hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疎なグラフに対する極値グラフ理論の展開

極値グラフ理論の中心的研究対象であるハミルトン閉路をはじめ,それを緩和した2因子,全域木,マッチング拡張性について研究を行った。平面グラフや閉曲面上に埋め込まれたグラフは,その制約上自然に疎なグラフとなる。4連結平面グラフはハミルトン閉路を持つ,というTutteの定理を起点として,平面グラフの種々の部分構造に関する研究を行った。4連結性を緩和したときや,平面性の条件を緩和したときに,ハミルトン性がどの程度保存されるか,などについて一定の成果を得ることができた。各辺に1回の交差までを許して平面上に描くことのできるグラフは1-平面グラフと呼ばれる。このようなグラフも辺数が頂点数に線形な関数で抑えられるが,組合せ的には平面グラフとは性質が大きく異なる点もある。与えられた頂点数において辺数が最大であるような1-平面グラフについては,マッチング拡張性について結果を得た。また一般の1-平面グラフについても議論を始めた。以上のような研究成果を発表する機会として,また国内外の関連研究者との情報交換の場として,以下の2つの国際研究集会に組織委員として参加した。(1) The Japanese Conference on Combinatorics and its Application, (2018年5月,仙台),(2) 6th Pacific Workshop on Discrete Mathematics, (2018年11月,ハワイ).(1)では多くの海外研究者と議論する機会が得られ,また(2)では,1-平面グラフに関する研究発表を行うとともに,密な研究討論により今後の研究の進展に向けた大きな一歩を踏み出すこととなった。また2019年2月には,慶應義塾大学において若手研究者らを交えた研究集会を開催し,関連する若手研究者との情報交換と研究討論を行った。本研究では,疎なグラフに含まれる部分構造について,新たな視点での理論構築を目指しているが,今年度は位相幾何学的性質と深くかかわるもののうち,従来のようにマイナーに関して閉じていないグラフの族である,1-平面グラフに着目した研究に進展があった。とくにそのようなグラフにおける完全マッチングの拡張性に関して成果があり,国内外の研究者と討論を重ねていることから,進捗が見込まれている。平面グラフの部分構造に関する研究についても,Tutteの定理を起点とした研究において一定の成果が挙がっている。また研究実績の概要では触れなかったが,森グラフに関する極値問題については,昨年度に引き続きSimonovitsらの研究に関する調査を進めている。以上の理由により,研究はおおむね順調に進展していると判断できる。今年度は,平面グラフの拡張として,1-平面グラフに関する研究を進めた。1-平面グラフとは,各辺に1回までの辺の交差を許して平面に書くことのできるグラフで,平面グラフより辺数を増やすことができるが,依然として疎なグラフとなる。これまでの1-平面グラフの研究は,最適1-平面グラフと呼ばれる極値的なグラフのみを扱っていたため,多くの場合,平面グラフと同様の議論が用いられていた。しかし,1-平面グラフはマイナーに関して閉じていない,すなわち辺の縮約が1-平面性を必ずしも保存しないことが大きな特徴となっており,従来平面グラフで使われていた議論がそのまま適用できないケースが散見される。例えば,連結度の高い1-平面グラフが高いタフネスを持つかについてすらよくわかっていない。タフネスが高いことが保証されると,既存の結果から,種々の性質のよい部分構造の存在が保証される。今後はこのような点にメスを入れ,1-平面グラフにおいて新たな極値問題の展開をはかる。森グラフの極値問題に関連して,Simonovitsらの「疎なグラフに対するregularity lemma」についてさらに調査を進める。Simonovitsらの構造定理は,まず次数の高い頂点を抜き出し,残りをregularity lemmaにあるような正則分割を行っている。所望のtreeを見出す際にexpanderの概念が重要な役割を果たすが,expanderへの分割の汎用性,とくにtree以外の構造に対しての適用可能性についてはまだ不透明な部分も大きく,本研究との関係においてさらなる調査研究を継続していく。結果として,グラフの族に対する極値問題の進展につなげたい。極値グラフ理論の従来の研究においては,辺数が頂点数の2乗オーダーであるような密なグラフでは,Regularity LemmaとBlow-up Lemmaの組合せが強力な武器であった.本研究では,密ではないグラフ,すなわち疎なグラフにおける極値問題の研究を行った.元のグラフの頂点数nに対し,頂点数が十分に小さい部分グラフの存在が保証されるような状況においては,元のグラフが疎であっても,局所的な部分に見つかった構造が他に大きく影響せず,別の箇所でも同じ構造が見つけられる可能性がある.このアイディアに基づいて証明することのできたシータグラフに関するこれまでの研究結果を,より一般的な極値問題へ拡張するための知見を得ることができた.閉曲面上に埋め込まれたグラフは,その制約上自然に疎なグラフとなる.そのようなグラフはその部分構造に特徴的な性質を持つことが知られているが,本研究ではとくにマッチングの拡張性に関する従来研究を発展させ,ある程度離れた距離にあるマッチングを完全マッチングに拡張する問題の研究を推し進めた.以上の研究による部分的な成果について,2016年11月12月にロスカボス(メキシコ)で開催された国際会議ACCOTA 2016,2017年1月にアトランタ(アメリカ)で開催された2017 Joint Mathematical

