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『わがシッドの歌』と年代記の関係について

最後の2行に「ペル・アバットが1207年5月これを記す」とあり、作者ならびに制作年代決定の重要な手がかりとなっている。ほぼ1世紀に渡る論争を経て、この写本の制作年代が1207年であることは共通の見解となったが、ペル・アバットなる作者が1207年にこの作品を創作したのか、同名の写字生が1207年に別の作品から書き写したものであるかについては、未だに議論が別れている。従来、匿名の吟遊詩人によって、口承によって、しかも即興で制作されたと考えられてきた。自然発生した歌謡が、吟遊詩人によって朗誦される度に改良を加えられ、蓄積し、現在の姿になったとする伝承説である。しかし、近年、詩の表現の中に垣間見えるギリシア・ラテン文学の伝統、また法律用語の多用などから、おそらく学僧、少なくとも古典文学の知識のある詩人が書下ろしたとする個人創作説に傾きつつある。本研究では『わがシッドの歌』の源泉になったと思われるラテン語の年代記、逆に派生したと思われるスペイン語の年代記との関係を考察する。
サービス処理速度の調整制御法の研究

サービス処理速度の調整制御法の一つとして、プログラムへのプロセッサ割り当てを調整する方法がある。この方法は、プロセッサの実行をタイムスロットと呼ぶ単位に分割し、要求された性能に見合ったタイムスロットをプログラムの実行に割り当てる方法である。割り当てる方法として四つの方式(周期割当方式、非周期割当方式、半周期割当方式、疑似周期割当方式)を示し、処理の均一性を示す指標を提案した。さらに、これらの方式を実装評価し、疑似周期割当方式は非常に処理の均一性の高いプログラムの実行速度調整法であることを示した。タイムスロットの分割は、タイマ割り込みの機能を利用している。このため、他の割り込み処理の中での割り込みマスクがタイマ割り込みに影響を与え、その結果、タイムスロット分割にも影響を与えると懸念される。そこで、割り込み処理がサービス処理速度の調整に与える影響を検討した。具体的には、独自に開発しているオペレーティングシステムTenderにサービス処理速度調整機能を実装し、評価した。評価により、タイムスロットの大きさを2ミリ秒と小さくしても、誤差1%以下の精度でサービス処理速度を調整できることを示した。また、割り込みマスクが与える影響は大きく、特に、処理時間の測定に利用するソフトウェアタイマへの影響は大きいことを示した。
応力腐食割れのin-situ観察に基づく破壊力学的・統計的解析

研究代表者を含むグループは最近、応力腐食割れ(SCC)試験のひとつである低ひずみ速度試験(SSRT)法に、高倍率でありながら長焦点距離・長被写界深度を有するCCDカメラシステムを組み合わせることにより、SSRT中に試料表面に発生・進展する多数個のき裂の挙動をIn-situ1に精度よく観察・記録する手法を開発した。この手法を用いることにより、SCC感受性を従来のSSRTによる評価因子であった最大応力や破断伸びなどの材料の機械的性質だけでなく、き裂の発生・進展に関する因子(き裂発生時間やき裂進展速度など)を区別して評価することができ、注目する系のSCC挙動をより詳細に検討することができる。本研究では近年、新しい標準SCC試験溶液として注目されている塩化カルシウム水溶液中におけるType304鋼の応力腐食割れに本手法を適用することにより、SSRT中におけるき裂の挙動に対する塩化物濃度の影響を検討した。ガラス電極で観測しながらpHを7に調整した373Kの1050mass%CaCl_2中では、Type304鋼の最大応力もしくは破断伸びは濃度の増加とともに減少した。き裂挙動を詳細に解析して結果、き裂の発生したときのひずみは濃度の増加とともに減少したが、K_<ISCC>の最低値は濃度に依存しないことが明らかになった。一方、き裂進展速度は30mass%以上の濃度域ではほぼ一定値を示した。以上の結果を総括すると、CaCl_2中におけるType304鋼の応力腐食割れによる機械的性質の劣化のCaCl_2濃度り依存性は、き裂の進展に関する因子に比べて、き裂の発生したときのひずみなどのき裂の発生に関する因子によって決定されていることが明らかになり、本系のSCCを防ぐためにはSCCの発生を抑制するための手段を考えることが良策であることが示唆された。
初発分裂病者の10年長期転帰に及ぼす社会・心理・生物学的要因

初発分裂病の10年長期転帰調査であらたに、次のことが明らかになった。1.生命転帰:死亡者5例であり、死因の内訳は、自殺・変死3例、腎疾患1例、感染症1例であり、全対象中の死亡率は4.7%、自殺率2.8%だった。2.就労状況:全体の43%(男性31%、女性58%)が就労(専業主婦や家業手伝いを含む)していた。3.婚姻状態:既婚者は男性15%、女性32%、全体では23%であった。男性患者は女性患者に比して、既婚率が低く、離婚率も高いという対照的結果が得られた。4.患者世帯の経済水準:症例発見時、つまり、10年前の初診時には患者世帯と一般住民世帯の間には差がまったく無かったのであるが、10年後には平均より上の群が少なくなっていた。5.社会的転帰と遺伝負因:生物学的両親にみられた精神疾患の頻度は転帰良好群と不良群で有意差はなかったが、いわゆるMajor Psychosisは転帰不良群に集中していた。7.転帰と幼小児期・思春期適応:統計学的有意差には至らなかったものの、幼小児期・思春期を通して転帰良好群よりも不良群において少なくとも一つの陽性評価を受けた者が多かった。8.症候学的経過:不全寛解をはさんで精神病的病期の再発を呈する型が最も多かった。「第2の屈曲」「静止期」と称される状態も増加していた。昭和54年・55年に収集された精神分裂病者107例の追跡調査を実施するにあたって、病例発見ネットワ-ク(長崎市及び近郊の精神科施設・保健所計30施設)を通して、予備調査を行なった。その結果、生存が確認された者は86例、死亡5例、消息未確忍16例であった。死因は自殺2例(男女各1)、変死1例(男性)、感染症1例であった。生存確忍86例については、予備調査と同時に、本研究への協力依頼を行なったが、患者・家族との直接面接は約6割において可能と推定された。それ以外の対象者についての追跡調査は、主治医・保健婦およびカルテ・訪問記録からの情報をもとにして実施するよう計画された。評価は全て数量的評価で、対象者のプライバシ-保確のためすべてコ-ド化して記録された。今年度(平成3年度)は、主に昭和54年に収集された対象者に対して所定の評価目録を用いた症候学的評価、社会適応評価を開始し、現在も進行中である。なお遠隔地(東京,大阪,福岡,鹿児島)に居住する対象者の一部は、今後もさらに住居の移動が予想されたため、(当初の計画を早めて)今年度から訪問調査を開始した。平成4年2月末時点で、34例の追跡調査が終了し、現在解析中(コンピュ-タ-を使用)であるが、それらのほとんどは入院中もしくは通院中の者であり、結果に大きなバイアスがあるので、さらに追跡症例を重ねたあとで、総括的解析を行なう必要がある。1.生命転帰:死亡者5例であり、死因の内訳は、自殺・変死3例、腎疾患1例、感染症1例であり、全対象中の死亡率は4.7%、自殺・変死率2.8%だった。

