hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞増殖因子によるホスファチジルイノシト-ルキナ-ゼ活性化機構の解明

細胞増殖因子の作用機作の生化学的解明を目指し、それらの情報伝達に関与する酵素を精製し、そのcDNAをクロ-ニングした。最近、チロシンキナ-ゼを活性化する細胞増殖因子の情報伝達にイノシト-ルリン脂質代謝系が関与することがわかり注目を集めている。PIキナ-ゼは、セカンドメッセンジャ-,IP3とDGを産生するPlP_2を合成する酵素としてイノシト-ルリン脂質情報伝達系の要の酵素である。PIキナ-ゼにはPIの4位にリン酸基を付加してPI(4)Pを産生するPI(4)キナ-ゼとPIの3位にリン酸基を付加するPI(3)キナ-ゼがある。前者は従来の情報伝達経路を触媒するのに対し、後者は全く新しい情報伝達系を構築する。我々はPI(4)キナ-ゼをラット脳より精製し、部分ペプチド配列を決めて、合成オリゴヌクレオチドを作成した。ラット脳cDNAライブラリ-よりPi(4)キナ-ゼをコ-ドするcDNAをクロ-ニングした。更にこのcDNAを大腸菌に発現させ、その蛋白質を使って抗体を作製した。本抗体は精製PI(4)キナ-ゼを認識し、クロ-ニングした蛋白がPI(4)キナ-ゼをコ-ドすることを証明した。今までにわかっている蛋白との相同性はなく、新しい蛋白質であった。又、我々はPI(3)キナ-ゼを牛胸腺より精製した。1つは分子量190Kで、他の1つは110Kであった。190K蛋白は110Kと80Kのヘテロダイマ-であった。この110Kとモノマ-の110Kはペプチドマップより同一の蛋白であることが判明した。190K蛋白は、110KのPI(3)キナ-ゼに80Kの調節蛋白が結合していることになる。80Kの蛋白はPDGF・Rやpp60^<vーsrc>でリン酸化された。モノマ-タイプの方が活性が高く、活性型であることがわかった。本プロジェクトにより、PI(4)キナ-ゼとPI(3)キナ-ゼを精製し、一部クロ-ニングした。今後更に活性調節機序について明らかにしたい。PDGFやCSFー1の様な細胞増殖因子が受容体の待つチロシンキナ-ゼを活性させ、標的蛋白のチロシン残基をリン酸化させることで情報を核に伝え、細胞増殖を促していることが分かっている。その標的蛋白の1つとしてホスファチジルイノシト-ルキナ-ゼが見つかり、チロシンキナ-ゼ系とイノシト-ルリン脂質情報伝達系の接点として注目を集めている。ホスファチジルイノシト-ルキナ-ゼの細胞増殖への役割を明らかにする為、ホスファチジルイノシト-ルキナ-ゼをラット脳より精製し、cDNAをクロ-ニングした。ラット脳膜分画ホスファチジルイノシト-ルキナ-ゼは分子量85Kでイノシト-ルの4位の位置にリン酸を付加するP14キナ-ゼであった。

ラット脳のcDNAライブラリ-により上記P1キナ-ゼをコ-ドするcDNAをクロ-ニングした。大腸菌発現システムに組み込み蛋白を合成し、モルモットで抗体を作成した。この抗体はラット脳上記P1キナ-ゼを認識した。イノシト-ルリン脂質情報伝達系は、ホルモンや神経伝達物質の細胞内情報伝達のみならず細胞増殖因子の情報伝達にも関っている。最近特に注目されているのはチロシンキナ-ゼとイノシト-ルリン脂質情報伝達系のクロスト-クである。その接点はホスホリパ-ゼCとPl(3)キナ-ゼであり、チロシンキナ-ゼと複合体を形成し、これらの酸素活性が亢進する。Pl(3)キナ-ゼは、従来のイノシト-ルリン脂質情報伝達系がPl(4)キナ-ゼとPlP(5)キナ-ゼにより生じたPlP_2から2つのセカンドメッセンジャ-,lP_3とDGを産生するのに対し、Plの3位にリン酸基を付加して全く新しいリン脂質を作る。このリン脂質はホスホリパ-ゼCに抵抗性があり、新しい情報伝達系を形成する。この経路は細胞増殖に重要な役割を果たすと考えられているものの、その実体は不明である。我々はPl(3)キナ-ゼを牛胸腺より精製するのに成功した。Pl(3)キナ-ゼは分子量.190Kと110Kであった。190KのPl(3)キナ-ゼは分子量110Kと80Kの蛋白よりなるヘテロダイマ-であった。モノマ-及びヘテロダイマ-の110Kはペプチドマップの同定により同一の蛋白であることがわかった。モノマ-の活性はヘテロダイマ-の活性より高く、モノマ-が活性型であることが判明した。両酵素とも界面活性剤で強く阻害され、基質としてPl,Pl(4)P,Pl(4,5)P_2に作用して、イノシト-ル環の3位にリン酸を付加してPl(3)P,Pl(3,4)P_2,Pl(3,4,5)P_3を生成した。PDGF刺激時や<src>___ーでトランスフォ-ムした細胞ではモノマ-型のPl(3)キナ-ゼ活性が増加していた。
複数のパターンを記憶する非線形発展方程式の設計法と超並列画像認識への応用

発展方程式は、パターン(本研究の場合は画像)を関数とみなしたとき、その時間変化が関数値自身およびその空間微分値により決定される系である。そのため、それを離散近似した系は局所的な演算のみから構成され、また最終的に収束するパターンは全体の情報を集約したものである。複数の安定なパターンを持つ非線形発展方程式を設計するために、その基礎となるグラフ上の発展方程式について研究した。具体的に、・空間の離散的表現として,グラフを用いることの有効性、・開放系を扱うためには空間位相を扱うことが必要であり、グラフ表現はその有効な1手段となること、・1次元メディアのグラフ上の勾配系の導出、・グラフ上のStokesの公式の導出と証明、・自律分散システム・創発システムにおける各種の問題への一般化が容易なこと、などを示した。また具体的な問題としては、遺伝アルゴリズムの時空間進化特性の解析、動きによる地図分離、2視点画像からの立体視、などへの応用を行った。複数の安定なパターンを持つ非線形発展方程式を設計する一つの方法として、まず複数の極小点を持つポテンシャル汎関数を設計し、それを汎関数微分することにより目的の非線形発展方程式系を設計する方法について研究した。まず、複数の極小値を持つポテンシャル汎関数の構成法に関して研究した。具体的に、[1]目的とする関数をポテンシャル汎関数の極小点として容易に実現できること、2]ポテンシャル汎関数の概観がわかりやすいこと、[3]汎関数微分が容易なこと、[4]非線形拡散の計算量が少ないこと、[5]各種の問題への一般化が容易なこと、などを満たす汎関数として、ガウス関数の和の積分形が適当であるという結果が得られた。また、その結果をグラフ上に展開し、グラフ表現できる一般のシステムへの応用を可能とした。これらの結果を基に、時空間発展方程式による超並列画像認識システム、超並列両眼立体視システム、超並列動画像図地分離システムを構成し、コンピュータシミュレーションによりその能力を検証した。
バイリンガルとしてみた庵美諸島方言の位相論的研究

