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家族の多様化と政策的対応に関する国際比較研究

オランダでは、ひとり親世帯の調査を行った文化人類学者や政治学者などへのヒアリング調査を行い、定住するエスニック・マイノリティの母子世帯の増加傾向や、生活状況についての知見を得た。また、無料食料配給所(フードバンク)での調査からは、ひとり親を含む貧困家庭からのニーズが高まっている状況が明らかにされた。そのほか、食料の配給方法に、利用者の希望を取り入れたスーパーマーケット方式を導入した現場を見学できたことも貴重な機会であった。韓国における調査では、韓国のひとり親支援に関する研究や政策動向を調査するため、韓国育児政策研究所ペクソンヒ所長、韓国保育振興院ソムンヒ院長へヒアリングを実施した。韓国新政権の新しい政策転換や、その背景にあるアクター間の連携について調査を行った。研究成果の公表については、研究代表者と研究分担者、研究協力者の全員が、2017年11月に東京大学本郷校舎で開催された第90回日本社会学会の「家族」のセッションで「多様化する家族と生活保障ーひとり親の貧困世帯を中心に」という共通タイトルで4か国について発表した。そのほか、本研究の成果をまとめて出版する計画も具体的に進めつつある。戦後に発展をみた欧州の福祉国家は、近年の少子・高齢化や経済のグローバル化によって、抜本的な改革を迫られている。他方で、家族の多様化や家族機能の衰退は、社会的支援策へのニーズをますます高めている。本研究は、多様化する家族のなかでも、とくにひとり親(母子)世帯に焦点を当てて、その支援策のあり方について、家族主義の伝統が比較的強く残る西欧の大陸諸国(ドイツ、フランス、オランダ)と、韓国を取り上げて、文献・実証研究の両面を通して比較研究を行った。対象国の事例から、所得保障と母親の労働環境の向上と福祉・教育サービスを軸にして、それらを横につなぐ視点に立った支援策が必要であることが明らかにされた。今回の研究活動の一部である文献収集を通じて、比較研究のための資料作りを行い、それぞれの研究対象国で発行されている原典資料や個別のデータに当たることの重要性を改めて確認した。今後も引き続き、時間を掛けて各国別の丁寧な文献研究と現地調査を行っていく予定である。また、比較研究に役立つような現地調査のあり方についても、議論を進めていきたい。本研究成果の発表方法として、第一に、成果をまとめた著書の出版を計画している。その他、研究者を対象とした公開研究会、一般市民を対象としたシンポジウムなど、社会に研究成果を還元する方法についても検討している。平成29年度は、オランダと韓国の調査を行い、調査結果を踏まえて4か国の比較を行う。さらに文献研究を深め、日本国内での調査も実施する予定である。ひとり親家族への支援に手厚い地方自治体、支援団体(NPO等)、政治家等を調査対象とする予定である。調査実施に向けて、今後は研究会を重ね、文献研究や専門家の意見を踏まえた十分な準備を行う。調査後は、当該4か国比較の成果を踏まえて、日本における政策的課題と問題点を問うこととする。本研究成果の発表の可能性として、1、平成29年度に国内の学会で報告を予定している。
沈降天秤式粉体粒度分布測定装置の開発

粉体の粒度分布を精度よく測定することは、粉体を取り扱う分野において、基本的に重要な問題である。近年、特に微粒子を扱う分野の発達が著しくなるにつれ、微粒子の粒度分布を精度よく測定する要求がたかまっている。申請者等は精度と再現性の良い装置として、沈降天秤式粉体粒度分布測定装置(試作3号機)を開発した。この装置は、装置としての精度と再現性は申し分ないが、沈積曲線を解析する際に、通常行われている作図解析法で解析すると、解析者の個人差がでたり、解析に長時間を要する等の問題点がある。そこで、今回は作図解析法に代わるものとして数値解析を開発し、粒度分布測定の自動化を計る研究を行い次のような成果が得られた。(1),石英粉末試料(-22μm)を用いて、粉度分布測定を行い、アナログデ-タとして得られた沈積曲線を、通常の作図解析法で解析を行い、測定の再現性を確認した。(2),沈積曲線をデジタルデ-タとしてプリンタに出力し、フロッピ-ディスクに保存し、XYプロッタで出力できるようにした。(3),デジタルデ-タを用いて、つぎのような数値解析法を開発した。まずスタ-トの原点位置を決定した。次に最大粒子径を決定した。さらに、各粒子径に対応する解析点近傍の曲線を回帰させるための関数形、デ-タサンプリングの数、サンプリング間隔を決定した。(4),作図解析法と数値解析法で得られた粒度分布線図は、よく一致したことから、数値解析法は作図解析法に代わりうる方法であることが確認された。(5),粒度分布線図をXYプロッタに描かせるプログラムも開発した。当研究者等によって、これまでに精度と再現性の良い沈降天秤式粉体粒度分布測定装置の開発を行い、現在、沈降天秤(試作3号機)を開発し使用している。これらの装置は沈降天秤の秤量皿に沈積する懸濁粒子の重量を測定し、その時間的変化をペンレコ-ダに出力し、沈積曲線を描き、その曲線を作図解析法によって解析するものであり、装置としての精度と再現性と申し分ないが、この作図解析法による解析は解析者の個人差がでたり、解析に長時間を要する等の問題点がある。そこで今回は上記重量の時間的変化をアナログデ-タとしてペンレコ-ダで記録すると同時にデジタルデ-タとして、デジタルプリンタに打ち出し、その数値を用いて解析する数値解析法を開発し、粉体の粒度分布測定の自動化を計るための研究を開始した。今年度は、沈降天秤(試作3号機)の秤量皿に枕積する懸濁粒子の重量の時間的変化をペンレコ-ダに出力し、アナログデ-タとして沈積曲線を描かせると同時にデジタルデ-タとして、デジタルプリンタ-に出力し、さらにフロッピ-ディスクにデ-タを保存することができるようになった。またデジタルデ-タをプロッタ-に沈積曲線として描かせ、アナログデ-タに記録されている沈積曲線と対比させて正確にデ-タが入力されていることを確認した。つぎに石英粉末試料を用いて、繰り返し実験を行い、アナログデ-タとしての枕積曲線を従来の作図解析法で解析し、粒度分布測定結果の再現性があることを確認したので、フロッピ-ディスクに記憶されているデジタルデ-タをデジタルプリンタ-に出力させ数値解析をおこなうための準備が整った。

