hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三次元トポグラフィを援用した疲労損傷機構解明に基づく複合型高機能接合技術の開発

実働荷重条件下における簡便な寿命評価を目的として590MPa級自動車用鋼板を母材とするスポット溶接継手の負荷荷重に基づく累積疲労損傷評価技術について前年度に検討を行ったが,同評価技術によって得られる結果は実用上の妥当性は満足するものの必ずしも高精度な評価を実現することができなかったため,スポット溶接継手の疲労き裂発生位置であるスリット先端極近傍の局所ひずみ応答に着目し,それらを評価指標とする累積疲労損傷評価技術の検討を行った.具体的には静的な負荷および除荷試験によって得られるスリット先端近傍における局所ひずみ応答を基礎とし,それらを評価指標とする疲労寿命曲線を取得した.さらに,同疲労寿命曲線における平均ひずみ効果を修正グッドマン流の補正を適用し評価することによって,スポット溶接継手の疲労寿命を統一的に整理可能であることを示した.上述の統一的疲労寿命曲線を基にランダム変動荷重条件下の疲労寿命を評価した結果,一般的な自動車産業分野で目安とされる評価範囲に収束することがわかり,今回検討した評価技術が一定の妥当性を有することが明らかとなった.しかしながら,前年度同様に今回検討した評価手法もまた必ずしも評価精度が高いと言える結果が得られなかったことから,試験体に作用する外荷重およびスリット先端近傍の局所ひずみを指標とする両評価技術に対し,Smith-Watson-Topperらが提唱する等価荷重およびひずみ振幅によって整理される疲労寿命曲線を基礎とする累積損傷評価を行った.その結果,いずれの評価方法も修正マイナー則のクライテリオンに対し非常に高い精度で疲労寿命を予測することが明らかとなり,ランダム変動荷重条件下において溶接継手の疲労寿命を簡便かつ高精度に評価するという本研究の目的の一つが達成された.本年度得られた研究成果として次の三点が挙げられる,(1)有限要素解析によるスポット溶接継手の破壊力学的検討.(2)ランダム変動試験システムの開発.(3)外荷重を指標としたスポット溶接継手の累積疲労損傷評価技術の確立.まず,一点目に負荷荷重形式の異なるスポット溶接継手に対し,それぞれスリット先端の応力状態を有限要素解析によって評価した.さらに,スリット先端の応力拡大係数を導出し,各継手の疲労特性を破壊力学的に検討することによって,これまでの応力基準による評価と比較し,より定量的な評価を行った.次に,実際の乗用車は時々刻々変化する荷重状態の下稼動していることから,実働状態における継手の疲労特性を評価するためには同状態を再現するための試験機構を構築することが必要不可欠である.このことから,本研究ではランダム変動試験システムの開発に着手した.具体的には,定常ガウス性ランダム過程モデルを用いた擬似ランダム波形を作製し,それらをパーソナルコンピュータを介して試験制御装置に出力することによって試験機を駆動させた.また,試験体に作用した荷重を抽出後,得られた電圧信号をレインフロー法を適用し常時計測することによって疲労負荷に伴う累積損傷値の算出を行った.最後に,実際にランダム変動荷重条件下におけるスポット溶接継手の疲労試験を実施し,同条件下における疲労特性を検討するとともに疲労寿命評価手法の確立を試みた.具体的には,ランダム変動荷重は種々の平均荷重を有する荷重が試験体に作用することから,試験荷重比の影響について評価した修正S-N曲線を用いることによって一般的に許容範囲とされる累積損傷結果を得ることができる事を示した.同提案手法は試験体に作用する外荷重のみによって評価できる点において極めて簡便であり,かつ比較的精度の高い結果を得られることから,実用上,非常に重要な評価法であると考えられる.実働荷重条件下における簡便な寿命評価を目的として590MPa級自動車用鋼板を母材とするスポット溶接継手の負荷荷重に基づく累積疲労損傷評価技術について前年度に検討を行ったが,同評価技術によって得られる結果は実用上の妥当性は満足するものの必ずしも高精度な評価を実現することができなかったため,スポット溶接継手の疲労き裂発生位置であるスリット先端極近傍の局所ひずみ応答に着目し,それらを評価指標とする累積疲労損傷評価技術の検討を行った.具体的には静的な負荷および除荷試験によって得られるスリット先端近傍における局所ひずみ応答を基礎とし,それらを評価指標とする疲労寿命曲線を取得した.さらに,同疲労寿命曲線における平均ひずみ効果を修正グッドマン流の補正を適用し評価することによって,スポット溶接継手の疲労寿命を統一的に整理可能であることを示した.上述の統一的疲労寿命曲線を基にランダム変動荷重条件下の疲労寿命を評価した結果,一般的な自動車産業分野で目安とされる評価範囲に収束することがわかり,今回検討した評価技術が一定の妥当性を有することが明らかとなった.しかしながら,前年度同様に今回検討した評価手法もまた必ずしも評価精度が高いと言える結果が得られなかったことから,試験体に作用する外荷重およびスリット先端近傍の局所ひずみを指標とする両評価技術に対し,Smith-Watson-Topperらが提唱する等価荷重およびひずみ振幅によって整理される疲労寿命曲線を基礎とする累積損傷評価を行った.その結果,いずれの評価方法も修正マイナー則のクライテリオンに対し非常に高い精度で疲労寿命を予測することが明らかとなり,ランダム変動荷重条件下において溶接継手の疲労寿命を簡便かつ高精度に評価するという本研究の目的の一つが達成された.荷重負荷形式の異なるスポット溶接継手の溶接部近傍における応力状態を評価し,各継手スリット先端の応力拡大係数を導出することによって破壊力学的にスポット溶接継手の疲労特性を定量的に検討した.また,実働状態における疲労特性を検討するため擬似的なランダム変動荷重波形の作製を行った.

さらに,継手に作用する変動荷重を計測する手法としてレインフロー法を適用した計測手法を開発した.以上のランダム変動試験システムを確立した上で疲労試験を実施し,同条件下におけるスポット溶接継手の疲労損傷評価技術を提案した.上記の研究成果は申請書にある研究計画にほぼ沿っているため,本研究はおおむね順調に進展していると判断する.11.で述べたランダム変動荷重条件下における疲労損傷評価手法は継手に作用する外荷重を指標とした評価技術であるが,溶接部近傍における局所ひずみ挙動に着目することによって損傷評価の精度向上を目指す,また,本研究の主眼であるスポットおよびレーザー溶接継手の疲労破壊機構に基づき両者を併用した複合型接合構造の提案を行い,開発接合構造体に対しランダム変動荷重条件下における疲労試験を実施することによって同構造物の疲労特性を評価する.さらに,試験範囲を超長寿命領域に拡大することによって将来的な実用に向けた耐久信頼性評価を実施する.
科学的探究を通して科学リテラシーを育成するための生命科学カリキュラムの構築

