hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「箸」センシングに基づく食育支援システム構築法の研究

具体的には,1)「手ー箸ー食物」が構成する電気的閉回路,2)「腕ー箸ー口にくわえた箸」が構成する電気的閉回路,の2つを電気伝導度から測定している.ステンレス製箸を加工して,実際に複数セットの箸を開発し,一人による食事,及び,集団による食事の状況を被験者によって構成して,評価実験を行った.主要な成果は以下の通りである.(1)「手ー箸ー食物」が構成する電気的閉回路の検出率は,ほぼ100%であり,箸が何も掴んでいない状況と,食べ物を掴んだ状況は,確実に検出できる.これによって,例えば,食物を一度掴みながら離してしまう動作も検出できる.(2)「腕ー箸ー口にくわえた箸」についても,98%以上の確率で検出できる.以上2種類の閉回路検出によって,食物を箸で掴んでから,実際に口に放り込むまでの動作を確実に検出できることを確認した.成果は,電気学会論文誌Cにジャーナル論文として報告している.また,集団での食事のケースについては,今回はあまり多くの被験者では評価できていないが,「話題に入って行けていない参加者」の口に物を運ぶインターバルが,「話題に入っている参加者」の口に物を運ぶインターバルに比して,バラツキが小さいことを統計的有意に検証できた.しかし,当初の研究目的の一つであった,実際に利用可能な直径5mm程度の箸の中に電池,センシング用アンプ,送信機等を組み込む試みは,最後まで適切なデバイスを見出すことができず,不本意な結果となった.電導性箸の実用化には,市販品とは異なる,丸い筒状の通信デバイスが必要である.知能情報学箸を用いた集団行動分析にほぼ期待されていた結果を得たこと,箸を用いた手法に対するオルタナティブとして昨年度からスタートした肘にカメラを付ける方式が,少なくとも,「食事をどの程度摂っているか」を検出するためには十分な性能を持つことを確認できたという意味では,一定の進捗を見た.また,国際会議での報告,ジャーナル論文化も実施できた.しかしながら,当初から予想された,無線化はあいかわらず,見通しが立っていない.市販品の部品はいずれも「薄くて小さい」を前提として設計されているためである.この点については,別のオルタナティブを一年間,考えてみる必要を感じている.H24年度の評価実験の結果,閉ループを用いた,「食物を箸で挟む動作」「食物を口に咥えた動作」の検出は,確実であることを確認できた.本研究「伝導性箸」の手法自体については,その有効性を検証できたと考えている.しかしながら,予想されたこととは言え,閉ループを検出するための抵抗測定回路と信号送信機を,細身の箸に組み込むことはできていない.24年度の状況を見る限り,大学の「素人細工」では,評価に利用できる「伝導性箸」を作ることは難しい.H25年度についても,引き続き,デバイス面からの検討を加えて行きたいが,たとえば,肘にデバイスを付けることを容認する等の別のアプローチを並行して検討する必要がある.一方,集団で食事しているケースについての分析については,すでに着手済みである.集団の食事については,「その場の輪に加われなかった参加者」が会話から外れるので,ひたすらつぎつぎと,高い頻度で食べ物に箸を延ばすと予想していた.しかし,会話に加われないと,かえって箸の回数が少なくなる被験者もおり,当初予想とはすこし違った結果であった.H25年度にも分析を続けたい.更に,学会活動については,海外の学術的国際会議への発表,あるいは,ジャーナル論文化に着手できていない.成果の対外的なアピールとして,H25年度は,ジャーナル論文への投稿あるいは英語での成果報告が必要と考えている.本研究課題の「箸・食物・人体」が形成するループに着眼した「食物を箸で掴んだ」「食物を口で咥えた」を検出する技術は,実用上問題の無い性能が得られることが,2年間の研究活動により確認できたと考える.その意味では,基本技術は確立されている.しかし,箸からPC等へのワイヤレス無線データ伝送の実現は,課題のままである.
大規模英語学習者コーパスのエラー情報を活用した言語テスト構築の基礎的研究

従来の言語テストは、専ら「宣言的知識」を測定してきたと思われる。そこで、本研究では、「手続き的知識」を測定することのできるテストの開発を試みた。このために、大規模英語学習コーパスのテキスト分析を自動で行うことにより、学習者の習得段階を明らかにし、これを反映するようなテスト方法を模索した。「テスト」という手法自体は必ずしもうまく機能しなかったものの、作文の「チェックリスト式採点」はある程度の信頼性のある結果を得ることができることわかった。本研究の目的は,以下の通り。(1)英語学習者データを大量に収集電子化した「英語学習者コーパス」をもとに,学習者の語彙・文法エラーに関する情報をコーパスから系統的に抽出(2)それらの学習レベル別の特徴を分析(3)分析結果をもとに言語テスト作成を行う方法論を確立(4)テストの試作品を作成・検証従来の言語テストは、専ら「宣言的知識」を測定してきたと思われる。1.学習者コーパスのエラータグ付与平成20年度当初は、JEFLL Corpusはエラー修正データが完成していたが、エラータグ付与がされておらず、NICT JLE Corpusも15%程度しかエラータグが付与されていなかった。そこで、平成20年度はサンプリングを行い、JEFLLのうち6レベル各5万語ずつ、NICT JLEも約5万語ずつのサブコーパスにエラータグ付与を行った。2.エラー・データベースの設計1.のデータをもとに、エラータイプ別、学年または会話能力レベルごとにエラータイプの頻度や分布を確認できるエラー・データベースの設計を行った。3.学習者エラー情報と言語テスト設計のパイロット分析(1)、(2)と並行して、徐々に整理されていく学習者エラー情報を基にした言語テストの試案を作成し、パイロット・テストを行い、その結果を分析した。これに加えて、英語の習得段階を反映するような様々なテスト・タイプを考案した。これらと並行して、海外における学習者データ構築のプロジェクト、特にCambridge ESOLとのEnglish Profileプロジェクトの連携を進めるために、継続的に連絡を取り、また、ケンブリッジ大学にて会議も行った。English Profileプロジェクトのためのパイロット・データの収集も行い、次年度に向けてデータ処理の方法などについて、ケンブリッジ大学と詰めている段階である。本研究は,英語学習者データを大量に収集電子化した「英語学習者コーパス」をもとに、学習者の語彙・文法エラーに関する情報をコーパスから系統的に抽出し、それらの学習レベル別の特徴分析を行い,分析結果をもとに言語テスト作成を行う方法論を確立,かつテストの試作品を作成・検証することを目的とする。本年度は、JEFLL Corpus(中高生約1万人の英作文コーパス)に正解文を対応付けしたデータに対して、投野がEdit distanceという手法を用いた誤り同定の解析を試し、和泉がRASPという構文解析器でタグ付与したものの差分取り出しのプログラムを開発した。これらの分析結果を反映したプロトタイプのテストを3年目に試作する予定。また、根岸・投野・長沼・工藤がCambridge ESOLと連携して推進しているEnglish Profile Programmeの成果をもとに、phrasal verbsの習得度テストに関してはすでに試作版を作成し、データの収集・分析を行った。Cambridge ESOLが保有する学習者コーパスをもとになされたphrasal verbsのCEFRのレベル判断は、部分的なデータの欠損などもあり、一部は担当者により主観的になされている。本プロジェクトで作成・実施したphrasal verb testおよび教科書分析の結果は、これらの判断の妥当性を検証することとなる。3年目にこれらの結果をもとにPhrasal verbのCEFRレベル判定を精密化する予定。本研究は,英語学習者データを大量に収集電子化した「英語学習者コーパス」をもとに,学習者の語彙・文法エラーに関する情報をコーパスから系統的に抽出し,それらの学習レベル別の特徴分析を行い,分析結果をもとに言語テストを作成する方法論を確立,かつテストの試作品を作成・検証することを目的とする。平成22年度には、根岸・投野・長沼・工藤がCambridge ESOLと連携して推進しているEnglish Profile Programmeの成果をもとに、phrasal verbの習得度を測定するテストを開発し、その結果を基にCEFRレベル判定を精密化し、さらなる改良の方向性を模索した。さらに、本プロジェクトで開発したphrasal verb testの結果から明らかになった日本人英語学習者のphrasal verbの習得順序と英語検定教科書における出現頻度との関係を分析した。誤りデータベースの自動作成のための枠組みの開発に関しては、一昨年度からの継続作業として、日本語を母語とする英語学習者による英作文データベース内の誤りに対する標識付与を効率的に行うプログラムを構築している。投野は学習者文と訂正文の差分を編集距離(edit distance)を用いて抽出し、それに表層形エラータグを自動付与することを試みた。和泉は同じ一対の学習者文と訂正文の対応付けデータにRASPという構文解析ツールで構文付与した物を自動解析するプログラムを開発している。これらのプロトタイプの評価を行い、最終年度にその結果を集約する予定。

