hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模マルチエージェントシステムを用いた参加型デザインの研究

本研究では,ユビキタスコンピューティングを用いたサービスシナリオを,参加型デザインや社会中心設計と呼ぶ新しい設計法を用いて構築するための方法論の確立を試みた.本研究で提案した方法論は,大規模マルチエージェントシステムに基づくシミュレーション技術を背景に,利用者が参加するシミュレーションや実験を繰り返し,徐々に実世界での運用に移行させるものである.本研究では, 1)計算型シミュレーション, 2)参加型シミュレーション,および3)拡張実験の3段階からなる参加型デザインのプロセスを提案し,その実現方法と効果を,実問題を用いた実証を通じて明らかにした.本研究では,ユビキタスコンピューティングを用いたサービスシナリオを,参加型デザインや社会中心設計と呼ぶ新しい設計法を用いて構築するための方法論の確立を試みた.本研究で提案した方法論は,大規模マルチエージェントシステムに基づくシミュレーション技術を背景に,利用者が参加するシミュレーションや実験を繰り返し,徐々に実世界での運用に移行させるものである.本研究では, 1)計算型シミュレーション, 2)参加型シミュレーション,および3)拡張実験の3段階からなる参加型デザインのプロセスを提案し,その実現方法と効果を,実問題を用いた実証を通じて明らかにした.携帯電話に搭載されたGPSを使うことで,人々が街中のありとあらゆる場所で情報サービスを利用できるようになってきている.ユーザの位置に依存した情報サービスの例として,都市空間における災害時の避難誘導や交通制御などが考えられる.本研究ではまず,多数のユーザの位置を同定するためにGPS付携帯電話を用い,大規模エージェントシステムに基づく大規模な屋外避難誘導実験を行って,そのための技術基盤を整備した.大規模エージェントシステムの運用には,数十万のエージェントを同時に実行させることができる,日本アイ・ビー・エム(株)東京基礎研究所により開発された大規模エージェントサーバCaribbeanを用いた.一方,京都大学情報学研究科社会情報学専攻では,シナリオ記述言語Qにより,Caribbean上の多数のエージェントを制御する技術を開発している.これらの技術を組み合わせ,実空間の多数のユーザと,仮想空間の更に多数のエージェント群を用いた,ユーザ参加型の,大規模避難誘導シミュレーションを可能とした.また,シナリオ記述言語Qに基づいて生成されるシナリオの精密化の支援として,実験ログから人間の行動モデルを抽出するアプローチを取った.ここでは,一般性の高い技術の提供のため,問題に依存したツールを構築するのではなく,参加型シミュレーションのログから人間のモデルを抽出する汎用的なアルゴリズムを設計した.具体的には,仮説推論に基づいたモデリングプロセスを確立し,モデルの一貫性を保証できるユーザモデリングが可能となった.平成19年度は,シナリオに基づくエージェントモデルの構築について研究・実装を行った.ここで構築するモデルは,記述されたシナリオの下で,環境に適応して行動を選択するエージェントの動作メカニズムと定義できる.エージェントモデルは,参加型シミュレーションを通して得られたデータ,および被験者のインタビュー結果を基に得られる.重要なのは,エージェントモデルが,大量のデータではなく,少量のデータに対して仮説推論を適用して得られる手法を提案した点にある.本年度は,交通のドメインに着目し,提案手法に基づくモデル構築を行った.交通シミュレーションの既存研究の多くは,均質な運転者モデルを仮定しており,交通流を構成する人員の性質の変化が交通流に与える影響を検証できない.本年度の研究では,高齢化社会における交通流の再現を目標に,年齢に基づいて高齢者・若齢者にクラス分けされた個々の運転者モデルの取得を行った.具体的には以下の手続きに従い,モデル構築を行った.1)参加型ドライビングシミュレーション:被験者が車両を操作し,仮想空間上の道路を走行する,参加型のドライビングシミュレーションを実施する2)被験者へのインタビュー:被験者の操作画面を録画した動画や速度などの推移図を用いてインタビューを行う3)操作ルールの抽出:被験者へのインタビュー結果より,領域知識となる操作ルールを獲得する4)ログデータの修正:ログデータから,操作ルールでは説明不可能な操作ログを取り除く5)観測事象の記述:ドライビングシミュレーションのログデータから,観測事象となる振る舞いを抽出し,述語論理により記述する6)仮説推論を用いたモデル学習:領域知識と観測事象,および操作ルールに関する仮説を用いて,被験者の振る舞いを説明する操作モデル候補を,仮説推論により獲得する構築したモデルを交通シミュレータ上で動作させ,異なる運転挙動を再現できることを確認した.平成20年度は,状態遷移モデルに基づいた人間の運転操作モデルの構築について,モデルの精緻化と実装,およびモデルによる人間の操作の再現性に関する評価・検証を行った.モデルの精緻化にあたっては,既に確立した参加型モデリングのプロセスに則った運転操作ログに基づくモデル構築において,ノイズデータの除去と共に,人間の感情・感覚に基づいた無意識的な操作の除去を徹底的に行い,運転操作モデルによって再現する行動の質向上を図った.本研究でのモデル構築における目標は,人間行動の個別性の再現にある.そのためには,モデル化対象の人間の運転操作に関する十分な情報が必要だが,意図的でない運転操作,つまり論理的な理由も無く操作を行る事が多く,そのような無意識の運転操作に関しては,運転者当人からであっても,運転操作を説明するための情報(知識)を抽出することが難しく,モデル構築において,知識量の不足という困難を生じさせる,そこで,他の運転者から抽出した知識を補完的に用いる,運転者横断的な先験的知識利用によるモデル構築のアプローチを採った.すなわち,モデル化対象の運転者から抽出した知識のみでのモデル構築が不可能である場合,他の運転者から抽出した知識を用いてモデル構築を継続させる.本アプローチは,対象の運転者から得た知識と,他の運転者から得た知識によるハイブリッドな運転者モデルの構築を実現する事になる.ハイブリッドなモデルによって,行動の個別性を表現できるかが検証のポイントとなる.そこで,人間の運転操作と,得られたモデルによる運転操作の比較を実施した.

