hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可搬移動型拡張現実感システムの共通基盤アーキテクチャの研究

本研究の目的は,現存する最高水準の拡張現実感システムを移動型へと移し替えることではなく,可搬移動型情報機器を画面解像度,処理能力,記憶容量などの複数の軸に応じて分類した上で,それらの要素に起因する数々のシステム実現上のトレードオフを容認し,利用端末や利用形態,提示情報のレベルを選択・設定可能な情報提示アーキテクチャを構築することである.本研究では,可搬移動型の機器上にて拡張現実感を実現することを目標に,そのベースとなる共通基盤アーキテクチャの設計と実装,拡張現実感に必要な各種要素技術の開発,および開発したアーキテクチャに基づく実用的応用への展開などの研究成果を得た.1.共通基盤アーキテクチャの設計と構築システムのアーキテクチャを,サーバ・クライアント方式で設計することとし,クライアントで実現不可能な機能をサーバ側で補うという枠組みで設計を進めた.既存の可搬移動型情報機器の性能を調査し,その能力に応じてクライアントの分類を試み,それぞれの形態ごとに必要な機能をサーバ側及びクライアント側に分散配置するアーキテクチャを設計した.2.要素技術の開発本研究では,幾何学的整合性の実現手法として,可搬移動型情報機器での利用を想定して,画像処理を利用した3つの手法を提案し,その有効性について実験的検証を行った.3.提案アーキテクチャに基づく応用システムへの展開前述の1.において設計した共通基盤アーキテクチャに基づいて,拡張現実感技術を用いたアプリケーションを構築し,アーキテクチャの有効性についての検証を行った.本研究の目的は,現存する最高水準の拡張現実感システムを移動型へと移し替えることではなく,可搬移動型情報機器を画面解像度,処理能力,記憶容量などの複数の軸に応じて分類した上で,それらの要素に起因する数々のシステム実現上のトレードオフを容認し,利用端末や利用形態,提示情報のレベルを選択・設定可能な情報提示アーキテクチャを構築することである.本研究では,可搬移動型の機器上にて拡張現実感を実現することを目標に,そのベースとなる共通基盤アーキテクチャの設計と実装,拡張現実感に必要な各種要素技術の開発,および開発したアーキテクチャに基づく実用的応用への展開などの研究成果を得た.1.共通基盤アーキテクチャの設計と構築システムのアーキテクチャを,サーバ・クライアント方式で設計することとし,クライアントで実現不可能な機能をサーバ側で補うという枠組みで設計を進めた.既存の可搬移動型情報機器の性能を調査し,その能力に応じてクライアントの分類を試み,それぞれの形態ごとに必要な機能をサーバ側及びクライアント側に分散配置するアーキテクチャを設計した.2.要素技術の開発本研究では,幾何学的整合性の実現手法として,可搬移動型情報機器での利用を想定して,画像処理を利用した3つの手法を提案し,その有効性について実験的検証を行った.3.提案アーキテクチャに基づく応用システムへの展開前述の1.において設計した共通基盤アーキテクチャに基づいて,拡張現実感技術を用いたアプリケーションを構築し,アーキテクチャの有効性についての検証を行った.本研究の目的は,現存する最高水準の拡張現実感システムを移動型へと移し替えることではなく,可搬移動型情報機器を画面解像度,処理能力,記憶容量などの複数の軸に応じて分類した上で,それらの要素に起因する数々のシステム実現上のトレードオフを容認し,利用端末や利用形態,提示情報のレベルを選択・設定可能な情報提示アーキテクチャを構築することである.具体的には,拡張現実感技術をベースに,可搬移動型情報機器によって現実の空間を案内・誘導するガイドシステムを主対象とし,1)可搬移動型機器を透過的に扱うためのシステム・アーキテクチャの設計方針,2)情報配信に利用するコンテンツの記述方法,3)試作システムでの検証に基づく実世界中での拡張現実感の利用形態にかかる問題点,を明らかにする.これを,以下の5つの研究項目にわけて考察を進める.(1)可搬移動型拡張現実感システムの共通基盤アーキテクチャの考案・設計・実装(2)提示情報記述言語SKiT-XMLの仕様策定・実装(3)可搬移動型携帯端末向けの拡張現実型情報提示機構の設計・開発(4)可搬移動型拡張現実感システムのためのユーザインタフェースの開発(5)プロトタイプシステムの開発と実証実験本年度は標記研究課題に関して以下にあげる研究成果を得た.