hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本における数理統計学の受容と関連諸分野への波及

数理統計学の日本の学界、産業界への導入・浸透過程の解明を試みた。(1)戦後間もなく大学教育を受けた統計学者・関係者数名にインタビューを行い、戦後の数理統計学の発展についての証言を得た。(2)歴史的一次資料の調査に基づいて、1920ー30年代に数理統計学導入の担い手(文部省在外研究員)たちが留学先(イギリス・K.ピアソン研究室)で受けた教育内容や彼らが帰国後教鞭をとった学校におけるカリキュラムなどを明らかにした。本研究は、日本における数理統計学の定着と、応用分野への普及がどのようにしてなされてきたか、その変遷を文献資料と関係者の証言から構成し、明らかにすることを目的としたものである。まず、研究打合せを9月9日(大阪)、1月20日(立川)の2回開催し、研究の進め方やインタビュー調査対象者のリストアップ、ならびにヒアリング事項等についての協議を行った。インタビュー調査については、前年度実施したインタビューの編集作業を引き続き行うと共に、新たに渋谷政昭慶応大学名誉教授、吉村功名古屋大学名誉教授にインタビューを申込み、内諾を得た。時期的な問題から平成25年度中の実施は見送ったが、平成26年度の実施に向けてインタビュー内容および同席可能な関係者の検討を行った。文献調査については、明治後期から大正期にかけての「相関係数の日本への導入過程」についての文献調査を引き続き行った。その中間成果は、国民経済計算研究会(2013年11月9日専修大学神田校舎)で発表された。また戦後の品質管理、品質工学に多大な影響を与えた田口玄一博士の統計学史的視点からの考察を行い、その成果は「田口玄一博士一周忌追悼シンポジウム」(2013年5月13日筑波大学東京キャンパス)における口頭発表ならびに『応用統計学』誌への掲載の形でなされた。さらに、1920、1930年代に文部省在外研究員としてイギリスのユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのK. Pearsonの研究室に滞在した5名の日本人統計学者の実態を調査するために、同大学図書館に海外出張し、K. Pearsonコレクション等の貴重資料の文献調査を行った。加えて、19201930年代のアメリカにおける経済学と統計学・数学との関係についての整理を行い、その結果の一部を数理経済学会研究集会(2013年12月7日慶應義塾大学三田キャンパス)で報告した。まず、研究打合せを7月28日(立川)、9月9日(札幌)、3月12日(京都)、3月25日(東京)の4回開催し、研究の進め方やインタビュー調査対象者のリストアップ、ならびにヒアリング事項等についての協議を行った。インタビュー調査については、まず5月末に畠中道雄大阪大学名誉教授へのインタビューを福重元嗣大阪大学教授の協力の下で行い、1950-60年代のアメリカでの研究ならびに時系列解析研究との関わりを中心に証言を得、現在文書化への編集作業中である。また3月末に芳賀敏郎元東京理科大学教授へのインタビューを連携研究者の椿広計統計数理研究所教授と共に行い、1980年頃までの実務界における統計的品質管理教育の状況や日科技連のセミナーの役割等を中心とした証言を得た。さらに、インタビューの予備段階として、島村史郎元総理府統計局長に対するヒアリングを行った。文献調査については、高等教育機関のカリキュラムの文献調査として、名古屋大学大学文書資料室所蔵の「旧名古屋高等商業学校行政文書」の調査を行い、その結果の一部を、「旧制高等商業学校研究科に関する一考察:名古屋高商商工経営科を中心として」にまとめた(2013年6月『大阪大学経済学』63巻1号に掲載予定)。この研究の過程で、「相関係数」の普及に関心をもち、明治後期から大正期にかけての「相関係数の日本への導入過程」についての文献調査を行った。その成果の一部および連携研修者の椿教授の研究成果は、応用統計学会主催「応用統計学シンポジウムII」(2013年3月19日立教大学)で発表された。まず研究打合せであるが、連携研究者との打ち合わせを5月21日(立川)、9月15日(東京)の2回開催し、今後の研究の進め方やインタビュー調査対象者の選定等についての協議を行った。インタビュー調査については、以前に実施したインタビューの編集作業を引き続き行った。しかし、新たなインタビューについては、日程等の条件が合わず平成26年度に実施することを見送らざるを得なかった。文献調査については、1920、1930年代に文部省在外研究員としてイギリスのユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのK. Pearsonの研究室に滞在した5名の日本人統計学者の実態調査を平成25年度に引き続き行った。平成26年度は、同大学図書館に海外出張して、当該日本人統計学者と同様な資格で滞在した他の人々の状況や、当時の教育・研究内容について貴重資料(College Calendar)による文献調査を行った。さらに、本研究の目的でもある、海外から移入した「科学」の定着と変容に関する研究においてエスノグラフィーやインタビューなどの質的方法が有効であることを、科学の社会学やポストコロニアル・スタディーズの観点を踏まえて考察し、その一部を"Anthropological Research Methods in Business Administration: Migration and Translation within the Social Sciences"としてまとめた。(当該論文はEnterprise

as an Instrument of Civilization(Springer, 2015)の一章として掲載される予定である。)本研究は、日本における数理統計学の定着と、応用分野への普及について、その経緯を文献資料と関係者の証言から構成し、明らかにすることを目的としたものである。まず連携研究者との打ち合わせを9月7日(岡山)、3月3日(神戸)の2回開催し、研究進行上の協議や状況報告を行った。インタビュー調査については、以前に実施したインタビューの編集作業を引き続き行った。新たなインタビューについては、対象者の関係者を通じて折衝を行い、平成27年度中に1件実施する予定であったが、対象者の体調不良のため、延期することになり、研究期間中に実施することはできなかった。文献調査については、192030年代に文部省在外研究員としてイギリスのユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのK. Pearsonの研究室に滞在した5名の日本人統計学者の実態調査を平成25年度、26年度に引き続き行った。平成27年度は、同図書館およびロンドン大学図書館等に海外出張して、不足分を補充する文献調査を行うとともに、カリキュラムの改正や学位の審査など当時の教育・研究内容に関する一次資料(Minute of the board of studies in statistics等)による文献調査を行った。また、1920年代にK. Pearson研究室に留学した日本人心理学者の門下生の一人にインタビューを行い、1945年1950年代頃の日米心理学研究における統計学の位置付けについての情報を得た。本研究のうち文献調査に関わる成果の一部を、2015年度統計関連学会連合大会(2015年9月開催)および2015年関西計量経済学研究会(2016年1月開催)において発表した。また、本研究の目的でもある、海外から移入した「科学」の定着と変容に関する研究の一部を第9回システム科学国際シンポジウム(2017年3月開催)において発表した。数理統計学の日本の学界、産業界への導入・浸透過程の解明を試みた。(1)戦後間もなく大学教育を受けた統計学者・関係者数名にインタビューを行い、戦後の数理統計学の発展についての証言を得た。(2)歴史的一次資料の調査に基づいて、1920ー30年代に数理統計学導入の担い手(文部省在外研究員)たちが留学先(イギリス・K.ピアソン研究室)で受けた教育内容や彼らが帰国後教鞭をとった学校におけるカリキュラムなどを明らかにした。インタビュー調査に関しては、当初56名を予定していたが、以前に実施したインタビューの編集作業に手間取ったこと、連携研究者とのスケジュール調整が出来なかったこと、対象者が高齢者であることもあり、調査時期として盛夏や真冬時の調査を慎重にせざるを得なかったこと、さらに気候的に好ましい春・秋の期間に諸般の事情によりインタビューのための時間が割けなかったこと、が重なり、年度内に実施することが出来なかった。
革新的視線インタラクション技術基盤の開発

