hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミュー粒子g-2/EDM精密測定実験のためのビームイオン源の開発

J-PARCミュー粒子g-2/EDMの精密測定実験(E34実験)のためのビームイオン源の開発を行った。イオン源として、J-PARC MLFの正ミュー粒子と標的との散乱によって生成される、負ミューオニウムを利用する方法を考案した。負ミューオニウムを生成・加速し、その収量を測定するための実験装置をJ-PARC MLFに構築し、負ミューオニウム検出のためのMCP検出器の性能評価を行った。当該研究の目的は高強度の極冷ミュー粒子ビーム生成のためのビームイオン源の開発であり、J-PARCの低速ミュー粒子ビームを標的に入射することで負ミューオニウムを生成し、それを静電場で再加速させることを実証することが目標である。平成25年度では標的を設置するための真空チェンバー、生成された負ミューオニウムを加速させるための引き出し電極、測定のバックグラウンドを除去し、負ミューオニウムを識別するためのスペクトロメーター等の実験装置全体の設計を進め、スペクトロメーターに使用するMulti-Channel Plate(MCP)検出器の開発を進めた。実験装置全体の設計においては、過去に行われた研究結果をもとに、当初予定していたタングステン薄膜を用いた標的だけでなく、多様な標的(金属薄膜、アルカリ蒸着を施した金属薄膜、シリカエアロジェルなど)を用いた実験が可能となるように設計に改良を加えるように進めている。また、当該研究と並行して進められているミューオニウムをレーザー解離して極冷ミュー粒子ビームを生成するプロジェクトとも合わせて相乗効果が期待できるように装置の設計・開発を協力して行っている。MCP検出器は生成された負ミューオニウムを検出するため必須となる検出器であり、上記のいずれの標的を用いた実験においても利用可能である。生成された負ミューオニウムの空間分布・時間分布を測定するため、MCP検出器の読み出しを分割し、検出器に到達した負ミューオニウムの位置情報を検出できるように開発を進めている。既存のMCP検出器を利用したプロトタイプを用いて、基本的な性能評価を計測し、実機制作に対して必要となる改良項目を洗い出している。負ミュオニウムイオンの生成・加速実験を実行するための準備を行った。実験装置の構築にあたり、測定の精度をより高度にするため、英国ラザフォード・アップルトン研究所において使用されていたミュー粒子再加速ビームラインの機器を、同研究所に支所を持つ理化学研究所の協力を得て、借用し、本研究の目的に合わせて改良、検出器等の追加を行った。負ミュオニウムイオン測定のために浜松ホトニクス社製のMCP(Micro Channel Plate)を基盤とした検出器システムを開発し、信号ゲイン、電気ノイズ量、時間分解能等の基礎となる性能評価を行い、本研究に要求される性能を満たしていることを確認した。また、負ミュオニウムイオン生成標的から直接飛来する陽電子等の測定における背景事象となるイベントを除去するために、シンチレーターと浜松ホトニクス社製のMPPC(Multi-Pixel Photon Counter)を使用した検出器の開発を行った。これらの装置を組み合わせて、J-PARCにおいて実験を行った場合の負ミュオニウムの収量をシミュレーションを用いて評価し、実験装置全体としての最適化を行った。それに基づき、真空チェンバーの設計・制作を行い、実験エリアへの設置を行った。2015年度内にJ-PARC MLFのミュオンビームラインにおいて、負ミュオニウム生成実験を行う予定であったが、J-PARCのビーム運転状況により、計画してたビームタイムは5月以降に変更となっている。現在、ビームタイムに向けて、実験装置の調整を継続して進めている。素粒子実験実験装置全体の設計に対して遅れが生じている。当該研究に使用する標的の候補としては、アルカリ金属蒸着を施したタングステン薄膜を想定しているが、J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)において行われた同標的を用いたミューオニウム生成実験では、期待されていたミューオニウムの生成が検出できなかった。このことにより当該研究の検出対象である負ミューオニウムの生成に対しても安易な期待を持つことはできない状況となっている。一方、LAMPF研究所での先行研究では比較的高速のミュー粒子ビームを金属薄膜に入射することでミューオニウム及び負ミューオニウムの生成が確認されている。また、最近、カナダのTRIUMF研究所においてエアロジェル標的を用いた研究により、多量のミューオニウムの生成が確認されている。これらの状況から、当該研究においても多様な標的での実験が可能となるように実験装置の設計の変更が必要と考え、このことが主な研究の遅れとなっている。一方で、いずれの標的を利用する場合においても、生成された負ミューオニウムの検出にはMCP検出器を利用することになるため、その開発を進めている。当面の実験において使用する標的を決定し、それをもとに引き続き実験装置全体の設計を進めていく。特に入射ミュー粒子ビームのエネルギーは生成される負ミューオニウムのエネルギーにも影響を及ぼすと思われ、負ミューオニウム再加速のための電極、負ミューオニウム識別のためのスペクトロメーターの設計にも影響を与える。

これに対応するためシミュレーションを行い、最適な設計値を決定していく。また、スペクトロメーターに利用するMCP検出器の開発を引き続き進め、プロトタイプを用いた性能評価の結果をもとに、多様な状況に対応可能となるように汎用性の高い形で実機の仕様を決定する。決定した装置設計をもとに実験装置全体を製作し、今年度中のビーム実験を目標とする。一方、現状では負ミューオニウム生成が確実と認められる標的物質は存在しない。当該研究におけるビーム実験においてその正否を明らかにする一方、開発した実験装置は、並行して進められている他のプロジェクトにおいても可能な限り利用できるようにスペクトロメーターの設計などを工夫する。先行または並行して進められている研究結果により、当初計画していたタングステン膜のみを使用する実験計画のみでは成果の確実性に欠けると判断し、シリカエアロジェルを含む多種の標的を利用し、また、多様な入射ミュー粒子ビームのエネルギーに対応できるように実験装置全体の設計に変更を加えたため、今年度での装置制作まで到達しなかったため。当初の計画通り当該助成金は実験装置の製作費用として使用する。
筆位置を音色で確認できる視覚障碍者用音響ペンの提案

