hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本的感性の表現技術としてのCGに関する基礎研究-盆栽/陶芸/水墨画のCG-

本研究は,日本的な芸術的感性活動,すなわちインタラクティブな感性活動による感性の鍛練や表現の支援を行うためのコンピュータグラフィックス(CG)技術に関する基礎研究であり,平成8年度と9年度の2年にわたり行われたものである.本研究では,以下のような手法の開発を行い,多くの成果を得ることができた.さらに,これらの研究成果により,CGによる自然物・現象のビジュアルシミュレーション技術の新たな応用分野の一つとして,芸術的感性活動の支援があることを示すことができた.(1)盆栽について根の生長モデルのプロトタイプの開発,葉や枝先の表現法に関する基礎的検討,および松の葉などの微細構造のレンダリング法の開発(2)陶芸について粒子ベースの粘土モデルと,セルオートマトンによる釉薬の垂れのモデル,および釉薬のレンダリング法の開発(3)水墨画についてセルオートマトンによる墨の振る舞い,紙および筆のモデル,および樹木や山岳の水墨画レンダリング法の開発.本研究は,日本的な芸術的感性活動,すなわちインタラクティブな感性活動による感性の鍛練や表現の支援を行うためのコンピュータグラフィックス(CG)技術に関する基礎研究であり,平成8年度と9年度の2年にわたり行われたものである.本研究では,以下のような手法の開発を行い,多くの成果を得ることができた.さらに,これらの研究成果により,CGによる自然物・現象のビジュアルシミュレーション技術の新たな応用分野の一つとして,芸術的感性活動の支援があることを示すことができた.(1)盆栽について根の生長モデルのプロトタイプの開発,葉や枝先の表現法に関する基礎的検討,および松の葉などの微細構造のレンダリング法の開発(2)陶芸について粒子ベースの粘土モデルと,セルオートマトンによる釉薬の垂れのモデル,および釉薬のレンダリング法の開発(3)水墨画についてセルオートマトンによる墨の振る舞い,紙および筆のモデル,および樹木や山岳の水墨画レンダリング法の開発.本年度は,以下のような項目について研究成果が得られる●盆栽について:根の骨格の成長モデルに関する検討を行い,重力と水分の影響を受けて生長するモデルのプロトタイプを開発した.樹皮の表現法の改良として,既提案の断片貼り付け法に,立体マッピング法を適用し,必要なポリゴン数を大幅に削減した.また,葉の色彩変化モデルと葉や花・果実の生成モデルの開発のための基礎調査を行った.●陶芸について:乳濁,艶消しを含め,発色モデルが扱える酸化金属の種類の拡大,焼成温度を考慮した発色モデルの開発,素地中の酸化金属を考慮した発色モデルの開発,および複数の釉薬の発色・垂れのシミュレーション法の改良について基礎的検討を行った.釉薬の垂れのモデルについてはいくつかのセルオートマトンモデルを考案し,コンピュータシミュレーションにより検討を行った.さらに,粒子ベース粘土モデルを考案し,そのプロトタイプを開発し,表現力の確認を行った.●水墨画について:渇筆のシミュレーション法の開発と白描法(輪郭を描画する)のためのストロークの生成法の開発について基礎的検討を行った.また,既開発の水と墨の移動・拡散モデルを繊維を考慮した紙のモデル上で動作するように拡張した.さらに,水墨画調アニメーションの製作を行い,ノンフォトリアリスティックな3次元CGの有効性について確認を行った.本年度は,以下の項目について研究成果が得られた.なお,本年度は終了年度なので,報告書(冊子体)の作成も行った.●盆栽について:(1)昨年度開発の根のモデルのプロトタイプをインプリメントし,動作を確認した.(2)葉の形状と葉序のデータベースを作成した.これにより,樹種の表現が容易になる.(3)葉脈を考慮した葉のモデリング法の開発と,枝先の詳細なモデリングについて検討を深めた.●陶芸について:(1)釉薬の垂れのモデルの開発を行い,これをインプリメントし,表面張力や垂れの揺らぎが表現できることを確認した.(2)粒子ベースの粘土モデルの改良を行い、可塑性が表現可能であることを確認した.(3)釉薬のレンダリング法として散乱モデルを用い,その効果を確認した.●水墨画について:(1)水墨画調画像の生成について、新たな表現対象である山岳のレンタリング法のプロトタイプを開発した.白描法の実現と,陰影付けに関する検討を行った.(2)筆から紙への移動モデルのついて改良を行った。(3)墨のモデルの改良のため,水彩絵の具の振る舞いとの比較検討を行った.これらの研究成果により,自然物・現象のビジュアルシミュレーション技術の新しい応用分野として,インタラクティブな芸術的感性活動を支援するアミューズメントシステムがあることを示せたと考える.
やわらかいハードウェアと遠隔再構成技術の研究開発

