hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温ガスの重元素分布から探る星の初期質量関数

この時に、我々は銀河系からの放射や鉄のL輝線から求まる鉄の組成など、さまざまな系統誤差を検討し、信頼性の高い結果を得ることができた。銀河団は莫大な暗黒物質の重力により重力的に束縛された宇宙最大の天体であり、バリオンのほとんどは数千万度の高温ガスとして銀河団を満たしており、一部が銀河団銀河の星となっている。すざく衛星はバックグラウンドが低いため、銀河団の外縁部の高温銀河団ガスの放射を銀河団の端であるビリアル半径まで検出し,宇宙最大の構造である銀河団の成長現場をとらえることが可能になった。銀河団ガスには,銀河の中で合成された大量の重元素が含まれている。すざく衛星によって,銀河団全体の重元素量が求まり,その結果重元素の合成時期や銀河団銀河の星の初期質量関数も議論できるようになった。平成26年度は、銀河団全体のエントロピーや鉄の量を理論予測と比較する計画であった。複数の銀河団について、解析がほぼまとまりつつあり、一部はすでに論文として出版または投稿中である。銀河団外縁部のガス塊探査も計画の一部であった。かみのけ座銀河団のガス塊については、論文としてすでに出版が決定している。さらに、複数の銀河団のガス塊候補についてスペクトル探査などを用いて探査を行った。結果はほぼまとまっており、現在論文としてまとめるため、詳細を詰めているところである。X線天文学ASTRO-H衛星のデータを主に解析する計画であったが、データを手にするのは年度末になりそうである。それまではすざく衛星や他の現在活躍中のX線天文衛星のデータを用いて解析を続ける予定である。銀河団外縁部の温度、密度をプランク衛星による逆コンプトン放射の観測結果と比較することを計画している。X線は密度の2乗に比例するのに対し、逆コンプトン放射は、ガスの圧力に比例するために、X線観測と逆コンプトン放射の観測は相補的であり、特に温度、密度の一様性を評価することができる。巨大銀河団から銀河群まで、銀河団の鉄の量を求め、銀河の光度を比較することも計画している。10個程度の銀河団について評価し、系統的な議論を行いたい。銀河群のデータ解析については予定通り行い、論文として出版することができた。銀河群と銀河団をつなぐ天体の領域の端までの観測を行う予定であったが、当初の予定より半年観測が遅くなったので、まだ解析を開始したところであるが、他の巨大銀河団の解析を行い、成果を出し学会で発表することができた。これから論文としてまとめ投稿する計画である。平成26年度は、海外旅費として使用予定だった金額を大学からの補助がでたため、使用しなかった。銀河団と銀河群をつなぐ天体についてのデータを解析を行い、論文としてまとめ投稿する計画である。巨大銀河団の解析結果については、論文の執筆を開始し、平成26年度中の出版を目指す。次期X線天文衛星ASTRO-H衛星の研究のための準備を行い、打ち上げが成功し、データが手に入ったら、研究経過に従って、解析を行い、論文として出版する予定である。平成27年度の海外旅費として使用する予定である。研究用のPCを最新型を購入するつもりで古いものを用いていたが、噂されていた最新型が出なかったため、次年度に購入を遅らせることにした。最新型のPCが発売され次第、3台ほど購入する計画である。
ビナフチル・ペリレンダイマーの単一分子円偏光蛍光計測と光スイッチング

光学活性分子から発せられる蛍光は右円偏光成分と左円偏光成分の強度が異なり、この現象は円偏光性発光(CPL)と呼ばれる。近年、CPLを基盤にした高輝度液晶ディスプレイ用の偏光光源をはじめとして、3次元ディスプレイ、記憶材料、光通信など高度な光情報プロセッシングが提案されており、幅広い応用が期待されている。本研究では、光学活性なフルオロフォアからなる高特性の円偏光性発光材料の開発を行った。前年度開発されたビナフチルペリレンダイマーは高い蛍光量子収率、高い円二色性をしめし有望である。今年度はビナフチルペリレンダイマーの会合状態におけるCPL非対称性を評価し、さらに光照射に伴うスイッチングを検討した。従来、散乱性媒質におけるCPL非対称性の精密計測は成功例がなく、今回はこのため顕微CPL計測システムの検討を行った。その結果、顕微蛍光計測においても安定で高精度なCPL計測が可能であることを初めて見出した。また、ビナフチルペリレンダイマーの会合状態における発光スペクトルとCPLスペクトルの計測に初めて成功した。会合状態においては特徴的なCPLの増強が観測された。また会合状態においてはCPLの非対称性には特徴的な分散を有することを初めて見出した。これは非結晶性の分子会合状態における局所構造の不均質性を直接観測したものと考えている。分子会合状態をレーザー光により制御することで、CPL特性の光制御に成功した。円偏光性発光(CPL)とは光学活性分子から発せられる右円偏光成分と左円偏光成分の強度の異なる発光のことを指す。CPLは従来、励起状態における分子構造の評価に利用されてきたが、近年では、高輝度液晶ディスプレイ用の偏光光源をはじめとして、3次元ディスプレイ、記憶材料、光通信など高度な光情報プロセッシングへの応用が期待されている。これまで円偏光蛍光(CPL)測定の標準物質として、円二色性と同じくカンファースルホン酸誘導体が用いられてきたが、蛍光強度が低く測定には不向きであった。今年度は高い蛍光量子収率ならびに高い円二色性を有する新たなCPL標準物質となり得るキラル化合物として、キラル軸を有するビナフチルユニットに蛍光性ペリレンを結合させたビナフチルペリレンダイマーを合成した。この分子についてCD・CPLスペクトルをはじめ、時間分解蛍光、蛍光量子収率などの光学特性を検討した。合成した化合物は545nm付近にペリレンユニットに対応する強い蛍光を示し、蛍光量子収率は88%、蛍光寿命は3.4nsecであった。これらは光学活性部位を有さないジアルキルペリレンビスカルボキシジイミド(DPI)とほぼ一致した。CPL測定の結果、CD測定の異方性因子(|g_<CD>|=0.39%,531nm)よりも大きな偏光異方性因子(|g_<lum>|=2%,545nm)を有することが確認された。励起状態構造が基底状態の構造と異なることを示唆している。DPIとの蛍光量子収率・蛍光寿命の比較より、ビナフチルペリレンダイマーの放射速度定数は10%程度小さいと推定された。発光・吸収波長の長波長シフトや高い円二色性などは、いずれもエキシトンカップリングにより説明される。従来は円偏光蛍光(CPL)測定の標準物質として、円二色性と同じくカンファースルホン酸誘導体やEuなどの希土類錯体の利用が提案されてきたが、蛍光強度が弱い、紫外光励起に限定される、耐久性が低い、水にしか溶けないなどの制限があり実用性の高いCPL標準物質の開発が求められてきた。今年度はCPL非対称性の安定性を評価した。ビナフチルペリレンダイマーは光励起に対して安定性が高いが、長時間の使用に対しては次第に蛍光強度が低下する光劣化が見られる。この蛍光劣化にともなうCPL非対称性の変化を検討した結果、光劣化が進行してもCPL非対称性は変化しないことが見出された。ダイマーの二つのペリレンユニットの片方のみが光劣化した場合には、モノマーと同じように蛍光性は強いがCPL非対称性は有さないことが考えられ、CPL非対称性は低下するものと考えられる。単一分子蛍光計測の結果、ビナフチルペリレンダイマーの光劣化は必ず1段階で進行することが見出された。これは2つあるユニットの片方のみが光劣化する現象はほぼ起こらないことに対応しており、CPL非対称性が高い安定性を有することと良い一致を示す。すなわち、当該ビナフチルペリレンダイマーがCPL標準物質として優れた特性を有していることが結論された。

