hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チャープパルスを用いた遠赤外光の検出とポンププローブ分光法による光誘起相の研究

遠赤外領域の光スペクトルをマルチチャンネルで効率よく検出する手法の開発を行った。光整流によって発生した遠赤外光パルスをZnTe結晶に照射しその電場で生じた電気光学効果の大きさを検出する手法をベースとしている。ただしサンプリングパルスとして自己位相変調によって周波数帯域を広げた後に回折格子対等を用いてチャープをさせた光を用い、λ/4波長板と偏光プリズムによって分離した2つの偏光を分光器とCCDカメラを用いて分光する。ここで得られたEo信号のスペクトルは遠赤外光パルスの電場の時間波形を表しており、このパワースペクトルをとることで、数オクターブにわたる光スペクトルのマルチチャンネル検出が可能となる。我々は45THzの帯域の白色光を用いてTHz電場波形を観測し、1THzの帯域で0.1THzのスペクトル分解能に対応する電場波形を検出した。これは分光を行う上では十分な装置関数である。またチャープ量を変えることによって帯域とスペクトル分解能を制御することも実験として明らかにした。またポンププローブ分光を行うことが可能な実験装置を構築した。このような検出手法では広い波長領域のサンプリングパルスを用いることから、非線形結晶の位相整合条件が重要な鍵となる。そこで、可視、赤外領域に渡る波長領域でのコヒーレント長の評価を行ったところ、0.9μm-0.7μmの波長領域の白色光を用いた場合では1THzの帯域で1mmのコヒーレント長を確保できることが分かった。我々はまた他の物質においてもコヒーレント長の評価を行い、>1μmの長波長領域ではGaPやGaAsなどのIII-V族閃亜鉛型半導体が非線形結晶として有効であることを見出した。数オクターブにわたる遠赤外光領域の光スペクトルをマルチチャンネルで効率よく検出する手法の開発を行いその分光への応用の可能性を評価した。発生したTHz光を110面に切り出したZnTe結晶に照射しその電場で生じた電気光学効果の大きさをサンプリングパルスの偏光のゆがみとして検出する方法を用いる。ここでサンプリングパルスを回折格子対でチャープをさせて検出結晶に入射させ、それぞれの偏光成分を分光器とCCDカメラで検出させる。このように時間波形をサンプリングパルスの周波数軸上の情報に置き換えることでマルチチャンネル検出を可能とする。このような分光手法が実現可能かを評価するためにまずTHz電場の電気光学効果による信号強度がCCDカメラで検出可能な大きさかどうかを評価した。1kHzの増幅したチタンサファイヤレーザーからのパルスを用いて光整流で発生させたTHz電磁波をゼロチャープのサンプリングパルスを用いて測定した結果、信号強度はΔI/I_00.1程度となることを確認した。この信号強度は提案した検出法が可能であることを表しており、物質の不可逆変化を分光で検出したりポンププローブ分光法などへの応用が可能であることを示している。そしてサンプリングパルスの帯域、パルス幅、チャープ、非線形結晶の条件などどのような条件を満たせば分光学に応用できるか、その最適な条件を評価した。
海藻におけるD-アミノ酸の分布と生理活性に関する研究

生物界に於けるD-アミノ酸の分布や生理機能は微生物および高等動植物において研究されているが、海藻についてはD-アミノ酸の存在そのものが知られていなかった。本研究は海藻におけるD-アミノ酸、特にD-アスパラギン酸(D-Asp)およびD-アラニン(D-Ala)の分布を明らかにし、その生理機能について検討したものである。海藻におけるD-アミノ酸の分布:海藻にD-AspおよびD-Alaの存在を始めて確認し、両アミノ酸が海藻に広く分布することを明らかにした。D-Aspは特に褐藻に多く、緑藻に少ない傾向が見られた。D-Alaは緑藻、褐藻、紅藻に平均的に分布したが、その含量は褐藻に高いものが多い傾向が見られた。D-アミノ酸の生理機能:褐藻ヒジキを試料としてD-Asp含量の季節的変動、部位別変動を調査し、その生理機能を推察した。本アミノ酸はヒジキの初期成長期である秋から春にかけて増加し、枯渇期である初夏から初秋にかけて減少した。また、発芽や成長にかかわる付着根、茎部、生殖器床で含量が高く、葉部で低かった。これらの結果から、D-Aspはヒジキの初期成長に関与していることが推察された。D-アミノ酸の代謝:海藻におけるD-アミノ酸の代謝機構を明らかにする目的でD-AspおよびD-Alaの酸化酵素、ラセマーゼ、およびトランスアミナーゼの活性を褐藻ヒジキ、マツモ、紅藻フクロフノリについて検索したところ、極微弱ながらヒジキおよびフクロフノリに両アミノ酸酸化酵素の活性を認めた。しかしながら、D-アミノ酸の合成を触媒するラセマーゼやトランスアミナーゼの活性は検出できなかった。今後、人工的な環境下での藻体の培養を通してさらに詳細な生理機能の解明を検討する必要がある。海藻におけるD-アミノ酸の生理的役割の解明を目的に、褐藻ヒジキについてD-アスパラギン酸(D-Asp)の部位別分布および含量の季節的変動を調査し、さらにヒジキ組織におけるD-Asp代謝関連酵素の検索を行なった。部位によるD-Aspの分布:ヒジキを付着根、主茎部、葉部および生殖器床(夏期のみ)に分け、それぞれのD-Asp含量を測定したところ、季節によらず付着根に最も多く(300-450nM/g)、次いで主茎部に多く分布した(200-300nM/g)。葉部は最も少なく、付着根の1/2以下であった(100-200nM/g)。また、8月の試料に見られた生殖器床にも付着根と同程度の分布が見られた。D-Asp含量の季節変動:ヒジキを毎月中旬、定期的にサンプリングし、全藻体のD-Asp含量の変化を測定した。D-Aspは秋から初春にかけて高い値を示し、2月に最高値を示した。その後漸次減少し、7月に最低値となった後、9月頃から増加し初めた。こうした季節的変動はヒジキの発芽、成長期と密接な関係があり、先の部位別分布の結果と合わせ、本アミノ酸がヒジキの初期成長に何らかの役割を果たしていることが推測された。D-Asp代謝関連酵素の検索:ヒジキが比較的多量のD-Aspを含んでいることや、その含量が季節によって大きく変動することから、組織内での生合成や代謝が予想され、関与する酵素の検索を行なった。その結果、現在までのところ、代謝酵素の1つであるオキシダーゼ活性が微弱ながら検出されたものの、合成にかかわるラセマーゼ、トランスアミナーゼ活性は検出されなかった。