5.社会的転帰と遺伝負因:生物学的両親にみられた精神疾患の頻度は転帰良好群と不良群で有意差はなかったが、いわゆるMajor Psychosisは転帰不良群に集中していた。7.転帰と幼小児期・思春期適応:統計学的有意差には至らなかったものの、幼小児期・思春期を通して転帰良好群よりも不良群において少なくとも一つの陽性評価を受けた者が多かった。8.症候学的経過:不全寛解をはさんで精神病的病期の再発を呈する型が最も多かった。「第2の屈曲」「静止期」と称される状態も増加していた。
糖尿病性腎症の予後予測因子としての血清Angptl2測定に関する検討

糖尿病性腎症は末期腎不全の主要な原疾患であり、腎症の進展抑制のためには、より早期に診断し治療介入を行うことが重要である。早期糖尿病性腎症の診断において尿中アルブミン値が広く用いられているが、アルブミン尿が軽微にも関わらず腎機能障害が進行している糖尿病患者は少なくない。アンギオポエチン様因子2(Angiopoietin-like protein2:Angptl2)は、過食、運動不足などにより過剰発現し、生活習慣病の原因となることが知られている。糖尿病性腎症の早期発見、予後予測における新たなバイオマーカーとして、血清Angptl2測定の有用性を明らかにしていく。
海藻の血液循環障害防止効果と食品への応用

本研究は海藻の血液循環障害防止効果と食品への応用を目的とし、各種食用海藻の血液凝固抑制効果、赤血球変形能向上効果、血小板凝集抑制効果を、試験管内や動物試験により調査し、有効海藻を用いて海藻食品を試作したものである。海藻の血液凝固抑制効果の調査及び赤血球変形能の増大に及ぼす海藻成分を調べたところ、凝固時間はヒジキが93%,ワカメ95%,ヒドエグサ97%,コンブ98%に下がった。各種成分について有効性を調べたところ,ミネラルがヒジキで18%,ワカメとヒトエグサで14%,コンブで11%もの赤血球変形能向上効果が見られた。その効果はCaとMgの比率によると考えられた。その他、リン脂質、κ-カラゲナン、ポルフィラン、ヒトエグサのD-システノール酸も有効であった。ヒトエグサのミネラルは赤血球変形能向上効果のみならず、変形能の低下を防止する効果も強かった。次いで動物試験によりヒトエグサ藻体及びそのミネラルについて、全血流動性が向上するかを調査した。その結果、ヒトエグサミネラルは、赤血球変形能悪化、APTT短縮、血小板凝集能亢進を効果的に抑制できることがわかった。その作用因子は、ヒトエグサミネラル中に含まれる、クロム、セレン、マグネシウムである可能性が示された。ヒトエグサを用いて,ミネラルの他に血小板凝集抑制効果のあるD-システノール酸を含む新規佃煮を開発することができた。以上の結果,ヒトエグサを食事に積極的に取り入れることにより,赤血球変形能の悪化や血栓の形成を防ぎ、血液流動性をスムーズに保ち、健康な生活を送ることができる可能性が示された。1生体内における海藻の血液循環障害防止効果の調査緑藻ミル,ヒトエグサ,褐藻マツモ,ワカメ,ヒジキ,コンブ,紅藻スサビノリ合計5種類の海藻を集め,洗浄後,凍結乾燥した。マウスの餌に2.5%と5%の濃度で添加し,投与した。一週間後に採血後,血液凝固率を測定したところ,ヒジキの5%添加区で強い血液凝固阻止作用を認めた。次いでワカメ,ヒトエグサ,コンブが弱い血液凝固阻止作用を示した。ミル,マツモ,スサビノリにはとくに著しい効果は認められなかった。心筋梗塞自然発症マウス,脳梗塞自然発症スナネズミにワカメ添加飼料を投与したが,4週間の投与では発病を抑制しているかどうかは未だ不明であった。更に長期間の飼育が必要と思われ,現在試験を継続中である。2赤血球変形能の増大に及ぼす海藻成分の効果上記の試験で有効性が推測されたワカメ,ヒジキ,ヒトエグサ,コンブについてミネラルの効果を調べた。ヒジキが18%,ワカメとヒトエグサがそれぞれ14%,コンブが11%赤血球の変形能を改善した。ヒジキを選び,ヒジキミネラル中の有効成分を調査したところ,カルシウム対マグネシウムを2:1とした酢酸カルシウムと酢酸マグネシウムの混合液中で赤血球を処理すると数%変形能が向上した。海藻由来のリン脂質は無効であったが,市販リン脂質標品のうち,炭素数が18のものがかなり変形能を向上させた。アミノ酸ではある種の含硫アミノ酸が有効であった。更に,多糖類を調べたところ,カラゲナンとポルフィランが明らかに有効であった。1.ミネラルによるヒト赤血球変形能低下防止効果

乾式灰化したヒトエグサの灰分の酢酸塩をICAP分析に付したところ,酢酸塩1g当たり,Li31μg,Na12528μg,Mg8224μg,Al1817μg,Ca16709μg,V7.6μg,Cr9.5μg,Mn114μg,Fe415μg,Co6.2μg,Ni8.0μg,Cu5.9μg,Zn57.0μg,As37.0μg,Se14.4μg,536μg,Mo3.8μgであった。この酢酸塩を用いてヒト赤血球変形能の低下防止効果を測定したところ,採血4時間後には危険率1%以下で,5時間後には危険率5%以下で,6時間後には危険率0.5%以下で,ヒトエグサミネラルの添加が有意に変形能の低下を防止した。マウスの餌にこの酢酸塩を混ぜ,20日間の投与試験をしたところ,対照に対してAPTT(活性部分トロンボプラステン時間)は危険率5%で有意に遅くなったが,PT(プトトロンビン時間)には差が認められなかった。すなわち,ヒトエグサミネラルは血液の内因性凝固因子の活性を抑える働きがあること,赤血球変形能の低下防止効果が有ることが判明した。2.血液循環障害防止効果を有する海藻食品の試作血小板凝集抑制効果のあるD-システノール酸を含むヒトエグサを用いて佃煮を試作し,嗜好性やD-システノール酸の残存率を調査した。その結果,常法によって作製した佃煮は嗜好性は優れていたが,D-システノール酸の残存率は0%であった。この解決のために,別途抽出して結晶化したD-システノール酸を最終工程の佃煮に添加して加熱殺菌したところ,D-システノール酸の残存率が77%の佃煮を作ることができた。1.食用海藻ヒトエグサによる全血流動性向上効果の調査ヒトエグサ全葉体を10%添加した高脂肪・高コレステロール飼料を作製し、ヒトエグサを添加していない高脂肪・高コレステロール飼料を対照として11週齢SD系SPF雄ラット(Slc:SD、日本エスエルシー(株))を8週間飼育した。飼育終了後血液を採取し、細胞レオロジー測定装置MC-FAN KH-3で全血流動性を測定した。なお,投与した「高脂肪飼料」の組成は日本クレア(株)CE-2に30%の割合でマーガリンを加えたものであり、「ヒトエグサミネラル添加高脂肪飼料」の組成はCE-2に30%のマーガリンと10%のヒトエグサ粉末を加えたものである。正常ラット試験区には基礎飼料(日本クレア(株)を投与した。8週間後に,高脂肪飼料投与群(対照)は基礎飼料投与群(正常ラット)に対して全血流動性が89%と大きく低下したが、ヒトエグサ粉末添加高脂肪飼料投与群では、その悪化が対照の99%であり,悪化は有意に抑制された。2.海苔製品による赤血球変形能向上試験乾海苔,焼き海苔,味付け海苔から総脂質を抽出し,リン脂質を単離した。ヒト赤血球と反応させ,その赤血球変形能に対する効果を調べたところ,乾海苔では対照に対して11.9%の向上効果が認められた。焼き海苔と味付け海苔からはリン脂質がほとんど単離されず,効果は認められなかった。焼き海苔と味付け海苔では加工工程中に加熱を受けること,調味料を添加されることにより,リン脂質の酸化が起き,その結果変形能向上効果が認められなくなったものと考えられた。
水熱ホットプレス硬化法による廃貝殻からの新素材合成

