hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学生に対する心と体の統合的成長支援プログラムの実証的研究

本プログラムは、正課教育と正課外教育の相乗効果によってコミュニティ全体の健康度を高め、既存の学生相談業務や、就職支援、留学生支援、また地域の活動に対しても波及効果があったと評価できる。学生の発達的変化として、講義を1科目履修した学生でも自分への気づきが有意に変化しており、卒業時までボランティア活動を行った学生についても質的に好ましい変化が見られたため、個人に対する効果もあったと評価できる。(196語)本プログラムは、正課教育と正課外教育の相乗効果によってコミュニティ全体の健康度を高め、既存の学生相談業務や、就職支援、留学生支援、また地域の活動に対しても波及効果があったと評価できる。(196語)本研究の目的は、「心と体の育成による成長支援プログラム」の実施により、どのような教育効果があったのか、というプログラム全体の評価と、ひとりひとりの学生がどのような発達的変化をしたのか、という個人を中心とした評価を行うことである。本年度は、このプログラムが目標とする自己管理能力、コミュニケーション能力、他者援助精神の育成について、正課教育から課外教育にわたる3種類の教育方法による結果の比較、6種類の教育内容による結果の比較を質問紙調査によって行い、評価に取り組んだ。その結果、平成20年度のデータから、集中講義と課外教育の教育効果と教育内容による差異が明らかになった。参加者の主観的評価から、健康への関心、自分に関する気づき、他者への関心、他者との交流が高まったことが確認できた。教育内容としては、自己管理能力、コミュニケーション能力、他者援助精神を総合的に上げるには食育が有効であることが示され、ファシリテーションの重要性が示された(足立ら、2010)。平成21年度のデータから、必修科目、集中講義、課外教育の教育効果が確認され、参加者の健康への関心は課外教育>集中講義>必修科目の順に、教育効果は集中講義>課外教育>必修科目の順に高い傾向が示された(足立ら、2010)。また、新たな文献研究によって、自己管理能力、コミュニケーション能力、他者援助精神の測定に自己管理スキル尺度、アサーション度、社会的スキル尺度、個人志向性・他者志向性PN尺度を追加することを決定した。来年度は、約2年間の参加者の特徴をプログラム内容別に分析すること、本年度に作成した質問項目を用いて、自己管理能力、コミュニケーション能力、他者援助精神の測定を行い、学生の成長から教育効果を評価する予定である。本研究の目的は、「心と体の育成による成長支援プログラム」の実施により、どのような教育効果があったのか、というプログラム全体の評価と、ひとりひとりの学生がどのような発達的変化をしたのか、という個人を中心とした評価を行うことである。本年度は、プログラム全体の評価として健康教育のシステムの有効性や、就職支援や留学生支援への相乗効果について成果の発表を行った。また、ひとりひとりの学生の発達的変化について、半期15週2単位の自由選択の教養科目を受講した学生や、参加した回数や種類の多い学生(学生グループメンバー)について、自己管理スキル尺度等の質問紙データと自由記述データを収集し、目標とする自己管理能力、コミュニケーション能力、他者援助精神の育成についての評価に取り組んだ。学生同士や多様な年代の人との交流の機会をつくり、交流を促進することで、学生の主体的な活動が促進されたと考えられた(足立ら、2011)。また、平成21年度と22年度のデータを用いて、4種類の教育方法による効果の検証を行った結果、概念学習と体験学習を組み合わせた講義を一定期間受けることで目的に沿った高い教育効果が得られることが示唆された(足立ら、2011)。来年度は、引き続き参加者の発達的変化を分析するために、参加者名簿のデータベース化を行い、各データをさらに詳細に分析する予定である。本年度は、教育方法の違いによる効果の再分析と、データベースを用いて特定の学生たちのプログラム利用をプロスペクティブに分析し、学生相談・メンタルヘルスケアへの相乗効果について成果の発表を行った。また、国際学会に参加し、意見交換を行った。教育効果の再分析の結果、課外プログラムは自分の関心のあることについての気づきは大きいが、他者や集団への関心を高めるのに十分でない内容のものがあること、健康状態について考えるための知識を得るには講義形態のほうが教育効果があることなどが示唆された(足立ら、2011)。プログラムと学生相談については、1)2007年度から現在までの学生相談件数の推移を分析することで量的に確認し、2)20082011年度に健康診断でチェックした学生のその後を質的に確認した結果、これまで支援できなかった層に支援を広げる結果となったことが示唆された(足立ら、2012)。その他、シンポジウムにおいて、香りを用いた体験学習によって学生の主体性や自我の形成を促進する可能性について発表し、依頼講演において、精神疾患や発達障害のある多様な学生に対するネットワーク支援として、本プログラムが果たした役割を報告した。来年度は、これまでに実施した教育・実践を整理し、その成果を総合的に分析し、学術雑誌等で発表する予定である。

また、国際学会での発表が決定している。本研究の目的は、「心と体の育成による成長支援プログラム」の実施により、どのような教育効果があったのか、というプログラム全体の評価と、ひとりひとりの学生がどのような発達的変化をしたのか、という個人を中心とした評価を行うことである。本年度は、これまでに実施した教育・実践を整理し、学内外で研究発表を行った。プログラム全体としては、本プログラムで行ってきた正課教育、正課外教育の相乗効果だけでなく、既存の学生相談業務や、就職支援、留学生支援、また地域の活動に対しても波及効果があったと評価できる。学生の発達的変化としては、1科目の講義の履修でも自分への気づきが有意に変化しており、卒業時までボランティア活動を行った学生についても質的に好ましい変化が見られたため、個人に対する効果もあったと評価できる(足立ら、2012)。国際学会においても、本プログラムの様子をビデオで発表し、参加者から本プログラムの実施にかかわったボランティア学生の成長がプログラムの効果であると評価された(足立ら、2012,2013)。その他、招待講演において、本プログラムがコミュニティ全体の健康度を高め、予防的な役割を果たした成果を公表した。また、講演会とシンポジウムにおいて、精神疾患や発達障害のある学生への個別の支援としても本プログラムが役割を果たしたことを報告した。本プログラムで開発された正課教育は平成24年度から本学共通教育の特設プログラム「健康・自己管理」としてパッケージ化されて学生に提供されており、今後も教育効果が期待される。本研究の目的であるプログラム全体の評価と学生の発達的変化の評価について、毎年成果を発表してきている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、学生の成長や学生への教育的効果を測定することであるが、対象である学生に不利益が生じない範囲で行う必要があり、計画どおりデータがとれていない部分もある。データが蓄積するのを待ち、分析を継続する予定である。
キラルシントンとしての光学活性含硫黄シクロアルカノールの効率的合成

