hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変位依存・速度依存型装置を用いた制振構造の包括的な応答評価法・設計法に関する研究

本研究課題は、制振技術のさらなる普及・発展に寄与すべく、実務的な観点から架構やダンパーの様々な制約条件に対する適用限界や制振性能を、理論的および地震応答解析による詳細な検証により明らかにすることを目的としている。弾塑性ダンパーを持つ制振構造の制振性能は、想定地震入力に対するダンパーや架構の最大応答量とともに、地震終了後に架構やダンパーに生じる残留変形やそれらの諸々の制約条件を総合的に判断することにより得られると考えられる。文献「弾塑性ダンパーの剛性・降伏力・塑性率の調節による制振構造の応答制御手法」では、架構と弾塑性ダンパーからなる制振構造を一質点系として捉え、その構成要素と制振性能を関連づける「性能曲線」を示しながら、制振効果に関し拡張した議論を行うとともに、架構の高さや剛性分布、目標応答値の大小、地震波応答スペクトル形状、弾塑性挙動における高次モード、初期減衰のモデル化など様々な要因を新たに考慮し、想定地震入力に対して目標とする最大層間変形角と最大塑性率の両者を同時に制御する多質点系のダンパー設定法を構築している。なお、速度依存型の制振デバイスを用いた制振構造の応答評価法・設計手法については今後展開していく予定である。本研究課題は,制振技術のさらなる普及・発展に寄与すべく,様々な制約条件に対する制振構造の適用範囲や性能を明らかにし,実務的な観点から設計用資料を構築するための詳細な検証を行うことを目的とし,主として以下の2点を研究対象と考えている。1.変位依存型制振デバイス・架構の現実的な制約を考慮して制振構造の性能限界を解析的手法により究明する。2.変位依存型・速度依存型の制振デバイスを用いた制振構造の包括的な応答評価法・設計手法を提案する。今年度の研究成果の一つとしては,日本での現状におけるパッシブ制振構造・デバイスの評価法・設計法・施工法等をまとめた「パッシブ制振構造設計・施工マニュアル(日本免震構造協会編)」が2003年10月に発行に至った。同書は,制振技術の新しいアイデアを拘束するものではなく,むしろ自由な発想と技術の発展を促すために必要な,諸々の基盤情報を示すものとして位置付けられる。また,同書の作成にあたり協力委員として,本研究課題の一つである(上記1)変位依存型制振ダンパーを用いた簡易設計手法およびその実設計例等にういて携わり,これらは現段階において実務的観点からさまざまなケースを想定した中で行ったスタディをもとに記したものである。来年度,パッシブ制振構造の普及・発展に寄与すべく,国外の学会等においてこの成果を発表し,同書で採用された本研究課題(上記1)の設計手法およびその理論的背景ついては,学術的観点から再度構成し発表していく予定である。また,文献「等価線形化手法による一質点弾塑性構造の最大応答予測法」は,上記1の基盤となる一質点系弾塑性構造における既往の応答予測手法を踏まえた中で,予測理論を体系化し,また減衰付加に伴う入力地震動の低減効果について解析的手法により詳細な検証を加えたものである。「パッシブ制振構造設計・施工マニュアル(日本免震構造協会編)」が昨年度発行に至ったが,今年度の研究成果としては,世界学会において,同書で採用された本研究課題(上記1)の設計手法およびその理論的背景ついて,学術的観点から再構成して発表を行った。これは,架構と弾塑性ダンパーからなる制振構造を一質点系として捉え,その構成要素と制振性能を関連づける「性能曲線」を示しながら,制振効果に関し拡張した議論を行う。さらに,架構の高さや剛性分布,目標応答値の大小,地震波の位相やスペクトル形状,弾塑性挙動における高次モード,初期減衰のモデル化など様々な要因を新たに考慮し,多質点系のダンパー設定法にまで展開する。また,この設定法は,高さ方向に適度な剛性分布をもつ架構から,上層か下層が変形し易い剛性分布をもつ架構までを対象とし,ある地震レベルで目標とする最大層間変形角を各層で一様に満たすため必要なダンパー量を層ごとに決定し,層間変形角と塑性率の両者を同時に制御することを目的としている。4層、10層、20層の高さで実建物を想定した架構や異なる剛性分布をもつ架構を例として、まず一質点系として「性能曲線」から目標応答に即したダンパーの必要量を決め、それを多質点系に変換することで各層のダンパー設定を行い、模擬地震波や実地震波を用いた多くの時刻歴解析によりその妥当性を示す。

弾塑性ダンパーを持つ制振構造の制振性能は、想定地震入力に対するダンパーや架構の最大応答量とともに、地震終了後に架構やダンパーに生じる残留変形やそれらの諸々の制約条件を総合的に判断することにより得られると考えられる。文献「弾塑性ダンパーの剛性・降伏力・塑性率の調節による制振構造の応答制御手法」では、架構と弾塑性ダンパーからなる制振構造を一質点系として捉え、その構成要素と制振性能を関連づける「性能曲線」を示しながら、制振効果に関し拡張した議論を行うとともに、架構の高さや剛性分布、目標応答値の大小、地震波応答スペクトル形状、弾塑性挙動における高次モード、初期減衰のモデル化など様々な要因を新たに考慮し、想定地震入力に対して目標とする最大層間変形角と最大塑性率の両者を同時に制御する多質点系のダンパー設定法を構築している。なお、速度依存型の制振デバイスを用いた制振構造の応答評価法・設計手法については今後展開していく予定である。
牛クリプトスポリジム症の診断に適応可能な迅速イムノクロマト法の開発

本研究の目的は、公衆衛生および家畜衛生上の重大な問題となっているクリプトスポリジウムに対する新規診断システムを構築し、疫学調査を通じて社会実装につなげることにある。本研究ではプロテオーム解析により優れた診断用抗原を新たに同定し、それら抗原を搭載したイムノクロマトテストの確立を目指す。本診断技術は急性感染期の抗原検出、慢性感染期の抗原虫抗体の検出を想定しており、両検査システムを疫学調査に導入することでエンデミックとエピデミック感染を把握することが可能となる。エジプトでのクリプトスポリジム感染の関心は極めて高く、本研究成果により日本・エジプトの本格的な二国間共同研究につながることが期待される。
2次元フォトニック結晶を用いた光バッファ回路の開発

