hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国におけるクリマアトラスを通じた都市熱環境配慮型都市開発の実現

とりわけ屋上緑化、保水性舗装、水辺創出、ドライミストなどの事業は暑熱緩和以外の多側面の効果を持つ。日本の丸の内においてこれらの多側面の効果の重要性を社会調査によって評価した。当該地域のユーザーは屋上緑化と水辺創出に対して大きな付加価値を見いだす一方で鳥類の増加には価値を見いだしていないこと、また、事業主体によって重点と考える項目も異なることが明らかになった。この調査は、ステイクホルダー同士の共同作業が熱環境緩和事業にとって重要なプロセスであることを裏付けた。
高周期元素を含むペリ環状反応の設計および制御に対する理論的研究

本研究においては次の三つのプロジェクトを遂行した。1.[2+2+2]付加反応機構に関する研究三体の付加反応機構は6員環化合物の生成が望める重要な反応である。この反応に関し,エチレン,アセチレン等の炭素結合の付加に関しては良く知られている。本研究においては異種原子を含めることにより極性機構の反応のモデルとして炭素原子より高周期であるケイ素原子が関与する場合について調べた。その結果極性機構は起こるが,三極子(イオン)反応は起こらず,協奏的な反応機構であることを明らかにした。また,種々の置換基による反応機構への影響についても調べ,反応の活性化エネルギーとの関連についても調べた。2.クライゼン反応機構に関する高周期元素の役割について本来,コープ転位反応にたいし異種原子である酸素原子が転位反応に関与するクライゼン反応に関し高周期元素である硫黄,セレンが関与する場合についてその段階反応機構への影響について調べた。その結果,高周期元素の種類が段階的反応機構に大きく関与することを明らかにした。特に硫黄原子が関与する場合,協奏機構から大きくずれ段階反応機構の性質が大きくなることが明らかとなった。3.金属-エン反応機構の欲割りに関する理論的研究ペリ環状反応の一つであるグループ移動反応について炭素-炭素結合の生成と同時に水素の転位を伴うことが知られている。しかし,リチュウム原子の転位を伴う金属-エン反応は実験的に良く知られているがその反応機構についての詳細は未だ明らかにされていない。本プロジェクトではリチュウム原子およびナトリウム原子が転位に関与する場合についてその反応機構を明らかにした。
拡張現実に適用可能な携帯端末を考慮した印刷画像へのデータ埋込・抽出手法の開発

本研究では,印刷画像からスマートフォンやタブレットなどの入力デバイスを用いて,マーカ情報と相対的な位置関係を抽出する手法を開発した.ここでは,元来取得画像の歪み補正に用いていた枠線を相対的な位置関係を取得するために用いている.さらに,画像の取得を容易にするために,画像特徴量を併用するユーザインターフェースの開発やアルゴリズムのシミュレーションシステムの開発を行い,風景画を対象とした実験的な案内システムを構築して,提案手法の有効性を確認した.本年度の実績として,携帯端末を用いたデータ抽出アルゴリズムの開発においては,手持ち可能なAndroid 4.4.2をOSとするタブレット端末である,SamsungのGalaxy Tab SとSONY Xperia Z ultraの2種類の端末に昨年度までに開発したアルゴリズムを実装した.その上で,実行時間とデータの検出率を評価し,PSNRを40dBと設定した上で検出率は90%以上を得たが実行時間がGalaxy Tab Sで12秒,Xperia Z ultraで20秒と非常に処理に時間を必要とすることがわかった.そこで,アルゴリズム中の各処理における負荷を測定するため,各処理における実行時間の測定を行った.それによれば,Galaxy Tab Sにおいて,画像読み込みに561ミリ秒,コントラスト調整に162ミリ秒,枠線検出に277ミリ秒,余白除去に103ミリ秒,レンズ歪み補正に6518ミリ秒,射影変換に1203ミリ秒,データの復号に3082ミリ秒かかることがわかり,レンズ歪み補正に大幅な時間を必要としていることが明らかになった.これより,レンズ歪み補正に対して何らかの高速化を適用する必要があることが明らかとなった.複数枚の適用については,枠線の端点の位置やレンズ歪み補正時の回帰直線との誤差によって,検出が難しいと考えられる画像を排除する手法を考案し,検討を行い良好な結果を得た.ユーザインタフェースの開発においては,取得画像のサイズと検出率の関係を明らかにするとともに適正なサイズで撮影を行えるようなインタフェースの構築を検討し,実装した.その結果,わずかではあるが検出率の改善を得ることができた.また,枠線検出が正常に行えないと検出が行えないことから,枠線検出に失敗した場合にはエラーを出し,再度検出をうながすようなインタフェースを実装した.その結果,より実用性のある実装が可能になった.本年度に得られた研究の成果は,以下の通りである.まず動画像を積極的に用いたデータ抽出アルゴリズムの開発では,画像補正のために用いる枠線の画素値から良好な画像を判断する手法,撮影時のガイド線を利用して枠線の大きさと形状から判断する手法について検討し,検出率の向上を得ることができた.次に,データ抽出アルゴリズムの改良では,データの埋め込み位置に関して再検討を行った.その結果,画像の種類によって埋め込み位置を変える,それに応じて埋め込み時のデータの強さを調整することで,検出率が格段に向上することが明確になった.そのため,画像によって埋め込み位置を変更し,埋め込んだ位置を抽出アルゴリズム側で自動的に検出する手法を開発した.これらの手法により,様々な画像に対してほぼ100%の検出率を得ることが可能となった.また,ユーザインタフェースの開発では,枠線位置が正しくとらえられているかをユーザにフィードバックすることができるインターフェースを作成し,さらに枠線が取得できたと判定したときに自動的に検出を行うように改善を行った,これにより,画像取得時のユーザの負荷を大きく軽減することができるようになった.また,派生的な研究であるが,これを画像特徴量を用いた画像識別システムに応用し,絵画解説システムを試作した.最後に利用できる画像解像度を多様にするため,これまで検討してきた周波数領域へのマーカ埋め込み手法をタブレット端末に実装して,検討を行った.その結果として,マーカの検出には100%成功し,それに基づいたデータ検出にもおおむね成功した.以上の結果より,本研究で目標としている静的な画像からマーカを抽出するための基礎技術ならびにそれをARマーカとして適用するための準備はおおむね完了したと考えている.本年度は,昨年度のタブレット端末への実装の完成を受けて,より実用的な観点からアルゴリズムを評価することができるようになった.その結果として,データ検出率の向上につながるユーザインタフェースの開発ならびにアルゴリズムの改良を行うことができた.また動画像を積極的に用いたデータ抽出アルゴリズムの開発においても一定の成果が得られた.これに加えて実験用仮想現実感システムの構築の基礎となる風景画像を対象とした画像識別システムの構築することもできた.そのため,本年度に設定したテーマについての研究は順調に推移していると考えている.さらに,昨年検討出来なかった画像の大きさ・種類に応じたデータ埋め込みとその検討についても,研究概要に示したとおり,種類に応じた埋め込み手法の検討と大きさをデータ検出プログラムに伝達するマーカ埋め込み法の検証を行ったことで目標を達成できた.これにより昨年度の遅れを取り戻すことがほぼできた.また画像特徴量についての検討も画像特徴量を用いた画像識別システムの開発を通じて行うことができ,来年度に向けて基本的な知見は得ることができたと考えている.また,アルゴリズムのロバスト性に関する評価についても,このシステムの開発を通じて評価手法の確立のめどを立てることが出来ている.ただ複数画像の取得については,基礎的な実験を行っているものの十分な評価が行えていないので,この点を解決する必要がある.しかし,本年同様のマンパワーを割り当てることでこれらの問題は解決可能であると考えている.以上から全体として,研究はおおむね順調に進展していると考えている.本年度は,昨年度の結果を受け,取得画像内に複数枚の画像を取り込むことが可能なアルゴリズムを検討し,評価を行った.