牡蠣,帆立て貝,真珠養殖に使用されるアコヤ貝などの貝殻は,一部セメント製造に利用されているものの,そのほとんどは廃棄処理も困難で,海岸に捨てられたままになっている.本研究の目的は水熱条件下での硬化反応に着目し,これらの未利用天然炭酸カルシウム粉末を固化させ,固化反応のプロセスを解明すると同時に強靭な板状成形体とし,建築材料などへの応用研究から新規起業のための基礎資料を得ようとするものである.研究代表者らは,300°C未満の高温高圧水溶液系の中で無機微粒子を水で混練,かつ機械的に圧搾すれば焼結体と同様に硬化反応を起こすことを見出した.ここでは,各種の貝殻粉末の水熱硬化反応を利用して,高度な成形体を作製し,未利用廃棄物の高度化リサイクルの一助とすることをおこなった.特に貝殻などの有機物を含有した生物起源の炭酸カルシウムが低温で硬化する可能性が高く,生体材料への展開,有機染料による着色,有機繊維との複合硬化による高強度固化体の合成と高度材料への応用展開の可能性を明らかにした.生体材料への展開としては,炭酸カルシウムにリン酸イオン含有溶液を加えて水熱反応させることによって,アパタイトを主成分とするリン酸カルシウム成形体を作製することが可能であった.水熱条件の選択によっては,緻密質あるいは多孔質とすることが可能であり,一部の試料は擬似体液試験および細胞培養試験によって良好な結果を示した.現行のアパタイト材料は,900°C以上の高温で焼成したものがほとんどであり,300°C未満の温度でアパタイト成形体を得られる本方法は,エネルギーコスト的ならびに環境的に今後の有力な手段と成り得ると考えた.この材料の吸着特性を活かした環境浄化材料への発展性も見出した.牡蠣,帆立て貝,真珠養殖に使用されるアコヤ貝などの貝殻は,一部セメント製造に利用されているものの,そのほとんどは廃棄処理も困難で,海岸に捨てられたままになっている.本研究の目的は水熱条件下での硬化反応に着目し,これらの未利用天然炭酸カルシウム粉末を固化させ,固化反応のプロセスを解明すると同時に強靭な板状成形体とし,建築材料などへの応用研究から新規起業のための基礎資料を得ようとするものである.研究代表者らは,300°C未満の高温高圧水溶液系の中で無機微粒子を水で混練,かつ機械的に圧搾すれば焼結体と同様に硬化反応を起こすことを見出した.ここでは,各種の貝殻粉末の水熱硬化反応を利用して,高度な成形体を作製し,未利用廃棄物の高度化リサイクルの一助とすることをおこなった.特に貝殻などの有機物を含有した生物起源の炭酸カルシウムが低温で硬化する可能性が高く,生体材料への展開,有機染料による着色,有機繊維との複合硬化による高強度固化体の合成と高度材料への応用展開の可能性を明らかにした.生体材料への展開としては,炭酸カルシウムにリン酸イオン含有溶液を加えて水熱反応させることによって,アパタイトを主成分とするリン酸カルシウム成形体を作製することが可能であった.水熱条件の選択によっては,緻密質あるいは多孔質とすることが可能であり,一部の試料は擬似体液試験および細胞培養試験によって良好な結果を示した.現行のアパタイト材料は,900°C以上の高温で焼成したものがほとんどであり,300°C未満の温度でアパタイト成形体を得られる本方法は,エネルギーコスト的ならびに環境的に今後の有力な手段と成り得ると考えた.この材料の吸着特性を活かした環境浄化材料への発展性も見出した.牡蠣・帆立貝・アコヤ貝などの廃貝殻は、近年養殖漁業が盛んになるにつれ、その有効利用が確立されていないため、海岸近くに野積み状態で放置され、このため埋積場も満杯で、社会問題化している。廃貝殻は炭酸カルシウムと蛋白質を主とする有機物との複合体であるため、その有効利用が確立されておらず、高価値の新素材への展開は緊急の必要性が要求されている。平成14年度は上記の問題をホットプレス法を用いるという新しい見地から、この廃貝殻を新素材として再利用することにより解決させるもので、従来のホットプレス機の大幅な改良と廃貝殻の内、牡蠣貝殻についてその固化反応について検討を行った。まず、従来大規模装置であったホットプレス装置を簡便かつ小型に改良し、従来型の数分の一の大きさで、従来型と同様の性能を持ち、かつ取り扱いの非常に容易な装置を設計製作し、その性能の評価・検討を行い、以後、各地多くの産地の廃貝殻の処理の検討に対応出来る体勢を整えた。また貝殻は低温度(有機物)から高温度(炭酸カルシウム)にわたって分解するため、最も有望な再利用の一つである、建材・装飾品などを作成するために、従来の焼結固化法は適用出来ない。しかし、ホットプレス法では原料粉末に少量の酢酸を少量加え、120300°C、1020MPaで処理すると、1時間位の短時間で非常に緻密で堅固な固形物に固めることに成功した。さらに、これに若干量の染料を混入させると、珊瑚に非常に類似した人工珊瑚が製作可能であり、これは、さらに粒度、貝殻の種類等を変えると建材・内壁材などの応用が考えられ、さらに、その緻密さから廃棄物を包蔵させ、長期にわたって廃棄物を外界から遮蔽させることが次年度の課題である。牡蠣,帆立て貝,真珠養殖に使用されるアコヤ貝などの貝殻は,一部セメント製造に利用されているもののそのほとんどは廃棄処理も困難で,海岸に捨てられたままになっている.

