hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能的電気刺激による下肢リハビリシステムのペダリング運動制御に関する研究

本研究では下肢に問題を抱える人のリハビリテーション手法を提案した.特に,機能的電気刺激を用いて片麻痺患者のペダリング運動を実現するための制御則を提案し,理論的な安定性解析をおこなった.実用面からの貢献としてエアロバイクとリカンベントトライクを用いた2種類のリハビリテーションシステムを構築し,健常者ならびに片麻痺患者による検証実験により提案手法の有用性を検証した.本年度はペダリング運動に加えて,下肢のローイング運動(屈伸運動)についてモデル化をおこなった.これは,非健常者で残存する下肢の筋力が十分でない場合,ペダリング運動を実現することは困難であるが,ローイング運動であれば少ない筋肉での運動が可能であることに起因する.そして,ペダリング運動を拡張することで,理論的に安定化する制御則を提案した.一方,リハビリシステムとしての有用性の観点から,非健常者での実験を実施するため,医療機関(済生会金沢病院)の協力を経て,提案する制御手法においての実験の実施ならびに有用性の検証をおこなった.これは計画時には想定していなかった点ではあるが,より実用的なシステムを作るうえで,実際のシステムを使用する非健常者の意見や理学療法士の意見は重要であるとの認識により,計画を変更している.脳梗塞経験者で現在も片麻痺を有する被験者の協力のもとおこなった実験において,健常者と同様に提案する手法においてペダリング運動がスムーズにおこなえることを確認した.それに加え,8回(週2回,1か月間)の実験を経て,片麻痺を有する被験者が電気刺激の助けを借りずにスムーズなペダリング運動が実現できるように改善された.さらに,立ち上がり動作にも変化がみられ,実験前は健足側の左脚に体重を移動した後,立ち上がっていたのが,両脚での立ち上がりが可能となった.これは,本研究で提案している手法の副産物的な効果であるが,リハビリテーションの分野においては意義深いものであった.この副産物的な効果の検討については,今後の課題である.想定される実際の使用者である非健常者の協力が得られたため,構築したペダリング運動システムを用いて実験をおこなった.継続的な実験を実施しており,構築したシステムを維持しておく必要があったため,システムを大幅に改善すること(例えばモータを付加するなど)に対する準備などが遅れている.本年度は移動機構を有するリカンベントトライクを用いたリハビリシステムを構築し,片麻痺を有する被験者での速度制御法の提案をおこなった.従来のエアロバイクを用いたシステムは室内での利用に限定されていたが,本年度構築したシステムは屋外での使用が可能となった.また,片麻痺を有する被験者の実験において,従来の制御則では必要な電気刺激が十分おこなわれない状況が発生していた.これは,電気刺激をしない健側脚に頼ったペダリング運動により,目標角度を大きく超える運動をした場合の問題であったため,健側脚による漕ぎすぎによる電気刺激量の低下を抑える目的で,ペダリング速度のみに依存する速度制御法の提案をおこない,理論的な安定性解析をおこなった.提案する制御手法の有用性は健常者による実験と片麻痺を有する非健常者による実験にて検証した.特に,片麻痺を有する非健常者での実験は,1か月間(週2回,計8回)おこなうことで,リハビリとしての効果も確認した.毎回の実験では電気刺激によってスムーズなペダリング運動が実現できることが確認された.また,初回と最終回の実験結果を比較すると,本提案手法の適用前と後ではペダリング運動に違いがみられ,最終回のときには電気刺激をおこなわない自発的なペダリング運動もスムーズにおこなえることが確認された.ただし,被験者の数が十分でなく,被験者が提案手法によってリハビリの効果を得られるかどうかを事前に判断することが困難であるため,引き続き実験をおこなっていく必要があると考えられる.モータを有するリカンベントトライクは品質などの問題で入手が困難であったため,通常のリカンベントトライク(モータなし)を購入し,システムの構築をおこなったことにより,一部,予定していた機能がない状態で研究を進めているため,若干の遅れ(目標の修正)があると判断している.本年度は移動機構を有するリカンベントトライクを用いたリハビリシステムにおいて,片麻痺を有する被験者に対して提案した制御手法において,ペダリング力の左右差の評価をおこなった.前年度までで,電気刺激を用いた提案手法においてスムーズなペダリング運動が実現していることを確認していたが,実験システムにおいてはペダルに取り付けたエンコーダにより回転角度と回転速度のみを計測していたため,評価指標としてペダリングの回転角速度のみを用いていた.すなわち,片麻痺を有する非健常者に見られるペダリング力の左右差は間接的に評価していた.それに対し本年度は,リカンベントトライクのペダリング部に新たにパワーメーターを付加することで,ペダリング力の左右差を直接的に評価できるシステムを構築した.新たに構築したシステムを用いた健常者の実験において,片麻痺患者を想定した片脚のみによる自発的なペダリング運動と,提案手法による筋刺激を用いたペダリング運動の比較実験をおこなったところ,ペダリング力の左右差において顕著な違いが見られた.具体的には5人の被験者で筋刺激する脚の左右入れ替えで10通りすべてにおいて,提案手法ではペダリング力の左右差を減少させており有用性を確認することができた.

本年度に改善をおこなった新たな実験システムを用いた実際の片麻痺患者での実験は,期間中には調整がつかずに実現には至らなかったが,協力が得られている医療機関とは継続的に共同で研究を進めているため,調整がつき次第実験を実施する予定である.また,上記に関係する研究内容を国内外の学会で研究発表しており,論文誌にも投稿中である.本研究では下肢に問題を抱える人のリハビリテーション手法を提案した.特に,機能的電気刺激を用いて片麻痺患者のペダリング運動を実現するための制御則を提案し,理論的な安定性解析をおこなった.実用面からの貢献としてエアロバイクとリカンベントトライクを用いた2種類のリハビリテーションシステムを構築し,健常者ならびに片麻痺患者による検証実験により提案手法の有用性を検証した.より有用なシステムを構築するためには,非健常者の協力が不可欠になる.そのため,理論的な観点から研究を進めてはいくが,必要に応じて問題設定を見直す.具体的には,片麻痺を有する被験者においては,健足側は自発的な運動をさせて,非健足側に電気刺激を施すことが有用となるが,既に提案している制御則では両脚を刺激し,自発的な運動が出来ない場合しか想定していなかったので,片麻痺を有する被験者にも対応するような制御則を提案する.実システムとしては,エアロバイクを用いたリハビリシステムに加えて,筋力が減少してきた人でも運動可能な交互屈伸運動を基にした移動体(リカンベントバイク)を検討する.この運動は27年度に提案したローイング運動に対する制御則を拡張することで実現する予定である.提案する制御則や構築したシステムを,健常者ならびに協力を得られている非健常者(片麻痺患者),今後協力してもらえる非健常者(対麻痺患者など)で実験し,有用性ならびに改善点を検討する.通常のリカンベントトライクによるシステム構築は概ね終わっているが,より効果的なシステムとするためにペダリングに必要な力を測定する機能を付加し,ペダリング力を陽に考慮した新たな制御則の提案と実験的な検証をおこなう.また,筋力が少ない非健常者でも利用可能リハビリシステムとするために,交互屈伸運動をリカンベントトライクの動力として伝える機構を構築する予定ある.提案する制御則や構築したシステムを,健常者と非健常者の実験を通して有用性を検証し,改善点を検討する.制御工学協力を得られた非健常者の継続的な実験実施を優先し,実験システムの改善が予定通りに進められなかったため.また,University of FloridaのWarren Dixon教授を訪問し研究課題に対する議論をする予定であったが,日程調整がつかずに実現しなかった.購入予定であったモータを有するリカンベントトライクは品質に問題があり,機能が多少異なる別のリカンベントトライクを購入したため.リカンベントバイク(移動体)を基にしたリハビリシステムの構築に着手するため,リカンベントバイクの選定と購入を進める.また,Warren Dixon教授と議論するためにUniversity of Floridaを訪問する予定である.購入したリカンベントトライクの機能を補うために,ペダリング力を測定するセンサを購入予定.
固体スイッチ素子マトリックスによる足圧分布測定装置の開発とその臨床的応用