この中で従来の補正用枠線に改良を加えることにより,一度に2枚から6枚の画像からデータを検出することが可能となった.実験用仮想現実感システムの構築では,これまで研究を行ってきたデータ埋め込みと画像特徴量を利用して識別を行う手法の併用が可能であるかどうかを確認し,併用できることを確認するとともに,絵画をラベルとすることで,タブレットを用いてラベル画像から解説データを取得するシステムを構築することができた.さらに,画像に付与した枠線を用いて撮影用のデバイスと画像の相対的な関係を把握するシステムを開発・実装し,実際に実験を行うことで,その有用性を確認した.これにより,仮想現実感システムの基本的な構成要素が実現でき,簡単ではあるが当初計画していた美術館案内システムのプロトタイプを構築できた.また,手法のロバスト性の評価では,プリンタによる出力時の劣化や撮影時の幾何学的な変形とレンズ歪みを,射影変換とガウシアンフィルタを用いて,模擬するシステムを構築し,撮影実験を通してそのパラメータの調整を行った.システムを用いることにより,提案システムのロバスト性を確認することができ,今後のアルゴリズム開発にも有用なシステムを構築することができた.以上のように,当初の研究の目的およびそれを達成するために必要とした研究内容のすべてについて,概ね満足のいく結果を得ることができた.本研究で得られた成果を元に,自然画像を用いた拡張現実感用のマーカを実現できると考えられる.それにより,現実の3次元空間と仮想的な空間をこのマーカを用いて連携させることができると見込めるため,仮想現実感システムの進歩に大きく寄与すると考えられる.本研究では,印刷画像からスマートフォンやタブレットなどの入力デバイスを用いて,マーカ情報と相対的な位置関係を抽出する手法を開発した.ここでは,元来取得画像の歪み補正に用いていた枠線を相対的な位置関係を取得するために用いている.さらに,画像の取得を容易にするために,画像特徴量を併用するユーザインターフェースの開発やアルゴリズムのシミュレーションシステムの開発を行い,風景画を対象とした実験的な案内システムを構築して,提案手法の有効性を確認した.本年度は,研究実績の概要でも述べたように,懸案であったアルゴリズムのタブレット端末への実装を完成させることができた.さらにそれに関連して,画像撮影のインタフェースについても評価することができた.この2テーマについては,画像特徴量に関連する部分など,若干未検討の部分があるものの次年度に向けて重要となる課題を解決できた.そのため,これらのテーマについては研究は順調に推移していると考えている.しかし,主として実験を必要とする画像の大きさ・種類に応じたデータ埋め込み技術の開発と検討のテーマに着手することができなかった.これは,この研究を担当する予定であった学生の体調が急に不良となったため,研究に着手できなくなり,研究に従事する人員が少なくなったためである.
高効率マイクロ波ドハティ電力増幅器に関する研究

ワイヤレス通信システムの普及・高度化に伴い,広ダイナミックレンジの高効率,低ひずみ特性の可能性を持つ送信用マイクロ波電力増幅器としてドハティ増幅器が注目されている.ドハティ増幅器は,B級動作のキャリア増幅器およびC級動作のピーク増幅器を直接結合して,低RF電力レベルでキャリア増幅器(CA)の特性を,高RF電力レベルでピーク増幅器(PA)の特性を取り出して,低RFレベルから高RFレベルにわたって優れた特性を実現しようとする増幅器である,しかしながら,2台の増幅器の一般的な直接合成特性の解析・設計理論は確立していなかった.本研究者らは,マイクロ波域での電力増幅器の解析・設計に適応できる理論を提案し,Si MOSFET電力増幅器を設計製作してその有効性を示した.まず,ドハティ増幅器を構成するCAおよびPAへのRF入力信号が等分配の場合について詳細な検討を行った後,本研究者らが提案したより一般的な出力合成回路構成法およびその設計法を拡張して,CAおよびPAへのRF入力信号の配分が等分配でない場合の一般的なマイクロ波ドハティ増幅器回路の設計法を検討提示した.この設計法によりRF入力電力分配比率を変えた場合のドハティ増幅特性を検討し,より高性能のドハティ増幅器構成法の可能性を示した.入力不等分配回路は直接分配型およびウイルキンソン型を試作検討した.アイソレーションがない直接分配型は安定性に課題があるため,ウィルキンソン分配回路により1GHz帯2WクラスのSiMOSFET電力増幅器を製作評価して詳細な検討を行った.その結果,不等分配によりさらに低レベルでの効率の向上を期待できる広ダイナミック特性入出力を確認した.ワイヤレス通信システムの普及・高度化に伴い,広ダイナミックレンジの高効率,低ひずみ特性の可能性を持つ送信用マイクロ波電力増幅器としてドハティ増幅器が注目されている.ドハティ増幅器は,B級動作のキャリア増幅器およびC級動作のピーク増幅器を直接結合して,低RF電力レベルでキャリア増幅器(CA)の特性を,高RF電力レベルでピーク増幅器(PA)の特性を取り出して,低RFレベルから高RFレベルにわたって優れた特性を実現しようとする増幅器である,しかしながら,2台の増幅器の一般的な直接合成特性の解析・設計理論は確立していなかった.本研究者らは,マイクロ波域での電力増幅器の解析・設計に適応できる理論を提案し,Si MOSFET電力増幅器を設計製作してその有効性を示した.まず,ドハティ増幅器を構成するCAおよびPAへのRF入力信号が等分配の場合について詳細な検討を行った後,本研究者らが提案したより一般的な出力合成回路構成法およびその設計法を拡張して,CAおよびPAへのRF入力信号の配分が等分配でない場合の一般的なマイクロ波ドハティ増幅器回路の設計法を検討提示した.この設計法によりRF入力電力分配比率を変えた場合のドハティ増幅特性を検討し,より高性能のドハティ増幅器構成法の可能性を示した.入力不等分配回路は直接分配型およびウイルキンソン型を試作検討した.アイソレーションがない直接分配型は安定性に課題があるため,ウィルキンソン分配回路により1GHz帯2WクラスのSiMOSFET電力増幅器を製作評価して詳細な検討を行った.その結果,不等分配によりさらに低レベルでの効率の向上を期待できる広ダイナミック特性入出力を確認した.ワイヤレス通信システムの高度化に伴い,最近,広ダイナミックレンジの高効率,低ひずみ特性を実現できる可能性のあるマイクロ波電力増幅器としてドハティ増幅器が注目されている.ドハティ増幅器は,B級動作のキャリア増幅器及びC級動作のピーク増幅器の2個の増幅器出力を直接接続して,低RFレベルでキャリア増幅器(CA)の特性を,高RFレベルでピーク増幅器(PA)の特性を取り出して,低RFレベルから高RFレベルにわたって良好な特性を得ようとする増幅器である.2個の増幅回路の出力は相互結合され,アイソレートされていないのが回路構成上の特徴である.このようなドハティ増幅器の動作は,これまで,各増幅器を理想電流源によりモデル化した単純な合成理論により説明されている.こうしたモデルは実際のマイクロ波増幅器動作の定量的な特性解析・設計に適用するには限界があった.本研究者らは,これまでに,特性の異なる複数個の増幅器を共通の出力負荷に直接接続した回路の一般的な電力合成条件を導いた.この条件を応用することにより,ドハティ増幅器の設計法を提案した.本研究文では,この設計法によりマイクロ波SiMOSFETドハティ増幅器の結合回路を構成し,マイクロ波シミュレータにより相互変調ひずみ特性に重点を置いてその詳細を検討し,ドハティ増幅器の振る舞いを明らかにして結合回路およびゲートバイス条件の影響について明らかにした.さらに,マイクロ波電力SiMOSFETにより800MHz帯2Wクラスドハティ増幅器を試作し,CAおよびPAのAM-AMおよびAM-PM特性および合成されたドハティ増幅器の相互変調ひずみ特性について詳細な評価を行い,各増幅器のゲートバイアス設定条件によりひずみ特性を最適化する指針を示し,マイクロ波ドハティ電力増幅器の良好な効率およびひずみ特性を確認した.ワイヤレス通信システムの普及・高度化に伴い,広ダイナミックレンジの高効率,低ひずみ特性の可能性を持つ送信用マイクロ波電力増幅器としてドハティ増幅器が注目されている.ドハティ増幅器は,B級動作のキャリア増幅器およびC級動作のピーク増幅器を直接結合して,低RF電力レベルでキャリア増幅器(CA)の特性を,高RF電力レベルでピーク増幅器(PA)の特性を取り出して,低RFレベルから高RFレベルにわたって優れた特性を実現しようとする増幅器である.

