hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
解ける確率過程を用いたロングテール現象の分析

本研究では、社会現象および生物現象において裾の長い確率分布が現れる仕組みを理論的に分析した。映画の興行収入の分布にはベキ分布がみられ、ある週に大きな収入を上げた映画は翌週も観客を集めやすいという正のフィードバックの効果を取り入れた確率過程にで記述できることを示した。法律の条文数の分布には対数正規分布がみられ、深さが正規分布で与えられる木構造によって説明できることを示した。バクテリアの長さの分布は対数正規分布と一致することが実験的に示されていたが、本研究では現象論的な確率モデルの解析により、実験結果の理論的な裏付けを与えた。「正のフィードバック」と「履歴の蓄積」の効果を取り入れた確率モデルからベキ分布が導かれることを理論的に示した。本研究では、このモデルを商品の売上の統計的性質、特にロングテール現象の解明に利用することを目指している。理論的な結果は実際のデータを分析するための準備段階と位置づけられる。同時に、モデルの解析結果はベキ分布の1つの特徴づけを与えてもいる。本研究のモデルがケステン過程とよばれる確率過程と自然に対応づけられることを明らかにし、この性質を利用して売上に対応する確率変数の分布の裾に定常的なベキ分布が現れることを示した。ベキ分布の指数を特徴づける方程式もケステン過程との比較により得ることができた。モデルを構成する式の1つがジブラ過程とよばれる掛け算型の確率過程である。モデルの性質を深く知るために、ジブラ過程の特徴も調べた。ジブラ過程からは標準的に対数正規分布が導かれることが知られているが、対数正規分布への収束において確率変数の平均が保存されないことが分かった。その原因が対数をとるという非線形な変換と平均をとる操作が可換でないためであることを突き止めた。さらに、本研究の確率モデルがジップの法則と関係していることが分かった。ジップの法則はきわめて多様な場面で現れるにもかかわらず、ベキ指数の意味づけなどに理論的に不透明な部分がある。提案したモデルの解析の結果、ある種の対称性(売上の増大と減少の釣り合い)があれば、総売上に対応する確率変数の分布はジップの法則を満たすという結果が得られた。この結果がジップの法則の理論的な理解に寄与するものと期待している。特に、単語の出現頻度数分布やTwitterユーザーの影響力の分布にみられるジップの法則などが本研究のモデルと関係していると考えられ、これらの分野への応用の可能性が示唆される。本研究課題で取り扱う確率モデルは「正のフィードバック」と「履歴の蓄積」の効果を単純化して取り入れたものであり、商品が売上をあげる過程を模擬していると考えられる。今年度は、実際の売上データとモデルの比較を行なった。商品が売上をあげる過程についても知りたいので、総売上だけでなく売上の推移のデータが必要である。さらに、オンラインで入手可能であることが望ましい。これらの条件を満たすデータとして、アメリカの映画の興行収入のデータベース(Box Office Mojo, The Numbers)を利用した。映画は作品によって製作規模に大きな開きがあるため、興行収入額の分布は製作規模のばらつきを反映したひずんだ分布になることが分かった。モデルと比較すべきなのは、映画の興行収入を製作費で割った「投資利益率」という量の分布である。実際の映画の投資利益率の累積分布はベキ的な減衰を示し、そのベキ指数は-1.12であった。一方、映画の売上が本課題のモデルにしたがって変動すると仮定して見積もったベキ指数は-1.10となり、実際の指数と近い値が得られた。この結果から、本研究ので提案するモデルが現実の映画の集客の特徴をうまくとらえていると考えられる。さらに、週ごとの興行収入が指数的に減衰するという性質がモデルから予測される。映画の興行収入額も週を重ねるごとに指数的に減衰することが確認できた。(ただし、指数的な減衰は他の研究でも報告されている。)この結果も、本研究課題のモデルが実際の売上の過程を模擬していることの1つの根拠である。本年度は、時系列データの解析手法の構築をおこなった。この手法では、位相幾何学のデータ解析法として発展しているパーシステントホモロジーの考え方を時系列データに適用した。時系列データを地形になぞらえると、海面の高さを下げていったときに現れる「島」がパーシステントホモロジー類に対応する。パーシステントホモロジーを用いると、それぞれの「島」がいつ現れていつ消えるかを計算することができる。この手法では、「島」の寿命の統計的な性質に注目する。粗さを制御して数値的に生成した時系列を分析したところ、「島」の寿命の分布がベキ分布にしたがうことが分かった。さらに、寿命の累積分布のベキ指数と粗さ指数の関係を数値計算から推定し、非整数ブラウン運動のスケーリング性を用いてこの関係を理論的に示した。この手法はデータに内在するノイズの影響を受けにくいなどの利点があると予想しているが、詳細な性能の評価および実際の時系列への適用は今後の課題である。さらにこの手法は、時系列データのみならず2次元以上の界面の粗さの測定にも利用することが可能であると考えられる。高次元データへの拡張も進めたい。この解析法および理論に関する成果は雑誌論文および国内学会で発表した。また、前年度までの成果についても学会等で発表をおこなった。現在、歴史教科書における人名の出現頻度の統計則の研究を進めている。この結果もまとまり次第、学会および論文で発表の予定である。

時系列データの解析法は当初の研究計画には含めていなかったが、一定の成果が得られたことから、研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。社会現象や生物現象に代表される、いわゆる複雑系においては、典型的なサイズより著しく大きな要素が少数ながら存在する。本研究では、このようなロングテール現象のモデルとなりうるシンプルな確率過程を解析すること、および実際の現象との定量的な比較をおこなうことを目的とする。最終年度は、生物現象および社会現象に関する研究成果が得られた。バクテリアを使った実験研究から、バクテリアの長さが対数正規分布にしたがうことが示され、現象論的な確率モデルも提案されていた。この確率モデルを数学的に調べることで、対数正規分布にしたがう確率変数の無限和の形でバクテリアの長さを求めることができた。さらに、実験条件によっては長さ分布を対数正規分布でよく近似できることを数値的に示した。この解析によると、バクテリアの種類や培養条件を変えると長さ分布が対数正規分布からずれることが予想される。今後は、実験系の研究者と連携して予想を検証したい。社会現象に関する成果として、法律の条文数の分析をおこなった。法律のテキストデータを分析し、日本とドイツの法律の条文数の分布がともに対数正規分布とよく一致することを明らかにした。2つの国の法律が共通の分布にしたがうことから、言語や社会制度によらないメカニズムの存在が示唆される。そこで、法律の条文が木構造をもつことを仮定し、一定の分岐数をもち、深さが正規分布にしたがう木のサイズが対数正規分布にしたがうというモデルを提案した。実際の法律の章立ての構造を分析し、このモデルが定量的に妥当であると結論した。本研究では、社会現象および生物現象において裾の長い確率分布が現れる仕組みを理論的に分析した。映画の興行収入の分布にはベキ分布がみられ、ある週に大きな収入を上げた映画は翌週も観客を集めやすいという正のフィードバックの効果を取り入れた確率過程にで記述できることを示した。法律の条文数の分布には対数正規分布がみられ、深さが正規分布で与えられる木構造によって説明できることを示した。バクテリアの長さの分布は対数正規分布と一致することが実験的に示されていたが、本研究では現象論的な確率モデルの解析により、実験結果の理論的な裏付けを与えた。映画の興行収入データの解析は、データの取得、解析から学会および論文での発表まで、ほぼ当初の研究計画どおりに遂行できたため。時系列データの粗さの解析手法を実際のデータに適用すること、および歴史教科書の分析を中心に研究を進める。数理物理学当初の研究計画どおりに、CDの売上データとモデルとの比較を行なう。映画だけでなくCDの売上もモデルとよく一致していることを確認することで、モデルの一般性を示すことを目指す。可能なら、他のソーシャルデータの分析にも取り組みたい。モデルの解析は、ほぼ計画どおりに進めることができた。本研究のモデルがジップの法則に関係していることは、当初の計画では想定していなかった発見である。
量子モンテカルロ－フラグメント分子軌道法による水の第一原理シミュレーション