視覚障碍者がペンを使って文字を書くのは難しい。単純に見えないからという理由だけでなく,ペンの軌跡(言い換えれば,書字の過程)が分からないからである。本研究はペンの移動が音色で分かるような,視覚障碍者のための音響ペンの考察である。提案する音響ペンの定位感は電子ペンの筆位置情報をもとにPCのMIDI音源で擬似生成した音色であり,耳で聞く環境音などの聴覚情報を邪魔しないように,その擬似音は骨伝導ヘッドホンで聞くことを想定している。ペンの移動方向を音色で確認しながら書くことで,簡単な文字ならば訓練次第では,より短時間で上手に可読できる文字を書くことが期待できる。本研究はペンの移動が音で分かるような,視覚障碍者のための音響ペンを提案している。2年の研究期間の初年度に当たる平成28年度は,音で筆の位置や軌跡を確認できるプログラムを開発するために,1)筆移動と音響との間のパラメータ設定の考察,および,2)筆移動に対する音の方向識別の検討,という2項目を行った。音の性質を決める3要因は,音量,周波数,周波数成分である。本研究で提案する音響ペンが発する音(疑似音)は,音量は頭部中心からの距離で変化させ,周波数は前方左右方向で変化させ,周波数成分は前方上下方向で変化させるような,音響場の定位感を考えている。これらの音は,電子ペンの筆位置情報をもとにPC音源で疑似生成しているが,音の方向識別能力や移動距離感覚は個人差もあるので,被験者に応じて3要因の閾値設定が可能なプログラムとしている。現在,プログラム開発のために,筆位置の動作分析は光学追跡装置を用いており,疑似音響の生成はPC音源(General MIDI)のプログラミングで行っている(予備実験はソフトウェア・シンセサイザを用いた)。最終的に音響ペンの筆位置測定は,電子ペンで使われている赤外線・超音波法の利用を予定しているが,その手法はデータ解析に不向きで精度も得られないので,プログラム開発段階では光学式手法で行った。なお,筆移動はファジィ制御で使用されるMin-Max重心法で推定でき,また,筆軌跡は空間表現手法の一つである距離場空間モデルで推定できるので,定位感の音響をある程度の推定値で求めることは可能である。しかし実際には,被験者の方向識別感覚や移動距離感覚には個人差があるので,多種多様な状況下でのデータをもとに機械学習させた推定値を採用している。この学習プログラムの作成と,被験者の個人差に応じて定位感(音響の聞こえ方分布)を求めるプログラムを作成するのが平成28年度の研究であった。音源がどの位置にあるのかを聴き手が感じることを定位感と呼ぶ。本研究で提案する音響ペンは,PC音源と電子ペンで構成することを考えているが,その筆位置の定位感は,電子ペンの筆位置情報をもとにPC音源で疑似生成した音である。また,それを聞く際は,視覚障碍者が耳で聞く環境音等の聴覚情報を邪魔しないように,音響ペンが発する疑似音は骨伝導ヘッドホン(耳の近くの骨を振動させて音を聞くヘッドホンで,鼓膜で聞く他者の声や周囲の音などと同時に聞くことができる)で聞くことを予定している。このため,実音の定位感と比べて,疑似音による音響ペンの定位感の作成が難しいこと,さらに,骨伝導音のために,鼓膜音と違って音圧の差異を調整するのが難しいことが,進捗状況が遅れている理由である。現状,疑似音響を生成するプログラムの微妙な作成が難しいため,平成29年度は当初の研究計画書には計上していない音圧計を購入し,生成した疑似音の音圧を検証しながら定位感プログラムを修正する予定である。ただし,購入予定の音圧計は,筆位置である疑似音響が常に変動するため,音圧レベルがリアルタイムにPCで解析可能な機器とする(もし,それが高価な場合は購入を断念し,定位感プログラムの作成を別の方法で考える)。音で筆の位置や軌跡を確認するプログラムを開発するために,1)筆移動と音響間との間のパラメータ設定の考察,および,2)筆移動に対する音の方向識別の検討,という2項目を行った。音源がどの位置にあるのかを聴き手が感じることを定位感と呼ぶが,提案する音響ペンの筆位置定位感は,ペンの筆位置情報をもとにPCのMIDI音源で擬似生成した音色である。筆位置測定は,プログラム開発段階では動作分析に向いて精度も得られる光学的手法(2台のカメラによる筆先マーカーのステレオ検出)を用いているが,最終的には,精度が得られないものの安価で取り扱いも容易な,電子ペンで使われている赤外線・超音波法の利用を予定している。また,環境音などの軌道聴力情報に邪魔されないように,その擬似音は骨伝聴力で聞くことを想定している。音の性質を決める三要因は,音量,周波数,周波数成分であり,提案する音響ペンが発する擬似音は,音量は頭部中心からの距離で変化させ,周波数は前方左右方向で変化させ,周波数成分は前方上下方向で変化させるような,音響場の定位感を検討した。理論的には,筆移動はファジィ

制御によるMin-Max重心法などで,筆軌跡は空間表現手法の一つである距離場空間モデルなどで,ある程度の定位感を推定することは可能であるが,実際には,被験者の方向識別感覚や移動距離感覚には個人差があるので,多種多様な状況下でのデータをもとに機械学習プログラムで求めた閾値設定が可能な推定値を採用している。提案した音響ペンは,ペンの移動方向を音色で確認しながら書くことで,簡単な漢字や平仮名ならば訓練次第では,より短時間で上手に可読できる文字を書くことが期待できる。また,音色による筆位置や距離感も学習できるので,書画訓練用シミュレータとしても展開することができる。視覚障碍者がペンを使って文字を書くのは難しい。単純に見えないからという理由だけでなく,ペンの軌跡(言い換えれば,書字の過程)が分からないからである。本研究はペンの移動が音色で分かるような,視覚障碍者のための音響ペンの考察である。提案する音響ペンの定位感は電子ペンの筆位置情報をもとにPCのMIDI音源で擬似生成した音色であり,耳で聞く環境音などの聴覚情報を邪魔しないように,その擬似音は骨伝導ヘッドホンで聞くことを想定している。ペンの移動方向を音色で確認しながら書くことで,簡単な文字ならば訓練次第では,より短時間で上手に可読できる文字を書くことが期待できる。平成28年度に開発した疑似音で筆の位置を確認するプログラム(その内訳は,筆移動推定と筆軌跡推定を行うプログラムから構成される)を用いて,平成29年度は書画訓練シミュレータの開発を行う。この遂行が当初の予定を上回る場合は,筆の誘導と書跡の確認を行うプログラムを追加する。最初に,練習用の書画音を作り出す書画音生成プログラムを作成する。練習用の書画音は,円や三角形のような単純な図形軌跡音から,平仮名などの文字や簡単な漢字などのような文字軌跡音を,被験者の方向識別能力に合わせて生成する。次に,書跡判定プログラムを作成し,最後に,これらをまとめて書画訓練シミュレータとする。練習なので,書画生成は被験者が筆移動中に書跡が正しいことが確認できるような,対称性等を持つものが良い。例えば書画が円ならば,筆移動中の定位感は理解しやすく,書き出しと書き終わりの位置が同一なので音の識別が容易となる。書画訓練シミュレータは,初めに被験者がPCによる書画の音響デモを聞き,書画学習をしたくなるようなクイズ形式にする予定である(音によるあみだくじや迷路脱出なども良い)。本シミュレータの開発にはデータマイニングの手法を適用する予定である。また,研究計画の遂行次第では,筆の誘導と書跡の確認プログラムを追加するが,これは距離場空間により移動可能な領域が求められるので,その移動可能領域における距離場円の中心を結ぶ経路が,最も移動が円滑な経路であるという仮定のもとに誘導経路の候補を求めるもので,その軌跡の推定はニューラルネットワークの手法を採用する予定である。平成29年度科学研究費補助金等による研究集会「情報アクセシビリティをめぐる諸問題に関する研究集会」・巽,村井,関田,宮川;視覚障碍者のオブジェクト認識支援に関する考察,・村井,巽,宮川;視覚障碍者による触図の触指動作記録と分析方法の開発,福祉情報工学主要な物品である光学式モーショントラッカーが当初予定よりも安価に購入できたため。平成29年度の経費と合わせて旅費の一部に充当する予定である。
U6核内低分子RNAの触媒機構に関する研究