ドハティ増幅器はアイソレーションのある分配・結合回路を使用しない直接接続形の回路構成をとるのが特徴であり,2台の増幅器の一般的な直接合成特性の解析・設計理論は確立していなかった.本研究者らは,古典的な増幅器の理想電流源モデルによる動作解析・設計の限界に注目して,マイクロ波域での電力増幅器の解析・設計に適応できる理論を提案し,Si MOSFET電力増幅器を設計製作してその有効性を示した.前年度までの研究では,ドハティ増幅器を構成するCAおよびPAへのRF入力信号は等分配であった.そこで本年度は,本研究者らが提案したより一般的な出力合成回路構成法およびその設計法を拡張して,CAおよびPAへのRF入力信号の配分が等分配でない場合の一般的なマイクロ波ドハティ増幅器回路の設計法を検討提示した.この設計法により分配比率を変えた場合のドハティ増幅特性を検討し,より高性能のドハティ増幅器構成法の可能性を示した.入力不等分配回路は直接分配型およびウィルキンソン型を試作検討した.アイソレーションがない直接分配型は安定性に課題があるため,ウィルキンソン分配回路によりSiMOSFET電力増幅器を製作評価して詳細な検討を行った.その結果,不等分配によりさらに低レベルでの効率の向上を期待できる広ダイナミック特性入出力を確認した.
脳機能向上の運動効果をさらに高める運動環境の開発：高グルーヴなリズムに着目して

運動実施が低調な現状では、運動意欲を担保し、かつ認知機能を効率よく高める運動プログラム開発が急務である。本研究は、運動の気分・実行機能向上効果を短時間で引き出すグルーヴ感(聴くと身体を動かしたくなる感覚)を高めるリズムの効果とその脳内神経基盤を、よりグルーヴ感が高まる個に焦点を当て検証することを目的とする。グルーヴ感には、音楽の特徴(刺激の周期性やリズムへの興味を持たせる音楽的技法)や聴くものの個人特性(音楽経験、ダンスへの抵抗感、リズム認知処理能力など)が影響すると言われている(Senn et al., 2018; Lee et al., 2014)。そこで用いる音楽は、リズムの単位である拍の明瞭性が高く(拍の予期ができ周期性が生じる)、リズムの複雑度をあらわすシンコペーション度数が低中程度の(リズムが変化し興味が高まる)、ドラム音楽とした。一方、その効果には個人特性が影響する可能性があったため、これまでの本研究では、ドラム音楽による高グルーヴリズムと合わせた運動の実行機能への効果に、リズムがとれるかどうかといったリズム認知能や運動時のグルーヴ感に関連する印象評価が影響するかどうか検証し、仮説通りそれが示唆された。同時に、より多くの者がリズムにノリやすい運動条件の利用が新たな課題として挙がった。そこで本年度は、リズム認知処理能を評価するBAT (Beat alignment test, Ivernsen et al., 2008)の成績や運動時の印象評価から、よりグルーヴ感が高まる個に注目し、わずか3分間の高グルーヴリズムに合わせた上体のリズムをとる動作および低強度自転車漕ぎ運動が実行機能向上効果をもたらすかを検証し、同時にfNIRSによってその神経基盤を明らかにする。すべての実験は、被験者に事前に十分な説明をした後、参加の同意を得られてからおこなう。10分間の低強度(30% VO2peak)自転車漕ぎ運動を課すコントロール条件(CON条件)とこの運動を高グルーヴなドラム音楽に合わせておこなう高グルーヴ条件(HG条件)を設定し、各被験者が両条件を別日におこなった。運動の前後にはカラーワードストループテスト(CWST)をおこなわせ、質問紙により気分の変化の評価やグルーヴ感などの印象評価をおこなった。高グルーヴリズムの「拍がわかりやすい」と答えたものほどHG条件の方がCON条件よりCWST成績がよいという相関関係がみられた。また、別の実験では、リズム認知能を評価するBATの成績が高い者は低い者に比べ、10分間の高グルーヴなドラム音楽に合わせておこなう低強度自転車漕ぎ運動後のCWST成績が向上していた。仮説の通り、リズム認知能や運動時の印象評価が、高グルーヴリズムと合わせた運動の実行機能向上にもたらす効果に影響を及ぼす可能性を示唆がされた。一方で、本研究室のモデルで用いている自転車漕ぎ運動がリズムをとるのが比較的難しいことが判明し、高グルーヴリズムと合わせた運動の効果とその神経基盤を検証するためには、より高グルーヴリズムと相性のよい運動条件を検討する必要が出てきたため。今後はグルーヴ感がより生じやすい運動条件として、上体で自由にリズムをとる動作、および上体でリズムをとりながらおこなう自転車漕ぎ運動に着目する。リズムをとる動作は、被験者に立位で頭・胴・上肢といった上半身を自由に動かしてリズムに合わせて動くことを指示する。運動強度は非常に低く、運動時のノリの良さとそれに付随する快感情による効果に特化した運動形態である。低強度自転車漕ぎ運動は運動強度由来の効果も期待できるがリズムをとるのが比較的難しいため、事前にリズムをとる練習をおこなわせた後に実施する。予備検討により運動時間が長すぎると飽きによってポジティブな感情を減弱させることが確認されており、従来本研究室で設定していた運動時間の半分である5分よりもさらに短い3分でポジティブな印象評価が高かったため、3分でおこなう。対象者はリズム認知能が高くより高いグルーヴ感を得られるものとし、BAT成績や運動時の印象評価により選定する。サブ解析として、リズム認知能・運動中の印象評価が高い者・低い者では、BIG5により評価した性格特性、リズムをとること・音楽に合わせて身体を動かすことに対する有能感が異なるかを検討する。また、ビデオ撮影や角速度計によって評価した頭部の動きがリズム認知能・印象評価との相関関係がみられるかや、基礎的な影響要因として個人の体力・睡眠習慣・眠気がCWSTテスト成績にどのように影響するかを検討する予定である。以上のように、高グルーヴリズムに合わせて上記の運動をおこなわせ実行機能向上効果をもたらすかを、グルーヴ感がより高まる者に注目して検証し、同時にfNIRSによってその神経基盤を明らかにする。リズム認知能が高く、グルーヴ感がより高まる者では実行機能がわずか3分の介入でも向上し、この機序に快感情による前頭前野背外側部の活性化が予想される。現在その実験を進行している段階である。

