hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学生アスリートにおける睡眠不足症候群の実態とその予防に資する至適睡眠時間の検討

前年度までに実施された疫学調査から算出されたアスリートの至適睡眠時間について、その検証を行うための介入実験を実施した。同一部活動に所属し、睡眠不足症候群と疑われる男子大学生アスリート24名を対象とした。夜間睡眠時間を至適睡眠時間である7.9時間まで延長する介入群と、普段の睡眠習慣を維持してもらう非介入群に12名ずつ分類し、介入の前後で彼らの日中機能および気分(SF-8、日本語版POMS、エプワース眠気尺度、抑うつ尺度)、認知機能(Psychomotor vigilance test)の測定を実施した。また、毎日の夜間睡眠の記録はマットレス型の睡眠記録装置を用いた。介入前の介入群の睡眠時間は5.9時間、エプワース眠気尺度8.3点であり、非介入群については、睡眠時間5.3時間、エプワース眠気尺度7.9点であり、両群に差は認められなかった。介入期間は3週間であり、介入途中で介入群に分類した2名が脱落したため、解析対象にはその2名を除外した22名を用いる予定である。現在、介入実験が終了し、データを取得した直後であり、解析はこれから実施する。介入期間中の両群の睡眠時間を確認し、介入前後の日中機能、気分、Psychomotorvigilance testについて比較検討を行う。Psychomotorvigilance testについては、反応時間ならびに10分間の誤反応数について、それぞれ検討する。本研究の睡眠時間延長介入研究の被験者として、事前に研究協力の承諾を得ていた部活動の都合が急遽あわなくなったことから、他の部活動に研究協力と被験者募集を依頼する必要が生じた。承諾を得た後も部活動の競技のスケジュールの都合上、介入開始までに想定以上の時間を要してしまった。2018年度が補助事業期間の最終年度であったが、上述の理由から期間の延長を申請、承認してもらった。介入実験のデータ解析を実施し、論文報告を行う。体育系部活動に参加する大学生(大学生アスリート群)および対照群となる一般学生に対して質問紙調査を施行し、彼らの睡眠習慣、生活習慣、精神・日中機能等を詳細に調査した。大学生アスリート308名、一般学生289名を対象とし、各調査項目の群間比較を行ったところ、大学生アスリート群は一般学生群に比して平日の就床時刻・起床時刻ともに有意に早く、睡眠時間も18分長かた。さらに、昼寝習慣のある者が多く認められた。休日も、大学生アスリート群の就床・起床時刻は早かったが、睡眠時間に有意差は認められなかった。また、SF-8によるPhysical component summary (PCS)・Mental Component Summary (MCS)ともに良好な者を健康度良好者と定義し、群別に健康度を状態変数、平日睡眠時間を検定変数としたROC解析を実施した。アスリート群では、心理的競技能力の良・不良も状態変数として同様のROC解析を実施した。その結果、心身の健康度維持に資する至適睡眠時間は、一般学生群が7.5時間であったのに対して、大学生アスリート群では8.0時間と30分長かった。心理的競技能力を損ねない至適睡眠時間は7.3時間であった。大学生アスリート群の約80%の者が、8.0時間よりも睡眠時間が短い睡眠不足者であり、約8%の者は、日中に過度の眠気を伴い、休日に長時間睡眠をとる睡眠不足症候群を有している可能性が示唆された。対象であるいくつかの部活動において、部の競技日程の都合によって調査ができなかったため、調査実施を次年度にずらすこととなったが、大学生アスリートの心身の健康度および心理的競技能力の維持に資する至適睡眠時間を明らかにすることができた。現在、未実施の部活動に対して順次追加調査を行うことで、男女間の比較を試みている。

2018年度が補助事業期間の最終年度であったが、上述の理由から期間の延長を申請、承認してもらった。平成28年度に実施した大学生アスリートを対象とした睡眠習慣の質問紙調査では、女性の対象者が目標数に達しておらず、男女差の検討が困難であったため追加調査を実施している。未発表ではあるが、大学生アスリートにおいては、平日の睡眠時間に男女の差は認められないが、休日の睡眠時間は男性に比して女性で20分長かった。昼寝習慣のある者の割合は、男性が女性に比して高かった(33.6% vs. 17.6%)。また、慢性的な寝不足状態によって日中機能の低下を引き起こす睡眠障害として知られる、睡眠不足症候群(insufficient sleep syndrome: ISS)の割合は、男性で7.5%、女性で10.2%であった。さらに、ISSを有する大学生アスリートは、健常な彼らに比して日中機能は低下していた。ISSを有する者について男女差の検討を行った結果、女性は男性に比して抑うつ得点が高く、精神的健康度が低いことが明らかとなり、眠気に関しては、男女間の差は認められなかった。これらの結果から、大学生アスリートにおける睡眠習慣は男女で特徴が異なり、ISSはわずかではあるが、女性で有病率が高いことが明らかとなった。またISSを発症した場合、女性の症状がより重度となることが示唆された。本結果に関しては現在国際誌への投稿準備中である。なお、質問紙調査の一方で、次年度に実施する睡眠時間延長の介入研究のための予備実験を実施し、本実験への準備を進めている。初年度の質問紙調査が、対象となる部の競技日程等の都合で今年度に延期することになった影響を受けて、介入研究の準備等もやや遅れてしまった。質問紙調査を追加で実施し、計画通りの対象者数を確保することで、大学生アスリートにおける至適睡眠時間の男女差についての検討を加えることを目指している。また、それと同時に、至適睡眠時間未満の睡眠不足の大学生アスリートに対する、睡眠時間延長介入研究の予備実験を行い、本実験実施するうえでのプロトコル精度の向上を図る。介入実験のデータ解析を実施し、論文報告を行う。介入研究の対象となる部活動と介入期間等の詳細な打ち合わせを進め、平成30年度9月末から11月に実施する。それと同時に、質問紙調査の国際誌投稿を行う。介入研究終了後は直ちにデータ解析を行う予定である。調査対象のいくつかの部活動では、競技日程の都合により、質問紙調査の実施を延期したため、予定額よりもデータ入力費等を使用しなかったため。介入実験が遅れ、その解析および論文投稿が昨年度までに完了しなかったため、補助期間の延長を申請するとともに、次年度に解析・論文投稿費用を繰越した。参加予定であった国際学会を欠席したために次年度使用額が生じた。繰越した金額は、睡眠時間延長の介入研究を実施するにあたり、質問紙調査から決定された睡眠時間が推測された時間よりも長く、被験者を長い時間拘束することで、被験者への負担が増加することから被験者への謝金として使用する。延期した質問紙調査のデータ入力費として使用する。
時系列計量分析手法の開発とその実証分析への応用

