hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄骨柱梁溶接接合部の塑性変形能力と載荷速度・温度上昇・材質特性変化の相関

鋼構造溶接接合部の塑性変形能力と脆性破断を支配する、ひずみ速度による鋼材特性の変化、塑性変形に伴う温度上昇とそれによる鋼材特性の変化、またそれらに影響を及ぼす梁端近傍多軸ひずみに焦点をあて、『動的載荷->塑性化による履歴エネルギー消費->変換熱エネルギーによる温度上昇->鋼材靭性変化->塑性変形能力の変動』という過程を定量化することを目的とする。基礎情報を獲得するための実大規模溶接柱梁接合部に対する動的載荷実験、有限要素法を用いた接合部歪分布詳細解析、熱伝導方程式を基礎にした発熱分布(累積塑性歪)」-温度上昇シミュレーションから構成される内容で研究を展開した。主たる知見は以下の通りである。(1)接合部塑性化部分に多数貼付した歪ゲージと熱伝対データから、両者には良好な相関があること、とりわけ梁端部においては平面保持が成立せず、歪分布は複雑な様相を呈することを明らかにした。また局部座屈等を防止するために設けるスチフナの存在もスチフナ近傍の歪分布を変動させることを提示した。(2)有限要素法解析から、実験で得られた歪分布をほぼ再現することができ、歪分布が複雑になる主たる要因が、梁ウェブにとりつく柱の柔性、スカラップ近傍の急激な応力分布変化によることを検証した。(3)熱伝導解析から、地震荷重下における歪速度では、空気中への放熱はほぼ無視できること、ただ鋼材内の熱伝導は無視しえず、これが累積歪分布と温度変化分布が同一にはならない主要因であることを明らかにした。また塑性化しないつまり自身が発熱することはない柱があることによって、柱にとりつく梁端部の温度上昇は、それよりやや梁側に移行した部分の温度上昇より鈍いことも実証した。(4)熱伝導解析の結果に基づいて、温度分布が与えられているときに、逆に発熱分布(すなわち累積歪分布)を逆予測する手法を提案した。この提案は、鋼構造物のヘルスモニタリングにおける新たな計測指標を提示するものである。平成12年度では、(1)中低層鉄骨造骨組の梁が大地震時に被るであろう回転角速度の同定、(2)実大柱梁接合部試験体に対する動的載荷実験を実施た。(1)鋼構造骨組に対する一般化モデルを用いた一連の地震応答解析から、現行の耐震設計において大地震と理解される地震動レベルに対して、梁が被る回転角速度は0.10.15rad/secであること、また近年の大地震において断層近傍で記録された地震動に対して、その回転角速度の上限は0.2rad/sec程度であることを同定した。(2)実大梁柱接合部試験体3体を対象に、漸増振幅正弦波強制入力を加えた実験を実施し、大きな塑性履歴を受ける接合部近傍における温度と歪に関わる詳細な情報を獲得した。試験変数としては、破断に大きな影響を及ぼすスカラップ形状(従来型およびノンスカラップ工法)と、指定塑性化領域(従来の方法とRBS工法)を選択した。

接合部近傍断面における計64対の温度と歪データから、温度上昇と累積塑性歪の関係を分析した結果、熱伝導による温度移動が顕著であること、従って累積歪の多寡と温度には単純な線形関係が存在し得ないことが明らかになるなど、次年度に予定する三次元熱伝導解析に対する基礎資料を蓄積できた。鋼構造溶接接合部の塑性変形能力と脆性破断を支配する、ひずみ速度による鋼材特性の変化、塑性変形に伴う温度上昇とそれによる鋼材特性の変化、またそれらに影響を及ぼす梁端近傍多軸ひずみに焦点をあて、『動的載荷->塑性化による履歴エネルギー消費->変換熱エネルギーによる温度上昇->鋼材靭性変化->塑性変形能力の変動』という過程を定量化することを目的とする。平成13年度では、三次元熱伝導解析を実施し、温度上昇と累積塑性歪の関係を詳細に分析するとともに、温度上昇から累積塑性歪を推定する逆問題にも取り組んだ。主たる知見は以下の通りである。(1)構造物中の梁が地震時に受ける程度の速度であれば、空気中への熱伝達は無視できる。(2)熱伝導の影響は顕著で、塑性化しない柱に隣接する梁端部の温度上昇よりもやや梁の内側に位置する部分での温度上昇の方が大きい。(3)ウエブ部分には平面保持の仮定が成立せず、それがウエブ部分の温度上昇変動を複雑にする。(4)フランジの幅方向への温度上昇も一様でなく、これはスカラップやウエブの存在に起因する。(5)スカラップ近傍部分の歪変化は著しいが、熱伝導の影響によって温度変化の分布は歪分布を大きく異なる。(6)発熱から温度上昇を推定する手段の逆問題として、温度分布が与えられたときに対応する累積塑性歪分布を推定する手法を提案し、その妥当性を種々の発熱分布に対して検証した。
カスケード型増幅機能を有する生物機能性膜の開発とその応用

本研究ではカスケード型増幅反応システムを利用した新しい高感度測定法について検討した。特に、カスケード増幅反応システムとしてリポポリサッカライド(LPS)-カブトガニ血液凝固系に着目した。この反応系では、LPSがトリガーとなり、複数のプロテアーゼ前駆体がカスケード的に活性化され、最終的にコアギュリンケルを形成する。この増幅反応を利用するとピコグラムオーダーのLPSの検出が可能である。したがってLPS標識剤として用いれば新しい高感度免疫測定法が可能であると考えられる。LPS-IgC複合体はLPSにメタ過ヨウ素酸ナトリウムを加えた後、IgGと混合しNaBH_4溶液を加えることにより作製した。LPS、LPS標識IgGの活性は、水晶振動子、トキシノメーター(和光)、トキシカラー(生化学工業)を用いて測定した。抗IgGとの結合能力は二重拡散法を用いて測定した。イムノアッセイは抗IgGを吸着させたガラスビーズに、LPS標識IgGとIgGを競合的に反応させ、上澄のLPS活性を測定して行った。ゲルろ過でタンパク質と糖とが同時に検出された画分を凍結乾燥し、LPS標識IgGを得た。リンを定量し、IgGに結合したLPS量を測定したところ、IgG1分子に対して8分子程度のLPSが結合していることが示唆された。LPSの活性測定法に水晶振動子を用いた場合、10^<-12>g/mlの高感度の測定が可能であった。トキシノメーターを用いた場合、LPS標識IgGのLPS活性は高感度側では比較的遊離のLPSと良く一致したが、低濃度側では低下していた。抗IgGのLPS標識IgGに対する結合能力はIgGと比べると1/4に減少していた。次にトキシノメーターを用いてイムノアッセイを行ったところ10^<-9>10^<-8>g/mlの範囲でIgGの測定が可能であった。
肺腫瘍凍結治療の局所制御力向上を目指した治療支援シミュレーションシステムの構築