琉球列島方言に含まれる奄美諸島方言は、現在、急速に方言が失われつつある。その状況の中で、本研究は、対話資料により、世代間の方言変容の実態をしめし、どのような変化がどのような言語要素からおこりつつあるのかを分析したものである。調査は、70代・50代・30代・10代を対象におこなった。22の対話場面を設定し、それぞれロール・プレイをしてもらった。奄美諸島の8地点で、統一的な調査を実施することができた。1大島郡笠利町赤木名2鹿児島県名瀬市3大島郡瀬戸内町古仁屋4大島郡徳之島町亀津5大島郡天城町岡前6大島郡和泊町和泊7大島郡与論町朝戸8大島郡喜界町湾研究の成果を、与論島方言を例にしてまとめると、以下のようなことが明らかになった。1 70代から50代そして30代と、音声事象を中心に、著しい共通語化が進展している。共通語の語彙は、70代では伝統的語形が用いられているが、50代以下では方言の音韻体系にあわせて取り入れられ、世代間の方言差を形成している。2共通語化が進展しているものの、30代でも、方言使用に抵抗感はなく、方言は生活語として機能している。3 10代では、ほぼ完全に共通語化が進み、方言はすでに消失している。しかし、彼らの話す共通語は、奄美普通語と呼べる特徴を持ったものである。彼らが今後方言を獲得していくかどうかが伝統的方言の残存に関わる。本年度は、下記の4地点で、調査を実施することができた。奄美諸島のうち、奄美大島本島の笠利町赤木名、沖永良部島和泊、徳之島町亀津、与論町朝戸の各地点である。それぞれ、場面設定の会話をしていただき、MDに録音することができた。場面設定の概要を以下に記す。Iあいさつ1見送り2迎え3訪問4辞去5道でのあいさつ6祝儀7不祝儀8出産祝い9病気見舞いII依頼1物を借りる2依頼3無心III指示・助言1指示・助言2道案内それぞれの場面設定で、70代、50代、30代、10代の男女各4名で会話をしていただいた。その結果、奄美諸島に共通する「奄美普通語」といった新しい方言体系がすでにできあがっていること(従来の沖縄大和口とは若干異なる)、50代の方々まで方言が自由に話すことができることがわかった。方言が話せるかどうかは、個人差が非常に強いものであることを実感したのも併せて報告しておきたい。本年度は、下記の3地点で,資料収集のための場面設定の会話収録調査を実施した。1)鹿児島県大島郡名瀬市(2003年8月21日同8月25日,町・有元担当)2)鹿児島県大島郡瀬戸内町古仁屋(2003年8月26日同8月29日,町・有元担当)3)鹿児島県大島郡喜界町湾(2004年2月28日同3月4日,町・西村担当)それぞれに,場面設定の会話をしていただき,MDテープならびにカセットテープに収録した。名瀬市では,70代6名,50代2名,30代4名,10代4名に面接調査した。古仁屋は,30代が未調査であるが,他の年代は収録できた。喜界島湾では,各年代とも収録できた。70代2名,50代2名,30代2名,10代4名の計10名に面接した。昨年の調査結果とあわせて文字化を進めている。以上の調査の結果,奄美諸島での言語状況がかなり詳細に把握できるようになった。要点を以下に記す。

○70代と50代では伝統的方言が日常の生活場面で主流をなすが,名瀬市・喜界島では共通語が日常場面でも多く使われる。島ごとに共通語化の進度が異なっている。○30代ではより顕著に島ごとの共通語の進度が異なっている。名瀬市では共通語主流,喜界島では方言がかなり衰退し,逆に徳之島・沖永良部・与論では方言が主流となっている。○10代では奄美諸島全体で方言が衰退し,共通語化が完了してる。ただし,その共通語は「奄美普通語」と呼べる方言の特徴を一部とりいれたものである。本年度は、まとめの年と言うことで、資料収集のための調査を1回、確認調査を2回おこなった。また、報告書作成のための打合せ会議を1度おこなった。資料収集のための調査は、(1)鹿児島県大島郡天城町浅間(8月24日27日、崎村担当)でおこなった。同様に、確認調査を以下の要領で行った。(2)鹿児島県大島郡和泊町(3月23日26日、町担当)(3)鹿児島県大島郡喜界町(3月23日27日、西村担当)今年度のまとめのための打ち合わせ会議を、広島大学で3月18日・19日におこない、方言資料の文字化の方法等について打ち合わせ、また得られた成果にっいての報告会を持った。今年度の成果も含めて、研究報告書にまとめる予定である。この課題について、3年間の調査研究の結果、かなり詳細に奄美諸島の言語生活の状況が把握できるようになった。要点を以下に記す。(1)年代ごとに見ると、70代のみが伝統的方言の使用者であり、50代ではかなり共通語的な言語生活である。ただし、個人的・場面的な言語使用の差が著しい。場面差・位相差については今後さらに研究の必要がある。(2)30代以下においては共通語使用が一般的であり、奄美諸島において、伝統的方言はこの世代において失われたとされよう。ただし、島ごとの差は大きい。(3)10代では、奄美諸島全体で方言が衰退し、共通語化が完了している。ただし、その共通語は「奄美普通語」と呼ぶべきもので、伝統的方言の特徴を一部取り入れたものである。
浮遊液滴を利用した液体金属－溶融塩間の界面張力の測定