Meetingで発表するとともに,関連研究者と情報交換を行った.国内の研究集会では,2016年12月に龍谷大学で開催された応用数学合同研究集会,2017年3月に首都大学東京で開催された日本数学会などで発表した.また2017年3月には,慶應義塾大学において若手研究者らの活発な研究者交流および研究討論を目的とした研究集会を開催,2016年5月には,組織委員として組合せ論とその応用国際会議(京都)に参加し,国内外の研究者と情報交換を行った.点素なシータグラフに関する極値問題の解決をスタート地点として,より一般に,グラフの族に対する極値問題へのアプローチを行っている.これについては,国内外の研究者と討論を重ねており,進捗が見込まれている.また,完全マッチングの拡張性に関する研究は,平面以外の閉曲面への展開,三角形以外の面を許したグラフに対する展開が進んでおり,さらなる進展が見込める.森グラフに関する極値問題については,直接的な進展はなかったものの,疎なグラフに対する極値問題の一般的なアプローチから得られた知見は,今後の展開に大いに役立つと思われる.以上の理由により,研究はおおむね順調に進展していると判断できる.極値グラフ理論において最も盛んに研究されているのがハミルトン閉路とその拡張である2因子に関するものである。そのような全域的な構造の存在を保証するには,各頂点の次数がグラフの頂点数に線形な程大きいことを仮定する必要がある。今年度は,必ずしも疎ではないグラフに対する極値問題にも目を向け,とくに2因子をはじめとする次数因子の存在に関する従来型の研究を進めた。そこでは,有向グラフの因子と2部グラフの因子の間に綺麗な関係が発見された。また,因子の次数条件をどの程度まで緩和すると,疎なグラフにおける特徴的な部分構造の発見につながるかについても考察し,各頂点の次数が偶数であるような偶部分グラフがその候補となることを確認し,部分的な成果が得られた。閉曲面上に埋め込まれたグラフは,その制約上自然に疎なグラフとなる。そのようなグラフはその部分構造に特徴的な性質を持つことが知られているが,本研究ではとくにマッチングの拡張性に関する従来研究を発展させ,ある程度離れた距離にあるマッチングを完全マッチングに拡張する問題の研究を推し進めた。以上の研究による部分的な成果について,国内の研究集会では,2018年2月に開催された軽井沢グラフと解析研究集会,2018年3月に東京大学で開催された日本数学会などで発表した。また2018年3月には,慶應義塾大学において若手研究者らの活発な研究者交流および研究討論を目的とした研究集会を開催,2018年3月には,The 5th Taiwan-Japan Conference on Combinatorics and its Applications(台湾)に組織委員としても参加し,国内外の関連研究者との研究交流の機会を提供するとともに情報交換を行うことができた。本研究では,グラフの族に対する極値問題へのアプローチが一つの方向となっている。これについては,密なグラフに関する調査研究が先行する形ではあるが,国内外の研究者と討論を重ねており,進捗が見込まれている。
方向感度を持った暗黒物質検出器ナノイメージングトラッカーの実用化

超微粒子原子核乳剤NITは暗黒物質候補の素粒子WIMPに跳ね飛ばされる低速Ag, Br原子核の飛跡を記録する。このことは低速Krイオンの飛跡の電子顕微鏡観察によって確認した。しかしながら、電子顕微鏡ではWIMP検出に必要な10kg以上のNITの解析はできない。光学顕微鏡下では低速Krの飛跡は点像であって、ランダムノイズとの識別ができなかった。乳剤を引き伸ばすことにより飛跡を光学分解能以上の長さに引き伸ばせば光学顕微鏡で反跳飛跡を認識できると考えた。現像後の乳剤を5-10倍引き伸ばす方法を開発し、低速Krの飛跡を光学顕微鏡で観測しランダムノイズとの分離に成功した。高速スキャンシステムによる反跳飛跡読み出しを実現できる見通しを得た。乳剤のゼラチンに含まれる^<14>Cのβ崩壊に由来する電子は遮蔽できず、その量を減らすこともできないから、電子に感度のない乳剤がWIMP検出器として望ましい。NITは高い現像銀密度と飛跡の直線性を以って反跳原子核を同定するが、止まりかけの電子は次第に上昇するエネルギー損失と多重散乱によって反跳原子と同様の飛跡を作る可能性がある。反跳原子核のエネルギー損失は低エネルギー電子のそれに比べ数10倍大きい。低速原子の飛跡を記録するNITは化学増感により感光核を持ったもので、エネルギー数keVの電子の飛跡を記録することがわかっていた。感度が低い乳剤ならば反跳原子核のみ写すのではないかと期待して、化学増感のない乳剤を試作したが、これは低速Krイオンの飛跡を記録しなかった。この結果から感光核はWIMP検出に不可欠であることがわかった。結晶の直径40nmを20nm程度にして感度を下げた上で適切に感光核を導入し反跳原子のみを写すようにできれば、電子バックグラウンドを大幅に減らせる見込みがある。WIMPの到来方向のわかるナノイメージングトラッカー(NIT)を用いてWIMP探索実験を遂行するため1.WIMP反跳原子核の飛跡の光学認識2.ランダムノイズの起源の解明と低減を目指し、以下の研究結果を得た。1.MITはWIMP反跳原子核の飛跡を記録することは電子顕微鏡観測により実証済みである。しかしながら、電子顕微鏡での読み出しは時間がかかり実用的ではなく、飛跡の読み出しがボトルネックとなっている。NIT乳剤を現像後に引き伸ばし、反跳原子核の飛跡(長さ数100nm)を数倍伸ばすことができれば、自動読み出しの光学顕微鏡で反跳原子核を同定できる。α線飛跡を記録した標準的な写真乳剤(NIT乳剤ではない)を現象後に2.4倍引き伸ばし、飛跡を伸ばすことに成功した。これにより、今までは不可能であったα線飛跡の現像銀粒子の光学顕微鏡による分離ができた。引き伸ばし後の飛跡の光学画像は電子顕微鏡と比較しても遜色ないものであり、伸びの一様性はサブミクロンスケールまで確認できている。今後は、注入イオンの長さ数100nmの飛跡を記録したNITを伸ばし、光学顕微鏡による飛跡認識を試みる。この研究結果を2006年春の物理学会(松山大学)で発表する。2NIT乳剤のノイズの原因をつきとめるために、暗視野光学顕微鏡を用いてNIT乳剤を調べた。現像時間に伴い増加するノイズ成分の他に、現像せずに定着しただけでも不溶解性の散乱体が残っていることがわかった。原材料のゼラチンにも同様の散乱体があり、散乱体の正体は、電子顕微鏡TEMによる分析で、大きさ50500nmのCa,P,Fe,Si等から成る粒子であることがわかった。5種類のゼラチンについて微粒子を観測し、数密度に差はなかった。原料の牛骨の微粒子が除去しきれていないかあるいは水が起源であると考えられる。この微粒子を除去する方法として限外濾過と溶解を検討している。

感度が低い乳剤ならば反跳原子核のみ写すのではないかと期待して、化学増感のない乳剤を試作したが、これは低速Krイオンの飛跡を記録しなかった。この結果から感光核はWIMP検出に不可欠であることがわかった。結晶の直径40nmを20nm程度にして感度を下げた上で適切に感光核を導入し反跳原子のみを写すようにできれば、電子バックグラウンドを大幅に減らせる見込みがある。
斜めから撮影した文字の高精度認識法の開発

