hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３Ｄ映像時代の両眼視機能解析

上下回旋斜視患者は、異常な「スラント感覚(回旋視差により惹起される前後方向への傾き知覚)」を普段感じることはないが、特殊な条件(アナグリフ両眼分離)下で回旋視差のみを有する視標を見た場合、両眼単一融像視ができていれば、健常者と異なるスラント感覚を知覚していることが分かった。このことから、上下回旋斜視患者が立体的な視対象を見る際、視覚的な不快感から解放されるために、代償的に回旋視差を無視している可能性があると考えた。民生用3Dテレビを用いて健常者における両眼視差により誘発される立体感覚量を定量し、第116回日本眼科学会総会で発表した。幾何学的に想定される値より小さくなる傾向にあった。しかしこの方法では、テレビモニタが邪魔をして、モニタより手前側となる交差性視差による立体感覚量しか定量できない。そこでシースルー型のヘッドマウントディスプレイを用いて交差性および同側性視差を定量する方法を考案した。これは、3Dのバーチャル視標と実空間に存在する実視標の両方が同時に見える。種々の視差を有するバーチャル視標で見える位置と実視標の位置を一致させることで立体感覚量を定量できる。実験方法を確立し、健常者において測定した結果、0.25°の細かな視差に対しては幾何学的理論値より実測値の方が大きくなっていた。しかし1°の粗い視差に対しては幾何学的理論値と同じであった。この違いの理由として、細かな視差には両眼視細胞のうちP細胞が主に関与しており、粗い視差にはM細胞が関与していたため、細胞特性の違いが出たとも考えられる。まだ症例数が少ないため結論づけることはできないが、さらに症例数を増やし、この現象を明らかにしていく予定である。また、3Dテレビを用いた実験で立体視力と立体感覚量には相関がないことがわかった。斜視患者や弱視患者で立体視力が良い症例でも立体感覚量が低下している可能性もある。今後立体視力の良い患者を対象にこの生理学的実験を行い、斜視患者の視空間覚の推定に寄与できるようにする。上下回旋斜視患者は、異常な「スラント感覚(回旋視差により惹起される前後方向への傾き知覚)」を普段感じることはないが、アナグリフ両眼分離下(片眼に赤、反対眼に青のフィルターを眼前に設置する方法)で回旋視差のみを有する視標を見た場合、両眼単一融像視できれば、正常と異なるスラント感覚を知覚していることが分かった。つまり、上斜筋麻痺や滑車神経麻痺の患者のように外方回旋偏位がある場合、平坦な道でも内方回旋視差が加わって見えるために、上り坂のように感じるはずであるが、彼らがその異常なスラント感覚を自覚するというエピソードはなかった(後天性滑車神経麻痺の急性期にはこの異常なスラント感覚を感じることが臨床的には稀にある)。このメカニズムを考察するに、日常視では立体的な視対象を見る際、種々の単眼性および両眼性の手がかりを利用して、立体像を脳内に再構築しているが、この手がかりのうち回旋視差を上下回旋斜視患者は無視している可能性がある。一般的に長期間罹患している斜視患者は片眼の情報を脳が無視する「抑制」という状態になっており、両眼視機能が低下していることがあるが、本研究で認められた現象は、両眼視は可能であるにもかかわらず、回旋偏位に伴う異常スラント感覚を自覚していなかった。これを「スラント抑制」と考えた。また、synoptometerを用いて行った研究により、上下回旋斜視患者はむき眼位によって回旋偏位が変化することを認めた。これら2つの研究から、上下回旋斜視患者は視線の方向により異常なスラント感覚が変化していると考えられるが、視覚的違和感を消失させるために、スラント抑制によるアダプテーションが生じていると考えた。1. 3Dテレビを用いた立体感覚の定量的解析健常者を対象にして、frame sequential方式の民生用3Dテレビ上にランダムの順で種々の交差性視差を有する指標を提示し、それにより誘発される立体感覚を被験者に表現してもらうことにより定量した。2.上下回旋斜視のListing面の評価上下回旋斜視を対象にしてsynoptometerを用いてListing面を定量した。現在英語論文を投稿中である。3.スラント感覚上下回旋斜視を対象にして独自に作成したデバイスを用いてスラント感覚を定量している。新しい実験系の確立が必要となったため。3Dテレビの知覚を定量する方法を考案し、健常者を対象に行い、結果を得た。上下回旋斜視におけるListing面の評価も行えた。斜視や弱視の患者を対象に、シースルー型ヘッドマウントディスプレイを用いて立体感覚を定量していく。1. 3Dテレビを用いた立体感覚の定量的

解析本実験法より実際の3D映像の見え方を確認することが可能であり、今後は上下回旋斜視症例に応用することで、これまで知られていなかった3Dテレビにおける視空間覚の一面を評価することが可能である。2.スラント感覚今後もスラント感覚の定量を行い、症例数が集まり次第英語論文で発表していく予定である。必要な備品の購入、論文校正、雑誌投稿、学会参加などに使用。初年度の研究費で、ある程度の環境整備は整ったので、残りの必要な備品・旅費・論文校正費などに使用する予定である。
湿度検出機能を有する柔らかい皮膚感覚センサ素子の製作と物体認識への応用

