底電子状態の各エネルギ準位に存在する分子の割合を決定するため、照射するレ-ザ光により励起電子状態への遷移を起こす分子の数と密接に関連している.したがって,波長の異なるレ-ザ光を流れ場へ入射した際には,流れ場の温度に依存してそのけい光強度が異なる結果となる.本研究では,波長の異なるレ-ザ光の照射による2つの可視化画像のけい光強度の比から温度が計測できることを示した.すなわち,けい光強度への密度依存性はけい光強度の比をとることにより消去され,けい光強度の比は温度のみの関数となる.したがって,実験的に,けい光強度の比が求められればこれから温度は一意に決定される.本研究では,この温度計測法を流れ場の温度変化の大きい超音速自由噴流に適用し,よう素のX(v"=O)→B(v'=43)の遷移中の種々の吸収線の組合せについてその有効性を検証した.その結果,P(26)/R(28)とP(16)/R(18)の吸収線の組合せが最も温度計測に適しており,室温以下の温度場では±2Kの範囲で計測が可能であることがわかった.また,レ-ザ光をシ-ト状にし,高感度CCDカメラを用いることで二次元的な温度計測を可能にした.また,上記の温度計測法の有効性を確認するためのCVD装置の単純化されたモデルを試作した.これは,シリコンウエハに噴流を衝突させる流れ場であり,リアルタイムな流動状態の計測を可能にした.CVD装置内のLIFによる流動状態計測システムとして,本研究では試料気体中に混入したよう素のレ-ザ誘起けい光(LIF)による温度計測法を開発した.けい光強度は流れ場の密度,温度および照射するレ-ザ光の周波数に強く依存する.特に,温度は基底電子状態の各エネルギ準位に存在する分子の割合を決定するため、照射するレ-ザ光により励起電子状態への遷移を起こす分子の数と密接に関連している.したがって,波長の異なるレ-ザ光を流れ場へ入射した際には,流れ場の温度に依存してそのけい光強度が異なる結果となる.本研究では,波長の異なるレ-ザ光の照射による2つの可視化画像のけい光強度の比から温度が計測できることを示した.すなわち,けい光強度への密度依存性はけい光強度の比をとることにより消去され,けい光強度の比は温度のみの関数となる.したがって,実験的に,けい光強度の比が求められればこれから温度は一意に決定される.本研究では,この温度計測法を流れ場の温度変化の大きい超音速自由噴流に適用し,よう素のX(v"=O)→B(v'=43)の遷移中の種々の吸収線の組合せについてその有効性を検証した.その結果,P(26)/R(28)とP(16)/R(18)の吸収線の組合せが最も温度計測に適しており,室温以下の温度場では±2Kの範囲で計測が可能であることがわかった.また,レ-ザ光をシ-ト状にし,高感度CCDカメラを用いることで二次元的な温度計測を可能にした.また,上記の温度計測法の有効性を確認するためのCVD装置の単純化されたモデルを試作した.これは,シリコンウエハに噴流を衝突させる流れ場であり,リアルタイムな流動状態の計測を可能にした.平成2年度までに,試料気体中に混入したヨウ素のレ-ザ誘起けい光(LIF)を用いた希薄気体流の温度計測法を開発した.けい光強度は流れ場の密度,温度および照射するレ-ザ光の周波数に強く依存する.特に,温度は基底電子状態の各エネルギ準位に存在する分子の割合を決定するため,照射するレ-ザ光により励起電子状態への遷移を起こす分子の数と密接に関連している.したがって,波長の異なるレ-ザ光を流れ場へ入射した際には,流れ場の温度に依存してそのけい光強度が異なる結果となる.本研究では,波長の異なるレ-ザ光の照射による2つの可視化画像のけい光強度の比から温度が計測できることを示した.すなわち,けい光強度への密度依存性は,けい光強度の比をとることにより消去され,けい光強度の比は温度のみの関数となる.したがって,実験的に,けい光強度の比が求められれば,これから温度は一意に決定される.本研究では,この温度計測法を流れ場の温度変化の大きい,超音速自由噴流に適用し,よう素のX(V"=0)→B(V'=43)の遷移中の種々の吸収線の組合せについてその有効性を検証した.その結果,P(26)/R(28)とP(16)/R(18)の吸収線の組合せが曽も温度計測に適しており,室温以下の温度場では±2Kの範囲で計測が可能であることがわかった.また,レ-ザ光をシ-ト状にし,高感度CCDカメラを用いることで二次元的な温度計測を可能にした.現在,上記の温度計測法の有効性を確認するためのCVD装置の単純化されたモデルの試作が進行している.これは,シリコンウエハに噴流を衝突させる流れ場であり,リアルタイムな流動状態の計測が期待されれる.平成3年度までに,試料気体中に混入したヨウ素のレ-