動物実験データから凍結治療時の肺内の熱分布の理論式を作成した。次に凍結実験を行った動物肺のCT画像と病理標本およびその時の温度分布から実際の臨床でCT画面上に現れる陰影と、動物実験から得られる理論地との補正を可能にした。以上により至適な端子の刺入方向と留置位置を事前に描出するコンピュータ支援システムが構築する基礎データが揃った。本研究は胸部のCT画像から腫瘍に近接する直径3mm以上の肺動脈の走行も計算に入れながら、その腫瘍を根治的に凍結治療するのに必要な至適な凍結端子の本数、刺入方向、留置位置を事前に計算できるプログラムソフトを開発し、臨床試験に導入することを目的としている。平成21年度には豚の肺を用いて第2サイクル第4サイクルまでの凍結融解時の詳細な温度分布(低温域の変化)を分析し、コンピューターシュミュレーション上に第3サイクルまでの凍結範囲が描出できるようにすることを目的とした。Phoenics(3次元汎用熱流体解析プログラム)v3.6.1(コンセントレーション・ヒート・アンド・モーメンタム株式会社)に入力して、凍結端子のよりその周辺に氷が成長していく様子を、実際に臨床データから取得した3次元の胸部CT画像上に描出することが可能になった。肺腫瘍の局所根治を目指した凍結療法は低侵襲であり肺機能温存の点からも優れた治療法であるが、本療法が外科における肺部分切除術と同等の高い局所制御率を得るためには、31mm以上の腫瘍径のあるもの、4mm以内の距離に3mm以上の血管が走行する腫瘍、治療終了時腫瘍周囲に十分な濃度上昇域が得られなかったものといったこれまで局所制御率の不良な肺腫瘍に対する新たな凍結療法の方法論の確立が必要である。本研究はこのような腫瘍に対してコンピュータ支援システムを構築することによって、至適な凍結端子の必要本数、刺入方向、留置位置、融解条件を治療前にシミュレーションすることを目的とする。豚の肺を用いて第2サイクル第4サイクルまでの凍結融解時の詳細な温度分布(低温域の変化)を分析した。このデータを得るために凍結端子の周囲の任意の測定点40箇所で同時に温度変化が測定できる装置を作成し、その実験データをコンュータに連続的に記録した。この結果、第3サイクル以降の低温域の広がりは第2サイクルとかわらないことが明らかとなり、臨床的には凍結融解は2サイクルでよいことが判明した。この実験データから凍結融解時の熱分布の理論式を作成し、報告した。(On freeze-thaw sequence of vitalorgan of assuming the cryoablation formalignant lung tumors by using cryoprobe as heatsource. Cryobiology 2010 ; in press)平成22年度は上記の実験で得たデータから凍結時間関数として凍結範囲の立体モデルを構築し、それが生体における実際の凍結と一致するか、動物実験により検証した。次いで胸部CTのダイコムデータから人の胸部の3次元モデルをコンピュータ上に作成し、この空間に凍結領域を経時的に投射できるシステムを構築した。肺腫瘍の局所根治を目指した凍結療法は低侵襲であり肺機能温存の点からも優れた治療法であるが、本療法が外科における肺部分切除術と同等の高い局所制御率を得るためには、これまで局所制御率の不良な肺腫瘍に対する新たな凍結療法の方法論の確立が必要である。本研究はコンピュータ支援システムを構築することによって、至適な凍結端子の本数、刺入方向、留置位置等を治療前にシミュレーションすることを目的とした。平成22年度は上記の実験で得たデータから凍結時間関数として凍結範囲の立体モデルをコンピュー上で構築できるようにし、次いで胸部CTのダイコムデータから人の胸部の3次元モデルをコンピュータ上に作成し、この空間に凍結領域を経時的に投射できるシステを構築した。
変異体構造解析による光化学系?複合体の構造制御機構の解明

光化学系II複合体(PSII)の構造制御機構を解明するため、各種低分子量サブユニット欠損株由来PSIIの構造・機能解析を行った。Ycf12(Psb30)欠損株由来PSIIの結晶構造解析によりその存在位置を確認し、PsbZ欠損株を用いた研究では、PsbZがPsbKとYcf12のPSIIへの結合に必要であることを示した。また、PsbMはPSII二量体の安定性を維持するのに必要であるが、PsbIは二量体の形成に必要であることを示した。本研究の目的は、光合成光化学系II複合体(以下PSIIとする)における各低分子量サブユニットの役割を、それぞれのサブユニット欠失変異体を用いて、結晶化・X線結晶構造解析と機能解析を組み合わせて解析し、PSII複合体の構造形成・制御機構を明らかにすることである。本年度では、Ycf12(Psb30)欠失変異株からPSII二量体を精製し、結晶化・構造解析を行った。野生体PSII結晶との差フーリエ図から、Ycf12がPSII二量体の周辺部、PsbZの近傍に存在することが判明した。この位置は以前報告された3.0A分解能では未同定のX1ヘリックスに相当し、最近報告された2.9A分解能の構造と一致する。また、PsbZ欠失変異株からのPSII二量体を結晶化したところ、結晶の格子定数が野生体PSIIのものと異なっていた。これは、結晶のパッキングにおいてPsbZが隣接二量体のPsbOと相互作用しているため、PsbZの欠失により結晶中のPSII二量体の配置が変化したことを示している。PsbZ欠失変異株において、弱陰イオン交換カラムにより精製した粗PSII粒子にはYcf12が結合していたが、強陰イオン交換カラムにより調製したpufe PSIIにはYcf12が結合していなかった。したがって、PsbZはPSIIへのYcf12の結合を安定化しており、このことは、PSIIのアセンブリーにおいてYcf12→PsbZの順にPSIIに取り込まれることを示唆している。両変異株から調製したPSII二量体の酸素発生活性はいずれも野生株より低下し、PSIIの含量が減少した。これらのことは、Ycf12またはPsbZの欠失によりin vivoでPSIIが不安定化になったことを示している。本研究の目的は、光合成光化学系II複合体(以下PSIIとする)における各低分子量サブユニ2ットの役割を、それぞれのサブユニット欠失変異体を用いて、結晶化・X線結晶構造解析と機能解析を組み合わせて解析し、PSII複合体の構造形成・制御機構を明らかにすることである。本年度では、PsbM, PsbI欠失変異体からPSIIを単離精製・結晶化し、構造解析と機能解析を行った。PsbMはPSII二量体の中心に位置し、2つのPSII単量体をつなぐ境界に存在していることから、PSII二量体の形成と安定化に重要であるとされてきた。一方、PsbIはPSII二量体の周辺部、D1サブユニットの外縁に存在し、立体構造から二量体の形成や安定化に関与しないことが推測される。PsbM, PsbI欠失変異株由来PSIIの結晶構造解析により、それぞれのサブユニットの存在位置を確認した。PsbM変異体では、PSII二量体の量が減少したので、PsbMが二量体の形成に重要であるという立体構造からの推定と一致した。しかし、PsbMが欠失しても二量体が相当量形成され、PsbMがなくてもPSII二量体が形成できることが示された。一方、PsbI変異体でもこ量体の量が減少し、立体構造からの推定と異なった結果となった。両変異体から精製したPSII二量体の安定性を調べるため、高温・界面活性剤処理を行った。その結果、この処理に対して野生株やPsbI変異株由来の二量体は安定であったが、PsbM変異株由来二量体は単量体へ解体された。これらの結果から、PsbIはinvivoでのPSII二量体の形成に必要であり、一旦形成された二量体はPsbIがなくても安定であるのに対し、PsbMを欠いたPSII二量体は不安定になり、界面活性剤処理により単量体へ分解されたことが結論付けられた。本研究の目的は、光合成光化学系II複合体(以下PSIIとする)における各低分子量サブユニットの役割を、それぞれのサブユニット欠失変異体を用いて、結晶化・X線結晶構造解析と機能解析を組み合わせて解析し、PSII複合体の構造形成・制御機構を明らかにことである。これまで好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus vulcanusを用いて、PsbM,PsbI,PsbZ,Ycfl2の各サブユニット欠失変異株からPSIIを精製・結晶化し、その結晶構造解析に成功し、立体構造に基づき各サブユニットの機能に関する新しい知見を得た。