水の相関構造や熱力学量を実験と比較できる精度で第一原理から非経験的に計算・解析するためのシミュレーション手法の開発を行った。用いた手法は主に、分子系の電子状態や原子核の量子効果を正確に記述する量子モンテカルロ法、巨大分子系の高精度・高速の第一原理計算を可能とするフラグメント分子軌道法、加えて、分子液体等の相関構造を記述する積分方程式の方法などである。スーパーコンピュータなどによる超並列計算を目指して、これらの世界最先端のシミュレーション技術の開発を行い、水分子・クラスター、液体の水などに適用して、その有効性を検証した。量子モンテカルロ法とフラグメント分子軌道法を組み合わせた水の第一原理シミュレーション手法の開発を目指している。本年度は経路積分法により、原子核の量子効果と電子状態を同時に考慮できるシミュレーション手法を開発した。従来の研究では、電子状態は平均場近似のHartree-Fock(HF)法で計算していた。しかし、HF法は分子間の弱い分散力が記述できないことが知られている。Born-Oppenheimer近似に基づいた経路積分法では、核量子化によって取り入れられるゼロ点エネルギーはポテンシャル曲面によって完全に決まるため、できる限り電子状態を高精度に評価するほうが望ましい。そのため、電子相関を考慮できるMoeller-Plessetの2次摂動(MP2)法や3次摂動(MP3)法を電子状態計算に用い、手法の高精度化を目指した。原子核に働く力をMP2やMP3レベルで計算するには時間がかかるため、力を計算せずにシミュレーションが行える経路積分量子モンテカルロ法を採用した。開発した手法を水3量体に適用し、水素結合距離の計算を行ったところ、HFレベルでは過大評価されていた水素結合距離が、電子相関の考慮により大幅に改善されることがわかった。また、得られた結果から水3量体の基底状態での水素結合距離を見積もったところ、MP3法による見積もりが実験で推定されているものとよく一致することを見出した。Post-MP2レベルのポテンシャルで経路積分法の計算結果を報告したのは本研究が初めてであり、高次相関の寄与を調べた数少ない例である。また、水分子の電子状態を変分量子モンテカルロ法によって計算するプログラムの開発も並行して進めており、電子相関を記述するJastrow因子に含まれる変分パラメターならびにSlater行列式によるMulti-Configuration展開係数を決定する計算ルーチンを実装した。水の第一原理シミュレーションを実現するために、(1)水分子の正確な電子状態計算、(2)原子核の量子効果の考慮、(3)水分子間の多体効果の考慮、等が必要である。本年度は、(1)に関しては新規変分量子モンテカルロ法による計算、(3)に関してはフラグメント分子軌道法による実効相互作用の記述と積分方程式の手法による分子間多体相関効果の記述に関して進展があり、また、(2)に関しては経路積分量子モンテカルロ法による成果について論文発表を行った(T. Fujita, S. Tanaka, T. Fujiwara, M. Kusa, Y. Mochizuki, and M. Shiga, Comput. Theor. Chem. 997 (2012) 7)。水の第一原理シミュレーションを実行するために、(1)水分子の正確な電子状態計算、(2)原子核の量子効果の考慮、(3)水分子間の多体効果の考慮、等が必要である。(1)は通常の分子軌道法ならびに変分量子モンテカルロ法、(2)は経路積分量子モンテカルロ法、(3)はフラグメント分子軌道法による取り扱いを考えている。本年度は、(1)の変分量子モンテカルロ法、ならびに(2)の経路積分量子モンテカルロ法の手法開発とプログラム実装に関して進展があった。量子モンテカルロ計算ならびにフラグメント分子軌道計算の並列化と高速化が引き続き重要な課題である。既に導入したPCクラスタ計算機での、GPGPUの利用も含めた効率的な計算を実現するとともに、地球シミュレータや「京」などの超並列スーパーコンピュータ上での実行も視野に入れてプログラム開発を行っていく。量子モンテカルロ計算ルーチンの並列化と高速化が次年度以降の重要な課題である。H23年度に導入したPCクラスタ計算機での効率的な計算を実現するとともに、地球シミュレータや「京」などの超並列スーパーコンピュータ上での実行も視野に入れてプログラム開発を行っていく。国際会議での成果報告や、共同研究先のカナダ・ブロック大学との研究打ち合わせ等を計画している。また、本研究課題の最終年度にあたるため、報告書等の作成も計画している。上記の量子モンテカルロ計算ルーチンの並列化と高速化のために、H23年度からH24年度への研究費繰り越し分を用いて、外部ソフトウェア業者への業務発注等の可能性も考えている。また、共同研究先のカナダ・ブロック大学との研究打ち合わせも計画している。
蝸牛・前庭症状を伴う線維筋痛症におけるエクソソームの作用機序の解明