ザ誘起けい光(LIF)を用いた希薄気体流の温度計測法を開発した.けい光強度は流れ場の密度・温度および照射するレ-ザ光の周波数に強く依存する.特に,温度は基底電子状態の各エネルギ準位に存在する分子の割合を決定するため,照射するレ-ザ光により励起電子状態への遷移を起こす分子の数と密接に関連している.したがって,波長の異なるレ-ザ光を流れ場へ入射した際には,流れ場の温度に依存してそのけい光強度が異なる結果となる.本研究では,波長の異なるレ-ザ光の照射による2つの可視化画像のけい光強度の比から温度が計測できることを示した.すなわち,けい光強度への密度依存性は,けい光強度の比をとることにより消去され,けい光強度の比は温度のみの関数となる.したがって,実験的に,けい光強度の比が求められれば,これから温度は一意に決定される.本研究では,この温度計測法を流れ場の温度変化の大きい.超音速自由噴流に適用し,よう素のX(v′′)→B(v'=43)の遷移中の種々の吸収線の組合せについてその有効性を検証した.その結果,P(26)/R(28)とP(16)/R(18)の吸収線の組合せが最も温度計測に適しており、室温以下の温度場では±2Kの範囲で計測が可能であることがわかった.また,レ-ザ光をシ-ト状にし,高感度CCDカメラを用いることで二次元的な温度計測を可能にした。また,上記の温度計測法の有効性を確認するためのCVD装置の単純化されたモデルを試作した.これは,シリコンウエハに噴流を衝突させる流れ場であり,リアルタイムな流動状態の計測を可能にした.
野菜食物繊維の調理による変化およびその定量法の検討

にんじん、だいこん、キャベツ、にら等利用頻度の高い野菜10種類について、生および茹でる、炒めるの調理をした後、酵素・重量法のProsky法で食物繊維を定量すると共に、タンパク質およびでんぷん分解酵素処理後の残渣中の窒素量を検討した。タンパク質およびでんぷん分解酵素処理残渣中の窒素量は、残渣g当たりで見ると、不溶性画分残渣(不溶性食物繊維)では、ほうれんそう、にら等クロロフィルの多い野菜において20%前後であるのに対し、にんじん、だいこん、ごぼう等の根菜類では5%前後と少なかった。しかし可溶性画分残渣(可溶性食物繊維)では、にんじん、だいこん、なす、にら、ほうれんそう等において35%45%と多く、一方ごぼう、きゅうりでは34%と著しく少なく、なたこの二者は、他の野菜と異なり可溶性食物繊維中の窒素量より不溶性食物繊維中の窒素量の方が多かった。このように可溶性食物繊維中の窒素量は野菜の種類との関連はないように見られた。可溶性食物繊維中の窒素量は、ごぼうときゅうり以外、不溶性食物繊維中の窒素量の1.37倍であった。不溶性食物繊維中の窒素量は調理することにより殆どの野菜で増加し、変化量の多かったのは、たまねぎ、にらの炒めた場合であった。しかし可溶性食物繊維中の窒素量の調理よる変化は少なかった。以上の結果より、窒素をタンパク質として差し引くか否かは、クロロフィルの少ない野菜においては、不溶性食物繊維量に対する影響は僅かであるように認められた。一方、可溶性食物繊維量においては、窒素をタンパク質として差し引くと種類によりかなり少なくなる。しかし、可溶性食物繊維量は不溶性食物繊維量の310分の一であるので、クロロフィルの少ない野菜では、タンパク質の差し引きの有無は総食物繊維量に大きくは影響しないと考えられる。
イオン液体修飾電極を利用した機能性電極の構築