そこで用いる音楽は、リズムの単位である拍の明瞭性が高く(拍の予期ができ周期性が生じる)、リズムの複雑度をあらわすシンコペーション度数が低中程度の(リズムが変化し興味が高まる)、ドラム音楽とした。一方、その効果には個人特性が影響する可能性があったため、これまでの本研究では、ドラム音楽による高グルーヴリズムと合わせた運動の実行機能への効果に、リズムがとれるかどうかといったリズム認知能や運動時のグルーヴ感に関連する印象評価が影響するかどうか検証し、仮説通りそれが示唆された。同時に、より多くの者がリズムにノリやすい運動条件の利用が新たな課題として挙がった。そこで本年度は、リズム認知処理能を評価するBAT (Beat alignment test, Ivernsen et al., 2008)の成績や運動時の印象評価から、よりグルーヴ感が高まる個に注目し、わずか3分間の高グルーヴリズムに合わせた上体のリズムをとる動作および低強度自転車漕ぎ運動が実行機能向上効果をもたらすかを検証し、同時にfNIRSによってその神経基盤を明らかにする。すべての実験は、被験者に事前に十分な説明をした後、参加の同意を得られてからおこなう。10分間の低強度(30% VO2peak)自転車漕ぎ運動を課すコントロール条件(CON条件)とこの運動を高グルーヴなドラム音楽に合わせておこなう高グルーヴ条件(HG条件)を設定し、各被験者が両条件を別日におこなった。運動の前後にはカラーワードストループテスト(CWST)をおこなわせ、質問紙により気分の変化の評価やグルーヴ感などの印象評価をおこなった。高グルーヴリズムの「拍がわかりやすい」と答えたものほどHG条件の方がCON条件よりCWST成績がよいという相関関係がみられた。また、別の実験では、リズム認知能を評価するBATの成績が高い者は低い者に比べ、10分間の高グルーヴなドラム音楽に合わせておこなう低強度自転車漕ぎ運動後のCWST成績が向上していた。仮説の通り、リズム認知能や運動時の印象評価が、高グルーヴリズムと合わせた運動の実行機能向上にもたらす効果に影響を及ぼす可能性を示唆がされた。一方で、本研究室のモデルで用いている自転車漕ぎ運動がリズムをとるのが比較的難しいことが判明し、高グルーヴリズムと合わせた運動の効果とその神経基盤を検証するためには、より高グルーヴリズムと相性のよい運動条件を検討する必要が出てきたため。今後はグルーヴ感がより生じやすい運動条件として、上体で自由にリズムをとる動作、および上体でリズムをとりながらおこなう自転車漕ぎ運動に着目する。リズムをとる動作は、被験者に立位で頭・胴・上肢といった上半身を自由に動かしてリズムに合わせて動くことを指示する。運動強度は非常に低く、運動時のノリの良さとそれに付随する快感情による効果に特化した運動形態である。低強度自転車漕ぎ運動は運動強度由来の効果も期待できるがリズムをとるのが比較的難しいため、事前にリズムをとる練習をおこなわせた後に実施する。予備検討により運動時間が長すぎると飽きによってポジティブな感情を減弱させることが確認されており、従来本研究室で設定していた運動時間の半分である5分よりもさらに短い3分でポジティブな印象評価が高かったため、3分でおこなう。
Ziziminファミリー遺伝子を介した免疫老化機構の解明

