hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動作中の身体と装着物のインタラクションを再現するデジタルヒューマンモデル

本研究では、動作中の身体と装着物のインタラクションを再現するデジタルヒューマンモデルを開発した。まず、装着物と身体表面の接触解析の基礎をなす、3次元形状データベースを活用した体表変形モデルを構築した。次に、バネマスモデルを用いた装着物シミュレータとペナルティー法を用いた接触力推定モデルを構築した。開発したデジタルヒューマンモデルを用いて、装着型福祉機器着用時の圧力分布を推定した結果、推定値は実計測値と大まかにパターンが一致し、定性的に妥当性が確認できた。H25年度の目標は、1身体表面変形モデルの基礎となるテンプレートフィッティング手法の構築と2装着物シミュレータのモデル化手法の検討であった。1テンプレートフィッティング手法:テンプレートフィッティング手法は、あらかじめ用意したテンプレートメッシュモデルを3Dスキャンにフィットさせることで、スキャンデータの穴埋めを可能にし、スキャンデータ間での形状比較や統計モデル構築を容易にする。提案したテンプレートフィッティング手法は、等角写像を利用した変形制約を導入することにより、従来の方法に比べて、変形時のメッシュのひずみを低減することを可能にした。また、テンプレートと3Dスキャンのマッチングする手法を開発し、テンプレートフィッティングを自動化できる手法を提案した。さらに、ユーザーが少数の対応付けを与えるだけでテンプレートフィッティングを可能にする、ユーザーの労力を軽減できるインタラクティブ変形手法も構築した。これらの成果は、国際会議論文(ジャーナル特集号)として投稿中である。2装着物シミュレータのモデル化手法の検討:装着物シミュレータのモデル化手法としてバネモデルを用いることを検討した。これを応用したリターゲティング手法を国際会議で発表した。また、曲げを考慮するバネモデルを考案した。さらに、物体衝突モデルを導入し、布を模擬した単純な平面モデルと身体の剛体形状との接触状態を再現できることを確認した。平成26年度の目標は、1装着物シミュレータの開発、2提案手法の評価と3GUIへの組み込みであった。本年度は、形状データベースを活用したpose space deformation(PSD)という身体表面形状推定モデルを実装し、バネモデルを用いた装着物シミュレータと統合することで、多様な姿勢をとった際の装着物の接触力分布を推定する手法を構築した。PSDを用いて、介護動作で頻発する腰曲げ動作時の表面形状を推定し、従来のアニメーション手法と比較した結果、PSDの方がより実際に近い結果を出力できることを確認した。接触判定は、KDツリーを用いて行い、接触力判定はペナルティー法を用いて行った。シミュレーションの評価は、装着型支援機器の圧力分布が圧力センサーのレンジよりも小さかったため、布状移乗支援機器を対象として行った。その結果、計測した圧力データと比較し、圧力分布パターンが大まかに一致することが確認できた。これらのシミュレーション結果はMatlabので実装し、シミュレーションした姿勢と同時に圧力分布のカラーマップなどをビジュアライズすることができる。今後、3DCGソフトウェアのplug-inとして実装する。なお、前年度開発したデジタルヒューマンモデル構築のためのテンプレートフィッティング手法の計算速度を高め、その成果をComputer Graphics Forumというジャーナルに投稿し、採録された。26年度が最終年度であるため、記入しない。コンピュータグラフィクス、コンピュータビジョン26年度が最終年度であるため、記入しない。身体表面変形モデルの基礎となるテンプレートフィッティング手法の開発が完了し、装着物シミュレータのモデル化方法を決定できたため。今後は、装着物シミュレータを構築し、身体表面変形モデルとの統合を図る。
動物ウイルスの持続感染・再活性化機構の研究

ウイルスの持続感染では、免疫の存在にも係わらず、ウイルスは体内に潜伏し、宿主の免疫から巧みに逃れる。しかし疫学的、免疫学的、生物学的誘因により、時にはウイルスが再活性化され、その産生が起こり症状が発現する。以下得られた結果を述べる。1.FIV実験感染ネコのリンパ節においてウイルス抗原は瀘胞中心部に存在する瀘胞樹状突起細胞あるいは傍瀘胞領域に存在するリンパ球に局在し、さらにウイルス抗原陽性リンパ球はCD4陽性Tリンパ球であった。2.ネコカリキルイルスはネコTリンパ細胞にIn vitroにおいて持続感染することが明かになった。3.ネコヘルペスウイルス1型(FHV-1)はネコ免疫不全ウイルス(FIV)のLTRを活性化した。それに関与するLTR内の標的部位はATF結合部位とTATAエレメントである可能性が示唆された。4.FIV LTRの活性化にはFHV-1の前初期(IE)遺伝子産物の関与が考えられるので、PHV-1のIE遺伝子をHSV-1のICP4ホモローグとして同定し、その塩基配列を決定した。その結果、他のαヘルペスウイルスのICP4ホモローグとアミノ酸レベルで3550%の相同性がみられた。5.FHV-1 ICP4を含めたαヘルペスウイルス(HSV-1),オーエスキー病ウイルス(PRV),ウマヘルペスウイルス1型(EHV-1)のICP4ホモローグのFIVとヒト免疫不全ウイルス(HIV)のLTRに対する影響を調べるために,ネコ腎由来CRFK細胞とネコ胎児由来fcwf-4細胞を用いてCATアッセイを行った。その結果、FHV-1のICP4ホモローグは、FIVのLTRには、有意な影響を及ぼさないが、HSV-1,PRV,EHV-1のICP4ホモローグはFIV LTRを抑制した。さらにFHV-1のICP4ホモローグはCRFK細胞ではHIVのLTRを活性化したが,fcwf-4細胞では活性化しなかった。他のICP4ホモローグは両細胞においてHIVのLTRにはほとんど影響を及ぼさなかった。またすべてのICP4ホモローグはヒト結腸癌由来のSW480細胞ではFIVとHIVのLTRを活性化した。本研究は動物ウイルスの持続感染と再活性化の機構を,自然宿主を用いて分子生物学的手法により,遺伝子レベルから個体レベルまで広範囲にわたり解明することを目的とする。ウイルスの持続感染では,免疫の存在にも関わらず,ウイルスは体内に潜伏し,宿主の免疫から巧みに逃れる。しかし疫学的,免疫学的,生物学的誘因により,時にはウイルスが再活性化され,その産生が起こり症状が発現する。本年度は主としてネコ免疫不全ウイルス(FIV)のIn Vitroでの持続感染機構と再活性化機構を検討し以下の成績を得た。1.2種類のネコTリンパ球株化細胞を用いて,各種FIV株の細胞傷害活性を調べた。その結果,ウイルスと宿主細胞の組合わせによっては感染細胞がFIV抗原をほぼ100%発現後死滅するものや少なくとも2ケ月間生存するものあるいは感染が成立しないものがあった。また持続感染状態の細胞ではネコCD4の発現がほぼ100%消失した。