静止立位ならびに歩行時の足底圧分布を計測する機器の開発を行った。当初設計した固体素子スイツチマトリツクスによる測定は、技術上の問題が種々生じたため中途で断念し、ゴムセンサーの圧に対する電気容量の変化を用いる方式とした。このセンサーは1平方cm当たり100gから3000gまでの間で加えた圧と出力との間で直線性を有していた。計測器としては、一辺1cmのセンサーを24X40個計960個敷き詰めたものを作成した。隣接するセンサー間の力学的また電気的干渉が存在するため、個々のセンサーについてCalibulationを行い、個々のセンサーの検出精度は450gから2500gの間で20gが保証された。この計測器とアンプ・演算装置(PC9801-VM2)をもってシステムを構成した。検出速度はゴムのヒステレーシスに規定され、現在1秒間に10フレームの検出が可能である。また連続して圧を加えた場合にもゴムセンサーの歪みを生じることから、30秒間が限界となっている。作製した計測システムを用いて以下の臨床的計測及び研究を行った。(1)大型床反力計上に本計測器を設置し両者の同時計測を行ったところ、十分使用に耐えることが証明された。今後床反力計上に本システムを設置し、足圧をはじめとする足の接触状態を検出することが可能と思われる。(2)種々の足変形疾患について動的足圧計測を行い、評価法としての有効性を確認しえた。また簡易型の垂直分力の床反力計測器としても用い得る可能性を得た。(3)面圧計測装置として坐面圧計測に本装置を用いた。連続計測が30秒間しか行えない問題点があるものの、種々のクッション材の評価や坐位障害の有るものの評価に用い得ることが確認された。こんご坐位の重心測定などと組み合わせることにより、リハビリテーシヨン工学上応用範囲が広いと考えられる。センサーおよび演算装置には今後改良すべき点も多々あるものの、十分実用に耐える装置である。1.基本設計上、固体スイッチ素子マトリックスによる圧力信号の導出は、その測定精度に限界があることが明らかになった。そこで足圧分布測定装置としては感圧ゴムを用いることとし、これに対する基礎実験を行った。作成したセンサーは1cm×1cmの大きさを有し、圧力に対する出力は0-3kg/【cm^2】の圧に対しては直線性を示し、足圧分布計測の目的に十分用いられることが明らかになった。2.この感圧ゴム製のセンサー素子を0.2cm間隔でしきつめ、24cm×40cmとした足圧分布計測装置を作成し、これをプロセッサーおよびマイクロコンピューターに接続し、実際に足圧を計測できる装置とした。(試作1号機)演算のためのソフトを開発し、現在1秒間に8フレーム、最大30フレームの取り込みを可能にした。足圧分布の表示、区域を設定しての足圧の時間的変化の演算、などが可能である。3.この試作1号機の信頼性の試験を行い、ほぼ理論値どおりの測定結果が得られたことから、現在正常人(種々の年令階層)および各種足変形疾患患者の静止立位時の足圧分布を計測している。4.足部X線写真の計測プログラム(デジタイザー、マイクロコンピューターシステム用)を作成し、この計測結果と足圧分布計測との比較検討作業に着手した。5.動的(歩行時)の足圧分布計測については、先に述べた静止立位での計測の結果の整理ができ次第開始する予定である。
簡便かつ高精度な円錐・平板型レオゴニオメーターに関する研究

希薄高分子溶液などの微小な弾性特性を円錐・平板レオゴニオメーターにより簡便かつ精度良く測定するための機器の構成と測定方法が検討された。回転駆動源は、円錐の交換が容易で、回転のふれも少なく、入手も容易な小型のボール盤とした。モーターは低回転数域で回転ムラの少ないDCモーターに交換した。このレオゴニオメーターは円錐と平板間の一様ずり流れ中に弾性によって生ずる法線応力を、平板に働く全スラストから測定するものである。このスラストの測定に電子天秤を利用した。電子天秤は【plus-minus】1mg(円錐直径40mmのとき【plus-minus】0.016Paに相当)精度のものが安価に入手てき、平板に働くスラストが変化しても荷重受け皿の高さの変化は0.1μm/gと非常に小さく、円錐と平板間のすきまの広がりによる誤差は0.6%以下と測定上問題ない。測定上の主な誤差因子は(1)遠心力による半径方向の圧力勾配とそれによる二次流れの発生、(2)円錐外縁に存在する自由表面の影響、などである。遠心力の効果は数値解析により円錐平板間のすきま角度αとRe数(=D^2_<-ω>/v)によって支配されることが明らかにされた。例えばα=1°のときにRe数が10^5を越えると、二次流れによって実際のずり速度と公称のずり速度との間に3%の差異が生ずる。従って、その誤差とRe数との関係から必要とする精度の結果を得るための測定ずり速度の上限が与えられる。このRe数を超えない範囲では、遠心力によって生ずる圧力勾配の影響は実験または数値解析により補正できる。自由表面の影響は、その形状を液量や平板外縁形状を種々に変えることによって調べた。最も良好な結果が得られた自由表面の設定は、測定試料を円錐平板間のすきまからはみ出た状態とし、平板側の外縁部にはみ出た試料を蓄えておく溝を設けることにより、その自由表面を高いずり速度まで安定に保てることがわかった。
デジタル教材を用いた読み書き障害のある児童生徒のための学習支援システムの構築