これまで物体の性質を識別するために,物体の誘電率の違いを静電容量変化で識別する薄膜電極対構造の接触センサが提案されている.センサ構造がシンプルかつ薄型であることから,他センサとの組み合わせや微細化に有用である.本研究では,この薄膜電極対構造の静電容量型センサに温・湿度のセンシング機能を付加させ,環境変化に対応しながら,接触した物体の性質,接触状態,接触圧等をセンシングする柔らかい皮膚感覚センサ(多機能触覚センサ)の開発を目指している.二年目である平成16年度は,平成15年度の研究成果を基に,湿度検出機能を有する柔らかい静電容量型センサの試作および特性取得実験を行った.これまでの基礎的特性の取得においては,紙フェノール樹脂製のハードプリント基板を用いて作成していたが,曲面への適用および実装化を考慮して,フレキシブルなポリィミドフィルム基板を用いて作成した.平成15年度の研究成果として,一対の電極から測定周波数を変えて得られる二種類の静電容量を用いて温度と湿度のセンシングが可能であることが示された.これは,周波数によって物体の誘電率が変化することを利用したもので,温度および湿度の両方に変化を示す周波数(数kHz)と温度にはほとんど変化を示さない周波数(数10kHz以上)が存在していたことによるものである.この手法を適用して同様の機能が実現できるかについての実験を行ったところ,特性に変化はあったが,同様の機能は実現可能であることが示された.したがって,人間の皮膚感覚と同様に,現在の温度・湿度状態を認識しながら,触ったものの材質を識別するセンサとして利用しうる可能性が示されたゆえ,今後,実装化に向けての実証実験を行っていく予定である.これまで物体の性質を識別するために,物体の誘電率の違いを静電容量変化で識別する薄膜電極対構造の接触センサが提案されている.センサ構造がシンプルかつ薄型であることから,他センサとの組み合わせや微細化に有用である.本研究では,この薄膜電極対構造の静電容量型センサに温・湿度のセンシング機能を付加させ,環境変化に対応しながら,接触した物体の性質,接触状態,接触圧等をセンシングする柔らかい皮膚感覚センサ(多機能触覚センサ)の開発を目指している.初年度である平成15年度は,温・湿度検出機能を有する静電容量型センサの基礎特性実験を行った.一般的な静電容量式の湿度センサは,高分子やセラミックスといった感湿材料に,くし型の微小電極を張り合わせた構造であるが,本研究では,柔らかい皮膚感覚センサを構成するために,感湿材料を用いない薄膜状電極対構造のままで目的の両機能が実現可能であるかどうかを実験的に調べた.まず,一対の電極から得られる静電容量値により温度と湿度のセンシングを実現させるためのアイデアとして,測定周波数を変化させて温度と湿度の変化に対する複数の静電容量値を取得し,それそれの変化の違いを利用して,温度と湿度の情報を分離して取り出す方法を検討した.作成した試作センサの基礎特性を設備備品費で購入した小型環境試験器を用いて取得した実験結果より,測定周波数によって環境の温度および湿度に対する静電容量値の依存度が異なっていることが明らかとなった.これによって,異なる周波数を選んで二つの静電容量を取得することで温度と湿度のセンシングが可能となることが示された.現在は,更に分解能を向上させる方法,並びに最適な温度と湿度の認識方法の検討を行っている.これらの結果は8月に開催させるSICE ANNUAL CONFERENCE 2004で発表予定である.これまで物体の性質を識別するために,物体の誘電率の違いを静電容量変化で識別する薄膜電極対構造の接触センサが提案されている.センサ構造がシンプルかつ薄型であることから,他センサとの組み合わせや微細化に有用である.本研究では,この薄膜電極対構造の静電容量型センサに温・湿度のセンシング機能を付加させ,環境変化に対応しながら,接触した物体の性質,接触状態,接触圧等をセンシングする柔らかい皮膚感覚センサ(多機能触覚センサ)の開発を目指している.二年目である平成16年度は,平成15年度の研究成果を基に,湿度検出機能を有する柔らかい静電容量型センサの試作および特性取得実験を行った.これまでの基礎的特性の取得においては,紙フェノール樹脂製のハードプリント基板を用いて作成していたが,曲面への適用および実装化を考慮して,フレキシブルなポリィミドフィルム基板を用いて作成した.平成15年度の研究成果として,一対の電極から測定周波数を変えて得られる二種類の静電容量を用いて温度と湿度のセンシングが可能であることが示された.これは,周波数によって物体の誘電率が変化することを利用したもので,温度および湿度の両方に変化を示す周波数(数kHz)と温度にはほとんど変化を示さない周波数(数10kHz以上)が存在していたことによるものである.この手法を適用して同様の機能が実現できるかについての実験を行ったところ,特性に変化はあったが,同様の機能は実現可能であることが示された.したがって,人間の皮膚感覚と同様に,現在の温度・湿度状態を認識しながら,触ったものの材質を識別するセンサとして利用しうる可能性が示されたゆえ,今後,実装化に向けての実証実験を行っていく予定である.
ビ-ム励起・誘電加熱による粉体の焼結・溶融に関する速度論的研究

本研究は原料粉の生成法から成形体および焼結体の作製に至るまでの一貫したプロセスの制御およびその評価方法の確立を主たる目標としている。一連の研究結果を以下に要約する。1.機能性材料としてのファインセラミックスの発展は粉体工学と密接に関連しており,材料の評価や標準化の重要性について指摘した。また。技術や工業の組合わせや複合化への動きについても調査された。2.レ-ザ-を加熱源とした蒸発・凝縮法による超微粒子の生成を装置工学的見地より検討した。その結果,粒子成長過程がブラウン凝集モデルにより表わせることを数値シミュレ-ションにより示した。また,溶融・蒸発を伴なう非定常熱伝導モデルを用いて,タ-ゲット層内の温度変化の様子を解析した。3.セラミックスの製造プロセスを工学的に解析することを目的として,メ-カ-の異なる原料粉体を同一プロセスで処理した結果を比較することにより,原料粉の特性から成形後の成形体密度が予測できる相関を実験的に求めた。4.成形体と焼結体との間の諸特性を定量的に相関づけ,処理プロセスが及ぼす影響について考察した。特に焼結体密度と成形体密度に顕著な相関が見い出され,またこれらへの処理プロセスの影響が溶易に理解できるグラフテクニックも示した。5.傾斜機能材料の基礎研究として,その成形体作製のための技術的手法を3種類提案し,各手法での組成傾斜のための制御方法等について実験的に検討を行った。また各手法はその簡潔性により,他の原料粉作製プロセスに容易に応用できることを示した。また。炭酸ガスレーザーを用いて粉体充てん物を点加熱し,層内伝熱速度の測定や溶融焼結物の表面観察を行った.二分割セルに種々な充てん率で粉体を充てんし,焼結物との関係を調べたところ,用いた種々の金属試料(銅,ニッケル,酸化銅,アルミニウム,五酸化バナジウムなど)はともに,空隙率が大きい程焼結物の重量や体積が増加することが認められた.しかしアルミニウムなどは溶融物によるレーザー光反射の影響により照射エネルギーの有効な伝達が進行せず,焼結物を測定するまでには至らなかった.また焼結物は,レーザー照射ポイントからの距離に応じ,溶融部,ゾーン溶融部および接融点溶融が起きていることが,焼結物断面の電子顕微鏡観察により確認された.しかもこの溶融は充てん層深さ方向よりも半経方向に速度的に速い溶融が起きており,これは充てん層各位置での伝熱速度の測定からも確認できた.本実験のような点加熱は非定常の伝熱過程となっており,溶融速度を推定することは容易ではないが,伝熱速度の測定結果や上記知見を基に,そのシミュレーションモデルの作成について現在検討中である.一方粉体焼結物の充てん構造に関する研究としてHIP(熱間静水圧プレス)装置を用いた焼結物の観察も行い,圧力および温度を種々結合わせた条件下でアルミナ粒子を焼結し,焼結物の断面を電子顕微鏡観察した.その結果,焼結後の充てん構造に影響する因子としては圧力や温度の他に,粉体成形前の顆粒子の大きさや状態が関与していることがわかった.これらの結果を基に,成形物の充てん構造と溶融焼結後の充てん構造の変化を考慮した焼結速度の推定を現在行っている.また次年度では面加熱による溶融焼結操作を行い,点加熱の場合の溶融速度との違いについて検討をしてゆく予定である.本年度は成形体充てん構造の解析と焼結体におけるその構造変化の評価を主たる目的とし、充てん方法や原料粉の調整法が焼結体に及ぼす影響などについて検討した。1.充てん構造に関しては成形体と焼結体の充てん特性を調べ、原料としての評価指標とすることを検討した。実験にはアルミナを主として用い、その結果成形体密度と成形体圧力との相関式を見い出し、原料特性の固めかさ密度より成形体密度の予測が可能であることが明らかとなった。