現在の学習指導要領の改定時より、高等学校の「生物」および「生物基礎」は内容が増加し、実験・観察やICT教材の不足状態が生じた。本研究では、特に植物に注目し、探究的に学習、実践できる生命科学カリキュラム開発を支える実験・観察教材、ICT教材の開発を植物園スタッフを含むメンバーで行った。子房内の種子発育、花粉管伸長に促進的に働く物質、異なる波長に影響されるの種子発芽後の成長の3課題については、ICT教材を作成した。胚珠発育過程については観察のための方法、植物の紫外線防御物質については実験システムの構築を行った。また、データ解釈を中心とした授業を、生態系を津波被害から学ぶ授業展開として試行した。学習指導要領の改訂により、21世紀対応を目標としたカリキュラムの導入により高校の「生物基礎」及び「生物」の内容や構成が大きく変更され、実験観察教材が学校現場に提供し難い状況になり、植物を題材とする内容においても具体的な実験観察が難しい状況である。本研究では、より具体的に生命科学を理解する実験観察教材・ICT教材を、植物題材で作成し、探究的に学習・実践できる生命科学カリキュラムを開発する。1.植物科学研究部門の(1)「生殖と発生のカリキュラム開発」では、A.3倍体を交配親としたエビネ実生のDNA含量測定から異数体を見出した(神戸(富山中央植物園)+加藤(愛教大))。B.液体培地を用いたボタンのin vitro花粉管伸長について学会発表を行い、雌蕊抽出物の花粉管への影響を調査した(星野(北大)+加藤(愛教大))、C. Cymbidium eburneumの減数分裂を行うタイミングを解明し学会発表を行った(加藤(愛教大)+星野(北大))。(2)「生態と環境、生物の進化と系統のカリキュラム開発」では、D.高山植物のUV防御物質の解明と蓄積パターンについて研究をすすめた(村井(科博筑波実験植物園))、E.異なる光波長の花粉等細胞への影響については、材料の探索を行った(神戸(富山中央植物園)+星野(北大))。F.水生植物の系統分化については、渡り鳥の種子散布などが見出された(田中(国立科学博物館筑波実験植物園))2.生命科学カリキュラム部門では、1.より「UV防御物質」、「水生植物の受粉適応,多様性」の題材等が提供された。(3)「現職教員の実態調査および諸外国におけるカリキュラム・生命科学リテラシーの検討」では、G.アンケート調査を行うための観察・実験の項目について教科書研究を行いアンケート項目を絞り込んだ。H.海外のカリキュラムの調査はNSTAに参加し資料の収集を行った。1.植物科学研究部門の(1)「生殖と発生のカリキュラム開発」では、A.異数体が見出されていること。B.単子葉のアルストロメリア用の液体培地中で双子葉のボタンのin vitro花粉管伸長が可能であることを見出し学会発表を行っていること、C.受粉後に減数分裂が行われるCymbidium eburneumの減数分裂のタイミングが受粉後7ー11週の5週の間に連続的に行われることについて学会発表を行っていること。(2)「生態と環境、生物の進化と系統のカリキュラム開発」では、D.高山植物のUV防御物質の解明と蓄積パターンについて研究をすすめ、表皮のタイプや柵状組織のタイプがあることが以前の研究とあわせて明らかになってきたこと、E.異なる光波長の花粉等細胞への影響の、材料の探索と照射方法が検討されたこと。F.水生植物の系統分化に、渡り鳥の種子散布の関与が見出されたこと。2.生命科学カリキュラム部門では、1.より「UV防御物質」、「水生植物の受粉適応,多様性」の題材等が提供され、さらに学会発表を行った二題についても題材提供が期待できること。(3)「現職教員の実態調査および諸外国におけるカリキュラム・生命科学リテラシーの検討」では、G.アンケート調査を行うための観察・実験の項目について教科書研究が行われ、アンケート項目が絞り込まれていること。などの成果を勘案すると、おおむね順調に進展していると判断された。本研究では、先端科学の生命科学分野の具体的理解を補助する実験・観察教材等の開発とそれらの探究的学習、実践、理解のためのカリキュラム開発を行う。『ABCモデル理解のための調査』:クラスC変異体の表現型であり重要な園芸形質の八重について園芸植物を中心に調査した。八重は「雄蕊ー雌蕊を欠く八重」、「葯糸花弁化+雌蕊有の八重」の大きく二種に分別され、ABCモデルの理解には前者を用いる必要がある。『切り花受粉による種子形成』:Lycoris属植物の切り花を受粉後、子房培養を行い、発芽個体の獲得に成功した。『花粉管伸長』:教材用タイムラプス画像の試作を行った。花粉管の発芽・伸長に関わる要因調査では、多糖類が花粉管の発芽に細胞外刺激として影響することが示唆された。『植物の成長に影響する光質』:種子発芽への光質の影響を野沢菜で調査した。青と赤は白より子葉展開を抑制し、胚軸長は青で短く、橙および赤と白は同程度、緑と暗黒で長くなる傾向が見られた。『紫外線に関する植物の応答』:高山植物が蓄積するフェノール化合物調査から、紫外線防御機能をもつケルセチン配糖体等を単離し、紫外線防御を確認する教材開発を検討した。『野生絶滅種コシガヤホシクサの野生復帰に向けた繁殖生態学的解析』:自家受粉による近交弱勢を示す形質が見出され、自家受粉抑制には高い個体密度が有効であることが明らかになった。