しかし、これまでの結晶の分解能が十分高くなく、また、低分子量サブユニットの欠失によるPSIIの構造変化が小さいため、各々のサブユニットの欠失によるPSIIの構造変化を明らかにすることはできなかった。従って、結晶の分解能を向上させ、PSIIの構造をより高分解能で解析することが本研究の緊急な課題となった。これには、まず野生株由来PSIIの結晶を改善し、分解能を向上させる必要があった。そこで本年度では、野生株由来PSIIの結晶化条件、結晶の抗凍結剤条件などを改善し、結晶の分解能を従来の2.9-3.0 Aから1.9 Aに大幅に改善することができた。得られた結晶を用いて構造解析を行った結果、真の原子分解能でPSIIの構造を解析することができ、これまで未知であったMn4CaO5クラスターの構造や多くのアミノ酸、及び補欠因子の詳細な構造を解明することができた。これにより変異株におけるサブユニットの欠失による構造変化を解明する手段が確立された。同様の方法で変異株由来PSIIを結晶化し、高分解能の構造解析を行えば、野生株と変異株の構造的違いを明らかにすることができ、サブユニットの欠失によるPSIIの構造変化を明らかにすることができる。
新酵素ジアミノプロピオン酸アンモニアリアーゼを用いたアミノ酸合成に関する研究

L-ジアミノプロピオン酸はビオマイシン、ブレオマイシン、エデイン等のペプチド系抗生物質の構成成分であることが知られている。我々はSalmonella typhimuriumがD型L型のジアミノプロピオン酸のα,βー脱離反応を触媒し、アンモニアとピルビン酸に分解する強力なジアミノプロピオン酸アンモニアリアーゼ活性を有することを見いだした。本酵素はDL-ジアミノプロピオン酸によって誘導生成される。本酵素を硫安分画、DEAE-セファセル、フェニルセファロース等のカラムクロマトグラフィーによって精製し、硫安を添加することによって結晶化させた。本酵素の分子量は約89000、2個のサブユニットからなる。本酵素は黄色を呈し413nmに極大吸収を示す。サブユニット当り1個のピリドキサールリン酸を含む。本酵素の基質特異性は狭く、D型、L型のジアシノプロピオン酸を最良の基質とする以外、ごく僅かにD型、L型セリンに作用するだけである。本酵素はDLの識別能力を欠く点を特徴とする。本精製酵素を用いて、ピルビン酸とアンモニアから逆反応によるジアミノプロピオン酸の合成を、またO-アセチルセリンやβークロロアラニンとアンモニアからβー置換反応によるジアミノプロピオン酸の合成を、それぞれ種々の条件で検討したが、合成活性は認められなかった。メチルアミン、エチルアミンなどのアルキルアミン類を添加し、ジアミノプロピオン酸類縁化合物の合成を検討したが、やはり活性は認められなかった。本酵素のピリドキサールリン酸結合部位のアミノ酸配列の決定を試みた。ピリドキサールリン酸と酵素のリジン残基とのシッフ塩基をNaBH_4で還元し、トリプシン:リジルエンドペプチダーゼによって限定加水分解を行い、ピリドキサールリン酸結合ペプタイドを高速液体クロマトグラフィにより単離した。アミノ酸配列を決定し、既知のB_6酵素のピリドキサルリン酸結合部位との配列を比較したが、類似した配列は認められなかった。
高齢者の日常生活動作阻害を中心にみた生命予後とその要因分析

高齢者の平均余命は年々増加の一途を辿り、本邦は世界有数の長寿国となった。しかし、平均余命で評価される長寿社会は、必ずしも健康高齢社会ではない。健全な高齢社会の成熟を阻害する要因のひとつは、日常生活動作(activity of daily life, ADL)の阻害である。日本循環器管理研究協議会(日循協)は、平成8,9年度に全国にまたがる1012地域の満65歳以上の高齢者6,00013,000人を対象にADLの実態調査をおこなった。平成10年度はこれらのデータに基づき、ADL阻害例を全国12地域から抽出し、ADL阻害の程度をBarthel indexで評価した。本研究ではADL阻害者1,492例(目循協コホート,11.5%)について満3年間(平成1013年)の生死調査を行い、死亡に及ぼすADL阻害の影響について検討した。3年間の追跡期間中に死亡した例は130例(9%)であった。Barthel indexで評価したADL阻害の程度を、重度阻害(A群)、中等度阻害(B群)、軽度阻害(C群)に分けて生存率(Kaplan-Miere)を比較すると、A群、B群、C群の順序に低下した。追跡期間中に受けた医療・介護の状態を考慮してもADL阻害の程度が死亡に及ぼす影響は強く、補正後のC群に対するA, B両群の比較危険はそれぞれ2.6、1.9となった(P<0.001)。すなわち、ADL阻害が高度であれば介護の状況に関わりなく高齢者の生命予後を悪化させた。ADL阻害の要因として脳血管障害が最も頻度が高かったので、健全な高齢杜会の創出には脳血管障害の予防が重要と考えられた。高齢社会の到来に備えて、高齢者の日常生活動作(activity of daily life,ADL)阻害と生活の質(quality of life,QOL)改善対策は急眉の問題である。日本循環器管理研究協議会では、老年者(満65歳以上)のADL、QOLの実態調査を平成11年度に立案した。この調査では一般老年者という当初の目的に合致するため、少なくとも以下の条件を満足させる必要があった。第1点は日本全国から隔たりのない老年者のサンプルを収集することである。このため、すでに生活習慣病(成人病)の調査や対策が実施されている12地域(北海道から沖縄まで網羅する)を選んで、各地域から無作為抽出された老年者集団を設定し、各集団の背景因子を比較しながら、データの集計(data-pooling)を行うこととした。第2点は老人のADL、QOLの実態をよく反映する質問票(questioneer)を作成することである。今回の調査は自記式、郵送法によったため、特定の疾患にかたよらず内容が簡便で平易(答えやすい)であることに重点を置いて考案した。調査は平成12年4月から平成12年10月にかけて実施した。調査対象地域は北海道1(端野町)、関東・甲信越4(東京都、協和町、白州町、一宮町)、中部1(赤羽根町)、関西1(安土町)、中国・四国2(広島市、野市町)、九州・沖縄3(久山町、千歳村、糸満市)で、満65歳以上の男女13,006人からデータを収集しえた。調査内容の詳細は省略するが、ADL19項目、QOL3項目、疾病保有調査17項目を含んでいる。本研究では高齢者のADL阻害がその後の生命予後にどのような影響を与えるかを知る目的で、先ず高齢者のADL阻害の程度をBarthel indexを用いて評点化を試みた。

