hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小型高応答空気圧流量比例制御弁の開発

空気圧システムは安価、軽量などの利点があり、防爆性にも優れ安全性も高く、自動化機械・装置の駆動源として広く使用されている。本研究では、空気圧システムの高精度、高効率化を可能とする圧電素子を用いた新しい制御弁の開発を行っており、現在までに圧電素子の振動により空気管路内部の微粒子を励振させることで流量を調整する制御弁を開発している。本研究では、開発してきた制御弁を発展させ、小型で応答性の高い、流量比例制御弁の開発を目指し、ボルト締めランジュバン型振動子を用いた試作機を作製し、各パラメータの最適化を行った。空気圧システムは軽量、安価であることから生産ラインなどに広く用いられている。また、コンプライアンス性の高さから、医療用のロボットなどの駆動源としても注目されている。一方で、空気圧システムは空気圧の圧縮性、空気圧配管での伝達遅れなどの影響により、電磁、油圧などのほかのデバイスと比べて制御性が落ちるという欠点がある。本研究では、小型で応答性の高い、流量比例制御弁を開発を行っている。開発している制御弁は圧電素子による振動で空気管路内部の微粒子を振動させることにより流量を調整することが可能である。過去の研究では小型の試作機を用いて、圧電素子に印加する電圧を変化させることで、連続的な流量特性を得ることに成功した。この制御弁は圧電素子を用いることで、高い応答性と制御弁の小型化が見込まれる。そこで、比例的で安定した流量特性を目指して制御弁の各条件の最適化を目指し研究を行った。その結果、空気配管径と空気管路上のオリフィスの開口面積比に着目し、安定的に流量を得るために必要な配管径の条件を明らかにした。次に、振動条件を考慮し、オリフィスの配置位置を最適化することで、圧電素子に印加する電圧に対して比例的な流量特性を得ることに成功した。さらに、微粒子の材質、形状、質量が流量特性に与える影響を明らかにし、流量を増加する際に限定されるが、連続的に安定した流量特性を得ることに成功した。また、空気圧と圧電振動の影響を調査することで、安定した流量特性を得るために必要な圧電素子の駆動条件を明らかにした。現在までに、制御弁の流量特性に影響を与える要素として制御弁の振動特性、オリフィスの配置条件、オリフィス径、制御弁内部の構造、弁駆動時の微粒子の挙動が考えられてきた。昨年度の研究により、振動特性、オリフィスの配置条件が制御弁の流量特性に与える影響が明らかにされた。また、条件を制約することで、微粒子の駆動が流量特性に与える影響を明らかにした。以上の結果を踏まえ、比例的な流量特性を実現するために必要な振動特性とオリフィス配置条件の関係を明らかにすることに成功した。その結果、印加電圧に対し比例的な流量特性を得ることが出来た。また、微粒子の質量、寸法が制御弁内部の挙動に与える影響を実験的に確認し、限られた条件下ではあるが、連続的に安定した流量特性を得ることが可能な制御弁の駆動原理を考案した。考案した制御弁では、安定した流量特性を高い応答性で実現することにも成功した。一方で、空気圧システムは空気圧の圧縮性、空気圧配管での伝達遅れなどの影響により、電磁、油圧など、他のデバイスと比べて制御性が落ちるという欠点がある。本研究では、小型で応答性の高い、流量比例制御弁の開発を行っている。開発している制御弁では圧電素子による振動で空気管路内部の微粒子を振動させることで、流量を調整することが可能である。過去の研究では小型の試作機を用いて、圧電素子に印加する電圧変化させることで、連続的な流量特性を得ることに成功した。そこで、比例的で安定した流量特性を目指して制御弁の各条件の最適化を目指した研究を行った。まず、制御弁内部の構造と弁駆動時の微粒子の特性を明らかにするために、微粒子挙動観察システムを確立する。

現在までに、システムの構成は設計済みであり、今後実際に作製を行い、微粒子の挙動を確認し、特に流量減少時の流量特性の安定を目指し、研究を進めていく。また、実用化を目指し、開発した制御弁を空気圧シリンダに搭載し、目標位置での停止、駆動中の速度変更実験を行う。また、開発している制御弁を用いた空気圧アクチュエータ制御システムを構築し、開発している制御弁の有効性を明らかにする。制御システムの対象として、一般的な空気圧シリンダを想定し、シリンダの位置情報、制御弁の駆動情報を同時に取得できるシステムを開発中である。このシステムを用いて、アクチュエータの制御実験を行う予定である。アクチュエータ申請時にはレーザードップラー振動計を購入し、現在使用しているシステムと組み合わせて測定に用いる予定であったが、NF社より新型のロックインアンプが発売されたため、新たにレーザードップラー振動計を購入する必要がなくなった。結果、ロックインアンプとレーザードップラー振動計の差額が生じることとなった。昨年度の研究成果より、比例的な流量特性をもたらす要因と安定的に流量制御するために必要な条件が明らかになった。そこで比例的な流量特性をもたらす要因について、Acutuator2016にて発表を行う予定である。また、安定的な流量特性をもたらす要因について、International Ultrasonics Symposium2016で公表するため、発表に向けて準備を進めていく。本年度は安定的な流量域の拡大を目指し、研究を行っていく。まず、弁駆動時の微粒子の微粒子の挙動を明らかにするために、工業用内視鏡を購入し、微粒子観察システムを構築する。また、制御弁の有用性を確認すべく専用の空気圧シリンダとシリンダの駆動中の挙動を観察する加速度センサを購入し、アクチュエータ駆動システムを製作し、制御を行う。これらの結果は精密工学会秋季講演会とフルードパワー学会秋季講演会にて発表する予定である。
戦後沖縄における米軍統治の実態と地方政治の形成に関する政治地理学的研究

