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ドイツ語史におけるシュタウフェン朝文学的共通語の基礎的研究

1.本研究では、まず、12世紀末から13世紀半ばまでの中世高地ドイツ語宮廷詩人たちの叙事詩、叙情詩をテキストに、方言的色彩の強い音韻、語形を有する単語が押韻語としてどのように使用されているかを調査した。この結果、彼らの押韻使用に統一性や共通性を見出すことはできないが、彼らが自分の地域語を基礎としながらも、他の言語地域とその言語の存在を意識し、それを押韻という整合性が求められる詩作上の技法にそれぞれの方法で反映させたこと、したがって、ここに、彼らの言語使用の一定の共通性を見出すことができることを確認した。2.さらに、低地フランケン語圏のフェルデケの「エネイート」における言語使用について、押韻語を中心に調査した。その結果、彼が言語使用において自分のリンブルク方言、低地ドイツ方言を基礎としながらも、同時に上部ドイツ地方を含む高地ドイツ語圏の広い地域とその言語を強く意識したことが明らかになった。3.つぎに、上記の中世ドイツ語で扱った方言的色彩の濃い音韻、語形を有する単語について、15世紀の初期新高ドイツ語の各言語地域とその書房における言語使用の調査結果から、東上部および東中部ドイツ語圏の書房が他の地域の言語に対してより柔軟に対応し、これを、異なる語形の併用および優勢な語形の選択の形で自分の書法に積極的に取り入れたことを確認した。また、その後のルターが言語平均化を促進し、ドイツ語の標準語形成に至る一定の発展方向を確立したこと、彼の言語使用において東上部、東中部ドイツ語が重要な役割を果たしたことは今日の研究によって認められているところである。以上のことから、シュタウフェン朝宮廷詩人たちの、言語に対する基本姿勢が、その後の言語平均化の過程において継承され、発展していったことを指摘し、ここに彼らの言語から初期新高ドイツ語、新高ドイツ語に至るまでのドイツ語史における基本的な連続性をみることができる。
心不全患者の予後を心筋病理組織画像から機械学習で予測する

心不全はすべての心疾患の終末的な病態でその生命予後は極めて悪い。心不全に対する基本治療は心筋保護薬による薬物治療であるが、治療に反応し、心機能が改善するかどうかを治療開始前に予測することは現状困難である。一方で、近年、ディープラーニング等の機械学習による画像解析技術の進歩は著しく、病理画像を含む医用画像への応用も進んでいる。本研究では、心筋の状態にこそ治療反応性予測の鍵となる情報が含まれているとの仮説の元、心不全患者の心筋病理組織画像を機械学習を用いて解析し、心機能改善予測モデルを構築して実際に予測することができるかどうかを検証することで、効率的かつ効果的な心不全薬物治療の確立を目指す。
視覚の空間情報の再現と視線運動の発現における前頭眼野と補足眼野領域の役割分担

3次元空間をゆっくり動く視覚対象からの視覚情報を正確に取り込むために、前額面と奥行き方向のそれぞれの視標追跡に関わる滑動性眼球運動と輻輳運動の統合が必要であり、本研究代表者は前頭眼野に統合信号が存在することを明らかにした。この統合の大脳皮質および皮質下機構と視線運動の発現における前頭眼野の役割を明らかにするため、サーチタスクとして滑動性眼球運動と輻輳眼球運動の両者を要求する視標追跡を行わせ、応答ニューロンを前頭眼野、補足眼野、MST野と小脳片葉から記録した。1)応答ニューロンについて、これら眼球運動に対する応答を個別に調べると、輻輳眼球運動と滑動性眼球運動の両運動に応答した比率は、前頭眼野、補足眼野、MST野、片葉プルキンエ細胞でそれぞれ61、27、21と63%であった。2)小さな視標追跡のためにはスポット視標に対する視覚情報が必要である。前頭眼野視標追跡ニューロンの過半数は前額面或いは奥行き方向の視標運動に対する視覚応答を示したのに対し、補足眼野追跡ニューロンでは17%のみ、MST野追跡ニューロンでは34%が応答し、片葉プルキンエ細胞では応答しなかった。3)視標追跡を効率的に行うためには予測性の視標運動情報が必要であり、前頭眼野の追跡ニューロンは前額面の視標運動に対しても奥行き方向の視標運動に対しても、反応時間の遅れから推定される応答を補償した応答を示したが、MST野追跡ニューロンの応答は反応時間の遅れから推定される応答と一致した。さらに、輻輳眼球運動時の応答は前頭眼野および補足眼野では予測性応答を示し、かつ前頭眼野追跡ニューロンの過半数は輻輳運動の開始に先行して発射したが、大多数のプルキンエ細胞の発射は輻輳運動の開始よりも遅れた。以上の結果は、前頭眼野が追跡視標時に予測性の視覚情報を再現し、効率的に視線運動を行うための予測性の視線運動信号を担うことを示唆する。
関節軟骨細胞に機械刺激受容体の電気生理学的研究とcDNAクローニング