我々の研究チームは、内耳培養細胞HEI-OC1を小胞体ストレス処理(ツニカマイシン)負荷した場合、小胞体ストレス応答因子XBP1とオートファジー誘導マーカーLC3-IIが誘導されること、XBP1ノックダウン(KD)HEI-OC1細胞をツニカマイシン負荷処理した際には内耳細胞のオートファジー誘導能が低下することも確認した。また、XBP1 mRNAスプライシングが内耳細胞のオートファジー誘導に大きく関わり、内耳細胞保護作用を持つことをすでに明らかにしている。今年度、オートファジー関連タンパク質Beclin-1をノックダウンした内耳培養細胞HEI-OC1を小胞体ストレス誘導剤(ツニカマイシン)負荷した場合、アポトーシス誘導タンパク質cleaved-Caspase-3が時間依存性に誘導され、細胞生存率が有意に低下したことを確認した。この結果は、内耳感覚細胞においてBeclin-1とCaspase-3を介してオートファジーとアポトーシス間にはクロストークが存在する可能性を示唆する極めて興味深い結果である。また、内耳培養細胞HEI-OC1を線維筋痛症モデルとして用いる寒冷刺激においても誘導される可能性のあるmiRNA let-7bで処理した場合、細胞生存率は時間依存性に低下し、細胞興奮マーカーp-ERKは時間依存性に誘導された。この結果は、中枢神経細胞死により分泌されたmiRNA let-7bが、疼痛刺激による細胞興奮を伴いつつ内耳機能を低下させる可能性を示唆する極めて興味深い結果である。前述したように、小胞体ストレス下の内耳感覚細胞において、Beclin-1とCaspase-3を介してのオートファジーとアポトーシス間クロストークが存在する可能性を示唆する極めて興味深い結果と、線維筋痛症モデルとして用いる寒冷刺激にても誘導され、実際には中枢神経細胞死によっても分泌されるエクソソーム内miRNA let-7bで内耳細胞を曝露した場合に、疼痛刺激による細胞興奮を伴いつつ内耳機能を低下させる可能性を示唆する極めて興味深い結果を得ている。これらの結果は、線維筋痛症in vitroモデルを作成する上で極めて重要な結果である。今年度は、昨年度内耳培養細胞で行った実験結果を元にして、同じ条件にて、SGN培養細胞と神経細胞を処理し、XBP1介在小胞体ストレス誘導性オートファジーによる細胞死・興奮シグナル伝達に関する検討を行う。このデータを元にして低温ストレスをミクログリア細胞(株化細胞BV-2)に連続負荷して活性化ミクログリア細胞モデルを作製し、傷害性および保護性の活性化ミクログリア内在性因子をタンパク質レベルでの発現をwestern blotにより確認する。そしてエクソソームを単離し、エクソソーム内miRNAのプロファイリングを行い、内耳細胞、神経細胞の細胞死・興奮に関わる特異的miRNAを抽出することを目標とする。

研究の進捗により、エクソソームに介在されるmicroRNAの検証をおこなう試薬など(microRNA導入キット10200円x2、microRNA let-7b 52000円x2、let-7bインヒビター53000円x2、核タンパク質・細胞質タンパク質抽出キット62000円x2、細胞膜タンパク質抽出キット53000円x2、Western blot試薬:80000円x3、等)の購入が必要となってきたために次年度使用額が生じた。
天然ナノフィラーを用いたグリーンハイブリッド材料の構築

火山灰土に含まれるアルミニウムシリケートナノファイバー"イモゴライト"と種々のマトリクス高分子を用いて、ハイブリッド材料の構築を検討した。また新規ハイブリッド材料を指向した環境適合型高分子の合成を検討した。1.環境負荷の少ない高分子であるポリビニルアルコール(PVA)を用い、ポリマー溶液中でイモゴライトをin situ重合することで、イモゴライトが均一に分散したポリマーハイブリッドが得られた。このハイブリッドフィルムは高い透明性を維持したまた力学物性の向上が確認された。2.リン酸基を有するタンパク質であるペプシンとイモゴライトとの複合化により、ハイブリッドゲルを調製した。ハイブリッドゲル中においてもペプシンは変性せず均一に分散し、繰返し反応を行った際も安定な酵素活性を示した。3.ポリ乳酸とオクタデシルリン酸およびドデシルリン酸修飾イモゴライトのブレンドを行い、その凝集構造と物性を検討した。いずれの表面修飾剤も結晶化の促進する効果が見出された。最終的には鎖長の短いドデシルリン酸が結晶化を顕著に促進することを見出した。またOPA修飾イモゴライト添加ポリ乳酸で力学物性の向上ならびに400°Cでの重量減少時間の延長を見出した。4.生体由来および生分解性の原料を用いて、力学特性に優れた生分解性セグメント化ポリウレタン、セグメント化ポリウレタンウレアの調製に成功した。また生体由来の原料から合成した生分解性ポリウレタンウレアとポリ乳酸のブレンドによるPLAの脆性の改善について検討を行い、PLA中でのポリウレタンウレアの相分離を明らかにした。鹿沼土や火山灰土に含まれるアルミニウムシリケートナノファイバー"イモゴライト"と環境負荷の少ない高分子であるポリビニルアルコール(PVA)を用いて、ナノフィラー/マトリクス高分子の界面を設計・制御し、力学物性、耐熱性や難燃性に優れた高性能の高分子ナノハイブリッド材料(グリーンナノハイブリッド)を構築することを目的とする。平成15年度はイモゴライトを高分子溶液中で合成するin-situ合成法によるハイブリッド形成を検討した。塩化アルミニウムとモノケイ酸を出発原料としたイモゴライト合成反応の途中で、ポリマー水溶液(PVA水溶液)を混合し、(イモゴライト/PVA)ハイブリッドを調製した。イモゴライトの生成は広角X線回折、赤外吸収スペクトルに基づき確認した。(イモゴライト/PVA)ハイブリッドのタッピングモード原子間力顕微鏡(AFM)像により、その場合成のハイブリッドではイモゴライトの分率が50wt%程度の場合でも、ナノメートルサイズのファイバーが微細に分散していることが確認された。また、フイルム化した場合、同量の粉末状イモゴライトをブレンドして調製したPVA複合体と比較して高い透明性が得られ、in-situ合成法により調製したイモゴライトはポリマーマトリクス中における分散性が極めて高いことが明らかとなった。鹿沼土や火山灰土に含まれるアルミニウムシリケートナノファイバー"イモゴライト"と環境負荷の少ない高分子を用いて、ナノフィラー/マトリクス高分子の界面を設計・制御し、種々の機能特性に優れた高性能の高分子ナノハイブリッド材料(グリーンナノハイブリッド)を構築することを目的とする。平成16年度はイモゴライトとポリエチレンオキシド(PEO)のハイブリッド化と、イモゴライトと酵素のハイブリッド化を検討した。PEOとのハイブリッド化は、合成したイモゴライトとPEOの直接ブレンドにより行った。得られたハイブリッドの結晶化挙動をDSC測定、偏光顕微鏡観察、広角X線回折測定により評価したところ、イモゴライトの添加による結晶化温度と結晶化速度の低下が観測された。これらはイモゴライトの添加によりPEO分子が強く拘束され、PEOの結晶性が著しく低下することを示している。これは従来のナノフィラーの添加効果に比べると著しく大きいものである。一方、イモゴライトがペプシンのようなリン酸基を有するタンパク質でゲル化することを見いだした。ゲル中へのペプシンの固定化は共焦点レーザー顕微鏡観察、赤外吸収スペクトルより確認した。