今年度は光バッファ回路の主要部分となるリング共振器の3次元電磁場解析を行った。リング導波路に光パルス列を長時間保持するには導波路の曲がり部分の放射損失を低減することが必要であるが、その放射光の厳密な解析には3次元電磁場解析を要し、また導波路長が長いことから大型計算機を用いても困難である。そこで、前年度に用いた境界要素法を3次元計算に拡張し、計算手法自体を薪たに開発した。この手法は、FDTD法等の一般的な汎用電磁場解析手法と異なり、電磁場がスラブからの放射角成分に展開された形で得られ、放射損失を解析する上で非常に都合が良い。この手法を用いて、スラブ上下面から放射するモードのフォトニックバンド図を計算した。計算を行うに当たって前年度に構築したクラスタにパソコンを増設し、十分なメモリ量が確保できるようにした。また計算速度の向上のため、GPUを追加しCUDAによる演算も可能にしている。通常のフォトニック結晶直線導波路はライトラインより低周波数側の光はスラブ上下面から放射しないことが保証されるが、計算の結果、フォトニック結晶円弧曲がり導波路にはライトラインより低周波側にも放射が存在することが示された。ただし、導波光との結合強度を解析すると、ライトラインより低周波側に存在する放射モードはエバネッセント波を介した非常に弱い結合であり、導波路曲率を小さくすることで放射損失が指数関数的に減少する計算結果が得られた。すなわち、この放射は光ファイバーや誘電体導波路等の一般的な導波路に存在する曲げ損失と同等のものである。最終的に、円弧曲がり導波路には一般的な導波路に存在する放射損失以外の強い放射は存在せず、一般の導波路と同等の低い損失と、フォトニック結晶特有の低群速度帯域を持つ有用な導波路であることを結論付けた。光通信において必須となる光信号のバッファリング(遅延)を行う光バッファ回路の開発を目的として、本年度はバッファ回路を構成する「方向性結合器光スイッチ」の(1)高消光比化、(2)制御光を含めたスイッチング過渡応答計算、及び、「リング導波路」の(3)低損失化について開発を進めた。(1)については、方向性結合器両端にある分離導波路を、2次元FDTD法で電磁界分布を確認しながら構造を調整した。試作したデバイスは光変調器とロックインアンプを用いてSN比を改善した測定光学系を用い、ペルチェ素子によるスイッチング動作実験で消光比が12dBであることが明らかとなった。(2)については、技術的に困難な量子ドットの非線形効果によるスイッチングの代わりに、デバイスの作製を行っている産業技術総合研究所にて開発されたマイクロヒーターによるスイッチングを用いたシステムに変更した。この方式は制御光を使用せず、過渡応答計算は必要なくなった。(3)について、リング導波路の低損失化、低群速度化のためには、まず自由曲線導波路の分散特性、及びフォトニックバンド構造を明らかにすることが必要である。一般に使用されている数値解析手法では計算が非常に困難であるため、新たに境界要素法を応用した計算手法を開発した。開発した手法で自由曲線(円弧状曲がり)導波路のフォトニックバンド構造を求めたところ、導波モードが直線導波路のものとほぼ同一の分散特性を有し、低群速度帯域も有することが明らかとなった。しかし導波路を曲げたことによりフォトニックバンドギャップが消失していることも判明し、導波損失の原因となっていることが明らかとなった。そこで最大のフォトニックバンドギャップ帯域幅が得られるように導波路構造の最適化を行い、その結果直線導波路と同程度の高い透過率を有する低損失曲がり導波路が設計できた。

最終的に、円弧曲がり導波路には一般的な導波路に存在する放射損失以外の強い放射は存在せず、一般の導波路と同等の低い損失と、フォトニック結晶特有の低群速度帯域を持つ有用な導波路であることを結論付けた。
熱画像と音情報を用いる機械学習アプローチによる豚のためのヘルスケア実現

サーモグラフィ・マイクロフォン・可視カメラを用いて,豚舎内において長期連続収録可能な測定系を構築した。共同研究を行っている国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構にて,豚への感染実験を行い,構築した測定系を用い,感染開始から約2週間程度の長期連続収録を行った。実験では特定病原体不在豚を用い,呼吸器感染症としては一例として豚インフルエンザを対象とした。感染実験においては,インフルエンザウイルスを感染させなせないコントロール群と,感染させた感染群3種の測定を行った。感染指標となるくしゃみ音は,30kHz以上の高い周波数帯に特徴を持つことが報告されているため,100kHzもの高いサンプリング周波数で収録を行った。音響イベント分類器構築における学習・評価のために,観測者により正解を判断するラベル割当てを行ったデータセットが一定サンプル必要となるが,長期収録を行っているため,ラベル割当てのコストは非常に膨大となる。このため,収録した音信号から,くしゃみ音の周波数特徴を有する音響イベントの自動検出および,対応する動画像を自動提示することで効率的なラベル割当てを実施し,感染実験によって得られた音響イベントデータセットを構築した。構築したデータセット中のくしゃみ音の特性を考慮し,これらを少数次元で表現可能な音響特徴量を設計し,機械学習に基づく分類手法であるSVM(Support Vector Machine)を利用した認識器を用いることで,収録した音響イベントから感染指標であるくしゃみ音の高精度な自動分類を可能とした。また,構築した分類器の分類精度が,教師データ収録環境に依存しにくいものであることを確認した。さらに,異なるインフルエンザウイルスを感染させた場合の感染実験についても実施し,同様に長期連続収録を行った。今年度は当初の予定通り,呼吸器感染症の一例として,ブタインフルエンザウイルスへの感染実験を実施し,豚舎内にて長期連続収録を行った。また,音響イベントについては,当初想定した数より非常に多い,十数万ものサンプルが検出されたため,音響イベント分類器の学習・評価に必要な一定サンプルについて,観測者により行うラベル割当ての効率化を行った。これによって得られたデータセットを用いて,感染指標であるくしゃみ音の自動検出を可能とした。また,構築した検出器は,教師データ収録環境に依存しにくいことを示した。学習には,感染・非感染問わず収集したくしゃみを用いているため,構築したくしゃみ検出器は全群の音響イベント全サンプルの自動解析を実施可能となった。感染実験を行った豚舎は,感染群ごとに隔離されており,さらに各豚ごとに区切られた豚房で飼育されたため,マイクロフォンアレイによって指向性を高めずとも各群ごとに音信号を収録可能であった。よって,当初収録のために準備した複数マイクロフォンには,各豚の音信号が収録しやすいように各豚の近傍に配置し,音響イベント見逃しが起こりにくいようにした。次年度は本年度までに収録された感染実験の大規模データに関して,構築された感染症状の自動検出器を用いて感染症状の可視化を試みる。加えて感染症状を入力とした感染判別器構築を図る。加えて感染症判別器を用いて,呼吸器感染症の早期発見試験を実施する。

感染実験を行った豚舎は,感染群ごとに隔離されており,さらに各豚ごとに区切られた豚房で飼育されたため,マイクロフォンアレイによって指向性を高めずとも各群ごとに音信号を収録可能であった。よって,当初収録のために準備した複数マイクロフォンには,各豚の音信号が収録しやすいように各豚の近傍に配置し,音響イベント見逃しが起こりにくいようにした。次年度は本年度までに収録された感染実験の大規模データに関して,構築された感染症状の自動検出器を用いて感染症状の可視化を試みる。加えて感染症状を入力とした感染判別器構築を図る。加えて感染症判別器を用いて,呼吸器感染症の早期発見試験を実施する。
シクロプロパン環の立体構造特性に基づく分子設計:NMDA受容体特異的拮抗剤の合成