平成22年度は、これらの分析結果を反映したプロトタイプのテストを試作するに当たり、どのような言語特性が言語能力の弁別力が高いかを見るために、English Profile programmeのために収集した作文データを分析した。この分析に当たっては、各作文データにおける言語特性の出現をチェック・リストに記録しており、これをテスト項目への反応として扱い、入力を終えた。本年度は、これらのデータの項目分析から明らかになる弁別力の高い項目を入れ込んだ新しいかたちの英語の習得段階を見るテストを開発することになる。本研究は,英語学習者データを大量に収集電子化した「英語学習者コーパス」をもとに,学習者の語彙・文法エラーに関する情報をコーパスから系統的に抽出し,それらの学習レベル別の特徴分析を行い,分析結果をもとに言語テストを作成する方法論を確立,かつテストの試作品を作成・検証することを目的とする。誤りデータベースの自動作成のための枠組みの開発に関しては、投野は学習者文と訂正文の差分を編集距離を用いて抽出し、それに表層形エラータグを自動付与することを試み、中高6年間の英作文コーパスJEFLL Corpusを用いて学習段階と自動付与したエラータグの関係を機械学習の手法を用いて判別に役立つ言語特徴を基準特性として取り出す、という実験を行った。和泉は、差分抽出の精度改善および抽出した差分を参照することにより誤りの種類を特定し、適切な誤り標識を選択、付与する過程の設計を行い、全体の処理プログラムを完成させた。平成23年度は、EPPのために前年度に収集した作文データをもとに、CEFRレベルごとの言語特性を明らかにし、これと作文の採点結果との関係を調べた。次に、基準特性の出現の有無をテスト得点として扱い、項目応答理論により分析し、弁別力の高い項目を同定した。大学生に対して高い弁別力を示す基準特定を数多く含むテキストを作成し、それをもとにした再生テストを大学生に対して実施し、テスト・データの分析を行った。
パ-オキソヘテロポリ酸塩を触媒とする新規均一素酸化反応の開拓

12ータングストリン酸の過酸化水素溶液を塩化セチルピリジニウムで処理して得られるパ-オキソタングストホスフェ-ト(PCWP),〔πーC_5H_5N^+(CH_2)_<15>CH_3〕_3{PO_4〔W(O)(O_2)〕_4}^<3->,を用いていくつかの酸化反応を検討し,これまでに以下のことが明らかになっている。(1)オレフィンおよびvicージオ-ルの酸化オレフィンをPCWPを触媒として用いクロロホルムを溶媒とする相間移動条件のもとで酸化するとαーヒドロキシケトンが比較的よい収率で生成することを認めた。この反応の経時変化を追跡し,vicージオ-ルが中間体として生成していることを確認した。別途調製したvicージオ-ルの同条件のもとでの酸化反応は良好にαーヒドロキシケトンを与え,これまでこの種の酸化反応では達成できなかったvicージオ-ルのαーヒドロキシケトンへの直接変換が始めて触媒的に達成できることが明らかになった。(2)アルキンの酸化4ーオクチンのような内部アルキンをPCWPーH_2O_2系で酸化するとα,βーエポキシケトンが生成するが,この反応過程を明らかにする目的で種々検討した結果,オキシレンを中間体として反応が進行し,α,βー不飽和ケトンへ転位し,その後エポキシ化されることが明らかになった。従来,α,βー不飽和ケトンのような電子不足オレフィン類のエポキシ化は求電子的に達成することが難かしく,ヒドロペルオキシアニオンのような求核種によって行なわれていたが,本酸化系はパ-オキソ酸素に由来する強い求電子種によって達成されていることがわかった。
椎間板変性と関連する腰痛性疾患の病態の解明と最小侵襲治療システムの開発

