hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
福島県沿岸域から阿武隈山地における地下水の水質形成と地下水流動の解明

また,無機溶存イオンと重金属元素を含めた微量元素の特徴も把握し,帯水層による水質の違いについても示すことができた。さらに,水質組成の特徴を把握したうえで,年代測定用の試料採取地点を選定して3月に採水を実施し,外部機関に分析を依頼した。年代分析用の試料は一部を次年度に繰り越し,結果についてはこれから検討する予定であるが,当初に予定した研究項目は概ね実施することができ,研究も順調に進展している状況である。平成29年度の「研究計画」では,1)定点観測の地点を決定してデータを蓄積し,水質の変化を示す,2)3HやCFCs等の分析を行い,地下水の滞留時間について把握する,3)広域調査を継続し,データを蓄積する,4)水質と同位体比の特徴について論文を作成する,を目標として研究を進めた。研究の結果,以下の事柄を把握した。1)福島県沿岸域および内陸部の湧水,地下水の湧水や地下水,自噴井の調査・採水を実施して,無機溶存成分,重金属元素(微量元素),安定同位体の分析を行った。これまでに181地点の調査を行っており,地点や深度による水質や同位体比の違いを把握した。2)河川水の複数地点の調査も行い,同位体の高度効果について把握し,地下水の涵養域(涵養標高)を推定した。3)水の滞留時間を把握するため,3H,CFCs,SF6の採水を実施した。これまでの調査や水質分析の結果をもとに採水に適した場所を選定し,採水を実施した。分析値を解析した結果,沿岸域の地下水や湧水の年代は,比較的短い10年程度,30年程度,比較的長い5070年程度の値を示しており,場所によって年代の異なる地下水や湧水が存在することが明らかとなった。この結果は,溶存成分,安定同位体等から得られた結果とも矛盾がない。4)研究成果として,平成29年5月に学会発表を行った。また,震災に起因する津波浸水の被害を受けた地下水,湧水の時間経過に伴う水質変化についての観測の結果を,同年7月に学会主催のセミナーで招待講演として発表した。講演で用いたデータを論文としてまとめ,査読,修正を経て,平成30年4月末時点で掲載決定(受理)の連絡を受けている。平成30年度は,継続観測地点や補足的な調査を実施し,滞留時間推定用の追加試料を採水して,涵養域の推定や滞留時間について把握する。これらのデータを総合的に判断して,対象地域の地下水流動について検討を行う。調査期間の天候等の影響により,年代測定用の試料について一部地点の採水ができなかったため,本年度の調査において追加的に採水を実施する。これまでの調査で,沿岸域から内陸部にかけての広範囲において比較的密な調査を実施し,水質等,各種データも得ることができており,研究はおおむね順調に進展している。最終年度にあたる平成30年度では,補足的な水質調査,年代把握のための試料採取を実施し,データの取りまとめを行う。これらのデータを元に地下水流動の考察を進め,結果を学会発表,論文としてまとめる予定である。さらに,今後の研究課題についても割り出し,次年度以降の研究継続の可能性についても検討する。また,研究成果の公表の場として,HP等での公開についても準備を進めてゆく。2016年(平成28年)より福島県北部沿岸域から阿武隈高地周辺の地域に位置する地下水,自噴井,湧水,河川水,温泉を対象として,現地調査を定期的に実施し,ECやpH,水温の現地測定と採水をおこなった。採取した水試料は,全試料について無機溶存成分(IC),微量元素(ICP-MS),酸素と水素の安定同位体比(CRDS)を測定し,各地点の水質の特徴把握や,水質の季節変化の有無について示した。2018年度の研究では,これまでに蓄積した水質や同位体比のデータを用いて統計解析(階層別クラスター解析,主成分分析等)を行い,グループごとの水質や同位体,地点の位置情報など,具体的な特徴をまとめた。
単離成長円錐粒子を用いた中枢シナプスの形成と伝達物質放出成熟化の分子プロセス

神経成長円錐のシナプス前終末への変化に至る過程を、(1)単離成長円錐を用いた系、(2)培養神経細胞を用いた系でそれぞれ解析した。a.単離成長円錐膜のガングリオシド組成に関する研究細胞分画法によって採取された単離成長円錐を用いて、そのガングリオシド組成を調べたところ、ガングリオシド含量は発生に伴ってしだいに増加した。生後5日目ラット前脳由来の成長円錐膜では、成熟大脳シナプス膜のガングリオシド量の70%程度であった。ガングリオシド組成では、最も幼若型の0-アセチルGD3が、急激に減少した。経時的な変化では、単純系列の減少は核画分に比較すると成長円錐において、より頚著であった。一方、b系列のガングリオシドではその反対の傾向がみられた。よって、ガングリオシド含量、ガンングリオシド組成の変化が成長円錐からシナプス前終末への変化を表す指標となる可能性が、今回の結果から明らかになった(Igarashi et al.:Dev.Brain Res.,印刷中)。b.培養神経の成長円錐退縮に関する研究成長円錐が成熟してシナプス前終末に変化する過程では、何らかの抑制性信号が作用して成長円錐の運動性が失われると考えられる。このような抑制因子は培養条件下で成長円錐の退縮(成長円錐の面積が縮小して、糸状足が失われた状態)を惹起する。鶏胚後根神経節を培養して伝達物質の一種セロトニンを成長円錐に投与したところ、成長円錐の退縮が見られた。この効果は、セロトニン受容体阻害剤(5-HT_2アンタゴニスト)のリタンセリンによって完全に消失した外、G蛋白阻害剤の百日咳毒素によっても阻害された。またG蛋白活性化能を有するGAP-43のN末端ペプチドはセロトニンの効果を促進した。次年度はさらにその作用機序を深く解析する予定である。
典型元素カルベノイドの求電子性を利用する新規合成反応の開発

