hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳磁図を用いたストレスの認知的評価における個人差の解明

本研究は、時間分解能に優れる脳磁図計(MEG; magnetoencephalography)を用いて、ストレスの認知的評価における個人差に関与する神経メカニズムを解明することを目的としている。昨年度作成済の試験プロトコルをもとに、引き続き、被験者募集を行い、9名の健常成人男性を対象に試験を実施した。試験の内容は具体的には下記のとおりである。試験は1日間(1回)、2クロスオーバーデザインで実施した。健康状態に関する問診票、質問紙(生活習慣質問票、気質性格質問票、ラザルス式ストレスコーピングインベントリー、心理的ストレス反応測定尺度、Visual analogue scale等)の記入後、脳磁図計測を行った。安静閉眼状態の脳磁図計測に続き、ストレス認知課題1およびストレス認知課題2(以下、課題1、課題2)を実施し、その間の脳磁場活動を計測した。課題1では、これまでに精神的ストレスを感じたことがあると想定される複数の場面(例えば、"公衆前でのスピーチ"など)を音声により呈示し、実験参加者には設定場面状況下で、認知的ストラテジー(状況に対して、積極的に取り組もうとする対策)を検討するよう教示を行った。課題2では課題1と同様の方法で情動的ストラテジー(状況からの圧力に耐えられず、情動の軽減を図る対策)を検討するよう、教示を行った。課題1および課題2ともに、それぞれのべ30場面程度(約5分)を設定した。課題終了後、再び安静閉眼状態での脳磁図計測を実施した。課題遂行時および安静閉眼時において脳磁図計測と同時に自律神経機能の評価のための心電図計測と眼球運動評価のため(瞬きなどのノイズ確認用)脳波計測も行った。脳磁図試験は平日に実施のため、被験者である健常成人男性のリクルートがやや難航し、試験実施場所である大阪市立大学医学部附属病院脳磁図室の利用調整に時間を要したため。次年度は、研究実施場所は大阪市立大学であるが、研究代表者の本務先が変更になったため、本研究実施にあたり、連携研究者との連絡体制を整えて、滞りなく業務が遂行するように留意する。研究実施場所は、今年度と同じく、脳磁図計が設置されている大阪市立大学である。本研究実施にあたり、引き続き、連携研究者との体制を整えて、滞りなく業務が遂行するように努める。対象とする健常被験者男性の募集を継続して行い、試験を実施する。試験で取得した質問紙データ、脳磁図および心電図データなど各種データの解析をすすめ、最終的には統合的な統計解析を行う。結果の解釈にあたっては、連携研究者とも議論を行う。当初、実施予定であった質問紙を用いた主観レベルにおけるストレスの認知的評価を検討する試験が次年度になったため、試験実施に関連する謝金等の経費が次年度に繰り越しになった。本年度は、詳細な試験実施プロトコル確定後、課題作成、被験者募集を行ったため、本試験の実施が予定時期よりも若干遅れ、予定していた被験者よりも少ない人数で試験を行った。次年度も、引き続き被験者募集を行い、謝金経費を使用する予定である。本研究課題実施期間中に、研究代表者である山野の本務先が変わり、新所属先で試験を実施するにあたり環境整備に時間を要したため研究期間を延長した。次年度の研究費で研究成果の発表を行う予定にしている。
陽電子(特にポジトロニウム)を利用したキャビティ内ガス元素の研究

金属・半導体や無機化合物中には、高エネルギ-粒子線照射によってキャビティが導入されたり、あるいはその物質固有の構造キャビティが存在する。このようなキャビティによって機械的物質の変化、密度の減少、触媒性の発現等、興味深くかつ工業的にも重要な現象が起る。本研究では、キャビティに集まり易い陽電子をプロ-ブとして用いて、キャビティ内の性質、特に中に含まれるガス元素を調べようとした。1.バナジウムボイド中のポジトルニウム酸素および炭素不純物濃度を正誤したバナジウムを原子炉照射することにより,半径3mm,密度10^<16>1/cm^3のボイド(キャビティ)を含む試料を作製した。このような試料の角相関を測定し,ボイド内に入り込んだ陽電子の内でポジトロニウム(Ps)を形成する割合(Ps形成率)は酸素不純物量にはほぼ比例すること,従って,Ps形成率はボイド内表面の微量酸素偏析(一層以下)によること,炭素にはあまりよらないことを明らかにした。またPs形成率の焼鈍挙動を調べることにより,600°Cまでに酸素不純物偏析が,それ以上の温度では再固溶が起ることを見出した。さらにキャビティ内Psの重心運動の熱化,スピン交換反応も酸素不純物や測定温度によって敏感に変わることを見いだした。これらPsの挙動を利用することに依り,他の実験手段で得ることの出来ないキャビティ内部状態に関する有用な知見が得られることを示した。2.ゼオライト・セピオライト中のキャビティ合成ゼオライト(MS-3A,-4A,-5A,BX等)および天然セピオライト(単結晶ファイバ)中の構造キャビティ内に形成されるPsの状態,Psと酸素や窒素ガスとの間の相互作用を調べ,スピン交換,PsO_2形成等についての有用な知見を得た。3.その他炭素材料(グラファイト等)や重照射したニッケル,ステンレス等についても,キャビティについての有用な情報を得た。1.バナジゥム・キャビティ(ボイド)・ジルコニウム箔ラッピング熱処理法等により酸素不純物量を制御した試料を原子炉照射し、ボイドを含む試料を用意した。これら試料中ボイド内に捕獲された陽電子の挙動を調べ以下の事を明らかにした。(i)ボイド内表面が酸素でわずかに(表面層一層以下)汚染されるとポジトニウムが形成すること, (ii)生じたポジトロニウムは負の仕事関数に対応して数evのエネルギーを持つと考えられるが、ボイド内では急速にエネルギーを失いほぼ熱化する。しかしながら酸素量が少ないとその熱化が不充分であることが分かった。この事は熱化過程に対し酸素が重要な役割を果すことを示す。(iii)超高真空中で試料を600°Cに加熱すると(自由)表面に偏折していた酸素は内部に再固溶することが知られている。本研究のボイドの場合にもその内表面で同様の事が起こっていることが、ポジトロニウム形成の等時焼鈍回復実験より明らかにされた。この結果はボイドない表面状態に関する新しい実験手段としてポジトロニウムを利用する方法が有用である事を示した。(iv)ボイド内に生じたポジトロニウムは、パラ・ポジトロニウムの消滅速度と同程度といし従来例の無いような高速でスピン交換反応をしていること、またこの速度は200K以下の低温では温度低下に伴って急激に減少し、20Kでは室温での値の約百分の1になることを見出した。