また、このゲルが網目構造を有することを凍結乾燥後のゲルのFE-SEM観察より明らかにした。このゲル中でペプシンは変性せず、均一に分散し、繰り返し使用でも酵素活性を示した。天然ナノフィラーとしてイモゴライト、マトリクス高分子としてイモゴライトとの分子間水素結合の形成に有利なポリエチレングリコール(PEG)、生分解性材料であるポリ乳酸、相互進入網目の形成でハイブリッドゲルを形成すると考えられるポリイソプロピルアクリルアミド(PNIPAM)を用いて研究を展開した。1)ポリエチレングリコールとイモゴライトをブレンドし、その結晶化挙動を評価した。イモゴライトの添加によりPEGの結晶化は大きく阻害され、20wt%のイモゴライト添加では室温では非晶状態となった。このときイモゴライト表面のAl-OHにより主鎖の分解が観測された。2)イモゴライトをオクタデシルリン酸(OPA)で化学修飾し、ポリ乳酸とブレンドし結晶化挙動を評価した。OPA修飾イモゴライトの存在により、結晶核の密度の増大が観測された。3)イモゴライトにメタクリル基を有するリン酸化合物を吸着させ、その存在下でNIPAMを重合した。架橋剤が存在しない状態でもゲル化が進行した。このゲルは著しく大きな水中での膨潤性を示し、33°C以下になると大きく膨潤するLCST型の温度応答性を示した。マトリクス高分子として典型的な生分解性材料であるポリ乳酸、マトリクスとの親和性を向上させるためにアルキルリン酸で表面化学修飾したイモゴライトを用いて研究を展開した。(1)ポリ乳酸とオクタデシルリン酸およびドデシルリン酸修飾イモゴライトのブレンドを行い、その凝集構造と物性を検討した。いずれの表面修飾剤も結晶化の促進する効果が見出された。最終的には鎖長の短いドデシルリン酸が結晶化を顕著に促進することを見出した。またOPA修飾イモゴライト添加ポリ乳酸で力学物性の向上ならびに400°Cでの重量減少時間の延長を見出した。(2)生体由来および生分解性の原料を用いて、力学特性に優れた生分解性セグメント化ポリウレタンウレアの調整に成功した。生体由来の原料から合成した生分解性ポリウレタンウレアとポリ乳酸のブレンドによるPLAの脆性の改善について検討を行い、PLA中でのポリウレタンの相分離を明らかにした。
数理物理学の作用素論的研究

数理物理学に現れる種々の作用素を作用素論的・函数解析的手法で研究することは極めて重要な課題であることは言うまでもないが、本研究では特にスペクトルの性質の解明と漸近理論に重点をおいた。本研究と関連して行われた研究のうち主要なものを挙げれば次のようになる:1.シュレーディンガー作用素のスペクトル理論及び散乱理論.2.ランダム・ポテンシャルを持つシュレーディンガー作用素のスペクトル的性質.3.双曲型偏微分方程式のコーシー問題・初期値境界値問題.特に適切性及び弱双曲性の研究.4.楕円型偏微分方程式の境界値問題・固有値問題.特に固有値の漸近分布について.5.放物型偏微分方程式の解の性質、特に正値性.6.擬微分作用素及びフーリ工積分作用素の応用.7.非線型偏微分方程式の初期値問題の解の存在と漸近挙動.特に流体力学の方程式及びボルツマン方程式に関連して.8.カオスとフラクタルの理論.9.力学系の研究.10.弦モデルの数学的解析.11.微分方程式の数値解法.なお、これらの研究を行うに当っては、各地に在住している研究者との連絡・情報交換を緊密にする必要があり、本研究に与えられた旅費を有効に使用することによって、その実をあげることができた。
ハイブリッド型電気化学マイクロセルの構築と微量生体試料分析への応用

本年度は,ハイブリッド型電気化学マイクロセルの電極(同心円アレイ電極)の基本構成に関する昨年度の成果をもとに電極形状を詳細に検討し,昨年度設計したセルに組み込んで評価した。同心円アレイ電極の設計においては,実験による検討が時間的かつ費用的に困難であるため,有限要素法による数値シミュレーションを用いた検討を行うこととした。その際,電極設計の初期形状として,中心部に円盤電極,その周囲に複数の同心円環電極を配置したものを採用し,中心軸対称2次元平面で計算した。シミュレーションにおいては,昨年度の成果を参考にしながら,中心部の円盤型電極の直径,同心円環電極の幅,位置,間隔,数などのパラメーターを変化させ,それぞれの条件で電流値および電流密度を求めた。各パラメーターを変化させたところ,電流値の増加と電流密度の増加はトレードオフの関係にあったことから,電流密度の増加を優先に各パラメーターを決定した。以上により,同心円アレイ電極の具体的な構成をシミュレーションベースで明らかにした。次に,シミュレーションにより設計した同心円アレイ電極を微細加工技術(金薄膜の真空蒸着,フォトリソグラフィー,化学エッチング)を利用して作製した。この電極を昨年度設計したウォールジェット型セルに銀/塩化銀参照電極とともに組み込み,フローインジェクション方式でモデル物質(フェロシアン化カリウム)の電流応答を測定した。検討の結果,検出感度はサブnMオーダーであり,同面積の円盤型電極と比較して約7倍優れることが明らかとなった。本電極は次年度にサブnMオーダーでの検出が必要とされる血中成分の分析への応用を予定しており,本年度の成果からそれが実現可能な見込みとなった。当初の計画に沿った研究が実施できているため,上記進捗状況とした。次年度は,ハイブリッド型電気化学マイクロセル(同心円アレイ型電極を搭載したウォールジェット型セル)と,当研究室で開発したマイクロチップベースの充填カラムを接続することにより超小型液体クロマトグラフィーシステムを構築し,そこでのハイブリッド型電気化学マイクロセルの検出器としての性能を評価する。評価物質としては,医療診断分野で現場分析のニーズがあるものを選ぶ。評価物質ごとの適切な条件を明らかにしたのち,検出感度,繰り返し精度などを求め,その優位性および有用性を実証する予定である。その一方で,本セルにおける応答の流速依存性などを検討しながら応答機構を検討する。ハイブリッド型電気化学マイクロセルは,ウォールジェット型フローセルで円形流路の底面に微細加工した円形電極をそれぞれの中心軸が一致するよう設置したものである。流体は円形電極の中心に垂直に衝突したのち電極面に沿って放射状に流れる。本年度はこのような流れを形成する流路と円形電極の設計を行った。1.円形流路の設計と作製円形流路は,流体挙動のシミュレーションに基づいて設計した。実際には,円形流路の3次元モデリングを行い,この中の様々な位置での流体流れの方向と速さの有限要素シミュレーションを行った。流路の構造や寸法を変えて計算することにより良好に放射状流れが形成する流路デザインを見出した。さらに,その流路において放射状流れの有効範囲(電極直径に相当)を明らかにした。つづいて,この流路を溶媒耐性と機械強度をもつプラスチック樹脂にNC旋盤加工を施すことにより高精度で作製した。電極と流路の高精度な組み立てに位置決めピンを採用することにより,組み立ての繰り返しによる電極応答の再現性は数% (n=3)と良好であることを確認した。2.電極形状の設計本研究で設計した円形電極は,等間隔で配置した複数の同心円電極とそれらを結ぶ1本のリード線(電極としても作用)からなる同心円アレイ電極である。予備検討に基づいて同心円の線幅は内側から外側へ向かって減少するよう設計した。この電極形状が本研究の特色をなす。同心円アレイ電極は,基板に金薄膜を蒸着後,微細加工技術により作製した。同心円型アレイ電極の有効性を確認するため,上述の流路を用いてフローセルを組み立て,フローインジェクション方式で電気活性物質を注入してその電流応答を測定した。その電流値は,同心円アレイ電極の最大直径と同じ直径をもつ円盤型電極のものと同等であったが,電流密度については2倍以上となり,同心円アレイ電極の感度の高さが実証された。本年度の目標は,本研究の両輪となる重要事項,すなわち放射状流れを形成する流路の設計と作製および同心円アレイ電極の優位性の確認であった。これらを実際に成し遂げたことが本年度の研究に対する評価の理由である。今後,同心円アレイ電極の詳細なデザインの検討は残されているが,本年度の段階でその検討方針も明らかになっており,その課題を次年度に遂行する際の障壁は低いと判断される。