マウス免疫組織内での発現量が減少するZizimin2が、感染症に対する防御機構に関わる脾臓に存在する辺縁帯B細胞ならびに腹腔内に存在するB1b細胞の形成を促進する事が判った。また、高齢マウスから採取した脾臓B細胞や腹腔内B1b細胞では、Zizimin2遺伝子の発現量が減少する事も判った。さらに、染色体上に存在するZizimin2遺伝子の発現量を調節する部位も明らかにした。今後は、Zizimin2遺伝子の発現量を増加させる事で高齢者の免疫機能を賦活化させる事ができるかどうか、調べていく必要がある。まず、骨髄や脾臓におけるB細胞の形成をフローサイトメトリーに依り解析した。その結果、骨髄B細胞(B画分)の数が両KOマウスで低下していた。さらに、Ziz2KOマウスでは、辺縁帯B細胞の割合が野生型に比べて有意に低下していた。辺縁帯B細胞の局在を調べた所、Ziz2KOマウスでは、その厚みが顕著に薄くなっていた。辺縁帯B細胞と同様の働きを有するB1a細胞については、両KOマウスで有意な変化は検出されなかった。免疫応答については、NP-CGG(T細胞依存的)やTNP-LPS(T細胞非依存的)やTNP-Ficoll(T細胞非依存的)を用いて解析したが、野生型マウスに対して有意な差は検出されなかった。次に、若齢または高齢マウス脾臓内に存在するB/DC/NK/T細胞をフローサイトメトリーで解析・単離した。その結果、BならびにT細胞の数が加齢に依り低下していた。さらに、B細胞内においては、加齢に伴ってZiz2の発現量が低下していた。骨髄B細胞の形成不全に関しては、Ziz2とZiz3がCdc42の機能に関与している可能性が考えられた。また、脾臓辺縁帯B細胞の形成不全に関しては、in vitroにおける増殖活性や遊走能力において野生型との間に有意な差は検出されなかった。しかし、その局在が変化していた事から、Ziz2は、辺縁帯B細胞の辺縁帯への局在を正に制御すると考えられた。B細胞内におけるZiz2の発現量が加齢に伴って減少し、辺縁帯B細胞の形成が抑制され、高齢個体における感染症への免疫力が低下すると考えられた。そこで、平成27年度は、Ziz2と構造的に類似したZizimin3 (Ziz3)がZiz2と、特に腹腔内B1細胞の形成に関して、機能的な重複があるという仮説を立て、研究を実施した。その結果、Ziz2とZiz3の両遺伝子を欠失した(DKO)マウスでは、WTマウスに比べて腹腔内B1b細胞の数が減少している事が判明した。さらに、DKOマウスでは、腹腔内に投与した肺炎ワクチン(Pneumococcal Polysaccharide type 3)に対する抗体産生が、免疫後の後期(19日目)に低下する事が判明した。加えて、高齢マウス腹腔由来B1b細胞では、若齢マウスに比べて、Ziz2とZiz3の遺伝子発現量が減少している事が判明した。これらの結果より、Ziz2は、高齢者で問題となる、感染症への免疫防御機構において重要な働きを有する辺縁帯B細胞や腹腔内B1細胞の形成ならびにその機能に関与する事が考えられた。さらに、本年度は、マウスZiz2のプロモーター領域に対するレポーターアッセイも実施し、Stat6の結合配列が存在する-798-791がZiz2遺伝子の発現を調節する事、ならびに、高齢マウス脾臓由来T細胞では、若齢マウスに比べて、Stat6の発現量が有意に低下する事も判明した。この事から、Ziz2を発現しているリンパ球の数のみならず、T細胞におけるStat6の発現量の低下も、加齢に伴った免疫組織内におけるZiz2遺伝子発現量の低下に寄与する可能性が示唆された。申請書に記載した年次計画の全てを実施し、さらに、次年度の計画に組み込まれていた計画の一部も実施する事ができた。これらの事から、当初の計画以上に進展していると考えられた。免疫学上述の研究結果より、Ziz2が骨髄B細胞ならびに辺縁帯B細胞の形成に関与すると考えられた。しかし、一般的な抗原に対する免疫応答では、野生型とKOマウスとの間に有意な差は検出されなかった。辺縁帯B細胞に関しては、肺炎球菌等への感染に重要な働きを有している事が知られている事から、今後は、肺炎球菌の感染実験を実施し、Ziz2発現量の加齢に因る低下の、肺炎球菌への罹患率上昇ならびに重症化への関与を明らかにすべきだと考えている。

また、辺縁帯B細胞内におけるZiz2の発現量が加齢に伴って低下するかどうかに関しては、若齢と高齢マウスを用いて明らかにすべきだと考えている。さらに、辺縁帯B細胞と同様の働きを有する腹腔内B1a細胞の割合に関しては、Ziz2またはZiz3KOマウスにおいて、野生型マウスに対して減少する傾向が見られたが、有意な差は検出されなかった。この点に関しては、Ziz2とZiz3が共通の機能を有している可能性が考えられた為、両方の遺伝子を欠失させたマウスを作製し、さらに詳しく解析しようと考えている。一方で、Ziz2の会合分子の探索に関しては、より簡便に『高齢個体の免疫細胞におけるZiz2の発現制御』を達成すべく、別の実験を考えた。というのも、我々が昨年度に取り組んだ実験の結果、翻訳レベルよりも転写レベルでZiz2の発現量が加齢に伴って低下している事が確認された為である。この結果より、Ziz2の転写制御機構を明らかにする事で、例えば、高齢個体内において辺縁帯B細胞の形成を促進する事も可能となると考えられた。現在我々は、Ziz2の転写制御領域の絞り込みを開始しており、既に転写開始点の上流約500bpの領域に転写を促進する領域があるという結果を得ている。今後は、その領域を狭めていくと共に、その領域に結合しZiz2の転写を活性化する転写因子を同定したいと考えている。海外学会での発表に関して、他機関より2件の渡航費用の助成を受けた。その関係で次年度使用額が生じた。昨年度において研究が進展した為、本年度は、申請書には記載していなかった研究を行う必要性があり、そちらの実験で使用する予定である。
心不全患者の自律神経活動を是正する運動療法の確立