本研究では各種の典型元素カルベノイドが持つ求電子的な反応特性に注目し,その基礎的な理解をはかると同時に,求核試薬との反応を効果的に利用した高選択的かつ高効率の新しい形式の炭素-炭素結合形成反応の開発を行なった.(1)非対称型アルキリデンメチレンカルベノイドに関する立体化学的研により,アルコキシドα位のC-H結合へ挿入反応において,リチウムカルベノイドによるハイドライド引き抜き反応が介在することを明らかにした.さらにこのカルベノイドのC-H挿入反応において明瞭な立体選択性が認められることを見いだし,この結果に基づき,ハイドライド引き抜き反応がカルベノイド中心炭素上での立体反転を伴ない進行することを明らかにした.(2)カルベノイドを合成反応に利用する際にはその熱的不安定性が常に問題とされてきた.我々は亜鉛アート型カルベノイドが,適度な熱安定性と反応性を兼め備えていることを見いだし,アート型錯体を利用することによりカルベノイド反応の制御が可能であることを示した.すなわち, 1, 1-ジハロアルケンや1, 1-ジハロシクロプロパンとトリアルキル亜鉛アート錯体との反応により容易に安定な亜鉛アート型カルベノイドが発生できること,さらにこの亜鉛カルベノイドが温度上昇に伴なって特異な分子内転位反応を行ない,カルベノイド炭素上への求核的アルキル化反応が進行することが明らかとなった.またジブロモシクロプロパンのトリアルキル亜鉛アート錯体によるBr/Zn交換反応に関する研究より,この過程が速度論的にもまた熱力学的にも,これまで知られているBr/Li交換反応の場合とは逆の立体選択性を示すことも明らかとなった.本研究では各種の典型元素カルベノイドが持つ求電子的な反応特性に注目し,その基礎的な理解をはかると同時に,求核試薬との反応を効果的に利用した高選択的かつ高効率の新しい形式の炭素-炭素結合形成反応の開発を行なった.(1)非対称型アルキリデンメチレンカルベノイドに関する立体化学的研により,アルコキシドα位のC-H結合へ挿入反応において,リチウムカルベノイドによるハイドライド引き抜き反応が介在することを明らかにした.さらにこのカルベノイドのC-H挿入反応において明瞭な立体選択性が認められることを見いだし,この結果に基づき,ハイドライド引き抜き反応がカルベノイド中心炭素上での立体反転を伴ない進行することを明らかにした.(2)カルベノイドを合成反応に利用する際にはその熱的不安定性が常に問題とされてきた.我々は亜鉛アート型カルベノイドが,適度な熱安定性と反応性を兼め備えていることを見いだし,アート型錯体を利用することによりカルベノイド反応の制御が可能であることを示した.すなわち, 1, 1-ジハロアルケンや1, 1-ジハロシクロプロパンとトリアルキル亜鉛アート錯体との反応により容易に安定な亜鉛アート型カルベノイドが発生できること,さらにこの亜鉛カルベノイドが温度上昇に伴なって特異な分子内転位反応を行ない,カルベノイド炭素上への求核的アルキル化反応が進行することが明らかとなった.またジブロモシクロプロパンのトリアルキル亜鉛アート錯体によるBr/Zn交換反応に関する研究より,この過程が速度論的にもまた熱力学的にも,これまで知られているBr/Li交換反応の場合とは逆の立体選択性を示すことも明らかとなった.
原発性胆汁性胆管炎の肝不全進行におけるカテプシンZの役割の解明

前年度の研究において、健常人と比較して原発性胆汁性胆管炎を含む胆汁鬱滞性肝疾患では、カテプシンZ(CTSZ)に加えてカテプシンB(CTSB)が血中と肝組織において増加していることを報告した。今年度、症例数を増やして血中CTSBと生化学データ、治療反応性との関連を解析した。CTSBは疎水性胆汁酸によって誘導される肝細胞死に関与することが報告されていることから、今回、CTSZが疎水性胆汁酸による肝細胞死に関与しているか否か検討した。胆汁酸取り込みを担うNTCPを発現する肝癌細胞株を用いて、疎水性胆汁酸(GCDCA)により細胞死(アポトーシス)が誘導される系を構築した。この系において、肝癌細胞株にCTSZを一過性に過剰発現させたが、胆汁酸誘導性細胞死に顕著な変化は認められなかったことから、CTSZはCTSBとは異なり疎水性胆汁酸による細胞死に関与しないことが明らかとなった。また、CTSZ増加による肝細胞への影響を検討するために、2つの肝癌細胞株(HepG2, HuH7)にCTSZを過剰発現させ網羅的に遺伝子発現を検討した。その結果、2つの異なる肝癌細胞株に共通して61個と34個の遺伝子が2倍以上増加・減少していることが明らかとなった。原発性胆汁性胆管炎患者の血中・肝組織におけるCTSZの解析結果を論文として報告できた。しかしながら、in vitroの解析が遅れている為に、予定していたin vivoの解析を進めることが出来なかった。前年度の進捗状況を踏まえて、in vivoの解析を優先して実施する。また、これまでの研究から、原発性胆汁性胆管炎の進行にはCTSZに加えてCTSBを含めた他のカテプシンファミリーも関与している可能性が考えられることから、これらの分子に関しても解析を進めていく予定である。これまでに、原発性胆汁性胆管炎(PBC)の黄疸・肝不全進行関連遺伝子として同定したカテプシンZ(CTSZ)が、PBC黄疸・肝不全進行患者の血中・肝組織で増加すること、肝細胞でその局在が毛細胆管側から細胞質内に変化することを明らかにした。今回、血中・肝組織におけるCTSZの増加と肝細胞におけるCTSZの局在変化が、PBC特異的な臨床像か否か明らかにする為に、他の肝疾患におけるCTSZの発現・局在を解析した。さらに、他のカテプシンファミリーがPBC黄疸・肝不全進行患者の進行に関与しているか否かを明らかにする為に、PBCと他の肝疾患の血中・肝組織におけるカテプシンB (CTSB)の発現・局在を解析した。他の胆汁鬱滞性肝疾患の血中・肝組織におけるCTSZの発現は、C型慢性肝炎(CHC)患者と比較して顕著に増加していた。他の胆汁鬱滞性肝疾患の肝組織におけるCTSZタンパクは、PBCと同様に肝細胞,単球,マクロファージ,クッパー細胞に高く発現していた。特に、肝細胞のCTSZタンパクは、他の胆汁鬱滞性肝疾患の進行症例で増加し、その局在は毛細胆管側から細胞質内へ変化していた。PBC進行群、閉塞性黄疸患者の血中CTSBは、CHC患者と比較して有意に増加していた。CTSBタンパクは、PBCと他の胆汁鬱滞性肝疾患の肝組織で肝細胞、血管内皮細胞、肝類洞細胞に高く発現していた。PBCと他の胆汁鬱滞性肝疾患の進行において、CTSBタンパクは肝細胞よりも肝類洞細胞に発現が増加していた。これらの結果から、血中・肝組織におけるCTSZとCTSBタンパクの増加と局在変化は、PBCを含めた胆汁鬱滞性肝疾患の重症化症例に共通する現象と考えられた。CTSZとCTSBタンパクは、胆汁鬱滞性肝疾患の進行において発現が増加する細胞が異なることから、胆汁鬱滞性肝疾患の重症化に異なる役割を果たす可能性が示唆された。in vitroにおける、カテプシンZの解析に時間を要している。

しかしながら、in vitroの解析が遅れている為に、予定していたin vivoの解析を進めることが出来なかった。今後は、PBC黄疸・肝不全進行患者の肝組織におけるCTSZタンパク増加メカニズムの解析、PBC黄疸・肝不全進行患者の肝細胞におけるCTSZの局在異常メカニズムの解析、PBC黄疸・肝不全進行おける肝細胞死、肝炎症反応に対するCTSZの関与の検討を行う予定である。前年度の進捗状況を踏まえて、in vivoの解析を優先して実施する。また、これまでの研究から、原発性胆汁性胆管炎の進行にはCTSZに加えてCTSBを含めた他のカテプシンファミリーも関与している可能性が考えられることから、これらの分子に関しても解析を進めていく予定である。実験の進捗状況が遅れているために、今年度内に使用できなかった。次年度で、in vitroにおけるカテプシンZの解析に使用する予定である。研究計画に遅延が生じたために未使用額が生じた。次年度の研究費用として使用する。
船舶の耐航性能デ-タベ-スの構築に関する研究