関節軟骨,特に荷重関節軟骨には常に機械的刺激が加わり,軟骨細胞内および細胞間シグナル伝達が頻繁に行なわれているが,その詳細は不明である.一方,細胞にUTP(uridine triphosphate)を加えるとUTPが細胞表面のP_<2Y2>受容体に結合し,その結果細胞内ATP(adenosine triphosphate)が細胞膜のC1^-チャネルを介して細胞外に放出されるという現象が乳腺腫瘍細胞において報告されているが,同様のことが関節軟骨で起こっているかは不明である.本年度はまず,培養軟骨細胞におけるシグナル伝達機構に関与する受容体やチャネルを同定することを目的に研究を行った.方法は家兎関節軟骨から単離した軟骨細胞を単層培養した.培養開始後3日目に培養液を廃棄し,各well内をリンゲル液で洗浄の後,UTP溶液を加えsampleとした.対照群ではリンゲル液0.5mlのみ加えた.37°Cで5分間incubateした後,Luciferase-Luciferinを加え,ルミノメーターで放出ATP量を測定した.またP_2受容体の阻害剤(スラミン),cl^-チャネル阻害剤(Niflumic acid, DIDS)を加え,ATP放出の抑制効果をみた.その結果,細胞1個当たりのATP放出量(x10^<-4>nM)は,リンゲル液のみ:5.0±2.0,リンゲル液+UTP:14.0±8.5,スラミンのみ:1.9±0.1,スラミン+UTP:2.0±0.1, Niflumic acidのみ:3.3±0.9, Niflumic acid+UTP:4.2±0.6, DIDSのみ:5.0±3.9, DIDS+UTP:4.8±1.2で,ATP放出はUTPを加えることにより刺激され,P_2受容体の阻害剤およびC1^-チャネル阻害剤により有意に抑制されることが示された.すなわち,培養軟骨細胞においてもシグナル伝達機構し,培養軟骨細胞のシグナル伝達機構にP_2受容体やCl^-チャネルが関与していることを明らかにした.次年度はこれらのシグナル伝達にいかなる遺伝子が関与しているのかを明らかにする予定である.本年度我々は、組織内および細胞培養した軟骨細胞の細胞内カルシウムとイオンチャネルの性質を電気生理学的に検討した。ウサギ膝から関節軟骨を採取し、カルシウム感受性蛍光色素、Fura-2AMを負荷して、細胞内カルシウムの動態を蛍光顕微鏡による画像処理とスポット測光で観察したところ、1分に1-2回、10秒程度持続する自発性細胞内カルシウム振動が軟骨細胞の30%程度に観察された。このカルシウム振動は隣接する細胞に伝搬しなかった。この現象は、関節軟骨の表層、中間層、深層に関わらず、全体で観察されるようである。ガラス棒で細胞に触れて機械刺激を与えると、刺激を受けた細胞の細胞内カルシウム増大が起こり、隣接する細胞にカルシウム波が伝わることが判明した。また、急激な圧力によっても細胞内カルシウムの増大が惹起された。さらに、1mM程度のUTPまたはATPを投与しても、同様のカルシウム応答が観察された。これらの現象は関節軟骨から単離して単層培養した軟骨細胞でも観察できた。ホールセルクランプにより膜電位固定した培養軟骨細胞では、機械刺激に応答した2相性(内向きの後、外向き)の膜電流が観察された。また、細胞外液のATPをルシフェリン蛍光で測定し、UTPやブラディキニンの投与により、ATPの分泌が起こることも観察した。軟骨細胞にはP2Y2型プリン受容体が発現しており、関節の動きによる圧力変化を受容してカルシウム増大が起こり、さらに放出されたヌクレオチド三リン酸が傍分泌として隣接する細胞に作用していると考えられる。関節軟骨,特に荷重関節軟骨には常に機械的刺激が加わり,軟骨細胞内および細胞間シグナル伝達が頻繁に行なわれているが,その詳細は不明である.一方,細胞にUTP(uridine triphosphate)を加えるとUTPが細胞表面のP_<2Y2>受容体に結合し,その結果細胞内ATP(adenosine triphosphate)が細胞膜のC1^-チャネルを介して細胞外に放出されるという現象が乳腺腫瘍細胞において報告されているが,同様のことが関節軟骨で起こっているかは不明である.本年度はまず,培養軟骨細胞におけるシグナル伝達機構に関与する受容体やチャネルを同定することを目的に研究を行った.方法は家兎関節軟骨から単離した軟骨細胞を単層培養した.培養開始後3日目に培養液を廃棄し,各well内をリンゲル液で洗浄の後,UTP溶液を加えsampleとした.対照群ではリンゲル液0.5mlのみ加えた.37°Cで5分間incubateした後,Luciferase-Luciferinを加え,ルミノメーターで放出ATP量を測定した.またP_2受容体の阻害剤(スラミン),cl^-チャネル阻害剤(Niflumic acid, DIDS)を加え,ATP放出の抑制効果をみた.

その結果,細胞1個当たりのATP放出量(x10^<-4>nM)は,リンゲル液のみ:5.0±2.0,リンゲル液+UTP:14.0±8.5,スラミンのみ:1.9±0.1,スラミン+UTP:2.0±0.1, Niflumic acidのみ:3.3±0.9, Niflumic acid+UTP:4.2±0.6, DIDSのみ:5.0±3.9, DIDS+UTP:4.8±1.2で,ATP放出はUTPを加えることにより刺激され,P_2受容体の阻害剤およびC1^-チャネル阻害剤により有意に抑制されることが示された.すなわち,培養軟骨細胞においてもシグナル伝達機構し,培養軟骨細胞のシグナル伝達機構にP_2受容体やCl^-チャネルが関与していることを明らかにした.次年度はこれらのシグナル伝達にいかなる遺伝子が関与しているのかを明らかにする予定である.
インデューサの旋回キャビテーションの抑止機構に関する研究

LE-7液体酸素ポンプインデューサに発生した旋回キャビテーションはインデューサ入口部上流側のケーシング内径をインデューサチップすきま程度広げることによりほぼ完全に抑止された。前年度はLE-7液体酸素ポンプインデューサと相似なインデューサを用いて実験を行い、旋回キャビテーションを抑止したケーシングを用いた場合、旋回キャビテーションの発生領域は設計流量よりも高流量域に移動することを明らかにした。またキャビテーション気泡を含む極低温2相流体に関する流れの定式化を行い、インデューサへの適用の可能性を検討した。本年度は大型インデューサと透明なケーシングを用い、高速ビデオ観察に加えて新たに粒子像解析法(PIV)を用いた実験を行いインデューサ入口チップ付近のインデューサ上流側への逆流に伴うキャビテーション発生状況を調べた。その結果、前記入口内径を若干広げたケーシングについては、むしろ入口チップ付近の逆流が増加し、キャビテーションを増している可能性が確認された。旋回キャビテーションの抑止は特にキャビテーションコンプライアンスの増加によるものと判断された。またLE-7液体酸素ターボポンプで旋回キャビテーションとほぼ同じ条件で発生し、旋回キャビテーション抑止に成功した方法でその発生を抑止できたキャビテーションサージについて、特に旋回キャビテーションとの類似性を明確にした。LE-7液体酸素ポンプインデューサの旋回キャビテーション抑止策を旋回キャビテーションを発生したLE-7液体水素ポンプインデューサに適用してその一般性を確認した。さらにキャビテーション気泡を含む極低温2相流体に関する解析はインデューサ内の流れに適用でき、非定常現象への適用の見直しを得た。LE-7液体酸素ポンプインデューサに発生した旋回キャビテーションはインデューサ入口部上流側のケーシング内径をわずかに広げることによりほぼ完全に抑止されている。まずこのケーシングの旋回キャビテーション抑止のメカニズムを調べた。LE-7液体酸素ポンプインデューサ(外径150mm)と形状がほぼ相似なインデューサ(外径127mm)を用いて旋回キャビテーションを抑止した前記形状ケーシングを用いた場合、旋回キャビテーションの発生領域が高流量側に移動し、設計流量付近はこの領域に含まれないことが明らかとなった。また旋回キャビテーション抑止はインデューサ入口チップ付近のインデューサ上流側への逆流に伴うキャビテーションと深くかかわっている可能性が明らかとなった。さらにインデューサ入口付近の逆流を含む流れを詳細に調べるため透明なケーシングを製作し粒子像解析法(PVI)による実験を開始した。以上は作動流体に水を用いた実験であり、旋回キャビテーションの抑止に関する基本的メカニズムを明確にすることを目的としている。液体酸素や液体水素用ポンプインデューサを対象とした場合、この種の極低温流体の特殊な性質を考慮した解析が必要となる。キャビテーション気泡を含む極低温2相流体に関する非粘性流れの定式化を行い、先ず、定常状態流れについて、ロケット用ターボポンプのインデューサへの適用を検討した。計算モデルとしては、インデューサ翼間を1次元流路と近似し、回転による慣性力を考慮した。また、計算プログラムには、高速かつ安定なアルゴリズムの点からニュートンラプソン法を採用した。予備計算の結果、インデューサのヘッド上昇と入口ボイド率の関係が実験と傾向的に一致することが示された。