2.イヌヘルペスウイルス(FHVー1)をMYAー1細胞に感染させたところ,感染後細胞傷害が起こり,細胞内外のウイルスtiterは上昇した。これと同様の結果がConA刺激ネコ末梢血リンパ球やFLー74細胞でも見られた。また,蛍光抗体法により感染細胞にFHVー1抗原が認められた。これらのことからFHVー1は,Tリンパ球に感染し複製が行われることが示された。次いで,FIVTM1株とFHVー1C7301株をMYAー1細胞に感染させ,各抗原を二重染色間接蛍光抗体法で検出したところ,同一細胞にFIVとFHVー1の重複感染が認められ,電顕でもこれら2つのウイルス粒子が確認された。次にFHVー1がFHVの転写活性にどのような影響を及ぼすか調べるためにHIVLTRからの転写活性をCATアッセイで調べた。その結果,FHVー1は,FIVLTRを活性化することが明らかとなった。本研究は動物ウイルスの持続感染と再活性化の機構を、自然宿主を用いて分子生物学的手法により、遺伝子レベルから個体レベルまで広範囲にわたり解明することを最終目標とする。ウイルスの持続感染では、免疫の存在にも係わらず、ウイルスは体内に潜伏し、宿主の免疫から巧に逃れる。しかし疫学的、免疫学的、生物学的誘因により、時にはウイルスが再活性化され、その産生が起こり症状が発現する。本年度は主として猫免疫不全ウイルス(FIV)並びに犬ジステンパーウイルス(CDV)による感染動物を用いて、持続感染に係わる標的細胞の同定とそれぞれのウイルス抗原の局在を検討した。さらにウイルスによる持続感染の再活性化機構の一端を明かにする目的でIn vitroでのウイルス重感染によるFIV LTRの活性化の機序を調べ以下の成績を得た。1.FIV実験感染猫のリンパ節において、ウイルス抗原は瀘胞中心部に存在する瀘胞樹状突起細胞あるいは傍瀘胞領域に存在するリンパ球に局在し、更にウイルス抗原陽性リンパ球はCD4陽性Tリンパ球であった。2.CDVの標的細胞の検索と感染によるリンパ系組織への影響を検討した結果、CDVは少なくともRES系の細胞とT細胞に直接感染することまたリンパ系組織においてT細胞領域、B細胞領域の両方の細胞を著しく減少させることが明らかになった。3.ネコヘルペスウイルスはFIV LTRを活性化し、それに関与するLTR内の標的部位はATF結合部位とTATAエレメントである可能性が示唆された。4.ネコカリキウイルスは、FIV LTRを活性化しなかったが、ネコTリンパ細胞にIn vitroにおいて持続感染することが明らかになった。本研究は動物ウイルスの持続感染と再活性化の機構を、自然宿主を用いて分子生物学的手法により、遺伝子レベルから個体レベルまで広範囲にわたり解明することを最終目的とする。ウイルスの持続感染では、免疫の存在にも係わらず、ウイルスは体内に潜伏し、宿主の免疫から巧みに逃れる。本年度は主としてネコ免疫不全ウイルス(FIV)による持続感染の再活性化機構の一端を明かにする目的でIn vitroでのFIV LTRの活性化の機序を調べ以下の成績を得た。1.FIV LTRの活性化にはネコヘルペスウイルス1型(FHV-1)の前初期(IE)遺伝子産物の関与が考えられる。
貯水池取水塔の地震時挙動の観測と解析

1.地震観測「長柄ダム」の鉄筋コンクリート取水塔の機械室に平成6年2月に設置した地震計により平成7年7月迄に10個の地震を記録した。そのうち8個はM<6.0であり記録の最大加速度も10gal以下であった。'95.7.3の相模湾地震はM=5.6,震央距離=60kmで当該取水塔では42galの水平最大加速度を記録した。'95.7.8の東海道はるか沖地震はM=6.2であったが震央距離が300km以上で大きな加速度を示さなかった。よって7月3日の記録を用いて平成6年度に作成した数理モデルの解析を行った。2.ダム地震記録の利用当取水塔にはその入力波として規定できるデータを観測する地震計を有していない。よって代替入力波として「長柄ダム」本体に埋設されている地震計のうちの最礎部の記録を用いることとした。記録の入手は「水資源開発公団房総導水路建設所」に依頼し、協力を得た。この地震によるダム尺端の最大水平加速度は32galであり、取水塔の方が大きな加速度応答を示すことが分かった。3.応答計算による検証平成6年度の予備解析で作成した曲げせん震動モデルと、これに基礎のロッキング震動を加えたロッキング振動モデルで検証を行った。これらの弾性定数は、1.で得た地震記録の周波数分析から取水塔の固有固胞が卓越しているので、これが得られるような弾性定数を決定した。その結果、曲げせん断振動モデルでは、モード減衰は極めて小さく、5%以下と想定された。また代替入力波を用いての応答計算による加速度波は、時刻歴において一致させるのは困難だが、統計量において一致させることはかなりの程度で可能だと判明した。またロッキング振動モデルは、曲げせん断振動モデルより大きな応答を与えることも判明した。1.観測取水塔の選定と観測体制補助金交付の内定通知を受けて、地震観測を行う観測取水塔をどこに設定するかの選定を行った。関東農政局管内でおよそ10個のダムが候補になったが、(1)取水塔へのアクセスが容易なこと(管理橋が設置されていること)、(2)本学から近いこと、(3)ある程度規模の大きなもの、の三条件で選定し、水資源開発公団、房総導水路建設事業で建設された「長柄ダム」(千葉県長生郡長柄町)の取水塔を選定した。本ダムの取水塔は鉄筋コンクリート正方形断面の塔状構造で基礎部を含めた高さは41mである。現在のダム管理者である水資源開発公団・房総導水路建設所に長期観測の許可を依頼し、地震計が調達された平成7年2月に観測の取り決め文書を同建設所と交わした。こうして平成7年2月1日に地震計を当該取水塔頂部機械室に設置し、現在観測体制に入っているが、現在までに有力な記録は得られていない。2.地震計の選定と発注本観測で当初予定していた地震計は交付予算内で購入することが不可能となったので、記録部を電子メモリー方式にしてコストダウンを図った新型機の製作を計器メーカーに依頼した。その仮発注は平成6年7月であったが、新製品のため計器の製作に時間を要し、実際納入できたのは、平成7年2月1日となった1。購入した計器は1MBメモリーを有する3成分ディジタル加速度計である。3.研究の進捗対象とする取水塔が選択された時点で、解析作業に入った。有限要素曲げ梁要素モデルを用い取水塔を何種類かの仮定した剛性や質量の分布のもとで固有振動解析を行った。