本研究の目的は質的にも量的にも向上した船舶の耐航性能に関する研究成果をデ-タベ-ス化するためのシステムの構築である。このためには,広範囲に亘る耐航性能の研究成果の中で,主として設計画で重要である速力性能に関するもの及び運航面で重要度の高い安全性に関するデ-タベ-スの構築を目指した。デ-タベ-スの備えるべき情報内容は,船型,大きさ,就航航路,航海速力等多くのパラメタ-を必要とする。従って,その属性の数が多くなるため,応答特性に関しては無次元パラメタ-を属性とし,実験の運航を考慮する場合には要目をパラメタ-として,利用形態の変化に応じたアクセスを可能とするようにした。デ-タの作成に関しては,2次元断面の流体力の計算から船体運動,各種船体応答の応答特性及び就航航路を想定した場合の船速低下、船体及び乗客乗員の安全性に関る応答の短期、長期分布をデ-タ化するための解析プログラムを作成した。波浪中推進性能及びHuman performanceに関する部分を除いて各種応答のデ-タ化が可能となった。デ-タベ-スシステムの構築に関しては,最近オブジェクト指向の傾向があるが本研究においては解析プログラムとの関連を考えてフォ-トラン及びベ-シック言語を用いて構築された。本研究で構築したデ-タベ-スシステムの1つ特徴は,デ-タの検索,補間,更新のみならず,解析プログラムを起動して目的に適ったデ-タの作成が可能なことである。即ち、全くデ-タが収められていない状態からデ-タを自己増殖し完全なデ-タベ-スに近づけることが可能である。本年度の研究テーマの各項に関する研究概要を説明する。(1)耐航性に関する諸要素の抽出、重要度の検討に関して、各研究者が個別に検討し意見を持ち寄って2回の研究打ち合わせ会を開催した。尚、造船設計者として利用する立場からの意見も聴取した。その結果、データベースの備えるべき情報、機能等から考えて基礎データと加工されたデータの双方が必要であることを確認した。(2)データベースの備えるべき情報内容に関しては(1)、(3)との関連より、基礎データから加工度に応じた階層化が必要であり、どの段階のデータにもアクセス出来ること、データの加工による各階層データの整合性の維持等を合理的に行える必要のあることが強調された。また、船舶固有のデータの割り方、即ち、種類、構造、用途、大きさ等の各種パラメターによる内容的な整合性が重要であることが判った。この点に関しては、現在データベースとして利用されるデータに関して大きな問題点であることが判った。現段階ではアクセスの利便性に関する検討は行っていないが、次年度以降のマネージメントシステムに関する研究で明確な方針を作り度いと考えている。(3)及び(4)に関しては、備品として購入したパーソナルコンピュータを用いてAI手法の利用、加工プログラムの作成等を実施している。その結果市販のソフトウェアだけでは十分でないことが判明し、独自のプログラム作成が必要である。予算執行に関しては、当初予算額内で若干の変更があったので報告する。AI手法の導入のためにパーソナルコンピュータを1式購入した。(井上)また、作成データのチェック、プログラム出力形式の整備等のため、出力装置としてプリンターを1台購入した。(内藤)本年度の計画は、(1)デ-タベ-ス構築、支援解析プログラムの整備、(2)関連デ-タの収集、加工、(3)デ-タベ-ス機能の検討、であった。(1)に関しては、幅広い耐航性能全般に対して検索、加工の可能なデ-タベ-スの構築に困難を来たしたので、船舶の初期設計における性能設計者が必要とするであろう波浪中推進性能推定、評価を容易とするデ-タベ-スとした。

従って、支援、解析プログラムの整備に関しては、1)船体運動応答特性、2)抵抗増加応答関数、3)風抵抗を加味した波浪中船体抵抗推定、4)任意海域における所要主機馬力の推定、5)船速低下の推定に関して、デ-タの作成機能を持たせることができた。この他の耐航性能に関しては、船体各部の加速度、船首部における船体と波浪の相対運動、更に波との相互干渉の結果現われる海水打ち込み、スラミング等に関しても応答特性、任意海象下における発現確率等の計算が可能となったが、デ-タベ-スの中に組み込むには至っていない。(2)に関しては、通常の船型に対しては、デ-タの作成を必要としないように、既存の船舶、シリ-ズ60船型、その他について船型に関するデ-タ及び実験結果のあるもの(例えばシリ-ズ60、SR船型等)に関してはデ-タに含めるべく整理を行った。(現在進行中である。)また、海象については、北太平洋の目視観測資料を一部入力してある。(3)に関しては、現在までに入力した、船型デ-タ、応答、抵抗増加、船速低下等に関して、検索、デ-タの作成を行った。デ-タの作成に関しては、予定通りの機能を有することが確認された。検索機能に関しては、未だ十分でない所があり検討中である。
日本人における心不全把握のためのバイオマーカーに関する疫学研究

地域住民におけるうっ血性心不全のバイオマーカーに関する疫学調査を実施した。国内2つの地域で合計3545人について、NT-proBNP(pg/ml)を測定した。その分布は、55未満が59%、55-124が29%、125-499が11%、500-949が1%、950以上が0.5%であった。NT-proBNPが500までの範囲では、年齢が高くなるほどNT-proBNP値も上昇した。500以上では年齢との関連はなく一定であった。また、NT-proBNPが950までの範囲では、NT-proBNP値が高いほど高血圧の有病割合も段階的に上昇したが、950以上では低下した。糖尿病治療、心房細動、心電図異常、心不全治療、心疾患治療、夜間呼吸困難、労作時呼吸困難は、いずれもNT-proBNPと正相関を示した。特に心電図異常(異常Q波、高度ST-T変化、完全左脚ブロック、心房細動のいずれか)はNT-proBNPと強い相関を示した。以上より地域での日本人一般集団においてNT-proBNPが種々の循環器リスクファクター、特に心房細動や心電図異常と強い関連を示すことを明らかにした。NT-proBNPの高度高値者(500pg/ml以上)の一般集団における有病割合は2%程度と多くなかったが、中程度高値に相当する125-499pg/mlの者への健康指導方針が確立されれば、NT-proBNPの健診への導入が一般集団における心不全予防に有効となる可能性がある。本研究では、長年循環器疾患の疫学調査を継続している地域住民を対象として、うっ血性心不全のバイオマーカーに関する疫学調査を実施し、地域の一般集団における心不全の実態、及び他の健診所見の関連を明らかにし、心不全の把握方法の精度を格段に向上させることを目的とする。本年度は2010年の秋田県の某地域における住民健診受診者1,579人について、血清NT-proBNP値を測定し分析を行った。NT-proBNP値(pg/ml)の分布は、54以下の者が57%、55-124の者が27%、125-499の者が13%、500-949の者が2%、950以上の者が1%であった。500以上では年齢との関連はなかった。また、NT-proBNPが950までの範囲では、NT-proBNP値が高いほど高血圧の有病割合も段階的に上昇した。NT-proBNPが高くなるにつれ、糖尿病治療、心臓病治療、不整脈既往、心房細動既往・現病、心電図異常、心不全診断歴は概ね段階的に増加し、特に心房細動との関連が強く、NT-proBNPが125-499での心房細動有病率は3%であったが、500-949では50%、950以上では64%であった。さらに、NT-proBNPが500以上では、80%以上の人が高血圧・糖尿病・心臓病のいずれかで既に治療を受けていた。臨床症状については、夜間呼吸苦、労作時息切れとNT-proBNP値との比較的強い相関が見られたが、咳疾喘鳴、足のむくみとの相関は明らかではなかった。次年度は、同様の分析を茨城県の約1600人に対しても行い、本年度の分析結果と併せて総合的に分析を進める予定である。本研究では、長年循環器疾患の疫学調査を継続している地域住民を対象として、うっ血性心不全のバイオマーカーに関する疫学調査を実施し、一般地域集団における心不全有病者の把握精度を向上させることを目的とした。