本年度は大型インデューサと透明なケーシングを用い、高速ビデオ観察に加えて新たに粒子像解析法(PIV)を用いた実験を行いインデューサ入口チップ付近のインデューサ上流側への逆流に伴うキャビテーション発生状況を調べた。その結果、前記入口内径を若干広げたケーシングについては、むしろ入口チップ付近の逆流が増加し、キャビテーションを増している可能性が確認された。旋回キャビテーションの抑止は特にキャビテーションコンプライアンスの増加によるものと判断された。またLE-7液体酸素ターボポンプで旋回キャビテーションとほぼ同じ条件で発生し、旋回キャビテーション抑止に成功した方法でその発生を抑止できたキャビテーションサージについて、特に旋回キャビテーションとの類似性を明確にした。LE-7液体酸素ポンプインデューサの旋回キャビテーション抑止策を旋回キャビテーションを発生したLE-7液体水素ポンプインデューサに適用してその一般性を確認した。さらにキャビテーション気泡を含む極低温2相流体に関する解析はインデューサ内の流れに適用でき、非足常現象への適用の見直しを得た。
シクロスポリン腎症の病態解明と早期診断を目的としたバイオマーカーの開発

小児のネフローゼ症候群に対する治療はステロイドであるが、再発を繰り返すことが多いためその副作用が問題となる。免疫抑制薬のシクロスポリンは再発予防に有効な薬剤であるが、長期投与による腎毒性が問題となる。今回、シクロスポリンが腎毒性をきたすメカニズムについて研究し、その一端を解明した。すなわち、シクロスポリン長期投与による尿細管間質の線維化にM2型マクロファージが関与しており、さらにステロイドの投与はM2型マクロファージの活性化を介して線維化を助長していることが示唆された。小児ネフローゼ症候群(NS)はステロイド治療が有効であるが、再発を繰り返しステロイド依存となる例も多い。それに対して頻用されるシクロスポリン(CsA)は、高い再発予防効果を有する一方で、腎毒性を有する(CsA腎症)。CsA腎症は、細動脈・尿細管間質病変が主体で、進行に伴い高度な間質線維化を呈する。我々はこれまでに、慢性糸球体腎炎で活性化マクロファージ(MΦ)が腎の組織障害・線維化に深く関与することを報告してきた。本研究は、M2型活性化MΦに着目して、CsA腎症早期診断のためのバイオマーカー開発、CsA腎症の進展機序ならびにその制御法確立を目的としている。今回は臨床検体を用いて検討した。CsAを2年以上投与された頻回再発型NS症例を対象とし、CsAを投与されていない同症候群症例をコントロールとした。両者の腎生検組織を用い、免疫抗体法にて、CD68(汎MΦマーカー)、CD86(M1型MΦマーカー)、CD163(M2型MΦマーカー)を染色し、各々のMΦ数をカウントした。同様に、α-smooth muscle actin(α-SMA)、I型コラーゲン、connective tissue growthfactor(CTGF)を染色した。α-SMA陽性領域、I型コラーゲン陽性領域の面積を計測し、線維化の程度の指標とした。また、各症例のステロイド投与量を算出し、MΦ数、間質線維化の程度との相関を検討した。以上の結果、CsA投与群は非投与群に比べて有意に間質の線維化が進行しており、同部位へのM2型MΦの浸潤を認めた。また、間質の線維化の程度および浸潤したM2型MΦの数は、CsA投与期間およびCsA投与中のステロイド投与量と相関した。以上から、CsAを長期間投与されたステロイド依存性NS患者にみられる腎尿細管間質線維化にM2型MΦが関与していることが示唆された。今回の検討で、シクロスポリン使用に伴う腎障害に、M2型マクロファージが関与していることが示された。今後M2型マクロファージに着目して研究を進行させていくことの妥当性が示された。平成28年度は以下のことを論文にて報告した(新潟医学会雑誌130: 341-350,2016.)。すなわち、CsAを長期投与されたステロイド依存性NS患者において、腎尿細管間質へのM2型MΦの浸潤、あるいは間質MΦのM2型活性化が促進される結果、尿細管間質の線維化が生じ、そこに頻回のステロイド投与が加わることでM2型MΦの線維化促進因子産生が増し、さらに線維化病変の形成が助長される可能性が示唆された。具体的には、頻回再発型NS症例のうち、CsA長期投与群とCsA非投与群で、その腎生検組織を比較検討した。線維化の程度の指標として、α-smooth muscle actin陽性領域、I型コラーゲン陽性領域の面積を計測し、両群で比較した。今回の検討で、シクロスポリン、ステロイドがM2型マクロファージの活性化を介して尿細管間質障害を促進させている可能性が示され、シクロスポリン腎症病態解明の一助となった。