濡れ、乳化など物質間の界面で起こる界面現象は、素材製造などの高温プロセスの支配因子であり、現象理解のため界面張力値の獲得に多大な努力が注がれている。本研究は、発案した液相中に浮遊する液滴の輪郭形状から液ー液間の界面張力を測定する方法を液体金属ー溶融塩間の高温系の界面張力の測定に展開することを目的とした。液体Pb/塩化物溶融塩、液体Pb/炭酸化物溶融塩系の界面張力の測定に成功し、発案した手法が高温系融体においても適用できることが明確となった。・Poggiらが定義した浮遊係数を基に、液体金属、溶融塩の表面張力、両者間の界面張力の文献値を用いて、溶融塩上で液体金属が浮遊する系の探索を行った結果、液体Pbー溶融LiCl-NaCl-KCl系において液体Pbが浮遊する可能性を見出した。・Poggiらが液体1上に浮遊する液体2の液滴を球形と仮定し、液滴の重量を液体1ー液体2間に働く液体1の表面張力が支えるとした関係式ならびに密度、Tanakaらが提案した推算式により評価した3元系溶融塩の表面張力を用いて、同系において浮遊する液滴を見積もった結果0.12g程度のPb液滴が溶融LiCl-NaCl-KCl上に浮遊することが示唆された。また、界面張力の文献値がないため浮遊の可能性について検討はできなかったが、液体Pbー溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系について浮遊する液滴を見積もった結果0.26g程度のPb液滴が溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3上に浮遊することが示唆された。・Pb液滴ー溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系の両系において約0.04gのPb液滴が浮遊することを作製した実験装置により確認し、浮遊液滴形状から界面張力を算出できることを明らかにした。濡れ、エマルジョン、マランゴニ対流など物質間の界面で起こる界面現象は、金属精錬プロセス、素材製造などの高温プロセスにおいて重要視されていることは周知の事実であり、このようなことから界面現象の理解のために界面現象を支配する因子の一つである界面張力の測定が数多くなされている。本研究は、発案した液相中に浮遊する液滴の輪郭形状から液ー液間の界面張力を測定する方法を液体金属ー溶融塩間の高温系の界面張力の測定に展開することを目的としている。昨年度は、(1)Poggiらが定義した浮遊係数を基に、浮遊する液滴金属、溶融塩を探索した。また、(2)Pb液滴が溶融LiCl-NaCl-KCl系あるいは溶融Li2CO3, Na2CO3, K2CO3系において浮遊することを実験的に確認した。本年度は、同浮遊液滴の輪郭から金属ー溶融塩間の界面張力の導出を試みた。パイレックスガラスセル中で混合溶融塩表面上に浮遊する金属液滴の輪郭形状を光学系撮影システムで撮影し、Laplaceの式を利用して、界面張力を測定した。(1)Pb/LiCl-NaCl-KCl系において、673, 723, 773 Kで界面張力を算出し、界面張力の温度依存性として458.8 - 1.27 T (mN/m)を得た。(2)Pb/Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系において、723, 773 Kで界面張力312.7, 310.1 mN/mを得た。以上の結果より、発案した液相中に浮遊する液滴の輪郭形状から液ー液間の界面張力を測定する方法が高温系融体においても適用できることが明確となった。高温融体物性提案する浮遊液滴を利用した金属ー溶融塩間の界面張力の測定において、(1)金属ー溶融塩系の環境に耐えうる、また、金属ー溶融塩系の界面張力の測定を可能とする実験装置を作製した。(2)金属ー溶融塩系で液滴浮遊条件の探索を行い、浮遊する液滴重量を明確にした。(3)作製した実験装置により金属ー溶融塩間の界面張力の測定を行い、同系において界面張力の測定が可能であることを明確にした。引き続き液体Pbー溶融LiCl-NaCl-KCl系および液体Pbー溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系において、液体金属ー溶融塩の界面張力の測定を複数回行い、測定した結果に基づき本測定手法の測定精度を確認する。また、得られた界面張力値に基づき浮遊係数の妥当性についても議論する。
遺伝子改変ミニブタ作出技術の超高度化

遺伝子導入クラウン系ミニブタ体細胞クローン胚の体外発生・体内発生に及ぼす脱アセチル化酵素阻害剤処理(HADCi)および細胞骨格阻害剤処理の影響について検討した。その結果、体細胞クローン胚の胚盤胞への体外発生能の超高度化にはHDACi処理(トリコスタチンA、スクリパタイドまたはスベロイルビスヒドロキサム酸)および細胞骨格阻害剤(ラトランキュリンA)処理が有効であり、得られた体細胞クローン胚の胎仔および産仔への体内発生能が示された遺伝子導入クラウン系ミニブタ体細胞クローン胚の体外発生・体内発生に及ぼす脱アセチル化酵素阻害剤処理(HADCi)および細胞骨格阻害剤処理の影響について検討した。その結果、体細胞クローン胚の胚盤胞への体外発生能の超高度化にはHDACi処理(トリコスタチンA、スクリパタイドまたはスベロイルビスヒドロキサム酸)および細胞骨格阻害剤(ラトランキュリンA)処理が有効であり、得られた体細胞クローン胚の胎仔および産仔への体内発生能が示された本研究ではクラウン系ミニブタと体細胞クローン作出技術を基礎に、発光遺伝子などを導入した遺伝子改変ミニブタの作出効率を超高度化し、新たな高付加価値ミニブタ系統の創成に繋げる目的で、本年度は遺伝子導入したミニブタ体細胞を用いた核移植に由来するクローン胚の体外発生・体内発生に及ぼす脱アセチル化酵素阻害剤処理および活性化における細胞骨格阻害剤処理の影響について検討した。ブタα-1,3-galactosyltransferase(GGTA1)遺伝子をノックアウト(KO)するベクター遺伝子および緑色発光遺伝子を導入したクラウン系ミニブタ初代培養細胞に由来する体細胞クローン胚の胚盤胞への体外発生能は脱アセチル化酵素阻害剤処理および活性化における細胞骨格阻害剤処理の有無に大きく影響された。そして、脱アセチル化酵素阻害剤としてはトリコスタチンAおよびバルプロ酸、が、細胞骨格阻害剤としてはラトランキュリンAが体細胞クローン胚の体外発生能の超高度化に極めて有効であることが明らかとなった。さらに、これらの処理を施して作成した遺伝子改変体細胞クローンミニブタ胚を受胚ミニブタへ胚移植した結果、胎仔が得られ、遺伝子改変体細胞クローンミニブタ胚の体内発生能が明らかとなった。また、KOベクター遺伝子導入された体細胞クローン胎仔から増殖能の極めて良好な遺伝子改変リクローン初代培養細胞系が樹立でき、凍結保存ストックが潤沢に得られた。本研究ではクラウン系ミニブタと体細胞クローン作出技術を基礎に、発光遺伝子などを導入した遺伝子改変ミニブタの作出効率を超高度化し、新たな高付加価値ミニブタ系統の創成に繋げる目的で、本年度は細胞毒性の低い新規ヒストン脱アセチル化阻害剤であるスクリプタイドやスベロイルビスヒドロキサム酸(SBHA)がクラウン系ミニブタ体細胞クローン胚の体外発生に及ぼす影響を検討した。次いで、遺伝子導入したクラウン系ミニブタ体細胞クローン胚の体外・体内発生状況に及ぼすスクリプタイド処理の影響を検討した。主要な実験結果は以下に示すとおりであった。1)活性化処理後のスクリパタイド処理濃度がクラウン系ミニブタ体細胞クローン胚の体外発生に及ぼす影響を調べた結果、胚盤胞形成率は500nM処理区が0、5、50、および1000nM区と比べて有意に高い値を示した(P<0.05)。2)活性化処理後のSBHA処理濃度がクラウン系ミニブタ体細胞クローン胚の体外発生に及ぼす影響を調べた結果、胚盤胞形成率は50μMスクリプタイド処理区が0、250、および500μM区と比べて有意に高い値を示した(P<0.05)。3)活性化処理後の500nMスクリパタイド処理が赤色蛍光を発するtdTomato遺伝子導入ミニブタ体細胞クローン胚の体外発生および蛍光発光に及ぼす影響を調べた結果、胚盤胞形成率は処理区が対照区と比べて有意に高い値を示した(P<0.05)。さらに、得られた胚盤胞の蛍光発光状況に処理の影響は全く見られなかった。4)活性化処理後の500nMスクリパタイド処理が赤色蛍光を発するtdTomato遺伝子導入ミニブタ体細胞クローン胚の体内発生に及ぼす影響を受胚雌ミニブタヘクローン胚を移植し、その受胎状況を画像診断装置で調べた結果、処理の有無に関わらず受胚雌の妊娠が確認できた。本研究ではクラウン系ミニブタと体細胞クローン作出技術を基礎に、発光遺伝子などを導入した遺伝子改変ミニブタの作出効率を超高度化し、新たな高付加価値ミニブタ系統の創成に繋げる目的で、本年度は遺伝子導入したミニブタ体細胞を用いた核移植に由来するクローン胚の体外発生・体内発生に及ぼす脱アセチル化酵素阻害剤処理および活性化における細胞骨格阻害剤処理の影響について検討した。ブタα-1,3-galactosyltransferase(GGTA1)遺伝子をノックアウト(KO)するベクター遺伝子および緑色や赤色発光遺伝子を導入したクラウン系ミニブタ初代培養細胞に由来する体細胞クローン胚の胚盤胞への体外発生能は脱アセチル化酵素阻害剤処理および活性化における細胞骨格阻害剤処理の有無に大きく影響された。そして、脱アセチル化酵素阻害剤としてはトリコスタチンA、バルプロ酸、スクリパタイドおよびスベロイルビスヒドロキサム酸が、細胞骨格阻害剤としてはラトランキュリンAが体細胞クローン胚の体外発生能の超高度化に極めて有効であることが明らかとなった。