我々は、mRNA前駆体のスプライシング反応がU6snRNAによって触媒されている可能性を探るため、in vitroで合成したU6snRNAを用いて、5'スプライス部位を含む合成RNAの切断活性を種々の反応条件を用いて検討したが、U6snRNA単独では切断活性は検出されなかった。しかし、U6snRNAと(_-)sTRSVの触媒部位との間に構造的な類似性が見いだされたことから、これら2つのRNAのキメラRNAを作成してその活性を解析したところ、U6snRNAのヘアピン領域の数塩基が(_-)sTRSV型であれば基質RNAに対する切断活性が生じることが判明した。次に、スプライシング触媒活性にはU6snRANのみでなく、U6snRNAと他のsnRNAとの相互作用が必要である可能性を検討した。U6snRNA遺伝子に見いだされたmRNA型イントロンは、何らかのmRNA前駆体からスプライシング反応によって切り出されたイントロンが、逆にスプライシング反応の触媒部位に挿入され、そのcDNAがゲノム内に固定されて生じたという仮説が正しければ、U6snRNA以外に触媒部位を形成するsnRNAが存在する場合、それらのsnRNAの遺伝子にもmRNA型イントロンが生じる可能性がある。そこで、酵母R.hasegawaeにおいて、U6snRNA以外のsnRNAの遺伝子のmRNA型イントロンが存在するかを解析した。その結果、U2RNA遺伝子に60塩基からなる典型的なmRNA型のイントロンが存在していることが明らかになった。しかも、そのmRNA型イントロンが見いだされた位置は、U2snRNAの塩基配列中生物種間に於て極めて良く保存された領域に隣接していた。以上の結果は、U2snRNAがブランチ部位の認識だけでなく、U6snRNAと塩基対合することにより、スプライシング反応触媒部位の形成に深く関与している可能性を示唆する。
歯根膜の部位特異的な組織応答を制御する新たなメカノトランスダクション機構の解明

歯根膜は機械的刺激に対し極めて鋭敏に反応する組織であるが、機械的刺激がいかに感知され、歯周組織改変を制御しているかについての理解は依然として乏しい。プライマリーシリアは、細胞表面に突出した非運動性の繊毛であり、外部環境の変化を細胞内シグナルへと変換する機能を持つことが知られている。プライマリーシリア上には種々の増殖因子受容体が集積し、ケモセンサーとして細胞応答の起点になるとされている。その一方で、プライマリーシリア自身が機械的刺激を直接感知するメカノセンサーとして機能していることも報告され、ケモ/メカノセンサーとしての幅広い機能の重要性が注目されている。本研究は、機械的刺激受容体としての機能が期待されるプライマリーシリアの歯根膜組織中の局在特性に着目し、矯正学的歯の移動モデルマウスを用いて、歯根膜組織の機械的刺激に対する細胞応答メカニズムを組織化学的に評価しようとするものである。マウス歯根膜組織の解析から、歯根膜組織内でのプライマリーシリアの偏在が認められた。このことから歯根膜の部位特異的な組織改変にプライマリーシリアが関与していることが推察された。またクローズドコイルスプリングを用いた矯正学的歯の移動モデルマウスの組織解析では、歯根膜組織中の増殖期細胞がコイル設置後およそ36時間後の牽引側で顕著に増加していた。このことは、歯根膜細胞が機械的刺激に対して速やかに応答する機構を有していることを示唆している。その一方で、増殖期細胞は歯根膜牽引側に全体的に存在し、明らかな偏在は見受けられなかった。以上の結果から、歯根膜の部位特異的な組織改変に関わる細胞応答は、コイル設置後の極めて初期の段階で惹起されていることが示唆された。今後は、力学的負荷開始後の、より初期の段階での組織応答について解析していく必要がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。プライマリーシリア上には種々の増殖因子受容体が集積し、細胞応答の起点となるとされている。その一方で、プライマリーシリア自身がメカノセンサーとしても機能していることが報告され、ケモ/メカノセンサーとしての幅広い機能の重要性が注目されている。本研究は、機械的刺激受容体としての機能が期待されるプライマリーシリアの歯根膜組織中の局在特性に着目し、矯正学的歯の移動モデルマウスを用いて、歯根膜組織の機械的刺激に対する細胞応答メカニズムを遺伝子工学的および組織化学的に評価しようとするものである。クローズドコイルスプリングを用いた矯正学的歯の移動モデルマウスの組織解析では、歯根膜組織中の増殖マーカーがコイル設置後およそ24時間後に増加していた。これまでの解析では、ラットの歯根膜組織上ではプライマリーシリアを検出している一方、マウス歯根膜組織においては検出率が低く、プライマリーシリアの部位特異性や指向性の解析に十分な条件が整っていない。現在マウス歯根膜組織の至適染色条件を検討している。また、マウス頭蓋冠由来の骨芽細胞ではin vitroにおいて高確率でプライマリーシリアを検出できていることから、現在マウス歯根膜由来の歯根膜細胞における検出率などについても検索している。マウス歯根膜におけるプライマリーシリアの局在解析は本研究課題達成の基盤的部分であるため、これに関する検索を詳細に行っている。そのため次段階の解析がやや遅れている状況である。以上の結果から、歯根膜の部位

特異的な組織改変に関わる細胞応答は、コイル設置後の極めて初期の段階で惹起されていることが示唆された。今後は、力学的負荷開始後の、より初期の段階での組織応答について解析していく必要がある。上記の通り、マウス歯根膜組織においてのプライマリーシリアの検出率が低く、局在解析に十分な条件が整っていないため、染色条件を含め、これについて検討を進めている。またマウス歯根膜細胞のプライマリーシリアの発現率について培養条件下での検索を行う。プライマリーシリア検出の条件が整い次第、下記の解析を行う予定である。1.骨形成マーカーや骨吸収マーカーにより歯周組織改造の部位特異性とプライマリーシリアの出現率との相関の解析。2.各種細胞マーカーによる細胞種の分布とプライマリーシリアの出現率の比較検討。3.Cre-LoxPマウスシステムを用いて時空間特異的に歯根膜組織のプライマリーシリアを欠失したマウスを作製し、コントロールとの比較を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
成熟脂肪細胞に由来する前駆細胞(DFAT)の肝細胞分化に関する研究

