hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工光植物工場用栽培光源としての緑色発光ダイオードの有用性の検討

上位葉および下位葉ともに添加区でクロロフィル量およびrubisco量が高い傾向にあり、とりわけ下位葉では添加区のそれらの量が高かった。可視光領域において緑色光は他の波長に比べて高い透過性を示す。栽植密度が高い場合には透過性の高い緑色光によって、下位にまで光が到達し、そのことが株全体の光合成を向上させたのではないかと推測された。緑系レタスで認められたこの応答が高等植物全般にも広く認められるのかを確認するために、インゲンおよびベンサミアナタバコでも同様に栽培を行った。播種から育苗までの栽培管理、光処理を開始するタイミングなどが必ずしもレタスとは同じではないため、これらの植物の栽培法について試行錯誤を行い、レタスよりも栽培期間を短く設定したほうが良いことなどが分かった。緑色光の透過性と植物工場内の群落構造における光環境の改善効果がレタスにおいて認められる傾向がでてきた。とりわけ、下位葉での光合成系タンパク質量が維持されている結果が得られていることが成果として大きい。またこれらの結果が高等植物全般に認められるかを調べるために、植物種を増やすことができていることも順調に進んでいることの表れと捉えている。緑色光照射が植物の成長と光合成に及ぼす影響についてインゲンについて調査を行った。播種から17日間は白色蛍光灯で育苗を行った。定植は17Lコンテナーに4株、9株、16株の栽植密度処理を設けて行った。定植後1週は全ての植物で赤青混合光で栽培し、次の2週で緑色光添加区(以後、RGB区)と緑色光無添加区(以後、RB区)を設けた。RB区は緑色光の代わりに赤色光を添加した。インゲンの全乾物重は疎植条件下でRB区よりRGB区で大であった。RB区では上位葉が黄化する現象が観察された。葉身のクロロフィル濃度とribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase(rubisco)濃度はいずれの葉位においてもRB区よりRGB区で高かった。このことから、リーフレタスと同様にインゲンにおいても緑色光には群落下層の葉の光合成能力の維持に効果があることがわかった。インゲンにおいては、このすべての葉位での光合成能力の維持が全乾物重の増大に関係していると考えられた。リーフレタスにおいて、RGB区とRB区の下位葉の光合成速度を測定したところ光飽和(光強度が1000μmol/m2/s以上)下での光合成速度はわずかにRGB区で高いが、成育環境下、すなわち光強度が200μmol/m2/sにおける光合成速度はRGB区とRB区で差はなかった。リーフレタスではRGB区で成育が大とはなっていなかったが、この事が関係しいてると考えられた。RB区で成育したインゲン葉身の黄化について解析を加えた。RGB区の健全な葉身とRB区の黄化葉身について、RB区のクロロフィル濃度はRGB区の1/3程度と低かったがrubisco濃度はほぼ同等であった。その後、1週間以内にRB区の黄化葉身は緑化した。これらのことから、緑色光がないとインゲン葉の葉緑体の発達が遅延するのではないかと考えられた。緑色光の強度をさらに大きくした条件下で栽培の評価を行う.また,葉のガス交換速度を評価することにより葉のポテンシャルとしての光合成能力の評価も行う.これらの解析をレタスに加えて,イネ科,マメ科植物でも行い,植物の緑色光の利用について汎用性の高い考察を行う予定である.インゲンとベンサミアナタバコでの葉の光合成関連タンパク質量を定量することを進める。
石英斑岩セラミックスを用いた水処理システムの開発と農業への利用

プラスチック水槽(長さ:530mm、幅:330mm、高さ170mm、培養液量15L)、送液ポンプ(MD-6ZA,IWAKI)、流量調節バルブ、流動層(石英斑岩セラミックス(200g)を投入、直径50mm、高さ150mm)で構成したインキュベータ内(25°C)の養液栽培装置において、栽培期間中は常に送液ポンプを作動させ、流動層の下部から上部へ培養液を送った。培養液は流動層を通過した後、再び水槽へ戻るように循環させ、流量は4.0L/minに設定した。トマト'ハウス桃太郎×マグネット'を供試した発芽・初期生育試験の結果、茎・葉・根の新鮮・乾物重はともに処理区>対照区となった。苗を移植し、グリーンハウス内のNFT栽培試験を行った(定植後、第3花房開花後、上2葉を残して摘心、培養液は大塚ハウスA処方(EC1.0dS/m^<-1>)を使用)結果、栽培期間中のpHは処理区で6.58.0、対照区で5.07.0で変化し、処理区はアニオン・カチオンともより多く吸収された。培養液の無交換方式による連続栽培においては、pHの変動係数は処理区6%<対照区11%となり、培養液の緩衝能は処理区>対照区を示した。培養液の構造的な状態変化は、両試験区間の生育に大きな差として現れた(処理区>対照区)。これは環境ストレスに対し、流動処理を行った処理区では根の周辺の培養液に構造的な変化が生じ、界面活性効果が現れる。これが培養液の断熱効果となり、環境ストレスに対して根の適応性が早まることから、早期に細根や根毛の発達が旺盛となり、養水分の吸収が促進されたためである。石英斑岩セラミックスの適量を水中で常時流動させて摩擦・衝突を生じさせることにより、焦電気、圧電気等の発生とこれに伴う電気化学的反応が大いに期待できる。そこで、水の初期条件を一定にして処理条件の相違によるイオン化・イオン交換反応について調べた。また処理前後の水の平均的な構造状態を数量的に評価するため、表面張力、酸化還元電位、pH等について調べ、水の機能化の比較検討を行った。大量の水の機能化処理を可能とする、効果的な水処理システムの各設計要素を検討するため、(1)原水の水圧により石英斑岩セラミックスの流動層内をワンパス処理する方式と、(2)水槽内に入れた水を吸い上げ、流動層を通った水を水槽内にフィードバックさせる循環方式につき、処理時間を変化させて水の状態について調べ、効率的な処理条件を実験的に解明した。その結果、流動処理によりpHは処理時間の増加に伴い直線的に上昇し、10分60分処理により石英斑岩セラミックスの作用によるpHの上昇は0.030.06であった。また酸化還元反応速度も大であり、循環処理直後の石英斑岩セラミックスの作用によるORPの増加量は83mv144mvであった。また処理経過後ORP値は減少し、230mv前後で安定した。流動実験でpHもORPも上昇する結果が得られたが、これはOHやHO_2の生成反応によるものと考察された。一方、処理後の還元反応速度も速いことから、通常の水(原水)に対する還元系へシフトさせる作用効果も期待できる。原水の流動処理による物性への作用効果を精密に調べるため、先ず含有イオンの極めて少ないイオン交換水をサンプル水として用い、流動処理による水分子の構造に及ぼす効果を評価した。処理媒体にはイオン交換を行わないセラミックスを用い、処理前後の構造状態を熱刺激・脱分極電流-温渡測定法で評価、比較した。本処理法ではサンプル水に直流電場をかけて分極(双極子配向)させた状態で温度を下げ、分極を凍結させた後、等速で昇温させ、その過程で起こる脱分極時の緩和ピーク温度とその電流強度を測定することで構造状態を評価した。その結果、流動処理により処理前に比べ緩和ピーク温度は高温側にシフトした。これより、希薄水に対しては処理により水分子は拘束され、構造単位が大きくなり、分子運動性は低下することが判明した。無栽培条件で処理システムを作動させ、培養液中の主要構成イオンの分析をおこなった結果、石英斑岩のイオン交換の影響はみられなかった。また、栽培実験の結果、草丈、葉幅、新鮮重、SPADの項目で石英斑岩区が対照区に対し有意に大となった。セラミックス区はSPADが対照区に対して有意に大となった。収穫前1週間の培養液吸収量は石英斑岩区(7325g)>セラミックス区(6045g)>対照区(5241g)となり、処理により吸収量が増加した。培養液の粘度は石英斑岩区<セラミックス区<対照区となった。石英斑岩、セラミックスは共に表面に負荷電(変異荷電)を有しており、流動処理の処理媒体としての利用は培養液の分子構造を変化させ、植物の生育制御と高品質化に寄与するものと推察された。一方、処理媒体の材料や形状の違いは、流動処理の効果発現や植物の生育に影響すると考えられた。