このスピン交換反応もボイド内部に関する新たな知見を与えてくれると期待される。2.ゼオライト、セピオライ等のキャビティ中に生ずるポジトロニウムとていぶに含まれるガス等との間の相互作用についても有用な知見を得た。3.次年度は、超高真空中およびカズ雰囲気中加熱や焼鈍実験を行い、酸素の効果の詳細、他のガス元素例えば水素の効果等を調べる。さらに低温寿命の詳細を調べるスピン交換反応機構の解明を目指す。1.前年度迄に製作した陽電子消滅昇温測定装置および低温測定装置を用いて、バナジウム・キャビティ(ボイド)、炭素材料(原子炉用等方性黒鉛、ガラス状炭素、ペ-パ-状黒鉛等)中のポア(キャビティ)、天然セピオライト単結晶ファイバ-中の方形キャビティチャネル中での陽電子、特にそれと電子との束縛状態であるポジトロニウム(Ps)の挙動を調べた。2.不純物酵素両を制御(01600at.ppmおよび10000at.ppm)したバナジウム試料についての照射したままの状態、照射後焼鈍した状態についての測定を行った。その結果、キャビティに捕獲された陽電子は、キャビティ内表面がずかに(一層以下)酵素で汚染されるとPsを形成することが明らかにされた。また400°C近傍の照射温度の場合、中性子フルエンスや照射温度とともにキャビティ内表面の酵素汚染が進行することが示された。3.等方性黒鉛やガラス状炭素中では、ほとんどの陽電子キャビティに捕獲されることを見出した。しかしながら両者の間では、寿命や角相関特性が若干異なっている。ペ-パ-状黒鉛(Grafoil)ではキャビティ中にPsが形成する場合があることが分かった。今後これらキァビティ内にガスを導入し、ガス原子・分子と陽電子との間の相互作用を調べる計画である。4.セピオライト・方形キャビティチャネル中に存在するPsの運動量分布(重心運動)は、チャネルの構造を反映した大きな異法性を持つことを見出した。酵素雰囲気(1気圧)下では、このPsの運動量分布の大きな異法性およびPs形成率は大きく減少することを見出した。これはPsと酵素分子との間の化合物形成に依るものではないかと検討している。尚窒素ガスの場合にはこのような変化は認められなかった。
損傷歯髄細胞の膜修復機構-象牙芽細胞への分化誘導への検討-

平成19・20年度科学研究課題である損傷歯髄細胞の膜修復機構の研究を遂行するにあたり、本研究の主旨である口腔領域組織における機械的刺激による細胞膜修復過程についての成果を2007年Journal of Dental research(86(8)769-774)にて報告した。この結果に基づきラット歯牙を使用して,歯髄細胞に外部からの機械的損傷を与え細胞の損傷状態と修復過程について観察を行なった。平成19年度科学研究課題である損傷細胞の膜修復機構研究を遂行するにあたり、口腔組織における原形質膜破壊と修復治癒機構の解明を研究最終目的とする。19年度において本研究一部である歯周組織おもに歯肉と舌筋におけるブラッシング後の経過観察結果を、Journal of dental research86(8),2007にて報告した。試料は10週齢ラットを使用し麻酔後37°CFD_x(fluoresceinlabeled,lysine-fixable dextran)溶液静注し、上顎中切歯間歯肉と舌を電動歯ブラシで2分間ブラッシングしね15分と3時間後にそれぞれ4%Paraformaldehyde・PBS溶液にて還流固定を施した。固定後、上顎中切歯間歯肉と舌組織を摘出し、凍結切片を作成後、蛍光顕微鏡にて損傷した細胞の観察を行なった。また試料の一部はCfos抗体にて染色を施し損傷細胞の定量測定を行った。なお対照も全て同条件下において試料作成後、同様観察を行なった。その結果、ブラッシング後15分3時間後の歯肉ならびに舌筋組織において受傷後、死滅せず背生き残った損傷細胞の存在が認められた。この結果に基づき歯髄細胞にて機械的損傷を加えた後の損傷状態と修復過程の観察を行なう。また歯髄の形成過程すなわち初期発生段階における歯髄内ならびに周囲への血管係の分布状態を明らかにすることは、歯髄細胞の再生研究領域において極めて重要な課題であり、この領域においては末だに詳細が明らかにされていない。したがって19年度はマウス胎仔(13.5w15.5w)を使用して歯胚形成初期の神経ならびに血管の分布領域についての観察を目的とした。胎生13.5日から15.5日までのマウス胎仔を4%パラホルムアルデヒド溶液にて固定後、通法に従いパラフィン切片を作成した。試料は賦活処理後、CD31抗体にて免疫染色後、蛍光ならびに実顕微鏡下での観察を行なった。損傷歯髄細胞の膜修復機構研究を遂行するにあたり、口腔組織における原形質膜破壊と修復治癒機構の解明を目的とし研究を行なった。19年度において本研究の一部である歯周組織,おもに歯肉と舌筋におけるブラッシング後の経過観察結果を、Journal of dental research86(8) : 769-774, 2007にて報告した。この結果に基づき,損傷歯髄細胞における損傷状態と修復過程の観察を行なった。10週齢以上のマウス下顎中切歯にエアタービンで露髄する程度の機械的損傷を加え数分後,数時間後に4%パラホルムアルデヒド溶液にて還流固定し,歯牙を周囲組織と共に摘出後, EDTA溶液にて脱灰し, 10μパラフィン切片を作成した。切片は損傷細胞を同定するためC-fos抗体(2%bovine seum albuminにて1:100希釈)にて染色後,蛍光顕微鏡下で観察を行った。同様に無損傷対照群として同個体下顎中切歯歯髄細胞切片も同条件下で染色後,観察を行った。その結果12週ラット歯牙においてタービン損傷後15分, 30分後の歯牙切片においてC-fos抗体に濃染した損傷歯髄細胞が明瞭に認められた。また歯髄の形成過程すなわち初期発生段階における歯髄内ならびに周囲への血管系の分布状態を明らかにすることは、歯髄細胞の再生研究領域において極めて重要な課題であり、この領域においては未だに詳細が明らかにされていない。今回マウス胎仔(13.5-15.5日)を使用して歯胚形成初期の血管の分布領域についての観察を行なった。胎生13.5日から15.5日までのマウス胎仔を4%パラホルムアルデヒド溶液にて数日間固定後、通法に従いパラフィン切片を作成した。試料は賦活処理後、CD31(PCAM)抗体にて免疫染色後、蛍光ならびに実体顕微鏡下での観察を行なっており,研究は継続中である。
マルコフチェインの漸近的ふるまいと統計、生命科学への応用