研究代表者は、助成期間である平成17年度と18年度の二年間にわたり、米国国立公文書館II号館(ならびに沖縄県公文書館)に収蔵されている琉球列島米国民政府(USCAR)文書を撮影・複写し、それらを分析することによって、戦後沖縄における米軍統治の実態と地方政治の形成過程を検討し、前者の後者への影響を考察した。収集した文書は、USCAR公安局、広報局、総務室、渉外局、そして厚生教育局の業務内容にわたり、総数ば1,300件以上にのぼった。これらの収集文書は、USCARが左翼政党・政治家・活動家に対する内偵、琉球政府各種選挙結果のモニター、Aサインやオフ・リミッツといった諸制度を用いた社会的コントロールの実態を記す貴重な歴史資料であった。とりわけ公安局文書は日本で未公開であり、この文書を用いることによって、これまで十分には知られていなかったUSCARによる沖縄地方政治・社会への関与やコントロールが明らかになり、研究代表者のこれまでの沖縄研究の成果を組み合わせることで、沖縄住民が米軍基地を止むを得ず受容し、米軍統治が安定化する過程を実証的に浮き彫りにした。研究成果報告書では、本研究における文書収集と文書内容を解説したあと、コザ市(現沖縄市)に対するUSCARの公衆衛生政策、復帰前のコザ市政の動態、ならびに同市における売春、人種問題、騒動といった社会的無秩序の展開を概説した。また巻末では、米国および沖縄県で研究代表者が収集したUSCAR文書の一覧を付録として収載した。この報告書は、研究代表者のホームページにもアップロードされ、広く一般に利用できるようになっている。平成17年度は助成研究の遂行に必要とされる資料および情報を収集・整理し、分析方法を検討すること目的とし、以下のような研究を実施した。本研究の基礎資料となる琉球米国民政府(USCAR)関係文書のうち、特に日本国内で未公開である公安局関係の文書を収集し、今後の分析に備えるために整理した。8月および3月にいずれも約4週間米国に滞在し、メリーランド州にある国立公文書館を訪問し、公安局による選挙分析・左翼運動への内偵・風俗店管理・保守系議員との交渉過程などを記す文書を閲覧した。閲覧した文書のうち、USARの統治形態や方針が琉球政府および琉球内市町村における政治過程にどのような影響を及ぼしたか確認できるものを、デジタルカメラで撮影・複写した。収集した文書写真数は約3000件であった。平成17年度はこうして撮影された文書の形式および内容を検討・分類した上で、データベース化した。形式的な分類作業を終えた段階ではあるが、USCARは米軍統治に反対する諸集団および個人の動静を仔細に調査・分析した各種文書から米軍統治のこれまで明らかにされていなかった実態が今後把握できるものと期待される6収集文書の更なる読解と分析は平成18年度に行われるが、平成17年度に関する作業から得られた知見は、全米地理学者協会政治地理学専門グループ・プレ会議(2006年3月6目米国イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校にて)全米地理学者協会年次大会(2006年3月11日米国シカゴ市、パーマーハウス・ヒルトンホテルにて)で公表され、さらに史学研究会例会(2006年4月22日京都大学にて)で公表される予定である。ただし、助成研究の初年度であるため、雑誌論文等で公表された平成17年度業績は一件だけである。平成18年度は前年度に収集されたUSCAR文書の整理.読解.分析を行うとともに、補足的な資料収集を実施し、最終報告書の刊行に結びつけた。収集された文書は、文書群ごとに一件ずつ分類され、収集文書データベースの基礎情報を構成した。このデータベースは「付録」として最終報告書に掲載される。USCAR文書の補足調査.収集は、平成18年8月より約一ヶ月間、アメリカ国立公文書館において行なったほか、平成19年2月には沖縄県公文書館を訪問し、収集文書データベースの公開に伴う問題点について公文書館専門員とともに検討した。

収集したUSCAR文書の読解・分析の結果は、平成18年11月に近畿大学で開催された人文地理学会大会において「沖縄統治における「領域性」の行使-米軍文書にみる「オフ・リミッツ」の実態」と題して発表したほか、平成19年4月にカリフォルニア州バークレーで開催される全米地理学者協会政治地理学専門グループ・プレ会議において'The exercise of territoriality for the governance of Okinawa:"Off limits"enforcements disclosed in theUSCARdocuments'と題して英語による口頭発表を予定している。研究課題である沖縄地方政治への米軍統治の影響については、収集資料を用いて、コザ市政をめぐる政治的動態をオフ・リミッツ、Aサイン、米軍財政支援、売春や社会騒擾といった観点から実証的に分析することができた。その成果は収集資料データベースとともに最終報告書に掲載される。
皮膚温・発汗量制御型サーマルマネキンの開発に関わる研究

サーマルマネキンは着衣をはじめ、住宅・乗り物等の生活環境評価に不可欠な装置であるが、蒸汗特性をも評価し得る熱・水分共存系としての発汗サーマルマネキンは、未だ満足すべきものが完成されていない。本研究は、平成7年度に開始されたが、第1年目にはまずマネキン設計に必要な要素技術の研究、特にヒトの発汗機序に応じた不感蒸散・液相の汗の吐出方法,汗の輸送システムの検討,ヒトの皮膚面の持つ汗滴拡散方式に応じた模擬皮膚素材の検討,表面皮膚温度・発汗量のコンピュータ制御方法の検討等を円筒モデルについて行った。次いで、平成8年度には、部分マネキンの試作として、乳児の腰部発汗マネキンを試作し、おむつ等を試料としてその制御の精度および結果の妥当性を実験により確認、さらに幼児下肢部を対象にジョイントの検討を加え、歩行時の動的状況下での熱・水分移動、靴内気候に及ぼすポンピング効果などを明らかにすることができた。平成9年度は研究の最終年に当たり、本来ならばまとめに入る時期であるが、近年レーザーによる三次元計測から求められた日本人成人女子の標準ボディが市販されるようになったことから、これを購入,改造して我国初めての成人女子可動発汗マネキンの試作にこぎつけたいと考えた。マネキン本体はガラス繊維強化プラスチック製で中空、全身分割数を16とし、各パ-ツを表面に5mmピッチで貼ったマンガニンワイアおよび発汗用のチューブは、胴部中空部にホ-スを導入し、この中を一括して通すことで可動性を損なわないよう工夫した。各区分の温度制御には、白金抵抗体温度計を用い、汗の吐出は1個/100から150cm^2とした。今年度はマネキンを組み立て、日本人成人女子の標準体型で皮膚温・発汗量ともに制御可能な可動発汗マネキンを完成したが、残念ながら、予算の範囲内では温度制御チューブポンプ,モーターともに不足し、成人女子の全身に配布、可動させ、全体としての制御特性を十分検討するには至らなかった。これは今後の課題である。本年度は円筒型モデルによる発汗サーマルマネキンの要素技術の検討を行い、これを用いて乳児用の腰部を対象とする部分マネキンを設計・製作した。1.要素技術の検討、模擬皮膚素材の検討・選択人体皮膚のもつ水の濡れ広がり状態を模するために皮膚面レプリカを採取、これと同様の皮膜を水分率の異なる数種の素材を用いて複製し、その表面における液滴の濡れ広がり状態を検討した。一方、繊維素材の質と太さと組織(不織布を含む)を変化させ、これに液滴を滴下した際のウィッキング特性について調査し、両結果をもとに、適切な模擬皮膚を検討した。2.汗の輸送方法市販のチューブポンプを用い、水の輸送速度の調整、加圧と水もれ、水吐出量等の関係を検討した。特に、チューブをマネキンの体内に埋め込んだときの応答にも留意し、水吐出量の調節に皮膚面からのフィードバック機構を組み入れるコンピュータ制御システムについて、専門家の協力を得て開発中である。3.表面温度の制御円筒モデルに巻くニクロム線はマンガニン線に変更し、熱伝導率の高いシリコン樹脂によって間隙を充填することにより均一な表面温度分布が得られた。線の密度と平均皮膚温、消費電力量、人工気候質の環境条件との関係をサーモグラフィで観察し、コンピュータによる皮膚温コントロールシステムを検討した。