褐藻は蛋白含量が極めて低く、抽出が困難なことが酵素活性を検出できなかった原因とも考えられ、今後この点を克服してD-Aspの生理的役割を代謝機構の面から解明する予定。今年度はD-アラニン(D-Ala)の海藻における存在を検索した。また、ヒジキを試料とし、人工環境下での培養実験から、両アミノ酸の生理機能を検討した。D-アラニンの海藻における分布:三陸沿岸で採取される緑藻6種、褐藻12種、紅藻6種についてD-Alaの含量を測定した結果、緑藻5種、褐藻7種、紅藻3種にその存在が認められた。その内緑藻ヒトエグサ、褐藻のマツモ、ヒジキ、ナラサモ、スギモクおよび紅藻フジマツモに高含量検出された。Aspの場合、D型の含量が高いものではD/L比が1に近い値であったのに対して、Alaでは概してD/L比は小さく、0.03(スギモク)から最も大きいものでも0.49(ハリガネ)であり、D型の含量との相関性も認められなかった。D-アミノ酸代謝関連酵素の検索:D-AspおよびD-Ala酸化酵素、AspおよびAlaラセマーゼ、およびD-アミノ酸トランスアミナーゼの活性を褐藻ヒジキ、マツモ、紅藻フクロフノリについて検索したところ、極微弱ながらヒジキおよびフクロフノリに両アミノ酸酸化酵素の活性を認めた。しかしながら、D-アミノ酸の合成を触媒するラセマーゼやトランスアミナーゼの活性は検出できなかった。人工環境下での培養によるD-アミノ酸の挙動:温度、光をコントロールした人工環境下でヒジキを培養し、D-アミノ酸の変動を調査した。温度(10°Cor20°C)、光(明or暗)条件の違いにおいて若干の変動(高温、暗条件下でD-アラニン含量の減少が大き)が見られたが、なお詳細な検討が必要である。
「いじめ」「ネットいじめ」による排斥が、高次の認知機能や将来展望に及ぼす影響

「いじめ」「ネットいじめ」による仲間からの排斥が、抑鬱などの情緒的要因を介さずに、将来展望に直接ネガティブな影響を及ぼす可能性があることを前年度の研究で確認した。そこで、本年度は、近年、増加傾向にあるSNS上におけるいじめを、より詳細に測定する尺度の開発を行った。また、高校生の抑鬱を測定することに適した尺度の選択、さらには、高校生の将来展望に関する尺度の開発を行った。このうち、高校生の将来展望に関する尺度開発に関しては、国内外の先行研究を概観し、将来展望の因子構造を想定したあと、調査協力高校の教師の助力を経て日本の高校生に適した表現による将来展望尺度素案を作成した。この素案をもとにした質問紙調査を高校生約1,400人を対象に実施し、因子構造の確認や、学校適応状況等との関連性を検証した。この尺度では、高校生の将来展望を「将来像・目標の明確さ」「向社会的努力志向」「肯定的・積極的将来像」という3因子構造とし、学習適応や友人適応等との関連性を共分散構造分析により検証した。その結果、将来展望の強度と学校適応との間に正の関連性がみられるなど、将来展望尺度の妥当性を示唆するものであった。また、この尺度で測定可能な将来展望と被測定者の個人特性やライフイベント状況との関連性を検証するために、大学生約150人を対象に調査を実施し、個人特性の一つである公的自己意識やライフイベント状況との関連性を検討した。その結果、人間関係が良好であるなどライフイベント状況が将来展望に影響を及ぼすことや、公的自己意識の高い者ほど、ライフイベントの影響を受けやすいことなどを示唆する結果が得られた。年度当初に計画した将来展望尺度の開発や、SNS上におけるいじめ被害をより詳細にとらえるための尺度開発、高校生の抑鬱傾向測定に適した尺度選択を完了し、これらの尺度を利用した調査活動はすでに開始している。平成31年度はこれらの尺度を利用した調査の結果を、教育心理学会等で報告したり、将来展望に関する尺度開発に関連した研究成果をまとめ投稿論文を執筆したりする予定である。また、DN-CASを利用したいじめと認知機能との関連性に関する事例研究的な調査も、平成31年度に高校で実施することが可能な状況となった。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。平成30年度に開発した尺度等を活用して、平成31年度は、いじめ等による排斥が将来展望に及ぼす影響に関するより詳細な調査・分析を実施する。その準備として、平成30年4月に調査協力高校2校に入学した新1年生全生徒を対象に、中学生当時のいじめ・ネットいじめ被害程度の測定を入学前に行い、入学後約2ヶ月が経過した時期に抑鬱傾向等の調査を実施し、さらに、入学後約8ヶ月が経過した時期に将来展望に関する調査を実施した。短い期間ではあるが縦断的手法により実施したこれらの調査結果を利用して、本研究の最大テーマである、いじめ被害が将来展望に直接影響を及ぼすのかどうかについて検証する。具体的には上記3時点で収集したデータの関連性を分析するなどして発表論文を作成し、日本教育心理学会・日本応用心理学会で報告する。また、平成30年度に学会報告した高校生の将来展望に関する尺度開発関連研究の内容に文献研究成果を追加するなどして投稿論文にまとめ上げ、年内に教育心理系の学会へ投稿する。さらに、DN-CASを利用した認知的側面に関する検査をいじめ被害を受けた生徒に、本人の同意を得た上で実施し、いじめ被害と将来展望との関連性を認知的な側面から裏付ける資料収集も計画している。こうした調査・分析活動と平行して、いじめ被害により将来展望にダメージを受けた生徒に対する支援の具体的な方法について、高校の教育相談担当教員や進路指導担当教員、さらにはスクールカウンセラーを対象とした聞き取り調査を行ったり、関連領域の文献を探索したりするなどして資料収集を行う。仲間はずれにされたり、無視されたりするなどして、仲間から排斥されることにより生じる不安や抑鬱が強まることが原因で、生徒の将来展望が損なわれるなど、高次の認知機能に仲間からの排斥がネガティブな影響を与えると考えられてきた。しかし、実験室実験の結果では、不安や抑鬱などのネガティブな情緒的要因が介在せず、高次の認知機能の低下や、将来に対する展望の欠如といった側面に、社会的な排斥が直接影響を与える可能性があることが示唆された。そこで、高校生約800人を対象にした質問紙調査を実施し、仲間からの「いじめ」による排斥、抑鬱傾向、および、将来展望に関するデータを2期にわたって収集し、仲間からの排斥が、抑鬱傾向を媒介として、将来展望を損なわせているのか、あるいは、抑鬱傾向が媒介することなく、仲間からの排斥が、将来展望を直接、損なわせているのかという本研究の基本仮説にかかわる部分に関して探索的な検討を試みた。具体的には、「仲間からの排斥」が「抑鬱傾向」と「将来展望」の双方に影響を及ぼし、「抑鬱傾向」は「将来展望」にも影響を及ぼすというモデルを作成して、共分散構造分析によりそれぞれの関連(影響)の強さについて検証した。その結果、「仲間からの排斥」から、「抑鬱傾向」と「将来展望」に向けたパス係数はともに有意な水準のものであった(p<.01)。しかし、「抑鬱傾向」から「将来展望」に向けたパス係数は、有意な水準のものではなかった。