〈合成〉容易に入手可能(-)-エピクロロヒドリン(1)を出発原料として、鍵中間体であるラクトン体(4)を98%以上の光学純度で簡便に合成できた。このものより種々のアルキル基を有する配座制限誘導体(2aおよび3a)をそれぞれ立体選択的に合成することに成功した。同様にして(+)-エピクロロヒドリンより、2bおよび3bを合成した。〈薬理評価及び作用基序解析〉合成した化合物をラット海馬NMDA受容体における|^3H|MK-801をリガンドとする結合阻害実験による親和性を検討したところ、2a(R=Me,Et)がIC50値が1μmol以下の顕著な同受容体に対する親和性を有することが判明した。また、ラット脳グルタミン酸受容体発現アフリカツメガエル卵母細胞系において、NMDA受容体拮抗作用を示すことが明かになった。
多重旗多様体の軌道分解

標数が2でない任意の可換無限体上の2n次(nは2以上)split直交群の多重旗多様体が4つ以上の成分からなるとき、無限型(軌道の数が無限個)であることを証明した。これによって、3重旗多様体を調べればよい。6、8、12次の直交群の典型的な無限型3重旗多様体を構成した。これらを直既約成分に持つものを除外することにより、有限型になるための必要条件を与えた。さらに、体の平方に関する条件で無限型になる10次の直交群の無限型3重旗多様体を構成した。これによって体に依存する場合の必要条件も記述した。これは、後の有限性の証明の過程で必要性がわかったものである。以上の条件によって、無限型の場合をすべて排除し、有限型になるための必要十分条件を記述する定理を定式化した。以上の条件の下で、すべての場合に有限型であることを証明した。初めに、すべての成分がfull flag varietyでない場合を証明した。奇数次のときの証明方法を用いるが、条件が複雑なため、かなりの技巧的な補題を準備する必要があった。最後に1つの成分がfull flag varietyの場合を証明した。Stembridgeによって、体が複素数体の場合は示されているが、任意の体上でcase-by-caseの証明を与えた。奇数次の場合の私の結果(J. Alg. 425(2015), 450-523)と合わせて、任意の体上の直交群の多重旗多様体が有限型になるための条件は完全に決定された。以上の結果をプレプリントとしてarXiv:1903.06335に発表し、雑誌に投稿した。偶数次split直交群の4つ以上の直積は無限型(直交群の対角的作用に関する軌道の数が無限個)であることを示した。したがって、有限型多重旗多様体を分類するためには3重旗多様体のみを考察すればよい。奇数次のときと同様に、次数の小さないくつかの無限型3重旗多様体を用意する必要がある。6次直交群について4つの基本的な無限型3重旗多様体を構成した。このうちの2つは奇数次の研究において基本的なものであった。8次直交群については6つ、12次直交群については4つの無限型3重旗多様体を構成した。これらを含む3重旗多様体を取り除くことによって、3重旗多様体が有限型になるための必要条件が導かれる。1つの旗多様体の形によって、(I)型と(II)型に分類できる。(I)型はすべてsphericalであるので問題ない。(ただし、軌道分解を具体的に記述することは意味がある。)(II)型の軌道分解を精密に記述して軌道が有限個であることが示せれば、この条件が有限性の十分条件になるので予想は解決する。この条件は、特殊な場合のStembridgeによるspherical二重旗多様体の条件と矛盾しないので、これが十分条件であろうと予想できる。奇数次のときと同様に軌道分解を細かく分析すれば軌道の有限性が証明できると思われるが、かなり複雑な構造を持っているので、未完成である。以上の研究概要は6月の数理解析研究所研究集会および1月の鳥取での表現論ワークショップで中間報告した。有限型の偶数次直交群の多重旗多様体を分類するという研究目標に対して、証明すべき分類定理の形がかなり明確になっている。標数が2でない任意の無限体上の偶数次split直交群の多重旗多様体について、有限型(軌道の数が有限個)になるための必要十分条件が得られた。特に、直積成分の旗多様体の数は3以下であることが必要である。また、1つの直積成分がfull flag varietyの場合はJ. Stembridge (2003年)によるsphericalな2重旗多様体の分類に一致する。すでに解決している奇数次の場合と同様にして、次数の小さい(6、8、12次の)無限型3重旗多様体をいくつか構成し、それらを直和成分に持つものをすべて除外することによって、有限型になるための必要条件を決定した。また、体の性質(平方数のなす部分群のindex)に依存する必要条件についても、奇数次の場合のものにもう1つ追加の条件を与えた。得られた条件が十分条件であることの証明にも奇数次の場合の方法を用いた。まず、すべての直積成分がfull flag varietyでない場合について、奇数次のときの論法を精密化することによって軌道分解の有限性を証明した。1つの直積成分が2つの空間による旗である場合は奇数次のときの方法がそのまま適用できるが、3つの空間による旗の場合についても証明が必要になった。1つの直積成分がfull flag varietyの場合についても、任意の体についての定理であるので、具体的に証明した。このために、一般線形群のfull flag varietyの典型的な部分群による詳しい軌道分解を与えた。これは一般線形群の軌道分解としても新しいものであると思われる。偶数次直交群の多重旗多様体が有限型であるための必要十分条件が得られたため標数が2でない任意の可換無限体上の2n次(nは2以上)split直交群の多重旗多様体が4つ以上の成分からなるとき、無限型(軌道の数が無限個)であることを証明した。

6、8、12次の直交群の典型的な無限型3重旗多様体を構成した。これらを直既約成分に持つものを除外することにより、有限型になるための必要条件を与えた。さらに、体の平方に関する条件で無限型になる10次の直交群の無限型3重旗多様体を構成した。これによって体に依存する場合の必要条件も記述した。これは、後の有限性の証明の過程で必要性がわかったものである。以上の条件によって、無限型の場合をすべて排除し、有限型になるための必要十分条件を記述する定理を定式化した。以上の条件の下で、すべての場合に有限型であることを証明した。初めに、すべての成分がfull flag varietyでない場合を証明した。奇数次のときの証明方法を用いるが、条件が複雑なため、かなりの技巧的な補題を準備する必要があった。最後に1つの成分がfull flag varietyの場合を証明した。Stembridgeによって、体が複素数体の場合は示されているが、任意の体上でcase-by-caseの証明を与えた。奇数次の場合の私の結果(J. Alg. 425(2015), 450-523)と合わせて、任意の体上の直交群の多重旗多様体が有限型になるための条件は完全に決定された。以上の結果をプレプリントとしてarXiv:1903.06335に発表し、雑誌に投稿した。これまでの研究により、有限型3重旗多様体は(I)型と(II)型に分類できる。(I)型はすべてsphericalであるので問題ない。(II)型の軌道分解を精密に記述して予想を証明する。論文を完成させ、公表する。研究発表できる内容が中間報告のみであったために学会等の出席数が少なかったため。また、関連分野との研究交流も少なかった。何人かの研究者を招待して研究会を行なったが、すべての研究者が自分の科研費によって出張したためである。次年度は、様々な学会で成果発表を行なう。予想の証明を完成させるため、研究会等に参加する。また、関連する若手研究者との協力によって関連研究も発展させる。
複数指の協調作業のための運動生成とセンセーフィードバック制御