粉体の粒度分布を精度よく測定することは、粉体を取り扱う分野において、基本的に重要な問題である。近年、特に微粒子を扱う分野の発達が著しくなるにつれ、微粒子の粒度分布を精度よく測定する要求がたかまっている。申請者等は精度と再現性の良い装置として、沈降天秤式粉体粒度分布測定装置(試作3号機)を開発した。この装置は、装置としての精度と再現性は申し分ないが、沈積曲線を解析する際に、通常行われている作図解析法で解析すると、解析者の個人差がでたり、解析に長時間を要する等の問題点がある。そこで、今回は重量の時間的変化をデジタルで出力し、その数値を用いて解析する数値解析法を開発し、粉体の粒度分布測定の自動化を計る研究を行った。本年度は石英粉末試料(-22μm)を用いて、同一条件で繰り返し10回粒度分布測定を行って、得られたデジタルデ-タを用いて、つぎのような数値解析法を開発した。(1),沈積曲線の直線区間をW=A+BTに直線回帰させ、この式のAの値を測定のスタ-トの原点位置とした。(2),直線回帰した直線と実際の沈積曲線をXYプロッタに描かせ、両者の差が表れる点を最大粒子径とした。(3),各粒子径に対応する解析点近傍の曲線を回帰させるための関数形はy=a(1-e^<-bx>)を適用し、デ-タの数は解析点を中心に前後21個とし、サンプリング間隔は最初の10分間は3秒毎、90分までは30秒毎、24時間までは300秒毎に決定した。(4),作図解析法と数値解析法で得られた粒度分布線図は、よく一致したことから、数値解析法は作図解析法に代わりうる方法であることが確認された。(5),粒度分布線図をXYプロッタに描かせるプログラムも開発した。
顧客満足に向けたリーンな新製品開発：日本企業の潜在力評価

本研究では、どのように日本企業が顧客ニーズの把握と先端研究の先鋭化を組み合わせ、新事業開発と既存事業強化を実現しているか、東大先端研で実施した企業への質問票調査の調査結果について分析した。コーポレート研究と事業部間には連携会議が頻繁に開催されており、連携の深化は事業業績に好影響を与える傾向がある。さらに、研究企画と経営企画をまたぐ独立組織の設置については、約半数の企業でその設置がみられた。好業績企業を中心に「両手使いの経営」に向けての意識が高くなり、それが独立組織の設置をもたらした可能性がある反面、モデル分析からは、独立組織それ自身の事業に対する貢献は有意に認められなかった。本研究では、開発期間を従来の四分の一に短縮しリーンスタートアップによる「First Works」の成功例として高く評価されているGEヘルスケアの「歩き方のバランス評価器」プロジェクトを対象に、どのような企業の全社的経営、また、開発部門のマネジメントが日本企業によるリーンスタートアップへの取り組みを可能にするかという観点から、調査・分析を進めた。その結果、経営トップのリーダーシップに加え、事業を担当する現場マネジメント、また、社内起業家として活動する開発担当者等、企業各層の活動のベクトルが同期化されることが必要であり、それを可能にする制度環境が不可欠となることが明らかになった。具体的には、経営トップは当該企業のリーンスタートアップへのコミットメントを公的に表明する。事業の現場は開発担当者の新規事業に対するチャレンジを積極的に評価し、一定以上の成功確率があれば、その活動を許容する。事業の現場において、開発担当者は社内起業家として既存組織と独立した形で小規模にプロジェクトを立ち上げる。社内起業家は、当初からリーンスタートアップにおける実験を可能にする最小限の顧客を確保することを目指し、さらに、顧客からのフィードバックに迅速に対応し製品・サービスを高度化する。開発担当者が社内起業家として活動することを促進するために、表彰・社内研修への選抜という心理的報酬に加え、経営トップの認知によるプロモーションというインセンティブを供与することに加え、全社レベルで意思決定力・人間力・リーダーシップを重視する人事評価制度を採用し、あわせて社内の先行事例を積極的に紹介する等、アントレプレナー教育が徹底されていることが判明した。本研究は、GEの"Fast Works"(FW)の事例から、顧客とのフィードバックを最優先する同手法を活用するためには、開発においてどのようなチーム編成、工程管理、評価等が必要になるか、分析を進め、その結果、FWは経営手法として、すべての製品に適用することが全社的に期待されているが、その導入を阻害する要因がそれぞれの製品、また、プロセスごとに個別に存在し、当然ながらその効果は大きく異なる。(ii)成功したプロジェクトには、トップマネジメントからの後押し、チームの自己組織化、開発フェーズのオーバーラッピング、多様な学習、適切な管理、学習の組織的普及等が認められる。結局のところ、成功要因には、今井、野中、竹内が発見した1980年代の日本企業の製品開発に関するベストプラクティスと共通する要因が多い(Imai, Nonaka, Takeuchi, 1985)。また、今井らの分析と大きく異なるのは、FWにおける製品プロトタイプは顧客に対して、その反応を確認するためのコンセプトとスペックを提供しており、顧客とのインターアクションを実現するためにプロトタイプを可視化する情報技術の導入が前提となっている点である(Baba,Y. and K. Nobeoka, 1998)。以上の結果から、トップのリーダーシップの下、全社的な同意が取れた場合、日本企業によるFWの導入はプロジェクト・レベルのマネジメントに関しては、相対的に容易なことが推察できる。FWの中核は、顧客との不断のインターアクションに基づいた製品進化の促進であり、伝統的に顧客対応によって製品競争力を築き上げてきた日本企業にとって、FWとは本気でやればそれになりに出来る企業革新への取り組みであることが判明した。本研究で実施した日本企業への聞き取り調査から、「知の活用」を効果的に行うことによりキャッチング・アップを成功裏に実現した日本企業が、一時期、中央研究所等で「知の探索」の本格化を試みるも、どのようにその組織を製品競争力と高収益率をもたらす「両手使いの組織」にするか、企業がそのための方向性を必ずしも共有していないことが明らかになった。何よりも、企業の「知の探索」を担当することを期待される本社コーポレート研究をどのようにマネージすれば良いか、研究マネジメントに関する指針は存在していない。さらに、日本全体で、また、各産業分野において、本社コーポレート研究にどのような資金がどのように投資され、どのような組織構造においてだれがどのようにプロジェクトの採用・中断等を決定しているか等、その運営体制に関する理論フレームに基づいた現状理解は十分とは言えないことが明らかになった。それでは、日本企業は、本社コーポレート研究によって、どのように新規事業領域への進出と既存事業分野での競争力強化を実現し、そのための研究戦略と研究組織を策定しているのであろうか。本研究は、その技術によって世界的な競争力を誇る日本・グローバル企業の役員、また、研究開発担当の実務者に聞き取り調査を実施し、質問票を設計した。質問項目は、(i)企業の研究戦略について、現在の研究体制、研究体制の再編(ii)研究組織について、研究トップの役割、コーポレート研究と事業部の連携、研究トップと経営企画の連携(iii)研究評価について、コーポレート研究に対する研究評価の位置づけ、プロジェクト・サイクル管理、研究マネジメント人材の育成(iv)研究成果について、この5年間の成果、新規事業からなる。質問票は2016年910月に日本を代表する企業、465社に送付し、172社から回答を得た(回収率37%、内執行役員60%)。