キラルな有機化合物は近年生理活性化合物、機能性新素材などにおいて、機能発現におけるキラリティーの関与が解明されつつあり、増々有用性が認識されている。これらの合成には官能基変換が容易な置換基を持つ光学活性体がそのキラルシントンとして必要であるが、硫黄官能基は反応性にも富むことが知られており、各種の官能基変換法や炭素鎖伸長法などが報告されている。従って硫黄官能基を有する光学活性シクロアルカノールはきわめて効果的な出発原料となりうる。本研究ではパン酵母還元の高い特異的不済認識能を活用して含硫黄環状ケトン類の立体選択的還元反応を検討し、得られた含硫黄キラルシントンを硫黄官能基の有する選択的な反応性を利用して生理活性化合物の合成へ応用した。すなわち2_-フェニルチオシクロヘキサノン及びシクロペンタノンあるいは2_-フェニルチオシクロペンテノンのパン酵母還元では(1S,2R) _-2_-フェニルチオアルカノールが光学的に純粋な形で得られることを見いだした。また4_-オキソ_-3_-テトラヒドロチオピラニル酢酸エステルの還元では光学的に純粋なヒドロキシエステルが良好な収率で得られることを明らかにし、官能基変換を行なうことによりプロスタグランジン合成の有用中間体に光学的に純粋な形で誘導することに成功した。また3_-アシルテトラヒドロチオピラン_-4_-オン誘導体の還元により(3S,4S)_-ケトアルコールが良好な収率で得られることを見いだし、さらに生成物をRaney-Niで脱硫することによりこくぞう虫の集合フェロモンである(_-)_-(4R,5S)_-Sitophilureを高い光学純度で合成することができた。以上の様に基質である環状ケトン類の近傍に硫黄官能基を導入することによりパン酵母還元におけるエナンチオ選択性の制御および、硫黄官能基の反応特性を活用した還元生成物のファインケミカルズ合成への応用が極めて効率良く行なえることを明かにした。天然には有用な薬理作用をもつ光学活性化合物が数多く存在し、一般には一方の光学異性体のみがその活性を示す。これらの合成には官能基を持つ光学活性体がその原料として必要があるが、硫黄官能基は反応性にも富むことが知られており、各種の官能基変換法や炭素鎖伸長法などが報告されている。従って光学活性な環状有機化合物を不斉合成する際の出発原料として硫黄官能基を有する光学活性シクロアルカノ-ルはきわめて有用な出発原料となりうる。本研究では含硫黄環状ケトン類のパン酵母による立体選択的還元反応を検討し、得られた含硫黄キラルシントンを硫黄官能基の有する特異的な反応性を利用して生理活性化合物の合成へ応用した。すなわち2ーフェニルチオシクロヘキサン及びシクロペンタンあるいは2ーフェニルチオシクロペンテノンの還元では(1R.2S)ー2ーフェニルチオアルカノ-ルが光学的に純粋な形で得られることを見いだした。また4ーオキソー3ーテトラヒドロチオピラニル酢酸エステルの還元では光学的に純粋なヒドロキシエステルが良好な収率で得られることを見いだし、得られたヒドロキシエステルは官能基変換を行うことによりプロスタグランジン合成の有用中間体に光学的に純粋な形で誘導することに成功した。また3ーアシルテトラドロチオピランー4ーオン誘導体の還元により(3R,4S)ーケトアルコ-ルが良好な収率で得られることを見いだし、さらに生成物をRaney Niで脱硫することによりこくぞう虫の集合フェロモンであるSitophilureを高い光学純度で合成できた。

上述したように本研究はパン酵母など微生物を利用する際に最も障害となる基質特異性および基質や生成物の代謝分解の問題を還元基質に硫黄官能および種々の官能基を導入することにより解決し、さらに還元生成物を目標化合物に変換する際にはそれら硫黄官能基などの反応性を活用して炭素鎖伸長や官能基変換を行うことができる高選択的な不斉合成手法である。薬理作用をもつ光学活性化合物では一般には一方の光学異性体のみがその活性を示すため光学活性なファインケミカルズは厳密に一方の鏡像体のみを高光学純度で合成する必要がある。光学活性β-ケトール類は昆虫フェロモン類等の天然物の合成の有用なキラルシントンとして用いられている。中でもテトラヒドロチオピラン環を含むヒドロキシケトン類は硫黄原子の特異的反応を利用して有用なキラルシントンとして用いることができる。しかしながらテトラヒドロチオピラン環を含むヒドロキシケトン類はアルドール反応条件化不安定な化合物が多いことが知られており光学活性体の合成には困難をともなう。そこでテトラヒドロチオピラン環を含む1、3-ジケトン類を還元する事によりβ-ヒドロキシケトンを合成できれば極めて有用である。3-アシルテトラヒドロチオピラン-4-オンの還元反応では8種の異性体が生成する可能性があり、位置およびエナンチオ選択性の問題を解決する必要がある。今年度は3-アシルテトラヒドロチオピラン-4-オンのパン酵母還元の位置およびエナンチオ選択性について詳細に検討しベンゾイル、プロピオニルおよびアセチル誘導体の還元では高い位置選択性で環内のカルボニル基のみが還元されたケトールが優先して得られることを見いだした。この還元反応は反応条件を変えることにより大きく生成物の光学純度が変化し、希釈条件下でpH7の緩衝溶液中パン酵母のみを用いて還元を行なった場合には良好な収率で光学的に純粋なシス体のケトールを優先的に得ることができた。さらに3-プロピオニルテトラヒドロチオピラン-4-オン誘導体の還元により得られた(3S,4S)-ケトアルコールをRaney-Niで脱硫することによりこくぞう虫の集合フェロモンである(-)-(4R,5S)-Sitophilureを高い光学純度で合成できることを明らかにした。
ヒストン修飾Eraserによる抑制的エピゲノムの維持・変動制御機構の解明

抑制的クロマチン構造複製・変動制御のマスターレギュレーターであるEpe1によるヘテロクロマチン複製・変動制御について以下の点を明らかにする。(1) Epe1によるRNAi活性化や異所的ヘテロクロマチン抑制の分子機構の解明、(2)減数分裂特異的遺伝子上の一時的ヘテロクロマチンの複製維持機構、(3) Eraserによるヘテロクロマチン複製・変動制御システムの哺乳類細胞での普遍性の検討。
間質系細胞が表現する膜糖脂質分子種による間質・造血幹細胞情報伝達機構の解明