・研究項目(1)に関して,可搬移動型情報機器をその能力などに基づいて3種に分類し,そのいずれにも適用できる共通の共通基盤アーキテクチャを設計した.設計に基づいて,携帯電話やPDA,ウエアラブルPC,ノートPCを用いたクライアント端末を実装し,拡張現実型の情報提示が可能であることを確認した.・研究項目(2)について,提示情報記述言語SKiT-XMLの仕様を策定した.端末の種類に非依存な形式で記述するための言語構造を設計し,それをXMLに基づいた仕様として策定した上で,仕様に基づいた処理系を試作・実装した.本研究の目的は,現存する最高水準の拡張現実感システムを移動型へと移し替えることではなく,可搬移動型情報機器を画面解像度,処理能力,記憶容量などの複数の軸に応じて分類した上で,それらの要素に起因する数々のシステム実現上のトレードオフを容認し,利用端末や利用形態,提示情報のレベルを選択・設定可能な情報提示アーキテクチャを構築することである.具体的には,拡張現実感技術をベースに,可搬移動型情報機器によって現実の空間を案内・誘導するガイドシステムを主対象とし,1)可搬移動型機器を透過的に扱うためのシステム・アーキテクチャの設計方針,2)情報配信に利用するコンテンツの記述方法,3)試作システムでの検証に基づく実世界中での拡張現実感の利用形態にかかる問題点,を明らかにする.これを,以下の5つの研究項目にわけて考察を進める.(1)可搬移動型拡張現実感システムの共通基盤アーキテクチャの考案・設計・実装

(2)提示情報記述言語SKiT-XMLの仕様策定・実装(3)可搬移動型携帯端末向けの拡張現実型情報提示機構の設計・開発(4)可搬移動型拡張現実感システムのためのユーザインタフェースの開発(5)プロトタイプシステムの開発と実証実験本年度は標記研究課題に関して以下にあげる研究成果を得た.・項目(1),(2)に関して,前年度に設計したアーキテクチャの実装を進め,プロトタイプシステムを構築した.加えて,システムで扱えるコンテンツとして新たに音の要素を追加し,様々な拡張現実感システムが構築可能な共通基盤を実現した.・項目(3)について,環境の美観を損ねない位置姿勢検出用マーカを考案し,このマーカを用いた位置姿勢検出機構を実現した.実験を通してこれまでの手法と同程度の位置姿勢検出精度が実現可能であることを確認した.・項目(4)について,得られた成果を項目(1)と統合して,各種モバイル端末に対応した情報提示機構を実現した.・項目(5)に関して,ノートPCと方位角センサを用いた可搬移動型の拡張現実感システムを試作し,その性能評価を行った.本研究の目的は,現存する最高水準の拡張現実感システムを移動型へと移し替えることではなく,可搬移動型情報機器を画面解像度,処理能力,記憶容量などの複数の軸に応じて分類した上で,それらの要素に起因する数々のシステム実現上のトレードオフを容認し,利用端末や利用形態,提示情報のレベルを選択・設定可能な情報提示アーキテクチャを構築することである.これを,以下の5つの研究項目にわけて考察を進める.(1)可搬移動型拡張現実感システムの共通基盤アーキテクチャの考案・設計・実装(2)提示情報記述言語SKiT-XMLの仕様策定・実装(3)可搬移動型携帯端末向けの拡張現実型情報提示機構の設計・開発(4)可搬移動型拡張現実感システムのためのユーザインタフェースの開発(5)プロトタイプシステムの開発と実証実験本年度は標記研究課題に関して以下にあげる研究成果を得た.・研究項目(1),(2)において前年度に開発したフレームワークを,研究項目(5)に統合し,実証実験を行った.実証実験中に顕在化した問題点について,システムをバージョンアップした.その上で可搬移動型拡張現実感システムの有効性を実証するため,LAN配線支援を目的としたアプリケーションを構築した.・研究項目(3),(4)についても,前年度に作成した環境の美観を損ねない位置姿勢検出用マーカや各種モバイル端末に対応した情報提示機構を研究項目(5)におけるプロトタイプシステムに組込み実験を実施した.・上記で得られた実証実験の結果から,研究の総括を行い,今後の課題を抽出した.