本研究では、斜めから撮影することにより射影ひずみを受けている文字列の認識方法の開発を行った。具体的には、(1)射影ひずみを受けている文字の形状正規化方法の開発、(2)個々の文字の認識結果(文字コード+画像中の文字位置)から、文字列辞書(文字コード列)を利用することにより、個々の文字を文字列にグループ化(文字列を認識)する方法の開発を行った。実験により開発した方法の有効性を確認した。本研究では、文字列を斜めから撮影した場合に生じる射影歪みに対して、ロバストな文字認識アルゴリズムの開発を行っている。歪みを補正する場合、近接する複数の文字の形状を用いて、歪みの程度を調べている。具体的には、注目する文字成分を中心とし、位置的に近接する数個の文字成分を使って、文字列の方向、文字の傾斜角度、文字列の高さを調べていた。情景画像のように複雑な背景成分が混在する画像では、注目する文字成分の周りに文字以外の背景成分が存在する場合があり、それらの背景成分を文字成分と誤って判断して、文字列の方向等を正しく求められない場合があった。そこで、本研究では、一般的に一つの文字列はほぼ同色で、ほぼ同じようなフォント形状の文字から構成されていることに注目した。すなわち、注目する文字成分に近接する文字成分の条件に同色で、かつ形状の類似性の条件を追加した。画像から、同色の細長い領域を文字成分として抽出するための方法、近接している二つの成分の形状が似ているかどうかを判定する方法を開発した。これらの方法を用いて実際の画像100枚(文字列総数206個)を用いて実験を行った。実験の結果、近接する文字成分の条件に色とフォント形状を使わない従来法では、再現率85%、適合率60%であったのに対し、色とフォント形状を条件に入れた提案法では再現率96%、適合率63%と、再現率、適合率ともに向上した。今後は、さらに多くの画像を用いて、本方法の性能を調べ、さらに改良していく必要がある。本研究では、斜めから撮影することにより射影ひずみを受けている文字列および曲面に書かれているために湾曲している文字列も、ロバストに認識できる文字・文字列認識アルゴリズムの開発を行った。具体的には、(1)文字のひずみを補正するために、近接する文字の形状及び文字そのものの形状をもとに文字の正規化を行う方法の開発、(2)個々の文字の認識結果(文字コード+画像中の文字位置)から、文字列辞書(文字コード列)を利用することにより、個々の文字を文字列にグループ化(文字列を認識)する方法の開発を行った。開発した方法を、ディジタルカメラで撮影した実際の風景画像500枚に適用した。画像には漢字を含めた日本語、アルファベット、数字が含まれている。実験条件として、文字は30画素以上、認識対象の文字列はあらかじめ文字列コードとして文字列辞書に登録されていることを条件とした。また、文字認識法には方向特徴量と部分空間法を採用し、文字フォントから生成した文字認識辞書を用いた。実験の結果、様々な方向からの撮影により射影ひずみを受けている文字および文字列も良好に認識することができた。本方法では、文字列が同じ色の文字で構成されているという特徴は利用していない。また、定量的な性能評価ができていない状況である。そこで、今後の課題として、文字列の単色性の利用及び性能を定量的に評価することである。さらに多様な画像に適用して本方法の性能を調べることである。実験システム構築とアルゴリズム開発を行った。実験システムでは、膨大な文字画像を得るため、コンピュータ内で生成した画像を大型液晶ディスプレイに表示し、それをカメラで撮影し、認識処理の入力とした。コンピュータで様々な画像を生成することができるため、膨大な画像数を使った実験が可能となった。具体的には、(1)計算機内に、実際に平面上の文字を撮影した画像データ、文字フォントの組み合わせによる文字列データ(テキストデータ)を用意する。(2)計算機内に、文字に関する情報(文字サイズ、文字間隔、文字フォント等)を用意する。(3)計算機内で、文字列データ(1)に対し、変形パラメータ(2)による見え方画像を生成する。コンピュータグラフィクス技術を利用する。(4)計算機内で生成した画像を、大型液晶ディスプレイに表示する。(5)大型液晶ディスプレイの画面を、カメラで再撮影する。カメラは、様々な品質の画像を得られるように、高性能IEEE1394カメラ、民生用ディジタルカメラ、民生用ビデオカメラ、ウェブカメラなど複数の性能のカメラを用意する。(6)撮影した画像に対し、開発する文字認識処理を行う。この文字認識処理に、文字単体の正規化、曲面上の文字列認識を組み込む。この実験システムの利点は以下のとおりである。・膨大な画像に対する認識実験、評価を自動的に行うことができる。・計算機内で生成された変形だけではなく、実際の撮影による現実的な変形(カメラの解像度、カメラ・プロジェクタ・スクリーンの角度、撮影時の照明等)も反映することができる。これらのシミュレーション実験での評価をフィードバックさせながら、アルゴリズムの開発を行っていく環境を構築できた。

本研究では、文字列を斜めから撮影した場合に生じる射影歪みに対して、近接する複数の文字の形状を用いて、歪みの程度を調べている。従来は位置のみで近接する文字成分を選んでいたが、本研究では色と形状にも注目して文字成分を選ぶように改良した。その結果、従来の方法に比べ、再現率、適合率ともに向上することが分かった。すなわち、従来よりも高精度に文字が認識できるようになったため、順調に進展していると評価した。実験環境の構築が完了したため。本研究では、多くの文字画像に対して実験を行う必要があるため、実験環境の構築が重要である。今後はこの実験環境を使って、文字認識アルゴリズムの開発を行っていく。現在は直平面上の文字列を対象としているが、今後は曲面上の文字列に対しても、対応できるように認識方法を検討していく。今後は文字認識アルゴリズムの開発に注力していく。具体的には、今年度構築した実験環境を使って、認識アルゴリズムの開発と評価を繰り返し行っていく。本研究で開発した文字認識アルゴリズムと、我々がこれまでに開発している技術(文字成分抽出、文字列抽出、文字補正)とを組み合わせて、実環境で撮影された画像に対しての性能を調べる。すなわち、文字成分抽出、文字列抽出、文字補正、文字認識の全てをまとめた性能を調査する。評価項目として、認識性能、処理時間等を調査していく。実験環境を整えるための設備としてパソコン、ディジタルカメラ、画像保存用記憶装置塔を購入する。また研究に対する情報収集や研究発表、および本実験結果に対するアドバイスを得るための出張を行う。本年度に構築した実験システムを用いて、主にアルゴリズム開発や評価実験を行う。そのため、パソコン関係の消耗品、データを取るための研究補助、研究打ち合わせ等の出張などに研究費を使用し、新規に設備を購入することはない。「次年度使用額」が約20万円になっている。この理由は、システム開発は当初の予定より安価に完了し、研究補助員を雇用して多くのデータを取ったため、当初の予定より研究補助の費用が多くなっている。これらの差額として「次年度使用額20万円」が残った。具体的には、以下のとおりである。当初の予定ではプロジェクタを使ってスクリーンに投影した画像を各種カメラを使って再撮影する予定であった。またさまざまな視点からの画像を取るため、パソコン雲台を購入予定であった。しかし、スクリーンに投影させるより、大型液晶ディスプレイに表示させた画像のほうが品質が良く、本来の看板等の文字を再現していると判断し、さらに視点移動は自動制御ではなく、固定視点で十分であると判断した。そのためにプロジェクタとスクリーンではなく、大型液晶ディスプレイを購入し、さらに雲台の購入はしなかったため、予定より安価にシステムの構築が完了した。研究補助として、画像取り込みプログラムの開発補助、データ取り込み補助を依頼した。予定よりも研究補助を多くの時間依頼したために、研究補助の費用が予定よりも大きくなった。
ナノ・マイクロマシニング技術を援用したピエゾ抵抗ナノ細線の機械・電気特性評価