本研究では、茨城県の一農村地区(人口17,000人)及び秋田県の一農村地区(人口5,500人)における30歳以上の住民を対象として、健診時にうっ血性心不全のバイオマーカーであるNT-proBNPを測定し、地域における一般集団における心不全の実態、及び他の健診所見、問診所見等との関連を分析した。両地域で合計3545人について、NT-proBNP(pg/ml)の測定を実施した。その分布は、55未満が59%、55-124が29%、125-499が11%、500-949が1%、950以上が0.5%であった。NT-proBNPが500までの範囲では、年齢が高くなるほどNT-proBNP値も上昇した。500以上では年齢との関連はなかった。また、NT-proBNPが950までの範囲では、NT-proBNP値が高いほど高血圧の有病割合も段階的に上昇したが、950以上では低下した。糖尿病治療、心疾患治療、心房細動、夜間呼吸困難、労作時呼吸困難は、いずれもNT-proBNPと正相関を示した。特に心電図異常(異常Q波、高度ST-T変化、完全左脚ブロック、心房細動のいずれか)はNT-proBNPと強い相関を示し、その性・年齢・地域調整有病割合はNT-proBNPが55未満で2%、55-124で3%、125-499で14%、500-949で76%、950以上で88%であった。以上より、日本人一般集団において、NT-proBNPが種々の循環器リスクファクター、特に心房細動や心電図異常と強い関連を示すことが明らかとなった。中程度高値に相当する55-124pg/mlの者への健康指導が将来の心不全予防に有効である可能性がある。
体調変化とデータ欠損にロバストな無拘束型睡眠段階推定と個人化による精度向上

本研究は,睡眠障害の治療ならびに予防の診断のために,拘束性の高い器具の装着と専門医師による診断が必要不可欠である従来の方法から,無拘束状態で取得可能な生体データ(心拍・体動・呼吸)に周波数解析を基にした推定法を用いることにより,専門医師による診断を不要とする睡眠段階推定手法の実用化に取り組む.この目標達成のため,(i)従来の心拍だけの推定ではなく,複数の生体データを用いることによる睡眠段階推定精度の向上,(ii)個人の日々の体調変化や被験者によって推定精度が減少しないロバストな推定法の確立,(iii)就寝直後のような取得される生体データの少ない,短い時間における推定法の確立,(iv)寝返りやトイレなどによる生体データ欠損時における,生体データの近似的な補完方法の確立,の4つのサブテーマに取り組む.第2年度目の研究計画では,(iv)ならびに更なる精度向上を目的として(i)に取り組んだ.(iv)では,前後のデータから欠損区間のデータを線形的に補完する方法をとり,睡眠段階推定した.短時間のデータ欠損であれば推定精度は変化しなかったが,長時間のデータ欠損ではレム睡眠の期間を推定することが出来ず精度が悪化してしまった.(i)では,人間が持つ約90分周期の体内リズムの一つである,ウルトラディアンリズムを考慮し,異なる周期毎に推定をすることでより高精度の推定を実現させた.この研究成果は国内学会であるヘルスケア・医療情報通信技術研究会にて口頭発表した.また,本課題を生体データの波形データから周期性の変化を捉えることと捉え,The Genetic and Evolutionary Computation Conference 2018に参加し,数理的観点だけでなく多様なアプローチに関しての議論ならびに意見を頂いた.第2年度目の研究計画では,無拘束かつ専門知識を必要としない睡眠段階推定法の確立に向けて,4つのサブテーマのうち(iv)ならびに初年度に取り組んだ(i)に対して更なる精度向上を目的として取り組んだ.(iv)では,(a)寝返りやデータ保存の不備によって生じる数秒数十秒間のデータ欠損,(b)トイレなどにより数分間,ベッドから離れることで生じるデータ欠損の2ケースに対し,前後のデータから欠損区間のデータを線形的に補完し,睡眠段階推定した.この2ケースの再現には,データ欠損の無いデータに対し疑似的に1秒・5秒・10秒の欠損区間((a)に対応),5分・10分のデータ欠損区間((b)に対応)を作成し,実験した.実験により,(a)では補完により推定精度が変化しないことを確認したが,(b)ではレム睡眠の期間を推定することが出来ず,誤った睡眠の波を推定してしまい精度が悪化してしまうことがわかった.(i)では,(iv)のような精度悪化してしまう場合だけでなく,睡眠周期の変化を捉えることが出来ず誤った睡眠の波を推定しまう問題に対応するために,人間が持つ約90分の周期の体内リズムの一つであるウルトラディアンリズムに着目し,予め医師らが推定した睡眠段階を基に周期変化の箇所を決定することでウルトラディアンリズムの情報を推定法に与え,その範囲で再度睡眠を推定する再推定法をとった.3人の健康な被験者に対してそれぞれ3日分のデータを用いた実験において,従来の推定手法に比べ,最大30%の推定精度向上が見られた.中には精度の向上が見られないケースも存在したが,これは睡眠において大きく周期が変化しないケースであったためズレが生じていなかったと考えられる.以上より,進捗状況としては計画通り進行している.本年度では,研究計画として掲げた4つのサブテーマのそれぞれに対して,従来の推定法よりも精度を向上させる方法を提案した.しかし,睡眠は個人だけでなく同一人物においても日によって大きく異なるため,提案法は人に寄らず精度を向上させる方法でなくてはならない.初年度に実施した,自身もしくは他人の睡眠データとの類似性を考慮した推定法は有効性を示せたが,データ数の多さと精度との関係は十分に明らかになっておらず,精度向上の余地があると考えられる.また,第2年度目に実施したウルトラディアンリズムに着目した再推定法は,医師によって診断された睡眠段階を基に周期変化を決定しているため,生体データ(心拍・体動・呼吸)から周期変化を捉えられる必要がある.このために,睡眠において一般的に用いられる30秒を1エポックという期間にした際に,生体データの周波数の大きさの変化から周期変化を捉えることで医師の診断による睡眠段階を用いない再推定法を目指す.また,提案法の有効性は無呼吸症候群のような睡眠障害を持たない健康な被験者のみにおいて検証されているため,睡眠障害患者にも精度を向上させることが出来るのかを明らかにする必要性は存在する.その際,睡眠段階の精度だけでなく,それぞれの睡眠障害の判定も望まれる.具体的には,無呼吸症候群であれば呼吸数ならびに心拍の急激の変化・覚醒状態の回数から簡易的に診断できることが望まれる.これは,詳細な検査が大掛かりのため一晩に可能な検査数に限りがある睡眠障害のスクリーニングにおいて非常に有用である.また,前述の体内リズムであるウルトラディアンリズムが睡眠障害患者には健常者とは異なることが考えられるため,提案する再推定法が用いられないことが考えられる.本研究は,睡眠障害の治療ならびに予防の診断のために,拘束性の高い器具の装着と専門医師による診断が必要不可欠である従来の方法から,無拘束状態で取得可能な生体データ(心拍・体動・呼吸)に対し周波数解析を基にした推定法により,専門医師による診断を不要とする睡眠段階推定手法の実用化に取り組む.この目標達成のため,(i)