また成形体密度と焼結体密度の関係の一般式を得、この相関が試料および試料の調整方法(粉砕、助剤の添加、スプレードライなど)あるいはC.I.P.(冷間等方圧プレス)をかけるか否かにかかわらず成立することが確かめられた。このことより原料粉体の固めかさ密度を使用すれば、焼結後の密度の予測が可能となったばかりでなく、試料調整法による成形性や焼結性の向上への影響が推測でき、セラミックス等の製造プロセスにおける原料の定量的評価方法が得られたことになる。さらに焼結体断面の電子顕微鏡による観察を行い、原料粉の粒度や成形圧および焼結温度による焼結体構造への影響について検討し、その定量化を継続して行っている。2.焼結体原料として、現在超微粒子の積極的な利用が検討されている。そこで超微粒子の充てん方法について、遠心充てん、圧縮充てんおよびタッピング充てんを用いた検討を行い、粉体層内の空間率分布の変化をX線断面撮影によって測定し、各種充てん方法による違いを考察した。上記結果を基に、成形体の充てん構造と焼結体の充てん構造との関係を中心に、その定量的評価方法を現在検討を続けている。本年度は、レ-ザ-による溶融・焼結過程の測定とともに、画像解析装置による焼結体の形態学的観察を行った。1.レ-ザ-による溶融・焼結過程に関しては、金属のように比較的融点の低い試料を用いた場合には、溶融と同時にかなりの蒸発が認められ走査電子顕微鏡観察によって超微粒子の形状および粒子径分布を測定した。得られた粒子は分子の凝集体であるので、ブラウン凝集を仮定し、ポピレ-ション・バランス式を解いて粒子径分布を求め、実測値と比較したところ、かなり良い一致が見られた。2.レ-ザ-による溶融・蒸発過程の温度変化に関しては、相変化を伴う熱伝導方程式を数値解析し、測定結果との比較を試みた。この結果、レ-ザ-のように照射面積が小さく、点熱源とみなされる場合には、周囲への熱伝導速度に比べて熱源付近の蓄熱速度が大きく、温度上昇も急で、溶融・蒸発する様子をよく表わすことができた。3.焼結体の断面を顕微鏡で観察し、焼結による粒子境界線の変化の様子を画像解析装置を用いて解析した。焼結体の構造は、原料粉の粒度や成形圧および焼結温度による影響を受けるので、これらの条件を変えつつ、さらに定量的評価方法を検討していく予定である。4.粒子充てん構造の測定法として、近年医療用として普及がめざましいX線CT法を粒子充てん層の空隙率分布の測定に応用した。従来、充てん容器付近から中心に向って空隙率が振動しながらしだいに一定値に収束する分布をとると言われているが、本X線CT法による測定によっても裏付けられ、本法が粒子充てん構造の解析に有用な測定手段であることを認めた。5.本年度用いたレ-ザ-は、連続発振式炭酸ガスレ-ザ-であるが、今後は、パルス発振式のものも用い、さらに検討する予定である。これまでの一連の研究の応用について,主としてファインセラミックスの分野において検討し,成形体から焼結体作製に至るまでの一貫したプロセスの評価を行った。また最近,材料のもつその機能に傾斜をつけるいわゆる傾斜機能材料の概念が注目されてきており,本研究で得られた技術をそのプロセス開発に応用することも目的とした。1.セラミックスの製造プロセスを工学的に解析することを目的として,製法の異なる原料粉体を同一プロセスで処理した結果を比較することによって,原料粉体を評価する方法を確立した。
日本的職場環境でのサイコロジカル・キャピタル（心理的力量）の向上に関する実証研究

本研究の目的は、米国にて開発されたサイコロジカル・キャピタル(PsyCap)尺度の日本語版尺度を作成し、作成した日本語版およびオリジナルの英語版PsyCap尺度を用いて日米における質問紙調査および統計的分析を通して、1国際比較可能な日本語版尺度の確立および2世界で初となる日本人従業員のPsyCapと職場関連要因との関係性の解明を目指すことである。2018年度の目的は、代表者が前年度までに作成し収集してきた日本語版尺度をさらに改良し、日米における調査を行った後、項目反応理論に基づき分析を行い、日本語版尺度を完成させることであった。しかしながら2017年度末にそれまでの分析結果から研究手続を変更した。その変更に伴い、2018年度は、その後の研究手順の見直し等を行うことに時間を要したため、申請時に計画した通りに米国人を調査対象とした英語オリジナル版を用いた質問紙調査まで至らなかった。研究手続の変更については、以下の通りである。2017年度の日本語版尺度の分析結果をもとに、さらなる分析を行い、尺度に微修正を加えた。そのため、2017年度末に再度日本人従業員を対象に修正版日本語版尺度を用いた調査を実施した。2018年度にその信頼性と妥当性の検証等に関する分析を行った。2019年度は、2018年度に同時に実施する予定であった米国人を対象としたオリジナル英語版を用いた調査を実施し、2017年度末に収集した日本人データとともに項目反応理論による分析を行う予定である。PsyCapと職場関連要因との関係性の解明については、予定通り行う見通しである。研究が遅れている理由は、研究手順の変更にある。2017年度に2018年度の調査に向けて分析を行った結果、それまで作成してきた尺度に微修正を加える必要性が出てきた。そのため科研費の結果を待たずして、微修正を加えた日本語版尺度のみを用いた調査を実施した。その研究手順の変更に伴い、当初日米同時に調査を実施する予定であったが、別々に行うことに変更した。このような研究手順の変更により、当初予定していなかった調査の分析に時間を要し、2018年度には米国調査まで至らなかった。米国調査は2019年度に実施する予定である。2019年度前半は、昨年度に引き続き日本語版尺度により収集したデータ分析を行っている。そのため申請当初予定していた英語版尺度によるデータ収集を今年度中期に実施することになる。本来予定していた日本語版と英語版双方を合わせた分析を、申請時の計画と比較して短期間で行うことによって、計画のとおりに研究が遂行できると考えている。前述の通り、研究手順を変更したため、使用計画どおりに進めることができなかった。それに係る費用は、2019年度に持ち越し、米国人を対象とした質問紙調査を実施する予定である。
幹細胞顕在化自己心筋細胞移植による心筋再生治療法の開発