さらに、これらの処理を施して作成した遺伝子改変体細胞クローンミニブタ胚を受胚ミニブタへ胚移植した結果、胎仔および産仔が得られ、遺伝子改変体細胞クローンミニブタ胚の体内発生能が明らかとなった。また、体細胞クローン胚に対するスクリパタイド処理は体細胞クローン胚の胚盤胞期における多分化能関連遺伝子群の発現状況を改善することが明らかとなった。
確率的評価基準にもとづく非線形制御系の設計手法とその車両統合運動制御系への応用

従来,非線形システムに対する実用的な制御系設計法として,線形化した近似モデルに対して線形ロバスト制御理論を適用する方法が多く用いられていた。この方法は,1)非線形システムに対するロバスト性が保証されない,2)実際の非線形システムの確率的なパラメタ変動と線形ロバスト制御理論で用いる特異値などの確定的ロバスト性評価尺度との関連が不明確である,という問題があり,その解決が望まれていた.このような現状に対し,本研究では,1)制御系の要求仕様を満足しない確率を評価基準とする,新しい非線形制御系の実用的設計手法を提供すること,2)この方法を非線形システムの1つの例として車両運動制御系に適用し,実用的ロバスト制御系設計法としての有効性を確認すること,を目的として研究を行った.この方法では,まず制御対象システムを不確定なパラメタ変動をもつ非線形システムとしてモデル化する.制御系のロバスト性を,制御対象の不確定パラメタの変動に対して制御系が不安定化する確率,および与えられだ評価基準を満足しない確率として評価する.このような確率の解析的な評価は困難であるため,非線形制御対象モデルを用いた多数の数値シミュレーション結果を用いてモンテカルロ法によって推定する.モンテカルロ法の適用に際しては,並列演算システムを構築し,計算時間の短縮を図った.複数の評価基準に対しで計算された確率の重み付き和から,工学的な設計基準を表す確率的評価関数を定義する.これを大域的最適化手法である遺伝アルゴリズムを用いて最適化する.この設計法を車両運動制御系に適用し,その有効性を確認した.ヨーレイトフィードバック後輪操舵系,非線形予測制御理論による後輸操舵系,四輪トルク制御系,統合運動制御系について提案手法を適用し,最適パラメタを求めた.その結果,提案する方法確率的な評価基準と大域的探索法である遣伝アルゴリズムを組み合わせた実用的な非線形制御系の設計であることが確認された,従来,非線形システムに対する実用的な制御系設計法として,線形化した近似モデルに対して線形ロバスト制御理論を適用する方法が多く用いられていた。この方法は,1)非線形システムに対するロバスト性が保証されない,2)実際の非線形システムの確率的なパラメタ変動と線形ロバスト制御理論で用いる特異値などの確定的ロバスト性評価尺度との関連が不明確である,という問題があり,その解決が望まれていた.このような現状に対し,本研究では,1)制御系の要求仕様を満足しない確率を評価基準とする,新しい非線形制御系の実用的設計手法を提供すること,2)この方法を非線形システムの1つの例として車両運動制御系に適用し,実用的ロバスト制御系設計法としての有効性を確認すること,を目的として研究を行った.この方法では,まず制御対象システムを不確定なパラメタ変動をもつ非線形システムとしてモデル化する.制御系のロバスト性を,制御対象の不確定パラメタの変動に対して制御系が不安定化する確率,および与えられだ評価基準を満足しない確率として評価する.このような確率の解析的な評価は困難であるため,非線形制御対象モデルを用いた多数の数値シミュレーション結果を用いてモンテカルロ法によって推定する.モンテカルロ法の適用に際しては,並列演算システムを構築し,計算時間の短縮を図った.複数の評価基準に対しで計算された確率の重み付き和から,工学的な設計基準を表す確率的評価関数を定義する.これを大域的最適化手法である遺伝アルゴリズムを用いて最適化する.この設計法を車両運動制御系に適用し,その有効性を確認した.ヨーレイトフィードバック後輪操舵系,非線形予測制御理論による後輸操舵系,四輪トルク制御系,統合運動制御系について提案手法を適用し,最適パラメタを求めた.その結果,提案する方法確率的な評価基準と大域的探索法である遣伝アルゴリズムを組み合わせた実用的な非線形制御系の設計であることが確認された,本研究は,制御対象の動特性変動や入力の変動に対してロバストな非線形制御系の設計手法を提案しようとするものである.制御系の評価を確率的な評価関数で行う点,変動入力の一つとして最悪入力を用いる点などが本研究の特徴となっている.本年度は1.非線形予測制御を拡張した制御系の設計方法2.最悪入力の具体的な計算方法3.最悪入力を用いた車両の安定性評価について検討を行った.まず1については,確定外乱を考慮したモデル規範型非線形予測制御系の設計手法を新たに考案した.これは,従来提案されていた非線形予測制御を,確定外乱がある場合のモデル規範型制御に拡張するものであり,これによって異なった入力をもつシステムに対し,統一的な枠組みで非線形制御系が設計できるようになった.この方法を車両の後輪操舵制御系に適用し,その有効性を検証した.この結果は論文として機械学会論文集C編に掲載された.2については,最悪入力を求める問題を一種の非線形最適化問題として定式化し,これを数値的最適化手法によって解く方法を開発した.また,この最悪入力を用いて入出力安定性を評価する手法も提案した.この方法によって,従来困難であった非線形システムの入出力安定性を定量的に評価することが可能になった.この結果は自動車技術会論文集への掲載が決定した.3については,2の方法を非線形領域における車両の入出力安定性解析に適用し,その有用性を検証した.その結果,従来実施されていたJターン入力試験,フィッシュフック入力試験などは車両の入出力安定性評価法としては不十分であることが分かった.これらの結果は論文として自動車技術会発行の英文論文誌Review of Automotive Engineeringへの掲載が決定している.

