hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３次元モデルの部分形状による比較と検索

本研究の目的は,3次元(3D)モデルをその部分の形で比較し検索する「3Dモデルの部分検索」の手法の開発である.部分検索は,ある3Dモデルをクエリとし,そのクエリと類似する部分形状をもつ3Dモデル全体を検索する.そのクエリが,どの検索対象の,どの部分に,どの向きで,どのスケールで含まれるか不明のため,解決が難しい.本研究では実用的な3Dモデル部分検索手法の開発には至らなかったが,その実現に必要な要素技術である(1)局所形状特徴,(2)局所形状特徴の比較,(3)局所形状特徴集合対の比較,(4)部分検索クエリの提示,について検討した.さらに,(5)部分検索評価用ベンチマークの作成も行った.本研究では,3次元モデルをその部分を検索要求として検索する手法の開発を目指す.H24年度の成果の概要は以下の通りである.1.部分形状特徴:3次元モデルの部分から形状特徴を抽出する手法を2件開発した.一方は3次元モデルの面上の多様体距離でパラメタ化した近傍の形状特徴,他方は3次元ユークリッド距離でパラメタ化した近傍の形状特徴である.全体を比較する検索で評価した結果一定の性能を得たが,部分検索としての評価はまだである.また,部分による検索に用いるためには計算速度が十分でないため改善が必要である.2件の査読付き国際学会論文として発表した.2. 3次元モデルの教師付き分割手法:3次元モデルの部分による検索を行うためには,3次元モデルの一部分を指定した検索要求を手軽にかつ正確に作る必要がある.そこで,人が3次元ペイントに類似するインタフェースで与えた教示を元に,3次元局所幾何特徴と面の接続性に対し学習アルゴリズムを適用し,与えられた3次元モデルから指定した分割(セグメンテーション)し切り出すアルゴリズムを開発した.本アルゴリズムの特徴は,局所形状を考慮し,大まかな教示を元に適切な分割を生成する点にある.本アルゴリズムは以下3のベンチマーク作成にも利用した.本成果は1件の査読付き国際学会論文として発表した.3. 3次元モデル部分検索評価用ベンチマークデータベース:3次元モデルの部分検索を数値的に評価するためのベンチマークデータベースは存在しなかったため,これを作成した.まだ小規模なデータベースであるが,部分検索アルゴリズムの性能評価を行えるようになった.4.局所特徴の高速な比較手法:部分から抽出した大量の局所特徴を効率よく比較する手法については,いくつか試みたものの,大きな進展を見なかった.本研究では,3次元(3D)モデルをその部分を検索要求として検索する手法の開発を目指す.H25年度の研究成果の概要は以下の通りである.1.部分形状による検索:部分を指定する3Dモデルによるクエリと,3Dモデルとを,多視点からの画像をランダム分割して比較し検索する手法を開発した.我々の作成した3次元モデル部分検索ベンチマークで本提案手法の性能評価をした結果,既存の手法よりは有意に高い検索精度を得た.ただ,精度も速度も未だ不十分であり,今後の研究が必要である.2.スケッチによる3D形状検索:3次元モデルの部分形状を指定して検索する際,その部分に対応する3Dモデルの用意が困難な場合も多い.そこで,人の描く2次元(2D)の(全体)スケッチをもとに3Dモデルを検索する手法を検討し,2Dスケッチと3Dモデルという領域(ドメイン)の異なるデータを高精度で比較する超ドメイン多様体法を用いて高い精度を得た.成果は国際学会論文発表した.今後は部分検索に発展させる予定である.3.高速な特徴比較:3Dモデルの部分検索では,1つの3Dモデルを分割して得られる多数(例えば10,000個)の「部分」と検索要求の比較を行う.例えばデータベース中に100,000個の3Dモデルがあるとすると,1000,000,000回の特徴類似比較が必要となる.現実的な時間で高精度の特徴比較を行う為,非線形次元削減と2進コードへのハッシングを組み合わせた手法を開発した.スケッチによる3次元モデル検索の場合で評価した結果,精度の低下が無く,検索の速度を数10倍数100倍程度,高速化できた.本手法は現在学会論文投稿中である.4.ボクセルから抽出する軽量3次元局所形状特徴:ボクセルから抽出する,処理の軽量な3次元局所特徴を開発し,既存の3次元特徴とほぼ同等の精度を10分の1程度の計算量で実現した.本手法は現在学会論文投稿中である.本研究の目的は,3次元(3D)モデルをその部分の形で比較し検索する「3Dモデルの部分検索」の手法の開発である.部分検索は,ある3Dモデルをクエリとし,そのクエリと類似する部分形状をもつ3Dモデル全体を検索する.そのクエリが,どの検索対象の,どの部分に,どの向きで,どのスケールで含まれるか不明のため,解決が難しい.本研究では実用的な3Dモデル部分検索手法の開発には至らなかったが,その実現に必要な要素技術である(1)局所形状特徴,(2)局所形状特徴の比較,(3)局所形状特徴集合対の比較,(4)部分検索クエリの提示,について検討した.さらに,(5)部分検索評価用ベンチマークの作成も行った.H23年度は以下のような研究成果を得た.1.局所特徴抽出手法の開発:先に我々は,3次元局所形状特徴とその位置コンテキストを組み合わせたFeature on Geodesics(FoG)特徴を提案した.本年度はFoGの改良を試み,検索精度の改善に成功したが,小さな改善にとどまった.