本研究では、マルチメディアDAISY教科書を含むデジタル教材の活用に関する調査を通して、読み書き障害のある児童生徒に対する学習支援プログラムを作成した。本プログラムでは、副教材の活用も踏まえPLEXTALK Producerを用いて教師、図書館司書等からなる「DAISY教材製作チーム」を結成した。また、小中学校・特別支援学校での試行を通して有効性の検証を行った。有効性の検証方法として、1特異的発達障害診断・治療のための実践ガイドライン、2視線の軌跡の測定、3適応型言語能力検査等を事前・事後で実施した。これらを通して、学校・教育委員会と連携し学習支援システムの構築に関する具体的内容を示した。デジタル教材を用いた読み書き障害のある児童生徒の学習支援の実態に関する調査研究に取り組んだ。マルチメディアDAISY教科書を含むデジタル教材を使用している小中学校の特別支援学級及び通級指導教室、特別支援学校の教員及び児童生徒を対象に調査を行い、マルチメディアDAISY教科書を含むデジタル教材を用いた学習支援の実態を明らかにするためにアンケート調査を実施した。対象となる児童生徒は読み書きに困難を有する読み書き障害があり、障害種別としては発達障害、視覚障害、知的障害、肢体不自由など多岐にわたると言える。「マルチメディアデイジー図書アンケート(児童生徒用)」と「マルチメディアデイジー図書を活用している読み書きに困難のある児童生徒に関するアンケート(指導者用)」を作成・印刷し、調査票を郵送した。郵送先はプライバシー保護という問題もあり、マルチメディアデイジー教科書製作ボランティア団体及び相談窓口一覧先にアンケート調査の趣旨と目的を説明し調査依頼をした。当初3月末を締め切り日としていたが、回収が悪いので4月末を締め切り日に変更した。直接行ってお願いしたこともあり、回収率もよく、自由記述等内容が深いものが多い。5月から8月にかけてデータ入力・データ分析を行う。「導入方法」、「活用方法」、「評価方法」の項目について類型化を行い、学習支援プログラムを作成する。併せて、DAISY教科書や副教材の作成も行う。なお、調査結果については冊子又は論文等で報告したい。読み書きに困難のある児童生徒に対するマルチメディアデイジー図書を活用した学習システムの構築に向けて、マルチメディアデイジー図書機能の活用方法の実態について、研究協力者とともに調査項目であるマルチメディアデイジー教科書を含むデジタル教材を用いた学習への「導入方法」、「活用方法」、「評価方法」を類型化した。類型化に基づき学習支援プログラムを作成している。マルチメディアデイジー教科書を含むデジタル教材を効率的に活用するために「音声入力」、「テキスト入力」、「画像処理」等の担当からなる「デイジー教科書作製チーム」を作り、香芝市教育委員会の了承を得て、小学校3・4年生社会科「わたしたちの郷土香芝市」のマルチメディアデイジー化に取り組んだ。マルチメディアデイジー化した「わたしたちの郷土香芝市」を香芝市教育委員会を通して香芝市立小学校10校に配布し、導入・活用・評価について検討している。また、社会科副教材のマルチメディアデイジー化におけるマニュアル作りにも取り組んでいる。効果の検証として、1森田式読み書き検査、2自尊感情測定尺度(東京都教職員研修センター2011)、3印象的評定、4特異的発達障害ガイドライン特異的読字障害(単音速読読み検査・単語速読検査・単文音読検査)を行った。マルチメディアDAISY教科書を含むデジタル教材を使用している小中学校の特別支援学級及び通級指導教室、特別支援学校の教員及び児童生徒を対象に、学習支援の実施に関する調査を行い、体系的に学習支援の実態を明らかにした。その実態調査に基づき、マルチメディアDAISY教科書を含むデジタル教材の「導入方法」、「活用方法」、「評価方法」等からなる読み書き障害のある児童生徒の学習支援プログラムを作成した。また、マルチメディアDAISY教科書を効率的に活用するために、教員・図書館司書・障害当事者等の研究協力者とともに「音声入力」、「テキスト入力」、「画像処理」等の担当からなる「DAISY教材製作チーム」を結成し、プログラムの一部として組み込んだ。学習支援プログラムはマルチメディアDAISY教科書を中心に活用するものの、副教材の活用も視野に入れ、PLEXTALKProducerを用いて製作した。その学習支援プログラムを小中学校・特別支援学校で試行し、有効性の検証を行った。有効性の検証方法として、1森田ー愛媛式読み書き検査、2自尊感情測定尺度、3印象的評定、4特異的発達障害ガイドライン特異的読字障害、5視線の軌跡の測定、6読みの流暢性の測定、7適応型言語能力検査等を事前・事後で実施した。開発した学習支援プログラムのモデルを提案し、学校・教育委員会と連携し、学習支援システムのモデルを構築し、全国規模で展開するための具体的内容を示した。教科書や副教材のマルチメディアデイジー化を引き続き行っていきたい。有効性の検証として、1視線の軌跡の測定、2読みの流暢性の測定にも取り組んでいきたい。社会科学教育学特別支援教育1デイジー教科書や副教材の作製2マニュアル作り3マルチメディアデイジー教科書活用事例集の発行4研究協力者の所属する小中学校・特別支援学校において学習支援プログラムを試行し、有効性を検証する。5教育委員会との連携を基に「学習支援システム」のモデルを構築する。

研究実施計画では、平成25年度中に調査票を作成・印刷し、送付し回収を終えることになっていたが、プライバシー保護という問題もあり、マルチメディアデイジー教科書製作ボランティア団体及び相談窓口一覧先にアンケート調査の趣旨と目的を説明し調査依頼をした。当初3月末を締め切り日としていたが、回収が悪いので4月末を締め切り日に変更した。直接行ってお願いしたこともあり、回収率もよく、自由記述等内容が深いものが多い。金額が3,564円と少額であり、支出費目に該当するものが特になかったため。5月から8月にかけてデータ入力・データ分析を行う。マルチメディアDAISY教科書を含むデジタル教材を用いた学習への「導入方法」、「活用方法」、「評価方法」の項目について類型化を行う。研究協力者とともに類型化に基づき、学習支援プログラムを作成する。併せて、DAISY教科書や副教材の作成も行う。その他の印刷費に充てたい。前倒しの支払いが遅かったことと大学での備品等の請求期間が過ぎてしまっていたことと購入しようとしていたパソコンの生産が追いつかず、一時注文ができなかったことによる。購入できなかったパソコンに変わる機種を選定し、注文したところである。
気球搭載ライダーによる海上での成層圏、対流圏エアロゾルと海洋表層有機物の観測