腰痛性疾患、なかでも腰部脊柱管狭窄症と椎間板ヘルニアは社会的にも極めて重要な疾患である。これらの疾患は椎間板変性との関連が指摘されているが詳細はよくわかっていないのが実情である。本研究によって、1)椎間板変性動物モデルを確立し、これを詳細に検討することによって椎間板変性のメカニズムを理解し、それにしたがって変性椎間板に対する治療方針を決定した。2)腰部脊柱管狭窄症の低侵襲治療を目的として開発中のインプラントの改良/開発が大きく前進した。3)椎間板ヘルニアの動物モデルを作製し、痛みのメカニズム検討することで、新たな治療方法の開発につながるデータを得た。1,椎間板変性に関連したものとしてはほぼ計画通りに椎間板変性モデルを作製/確立することが可能であり、このモデルがこれまでの動物モデルと比較してもより臨床に近い妥当なモデルであることが多方面から証明できた。さらに遺伝子発現の網羅的解析を行い、一部は蛋白レベルでも確認を行って論文として投稿し、先日アクセプトされた(別紙参)。さらに別のデータを用いて論文の準備中である。2,椎間板の免疫特権と宿主免疫応答関連としてはin vitro実験として椎間板細胞株に対してFasL遺伝子を導入し、過剰発現を試みた。遺伝子導入により細胞が死んでしまうため、技術的な改良を要したが、ようやくmRNAレベル、蛋白レベルで過剰発現が確認できるようになった。In vivo研究として椎間板ヘルニアモデルは確立できたが、FasLに対するin vivoでの遺伝子発現抑制に関しては安定した結果が得られておらず、現在FasLノックアウトラットの使用を検討中である。3,椎間板変性と腰部脊柱管狭窄症の関係については立位と座位の腰椎側面レントゲンと脊髄造影を比較検討することで、症状の発現しない座位においては腰椎の相対的な前屈位になっていることが確認され、それに伴って硬膜管径が大きく増大することが確認された。棘突起間スペーサー使用の科学的根拠となり得るデータが得られた。4,棘突起スペーサーの前臨床試験についてはスペーサーを樹脂製に変更し、大幅なデザインの改良を行った。これを用いてブタを用いた学外での基礎実験を行い現在も進行中である。また、これまでのデータをまとめて論文を執筆中である。1,椎間板変性に関連しためのとしては確立できた椎間板変性モデルを用いて多種類の遺伝子発現の網羅的解析を行い、全体をまとめて論文として投稿した。実験中に得られた別データをもとに、椎間板研究に適したHouse Keepihg geneに関する論文もまとめて投稿し、先日受理された(別紙参)。現在はこの椎間板変性モデルの改良に着手し、椎間板再生研究の準備中である。2,椎間板の免疫特権と宿主一免疫応答関連のin vitro実験として、椎間板細胞株に対してFasL遺伝子を導入し、過剰発現させる技術は安定して可能になった。これら過剰発現細胞株とマクロファージ細胞株の共培養実験にて多くのデータを入手することが可能となり、今後順次発表予定である。In vivo研究として、椎間板ヘルニアモデルは既に確立している。FasLの椎間板ヘルニアにおける役割を明らかにするために、FasLノックアウトラットを次年度に海外へ発注するための準備も完了した。3,椎間板変性と腰部脊柱管狭窄症の関係については引き続き立位と座位の腰椎側面レントゲンと脊髄造影とを比較検討する研究を続けており、症状の発現しない座位においては腰椎の相対的な前屈位になっていることが確認され、それに伴って硬膜管径が大きく増大することを報告した。現在データをまとめて論文執筆中である。4,棘突起ヌペーサーの前臨床試験についてはスペーサーを樹脂製に変更し、大幅なデザインの改良を行った。これを用いてブタを用いた学外での基礎実験を行いそのデータをもとにさらに改良を続けている。また、これまでのデータをまとめて論文を執筆し、投稿中である。国内での追加特許が認められた。米国特許は返事待ちの状態である。1,椎間板変性に関連したものとしては、確立できた椎間板変性モデルを用いて多種類の遺伝子発現の網羅的解析を行い、全体をまとめて論文として投稿した。これまで各ジャーナルとの相当のやり取りや追加実験を要したが、先日ようやく受理された。この椎間板変性モデルの改良はほぼ終了し、これを用いた基礎データを順次発表している。また、新たな椎間板再生研究を開始した。2,椎間板の免疫特権と宿主免疫応答関連のin vitro実験として、椎間板細胞株に対してFasL遺伝子を導入し、過剰発現させる技術は安定して可能になった。これら過剰発現細胞株とマクロファージ細胞株の共培養実験にて多くのデータを入手することに成功し、順次発表している。

現在論文投稿準備中である。In vivo研究として、椎間板ヘルニアモデルは既に確立している。FasLの椎間板ヘルニアにおける役割を明らかにするために、FasLノックアウトラットを次年度に海外へ発注するための準備と当施設への受け入れ態勢もようやく完了した。3.椎間板変性と腰部脊柱管狭窄症の関係については引き続き立位と座位の腰椎側面レントゲンと脊髄造影とを比較検討する研究を続けており、症状の発現しない座位においては腰椎の相対的な前屈位になっていることが確認され、それに伴って硬膜管径が大きく増大することを報告した。さらにN数を増やした後、現在データをまとめて論文執筆中である。4,棘突起スペーサーの前臨床試験についてはスペーサーを樹脂製に変更し、さらに弾力性をもたせたりドライバーとの接合性を高めるなど改良を継続している。また、これまでのデータをまとめて論文を執筆/投稿し、先日受理された。国内での追加特許が認められている。米国特許は未だやり取りを続けている。欧州特許は返事待ちの状態。1)椎間板変性に関連したもの:これまでに椎間板変性モデルを用いた遺伝子発現の網羅的検索が終了し、個々の遺伝子の蛋白レベルも含めた詳細な検討により椎間板変性過程において特に重要と思われる遺伝子もほぼ特定し得た。さらに治療を前提としたより軽度の椎間板変性モデルを改良/確立し、進行性に椎間板変性が進行する群とそうではない群を比較することにより、椎間板変性のkeyとなり得る遺伝子を特定した(論文投稿中)。次にこの遺伝子の発現をノックダウンすることにより変性椎間板の再生あるいは変性を抑制することを目的とした遺伝子治療実験を開始したが、現時点では想定し得た効果を認めておらず、さらに追加実験が必要と考えられた。2)椎間板の免疫特権と宿主の免疫応答:FasL発現の抑制が困難であるため、in vitro実験として椎間板細胞株に対してFasL遺伝子を導入し、過剰発現をすることと、マクロファージの共培養によってFasLの炎症性メディエーター発現への関与を評価した。これらの成果は国内外で学会発表し、論文にも掲載された。In vivo研究として椎間板ヘルニアモデルは確立できたが、FasLに対するin vivoでの遺伝子発現抑制に関しては安定した結果が得られておらず、引き続きFasLノックアウトラットの使用を検討中である。3)椎間板変性に関連した臨床的研究:椎間板変性と腰部脊柱管狭窄症の関連について、当院外来で撮影したMRI, XPを用いて引き続き評価した。手術を前提として入院、脊髄造影を施行した患者データを追加してさらに詳細な評価を行い、国内外で学会発表し、論文執筆中である。腰部脊柱管狭窄症の最小侵襲治療を目的として開発を進めている棘突起間スペーサーについては企業との製品化に向けた契約が成立した.米国特許も全て許可された。引き続き臨床応用へ向けて準備中である。論文作成に関してはジャーナルとのやり取りで苦労したが、それなりにhigh impactの雑誌に受理された。海外での発表も増えており、概ね順調に経過しているものと思われる。FasLノックアウトラットの購入に関しては、当初予想していた以上に当施設での管理費や維持費が必要であり、さらに準備期間や購入計画の変更が必要であった。
三自由度球面電磁アクチュエータに関する研究