多指ハンドの協調作業の実現をめざして、次のような階層構造の制御システムを構築した。すなわち、多指ハンドに課す作業を分解し、物体への接近、把持作業のための操作へとつながる一連のザブタスクを決める。制御システムは、ザブタスクに対応する制御指令を力覚情報に基づいて切り換え、生成する最上位レベルと、内部センサと力覚センサのフィードバックに基づく制御を実行する中位レベルと、システム全体を安定に動作させる制御ループの最下位レベルとから成る。本研究の独創性は中位レベルのセンサーフィードバック制御系にあり、これを次のように三つの制御則から構成した。1)把持物体の代表点の絶対位置と、物体形状から決まる各指先の相対位置を一般化座標に選んだ位置制御、2)確実な物体把持を可能にする内力制御、3)外部環境から作用する外力に適応できるためのコンプライアンス制御、これらの制御則により、物体操作とともに、硬い物体を把持する場合に起こり得る相対距離の微小変化に伴う内力の大きな変動に速応する力制御が実現でき、また、組立作業などで起る特定方向の剛性の適応化も可能になる。これらの制御則は、既に開発している力覚センサ付き3関節3本指から成るハンドを対象にし、QS-9トランスピュータ開発システム上に実装している。具体的な作業としてはクランク回し、文字書き作業、挿入作業、ナット締め作業、持ち換え作業などを取り上げた。これらの作業は、作業解折によって予め用意した一連のサブタスクに分解し、力学センサの情報に基づいて自動的に切り換えながら、運動生成とセンサーフィードバック制御を通じて実行され、制御性能が確認された。
西南日本の中・古生界のTerrane Chemistry

本年度研究では,1.白亜系堆積岩の分析(四万十帯の砂岩・泥岩および陸成層),2.背弧の新生代第三系について分析用試料の採集と蛍光X線分析を行った.四万十帯については昨年分析をおこない,結果をまとめている.また,分担者ではないが砂岩の重鉱物組成について検討が進められており,島根大学において研究討論した.2の試料については研究協力者からボーリング試料の提供を受け風化の影響の少ない連続した試料をもとに検討を行うことが出来た.1では外帯の四万十帯の白亜系と比較検討するため,同じ白亜系の陸成層の関門層群についても検討した.また,国際学術研究においても韓半島の白亜系慶尚層群を検討しており,西南日本の地帯群と大陸地殻を持つ韓半島の検討結果について比較検討した.堆積岩の元素組成はprovenanceを構成する岩石の特徴に大いに関係を持つが,堆積作用や続成作用によっても大きな影響を受ける.特に風化過程や風化の程度はアルカリ元素やアルカリ土類元素に大きな影響を与える.本研究ではそれらの元素について,風化作用を評価する指標を用いて各地帯について検討した.第三系では後背地の火山活動の影響を反映して元素組成の変化が認められる.しかし,より上位の地層では大陸縁辺の堆積盆で特徴的な成熟した組成を示している.これは風化作用がより強く影響していること後背地に花崗岩が存在すること,などによる.堆積岩に挟まれる玄武岩などは堆積岩の元素組成にはほとんど影響を与えない.結論的に種々の堆積作用を受けた岩石では全岩の元素組成の検討は,風化作用や源岩組成,造構場の推定などにきわめて有効であると言える.本年度研究では,1.白亜系堆積岩の分析(四万十帯の砂岩・泥岩および陸成層),2.背弧の新生代第三系について分析用試料の採集と蛍光X線分析を行った.四万十帯については昨年分析をおこない,結果をまとめている.また,分担者ではないが砂岩の重鉱物組成について検討が進められており,島根大学において研究討論した.2の試料については研究協力者からボーリング試料の提供を受け風化の影響の少ない連続した試料をもとに検討を行うことが出来た.1では外帯の四万十帯の白亜系と比較検討するため,同じ白亜系の陸成層の関門層群についても検討した.また,国際学術研究においても韓半島の白亜系慶尚層群を検討しており,西南日本の地帯群と大陸地殻を持つ韓半島の検討結果について比較検討した.堆積岩の元素組成はprovenanceを構成する岩石の特徴に大いに関係を持つが,堆積作用や続成作用によっても大きな影響を受ける.特に風化過程や風化の程度はアルカリ元素やアルカリ土類元素に大きな影響を与える.本研究ではそれらの元素について,風化作用を評価する指標を用いて各地帯について検討した.第三系では後背地の火山活動の影響を反映して元素組成の変化が認められる.しかし,より上位の地層では大陸縁辺の堆積盆で特徴的な成熟した組成を示している.これは風化作用がより強く影響していること後背地に花崗岩が存在すること,などによる.堆積岩に挟まれる玄武岩などは堆積岩の元素組成にはほとんど影響を与えない.結論的に種々の堆積作用を受けた岩石では全岩の元素組成の検討は,風化作用や源岩組成,造構場の推定などにきわめて有効であると言える.本年度研究では,1.四万十帯の砂岩・泥岩,2.舞鶴帯の泥岩,3.黒瀬川地帯の泥岩について分析用試料の採集と蛍光X線分析を行った.四万十帯については試料採集をおこない,現在分析を行っている過程にある.舞鶴帯と黒瀬川地帯についてはすでに分析結果を得ており,さらに研究分担者が予察的に昨年度より検討していた結果については公表することが出来た.舞鶴帯と黒瀬川帯を最初に検討したのは,両者が西南日本の内帯と外帯を代表する地帯であること,また,年代的にはペルム紀について集中した元素組成の比較を行うことにより両地帯の特徴を端的に解析しようとしたためである.これは、ペルム紀にはこれらの地帯が東アジア大陸の縁辺で島弧として発達し,それぞれの地帯を代表するもっとも特徴的な地球化学的性質を持つと考えたためである.その結果,舞鶴帯の泥岩はそのprovenanceには成熟した島弧や大陸縁辺が予想され,反対に黒瀬川地帯には未成熟の島弧地殻を持つと考えられる.舞鶴層群は一般にPAAS(post-Archean Australian shales)と類似の組成を示す.そして,アルカリ元素の中ではKやRbに比べてNaやCsに富んでいる.希土類については一般的にEuの負異常が見られ,軽希土類よりも重希土類の濃集がみられる.などの特徴がみとめられ,黒瀬川地帯ではこのようなアルカリ元素の濃集は見られない.このように両者は全くことなる組成をもつ地帯を後背地に持つことが判明した.本年度研究では,1.四万十帯の砂岩・泥岩,2.白亜系陸成層,3.内帯・外帯の古生代地帯について分析用試料の採集と蛍光X線分析を行った.四万十帯については昨年分析をおこない,結果をまとめている.また,分担者ではないが砂岩の重鉱物組成について検討が進められており,島根大学において研究討論した.外帯の四万十帯の白亜系と比較検討するため,同じ白亜系の陸成層の関門層群についても検討した.