計算効率の高い,より高精度の特徴量の開発が必要である.2.局所特徴対の効率的比較手法の開発:以下(1)(3)の3つの進展がみられた.(1)多様体学習に基づく特徴次元削減のの大規模化: Locally LinearEmbeddingに代表される多様体学習に基づいた次元削減手法は学習段階の計算量が多い.これを低減し,より大規模なデータに対して多様体学習を適用するため,クラスタリングを用いて特徴点数を減らす手法を提案し評価した.(IEEE ICASSP2012において論文発表.)(2)コンパクト2進符号への距離保存ハッシュ法の評価:特徴点間の距離を保存しつつ小さな2進符号にハッシングし,距離計算を高速化する手法を複数,複数の3次元モデル形状特徴,複数の3次元モデルデータベースで評価した.その結果,非線形の多様体上を用いるAnchor Graph Hashing(AGH)法の性能が相対的に良いことが分かった.しかし,AGH法を用いても,比較の高速化と引き換えに検索精度が低下した.(3)乱雑化決定森を用いた類似度の順位付け:高速な多クラス類別器であるRandomized Tree(乱雑化決定木)を多数束ねたRandomized Forest(乱雑化決定森)を用いて線形順序を生成する手法を評価した.教師無し学習で求めた1000本程度の決定木からなる乱雑化決定森を用いると,L1距離等の単純な距離計算に比べて高い精度を,高速に得られることが分かった.本研究で当初設定したサブゴールは以下の3つである.1.局所形状特徴抽出手法:3Dモデルから直接,3次元特徴を抽出する手法,については,3次元モデルから直接抽出する特徴を複数提案した.ただ,対象となる3次元形状の種類によってはまだまだ幾何形状の弁別性が不十分であり,また,抽出に要する時間が長い.これらについて改善が必要である.2.局所特徴対の効率的比較手法:局所特徴(単体)の対を効率よく比較する手法について,多様体学習による次元削減などを試み,検索精度の向上と一定の計算量削減は達成した.しかし,3次元モデルの一部分を,複数のスケールで,多数の3次元モデルからなるデータベースの中から検索するとなると特徴数が大変大きく,現在の高速化ではまだ不十分である.3.局所特徴集合対の比較手法:局所特徴の類似部分集合のマッチングを行う手法において,現在のところ,まだあまり成果が得られていない.未経験で,おそらく最も困難なゴールである.後から追加設定したサブゴールは以下の2つである.4. 3次元モデル部分の半自動分割手法:3次元モデルの一部を検索者の意図に基づいて分割し切り出して検索要求とする手法,および,5.部分検索性能評価ベンチマーク:部分による3次元モデル検索の性能評価を行うためのベンチマークデータベース,については一定の成果が得られた.上記の研究実績の概要において,2.局所特徴対の効率的比較手法の開発,についてはほぼ予定通りに進行している.しかし,1.局所特徴抽出手法の開発,については少々の遅れがある.検索精度が高く,計算効率が高い局所形状特徴の開発が困難である,というのがその主な理由である.
電着補修した鉄筋コンクリート部材の耐久性に関する研究

本研究では,これまで未検討であった電着補修した後の陸上鉄筋コンクリート部材の耐久性を検討することを目的とした.特に,本研究では,供試体を用いた検討および実部材を用いた検討を行った.以下に本研究で得られた主な結論を示す.1電着物により閉塞された鉄筋コンクリートのひび割れは,温度や湿度の変化を受けてもその状態を保ち続けることが確認された.2電着工法を適用した供試体は,塩害および中性化に対する耐久性を有することが確認された.3ひび割れ閉塞効果,防食効果および物質透過抑制効果の観点から,塩害により劣化した鉄筋コンクリートの電着による補修効果が確認された.(ア)電着工法の補修効果はコンクリート中に存在する塩化物イオン量の影響を受けることが確認された.これは,塩化物イオンの存在により陽イオンの移動量が減少するためと考えられた.(イ)電着工法適用後のコンクリートの酸素透過量はひび割れの閉塞状況に依存することが確認された.(ウ)電着工法適用後のコンクリート中鉄筋の発錆限界塩化物イオン濃度は約1.8kg/m^3であることが確認された.4本研究の結果,塩害により劣化した鉄筋コンクリートに対し電着工法を適用する際の最適な外部溶液種類およびその濃度,電流密度,通電期間が選定された.5電着工法適用後に,ひび割れ発生荷重の改善が期待できることが確認された.特に,電着期間の増加に伴いひび割れ発生荷重が増大することが確認された.6電着工法適用後に,コンクリート表層部は改質され,表層部でのコンクリートの強度の増加が確認された.また,電着物とコンクリートの接着は良好であることが確認された.7実部材の調査により,電着工法適用後4年間放置した後でも電着工法を適用した当時の補修効果が保たれることが確認された.本年度の研究では,促進中性化試験、Cl浸透試験、乾湿繰返し試験、寒暖繰返し試験により劣化させた鉄筋コンクリート供試体(曲げ載荷による幅0.3mmのひび割れ、寸法10×10×40cm, W/C=55%)に対して電着工法を適用した.なお、溶液種類は0.10(mol/l)のMg(CH_3COO)_2aq、電流密度は0.5, 1.0, 2.0A/m^2、電着期間は1,4,8,12週間とした.その後再び上記の劣化環境に暴露することにより、電着工法の適用による各種劣化に対する耐久性について検討した.ひび割れ閉塞状況、中性化抑制効果、Cl-浸透抑制効果、止水効果について検討した結果、電着工法を適用4週間後に、何れの電流密度においても劣化抑制効果があり、耐久性が確認された.また、腐食速度による耐久性の評価を、腐食によるひび割れ再発生までに要する年数を基に行った.その結果、電着工法を適用後再度劣化促進しても、中性化の場合は鉄筋コンクリートが後48年の寿命があり、塩害の場合は後36.3年の寿命があり、耐久性が確認された.また、電着工法を適用した鉄筋コンクリートの表層部の微小圧縮強度および微小拡散係数を検討した.電着工法を実施4週間後のコンクリート表層部の微小圧縮強度は30%程度大きく上昇し、微小拡散係数も低下したことが確認された.電着工法によるコンクリートの緻密化効果は、コンクリート表層部が各劣化に対する耐久性の向上に大きく寄与したことが分かった.本研究では,これまで未検討であった電着補修した後の陸上鉄筋コンクリート部材の耐久性を検討することを目的とした.特に,本研究では,供試体を用いた検討および実部材を用いた検討を行った.以下に本研究で得られた主な結論を示す.1電着物により閉塞された鉄筋コンクリートのひび割れは,温度や湿度の変化を受けてもその状態を保ち続けることが確認された.2電着工法を適用した供試体は,塩害および中性化に対する耐久性を有することが確認された.3ひび割れ閉塞効果,防食効果および物質透過抑制効果の観点から,塩害により劣化した鉄筋コンクリートの電着による補修効果が確認された.(ア)電着工法の補修効果はコンクリート中に存在する塩化物イオン量の影響を受けることが確認された.これは,塩化物イオンの存在により陽イオンの移動量が減少するためと考えられた.(イ)電着工法適用後のコンクリートの酸素透過量はひび割れの閉塞状況に依存することが確認された.(ウ)電着工法適用後のコンクリート中鉄筋の発錆限界塩化物イオン濃度は約1.8kg/m^3であることが確認された.4本研究の結果,塩害により劣化した鉄筋コンクリートに対し電着工法を適用する際の最適な外部溶液種類およびその濃度,電流密度,通電期間が選定された.5電着工法適用後に,ひび割れ発生荷重の改善が期待できることが確認された.特に,電着期間の増加に伴いひび割れ発生荷重が増大することが確認された.6電着工法適用後に,コンクリート表層部は改質され,表層部でのコンクリートの強度の増加が確認された.また,電着物とコンクリートの接着は良好であることが確認された.7実部材の調査により,電着工法適用後4年間放置した後でも電着工法を適用した当時の補修効果が保たれることが確認された.
新しい老朽化蛋白修復酵素の神経細胞での遺伝子発現