走行速度の変遷に関する相関,および走行速度帯に関して比較を行い,多数のモデルにおいて人間の運転操作との間に十分な相関が得られることを確認した.また,速度に関する相関が比較的低い場合においても,高頻度でアクセルを利用するなどといった運転スタイルの再現が可能である事を実験的に証明した.
高齢者の認知機能に応じた地域活動プログラムの開発

本研究では、高齢者の閉じこもりの観点から高齢者の認知機能に応じた生活活動、QOLとの関係、とくに趣味活動のプログラムを開発することを目的とした。研究目的に向けて、平成23年度にはベースライン調査を実施し、高齢者向けの簡易クラフト作業活動プログラムを開発および介入、平成24年度は継続して介入を実施し、その結果の分析および検討を行った。介入対象は、平成23年度の都市型の集合住宅在住の高齢者23名を対象としたベースライン調査時に、無作為化比較試験による研究への参加同意の確認を行い実施した。介入デザインは、対象者を無作為に、手工芸群、運動群、自由活動群の3群に分け、12週間で計6回。1回の介入は90分を設定し、それぞれの群で開発したプログラムの活動教室を実施した。プログラム実施においては、手工芸群は作業療法士による認知機能、日常生活の状況を考慮した手工芸プログラム、運動群は健康運動指導士による参加者の運動能力を考慮した運動プログラム、自由群は個人で活動を自由に設定し実施した。アウトカム調査は、12週後にベースライン時と同様の調査を実施した。調査データの分析は、各群において調査項目ごとに介入前後の比較をWilcoxonの符号検定を用い検討した。結果、対象者23名が全6回のプログラムに参加し中途終了者はいなかった。手工芸群において、身体活動量のうち歩数、活動時間、運動強度(強)において有意な差が認められた(p<0.05)。他の運動群、自由群および調査項目において有意な差は認められなかった。考察、手工芸群において身体活動量に有意な差が認められたことより、開発した認知機能、日常生活の状況を考慮した手工芸プログラムは、参加者の身体活動量に影響を与えるプログラムであることが明らかになった。今後、他の生活活動等についても検討しプログラム開発を進める。本研究では,高齢者の閉じこもりの観点から高齢者の生活を構築する日常生活の活動に影響する認知機能を視野におき,高齢者の認知機能,生活活動,QOLとの関係,さらに認知機能に応じた生活活動,とくに趣味活動のプログラムを開発することを目的とした.研究目的に向けて平成23年度は以下の手続きで実施した.1.高齢者の認知機能,および日常生活の身体活動量,生活活動能力,健康感など,日常生活の活動に関する実態を調査.およびAllen認知機能検査(ACLS)の信頼性妥当性の検討.2.実態調査の結果から高齢者向け簡易クラフト作業活動プログラムの開発及び介入調査を実施. 1.について,方法は,都市型の集合住宅内で自治会の支援のもと研究調査の広報,説明会を実施し参加者を募った.結果23名(男12名,女11名)に研究調査参加の同意を得,調査の対象とした.年齢平均(74.22歳.SD 6.86).調査は,ACLS,MMSE,身体活動量(歩数等の1日平均),作業機能スコア,SF-36,外出状況についての内容を実施し、各調査項目の平均値を算出.さらに各々項目の関係についてSpearmanの順位相関係数を用い検討した.結果,各調査項目間の関係について,身体活動量(歩数等)と作業機能スコア,SF-36との間,作業機能スコアとSF-36との間において有意な相関関係が示された(p<0.05,p<0.001).ACLSとMMSEとの間,ACLS,MMSEと身体活動量,作業機能スコア,SF-36との間で相関関係は示されなかった.外出状況について,外出週1回以上20名,月1回以上3名であった.外出先はスーパー,散歩,スポーツクラブ,病院等であった. 2.について,実態調査で得られた結果から高齢者向け簡易クラフト作業活動プログラムを開発し,介入調査を実施した.現在,介入結果について分析中である.本研究では、高齢者の閉じこもりの観点から高齢者の認知機能に応じた生活活動、QOLとの関係、とくに趣味活動のプログラムを開発することを目的とした。

今後、他の生活活動等についても検討しプログラム開発を進める。本研究の目的としている高齢者の認知機能に応じた趣味活動プログラムの開発に向けて,当初計画では,平成23年度において,1.高齢者の認知機能,および日常生活の身体活動量,生活活動能力,健康感など,日常生活の活動に関する実態を調査.およびAllen認知機能検査の信頼性妥当性の検討を実施する.平成23年度24年度において2.実態調査の結果から高齢者向け簡易クラフト作業活動プログラムの開発及び介入調査.の実施計画を立てた.1.については,計画通りに進行し介入調査へ向けて結果を見出すことができた.2.については,2年間計画としており,1年経過の現在,介入調査を終了し結果の分析中である.概ね計画通りに進行している.平成24年度においては,平成23年度に実施した介入調査結果の分析終了後,該当する学術学会での発表もしくは学術雑誌へ学術論文として本研究の成果を公表する準備を進めていく予定である.分析結果に応じて,介入プログラムの再検討,引き続き介入調査を実施することも予定している.平成24年度の研究費の使用計画としては,平成23年度に実施した介入調査の結果分析の終了後,研究の成果を,該当する学会発表もしくは学術雑誌へ学術論文発表として公表するための手続きに必要な費用にあてる.介入プログラムの再検討,介入調査を実施する場合は,介入調査に必要な費用として使用する予定である.
看護・介護現場における腰痛予防教育管理システムの開発

本研究では、看護師および介護士の腰痛予防対策として活用可能な「腰痛予防教育管理システム」の構築を目ざす。実際の看護・介護現場において腰痛予防対策に関する現状調査を行った後、看護学生および看護師・介護士を対象として、腰痛予防教育管理システムの考案・試作・開発を行う。また、腰痛予防教育プログラムとして組み込めるビジュアル教材制作も行う。
新規骨格筋由来内分泌ホルモンの生理的作用に関する研究

平成16年度の研究により、培養細胞を用いた解析で、特に筋肉細胞、肝細胞に対してMusclinのインスリン抵抗性惹起作用が推察された。本年度では、マウスに過剰発現したらどのような作用を発揮するのか検討した。さらに、Musclin受容体の同定を目指して研究を進めた。(1).過剰発現アデノウィルスの作成Musclinを過剰発現するアデノウィルスを作成した。これをC57BL/6Jマウスに感染させ、糖・脂質代謝に及ぼす影響を検討した。Musclinをアデノウィルスにより過剰発現させると、軽度の摂食量の減少および体重減少が認められ、空腹時血糖値はむしろ低下した。一方、インスリン値、血清脂質などには有意な変化は認められなかった。摂食量に影響しない程度のウィルス量をマウスに投与し、糖負荷テストによりインスリン感受性への影響を調べた。その結果、糖負荷テストで、Musclinアデノウィルス感染Musclin過剰発現マウスでは、耐糖能の悪化が認められた。これは、筋肉、肝臓に対してMusclinのインスリン抵抗性惹起作用によるものと考えられた。(2).受容体スクリーニング標的臓器のcDNA libraryを発現プラスミドにサブクローニングし、COS7細胞に感染させ、125IラベルしたMusclin蛋白との結合の増強される細胞のスクリーニングを行った。Musclinと結合する細胞を含むサブプールが確認され、受容体の存在が示唆された。一方、Musclinのアミノ酸一次構造の類似性から、Musclinと結合する膜蛋白を見出した。本膜蛋白がMusclin受容体の可能性があると思われる。1.リコンビナント蛋白作成、生理機能解析実験(1)リコンビナント蛋白の性質哺乳類細胞から分泌されるmusclinは、大腸菌で合成されるリコンビナント蛋白より分子量が、約3-5kD大きかった。これは何らかの分子修飾を受けている可能性があるものと考えられる。これまでの解析では糖鎖修飾は明らかではなかった。また、約10kDの切断体が認められた。これはKKKRに変異を導入すると見えなくなることから、この部位で特異的に切断されるものと判明した。(2)リコンビナント蛋白のin vivo投与実験哺乳類細胞由来リコンビナント蛋白をマウスに静脈注射したところ、約5-10分で半減したことから、極めて血中半減期の短いホルモンであることが分かった。(3)リコンビナント蛋白の培養細胞への添加実験リコンビナント蛋白をC2C12培養骨格筋細胞に添加したところ、インスリン応答性の糖取り込みが抑制された。また、同細胞のインスリン応答性のグリコーゲン蓄積も抑制された。また、H4IIEC3培養肝細胞に添加したところ、糖新生が増加することが分かった。培養膵β細胞、脂肪細胞に対しては、明らかな作用を認めなかった。2.抗体作成、血中濃度測定系の構築哺乳類細胞由来リコンビナント蛋白をウサギに免疫し、ポリクローナル抗体を作成した。しかし、どのロットも感度は十分あるが、特異性に乏しく、血中濃度を測定するには不適切と考え、現在、モノクローナル抗体を作成している。今後この中から特異性の高い抗体を選別し、ELISAシステムを構築する。
ATMトラヒックの大偏差性質の研究