以上の結果から、「仲間からの排斥」は、「抑鬱傾向」を強めたり、「将来展望」を損なわせたりする可能性があるが、「抑鬱傾向」が「将来展望」に影響を及ぼす可能性は低いと考えられる。これは、抑鬱傾向が媒介することなく、仲間からの排斥が、将来展望を直接、損なわせるという本研究の基本仮説を支持するものである。初年度に実施した研究で、基本的な仮説を支持する結果が得られた。同時に、将来展望や高次の認知機能について、それらをより詳細に測定する尺度開発などを進め、初年度には将来展望に関する予備調査も完了し、本年度はその結果を教育心理学会等で報告する予定である。また、学校現場等で高次の認知機能に関する資料を収集するために、DN-CASを利用する方向で準備を進めており、現在、2つの高等学校とDN-CAS利用についての調整を進めている。SNS利用等によって生じる排斥ダメージ測定尺度に関しても、尺度項目はおおむね完成し、予備調査を実施する方向で複数の中学校・高等学校との間で協議を開始した。以上のことから、本研究は当初の研究計画に沿って、おおむね順調に進展していると評価した。「いじめ」「ネットいじめ」による仲間からの排斥が、抑鬱などの情緒的要因を介さずに、将来展望に直接ネガティブな影響を及ぼす可能性があることを前年度の研究で確認した。そこで、本年度は、近年、増加傾向にあるSNS上におけるいじめを、より詳細に測定する尺度の開発を行った。また、高校生の抑鬱を測定することに適した尺度の選択、さらには、高校生の将来展望に関する尺度の開発を行った。このうち、高校生の将来展望に関する尺度開発に関しては、国内外の先行研究を概観し、将来展望の因子構造を想定したあと、調査協力高校の教師の助力を経て日本の高校生に適した表現による将来展望尺度素案を作成した。この素案をもとにした質問紙調査を高校生約1,400人を対象に実施し、因子構造の確認や、学校適応状況等との関連性を検証した。この尺度では、高校生の将来展望を「将来像・目標の明確さ」「向社会的努力志向」「肯定的・積極的将来像」という3因子構造とし、学習適応や友人適応等との関連性を共分散構造分析により検証した。その結果、将来展望の強度と学校適応との間に正の関連性がみられるなど、将来展望尺度の妥当性を示唆するものであった。また、この尺度で測定可能な将来展望と被測定者の個人特性やライフイベント状況との関連性を検証するために、大学生約150人を対象に調査を実施し、個人特性の一つである公的自己意識やライフイベント状況との関連性を検討した。その結果、人間関係が良好であるなどライフイベント状況が将来展望に影響を及ぼすことや、公的自己意識の高い者ほど、ライフイベントの影響を受けやすいことなどを示唆する結果が得られた。年度当初に計画した将来展望尺度の開発や、SNS上におけるいじめ被害をより詳細にとらえるための尺度開発、高校生の抑鬱傾向測定に適した尺度選択を完了し、これらの尺度を利用した調査活動はすでに開始している。平成31年度はこれらの尺度を利用した調査の結果を、教育心理学会等で報告したり、将来展望に関する尺度開発に関連した研究成果をまとめ投稿論文を執筆したりする予定である。また、DN-CASを利用したいじめと認知機能との関連性に関する事例研究的な調査も、平成31年度に高校で実施することが可能な状況となった。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。
グラフの幾何構造が支配するグラフのスペクトル構造と酔歩の挙動の解析

研究期間を1年延長したことで,いままでの研究を他分野への応用を図りながらこれまで未解決だった部分の整理をまとめて次のステップへの礎を築くことができた.まずひとつの応用貢献としてMental Lexicon (脳内辞書)がなすネットワークの構造解析,および,数理モデリングを,心理言語学に従事する研究者である甲南女子大の田中幹大氏らともに行なった.たとえば言語における単語と単語は状況に応じてある確率で繋がると考えられるが,これはグラフでいう頂点同士の隣接関係ととらえることもでき,つまりはある種のランダムグラフでモデルができるのでは,と考えた.もちろん,ここに複雑系ネットワークの要素が絡んでくるのはいうまでもなく,その仮説を用いた先行研究も多々あるが,今回我々は,実際に学生を対象に実験をしてそこから得られるデータから,脳内辞書において複雑系ネットワークの香りを引き出すことに成功した.さらなる課題としては,脳内辞書をスペクトル幾何で解析,たとえば酔歩もしくは量子ウォークを走らせることで情報の伝播具合,を確認したかったのだが,現状ではそれを引き出す実験設計すら考えついていない.この実装および解析に関しては今後の課題としておく.従来からのメインテーマに関する主な業績としては,量子散乱応答問題として提起したモデルに対する定常状態の存在に加えて,観察される表面散乱状態(実際には内部に浸透し,内部定常状態を作っている)がその内部有限グラフの幾何構造によらない,という直観に反する結果が得られたことを挙げておく.この現象の解釈として,数学および物理的な側面からアプローチすると,一つは古典的回路問題,一方ではドレストフォトン,というこれまた相反しそうな概念で語れるところが興味深い.単純なモデルながらさまざまな現象を含蓄していると思われ,今後の詳細な解析が新たな解釈を生んでくれると期待している.本研究における主たるテーマは,グラフの持つ離散幾何構造が支配するグラフのスペクトル構造と酔歩の挙動の解析であるが,平成25年度は,とくにグラフ上の酔歩から誘導されるGrover walkやSzegedy walkといった典型的な類の量子ウォークを対象にして,ひとつは“量子グラフ"の散乱作用素を通した散乱振幅の言葉での確実な記述,もうひとつはグラフのスペクトル解析や酔歩の挙動解析で使われてきた道具を用いての量子ウォークの様々な挙動の解析に従事してきた.そこでは,日本おける量子ウォークの先駆者である横浜国立大学の今野紀雄氏,量子ウォークの若手研究者の東北大学の瀬川悦生氏,グラフ理論の専門家である小山高専の佐藤巌氏らと,各種議論を交わすことで,それぞれの方面からのアプローチを総合することができ,ある意味波動性に重きをおいた量子ウォークと,粒子性に重きをおいた古典的酔歩の関連について,スペクトル写像定理を媒介することで新規の発展が図れた.これらの結果によって,従来から愛媛大学の野村祐司氏や金沢大学の小栗栖修氏と継続研究をしている,グラフ上の作用素のスペクトル解析,とくに状態密度函数や解析接続したグリーン函数との関連が明白になり,今後の研究に向けての新たな課題や方向性をも明確にすることができた.一方,古典軌道といえるグラフの閉路の分布の情報を持つグラフのゼータ函数と量子ウォークとの間の連関も浮き彫りになりつつあり,現在その解析にも従事しているところである.古典力学と量子力学の両面の情報を併せ持つと考えられるグラフ上の量子ウォークには,まだまだいろいろな分野との関わりが予測されるため,可能な限り各種の研究集会に参加・講演することで,新たな研究者と知り合う可能性そして新たなアイディアの取得や励起の可能性をより高め,今後における潜在的な情報の取得にも努めてきたものである.グラフの幾何構造が,グラフ上の各種作用素のスペクトル構造や酔歩の挙動にどのような影響を及ぼしているのかを,明らかにしていくのが本研究の主題である.平成25年度までには,酔歩の量子版とされる「量子ウォーク」に関する研究として,横浜国立大学の今野紀雄氏,東北大学の瀬川悦生氏および小山高専の佐藤巌氏らと,有限グラフとその無限アーベル被覆グラフにおけるスペクトル写像定理と量子ウォークの長時間漸近挙動についての道具が得られていた.当該年度においては,それらの発展形としてIharaゼータ函数の量子ウォークによる解釈,さらには,量子ウォークから得られる新たなゼータ函数とその特異点の解析などを前述のグループで得ることができた.さらには瀬川氏とは,量子ウォークで見られる“局在性"に対して,新たな特徴付けを行った.具体的には,局在が起らない1次元格子においてある種の摂動を加えると,Szegedy walkという量子ウォークに局在が生じること,さらにdrifted random walkに起源をもつSzegedy walkは,その長時間漸近挙動において従来見られなかったような分布が得られることが分かった.