Nd:YAGレーザーの3倍高調波(355nm, 0.3mJ/pulse)を3040kmの高度を飛翔する気球から真下に発射し、大気中、海洋表層での散乱光、反射光を25cm望遠鏡で受光するシステムを構築し観測を行うことを目的とした研究である.光は4成分に分け、それぞれ355nm(P成分),355nm(S成分),404nm,440nmのバンドパスフィルターを通して光子計数法で測定する。検出光子数の時間変化(散乱光強度の波形)を調べることで大気、海洋中物質の鉛直分布が得られる。30mの鉛直分解能で観測したときに期待される355nm大気レーリー散乱強度は200nsあたり110光子であるので数百発のデータを重ね合わせた波形からエアロゾルの高度や光学的厚さを求め、偏光解消度から粒子形状を調べる。また植物プランクトンについてはその中に含まれるクロロフィルaからの440nm付近での蛍光発光量と404nmの水ラマン散乱の信号強度比を用いて測定する。エアロゾルのサイズ情報も得るために532nmの光も検出できるようにした。本年度は上記の光を光子計数法で測定するための光学系を完成させたが気球飛翔機会に恵まれず、屋外での動作試験を行った。日没後、地上から532nmと355nmのレーザー光を上空真上に打ち上げ、製作した分光光学系で散乱光を測定した。1日は目視で快晴、もう一日は部分的な曇りであった。46km付近に数百m1km厚さの複数層の雲が流れる様子が観測された。LIDAR方程式から導かれるスロープ法により減衰係数を求め観測当日の大気状態を数量的に評価した。海洋環境の雲、エアロゾルは放射収支の影響を与え、海洋中の生物の生育環境に影響を与えている。また、海洋中の植物プランクトンの排出物質がエアロゾルになるなど、海洋の大気、海洋環境は互いに密接に影響を及ぼしあっている。海洋大気環境を理解するためには広範囲にわたって雲やエアロゾルの3次元分布を調べる必要があるが、広範囲に調べられるのは衛星による観測に限られ、また衛星観測でも鉛直方向の分解能は十分でないことも多い。鉛直分布を広範囲に調べるためにはリモートセンシング(ライダー)が必要である。本研究では気球にライダーを積み飛翔させて、成層圏下部から対流圏にわたって海洋上空の雲、エアロゾル分布の鉛直構造と植物プランクトンを同時に観測し、それらの相関を調べる。エアロゾル分布は355nm光の散乱を観測することで得られ、植物プランクトンはその中に含まれるクロロフィルからの蛍光が440nm付近に出てくることを利用して検出する。Nd:YAGレーザーの3倍高調波(355nm,0.3mJ/pulse)を3040kmの高度を飛翔する気球から真下に発射し、大気中、海洋表層での散乱光、反射光を25cm望遠鏡で受光する。光は355nm(P,S),404nm,440nmのNarrow bandフィルターを通して光電子像倍管で検出する。光子計数法で散乱光強度の時間変化を記録することで大気中のエアロゾルの高度分布、海洋中有機物分布の取得を行う。本年度は実験室中で光学系を組み、355nmのレーザー光をクロロフィル水溶液に照射し蛍光スペクトルを確認した。
条件づけにおける要素的・形態的・階層的学習

要素的学習と形態的学習に関連して、系列的に呈示された複数刺激の学習における系列位置効果について、先行諸研究の展望論文を学部紀要に発表した。また、ラットの風味刺激学習事態で系列位置効果の実験を行った。実験の結果、典型的な系列位置効果を得ることができたが、手続きを少し変更して行った実験では確認できず、現象の頑健さに疑問が残った。階層的学習について、時間計測行動を高次刺激が制御するというハトの実験(昨年度実施)を元に理論的考察を行った。現在、実験結果とともに論文をまとめており、専門誌に投稿予定である。なお、ハトの階層的学習に関しては、平成1011年度科学研究費補助金で実施した実験を、昨年度の補助金にてデータ分析したものが本年度、専門誌に掲載されたことを付記しておく。階層的学習として、ラットにおける復元効果の研究を複数の実験事態で行った。パヴロフ型条件づけ事態では、反応除去法として消去訓練を用い、獲得、消去、テストの文脈く実験箱)を、A⇒B⇒Aと変化させたときに生じるABA復元効果と、A⇒A⇒Bと変化させた場合のAAB復元効果について、消去期間の影響を検討した。実験の結果、消去期間を延長してもABA復元効果には影響しないが、AAB復元効果は弱めることが判明した。オペラント条件づけ事態では、反応除去法として、消去の代わりに、省略訓練(実験1)ならびに反応非依存強化子呈示(実験2)を用い、ABA復元効果を確認した。この2つの実験は1つの論文にまとめて専門誌に投稿中である。最後に、回避条件づけ事態においてABA復元効果の実験を行ったが、回避反応の消去が迅速で、意味のあるテスト結果を得られなかった。なお、本年度実施予定であったハトにおける反応加算性についての実験は、加算性の有無では要素的学習と形態的学習を区別できないとの研究が海外の研究者により発表されたため、中止した。条件づけにおいて動物が用いると想定される要素的・形態的・階層的方略について、理論的ならびに実験的検討を行った。まず、ラットやハトが状況に応じてこれらの方略を使い分けていることを研究代表者の過去の実験を中心に展望し、国際心理学会議のシンポジウムで発表した。次に、複合刺激内の要素的学習ということで近年注目されている知覚学習について展望論文をまとめた上、日本基礎心理学会のフォーラムで知覚学習の観点からヒトの認知心理学研究への提言を行った。実験研究としては、4つの側面から検討した。まず、平成1011年度の科学研究費補助金(奨励研究(A):10710034)で実施した「弁別刺激の階層性をハトが理解できるか」という実験について、本年度の補助金によってデータを再整理し、動物認知専門誌への掲載決定に至った。残る3研究は本年度に新たに申請したものである。まず、要素的学習説と形態的学習説の区別にとって重要な反応加算性について、パヴロフ型条件づけ事態でハトを被験体とした検証を行うため専用の装置を購入した。現在、装置のセットアップ中である。第2研究では、1次刺激呈示中のいつ反応すれば強化子が得られるかを高次刺激が信号するという課題をハトに与えた。この課題は1次刺激に基き行われる時間計測行動を高次刺激が制御するという階層的学習であることを実験的に明らかにした。この研究は現在論文にまとめている。最後に、階層的学習の一種として、オペラント反応の文脈制御についてラットを被験体として復元効果の研究を行った。第1実験は単純オペラントの復元効果であり、レバー押し反応をある文脈(実験箱)で形成してから別の文脈で消去し、元の文脈に戻すと反応が復活することを示した。第2実験は音刺激に対してレバーを押すという弁別オペラントの復元効果を同様の手法で実証した。復元効果の研究は、学習と動機づけの専門誌に発表した。
口腔粘膜ケラチノサイトに特異的に発現する遺伝子の同定及びその発現制御に関する研究