プラスチック水槽(長さ:530mm、幅:330mm、高さ170mm、培養液量15L)、送液ポンプ(MD-6ZA,IWAKI)、流量調節バルブ、流動層(石英斑岩セラミックス(200g)を投入、直径50mm、高さ150mm)で構成したインキュベータ内(25°C)の養液栽培装置において、栽培期間中は常に送液ポンプを作動させ、流動層の下部から上部へ培養液を送った。培養液は流動層を通過した後、再び水槽へ戻るように循環させ、流量は4.0L/minに設定した。トマト'ハウス桃太郎×マグネット'を供試した発芽・初期生育試験の結果、茎・葉・根の新鮮・乾物重はともに処理区>対照区となった。苗を移植し、グリーンハウス内のNFT栽培試験を行った(定植後、第3花房開花後、上2葉を残して摘心、培養液は大塚ハウスA処方(EC1.0dS/m^<-1>)を使用)結果、栽培期間中のpHは処理区で6.58.0、対照区で5.07.0で変化し、処理区はアニオン・カチオンともより多く吸収された。培養液の無交換方式による連続栽培においては、pHの変動係数は処理区6%<対照区11%となり、培養液の緩衝能は処理区>対照区を示した。培養液の構造的な状態変化は、両試験区間の生育に大きな差として現れた(処理区>対照区)。これは環境ストレスに対し、流動処理を行った処理区では根の周辺の培養液に構造的な変化が生じ、界面活性効果が現れる。これが培養液の断熱効果となり、環境ストレスに対して根の適応性が早まることから、早期に細根や根毛の発達が旺盛となり、養水分の吸収が促進されたためである。
新生児マス・スクリーニングを越える新生児超高速ゲノムスクリーニング法の開発

本申請研究は、タンデムマスを中心とした新生児マス・スクリーニングで診断不可能な先天代謝異常症やQT延長症候群など、現時点で出生直後には診断困難であるが、新生児期での発見が重要と思われる遺伝子関連疾患等を対象に、ゲノム解析により出生直後より短時間でスクリーニング的に診断できるシステムを本邦に相応しい形で構築し、そのプロトタイプを実現することを目的としている。研究期間で、1)遺伝子解析パネルの構築と比較、2)超高速データ解析機器のマッピング精度およびバリアント検出精度の検討、3)超高速データ解析機器処理後のデータ解析パイプラインの構築、4)検体からの迅速DNA抽出法の検討、5)新生児ゲノムスクリーニング用パネルの作製、6)新生児ゲノムスクリーニング系の構築と実践、の6項目を実施し、超高速ゲノムスクリーニング法を確立することを目標として、平成30年度は、1)4)について検討を加えた。キャプチャー法での先天代謝異常症原因遺伝子解析パネルは、309遺伝子を搭載でき、網羅的に解析が可能であった。一方、アンプリコン法は、309遺伝子全てを一度に均一に濃縮することは困難で、網羅性からはキャプチャー法がよいと思われた。FPGAを使用した超高速データ解析機器によるデータ解析パイプラインを構築し、従来でのマッピング、バリアントコールと比較したところ、SNVは98%一致することが判明した。検体(血液)からのDNA抽出に関しては、一般的なカラム法の他、検討を加えたところ、低浸透圧法が精製度は劣るものの、迅速性において有利であり、ライブラリ作製にも使用可能であることが分かった。平成30年度は、研究計画の1)遺伝子解析パネルの構築と比較、2)超高速データ解析機器のマッピング精度およびバリアント検出精度の検討、3)超高速データ解析機器処理後のデータ解析パイプラインの構築、4)検体からの迅速DNA抽出法の検討、5)新生児ゲノムスクリーニング用パネルの作製、6)新生児ゲノムスクリーニング系の構築と実践、の6項目のうち、1)4)について検討を開始することを予定した。1)については、キャプチャー法とアンプリコン法の比較を行い、迅速マス・スクリーニングという観点からの検討を行えた。2)3)について、マッピング精度に関して、現在一般的に使用されているパイプラインとの比較を行った。その比較を行う際に、超高速データ解析機器を使用するパイプラインを構築し、行った。4)については、カラム法など検討し、低浸透圧法が簡便性等で適していることが判明するという一定の結果が得られた。以上より、当初の計画に基づく結果が得られており、概ね順調と考えている。今後は、1)の比較、ならびに対象遺伝子の絞り込みを進めるとともに、2)3)4)基づく系を構築し、一連の解析を行って問題点を明らかにする。また、2)に関しては、マッピング、コーリングで一致しない領域、バリアントについて検討し、問題となるか否か一定の結論を得る。3)についても、低浸透圧法がどの程度活用できるか検討する。あるいは他の抽出法が適している場合についても検討する。以上を進めつつ、当初の計画通り、実際に解析を行い、5)効果的なパネルの選定を行って行く予定である。