祖先型タンパク質復元による霊長類胎盤ガレクチンの進化・機能解析

最尤法を用いた系統樹作成プログラムを用いて系統樹を作成し、galectin-13および-16の祖先型#40、galectin-14の祖先型#64、#40と#64の共通祖先#44、#44とgalectin-17の共通祖先であり、胎盤ガレクチンと外群の分岐点である#48、胎盤ガレクチンと高い配列相同性をもつgalectin-10の祖先型#45の5つの祖先型ガレクチンの塩基配列を推定した。#44と#48のアミノ酸配列は同一であった。リコンビナント祖先型ガレクチンは、Con IIタグ融合タンパク質発現系を適用して復元した。#45は大腸菌体内で分解されてしまったためにタンパク質を得ることができなかった。各祖先型ガレクチンについて、ヒトT細胞であるJurkat細胞とMOLT-4F細胞に対する毒性試験を行った。#44(48)と比較して#40は有意に毒性が強くなったが、#64は同等もしくは弱い毒性を示した。さらに、胎盤ガレクチン祖先型3種の糖鎖結合特異性をマイクロアレイによって詳細に調べた。胎盤型は魚類型に比べて糖タンパク質に対する結合が強く、また、結合できる糖タンパク質の種類が多かった。また、胎盤型は糖鎖末端の3位が硫酸、シアル酸、ガラクトースでそれぞれ修飾された糖鎖との結合力が高かった。胎盤型ガレクチンは免疫細胞または胎盤繊毛細胞への結合力を高めるため、細胞表面に発現する糖タンパク質に対して親和性を高めるように進化したと考えられた。さらに、胎盤型ガレクチンの祖先型の結合糖鎖と進化の関係を比較した結果、胎盤ガレクチンの最も祖先型に相当する#44(48)と比較して、galectin-13と-16の祖先型である#40の結合糖鎖特異性に大きな変化は見られなかったが、アレイに用いた糖鎖全体への結合力が1.52倍に増強していた。特に、胎盤を形成する繊毛細胞表面に発現するThomsen-Friedenreich抗原糖鎖に対し、結合力が増強していた。一方、galectin-14の祖先型#64は#44(48)に対して糖鎖全体に対して結合力の低下がみられた。しかしながら、ヘパリンに対する結合力が10倍以上増強し、ルイス抗原、アガラクト糖タンパク質など、一部の糖鎖に限って結合力が増強した。
昭和恐慌下における組合製糸の再編と農村構造

明治末年以降の下伊那地方は日本を代表する大養蚕地帯に成長した。大規模養蚕の発展を基礎として、大正末年までに全郡的広がりをみせた組合製糸は、販売組合連合会伊那社を設立し、高級糸生産体制の確保に努めていた。しかし、昭和恐慌期以降、横浜の売込商達の経営不振、糸価の不安定性等が重なり組合製糸経営はかってない危機のふちに立つことになった。当然に、組合製糸経営の主要基盤であった中堅的養蚕農家層はこぞって経営的危機の展望にさらされることになった。それは恐慌下の経済更生運動の主要課題となった。かくして、下伊那組合製糸は、販売組合としての連合体から、小工場統合による経営合理化をせまられることになった。このことは、単なる統一工場の建設問題にとどまらず、同時に大規模営業製糸との技術的平準化という課題の解決をもせまられものであった。さらに、高格糸生産への市場対応が求める多条繰糸機の導入は、原料繭の統一という養蚕部門での長年の懸案をも一挙に要求されるものであり、それは、とりもなおさず、中堅的養蚕農家の経営的弱体化の現実と対立する問題であった。このような課題をかかえつつ、組合製糸の再編は天竜社の設立へと推移していった。政府は、昭和恐慌によって決定的打撃を受けた養蚕業に対し、なを外貨獲得のための戦略的価値を維持し、同時に経営的破綻に頻した自作農の産繭処理機能という側面からも、天竜社設立に対する手厚い金融上の保護を与えた。それは、せまり来る戦時体制に備えた農村更生と国家的な再編、組織化に向けて、中堅的農民エネルギーの確保昴揚を目指すものであった。1.基本資料の日刊誌「南信」の明治期(35年45年),大正期(8年)までの閲覧(複写不許可)と重要関連記事のピック・アップとファイルを完了した。2.業界誌「組合製糸研究」(240ヶ月分)からの重要記事のファイリングを完了した。3.周辺旧養蚕地帯での経営資料の探訪を行い,不充分ながらも一定の成果を収めた。4.以上の調査活動を通じ,以下の見通し(仮説)を得た。伊那地方組合製糸は大正中期に組合数としての全盛を迎えながらも,以後第1次の操短問題を機に営業製糸との対立が激化し,生糸同業組合からの離脱を共通課題とする統一機関の設立を開始した。しかし,特に北部組合の動揺に見られるように,営業製糸との対立は組合製糸の結束を大きくゆがめ,その後の再編にも一層の動揺を与えていた。大正末年における長野県下伊那郡組合製糸は、共同販売を目的とする連合会「伊那社」を設立し、単位組合の零細性を補完し、同時に高級糸生産体制の確保に努めていた。しかし、昭和恐慌期になると、糸価の不安定性と荷受側の経営的破綻等により、未配分金増大、仮渡金の過渡しなど組合製糸経営の根幹にかかわる危機をかかえるようになっていった。このことは、組合毎の経営成績の差、ひいては配分成績の差となって反映し、連合会の存立基盤をもゆるがす問題であった。当然に、かつての組合製糸経営の主要基盤であった中堅養蚕農家層はこぞって経営危機の展望に立たされ、恐慌下の経済更生運動の主要課題の一つとなった。かくして、下伊那組合製糸は販売組合としての連合体から、小工場統合による経営合理化をせまられることになった。このことは単なる統一工場の建設問題にとどまらず、同時に大規模営業製糸との技術的平準化という課題の解決をせまられるものであった。