昨年に引き続きモンテカルロ法の漸近理論を研究した。この研究の目的は以下の三つあり、このうちの一つを達成し、一つはほぼ完成しつつあり、一つは進行中である。まず第一の目的は、EMアルゴリズムやマルコフチェインモンテカルロ法といった、生命科学などにおいて幅広く用いられているモンテカルロ法の理論的意味付けをすることにある。ほとんどの場合、これらの手法はうまく働き、統計推定量の計算に役立てられている。しかし、以前の研究ではこれらの理論の収束の意味付けがしっかりと言えていなかった。第二の目的は、第一の目的を達成したもとで、上記モンテカルロ法がうまく働かない現象の理論的な意味付けをすることである。これには単なる、イレギュラーなモデルの研究という意味だけでなく、EMアルゴリズムなどの安定性を研究する上で土台となる意味がある。滑らかなモデルにおいて、上記モンテカルロ法より高速とされるアルゴリズムは数多くあるが、実際にシミュレーションをしてみると、EMアルゴリズムなどよりもうまくいかない場合も多い。イレギュラーなモデルの研究を通してみると、従来わからなかった善し悪しを見ることが出来る。第三の目的は、EMアルゴリズムやギブスサンプリングがうまく働かない場合の改善策を提案することである。第二の目的を達成すれば、うまく働かない原因を理論的に定義できる。そのような状況を仮定し、より良いアルゴリズムを提案するのである。残念ながら、この第三の目的はまだ進行中である。モンテカルロ法の研究は現状においては、ケーススタディや単なるシミュレーション研究に陥りがちである。今回の研究を通じて、モンテカルロ法の研究がアドホックでない学問的地位を確保し、有用なアルゴリズムを生み出す素地を作ることがねらいであり、モンテカルロ法で最も重要な二つのモデルに置いて、これを達成することが出来た。推定量の近似計算法として統計学者に不可欠なツールである、ギブスサンプリングについて研究した。ギブスサンプリングはシンプルで、プログラムも簡単であるが、その理論には同じような簡潔さは無い。なぜなら、ギブスサンプリングはマルコフチェインを用いており、このことが理論的な扱いを難しくしているからである。一般的に、近似計算は、効率がとても重要な問題である。しかし、ギブスサンプリングの場合は理論の複雑さが壁となり、この点についてのしっかりとした回答は得られていなかった。私は従来のアプローチと異なり、大数理論を用いたアルゴリズムの近似によって、効率性の評価に成功した。大数理論によれば、じつはギブスサンプリングはAR過程という、単純な確率過程の性質で捉えることが出来るのである。大数理論は統計学において歴史のある、大きな研究分野である。この大数理論による広い枠組みの利点を用いて、その他の近似計算手法も評価することが出来た。結果として両者の比較をすることもできた。今回のギブスサンプリングの研究は、遺伝統計学におけるカテゴリカルデータの解析に動機づけられた。このカテゴリカルデータの解析について、ある推定量の計算が重要になり、そのための計算手法の正当化や効率の計算が必要となった。ギブスサンプリングの結果の小さな応用としてこの問題を解決できた。現在では、より良い近似計算手法を模索中である。また、近年ではギブスサンプリングより複雑な推定量の近似計算手法が数多く考えられているが、その正当化は大きな問題である。今後はこれらの解析を考えたい。
超高感度ピエゾ抵抗膜型素子の多様性ＤＮＡ被覆によるファジー嗅覚センサーの開発

嗅覚センサーの実現に向けて、センサー素子、標的分子を捕捉する受容体層の被覆方法、および測定システムを最適化した。センサー素子の2次元配列化に成功し、従来型の100倍以上という大幅な感度向上を実現した。標準手法と互換性のある両面被覆法を確立し、これまで特殊な装置や技術が必要であった被覆工程を、誰でも素手で簡単に行う事が可能になっただけでなく、被覆膜の再現性や品質が飛躍的に向上した。また、USBだけで駆動・測定が可能なシステムを作製し、リアルタイムでニオイの識別に成功した。さらに呼気によるガン診断の実証にも成功し、MSSという新たなセンサー素子を元にした嗅覚センサーの可能性を示した。本研究では、申請者が世界に先駆けて開発した超高感度ピエゾ抵抗膜型表面応力センサー素子(Membrane-type Surface stress Sensor,MSS)に着目し、人間や犬の嗅覚と同様に、多種多様な「ニオイ」をパターン認識によって識別する「ファジー嗅覚センサー」の実現を目指すものである。これまでに作製した第一世代のMSSチップは、MSSの動作原理をいち早く実験的に確認するために作製した一次元配列の試作品であったのに対し、本年度は、作製プロセスを精密に作り込み、センサー素子を二次元配列した第二世代のチップを、有限要素解析によって精密に設計・デザインし、EPFL(スイス)との共同研究によってチップを作製した。こうしてできあがった第二世代のチップの性能を、実験的に検証したところ、第一世代と比較して、感度がさらに一桁近く向上していることが明らかになった。これは、カンチレバー型のセンサーと比較して、100倍以上の感度に相当し、極めて高い性能を実現することに成功した。このMSSチップのガスセンサーとしての応用の例として、ニオイによって肉の種類を判別可能であることを実証した。その際、二次元配列センサー素子からのシグナルを、そのまま画面上に色の変化として表示させることにより、ニオイを可視化させることに成功し、これに関して特許を申請した。さらに、MSSやカンチレバーセンサーにおいて、長年にわたって問題となっている、測定結果の「再現性の低さ」を克服する「両面被覆」という画期的な方法を考案した。MSS構造であれば、メンブレンの周囲が、強固なバルクシリコンによって固定されている細幅のブリッジで支持されているため、メンブレンのたわみだけでなく、メンブレンの膨張や収縮によっても十分に高いシグナルが得られることを、有限要素解析と実験の両面から実証した。本年度は、本研究で着目しているナノメカニカル膜型表面応力センサー(Membrane-type Surface stress Sensor, MSS)をファジー嗅覚センサーとして応用するに当たって、重要な要素となる「感度と再現性の両立」と「測定システムのモバイル化」に関して取り組み、呼気診断の可能性を探った。まず感度と再現性については、高い感度が確認されている各種ポリマー材料を、再現性良く被覆する方法として、スプレーコーティング法が有効であることを見いだした。産業的に標準化されているスプレーコーティングでは、微小液滴を滴下するために比較的大きな流量でガスを流す必要があるため、従来のカンチレバー型ナノメカニカルセンサーでは、ガスでレバーが大きく揺らいでしまうため、スプレーコーティングの適用は困難であった。これに対し、MSSでは、その自由端を廃した独特の構造により、標準的スプレーコーティングを適用可能であることが確認された。これによって、感度と再現性をこれまでにない極めて高いレベルで両立することに成功した。次に、測定システムのモバイル化に向けて、プロトタイプデバイスを作製した。圧電素子による超小型ポンプとWifi経由でのデータ転送を組み合わせる事により、手のひらサイズのプロトタイプデバイスの作製に成功した。さらに、計算量を抑えつつリアルタイム解析が可能であり、遺伝子解析にも利用されている最新のアルゴリズムを導入することにより、処理能力が限られているAndroidモバイル機によって、ニオイをワイヤレスかつリアルタイムで判別することに成功した。さらに、呼気診断センサーとしての可能性を探るため、スイスのグループと共同でガン患者の呼気の識別を試みたところ、健康な人の呼気との有意な差を確認することに成功した。この他、流体力学と熱力学に関して予期しない発見があり、現在解析を進めている。本研究では、申請者が世界に先駆けて開発した超高感度ピエゾ抵抗膜型表面応力センサー素子(Membrane-type Surface stress Sensor, MSS)に着目し、人間や犬の嗅覚と同様に、多種多様な「ニオイ」をパターン認識によって識別する「ファジー嗅覚センサー」の実現を目指すものである。前年度までに作製した第二世代のチップでは、大幅な高感度化を実現したが、チップのチャンネル数、およびサイズの点で、少々汎用性が低いことが明らかになった。