質問票の取りまとめにより,以下の傾向が明らかになった。研究体制の変化:半数を大幅に超える企業が研究体制の再編を実施しており、4割を超える企業がこの3年以内に再編に取り組んでいる。大多数の企業は既存技術の改良型研究に取り組む一方、新市場の立ち上げを積極的に目指す企業もあり、新しい製品機能を開発して新規顧客からなる市場を開発するために、事業部研究からコーポレート研究へのシフトを実施する企業もあった。3割程度の企業でコーポレート研究の拡充がみられたが、自社による先端研究の先鋭化よりも外部知識を利用するオープンイノベーションが志向されている。研究戦略の多様性:市場が成熟している場合、CTOに技術の舵取り役が期待される傾向があるのに対して,脱成熟化が必要な場合、CTOの起業を実現する能力に力点が置かれる。また、研究投資の規模が小さい企業の場合、既存事業への貢献が相対的に強く期待される。CTOが予算配分を決定し、研究サイドが成果発表する研究サイド・プッシュ型のプロジェクト管理を実施する企業は、半数程度であり、予算配分時での事業部での関与、また、事業部を交えての成果発表など、顧客満足に向けたプロジェクト管理を目指す企業も半数にのぼる。組織連携:コーポレートと事業部は高い頻度で連携会議を開き、一年に6回以上連携会議を開催する企業が半数有り、また、半数の企業が研究と経営を連携するためにそのための専門組織を持つ。しかし、二つのタイプの連携組織に期待されている全社的な役割分担は戦略的に明確ではない。マネジメント人材:7割の企業が技術者を部課長になった時点で選抜しており、マネジメントを早期選抜する企業は一割程度と少数に留まる。半数の企業が自社の技術基盤への貢献によって選抜しており、CTOに期待される経営センスが備わるか、不明である。本研究では、どのように日本企業が顧客ニーズの把握と先端研究の先鋭化を組み合わせ、新事業開発と既存事業強化を実現しているか、東大先端研で実施した企業への質問票調査の調査結果について分析した。具体的には、最近の企業のイノベーションへの取り組みはどのようなものであり、研究体制はどのように再編されているか、本社研究と事業部研究の連携、また、経営と研究の橋渡し組織の設置等、企業の組織マネジメントは経営実績にどのような影響を与えているか、さらに、企業文化がイノベーションに与える影響を、データに基づいて分析した。その結果、コーポレート研究と事業部間には連携会議が頻繁に開催されており、連携の深化は事業業績に好影響を与える傾向があることがみえた。同事実は日本企業の多くが持続型イノベーションを志向することと整合的である。さらに、研究企画と経営企画をまたぐ独立組織の設置については、約半数の企業でその設置がみられた。好業績企業を中心に「両手使いの経営」に向けての意識が高くなり、それが独立組織の設置をもたらした可能性がある反面、独立組織それ自身の事業貢献に対する評価は難しい。
現代的課題に対応した公民館の事業企画用ソフトウェアの開発研究

生涯学習の中核的施設である公民館の現代的課題に対応した事業企画用のソフトウェアの開発のための展開研究として、(1)事業プログラム・データベースの解析(2)事業企画作成の過程分析(3)ソフトウェアの開発の研究を行うものである。そのため、平成9年度においては、1)事業プログラム・データベースの解析(平成6年9年にわたり収集した公民館の事業プログラム約一万件について、事業方法、事業主体、対象を検討し、分類の基準を作成するとともに、特に事業内容については、高齢化、国際化、情報化、環境問題、人権問題、男女共同参画社会などの現代的課題毎に、キーワードからなるシソーラスを作成した。さらに、(2)事業企画作成の過程分析として、実際的な企画がどのように行われているかについて、公民館の事業企画に関する幕例調査を行い、事業企画の作業過程の分析を行った。具体的には、スタッフのみによる企画の事例、指導員による企画の事例について、訪問面接調査を行い、それぞれの事例でどのような手順で、どのような要因を加味して、事業プログラムが決定されているかを検討した。上記2つの研究作業から、事業企画を作成するために必要な要因を抽出するとともに、実際的な事業企画作成の過程を想定し、プログラムの構造のデザインを作成した。平成10年度は、9年度の研究結果に基づき、プログラムの作成手順と収集したデータベースを基にして、事業企画のソフトウェアの実際的な作成を行った。そのため、平成9年度においては、1)事業プログラム・データベースの解析(平成6年9年にわたり収集した公民館の事業プログラム約一万件について、事業方法、事業主体、対象を検討し、分類の基準を作成するとともに、特に事業内容については、高齢化、国際化、情報化、環境問題、人権問題、男女共同参画社会などの現代的課題毎に、キーワードからなるシソ-ラスを作成した。さらに、(2)事業企画作成の過程分析として、実際的な企画がどのように行われているかについて、公民館の事業企画に関する事例調査を行い、事業企画の作業過程の分析を行った。平成10年度は、9年度の研究結果に基づき、プログラムの作成手順と収集したデータベースを基にして、事業企画のソフトウェアの実際的な作成を行う。さらに、(2)事業企画作成の課程分析析として、実際的な企画がどのように行われているかについて、公民館の事業企画に関する事例調査を行い、事業企画の作業過程の分析を行った。
高周波リンクにイミタンス変換器を用いた太陽光発電用系統連系インバータの開発