細胞内の蛋白は、老朽化に伴いラセミ化やアイソマ-化し、本来の機能および構造蛋白の性質を失う。Isoaspartyl Protein Carboxyl Methyltransferase(PIMT)は、蛋白のラセミ化やアイソマ-化により生じたL-イソアスパラギン酸やアスパラギン酸残基のβ-カルボキシル基をメチル化させる酵素である。この反応でメチル化を受けた蛋白は、自然に脱メチル化され元の正常蛋白にもどる。したがって、本酵素は老化蛋白を修復する作用があると推定されている。PIMTは、広く哺乳類に存在し、脳、睾丸と赤血球に酵素活性が高く、ノーザンブロット分析でも本酵素の遺伝子は、脳と睾丸に強く発現している。そこで、digoxigenineラベルのセンスとアンチセンスプローブを用いin situハイブリダイゼーションを行い、PIMT遺伝子発現のラット脳での局在性を分析した。生後5ケ月のWistar系雄ラットを用いたが、脳と睾丸以外の組織では、反応はほとんど認められなかった。脳では、神経細胞に特異的に反応が認められ、主に海馬のCA1およびCA3領域の錐体細胞層に局在し、大脳皮質では各層に散在していた。しかし、被殻尾状核には反応はほとんど認められなかった。この結果は、ノーザンブロット分析の分布とほぼ一致している。本研究により、脳の神経細胞での局在が初めて明確になったが、推定されている機能である老朽化蛋白修復作用が脳の各部位で、いかに特異的に機能しているかは、今後の研究課題として興味深い。
電気声門図を用いた日常生活における喉頭運動のモニタリング法の確立

咳嗽における声門閉鎖の定量的解析法の確立を目標として、高速度撮影装置と電気声門図(electroglottography:EGG)の同期記録システムを構築し、片側声帯麻痺症例の咳払いにおける声門閉鎖の有無をEGG波形より間接的に評価できるかどうかについて検討を行った。健康成人例の咳払い時の圧縮相において、高速度撮影画像では、声帯、仮声帯、披裂喉頭蓋括約部の閉鎖が認められ、EGG信号では、EGG波形の一過性上昇が認められた。特に、高速度撮影画像における咳払い時の声帯突起の接触とEGG波形の一過性上昇が一致して認められた。そこで、このEGG信号の一過性上昇に着目し、片側声帯麻痺症例においても、声帯が閉鎖する場合にEGG波形の一過性上昇が認められると考え、その検証を行った。結果として、片側声帯麻痺症例においても、EGG波形の一過性上昇は声帯の閉鎖を反映していると考えられ、高速度撮影画像を用いた視覚認識による声帯の閉鎖の評価よりもEGG信号所見の評価の方が評価者間一致率が高い結果となった。片側声帯麻痺症例では麻痺側の披裂部が声門を覆うことがあるため、約3割の症例で声門を視認できない場合がある。そのため、本研究の結果は、咳払い時のEGG波形の一過性上昇が明確に声門を観察することができない片側声帯麻痺症例の咳払い時の声帯閉鎖能力を予測する有用な指標になり得ることを示した。その研究結果については12th Pan-European Voice Conferencesにて発表を行った。現在、客観的な音声障害の病態解明を目的に、音声障害症例(声帯結節および筋緊張性音声障害症例)を対象として、日常生活の中で声の苦痛を感じている発声状況のEGG波形を解析し、声の問題行動すなわち咳払いに相当する声門閉鎖時のEGG波形の一過性上昇のイベント数や積算値の算出を試みている。平成29年度は、咳嗽および発声時における声門閉鎖の定量的解析法の確立を目標とした。まず、高速度撮影装置と電気声門図(electroglottography:EGG)の同期記録システムを用いて、片側声帯麻痺症例の咳払いにおける声門閉鎖の有無をEGG波形より間接的に評価できるかどうかについて検討を行った。今回の研究結果については12th Pan-European Voice Conferencesにて発表を行った。平成29年度については、日常生活における様々な発声や咳払い時の喉頭運動について高速度撮影装置および電気声門図の同期記録システムを用いて解析する予定であった。しかしながら、高速度撮影動画およびEGG信号のデータ解析に時間がかかるため、現時点では咳払い時の声門閉鎖運動とEGG波形の変化についての関連性を中心に解析している。

その研究結果については12th Pan-European Voice Conferencesにて発表を行った。現在、客観的な音声障害の病態解明を目的に、音声障害症例(声帯結節および筋緊張性音声障害症例)を対象として、日常生活の中で声の苦痛を感じている発声状況のEGG波形を解析し、声の問題行動すなわち咳払いに相当する声門閉鎖時のEGG波形の一過性上昇のイベント数や積算値の算出を試みている。平成30年度は正常人および音声障害症例(声帯結節および筋緊張性音声障害症例)を対象に、平成29年度に確立した解析法を用いて強弱の咳払い、通常発声、大声発声、ハミングの5種類のタスク時の喉頭運動およびEGG波形を解析する。そして、得られたEGG信号から、肉眼で声の問題行動すなわち大声発声および咳払いに相当するイベント数や積算値を算出する。しかしながら、想定した以上にデータ解析に時間がかかっていることが課題である。平成29年度に高速度撮影画像データの処理環境の早期整備を目的として、前倒し支払請求を行った。しかしながら、論文作成に遅れが生じており、英文校正や論文投稿費などの支出がなかったため、次年度使用額が生じた。平成30年度に物品費および英文校正や投稿費として使用する予定である。
がん患者におけるドパミンD2受容体遮断薬による高プロラクチン血症の誘発因子の探索

オピオイド鎮痛薬による嘔気の予防目的にプロクロルペラジン(PCPZ)を服用しているがん患者を対象とし、遺伝的背景、オピオイド鎮痛薬の投与量、患者背景、およびPCPZの薬物動態が、血清中PRL濃度の挙動に与える影響について評価した。対象は浜松医科大学病院において、オピオイド服用時の制吐目的にPCPZを併用したがん患者とした。PCPZはオピオイドと同時に開始され、血漿中PCPZ濃度をLC-MS/MS法により、血清PRL濃度はCLIA法により評価を行った。血清PRL濃度の変動要因として、血漿中PCPZ濃度、モルヒネ換算投与量、性別、DRD2およびOPRM1の遺伝子変異との関係について解析した。本研究は、浜松医科大学の倫理審査承認を受け実施した。PCPZの投与により血清PRL濃度が有意に上昇した。オピオイド服用患者において、血漿中PCPZ濃度と同様に、PCPZの投与によって惹起される血清PRL濃度の上昇にも個体間差が認められた。さらに血漿中PCPZ濃度と血清PRL濃度との間には、弱い正の相関が認められた。PCPZ投与後の血清PRL濃度については、女性は男性に比べ有意に高値を示したが、モルヒネ換算投与量の影響は認められなかった。また、オピオイドとPCPZの併用患者において,血清PRL濃度がOPRM1の118AG+GG群に比べ、118AA群で有意に高値を示した。一方で、DRD2のTaqIA/ANKK1の遺伝子変異は血清PRL濃度に影響を及ぼさなかった。オピオイド服用患者において、PCPZにより惹起されるPRL分泌挙動に及ぼす影響因子として、血漿中PCPZ濃度、性別およびOPRM1の遺伝子変異が挙げられた。このことは、オピオイド鎮痛薬投与時におけるPCPZによる制吐作用や有害作用の個人差要因に関する有益な情報を提供し、緩和医療における個別化薬物療法の構築に大きく貢献するものである。
生体の超並列処理機能を１チップに集積化した対象物追跡システム