平成29年度は、さらに多数の症例を蓄積、すなわち、CsA長期投与NS患者およびCsA非投与NS患者を集積し、両者を比較検討した。CsA長期投与群で間質の線維化面積が広く、線維化領域に一致してM2型MΦが浸潤していた。また、M2型MΦ細胞数と、ステロイド総投与量およびCsA投与期間に正の相関を認めた。すなわち、ステロイド投与量が多いほど、また、CsA投与期間が長いほど線維化が進行すると考えられた。ただし、CsA投与開始前のステロイド投与量と線維化に相関はみられず、CsA投与下でのステロイド投与量が線維化と相関していた。本研究を総括すると、長期CsA投与NS患者では、CsA非投与患者と比べて有意な間質の線維化が認められ、CsA腎症と診断される以前から様々なスペクトラムで間質の線維化が進行していることが分かった。この線維化にM2型MΦが関与しており、CsA投与下でのステロイド投与がM2型MΦを活性化している可能性が示唆された。今後はin vitroでの解析を進める。MΦにCsAやステロイドを添加し、発現する線維化促進因子を同定し、さらに、臨床上汎用される治療薬を添加し、その抑制作用についても解析を行う。小児のネフローゼ症候群に対する治療はステロイドであるが、再発を繰り返すことが多いためその副作用が問題となる。免疫抑制薬のシクロスポリンは再発予防に有効な薬剤であるが、長期投与による腎毒性が問題となる。今回、シクロスポリンが腎毒性をきたすメカニズムについて研究し、その一端を解明した。すなわち、シクロスポリン長期投与による尿細管間質の線維化にM2型マクロファージが関与しており、さらにステロイドの投与はM2型マクロファージの活性化を介して線維化を助長していることが示唆された。臨床検体を用いた検討は引き続き行っていく。具体的には、M2型マクロファージ抗原のCD163は可溶性抗原であり、これを用いて尿中CD163を定量し、腎組織所見、臨床所見との関連を検討する。ラットシクロスポリン腎症モデルを用いて、間質線維化増悪群について、腎組織中のサイトカイン、遊走因子発現をRT-PCR法、免疫組織染色、in situハイブリダイゼーション法およびDNAマイクロアレイ法により解析し、シクロスポリン腎症に関わる腎局所のサイトカイン環境、主要なシグナリング経路を明らかにする。in vitro解析では、ヒト末梢血単球由来マクロファージと、腎固有細胞、血管内皮細胞、シクロスポリンおよびステロイド添加時の各細胞が発現する因子について、特に線維化促進因子を主に、ELISA、Western blottingまたはreal-time PCRによる遺伝子解析により同定する。シクロスポリン腎症増悪群について、腎組織中のサイトカイン、遊走因子発現を網羅的に解析する。また、シクロスポリンやステロイドを添加したマクロファージが発現する線維化促進因子を遺伝子解析により同定する。以上により得られたマーカーを用いて、患者の血液・尿検体で再検討し、各種慢性腎疾患の患者検体について同様に検討し、シクロスポリン腎症のみならず、間質線維化を伴う進行性慢性腎疾患の慢性病変の存在を検出するバイオマーカーとしての可能性を検証する。小児腎臓病学国内出張の精算手続きは年度内に完了していたが、支払いが4月となったため。未払い分の旅費は、平成28年4月に支払いが完了している。
1粒のFe系金属ガラス粒子の粘性流動加工と精密微小ギア成形

高品質再現が非常に高い単分散Fe系金属ガラス単相粒子を用い、その1粒子を粘性流動加工することによって1つの精密微小部品とするFe系金属ガラス単相微小部品の高効率成形加工法を研究開発した。パルス圧力付加オリフィス噴射法により、直径500μmの単分散Fe系金属ガラス単相粒子を作製し、金属ガラス単相であることを確認し、過冷却液体温度範囲および結晶化までの潜伏時間、粘性係数を明らかにした。粘高精度マイクロ金型を用いて過冷却液体温度で結晶化潜伏時間以内に粘性流動加工を試み、Fe系金属ガラス単相状態が維持されたマイクロギアを作製し、本提案が極めて有効である事を示した。<平成28年度>は、単分散Fe系金属ガラス単相粒子を作製し、その熱的安定性・粘性係数を正確に評価し、粘弾性応力解析を行いマイクロギア金型の設計指針を得た。また、過冷却液体温度範囲で結晶化潜伏期間以内に粘性流動加工できる装置を構築した。(1)Fe系金属ガラス単分散粒子の作製とその評価Fe系金属ガラス合金の候補材として、Fe-Co系合金([(Fe0.5Co0.5)0.75Si0.05B0.2]96Nb4)を用い、パルス圧力付加オリフィス噴射法により、直径500μmの単分散Fe系金属ガラス粒子を作製した。XRD解析、TEM観察により均一・均質で構造欠陥が無く、Fe系金属ガラス単相であることを示し、優れた高品質Fe系金属ガラス単相素材であることを明らかにした。DSC分析からガラス転移温度(T8)、結晶化温度(Tx)を測定し、過冷却液体温度範囲を正確に評価した。また、等温DSC分析により結晶化までの潜伏期間を正確に評価した。(2)粘弾性応力解析とマイクロギア金型の設計指針有限要素法により、マイクロギア金型への単分散Fe系金属ガラス単相粒子の粘性流動充填過程をシミュレーション解析を試みた。この際、過冷却液体温度範囲のある温度を想定し、その温度における粘性係数、結晶化までの潜伏時間を考慮して解析する。変形速度が速くなる事が予想され、したがって、粘性流動応力が高くなり、パンチおよびマイクロギア金型内部応力がどの程度まで上昇するのか明らかにした。その結果から、金型材料の選定、形状と肉厚、クリアランスなどマイクロ金型の設計指針を示し。外直径0.9mm、寸法精度1μmの高精度金型の試作を試みた。本研究は、金属ガラス単相で品質再現が非常に高い単分散Fe系金属ガラス球形粒子を素材として用い、その1粒子を過冷却液体温度領域で、マイクロ粘性流動加工することによって1つの精密微小部品とする、Fe系金属ガラス単相微小部品の高効率成形加工法を研究・開発するものである。ポリマーや従来の金属材料では達成できない高強度、高硬度、耐摩耗性、耐食性を同時に満たし、精密微小部品(寸法0.9mm以下、寸法精度1μm)として情報・医療用などの機械運動を伴う精密機器の小型化・軽量化・高機能化に資することを目的としており、単分散Fe系金属ガラス単相粒子を作製し、その熱的安定性・粘性係数を正確に評価し、粘弾性応力解析を行いマイクロギア金型の設計指針を得たこと、過冷却液体温度範囲で結晶化潜伏期間以内に粘性流動加工できる装置を構築できた事が主な理由である。<平成29年度>は、改良構築したマイクロホットプレス装置に、高精度マイクロギア金型を設置し、単分散Fe系金属ガラス粒子を1粒充填して、粘性流動加工を行い、1個のマイクロギアの作製を試みた。作製したマイクロギアは、Fe系金属ガラス単相状態が維持され、素材としての機能性が保たれている事を明らかにし、本プロセスがFe系金属ガラス単相のマイクロギア製造プロセスとして極めて有効であることを示した。改良構築したマイクロホットプレス装置に高精度マイクロ金型を設置し、単分散Fe系金属ガラス粒子を1粒充填して、マイクロ粘性流動加工を行い、1個のマイクロギアの作製を試みた。過冷却液体温度で結晶化、潜伏時間以内に粘性流動加工できることを示した。XRD,TEMを用い、作製したマイクロギアの内部組織、構造を調査し、構造欠陥が無く、Fe系金属ガラス単相状態が維持されている事を確認した。また、ビーカース硬さ試験も実施し、素材の材料特性、機械的性質が保たれている事を明らかにした。鉄系金属ガラスの場合、熱的安定性が悪いため、300秒程度の比較的短時間で粘性流動加工する必要がある。その場合、粘性流動支配でなく弾性成分の影響を検討することが重要となる。そこで、応力緩和挙動を評価し、また、有限要素法による粘弾性応力解析を行った。同じ加工時間であっても保持時間が短いと最大荷重は下がり、残留応力も減少する事が分かった。一方、金型への充填率は、保持時間が短いと悪くなる傾向が見られた。しかし、速く負荷し、保持時間が長いと残留応力が大きくなり、スプリングバックの影響が大きくなると考えられる。スプリングバックが大きくなると、形状寸法誤差が発生し、離型時に、金型との摩擦が発生する懸念がある。従って、できるだけゆっくり加工し、保持時間を短くする方が有利であることが考察された。