やわらかいハードウェアと遠隔再構成技術の研究開発において,リコンフィギャラブル・コンピューティングという新しいコンピューティング方式の有効性,ならびにリコンフィギャラブルロジックという再構成可能な論理デバイスの潜在的可能性を,実践的な適用実験と定量的な評価から導き出すことができた.以下に研究項目ごとの成果をまとめる.(1)やわらかいハードウェアのデバイスアーキテクチャ研究利用可能な集積回路技術を考慮した実行時再構成機能の実現方式を検討し,新しいデバイスアーキテクチャの提案と評価からその有効性を確認した.(2)遠隔再構成技術開発と適用実験遠隔操作によるデバイス再構成を実現するために,プラットホームに依存しないデバイス再構成用APIを開発し,リモートロジックアナライザへの適用実験を通じてその有効性を示した.(3)リコンフィギャラブル・コンピューティング支援ソフトウェアの開発関連研究の成果と既存EDAツールによる評価から,次世代リコンフィギャラブルロジックのためのテクノロジマッピングおよび配置・配線処理に関する設計・開発の指針を得た.(4)リコンフィギャラブルロジックの設計・試作デバイスの構成方式に関する性能評価や消費電力を調査するシミュレーション環境を整備し,提案アーキテクチャ向けのHW設計を可能にするツールの開発と次世代FPGAの設計を行い,適用実験を通じて評価した.(5)ソフトウェア開発環境の構築とリコンフィギャラブルロジックへの対応システム記述からHWとSWの協調シンセシスを実現するHW/SWコデザイン手法に基づく開発環境を構築し,プロセッサ混載FPGAによる評価プラットホームを用いてその効果を確認した.(6)遠隔再構成を含むリコンフィギャラブル・コンピューティングの実用化実験遠隔再構成技術を活用したシステム構築や,セキュリティ機能等を搭載した実践的アプリケーションの実装実験から実用化への指針を示した.やわらかいハードウェアと遠隔再構成技術の研究開発において,リコンフィギャラブル・コンピューティングという新しいコンピューティング方式の有効性,ならびにリコンフィギャラブルロジックという再構成可能な論理デバイスの潜在的可能性を,実践的な適用実験と定量的な評価から導き出すことができた.以下に研究項目ごとの成果をまとめる.(1)やわらかいハードウェアのデバイスアーキテクチャ研究利用可能な集積回路技術を考慮した実行時再構成機能の実現方式を検討し,新しいデバイスアーキテクチャの提案と評価からその有効性を確認した.(2)遠隔再構成技術開発と適用実験遠隔操作によるデバイス再構成を実現するために,プラットホームに依存しないデバイス再構成用APIを開発し,リモートロジックアナライザへの適用実験を通じてその有効性を示した.(3)リコンフィギャラブル・コンピューティング支援ソフトウェアの開発関連研究の成果と既存EDAツールによる評価から,次世代リコンフィギャラブルロジックのためのテクノロジマッピングおよび配置・配線処理に関する設計・開発の指針を得た.(4)リコンフィギャラブルロジックの設計・試作デバイスの構成方式に関する性能評価や消費電力を調査するシミュレーション環境を整備し,提案アーキテクチャ向けのHW設計を可能にするツールの開発と次世代FPGAの設計を行い,適用実験を通じて評価した.(5)ソフトウェア開発環境の構築とリコンフィギャラブルロジックへの対応システム記述からHWとSWの協調シンセシスを実現するHW/SWコデザイン手法に基づく開発環境を構築し,プロセッサ混載FPGAによる評価プラットホームを用いてその効果を確認した.(6)遠隔再構成を含むリコンフィギャラブル・コンピューティングの実用化実験遠隔再構成技術を活用したシステム構築や,セキュリティ機能等を搭載した実践的アプリケーションの実装実験から実用化への指針を示した.研究の初年度である本年度は,やわらかいハードウェアのデバイスアーキテクチャについての検討,遠隔再構成技術の開発に伴う市販FPGAを用いた適用実験,そしてリコンフィギャラブル・コンピューティング応用を支援するソフトウェアの開発を遂行した.(1)やわらかいハードウェアのデバイスアーキテクチャ研究(主担当:末吉)利用可能な集積回路技術を考慮して実行時再構成機能の実現方式を検討し,リコンフィギャラブル・コンピューティングを前提とするやわらかいハードウェア,すなわち新しいリコンフィギャラブル・ロジックのデバイスアーキテクチャの提案および評価を行うと共に,その成果を情報処理学会論文誌において公表した.(2)遠隔再構成技術開発と適用実験(主担当:久我)遠隔操作によるデバイス再構成を実現するにはローカルとリモート間のプラットホームやデバイスの構成方法の差異が問題となる.そこで,プラットホームに依存しないJava言語やIEEE標準1149.1のISP (In System Programming)機能を利用することで,統一されたデバイス再構成用API (Application Programming Interface)の設計を行った.また,設計したデバイス再構成用APIを使用してリモートロジックアナライザへの適用実験を実施したことにより,デバイス再構成用APIの有効性を確認した.(3)リコンフィギャラブル・コンピューティング支援ソフトウェアの開発(主担当:柴村)関連研究の成果および既存のFPGA向けCADソフトウェア等を改良することにより,リコンフィギャラブル・コンピューティング向け次世代リコンフィギャラブル・ロジック・デバイスのためのテクノロジマッピングおよび配置・配線処理に関する設計・開発方針を明らかにした.前年度の研究成果に基づいて,提案したデバイスアーキテクチャに基づくリコンフィギャラブルロジックの設計・試作,ソフトウェア開発環境の構築とリコンフィギャラブルロジックへの対応,ならびにリコンフィギャラブル・コンピューティング適用実験を通じて,リコンフィギャラブル・コンピューティングを前提とするやわらかいハードウェアの開発における指針を検討した.(1)リコンフィギャラブルロジックの設計・試作(主担当:末吉)提案アーキテクチャに基づく次世代FPGAの設計・試作に備え,リコンフィギャラブルロジックの構成方式に関する様々な設計パラメータを用いた性能評価や消費電力傾向を調査するシミュレーション評価環境を整備した.また,現有のCADソフトウェアと連携し,提案アーキテクチャ向けのハードウェア設計を可能にするツールの開発を行った.(2)ソフトウェア開発環境の構築とリコンフィギャラブルロジックへの対応(主担当:柴村)

リコンフィギャラブル・コンピューティングにおけるソフトウェア開発にかかる負担を軽減するため,システム記述からハードウェアとソフトウェアの協調シンセシスを実現するハードウェア/ソフトウェア・コデザイン手法に基づいた,リコンフィギャラブル・コンピューティングのためのソフトウェア開発環境を構築した.そして,プロセッサ混載FPGAによる評価プラットホームにおいて設計検証を行い,その有効性を確認した.(3)遠隔再構成を含むリコンフィギャラブル・コンピューティングの実用化実験(主担当:久我)前年度の実験結果を踏まえて,遠隔再構成技術の実用化に向けたシステムの構築や実用アプリケーションの実装実験を行った.特に,遠隔再構成機能は,インターネット利用環境において安全性確保のためのセキュリティ機能を開発して組み込むことによって実用化への対応を行った.これまでの研究成果を集約し,提案したデバイスアーキテクチャに基づくリコンフィギャラブルロジックの設計・試作,ソフトウェア開発環境の構築とリコンフィギャラブルロジックへの対応,ならびにリコンフィギャラブル・コンピューティング適用実験を通じて,リコンフィギャラブル・コンピューティングを前提とするやわらかいハードウェアの開発における指針を示した.(1)リコンフィギャラブルロジックの設計・試作(主担当:末吉)東京大学大規模集積システム設計教育研究センターのLSI試作CADソフトウェアなどを用いて,提案アーキテクチャに基づく次世代FPGAの設計を引続き継続した.そして,単体ならびにリコンフィギャラブル・コンピューティング適用実験を通じた評価を行った.(2)ソフトウェア開発環境の構築とリコンフィギャラブルロジックへの対応(主担当:柴村)システム記述からハードウェアとソフトウェアの協調シンセシスを実現するハードウェア/ソフトウェア・コデザイン手法に基づいて,リコンフィギャラブル・コンピューティングのためのソフトウェア開発環境の整備を行うと共に,リコンフィギャラブルロジックへの対応を図った.(3)遠隔再構成を含むリコンフィギャラブル・コンピューティングの実用化実験(主担当:久我)
ホルモース糖の合成ならびに利用に関する総合研究