特に、前年度までに見出した「センサー素子の両面被覆法」では、1チップ上の全てのチャンネルがひとつの受容体層によって被覆されることになるため、1チップあたりのチャンネル数を多くするよりも、むしろチップのサイズを小さくし、標準計測装置と互換性をもつチャンネル数にした方が、多くの場合有用である。つまり、これまでほとんどの関連研究が取り組んできた「1チップー多チャンネル」ではなく、「1チップー1チャンネル」と発想を転換することで、多チャンネル測定における測定素子を分割することができ、活版印刷の如く、構成要素の最適化や標準化を効率よく行うことが可能になる。そこで、第三世代のチップとして、サイズを半分以下にし、チャンネル数を1チップあたり4つにするなど、両面被覆方法を元にした「1チップー1チャンネル」戦略のもと、汎用性を高めたチップを作製することに成功した。さらに、申請者が構築した包括的解析モデル(センサー素子部分だけで無く、受容体層を含めた全パラメーターを包含)とナノメカニカルセンサーの動的挙動に着目することで、同一種類の受容体層でも、受容体層の厚みを変えることで、別の種類の受容体層として機能することを明らかにした。これによって、受容体層に物理的自由度が追加され、パターン認識で重要となる多様性を一気に拡充することが可能になった。当初の研究目的に対して、おおむね順調に研究を進めることができた。しかしながら、先の東日本大震災に関連して、研究費の交付が遅れたため、実験装置の納品が年度末になってしまい、一部の実験が思うように進まなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでナノメカニカルセンサーでは、「片面被覆」の要請が、受容体層の最適化という面で大きな障害となっていた。これに対し、本研究で着目している膜型表面応力センサー(MSS)では、センサー素子の「両面被覆」という画期的な方法が利用可能であることを、本研究を遂行する上で見出したことにより、受容体層の品質や再現性が大幅に改善された。さらに、この「両面被覆」によって、「1チップー1チャンネル」という発想の転換につながり、従来の手法に比べて、圧倒的に簡便かつ効率よく受容体層の最適化実験を行う事が可能になった。また、受容体層に関しては、単純にDNAなどの種類を増やして多様性を実現するという当初の方針に対し、膜厚など物理的なパラメーターを受容体に付加できるということが実証できたため、多様性にさらなる自由度をもたらす新たな方針を見出すことに成功した。以上のように、本研究は当初の計画以上に進展している。平成23年度中に、各種シラン系の自己組織化膜によるセンサー表面の修飾を、インクジェット法によって作製してみたが、膜の品質の制御が極めて困難であることが明らかになった。そこで今後は、平成23年度に見出し、高品質な膜を再現性良く作成することが可能な「両面被覆」方法を中心に研究を遂行する予定である。前年度までに確立した「両面被覆」方法と、それに基づく「1チップー1チャンネル」、さらに、受容体層の「物理的自由度」といった新たな方針や手法を駆使し、受容体層の最適化を行う。
わが国における根管治療の実態調査

根管治療を行った歯は,行っていない歯に比べて高頻度で抜歯される。根管治療を出来るだけ行わないことは,歯の延命につながる。日本における大規模な根管治療の疫学研究は少ない。そこで本研究の目的は,日本人成人の慢性根尖性歯周炎と根管治療の分布や重傷度の把握および評価を,評価指標Periapical Index (PAI)を用いて行うことを目的とした。1998年6月1999年5月の1年間に岡山大学歯学部附属病院を受診し,全顎的に口内法レントゲン撮影を行った20歳以上の初診患者522名を対象とした。対象歯は第3大臼歯を除外した。診査項目では8本以上残存する歯牙のPAIのほかに,根管充填の状態を適正,不足,過剰,根管充填剤なしと分類した。1名の歯科医師が判定し,3ヶ月以上経過後の検者内のκ値は0.83であった。結果対象者の約90%は根管充填歯を保有し,その保有者の約75%の者が根尖病巣(PAI3以上)を保有していた。歯単位でみると,調査対象歯は12,520本でそのうちの3,007本(約24%)は根管充填歯であった。根管充填歯のうち1,324本(約44%)に根尖病巣(PAI3以上)があった。根尖病巣を独立変数とし,年齢・性別・根管充填歯数・全身疾患・根管充填状態・歯種を従属変数として2項ロジスティック回帰分析を行った。その結果,根管充填状態および歯種の因子と相関が強いことがわかった。根管充填が過剰の場合,適正なものより約11倍の根尖病巣を示していた。最も根尖病巣率が小さかったのは下顎第1小臼歯で,病巣率の高いのは下顎切歯,下顎側切歯,上顎側切歯の順であった。また年齢・性別・全身疾患などの因子に関係なく4人に3人は根尖病巣を保有し,特に切歯・側切歯は病巣をつくりやすいことが分かった。諸外国と比較すると、根管充填歯は非常に多かったが,根尖病巣率は他の国のデータと大きくは違わなかった。本研究の目的は,慢性根尖性歯周炎の評価指標,Periapical Index(PAI),を用いて,わが国の根管治療受療者の分布や重症度の把握および評価を客観的に行うことである。平成14年度は,X線写真読映のキャリブレーション,対象X線写真のサンプリングおよび読映を行い,記述疫学的に分析を行った。(1)キャリブレーション:2名の歯科医師が100枚のX線写真を評価した。検者間のκ値は0.931,検者内のκ値は0.902および0.906であった。(2)サンプリングと分析:1989年1月から2001年3月までに岡山大学歯学部附属病院予防歯科を受診した150名の初診時全顎標準X線写真を用いた。根尖病巣をPAIで評価し,根管充填の状態を適正,過剰,不足の3つに分類した。統計分析にはSPSS 11.0 J for Windowsを用いた。根管充填歯保有者は75,3%であった。保有者の70%は根尖病巣(PAI≧3)を持っていた。根管充填歯数は20歳代から年齢とともに増加した。根尖病巣歯の割合は20歳代から増加したが40歳代以降はほぼ一定値を示した。病巣保有者率の性差は見られなかった。対象歯3,725歯のうち17.2%が根管充填歯であった。根管充填歯に占める根尖病巣歯の割合は31.9%であった。歯種別にみてみると,下顎では第一大臼歯と側切歯が有意に病巣歯の割合が高かった。上顎では歯種の違いはみられなかった。根管充填材の根尖への到達度による根尖病巣歯率は,過剰66.6%,適正31.0%,不足28.6%であった。根尖病巣の有無を従属変数,年齢,性別,歯種,および根管充填材の根尖への到達度を説明変数として,重回帰分析を行った結果,根尖病巣に最も影響する因子は,過剰根管充填であり,次いで下顎第1大臼歯,下顎側切歯という要因であった。平成15年度は,症例数を増やして分析を行う。