近年、我々は、成熟脂肪細胞から多能性を有する前駆細胞(DFAT)を効率的に得る方法を確立した。本研究では、DFATが肝細胞へ分化する可能性および肝臓再生に寄与する可能性について検討した。中胚葉系である脂肪細胞が胚葉を飛び越えて内胚葉である肝細胞へと分化転換することは学術的にも非常に意義が高く、また本研究における分化転換系の確立は肝不全患者に対する肝再生治療の有効な細胞治療法となる可能性を示すことになる。前年度、我々はヒト脂肪細胞から調整されたDFAT-Hが生体外においてアルブミン産生細胞への分化転換することを示した。本年度、さらに肝機能障害に対してDFATの移植が有効な治療法となるかを調べる目的で、四塩化炭素(CCl4)を腹腔内に注射し作成した急性肝機能障害ラットにGFPラット皮下脂肪組織から調製したDFATを尾静脈より移植した。その後経時的に血清を採取しGOT,GPT,LDHを測定した。またCCl4投与3日後に肝臓を摘出し、免疫組織化学的検討を行い、組織修復能を検討した。その結果、DFATを移植したラットでは、生理食塩水を投与したコントロールラットに比較して、GOT,GPTの早期からの低下が認められた。また組織学的にはDFATを移植したラットでは、生理食塩水を投与したコントロールラットに比較して、空砲壊死肝細胞および間質炎症性病変の減少が認められた。これらの結果より、脱分化脂肪細胞移植療法の急性肝障害ラットに対する有用性が示唆された。本研究では、DFATが肝細胞へ分化する可能性および肝臓再生に寄与する可能性について検討している。インフォームドコンセントを経て得られたヒト脂肪組織から常法に従って脂肪細胞を単離し、天井培養法を用いて脂肪細胞からDFAT(以下DFAT-H)が調整された。我々は、DFAT-Hをヒト肝癌細胞であるHepG2との共培養およびHGF、OSM、FGF4、SCF、DEX、EGF、アスコルビン酸およびウシ胎仔血清添加培地(分化誘導培地)を用いた培養により肝細胞様細胞へと分化転換させた。培養2週間後、共培養および分化誘導培地で培養されたDFAT-Hにおいて、肝細胞特異的マーカーであるアルブミンmRNAの発現が認められた。さらに抗アルブミン抗体を用いた免疫染色によりアルブミン陽性細胞が確認された。一方共培養および分化誘導培地で培養を行なわなかった細胞においてはアルブミンmRNAおよびタンパク質の発現は認められなかった。このことからDFAT-Hはアルブミン産生肝細胞へと分化転換することが示された。現在、さらにin vivoでの肝臓への生着および分化転換について調べる目的で、ナノクリスタルで標識したDFAT-を、四塩化炭素を用いて作成した肝障害ヌードラットに投与し、ドナー細胞の様子を観察中である。
非同期動作ビジョンチップに関する研究

初年度は非同期型の基本である非蓄積動作型ビジョンチップ及びその応用に関する検討を行った。まず,非蓄積動作に必要なゲインを有するフォトトランジスタ特性の評価を実施した。また,非蓄積動作を応用して,変調照明光(AC)を用い反射光のAC成分を抽出することで背景光(DC)強度に依存しない撮像が可能なビジョンチップの提案を行い,基本動作をシミュレーションにて確認した。提案したビジョンチップは,受光部,AC成分抽出回路,平均値抽出回路,感度補正回路で構成されている。ここでは強い背景光に埋もれた微弱なAC成分検出のため,受光部として高いゲインを持つダーリントン接続フォトトランジスタ(PTr)を用いた。この場合ゲインのばらつきが無視できなくなるため,ばらつきを抑える感度補正回路を導入した。これは,平均値抽出回路からの出力(注目画素との差)の絶対値に応じて,注目画素の値を周辺8画素平均値に置き換えるか否かを選択する機能を有するものである。本提案方式の回路設計を行い,その基本動作特性,特に感度補正回路の有効性の確認をシミュレーション(HSPICE)を用いて行った結果PTrゲインばらつき±50%以内で精度5%以下で補正ができることを確認した。次年度は受光部の高性能化に関しての研究を行った。CMOSイメージセンサの受光方式であるAPS(Active Pixel Sensor)方式において,FD(Floating Diffusion)を用いて感度向上とノイズ除去を行う変調光検波方式に関する基本検討を実施した。まず標準CMOSプロセスで実現できる方式としてフォトゲート(PG)方式とフォトダイオード(PD)方式に関してTEGチップを試作した。用いたプロセスは0.35μm2層ポリ2層メタルCMOSである。5μmx5μmから30μmx30μmまでの大きさでPGとPDを試作した。またFDの大きさも1μmx1.5μmから30μmx10μmまで変化させた。チップサイズは3.5mm角である。チップの初期的な評価によりPG方式の基本特性を確認した。提案したビジョンチップは、受光部、AC成分抽出回路、平均値抽出回路、感度補正回路で構成されている。ここでは強い背景光に埋もれた微弱なAC成分検出のため、受光部として高いゲインを持つダーリントン接続フォトトランジスタ(PTr)を用いた。この場合ゲインのばらつきが無視できなくなるため、ばらつきを抑える感度補正回路を導入した。これは、平均値抽出回路からの出力(注目画素との差)の絶対値に応じて、注目画素の値を周辺8画素平均値に置き換えるか否かを選択する機能を有するものである。今年度は非同期型の基本である非蓄積動作型ビジョンチップ及びその応用に関する検討を行った。まず、非蓄積動作に必要なゲインを有するフォトトランジスタ特性の評価を実施した。また、非蓄積動作を応用して、変調照明光(AC)を用いて反射光のAC成分を抽出することで背景光(DC)強度に依存しない撮像が可能なビジョンチップの提案を行い、基本動作をシミュレーションにて確認した。本提案方式の回路設計を行い、その基本動作特性、特に感度補正回路の有効性の確認をシミュレーション(HSPICE)を用いて行った。シミュレーションに先立ち、必要なパラメータを得るためにCMOS1.2umプロセスを用いて受光素子を試作し、評価した。PTrはP基板・N-well・P拡散層の縦型寄生トランジスタ構造とし、β≒20、カットオフ周波数80kHzであった。感度補正回路はシミュレーションの結果PTrゲインばらつき±50%以内で精度5%以下で補正ができることを確認した。本年度は受光部の高性能化に関しての研究を行った。