研究打合せ会、発表会を8回にわたり開催し、その成果は研究成果報告書にまとめた。研究成果の概要は下記の通りである。1.N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)溶媒系でチアミン塩酸塩-有機塩基を触媒として、3炭糖であるジヒドロキシアセトン、4炭糖であるグリセロテトルロースの選択的合成法を開発した。続いてDMFに水を添加する割合を変えることによって、2,4-ビスヒドロキシメチル-3-ペンチュロース(2,4-BH-3-P)および2・4-BH-3-Pの前駆体である2-ヒドロキシメチル-3-ペンチュロース(2-H-3-P)が選択的に生成することが見い出され、それらが単離、同定された。2.選択的アシロイン縮合反応を利用した増炭法の開発が臭化3-エチルベンゾチアゾリウム(EBB)を用い検討された。D-アラビノースをテトラアセテートとした後、ホルムアルデヒドをエタノール溶媒中、EBB-トリエチルアミンを触媒として高収率でD-フルクトースを得た。さらにホルムアルデヒド水溶液へのCo-60γ線照射によるホルモース反応が各種無機塩基存在下で検討され、反応生成物とホルムアルデヒド濃度等の関係が明らかにされた。3.各種金属アセチルアセトン錯体とホルムアルデヒドを反応させることによってアセトンへのメチロール化が選択的に進行した。また、各種金属-ジアミン錯体による糖質の変換もこころみられ、アルドースのC-2位のエピメリ化において、Ni^<2+>、Co^<2+>、Ca^<2+>、Sr^<2+>が有効であった。特にCa^<2+>の場合C-2エピマーの他にフルクトースの生成も認められた。4.ホルモース糖を生物によって利用する場合、非天然型糖質の影響が大きいことが予想されることより、非天然型糖質の微生物による資化能が検討され、資化能獲得現象についてそのメカニズムが提案されるに至った。5.その他、ホルモースの解析方法、糖質の酸化等種々の方面から糖合成に対するアプローチがこころみられた。1.選択的ホルモース合成:チアゾリウム塩触媒を用いたジヒドロキシアセトンの選択的合成において、水の添加効果を検討した。溶媒に水,ジメチルホルムアミド(DMF)を選び、その混合比を変化させたところ、DMFの混合割合が高い場合(90vol%以上)、ジヒドロキシアセトンおよびDL-グリセロテトルロースの生成が優先的に起り、特に【H_2】O/DMF=30/60/(ml/ml)では、2,4-ビスヒドロキシメチル-3-ペンチュロースが主生成物となり、水の添加量を調整することにより、生成物分布をコントロールすることが可能となった。また、反応溶媒にジメチルスルホキシドを用い、ビタミン【B_1】塩酸塩-オキシ水酸化鉛を触媒とした場合、それらの添加量を変えることにより、DL-グリセロテトルロースあるいはDL-3-ヒドロキシメチルエリスロペントフラノースが主生成物として得られることを見い出し、それらの生成経路についても検討を加えた。2.ホルモース糖の解析:(1)反応溶媒にジメチルホルムアミドを用いたホルモース反応により、四炭糖であるDL-グリセロテトルロースを主生成物として得、それを単離同定することに初めて成功した。

これにより、ホルモース合成機構において、直鎖の四炭糖を重要な合成中間体とする経路を裏付けることができた。(2)数多くの生成物を含む混合物から目的化合物を的確および迅速に分離,構造決定するために、既に開発していたアンモニアを試薬ガスとした化学イオン化マススペクトロメトリーに、代表的分離手段であるガスクロマトグラフィーを結合させ、ホルモース測定条件の最適化を行った。(3)ホルモース反応の副反応であるカニツアロ反応によって生成するギ酸を等速電気泳動法によって解析し良好な結果を得た。(4)酵素反応を利用することにより、ホルモース中のD-グルコース,D-フルクトースの定量が可能であることを明らかにした。本年度は研究打合せ会を2回と資料収集,調査旅行を数回にわたり行なった.また,昭和62年12月22日には「ホルモース糖の合成並びに利用に関する総合研究」第3回シンポジウムを慶応義塾大学にて公開で開催した.1. N,Nージメチルホルムアミド(DMF)溶媒系でチアミン塩酸塩ー有機塩基を触媒として, 3炭糖であるジヒドロキシアセトン, 4炭糖であるグリセロラトルロースの選択的合成に続いてDMFに水を添加する割合を変えることによって2,4ービスヒドロキシメチルー3ーペンチュロース(2,4ーBHー3ーP)および2,4ーBHー3ーPの前駆体である2ーヒドロキシメチルー3ーペンチュロース(2ーHー3ーP)が選択的に生成することが見い出され,それらが単離,同定された.また, 2ーHー3ーPの生成に及ぼす諸因子の影響についても検討された.2.選択的アシロイン結合反応を利用した増炭法の開発が臭化3ーエチルベンゾチアゾリウム(EBB)を用い検討された.Dーアラビノースをテトラアセテートとした後,ホルムアルデヒドをエタノール溶媒中, EBBートリエチルアミンを触媒として高収率でDーフルクトースを得た.この結果はアルドペントースから天然にはその存在量の少ないヘプチュロース類の簡便な合成法として期待される.また,ホルムアルデヒド水溶液へC_o60γ線照射によるホルモース反応が各種無機塩基存在下で検討され,反応生成物とホルムアルデヒド濃度等の関係が明らかにされた.3.ホルモース糖を生物によって利用する場合,非天然型糖質の影響が大きいことが予想されることより,非天然型糖質の微生物による資化能が検討され,資化能獲得現象についてそのメカニズムが提案されるに至った.4.その他,ホルモースの解析方法,糖質の金属錯体による変換,糖質の酸化等種々の方面から糖合成に対するアプローチがこころみられている.本年度は本研究課題の最終年度にあたるため、各研究分担者の研究成果の集大成を行い、研究成果報告書としてまとめた。研究内容はホルモース反応の制御(溶媒、基質濃度、触媒、エネルギー等を中心に検討)、生成物の分離、反応機構の解明、糖分析法の開発、糖錯体の構造確認と性質、非天然糖の微生物分解等広範囲にわたっている。また、今後の研究計画作成のための連絡打合わせ会を積極的に行なった。昭和63年7月6日には鳥取大学教養部にて、本研究課題をさらに発展させた新しいプロジェクト結成を目指し、パネル討論会「化学進化を発想の原点とした合成反応」を開催した。以上の調査、研究会の成果を踏まえて、申請領域名"進化を基本概念とした機能性物質と高次分子システムの創造"として科学研究費補助金「重点領域研究」平成2年度発足重点領域を本研究課題の分担者である鳥取大学工学部
インド・太平洋におけるヘビギンポ科クロマスク属魚類の分類学的研究と繁殖生態の解明