パルス圧力付加オリフィス噴射法により、直径500μmの単分散Fe系金属ガラス単相粒子を作製し、金属ガラス単相であることを確認し、過冷却液体温度範囲および結晶化までの潜伏時間、粘性係数を明らかにした。粘高精度マイクロ金型を用いて過冷却液体温度で結晶化潜伏時間以内に粘性流動加工を試み、Fe系金属ガラス単相状態が維持されたマイクロギアを作製し、本提案が極めて有効である事を示した。改良構築したマイクロホットプレス装置に高精度マイクロ金型を設置し、単分散Fe系金属ガラス粒子を1粒充填して、マイクロ粘性流動加工を行い、1個のマイクロギアの作製を試みる。過冷却液体温度で結晶化、潜伏時間以内に粘性流動加工できることを示す。XRD、TEMを用い、作製したマイクロギアの内部組織、構造を調査し、構造欠陥が無く、Fe系金属ガラス単相状態が維持されている事を確認する。また、ビーカース硬さ試験も実施し、素材の材料特性、機械的性質が保たれている事を明らかにする。これらの結果から、本プロセスが、Fe系金属ガラス単相のマイクロギアの成形加工プロセスとして、極めて有効である事を示す。粉末冶金比較試験として考えていたPd系金属ガラス材料の製造および納期が遅れたため計画通り、材料を購入し、遅滞なく実験を進める予定である
コンパクト星および連星コンパクト星からの重力波に関する数値的研究

連星中性子星の合体は有力な重力波源の1つである。合体による重力波の波形を理論的に正確に計算し、テンプレートを作成することが、重力波検出、重力波源の決定およびその運動状態の認識のためには必要不可欠である。本年度はまずこれまでの研究を発展させ、数値シミュレーションコードの改良を行なった。具体的には、エネルギーや角運動量が高精度で保存するようにアインシュタイン方程式の解法を改良し、また数値流体コードも衝撃波が高精度で計算できるものへと発展させた。改良されたコードを用いて、主に非等質量の連星中性子星の合体のシミュレーションを実行した。その結果、(i)質量比が1からずれるほど、合体後の形成天体(ブラックホール、または中性子星)の回りに形成されるディスクの質量が大きいこと、(ii)しかしながら質量比が0.85以上1以下の場合には重力波の波形には大きな変化は見られないこと、が明らかになった。この研究以外にも、大質量回転星の重力崩壊による重力波に関する研究を実行した。大質量星が重力崩壊後中性子星を形成する場合には、数百ヘルツの周波数の重力波が放出されると予想されており、有力な重力波源の1つであると考えられている。申請者は、世界で初めて一般相対論的シミュレーションを実行し、重力波の波形を計算した。その結果、(i)重力波の振幅は、銀河中心で起こったとした場合に、最大で10^<20>、特徴的には約10^<-21>、(ii)周波数は600から1000Hz程度、という結果を得た。これらは、これまで行なわれたニュートン重力や近似的相対論的重力を仮定した結果と本質的には同等である。よって、これまでに得られていた近似的結果が正しいということを再確認したものと言える。現在、世界数カ国でレーザー干渉計型重力波検出器が稼働中である。これら検出器に対する最も有力な重力波源は、中性子星やブラックホールからなる連星の合体、重い星の重力崩壊、あるいは非軸対称変形を起こした高速回転性子星である。これらの天体の運動状態を明らかにし、そして放出される重力波の波形を理論的に正確に計算しテンプレートを作成することが、重力波検出、重力波源の決定およびその運動状態の認識のためには必要不可欠である。これらの天体現象を理論的に調べるために、種々の数値シミュレーションを実行した。多くは、アインシュタイン方程式と相対論的流体力学方程式を両方同時に解くシミュレーションである。今年度具体的に行なった研究は以下の通りである。1.等質量でない連星中性子星の合体の空間3次元一般相対論的シミュレーション。2.軸対称を仮定した星の重力崩壊の一般相対論的シミュレーション。3.ニュートン重力と四重放射公式を用いた差動回転中性子星の非軸対称不安定性および放出される重力波の計算。1からは、質量比が10:9程度の場合でも、軽い方の星が潮汐破壊されて、ディスクを形成し易いという新たな結果を得た。2に関してはショックに強い新たな計算コードを構築し、詳しいテスト計算を行なった。結果は論文に発表済みである。3に関しては、著しく差動回転している星は、運動エネルギーが重力ポテンシャルエネルギーよりも十分小さくても不安定化するという新たな知見を得た。この結果は現在投稿中である。
ソフトウェット電極で創る生体親和性デバイス