今回の検討で、心不全患者は、1/fゆらぎを含む単回の機械乗馬は心不全患者の過剰な交感神経活動が減弱することが明らかになった。また、健常成人で1/fゆらぎを含む機械乗馬を継続介入した短期効果として交感神経活動が減弱することが示された。1/fゆらぎを含む乗馬機械は、心不全患者および健康な成人における自律神経活動の不均衡を改善した。したがって、1/fゆらぎを含む機械乗馬は、心臓リハビリテーションにおける新しい運動療法となりうる可能性がある。心不全患者は慢性的に交感神経活動が亢進しており、心筋エネルギー代謝の破綻を招く恐れがある。またストレスは、交感神経系の過剰な刺激を起こしやすく、心不全増悪因子になっていると報告されている。一方、乗馬療法の上下運動には自律神経活動を是正する1/fゆらぎが含まれていると報告された。そこで、1/fゆらぎを含む機械乗馬は、心不全患者のストレスを軽減させ、自律神経活動を是正する新たな運動療法と成り得る可能性があると考え、その安全性の確認、およびストレスと自律神経活動に及ぼす影響を明確にすることを目的とした。平成26年度は、心不全患者を対象とし、上下運動に1/fゆらぎを含む乗馬機器に騎乗した場合(1/fゆらぎ群)と1/fゆらぎを含まない乗馬機器に騎乗した場合(対照群)の2群に分類したクロスオーバー法を用いて実施した。乗馬機器への騎乗を15分間行い、騎乗前後の心循環応答、自律神経活動の指標であるHF、LF/HF、瞳孔径とストレスの指標である唾液コルチゾール量を測定した。現在、データ解析中であるが、全症例、心循環応答は問題なく実施できた。また、10名分の分析結果からは、1/fゆらぎ群は対照群と比較して、交感神経活動の指標のLF/HFは1.65±0.87から1.48±0.69に有意に減少し、ストレスの指標の唾液コルチゾール量は0.18±0.08から0.16±0.07に有意に減少した。平成27年度は、1/fゆらぎを含む機械乗馬を継続介入した心不全患者の運動療法の短期効果を検討するランダム化比較試験を予定していた。しかし、心不全患者に対する継続した機械乗馬の安全性が確保できないという理由から、健常者を対象にした15分の週5回継続した機械乗馬の効果を検討した。また、その効果指標として運動機能(等尺性膝伸展筋力(ハンドヘルドダイナモメーター)、握力、片脚立位時間、10メートル歩行速度)としていたが、対象が健常者であるため、これらの指標は天井効果となりうることと、今後、心不全患者に対して安全に運動療法の効果を測れる項目を検討し、血管内皮機能をアウトカムに設定した。現在、まずは、1/fゆらぎを持つ機械乗馬への単回の騎乗が血管内皮機能に与える影響を明らかにすることを目的に検討した。方法は、健常成人男性29名を対象とし、喫煙歴・乗馬経験を有する者、運動器・中枢神経・呼吸・循環器疾患を有する者は除外した。馬の動きを再現した1/fゆらぎを持つ乗馬機器に騎乗する群(1/fあり群)、1/fゆらぎを持たない乗馬機器に騎乗する群(1/fなし群)、運動課題を課さない群の3群に無作為に割り付けた。単回15分の乗馬の前後で心拍変動と瞳孔径を自律神経活動の指標、反応性充血指数(以下RHI)を血管内皮機能の指標として測定した。なお、本研究は研究倫理委員会の承認と対象者に説明と同意を得て実施した。結果は、乗馬の前後で1/fあり群では瞳孔径が有意に低下し、他群と比較した際にも有意に低下した。また騎乗前後でRHIは1/fあり群と1/fなし群で有意に増加したが3群間において有意差を認めなかった。単回の乗馬におけるRHIの増加には、有酸素運動による筋収縮による血流増加が関与したと考えられた。なお、当初の予定である15分の週5回継続した機械乗馬の効果については、自律神経活動と血管内皮機能の改善の関連を含め解析中である。おおむね順調であるが、当初の計画通り、心不全患者に対する継続した機械乗馬の騎乗の安全性と効果を確認することが必要になり、研究計画の変更が必要となった。平成27年度までは1/fゆらぎを持つ機械乗馬の即時効果を検討してきたが、平成28年度は即時効果に加え、短期介入効果を自律神経活動と血管内皮機能を指標として検討した。健常成人男性21名を対象とし、1/fゆらぎを含む乗馬機器と含まない乗馬機器の単回15分の2種類の騎乗を48時間以上空けたクロスオーバー法にて行い、単回15分の乗馬の前後と5日後の心拍変動と瞳孔径を自律神経活動の指標、反応性充血指数を血管内皮機能の指標として測定した。なお、本研究の対象と測定方法は前年度と同様の設定とした。その結果、単回乗馬後と5日間の短期介入後の1/fあり群の交感神経活動の心拍変動解析による交感神経活動の指標であるLF/HFは1/fなし群に比し有意に減弱し、群間比較では1/fあり群が1/fなし群に比し減弱傾向がみられた。血管内皮機能の指標であるRHIは、単回乗馬後に両群で増加したが、1/fなし群が1/fあり群に比し有意な増加を認めた。しかし、短期効果は両群とも有意な差を認めなかった。

よって、1/fゆらぎを持つ機械乗馬を短期的に騎乗することで交感神経活動は減弱するが、血管内皮機能の改善には影響を与えなかった。また、RHIは自律神経活動の影響をキャンセルしていることから、ゆらぎの影響よりも有酸素運動による血流増大を反映したものと考えられた。全体を通した結果から、1/fゆらぎを持つ機械乗馬の騎乗は、健常者も心不全患者も交感神経活動が減弱させることが示された。研究内容の一部変更に伴い、データ収集期間が予定より遅延した。そのため、論文作成および投稿までの作業が遅延している。今回の検討で、心不全患者は、1/fゆらぎを含む機械乗馬は心不全患者の過剰な交感神経活動が減弱することが明らかになった。また、健常成人で1/fゆらぎを含む機械乗馬を継続介入した短期効果として交感神経活動が減弱することが示された。1/fゆらぎを含む乗馬機械は、心不全患者および健康な成人における自律神経活動の不均衡を改善した。したがって、1/fゆらぎを含む機械乗馬は、心臓リハビリテーションにおける新しい運動療法となりうる可能性がある。今回の検討で、心不全患者は、1/fゆらぎを含む単回の機械乗馬は心不全患者の過剰な交感神経活動が減弱することが明らかになった。現在心不全患者の測定を継続中であるが、10名のデータを解析したところ機械乗馬の効果と安全性は確認できた。健常成人を対象とした継続した機械乗馬の安全性とその効果を検討する。今年度は、成果発表と論文執筆を中心に取り組む。研究のまとめとして、今年度は論文作成および投稿に専念する予定である。理学療法引き続き、平成26年度の研究計画を継続し、さらに、短期効果を検証するために1日15分の機械乗馬を5日間継続していただく介入群と非介入群を無作為に群分けする。そして、介入前後の自律神経活動・ストレス指標・運動機能について両群間の比較検討を行う。学術大会出席のため旅費を計上していたが、次年度の学会参加を計画したため。平成28年度に論文作成と投稿を終了する予定であったが、研究全体が遅延してデータ収集が予定より遅れたため。日本リハビリテーション医学会とアジア理学療法学会の出席を計画した。英論文校正、投稿料として使用予定。世界理学療法連盟学会の出席を計画した。
人形浄瑠璃の上演本文・舞台演出の変遷に関する研究