その後、すべての対象者をの生命予後と死因を平成12年10月から平成13年12月までの1年2ヵ月にわたって調査中である。本年度はすべての対象者のADL阻害の程度を評点化することを完了した。高齢者の平均余命は年々増加の一途を辿り、本邦は世界有数の長寿国となった。しかし、平均余命で評価される長寿社会は、必ずしも健康高齢社会ではない。健全な高齢社会の成熟を阻害する要因のひとつは、日常生活動作(activity of dailylife, ADL)の阻害である。日本循環器管理研究協議会(日循協)は、平成8,9年度に全国にまたがる1012地域の満65歳以上の高齢者6,00013,O00人を対象にADLの実態調査をおこなった。平成10年度はこれらのデータに基づき、ADL阻害例を全国12地域から抽出し、ADL阻害の程度をBarthel indexで評価した。本研究ではADL阻害者1,492例(日循協コホート,11.5%)について満3年間(平成1013年)の生死調査を行い、死亡に及ぼすADL阻害の影響について検討した。3年間の追跡期間中に死亡した例は130例(9%)であった。Barthel indexで評価したADL阻害の程度を、重度阻害(A群)、中等度阻害(B群)、軽度阻害(C群)に分けて生存率(Kaplan-Miere)を比較すると、A群、B群、C群の順序に低下した。追跡期間中に受けた医療・介護の状態を考慮してもADL阻害の程度が死亡に及ぽす影響は強く、補正後のC群に対するA, B両群の比較危険はそれぞれ2.6、1.9となった(p<0.001)。すなわち、ADL阻害が高度であれば介護の状況に関わりなく高齢者の生命予後を悪化させた。ADL阻害の要因として脳血管障害が最も頻度が高かったので、健全な高齢社会の創出には脳血管障害の予防が重要と考えられた。
数学史の研究

本研究においては、次の諸点についての研究を行った。まず、日本における数学の偉大な先駆者関孝和の業績を正当に評価することである。関には全集があるが、それは必ずしも正鵠を得たものとは言い難い。「大成算経」こそが、関の研究の眞の姿であろう、という観点から、大成算経の研究に取り組んだ。大成算経には、異本がいくつもあり、誤字を含んでいるので、正しい本を作るのを一つの目標とした。同時に、今まで知られていなかった内容も、発掘できた。行列式に関することなどがその一つである。この作業は、今後もずっと継続していく。関とともに建部賢弘の業績も、もっと明確なイメージを求めたいと考えて、研究を行った。行列式については、関と同時代の田中由真も注目すべき研究を行っていることを報告した。明治初期、日本に近代数学が持ち込まれたとき、どのような教育がなされたのか。これは、今日、日本が数学において赫々たる成果を挙げていることを考えるとき、その初期の成功を思わざるを得ない。数学教育において著名なJ.Perryが明治10年代に、東京大学の前身たる工部大学校において教鞭をとっていたこと、また幕末に作られた軍事教習所のあとをうけた海軍練習所が大きな役割を果たしたことなどが、明らかにされた。日本は、伊藤清をはじめとする確率論の研究において著名であるが、その確率過程の研究の起こりが何時、どのようなものであったかは、まだ十分解明されているとはいえない。19世紀末から20世紀はじめにかけてのイタリア、フランスの碩学の業績の跡を追ったのも、われわれの成果の一つである。本年度における主要な研究は、次の2点であった。1.大成算経の研究和算の大家関孝和の業績には、不明な点が多々ある。これを解明するには、、関孝和が弟子の建部賢明、建部賢弘とともに著した大成算経に頼るのが最良の手段である。しかし、この本も異本が多くあり、意味のわからないところも多い。この研究では、まず、正確な原文を確定しようとした。しかし、なにしろ20巻に及ぶ大著であり、本年度は、その一部分についての成果を得た。全体を完成するには、なお数年を要すると思われる。2.塵劫記の英訳和算最古の成本として著明な塵劫記は、日本の中だけでなく、海外からも注目されている。しかし、今まで外国語に翻訳されたことはなかったので、その英訳を要望する声が高かった。そこで、この研究組織では、一部の人たちが中心になって、また他の人たちの参加を得て、翻訳グループを作り、英訳の作業を行った。作業を進めていくと、現在までの研究でまだ解明されていない点も見られ、それらについても種々討議を行った。その他の研究長岡、公田等は、明治から、大正、昭和における数学教育の流れを検討した。当時の外国人等の寄与についてはいままでにも調べられているが、軍が関与した面も大きい。これについては、記録などもあまり調べてなく、今後の課題である。飛田等は、確率過程の議論の発展を辿ろうとしている。19世紀中頃にはじまるこの議論は、関数解析の発展を促し、それとともに成長していった。まだ外国でも組織的な研究はなく、着々と研究の歩を進めているところである。

大成算経には、異本がいくつもあり、誤字を含んでいるので、正しい本を作るのを一つの目標とした。同時に、今まで知られていなかった内容も、発掘できた。行列式に関することなどがその一つである。この作業は、今後もずっと継続していく。関とともに建部賢弘の業績も、もっと明確なイメージを求めたいと考えて、研究を行った。行列式については、関と同時代の田中由真も注目すべき研究を行っていることを報告した。明治初期、日本に近代数学が持ち込まれたとき、どのような教育がなされたのか。これは、今日、日本が数学において赫々たる成果を挙げていることを考えるとき、その初期の成功を思わざるを得ない。数学教育において著名なJ.Perryが明治10年代に、東京大学の前身たる工部大学校において教鞭をとっていたこと、また幕末に作られた軍事教習所のあとをうけた海軍練習所が大きな役割を果たしたことなどが、明らかにされた。日本は、伊藤清をはじめとする確率論の研究において著名であるが、その確率過程の研究の起こりが何時、どのようなものであったかは、まだ十分解明されているとはいえない。19世紀末から20世紀はじめにかけてのイタリア、フランスの碩学の業績の跡を追ったのも、われわれの成果の一つである。
非線形有限要素法による転位顎関節円板の応力解析

