hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非眼科的手術後の眼合併症の発生状況とその誘因に関する検討

脊椎脊髄手術や弓部大動脈人工血管置換術における術前後の視機能をThe National Eye Institute Visual Function Questionnaite(NEI-VFQ)用いて評価し、NEI-VFQが周術期の視機能評価に使用できることを示した。弓部大動脈人工血管置換術において、眼底血流、眼動脈血流速度と視神経鞘径をモニタリングし、その関係性を検討した。いずれも測定が可能で、術中の変化を捉えることが可能であった。視機能障害リスクのある脳神経外科手術での視覚誘発電位モニタリングの精度を検討し、全身麻酔下でも再現性のある視覚誘発電位モニタリングが可能であることが示した。周術期の視機能障害発生は術後患者の機能的予後に重大な影響を及ぼす。我々は、心臓血管外科手術において、10%以上の患者で何等かな視機能障害が発生していることを報告してきた。そのリスク因子や予防法を検討するために、レーザーススペックル法を用いた眼底血流の評価に加え、術前後にNational Eye Institute Visual Function Questionnaire (NEI VFQ)を用いて、簡便にベッド再度で視機能を評価する。これにより視機能の変化の実態を明らかにすることができる。現在、心臓血管外科手術においてNEI VFQの測定を行い、その変化を解析中である。脊椎脊髄手術においても周術期の視機能変化をNEI VFQを用いて測定している。比較的短時間の手術では、明らかな視機能変化を覚知することはできなかった。今後、長時間手術や大量出血例などのハイリスク患者において、視機能の変化を評価していく予定である。我々は、心臓血管外科手術において、10%以上の患者で何等かの視機能障害が発生していることを報告してきた。そのリスク因子や予防法を検討するために、レーザー・スペックル法を用いた眼底血流の評価に加え、術前後にNational Eye Institute Visual Function Questionnaire (NEI VFQ)を用いて、簡便にベッドサイドで視機能を評価する。これまで選択的脳分離体外循環を併用する弓部大動脈置換手術前後におけるNEIVFQの測定を10例に実施した。10例中に症候性視機能障害はなかったが、3例で無候性視機能障害が認められ。2例で眼底出血、1例で暗点が認められた。無症候性視機能障害を有する症例のNEIVFQの変化率は+1%で、なかった症例では+5%であった。統計学的差は認めなかった。症候性視機能障害を認めなかったため、NEIVFQの有効性については評価できないが、術後の視機能の質を評価することは可能であると判断した。また、脊椎手術をうてた30例に対しても術前後にNEIVFQを実施した。NEIVFQのスコアは術前72点、術後1日目72点、術後14日71点と優位な変化を認めなかった。1例でgeneral health(GH)項目の有意な低下は認めたが、全評価での低下は認めなかった。いずれの症例でも症候性視機能障害は認めなかった。本30例では比較的短時間の手術例が多かったため、更なる評価が必要と考えられるが、NEIVFQによる評価は術直後でも可能であることが示された。心臓血管手術および脊椎手術におけるNEIVFQスコアの変化について検討し、評価可能であることが明らかになった。また、同時に眼底血流、視神経径、視覚誘発電位(visual evoked potential:VEP)モニタリングの評価も開始しており、計画どうり進行していると考えている。脊椎脊髄手術および弓部大動脈人工血管置換術を受ける患者での術前後での視機能をThe National Eye Institute Function Questhionnaite(NEI-VFQ)を用いて評価した。脊椎脊髄手術では術前、術後1日、14日にNEI-VFQを測定し、測定値の術前後での差は認められなかったが、1例で術後に全体的健康感(general health)項目の低下があった。弓部大動脈人工血管置換術でも手術1週間前と術後4週後にNEI-VFQ値を測定したが、その変化としては有意ではなかった。しかし、術後に無症候性の眼検査異常を認めら症例が3例認められたが、その3例では術後のNEI-VFQ値は低い傾向があった。これらより、NEI-VFQは周術期の視機能評価法として使用できることが示唆された。弓部大動脈人工血管置換術での眼底血流、眼動脈血流速度と視神経鞘径の測定を行い、その関係を示した。また、術後に視機能障害の可能性がある手術で視覚誘発電位モニタリングを実施した。眼底血流、眼動脈血流速度は弱い相関関係が認められた。術後に脳梗塞が認められた1例では、視神経鞘径の有意な増加が認められた。眼底血流、眼動脈血流速度と視神経鞘径は術中のモニターとして使用できる可能性が示唆された。また、プロポフォール麻酔下で、高輝度LEDを用いた光刺激装置、及び網膜電位を使用し、モニタリングを実施した。118症例中113症例でコントロールVEPの記録が可能であり、いずれの症例も手術終了時には視覚誘発電位は回復しており、術後の視機能障害をみとめなかった。視覚誘発電位モニタリングは全身麻酔でもその実施が可能で、有用である可能性が示唆された。

脊椎脊髄手術や弓部大動脈人工血管置換術における術前後の視機能をThe National Eye Institute Visual Function Questionnaite(NEI-VFQ)用いて評価し、NEI-VFQが周術期の視機能評価に使用できることを示した。弓部大動脈人工血管置換術において、眼底血流、眼動脈血流速度と視神経鞘径をモニタリングし、その関係性を検討した。いずれも測定が可能で、術中の変化を捉えることが可能であった。視機能障害リスクのある脳神経外科手術での視覚誘発電位モニタリングの精度を検討し、全身麻酔下でも再現性のある視覚誘発電位モニタリングが可能であることが示した。心臓血管外科手術、脊椎脊髄手術、脳外科手術などにおける術後の視機能障害は患者の機能的予後にとって重要な因子であり、その発生頻度や予防法を検討することは周術期管理にとっての重要な課題である。これまでの検討で、周術期の視機能の質評価としてNEIVFQ使用の可能性が示唆された。また、心臓血管手術では無症候性の視機能障害も発生していることが明らかになった。更に症例数を増加し、症候性視機能障害とNEIVFQスコアの関連性、およびNEIVFQスコアの低下の程度や発生率などを評価していく。また、視機能に影響を及ぼすると考えられる、眼底血流、視神経径、視覚誘発電位(visual evoked potential:VEP)モニタリングの変化などとの関連性についても評価する。客観的指標への介入が術後の視機能悪化に寄与できる可能性がある。心臓血管外科での眼底血流、視神経径との関連性、脳外科手術におけるVEP変化と術後視機能との関連性などを評価していく計画である。麻酔科学心臓血管外科手術および脊髄脊椎手術でNEI VFQの測定を継続する。心臓血管外科では、眼底血流の測定を行うとともに、術前後の視力の変化、視野の評価なども継続的に実施する。脊椎脊髄手術では、長時間た大量鉄血例でのNEI VFQも検討することで、周術期の視機能の変化の実際を評価し、そのリスク因子を検討していく。研究の実施計画にあわせ、使用したが、少額の残高が発生した。本残高でのさらなる研究費の使用が困難であったため、次年度での使用を計画した。次年度より眼底血流、視神経径、視覚誘発電位などのモニタリングも実施していくため、その費用も必要となる。眼底血流測定においては携帯型への改良などの費用がかかるため、計上する必要がある。少額の残高であったため、次年度の研究計画に基づき必要な経費を算出する予定である。
費用の分散を考慮したマルコフ決定過程とその応用に関する研究