『現カリキュラムの「観察・実験・探究」の教科書分析』:EASE2016において、新カリキュラムの「観察・実験・探究」の教科書分析を報告し、現職の教員に項目の見直しを行ったアンケート調査を行った。『カリキュラム開発』:A「花粉管伸長」、B「震災によるかく乱」、C「ABCモデル」で検討し、Aでは画面上での伸長測定法、Bでは授業用ワークシート作り等のための追加素材、Cでは実際に使える植物などを検討した。2年目の研究課題であり最終年度に向けて、1.教材化に向けて積極的に検討して行く、2.研究を継続し教材化もしくは教材的素材として検討して行く、3.素材化を中心に検討して行く、の3種類に分別された。1.については、A「体験的にABCモデルを学習する教材」、B「震災によるかく乱」、C「花粉管伸長」のうちAについては1件、Cについては2件、平成28年度に学会発表を行った。2.についてはD「絶滅植物や絶滅危惧植物の現状と保全、野生復帰」、E「紫外線に関する植物の応答」、F「進化と系統」、G「移入植物」、H「倍数性」のうちDについては4件の学会発表、Eについては2件のシンポジウム発表と1件の論文、Fについては3件の論文と2件の学会発表、Gについては1件の学会発表、Hについては2件の学会発表を平成28年度に行った。3.については、I「水生植物の受粉戦略」J「植物の種子形成」、K「異数性」、のうちIについてはH28年度に1件の学会発表があり、内容的にもインパクトが強いものである。一方で教材化の検討の中で扱う内容が多岐にわたってしまうのではとの意見があり素材化を中心に進めることになった。Jについてはラン科植物で胚珠に花粉管が到着している画像を得ることができているが、雌性側の減数分裂については細胞が不透明であることが原因で観察は困難と結論された。一方、切り花を用いた受粉と種子形成についてはH29年度に学会発表を検討することになった。Iについては、形態的な差が顕著でないことが明らかになったので当初の「遺伝子発現」から「異数体」の項目に移動し素材化を検討する。現行カリキュラムの調査では、「教科書調査」で2本、「現行カリキュラムの履修度合いのアンケート調査」で1本の学会発表をH28年度行った。以上の成果を勘案すると、概ね順調に進展していると判断できる。三項目を中心に研究・素材開発等を行い、成果報告等を行なった。『1.教材化に向けて積極的に検討して行く項目』(1件の執筆と3件の学会発表):「ABCモデルの体験的学習教材」については、解体に適する八重咲き変異の材料検討と大学生での実践により、「雄蕊のみの花弁化」および「繰り返しユニット最後のガク消失」が学習者を混乱させる事を見出し、「震災によるかく乱」についての実践では、データ解釈の取り入れが学習者の主体的な考察参加を促す可能性を見出し、「植生遷移」については立体模型を用いたシミュレーション教材を作出、実践を行った。「不稔性で知られる三倍体ヒガンバナ」は、切り花花茎による交配と子房培養等の調査から、種子が獲得でき、探究的課題の題材提案を行った。『2.研究を継続し教材化もしくは教材的素材として検討する項目』(ダウンロードを想定した3件の映像教材開発):「花粉管伸長タイムラプス画像」は、昨年度試作を改良し、実験時に視聴する教材を作成した。「植物成長に影響する光質」で見られた波長による子葉展開抑制等についてもタイムラプス画像を作成した。
IgG型抗TSH受容体自己抗体遺伝子の解析とその応用

バセドウ病や機能低下症の一部では抗TSHレセプター抗体が発症や病態形成に直接的に関与することから、同抗体の構造や機能に関する研究は非常に重要である。最近我々は、バセドウ病及び原発性甲状腺機能低下症患者から多数のモノクローナルTSHレセプター抗体産生リンパ球をクローニングし、同リンパ球から免疫グロブリン遺伝子を単離・解析しており、同抗体の一次構造を明かにしつつある。ただし、これまでの得られたモノクローナル抗体の多くはIgMであつた。しかしながら、患者血中に存在する自己抗体の多くはほとんどIgGであるので、今回はIgG型抗体も得ることができるシステムを用いて研究を行なつた。1)抗TSH受容体抗体遺伝子の一次構造の決定:バセドウ病または甲状腺機能低下症患者の末梢血からリンパ球を分離した後、MACS法にて、IgGを表面に有するBリンパ球を濃縮精製した。次いで、EB virusでtransformする。これによつて、IgG産生型Bリンパ球のクローニングを容易にした。培養上清に対して抗TSH受容体抗体アツセイ(TBII, TSAb, TSBAb法)を行い、陽性クローンを得た。得られたTSH受容体抗体産生B細胞クローンからmRNAを抽出し、逆転写酵素にてcDNAを合成した。免疫グロブリン遺伝子に特異的なプライマーを用いて、PCR法にて重鎖と軽鎖のそれぞれの遺伝子を単離し、核酸シークエンスの解析をした。最終的には、4つのTSAb陽性クローンから免疫グロブリン遺伝子が得られた。その結果、使用されている可変遺伝子部位に限定が示唆され、体突然変異が抗体活性に重要であることが示された。2)モノクローナル抗TSHレセプター抗体の再構成とその応用:単離した免疫グロブリン遺伝子を発現ベクターに組み込んで、リコンビナント抗体作製も試みている。
実証型ＴＯＢＡ重力波検出器の開発とそれを用いた低周波重力波探査

本研究では、地上でも低周波数帯に感度を持つ次世代ねじれ振り子型重力波検出器Phase-II TOBAを開発し、200ソーラーマスをもつ中間質量ブラックホール連星からの重力波を初探査した。TOBAとは、2本のねじれ振り子をもつ重力波検出器であり、地上でも1Hz付近の重力波に感度を持つことが大きな特徴である。TOBAは中間質量ブラックホール連星などを観測ターゲットとし、これによって巨大質量ブラックホール、ひいては我々の銀河の進化過程の解明が期待されている。これまでに最初のプロトタイプが開発され、原理検証や初観測が行われていた。本研究では、感度向上のためのアップグレードや技術確立のため、Phase-II TOBAの開発を行った。ここでは能動防振系と受動防振系を取り入れる事で地面振動からのカップリング雑音を低減し、110Hzで最大約100倍感度を向上させたほか、ねじれ振り子の複数の回転モードをモニターする事で1台で独立な3信号を得る、multi-output systemの提唱・実証を行った。multi-output systemによって、従来は存在していた死角がなくなり、重力波の検出頻度を向上させられるほか、重力波が検出された際にはより少ない検出器で重力波源の方法を決定できるようになる。この手法によって、低周波重力波天文学をより低予算でも展開させる事が可能になる。これらによって、今後のアップグレードにおいても基本となる懸架技術を確立させた。また、開発した検出器を用いて24時間の連続観測を行い、200ソーラーマスをもつ中間質量ブラックホール連星からの重力波を世界で初めて直接探査した。探査では信号は非検出であったが、初めて観測による制限をつけた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ねじれ振り子型低周波重力波検出器TOBAの開発を行っている。TOBAとは、干渉計型の重力波検出器に比べ低周波数帯の重力波に感度を持つ地上検出器で、中間質量ブラックホール連星や背景重力波などが主な観測ターゲットである。これまでに最初のプロトタイプが開発され、原理検証や初観測などが行われた。そこで現在は更なる感度向上のための次世代プロトタイプPhase-II TOBAの開発を行っている。ここでは主に、新たな懸架系の導入、防振系の導入、低温システムの導入を中心に開発を行うが、それ以外にも新たな観測手法の提案も行った。TOBAは2本の直行する棒状テストマスを持ち、これらの回転をモニターすることで重力波を検出する。これまでの観測方法では2つのテストマスの水平方向の回転のみをモニターしており、検出器の上下方向から来る重力波に主に感度を持っていたが、今回提唱した観測手法では、テストマスの垂直方向も同時にモニターする。こうすることで、センサーを追加するだけで、独立な3つの重力波信号を手に入れる事ができるようになる。これによって、TOBAの死角がなくなり、重力波を検出するチャンスを約2倍に増やすことができる。さらには、従来はその指向性の低さ故に、1台の検出器では重力波源の方向などといったパラメータを決定することができなかった。しかし、この手法を用いれば1台の検出器でも派源方向や派源天体までの距離、質量などを決定することができ、低周波重力波天文学の発展に大きく貢献できるものであると期待される。この他にも、TOBAに導入する防振装置の開発も行った。この防振装置は6本の足を持ったHexapodと呼ばれるタイプの台であり、それぞれの足にピエゾが内蔵され、足の長さを変動させることで台上板の位置をコントロールすることができる。そこで、台上板の上にGeophoneと呼ばれる速度計を設置し、ここで読み取った地面振動の信号が打ち消されるようにピエゾにフィードバックをかける事で、上板を能動的に防振することができる。現在までにこの装置で、110Hzという低周波数帯で並進3軸を同時に約10倍の防振比で防振することに成功している。この防振装置の利点は、低周波数帯に防振可能帯域を持ちながら直径約40cm,高さ約20cmと比較的小型である点、冷凍機の振動などといった台の上部から侵入する振動に対しても同様に防振できる点にある。また、この装置は汎用性が非常に高く、Phase-II TOBAへの導入だけでなく、低温のSi光共振器を用いた周波数安定化光源の開発にも導入されている。光源開発の実験では、世界最高の周波数安定度を持ったレーザー光源の開発を目指しており、光格子時計のプローブレーザーに使用することで時計精度の更なる向上が期待されている。ここでは主に、新たな懸架系の導入、防振系の導入、低温システムの導入を中心に開発を行うが、それ以外にも新たな観測手法の提案、及びこの観測手法を実現するためのシステム構築も行っている。懸架系では、TOBAの2つの棒状テストマス、及びoptical benchをワイヤーによって懸架する。この時、地面振動などといった雑音がそれぞれに同相に効くように重心の高さやクランプ位置の高さが一致するように設計を行った。