CMOSイメージセンサの受光方式であるAPS(Active Pixel Sensor)方式において,FD(Floating Diffusion)を用いて感度向上とノイズ除去を行う方式がある。今年度はこのFDを用いて変調光検波方式を行う方式に関する基本検討を実施した。まず標準CMOSプロセスで実現できる方式としてフォトゲート(PG)方式とフォトダイオード(PD)方式に関してTEGチップを試作した。PG方式は,MOSゲートを受光素子として転用したもので,バイアスを印加したゲートに光を入射させるとゲート直下にフォトキャリアが蓄積されることを利用するものである。この蓄積キャリアを転送ゲートを通じて接続されたFDに転送する。標準CMOSプロセスでは,このフォトゲートの両側には拡散領域(ソース・ドレイン領域)が形成されるため,転送ゲートからFDへのキャリア転送効率は100%にはならない。しかしながら多段接続しているCCD(Charge Coupled Device)とは異なり1段の転送であるため用途によっては100%の転送効率が必要とされない場合もある。このFDに転送されたキャリアによりFD電位は変化するため,その変化電位量をセンスすれば発生フォトキャリア量が分かる。またPD方式ではPDに蓄積されたフォトキャリアを同じく転送ゲートを通じてFDに転送してその電位変化をセンスすることで光量を出力する。用いたプロセスは0.35μm2層ポリ2層メタルCMOSである。5μmx5μmから30μmx30μmまでの大きさでPGとPDを試作した。またFDの大きさも1μmx1.5μmから30μmx10μmまで変化させた。チップサイズは3.5mm角である。チップの初期的な評価によりPG方式の基本特性を確認した。
神経分泌細胞の神経活動によるホルモン遺伝子発現調節機構

これまでに,ニジマス視索前核の神経分泌細胞が脳室表面に沿って平面的に分布していることを利用して,コンフォーカル顕微鏡により単一光学切片に含まれる多数の神経分泌細胞の細胞内カルシウム濃度変化を記録する系を確立した.バソトシン(VT)細胞とイソトシン(IT)細胞がそれぞれ同期して細胞内カルシウム濃度の周期的上昇を示すことを明らかにし,さらにゴナドトロピン放出ホルモンが神経分泌細胞の神経活動の調節因子として作用することを明らかにした.同期カルシウムパルスの生成に関与する神経ネットワークの構造を明らかにし,またその生理的な役割を明らかにするため,コンフォーカル二重免疫蛍光法によりニジマス脳の神経分泌細胞集団の細胞構築を解析した.また神経葉ホルモンの中枢での投射パターンを調べるため,ゴルジ様免疫染色およびバイオサイチン細胞内染色を行った.神経分泌細胞は同種細胞同士でクラスターを形成していた.バソトシン細胞はお互いに突起の基部近くで接触しており,一方イソトシン細胞はギャップジャンクションによって連絡していた.バソトシンおよびイソトシンの免疫陽性繊維は脳内に広く分布していた.また個々の神経分泌細胞が下垂体神経葉と視床下部外の脳領域に同時に投射していた.以上の結果から,神経分泌細胞は同種細胞間でネットワークを形成することで同期的な神経活動を行い,単一細胞が下垂体と脳内に投射することで,末梢および中枢における反応を協調的に調節していることが示唆された.ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)は,その線維が脳内に広く投射しており,神経修飾物質として繁殖行動の調節に関与していると考えられる.視床下部の神経分泌細胞の周囲にはGnRH陽性線維が密に分布している.神経分泌細胞で産生される神経葉ホルモン,特にバソプレシン・ファミリーは多くの脊椎動物で繁殖行動の発現に関与していることから,GnRHが神経分泌細胞の神経活動を調節している可能性を検討した.これまでに,ニジマス視索前核の神経分泌細胞が脳室表面に沿って平面的に分布していることを利用して,コンフォーカル顕微鏡により単一光学切片に含まれる5-50個の神経分泌細胞の細胞内Ca2+濃度変化を記録する系を確立した.バソトシン(VT)細胞とイソトシン(IT)細胞がそれぞれ同期して細胞内Ca^<2+>濃度の周期的上昇を示すことを明らかにしており,この系を用いてGnRHの潅流投与に対するCa^<2+>パルスの反応を調べた.ニジマス脳内にはサケ型(sGnRH)およびニワトリII型(cGnRH II)の2種類のGnRHが存在する.二重免疫蛍光法によりGnRHの視索前核周辺での投射パターンを調べたところ,sGnRHの線維投射は神経分泌細胞の近傍および視索前核の周縁部に多数見られた.またcGnRH IIの線維もわずかに見られた.sGnRHおよびcGnRH IIの潅流投与により濃度依存的な周期的Ca^<2+>パルス頻度の増加が見られた.500nMのsGnRHを潅流投与するとCa^<2+>パルスの頻度はVT細胞,IT細胞ともに約3倍に増加した.一方,cGnRH IIは50nMで同等の効果が認められた.VT細胞,IT細胞に対するEC_<50>はsGnRHがそれぞれ164nM,70nM,またcGnRH IIが20nM,5nMだった.さらに,GnRHアンタゴニストのAntide(2μM)の前投与によりcGnRH II(20nM)の効果は有意に阻害された.以上より,sGnRHおよびcGnRH IIはいずれも神経分泌細胞の神経活動の調節因子として作用することが明らかになった.これまでに,ニジマス視索前核の神経分泌細胞が脳室表面に沿って平面的に分布していることを利用して,コンフォーカル顕微鏡により単一光学切片に含まれる多数の神経分泌細胞の細胞内カルシウム濃度変化を記録する系を確立した.バソトシン(VT)細胞とイソトシン(IT)細胞がそれぞれ同期して細胞内カルシウム濃度の周期的上昇を示すことを明らかにし,さらにゴナドトロピン放出ホルモンが神経分泌細胞の神経活動の調節因子として作用することを明らかにした.同期カルシウムパルスの生成に関与する神経ネットワークの構造を明らかにし,またその生理的な役割を明らかにするため,コンフォーカル二重免疫蛍光法によりニジマス脳の神経分泌細胞集団の細胞構築を解析した.また神経葉ホルモンの中枢での投射パターンを調べるため,ゴルジ様免疫染色およびバイオサイチン細胞内染色を行った.神経分泌細胞は同種細胞同士でクラスターを形成していた.バソトシン細胞はお互いに突起の基部近くで接触しており,一方イソトシン細胞はギャップジャンクションによって連絡していた.バソトシンおよびイソトシンの免疫陽性繊維は脳内に広く分布していた.また個々の神経分泌細胞が下垂体神経葉と視床下部外の脳領域に同時に投射していた.以上の結果から,神経分泌細胞は同種細胞間でネットワークを形成することで同期的な神経活動を行い,単一細胞が下垂体と脳内に投射することで,末梢および中枢における反応を協調的に調節していることが示唆された.
ＲＡＧＥを標的とする神経障害性疼痛および内臓痛に対する新しい治療戦略の構築