このことから,1次元といえども,drifted random walkをもう一度詳細に調べる方向性が得られ,実際局所的に“不純物"が入ったdrifted random walkのスペクトル解析を遂行中である.なお,当初の予定通り会場費などを補助して2014年8月に新潟県新潟総合テレビ"ゆめディア"にて研究集会「離散数学とその応用研究集会2014」を開催した.当該研究集会は,グラフ理論,離散・計算幾何学,組合せ論およびそれらの応用を中心とする離散数学の最新情報の発表のみならず研究交流を目的としたものであり,実際にグラフの幾何や酔歩の挙動に関する新たな知見が得られている.グラフ上の状態の遷移に関する酔歩や量子ウォークそれぞれに附随するラプラス作用素および発展作用素のスペクトル構造や状態の挙動に対して,それを制御するグラフの幾何構造を明白にしていくのが本研究の主題である.平成26年度までに,量子ウォークと酔歩の間のスペクトル写像定理や量子ウォークの長時間漸近挙動についての道具,さらにそれらを用いたIharaゼータ函数の量子ウォークによる解釈と,量子ウォーク由来の新たなグラフゼータ函数の特異点の解析などを共同研究を通して得ていた.当該年度は前年度に引き続き,量子ウォークの局在の原因でもある,局所的に“不純物"が入った1次元格子上の酔歩のスペクトルを解析するとともに,酔歩と量子ウォークの間にあるジューコフスキ変換に注目し,今まで得られてきた結果の再整理を瀬川悦生氏(東北大学)らと行った.同時に,1次元量子ウォークの定常測度として,今野紀雄氏および竹居正登氏(横浜国立大学)が得ていた一様分布と多項式増大分布に加えて,新たに指数増大の測度の存在と具体形を提示した.これは過年度までに得られていた「スペクトル写像定理」の効果的な応用であり,さらなる発展として多次元格子に対する量子ウォークの定常測度に対する知見も得ている.なお,野村祐司氏(兵庫県立大学)小栗栖修氏(金沢大学)と継続している共同研究の主題はラプラシアンの共鳴状態の解明であるが,現在までのところでは,共鳴状態が固有値になった瞬間,より具体的には,スペクトルの下端での埋蔵固有値が存続できるポテンシャルの摂動の存在とその摂動がなす代数多様体の具体的表現に成功している.また三橋秀生氏(宇都宮大学)佐藤巌氏(小山高専)らとは,量子ウォークの四元数への拡張の研究の緒に就いた.現在,四元数拡張の利点を示すべく,複素数まででは見られなかったスペクトルの特質を示す具体例の作成にも取り組んでいる.過年度までに,グラフ上の酔歩と量子ウォークの間を繋ぐスペクトル写像定理が得られてきたが,そこに介在するジューコフスキ変換を表に出し,それによってラプラス作用素の共鳴状態との連関への道が拓けたことは,当初予想した道筋を越えたものであり,全体的には順調に進展していると言ってよいだろう.また,スペクトル写像定理の応用として,格子上とはいえ従来見えていなかった定常測度が発見出来たこともそれなりに評価できると信じている.もちろんこれは到達点でなく,さらにこれらを有効に使って新たな幾何とスペクトルの関係を見いだしていかなければならない.一方で,野村小栗栖両氏らと,連続スペクトルの下端に登場する固有値が存続しつづける,ポテンシャルの摂動がなす多様体に関する特徴付けにある程度成功したことは,それ自体の研究発展とともに,量子ウォークなどのスペクトル構造の解明への多方面からのアプローチという意味でも意義あることと思われる.なお,当該年度においても,計算機に頼る時間が少なくなっているため,計算科学や計算機を通した他分野に新たな知見を与えるという意味では,当該研究の応用面の貢献が多少遅れていることは認めざるをえない.とはいえ,小さいながらも着実な理論面での前進が思いの外なされた故であるので,達成度における負の遺産とはいえないだろう.もちろん理論面でも,今後も前進が続けられるという楽観的な展望は過度には期待できない.持ちあわせている知見だけでは越えにくい壁に直面した際には,異なる視点で問題を見るためにも具体的な計算実験で新たな刺激を求めことになる.
第四紀中央アジアの乾燥化と大気循環変動の解明

本研究においては,日本海堆積物コア試料を用いて,1)その炭酸塩炭素量,有機炭素量,生物源オパール量を定量し,砕屑物含有量を推定した,2)その元素組成,鉱物組成を定量し,その結果を統計解析(因子分析および重回帰分析)する事により,砕屑物を更に4つの構成要素に細分し,各構成要素の元素・鉱物組成および各試料についての各構成要素含有量を推定した,3)更に,各構成要素の元素・鉱物組成を既存の黄砂,レス,日本列島起源の砕屑物の組成と比較することにより,各構成要素の起源を推定し,砕屑物中の黄砂起源砕屑物の含有量を推定した,4)珪藻群集組成および含有量,広域火山灰などに基づき,各地点における詳細な年代モデルを構築し,各試料の乾燥傘比重を推定して,各試料の傘堆積速度を求めた,5)これらの結果に基づき,過去80万年間については約5000年,過去20万年間については約700年の時間解像度で,日本海への黄砂堆積速度を復元した.その結果,a)日本海中央部での黄砂堆積速度は過去80万年間,概ね12g/cm2/kyの間で変動し,氷期に高く間氷期に傾向が認められる事,b)但し,そうした傾向は,海水の酸素同位体組成から推定される著しい氷期,間氷期に限られる事,c)過去20万年について詳しく見ると,黄砂寄与率の変動パターンがDansgaard-Oeschger Cycleと呼ばれる数百年数千年スケールのグローバルな気候変動と対応している事,d)黄砂寄与率の低下期は,珪藻化石から推定される東シナ海沿岸水の日本海への流入が顕著になった時期と良く一致する事などが示された。東シナ海沿岸水の影響増大は,黄河・揚子江の河川流出量の増大とアジア大陸内陸部の湿潤化を暗示する。一方,黄砂寄与率の減少も後背値の湿潤化を示唆する。従って,黄砂寄与率の変動に現れたD-O Cycleは,数百年数千年周期でのアジア大陸内部での乾燥化-湿潤化の繰返しを意味すると考えられる。本研究の主要目的は、日本海への黄砂フラックスの時間空間変化を過去250万年間に渡って復元することにある。そのために今年度は、ODP797地点の約400試料(過去150万年間に相当)と798地点の180試料(過去30万年間に相当)について蛍光X線分析により主要化学組成を定量した。分析値を詳しく解析した結果、堆積物中のAl,Ti,K,Mg,Naは主として砕屑物に含まれ、一方、Siは砕屑物および生物源シリカに、Caは石灰質微化石(および砕屑物)に、Feは自生黄鉄鉱および砕屑物に、Mnは自生の酸化物に、Pは有機物および砕屑物に含まれていることが判った。Al,Ti,K,Mg,Naについて相互の関係を調べたところ、砕屑物の組成は、組成の異なる2種類のエンドメンバーの混合でほぼ説明できることが判明した。エンドメンバーの組成から、一方は黄砂起源の砕屑物、他方は日本列島起源の砕屑物を表すと推定される。そこで、Ti/Al比から各堆積物試料中の黄砂含有量を推定したところ、氷期に5070%、間氷期に2030%と、氷期に高い傾向がある事が判明した。