末端二重結合を有する4級アンモニウム型イオン液体を金電極上へ修飾し、イオン液体間の立体反発・静電反発により生じた空間に酸素活性化が可能な鉄複核錯体を固定化した。続いて、末端二重結合間をGrubbs触媒によるオレフィンメタセシス反応により架橋させ、より強固に鉄複核錯体をイオン液体層の中に固定化した。回転リングーディスク電極による酸素活性化反応に関わる反応電子数の解析では、測定結果から得られたKoutecky-Levichプロットからn = 3.8と見積もられた。これは末端を架橋したイオン液体中での鉄複核錯体の酸素活性化反応では、酸素の4電子還元反応が支配的であることを示唆している。本申請では、イオン液体修飾電極中に機能性化合物(例えば酸素4電子還元を触媒する鉄複核錯体など)を導入することで、機能性電極を作製することを目的としている。特に、目的の機能性化合物を導入後にイオン液体同士を電極上で架橋することにより、これまでより安定した機能性電極を作製することが可能である。H24年度は昨年度より引き続き、末端に結合性官能基を導入した4級アミン型イオン液体修飾電極の作製とその物性評価および機能性化合物の導入と末端官能基の架橋反応による分子の閉じ込め実験を行った。新たに設計した末端にアルケンを導入したジスルフィド含有4級アミン型イオン液体を合成し、金基板上へ自己組織化法により修飾した。修飾電極の物性等は表面赤外分光法および電気化学測定法を用いて評価し、金基板上に4級アミン型イオン液体が修飾されていることを確認した。続いて鉄複核金属錯体を用いてイオン液体修飾電極中へ外来性分子の導入実験を行ったところ、鉄複核錯体がイオン液体分子間に固定化され、室温・水溶液中で分解することなく酸化還元応答を示すことが明らかとなった。得られた鉄複核錯体が固定されたイオン液体修飾電極とGrabbs触媒を反応させることで、イオン液体分子末端のオレフィン部分をメタセシス反応により架橋させた。表面赤外分光法により、イオン液体分子の末端オレフィンが架橋している事を確認した。得られた電極を用いて酸素雰囲気下で電気化学測定を行ったところ、酸素の電気化学的触媒反応に伴う触媒電流が観測され、酸素還元反応が起きていることが確認された。また末端オレフィンの架橋前後では酸化還元電位などの酸化還元挙動はあまり変わらず、架橋による固定化が鉄複核錯体に与える影響は非常に小さいことが判明した。本申請では、末端に架橋基を有するイオン液体修飾電極中に酸素4電子還元反応などの酸素活性化が可能な機能性金属錯体を導入し、その後イオン液体の架橋基同士を架橋することで、安定な酸素活性化電極の構築を目指したものである。H24年度までに、末端に架橋基(末端二重結合)を有する4級アンモニウム型イオン液体を金電極上に修飾し、電極上のイオン液体間の隙間に酸素活性化が可能な鉄複核錯体を導入した。その後、末端架橋基同士をGrubbs触媒を用いたオレフィンメタセシス反応により架橋することで、鉄錯体の電極上への封じ込めを行った。得られた電極の構造や性質に関しては、各種電気化学測定および表面赤外分光測定により特定した。電極上に封じ込められた鉄複核錯体は末端架橋基間の架橋前後で特にその酸化還元挙動に変化は無いことが確かめられた。最終年度であるH25年度は、回転リングーディスク電極上に上記の電極を構築し、酸素活性化(酸素4電子還元反応)に対する電極の機能性を検討した。イオン液体部分の末端架橋基間を架橋する前の電極では、酸素活性化の際に流れる電流は3.1電子程度となり、酸素の2電子還元と4電子還元が共存する状態となった。これは我々のグループで以前に開発した4級ホスホニウム型イオン液体修飾電極内に鉄複核錯体を封じ込めた機能性電極を用いた場合と同程度の値であった。一方、末端架橋基を架橋後の電極では、酸素活性化における反応電子数が3.7電子となり、架橋前に比べて酸素4電子還元反応が優先的に起こる結果となった。従って、電極上にイオン液体をより強固に固定化することで、酸素4電子還元反応が進行しやすくなり、本機能性電極の燃料電池等の空気極への応用に一定の道筋がつけられた。本申請では,イオン液体修飾電極中に機能性化合物(例えば酸素4電子還元を触媒する鉄複核錯体など)を導入することで,機能性電極を作製することを目的としている.特に,目的の機能性化合物を導入後にイオン液体同士を電極上で架橋することにより,これまでより安定した機能性電極を作製することが可能である.本年度は上記の目的を達成するために,末端に結合性官能基を導入した4級アミン型イオン液体修飾電極の作製とその物性評価を目的とした.