従来の心拍だけの推定ではなく,複数の生体データ(睡眠に関連性の高い体動・呼吸)を用いることによる睡眠段階推定精度の向上,(ii)個人の日々の体調変化や被験者によって推定精度が減少しないロバストな推定法の確立,(iii)就寝直後のような取得される生体データの少ない,短い時間における推定法の確立,(iv)寝返りやトイレなどによる生体データ欠損時における,生体データの近似的な補完方法の確立,の4つのサブテーマに取り組む.第1年度目の研究計画では,(i),(ii),(iii)に取り組んだ.(i)では,心拍を用いるだけでは推定出来ない突発的な覚醒状態を,体動を考慮することにより実現させた.(ii)では,自分自身の過去に得られた睡眠の生体データとの比較を推定中にすることで,体調変化にロバストな推定を実現させた.この研究成果は国内学会である人工知能学会にて口頭発表し,SICE Journal of Control, Measurement, and System Integrationジャーナルに掲載された.また,被験者にロバストな推定法として,他人の睡眠時の生体データとのずれを基にした推定基準を用いる推定法を実現させた.この研究成果は国内学会であるヘルスケア・医療情報通信技術研究会にて口頭発表した.(iii)では,(ii)で提案した基準を事前に用いることで推定を実現させた.この研究成果は国際学会であるAAAI 2018SPRINGSYMPOSIUM SERIESにて口頭発表した.第1年度目の研究計画では,無拘束かつ専門知識を不要とする睡眠段階推定法の確立に向けた計画として,4つのサブテーマのうち(i),(ii),(iii)に取り組んだ.具体的に,(i)は心拍から周波数解析により睡眠段階を推定する従来の手法では推定することができない突発的な覚醒状態を,短期間の体動に着目することで推定を可能にした.これにより,従来の推定法と比べ,10%の推定向上が見られた.(ii)では,体調変化へのロバスト性を得るために,睡眠中に自分自身の過去の睡眠で得られた生体データとの比較により,その時間に最も類似する生体データを基準とする推定法を提案した.この手法を用いることにより,従来の推定法に比べ最大30%の推定精度改善を実現させた.また,被験者へのロバスト性を得るために,他人の過去の睡眠で得られた生体データとの比較を睡眠中に導出し,各生体データとのずれの度合いを用いた加重平均から睡眠中に最も類似する基準を多様に決定できる推定法を提案した.この手法を用いることにより,従来の推定法に比べ最大30%の推定精度改善を実現させ,精度の改善が見られないケースでも従来の推定法と同等の精度を実現した.(iii)では,就寝直後のような取得される生体データが少ない場合において,従来の推定法では可適応が生じることで誤推定をしてしまう問題に対して,(ii)で提案した基準の決定法を推定中に与えるのではなく,推定前に事前に与えることにより可適応を抑え,正しい推定を可能にした.
在日朝鮮人/社会とメディア・イベント:スポーツイベントの記憶と国家・民族

以下のことを、在日朝鮮人一世のハルモニたち(80歳代)に対する集団面接、個人面接によって明らかにした。インフォーマントの記憶牽たどるために、孫基禎と力道山の二名を提示した。孫基禎がベルリン・オリンピックのマラソン競技で優勝し、それを報道する東亜日報に掲載された彼の写真から日の丸が抹消されると言う事件が起こったのは1936年であった。このことについて、「(ずっと後になって=解放後)聞いたことがあるような気がする」ハルモニが何人かいた他は、当時、既に思春期以上の年齢に達していたはずであるが、ハルモニ達の記憶の中に孫基禎はいない。非識字者(1930年当時、郡部における女子の推定就学率は5.5%)であったということが最も大きな要因であるが、植民地下の朝鮮人女性の生活がメディア・スポーツなどとそもそも全く無縁であったことを示している。次に、1950年代に「アメリカで最も有名な日本人」と言われた在日朝鮮人の力道山については、すべてのハルモニが記憶していた。「(力道山が)朝鮮人とわかってから、それはもう応援の力の入り方が違いました」と言うように、同じ朝鮮民族であったことが記憶を強烈なものにしている。しかし、その記憶は力道山そのものというよりも、お父さん(夫)が「ものすごく好きやった」とか、「力道山のプロレスのある日は機嫌が良かった」というように、「力道山のプロレスを観る夫」を眺めていた記憶であった。さらに、力道山の記憶は、テレビの所有/非所有にまつわる困窮生活の記憶であった。調査1「2006FIFAワールドカップ中の大阪市生野区・コリアタウン」調査実施期間:6月11日(日)15日(金)調査実施者:鈴木文明、前田和司【概要】ここコリアタウンにおいて、2002FIFAワールドカップでは大規模な応援会(鈴木文明「2002FIFAワールドカップと在日朝鮮人-大阪生野区・コリアタウンにおけるワールドカップ観戦会を通して」.2004)、2005年には日本、韓国、北朝鮮を同一場所で観戦するというイベントが開催された(鈴木文明「定住外国人にとってのメガ・スポーツイベント:在日朝鮮人集住地域におけるFIFAワールドカップアジア地区最終予選」,2005)。しかし、今回は非常に縮小された形で、応援会が開催されたに過ぎなかった。現在、そうなった政治的状況、それに左右される地域の状況を、資料を収集しながら分析を進めている。調査2「在日一世に対する聞き取り」調査実施日:9月11日(月)15日(金)12月25日(月)29日(金)1月4日(木)6日(土)2月4日(日)6日(水)調査対象:デイ・ケアホーム「アンパン」(東大阪市布施)を利用する在日朝鮮人一世の女性10名【概要】当初の計画では、多様な年代の在日朝鮮人から「スポーツに関する記憶」を聞き取る予定であった。そのために、調査対象を特定する作業にあたっていたところ、85歳以上の在日一世の集団に巡り会うことができた。現在は彼女らが利用するデイ・ケアセンターに通い、聞き取りを進めている。戦前の植民地期から現在に至るまで生きぬいてこられた、在日一世からの聞き取りする時間は貴重であり、ここに焦点をしぼって、さらに調査をすすめていく。
渦糸格子の滑り摩擦に関する臨界現象の解析