以上により,同心円アレイ電極の具体的な構成をシミュレーションベースで明らかにした。次に,シミュレーションにより設計した同心円アレイ電極を微細加工技術(金薄膜の真空蒸着,フォトリソグラフィー,化学エッチング)を利用して作製した。この電極を昨年度設計したウォールジェット型セルに銀/塩化銀参照電極とともに組み込み,フローインジェクション方式でモデル物質(フェロシアン化カリウム)の電流応答を測定した。検討の結果,検出感度はサブnMオーダーであり,同面積の円盤型電極と比較して約7倍優れることが明らかとなった。本電極は次年度にサブnMオーダーでの検出が必要とされる血中成分の分析への応用を予定しており,本年度の成果からそれが実現可能な見込みとなった。当初の計画に沿った研究が実施できているため,上記進捗状況とした。本年度は,上述の通り同心円アレイ電極の感度の高さを確認できた。次年度は,さらに高感度な同心円アレイ電極(デザイン)を明らかにすることを目標にする。その際,実験による検討には時間的かつ費用的限界があるため,流路の設計と同様に有限要素法による数値シミュレーションから得られた候補に対して実験的評価を行う。その評価においては,検量線の直線範囲,検出限界を基準にする。さらに,最も高感度な電極についてその感度の高さの原因を理論的に考察することも試みる予定である。次年度は,ハイブリッド型電気化学マイクロセル(同心円アレイ型電極を搭載したウォールジェット型セル)と,当研究室で開発したマイクロチップベースの充填カラムを接続することにより超小型液体クロマトグラフィーシステムを構築し,そこでのハイブリッド型電気化学マイクロセルの検出器としての性能を評価する。評価物質としては,医療診断分野で現場分析のニーズがあるものを選ぶ。評価物質ごとの適切な条件を明らかにしたのち,検出感度,繰り返し精度などを求め,その優位性および有用性を実証する予定である。その一方で,本セルにおける応答の流速依存性などを検討しながら応答機構を検討する。最終年度で検討するハイブリッド型電気化学マイクロセルの応用展開を考慮して当初予定していた型式よりも上位の電気化学測定機器を購入したため,予定していたシミュレーションソフトウェアの購入を取りやめ前出の機器購入に充てた。これにより次年度使用額が発生した。シミュレーションについては所属機関が提供するサービスを利用することで対応した。発生した費用については,次年度に必要となる電極の作製費用の一部および予定していなかった学会での成果発表の参加費用に充てる予定である。セルなどのデバイスの試作を外注することを予定していたが,費用が低額である学内のワークショップに依頼したため差額が生じた。今後の最終版の作製では,より高度な加工が必要で学内では対応困難なことが判明したため差額はその費用に充てる予定である。
修復象牙質形成における転写因子(AP-1)の発現とその機能の解析

う蝕や窩洞形成、修復物等の刺激に対する歯髄の生体防御反応の一つとして、修復象牙質の形成が知られている。今回の研究では、ラット臼歯切削刺激によるin vivo修復象牙質形成モデルを使用して、切削刺激後の象牙質・歯髄複合体を経時的に観察し、1)光学的顕微鏡を用いた複合体の病理組織学的変化2)免疫細胞学的手法を用いた象牙質基質のコラーゲンとosteocalcinの発現と分泌3)免疫組織学的手法を用いた転写因子(AP-1)の発現について調べた。その結果、切削刺激によって象牙質・歯髄複合体部には急性炎症性の変化が生じ、象牙芽細胞層は浮腫のために象牙質から離脱するが、切削3日後には象牙芽細胞は象牙質突起を伸展して新しく象牙質・歯髄複合体を再構築し、象牙芽細胞分化の最終マーカーとも言えるosteocalcinをコラーゲンと共に大量に生成・分泌していることがわかった。さらに、切削刺激後2日において、種々のAP-1のモノマーのなかでも骨芽細胞の成熟と分化および骨基質分泌の調節に関与していると考えられているJun-Dが窩洞形成下の切削刺激を受けた象牙芽細胞に特異的に発現していることが観察された。上述の象牙質基質タンパクの生成・分泌の一過性の増大は、この核内転写因子の影響にとるものと考えられる。以上より、切削刺激に対して象牙芽細胞は、細胞体の損傷にもかかわらずその分化上の特性を維持し、分子生物学的に系統立った反応を行って修復象牙質を形成し、歯髄の生活性が維持されることが示唆された。ウ蝕や窩洞形成、修復物等の刺激に対する歯髄の生体防御反応の一つとして、修復象牙質の形成が知られている。原生および二次象牙質とは異なり、修復象牙質は、刺激を直接受けた象牙芽細胞のみにより形成される。平成8.9年度科学研究費補助金「新生象牙芽細胞の分化過程における基質蛋白発現パターン解析」において、我々はin vivo修復象牙質形成モデルを確立した。更に切削刺激3日後に新生象牙芽細胞がosteocalcinを発現し、I型コラーゲンとosteocalcinが切削刺激下の象牙質・歯髄界面に大量に沈着しているのを認め、I型コラーゲンと共にosteocalcinが修復象牙質の形成のみならず、切削により露出した象牙細管の封鎖に関与し、歯髄の生活性の維持に働いている可能性が示された。今回の研究では、上述のin vivo修復象牙質形成モデルを使用し、コラーゲンやosteocalcinの発現調節に関与する転写因子であるAP-1と修復象牙質形成との関わりを免疫組織化学的手法を用いて検索した。その結果、種々のAP-1のモノマーのなかでも骨芽細胞の成熟と分化および骨基質分泌を調節していると考えられているJun-Dが切削刺激後2日において窩洞形成下の新生象牙芽細胞に特異的に発現していることが観察され、核内転写因子AP-1が修復象牙質形成に関与していることが示唆された。現在、他のモノマーの発現について検索を継続中である。