これによって、同相雑音除去が働き、地面振動などといった雑音の低減に期待できる。また、クランプ位置と重心を極力近づける事で垂直方向の回転の共振周波数を下げ、新たな観測手法を採用できる構成となっている。現在までに設計・製作が完了しており、現在は評価を行っている。また、Hexapod型の能動防振装置を開発した。これは110Hzという低周波数帯で防振を行う事ができるだけでなく、加振を行う事も可能なため、これを用いて懸架系の詳細な評価が可能になると考えている。これらに加え、低温システムの開発も行った。これは、既存の真空槽を改造して4Kまで冷却することができる低温システムを導入したもので、真空槽のすぐ内側に80Kのシールドを持ち、内側のコンフィグレーションを自由に変える事が出来る汎用性の高いものである。低温システムは現在までに納品と簡易テストが終了しており、冷却部は4K以下に冷える事が確認されている。今後はレーザーファイバなどセンサーのテストやアクチュエータのテストを行った後、システム全体を組み込む予定である。本研究では、地上でも低周波数帯に感度を持つ次世代ねじれ振り子型重力波検出器Phase-II TOBAを開発し、200ソーラーマスをもつ中間質量ブラックホール連星からの重力波を初探査した。TOBAとは、2本のねじれ振り子をもつ重力波検出器であり、地上でも1Hz付近の重力波に感度を持つことが大きな特徴である。TOBAは中間質量ブラックホール連星などを観測ターゲットとし、これによって巨大質量ブラックホール、ひいては我々の銀河の進化過程の解明が期待されている。これまでに最初のプロトタイプが開発され、原理検証や初観測が行われていた。本研究では、感度向上のためのアップグレードや技術確立のため、Phase-II TOBAの開発を行った。ここでは能動防振系と受動防振系を取り入れる事で地面振動からのカップリング雑音を低減し、110Hzで最大約100倍感度を向上させたほか、ねじれ振り子の複数の回転モードをモニターする事で1台で独立な3信号を得る、multi-output systemの提唱・実証を行った。multi-output systemによって、従来は存在していた死角がなくなり、重力波の検出頻度を向上させられるほか、重力波が検出された際にはより少ない検出器で重力波源の方法を決定できるようになる。この手法によって、低周波重力波天文学をより低予算でも展開させる事が可能になる。これらによって、今後のアップグレードにおいても基本となる懸架技術を確立させた。また、開発した検出器を用いて24時間の連続観測を行い、200ソーラーマスをもつ中間質量ブラックホール連星からの重力波を世界で初めて直接探査した。探査では信号は非検出であったが、初めて観測による制限をつけた。26年度が最終年度であるため、記入しない。Phase-II TOBAの設計や防振系の開発では、防振系を完成させることができた点はインパクトが大きく、TOBAの感度向上に期待できる。そのほかにも新たな観測手法を提案し、その有用性を示すことができたため、おおむね順調に進展していると評価する。
コメ等の中の微量金属元素量の地域差と推定一日摂取量についての研究

本研究は、日本および他のアジア諸国のコメの中の金属元素定量と、その結果から1人1日の金属元素摂取量の推定を行うのが目的である。そのために、これらの地域からのコメのサンプリングと定量分析を行うことが基本作業である。まず、日本の関東と福島・新潟の1都7県を車でまわり実った稲穂とその水田土壌をおよそ100対採取した。次に、日本国内の大きな米産県と日本海に面する県など合計26道県に玄米の分析用試料の送付を依頼しうち14道県(3月9日現在)より合計185の玄米又はもみ米の試料の提供をうけた。日本以外のアジア諸国では、インドネシアより40試料、韓国より23試料の玄米を得ることができた。これらのすべての試料は、脱穀、乾燥、水分量算定、湿式灰化、および原子吸収分光分析された。この原子吸光分析に、本研究課題での補助金によるオートサンプラー(日立180-0123)が使用された。すなわち、多数のサンプルを正確にチャージするのに偉力を発揮した。上記以外のアジア諸国、すなわち、中国、台湾、タイ、インド、バングラデシュの研究者個人にコメの分析用試料の送付を依頼し、現在一部の国の同意が得られ、試料収集中である。玄米試料中の金属元素は銅、亜鉛、カドミウムの三元素をとりあえず判定の対象とした。測定結果はすべての試料の分析後にとりまとめて公表する予定である。金属元素の分析に当って、米標準局NBSの米粉と植物葉標品各4試料および同一コメ試料10個の上記方法による分析を行ない、測定精度を検討した。その結果、前者の場合、Zn、CuおよびCd各平均105.7、103.6および95.7%という満足すべき一致率をみた。後者の場合、くり返し精度の指標である変動係数でそれぞれ12.0、14.3および18.7%であった。また1日金属元素摂取量のコメの寄与率の例として、ジャワ島での調査結果をZn、Cu、およびCdについてまとめ寄与率を算出した。
理工学系学生に英語プレゼンテーションを支援する英語テキストの研究開発