平成11年度から12年度までATMトラヒックに関して変化する処理能力を持つモデルを構築し、コンピュータシミュレーションでトラヒックの大偏差性質を統計的に検証した。結果に基づいて理論モデルの解析を行った。研究結果を五つの論文にまとめて投稿した。平成12年度から13年度までATMネットワークの基礎となるポーリングシステムに対して理論モデルを構築し、トラヒックの分布と大偏差性質の解析を行った。そしてシステムに関するAdmissionコントローラの研究も行い、計算アルゴリズムを与えた。研究結果を三つの論文にまとめ投稿した。二年間の研究成果として五つの論文がすでに雑誌に掲載され、一つは掲載予定で,一つは審査中で,三つは国際会議と国内シンポジウムの論文誌に載っている。そして、次の国際会議とシンポジウムで研究結果の発表を行った。1.2000年7月、シンガポールで開かれた「第五回アジア-太平洋オペレーションズリサーチ」国際会議を参加し、論文発表を行った。2.2001年1月、京都で開かれた「情報通信ネットワークの新しい性能評価法に関する総合的研究」シンポジウムを参加し、論文発表を行った。*注:間に合わなかったため、掲載予定の論文(雑誌論文リストの最後の論文)が研究成果報告書に入れていない。ATMトラヒックに関して変化する処理能力を持つモデルを構築し、コンピュータシミュレーションでトラヒックの大偏差性質を統計的に検証した。このうち一つはすでに雑誌に掲載され、三つはアクセップトされ、平成13年に雑誌に掲載される予定になった。さらに、次の国際会議及びシンポジウムの参加、論文発表を行った。1.2000年7月、シンガポールで開かれた「第五回アジア-太平洋オペレーション・リサーチ」国際会議を参加し、論文発表を行った。3.2001年6月、フランスで開かれる予定の第十回「応用確率モデル及びデータ解析」国際会議に投稿した論文がアクセップトされ、参加する予定だった。ATMネットワークの基礎となるポーリングシステムに対して理論モデルを構築し、トラヒックの分布と大偏差性質の解析を行った。このうち一つはすでに雑誌に掲載された。さらに、次の国際会議とシンポジウムで論文の発表も行った。
体育授業における「出来事」調査票の開発とその有効性に関する実証的研究

本研究の目的は,体育授業における「出来事」調査票の開発とその有効性の検討である。そこで本研究では,小学校担任教師を対象に,学習成果(態度得点,運動技能)の高い教師とそうでない教師とに振り分け,体育授業中の「出来事」への気づきとそれにもとづく「推論-対処」がどのように異なるのか比較・検討した。その結果,教師の「出来事」への気づきは,学習成果の相違の影響を強く受けることが認められ,作成した調査票の有効性が確かめられた。本研究の目的は,小学校教師の体育授業中の「出来事への気づき(予兆)」とそれに対する「推論-対処」を導出するための「出来事」調査票の開発とその有効性を実際の学校現場の体育授業を対象として実証することにある。このとき,「出来事への気づき」とは辻野のいう「教師や子どもの意図や計算を裏切って,そこに新しい状況や関係を現出させる事象」とした。本年度は,子どもからみた「技術的実践」の程度をみた態度得点の高い教師7名を対象に,運動技能を高めた教師(3名:以下,上位群と称す)とそうでない教師(4名:以下,下位群と称す)とで1授業あたりの「出来事への気づき」とそれに対する「推論-対処」の記述が量的・質的にどのように異なるのかを検討した。まず, 7名の教師の1授業あたりの「出来事への気づき」の頻度数は5渋6個であり,先行研究(厚東ら, 2004)で認められた態度得点の低い教師のそれ(3.1個)よりも有意(P<.01)に多かった。次に,上位群の教師と下位群の教師とで1授業あたりの「出来事への気づき」の頻度数を比較した結果,両者の間に有意な差は認められなかった。続いて,「出来事への気づき」に対する「推論-対処」を比較・検討した結果,上位群の教師の方が下位群の教師よりも「合理的推論-目的志向的対処」の記述の頻度数が有意(P<.01)に多かった。しかしながら,「心情的推論-理解志向的対処」の記述の頻度数は,下位群の教師の方が上位群の教師のそれよりも有意(P<.05)に多かった。これらの結果から,学習成果(態度得点,運動技能)を高めた教師は,授業中のモニタリング能力が長けていたこと,運動教材との間に生じる子どもの技能的なつまずきの類型とそれに対する手立てを熟知していたことが具体的に明らかになった点で意義があった。また,これらの成果は優れた教師の反省的思考のあり方を追求していくものとして重要な手がかりとなるものである。本研究の目的は,教師の体育授業中の「出来事」への気づきとそれに対する「推論-対処」を導出するための「出来事」調査票の開発とその有効性を実際の学校現場の体育授業を対象に実証することである。得られた結果の概要は次の通りである。1.教師の授業中の「出来事」への気づきを調査するための「出来事」調査票を試作した。2.上記の調査票を用いて,1授業あたりの教師の「出来事」への気づきの頻度数を比較した結果,優れた教師(態度得点および運動技能を高めた教師)はそうでない教師に比して「出来事」への気づきが有意に多かった。これより,学習成果の向上には教師の「出来事」への気づきが深く関わっているものと考えられた。今後,どうすれば授業中の「出来事」に気づけるようになるのか検討することで,優れた教師になるための一つの道程が得られる可能性は高いものと考えられた(本研究の結果の意義)。3.単元全体における「推論-対処」の記述内容量を比較した結果,優れた教師はそうでない教師に比して「合理的推論-目的志向的対処」と「文脈的推論-目的志向的対処」の2つの推論-対処」の記述内容量が有意に多い結果が共通して認められた。4.上記4で認められた2つの「推論-対処」の記述内容をみた結果,前者からは教材との間で生じる子どもの技能的なつまずきを予測して,それに対する手だてを十分に準備していたことが,また後者からは子ども一人ひとりの学習過程を看取しようとする姿勢の強いととが,それぞれ考えられた.とりわけ,「対処」の記述内容から,優れた教師は体育・スポーツ諸科学の知見を豊富に有していたことが認められた。この結果は,教師のキャリア発達のための一つの手がかりと成り得るものと考えられた(本研究の結果の重要性)。以上,試作した「出来事」調査票は教師の授業中の「出来事」への気づきを調査するためのものとして,妥当であるものと考えられた。
秘匿されたデータに基づく情報処理に関する研究