近年、CPLを基盤にした高輝度液晶ディスプレイ用の偏光光源をはじめとして、3次元ディスプレイ、記憶材料、光通信など高度な光情報プロセッシングが提案されており、幅広い応用が期待されている。本研究では、光学活性なフルオロフォアからなる高特性の円偏光性発光材料の開発を行った。前年度開発されたビナフチルペリレンダイマーは高い蛍光量子収率、高い円二色性をしめし有望である。今年度はビナフチルペリレンダイマーの会合状態におけるCPL非対称性を評価し、さらに光照射に伴うスイッチングを検討した。従来、散乱性媒質におけるCPL非対称性の精密計測は成功例がなく、今回はこのため顕微CPL計測システムの検討を行った。その結果、顕微蛍光計測においても安定で高精度なCPL計測が可能であることを初めて見出した。また、ビナフチルペリレンダイマーの会合状態における発光スペクトルとCPLスペクトルの計測に初めて成功した。会合状態においては特徴的なCPLの増強が観測された。また会合状態においてはCPLの非対称性には特徴的な分散を有することを初めて見出した。これは非結晶性の分子会合状態における局所構造の不均質性を直接観測したものと考えている。分子会合状態をレーザー光により制御することで、CPL特性の光制御に成功した。
生活習慣を改善する意欲を形成する客観的画像指標の創成

本年度は健常若年者から高齢者まで50人以上を対象にして、7テスラMRI装置を用いて、深部灰白質穿通動脈枝・大脳皮質穿通静脈枝、大脳皮質定量値の画像撮像を実施した。さらに、MRスペクトロスコピーによる多種の脳内代謝物計測を行った。並行して、データ解析を実施した。特に血管では客観的に同定して計数化する自動処理手法が重要であり、近年大きく開発が進んでいる人工知能解析による自動的な血管構造抽出の可能性を検討した。細く連続する血管を追跡する最新のアルゴリズムを活用できる可能性が出てきており、解析を進めている。また質定量値であるT1値・T2*値・QSM値では、大脳皮質を抽出してこれに限局した解析を実施した。加齢性変化を検出すべく、定量値を線形もしくは二次関数によるフィティングを用いて解析したところ、T1値・T2*値では変化を確認できたが、QSM値では変化を捉えにくいことが判明した。T1値は50歳前後でピークを示すのに対して、T2*値では加齢に伴い継続して変化していくことが示されており、異なる機序を捉えていると考えられた。さらに、軽度の高血圧症や糖尿病などの病歴を整理を進めており、軽度でも疾患が与える影響についても検討を進めている。MRスペクトロスコピーの解析では、神経伝達物質であるグルタミン酸・GABAに関して、随伴する脳萎縮を考慮することで、その定量値の加齢性変化が負から正へと大きく変化する可能性が示された。加齢性変化を的確に捉えてその生理学的・病理学的な意義を検討する上で重要な知見であると考えている。初年度の目標である被験者数50人分の画像データを収集できた。加えてT1値・T2*値やMRスペクトロスコピーでは解析が進んでおり、さらに血管画像においても、人工知能を活用することで、客観的な指標として計数化できる可能性が見えてきているため、全体として順調に研究が進捗していると考えられる。定量値解析では、脳皮質に加えて大脳白質や深部灰白質における値の検討を進める。MRスペクトロスコピーでは解析を完了させ、論文化を進める。深部灰白質穿通動脈枝・大脳皮質穿通静脈枝の血管定量化では、人工知能手法の検討をすすめて、自動的な計数化を目指すとともに、その結果を定量値と対比することで、異なる画像指標間の関係を明らかにするとともに、マルチパラメトリック解析により、早期の加齢性変化指標を探索する。当初計画から約4千円の執行残はあったが、研究計画は順調に実施出来た。残額は来年度に当初の年度予算と合わせて有効に執行する予定である。
収束超音波による非侵襲的骨切断システムの基礎的研究