本研究の目的は水熱条件下での硬化反応に着目し,これらの未利用天然炭酸カルシウム粉末を固化させ,固化反応のプロセスを解明すると同時に強靭な板状成形体とし,建築材料などへの応用研究から新規起業のための基礎資料を得ようとするものである.研究代表者らは,300°C未満の高温高圧水溶液系の中で無機微粒子を水で混練,かつ機械的に圧搾すれば焼結体と同様に硬化反応を起こすことを見出した.ここでは,各種の貝殻粉末の水熱硬化反応を利用して,高度な成形体を作成し,未利用廃棄物の高度化リサイクルの一助とすることをおこなった.特に貝殻などの有機物を含有した生物起源の炭酸カルシウムが低温で硬化する可能性が高く,生体材料への展開,有機染料による着色,有機繊維との複合硬化による高強度固化体の合成と高度材料への応用展開の可能性を明らかにした.生体材料への展開としては,炭酸カルシウムにリン酸アンモニウムを加えて水熱反応させることによって,アパタイトを主成分とするリン酸カルシウム成形体を作製することが可能であった.水熱条件の選択によっては,緻密質あるいは多孔質とすることが可能であり,一部の試料は擬似体液試験および細胞培養試験によって良好な結果を示した.現行のアパタイト材料は,900°C以上の高温で焼成したものがほとんどであり,300°C未満の温度でアパタイト成形体を得られる本方法は,エネルギーコスト的ならびに環境的に今後の有力な手段と成り得ると考えた.牡蠣,帆立て貝,真珠養殖に使用されるアコヤ貝などの貝殻は,一部セメント製造に利用されているものの,そのほとんどは廃棄処理も困難で,海岸に捨てられたままになっている.本研究の目的は水熱条件下での硬化反応に着目し,これらの未利用天然炭酸カルシウム粉末を固化させ,固化反応のプロセスを解明すると同時に強靭な板状成形体とし,建築材料などへの応用研究から新規起業のための基礎資料を得ようとするものである.研究代表者らは,300°C未満の高温高圧水溶液系の中で無機微粒子を水で混練,かつ機械的に圧搾すれば焼結体と同様に硬化反応を起こすことを見出した.ここでは,各種の貝殻粉末の水熱硬化反応を利用して,高度な成形体を作成し,未利用廃棄物の高度化リサイクルの一助とすることをおこなった.特に貝殻などの有機物を含有した生物起源の炭酸カルシウムが低温で硬化する可能性が高く,生体材料への展開,有機染料による着色,有機繊維との複合硬化による高強度固化体の合成と高度材料への応用展開の可能性を明らかにした.生体材料への展開としては,炭酸カルシウムにリン酸イオン含有溶液を加えて水熱反応させることによって,アパタイトを主成分とするリン酸カルシウム成形体を作製することが可能であった.水熱条件の選択によっては,緻密質あるいは多孔質とすることが可能であり,一部の試料は擬似体液試験および細胞培養試験によって良好な結果を示した.現行のアパタイト材料は,900°C以上の高温で焼成したものがほとんどであり,300°C未満の温度でアパタイト成形体を得られる本方法は,エネルギーコスト的ならびに環境的に今後の有力な手段と成り得ると考えた.この材料の吸着特性を活かした環境浄化材料への発展性も見出した.
エキゾティックな量子ホロノミの数理と物理

量子系のパラメータを周回させるとき、系の固有状態が元の状態に回帰せず別の固有状態に移行する現象を新奇量子ホロノミと称する。新奇量子ホロノミのゲージ場理論を創り上げ、これが従来から知られていた量子位相のホロノミ、すなわちベリー位相の理論の拡張として、同一の枠内で理解出来ることを示した。また新奇量子ホロノミの出現を、パラメータの例外点、即ち虚数パラメータ値におけるゲージ場の特異点の存在と関連付けて理解出来ることを示した。また多量子順位系において新奇量子ホロノミが発現する例を階層的構成法によって組織的に生成出来る事を示した。さらに磁場の貫通する輪状一次元空間を運動する粒子について、断熱近似の成立しない磁場強度の時間的変化に対しても新奇ホロノミが観測される事を理論的に示した。Berry位相やWilczek-Zeeホロノミの、近年発見されたエキゾティックな姉妹である「新奇量子ホロノミ」について研量子究を行い、次のような成果をあげた。1)量子ホロノミの統一理論を作り上げたベリー位相と新奇量子ホロノミーの両方を統一的に扱う一般的な枠組みを、ベリー位相を導出する藤川のフォーマリズムを拡張する事により、作り上げる事に成功した。時間的発展を記述する部分と、各瞬間の基底状態をつないで行く基底変換の部分の両方に、ミード・ベリーのゲージ接続が登場することの発見が鍵であった。2)新奇量子ホロノミを持つ量子系を新たに発見した。特にこれまでの特異性を持つ系や時間周期的な系といった、やや特殊な範疇の系ではない、ハミルトン系における新奇量子ホロノミの発見がなされた。これは理論的、実験的両面で今後の発展にとって重要と考える。今年度の主要な成果は次の二点である。1)ベリー位相と並ぶ新しい量子ホロノミである螺旋状ホロノミについて、従来の断熱近似を超えてこれが存在することを確認する例を発見した。アハロノフ=ボーム系、すなわち磁束によって貫かれた円環状の軌道を運動する電子の量子的運動を、磁場の強度をパラメータとして考えると、系はこのパラメータに対し巡回的に振舞う。この従来から知られてはいたがその意味のはっきりとは認知されていなかった事実を出発点にして、この系に螺旋状ホロノミが存在することを示し、さらにパラメータが時間に依存して変化する場合、断熱近似を導入しなくとも解が厳密に求まり、それが断熱的な場合と本質的に同じものであることを示した。2)これまでとは異なった新しい設定の系、特に量子情報科学に関連した「量子回路」について調べ、この中のもっとも簡単な「二ビット系」について、ベリー位相、および螺旋状量子ホロノミが存在することを確認した。これの物理的内実や意味については現在精査中であるが、多ビット系への容易な拡張の可能性や、解析的取り扱いの容易な有限次元ヒルベルト空間系である性質を考えると有望な研究対象と考えられ、引き続きの研究成果が期待できると考える。研究成果の概要(和文):量子系のパラメータを周回させるとき、系の固有状態が元の状態に回帰せず別の固有状態に移行する現象を新奇量子ホロノミと称する。本研究では昨年度までにおいて、新奇量子ホロノミのゲージ場理論を創り上げ、これが従来から知られていた量子位相のホロノミ、すなわちベリー位相の拡張として、同一の枠内で理解出来ることを示した。本年度は昨年度に引き続き、多順位系において量子ホロノミにがどのように現れるか、そこでのゲージ不変量としていかなるものがあるかに注目して研究を行った。その結果、ホロノミ行列の行列式がゲージ不変量であり、その意味が対角化した時の固有値の積として解釈出来る事から判るように、これはかつて「Off diagonal holonomy」の発見者によって抽出されたマニーニ=ピストレシのゲージ不変量と同等であることが示された。量子的な対象物をマクロに操作する事が実験的課題に上っている現在、新奇量子ホロノミはベリー位相の「レパートリを広げる」拡張として重要であると考えられる。新奇量子ホロノミの実験的実現へ向けての刺激として、また実験的実現の後の様々な応用への指針として、また今後の新奇量子ホロノミの理論的研究への礎として、本研究が少なからぬ意義をもつものと考えている。
感染根管歯における根管浸出液および根尖部病変組織中のインタ-ロイキンー2の動態