その結果は得られているが、これは今後の実測データとの検証により仮定の正当性の検証が加えられなければならない。1.地震観測「長柄ダム」の鉄筋コンクリート取水塔、機械室に昨年度設置した地震計により平成7年8月迄に10個の地震記録を観測した。そのうち8個はM<5.0であり、記録の最大加速度値も10galであった。'96,7.3の相模湾地震はM=5.6震央距離=60kmで当該取水塔では42galの最大加速度を記録した。又'96,7.8の東海道はるか沖地震はM=6.2であったが震央距離=310kmであり、当該取水塔での記録は3gal程度にしかならなかった。よって7月3日の記録を用いて昨年度に作成したモデルの検証に用いることとした。2.ダム地震記録の利用当該取水塔はその入力地震波を規定すべき地震計を設置していない。よって代替え入力波として「長柄ダム」本体に埋設されている地震計のうち、基盤部の記録を用いる事とした。記録の入手には「水資源開発公団・房総道水路建設所」に依頼し、協力を得た。この地震によるダム天端の最大加速度は、水平で最大32galであり、取水塔のほうがより大きな加速度応答を示す事が分かった。又基盤部の水平最大加速度は8galであった。3.応答計算による検証昨年度、予備解析で作成した曲げ剪断振動モデルとこれに基礎のロッキング振動を加えた2種類のモデルを作成した。但しこれらの弾性定数の確定が不明瞭であった、1.で得た応答計算の周波数分析から、取水塔の固有周期が判明したので、実際の固有周期と合致する1次固有周期を生み出す弾性定数を決定した。その結果、曲げ剪断振動モデルではモード減衰は極めて小さく、5%以下であることが判明した。そしてパワスペクトル面で応答解析結果を実測に近似させる事はかなりの程度で可能なことが判明した。
偏光を利用した暗視野照明による生菌数計測の迅速化

食品の安全性を保障するために,食品中の生菌数検査が義務づけられている。現在標準的に使用されている平板菌数測定法は,生菌を確実に検出できる方法である反面,測定時間が長い問題がある。本研究では,平板菌数測定法の長所を残しつつ自動的に迅速計測を行うことを目的とした。計測時間の短縮を実現するためには,コロニーの成長過程でより小さいうちに存在の有無を検出することが重要であるため,背景である培地とコロニーとのコントラスト比の向上がポイントとなる。この高コントラスト化の実現には,構成が容易で大きい効果が期待できる暗視野照明法を用い,さらに効果を高めるために偏光による効果と光源の波長帯域の制限を行った。まず,そのための光源光の適切な照射方法,および効果的な偏光方向や波長について検討し,コントラストが高くかつシャーレ全面観測に必要とされる光量ムラの少ない条件について検討した。次に暗視野照明に加えて,効果が認められたP偏光の併用および長波長光使用の各場合について,逐次観測実験を行い生菌数が確定されるまでに要する計測時間の比較検討を行った。E.coliを用いた実験の結果,暗視野照明を用いることによって通常の明視野照明の場合に比べ,コロニーのコントラスト比を約23倍に向上できることがわかった。また,P偏光および長波長光を暗視野照明と併用することよって,暗視野照明だけの場合に比べてそれぞれ約1.21.3倍および約1.51.8倍に向上できた。さらに逐次観測実験の結果,暗視野照明だけでも従来と比べて計測時間を3時間程度短縮できた。また,P偏光および長波長光併用の効果として,それぞれさらに1時間および30分程度の迅速化がなされた。総合的な効果として,従来の明視野照明で12時間以上要していた計測時間が,本研究によって8時間に短縮することができることが確認され,生菌数検査の迅速化に貢献できることがわかった。平成18年度における本研究の研究課題は,1.シャーレ全面観測のための暗視野照明における最適な光源光の照射方法の検討,2.暗視野照明における偏光の利用および波長の違いによるコロニーと背景とのコントラスト比の比較検討,3.暗視野照明で取得した画像の解析およびコロニー数計数ソフトウェアの開発,である。上記1.については,まずファイバライトガイドを用いた疑似点光源を視野周辺部から照射する方法を用いて,シャーレに対する光の照射角度等の影響を検討した。コンパクト化に有利な真横からの照射よりも,斜め下方の視野外ぎりぎりの角度から照射する方が,コントラストを高くできることがわかった。また,線状のラインライトガイドを用いた場合は,点光源よりもムラの少ない配光を得るのに良好であった。上記2.については,光源側と,カメラ側の片方あるいは両方に偏光子を設置し,与える偏光方向を変化させて,取得画像におけるコロニーのコントラスト比について検討した。その結果,シャーレに対してP偏光を与えたときの方が,S偏光を与えた場合に比べて,平均で1.2倍程度コントラスト比が向上することが認められた。また,波長の違いに関しては,標準寒天培地,コロニーともに可視領域では長波長ほど吸収が少ないが,その傾向はコロニーの方が顕著であることが確認された。暗視野照明で光源にバンドパスフィルタを用いて波長制限を行い,短波長と長波長の光を切り替えて得た2枚の画像の比較では,長波長光を使った方がコントラスト比が平均で2倍以上高くなることが実際に確認された。上記3.については,暗視野照明で取得された画像に対して,シャーレ領域の抽出,コロニーと背景とのコントラスト比の計測,およびコロニー計数用のプログラムを作成した。

食品の安全性を保障するために,食品中に生存する菌数(生菌数)の検査が義務づけられている。現在広く標準的に使用されている平板菌数測定法は,生菌を確実に検出できる方法である反面,測定時間が長い問題がある。本研究では,平板菌数測定法の長所を残したまま自動的に迅速計測を行うことを目的とした。計測時間の短縮を実現するためには,コロニーの成長過程でより小さいうちに存在の有無を検出することが重要であるため,背景である培地とコロニーとのコントラスト比の向上がポイントとなる。この高コントラスト化の実現には,構成が容易で大きい効果が期待できる暗視野照明法を用い,さらに効果を高めるために偏光による効果と光源の波長帯域制限を行った。まず,そのための光源光の適切な照射方法,および効果的な偏光方向や波長について検討し,コントラストが高くかつシャーレ全面観測に必要とされる光量ムラの少ない条件について検討した。次に暗視野照明に加えて,効果が認められたP偏光の併用および長波長光使用の各場合について,逐次観測実験を行い生菌数が確定されるまでに要する計測時間の比較検討を行った。実験の結果,暗視野照明を用いることによって通常の明視野照明の場合に比べ,コロニーのコントラスト比を約3倍に向上できた。また,P偏光および長波長光の併用によっても,通常の暗視野照明の場合に比べてそれぞれ約1.3倍および約1.4倍に向上できることがわかった。さらにE..coliによる逐次観測実験の結果,暗視野照明だけでも従来と比べて計測時間を3時間程度短縮できた。また,P偏光あるいは長波長光併用の効果として,それぞれさらに1時間程度の迅速化がなされた。総合的な効果として,従来の明視野照明で12時間以上要していた計測時間が,本研究によって8時間以下に短縮することができることが確認され,生菌数検査の迅速化に貢献できることがわかった。
特許制度の研究開発投資,経済成長および社会的厚生への影響