本研究では、MEMS技術を用いて高精度で高信頼性を有するナノ材料物性評価技術を確立することを目指すこととした。具体的には、MEMS技術によって作製される静電駆動型マイクロアクチュエータによって、ナノ材料単体に対して高精度に単軸引張荷重を負荷することができる、静電駆動型ナノ引張試験デバイス(Electrostatic Actuated Nano Tensiletesting device: EANAT)を開発するとともに、ナノ材料の機械的性質および単軸応力下での電気抵抗変化を解明することを目的とする。本研究では、供試材料として、集中イオンビーム顕微鏡を用いた化学蒸着法(FIB-CVD法)で形成されるカーボンナノワイヤ(CNW)を採用した。これは、近年シリコン系材料だけに止まらず、カーボン系材料のマイクロ・ナノデバイスへの応用が期待されていることを背景にしている。EANATを用いてFIB-CVDにより作製した、直径90nmから150nmのCNWの準静的単軸引張試験を実施した結果、ヤング率はばらつきがあるものの、その平均値は59.9GPaを示した。また、破断応力の平均は約4.3GPaであった。さらに、FE-SEM観察によって、CNWの破壊直前に示す非線形変形挙動は、局所的くびれに起因することを明らかにした。本研究では、CNWの機i械特性評価だけでなく、電気特性評価も併せて実施可能な改良型EANATを開発し、CNWの単軸応力下における電気抵抗変化を評価した。単軸応力下でのCNWの電気抵抗変化挙動は、ひずみの増加に伴い段階的に変化するメカニズムであることが明らかとなった。すなわち、ひずみの初期段階では導体であるガリウムによる金属線的な抵抗変化挙動を示した後、CNW中のガリウムナノ細線が断線してしまう。その後、CNW全体の電気抵抗は水素化アモルファスカーボンが支配的となり、更なるひずみ増加に伴って、抵抗変化率は減少する。最後に、高ひずみ状態になり、ナノワイヤにくびれが生じると電気抵抗が急激に上昇し、再度、抵抗変化率が増加する。以上のことから、ナノマシン材料としてCNWを適用できると考えられる。本年度は,MEMSおよびNEMSデバイスの最適設計に必要である,ナノスケール材料の電気・機械特性評価を目的として,静電駆動型ナノスケール単軸引張試験機(EANAT : Electrostatic Actuated NAno Tensile testing device)を開発した.EANATとは,試験片であるナノワイヤ,ナノワイヤに引張負荷を加えるためのアクチュエータ,そしてナノワイヤの微小変位を計測するための測定カンチレバーが一体となったシリコン・マイクロシステムである.これにより,従来からの微小引張試験における問題点であった試験片取り付け時のミスアライメントが解決され,高精度に微小単軸引張試験が実施可能となる.本年度におけるEANATのナノ試験片として,FIB-CVD(Focus ion beam-chemical vapor deposition)法により作製される直径100nm以下のカーボンナノワイヤを採用した.今後,単結晶シリコンナノワイヤや各種金属薄膜試験片を用いることを予定している.また,アクチュエータは静電櫛歯型を採用し,ICP(Inductively couple plasma)装置を使ったDeep RIE(Reactive ion etching)により,シリコンマイクロアクチュエータアレイを試作した.ここでは,各種試験片寸法に対応するために,櫛歯数の異なる三種類のEANATを作製している.

本年度行った,EANATの動作試験において,測定カンチレバーの変位をCCDカメラにより取得し,画像解析することで,sub-nmオーダーの変位分解能,およびnNオーダーの荷重分解能を得ることが可能となった.また,ナノ試験片取り付け部に,金属薄膜を選択的に成膜することに成功し,同試験片の電気抵抗計測が可能となった。次年度においては,カーボンナノワイヤのピエゾ抵抗係数を実験的に解明する予定である.ナノ・マイクロマシニング技術を援用して開発した、静電駆動型ナノスケール単軸引張試験デバイス(Electro Actuated Nano Tensile Testing Devices : EANAT)を用いて、直径90nm150nm、長さ約35μmのカーボンナノワイヤの引っ張り試験に成功した。EANATは、試験片であるナノワイヤ、引っ張り負荷を与えるための静電駆動櫛歯型マイクロアクチュエータ、およびナノワイヤ微小引っ張り伸び計測用カンチレバーがシリコンチップ上に集積化された、ナノ材料評価専用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスである。EANATはナノ材料試験に必要な機能の全てが1つのシリコンチップ上に集積されていることから、高精度な機械特性・電気特性評価が可能なデバイスとなっている。昨年度に引き続いて本年度においても、ナノ試料としてFIB-CVD(Focused Ion Beam assisted Chemical Vapor Deposition)によって作製されたカーボンナノワイヤを採用し、同材料の機械的特性評価を実施した。とくに本年度は、静電アクチュエータの櫛歯数が1000、3000、5000の3種類のEANATを開発し、デバイス特性に依存せずにナノ材料特性評価が可能であるかどうかを検証した。その結果、何れの櫛歯数のEANATを用いても、カーボンナノワイヤのヤング率は約60GPaを示し、高精度に特性評価ができていることがわかった。また、同ナノワイヤの破壊強度は約7GPaを呈し、ナノマシン用構造材料として十分な強靱性を有していることが示された。今後は、単軸応力下でカーボンナノワイヤの電気抵抗計測を実施し、同ワイヤのピエゾ抵抗特性について解明する予定である。ナノ・マイクロマシニング技術を援用して開発した、静電駆動型ナノスケール単軸引張試験デバイス(Electro Actuated Nano Tensile Testing Devices : EANAT)を用いて、直径90mm150mm長さ約35μmのカーボンナノワイヤ(CNW)の引張試験に成功した。EANATは、試験片であるCNW、引張負荷を与えるための静電駆動櫛歯型マイクロアクチュエータ、およびナノワイヤ微小引張伸び計測用カンチレバーがシリコンチップ上に集積化された、ナノ材料評価専用MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)デバイスである。
本邦における悪性高熱症患者の遺伝子的診断