また,国際学術研究においても韓半島の白亜系慶尚層群を検討しており,西南日本の地帯群と大陸地殻を持つ韓半島の検討結果について比較検討した.昨年度に引き続き内帯・外帯の古生代地帯についての比較検討を行った.その結果,内帯の諸地帯はそのprovenanceには成熟した島弧や大陸縁辺が予想され,反対に外帯の地帯には未成熟の島孤地殻を持つと考えられ明瞭な相違を示し,両地帯群が古生代には異なるprovenanceを持つことが明らかにされた.堆積岩の元素組成はprovenanceを構成する岩石の特徴に大いに関係を持つが,堆積作用や続成作用によっても大きな影響を受ける.特に風化過程や風化の程度はアルカリ元素やアルカリ土類元素に大きな影響を与える.本研究ではそれらの元素について,風化作用を評価する指標を用いて各地帯について検討した.その結果,内帯・外帯の古生代地帯では内帯の方が源岩の風化の程度は一般に高く,このことは気候の変化の状況とも関連すると考えられる.中生代ジュラ紀では両地帯ともに成熟したprovenanceをもち,風化の程度はどちらも高くなる.これは内帯・外帯の諸地帯の東アジアへの収束を意味し,両者ともに同じ,もしくは同様のprovenanceを持つことによる.白亜紀では内帯・外帯の火成作用の違いが反映した元素組成を示すことが明らかとなった.
Smad3部位特異的リン酸化に着目した多発性嚢胞腎における病態解明と治療薬の開発

多発性嚢胞腎では嚢胞生上皮細胞の極性が消失することで、増殖・分泌・細胞外基質異常が引き起こされ、その結果、嚢胞増大とともに線維化が進行し腎不全にいたる。cpkマウスは嚢胞性腎疾患(PKD)の原因遺伝子産物の一つであるシスチンが障害されたモデルでありARPKDモデルとして世界中で解析されている。そのcpkマウスと正常マウスにおいて、生後14日、21日で腎を抽出した。まず、E-cadherin、α-smooth muscle actin(α-SMA)、snail1の抗体を用いて免疫染色を行い、間葉系の表現形を評価した。また本研究のターゲット分子であるSmad3は、TGF-βに関連しPKDにとって極めて重要な経路と考えられている。TGF-βレセプターによって活性化されたSmad3は核内に移行し、標的遺伝子の転写因子として作用する。Smad3のリン酸化部位は分子の中間に存在するリンカー部とC末端部があり、それぞれ一方がリン酸化されたpSmad3L、pSmad3Cと、リンカー部、C末端部の両方がリン酸化されたpSmad3L/Cが形成されることがわかっている。そこで、cpkマウスと正常マウスから生後14日、21日の腎を抽出し、TGF-β、pSmad3L、pSmad3Cの特異的抗体を用いて、その分布を評価し、TGF-β、pSmad3L、pSmad3C抗体を用いてWestern Blottingを行なった。現在、研究機関から離れた公的病院で勤務しており、研究データの統計的解析、文献検索を中心に進めている.しかしながら、解析に必要なデータの収集が不可能なため現時点で目立った実績が得られていない。現時点でのデータ解析、c-Jun N-terminal kinase(JNK)、cyclin dependent kinase 4(CDK4)、およびc-Mycの抗体を用いたWestern Blottingや、繊維化評価のためにマッソントリクローム染色など、新たなデータ収集を行い、学会発表、論文作成の準備をすでに行なっている。そこで、cpkマウスと正常マウスから生後14日、21日の腎を抽出し、TGF-β、pSmad3L、pSmad3Cの特異的抗体を用いて、その分布を評価した。現在、人事の関係で大学を離れているため、客員研究員として研究を継続しているが十分な成果を得られていない。来年の人事で大学に戻る予定であり、現時点でのデータの解析、繊維化の評価のためにマッソントリクトーム染色など、新たなデータ収集を行い、来年度の学会発表、論文作成を予定している。

現時点でのデータ解析、c-Jun N-terminal kinase(JNK)、cyclin dependent kinase 4(CDK4)、およびc-Mycの抗体を用いたWestern Blottingや、繊維化評価のためにマッソントリクローム染色など、新たなデータ収集を行い、学会発表、論文作成の準備をすでに行なっている。現在、人事異動のため客員研究員として研究に従事する時間が十分に取れない状況であるため、当初予定していた助成金を使用できなかった。次年度は、本来行う予定であった研究をすすめる計画をすでにたてている。研究機関より離れた公的病院での勤務のため研究費の拠出が予定よりも下回った。次年度に研究の継続を予定している。
心室圧容積計測を要しない、簡便なる左心室収縮末期圧容積関係推定法の開発