1名の歯科医師が判定し,3ヶ月以上経過後の検者内のκ値は0.83であった。結果対象者の約90%は根管充填歯を保有し,その保有者の約75%の者が根尖病巣(PAI3以上)を保有していた。歯単位でみると,調査対象歯は12,520本でそのうちの3,007本(約24%)は根管充填歯であった。根管充填歯のうち1,324本(約44%)に根尖病巣(PAI3以上)があった。根尖病巣を独立変数とし,年齢・性別・根管充填歯数・全身疾患・根管充填状態・歯種を従属変数として2項ロジスティック回帰分析を行った。その結果,根管充填状態および歯種の因子と相関が強いことがわかった。根管充填が過剰の場合,適正なものより約11倍の根尖病巣を示していた。最も根尖病巣率が小さかったのは下顎第1小臼歯で,病巣率の高いのは下顎切歯,下顎側切歯,上顎側切歯の順であった。また年齢・性別・全身疾患などの因子に関係なく4人に3人は根尖病巣を保有し,特に切歯・側切歯は病巣をつくりやすいことが分かった。諸外国と比較すると、根管充填歯は非常に多かったが,根尖病巣率は他の国のデータと大きくは違わなかった。
ハワイ島マウナ・ケア山頂における木星イオ衛星起源のガスとプラズマの連続光学観測

1.オーストラリア・アリススプリングス及びハワイ大学ハレアカラ観測所に本グループが開発した観測装置を搬入し,木星衛星イオから放出されるナトリウムガス及びプラズマ分布の光学観測を実施した。観測はイオ衛星近傍の狭領域観測と木星磁気圏を越えるスケールの広域観測とを同時に行った。その結果,これまでに例のないイオ火山起源のガス変動の詳細を2次元画像で撮像することができた。2.2年間にわたる観測データの詳細な解析と,観測データに基づくシミュレーション研究から,イオ火山ガスが木星磁気圏へ放出される過程に関して以下結果を得た。i)イオ衛星近傍及びイオ衛星軌道のナトリウムガスが遠方へ放出される機構は,(1)磁気圏プラズマとの電荷交換反応,(2)磁気圏プラズマの分子イオン解離性再結合過程の2つの過程の重畳である。ii)電荷交換反応を起こすプラズマは,木星と共回転する高速プラズマとイオ電離層で電離された低速イオンとからなり,その混合比2:3である。iii)分子イオン解離に関わるイオンのlife timeは約10時間である。iv)イオ衛星起源のナトリウムガスの放射フラックスは,電荷交換反応を経るものが1.5x10^26,解離性再結合によるものが4.0x10^26atom/secである。v)イオ起源イオウプラズマが発する放射光(2lines)を観測から,イオプラズマトーラスの空間分布およびその時間変動の様相を明らかにした。vi)イオプラズマトーラスの密度には周期性が存在し,その効果は木星極域で放射される低周波電磁波の伝搬に現れることを示唆した。。3.フランス・ソルボンヌ大学において,太陽系巨大惑星の磁気圏とプラズマに関する各国の直接探査と地上からの遠隔観測の実状を調査・研究するとともに,当グループの地上惑星観測データと米国・フランスの観測データの比較・検討を行い,今後の研究推進の協力体制を確立した。。1.フランス・ソルボンヌ大学において,太陽系巨大惑星の磁気圏とプラズマに関する各国の直接探査と地上からの遠隔観測の実状を調査・研究するとともに,当グループの地上惑星観測データと米国・フランスの観測データの比較・検討を行い,今後の研究推進の協力体制を確立した。2.オーストラリア・アリススプリングスにおいて,木星イオ衛星起源のプラズマと中性ナトリウムガスの分布・時間変動の観測を24日間にわたり実施した。その結果,i)広域(300木星半径以上)に広がるナトリウム雲の東西非対称分布,イオ衛星磁気経度依存性を明らかにするとともに,イオ衛星付近のガス分布の変動が外方へと輸送される過程をはじめてとらえた。ii)イオ衛星近傍のナトリウムガスが遠方へ放出される過程を観測データにもとづき検討し,解離性再結合過程の可能性を支持した。iii)イオ起源イオウプラズマが発する放射光(2 lines)を観測することにより,イオプラズマトーラス形成過程に関する新しい情報を得た。vi)イオプラズマトーラスの密度変動には,木星自転周期とは異なる周期性が存在することの確認と,その周期の導出が行われた。3.ハワイ大学ハレアカラ観測所において,2000年からの木星ガス・プラズマ観測をハワイで行うために必要な観測環境の調査研究を行うとともに,当地に設置されている大型望遠鏡の共同利用観測実験の予備調査を実施した。1.ハワイ大学ハレアカラ観測所に本グループが開発した観測装置を搬入し,木星衛星イオから放出されるナトリウムガス及びプラズマ分布の光学観測を実施した。21日連続の晴天に恵まれ,これまで例のないイオ火山起源のガス変動の詳細を2次元画像で撮像することができた。

2.本年のハワイ観測及び昨年のオーストラリア・アリススプリングスにおける観測データの詳細な解析と,観測データに基づくシミュレーション研究から,イオ火山ガスが木星磁気圏へ放出される過程に関して以下結果を得た。i)イオ衛星近傍及びイオ衛星軌道のナトリウムガスが遠方へ放出される機構は,(1)磁気圏プラズマとの電荷交換反応,(2)磁気圏プラズマの分子イオン解離性再結合過程の2つの過程の重畳である。ii)電荷交換反応を起こすプラズマは,木星と共回転する高速プラズマとイオ電離層で電離された低速イオンとからなり,その混合比2:3である。iii)分子イオン解離に関わるイオンのlife timeは約10時間である。iv)イオ衛星起源のナトリウムガスの放射フラックスは,電荷交換反応を経るものが1.5x10^26,解離性再結合によるものが4.0x10^26atom/secである。v)イオ起源イオウプラズマが発する放射光(2lines)を観測から,イオプラズマトーラスの空間分布およびその時間変動の様相を明らかにした。vi)イオプラズマトーラスの密度には周期性が存在し,その効果は木星極域で放射される低周波電磁波の伝搬に現れることを示唆した。。3.フロリダ大学において,木星デカメータ電波の周波数スペクトルとイオプラズマトーラスの密度構造に関する研究を検討から,木星電波観測によるプラズマトーラス構造探測が行われた。
アポトーシス抑制因子血漿sFasの投与は心不全の長期予後を改善する