本研究は,制御対象の動特性変動や入力の変動に対してロバストな非線形制御系の設計手法を提案しようとするものである.制御系の評価を確率的な評価関数で行う点,変動入力の一つとして最悪入力を用いる点などが本研究の特徴となっている.本年度は1.確率的評価基準にもとづく車両運動制御系の具体的設計2.確率的評価基準にもとづく制御と構造の同時設計について検討を行った.まず1については,現実的な非線形車両モデルを用いて確率的な評価基準にもとづく非線形制御系の設計を行った.本研究の手法はシミュレーションベースの確率的最適化を用いているため,計算時間が実用的な範囲内に収まるかどうかが問題である.そのため,科研費で購入したパーソナルコンピュータ(PC)を用い,9台のPCを用いた並列演算システムを構築した.これによって,複雑な車両モデルを用いた場合でも数時間の計算時間で最適解が得られるようになった.また,車両のパラメタ変動だけでなく,入力の変動に対するロバスト性も向上させるため,確率的評価基準の計算において,最悪入力を含む入力変動を考慮した.このような最悪入力の計算法を一種の最適化問題として定式化し,その結果について2編の論文として発表した.2では制御系だけではなく,構造系も同時に設計する手法の確立を目指して,確率的評価基準の同時設計への拡張を試みた.制御系の設計パラメタと構造系の設計パラメタを同時に最適化することにより,統合的な車両運動制御系を実現しようとするものである.一つの試行として,サスペンションの構造パラメタと非線形制御系の設計パラメタを同時に最適化する場合について検討した.その結果,構造系と制御系の同時最適化によって,独立最適化では得られない高いロバスト性が達成できることが確認された.この結果は,イタリアで開催された国際学会において発表された.
ナノダイヤモンドを用いる核種分離法の開発

本研究では、ダイヤモンド表面へ金属イオンが吸着することに着目し、高レベル廃液に含まれている元素のうち主に希土類イオンについて吸着メカニズムの解明を目的とした。酸濃度に対する希土類イオンの吸着分配係数の依存性とその吸着容量、吸着等温線の解析を通して、希土類イオンはダイヤモンドに単層で単純吸着をするとともに、ダイヤモンド表面の吸着サイトに対し1:1の量論比でイオン結合性の吸着することを見出した。XPS(X線光電子分光)やFT-IR、TRLFS(時間分解型レーザー誘起蛍光分光)などの解析からも上記のメカニズムが妥当であることを示唆する結果が得られた。これまでわれわれはダイヤモンド表面に対する金属イオンの吸着挙動を研究してきた。今回は、希土類元素に着目し、4種類(人工・天然・単結晶・多結晶)のダイヤモンドにに対する吸着実験および表面化学種の水和状態観察を行なった。各種ダイヤモンド粉末を50 mgずつ量り取ったものとpHが1.0 - 4.0の範囲で希土類元素の濃度が100 ppb 10 ppmとなるように調製した溶液2 mlを2時間撹拌させ、遠心濾過した。ろ液を10倍に希釈後、希土類元素の濃度ICP-MSまたはICP-AESにより測定し、測定データから分配係数を求めた。得られた吸着量・平衡時の濃度データをLangmuirの吸着等温式とFreundlichの吸着等温式にフィッティングしたものを比較したところ、前者の方がフィッティングにおける精度が高かった。この結果は、希土類元素イオンが表面全体に吸着するのではなく、表面の特定のサイトに大部分が吸着することを示すと同時に、単層吸着と考えられる。レーザー時間分解分光法によって発光スペクトルを解析した結果、吸着前後において水和数の変化は起きていなかった。したがって結合は静電的な相互作用が関係していると考えられる。いくつか課題の抽出もでき、研究の完成に有意義な成果が得られている。平成24年度は、主にバッチ法による分離試験を対象となる全元素にわたって行い、分離条件の探索および次年度以降の分光測定による吸着状態の解明に向けた準備を行った。1)吸着試験分離試験においては、現在まで得られている予備実験をより系統的に進めた。未処理のダイヤモンドやナノダイヤモンドを用いて、各種希土類元素のバッチ吸着試験を行った。液性を変化させ、ICP-MS測定装置にて、元素濃度の測定を行い、吸着分配係数を求めた。ダイヤモンドに対する希土類元素の吸着に置いては、pH1以下の比較的高い酸濃度においても、吸着が見られることを明らかにした。pHの増加に伴い吸着分配係数の増大が観察され、pH依存性はイオン交換的な吸着挙動を示すことを明らかにした。また、吸着等温線を作成するため、吸着データの取得を開始した。2)物性測定BETにより吸着前後の比表面積の測定を行い表面状態の変化を評価したが、比表面積と吸着分配係数の間に相関は観察されなかった。分光測定に関しては、吸着前後のダイヤモンドを用いて、予備的な発光分光測定を開始した。ダイヤモンド自体が発光を呈するため、発光波長の干渉がない希土類元素を用いて、次年度以降の研究を進める必要があることを確認した。連携研究者より、ダイヤモンドに関する最新知見の助言をもらい、今後はホウ素ドーピングされたダイヤモンドの可能性と、FET化を行いイオン選択性センサーとしての可能性を模索する展開を次年度以降の計画に組み込んでいくこととした。ダイヤモンド表面への希土類元素の吸着現象に関し、本年度は主に分光測定を中心に測定、解析を行い、吸着メカニズムの解明に努めた。希土類元素イオンとダイヤモンド表面の吸着様態を調べるため、ICP-MS測定を行い、全希土類元素を基軸にとり、分配係数の関係を比較するランタノイドパターンとダイヤモンド表面への希土類元素イオンの吸着におけるpH依存性について調べた。吸着分配係数log Kdの値が一度増加し、減少する傾向が4つ現れることをtetrad effectと呼び、希土類元素が錯体を生成する際によく見られる傾向を観測した。ゼータ電位測定でダイヤモンド表面の電位状態を調べたところ、ゼータ電位測定で出た粒子径の結果は、気体吸着法の150倍も大きい値が得られた。これは、溶液状態と固体状態ではダイヤモンドの凝集のしやすいことを示唆している。FT-IR測定を行ったところ、各ダイヤモンドの赤外スペクトルとEuを吸着させた後のダイヤモンドのスペクトルを比較すると、新たなピークが存在していることがわかった。860 cm-1付近に現れた振動は末端HによるC-H変角振動、1100 cm-1付近にはC=Oのピーク、1300 cm-1と1600 cm-1には硝酸塩が存在する場合に観測されるピーク、3000 cm-1付近にはC-H伸縮振動、O-H伸縮振動がそれぞれ観測された。本年度の成果により、ユウロピウムは外圏的錯体で単層吸着により吸着していることを明らかにできた。本研究では、ダイヤモンド表面へ金属イオンが吸着することに着目し、特に高レベル廃液に含まれている希土類元素を中心に吸着メカニズムの解明を行うことを目的としている。本年度は、吸着等温式による吸着状態のXPS(X線光電子分光)によるダイヤモンドの表面元素のうち酸素、もしくは炭素が希土類イオンの吸着により結合エネルギー変化、ゼータ電位測定などによる凝集状態や帯電状態の観測など、を主に調べることを目的とした。