さらに、高級格糸生産への市場対応が求める多条操糸機の導入は、原料繭の統一という養蚕部門での長年の懸案をも一挙に要求されるものであり、それはとりも直さず、中堅養蚕農家の経営的弱体化の現実と対立した。このような課題をかかえつつ、組合製糸の再編は天竜社の設立へと推移していったのである。政府は、昭和恐慌によって決定的打撃を受けた蚕糸業に対し、なお外貨獲得のための戦略的価値を維持し、同時に経営的破綻に頻した自作農の産繭処理機能という側面からも、天竜社設立に対する手厚い金融上の利便を与えた。それは、とりも直さず、せまり来る戦時体制へ備えた農村の更生と国家的な再編組織化への中核的農民エネルギーの涵養を目指すものであった。
磁気飽和を積極的に活用した集中巻モータにおける空間高調波の強調設計法の確立

本研究は,鉄心における磁気飽和を積極的に活用することにより,分数スロット集中巻モータのトルク・効率を向上させる設計の実証と,設計理論の確立を目指すものである.本研究の目標を達成するために,2018年度は,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討,並びに2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討を実施した.2018年度の研究実績として,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討により,磁気飽和を積極的に活用することによって,トルク発生に寄与する空間高調波成分を増大させ,かつ損失に繋がる成分を減少させる設計の可能性を理論的に見出すことができた.また,2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討により,入力電流に応じて磁気飽和を発生させることによって逆起電力を大きく抑えることができる設計を提案し,その抑制効果を有限要素法解析により数値的に確認することができた.これは,形状を工夫した固定子ティース先端部において,入力電流位相を調整することで磁気飽和が発生して,逆起電力に起因する空間高調波成分が大きく抑制されたことが要因であると考えられる.この抑制効果が発生する動作点においては,比較対象となる従来型と比較して効率の向上が期待できることも明らかにした.この成果は2018年11月の電気学会回転機研究会で報告している.また,実験機による検証も実施しており,その成果を近日報告する予定である.当初,2018年度では,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討において,当該設計法の理論的な確立の完了を計画していた.しかし,スロット・極のコンビネーションが多岐に渡るため,全コンビネーションを包含する設計法の確立は予想以上に時間を要してしまっている.その一方で,2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討では,数値的検討をほぼ完了して,実験機による検証を開始できており,おおむね順調に進展している.したがって,総合的にはやや遅れている状況である.今後の研究の推進方策として,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討では,2018年度に引き続いて,設計法の確立を目指す.さらに,その可能性を見出している,磁気飽和を積極的に活用することによって,トルク発生に寄与する空間高調波成分を増大させ,かつ損失に繋がる成分を減少させる設計について,有限要素法による数値的検討ならびに実験機による検証を実施する予定である.また,2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討では,実験機による詳細な検証を実施して,その成果を報告する予定である.本研究は,鉄心における磁気飽和を積極的に活用することにより,分数スロット集中巻モータのトルク・効率を向上させる設計の実証と,設計理論の確立を目指すものである.本研究の目標を達成するために,2018年度は,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討,並びに2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討を実施した.2018年度の研究実績として,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討により,磁気飽和を積極的に活用することによって,トルク発生に寄与する空間高調波成分を増大させ,かつ損失に繋がる成分を減少させる設計の可能性を理論的に見出すことができた.