3次元眼球モデルを用いて高精度かつキャリブレーションフリーの3次元視線計測技術を開発した。さらに、視線計測可能空間の広範囲化手法とそれを実環境に適用させるための視線計測可能空間シミュレータの開発を通して、多様な環境での視線インタラクションを可能とする技術基盤を開発した。それらの技術基盤を用いて、博物館、車等を対象としたアプリケーションを開発した。本研究は、申請者らが開発した最新の眼球の幾何モデルに基づく手法を発展させ、視線計測を必要とする環境に柔軟に対応するというアプローチにより、様々な条件での視線計測を実現するものである。これにより、多様な環境での視線インタラクションを可能とする技術基盤の確立を目指しており、本年度は以下を実施した。(1)高精度かつキャリブレーションフリーの3次元視線計測技術・モデルベースの視線計測手法の改良として、ユーザキャリブレーションフリー手法でのユーザ依存のパラメタの計算をパーティクルフィルタで行う手法を提案し、実装した。今後、パラメタ推定の精度の向上が望まれる。・眼球画像処理法の高度化として、基礎となる技術である2値化の手法や、ぼけを減少させる手法について研究を行った。(2)視線計測可能空間の広範囲化の検討とシミュレータの設計モデルベースの視線計測手法では、眼球表面での光源の反射光を利用している。角膜で反射した場合は良いが、強膜(白目)上で反射した場合は光が乱反射し視線の計測は困難になる。そのことから、計測限界が存在する。そこで、実際に広範囲の視線を計測できる環境を開発し、光源の位置を変化させることによって、計測範囲が変化するかどうかについて検討した。さらに、この視線計測可能空間は多数の円錐の組み合わせとなることを明らかにし、その円錐の式を定式化した。この計算式を用いて、カメラ・光源を設置する場合に必要なシミュレータの設計を開始した。(3)多様な環境での視線インタラクションの実現携帯型およびテーブルトップ型での視線計測に適用し、現在の技術での限界を把握した。平成25年度は、実証システムの開発に着手するとともに、基礎技術の改良を行った。実証システムとしては、海事博物館設置システムの開発を行った。視線計測可能空間シミュレータの基礎となっているgaze coneを基に設計し、実際にキャリブレーションフリー視線計測装置を海事博物館に設置して、動作確認を行った。携帯端末型システムの実現において必要となる頭部移動に対応させる技術は、プレゼンテーションルーム設置型と同様であるため、これらを併せて開発した。高解像度カメラを用いたシステムの研究開発を進めて、平均誤差1.6度のシステムを開発した。視線計測可能空間シミュレータについては、これまで、眼球の回転限界データは文献によっていたが、実際に計測することによって、カメラ、光源、眼球から成るgaze coneの実際の大きさを求めた。また、視線計測可能ボリュームを定める手法を一般化した。さらに、「見たところが光る箱」など、実空間を対象に空間をシミュレーションすることで、シミュレータの有効性を明らかにし、マルチユーザで視線計測可能なシステムを構築する際などで有用であることも示した。画像処理方法の高度化については、瞳孔中心を求める場合、一般的な瞳孔輪郭のモデルフィッティングを用いる方法では、フィッティングに瞳孔輪郭以外の点を含めると精度が著しく低下し,低解像度画像においては形状が曖昧になるという問題があったが、放射状プロットによる方向情報の利用と輝度分布を用いたノイズ除去を試み、径方向のエッジ極値を候補点とし,候補点周囲の輝度パターンを用いることでノイズ点を高い割合で除去する新たな方式を考案した.スキャンパス解析については、車から見た景色を見ているときの光軸と景色内の特徴点を関連付ける手法を開発し、自動的にキャリブレーションをできる手法を考案した。以上の成果の多くを、国際会議等で発表した。1モデルベースの視線計測手法の改良:新たなユーザキャリブレーション方法として、遠方を見るということを拘束条件にしたキャリブレーション手法を開発した。この方法では、最低、遠方の2点、精度を考えると4点以上を、事前に指定された場所ではなく、自由に見ることにより、ユーザ依存のパラメタを4つ求めるものである。求めたパラメタを用いれば、ユーザの視線を常に正確に求めることできる。2眼球画像処理法の高度化:眼球画像処理法については、低解像度画像でロバストに高速に処理する手法として、画像から顔の検出と、検出した顔をパーティクルフィルタにより追跡する手法を開発した。パーティクルフィルタにおける尤度関数については、ハールライク特徴量を用いた。この際の瞳孔検出時には、光源からの反射光を効率的に消去する手法を開発した。3視線計測可能空間シミュレータの開発:視線を計測できる範囲を定式化し、コンピュータグラフィックスにより、環境にどのようにカメラを設置したら、どの範囲で、視線が計測可能になるかを可視化できるようにした。モバイル端末での計測可能範囲を評価した。

4視線計測可能空間の広範囲化を実現するプロトタイプシステムの開発:高解像度のカメラを導入し、これを用いてプロトタイプシステムの開発に着手した。画像処理については、エッジ極大点周辺の輝度分布を用いた低解像度における赤外画像からの瞳孔輪郭抽出を行った。また、プレゼンテーションルームのような環境設置型や自動車設置型のために、視線計測装置シミュレータを開発し、それを用いて、カメラと光源の設置位置を求めた。ミュンヘン工科大学設置の車の運転シミュレータ(実物の車の前方にスクリーンが設置されているもの)に、開発した視線計測装置を搭載した。真っ直ぐ前方を見ている場合に、角膜での反射光を2つのカメラで2個ずつ撮影し個人依存のパラメタを全て求め、個人依存のパラメタが求まった後は、眼球が傾いて撮影できる反射光の数が少なくなった場合についても視線を計算できる方法を開発した。それにより、車内で、バックミラーやサイドミラーを見ている場合についても、視線の計測が可能となった。視線計測装置のデータと同期して、視線を3次元表示するソフトウェアも開発した。さらに、視線計測装置の更なる性能の向上のため、OpenMPを用いたソフトウェアの並列化による高速化、顔追跡部の処理画像のサイズ最適化による高速化、眼球位置の追跡機能の追加、画像処理部の2値化時の閾値の自動調整機能の追加などの改良を行った。15人の参加者により車前方12点と3つのミラーを見ている場合のデータを取得した。現在、そのデータの解析中である。一方、上記の研究において視線計測手法は、キャリブレーションフリーではあるが、約1.6°の誤差を含む方法を用いている。そこで、両眼の光軸と視軸のずれをディスプレイ上を見ているという拘束条件を用いて解く方法について、より安定的に計算できる方法の開発を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。ヒューマンインタフェース26年度が最終年度であるため、記入しない。視線計測手法の改良や、視線計測可能空間の計算手法の開発などが達成できおおむね順調に進展していると考える。また、成果発表も順調に行っている。キャリブレーションフリー視線計測装置を博物館に設置して評価した。また、基礎技術についても視線計測可能空間シミュレータの改良や新たな画像処理法の開発も行っており、おおむね順調に進展していると考える。視線計測手法について、新たなキャリブレーション手法を開発し、視線計測可能空間シミュレータも試作しており、おおむね順調に進展していると考える。さらに密に研究者同士のコミュニケーションに努める。成果発表を行う国際会議を設定し、それを目標に研究を実施する。
表層崩壊の危険性を評価する上で土壌水分の空間的不均一性は考慮する必要があるのか？