日本国内から報告された悪性高熱症(MH)患者及びその親族を対象とし、骨格筋小胞体からのCa-induced Ca release機構(CICR)の異常と、骨格筋リアノジン受容体(RYR1)遺伝子の異常の関連性について研究した。本研究についての説明の上、同意を得られた対象者より採血し、DNAを抽出した。RYR1領域のオリゴヌクレオチドプライマー(MH1F,MH2R)を用い、PCR法で被検DNAの特定領域を増幅し、産物を制限酵素(Rsa1)処理し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動した。以上の方法で、これまで26家系69名よりDNAを抽出した。CICRを測定した患者は26名であった。ブタMHとの関連が確立されているRYR1遺伝子変異に相同するヒトRYR1遺伝子のC1840T変異は認められなかった。欧米では上記の領域における異常が数家系で発見されているが、本邦では発見されないことより、人種差の可能性、また他の部位の変異を検討する必要があると思われる。
歯科用IPを用いた原子力発電所事故による放射性セシウムの検出能

歯科用イメージングプレートを用いて放射性セシウムを検出することは、時間をかけることによって可能であると考えられた。3000Bqで3日程度の時間が必要である。現在の食品の基準の閾値を考慮すると放射能濃度が非常に高い食品を除いては、検出はほとんど不可能であることが判明した。しかし鉛の吸収端やソフトウエアの改善とプレ照射などの技法を駆使することによって、検出能が10倍程度の感度上昇を得られる可能性があることがわかった。今後、これらの技法を用いての検出能の限界を調べることが重要である。東日本大震災に伴う、福島第1原子力発電所の事故により、福島県では、大気、土壌、地下水、海水に多量の放射性セシウムが拡散した。また、放射性セシウムは隣接する関東地方にも多く沈着し、飲料水、食物などに含有しているか否かが日本中で問題となり、関連する地域では風評被害などがおき、大きな社会問題に発展している。本研究では、この放射性セシウムを簡便に測定できる方法を考案することを目的として、医療現場で頻繁に用いられているイメージングプレートを検出器として用いることを考えて計画の立案を行った。さらに、現在では、歯科医院の50%以上でこのイメージングプレートを使用していることから、日本中のいたるところで、測定の可能性をも考えた。本年度では、福島県から放射性セシウム濃度測定の依頼を受けている土壌を用い、異なる濃度のサンプルを作製した。放射性セシウムの濃度を、100Bq/Kg,50Bq/Kg、20Bq/Kg,10Bq/kg,5Bq/Kgの5種類の土壌を、ゲルマニウム半導体測定器用の標準容器に埋入し、コントロールとして今回の事故によっては放射性セシウムが含まれていない土壌を用い、計6種類の標準試料を作製した。これらの標準試料を医科で用いられ散るイメージングプレート上に同時に置き、一定時間の暴露を行い、放射能濃度と暴露時間との関係を調べた。時間は1時間、3時間、5時間、7時間、1日、2日、10日とした。暴露後、IPリーダーで、臨床で用いられている感度、オートモード、最高感度により、読み取りを行い、各条件下での放射性セシウムの検出を検討した。臨床で使用しているFCRを対象として、放射性同位元素の検出を評価した。イメージングプレートは6ツ切サイズを使用し、測定条件は検出感度をあげるために、感度調整機能(SS)を最高値の20000とした。これにより、理論的には数十倍の感度上昇が期待された。放射性同位元素は。福島原子力発電所の事故によって汚染された土壌を用い、放射能が約5000ベクレルとなるように試料を調整した。すなわちセシウム137とセシウム134が主であり、ゲルマニウム検出器で同定した結果、約6:1であった。エネルギーは、セシウム137は662KeVが85%、セシウム134は569から802KeVが約200%である。イメージングプレートのエネルギー依存性を考慮すると、臨床撮影条件の50100KeVと比較すると、そのエネルギー範囲では、約1/50となることが知られている。そのため鉛によるK吸収端を利用して、80KeVのK特性X線を発生させることにより、結果的に感度をあげることができると考えた。試料の周りに鉛をまいて、鉛による感度上昇の評価を行った。結果として暴露時間が長いときには、鉛に沿った部位にわずかなグレイ値の上昇がみられた。実験を進めるにしたがって、イメージングプレートの処理後から次の処理までの時間が感度に影響を与えるという新しい知見が得られた。これを利用して、感度上昇の新しい方法を確立できると考えている。昨年に引き続き、臨床で使用しているFCRを使用して、福島原子力発電所事故により汚染された土壌中の放射線同位元素(セシウム137とセシウム134)の検出能を評価した。イメージングプレートを選択するために、4ツ切サイズと6ツ切サイズを使用し、同一の放射能(5000Bq)を持った土壌試料を20グラム用いて、検出能を比較した。6ツ切サイズが、解像力が高いため、検出能がわずかに上回った。その結果を受けて、6ツ切サイズで実験を継続した。測定条件は今までの実験条件と同様に、検出器感度を最高感度に設定し(臨床条件の約100倍程度)実験を行った。昨年の結果で、イメージング処理後から次の撮影までの時間が多くなればなるほど、検出能が上昇することが判明したことを受けて、撮影前に微小線量のプレ照射が検出能増加に貢献すると考え、その線量と検出能との関係を調べた。適切な線量は自然放射線のオーダー(110μSv)であることが推察され、通常の臨床的な撮影条件では管電圧やmAsを最小限に設定しても達成できず、鉛で換算して数ミリ以上の遮蔽によりある程度感度上昇の現象が再現された。これはFCRに備わっているEDR(Exposure date recognize)機能の閾値が関係していると考えられた。またKエッジを利用したエネルギー変換によるイメージングプレートの感度上昇に関しては、通常の鉛厚さではβ線の遮断効果の方が制動X線の発生よりも上回るため、感度は低下した。計算上、鉛ではミクロン単位が必要と考えられた。ミクロン単位の鉛箔の作成が難しいため、別の金属を探した。鉛以外では、原子番号から考慮して、錫箔が適切であると考えられた。