造血幹細胞の増殖分化に密接な関連を有する骨髄間質細胞の役割を明らかにするため,間質系細胞の有する膜糖鎖分子種の発現がin vitro骨髄再構成系で造血巣の形成,幹細胞の分化方向の決定にいかに作用するか検索し,ストローマから幹細胞への情報伝達機構を解明することを目的とし検索をすすめた.1.従来の長期骨髄培養系とともに,樹立した数種のマウス骨髄支持細胞株と骨髄非付着有核細胞とを共培養することにより,in vitroの系で造血巣を形成する長期培養系を確立した.また培養条件を変えることにより骨髄球系(Dexter培養系),あるいはリンパ球系細胞系(Whitlock培養系)の増殖を指示する造血系を個別に選別することができた.2.これらの系を用い,指示細胞の細胞外マトリックス糖蛋白分子種の発現様式を共焦点レーザー顕微鏡での解析,生化学的手法による解析等で検索したところDexter系に比べWhitlock系でtenascin,fibronectin,lamininなどの発現が増強していた.しかしながら細胞外マトリックスを構成する構造多糖類であるglycosaminoglycan含量に大きな差はみられず,このなかでheparan sulfateの発現も組織化学的に差異はなかった.また膜糖脂質である酸性糖脂質を薄層クロマトグラムで分析した結果これら異なる培養系で糖鎖分子種の組成に顕著な差は認められなかった.3.支持細胞,幹細胞の接着にかかわる分子種を探る目的で,造血巣(cobblestone island)での糖鎖構造発現について検索したところ幹細胞側にsialyl lewis^a,sialyl lewis^Xの発現が顕著であり,シアル酸を有しないlewis抗原は発現されていなかった.間質細胞側の接着分子種を現在同定中である.4.今後は間質系細胞・幹細胞の接着,増殖因子の受け渡しにおける糖脂質を含めた糖鎖構造の特異性について再構成系を用い検索し,生理活性糖鎖の細胞内における代謝経路を明らかにすることにより支持細胞から幹細胞への情報伝達作用機構の解明の手掛かりを得たい.造血幹細胞の増殖分化に密接な関連を有する骨髄間質細胞の役割を明らかにするため,間質系細胞の有する膜糖鎖分子種の発現がin vitro骨髄再構成系で造血巣の形成,幹細胞の分化方向の決定にいかに作用するか検索し,ストローマから幹細胞への情報伝達機構を解明することを目的とし検索をすすめた.1.従来の長期骨髄培養系とともに,樹立した数種のマウス骨髄支持細胞株と骨髄非付着有核細胞とを共培養することにより,in vitroの系で造血巣を形成する長期培養系を確立した.また培養条件を変えることにより骨髄球系(Dexter培養系),あるいはリンパ球系細胞系(Whitlock培養系)の増殖を指示する造血系を個別に選別することができた.2.これらの系を用い,指示細胞の細胞外マトリックス糖蛋白分子種の発現様式を共焦点レーザー顕微鏡での解析,生化学的手法による解析等で検索したところDexter系に比べWhitlock系でtenascin,fibronectin,lamininなどの発現が増強していた.しかしながら細胞外マトリックスを構成する構造多糖類であるglycosaminoglycan含量に大きな差はみられず,このなかでheparan sulfateの発現も組織化学的に差異はなかった.また膜糖脂質である酸性糖脂質を薄層クロマトグラムで分析した結果これら異なる培養系で糖鎖分子種の組成に顕著な差は認められなかった.3.支持細胞,幹細胞の接着にかかわる分子種を探る目的で,造血巣(cobblestone island)での糖鎖構造発現について検索したところ幹細胞側にsialyl lewis^a,sialyl lewis^Xの発現が顕著であり,シアル酸を有しないlewis抗原は発現されていなかった.間質細胞側の接着分子種を現在同定中である.4.今後は間質系細胞・幹細胞の接着,増殖因子の受け渡しにおける糖脂質を含めた糖鎖構造の特異性について再構成系を用い検索し,生理活性糖鎖の細胞内における代謝経路を明らかにすることにより支持細胞から幹細胞への情報伝達作用機構の解明の手掛かりを得たい.
高齢者の身体機能回復に対する阻害因子及び促進因子の解明

平成10年度は、31名の被験者(A県における入院患者男性11名、女性20名・平均年齢74.50歳/SD±8.71)を対象にして以下に示す各調査を実施した結果、概ね次のような傾向がみられた。身体機能の回復状況;運動13項目におけるFIMの上昇は平均22.45ポイントで、24.7%の回復率を示した。一方、認知5項目は平均0.95ポイント(回復率2.72%)の上昇にとどまったが、これは調査開始時の評価が全体的に高かったことに起因するものと考えられる。リハビリテーションに対する意識;被験者の70.8%がリハビリテーションの内容に満足していたが、意欲的に取り組んでいたのは29.2%で、過半数が消極的な姿勢を示した。また、訓練室以外での自主的な訓練は、毎日行っている者とまったくしていない者とが、各41.7%と二極分化する結果となった。生活意識調査;「個人的要因」「家族的要因」「社会的要因」「医療環境的要因」のそれぞれが、多様に関連する状況が示された。理学療法士の見解;リハビリテーションに対する被験者の意欲・協力的態度・目的意識への評価は、ほとんど変化が見られなかった。相対的に評価が上昇していたのは、被験者からの信頼であった。訓練室以外での自主的な取り組みについては、実態よりも過大評価する傾向にあった。なお、結果の信頼性を高めるため、現在も継続して調査を実施している。今後は、多変量解析によって身体機能回復に対する各要因の影響力の強さを検証するとともに、個別データに関する詳細な分析を進めることで、阻害因子ならびに促進因子を解明する予定である。平成9年度は、これまでの研究成果をふまえ、以下の点を重点的に実施した。1)調査票の改訂;理学療法士の協力を得て、数量化による多変量解析を可能にすべく調査票を改訂した。被験者のリハビリテーションに対する意欲の違いを説明する変数として、「個人的要因」「家族的要因」「社会的要因」「医療環境的要因」の5つのカテゴリーを設定し、各5項目の質問事項を設けた。また、理学療法士による、被験者のリハビリテーションに対する意欲度判定調査についても、加除修正を行った。2)機能的自立度評定法(FIM)の検討;これまで被験者ADL評価法として用いてきたBarthel Index(B.I.)は、10項目に対して24段階で5点刻みに評価するもので、同レベルの評価でも回復状況に幅がみられるという欠点があった。そこで、評価基準をFunctional Independence Measure(FIM)に変更すべく検討を重ねた。FIMは、運動13項目・認知5項目に対してそれぞれ7段階で1点刻みに評価するものであり、慶應義塾大学医学部リハビリテーション科の翻訳による利用の手引き書(第3版)でも信頼性が認められている。そこで、本研究において、FIMの変化が目的変数として適切かどうか検討することにした。3)予備的調査;上記2つの内容の適否を確認するため、N市における医療機関で予備的調査を実施した。その結果、被験者の負担を軽減し、理学療法士の評価に客観性をもたせるために若干の修正を加えることで、本研究において調査票ならびに機能的自立度評定法(FIM)を用いることが妥当であると判断できた。現段階は、改定後の調査票とFIMによって、複数の医療機関で継続的に調査を実施している。
画像計測による疲労き裂進展性の定量的評価手法に関する研究

