hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
繰返し荷重を受ける大型断面木部材の鋼ジョイント近傍の応力性状

本研究は大断面のボルト接合部の力学性状について検討したもので、実験では静的漸増ならびに繰返し引張荷重を受ける接合部の耐荷力にボルトとボルト孔の隙間に充填された樹脂が与える効果を検討した。また、解析では大断面の応力性状の解明を目的に、コンタクト要素を適用した有限要素解析を行った。その結果、充填樹脂は接合部のボルト本数を低減させることやコンタクト要素がボルト接合部の解析に適用できることが明らかとなった。本課題はボルト接合された鋼ジョイントの繰返し荷重下における耐荷力特性を明らかにすることにある。木橋の木部材接合に多数のボルトを使用するため、その作業性の向上のため、木部材のボルト孔はボルトよりも大きく穿ち、隙間にはガタを防止するために樹脂が充填されている。今年度はボルト孔とボルトが同じ径を有する供試体のみの実験を計画していたが、実橋に即した大きなボルト孔に樹脂を充填した供試体についても実験を行った。荷重は静的荷重で、繰返し荷重に対する耐荷力特性を明らかにするため、漸増荷重についても実施した。また、鋼ジョイントのボルト配置は長手方向には2列とし、高さ方向には中央1本と3本の2種類とした。これらの実験から、まず繰返し荷重下でのジョイント耐荷力は漸増荷重に比べて0.8倍程度に低下するが、設計基準から得られる耐荷力は上回ることが明らかとなった。また、ボルト孔とボルトの隙間に樹脂を充填した場合、その耐荷力は樹脂を充填しない場合に比べて30%向上した。ボルト接合ではボルト支圧接合となるため、ボルトが木部材のボルト孔に埋め込まれていく。最近、繊維などを利用したボルト孔の補強法が提案されているが、本実験の結果から、実橋で実施されている樹脂充填法は隙間による構造的なガタを防止するだけでなく、ボルト孔の補強にも同時に寄与することも明らかとなった。今後は、樹脂機能の明確化、多段ボルトの荷重に対する分配率、繰返し荷重の回数増加に対する耐荷力の変化などを検討する必要があると思われる。本課題はボルト接合された鋼ジョイントの耐荷力特性を明らかにするものである。大断面の集成木材を鋼ジョイントにてボルト接合する場合、ボルトのねじ部の破損や木部材のボルト孔の裂けを避けるために、一般にはボルト孔はボルトよりも大きく穿たれ、その隙間には樹脂が充填される。本研究当初は樹脂を充填しない接合部の挙動解明を目的としていたが、昨年度、接合部の実態に即した樹脂充填接合部を有する供試体についても実験を実施した結果、樹脂は耐荷力に高い効果を与えることが明らかにされた。そこで、本年度は3種類の供試体に対して、静的漸増荷重と静的繰返し荷重を載荷し、ジョイントからの引抜け性状を検討した。供試体は、(1)φ12のボルト孔にφ12ボルトを打込んだもの、(2)φ16のボルト孔にφ16ボルトを打込んだもの、(3)φ16ボルト孔にφ12ボルトを挿入し、隙間に樹脂を充填したものの3種類である。3種類の供試体の結果から、供試体(3)の耐荷力は供試体(2)とほぼ同等となることが明らかにされた。この結果は、施工性の向上や接合部の健全性確保の目的でボルトよりも大きな孔を穿ち、ガタ防止で樹脂を充填する施工法を採用した場合、設計計算で対象とするボルト径は使用ボルト径ではなく、ボルト径よりも大きなボルト孔を設計ボルトの径として使用できることを示唆するものである。このことから、本年度に得られた結果は設計ボルト本数の大幅な低減を導くことを可能にする、合理設計の開発に極めて有意義な知見を与えたことになる。先の2年間の研究で静的漸増荷重や静的繰返し荷重に対して、ボルトとボルト孔の隙間に充填された樹脂がボルト接合部の耐荷力を向上させ、その耐荷力はボルト孔と同径のボルト耐荷力と同等となることを明らかにしてきた。本年度は長期間の繰返し荷重についても、同様な効果を得られるかを検討する疲労試験を実施した。また、ボルト接合ではボルト近傍の木部材には過大な応力集中を受けるが、正確な応力分布は木目や節などにより実験的には把握できない。そこで、接合部近傍の応力分布を正確に把握することを目的に、ボルトの木部へのめり込みや肌離れをも表現できる解析モデルの作成にも取り組んだ。(1)疲労試験では16mmのボルト孔に12mmボルトを挿入し、その隙間に樹脂を充填した供試体による疲労試験を、上限荷重を12mmボルトの終局強度の90%として行った。目標繰返し回数を50万回としていたが、5万回程度でボルトの鋼板接触部でのせん断疲労破断や接合冶具の割れなどが生じて、樹脂の効果を十分に把握するには至っていない。しかしながら、疲労載荷に対しても樹脂の剛性の向上に対する確認できたと考える。現在、新たな冶具や載荷試験機の補修を行っている。

(2)解析モデルについては、ボルトの木材へのめり込みや反対側のボルトの木部材からの肌離れを表現できると考えられる接触要素の1つであるコンタクト要素を用いた2次元解析モデルの開発を行った。その結果、ボルト近傍の木部材の挙動をよく表現でき、そこで得られた応力性状は通常の解析で使用されるボルトとボルト孔の接合線の節点を共有するモデルとは異なった応力性状となることが明らかとなった。現在、実構造に適用できる3次元解析モデルへの拡張を試みている。
超幾何級数の値