本研究では,樹木により生み出される土壌水分の空間的ばらつきと斜面崩壊の関係に着目し下記の成果を得た。(1)既往の研究を取りまとめた結果,現時点では,竹林で斜面崩壊の危険性が高いという事実は見当たらなかった。(2)針葉樹人工林において,土壌への水分を供給する樹冠通過雨量,樹幹流量を推定するモデルを構築した。(3)ヒノキ人工林,モウソウチク林において,土壌水分の空間的ばらつきを把握することができた。近年,気候変動に伴う降雨の増加などに起因して,災害の増加,大規模化などが懸念されている。日本における災害の代表的な発生形態に森林斜面の表層崩壊がある。森林斜面の表層崩壊発生を評価する際,森林によって生み出される土壌水分の空間的不均一性は,その重要性指摘されつつあるものの,実態は明らかになっておらず,ほとんど考慮されてこなかった。そのことが,森林における表層崩壊を的確に予測できない1つの要因となっている可能性がある。そこで本研究では,詳細な現地計測に基づいて,土壌水分の空間的不均一性の実態と不均一性をもたらたす要因を明らかにし,土壌水分の空間的不均一性が表層崩壊の発生予測に与える影響を明らかにすることを目的としている.以上を踏まえ,今年度は,下記の4点を行った。1.土壌水分の空間的ばらつきを生み出す要因となる樹冠通過雨,樹幹流について,研究代表者自身で行った計測結果を取りまとめた。2.九州大学農学部附属福岡演習林内の常緑広葉樹林において,3 m×6 mの試験プロットを設定し,1 m毎の格子点28地点の3深度(10 cm,30 cm,50 cm)に土壌水分計を設置し,データロガーに接続することで,5分単位での土壌水分の連続計測を開始した。3.試験プロット付近の土壌を用いて,土壌水分計のキャリブレーション(出力値と実際の土壌水分の整合性の確認)を行った。4.次年度以降,土壌染色実験を行う準備として,散水装置のキャリブレーションを行った。近年,気候変動に伴う降雨の増加などを背景として,土砂災害への懸念が増々高まっている。土砂災害の多くは,表層崩壊を起源にしている。本研究では,森林の根系や土壌特性の不均一性,森林樹冠での雨水配分(樹幹流,樹冠通過雨)により生み出される土壌水分の空間的ばらつきが,表層崩壊に与える影響を明らかにすることを目的としている。本年度の主な成果は,下記の通りである。1.近年,西日本で急速に拡大しているモウソウチク林が表層崩壊に与える影響について,現時点で示されている研究成果をレビューした。その結果,現時点では,モウソウチク林の拡大によって,表層崩壊を助長している可能性は薄いものの,研究例が極めて少ないことを明らかとした。このことは,モウソウチク林の拡大が,表層崩壊に与える影響は十分には解明されていないことを明らかにするものであり,本研究の意義を再確認したものと言える。2.過去に申請者がモウソウチク林,常緑広葉樹林で取得した取得した土壌水分データを取りまとめることで,モウソウチク林の土壌水分の空間的ばらつきは,常緑広葉樹林よりも大きいことを明らかにした。3.昨年度末に,九州大学福岡演習林内の常緑広葉樹林において,土壌水分の不均一性を把握するために,土壌水分計を84地点に設置し,計測を行った。現在のところ欠測なども散見するものの,これまで十分には実施されておらず,実態が十分に把握されてこなかった土壌水分の多地点観測のデータが蓄積できた。4.前年度に引き続き,土壌水分の空間的ばらつきを生み出す要因となる樹幹流,樹冠通過雨について,研究代表者自身で行った研究結果を取りまとめた。その際,降雨量から樹幹流,樹冠通過雨量を推定できる3つのモデルについて,比較・検証した。近年,気候変動に伴う降雨の増加などが懸念される中,国民の災害への感心は益々高まっている。森林斜面からの表層崩壊は,主要な土砂災害の1つである。しかし,そのメカニズムについては十分に解明されておらず,どのような森林が表層崩壊発生の危険性が高いのか十分にわかっていない。本研究では,表層崩壊の発生と密接に関わることが指摘されている土壌水分の空間的ばらつきについてその実態を把握することを目的として研究を行った。本年の成果は下記の通りである。1.ヒノキ人工林において,40地点の計測点を設け,携帯式土壌水分計を用いて土壌水分の定期的な計測を行った。その結果,土壌水分の空間的ばらつきは,非常に大きく,体積含水率の差は,湿潤状態,乾燥状態によらず,20%に及ぶことがわかった。また,体積含水率の大小関係は,計測期間を通して,ほぼ一定であったことから,土壌水分は時間的な定常性が高いことが明らかとなった。2.ほとんど研究例の無いモウソウチク林における浸透過程を明らかにするために,静岡県藤枝市のモウソウチク林を対象に,散水器を用いた土壌染色実験を行った。その結果,細根が発達したモウソウチク林では,土壌にもたらされた水の多くが細根に捕捉され,細根の切れ目等から,非常に不均一に深部へ水分が移動することが明らかとなった。