(背景と目的)整形外科手術においては従来,皮膚および筋肉組織を切開した上で骨を切断していた.本研究では収束超音波を用いて皮膚に切開を加えず,非侵襲的に骨を切断するシステムの基礎研究を目的とする.(方法)システム開発の基礎的研究として,実際に豚の骨に収束超音波を照射する実験システムを構築した.脱気水を張った水槽内に豚骨を固定し,PZT素子を用いたトランスデューサから波形,振動周波数,素子印加電圧等の照射条件を変えながら骨表面が焦点になるように垂直に照射し,焦点部分に起こる変化を観察した.FiniteDifference Time DomainMethodを用いたシミュレーションソフトウェアを開発した.豚骨表面におけるエネルギについて,シミュレーションで得られた値と開発したシステムによる実験値とを比較した.PZT素子の共振周波数に奇数倍の周波数を持つ正弦波を足し合わせた波である矩形波を入力波形として用い高音圧化を図った.また,トランスデューサを5個とし,各焦点を重ね合わせることでも音圧の上昇を図った.(結果と考察)焦点エネルギのシミュレーション値と実験値に関して約90%の一致率を得た.また,PZT素子に関してはトランスデューサ開口部が同じであれば曲率が大きいほど焦点音圧が高くなるという解析結果を得た.矩形波入力の場合の焦点音圧は正弦波入力の場合の3倍であり,2個のトランスデューサから豚の肩甲骨に照射したところ,直径1mm,深さ0.5mmの切削痕が得られた.5個のトランスデューサへの入力電力を各30W(合計150W)とし,音圧を測定したところ,1個のトランスデューサに30Wの電力を入力した場合に比べて1.65倍の音圧を得た.インピーダンスマッチングの改善により一層の高音圧化が可能であると考えられる.(結論)収束超音波による非侵襲骨切断のための装置を開発し,曲率の大きなPZT素子からなるトランスデューサを複数用い矩形波を入力することにより効果的な骨切断が可能であることが示された.(背景と目的)整形外科手術においては従来,皮膚および筋肉組織を切開した上で骨を切断していた.本研究では収束超音波を用いて皮膚に切開を加えず,非侵襲的に骨を切断するシステムの基礎研究を目的とする.(方法)システム開発の基礎的研究として,実際に豚の骨に収束超音波を照射する実験システムを構築した.脱気水を張った水槽内に豚骨を固定し,PZT素子を用いたトランスデューサから波形,振動周波数,素子印加電圧等の照射条件を変えながら骨表面が焦点になるように垂直に照射し,焦点部分に起こる変化を観察した.FiniteDifference Time DomainMethodを用いたシミュレーションソフトウェアを開発した.豚骨表面におけるエネルギについて,シミュレーションで得られた値と開発したシステムによる実験値とを比較した.PZT素子の共振周波数に奇数倍の周波数を持つ正弦波を足し合わせた波である矩形波を入力波形として用い高音圧化を図った.また,トランスデューサを5個とし,各焦点を重ね合わせることでも音圧の上昇を図った.(結果と考察)焦点エネルギのシミュレーション値と実験値に関して約90%の一致率を得た.また,PZT素子に関してはトランスデューサ開口部が同じであれば曲率が大きいほど焦点音圧が高くなるという解析結果を得た.矩形波入力の場合の焦点音圧は正弦波入力の場合の3倍であり,2個のトランスデューサから豚の肩甲骨に照射したところ,直径1mm,深さ0.5mmの切削痕が得られた.5個のトランスデューサへの入力電力を各30W(合計150W)とし,音圧を測定したところ,1個のトランスデューサに30Wの電力を入力した場合に比べて1.65倍の音圧を得た.インピーダンスマッチングの改善により一層の高音圧化が可能であると考えられる.(結論)収束超音波による非侵襲骨切断のための装置を開発し,曲率の大きなPZT素子からなるトランスデューサを複数用い矩形波を入力することにより効果的な骨切断が可能であることが示された.整形外科領域等では、大腿骨の延長術や寛骨臼切除移動術など、骨を切断する治療が少なくない。これらの手術においては、皮膚および筋肉組織を切開した上で、医師の直視下で骨を切断している。その結果、患者には大きな手術痕が残り、精神的・肉体的に負担となる。そこで本研究では収束超音波を用いて皮膚に切開を加えず、非侵襲的に骨を切断するシステムの開発を主たる目的とする。特に複数の組織が存在する生体内では超音波の減衰や拡散が複雑に起こり、任意に制御するのは難しいことを踏まえて、研究初年度の本年度は、実際に動物骨に収束超音波を照射する実験と、生体組織を介して骨に収束超音波を照射するシステムを再現したシミュレーションの双方を比較する。これにより、発生する現象の解明を行い、骨切断に最適な条件を特定する。まず、システム開発の基礎的研究として、実際に豚の骨に収東超音波を照射する実験システムを構築した。脱気水を張った水槽内に豚骨を固定し、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)素子から波形、振動周波数、素子印加電圧等の照射条件を変えながら骨表面が焦点になるように垂直に照射し、焦点部分に起こる変化を観察した。最後に、開発した実験システムとシミュレーションを用いて実測実験を行い,双方を比較した。

超音皮を30秒間照射した後の、トランスデューサの中心軸上,骨表面から2.2mmの深さの点での温度上昇を測定し、同点における、シミュレーションで得られたエネルギーとの比較を行った。初期振幅1MPaに対して、集束点付近では8MPaにまで集束した。また、シミュレーションによって得られたエネルギーと、測定された温度上昇の比較を行い約90パーセントの一致率を得た。来年度以降は、トランスデューサの高出力化、シミュレーションの三次元化を目指し、臨床応用への布石とする。(背景と目的)集束超音波を用いて,皮膚や筋肉層を切除することなく骨のみを低侵襲的に切除するという研究が,本研究室で進められている.しかしながら、従来は切削力の不足により,実際の骨の切除には至っていなかった.そこで本研究では,切削力の向上を目的とした.具体的には,トランスデューサの大型化,入力波形の改良,トランスデューサの複数化を行い,焦点における音圧を増大させた.(方法)超音波トランスデューサを開口径と焦点距離が等しい凹面とすると、焦点での超音波の音圧は,トランスデューサの開口径に比例する.そこで,トランスデューサの開口径を従来の30mmから80mmへと大型化した.トランスデューサは,その共振周波数及び共振周波数の奇数倍の周波数で高出力が得られる.そこで,これらの周波数の正弦波を足し合わせた波である矩形波を入力波形として用いた.2つのトランスデューサの焦点を合わせて波を重ね合わせることで,出力の向上を図った.(結果)入力電圧に対する音圧が,30mmのものに比べ,14%減少した.モデル切削実験では,直径30mmトランスデューサに関しては,直径6mm,深さ3mmの切削面が得られた.直径80mmのトランスデューサは,直径6mm,深さ2mmの切削面が得られた.矩形波を用いた際の焦点での音圧は正弦波の3倍であった.モデル切削実験では,正弦波を用いた際には直径6mm,深さ3mm,矩形波を使用すると,直径9mm,深さ5mmの切除面が得られた.一方のトランスデューサからの出力を固定し,他方のトランスデューサの出力のみを変化させたところ,固定したトランスデューサの分だけ焦点での音圧が向上した.トランスデューサを1つだけ用いた場合の切削実験では直径6mm深さ2mm,2つ用いた際には長径10mm,短径6mm,深さ5mmの楕円形の切除面が得られた.直径80mmのトランスデューサを2つ,入力波形に矩形波を使用して,豚の肩甲骨に照射したところ,直径1mm,深さ0.5mmの切削痕が得られた.(まとめ)今回,これらの方法を用いてブタ骨の切除実験を行ったが,骨表面に小さな切除痕が得られただけであった.今後は,さらなる切削力向上のために,より多くのトランスデューサを用い,phased array[2]を構成し,骨切除を目指す.体外から集束超音波を照射し、皮膚や筋肉等の軟性組織を損傷することなく骨切りを行う試みを行ってきた。具体的には、破壊に十分なだけの音圧を骨に与えるための方法として、トランスデューサの大型化、入力波形の改良、トランスデューサの複数化について検討を行ってきた。今年度はトランスデューサの複数化を中心に検討、改良を進めた。前年度までの検討で、トランスデューサ2個からの照射により焦点における音圧の上昇が見られた。そこで今年度はトランスデューサを5個とし、焦点における音圧の上昇に適した条件および課題の洗い出しを行った。5個のトランスデューサへの入力
光合成機能統御におけるカルシウムシグナルの発生と伝達の分子生物学的研究