まず新規に末端にアルケンを導入したジスルフィド含有4級アミン型イオン液体を設計・合成した.本化合物はこれまでに我々のグループで合成されたジスルフィド含有4級ホスホニウム型イオン液体の修飾方法を参考に合成された.続いて,合成された4級アミン型イオン液体を金基板上へ自己組織化法により修飾し,その物性等を表面赤外分光法および電気化学測定法を用いて評価した.その結果,金基板上に4級アミン型イオン液体が修飾されていること,これまでの4級ホスホニウム型イオン液体修飾電極と同様に,外来性の分子を導入することが可能な空間を有していることが判明した.次に,単核金属錯体を用いてイオン液体修飾電極中へ外来性分子の導入実験を行ったところ,これまでのイオン液体修飾電極同様,分子が取り込まれていることが判明した.現在,オレフィンメタセシス反応による末端結合基の架橋反応による導入分子の物性変化や安定性に関しての評価を行っているところである.昨年度は電極上に修飾するためのイオン液体の合成(特に精製)が上手く行かず、研究計画に遅れが生じたためH23年度の目標を達成することができなかった。H24年度は特に大きな問題は起こらず、研究の進捗の遅れを取り戻すことができた。これは末端にオレフィンを有する表面修飾用イオン液体の合成法の改良が功を奏したためである。また当初H24年度に計画していた実験もほぼ行うことが出来たため、概ね順調に研究は進捗していると考えている。当初の研究計画では,イオン液体修飾電極中への外来性分子の導入および架橋反応による安定化を行い,取り込まれた分子の物性を評価するところまでを平成23年度の目標としていたが,実際の進捗状況は外来性分子を導入後に架橋反応を行うところまでで留まっている.当初計画に比べて進捗状況が遅延した理由は,本申請のために新規に設計・合成を行った末端結合基(アルケン)を含むジスルフィド含有4級アミン型イオン液体の合成に手間取ったためである.一般にイオン液体は蒸気圧が極端に低いために精製方法が限られるという問題点を持っている.上記の化合物も精製作業に手間取り,そのため全体の研究計画が当初の計画より遅れる結果となった.なお現段階では,精製法を含めた合成ルートを確立することが出来たため,本問題は既に解決されている.上記に挙げた理由のため,平成23年度の進捗状況は当初計画の8割程度となった.基本的に当初の計画通りに研究を遂行する予定である。本年度までに開発をした鉄複核錯体が固定化されたイオン液体修飾電極の酸素の4電子還元反応に関する詳細な評価を各種電気化学測定および表面赤外分光法で行う予定である。特に表面赤外分光法と電気化学測定を組み合わせた装置により、表面に固定化された鉄複核錯体の酸化還元に伴う構造変化に関する情報を得ることを目的とする。また鉄複核錯体以外の機能性分子のイオン液体修飾電極への導入も併せて目指す予定である。特に本年度の予算を用いて共用設備として購入した「分光感度特性測定用光源」を用いて、光応答性を有する機能性分子の導入と光触媒反応についての研究を行う予定である。基本的に当初の計画通りに研究を遂行する予定である.イオン液体修飾電極への機能性化合物(主に酸素の4電子還元反応を触媒する鉄複核錯体など)を導入後,末端置換基を架橋した上で,導入分子の安定性や物性の評価,温度変化に対する応答性や触媒反応性の変化を測定する予定である.