本研究では時系列計量分析手法の開発とその実証分析への応用に取り組む。本年度行った研究によって新たに得られた成果は以下のとおりである。1.多変量時系列分析を行う際に定常性と反転可能性の条件は仮定されることが多いが、ジョルダン標準形を用いてこれらの条件を満たすように係数を推定するアルゴリズムを開発している。Hannan and Rissanen(1982)流の推定法やJohansen(1988)らの一連の研究による集中尤度に基づく共和分検定ではこれらの問題を明示的に扱っていないため、仮定が満たされている保証はない。つまり推定されたモデルで仮説検定を行うときに、推定されたモデルがその仮説の条件を満たしている保証はない。そのためこの条件を保証しつつ推定する本アルゴリズムは実証分析上特に有用であると考えられる。また、共和分検定における帰無・対立両仮説を公平に評価するために、Hosoya(1986)において提案された一般化尤度比検定を共和分検定に応用し、共和分ランクの同時検定を提案し、そのアルゴリズムを開発している。2.Hosoya(1997)で扱われたARMAのスペクトル分解に基づいて実際に計算可能なアルゴリズムの開発を行った。この問題はRozanov(1968)やHannan(1970)で扱われているが、代数的な扱いにとどまり実際に計算することは想定されていない。スペクトル分解はMAのスペクトル密度を変えずに反転可能性を満たすように根を修正することにも役立つので、MAに関しては1で提案した方法と代替的である。このアルゴリズムの開発により、具体的な計算が困難であった第3の変数が存在する場合の一方向因果性の推定が可能になる。本研究では時系列計量経済学の手法の開発とその実証分析への応用に取り組む。1.非定常時系列データに関する広範な推測問題を扱うために、ウッィトル尤度に基づいて具体的に計算可能な推定法を開発した。より少ないパラメータ数でより複雑な確率過程を記述できるが容易には推定しにくいARMAモデルに対しても容易に実行できるアルゴリズムになっているため、応用の範囲が広がると考えられる。また実証分析への応用として、米国の利子率データ、日本の利子率データ、日米の株式データを扱った。米国のデータ間には少なくとも共和分ランク1が存在すると結論づけられた。日本のデータでは長期間にわたる低金利政策を考慮して、データを分けて分析を行った。日本銀行が1993年9月に公定歩合を2.5%から1.75%に下げた前後で異なる共和分ベクトルが推定された。このことは日本の経済構造になんらかの構造変化が生じていることを示唆している。株式データに関してはそれぞれが独立な単位根過程という結論が得られた。さらに共和分検定を容易に行えるようにするために、ガンマ分布とラゲール多項式を利用して非負という性質を持つトレース統計量の近似を検討し、ガンマ分布で応用上十分近似できていることを示した。2.構造変化を考慮した一方向因果性のワルド検定とその計算アルゴリズムを開発した。これはHosoya (1997)とYao and Hosoya (2000)の拡張になっている。提案された推定法に基づいて日本のマクロデータ間の因果性を検討した結果、貨幣供給量の指標であるM2+CDと貸出残高ではGDPに対して異なる因果関係が検出された。M2+CDはGDPから影響を受けているが、その逆は弱く長期的なものに限定される。一方貸出残高はGDPにより強い影響を与えていて、その影響は片側に限られる。
傾斜地畑における土壌物理性の空間変動に関する研究

一般に土壌は、時間・空間的な変動を示すため、一筆の圃場内における土壌物理性にはかなりのバラツキが生じている。そこで本研究では、畑土壌の時空間変動の特性について詳細なサンプリングをもとに、変動の要因と考えられる人為及び地形との関係から解析を行った。美瑛町の丘陵地帯に位置する約0.8ha(55×144m)の傾斜畑を調査圃場とした。栽培作物はビートであり、長辺方向とほぼ平行に畝が形成されていた。この調査圃場の畝立てと直行する測線上において、1998年5月と8月にサンプリングを行った。測線上には85列の畝が認められ、畝間及び畝上で交互に、深さ10cmのAp層中から不撹乱土壌試料を171地点で採取した。土壌に対する人為的な処理を考慮し、畝上と畝間(機械走行による踏圧部・非踏圧部)に分け、それぞれの物理性について検討した。各物理性の分布特性については、人為を考慮して区分した標本では正規性への適合度が高まる傾向を示した。サンプリング位置を考慮した各物理性の空間変動については、献上と畝間では有為な母平均の差が認められているが、測線上の変動からは各物理性とも斜面上部と下部で処理区間の差が不明瞭となり値が近接する領域があることが認められた。また、5月の時点では畝上、畝間ともに斜面下方に向かって土壌水分が減少し、容積密度が低下するというようなトレンドが認められたが、8月になると、畝上においては5月と同じ平均値付近で、また、畝間では全体的に間隙が増加する方向へと変化し地形の影響と考えられるトレンドが解消されていた。そして、空間変動に関しては、ほとんどの物理性のセミバリオグラムにおいてピュアナゲットを示しており、距離に依存しないランダム分布であることを確認した。畝立てや機械走行による人為作用により、一筆の圃場内でも土壌物理性にかなりの変動が認められ、特に粗間隙は畝間での値の減少とバラツキの増大が顕著であった。また、5月に認められた地形の影響と思われる測線上でのトレンドは、時間の経過により8月の時点では見られなくなり、これらの物理性の変動に対する地形因子の影響は不明瞭であった。改良山成畑工により造成された畑圃場において、土壌物理性の空間変動特性を明らかにする目的で、統計的手法により解析を行った。調査は約3.3haの畑圃場内において55×55mの区画を設け、5m格子で144地点と傾斜方向と一致する対角線上の格子の中央の11地点、計155地点で土壌試料の採取を行った。土壌試料は作土層(深さ8cm)から100cm^3(φ5cm・h5.1cm)の土壌コアサンプラーを用いてそれぞれ1サンプルを採取した。採取した不撹乱土壌試料について、飽和透水試験、容積密度、含水量等の基本物理性について試験を行い、それらの変動の特性を解析するために基本統計量の算出と正規分布への適合性の検定を行った。最も変動性の大きな物理性は変動係数が120%を示した飽和透水係数であり、その度数分布については正規性及び対数正規性についての適合性が有意水準5%で棄却された。それ以外の物理性に関しては気相を除いて変動係数が10%以下と変動性が小さく、また正規性に関しては、飽和度、含水比以外では棄却されなかった。含水比に関しては正規性が認められなかったが、その分布形態の特徴としては、分布の尖度は16でデータの93%以上が0.450.55cm^3/gの範囲に集中している分布形態を示していた。なお正規性の認められた物理性に関して、危険率、誤差率を5%として求めた必要データ数は25データとの値が得られた。各物理性の空間変動のについては、等値線図、標高との相関分析、地質統計的手法(セミバリオグラム)による解析を行ったが、含水比以外では明瞭な特徴が認められなかった。含水比の等値線図からは等高線方向に沿って分布する特徴、および標高とは正の有意な相関関係が認められた。算出方向を考慮したセミバリオグラムからも異方性といった空間変動特性が確認され、その変動は傾斜方向では14m、等高線方向では20m以内で距離に依存する空間変動であることが示唆された。