以上より、当初の計画に基づく結果が得られており、概ね順調と考えている。今後は、1)の比較、ならびに対象遺伝子の絞り込みを進めるとともに、2)3)4)基づく系を構築し、一連の解析を行って問題点を明らかにする。また、2)に関しては、マッピング、コーリングで一致しない領域、バリアントについて検討し、問題となるか否か一定の結論を得る。3)についても、低浸透圧法がどの程度活用できるか検討する。あるいは他の抽出法が適している場合についても検討する。以上を進めつつ、当初の計画通り、実際に解析を行い、5)効果的なパネルの選定を行って行く予定である。次世代シーケンスによる、バリアントコールを中心に行い、その後のドライ解析を主に行った。FPGAを使用した超高速データ解析機器は新しい機器であり、ドライ解析、従来のマッピングとの比較をまず行い、一定の傾向、結論をまず検証することが重要であると考えられたため、そちらに時間をかけ、キャピラリーシーケンスによる検証については、次年度にまとめて行うこととし、差額が生じた。全体的な研究遂行については問題なく、ウェット部分等について次年度にまとめて行う予定である。
「アフリカから見た第二次世界大戦期の日本」研究の構築に向けた基礎的研究

本研究は、旧英領西アフリカ主にガーナと東アフリカ主にケニアを調査地とし、同地の新聞・出版物の文字メディアから地名や物品までを検討対象として、第二次大戦期の英領アフリカ植民地の人々が如何に「日本」に関する認識を変容させたのかを検証した。その結果、第二次大戦期のアフリカにおける「日本観」の変遷には、植民地当局による検閲を含む宣伝活動が少なからず影響を与えていたことが確認された。第二次世界大戦期の英領アフリカの現地メディア・政府出版物における「日本」観の変遷を跡づけることを目指す本研究は、西アフリカ(主にガーナ)と東アフリカ(ケニア)を主たる調査地として、同地における言論メディアにおける日本観の変遷に関する調査を実施した。これに加え、戦時期に英領黄金海岸(現ガーナ)に抑留された日本人捕虜に関する調査、及び、ガーナ国立軍事博物館(クマシ)に収蔵・展示されている第二次大戦期のインド=ビルマ戦線から持ち帰られた旧日本軍の国旗、軍票、武具・火器類などの調査も実施した。後者に関しては、同館館長のM.O.トゥエネボア=コドゥア氏の協力のもと、同館が保有する全ての日本軍関連物品の種類・個数を調査し、同館の展示の意図についても、館長とのインタビューで詳細な説明を受ける機会を得た。海外の研究者との交流のなかで、大戦中の日本における「アフリカ観」の変化について頻繁に質問を受けるようになった報告者は、平成24年7月にナイジェリアで開催された国際学会において、戦時下の日本の新聞にによるアフリカ報道に関する論文を発表した。この発表に対し、東南部アフリカの軍事史が専門のT.ステイプルトン教授(カナダ・トレント大)をはじめ、参加者から強い関心を寄せられた。同会議に参加した研究者との意見交換のなかで、ジンバブウェ、ザンビア、マラウィといった東南部地域のアフリカ人兵士に関する史料状況の情報を得た報告者は、同年9月にジンバブウェ国立公文書館(ZNA)での史料調査を実施した。そこで申請者は、ビルマ戦線に派兵されていた「ローデシア・アフリカ人ライフル部隊」の兵士が前線から親族に宛てた書簡群(ZNA, RG3|DEF4)を収集した。ここにはビルマ戦線での日本軍兵士についての記述も多く、第二次大戦期の「日本観」の検討にとって重要な史料であることが確認された。研究初年度となる2011年度は、史資料の収集及び専門家へのインタビューを研究活動の主軸に据え、(1)2011年8月30日2011年9月23日には、ケニア国立公文書館(ナイロビ)・ガーナ国立公文書館PRAAD(アクラ本館・セコンディ分館・クマシ分館)において、(2)2011年12月には連合王国・大英図書館本館及び大英図書館付属新聞図書館(ロンドン)において、(3)2012年3月06日2012年3月27日には、ケニア国立公文書館(ナイロビ)・PRAAD(アクラ本館・クマシ分館)・ガーナ国立軍事博物館(クマシ)において、文献及び聴き取り調査を実施した。なかでも、(1)の調査においては、PRAADのセコンディ分館に訪れる機会を得た。同分館アーキビストの協力もあり、西部地域政府文書(WRG)の中で、主に第二次世界大戦期の刑務所関連の史料を確認することができた。同時期のセコンディ中央刑務所には日本人抑留者が収監されていたことが、別の史料(PRAAD[ACCRA], CSOファイル)にて確認されているが、今回の調査においては、日本人抑留者に関する明確な情報は確認することができなかった。しかし、これにより、当該抑留者に関する史料はアクラを中心とする、別の文書館に所蔵されていることが確認できた。さらに、(3)の調査においては、クマシにあるガーナ国立国軍博物館(Ghana Armed Forces Museum)に訪問し、同館館長にインタビューをする機会を得た。その場において、同館の設立に至る経緯や収蔵品の内容などに関する情報を提供頂き、第二次世界大戦期にインドビルマ戦線で日本軍から収集した武器や国旗などの「戦利品」の品目と数を確認することができた。本研究の主目的は、第二次世界大戦(以下、第二次大戦とする)期の英領西及び東アフリカ植民地(主にガーナ、ナイジェリア、ケニア)において、「連合国」の一員として同大戦に巻き込まれた現地の人々が、「枢軸国」の一国として敵対することとなった「日本」に対する認識をいかに変化させていったかを、a.新聞や公文書及び宣伝文などの文字史料に加え、b.現地に現存する「第二次大戦期の日本」に関連する物品・地名などの調査・分析を通して跡づけることにある。研究初年度にあたる2011年度は、a.の文字史料の収集に関して、主たる調査地であるガーナ共和国において同国公文書館のアクラ本館、クマシ分館に加えてセコンディ分館での調査も実現し、研究対象年代である1930年代から40年代における同国(当時は英領黄金海岸)の政府関係資料における第二次世界大戦時の情報局関連文書の全体像を把握することができた。