情報を秘匿したまま情報処理を行う秘匿演算方式に関しては,多項目間の相関を計算するクロス集計方式,生体認証方式,および検索を暗号化したまま実現する方式を提案した.複数のユーザが自分の入力を秘匿したままで関数の計算を行うマルチパーティ計算に関しては,マルチパーティ計算において不正を防止するための基礎技術となる不正を検知,あるいは不正者を特定することが可能な秘密分散法の提案を行った.また,関数計算時にユーザ間の通信が不要となる非対話型マルチパーティ計算やd乗算可能な秘密分散に関して,理論的限界の証明や効率の良い方式の提案を行った.情報を暗号化したまま処理を行う秘匿演算方式に関しては,2項目間のクロス集計を実現した.従来,M個の要素とN個の要素の要素間のクロス集計を暗号化したまま行う場合,暗号文がMNに比例するサイズとなってしまい効率が悪かったが,本研究で提案した方式は,情報を特別な多項式に埋め込むことにより,暗号文のサイズをMNの平方根に比例するサイズまで削減することに成功している.テンプレート保護型の生体認証に関しては,生体情報の照合に適した生体情報の符号化法について検討を行い,誤り訂正符号に基づく方式1種類と,準同型性を有する公開鍵暗号を用いた方式を2種類提案した.従来,公開鍵暗号を用いたテンプレート保護型生体認証方式は,認証時に利用した生体情報と,登録した生体情報との間の距離が漏れるという問題を有していたが,公開鍵暗号に基づく2種類の方式は,認証時に利用した生体情報と登録した生体情報が同じ人物から取得されたと推定されるか否かしか漏らさない利点を有しており,距離を漏らす従来方式に対して有効であったヒル・クライミング攻撃と呼ばれる攻撃に耐性を持たせることに成功している.秘密分散をベースにしたマルチパーティ計算に関しては,任意の線形秘密分散法に対して適用可能な,不正を検知可能な準最適秘密分散法の提案を行った.従来の準最適な方式は,秘密がランダムなビット列である場合に安全でないことが問題となっていたが,本研究で提案した方式は,秘密が(ランダムなビット列を含む)どのような体の要素であっても安全性を証明可能であり,さらに,各ユーザが保持する情報のサイズも理論的下界と1ビットしか差がない準最適な方式となっている.また,ユーザ間のインタラクションが不要なマルチパーティ計算に関しても検討を行い,通信量の理論的下界を導出するとともに,従来方式と比較して通信量が10の20乗分の1となる効率的な方式の提案を行った.情報を暗号化したまま処理を行う秘匿演算方式に関しては,当初の目標通り,従来よりも効率の良い(暗号文のサイズを従来方式の平方根のサイズまで削減した)2項目間のクロス集計を実現しており,順調に推移していると考えている.また,今回提案した方式は,より複雑な集計を行う際の一般的なアイデアを示唆していると考えられる点からも,今回の結果は重要であると考えている.テンプレート保護型の生体認証に関しては,初年度は誤り訂正符号をベースにした方式の検討を行い,公開鍵暗号を利用した方式は二年目以降に行う計画であったが,今年度に公開鍵暗号を用いたテンプレート保護型の生体認証方式の提案を行うことができ,計画よりもやや早く研究が進捗していると考えている.また,提案方式は従来方式に対して有効であったヒル・クライミング攻撃と呼ばれる攻撃に対して耐性を持たせることに成功しており,理論的な意義も大きいと考えている.秘密分散をベースにしたマルチパーティ計算に関しては,当初の予定どおり,任意の線形秘密分散法に対して適用できる,不正を検知可能な準最適秘密分散法の提案を行った.ランダムなビット列に対して安全な不正検知可能な秘密分散を構成することは,近年ホットな研究トピックであったが,(特定のパラメータではあるが)準最適な方式が構成可能であることを示した本研究の成果は非常に大きいと考えている.また,マルチパーティ計算に関しては,新しい研究分野である,ユーザ間のインタラクションが不要なマルチパーティ計算に関しても検討を行い,従来方式と比べて圧倒的に効率的な方式の構成に成功するなど,興味深い成果を得ることができた.この分野に関しても引き続き検討を行っていきたいと考えている.情報を暗号化したまま処理を行う秘匿演算方式に関しては,3項目以上のクロス集計を実現する方式を構成した.クロス集計を行う対象となる項目数をNとし,各項目の取り得る値の個数をa_i (i=1,2,...,N)とした時,提案方式は暗号文のサイズがa_1 x a_2 x ... x a_nのc+1乗根となる効率的な方式となっている(ここでcは暗号化したまま行える乗算の回数).また,データベースを暗号化したままキーワード検索を行うことの可能な新しい検索可能暗号の提案も行った.