また,モウソウチク林では,地下茎が発達しているが,地下茎に沿った水の流れは計測されなかったことから,樹木に見られるような根系に沿って見られる水の流れはモウソウチク林では見られない可能性があることが明らかとなった。本研究では,樹木により生み出される土壌水分の空間的ばらつきと斜面崩壊の関係に着目し下記の成果を得た。(1)既往の研究を取りまとめた結果,現時点では,竹林で斜面崩壊の危険性が高いという事実は見当たらなかった。(2)針葉樹人工林において,土壌への水分を供給する樹冠通過雨量,樹幹流量を推定するモデルを構築した。(3)ヒノキ人工林,モウソウチク林において,土壌水分の空間的ばらつきを把握することができた。現在計測している土壌水分について,データロガーのトラブル等により,現時点では,解析を行うには,データが不足している。また,本年度予定していたモウソウチク林での染色実験が,適切な試験地が見つからなかったため,実施できなかった。砂防学土壌水分計測で現在発生してる問題点を解決し,テータ取得を目指すと共に,代替案として,手動での計測,操作実験によるメカニズムの解明も検討する。染色試験に関しては,代替候補地を探し実施する。本研究は,現地計測とシミュレーションの2つの過程に大別され,現地計測は,土壌水分計による計測と,土壌染色実験による土壌水浸透過程の把握の2つを主に行う予定である。そのうち,1年目は現地計測を行う予定なっていた。土壌水分計による計測は,当初は,モウソウチク林に行う予定になっていたが,大量の根系とレキにより,土壌水分計の設置が難しかったため,常緑広葉樹林において,土壌水分計による計測を行うこととした。最終的には,常緑樹林内において,土壌水分計測システムを構築し,計測を開始することができた。また,土壌水浸透過程の把握では,土壌染色実験に用いる散水装置のキャリブレーションを行うことが出来たため,次年度以降の用意が整った。上記の計測の他に,シミュレーションの際,入力データとして必要になるであろう樹冠通過雨量,樹幹流量の計測結果を一部取りまとめることができた。このように,一部,計画の変更などはあったものの,概ね順調に計画を達成できた。実験の進捗が若干遅れているため,実験に関わる経費,成果発表の経費の執行が遅れている。現在行っている土壌水分の計測を継続すると共に,散水装置による土壌染色実験を順次行う予定である。次年度以降,具体的な計測データが取得できるので,学会発表や学外の研究者の訪問なども行うことで,学内外の研究者と積極的に意見交換を行いながら計画の推進していく予定である。残りの実験について実施するために予算を使用すると共に,学会発表,論文掲載等の成果発表に関して,予算を使用する計画である。研究の進捗状況に合わせて支出を行っており,今年度に計画していた実験の一部を次年度以降に行う予定にしたことが主な理由である。研究に必要な設備な物品は概ね購入しているが,計測機器が故障した場合は,追加で購入する予定である。それ以外では,次年度は,計測の継続に必要な消耗品費,研究発表のための旅費,土壌染色実験の際の謝金,論文発表のための経費に主に使用する予定である。
東アジアの鉄精錬に関する考古学的研究

東アジアにおける前近代の鉄精錬は二つの技術が併存する。それは製鉄法の違いにあり、中国では主に高温液体鉄生産、韓国、日本では早期には低温固体鉄生産、後に高温液体鉄生産であるが、中国では早い段階から反射炉の導入と熱処理技術の完成による精錬、後者ではまず低温固体鉄の場合は鍛打による精錬鍛冶、後の高温液体鉄の場合は卸し(下し)技法による精錬が定着する。東アジアの鉄技術の伝播は中国を中心に拡散するが、単なる体系的な技術の伝播でなく、技術の成熟度の違いによる傾斜伝播であることが特徴である。平成22年度の研究は東アジアにおける鉄精錬に関する研究資料の収集と、製鉄および鍛冶実験が主な内容であった。まず、研究資料収集については、国内では主として事例の豊富な中国山地における鉄精錬遺跡の精錬炉と鉄滓のデータを集めた。特に島根県域での発掘調査によるデータが一番充実しており、実際に各時代の遺跡地を踏査し、県立埋蔵文化財センターで出土遺物を観察した。外国については、今年度は中国での資料収集を計画したが、日中二国間で生じた問題等、諸般の事情でかなわず、急遽、韓国の北部を中心に遺跡踏査、遺物等の観察を実施した。韓国では原三国(三韓)時代(紀元前後3世紀)の鉄器研究が進展しており、その中で、特に当該時代初期の鋳造鉄器のあり方が注目された。それらには中国からの輪入品および韓国産品があるが、後者の例は韓国内での銑鉄生産を意味するもので、それは韓国内での鉄生産および精錬の開始につながる、非常に重要な意味を持つ。また今回の訪問で、韓神大学校との共同研究の目処が立ったので、今後は鋭意、韓国内での検討を進めたい。製鉄および鍛冶実験については、今年度は鉄鉱石および砂鉄を原料とする製鉄実験を実施し、さらに鍛冶実験を目指したが、目的とした銑鉄生産がうまくいかなかったので、精錬実験は今年度には実施できなかった。なお、実験については画像および文章で逐一記録した。鳥取県内で実施した近世のたたら吹き製鉄遺跡(砺波たたら)の発掘は、島根県古代文化センターが主体となって実施したものであるが、大鍛冶生産の実態を明確にするために共同研究の形で参加した。このたたら場は明治年間に操業中に、東京帝国大学の俵国一博士によって冶金学的調査がなされたもので、実地の遺跡と文献記載内容が一致する重要なデータが得られた。本研究はわが国で製鉄が開始された後、産生鉄がいかなる技術で精製され、鋼として利器等の道具に生まれ変わったのかを考古学的に明らかにすることを目的としている。昨年度には精錬を行うための原料として、わが国で製鉄の始まった古墳時代の製鉄炉を復元し、還元鉄を作り出した。本年度はこの還元鉄を原料に、精錬して鋼を作る実験を行った。昨年度から鉄精錬に関する考古資料を集成しているが、現在のところ、平安時代から中世にかけてと、近世の精錬炉が確認できた。わが国では最初の製鉄が低温個体鉄の形で産生されたので、それに沿った精錬法を復元することを目的に実験した。さらに平安後期以降は高温液体鉄生産が始まり、銑鉄生産が主流となったので、その精錬法を合わせて2種類の実験を行ったが、銑鉄については実験炉で作り出せていないので、五右衛門風呂と呼ばれる円形風呂釜片を使用した。中世には竪形炉が精錬に使用されていたことが判明しているので、本来はこの炉形での実験が望ましいが、今回は円形ボール炉で行った。その結果、基本的には現在の刀工が保持する卸し(下し)の技術が使われたであろうことは推測でき、錬鉄、銑鉄ともに一定の成果を得ることができた。ただ、精製鉄の成分分析を実施していないので、炭素調節に成功したのかどうかはまだ未確認である。また、銑鉄の精錬が中世の竪形精錬炉が使用されたとすると、近世の卸し技法とは異なる方法が存在したことになる。この辺りの整理が必要である。なお、朝鮮半島の製鉄、精錬については、本年度中に北九州市立いのちのたび博物館で鉄生産と精錬をテーマに国際シンポジュームを開催し、韓国の現在の当該研究の到達点について情報交換ができたことは今後の研究推進に大いに寄与することが期待できる。東アジアの古代鉄を巡る課題の一つに精錬鍛冶がある。古代製鉄の研究は比較的深化しているが、産生鉄についての精製技術の検討は未熟で、特に精錬鍛冶については不明点が多い。これは、古代鉄生産では銑鉄と錬鉄の2種が産生され、それらの精錬が、前者では脱炭処理、後者では脱渣処理をさす、という複雑な生産環境に起因する。このため、考古学研究において混乱した状況を作り出している。