本研究の目的は、光合成機能発現におけるカルシウムシグナル発生の分子機構を明らかにする研究の一環として、シロイヌナズナの伸展活性化カルシウム透過チャネルの遺伝子を単離し、解析することである。昨年度までに私たちはその遺伝子を単離し、その名前を仮にATU2と名付けた。今年度はそれを用いて、ATU2遺伝子が植物体のどの部分で発現するかを、ATU2プロモーターにβ-グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)をつないだ融合遺伝子を作製し、GUS活性を調べることにより研究した。その結果、ATU2遺伝子は発芽初期では子葉と根端で発現しているが、数日後には根端だけで発現していた。成熟固体では、根端のほか気孔の孔辺細胞でもATU2遺伝子は発現していた。本研究では更に、ATU2遺伝子のセンスRNA高発現トランスジェニック植物を作製し、その表現型を調べた。その結果、センスRNAがシロイヌナズナで高発現すると植物体の生育が制限されることが分かった。また、センスRNA高発現株の中には発芽後20日程度で死ぬ個体もあった。したがって、ATU2遺伝子にコードされる伸展活性化カルシウム透過チャネルが異常に多く発現するとカルシウムイオンが細胞内に入り過ぎるために、植物の成長が制限されると考えられる。
地域介入実践に活用可能なソーシャルキャピタルの測定/評価指標の開発と可視化

本研究は、ソーシャルキャピタルと人々の社会活動が、健康指標とどのように関連するのかを縦断的に明らかにして、地域介入への示唆を得ることを目的としている。当該年度は、超高齢者(90歳代)の社会的・医学的データ収集を郵送および会場調査にて実施した。あわせて、これまでに収集が完了しているデータセットの整理と解析を進めた。分析では、高齢者の社会的活動として、12分類の余暇活動(趣味活動、公的社会活動、学習活動等)・ソーシャルゃキャピタル指標(信頼、互酬性、地域貢献意識等)と高血圧または糖尿病の有無(会場調査での測定結果および服薬状況)、それら疾病管理状況との関連性を明らかとした。分析の結果、高齢者の生活習慣病には社会的要因が関連することが明らかとなった。例えば、70代女性においてはソーシャルキャピタル(社会貢献意識)が高い方が有意に糖尿棒の割合が低い、という結果が認められた。これらの関連性には性差および年代差、また疾病の種類による違いも認められた。さらに、信頼感と社会参加および精神的健康の関連性についての縦断的解析の検討も行った。高齢者の社会参加と信頼感は3年後の精神的健康にポジティブな影響を与えていることが示された。本研究の結果に基づき、地域在住高齢者における対人交流、余暇活動、ソーシャルキャピタルと生活習慣病との関連をさらに詳細に検討することで、地域での高齢者支援制度やシステム構築にさらなる提案ができると考えられた。以上の研究成果は国内外の学会にて発表を行った。今後は継続してデータ分析および論文執筆を進める予定である。研究は、おおむね順調に推移しているが、現地調査とデータセットの整理分析、論文執筆において一部遅れがある。今年度は収集したデータを分析し、学会等にて進捗成果を報告しながら論文化していく予定である。本研究は、人々の社会活動である地域活動やボランティア活動などの具体的な内容とソーシャルキャピタルの構成要素である信頼、互酬性に関する様々な指標が、客観的に測定される健康状態、特に身体機能や認知機能、種々の疾患の発症や生活習慣病の管理状態とどのように関連するのかを縦断的に明らかにすることを目的とするものである。平成28年度は、本研究の基盤である地域在住高齢者長期縦断疫学研究(SONIC研究)において都市部と郊外に在住する76歳の対象者の身体的データ(既往歴、血圧、頸動脈エコー、血液データ、認知機能)、及び社会的データ(る社会参加の有無・頻度・自主性、外出頻度、家族形態、ソーシャルキャピタルの一般指標および地域に関する指標)の収集を完了した。現在は、データセット作成と分析に取り組んでいる最中である。あわせて、居住環境に関するデータをGIS等を使用して収集中である。対象者のベースライン時の身体的指標については分析を実施して、学会にて報告を行った。研究は当初の予定通り、先行研究レビューおよびデータ収集を完了しており、おおむね順調に進展している。本研究は、ソーシャルキャピタル(信頼、互酬性、ネットワーク)と人々の社会活動(地域活動やボランティア活動など具体的な内容)が、健康指標とどのように関連するのかを縦断的に明らかにして、地域介入への示唆を得るものである。特に、本研究においては先行研究で多くなされてきた、主観的健康観または死亡率等といったアウトカムではなく客観的健康指標である身体機能や認知機能、血液検体等を測定してその関連を検討することが特徴である。平成29年度は、地域在住高齢者長期縦断疫学研究(SONIC研究)において、都市部と郊外に在住する86歳の対象者のデータ収集を完了した。身体的データは、既往歴、血圧、血液データ、認知機能等であり、社会的データは、社会参加の有無、頻度、外出頻度、一般的ソーシャルキャピタルと地域に関するソーシャルキャピタルである。現在は収集したデータのデータセット作成と分析を進めている。ベースライン時の身体的指標やソーシャルキャピタルについては分析結果を、学会にて報告した。主な研究結果としては、地域在住高齢者のソーシャルキャピタルには地域差と年代差があることが明らかとなった。また、年代が上がるとソーシャルキャピタルの指標のひとつである社会参加が減少するが、一方で信頼感や互酬性が高くなることが、横断的検討において明らかとなった。今年度は、調査を引き続き実施し、縦断的な解析を進め、国際学会発表および論文執筆を進める予定である。研究は当初の予定通り、データ収集を完了しており、おおむね順調に進捗している。

高齢者の社会参加と信頼感は3年後の精神的健康にポジティブな影響を与えていることが示された。本研究の結果に基づき、地域在住高齢者における対人交流、余暇活動、ソーシャルキャピタルと生活習慣病との関連をさらに詳細に検討することで、地域での高齢者支援制度やシステム構築にさらなる提案ができると考えられた。以上の研究成果は国内外の学会にて発表を行った。今後は継続してデータ分析および論文執筆を進める予定である。研究は、おおむね順調に推移しているが、現地調査とデータセットの整理分析、論文執筆において一部遅れがある。今年度は、収集したデータを分析し、学会等にて進捗成果を報告していく予定である。今年度は、90歳代のデータを収集するとともに、これまで収集したデータを分析し、国内外の学会や論文にて成果を報告していく予定である。今年度は収集したデータを分析し、学会等にて進捗成果を報告しながら論文化していく予定である。初年度購入予定であった解析ソフトを翌年度としたため。(理由)データ解析用ソフトを次年度購入としたため。(使用計画)本年度に解析ソフトを購入して使用予定である。予定していた追跡調査の実施が、対象フィールドの都合により一部遅れたため、今年度に現地調査を実施する。治年度に解析用ソフトを購入し、当初予定していた予算を使用する。
日本人学生のための英語の聴取・発音の教材の編集手法の国際音声記号体系による一般化