新しく開発した系統連系インバータは,19キロヘルツの絶縁型高周波リンクに新たに設計・制作したトランスー体型T-LCL形イミタンス変換器を取り付け,定格出力3キロワットである。従来の連系リアクトルは不要で,フィードバック制御なしで歪み率3パーセントの正弦波電流出力が得られ,系統電圧の波形歪みおよび振幅の影響をほとんど受けない。系統電圧をステップ状に変化させたとき,正弦波電流の波形および振幅はほとんど変化せず過渡振動も0.1ミリ秒で消滅し,優れた過渡特性を示している。効率は,総合で90パーセント以上である。イミタンス変換器はジャイレータとも呼ばれる。その基本特性に関しては,5種類の共振形イミタンス変換器について周波数特性,電圧電流変換特性,効率特性を明らかにした。どの形式のイミタンス変換器も負荷インピーダンスが特性インピーダンスと等しいときに最大効率を示す。最大効率は共振回路のQが100ならば98パーセントとなる。負荷インピーダンスが特性インピーダンスの1/3から3倍の範囲で97パーセント以上,1/4から4倍の範囲で96パーセント以上となり,広い負荷範囲に対応できることが明らかとなった。試作実験ではLCL形で最大効率98.6パーセント,ハイブリッド形では最大99.4パーセントを得て,電力変換器として広く応用可能であること示した。共振周波数と使用周波数の偏差は±5パーセントまで許せることが明らかとなった。イミタンス変換器の他の応用例として,搬送車の動力源となる非接触給電装置の受電部に使用して定電流-定電圧変換を行った後に復調すれば,受動素子のみの構成で直流電圧源が得られることを示した。イミタンス変換器の出力を復調する技術は系統連系インバータにも共通で,相互に設計データを参照することができた。まず,イミタンス変換器の基本特性を解明した。共振形インミッタンス変換器の基本構成は,LCLまたはCLCのT形およびπ形と,その他に直列・並列共振回路で成るハイブリッド形ので5種類が考えられる。それぞれ回路は,周波数によって分布定数回路の共振波長に相当する8分の1波長モード,4分の1波長モード,2分の1波長モードがあり,定インピーダンス特性,イミタンス変換特性,インピーダンス無変換特性を示すことが判明した。それぞれのイミタンス変換器は異なった周波数特性を持つが,どの回路においても2分の1波長モードでイミタンス変換特性を使用するとき,整数倍の周波数では特別な特性を持たず,PWMのように高調波を含む場合も支障なく使用できることがわかった。新しい系統連系インバータは,現在市販されている19キロヘルツの絶縁型高周波リンクを持った出力3キロワットの,太陽光発電系統連系インバータ装置を購入し,連系リアクトルを取り外して新たに製作した特性インピーダンス6.7オームのT-LCL形イミタンス変換器を取り付け,主回路とした。イミタンス変換器は97%の効率を持つものが制作できた。制御回路はDSPを用いたディジタル回路とし,特にイミタンス変換器の動作と整合するように,高周波インバータは正弦波比較の両極性出力のPWM変調を行っている。回路は現在750ワットの電力を系統に供給できており,さらに調整中である。上の系統連系インバータの回路定数に従って,Pspiceを用いてシミュレーションを行った。イミタンス変換器を使用しているので,高周波PWM出力電圧に比例した電流を系統に供給することができ,系統の電圧が20%のステップ変化をしたときにも電流波形は変化しないことが確認できた。また,PWMの変調度によって太陽電池出力の変化に対応できることがわかった。イミタンス変換器の基本特性に関しては,T形およびπ形の共振形イミタンス変換器について負荷インピーダンスと効率の関係を明らかにした。

どの形式のイミタンス変換器も負荷インピーダンスが共振回路の特性インピーダンスと等しいときに最大効率を示す。最大効率の値は共振回路のQに依存し,Qが100のとき最大98パーセントとなる。また,負荷インピーダンスが特性インピーダンスの113から3倍の範囲で97パーセント以上,1/4から4倍の範囲で96パーセント以上となり,広い負荷範囲に対応できることが明らかとなった。試作実験では最大効率98.6パーセントを得て,電力変換器として十分使用できるものであること示した。新しい系統連系インバータは,現在市販されている19キロヘルツの絶縁型高周波リンクを持った出力3キロワットの,太陽光発電系統連系インバータ装置を購入し,連系リアクトルを取り外して新たに制作したT-LCL形イミタンス変換器を取り付け,実験している。現在1キロワットまでの出力が得られている。19キロヘルツ正弦波比較のPWMインバータは出力電圧の基本波成分が変調信号し比例し,イミタンス変換器で電流に変換して変調信号でAMされた高周波の電流となる。変調信号を系統周波数正弦波とすれば系統に同期した振幅を持つ高周波電流が得られ,復調して系統周波数の正弦波電流を供給することができる。試作実験では,ほぼシミュレーションと同じ動作波形および正弦波電流が得られ,正弦波電流は系統電圧の波形歪みおよび振幅の影響をほとんど受けない定電流特性が得られている。系統電圧をステップ状に変化させたとき,正弦波電流の波形および振幅はほとんど変化せず,過渡振動も0.1ミリ秒で消滅し,優れた過渡特性を示している。新しく開発した系統連系インバータは,19キロヘルツの絶縁型高周波リンクに新たに設計・制作したトランス一体型T-LCL形イミタンス変換器を取り付け,定格出力3キロワツトである。従来の連系リアクトルは不要で,フィードバック制御なしで歪み率3パーセントの正弦波電流出力が得られ,系統電圧の波形歪みおよび振幅の影響をほとんど受けない。系統電圧をステップ状に変化させたとき,正弦波電流の波形および振幅はほとんど変化せず過渡振動も0.1ミリ秒で消滅し,優れた過渡特性を示している。効率は,総合で90パーセント以上である。イミタンス変換器はジャイレータとも呼ばれる。その基本特性に関しては,5種類の共振形イミタンス変換器について周波数特性,電圧電流変換特性,効率特性を明らかにした。どの形式のイミタンス変換器も負荷インピーダンスが特性インピーダンスと等しいときに最大効率を示す。最大効率は共振回路のQが100ならば98パーセントとなる。負荷インピーダンスが特性インピーダンスの1/3から3倍の範囲で97パーセント以上,1/4から4倍の範囲で96パーセント以上となり,広い負荷範囲に対応できることが明らかとなった。試作実験ではLCL形で最大効率98.6パーセント,ハイブリッド形では最大99.4パーセントを得て,電力変換器として広く応用可能であること示した。共振周波数と使用周波数の偏差は±5パーセントまで許せることが明らかとなった。
超高精細X線CT装置を用いた包括的骨脆弱性評価に関する研究

本研究では、超高精細CT装置を用いたX線CT画像が従来の画像に対して高い空間分解能を有していることから、マイクロCT装置によるin vitroにおける骨梁形態評価に依存せず、in vivoの骨梁形態評価が有効性であるとの仮説を立て、1模擬海綿骨の骨梁構造形態の基礎的評価、および2人工骨を用いた有限要素解析による骨梁形態の計算生体力学的特性評価の2項目の検証から前述の仮説を立証することを目的とする。平成30年度は海綿骨を有した人工腰椎モデルについて、3Dプリンタを用いて作成した。海綿骨は骨密度若年成人平均値に応じて3種類作成することで、骨粗鬆症の程度に応じた腰椎ファントムを作成した。次に、3Dプリンタを用いて作成された腰椎ファントムをマイクロCT装置により撮影し、海綿骨領域の画像が視覚的に生体画像と同様の構造を有していることを確認した。さらに、骨構造形態パラメータである骨梁体積率、骨梁表面積体積比、骨梁幅、骨梁数、骨梁間距離、骨梁連結性を算出し、これらの解析結果が生体画像を用いた時に得られる値の範囲内であることを確認した。有限要素解析についても同様であった。以上の検討から、3Dプリンタを用いて人工的に作成した腰椎ファントムが生体と同等に扱える妥当性があると評価し、解析結果についても本研究の目的を達成するためのものとして採用できると判断した。現在は超高精細CT装置による腰椎ファントムの画像取得について準備を進めている。平成30年度は海綿骨を有した人工腰椎モデルについて、3Dプリンタを用いた作成とその妥当性についての検証を行った。本研究では骨梁構造形態を行うため、特に人工的に作成したファントムは生体を模擬した必要があり、その妥当性を確認することは研究結果の信頼性を高める上で必要不可欠である。さらに、骨構造形態パラメータである骨梁体積率、骨梁表面積体積比、骨梁幅、骨梁数、骨梁間距離、骨梁連結性を算出し、有限要素解析についても実施した。これらの解析結果は生体画像を用いた時に得られる値の範囲内であったため、本研究で使用する腰椎ファントムとして妥当であると評価し、解析結果についても本研究の目的を達成するためのものとして採用できると判断した。以上の結果は平成30年度に当初予定していた研究計画であり、当該研究課題は順調に遂行できていると判断した。本研究では研究期間内に超高精細CT装置を用いて1模擬海綿骨の骨梁構造形態の基礎的評価、2人工骨を用いた有限要素解析による骨梁形態の計算生体力学的特性評価を行う。これらの2つの評価項目について、一般的なCT画像診断で使用する標準的な撮影モードに対して高分解能撮影が可能な高精細モードの優位性をファントムデータから検証し、超高精細CT装置によるin vivoの骨梁形態評価の可能性を明らかにする。今後は超高精細CT装置による腰椎ファントムの画像取得を試みる。超高精細CT装置では、標準モード(一般的な検査で使用される検出器構成を使用した従来と同等のCT画像)と高精細モードが使用できるため、CT画像の空間分解能を考慮して、研究の目的が達成できるような撮影モードを設定し画像取得を行う。平成31年度は、これらの実験を年度早期に完了させ、残りの期間は研究結果の取り纏めと、当該研究課題の総括として学会発表、論文誌等による研究成果の公表に関する作業に充てる予定である。