さらに、ケニア共和国公文書館における調査においては、戦時中の日系企業関連の不動産・動産の差し押さえ手続きに関する文書群を参照し、特に具体的な情報が記載された極秘文書ファイル2綴(CS/2/7/30: Assumption of Japanese interest in Kenya Archives of Japanese consulate, 1941-53及びAE/3/812: Disposal of Surplus Stores. Japanese reparations secret, 1947)を複写にて入手することができた。さらに、終戦後まもなく、戦前日本との取引関係のあった現地系商社による植民地当局への取引再開願なども収集することができた。これらは、上記研究目的b.にとって、極めて示唆に富む史料であり、第二次世界大戦期における英領東アフリカと日本の関係史の解明に重要な情報を得ることができたと言える。本研究プロジェクト最終年度となる2012年度は、前年度に収集した文献及びインタビューによる史資料に基づき、アウトプット(口頭及び文書による研究発表)を活動の軸に据える。具体的には(1)国内外の研究集会・ワークショップ等における口頭による研究報告、(2)邦語・英語による研究報告書(論文)の発表、(3)海外の研究者との共働に向けた、情報・意見交換の実施、を中心にプロジェクトを進行させる。(1)については、2012年5月初旬にカナダで開催されたカナダアフリカ学会年次大会(Annual Conference of Canadian Association of African Studies)に於いて、第二次世界大戦期の英領黄金海岸における現地植民地政府当局による現地新聞(The Ashanrti Pioneer紙)への検閲の実態と新聞社側の対応に関する研究報告を実施した。同報告は、経営者・編集長とのやりとりを記録した文書に基づき、同大戦期における当局と現地メディアのある種の「互恵的関係」を浮き彫りにしたものであり、今回の報告時に寄せられたコメントを参考に一部修正した原稿は、海外の研究機関の研究誌に掲載される予定である。さらに、本年7月にナイジェリアのラゴスで開催される国際研究集会(TOFAC2012)にも既に発表申請が受理されており、ここでは第二次大戦期の日本メディアのアフリカ報道に関する研究報告を実施する予定にしている。加えて、上記(3)にも記した通り、今年度は、海外(アフリカ)の研究機関で日本アフリカ交渉史の研究をおこなっている現地の研究者との研究交流にも注力する。具体的には南アフリカやナイジェリアの研究者との研究上の情報交換と史資料の検討会などの実施を予定している。上欄「今後の研究の推進方策」に記した通り、2012年度は(1)国内外の研究集会・ワークショップ等への参加、(2)研究報告書(論文)の執筆・出版、及び(3)海外(アフリカ)の研究者との情報交換・検討会の実施を軸に、研究活動を実施する予定である。そのため、2012年度の研究費の使用は、【海外旅費(5月:カナダ, 7月:ナイジェリア・ガーナ, 9月:ケニア・南アフリカ, 12月:ガーナ・ナイジェリア[渡航時期・地は予定])】を中心に、【物品費(印刷費など)】及び【謝金(英文校正費など)】に充てる予定である。
HFpEF患者の予後予測における低容量運動負荷心エコー図検査の有用性の検討

左室駆出率が保持された心不全(HFpEF)は、高齢者に多く患者数が急増している。HFpEF患者では左室拡張能障害などに基づく左房拡大・機能障害が心不全増悪に寄与している可能性がある。しかし、左房評価を含む安静時の心エコー指標のみでは病態評価や重症度評価に限界があり、何らかの負荷をかけてその反応性を観察することは有用と思われるが、加齢に基づく運動器の機能障害などにより運動耐容能が低下し十分な負荷を掛けることが困難な症例が多い。本研究の目的は、運動負荷心エコー図検査を用いて、高齢者に多いHFpEF患者でも十分施行可能な低容量(10W)負荷時の左房機能の反応性を評価し、HFpEFの病態評価や予後予測に有用か検討することである。当該年度は、HFpEF入院症例のうち、弁膜症や心房細動合併例など当初研究計画の除外基準に該当する症例が多く思うように症例登録が進まなかった。そこで弁膜症症例に焦点をあて、重症大動脈弁狭窄症患者で経カテーテル的大動脈弁移植術を施行した64例中、術前のLVEFが50%以上かつ洞調律の53例において術前および術直後の左房機能をスペックルトラッキング法を用いて後ろ向きに解析し、左房機能の指標が術後のHFpEFによる再入院または心不全悪化に及ぼす影響を検討し、術直後の左房機能回復の程度が心不全増悪に寄与していることを明らかにした。登録症例を重ねているが、まだ十分な症例数を登録できていない。当初の研究計画では中等度以上の大動脈・僧帽弁膜症や非洞調律患者を除外していたが、これらの併存疾患の無い高齢者HFpEF患者を登録することは限界があるため、登録症例を増やすため登録基準を拡大し、引き続き症例を積極的に登録する予定である。前述のように初年度は研究計画の除外基準に該当する症例が多く、思うように登録症例が集まらなかった。

当該年度予算に関しては、心エコー解析ソフトの購入が大部分を占めその他学会発表等の旅費として使用し、概ね当初の請求額通り適切に使用したが、残額3348円に関しては、次年度の経費として使用させていただく。
衝撃ひずみ負荷による脳神経細胞損傷の定量的解析

外傷性脳損傷は,頭部に急激な慣性力が働くことによって脳組織が変形し,結果として神経軸索に引張応力が負荷されることが原因である.本研究では,神経細胞損傷を定量的に解析するため,通常培養では無秩序に伸長する神経突起を,微細加工技術により伸長方向を制御した.神経突起の伸長方向へのひずみの大きさと損傷程度に相関関係が認められ,通常培養した神経突起と比較して配向させた神経突起において高い損傷率を示した.外傷性脳損傷は,頭部に急激な慣性力が働くことによって脳組織が変形し,結果として神経軸索に引張応力が負荷されることが原因である.本研究では,神経細胞損傷を定量的に解析するため,通常培養では無秩序に伸長する神経突起を,微細加工技術により伸長方向を制御した.神経突起の伸長方向へのひずみの大きさと損傷程度に相関関係が認められ,通常培養した神経突起と比較して配向させた神経突起において高い損傷率を示した.交通事故等による頭部外傷は脳神経損傷を引き起こす.脳表の大脳皮質と脳底部の脳幹を連絡している軸索が,回転加速度に伴う引張り応力により断裂または損傷し,神経情報伝達が阻害されることが原因である.引張り応力により生じる神経組織の衝撃ひずみが神経細胞間の情報伝達にどのような影響を与えるかが分かれば脳神経損傷の発症予測や発達予防の一助となる.従来,培養神経細胞を用いた衝撃ひずみ負荷実験では,培養面内に無秩序に伸びた軸索の集合体を対象にひずみと軸索損傷の関係が議論されてきた.しかし生体内では,大脳皮質や脳幹といった脳の部位に応じて一定方向かつ直線的に軸索が伸びているため,軸索に対するひずみの作用方向を考慮した実験系が必要不可欠である.本研究では,軸索損傷を定量的に解析するため,微細加工技術を応用することで神経細胞の配置や軸索の伸長方向を培養段階で誘導し,衝撃ひずみ負荷装置に培養基板を組み込むことで軸索に対するひずみの作用方向を制御する.本年度は,生体適合性材料であるPDMS (Polydimethylsiloxane)を用い,細胞サイズと同等なマイクロトンネル構造を細胞培養面に加工することで,神経突起の伸長方向を制御可能であることを示した.また,リニアアクチュエータとPID制御を組み合わせ,50%のひずみと50/sのひずみ速度を負荷可能で顕微鏡下の観察が可能な衝撃引張装置を作製した.本成果を踏まえ,次年度は形態観察や免疫蛍光染色による軸索損傷の定量解析を行っていく.交通事故やスポーツ事故時の頭部外傷を原因とするびまん性軸索損傷は,頭部に急激な慣性力が働くことによって脳組織が変形し,結果として神経軸索に引張応力が負荷され,細胞レベルでの機能的損傷や構造的損傷に繋がる.本研究では,衝撃ひずみ負荷による軸索損傷を定量的に解析することを目的とし,前年度では,生体適合性材料であるPDMS(Polydimethylsiloxane)を用いて細胞サイズと同等なマイクロトンネル構造を細胞培養面に加工することで,神経突起の伸長方向を制御可能であることを示した.また,リニアアクチュエータとPID制御を組み合わせ,50%のひずみと50/sのひずみ速度を負荷可能な衝撃引張装置を製作した.本年度では,幅50μm,高さ50μmのマイクロトンネルを用いて伸長方向を制御した神経突起に対して,ひずみを正確に負荷するため,細胞培養面の単軸引張を実現可能なPDMSチャンバを製作し,衝撃引張試験より神経突起損傷の形態学的解析を行った,細胞培養面の引張方向に垂直方向のひずみは,引張方向のひずみに対して10%未満に抑制された.PDMSチャンバ内の細胞培養面に通常培養により無秩序に伸長した神経突起と,マイクロトンネルを用いて引張方向に伸長させた神経突起に対して衝撃引張を負荷した結果,神経突起の伸長方向へのひずみの大きさと神経突起の膨張数に相関関係が認められ,通常培養した神経突起と比較して配向させた神経突起において1.5倍程度の高い損傷率を示した.
ノボトニー法による高次元系の転送行列の構成と応用ーDMRG的な利点を高次元系へー