近年の遺伝子工学の急速な進展に伴い,リンパ球やマクロファ-ジなど種々の免疫担当細胞が産生し,細胞間の情報伝達を行うインタ-ロイキンの働きがしだいに明らかになってきた.そこで本研究では,根尖性歯周炎罹患患者から末梢血や病変部組織を採取してリンパ球を抽出し,その活性の異常の有無をリンパ球サブセットとILー2活性,ILー2R発現との関連を調べることにより明らかにした.また根管内浸出液中のILー2活性はELIZA法で測定した.さらに根管内からの分離頻度が高いB.melaninogenicusに対する宿主の免疫応答を,本菌の刺下で培養したリンパ球サブセットとILー2活性およびILー2R保有細胞の変動と関連づけながら調べた.1.被検者:根尖性歯周炎罹患患者[全身状態が良好で,単根歯の根尖部にX線透過像を有し外科的処置の対象となるもの(対照群),および通常の処置法で治療が可能なもの(実験群)...各10名],2.試料の採取:臨床診査,X線診を行った後,各グル-プの被検者から末梢血,根管内浸出液,病変部組織(対象者のみ)を採取した.3.リンパ球の抽出,解析およびILー2活性の測定:2.で得た試料のうち病変部組織ではコラ-ゲナ-ゼ処理した後,密度勾配遠心法でリンパ球を抽出し,抗T細胞,抗B細胞,抗ILー2R,CD4,CD8の各モノクロ-ナル抗体で染色し,フロ-サイトメトリ-で解析した.また根管内浸出液のILー2活性はELIZA法で測定した.その結果,対照群に比べ実験群では,とくに病変部組織においてリンパ球機能の異常を示唆する結果が得られたが,末梢血と根管内浸出液に関しては,現時点では有意の差を見出せなかった.さらに症例を増やし検討を進めている.近年の遺伝子工学の急速な進展に伴い,リンパ球やマクロファ-ジなど種々の免疫担当細胞が産生し,細胞間の情報伝達を行うインタ-ロイキンの働きがしだいに明らかになってきた.そこで本研究では,根尖性歯周炎罹患患者から末梢血や病変部組織を採取してリンパ球を抽出し,その活性の異常の有無をリンパ球サブセットとILー2活性,ILー2R発現との関連を調べることにより明らかにした.また根管内浸出液中のILー2活性はELIZA法で測定した.さらに根管内からの分離頻度が高いB.melaninogenicusに対する宿主の免疫応答を,本菌の刺下で培養したリンパ球サブセットとILー2活性およびILー2R保有細胞の変動と関連づけながら調べた.1.被検者:根尖性歯周炎罹患患者[全身状態が良好で,単根歯の根尖部にX線透過像を有し外科的処置の対象となるもの(対照群),および通常の処置法で治療が可能なもの(実験群)...各10名],2.試料の採取:臨床診査,X線診を行った後,各グル-プの被検者から末梢血,根管内浸出液,病変部組織(対象者のみ)を採取した.3.リンパ球の抽出,解析およびILー2活性の測定:2.で得た試料のうち病変部組織ではコラ-ゲナ-ゼ処理した後,密度勾配遠心法でリンパ球を抽出し,抗T細胞,抗B細胞,抗ILー2R,CD4,CD8の各モノクロ-ナル抗体で染色し,フロ-サイトメトリ-で解析した.また根管内浸出液のILー2活性はELIZA法で測定した.その結果,対照群に比べ実験群では,とくに病変部組織においてリンパ球機能の異常を示唆する結果が得られたが,末梢血と根管内浸出液に関しては,現時点では有意の差を見出せなかった.さらに症例を増やし検討を進めている.
新たに開発したTCマウスを用いたヒト型モノクローナル抗体の作製

本研究では、新たに開発されたヒト抗体(重鎖+軽鎖κ)を発現するTC(trans-choromosomicmice)マウスを用い、女性性器癌に対するヒト型MAbを開発を試み、癌治療への応用を志向した基礎的実験を行うことを目的として、以下に示すような結果を得た。研究代表者らが樹立した子宮体癌由来培養細胞(SNG-S)を免疫原としてヒト型モノクローナル抗体(Mab)の作製を試みた。細胞融合は、常法に従いマウス型Mabと同様にPEG4000を用い、マウス脾細胞とミエローマ細胞の比率を1:5として行い、ハイブリドーマのスクリーニングは、子宮体癌組織切片を用いた免疫組織化学染色(ABC法)により行った。その結果、子宮体癌組織の70%弱と反応し、正常子宮体内膜とはほとんど反応しないヒト型Mab1-1Cを選別することに成功した。免疫組織化学的染色では子宮体癌の他、正常の子宮頸管腺、子宮頸部腺癌とも高い反応性を示し、また、女性性器癌以外の多臓器癌でも陽性所見を認めた。1-1Cの認識抗原を検討したところ、その反応性はトリプシン処理では染色性に変化がなかったが、過沃素酸処理では反応性が完全に消失したことから、認識抗原には糖鎖が関与していることが示唆された。さらに、免疫原であるSNG-S細胞抽出物との反応性をSDS-PAG電気泳動western blottingにより検討したところ、膜画分に陽性バンドが認められたことから、1-1Cの認識抗原は、細胞膜上の糖蛋白質上の糖鎖である可能性が明かとなった。さらに、上記と同様の方法により卵巣明細胞腺癌由来培養細胞(RMG-1)を免疫原としてヒト型Mabの作製を手掛け、明細胞腺癌と高い反応性を示すMabを選別できつつある。モノクローナル抗体(Mab)の作製技術が開発されて以来、既に四半世紀以上がたとうとしているが、その殆どがマウス型であったため、実地臨床でヒトに投与する場合に、human anti-mouse antibody(HAMA)の産生が大きな隘路になっていた。研究分担者は、この障害を乗り越えるために、ヒト染色体そのものをマウス個体への遺伝子導入ベクターとして利用するという全く新しいアプローチで、完全なヒト抗体(重鎖+軽鎖κ)を発現するTCマウス(trans-chromosomic mice)を世界に先駆けて開発することに成功した。一方、我々は子宮体癌由来培養細胞(SNG-II)を免疫原として、子宮体癌に高い特異性を有するマウス型Mabを開発し、その認識抗原が細胞膜上のフコシル化糖鎖(主としてLewis^b型糖鎖)であることを明らかにした経験に基づき、SNG-S(SNG-IIの亜株)をTCマウスに免疫し、ヒト型Mabの作製を試みた。細胞融合法は従来のマウス型の常法に従い、PEG4000を用い、マウス脾細胞とミエローマ細胞SP_2/O-Ag14の比率を1:5として行った。細胞融合後、ハイブリドーマの増殖を確認し、その培養上清を用い、SNG-S細胞を固相化したCell ELISA法により反応陽性ウェルを選別し、さらに免疫染色(ABC法)により、SNG-S細胞、子宮体癌組織との反応性を認めるものを、限界希釈法によりクローニングした。その結果、子宮体癌組織と反応し、正常子宮内膜とは反応しないクローン、および子宮体癌組織と血管内皮細胞とに反応するクローン等を選択することに成功した。次年度は、得られたMabの反応性、認識抗原の確認を順次進めるとともに、さらに細胞融合を行い、ミサイル療法等の臨床応用へ有用性のあるヒト型Mabの開発を目指す。