第1に、昨年作成した心筋梗塞後12週令の心不全ラットモデルにおいて、アポトーシス抑制因子である血漿sFas濃度を測定し、アポトーシス関連因子の検討を行った。その結果、心不全ラットにおいて、血漿sFasの上昇がみられることが明らかになった。また、その心筋組織において、アポトーシスのマーカーであるDNA fragmentationの存在を示唆するTUNEL陽性心筋細胞の増大と、アポトーシス誘導因子であるFasおよびBaxのウェスターンによる蛋白レベルならびにPCR、ノーザンおよびin situ hybridizationによるup regulationを認めた。しかし、心筋組織の電顕的観察では、心筋細胞の肥大、変性ならびに核の変形はみられたが、核クロマチンの特異的凝集、細胞のshrinkage、budding、apoptotic body等のアポトーシスを示唆する所見を持った心筋細胞はみられなかった。光顕レベルでのヘマトキシリン・エオジン、elastic von GiesonおよびMasson trichrome染色で、線維化など心筋細胞死があったことを示唆する所見があった。また、TUNEL陽性心筋細胞の頻度は1%以下であった。したがって、電顕でのアポトーシス所見の欠如は、心筋細胞にアポトーシスがないことを意味するのではなく、電顕による観察領域があまりに小さいためと思われた。第2に、上記の心不全ラットモデルにsFasを腹腔内投与を行った。しかし、血漿sFasに有意の持続的上昇を生じるには至らず、心不全の改善効果も確認できなかった。これは、血漿sFasのターンオーバーが予想より早く、我々の用いたsFasの腹腔内投与では、血漿sFasレベルの増大が期待できないためと思われる。したがって、血漿sFas濃度を長期にわたり持続的に上昇させるためには、特に心筋組織においてそれを可能にするためには、本研究における腹腔内投与法では限界があり、sFasの遺伝子治療が必要と思われる。可溶性Fasはアポトーシス抑制因子の一つである。このsFasの投与は、心不全の予後を改善させる新たなる対症療法ではない根本治療と成りうることが考えられる。本研究は、心不全の分子病態学的なメカニズムの解明ならびに、sFas投与により慢性心不全の長期予後を改善できるか否かを陳旧性心筋梗塞ラット心不全モデルを用いて検証するものである。平成11年度は、ラット心不全モデルにおける血漿sFas濃度とその予後の検討と題し、ラット心不全においても、ヒトと同様に血漿sFasが上昇するか?、心不全の進行と共にsFasが上昇できる例は予後が良好か?を明らかにすることであった。用いた対象は、心不全作成用6週令ラットが30匹とコントロール(シャム術施行)6週令ラットが30匹である。我々は、これらの6週令ラットの左冠動脈近位部を結紮し、左室自由壁陳旧性心筋梗塞による重症心不全モデルを作成することに成功した。これらのラットは、心筋梗塞後7日目に心電図をとり、ほとんどのラットで左室自由壁陳旧性心筋梗塞を確認できた。現在、12週間ラット重症心不全モデル各群の血漿sFas濃度を経時的に測定し、また生存率を比較検討している段階である。今後は、心筋梗塞後12週目の生存ラットの血行動態を各群で比較する。また、心筋組織を用いてアポトーシス関連因子Fas、sFas、Fas-L、sFas-LをELISAにより検討する。さらに、組織切片より光顕的TUNEL、Ladder、電顕及び電顕的TUNELにてアポトーシスの有無を検討する。FasおよびFas-Lについて蛋白レベルではWestern法と免疫組織法にて、mRNAレベルではPCR法、Nothern法とin situ hybridizationにて検討する予定である。

本年度(平成12年度)は、第1に、昨年作成した心筋梗塞後12週令の心不全ラットモデルにおいて、アポトーシス抑制因子である血漿sFas濃度を測定し、アポトーシス関連因子の検討を行った。その結果、心不全ラットにおいて、血漿sFasの上昇がみられることが明らかになった。また、その心筋組織において、アポトーシスのマーカーであるDNA fragmentationの存在を示唆するTUNEL陽性心筋細胞の増大と、アポトーシス誘導因子であるFasおよびBaxのウェスターンによる蛋白レベルならびにPCR、ノーザンおよびin situ hybridizationによるup regulationを認めた。しかし、心筋組織の電顕的観察では、心筋細胞の肥大、変性ならびに核の変形はみられたが、核クロマチンの特異的凝集、細胞のshrinkage、budding、apoptotic body等のアポトーシスを示唆する所見を持った心筋細胞はみられなかった。光顕レベルでのへマトキシリン・エオジン、elastic von GiesonおよびMasson trichrome染色で、線維化など心筋細胞死があったことを示唆する所見があった。また、TUNEL陽性心筋細胞の頻度は1%以下であった。したがって、電顕でのアポトーシス所見の欠如は、心筋細胞にアポトーシスがないことを意味するのではなく、電顕による観察領域があまりに小さいためと思われた。第2に、上記の心不全ラットモデルにsFasを腹腔内投与を行った。しかし、血漿sFasに有意の持続的上昇を生じるには至らず、心不全の改善効果も確認できなかった。これは、血漿sFasのターンオーバーが予想より早く、我々の用いたsFasの腹腔内投与では、血漿sFasレベルの増大が期待できないためと思われる。したがって、血漿sFas濃度を長期にわたり持続的に上昇させるためには、特に心筋組織においてそれを可能にするためには、本研究における腹腔内投与法では限界があり、sFasの遺伝子治療が必要と思われる。
生物有機化合物の光学活性の宇宙起源

生物有機化合物の光学活性の起源、すなわち、地球上の生命を構成している基本的分子はなぜ片手構造なのか?という問題は、生命の起源、あるいは化学進化の研究においていまだに解明されていない大きな謎の一つである。Bonnerは、中性子星からの円偏光が有機星間塵に照射されれば、アミノ酸の不斎分解がおこりL体がD体より多く残ることになる、と言う仮説を提唱した。この仮説を検証するために、10Kでアミノ酸の一種であるトリンプトファンのラセミ体に、波長254nmの円偏光を照射する実験をおこなった。その結果、50時間程度の円偏光の照射により数%のDまたはL-トリプトファンの過剰が得られることがわかった。したがって、中性子星からの円偏光が有機質星間塵に低温で照射されれば片手構造の過剰ができることが明らかになった。次に問題になるのは星間雲と中性子星の遭遇確率である。実験で照射した円偏光の強度、中性子星からの円偏光の強度の距離依存性、および中性子星の出現頻度などを考慮すると、1000個の星間雲のうちの1個で中性子星からの十分な強度を持った円偏光の照射による有機星間塵の不斎分解が起こり、L体またはD体が過剰になっていると結論された。
原核生物で初めてみつかった“食作用”に関わる遺伝子の機能と進化