平成30年度は、前年度のインシリコ解析により見出されたRAGE拮抗薬候補化合物を評価するためのアッセイ系の構築を第一目標として研究を進めた。また、前年度の研究により見出されたRAGE阻害活性を有するヘパニリルフェニルアラニンについて、RAGEが関与する化学療法誘発性末梢新家障害モデルおよび各種内臓痛モデルにおける効果を検討した。○RAGE阻害活性評価系の構築:本年度は、マウス・マクロファージ由来RAW 264.7細胞およびマウス・ミクログリア由来BV2細胞において、RAGEアゴニストであるS100BおよびHGA(advanced glycation end-productsの一種)で刺激した場合のサイトカイン遊離を指標としてアッセイを行った。アゴニスト刺激によるサイトカイン遊離は認められたものの、既知のRAGE拮抗薬であるFPS-ZM1やアゼリラゴンによる抑制効果が単独では認められなかった。○ヘパリニルフェニルアラニンの効果について:種々の抗がん薬により誘起される化学療法誘発性末梢神経障害に対する予防効果が確認されているほか、内臓痛モデルでも検討が進んでいる。○新たなRAGE拮抗薬評価系についての検討:肝星細胞はRAGEを発現しており、その活性化により筋線維芽細胞に分化する。そこで、この実験系をRAGE拮抗薬の評価系に応用するための基礎実験を実施した。以上、RAGE拮抗薬のin vitro評価系の確立に予想以上時間がかかってしまったが、平成31年度はこれを克服し、候補化合物の活性評価を行った上で構造展開研究をスタートさせたい。RAGE拮抗薬のin vitroアッセイ系の確立が、予想以上に難しいのが最も大きな問題である。当初は、RAGEをCHO細胞にトランスフェクトし、permanentあるいはtransientにRAGEを発現する細胞でのアッセイを計画していたが、現在は、元々RAGEを発現している細胞株を用いたアッセイ系の確立を目指して検討を重ねている。なお、候補物質のin vivoでの活性評価を並行して進めていく予定である。平成29年度は、RAGEアンタゴニストを評価する実験系の構築、インシリコ解析によるシーズ候補物質の検索、ヘパリン誘導体のRAGE拮抗活性と、HMGB1依存性疼痛に対する作用と、凝固系への影響について検討を行った。〇インシリコ解析では、RAGEの結晶構造の解析を富山大学の豊岡教授等と共同で行い、数個の候補物質を抽出することができた。一方、既存のRAGE拮抗薬と構造的に類似する化合物を市販医薬品の中から検索・抽出した。そこで類似性の高かった数個の化合物について、マウスにおける還元型HMGB1誘起アロディニアに対する抑制作用を評価し、第2世代H1受容体拮抗薬に分類されるアゼラスチンが、既存のRAGE拮抗薬に匹敵する効力を有することを見出した。さらに、オキサリプラチンあるいはボルテゾミブ誘起末梢神経障害性疼痛モデルにおいてもアゼラスチンが強力な疼痛抑制効果を示すことを見出した。○ヘパリン誘導体を用いた解析では、特に中分子ヘパリンのフェニルアラニン誘導体(ヘパニリルフェニルアラニン)に注目してマウスにおける解析を行ったところ、還元型HMGB1誘起アロディニアと、オキサリプラチン誘起末梢神経障害に対して、低分子ヘパリンとほぼ同等の抑制効果を有することを見いだした。一方、in vitroにおいて血液凝固第Xa, IIa因子に対する抑制効果を調べたところ、ヘパニリルフェニルアラニンは低分子ヘパリンよりも凝固因子に対する影響がはるかに少ないことを確認できた。○RAGEアンタゴニストの効力をin vitroで評価する実験系の構築を目指して検討を重ねてきたが、まだ完成には至っていない。以上、当初の計画どおりに進んでいない部分も若干あるが、今後さらに精力的に検討を進めていきたい。当初、平成29年度に実施する予定していた実験は概ね順調に進んだが、RAGEシグナルを検出することのできるRAGE発現細胞のクローニングが予想以上に戸惑っており、現在はCHO細胞を用いてtransientなRAGE発現系の構築を行っている。

以上、RAGE拮抗薬のin vitro評価系の確立に予想以上時間がかかってしまったが、平成31年度はこれを克服し、候補化合物の活性評価を行った上で構造展開研究をスタートさせたい。RAGE拮抗薬のin vitroアッセイ系の確立が、予想以上に難しいのが最も大きな問題である。当面は、平成29年度にインシリコ解析でRAGE拮抗作用を示す可能性が示唆されたアゼラスチンと、ヘパニリルフェニルアラニンを用いて、マウスでの検討を進める一方、培養細胞を用いたシグナル解析を並行して行う。RAGEの結晶構造からインシリコ解析により見出したシーズ化合物の活性評価は、できればRAGEをtransientに発現させた細胞でまずは実施したい。また、富山大の豊岡教授が、現在、アゼラスチンのH1拮抗活性を失くすための構造展開を行っているので、それらの新規化合物についても評価を行う予定である。当初は、RAGEをCHO細胞にトランスフェクトし、permanentあるいはtransientにRAGEを発現する細胞でのアッセイを計画していたが、現在は、元々RAGEを発現している細胞株を用いたアッセイ系の確立を目指して検討を重ねている。なお、候補物質のin vivoでの活性評価を並行して進めていく予定である。
結晶性高分子材の組織形成予測・力学特性評価シームレスモデルの構築