このことは、氷期に黄砂フラックスが高かったかあるいは日本列島起源の砕屑物フラックスが低かった事を意味する。そのどちらであるかを明かにするため、797地点の過去20万年間の堆積物について質量堆積速度の時代変化を10の時代に区切って推定し、それにその期間の黄砂含有量の平均値をかけることにより、黄砂フラックスとその時代変化を推定した。その結果、797地点への黄砂フラックスは氷期に22.5g/cm2/kyと高く、間氷期に11.5g/cm2/kyと低い事が明らかになった。一方、日本列島起源の砕屑物のフラックスは、氷期に低く、間氷期に高いと言う結果が出ている。これは、どちらかと言えば予想外の結果であるが、恐らくは間氷期に日本列島日本海側の降水量が増し、河川流出量が増加した事を反映していると解釈される。本年度は,主に日本海における過去20万年間の黄砂フラックスと生物生産性の記録を数百年の時間精度で解析するために,ODP797地点から再度採取された約200試料について,主要化学組成・有機炭素・炭酸塩炭素・生物源シリカの定量を行なった。そして,その結果をもとに,全岩主要化学組成から生物源シリカ量、炭酸塩起源Ca量を差し引き,Fe,Mn,Pなど初期続成過程で移動する元素を除くことにより求めた砕屑物起源物質の元素組成についてQ-mode因子分析を行なった。その結果,3つの因子を抽出することが出来た。第一因子は,黄砂に,第二因子は日本列島起源の陸源砕屑物に,第三因子は火山ガラス起源砕屑物に対応する。更に,第三因子の寄与の大きい8試料を取り除き,残りの試料について再びQ-mode因子分析を行いその解に斜交回転を施すことにより,端成分の組成を求め,各試料について砕屑物中の黄砂起源物質の割合(Kosa fraction)を算出した。797地点においては,過去200万年間の砕屑物中のKosa fractionは,およそ15%から70%の間で変動し,氷期に高く間氷期に低い傾向がある。それに加えてKosa fractionが,数千年のタイムスケールで大きく変動していることが,今回明らかになった。更に,生物源シリカ量および有機炭素量と,Kosa fractionの間の関係を調べたところ,珪藻含有量および有機炭素量が高い時には,Kosa fractionが低い傾向が明瞭に認められた。また,同じ試料について珪藻化石の群衆組成を調べたところ,珪藻含有量および有機炭素量の多い試料では,珪藻の個体数も多く,特に対馬暖流起源もしくは東シナ海沿岸水起源の種が多くなる傾向が明瞭に見られた。これらの観察事実から,日本海堆積物中のKosa fractionが変動する理由として,a)黄砂フラックスが数千年のタイムスケールで変動していた,b)日本列島起源の陸源砕屑物フラックスが数千年のタイムスケールで変動していた,の2つが考えられるが,珪藻化石の産出の増加が,Kosa fractionの減少に先立つ傾向があることからb)の可能性が高い。本年度は主に,前年度までに出された分析結果のより詳細な検討を行なった。前年度にODP797地点において得られた砕屑物中の黄砂寄与率の数千年スケールの変動の原因を究明するために,797地点における過去20万年間のより詳細な年代モデルの構築を行なった。その為に797地点の数層準から火山灰試料を採取・分析し,広域火山灰AT,Aso-4,Toyaを新たに認定した。また,周辺の地点で得られたAMS年代を797地点に対比することにより,新たに年代基準面を設定した。こうして構築された年代モデルを基に,黄砂寄与率の変動パターンを最近GRIPおよびGISPIIにより報告されたグリーンランド中央部の氷床コアの酸素同位体比変動パターンと比較したところ,両者は驚くほど良く一致した。
酵母ユビキチンリガーゼRsp5による異常タンパク質の分解とその制御機構の解明

出芽酵母において高濃度エタノール添加後にGap1がエンドサイトーシスを起こす現象をこれまでに見出した。エタノールをストレスとしてセンサーで感知しているのか、Gap1のアンフォールディングそのものを認識しているのか、この現象の引き金を明らかにすべく、Gap1温度感受性変異体の取得を目指した。もし、変性を認識するのであれば、高温時にアンフォールディングしたGap1をRsp5がユビキチン化し、エンドサイトーシスを起こすと考えられた。このスクリrニングでは、高温でGap1が変性した場合のみ生育するように、プロリン毒性アナログ培地によるポジティブセレクションを行ったが、残念ながら、本年度での取得には至らなかった。一方、Rsp5のリン酸化については、これまで用いていた抗リン酸化Rsp5血清によるリン酸化Rsp5の検出感度を上げるため、抗体のアフィニティー精製を行った。その結果、リン酸化Rsp5の検出感度が大幅に増加したが、資化しにくい窒素源を用いて培養した場合、リン酸化されないはずのRsp5ミュータント(T357A-Rsp5)でもバンドが検出された。このことから、おそらく予想していたThr357以外にも、Rsp5内に保存された同様のドメイン内のThrがリン酸化されているのではないかと考えられた。Gap1認識を仲介するアダプターであるBul1/2とT357A-Rsp5の結合を共免疫沈降法で検出した。T357Aのミュータントではアダプターとの結合能が上がると予想しており、Bul2に関してはその傾向が見られた。しかし、強制発現プロモーターを用いているにも関わらず、BUl1/2の発現量が一定にはならず、特に357A-Rsp5発現株においては、野生株よりも発現量が低かった。これらのことから、当初考えていた単純では描ききれないファクターが残されていると考えられる。Rsp5のリン酸化に関わるキナーゼ・フォスファターゼを当初の予定通りスクリーニングした。その中からフォスファターゼの候補としてSit4が見出された。細胞の持つタンパク質の品質管理機構はその破綻が疾患に深く関係することから精力的に研究されているが、原形質膜における機構にその主眼が置かれることは少なかった。原形質膜上のタンパク質はユビキチン化とその後のエンドサイトーシスを経て分解され、出芽酵母ではユビキチンリガーゼRsp5が唯一原形質膜上のタンパク質をユビキチン化する。本年度の研究では研究計画に基づき、上述の機構の存在を明らかにすべく、原形質膜上のアミノ酸パーミアーゼGap1をモデル基質としてGFP融合タンパク質を用いた解析を行った。その結果、タンパク質変性を引き起こすと考えられるストレス、例えばエタノールや高温でGap1の分解が誘導されること、また、それがRsp5によるユビキチン化依存的であることを見出した。この機構の生存戦略上の意義を解明し、酵母発酵生産能の改善に貢献することを目的に行った生育試験では、Gap1とRsp5の結合を仲介するアダプターBul1/2遺伝子の破壊株、およびエンドサイトーシス機能欠損がエタノールや高温ストレスに感受性を示すことを示した。Rsp5のThr357のAla置換がRsp5の活性を恒常化することから、この残基がRsp5の制御機構に関係すると考えた。さらに、今年度行った解析の結果、Rsp5のリン酸化状態を検出することに成功した。Thr357のリン酸化に関してはこの部位特異的な抗リン酸化ペプチド抗体を作成し解析を行ったが、結論を出すには至っていない。しかしながら、本発見はRsp5のリン酸化状態を検出した初めての例であり、高等真核生物にまで保存されているこのユビキチンリガーゼファミリーの制御機構を知る上で非常に大きな貢献が期待されるものである。