歯科用イメージングプレートを用いて放射性セシウムを検出することは、時間をかけることによって可能であると考えられた。3000Bqで3日程度の時間が必要である。現在の食品の基準の閾値を考慮すると放射能濃度が非常に高い食品を除いては、検出はほとんど不可能であることが判明した。しかし鉛の吸収端やソフトウエアの改善とプレ照射などの技法を駆使することによって、検出能が10倍程度の感度上昇を得られる可能性があることがわかった。今後、これらの技法を用いての検出能の限界を調べることが重要である。最初の計画に従った計画まで達成している。歯科放射線学分野最終的に歯科用IPでの実用的な放射能濃度の検出能(時間および放射能濃度との関係を決定する。放射性セシウムの濃度が、100Bq/Kg,50Bq/Kg、20Bq/Kg,10Bq/kg,5Bq/Kgの5種類の土壌を、ゲルマニウム半導体測定器用の標準容器に埋入し、コントロールとして今回の事故によっては放射性セシウムが含まれていない土壌を用い、計6種類の標準試料を作製した。これらの標準試料を医科で用いられ散るイメージングプレート上に同時に置き、一定時間の暴露を行い、放射能濃度と暴露時間との関係を調べた。時間は1時間、3時間、5時間、7時間、1日、2日、10日とした。暴露後、IPリーダーで、臨床で用いられている感度、オートモード、最高感度により、読み取りを行い、各条件下での放射性セシウムの検出を検討した。特注の容器が、想定よりも安価にできたため1.放射線セシウムはガンマ線とベータ線を放出する。これらベータ線とガンマ線のイメージングプレートに対する影響を調べるために、ベータ線だけを遮断したものと、遮断しないものの2種類の比較により、両線のそれぞれの影響を調べる。ベータ線は次式により、完全に遮断されることから、最大エネルギーを式に代入し、アルミニウム厚さを求め、アルミ板の有無によるイメージングプレートの反応を調べる。地域による放射能濃度の不均一製の検討福島県下に沈着している放射性セシウムは、同じ放射能濃度であっても均一となっていないことが、応募者らの研究で判明している。放射性セシウムはある程度の集団となっていて散在していることがしばしばある。その場合には、集団での放射能濃度は非常に高くなり、検出が容易となる。それらの影響を検討する。3.最終的に歯科用IPでの実用的な放射能濃度の検出能(時間および放射能濃度との関係)を決定する。イメージングプレートの購入に使う予定である。容器製作が特注で、時間がかかり、完成してしなかったため平成26年6月頃完成予定のため、納品次第支払う予定である。
ヤマセ雲を例とした数値予測モデルにおける下層雲のパラメタリゼーションの開発

大気境界層乱流に伴って発生する下層雲のパラメタリゼーションの開発を行なった。これまでの気象予測モデルで用いられていたパラメタリゼーションでは水蒸気が地表面付近に滞留する傾向があり、これが境界層を過剰に湿らせることで過大な雲生成へとつながっていた。鉛直乱流拡散をもたらすパラメタリゼーションを導入することにより、水蒸気が鉛直により輸送されることで境界層内の過湿を押さえ、雲の過大生成を抑制した。低解像度モデルで用いるための下層雲のパラメタリゼーション開発の基礎となる下層雲を得るために,雲と大気乱流を共に解像する高解像度数値実験を行う。これまでの研究から,主な対象とする2003年6月23日のヤマセに伴う大気境界層の乱流を解像するためには少なくとも鉛直5m,水平10m程度の解像度が必要であることがわかっている。また,高解像度実験データから乱流統計量の解析に必要となるソフトウェアの開発も概ね完成している。そこで,本年度はこれらのデータを基にして雲,及び乱流を解像するヤマセ雲の高解像度数値実験を実施した。下層雲のパラメタリゼーションには,サブグリッドスケールで起こる1)大気乱流や対流に伴う水蒸気,熱,運動量の鉛直渦輸送と2)凝結による雲水の生成過程,3)雲量をパラメタラズする必要がある。渦輸送については現在でも乱流境界層スキームの改善が活発に成されているが(例えば,Nakanishi and Niino,2004),ヤマセの発生時の様な安定度の高い成層では力学的な乱流生成過程が重要であり,従来の研究では十分検証されているとは言えない。そこで,まず過去の研究例を基に乱流境界層スキームを導入し,高解像度モデルの結果を基に適正なパラメータの検証を行う。凝結過程と雲量については確率密度関数によりサブグリッドスケールの非均一性を表しヤマセ雲のパラメータ化を行ないその評価を実行した。本年度はラージエディシミュレーションによって得られた境界層雲に関する4次元データを用いて開発を行った下層雲と乱流過程に関するパラメタリゼーションが現実場においてどのような振舞いをするのか試験を行なった。その結果、パラメタリゼーションを用いない場合には水蒸気が大気境界層下部に対流する傾向があり、このことが下層雲を過剰に生成する結果につながる。これに対して、パラメタリゼーションを用いると乱流に伴う鉛直熱輸送が活発化し、下層雲の過剰生成を緩和することがわかった。これにより雲と放射過程のフィードバック効果をより適切にコントロールできることが示唆される。パラメタリゼーションを用いることにより山岳域付近の境界層において乱流エネルギーの増加が見られた。この増加は主に山岳を越える気流に伴う鉛直風シア生成が寄与して起きたものであった。また、洋上では大気最下層空気よりも海面温度が僅かに高いことによる浮力生成によって乱流エネルギーが生成されている。このことからパラメタリゼーションはサブグリッドスケールで起こる乱流の振舞いをより適切に表現できていると考えられる。本研究は層状雲、あるいは層積雲の様な比較的均一な乱流に伴う運動を対象とした。一方、現実大気では、例えば、亜熱帯域、熱帯域で恒常的に発生する積雲の様な非均一性の強い乱流運動に伴って起こる熱輸送も起こる。今後はこの様な現象へも対応可能なパラメタリゼーションへと拡張することが課題とされる。
中小企業の長期存続を可能にする関係構造と企業家精神の発現メカニズム