生体の脳では、個々の神経細胞が超並列に情報を処理するため、瞬時に必要な措置をとることができる。コンピュータを用いたシステムでは、情報を直列演算により処理するため、高速で柔軟に処理するようなシステムの実現は難しいと考えられている。脳機能に基づく電子回路・システムは、ロボット用センサ、移動体の衝突防止システムなどへの応用が期待され、我々人の生活にとって極めて役に立つと考えられる。本研究では、生体の脳にある視覚・聴覚・嗅覚機能に基づき対象物追跡用電子回路およびシステムの構築を試みた。また、構築してきた電子回路・システムをロボットに適用することで、本システムの応用性も示すことができた。生体の脳にある視覚・聴覚・嗅覚機能に基づき対象物追跡システムを構築することを目的としている。そのため、平成23年度は、対象物追跡のための基礎的な電子回路の構築を行ってきた。平成24年度は平成23年度に構築した電子回路を用いて対象物追跡システムのためのモータ制御の検討を行い、基本的な対象物追跡システムを作製した。対象物体の移動に合わせて、モータを回転させるように作製した。また、対象物体が捕獲できている間はモータを停止できるように作製した。作製したシステムは、対象物体の移動方向を検出し、それに合わせて追跡することができた。また、音源の方向や匂いの方向を検出し、それに向き直ることができることがわかった。以上より、平成24年度は基礎的な電子回路を用いて、対象物追跡のためのモータ制御ができることを確認し、その技術を用いて基礎的なシステムを構築することができた。生体の脳にある視覚・聴覚・嗅覚機能に基づき対象物追跡システムを構築することを目的として研究を行ってきた。まず、平成23年度に、対象物追跡のための基礎的な電子回路の構築を行った。実験を行った結果、基本回路は良好に動作することが確認された。さらに、音源の方向や匂いの方向を検出し、それに向き直ることができることがわかった。以上より、基礎的な電子回路を用いて、対象物追跡のためのモータ制御ができることを確認し、その技術を用いて基礎的なシステムを構築することができた。最終年度となる平成25年度は、構築してきた電子回路および対象物追跡システムを移動ロボットへ適用することを試みた。電子回路の出力端子とロボットに搭載されているマイクロコンピュータを接続し、回路からの出力信号を利用して、ロボットを制御することを試みた。実験を行った結果、電子回路の信号を用いて、ロボットにいろいろな動作を行わせることができた。以上より、構築してきた電子回路およびシステムをロボットに応用できることを示すことができた。そのため、平成23年度は視覚・聴覚・嗅覚の各機能の電子回路を別々に設計し、評価を行った。視覚機能に関しては、入力部がフォトダイオードアレイ(受光部)の処理回路と入力部がイメージセンサの処理回路を作製した。いずれの電子回路の単位回路も約15個のMOSトランジスタで構成されており、比較的シンプルな構成になった。測定結果から、高速に移動する物体の動きを検出することができることがわかった。聴覚機能に関しては、入力部が小型マイクの処理回路を作製した。処理回路は遅延回路と比較器で構成された単位回路が一次元配列されている。単位回路は約15個のMOSトランジスタで構成されており、比較的シンプルな構成になった。測定結果から、処理回路は音源の位置を検出することができることが確認できた。また、処理回路の出力信号を用いることで、モータを回転でき、対象物となる音源をシステムの中心で捉えることができることが確認できた。嗅覚機能に関しては、入力部がにおいセンサの処理回路を作製した。処理回路としては、増幅回路を利用した比較回路を用いており、約5個のMOSトランジスタで構成されており、比較的シンプルな構成になった。測定結果から、処理回路はにおいを検出すると、パルス信号を生成することができることがわかった。処理回路の出力信号を用いることで、モータを制御できることが確認できた。また、処理回路を2つ利用してそれをロボットに搭載することで、においを検出して、その方向に移動するシステムを実現できる可能性があることを示すことができた。以上より、今年度は各機能のシンプルな基本的な電子回路を構築することができた。今年度は、基礎的な対象物追跡システムを構築し、その動作確認をすることが目的であった。

この目的を達成するために、前年度に作製した電子回路を用いて、モータの回転を制御できるようにシステムを検討した。作製したシステムは、良好に動作しており、基礎的なシステムが構築できたと考えられる。以上のことは、研究実績の概要にも示した通りであり、十分に行うことができており、順調に進展していると言える。なお、次年度の目標は本システムをロボットへ適用することであり、そこまでの進展は現段階ではできていないため、当初の計画以上には進展していないと言える。以上より、おおむね順調に進展していると言える。今年度は各機能の基本的な電子回路を構築し、確認することが目的であった。この目的を達成するために、視覚・聴覚・嗅覚の各機能の電子回路を別々に設計し、評価を行った。作製した回路はシンプルであり、良好に動作することも確認してきており、各機能の基本的な電子回路を構築できたと考えられる。なお、次年度の目標は基本回路を用いたシステムの構築であるが、そこまでは進展できていないため、当初の計画以上には進展していないと言える。平成24年度までに構築してきた基礎的な対象物追跡システムを移動ロボットに適用する。特にシステムをよりコンパクトに改良することが必要になると考えられる。構築するシステムが新しいセンサとして利用できることを示す予定である。なお、構築するシステムおよび評価して得られた結果に関して、成果の発表を行う予定である。平成23年度に得られた結果を基にして、研究を進める。平成24年度は構築してきた電子回路を用いて対象物追跡システムを作製する。まずは、各機能の電子回路をどのように組み合わせると良好に動作するかを検討し、電子回路を改良して、追跡用のセンサを設計する。センサの出力信号を用いてモータを制御することになるため、特に電子回路の出力部を改良していくことになると予想される。構築するセンサを搭載した対象物追跡システムを作製する。作製するシステムを測定によって評価を行う。なお、システムの入力部としては、フォトダイオードアレイまたはイメージセンサ(視覚),小型マイク(聴覚),においセンサ(嗅覚)を用いる予定である。なお、構築する対象物追跡システムに関して、得られた結果を取りまとめて、成果の発表を行う予定である。また、平成24年度後半から平成25年度に関しては、構築する電子回路および対象物追跡システムを小型ロボットなどへの適用を試みる予定である。対象物追跡システムを改良・製作するための物品一式を購入するために研究費を使用する。また、ロボットに適用するための物品一式を購入するために研究費を使用する。得られた結果の成果発表や研究の情報収集のための学会に参加する学会参加費、旅費などに研究費を使用する。
骨髄腫細胞増殖機構の解析ーパラクリン、オ-トクリンから因子非依存性増殖へ