海綿骨は骨密度若年成人平均値に応じて3種類作成することで、骨粗鬆症の程度に応じた腰椎ファントムを作成した。次に、3Dプリンタを用いて作成された腰椎ファントムをマイクロCT装置により撮影し、海綿骨領域の画像が視覚的に生体画像と同様の構造を有していることを確認した。さらに、骨構造形態パラメータである骨梁体積率、骨梁表面積体積比、骨梁幅、骨梁数、骨梁間距離、骨梁連結性を算出し、有限要素解析についても実施した。これらの解析結果は生体画像を用いた時に得られる値の範囲内であったため、本研究で使用する腰椎ファントムとして妥当であると評価し、解析結果についても本研究の目的を達成するためのものとして採用できると判断した。以上の結果は平成30年度に当初予定していた研究計画であり、当該研究課題は順調に遂行できていると判断した。本研究では研究期間内に超高精細CT装置を用いて1模擬海綿骨の骨梁構造形態の基礎的評価、2人工骨を用いた有限要素解析による骨梁形態の計算生体力学的特性評価を行う。これらの2つの評価項目について、一般的なCT画像診断で使用する標準的な撮影モードに対して高分解能撮影が可能な高精細モードの優位性をファントムデータから検証し、超高精細CT装置によるin vivoの骨梁形態評価の可能性を明らかにする。今後は超高精細CT装置による腰椎ファントムの画像取得を試みる。超高精細CT装置では、標準モード(一般的な検査で使用される検出器構成を使用した従来と同等のCT画像)と高精細モードが使用できるため、CT画像の空間分解能を考慮して、研究の目的が達成できるような撮影モードを設定し画像取得を行う。平成31年度は、これらの実験を年度早期に完了させ、残りの期間は研究結果の取り纏めと、当該研究課題の総括として学会発表、論文誌等による研究成果の公表に関する作業に充てる予定である。次年度使用額が生じた理由:当初購入予定であった数値計算用ワークステーションは、解析作業を外部委託としたため不要となった。人工腰椎モデルについては、標本は使用せず3Dプリンタを用いて作成したための費用が生じた。研究経費の余剰については、解析作業に必要な費用である。使用計画:研究の進捗はおおむね順調であり、研究計画の変更等は生じていない。平成30年度経費の残額については、繰り越すことにより平成31年度において解析作業に必要な費用および研究成果の公表に資する経費(旅費、論文作成に関する英文校正及び投稿料等)に充当する予定である。
超音波刺激により活性化される歯周病細菌由来CDTの細胞死誘導機構の解析

最近我々のグループはグラム陰性嫌気性細菌であるA. actinomycetemcomitansの産生するCDTを作用させた培養上皮細胞の致死作用が、超音波刺激により亢進することを見出した。本研究の目的は、in vitroの培養系で各種細胞を用いて、この超音波刺激により亢進した細胞死の性状を明らかにし、細胞死誘導における細胎内情報伝達メカニズムを分子レベルで検索することである。現在までの研究で我々は、マウスマクロファージ細胞株J774.1にA. actinomycetemcomitansのY4株を感染させ、アポトーシスに関わる細胞内シグナルタンパクの発現をWestern blottingにて解析した。また、caspase阻害剤を使用し、フローサイトメーターにて細胞周期とアポトーシスの発現を調べ、細胞内タンパクの発現をWestern blottingで解析した。その結果、A.actinomycetemcomitans感染後、caspase-6,-7の活性が上昇し、核膜構成タンパクのlamiti AとDNA修復に関与するPARPの開裂が検出された。また、caspase-3,-6,-7阻害剤を作用させるとアポトーシスのみが抑制され、lamin AとPARPの開裂は確認されなかった。しかし、細胞周期に変化は認められなかった。以上により、感染マクロファージのアポトーシス誘導においてcaspase-6,-7が活性化し、latnin AとPARPの開裂が関与していることが明らかとなった。さらに、caspase-8,-9との関与についても阻害剤を用いて解析したところ、A.actinomycetemcomi tans感染マクロファージ内ではcaspase-8およびcaspase-9を介した経路で別々にcaspase-3が活性化することが明らかになった。最近我々のグループはグラム陰性嫌気性細菌であるA.actinomycetemcomitansの産生するCDTを作用させた培養上皮細胞の致死作用が、超音波刺激により亢進することを見出した。本研究の目的は、in vitroの培養系で各種細胞を用いて、この超音波刺激により亢進した細胞死の性状を明らかにし、細胞死誘導における細胞内情報伝達メカニズムを分子レベルで検索することである。本年度の研究で我々は、超音波刺激によるA.actinomycetemcomitansのCDTの作用を解析する前に、マウスマクロファージ細胞株J774.1にA.actinomycetemcomitansのY4株を感染させ、アポトーシスに関わる細胞内シグナルタンパクの発現をWestern blottingにて解析した。その結果、A.actinomycetemcomitans感染後、caspase-6,-7の活性が上昇し、核膜構成タンパクのlamin AとDNA修復に関与するPARPの開裂が検出された。以上により、感染マクロファージのアポトーシス誘導においてcaspase-6,-7が活性化し、lamin AとPARPの開裂が関与していることが明らかとなった。
高転移性扁平上皮癌O-1Nを用いた口腔癌リンパ節転移機構の解明