拡張期容積と一回駆出仕事量の関係をみた前負荷・リクルータブル・一回拍出仕事量関係(PRSW)の傾き(Mw)は、臨床上有用であることが知られ、前負荷・後負荷への依存性が少なく心室機能を解析できるので広く用いられる指標となっている。このMwを定常状態の心拍出量(CO)、平均動脈圧(AP)、平均左心房圧(LAP)および心拍数(HR)から推定する枠組みを平成16年度に動物を用いた基礎実験にて開発した。この基礎実験にて確立した推定法を臨床データに適用するためにさらなる推定精度の改善を行った。厳密な理論解析ではMwはE_a×(E_<es>/(E_a+E_<es>))^2/kと強く相関することが示された(E_a,実効動脈エラスタンス(=AP/(CO/HR));E_<es>,左室収縮末期エラスタンス;k,心室硬度定数)。左心室心拍出量曲線の傾き(SL)は解析的にSL=HR×E_<es>/k/(E_a+E_<es>)と表され、SL=CO/(ln(LAP-2.03)+0.8)として算出しうる。kはLAP/EDVとして近似しうる(EDV,左心室拡張末期容積)。よってMwはAP/(CO/HR)×(SL/HR)×LAP/EDV×(SL/HR)と相関すると言う仮説をたてた。その相関関係を用いCO、AP、LAP、HR、EDVからMwを8匹の麻酔下成犬にて正常・心不全において推定できるか検証した。推定精度は良好であった(y=1.1x+13,r=0.91,n=32,20150mmHg)。平成16年度に確立した方法に比較し相関係数は上昇しており、推定精度は改善した。このように心室機能の良好な指標であるMwが定常状態の血行動態指標でより正確に推定しえた。平成16年度に確立した方法は、心室硬度定数のばらつきを無視し、経験則に大きく依存していたがこの点を改良したことになる。CO、AP、LAP、HRはスワン・ガンツ=カテーテル・末梢動脈血圧測定から、またEDVは経胸壁心臓超音波検査で容易・非侵襲的に取得しうる。よって臨床にてPRSWの傾き(Mw)を簡便にモニターできるようになることから、今回改善された方法はきわめて有用と考えられた。現在その有用性を臨床データにて検討中である。左心室収縮末期圧容積関係(E_<es>)が心室の収縮能のみを見ているのに対し、拡張期容積と一回駆出仕事量の関係をみた前負荷・リクルータブル・一回拍出仕事量関係(PRSW)は収縮能・拡張能を統合的に捉えることができる指標である。PRSWの傾き(M_w)は、E_<es>と同様、あるいはそれ以上に臨床上有用であることが知られ、前負荷・後負荷への依存性が少なく心室機能を解析できるので広く用いられる指標となっている。よってM_wを定常状態の心拍出量(CO)、平均動脈圧(AP)、平均左心房圧(LAP)および心拍数(HR)から推定する枠組みを開発した。理論解析ではM_wはE_a×(E_<es>/k/(E_a+E_<es>))^2と正相関することが示された(E_a,実効動脈エラスタンス(=AP/(CO/HR));k,心室硬度定数)。M_wはE_a×(SL/HR)^2と相関すると言う仮設をたてた。その相関関係を経験的に用いCO、AP、LAP、HRからM_wを8匹の麻酔下成犬にて正常・心不全において推定できるか検証した。推定精度は良好であった(y=0.85x+9.2,r=0.89,n=32,SEE=4.8mmHg,20150mmHg)。強心剤(ドブタミン)投与時のM_wの変化も良好に推定しえた(y=0.99x+5.0,r=0.85,n=16,SEE=11.9mmHg,2090mmHg).このように心室機能の良好な指標であるM_wが定常状態の血行動態指標で正確に推定しえた。CO、AP、LAP、HRはスワン・ガンツ=カテーテルと末梢動脈血圧測定から比較的簡単に取得しうる。よって心室機能を簡便にモニターできるようになることから、臨床における循環管理においてこのM_w推定法はきわめて有用と考えられた。

厳密な理論解析ではMwはE_a×(E_<es>/(E_a+E_<es>))^2/kと強く相関することが示された(E_a,実効動脈エラスタンス(=AP/(CO/HR));E_<es>,左室収縮末期エラスタンス;k,心室硬度定数)。左心室心拍出量曲線の傾き(SL)は解析的にSL=HR×E_<es>/k/(E_a+E_<es>)と表され、SL=CO/(ln(LAP-2.03)+0.8)として算出しうる。kはLAP/EDVとして近似しうる(EDV,左心室拡張末期容積)。よってMwはAP/(CO/HR)×(SL/HR)×LAP/EDV×(SL/HR)と相関すると言う仮説をたてた。その相関関係を用いCO、AP、LAP、HR、EDVからMwを8匹の麻酔下成犬にて正常・心不全において推定できるか検証した。推定精度は良好であった(y=1.1x+13,r=0.91,n=32,20150mmHg)。平成16年度に確立した方法に比較し相関係数は上昇しており、推定精度は改善した。このように心室機能の良好な指標であるMwが定常状態の血行動態指標でより正確に推定しえた。平成16年度に確立した方法は、心室硬度定数のばらつきを無視し、経験則に大きく依存していたがこの点を改良したことになる。CO、AP、LAP、HRはスワン・ガンツ=カテーテル・末梢動脈血圧測定から、またEDVは経胸壁心臓超音波検査で容易・非侵襲的に取得しうる。よって臨床にてPRSWの傾き(Mw)を簡便にモニターできるようになることから、今回改善された方法はきわめて有用と考えられた。現在その有用性を臨床データにて検討中である。
噴射切削装置の臨床応用に関する研究

まず、はじめに噴射切削でつくられた窩洞に填塞するのに相応しい材料についての研究を行った。これまでの実験から、狭小な噴射切削窩に対しては従来のレジンより流れの良いフロアブルコンポジットレジンを填塞する方が辺縁封鎖生に優れていることが判明している。今回は1種類の低粘性レジンに対し1ステップ、2ステップ、3ステップの接着材を用いて実験を行った。2ステップや3ステップの接着材に対して1ステッップの接着材を用いた場合の試料には色素浸透が多く見られ、辺縁封鎖性が不良であることが示唆された。ついで、噴射切削装置のタイプによって、その切削性能の違いを比較検討した。卓上型(Prep Start/Power Plus)は床置き型(KCP1000)と比較して、やや切削性能は劣るが大きな違いは認められなかった。それに対してハンドヘルド型(Biostar airbrastor)の切削性能は、かなり低くKCP1000の1/3、Prep Startの1/2程度しか切削できないことが判明した。これは、噴射切削圧がかなり低いことが原因であると思われる。ハンドピースに取り付ける簡便なものではあるが、ハンドヘルド型のものは臨床で切削に使用することはかなり難しいと推察された。これまでの研究は、噴射切削装置によって象牙質まで達したう蝕の除去をを主眼にしてきた。さらなる応用の可能性として、小窩裂溝の予防填塞、あるいはこの部におけるエナメル質のう蝕除去を行う場合の噴射条件を検討することにした。噴射切削圧が40psiでは充分な除去ができないこともあるが、120psiでは象牙質までも切削してしまうことがある。従って40psiの圧で少しずつ切削していくことでMIの目的にはかなう切削が行えると判明した。また、こうした狭小な切削窩に対してはGICのほうがレジンよりも高い辺縁封鎖性を示した。さらに最近の接着歯学の発展により、修復物の破損に対しても、これらを除去し再修復するのではなく、破損部分のみをコンポジットレジンで修理することが可能となってきた。こうした修理の際に、これまでは破損面を回転切削具等で研削してきた。噴射切削装置によって面を一層研削しての修理の可能性について硬質レジンを対象として比較検討した。回転切削具とは明らかに異なる研削面が形成されるが、亀裂などが生じないために充分応用できると考察される。以上のようなことから噴射切削装置は臨床で充分活用可能な装置であるということができる。研究目的噴射切削による窩洞に填塞するのに適した接着性の材料の検討を行ってきているが、これまでの研究で低粘性(粘皮の小さな)レジンのほうが、色素浸透が小さいという結果が得られた。本年度は同一種類の低粘性レジンを填塞し、接着処理材を変えて影響をみることとした。