理工学系学生に特化し、理工学系の学生に求められる英語力を習得するのに適したESP教材開発のあり方を研究し、それに基づいて理工学的プレゼンテーションを英語で可能にするテキストを開発する目的で調査研究を行い、以下のような研究成果を得た。1.現在出版されている理工学系学生向けの科学技術英語学習用のテキストのほとんどが、読解と翻訳スキルを高める効果のみを持つことがテキストの分析により判明した。2.インドの高等教育における現状調査では、理工学系学生に使用されている専門分野関連のテキストを分析した結果、そのテキストは主に科学実験方法及び結果を報告する形で構成されており、学生は実験の報告書を作成する過程で、自然と英語を身に付けている傾向があることが判明した。尚、インドの科学実験の手引は科学技術英語を習得するためにかなり実用的であることから、その内容を整理し、日本人学生向けのテキストとして「pattern practice drill」の作成を行った。3.「Discourse analysis」の一環として、日本人学生と在日外国人留学生による英語プレゼンテーションを分析したところ、日本人学生はデータを文語体な表現で説明する傾向があり、オーラルプレゼンテーションに適した口語表現が分からないことがわかった。そこで、外国人留学生の発表から重要な英語表現の「discourse markers」と「pointers」を抽出し「slide-verbalizing」型の練習問題の作成を行った。4.理工学系学生の英語プレゼンテーションを支援するために効果的であり、教授法としての効率も高められる「presentation template」を開発した。5.理工学系英語プレゼンテーション指導を狙いとするテキスト「Elements of English for Science and Technology」を出版する予定である。大学理工学系学生に特化し、理工学系の学生に求められる英語力を習得するのに適したESP教材開発のあり方を研究し、それに基づいて理工学的プレゼンテーションを英語で可能にするテキストの開発を行う目的で、本年度は以下の調査研究を行った。1.理工学系学生に必要な英語力を把握するために、日本技術者教育認定機構(JABEE)が求める英語力、企業が求める英語力、研究をプレゼンテーションするのに必要となる英語を調査した。JABEEや企業はTOEICで学生の英語力を評価する傾向がある一方で、現段階では分析途中であるが、TOEICの点数と学生のプレゼンテーション力には相関関係がないと思われる。この点については引き続き調査研究を続けていきたい。2.研究目的に沿って、研究代表者と分担者は、学生に英語でプレゼンテーションさせる授業を共同で行った。授業は学生が自分の専門とする研究テーマをパワーポイントを使用しながら英語でプレゼンテーションするものである。全学生のパワーポイント資料のレジュメ集を作成し、プレゼンテーションはDVDに録画しながら、理工学系の学生に必要な英語力、プレゼンテーションに必要な英語表現を調査した。この授業形態は引き続いて来年度も実施する。3.理工学系学生に必要となる工学・科学系英語のミニマム・エセンスを抽出するために、国際学会等で理工学系の研究発表に頻出する基本的語句や表現を収集した。また、教材の現状や開発のあり方を調査し、既存のTOEIC教材、ESP教材の収集を行った。4.教材開発のあり方のシステム化を検討するためと科学・理工学的語彙調査の一環として、比較的語彙を制限した科学系テキストを開発した。大学理工学系学生に特化し、理工学系の学生に求められる英語力を習得するのに適したESP教材開発のあり方を研究し、それに基づいて理工学的プレゼンテーションを英語で可能にするテキストの開発を行う目的で、研究の2年目となる本年度は以下の調査研究を行った。

授業は学生が自分の専門とする研究テーマをパワーポイントを使用しながら英語でプレゼンテーションするものである。全学生のパワーポイント資料のレジュメ集を作成し、プレゼンテーションはDVDに録画しながら、理工学系の学生に必要な英語力、プレゼンテーションに必要な英語表現を調査した。この授業形態は、改善を加えつつ引き続いて次年度も実施する。3.理工学系学生に必要となる工学・科学系英語のミニマム・エッセンスを抽出するために、国際学会等で理工学系の研究発表に頻出する基本的語句や表現を収集した。また、既存のTOEIC教材、ESP教材の収集を行い、教材の現状や開発のあり方を調査した。次年度も継続して実施する。4.教材開発のあり方のシステム化を検討するため、および科学・理工学的語彙調査の一環として、比較的語彙を制限した科学系テキストを開発した。次年度はこれを授業で使用し、評価・改善を行う。5.調査研究の結果を次年度の学会で発表すべく準備を行った。6.インドマハラシュトラ州Indian Institute of Technology,Pune University,H.M.V.Desai Collegeにて理工学系学生に英語で行われる教育現場を視察し、英語で行われる教育に携わる教員と意見交換を行った。特にインド、プネー市にあるH.M.V.Desai Collegeで高校まで母語で教育を受け、入学後初めて英語で理工学教育を受ける学生、その学生を指導する教員の両側と打ち合わせし、理工学系学生の英語学習を支援する英語テキスト開発の貴重なデータが得られた。大学理工学系学生に特化し、理工学系の学生に求められる英語力を習得するのに適したESP教材開発のあり方を研究し、それに基づいて理工学的プレゼンテーションを英語で可能にするテキストの開発を行う目的で、研究の最終年度となる本年度は以下の調査研究を行った。1.理工学系学生に対する英語プレゼンテーションの学習効果の向上のため、英語プレゼンテーション授業に参加した受講学生が作成した、各自異なる発表テーマからなるプレゼンテーション原稿の修正指導を行った。学生の英語力の差、発表テーマの大幅な相違性などにより、その修正作業を伴う指導は大学講義の担当者にとって非常に大きな負担となると鑑み、学生のプレゼンテーション原稿の修正に掛かる手間を最低限に軽減しながら学生各自のレベルに沿った指導が期待できる「プレゼンテーション・テンプレート」を開発した。3.教材開発のあり方のシステム化を検討するため、および科学・工学分野の語彙調査の一環として、語彙を比較的制限した科学系テキストのモジュールの一形態を開発した。また、それを授業で使用し、評価・改善を行った。
細胞応答を操作する機能性ガラス材料の開発