本年度は、脳表で用いるハイドロゲル製の生体親和頭蓋内電極の開発で進展が得られた。ハイドロゲル電極によって脳波が十分な精度で測定できることを実証するために、ハイドロゲル電極と配線の絶縁の技術の確立、電極インピーダンス計測による既存電極に対する非劣性の実証、およびゲル製脳ファントム・動物摘出脳を用いた脳表面モデル上での貼り付け状態における電気信号計測の実施を行った。更に当初の予定より研究が進展し、ラットおよびブタを用いた動物実験によってハイドロゲル電極で脳波を計測可能であることを示した。具体的には、配線の絶縁技術に関して周波数(0.510kHz)における被覆部の抵抗が数MΩ以上であり絶縁被覆ができていることを、ACインピーダンス法で実証した。電極部の基礎特性の評価に関しては、ハイドロゲル電極がてんかんなどの脳波である高周波数帯(1 kHz程度)、およびα波やβ波などの脳波である低周波帯(0.5100 Hz)で市販の頭蓋内電極に劣らない特性を有することを、各周波数におけるインピーダンス値を比較することで定量的に示した。次に、脳表面のモデルとしてゲル製脳ファントム及び動物摘出脳を用いて、シグナル-ノイズ比を市販の頭蓋内電極と比較することによって、ハイドロゲル電極で脳波を十分な精度で計測できることを示した。最後に、動物実験の環境整備とパイロットスタディを実施した。動物実験においては、ラットおよびブタを用い、ハイドロゲル電極によって実際に脳波計測が可能であることを実証した。定常時の脳波(θ波、α波など)の計測および薬剤投与によるてんかん様脳波の計測が安定して行えた。本研究の目標は、(1)ハイドロゲル電極による体内計測・刺激、(2)バイオ発電を利用する体内通電デバイス、およびこれらを統合した生体親和性電極デバイスの創製である。実績概要で記述した様に、本年度はハイドロゲル電極で当初予定を超える進捗が得られた。一方のバイオ発電デバイスについても順調ではあるが、体内利用の具体である術創治癒の促進効果を明示するには至っていない。よって、総合的な評価として「概ね順調」とした。ハイドロゲル電極の臓器表面への付着に加えて、臓器への「巻付き」などの自己固定の有効性を示すとともに、バイオ発電デバイスの体内利用「術創治癒促進」の効果実証に注力して取り組む。
機械学習による都市河川の親水利用における水系感染症発症リスクのリアルタイム予測

近年都市再開発や地方創生を目的とした都市河川の親水利用が進んでいる。人と水との接触機会が多くなるほど、河川水質に由来する衛生学的な問題に注意を払う必要がある。特に水系感染症を引き起こす病原微生物の存在実態の把握と接触に伴う感染症の発症リスクを明らかにすることは最重要の課題である。しかし、病原微生物に関する実測値は限られており、また、従来の生物学的試験法ではその濃度を適宜精度高く予測することは不可能である。そこで本研究では、都市河川の親水利用における衛生学的な安全を確保するため、近年人工知能研究の分野で有力な技術・手法として発達している機械学習を利用したモデルによって、都市河川の病原微生物濃度をリアルタイムで予測する方法を確立し、水系感染症の発症リスクの予測を可能にすることを目的とする。5ヶ年の研究期間における一年目は、一級水系の大分川下流域を対象として、病原微生物とその関連水質の実測、一般水質項目とその他環境因子(降水量、流量、潮位)に関するデータ収集、各種病原微生物の増殖と予測に関する文献収集、ならびに実測および収集データに基づいた河川水中の病原微生物の存在実態に関する統計学的評価および機械学習モデルの設計に関する検討を行った。ここで、病原微生物と関連水質項目の実測は大分市、ならびに一般水質項目とその他環境因子に関するデータ収集は国土交通省九州地方整備局大分河川国道事務所の協力を得て実施することができた。また、病原微生物の実測と収集データに基づいた河川水中の病原微生物の存在実態に関する統計学的評価の成果については、日本水環境学会九州沖縄支部研究発表会において発表するこができた。5ヶ年の研究期間の一年目は、当初、大分川流域を対象とした病原微生物の実測、一般水質項目および環境因子のデータ収集、病原微生物に関する文献収集を計画していた。これらのうち病原微生物の実測については、予定よりも実施回数が少なかったが、その他のデータおよび文献の収集については予定通り実施できた。また、当初計画では二年目に実施する予定であった、収集データに基づいた病原微生物の存在実態の予測に関する基礎的な検討を前倒しで実施することができた。これらの状況から、おおむね順調に進展していると評価している。5ヶ年の研究期間の二年目は、一年目で不足した病原微生物の実測を追加・継続するとともに、当初からの計画である機械学習による病原微生物濃度とそれに伴う感染症発症リスクの予測を試みる。機械学習のなかで特に深層学習の一種である変分自己符号化器(VAE)により、隠れ変数に基づき類似項目(特徴的項目)をまとめ上げ、そのまとめ上げた項目に基づき指標となる病原微生物濃度の予測を行う。具体的にはVAEの隠れ変数の時系列値に基づき予測への寄与率も算出可能なXGboostなどの集団学習(回帰木)モデルを使用した予測を行う。また、研究分担者との研究打ち合わせを密に行い、研究の進捗を確実なものにする。

また、研究分担者との研究打ち合わせを密に行い、研究の進捗を確実なものにする。次年度使用額が生じた理由は、研究分担者に配分した分担金に残額が生じたためである。分担金の支出費目のほとんどは、研究代表者のもとでの研究打合せ(研究計画、中間報告など)のための旅費であったが、当初の計画よりも研究打ち合わせの実施日数と参加人数が少なかったため、残金が生じた。翌年度は当初計画に加え、実施日数と参加人数を増やして行う計画であることから、翌年度分として請求した助成金と合わせて計画どおり使用する予定である。
水素と相変態との動的相互作用が引き起こす諸現象と機構解明

本年度は、Ni-Ti超弾性合金およびオーステナイト系ステンレス鋼の水素と相変態との動的相互作用が引き起こす諸現象について、主に材料強度学の観点から調べた。顕著な脆化を引き起こさない程度の量の水素を添加したNi-Ti超弾性合金において、熱誘起マルテンサイト変態は、応力誘起マルテンサイト変態に比べて、より少ない水素量であっても、熱分析により変態抑制が検出できることを見出した。水素添加量が少なくなると、一回の応力誘起変態と水素との相互作用の影響は引張挙動には現れにくいが、相変態を繰り返し与えることで変態中に脆性破壊することが明らかになった。これは、水素量が少ない場合、水素と相変態との動的相互作用により微視的欠陥が形成されるものの、脆化を引き起こすほどではなく、繰り返し相互作用によって欠陥が蓄積されることによる損傷化が主原因と考えられる。このことは、高倍率の脆性破面観察において、損傷蓄積の影響と考えられる破面形態の特徴が確認されたことからも支持される。オーステナイト系ステンレス鋼において、低温度域で昇温放出されることなどから固溶状態にあると考えられる水素が、ひずみ誘起マルテンサイト変態を顕著に抑制することで欠陥の生成を助長し、後の塑性変形と水素との相互作用にまで影響を及ぼし損傷となることで脆化に寄与することを示した。脱水素後は、延性が回復することなどから、水素と欠陥とが共存することで損傷として働くことが示唆された。この損傷はεマルテンサイト相に関連したき裂発生の原因となることが考えられる。本年度の研究で得られた知見は、種々の金属材料の水素脆化の機構解明の手掛かりの一つとなり、実用的観点からも、金属材料の寿命評価やメンテナンスの在り方にも影響を及ぼすだけでなく、新たな材料の開発指針となり得るため、非常に重要であるといえる。本年度では、水素と相変態との動的相互作用が引き起こす諸現象について、予想した内容以上の現象が確認された。得られた実験結果の一部は、当初計画したように学会などで研究成果として報告している。今後は、これまでに得られた水素と相変態との動的相互作用が引き起こす諸現象の特徴に関する知見を材料強度学、電気化学、結晶構造学などの複合的な観点や手法からさらに詳細に調べる予定である。また、その機構解明についても実験を行う予定である。本年度の研究で取り扱ったNi-Ti超弾性合金やステンレス鋼において、水素と相変態との動的相互作用が引き起こす現象が、研究の初期段階から当初予想した以上に見出され、予定していた追加実験や補足実験などで必要となる消耗品を購入する費用や人件費・謝金を軽減することができたため。次年度の研究費は、実験消耗品(試験用材料、試験加工用関連物品、試薬など)、旅費(成果発表旅費など)、人件費・謝金(実験補助費、英文校閲費など)、その他(印刷費、論文掲載費など)として使用する予定である。
サメ胎仔の糞から追う、脊椎動物の「授乳」の起源