本研究の目的は,ロボット関節部へ適用可能で高出力な球面電磁アクチュエータを開発し,従来多自由度駆動機構に対する優位性を実証すること,さらに球面アクチュエータの制御法の確立及び可動子絶対回転角度の検出システムの開発を行うことである。採用第三年度目の研究計画は「カラーセンサを用いた可動子絶対位置検出システムの開発」である。球面アクチュエータは位置制御が重要となる用途で用いられることが想定されるため,可動子の位置検出は必要不可欠であるが,三自由度の駆動を行う球面アクチュエータにおいては既存の角度測定手法を適用できない。そこで新しい角度検出手法として,カラーセンサ用いた手法の提案,開発を行ってきた。前年度までに,提案手法のロバスト性向上および測定精度向上のための改良を行ってきたが,本年度はまず,測定装置を用いた実機検証を行った。これまでの新アルゴリズム提案はシミュレーションによって行われており,理想的な着色が可動子に施されているという前提であったため,測定装置の設計・試作を行い,様々な駆動パターンで提案手法による角度測定が可能かどうか検証を行った。その結果,複数の回転軸を同時に駆動させた際にも角度測定が可能であることを確認することができた。しかし,着色の精度や処理速度などに起因する角度測定誤差が大きく,高精度な測定を実現するための課題点が明らかになった。また,これらの課題を解決するための別のアプローチとして,カラーセンサを用いたエンコーダ方式による角度測定手法の提案も行った。これは球面可動子の側面を細かく区切られた格子状に塗り分けることによってロバスト性を改善する手法であり,シミュレーションによりその有効性が確認された。このように本年度の研究によって,提案手法による角度測定が可能であること,今後高精度化を実現するための課題点,エンコーダ方式の有効性などを明らかにすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。産業用ロボットアームをはじめとする従来の多自由度駆動機構は、多くのモータを組み合わせることにより実現されており、それによりシステムの大型化やエネルギー効率の低下を招いていた。一台でモータ三台分の三自由度駆動が可能な球面アクチュエータを用いることで、これらの問題を改善することが可能であり、その実現が期待されているが高トルク化や位置センシング等の課題が残されている。ロボット関節部へ適用可能な高出力、広角駆動、ロバスト性の高い制御が可能な球面電磁アクチュエータを開発のため、当該年度は、多自由度アクチュエータでありながら各軸の駆動を独立して制御可能なアクチュエータの磁路構成決定を目標として開発を行ってきた。実際には磁路構成の決定を完了し、三次元有限要素法を用いた電磁界解析によりアクチュエータの特性を把握し、三軸の同軸動画可能であることを確認することができた。また当該年度は、アクチュエータの適切なフィードバックを行うために必要な、可動子絶対回転角度の検出システムの開発も行った。現在までにイメージセンサを用いた位置検出を実現させているが、累積誤差が発生するなどの課題が残されていたため、この問題を解決可能な絶対位置検出法の提案、実装を行った。具体的にはホール素子を用いた方法、カラーセンサを用いた方法の二つについて検証を行った。ホール素子を用いた方法については、電磁界解析によりアクチュエータ可動子角度と周囲の磁界強度の関係を求めた。その結果、適切な測定には可動子に大型機構の追加が必要であることがわかり、センサシステムの小型化のため、カラーセンサを用いた方法について検証することを決定した。アクチュエータにカラーセンサを実装し検証実験を行った結果、三軸の回転角度を測定可能であることを確認できた。球面アクチュエータに適用可能な有効な角度測定法として期待されるものである。従来の多自由度駆動機構は多くのモータを組み合わせることにより実現されており,それによりシステムの大型化やエネルギー効率の悪化等を招いていた。一台で三自由度の駆動が可能な球面アクチュエータを用いることで,これらの問題を改善することが可能である。そこで,本研究ではロボットの関節部へ適用可能な高出力,広角駆動,ロバスト性の高い制御が可能な球面電磁アクチュエータを開発し,従来の基本的な多自由度駆動機構に対する優位性を実証する。本年度は提案した球面アクチュエータの試作機を製作し,その動作特性を実験により確認した。本アクチュエータは可動子が三自由度駆動し,可動子回転角度の測定が困難であるため,始めに測定装置の設計・試作から行った。その後,アクチュエータをオープンループ制御およびクローズドループ制御で駆動させた際の可動子の回転角度を測定した。実験結果より,三軸同時駆動の際にも各軸を独立した制御で駆動させることが可能であることと,位置フィードバツク制御を行うことにより,三軸ともに目標位置に誤差1度以内で静止させることが可能であることが確認され,本アクチュエータの有効性を示すことができた。また,カラーセンサを用いたセンシングシステムの開発については,本年度は提案手法のロバスト性向上および測定精度向上のための改良を行った。まず,外光の影響により測定する色が変化してしまう課題を解決するために,これまでのRGB情報ではなく, HSV情報を用いる方法を提案し,実験によって周囲の明るさの変化による測定誤差が低減されることを確認した。次に,測定精度の向上のため,色検出処理の高速化を行った。これまでの検出のアルゴリズムを改良し,色の勾配の情報を用いることで検出処理が大幅に高速化されることを確認した。