実験1では近年開発された3種類の1ステップタイプの接着材の違いを比較し、実験2では3ステップおよび2ステップのものとの違いを比較した。材料および方法被噴射面(唇側)が平坦になるようにしたヒト抜去中切歯をプラスチックモールドに包埋した。噴射条件は、噴射粒子径Fine(50μm)、噴射圧160psi、噴射時間10秒、被噴射面との角度90°で、被噴射面からのノズルの距離は1mmと3mmにした。切削窩に実験1では、a. One-up Bond F、b. Reactmer Bond、c. AQ Bondという3種類の接着材を用いた後Unifil Flowを填塞した。実験2では、a.実験1でもっとも好成績をおさめた1ステップの接着材、b. 2ステップの接着材(Unifil Bond)、c. 3ステップの接着材(Scotch bond multipurpose)を用いた後、Unifil Flow(GC)を填塞した。この試料にload-cycling(800g/10,000回)により負荷をかけた後に色素浸透試験を行なった。そして試料を被噴射面に垂直に縦断し、切断面をデジタルHFマイクロスコープ(VH-8000/KEYENCE)を用いて観察し色素浸透の程度を評価した。結果実験1では、噴射距離に関係なくReactmer Bondを用いた場合に色素浸透が最も大かった。実験2では3ステップと2ステップに比べ1ステップの接着材は色素浸透が大きく、1ステップの接着材は、材料の選択や使用には注意が必要と考えられる。研究目的:これまで行ってきた噴射切削実験では、床置き型のKCP1000:Whisper-jetという装置を用いてきた。しかし、現在では、さまざまなタイプの装置が市販されている。本年度は、卓上型とハンドヘルドタイプの噴射切削装置の切削能力をKCP1000と比較した。材料と方法:噴射切削装置として(1)床置き型のKCP1000(ADT社)、(2)卓上型のPrep Start/Power Plus(D-anvile)、(3)ハンドヘルドタイプのBiostar Airbrator(Edge Dental)を使用した。各々の噴射切削圧は各装置の最大のものとしたので、(1)では160psi、(2)では120psi(Power Plusを使用した場合)、(3)では70psiであった。噴射粒子はいずれも酸化アルミナ50μm、被噴試料に対するノズルの角度90°、噴射時間は3秒とした。また、被噴射試料とノズル先端の距離は1mmと3mmとした。被噴射試料は、ヒト抜去上顎中切歯唇面エナメル質、同象牙質、コンポジットレジン(Z250,A2:3M)、グラスアイオノマーセメント(Fuji XI:ジーシー)とした。コンポジットレジンとGICはいずれもメーカー指示に従って使用した。切削後、切削窩の中央を通り、試料表面に対し垂直な方向に切断した。この面での切削された深さとその径をデジタルマイクロスコープVHX(KEYENCE)の150倍で測定した。結果:殆どの試料で、KCP1000を使用した場合の切削深さ・切削径が最も大きかった。1mmの距離から噴射した場合のエナメル質と象牙質に対する切削深さは、Prep Start/Power PlusがKCP1000を有意に上回っていた。
金属ナノ粒子の三次元加工技術の開発

金ナノロッド(棒状粒子)を酸化チタン薄膜上に載せ、金ナノロッドの両端に光電気化学的に金を析出させることで、ダンベル状金ナノ粒子へと3次元加工する手法を開発した。また、銀ナノキューブ(立方体状粒子)を酸化チタン薄膜上に載せ、酸化チタン薄膜との接触部位において選択的にプラズモン共鳴させることで、プラズモン誘起電荷分離による酸化溶解によってキューブの底部を細くする手法と、ナノキューブ上面において選択的に共鳴させることによりキューブ上面を丸くする手法を開発した。それにより光学特性を制御できることと、その機構についても明らかにした。この手法は、他のナノ粒子にも適用できることを示した。提供を受けた化学合成金ナノロッド(棒状ナノ粒子)を酸化チタン薄膜上に載せ、金ナノロッドの両端に光電気化学的に金を析出させることにより、ダンベル状金ナノ粒子へと3次元加工する方法を開発した。このナノ粒子では元となる金ナノロッドと同様に、短軸モードと長軸モードという二つの局在表面プラズモン共鳴モードが、異なる波長で観測された。吸収ピーク波長は金ナノロッドと同等ながら、数倍の光吸収強度を持つ。また、金ナノロッドに比べ、酸化チタンとの電気的な接触に優れるため、プラズモン誘起電荷分離に基づく光電位応答が、金ナノロッドと比べてはるかに速い。そのため、センサなどのデバイスへの応用に適すると考えられる。また、キューブ状の銀ナノ粒子を合成し、これを酸化チタン薄膜に載せて3次元加工を試みようとしたところ、酸化チタンに載せた状態で、異方的な散乱という特殊な光学特性を示すことが明らかとなった。まずこのことについて、種々の膜厚で吸収及び散乱スペクトルの実測およびFDTD計算を行い、系統的な解析を行った。また、キューブ状銀ナノ粒子を酸化チタンに載せた状態で、電子振動がナノ粒子の上面付近に局在化したモードと、下面付近に局在化したモードという二つの局在表面プラズモン共鳴モードが、異なる波長で観測された。それぞれを選択的に励起することにより、異なる形状変化を示すことがSEMにより確認され、また異なるスペクトル変化を示すことが分光吸収測定により確認された。平成25年度に見出した、酸化チタン薄膜上にキューブ状銀ナノ粒子を載せた際に、異方的な光散乱を示すという新しい現象について、まずは機構の解明を行った。薄膜の屈折率が高いために起こる入射光と反射光の干渉、薄膜干渉の効果、散乱光が高屈折率媒体へと優先的に進行する効果とが合わさって起こる現象であることがわかった。このことを踏まえ、適切な波長の光を用い、高屈折率媒体上での入射光と反射光の干渉を利用することで、薄膜から一定の距離における共鳴を選択的に起こせることが明らかとなった。これを利用すれば、光によるナノ粒子の3次元ナノ加工について、チップによる共鳴は必ずしも不可欠ではないということになる。ナノキューブについて、酸化チタン薄膜との接触部位において選択的に共鳴させ(proximal mode)、プラズモン誘起電荷分離による酸化溶解によって、キューブの底部を細くすることが可能であった。また、ナノキューブ上面において選択的に共鳴させることにより(distal mode)、キューブ上面を丸くすることができた。同様に、酸化チタン上でいわゆる光触媒反応によって析出させた銀ナノ粒子も適用することが可能である。酸化チタン上に担持した金ナノ粒子についても、適切な配位子を用いることで、プラズモン誘起電荷分離によるナノ粒子の部分的酸化溶解が起きたことがスペクトルから確認できているが、形状変化についてはまだ確認できていない。加えて、酸化チタン上の合金についてもプラズモン誘起電荷分離による部分的酸化溶解が起こることが示唆されている。光電気化学プレート状粒子の穿孔などの加工には着手できていないが、これはキューブ状銀ナノ粒子の特殊な光学特性を見出し、これについて優先的に研究を行ったためである。また、次年度以降に着手する予定であった金ナノ粒子の加工を前倒しで実行した。これは、応用の観点から、より安定な粒子を使用したかったためである。このように、当初の予定より遅れている部分と進んでいる部分、想定外の発見とその解明を行ったことがあり、計画全体から見た達成度を定量的に評価するならば、概ね計画通りといえよう。酸化チタン薄膜に載せたキューブ状銀ナノ粒子の3次元加工について、引き続き研究を推進する。その際、照射する光の波長、入射方向、偏光方向などと電子の振動が局在する部位などについて十分注意し、FDTD計算も併用しながら行う。とくに、銀ナノ粒子が基板と接触する部分の加工が可能かどうか、注意して検証する。また、AFMなどのチップを用いた加工を試みる。上記の通り、本年度は、酸化チタン薄膜にキューブ状銀ナノ粒子を載せた際に、異方的な散乱という特殊な光学特性を示すことを見出した。