顎関節疾患のうち顎関節部を中心とする疼痛、顎運動異常および関節雑音を呈する顎関節症が高い発生頻度を示し、その中でも顎関節円板の転位を示す顎関節内障が顎関節症全体の半数以上を占めることが漸次明らかとなっている。転位した顎関節円板は、開口などの顎運動に際し、応力を受け、形態的および病理的変化をきたすことが知られている。しかし、転位した顎関節円板が顎運動に際し、いかなる負荷を受け、どのような応力分布を示すか全く明らかにされていない。そこで上下顎関節腔造影同時多層断層エックス線写真から再構成された転位顎関節円板三次元モデルを用い、開口時における顎関節円板への応力解析を非線形有限要素法プログラムを用いて行い、これにより転位顎関節円板における応力分布、変形様相を明らかにすることを目的とした。まず、復位を伴わない関節円板転位例における上下顎関節腔造影同時多層断層エックス線写真を用い、転位関節円板の輪郭をトレース入力し、転位顎関節円板三次元画像の再構成を行った。なおパーソナルコンピュータを使用した顎関節円板三次元画像の再構成に関する手法は、本研究者が昭和61・62年度科学研究員補助金(一般研究C、課題番号61570959)の助成を受け、すでに公表した方法を用いた。次いで、転位顎関節円板三次元画像を4タイプ、すなわち重畳、捻転、圧縮、複合に分類し、それらのうち最も単純なモデルとした圧縮タイプを選択し非線形静解析を行った。非線形有限要素法解析には、非線形有限要素法プログラム(横河技術情報、COSMOS/MCV1.52A)を本研究補助金で購入し使用した。なお本プログラムは教室所有のパーソナルコンピュータ上で駆動し、演算結果は数値データならびに画像データとして出力した。解析の結果、転位関節円板の応力分布は下顎頭を作用点とした場合、円板後方肥厚部を中心にほぼ同心円状に描出された。顎関節症患のうち顎関節部を中心とする疼痛、顎運動異常および関節雑音を呈する顎関節症が高い発生頻度を示し、その中でも顎関節円板の転位を示す顎関節内障が顎関節症全体の半数以上を占めることが漸次明らかとなっている。転位した顎関節円板は、開口など顎運動に際し、応力を受け、形態的および病理学的変化をきたすことが知られている。そこで上下顎関節腔造影同時多層エックス線写真から再構成された転位顎関節円板三次元モデルを用い、開口時における顎関節円板への応力解析を非線形有限要素法プログラムを用いて行ない、これにより転位顎関節円板における応力分布、変形様相を明らかにすることを目的とした。まず初年度に復位を伴わない関節円板転位例における上下顎関節腔造影同時多層断層エックス線写真を用い、転位関節円板の輪郭をトレ-ス入力し、転位顎関節円板三次元画像を再構成した。なおパ-ソナルコンピュ-タ-を使用した顎関節円板三次元画像の再構成に関する手法は、本研究者が昭和61・62年度科学研究費補助金(一般研究Cj課題番号61570959)の助成を受け、すでに公表した方法を用いた。ついで、転位顎関節円板三次元画像を3種類、すなわち圧縮,重畳,捻転に分類し,それらのうち最も単純なモデルとして圧縮タイプを選択し非線形静解析を行った。

非線形有限要素法解析には、非線形有限要素法プログラム(横河技術情報,COSMOS/M(V1.52A))を本年度補助金にて購入し使用した。なお本プログラムは教育所有のパ-ソナルコンピュ-タ-上で駆動し、演算結果は数値デ-タならびに画像デ-タとして出力された。解析の結果、転位関節円板の応力分布は下顎頭を作用点とした場合、円板後方肥厚部を中心にほぼ同心円状に描出された。顎関節疾患のうち顎関節部を中心とする疼痛、顎運動異常および関節雑音を呈する顎関節症が高い発生頻度を示し、その中でも顎関節円板の転位を示す顎関節内障が顎関節症全体の半数以上を占めることが漸次明らかとなっている。転位した顎関節円板は、開口などの顎運動に際し、応力を受け、形態的および病理的変化をきたすことが知られている。しかし、転位した顎関節円板が顎運動に際し、いかなる負荷を受け、どのような応力分布を示すか全く明らかにされていない。そこで上下顎関節腔造影同時多層断層エックス線写真から再構成された転位顎関節円板三次元モデルを用い、開口時における顎関節円板への応力解析を非線形有限要素法プログラムを用いて行ない、これにより転位顎関節円板における応力分布、変形様相を明らかにすることを目的とした。まず、復位を伴わない関節円板転位例における上下顎関節腔造影同時多層断層エックス線写真を用い、転位関節円板の輪郭をトレース入力し、転位顎関節円板三次元画像の再構成を行った。なおパーソナルコンピュータを使用した顎関節円板三次元画像の再編成に関する手法は、本研究者が昭和61・62年度科学研究費補助金(一般研究C、課題番号61570959)の助成を受け、すでに公表した方法を用いた。次いで、転位顎関節円板三次元画像を4タイプ、すなわち重畳、捻転、圧縮、複合に分類し、それらのうち最も単純なモデルとして圧縮タイプを選択し非線形静解析を行った。非線形有限要素法解析には、非線形有限要素法プログラム(横河技術情報、COSMOS/MCV1.52A)を本研究補助金で購入し使用した。なお本プログラムは教室所有のパーソナルコンピュータ上で駆動し、演算結果は数値データならびに画像データとして出力した。
幹細胞由来エクソソームによる歯周組織再生効果の検討