結晶性高分子材料の組織形成と対応する力学的特性評価を目指し実施して得られた研究成果を示す。1.結晶化による温度,応力の変化の影響を導入したフェーズフィールド法による3D球晶形成予測:溶融状態から結晶性高分子材の創生をフェーズフィールド法を援用してモデル化し,シミュレーションによって評価するために,フェーズフィールドの発展方程式と熱力学的場の支配方程式を導出.それぞれの方程式の,時空変数の差分と有限要素による離散化とその効率的な解析手法を提示した.2.フェーズフィールド法によって得られた多結晶組織の力学モデルの構築:結晶性高分子材は多数の球晶の集合であり,それぞれの球晶は結晶相と非晶相からなる複雑な形態を呈する.代表体積要素内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶を構成する非晶相と結晶相の組織と変形を表すレベルの3階層均質化法を,通常のマクロに不均一変形する微視組織を有する材料に対する均質化法と同様な手法を援用した3スケール評価法を新たに提案した.3.提案したモデルの妥当性の検証:多結晶組織評価と力学特性評価手法の統合により構築した上記結晶性高分子材の組織・力学特性評価モデルの妥当性を検証するために,一連のシミュレーションを行い,得られた結果と既存の実験結果を詳細に比較検討することにより,モデルの問題点ならびに修正箇所を抽出し,高精度化の可能性を検討した.4.結晶性高分子材の強度評価シミュレーション:結晶性高分子材の組織・力学特性評価モデルを用いたシミュレーションにより,複相化した結晶性高分子材の特性を評価し,高強度をもたらす複相材の形態創生に関する基礎資料を提供するとともに既存の実験結果と比較検討することにより得られた結果の妥当性を検証した.結晶性高分子材料の組織形成と対応する力学的特性評価を目指し実施して得られた成果を示す。1.結晶化による温度,応力の変化の影響を導入したフェーズフィールド法による3D球晶形成予測について、溶融状態から結晶性高分子材の創生をフェーズフィールド法を援用してモデル化し,シミュレーションによって評価するために,溶融相と結晶相の自由エネルギに,高分子材に固有な温度,応力等の熱力学的環境場の影響,実験で観察される,結晶相の創生を再現可能な界面の異方性等を導入し,フェーズフィールドの発展方程式と熱力学的場の支配方程式を導出.それぞれの方程式の,時空変数の差分と有限要素による離散化とその効率的な解析手法を提示した.2.非晶相,結晶相の熱力学的応答のモデル化と構成式の定式化について、申請者独自の非アフィン分子鎖網目モデルと鎖方向非延伸結晶モデルを熱力学的環境依存性を導入可能な形式に一般化し,それに対応した構成式を定式化し、具体形を提示した.3.結晶性高分子材の力学的特性評価システムの構築について、1.の微視組織を有限要素を用いて,巨視的な特性を評価可能な代表体積要素モデルを構築した.その間、結晶性高分子材は多数の球晶の集合であり,それぞれの球晶は結晶相と非晶相からなる複雑な形態を呈する.代表体積要素内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶を構成する非晶相と結晶相の組織と変形を表すレベルの3階層均質化法を必要としたので,通常のマクロに不均一変形する微視組織を有する材料に対する均質化法と同様な手法を援用することにより,3スケール評価法を新たに提案した.結晶性高分子材料の組織形成と対応する力学的特性評価を目指し実施して得られた研究成果を示す。1.結晶化による温度,応力の変化の影響を導入したフェーズフィールド法による3D球晶形成予測:溶融状態から結晶性高分子材の創生をフェーズフィールド法を援用してモデル化し,シミュレーションによって評価するために,フェーズフィールドの発展方程式と熱力学的場の支配方程式を導出.それぞれの方程式の,時空変数の差分と有限要素による離散化とその効率的な解析手法を提示した.2.フェーズフィールド法によって得られた多結晶組織の力学モデルの構築:結晶性高分子材は多数の球晶の集合であり,それぞれの球晶は結晶相と非晶相からなる複雑な形態を呈する.代表体積要素内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶を構成する非晶相と結晶相の組織と変形を表すレベルの3階層均質化法を,通常のマクロに不均一変形する微視組織を有する材料に対する均質化法と同様な手法を援用した3スケール評価法を新たに提案した.3.提案したモデルの妥当性の検証:多結晶組織評価と力学特性評価手法の統合により構築した上記結晶性高分子材の組織・力学特性評価モデルの妥当性を検証するために,一連のシミュレーションを行い,得られた結果と既存の実験結果を詳細に比較検討することにより,モデルの問題点ならびに修正箇所を抽出し,高精度化の可能性を検討した.4.結晶性高分子材の強度評価シミュレーション:結晶性高分子材の組織・力学特性評価モデルを用いたシミュレーションにより,複相化した結晶性高分子材の特性を評価し,高強度をもたらす複相材の形態創生に関する基礎資料を提供するとともに既存の実験結果と比較検討することにより得られた結果の妥当性を検証した.
精密小型加振機を用いた構造センシングシステムの開発

本研究では,精密小型加振機とMEMS加速度計を搭載した無線センサネットワークの試作機を開発した.精密小型加振機と無線センサネットワークは高精度に時刻同期されており,これにより対象構造物の周波数応答関数を高精度に計測できる.実際に,鋼製の板を用いた単純梁で実験を行ったところ,その周波数応答関数が計測され, ARX法により解析した周波数伝達関数から固有振動数・減衰定数などの振動パラメータを同定することに成功した.本研究では,精密小型加振機とMEMS加速度計を搭載した無線センサネットワークの試作機を開発した.精密小型加振機と無線センサネットワークは高精度に時刻同期されており,これにより対象構造物の周波数応答関数を高精度に計測できる.実際に,鋼製の板を用いた単純梁で実験を行ったところ,その周波数応答関数が計測され, ARX法により解析した周波数伝達関数から固有振動数・減衰定数などの振動パラメータを同定することに成功した.本研究は,従来困難であった構造物の高次モードや減衰定数までも高精度に同定する新しい構造センシングシステムの開発を最終目的とする.この構造センシング手法の特徴は,極めて高精度な精密小型加振機と,加振機と無線センサネットワークの高精度時刻同期にある.平成22年度の開発目的は,1)精密小型加振機の設計及び開発,2)精密小型加振機のFM制御化,3)無線センサネットワークとの時刻同期,4)高次モード同定アルゴリズムの開発であった.本年度は,この当初の予定通り順調に研究が進展し,十分満足のいく成果が得られている.精密小型加振機は実橋梁を対象とする試作1号機と,室内小規模実験が可能な2号機を開発した.精密小型加振機のFM制御化も実現しており,同時に数十成分の周波数応答を高精度に取得できるようになっている.また,精密小型加振機と無線センサネットワークの時刻同期にも成功しており,従来にない高精度・高分解能の周波数応答関数を取得できるようになっている.高次モード同定アルゴリズムも,基本的な考え方が整備され,パラメータ推定などの数値シミュレーションを実施できるまでになっている.平成23年度は実際に実験を通じて本システムにより構造センシングが可能であることを示す予定であるが,そのための基礎準備は平成22年度で完全に終了したと言える成果が得られている.平成22年度の成果を論文投稿や学会発表するための準備を進めているところである.本研究では,構造物の効率的な維持管理を最終目標として,高精度の構造センシング手法の開発を行った.具体的には,精密小型加振機およびMEMS加速度計を搭載した無線センサネットワークシステムの試作機を開発し,実際に対象構造物の周波数応答関数を計測できることを実験により確認した.H22年度までで,精密小型加振機の試作機,無線センサネットワークの試作機を開発し,さらに周波数変調手法,時刻同期手法を実装し,対象構造物の周波数応答関数を計測できることを確認していた.H23年度は,1)周波数変調プログラムを自動で作成するプログラムの開発,2)有限要素法を用いた単純梁振動解析プログラムの高度化,3)ARX法を用いた周波数応答関数から周波数伝達関数を高精度に推定するプログラムの開発を行った.さらに,上記のハードウェアとソフトウェアからシステムを構成し,実際に室内実験を行い,対象構造物の周波数伝達関数を推知できることを確認した.実験では,2mの鋼製単純梁に精密小型加振機および無線センサノードを固定し,無線センサノードで加速度応答を計測した.この応答から変位の時刻歴波形を取得し,レーザー変位計の出力と比較したところ,そのずれは1%以下であり,高精度に周波数応答関数を取得できることが確認された.また,得られた周波数応答関数から周波数伝達関数を求め,単純梁の固有振動数,減衰定数を推定することができた.さらに,連続24時間以上の観測実験を行い,推定された固有振動数と減衰定数が周囲の温度に敏感に反応することを確認している.温度変化を高精度に捉えているということは,本システムの精度が非常に高いことを示す1つの証拠となるものと思われる.本研究の成果を,土木学会論文集A2(応用力学)に投稿する予定で,現在執筆中である.
波浪中の海洋構造物の動揺軽減法