口腔粘膜(主に頬粘膜)及び皮膚のケラチノサイトを培養し、各々の細胞から調製したRNAを用いてDNAマイクロアレイ法により両者間で発現の差のある遺伝子を検討した。その結果、これまでに知られているケラチン19、13以外に、ケラチン7、インターロイキン1、インスリン様成長因子結合蛋白2(IGFBP2)が口腔粘膜ケラチノサイトで皮膚ケラチノサイトに比べて強いシグナルを示した。このうち、IGFBP2は口腔粘膜と皮膚のシグナル強度比が22.96と検索した約3800の遺伝子の中でケラチン19と並んで最も高い値を示し、口腔粘膜に特異的に発現することが示唆された。次に培養口腔粘膜ケラチノサイトと培養皮膚ケラチノサイトを用いてRT-PCR法により、各々のケラチノサイトにおけるIGFBP2のRNAの発現量を検討したところ、口腔粘膜ケラチノサイトに著しく多く発現することが明かとなった。又、蛋白質レベルでの両者における発現をイムノブロット法により検討したところ、IGFBP2は皮膚ケラチノサイトではほとんど発現が認められず、口腔粘膜ケラチノサイトのみに発現することが確認された。以上の結果から、IGFBP2が皮膚ケラチノサイトでは発現されず、口腔粘膜ケラチノサイトに特異的に発現することが明かとなった。このことはIGFBP2が口腔粘膜ケラチノサイトの特徴的な形質の発現、叉は維持に重要な役割を果たすことが示唆すると思われる。
定量的MRI解析、MRSを用いた児童思春期の強迫性障害、発達障害の脳機能研究

本研究では児童思春期の強迫性障害(OCD)および自閉症スペクトラム障害(ASD)の病態生理の解明に役立てるため、OCDのASDの併存の有無による脳機能の違い、および認知行動療法による治療前後での変化をVBM解析により脳体積で、DTI解析により白質線維で検討した。対象者数が少ないため、脳体積においては厳密には有意な部位が同定されなかったが、閾値を下げ、自閉傾向との相関が左小脳等で認められ、ASDの併存があると右島皮質の体積が大きい等の結果を得た。また、白質線維については治療後に右上前頭回と右下側頭回で有意な変化が認められた。これらの知見に着目して、今後人数を増やして検討をする必要がある。本研究は、児童、思春期の子どもの強迫性障害(OCD)の患者に、認知行動療法(CBT)による治療をおこない、治療前後で脳の形態画像、脳内代謝物がどのように変化するかを調べ、その際にOCDに併存する自閉症スペクトラム障害の有無による差異を定型発達児を対照群として検討することにより、OCDのみならずASDの病態生理解明と治療指針に役立てることを目的とする。初年度は、CBTの治療効果を統制するため、治療者のQuality Controlを目的に、治療マニュアル、スーパービジョンの検討を行った。治療前にはMRI画像撮影を行った。また、対象者のリクルートの方法の整備を検討し、他機関との連携も模索している。現在までに、17名の研究参加希望者があり、アセスメントの結果、除外基準により参加できなかったものを除き、9名のOCD児(1216歳平14.0歳、男児5名、女児4名)がエントリーし、約半数が治療を終了しているが、著明改善をみたものから効果の乏しいものまでみられ、その要因を分析し、家庭の状況などこの年齢ならではの問題が大きく影響しており、治療効果を高めるための工夫についても見当している。そのため、CBTの治療者へは治療マニュアル、治療で使う心理教育のテキスト、ワークシートなどを整えるとともに、グループスーパービジョンの内容を共有できるシステムなどを工夫し、治療の質を一定にするための方策を工夫してきている。本研究は、児童思春期の子どもの強迫性障害(OCD)の患者を対象に、認知行動療法(CBT)の前後での脳の形態画像、脳内代謝物の変化を調べ、その際基盤の自閉症スペクトラム障害(ASD)の有無による差異を定型発達児を対照群として検討することにより、OCD,ASD両障害の病態生理の解明とそれにもとずく治療指針に役立てることを目的とする。初年度である昨年度はCBTの治療効果を統制するため、治療の質のコントロールとして、治療マニュアル、スーパービジョンの検討を行った。また、治療前にはMRI画像撮影を行った。今年度は昨年度に引き続き、対象者のリクルート方法の整備も検討し、地域の新聞や当センターのホームページで研究参加を呼びかけに努めてきた。現在までに30名の研究参加希望があり、アセスメントの結果、除外基準により参加できなかったものを除き、18名のOCD児(男児11名、女児7名、年齢14.1±1.9歳)がエントリーし、治療前のMRI撮影を13名に施行した。また、対照群として6名の定型発達児がエントリーしている。治療開始後2名の脱落があり、8名がCBTによる治療を終結し、8名が現在治療中である。終結した8名中1名のデータ欠損があり、7名で治療前後の治療効果を検討した。全体では治療前後でメインアウトカムのCY-BOCS(Children Yale-Brown Obsessive-Compulsive Scale)の総得点は30.4±8.4点から19.1±11.7点に改善し(ES:d=1.11)、ASD非併存児(4名)は30.0±10.6点から16.3±10.2点(ES:d=1.32)に、ASD併存児(3名)は31.0±6.6点から23.0点から14.7点(ES:d=0.7)に改善した。今後症例をさらに増やしてCBT前後でのMRI撮影の結果を検討する予定である。進捗状況は、予定よりもリクルートが進まず、また、紹介される患者が除外基準に当てはまることが続き、遅れている。治療後のMRI撮像は治療終了後約半年後を予定しているため、さらにすべてのデータが揃うのに時間を要するため。強迫性障害(OCD)は、慢性化重症化し、生活を障害する難治な疾患であるが、近年認知行動療法(CBT)の効果が実証されている。一方、難治なOCD症例では、自閉症スペクトラム障害(ASD)の併存が報告されており、当センターでも併存例が増加している印象がある。本研究は、児童思春期のOCDの患者を対象に、CBTの前後での脳の形態画像、脳内代謝物の変化を調べ、さらにASDの有無による差異を定型発達児を対照群として検討することにより、OCD、ASD両障害の病態生理の解明とそれにもとずく治療指針に役立てることを目的とする。現在までの研究参加希望者は40名であったが、選択基準に該当する症例は22名であった。治療前のMRI画像を18名から、そのうち治療後のMRI画像を4名から取得したが、サンプル数が少ないため画像の解析はまだ行えていない。