そのほかにセンサ信号ノイズの影響確認などを行い,本手法の有効性確認および実用化への課題確認を行うことができた。本研究の目的は,ロボット関節部へ適用可能で高出力な球面電磁アクチュエータを開発し,従来多自由度駆動機構に対する優位性を実証すること,さらに球面アクチュエータの制御法の確立及び可動子絶対回転角度の検出システムの開発を行うことである。採用第三年度目の研究計画は「カラーセンサを用いた可動子絶対位置検出システムの開発」である。球面アクチュエータは位置制御が重要となる用途で用いられることが想定されるため,可動子の位置検出は必要不可欠であるが,三自由度の駆動を行う球面アクチュエータにおいては既存の角度測定手法を適用できない。そこで新しい角度検出手法として,カラーセンサ用いた手法の提案,開発を行ってきた。前年度までに,提案手法のロバスト性向上および測定精度向上のための改良を行ってきたが,本年度はまず,測定装置を用いた実機検証を行った。これまでの新アルゴリズム提案はシミュレーションによって行われており,理想的な着色が可動子に施されているという前提であったため,測定装置の設計・試作を行い,様々な駆動パターンで提案手法による角度測定が可能かどうか検証を行った。その結果,複数の回転軸を同時に駆動させた際にも角度測定が可能であることを確認することができた。しかし,着色の精度や処理速度などに起因する角度測定誤差が大きく,高精度な測定を実現するための課題点が明らかになった。また,これらの課題を解決するための別のアプローチとして,カラーセンサを用いたエンコーダ方式による角度測定手法の提案も行った。これは球面可動子の側面を細かく区切られた格子状に塗り分けることによってロバスト性を改善する手法であり,シミュレーションによりその有効性が確認された。このように本年度の研究によって,提案手法による角度測定が可能であること,今後高精度化を実現するための課題点,エンコーダ方式の有効性などを明らかにすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。球面アクチュエータの基本磁路構成決定および特性解析、カラーセンサによる角度測定法の検証を完了し、それぞれの有効性を確認することができた。これらは当初の目標とほぼ一致しており、本研究はおおむね順調に進展していると言える。本年度はアクチュエータの試作機および測定装置を製作し実験検証を行った。またカラーセンサを用いたセンシングに関しては,様々な改良によりその精度向上を図った。それぞれの研究内容に対し有効性を薙認することができた。アクチュエータ開発については、試作機を用いた実機検証を行う予定である。そのためにアクチュエータの回転角度を測定可能な測定器の設計、製作を行う。その後アクチュエータをオープンループ駆動およびクローズドループ駆動させた際の動作特性の測定を行い、提案アクチュエータの有効性および動作特性解析の妥当性を明らかにする。
北東アフリカにおける牧畜民の持続可能性と国際協力：情報技術を活用した広域的分析

2016年度は、概ね計画通り研究を実施することができた。まず、牧畜民の移動と土地利用をシミュレートしたエージェントベース・モデルについては、実データとの接合をさらに進めた。すなわち、従来用いてきた衛星画像に加え、昨年ケニアで行った現地調査で得た牧畜民ポコットのキャンプ地のGPSデータを用いて、モデルのパラメータをより現実に整合的な振る舞いをもたらす値にカリブレートした。その上で、乾燥地における土地利用の変化や長期的な植生の変化が移動牧畜の持続可能性にもたらす影響を検証するシミュレーションを行った。こうして得られた結果を、京都大学のアフリカ地域研究会や米国で開催されたInternational Conference on Computational SocialScienceなどで報告することで、多様な分野の研究者から貴重なフィードバックを得ることもできた。また、2016年8月下旬から9月上旬にかけて、モンゴル西部と中部を訪れた。初めて訪れる場所であり、アフリカの牧畜民の家畜管理や土地利用との比較が主な目的であったが、現地の調査助手の働きもあり、ことのほか円滑に調査活動が進み、キャンプ地の移動データなどを想定以上に得ることができた。様々な遊牧民の家族へのインタビューを通して、畜群管理や土地利用の意思決定に関する詳細な情報も入手することができたため、上述のモデルのさらなる精緻化を図った上で、モンゴルのデータを活用したシミュレーションも行い、より広い見地から乾燥地の移動牧畜の持続可能性についてアプローチしていきたいと考えている。最後に、昨年夏TICAD VIが開催されたことを機会に、アフリカの開発の文脈において牧畜民が今日直面している問題を紹介する一般向けの短文を執筆した。これは『アジ研ワールド・トレンド』2016年11月号に掲載されている。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、マルチエージェント・シミュレーション(MAS)や衛星画像解析、地理情報システム(GIS)といった情報技術に依拠した技法を駆使して、北東アフリカにおける牧畜民社会に関する広域的な分析を進め、その持続可能性に資する望ましい国際協力のあり方について構想していく。研究課題初年度にあたる2014年度は、来年度以降の本格的な分析の展開に備え、関連する先行研究(特に牧畜民社会に関する生態人類学研究・リモートセンシングの技術や適用に関する研究)の収集と検討を進めた。また、牧畜民社会を取り巻く社会・自然環境の変化を捉えるGIS・衛星画像データについても、東アフリカ地域の植生や水資源に関するものを中心に、収集と分析を進めた。その成果の一端は、2014年5月に開催された日本アフリカ学会学術大会におけるポスター発表「東アフリカ牧畜民社会の広域的研究」において報告した。さらにこれらの研究の遂行にあたっては、交付申請書に記載した通り、アジア経済研究所の研究資源や研究員との交流の機会を積極的に活用することを心がけた。実際、所内で定期的に開催される研究会に頻繁に参加して、関連分野の研究状況の把握に努めたほか、こうした所内の研究会をはじめとするさまざまな場において、私自身、自らの研究に関して報告する機会を幾度か得て、貴重なフィードバックを得ることができた。最後に、交付申請書で記載したエチオピアでの現地調査は、カウンターパートの事情等で実施できなかったものの、2014年11月から社会シミュレーションやデータ分析の分野での世界的な研究拠点の一つであるスイス連邦工科大学チューリヒ校(ETH)に滞在する機会を得た(2015年9月まで滞在予定)。MASをはじめ、本研究の遂行を支えるさまざまな方法論とそれらの適用について、最新の知見の取得に努めている。2015年度は概ね順調に研究活動を実施できた。まず、年度前半(2015年4月9月)は、前年度に引き続きスイスの連邦工科大学(ETH)に客員科学者として滞在し、社会シミュレーションやデータ解析の先端的手法の習得に努めるとともに、アフリカの乾燥・半乾燥地域の衛星画像データの収集を進め、植生状態の分布の抽出など解析作業を行った。また、牧畜民の季節移動と土地利用をシミュレートするエージェントベース・モデルを構築し、様々な状況設定のもとで走らせたほか、先述の衛星画像解析から得られた植生分布のデータをモデルに読み込むことで、現実のアフリカを近似した生態環境のもとで牧畜民の振る舞いを分析することが可能になった。ETH滞在期間の中盤以降、このような研究作業の中から生まれた成果を積極的に発信することに努めた。フィンランドとギリシャでの計算社会科学関連の国際的な集まり、ETH内部での計算社会科学関連・開発経済学関連のセミナー、イタリア・トレビーゾのベネチア大学での小規模セミナーなど、さまざまな場で研究成果の内容について報告し、多様な分野の研究者から助言や批評を得た。これらをふまえて、年度後半(2015年10月以降)にかけて成果を学術論文の形にまとめ、海外査読誌に投稿し、年度末までに二本の論文が受理、掲載されるに至った(「研究発表」を参照)。本研究の残された課題のひとつは、構築したモデルから得た仮想的な牧畜民の振る舞いを評価するための実データの取得である。すなわち現実の牧畜民の季節移動や土地利用の定量的なデータを集めることであるが、これについても今年度内に着手している。2016年3月に三週間、ケニアのリフトバレー州バリンゴ県を訪れ、当地の牧畜民ポコットの家畜キャンプの移動をGPS測定するとともに、ポコットの牧童や家畜主からキャンプの移動とその背景・制約要因について詳細な聞き取りを行った。