多発性骨髄腫増殖機構の解明が骨髄腫治療法開発への急務と考え実験を進めてきた。今回の実験では、ILー6をめぐる骨髄腫細胞増殖機構の解析、骨髄ストロ-マ細胞及び接着分子の役割、RAS遺伝子の関与につき検討を加え以下の結果を得た。1).10株の骨髄腫細胞株を樹立した。4株は骨髄由来、6株は髄外由来であった。骨髄由来4株はILー6依存性増殖を示し、髄外由来6株はILー6非依存性増殖を示した。蛋白レベル及び遺伝子レベルの検索で、樹立細胞株は全て、ILー6を産生せず、一方で全てILー6リセプタ-を発現していた。ILー6依存性細胞株はILー6不在下では増殖を示さず、急速に死滅し、一方髄外由来株はILー6に対し付加的増殖反応を示すものの、抗ILー6抗体あるいは抗ILー6R抗体の添加により自律的増殖は全く影響をうけなかった。以上のデ-タより、骨髄由来腫細胞はILー6パラクリン増殖を示し、髄外由来細胞は基本的にILー6非依存性増殖を示す他、付加的ILー6パラクリン増殖を示すことが明らかとなった。また、ILー6mRNAの発現が認められなかったことから、細胞質内オ-トクリン機構も存在しないと孝えられた。3)RAS遺伝子に関してはNーRAS、KーRAS、HーRASのExonI、ExonIIとdirect sequence法で全株に検討を加えた。NRAS2株、KーRAS2株,HーRAS6株に点突然変異が認められた。多発性骨髄腫細胞の増殖機構を解明する目的で、多発性骨髄腫細胞株の樹立方法を考案し、本法を用いて骨髄腫細胞株の樹立を継続し、更に樹立された細胞株を対象としてその増殖機構を解析した。(1)マクロファ-ジをfeeder layerとした骨髄腫細胞の培養を継続し、現在まで10株の細胞株が樹立された。樹立株はIgGーκ型6株、IgAーκ型3株、IgAーλ型1株である。樹立の確率は骨髄由来細胞は70例中4例(5.9%)、髄外由来細胞9例中6例(66.7%)であった。髄外由来細胞株は全て自律的増殖を示し、髄外由来株はマクロファ-ジ又はILー6依存性増殖を示した。(2)ILー6の産生能に関してはいずれの細胞株もILー6の産生がみられず、ILー6遺伝子にも再構成を認めなかった。抗ILー6抗体、抗ILー6リセプタ-抗体はILー6依存性細胞株の増殖を抑制したが、自律増殖株の増殖は抑制しなかった。(3)白血球接着分子の発現に関しては、細胞株は総てICAM1、LFAー3を発現し、約半数の細胞株にLFA1α、LFA1βの発現がみられた。マクロファ-ジと骨髄腫細胞株の相互作用に関しては、マクロファ-ジは少数で骨髄腫細胞増殖促進性に、高濃度で増殖抑制性に作用した。マクロファ-ジの増殖促進作用は主としてILー6による作用であり、抗LFA1、抗ICAM1抗体はなんら作用を示さなかったが、抑制作用は抗LFA1抗体、抗ICAM1抗体で完全に解除された。(4)NーRAS、HーRAS、KーRASの点突然変異については、9株につき検討がなされたが、4株(44.4%)に点突然変異が観察された。以上の研究は更に樹立株を増やす試みを続けながら拡大展開中である。前年度の研究に引続き樹立骨髄腫細胞株10株を対象として増殖機構につき検討を加えた。今年度の研究においては特にReverse TranscriptaseーPolymerase chain反応(RTーPCR)による検索を加え、インタ-ロイキン6(ILー6)を介する増殖機構については充分に検討し得たと考えている。結果は次の様であった。

3)ILー6は、AM01を除く細胞株すべてに増殖促進に作用する。4)抗ILー6抗体、抗ILー6R抗体はILー6依存性細胞株の増殖は抑制するが、自発的増殖を示す細胞株の増殖は抑制しない。5)ILー6依存性細胞株はMφまたはILー6の不在下には死滅する。6)自発的増殖株の培養上清中にILー6活性(ILー6依存性T細胞株、KTー3の増殖促進)を認めない。7)樹立細胞株のいずれにもRTーPCR法によりILー6mRNAの発現を認めない。以上のdataは骨髄由来のILー6依存性細胞株はパラクリン機構で増殖し、髄外由来の細胞株は自発的増殖については因子非依存性増殖を示すが、さらにILー6に対してもパラクリン機序による付加的反応性を有することを示している。またRTーPCR法により、いずれの細胞にもILー6mRNAが検出されないことから、細胞内オ-トクリンの関与も否定された。
MMPs解析における象牙質・歯髄複合体組織破壊抑制と新規接着システムの開発