治療前後のCY-BOCS(Children Yale-Brown Obsessive-Compulsive Scale)が得られた14名(男7名、女7名)の平均年齢は14.07(±2.06)歳、治療前は26.82(±8.35)、治療後は16.57(±9.79)であり、t=5.68、df=13、p<0.01、r=0.85と有意に減少していた。このうちASD非併存例7名の治療前後のCY-BOCSは、25.43(±9.48)から12.71(±8.81)と有意水準1%で有意に減少した(t=5.33、df=6、p<0.01、r=0.91)。ASD併存例7名は28.29(±6.42)から20.43(±9.07)と有意に減少したが、非併存例の変化には及ばなかった(t=3.07、df=6、p=0.02、r=0.78)。これらの結果より、認知行動療法は、ASD診断の有無に関わらず、今後脳画像を用いて病態生理の検討を行うのに十分な治療効果をもたらしたことを確認できた。児童思春期のOCDの特徴として、自我違和感が少なく、患児が症状による苦悩を感じにくいこと、あるいは、強迫症状自体を恥ずかしいこととして、隠したがる傾向を見せる患児もあり、相談につながる割合が少ない。一方、症状に対する自我違和感、不合理感があり、症状に苦しんでいても、当センターは平日のみの診療であるため、通学などを優先せざるを得ないために、定期的に治療を行うことを選択できないケースもみられた。このような状況が、治療参加希望者が予想以上に増えなかった原因と考えられる。一方、医療機関から紹介される患者が除外基準を満たさない場合も半数近くみられ、対象患者数が伸び悩んだ要因であった。さらに、治療後の脳画像撮像を半年から1年後のフォローアップの間に設定しているため、治療前後の脳画像解析までに要する期間が長いことも全体のデータの蓄積が進まないことにつながっていると思われる。本研究では、児童思春期の強迫症において、自閉スペクトラム症の併存の有無による強迫症状、自閉特性および脳機能の差異を健常対照群を置いて明らかにし、さらに認知行動療法前後でのそれらの変化を比較検討することを目的とした。平成30年3月時点で、選択基準に該当する症例は29名であった。治療前のMRI画像撮像で解析できる状態であるものが現在24名、治療後のMRI画像を実施できたのは10名であり、サンプル数が少ないため画像の解析は、解析できる画像データが整ってからおこない、最終報告をすることとした。そのため、治療前後のCY-BOCSスコアを取得できた17名における治療効果をまず検討した。上記17名(男10名、女7名)の平均年齢は13.47(±2.21歳、治療前後のCY-BOCSにt検定を行ったところ、治療前の平均は27.59(±8.05)、治療後平均は15.88(±9.18)であり、t=8.42、df=15、p<0.01、r=0.91と有意に減少していた。このうちASD非併存例8名の治療前後のCY-BOCSは、29.0(±8.19)から15.75(±7.44)へと有意水準1%で有意に減少した(t=7.19、df=6、p<0.01、r=0.95)。ASD併存例9名は26.3(±8.20)から16.0(±10.97)と有意に減少したが、非併存例の変化には及ばなかった(t=4.88、df=7、p<0.01、r=0.88)。これらのことから、認知行動療法は、ASD診断の有無に関わらず、脳画像を用いて検討を行うのに十分な治療効果をもたらしたこと、及びそれにより治療前後の脳画像の変化検討することにより強迫症、自閉スペクトラム症の病態生理の解明に役立てる可能性を確認した。研究体制を整え、今後も研究を続けることにより、遂行する予定である。
加齢による虚血耐性の変化と細胞周期制御蛋白の関与についての基礎的研究

8週齢SDラットを全身麻酔、呼吸管理下に開胸し、冠動脈前下行枝を結紮することにより不全心を作成した。閉胸後2週間目に別のラット(レシピエント)を全身麻酔下に開腹。摘出心の大動脈とレシピエントの腹部大動脈、摘出心の肺動脈とレシピエントの下大静脈をそれぞれ吻合し、左室unloadingを2週間行った。終了後、心臓を摘出。Langendorff冠灌流下に、30分の全虚血、60分の再灌流を行い、血行動態、再灌流後の心筋梗塞範囲を測定した。その結果、左室unloadingによる不全心の虚血耐性の改善が認められた。【心筋梗塞後の細胞周期制御蛋白の変動について】8週齢SDラットの冠動脈前下行枝を結紮することにより不全心を作成した。冠動脈前下行枝を結紮した心臓を3日、1週間、2週間、4週間後にそれぞれ摘出し、RT-PCR法にてcyclin D1,cyclin D2,cyclin D3,Cdk2,Cdk4,Cdk6,PCNA mRNAの経時的変化を測定した。その結果、8週齢ラットでは心筋梗塞後3日目にPCNA、CDK4mRNAが有意に上昇し、1週間後に一旦下降し、2週間後に再度ピーク値を示した。【心筋梗塞後細胞周期制御蛋白発現.に及ぼす加齢の影響について】40週齢SDラットの冠動脈前下行枝を結紮することにより不全心を作成した。上記と同様に冠動脈前下行枝を結紮した心臓を3日、1週間、2週間、4週間後にそれぞれ摘出し、RT-PCR法にてcyciin D1,cyclin D2,cyclin D3,Cdk2,Cdk4,Cdk6,PCNAmRNAの経時的変化を測定した。その結果、40週齢ラットにおいては上記細胞周期制御蛋白mRNAの経時的変化は認められなかった。終了後、心臓を摘出。方法1)810週齢のSDラットを全身麻酔、呼吸管理下に、開胸し、冠動脈前下行枝を結紮、閉胸した。2)1)で作成したラットの心臓を2週間後に摘出し、免疫染色法にてcyclinD2,cyclinD3を同定した。3)1)で作成した心不全ラット(ドナー)の心臓を摘出し、別のラット(レシピエント)を全身麻酔下に開腹、摘出心の大動脈とレシピエントの腹部大動脈、摘出心の肺動脈とレシピエントの下大静脈をそれぞれ吻合し、左室unloadingを2週間行った。5)2週間の左室unloadingの後、4)で使用しなかったラットの心臓を摘出し、Langendorff冠灌流下に、20分の全虚血、60分の再灌流を行い、血行動態、再灌流後の心筋梗塞範囲を測定した。6)対照群として、開胸及び、閉胸のみを行ったsham手術群の心臓を4週間放置後に摘出し、免疫染色法にてcyclinD2,cyclinD3を同定した。7)同様に、sham手術群の心臓を4週間放置後に摘出し、Langendorff冠灌流下に、30分の全虚血、60分の再灌流を行い、血行動態、再灌流後の心筋梗塞範囲を測定した。結果1)心筋梗塞後2週間を経過したラットの心臓のcyclinD2,cyclinD3は発現が増強する傾向を示した。2)異所性心移植による左室unloadingを2週間行った後の心臓ではcyclinD2,cyclinD3の発現が低下する傾向を示した。3)Langendorff冠灌流実験では左室unloading群では虚血耐性が維持される傾向を示した。【方法】

1)8週齢および40週齢SDラットを全身麻酔、呼吸管理下に、開胸し、冠動脈前下行枝を結紮、閉胸した。3)1)で作成した梗塞2週間後の心不全ラット(ドナー)の心臓を摘出し、別のラット(レシピエント)を全身麻酔下に開腹、摘出心の大動脈とレシピエントの腹部大動脈、摘出心の肺動脈とレシピエントの下大静脈をそれぞれ吻合し、左室unloadingを2週間行った。【結果】1)8週齢ラットでは心筋梗塞後3日目にPCNA,CDK4mRNAが有意に上昇し、1週間後に一旦下降し、2週間後に再度ピーク値を示した。2)40週齢ラットでは心筋梗塞後、全ての指標で有意な変化を認めなかった。<左室unloadingの効果>1)8週齢ラットでは心筋梗塞2週間後の左室unloadingにて統計学的有意差はなかったた、PCNAmRNAが下降する傾向を示した。2)40週齢SDラットでは左室unloadingにて全ての指標で有意な変化を認めなかった。【結語】左室unloadingによる一部細胞周期制御蛋白の変化は加齢により抑制される可能性が示唆された。
擬似動的試験によるRC構造物の耐震性評価法の開発