研究は幹細胞が顕在化(活性化)すると考えられる心不全状態モデル動物の作成、ならびにその評価から開始した。まず、圧負荷心不全モデルにおける心筋細胞増殖変化の検討として、体重400gのSD系ラットに腹部大動脈縮窄処置を加え圧負荷心不全モデルを作成し、分離心筋細胞にM期細胞の検出を試みた。しかしいずれの予備実験においても幹細胞の検出同定はできなかった。そこで、心筋細胞培養モデルにおいて過剰心負荷状態を作成し、かかる状況下での骨髄培養細胞の変化を検討した。伸展刺激はシリコンラバー膜上に細胞を播種し、接着させた上で60/minの速度で周期的にシリコンラバー膜を伸展させた。その結果、培養骨髄細胞から心筋組織様の組織形成所見が確認された。すなわち、骨髄細胞に心筋局所環境を与えると心筋様の組織が形成されること、幹細胞が組織に存在しているという考えを離れ、心筋組織に流入した骨髄細胞を幹細胞のように振る舞わせる分化能を心筋組織が有していると考えることがより自然と考えられた。末期心不全状態のもとで観察される、細胞分裂は組織内に存在する幹細胞由来のものではなく、骨髄から流入した骨髄細胞が心筋細胞に分化誘導を受ける過程において観察された可能性が高いと考えられた。A.圧負荷、心筋梗塞心不全モデルにおける心筋細胞増殖変化の検討1.心不全モデル作成体重400gのSD系ラットに腹部大動脈縮窄処置を加え圧負荷心不全モデルを作成した。3週間後に犠牲死させ、体重当たりの心筋重量の増大、心筋細胞の肥大を確認した。2.細胞周期の検討Langendorf装置を用い、コラーゲナーゼ潅流法にて心筋細胞の分離を行い、細胞浮遊液をFlowcytometryにかけM期細胞の検出を行った。3.組織学的検討圧負荷心不全モデルを作成3週間後に犠牲死させ左室パラフィン連続切片を作成しTUNEL染色を行いapoptosis細胞の検出を行った。B.心筋細胞培養モデルでの検討培養細胞に細胞周期関連遺伝子発現に影響を有すると考えられる伸展刺激を加え、刺激培養前後の核DNA量定量を行いG0,G1期から制限点を通過しS期移行細胞の検討を行った。24時間の伸展刺激の後にflow cytometryで核DNA量定量を行った。またdiffential display法による発現遺伝子の検討のため、total RNAを抽出し-80度で保管中である。研究は幹細胞が顕在化(活性化)すると考えられる心不全状態モデル動物の作成、ならびにその評価から介しした。まず、圧負荷心不全モデルにおける心筋細胞増殖変化の検討として、体重400gのSD系ラットに腹部大動脈縮窄処置を加え圧負荷心不全モデルを作成し、3週間後に犠牲死させ、体重当たりの心筋重量の増大、心筋細胞の肥大を確認した。次に細胞周期の検討として、Langendorf装置を用い、コラーゲナーゼ潅流法にて心筋細胞の分離を行い、細胞浮遊液をFlowcytometryにかけM期細胞の検出を行った。また、組織学的検討として圧負荷3週間後における心筋組織でのapoptosis細胞の検出を行った。apoptosis細胞の増加は有意であったが、M期細胞の有意な増加は認められなかった。そこで、心筋細胞培養モデルにおいて過剰心負荷状態を作成し、かかる状況下での培養細胞遺伝子発現変化を検討した。生じた遺伝子変化の中で細胞周期関連遺伝子の変化についてRealtime PCR法を用い変化量に量的有意変化の有無を検討したが、有意なものは認められなかった。心筋内に幹細胞が存在する可能性を現時点で否定するものではないが、骨髄から流入する間葉系細胞の分裂変化が、末期心不全状態における心筋内細胞分裂所見の源であるとも考えられた。
アデノ随伴ウイルスベクターを用いた抗体発現型アルツハイマー病治療法の開発

本研究では、アルツハイマー病(AD)の予防、治療を目的とした、抗体発現型組み替えアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを作製し、その治療効果を評価することを目的に研究を行った。まず、マウス生体内で抗AB抗体を発現出来るか検討した。組換えAAVベクターをマウスへ筋肉内にそれぞれ単回投与し、血清中のAβ特具的な抗体を定量した。その結果、筋肉内投与では血清中の抗Aβ抗体は徐々に増加し、48週で最も高濃度となった。さらに、投与後64週でも高い抗Aβ抗体量を維持していた。抗原を投与するワクチン療法では、生体内で免疫細胞を活性化し抗体産生を誘導する必要があるため、個体差によって抗体産生を誘導しづらいことがある。よって、抗原を投与するワクチン療法よりもAAVベクターを用いた方が、抗Aβ抗体濃度のコントロールをしやすく、免疫反応を起こすことなく有効な抗体を誘導できるため、これまでペプチド療法において起こっていた副作用もないと考えられる。また、治療実験として、Aβが蓄積している10ヶ月齢のモデルマウスへ組換えAAVネクターを投与した。組換えAAV投与12週後で、脳ホモジネートより脳内の可溶性Aβの定量を行った。その結果、脳内の可溶性Aβは減少していた。さらに、老人斑の検出を行い、治療群においては非治療群に比べて老人班の量が有意に減少していた。さらに、老人斑が蓄積する前の5ヶ月齢のモデルマウスへ組換えAAVネクターを投与した。その結果、Aβの蓄積が始まる10ヶ月齢なっても老人斑は検出されず、その後18ヶ月齢まで検出されることはなかった。また、マウスの行動実験の結果、AAVベクター投与群において有意なAD治療効果がみられた。以上の事よりAAVベクターを用いたアルツハイマー病治療は有効な治療法さらには予防法となる事が期待された。今後は臨床応用に向けてAAVベクターの大量精製法や適切な投与方法を模索していく予定である。まず、ハイブリドーマより抗体遺伝子を単離し抗体発現型AAVを作成した。このAAVベクターから抗体が産生されるか検討するため、AAVベクターをHEK293細胞に感染させ、Western blot法により抗体を検出した。その結果、細胞内での抗体の発現と細胞外への分泌を確認した。さらに、この抗体は不溶性Aβ、可溶性Aβの両方に結合可能であることが明らかになった。次に、マウス生体内で抗Aβ抗体を発現出来るか検討した。組換えAAVをマウスへ筋肉内にそれぞれ単回投与し、血清中のAβ特異的な抗体を定量した。また、治療実験として、老人斑が蓄積している10ヶ月齢のモデルマウスへ組換えAAVを投与した。その結果、脳内の可溶性Aβは減少している傾向に見られた。さらに、老人斑の検出を行い、治療群においては非治療群に比べて老人班の量が減少する傾向がみられた。以上の事よりAAVベクターを用いたアルツハイマー病治療は有効な治療法となる事が期待された。今後、マウスの行動実験などの詳細な治療効果を判定することにより、新たなAD治療法の確立を目指す。

さらに、老人斑の検出を行い、治療群においては非治療群に比べて老人班の量が有意に減少していた。さらに、老人斑が蓄積する前の5ヶ月齢のモデルマウスへ組換えAAVネクターを投与した。その結果、Aβの蓄積が始まる10ヶ月齢なっても老人斑は検出されず、その後18ヶ月齢まで検出されることはなかった。また、マウスの行動実験の結果、AAVベクター投与群において有意なAD治療効果がみられた。以上の事よりAAVベクターを用いたアルツハイマー病治療は有効な治療法さらには予防法となる事が期待された。今後は臨床応用に向けてAAVベクターの大量精製法や適切な投与方法を模索していく予定である。
水素脆性感受性の発現による高強度靭性複合鋼の延性脆性遷移支配組織の微小試験評価