エクソソームは細胞から分泌される膜小胞で、内包されるタンパク質、核酸により細胞間情報交換に関与する為、がん診断のための新たなツールとして注目を集めている。本年度は、幹細胞性に関与するOCT4発現に対するMSC-exoの分子機構をin vitroで検討した。microRNA(miR )は、遺伝子発現を負に調節することが知られる分子である。未分化MSC-exoに存在し、分化後のMSC-exoには存在しない候補miRをmiRアレイ解析、pathway解析から6種のmiRを選択、mimicを合成し、2種のmimicがOCT4発現を抑制することを確認した。更に、この2種のmiRに対するinhibitorを合成、効果を検討したが期待される効果は認められなかった。また、今後in vivoにおいてMSC-exoの効果を検討するために、これまでのラット歯周組織欠損モデルに代わりより実際の歯周炎病態に近い新たな動物実験モデルの検討を行った。これまでに2-30歳のサルの全身ならびに口腔内検診(歯周っ組織検査、細菌検査を行い、歯周炎に罹患する個体を確認するとともにサルにおいて歯周炎との関連が報告された菌をプラーク中より検出した。我々の研究を今後も継続することでエクソソームは、がんなどの診断だけでなく、治療応用への可能性が示された。今後、歯周病発症に関与するエクソソームを明らかにすることで、歯周病分子診断ならびに治療への応用を目指す。初年度は、in vitroにおけるヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソーム(PlaMSC-exo)の機能評価のための予備実験として、PlaMSC-exoを含む培養上清の歯周組織を構成する細胞に対する効果(細胞増殖、細胞遊走)を検討した。培養上清は、細胞増殖は血管内皮細胞でのみ有意に促進した。一方、培養上清は歯根膜幹細胞、セメント芽細胞、血管内皮細胞の遊走を促進したが、血管内皮細胞に対する効果が最も顕著であった。さらに培養上清は血管内皮細胞のチューブ形成を促進すること、その作用はエクソソームを除くことで部分的に抑制されること、PlaMSC-exo添加により血管内皮細胞によるチューブ形成が促進されることを確認した。そのメカニズムを検討するため、1培養上清の成長因子アレイ、2血管内皮へのPlaMSC-exo取り込み実験、3血管新生関連遺伝子発現解析、4PlaMSC-exo中のmicroRNA解析を行った。我々はPlaMSC-exoの血管新生効果について検討した。培養上清中には、血管新生促進と抑制に関連する成長因子が確認された。PlaMSC-exoは、数時間で血管内皮細胞の細胞質に取り込まれることが確認された。PlaMSC-exo添加により血管内皮細胞における血管新生関連遺伝子発現が上昇することが確認された。ここまでの研究結果を論文投稿した。(現在リバイス中)PlaMSC-exoのmicroRNAアレイデータは現在解析中。初年度研究により、創傷治癒で重要な役割をもつ血管新生に対してPlaMSC-exoが顕著な効果を有することが確認された。一方、PlaMSC-exoのセメント芽細胞、骨芽細胞への効果は極めて小さかった。我々は間葉系幹細胞が分泌するパラクライン因子、とくにエクソソームが歯周組織再生において重要な役割をもつと仮定し研究を行った。しかしながら、エクソソームは歯周組織構成細胞のうち血管内皮に対する作用が顕著であったものの、期待していたセメント芽細胞、骨芽細胞、歯根膜細胞への作用は有意差は得られるものの、極めて小さかった。このため、研究は創傷治癒において重要な血管新生に対する効果について検討することにした。初年度の予備実験結果より、in vitroにおけるヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームの効果は、歯周組織構成細胞である歯根膜幹細胞、セメント芽細胞、骨芽細胞の細胞増殖、遊走に対する効果は小さいことが確認された。一方、血管内皮細胞への効果は統計学的な有意差が認められた。以上の結果に基づき、本年度は以下の研究を行った。1、ヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームのin vivo血管新生に対する効果をマウス耳珠虚血性障害モデル、レーザードップラー血流計測器を用いて検討した。エクソソームは、対照側に対して投与後3日、6日で有意に促進されることが確認された。2,創傷治癒におけるエクソソームの基礎的研究のため、ヒト線維芽細胞を標的細胞としてヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームの効果を検討した。エクソソームは、ヒト線維芽細胞におけるstemness関連遺伝子(OCT4, NANOG)の発現とOct4転写活性を促進した。また、エクソソーム前処理された細胞は、分化誘導刺激により骨芽細胞、脂肪細胞へと分化することが確認された。3、1,2で示された結果は、ヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソーム特異であり細胞を一定期間分化させるとその効果が失われることが示された。4、エクソソーム内のmicro RNA(miR)に注目し、ヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームと分化誘導した間葉系幹細胞エクソソームについてmiRアレイを用いて解析を行った。細胞分化により40 miR発現抑制と37 miR発現促進が認められた。5、発現抑制が認められた40のmiRについてgene ontology, patyway解析を行い5 miRについてmimicを合成し、線維芽細胞におけるstemness関連遺伝子発現に与える影響を検討した。

いくつかのmiR細胞導入によりエクソソームのstemness関連遺伝子促進効果が再現された。初年度in vitro研究結果よりエクソソームの血管新生と細胞分化に対する作用に分けて研究を進めた。血管新生に関してはin vivoにおいてもエクソソームによる血管申請促進作用が確認され、分化に関しては山中4因子中の2因子の上昇と細胞分化応答性の変化ならびにこれにエクソソーム中のmiRが関与する可能性が示された。平成27年度、28年度の実験結果より、in vitroにおけるヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームの効果は、歯周組織構成細胞である歯根膜幹細胞、セメント芽細胞、骨芽細胞の細胞増殖、遊走に対する統計学的有意差は効果は認められるものの、それ以上に血管内皮細胞への効果が大きかったためヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームの血管新生作用について検討した。in vitroではエクソソームの血管内皮細胞への取込、取り込み後の血管新生関連遺伝子の変化、血管内皮細胞によるネットワーク形成について検討した。in vivoにおいては、マウス耳介損傷モデルを新たに確立し、ヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームの血流増加に及ぼす影響をレーザードップラー血流測定装置を用いて検討した。結果、エクソソームは血管内皮細胞に2時間以内に取り込まれること、血管新生関連遺伝子発現を有意に上昇されること、血管内皮細胞のネットワーク形成ならびに維持を促進すること、耳介血管縫合による虚血に対してエクソソームを投与により投与後3日、6日後に対照群に対して有意に血流を増加させた。以上の結果よりヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームがin vitroおよびin vivoにおいて血管新生促進作用があることを明らかにし、国際誌に発表した。(Stem Cell Res Ther. 2017Oct 3;8(1):219.doi: 10.1186/s13287-017-0660-9)また、ヒト胎盤由来間葉系幹細胞エクソソームの細胞分化応答に対する作用、具体的には分化誘導刺激により線維芽細胞が骨芽細胞、脂肪細胞に分化するメカニズムについてmicro RNA (miR)アレイとpatyway解析を行い、候補miRについてそのインヒビターを作製し、検討を行っている。平成29年7月研究機関変更に伴う環境整備のため研究実施に遅れが出た。エクソソームは細胞から分泌される膜小胞で、内包されるタンパク質、核酸により細胞間情報交換に関与する為、がん診断のための新たなツールとして注目を集めている。本年度は、幹細胞性に関与するOCT4発現に対するMSC-exoの分子機構をin vitroで検討した。microRNA(miR )は、遺伝子発現を負に調節することが知られる分子である。未分化MSC-exoに存在し、分化後のMSC-exoには存在しない候補miRをmiRアレイ解析、pathway解析から6種のmiRを選択、mimicを合成し、2種のmimicがOCT4発現を抑制することを確認した。更に、この2種のmiRに対するinhibitorを合成、効果を検討したが期待される効果は認められなかった。
Development of first-principles computational methods for angle-resolved photoemission from organic molecules

表面や分子薄膜の電子状態に対し、角度分解紫外線光電子分光は重要な手法である。実験データを解析するため、本プロジェクトでは正確さがより高い計算方法を開発した。まず、量子化学ソフトで光電子の初期状態を求め、多重散乱理論で終状態を計算した。このハイブリッド計算方法でNi表面に吸着したCO分子の吸着位置を求めた。また、全ての状態を多重散乱理論で求める方法を開発した。バンド計算で得られた電子密度から、精度の高いポテンシャルを求めるプログラムを書いた。フルポテンシャル多重散乱理論で求めたグラフェンや酸化グラフェンのX線吸収スペクトルは実験データとよく一致し、通常の計算方法より良い結果が得られた。26年度が最終年度であるため、記入しない。物性I26年度が最終年度であるため、記入しない。
無拘束家兎における嚥下時の外舌筋活動についての研究