数値計算手法には、大別すると、対角化法とモンテカルロ法がある。一般に、高次元では、対角化法は、あまり有効ではない。本研究では、その不得手を克服し、高次元でも対角化が有効で、かつ、その利点を発揮できるようなスキームを構築する。段階的にノウハウを蓄積し、最終的に、意欲的な課題に挑む。動的性質および量子的性質の解析、がそれである。すなわち第一に、三次元イジング模型のマグノンの引力による束縛状態の解析を行った。この課題はまさに、モンテカルロ法が不得手な課題であり、本研究手法の利点が最大限に発揮される分野である。第二に、量子二次元XY模型の臨界現象の解析を行った。これは、やや、モンテカルロと競合する研究領域である。とはいえ、方法論的に、量子系に拡張可能であることをデモストレーションしたという価値がある。本年度は、初年度であるため、方法諭の基礎的整備に取り組んだ。つまり、比較的伝統的な問題に、我々の方法を応用し、その応用の広さを実証し、特色を明示するといった作業に従事した。さて、我々の方法は、高次元における対角化法(Novotny法)である。高次元では、専ら、モンテカルロ法が常用されてきた。我々は、高次元でも、対角化法が応用可能であること、及び、それがモンテカルロ法とは、趣の異なった観点を与えることを示す。本年度の作業が以後の年度の布石となる。1,三次元パーコレーションへの応用我々は、方法諭を拡張して、三次元パーコレーションの理論形式を構成した。また、実際に、大規模計算を行い、その有効性を実証した。すなわち、パーコレーションの臨界指数を求めた。これは、モンテカルロ法による臨界指数と矛盾しない。実は、1980年頃に、二次元のパーコレーションの対角化計算は、フランスの研究者により、推進された。ところが、20年間、三次元への拡張がなされていなかった。本研究補助によりこのプレークスルーに成功した。今後、対角化の計算の特色を生かして、モンテカルロ法とは趣の異なった視点を確立する方向への発展が期待される。2,三次元イジング模型への応用三次元イジング模型も、対角化による計算が困難である。少なくとも臨界指数を精密に計算する用途には不向きであるとされていた。我々は、精密な計算結果を目指すべく。有限サイズの誤差を減らす工夫を盛りこんだ。その為に、我々は、やはり、方法論を拡張して、一般化された相互作用を取り込んだ。この拡張を併用することで、有限サイズの誤差の減少(繰り込み固定点への接近)に成功した。我々が得た臨界指数は、モンテカルロ法には及ばない。しかし、対角化法としては以前の常識を払拭する成果である。計算精度でも、モンテカルロ法に肉薄するといった期待がある外、モンテカルロ法とは、系統の異なったアプローチによる発展が期待される。本年度は、方法論を最大限に一般化すべく、ノボトニー法の量子XY模型への適用を成し遂げた。また、ノボトニー法の利点を最大限発揮する問題として、三次元イジング模型のマグノンの束縛エネルギーを計算した。1.量子XY模型は、非対角要素にその連続的対称性の破れの起源を持ち、十分に、量子的性質を持っている。この取扱いを可能たらしめることは、重要な研究目的であった。さらに、連続的な対称性を持っているので、今までとは、明らかな方法論の深化と進化を必要とする。私は、ノボトニーのオリジナルアイデアを基にして、その、数学的フォーマリズムを自然に一般化し、しかし、計算物理的には、非常にタフな要求をする形式へと漂着した。これにより、方法論的には、完結した。それに加え、その具体的な計算デモストレーションを行った。実際、臨界指数を計算したところ、その計算の信頼性を裏書する結果を得た。これにより、本研究手法の汎用性を、十全に例証したのである。2.一方、本研究手法により、オリジナルな結果を模索した。本研究手法は、モンテカルロとは対照的に、スペクトルの情報を緻密にもたらす。よって、その利点を最大に発揮する問題として、いわゆる三次元イジング模型のマグノンの束縛エネルギーを計算した。臨界点近傍で、きわめて精密なスケーリング解析に耐え、ユニバーサルな振る舞いをもたらしてくれた。マグノンの束縛エネルギーは1.83である。この結果は、他の方法では、得難い上に、その信頼性も担保しがたい。

よって、本研究により、私のアプローチが、十分に汎用性を持ち、かつ、未知の問題に、自信を持って立ち向かえるということを、明確に、デモストレーションできたことになる。
在宅重症心身障害児の家族エンパワメントに焦点を当てた家族ケア実践モデルの開発