本研究では、有限個の状態、有限個の決定をもつマルコフ決定過程(MDP)において、各定常政策の評価規範として、従来採用されている時間平均コスト(以下単に期待値と略す)に加え、政策の危険度を表現する指標としてあらたに無限期間における総コストの分散の時間平均(以下単に分散と略す)を提案し、その導出および分散制約期待値最小化問題と期待値制約分散最小化問題の解析を目的としている。1.分散の導出...すべての政策の下でマルコフ連鎖は完全エルゴディックである場合を考える。この場合マルコフ連鎖はある状態を指定した時いわゆる再生過程をなす。はじめにコストを伴う再生過程において、時間平均分散は1サイクルにおけるコストの分散と1サイクルの期待時間の比で与えられる事を、再生型方程式及びラプラス変換を用い明らかにした。この事を用い、MDPにおける分散の導出式を連立一次方程式の形で与えた。さらに、MDPの拡張であるセミ-マルコフ決定過程に対しても、同様の解析方法で分散が導出できる事も示した。これらについては、現在投稿準備中である。2.1制約を持つMDPのGAによる近似解法と分散、期待値最適化問題...分散制約期待値最小化問題及び期待値制約分散最小化問題は、一種の組み合わせ最適化問題であるが、その厳密解(政策)の導出は現時点では期待できない。そこで近似解法として遺伝的アルゴリズム(GA)を適用する事を考えたが、GAの効果を調べるためにも(それ自体重要な問題であるが)2種のコストを持つMDPにおける1期待値制約付きMDPにおいてGAによる解法を提唱した。この結果は、確率モデルに関する日豪ワークショップ(1996年、7月)で発表した。分散、期待値問題については、現在検討継続中である。
"テレビジャパン":ジャンル、コンテンツ、エフェクト、記号学的検証

本研究は日本におけるTVコンテンツの包括的な研究である.多様なTVジャンルにおいて、最も有力なテーマに焦点をあてそのエフェクトを検証する。研究方法においては:(1)メッセージ(コンテンツ)に対する内容分析テクニック;(2)メッセージ受信者とメッセージ・プロデューサーに対するインタヴューの2つを用いる。ジャンルを重量死するのは、人々の文化コンテンツを処理する能力が平等ではないからである。(メディア・リテラシー)故に、多様なジャンル;ニュース、スポーツ、食、トレンディドラマ、ワイドショーなどと広告などを取り上げる。このようなジャンルから明確に示唆される重要な結果は:1.感情が担う大きな役割はコミュニティのような共同体を構成することやアイデンティティーのような帰属意識を与えることである。このエフェクトは特定の場所、地域、全国に及ぶレベルにて考察される。2.TVが作り上げるジェンダーの重要性は特に:a)男らしさとb)過度に性的特色を付与された女性である。3.TVが作り上げる国民性や感情、と国民のアイデンティティーの大きな役割の中心をになっているのがスポーツである。それは多くのスポーツ選手がその専門分野や国際的に活躍することに寄与されている。4.TVが担う役割は団結した凝集性のある全国規模で結束されたレジャーの追求に基づいた『帝国』を作り上げることにある。本研究からの結果、多くの研究論文が学会で発表された。また、現在学術本の草稿や草案が出版社に提出されている。研究結果は更に平成19年度に客員教授としてカルフォルニア大学ロサンジェルス校(UCLA)に赴任して受け持った講義の土台ともなった。本研究は日本におけるTVコンテンツの包括的な研究である。多様なTVジャンルにおいて、最も有力なテーマに焦点をあてそのエフェクトを検証する。また、ジャンルを重要視するのは、人々の文化コンテンツを処理する能力が平等でないからである。故に、多様なジャンル;ニュース、スポーツ、食、トレンディドラマ、ワイドショー等と広告、を敢り上げる事が大切である。この様なジャンルから鮮明に現れるテーマはナショナリズム、グローバリゼーションとアイデンティティーである。更に、示唆項目から各々のテーマが明示される。例えは、アイデンティティーにおいては、ジェンダー(性役割)、パフォーマンス、インディビジュアリズム(個人主義)、ジャパニズム等が挙げられる。結果、本研究はメディア学や社会学だけではなく、日本学論、文化論、及び文化人類学においても価値のある研究である。1)プログラム(広告)の内容分析におけるデータはバイアスを最小限にし、帰納的結果を得るためシーズンの影響を考慮し三つの時期によって収集される。これらのデータはビデオに採取され、DVDにジャンルに種分けされ、録画される。このステップにおいて、テレビ、ビデオ、コンピューターの設備を使用してイメージファイル制作、整理する。ジャンルデイスクは各々、訓練された研究補助者によってシステマテックに作成され、規格化されたシートにコード化される。(2)メッセージ受容者とメッセージ・プロデューサーへのインタヴューはナショナルプロフィールを考慮し、考案される。実施において、ビデオカメラ、テープレコーダー、VTR、TVモニターを使用。初年度は(1)の内容分析が研究の主流を占めるため、研究補佐の確保、特にトレーニングが大切な第一の仕事となった。研究のreliability及び、validityを大きく左右する為、この過程を確実に行う事が重要であった。短期問でのコード化やコンピューター処理をしたため研究補佐の枠を大幅に変更しなければならなかった。また、インタヴューのプロトコルを作成するための試行錯誤(パイロット)に時間が掛かってしまった。研究方法においては:

(1)メッセージ(コンテンツ)に対する内容分析テクニック;(2)メッセージ受信者とメッセージ・プロデューサーに対するインタヴューの2つを用いる。また、ジャンルを重要視するのは、人々の文化コンテンツを処理する能力が平等でないからである。故に、多様なジャンル;ニュース、スポーツ、食、トレンディドラマ、ワイドショー等と広告、を取り上げる事が大切である。この様なジャンルから鮮明に現れるテーマはナショナリズム、グローバリゼーションとアイデンティティーである。更に、示唆項目から各々のテーマが明示される。例えは、アイデンティティーにおいては、ジェンダー(性役割)、パフォーマンス、インディビジュアリズム(個人主義)、ジャパニズム等が挙げられる。結果、本研究はメディア学や社会学だけではなく、日本学論、文化論、及び文化人類学においても価値のある研究である。研究経過としては、プログラム(広告)の内容分析におけるデータはバイアスを最小限にし、帰納的結果を得るためシーズンの影響を考慮し三つの時期によって収集され、コード化されているが、平成18年に入り、国際的イベント(冬季オリンピック、ワールドベースボールなど)があり、その特殊なコンテキストとスポーツジャンルを考慮し、データ収集をした為、全ての作業が3週間滞ってしまった。メッセージ受容者とメッセージ・プロデューサーへのインタヴューは、インタヴューのプロトコルを作成するための試行錯誤(パイロット)に時間が掛かってしまった。その時点で大きな調整をし、コンセプトを都会と地方に修正し、メッセージ・プロデューサーは滞り無く進展している。また、メッセージ受容者はよりインデップス・インタヴューを中心に進行することにしたが、インタヴュアー相違を最小限にする事が容易ではなく手間取ってしまったことは否めない。しかしながら、プライマリーデータは確実に構築されていると同時に、プライマリーデータにおける学会発表にも大きな手応えを得た。学会は主に国際集会であったが、多彩な専門家による意見交換をすることにより、本研究の理論とそのアプローチやテクニック等に有益な結果をもたらした。本研究は日本におけるTVコンテンツの包括的な研究である。多様なTVジャンルにおいて、最も有力なテーマに焦点をあてそのエフェクトを査定する。研究方法においては:(1)メッセージ(コンテンツ)に対する内容分析テクニック;(2)メッセージ受信者とメッセージ・プロデューサーに対するインタビューの2つの方法を用いる。
動物の環境適応における機能シフト機構

動物は視覚・聴覚などあらゆる感覚受容を駆使して周囲の状況を認識し、何らかの行動を出力する。本研究では、動物モデルとして熱帯魚ゼブラフィッシュを採用し、聴覚刺激に対する逃避行動の変化を行動可塑性として研究した。ゼブラフィッシュ稚魚にホワイトノイズとよばれる混合音を聞かせると、突然の水音を聞いた時にとる逃避行動が低下する「環境適応」が実験室レベルで再現できる。この実験系を用いて、聴覚刺激後に時間が経過すると、行動可塑性が元に戻るので、その過程を経時解析した。具体的には聴覚刺激後、どのくらいの時間が経過するとリセットされて動物の逃避行動が回復するのかを逃避行動の動画記録で解析した。さらに、そのリセットが起こる過程で脳神経回路にどのような変化が起こるかを生体内イメージングで調べた。行動可塑性の際にはマウスナー細胞という逃避をトリガーする神経細胞の細胞表面に存在する抑制性シナプスの1タイプであるグリシン作動性シナプスにおいて、グリシン受容体タンパク質のシナプス部位への集合が起こることから、リセットの際には逆にグリシン受容体タンパク質の細胞膜上での側方拡散が起こると予想されたので、その分子機構の解析を進めた。行動可塑性の際にはグリシン作動性シナプスにおいて、その足場タンパク質であるゲフィリンがリン酸化されるので、リセットではゲフィリンの脱リン酸化に注目し、脱リン酸化酵素(プロテインホスファターゼ)の特異的阻害剤、具体的にはプロテインホスファターゼ1阻害剤、プロテインホスファターゼ2A阻害剤、プロテインホスファターゼ2B阻害剤、プロテインホスファターゼ2C阻害剤をゼブラフィッシュ稚魚に作用させて、行動可塑性やリセットが影響を受けるかを解析した。脱リン酸化反応が行動のリセットに関与するということが明らかになり、ホワイトノイズによる突然の水音を聞いた時の逃避行動の変化の全容の理解に近づいた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。動物はまわりの状況を判断してどういう行動をとるかを決める。本研究では、動物のモデルとして熱帯魚であるゼブラフィッシュを用いて、その逃避行動を研究している。ゼブラフィッシュ稚魚に全ての周波数の音が混在したホワイトノイズを5分間聞かせると、突然の水音を聞いた時にとる逃避行動が低下する「環境適応」が実験室レベルで再現できることが分かり、また、グリシン受容体タンパク質の動態を蛍光タンパク質でタグしたグリシン受容体タンパク質を発現させることで生体内でライブイメージングして、ゼブラフィッシュ稚魚にホワイトノイズを聞かせると、マウスナー細胞という逃避を駆動する神経細胞においてグリシン受容体タンパク質がシナプス部位に集合することが見出されている。ホワイトノイズを聞くことで誘導されるこの一連の逃避行動の変化について、ホワイトノイズを聞く→マウスナー細胞におけるグリシン受容体タンパク質がシナプス部位に集合する→マウスナー細胞への抑制性シナプス伝達が増強される→マウスナー細胞の神経発火が抑制される→突然の水音を聞いた時の逃避行動が低下という作業仮説を立て、その機能シフト機構の分子メカニズム解明を進めた。ゼブラフィッシュ稚魚にホワイトノイズを聞かせると、抑制性シナプスの足場タンパク質であるゲフィリンがリン酸化されることが分かり、ゲフィリンがリン酸化されるとグリシン受容体との親和性が高まることが確認されつつある。このゲフィリンのリン酸化こそが、環境適応を担う機能シフト機構の分子実体であると考え、ゼブラフィッシュ稚魚でゲフィリンのリン酸化状態をGAL4/UASシステムを用いた遺伝学的手法で人口操作すると、ホワイトノイズによって誘導されるマウスナー細胞におけるグリシン受容体タンパク質のシナプス部位への集合が変化すること、ホワイトノイズによる突然の水音を聞いた時の逃避行動の低下が変化することが確認された。もともと雨予定していた研究を遂行しており、研究は順調に進展していると言える。

脱リン酸化反応が行動のリセットに関与するということが明らかになり、ホワイトノイズによる突然の水音を聞いた時の逃避行動の変化の全容の理解に近づいた。現在の研究を続けるとともに、本研究におけるカルシウムイオンの重要性にせまる解析を予定している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
5歳児クラスにおける絵本の読み聞かせと保育者の援助過程の検討

5歳児期は幼児教育から小学校へ移行するため重要な役割を担っているが,幼小接続カリキュラムにおける言語活動の役割については不明確な点が多い。本研究は第1に,幼稚園の5歳児クラスで日々行われている絵本や物語の読み聞かせ場面を観察し,幼児はどのように聴いているか,保育者はどのように援助しているかを明らかにする。そして第2に,読み聞かせ場面における保育者の専門性の定義並びに専門性の発達を促すサポート体制を,保育者の語りから明らかにする。よって,保育実践での読み聞かせ場面における質の向上のための指標を提供し,さらに幼児期のアプローチカリキュラムにおいて読み聞かせ活動に関する具体的な指導法を提言できる。
スケールに基づく移動動詞のアスペクトと言語類型論的一般化に関する研究