企業の新しい質の財を開発する誘因は、それを開発したことで市場を独占することによる利潤であるが、開発した製品をコピーされると同じような財が市場に供給されることになり、当初獲得していた独占の地位を奪われることになる。よって、新製品のコピー活動は新製品を開発する誘因を減少させるだろう。さらに、家計が財の質の向上とともに財のバラエティの多さに対しても効用を感じているときには、新しい質の財から得る効用は、それまでの段階で存在した質の財のバラエティの多さによって制限を受けてしまう。したがって、新しい質の財を開発して独占の地位を獲得しても、それによって得る独占利潤は旧製品のバラエティの多さによって制限を受ける。本研究ではこのような要因を考慮に入れたモデルを構築した。そのようなモデルで、本研究では次のような結果を得た。第1に、経済の規模の拡大は新製品に対する開発に誘因を増すが、同時に財のバラエティも増やすために新しい質の財を開発する誘因を全体として下げてしまうことが有り得る。よって、小さな規模の経済が成長するのが困難であるのと同様、大きな市場を持つ経済が早く成長するとは限らない。第2に、特許制度を厳格に適用することでコピーの容易さを低下させると、コピー活動への資源配分が減少させ、それを新製品の開発に向けることができる。したがって、先の市場の拡大と同じような効果を発生させる。すなわち、特許の適用の厳格化は新製品の開発を遅らす可能性もあるのである。また、特許の長さが経済成長、経済厚生に与える影響について以下の結果を得た。第1に、特許の長さを延長し保護期間を長くすると経済成長率は大きくなる。第2に、時間選好率が小さく家計が近視眼的でないとき、また、技術進歩の程度が大きいとき経済厚生上は特許の長さについて最適な期間が存在する。今年度は,特許期間を考慮に入れたモデルに特許許可を規制当局が与えるかいなかについて判断するケースで,企業が考慮して既存の製品に似たような新製品を開発するとき,その企業の研究開発投資がどのような影響を受けるかを分析するモデルを構築した.新しい製品が,すでにある製品の特許を侵害する恐れがあるので,そうならないように新しい製品をコピーすると新製品の開発のコストが増加する.一方,まったく新しい質の製品を開発,すなわち革新製品の開発を行おうとする企業にとってはこのことは製品開発のコストを下げる方向に作用する.このような相互依存関係を考慮に入れてモデルを作成すると特許の長さのみを考慮したモデルに特許の幅を導入することになる.その結果,産業を細かく分類することが必要になる.1つは開発に成功し新しい質の財を一つの独占企業が生産している産業.次に,特許の幅を超えて類似の製品を生産する企業が存在する寡占産業.最後に特許が切れて多くの企業が競争的にその製品を生産している産業.さらに個々の産業を新しい質の製品が開発された以降の経過年齢によって分類される.このような細かな分類を行った場合に解析的な分析には限界があるので数値解析の方法を用いる必要が必然的に生じる.モデルの数値分析を行うことで特許の審査を厳しく適用することが研究開発投資や経済厚生に与える影響を調べることが可能になる.また以上のモデルを2国モデルに拡張しようと試みているがまだモデルを閉じる段階にはいたっていない.今年度は,新しい質の財を開発する研究開発投資と、それをコピーする活動の二つを考慮に入れたモデルを構築し、それのシミュレーションを行った。

新しい質の財を開発する誘因は、それを開発したことで市場を独占することによる利益であるが、開発した製品をコピーされると同じような財が市場に供給されることになり、当初獲得していた独占の地位を奪われることになる。よって、新製品のコピー活動は新製品を開発する誘因を減少させるだろう。さらに、家計が財の質の向上とともに財のバラエティに対しても効用を感じているときには、新しい質の財から得る効用は、それまでの段階で存在した質の財のバラエティの多さによって制限を受けてしまう。したがって、新しい質の財を開発して独占の地位を獲得しても、それによって得る独占利潤は旧製品のバラエティの多さによって制限を受ける。このような環境では次のような結果を得た。第1に、市場の大きさの拡大は新製品に対する開発に誘因を増すが、同時に財のバラエティも増やすために新しい質の財を開発する誘因を全体として下げてしまうことが有り得る。よって、小さな市場規模の経済が成長するのが困難であるのと同様、大きな市場を持つ経済が早く成長するとは限らない。第2に、特許制度を厳格に適用することでコピーの容易さを低下させると、コピー活動への資源配分が減少させ、それを新製品の開発に向けることができる。したがって、先の市場の拡大と同じような効果を発生させる。すなわち、特許の適用の厳格化は新製品の開発を遅らす可能性もあるのである。
タンデム配列構造物に作用する空気力の予測を目的としたレイノルズ平均型モデルの開発