インド・太平洋に200種以上が生息すると推定され分類学的混乱の著しいヘビギンポ科魚類の内,2番目の種数を誇るグループであるクロマスク属魚類Helcogrammaの分類学的整理を行った.詳細な形態学的検討によって,本属に関連する名義種の整理と各種を識別する形態学的特徴を明らかにした.さらに,いくつかの例外的な種を除いて,本属魚類は吻部の形状,項部の被鱗域,頭部感覚孔の配置や数,背鰭棘の状態,鼻孔や眼上皮弁の有無や形状などの形態的特徴や色彩(主に雄の婚姻色)によって7つの異なる類似種群(H. capidata, H. fuscopinna, H. ishigakiensis, H. steinitzi, H. rhinoceros, H. striata, H. trigloides)に分類された.この結果は先行研究によって半ば暫定的に示されてきた類似種群の定義を大きく改変するものであり,今後,属内の系統関係を明らかにする上での基盤となる.また,これら各類似種の分布パターンは,その他の多数の海産魚類において示されている大まかな生物地理区と合致しており,本科魚類の種分化の変遷を考察する上での基礎的なデータが得られた.種レベルでの分布について,類似種群を構成する各種は,異所的に分布することが明らかとなった.広域に分布するとされていた複数の種(H. capidata, H. chica, H. springeriなど)で従来考えられているよりも,地域ごとに種分化しており未記載種を多く含んでいることが明らかとなった.本属魚類の性的2型について,雄は雌に比べて鮮やかな婚姻色を呈すること,第1背鰭棘が伸長することに加えて,上顎が長くなることが分かった.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。インド・太平洋の広域から採集されたクロマスク属魚類の一般標本を精査し,各名義種の有効性の検討と分類形質の把握が進んだ.H. ishigakiensis類似種群,本類似種群は他類似種群に比べて,前鼻孔の皮弁が分枝しない,上顎が長い,および吻部が尖ることで識別される.これらの特徴から本類似種にH. ishigakiensis, H. springeri,およびH. novaecaledoniaeを認めた.また,H. springeri(タイプ産地:インドネシア)の標本を調査したところ,オーストラリア北東岸の個体群はインドネシアとマレーシアの個体群と比較して下顎の感覚管開口数と側線有孔鱗数が少ないことから別種であり,オーストラリア北東岸の個体群は未記載種である.沖縄県粟国島をタイプ産地とするH. fuscipectorisにおいては予備調査に婚姻色に2型が認められ,高知・八丈島型と琉球列島型でそれぞれ異所的に分布する.両型は形態的特徴が酷似しているが,高知・八丈島の個体群は琉球列島産の個体群と比較して,眼下管の開口数と第3背鰭軟条数が多いことから識別可能であることが分かった.さらに,南大東島の個体群は琉球列島と高知・八丈島と比べて,側線有孔鱗数が多く未記載種である可能性が高い.H. obtsusirostre類似種群:雄は頬部に鮮やかな青色班があり,胸鰭下部に淡色域をもつことから他類似種群と識別される.本研究で新たに前鼻孔の皮弁が幅広く,大型の個体では2-4分枝する,上顎は比較的短く,吻部が丸みを帯びることが明らかとなった.また,H. hudsoni,H. gymnauchen,およびH. trigloidesの3種は各鰭条数,側線鱗数,および下顎の感覚管開口部の分布様式が非常に酷似しており,タイプ標本と多数の一般標本を用いた精査が必要である.分類学的に混乱が著しいヘビギンポ科クロマスク属の分類において,これまで不明確であった類似種群ごとに各種の形態的特徴が整理され,インド・太平洋における本属魚類の概要が掴めつつある.現在,西太平洋から複数の未記載種が確認されており,各類似種群において平行して論文作成をすすめている段階である.インド・太平洋に200種以上が生息すると推定され分類学的混乱の著しいヘビギンポ科魚類の内,2番目の種数を誇るグループであるクロマスク属魚類Helcogrammaの分類学的整理を行った.詳細な形態学的検討によって,本属に関連する名義種の整理と各種を識別する形態学的特徴を明らかにした.さらに,いくつかの例外的な種を除いて,本属魚類は吻部の形状,項部の被鱗域,頭部感覚孔の配置や数,背鰭棘の状態,鼻孔や眼上皮弁の有無や形状などの形態的特徴や色彩(主に雄の婚姻色)によって7つの異なる類似種群(H. capidata, H. fuscopinna, H. ishigakiensis, H. steinitzi, H. rhinoceros, H. striata, H. trigloides)に分類された.

この結果は先行研究によって半ば暫定的に示されてきた類似種群の定義を大きく改変するものであり,今後,属内の系統関係を明らかにする上での基盤となる.また,これら各類似種の分布パターンは,その他の多数の海産魚類において示されている大まかな生物地理区と合致しており,本科魚類の種分化の変遷を考察する上での基礎的なデータが得られた.種レベルでの分布について,類似種群を構成する各種は,異所的に分布することが明らかとなった.広域に分布するとされていた複数の種(H. capidata, H. chica, H. springeriなど)で従来考えられているよりも,地域ごとに種分化しており未記載種を多く含んでいることが明らかとなった.本属魚類の性的2型について,雄は雌に比べて鮮やかな婚姻色を呈すること,第1背鰭棘が伸長することに加えて,上顎が長くなることが分かった.今後の予定として,南アフリカ水棲生物多様性研究所(グラハムズタウン),スミソニアン自然史博物館(アメリカ・ワシントンDC),およびビショップ博物館(アメリカ・ハワイ)にタイプ標本と一般標本の調査のため訪問を予定している.得られた結果は類似種群ごとにまとめ,随時論文として発表する予定である.特にスミソニアン自然史は博物館ではクロマスク属魚類のタイプ標本を多く収蔵しているため,そこで各種の標本を精査し学名の決定を行う.未記載種であれば新たに学名を与える.また,琉球列島において本属魚類の繁殖生態について観察を定期的に行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
身体運動機能向上を目的とするマウスガードの開発