本研究では、東アジアの精錬鍛冶について検討し、地域間の技術交流を通じた、鉄生産から鉄製品生産までの体系的な把握を目的とした。このための研究方法としてはまず、古代中国の銑鉄生産に伴う精錬の実態を把握し、次に朝鮮半島での在り方を検証する。さらに朝鮮半島から技術移転のあったわが国の精錬技術を検証する。いずれの地域においても、精錬関係の遺跡、遺構、遺物を考古学的に検討した。中国では銑鉄を脱炭する技術が完成し、それは反射炉を用いた熱処理であった。この技術は、朝鮮半島には伝播せず、そこでは早い段階から銑鉄生産が始まっているが、鉄鋳物としての製品化だけにとどまる。おそらく反射炉を使用しない鋼化が想定されるが、今回は明確化できなかった。わが国では平安時代頃から銑鉄生産が開始され、それに伴い、12世紀頃に板屋型精錬鍛冶炉が出現する。これは銑鉄塊を炉内酸化して鋼化させる方法で、後の下し(卸し)鉄(おろしがね)技術に通じる。17世紀後半になって、下げ(さげ)技術が確立する。これも炉内酸化の方法であるが、一度に30kgの銑鉄を処理できる。中国と異なる独自の技術が、朝鮮半島の状況が不明確であるが、わが国中世に確立したことが明らかとなった。本研究では鉱石、砂鉄を用い、古来の製鉄方法で得た錬鉄および現代の銑鉄の精錬実験を実施した。この成果として、貴重なデータを集成できた。なお、錬鉄は東アジアに共通して、鍛打による精製化を精錬鍛冶とする。最近の発掘調査による考古資料増加により、これまで不明であった精錬炉が多く確認できるようになったことで、製鉄から精錬の流れが明確になりつつある。また、朝鮮半島の研究が進展し、そこでの製鉄から精錬に至る経緯もわかるようになったことが大きい。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで製鉄、およびその産生鉄の精錬の実験を繰返してきた。その結果は、考古学的な遺跡、遺構での在り方と大きくは異ならないことが判明してきた。ただ、古墳時代の鉄と朝鮮半島との関係、奈良・平安時代から中世に至る、製鉄と精錬の関係など通時的な理解にはまだ、考古資料での蓄積が不足している。したがって、今後はそうした資料の増加を待ちたい。、24年度が最終年度であるため、記入しない。
ウエルシュ菌β毒素のカルシニューリン情報伝達系を介するサイトカイン遊離活性化機構

ウエルシュ菌β毒素がHL-60細胞のいかなるシグナル伝達系を活性化して細胞障害活性を示すのを検討した。これまで、本毒素は細胞膜の細胞内情報伝達に関与するホスホリパーゼC(PLC)を活性化してジアシルグリセロール(DG)とイノシトール3リン酸(IP3)の産生を亢進することを明らかにした。そこで、細胞内Ca^<2+>遊離阻害剤であるTMB-8、そして、カルモジュリン(CaM)阻害剤であるW-7とトリフルオロペラジン(TFP)を用いて、細胞の膨化作用を検討したところ、本毒素の膨化作用は抑制された。一方、Ca^<2+>流入阻害剤であるVerapamil、ω-Contoxinでは、毒素作用が阻害されないことから、本毒素作用には小胞体からのCa^<2+>遊離が重要と推察される。さらに、その下流のシグナル経路に存在するカルシニューリン(CN)を阻害するシクロスポリンAで処理した細胞でも、本毒素の作用は抑制された。そこで、HL-60細胞に種々の濃度のβ毒素を添加し、37°C、30分間インキュベーションし、その後、CNホスファターゼ活性を測定すると、濃度依存的に活性化された。CNは、活性化されると、核内転写因子であるNF-ATと複合体を形成し、核内に移行する事が知られている。そこで、β毒素処理後のHL-60細胞のCNの局在を抗CN抗体用いて、共焦点レーザー顕微鏡で観察すると、毒素処理した細胞の場合、CNは、核に移行している像が観察された。以上の結果より、β毒素は、HL-60細胞膜上に存在するレセプターに結合し、その後、内因性PLCを活性化することによりDGとIP_3の産生を誘導する。次に、産生したIP_3は、細胞内Ca貯蔵部位である小胞体を刺激しCa^<2+>を遊離させ、Ca^<2+>がCaMと結合し、CNを活性化する。次に、活性化されたCNは、NF-ATと結合し核内に移行し、種々の遺伝子を発現させると考えられる。ウエルシュ菌の産生するβ毒素は、致死、壊死活性を有し、本菌による壊疽性腸炎の病原因子と考えられている。最近、これまで明らかにされていなかったβ毒素の感受性細胞の検索を行ったところ、我々は、本毒素はin vivoでマウス脾臓細胞に影響を与えることを突き止め、その後,種々の血球系細胞に対する作用を検討し、ヒト急性前骨髄性白血病細胞であるHL-60細胞が感受性であることを初めて明らかにし、さらに、β毒素はHL-60細胞の細胞膜ラフトドメインに結合してオリゴマーを形成することを明らかにした。本年度は、本毒素の作用をより理解するため、β毒素がいかなるリンパ系細胞に感受性を示しどのようなシグナル伝達系をに影響を与え本毒素活性が発現するのか、さらに、HL60細胞からの種々のサイトカイン遊離作用を示すかどうかを検討した。β毒素はHL-60細胞の細胞膜ラフトドメインに特異的に結合後、モノマーからオリゴマーを形成し、細胞からのKイオン遊離や細胞障害を引き起こすことを明らかにしている。