本年度はまず始めに正方形角柱の配置間隔L/Dを,昨年度実施していないL/D=3,5として実験を行った.その結果,L/D=3の場合はL/D=2と同様,角柱間を通り過ぎる流れが生じることなく,2つの角柱があたかも一体化しているかのような流れが生じることがわかった.L/D=5の場合は,L/D=4と同様,角柱間を通り過ぎる流れが生じることが確認された.また,上流側角柱からは明確な渦放出が生じ,それが下流側角柱に衝突することで,L/D=2,3とは周辺の流れと角柱の表面圧力が大きく異なる結果となった.以上の結果より,L/D=3,4の間で流れパターンが大きく変化していることが確認された.また,角柱辺長と風路幅の比,閉塞率が15%と大きいため,流れ場に対し何らかの影響を及ぼしていることが予想されたため,角柱辺長を半分とした模型を用いて閉塞率を7.5%とした状態で実験を行い,閉塞率の影響を検討した.L/D=2の場合は,閉塞率が低下したことで周辺の風速が低下したが,表面圧力に対しては大きな変化が見られなかった.L/D=4の場合は周辺風速には変化が見られなかったが,特に下流側角柱背面の平均圧力の絶対値が低下した.これは,閉塞率が高い場合,下流側角柱から剥離した流れが,風路壁に阻害され,角柱により近い位置で巻き込むようになっていると推測される.ここに閉塞率の影響が見て取れた.ただし,L/D=2,4とも角柱問においては流れパターンにも表面圧力にも大きな変化が見られなかった.更に,本年度は圧力測定時の測定チューブの影響を除去する機器を購入し,より正確なデータ取得が可能となった.また表面圧力と周辺風速の詳細なデータが取得できたことから,現在新たな乱流モデルの開発に必要なデータを抽出する作業を行っている.以上の結果を来年度の風工学会年次研究発表会において発表することを予定している.本年度は新たな乱流モデル開発のためのベースとなるデータの取得を目的として,圧力測定システムを構築し気流および圧力測定実験を行った.具体的には,模型のスパン方向中央部に圧力孔を開けた正方形角柱模型を2本タンデム配置し,その表面圧力および周辺流速の測定を行った.圧力測定には32CH同時差圧式圧力センサーを用い,流速測定にはX型プローブ熱線流速計を用いた。またLabVIEWによりデータの取得,解析システムを構築した.まず始めに模型を単独で配置し,表面圧力および周辺流速を測定し,既往の研究に矛盾しない妥当な結果を得ることが出来た.これにより,本年度構築した測定システムが正常に稼動していることが確認できた.続いて,正方形角柱をタンデム配置し,角柱間隔を角柱辺長Dで表すと,1D,3Dとして実験を行った.その結果,角柱間隔が1Dの場合は,角柱間には大きなスケールの渦が生じることなく,また下流側の角柱の存在により,カルマン渦が壊され,細かい乱れを多く持った流れになることがわかった.一方,角柱間隔を3Dとした場合,角柱間に大きな渦が生じ,より流れの変動が大きくなった。下流側の周辺流速もそれに伴い,変動が大きくなり,下流側角柱の後方においてもカルマン渦が生じていることが確認された.以上のように,本年度の研究により,正方形角柱をタンデム配置した場合,角柱間隔により,角柱間の流れパターンに大きな違いが生じていることが把握できた.またその際,表面圧力と角柱間の流速を測定したことで,今後の乱流モデル開発に必要なデータを取得することが出来た。現在,本年度行った実験条件に合わせた数値流体解析を実施中で,来年度の土木学会全国大会において,以上の内容で発表を行うことを予定している.本年度はまず始めに正方形角柱の配置間隔L/Dを,昨年度実施していないL/D=3,5として実験を行った.その結果,L/D=3の場合はL/D=2と同様,角柱間を通り過ぎる流れが生じることなく,2つの角柱があたかも一体化しているかのような流れが生じることがわかった.L/D=5の場合は,L/D=4と同様,角柱間を通り過ぎる流れが生じることが確認された.また,上流側角柱からは明確な渦放出が生じ,それが下流側角柱に衝突することで,L/D=2,3とは周辺の流れと角柱の表面圧力が大きく異なる結果となった.以上の結果より,L/D=3,4の間で流れパターンが大きく変化していることが確認された.また,角柱辺長と風路幅の比,閉塞率が15%と大きいため,流れ場に対し何らかの影響を及ぼしていることが予想されたため,角柱辺長を半分とした模型を用いて閉塞率を7.5%とした状態で実験を行い,閉塞率の影響を検討した.L/D=2の場合は,閉塞率が低下したことで周辺の風速が低下したが,表面圧力に対しては大きな変化が見られなかった.L/D=4の場合は周辺風速には変化が見られなかったが,特に下流側角柱背面の平均圧力の絶対値が低下した.これは,閉塞率が高い場合,下流側角柱から剥離した流れが,風路壁に阻害され,角柱により近い位置で巻き込むようになっていると推測される.ここに閉塞率の影響が見て取れた.ただし,L/D=2,4とも角柱問においては流れパターンにも表面圧力にも大きな変化が見られなかった.

更に,本年度は圧力測定時の測定チューブの影響を除去する機器を購入し,より正確なデータ取得が可能となった.また表面圧力と周辺風速の詳細なデータが取得できたことから,現在新たな乱流モデルの開発に必要なデータを抽出する作業を行っている.以上の結果を来年度の風工学会年次研究発表会において発表することを予定している.
ニューロメジン高活性誘導体の鼻腔から脳への送達による新規肥満治療システムの開発

本年度では、ニューロメジン誘導体CPN-116(CPN)を効率よく脳内に送達する戦略として鼻腔内投与に注目し、鼻腔内投与後のCPNの吸収・体内動態、中枢移行性及び薬理効果について評価した。はじめに、CPNの安定性を評価した結果、CPNは血清中で速やかに分解されるが、CSF中では分解が遅く、血液を介さず直接脳へCPNを送達させることが有利であることが示唆された。次に、CPNの脳移行性を評価したところ、血中濃度に対する脳内濃度の比は腹腔内、静脈内投与群と比較して鼻腔内投与群で高く、部位としては嗅球で最も高いことが明らかになった。本知見より、CPNは鼻腔内投与により脳内へと効率よく送達できる可能性が示唆された。CPN鼻腔内投与群の体重増加は、腹腔内、静脈内投与群と比較して有意に抑制され、その抑制の程度は投与量に依存した。また、肥満モデルマウスを用いた検討においてもCPN鼻腔内投与群で体重増加の抑制傾向が観察された。以上より、CPNの鼻腔内投与の有用性を薬理効果においても確認できた。そこで、体重増加の抑制が中枢作用を介していることを確認するために、血中corticosterone (CCS)値を評価した。CPN濃度は鼻腔内、静脈内投与群でほぼ同程度であった。一方、CCS濃度は、CPN鼻腔内投与群で最も高い値を示した。以上より、鼻腔内投与されたCPNは脳へと送達され、NMUR2を介した中枢作用により薬理効果を示すことが示唆された。さらに、体内動態評価では、静脈内投与、鼻腔内投与ともに投与60分後には血中からほぼ消失したが、CPNの鼻腔内投与時のbioavailability (BA)は約25%と予想より高い値を示した。以上、CPNは鼻腔内投与により、効率的に脳内へ送達され、肥満治療薬として臨床応用可能であることが示唆された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
新規組成オキシフッ化物ナノ結晶化ガラスの創製と光学素子への応用