モノクローナル抗体(Mab)の作製技術が開発されて以来、既に四半世紀以上がたとうとしているが、その殆どがマウス型であったため、実地臨床でヒトに投与する場合に、human anti-mouse antibody(HAMA)の産生が大きな隘路になっていた。研究分担者は、この障害を乗り越えるために、ヒト染色体そのものをマウス個体への遺伝子導入ベクターとして利用するという全く新しいアプローチで、完全なヒト抗体(重鎖+軽鎖κ)を発現するTCマウス(trans-chromosomic mice)を世界に先駆けて開発することに成功した。本研究では、このTCマウスを用い癌細胞に対するヒト型MAbを開発し、癌治療への応用を志向した基礎的実験を行うことを目的とした。昨年度より子宮体癌由来培養細胞(SNG-S)を免疫原としてヒト型Mabの作製を試み、子宮体癌組織の約70%弱と反応し、正常子宮体内膜とはほとんど反応しないヒト型Mab 1-1Cを得ることに成功した。免疫組織化学的染色では子宮体癌の他、正常の子宮頸管腺、頸部腺癌とも高い反応性を示した。また、1-1Cの認識抗原を検討したところ、その反応性はトリプシン処理では染色性に変化がなかったが、過沃素酸処理では反応性が完全に消失したことから、認識抗原には糖鎖が関与していることが示唆された。さらに、免疫原であるSNG-S細胞抽出物との反応性をSDS-PAG電気泳動western blottingにより検討したところ、膜画分の分子量90kDaおよび180kDa付近に陽性バンドが認められたことから、1-1Cの認識抗原は、細胞膜上の糖蛋白質上の糖鎖である可能性が明かとなった。さらに、本年度は卵巣明細胞腺癌由来培養細胞(RMG-1)を免疫原として、明細胞腺癌と高い反応性を示す、ヒト型MAbの作製にも成功しつつある。
実世界への多人数向け3次元映像空間提示の研究

本研究では,複数のユーザが,現実空間に融合提示された3次元映像空間を共有可能な拡張現実感インタフェースの構築を目標としている.現実空間に映像を提示する原理として,再帰性反射材とプロジェクタを用いた再帰性投影技術を応用することにより,現実空間と提示された映像の自然な融合が実現可能となる.本年度は,前年度までに設計した光学系を元に,実空間に3次元映像を表示し,見た場所を見たままに触れる触覚提示が可能な多視点裸眼立体ディスプレイRePro3Dを開発した.昨年度までの予備実験を元に,高輝度液晶パネルにレンズアレイ,フレネルレンズを配置することで、小さなプロジェクターを15mm間隔で42台並べた状態と等価な高密度プロジェクターアレイを構成する手法を考案し,実装を行った.その結果,上下左右の滑らかな運動視差を有する3次元映像を実空間に重畳させて提示することが可能となった.また,赤外カメラによってユーザーの指先と立体映像との接触状態を認識し,ユーザーの指に指先装着型触覚ディスプレイを装着することで映像に直接触った触感をバーチャルに再現するシステムを構築した.この効果を実証するため,CGのキャラクターに触ってインタラクションが可能なコンテンツを作成した.空中に浮かび上がった妖精に手をかざすと,ユーザーの手の動きに従って妖精が移動したり,表情や仕草が変化したりといったインタラクションが,触感を感じながら楽しむことができる.本研究はSIGGRAPH,DCEXPO,IEEEVRなどの学会・展示会で体験型のデモ展示を行った.その結果,数百人の体験者が立体映像との自然な触覚インタラクションを体験し,本研究の有効性が確認された.本研究では,複数のユーザが,現実空間に融合提示された3次元映像空間を共有可能な拡張現実感インタフェースの構築を目標としている.現実空間に映像を提示する原理として,再帰性反射材とプロジェクタを用いた再帰性投影技術を応用することにより,現実空間と提示された映像の自然な融合が実現可能となる.現在,頭部搭載型プロジェクタを用いる手法,及び据置型プロジェクタを用いる手法の,二つのアプローチから研究を進めている.本研究においては,光学系の小型化が重要な課題である.そこでまず,軽量かつ高性能な小型プロジェクタの光学設計を行い,重量320gの頭部搭載型プロジェクタを開発した.さらに,ユーザの眼と光学的に共役な位置にカメラを設置することによってユーザ視点の画像を取得することが可能となった.この機能を用いて,マーカーや位置センサを伴わずに実環境との整合性の高い画像を生成・提示できるインタフェース:ARScopeを開発した.ユーザが虫眼鏡型のデバイスを覗くことで,実世界に重畳されたバーチャルな情報を観察することができる.本研究成果は,アメリカで開催されたSIGGRAPH2008,東京で開催されたDIGITAL CONTENTEXPO2008などで技術展示を行い,数百人の来場者に体験していただき,その有効性を検証する一助となった.さらに,アーティストNathan Cohen氏の協力を得,再帰性投影技術を用いたインタラクティブアート作品を制作,発表した.本作品は,据置型プロジェクタを通して壁面に描かれたオブジェを見ると,遠く離れた地の景色や人々が観察できるというものである.投影される映像は,オブジェの前を通る人の動きによって絶えず変化する.本研究成果は,オーストリアで開催されたメディアアートの祭典アルスエレクトロニカ・キャンパス展:Hybrid Egoにおいて展示を行った.本研究では,プロジェクタによって映像を現実空間に融合提示する拡張現実感インタフェースの構築を目標とし,本年度は,映像と現実空間とのインタラクションを行うインタフェース『Twinkle』の開発,及び再帰性投影技術を用いた裸眼立体ディスプレイ『RePro3D』の基本構造の設計・試作を行った.Twinkleは小型のプロジェクタを使用したARインタフェースである.プロジェクタで照らした物体をカメラによって認識し,物体の形や色,及びユーザの動きに応じた音や映像をリアルタイムに生成する.デバイスは小型プロジェクタ,カメラ,加速度センサからなる.カメラで取得した画像をリアルタイムに解析することによって,ユーザの動き,投影面とデバイスの距離,投影画像と実物体との衝突,物体の色や形などを認識する.Twinkleを用いたアプリケーションの一例として,キャラクタを操作するゲームインタフェースを実装し,国内外の展示会で技術展示を行い,数百人の来場者が体験した.その結果,多くのユーザが本インタフェースを直感的に使用出来ることが示された.続いて,バーチャルな触覚提示と等しい位置関係を保った立体映像提示を行うことを目的として,物体投影型の3次元視覚ディスプレイ『RePro3D』を提案し,光学系の試作を行った.再帰性反射材をスクリーンとしてプロジェクタアレイにより視差映像を投影することで,運動視差を有する裸眼立体映像を提示することができる.まず,LCDの表面に投影レンズをアレイ状に配置したプロジェクタアレイを構成する光学系を設計し,各視点画像の連続性が保たれる光学パラメータを実験的に明らかにした.その結果,隣り合うレンズ間隔を12mm16mmにすることで連続的に視差画像を提示できることを示した.さらに,9視点に対して視差画像を提示する光学系を試作し,実際に立体映像が提示可能であることを確認した.本研究では,複数のユーザが,現実空間に融合提示された3次元映像空間を共有可能な拡張現実感インタフェースの構築を目標としている.