サンプリング位置を考慮した各物理性の空間変動については、献上と畝間では有為な母平均の差が認められているが、測線上の変動からは各物理性とも斜面上部と下部で処理区間の差が不明瞭となり値が近接する領域があることが認められた。また、5月の時点では畝上、畝間ともに斜面下方に向かって土壌水分が減少し、容積密度が低下するというようなトレンドが認められたが、8月になると、畝上においては5月と同じ平均値付近で、また、畝間では全体的に間隙が増加する方向へと変化し地形の影響と考えられるトレンドが解消されていた。そして、空間変動に関しては、ほとんどの物理性のセミバリオグラムにおいてピュアナゲットを示しており、距離に依存しないランダム分布であることを確認した。畝立てや機械走行による人為作用により、一筆の圃場内でも土壌物理性にかなりの変動が認められ、特に粗間隙は畝間での値の減少とバラツキの増大が顕著であった。また、5月に認められた地形の影響と思われる測線上でのトレンドは、時間の経過により8月の時点では見られなくなり、これらの物理性の変動に対する地形因子の影響は不明瞭であった。
ウイルス組換え技術と疲労研究を基盤としたβ-ヘルペスウイルス再活性化因子の同定

サイトメガロウイルス(CMV)、ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)、HHV-7からなるβ-ヘルペスウイルスの再活性化機構の解明と予防策の開発は、先進医療にとって大きな意義をもつ。しかし、、これらの再活性化刺激が、「疲労」と関係し、潜伏感染特異的遺伝子がストレス応答と関わる構造を持つということを明らかにし、疲労を伝達する因子を同定した。サイトメガロウイルス(CMV)、ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)、HHV-7からなるβ-ヘルペスウイルスの再活性化機構の解明と予防策の開発は、医療にとって重要であるが、β-ヘルペスウイルスのみならず、ヘルペスウイルスの再活性化を誘導する物質は未だ明らかではない。本研究では、我々のこれまでの研究の成果である、β-ヘルペスウイルスの再活性化刺激が、「疲労」と深く関わっていることと、潜伏感染特異的遺伝子がストレス応答と関わる可能性のある構造(uORF:upstream open reading frame)を持つという発見をもとに、β-ヘルペスウイルスの再活性化を誘導する因子の同定や再活性化機構の解析を行なうことを目的としている。本年度は、HHV-6の再活性を可視化することと、再活性化を誘導するシグナル伝達を検討するために、HHV-6の再活性化の誘導と関係する前初期遺伝子エンハンサー・プロモーター部位の構造解析と、この部位のストレス応答性の解析を行った。この結果、HHV-6の潜伏感染特異的遺伝子であるType I senseHHV-6 latent transcript(H6LT)とType II H6LTの両者が細胞性のストレス応答蛋白であるGCN2やATF4と類似のuORF構造を持つことが判った。特に、Type II H6LTのuORF構造は、これらの細胞因子と極めて類似していた。また、実際にこれらの構造のストレス応答をルシフェラーゼなどのマーカー遺伝子を用いて検討した結果、Type I、Type IIともにストレス応答能を持つことが判明した。また、in vivoでの再活性化のインディケーターウイルスを作成するために、ウイルス増殖時に特異的に作動するプロモーターを検討し、U79/80遺伝子プロモーターがこれにふさわしいことを見出した。サイトメガロウイルス(CMV)、ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)、HHV-7からなるβ-ヘルペスウイルスの再活性化機構の解明と予防策の開発は、先進医療にとって大きな意義をもつ,しかし、β-ヘルペスウイルスのみならず、ヘルペスウイルスの再活性化を誘導する物質は明らかではなかった。本研究は、我々のこれまでの研究による、β-ヘルペスウイルスの再活性化刺激が、「疲労」と深く関わっていることと、潜伏感染特異的遺伝子がストレス応答と関わる可能性のある構造を持つという発見をもとに、β-ヘルペスウイルスの再活性化を誘導する因子の同定や再活性化機構の解析を行なうことを目的として行なった。本年度は、HHV-6再活性化と疲労の分子機構の関係を明らかにするために、疲労と関係する可能性のあるストレス応答シグナルと、HHV-6再活性化に関係する可能性のある遺伝子発現調節機構との共通部分を精査した。さらに、この様にして絞り込んだ関連分子の機能や、シグナル伝達分子としての関連性を検討し、疲労を伝達する因子(疲労因子)を同定した。この分子は、動物の2時間の強制水泳や8時間の不眠による疲労において、HHV-6の潜伏感染細胞を含む体内の多くの臓器の細胞で誘導され、in vivoトランスフェクションによって疲労を誘導することができた。また、この分子は、HHV-6再活性化のシグナルを誘導し、疲労によるHHV-6再活性化誘導に深く関わる因子であると考えられた。
流れの解析と可視化による垂直軸風車の実用化の研究

平成16年度は、パドル型風車、S型ロータ、サボニウス風車、クロスフロー風車の2次元数値シミュレーションに対するプログラムの開発を行ない、こういった風車まわりの流れの解析を行った。さらに、サボニウス風車の風洞実験に向けて試作機の制作や予備的な測定をおこなった。平成17年度は、この研究成果を踏まえて以下の計画によって研究を行った。まず、低速回転する風車では、起動時の特性や風速の変化による回転のゆらぎ等が問題になるため、16年度に作成した計算法に改良を加え、このような状況にも対応できるようにした。具体的には風車の回転角速度を一定にせずに時間の関数として与えられるように拡張した。さらに、風車の材質の違い(たとえばアルミニウム製とステンレス製)による風車の性能の違いを数値シミュレーションで予測できるようにも拡張した。次に低速風車に対して3次元のシミュレーションを行ない、現実の状況に対応できるようにした。一方、垂直軸風車で高速回転して発電に適したダリウス風車に着目し、高速回転中のダリウス風車まわりの流れを数値シミュレーションにより解析し、空力データを数値的に求めた。平成18年度は前年度までの研究成果を踏まえて、さらに現実に近い状況における各種風車のシミュレーションを行った。具体的には、風車が受ける風は一様ではないため、変動流内での風車の性能を数値シミュレーションと実験により調べた。特に分担者(林)が以前の科研費で設置した風洞は脈動流が取り扱えるものでありそれを有効活用した。低速回転のサボニウス風車では、起動時の風向依存性をなくすため、多段型(向きを変えていくつか重ねたもの)や振じれ型のものを重点的に調べた。垂直軸揚力型風車では、起動特性を向上させるため低速風車とのハイブリッド型を考え、その性能評価を行った。平成16年度は、まず代表者、分担者が集まり、研究のすすめ方を詳細に検討するとともに情報交換を行った。河村、佐藤は数値シミュレーションを分担するが、はじめに抗力型風車であるパドル風車、サボニウス風車、クロスフロー風車の2次元数値シミュレーションを行った。このとき、単独の風車に対する精度の高いシミュレーションを行うとともに、複数の風車間の干渉まで計算可能にするため、領域分割の考えを取り入れた新しい計算手法の開発を行った。次に高速回転する揚力型のジャイロミル風車まわりの2次元計算を行うための計算法の確立および実際にプログラム開発を行った。この研究と並行して藤代、渡部はCGによる流れの可視化を、風車がつくる特有の流れを有効に表示するという点に的を絞って検討し、さらに林は各種風車に対するデータ収集を行うとともに風車形状データを入手した。河村、佐藤は林が用意したデータを使って、今回開発したプログラムで詳細な計算を行い、藤代、渡部が詳細結果をもとにした流れの可視化を行った。これら一連の作業が終わった時点で計画の見直しやさらなる進め方などの検討をした。また、林は垂直軸風車のプロトタイプの試作を行うとともに実験環境の整備を行った。なお、河村、佐藤は2次元の妥当な結果を得た後、3次元計算の準備を行った。これらの一連の研究を行っている間に、各分担者は適宜国内外の重要な学会に出席して研究資料の収集や有力研究者との情報交換を行うとともに、現在稼動している風車に対する実地調査も行った。