無機イオンによる細胞への活性化効果を最大限に活かすべく、ガラスを活用した材料組成設計と申請者らの独自の技術による形状設計を組合せることで、新しい生体材料を開発することが本研究課題の目標である。骨や歯などの硬組織を再建するための生体材料開発において、多くは骨再建に特化した細胞(骨芽細胞や破骨細胞など)や血管形成を担う細胞との関連について主に調査されてきた。一方で近年の研究により、免疫系細胞を伴う炎症過程はその後の新生骨形成に寄与する間葉系幹細胞や骨芽細胞の活性にまで影響を及ぼすことがわかっている。しかし、細胞単位での免疫系および骨形成を担う細胞間の相互作用について既に多くのことが明らかとなっている一方、硬組織再建用の生体材料存在下においては未知な部分が多い。特に、材料由来因子が上述した相互作用に対しどのように関与するか、そして骨の形成機能や形成された骨の質などに対しどのような影響を及ぼすか不明である。以上のことをふまえ、身体内にて起こる初期炎症反応から骨形成までの流れを見据え、これまで着目されていなかった『免疫系細胞(マクロファージ)→間葉系幹細胞→骨芽細胞・血管内皮細胞』経路で起こる細胞間クロストークに対する、Cu, Zn, Co, Ca, Si等の無機イオンの影響を明らかにする。複数種のイオンが同時に供給された系も検討することで、目指すガラス組成を設計し、独自の技術で3D綿状繊維構造のゾルゲルガラスを作製する。細胞応答性を操作するだけでなく、実用性を考慮した柔軟性と操作性を兼ね揃えた生体用ガラス綿材料の開発を目指す。これまでに、マウス由来マクロファージ(RAW264.7)単体の代謝活性に対する各種イオンの影響について主に検討してきた。各種イオンによる影響を検討するにあたり、イオンの種類及び濃度条件を変化させてイオン含有培養培地を作製し、これを用いてマクロファージを最長3日間培養し、細胞活性を経時的に評価した。各イオン濃度は10500 ppm範囲とし、当初予定していたCu, Zn, Co, Ca, Siに加え、Mg, Srの計7種のイオンを対象に検討した。細胞の代謝活性はAlamar blue色素の酸化還元反応を利用した蛍光発色測定およびDNA量測定から求めた。その結果、DNA量の推移に着目した場合、コントロールサンプルとなる通常培地の結果と比較し、Si, Ca, Mg系では同程度の値を、Zn, Co系では有意に低い値を、Sr, Cu系では有意に高い値を示すことがそれぞれわかった。つまり、この7種のイオンを比較した時、イオンの種類によってマクロファージの応答性は変化し、促進及び抑制の作用を示すことがわかった。この時、Si, Ca, Mg系を除くイオン種の系において、上記のような傾向は濃度依存性を持つことも見出した。以上のことから、免疫細胞の一つであるマクロファージは、生体用セラミックス材料から溶出するイオンに対し、その種類及び濃度に依存した特異な応答を示すことがわかった。このような応答性の変化は、マクロファージのサイトカイン産生機能に対しても影響を与えていることが予想される。つまり、材料から溶出するイオンが、免疫反応を介した骨形成機能の発現に対して作用する可能性を示す結果であった。材料から溶出するイオンが、免疫反応を介した骨形成機能の発現に及ぼす影響を調査すべく、イオンの影響を受けたマクロファージについて、そのサイトカイン等産生物を調査するとともに、産生物による間葉系幹細胞への影響について調査する。具体的には、各イオン存在下で培養したマクロファージの培養上清を用いて、間葉系幹細胞(KUSA-A1)を培養したときの骨形成性細胞への分化程度について検討する。上清を使用して培養することで、マクロファージのサイトカイン産生に対しイオン種や量による影響を検討するとともに、産生物による間葉系幹細胞への効果について評価する。まずは、培養上清の添加条件などを最適化させ、本評価実験の基本となる条件を見出す。その後、各イオン条件で得られた培養上清を用いて間葉系幹細胞を培養する。分化過程の評価には、間葉系幹細胞のアルカリフォスファターゼ活性値やコラーゲン産生量などの測定を用いる。間葉系幹細胞への影響について検討をしたのち、血管内皮細胞への影響またはマクロファージとそれら細胞の共培養系についても検討を行う。これらの検討結果をふまえ、次に合成すべきガラス材料組成を決定する。

以上のことをふまえ、身体内にて起こる初期炎症反応から骨形成までの流れを見据え、これまで着目されていなかった『免疫系細胞(マクロファージ)→間葉系幹細胞→骨芽細胞・血管内皮細胞』経路で起こる細胞間クロストークに対する、Cu, Zn, Co, Ca, Si等の無機イオンの影響を明らかにする。複数種のイオンが同時に供給された系も検討することで、目指すガラス組成を設計し、独自の技術で3D綿状繊維構造のゾルゲルガラスを作製する。細胞応答性を操作するだけでなく、実用性を考慮した柔軟性と操作性を兼ね揃えた生体用ガラス綿材料の開発を目指す。これまでに、マウス由来マクロファージ(RAW264.7)単体の代謝活性に対する各種イオンの影響について主に検討してきた。各種イオンによる影響を検討するにあたり、イオンの種類及び濃度条件を変化させてイオン含有培養培地を作製し、これを用いてマクロファージを最長3日間培養し、細胞活性を経時的に評価した。各イオン濃度は10500 ppm範囲とし、当初予定していたCu, Zn, Co, Ca, Siに加え、Mg, Srの計7種のイオンを対象に検討した。細胞の代謝活性はAlamar blue色素の酸化還元反応を利用した蛍光発色測定およびDNA量測定から求めた。その結果、DNA量の推移に着目した場合、コントロールサンプルとなる通常培地の結果と比較し、Si, Ca, Mg系では同程度の値を、Zn, Co系では有意に低い値を、Sr, Cu系では有意に高い値を示すことがそれぞれわかった。つまり、この7種のイオンを比較した時、イオンの種類によってマクロファージの応答性は変化し、促進及び抑制の作用を示すことがわかった。この時、Si, Ca, Mg系を除くイオン種の系において、上記のような傾向は濃度依存性を持つことも見出した。以上のことから、免疫細胞の一つであるマクロファージは、生体用セラミックス材料から溶出するイオンに対し、その種類及び濃度に依存した特異な応答を示すことがわかった。このような応答性の変化は、マクロファージのサイトカイン産生機能に対しても影響を与えていることが予想される。つまり、材料から溶出するイオンが、免疫反応を介した骨形成機能の発現に対して作用する可能性を示す結果であった。材料から溶出するイオンが、免疫反応を介した骨形成機能の発現に及ぼす影響を調査すべく、イオンの影響を受けたマクロファージについて、そのサイトカイン等産生物を調査するとともに、産生物による間葉系幹細胞への影響について調査する。具体的には、各イオン存在下で培養したマクロファージの培養上清を用いて、間葉系幹細胞(KUSA-A1)を培養したときの骨形成性細胞への分化程度について検討する。上清を使用して培養することで、マクロファージのサイトカイン産生に対しイオン種や量による影響を検討するとともに、産生物による間葉系幹細胞への効果について評価する。まずは、培養上清の添加条件などを最適化させ、本評価実験の基本となる条件を見出す。その後、各イオン条件で得られた培養上清を用いて間葉系幹細胞を培養する。分化過程の評価には、間葉系幹細胞のアルカリフォスファターゼ活性値やコラーゲン産生量などの測定を用いる。間葉系幹細胞への影響について検討をしたのち、血管内皮細胞への影響またはマクロファージとそれら細胞の共培養系についても検討を行う。これらの検討結果をふまえ、次に合成すべきガラス材料組成を決定する。
マウス嗅覚系におけるシナプス形成特異性の検証