これまで、スポーツ中の筋力発揮時に、「顎は強く噛みしめている。」と言われてきた。我々はスポーツ競技(重量挙げ・ゴルフインパクト)や体幹筋力発揮時の下顎運動および咀嚼筋筋電図を測定し、「顎は咬頭嵌合位で強く噛みしめてはなく、その運動によって顎は適切な位置で固定される。」ことを発見した。また、体幹筋力発揮時の咀嚼筋筋活動から、マウスガードの使用は、体幹伸展・屈曲運動時における同程度のパフォーマンスを得る際に咀嚼筋への負担を軽減することを発見し、報告した。」と言われてきた。」ことを発見した。顎口腔の外傷の予防・軽減を目的以外に,ウエイトトレーニング(レジスタンストレーニング)においてマウスガードを好んで使用しているアスリートが多くみられる。しかしながら,その好まれる理由は明らかにされていない.そこで,平成22年度はヒトの主観的噛みしめ強さを定量的に評価することによって,顎口腔系の制御の一端を明らかにするため,噛みしめ強さの指標を筋電図ならびにVAS評価により検討を行った。被験者は健常有歯顎者,および総義歯装着者とした。被験筋は左右側頭筋前部,左右咬筋浅層中央部とし筋電図はマルチテレメータシステム(WEB-5000,日本光電社)を使用して導出した。噛みしめ負荷は,被験者の随意的最大噛みしめを100%噛みしめ強さ(MVC)とし,被験者に委ねて主観にて強い噛みしめ,弱い噛みしめを行わせた。得られた筋電図から実効値(RMS値)を算出,100%MVCに対する相対比率を求めた。また,それぞれの噛みしめについてVASを用いて評価させた。結果,今回,強い噛みしめ・弱い噛みしめいずれにおいても,VAS評価では健常有歯顎者と総義歯装着者ではほぼ同じ噛みしめ意識を持つことが示唆された。しかしながら,実際の筋活動量では総義歯装着者では強い噛みしめは健常有歯顎者よりも低く,弱い噛みしめでは高くなることから,噛みしめ強さの制御において柔軟性が乏しくなることが伺え,噛みしめにおける制御の一端を示すとともに,今後の指標となることが示唆された。これらの内容を日本大学口腔科学会にて学会発表した。しかしながら,その好まれる理由は明らかにされていない。身体運動機能を評価するにあたり、正常な状況下での筋活動状況を把握する必要があると考えた。そこで、今回の検討では、健常有茜顎者と総義歯装着者とにおける主観的噛みしめ強さと実際の筋活動量との相違を明らかにし、咬合力制御の一端を明らかにすることを目的とした。被験者の健常有歯顎者および無歯顎総義歯装着者とした。総義歯装着者は、著しい顎堤の吸収がない、装看後3か月以上にわたって良好に経過している治療完了者から選択した。左右両側側頭筋前部筋束および咬筋浅部での、被験者自身が考える主観的な弱い噛みしめと強い噛みしめ、および随煮的最大噛みしめMaximumvolulltary contraction(MVC)の筋活動量を筋電図に記録した。MVCでの筋活動重の平均を側頭筋および咬筋の100%噛みしめ強さとした.また、弱い噛みしめ、強い噛みしめの主観的噛みしめ強さについて、取小を0、最大を100とするVisual AnalogScale(VAS)を用いて、筋活動量測定後に記入させた。MVC計測時には咬合圧感圧シートを噛ませて、専用分析器にて咬合力を求めた。検討の結果、以下の結論を得た。健常有歯顎者、総義歯装着者ともに主観的な噛みしめ強さと実際の筋活動量との間には隔たりがあること、そして、総義歯装着者は咬合力調節において健常有歯顎者と比較すると調節幅が狭く、柔軟なコントロール能力に乏しいことが示唆された。これらの内容についてInternational Journal of Oral-Medical Sciencesにて論文発表した。マウスガード装着が体幹四肢の筋力発揮時に顎口腔系に及ぼす影響を検討した。被験者は顎口腔系に異常を認めず、顎関節に既往および現病歴のない個性正常咬合を有し、体幹四肢の運動機能に異常を認めない健常男性とした。マウスガードは各被験者が練習および試合時に使用している厚さ2ミリのポリオレフィン系軟性シートを二層ラミネート加圧成形した厚さ4ミリのカスタムメイドマウスガードを使用した。体幹の伸展・屈曲運動には、多用途筋機能評価訓練装置BIODEX SYSTEM3を使用した。被験咀嚼筋として、左右両側側頭筋前部筋束、咬筋浅部、および顎二腹筋前腹を選択した。

咀嚼筋筋活動量の測定には、マルチテレメーターシステム(WEB-5000)を使用し、電極は直径5ミリの双極表面電極を用いた。導出された筋電図信号は波形解析ソフトPowerLabに取り込み、サンプリング周波数1kHzとしてパーソナルコンピュータに記録した。また、咬頭嵌合位における最大随意噛みしめ時の側頭筋および咬筋の筋活動量と下顎骨正中下縁に両手の拇指をあてがい、頭位が後屈しないように最大随意開口抵抗を試みた時の顎二腹筋の筋活動量を計測し、これを最大随意筋活動量とした。各運動時の各筋における左右両側の実効値の平均を算出した。マウスガード装着・非装着における伸展と屈曲運動間の各咀嚼筋の筋活動量について検討した。結果は、マウスガード装着時の体幹伸展・屈曲運動時における筋活動量は、全ての筋においてマウスガード非装着時と比較して有意に小さかった。以上よりスポーツパフォーマンスを発揮するために大切なのは、咀嚼筋を使ってその時の体勢や状況に最も適した位置に下顎を固定することと思われ、単に咬頭嵌合位で強く噛みしめているのではなく、マウスガードが下顎の固定に役立っていると思われる。以上よりマウスガードが咀嚼筋の疲労軽減に有益であることが示唆された。研究課題に到達するまでの過程研究について、これまで報告されていない内容を論文発表ができたことについて満足している,また、論文発表中のデータは、研究課題に限らず、他研究の参考となるものと思われるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題を遂行する上で平成24年度はスポーツアスリートのデータ収集に努める。被験者については、国体およびオリンピック出場クラスを選択したい。そのために、競技監督およびトレーナーなどの担当と入念な計画と説得が必要となると思われる。説明の資料として、科研費研究課題で発表させていただいた、論文を使用する。
PSInSAR解析を用いた高精度地表変動推定手法の開発と複合的地表変動現象の解明