平成17年度は、この研究成果を踏まえて以下の計画によって研究を行った。まず、低速回転する風車では、起動時の特性や風速の変化による回転のゆらぎ等が問題になるため、16年度に作成した計算法に改良を加え、このような状況にも対応できるようにした。具体的には風車の回転角速度を一定にせずに時間の関数として与えられるように拡張した。さらに、風車の材質の違い(たとえばアルミニウム製とステンレス製)による風車の性能の違いを数値シミュレーションで予測できるようにも拡張した。次に低速風車に対して3次元のシミュレーションを行ない、現実の状況に対応できるようにした。一方、垂直軸風車で高速回転して発電に適したダリウス風車に着目し、高速回転中のダリウス風車まわりの流れを数値シミュレーションにより解析し、空力データを数値的に求めた。この場合、乱流モデルの検討も行いデータの信頼性を増す努力をした。そのため、まずNACA0012型翼まわりの高レイノルズ数流れを計算し、空力係数を実験と比較した上で、この翼をダリウス風車に用いた2次元計算を行った。3次元計算では当然であるが、乱流モデルを用いた2次元計算でも信頼できる結果を得るためには格子数を大きくとる必要がある。このような計算はパソコンでは無理があるため、本年度は名古屋大学情報基盤センターのスーパーコンピュータを利用した。また、実験との比較を行うため、風洞での本格的な測定もおこなった。なお、適宜国内外の関連学会に出席し、情報収集や成果の発表を行うとともに、必要に応じて稼働中の風車の現地調査も行った。平成18年度は前年度までの研究成果を踏まえて、さらに現実に近い状況における各種風車のシミュレーションを行った。具体的には、風車が受ける風は一様ではないため、変動流内での風車の性能を数値シミュレーションと実験により調べた。特に分担者(林)が以前の科研費で設置した風洞は脈動流が取り扱えるものでありそれを有効活用した。低速回転のサボニウス風車では、起動時の風向依存性をなくすため、多段型(向きを変えていくつか重ねたもの)や捩じれ型のものを重点的に調べた。このとき流れは必然的に3次元になるため、17年度に開発したプログラムが役立った。これにより従来のサボニウス風車に比べ、風向に対する依存性を減らし、起動性の良い形状の提案を行った。クロスフロー風車では、波力発電装置への応用を考えた。すなわち波の上下運動による空気の往復流をクロスフロー風車により回転力に変換する装置を考え、その性能を数値シミュレーションにより評価した。このとき、風車は比較的狭い空間に閉じ込めるため境界(壁)との相互作用が問題になるが、そのような場合でも計算できるプログラムを開発した。垂直軸揚力型風車では、起動特性を向上させるため低速風車とのハイブリッド型を考え、その性能評価を行った。これらの研究成果は、西安で開催された「アジア数値流体力学ワークショップ」および幕張で開催された「再生可能エネルギー2006」等の国際会議で発表を行った。ここで、「波力発電用クロスフロータービン周りの流れの数値的研究」はポスター賞の受賞をした。
広領域自然閉鎖水域の汚水浄化法に関する研究