本研究は,海洋構造物を構成する要素部材あるいは外部力学系を能動的に制御することによって,波浪中の海洋構造物の動揺を軽減する試みである.ここでは,箱船を例にとりその外側板の一部をフラップ運動させ,その流体反力によって箱船の動揺を打ち消そうとするものである.制御方式は,外側板に働く流体力を検力計によって計測し,その信号によって直流モータを駆動する.その最適制御については,外側板に働く流体力と動揺の間に一定の関係があり,造波理論によって計算される.昭和61年度の研究では,減揺装置の主要目などを決定するために予備計算を行うとともに,模型を製作しRadiationとDiffractionの実験を行った.その結果,検力計によって計測される力の記録に駆動装置の機械ノイズが多く含まれ,そのままでは制御信号として利用するのが難しいことや,フラップ板がアクリル製であるために完全な剛板とすると説明できない力の成分があることなどがわかった.昭和62年度の研究では,前年度の研究結果から装置の改良を一部行ない,実機で想定される使用状況を考慮してチェーン係留された箱船を横波中で動揺軽減実験を行った.規則波中での実験の結果,最適点では65%の横揺を軽減することができ,制御系についてもローパスフィルタによって機械ノイズを除去することによって安定に運転できた.横揺を軽減することによって他の動揺への悪影響はほとんどなく,この方式の有用性が確められたと思われるが,駆動装置の機械部分と制御方法になお改善すべき点もあり,今後の研究が必要と思われる.本研究は,海洋構造物を構成する要素部材あるいは外部力学系を能動的に制御することによって,波浪中の海洋構造物の動揺を軽減する試みである.ここでは,箱船を例にとりその外側板の一部をフラップ運動させ,その流体反力によって箱船の動揺を打ち消そうとするものである.制御方式は,外側板に働く流体力を検力計によって計測し,その信号によって直流モータを駆動する.その最適制御については,外側板に働く流体力と動揺の間に一定の関係があり,造波理論によって計算される.昭和61年度の研究では,減揺装置の主要目などを決定するために予備計算を行うとともに,模型を製作しRadiationとDiffractionの実験を行った.その結果,検力計によって計測される力の記録に駆動装置の機械ノイズが多く含まれ,そのままでは制御信号として利用するのが難しいことや,フラップ板がアクリル製であるために完全な剛板とすると説明できない力の成分があることなどがわかった.昭和62年度の研究では,前年度の研究結果から装置の改良を一部行ない,実機で想定される使用状況を考慮してチェーン係留された箱船を横波中で動揺軽減実験を行った.規則波中での実験の結果,最適点では65%の横揺を軽減することができ,制御系についてもローパスフィルタによって機械ノイズを除去することによって安定に運転できた.横揺を軽減することによって他の動揺への悪影響はほとんどなく,この方式の有用性が確められたと思われるが,駆動装置の機械部分と制御方法になお改善すべき点もあり,今後の研究が必要と思われる.本研究は、海洋構造物を構成する要素部材あるいは外部力学系を動的に制御することによって、波浪中の海洋構造物の動揺を軽減しようとする試みであるが、今年度は主として2次元問題として理論計算を行った。例として、箱型の作業船を想定しその側外板の一部がフラップ動する時の各種の流体力波強制力などを計算した。それらを使って、波浪中で上下揺、左右揺および横揺を無くするために必要な側外板の動揺を計算するとともに、制御系として側外板に加わる流体力を入力、側力板の動揺を出力とする場合の理想的な伝達関数を求めた。その結果、計算例とした箱型作業船については1.上下揺の特に長周期域の動揺を止めるためには側外板が極端に大変位動揺する必要があり現実的でない2.左右揺を止める横揺についても無制御時の約半分となり好ましい。3.横揺を止めると長周期域において左右揺へ悪影響が生ずる。4.側外板へ要求される動揺の大きさは、左右揺を止める場合が最も小さく短波長域の方が実現性が高い。などがわかった。これらの理論結果を確認するため、箱船模型(L×B×d=1m×0.4m×0.2m)を製作し水槽実験を行った。側外板の駆動は直流モータとクランク機構とし、その伝達部に検力計を設けて側外板に加わる流体力を計測した。はじめに、機械系の動きの調整と検力計の性能確認のため静止水面上での動揺実験と模型を拘束して、波強制力を計測した。その結果、流体力については大略、理論計算と同様な結果を得たが、波浪中の動揺制止実験に移るには、特に機械系から生ずるノイズ対策が必要であると感じられ、現在も研究を続行中である。
教育財政における公私分担・配分構造の再構築と財政原則に関する研究

本研究は、教育に関わる財や資源の負担・調達・配分・供給の構造を巡って、多様なあり方の混在と再編の動態的状況を明らかにし、財や資源の負担・配分原則及び方式に関わる社会的・政治的決定を支援する知見を得ることを目的とする。2018年度は、スウェーデンを対象とした教育財政システムに関する調査研究を中心的に行った。資料調査およびフィールド調査から、スウェーデンの教育財政システムは、生徒個々人や各学校のニーズに違いがあることを前提とし、それらの相違に細やかに配慮した必要配分原則を基本としていることが明らかになった。加えて、必要配分原則から導き出された配分額算定式は、明確なPDCAサイクルで運用され、絶えず見直されることによって、広く正当性を確保していることも明らかになった。具体的には、ステップ1として、生徒たちの成績に関連する因子(親の学歴、外国由来(移民難民)、生徒の家族の生活保護受給の様態、世帯構造、その他の因子)を把握し、ステップ2として、これらのニーズの違いを数値化する定式化を行う。その上で、より困難性のある生徒に手厚い配分が行われるように、単価にウェイト付けを行った配分額算定式を導出する。同算定式における手厚い配分を行うためのウエイト付けは、過去の調査研究の諸データを基に「公正」と考えられる範囲で決定され、ステップ1および2を経て作成された配分額算定式に基づいて、各学校への配分が行われる。加えて、配分を行った後には、各学校の成果、資源活用状況、効果を検証した上で、成績に関連するとされている要因の抽出が適切であるか、配分額算定式へのウェイトのかけ方が適切であったかについての追跡調査を行い、配分式の改善を行う。必要配分が非常に限定的であり、基礎定数による配分の効果等の検証すら行われていない我が国とは対照的な制度設計および運用であるといえる。国際比較研究に着手・実施し、国内のデータギャザリングも開始している。国内のケーススタディに関しては、対象自治体候補の選定と調査計画の策定を行った上、調査受け入れ可能性についての交渉を開始する。実証研究においては、既に着手しているデータの選択作業を完了し、本格的なデータギャザリングを行う。国際比較研究においては、韓国もしくはイギリスの調査研究を計画している。関係各位にアプローチし、実現を図る。国際比較研究のフィールド調査を2ヶ国実施予定であったところ、国際のデータ選定を優先させたことから、1ヶ国でのみ実施し、残りの1ヶ国の調査を次年度以降に先送りしたため。