この現象は想定外かつ、たいへん興味深く、応用の可能性を含むものであるため、まずはこの現象について優先的に解析を行った。その分、AFMのチップを用いた加工の本格的な着手は次年度としたため、AFMチップの購入や加工に要する費用や、それに関連する費用は、次年度に使用することとした。また、学会発表なども遅らせることとしたため、一部は次年度に使用することとした。研究の進捗状況合わせ、三次元加工に必要なAFMチップの購入および関連費用として使用する予定である。
剛性可変要素と体積可変要素をあわせ持つ柔軟形状ディスプレイの研究

立体形状視触覚ディスプレイは、平面形状から2.5次元(レリーフ)形状への形状変形が可能であったが、従来の研究では変形量に大きな制限があり、高さ(側面)のある立体形状への変形が困難である問題があった。そこで本研究では、これまで開発してきた粒子素材を密閉封入した動的剛性変化が可能なディスプレイシステムを拡張し、アレイ上に配置した小型シリンダ機構で内部粒子容量を増減させる機構を新たに加えることで、従来の2.5次元(レリーフ)形状よりさらに高さのある形状を作り出すことが可能な剛性可変ディスプレイを開発した。さらに、高さ(側面)を生かした立体的な情報提示の可能性を示すアプリケーションの提案を行った。本研究の目的は、形状・剛性に加え、その体積を必要に応じて動的に変化させることが可能なディスプレイを開発し、人と形状・剛性・体積可変ディスプレイ間の新しいインタラクション手法の提案を行うことである。初年度においては、本研究でこれまで開発してきた粒子密閉型の剛性可変ディスプレイの内部体積を可変にするための新しい粒子運搬機構と、タッチ検出機構の2種類の機構を実現するハードウェアの試作を行った。また、これらの装置を縦横に少数並べて構成したフロントプロジェクション式の視触覚ディスプレイの試作機を開発し、アプリケーションの試作を行った。開発した粒子運搬機構は、粒子を上部を薄いゴム膜で塞いだ小型のシリンダに密閉し、シリンダ内の粒子をピストン機構を使って上部に押し出すものである。ピストンを送りネジとステッピングモータにより制御することで、シリンダ上部に送り出す粒子量を自動的に調節することが可能になった。また、この装置上でのタッチ検出手法として、従来の深度カメラを用いた手法に加え、静電容量式のタッチ検出のための電極をシリンダ上部に設置する新しいタッチ検出機構の試作を行った。次に、これらの機構を小型のユニットにして細密充填配置に7個並べ、形状と触覚提示が可能なディスプレイの試作を行った。また、アプリケーションとして投影した画像を歪めたり、手のひらに対して形状変化により温度情報等を提示するアプリケーションを試作した。今回新たに試作検討したシリンダとピストンを用いた粒子運搬手法は小型かつ変化スピードも早く、有効であることがわかった。また、試作も順調に行え、まだ少数であるがユニット化し、複数個並べたディスプレイ装置を試作することもでき、アプリケーションの開発も行うことができた。本研究の目的は、形状に柔軟性を有するディスプレ(Shape Changing Display)において、ディスプレイの「形状」に加え、その「剛性」も動的に変化するディスプレイを実現することである。特に本研究は、立体的な形状に変形可能なディスプレイの「体積」の可変要素に着目し、剛性と体積を動的に変化させるディスプレイを用いた新しいユーザとディスプレイが形作る立体形状とのより自然なインタラクション手法の実現を目指すものである。初年度(昨年度)においては、本研究ではこれまで継続して開発してきた粒子密閉型の剛性可変ディスプレイの内部体積を可変にする新しい粒子運搬機構と、タッチ検出機構の2種類の機構を実現するハードウェアの試作検討を行った。また粒子運搬機構を小型のユニット化し、そのユニットを縦横に並べて構成したフロントプロジェクション式の視触覚ディスプレイを開発し、そのディスプレイを用いたアプリケーションを試作した。2年目において、本研究では初年度で開発したディスプレイの粒子運搬機構のハードウェアとソフトウェアを改良すると同時に、シリンダ機構による粒子運搬量とディスプレイ表面の実際の形状隆起量との関係性を調べる実験を行った。この実験では、粒子運搬機構ユニット単体およびユニットを複数並べた場合(ユニット7個を最密充填配置した場合)の隆起量について制御量と実際に計測したディスプレイ表面の高さの関係を調べ、またユーザがディスプレイ表面を直接手で触った際に感じる隆起量についても調べる実験を行った。初年度ではディスプレイの体積変化を実現するための粒子運搬機構を提案し、それをユニット化、複数連結して視触覚ディスプレイのプロトタイプを実現した。2年目においては、当初目標としていた多数のユニットを連結した装置はまだ実装上の技術的問題があり実現できてはいないが、運搬ユニット単体、およびユーザが触って操作を行う視触覚ディスプレイとしての性能評価を行うことができた。本研究の目的は、形状に柔軟性を有するディスプレイ(Shape Changing Display)において、ディスプレイの「形状」と「剛性」が動的に変化可能なするディスプレイを実現することである。特に本研究では、立体的な形状に変形可能なディスプレイの「体積」の可変要素に着目し、剛性と体積を動的に変化させることで2.5次元を超える「高さ(側面)」を有するディスプレイを実現し、さらにディスプレイが形作る立体形状に対するより自然なインタラクション手法の提案を目指す。初年度においては、本研究ではこれまで継続して開発してきた粒子密閉型の剛性可変ディスプレイの内部体積を可変にする新しい粒子運搬機構と、タッチ検出機構の2種類の機構を実現するハードウェアの試作検討を行った。また粒子運搬機構を小型のユニット化し、そのユニットを縦横に並べて構成したフロントプロジェクション式の視触覚ディスプレイを開発し、そのディスプレイを用いたアプリを試作した。次年度(昨年度)においては、本研究では初年度で開発したディスプレイの粒子運搬機構のハード/ソフトを改良すると同時に、シリンダ機構による粒子運搬量とディスプレイ表面の実際の形状隆起量との関係性を調べる実験を行った。この実験では、粒子運搬機構ユニット単体およびユニットを複数並べた場合の隆起量について制御量と実際に計測したディスプレイ表面の高さの関係を調べ、またユーザがディスプレイ表面を直接手で触った際に感じる隆起量についても調べる実験を行った。