超幾何関数は多くの良い性質を持つが故に、様々な分野に現れ、ある種の周期・物理量・統計量を始めとした多くの量が超幾何関数の値として表されることが知られている。もし、これらの値が良く知られた定数や三角関数・ガンマ関数等の初等的な関数を用いて表されたのなら申し分無いのだが、大抵の場合そうはならない。そこで、何らかの意味で値を理解することが必要になってくる。そのための1つの方法として、与えられた超幾何関数を、別の分かり易い超幾何関数によって表すこと(変換公式)が考えられる。もし変換公式が見つかったのであれば、元々の知りたい値が分かり易い値によって表されることになるし、そのことから値の数値計算も楽に行えるようになるのである。このような理由から、変換公式の研究は古くから行なわれてきたのだが、それらを統一的に扱う手法は考えられていなかった。そこで、本研究において、超幾何関数が線型差分方程式(隣接関係式と呼ばれている)を満たすことに着目し、差分方程式の不変量という概念を導入することで、変換公式を統一的に論じる1つの手法を開発した。この手法により、既知のものだけでなく、今まで知られていなかったものまで多くの変換公式を導出できるようになったのである。このようにどちらかと言えば、この手法は変換公式を導出することに向いているのだが、本来の目的である超幾何関数の値の研究にも応用可能な程適用範囲は広い。例えば、与えられた超幾何関数が指定した超幾何関数を用いて表すことが出来るかどうか、探索することが出来る(但し、全ての変換公式が今回の手法によって導けるかどうかは現在のところ未解明)。こうして、1つの面に過ぎないが、超幾何関数の値の研究は一歩前進したと考えられる。本研究の目的は、超幾何関数の値の理解にある。今回の結果、及び、今回用いた手法により超幾何関数の値の理解は一歩前進したのであるが、この研究に専念したあまり、本研究の遂行にあたりあらかじめ考えていた手法を試すことが出来なかった。例えば、超幾何関数を連分数で表すことで値を理解すること、有限和の超幾何関数の数値計算アルゴリズム開発などである。また、もともとの計画では研究と並行して、論文執筆も行うことにしていたが、この作業も進んでいない。以上のことを差し引くことで「研究はやや遅れている」と判断するのが妥当である。今回与えた手法により、多くの変換公式の導出が可能になっただけでなく、与えられた超幾何関数が変換公式を持つかどうかの探索も行えるようになった。しかし、先述の通り、この手法によって全ての変換公式が導けるかどうかは現在のところ未解明である。これが解明されると更に超幾何関数の値の研究が進むことになるが、問題の解決には困難が伴う。その主因は隣接関係式の不理解にある。超幾何関数に隣接関係式が成り立つことは古くから知られていたが、その基本的な性質の研究はこれまでされてこなかった。北海道大学の岩崎克則教授との共同研究において、超幾何関数3F2(1)の隣接関係式に関する基礎研究を行ったが、他の超幾何関数については手付かずの状況にあり、それが研究遂行の上で障壁となっている。そこで、この基礎研究を進めることを第一の目標とする。さらに並行して、これまでの研究成果を論文として纏めることも、遂行しなければならない課題である。

例えば、超幾何関数を連分数で表すことで値を理解すること、有限和の超幾何関数の数値計算アルゴリズム開発などである。また、もともとの計画では研究と並行して、論文執筆も行うことにしていたが、この作業も進んでいない。以上のことを差し引くことで「研究はやや遅れている」と判断するのが妥当である。今回与えた手法により、多くの変換公式の導出が可能になっただけでなく、与えられた超幾何関数が変換公式を持つかどうかの探索も行えるようになった。しかし、先述の通り、この手法によって全ての変換公式が導けるかどうかは現在のところ未解明である。これが解明されると更に超幾何関数の値の研究が進むことになるが、問題の解決には困難が伴う。その主因は隣接関係式の不理解にある。超幾何関数に隣接関係式が成り立つことは古くから知られていたが、その基本的な性質の研究はこれまでされてこなかった。北海道大学の岩崎克則教授との共同研究において、超幾何関数3F2(1)の隣接関係式に関する基礎研究を行ったが、他の超幾何関数については手付かずの状況にあり、それが研究遂行の上で障壁となっている。そこで、この基礎研究を進めることを第一の目標とする。さらに並行して、これまでの研究成果を論文として纏めることも、遂行しなければならない課題である。
ミクロン空間内の気体流れが誘起する構造変形を原理とした新規質量分析法の開発

質量分析は、薬剤探索、食品分析、犯罪捜査など多用途に用いられる分析法である。それ故、2002年ノーベル賞のMALDIを経て今なお開発が進む、研究現場に欠かせない主要分析技術である。本研究では、質量分析を研究用途にとどまらず、より手軽かつ広範に使用可能な技術へと昇華させることを目指す。そのために、申請者が独自開発した簡易分子量測定法を中心技術として利用する。共同研究を推進するHarvard大学Weitz教授の協力の下、上記手法による測定対象を拡張し、現行の質量分析を代替しうる分析法へと発展させる。これにより、いつでもどこでも誰でも利用可能な次世代質量分析法を創出する。
霊長類に対する社会環境エンリッチメント手法の比較認知科学的検討

昨年度までにおこなった研究から、個別ケージ飼育ニホンザルは動画の「内容」に対して選好性を持つこと、動画に対する「操作性」が価値を持つことが明らかになった。本年度は、これらの動画が備える要素について、環境エンリッチメントとして実際に応用した際の効果に与える影響を評価した。個別ケージ飼育ニホンザルを対象とし、動画呈示による異常行動の軽減効果を調べた。また、動画呈示中に内容や操作性を変化させ、その効果を検証した。実用化を見据え、実施にかかるコストの軽減と動画刺激の新奇性の保持および内容の統制を両立させるため、インターネット上の動画共有サイトから動画を自動的に呈示するシステムを構築した。また、動画に対する操作性を付加するため、赤外線距離センサーを応用した装置を組み込んだ。その結果、動画呈示をおこなっていない条件で異常行動が激しい個体において、動画呈示による異常行動の減少がみられた。また、内容の違いが異常行動の軽減効果に影響を与えた。操作性の有無については影響が見られなかったが、ケージサイズとセンサー検知範囲の割合、および実験実施期間の短さが影響したと考えられる。同様の実験を、ペア飼育ニホンザルを対象として継続しており、動画呈示の持つ異常行動の軽減効果の普遍性と飼育環境の影響を検討している。また、個別ケージ飼育ニホンザルが持つ社会環境に対する欲求について、動画呈示により充足させる可能性を調べた。それぞれ別々の個別ケージで飼育されているニホンザル同士をリアルタイム中継の映像でつなぎ、社会的な交渉を可能とするシステムを構築した。このシステムにより、個体同士の同居にかかるコストを軽減し、また同居させる場合において事前に個体間の相性などを検討できる。呈示した映像に対し注視行動を表出している。映像を通じておこなった社会交渉の内容と頻度について、今後分析を進めていく。本年度は個別ケージ飼育のニホンザルを対象に、動画を用いたエンリッチメントの効果に影響を与える要因として「動画の内容」と「操作性」について検証した。個別ケージで飼育されているニホンザルに対し、タッチパネルを用いて動画呈示をおこなった。被験体が動画内容を選択できる課題を呈示し、内容に対する選好性を調べた。その結果、ヒトとアニメーションの動画に対する選好性が示された。一方で、多く選択された動画であっても、その頻度は半分程度にとどまった。そのため、動画呈示をエンリッチメントとして利用する際には、個体の選好性に合わせた内容の動画を呈示するとともに、多様な内容の動画を呈示することが重要であることが示された。また、被験体が動画再生の有無を選択できる課題を呈示し、動画の操作性の価値をしらべた。その結果、まったく同じ内容の動画を他の画面で自由に見ることができるにもかかわらず、動画を再生するためにタッチ反応を継続した。これにより、動画そのものだけでなく、動画呈示を操作できることにも価値がある(被験体の要求がある)ことが示された。以上の研究から、個別ケージ飼育ニホンザルに対するエンリッチメントとしての動画呈示の利用において、動画内容および操作性が効果に影響することが明らかになった。また、以前よりおこなっている東山動植物園におけるゴリラ群の観察も継続しておこなった。新規オス個体の導入により個体関係が長期間にわたって変化していくことが明らかになった。本年度は個別ケージ飼育のニホンザルを対象に、視覚環境に対する要求として「操作性」について検証し、昨年度調べた「動画の内容」とあわせて環境エンリッチメントとしての効果を評価した。2つのタッチパネルをニホンザルの飼育ケージに対提示した。片方のタッチパネルではニホンザルのタッチ反応とは関係なく自動的に動画が再生され、もう片方のタッチパネルではニホンザルがタッチ反応をおこなった時のみ動画を再生した。両方のタッチパネルで再生される動画の内容は完全に同一のものとした。タッチ反応というコストを負ったとしても得られる動画は自由に見ることのできる動画とまったく同じであるにもかかわらず、タッチ反応による動画再生が持続した。また、自動再生の動画よりも反応に基づいて再生される動画に対して高い割合で注視した。これにより、動画再生において操作性そのものが価値を持つこと、操作性が動画の価値を高めることが明らかになった。この「操作性」と、昨年度の研究で調べた「動画の内容」について、環境エンリッチメントとして実際に応用した際の効果に与える影響について評価した。以上の研究から、個別ケージ飼育ニホンザルに対するエンリッチメントとしての動画呈示の利用において、操作性に対する要求を持ち、動画内容および操作性が効果に影響することが明らかになった。