シリカをベースとする透明なナノ結晶化蛍光ガラス薄膜の開発を行った。透明性についてはゾル-ゲル・プロセスにおける種々の合成パラメーターを調査・検討し、膜の気孔率と散乱特性を精密に制御することで高い可視光透過性を達成した。ナノ結晶化させる蛍光体材料には希土類フッ化物、オキシフッ化物および酸化物を調査した。従来、ゾル-ゲル法では原料となる金属源が均一に混合されるため所望の結晶(特に金属酸化物)をガラス中にナノ結晶化させることは困難であったが、申請者らが開発したゾル-ゲルフッ化物法を適用することにより、所望のナノ結晶を選択的に結晶化させることができるようになった。具体的には、付活剤として赤色発光を示す3価のユーロピウムおよびサマリウムを、代表的なホスト結晶として酸化セリウム(CeO_2)および酸化ランタン(La_2O_3)を選択した。トリフルオロ酢酸をフッ素源として用いるプロセスでフッ化物およびオキシフッ化物の低温結晶化を利用したガラス中でのナノ結晶化を試みたところ、1000°Cより低い熱処理で所望のSiO_2-La_2O_3:Eu^<3+>系ガラス薄膜が得られることが明らかとなった。さらにその合成過程を詳細に調査したところ、新しい結晶相であるLa_<10>(SiO_4)_6O_3オキシアパタイトが1000°C以上の熱処理で生成することを見いだした。この結晶相は陽イオン置換性が極めて高く、付活剤の希土類イオンに加えて、構造変調のためにアルカリ金属、アルカリ土類金属をはじめとする種々の金属イオンをドープすることが可能であることがわかった。その結果、結晶構造制御により蛍光励起波長を精密に変化させることができるようになった。本年度は新規組成オキシフッ化物チノ結晶化ガラスの創製のために、結晶化させるべきフッ化物に焦点を当てて研究を進めた。特に、赤色発光を示すGdF_3:Eu^<3+>およびGdOF:Eu^<3+>、緑色発光を示すYOF:Pr^<3+>、ならびに青色発光を示す複合フッ化物BaMgF_4:Eu^<2+>およびBaLiF_3:Eu^<2+>について、原料の選択、熱処理条件の制御、フォトルミネセンス測定等を通してそのゾル-ゲル合成手法を確立した。また、発光メカニズムの詳細な解析およびナノ結晶化ガラス創製のためのシリカとの複合化も行った。GdF_3/GdOF系に関しては、トリフルオロ酢酸を原料とするゾル-ゲル法において、前駆体の熱処理温度を変化させるだけで所望の結晶相が得られることを明らかにした。また、Eu^<3+>のフォトルミネセンスにおける紫外線励起メカニズムは、GdF_3:Eu^<3+>の場合はGd^<3+>-Eu^<3+>間の励起エネルギー移動、GdOF:Eu^<3+>の場合にはO^<2->-Eu^<3+>間の電荷移動によるものであることがわかり、いずれの場合にもEu^<3+>内殻内のf-f遷移による励起よりもその効率が高かった。このため、これらのフッ化物結晶は紫外線発光ダイオードなどの励起光源を用いた発光デバイスに応用できる可能性がある。さらに、シリカと複合させる際、マトリクスとなるシリカをナノ多孔質とし、紫外線を有効に散乱させる構造を持たせることにより、励起光散乱吸収による発光強度の増加が起こることを見出した。緑色YOF:Pr^<3+>についてもGdOF系と同様の結果を得た。青色BaMgF_4:Eu^<2+>およびBaLiF_3:Eu^<2+>については、原料として用いるEu^<3+>の熱処理によるEu^<2+>への還元反応メカニズムを検討し、本研究で用いたゾル-ゲル法が極めて有用な還元プロセスを含んでいることを見出した。これによって、水素ガス処理等の特別な還元処理を用いることなしにSiO_2-BaMgF_4:Eu^<2+>ナノ結晶化ガラスを得ることに成功した。以上の様に、本年度の研究成果は新規組成ガラスの創製にとどまらず、新規微細構造の創製による発光強度の増大という、薄膜発光デバイスへの応用における重要な提案を行うことができた。第一に、発光ナノ結晶材料の調査として、YF_3、YOF、Y_2O_3、CeO_2系材料の合成と発光特性の評価を行った。第二に、厚さが約2μmの多孔質ゾル-ゲルシリカガラス薄膜中に希土類フッ化物ナノ結晶を分散させたナノ結晶化ガラスを開発した。これは、光学機能複合化の立場から、膜の気孔率や透明性を制御することで励起光の多重散乱を起こさせ、さらに人体に有害な励起光が外部に漏れるのを遮断するなど、新たな機能を有する発光ガラス膜を作製することを目的としたものである。実際に、出発原料溶液に高沸点有機化合物(ジメチルホルムアミド)を添加する、あるいはサブミクロンおよびナノサイズの高分子微粒子(ポリスチレンビーズ)を鋳型として添加する方法によってナノ結晶化シリカゲル薄膜を作製し、気孔サイズの揃った多孔性が得られることを確認した。作製した新規組成のSiO_2-Gd(O,F):Eu^<3+>系およびSiO_2-BaLiF_3:Eu^<2+>系ガラス

薄膜は強い赤色および青色発光を示した。第三に、希土類イオンをドープしたシリカ/高分子ハイブリッド薄膜の開発を行った。このハイブリッド膜は強い白色発光を示すことが前年度の研究で明らかとなったが、今年度は膜の発光特性に及ぼすアルカリ土類金属イオンの添加効果について調査した。その結果、ゾル-ゲル法により作製されるこのハイブリッド膜は、250°Cで熱処理した場合にのみ発光すること、有機高分子のC=O二重結合部位におけるHOMO-LUMO遷移が発光に関与していること、その部位に金属イオンを配位させると励起および発光波長のチューニングが可能となることなどを明らかにした。以上で得られた知見は、発光ガラス薄膜の簡便な作製方法と工業的応用に寄与するところが大きい。シリカをベースとする透明なナノ結晶化蛍光ガラス薄膜の開発を行った。透明性についてはゾル-ゲル・プロセスにおける種々の合成パラメーターを調査・検討し、膜の気孔率と散乱特性を精密に制御することで高い可視光透過性を達成した。ナノ結晶化させる蛍光体材料には希土類フッ化物、オキシフッ化物および酸化物を調査した。従来、ゾル-ゲル法では原料となる金属源が均一に混合されるため所望の結晶(特に金属酸化物)をガラス中にナノ結晶化させることは困難であったが、申請者らが開発したゾル-ゲルフッ化物法を適用することにより、所望のナノ結晶を選択的に結晶化させることができるようになった。具体的には、付活剤として赤色発光を示す3価のユーロピウムおよびサマリウムを、代表的なホスト結晶として酸化セリウム(CeO_2)および酸化ランタン(La_2O_3)を選択した。トリフルオロ酢酸をフッ素源として用いるプロセスでフッ化物およびオキシフッ化物の低温結晶化を利用したガラス中でのナノ結晶化を試みたところ、1000°Cより低い熱処理で所望のSiO_2-La_2O_3:Eu^<3+>系ガラス薄膜が得られることが明らかとなった。さらにその合成過程を詳細に調査したところ、新しい結晶相であるLa_<10>(SiO_4)_6O_3オキシアパタイトが1000°C以上の熱処理で生成することを見いだした。この結晶相は陽イオン置換性が極めて高く、付活剤の希土類イオンに加えて、構造変調のためにアルカリ金属、アルカリ土類金属をはじめとする種々の金属イオンをドープすることが可能であることがわかった。その結果、結晶構造制御により蛍光励起波長を精密に変化させることができるようになった。
Deep Neural Networkの適応統合による画像認識の研究