4.乳児マネキンを購入し、その下半身に一部改良を加えたレプリカを作製し、この内部に発汗チューブ、表面にヒーター、模擬皮膚、温度計を配置し、部分発汗サーマルマネキンを完成した。次年度は幼児・学童のボディを用いて発展させる予定である。1.平成7年度に試作した乳児の腰部マネキンに続き、同脚・足部マネキンを試作。両マネキンともに皮膚温については、15°C35°Cの幅広い環境下で±0.2°Cの良好な精度を示した。発汗量については、チューブ圧迫比率及び吐出間隔の双方によって良く制御されるものの、発汗カプセルによる発汗量分布測定の結果、模擬皮膚への吐出水の拡散と保持の両立が困難で、条件によっては、点状発汗にならざるを得ない結果となった。ポンプを増すと共に模擬皮膚のさらなる検討が必要である。2.マネキンの基礎データとして、幼児5名、乳児2名を対象に気温22°C34°Cにおける温熱生理反応測定を実施し、これを当面のマネキン入力値とした。3.人体各部の皮膚温及び吐出量の制御状況をパソコン画面上に色尺度表示するソフトを開発し、応用研究として乳幼児のおむつ・履物を評価し、極めて良好な結果を得た。4.マネキンの連結方法については、学童の姿勢変換マネキンを購入し、これを分解・検討、さらに成人の脚・足部レプリカから各種連結方法を試作検討した。いずれの場合も連結部におけるヒーター・チューブの保持・保護が困難で、現状では中空のジャバラを用いた連結にリニアモーターを接続する方法が最も有効との結論を得た。平成9年度左右同期リニアモーターを連結した可動式乳幼児発汗マネキンを完成させ、基準実験衣服によって、その顕熱・潜熱移動特性、その動的評価を行い、報告書を作成する予定である。サーマルマネキンは着衣をはじめ、住宅・乗物等の生活環境評価に不可欠な装置であるが、蒸汗特性をも評価し得る熱・水分共存系としての発汗サーマルマネキンは、未だ満足すべきものが完成されていない。本研究は、平成7年度に開始されたが、第1年目にはまずマネキン設計に必要な要素技術の研究、特にヒトの発汗機序に応じた不感蒸散・液相の汗の吐出方法、汗の輸送システムの検討、ヒトの皮膚面の持つ汗滴拡散方式に応じた模擬皮膚素材の検討、表面温度・発汗量のコンピュータ制御方法の検討等を円筒モデルについて行った。次いで平成8年度には、部分マネキンの試作として、乳児の腰部発汗マネキンを試作し、おむつ等を試料として、その制御の精度及び結果の妥当性を実験により確認、さらに幼児下肢部を対象にジョイントの検討を加え、歩行時の動的状況下での熱・水分移動、靴内気候に及ぼすポンピング効果などを明らかにすることができた。平成9年度は、研究の最終年に当たり本来ならばまとめに入る時期であるが、近年レーザーによる三次元計測から求められた日本人成人女子の標準ボディが市販されるようになったことから、これを購入、改造して我国初めての成人女子可動発汗マネキンの試作にこぎつけたいと考えた。マネキン本体はガラス繊維強化プラスチック製で中空、全身分割数を16とし、各パ-ツ表面に3mmピッチで貼ったマンガニンワイア、及び発汗用のチューブは胴部中空部にホ-スを導入し、この中を一括して通すことで、可動性を損なわないよう工夫した。各区分の温度制御には、白金抵抗体温度計を用い、汗の吐出は1ケ/100150cm^2とした。3月中旬現在で組み立て段階に入り、今年度中には日本人成人女子の標準体型で皮膚温・発汗量ともに制御可能な可動発汗マネキン完成の予定である。
難消化性タンパク質の畜産副生物,特に血管・腱の健康機能性

食肉の生産過程で種々の副生物が生じる.これらは加熱処理後に肥料等に利用されているが多くは廃棄されている.しかし,加熱処理された副生物中には変性タンパク質が豊富に存在している.これら熱変性タンパク質はレジスタントプロティンと称し,投与された宿主の腸内細菌叢の正常化や活性化につながる可能性が高い.そこで食肉副生物の安全性と機能性を探求するために,ラットを用いた生体作用機序の一つである脂質代謝への影響を探求した.その結果は以下の通りです1.摂取量及び体重には各投与区間で有意な差はみられなかった.しかし血清総コレステロール及びVLDL+IDL+LDL-コレステロール濃度は動脈投与区で上昇抑制が見られ,中性脂肪濃度は両試験区で有意に低下した.肝臓の脂肪酸合成酵素mRNA発現量は動物性タンパク質投与区で有意に低下し,盲腸内腸内細菌叢,特に一般嫌気性菌及びビフィズス菌は増加する傾向がみられた.以上の結果より,動物性タンパク質は腸内細菌叢を活性化させ血清脂質を低下させる可能性が示唆された.2.牛第1胃では体重,各臓器重量など対照区と比べ差はなく,成育に異常はみられなかった.血清脂質に対照区と比較して差はみられなかった.肝臓の脂肪酸合成酵素mRNA発現量は牛第1胃投与区では差はみられなかった.以上の結果より,第1胃タンパク質ではその機能性は確認できなかった.しかしながら,食としての安全性は確認できた.以上の結果,アキレス腱及び動脈のタンパク質は脂質代謝改善効果を有することが確認できた.また,第1胃のタンパク質は機能性は認められなかったが,動物性タンパク質の食品素材としての安全性は確認できた.食肉の生産過程で種々の副生物が生じる.これらは加熱処理後に肥料等に利用されているが多くは廃棄されている.しかし,加熱処理された副生物中には変性タンパク質が豊富に存在している.これら熱変性タンパク質はレジスタントプロティンと称し,投与された宿主の腸内細菌叢の正常化や活性化につながる可能性が高い.そこで食肉副生物の安全性と機能性を探求するために,ラットを用いた生体作用機序の一つである脂質代謝への影響を探求した.その結果は以下の通りです1.摂取量及び体重には各投与区間で有意な差はみられなかった.しかし血清総コレステロール及びVLDL+IDL+LDL-コレステロール濃度は動脈投与区で上昇抑制が見られ,中性脂肪濃度は両試験区で有意に低下した.肝臓の脂肪酸合成酵素mRNA発現量は動物性タンパク質投与区で有意に低下し,盲腸内腸内細菌叢,特に一般嫌気性菌及びビフィズス菌は増加する傾向がみられた.以上の結果より,動物性タンパク質は腸内細菌叢を活性化させ血清脂質を低下させる可能性が示唆された.2.牛第1胃では体重,各臓器重量など対照区と比べ差はなく,成育に異常はみられなかった.血清脂質に対照区と比較して差はみられなかった.肝臓の脂肪酸合成酵素mRNA発現量は牛第1胃投与区では差はみられなかった.以上の結果より,第1胃タンパク質ではその機能性は確認できなかった.しかしながら,食としての安全性は確認できた.以上の結果,アキレス腱及び動脈のタンパク質は脂質代謝改善効果を有することが確認できた.また,第1胃のタンパク質は機能性は認められなかったが,動物性タンパク質の食品素材としての安全性は確認できた.食肉の生産過程で種々の副生物が生じる.これらは加熱処理後に肥料等に利用されているが多くは廃棄されている.しかし,加熱処理された副生物中には変性タンパク質が豊富に存在している.これら熱変性タンパク質はレジスタントプロティンと称し,投与された宿主の腸内細菌叢の正常化や活性化につながる可能性が高い.そこで食肉副生物の安全性と機能性を探求するために,ラットを用いた生体作用機序の一つである脂質代謝への影響を探求した.動物性タンパク質源として,牛アキレス腱及び牛動脈を湯煎し脱脂したものを用いた.アキレス腱及び動脈の一般成分のうち約80%がタンパク質で占めており,アミノ酸構成比はグリシン及びプロリンが主成分であった.動物実験では8週齢のF344系雄ラットを4週間20%カゼイン食と,カゼイン5%の代わりにアキレス腱及び動脈タンパク質5%を含む食餌を経口投与した.肝臓,盲腸、糞便のステロール,胆汁酸,短鎖脂肪酸はガスクロマトグラフィーにより同定・定量.血清成分は酵素法により,肝臓中のコレステロール代謝に関わるmRNA発現はRT-PCR及びサザンブロット法により測定した.その結果,摂取量及び体重には各投与区間で有意な差はみられなかった.しかし血清総コレステロール及びVLDL+IDL+LDL-コレステロール濃度は動脈投与区で上昇抑制が見られ,中性脂肪濃度は両試験区で有意に低下した.肝臓の脂肪酸合成酵素mRNA発現量は動物性タンパク質投与区で有意に低下し,盲腸内腸内細菌叢,特に一般嫌気性菌及びビフィズス菌は増加する傾向がみられた.以上の結果より,動物性タンパク質は腸内細菌叢を活性化させ血清脂質を低下させる可能性が示唆された.現在,得られた成果については第60回日本栄養・食糧学会本大会に発表を予定しており,さらに論文を作成中である.食肉の生産過程で種々の副生物が生じる.これらは加熱処理後に肥料等に利用されているが多くは廃棄されている.しかし,加熱処理された副生物中には変性タンパク質が豊富に存在している.