その結果、動画呈示をおこなっていない条件で異常行動が激しい個体において、動画呈示による異常行動の減少がみられた。また、内容の違いが異常行動の軽減効果に影響を与えた。操作性の有無については影響が見られなかったが、ケージサイズとセンサー検知範囲の割合、および実験実施期間の短さが影響したと考えられる。同様の実験を、ペア飼育ニホンザルを対象として継続しており、動画呈示の持つ異常行動の軽減効果の普遍性と飼育環境の影響を検討している。また、個別ケージ飼育ニホンザルが持つ社会環境に対する欲求について、動画呈示により充足させる可能性を調べた。それぞれ別々の個別ケージで飼育されているニホンザル同士をリアルタイム中継の映像でつなぎ、社会的な交渉を可能とするシステムを構築した。このシステムにより、個体同士の同居にかかるコストを軽減し、また同居させる場合において事前に個体間の相性などを検討できる。呈示した映像に対し注視行動を表出している。映像を通じておこなった社会交渉の内容と頻度について、今後分析を進めていく。
クローズドサイクルディスク形MHD発電機の高断熱効率化に関する解析的研究

高断熱効率の得られる超音速クローズドサイクル(非平衡)ディスク形MHD発電機を実現するためには,その発電流路部およびディフューザ部の両方の高断熱効率化を図る必要がある.このうち,発電流路部の高断熱効率化を実現するためには,断熱効率は流路形状に大きく依存するので,境界層の影響も考慮に入れた流路形状および諸量分布の最適設計を行う必要がある.このこと考慮して,本研究ではまず,超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機発電流路部の,境界層を考慮した流路形状およびその内部における諸量の詳細な2次元分布を決定することができる,2次元設計計算コードを開発した.本コードの特長は,半径方向の電界強度は主流でも境界層内でも通常ほぼ同じ値をとるので,研究代表者らが以前開発した準1次元設計計算コードと同様,それが適切な値で一定という補助条件を採用し,その条件を主流のみならず境界層も含む発電機内全体に適用することにより,流れを主流と境界層に分けることなく,発電機内全体で2次元の設計計算を行うことに成功した点にある.次に,発電機のデュフューザ部を含む高断熱効率化についての検討を行うために,セシウムをシードしたヘリウムを作動流体とする熱入力100MW・電気出力40MWの,発電流路部単独の解析では高性能動作する大型超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機を想定し,ディフューザ部も考慮に入れたその動作特性の詳細な非定常2次元数値シミュレーションを行った.その結果,ディフューザ背圧を衝撃波がディフューザ入口部に発生するような適切な値に選べば発電機を発電機流路部のみならずディフューザ部も含めてほぼ設計通りの高断熱効率で高性能動作させることができるが,背圧はその性能に影響を与え,背圧を低くしても高くしてもその最高性能を発揮させることができないことが明らかになった.高断熱効率の得られる超音速クローズドサイクル(非平衡)ディスク形MHD発電機を実現するためには,その発電流路部およびディフューザ部の両方の高断熱効率化を図る必要がある.このうち,発電流路部の高断熱効率化を実現するためには,断熱効率は流路形状に大きく依存するので,境界層の影響も考慮に入れた流路形状および諸量分布の最適設計を行う必要がある.このこと考慮して,本研究ではまず,超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機発電流路部の,境界層を考慮した流路形状およびその内部における諸量の詳細な2次元分布を決定することができる,2次元設計計算コードを開発した.本コードの特長は,半径方向の電界強度は主流でも境界層内でも通常ほぼ同じ値をとるので,研究代表者らが以前開発した準1次元設計計算コードと同様,それが適切な値で一定という補助条件を採用し,その条件を主流のみならず境界層も含む発電機内全体に適用することにより,流れを主流と境界層に分けることなく,発電機内全体で2次元の設計計算を行うことに成功した点にある.次に,発電機のデュフューザ部を含む高断熱効率化についての検討を行うために,セシウムをシードしたヘリウムを作動流体とする熱入力100MW・電気出力40MWの,発電流路部単独の解析では高性能動作する大型超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機を想定し,ディフューザ部も考慮に入れたその動作特性の詳細な非定常2次元数値シミュレーションを行った.その結果,ディフューザ背圧を衝撃波がディフューザ入口部に発生するような適切な値に選べば発電機を発電機流路部のみならずディフューザ部も含めてほぼ設計通りの高断熱効率で高性能動作させることができるが,背圧はその性能に影響を与え,背圧を低くしても高くしてもその最高性能を発揮させることができないことが明らかになった.高断熱効率の得られる超音速クローズドサイクル(非平衡)ディスク形MHD発電機を実現するためには,その発電流路部およびディフューザ部の両方の高断熱効率化を図る必要がある.このうち,発電流路部の高断熱効率化を実現するためには,断熱効率は流路形状に大きく依存するので,境界層の影響も考慮に入れた流路形状および諸量分布の最適設計を行う必要があるが,そのためには,従来から用いられている諸量の発電機半径方向分布のみの計算を行う準1次元設計計算コードではなく,発電機高さ方向分布の計算も行う詳細な2次元設計計算コードが必要となる.このこと考慮して,本研究では,超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機発電流路部の,境界層を考慮した流路形状およびその内部における諸量の詳細な2次元分布を決定することができる,2次元設計計算コードを開発した.本コードの特長は,半径方向の電界強度は主流でも境界層内でも通常ほぼ同じ値をとるので,研究代表者らが以前開発した準1次元設計計算コードと同様,それが適切な値で一定という補助条件を採用し,その条件を主流のみならず境界層も含む発電機内全体に適用することにより,流れを主流と境界層に分けることなく,発電機内全体で2次元の設計計算を行うことに成功した点にある.本コードを用いて,一例としてセシウムをシードしたヘリウムを作動流体とする熱入力50MW,電気出力15MWの発電機の発電流路部の設計を行い,その結果と非定常2次元シミュレーション結果との比較により,本コードの設計計算の精度は十分に高いことを示した.さらに,従来の準1次元設計計算結果との比較により,発電機の実効高さおよび主流における諸量の半径方向分布についても,それらを正確に決定するためは,準1次元設計計算コードでは不十分であり,今回開発した