Talmy (1985, 2000)は,移動を表す述語表現において動詞に様態が含まれるか,経路が含まれるかという類型論的一般化を提案した。この見解に従えば付随要素枠付け言語では様態が本動詞に含まれ,経路が接辞,不変化詞,付加部などの衛星として表現され,動詞枠付け言語では経路が本動詞に含まれ,様態が従属付加部として表現される。本研究では,述語が文を構成する基礎であり,1つの文につき述語が1つであるというBeavers et al. (2010)の想定に基づき,前者では付随要素に,後者では動詞にスケールが含まれていると仮定することで,この一般化に対する原理的な説明が可能かどうかを考察した。本研究では,移動動詞における様々なアスペクト特性をスケールを用いた意味論により明示的に記述することが目的である。Talmy (2000)は,移動を表す動詞に様態(manner)が含まれるか,経路(path)が含まれるかという類型論的分類を提案している。これに従えば,英語はSatellite-framed型言語に,日本語はVerb-framed型言語に分類される。例えば,英語では移動様態動詞に経路を衛星として組み合わせた「John walked to the library.」のような表現が可能だが,日本語では同種の表現が不可能「*ジョンは図書館に歩いた。」である。同種の意味を表そうと思えば,「ジョンは図書館に歩いて行った。」として,移動方向(到達)を示す「いった」のような表現が移動様態動詞にくっつくか,移動様態を衛星として使用し,「ジョンは歩いて図書館に行った。」と表現する必要がある。移動動詞句がイベント属性表現であり,程度項を提供するとする。この想定下では,最大限のスケールが基準であるということが,英語においてはto the libraryのように衛星として表される。一方,日本語では「いった」のように到達点が動詞の一部として表現されることになる。Talmyの一般化は,非有界的である様態表現と有界的である経路表現が,動詞句という形で同時並行的に使用できないという事実を明らかにした可能性が高い。動詞句が表すイベントの到達点の出所が言語毎にどう異なるのかを比較・考察することによって,より洗練された分析を提供することを目指している。移動動詞は,有界的・非有界的表現と組み合わされて,様々なアスペクト特性を見せる。有界という概念には,時間的な区切れがあり,in one minute「一分で」のような完結時点を示す副詞と共起できる。一方,非有界という概念には,完結時点が含まれないため,for one minute「一分間」という継続時間を表す副詞と共起できる。下記の2つの例においては,to the libraryの有無により,完結性に違いが見られる。1 Johnwalked to the library in one minute/??for one minute.(完結的)2 John walked ??in one minute/for one minute.(非完結的)Talmy (2000)は,移動を表す動詞に様態が含まれるか,経路が含まれるかという類型論的分類を提案している。これに従えば,英語は衛星枠付け言語に,日本語は動詞枠付け言語に分類される。英語では,1に示したように移動様態動詞に経路を衛星として組み合わせた表現が可能だが,日本語では同種の表現が不可能であり,下記に示すように移動方向(到達)を示す「いった」のような表現が移動様態動詞にくっつくか,移動様態を衛星として表現する必要がある。3 *ジョンは,図書館に歩いた。/ジョンは,図書館に歩いていった。/ジョンは,歩いて図書館にいった。本研究の目的は,スケールを用いた意味論によって,これら動詞句の意味を統一的に分析することが可能かどうか調査することである。また,Talmyによる移動表現の言語類型論的一般化に関して,日本語と英語,及び諸言語の比較を通して,新たな見解を提示することも視野に入れる。移動動詞を用いたイベントにおいて,到達点が動詞句に含まれるか,衛星(それ以外)に含まれるかという区分は,動詞句が文という構造を支える骨組みであり,本動詞句が1つの文には1つしか使用されないのが基本であるという観点を持てば,Talmyによる類型論的な分類は,到達点を示す語句がどの語彙に含まれるかという問に帰することが可能である(Beavers et al.,2010)。この知見を踏まえ,本研究では,到達点を示す語句を最大限の基準に基づく計量関数として扱うことができると想定し,様々な移動動詞による表現の分類・記述を始めた。2015年6月にヨーク大学でWorkshop on Altaic Formal Linguisticsが開催されたため,2015年度はアルタイ語族に関連する移動動詞の分類を行った。そこで,モングォル語,モンゴル語,トルコ語,日本語,朝鮮語が動詞枠付け言語であり,カラチャイ・バルカル語,チュヴァシ語,エヴェンキ語が衛星枠付け言語であるという過去の文献の指摘を参照し,形式的な分析を提示した。その後,エヴェンキ語の分析を通して,移動イベントにより主体が目的地に移動する結果の意味を衛星枠付け言語では,前置詞句・後置詞句が担うとする形式的な分析を提示した。これにより,移動動詞に関する言語類型論に関して,より明示的な見解が提供できる可能性が開けた。本研究の目的は,移動動詞におけるアスペクトとその言語類型論的一般化に関して,スケールを用いた意味論によって何をどこまで記述できるかについて考察することであった。

Talmy (2000)は,移動を表す動詞に様態が含まれるか,経路が含まれるかという類型論的分類を提案している。これに従えば,英語は付随要素枠付け言語に,日本語は動詞枠付け言語に分類される。付随要素枠付け言語:様態が本動詞に含まれ,経路が接辞,不変化詞,付加部などの衛星(satellite)として表現される。(英語,ロシア語,ドイツ語など)動詞枠付け言語:経路が本動詞に含まれ,様態が従属付加部(subordinate adjunct)として表現される。(日本語,スペイン語,フランス語,トルコ語,ヘブライ語など)英語では,移動様態動詞に経路を衛星として組み合わせた表現が可能だが,日本語では同種の表現が不可能であり,以下に示すように移動方向(到達)を示す「いった」のような表現が移動様態動詞にくっつくか,移動様態を衛星として表現する必要がある。John walked to the library. /*ジョンは,図書館に歩いた。/ジョンは,図書館に歩いていった。/ジョンは,歩いて図書館にいった。本研究では,述語が文を構成する基礎となっており,1つの文につき述語が1つであるという想定に基づき,付随要素枠付け言語では付随要素に,動詞枠付け言語では動詞にスケールが含まれていると仮定することで,なぜこの言語類型論的一般化が成立しているように見えるかということについて,より原理的な説明が与えられるということを示した。また,動詞枠付け言語においては,動詞にスケールが内在されているということから,一部動詞句(程度到達動詞)において主として完結的なアスペクトが観察されるということも示した。Talmy (1985, 2000)は,移動を表す述語表現において動詞に様態が含まれるか,経路が含まれるかという類型論的一般化を提案した。この見解に従えば付随要素枠付け言語では様態が本動詞に含まれ,経路が接辞,不変化詞,付加部などの衛星として表現され,動詞枠付け言語では経路が本動詞に含まれ,様態が従属付加部として表現される。本研究では,述語が文を構成する基礎であり,1つの文につき述語が1つであるというBeavers et al. (2010)の想定に基づき,前者では付随要素に,後者では動詞にスケールが含まれていると仮定することで,この一般化に対する原理的な説明が可能かどうかを考察した。以下の点に基づき,当初の計画通りに進行していると考えられる。(1) V-framed型言語の特性について,ピサ大学のピサ高等師範学校で行われた国際学会で発表することができた点。(2) S-framed型言語の特性について,オクスフォード大学で行われた国際学会で発表することができた点の2つである。今後は,これら2つのタイプの言語の特性がなぜ表れるのかということについて,より洗練された理論の構築が必要になると考えている。本年度は,プロジェクトの最終年となっている。本年度は,ここ2年の研究成果をまとめ,ジャーナルに投稿することが課題になる。
プロパルギル・エーテルのクライゼン転位を用いた抗腫瘍性ケレリスリン型塩基の合成