タンパク質の立体構造プロフィールと極値分布を用いた構造認識法の開発

タンパク質の立体構造予測法の1つである構造認識法のプログラムの開発を行った.まず,タンパク質の側鎖ロータマーを考慮した構造-配列適合性関数を使って,立体構造から3Dプロフィールを求める.一方,配列からPSI-BLASTを利用した配列データベースサーチを行って1Dプロフィールを求める.次にそれらの混合プロフィールを作成する.この混合プロフィールのサーチ能の評価を行った.評価は,ファミリー,スーパーファミリー,フォールド別にサンプルセットを用意して行った.その結果,混合比率が1D:3D=3:7程度の場合,スーパーファミリーレベルの認識能で,1Dプロフィール(IMPALA)より若干良い精度を示した.ファミリー,フォールドレベルの認識能にはあまり差が見られなかった.プロフィールの検索でE-valueが10以下の構造については,適合度を構造-配列適合性関数で再評価する仕組みを作成した.関数はロータマーを利用しているので,配列を構造にのせかえてから,側鎖の種類の最適化実行する.その後配列の組成を固定してシャフリングを行い,Z-スコアを導出する.この仕組みを実装したPILOTという構造認識法のサーバを作成し,生命情報科学研究センターのサイトからWWW上での公開を行った.このサーバでタンパク質の自動構造認識コンテスト(CAFASP3)に参加した.総合評価はあまり良いものではなかったが,1Dプロフィールの利用法,構造-配列適合性関数の利用法などについて,今後の課題を得ることができた.タンパク質の立体構造予測法の1つである構造認識法のプログラムの開発を行った.まず,タンパク質の側鎖ロータマーを考慮した構造-配列適合性関数を使って,立体構造から3Dプロフィールを求める.一方,配列からPSI-BLASTを利用した配列データベースサーチを行って1Dプロフィールを求める.次にそれらの混合プロフィールを作成する.この混合プロフィールのサーチ能の評価を行った.評価は,ファミリー,スーパーファミリー,フォールド別にサンプルセットを用意して行った.その結果,混合比率が1D:3D=3:7程度の場合,スーパーファミリーレベルの認識能で,1Dプロフィール(IMPALA)より若干良い精度を示した.ファミリー,フォールドレベルの認識能にはあまり差が見られなかった.プロフィールの検索でE-valueが10以下の構造については,適合度を構造-配列適合性関数で再評価する仕組みを作成した.関数はロータマーを利用しているので,配列を構造にのせかえてから,側鎖の種類の最適化実行する.その後配列の組成を固定してシャフリングを行い,Z-スコアを導出する.この仕組みを実装したPILOTという構造認識法のサーバを作成し,生命情報科学研究センターのサイトからWWW上での公開を行った.このサーバでタンパク質の自動構造認識コンテスト(CAFASP3)に参加した.総合評価はあまり良いものではなかったが,1Dプロフィールの利用法,構造-配列適合性関数の利用法などについて,今後の課題を得ることができた.
非対称性塩基配列を認識する人工制限酵素の分子デザイン

"Affinity Cleaving"は核酸塩基配列の認識・結合と糖リン酸骨格の切断の大きく二つの過程から成り立っており、二つの機能を合わせ持つ分子の構築を目指す必要がある。研究代表者はDNA結合ドメインとして転写因子Splの3個の亜鉛フィンガー領域を適用し、これにDNA切断能を賦与する目的で、Gly-Gly-His(GGH)配列をZnフィンガーのN末端部に導入した。GGH配列は元来、血清アルブミン中の銅結合部位として見つかったものであり、N末端アミノ基、2個のペプチド結合、His側鎖の4個のN原子でCu(II)、Ni(II)と正方平面型錯体を形成する。GGH-Ni(II)錯体はDNA上の適切な位置に置かれると、モノパーオキシフタル酸の存在下で酸化的にDNA切断をすることができる。このリガンドは天然型アミノ酸であるため、遺伝子工学的に導入できるという非常に大きな特徴を持っている。但し、金属を配位させるには、GGHのN末端がNH_2基である必要がある。そこで、予めプロテアーゼ認識部位をGGH配列の直前に組み込んでおき、前駆体蛋白質として調整後、プロテアーゼ処理により、目的とする蛋白質、Sp1GGHを単離することができた。Sp1GGHはDNAのGCbox配列に結合し、そのNi-GGHドメインが先の酸化剤の存在下、GCboxから4塩基離れた位置を中心にDNAの両方の鎖をほぼ一ケ所で極めて選択的に切断した。この方法は化学合成の過程を一切含まない最初の成功例であり、遺伝子工学の手法として一般化できる可能性を秘めている。今後、Cys_2His_2型ZnフィンガーによるA/T認識機構等のモジュール化が解明できれば、より精緻な"Znフィンガーヌクレアーゼ"のde novoデザインも可能になると期待される。