当初計画していた牧畜民の移動や土地利用に関するシミュレーションが実行段階へと移り、またそこから得られた知見を着実に研究成果へと結びつけることができた点で、本課題の研究活動は順調に進展していると言える。また、アフリカ牧畜民に関する現地調査に着手できたことも研究計画推進上大きな意味を持っている。2016年度は、概ね計画通り研究を実施することができた。まず、牧畜民の移動と土地利用をシミュレートしたエージェントベース・モデルについては、実データとの接合をさらに進めた。すなわち、従来用いてきた衛星画像に加え、昨年ケニアで行った現地調査で得た牧畜民ポコットのキャンプ地のGPSデータを用いて、モデルのパラメータをより現実に整合的な振る舞いをもたらす値にカリブレートした。その上で、乾燥地における土地利用の変化や長期的な植生の変化が移動牧畜の持続可能性にもたらす影響を検証するシミュレーションを行った。こうして得られた結果を、京都大学のアフリカ地域研究会や米国で開催されたInternational Conference on Computational SocialScienceなどで報告することで、多様な分野の研究者から貴重なフィードバックを得ることもできた。また、2016年8月下旬から9月上旬にかけて、モンゴル西部と中部を訪れた。初めて訪れる場所であり、アフリカの牧畜民の家畜管理や土地利用との比較が主な目的であったが、現地の調査助手の働きもあり、ことのほか円滑に調査活動が進み、キャンプ地の移動データなどを想定以上に得ることができた。様々な遊牧民の家族へのインタビューを通して、畜群管理や土地利用の意思決定に関する詳細な情報も入手することができたため、上述のモデルのさらなる精緻化を図った上で、モンゴルのデータを活用したシミュレーションも行い、より広い見地から乾燥地の移動牧畜の持続可能性についてアプローチしていきたいと考えている。最後に、昨年夏TICAD VIが開催されたことを機会に、アフリカの開発の文脈において牧畜民が今日直面している問題を紹介する一般向けの短文を執筆した。これは『アジ研ワールド・トレンド』2016年11月号に掲載されている。上述した通り、交付申請書に記載した研究計画は、アフリカでの海外調査の実施を除いては概ね達成できた。海外調査についても、スイスに行くことで研究遂行を支える方法論的基礎の強化がなされていることを鑑みれば、現在までの達成度は満足できる水準にあるものと考える。「研究業績の概要」に記したように、本研究の残された大きな課題の一つは、シミュレーションモデルの振る舞いを評価する実データの取得である。2016年度はエチオピア南部を始め、現地調査を積極的に行うことで牧畜民の移動と土地利用に関する定量的なデータの収集に努めたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は引き続き衛星画像データ等の収集・分析を進めていくとともに、牧畜民の移動や空間利用を捉えるMASモデルの構築に着手し、速やかに完成、テストランの実行へと移りたい。
高密度高分子ブラシを付与した高分子材料:合成、構造・機能、および応用

新規バイオインターフェースの創製を目的として、表面開始リビングラジカル重合(LRP)により合成した濃厚ポリマーブラシと生体関連物質の相互作用の解明を行った。具体的には、まず、親水性ポリヒドロキシエチルメタクリレート(PHEMA)ブラシへのタンパクの吸着挙動を水晶振動子(QCM)および顕微鏡観察により詳しく調べた。PHEMAブラシの密度(グラフト密度0.0070.7chains/nm^2)や鎖長(グラフト膜厚にして210nm)、タンパクの大きさ(IgG,BSA,Myoglobin,Aprotinin)を変えて実験を行った結果、タンパクの吸着挙動がグラフト密度とタンパクの大きさの相対的な関係に依存することを見いだした。すなわち、ブラシ膜はその隣接グラフト点間距離に比べて小さいサイズのタンパクを(PHEMAキャスト膜と同様に)著しく吸着するのに対し、相対的に十分大きいサイズのタンパクをグラフト層から完全に排除し、その吸着を阻害すること(非特異的相互作用の抑制)を明らかにした。更に、上記QCM測定においては困難であった、比較的弱いと考えられるブラシの最表面とサイズ排除されたタンパクとの相互作用について、クロマトグラフィー手法により検討した。ここでは、シリカモノリスカラムを母材として、表面開始ATRPにより、その細孔内表面に構造の明確なPHEMA濃厚ブラシを付与した。このカラムに対する標準プルランの溶出挙動を測定し、低分子量領域にブラシ層によるサイズ分離が支配的な領域(濃厚ブラシにサイズ排除される領域)が現れることを確認した。次に、大きさの異なるタンパクの溶出実験を行った結果、比較的小さいタンパクのみがブラシ層に進入し、層内で強い吸着的相互作用を受けるのに対して、ブラシ層からサイズ排除されたタンパクはブラシの最外表面とほとんど相互作用しないことを明らかにした。当研究室ではリビングラジカル重合法を表面開始グラフト重合に応用し、長さ、長さ分布の制御された高分子鎖を従来法に比べて約10倍高い密度でグラフトする技術を確立している。また、この高密度ブラシは良溶媒中で伸びきり鎖に匹敵するほど高度に伸張しており、これまでに見られなかった新しい構造・機能特性を発現することがわかっている。本年度はこのような高密度グラフトブラシの特性を生かして、特にその表面が極めて重要な役割を担う生体材料や生体内センサーを念頭に、その表面特性として重要なタンパクとの相互作用について検討した。具体的には、水晶振動子(QCM)法により密度の異なるpoly(2-hydroxyethyl methacrylate)(PHEMA)ブラシへのタンパク吸着量をin-situで測定し、吸着阻害特性とグラフト密度の相関について検討した。高密度PHEMAブラシ(グラフト密度:d=0.6chains/nm2)は表面開始リビングラジカル重合法により、低密度ブラシ(d=0.01chains/nm2)は従来法のひとつ、grafting to法により調製した。各PHEMAブラシ表面に対し、ウシ由来アルブミン(BSA)(Mw:67000)溶液(1000□g/ml PBS溶液)を播種した。その結果、高密度ブラシ表面ではほとんど吸着はなく、低密度ブラシに比べて高い抗接着性を示すことが明らかとなった。また、分子量の異なるタンパク(IgG(Mw:150000)、ミオグロビン(Mw:17000)、アプロチニン(Mw:6500))についても、高密度ブラシ表面では吸着が飛躍的に抑制されることが明らかとなった。
多原色光源を用いたｍＲＧＣの挙動特性