著者によって開発された超微細気泡(「マイクロバブル」と呼称,10数十ミクロンの気泡径を有する)を発生させる装置を,各種の広閉鎖水域の水質浄化に適用し,その試験研究を行った.第1に,次の2つのタイプのエアレータの改良とその性能試験を行い,以下の結果をえた.(1)W型エアレータでは,閉鎖水域において鉛直方向の循環流の形成と数十ミクロンを気泡径とするマイクロバブルを同時に発生させることが可能となった.また,W1型には,4枚のらせん板が配備されているが,そのことが装置製作上なかなか難しく,その改良として,M2型が検討された.(2)M型エアレータでは,1020ミクロンの気泡径を有するマイクロバブルを大量に発生させることが可能となった.また,この発生がポンプの圧力と流量,吸い込み空気量に依存することから,それらの相互関係を検討した.さらに,エアレータ内の圧力抵抗を減少させることを目的として改良を行った.第2に,(1),(2)のエアレータが水質浄化に有効であることを,室内実験において確認し,次の2ヶ所において,その現地における具体的な水質浄化法について検討した.(1)M県Iダム湖の濁水浄化第3に,Y県Nゴルフ場池,H川については,現地実験を行い,上記2つのエアレータが水質浄化に有効であることを確かめた.著者によって開発された超微細気泡(「マイクロバブル」と呼称,10数十ミクロンの気泡径を有する)を発生させる装置を,各種の広閉鎖水域の水質浄化に適用し,その試験研究を行った.第1に,次の2つのタイプのエアレータの改良とその性能試験を行い,以下の結果をえた.(1)W型エアレータでは,閉鎖水域において鉛直方向の循環流の形成と数十ミクロンを気泡径とするマイクロバブルを同時に発生させることが可能となった.また,W1型には,4枚のらせん板が配備されているが,そのことが装置製作上なかなか難しく,その改良として,M2型が検討された.(2)M型エアレータでは,1020ミクロンの気泡径を有するマイクロバブルを大量に発生させることが可能となった.また,この発生がポンプの圧力と流量,吸い込み空気量に依存することから,それらの相互関係を検討した.さらに,エアレータ内の圧力抵抗を減少させることを目的として改良を行った.第2に,(1),(2)のエアレータが水質浄化に有効であることを,室内実験において確認し,次の2ヶ所において,その現地における具体的な水質浄化法について検討した.(1)M県Iダム湖の濁水浄化第3に,Y県Nゴルフ場池,H川については,現地実験を行い,上記2つのエアレータが水質浄化に有効であることを確かめた.超微細気泡(1030μmの気泡径)を発生させるエアレーターを汚水浄化に適用し,その効果を調べた.エアレーターには,旋回式(R1型)と自吸旋回式(V1型)を用いた.前者は,閉鎖水域内の循環流形成と5080μm程度の微細気泡の発生に優れ,後者は1030μmの超微細気泡の発生に優れる特性を有する.R1型エアレーターを用いて,ゴルフ場調整地(長さ60m,幅40m,深さ3m,容量5000m^3)の浄化実験を行い,濁度および浮遊物質(SS)の低減にきわめて効果(600時間で90以上の低減率)のあることが確認された.また,その汚水機能によって,動植物の生育環境が大きく好転することも明らかにされた.V1型エアレーターを用いて,庭池(容量40m^3)の汚水浄化実験を行い,水中に浮遊し,汚濁の原因となる藻類の人工浮上制御に成功した.大量発生したマイクロバブルが水中に浮遊する藻類に付着し,相対的に藻類の比重が小さくなり,浮遊を促進させる.さらに,マイクロバブルの付着によって,水面まで浮上し,大量の藻類(最多時で表面積の約5割)が水面で観察された.また,底部の堆積物の著しく減少し,エアレーター周辺部では,堆積部がなくなり,底壁が露出したのに対し,エアレーターの影響が及ばない領域では,約5cm程度の堆積物が残ったままであった。これらの効果を踏まえ,エアレーターの改良がなされた。筆者によって開発された超微細気泡(「マイクロバブル」と呼称、10数十ミクロンの気泡径を有する)を発生させる装置を,各種の広閉鎖水域の水質浄化に適用し,その試験研究を行った.第1に,次の2つのタイプのエアレータの改良とその性能試験を行い,以下の結果をえた.(1)W型エアレータでは,閉鎖水域において鉛直方向の循環流の形成と数十ミクロンを気泡径にするマイクロバブルを同時に発生させることが可能となった.また,W1型には,4枚のらせん板が配備されているが,そのことが装置製作上なかなか難しく,その改良として,M2型が検討された.(2)M型エアレータでは,1020ミクロンの気泡径を有するマイクロバブルを大量に発生させることが可能となった.また,この発生がポンプの圧力と流量,吸い込み空気量に依存することから,それらの相互関係を検討した.さらに,エアレータ内の圧力抵抗を減少させることを目的として改良を行った.

第2に,(1),(2)のエアレータが水質浄化に有効であることを,室内実験において確認し,次の2ヶ所において,その現地における具体的な水質浄化法について検討した.(1)M県Iダム湖の濁水浄化第3に,Y県Nゴルフ場池、H川については,現地実験を行い,上記2つのエアレータが水質浄化に有効であることを確かめた.
ラット侵襲負荷肝を用いた移植後のビリルビン代謝とHeme Oxygenaseの関連

ラット肝への誘導型Heme Oxygenase(HO-1)の誘導を惹起する侵襲として,出血性ショック・蘇生モデルを作成したが,そのモデルの不安定さから,薬剤ヘミンによるHO-1誘導を行った.このHO-1誘導を受けたラット肝の冷保存・再灌流における胆汁分泌をみることで,HO-1の保存前誘導による再灌流障害抑制効果を検討した.またHO反応の産物であるビリルビン(BR)および一酸化炭素(CO)の役割についても検討した.ヘミン投与後18時間で全肝を摘出し,UW保存液に16時間冷保存後Krebs-Henseleit Bufferにて体外灌流を行い,胆汁を採取した.実験群としては,HO-1非誘導冷保存群(コントロール群),HO-1誘導後冷保存群,HO-1誘導後冷保存再灌流時に灌流液中にHO拮抗阻害剤ZnPPを添加した群,さらにBR添加群,CO添加群の5群に分けた.測定パラメータは胆汁流量,胆汁中への胆汁酸分泌量,リン脂質分泌量とした.再灌流後の胆汁流量は全ての群で灌流時間とともに回復し,30分でプラトーに達した.HO-1誘導群ではコントロール群に比して,胆汁流量は有意に増加したが,ZnPP添加により低下した.またHO-1誘導群の胆汁流量の増加は胆汁中への胆汁酸およびリン脂質の分泌増加を伴い,ミトコンドリア機能の良好化を示唆した.このHO-1誘導の効果の機序を検討するにあたりBRに着目した.再灌流時にZnPP添加により胆汁流量,胆汁中への胆汁酸およびリン脂質分泌量は有意に低下するが,さらに再灌流時にBRを添加するとこれらのパラメータがすべて回復した.添加BR濃度を1-5μMと変化させると,1,2,3μMの低濃度では濃度依存性に胆汁流量,胆汁中への胆汁酸およびリン脂質分泌量は回復したが,4μM以上では逆に全てのパラメータが低下するという添加BR3μMをピークとする2相性の変化が認められた.一方,COを添加しても,回復がみられなかった.以上の実験結果から,HO-1の前誘導により冷保存再灌流時の胆汁分泌機能の低下は抑制され,その機序として低濃度BRの関与が示唆された.Hemorrhagic shock and Resuscitationモデルは不安定であったため、ストレス蛋白であるヘムオキシゲナーゼ(HO)の誘導型HO-1を誘導する薬剤heminを用いて実験を行った.即ち、HO-1を誘導したラット肝の冷保存再灌流モデルで、胆汁分泌能と小葉灌流状態およびそれに対するBRの関与について検討した.冷保存再灌流の方法は、ラット肝をUW液中に16時間冷保存した後、体外灌流を行い、胆汁を採取した.HO-1の前誘導はheminを冷保存18時間前に腹注して行った.Hemin非投与で冷保存した群(Cl6)、hemin投与+冷保存のHO-1誘導群(H/C16)、HO阻害剤ZnPPを灌流液に添加した群(H/Cl6+Z)、さらにBR添加群(H/C16+Z+BR)、CO添加群(H/C16+Z+CO)の計5群で、胆汁流量(BO)、再灌流後30分での胆汁中BR(BR)、胆汁酸(BS)、リン脂質(PL)を比較した.また、最初の2群で蛍光色素灌流で小葉灌流状態を検討した.【結果】全群で再灌流後30分以内にBOはプラトに達した.再灌流後30分でのBO、BR、BS、PLを各群で比較したところ、H/Cl6ではCl6に対し、有意な増加を示し、また小葉灌流状態は有意に良好であった.H/Cl6+ZではH/Cl6に対し、BO、BR、BS、PLは有意な減少を示した.H/Cl6+Z+BRではH/C16+Zに対し、BO、BS、PLは添加BR10、20μMで濃度依存性に回復したが、40μM以上の高濃度BR添加では逆に低下する2相性の変化を示した.一方、H/Cl6+Z+COでは回復を示さなかった.【現在までの結論】HO-1の前誘導により肝冷保存再灌流時に胆汁酸およびリン脂質の排泄増加を伴った胆汁分泌量の増加を認めた.その機序として低濃度BRによる冷保存再灌流障害抑制効果の可能性が示唆された。ラット肝への誘導型Heme Oxygenase(HO-1)の誘導を惹起する侵襲として,出血性ショック・蘇生モデルを作成したが,そのモデルの不安定さから,薬剤ヘミンによるHO-1誘導を行った.このHO-1誘導を受けたラット肝の冷保存・再灌流における胆汁分泌をみることで,HO-1の保存前誘導による再灌流障害抑制効果を検討した.またHO反応の産物であるビリルビン(BR)および一酸化炭素(CO)の役割についても検討した.ヘミン投与後18時間で全肝を摘出し,UW保存液に16時間冷保存後Krebs-Henseleit Bufferにて体外灌流を行い,胆汁を採取した.実験群としては,HO-1非誘導冷保存群(コントロール群),HO-1誘導後冷保存群,HO-1誘導後冷保存再灌流時に灌流液中にHO拮抗阻害剤ZnPPを添加した群,さらにBR添加群,CO添加群の5群に分けた.