研究代表者は2-ギャップ超伝導体の渦糸格子の滑り摩擦の研究の延長として、2-ギャップ超伝導体の渦糸の特異現象を理論的に解析した。2つのギャップ関数の間にはジョセフソン型の相互作用があるため、相対位相がバルクで一定の状態、すなわち二種類の渦が同じ場所に閉じ込められた状態がエネルギー的に安定である。この状態が荷なう磁束は単位磁束量子の整数倍に量子化される、すなわち通常の磁束量子状態となる。ところが二種の渦が分離したとすると単位磁束が二つの渦に分割され、分割の比は二つの超伝導ギャップの振幅の2乗の比となる。この比は一般には温度依存する。すなわちそれぞれの分割渦が荷なう磁束は温度に依存して連続的に変化しうる量となる。2種の渦が分離した状態は同じ場所にある状態と比べエネルギー的に損をするが、エントロピー利得のため温度上昇とともに分離、さらには非閉じ込めが生ずる可能性がある。もう少し具体的に述べると、2種の渦が分離している状態ではジョセフソン型の相互作用のために渦の間で相対位相が2πの整数倍ジャンプする線状の領域、すなわちストリングが生じる。ストリングの生成エネルギーとエントロピー利得の競合で2種の渦が同一点に閉じ込められるか、有限距離分離するか、さらには非閉じ込め相に転移するかが決まる。閉じ込めエネルギーは試料の膜厚に比例する。MgB_2単一層膜では(超伝導ギャップが開く)BCS転移温度の9割程度の温度で非閉じ込めが生じる事が示される。この結果は現在Physical Review Letters誌に投稿中である。また、チャーン数と呼ばれるk-空間中の渦度に関する研究も行った。プロッホ電子系の量子ホール効果の類似現象として2次元および3次元系における超流動3He渦糸状態のスピンホール伝導度(スピン流に対するホール伝導度)がチャーン数と呼ばれる位相不変量によって表される事を断熱近似の下で導いた。これらの議論の一般化をすすめ、周期的断熱過程と位相不変:量の間の一般的関係を見出し、そこからACジョセフソン効果と位相不変量の間の関係、および半導体のスピンホール伝導度のチャーン数による表示が得られるための条件を示した。また、断熱近似を超える計算を行うとホール伝導度の位相不変量表示に対して時間依存する補正項が存在する事を示した。今年度はTwo-gap超伝導体MgB2の渦糸格子の滑り抵抗(渦糸状態のフラックス・フロー抵抗)に関する理論的考察を行った。本研究の概要を述べる前に、MgB2の基礎的な性質から説明する。MgB2は金属化合物中で最高の超伝導転移温度を持つ物質として非常に大きな注目を集めている。この超伝導体には基本的に二つのフェルミ面が存在し、それぞれのフェルミ面上に振幅が大きく異なる合計二つのs-波の超伝導ギャップが開いている事が知られており、これはtwo-gap構造と呼ばれている。この物質のフラックス・フロー抵抗が最近実験的に調べられた。通常s-波超伝導体のフラックス・フロー抵抗は磁場に比例する事が知られている(Bardeen-Stephenの関係式)。ところが最近の松田祐司らの実験によると、MgB2はs-波の超伝導体であるにもかかわらず、そのフラックス・フロー抵抗は低磁場領域でBardeen-Stephenの関係式で与えられる値よりも極めて大きく増幅されていることが明らかにされた。このパラドックスを解決する事が本研究の目的である。本研究の概要を述べる。two-gap超伝導体の渦糸状態に電流を流すと、二つのバンドそれぞれに電流が分配され、各バンドでフラックス・フロー抵抗が発生しエネルギ損失が生じると考えられる。超伝導の対称性がs-波であることから、各バンドのフラックス・フロー抵抗はBardeen-Stephenの関係式で与えられるように磁場に比例するとする。そして電流の各バンドへの分配の比はフラックス・フローによるエネルギー損失が最小になるという条件を課す事により決める。これらの条件下で系全体のフラックス・フロー抵抗を求めると、各バンドのフラックス・フロー抵抗の並列つなぎで与えられる事が解る。ここで、振幅の小さいギャップは大きいギャップに比べて磁場により早く破壊されるという実験的事実を反映するような適当なパラメター領域を選ぶと、我々の計算結果と実験結果の間に極めて良い一致を見る事が出来た。本研究のテーマである「渦糸格子の滑り摩擦に関する臨界現象」に関連し、two gap超伝導体MgB_2のフラックス・フロー抵抗について考察した。MgB_2は2001年青山学院大学秋光教授のグループにより発見され、金属化合物としては最高の超伝導転移温度39Kをもつ物質として大きな注目を浴びた。この物質の他の大きな特徴は、二つのFermi面が存在しそれぞれの面上に振幅が異なる超伝導ギャップが開いている点である。すなわち、超伝導ギャップが二つ存在している。この構造はtwo gap構造と呼ばれている。そしてギャップ関数の対称性はs-波であることが知られている。MgB_2のフラックス・フローに関する実験が、(当時)東京大学物性研究所の松田教授のグループにより行われた。フラックス・フローとは渦糸状態に電流を掛けて渦糸を滑らせたときに生じる抵抗(まさつ)であり、掛けた電流に対する電圧降下を測定することにより抵抗値を知ることができる。フラックス・フロー抵抗の磁場依存性(単位面積当たりの渦糸の本数に比例)に着目する。通常s-波超伝導体では抵抗は磁場に比例することが知られている。