従来の画像認識では、1つのConvolutional Neural Network(CNN)に多数の学習画像を与え、1つの強いネットワークを作成するのが主流であった。しかし、様々な見えの変動を1つのネットワークで吸収するというこのアプローチには限界があると考えられる。そこで、我々は複数のネットワークを用意し、それらを統合しながら学習、認識する方法について研究を行った。この方が1つ1つのネットワークのサイズは小さく済むし、各ネットワークが解くべき問題が明確になるので、効率的である。まず初年度は複数のCNNの統合という考えを基にいくつかの方法について研究を行った。最初は、監督するCNNを用意し、それが他のCNNに仕事を割り振るという方法である。これは、学習しながら徐々に各CNNがあるタスクに特化していくというアプローチであり、実験により手法の有効性を確認した。また、クラスの難易度によりCNNを使い分けるという方法も提案した。これは、クラス数が増えていくと、難しいクラスと簡単なクラスが混在し、難しいクラスの学習がないがしろにされてしまうからである。11クラスを含む車載カメラ映像のセグメンテーションにおいて有効性を確認した。また、学習過程のモデルを統合するという方法についても研究し、対象検出において手法の有効性を確認した。このように複数のディープラーニングの統合という観点からいくつかの方法を提案し、実験により有効性を確認した。上述のように、いくつかの手法を提案し、実験により有効性を確認している。おおむね順調に進んでいると言える。初年度にいくつか種をまいたので、それらをさらに発展させていく予定である。まずは小規模なデータセットを用いていたので、データセットの規模が大きいものでも検証していく予定である。年度末に国内の学会で発表する予定であったが、実験が間に合わなかったため、その分の予算が残った。
地理情報科学の深化と研究教育組織に関する研究

本研究では,地理情報科学の方向性,国内外の研究機関との研究交流方法,地理情報の研究・教育の普及・高度化方法,研究成果の社会的還元方法,行政施策の在り方の方向性について研究した。その結果は以下の通りである。1.地理情報科学の研究体制・研究のフレームワークをまとめた。特に,地理情報科学の基礎研究(空間データの取得,データベース,データ操作,解析,出力伝達方式)について既往研究を整理し,研究の方向性をまとめた。2.海外の研究体制(アメリカの国立地理情報解析センター,イギリスの地域研究所)をまとめた。3.日本における地理情報科学研究センターの研究組織のありかたについてまとめた。4.地理情報科学に関するシンポジウムを開催し,その内容を地理情報システム学会の学会誌上で出版した。5.GISによる地図資源や広く空間情報の有効利用方法を,地球環境,都市環境,国土利用解析,森林計画,農学,都市工学,マーケティング,マルチメディア,地域構造調整,地理学,疾病解析,地震防災,景観分析の分野について応用研究例を概観し,今後の方向性や課題を示した。また,現在インターネット上で得られる地理情報科学関連情報についてもまとめた。6.国内外の研究機関との交流や地理情報科学の研究・教育の普及・高度化のためには,行政施策として,地理情報科学研究センターを大学付置で設立することが必要であり,これによって空間データ取得の効率化,多分野における知識の総合化による地理情報科学研究の深化を図ることができる。本年度の研究実績のおもな内容としては、研究集会(2回)・公開シンポジウム(1回)・実態調査のための準備、そして研究計画達成のための研究分担者会議(6回)を実施してきた。研究集会は、10月14日に“名古屋大学シンポジオン"、11月13日に“NTTならふれあい会館"、にてそれぞれ開催した。前者の研究集会の出席者は20名であり、本科研費研究分担者と名古屋大学地理情報システム研究会議委員、ならびに同大学年代測定資料センター関係者との間で意見交換を行なった。そこでは、GIS研究の芽の出し方と組織作りの伴う課題について議論がなされた。後者の研究集会は「地理情報システム研究組織の理想像ーGISの共同利用研究組織作りに向けてー」と題して行なわれ、地理情報システムをめぐる研究組織に関する4件の話題提供と討議を行った。その結果、アメリカにおけるNCGIAのようなGISの研究センターを早急に設置して、国際的な研究水準にまで高める必要性があるとの合意に達した。関西地区のGIS研究者を中心として、約40名の出席者があった。公開シンポジウムは「地理情報科学が切り拓く世界」というテーマを設定し、1月11日に東京大学山上会館において開催した。大学や公的研究機関の研究者のみならず、民間の地理情報システムに携わる関係者などを中心に約200名の出席者があった。このシンポジウムでは8名の話題提供者によって地理情報システムの活用例と将来展望が報告された。それぞれの報告において、GISの共同利用研究機関と空間データの基盤整備の必要性が強く要請された。地理情報システムに関する実態調査は、研究体制とその需要に関する側面から調査が継続されている。需要調査に関する調査票は本年度中に完成し、平成7年度当初に調査が行なわれ、集計と分析を実施する予定である。本年度は、公開シンポジウム(1回)、GIS利用に関する実態調査、研究計画達成のための研究分担者会議(6回)を実施し、平成7年10月には『地球地理情報科学センター設立(案)』を作成した。公開シンポジウムは『地理情報システムが拓く未来」というテーマのもと、9月13日・14日に東京都職員研修所において開催した。大学や公的研究機関の研究者、さらに民間において地理情報システムに携わる関係者を中心に、約200名の参加者があった。このシンポジウムでは、13名の話題提供者によってGISによる最新の利用例とその課題が報告され、今後研究を深化させるには共同利用研究機関の必要性が強く要請された。平成8年1月11日には、日本学術会議地球環境研連HDP専門委員会GIS小委員会・同地理学研連国立地図博小委員会等との共催で、「地球環境変化とGIS教育」をテーマとするシンポジウムを日本学術会議会議室にて開催し、8名の話題提供者によってGIS教育の実例や問題点が報告され、関連領域の研究者との意見交換も行なわれた。なお、平成7年1月に東京大学山上会館にて実施したシンポジウム「地理情報科学が拓く世界」の講演内容は、地理情報システム学会誌『GIS-理論と応用』第3巻2号(平成7年8月発行)に掲載された。平成7年10月には『地球地理情報科学センター設立(案)』をまとめ、GISの共同利用研究機関設立の主旨・意義・組織・計画・立地場所について提案した。さらに、平成8年1月には、全国の主たるGIS研究者に対して設置準備委員としての要請を行なった。いっぽう、平成7年12月には、わが国におけるGIS利用の実態と共同利用研究機関の必要性を問うアンケート調査を実施した。地理情報システム学会の協力により、全国186名の地理情報システム研究者にアンケートを発送し、64の有効回答を得た。結果の詳細は現在分析中であり、近日中に内容を集約する予定である。