これら熱変性タンパク質はレジスタントプロティンと称し,投与された宿主の腸内細菌叢の正常化や活性化につながる可能性が高い.そこで食肉副生物の安全性と機能性を探求するために,ラットを用いた生体作用機序の一つである脂質代謝への影響を探求した.動物性タンパク質源として,牛アキレス腱,牛動脈,牛第1胃を湯煎し脱脂したものを用いた.アキレス腱及び動脈の一般成分のうち約80%がタンパク質で占めており,アミノ酸構成比はグリシン及びプロリンが主成分であった.動物実験では8週齢のF344系雄ラットを4週間20%カゼイン食と,カゼイン5%の代わりにアキレス腱及び動脈タンパク質5%を含む食餌を経口投与した.肝臓,盲腸、糞便のステロール,胆汁酸,短鎖脂肪酸はガスクロマトグラフィーにより同定・定量.血清成分は酵素法により,肝臓中のコレステロール代謝に関わるmRNA発現はRT-PCR及びサザンブロット法により測定した.その結果,摂取量及び体重には各投与区間で有意な差はみられなかった.血清脂質では牛アキレス腱,牛動脈では血清総コレステロール及びVLDL+IDL+IDL-コレステロール濃度は動脈投与区で上昇抑制が見られ,中性脂肪濃度は両試験区で有意に低下した.しかしながら牛第1胃では血清脂質に対照区と比較して差はみられなかった.肝臓の脂肪酸合成酵素mRNA発現量は牛アキレス腱,牛動脈投与区で有意に低下し,盲腸内腸内細菌叢,特に一般嫌気性菌及びビフィズス菌は増加する傾向がみられた.しかしながら牛第1胃投与区では差はみられなかった.以上の結果より,アキレス腱及び動脈タンパク質は腸内細菌叢を活性化させ血清脂質を低下させる可能性が示唆されたが,第1胃タンパク質ではその機能性は確認できなかった.しかしながら,食としての安全性は確認できた.得られた成果についてはBritish Journal of Nutritionに論文が掲載された.
ＬＥＳデータベースに基づく都市空間に適用可能な高精度かつ簡易な乱流モデルの開発

本研究は都市街区に形成される流れ場を対象としたLESデータベースを作成し、それを用いて都市気流に関する乱流モデルの評価を行うものである。平成29年度は、LESデータベースの高精度化、LESデータベースを用いた都市気流に関する構造分析と乱流モデルの評価に取り組んだ。1LESデータベースの高精度化SGSモデル、格子解像度が都市キャニオン気流に関するLES解析精度に与える影響について検討した。その結果、特に、格子解像度がLES解析精度に大きな影響を与えることを示した。都市キャニオンを構成する建物モデルブロックを32分割する格子解像度とすることにより、十分な信頼性を有するLESデータベースを作成した。2LESデータベースを用いた都市気流に関する構造分析と乱流モデルの評価高精度化したLESデータベースを用いて、都市キャニオン気流に関する構造分析、k-εモデルの評価を行った。以前から行ってきたレイノルズストレス輸送方程式の収支構造解析については、さらに詳細な検討を行った。都市キャニオンにおいては、レイノルズストレス輸送方程式の圧力拡散項が生産項、圧力歪相関項と同程度となり、移流項、拡散項を無視する局所平衡の仮定は妥当ではないことを示した。さらに、都市キャニオンにおいては、レイノルズストレスの勾配拡散近似を導出する際の圧力歪相関項のモデル化に用いるRottaモデル、IPMの精度が低下することを示した。また、平均場だけではなく、瞬時的に発生する大規模な非定常現象の可視化を行った。都市キャニオンにおいては、平均場では現れない大規模な上昇流(フラッシング)、下降流(キャビティー渦)が間欠的に発生していること、大規模なスパン方向変動が発生していることを示した。これらの現象は、都市キャニオンにおける乱流統計量の空間分布の形成、運動量輸送に大きく寄与していることを明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は都市気流を対象としたLarge-eddy simulation(LES)データベースを作成し、それを用いて都市空間における乱流モデルの評価、開発を行うものである。平成27年度は1LESデータベースを用いた都市街区モデルにおけるレイノルズストレスのモデル化に関する検討、2LESデータベースを用いた様々な温度成層条件下の都市街区モデルにおける乱流モデルの予測精度評価を行った。1LESデータベースを用いた都市街区モデルにおけるレイノルズストレスのモデル化に関する検討高密度市街地を模擬した都市街区モデルにおける流れ場を対象としたLESデータベースを作成し、都市街区モデルにおける標準k-εモデル(k-ε)の予測精度評価、k-εにおけるレイノルズストレスのモデル化について検討を行った。その結果、都市街区モデル内においてはk-εは平均風速ベクトルの空間分布の予測精度が低下することを示した。さらに都市街区モデル内においてはk-εで用いられるレイノルズストレスの勾配拡散近似が妥当性を持たず、より高次の乱流モデルの適用が必要であることを示した。2LESデータベースを用いた様々な温度成層条件下の都市街区モデルにおける乱流モデルの予測精度評価浮力の影響を考慮した様々な温度成層条件下の都市街区モデルにおける流れ場、温度場を対象としたLESデータベースを作成し、都市街区モデルにおけるk-εの予測精度評価を行った。その結果、k-εは温度成層条件が不安定になるほど、都市街区モデル内における平均風速ベクトル、平均温度の空間分布の予測精度が低下することを示した。k-εではLESデータベースと比較して都市街区モデル内における乱流強度、乱流フラックスが小さく、乱流による運動量、熱の輸送が十分に再現されないことを示した。k-εではLESデータベースと比較して浮力の効果が十分に再現されないことを示した。平成27年度は高密度市街地を模擬した単純な都市街区モデルを対象としたLarge-eddy simulation(LES)データベースを作成し、その結果に基づいて都市空間における乱流モデルの評価を行うことを目標とした。まず、中立条件下の都市街区モデルにおける流れ場を対象としたLESデータベースを作成し、実用計算で用いられる標準k-εモデル(k-ε)を都市気流に適用する際の問題点について指摘し、改良のための指針を示した。さらに、浮力の影響を考慮した様々な温度成層条件下の都市街区モデルにおける流れ場、温度場を対象としたLESデータベースを作成し、温度成層条件が不安定になるほど、都市街区モデル内におけるk-εの予測精度が低下することを示した。今後は単純な都市街区モデルだけではなく、実在街区を含む様々な形状、温度成層条件下の都市空間においてもLESデータベースを作成し、都市気流に適用可能な乱流モデルの開発を行う予定である。そのためにはLESデータベースの信頼性、開発する乱流モデルの都市気流への適用可能性について検証を行うための風洞実験データが必要となる。本研究では都市空間に形成される複雑な流れ場の空間分布を検討対象とするため、風洞実験における測定手法には流れ場の空間分布が測定可能な粒子画像流速測定法Particle image velocimetry(PIV)を用いる。平成27年度はPIVを用いた都市気流を対象とする風洞実験手法の妥当性について検討を行った。その結果、PIVにより都市空間に形成される複雑な流れ場に関する十分に妥当な風洞実験データが取得可能であることを確認した。以上の成果から、平成27年度は当初の目標を十分に達成できており、さらに計画以上に進展していると判断した。本研究は都市気流を対象としたLESデータベースを作成し、それを用いて都市気流における乱流モデルの評価、開発を行うものである。