本研究所は実橋に生じた疲労き裂の進展性を定量的にかつ高精度に評価するための実用的な手法を確立することを目的として,画像計測技術を援用した疲労き烈進展性の簡易推定手法を提案し,その精度について実験的に検討したものである.本研究で得られた成果は以下の通りである.1.十字溶接継手試験体および縦リブ溶接継手試験体を対象として,マイクロスコープを用いた画像計測によってき裂開口変位を測定し,それによりMode I応力拡大係数を推定する手法について検討した.その結果,本研究で用いたシステムの場合,10MPa【square root】m以上の応力拡大係数であれば工学上十分な精度で応力拡大係数を計測可能であることを示した.2.実際の橋梁への適用を想定し,繰返し載荷中の試験体に対してマイクロスコープとデジタルビデオでき裂の挙動を記録し,それをもとに画像計測によりき裂の開口変位を計測することを試みた.その結果,周波数が5Hz以下の振動下においては,精度良くき裂の開口変位を計測できることが明かとなった.3.実橋に生じた疲労き裂の挙動をデジタルビデオで記録し,その特性を明らかにした.対象とした疲労き裂は荷重の通過に伴って開閉口するが,その周波数は1Hz程度であり,2で示した周波数の適用範囲内におさまっていることなどを明らかにした.4.実橋に生じた疲労き裂に対して,応力拡大係数の推定を試みた.また,継続的に計測した疲労き裂の開口挙動からヒストグラムを作成し,それにより応力拡大係数の分布と超過確率とを計算する手法について提案した.本研究所は実橋に生じた疲労き裂の進展性を定量的にかつ高精度に評価するための実用的な手法を確立することを目的として,画像計測技術を援用した疲労き烈進展性の簡易推定手法を提案し,その精度について実験的に検討したものである.本研究で得られた成果は以下の通りである.1.十字溶接継手試験体および縦リブ溶接継手試験体を対象として,マイクロスコープを用いた画像計測によってき裂開口変位を測定し,それによりMode I応力拡大係数を推定する手法について検討した.その結果,本研究で用いたシステムの場合,10MPa【square root】m以上の応力拡大係数であれば工学上十分な精度で応力拡大係数を計測可能であることを示した.2.実際の橋梁への適用を想定し,繰返し載荷中の試験体に対してマイクロスコープとデジタルビデオでき裂の挙動を記録し,それをもとに画像計測によりき裂の開口変位を計測することを試みた.その結果,周波数が5Hz以下の振動下においては,精度良くき裂の開口変位を計測できることが明かとなった.3.実橋に生じた疲労き裂の挙動をデジタルビデオで記録し,その特性を明らかにした.対象とした疲労き裂は荷重の通過に伴って開閉口するが,その周波数は1Hz程度であり,2で示した周波数の適用範囲内におさまっていることなどを明らかにした.4.実橋に生じた疲労き裂に対して,応力拡大係数の推定を試みた.また,継続的に計測した疲労き裂の開口挙動からヒストグラムを作成し,それにより応力拡大係数の分布と超過確率とを計算する手法について提案した.本研究は実橋に生じた疲労き裂の進展性を定量的にかつ高精度に評価するための実用的な手法を確立することを目的としている.そのために,画像計測技術を導入することによって適用性の高い手法とすること,および実橋のき裂部材の変形挙動を正確にとらえることにより高精度化を図ることの2点に主眼をおいて研究を行った.本年度はModel(引張型変形)応力拡大係数の計測精度の検証について重点的に研究を行った.具体的な成果は以下の通りである.1.溶接継手試験体を対象として,画像計測によってき裂開口変位を測定し,それからModel応力拡大係数を推定する手法について検討し,精度の検証を行った.その結果,本研究で用いたシステムの場合,7MPa√m以上の応力拡大係数であれば10%程度程度の誤差で応力拡大係数ができることなどを明らかとした.2.実際の橋梁への適用に当たっては,橋梁の振動下において計測を行う必要がある.繰返し載荷中の試験体に対してデジタルビデオでき裂の挙動を記録し,それをもとに画像計測によりき裂の開口変位を計測することを試みた.その結果,周波数が5Hz以下の振動下においては,精度よくき裂の開口変位を計測できることが明らかとなった.3.実橋に生じた疲労き裂の挙動をデジタルビデオで記録し,その特性を明らかにした.対象としたき裂は全体の振動を伴って開閉口するが,その周波数は1Hz程度であり,2.で示した周波数の適用範囲内におさまっていることなどを明らかとした.本研究は実橋に生じた疲労き裂の進展性を定量的にかつ高精度に評価するための実用的な手法を確立することを目的として,画像計測技術を援用した疲労き裂進展性の簡易推定手法を提案し,その精度について実験的に検討したものである.本研究で得られた成果は以下の通りである.1.十字溶接継手試験体および縦リブ溶接継手試験体を対象として,マイクロスコープを用いた画像計測によってき裂開口変位を測定し,それによりMode I応力拡大係数を推定する手法について検討した.その結果,本研究で用いたシステムの場合,10MPa√m以上の応力拡大係数であれば工学上十分な精度で応力拡大係数を計測可能であることを示した.

2.実際の橋梁への適用を想定し,繰返し載荷中の試験体に対してマイクロスコープとデジタルビデオでき裂の挙動を記録し,それをもとに画像計測によりき裂の開口変位を計測することを試みた.その結果,周波数が5Hz以下の振動下においては,精度良くき裂の開口変位を計測できることが明かとなった.3.実橋に生じた疲労き裂の挙動をデジタルビデオで記録し,その特性を明らかにした.対象とした疲労き裂は荷重の通過に伴って開閉口するが,その周波数は1Hz程度であり,2で示した周波数の適用範囲内におさまっていることなどを明らかにした.4.実橋に生じた疲労き裂に対して,応力拡大係数の推定を試みた.また,継続的に計測した疲労き裂の開口挙動からヒストグラムを作成し,それにより応力拡大係数の分布と超過確率とを計算する手法について提案した.
レア・アース元素の健康影響　－吸入曝露実験による次世代影響－