食作用(phagocytosis)は原核生物にはないとされてきたが、我々は近年、バクテリアなどを食作用のように細胞で包み込んで捕食する2つの原核生物を発見し、培養株(SRT547株およびSRT713株)の確立に成功した。本研究では、これら2つを含む近縁バクテリアの比較ゲノム解析から、この食作用に似た捕食に関連する遺伝子を推定するとともに、それら遺伝子の機能を解析し、原核生物で初めて発見された“食作用"のメカニズムとその進化を明らかにする。これにより、真核細胞の基本性質である食作用の起源の理解に示唆を与え、真核細胞の誕生やミトコンドリアと葉緑体の獲得を含む細胞進化の理解に繋がる新知見を提供する。
クモ毒中のグルタミン酸アンタゴニストの構造解析と合成

昭和59年度海外学術調査で採集したニューギニア産のオオジョロウグモおよび、日本産ジョロウグモを材料としてグルタミン酸アンタゴニストの単離を行った。クモ毒腺を60%【CH_3】CNでホモジネートし、3000rpm 5分間遠心分離を行い、上清をTSK-120T ODSカラム(4.6×250mm)を用いて、0.02%HClから、50%【CH_3】CN、50分間の直線濃度勾配法で溶出し、210nmの紫外部吸収を指標として分画した。イセエビを用いるアッセイで、ニューギニア産オオジョロウグモ,日本産ジョロウグモともに複数の活性画分が得られた。活性画分は更に7.8×300mmのカラムを用いて再クロマトグラフィを行った。オオジョロウグモからNSTX-1,-2,-3、ジョロウグモからJSTX-1,-2,-3,-4の活性物質を得た。これら活性物質のNMRスペクトルは良く似たスペクトルを示した。また、【E_x】280nm,【E_m】310nmの自然蛍光及び、210nmと280nmに2ケの紫外部吸収極大を有していた。NSTX-1,-2,-3のFAB-MASSスペクトルを測定した結果、NSTX-2からM/Z 567【[M+H]^+】,NSTX-3からM/Z 665【[M+H]^+】が検出された。塩酸加水分解後のアミノ酸分析の結果、アスパラギン酸とカタベリンが共通に検出され、他にアルギニン,プトレアニンなどのアミン成分が検出された。アミン以外の共通成分としては、2,4-ジヒドロキシフェニル酢酸が【^1H】-COSY-NMRスペクトルおよび、0.25Mシュウ酸加水分解後、酢エチ抽出物のNMRスペクトルから検出された。NSTX-3の構造は、NMRスペクトル,部分加水分解での遊離物の経時変化,NMRによるPH滴定などから次のように推定した。
エントロピー最大化ファジィクラスタリングとアニーリングの統合アルゴリズムの開発

Tsallisエントロピー最大化法を適用したファジィc平均法と確定的アニーリング法との組合せにおいて,Tsallisエントロピーのqパラメータとアニーリング温度が帰属度関数の形状に及ぼす影響を定量的に評価し,qパラメータを近似する温度関数を得た.同関数を用いることで,qパラメータの設定を不要となる.さらに,ファジィクラスタリングとアニーリングを統合したq値増加アルゴリズムを開発し,従来法より精度が向上することを確認した.エントロピー関数・アニーリング法・冷却関数を組み合わせたファジィクラスタリングの特徴分析では,特にクラスタから遠方での帰属度関数の形状の温度依存性を明確にした.・Tsallisエントロピー最大化法を適用したファジィc平均法において、各クラスタにエントロピーパラメータqを割り当て,さらにクラスタごとにその最適化を行う手法を提案し、実験により従来手法が不得手とする非均一なサイズのクラスターが存在するデータ分布のファジィクラスタリング精度の向上を確認した。・Tsallisエントロピー最大化法を適用したファジィc平均法において、q値と温度が帰属度関数の形状に及ぼす影響を定量的に調べて,これらの関係を1つの関数形にまとめた。さらに、この結果を利用して、温度を固定しq値を変化させることでファジィクラスタリングを行う新しい手法について検討し、その効果について検証を進めている。・エントロピー関数・アニーリング法・冷却関数・制約条件を組み合せたファジィクラスタリングの特徴分析については、Shannnonエントロピーとファジィエントロピー最大化法に基づく帰属度関数の形状について評価し,特にクラスター中心から離れた場所での形状の違いとその温度依存性を明確にした.・配電ネットワークへのメタヒューリスティックの適用について基礎検討を行い、特にタブーサーチを適用した場合について区間負荷の変化量で近傍を定義し、タブーリストに区間負荷の変化量の履歴を保存して保存した値の中の最大値を上限値として設定する戦略を導入した。・Tsallisエントロピー最大化法を用いたファジイc平均法における最大の問題の一つであるq値の決定方法に取り組んだ。具体的には温度の減少とq値の増加が帰属度関数に及ぼす影響を評価し,関数形状を等しく変化させるための両者の定量的関係を求めた.この結果に基づき,アニーリング実行時に,同時に定量的関係を維持しながらq値を増やしてデータ分布に一致させる手法を提案してその有効性を確認した.・エントロピー最大化に基づくファジイc平均法の構成要素を,エントロピー関数・制約条件・アニーリング法・冷却関数に分類した.次に,Shannonエントロピーとファジイエントロピー最大化を優先的に取り上げ,これらに基づくファジイc平均法の帰属度関数のクラスター中心遠方での温度依存性について調べ,それぞれが適するデータ分布について,実データを用いて検討した.・配電ネットワーク最適化問題の解法として,不良な近傍解を適切に削減するために,区間負荷の値を用いて解の類似度を定義した.次に,シミュレーティッドアニーリングあるいはタブーサーチの探索の段階に応じて探索可能な解の類似度を変化させていく戦略を導入して探索の効率化を図った.さらに,フィーダの根元の負荷バランスを確保することにより,初期解の段階である程度の最適化を行って計算時間の削減を図り,シミュレーションにより有効性を示した.本研究はTsallisエントロピー最大化法を適用したファジィc平均法と確定的アニーリング法を組み合わせたクラスタリング手法を対象とする.同手法の問題点は,データ分布に応じたqパラメータ値とアニーリングの最高温度の適切な設定方法が知られていないことである.そこで本年度の研究では,Tsallisエントロピーのqパラメータ値とアニーリング温度が帰属度関数の形状に及ぼす影響を定量的に評価することで,qパラメータを近似する温度関数を得た.(後に,帰属度関数から直接解析的に近似関数を導出して結果が一致することを確認した)次に,確定的アニーリングにより<仮想的な>アニーリング温度を減少させながら,温度関数に基づきqパラメータ値を計算することで,実際にはqパラメータ値のみ増加させながらクラスタリングを行うアルゴリズムを確立した.提案アルゴリズムにより,アニーリングとファジィクラスタリングを統合してqパラメータ値の設定を不要とした.また,提案アルゴリズムの評価実験を行い,従来手法と遜色ないクラスタリング精度が得られることを確認した.さらに,qパラメータ値とアニーリングの最高温度をデータ分布から同時に,かつ代数的に決定可能な新たな手法を考案し,その検証を続けている.研究期間全体のその他の成果としては,・各クラスタに異なるqパラメータを割当て,クラスタ毎にその最適化を行う手法を提案し,クラスタリング精度の大幅な向上を達成した.・エントロピー関数,アニーリング法,冷却関数,制約条件を組合せたファジィクラスタリングの特徴分析では,特にクラスタ中心から遠方での帰属度関数の形状差とその温度依存性を明確にした.・配電ネットワーク構造の最適化問題への応用では,開閉器のオン・オフの状態変変化で生じる区間負荷の変化量で距離を定義してクラスタリングを行う方法を考案した.Tsallisエントロピー最大化法を適用したファジィc平均法と確定的アニーリング法との組合せにおいて,Tsallisエントロピーのqパラメータとアニーリング温度が帰属度関数の形状に及ぼす影響を定量的に評価し,qパラメータを近似する温度関数を得た.同関数を用いることで,qパラメータの設定を不要となる.さらに,ファジィクラスタリングとアニーリングを統合したq値増加アルゴリズムを開発し,従来法より精度が向上することを確認した.