これまで、非視覚系情報処理に大きな役割を担っているメラノプシン網膜神経節細胞(mRGC)の光反応は、桿体や錐体の干渉を受け、ヒトのmRGC独自の反応を把握することは難しかった。本研究では、mRGCを錐体や桿体から独立に刺激する多原色光源を用い、網膜電図にてmRGCの反応特性を把握した。結果として、mRGCの反応ピーク潜時(約80 msec)は、過去に報告されている桿体や錐体のものと比較して長いことが示された。また、本研究で用いた実験光では、mRGC反応と光強度の間に量ー反応関係があり、反応は低周波刺激に対して大きく高周波刺激に対して小さいことが明らかとなった。本研究は、光刺激に対する生体反応への、メラノプシン網膜神経節細胞(mRGC)の寄与を明らかにすることを目的としている。従来、人間の光受容器はLMSの3つの錐体と桿体のみであると考えられてきたが、最近網膜上の新たな光受容器の存在が明らかになった(Daceyら、2005)。この新しい光受容器がメラノプシン網膜神経節細胞(mRGC)であり、光の生体リズム制御を代表とする非視覚系情報処理への寄与が動物実験で報告されている(Hattarら、2003)。人間に関しても、網膜上に存在するmRGCが非視覚系受光器として関与していると推測されるが、その分光感度を直接的に示した報告はない。本研究では、多原色光源装置を用いてmRGCを錐体や桿体から独立に刺激し、網膜電図(ERG)を用いて直接的にその興奮度を把握する。この研究成果は、網膜に入力される輝度や色などの画像信号(視覚情報)の変化を最小限にし、生体リズムを調整する可能性をもたすものである。運転時や作業時における照明による覚醒度や生体リズムの調整、多くの人が抱えている睡眠障害の改善、海外旅行による時差を飛行機内の照明によって調整できる可能性も示唆され、その潜在的な応用範囲は多岐にわたると考えられる。平成22年度は、光刺激の強度変化及び周波数変化に対するmRGCの挙動特性を把握した。その結果、刺激の強度とmRGCの反応には、量-反応関係があることが分かった。一方、周波数変化に対するmRGCの反応は単純ではなく、その一因として視神経路におけるフィードバック作用が示唆された。また、30Hz以上の刺激に対してmRGCの反応が抑制さえる可能性も示された。これらの結果については今後詳細に検討する必要があるが、生体リズム制御に関わる照明研究に貢献するものと考えられる。本研究は、光刺激に対する生体反応への、メラノプシン網膜神経節細胞(mPGC)の寄与を明らかにすることを目的としている。平成22年度に光刺激の周波数・強度変化に対するmRGCの挙動特性を把握したことを踏まえ、平成23年度はmRGCと従来から知られている光受容器である錐体との挙動特性の違いについて確認した。その結果、RGCと錐体それぞれを刺激した場合のERG波形は異なることが分かった。この違いは、光に対してmRGCが比較的遅い脱分極性の応答、錐体が速い過分極性の応答を示すことに起因する可能性が考えられる。また、mRGCの光反応における日内変動をERGで測定した結果、日中と夜間ではその挙動が異なることが示唆された。これらの結果については、今後詳細に検討する必要がある。

近年その存在が明らかになった網膜神経節細胞(mRGC)は、光の生体リズム制御や瞳孔反応を代表とする非視覚系情報処理への寄与が動物実験で報告されている。本研究目的は、人間におけるmRGCの光に対する反応を、錐体や桿体と独立に把握することである。具体的手法として、mRGCを錐体や桿体から独立に刺激することが可能な多原色光源装置を用い、mRGCの反応特性を把握することを試みた。平成22年度は、光刺激の周波数・強度変化に対するmRGCの挙動を網膜電図(ERG)で把握し、平成23年度は、mRGCと錐体のERG波形を比較することで、それぞれの異なる挙動特性を把握した。平成25年度は、これらの研究成果を踏まえ、mRGC刺激の周波数変調が瞳孔径に及ぼす影響について確認した。その結果、低周波(1 Hz)刺激で瞳孔収縮は最大になり、高周波刺激になるほど(100 Hzまで)瞳孔収縮は小さくなる傾向が見られた。この結果は、平成22年度に行った実験の結果(低周波の光刺激に対して反応は大きく、高周波の光刺激に対して反応が小さくなる)を支持するものであった。一連の研究で得られた成果は、網膜に入力される輝度や色などの画像信号(視覚情報)の変化を最小限にし、光刺激によって生体リズムを調整する可能性をもたらすものである。運転時や作業時における照明による覚醒度や生体リズムの調整、多くの人が抱えている睡眠障害の改善、海外旅行による時差を飛行機内の照明によって調整できる可能性も示唆され、その潜在的な応用範囲は多岐にわたると考えられる。平成22年度および平成23年度に計画した研究内容はすべて実施できていることから、おおむね順調に進展しているといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は本研究の最終年度であることから、平成22年度および平成23年度の研究結果の考察とまとめを進める。また、これまでの結果を補足する実験、例えばmRGCの光反応における日内変動や性差における違いなどについて被験者数を増やして行いたいと考えている。これらの実験では拘束時間が長いことから、被験者の確保が難しい。対応策として、実験設定の工夫による拘束時間の短縮が考えられる。
「離島刑事弁護」の実質化を阻む原因の究明およびその具体的解決策の提示について