(研究目的・実施計画)本研究はう蝕進展による歯髄組織の炎症抑制とMMPsの接着修復に及ぼす影響の解明である。象牙質・歯髄複合体に存在する細胞外マトリックス分解酵素が象牙質破壊に及ぼす影響の解明に焦点をあて、1炎症性サイトカイン刺激による歯髄反応とMMPs産生の解析2脱灰象牙質より産生されるMMPsの解析3脱灰象牙質由来MMPsが象牙質・歯髄複合体破壊に及ぼす影響4MMPs阻害剤が象牙質・歯髄複合体破壊及び接着修復に及ぼす影響について検討する研究計画を立案した。炎症性サイトカイン刺激により産生されるMMP-3は組織破壊を進行する一方で血管新生を促進させることで創傷治に癒関与することが報告されており、炎症性サイトカインとMMPsを明らかにすることは組織破壊抑制、組織再生解明に極めて重要である。象牙質における樹脂含浸層のMMPsによる破壊を明らかにすることで接着修復による接着強度を高めることができるかを明らかにする。本研究によりβ-cateninの発現はXAV939刺激により濃度依存的に減少し、β-catenin発現の減少に反してMMPsの発現は上昇した。またDQゼラチン、DQコラーゲンの分解はXAV刺激により促進していることが確認できた。またMMPsの発現はβ-catenin経路が関与していることが示唆された。本年度はβ-cateninのSiRNAによるKnock Downを行った。β-cateninのKDによるMMPs産生について検討を行った。XAV939刺激によりMMP-1およびMMP-3の産生に影響を及ぼした。炎症性サイトカイン刺激によるMMPsの発現はβ-catenin経路が関与していることが示唆された。本研究はう蝕進展による歯髄組織の炎症抑制とMMPsの接着に及ぼす影響の解明である。象牙質・歯髄複合体に存在する細胞外マトリックス分解酵素が、象牙質破壊の解明に焦点をあて、1炎症性サイトカイン刺激による歯髄反応とMMPs産生の解析2脱灰象牙質より産生されるMMPsの解析3脱灰象牙質由来MMPsが象牙質・歯髄複合体破壊に及ぼす影響4MMPs阻害剤が象牙質歯髄複合体破壊及び接着修復に及ぼす影響について研究計画を立案し、平成28年度は炎症性サイトカイン刺激による歯髄の反応とMMPs産生の解析を行うため、象牙質より溶出するサイトカイン・MMPsの解析を中心に研究を行った。β-cateninはcadherinの細胞質ドメインに結合している分子の1つである。β-cateninはcadherinをアクチンフィラメントにつなぎ、細胞接着活性に大きな役割を果たしている。Wntは細胞膜受容体に結合することにより1β-catenin経路、2PCP経路、3Ca2+経路により細胞内シグナル経路を活性化し、細胞増殖、分化、運動、を制御することは知られている。またWnt1はJNKの活性化を介してpro-matrix metaroprotease3の発現を誘導する。Tankyrase阻害剤であるXAV939を用いてヒト歯髄由来線維芽細胞におけるβ-catenin経路とMMPs産生への影響を検討した。β-cateninの発現はXAV刺激により濃度依存的に減少し、β-catenin発現の減少に反してMMP-3の産生は上昇した。DQコラーゲン、DQゼラチンの分解はXAV939刺激により促進した。またGM6001により分解は抑制された。MMPsの発現はβ-catenin経路が関与していることが示唆された。平成28年度は炎症性サイトカイン刺激による歯髄の反応とMMPs産生の解析を行うため、象牙質より溶出するサイトカイン・MMPsの解析を中心に研究を行った。Tankyrase阻害剤であるXAV939を用いてヒト歯髄由来線維芽細胞におけるβ-catenin経路とMMPs産生への影響を検討を行い、β-cateninの発現はXAV刺激により濃度依存的に減少し、β-catenin発現の減少に反してMMP-3の産生は上昇することを確認した。さらなる検討を重ね平成29年度は脱灰象牙質より産生されるMMPsについて検討していく。本研究は齲蝕進展による歯髄組織の炎症抑制とMMPsの接着に及ぼす影響の解明である。象牙質・歯髄複合体に存在する細胞外マトリックス分解酵素の象牙質破壊の解明に焦点をあて1炎症性サイトカイン刺激による歯髄反応とMMPs産生の解析2脱灰象牙質より産生されるMMPsの解析3脱灰象牙質由来MMPsが象牙質・歯髄複合体破壊に及ぼす影響4MMPs阻害剤が象牙質・歯髄複合体破壊及び接着修復に及ぼす影響について計画し、平成29年度は前年度に引き続いて炎症性サイトカイン刺激によるヒト歯髄由来線維芽細胞におけるMMPs産生の解析を行った。前年度の研究にてβ-cateninの発現はXAV939刺激により濃度依存的に減少し、β-catenin発現の減少に反してMMPsの発現は上昇した。

またDQゼラチン、DQコラーゲンの分解はXAV刺激により促進していることからMMPsの発現はβ-catenin経路が関与していることが示唆されたことから、本年度はβ-cateninのSiRNAによるKnock Downを行った。β-cateninのKDによるMMPs産生について検討を行った。XAV939刺激によりMMP-1およびMMP-3の産生に影響を及ぼした。炎症性サイトカイン刺激によるMMPsの発現はβ-catenin経路が関与していることが示唆された。平成29年度は研究目的の1つである炎症性サイトカイン刺激によるヒト歯髄由来線維芽細胞のMMPs産生の解析を中心に平成28年度に引き続いて行った。SiRNAによるβ-cateninのKnock Downを行い、β-cateninにおけるXAV939刺激がMMPsの産生に及ぼす影響について検討を行った。研究の進行がやや遅れている本年の原因としてKDのデザイン及び手技による正しくKDされずその部分での検証していることが本年度の進行の遅れとなった。また本来の研究目的の1つであるコンポジットレジン接着面でのMMPs産生、接着界面への影響についても研究計画の検討が必要である。(研究目的・実施計画)本研究はう蝕進展による歯髄組織の炎症抑制とMMPsの接着修復に及ぼす影響の解明である。象牙質・歯髄複合体に存在する細胞外マトリックス分解酵素が象牙質破壊に及ぼす影響の解明に焦点をあて、1炎症性サイトカイン刺激による歯髄反応とMMPs産生の解析2脱灰象牙質より産生されるMMPsの解析3脱灰象牙質由来MMPsが象牙質・歯髄複合体破壊に及ぼす影響4MMPs阻害剤が象牙質・歯髄複合体破壊及び接着修復に及ぼす影響について検討する研究計画を立案した。炎症性サイトカイン刺激により産生されるMMP-3は組織破壊を進行する一方で血管新生を促進させることで創傷治に癒関与することが報告されており、炎症性サイトカインとMMPsを明らかにすることは組織破壊抑制、組織再生解明に極めて重要である。象牙質における樹脂含浸層のMMPsによる破壊を明らかにすることで接着修復による接着強度を高めることができるかを明らかにする。本研究によりβ-cateninの発現はXAV939刺激により濃度依存的に減少し、β-catenin発現の減少に反してMMPsの発現は上昇した。またDQゼラチン、DQコラーゲンの分解はXAV刺激により促進していることが確認できた。またMMPsの発現はβ-catenin経路が関与していることが示唆された。本年度はβ-cateninのSiRNAによるKnock Downを行った。平成29年度は研究目的の1つである炎症性サイトカイン刺激による歯髄反応とMMPs産生の解析に加え、脱灰象牙質より産生されるMMPsの解析を行う予定である。象牙質を構成する有機成分の大部分がコラーゲンであり、う蝕の進行には無機成分の脱灰とコラーゲンの分解が必要である。細菌性のコラゲナーゼに加え、象牙質内在性のコラゲナーゼもう蝕の進行に関与する可能性がある。
居住者志向からみた大規模災害時の防災資源に関する研究