研究実施計画に記した通り、「I.上演本文(浄瑠璃本・興行記録)の調査・分析」「II.舞台演出(絵尽・大道具帳・劇評・写真・映像・芸談等)の調査・分析」「III.復活上演プランの作成」を並行して進め、それぞれ以下の成果をあげた。Iについては、新出本として『菅原伝授手習鑑』の増補物「比叡山の段」を見出して翻刻し、関連する諸本(大阪市立中央図書館所蔵の旧因協会寄託浄瑠璃本)を調査した上で解題を執筆し、資料紹介「「菅原伝授手習鑑比叡山の段」(文楽軒旧蔵)解題と翻刻」にまとめた。またこれまでの本研究の調査の知見も活かしつつ、論文「近松浄瑠璃における作品構想の連関ー『堀川波鼓』『松風村雨束帯鑑』『鑓の権三重帷子』を例にー」を発表した。IIについては、これまでに収集した『浄瑠璃雑誌』劇評データの整理や、淡路人形浄瑠璃資料館蔵の記録写真データの整理を進め、IIIの成果等に活かした。IIIについては、淡路人形座の『妹背山婦女庭訓』道行恋苧環の復活上演(文化庁「文化芸術振興補助金(文化遺産総合活性化事業)」により公益財団法人淡路人形協会が平成31年2月17日に実施)に協力し、その上演本文と演出プランの作成を行った。Iの作業を進めることのよって、大坂(大阪)・淡路双方でこの道行がどのような形で伝承されてきたのかを詳細に調査し、近代大阪での上演に至る流れも確認した上で、現在の文楽には残らない淡路座の伝承として、道行恋苧環(独自の踊り歌入り)を復活した。(当日のパンフレットに、淡路座の『妹背山婦女庭訓』と衣裳山、『妹背山婦女庭訓』道行恋苧環・入鹿御殿の段【復活上演台本・復曲について】【あらすじ】【床本】を記した。)研究実施計画に記した通り、「I.上演本文(浄瑠璃本・興行記録)の調査・分析」「II.舞台演出(絵尽・大道具帳・劇評・写真・映像・芸談等)の調査・分析」「III.復活上演プランの作成」を並行して進めた。Iについては、大阪市立中央図書館の浄瑠璃本調査を行い、特に『日高川入相花王』『道成寺現在蛇鱗』関係の諸本を調査し、その伝承本文について整理した。併せて、これらの作品の淡路座における伝承を確認するとともに、淡路座の床本(松茂町人形浄瑠璃芝居資料館・兵庫県立歴史博物館蔵)を調査し、その上演本文を整理した。IIについては、これまでに収集した淡路人形浄瑠璃資料館蔵の記録写真データを整理しつつ、特に『仮名手本忠臣蔵』の舞台演出について検討を加えた。その成果は次年度まとめる予定である。IIIについては、淡路人形座の『日高川嫉妬鱗』復活上演(文化庁「文化遺産を活かした地域活性化事業」により公益財団法人淡路人形協会が平成27年12月19日実施)に協力し、その上演台本と演出プランの作成を行った。「日高川嫉妬鱗」とは、上記『日高川入相花王』『道成寺現在蛇鱗』を淡路座が継ぎ合わせて上演する際の改題である。Iの作業を進めることによって、大坂(阪)・淡路双方で上記二作がどのような形で伝承されてきたのかを詳細に調査し、現行文楽に至る流れも確認した上で、現在の文楽には残らない淡路座の伝承として、『日高川嫉妬鱗』天田堤より渡し場の段・道成寺の段を復活した。「研究目的」に掲げた目的に照らし、「研究実施計画」に記した事項をおおむね予定通りに実施している。「研究実施計画」記載のI・II・IIIに分けると、Iは順調に浄瑠璃本調査・作品分析を進めたが、興行記録の調査があまり進まなかった点は少し不十分であった。IIは成果のまとめは次年度送りになったものの、上記『仮名手本忠臣蔵』の舞台演出に関する考察はほぼ終えたので予定通り、IIIは復活上演プランを作ることができ、上演も実現したので予定通りという結果であった。全体としては「おおむね順調」と評価することができる。研究実施計画に記した通り、「I.上演本文(浄瑠璃本・興行記録)の調査・分析」「II.舞台演出(絵尽・大道具帳・劇評・写真・映像・芸談等)の調査・分析」「III.復活上演プランの作成」を並行して進めた。Iについては、大阪市立中央図書館・大阪音楽大学音楽博物館の浄瑠璃本調査を行い、特に『播州皿屋舗』の伝本を調査し、その伝承本文について整理した。併せて、当該作品の淡路座における伝承を確認するとともに、淡路座の床本(南あわじ市淡路人形浄瑠璃資料館蔵)を調査し、その上演本文を整理した。IIについては、これまでに収集した淡路人形浄瑠璃資料館蔵の記録写真データを整理し、併せて明治期以降の劇評・大道具などを調査した上で、『仮名手本忠臣蔵』の舞台演出について検討し、論文「淡路座の『仮名手本忠臣蔵』ー現行文楽との相違とその価値」(『歌舞伎研究と批評』57)にまとめた。IIIについては、淡路人形座の『播州皿屋舗』の復活上演(文化庁「文化遺産を活かした地域活性化事業」により公益財団法人淡路人形協会が平成28年12月17日に実施)に協力し、その上演本文と演出プランの作成を行った。

Iの作業を進めることのよって、大坂(大阪)・淡路双方でこの作品がどのような形で伝承されてきたのかを詳細に調査し、現行文楽に至る流れも確認した上で、現在の文楽には残らない淡路座の伝承として、『播州皿屋舗』青山館の段・忠太物狂の段を復活した。(当日のパンフレットに『播州皿屋舗』の上演史(文楽と淡路座)、『播州皿屋舗』青山館の段・忠太物狂の段【復活上演台本・復曲について】【あらすじ】【床本】を記した。)「研究目的」に掲げた目的に照らし、「研究実施計画」に記した事項をおおむね予定通りに実施している。「研究実施計画」記載のI・II・IIIに分けると、Iは順調に浄瑠璃本調査・作品分析を進めたが、興行記録の調査があまり進まなかった点は、昨年度と同様に少し不十分であった。IIは『仮名手本忠臣蔵』の舞台演出に関する考察をとりまとめたので予定通り。IIIは復活上演プランを作ることができ、上演も実現したので予定通りという結果であった。全体としては「おおむね順調」と評価することができる。研究実施計画に記した通り、「I.上演本文(浄瑠璃本・興行記録)の調査・分析」「II.舞台演出(絵尽・大道具帳・劇評・写真・映像・芸談等)の調査・分析」「III.復活上演プランの作成」を並行して進めた。Iについては、淡路座の独自作品『賤ヶ嶽七本槍』『二名島女天神記』の伝本を調査し、その伝承本文について整理した。特に後者については、淡路座の床本(南あわじ市淡路人形浄瑠璃資料館・兵庫県立歴史博物館蔵)を詳しく分析して、その伝承過程を明らかにし、論文「浄瑠璃『二名島女天神記』の成立と伝承」にまとめた。また近代徳島の新聞記事から淡路座興行記録を摘出し、資料紹介「明治から昭和初期の淡路座興行記録ー徳島の新聞記事よりー」にまとめた。IIについては、これまでに収集した淡路人形浄瑠璃資料館蔵の記録写真データを整理し、併せて明治期以降の劇評・大道具などの調査を進め、その成果を「『大江山酒呑童子』(保昌屋敷の段)復曲演奏に関する覚え書きー文楽と淡路座の近代ー」のとりまとめに活かした。IIIについては、淡路人形座の『賤ヶ嶽七本槍』左馬之助湖水渡りの段の復活上演(文化庁「文化芸術振興補助金(文化遺産総合活性化事業)」により公益財団法人淡路人形協会が平成30年1月28日に実施)に協力し、その上演本文と演出プランの作成を行った。Iの作業を進めることのよって、大坂(大阪)・淡路双方でこの段がどのような形で伝承されてきたのかを詳細に調査し、近代大阪での上演に至る流れも確認した上で、現在の文楽には残らない淡路座の伝承として、『賤ヶ嶽七本槍』左馬之助湖水渡りの段を復活した。(当日のパンフレットに、「左馬之助湖水渡りの段」の伝承、『賤ヶ嶽七本槍』左馬之助湖水渡りの段【復活上演台本・復曲について】【あらすじ】【床本】を記した。「研究実施計画」記載のI・II・IIIに分けると、Iは順調に浄瑠璃本調査・作品分析を進め、その成果を論文にまとめることができたので予定通り。昨年度あまり進まなかった興行記録調査も一定の成果をあげることができた。IIは単独の成果として論文にはしていないが、I・IIIの成果の中に、その調査内容を活かすことができた。全体としては「おおむね順調」と自己評価することができる。研究実施計画に記した通り、「I.上演本文(浄瑠璃本・興行記録)の調査・分析」「II.舞台演出(絵尽・大道具帳・劇評・写真・映像・芸談等)の調査・分析」「III.復活上演プランの作成」を並行して進め、それぞれ以下の成果をあげた。
超音速縦渦崩壊過程の解明と超音速混合への応用