重症心身障がい児(以下、重症児)が自宅で療養するケースは年々増えてきている。メリットも強調される一方で、同居家族のストレスは非常に大きいことは否めない。当該家族が重症児を在宅でケアしながら、活き活きといきていくために必要な支援方策を、個人ー家族ー地域社会のレベルで考察することを目的として、本研究では、在宅重症児の家族員それぞれのニードを纏め、看護職・行政職に実践度と重要性の認識度を問うた。在宅重症児家族の生活の実態をインタビュー調査によりデータ収集している。現在までに計20組の家族から、データを収集した。リクルートは機縁法による。収集するデータに地域特性が出ないよう、関東近郊5都市でリクルートをおこなっている。面接当日は母、父、12歳以上のきょうだいで会場に来てもらい、その後別れて、個別に「自分の置かれた環境、日常の体験、思い(患児への思い、自分の苦悩、困っている事etc)」についてプライバシーの守られた空間で半構造化面接をおこなっている。面接時間は原則、60分である。のちに開発するケアモデルの汎用性を高めるため、重症児の年齢、疾病の種類や医療的ケアの有無、在宅療養期間などにばらつきを持たせて、対象となる家族をリクルートしている。面接で得た語りのデータはICレコーダーに録音後、逐語録化しており、今後、この逐語録を2つの方法で質的に分析/解釈する。1つは“家族"に焦点を当てた分析で、家族間の思いの「共通性」「相対性」「個別性」、状況の捉え方の齟齬、生じやすい問題などを抽出する。もう1つは状況の異なる母、父、きょうだいのデータを一括りにし、“立場"に焦点を当てた分析で、それぞれの“立場"に必要な支援、また養育する側とされる側に必要な支援を検討する。上述のインタビュー調査を行っている最中に、並行して、在宅重症児家族の生活実態、QOL、および困難感、負担感、ニーズ、エンパワメント等について報告がある国内の先行研究を系統的にまとめ、『日本の在宅重症心身障害児の家族の生活実態に関する文献レビュー(仮)』として某雑誌に投稿中であ在院日数の短縮化に伴い、幼少期から重症心身障害児(以下、重症児)が在宅療養するケースが増加している。我々は本研究で、34組の在宅重症児家族(母・父・12歳以上のきょうだい)の体験と思い・必要とする支援を網羅的にまとめ、一方で当該家族にかかわる計158名の看護師・行政担当者から家族をエンパワメントするために“実践可能"な支援について調査をおこない、双方の結果として、当該家族をエンパワメントするためのケアモデル(以下、Faエンパワメントモデル)を開発した。小児・家族看護学ある地域ではリクルートに滞りがある状況であるが、その他の地域では滞りなく被験者のリクルートおよびインタビュー調査の履行がなされている。次年度は引き続き、データ収集を続行し、収集したデータから導き出される理論が飽和し次第、データ分析に移行する。データ分析については、逐語録を2つの方法で質的に分析/解釈する。その後、在宅重症児家族ケア実践モデルの開発と評価ツールおよびアウトカムの提示を以下のa. b.の手順で行う。a.在宅重症児家族ケアに関わる専門職を対象としたフォーカスグループインタビュー実施:検討した「在宅重症児家族に必要な支援」の分析結果を提示しつつ、当該家族をエンパワメントするために“実践可能"な支援について、家族に関わる専門家たちー多職種にフォーカスグループインタビュー(以下、FGI)をおこなう。専門家とは在宅重症児とその家族に関わる医師、看護師、ケアワーカー、保健師、行政の福祉関係担当者30名を予定している。b.在宅重症児家族ケア実践モデルの策定:家族を対象とした面接データの分析により「在宅重症児家族に必要な支援」が提示され、さらに上記a.で示した通り、当該家族に関わる専門家を対象としたFGIのデータ分析により「在宅重症児家族に関わる専門家からみた“実践可能"な支援」が明らかとなったところで、在宅重症児家族ケア実践モデルの作成を進めていく。評価ツールとアウトカムの検討もこの時期にモデルと併せておこなう。研究者間で議論し、完成形のモデルを策定した後、在宅で生活する重症児とその家族をケアする各専門家の視点からモデルの内容妥当性について確認してもらう。本年度中に計画していたインタビューが次年度に繰り越されたため。2015年度予算の残額は2016年度施行のインタビュー調査の実施費用に充てる。
超流動液体ヘリウムの臨界速度と乱流

(1).超流動^4Heの渦系乱流に対する統計理論と2流体力学が確立され,拡張されたVinen方程式及び相互摩擦力の表式が導出された.さらに超流動速度場に対する渦粘性の存在とその評価についての予言がはなされ.(2).上記Vinen方程式の非定常,非一様な特解が,細管中で実験的に観測されているいくつかの乱流パターンに対応することが確認された.(3).渦系発生に伴う上記渦粘性の出現が,実験でみられる細管の両端に発生する異常圧力差の原因とみなされることが提言され,その数値的評価が今後の課題として残された.(4).Covette-Taylar流の線形不安定性が, 2種類の相互摩擦係数,渦系の張力,円筒上下面での渦系の摩擦力等が考慮された2流体流体力学方程式に基いて調べられた.しかし,実験では測定されている臨界Taylar数の大きさ,温度依存性と定性的にも一致しないことがわかり,これにより今迄考慮されていない過粘性の重要性を示唆している.(5).超流動^3Heが有限領域に閉じこめられるとき,バルク状態と異なる凝縮相の実現可能性が検討され,バルク状態ではA相が実現している領域に代りサイズ効果によりB相の方が安定すること,またバルク状態では観測されていないplanrr状態が容器壁での境界条件によっては実現する可能性が,変分計算により確かめられた.(6).空間的に制限された形状の基盤に吸着された^4Heの超流動性が2つの場合について調べられた.Zeclite内の^4Heでは空間的制限により,ボーズ統計性の消失により超流動転移温度の降下が起きること, Vycorガラスや焼結金属微粒子に吸着された^4Heでは,渦対間の相互作用が純二次元の時と異なり一次元的となることが示され,観測結果と定性的に一致することが明らかにされた.(1).超流動^4Heの渦系乱流に対する統計理論と2流体力学が確立され,拡張されたVinen方程式及び相互摩擦力の表式が導出された.さらに超流動速度場に対する渦粘性の存在とその評価についての予言がはなされ.(2).上記Vinen方程式の非定常,非一様な特解が,細管中で実験的に観測されているいくつかの乱流パターンに対応することが確認された.(3).渦系発生に伴う上記渦粘性の出現が,実験でみられる細管の両端に発生する異常圧力差の原因とみなされることが提言され,その数値的評価が今後の課題として残された.(4).Covette-Taylar流の線形不安定性が, 2種類の相互摩擦係数,渦系の張力,円筒上下面での渦系の摩擦力等が考慮された2流体流体力学方程式に基いて調べられた.しかし,実験では測定されている臨界Taylar数の大きさ,温度依存性と定性的にも一致しないことがわかり,これにより今迄考慮されていない過粘性の重要性を示唆している.(5).超流動^3Heが有限領域に閉じこめられるとき,バルク状態と異なる凝縮相の実現可能性が検討され,バルク状態ではA相が実現している領域に代りサイズ効果によりB相の方が安定すること,またバルク状態では観測されていないplanrr状態が容器壁での境界条件によっては実現する可能性が,変分計算により確かめられた.(6).空間的に制限された形状の基盤に吸着された^4Heの超流動性が2つの場合について調べられた.Zeclite内の^4Heでは空間的制限により,ボーズ統計性の消失により超流動転移温度の降下が起きること, Vycorガラスや焼結金属微粒子に吸着された^4Heでは,渦対間の相互作用が純二次元の時と異なり一次元的となることが示され,観測結果と定性的に一致することが明らかにされた.(1)細管中の乱流では、そこに発生する渦系のランダムな運動の統計的な處理が必要となる。ブラウン運動の理論の一般化により、系統的理論の構成を実施することにより、今迄の現象的二流体力学の導出と、それに含まれる相互摩擦係数を決める因子の一つ、乱流の強度に対するVinenの方程式の導出を試みている。理論構成のわく組は明らかにされたが、そこに現れるFokker-Planck方程式の解を見出すことは今後の課題である。(2)同軸二重円筒力の回転流-Couette-Taylas流-の安定性が調べられた。通常の流体と異なり、渦系に働く相互摩擦力、量子的張力、そして上下の壁からの力が考慮された二流体力学の線型安定性理論に基く。数値解析が実施されているが、パラメーターが多いため時間がかかっている。近く結果が出る予定である。(3)超流動【^3He】が円筒容器内にあるときの渦の織目構造が調べられ、プラナー相が実現する時には、渦芯のない円筒対象性をもつ構造が安定であることが巌密に示された。(4)【^4He】のようなボーズ液体が、ゼオライト等の原子サイズの細孔を持つ制限された空間に配置されたときの流動性について、超流動転移温度の変化が調べられた。このような空間的制約が、ボーズ統計性を弱めることが具体的計算により確かめられた。さらにより定量的な結果をうる目的で、量子的ゆらぎの効果についての計算が進行中である。
民法(債権関係）の改正が不動産取引に与える影響についての経済学的分析と評価