エントロピー関数・アニーリング法・冷却関数を組み合わせたファジィクラスタリングの特徴分析では,特にクラスタから遠方での帰属度関数の形状の温度依存性を明確にした.・Tsallisエントリピー最大化法を適用したファジイc平均法に関して,帰属度関数に及ぼす温度の減少とq値の増加の効果について詳細に調べ,両者の定量的関係を明らかにした.次に,アニーリングを行いながら,同時に定量的関係を維持しながらq値を増加させるクラスタリング手法を提案し,実験によりその効果を確認した.本研究については,q値をアニーリングと同時に最適化する手法の開発が残されている.・エントロピー関数・制約条件・アニーリング法・冷却関数を組み合わせたファジイc平均法の特徴分析については,まだ検証すべき組み合わせが残されており,今後の課題である.ソフトコンピューティング・エントロピー関数・制約条件・アニーリング法・冷却関数を組み合わせたファジイc平均法の特徴分析については,クラスター中心から遠方でのShannonエントロピー最大化法への一致を条件として,ファジイエントロピー最大化ファジイc平均法を構築する.さらに,この結果を踏まえて,両クラスタリング手法に適するデータ分布と範囲,およびアニーリング温度範囲を定量的に定める.・Tsallisエントロピー最大化法については,温度とq値の定量的関係の分析結果から,アニーリング法と統合可能な帰属度関数の近似関数を導出し,アニーリングと同時にq値を最適化する手法を開発する.また,実データを用いて効果の検証を行う.・Tsallisエントロピー最大化法を適用したファジィc平均法に関して,(1)クラスタ毎にエントロピーパラメータqを用意してクラスタごとにその最適化を行う手法を提案し,実験により非均一なサイズのクラスターが存在するデータ分布のクラスタリング精度の向上を確認した.(2)アニーリング法に代えてq値を変化させて最適化を行うアルゴリズムを開発して実装し,その効果を確認した.(1)は予定以上にアルゴリズムの開発が進み,成果が得られた.(2)は温度との同時最適化まで至っていないので,さらなる検討が必要である.・エントロピー関数・アニーリング法・冷却関数・制約条件を組み合せたファジィクラスタリングの統合モデルの開発に関して、(1)q値と温度が帰属度関数形状の関係を定量的に調べて1つの関数形にまとめた。(1)これにより、次年度の統一モデル開発に向けての取りかかりが得られた。・エントロピー関数・アニーリング法・冷却関数・制約条件を組み合せたファジィクラスタリングの特徴分析に関して、(1)Shannonエントロピーとファジィエントロピーにつてのみ終了した。(1)検証すべき組み合せはまだ多数存在しているので、予定より分析作業は遅れている。次年度に向けて研究速度を上げる必要がある。予定より進んでいる部分と遅れている部分があるので、全体として見ればおおむね順調であると評価する。
逆問題を応用したH_∞サーボ系設定法の開発と磁気浮上制御への応用に関する研究

本研究課題は,平成5-6年度の科研(一般C)の研究課題「逆問題を応用したロバスト制御系設計法の開発と磁気浮上制御への応用に関する研究」の延長上にあり,その先行研究で明らかになった「浮上体の柔軟性に起因する高次振動モードの発生」とその原因である「浮上体モデルの非構造的な不確かさ」への対策を立てるのが主目的である。具体的には,柔軟構造体の制振制御に有効とされるH_∞制御理論をY字型鉄片の磁気浮上制御に応用し,柔軟浮上体に対する浮上制御技術を確立した.特に,モデルの非構造的な不確かさの同定と,それに関連する周波数重みの選定法を明らかにした.まず,浮上体モデルの不確かさの同定には,可同定性を満足する2つの異なる補償器を安定化した閉ループ系の出力信号解析より制御対象の開ループ特性を求める「閉ループ同定法」を用いた.この様な補償器の設計には,簡単なパラメータ調整のみで安定化補償器が設計できるILQ設計法が,同定作業を簡単化する上で非常に有効であった.これをもとにH_∞混合感度設計の2つの周波数重みを選定した.まず,不確かさを考慮する相補感度関数の重みについては,システム同定の一般的特徴にもとづき周波数帯を低域,中域,高域に分け,各領域に応じて適切な形を定めた.もう一方の感度関数の重みについては,ILQ制御を用いた場合の感度関数を参考にした.磁気浮上サーボ系に通常の1自由度H_∞制御系を用いると,ロバスト安定性の要請より必然的に制御系の帯域幅が広くなりすぎ不安定性が生じた.これを回避するため,目標値追従特性がロバスト安定性とは独立に指定できる2自由度制御系の構成でサーボ系を設計した.その結果,目標値の大きな変更にも対応でき,スピルオーバも抑制できる実用的なサーボ系が設計できた.なお,本研究のもう一つの目的である「逆問題を応用したH_∞サーボ系設計法の開発」については,今年度内にその具体的な成果を出すまでには至らなかった。