レア・アース元素は産業上不可欠であるが体内分布や生体影響は詳らかでない。そこで労働者の作業、曝露、影響を明らかにする目的でマウスを用いて吸入曝露を、量ー影響関係を明らかにする目的で静脈内投与実験を行った。投与するレア・アース元素はセリウム(Ce)とサマリウム(Sm)とした。吸入曝露の場合は主に肺に沈着した。静脈投与の場合は投与元素の臓器分布に雌雄差があることが示唆された。精巣中濃度が低いこと、妊娠マウスへの投与後の胎児死亡、発育、肉眼的な異常などが認めらないことから次世代影響の関与は低いと考えられる。また、母体から胎児への移行は僅かであることから血液・胎盤関門が機能していると考えられる。平成23年度はレア・アース元素の雄性生殖器への分布を調べたが、雌に関するデータがほとんど報告されていないことから、平成24年度はサマリウム(Sm)を選び、ICR系雌性マウスへの静脈内投与実験を行った。Smの可溶性塩(SmCl3)の5%グルコース溶液を1または10 mg Sm/kg体重宛単回尾静脈内投与し、翌日(20時間後)および7日後にセボフレン吸入麻酔下で採血後、頸椎脱臼で安楽死させ、5%グルコースで肝臓を灌流した。摘出した臓器の一部を、硝酸と過酸化水素を用いて閉鎖系で分解し、ICP-MSでSm濃度を測定した。Sm濃度は脾臓と肝臓で高く、腎臓はこれらに比べて低濃度であった。肝臓中Sm濃度は、10 mg/kg群の濃度は1 mg/kg群のほぼ10倍であり、Control群は検出限界かそれ以下であった。投与後、1週間経過すると濃度は投与翌日の7176%に低下した。脾臓のSm濃度は、10 mg/kg群は1mg/kg群の2040倍高く、投与量によって分布しやすさが異なることを示した。投与後、1週間経過しても濃度はほとんど低下むしろ増加傾向にあった。腎臓濃度は肝臓や脾臓に比べると12桁低かった。肝臓のSm分布は、同条件で投与した雄性マウスとほぼ同じであったが、脾臓中濃度は雄性>雌性マウス、腎臓中濃度は逆に雌性<雌性マウスであり、臓器分布に雌雄差がある可能性が示された。雌性生殖器である子宮と卵巣には、腎臓とほぼ同程度のSmが検出された。10 mg/kg群の子宮のSm濃度は1mg/kg群の2040倍、卵巣では約10倍であった。子宮のSm濃度は1週間経過すると半減するのに対し、卵巣は1週間経過しても大きく変化しないことから、比較的長くSmが留まることがわかった。以上のことから、雌性マウスに静脈内投与されたSmは妊娠・出産・哺乳を通して次世代に影響する可能性が考えられる。レア・アース元素は古くから産業分野で広く用いられているが、特に近年は先端産業分野では不可欠であり、医療や化粧品の分野でも使用されるようになってきた。その生体影響を明らかにすることが重要である。ヒトが環境化学物質を取り込む主要3経路は、経気道、経口、および経皮からの取り込みであり、レア・アース化合物の曝露部位からの吸収、血流を介した各臓器への分布、代謝、排泄、などを検討する必要がある。化学物質の挙動には雌雄差が知られているものや、曝露を受けた個体だけでなく次世代へ影響を及ぼすものもある。我々は主に雄性マウスを用いて、血流に取り込まれたレア・アース元素の実験モデルとしてレア・アースの可溶性化合物の静脈内投与を行ってきた。昨年度は、雌性マウスについてサマリウム(Sm)の臓器分布を調べ、雌雄差について検討した。曝露動物のみならず次世代への影響の可能性を検討するために、本年度は、妊娠マウスにSmを静脈内投与し、臓器への分布とその経時変化、母体から胎児または出生した仔マウスへのSmの移行の有無を調べた。ICR系妊娠マウス(妊娠10日目、SPF、1群3または4匹)に塩化サマリウムを、1 mg(Sm)/kg体重となるよう単回尾静脈内投与した。肝臓、腎臓、脾臓、卵巣、子宮(投与翌日と7日後は胎児、胎盤を含む)を摘出し酸分解ののちICP-MSにより臓器中Sm濃度を測定した。仔マウスについては、出産翌日は肝臓のみ、出生28日(4週)後は肝臓と腎臓、56日(8週)後は母マウスと同様に解剖して各種臓器を摘出しSm濃度を測定した妊娠した母マウスに静脈内投与したSmは、肝臓、脾臓、腎臓、骨に加えて、子宮や胎盤にも分布するが、胎児への移行は起こりにくく、血液・胎盤関門がSmに対して機能していると考えられた。

精巣中濃度が低いこと、妊娠マウスへの投与後の胎児死亡、発育、肉眼的な異常などが認めらないことから次世代影響の関与は低いと考えられる。また、母体から胎児への移行は僅かであることから血液・胎盤関門が機能していると考えられる。レア・アース元素のうち、小型の強力磁石の材料として使われるサマリウム(Sm)とレンズ研磨剤として古くから使用されているセリウム(Ce)を選び、ICR系雄性マウスへの吸入曝露実験を行った。平均粒径5μmの高純度酸化物(Sm2O3またはCeO2)を、吸入曝露装置を用いて、15 mg/m3、7hrs/day、5 days/weekの条件で、1または4週間吸入曝露した(Sm-1w群、Sm-4w群、Ce-1w群、Ce-4w群)。曝露終了翌日、および4週間通常飼育後、一群5匹を解剖した。飼育期間を通じて、体重増加抑制や肉眼的変化は認められなかった。投与元素は主に肺に沈着し、投与終了翌日において、Sm-1w群、Sm-4w群はそれぞれ約50, 120μg/g wet、Ce-1w群、Ce-4w群はそれぞれ約15, 37μg/g wetで、同粒径の酸化物でも元素により肺へ取り込まれ方に違いがみられた。曝露期間が4倍になると肺濃度は約2.4倍で、継続的に肺からの排出が起こっていることが示唆された。曝露中止後、4週間経過すると1週曝露群では濃度が約1/4に、4週曝露群では約1/2になり、肺からの排出速度は曝露期間もしくは蓄積量により異なると考えられた。Smは、濃度は肺より2桁低いが肝臓にも分布し、濃度は曝露期間に応じて変化した。しかし、Ceは肺以外の臓器にはほとんど分布しなかった。次世代への影響に関与すると考えられる雄性生殖器の精巣には、Sm-4w群で肝臓よりさらに一桁低い濃度分布したが、Sm-1w群では対照群との差は認められず、Sm-4w群でも曝露中止後4週間が経過すると対照群レベルに戻った。Ceについての分析と、カルシウム等の生体必須元素濃度の分析はこれから行う予定である。雌性マウスにおけるレア・アースの挙動を検討するために、サマリウム(Sm)の単回静脈内投与実験を、投与量条件と投与後の経過時間を変えて行った。肝臓、腎臓、脾臓、子宮、卵巣のSm濃度を分析し、同条件で投与した雄性マウスにおける分布と比較し、また、雌性生殖器へ低濃度ながら分布することが確認できた。吸入曝露実験に使用を予定していたチャンバーおよび微量元素濃度の分析に用いるはずであったICP-MS分析装置が2011年3月に発生した東日本大震災後の修理のため使用時間が限られてしまい、曝露実験および分析が遅延した。今後、次世代影響検討のために妊娠マウスへのSm投与実験を行い胎児や仔マウスへの影響を検討する予定である。今年度は、妊娠10日目に、雌性マウスへの投与実験と同一の条件でSmを静脈内投与し、投与元素の胎児、出生する仔マウスへの移行の有無と程度を検討する予定である。平成24年度に投与実験を行った雌性マウスについては、さらに骨や肺についても分析を行い、雄性マウスと比較して、体内に取り込んだレア・アースの挙動の雌雄差を検討する予定である。吸入曝露した元素は精巣にはあまり移行しないことがわかった。雌についても同様の実験をして生殖器への分布をみることも必要だが、曝露装置の関係で時間がかかると予想されるため、次世代影響は別の方法で同程度の希土類取り込みが期待される量を投与して、並行して進める予定である。妊娠マウス、ならびにこれらから生まれた仔マウスの飼育費用が通常のマウスに比べて高額となるため、主にこれらの飼育に用いる予定である。前述のとおり、分析に用いるはずであったICP-MS分析装置が2011年3月に発生した東日本大震災後の修理のため使用時間が限られてしまい分析が遅延した。そのため、分析に必要な試薬類を予定数量使用しなかったため購入を見送った。
光の中から音情報を取り出す方法と光波マイクロホンの高性能・高機能化