Rsp5のリン酸化に関わるキナーゼ・フォスファターゼを当初の予定通りスクリーニングした。その中からフォスファターゼの候補としてSit4が見出された。
ソフトウェアに対するMan-At-The-End攻撃の困難さ評価

本研究では,難読化等によって秘密情報が保護されたソフトウェアに対するMan-At-The-End攻撃(エンドユーザによるソフトウェアの解析・改ざん行為)の困難さ評価に関する研究を行った.特に,保護されたコードのステルス(保護されたコードがどれだけ攻撃者に発見されにくいか)の評価に重点を置いて取り組み,評価指標を複数提案するなどの成果を得た.得られた成果は,プログラムから秘密情報が保護されている箇所を探し出して理解・改ざんを試みる攻撃に対する保護の強さを正確に評価する一助になると考える.本研究では,ソフトウェアに対するMan-At-The-End(MATE)攻撃,すなわち,エンドユーザによる不正なソフトウェアの解析・改ざん行為の困難さを評価する方法の開発に取り組んでいる.平成26年度においては,ソフトウェア保護機構のステルス性,すなわち,保護されたコードがどれだけ攻撃者に発見されにくいかを定量的に評価するための一方法を提案した.具体的には,保護されたアセンブリプログラムを数命令単位に分割して得られる各コード断片の不自然さの値をN-gramモデルによって測定し,比較・分析することで,適用された保護機構の発見困難さを評価する方法を提案した.また,評価システムを実装し,既存のソフトウェア保護方法が適用された保護機構のステルス性を測定するケーススタディを行った.さらに,コード断片の不自然さの評価方法を応用したものとして,命令を「自然」に偽装する命令のカムフラージュ法(ソフトウェア保護方法)を提案した.提案方法では,偽装命令とその周辺の命令から構成されるコードの不自然さを評価し,その不自然さが最小となるように偽装命令を決定する.自然な命令でカムフラージュされたコードは,カムフラージュされていないコードとの区別がつきにくく,攻撃者による偽装箇所の発見が困難になると考える.試作システムを実装し,実験を通して提案方法の有効性について考察した.以上2点の成果について,それぞれ情報処理学会全国大会において発表した.本研究課題では,ソフトウェアに対するMan-At-The-End攻撃(不正なソフトウェアの解析・改ざん行為)の困難さを評価する方法の開発に取り組んでいる.本年度は,主として次の2件に取り組んだ.1.「pinpoint-hide」による難読化機構のステルス性の評価・改善方法の提案秘密情報を保護するために難読化によって変形されたコード(難読化機構)のステルス性(攻撃者による発見の困難さ)を評価・改善するための方法「pinpoint-hide」を新たに提案した.この方法は,難読化されたプログラムの中から,めずらしい,すなわち,一般的に出現頻度が極めて低いコード断片を探し出し(pinpoint),ありふれた(一般的に出現頻度が高い)コード断片に変形することでその存在を隠す(hide).「pinpoint」のフェーズで,攻撃者が難読化機構の位置を知る手がかりとなり得るめずらしいコード断片がどれだけ難読化機構に含まれるかを把握することは,難読化機構のステルス性評価の一助となる.また,「hide」のフェーズでめずらしいコード断片を隠すことは,難読化機構のステルス性を改善すると期待できる.2.難読化されたコードの実行トレースの特徴分析逆アセンブラによって得られるアセンブリプログラムだけでなく,デバッガなどの動的解析のツールによって取得できるプログラムの実行トレース(実際に実行された命令の履歴)にも,難読化機構の位置を特定する手がかりが生じる可能性があることに注目し,難読化されたプログラムの実行トレースの特徴を分析した.実験結果から,難読化された実行トレースに含まれる命令数やめずらしいトレースの断片数は,難読化前と大きく変化する場合があることがわかった.得られた知見をもとに,難読化されたコードの動的解析に対するステルス性を評価する方法について検討していきたい.本研究課題の目的は,ソフトウェアに対するMan-At-The-End攻撃の解析の困難さを評価する方法を開発することである.その一環として,本年度は難読化機構のステルス性を評価するための新たな方法を2つ提案し,それぞれについて成果報告を行うことができたため,おおむね順調に進展していると考える.本研究課題では,難読化によって秘密情報が保護されたソフトウェアに対するMan-At-The-End攻撃(エンドユーザによるソフトウェアの解析・改ざん行為)の困難さ評価に関する研究を行った.特に,プログラムに存在する秘密情報の位置を特定しようとする攻撃の困難さを評するのに重要となる,難読化されたコードのステルス(難読化によって変形された部分がどれだけ攻撃者に発見されにくいか)の評価方法の開発に重点を置いて取り組んだ.本年度は,新しい試みとして,アセンブリプログラムの基本ブロック単位でのステルス評価方法を提案した.具体的には,難読化によって変形されたコードを含む基本ブロックがどれだけ攻撃者に目立つのか,すなわち,難読化されているコード(秘密情報を保護しているコード)を探そうとしている攻撃者にとってどれだけ発見しやすいかを定量的に評価するための方法を提案した.この方法では,基本ブロックに含まれる命令数や出現する命令の順番などに基づいて,「基本ブロックらしくない度合」を測定する.提案方法を実装し,既存の難読化方法によって変形されたコードを含む基本ブロックがどれだけ攻撃者にとって目立つのかを評価・議論するケーススタディを行った.得られた成果について,学会発表を行った.本年度の提案方法を含め,研究期間内に提案した方法は,プログラムの難読化などのソフトウェア保護方法が適用されたソフトウェアに対する解析・改ざんの困難さの実際的な評価の一助になると考える.本研究では,難読化等によって秘密情報が保護されたソフトウェアに対するMan-At-The-End攻撃(エンドユーザによるソフトウェアの解析・改ざん行為)の困難さ評価に関する研究を行った.