1.従来、擬似動的試験で問題とされてきたアクチュエ-タ制御上のアンダ-シュ-ト誤差は、変位の許容誤差を可能な限り小さくするとともに、目的変位に到達させる変位増分を等比級数的に減少させるアルゴリズを採用することにより、無視する程度にすることが出来る。2.擬似動的試験では、ある変位における復元力を測定し次ステップの目的変位を計算するため、載荷が断続的にならざるを得ず、このために生ずる荷重低下によって復元力が小さく評価され、誤差を生ずる。これを防ぐため、荷重低下を補正することが必要となる。この補正は、大きさは比較的少ないが、ほぼ載荷の全ステップにわたって行うことが必要である。3.擬似動的試験では、載荷が静的におこなわれるため、ひずみ速度効果が無視され、復元力が小さく評価されることがある。ひずみ速度効果が現れる回数は極めて小さいが、これによる影響は相当に大きいので、正しい結果を得るためには、これに対する補正も必要である。4.以上の成果を考慮に入れた擬似動的試験システムを開発した。これによれば、地震波のようなランダムな外力の場合、一自由度系の鉄筋コンクリ-ト構造物に対しては、塑性域における応答を正しくシミュレ-ト出来る。スケルトンカ-ブ上での応答が長く続くような外力の場合で、耐力低下が生ずるような大変位領域では、生ずる可能性のある応答はいくつもあるが、本システムによれば、その一つを再現出来る。5.従って、本研究により擬似動的試験によってRC構造物の耐震性を評価する道が拓かれたといえる。なお、断続載荷およびひずみ速度無視に対して必要となる補正量に関しては、今後の検討が必要である。また、本研究で開発された手法を多自由度系の構造物に対して適用出来るようにすることも、今後の検討課題である。片持ち梁形式の鉄筋コンクリートおよび鋼供試体について、静的載荷実験、擬似動的載荷実験および振動実験を行い、以下の結論を得た。1)鉄筋が降伏点以下、コンクリートが弾性体と見なせる範囲内の応力状態にある場合、アクチュエータの制御アルゴリズムを適切に定めれば、擬似動的載荷実験の結果は、載荷が断続的になることの影響を全く受けず、振動実験の結果と一致する。2)アクチュエータをコンピュータ制御する場合に問題となるアンダーシュート誤差は、変位の許容誤差を小さくするとともに、必要変位に致達させる変位増分を等比級数的に減少させるアルゴリズムを採用することにより、無視できる程度にすることができる。3)鉄筋応力が降状点を越えると、載荷が断続的になることによって復元力が低下する。擬似動的実験では、この低下した復元力を測定して次ステップの強制変位を計算するので、振動実験とは相違する結果を与える。4)擬似動的実験では、載荷が静的になるので、鉄筋に歪速度を生じない。このため、擬似動的載荷実験は歪速度効果によって生ずる復元力の増加が無視された実験となっており、これが振動実験と相違する結果を与える原因の一つとなっている。5)載荷が断続的になることによる復元力の低下および載荷が静的で歪速度効果を無視したことによる復元力の低下を考慮して測定された復元力を補正して次ステップの強制変位を計算するアルゴリズムを採用すると、擬似動的実験は、鉄筋応力が降伏点を越えた塑性域における応答に対しても、振動実験とほとんど同じ結果を与える。6)補正すべき復元力の大きさについては、今後の実験検討が必要である。

1.片持ち梁形式の鉄筋コンクリ-ト供試体について、前年度の成果に基づいて擬似動的試験を繰返した結果、従来の擬似動的試験システムに載荷が断続的になることによる耐力低下およびひずみ速度効果を無視していることによる耐力低下を補正するアルゴリズムを組込めば、実地震波のようなランダムな外力の場合、よい精度で振動実験をシミュレ-ト出来ることが確かめられた。断続載荷による耐力低下はその程度は小さいが回数は多く、ひずみ速度無視による耐力低下は少ないがその程度は大きいのであって、いづれも、擬似動的試験の精度を低下させる原因となっている。2.スケルトンカ-ブ上での計算が長く続くような外力の場合、耐力低下が生ずるような大変位感では、必ずしも振動実験をシミュレ-ト出来るとは限らないことが示された。これは、このような大変位感では、コンクリ-トに生ずる損傷のわずかな相違が復元力に大きく影響するためである。すなわち、擬似動的試験も振動実験も、生ずる可能性のある応答のうちの一つを与えるのであって、両者が一致しないのは擬似動的試験の問題とはならないおである。3.鉄筋コンクリ-ト二層ラ-メン橋脚を模した供試体について、本研究で開発されたアルゴリズムを組込んだ擬似動的試験を行い、振動実験と比較した結果、両者はよく一致することが示された。これにより、一自由度系と見なし得る構造物については、本研究で開発された擬似動的試験の手法を適用すれば、その耐震性を評価出来ることが確かめられたといえる。4.本研究で開発された手法を多自由度系にも適用出来るように拡張することが今後の課題である。
高エネルギー粒子誘起ガンマ線計測法の核燃焼場への応用