PSInSAR解析は、衛星データを用いて地表変動の空間分布および時系列変化を推定する手法であり、防災や持続的な資源開発の観点から有効であると考えられる。当該研究期間内にこの手法を用いて以下の成果を挙げることができた。(1)日本のSAR衛星であるALOSのSARデータを用いたPSInSAR解析の理論的な精度を明らかにした。(2)従来地表変動の推定が難しい地域で地表変動の推定を可能とする手法を開発した。特に従来は用いられなかった偏波データを活用した手法を開発した。(3)従来は解析が難しかった広域の地表変動量(関東平野一帯)および山岳地帯の地すべり地表変動量(白山甚之助谷)を明らかにした。今年度の研究を通じて、わが国のSAR衛星であるALOS/PALSARのデータを用いたPSInSAR解析により推定可能な地表変動の精度を明らかにした。また、大規模データに手法を適用し、関東平野一帯の近年の地表変動現象を網羅的に明らかにした。さらに、従来の手法の課題であった植生等の地表被覆の影響に頑強な解析手法を開発した。具体的な成果の概要は以下に述べる。・これまでに地盤沈下の発生が明らかになっている九十九里地域を対象として、ALOS/PALSARデータおよびシミュレーションデータを用いたPSInSAR解析の精度評価を行った。その結果、年間地表変動量は約2 mm/年の誤差、時系列地表変動量は約1.1 cmのRMSEの精度で推定可能であることが分かった。当研究により、理論的な精度が明らかになったと考えている。・2006年から2010年の間において、関東平野北部で発生した複数の地盤沈下域を推定した。本研究により、当該地域の詳細な地盤沈下の空間分布が初めて明らかとなった。・ドイツの衛星TerraSAR-Xデータを用いて、2011年4月から2012年12月にわたる東北地方太平洋沖地震後の関東平野南部の地表変動量を推定した。その結果、従来のメカニズムでは解釈できない局所的な隆起が発生していることが分かった。地震波データ解析に関する先行研究結果を鑑みると、本震によって堆積層の厚い場所で浸透率が変化したことが推定されている。また、堆積層が厚い地域では地下水位は上昇しており、浸透率変化に伴う地下水位上昇によって、局所的に地盤隆起が発生した可能性が考えられる。・従来の手法では解析を適用することが難しい植生の繁茂する地域に手法を適用可能にするため、データペアをピクセルごとに決定する手法を開発した。開発した手法はニュージーランドの地熱開発地域に適用し、有効性の検証を行った。本研究テーマでは、PSInSAR解析と呼ばれる衛星搭載SARデータを用いた地表変動推定手法の改良を行い、より多くの観測条件において、詳細かつ網羅的に地表変動を把握可能にすることを目的としている。加えて、我が国の地表変動地域に手法を適用し、従来は明らかにされていない変動メカニズムについて考察を行うことを目的としている。今年度は、(i)PSInSAR解析の精度評価、(ii)東北地方太平洋沖地震前後の関東平野全域の地表変動の推定、(iii)従来の解析手法の課題であった植生の繁茂する地域において地表変動を精度よく推定する解析手法の開発を行った。(i)解析手法の精度評価は、PSInSAR解析の現時点での地表変動検知能力を把握するベンチマークとして重要な研究と位置付けている。特に、我が国のSAR衛星であるALOSのデータを用いたPSInSAR解析の理論的な精度を明らかにできたことは重要な成果であると考えている。(ii)通常は20から30シーンのデータ数を用いてPSInSAR解析を適用することが一般的であるが、関東平野全域を対象とした解析では、広域の範囲を対象としたため、合計約140シーンのSARデータを用いてPSInSAR解析を行い、東北地方太平洋沖地震前後の関東平野の地表変動量を明らかとした。このような多量のデータ解析は、世界の多くの大都市がある堆積平野の変動を網羅的に把握することに役立つと考えている。(iii)従来は解析の難しかった植生の繁茂する地域において地表変動を推定できる手法の開発を行った。開発した手法はニュージーランドの地熱開発地域に適用し、地表変動の空間分布をより明瞭に特定することに成功した。研究初年度において、上記の成果が得られおり、当該研究は順調に進んでいると言える。当該年度において、より高精度に地表変動を推定するためのPSInSARアルゴリズムの開発と、複数のメカニズムが融合して発生している地表変動現象(複合的地表変動現象)の解明を行った。アルゴリズム開発に関する研究では、通常単偏波を用いて解析するPSInSAR解析について、最尤法を元に複数の偏波で取得されたデータを融合的に解析することで地表変動の精度および地表変動を推定可能なピクセル数を向上させる手法を開発した。この手法により、通常の単偏波を用いた解析と比較して、地表変動を推定可能なピクセル数が1.8ー3.8倍増加し、地表変動域をより明瞭を捉えることができることを示した。また、時系列地表変動を推定する際に、ピクセルごとのノイズ特性に応じてデータペアを決定する手法を開発し、地表変動の空間分布がより明瞭に捉えられることを示した。この手法は特に従来は高精度に地表変動を推定することが難しかった植生の繁茂する地域に適用可能な手法である。複合的地表変動現象の検出に関する研究では、2014年から2016年の間における白山南西斜面の地すべり斜面の地表変動量を検出した。

この地表変動の面的な分布から、従来は1つと考えられていた地すべりブロックが複数の地すべりブロックで構成されていることを推定した。また、2016年熊本地震に伴い、地震断層の動きに伴う広域の地表変動に加えて、水前寺湖周辺の局所的な沈下および、阿蘇山南西部で大規模な岩体(数km程度の幅)の約1mもの水平移動を捉え、メカニズムの考察を行った。このような地震に誘発される地表変動の検出および原因の解明は、熊本地域だけでなく他地域で今後地震が発生した際の地盤の安定性の検討に役立つと考えられる。PSInSAR解析は、衛星データを用いて地表変動の空間分布および時系列変化を推定する手法であり、防災や持続的な資源開発の観点から有効であると考えられる。当該研究期間内にこの手法を用いて以下の成果を挙げることができた。(1)日本のSAR衛星であるALOSのSARデータを用いたPSInSAR解析の理論的な精度を明らかにした。(2)従来地表変動の推定が難しい地域で地表変動の推定を可能とする手法を開発した。特に従来は用いられなかった偏波データを活用した手法を開発した。(3)従来は解析が難しかった広域の地表変動量(関東平野一帯)および山岳地帯の地すべり地表変動量(白山甚之助谷)を明らかにした。これまでの研究を通じて、わが国のSAR衛星であるALOSのデータを用いることで、ミリメートル精度で地表変動量を推定できることを明らかにした。そして、この解析アルゴリズムを大規模データにも適用可能にすることで、関東平野一帯の地表変動現象を網羅的に明らかにできることを示したと考えている。しかしながら、山岳地帯においては、植生等の地表被覆の影響や斜面傾斜方向に伴ってマイクロ波の反射が不安定になり、精度よく地表変動を推定することが難しい場合が少なからずある。今後は、植生等の地表面被覆により一層頑強な手法を開発し、山岳地帯においても安定して精度よく地表変動量を推定可能にすることを目指す。また、実データへの適用検証を行い、詳細な地表変動現象の解明を目指す。山岳地帯の地表変動として、近年被害が多発している地すべりや斜面崩壊に伴う地表変動を捉えることを目指す。具体的な適用対象地域は日本有数の地すべり地である「白山甚之助谷」および斜面崩壊が注視されている「富士山山体」を検討している。白山甚之助谷での地すべり性の変動量はGPSや傾斜計などにより測定されており、複数の地すべりブロックが連動して動いていることが推定されているものの、変動量の面的な広がりは明らかになっていない。変動量の面的な広がりを明らかにすることで、複数の地すべりブロックの相互作用の有無を明らかにできる可能性があり、この可能性について検討する。また、富士山は、我が国において、斜面崩壊が注視されている山体の1つである。富士山山体の斜面崩壊としては、山体西側斜面に位置する大沢崩れが有名であるが、それ以外の斜面でも頻繁に斜面崩壊が起こっていることが報告されている。斜面崩壊は広範囲に渡り頻繁に発生しているため、斜面崩壊時期や量が明らかになっていない斜面も多く、本研究によって、近年の斜面崩壊地域や時期の解明を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
新規遺伝子導入技術の開発