その結果、切削刺激によって象牙質・歯髄複合体部には急性炎症性の変化が生じ、象牙芽細胞層は浮腫のために象牙質から離脱するが、切削3日後には象牙芽細胞は象牙質突起を伸展して新しく象牙質・歯髄複合体を再構築し、象牙芽細胞分化の最終マーカーとも言えるosteocalcinをコラーゲンと共に大量に生成・分泌していることがわかった。さらに、切削刺激後2日において、種々のAP-1のモノマーのなかでも骨芽細胞の成熟と分化および骨基質分泌の調節に関与していると考えられているJun-Dが窩洞形成下の切削刺激を受けた象牙芽細胞に特異的に発現していることが観察された。上述の象牙質基質タンパクの生成・分泌の一過性の増大は、この核内転写因子の影響にとるものと考えられる。以上より、切削刺激に対して象牙芽細胞は、細胞体の損傷にもかかわらずその分化上の特性を維持し、分子生物学的に系統立った反応を行って修復象牙質を形成し、歯髄の生活性が維持されることが示唆された。
並列プログラムのアルゴリズムアニメーション作成システムの設計と構築に関する研究

1.我々がこれまで研究してきた双方向変換モデルをさらに拡張し、並列/分散アプリケーションの視覚化及びアニメーション化をモデル内で定式化した。我々のこれまでのモデルでは、アプリケーション内で実行された操作が一度に一つしか行われないと仮定していて、この操作列によってアプリケーションの状態が変更されていくというようになっていた。しかし、これでは、並列プログラムのアニメーション動作を表示するのに問題がある。そこで、複数の状態を飛び越えて実行される、ある状態からある状態までの操作というものを表現できるようにした。具体的にはfrom(where,id)/to(where,id)という遷移操作(アニメーション内でのオブジェクトの動き方に相当するもので、アプリケーションの操作に対応付けることで、ユーザはアニメーションの動きを指定することができる)を用意した。このfrom/toのペアで指定されたオブジェクトは、それらが現れる状態間で(その間に実行される複数の状態遷移を表わすアニメーションとは独立に)一つの動きをする。これにより、ある物体が遷移中に別な物体が動作を始める、といった並行性を視覚化することを可能にした。2.このモデルに基き、並列アルゴリズムのためのアニメーション作成システムを構築した。本システムは、(1)アプリケーションのデータや操作を変換して絵の列を生成し、アニメーションを行うための絵の差分列を生成するMapperと、(2)Mapperの出力である絵の差分列を実際に画面にアニメーション表示するViewer、との二つからなる。Mapperは並列理論型言語KLICおよびC言語で実装し、また、ViewerはSGI/Windows/X-Window Systemという3つの異なる環境で実装したため、かなり広い範囲の計算機環境で使用することができる。このシステムを用いて、N-Queen問題などを例題に実際にアニメーションを作成した。
南米最南端でのオゾン層破壊分子の総合観測によるオゾンホールの中緯度帯への影響研究