2001年度の研究では、本研究課題における2つの新規性(1・刑事法学においてフィールドワークの手法を確立するという点。2・離島刑事弁護の貧困の改善に関し司法制度改革において十分議論されていない点に留意しつつ、日本各地で調査を行うという点)に加え、3・離島の司法福祉の貧困を法曹に啓発する方策の研究、4・特に離島を中心とする人権啓発教育活動の貧困に気付き、個別具体的事案の解決の方策に加え、刑事弁護や被害者救済、法律専門機関へのアクセスに関する、様々な法律専門職による法的啓発活動を試行するための手法の確立にも努力した。2001年度には、「司法制度改革審議会」による最終答申をうけた「司法制度改革推進本部」が発足した。推進本部には、この研究に関係する問題を議論する場として、司法アクセス、裁判員・刑事、公的弁護の3検討会が設けられているが、この研究において指摘しつづけてきた「離島の司法過疎・刑事弁護の貧困さ」は、残念ながら殆ど議論されないまま、今日まで推移している。しかし、現段階では、研究を議論し、実践する場として、小笠原諸島と三宅島にサポート専門家グループが発足した。特に、日本で一番司法過疎の貧困にあえぐ小笠原諸島に関しては、学者、弁護士、司法書士、税理士、公証人などが集まり、2002年度中には、専門家グループをNGOとして組織化する計画が具体化した。また、小笠原村当局も啓発、相談活動に対して公的補助を福祉関係予算から支出することにし、議会で承認された。また、当職の研究が、弁護士会の地域司法計画策定に関し、反映され、岐阜県弁護士会主催の地域司法計画実現市民集会では、研究報告をし、具体的には、ローカル・エリアの法啓発のための「岐阜裁判所利用ガイド・うちんたぁの法律家」を2002年4月末に刊行することとなった。この研究課題は、次の2点において新規性がある。1・刑事法学においてフィールドワークの手法を確立するという点。2・司法制度改革審議会において十分議論されていない点に留意しつつ、日本各地で調査を行うという点である。1に関しては、実際に刑事法学に関するフィールドワークの必要性さえ認識されていないため、その手法を確立するための基礎的な調査研究を行った。2に関しては、この研究課題に関する科研費採択申請を行った当時以上に、国内では司法改革に関する話題や司法制度改革審議会の議論の動向への注目が高まったので、全国の司法や自治体関係者の協力が容易に得られ、調査によって知ることのできた事実は、調査研究開始前の予想以上に大きなものがあった。2000年度の研究に関しては、2面の論文のみならず、日本島嶼学会年次大会報告、日本弁護士連合会地域司法計画経験交流集会における講師としての報告、北海道弁護士連合会主催弁護士偏在問題サミットにおける発言など逐次的に実績の公表を行い、司法改革の議論に供してもらえるよう努力した。また、調査活動によって醸成された信頼関係をもとに法律家(弁護士・司法書士・税理士)を中心とする離島過疎地域の法律家サポートグループを結成することもでき、2001年1月末からは小笠原に訪問調査団長として、上記法律家17名と共に訪問調査を行った。また、今度は三宅島における噴火災害の罹災島民に対する司法援護のあり方の調査団も結成され、実際の法律相談援護活動にまで発展しようとしている。この研究課題は、単なる調査研究にとどまらず、「法の実践」につながる必要がある。その点を踏まえれば、2000年度の研究調査活動は、成果があったと言うことができる。しかし、2001年度は、政府に対して出されるであろう司法制度改革審議会の最終答申に対する評価を中心とする研究調査のみならず、将来的には諸外国の過疎地域への司法援助活動との比較研究の準備にも発展し得るような研究活動を行う必要がある。
３次元画像を用いた機能統合型嚥下モデルの構築とその評価・応用

嚥下を支配するバイオメカニズムの解明、あるいは診断・治療法の新規開発や治療の予測を行うことを目的とし、CTや嚥下造影(VF)の(2次元)画像を基に、生体データを数理モデル化し、3次元嚥下シュミレーションモデルを構築し、コンピュータ・シミュレーションにより評価をおこなうことを試みた。1320列面検出型CT (320-ADCT)使用により、時間分解能が10fr/sec、空間分解能0.5 mmの高精度・高分解能の3次元画像を取得し、この画像をもとに食塊や軟組織をトレースし嚥下シュミレーションモデル(生体モデル)を構築した。2嚥下運動に関わる筋の動態は、嚥下時の舌骨の運動軌跡の計測を基に、筋トルクを算出し、筋張力および筋長の変化を推定することで、嚥下に関与する骨格筋の筋骨格モデルを構築した。3嚥下運動は極めて短時間(約2秒)で終了するため、現在は解剖学的形態やその位置変化情報のみを利用しているが、咽頭圧と筋活動の時空間的変化を同時計測し、時間軸(潜時)の導入にすることで、器官の運動との関係が推測可能となり、脳幹反射モデルと結合できる可能がひらけた。嚥下運動は、末梢器官における複雑な反射の連鎖である(咽頭期と食道期)と同時に、随意運動の側面(口腔期)も持っており、神経系(脳)の機能を備えた、統合型嚥下シュミレーションモデルの構築が必要とされている。嚥下運動に関与する器官の形状ならびにその動きが複雑であることが、嚥下を支配するバイオメカニズムの解明、あるいは診断・治療法の新規開発や治療の予測を行う上で大きな障壁となっている。近年、CTや嚥下造影(VF)の(2次元)画像を基に、生体データを数理モデル化し、3次元嚥下シュミレーションモデルを構築し、コンピュータ・シミュレーションにより評価をおこなう手法が確立された。が、軟組織、とりわけ気道、咽頭・喉頭の細部、や食塊の描出は困難で可視化が未だ充分でない。2嚥下運動に関わる筋の動態は、嚥下時の舌骨の運動軌跡の計測を基に、筋張力および筋長の変化を推定し、嚥下に関与する舌骨上筋群の筋骨格モデルを構築した。体の表面から深い位置に存在する筋(舌骨下筋群)では、表面電極では筋活動の記録が困難であるため、多チャンネルの筋電図計測と解析により、筋活動の推測を試みた。これにより、嚥下時の喉頭蓋の運動軌跡の計測により、舌骨下筋群の筋骨格モデルの構築、評価が可能になると考えられる。3嚥下運動は極めて短時間(約2秒)で終了するため、現在は解剖学的形態やその位置変化情報のを利用している。咽頭圧と筋活動の時空間的変化を同時計測し、時間軸(潜時)の導入により、器官の運動と嚥下圧との関係が推測可能となり、脳幹反射モデル等と結合でした統合型嚥下シュミレーションモデルの構築が可能となると思われる。嚥下を支配するバイオメカニズムの解明、あるいは診断・治療法の新規開発や治療の予測を行うことを目的とし、CTや嚥下造影(VF)の(2次元)画像を基に、生体データを数理モデル化し、3次元嚥下シュミレーションモデルを構築し、コンピュータ・シミュレーションにより評価をおこなうことを継続して試みる。生体モデル、骨格筋モデル、脳幹反射モデルなどのモデルの統合をはかることで機能統合型嚥下シュミレーションモデルを構築する。また、シュミレーションモデルのパラメターの標準化/最適化により、モデルの一般化と妥当性の検証をおこなう。1正常嚥下のバイオメカニクス:嚥下の各々の過程について、1)舌運動のバイオメカニクス研究、2)咽頭壁運動、食道入口部、声門部のバイオメカニクス研究に使用できるモデルの構築、評価。2誤嚥のバイオメカニクス:Parkinson病、筋ジストロフィー患者から、形態およびCT/MRI画像および自発嚥下時の機能データ(嚥下音、筋電図、咽頭圧)、さらには他の脳データfunctional MRI(fMRI)のデータを収集行い、モデルのシュミレーション結果との比較をすすめる。病状の進行状況の追跡により、各々の疾患の診断基準の標準化、治療結果の予測、嚥下障害の神経・筋機構の解明などが可能になると思われる。以上に加え、現在320列面検出型CT (320-ADCT)使用による高精度・高分解能の3次元画像を取得後、食塊や軟組織を手作業でトレースにより嚥下シュミレーションモデル(生体モデル)を構築しており、かなりの手間を必要とする。この部分AIの導入により、自動画像処理化をはかり効率化することを検討している。