2次元設計計算コードが必要であることを明らかにした.高サイクル効率の超音速クローズドサイクル(非平衡)ディスク形MHD発電システムを実現するためには,発電流路部の高性能化のみならず,その下流側に接続されるディフューザ部も含めた高性能化,すなわち高断熱効率化,が必要不可欠であり,そのためには,発電機の動作特性のディフューザ部も解析領域に含めた詳細な数値シミュレーションが必要である.しかし,ディフューザ部も含めた数値シミュレーションはごく最近始まったばかりであり,これまでに熱入力が数MW程度の小型の発電機に対する解析結果の報告はあるものの,高断熱効率が要求される将来の大型発電実験装置用の熱入力が100MW規模の高性能発電機に対する解析結果の報告は現在までのところまだない.このことを考慮して,本研究では,セシウムをシードしたヘリウムを作動流体とする熱入力100MW・電気出力40MWの,発電流路部単独の解析では高性能動作する大型超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機を想定し,ディフューザ部も考慮に入れたその動作特性の詳細な非定常2次元数値シミュレーションを行うことにより,発電機出口側境界公開条件であるディフューザ背圧の発電機の性能に及ぼす影響に関する検討を行っている.その結果として,ディフューザ背圧を衝撃波がディフューザ入口部に発生するような適切な値に選べば発電機を発電流路部のみならずディフューザ部も含めてほぼ設計通りの高性能動作させることができるが,背圧はその性能に影響を与え,背圧を低くしても高くしてもその最高性能を発揮させることができないことを明らかにしている.また,ディフューザ背圧が高すぎる場合には,流れの解析を行いたい部分がたとえ発電流路部のみであっても,諸量分布を正確に計算するためには,ディフューザ部までが含まれる範囲を解析領域としてシミュレーションを行う必要があることを指摘している.
歩行者に同調する歩行練習装置の開発と歩行能力評価への応用

本研究では,トレッドミル歩行時の測域センサを用いた両下肢位置座標計測法の構築と,その座標を用いたトレッドミルの自動同調化および歩行能力評価への応用を検討した.本研究の結果,提案法によって足部運動軌跡を計測可能であり,足部の接地および離地を推定可能であった.自動同調においては,推定歩行速度でのベルト駆動に加えて歩行者位置によるフィードバック制御を行うことで,任意の速度,定位置での歩行が可能であった.歩行能力評価においては,健常者および脳卒中片麻痺者で算出した時間距離因子は概ね真値と高い相関を認めた.平成25年度は,平成24年度の研究において健常者で実現可能性を検討し,良好な結果を得た下肢位置座標推定手法を脳卒中片麻痺患者で検討した.健常者では0.5km/hから5.0km/hまでの歩行速度で実施したが,患者においては臨床での有用性を確認するため,被験者の快適歩行速度(0.9km/hから2.7km/h)と0.5km/hから3.5km/hまでで安全に歩行可能な範囲で実施した.提案法はレーザ測域センサによって計測した下腿運動軌跡から足部接地,足部離地を推定するが,これらの推定値から算出した時間距離因子について従来法である三次元動作解析装置から得られた真値と比較した.その結果,遊脚時間の相関は0.61とやや強い相関がある程度にとどまったもの,立脚時間,両脚支持時間はそれぞれ0.97,0.93と非常に強い相関を認めた,ストライド時間および距離,一歩時間および距離についても同様に,それぞれ0.97,0.95,0.95,0.89とすべての指標において非常に強い相関を認めた.提案法は簡便に実施可能であり,特別な計測法を習得する必要もないため,臨床で広く用いることが可能である.加えて,ほぼリアルタイムで歩行能力を評価できるため,患者の歩行能力を随時評価し,常に最適な歩行練習を提供できる.治療効果の向上に伴う患者の入院期間短縮等にも寄与できると考えられ,社会への貢献は大きい.加えて,歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法についても予備的検討を開始した.3軸加速度,3軸角速度,3軸地磁気が計測可能な9軸モーションセンサを体幹部に貼付する手法,レーザ測域センサを体幹部の高さに照射する手法を検討し,どちらもほぼリアルタイムで体幹位置を計測することが可能であった.平成26年度の研究においては,必要な情報をより精度良く計測できる手法を採用する.本研究では,トレッドミル歩行時の測域センサを用いた両下肢位置座標計測法の構築と,その座標を用いたトレッドミルの自動同調化および歩行能力評価への応用を検討した.本研究の結果,提案法によって足部運動軌跡を計測可能であり,足部の接地および離地を推定可能であった.自動同調においては,推定歩行速度でのベルト駆動に加えて歩行者位置によるフィードバック制御を行うことで,任意の速度,定位置での歩行が可能であった.歩行能力評価においては,健常者および脳卒中片麻痺者で算出した時間距離因子は概ね真値と高い相関を認めた.平成24年度は,レーザから得られた下腿運動軌跡から,足部の運動軌道を推定する手法を検討した.まず,4名の被験者に対して十分にトレッドミル歩行に慣れさせた後,0.5km/hから5.0km/hまでの歩行速度をランダムに実施した.歩行中,提案法として下腿運動軌跡をレーザ測域センサで,従来法として足部運動軌跡を三次元動作解析装置で計測した.提案法においては下腿部の運動軌跡が後方に移動し始めた時期を足部接地,前方に移動し始めた時期を足部離地と定義し,従来法で得られる真値と比較した.その結果,提案法での足部接地時期は真値とほぼ同値,足部離地時期は歩行速度によって真値との差が対数関数的に変化することが明らかとなった.また,足部接地位置は歩行速度に関わらず真値と一定の差を示し,足部離地位置は真値とほぼ同値を示した.これらの結果を基に,レーザから得られた下腿位置座標から,実際の足部接地・離地の時期・位置を推定する式を算出した.さらに,新たな2名の被験者を対象として,歩行能力の評価指標である歩行の時間距離因子を算出し,真値との比較からその有用性を検討した.上記で得られる補正値を使用した後,レーザセンサの値から各時間距離因子を算出した.その結果,遊脚時間の相関は0.29とやや相関がある程度であったものの,立脚時間,両脚支持時間,ストライド時間・距離,一歩時間・距離はすべて0.96以上ときわめて強い相関を認めた.提案法は簡便に歩行能力を評価できるため,患者の歩行能力を随時評価し,常に最適な歩行練習を提供できる.また,治療効果の向上に伴う患者の入院期間短縮等にも寄与できると考えられ,社会への貢献は大きい.平成26年度の研究においては,歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法について検討した.基本的な制御としては,レーザ式測域センサで計測した歩行時間距離因子から推定歩行速度を算出し,その速度でベルト駆動する.加えて,歩行者の位置変動に応じてフィードバック制御を行う.制御の検討はまず,健常歩行速度推定について行った.推定には歩行速度および歩行者の歩容も影響すると考えられたため,時速1.8km,2.7km,3.6kmの3条件,歩幅は快適より狭い歩幅,快適な歩幅,快適より広い歩幅の3条件とし,すべての組み合わせ計9条件でトレッドミル歩行を行った.