これまで、吸着分配係数のランタノイドパターン(横軸をランタノイドとする吸着分配係数のグラフプロファイル)をICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析計)を用いて吸着量の測定を行うことにより、データの集積に努めたところ、4つのピークを有するテトラド効果が観測された。これは、酸素ドナーと希土類イオンとの相互作用によく見られる現象であるため、ダイヤモンド表面の酸素ドナーが吸着に関与していることを見出した。希土類イオンの濃度に対する吸着分配係数の依存性を吸着容量を確認するために行ったところ、ダイヤモンドの吸着容量は、市販品をそのまま洗浄して用いたものは、概ね0.20.5μモル/g程度であり、核種分離に利用するためには、表面官能基を導入することなどで、吸着容量を大きく改良する必要がある。吸着等温線については、Langmuir吸着等温式でよくフィッティングできることから、単層吸着で吸着サイトと希土類イオンが、1:1で吸着していることを明らかにすることができた。XPSやFT-IRの結果から、イオン結合的な相互作用と、静電的な相互作用が同時に観測できており、今後詳細な検討を行うための基礎データを得ることができた。本研究では、ダイヤモンド表面へ金属イオンが吸着することに着目し、高レベル廃液に含まれている元素のうち主に希土類イオンについて吸着メカニズムの解明を目的とした。酸濃度に対する希土類イオンの吸着分配係数の依存性とその吸着容量、吸着等温線の解析を通して、希土類イオンはダイヤモンドに単層で単純吸着をするとともに、ダイヤモンド表面の吸着サイトに対し1:1の量論比でイオン結合性の吸着することを見出した。XPS(X線光電子分光)やFT-IR、TRLFS(時間分解型レーザー誘起蛍光分光)などの解析からも上記のメカニズムが妥当であることを示唆する結果が得られた。現在までのところ、バッチ吸着実験による結果は、ほぼ取得済みといえる。結果の解析から酸素ドナーの関与と単層吸着を明らかにした。この結果を基に、今年度は、紫外赤外までの分光法を用いてその吸着状態を解明することができ、吸着実験の結果を勘案すると、かなり吸着のメカニズムを解明することができた。本年度得られた結果は、次年度X線を用いた分光実験による結合レベルでの吸着挙動の解明につなげる大きな足掛かりとなった。錯体化学今後は、高エネ研のマシンタイムにより、XPS測定を中心に吸着の結合の解明を進め、吸着現象の全貌の解明を行う予定である。吸着のメカニズムを解明することを本研究の最終到達点とすると、現在、液性を様々な条件として、吸着挙動を確かめ、吸着容量や吸着等温線を解析するという見かけの現象をほぼつかんだという状態である。本年度は、特に分光法を用いた実験に着手することができた点は、非常に大きな進歩である。まず、赤外分光法による測定を開始し、吸着前後でのスペクトル変化を観測し始め、データの蓄積を行っている段階である。これと並行して、レーザー時間分解蛍光分光法を適用し、吸着したユウロピウムの水和状態変化を観測し、解析を行ったところ、吸着前後でユウロピウムの水和数に変化はなく、脱水和後に吸着するという通常のイオン交換反応とは、異なることを見出したことは大きく評価できる点である。また、積極的にSEMなどを用いてダイヤモンドの形状を確認できた点も一定の進歩であるが、XPSなどを用いた実験に至っておらず、次年度以降に持ち越した。
対称性の破れに伴う新奇超伝導相の理論

スピン三重項超伝導体はベクトル型の秩序変数を持ち、それはdベクトルと呼ばれる。我々はdベクトルの構造を微視的に決定する理論の構築を行ってきた。その結果から、dベクトルの物理が空間反転対称性の有無によって全く異なることが分かってきた。今年度は、層状欠陥を持つスピン三重項超伝導体を解析した。そして、それが空間反転対称性がある系とない系の両方の性質を併せ持ち、新しいタイプのdベクトルの構造を持つことを発見した。具体的な対象として、Sr2RuO4-Sr3Ru2O7共晶系とCePt3Siの2つの超伝導体を議論した。これらはスピン三重項超伝導体であると考えられており、層状欠陥の存在が示唆されている。これらについて、2つの興味深い現象が示された。CePt3Siについては、乱れによる転移温度の増大が実験的に示されている。この異常な振る舞いがランダムネスによるグローバルな空間反転対称性の回復によることが分かった。Sr2RuO4-Sr3Ru2O7共晶系では、バルクで実現しているカイラル超伝導状態とは異なるヘリカル超伝導状態が安定となることを見出した。このことからSr2RuO4-Sr3Ru2O7共晶系で期待される新しい超伝導現象について提案した。さらに、スピン三重項超伝導体を特徴づける帯磁率の多軌道系におけるふるまいを調べた。スピン・軌道相互作用と電子相関効果の影響を調べた結果から、パウリ帯磁率とヴァン・ブレック帯磁率の分離の仕方に非自明な性質が現れることを示した。この結果は、スピン三重項超伝導を決定づける実験結果の解釈を行うために必要な理論的基礎付けを与えた。強相関電子系における異方的超伝導の研究が発展を続ける理由の一つは、新しい超伝導秩序変数の発見とそれに伴う新奇な対称性の破れにある。この問題に関して、本年度は以下の3つの研究成果を得た。1、空間反転対称性が破れた系の磁性と超伝導空間反転対称性を持たない超伝導体の代表例であるCePt_3Siの電子構造を記述するババード模型を構成し解析した。パリティの破れとスピン軌道相互作用により、偶パリティ超伝導と奇パリティ超伝導が混成するメカニズムを明らかにした。これは、空間反転対称性がない超伝導に対する初めての微視的理論である。また、空間反転対称性がない超伝導体の多くは反強磁性と共存する。この共存がCePt$_3$Siの異常な物性の起源であることを示した。2、反強磁性量子臨界点近傍のFFLO超伝導並進対称性の自発的破れを伴うFFLO超伝導が話題となっている。その候補となる物質は全て反強磁性量子臨界点の近傍にある。それまでの予想に反し、量子臨界点近傍ではFFLO超伝導が安定になることを我々は示した。さらに、FFLO超伝導と磁気秩序が共存する可能性を示した。最近の実験によりこの共存状態が発見され、大きな注目を集めている。3、レーザー冷却中性原子気体におけるFFLO超流動とBCS-BECクロスオーバーインバランスなフェルミ原子気体において、回転対称性が自発的に破れた超流動相(Angular-FFLO超流動)が実現することを提案した。
前立腺癌の放射線治療・遺伝子治療併用療法に関する基礎的研究