測定パラメータは胆汁流量,胆汁中への胆汁酸分泌量,リン脂質分泌量とした.再灌流後の胆汁流量は全ての群で灌流時間とともに回復し,30分でプラトーに達した.HO-1誘導群ではコントロール群に比して,胆汁流量は有意に増加したが,ZnPP添加により低下した.またHO-1誘導群の胆汁流量の増加は胆汁中への胆汁酸およびリン脂質の分泌増加を伴い,ミトコンドリア機能の良好化を示唆した.このHO-1誘導の効果の機序を検討するにあたりBRに着目した.再灌流時にZnPP添加により胆汁流量,胆汁中への胆汁酸およびリン脂質分泌量は有意に低下するが,さらに再灌流時にBRを添加するとこれらのパラメータがすべて回復した.添加BR濃度を1-5μMと変化させると,1,2,3μMの低濃度では濃度依存性に胆汁流量,胆汁中への胆汁酸およびリン脂質分泌量は回復したが,4μM以上では逆に全てのパラメータが低下するという添加BR3μMをピークとする2相性の変化が認められた.一方,COを添加しても,回復がみられなかった.以上の実験結果から,HO-1の前誘導により冷保存再灌流時の胆汁分泌機能の低下は抑制され,その機序として低濃度BRの関与が示唆された.
鉄道ネットワークを対象とした高密度センシング技術の開発とその地震災害制御への適用

鉄道ネットワークを対象として,センシング技術を利用した災害発生時の迅速な機器制御により,被害を最小限に留めるような理論的な枠組みの構築と技術開発を行った.小型マイコンに加速度センサとワイヤレス伝送技術を実装し,これをセンサネットワークとして利用するためのハードおよびソフトの環境整備を行い,プロトタイプを作成した.さらにセンシングデータの大容量送受信が可能であるか等の検証を行うとともに,損傷判断や被害検知手法の開発を行った.鉄道ネットワークを対象として,センシング技術を利用した災害発生時の迅速な機器制御により,被害を最小限に留めるような理論的な枠組みの構築と技術開発を行った.小型マイコンに加速度センサとワイヤレス伝送技術を実装し,これをセンサネットワークとして利用するためのハードおよびソフトの環境整備を行い,プロトタイプを作成した.さらにセンシングデータの大容量送受信が可能であるか等の検証を行うとともに,損傷判断や被害検知手法の開発を行った.地震時の構造物のセンサー情報をリアルタイムに処理するための枠組みとして,実時間信号処理能力と低消費電力に着目し,DSPによる信号処理システムの活用について検討し,その信号処理能力の検証のための構造物模型の加振実験用システムの構築および整備を行った.鉄道向けの常時および地震時のモニタリングにおいては,安価で精度のよいセンサーが必要となる.本年度は,比較的安価かつ容易に入手可能な容量型MEMS加速度センサーなどを対象として基本的なセンシング回路を構築した.また,鉄道構造物とその施設を念頭に,復元力特性を計測するセンサネットワークと,GISと監視カメラを利用した変位計測システムを考案した.センサネットワークでは多数配置するセンサノードの試作を検討し,変位計測システムではデジタルカメラ画像内での変位計測精度がサブピクセルであることを確認した.緊急地震速報を即時的緊急対応に活用するための基礎的検討として,不確定性を含む推定震度をパラメータとした被害関数を構築し,確定情報としての震度をパラメータとした被害関数との比較を行った.さらに,モデル化誤差と計測ノイズの影響下で精度よい損傷同定結果を得るための最適計器配置および最適起振振動数の決定方法に関する研究を実施し,連立方程式の理論誤差に基づいた最適計器配置および最適起振振動数の決定方法を提案した.数値シミュレーションを通して,理論誤差に与える計器配置・起振振動数の影響を調べ,提案手法の妥当性を検証した.鉄道ネットワークでは地盤構造物が多く用いられていることを勘案し,強い地震動が地盤構造物に作用した際に発生する被害を予測するためのSPH解析に基づく数値シミュレーションプログラムを開発した.本研究の目的は,鉄道ネットワークを対象として,センシング技術を利用した災害発生時の迅速な機器制御により,被害を最小限に留めるような理論的な枠組みの構築と技術の実装を図ることである.これを実現するために,本年度行った項目は(1)センサ製作,(2)実構造物におけるセンシング,および(3)災害発生事象の検知である.(1)については,較的安価かつ容易に入手可能な容量型MEMS加速度センサーなどを利用して小型地震計を製作し,測定精度について検討を行うとともに,その地震計を用いて土木構造物の被災度評価法についての検討を行った.(2)については,振動台に試作したセンサーを上載して加振試験を行い,ひずみゲージ式加速度計の値を真として精度を検証した.その結果,フィルタ処理を行えば加速度の時刻歴応答を十分測定可能であり,広域観測用地震計としての適用性を確認した.また,兵庫県南部地震以降,全国に強震観測点が展開され,地震動の観測が行われてきているが,全国の各市町村に1カ所以上設置されている自治体観測点の多くでは地震波形が計測されておらず,最大加速度と計測震度だけが計測されているものが多い.そこで,計測震度を算出するときに使われるフィルター特性に注目し、最大加速度と計測震度のみから地震動の周波数特性を把握する手法について検討した.(3)に関しては,大規模数値計算を使ったシミュレーションとの統合を念頭に,同期した2つの加速度計を使った構造物部材の復元力特性を計測する手法を開発するとともに,鉄道ネットワークを構成する鉄道高架橋の損傷を効率的に検出するための,局所損傷同定手法について検討を行った.適切な振動数で構造部材を局部加振することによってその部分が励起され,微小な損傷を検出できることを数値解析によって明らかにした.鉄道の災害や事故を未然に防ぐ,あるいは最小限にとどめるための最前線の技術はセンシングであるが,現在地震災害に対する危機制御として実用化しているものは,P-S波の到達時間の差を利用した警報システム「ユレダス」のみであり,また,通常の脱線対策にしてもATSやATC等による閉塞区間内の速度制御や脱線防止装置が主体であり,危機事象の定量的予測とその制御に関する研究は十分といえないのが現状である.本研究の目的は,鉄道ネットワークを対象として,センシング技術を利用した災害発生時の迅速な機器制御により,被害を最小限に留めるような理論的な枠組みの構築と技術の実装を図ることである.まず,ネットワークアーキテクチャやプロトコル,信号処理機能を実装した既存のワイヤレスセンサを加速度センサとして利用できるように改良し,これをセンサ・ネットワークとして利用するためのハードおよびソフトの環境を整備した.さらに,超高密度センシングが可能であるか,センシングデータの大容量送受信が可能であるか等の検証を行った.具体的には,加速度計はMEMS加速度センサを用い,SDカードを搭載することで地震計内部で加速度記録の保存容量を拡大した.地震計からパソコンへの無線転送システムとしては,安価で消費電力が少ないZIGbeeを採用した.