レーザ式測域センサ情報から推定した結果,その絶対誤差のピークは時速0.03km/h,相対誤差のピークは1%と高い精度で推定が可能であった.次に,フィードバック制御に必要なゲインと積分時間について検討した.その結果,時速1.0km/hから3.0km/hのトレッドミル歩行においてほぼ一定の値を示した.最後に,脳卒中片麻痺患者を模した模擬患者歩行を行い,検討した.過去の報告によると,脳卒中片麻痺患者の歩行速度は時速1.0km/hから3.0km/hであり,立脚時間,遊脚時間等の時間因子は歩行速度によって変化する.この報告を基に各歩行速度の時間因子を算出し,トレッドミルの前方に設置したスクリーンに両下肢が取るべき歩行周期を提示した状態で,被験者はそれに併せて歩行を行った.その結果,脳卒中片麻痺患者においては,フィードバック制御に必要なゲインと積分時間が健常者と異なる可能性が示唆された.研究期間全体を通じての研究成果としては,本研究の目的であった足部運動軌道推定,歩行時間距離因子算出,トレッドミルの自動速度制御を検討することができた.リハビリテーション工学本研究の目的は,安価で簡便に設置できる二次元放射状スキャンレーザ測域センサを使用して,実時間で両下肢の位置座標を計測する手法を確立し,トレッドミルの自動速度制御および歩行能力評価への応用を検討することである.研究全体での具体的な目標は以下の5項目である.1レーザで得られた座標から実際の足部位置を推定する手法を考案する.2健常歩行において,歩行能力評価指標が提案法で算出可能であるか明らかにする.3健常歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法を考案する.4模擬患者歩行において,歩行能力評価指標が提案法で算出可能であるか明らかにする.5模擬患者歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法を考案する.平成24年度の研究実施計画では,1および2について実施予定であったが,どちらも予定通り完了した.平成25年度の研究実施計画では,3の予備的検討および4について実施予定であったが,どちらもほぼ予定通り完了した.3については,2種類の計測センサで歩行者の位置計測を行い,どちらもほぼリアルタイムでの計測が可能であった.4については,2の結果が良好であったことから,脳卒中片麻痺患者で計測を行った.その結果,臨床での歩行能力評価として広く用いられている各時間距離因子において,真値と非常に高い相関を認めた.本研究の目的は,安価で簡便に設置できる二次元放射状スキャンレーザ測域センサを使用して,実時間で両下肢の位置座標を計測する手法を確立し,トレッドミルの自動速度制御および歩行能力評価への応用を検討することである.研究全体での具体的な目標は以下の5項目である.1レーザで得られた座標から実際の足部位置を推定する手法を考案する.2健常歩行において,歩行能力評価指標が提案法で算出可能であるか明らかにする.3健常歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法を考案する.4模擬患者歩行において,歩行能力評価指標が提案法で算出可能であるか明らかにする.5模擬患者歩行に自動的に同調するトレッドミル制御手法を考案する.平成24年度の研究実施計画では,1および2について実施予定であったが,どちらも予定通り完了した.1については,歩行能力評価指標の算出に必要となる足部接地・離地の時期・位置において,それぞれレーザで得られた下腿部運動軌跡から真値を推定する手法を考案した.2については,臨床での歩行能力評価として広く用いられている各時間距離因子において,真値と非常に高い相関を認めた.
アルドステロンの心血管作用機構の解明