高等動物が外界の情報に対して適切な行動を選択するためには、発生の過程で脳に存在する神経回路が個体差なく正確に形成される必要がある。一般に神経回路は、遺伝子に規定されたプログラムに加えて、臨界期に生じる神経活動による精緻化を経て完成される。この回路構築の具体的な分子メカニズムの理解は、動物の先天的な行動と学習によって変化する可塑的な行動原理を理解する上で重要な示唆を与える。マウスの一次嗅覚系は神経回路構造が明瞭であることと遺伝学的手法による介入実験の簡便さから神経回路形成の優れたモデルとなっている。これまでの我々の先行研究などを含め回路形成の遺伝的プログラムに関しては多くの知見が提供されてきたが、神経活動による精緻化のプロセスについては具体的なメカニズムは明らかにされてこなかった。神経活動に依存した回路の精緻化は、ヘブ則“Neurons that fire together wire together."と表されるように、神経細胞間の同期的な発火活動によると多くの教科書に記載されている。しかし我々の高速カルシウムイメージング及びオプトジェネティクスによる嗅神経の活動の観察、操作を通じて、ヘブ則には当てはまらない全く新しい神経活動依存的な回路形成のメカニズムを明らかにした。我々は、嗅覚神経細胞で発現する単一の嗅覚受容体分子が、細胞の自発活動パターンを規定し、その受容体に固有な自発活動のパターンが複数の細胞接着、反発分子の発現量を調節し軸索の収斂、ひいてはシナプス形成機構を制御することを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。マウスの嗅覚系において、一次神経細胞は発現する嗅覚受容体の種類に基づいて嗅球にある糸球体へと軸索を投射させ、二次神経細胞とシナプス結合をする。これまでの研究から、嗅覚回路の中には先天的な行動を制御する遺伝的に規定された回路が存在することが示唆されている。その一方で、遺伝子組換え技術により異なる動物種の嗅覚受容体を発現させたとしても、内在性の嗅覚受容体の時と同様に機能的な神経回路が形成されることが分かっている。本研究課題では、マウス嗅覚系における一次神経細胞と二次神経細胞間のシナプス特異性を検証することを通して、高等動物の神経回路がもつ遺伝的な堅牢性と可塑的な柔軟性を両立させるメカニズムを明らかにすることである。一次と二次の神経細胞間のシナプス結合の特異性を明らかにするためには両方の細胞において遺伝的に規定されたサブタイプを同定することが必要となる。一次神経細胞に関しては、発現する嗅覚受容体を筆頭に多数のサブタイプが明らかにされているが、二次神経細胞に相当する僧帽細胞においては殆ど明らかにされていない。そこで、二次神経細胞の遺伝子プロファイルのデータを参考に多数の遺伝子の発現を組織染色によって確認し、嗅球内の僧帽細胞の位置に依存的して発現するもの、嗅球内の位置によらず一部の僧帽細胞でのみ発現する遺伝子を複数同定した。上記の一部の僧帽細胞でのみ発現する遺伝子のプロモーター下に蛍光タンパク質であるEYFPをコードする遺伝子改変動物を作出したところ、発現は発生期の一時的ではあるものの僧帽細胞のサブセットで発現することが確認できた。これは、僧帽細胞を遺伝的なプロファイルでもって分類することに成功した初めて知見である。本研究課題では、適切な嗅覚情報伝達を支える一次嗅覚神経細胞と二次僧帽細胞間のシナプス特異性がどのように形成されるかを明らかにするために、課題を遺伝的に規定された機構と入力情報依存的な機構の解明の以下の2つに分けて研究を遂行している。(1)遺伝的な機構:僧帽細胞における遺伝的サブタイプを同定し、サブタイプごとに樹状突起の伸長パターンを解析する。更に、サブタイプを規定するマーカー遺伝子が、嗅球内における僧帽細胞の大まかな配置あるいはシナプス接続の過程においてどのように機能するかを検討する。(2)入力情報依存性な機構:遺伝学的手法によって一次嗅覚神経細胞からの入力を変化させ、僧帽細胞の形態にどのような影響がみられるかを検討する。(1)に関連して、僧帽細胞の遺伝子発現プロファイルのリストと組織染色を組み合わせ、一部の僧帽細胞でのみ発現が確認できる遺伝子を複数同定した。さらに同定した遺伝子のプロモーター下に蛍光タンパク質をコードする遺伝子をつないだトランスジェニックマウスを作製し、確かにこれらの遺伝子が僧帽細胞のサブセットで発現していることが確認した。しかしこれらの遺伝子プロモーターの活性は強くなく、発生期の特定の時期でのみしか発現が検出されないことから、上述の遺伝子改変動物は僧帽細胞の樹状突起の伸長パターンなどの形態観察には利用できないことがわかった。(2)に関連して、遺伝的に一次嗅覚神経細胞が除去された遺伝子改変動物を作出して、ゴルジ染色法により僧帽細胞の樹状突起の形態観察を行った。通常僧帽細胞は主樹状突起と呼ばれる一本の太い突起を嗅球において放射状に伸ばすのに対し、嗅覚神経除去マウスにおいては主樹状突起が細く、また伸長方向も放射状ではなくなり規則性が失われていることがわかった。正常な樹状突起の発達には、一次嗅覚神経からの入力が必須であることが示唆された。

これまでの研究から、嗅覚回路の中には先天的な行動を制御する遺伝的に規定された回路が存在することが示唆されている。その一方で、遺伝子組換え技術により異なる動物種の嗅覚受容体を発現させたとしても、内在性の嗅覚受容体の時と同様に機能的な神経回路が形成されることが分かっている。本研究課題では、マウス嗅覚系における一次神経細胞と二次神経細胞間のシナプス特異性を検証することを通して、高等動物の神経回路がもつ遺伝的な堅牢性と可塑的な柔軟性を両立させるメカニズムを明らかにすることである。一次と二次の神経細胞間のシナプス結合の特異性を明らかにするためには両方の細胞において遺伝的に規定されたサブタイプを同定することが必要となる。我々は、嗅球の腹側に軸索を投射する一次嗅覚神経細胞と腹側に位置する二次僧帽細胞とがニューロピリン2(Nrp2)という軸索ガイダンス分子を発現していることを明らかにした。細胞種特異的なNrp2のノックアウト実験から、一次嗅覚神経細胞で発現するNrp2は軸索の嗅球腹側への投射を、二次僧帽細胞で発現するNrp2は僧帽細胞の腹側への移動を制御することがわかった。さらにNrp2の反発性のリガンドであるセマフォリン3F(Sema3F)のノックアウト実験から、一次嗅覚神経細胞から嗅球へと持ち込まれるSema3Fが一次神経細胞の軸索ガイダンスを、そして二次神経細胞の細胞移動を同時に制御することでNrp2を発現する神経細胞間のシナプスの特異的な結合を保障していることが明らかになった。僧帽細胞は嗅球において放射状に樹状突起を伸ばすことから、Nrp2/Sema3Fの相互作用が間接的に特異的なシナプス結合を支えていることがわかった。本研究課題では、適切な嗅覚情報伝達を支える一次嗅覚神経細胞と二次僧帽細胞間のシナプス特異性がどのように形成されるかを明らかにするために、課題を遺伝的に規定された機構と入力情報依存的な機構の解明の以下の2つに分けて研究を遂行している。(1)遺伝的な機構:僧帽細胞における遺伝的サブタイプを同定し、サブタイプごとに樹状突起の伸長パターンを解析する。更に、サブタイプを規定するマーカー遺伝子が、嗅球内における僧帽細胞の大まかな配置あるいはシナプス接続の過程においてどのように機能するかを検討する。(2)入力情報依存性な機構:遺伝学的手法によって一次嗅覚神経細胞からの入力を変化させ、僧帽細胞の形態にどのような影響がみられるかを検討する。(1)に関連して、遺伝学的な実験から嗅球の腹側方向への一次嗅覚神経の軸索投射と二次僧帽細胞の細胞体の移動をNrp2/Sema3Fという反発性のシグナルによって同時に制御されていることを突き止めた。一次嗅覚神経細胞から嗅球背側に分泌されるSema3Fに対する反発の結果としてNrp2を発現する嗅覚神経軸索と僧帽細胞の樹状突起が間接的に特異的なシナプス結合を形成しているようである。この内容は論文にまとめ投稿し、受理された。(2)に関しては、遺伝子改変技術によって特定の嗅覚受容体を異所的に発現させた変異マウスや、一部の嗅覚神経でのみ軸索の収斂に関わる遺伝子をノックアウトし、同じ嗅覚受容体を発現する嗅覚神経の軸索が隣接した2つの糸球体に投射する変異マウスを作製した。高等動物が外界の情報に対して適切な行動を選択するためには、発生の過程で脳に存在する神経回路が個体差なく正確に形成される必要がある。
マルチメディアQoEの明示的向上・最大化クロスレイヤ制御技術の研究