本研究は、研究課題に沿って文献研究、理論研究を行うと同時にフィールドワークを実施した。理論研究では、組織の存続に関わる先行研究及び本研究の基礎理論である経営組織論、資源動員論の批判的検討を通じて本研究の分析枠組みの構築を行い、研究を進めた。その上で、明治維新以前から存続する技能系中小企業群を洗い出し、承業経営者(中興の祖)に着目し、インタビュー及び各企業の歴史的資料の収集・分析を行った。その結果、企業家精神の発現メカニズムを説明する理論的枠組みを再構築し、その成果を国内外の学会で報告、論文公刊した。これらの成果を通じて、わが国の研究水準の確認と国際的評価向上に一定の貢献ができたと考える。1.平成24年度は、研究期間の初年度にあたるため、今後の研究の基礎となる文献研究及びフィールドワークの実施を中心に行い、下半期は論文作成、投稿を行った(現在査読中も含む)。2.上記遂行にあたり、(1)これまで調査を行ってきた、老舗建築企業及びそれに関連した金剛組、竹中工務店、大彦組、安井杢工務店、石川工務所、西澤工務店、播磨社寺工務店などに加えて、未調査であった、大彦、藤兵衛、浅沼組、幸督興業、中村建設などに新たな調査を行った。また、これまで調査を行っている企業の新たな史資料の発見・収集・整理を行った。(2)上記で挙げた老舗建築企業に加え、他の中小老舗企業への調査を行いその存続を可能にする関係構造と企業家精神の発現メカニズムについて、インタビュー調査を複数行い、これらを明らかにしていった。(3)以上の文献研究/フィールドワークから得た成果は、『1からの経営学(第2版)』『大阪経大論集』『ファミリービジネス学会誌』などの学術誌へ投稿し、学会、研究会、シンポジウム等においても成果報告を行った。また、国内外の各研究者とも共同研究を盛んに行い、論文を投稿・公刊した。海外の研究者との共同調査なども含め、よりグローバルな視点からも研究がなされた(かつて、曽根が学生時代等留学した際の知遇を通じて、より充実した調査・研究を行うことができた)。3.平成24年度上下半期は、これまで実施してきた調査を継続しながら、老舗企業の存続を説明する理論的枠組みを再構築し、その成果をファミリービジネス学会やベンチャー学会、日本リスク研究学会および各種海外雑誌などの、本研究に関連する主要学会で、報告及び論文投稿を積極的に行い、これらの成果を次年度につなげていく。平成25年度は最終年であるため、これらの蓄積されたデータ、業績を包括し本格的に成果報告していく予定である。(1)平成25年度上半期は、本研究課題に基づき、文献研究、理論研究を行うと同時に、フィールドワークを実施した。理論研究については、組織の存続に関わる国内外の先行研究及び本研究の基礎理論である経営組織論、資源動員論の批判的検討を通じて本研究の分析枠組みの構築を行い研究を進めた。その上で、明治維新以前から存続する技能系中小企業群を洗い出すとともに、中興の祖に着目し、企業家精神の発現メカニズムと存続要因について論じた。さらに、歴代の経営者へのインタビュー及び各企業の歴史的資料の収集・分析を行うことができた。(2)上記遂行にあたり、1先行研究で取り上げられてこなかった技能系老舗企業群、それに関連する技能系企業へのインタビュー、資料調査を継続した。2以上の文献研究/フィールドワークから得た成果は、査読付き論文を中心に投稿し、国内外の各学会で成果報告した。また、各研究者と共同研究を行い、論文の公刊を積極的に行った。3当該分野における国内外の関連研究者との研究交流、国際学会SMEUCEでの2013年大会に続き、平成26年度にもPRSCO、AJBSなど海外学会発表に採択され、よりグローバルな視点から研究が継続される予定である。(3)平成25年度上下半期は、これまで実施してきた調査を継続しながら、老舗中小企業の存続を可能にする関係構造及び企業家精神のメカニズムを説明する理論的枠組みを再構築し、一定の成果を国内外の各関係学会(日本リスク研究学会、その他各研究会)において報告を行い、各研究者から助言をいただいた(平成25年度期間中の報告3題)。これらの成果をもとに、査読付き論文、『ベンチャー学会誌』『ファミリービジネス学会誌』などで公刊した(平成25年度期間中の公刊論文6本)。以上、これらの成果を通じて、わが国の研究水準確認と国際的評価向上に一定の貢献ができたと考える。研究期間の初年度(平成24年度)において、当初の計画以上に、文献研究及び各中小企業へのフィールドワークを順調に行うことができた。また、複数の企業において、江戸期から昭和初期の史資料(収支簿、当主の手紙類)が思わぬところで大量に発見された。