平成28年度は、1LESデータベースを用いた様々な大気安定度・幾何形状の都市街区気流に関する乱流モデルの評価、2空間発達する都市境界層気流に関するPIV測定を行った。1LESデータベースを用いた様々な大気安定度・幾何形状の都市街区気流に関する乱流モデルの評価様々な大気安定度、幾何形状の都市街区気流を対象としたLESデータベースを作成し、大気安定度、幾何形状が、k-εモデルの予測精度、k-εモデルにおけるレイノルズストレス、乱流熱フラックスのモデル化の妥当性に与える影響について検討した。k-εモデルでは、大気安定度が不安定になるほど、平均風速、平均温度の予測精度が低下した。また、k-εモデルでは、幾何形状の変化に伴う気流パターンの変化が十分に再現されなかった。さらに、都市街区気流においては、k-εモデルでは通常無視される乱流熱フラックスの平均風速勾配による生産、浮力生産が大きな影響を持つことを示した。したがって、これらの効果を乱流熱フラックスのモデル化に組み込む必要があることを明らかにした。2空間発達する都市境界層気流に関するPIV測定これまで実験事例が少なく、CFD解析の精度検証用データが不足している、空間発達する都市境界層気流に関するPIV測定を行った。PIV測定結果を用いて、都市境界層の空間発達が都市街区気流に与える影響について検討した。その結果、都市境界層が空間発達するに従って、都市街区に形成される循環渦の中心位置が変化することを示した。また、都市街区に流入した直後は大きな風速変動となるが、都市境界層が空間発達するに従って、風速変動が小さくなることを示した。今後、PIV測定結果はLESデータベースの信頼性検証用データとして用いる予定である。平成28年度は、様々な大気安定度、幾何形状の都市街区気流を対象としたLESデータベースを作成し、その結果に基づいて、大気安定度、幾何形状が乱流モデルの精度に与える影響について明らかにすることを目標とした。まず、様々な大気安定度、幾何形状の都市街区気流を対象としたLESデータベースを作成した。作成したLESデータベースを用いて、大気安定度、幾何形状が実用計算で用いられるk-εモデルの精度に与える影響について整理し、k-εモデルにおけるレイノルズストレス、乱流熱フラックスのモデル化の問題点を明らかにした。今後は都市街区気流に大きな影響を与えると考えられる、空間発達する都市境界層気流を対象としたLESデータベースを作成する予定である。そのためには、LESデータベースの信頼性検証用の風洞実験データが必要となる。そこで、空間発達する都市境界層気流に関するPIV測定を行った。熱線風速計の測定結果との比較により、PIV測定結果が十分な信頼性を有することを確認した。さらに、PIV測定結果を用いて、都市境界層の空間発達が都市街区気流における平均風速、乱流統計量の空間分布に与える影響について明らかにした。
健康危険因子としてのライフスタイルの変容を評価するための指標の開発と分析