1.CsF存在下のクライセン転位:著者らはアリールプロパルギルエーテルのうち、合成が容易な第一級エーテル体(〓)がCsF存在下のクライセン転位にてピラン体(〓)ではなく、フラン体(〓)のみを与えるという新知見を見出した。これについて、β-ナフトール誘導体(〓)を用いて詳細に検討し、(a)溶媒はPhNEt_2が良い、(b)フラン環の形成にはCsFが必須であり、その量は触媒量で良いが、実用的には等モル程度必要である、ことなどを明らかにした。次に、基値として〓、〓、〓のエーテル体についてこの反応の一般性を検討した。〓はアルデヒド基をアセタール化しなければならないが、いずれも高収率で対応するフラン体を与えた。2.フラン環の開裂反応:〓由来のフラン体(〓)を用いてフラン環の開裂反応を検討した。その結果、化学量論量のOsO_4を用いてジオールに導き、NaIO_4で酸化した後、加水分解することで、目的とするサリチルアルデヒド体(〓)を高収率で誘導することが出来た。3.ケレリスリン(〓)の合成:これまでの結果を踏まえ、〓を環開裂反応に付してアルデヒド体(〓)に導いた。この〓はメチル化後、TsOHにて処理すれば、脱保護と同時に閉環反応が進行し、ケレリスリン(〓)を与え、ここに著者らの研究目的が、一応達成出来た。合成/抗腫瘍性塩基/ケレリスリン/プロパルギルエーテル/フラン環の生成/フラン環の開裂/クライセン転位1.CsF存在下のクライセン転位:著者らはアリールプロパルギルエーテルのうち、合成が容易な第一級エーテル体(〓)がCsF存在下のクライセン転位にてピラン体(〓)ではなく、フラン体(〓)のみを与えるという新知見を見出した。合成/抗腫瘍性塩基/ケレリスリン/プロパルギルエーテル/フラン環の生成/フラン環の開裂/クライセン転位1.アミド体(【!1】)のプロパルギルエーテル化及びクライゼン転位反応:【!1】について、第1級から第3級までのプロパルギル化剤を用いたエーテル化では第1級が、続く6員環に閉環しベンゾピラン体(【!3】)を与えるクライゼン転位では第3級が最も収率良く得られることを明らかにした。次に、第1級エーエル体(【!2】:【R_1】=【R_2】=H)のクライゼン転位を詳細に精査したところ、CsF存在下好収率(61.7%)で6員環ではなく5員環に閉環したベンゾフラン体(【!4】)が生成することを新たに見出した。2.ナフトール類ならびにクマリン類を用いた基礎研究:合成に利用可能な上記5員環形成反応について、、第1級エーテル体としてβ-ナフトール体(【!5】)を中心に検討を加え、Phn【Et_2】中10倍モルのCsFを用いることにより、目的物加高収率(86%)で得られることが判明した。又、この新規な反応をクマリン由来の第3級エーテル体(【!6】)にも適用してみたが、成功しなかった。3.ベンゾフラン体の環開裂反応:閉環生成物のフラン部の開裂は【OsO_4】-【NaIO_4】にて酸化すれば、目的とする酸素官能基のオルト位にアルデヒド基を導入出来ることが判明した。現在なお、至適条件の発見に全力を注いでいる。これら成果の一部については第28回天然有機化合物討論会(仙台,1986年)、日本薬学会第107年会(京都,1987年)にて発表。1 CsF存在下での第一級プロパルギルエーテル体のクライゼン転位反応の詳細の検討:前年度において第一級プロパルギルエーテル体は, CsF存在下グライゼン転位を行なえば,予測に反して6員環ではなく, 5員環に閉環することを見出したが,本年度は本反応をさらに詳細に検討した.まず,添加するCsFの量を変化させ反応を行なった.その結果, 0.01モル等量でも約60%の収率で5員環閉環体が得られてくることが判明し, 5員環形成にはCsFは触媒量で良いことが明らかとなった.

次に,本反応がCsF以外のフッ化物(KF, CaF_2, BaF_2)あるいはCsClでも進行するのかどうか調べた.いずれの場合も熱のみの場合と同様, 5員環ではなく, 6員環閉環体のみを与え, 5員環形成にはCsFが必須であることを明らかにした.2 5員環形成反応の応用:ケレリスリンを始め4連続置換ベンゼン核を有す天然物の合成に,重要な鍵化合物としての役割を果たす4の前駆体と考えられる2の合成にこのCsF存在下でのクライゼン転位を応用した. 1は2を22%の低収率でしか与えなかったが,アセタール体(3)にすれば, 2の収率は75%に向上し,本反応が置換基効果を受けるものの,合成反応に十分利用出来得ることが明らかとなった.なお,他の数種のエーテル体についても,反応がスムースに進行することを認めた.これらの成果の一部については,日本薬学会第108年会(広島, 1988年)に発表予定である.1.フラン環開裂反応:まず、ベンゾフラン体(1__)のフラン環開裂反応に検討を加えた。最終的には、O_SO_4を用いて水酸化させた後、HIO_4にて開裂させ、目的とするサチリルアルデヒド体(2__)を54%の収率で得ることが出来た。2.ケレリスリン(4__)の合成:ここに得た2__について、メチル化後まずはじめにHClを用いて閉環反応を検討した。その結果、EtOH中2NのHClにて3h加熱還流させた場合に、反応の進行が認められ、脱ホルミル化と同時に閉環反応を起こし、ケレリスリン(4__)を与えたが、その収率が低かった。そこで、塩酸の代わりにTsOHを用いて検討した。Xylene中等モルのTsOHを数回に分けて加え、加熱還流したところ、収率の向上が見られ、目的とするケレリスリン(4__)を50%の収率で得た。ここに、プロパルギルエーテル体(A__)をCsF双在下クライゼン転位を行って、フラン体(1__)とした後、環開裂反応にてサリチルアルデヒド体(2__)に導き、閉環させ、ケレリスリン型アルカロイドを得るという所期の研究目的を達成することが出来た。しかしながら、この反応行程のうち、いくつかの行程に収率の点で問題があるめ、現在、収率の向上を目指して検討している。さらにケレリスリン(4__)以外の本型アルカロイドの合成も試みている。本年度得られた成果については、日本薬学会第109年会(名古屋、1989年)について発表の予定である。
遷移金属カルコゲナイドの圧力相変化と電子分布に関するX線的研究