この提案方式は,従来同様な技術を実現するために利用されていたデータ構造を根本的に見直し,非常に単純なデータ構造で検索インデックスを作成することで,従来効率的に実現することが困難であったデータベースの情報更新や,データの削除を効率的に実現することに成功している.テンプレート保護型の生体認証に関しては,生体情報が二値ベクトルで表現され,登録情報と認証時の生体情報のハミング距離をメトリックとして生体認証を行う新たな方式の提案を行った.二値ベクトルで表現されたテンプレート保護型生体認証としては,Bringerらの方式が知られているが,提案方式はBringerらの方式の課題であったリプレイ攻撃への耐性と,パラメータ選択の自由度向上を共に実現している.秘密分散をベースにしたマルチパーティ計算に関しては,昨年度本研究で実現した方式の一般化を行い,より秘密のサイズが大きい場合に従来方式よりも効率的に不正検知を行うことができる準最適な方式を構成した.また,ユーザ間のインタラクションが不要なマルチパーティ計算(NIMPC)に関しても,昨年度の成果をベースに,多ビット出力の任意の関数のNIMPCの提案を行った.関数の出力がLビットとなるとき,提案方式の通信量は昨年度提案した方式の通信量の1/Lとなることが示された.情報を暗号化したまま処理を行う方式に関しては,当初の目標通り,多項目間のクロス集計を実現するとともに,検索可能暗号の方式の提案を行うことができ,順調に推移していると考えている.テンプレート保護型の生体認証方式に関しても,当初の予定通り,公開鍵暗号をベースの方式を提案しており,順調に推移している.今回提案した方式は,二値ベクトルで表された生体情報を扱うことの可能な方式であるが,従来,二値ベクトルで表された生体情報を扱うことのできる方式が少なかったこと,従来方式はリプレイ耐性やパラメータ選択の自由度に課題があったことを考えると,この二つの課題を同時に解決した今回の成果は理論的に非常に意義の大きいものだと考えている.秘密分散をベースにしたマルチパーティ計算では,秘密が大きい場合にも効率的に不正検知が行える秘密分散を構成した.秘密分散を利用したマルチパーティ計算の提案までは行えなかったが,同時に行っていたユーザ間のインタラクションが不要なマルチパーティ計算では,従来方式と比較して有意に通信量が少ない方式の構成に成功しており,概ね順調に進展していると考えている.提案した不正検知可能な秘密分散は,同じ安全性を有する従来方式と比較して,不正検知の計算量が削減されていること,各ユーザが保持しなければならないデータ量が削減されていること,などを鑑みると,理論的にも実用的にも意味のある方式であると言える.以上,全ての研究テーマにおいて概ね目標通りの研究進捗が見られることより,研究は順調に推移していると考えている.情報を暗号化したまま処理を行う秘匿演算方式に関しては,データベースを暗号化したままキーワード検索を行うことが可能であるような新しい検索可能暗号の提案を行った.昨年度は既存の検索可能暗号では検討されたことのない新しいデータ構造に基づいた方式を提案したのに対し,今年度は従来検索可能暗号で利用実績のあるデータ構造であるブルーム・フィルタを拡張したカウンティング・フィルタと呼ばれるデータ構造に基づく方式を提案した.方式の提案に加えて提案方式の実装も行い,実用的な処理速度でデータベースの情報更新や,データの削除が可能であることを確認した.テンプレート保護型の生体認証に関しては,攻撃者が認証結果に基づいて新たな認証情報を生成するヒル・クライミング攻撃に耐性のある生体認証方式のモデルを見直すとともに,暗号化したまま平文の加算を行うことが可能な加法準同型暗号を利用したヒル・クライミング攻撃に耐性のある方式の改良,および提案方式の安全性証明を行った.また,昨年度提案した二値ベクトルで表された生体情報に対するテンプレート保護型の生体認証方式を拡張し,多値ベクトルで表された生体情報を扱うことのできる方式の提案も行った.秘密分散をベースにしたマルチパーティ計算に関しては,秘密を復元することなく,またユーザ間の通信を全く行うことなく複数の秘密の乗算結果のシェアを計算することが可能なd乗算可能秘密分散法における不正防止技術の検討を行った.具体的には,不正な乗算結果の部分情報を出力する不正者を検知することが可能な検証
哺乳類における養育行動発現の神経科学的メカニズムの解明

処女マウスに対し仔マウスを繰り返し暴露する群(高暴露群), 1回のみ暴露する群(低暴露群),暴露しない群(暴露なし群)を作出し,暴露から4日後に巣戻し行動試験を行った.その結果,高暴露群の仔マウス回収潜時が他の2群よりも有意に短くなった.また,このとき,高暴露群の視床下部内側視索前野が高活性化することが確認された.経験獲得時(連続暴露時)に活性化した神経細胞をGFPで長期的に標識し,その後の仔マウス再暴露時に活性化した神経細胞を他の神経活性化マーカーであるzifで標識し,それぞれのタイミングで活性化した神経細胞の識別を行った結果、高暴露群においてGFPとzifで今日染色される神経細胞の割合が低暴露群、暴露なし群よりも有意に多くなった。このことから、経験獲得時に活性化した神経細胞の機能強化が生じ、その後の仔マウス刺激に対し、鋭敏に反応するように可塑的に変化することにより養育行動が活性化する可能性が示された。また、高暴露することにより、オキシトシン産生細胞の高活性化やオキシトシンの分泌の増加が確認されると共に、視床下部内側視索前野にオキシトシンアンタゴニストを局所投与することで、高暴露による巣戻し行動の促進が阻害されることが明らかになった。このことから、視床下部内側視索前野の神経細胞の機能強化にオキシトシンが作用していることが示唆された。この可能性を検証するために、仔マウスの暴露により活性化する視床下部内側視索前野の神経細胞がオキシトシン感受性を持っているか調査した。その結果、活性化する神経細胞の多くがオキシトシン受容体を持つことが確認され、仔マウス暴露により分泌されたオキシトシンが視床下部内側視索前野の神経細胞に直接作用することが示唆された。(抄録なし)(1)社会経験により活性化する神経細胞とその後の養育行動促進の関連性社会経験のないメスマウスに仔マウスを繰り返し暴露する操作(仔マウス感作)を6回繰り返す群、1回繰り返す群(1回感作群)、暴露しない群(ctrl群)を作出し、4日後に仔マウスを再暴露し、巣戻し行動試験を行った。その結果6回感作群において巣戻し行動を呈するまでの潜時が他の二群より有意に短いことがわかった。感作時と4日後の巣戻し抗同時に活性化する神経細胞をc-fosで標識し、各群で比較したところ、経験獲得時には経験の量(=感作回数)依存的に神経活性が高まることがわかった。一方、4日後の巣戻し行動時には6回感作群においてのみ視床下部外側部(LPO)の活性が高まることがわかった。このことから、より多くの仔マウス感作経験を獲得することでLPOの神経細胞が機能的に成熟し、養育行動が活性化する可能性が示唆された。次に、神経細胞の可塑的な変化を検討するために、神経活性の履歴をin vivoで可視化可能な遺伝子改変マウスを用い、経験獲得時と仔マウス再暴露時に活性化する神経細胞をそれぞれGFPとzifで共染色した。その結果、6回感作群においてGFPとzifで共染色されるLPOの細胞が1回感作群、ctrl群よりも有意に増加することが見出された。このことから経験獲得時に活性化したLPOの神経細胞の再活性化により養育行動促進が生じることが世界で初めて明らかとなった。(2)社会経験による神経細胞活性化に対するオキシトシン(OT)の機能解明上記(1)より、社会経験を獲得することでLPOの神経細胞が機能的に成熟し、仔マウス刺激に対して鋭敏に反応することで養育行動が促進する可能性が見出された。このような機能成熟にOTが関与している可能性を検証するために、仔マウスを6回感作する30分前にLPOにOTの作用拮抗薬(OTA)を脳内投与した。生理食塩水を投与した群では感作を繰り返す毎に仔マウス回収潜時が徐々に減少し、感作終了4日後まで養育行動の活性が持続的に維持されていた。一方、OTA投与群では感作を繰り返しても仔マウス回収潜時が減少せず、仔マウス感作による養育行動の亢進が生じないことが見出された。このことより、仔マウス感作による養育行動の持続的活性化にOTが関与し、(1)で明らかにしたLPOの神経細胞がOT感受性を持っている可能性が示された。育児経験のある母マウスは仔マウスが発する超音波領域の音声(pup USVs)の単独提示では刺激に対する反応性を示さないが、仔マウスの嗅覚刺激と共に暴露された際にのみpup USVsに高い反応を示すことが明らかとなった。またこのときLPOの活性が高くなることが明らかとなった。(1)社会経験により活性化する神経細胞とその後の養育行動促進の関連性社会経験のないメスマウスに仔マウスを繰り返し暴露する操作(仔マウス感作)を6回繰り返す群、1回繰り返す群(1回感作群)、暴露しない群(ctrl群)を作出し、4日後に仔マウスを再暴露し、巣戻し行動試験を行った。