ライフスタイルは文化や人間関係,社会環境など地域独自の要因に影響を受けるため,地域性を考慮した分析や対応が必要である。全国の市区町村では客観的指標を用いて地域の健康水準やライフスタイルを評価しようとしているが,小地域単位で変化を検討しうる統計資料は少なく,評価は容易ではない。本研究では,市区町村単位の統計資料を加工して二次医療圏別データを作成したり、小地域単位の質問紙調査を実施したりすることで、地域の健康水準とそれに関連するライフスタイル、社会経済的要因を評価することを試みた。とくに二次医療圏単位のデータは時系列変化の評価に適しており、人口構成の影響を受けにくく、地域の健康水準やライフスタイル、社会経済的要因を評価するのに有用な指標である。保健医療サービスの多くは二次医療圏単位で供給されており,健康やライフスタイルを評価するためにも、このデータは有用である。今回、市区町村単位の人口動態統計や国勢調査等のデータを加工して、余命、出生、死亡に関するデータとそれに関連する地域特性や社会経済的指標に関するデータを二次医療圏単位に作成し、性別に分布を観察した。これらは小地域のライフスタイルに関連する質問紙調査の結果と合わせて検討することで、地域の健康水準の特徴をより詳細に把握することが可能となる。日本人の死亡原因の3分の2を占める生活習慣病はライフスタイルとの関連が強いことが既存の研究で分っている。しかし,ライフスタイルは文化や人間関係,社会環境など地域独自の要因に影響を受けるため,地域性を考慮した分析や対応が必要である。全国の市区町村では客観的指標を用いて地域のライフスタイルを評価しようとしているが,小地域単位でライフスタイルの変化を評価しうる統計資料は少なく,客観的な評価に苦慮しているのが現状である。そこで本研究では,二次医療圏別平均寿命を用いて地域の健康水準とその関連要因を検討することを試みた。平均寿命は、5年ごとに公表されるので時系列変化の評価に適しており、入口構成の影響を受けにくく、地域の健康水準を評価するのに有用な健康指標である。また、平均寿命は、都道府県単位と市区町村単位で公表されているが、都道府県単位では広域すぎて地域単位の指標としては適切ではなく、市区町村単位では人口規模が数百から数十万の範囲にまたがるために偶然のばらつきが大きく信頼度に問題がある。保健医療サービスの多くは二次医療圏単位で供給されており,健康水準に関連する要因を評価するためには,二次医療圏単位のデータが有用である。今年度は,市区町村単位の平均寿命を基にして二次医療圏単位の平均寿命を計算し,分布を観察した。さらに,二次医療圏別平均寿命と各種指標(人口規模、産業構造、高齢者人口割合)との関連を性別に検討した。男性の方が二次医療圏別の差異が大きく,都市化との関連がみられたが,女性では関連がみられず,労働形態,居住地選択,職業選択などとの関連が伺われた。今後,二次医療圏単位で社会経済的指標等のデータベースを作成して,平均寿命との関連を検討する。平均寿命で示される健康水準にどのような社会経済的要因が関連するのかを分析し,地域の健康水準を測る有効な指標について検討する。そこで本研究では,二次医療圏別合計特殊出生率を用いて地域の健康水準とその関連要因を検討することを試みた。データは時系列変化の評価に適しており、人口構成の影響を受けにくく地域の健康水準を評価するのに有用な健康指標である。今年度は,市区町村単位の合計特殊出生率を基にして二次医療圏単位の値を計算し,分布を観察した。さらに,二次医療圏別合計特殊出生率と各種指標との関連を性別に検討した。今後,二次医療圏単位で社会経済的指標等のデータベースを作成して,合計特出生率との関連を検討する。健康水準にどのような社会経済的要因が関連するのかを分析し,地域の健康水準を測る有効な指標について検討する。

ライフスタイルは文化や人間関係,社会環境など地域独自の要因に影響を受けるため,地域性を考慮した分析や対応が必要である。全国の市区町村では客観的指標を用いて地域の健康水準やライフスタイルを評価しようとしているが,小地域単位で変化を検討しうる統計資料は少なく,評価は容易ではない。本研究では,市区町村単位の統計資料を加工して二次医療圏別データを作成したり、小地域単位の質問紙調査を実施したりすることで、地域の健康水準とそれに関連するライフスタイル、社会経済的要因を評価することを試みた。二次医療圏単位のデータは時系列変化の評価に適しており人口構成の影響を受けにくく、地域の健康水準やライフスタイル、社会経済的要因を評価するのに有用な指標である。保健医療サービスの多くは二次医療圏単位で供給されており,健康やライフスタイルを評価するためには,このデータが有用である。今年度は、市区町村単位の人口動態統計や国勢調査等を用いて、余命、出生、死亡に関するデータとそれに関連するライフスタイルや社会経済的指標に関するデータを二次医療圏単位に作成し、性別に分布を観察した。また小地域のライフスタイルに関連する質問紙調査と合わせて結果を検討することで、健康水準にどのような社会経済的要因が関連するのかを検討した。
組織衰退・滅亡の過程とそのパターンに関する実証研究

本研究では,組織が衰退・滅亡する過程とそのパターンについて,2つの大きな枠組みを見出し,研究を行った。まず第1に,組織の外的な要因,すなわち経営環境がもたらす競争的緊張や脅威,新しいテクノロジーの出現に伴う適応の問題が挙げられる。2つ目の枠組みとは,組織内部の要因であり,具体的には,組織構造,情報処理能力,パワー関係,そして,組織学習などの要因が考えられる。本研究では,衰退・滅亡にいたる過程の中で,必ず組織は外的な要因による脅威と,内的な要因による制約を受けており,この2つのフォースのインターアクションが,パターンを形作っているのではないかと考え分析を行った。前者に関する研究成果の1つとしては,東京23区内におけるホテルの企業行動を分析したものが挙げられる。競争力が高いホテルほど,より高いラック・レートを設定する傾向があることから,ラック・レートの偏差をホテルが持つ全国レベルでの複市場コンタクトによって説明したものである。これにより,複市場コンタクトと競争力についての知見を加え,また,組織が衰退するプロセスの中に,外部組織との競争的インターアクションがあることを見出した。後者については,私がGreveと発表した組織内パワーに関する論文では,部門間のパワーや組織内のパワー格差が固定化され,path-independentのレベルが高くなることによって,組織はより変革を行いにくく,特に,その影響は組織のパフォーマンスが低迷しているときに強くなることが明らかになっている。さらに,SineとKirschとの共同研究論文では,官僚的組織構造が実はベンチャー企業にとって成長の糧になることを実証的に発見した。本年の研究活動の成果として,(1)組織の衰退・滅亡のプロセスに大きな影響を持つと思われる,組織内パワー構造と組織戦略の変化に関する実証研究,(2)ベンチャー企業組織のパフォーマンスに対して直接的な影響を持つと思われる,トップマネジメント構造に関する実証研究,(3)組織の学習,および,市場構造が持つ組織の競争優位性に関する実証研究の3つを挙げる。第1の研究では,組織内パワー構造が,環境への適応,不適応の源泉となり,組織衰退の根本的な原因となりうるという考えを受け,どのように組織内パワー構造が戦略的変化に影響を及ぼしているのかを,日本の造船・メカトロニクス産業19社のパネル・データ分析を通じて調査を行った。その結果,組織の横方向のパワー固定化は戦略的変化を停滞させる一方で,縦方向のパワー格差は変化を増長させる影響を持つことが明らかになった。この研究成果は,アメリカ経営学会,経営行動科学学会で発表されただけでなく,組織戦略論の国際的に認められているStrategic Organization誌に掲載されることが決定している。第2の研究では,米国インターネット企業約500社のパネル・データを用い,どのようにベンチャー企業の企業内構造が組織の成長と関係があるのかを,一部,コーネル大学サイン助教授,メリーランド大学カーシュ助教授と共同で行った。この研究では,いわゆるトップの重厚さをあらわす管理比率,トップマネージャーの専門性,及び,創業者の退任が,どのように企業の設立初期の成長に関係しているのかを,極めて珍しいデータを用いて検証した。この研究成果は,2003年夏のアメリカ経営学会で発表され,現在論文投稿中である。第3の研究では,1988年2003年のホテル年鑑データ,および実地ヒアリング・データを用い,東京23区内に立地するホテルの競争優位性に関する実証研究を行った。この研究では、特に,組織の学習・経験構造,そして,密度や複数市場コンタクト理論を用いて,組織内,組織外の2つの大きな力がどのように組織の成長,衰退に関係しているかを明らかにした。この研究成果は,2004年アメリカ経営学会で発表が予定され,また現在論文投稿中である。本研究では,組織が衰退・滅亡する過程とそのパターンについて,2つの大きな枠組みを想定して研究を行っている。本研究では,衰退・滅亡にいたる過程の中で,必ず組織は外的な要因による脅威と,内的な要因による制約を受けており,この2つのフォースのインターアクションが,パターンを形作っているのではないかと考えている。特に現在想定しているモデルは,path dependent(経路依存性の高い)パターンと,path-independent(経路依存性の低い)パターンがあり,環境の不確実性が高い時には,path-independentパターンの進化を遂げられる組織の方がより生存率に対して有利に働くと考えている。例えば,私がGreveと発表した組織内パワーに関する論文では,部門間のパワーや組織内のパワー格差が固定化され,path-independentのレベルが高くなることによって,組織はより変革を行いにくく,特に,その影響は組織のパフォーマンスが低迷しているときに強くなることが明らかになっている。また,現在審査中のSineとKirschと執筆している論文では,ベンチャー組織内の官僚的ともいえる組織制度が,むしろ組織内に安定を生み出し,path-dependentな進化を可能にすることから,好業績につながることも明らかになっている。現在までの研究では,この2つのパターンがどのように生み出され,そして,組織のパフォーマンスに対してどのような影響を持っているのかが不明であり,引き続き,これらを明らかにしていく予定である。