次世代ネットワーク(NGN)において,マルチメディアアプリケーションのQoE(QualityofExperience :ユーザ体感品質)を明示的に向上・最大化させるためのクロスレイヤ制御技術の研究を行った.まず,受信端末でのビデオ出力制御方式SCSの高効率化を図った.次に,帯域保証音声・ビデオIP通信において,音声・ビデオ問最適帯域配分の明確化と,インタラクティブ通信においてQoEが最大となるビデオ送信符号化レートと受信バッファリング時間の最適組合せの決定を行った.更に,力覚メディア・音声・ビデオ通信におけるQoE向上方式の提案を行った.次世代ネットワーク(NGN)において,マルチメディアアプリケーションのQoE(QualityofExperience :ユーザ体感品質)を明示的に向上・最大化させるためのクロスレイヤ制御技術の研究を行った.まず,受信端末でのビデオ出力制御方式SCSの高効率化を図った.次に,帯域保証音声・ビデオIP通信において,音声・ビデオ問最適帯域配分の明確化と,インタラクティブ通信においてQoEが最大となるビデオ送信符号化レートと受信バッファリング時間の最適組合せの決定を行った.更に,力覚メディア・音声・ビデオ通信におけるQoE向上方式の提案を行った.本年度は,まず研究計画に従って,SCS,音声・ビデオ間最適帯域配分,インタラクティブ通信(送信符号化レートと受信バッファリング時間の最適組合せ選択制御)の研究を行った.加えて,QoE向上に有効である新たな項目の検討も行った.SCSについては,FMOがQoEに及ぼす影響を調べ,スライスグループマップタイプとしては,インタリーブよりもディスパースの方が高いQoEを達成しうることを示した.更に,誤り補償とフレームスキップ切替の適切な閾値選択のために,新たに2種類の方法(表参照方式,ユーザ選択方式)を考案し,従来のQoE推定方式と比較することによって,提案方式の実現可能性を立証した.音声・ビデオ間最適帯域配分制御については,ビデオGOP,ビデオ出力制御方式(誤り補償,またはフレームスキップ),コンテンツタイプの違いが,QoE最大化のための最適帯域配分に及ぼす影響を調べた.インタラクティブ通信については,一定帯域幅を割り当てる帯域保証サービスを対象とし,QoEが最大となるビデオ符号化レートと受信バッファリング時間の組合せが存在し,それは作業内容に依存することを示した.新たに着手した項目として,まず,無線アクセスネットワークと多視点ビデオ(Multi-View Video : MVV)の研究が上げられる.前者では,ユビキタス環境での音声・ビデオ伝送QoE保証を実現するために,IEEE 802.11e HCCAとIEEE 802.16におけるクロスレイヤパケットスケジューリング方式を提案した.後者については,MVVがQoEの向上に有効であることに着目して,MVVに音声も加えたMVV-Aのシステムを取り上げ,QoE評価の基礎的検討を行った.この他,ルータのスケジューラがQoEに及ぼす影響,遠隔学習におけるQoEと学習効率,多地点IP通信におけるリアルタイム型遠隔対話環境におけるQoE等の評価も行った.本年度は,QoE向上に関して,主として,次の5種類の研究を実施した.まず,第1に,QoEベースビデオ出力方式SCSについて,昨年度に提案した2種類の閾値選択方式(表参照方式,ユーザ選択方式)を,多様なコンテンツに適用し,有効な参照表とユーザ選択のインタフェースの作成を行った.また,時変トラヒックにも有効に対処できることを明らかにした.第2に,QoE保証方式GPSQをインタラクティブ通信に拡張し(インタラクティブGPSQ),個々のユーザがQoEを最大にするようなカスタム化法を提案した.主観評価実験によりその有効性を検証した.第3に,無線アクセスネットワークにおけるQoE向上/保証の研究を取り上げた.IEEE 802.11e HCCAにおけるクロスレイヤパケットスケジューリング方式の一つとして,送信側MAC層でのビデオフレームスキッピングなどのQoE向上方式を導入して,有効性を定量的に立証した.また,IEEE802.16も取り上げた.第4に,多視点ビデオ・音声(MVV-A)システムによるQoE向上の研究を行った.MVV-AシステムにおけるQoEは,多様な要因に依存する.昨年度に構築したIPネットワーク上でのMVV-Aシステムを用いて,QoEに大きな影響を及ぼす要因を特定し,その定量的評価を試みた.特に,コンテンツ,ユーザインタフェース,カメラ配置がQoEに及ぼす影響を,SD法により多次元的に評価した.第5に,更なるQoE向上ために,音声・ビデオに加えて力覚メディアを新たに取り上げた。これら3メディアによる三感インタラクティブIP通信を対象として,QoE向上方式としてメディア適応型メディア内同期制御方式を提案し,QoEの多次元評価を行った.その結果,提案方式は従来方式よりも高いQoEを達成できることを示した.本年度は,交付申請書に記載した3項目と,QoE研究の応用としての遠隔講義教育効果の評価の研究を実施した.1.SCSの高機能化・高品質化2.多視点ビデオ・音声(MVV-A)によるQoE向上昨年度まで検討していたクライアント・サーバ型のMVV-Aシステムを,対等インタラクティブ通信システムへ拡張する研究を行った.インタラクティブ通信の特徴を表現できる作業を考案し,その作業をMVV-Aシステムで実行する場合のQoEと単一視点ビデオ・音声(SVV-A)システムで実行する場合のQoEとを,14個の形容詞対を用いたSD(Semantic Differential)法により比較した.その結果,MVV-AはSVV-Aよりも高いQoEを達成することを明らかにした.