そこで、他の細胞に対する作用を明らかにするため、本毒素を種々の血球系培養細胞と非血球系培養細胞に作用させ、その細胞膜マイクロドメインへの結合、及び、細胞障害の有無を検討すると、単球系のU937細胞やTHP-1細胞、T細胞系のMOLT-4細胞,B細胞系のBALL-1細胞膜上で、程度の差はあるが本毒素は細胞膜ラフトに結合後、細胞障害を示すことを明らかにした。すなわち本毒素は、血球系細胞のラフトの受容体に結合し作用することが判明した。そこで、毒素が受容体に結合後、どのようなシグナル伝達系を活性化しているのかを明らかにするため、毒素処理後の内因性ホスフォリパーゼC(PLC)の活性化をジアシルグリセロール(DG)の産生量で測定すると、毒素後、約30秒でDG産生が最大となり、その後低下して10分後に再び上昇する2相性の活性化が認められた。すなわち、本毒素は内因性のPLCを活性化することが明らかとなった。さらに、PLC活性化後の経路を明らかにするため、PKC阻害剤(スタウロスポリン)や小胞体からのCa遊離阻害剤(TMB-8)を用いて検討すると、TMB-8で本毒素の細胞膨化が抑制され、さらに、カルモジュリン阻害剤でも抑制された。すなわち、本毒素は、血球系細胞のラフトのレセプターに作用して、内因性PLCの活性化により、小胞体からCaが遊離しカルモジュリンを活性化するシグナル伝達系を活性化している可能性が推察される。ウエルシュ菌β毒素がHL-60細胞のいかなるシグナル伝達系を活性化して細胞障害活性を示すのを検討した。これまで、本毒素は細胞膜の細胞内情報伝達に関与するホスホリパーゼC(PLC)を活性化してジアシルグリセロール(DG)とイノシトール3リン酸(IP3)の産生を亢進することを明らかにした。そこで、細胞内Ca^<2+>遊離阻害剤であるTNB-8、そして、カルモジュリン(CaM)阻害剤であるW-7とトリフルオロペラジン(TFP)を用いて、細胞の膨化作用を検討したところ、本毒素の膨化作用は抑制された。一方、Ca^<2+>流入阻害剤であるVerapamil、ω-Contoxinでは、毒素作用が阻害されないことから、本毒素作用には小胞体からのCa^<2+>遊離が重要と推察される。さらに、その下流のシグナル経路に存在するカルシニューリン(CN)を阻害するシクロスポリンAで処理した細胞でも、本毒素の作用は抑制された。そこで、HL-60細胞に種々の濃度のβ毒素を添加し、37°C、30分間インキュベーションし、その後、CNホスファターゼ活性を測定すると、濃度依存的に活性化された。CNは、活性化されると、核内転写因子であるNF-ATと複合体を形成し、核内に移行する事が知られている。そこで、β毒素処理後のHL-60細胞のCNの局在を抗CN抗体用いて、共焦点レーザー顕微鏡で観察すると、毒素処理した細胞の場合、CNは、核に移行している像が観察された。以上の結果より、β毒素は、HL-60細胞膜上に存在するレセプターに結合し、その後、内因性PLCを活性化することによりDGとIP_3の産生を誘導する。次に、産生したIP_3は、細胞内Ca貯蔵部位である小胞体を刺激しCa^<2+>を遊離させ、Ca^<2+>がCaMと結合し、CNを活性化する。次に、活性化されたCNは、NF-ATと結合し核内に移行し、種々の遺伝子を発現させると考えられる。
超高速リモデリングを可能とするインジェクタブルな細胞デリバリー骨充填剤

本研究では、骨損傷部分を早期に回復可能なインジェクタブル細胞デリバリー充填剤の開発を目指した。従来のリン酸カルシウムペーストやリン酸カルシウムの粒子などの骨充填剤に代わり、細胞を内包したまま骨の主成分であるハイドロキシアパタイトなどの無機成分と接着可能なハイドロゲルの開発および骨細胞のカルシウム生成・沈着が促進される足場材料の開発を行った。リモデリング促進のため、カルシウム沈着を行いやすい足場材料の開発を行った。ゼラチンに等の多重修飾を行うことで、速やかにカルシウム沈着が行われ、無機材料であるガラスやハイドロキシアパタイトと強固に接着するハイドロゲル材料の開発に成功した。本研究では、骨損傷部分を早期に回復可能なインジェクタブル細胞デリバリー充填剤の開発を目指している。骨充填剤は殆どがリン酸カルシウムペーストによるものであり、ある程度の強度を有しているものの、リモデリングの速度や細胞を共に充填することができないという問題点がある。そこで、細胞を内包したまま骨の主成分であるリン酸カルシウムなどの無機成分と接着可能なハイドロゲルの開発および骨細胞のカルシウム生成・沈着が促進される足場材料の開発を行い、これらの問題点の解決を試みる。これまで、カルシウム沈着を促進する足場材料の開発として、ゼラチンに多重修飾を行った。光架橋性部位の導入により、UV照射によって速やかにハイドロゲルを作製することが可能で、更に市販の光硬化性生分解樹脂と組み合わせることで、生体親和性を担持したままゲル強度を変化させることも可能であった。光架橋ゼラチンハイドロゲルを用いてリン酸基修飾の有無によるカルシウム沈着の違いを観測した。未修飾ゲルでは擬似体液中に2週間浸漬後もカルシウム沈着はほとんど見られなかったが、修飾ゲルでは3日浸漬後にはカルシウム結晶の沈着が確認された。次にハイドロゲル表面における骨芽細胞の培養状態を観察したところ、いずれのゲル表面でもマウス由来骨芽細胞は接着・伸展していた。細胞がコンフルエントに達した後に、分化誘導培地に置換し、細胞表面へのカルシウム沈着速度の違いを観察した。未修飾ゲルではカルシウム沈着が1週間以上必要であったのに対し、修飾ゲルではわずか1日でカルシウム沈着が確認された。作製した多重ゼラチンと光硬化性生分解樹脂の混合溶液を用いて、マイクロ流体デバイスにより微粒子の作製を行った。微粒子は概ね150μmのサイズで作製可能で、骨芽細胞を表面に培養することで、同様にカルシウム沈着速度の極めて早い細胞デリバリーハイドロゲル材料を開発することができた。本研究では(1)リン酸カルシウムなどの無機材料と接着し、かつ細胞を内包できるインジェクタブルゲルおよび(2)骨リモデリングを高速化するカルシウム沈着促進可能な細胞足場材料の2種類を開発することが重要である。そのうち、現在までに(2)の材料はほぼ目的通りに作製することができ、更にはハイドロゲルを微粒子化することで細胞が接着した状態でデリバリーするための材料としても使用可能である。従来のリン酸カルシウムペーストやリン酸カルシウムの粒子などの骨充填剤に代わり、細胞を内包したまま骨の主成分であるリン酸カルシウムなどの無機成分と接着可能なハイドロゲルの開発および骨細胞のカルシウム生成・沈着が促進される足場材料の開発を行った。前年度まではリモデリング促進のため、カルシウム沈着を行いやすい足場材料の開発を行った。ゼラチンにアクリロイル基およびリン酸基の多重修飾を行うことで、速やかにカルシウム沈着が行われるハイドロゲル材料の開発に成功した。更にW/Oエマルジョン法を用い、多孔質膜による微粒子の作製を行ったところ、微粒子は概ね150μmで作製でき、カルシウム沈着速度の極めて早い細胞デリバリーハイドロゲル材料を開発することができた。カルシウム沈着を促進する足場材料の開発に成功したので、次に細胞接着微粒子を内包可能で無機材料と接着する材料の開発を試みた。ベース材料として足場材料にも用いたアクリロイル基導入ゼラチンを利用した。重合開始剤および重合促進剤を適量加えることで、重合速度を制御可能なインジェクタブルゲルとすることができた。また、細胞を懸濁した状態でゲル化させることも可能で、開始剤および促進剤による細胞生存率への影響は見られなかった。しかしながら、ガラスや焼結したハイドロキシアパタイトなどの表面に接着させることはできなかった。そこで、アクリロイル基導入ゼラチンのカルボキシル基を活性化させ、水溶性のアミノシランカップリング剤を混合した状態で同様にゲル化させたところ、シランカップリング剤の量に応じて無機材料表面と強固に接着させることが可能であった。また、ある一定量までであればアミノシランカップリング剤が細胞生存率へ影響を与えることはなかった。今後はインジェクタブル用のハイドロゲル材料の開発に着手する。