鉄鋼材料の特徴は合金あるいは複雑な組織の複合体としての特性が実用的な意味を持つことであり、その高い強度と延性・靭性を生かした構造材料特性にあるが、一般に延性・靭性は強度と逆関係にある。本研究では、研究代表者らが、延性脆性・破壊靭性評価のために開発してきた微小試験片を用いる小型パンチ(SP)試験法(J.Nucl.Mater.,Vol.169(1989),p.225ー232;Vol.150(1987),p.194ー202)を適用して、大形試験片サイズにおいては現れ難い複合微細組織鋼の延性脆性遷移温度域における靭性支配組織を水素脆性感受性と併用して評価することを目的とした。供試材は、強靭性を担う残留オ-ステナイトFCC組織を高強度を担うベイナイト(試料(1))または焼きもどしマルテンサイト(試料(2))のBCC組織地に複合分散させた高強度強靭性2相鋼および高強度フェライト単相鋼(試料(3))の3種類を作成した。試料(1)は、2次均熱処理温度と保持時間を変えて下部べイナイト地に最大23%の安定オ-ステナイト組織を含有させて、良好な高強度ー強延性バランスを発現できた。残留オ-ステナイト量を変えてSP破壊エネルギ-延性脆性遷移曲線およびDBTTを求めた。SP破壊エネルギ-の確率密度、すなわちばらつきはいずれの温度においても最弱リンクモデルであるワイブル分布に従った。ベイナイト変態を制御して残留オ-ステナイト量を多くした複合組織鋼になると、単一ワイブル分布から複合ワイブル分布に移行し、ワイブル係数m値および破壊様式が変化し、延性破壊挙動の寄与が反映された。低温脆性破壊組織と整合・重畳する水素脆性感受性BCC組織を含む試料のSPエネルギ-の低下は、延性脆性域で顕著に現れたことから、SP水素脆性感受性手法による靭性支配組織の材料学的評価の指針がつかめた。
気管内吸引の吸引圧・吸引時間調整指標の開発

本研究の目的は、気管内吸引の吸引圧・吸引時間を調整する為の指標を作成し、看護技術の新たな方法を見いだすことである。そのために、1吸引圧と吸引時間の関係2吸引調整の動作分析の2側面から検討を行った。1から吸引圧と吸引時間を調整には、カテーテルの太さや痰の粘度を考慮して調整する必要があることが明らかとなった。この結果を基に、指標を作成した。2から患者への吸引を実施した事とが無い看護学生でも、吸引の過程において痰の粘度を推測することができていた。この事から、作成した指標は、吸引の経験がない看護学生等でも活用できることが示唆された。今後は、指標を評価し活用に向けた検証を行っていきたい。本研究は、気管内吸引の吸引圧・吸引時間調整の指標を作成し、看護技術における吸引方法の新たな提言をすることにある。指標はI.吸引圧と吸引時間、吸引量等の関連、II.吸引調整技術の動作分析の2側面を検証しその結果をもとに作成することとしている。研究の初年度である平成25年度は、I.吸引圧と吸引時間、吸引量等との関連についての分析を行うためのデータを得ることを目的に、1文献検討、2実験プロトコール案の作成、3プレテスト、4実験プロトコール案の見直し、5実験の実施を目指して取り組んだ。文献検討では吸引圧や吸引時間、吸引の調整方法等をキーワードに、既存の教科書等を中心に現在の技術教育内容についての検討を行った。文献検討の結果をもとに、吸引圧の範囲や吸引方法(カテーテルの種類等含む)、吸引時間等や詳細な条件設定を行った。また、実験では擬似痰を使用することから液体の粘性率を測定できるデジタルB型粘度計(アタゴ株式会社)を購入した。擬似痰の粘度については食品粘度表等を参考に設定した。粘度に基づいた擬似痰の作成ができるように擬似痰作成のマニュアルも作成した。これらの条件設定等をもとに、実験プロトコール案の作成およびプレテストを行った。プレテスト実施の際に、吸引圧の調整に苦慮したことからデジタルマノメータ(FUSO-8230)を購入し、吸引圧の調整方法について見直しを行った。また、プレテストのデータにバラつきがみられたことから、実験方法を見直し、データ収集方法等含めて検討し実験プロトコールの修正を行った。本研究は、気管内吸引の吸引圧・吸引時間調整の指標を作成し、看護技術における吸引方法の新たな提言を行うことを目的としている。吸引圧・吸引時間調整の指標の作成にあたっては、I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連、II.吸引調整技術の動作分析の2側面を検証し、その結果をもとに作成することとしている。平成25年度はI.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連を検証するたの準備(疑似痰作成のマニュアル及び実験プロトコールの作成)とプレテストを行った。プレテストの段階でプロトコールの見直しの必要性が生じたため、プロトコールの修正を行った。平成26年度は以下の2つについて取り組んだ。I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連については、平成25年度に見直した研究プロトコールを用いてプレテストを実施。プレテストの結果、データのばらつきがみられたため、実験プロトコールの見直しと条件設定の変更などを行い、本実験に取り組んだ。実験では、痰の粘度や吸引カテーテルの太さなどを変えて実施し、吸引圧と吸引時間、吸引量に関するデータを得た。本実験の結果は現在分析中である。II.吸引調整技術の動作分析については、実験プロトコール及び動作分析時に使用するチェックリストを作成した。チェックリストは、客観性を高めるために、吸引技術の方法が記されている看護系の教科書と既存のビデオ等を検証し、作成した。また、実験で使用する物品の検討及び倫理審査に向けた申請準備を行った。本研究は、看護技術の気管内吸引における吸引圧・吸引時間の指標を作成し、看護技術における吸引方法の新たな提言を検討することにある。吸引圧・吸引時間の指標の作成にあたっては、I.吸引圧・吸引時間、吸引量の関係とII.吸引調節技術の動作分析の2側面を検証し、その結果をもとに作成することとした。最終年度の平成27年度は、前年度までに得られたI.吸引圧・吸引時間・吸引量のデータを分析し、模擬痰の粘稠度別(3パターン)にみた吸引圧、吸引量、吸引時間の関係性を検討した。その結果、カテーテルの太さや粘稠度の違いによる吸引量の差は吸引圧が高くなるほど減少する事が明らかとなった。II.吸引調節技術の動作分析については、実験方法、データ収集方法を検討し、プレテストを実施後、本実験を行った。尚、実験の実施にあたっては、所属する大学の倫理審査を受け、承認を得てから行った。本実験では、吸引経験が少ない10名の被験者を対象に実施した。模擬痰を貯留させたモデル人形に吸引を実施してもらい、吸引技術の動作をビデオ撮影した。さらに、吸引技術の調整等に関する主観的評価について半構成的面接法にてデータを収集した。尚、吸引技術は、口腔内、鼻腔内、気管内吸引について実施した。これらの得られたデータを分析し、吸引調整技術に関する特徴をみいだした。