洞窟性微小二枚貝の同位体比と微量元素分析に基づく生活史戦略の進化と気候変動の解明

本研究の最終目的は,海底洞窟性微小二枚貝Carditella iejimensisの化石試料から,生物の貧栄養化に対する適応戦略と気候への太陽活動の影響を解明することにある.そのための基礎研究として,殻成長追跡調査,生貝のδ18O-水温換算式を検討した.その結果,同種は1年を通じて殻成長を行なう可能性が高く,殻長3mmに達するまでに4年間を要すると推定された.この知見と生貝全殻と化石試料のδ18Oから,現在の沖縄海域の表層海水温は,過去7千年間で例外的な温暖状況にあることが判明した.本研究の最終目的は,海底洞窟性微小二枚貝Carditella iejimensisの化石試料から,生物の貧栄養化に対する適応戦略と気候への太陽活動の影響を解明することにある.そのための基礎研究として,殻成長追跡調査,生貝のδ18O-水温換算式を検討した.その結果,同種は1年を通じて殻成長を行なう可能性が高く,殻長3mmに達するまでに4年間を要すると推定された.この知見と生貝全殻と化石試料のδ18Oから,現在の沖縄海域の表層海水温は,過去7千年間で例外的な温暖状況にあることが判明した.本研究目的は「海生無脊椎動物の貧栄養化に対する数千年スケールでの適応戦略」と「過去7,000年間の環境変動復元に基づく日本周辺気候への太陽活動の影響」を解明することにある.対象試料は,沖縄海域の海底洞窟に生息する微小二枚貝イエジマケシザルガイ(殻長3.5mm以下)で,それらの貝殻の酸素同位体比と微量元素から,「過去の水温情報」と「殻成長パターン」の時系列データから,本研究の目的を果たす.そのためには,イエジマケシザルガイの殻の成長に関する知識が不可欠である.そこで,当該年度は,標識個体の成長追跡調査(生貝を標識・放流し,再捕獲して殻の成長量を調べる)を4つの異なる期間で実施した.その結果,同種は1年を通して成長している可能性が高く,殻長3mmに達するまでに4年間を要することが判明した.さらに,水温の異なる2つの海底洞窟(大洞窟と小洞窟;小洞窟の水温は大洞窟よりも夏季に1-2°C高い)から生貝を採取し,酸素同位体比と炭素同位体比を測定した.その結果,小洞窟の個体の一部の殻の酸素同位体比は,速度論的効果の影響を受けている可能性が高いことが分かった.一方,大洞窟の個体では速度論的効果の影響は検出されなかった.したがって,大洞窟のイエジマケシザルガイの殻の酸素同位体比は,年間平均水温を記録していると見なせる.成長追跡調査を行い,殻の形成期間が分かった生貝試料については,殻断面を研磨して,ストロンチウム,マグネシウム,イオウの元素マッピングを行った.その結果,イオウの分布パターンが殻成長パターンの解析に最も適していることを明らかにすることができた.本研究目的は「海生無脊椎動物の貧栄養化に対する数千年スケールでの適応戦略」と「過去7,000年間の環境変動復元に基づく日本周辺気候への太陽活動の影響」を解明することにある.対象試料は,沖縄海域の海底洞窟に生息する微小二枚貝イエジマケシザルガイ(殻長3.5mm以下)で,それらの貝殻の酸素同位体比と微量元素から,「過去の水温情報」と「殻成長パターン」の時系列データから,本研究の目的を果たす.そのためには,イエジマケシザルガイの殻の成長に関する知識が不可欠である.そこで,2010年度に標識個体の成長追跡調査を実施し,同種は1年を通して成長している可能性が高く,殻長3mmに達するまでに4年間を要することが判明した.当該年度は,このデータを英語論文として公表する作業を行ない,論文は受理された.さらに,生貝の酸素同位体比と水温との関係を検討し,同種の酸素同位体比は年平均水温を示すことが分かったので,その結果を国際誌に公表する準備を行い,現在,査読中である.海底洞窟性微小二枚貝Carditella iejimensisは殻高・殻長3.5mm以下で,堆積物表層に生息し,貝殻は100%アラレ石である.同種は1年中成長していると推定され,殻高1mmに達するには1年を要する(Kitamura et al., 2012).沖縄県伊江島沖の大洞窟(最大深度29m)から採取した計60個体の生貝の全殻の酸素同位体比を測定した結果,その値は年間平均水温と海水の年間平均酸素同位体比のプロキシーに成ることが分かった.生貝の酸素同位体比の平均値は,大洞窟の表層堆積物(厚さ5cm,250年分)から採取した死殻の酸素同位体比の平均値(-0.85±0.18‰,47個体)よりも有意に軽く(p<0.01),その差は,1.2度の水温上昇に相当し,これは計測機器記録による過去100年間の沖縄周辺海域の年平均表層水温の1.1度の昇温とほぼ一致する.また,大洞窟のコア堆積物から得られた過去7000年間の死殻の酸素同位体比のほとんどが-1.10±0.18‰よりも重い値をとる.