インジェクタブル用のゲルもやはり骨リモデリングの促進剤として作用する必要があるため、これまでに作製した多重修飾ゼラチンをベースとして新たに機能付与することを行っていく。また、実際に生体ラットから骨組織を採取し、これを用いて骨との接着挙動やインジェクタブル性などを評価していく予定である。組織工学、化学工学、生体材料所属が変更したこともあり、予定していた国際学会への参加を見送ったため、旅費にさほど費用が必要とされなかったため。次年度はインジェクタブルゲル材料の開発を行う予定であり、試薬等の消耗品に当てる。また、国際学会への参加を予定しているため、その旅費へ充填する。
回復期脳卒中患者の就労支援ケア・パッケージの構築　自己像の再構築を焦点に

1.前年度に検討した「回復期脳卒中患者の就労支援ケアパッケージ自己像の再構築への支援(以下、ケアパッケージと略す)」について患者4名・就労支援者11名・研究協力機関の職員6名に意見を伺った。患者が自分の状態を理解できることは必須である、患者交流会・先輩患者との交流会は自己像の再構築のためには意義がある、患者交流会は患者だけだとネガティブになりやすいので専門職が参加し情報提供や会の進行役を進める、企業とは早期から連携できるようにする、回復期リハビリ病棟入院後に企業の障害者への支援体制や考えについて家族から聞くのではなく企業から書面で返してもらう方が正しい情報がえられる、支援の評価のために研究終了後の追跡調査を行ってはどうかとの意見があった。2.患者交流会・先輩患者との交流会を試験的に10月から実施し、患者の自己像の再構築や今後の就労への不安の軽減や準備等に効果があることがわかった。3.上記の結果や文献や先駆的な就労支援機関の活動等から現在の就労支援内容の情報収集を行い、ケアパッケージの修正を行った。4.研究は現在、就労支援を実施している1病院で行うこととし、病院内の研究体制の調整を行った。対象患者は55才以下の復職を希望している会社等に勤務している者で主治医と患者の研究協力の同意が得られた者とし、主治医・職能科・PT・OT・ST・SW・Ns・臨床心理士のチームで就労支援を行うこととした。ケアパッケージの図式化、各々の役割を文書化し共有した。研究実施にあたり、病院の倫理審査を受けるために院内の研究倫理委員会の担当者と研究計画について相談し、その後、病院長に研究計画を提出・相談し、院内での研究実施の承諾を得た。病院の倫理審査に承認後、研究を開始することとなった。5.病院での研究対象者以外の就労中の患者を対象とした就労及び自己像の再構築への支援の調査票の作成と修正を行った。1.作成した「回復期脳卒中患者の就労支援ケアパッケージ自己像の再構築への支援(以下、ケアパッケージと略す)」への患者や就労支援機関・研究協力機関からの意見聴取が予定より遅れたため、ケアパッケージの修正が半年以上遅れた。2.研究協力機関での研究(患者に実際にケアパッケージを使用して支援と評価)実施のための調整(研究協力者の選定と承諾、院長の承諾等)に予想以上に時間を要したため、研究開始が1年近く大幅に遅れることとなった。3.研究協力機関で行う観察研究の対象者以外の就労中の脳卒中患者への量的調査(就労支援・就労に向けての自己像の再構築へ支援等の質問紙調査)はケアパッケージを基に作成しているため、ケアパッケージの修正が遅れ、調査票が完成せず、今年度は実施できなかった。研究が遅れており研究期間の1年延長を申請し承認されたため、研究終了時期は2020年3月までに延長となった。研究協力機関(1病院)での観察研究は2019年4月に倫理審査を受け、承認後、実施予定である。研究協力機関で行う観察研究の対象者以外の就労中の脳卒中患者への質問紙による量的調査(就労支援・就労に向けての自己像の再構築へ支援等)は、倫理審査の承認後、「回復期脳卒中患者の就労支援ケアパッケージ自己像の再構築への支援」の支援内容を基に修正し調査を実施する。観察研究・質問紙調査の結果をもとに「回復期脳卒中患者の就労支援ケアパッケージ自己像の再構築への支援」の評価・修正を行う。平成28年度の以下のことを行った。1.発症後、再就労(予定含)した脳卒中患者の自己像の再構築への心理過程と再構築への支援内容を明らかにするためにインタビュー調査を行った。対象は発症後再就労(予定含)した脳卒中患者(H2627年度の調査協力者)12名、回復期リハビリ病棟担当または就労支援経験のあるリハビリテーション科医師、理学療法士、作業療法士、言語聴覚士、メディカルソーシャルワーカー、臨床心理士、看護師の各2名ずつの14名とした。H2527年度の調査結果と文献検討からインタビューガイドを作成した。H28年度は患者4名、リハビリテーション病院で就労支援経験のある作業療法士2名にインタビュー調査を行った。結果、患者が自分の障害について考えるようになったのは回復期リハビリ病棟入院以降であったこと、自分の障害と向き合うためには他の患者との関わりが影響していたこと、精神的に落ち込んでいる時は看護師等に話を聞いてもらえたことで前向きになれたこと、再就労して改めて自分の心身の状態が理解できたことが明らかになった。作業療法士からは再就労には患者の自己像の再構築は重要であるがそのための支援はできていないこと、リハビリテーション病院での就労支援のノウハウがないこと、就労支援への職員の意識が統一されていないこと、就労支援に対する診療報酬がないこと、企業との連携のあり方が難しいことが明らかになった。2.平成29年度に開催予定の回復期脳卒中患者の就労支援ケア・パッケージ(自己像の再構築を焦点に)の作成のための委員会のメンバーを選定した。H2527年度の研究に協力してくれた脳卒中患者会の参加者及び協力医療機関、職能科があるリハビリテーション病院、リハビリテーション病院で就労支援を担当している方に依頼し内諾を得た。ケア・パッケージは協力医療機関の職能科の支援をもとに作成することとした。