その結果,市販の製品よりも安価で,かつ無線システムを搭載した地震計測システムを構築することができ,さらに今後の課題も明らかとなった.損傷判断や被害検知が可能であるか,それを基にした危機制御が可能であるかを数値シミュレーションで詳細に検証するために,盛土の地震時挙動を高精度で再現できるシミュレータおよび逆解析としての損傷同定手法を開発した.また,センサーの振動台実験を行い,大規模な震動に対する基礎データを収集した.高精度かっ高解像度の数値計算を行わなければならないために,多様性に対応可能な統合シミュレータを構築する必要がある.3次乖有限要素法や3次元個別要素法を主体にした解析を行い,損傷判断や被害検知手法を開発した.
音声発音システムを用いた特別支援教育の教材開発と教授手法の開発

「音声や音をドットコード化し,画像やテキストとともに編集し,カラープリンタで普通紙に印刷する」ソフトウエア技術と,「印刷されたドットコードをなぞって,音声や音を取込んだそのままに再生する」ハードウエア技術を活用して,子どもたちや先生の「生の声」を用いて教材を作成し,教育実践活動を行った。知的障害児の通う特別支援学校や肢体不自由児の通う特別支援学校,通常学校に設置された「きこえとことばの教室」などにおいて教育実践活動を行い,発音を持たない生徒とクラスメイトとの対話を実現し,教室に居場所を見つけることに成功した「音声や音をドットコード化し,画像やテキストとともに編集し,カラープリンタで普通紙に印刷する」ソフトウエア技術と,「印刷されたドットコードをなぞって,音声や音を取込んだそのままに再生する」ハードウエア技術を活用して,子どもたちや先生の「生の声」を用いて教材を作成し,教育実践活動を行った。知的障害児の通う特別支援学校や肢体不自由児の通う特別支援学校,通常学校に設置された「きこえとことばの教室」などにおいて教育実践活動を行い,発音を持たない生徒とクラスメイトとの対話を実現し,教室に居場所を見つけることに成功した「(1)マイクやICレコーダーを用いて音声をPCに取り込み、Sound Card Print Liteというソフトウエアを用いて、STコードに変換し、テキスト、画像と共に編集し、通常のプリンタで印刷をする。(2)印字されたSTコードをSound Readerというハンディーなツールでなぞることで、PCに取り込んだ音声そのものを再生することができる」仕組みを、著者は「音声発音(再生)システム」と呼んでいる。この「音声発音(再生)システム」を特別支援学校の児童・生徒の教科の学習や生活単元学習、自立活動などで活用する実践に取り組んでいる。一語や二語しか発音しない生徒に、本システムを導入することにより、「印刷されたSTコードをSound Readerでなぞることで、友達や先生の音声を再生できる」ことを認知させるとともに、朝のホームルームに出てくる対話をSTコードに変換し、それぞれの場面に相応しい画像付きのカードを用意することで、朝の会を自分の力で進めることができるようになった等の変容が生まれている。これまで、絵入りのサポートブックだったものを、ボランティアやお母さんの音声入りのサポートブックにすることで、自宅との行き帰りや課外活動において、落ち着いてボランティアとのやり取りが実現できるようになった生徒も生まれている。生徒自身の声の解説がついた修学旅行の写真を廊下の壁に掲示することで、休み時間等に、児童・生徒がSound Readerでなぞって聞いたり、保護者や研究大会の参加者がなぞって聞いて、子どもたちの活動を共有する活動が起こっている。肢体不自由児の通う養護学校においては、教科の学習に活用するだけでなく、離任した先生と、STコード付きの「声のお便り」の交換を始めている。平成19年度は、通常学級も含めて、数多くの実践活動に取り組むことで、子どもたちの変容の実態を明らかにする。「音声や音をパソコンに取り込み,ソフトウエアを用いて二次元のドットコードに変換し,絵やテキストともに編集し,カラープリンタで印刷するソフトウエア技術」と,「印刷されたドットコードをなぞって音声や音を再生するハードウエア技術」を用いて,初等・中等教育における教科や教科外の活動で活用する取り組みを行った。筑波大学附属大塚特別支援学校においては,言葉を発しない生徒とクラスメイトとのコミュニケーションを図る取り組みに,一年以上にわたって挑戦し,音声コードをなぞってクラスメイトと対話をしたり,朝の会の司会をすることができるようになった。この実践を追いかけたビデオクリップは,日本特殊教育学会を始めとする学会で大きな反響を呼ぶことができた。また,2007年9月にRoosevelt大学で行った招聘講演でも参加者に大きな感銘を与え,シカゴ郊外のOak Park市のHolmes小学校での実践が始まるきっかけとなった。著者を招待してくれたRoosevelt大学の副学長が新たに学長となって異動したSaint Joseph Collegeの附属学校でも実践が始まろうとしている。2008年3月に米国で開催された「情報技術と教師教育(SITE2008)」における,口頭発表やTechnology PlaygroundやAssisitive Technology Showcaseなどにおけるデモンストレーションも大きな反響を呼び,ソフトウエアを入手して取り組みの可能性を探りたいという多くの声をいただいた。子どもたちの生の声を用いて,子どもたちとともに教材作りから取組む日本発の教育活動は,筑波大学の附属の特別支援学校や八王子市の小学校,広島県や沖縄県における養護学校における取り組みへと発展し,今年度は,さらに,米国における特別支援クラスでの実践へと広がりを作ることができた。今年度は,発音を持たない生徒とクラスメイトとのコミュニケーションの実現・発展に取組んでいる筑波木学附属大塚特別支援学校の教諭とともに,アメリカの現職の先生が1万人近くも集まるNational Educational Computing Conference 2008に参加し,Assistive Technology Showcaseでのデモ,そして,ポスター発表を行なった。大塚特別支援学校における音声入りのサポートブックを用いた支援活動,そして,発音を持たない生徒のクラスにおける居場所づくりの実践は,ショーケースやポスター発表の参加者に大きな感銘を与えることができた。日本特殊教育学会の全国大会では,自主セミナーを企画し,この三年間に渡る実践を全国の研究者や学校の先生に紹介するとともに,指定討論者を迎え,これまでの取組みを総括した。日本特殊教育学会における自主セミナー,ATAC2008における参加者セミナー(実践・研究),筑波大学の「軽度発達障害」に関する公開講座などでの講演や教育実践活動の紹介により,また一回り,活動の輪を広げることができた。
グラフ最適化問題に対する近似アルゴリズムの研究