近年、心血管系のリスクホルモンとしてのアルドステロンの存在が注目されつつあるが、その心血管障害機構には不明な点も多い。今回、ヒト大動脈由来血管内皮細胞を用いて、レニン・アンジオテンシン(RA)系遺伝子発現に及ぼすアルドステロンの影響を検討した。まず、レニン、アンジオテンシノーゲン(ATG)、アンジオテンシンI変換酵素(ACE)、キマーゼ、アンジオテンシンIIタイプ1(AT1)ならびにタイプ2(AT2)受容体のそれぞれの遺伝子発現を既報のRT-PCR法にて検討した。アルドステロンによる発現制御の確認にはノザン法またはRT-サザン法を用いた。その結果、レニン、ACEはRT-PCR法にて、ATG、AT1はRT-サザン法にてその遺伝子発現が確認されたが、キマーゼ、AT2の発現は確認されなかった。アルドステロンによる発現調節はATGにおいてのみ観察され、半定量的RTサザン法にて最大約10倍(アルドステロン10-6M)のmRNAの増加が確認された。最近、アルドステロンの心血管障害機構としてRA系の活性化の存在が指摘されている。ラット心筋細胞ではACE遺伝子発現が、ラット血管平滑筋細胞ではAT1の蛋白発現がアルドステロンにより上昇することが知られている。今回の結果はATG遺伝子発現制御を介したRA系の活性化機構の存在を初めて示唆するものである。近年、アルドステロン受容体拮抗剤であるスピロノラクトンが慢性うっ血性心不全患者の死亡リスクを約30%も低下させることが明らかになり、アルドステロンの直接的な心血管障害作用が注目されている。アルドステロンは循環血液量の調節機構としての間接的な作用を有する以外に直接的に心筋の肥大・繊維化などを惹起することが現象として知られている。実際、アルドステロン合成酵素の遺伝子であるCYP11B2はその遺伝子多型解析の結果、左室心筋重量を規定する遺伝子でもある。しかしながらアルドステロンの直接的な心血管障害作用機構として知られているのは畠山らが明らかにした血管壁レニンーアンジオテンシンーアルドステロン系を介したもの以外は不明な点が多く、その作用機構の解明が大きな課題となっていた。そこで平成13年度は、近年開発されたAtlas cDNA Expression Array (CLONTECH社)を用いて、心臓、血管に関する細胞のシグナル伝達機構、構造、輸送機能、代謝などに関連する既知の588種類の遺伝子の中で、いかなる遺伝子群をアルトスチロンが発現調節しているかをヒト大動脈平滑筋細胞を用いてまず検討した。その結果、アルドステロンは動脈硬化の初期形成に重要な意義を有する接着因子(VCAM-1)の発現調節に関与していることが明らかになった。
口腔領域の免疫学的疾患の発症メカニズムに関する研究

口腔領域の自己免疫疾患のうち唾液線が障害されるシェ-グレン症候群に注目し、この発症メカニズムを解明するために、病巣に浸潤したT細胞を詳細に解析した。従来より、病巣に浸潤しているT細胞のサブセットおよびその局在について、さらに分子生物学的手法であるPCR(Polymcrase Chain Reaction)法により病巣中に多く存在するT細胞レセプターのα鎖とβ鎖のレパトアを同定し報告してきた。これらの結果から、病巣に浸潤しているT細胞のoligoclonalityが証明され、T細胞が認識する特定の標的抗原が存在していることが考えられた。しかし、T細胞レセプターの抗原結合部位(CDR3)の同定を分子生物学的アプローチにより試みたが特定のCDR3の同定はできず、病巣内のT細胞を増殖させクローン化することが必要であると考えられた。今回、発症に重要な役割を持つT細胞のT細胞レセプター、さらにはその標的抗原を同定するために、病巣内のT細胞をallogeneicな末梢血巣核球とIL-2の存在下で増殖させ、限界希釈法によりT細胞クローンを樹立した。樹立できたT細胞クローンの大部分はCD4陽性のT細胞であり、CD8陽性のT細胞は少数であった。PCR法によりサイトカインの産生を検討したところ、Th1とTh0タイプのT細胞が大部分で、Th2タイプのT細胞は少数であった。また病期が進んだ一部の患者では、Th1とTh0タイプのT細胞に加えて、Th2タイプのT細胞クローンも多く得られた。これらのことより、発症にはTh1とTh0タイプのT細胞が重要な役割を果たしていることが示唆され、今後はこのCD4陽性のTh1とTh0タイプのT細胞に注目して、T細胞レセプターや認識抗原などの解析を続けていく予定である。本研究がさらに進めば、シェ-グレン症候群の発症に重要な役割を持つT細胞が同定でき、今後、動物モデルで試みられているペプチドを用いた特異的免疫療法などの新しい治療法の開発に結びつくものと期待できる。また、同様のアプローチによる研究は口腔扁平苔癬においても進んでいる。
確率幾何とゲーム理論の融合による時空インタラクションデザイン技術

マスカスタマイゼーションの実現にあたっては、生産設備の恒常的なレイアウト変更が生じ、それに伴う電波伝搬環境の時間軸上の変化があったとしても、無線ネットワークの接続性が確保され続ける必要がある。加えて、指向性が強く遮蔽に弱いミリ波の利用や、電波を外部に漏らさない物理層セキュリティの観点により、物理レイアウトと無線ネットワークの空間デザインは不可分となりインタラクションを持つ。本研究の目的は、これら時間・空間・インタラクションという3つの観点を踏まえた、物理的レイアウトと無線ネットワークの自律構成可能なデザイン技術の確立であり、これを時空インタラクションデザイン技術と呼ぶこととする。本年度は確率幾何・強化学習それぞれについてゲーム理論・無線リソース制御との融合方策を無線通信ネットワーク一般において検討した。具体的には、まずセルラシステム上り回線における代表的な無線リソース制御であるマルチユーザスケジューリング効果の確率幾何解析を行い、信号対干渉電力比SIRの相補累積分布関数や、平均伝送速度、マルチユーザダイバーシチ利得を明らかにした。また、ミリ波無線システムにおけるハンドオーバ制御を強化学習をベースに実行する手法を提案した。この際、広帯域オシロスコープを導入し、ミリ波無線LANにおける受信電力の特性測定を実施した。また、測定された特性を元に深層学習を用いた受信信号の予測方式の評価を行った。現在ジャーナル論文1報、国際会議3報を投稿中であり、当初予定通りの進捗と言える。昨年度に引き続き、確率幾何・強化学習それぞれについてゲーム理論・無線リソース制御との融合方策を無線通信ネットワーク一般において検討する。チャネル割当など具体的無線リソース制御を前提として、強化学習および確率幾何の融合方策を検討する。強化学習においては環境情報の把握が必要である一方、電波干渉などを正確に把握するために長時間にわたって測定すること自体には意味がない。そこで、確率幾何の知見を用いることで干渉の一部のサンプルにより、分布全体を予測しながら強化学習を行う方式を検討する。また、環境情報として無線局の接続性を用いて機械学習を進める際に有用と考えられる、グラフ畳み込みを用いた特徴抽出の検討を行う。これらに加え、ミリ波無線システムにおけるハンドオーバ制御を強化学習をベースに実行する手法を検討するほか、これら理論解析に加え、工場・倉庫を想定した環境で、ミリ波無線LANにおける情報収集の評価を行う。
疾病スクリーニング装置小型化のための波長可変な狭スペクトル幅熱エミッタの研究