2つ目の枠組みとは,組織内部の要因であり,具体的には,組織構造,情報処理能力,パワー関係,そして,組織学習などの要因が考えられる。本研究では,衰退・滅亡にいたる過程の中で,必ず組織は外的な要因による脅威と,内的な要因による制約を受けており,この2つのフォースのインターアクションが,パターンを形作っているのではないかと考え分析を行った。前者に関する研究成果の1つとしては,東京23区内におけるホテルの企業行動を分析したものが挙げられる。競争力が高いホテルほど,より高いラック・レートを設定する傾向があることから,ラック・レートの偏差をホテルが持つ全国レベルでの複市場コンタクトによって説明したものである。これにより,複市場コンタクトと競争力についての知見を加え,また,組織が衰退するプロセスの中に,外部組織との競争的インターアクションがあることを見出した。後者については,私がGreveと発表した組織内パワーに関する論文では,部門間のパワーや組織内のパワー格差が固定化され,path-independentのレベルが高くなることによって,組織はより変革を行いにくく,特に,その影響は組織のパフォーマンスが低迷しているときに強くなることが明らかになっている。さらに,SineとKirschとの共同研究論文では,官僚的組織構造が実はベンチャー企業にとって成長の糧になることを実証的に発見した。
草原生態系の炭素循環における根系の役割の解明

草原生態系の植物体に蓄積されている炭素量は地上部現存量と地下部(根、地下茎などの地下器官を含む)現存量の両方を含む。地上部に関してはそれまでに多くの研究成果があり、しかし、地下部に関しての実測例はとても少ない、特に植生の地下部から土壌への炭素移入量についてはあまり明らかとなっていない。本研究が調査地とする筑波大学陸域研究研究センター圃場のC3/C4混生草原では、1992年以降長期間にわたって継続して植生調査が行なわていて、C3植物とC4植物のバイオマスやLAIの季節変化と気象要因との相関関係などことが明らかになっている。しかし,地下部バイオマスと成長量に関するのデータは殆どなかった。そこで、今回はC3/C4混生草原の炭素循環における地上部の役割を定量的に明らかにするために地下部のバイオマス、成長量の季節変化を調査して、C3/C4混生草原の地下部を含めて炭素動態という観点から解析する。16年度(10月以前)に以下の研究結果が上がった。本研究の調査地となったC3/C4混生草原では、C3植物であるセイタカアワダチソウ優勢区において、生きている地下部バイオマスは1580,7gd,d.w.m^<-2>で、地下部の成長量は481.7gd.w.m^<-2>yr^<-1>で;死んた地下部バイオマスは593.7gd.w.m^<-2>で、地下部のリターフオールは483.6gd.w.m^<-2>yr^<-1>であった。C4植物であるチガヤの優勢区では、生きている地下部バイオマスは1762.1gd.w.m^<-2>で、地下部の成長量は584.1gd.w.m^<-2>yr^<-1>で;死んた地下部バイオマスは456.4gd.w.m^<-2>で、地下部のリターフオールは318.7gd.w.m^<-2>yr^<-1>であった。C4植物でありススキの優勢区では、生きている地下部バイオマスは地下部バイオマスおよび成長量は優先種によっておおきく変動し、地下部の成長は地上部の成長を依存することを明らかにした。本草原サイトのように、地下部バイオマスに貯留されている炭素量は草原生態系における重要なリザーバーとして機能していることを示唆した。第51回日本生態学会大会で発表された講演要旨(August 26,2004):陸域環境研究センター圃場におけるC3/C4混生草原の地下部バイオマスと成長量の季節変化の論文を発表した。第51回日本生態学会大会で発表された講演要旨(August 26,2004):陸域環境研究センター
非観血的な生体顕微計測による血管壁の電子染色に関する研究