これらの史資料の調査、編集等を行わせていただくにあたり、数字のデータも含めこれまで不明であった点について明らかにすることができた。また、インタビュー調査を行い、より詳細に過去の状況を知っている過去の経営陣などへの紹介を協力的にしていただくことにより、本研究課題である「企業家精神」、「関係構造」、「意思決定」などのキーワードに関連した研究内容に広がりと深みを示すことができた。さらには、これまで以上に国内外の研究者との共同調査・研究を通じて、国際比較、国際学会での報告、論文投稿など、国際的な広がりをみせることができたことも本研究課題において大きな収穫である。以上の点からも2年目以降の研究の進展にさらに期待ができると考える。以上に挙げたようなより詳細な史資料やインタビューデータなどから、当初の計画以上に研究が進展していると指摘できる。他方で平成24年度の課題をあえてあげるとするならば、思わぬところでのこうした広がりと深みをみせた研究であるため、調査・研究時間がより要されることとなり、急な出費と自身の時間の確保に困難がみられた。こうした時間の不足から平成24年度において行う予定であった調査対象企業への調査ができなかった点もある。このため、次年度(平成25年度)に持ち越しをして、早めに対応することを計画している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、理論研究、インタビュー、一次資料調査等を行うため、多大な時間と費用がかかるという特徴がある。上記にも示したように、平成24年度も調査を進めるにあたり、急遽複数の企業において江戸から昭和初期にかけての貴重な一次資料が大量に発見された。また、インタビュー調査においてもすでに引退した方などの紹介など、確かな情報を得るため、複数の方々への調査を何日もかけて行った。このため、予定より多くの追加のフィールドワークなどもあり、年度末には予算が不足するという事態に陥った。こうした限られた貴重な研究費をいかに最大限有効に使用していくか、より考慮する必要がある。予算の関係上、交通手段の選別や地域ごとにまとめて調査を行う必要もある。また、急遽の調査展開への対応など、予算同様に自身の時間の効率的な確保(学生などへの調査協力依頼など)にも注力していきたいと考える。平成24年度は、調査を中心に時間を割いたが、平成25年度は最終年度でもあるため、調査・打ち合わせの時間も大事にしつつも、総括的な意味合いも含め、生産的に論文公刊等の成果報告を最優先に行い、学術界、社会に研究成果を発信していく予定である。また、他の研究にも共通することではあるが、研究を行わせていただくマナーとして、貴重な史資料の扱いやインタビュー対象者への配慮(研究協力者等の個人名等、論文公刊前における事実確認や公表の確認など)を入念に行っていく。
心不全における重症度評価のための運動耐容能及び体液性因子の関係について

今回の研究は、心不全患者における運動耐容能と神経体液性因子の関係について検討するため、血漿ノルエピネフリン濃度(NE)とマグネシウム動態を用いて検討した。対象は心不全患者16名(平均64.9±10.0歳)、対象者すべてに心肺運動負荷試験を施行し、AT、peak VO_2最大運動時間を測定した。また安静時と最大運動時の血漿ノルエピネフリン濃度、血清マグネシウム値、赤血球内マグネシウム値を測定した。血清マグネシウム濃度は運動直後に有意に増加し(p<0.01)、赤血球内マグネシウム濃度は減少する傾向を示した(p<0.1)。安静時血漿ノルエピネフリン値は、AT(p<0.05,r=-0.57)、peak VO_2(p<0.05,r=-0.55)、最大運動時間(p<0.01,r=-0.62)と有意な負相関を認めた。安静時血漿ノルエピネフリン濃度を平均値からの高低で2群に分けた場合、安静時赤血球内マグネシウム濃度は、high-NE群(2.2±0.3mg/dl)でlow-NE群(2.7±0.5mg/dl)に比し有意に低値を示した。これらの結果は、運動耐容能が低く安静時血漿ノルエピネフリン濃度が高い慢性心不全患者は細胞内のマグネシウムが低値であり、これは日常のストレスにより細胞内から細胞外へのマグネシウムの移動によることが原因と思われた。以上より、細胞内低Mg血症が心室性不整脈や突然死などの心事故を増加させる可能性があると考えられた。今後は、さらに詳細な検討を行う事で心不全患者の病態の把握、治療への応用が可能と考えられた。全例胸痛を主訴にして来院し心臓カテーテル検査を入院中に施行している心筋梗塞患者100名(平均年齢は60.9±10.6歳)を対象に心機能、心肺運動負荷試験、運動負荷時採血を行った。心機能評価は発症から1ヶ月の時点の心臓カテーテル検査で求められた左室拡張末期容積とEjectional Fraction(ET)を使用した.心肺運動負荷試験はとレッドミルを用いてramp法により行い酸素摂取量(VO2)、二酸化炭素排出量(VCO2)を測定し、運動負荷試験中に肘静脈に留置したカテーテルより採血を行った.全対象者の1ヶ月の時点の平均EFは49.4±11.1%であり、最高酸素摂取量(peak VO2)は22.8±4.2ml/min/kgであった.全対象者中EF45%以下の心機能低下症例は32例(32%)であった.EF45%以下であった32例の1ヶ月時点のpeak VO2(21.5vs23.0),AT(14.4vs14.9),血漿ANP濃度(39.2vs35.9)、BNP濃度(97.8vs66.2)はEF45%以上の症例と比較しても有意な差は認められなかった.それに対してpeskVO2 14ml/min/kg以下の症例は1ヶ月の時点では2例(2%)のみで、アメリカの心臓移植の対象となるような著しい低運動耐容能の症例は極めて少なかった.この2症例とも発症3ヶ月の時点では明らかな改善を認めていた(13.3→15.5、13.8→22.9)。しかし3ヶ月の時点でpeak VO2 14ml/min/kg以下であったは2例認めており、両症例ともlヶ月の時点より運動耐容能の悪化を認めていた(14.6→13.2、17.5→13.9).この2症例とも3ヶ月の時点の血中ANP濃度(210、240)、BNP濃度(360、830)は著しい高値を示していた.日本の虚血性心疾患のEFに代表される左室機能で分類すると心機能低下症例は30%程度存在したが、それらの症例は運動耐容能や血中体液性因子の低下はみられなかった.しかしpeak VO2で分類すると低運動耐容能症例は極めて少なく、特に3ヶ月の時点でも低かった症例は明らかな体液性因子の異常も認めた.日本ではアメリカでの心臓移植の適応基準であるpeak VO2 14ml/min/kg以下の症例は極めて少なかったが、3ヶ月の時点で低値であった症例はその他の因子も低値であり潜在性重症心不全である可能性が考えられた.今回の研究は、心不全患者における運動耐容能と神経体液性因子の関係について検討するため、血漿ノルエピネフリン濃度(NE)とマグネシウム動態を用いて検討した。

安静時血漿ノルエピネフリン濃度を平均値からの高低で2群に分けた場合、安静時赤血球内マグネシウム濃度は、high-NE群(2.2±0.3mg/dl)でlow-NE群(2.7±0.5mg/dl)に比し有意に低値を示した。これらの結果は、運動耐容能が低く安静時血漿ノルエピネフリン濃度が高い慢性心不全患者は細胞内のマグネシウムが低値であり、これは日常のストレスにより細胞内から細胞外へのマグネシウムの移動によることが原因と思われた。以上より、細胞内低Mg血症が心室性不整脈や突然死などの心事故を増加させる可能性があると考えられた。今後は、さらに詳細な検討を行う事で心不全患者の病態の把握、治療への応用が可能と考えられた。