p53遺伝子変異は前立腺癌を含め、乳癌、肺癌、大腸癌などの多くの悪性疾患において最も高頻度に認められ、放射線治療や他の抗癌剤治療効果の多くは正常のp53遺伝子の機能に高度に依存していることからもその生物学的特性に大きな関心が寄せられている。しかし、遺伝子治療単独で癌を制御することは困難であり、集学的治療に組み込んだ治療法の開発が必須である。そこで我々はアデノウイルスベクターp53遺伝子(Ad5CMV-p53)を用いた遺伝子導入と放射線照射との併用効果について、p53遺伝子に異なる種類の変異を持つヒト前立腺癌細胞におけるin vitroでの実験を行った。放射線照射単独ではp53発現量はほとんど変化しなかったのに対し、遺伝子導入併用群では著明に上昇した。その下流に位置しアポトーシスおよび細胞周期を制御する遺伝子であるBax、p21の発現量も併用群において増強されていた。アポトーシスの定量的評価では、放射線照射単独ではほとんど観察されなかったが、遺伝子導入を行うことによりアポトーシスの頻度は劇的な増加が見られた。また、細胞周期解析にて放射線照射単独ではG2期停止の割合が増加し、遺伝子導入単独ではG1期停止が増加していた。併用群においてはG1停止、G2期停止共に単独治療群よりも増加していることが観察された。これらから、p53遺伝子の導入により、アポトーシス・細胞周期停止の双方の経路を介した細胞死・増殖抑制効果が活性化され、放射線照射の効果を増強することが解り、これらの結果は細胞のコロニー増殖能に反映されていた。また、放射線照射によりp53遺伝子の導入効率が上昇することを見出し、この点も併用効果を高める一因であることが判明した。現在、in vivoにおける導入効率の更なる改善手段を検討中であり、臨床応用への基盤とするための研究を進めている。p53遺伝子変異は前立腺癌を含め乳癌,肺癌,大腸癌など多くの悪性疾患において最も高頻度に認められ,放射線療法や他の抗癌治療効果の多くは正常のp53遺伝子の機能に高度に依存したapoptosisであることからもその生物学的特性に大きな関心が寄せられている。我々は米国に先駆けて前立腺癌に対する遺伝子治療・放射線療法の併用療法に取り組み、それら一連の研究の中で放射線照射によるDNA損傷が遺伝子導入効率を著明に向上させ,その結果細胞増殖抑制が改善されることを2001年米国癌学会,2000年米国・欧州の放射線腫瘍学会において報告し注目を集めている。アデノウイルスベクターを用いたwild-type p53遺伝子の導入による前立腺癌の遺伝子治療は,その導入効率が低いことが問題点でありその改善が望まれているが,我々はin vitroの実験結果からヒト前立腺癌細胞株において放射線照射の併用によりp53遺伝子の導入効率が約3倍以上に向上することを米国放射線腫瘍学会の機関誌であるInt J Radiat Oncol Biol Physに掲載予定である.その機序については,コロニー形成能,p53,bax,p21といった遺伝子発現量の変化,アポトーシスの発生頻度,細胞周期の変化と合わせた検討からアデノウイルスベクターの導入効率が著しく増加したことが原因であることを明らかにした.現在,in vivoにおいても同様の結果が得られるか否かを検討中であり,さらにこの併用療法の適応拡大を図るためシスプラチン耐性を示すヒト膀胱癌細胞株を用いた実験を行い併用効果を検討中である。我々は米国に先駆けて前立腺癌に対する遺伝子治療

・放射線療法の併用療法に取り組み、それら一連の研究の中で放射線照射によるDNA損傷が遺伝子導入効率を著明に向上させ,その結果細胞増殖抑制が改善されることを2001年米国癌学会,2000年米国・欧州の放射線腫瘍学会において報告し注目を集め、米国放射線腫瘍学会の機関紙であるInt J Radiat Oncol Biol Physにその成果を報告した。アデノウイルスベクターを用いたwild-type p53遺伝子の導入による前立腺癌の遺伝子治療は,その導入効率が低いことが問題点でありその改善が望まれているが,我々はin vitroの実験結果からヒト前立腺癌細胞株において放射線照射の併用によりp53遺伝子の導入効率が約3倍以上に向上する。その機序については,コロニー形成能,p53,bax, p21といった遺伝子発現量の変化,アポトーシスの発生頻度,細胞周期の変化と合わせた検討からアデノウイルスベクターの導入効率が著しく増加したことが原因であることを明らかにした。現在,in vivoにおいても同様の結果が得られるか否かを検討中である。一方で、シスプラチン耐性を示すヒト膀胱癌細胞株を用いた実験を行い併用効果をInt J Cancerに報告し,この併用療法の適応拡大を抗癌剤に耐性を示す腫瘍に対しても広げる治療方法を考案中である。p53遺伝子変異は前立腺癌を含め、乳癌、肺癌、大腸癌などの多くの悪性疾患において最も高頻度に認められ、放射線治療や他の抗癌治療効果の多くは正常のp53遺伝子の機能に高度に依存したアポトーシスであることからもその生物学的特性に大きな関心が寄せられている。我々はp53遺伝子に異なる種類の変異をもつヒト前立腺癌細胞を用いてアデノウイルスベクターp53遺伝子(AdsCMV-p53)の導入を行い、同時に放射線照射の併用を行った。細胞増殖抑制能、アポトーシス関連遺伝子発現量の変化、アポトーシスの定量的評価、細胞周期の変化を観察した。遺伝子導入と放射線照射の併用によりp53遺伝子の発現量は著名に増加し、これにと同時にアポトーシス関連遺伝子であるp21、baxの発現量の増加も見られた。また、アポトーシスの定量的評価では、、放射線単独に比べて遺伝子治療と放射線の併用により、アポトーシスの頻度の増加が見られた。また、細胞周期の観察においては、G1期停止の頻度の増加が見られた。我々はこれらの実験結果の解析からヒト前立腺癌細胞株において放射線照射の併用によりp53遺伝子導入効率が著明に向上することを見出した。これらの結果は、2001年米国癌学会、2000年米国、欧州の放射線腫瘍学会において報告され、米国放射線腫瘍学会の機関紙である、Int J Radiat Oncol Biol Physにその成果を報告した。また、アデノウィルスベクターを用いた野生型p53遺伝子の導入による前立腺癌の遺伝子治療は、その導入効果が低いことが問題点であり、その改善が望まれているが、マウス皮下に腫瘍を移植し、in vivoにおいても同様の結果が得られるか否かの検討を行った。
造血系の構築および悪性化を制御するマスター遺伝子の同定