その特徴としては、被験者自身が知覚する吸引時間より、実際の吸引時間が長い傾向にあったこと、吸引総時間のうち痰を実際に吸引している時間の割合は約57割であったこと、痰を吸引する過程において痰の粘稠度をある程度予測することができていたことなどであった。これらの検証結果を踏まえ、指標を作成したが、その活用方法については、今後さらに検証を重ねていく必要がある。本研究の目的は、気管内吸引の吸引圧・吸引時間を調整する為の指標を作成し、看護技術の新たな方法を見いだすことである。そのために、1吸引圧と吸引時間の関係2吸引調整の動作分析の2側面から検討を行った。1から吸引圧と吸引時間を調整には、カテーテルの太さや痰の粘度を考慮して調整する必要があることが明らかとなった。この結果を基に、指標を作成した。2から患者への吸引を実施した事とが無い看護学生でも、吸引の過程において痰の粘度を推測することができていた。この事から、作成した指標は、吸引の経験がない看護学生等でも活用できることが示唆された。今後は、指標を評価し活用に向けた検証を行っていきたい。研究当初は研究期間を2年としており、平成26年度中に気管内吸引圧・吸引時間調整の指標の作成と検証、看護技術における吸引方法の提言を行う予定であった。しかし、平成26年度は指標の作成のために行う2つの実験(I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連の検証及びII.吸引調整技術の動作分析)のうち、I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連の検証のための実験とII.吸引調整技術の動作分析の実験準備までしか実施できておらず、研究期間も1年間延長したことから遅れていると判断した。研究遅延の理由としては、I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連の検証の実験において実験条件の設定に時間を要したことと、実験回数を増やしたため遅れが生じたと考える。基礎看護学平成27年度は、気管内吸引圧・吸引時間調整の指標の作成と検証を行い、看護技術における吸引方法の新たな提言を目指して取り組む。具体的には、II.吸引技術の動作分析の検証を研究倫理委員会の申請と承諾を得て実施する。この結果と、I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連の分析結果をもとに指標の作成を行う。作成した指標の検証を行い看護技術の吸引方法の提言を目指す。当初の初年度計画は、吸引圧と吸引時間、吸引量等の関連の検証のためのデータを得ることを目指し1文献検討、2実験プロトコール案の作成、3プレテスト、4実験プロトコール案の見直し5実験の実施までを実施する予定であった。しかし、4実験プロトコールの見直し(修正)までしか実施できなかったことからやや遅れていると判断した。研究遅延の理由としては、実験条件の設定に思いのほか時間がかかったこと、プレテストの結果から実験プロトコールの大幅な見直しが必要であったことなどが原因であると考える。平成26年度にI.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連を検証する実験とII.吸引調整技術の動作分析の2つの検証をを行う予定であった。しかし、I.吸引圧と吸引時間、吸引量の関連の実験において、条件設定の見直しや実験回数を増やしたこと等により多くの期間を費やしたためII.吸引調整技術の動作分析の検証を実施できなかった。よって、II.吸引調整技術の動作分析の検証の際に使用する物品の購入、人件費などの支出がなかったため、次年度使用額が生じた。最終年度の平成26年度は気管内吸引圧・吸引時間調整の指標と検証、その結果をもとに看護技術における吸引方法の新たな提言を目指して取り組む。
光無線OFDM方式におけるプリコーディングを利用したコードシフトキーイング

本研究では,強度変調直接検波方式を用いる光無線直交周波数分割多重(OFDM)方式において,情報伝送量の増加と誤り率特性の改善を両立する伝送方式を実現する.この伝送方式では,OFDM信号上でコードシフトキーイングによる情報伝送も同時に行う.これにより,伝送帯域幅を増やすこと無く,情報伝送量の増加が見込める.1ビット当たりの送信エネルギーを固定した場合,情報伝送量の増加に伴って送信信号のエネルギーも増加するため,誤り率特性の改善も見込める.本研究では,強度変調直接検波方式を用いる光無線直交周波数分割多重(OFDM)方式において,情報伝送量の増加と誤り率特性の改善を両立する伝送方式を実現する.この伝送方式では,OFDM信号上でコードシフトキーイングによる情報伝送も同時に行う.これにより,伝送帯域幅を増やすこと無く,情報伝送量の増加が見込める.1ビット当たりの送信エネルギーを固定した場合,情報伝送量の増加に伴って送信信号のエネルギーも増加するため,誤り率特性の改善も見込める.
鍛冶職人の伝統技術を数値的に把握する方法の創設へむけた基礎研究