本研究は,嚥下時の外舌筋活動を解明するため被検動物としてウサギを用いて行った.下顎運動と同時に咀嚼筋(咬筋,顎二腹筋),外舌筋(茎突舌筋,オトガイ舌筋),舌骨筋(顎舌骨筋,甲状舌骨筋)の筋電図を記録した.記録は,自由行動下でペレット咀嚼および嚥下運動を対象として行った.下顎運動の最大開口時から次の最大開ロ時までを1周期とし,甲状舌骨筋の大きな活動のある1周期を嚥下周期と規定し,咀嚼周期と区別した.咀嚼および嚥下周期における各筋の筋活動のタイミングについて検討した.1)咀嚼運動:咀嚼周期の下顎運動は3相(fast closing phase,slow closing phase,opening phase)に分類された.オトガイ舌筋は顎二腹筋と同期し,opening phaseに活動していた.茎突舌筋にはfast closingphaseとopening phaseにそれぞれ2相性の活動が認められた.本研究の結果は,過去のX線画像を用いた研究の結果を支持していた.2)嚥下運動:嚥下周期の下顎運動は5相(fast closing phase,slow closing phase,O_1 phase,O_2 phase,O_3 phase)に分類され,咀嚼時の周期時間と比較すると,opening phaseには顕著な延長が認められた.相関分析の結果,この延長はopening phaseにO_2 phaseが挿入されたため,嚥下時の周期時間が延長したことが明らかとなった.また嚥下時に特徴的な筋活動は,顎舌骨筋,茎突舌筋および甲状舌骨筋において認められた.顎舌骨筋と茎突舌筋はほぼ同時に活動を開始し,甲状舌骨筋はそれらに約60msec遅れて活動を開始していた.この60msecの遅れは,口腔から咽頭までの食塊の移動する時間であると推測された.本研究は,嚥下時の外舌筋活動を解明するため被検動物としてウサギを用いて行った.試験試料にpelletを用い,下顎運動および外舌筋筋活動を記録した.甲状舌骨筋の発火を認めた周期の最大開口時から次の最大開口時までを嚥下周期と規定した.甲状舌骨筋の発火を認めない周期の下顎運動の最大開口時から次の最大開口時までを咀嚼周期と規定した.嚥下周期の最大開口時を0とし,各筋の筋活動開始時間,筋活動持続時間を計測した.また咀嚼周期についても同様の計測を行い,比較検討した.結果を以下に示す.1,嚥下周期における筋活動の特徴:(1)下顎運動は咀嚼周期と比較し開口相の時間が延長し,周期時間が延長した.(2)顎舌骨筋の筋活動は,咀嚼周期と比較し筋活動開始時間が早くなり,筋活動持続時間が延長していた.またその活動は閉口相前半で開始し,次の周期の閉口相まで続いていた.(3)茎突舌筋の筋活動は,咀嚼周期と比較し筋活動持続時間が延長していた.またその活動は閉口相前半で開始し,開口相後期まで続いていた.(4)オトガイ舌筋の筋活動は,咀嚼周期と比較し閉口相前半から閉口相後半までの活動が出現した.2,嚥下周期におけるの各筋の発火のタイミング:咬筋,茎突舌筋,オトガイ舌筋,顎舌骨筋,甲状舌骨筋の中で,咬筋は最も早く活動し,甲状舌骨筋は最も遅く活動していた.しかし茎突舌筋,オトガイ舌筋,顎舌骨筋の間には有意差が認めれなかった.これらの結果から外舌筋は嚥下時にある一定のパターンをもって活動し,その活動は咬筋,甲状舌骨筋とは異なったタイミングで活動していることが示唆された.【今後の研究の展開に関する計画】嚥下時における外舌筋活動が,どのような機能をもって活動しているかを解明する.そのために試験試料の性状を変化させ,今回観察された筋活動に変化がみられるかを検討する.本研究は,嚥下時の外舌筋活動を解明するため被検動物としてウサギを用いて行った.下顎運動と同時に咀嚼筋(咬筋,顎二腹筋),外舌筋(茎突舌筋,オトガイ舌筋),舌骨筋(顎舌骨筋,甲状舌骨筋)の筋電図を記録した.記録は,自由行動下でペレット咀嚼および嚥下運動を対象として行った.下顎運動の最大開口時から次の最大開ロ時までを1周期とし,甲状舌骨筋の大きな活動のある1周期を嚥下周期と規定し,咀嚼周期と区別した.咀嚼および嚥下周期における各筋の筋活動のタイミングについて検討した.1)咀嚼運動:咀嚼周期の下顎運動は3相(fast closing phase,slow closing phase,opening phase)に分類された.オトガイ舌筋は顎二腹筋と同期し,opening phaseに活動していた.茎突舌筋にはfast closingphaseとopening phaseにそれぞれ2相性の活動が認められた.本研究の結果は,過去のX線画像を用いた研究の結果を支持していた.

2)嚥下運動:嚥下周期の下顎運動は5相(fast closing phase,slow closing phase,O_1 phase,O_2 phase,O_3 phase)に分類され,咀嚼時の周期時間と比較すると,opening phaseには顕著な延長が認められた.相関分析の結果,この延長はopening phaseにO_2 phaseが挿入されたため,嚥下時の周期時間が延長したことが明らかとなった.また嚥下時に特徴的な筋活動は,顎舌骨筋,茎突舌筋および甲状舌骨筋において認められた.顎舌骨筋と茎突舌筋はほぼ同時に活動を開始し,甲状舌骨筋はそれらに約60msec遅れて活動を開始していた.この60msecの遅れは,口腔から咽頭までの食塊の移動する時間であると推測された.
仮説推論を用いた視覚情報処理による空間認識