本研究では売主責任と買い主責任のいずれが効率的な法的な規定となるのかを経済理論的に検討した。このとき、売り手が自身で利用できる不動産などを取引する中古市場では、通常の製品と違い、情報の非対称性があっても、売り主責任より買い主手責任の方が効率的であることが示された。特に売り主責任で瑕疵担保責任を履行させるときに法的費用が発生する場合、市場そのものが機能しなくなる可能性があり、買い手責任の下では、いわゆる逆選択と呼ばれる問題が発生しうるとしても、売り主責任よりも望ましい可能性がある。さらに民間の品質保証制度の利用可能性についても検討し、その場合でも買い主責任の方が効率的になりうることを示した。日本および海外の不動産にかかわる法制度や取引の状況などについてそれらの問題点等を整理するとともに、関連資料や関連データを収集した。また、日本の民法の改正の方向性について、法務省の民法(債権関係)の審議会報告書や資料を収集・検討するとともに法学的な議論をふまえて、経済学的な視点からの議論の整理に努めた。特に、平成25年2月26日に公表された「民法(債権関係)の改正に関する中間試案」の内容を中心に検討・分析してきた。さらに、平成27年2月10日に「民法(債権関係)の改正に関する要綱案」が公表されたため、この要綱案と中間試案からの変更点について整理と理解を進めている。当初の中間試案でも、それ以前の審議会の議論からみると、当初予想されていた改正内容と比較してかなり制限的な改正をする印象があったが、今回の要綱案では大幅に内容が後退し、従来予想されていたような内容はほとんど盛り込まれず、重要な法改正は事実上盛り込まれない印象がある。法律家内の若干の意見相違の調整をのぞけば、事実上民法の現代語訳程度にとどまる可能性が高く、経済学的な観点からの分析を要するような改正内容を選び出すために、丁寧な内容整理と分析が必要となっている。これと並んで、近年の情報の経済学や行動経済学についての経済理論の進展について、その内容理解を進めている。この分野の近年の学術的発展は急速で目覚ましいものがあり、本研究の達成に必要不可欠な分析ツールを提供してくれる可能性が高い。日本や欧米の法制度や取引慣習などについて、不動産取引にかかわる内容を中心に問題点や論点を含めて検討するとともに、関連資料やデータ等を収集・整理した。特に平成27年2月10日に公表された「民法(債権関係)の改正に関する要綱案」の理解と整理を進めた。瑕疵担保責任制度の廃止とそれにともなう債務不履行責任の規定の導入、危険負担制度の改正、保証契約にかかわる改正について重点的な論点として位置づけ、多くの時間を割いた。また、同時に経済学の最近の理論的・実証的な議論の進展について的確に把握することにも努めた。その上で、本年度2月には瑕疵担保責任の廃止について、売り手責任の法制度から買い手責任への制度変更と位置づけ、そのような買い手責任への変更への意義と効率性について、経済学的な観点から分析した論文を『土地総合研究』誌上に発表した。基本的な議論は以下の通りである。買主責任の下では、買い手が他の市場サービスや取引を利用・アレンジして市場に参加できるという点である。たとえば、小さな欠陥に不満を感じる人は、自分が不満を感じないようにリフォームすることができる。また民間の保険会社などを通じて、住宅瑕疵担保保険のような契約を購入することで、売主責任の瑕疵担保責任の状態と同様の状態を達成することもできる。逆に、これらの付随的な取引は、売主責任の法制度の場合には有効には用いられない可能性が高い。たとえば売り主が取引前に消費者の好みと無関係のリフォームをするよりも、買い主自身が購入後に自分の好みに合わせてリフォームする方がより望ましい。住宅瑕疵担保保険を市場で購入する場合にも、売り主の側が買い手の好みをあらかじめ勝手に判断して購入するよりも、購入者が自分の都合に合わせた保証内容を選択する方が、適切な保証内容と保険料を選択できるからである。2015年2月に公表された民法改正の改正に関する要綱案が中間試案より大幅に後退したため、内容や全体の整合性などについて再理解する必要などが生じたため。経済学の先端的な理論について整理し、その日本の法制度に対する応用可能性を検討するとともに、関連資料などを整理した。民法の改正案の国会審議における動向なども確認しながら、不動産取引と関連が深い瑕疵担保責任と危険負担にかかかる改正を中心に、売り主責任と買い主責任の観点から検証・考察することを進めた。昨年発表した論文の中で瑕疵担保責任を債務不履行責任の中で捉えようとする動きが、本来は米英法で採用されている買い主責任を重視する方向への転換であるという位置づけを踏襲しつつ、売り主責任と買い主責任の間の制度的優位性を経済理論的な観点から評価・分析した。分析の結果、特に情報の非対称性が問題となるようなsecondary marketにおいて、通常の製造物責任のような売い主責任の必要性は小さく、むしろ買い主責任の方が効率性の観点からも望ましい可能性があることが分かった。売り主責任の場合には、裁判所などの第三者を利用する必要があり、もしこのための費用がかからない(ゼロである)のであれば、売主責任を利用することは、事後的な情報を利用した価格の変更を実現できることを通じて効率性を改善しうるが、そうでない場合には、当初の取引価格などを通じて売主にそのリスク負担やコスト負担を強いる結果となる。