一方、4日後の巣戻し行動時には6回感作群においてのみ視床下部外側部(LPO)の活性が高まることがわかった。このことから、より多くの仔マウス感作経験を獲得することでLPOの神経細胞が機能的に成熟し、養育行動が活性化する可能性が示唆された。次に、神経細胞の可塑的な変化を検討するために、神経活性の履歴をin vivoで可視化可能な遺伝子改変マウスを用い、経験獲得時と仔マウス再暴露時に活性化する神経細胞をそれぞれGFPとzifで共染色した。その結果、6回感作群においてGFPとzifで共染色されるLPOの細胞が1回感作群、ctrl群よりも有意に増加することが見出された。このことから経験獲得時に活性化したLPOの神経細胞の再活性化により養育行動促進が生じることが世界で初めて明らかとなった。(2)社会経験による神経細胞活性化に対するオキシトシン(OT)の機能解明上記(1)より、社会経験を獲得することでLPOの神経細胞が機能的に成熟し、仔マウス刺激に対して鋭敏に反応することで養育行動が促進する可能性が見出された。このような機能成熟にOTが関与している可能性を検証するために、仔マウスを6回感作する30分前にLPOにOTの作用拮抗薬(OTA)を脳内投与した。生理食塩水を投与した群では感作を繰り返す毎に仔マウス回収潜時が徐々に減少し、感作終了4日後まで養育行動の活性が持続的に維持されていた。一方、OTA投与群では感作を繰り返しても仔マウス回収潜時が減少せず、仔マウス感作による養育行動の亢進が生じないことが見出された。このことより、仔マウス感作による養育行動の持続的活性化にOTが関与し、(1)で明らかにしたLPOの神経細胞がOT感受性を持っている可能性が示された。さらに、感作後にOT産出細胞の多くが存在する視床下部室膀核(PVN)の神経活性が高まっていることが確認され、感作中にOTの分泌が上昇している可能性が見いだされた。また、養育行動は社会経験のみならず性ホルモンによっても制御を受けるが、アンドロゲンの投与により養育行動の亢進の低下とOT免疫応答細胞数の減少が確認され、アンドロゲンがOT神経系を介して養育行動を制御している可能性が見いだされつつある。処女マウスに対し仔マウスを繰り返し暴露する群(高暴露群), 1回のみ暴露する群(低暴露群),暴露しない群(暴露なし群)を作出し,暴露から4日後に巣戻し行動試験を行った.その結果,高暴露群の仔マウス回収潜時が他の2群よりも有意に短くなった.また,このとき,高暴露群の視床下部内側視索前野が高活性化することが確認された.経験獲得時(連続暴露時)に活性化した神経細胞をGFPで長期的に標識し,その後の仔マウス再暴露時に活性化した神経細胞を他の神経活性化マーカーであるzifで標識し,それぞれのタイミングで活性化した神経細胞の識別を行った結果、高暴露群においてGFPとzifで今日染色される神経細胞の割合が低暴露群、暴露なし群よりも有意に多くなった。このことから、経験獲得時に活性化した神経細胞の機能強化が生じ、その後の仔マウス刺激に対し、鋭敏に反応するように可塑的に変化することにより養育行動が活性化する可能性が示された。また、高暴露することにより、オキシトシン産生細胞の高活性化やオキシトシンの分泌の増加が確認されると共に、視床下部内側視索前野にオキシトシンアンタゴニストを局所投与することで、高暴露による巣戻し行動の促進が阻害されることが明らかになった。このことから、視床下部内側視索前野の神経細胞の機能強化にオキシトシンが作用していることが示唆された。この可能性を検証するために、仔マウスの暴露により活性化する視床下部内側視
肺癌リンパ行性転移モデルによる癌細胞の転移能と転移抑制に関する研究

私たちは非小細胞肺癌9株、小細胞癌5株にpEGFPを導入した。非小細胞癌6株と小細胞癌3株に導入することができた。この9株についてリンパ行性転移モデルを作成した。6週令の雄性SCIDマウス(n=5匹)の左肺に肺癌細胞懸濁液(マトリゲルを含む)2x10^4細胞を30G針にて注入した。6週間後犠牲死し、転移の有無を蛍光実体顕微鏡にて観察した。非小細胞癌Ma44とMa10は全例縦隔にbulkyなリンパ節転移を認めた。,Ma25は4/5例に縦隔リンパ節転移を認めた。その大きさは中等度であった。,Ma2は2/5例に顕微鏡的に縦隔転移を認めた。以上の全例は刺入部の左肺に腫瘍を形成していた。Ma45は2/5例に左肺に腫瘍を形成していたが、縦隔リンパ節は認めなかった。肺癌細胞株の間でin vivoリンパ節転移能に違いがある可能性がある。小細胞癌の3株については同所性移植を終え、犠牲死する時期を待っている。手術より得られた肺癌組織を単細胞化し、同様の手技でSCIDマウスに同所性に移植した。4症例に関して施行し、2例に関しては刺入部の肺とともに縦隔リンパ節転移を認めた。pT2N2M1の進行肺癌症例は5/5例にbulkyな縦隔転移を認めた。pT4N2M0の症例は3/5例に縦隔転移を認めた。他の2例は刺入部の肺実質にも腫瘍を形成していなかった。平成12年度の実験で私たちの同所性モデルが広い範囲の肺癌細胞株に応用でき、さらに肺癌切除材料にも適応できることが可能であることがわかった。切除材料に関しては、移植率が50%程度でさらなる工夫が必要である。
中国女文字の保存の方法を探る