振動板を用いずレーザビームで音を直接検出する光波マイクロホンの開発研究を行った。本研究により、(1)可聴帯から100kHzまでの周波数の音を計測できること、(2)同軸光多重反射システムあるいは光共振システムで感度を飛躍的に増大できること、(3)空間分布する信号光(音による回折光)を光ファイバ束により検出することで音の方向分離測定ができ、指向性の制御も可能なこと、などを示した。本申請研究では、振動膜等の物体を一切用いず光で音を直接検出する方法、もしくは光の中から音情報を取り出す方法(光波マイクロホン)を提案し、それを高性能化及び高機能化するための開発研究を行っている。本年度は、SN比改善の研究と性能改善(周波数特性の拡大)に関する研究を実施した。(1)オートバランス光レシーバ方式光波マイクロホンの検討受信した光をビームスプリッタで分割し、信号光と局発光に分けてオートバランスレシーバに入力し、レーザノイズの低減効果を調べた。この信号処理システムで20dB程度のノイズ低減が容易に達成できることを実証した。(2)情報処理手法(相関法、独立成分分析法)によるSN比改善策の検討音により生じた観測面上の2つの回折像を2分割光検出器により電気信号に変換し、それらの出力信号間に相関分析や独立成分分析などの情報処理手法を適用することでSN比を改善することを目指している。これらの処理ソフトの一部を作成した。さらに、それらを完成させるための作業を継続している。(3)可聴帯100kHz帯の音検出の検討理論解析によれば光波マイクロホンは短波長(高周波)音の測定に優れる特性を有している。本研究では測定領域を可聴帯から高周波側(100kHzまで)へ拡大する実験を行った。この周波数バンドで十分計測ができることを実証した。音の代表的な検出手段であるマイクロホンは1世紀以上に亘る開発の歴史があるが、その基本方式(振動膜の利用)は変わっておらず、応用上種々の制約や限界が出ることが避けられなかった。本研究では、振動膜等の物体を一切用いず光で音を直接検出する方法、もしくは光の中から音情報を取り出す方法を提案し、実用化するための開発研究を行っている。本申請研究では、同技術を音に関わる工学分野一般に広く適用できる実用技術レベルとするため、それに必要とされる性能改善及び高機能化の研究を計画した。本年度は、前年度のSN比改善等の課題の解決を継続すると共に、高性能化・高機能化を図るための研究を実施した。(1)オートバランス光レシーバ方式光波マイクロホンの検討:オートバランスレシーバを採用し、信号・局発成分パワー分割比、レーザ偏光特性等がSN比改善に及ぼす影響を検討した。これらにより20dB程度のノイズ低減は容易に達成できることを明らかにした。(2)情報処理手法(独立成分分析法)によるSN比改善策の検討:音による光回折像を受光する2分割光検出器の出力電気信号間に独立成分分析などの情報処理手法を適用するソフトを作成し適用可能なことを確認したが、大幅なSN比改善には至っておらず、今後の改善が必要である。(3)光共振形光波マイクロホンの性能と実用化の検討:音を検出するレーザビーム部にファブリーペロー形の光共振構造を組み込み、信号を光学的に大幅に増幅する方法を検討した。光共振方式による信号増倍に関する理論式を求めこれによる増倍率を明らかにした。実験により信号増倍効果を確認できた。(4)高機能化の検討:光ファイバ束を用いた音分離測定・指向性制御の実験的検討を若干行ったが、本格的な検討は次年度実施予定である。本研究では、振動膜等の物体を一切用いず光で音を直接検出する方法、もしくは光の中から音情報を取り出す方法(光波マイクロホン)を提案し、それを実用化するための開発研究を行っている。本年度は、前年度の研究において生じた新たな課題の解決を継続すると共に、光波マイクロホンの高性能化・高機能化を図るための研究を実施した。(1)光ファイバ束による音の分離測定:音の入射方向により観測面内での回折像の位置が変わるので、光ファイバ束を用いることにより音の進入方向毎の分離測定が可能となると考えられる。ここでは、16chの光ファイバ束を用いて、入射角の異なる音による回折光の分離測定を行った。その結果、入射方向毎の音の分離測定が可能なことを実証した。また、1本の光ファイバによる音検出では双指向性の受音特性を有すること、指向性の角度はおよそ±45°程度であることなどを明らかにした。(2)受音指向性制御の検討:上記(1)のシステムにおいて、16ch光ファイバ束の中の90°の相対角度に位置するの2本の光ファイバ出力の電気信号を合成することにより、45°の方向に最大強度を持つ指向性が実現できることを示した。また、3本、4本の光ファイバ出力の合成をそれぞれ行い、広指向性が得られることを実験的に示した。

これらの結果より、各光ファイバから得られる出力電気信号を合成すれば受音指向性の手元制御が可能であることを実証した。設定した課題テーマをおよそ実施できた。研究計画及び目標に対して、完壁な結果には至っていないが、重要な知見が多数得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度に課題として残った内容、特にSN比の改善策について継続検討を行う。同時に、当初の研究計画に沿って、光波マイクロホンを高機能化・高性能化するための方法の検討を行う。特に、光ファイバ束を用いた指向性制御や音方向の分離測定機能の検討、光ファイバ出力の相関測定によるSN比改善等を検討する。
凝縮およびミスト化によるガス吸収の促進