特に,保護されたコードのステルス(保護されたコードがどれだけ攻撃者に発見されにくいか)の評価に重点を置いて取り組み,評価指標を複数提案するなどの成果を得た.得られた成果は,プログラムから秘密情報が保護されている箇所を探し出して理解・改ざんを試みる攻撃に対する保護の強さを正確に評価する一助になると考える.計画していた保護機構のステルス評価方法,および,それを応用した保護方法を提案し,成果報告を行うことができたため,おおむね順調に進展していると判断した.1.既存のソフトウェア保護方法についてさらなる調査と実装を進め,数多くのソフトウェア保護機構のステルス性を,これまでに提案した複数の視点から評価・議論するケーススタディを実施する.2.ステルス性に加えて,保護されたコードの理解のしにくさや改ざんの困難さなど,別の視点から保護機構の強さを評価する方法についても引き続き検討する.ソフトウェア保護1.保護機構のステルス性評価について,エントロピ等を用いた新たなメトリクスを提案する.その上で,これまで提案されたソフトウェア保護方法についてさらなる調査および実装を行い,多数のソフトウェア保護機構のステルス性を,複数のメトリクスで評価・議論するケーススタディを実施する.2.ステルス性に加えて,難読性や耐改ざん性など,別の視点から保護機構の強さを評価する方法を提案する.本年度は国際ワークショップにおける成果発表を2回行ったため,当初の予定よりも多くの旅費が必要となり,前倒し請求を行った.次年度使用額は,その残額である.旅費の経費が予定より少なく済んだため.次年度において,成果発表のための旅費や論文出版のための経費として,有効に使用する.次年度の成果発表の経費として活用する.
振動応答解析による歯周組織病変の診断情報の分析研究

歯および歯周組織の病態を把握するためには、歯の動揺度・打診反応・X線写真などの臨床検査による情報が利用されるが、歯周組織の病的変化を適確に把握する事は難しい。これまで歯の動揺度の評価法は、歯の唇舌面または咬合面に荷重を加え、歯の移動距離を手指やダイヤルゲージなどを用いて測定し、この移動距離を動揺度としてきた。歯に荷重をかけた場合、歯周組織の力学的性状変化を力・変位・時間について電気的に観察した成績から、歯周組織は単なる弾性体ではなく、粘性をあわせ持つ粘弾性体である(倉島)。本研究は歯に荷重を加えた場合、歯と歯周組織に生ずる一定の固有振動(共振現象)を測定して歯周組織の性状に関する情報を提供するものである。平成46年度の研究期間において、臨床応用を目的として歯周組織の変化を模したモデルによる実験を行い以下の成績を得た。1)歯の槌打により生じる振動の応答解析から、これを減衰固有振動数、弾性定数、粘性定数として捕捉することができた。このことから歯周組織の病的変化を力学的に評価できることを明らかにした。2)歯根模型のテ-パ-を変化させた場合、水平・垂直のいずれからの槌打でもテ-パ-が大きくなるに従い減衰固有振動数、弾性定数、粘性定数は、いずれも減少する傾向を認めた。3)歯根周囲を模した底部緩衝材の厚さを変化させた場合、水平槌打では減衰固有振動数、弾性定数は厚さの変化に対し傾向的な変化は認められなかった。これに対し、垂直槌打では底部緩衝材の厚さを増加させるに従いそれぞれの値は減少する傾向が認められた。4)歯根周囲を模した側面の緩衝材の厚さの変化では底部緩衝材の厚さの変化と同様の成績であったが槌打方向による影響は少なかった。歯周組織に在存する疾患の程度あるいは治療効果の判定を歯の動揺の程度で評価することは極めて重要なことである。近年、歯科治療の高度化に伴い治療方針の立案や治療効果の判定にあたって、複雑な歯周組織の状況を数量化で計り、正確に描記することが要求されている。本研究は、自動衝撃加振器を試作し、数段階の動揺を想定した歯の植立模型によって、繰り返し衝撃荷重に対する振動応答解析を行い、歯周組織の力学的性状を評価する基礎的検討を行った。測定システムは、パルス衝撃荷重を印加する試作加振器、振動を検出する加速度計とアンプ、応答信号解析のFFTアナライザおよび記録用パソコンで構成した。歯周組織の力学的性状を評価する上で重要なことは、植立人工歯に繰り返しパルス荷重を印加することにある。そのため試作加振器は、電磁力を応用した装置で、分離した両端の円筒形コイルに6Hzの方形波電流を交互に通電し、鉄心を双方向に駆動させた。供試模型は、ベーク材に歯槽窩の状況を模した穴径を6.5mm、7.0mm、7.5mm、8.0mmとし、その各々の深さを5mm、10mm、15mmとして、歯を想定したアクリル製円柱棒を(φ6mm、ι25mm)を差し込み、隙間を歯根膜を想定したゴム系接着剤で埋めて構成し、実験をおこなった。その結果、パルス荷重を印加されたモデルは減衰振動し、植立模型の動揺に応じて減衰固有周期が異なった。また、周波数領域において、振動応答スペクトルには特異的なピークがあり、このピークに対する周波数は時間領域での振動波形から求められる減衰固有振動数とほぼ一致した。

供試模型の植立条件に対する減衰固有振動数は、埋入深さおよび穴径の増加にしたがい減少した。したがって、本研究の結果、植立状態の異なる人工歯の減衰固有振動数を検出することが可能であり、植立状態を数量化して評価する初期の目的が実現できることが判明した。近年,歯科治療の高度化に伴い治療方針の立案や治療効果の判定にあたって歯の植立状態または歯周組織の変化を数量的に捕らえ評価する方法が要求されている。本研究は、この問題を解決するため、平成4年度科研費で分離した両端の円筒形コイルに6Hzの方形波電流を交互に通電した電磁力を応用した装置で、鉄芯を双方向に駆動させた検出ロードセル付き自動衝撃加振器を試作した。また、揺動解析測定システムを振動応答を検出のする加速度ピックアップとチャージアンプ、FFTアナライザおよび測定記録用パーソナルコンピュータで構成し、数段階の動揺を想定した顎モデルで分析を行った。その結果、歯周組織の力学的性状を数量的に評価でき、短時間で観察できることが判明した。これを踏襲して平成5年度科研費では、歯周組織の力学的性状を数量的な評価を詳細とするため、減衰固有振動数、弾性定数および粘性定数の力学的パラメータについて顎モデルと対比させて検討した。その結果、供試模型の植立条件と減衰固有振動数との関係は、埋入深さの減少に依存して2334Hzから560Hzと著しく減少し、穴径の増加においても2334Hzから1514Hzと減少する傾向を示した。また、弾性定数、粘性定数も減衰固有振動数と同様の傾向を示し、歯周組織の力学的性状を詳細に評価できることが示唆された。さらに本研究は、システムを臨床に導入できるように改良を加え、ボランティアを募ることで臨床実験を行い、これまで診断の難しい歯周組織の変化を弾性定数、粘性定数も減衰固有振動の力学的パラメータで数量化し、コンピューターにて統計処理を行うことによって、診断治験成績と対比させ、この治験例を積み重ねていく。以上の成果について、平成5年度・日本大学歯学会大会および平成6年度第100回日本歯科保存学会において、順次その成績を発表した。歯に荷重をかけた場合、歯周組織の力学的性状変化を力・変位・時間について電気的に観察した成績から、歯周組織は単なる弾性体ではなく、粘性をあわせ持つ粘弾性体である(倉島)。本研究は、歯に荷重を加えた場合、歯と歯周組織に生ずる一定の固有振動数(共振現象)を測定し、歯周組織の性状を検索するもので、主としてX線情報に頼っている現在の診断法に新しい情報を提供するものである。すなわち歯の振動応答の解析を行い、捕捉した固有振動数から歯周組織の変化を力学的に評価するもので、3年の年次計画に基づいて基礎的解析から臨床応用への可能性を検討した。初・2年度は、歯に槌打を行い生ずる振動応答を、加速度センサーから振動負荷応答FFTアナライザーで取り出す装置を考案製作し、歯と歯周組織の変化を解析するための測定システムを構築した。この測定システムを使用し、平成6年度は歯周組織の変化を模した実験系を組み以下の成績を得た。1)歯根形態を模して歯根模型のテ-パ-を変化させた場合、水平・垂直のいずれの槌打でもテ-パ-が大きくなるに従い減衰固有振動数、弾性定数、粘性定数はいずれも減少した。2)歯根周囲を模した底部緩衝材の厚さを変化させた場合、水平槌打では減衰固有振動数、弾性定数は厚さの変化に対し傾向的な変化は認められなかった。これに対し、垂直槌打では底部緩衝材の厚さを増加させるに従いそれぞれの値は減少した。3)歯根周囲を模した側面の緩衝材の厚さの変化に対し底部緩衝材の厚さの変化と同様の成績であり、槌打方向による影響は少なかった。
空気熱源ハイブリッドソ-ラコレクタに関する研究