1.視覚情報処理における仮説推論の定式化(平成5年度)視覚情報処理の中核を成す単眼画像からの3次元形状復元を取り上げ,このための仮説推論について検討した.具体的には,物体の部分形状に関する複数の幾何学的拘束条件を仮説とみなし,それらの下で得られた復元結果に基づいて適用仮説を検証・修正するとう処理を緩和的な最適化処理を用いて実現した.2.仮説の生成/検証に基づく静止物体の3D情報の獲得(平成5年度)1.の手法を拡張し,物体形状に関する幾何学的拘束条件に加えて,物体構造に関する位相的制約条を新たに仮説として導入することにより,物体の可視部分からの不可視部分の形状予測を実現した.また,物体間の遮蔽関係や,物体と床面との一般的な位置関係などに関する仮説に基づく物体の3次元配置の推論手法を提案した.3.静止物体の形状獲得のための観測戦略(平成6年度)2.で提案した手法によって予測された不可視部分の形状を仮説として,さらにこれを検証するたの最適な視点移動のための手法を提案した.この際,移動経路上で得られる観測結果に基づいてカメラの経路を逐次修正するという視覚制御的な処理の導入いついても併せて検討した.4.仮説推論を用いた移動物体の運動理解(平成5・6年度)複数の人間による協調的動作の理解を目指し,動作の協調性や連続性に関する一般的な知識に基づく仮説を利用して,動作理解に必要な動作記述を時系列画像から獲得するための手法を提案した.また,処理の効率化のために,時系列画像から重要な動作特徴を含む画像フレームを抽出する手法を提案した.1.視覚情報処理における仮説推論の定式化(平成5年度)視覚情報処理の中核を成す単眼画像からの3次元形状復元を取り上げ,このための仮説推論について検討した.具体的には,物体の部分形状に関する複数の幾何学的拘束条件を仮説とみなし,それらの下で得られた復元結果に基づいて適用仮説を検証・修正するとう処理を緩和的な最適化処理を用いて実現した.2.仮説の生成/検証に基づく静止物体の3D情報の獲得(平成5年度)1.の手法を拡張し,物体形状に関する幾何学的拘束条件に加えて,物体構造に関する位相的制約条を新たに仮説として導入することにより,物体の可視部分からの不可視部分の形状予測を実現した.また,物体間の遮蔽関係や,物体と床面との一般的な位置関係などに関する仮説に基づく物体の3次元配置の推論手法を提案した.3.静止物体の形状獲得のための観測戦略(平成6年度)2.で提案した手法によって予測された不可視部分の形状を仮説として,さらにこれを検証するたの最適な視点移動のための手法を提案した.この際,移動経路上で得られる観測結果に基づいてカメラの経路を逐次修正するという視覚制御的な処理の導入いついても併せて検討した.4.仮説推論を用いた移動物体の運動理解(平成5・6年度)複数の人間による協調的動作の理解を目指し,動作の協調性や連続性に関する一般的な知識に基づく仮説を利用して,動作理解に必要な動作記述を時系列画像から獲得するための手法を提案した.また,処理の効率化のために,時系列画像から重要な動作特徴を含む画像フレームを抽出する手法を提案した.本研究では,視覚情報に基づく空間認識すなわち環境内の物体の形状や配置などの3次元情報の獲得に関する諸問題の解決を目的とした手法の開発ならびにシステムの設計開発を行った.人間は物体の可視部分の形状から,類似物体に共通する性質に基づいて遮蔽部分や裏側などの不可視部分の形状を予側し,対象物体全体の形状を推定できる.このような能力は計算機科学の分野で知的処理と呼ばれる,類推や仮説推論などの高次推論の一種である.高次推論は主に記号論理の世界で定式化が図られてきたが,一般に画像はパターン情報であるため,記号世界とは別の枠組みが要求される.我々は正則化(評価関数の最適化)が視覚情報処理における仮説推論の定式化の枠組みとなりうることを主張し,不可視部分も含めた対象物全体の形状予測復元システムを開発した.上記システムにより不可視部分の予測がある程度可能となったが,これはあくまで予測であるため実際との不一致が生じる部分空間や,可視部分の情報が少なすぎて部分的に予測不可能な部分空間も当然生じる.このような場合に能動的に視点移動を行い効率的に情報を獲得するための戦略についても検討した.観測位置や移動経路は予測に基づいて作成される環境地図に基づいて計算されるが,この環境地図は再観測によって得られる追加情報に基づきダイナミックに更新され,新たな観測計画立案の契機となる.このようなリアクティブな観測プランニングにより,最終的に物体全体の形状を効率的に観測する手法を提案した.1.静止物体の形状獲得のための観測戦略画像に基づいて物体や空間を認識するためには,対象物体の可視部分のみならず,不可視部分の記述も併せて必要となる。ある視点位置からの不可視部分情報を獲得するには,視点を移動して新たにその部分を観測することが必要である.そこで本研究課題では,可視部分から不可視部分の形状を予測し,その結果を仮説として,これを検証するため移動すべき最適な視点系列を生成する手法を提案した.この手法では,視点あたりの観測可能な不可視面数を最大化するという一種のgreedy戦略に基づいて移動すべき視点を決定する。本研究ではまた,この手法によって計画された視点位置へのカメラの移動のために,移動経路上での観測結果に基づいてカメラの移動方向を逐次修正するという視覚制御的な処理の導入についても併せて検討した.2.仮説推論を用いた移動物体の運動理解

本研究課題では,移動物体として人間を想定し,時系列画像から複数の人間の強調的動作を理解するプロセスに関する基礎的考察を行った.強調的動作に関する一般的な知識,及び動きの連続性に基づく仮説を利用することを前提にして,人間が解釈しうる(意味をもつ)動作の理解に向けての方法論を考察した.また,ソシアルダンスをケーススタディに,動作理解に必要な記述である物体の位置と物体間の位置関係を求める手法を具体化した.さらに,時系列画像処理に対する効率化を図るために,時系列画像から特徴的な画像フレーム(キーフレーム)を抽出する手法を考案した.キーフレームとは,対象物体の運動を記述するのに有用な情報を包含するフレームで,本研究では,静止した状態と動きが急激に変化した状態を表すフレームを抽出対象とした.
微細ガス流を媒質としたマイクロプラズマ生成とその応用に関する研究

微細ガス流を用いて、直流放電により大気圧マイクログロープラズマの生成に成功し、プラズマの特性を明らかにした。また、工業応用への適用するため、ガス流の構造、電極の形状と構成、および電源と回路パラメータによる制御の確立を行った。ヘリウムガス流を用いた放電では、印加電圧により2種類の放電パターンが現れた。印加電圧が低い場合、浮遊容量の充放電による自動高速パルス放電となった。バラスト抵抗など回路定数を調整することで放電特性を変えることが可能であり、複雑な回路が不要なパルス放電としての応用に適している。印加電圧を高めると、低気圧グロー放電と同様の放電構造となり、定常電圧・電流を示す安定な放電を形成した。非平衡性が高い放電でとなっており、工業応用において注目されている大気圧グロー放電を形成することができた。微細ガス流方式での大気圧グロー放電の生成は、誘電体バリアや高周波電圧を用いた一般的な生成法とは異なり、大気圧開放空間で単純な電極構成で生成することができ、優位性が高い。一方、プラズマプロセスにおいて一般的に使用されるアルゴンを用いる場合は、ガス流量を1/10としたとき大気圧グロー放電を形成することができた。ガスの密度と粘性の違いによりガス流の構造が変わるため、グロー放電を形成する適切な流量が異なることが判明した。ガス流の構造、電極の形状と構成、および電源と回路パラメータを変えて直流放電への影響を観測し、放電構造とプラズマ特性の制御法として有効であることを明らかにした。特に、ガス流を同軸2層状の構造とすることで、マイクロプラズマの周囲気体を制御することが可能となった。プラズマプロセスにおいて酸化を引き起こす酸素を除去することができるなど、その応用範囲は広く効果的な制御法である。