ところがMgB_2の場合、抵抗は磁場の変化に対して上凸型の振る舞いを示し、磁場に比例する場合とくらべて著しく増大していることが分かった。本研究代表者はフラックス・フロー抵抗の異常な振る舞いが、two gap構造から直接的に導かれることを理論的に示した。研究代表者は2-ギャップ超伝導体の渦糸格子の滑り摩擦の研究の延長として、2-ギャップ超伝導体の渦糸の特異現象を理論的に解析した。2つのギャップ関数の間にはジョセフソン型の相互作用があるため、相対位相がバルクで一定の状態、すなわち二種類の渦が同じ場所に閉じ込められた状態がエネルギー的に安定である。この状態が荷なう磁束は単位磁束量子の整数倍に量子化される、すなわち通常の磁束量子状態となる。ところが二種の渦が分離したとすると単位磁束が二つの渦に分割され、分割の比は二つの超伝導ギャップの振幅の2乗の比となる。この比は一般には温度依存する。すなわちそれぞれの分割渦が荷なう磁束は温度に依存して連続的に変化しうる量となる。2種の渦が分離した状態は同じ場所にある状態と比べエネルギー的に損をするが、エントロピー利得のため温度上昇とともに分離、さらには非閉じ込めが生ずる可能性がある。もう少し具体的に述べると、2種の渦が分離している状態ではジョセフソン型の相互作用のために渦の間で相対位相が2πの整数倍ジャンプする線状の領域、すなわちストリングが生じる。ストリングの生成エネルギーとエントロピー利得の競合で2種の渦が同一点に閉じ込められるか、有限距離分離するか、さらには非閉じ込め相に転移するかが決まる。閉じ込めエネルギーは試料の膜厚に比例する。MgB_2単一層膜では(超伝導ギャップが開く)BCS転移温度の9割程度の温度で非閉じ込めが生じる事が示される。この結果は現在Physical Review Letters誌に投稿中である。また、チャーン数と呼ばれるk-空間中の渦度に関する研究も行った。プロッホ電子系の量子ホール効果の類似現象として2次元および3次元系における超流動3He渦糸状態のスピンホール伝導度(スピン流に対するホール伝導度)がチャーン数と呼ばれる位相不変量によって表される事を断熱近似の下で導いた。これらの議論の一般化をすすめ、周期的断熱過程と位相不変:量の間の一般的関係を見出し、そこからACジョセフソン効果と位相不変量の間の関係、および半導体のスピンホール伝導度のチャーン数による表示が得られるための条件を示した。また、断熱近似を超える計算を行うとホール伝導度の位相不変量表示に対して時間依存する補正項が存在する事を示した。
乱流拡散火炎のフラクタル性の研究

1.実験の経過レ-ザ-トモグラフィの手法を乱流拡散火炎に適用するためには、拡散火炎の火炎面前後における微粒子からの散乱光強度分布から火炎面を求める方法を開発しなければならない。その際の問題点などを詳細に議論するためには、まず最も単純な形状の層流拡散火炎を対象とするのが望ましい。そこで本年度は上下二対のノズルから構成される対向流燃焼器を製作し、メタン空気の対向流拡散火炎を作った。また予備実験として、火炎の安定範囲及び噴射速度に対する火炎位置の変化を調べた。2.数値計算の結果反応速度無限大の火炎面モデルに基づく数値計算を二次元の燃焼噴流閑散火炎しに適用し、その非定常挙動を調べた。その結果、層流火炎から乱流火炎への遷移に与える輸送係数や密度の変化の影響、及び乱流拡散火炎の局所的消炎について次のような知見を得た。(1)上流の層流火炎部における密度、粘性係数及び拡散係数の半径方向分布が遷移に大きな影響を与える。(2)火炎の存在によって中心の高速部分に軽い気体が存在すると流れは不安定になる。温度の上昇に基づく粘性係数の増加は流れを安定にする。拡散係数の増加は、火炎を剪断層の外側方向に移動させることによって流れを安定化させる。(3)火炎の非定常の振る舞いにおいて、火炎の先端付近において局所的消炎が生じて火炎島が空気流中に放出される。この島は次第に小さくなりながら下流に流され、更に小さな数個の島に分裂する。これらの消炎及び分裂過程においては、火炎面に沿っての渦の発生と成長が大きな役割を果たしている。
吸収層を用いる画期的ハドロンカロリメータの開発

本研究は、素粒子物理学実験を遂行する上で、特により高エネルギーの実験において、例えばILC実験,あるいは次世代ハドロン衝突実験において必要なハドロンのエネルギー測定精度の向上を目指している。ハドロンのエネルギー測定精度の向上は、重いZ,W,Higgs,topなどの粒子のハドロン崩壊の過程の特定のみならず、グルーオンや軽いクオークのジェットの識別も可能で、精密で間違いのない終状態の特定を可能とする。ここに、吸収層からのチェレンコフ光という測定器情報を付加し、物理に直結する測定器の基本的概念を塗り替える可能性のある技術を検討した。チェレンコフ光は、光速に近い荷電粒子により発生し、ハドロン終状態の測定器内の中性子や、核破砕の生成物の存在に左右されず、エネルギー測定が可能で、通常の測定とは異なる情報を与える。一方チェレンコフ光は、光量が極端に少なく、かつ発生光の波長が短波長側で支配的で、チェレンコフ光の発生物質から外の光センサーへ取り出す事が困難である。チェレンコフ光測定において1荷電粒子の通過を特定できる能力が鍵となる。チェレンコフ光を放射物質の外にある光センサーに送るために、種々の放射物質と光量の関係(このときは、光センサーにMPPCを使い、グリースで光学接着を行った)を比較できるデータを取得した。特に放射物質中に波長変換物質を混入させ、透過率の高い長波長側での光量増加を観測した。長さ4cmの放射物質で、(3cmx3cmの断面積)発生する通過ミュー粒子からのチェレンコフ光は、ほとんどの物質で20光電子から10光電子である。ここでは3mmx3mmで100um pitchのMPPCを用いた。一方放射物質に波長変換物質Y11を混入した場合、約5倍の130光電子を観測し、光量増加を実現できることを示した。27年度が最終年度であるため、記入しない。ハドロンエネルギー測定精度の向上を目指す研究である、そのために吸収層からの情報を用いる。ハドロンカロリメータの吸収層から情報を得るため、チェレンコフ光の利用を研究課題としている。通常のハドロンカロリメータの吸収層は、鉄など原子番号の大きい高密度の物質で出来ており、なんの情報も与えない。本研究では重い吸収物質を鉛ガラスで作りそこを通過する荷電粒子の発生するチェレンコフ光を情報として用いる研究を行った。Particle Flow Algorithm型のカロリメータを仮定して、細分化した吸収層で最小の厚さを探った。旧来の鉛ガラスと薄い光センサーの組み合わせをまず基準として相対光量を測定し、シミュレーションに反映させる順序を取った。鉛ガラス4cmからの最小のチェレンコフ光量は、3mmx3mmの半導体光センサーでおおよそ10光子と測定された。これはほぼ最低値であり、分解能の向上のためには、光量の増加が必要である。このためにチェレンコフ光の内鉛ガラス内で吸収される短波長の光を、波長変換物質により長波長に変換し、光センサーで測定する事を本研究が第二の目的である。通常の波長変換物質は有機物で作られているものが一般的である。これらの効果は、アクリルやポリスチレンの様な有機物に混合して測定された。また鉛ガラスのような無機物に混入させる事の出来る波長変換物質としてナノ粒子あるいは量子ドットと呼ばれるものを見つけ混合を試した。その結果、有機物については、数倍の光量の増加が観測された。鉛ガラスなどからの最小チェレンコフ光の測定結果は、ハドロンカロリメータとしての最小測定単位のサイズが40mmの長さが必要であることを示した。測定精度向上のための光量増加が重要であり、第二の研究目標の成果に掛かっている事を示した。有機物質では、チェレンコフ光量を増加させる波長変換物質を調達し、混合し、テストできた。その結果は予想通り、光量の増加が観測された、一方ナノ粒子あるいは量子ドットの場合は樹種の困難がある事がわかった。その一つは、鉛ガラスへの混入には1000度以上の温度で混合が行われる事が必要で、ここでナノ粒子が安定かどうか解っていない。見つけたナノ粒子(量子ドット)の一つは劇物であり、混合製造を行う企業がない事である。その結果、研究は、別の種類のナノ粒子(量子ドット)の探索と入手に手間取り、遅れを見せている。