本研究によって得られた知見を以下に示す。1.地域防災体制の現状調査からは、物的防災資源として学校施設や公園施設が防災施策上大きな位置を占めていることが確認された。また、人的防災資源としては自主防災組織の整備が進められていることが確認された。居住者向けの啓蒙活動、防災情報の広報は、主として防災訓練等や市政広報紙を通して行われているが、その内容等は都市で違いがみられた。2.静岡市等の5都市を対象とした地域防災に関する意識調査からは次の知見が得られた。(1)災害時の施設志向類型は以下の4つの類型で大別された。(a)障害者の避難場所や救護場所として医療施設を基盤にとらえる病院施設基盤型。(b)指定避難場所を防災施設の基盤ととらえる指定避難場所基盤型。(c)学校施設を基盤にとらえる学校施設基盤型。(d)集会施設を基盤にとらえる集会施設基盤型。なお、これらの基盤施設への依存の程度は都市により異なるが、地域防災計画での施設の位置づけと居住者志向に大きな齟齬はないと考えられた。(2)人的防災資源の依拠基盤としては、町内会などの組織的な対応や近隣関係、地区就業者等の活動力に求める傾向が確認された。(3)都市と物的防災資源との関係は、施設への志向類型が小分類化される過程で都市により差異が認められた。また、施設志向には施設の立地環境が影響を及ぼしていることが推察された。個人属性との関係では、病院施設基盤型や学校施設基盤型の様に地域交流が希薄な階層が多い類型、指定避難場所基盤型の様に比較的高齢な階層や長期居住者が多い類型が認められた。(4)個人属性と人的防災資源との関係は、地域交流の程度によって依存する基盤が異なっていることが認められた。交流が密な居住者は、町内会などの組織的な対応や近隣関係に依存する傾向が認められ、交流が希薄な階層では地区就業者や壮青年等の活動力を依拠基盤とする傾向が認められた。本年度の研究実績は以下の二項目に大別される。各項目ごとに得られた知見を概括する。1.防災情報の広報、啓蒙活動等について:各都市での資料収集、ヒアリングから地域防災体制の現状と防災資源の現況について把握した。物的防災資源として学校・公園施設が防災施策上大きな位置を占め、人的防災資源としては自主防災組織の整備進められていることが確認された。居住者向けの啓蒙活動、防災情報の広報は、定期的な防災訓練や市政広報紙を中心になされているが、その内容や密度等は各都市で違いがみられた。2.災害時の居住者志向とそこに求められる防災資源について:本研究では収集された資料から、八戸市、秋田市、仙台市、新潟市、静岡市の5都市を調査対象都市とした。また、調査地区として住居系と業務系の二地区を抽出し、災害時における居住者の対応志向に関する意識調査を郵便法によるアンケート調査として実施した。基礎集計結果からは次のような知見を得た。地域での物的な防災資源として、一時的な避難、被災後の避難生活、生活物資供給などの対応行動のなかで志向される施設は地域施設の立地環境に影響されるが、学校施設への依存が強いことが確認された。また、けが人の救護施設は地区の病院施設の立地環境が影響し、病院が立地しない地区では診療所といった身近な医療施設に対する依存が強まることが認められた。

災害時の人的な防災資源としては、町内会組織や緊密な近隣関係を災害時の基本的な対応基盤としていることが把握された。しかし、地区特性によっては対応基盤への依存の程度が異なり、業務系地区では自営業・事業所関係者のマンパワーに対しての依存が強くなることが確認された。平成8年度は居住者属性や居住環境と対応志向との関連性分析、防災施策と居住者志向との整合性分析を進める予定である。本年度の研究実績を計画に沿って概括する。(1)防災施策としての物的防災資源と居住者志向の整合性について:災害時の施設志向型は、巨視的には各都市でほぼ同様の傾向が確認された。すなわち、(a)障害者の避難場所や災害時の救護場所として医療施設を中心にとらえ、物質供給や避難生活場所などについてはそれぞれ異なった施設を志向する病院施設基盤型。(b)指定避難場所を防災施設全般の基盤ととらえる指定避難場所基盤型。(c)学校施設を防災施設の基盤にとらえる学校施設基盤型。(d)集会施設を基盤にとらえる集会施設基盤型の4つの類型に大別された。なお、施設複合志向型のように静岡市だけにみられる類型も認められた。これらの基盤施設への依存の程度は都市により多少異なるが、地域防災計画での位置づけと居住者志向に大きな齟齬はないと考えられた。(2)人的防災資源としての依拠基盤について:災害時の地域住民が主体となる救助活動を例とした人的防災資源の依拠基盤としては、町内会などの組織的な対応や近隣関係、地区就業者などの活動に依拠基盤を求める傾向が確認された。(3)依拠基盤と都市環境、個人属性などとの関係について:物的防災資源については、調査都市により施設への志向類型が小分類化される過程に異差が認められた。また、施設志向型と調査地区の関連性分析からは、施設の配置環境が施設志向に影響を及ぼしていることが推察された。個人属性との関係では、病院施設基盤型や学校施設基盤型などのように地域との関わりの希薄な階層が多い類型、指定避難場所基盤型のように比較的高齢な階層や居住歴が長く避難場所についての関心が高い階層が多い類型も認められた。人的防災資源については、近隣や地域との関わりが比較的強い階層と弱い階層では依存する基盤が異なっていることが認められた。近隣や地域との交流が密な居住者は、町内会などの組織的な対応や近隣関係に依存しながら災害時の対応を志向する傾向がみられ、近隣や地域との関わりの少ない階層では、地区就業者や壮青年などの活動力を依拠基盤とする傾向が認められた。(4)研究成果の資料化について:本研究で得られた知見を報告書としてまとめ地域防災計画策定にための資料として利用できるようにした。
極低温度測定のための音叉型水晶振動子を用いたヘリウム３融解圧温度計の開発