1.日本人学生のための英語教育のうちで,英語の音声の聴取・発音の学習には,発話に伴う口形の変化の情報を組み合わせて勝つようすることが,非常に有効であることに注目した.このための教材の作成の基礎データとして,とくに子音の分析で,国際音声記号体系(International Phonetic Alphabet,IPA)の調音の方法と調音の位置との2次元に子音を配置した表のうえで,口形の分析データを参照して,同じ口形に属する領域を表示した.これらの異なる口形は,調音の位置の次元に対応するので,調音の異なる音声が同じ口形の領域に存在するが,英語と日本語の子音体系の違いのために,これらの同口形異音の構成が異なる.そこで,このような同口形異音のなかでの調音の位置と方法の関係を,音声の聴取・発話の教材に組み合わせるために,最も適切な手順について,感覚情報処理の立場も含めて検討した.2.日本人学生のための英語の聴取・発音の教材の編集手法を,IPAによって一般化することを検討した.英語の音声に対する日本語の音声の最も重要な違いである,母音体系と子音の種類について,計算機利用指導(Computer aided instruction,CAI)のソフトウエアを活用して,学習過程の個人差とIPAによる介入の効果を調べた.観測の結果として注目されるのは,1)被験者の間で,母音も子音も聴取の成績に5090%の範囲の個人差が大きいこと,2)母音と子音の聴取の成績の相互に逆転していること,3)学習の過程で必要な段階数に非常に差があることなどである.4)IPAによる介入の効果は,聴覚的に音声の枠組みの違いをまだ把握していない被験者に有効であった.1.日本人学生のための英語教育のうちで,英語の音声の聴取・発音の学習には,発話に伴う口形の変化の情報を組み合わせて勝つようすることが,非常に有効であることに注目した.このための教材の作成の基礎データとして,とくに子音の分析で,国際音声記号体系(International Phonetic Alphabet,IPA)の調音の方法と調音の位置との2次元に子音を配置した表のうえで,口形の分析データを参照して,同じ口形に属する領域を表示した.これらの異なる口形は,調音の位置の次元に対応するので,調音の異なる音声が同じ口形の領域に存在するが,英語と日本語の子音体系の違いのために,これらの同口形異音の構成が異なる.そこで,このような同口形異音のなかでの調音の位置と方法の関係を,音声の聴取・発話の教材に組み合わせるために,最も適切な手順について,感覚情報処理の立場も含めて検討した.2.日本人学生のための英語の聴取・発音の教材の編集手法を,IPAによって一般化することを検討した.英語の音声に対する日本語の音声の最も重要な違いである,母音体系と子音の種類について,計算機利用指導(Computer aided instruction,CAI)のソフトウエアを活用して,学習過程の個人差とIPAによる介入の効果を調べた.観測の結果として注目されるのは,1)被験者の間で,母音も子音も聴取の成績に5090%の範囲の個人差が大きいこと,2)母音と子音の聴取の成績の相互に逆転していること,3)学習の過程で必要な段階数に非常に差があることなどである.4)IPAによる介入の効果は,聴覚的に音声の枠組みの違いをまだ把握していない被験者に有効であった.平成810年度の3年間にわたる研究期間を発足する第1年度として、日本人学生のための英語教育のうちで、英語の音声の聴取・発音の段階の指導のために、今年度はまず、日本語と英語の音声の母音・子音体系の違いの、音声学的な分析にもとづく系統的な表記について、指導法の観点から詳細な検討をした。この研究の過程で、音声の聴取・発音の学習には、発話に伴う口形の変化の情報を組み合わせて活用することが、日本人学生にとって非常に有利であることに注目した。そして、このための教材の作成の基礎データとして、とくに子音体系の分析で、国際音声記号体系(International Phonetic Alphabet,IPA)の調音の方法と調音の位置との2次元に子音を配置した表の上で、口形の変化の分析データを参照して、同じ口形に属する領域を設定した。なお、これらの結果は、諸外国の語学教育にも応用でき、この分野の研究者にも広く関心を持たれるべきものであるから、11.研究発表に記載したように、関連する国際会議などで報告をした。日本人学生のための英語の聴取・発音の教材の編集手法を,国際音声記号体系(International Phonetic Alphabet,IPA)によって一般化することを検討した.英語の音声に対する日本語の音声の最も重要な違いである,母音体系と子音の種類について,計算機利用指導(Computer aided instruction,CAI)のソフトウエアを活用して,学習課程の個人差と,IPAによる介入の効果を調べた.被験者は,早稲田大学の人間科学部学生4人(男3人と女1人)と大学院人間科学研究科の学生2人(男女各1人)の合計6人の日本人学生で,いずれも英語の成績が上位の20%に含まれている.

ソフトウエアには,(株)国際電気通信基礎技術研究所のATR Hearing Schoolを利用した.学習課程の途中で,IPAの調音図の上で,英語の/l/と/r/の音声の相互関係と,日本語のラ行の音声の先行・後続音の影響による変動を系統的に説明したさらに,調音器官の断面図で,英語の12種の母音に対する日本語の5種の母音の相互関係と,子音の調音位置を提示した.観測の結果として注目されるのは,1)被験者の間で,母音も子音も聴取の成績に5090%の範囲の個人差が大きいこと,2)母音と子音の聴取の成績の相互に逆転していること,3)学習の過程で必要な段階数に非常に差があることなどである.4)IPAによる介入の効果は,聴覚的に音声の枠組みの違いをまだ把握していない被験者に有効であった.
音声速度変換処理システム(s処理)の英語教育への適用可能性の研究