現在太陽エネルギ-の利用は直接電力へ変換する方法が特に注目を浴びているが,太陽電池が太陽光で直接加熱されると,過熱による温度上昇のため効率変動は20%前後低下するといわれている.そこで太陽電池を直接冷却することで,この熱エネルギ-を回収するならば,太陽エネルギ-利用システムのエネルギ-変換効率は飛躍的に向上できる.また,こうした方式は太陽電池を熱劣化から保護するためにも最適な方法である.こうした点から,光・熱ハイブリッドパネルの研究が従来にも増して重要となってきた.しかし,利用上どうしても低速となり易い,空気集熱コレクタの伝熱特性に関する研究はまだ十分ではない.そこで本研究は,頂面加熱・底面冷却を受ける傾斜層流流路の流れの可視化と伝熱特性を実験的に解明すると共に,太陽光・熱利用に関する性能評価をエクセルギ-の概念を用いて解析した.ところで,空気集熱ソ-ラ-・パネルの流路は頂面が加熱され,底面が冷却を受けるので,頂面側は熱流束一定,底面側は壁温一定の条件である.このとき,流路は自然対流の影響を強く受け,強制対流のみによる流れ場とは異なり,自然対流と強制対流の共存した流れ場となった.本研究では次の結果を得た.(1)太陽電池と集熱部を一体化して組み合わせるよりも,太陽電池の温度が上昇しないように,集熱部を設けるほうがエクセルギ-的に優れている.(2)伝熱面の熱伝達係数に対し,頂面と底面の温度差および傾斜角度の影響は両者が増大すると顕著になった.(3)空気出力熱量および頂面温度に対し,頂面加熱量および傾斜角度の影響は自然対流で増大する.(4)流路内速度分布に対し,頂面と底面の温度差および傾斜角度は頂面側流速に大きく影響する.現在太陽エネルギ-の利用は直接電力へ変換する方法が特に注目を浴びているが,太陽電池が太陽光で直接加熱されると,過熱による温度上昇のため効率変動は20%前後低下するといわれている.そこで太陽電池を直接冷却することで,この熱エネルギ-を回収するならば,太陽エネルギ-利用システムのエネルギ-変換効率は飛躍的に向上できる.また,こうした方式は太陽電池を熱劣化から保護するためにも最適な方法である.こうした点から,光・熱ハイブリッドパネルの研究が従来にも増して重要となってきた.しかし,利用上どうしても低速となり易い,空気集熱コレクタの伝熱特性に関する研究はまだ十分ではない.そこで本研究は,頂面加熱・底面冷却を受ける傾斜層流流路の流れの可視化と伝熱特性を実験的に解明すると共に,太陽光・熱利用に関する性能評価をエクセルギ-の概念を用いて解析した.ところで,空気集熱ソ-ラ-・パネルの流路は頂面が加熱され,底面が冷却を受けるので,頂面側は熱流束一定,底面側は壁温一定の条件である.このとき,流路は自然対流の影響を強く受け,強制対流のみによる流れ場とは異なり,自然対流と強制対流の共存した流れ場となった.本研究では次の結果を得た.(1)太陽電池と集熱部を一体化して組み合わせるよりも,太陽電池の温度が上昇しないように,集熱部を設けるほうがエクセルギ-的に優れている.(2)伝熱面の熱伝達係数に対し,頂面と底面の温度差および傾斜角度の影響は両者が増大すると顕著になった.(3)空気出力熱量および頂面温度に対し,頂面加熱量および傾斜角度の影響は自然対流で増大する.(4)流路内速度分布に対し,頂面と底面の温度差および傾斜角度は頂面側流速に大きく影響する.現在,太陽エネルギの利用は,熱として利用する方法と,電力に変換して利用する方法が主になっている.しかし,電力のみに変換する場合,太陽電池の変換効率は通常10%前後と低く,残りは熱として大気中へ放出している.そこでこの熱を回収できればシステムのエネルギ変換効率は向上する.これまで,光・熱ハイブリッド型コレクタおよびシステムに関し,国内外において,平板型液体集熱式,平板型空気集熱式,集光型液体集熱式およびスペクトラル・スプリット方式等の研究例が報告されている.ところが,光・熱ハイブリッドコレクタの性能を左右する集熱部に関する伝熱特性の改善は十分なされておらず,この方面の基礎的研究が必要となる.そこで本研究においては,これまで当研究室で進めてきた集光型光・熱ハイブリッド式コレクタについての研究成果を踏まえて,平板型空気集熱式コレクタの集熱特性を改善すべく,小型低速吸い込み風洞の設計製作を行い,層流流路内の速度分布の計測をLDVを用いて行った所,試作した風洞の二次元性が十分実現されていることを確認した.今までの基礎的研究によって,層流状態で流れている流路に乱れ促進体として外径8mm,高さ50mmの円柱を,流れに垂直に設置し,その際の円柱後方の流れに生じた渦を,線香を用いて可視化した所,その流れは三次元的に物体を覆って流れることが分かった.今後は,各種乱れ促進体による層流伝熱促進の詳細について研究が必要であろう.現在太陽エネルギ-の利用は電力へ変換する方法が特に注目を浴び始めているが、太陽エネルギ-で太陽電池が直接加熱されると,過熱による温度上昇のため効率変動は20%前後低下するといわれている。そこで太陽電池を直接冷却することで,この熱エネルギ-をも回収できるならば,太陽エネルギ-利用システムのエネルギ-変換効率は飛躍的に向上するだろう。