本研究では,いくつかのグラフ最適化問題に対するアルゴリズムを検討した.手書き線画像から筆記運動を抽出する問題は,線画像をグラフとして表現することでグラフ上の最適化問題として定式化される.本研究では,この問題に対するスプラインを用いた発見的アルゴリズムを設計した.また,ある種の線画像に対応するグラフクラスを帰納的に定義し,そのグラフクラスに対する線形時間アルゴリズムを設計した.k-VRP(1,2)やMaxTSPに対しては,differential ratioにもとづく精度保証付き近似アルゴリズムについて検討した.グラフに関する多くの最適化問題はNP-困難であり,最適解を多項式時間で求めるアルゴリズムは存在しないであろうと予想されている.本研究の目的は,NP-困難な組合せ最適化問題に対して,高精度な近似アルゴリズムを設計することである.手書き線画像からその筆順を復元する問題は,手書き文字認識や筆跡鑑定等の応用から,これまでに多くのアルゴリズムが提案されてきた.それらのアルゴリズムの多くは,線画像の分岐点における筆記運動のスムーズさをその筆順の自然さの尺度として用いている.本研究では,筆順の自然さの尺度としてスプラインを用いることで,自然な筆順を復元するためのアルゴリズムを設計した.線画像を無向グラフとして表現することで,筆順の復元問題をある種のグラフ上の最適な経路を求める問題として定式化できる.しかしながら,この問題の最適解を求めるための多項式時間アルゴリズムは知られておらず,また,多項式時間で最適解が求まるような自明でないグラフクラスも知られていない.実際、上記のアルゴリズムも含めて,この問題に対するアルゴリズムのほとんどは発見的手法に基づくものであり,得られる解の精度に理論的な保証のあるアルゴリズムも知られていなかった.本研究では,Double-traced lineのような複雑な構造を持った手書き線画像に対応するグラフクラスを帰納的に定義し,このグラフクラスに対しては線形時間で最適解が求まることを証明した.上記の問題以外にも,クリークサイズを制限したグラフに対する制約付きグラフ同型性判定問題を解くためのアルゴリズムについて,論文としてまとめて公表した.本研究では,いくつかのグラフ最適化問題に対するアルゴリズムを検討した.手書き線画像から筆記運動を抽出する問題は,線画像をグラフとして表現することでグラフ上の最適化問題として定式化される.本研究では,この問題に対するスプラインを用いた発見的アルゴリズムを設計した.また,ある種の線画像に対応するグラフクラスを帰納的に定義し,そのグラフクラスに対する線形時間アルゴリズムを設計した.k-VRP(1,2)やMaxTSPに対しては,differential ratioにもとづく精度保証付き近似アルゴリズムについて検討した.グラフに関する多くの最適化問題はNP-困難であり,最適解を多項式時間で求めるアルゴリズムは存在しないであろうと予想されている.そこで,それらの問題に対して近似解を高速に求めるための近似アルゴリズムの研究が盛んになされている.本研究の目的は,配送計画問題や巡回セールスマン問題などの代表的なNP-困難な組合せ最適化問題に対して,differential ratioにもとづく高精度な精度保証付き近似アルゴリズムを設計することである.各車両が配送できる顧客数の上限をkとした配送計画問題(k-VRP)に対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムが知られている.本研究では,入力グラフの辺重みを1および2に制限したk-VRP(1,2)に対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムについて検討した.また,巡回セールスマン問題(TSP)の最大化バージョンであるMaxTSPに対しても,differential ratioにもとづく近似アルゴリズムの開発を検討した.Optimal Euler Circuit Problem(OEC)は,手書き線画像から筆順を復元する問題をある種の最適な構造を持ったオイラー閉路を求める問題として定式化したものであり,NP-hardであることが示されている.本年度は,OECと関連が深い最適なオイラー道を求める問題に対する効率的なアルゴリズムを設計し,その応用についても検討した.当初は次の2点を目標としていた.目標1:入力グラフの辺重みを1および2に制限した配送計画問題k-VRP(1,2)に対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムを設計する.目標2:巡回セールスマン問題(TSP)の最大化バージョンであるMaxTSPに対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムを設計する.目標1を達成するために,J. Monnotらにより開発されたTSP(1,2)に対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムのアイデアを応用する予定であったが,技術的な困難が伴うことが分かった.また,目標2を達成するために,研究代表者が設計したMaxTSPに対するstandard ratioにもとづく近似アルゴリズムの設計手法を応用する予定であったが,これも技術的な困難が伴うことが分かった.そのため,これら2つの問題に対するアルゴリズムの開発はやや遅れている.当該年度で計画していた2つの目標,k-VRP(1,2)に対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムの設計およびMaxTSPに対するdifferential ratioにもとづく近似アルゴリズムの設計を継続して行う.これらの研究課題については,当初予定していた手法の適用が困難であるため,別の手法を調査し,その適用を試みる.また,入力グラフの辺の重みを閉区間[a,b]に含まれる整数に制限した場合のk-VRPに対する,differential ratioにもとづく近似アルゴリズムの設計も試みる.Y. QIAOらによって提案されたOptimal Euler Circuit Problem (OEC)は,手書き線画像から筆順を復元する問題を,ある種の最適な構造を持ったオイラー閉路を求める問題として定式化したものであり,NP-hardであることが示されている.本年度は,OECと関連が深い最適なオイラー道を求める問題に対する効率的なアルゴリズムを設計し,より実際的な問題への応用についても検討した.