中国女文字の保存を考える2004年の現地調査での女文字の実情を報告する。調査に訪れた2週間後に伝承者陽換宜が死去して、この文字を伝統的方法で習得し、娘時代に実際にこの文字をコミュニケーション手段として用いた人はいなくなった。緊急によりよい保存の方法を講じなければいけないときにきている。調査の結果、伝統的な文字とは変形した文字が盛んに書かれていること、そのような書き手を現地政府が重用していること、昔の女性の文字に最も近い文字を書く何艶新が生活に追われて文字から離れてきていることがわかった。女文字の保存にとって望ましい状況ではないことが憂慮される。この文字の歴史や規模について、3000年以上の歴史がある、2000字以上の文字があるというような誇張された大げさな言説がインターネット、新聞などに流布している。この文字を、昔の女性たちが使い・伝えた、本来の姿に近い姿で保存することが望ましいが、以上のような根拠のない無責任な言説は、本来の女文字の姿を歪めかねない。こうした事態を軌道修正し、合理的・科学的に考究し合って共通理解を得ることが肝要と考えて、中国と日本との研究者の共同主催でシンポジウムを開いた。両国研究者が一堂に会して、同じ対象についてそれぞれの研究を発表し合い、真摯に討論する機会が得られた。女文字の研究方法や歴史に対する考え方にも共通の理解が得られたことは大きな成果であった。湖南省江永県に伝わる女性だけの文字-女書-は、伝承者が2人しかいなくて絶滅寸前であるが、2002年11月に県政府が、女書文化村を設立し、その中に女書学堂をもうけて、若い女性たちに教えるようになってきた。しかし、教える胡美月は、1990年に没した高銀仙の孫であり、少し文字と昔の歌を知っているというだけで、従来のこの地の女性たちのようにこの文字を用いて歌を作り、自己の意思感情を表現することはできない。本来の意味の伝承者とはいえない。そういう人を教師として教えても、後継者を育てることにはならない。この文字の使われた、女性が虐げられていた時代とは社会状況が大きく変化して、女性が自己の悲惨な運命を嘆いたり、それを訴えたり、慰め合ったりするための表現手段としての、この文字の役割はすでになくなっている。女性たちにとって、特殊な文字で、自己の意思感情を表出する必要もなくなっている。形だけの文字を伝えても、真の保存にはならない。遠藤は、このような事態に至っている際の文字の保存とは、ただ一人この文字の本来の使い方ができる、何艶新の文字と作品をできるだけ多く残すことだと考え、現地を訪ねては何艶新に書いてもらっている。また、いずれ消えていく文字の本来の姿を忠実に記録することこそが保存だと考えるので、すでに作成された文字リストの整理に着手している。研究者が今まで、8種類の文字リストを作成しているが、それらが文字の整理の仕方が不統一で、異体字の処理が異なるために多いのは1800字、少ないのは470字と極端な開きを見せている。このようなリストだけが残されるのは、後世に混乱を伝えることになろう。何が健在であるうちに、彼女の知りうる女書をすべて記録して、リストの混乱も整理しておきたいと考えている。中国湖南省江永県現地での調査で、現地政府が2003年11月に、女文字保存のために、5人の女性に「女書伝人」の称号を与えたことを知った。その5人の中で、娘時代に実際に女書を使ってコミュニケーションをし合った、陽煥宜と、少女時代に祖母から習った何艶新とは、伝承者といえるが、それ以外の3人は、最近習って書き始めた人たちで、伝承者とは言えない。

その中で何静華は政府の要請に応じて積極的に書いているが、彼女独自の装飾を施した文字で、従来の女文字とは質的に異なってきている。そのような人の文字を伝承者として政府が重用することは、本来の文字の保存の方向を歪めることになりはしないかと危惧される。また、9月に中国社会科学院語言研究所と共催で開いた「女書の歴史・現状・将来」と題するシンポジウムでは、女書の歴史が甲骨文字よりも古いとする、非科学的で恣意的な女書の歴史説に対する批判が出された。また、この分野の研究が、従来、1部の研究者がそれぞれ互いに反目しあいながら、各自の主張を繰り返すのみであったのに対して、より、共同して協力しながら、一つの真実の発見をめざすべきであることを、確認しあった。現地と連絡をとり、中国側女文字研究者と協議しながら、この文字のよりよい保存法を模索している。現地では、以前によく書けた高銀仙(1902-1990)の住んだ甫尾村(現在では美化して普美村と書かれる)に女書文化村を建設し、その中に女書学堂という教室を開設して若い娘たちにこの文字を学ばせることで保存することを考えている。しかし、娘たちにとってこの文字習得による実益が期待できないため、また、昔の女性がこの文字に託した思いを共有することができないため、積極的に文字を学ぼうとする女性は少ない。動態としての文字の保存は極めて困難な状況にある。静態としての保存では、昔の女性たちが書いた文字をできる限り多く収集して、その本来の文字の姿をデジタル資料として記録し残すことが急がれる。【口頭発表】国際会議北京論壇2005発表者:遠藤織枝年月日:2005年11月17日テーマ:「中国女文字の文化的価値」について場所:北京大学外国語学院
未消化食物由来ペプチドによる食物アレルギーおよび炎症性腸疾患発症に関する検討

食物アレルギーや炎症性腸疾患の病態を解明する目的で、食物の未消化産物との関連を検討した。その結果、未消化産物の明らかな抗原性は確認できなかった。一方、それぞれの消化管粘膜の生検標本を用いmicroarray法、RT-PCR法、免疫組織染法などの検討を行ったところ、新生児・乳児消化管アレルギーにおいてCCL21、CXCL13の、また、小児炎症性腸疾患においてCXCL9、CXCR3などの発現亢進を認め、それぞれの病態に食物の侵入経路であるリンパ濾胞との関わりが示唆された。蛋白質は胃酸、膵酵素、刷子縁酵素の他、組織transglutaminaseによりアミノ酸にまで分解され、栄養素として生体に吸収される。現代社会においては、食生活の変化や抗菌薬の普及により腸内細菌叢の変化が生じ、蛋白質が十分に消化されずにいる可能性が示唆される。さらに、その未消化産物の抗原特異性のあるペプチドが食物アレルギーを、また、抗原非特異的に免疫応答を誘導するペプチドが炎症性腸疾患を誘導している可能性がある。本研究では、新生児期から乳児期に認められる未熟な消化機能を再評価するとともに、食物アレルギーや炎症性腸疾患の病態との関連を検討する。また、腸内細菌が持っ蛋白分解酵素との関わりを解明し、小児消化器病の新たな治療法の開発に役立てたい。平成21年度は、基礎研究として卵白やミルクをin vitroの系でトリプシン、キモトリプシン、エラスターゼ、カルボキシペプチダーゼなどのヒトの消化酵素で消化し、その最終消化産物のペプチドをHPLCで確認・分離し、アミノ酸配列分析器を用いアミノ酸配列を同定すべく検討を進めている。また、腸内細菌が持つ蛋白分解酵素との関わりを解明し、小児消化器病の新たな治療法の開発に役立てたい。平成21・22年度は、基礎研究として卵白やミルクをin vitroの系でトリプシン、キモトリプシン、エラスターゼ、カルボキシペプチダーゼなどのヒトの消化酵素で消化し、その最終消化産物のペプチドをHPLCで確認・分離し、アミノ酸配列分析器を用いアミノ酸配列を同定すべく検討を進めている。蛋白質は胃酸、膵酵素、刷子縁酵素の他、組織transglutaminaseや腸内細菌が有するペプチダーゼによりアミノ酸にまで分解され、栄養素として生体に吸収される。さらに、その未消化産物の抗原特異性のあるペプチドが食物アレルギーを、また、抗原非特異的に免疫応答を誘導するペプチドが炎症性腸疾患の発症に関わっている可能性がある。そこで、卵白やミルクをin vitroの系でトリプシン、キモトリプシン、エラスターゼなどのヒトの消化酵素で消化し、その最終消化産物のペプチドの抗原性を検討した。これらの酵素により、蛋白質は、すべてアミノ酸まで分解されないことがわかったが、Western blot上、明らかに対応するペプチドは同定できず、通常の消化過程においてはアレルギーの原因ペプチドは産生されにくいことが示唆された。一方、消化管アレルギーおよび小児炎症性腸疾患の病態を解析する目的で、生検標本を用いRNAを抽出しmicroarrayを施行したところ、乳児消化管アレルギーにおいてCCL21,CXCL13が、また、小児炎症性腸疾患においてCXCL9の発現が亢進していた。以上の変化は、RT-PCR法を用い定量的に確認でき、免疫組織染色を用いた検討でも発現の亢進を認めた。以上より、乳児期の消化管アレルギーでは、CCL21,CXCL13が、また、小児炎症性腸疾患においてCXCL9の関与が強いことが確認された。
台風下における風車ブレードの振動解析と制振