申請者が提案したTP-cavity構造は100以上のQ値をシミュレーション上で実現した.既存のデバイスでは検出できないバイオ分子の特性吸収帯を検出できるようになる.さらに,このTP-cavity構造の放射波長はcavityの光学的膜厚に依存している.したがって,cavityの材料を電気光学効果のあるEOポリマーに置き換えることで,AuとGe層にかけた電圧によって,cavityの光学的膜厚をコントロールすると伴に,放射波長のコントロールも実現できるようになる.申請者が提案したTP-cavity構造は100以上のQ値をシミュレーション上で実現した.既存のデバイスでは検出できないバイオ分子の特性吸収帯を検出できるようになる.さらに,このTP-cavity構造の放射波長はcavityの光学的膜厚に依存している.したがって,cavityの材料を電気光学効果のあるEOポリマーに置き換えることで,AuとGe層にかけた電圧によって,cavityの光学的膜厚をコントロールすると伴に,放射波長のコントロールも実現できるようになる.
標準模型を越えて統一理論へ

クォークとレプトンの間で対照的な階層的世代間混合構造を手がかりとして、標準模型を越えた所に想定される素粒子の統一理論を探求することを目的として、(1)全国にまたがる研究代表者・分担者達がそれぞれの分担課題を個別に研究して研究成果を上げた。特に、混合構造の背後に超弦理論の示唆する離散的対称性やE6ゲージ対称性が隠れている可能性が大きいことを明らかにした。(2)また、毎年一回Summer Instituteを企画・組織し、全国の研究者(特に若手)の、国内およびアジアでの国際的な、実り多い共同研究・研究協力を推進することができた。九後は、超対称弦の場の理論に於けるゲージ固定の問題と、宇宙項問題に関連して近年提唱された質量を持つ重力理論におけるゴースト問題について、それぞれの研究成果を国際会議で発表した。谷本は、LHCbにおけるB中間子のCP対称性の破れの分析からスクォークの世代混合の構造を現象論的に導き出すことに成功した。この結果、超対称性粒子の効果が低エネルギーでの物理にどの程度間接的に寄与するかが明らかになり、またK中間子のCP破れへの寄与も予言した。久保は、離散対称性の導入によりニュートリノ質量を量子補正で初めて生成する「輻射シーソー模型」についての研究を行なった。この模型では、ヒッッグスが二つのガンマに崩壊する崩壊幅は、田Cで観測されている標準模型からのわずかなズレを説明でき、暗黒物質が二つのガンマに対消滅する反応は、FermiLATで観測された可能性がある暗黒物質の対消滅を説明できることを示した。小林は、超弦理論において、ヘテロ型オービフォルド模型や背景磁場のあるブレーン模型の模型構築やその低エネルギー有効理論における湯川結合の計算や対称性の解析を行なった。また、超対称性の破れの種々な現象論的性質を解析する一方で、宇宙論からの超対称模型の破れの模型への制限も考察した。前川は、125GeVヒッグス粒子を最小超対称標準模型で実現するために必要な重いストップ粒子のためのパラメータ・チューニングを小さくするシナリオとして、ミラージュ媒介機構の一般化に成功した。また粒子生成における真空選択においても、信頼度の高い計算が数値計算の結果をほぼ再現することを確かめた。これらの分担者達の研究活動の他、この研究計画の主目的の統一理論構築に向けた滞在型研究会、第17回「Summer Institute 2011」を2012年8月18-24日の7日間台湾のSun Moon Lakeで開催し、日本から68名、韓国から15名、台湾・中国から52名、欧米・インド・タイから10名、計145名の参加を得た。九後は、宇宙項問題に関連してdRGT達の提案した「有質量重力理論」において、任意の背景時空計量の周りで、負計量を持つモード(いわゆるBD-ghost)が現れないことをあらわに証明した。谷本は、LHCbグループの実験結果に基づいて、B中間子崩壊におけるCP対称性の破れに対する超対称性クォークの寄与を評価し、B0やBsの非レプトン崩壊のCP破れ等に、標準モデルの予言からの大きなずれがあらわれる事を見いだした。久保は、低エネルギーフレーバー対称性のある超対称模型の検証可能性について総合報告を書いた。また、カイラル対称性の動力学的破れで標準模型のスケールを説明する模型を構築し、そこで存在する疑南部-ゴールドストン粒子が暗黒物質の候補になる可能性を調べた。小林は、どのようなフレーバー対称性が特定の弦理論の枠内で現れるか、そして弦理論の非摂動論的な効果でどのように破られるか、などを研究し、それを応用して、非摂動論的効果を考慮した場合のニュートリノ質量行列のパターンを示した。前川は、アノマラスU(1)超対称大統一理論で従来の理論より大きく予言される次元6演算子の核子崩壊で、部分崩壊幅を詳細に測定すれば統一群(E6かSO(10)かSU(5)か)を実験で決定できる可能性があることを示した。また、粒子生成効果を考えると、まさしく物理的に意味のある真空が宇宙論的に選択されやすいことを示した。これらの分担者達の研究活動の他、この研究計画の主目的の統一理論構築に向けた滞在型研究会、第19回「Summer Institute 2013」を2013年8月17ー23日の7日間韓国のJirisan国立公園で開催し、日本から48名、韓国から51名、台湾・中国から14名、欧米から8名、計121名の参加を得た。九後は、宇宙項問題に対する一つのアプローチとして「質量を持つ重力理論」の超対称化理論を作る事を目指し、線形化レベルではその作用を作るのに成功した。谷本は、世代対称性とその破れ方のパターンがレプトンのCP対称性の破れの大きさを制御することを発見し、今後のT2K実験でのCP対称性の破れの大きさの測定が世代対称性の間接的検証可能性となる事を示した。