高齢化社会への移行とともに,動脈硬化に起因する冠動脈疾患や脳動脈疾患が増加している.動脈硬化症の様々な病態が,血管壁粥腫の物理的な脆弱性(易破裂性)により引き起こされると考えられてきたが,臨床の現場で,血管壁の動脈硬化部位(粥腫)の脆弱性を,その内部物性まで踏み込んで計測し得る方法は今だ開発されていない.本研究では,動脈壁振動を,壁内に設定した2つの注目点において,超音波を用いて独自の手法で高精度に計測し,波形解析することによって,壁内の2間での振動(ずり弾性波)の伝搬速度と伝搬減衰を各周波数ごとに算出し,さらにずり弾性率・ずり粘性率を決定することを目的としている.そのため,本研究では,以下の研究成果をあげている.1、粘性特性計測ずり弾性波の伝搬減衰と伝搬速度を用いて,ずり弾性定数(剛性率)とずり粘性定数を決定するための手法を開発した.これを,1本の超音波ビーム上の数百ミクロン離れた2点間の微小領域で決定し,断面内のすべての微小領域ごとに,ずり弾性定数とずり粘性定数を決定することによって,ずり弾性定数とずり粘性定数に関する断層像を得ることができる.2、臨床応用と生体組織ライブラリの作成血管外科において,重篤な動脈硬化症患者の動脈置換手術で摘出される動脈壁へ,手術による摘出前に(1)で開発した手法を適用し,弾性定数に関する断層像を得た.また,摘出後に被測定部位の病理検査を行い,得られた染色像と弾性値の断層像の対応を画素単位で行って,生体組織ライブラリの作成を行った.3、総合評価・総括生体組織ライブラリにおける識別正答率から,画素単位に弾性線維・膠原線維,脂質・血栓の各組織への分類・着色を行う『電子染色』への可能性を示した.本研究では,新たな局所粘性特性の計測のため,2つの特異な現象を巧妙に利用した血管壁の加振に基づき,発生した振動の血管壁伝搬特性を計測し,弾性特性と併せて,粘弾性特性に関する断層像を表示することを目標としている.そのため,平成14年度は主として工学的側面からの局所粘性特性の計測システムと計測値の評価を行った.(1)本研究代表者の開発した計測システムのプロトタイプを改造し,超音波信号の他に,心電図,心音図,血管内圧波形,呼吸波形の4チャネルを同時にA/D変換するための粘性特性計測システムを構成し,血管壁の微小振動の高精度計測を可能とするように現有設備の処理ソフトを修正した.(2)自発的広帯域局所加振現象(血管壁内で生じた乱流や渦が血管壁に広帯域振動を励振させる現象)を確認するため,水槽中に設置した模擬血管に脈流を流したときに生じる壁振動を多点で同時に計測し,波形を観察するとともに,波形間の伝達関数・相関関数などを数百Hzの周波数帯域にわたって求めた.さらに,励振された微小振動が壁中を伝搬する間の伝搬特性から,ずり弾性波の伝搬に伴う減衰特性と伝搬速度を計測した.この現象の理論的裏付けは,現在調査中である.(3)水槽実験での外部加振による広帯域内圧変化励起現気の計測外部加振による広帯域内圧変化の計測外部加振による広帯域内圧変化励起現象(計測部位の近傍の血管壁を経皮的に加振した際の計測部位で血管壁に広帯域内圧変化が生じる現象)を,水槽中の模擬血管を用いて確認し,上記(2)と同様に,その内圧変化に伴って発生するずり弾性波の伝搬減衰と伝搬速度を計測した.これら(2)(3)の現象は従来計測されたことが全くなく,本研究者が開発した精密計測によって確認出来たことは画期的な成果といえる.現在,得られたずり弾性波の伝搬減衰と伝搬速度を用いて,ずり弾性定数(剛性率)とずり粘性定数の決定を行っている.高齢化社会への移行とともに,動脈硬化に起因する冠動脈疾患や脳動脈疾患が増加している.動脈硬化症の様々な病態が,血管壁粥腫の物理的な脆弱性(易破裂性)により引き起こされると考えられてきたが,臨床の現場で,血管壁の動脈硬化部位(粥腫)の脆弱性を,その内部物性まで踏み込んで計測し得る方法は今だ開発されていない.本研究では,動脈壁振動を,壁内に設定した2つの注目点において,超音波を用いて独自の手法で高精度に計測し,波形解析することによって,壁内の2間での振動(ずり弾性波)の伝搬速度と伝搬減衰を各周波数ごとに算出し,さらにずり弾性率・ずり粘性率を決定することを目的としている.そのため,本研究では,以下の研究成果をあげている.1、粘性特性計測ずり弾性波の伝搬減衰と伝搬速度を用いて,ずり弾性定数(剛性率)とずり粘性定数を決定するための手法を開発した.これを,1本の超音波ビーム上の数百ミクロン離れた2点間の微小領域で決定し,断面内のすべての微小領域ごとに,ずり弾性定数とずり粘性定数を決定することによって,ずり弾性定数とずり粘性定数に関する断層像を得ることができる.2、臨床応用と生体組織ライブラリの作成血管外科において,重篤な動脈硬化症患者の動脈置換手術で摘出される動脈壁へ,手術による摘出前に(1)で開発した手法を適用し,弾性定数に関する断層像を得た.また,摘出後に被測定部位の病理検査を行い,得られた染色像と弾性値の断層像の対応を画素単位で行って,生体組織ライブラリの作成を行った.3、総合評価・総括
カーボンナノチューブ複合系の励起子エネルギー移動と光物性制御

1)単層カーボンナノチューブバンドルの近赤外発光ダイナミクスとエネルギー移動の研究単層カーボンナノチューブはファンデアワールス相互作用により、二次元三角格子のバンドルを形成する。このバンドル状のナノチューブ間の励起子エネルギー移動を、フェムト秒領域の発光ダイナミクスかう明らかにした。透過電子顕微鏡で観察したナノチューブ直径分布を用いて、減衰挙動をレート方程式解析した結果、光励起された半導体チューブから周囲の半導体、金属チューブへのエネルギー移動レートが求められ、半導体チューブへの異動レートが金属のそれに比べて1.6倍高いことがわかった。2)単層カーボンナノチューブの近赤外発光ダイナミクスとその環境効果の研究PFO高分子でラップされた単層カーボンナノチューブの発光ダイナミクスを観測し、蛍層カーボンナノチューブ間のエネルギー移動を調べた。発光励起スペクトルに対応して、直径の小さいチューブから大きいチユーブへのエネルギー移動を示す減衰挙動の発光エネルギー依存性が観測された。透過電子顕微鏡観測からラップされたナノチューブが部分的にバンドルを形成していることがわかり、これらのチューブ間でエネルギー移動を起こすことが示唆された。3)二層カーボンナノチューブにおけるチューブ間のエネルギー移動に関する研究単層カーボンナノチューブの含有率が約1%である高純度二層カーボンナノチューブを用いて、チューブ間のエネルギー移動レートを明らかにした。内側チューブの発光減衰時定数は約160fsであり、これに対応した立ち上がり時定数をもつダイナミクスが外側チューブの発光で観測されたことから、チューブ間のエネルギー移動レートの値が正確に決定された。以上の研究から、ナノチューブ複合系及びミセル化ナノチューブにおけるエネルギー移動過程が明らかになり、複合化することによる発光特性の制御が可能であることが示された。1)フェムト秒発光ダイナミクス評価装置の整備カーボンナノチューブ複合系のフェムト秒領域におけるエネルギー移動を明らかにするために、発光アップコンバージョン法により発光現象のカイネティクスを測定する装置を整備した。その結果、110fsの時間分解能、および従来の方法では観測不可能であった0.5-1.3eVのエネルギー範囲における発光ダイナミクスの測定が可能になった。2)単層カーボンナノチューブの近赤外発光ダイナミクスとその環境効果の研究3種類の界面活性剤でミセル化された単層カーボンナノチューブの発光減衰挙動を明らかにした。減衰挙動は2成分から成り、遅い成分は従来の報告と同様に、孤立したナノチューブ内における無輻射緩和に起因する。一方、速い減衰成分は数本のナノチューブがバンドル化したことのよるエネルギー移動が減衰時定数を決めていると解釈される。さらに、多数のナノチューブがバンドル化された試料では、極めて微弱な発光が観測され、その時定数はおよそ100fsであることがわかった。3)二層カーボンナノチューブの非線形光学応答の研究二層カーボンナノチューブでは、内側と外側のチューブ間相互作用の効果が光学応答に現れることが期待される。内側チューブの第2バンド間遷移に共鳴するポンプ光で励起した場合における非線形光学応答の共鳴増大効果を調べた。第2バンド間遷移を共鳴励起した場合、単層カーボンナノチューブの場合と同様に、選択された特定のカイラリティをもつナノチューブの第1バンド間遷移における非線形感受率が共鳴増大することがわかった。しかし、二層カーボンナノチューブにおける増大効果は、単層ナノチューブのそれに比べて小さく観測されることがわかった。