研究成果の信頼性を向上させるには、国際的に整合性のあるPLTS-2000が超低温物理や標準研究分野以外の低温分野でも利用される必要がある。PLTS-2000は容量歪み圧力計方式のヘリウム3融解圧温度計(MCT)により実現される。しかしこのMCTは製作・操作が簡単ではない。我々は、音叉型水晶振動子(QTF)をMCTの圧力センサとして活用し従来より簡単に扱えるMCTの開発を目指した。従来型MCTを用いてPLTS-2000を実現し、その不確かさを見積り、MCTの高精度化方法を見出した。新しいMCT開発のため、インサート型1 K冷凍機や核断熱消磁冷凍機、ハイブリッド実験セルを自作ベースで開発した。本研究の目的は製作・操作に手間がかかるため超低温分野に利用がとどまっている国際温度目盛PLTS-2000を利用した容量歪み圧力計方式のヘリウム3融解圧温度計(MCT)に代わり、工業汎用部品である音叉型水晶振動子(QTF)を利用したヘリウム3融解圧温度計を開発することである。そのためPLTS-2000を基準にQTFのヘリウム3融解圧曲線上での振る舞いを調べる。今年度は、準備期間として、QTFの準備、予備実験用冷凍機システムの設計・試作および測定系の設計・構築を計画した。まず、異なるメーカー、多種類のQTFを準備することから始めた。QTFの周波数測定系については過去の他グループにより利用されたものを参考に設計し、必要な測定機器などを選定・準備した。ヘリウム4を用いた予備実験を行うため、温度が室温から1 Kまで可変で、汎用液体ヘリウム容器に挿入して使用可能である小型1K冷凍機の設計を行った。この冷凍機の特徴としては、試料ガス用ガスハンドリングが装備され、断熱真空容器内に冷凍機本体が収められていること、試料空間は1Kpotに熱コンタクトした熱シールドにより外部の熱的擾乱からの影響が低減され、制御温度の安定性を保つようにされていること、さらにアダプタを装着することで、既存の核断熱消磁クライオスタットのインサートポートにそのまま設置でき、ヘリウム3を用いた本番実験のための新たな配線・配管の追加作業が不要となるようにしたことである。予備実験セルはセル内に高圧の液体ヘリウムを保持でき、QTF試料はセル内外に設置し、液体中、真空中での実験および室温下での簡易実験が可能である。冷凍機室温部の1K pot排気系、測定コネクタボックスなどの設計作業を行い、1K pot排気系については組み立てまで完了した。真空バルブなど既製部品・材料については、選定・準備が完了し、現在、冷凍機などに関する既製部品以外の構成部品について試作作業を行っている。サブmKまでの実験を行うための核断熱消磁クライオスタットを立ち上げた。核断熱消磁冷凍機の重要な要素である超伝導熱スイッチ(HSW)について、通常は、OFF状態でのフォノンによる熱伝導を抑えるため、その平均自由行程サイズ程度のフィルム超伝導材を使用する。しかし本研究では、ON状態での熱伝導度を増加させることを目的に、熱伝達面積を大きくするため敢えてバルク材を用い、核断熱消磁冷却において十分な性能を有することを実験的に確認した。超伝導材には高純度インジウムを用いた。インジウム自身で母材にハンダ付けでき、しかも調達・加工が容易なバルク状でも十分HSWとして働くことを明らかにし、誰もが製作可能なHSWを作ることができた。このHSWを用いて核断熱消磁冷凍機の性能試験を行った。予想外の大きな熱流入量のため、冷却温度が0.9 mK程度に留まっている。この主な原因は、構成部品間の隙間からの熱放射によるものであることを明らかにした。また容量歪み圧力計型MCTの単体冷却試験を行った。この試験により、温度測定において支配的な不確かさ成分が、MCTの構造材間の熱膨張係数の違いを起因とする電気容量の温度依存性と圧力変化に対するヒステリシスであることを明らかにした。音叉型水晶振動子(QTF)の予備実験用小型1K冷凍機および予備実験サンプルセルを完成させた。冷凍機は最大3個のQTF試料の同時測定が可能で、ヘリウム試料導入配管とガス精製器付ガスハンドリングを装備している。冷凍機の1 Kポット内にもQTF試料を導入することができるようにし、予備実験セルによる高圧中での実験の他、同時に低圧超流動中の実験も可能とした。無酸素銅製の予備実験サンプルセルは数MPaの耐圧性を有し、様々な形状のQTF試料を導入できる取り外し可能な3つのサンプル導入口を装備しており、現在、様々なQTFについての予備実験を進めている。本年度は、音叉型水晶振動子(QTF)実験システムの立ち上げ及び核断熱消磁クライオスタット(NDC)を用いて、容量歪み圧力計方式のヘリウム3融解圧温度計(MCT)を基準に、ヘリウム3融解圧曲線上でのQTFの特性を調べることである。予備実験用1K冷凍機(i1KC)の取込インピーダンスの閉塞問題を解決するため、液体He取込口の構造を見直した。取込口を下方、配管をU字型にすることで、閉塞問題を解決し、連続到達最低温度1.3 Kのi1KCを完成させた。エポキシ樹脂封止型の容量歪み圧力計式MCTの圧力変化に対する大きなヒステリシスを実験的に明らかにし、より精度を向上するため、本番用セルとして金属シール封止型MCTを有するハイブリッドセルを製作した。

所内のHe液化設備の無期限停止により、ヘリウム3融解圧温度領域を実現するのに不可欠なNDCの運転が困難な状況となった。一方、近年、液体水素などのより安全で、高効率な貯蔵、輸送技術の開発が求められていることを踏まえ、研究の方向性を、「低温流体の貯蔵・輸送技術開発のための実環境下、その場で高感度に圧力・温度をモニターするセンサとしてQTFを活用する研究」に大きく変更する決断をした。そのため予備実験用液体He購入費を、少量の液体Heや液体窒素などを利用し比較的高温での実験ができるi1KC設置可能なクライオスタット(4Cryo)の製作費に当てることにし、現有する小型魔法瓶を再利用した。このi1KC+4Cryoの低温システムの性能試験を行い、低温システムを完成させた。今後、本研究で開発した低温システムなどを用いて、低温流体の安全・高効率貯蔵・輸送技術開発に貢献するためのQTF製低温圧力温度センサの開発を進める。またNDC運転用の液体Heを確保できるように努め、当初の目的であるQTFを利用した新しいMCTの開発を継続して進めていく予定である。研究成果の信頼性を向上させるには、国際的に整合性のあるPLTS-2000が超低温物理や標準研究分野以外の低温分野でも利用される必要がある。PLTS-2000は容量歪み圧力計方式のヘリウム3融解圧温度計(MCT)により実現される。しかしこのMCTは製作・操作が簡単ではない。我々は、音叉型水晶振動子(QTF)をMCTの圧力センサとして活用し従来より簡単に扱えるMCTの開発を目指した。従来型MCTを用いてPLTS-2000を実現し、その不確かさを見積り、MCTの高精度化方法を見出した。新しいMCT開発のため、インサート型1 K冷凍機や核断熱消磁冷凍機、ハイブリッド実験セルを自作ベースで開発した。本件研究では、融解圧下のヘリウム3において水晶振動子(QTF)とヘリウム3融解圧温度計(MCT)を直接比較実験を行う。今年度は、その実験に必要不可欠な核断熱消磁クライオスタット(NDR)の立ち上げおよび従来方式の容量歪み圧力計型ヘリウム3融解圧温度計(MCT)の単体試験に注力した。クライオスタットの立ち上げは、予定通り行かず、複数の不具合箇所がありその修理・改良作業を行ったため、試料である音叉型水晶振動子(QTF)の予備実験を当初の計画通り進めることができなかった。NDRの初回試験では、超伝導熱スイッチの小型超伝導磁石用カレントリードによりヘリウムバス中での熱負荷が大きく、液体ヘリウムの蒸発量が以前の1.5倍に増加、しかも1Kでの熱アンカー不良によりカレントが磁石に流せないなどのトラブルが発生した。これらのトラブルを迅速に解消し2回目の冷却試験時には核断熱消磁冷却が可能であることが確認できた。まだ大きな熱流入量による高い到達温度という問題は残るものの、その原因は明らかでその対処方法も確立しているので、核断熱消磁クライオスタットの本格稼働、従ってQTFのヘリウム3中での実験開始に目処を立てることができた。低温物理実験、低温度標準今後は0.0001K以下まで実験温度範囲を拡大するため、核断熱消磁クライオスタットの実験空間への熱流入量を低減化により核断熱消磁クライオスタットの到達最低温度を低下させ、低温保持時間をより長くする。またQTFの予備実験を進め、本番用のQTFの選択を行う。