ガス吸収法は,混合ガスからの不純物の除去あるいは有用成分の回収などの工業プロセスほか,地球温暖化の要因である炭酸ガスの回収などと関連して今日ますます重要な問題となっている。一般的な物理的ガス吸収法である流下液膜法あるいは噴霧液滴法などでは,吸収速度が液相内の拡散輸送支配にあり,外部撹乱あるいは噴霧液滴による表面積増加などを用いても促進には限界がある。本研究は,以上の観点から物理的ガス吸収を対象に,混合ガス中に含まれる凝縮性気体(水蒸気)の冷却面上への凝縮および気流中でのミスト化を利用して液相拡散支配から気相拡散支配とすることによってガス吸収速度を向上させる新たな吸収法を提案するものであり,理論的・実験的追究によりその有効性を解明し,最終的に実用化を目指すものである。具体的には,垂直冷却円管内への水蒸気-炭酸ガスの凝縮・吸収実験と,現象のモデル化にもとづく理論解析により提案したガス吸収法の有効性を明らかにし,さらに,それらの成果にもとづき,実用化を目指してガス吸収特性に対する装置形状としての冷却部形状・寸法の影響についての理論的・実験的追究によりガス吸収の一般特性式を導出し,それより冷却形状に対する操作条件の最適化の指針を明らかにした。ガス吸収法は,混合ガスからの不純物の除去あるいは有用成分の回収などの工業プロセスほか,地球温暖化の要因である炭酸ガスの回収などと関係して今日ますます重要な問題となっている。本研究では,以上の観点から物理的ガス吸収法の高効率化を目的に,ガスと凝縮性気体からなる混合気の凝縮過程を利用して,ガス吸収を液相拡散から気相拡散支配とすることにより吸収速度を促進する,新たなガス吸収法を提案した。鉛直冷却円管内流れ場を対象とした炭酸ガスと水蒸気の混合気の凝縮・吸収実験,および凝縮液膜へのガス吸収についてのモデル化のもと理論解析を行い,両者の比較により凝縮液およびミスト滴へのガス吸収の機構が明らかにされた。また,壁面凝縮によるガス吸収速度が同一液流量のもとでの流下液膜によるガス吸収速度について理論解析結果と比較され,本方式の有効性が明らかにされた。前年度において,垂直冷却円管内への水蒸気-炭酸ガスの凝縮・吸収実験と,現象のモデル化にもとづく理論解析により提案したガス吸収法の有効性が明らかにされた。本年度は以上の成果にもとづき,実用化を目指してガス吸収特性に対する装置形状としての冷却部形状・寸法の影響についての理論的・実験的追究によりガス吸収の一般特性式を導出し,それより冷却形状に対する操作条件の最適化の指針が得られた。
第2次世界大戦後の日本社会における保育所保育の確立に関する研究

第二次世界大戦後の日本社会における保育所保育の確立について検討する作業の一環として、2018年度は以下の二つの作業領域において、児童福祉法の成立と共に厚生省児童局に新設された保育課において、課長として児童福祉法施行時期から最初の12年間にわたり保育行政の中心を担ったと考えられる吉見静江の仕事を整理することに取組んだ。第一に、保育所保育制度の確立期と目される吉見課長在任中になされた保育行政を、1947年12月から1959年の児童福祉法法改正、発出された通知等、「保育所運営要領」「保育指針」をはじめとする刊行された児童局関連の書籍類、それらにおける吉見の言説、課長としての吉見の講演等により整理した。第二に、吉見が厚生省入職前に館長を務めていた興望館セツルメントとの関連を検討する目的で、興望館資料室所蔵資料から以下を整理した。その結果、児童福祉法における保育所保育の具体化の課題は、(旧)生活保護法、社会福祉事業法をはじめとする児童福祉法以外の法制度およびシャープ勧告による平衡交付金制度をはじめとする社会の動きと密接に関連しながら動揺し、児童福祉の理念の反映が困難であったことが確認された。また、吉見保育課長の前職である興望館セツルメント保育事業の保育理念は吉見が保育所保育の実践理念を構築する上では重要な意味をもったことが窺われるものの、それが具体化される状況にあったことは確認できず、興望館での実践から直接に保育行政への影響は見取れなかった。一方で、吉見が興望館に在職していた戦中から終戦直後の混乱期において苦難にあった私設保育事業における吉見館長の舵取りの足跡は、児童福祉法以降の保育行政の混迷を理解しようとする際の基礎資料となる。翌年度の検討につなげたい。当初計画に沿っておおむね順調に進展している。興望館セツルメントを前身とする社会福祉法人興望館の全面的な協力を得て興望館資料室が所蔵する資料を閲覧することができ、研究の進展に大いに役立った。2018年度の研究内容はそうしたの興望館所蔵資料の閲覧によって支えられた面が大きい。一方で、2018年度にほぼ網羅的に資料閲覧が行えた成果により、新たな課題に直面することとなった。吉見静江が1947年に興望館を辞したあと厚生省に入職し、さらに退官後は神奈川県茅ケ崎市で民間施設の運営に携わったことから、吉見静江を要として興望館セツルメントにおける保育事業と戦後の保育行政との継続性の有無を確認する作業を含むこの研究が必要とする吉見自身による資料が興望館にはほぼ残されていないことが明らかになったことである。このことは、今後の研究にとって大きな課題となる。今後の本研究の順調な進展のためには、新たな資料開拓が必要である。当初の研究計画におおむね沿いながら、2019年度以降は、以下の3点の作業領域における研究を行う計画である。第一には、2018年度に継続して、保育所保育制度の確立期と目される吉見静江課長在任中(1947年から1959年)の保育行政を以下の3つの視点から検証する。まず、児童福祉法、最低基準、通知等、「保育所運営要領」「保育指針」等で形作られた保育所保育制度を保育所運営方法、入所措置方法、保育内容の3つの項目から整理する。次いで、外部評価としての行政管理庁・会計検査院からの実地調査・検査による指摘事項・勧告内容から逆照射することによって保育行政の課題を明らかにする。さらに、この期間の吉見の言説をたどり保育理念を整理する。これまでの研究の成果から、吉見静江が保育内容そのものについては、館長として興望館セツルメント保育園に対しての指導をおこなっていないことが確認されている。また、2018年度の研究成果から吉見課長在任中の保育行政が必ずしも課題がなかったわけではなく、むしろ課長が表明する保育理念の実現以前の問題が山積した状態が続いたことが明らかにされた。そうした中での「保育所保育」がどう考えられていたのかを多角的に検証したい。第二に、興望館資料室所蔵資料から、児童福祉法の前と後での保育を利用していた児童・家族の特性を整理する。とくに児童票の「入所の目的」欄には興望館保育園に入園する目的が保護者の言葉で記されている例が多くあり、そこから、託児および保育に対する利用する側の認識を読み取ることが可能であると期待される。第三に、吉見自身による保育事業、保育行政に関する思索等が確認できる資料の発掘に努めたい。