パイライト型の構造をもつNiSe_2結晶の圧力変化に伴う構造変化並びにNiS_2結晶中の電子密度分布の変化をダイヤモンド・アンビル高圧下での単結晶X線回折法により調べた。NiS_2は常圧で半導体であり、約46kbarで金属的電気伝導性を示すようになる。一方NiSe_2はそのような圧力相転移を示さない。用いた試料は何れも化学輸送法により作られたものである。NiS_2の場合、格子定数aは転移圧約46kbarで不連続的に変化し、低圧例では圧力p(kbar)とa(A)の関係はa=5.6881-0.00198pと近似でき、高圧側90kbar以下ではa=5.6650-0.00171pと近似できる。NiSe_2の格子定数aの圧力変化は60kbar迄の圧力範囲で直線的であり、a=5.9605-0.00219pと表せる。NiS_2について得られた結果は研究代表者等が他の方法で作製した試料について得た結果と異なる。このことは化学量論組成からの僅かな組成のずれが、転移圧に大きな影響を与えている可能性を示唆している。1barでの結合距離はNi-S=2.3981(1)A、S-S=2.0735(1)A、Ni-Se=2.4889(4)A、Se-Se=2.3958(4)Aであり、55kbarでNi-S=2.3458(4)A、S-S=2.0615(4)A、57kbarでNi-Se=2.4317(4)A、Se-Se=2.3954(4)Aである。結晶距離の圧力変化はNi-Seで最も顕著であり、Se-Seで最も少ない。NiS_2の場合、Ni-S距離には転移圧で不連続的変化が認められ、高圧側で変化が緩やかになる。S-S距離の圧力変化は非常に緩やかであるため、転移圧での不連続性は検出できなかった。NiS_2の常圧下におけるNi近傍の電子密度分布は、八面体配位子場中でNi^<2+>イオンに期待される特徴をもつ。転移圧を越えた圧力下でのNi近傍の電子密度分布も基本的には同様の特徴をもつが、差フ-リエ合成図を比較すると、高圧下では常圧の場合に比べ、3d電子の分布が僅かに原子中心から離れ、広がっていることが定性的に明らかにされた。塩素ガスを媒体とする化学輸送法により育成したNiS_2及びNiSe_2結晶を用い、構造及び電子密度分布の圧力変化を単結晶X線回折法により求めた。ダイヤモンドアンビル超高圧発生装置を使用し、NiS_2については87kbar迄、NiSe_2については57kbar迄の種々の圧力下で回折実験を行った。圧力の検定にはルビ-のR_1螢光線の波長シフトを利用した。この目的のためにアルゴンレ-ザ-と金属顕微鏡を利用した圧力検定装置を作成した。両結晶共、立法晶系に属し、黄鉄鉱型構造をもつ。そして、NiS_2は46kbarでモット移転を起こし、電気伝導性か半導体的から金属的に変化するが、NiSe_2は常圧においても金属的電気伝導性を示す。昇華法により作製したNiS_2結晶の場合、46kbar近傍に格子定数の不連続的変化のみられないことが知られているが、本研究で使用した試料では約0.08Åの格子定数の不連続的減少がみられ、高圧側では低圧側に比べ圧縮率が小さくなる。Niは6個のSにより八面体的に囲まれ、Sは3個のNi及び1個のSにより四面体的に囲まれる。S-S結合距離はは圧力の増加とともに緩やかに減少するが、実験誤差の範囲内で相転移点で不連続的変化は認められない。一方、Ni-S結合距離は相転移点で不連続的に、変化し、高圧側では圧縮され難くなる。また、高圧下ではNiの3d電子が核から遠ざかる傾向を示すことが、フ-リェ合成により求めた電子密度分布図より明らかにされた。NiSe_2においてもSe-Se結合距離は圧力の増加とともに緩やかに減少するのみであるが、Ni-Se距離は著しく減少する。本研究における圧力範囲内では、その変化はほぼ直線的であり、NiS_2の半導体相におけるNi-S距離の変化よりやや大きい。

NiS_2について得られた結果は研究代表者等が他の方法で作製した試料について得た結果と異なる。このことは化学量論組成からの僅かな組成のずれが、転移圧に大きな影響を与えている可能性を示唆している。1barでの結合距離はNi-S=2.3981(1)A、S-S=2.0735(1)A、Ni-Se=2.4889(4)A、Se-Se=2.3958(4)Aであり、55kbarでNi-S=2.3458(4)A、S-S=2.0615(4)A、57kbarでNi-Se=2.4317(4)A、Se-Se=2.3954(4)Aである。結晶距離の圧力変化はNi-Seで最も顕著であり、Se-Seで最も少ない。NiS_2の場合、Ni-S距離には転移圧で不連続的変化が認められ、高圧側で変化が緩やかになる。S-S距離の圧力変化は非常に緩やかであるため、転移圧での不連続性は検出できなかった。NiS_2の常圧下におけるNi近傍の電子密度分布は、八面体配位子場中でNi^<2+>イオンに期待される特徴をもつ。転移圧を越えた圧力下でのNi近傍の電子密度分布も基本的には同様の特徴をもつが、差フ-リエ合成図を比較すると、高圧下では常圧の場合に比べ、3d電子の分布が僅かに原子中心から離れ、広がっていることが定性的に明らかにされた。パイライト型の構造をもつNiS_2及びNiSe_2結晶の圧力変化に伴う構造変化並びにNiS_2結晶中の電子密度分布の変化をダイヤモンド・アンビル高圧装置を利用した高圧下での単結晶X線回折法により調べた。NiS_2は常圧で半導体であり、約46kbarで金属的電気伝導性を示すようになる。一方NiSe_2はそのような圧力相転移を示さない。用いた試料は何れも化学輸送法により作られたものである。NiS_2の場合、格子定数aは転移圧約46kbarで不連続的に変化し、低圧例では圧力p(kbar)とa(A)の関係はa=5.6881ー0.00198pと近似でき、高圧側90kbar以下ではa=5.6650ー0.00171pと近似できる。NiSe_2の格子定数aの圧力変化は60kbar迄の圧力範囲で直線的であり、a=5.9605ー0.00219pと表せる。NiS_2の常圧下のおけるNi近傍の電子密度分布は、八面体配位子場中でNi^<2+>イオンに期待される特徴をもつ。転移圧を越えた圧力下でのNi近傍の電子密度分布も基本的には同様の特徴をもつが、差フ-リェ合成図を比較すると、高圧下では常圧の場合に比べ、3d電子の分布が僅かに原子中心から離れ、広がっていることが定性的に明らかにされた。
原子・電子シミュレーションによるナノポーラス金と生体高分子の相互作用解析