現実空間に映像を提示する原理として,再帰性反射材とプロジェクタを用いた再帰性投影技術を応用することにより,現実空間と提示された映像の自然な融合が実現可能となる.本年度は,前年度までに設計した光学系を元に,実空間に3次元映像を表示し,見た場所を見たままに触れる触覚提示が可能な多視点裸眼立体ディスプレイRePro3Dを開発した.昨年度までの予備実験を元に,高輝度液晶パネルにレンズアレイ,フレネルレンズを配置することで、小さなプロジェクターを15mm間隔で42台並べた状態と等価な高密度プロジェクターアレイを構成する手法を考案し,実装を行った.その結果,上下左右の滑らかな運動視差を有する3次元映像を実空間に重畳させて提示することが可能となった.また,赤外カメラによってユーザーの指先と立体映像との接触状態を認識し,ユーザーの指に指先装着型触覚ディスプレイを装着することで映像に直接触った触感をバーチャルに再現するシステムを構築した.この効果を実証するため,CGのキャラクターに触ってインタラクションが可能なコンテンツを作成した.空中に浮かび上がった妖精に手をかざすと,ユーザーの手の動きに従って妖精が移動したり,表情や仕草が変化したりといったインタラクションが,触感を感じながら楽しむことができる.本研究はSIGGRAPH,DCEXPO,IEEEVRなどの学会・展示会で体験型のデモ展示を行った.その結果,数百人の体験者が立体映像との自然な触覚インタラクションを体験し,本研究の有効性が確認された.
時空間分解ラマン分光法による出芽酵母生細胞の研究

本研究では出芽酵母細胞の液胞とミトコンドリア代謝活性の相関についての新たな知見を得た。ある培養条件下で出芽酵母生細胞の液胞中にダンシングボディと呼ばれるブラウン運動する顆粒が出現、消失する事が分かった。ダンシングボディとミトコンドリア代謝活性の相関を調べるために、ダンシングボディ出現・消失時におけるミトコンドリアの時空間分解ラマン測定を行った。その結果、ダンシングボディとミトコンドリア代謝活性に強い相関がある事が明らかとなった。平成19年度は、論文1報発表、学会発表2回発表、図書1冊を共著で執筆し、研究成果を公表した。研究成果としては、当初の目的をほぼ達成した。本研究において、ある培養条件下で出芽酵母生細胞の液胞中にダンシングボディと呼ばれるブラウン運動す顆粒が出現、消失する事がわかった。そして、ガラスボトムディッシュで観測しダンシングボディ出現した後に新鮮な培地を加えうとダンシングボディが消失し元の酵母細胞に復元する事がわかった。当初の計画通り、ダンシングボディとミトコンドリアの代謝活性の相関を調べるために、ダンシングボディ出現後の細胞に新鮮な培地を加え時空間分解ラマン測定を行った。そこから生体内のミトコンドリア代謝活性変化を観測することに成功し、これを2007年9月18日に仙台で行われた分子構造総合討論会2007で口頭発表した。本結果は、出芽酵母生細胞のダンシングボディとミトコンドリア代謝活性を結びつけた初めての結果であり、生化学の分野において非常に意味のある結果である。また、ラマン顕微分光法という物理化学の分野の手法が、生化学において意味のある現象を明らかにした数少ない例あり、物理化学の分野においても非常に意義のある結果となった。また、2007年9月25日に本研究結果の一部を中国の厦門で行われた第35回Colloquim Spectroscopicum Internationaleにおいてもボスター発表した。物理化学と生化学の橋渡しとしての分野横断的研究を国際的に広める良い機会となった。また、本手法を物理化学者だけでなく、生化学者にも用いてもらうため、2007年に羊土社から発行された「生命科学のための機器分析実験ハンドブック実験医学別冊」の74-79頁の第2章5節「ラマン顕微分光法生細胞を分子レベルで観る」を共著で執筆した。総説「日本化学会生体機能関連化学部会ニュースレター」を共著で発表した。平成20年度は、論文1報発表、学会発表3回発表し、研究成果を公表した。本研究において、ある培養条件下で出芽酵母生細胞の液胞中にダンシングボディと呼ばれるブラウン運動する顆粒が出現、消失する事がわかった。そして、ガラスボトムディッシュで観測しダンシングボディ出現した後に新鮮な培地を加えるとダンシングボディが消失し元の酵母細胞に復元する事がわかった。そこから生体内のミトコンドリア代謝活性変化を観測することに成功した。この結果を国際的に発表するために、これを2008年8月19日にイギリスのロンドンで行われたInternational conference on Raman spectroscopyでポスター発表した。本結果は、出芽酵母生細胞のダンシングボディとミトコンドリア代謝活性を結びつけた結果であり、生化学の分野において非常に意味のある結果である。また、過酸化水素水溶液を細胞に投与し、酸化ストレスにより細胞内でどのように構造変化が起きるのかを時空間分解ラマン追跡により行った。その結果、酸化ストレスにより、細胞内ミトコンドリア脂質膜のcis-trans異性化反応が誘起される事が明らかになった。金属イオンを加えた際にも同様の変化が起きる事が明らかになった。以上の結果は、物理化学と生化学の両方の視点からの学際的研究により達成されたものである。これらの結果は、2008年9月26日に福岡で行われた分子科学討論会2008と、2008年11月26日にニュージーランドのクイーンズタウンで行われた第二回バイオイメージング学会で発表された。
FPGAを用いたCCDの高速データ処理システムの構築