南極オゾンホール内の低オゾン濃度空気塊が中緯度地帯まで到来することにより中緯度地帯のオゾン層に与える影響を評価するために、地上ミリ波分光計を新たに南米最南端近くのリオ・ガジェゴスに設置してオゾン等の高度分布の連続観測を開始した。5分間積分で取得されるオゾンスペクトルからオゾンの高度分布を得た。また、同観測施設にあるオゾンライダー等との同時相互比較観測を通じ、ミリ波オゾンデータの信頼性を検証した。本研究は、南半球春期に南極オゾンホール内のオゾン破壊分子を含んだ低オゾン濃度空気塊が中緯度地帯まで到来することによって中緯度地帯のオゾン層に与える影響を評価し、そのメカニズムに関するこれまでの知見を観測的に検証し、また新たな知見を得ることが目的である。そのために、地上ミリ波分光計を南米最南端近くのリオ・ガジェゴスに設置し、オゾンとオゾン破壊関連分子の高度分布の連続観測を行い、得られたオゾン等の高度別時間変動データと気象場解析及び化学輸送モデルとの比較から、オゾンホールの中緯度地帯への影響を評価し、その力学・化学過程の検証・解明を進める。本研究は、南半球春期に南極オゾンホール内の低オゾン濃度空気塊が中緯度地帯まで到来することによって中緯度地帯のオゾン層に与える影響を評価し、そのメカニズムに関するこれまでの知見を観測的に検証し、また新たな知見を得ることを目的とする。そのために地上ミリ波分光計を南米最南端近くのアルゼンチン共和国リオ・ガジェゴスに設置し、オゾン等の高度分布の連続観測を行い、得られたオゾン等の高度別時間変動データと化学輸送モデル等との比較から、オゾンホールの中緯度地帯への影響を評価することを行う。本年度は、ミリ波分光計をリオ・ガジェゴスに移設するために、現地の基盤整備及び既存の200GHz帯ミリ波分光計の改修を中心に行った。当初装置の移設を予定していた建物は電源容量が不足する可能性があり不適であることが判明したため、別途コンテナハウスを用意し、Quel教授グループのオゾンライダーコンテナの隣に設置して観測室とした。ここに変電施設から電源を直接引き込み、必要な電源容量を確保して観測施設を完成させた。移設するミリ波分光計については、既存の200GHz帯ミリ波分光計の電波分光計をデジタル分光計に取り替える改修を行った。デジタル分光計を備品費により新規購入し、さらに必要な中間周波系システムを再設計・製作した。また、デジタル分光計を組み込んだミリ波分光計の制御・観測ソフトウエアを開発した。その後、改修したミリ波分光計を用いて試験観測を行い、200GHz帯オゾン及びC10スペクトルの取得に成功した。さらに、得られたスペクトルの質を評価し、予定していた検出感度、分光帯域及び周波数分解能を満たしていることを確認した。本研究は、南半球春期に南極オゾンホール内のオゾン破壊分子を含む低オゾン濃度空気塊が中緯度地帯まで到来することによって中緯度地帯のオゾン層に与える影響を評価し、そのメカニズムに関するこれまでの知見を観測的に検証し、また新たな知見を得ることを目的に、地上ミリ波分光計を南米最南端近くのアルゼンチン共和国リオ・ガジェゴスに設置してオゾンとオゾン破壊関連分子の高度分布の連続観測を行い、得られたオゾン等の高度別時間変動データと化学輸送モデル等との比較から、オゾンホールの中緯度地帯への影響を評価することを行う。本年度は、ミリ波分光計のリオ・ガジェゴスへの移設及び解析に必要な気象データの整備を中心に行った。計画では、年度初頭にミリ波分光計を解体して現地へ移設する予定であったが、前年度に行う予定の現地観測室の整備が約9ヶ月遅れたため、装置の移設は年度後半まで遅れた。リオ・ガジェゴスへ移設予定の200GHz帯ミリ波分光計は、まず南米チリ・アタカマ高地において試験観測を行った。オゾン及びC10のスペクトルをそれぞれ測定し、既に設置されているミリ波観測装置の観測データとの比較を行った結果、移設予定の装置はこれまでの装置と同等の性能を有していることが確認できた。2010年1月にリオ・ガジェゴスの観測室が完成したのちに、この装置を解体して陸送にてリオ・ガジェゴスへ輸送し、観測室内に装置を運び込んだ。また、今後取得されるスペクトルデータの高度分布解析に必要な、リオ・ガジェゴス上空での気象データの整備を行った。これまで用いてきたNCEP再解析データ及びECMWFデータに加え、気象庁気候データ同化システムによる6時間ごとの解析データを用いた高度分布解析ができるようにフォーマット変換及び高度補間プログラムを整備した。

本年度は、リオ・ガジェゴスへ移設されたミリ波分光計の調整及び試験観測を12月まで継続して行った。周波数を切り替えながら試験観測を行った結果、現地にてオゾンスペクトルを観測するには208GHz帯のスペクトルを用いるのが良いことがわかった。またデータから大気透過率が208GHz帯では典型的には0.3程度であることがわかり、30分間積分することで高度分布解析に十分なS/Nのスペクトルが得られることがわかった。また、観測手法として冷却黒体とのバランス観測法が、ベースラインが安定し、測定のロスタイムが少ないことから現地での観測に最も適していることがわかった。このような結果を踏まえ、2011年銅より定常観測を開始した。スペクトルデータは5分ごとにディスクに保存し、30分ごとに積分して現地にて高度分布解析を行った。さらに、Quel教授グループと共同して3月に同施設内のオゾンライダー及びオゾンゾンデとの相互検証実験を行った。今後も検証実験を定期的に行い、観測データの検証を進める。また、装置の軽微なトラブルに対して現地技術者が対策を行うためのマニュアルを英文で作成し、現地技術者への講習を行った。なお、本観測施設の開所式を3月にアルゼンチン大統領を迎えて行い、現地で広く研究活動が報道された。本研究は、南半球春期に南極オゾンホール内のオゾン破壊分子を含む低オゾン濃度空気塊が中緯度地帯まで到来することによって中緯度地帯のオゾン層に与える影響を評価し、そのメカニズムに関するこれまでの知見を観測的に検証し、また新たな知見を得ることを目的に、地上ミリ波分光計を南米最南端近くのアルゼンチン共和国リオ・ガジェゴスに設置してオゾン等の高度分布の連続観測を行い、得られたオゾン等の高度別時間変動データと化学輸送モデル等との比較から、オゾンホールの中緯度地帯への影響を評価することを行う。本年度はリオ・ガジェゴスへ移設したミリ波分光計によるオゾン高度分布観測を継続して行った。また、アルゼンチン側のQuel所長グループと共同して同施設内のオゾンライダーとの相互検証実験を定期的に行った。現地におけるミリ波データの暫定的な高度分布解析は順調に進み、相互検証実験などを行う現地研究者へタイムリーな情報提供ができた。しかし、その時々の気象場データ等を利用した、名古屋での詳細なデータ解析に関しては、現地のネットワーク通信事情の問題のため、観測データをネットワークで日本に転送する体制が十分には確立できず、そのために全データを転送することができず、断片的に解析を行うにとどまった。データ転送に関しては、現地技術者の協力を得て週1回データを転送できるよう、必要なコマンドスクリプトなどの準備を進めていく。また現地での209GHz帯での大気透過度が予想よりも悪く、データ質及び観測効率が当初の予想よりも低いことが明らかとなった。連続して短い時間分解能で高度分布を計測することが本研究の重要な柱であることから、今後、多少の悪天候でも継続してオゾン高度分布データが取得できるよう、観測周波数の110GHz帯へ変更を検討する。
話し言葉音声認識のための言語モデルの研究

下記の2つの研究項目に関して、研究を行った。(1)話し盲葉音声認識のための言語モデル適応化の研究講演音声の認識を目的として、言語モデルを、認識対象音声に自動的に適応化するアルゴリズムの研究を行った。認識対象音声から得られる、限られた情報をもとに、教師なし適応化法で、大語彙を対象とした大規模な統計的言語モデル(トライグラム)を効率的に適応化するため、あらかじめ多数の講演をクラスタ化しておくとともに、単語クラス言語モデルを構築しておく。種々の条件の組み合わせについて実験を行った結果、学習用の2590の講演を、単語の共起関係に基づいて8つのクラスにクラスタ化し、単語クラスは、これら全ての講演を用いて定義するのがよいことがわかった。認識対象の各講演について、一般的な言語モデルを用いて音声認識し、その結果(認識仮説)を用いて、講演クラスごとの単語クラス言語モデルを、EMアルゴリズムによって推定した重みによって組み合わせ、単語クラスに対する各単語の生起モデルは、認識仮説から推定するのが、最もよい結果を与えることが確認された。(2)音声質問応答システムの研究統計的枠組みにより、質問文から自動的に答えを検索するアルゴリズムの研究を行った。単語の共起関係に基づいて、可能な答えをクラスタ化し、これを用いて、答えを検索する方法を提案した。英語による質問応答(QA)システムを対象としたNIST/TRECのコーパスを用いた評価実験を進めた。これまでの評価実験は、文字列を入力する条件で行っているが、提案した方法は、言語に依存しない統計的枠組みに基づいているため、質問を音声で入力をする場合にも、容易に適用することができると考えられる。
脱髄疾患発症におけるオリゴデンドロサイトの細胞死の分子機構