口腔癌のリンパ節転移の機序を解明するため当教室で確立したハムスター舌癌由来のリンパ節に高頻度で転移する扁平上皮癌O-1Nを用いて以下の研究をおこなった。1)脈管侵襲:光顕観察では、舌に移植したO-1Nは増殖とともにその侵潤先端でリンパ管侵襲をきたしたが、血管侵襲は認められなかった。リンパ管内の腫瘍胞巣はその周囲の胞巣と連続しており、胞巣ごと管内に侵入し、その後、腫瘍塊に分断されリンパ節に運ばれていた。電顕観察では、リンパ管、血管いずれも胞巣の圧迫による内皮細胞あるいはその周囲の細胞の変性により生じた断裂部から胞巣ごと侵入しており、リンパ管では胞巣基底膜は存在したままであった。侵入後、血管では、主に好中球の侵潤により胞巣が小さく分断されるのに対し、リンパ管内では胞巣形態がよく保たれていることが転移形成に関係しているものと思われた。2)基底膜分子の動態:転移過程での胞巣周囲の基底膜の動態をラミニンの免疫染色にて観察すると、転移の形成時期に一致して基底膜の消失が見られ、特に胞巣の浸潤先端でその傾向は著明であった。しかし、リンパ管内に侵入した胞巣の基部には線状の基底膜の存在が認められた。転移性細胞では非転移性細胞に較べてラミニンmRNAの発現とMMP-9,MMP-3の活性が著明で、転移形成における基底膜の分解の関与を示唆する所見が得られた。それを確認するにはTIMPによる転移阻止実験が必要である。3)3次元培養:ヒト腺様嚢胞癌由来細胞株およびO-1N由来細胞で、それぞれ6日、14日まで培養可能で、前者では偽嚢胞形成、HSPG,I型コラゲン、フィブロネクチンなどの分泌、後者でも基底膜成分の分泌、基底膜様構造の形成も認められた。口腔癌のリンパ節転移の機序を解明するため、当教室で確立したハムスター舌癌由来のリンパ節に高頻度で転移する扁平上皮癌O-1Nを用いて以下の研究を行った。1。脈管侵襲:光顕的にはマッソントリクロム染色、ラミニン、タイプIVコラゲン、BSA-1の免疫染色による血管とリンパ管の判別法を確立した。また、O-1Nを舌に移植するとその周囲に増生したリンパ管に腫瘍胞巣が伸びだして侵入し、さらにそれが引きちぎられて単離した腫瘍細胞塊となり、そのままリンパ節までたどり着いて転移が成立することを明らかにした。一方、転移過程での腫瘍胞巣の基底膜の動態をラミニンの免疫染色で検索すると、転移の時期に一致して基底膜が消失していくことが判明した。電顕検索でも、基底線及び基底膜の状態、pericyte,smooth muscleの有無からリンパ管と血管の鑑別は可能で、O-1Nは増殖にともなって機械的に内皮細胞を変性崩壊させてリンパ管、血管のいずれにも侵入しており、リンパ行性、血行性転移の機序を探る上できわめて貴重な所見が得られた。2。基底膜分子の生成と分解:O-1Nより分離した転移性細胞、非転移性細胞を用いて検索した。ラミニンの蛍光抗体染色では転移性、非転移性いずれも継代後を日追って細胞内から細胞外への類似したラミニン分子の局在の変化が見られたが、ラミニンmRNAの発現は転移性細胞のみに顕著に見られた。一方、ザイモグラフィーによる検索では、MMP3とMMP9が転移性細胞に顕著に検出された。よって、転移性細胞は基底膜を作りながら、それを壊して脈管侵襲する可能性が示唆された。3。3次元

培養:コラゲンゲルによる3次元培養で、O-1Nは休憩の腫瘍胞巣を形成、経時的に増大し、14日間維持できた。免疫染色にて、ラミニン、タイプIVコラゲン、ヘパラン硫酸プロテオグリカンの陽性所見が見られ、基底膜分子を形成していることがわかった。口腔癌のリンパ節転移の機序を解明するため、当教室で確立したハムスター舌癌由来高リンパ節転移性扁平上皮癌O-1Nを用いて以下の研究を行った。1.脈管侵襲:光顕的にはマッソントリクロム染色、ラミニン、タイプIVコラゲン,BSA-1の免疫染色による血管とリンパ管の判別法を確立した。舌に移植された0-1Nは周囲に増生したリンパ管に腫瘍胞巣ごと侵入、その後分離した腫瘍細胞塊となり、そのままリンパ節に運ばれ転移が成立することを明らかにした。電顕検索では、O-1Nは増殖にともなって機械的に内皮細胞を変性崩壊させてリンパ管、血管のいずれにも侵入するが、血管内では好中球の浸潤により単細胞に分断されるのに対し、リンパ管内では大型の細胞塊が維持されており、これがリンパ節転移を高頻度に起こす原因と考えられた。2.基底膜分子の生成と分解:O-1Nより分離した転移性細胞、非移転性細胞を用いて検索した。ラミニンの蛍光抗体染色では転移性、非転移性いずれも継代後日を追って細胞内から細胞外へのラミニン分子の局在の変化が見られたが、ラミニンmRNAの発現は転移性細胞のみに顕著に見られた。一方、ザイモグラフィーでは、MMP3とMMP9が転移性細胞に顕著に検出された。また腫瘍胞巣の基底膜の動態をラミニンの免疫染色で検索すると、転移の時期に一致して基底膜が消失する事が判明した。よってMMPが転移に関与している可能性が示唆された。3.3次元培養:コラゲンゲルによる3次元培養で、O-1Nは腫瘍胞巣を形成、経時的に増大し、14日間維持できた。4.機械的脈管侵襲とMMP活性との関係を検索するのが今後の課題である。
有機界面膜で生じる帯電構造と電荷注入機構の解明

極性分子で構成される有機分子膜/金属界面で生じる分極構造を系統的に理解することを目指し、以下の研究を行った。この分極構造の特徴を掴むためには、極性分子の秩序配向(極性構造)とその構造に伴う電子移動機構を併せて理解する必要がある。そのため、当初計画した通り、1.極性構造と注入電荷が共存する複雑な分極構造から選択的に検出可能な測定系の構築を行い、2.極性構造と界面電子移動の関係をエネルギの観点から解析を行った。1.表面電位法と光第二次高調波発生法(SHG)を用いた外部刺激による分極現象の減衰過程の評価:SHGは極性構造に由来するプロセスに加えて、内部電界に由来するプロセスによっても発生する。そこで電場誘起メカニズムの大きさを表面電位法で見積もることが可能であるため、表面電位法とSHG法を併用することで、極性構造のみを選択的に検出可能であるという着想に至った。その結果、これらを併用することで、1.が可能であることを示し、Alq3蒸着膜で生じる初期分極の外部刺激による減衰過程を明らかにし、極性構造に誘発される電子移動機構を見出した。2.界面膜の分極構造とそのエネルギの観点からの解析:本研究で見出された電子移動に対して静電エネルギの観点から解析(Cooperative Molecular Field Effect)を行い、電荷量及び移動方向はエネルギ最小状態で決定されることを示した。以上により極性構造と界面電子移動との関係を明確にし、解析法の確立を行うことに成功した。
畜産をめぐる水利システムの構造的分析及び類型化に関する研究