外国語語音聴力の劣化の度合いの測定について、純音の精密聴力検査及び語音聴力検査を行った。外国語の聴解や電話交換など日常的に語音聴取に注意を向けている被験者では良い成績が得られたが、一般の被験者では純音、語音ともに劣化が観察された。これを踏まえた効果的聴解訓練方法の解明について、S処理で時間軸伸張、圧縮音声を呈示して訓練効果を観察した。母語では希な聴力障害が、外国語学習においては個人差がきわめて大きいことが明らかになった。速聴の効果についても考察を行った。多種の素材の音声分析を行い、S処理を施した英語音声と自然な発話との比較を行った。発話速度の3要因(調音速度、ポーズ平均長、ポーズ頻度)のうちポーズ頻度の違いが最も大きく異ること、またこの違いは自然な発話のポーズ頻度の変動内であることを数値によって示した。音声面のみの聴解、記憶保持、及び内容理解には自ずと限界がある。しかし、学習に求められる多感量的アプローチ(multi-sensory approach)の概念に則り、映像情報をS処理音声と同時に呈示することで、聴知覚の限界閾を高めることのできる相乗作用を一部確認することができ、難解な音声現象の効果的な教授に資する大きな可能性を持つと言えよう。記憶保持に関して、語が連続して発音される場合の語尾の子音と語頭の母音(CV)の音連続の現象に着目して実験を行った。S処理によって段階的に変化させた音声(速度比100→90→80→70→100%)を聴取した被験者群の方が原音声(100%)のみを聴取した被験者群より確認テストの得点が上昇する傾向が観られた。これらを英語教育に適用できれば、S処理により、効果的な授業に繋げられる可能性があると考えられる。音声時間軸制御の工学的技術を基に開発された音声速度変換処理システム(以下s処理)の外国語教育への適用可能性を実験による検証を通して考察していくことが本研究の目的である。以下に,実験結果から導き出された新たな知見を示す。(1)s処理による速度比100%刺激に比べ,速度比70%刺激ではディクテーションでの正答率に上昇傾向が見られた。これは歪みが多く生じる従来の簡便な速度変換方法では見られなかった傾向である。(2)s処理による速度比100%刺激に比べ,速度比70%刺激ではディクテーションでの未答率に減少傾向が見られた。未答には複雑な要素が含まれているので,「未答の減少が,困難度の減少を意味する」といった単一次元の問題としてだけで解決できる問題ではなく,音声習得に関わる基礎的要因である音知覚の度合いの上昇を意味している可能性がある。(3)s処理による速度比70%刺激のディクテーションでの正答率の上昇は,S-P表のS曲線が乖離する得点度数から導き出された上位グループ,下位グループのうち,特に下位グループの正答率の上昇によるものである。このことから,s処理による速度比70%刺激は,上位グループには得点上影響を与えず,英語をあまりよく聴き取れない者にとり,その聴解の度合いを上昇させることができる。次に,研究目的として上げた速度比以外の要因との関わりについての研究経過及び今後の計画としては(1)難解な音声現象(音連続における変化)との関わり(2)聴解訓練負荷(呈示速度)の増減について(3)ポーズ分布(長さ,頻度,位置,機能)との関わり(4)記憶保持について更に解明することである。また,s処理を施して得られた速度比の違いを変数とし,再認の度合いに与える影響をディクテーションの正答率,S-P表分析から解明することである。
純ヨウ化セシウムカウンターの光検出デバイスのマウント方法の開発

(1)高輝度Bファクトリー実験(スーパーBファクトリー)における端冠部カロリーメーターの試作器として、純ヨウ化セシウム結晶を用いた試作カウンター20本を使用したテストビーム実験をロシア連邦・ノボシビルスク市のBudker原子核物理研究所のROKK-1Mビームラインで行った。(2)これに際して、光検出デバイスとして直径2インチのフォトテトロード(4極光電子増倍管)が現在の時点での有力候補である。結晶の光読み出し面の寸法は5.5センチ×5.5センチであることからフォトテトロードは一つしかマウントできないため、これを交換可能な構造とするために光学的結合はオプティカルグリースの充填によるものとした。(3)オプティカルグリースの充填はフォトテトロードの機械的保持をする能力はないので、機械的強度は結晶に設けたネジ穴にフランジを固定し、ここに前置増幅器・高電圧分配器を内臓したアルミニウム製ケーシングを取り付けることによってフォトテトロードを支持した。オプティカルグリースによる光学的結合を安定化するために、ゴムブッシュでフォトテトロードを充填したオプティカルグリースに緩やかに押し付ける構造とした。(4)こうして製作した試作カウンター20本の信号を、時定数30nsの波形整形器・サンプリング周波数40MHzで12ビットのフラッシュADCを用いて読み出した試験では、既存のタリウム添加ヨウ化セシウム結晶を使用したカウンターと同等のエネルギー分解能(100MeVの光子に対して2%)を達成できた。本研究は、純ヨウ化セシウム結晶に、テトロード、トライオード、ファインメッシュ型光電子増倍管などの光検出デバイスをとりつけて機械的かつ光学的に長期にわたって安定動作する検出器とするための基礎データの蓄積が目的である。今年度は力学的強度試験や光学的透明度試験に先立って、これら光検出デバイスの窓材料における、純ヨウ化セシウム結晶が発する波長320nmのシンチレーション光の透過率の優劣を定量的に測定する試験を実施した。光電陰極の窓が通常のホウ硅酸ガラス製とUVガラス製の2本の光電子増倍管と、実際のB中間子の検出に用いられるものと同じサイズの純ヨウ化セシウム結晶およびタリウム添加ヨウ化セシウム結晶の2本の結晶シンチレーターを用いて、結晶と光電子増倍管の組み合わせを変えながら3GeV/cの荷電π中間子が貫通する際のエネルギー損失(約30MeV)による信号の大きさを測った。試験は高エネルギー加速器科学研究機構(KEK)における陽子シンクロトロンのπ2ビームラインにて、行った。ここで、後者のシンチレーション光の波長(460nm)はどちらの光電陰極の窓材料でも透過率に差がないので、これを較正用データとした。その結果、純ヨウ化セシウム結晶と組み合わせる場合はUVガラス窓の方が30%透過率に優れることが分かった。
進行肺癌に対するテーラーメイド型ペプチドワクチン療法に向けた基盤的研究