「授乳」は哺乳類だけの特徴ではなく、サメ・エイ類にも見られることが近年明らかになってきた。しかし、この「授乳」の進化過程については多くが未解明である。原始的脊椎動物における授乳の進化を解明するうえで障壁となるのが、ミルクが化石証拠として残らないことである。そこで申請者は、現生サメ・エイ類のミルクを飲んだ胎仔が大量の糞を腸内に溜めること、その糞には大量の結晶が含まれていることに着目し、授乳の証拠が化石から認識できる可能性を追求する。本研究は、まず申請者が発見したサメ・エイ類の胎仔が糞を溜める現象を現生種から理解し、その結果を化石種に適用することで最古の授乳の証拠をつかむことを目標とする。
アーベル多様体のモジュライの大域的研究

研究代表者の研究の進展について報告する。主要な目標は(1)良い素点でのアーベル多様体のモジュライ空間のコンパクト化を詳しく記述する.(2)悪い素点までアーベル多様体のモジュライ空間のコンパクト化を拡張する.そのために,モジュラー曲線に関するKatz-Mazur理論を高次元に一般化する.今年度は(2)について集中的に研究している。この目的のために、p-divisible群の有限部分群スキームを記述し、さらに、その上の非可換Heisenberg群スキームの既約表現(Schrodinger表現)を記述する必要があった。現在までに完成しているのは、わずかに1次元レベル3の場合のみであるが、超楕円曲線のHeisenberg群スキームがWitt環上にArtin-Hasse exponetialを用いて記述できることが判明した。非可換有限群スキームの表現論は、世界的にも未開拓の分野であって、今回の結果は世界的にも最初の明示的な結果である。現在、Dieudonne理論を用いて、これを一般化するための努力を続けている。最終的には、Weil対形式とSchrodinger表現をWitt環のArtin-Hasse exponetialを用いて簡明に、具体的に記述できるようになるだろう。さらに、有限部分群スキームの2次元cohomlogyの元を用いて、表現を構成できた。Heisenberg群スキームの重さ1の既約表現は、すべてこの方法で構成されるだろう。この既約,可約の判定が今後の課題である。表現の構成方法が明確になった結果、Drinfeldレベル構造の高次元への一般化(の定義)もできるようになった。これはまた、高次元モジュライ理論を構築するために不可欠なステップであったが、これにより、モジュライ函手が確定した。
集積型二重結合を基軸とする環化反応と天然物合成

集積型二重結合であるアレン及び関連π成分を基盤とする、新たな反応性の開拓並びに天然物の効率的合成法の確立を目的に研究を行い、以下の成果を得た。1)アレンーアルキン体を用いたdouble Pauson-Khand型反応の開発,2)アレンーニトロン体を用いた1,3-双極子環化付加反応の開発,3)Kopsihainanine Aの不斉全合成,4)Indicanoneの不斉全合成,5)Scytoneminの炭素アナログ合成,6)Fusicoccane型三環性骨格の効率的構築法の開発集積型二重結合であるアレン及び関連π成分を基盤とする、新たな反応性の開拓並びに天然物の効率的合成法の確立を目的に研究を行い、以下の成果を得た。1)アレンーアルキン体を用いたdouble Pauson-Khand型反応の開発,2)アレンーニトロン体を用いた1,3-双極子環化付加反応の開発,3)Kopsihainanine Aの不斉全合成,4)Indicanoneの不斉全合成,5)Scytoneminの炭素アナログ合成,6)Fusicoccane型三環性骨格の効率的構築法の開発1.Scytonemin及びその類縁体の合成研究シアノバクテリアの一種であるScytonemaの葉鞘から単離されたシクロペンタ[b]インドール-2(1H)-オン二量体アルカロイド,scytoneminは,脂溶性の紫外線吸収色素で抗酸化作用や抗炎症作用を示すことに加え,抗腫瘍活性を示す.そこで,天然物並びにそのアナログ合成を初期目標に研究を行った.その結果,アレニルアルキンを用いる分子内Pauson-Khand型反応とその後の変換により,scytoneminのインドール部の窒素原子を炭素原子に置き換えたアナログの合成に至った.2.KopsihainanineAの合成研究KopsihainanineAは,中国海南省のKopsiahainanensisの葉と茎から単離構造決定された新規6/5/6/6/6員環構造をもつ五環性イシドールアルカロイドであり,アセチルコリンエステラーゼ阻害活性を示す.本天然物の更なる薬理活性の調査のためには,全合成による安定供給が必要と考えられる.今回ラセミ体での全合成を初期目標とし研究を行った.その結果,市販のインドールから,辻アリル化やBischler-Napieralski反応等を用いる各種変換を経て,(±)-kopsihainanineAの全合成を達成した.2,Fusicoccane型ジテルペン骨格の効率的構築法の開発Fusicoccane類は5/8/5員環骨格をもつジテルペンで,その多くは興味深い生理活性をもつ.しかしながら,8員環をはじめとする中員環構築は,今なお挑戦的な課題である.今回,本法を天然物合成に応用する初期段階として,側鎖に6員環を有するビスアレン体を用いたロジウム(1)触媒による分子内Pauson-Khand型反応を行なった所,所望の環化反応が進行し,対応する6/8/5員環の三環性化合物が効率よく得られることを見出した.1)アルキン-集積型二重結合のPauson-Khand型反応の開発とscytonemin類縁炭素アナログの合成シアノバクテリアの一種であるScytonemaの葉鞘から単離されたシクロペンタ[b]インド一ル-2(1H)-オン二量体アルカロイド,scytoneminは,脂溶性の紫外線吸収色素で抗酸化作用や抗炎症作用を示すことに加え,抗腫瘍活性を示すことからその類縁体にも同様の効果が期待される.今年度は合成したscytoneminの炭素アナログの結晶化に成功し,X線結晶構造解析によりその立体構造を明らかにした.また,紫外可視吸光測定をおこなったところ,scytoneminにおいて特徴的とされている波長400 nm付近のUV-Aの吸収が見られないことを明らかにした.KopsihainanineAは,中国海南省のKopsiahainanensisの葉と茎から単離構造決定された新規6/5/6/6/6員環構造をもつ五環性インドールアルカロイドであり,アセチルコリンエステラーゼ阻害活性を示す.昨年度,ラセミ体でのkopsihainanineAの全合成を達成した.今年度,その不斉全合成を目的に検討を行ったところ,不斉辻-アリル化反応が首尾よく進行し,KopsihainanineAの光学活性体を合成することに成功した.各種構造解析を行い,データを文献値と比較したところ,その値はおおむね一致したが,旋光度においてこれまでに報告されている値と異なる値を示した.キラルHPLCによる解析の結果,今回合成した化合物は光学純度の非常に高いものであることを明らかにした.これは,これまでに報告されている天然品の純度が充分なものではなかったことを示唆している.1,天然物scytoneminのC-アナログの合成当該年度初期に計画したケテンイミンを用いたPauson-Khand型反応を検討したところ、目的の生成物を得るには至らなかった。そこで、アレンーアルキン体のDouble Pauson-Khand型反応(Double PKTR)によるscytoneminのC-アナログ合成に取り組んだ。その結果、目的のDouble PKTRが進行し、基本骨格となる六環性構造を得ることに成功した。また、その後の官能基変換により、scytoneminのC-アナログの合成を達成した。得られた研究成果をごく最近Chem.Pharm.Bull.誌(査読有)にて発表した。今後、生理活性等を調べることにより、置き換えた原子(窒素→炭素)部分の重要性(ファーマコフォア、コンホメーション等)が明らかになると考えている。