X線CCDのデータ処理は大きく2つに分けられる。X線が入射していないときの各画素のゼロレベルを決定するためのダーク処理部、ダークを減算した後のデータを元に、X線イベントを検出するイベント処理部である。我々は初年度、アルテラ社の最新のFPGA(APEX20K)を搭載したデジタルボードを製作した。ボードには外部メモリーとして4MbyteのS-ram、CCDの信号処理のための10MHz ADCを2つ搭載している。我々は、このボードを用いて、ダーク処理部を実装することに成功し、これまでオフラインでCPUを用いて行った処理に比べて1桁以上動作を高速化することに成功した。さらに、イベント処理部分も実装を完了し、CPUに比べて2桁程度高速動作可能であることを実証した。最終年度である今年は、我々がこれまで開発してきたX線の入射位置をCCDの画素よりも高い精度で決定する技術をFPGAに実装した。X線がCCDに吸収されるとある有限の大きさを持つ電子の塊(電荷雲)を生成する。電荷雲は概ねX線のエネルギー(波長)に比例して大きくなる。我々は独自に開発したメッシュ実験と呼ばれる実験手法を用いて、CCD中で生成される電荷雲を精度良く測定することに成功した。電荷雲はCCDの画素に分割されるため、最終的に出力されるイベントパターンと電荷雲形状を比べることで、X線入射位置を画素よりも高い精度で推定することができる。これまでX線入射位置推定のためには、データ取得後オフラインでダーク処理部、通常のイベント処理部を行ったのちに、入射位置の推定を行っていたために、膨大な処理時間を必要としていた。我々はこの処理をFPGAで行うことにより、リアルタイムでX線入射位置を推定することに成功した。イベントの処理部分だけを比べても、これまでの処理速度を3桁も改善することに成功した。これまでの経験をもとにX線イベント検出に最適化したFPGAボードを設計した。ボードにはアルテラ社のAPEX20Kという最新の素子を搭載し、イベントの処理結果を格納するために外部メモリーを4Mbyte搭載している。我々は、このボードを使って、X線CCDのダークレベル推定、イベント検出のアルゴリズムを実装している。ダークレベル推定はCCDにX線が入射していないときの各ピクセルレベルのばらつきを調べることで、ダークレベルを精度良く調べることが、X線イベントの検出の鍵を握る。現状では、ダークレベル推定アルゴリズムは実装が完了し、1ピクセルの処理時間が400nsとこれまでに比べて1桁程度向上することが可能となった。X線イベント検出では、各ピクセルの波高値を調べてその値がある敷居値を越えていると周辺のピクセルを調べて、X線イベントの広がりを調べる。現状ではいくつか問題点が残されているが、おおむね実装は完了し、一X線イベントあたり590ns程度で処理することができた。これは、これまでの処理時間に比べて2桁以上も向上できた。この大きな要因は、これまでのCPUやDSPなどを用いた処理回路に比べてFPGAの並行処理の能力の高さを最大限に活かすことができた結果であるといえる。今後は、この処理アルゴリズムを発展させ、イベントパターンをCCD内部で生成される電荷雲形状に基づきフィッティングすることにより、X線光子の入射位置の決定精度をあげることをめざす。
平面方式拡散光トモグラフィー法による木質複合材料の内部品質評価

近赤外領域の光が有機材料内で直進せず散乱する性質を利用しして、1方向からの光照射のみで材料の内部状態を可視化する『平面方式拡散光トモグラフィー』を提案した。本年度は、透過画像から内部の画像を再構築する手法の確立を目的としたコンピューターシミュレーションおよび等価散乱光測定を実施した。1.3次元空間における媒質の底面から垂直に光を入射した場合の、中間面から透過面への光伝搬を表す4次元配列作成し、透過画像から中間面の相対光強度画像を再構成した。このとき、底面の複数の位置から入射した場合、媒質の光学特性値と、再構成したい中間面の深さによって、最適な入射光間隔が異なることが明らかになった。これを踏まえて、入射間隔を一定にして、再構成する深さごとに異なる重みづけ関数を適用することで、様々な深さでも安定した再構成画像を得られる手法を確立した。2.媒質内の様々な深さに異物が複数存在する場合、1方向から光を入射して透過画像を撮影すると、透過面に最も近い位置に存在する異物以外は検出することができなかったが、媒質の上下2方向から光を照射し、それぞれの透過画像を独立に再構成することで、深さの異なる場所に存在する異物を同時に再構成することができることを明らかにした。3.本手法を実際の画像に適用するためには、対象となる媒質の光学特性値(等価散乱係数および吸収係数)を予め求めておく必要がある。今年度は、散乱光画像計測による簡易な光学特性値の推定手法の検討を行った。散乱光画像のラインプロファイルに光拡散方程式をフィッティングすることにより、様々な木粉濃度のプラスチック複合材料の等価散乱係数および吸収係数が推定できた。4.本手法の応用例として、モデル溶液(CNF懸濁液および牛乳)の中にモデル異物を封入した場合の透過画像計測を行い、検出限界を検討した。本年度は、透過画像から内部の画像を再構築する手法の確立を目的としたコンピューターシミュレーションを実施した。1.二次元平面の媒質内における光拡散モデルを作成し、シミュレーションから得られた透過光強度分布を基に、中間面の相対光強度分布の再構成が可能であることを実証した。2.同モデルを3次元空間に拡張し、板状の媒質の底面から垂直に光を入射した場合の、中間面から透過面への光伝搬を表す4次元配列を算出した。これを用いて、透過画像から中間面の相対光強度画像が逆算可能であることを実証した。3.次に、底面の様々な位置から光を入射し、中間面を再構成する場合の最適な光入射間隔の検討を実施した。その結果、媒質の光学特性値と、再構成したい中間面の深さによって、最適な光入射間隔が異なることを明らかにした。4.本手法の応用例として、ウッドプラスチックコンポジットなどの内部に存在する異物の検出が想定されるが、実際の測定では異物の位置や形状はさまざまであり、かつ光入射点と異物の位置関係も不明である。そこで、様々な深さや位置に異物が存在する場合の透過画像をコンピューターシミュレーションにより作成し、様々な深さに存在する異物が同時に検出できるかどうかの検討を行った。その結果、光入射位置の真上に複数の異物が重なって存在する場合、最も入射面に近い異物の存在する位置で相対光強度分布を算出した場合、位置で相対光強度分布を算出した場合のみ、異物の形状を正しく算出することができた。平成29年度は、研究計画調書の通り、コンピュータシミュレーションによる二次元の光伝搬モデルの作成を行い、本手法により透過光から中間面の相対強度分布の逆算が可能であることを示した。また、このモデルを3次元に拡張し、板状の媒質の底面から垂直に光を入射した場合でも、2次元の場合と同様に透過光強度分布から中間面の相対光強度分布を逆算できることを示した。また、実際の計測では1か所からの光入射だけではなく、様々な位置から光を入射することを想定しているため、最適な入射間隔の検討も行った。さらに、様々な深さや位置に異物が存在する場合の透過画像をコンピューターシミュレーションにより作成し、様々な深さに存在する異物が同時に検出できるかどうかの検討を行った。コンピューターシミュレーションにより上記の検討を行うにあたり、実際の測定時に生じる計測誤差などに対応するため、透過光強度分布にランダムノイズを加えてモデルの堅牢性も考慮した。また、作成した光拡散シミュレーションプログラムは、媒質の寸法や光学特性値、異物の位置や形状などを自由に変更できるようになっており、様々な対象の測定に対応できるようにした。当初計画にあったモデル溶液の測定は実施できなかった代わりに、シミュレーション上複数の位置から光を入射した際の最適な入射間隔を検討するなど、実測条件に即したシミュレーションの検討を追加したことから、進捗状況はおおむね順調であると判断する。