癌細胞に高発現する癌抗原を標的とした能動特異免疫療法の開発を行ってきた。進行肺癌患者より採取した末梢血中のペプチド特異的IgG抗体価をLuminexにて測定し、その免疫反応性を解析した。個々の症例におけるペプチドの選択をその免疫反応性に応じて行い、4種類のペプチドワクチン投与を行った。本研究期間2年間のワクチン投与継続がなされ、長期間病状安定した進行肺癌症例が得られた。ワクチンによってペプチド特異的IgGの高い抗体価が維持され、テーラーメイド型ペプチドワクチンの肺癌症例に対する有用性を示唆する結果が得られた。至適アジバントおよび至適投与方法についての実験動物での研究も行った。癌細胞移植マウスにペプチドワクチンの全身投与と腫瘍局所部への投与の実験を行った。全身投与おけるアジュバントには不完全フロイントアジュバントを、また局所投与にはOK-432を用いた。ペプチドワクチン(全身投与)にOK-432の腫瘍局所投与を加えた動物群が、対照群(ワクチン全身投与のみ、腫瘍局所投与のみ、ペプチド投与なし)と比較して、特異的免疫の誘導が最も強く行われた。これらはペプチド特異的細胞免疫およびペプチド特異的IgG抗体価の解析によって証明した。これらの研究結果より、肺癌に対してテーラーメイド型ペプチドワクチンが有用であること、ペプチドワクチン(全身)投与に加えて、腫瘍局所部へのOK-432およびペプチドの投与が抗腫瘍性免疫を高めることが判明した。これまで行われてきた肺癌に対する各種のワクチンでは、腫瘍退縮を得られる症例は少なく、ワクチン療法の発展型として本ペプチドワクチン療法に腫瘍内投与を加えることで高い免疫活性を引出し、進行癌においても抗腫瘍性が期待できる。今後、特異免疫療法の臨床に使用可能な根拠となる結果が得られた。癌細胞に高発現する癌抗原を標的とした特異的免疫療法の開発を行ってきた。個々の症例毎に反応性を測定し、より適切な特異的免疫を増強する癌治療の研究を、本研究に先立ち、癌関連抗原由来ペプチド30種類を用いて行ってきていたが、平成16年度の研究では、臨床投与に使用可能な癌関連抗原ペプチドを更に多数開発、追加し、66種類のペプチドより選択可能なテーラーメイド型のペプチドワクチンを実施可能とした。進行肺癌患者に使用可能なペプチドは、HLA-A24陽性患者では31種類、HLA-A2陽性患者では35種類となった。これらのテーラーメイド型選択が可能であるかを検討するために、ペプチド特異的IgG抗体の検出をLuminexを用いて実施した。次にペプチド特異的CTL反応を檜田らが開発したペプチド刺激による末梢血単核球のIFN-γ産生量の測定を行って検討した。これらの方法によって、癌患者末梢血検体においてこれらの検出が可能であることが判明し、臨床投与に際して行うテーラーメイド選択が可能であることがわかった。至適アジュバントを検討するため、in vitroでの溶解液混合実験を行った。また、至適投与方法検討のため、癌細胞移植マウスに対して、全身性免疫のための皮下投与および癌組織中への投与実験を実施した。これらの結果、現段階では皮膚浸潤軟膏による免疫は難しいことや皮下投与による免疫に不完全フロイントアジュバントが有用であること、全身免疫後の局所免疫治療も有望であることなどが判明した。今後、これらの実験結果を臨床応用できるかの検討に入る予定である。
ワイヤのたるみモデルを用いた懸垂型パラレルワイヤ機構の動的制御手法の開発

本申請では研究例の少ない懸垂型パラレルワイヤ機構によるあやつりを対象とし,その動作の過程で発生するワイヤのたるみをモデル化することを目的とする。また、実験を通してモデルを同定、検証する。構築したモデルをもとに、たるみの発生条件を検討し,最終的には従来技術の適用可否を実験より明らかにし、たるみを積極的に利用し,懸垂型機構においてけん玉やブランコのような動的な物体のあやつりに取り組むことを目的としている.具体的な研究の計画としてA)懸垂型機構動作時のワイヤ挙動を計測し結果を物理式とマッチングしモデル化すること,B)静的/動的状態におけるワイヤ挙動と張力および力を計測し、たるみ発生条件を解析すること,C)過拘束型機構の従来研究を懸垂型機構に適用し、実験より応用の可否を検討すること,D)ワイヤ挙動モデルをフィードフォワード的に用い、たるみを積極的に用いて物体を操作することを上げている.初年度においてはAのモデル化に取り組み,平成30年度においてはBのモデル妥当性とたるみ条件解析と,Cの過拘束型パラレルワイヤ機構での制御理論等の応用を確認するための実験装置の開発に取り組んだ.初年度のAの結果より,懸垂型パラレルワイヤ機構では当初想定していた位置決めのロバスト性が発揮できないことがわかった.そのため,検証実験装置として研究計画で想定していたリール長さを調整可能な単純なリール機構では検証ができず,ワイヤ張力が調整可能なリール機構が必要となった.本年度はこのリール機構の研究・開発に取り組んだ.設計,製作したリール機構は従来研究では力やトルクのセンサにより計測した情報をフィードバックすることで調整していた張力を,カウンタウエイトを用いてパッシブに調整可能な機構であり,従来にないシステムである.また,制御手法も新規的でありパラレルワイヤ機構の新たな構築法を実現できるものである.初年度に取り組だワイヤのモデル化および懸垂式パラレルワイヤ機構の理論的性能評価より,当初想定していた位置決めの性能が得られないことが明らかとなった.従来の制御手法では複数のワイヤから懸垂された物体の目標位置から各ワイヤの必要長さを算出し,この必要長さを目標としてワイヤ長を実現するようリールの角度を制御する.この手法では,ワイヤ長は幾何学的に決まり,そのときに発生するワイヤ張力はリール軸周りの制御則に基づいて決まる.しかし,物体の位置が静止しているときには各ワイヤのみから力が加わり,それらの力が釣り合いに状態になることで静止する.また,たるみが発生する条件はワイヤの張力が0になる瞬間に発生する.すなわち,幾何学的条件ではなく力学的条件であることがわかった.そのため,従来のワイヤ長を制御する幾何学的手法では,物体の位置を決めること,ワイヤのたるみを発生させること,外力が加わったときの位置決めなどが実現できないことが明らかになった.そこで本年度は,過拘束式ならびに懸垂式のパラレルワイヤ機構ともに張力を調整可能な新しいリール機構の研究・開発に取り組んだ.リール機構の設計および製作は,一般的な幾何学的位置決めシステムを想定し,初年度下期から本年度上期に計画していた.このため,計画に遅延が発生している.本年度下期に計画していた,たるみ条件の検証および過拘束式パラレルワイヤ機構理論の応用の検証は未着手である.しかし,従来にない張力調整型のリール機構が新たに開発できたため,やや遅れていると評価した.進捗の遅れを取り戻すため,本課題では最大7本のリール機構により空間の位置・姿勢の6自由度を制御するよう計画していたが,簡単化し位置の3自由度に対象を絞ることとする.位置の次元の議論とすることで問題を簡単化できるが,たるみの発生条件や位置決めの検証については,回転を含めた6次元のコンフィグレーション空間で考えると,回転の3次元を拘束し位置の3次元で検証することとなる.そのため,回転については単純に3次元拡張することとなるため,位置の3次元を対象とした検証で理論的には等価であると言える.したがって,検証内容を簡単化できるが十分な成果を得られる.上期に基礎制御およびたるみ条件の発生の検証および理論の応用に取り組み,下期において動的な操りに取り組むよう計画する.本申請課題では複数本のワイヤで物体を懸垂し,ワイヤの長さを調整することで物体の位置を制御する,いわゆる懸垂型パラレルワイヤマニピュレータによる位置決めの動的制御理論の確立を最終目標としている.平成29年度においてはワイヤの動的モデルの構築を目標と計画し,下記を進めた.1.パッシブ・フォース・クロージャの概念に基づいた複数ワイヤによる位置決めの力学的状態解析2.カテナリ曲線(懸垂線)を用いたワイヤモデルの構築両方共に基礎的理論モデルを構築し,それぞれ実験によりその妥当性を確認した.今後の研究において拡張および精緻化を進める必要があるが,モデル導出,実験による妥当性の確認が完了したことから,申請課題は概ね計画通りに進行しているといえる.1.について,従来ロボットハンドなどにおいて物体とロボットとの力学的関係を評価する指標として用いられたフォースクロージャの概念をワイヤに応用することで,静的な状態における位置決めの可否判定や装置設計などに応用する技術を提案・確立した.特筆すべき事として,関連研究では能動的に駆動できるワイヤと受動的に加わる重力,外乱である外力などを別途議論しているが,本研究では重力および外力も仮想的なワイヤとしてモデルに含めることで,共通的に解析できることを提案し計算の易化だけでなく従来理論の応用も実現した。2.について,建築分野でワイヤを用いた橋梁などの設計で用いられるカテナリ曲線をロボットへ応用した.