オリゴデンドロサイト(以下OLG)は中枢神経において髄鞘形成を司るグリア細胞である。多発性硬化症(multiple sclerosis;MS)とその動物モデルである実験的自己免疫性脳炎(experimentalautoimmune encephal omyelltis;EAE)はOLGが特異的に障害され脱落することで脱随がおき、重篤な神経症状が生じる。培養オロゴデンドロサイトにTNF-αを添加するとアポトーシスが生じることを確かめ、ペプチドアルデヒド型のcaspase阻害剤を同時に添加すると細胞死を抑制できることがわかった。興味深いことはcaspas-1様プロテアーゼ阻害剤(Ac-YVAD-CHO)の方がcaspase-3様プロテアーゼ阻害剤(Ac-DEVD-CHO)よりも細胞死抑制効果が高かった。これらのことからサイトカインによるOLGの細胞死にはcaspase-1を含むサブグループ1の分子群が大きく関与していることが示唆された。caspase-11欠損マウスからOLGを取り出して、TNF-αを添加したところcaspase-11欠損OLGはヘテロ変異体に比べて細胞死に耐性を示した。この実験から少なくともcaspase-11はTNF-αによるOLGの細胞死に直接的に関わる可能性が示唆された。現在、EAEに感受性のある系統にcaspase-11欠損マウスをback crossしており、EAE発症でのcaspase-11の役割を明らかにしようと試みている。
超音波スペクトラム解析法による残留応力の非破壊測定に関する研究

機械構造物の強度評価のためには残留応力の把握が不可欠であるため、実物中の残留応力の非破壊的な測定は材料評価の主要課題の一つである。これに関して最も有望視されている方法は、超音波の音速や偏り方向が応力によって変化する現象を利用する音弾性法による非破壊残留応力測定では、スペクトラム解析測定とせん断応力積分を使用する方法が有効と考えられる。本研究ではこのような音弾性スペクトラム解析法の実用化をはかるために、2種類の切欠き試料の応力分布と2種類の残留応力分布の測定にこの方法を適用して以下の成果を得た。(1)測定の自動化と波形のデジタル処理により測定の安定化をはかったため、振幅スペクトラムによる応力測定の精度が向上した。(2)特に偏り方向の測定に改善を加えたためにせん断応力成分の測定精度が向上し、せん断応力積分法を適用して垂直応力成分を分離決定することが可能となった。(3)切欠き底部を含む試料境界付近についても、小型トランスデューサによる応力測定が有効であることを確かめた。(4)位相スペクトラムによる応力測定を行い、反射波(使用周波数範囲)による制約の少ない測定法として位相スペクトラムの利用が有効であることを示した。これは本研究で得られた新しい知見である。(5)実用的な非破壊残留応力測定として、試料自由端領域と曲げ応力領域を利用する方法も有効であることを示した。特に後者では音弾性定数も同時に評価されることを示した。(6)残留応力のせん断成分について一般に非破壊測定が可能であることを確かめた。これと上記(2)により、一般性の高い残留応力の非破壊測定法を確立することが可能であると判断される。1.超音波を用いる音弾性応力測定の具体的な方法の内で、超音波波形のスペクトラムを利用する方法は横波の偏り方向の検出に最適と考えられる。このスペクトラム解析法はまだ研究例が少なく、また使用する反射波が制限されるという欠点を有するが、この方法によって偏り方向を十分な精度で検出できれば、せん断応力の非破壊測定とせん断応力積分法の適用が可能となり、非破壊残留応力測定を実用的になる。本研究ではこれを目的として、偏り方向測定精度の向上と使用反射波に対する制限の緩和を達成する。2.初年度である本年度の実積は次の通りである。(1)ステッピングモ-タとロ-タリエンコ-ダを使用したトランスデュ-サ支持装置を製作し、横波の偏り方向の測定を安定化させた。これを用いてアルミ合金切欠き試料の応力分布を測定し、現段階としてはかなり良好な結果が得られた。(2)使用反射波の制限を取り除くために、位相スペクトラムを利用して基本的な応力測定を行い、良好な結果を得た。位相スペクトルによる音弾性測定の有効性がこれによって初めて示された。(3)音響復屈析調整板によって使用反射波の制限を除く立場から、アルミ及び鋼小板の積層試料の音響復屈析を測定し、必要な基礎デ-タの一部を採取した。現役階ではまだ両層の異方性主軸が平行な場合のみを対象にしており、一般の場合の測定が不十分である。3.上記(1)、(2)については、機械学会の第69回期全国大会と関西支部第67期定時総会、非破壊検査協会第7回音弾性研究会(いずれも平成3年度)で口頭発表した。これらをまとめてExperimental Mechanicsに投稿する予定である。1.超音波横波のスペクトラム測定は、偏り方向と横波音速差の検出に最適と考えられる。この方法によって偏り方向を十分な精度で検出すれば、せん断応力の非破壊測定とせん断応力積分法の適用によって、非破壊残留応力測定が可能になる。

本研究はこのような超音波スペクトラム解析法を実用化するための基礎的研究である。2.前年度(初年度)にV字切欠き試料の応力分布を対象にして詳細な検討を行い、新しい知見である位相スペクトラムの有効性を含む良好な結果を得た。最終年度である本年度は、V字切欠き試料と焼きばめ試料を用いて、スペクトラム測定を継続し次の結果を得た。(1)前年度に明らかにされた偏り方向の非直交性について検討し、測定される2方向の平均方向を用いることにより良好な応力解析結果が得られることを確かめた。(2)V字切欠き試料においても良好な応力解析結果が得られ、超音波スペクトラム解析法の信頼性が確認された。(3)V字切欠き試料では、曲げ応力領域を利用して実用的な非破壊残留応力測定が可能なことを示した。特にこの場合には音弾性定数も同時に測定される。(4)焼きばめによる残留応力に関して、せん断応力成分が非破壊的に測定されることを確かめ、更に応力分布の対称性を利用する主応力差の非破壊測定も有効であることを示した。(5)前年度と本年度の結果を整理し、超音波スペクトラム解析法の実用化をはかる上で有用な成果報告をまとめた。