特に,地理情報科学の基礎研究(空間データの取得,データベース,データ操作,解析、出力伝達方式)について既往研究を整理し,研究の方向性をまとめた。2.海外の研究体制(アメリカの国立地理情報解析センター,イギリスの地域研究所)をまとめた。3.日本における地理情報科学研究センターの研究組織のありかたについてまとめた。4.地理情報科学に関するシンポジウムを開催し,その内容を地理情報システム学会の学会誌上で出版した。5.GISによる地図資源や広く空間情報の有効利用方法を,地球環境,都市環境,国土利用解析,森林計画,農学,都市工学,マーケティング,マルチメディア,地域構造調整,地理学,疾病解析,地震防災,景観分析の分野について応用研究例を概観し,今後の方向性や課題を示した。また,インターネット上で得られる地理情報科学関連情報についてもまとめた。6.国内外の研究機関との交流や地理情報科学の研究・教育の普及・高度化のためには,行政施策として,地理情報科学研究センターを大学付置で設立することが必要であり,これによって空間データ取得の効率化,多分野における知識の総合化による地理情報科学研究の深化を図ることができる。本研究では,地理情報科学の方向性,国内外の研究機関との研究交流方法,地理情報の研究・教育の普及・高度化方法,研究成果の社会的還元方法,行政施策の在り方の方向性について研究した。その結果は以下の通りである。1.地理情報科学の研究体制・研究のフレームワークをまとめた。特に,地理情報科学の基礎研究(空間データの取得,データベース,データ操作,解析,出力伝達方式)について既往研究を整理し,研究の方向性をまとめた。また,現在インターネット上で得られる地理情報科学関連情報についてもまとめた。
近赤外線分光法による高次脳機能評価の有用性の検討

健常者と脳外傷者を対象に、近赤外線分光法を用いて神経心理学的検査実施中の前頭葉の血流を測定した。結果、健常者と比較して、脳外傷者において有意に前頭葉の血流が低かった。この結果から、近赤外線分光法は、高次脳機能測定に有用と考えられた。対象は、NPO法人日本脳外傷後遺症の通所プログラム「ボランティア支援グループオレンジクラブ」に所属する健常人及び脳損傷者。対象者に島津マルチチャンネル酸素モニタOMM-2001のファイバーを、送光部と受光部をそれぞれ2本ずつ組み合わせて、両側2ヶ所取り付け、計2チャンネルの測定を行った。確実に大脳前部領域の機能を検出する目的で(チャンネルの直下に大脳が当たるように)、全ての症例においてファイバーのホルダの下縁を眼窩上縁に合わせて装着した。対象者について、Wisconsin Card Sorting Test(Keio Version)(以下KWCST)、語列挙課題を脳賦活課題として、閉眼20秒、開眼20秒、KWCST施行60秒を6回繰り返すプロックデザインで行った。KWCSTはコンピュータディスプレイ上で慶應F-S Versionを用いた。閉眼はタスク施行で賦活化する脳活動を可能な限り元のべースラインに戻す目的で行った。NIRSの測定パラメータは酸素化Hbと還元Hb及び両者の和である総Hb量の変化である。今回の研究の結果、脳外傷による高次脳機能障害者の場合、健常人に比較して、KWCST施行中の前頭葉の酸素化Hbと総Hbの値が優位に低い結果となった。一方で、(1)課題施行前のベースラインを症例ごとに一致させることが困難なこと、(2)前頭部に取り付けたファイバーが、前頭葉のどの部分に当たっているかが厳密には判断が困難なこと、などの課題があり、今後、症例を増やし、更なる検討が望まれる。本年の研究の目的は,外傷性脳損傷による後遺症を,先進的画像診断システムによって検出し,昨年報告した近赤外線分光法(NIRS)による前頭葉機能評価との整合性を確認することである.拡散強調画像は,生体情報を非侵襲的に画像化する方法として臨床医療に浸透してきた.これまでに, SPMを用い健常例と疾患例とのFA-mapを比較し,異常部位を検出する診断支援システムは度々報告されている.び慢性軸索損傷(DAI)と軽症頭部外傷(MTBI)は,類似した後遺障害を残すにも関わらず, MTBIは急性期の明らかな意識障害が確認されないために,自賠責保険後遺症診断などにおいて低い等級として認定される傾向がある.MTBIにおいても,明らかな脳器質病変の検出が可能になれば,後遺症の客観的根拠となり得る.そこで今回我々は, DA工とMTBI患者両群のDiffusion Tensor Imaging(DTI)パラメーターについて比較・検討したので報告する.撮像した健常被験者に対し, FA-map, ADC-map, λ1-map, λ2-map, λ3-mapを作成,データベースとし,疾患例と比較して有意に差がある部位を特定した.健常被験者13名, DAI患者6名, MTBI患者12名を対象として,拡散強調画像を撮像し拡散テンソル画像としてmapに展開した.結果, DAI群では, DAIの病理学的定義通り,脳梁,脳幹,大脳半球深部白質などに広範にびまん性のFA値低下を認めた.一方, MTBI群では,びまん性ではなく,局所的にFA値の低下を認めるのみであったが,局所的とはいえ,明らかな軸索線維の損傷を検出できた.以上より,拡散テンソル画像は,脳外傷後遺症の検出に有用であり, NIRSによる前頭葉機能評価の有用性と一致した結果となった。また昨年度のNIRSの研究成果については、書籍に紹介も行った。研究の目的は、(1)近赤外線分光法(NIRS)を用いた前頭葉機能評価の有用性の検討、(2)脳外傷による高次脳機能障害に対するNIRSを用いた前頭葉機能評価の有用性の検討の2つである。対象は、何らかの高次脳機能障害を有する脳外傷者8名(平均年齢28.0±6.6歳、男7名、女1名)と健常成人20名(平均年齢27.8±6.6歳、男12名、女8名)である。対象者に、2チャンネルNIRSを用いて、慶應版ウィスコンシンカードソーティングテストFS version (KWCST)を施行中の前頭葉の血流を測定した。課題の実施方法は図1の通りであり、20秒目を閉じる→20秒目を開く→60秒KWCST実施を計6回繰り返すブロックデザインとした。対象者について、前頭葉の血流測定結果を図2に示した。健常者においては、酸素化ヘモグロビンが両側にて増加していた。一方で、脳外傷者では、両側で脳血流が低下していた。脳外傷者と健常者を比較すると、右前頭葉において、脳外傷者の前頭葉の総ヘモグロビン量が有意に低下していた。これらの結果から、NIRSを用いた前頭葉機能評価の結果、健常人では、両側の前頭葉で酸素化ヘモグロビンの上昇を認め、NIRSを用いた前頭葉機能評価の有用性が示唆された。

脳外傷者の場合、両側の前頭葉で血流が低下傾向であり、右の前頭葉において、健常人と比較して有意な血流の低下を認めたことは、脳外傷によるびまん性軸索損傷などのネットワークの損傷による影響が考えられた。