平成27年,沖縄の与那国島が台風に襲われた際,発電用風車の3枚の各ブレードが長手方向のそれぞれ異なる位置で破断し,飛散するという事故が発生した.この被害が発生したとき,強風による過回転を防止するため,ブレードの回転は止められており,またタワーには損傷がないので,ブレードとタワーの接触も考えられない.本研究の第1の目的は,発電用風車の破損の原因を振動工学の立場から明らかにすることである.理論解析では,全体がたわむ支柱の上に3枚の弾性ブレードを取り付けた風車のモデルを考え,運動方程式を導いた.そのモデルを用いて,系の固有振動数をもとめ,各ブレードの回転角による固有角振動数の変化とタワーの固有角振動数の変化を調べた.実験では,弾性的支柱の上に回転する3枚の弾性ブレードを取り付け,それらの固有角振動数の変化を調べた.以上のような理論解析と実験解析により,つぎのことが明らかとなった.(1)実験結果と比較することによって,提案した理論モデルは適切である.(2)ブレードの固有振動数は,ブレードが水平方向になるほど大きくなり,鉛直方向になるほど小さくなる.(3)支柱の固有角振動数はブレードの角度に影響されない.風車ブレードの上記の研究と平行して,同様なモデルで発生する係数励振不安定振動と非線形性に起因するモード局在化現象についても研究を行った.理論モデルと実験により,ブレードの角位置と固有振動数および振動モードを明らかにできたが,ブレードがその根元でなく途中で折れることが説明できていない.ブレードが途中で破断する原因を調べるため,タワーのたわみと振動モードの関係を明らかにする.これにより,与那国島で観察された破損現象を説明できると予想している.本研究は,沖縄など極めて勢力が強い台風が襲う地域で見られる風車タワーの倒壊,ブレードの破損などの原因,破壊メカニズムを明らかにする目的で実施しているものである.特に風車ブレードの破損に注目しているが,振動学で扱われる基本的な梁と異なり,風車のブレード(梁)の場合,ブレードの支持点(ナセル)が水平面内で移動すること,ブレードの角位置(重力方向に対する角位置)が時々刻々と変化しながら振動するという特殊事情がある.以上の背景から,研究のスタートとして,片持ち梁の支持点が弾性振動するため位置が変動する弾性棒の上に固定されている理論解析モデルを構築した.そして,弾性棒と弾性ブレードの連成モデルとして解析し,様々なブレード角位置に対する系全体の固有角振動数の変化を調べた.さらに,ブレードのアンバランスによる強制力が加わるときの強制振動応答と共振現象を調べた.その結果,ブレード角(タワーの方向,すなわち鉛直方向い対する角度)が0°のときはタワーのみが大きく振動すること,角度を持つとき(たとえば45°)はブレードとタワーの振動が連成して2自由度系のような応答を示すこと,ブレードが回転しているときはこのように系の自由度自体が変動していることなどが明らかにできた.このような理論モデルに対応する実験装置も製作し,実験を行った.タワーとブレードの相対的角位置を変えたときの共振現象を実験的に調べたが,理論解析結果と概ね一致する実験結果を得た.初年度として,弾性タワーの上に弾性片持ち梁を取り付けた理論モデルを構築し,様々なブレードの角位置における固有振動数の変化と不釣合い力が加わったときの共振現象を調べることを計画した.この範囲内のことは概ね実施できた.平成27年,沖縄の与那国島が台風に襲われた際,発電用風車の3枚の各ブレードが長手方向のそれぞれ異なる位置で破断し,飛散するという事故が発生した.この被害が発生したとき,強風による過回転を防止するため,ブレードの回転は止められており,またタワーには損傷がないので,ブレードとタワーの接触も考えられない.本研究の第1の目的は,発電用風車の破損の原因を振動工学の立場から明らかにすることである.理論解析では,全体がたわむ支柱の上に3枚の弾性ブレードを取り付けた風車のモデルを考え,運動方程式を導いた.そのモデルを用いて,系の固有振動数をもとめ,各ブレードの回転角による固有角振動数の変化とタワーの固有角振動数の変化を調べた.実験では,弾性的支柱の上に回転する3枚の弾性ブレードを取り付け,それらの固有角振動数の変化を調べた.以上のような理論解析と実験解析により,つぎのことが明らかとなった.(1)実験結果と比較することによって,提案した理論モデルは適切である.(2)ブレードの固有振動数は,ブレードが水平方向になるほど大きくなり,鉛直方向になるほど小さくなる.(3)支柱の固有角振動数はブレードの角度に影響されない.風車ブレードの上記の研究と平行して,同様なモデルで発生する係数励振不安定振動と非線形性に起因するモード局在化現象についても研究を行った.理論モデルと実験により,ブレードの角位置と固有振動数および振動モードを明らかにできたが,ブレードがその根元でなく途中で折れることが説明できていない.(1)初年度に構築した理論モデルを用いて,さらに詳細な解析を行い,その結果を実験で確認すること.(2)周期的な不釣合い力だけでなく,台風時のようなインパルス的外力が加わったときの応答を調べる.(3)振動モードから最大曲率をもつブレード上の位置を明らかにして,実際に台風下で破損したブレードとの関係を明らかにする.ブレードが途中で破断する原因を調べるため,タワーのたわみと振動モードの関係を明らかにする.