2, kopsihainanineAの不斉全合成当該年度の前年までに不斉辻-アリル化反応を鍵反応とし、kopsihainanineAの光学活性体を合成することに成功していた。今年度は合成した中間体化合物のデータ収集並びに各反応の精査を行った。鍵反応である不斉辻-アリル化反応の条件精査を行ったところ、使用する溶媒及び不斉配位子を適宜選択することにより、最高82%の収率且つ98%eeと非常に高い不斉収率で目的のアリル化体が得られることを見出した。以上のようにして得られた研究成果をChem.Comm.誌(査読有)にて発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画順序とは必ずしも一致しないが,1.天然物scytoneminの合成に先んじてアナログ合成(H26年度達成予定)に至った。2.(±)-kopsihainanineAの全合成(H25年度達成予定)に至った.3.Fusicoccane型ジテルペン骨格類縁体構築法の確立(H25年度達成予定)に至ったため。当初の計画順序とは必ずしも一致しないが,1.天然物scytoneminの炭素アナログの構造解析及び機能性の解明に至り,2. (±)-kopsihainanineAの不斉全合成に至ったため(全計画中75%程度完遂).26年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度に達成した上記成果を基に,1.その他各種scytoneminのアナログ合成及び天然物scytoneminの全合成,2.(+)-kopsihainanineAの不斉全合成を中心に研究を推進する.H25年度に達成した上記成果に基づく化合物データの収集,反応の精査を行い,論文の作成を行う.また,ケテイミンを用いたPauson-Khand反応の実現と天然物scytoneminの全合成を試みる.26年度が最終年度であるため、記入しない。
熱障壁電位形成に関る荷電粒子の速度分布測定

複合ミラ-型磁場閉じ込め装置ガンマ10では、プラズマを磁場で閉じ込めると共に、更にプラズマの両端に生成した電位により閉じ込め、飛躍的な閉じ込め時間の改善がなされている。イオンを閉じ込めるプラグ電位を効果的に高める為に、プラグ部とセントラル部との間に電位の凹(熱障壁部、サ-マルバリア-部)を生成する。熱障壁電位は主として、プラグ部及びサ-マルバリア-部に於いて電子サイクロトロン共鳴加熱に依り加熱された電子、高速中性粒子入射によるスロッシングイオン及びセントラル部より流入するイオン等に依り決定される。本研究では、イオンに関する測定に主眼を置いた。磁場及び電位に閉じ込められず、磁力線に沿って装置端に流出するイオンは端損失イオンと呼ばれ、電位形成や加熱機構に関する情報を与える。特に磁場に平行及び垂直な速度成分の分解は、損失錐と呼ばれる速度空間内の領域にどの様にイオンが分布しているかが知れ、電位形成や加熱機構の解明に大きく寄与する。速度成分を分解するために、計算機を使用し粒子軌道を求めて特性を定量的に検討し、127度偏向型静電エネルギ-分析器を設計制作した。この分析器は通常使用さえている多重グリッド型静電エネルギ-分析器に対し次の特徴を持つ。(1)閉じ込め電位形成時に必然的に発生する高エネルギ-成分の電子を完全に除去することが出来、測定精度を向上させることが出来る。(2)閉じ込め電位が増大すると端損失イオンは減少するが、検出器として2次電子増倍管の一種であるMCPを使用している為、微弱電流でも測定可能。この分析器を用いてガンマ10の端損失イオンを測定し、各種加熱系の投入に際し、時間と共にプラグ電位がどの様に変化するか、またサ-マルバリア電位との対応に関する知見が得られた。損失錐内のイオン分布はマックスウエル分布からずれる傾向にあることが見いだされたが、加熱系のタイムシ-ケンスに依存するため、良好な閉じ込め電位形成時におけるデ-タ-を蓄積し、再検討する予定である。現在検出器は20チャンネル用意されているが、出力信号をデジタル化しカマックシステムに取込計算処理を行なう程度には至っていなく、ストレ-ジオッシロスコ-プに依る解析のため非能率的である。将来はデ-タ-処理システムを導入する予定である。
多肢構造変形マルチロータ型飛行ロボットの構成法と環境着接操作行動の認識計画制御

近年飛行ロボットによる空中作業に関する研究が注目を集めているが、強風による墜落、空中作業時にマニピュレータの発揮可能な力の限界、飛行時間の限界が現存する問題として挙げられる。これらの問題に対し、何らかの手段で自身を環境に固定する動作を環境着接動作と定義し、これによる解決を試みる。本研究では、環境着接と作業が可能な飛行ロボットの構成、環境着接手法の体系化、環境着接を利用した作業動作生成法に取り組み、飛行ロボットによる高所作業自律化を実現する。