久保は、hidden sectorにおけるカイラル対称性の自発的破れをスカラー場により媒介させ標準理論のエネルギースケールの起源をdynamicalに理解する模型を考察した。この模型の南部-Goldstoneボゾンは暗黒物質の候補であり、その検出可能性を調べた。小林は、宇宙マイクロ波背景放射のスカラーテンソル比観測により近い将来検証可能になる大きな場の値によるインフレーションシナリオ、特に超弦理論で実現可能なシナリオについて研究し、様々なインフレーション模型の提案を行った。また、超弦理論から導かれるフレーバー構造を様々な模型で解析した。前川は、グラビティーノ問題を回避するためのO(100)TeVのグラビティーノと、自然さのためのO(1)TeVの超対称性破れのスケールとを仮定すると、近年発見のヒッグス質量を再現しつつ、微調整問題が改善されることを指摘した。その際、特に世代対称性を持つE6大統一模型のD項の超対称性の破れの寄与が直接観測できる可能性を指摘し、核子崩壊の予言を調べた。これらの分担者達の研究活動の他、この研究計画の主目的の統一理論構築に向けた滞在型研究会、第20回「Summer Institute 2014」を2014年8月21ー28日の8日間富士吉田市の人材開発センターで開催し、日本から75名、韓国から11名、台湾・中国から17名、欧米から5名、計108名の参加を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。素粒子論26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度のSummer Institute2012は台湾での開催であったにもかかわらず、日本全国から60名を越える若手中心の研究者が参加し、台湾や韓国を中心としたアジアからの70名近くの参加研究者たちと共に、活発な研究討論を行った。全国的・国際的共同研究が着実に行われており、当初計画の予定通りの達成度である。今年度のSummer Institute2013は韓国での開催であったにもかかわらず、日本全国から48名の若手中心の研究者が参加し、台湾や韓国を中心としたアジアからの65名の参加研究者たちと共に、活発な研究討論を行った。各研究分担者達もそれぞれの所属大学で周辺の研究者達と着実に研究を進めている。今後も、富士吉田ないしアジアでSummer Instituteを企画・開催し、この研究分野の研究者を全国的・アジア的にかつ有機的に組織し、実り多い共同研究・研究協力を推進するということを続けていく。2013年度のSummerInstitut紀の開催地は、韓国のJirisan Hanwha Resortに決まった。2014年度のSummerInstituteは、第20回ということもあり、これを始めた日本でやるべきとの考えから、富士吉田の人材開発センター富士研修所(富士Calm)で開催する事が決まった。
小麦加工産業の国際競争力と規制に関する計量経済学的研究

今年度の本研究の成果は以下のとおりである.<アメリカにおける小麦粉製品のフードシステム>アメリカにおける小麦製品のフードシステムを製粉業,パン製造,シリアル製造を中心にその現状をまとめた.各産業内では大手企業による水平統合が進んでいることが特徴で,銘柄が淘汰されている.一方で,フードシステムの流れの中では,垂直的な統合は少なく,とくに製粉と二次加工では顧客と競合することから企業合併はみられなかった.近年,業種を越えた多国籍企業の参入も多くみられることから,今後の動向が注目される.<わが国製粉業の規模の経済性とその要因>わが国の製粉業について,通産省「工業統計表(産業編)」の都道府県レベル産業細分類をもちい,立地ごとに規模の経済が発揮されているのかについて定量的に明らかにした.具体的には,千葉,神奈川,愛知,兵庫の4県を大規模工場とし,北海道,栃木,大阪,福岡の4県を小規模工場として計測した.計測には,費用関数(一般化レオンチェフ)をもちい可変費用最小化から関数を特定し,原材料,資本を順次最適化しながら中期,長期へと考察を進めた.結果は,大規模,小規模ともに規模の経済性が発揮されていた.したがって,ともに長期平均費用曲線はU字型であり,費用逓減領域で操業していることが明らかである.ただし,その要因を各要素ごとに規模に対する弾力性からみていくと,規模によって違いがみられた.大規模では資本,原材料,エネルギーのすべてで規模の経済が働き,とりわけ原材料のシェアが大きいことから平均費用低減への貢献度が最も高く,一方の小規模では労働による貢献が最も高かった.こうしたことから,仮に原材料の割り当て制度が廃止され,自由に買い入れることができるようになった場合,原材料をより多く投入することで平均費用が低下する大規模が,必ずしも低下しない小規模に対して,費用面で優位に立つことが考えられる.今年度の本研究の成果を以下の2点にまとめる。1.小麦割り当て制度と製粉業の生産性日本の製粉業について、都道府県レベルの工業統計表をつかい、割り当て制度の廃止による生産性の規模間格差について、定量的に明らかにした。『新たな麦政策大綱』によって課題とされている小麦加工産業の近代化・合理化について、原料調達における競争の促進が課題とされている。こうした割り当て制度の廃止は、特に大規模工場の平均費用低下率が高く、中小規模の工場に対して有利に働くことが明らかとなった。したがって、従来の割り当て制度は生産性の低い工場を保護する役割を果たしてきたといえ、割り当て制度の廃止は、規模間格差の拡大につながる。しかしながら一方で、平均費用の値は大規模工場の方が高く、必ずしも中小規模工場に対して競争力をもつものではないと考えられる。また、大規模工場の平均費用が高い理由について、規模が拡大以上に小麦投入量を必要とする技術的な特徴をもっているためであると考えられる。また、同大綱がふたつめの課題とする、立地ごとの適正規模での操業については、現状の大規模工場では過剰な資本投入があり、中小規模工場では、過少な資本投入がみられた。2.アメリカの小麦フードシステムアメリカの小麦フードシステムを、一次加工である製粉業から二次加工のパン製造とシリアル製造について現状をまとめた。特に製粉業やシリアル製造の競争構造は独占禁止法とのかかわりで近年、政策的な重要度をましている。また、パン製造については、従来の小売販売にも冷凍生地の提供というかたちで大手企業の参入がはじまっており、その動向に注目が集まっている。今年度の本研究の成果は以下のとおりである.<アメリカにおける小麦粉製品のフードシステム>アメリカにおける小麦製品のフードシステムを製粉業,パン製造,シリアル製造を中心にその現状をまとめた.各産業内では大手企業による水平統合が進んでいることが特徴で,銘柄が淘汰されている.一方で,フードシステムの流れの中では,垂直的な統合は少なく,とくに製粉と二次加工では顧客と競合することから企業合併はみられなかった.近年,業種を越えた多国籍企業の参入も多くみられることから,今後の動向が注目される.<わが国製粉業の規模の経済性とその要因>わが国の製粉業について,通産省「工業統計表(産業編)」の都道府県レベル産業細分類をもちい,立地ごとに規模の経済が発揮されているのかについて定量的に明らかにした.具体的には,千葉,神奈川,愛知,兵庫の4県を大規模工場とし,北海道,栃木,大阪,福岡の4県を小規模工場として計測した.計測には,費用関数(一般化レオンチェフ)をもちい可変費用最小化から関数を特定し,原材料,資本を順次最適化しながら中期,長期へと考察を進めた.結果は,大規模,小規模ともに規模の経済性が発揮されていた.したがって,ともに長期平均費用曲線はU字型であり,費用逓減領域で操業していることが明らかである.ただし,その要因を各要素ごとに規模に対する弾力性からみていくと,規模によって違いがみられた.大規模では資本,原材料,エネルギーのすべてで規模の経済が働き,とりわけ原材料のシェアが大きいことから平均費用低減への貢献度が最も高く,一方の小規模では労働による貢献が最も高かった.こうしたことから,仮に原材料の割り当て制度が廃止され,自由に買い入れることができるようになった場合,原材料をより多く投入することで平均費用が低下する大規模が,必ずしも低下しない小規模に対して,費用面で優位に立つことが考えられる.