刀鍛冶職人が素材の炭素濃度を調製するために行う「卸金(おろしがね)」について、炉の構造を調査するとともに、送風機を用いた送風量の記録と赤外線サーモグラフィーによる炎の逐次温度測定を実施し、生成物の炭素濃度と金属組織を調べた。同じ火床を使って高炭素鉄の脱炭と低炭素鉄の浸炭という正反対の反応を行っている点については以下のように説明できることがわかった。すなわち、高炭素鉄(銑鉄で実験)の脱炭の際は、融点が低いため送風量を少なくし低温で少しずつ熔解させる。そして炉底を浅く設定することによって、熔けた鉄は羽口からの風がよく当たる位置に留まりある程度時間をかけて脱炭が進行していく。一方、低炭素鉄を浸炭させる際は、送風量を多くすることによって高温下で固体の鉄の中へ炭素が入っていく。炉底部を深く設定することによって、半熔融状態の鉄は羽口の前を速やかに通過し再度の脱炭が起こらず、生成物は羽口の風が直接当たる箇所よりも下の位置に溜まる。また日本刀製作工程のうち、皮鉄の素材を作るための「折り返し鍛錬」の工程について、原料鉄の炭素濃度に応じてどのように温度調整を行っているかを調べた。軟鉄(C:<0.1%)と鋼(C:0.7%)を対象に6回ずつの折り返し鍛錬を実施してもらい、赤外線サーモグラフィーで加工時の素材の逐次温度測定を行い、中間・最終生成物の炭素濃度と金属組織を調べた。折り返し鍛錬は「仮着け」と「泥沸かし」の2工程からなるが、仮着けの際には軟鉄の方が高温で鍛着するため、鋼よりも高い温度で作業を終える傾向がみられ、また泥沸かしでは軟鉄の方がより高めの温度から作業を開始していた。折り返し直後の鍛接面には最大数十μmの厚さの介在物が点状に連なってあらわれるが、これらは折り返し回数が増えるにつれて薄くなり、また細かく分散して鍛接面が見分けられなくなる程度まで層の均一化が進むことがわかった。大鍛冶工程の再現にむけ、加熱条件の決定および文献記録にある予備加熱の理由を明らかにする目的で、予備実験を行った。江戸時代の建築物の門に使用されていた肘金を原料とし、赤外線高温サーモグラフィーと送風量測定装置つきのブロアを使用して、炉内や原料各部の温度をリアルタイムでモニターしながら実験を行った。この結果、予備加熱の意味と、工程中のどこで脱炭反応が起きているかが明らかとなった。この結果に基づき、装置にはさらに改良を加え、次年度には本格的な再現実験を行う予定である。今年度はまた、日本刀を製作する一連の工程のうち、刃文と反りを入れる最終工程である「焼き入れ」に焦点をあてて赤外線高温サーモグラフィーを用いて温度測定を行った。宮城県在住の刀匠・法華三郎信房氏、栄喜氏父子に依頼し、刃文として「沸(にえ、マルテンサイト結晶の大きなもの)」と「匂(におい、マルテンサイト結晶の小さなもの)」がそれぞれ形成される条件で焼き入れを行ってもらい、焼刃土の上と、それを取り除いた下の鉄部の両方について加熱時の温度分布、場所による冷却速度の違いを調べ、また生成物の金属組織を電子線マイクロアナライザーで観察することによって、刃文の形成過程を左右する要因について検討を加えた。なお水中で急冷されている過程での焼刃土上の温度変化は、同刀匠が通常使用しているのと同寸の透明アクリル製水槽を作成し、測定器に波長フィルターをかけ、アクリル板越しに刀身の温度を測定できるように工夫して実施した。この結果は、2008年6月に行われる日本文化財科学会第25回大会(鹿児島国際大学)で発表する予定である。大鍛冶とは、江戸時代明治時代初期に行われていたが現在は技術の伝承が途絶え、わずかな操業記録しか残っていない鉄精錬工程の一つで、銑鉄を脱炭して軟鉄を作ることを目的とするものである。これまでの、マッフル炉内の加熱実験と、炉内温度、送風量をモニターしつつスケールダウンした開放炉で行った操業実験により、大鍛冶の細部について、以下の点が明らかになった。(1)操業時間全体のほぼ半分を占める予備加熱の工程は、これに続く熔融のための加熱に備え、原料全体の温度をあらかじめ上げておくことを目的としており、表面に脱炭層を作らないようにするために、800°C程度に留める必要がある。(2)温度を上げると原料銑鉄の熔融・滴下が起こるので、それが定常的に続くように温度を微調整する必要がある。脱炭反応は熔融銑鉄の滴下途中ではなく、炉床に溜まった熔融物に羽口からの風があたることによって酸化して進行する。この解析結果に基づき、前近代の砂鉄製錬による産物(江戸時代に銑鉄で作られた肘金)と、同じく砂鉄を原料として日本美術刀剣保存協会が年に1回操業する「日刀保たたら」で生産された銑鉄を原料とし、赤外線高温サーモグラフィーと送風量測定装置つきのブロアを使用して、炉内や原料各部の温度をリアルタイムでモニターしながら大鍛冶工程の再現実験を行った。この生成物について、EPMA、硬度測定装置などを使用し、炭素濃度、非金属介在物の化学組成と鉱物組成、金属組織を調べた結果、明治時代の操業記録にあるものと同様の軟鉄(庖丁鉄)を得ることに成功したことがわかった。

刀鍛冶職人が素材の炭素濃度を調製するために行う「卸金(おろしがね)」について、炉の構造を調査するとともに、送風機を用いた送風量の記録と赤外線サーモグラフィーによる炎の逐次温度測定を実施し、生成物の炭素濃度と金属組織を調べた。同じ火床を使って高炭素鉄の脱炭と低炭素鉄の浸炭という正反対の反応を行っている点については以下のように説明できることがわかった。すなわち、高炭素鉄(銑鉄で実験)の脱炭の際は、融点が低いため送風量を少なくし低温で少しずつ熔解させる。そして炉底を浅く設定することによって、熔けた鉄は羽口からの風がよく当たる位置に留まりある程度時間をかけて脱炭が進行していく。一方、低炭素鉄を浸炭させる際は、送風量を多くすることによって高温下で固体の鉄の中へ炭素が入っていく。炉底部を深く設定することによって、半熔融状態の鉄は羽口の前を速やかに通過し再度の脱炭が起こらず、生成物は羽口の風が直接当たる箇所よりも下の位置に溜まる。また日本刀製作工程のうち、皮鉄の素材を作るための「折り返し鍛錬」の工程について、原料鉄の炭素濃度に応じてどのように温度調整を行っているかを調べた。軟鉄(C:<0.1%)と鋼(C:0.7%)を対象に6回ずつの折り返し鍛錬を実施してもらい、赤外線サーモグラフィーで加工時の素材の逐次温度測定を行い、中間・最終生成物の炭素濃度と金属組織を調べた。折り返し鍛錬は「仮着け」と「泥沸かし」の2工程からなるが、仮着けの際には軟鉄の方が高温で鍛着するため、鋼よりも高い温度で作業を終える傾向がみられ、また泥沸かしでは軟鉄の方がより高めの温度から作業を開始していた。折り返し直後の鍛接面には最大数十μmの厚さの介在物が点状に連なってあらわれるが、これらは折り返し回数が増えるにつれて薄くなり、また細かく分散して鍛接面が見分けられなくなる程度まで層の均一化が進むことがわかった。
調和写像の微分幾何学

2つの完備リーマン多様体の間の微分可能写像のエネルギー汎関数の臨界点を調和写像という。3次元Yang-Mills-Higgs場が与えられたときそれが誘導する2次元球面からKahler C-空間への写像(無限遠Higgs場という)の調和性が考察された。3次元ユークリッド空間上のコンパクト群に対する接続とHiggs場(Lie環に値を持つ関数)とは、曲率と共変微分に関する汎関数の停留点を与えるとき、Yang-Mills-Higgs場という。Yang-Mills-Higgs場のゲージ不変性と汎関数の値の有限性によりHiggs場の極限として無限遠Higgs場が定義される。適当な漸近的条件のもとでその無限遠Higgs場は調和的であることを主張した。一方、3次元Minkowski空間の空間型および時間型曲面のGauss写像による分類問題が検討された。Gauss写像が調和写像であることを普遍化した条件、すなわちGauss写像ξが条件Δξ=Aξ,A〓Mat(3,R)を満たす線織面および回転面を考察して、これは典型的なモデル空間になることを主張して完全な分類した。
難聴の遺伝子治療に向けたAAVセロタイプ特性に関する研究

近年、難聴モデルマウス(幼若マウス)を用いた遺伝子治療に関する実験において一定の治療効果が報告されてきたが、ヒトは出生時点で内耳は成熟しており、臨床応用を考えた場合、内耳が成熟した状態の成体マウスを対象とした研究成果が次の課題とされている。研究代表者は先行研究として成体マウス内耳にアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を安全にかつ効率的に導入する方法を確立している。またAAVはセロタイプによって標的となる細胞が異なることが知られている。様々なセロタイプのAAVを内耳に導入し、それぞれの特性を明らかにし、今後の難聴モデル成体マウスを用いた遺伝子治療の実験に向けての礎を築くことを目的としている。
高振動数で起振可能なアクチュエータの開発と構造物の微小損傷検出手法の確立