H2527年度の調査結果や文献検討が予定通り進まずインタビューガイドの作成が遅れたため、発症後、再就労(予定含)した脳卒中患者の自己像の再構築への心理過程と再構築への支援内容を明らかにするためにインタビュー調査が平成29年1月からの実施となった。専門職への調査は研究協力医療機関に対象の選定を依頼したが、年度末のためほとんどの対象者の最終決定は年度明けとなった。そのため、年度内にインタビュー調査が実施できたのは患者4名、専門職2名のみとなり、患者は8名、専門職は12名のインタビュー調査が次年度になった。実施したインタビュー結果の分析も年度内には実施できなかった。1.自己像の再構築に焦点をあてた回復期脳卒中患者への就労支援ケアパッケージを検討するために、再就労(予定含)の脳卒中患者の自己像の再構築への心理過程と再構築への支援内容・必要と思う支援について、患者9名と研究協力機関の2病院の専門職15名(リハビリ科医師3名、理学療法士・作業療法士・言語聴覚士・臨床心理士・ソーシャルワーカーは各2名、回復期リハ病棟看護師1名、職能科1名)にインタビューを実施した。結果、患者では障害者となった自分の自己像の再構築のために、1回復期リハ病棟入院中に患者同士での話をできる機会がほしい(ピアサポート体制)、2就労している患者との交流が必要、自分の心身状況を理解し就労準備ができるために、ア)リハビリの中で就労について相談でき、適切なアドバイスがもらえる、イ)退院後に利用できる就労支援機関の紹介・病院との連携、ウ)退院後に就労に向けて自分が取り組むべき内容や時期の見通しをつけてほしい等が明らかとなった。専門職では、a自己像の再構築には患者自身の性格・家族や会社からの支援が関係している、b回復期リハ病棟入院中に具体的な就労支援は診療報酬の関係から実施が難しいが、患者の自己像の再構築への支援は必要であると思っていることが明らかになった。2.年度末に自己像の再構築に焦点をあてた回復期脳卒中患者への就労支援ケアパッケージ作成委員会の第1回目を開催した。結果、対象は身体障害のみ・軽度中等度の高次脳機能障害があり身体障害がある方とし、適用期間は回復期リハ入院時発症後6カ月までとすることとした。自己像の再構築への支援内容は、患者交流会、先輩患者(就労中)との交流、入院時から障害(後遺症)や就労への思いの把握,必要な情報提供,患者・家族への勤務先との連絡へのアドバイス,入院中からの退院後の関係機関との連携とした。研究初年度(H28年度)のインタビュー調査の開始が遅れ、H29年度に調査(患者9名、専門職15名)を継続して実施し、終了がH30年1月となったため、調査結果から検討する就労支援ケアパッケージの作成が遅れた。回復期脳卒中患者の自己像の再構築への支援に焦点をあてた就労支援ケアパッケージ作成委員会(以下、委員会と略す)の委員選定(研究協力機関に依頼)に1か月程度かかり、また第1回の委員会が年度末となった。1回目の委員会では顔合わせと情報共有、就労支援ケアパッケージの大枠のみの検討しかできなかったため、回復期脳卒中患者の自己像の再構築への支援に焦点をあてた就労支援ケアパッケージの具体的な内容の検討と介入研究に向けての調整はH30年度に行うこととなったため、介入研究の開始時期が、当初の予定より半年程度遅れることとなった。今後の研究に向けて両立支援研究者からのスーパーバイズを受けた。
ロイドのミラー干渉を利用した半導体レーザのビーム整形に関する研究

発振波長やビーム拡がり角が異なる3種類の半導体レーザに対して,研究代表者が提案する新しいビーム整形方法を適用し,真円ビームを得るための条件を明らかにした.また,半導体レーザの発振特性がビーム形状に与える影響を調べた.さらに,整形したビームの品質因子を測定し,高品質なビームが得られることを示した.最後にビーム整形方法の一つの応用例として,半導体レーザと光ファイバの結合系を提案し,結合効率を見積もった.発振波長やビーム拡がり角が異なる3種類の半導体レーザに対して,研究代表者が提案する新しいビーム整形方法を適用し,真円ビームを得るための条件を明らかにした.また,半導体レーザの発振特性がビーム形状に与える影響を調べた.さらに,整形したビームの品質因子を測定し,高品質なビームが得られることを示した.最後にビーム整形方法の一つの応用例として,半導体レーザと光ファイバの結合系を提案し,結合効率を見積もった.我々は、これまでに半導体レーザから出力される楕円形のビームを一枚の半導体基板を用いて真円に整形する方法を提案するとともに、640nm帯の市販の半導体レーザを用いて動作の検証を行ってきた。今年度は、本ビーム整形方法の重要なパラメータである基板に対する活性層の高さ、半導体レーザの垂直方向のビーム拡がり角、そして、発振波長がビーム形状に与える影響を実験と理論の両面から調べた。実験には、発振波長やビーム拡がり角が異なる3種類の半導体レーザを使用した。1つめは固体レーザ励起用の808nm帯半導体レーザであり、2つめはレーザプリンタ用の785nm帯半導体レーザであり、3つめはレーザディスプレイ用の640nm帯半導体レーザである。レーザのパッケージを開き、活性層の真下に鏡面に研磨したGaAs基板を配置して基板に対する活性層の高さとビーム形状の関係をそれぞれの半導体レーザについて調べた。その結果、いずれの半導体レーザにおいても、活性層の高さが低くなるにつれて垂直方向のビーム拡がり角が大きくなることが明らかになった。また、これらの実験結果は、Huygens積分を用いた数値計算で説明できることを示した。以上の結果から、発振波長やビーム拡がり角が異なる半導体レーザであっても、基板に対する活性層の局さを適切に調整することで真円ビームが得られることを明らかにした。また、数値計算の結果から、発振波長が長くなる程、また、ビーム拡がり角が大きくなる程、活性層の高さを高く設定しなければならないことを示した。我々は、半導体レーザから出力される楕円ビームを1枚の半導体基板を用いて真円に整形する簡単かつコンパクトなビーム整形方法を提案するとともに市販の半導体レーザを用いて動作の検証を行ってきた。本年度は、より実用的な観点から本ビーム整形方法の評価を行い実用化の可能性を検討した。まず、半導体レーザの発振波長の変化や縦モードの多モード化がビームの整形特性に与える影響を数値計算により評価した。一般的な半導体レーザは、温度や注入電流の変化によって発振波長が5nm程度シフトする。そこで、5nmの波長変化による整形ビームの放射角度と半値幅の変化を計算したところ、0.05°と0.06°と十分小さな値であることが示された。次に、単一モード発振の場合とモード間隔0.3nm、モード数11個の縦多モード発振の場合の整形ビームの放射角度と半値幅を比較したところ、その差は0.0002°以下と更に小さな値であることが明らかになった。以上の計算結果から通常想定される発振波長の変化や多モード化であれば、ビームの整形特性にほとんど影響を与えないことが明らかになった。次に、ビームの品質について検討を行うとともに整形ビームをレンズで集光したときのビーム形状を観測した。まず、整形ビームの遠視野像の拡がり角とビームウエストにおけるビーム径を計算し垂直方向のビーム品質因子を見積もったところ、1.08という良好な値が得られた。次に、市販の半導体レーザに対してビーム整形を行い、レンズで絞ったビームの品質因子を測定したところ、1.24という値が得られた。計算に比べるとやや高い値を示したが比較的良好な値が得られた。最後に、整形ビームをレンズで絞り、ビーム形状を観測したところ、円形に近い単峰性のビームが得られることが示された。半導体レーザ,反射基板,屈折率分布型レンズ,光ファイバで構成されるコンパクトな光結合系を提案するとともに結合効率を計算した.レーザの発振波長は640 nmとし,ビームスポットサイズは市販のレーザの値を用いた.反射基板の反射率は100%とし,屈折率分布型レンズは直径2 mmのSelfoc Lens Wideタイプとした.光ファイバはモードフィールド径4ミクロンの単一モード光ファイバとした.レーザからレンズまでの距離,レンズピッチ,レンズの配置角度を最適化した結果,整形されたビームが光ファイバに結合する割合は,最大で95 %と見積もられた.また,レンズの配置角度に対する3dBトレランスは垂直方向で9.0°,水平方向で9.5°となり,裕度が大きいことが示された.