スクラムジェットエンジンに関連して,壁面近傍に縦渦が導入された超音速混合場の基本的な流れ場を,シュリーレン法,PIV,熱線を用いた濃度・質量流束同時測定法等で捉え,縦渦の生成から崩壊に至る過程や燃料と空気の混合過程を明らかにした.さらに混合領域の拡大や縦渦の崩壊を支配するパラメータを特定することで,混合に効果的な乱流渦を見出し,それを人為的に生成する指針を得た.数値計算では,超音速縦渦の不安定性について調査し,マッハ数依存性等を明らかにした.スクラムジェットエンジンに関連して,壁面近傍に縦渦が導入された超音速混合場の基本的な流れ場を,シュリーレン法,PIV,熱線を用いた濃度・質量流束同時測定法等で捉え,縦渦の生成から崩壊に至る過程や燃料と空気の混合過程を明らかにした.さらに混合領域の拡大や縦渦の崩壊を支配するパラメータを特定することで,混合に効果的な乱流渦を見出し,それを人為的に生成する指針を得た.数値計算では,超音速縦渦の不安定性について調査し,マッハ数依存性等を明らかにした.SCRAMジェットエンジン(Supersonic Combustion RAM Jet Engine)やCOIL(Chemical Oxygen Iodine Laser)の実現に向けた技術課題として超音速流体混合技術が挙げられる.今年度は,超音速縦渦対を膨張ランプと圧縮ランプにより壁面近傍に生成し,その崩壊過程を詳細に観察した。特に,超音速縦渦対の中央からヘリウムガスを噴射し,流れ場に及ぼす影響を明らかにした。その結果,ヘリウム噴射の影響により,縦渦対は互いに離れる方向に移動すること,ヘリウムを主流に対し,30度の角度で噴射した場合には,縦渦が壁面から離れる方向に移動することが判明した。後者は,壁面摩擦の低減につながるので,スクラムジェット燃焼器の設計に重要な指針である。膨張ランプの角度が縦渦の成長に及ぼす影響も調査した。その結果,膨張ランプの角度が7度10度の場合,縦渦の成長が最も大きいことが分かった。これも重要な結果である。2線式熱線プローブを用いた混合評価では,ヘリウムが縦渦に取り込まれる様相が明らかになった。特に,縦渦の周辺領域の強いせん断流れが存在する領域で濃度変動も大きき,その領域で混合行われていることが明らかになった。今後,外部からかく乱を与え,混合がどのように変化するか検討する準備が整った。一方,数値解析では,超音速縦渦の不安定性解析を行い,縦渦に特有の不安定波現象があることを見出した。これは,可視化結果からみられる縦渦の不安定変動と定性的に一致することを確認した。SCRAMジェットエンジン(Supersonic Combustion RAM Jet Engine)やCOIL(Chemical Oxygen Iodine Laser)の実現に向けた技術課題として超音速流体混合技術が挙げられる.今年度は,超音速縦渦対を膨張ランプと圧縮ランプにより壁面近傍に生成し,その崩壊過程を詳細に観察した。特に,膨張ランプの角度を変化させ,流れ場を詳細に明らかにした。ここことを系統的に調査するため,流入境界層を層流から乱流に遷移させ,せん断層の強さを変化させて実験を行った.その結果,縦渦の成長は,渦の循環に比例し,縦渦対の距離と主流速度に反比例することが分かった.次に,壁面にキャビティーを設け,流れに撹乱を導入した実験を行った.その結果,縦渦の不安定振動数に近い圧力変動が導入された場合に,縦渦が早期に崩壊する可能性を示した.一方,数値解析では,超音速縦渦の不安定性解析を行い,縦渦に特有の不安定波現象があることを見出した。特に,圧縮ランプ背後に切りかきを設けたHyper-Mixerタイプの縦渦導入器と切りかきのない縦渦導入器を比較した.Hyper-Mixerタイプは,特に,高マッハ数で強い縦渦が導入できることが判明した.さらに,流入境界層の影響も調査し,相流境界層が流入する場合の方が,乱流球境界層が流入する場合に比べて,混合層の拡大率が大きいことが示された.一方,数値解析では,超音速縦渦の不安定性解析を行い,縦渦に特有の不安定波現象があることを見出した。以上,超音速混合促進に適した燃料噴射装置の設計指標を得ることができた.
厚いオリフィスを通過する流れの音波による制御に関する研究

1目的空気圧回路において厚いオリフィスは、減圧や流量調節を目的として多く用いられている。本研究では、オリフィスが設置された流路内に共鳴音波を加えることによりオリフィスを通過する音速流れと亜音波流れにおける空気流量を制御することを目的とする。2結果(1)この制御方法は、流路内に加える音の周波数、音量、オリフィス内径に依存する。(2)オリフィス内径dが、O<d/D<0.282の場合(Dは流路内径)、共鳴音波を加えると、音速流れと亜音速流れともにオリフィスの上流側の静圧が変化し、下流側の静圧は変化せず流量が制御できる。圧力変動の周波数スペクトルより、音と同一の周波数を有する圧力変動のピークがオリフィスの上流側のみに存在し、音はオリフィスの下流側に伝播せずオリフィスの上流側の流路内のみが共鳴する。(3)0.282≦d/D<1の場合、亜音速流れではオリフィスの上流側と下流側の静圧が変化し、流量が制御できる。音と同一の周波数を有する圧力変動のピークがオリフィスの上流側と下流側に存在し、音はオリフィスの下流側にも伝播し、流路内が共鳴する。3まとめ本研究では、厚いオリフィスを通過する空気流量を共鳴音波により制御可能であることを明らかにした。今後、音と流れ場の干渉を明らかにし、この方法の制御機構を解明する。さらに、オリフィスを通過するとき生じる圧力変動より非共鳴音波を作り、これによる制御の可能性を検討する予定である。