大洞窟内の年平均水温とその周辺の年平均水温(24.4度)は同じ値をとることから,生貝,表層堆積物,コア堆積物から得たC.iejimensisの全殻の酸素同位体比の変動は,現在の沖縄海域の表層海水温が,過去7000年間の中でも中期完新世温暖期や中世温暖期よりも温暖な例外的な状況にあることを示す.2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震とそれに伴う巨大津波の甚大な被害を踏まえ,内閣府の中央防災会議から,津波堆積物調査などの科学的知見に基づき,南海トラフにおける最大クラスの巨大地震・津波を早急に想定せよとの答申が出された.そのため,研究代表者は,静岡市周辺の完新統において津波堆積物の調査を行っている.これは静岡県に在住する科学者の中で,研究代表者だけが完新統における津波堆積物を調査できるからであり,また駿河湾奥部から御前崎までの駿河湾西海岸では,これまで津波堆積物の調査が全く行われていない.この津波堆積物調査のため,当該研究へのエフォートは大幅に低下し,研究計画から遅れることとなった.24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,これまでに得たデータをまとめて,学会および学術誌に公表する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
発話韻律の生成メカニズムに関する実験的及び発達的研究

実験的アプロ-チ、発達的アプロ-チそれぞれについて次のような成果が得られた。1.発話韻律の身体性について:発話に内容と、各種の身体的(非言語的)動作との関連性をみるための人工的発話事態を用いた実験をおこなった。発話韻律をも身体的動作(音声的動作)の一種としてあつかい、他の身体的動作の指標と比較することを試みたのである。発話の内容として、空間的配置の記述課題、身体的技能の記述課題、形態の記述課題、抽象課題、を与え、身体的拘束なしの自由発話条件(非拘束条件)と、頭部と腕を固定した身体的拘束(拘束条件)の2条件のもとでの発話を分析した。身体動作の発現に関する体系性が見いだされたほか、身体動作とイントネ-ション変動についての依存関係も見いだされた。2.韻律生成モデルのための理論的枠組:対話ゲ-ム意味論の枠組を用い、韻律に関するいくつかの指標を組み入れることを試みた。この拡張は次のような発話韻律意味論を可能にした。1)対話ゲ-ムの中での個々の発話の機能的意味を記述できる。2)発話相互の間の意味的、韻律的拘束関係を記述できる。さらに、与えられた発話に含まれている文法的標識、韻律的標識、談話構造(前提、焦点)、情報構造(旧情報、新情報)を手がかりとしてその発話をカテゴリ化するヒュ-リスティクスを計算モデルとして構築した。3.韻律獲得過程への発達心理学的アプロ-チ:本研究では波型の発達を仮説として考えているが,この仮説を実証するために,縦断的研究をおこなった。生後10か月まで収集がすみ,第1の節目となるのではないかと考えられる生後3か月頃の知見をえるために,生後4か月までの分析を行った。
磁性流体二相流の流動特性に関する研究