本申請は核燃焼プラズマ中のDT反応で発生した3.5MeVアルファ粒子の閉じ込め物理に関する研究を目的としている.そのために,損失アルファ粒子誘起ガンマ線スペクトロスコピーを提案し,確立に向けた開発研究を行った.核融合炉壁へ損失する高エネルギーアルファ(損失アルファ)粒子と壁とのBe-α反応により誘起された4.44MeVγ線の検出が基本原理である.4.44MeVγ線イメージを広範囲に観測するためにピクセル検出器の開発に取り組み,ガンマ線イメージの取得に成功した.同時にGe検出器で4.44MeVγ線の高分解エネルギースペクトル取得を行い,ドップラー広がりには角度依存性があることが明らかになった.本申請は核燃焼プラズマ中のDT反応で発生した3.5MeVアルファ粒子の閉じ込め物理に関する研究を目的としている.そのために,損失アルファ粒子誘起ガンマ線スペクトロスコピーを提案し,確立に向けた開発研究を行った.核融合炉壁へ損失する高エネルギーアルファ(損失アルファ)粒子と壁とのBe-α反応により誘起された4.44MeVγ線の検出が基本原理である.4.44MeVγ線イメージを広範囲に観測するためにピクセル検出器の開発に取り組み,ガンマ線イメージの取得に成功した.同時にGe検出器で4.44MeVγ線の高分解エネルギースペクトル取得を行い,ドップラー広がりには角度依存性があることが明らかになった.本研究は核燃焼プラズマ中のDT反応で発生した3-5MeVアルファ粒子の閉じ込め物理に関する研究を行うことを目的としている,そのために,今までに無い高エネルギー粒子検出手法(損失アルファ粒子誘起ガンマ線スペクトロスコピー)を提案し,確立に向けた開発研究を行う.核融合炉の第一壁へ損失してくる高エネルギーアルファ(損失アルファ)粒子とベリリウム第一壁との衝突反応^9Be(^4α,nγ)^<12>Cにより誘起された4.44MeVγ線の検出がその基本原理である.観測されたγ線から元の損失アルファ粒子の振る舞いを理解することが可能になる.γ線検出器は真空容器壁から離れた場所に設置することも可能となり,アルファ粒子を直接シンチレータで検出する従来の損失アルファ粒子検出器の課題であった,検出器の設置場所の確保,多チャンネル化,耐熱・耐放射線性を解決することが可能である.本年度は主として以下の3項目の研究を推進した.(a.1)γ線イメージング検出システムの設計と製作,及び性能試験APDと証PCの2種類のγ線アレイ検出器を選定し,線源・加速器ビームを用いた性能試験を行った.アレイ検出器に利用可能な多チャンネル信号読み出し回路の開発を行った.γ線検出実験は従釆のAm-Be線源を用いたものから,α粒子のエネルギーと粒子束を制御した実験を行うため,神戸大タンデム加速器施設にて加速器ビームを利用した実験を行った.^9Be(^4α,nγ)^<12>C反応の4.44MeVγ線をターゲットとしている.詳細なγ線スペクトルを知るためにゲルマニウム検出器(HPGe)を導入し,上述のγ線アレイ検出器と同時計測を行った.定量評価に向けた基礎データを取得した.(b)耐放射線光学材に関する研究東北大金研大洗施設において分光光度計により透過率を測定した.一般的な光学レンズや石英系無機シンチレータ等の光学特性評価から,不純物ドープ量と耐放射線性に関する知見を得た-本研究は核燃焼プラズマ中のDT反応で発生した3.5MeVアルファ粒子の閉じ込め物理に関する研究を行うことを目的としている.そのために,今までに無い高エネルギー粒子検出手法(損失アルファ粒子誘起ガンマ線スペクトロスコピー)を提案し,確立に向けた開発研究を行う.核融合炉の第一壁へ損失してくる高エネルギーアルファ(損失アルファ)粒子とベリリウム第一壁との衝突反応9Be(α;,nγ)12Cにより誘起された4.44MeVγ線の検出がその基本原理である.観測されたγ線から元の損失アルファ粒子の振る舞いを理解することが可能になる.γ線検出器は真空容器壁から離れた場所に設置することも可能となり,アルファ粒子を直接シンチレータで検出する従来の損失アルファ粒子検出器の課題であった,検出器の設置場所の確保,多チャンネル化,耐熱・耐放射線性を解決することが可能である.本年度は主として以下の3項目の研究を推進した.(a.1)γ線イメージング検出システムの設計と製作,及び性能試験:γ線APDアレイ検出器を選定し,線源・加速器ビームを用いた性能試験を行った.アレイ検出器の信号読み出しの試験と改良を行った.ガンマ線輸送コードを用いた鉛コリメータの設計を行った.(a.2)HPGe検出器の導入:昨年度から引き続きα粒子のエネルギーと粒子束を制御した実験を行うため,神戸大タンデム加速器施設にて加速器ビームを利用した実験を行った.ガンマ線のドップラー広がりを計測し,その結果,ガンマ線スペクトルの角度依存性の存在が明らかになった.そのメカニズム解明と定量評価に向けた基礎データを取得した.(b)耐放射線光学材に関する研究:東北大金研大洗施設においてこれまでよりフラックスの高いBR-2を用いた原子炉照射のための試料を用意した.耐放射線性に関する知見を得ることが目的である.本研究は核燃焼プラズマ中のDT反応で発生した3.5MeVアルファ粒子の閉じ込め物理に関する研究を行うことを目的としている.

そのために,今までに無い高エネルギー粒子検出手法(損失アルファ粒子誘起ガンマ線スペクトロスコピー)を提案し,確立に向けた開発研究を行う.核融合炉の第一壁へ損失してくる高エネルギーアルファ(損失アルファ)粒子とベリリウム第一壁との衝突反応9Be(α,nγ)12Cにより誘起された4.44MeVγ線の検出がその基本原理である.観測されたγ線から元の損失アルファ粒子の振る舞いを理解することが可能になる.γ線検出器は真空容器壁から離れた場所に設置することも可能となり,アルファ粒子を直接シンチレータで検出する従来の損失アルファ粒子検出器の課題であった,検出器の設置場所の確保,多チャンネル化,耐熱・耐放射線性を解決することが可能である.本年度は主として以下の3項目の研究を推進した.(a.2)昨年度から引き続き神戸大タンデム加速器施設にてα粒子のエネルギーと粒子束を制御したγ線検出実験を行った.HPGeを用いることでガンマ線のドップラー広がりと角度依存性の存在を観測した.そのメカニズム解明と定量評価に向けた基礎データを取得した.(c)核融合装置に適用するために,東大RT-1装置の軟X線エネルギースペクトル計測をSi検出器により行った.高エネルギー電子によるX線は高いところで50keV程度が存在することが分かった.それに対応したX線イメージ測定について,最適な検出器を検討した.26年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマ物理,核融合26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度に実施すべき主な3項目について,計画通り進めることができているため.(a.1)γ線イメージング検出システムの設計と製作,及び性能試験○我々が必要とするガンマ線検出器は東大で医療用に開発された検出器が利用できるようになった.神戸大において昨年度に引き続きAPDアレイ検出器にコリメータを取り付け,Be-α反応によるビームプロファイル計測実験を行った.APDアレイ検出器は4.44MeVに最適化する必要があることが分かった.ほぼ計画通り進んでいる.○EGS5を用いてコリメータとシンチレータの最適化を行った.ほぼ計画通り進んでいる.(a.2)HPGe検出器の導入:H24年度にHPGe検出器を導入し,ガンマ線の詳細なスペクトル取得に利用した.得られたガンマ線スペクトルは検出方向の角度依存性が存在することがわかってきた.引き続きそのメカニズムの解明を行っている.ほぼ計画通り進んでいると同時に新たな現象に出くわしたため,過去の文献などの調査を行っている.(b)耐放射線光学材に関する研究:新たに耐放射線性を持つ材料の探査を行うため,照射試料を用意し提出した.ほぼ計画通り進んでいる.26年度が最終年度であるため、記入しない。計画の大幅な変更は考えていない.ガンマ線イメージ取得と最適化の検討をシミュレーションにより十分に行う必要がある.(a.1)γ線イメージング検出システムの設計と製作,及び性能試験○今後はγ線イメージング検出システムを用いて実際のプラズマ計測への対応が必要となってくる.γ線イメージング検出システムを2視線以上用いて加速器実験を行い,ビームプロファイルを計測できることを確認する必要がある.検出器の健全性を確認後,研究代表者の西浦が東京大学の磁気圏型プラズマ実験装置RT-1において生成したプラズマを対象として,高エネルギー電子からのX線イメージング計測から高エネルギー電子の空間分布や温度分布計測を行うための準備に取り掛かる予定である.