従来もドローンによる物体の懸垂などで応用例は存在しているが,モデルによる理論曲線と実験に基づく実際の曲線の評価は十分でない.本申請課題ではこの評価に取り組み,カテナリ曲線では十分に曲線そのものをモデル化できないことを明らかにした.一方で,カテナリ曲線モデルに基づきワイヤのたるみの発生を判定することを提案し,実験により有効性を確認した.平成29年度は懸垂型パラレルワイヤ機構動作時におけるワイヤ挙動の解析・モデル化を計画した.具体的にはA.柔軟に組み換え可能なパラレルワイヤ機構実験装置の構築とB.ワイヤ挙動の計測,解析およびモデル化を目標とした.A.においては,スパイラルプーリを用いた小型実験装置および市販釣行用電動リールを応用した大型実験装置を設計,製作し検討した.しかしながら,モータの特性上大容量大型のリール機構ではワイヤリールとモータ間に減速機を搭載するか,大容量のモータを採用する必要がある.減速機はそれ自体のバックドライバビリティが低く,一方でモータは最大トルクに比例して停動トルクが大きくなることから,ワイヤリールの巻き上げ時の張力とワイヤ引き出し時に必要な張力がトレードオフの関係にある.本申請課題ではこれらの知見より、ワイヤの張力を調整可能なワイヤリール機構の研究開発が必要になったと考え研究計画の見直しをした。具体的には、張力を制御した時に物体の位置極め性能について理論的に導出・検討し、張力が調整可能な新しいワイヤリール機構の設計が必要とないり、これに取り組んでいる。計画の遅れを回避するために、平成30年度に計画されていた内容を先駆けて着手した。B.においては複数本のワイヤにより固定された物体まわりの力学的な特性とワイヤ単体の力学的かつ幾何学的な関係・特性と、巨視的・微視的な観点でモデル化、実験によりそれらを検討しできた。加えて、ワイヤ単体のモデルについては平成30年度計画の「多次元物理量解析に基づく、たるみ発生条件の調査」を先駆けて着手し、理論的なレベルで十分な検討が出来た。本申請では研究例の少ない懸垂型パラレルワイヤ機構によるあやつりを対象とし,その動作の過程で発生するワイヤのたるみをモデル化することを目的とする。また、実験を通してモデルを同定、検証する。構築したモデルをもとに、たるみの発生条件を検討し,最終的には従来技術の適用可否を実験より明らかにし、たるみを積極的に利用し,懸垂型機構においてけん玉やブランコのような動的な物体のあやつりに取り組むことを目的としている.具体的な研究の計画としてA)懸垂型機構動作時のワイヤ挙動を計測し結果を物理式とマッチングしモデル化すること,B)静的/動的状態におけるワイヤ挙動と張力および力を計測し、たるみ発生条件を解析すること,C)過拘束型機構の従来研究を懸垂型機構に適用し、実験より応用の可否を検討すること,D)ワイヤ挙動モデルをフィードフォワード的に用い、たるみを積極的に用いて物体を操作することを上げている.初年度においてはAのモデル化に取り組み,平成30年度においてはBのモデル妥当性とたるみ条件解析と,Cの過拘束型パラレルワイヤ機構での制御理論等の応用を確認するための実験装置の開発に取り組んだ.初年度のAの結果より,懸垂型パラレルワイヤ機構では当初想定していた位置決めのロバスト性が発揮できないことがわかった.
微分位相による超高精度距離計測法

平成3年度には,(1)超音波ソナ-システム(ハ-ドウエア)の開発,(2)測定限界を明らかにするため,信号処理系コンピュ-タシュミレ-ションを行った。(1).超音波ソナ-システム(ハ-ドウエア)の開発:新たにデジタル信号処理による位相検波回路を設計製作した。受信信号と参照信号の両方を14KHzの中間周波に周波数変換し,DMA転送できる高速AD変換器で波形デ-タをデジタル化する。次にこのデ-タをFFT処理して位相と振幅を求める方式である。送信受信の電子回路およびAD変換の制御ソフトが完成しシステムとしての基本動作を確認している。現在,受信信号強度の変化に対応して受信機の利得を適応的に制御するアルゴリズムを開発中である。(2).信号処理のシミュレ-ション:原理的には,微分位相より超高精度の距離計測が可能であるが,有限のS/N比のもとでの測定精度の限界は知られていない。そこで,ガウス雑音のもとで最小自乗推定を行ったときの距離測定の偏差(バイアス)と標準偏差について,シミュレ-ションを行った。2MHz帯の水中超音波で帯域が200KHzのステップ周波数ソナ-では、標的が1個の場合,偏差は0.1μ以下に出来ること,標準偏差(分散の平方根)はS/N20dBで約1μとなることが分かった。また,複数の標的を分離する単一化ウインドは位相歪を生じ,その結果、偏差が増大するが,FFT演算時にゼロパッテングを採用すればこの欠点は解消できることが分かった。単一化ウインドを使えば,周波数領域での雑音が相関を持つため,最小自乗推定は不十分であり,最尤推定アルゴリズムを用いれば、さらに測定精度の向上が見込める。