農業水利の研究では、水田や畑地地帯への用水が主たる研究対象であった。しかし複合的経営は耕種農業の範囲に限らず、青森県などの東北地方では、畜産が耕種農業と連携を保ちながら導入されてきた。このような背景がある中で、農業水利の分野からの研究はほとんど見られない。その理由の第一は、畜産に必要な水量は少なく、実際的にほとんど問題はないのではないかということである。確かに、放牧され主たる飼料が牧草であれば、必要な水量は少なく水源手当は要易であろう。しかし、畜舎で飼養される場合には、飼料や飼養管理によって飲水量は大きく異なるし、洗浄用水も必要となる。本研究では、畜舎レベルでの畜産用水量やその変動についての実態調査と飼料や飼養管理と飲水量の関係について実験的研究を行った。水量と共に水需要の変動を議論するために、調整施設を論議の中心に置いた。次に、青森県の事例により、水の公的供給という立場から用水の問題にアプロ-チした。全体からのアプロ-チという手法の限界はあるもの、畜産用水の置かれている状況を、アンケ-ト結果や水源転換事例を通して、把握する試みがなされた。これらの検討を通して、これまで農業水利研究の対象とならなかった第二の理由、つまり畜産用水は、「畜産用水」として議論の対象にできるような単一の用途に分化していないのではないかという畜産用水の持つ特性が明らかにされた。そして、畜産という用途に、水源や用水が分化される際に、畜産用水の問題が顕在化することが指摘されている。最後に畜産排水の実態、糞尿の貯留施設を検討課題にして、雑排水の処理という観点に加えて利用の観点からの検討がなされた。利用の観点が入ると、排水の問題はまた用水の問題でもある。利用の段階で適切な希釈が求められるからである。以上を通して、基礎的な実態的な知見は得られたと思うが、研究の過程で新たな課題や展開が見通された。本年度は、二つの方向から畜産水利システムにアプロ-チした。第一には、畜産水利を巡る全体的な問題点の所在を、青森県を事例にして、各市町村に対してアンケ-ト調査を行って把握した。第二には、需要の変動に対して適切且つ迅速に対応するための調整施設の出現が、現代の水田を中心とした水利システム進展の一つの特徴であるから、畜産水利に関しても需要の変動に関する基礎的知見を得るために、肉牛を用いた実験を行い飲水量変動パタ-ンや調整施設容量について検討した。[アンケ-ト調査等結果];(1)畜産水利での水源の種別は、市町村の約80%が水道や地下水もしくは両者の併用であった。その中で、過去に土地改良事業によって水源手当を行った市町村は7市町村で、需要の増大時には多くの市町村は上水道計画で対応(解答中42%)するか、利水者独自での対応(解答中44%)という回答状況である。(2)そこで、生活用水量と畜産用水量(飲水量のみ)とを推定して両者の比較を市町村毎に行ったところ、畜産用水量は、10市町村で生活用水量の10%を越え、最大は33%に達した。最大の割合を示したY村では養鶏、23%の割合であるT町では乳用牛、22%Y町では養豚が盛んであり、今後表流水への転換が図られた場合には問題となろう。

(3)結論:畜産用水は、生活用水との共同で水利用が行われている。従って、両者の競合性や用途の違うものが同じシステムで水利用を行うところに問題の所在があることが判明した。[調整施設に関する実験結果];(1)飲水量の変動には、季別変動や日変動が見られるが、日変動では給餌の直後ほぼ2時間以内にピ-クが現れ飲水のパタ-ンがあることが明かとなった。(2)需要変動に対処するために調整施設を設置した場合に、その容量を給餌の間隔や回数によって制御しうる領域と出来ない領域とをマスカ-ブ法によって明かにした。昨年度までの研究で、畜産用水の置かれた状況をアンケ-ト調査によって把握し、需要の特徴を実験的に考察した。本年度は、(1)畜産用水の水源について更にその特質を明らかにするために、T市の簡易水道事業地区において調査を行った。その結果、簡易水道事業を契機にしてそれまでの畜産用水の水源が新たに変更される場合と、そうでない場合があることが判明し、畜産用水の水源の特質を水源の転換を通して捉えることができると判断された。その内容の要点は以下の通りである。水源転換の形態は、自家井戸および共同井戸から水道および自家井戸への転換である。簡易水道設置以前では回答が得られた16戸中11戸の農家で畜産と家庭用とは同一の水源であった。設置後は6戸の農家が両用途共に水道に転換している。水道へ水源転換がなされた場合には、公的計画の中で畜産の用途が生活用水と分化して現れるが、転換をした農家の転換理由には経済的な動機は見られなかった。一方、11戸中水源を転換しなかった5戸の農家でその理由を見ると、経済的な理由や従来からの水源の機能を評価していた。次に本年度の研究では、(2)畜産排水の実態について検討を行った。畜産排水についてはいくつかの形態があることがこれまでの研究で明らかにされているが、その中で調査の対象にしたのは、分離・希釈方式と非分離・希釈方式で排水の処理と利用を行っている農家である。両方式は、排水の希釈を行い利用するという点で水利に大きく係わっていた。検討の結果、排水の処理・利用システムでの貯留施設の容量決定手法と実態との相違点が明らかにされた。また舎内率は放牧可能時期に左右され、地域性が反映していることを指摘した。さらに、貯留施設は容量の決定に主眼がおかれ、腐熟処理の観点から適切な貯留槽の構造を決定するという観点の導入の確立がなされていないことが判明した。
運動前の精神状態は一時的な運動の心理的効果に影響を及ぼすか

本研究では、運動前の感情状態を操作し、運動前の感情状態が、運動後の気分を左右するかどうかを検討することを目的とした。そこで、まず本実験に適したストレス課題の種類、実施時間を決定するために、予備実験を行った。具体的には、本実験の従属変数として唾液中コルチゾルを用いるが、分析手法に関して、今回用いる独立変数以外の要因(採取量・日内変動及び実験に適した時間帯・運動ストレスへの反応性)の検討が、不十分であったため、この点を明らかにすることを目的とした。その結果、採取する唾液の量に関しては、2mmolあれば、信頼性の高い分析結果が得られることが明らかになった。このことは、本研究で用いる分析手法を用いれば、従来の方法より、採取時間が短かく、かつ少量で、分析できる事を意味している。また日内変動については、従来一般に用いられてきた、採血による血中コルチゾルの日内変動と、ほぼ同様の変動を示すことが明らかになった。この日内変動は、早朝に高くピークを迎えるが、深夜12時から4時に最低となるリズムを持っている。このことより、実験する時間帯は、比較的コルチゾルの分泌が安定する、午後3時から6時頃に限定する事に決定した。また、個人の推定50%Vo2max運動強度での20分間の自転車エルゴメーター運動では、唾液中コルチゾルは、ほとんど変動しない、という他の研究と同じ結果が得られた。しかし、同じ運動強度でも、運動中に文字逆唱課題を行わせると、何もしない時より、コルチゾルの分泌量が高くなり、運動終了後30分でベースラインに戻ることが明らかになった。この結果から、運動時の唾液採取ポイントは、前、後、終了30分後に決定した。以上、本年度は、本実験を開始するにあたって、事前に確認すべき事項について検討を行う事に時間をとられたため、年度内に本実験を完了することが出来なかったが、今後上記の結果を踏まえ本実験を行う予定である。
マイクロバブルを用いた血流解析による、転移性肝癌viability評価方法の確立