本研究において我々は,(1)着色微小球(直径1μm,青色)あるいは(2)hydroxyapatiteを細胞膜表面に付着させ,パルス波レーザ光誘起応力波(Laser induced stress wave : LISW)の効果を細胞膜上に限局するモデルを提案し,細胞のtransient permeabilityおよび遺伝子導入効率を評価することで,本モデルの有効性を検証した.実験はマウスリンパ腫由来の細胞を対象として行われ,Nd : YAGレーザ(Spectra Physics GCR-150,パルス半値全幅7-9ns,繰返し周波数10Hz)の第二高調波532nmを用いた.Permeabilizationの評価は,照射後の細胞をPropidium IodideおよびFluorescein diacetateにて染色し,Flow cytometerにより生・死細胞および膜透過性を示す細胞を検出した.導入plasmid DNAにはpEGFP-Fを用い,同様にFlow cytometerにより遺伝子発現細胞を定量した.レーザ光照射直後において,膜透過性を示す細胞の割合は照射パワー密度,照射時間および微小球添加量に依存して変化し,膜透過性はレーザ光照射後50分間持続した.61%の細胞が膜透過性を示したとき,死細胞は13%であった.一方,plasmid DNAの導入試験では,レーザ光照射群においてGFPの発現が認められ,その蛍光強度は非レーザ照射群の20倍に達した.細胞表面または近傍の微小球あるいはhydroxyapatiteから発生するLISWが細胞膜の透過性を高めたものと考える.本手法はレーザ光のパワー密度により細胞のPermeabilizationの程度を制御することが可能であり,遺伝子を含むmacromoleculeの細胞内導入に利用できるものと考えられる.本研究の目的は,レーザ光誘起応力波を用い,非ウィルス性ベクターの遺伝子導入効率を高めることにある.今年度実施した内容は,1パルス波レーザ光誘起応力波の測定色素(phenol red又はATN-10)を懸濁した培養液をポリスチレン製のculture dishに満たし,dishの底面にレーザ光を照射し,レーザ光誘起応力波の培地中伝播応力波を検出した.レーザ光の波長は,phenol red用;560nm,ATN-10用;460nmをそれぞれ用い,応力波の測定にはAE sensorを用いた.その結果,各色素の吸収ピークの波長において,発生応力波の振幅は最大となり,色素添加量の増加に伴い応力波の振幅が増大した.2レポータージーンアッセイによる遺伝子導入効率の評価ヒト子宮頚癌由来細胞(HeLa)をculturedishに播種し,培養液に上記色素およびプラスミドDNA(pcDNA/His/LacZ:8.6kb)を添加した後,dishの底面にレーザ光を照射した.照射24時間後,培養した細胞をglutaraldehydeにて固定し,β-galactosidaseの基質である5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucopyranoside(X-Gal)を加え,光学顕微鏡にて青色に染色された遺伝子導入細胞を検出した.その結果,レーザ光照射に伴う導入効率の上昇は認められなかった.この原因は,HeLa細胞がdish底面に付着した状態で,dish底面からレーザ光を照射したため,細胞とdish底面の間の色素分子が少なく,結果として膜透過性を高められる程度の応力波が細胞膜において発生し得なかったと考えられる.今後,導入効率を高めるため,浮遊細胞による同様な実験を行い細胞表面全体に存在する色素分子を増加させたモデルで検討を行う.本研究において我々は,(1)着色微小球(直径1μm,青色)あるいは(2)hydroxyapatiteを細胞膜表面に付着させ,パルス波レーザ光誘起応力波(Laser induced stress wave : LISW)の効果を細胞膜上に限局するモデルを提案し,細胞のtransient permeabilityおよび遺伝子導入効率を評価することで,本モデルの有効性を検証した.実験はマウスリンパ腫由来の細胞を対象として行われ,Nd : YAGレーザ(Spectra Physics GCR-150,パルス半値全幅7-9ns,繰返し周波数10Hz)の第二高調波532nmを用いた.Permeabilizationの評価は,照射後の細胞をPropidium IodideおよびFluorescein diacetateにて染色し,Flow cytometerにより生・死細胞および膜透過性を示す細胞を検出した.導入plasmid DNAにはpEGFP-Fを用い,同様にFlow cytometerにより遺伝子発現細胞を定量した.レーザ光照射直後において,膜透過性を示す細胞の割合は照射パワー密度,照射時間および微小球添加量に依存して変化し,膜透過性はレーザ光照射後50分間持続した.61%の細胞が膜透過性を示したとき,死細胞は13%であった.一方,plasmid DNAの導入試験では,レーザ光照射群においてGFPの発現が認められ,その蛍光強度は非レーザ照射群の20倍に達した.細胞表面または近傍の微小球あるいはhydroxyapatiteから発生するLISWが細胞膜の透過性を高めたものと考える.本手法はレーザ光のパワー密度により細胞のPermeabilizationの程度を制御することが可能であり,遺伝子を含むmacromoleculeの細胞内導入に利用できるものと考えられる.
生後のIGF-1投与が未熟児網膜症に与える影響の基礎研究

妊娠S-Dラットを購入し、妊娠15日目から妊娠母ラットをカロリーは同等の通常蛋白食(20%蛋白含有食:コントロール)もしくは低蛋白食(10%蛋白含有食)で飼育し、低蛋白食群で胎児の子宮内発育不全(SGA)を誘発させた。酸素負荷を生直後より日齢14(P14)まで、50%酸素下で24時間、10%酸素下で24時間を1クールとして、7クール行い、その後P14から大気中でP18まで飼育した。P18で過剰麻酔後、採血、両眼摘出して右眼は網膜展開標本を作成して血管新生スコア及び無血管領域を測定し、左眼は網膜組織を摘出、ホモジェネートして網膜内VEGF及びIGF-1濃度を測定した。血液から血中IGF-1濃度を測定した。SGAラットではコントロール群と比較して血中IGF-1濃度が低値であることから、今後外因性IGF-1の投与で網膜症の改善が見られるか検討する。平成30年度の目標はSGAラットモデルを用いてOIRラットを作製し、コントロールと比較して、網膜血管発達と網膜症の発症の違いを確認することであり、当初の目的を概ね達成できた。ただし、両群間で体重・血中IGF-1濃度に差が見られたものの、網膜血管発達と網膜症の発症に差が見られなかった。今後再現性も確認する必要があると考える。今回、コントロールと比較してSGAラットでの血中IGF-1濃度の低値が認められたため、平成31年度以降にはこのSGAのOIRラットモデルを用いて2群に分けて外因性IGF-1もしくはPBSを腹腔内投与して、網膜血管発達や網膜症への影響を検討する。途中結果の発表として予定していた学会への参加を見送ったため、旅費として計上していた金額を物品費に使用したが、差額が発生したので翌年度に繰り越し、物品の購入、旅費の補填として使用する予定である。
条件付き平滑化によるプラズマ乱流の大偏差統計解析