本研究では,超音波ほど高くはないが微動よりは高い振動数,具体的には数キロヘルツの高振動数で構造物を起振することによって,亀裂レベルの小さな損傷の検出と計測の効率化を同時に実現する損傷検出手法を開発することを目的とし,(1)高振動数で構造物を起振するアクチュエータの開発,(2)鋼板とコンクリート構造物を対象とした振動実験による現象の把握,(3)高振動数領域の解析に適したスペクトル要素法プログラムの作成,(4)スペクトル要素法を用いた損傷同定手法の開発と手法の有用性の検証,を実施した.本研究では,超音波ほど高くはないが微動よりは高い振動数,具体的には数キロヘルツの高振動数で構造物を起振することによって,亀裂レベルの小さな損傷の検出と計測の効率化を同時に実現する損傷検出手法を開発することを目的とし,(1)高振動数で構造物を起振するアクチュエータの開発,(2)鋼板とコンクリート構造物を対象とした振動実験による現象の把握,(3)高振動数領域の解析に適したスペクトル要素法プログラムの作成,(4)スペクトル要素法を用いた損傷同定手法の開発と手法の有用性の検証,を実施した.大地震後の構造物の被災度判定は,現状では専門家による目視によって行われているが,被災箇所や時間帯によっては目視の出来ない場合があるので,目視によらずに損傷の有無を簡便に判定する手法の開発は重要な課題である.損傷によって構造物の振動特性が変化することは古くから知られており,振動特性の変化を利用した損傷検出手法に関する研究は数多い.微動計測のような主に数数十ヘルツの低い振動特性を扱う手法は,小さな損傷に対する感度が低いため,亀裂レベルの小さな損傷の検出には利用できない.一方,超音波探傷検査のような微小損傷に対して感度の高いメガヘルツの振動特性を扱う手法は,一度に診断できるエリアがクラック近傍などの非常に狭い領域であるので,構造物全体の健全度を即座に診断することは難しい.本研究では,超音波ほど高くはないが微動よりは高い振動数,具体的には数キロヘルツの高振動数で構造物を起振することによって,亀裂レベルの小さな損傷の検出と計測の効率化を同時に実現する損傷検出手法を開発したいと考えている.H21年度は,まず,高振動数で起振可能なアクチュエータを作成した.アクチュエータは,構造物を起振する加振部と,加振部を駆動するコントローラ部から構成される.加振部には圧電素子を利用した.コントローラはマイクロコンピュータを用いて作成した.様々な振動数の起振力を起こせるようにした.次に,作成したアクチュエータによって構造物が振動するかどうかを,鋼板を用いて検証した.アクチュエータで鋼板を起振し,応答加速度を計測した.応答加速度をフーリエ変換したところ,起振振動数に相当するピークが見られ,起振できていることを確認した.さらに,鋼板に切り欠けを入れて,切り欠けによって応答加速度が変化することを確認した.損傷によって構造物の振動特性が変化することは古くから知られており,振動特性の変化を利用した損傷検出手法に関する研究は数多い.微動計測のような主に数数十ヘルツの低い振動特性を扱う手法は,小さな損傷に対する感度が低いため,亀裂レベルの小さな損傷の検出には利用できない.一方,超音波探傷検査のような微小損傷に対して感度の高いメガヘルツの振動特性を扱う手法は,一度に診断できるエリアがクラック近傍などの非常に狭い領域であるので,構造物全体の健全度を即座に診断することは難しい.本研究では,超音波ほど高くはないが微動よりは高い振動数,具体的には数キロヘルツの高振動数で構造物を起振することによって,亀裂レベルの小さな損傷の検出と計測の効率化を同時に実現する損傷検出手法を開発したいと考えている.H21年度は,高振動数で起振可能なアクチュエータを作成し,鋼板を対象とした起振実験によって,鋼板に入れた切り欠けによって応答加速度が変化することを確認した.H22年度は,より多くのケースの実験的検討を行った.鋼板については,切り欠けの位置と切り欠けの方向を変えた試験体を検討の対象とした.数値解析も実施し,損傷の有無の検出だけでなく損傷位置の推定する方法についても検討を行った.さらに,RC構造物のひび割れ発生を検知できるかどうかの検討も行った.具体的には,鉄筋コンクリート柱の静的水平載荷試験によって,ひび割れ発生時,鉄筋の降伏時,ポストピーク時等,様々なレベルの損傷を生じさせたものを対象とした.アクチュエータによって起振した結果,高振動数領域の応答が損傷によって変化し,アクチュエータを用いてひび割れ発生による振動特性の変化を検知できることを確認した.損傷によって構造物の振動特性が変化することは古くから知られており,振動特性の変化を利用した損傷検出手法に関する研究は数多い.微動計測のような主に数数十ヘルツの低い振動特性を扱う手法は,小さな損傷に対する感度が低いため,亀裂レベルの小さな損傷の検出には利用できない.

一方,超音波探傷検査のような微小損傷に対して感度の高いメガヘルツの振動特性を扱う手法は,一度に診断できるエリアがクラック近傍などの非常に狭い領域であるので,構造物全体の健全度を即座に診断することは難しい.本研究では,超音波ほど高くはないが微動よりは高い振動数,具体的には数キロヘルツの高振動数で構造物を起振することによって,亀裂レベルの小さな損傷の検出と計測の効率化を同時に実現する損傷検出手法を開発したいと考えている.H21年度は,高振動数で起振可能なアクチュエータを作成し,鋼板を対象とした起振実験によって,鋼板に入れた切り欠けによって応答加速度が変化することを確認した.H22年度は,より多くのケースの実験的検討を行った.鋼板については,切り欠けの位置と切り欠けの方向を変えた試験体を検討の対象とした.数値解析も実施し,損傷の有無の検出だけでなく損傷位置の推定する方法についても検討を行った.さらに,RC構造物のひび割れ発生を検知できるかどうかの検討も行った.具体的には,鉄筋コンクリート柱の静的水平載荷試験によって,ひび割れ発生時,鉄筋の降伏時,ポストピーク時等,様々なレベルの損傷を生じさせたものを対象とした.アクチュエータによって起振した結果,高振動数領域の応答が損傷によって変化し,アクチュエータを用いてひび割れ発生による振動特性の変化を検知できることを確認した.H23年度は,高振動数領域に適した数値解析手法について検討を行った.具体的には,スペクトル要素法に基づく損傷同定手法を提案した.高振動数領域を扱う場合,従来の変位を多項式で補間する有限要素法では要素分割を多くとらなければならなくなり,計算量が膨大になるという問題が生じる.一方,スペクトル要素法では,変位を振動数の関数で補間するため,要素分割を多くとる必要がなく高振動数で起振する場合に適しているといえる.まず,有限要素法とスペクトル要素法の比較解析を行い,高振動数起振におけるスペクトル要素法の優位性を示し,さらに,スペクトル要素法により,構造物の高振動数領域の振動特性が損傷によってどのように変化するかを明らかにしたうえで,起振・計測方法を様々に変え損傷同定解析を行い,部材単位での局所損傷同定における高振動数起振の優位性を示すことができた.