チェレンコフ光測定において1荷電粒子の通過を特定できる能力が鍵となる。チェレンコフ光を放射物質の外にある光センサーに送るために、種々の放射物質と光量の関係(このときは、光センサーにMPPCを使い、グリースで光学接着を行った)を比較できるデータを取得した。特に放射物質中に波長変換物質を混入させ、透過率の高い長波長側での光量増加を観測した。長さ4cmの放射物質で、(3cmx3cmの断面積)発生する通過ミュー粒子からのチェレンコフ光は、ほとんどの物質で20光電子から10光電子である。ここでは3mmx3mmで100um pitchのMPPCを用いた。一方放射物質に波長変換物質Y11を混入した場合、約5倍の130光電子を観測し、光量増加を実現できることを示した。チェレンコフ発生物質の生成に1000度超を要求しない場合について、研究は行われる。例えば、液体で存在し得る場合、容器に満たしてチェレンコフ光量を測定を実行し波長変換の効果を確認するという方法がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。
人間の色知覚特性を考慮したカラー画像の領域分割に関する研究

本研究では、画像データベース検索や物体認識における色情報の効果的利用の基礎研究として、下記の研究を行った。(1)カラー画像の領域分割における画像空間情報の利用クラスタリング手法を用いたカラー画像の領域分割法において、特徴(色)空間の情報だけでなく画像空間上の情報も利用する方法を検討し、評価を行って、入力画像に依らない固定のパラメータで種々のカラー画像を人間から見てほぼ適切に領域分割する手法を実現した。(2)カラー画像の領域分割に用いるのに適した色空間の選定カラー画像処理に使用する色空間の選定の問題の具体例として、カラー画像の領域分割において、色を表すのにどの色空間を用いたらよいかという問題を研究した。人間による色分類結果と領域分割結果をも参考にして、色空間の比較評価基準を設定し、比較評価を行った。(3)カラー画像の領域分割結果の定量的評価カラー画像の領域分割結果の良さを定量的に評価する方法を提案した。本研究で考慮した評価基準は、領域内部の色の一様性と、隣接領域間のコントラストである。これらの評価基準に対する具体的な評価式を提案し、それらを総合した評価関数を作成して人間の評価結果と比較した。過統合な領域分割結果を除いては、学習画像についても非学習画像についても、人間の行った評価結果とかなり合致する評価関数が得られた。(4)画像処理応用における色情報の利用上記(1)-(3)で得られた色情報に関する知見をさまざまなカラー画像処理において応用した。本研究の目標は、画像データベース検索や物体認識を目的としたときに人間が色に関してどういった手がかりを用いているのかを明らかにし、人間の知覚特性を考慮してカラー画像の領域分割手法を提案することである。これまでに、以下の3つの項目について研究を行った。1.人間による色分類の心理実験を行い人間の持つ色特性を解析し、得られた結果から人間の色知覚に近い色空間を選定した。心理実験では、被験者に色のみを表示し、原画像の画像平面上における情報(形状、配置など)は見せないで実験を行った。得られた結果を分類された色集合の凝集度や分離度などの尺度を用いて評価し、人間の色知覚に近い色空間を選定した。また、カラーインデックス法を用いて対象となる人物の色を学習し、動作認識を行う応用を試みた。2.1で得られた解析結果をもとに、色特徴空間におけるクラスタリング手法を用いた領域分割を考案した。さらにクラスタリング手法の一つであるISODATA法を用いた色特徴のみによる領域分割の限界を明らかにし、画像平面情報を取り込む方法を考案した。クラスタリングの画素の割り当て時に画素の隣接情報を取り込み、さらに分割後の隣接領域間の分離度を用いることで、領域分割をより正確かつ安定に行うことができることを確認した。3.エッジベクトル抽出器を一般化しカラー画像にも適用できるようにし、色特徴の各軸の最適な比率について考察している。今後は、人間による画像平面上での領域分割結果を作成して解析を行い、2において提案したクラスタリング手法による領域分割手法と、カラーエッジ検出器を統合し、人間の色知覚を考慮したカラー画像領域分割手法を開発する。さらに、この領域分割手法をカラー画像データベース検索や情景解析・物体認識に応用する。本年度の主な研究成果は次の2点である。1.色空間の比較評価11種類の色空間について、カラー画像の領域分割に適した色空間は何かという観点から比較評価を行った。まず、8種類の画像にたいして被験者に(1)画素の色だけを見て分類させる実験と、(2)画像を見て似ている色の領域に分割させる実験を行い、被験者間の共通部分を取り出して標準色分類結果と標準領域分割結果を作成した。

色空間の比較評価の基準として、これらの標準結果を用いて、(1)似ている色(あるいは領域)とされた画素の色の集合(クラスタ)の凝集性、(2)クラスタ間の分離性、(3)画像の局所領域における色分布特性と、(4)マンセル式票における色配置の等間隔性の計4種類を提案し、これに基づいて11種類の色空間を比較した。その結果、上の意味で人間の知覚に近い色空間は、L^*a^*b^*空間、L^*u^*v^*空間、およびJobloveのモデルであった。2.カラー画像の領域分割結果の評価方法の提案まず、11種類の画像のさまざまな領域分割結果についで、人間による評価実験を8名の被験者により10点法で行った。次に、領域分割結果の評価基準として領域の色の一様性、妥当な領域境界画素の個数、妥当でない領域境界画素の個数、という3つの基準を挙げ、それぞれ評価式を提案した。領域分割結果の総合的な評価関数を求めるため、6枚の学習画像について、これらの評価式で得られた各領域分割結果に対する評価を説明変数、人間による評価平均点を基準変数とする重回帰分析を行った。過統合の領域分割結果を除いて回帰を行うと、学習に用いた画像と5枚の非学習画像の双方に対して、人間の評価結果とあまり違わない評価関数が得られた。