研究代表者らは,肝細胞癌においてマイクロバブル(ソナゾイド)を用いた造影超音波検査で腫瘍造影パターンにより予後予測できることを報告してきた(学会発表し、雑誌に投稿中)。転移性肝癌の化学療法の効果判定では腫瘍径が用いられる。実際は、腫瘍径より腫瘍細胞壊死の程度(viability)が重要で、現在のところ腫瘍のviabilityを正確に判定できる検査は開発されていない。腫瘍は化学療法により壊死すると栄養血管が細く少なくなり流入血流量が減少する。本研究ではこれらの点を踏まえ、造影超音波検査の化学療法による腫瘍造影効果の変化とviabilityとの関連性を明らかにし、新しい腫瘍viability判定法を開発する。
ビックデータ時代のロボットプラットフォーム

超高齢化社会では,介護,医療現場の支援のためのロボット活用が必須である.しかし,ロボット活用に伴い収集されるビッグデータ処理の基盤となるプラットフォーム提案はなされていない.本研究では,複数台のロボットから得られる大量のデータに着目し,そのデータ処理の高速化,リアルタイム化,緊急時帯域保証のための基盤の研究開発,また,複数台ロボットを用いた具体的なアプリケーション研究開発を目的とした.3年間を通じ新たなミドルウエアやその要素技術の研究開発の成果は雑誌論文2件,国際学会を含む学会発表51件,講演8件,受賞6件とIT技術を応用した新たなロボットの開発,発展的な研究成果の成果が得られた.本研究は,多機能かつ多数のロボットが連携して稼働するビックデータ時代のロボットプラットフォームを想定し,(1)情報技術を応用したロボットアプリケーションの開拓(2)プラットフォームにおいて,クライアントでは要求抽出及び設計/実装/評価,サーバでは,基礎実験評価,最終目標となる仕組みの検討を実施した.(1)では,ロボットによるa.リハビリ支援,b.コミュニケーション支援,c.生体情報による感情推測手法の確立を行った.a.では,センサ利用によるユーザの歩幅推定手法,クラスタ分析によるユーザ特性抽出,インターフェイス利用による動機付け支援を提案した.b.では,複数の行動パターンのオートマトンをもとにしたモデル化と設計,評価を実施した.アンケート分析にて分散分析及び交互作用,選択肢群ごとの多重比較により,ユーザの属性によりロボットの好ましい行動が変わることが分かった.c.では,生体情報(脳波,心拍)を用いた感情推測では,Russells' Modelを改善し,推定誤差の改善に成功した.(2)では,(1)のアプリケーションを想定し,実現のための通信性能/安全性を考慮したIXM(Information eXchange Middleware )の設計,クライアントのプロトタイプ実装を行った.共有メモリによる高速化では,ROSのpub/sub型情報共有システム内のスレッドモデル実装との比較評価を実施し性能向上を確認した.サーバモデルによるロボット制御では,複数台ロボットからのログ収集,動作特性調査,また,データ転送遅延調査を実施した.また,外部に資源を用意し,オペレーティングシステムの資源制御を含む統合的ミドルウエアの設計に取り組んだ.さらに,緊急応答などのメカニズムをオペレーティングシステムの資源制御メカニズムと連携し,ポリシ制御する仕組みを検討した.多機能かつ多数のロボットが連携して稼働するビックデータ時代のロボットプラットフォームを想定した(1)ロボットアプリケーション研究では,ICTを利用した独創的な高齢者支援ロボット,コミュニケーションロボットの行動モデルの構築,生体情報(脳波,心拍)の利用など,新たなICTロボット分野の開拓を行った.結果,情報処理学会第78回全国大会の2件学生奨励賞を受賞した.生体情報(脳波,心拍)による感情推測手法では,心理学専門家との共同研究につながった.また,成果は国内学会査読付き2本,国際学会(18th International Conference on Human Computer Interaction International 2016 )査読付き2本の採録,研究会10本となった.一方,(2)プラットフォーム研究は,IXMのモデルとROS(Robot Operating System)のpub/sub Model,特にリアルタイム制御を目的とし,ROS (Robot Operating System)との比較評価を実施した.本成果は,国際学会を含む査読付き2本,研究会発表4本の成果以外に研究を実施した学生の受賞(大学内電気電子情報専攻の専攻賞)につながった.サーバ側での群ロボットのクライアント制御については,要求抽出,基礎実験,設計を行った.これらの成果は,第170回システムとLSIの設計技術・第36回組込みシステム合同研究発表会(ETNET2015)の他,第8回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(第14回日本データベース学会年次大会)等で発表,現在まで国際会議を含む5件の発表を行った.さらに従来情報系との連携が少なかった機械系学会(システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'16))などの学会参加を通じ実践的な実装に向けた布石となっている.本研究は,介護,医療などの現場で今後必要となるコミュニケーション支援,知的な労働力一部を担うロボットについて,情報技術を統合した(1)新しいロボットサービスアプリケーションの研究開発,また,その情報収集基盤(2)ロボットデータプラットフォームの研究開発を推進するものである. 2016年度は,研究の2年目として, (1)の介護,医療現場で利用される情報統合型ロボットとしてa.見守りロボット,リハビリテーションロボット, c.コミュニケーションロボットの研究開発を行いプロトタイプ設計と実装を評価した内容を論文発表し,うち2件が受賞した.また,リハビリロボットについては名古屋大学COI拠点の共同研究,理学療法研究者との発展的な研究となった. (2)のプラットフォーム研究開発では,ロボット上でのデータ共有の仕組みを提案し, ROS(Robot Operating System)のスレッド実装版(nodelet)と比較検証をおこない,性能において,平均値22%,最悪値16%改善を達成した.内容は現在論文誌(条件付き再録審議中)である.また介護,医療機関でのシステムの利用を想定した場合,転倒などを即時に伝えるデータ帯域保証が重要であると考え,オペレーティングシステムレベルで保証を実現するミドルウエアを提案し,評価を行った.さらに複数台ロボット制御にあたり,これらの省電力化を実現するためのハードウエア特性と移動特性を考慮した予測モデルを統合し,分析するための手法を提案し,シュミレータによる評価を行った.本提案研究の特色は,ロボットのアプリケーションを実際に考案し開発し,プラットフォームへの課題を抽出しながら研究を推進できていることである.アプリケーション要求を明確にすることで,プラットフォームへの要求を明確にしていることが特筆すべき点である.