本年度はナノポーラス金の抗菌機構解明に向けて、ナノポーラス金がATP合成酵素に及ぼす影響について調査した。ATP合成酵素は生体のエネルギー源であるATPを合成する酵素であり、細菌が生きていく上で重要な役割を担う膜タンパク質である。これまでの研究から、ナノポーラス金の高い抗菌性はナノポーラス金が最近細胞壁を負に過分極させていることに起因することが分かった。また昨年度の研究から負に過分極させた細菌細胞壁がイオンチャネルに影響を及ぼすことが分かった。そこで本年度は、負に過分極した細胞壁がATP合成酵素に及ぼす影響について分子動力学計算を用いて調査した。負に過分極した細菌細胞壁をATP合成酵素に接触させ、分子動力学計算による100nsの安定化計算を行った。計算ではATP合成酵素の膜貫通部分であるc-ringを用いた。計算の結果、負に過分極した細菌細胞壁を接触させたATP合成酵素では何も接触させない場合に比べc-ringでのプロトンの結合エネルギーが上昇していた。ATP合成酵素はc-ringでのプロトンの結合を駆動力としてATPを合成するため、結合エネルギーの上昇はATPの合成を困難にすると考えられる。結合エネルギー上昇の原因を調べるためc-ringの静電ポテンシャルを計算した。その結果、負に過分極した細胞壁を接触させたc-ringのプロトン結合部位の静電ポテンシャルはマイナスに大きな値を取った。このマイナスの静電ポテンシャルがプロトンを引き付け、結合エネルギーを高めたと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、ナノポーラス金の抗菌メカニズム解明に向けて、分子動力学シミュレーション・第一原理計算による細菌細胞壁の負の帯電、および分子動力学シミュレーションによる膜タンパク質(カリウムイオンチャネル)に及ぼす障害に関して研究を行った。所属研究室の実験結果から、ナノポーラス金は平滑金に比べ高い抗菌性を示す事が分かった。蛍光観察実験の結果からナノポーラス金によって死滅させられた細菌の表層構造は負に帯電していることが示され、これが細菌の死につながることが示唆された。本研究では分子動力学計算および第一原理計算を組み合わせることで、細菌の表層構造である細胞壁(ペプチドグリカン)がナノポーラス金との接触によって負に帯電することを確かめた。さらなる抗菌メカニズムの解明を目的として、細菌細胞壁の帯電が細菌細胞膜へ及ぼす障害について分子動力学シミュレーションを行った。その結果、負に帯電したペプチドグリカンがイオンチャネル付近に存在することで、イオンチャネル中をカリウムイオンが過剰に通過させうるという結果が得られた。本研究におけるシミュレーションは、第一原理計算と分子動力学計算を組み合わせるというこれまでにないシミュレーション手法を用いて行われた。その結果、ナノポーラス金の抗菌メカニズムは従来の金属ナノ粒子のように直接細胞膜にダメージを与える抗菌メカニズムとは大きく異なり、間接的に細胞膜にダメージを与えるちう新しい抗菌メカニズムを発現するということを解明することに成功した。以上のように、本研究による新シミュレーション手法の提案は学術的な意義が深く、並びに本研究のシミュレーション結果は金属ナノ材料の抗菌性に関して新しい知見を提供することに成功した。今年度はナノポーラス金が細菌細胞壁に及ぼす影響を調査する予定であったが、その目的はおおむね達成できたといえる。また、今年度は細菌細胞壁だけでなく細菌細胞膜に及ぼす影響についても調査することができた。以上のように、今年度はおおむね順調に研究が進んだと言える。前年度はナノポーラス金の抗菌メカニズム解明に向け、分子動力学計算を用いたナノポーラス金がカリウムイオンチャネルに及ぼす影響の解明に取り組んだ。前年度の研究において作成した細菌細胞壁から一部の構造を取り出し、大腸菌のカリウムイオンチャネルに接触させたモデルを作成し、分子動力学計算を行った。その後、選択フィルタ内にカリウムイオン、ナトリウムイオン及びカルシウムイオンを配置し、Replica-Exchange Metadynamics Simulationを用いてそれぞれのイオンの通過速度を計算した。分子動力学計算の結果、負に帯電した細菌細胞壁は、イオンチャネルの構造は大きく変えなかった一方で、熱振動をわずかに低下させていた。イオンチャネル中を通過するカリウムイオンの通過速度を計算した結果、負に帯電した細菌細胞壁を接触させたイオンチャネル中を通過するカリウムイオンの速度は、何も接触していないイオンチャネル中を通過する場合に比べ10倍100倍程度速くなっていた。一方ナトリウム及びカルシウムイオンの通過速度は、負に帯電した細菌細胞壁との接触の有無で大きな違いは生じなかった。このようなイオンの速度変化に差が生じた原因はイオン半径の差に起因する。カリウムイオンチャネルの口径とカルシウムイオンの直径はほぼ同じ程度であり、カリウムイオンはわずかに小さく、ナトリウムイオンはさらに小さい。イオンチャネルの口径はカリウムイオンが丁度通りやすい大きさであるため、熱振動の低下はカリウムイオンの移動速度に大きな影響を及ぼしたと考えられる。一方、直径が大きすぎるカルシウムイオンの場合、カルシウムイオンと選択フィルタはほぼ接している状態のため熱振動の低下は移動速度にほとんど影響しなかったと思われる。また、ナトリウムイオンの直径は小さすぎたために、熱振動の低下がナトリウムイオンに届かなかったと考えられる。前年度の研究の目的は、ナノポーラス金の抗菌メカニズムの解明に向けてナノポーラス金が細菌細胞膜、特にイオンチャネルに及ぼす影響について調査することであった。前年度までの研究において、ナノポーラス金の抗菌性は細菌細胞壁が負に過分極することが引き金となって引き起こされることが分かった。負に過分極した細菌細胞壁は細胞膜の働きに障害を及ぼすことに起因すると考えられるが、その詳細は明らかになっていなかった。