本研究は、プラズマ時系列データの確率密度関数などを基準にして条件付平滑化を行い、周期的変動のみならず非周期的なパワースペクトル等の変動の実態を明らかにすることを目的とする。JFT-2Mトカマクの実験データ解析では、大域的な鋸歯状振動のパルスの波形を分解した各フェーズごとに揺動のパワースペクトルを求め、鋸歯状振動中の帯状流やドリフト波乱流の振幅の変動を明らかにした。また、直線装置PANTAのデータ解析では、ポロイダルプローブアレイの各チャンネルとの相関法に基づき2次元波数パターンを導出し、電圧バイアス前後の条件付平滑化により揺動状態の変動を明らかにした。本研究は、基礎実験や核融合プラズマ実験など広範な規模の実験データ及び数値プラズマデータに適用可能な、プラズマ乱流中における局所乱流統計量の大規模構造との相関に関する知見を得るための、乱流プラズマデータ解析法の開発を目的とする。本研究の骨子は、網羅する空間スケールの異なる複数の揺動データを組み合わせ、片方のデータの確率密度関数に従ってもう一方のデータを条件付き平滑化・サンプリングし、乱流状態(スペクトル、確率密度関数、特に大偏差統計など)の規則・不規則な変動を明らかにする。本解析法の開発により、異なる統計則に支配され得る複数の乱流が周期的現象・突発現象や確率過程で遷移を繰り返す状態、すなわち乱流の準定常状態などの実態解明に道を拓く手法の開発を目的とする。本年度は、基礎実験装置の多チャンネルプローブの整備とそのデータの解析を行い、九大の基礎直線プラズマ装置では、浮遊電位などの径方向小僧が確率的に遷移・逆遷移する現象が観察されている。遷移と逆遷移する上で周方向に積分した浮遊電位の変動を用いて条件付き仕分けを行い、分布や揺動の時間発展を詳細に調べた。その結果、遷移・逆遷移が発生するタイミングは、半径5cmのプラズマよりも数センチほど径方向外側で最も早いことが判明した。また、遷移・逆遷移に伴い振幅の増減する各モードの揺動振幅を調べると、モードごとに増減の向きが異なることが判明した。一方、そのような現象を定量的に解明するためには、静電ポテンシャルの高速測定が必要であるとの観点から、当初予定にはなかった静電ポテンシャル揺動の計測をシングルプローブ法を用いて実施し、初期結果を得た。本年度は、基礎実験装置の多チャンネルプローブのさらなる整備とそのデータの解析を昨年に引き続き行った。遷移現象の制御のしやすさから、エンドプレートバイアス実験を中心に行うこととした。バイアス電圧のトリガータイミングで条件付き平滑化を行い、乱流レイノルズ応力のトリガー時の応答を観測した結果、半径5cmのプラズマ境界を境にレイノルズ応力の立ち上がり時間が異なることが見出された。同時に、浮遊電位の測定精度を高めるため、プローブに新規に静電シールドを施してリーク電流を減少させ、異なる空間点における浮遊電位情報の重畳をできるだけ抑制することに成功した。一方、本解析手法をトロイダルプラズマ実験解析に応用した。JFT-2Mトカマクにおいて、大域的な鋸歯状振動のタイミングに合わせて浮遊電位パルスが発生するが、浮遊電位パルスに重畳している浮遊電位揺動の振幅の時間変化を解析した。解析には、複数の鋸歯状振動イベントを条件付き平滑化によって重ね合わせて、ノイズレベルを低減した。その結果、鋸歯状振動発生直前と比較して浮遊電位パルス発生後には乱流浮遊電位揺動の振幅が増大する結果が得られ、鋸歯状振動時の周辺プラズマへの熱パルスによる乱流揺動の増大と矛盾しない結果が得られた。本研究の研究計画は3ステップを想定しており、第一に基礎実験プラズマにおける多チャンネル計測を基軸とした大域的輸送の条件付き平滑化の解析、第2に数値実験プラズマに本解析法を適用すること、第3に本手法をトロイダルプラズマに応用することである。第一については、現在順調に進捗している。まず、本解析を本格的に実施するに当たり、多チャンネルプローブの空間分解能の精度検証を実施した。多チャンネルプローブに静電シールドを追加し、電極先端以外からのリーク電流による、異なる空間点の揺動信号の重畳レベルを実験で評価し、リーク電流が極めて小さいことが実測できた。この結果は、現在査読付き論文誌の速報記事に投稿中である。次に、確率過程の研究の前哨として、エンドプレートバイアス実験のように、外部電圧印加のタイミングが明確な実験条件において、条件付き平滑化を行い、乱流揺動の動的応答を解析した。その結果、プラズマ境界を境に乱流レイノルズ応力の動的応答の速度に違いが生じることが判明し、本成果は会議発表された。一方、第2の課題に先んじて、第3の課題を先行して実施した。当初は最終年度に行う予定であったトロイダルプラズマに対する応用を行った。JFTー2Mトカマクでは安全係数分布に従い鋸歯状振動が発生する場合があるが、その時鋸歯状振動に同期した浮遊電位パルスが周辺で発生している。

そして、浮遊電位パルスの前後で乱流揺動の振幅の変動を解析した結果、パルス発生後に有意に乱流揺動振幅の増大が観測された。このことは、鋸歯状振動時の周辺熱パルスが乱流振幅を増大させる可能性があることを示唆している。本研究は日本物理学会英文誌に掲載が決定した。以上の成果から、最終年度に実施すべき課題について既に論文発表まで実施できたことは、本研究の進捗が予定よりも進んでいることを示している。本研究では、大域的・巨視的な情報を含むプラズマデータの確率密度関数のビンごとに条件付平滑化を行い、プラズマ乱流の種々の統計量を算出する解析方法の開拓を行うものである。昨年度は、一部研究の前倒しを行い、本解析方法をトカマクデータに応用した。鋸歯状振動の各フェーズごとに条件付平滑化を行い、乱流揺動振幅の微細変動を捕らえることに成功した。一方、直線基礎プラズマ装置では観測装置の修理を行いながら、実験の準備を進めた。本年度は、観測装置の修理を実施し、巨視量としてエンドプレートバイアスの電圧信号を基に、1放電中に複数回トリガーを印加してバイアス電圧のオンオフを繰り返し、トリガー前後の乱流統計量(パワースペクトル、粒子束、レイノルズ応力等)の時間発展の計測を試みた。バイアスの前後でレイノルズ応力が大きく変動することが判明したが、その原因をより細かく追究した。その結果、レイノルズ応力は径電場揺動の振幅、ポロいダル電場陽動の振幅、それら2種の揺動間の相関と位相角によってその郷土が決定されるが、径電場揺動とポロいダル電場揺動間の相関が弱まることが判明した。また、径方向スキャン可能なプローブと固定プローブアレイ間の相関解析によって、揺動のモード構造の変動についても解析した。その結果、特にバイアス電圧の変動が卓越する径方向位置において、振幅が強い揺動について、低モード数構造が消失する一方、高モード構造が発現する事が判明した。一方、トリガータイミングに対するレイノルズ応力の変動の時間発展について解析し、トリガー後にプラズマ周辺部から内側に向かってレイノルズ応力の変動が1ミリ秒程度かけて中に浸透することが判明し、バイアス電圧が乱流レイノルズ応力の時間発展に与える影響を実験的に明らかにした。総じて、本解析手法の開拓が、揺動の空間構造の変動の実態を明らかにした。本研究は、プラズマ時系列データの確率密度関数などを基準にして条件付平滑化を行い、周期的変動のみならず非周期的なパワースペクトル等の変動の実態を明らかにすることを目的とする。JFT-2Mトカマクの実験データ解析では、大域的な鋸歯状振動のパルスの波形を分解した各フェーズごとに揺動のパワースペクトルを求め、鋸歯状振動中の帯状流やドリフト波乱流の振幅の変動を明らかにした。また、直線装置PANTAのデータ解析では、ポロイダルプローブアレイの各チャンネルとの相関法に基づき2次元波数パターンを導出し、電圧バイアス前後の条件付平滑化により揺動状態の変動を明らかにした。確率的遷移現象を明らかにする上で、多チャンネルプローブの整備と静電ポテンシャルの揺動計測に道を拓くことが出来たため。