その結果、児童福祉法における保育所保育の具体化の課題は、(旧)生活保護法、社会福祉事業法をはじめとする児童福祉法以外の法制度およびシャープ勧告による平衡交付金制度をはじめとする社会の動きと密接に関連しながら動揺し、児童福祉の理念の反映が困難であったことが確認された。また、吉見保育課長の前職である興望館セツルメント保育事業の保育理念は吉見が保育所保育の実践理念を構築する上では重要な意味をもったことが窺われるものの、それが具体化される状況にあったことは確認できず、興望館での実践から直接に保育行政への影響は見取れなかった。一方で、吉見が興望館に在職していた戦中から終戦直後の混乱期において苦難にあった私設保育事業における吉見館長の舵取りの足跡は、児童福祉法以降の保育行政の混迷を理解しようとする際の基礎資料となる。翌年度の検討につなげたい。当初計画に沿っておおむね順調に進展している。興望館セツルメントを前身とする社会福祉法人興望館の全面的な協力を得て興望館資料室が所蔵する資料を閲覧することができ、研究の進展に大いに役立った。2018年度の研究内容はそうしたの興望館所蔵資料の閲覧によって支えられた面が大きい。一方で、2018年度にほぼ網羅的に資料閲覧が行えた成果により、新たな課題に直面することとなった。吉見静江が1947年に興望館を辞したあと厚生省に入職し、さらに退官後は神奈川県茅ケ崎市で民間施設の運営に携わったことから、吉見静江を要として興望館セツルメントにおける保育事業と戦後の保育行政との継続性の有無を確認する作業を含むこの研究が必要とする吉見自身による資料が興望館にはほぼ残されていないことが明らかになったことである。このことは、今後の研究にとって大きな課題となる。今後の本研究の順調な進展のためには、新たな資料開拓が必要である。当初の研究計画におおむね沿いながら、2019年度以降は、以下の3点の作業領域における研究を行う計画である。第一には、2018年度に継続して、保育所保育制度の確立期と目される吉見静江課長在任中(1947年から1959年)の保育行政を以下の3つの視点から検証する。まず、児童福祉法、最低基準、通知等、「保育所運営要領」「保育指針」等で形作られた保育所保育制度を保育所運営方法、入所措置方法、保育内容の3つの項目から整理する。次いで、外部評価としての行政管理庁・会計検査院からの実地調査・検査による指摘事項・勧告内容から逆照射することによって保育行政の課題を明らかにする。さらに、この期間の吉見の言説をたどり保育理念を整理する。これまでの研究の成果から、吉見静江が保育内容そのものについては、館長として興望館セツルメント保育園に対しての指導をおこなっていないことが確認されている。また、2018年度の研究成果から吉見課長在任中の保育行政が必ずしも課題がなかったわけではなく、むしろ課長が表明する保育理念の実現以前の問題が山積した状態が続いたことが明らかにされた。そうした中での「保育所保育」がどう考えられていたのかを多角的に検証したい。第二に、興望館資料室所蔵資料から、児童福祉法の前と後での保育を利用していた児童・家族の特性を整理する。とくに児童票の「入所の目的」欄には興望館保育園に入園する目的が保護者の言葉で記されている例が多くあり、そこから、託児および保育に対する利用する側の認識を読み取ることが可能であると期待される。第三に、吉見自身による保育事業、保育行政に関する思索等が確認できる資料の発掘に努めたい。
ニュ-ラルネットに基づいた多重センサ情報の融合とロボット動作系の適応制御の研究

多種類の異なるセンサ情報を利用して動作環境に対して適応的に行動するロボットを実現するためのニュ-ラルネット技術を研究すべく、以下の項目を行った。1.9台の並列プロセッサ(トランスピュ-タ)システムによるニュ-ラルネットシミュレ-タの実現2.多種類のセンサ情報の融合のためのシステム実現ーセンサインタフエ-ス可能なトランスピュ-タボ-ドの開発と通信ル-タ、ネットワ-クプロトタイプ用Lisp環境の開発3.大量センサ情報処理のための画像認識実験ー6人の顔画像の識別学習を実用的な速度で実現4.バックプロパゲ-ション法を用いたフィ-ドフォワ-ド・フィ-ドバック制御ーロボット動作の適応性をあげるため1つのネットワ-クで動的に学習する方式の提案5.多種類センサ処理のための相関情報ネットワ-クの実現方法を提案値域拡大操作、直交化のための独立度の導入以上の項目を通してロボットのフィ-ドフォワ-ド・フィ-ドバック制御用のネットワ-クと多種類のセンサ情報の相関学習用ネットワ-ク群を組み合わせれば,多くのセンサを有する自律ロボットをニュ-ラルネット群により統一的に実現できる可能性もでてきた。本研究で開発したシステムは、容易に拡張可能な並列分散システムであり、試行索誤を伴う研究用ニュ-ラルネットシミュレ-タとして実用的な価値があることを確認した。本年度の研究実施計画に従い、以下のような手順で主に実験環境の構築を行った。1.ニュ-ラルネットの計算システムの構築これまでUNIXワ-クステ-ションを用いてシュミレ-トしてきたものを最新のRISC型CPUを搭載したワ-クステ-ションに移植し、過去のソフトウェアを利用できる環境を作った。これにより、新しくマルチプロセッサ構成のニュ-ラルネットシミュレ-タの検証を行うことができる。2.マルチプロセッサシステム用ニュ-ラルネットシミュレ-タの実現ワ-クステ-ションではなく複数のプロセッサにより分散処理させることによって学習速度を上げられるシステムの開発を行った。プロセッサ間の通信にかかるオ-バヘッドを考慮し、多数の誤差逆伝搬型ニュ-ラルネットの構成法を各種実験した。3.多重センタ情報収集系との接続ワ-クステ-ションはこれまで各種センサ情報収集可能なネットワ-クを構成している。このネットワ-クにマルチプロセッサ型のニュ-ラルネットシミュレ-タを接続できるようにし、ワ-クステ-ションを経由して、センサ情報を収集できる環境を作り上げた。以上の環境作りにかなりの時間を割いてきたが、マルチプロセッサ上のシミュレ-タのバブ取りもほぼ終了し、各種センサ情報を統合する学習実験の基盤ができた。この基盤の上で、従来からよく行われてる文字パタ-ンの認識学習などの実験も達成できている。現在は、来年度の統合実験用にセンサ収集系の整備をすすめている。本研究は2年間の研究である。平成1年度(初年度)はそれまでワ-クステ-ション上でシミュレ-ションしていたソフトウェアを並列コンピュ-タ上で実現すべく準備と簡単な実験を行ったが、平成2年度はそのパラレルコンピュ-タ上で本研究に関連する実験と考察を行った。1.複数のトランスピュ-タシステム上でのニュ-ラルネットシミュレ-レ-タの実現約3Mips程度のワ-クステ-ション1台でシュレ-トしていたが、1台12.5Mipsの速度を持つトランスピュ-タを9台用い、全33MBのメモリを利用できるハ-ドウェアを実現し、ニュ-ラルネットワ-クシミュレ-タを開発した。2.バックプロパゲ-ションによる顔画像の認識大容量のメモリを用いることで多重センサを融合させる際の画像情報の取り拾いにおける工学的実用性を検討すべく顔画像の認識を行った。3.バックプロパゲ-ション法に基づくロボット制御2自由度のロボットを対象としたロボットのフィ-ドフォワ-ド制御とフィ-ドバック制御の両方に適応性を導入するための機構をバックプロパゲ-ション法で実現した。

4.視覚と動きの相関情報による空間認識モデルの考察複数のバックプロパゲ-ション型やニュ-ラルネットを用いて視覚情報と動作情報の相関情報を学習することで空間認識を行うモデルを考えた。