本年度の研究において、負に帯電した細菌細胞壁はイオンチャネルの構造を大きく変えることはなく、熱振動を変化させていることを見出した。またこの熱振動の変化が、イオンチャネル中を通過する種々のイオンのうち、カリウムイオンの通過速度を特に大きく変えることを見出した。さらに、負に帯電した細胞壁が種々のイオンの通過速度に及ぼす効果について、イオン半径とカリウムイオンチャネルの口径という観点からその詳細を明らかにした。イオンバランスは大腸菌が生きていく上で膜電位の形成など重要な役割を果たすため、イオンの通過速度の変化は大腸菌の死に直結すると言える。以上のように、前年度はナノポーラス金の抗菌性の分子論的・電子論的メカニズムの解明というテーマにおいて、前年度の目標であったカリウムイオンチャネルに及ぼす影響の解明という点に関しては達成できたと言える。また、前年度の研究と前年度の研究のうち熱振動に関する結果を論文にまとめ、Scientific Reports 8 (2018) 3870に掲載された。現在、イオンの通過速度についてまとめた論文を執筆中である。本年度はナノポーラス金の抗菌機構解明に向けて、ナノポーラス金がATP合成酵素に及ぼす影響について調査した。ATP合成酵素は生体のエネルギー源であるATPを合成する酵素であり、細菌が生きていく上で重要な役割を担う膜タンパク質である。これまでの研究から、ナノポーラス金の高い抗菌性はナノポーラス金が最近細胞壁を負に過分極させていることに起因することが分かった。また昨年度の研究から負に過分極させた細菌細胞壁がイオンチャネルに影響を及ぼすことが分かった。そこで本年度は、負に過分極した細胞壁がATP合成酵素に及ぼす影響について分子動力学計算を用いて調査した。負に過分極した細菌細胞壁をATP合成酵素に接触させ、分子動力学計算による100nsの安定化計算を行った。計算ではATP合成酵素の膜貫通部分であるc-ringを用いた。計算の結果、負に過分極した細菌細胞壁を接触させたATP合成酵素では何も接触させない場合に比べc-ringでのプロトンの結合エネルギーが上昇していた。ATP合成酵素はc-ringでのプロトンの結合を駆動力としてATPを合成するため、結合エネルギーの上昇はATPの合成を困難にすると考えられる。結合エネルギー上昇の原因を調べるためc-ringの静電ポテンシャルを計算した。その結果、負に過分極した細胞壁を接触させたc-ringのプロトン結合部位の静電ポテンシャルはマイナスに大きな値を取った。このマイナスの静電ポテンシャルがプロトンを引き付け、結合エネルギーを高めたと考えられる。
超音波を利用した高精度環境流動場計測システムの開発

超音波パルスのドップラ効果を利用した気泡流の瞬時流速分布を計測するシステムを,土砂が混入している河川水等の環境流動計測システムに発展させ,河川や汚染水の浄化設備の高度化に資することを目的とし,以下の研究課題に取り組み,超音波流速分布計測法とRTK-GPSを用いた位置計測法を融合させることで,少数のセンサーによる河川の2次元フローマッピングシステムを構築し,小規模な河川の流速計測を行い,河川水の超音波計測の可能性と,超音波流速分布流測計の実用場への適用性を調べた結果以下の成果を得た.1.音圧分布を算出するための専用ソフトウエア開発に成功し,瞬時に生データの描画や計測窓の決定,さらに音圧値の算出と保存を行うことができる音圧分布計測システムを構築した.2.超音波流速分布計測法を流量計測に適用するにあたり,配管材質に金属配管を用いて未発達流の流量計測を行い,その計測精度を検証した.さらに,超音波気泡発泡装置との同時計測に加え,従来から使用しているナイロン粒子との計測精度比較を行った.3.大口径配管内計測と混相流計測をテーマにした流動場を用いて,本計測技術を適用した応用計測を行う基礎研究を行った.対象にした流れ場は下水処理場の直径1100mmの大口径金属配管である.4.高精度広域流動計測技術の基盤整備を目的とし,開水路流量計測システムの整備,およびRTK-GPSを用いた広域流動計測システムの整備,さらにそれらの実用場への応用を実施した.超音波パルスのドップラ効果を利用した気泡流の瞬時流速分布を計測するシステムを,土砂が混入している河川水等の環境流動計測システムに発展させ,河川や汚染水の浄化設備の高度化に資することを目的とし,以下の研究課題に取り組み,超音波流速分布計測法とRTK-GPSを用いた位置計測法を融合させることで,少数のセンサーによる河川の2次元フローマッピングシステムを構築し,小規模な河川の流速計測を行い,河川水の超音波計測の可能性と,超音波流速分布流測計の実用場への適用性を調べた結果以下の成果を得た.1.音圧分布を算出するための専用ソフトウエア開発に成功し,瞬時に生データの描画や計測窓の決定,さらに音圧値の算出と保存を行うことができる音圧分布計測システムを構築した.2.超音波流速分布計測法を流量計測に適用するにあたり,配管材質に金属配管を用いて未発達流の流量計測を行い,その計測精度を検証した.さらに,超音波気泡発泡装置との同時計測に加え,従来から使用しているナイロン粒子との計測精度比較を行った.3.大口径配管内計測と混相流計測をテーマにした流動場を用いて,本計測技術を適用した応用計測を行う基礎研究を行った.対象にした流れ場は下水処理場の直径1100mmの大口径金属配管である.4.高精度広域流動計測技術の基盤整備を目的とし,開水路流量計測システムの整備,およびRTK-GPSを用いた広域流動計測システムの整備,さらにそれらの実用場への応用を実施した.超音波パルスのドップラ効果を利用した気泡流の瞬時流速分布を計測するシステムを,土砂が混入している河川水等の環境流動計測システムに発展させ,河川や汚染水の浄化設備の高度化に資することを目的とし,以下の研究課題に取り組み,高精度環境流動計測システムの開発を行った.(1)河川水に含まれる土砂等が超音波パルスの反射体として利用できるか否かを調べ,利用できない場合には空気等を気泡として注入する技術を確立する.(2)河川など比較的広範囲な環境流動場に対する流量計測に適した流れ場モニタリング・システムとして、UVPを用いたフローマッピング法を応用し、かつこれに高精度位置認識システム(GPSシステム)を融合することによって大規模流れ場監視システムに適用する.その結果,以下のことを明らかにするとともに次年度以降の研究基盤を構築した。(1)2つの物質の音響インピーダンスが大幅に異なると超音波の透過性は低くなるが,透過性に対する超音波入射角と周波数は非線型な特性を有する.このことを利用して,金属の種類と壁厚に対する超音波パルスの透過性について入射角と周波数の関係を解明する実験を行い,その成果を基にして金属配管に対する超音波センサーの取付け技術を確立した.尚,金属配管内の測定には現有の超音波流速分布計(UVP)を用いるが,低周波数用に必要な超音波センサーを試作した.(2)アクリル製円管流路内の流速分布測定を現有のUVPとレーザ・ドップラ流速計を用いて同時計測し,UVPの計測精度を調べるとともに,UVPの瞬時流速分布の計測データからオンラインで流量を求めるソフトなど流れ場計測システムとして必要なソフトを整備した.(4)現有のUVPのみを用いたフローマッピングシステムを広領域計測用に拡張した.(5)実際の河川において、二次元フローマッピングが可能であることを確認し,電磁流速計との流速比較において、良好な結果を得た。(6)GPS位置認識システムを用いたフローマッピングシステムの構築とソフトウェアーの開発を行い,現有のUVPシステムと融合した.