磁性流体を用いたエネルギー変換システムの技術開発のための基礎研究として、非一様磁場下での磁性流体の管内流に気泡を導入し、気液二相流を形成させることによる流体の駆動効果について理論的ならびに実験研究を行った。まず、気泡流の一次元分離モデルを磁性流体に適用して、非一様磁場中の広がり流路部における二相流動特性を理論的に考察し、気泡の導入により有効な流体駆動力をえることができること、その効果はクオリティの大きい程、また、同じボイド率のもとでは気泡径の小さい場合ほど大きいことを明らかにした。ついで、非一様磁場中の中細ノズルののど部下流に気泡を導入して磁気圧による流体の駆動効果について実験的検討を行い、理論的考察の妥当性を確証した。さらに、温度変化により磁化の強さが大きく変化する感温磁性流体を用いて、流体加熱による流体駆動効果を加味した場合の二相流動特性の検討を行ない、磁場作用域での圧力分布のクオリティ、上流下流に温度差の影響を明らかにした。また、磁性流体気液二相流に関連して、磁場作用下での気液二相流中の衝撃波伝播の実験的研究を行い、磁場の作用により伝播速度がかなり上昇することを明らかにした。さらに、MHD発電機への応用を目的とした導電性磁性流体の気液二相流動特性や磁性流体の磁場中での見掛け粘度の増加に関する理論的考察をあわせて行なった。磁性流体を作動流体とする新しいエネルギー変換技術開発のための基礎研究として,気液二相流の利用による流体駆動方式を確立することを目的に非一様磁場下での磁性流体気液二相流動特性の解明を試みた.すなわち本年度は2年計画の初年度でありまず液流速およびボイド率を様々に変えて非一様磁場下の二相流の圧力上昇効果を求める基礎実験を行った.ついで感温磁化特性を有する磁性流体を用い熱源(80°C)及び冷却部20°C)を非一様磁場部分の管路の前後に設けて磁性流体の加熱による圧力上昇効果について測定し理論解析結果との比較検討を行った.用いた磁性流体はマグネタイトの微粒子を20%重量濃度で含むケロシンベース磁性流体(その磁化の強さの温度依存性は小さい)およびマンガンー亜鉛フェライトの微粒子を50%濃度で含む磁性流体(感温磁化特性を示す)でいずれの場合にもクオリティx=012×10^<-4>,レイノルズ数Re=4001640の範囲で良好な流動特性が得られた.理論解析は中細ノズル内の気泡流を仮定し分離流モデルの一次元流の基礎式を解き特に同一液流速およびクオリティ下での非一様磁場の印加による圧力上昇効果さらには加熱による効果の検討を行った.理論解析においては気泡注入口での損失さらには単相流に対して二相流下での圧力損失の増大の影響を無視しているため下流での圧力上昇値は実験値に比べやや高い値を示しているが定性的には実験結果をよく説明する結果が得られた.加熱効果による圧力上昇については理論解析は管路断面での平均温度を用いたのに対し実験の場合の測定値は流路管壁近くでの温度分布であることからクオリティの大きい場合には理論値と実験値とでずれを生じているがクオリティの小さい場合の一致は良好であった.前年度に引続き、磁性流体を用いた新エネルギー変換技術開発を目的として、磁性流体気液二相流の流動特性につていの理論的ならびに実験的研究を行った。特に、本年度は磁場作用域での気泡導入効果に加え、感温磁性流体を用いて、磁性流体二相流を加熱した場合の管内圧力分布の測定結果より、流体駆動力に及ぼすボイド率、磁場の強さ、上下流での温度差の影響を明らかにした。ついで、MHD発電システムへの磁性流体の応用を検討するために、導電性磁性流体の気液二相流動特性についての理論的考察を行った。その結果、水銀ベースの導電性磁性流体の採用により、水銀を作動流体とするMHD発電システムより良好な流体加速力がえられることを明らかにした。

また、磁性流体の管内流れの基本特性として、磁場の作用下での微粒子の微視的振舞いを考慮した場合のレオロジー特性の理論的解析を行い、微粒子の凝集によるクラスタの形成が見掛け粘度の異常な増加および非ニュートン粘性としての特異な振舞いを示すことを明らかにした。