AML1は成体型造血の幹細胞の産生に重要な役割を果たす転写因子である。AML1の機能不全は造血系の欠如を引き起こすとともに、臨床的には高頻度にヒト白血病発症に関与する。しかしAML1の造血細胞産生能を効率的に評価する系がないため、AML1がどのような機能を通して造血系を構築・維持するかは不明である。最近、われわれはストローマ細胞上でマウスの大動脈・性腺・中腎(aorta-gonad-mesonephros: AGM)領域を培養することにより、in vitroで造血細胞の産生を再現する系を確立した。この系では、AML1ノックアウトマウス由来のAGM領域(AML1-/-AGM)からは造血細胞が産生されない。本研究ではまずAML1-/-AGMにレトロウィルスを用いてAML1を再導入し、造血細胞の産生を回復する系の樹立を試みた。条件検討の結果、SCF,IL3,OSMを含む培地でOP-9細胞と共培養した胎生9.5日のAML1-/-AGMに対して、AML1を発現するレトロウィルスを感染させることにより、効率的に造血細胞の産生を回復させることに成功した。産生された造血細胞は、野生型AGM由来のものと同様に、CD45,CD34,Sca-1,c-Kit,Gr1/Mac1などの造血系表面マーカーを発現していた。この系を利用してAML1のさまざまな変異体の造血回復能を調べたところ、AML1のDNA結合領域と転写活性化領域の両者が造血細胞産生能に必要であった。またわれわれがヒト症例から見出したAML1変異体(AML1 R139G)は、造血能を失っていた。またAML1のアイソフォームであるAML2やAML3も、AML1-/-AGMの造血細胞産生を回復することが明らかとなり、アイソフォーム間での機能的な重複が判明した。
フィールドワーク用ホログラフィックCTシステムの開発

1.センサデータ融合システムの組込み既に組み込んである3次元位置センサシステムとデジタルカメラ等のデータとの連携により、対象の位置情報を取得する機能をシステムに付加した。ノ-ト型コンピュータとA/D変換ユニットを備品費で購入し、得られた各種のデータを融合し、データ収集時の現場の状況を再現するシステムを整備した。波形発生装置もパワーアンプとの関係で変更を加え、波数、周波数、デューティー比を変更できる仕様にした。さらにクロスポイントスイッチとしてCPLDを利用する方式で電子回路を構成した。これにより、配線効率が大幅に上がり、同時に回路の製作時間も減る。さらに、VHDLソースの変更による配線の変更は一切必要なく、場合によってはVHDLコードの変換のみで全く別の機能を持ったモジュールに変わることすらできる。研究室レベルでのシステム構成には有効な方式であることがわかった。2.システムの評価実験計算速度、精度やコストなどを評価し、システム全体の性能向上の方策を検討した。その結果、反射型システムにおいては、測定点の位置の測定誤差を波長の1/8まで抑える必要があることが明らかにされた。データ収集時間は、従来のシステムは約1時間程度かかっていたものを10分程度に短縮できる見込みを得た。また、周波数変調などの使用も可能であり、受信波形が雑音に埋もれている状況でもパルス圧縮による安定な遅延時間推定が可能なことが確認された。1.マルチチャンネル超音波レシーバの試作と特性の評価高分子薄膜上にパターン電極を形成することで小型軽量の超音波レシーバを複数個試作した。試作したレシーバは、従来使用していた圧電セラミックス素子を用いるものより短いパルスの受信が可能であった。2.データ収集システムの構築送信波形の発生、出力振幅の制御、マルチチャンネルレシーバからのデータと位置センサデータの収集を行なうシステムを構築した。これらのシステムは機能分割されたモジュール群として作製され、シリアルバスで相互に接続される。A/D変換変換とFIFOメモリ、加算回路を内蔵し、高速で加算平均処理を実行する。3.CT像再生ソフトウェアの開発と検証反射・散乱波を用いるホログラフィックCT像の再生用のソフトウェアを開発した。また、数値シミュレーションにより特性を評価した。その結果、反射波を用いることにより、波長と同程度の高い空間分解能での撮像が可能であることがわかった。一方、位置測定誤差の影響が大きいことが予想された。そこで、システムに要求される要求される位置測定精度とSN比を評価し、設計に必要なデータを得ることが次年度の課題となる。l.ソフトウェアの実装システム制御と演算を行なう組込用コンピュータと広帯域の超音波信号を送受するパルサーレシーバを備品費で購入した。これにより,システム軽量化の目処が立った。また,作製したハードウェアモジュールを1つのシステムに組み込み、11年度に作製したソフトウェアを移植した。2.予備実験とシステムの評価トランスデューサの位置決め精度と周波数帯域幅の影響の評価をシミュレーションにより行なった。その結果,波長のl/10程度までの位置誤差があっても,点反射体の位置を特定できることが確認できた。周波数100kHz,音速2000m/sとした場合は,2mmまでの誤差が許容できる。これは組み込みを予定している3次元位置センサの精度で十分対応できる。また,送信波形の振幅のばらつきが100%でも,点反射体の位置同定への影響は少ないことがわかった。これにより,超音波トランスデューサと対象表面の接触状態による受信波形のレベル変動の影響が小さいことがわかた。さらに,コンクリートのブロックを用いて,音速CTの評価実験を実施し,試作システムによる音速CTが可能なことを検証した。以上の結果を基に,13年度には,音速CTと反射型CTのデータの融合,3次元センサデータとの連携を目的として研究を進めたい。ノート型コンピュータとA/D変換ユニットを備品費で購入し、得られた各種のデータを融合し、データ収集時の現場の状況を再現するシステムを整備した。

波形発生装置もパワーアンプとの関係で変更を加え、波数、周波数、デューティー比を変更できる仕様にした。さらにクロスポイントスイッチとしてCPLDを利用する方式で電子回路を構成した。これにより、配線効率が大幅に上がり、同時に回路の製作時間も減る。さらに、VHDLソースの変更による配線の変更は一切必要なく、場合によってはVHDLコードの変換のみで全く別の機能を持ったモジュールに変わることすらできる。研究室レベルでのシステム構成には有効な方式であることがわかった。2.システムの評価実験計算速度、精度やコストなどを評価し、システム全体の性能向上の方策を検討した。その結果、反射型システムにおいては、測定点の位置の測定誤差を波長の1/8まで抑える必要があることが明らかにされた。データ収集時間は、従来のシステムは約1時間程度かかっていたものを10分程度に短縮できる見込みを得た。また、周波数変調波などの使用も可能であり、受信波形が雑音に埋もれている状況でもパルス圧縮による安定な遅延時間推定が可能なことが確認された。