そのため売主は自分で保有し続ける方が望ましくなり、市場に商品を供給しなくなる。この結果、逆選択の問題を深刻化させてしまうという問題が発生する。分析結果は、日本の不動産市場への適用が可能であるだけでなく、法制度の理解を深めるために普遍性のある結果でもあると思われる。そのため、海外への発信を目指して英語論文としてまとめる作業も進めた。民法改正案が本年度の研究期間中は国会審議中であったため、確定した内容に基づいて民法改正の影響を明確に論じることが出来なかった。ただ、2017年4月に可決した内容については要綱案から大幅な変更はなされていないため、最終的な研究結果をとりまとめる作業の開始が少し遅れるだけで、全般的な研究内容についての進捗の遅れはほとんどなくなった。2020年4月に施行される「民法の一部を改正する法律(債権法改正)」について、その不動産取引へ与えうる影響を経済学的な観点から検討・分析した。今回の改正において重視したのは、瑕疵担保責任の概念が債務不履行責任という概念上で捉えられるようになったという点である。なぜならこの規定は、欧米に比較して低いとされる中古住宅市場の取引において重要な規定だからである。分析においては、今回の改正が、従来の大陸法的な契約法の内容から、英米法的な内容へと変わりうるものと捉えられてきたことを前提に、英米法での取引ルールとして主として採用されている買い主責任と日本の瑕疵担保責任で具現化されてきた売り主責任の二つのルールを比較して議論する必要がある。買い主責任とは、取引された商品の品質が悪くても買い手の自己責任とされるルールであり、売り主責任とは、その際に補償や修繕などが売り手に求められるルールである。注意すべきは、取引における売り手と買い手の間で、情報の非対称性と呼ばれる問題が存在していることである。たとえば、売り手の方が買い手よりも取引する商品や不動産の品質についてより良く知っている。他方、買い手の嗜好やリスク負担能力などは、買い手の方がよく分かっている。分析の結果、売り手が自身で利用している商品や不動産を取引する中古市場では、通常の製品と違い、情報の非対称性があっても、売り主責任より買い主手責任の方が効率的であることが示された。特に売り主責任で瑕疵担保責任を履行させるときに法的費用が発生する場合、市場そのものが機能しなくなる可能性があり、買い手責任の下では、いわゆる逆選択と呼ばれる問題が発生しうるとしても、売り主責任よりも望ましい可能性がある。さらに民間の品質保証制度の利用可能性についても検討し、その場合でも買い主責任の方が効率的になりうることを示した。本研究では売主責任と買い主責任のいずれが効率的な法的な規定となるのかを経済理論的に検討した。このとき、売り手が自身で利用できる不動産などを取引する中古市場では、通常の製品と違い、情報の非対称性があっても、売り主責任より買い主手責任の方が効率的であることが示された。
生物生産におけるマシンビジョンのための人工網膜的視覚情報処理による認識機構の構築

本研究は,農作業における作業対象となる物体の形状認識を目的とし,特に,その方法として,人間が認識を行う場合の行動パターンあるいは認識のための情報処理機構を擬似的に真似た全く新しい視覚機能を構築することを試みたものである.その中でも特に,パターン情報を用いた認識技術を確立させることが本研究のテーマである.この研究は,機械の目(マシンビジョン)における視覚機構を構成することであり,機械の知能化における支援システムとしての情報計測システムとして構築することを目指したものである.具体的には機械が植物体の形状を認識する方法として,極座標系に配置した画素を基本とした画像情報をもとに形状情報を単純化するアルゴリズムを組み立て,認識技術を確立させることである.ここでは,まず,画像認識システムの構築を行った.本研究ではは極座標系画像入力装置のものが必要となるが,この型は存在しなく,また,ハードウェアとして1つ1つが形が異なる画素デバイスをつくることは非常に困難であったため,面積配分を用いた画素変換を行い,直行座標系から極座標系へと変換した.このときに問題となる等間隔配列あるいは等面積配列,さらに,半径方向と円周方向の画素数の比を様々に変化させ,単純形態パターンとしてHを例にその認識におけるロバスト性について評価した.その結果,最適な組合せの値が存在することを確認した.しかし,その値は形状特性に依存するとともに形態情報としての獲得情報の種類にも左右されるため,一意的に決まらなく,この方法による認識は非常に困難となる結果となった.そこで,より人間が行っている視覚による認識機能をマシンビジョンに取り入れるため,3次元の網膜像とニューラルネットワークを組み合わせた形状認識機構の構築について検討したところ,ニューロに対する依存性が高くなるが,認識の可能性が高いことを確認することができた.本研究は,農作業における作業対象となる物体の形状認識を目的とし,特に,その方法として,人間が認識を行う場合の行動パターンあるいは認識のための情報処理機構を擬似的に真似た全く新しい視覚機能を構築することを試みたものである.その中でも特に,パターン情報を用いた認識技術を確立させることが本研究のテーマである.この研究は,機械の目(マシンビジョン)における視覚機構を構成することであり,機械の知能化における支援システムとしての情報計測システムとして構築することを目指したものである.具体的には機械が植物体の形状を認識する方法として,極座標系に配置した画素を基本とした画像情報をもとに形状情報を単純化するアルゴリズムを組み立て,認識技術を確立させることである.ここでは,まず,画像認識システムの構築を行った.本研究ではは極座標系画像入力装置のものが必要となるが,この型は存在しなく,また,ハードウェアとして1つ1つが形が異なる画素デバイスをつくることは非常に困難であったため,面積配分を用いた画素変換を行い,直行座標系から極座標系へと変換した.このときに問題となる等間隔配列あるいは等面積配列,さらに,半径方向と円周方向の画素数の比を様々に変化させ,単純形態パターンとしてHを例にその認識におけるロバスト性について評価した.その結果,最適な組合せの値が存在することを確認した.しかし,その値は形状特性に依存するとともに形態情報としての獲得情報の種類にも左右されるため,一意的に決まらなく,この方法による認識は非常に困難となる結果となった.そこで,より人間が行っている視覚による認識機能をマシンビジョンに取り入れるため,3次元の網膜像とニューラルネットワークを組み合わせた形状認識機構の構築について検討したところ,ニューロに対する依存性が高くなるが,認識の可能性が高いことを確認することができた.