また,2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討により,入力電流に応じて磁気飽和を発生させることによって逆起電力を大きく抑えることができる設計を提案し,その抑制効果を有限要素法解析により数値的に確認することができた.これは,形状を工夫した固定子ティース先端部において,入力電流位相を調整することで磁気飽和が発生して,逆起電力に起因する空間高調波成分が大きく抑制されたことが要因であると考えられる.この抑制効果が発生する動作点においては,比較対象となる従来型と比較して効率の向上が期待できることも明らかにした.この成果は2018年11月の電気学会回転機研究会で報告している.また,実験機による検証も実施しており,その成果を近日報告する予定である.当初,2018年度では,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討において,当該設計法の理論的な確立の完了を計画していた.しかし,スロット・極のコンビネーションが多岐に渡るため,全コンビネーションを包含する設計法の確立は予想以上に時間を要してしまっている.その一方で,2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討では,数値的検討をほぼ完了して,実験機による検証を開始できており,おおむね順調に進展している.したがって,総合的にはやや遅れている状況である.今後の研究の推進方策として,1磁気飽和を考慮したギャップ磁束密度分布に基づく固定子の設計法の確立に向けた理論的検討では,2018年度に引き続いて,設計法の確立を目指す.さらに,その可能性を見出している,磁気飽和を積極的に活用することによって,トルク発生に寄与する空間高調波成分を増大させ,かつ損失に繋がる成分を減少させる設計について,有限要素法による数値的検討ならびに実験機による検証を実施する予定である.また,2磁気飽和による逆起電力の抑制効果に関する数値的検討では,実験機による詳細な検証を実施して,その成果を報告する予定である.参加した学会が近場で開催されたため,計画よりも安価に抑えることができた.次年度で計画している実験機の製作費や,高速回転試験用負荷システムの購入費に当てることを予定している.
骨格・筋内蔵可動型人体下半身ソフトボディマネキンの開発

衣服圧評価用のソフトボディマネキン開発を目的に、各要素技術を研究した結果、(1)人体皮下脂肪分布・皮膚圧縮特性等、軟組織構造に関する基本データを得た。(2)皮膚圧縮特性の近似材料としては油分をコントロールしたポリスチレンの有効性を見出した。(3)人体の3次元データから外形及び除脂肪体型を削り出し、この2つの雌型を用いた骨格・筋内蔵型ソフトマネキンが作成された。(4)ソフトマネキン上における衣服圧分布表示が実現しその有効性が検証された。(5)マネキンの可動部を中心とする今後の課題が抽出された。本年度は,最終目的である骨格・筋内蔵型ソフトボディ開発のための基礎研究として,以下の実験を実施した。1)若年女子15名を対象に,汎用超音波診断装置(アロカ株式会社製)を用いて,下半身の体幹部21部位下肢部20部位,計41部位における皮膚および皮下脂肪の厚さを測定した。2)同一被験者15名の同41部位を対象に,ハンディ圧縮試験機(カトーテック社製)を用いて,皮膚・皮下脂肪の圧縮特性を測定した。圧縮負荷時の人体動揺や姿勢変化を最小限とすべく,姿勢保持装置を試作するとともに,適切な圧縮条件を上限加重150gftcm^2,速度下肢0.1cm/s,体幹0.5cm/sと設定することによって再現性あるデータを採取することができた。圧縮特性は部位によって異なるが,圧縮量と皮下脂肪厚との間には高い相関関係のあることが明らかとなった。3)人体皮膚表面と類似した圧縮特性を持つソフトボディ用材料の選定を目的として,ポリウレタン,シリコンゲル,シリコンゴム等の,硬化剤の種類と濃度を変えた材料を試作した。これらと市販のソフトボディを対象にその圧縮特性を評価した。いずれも今年度の材料は,最大人体の前腕部程度の柔軟性にとどまり,腹・腰部のようなソフト部分への応用には及ばない。次年度以降の継続検討が必要である。4)実物人体形状の採取に向けては,3名の被験者を対象に,石膏包帯法による直接採取と,非接触型3次元計測データを用いた発泡ウレタン削り出し法による間接採取を実施した。いずれによっても良好な人体モデル型を成型することができ,次年度以降のモデル型として使用可能との見通しを得た。以上,本年度の予定をほぼ終了することができた。衣料品のフィット性や運動機能性など、衣服の形態・力学特性の評価に対しては、現状、入台やディスプレイ用マネキン、日本人の計測データに基づくHQL人体マネキン等が用いられている。しかしこれらはいずれもFRP等の剛体材料で構成され、しかも不動姿勢であるため、衣料品のフィット性や加圧効果、運動性等の評価マネキンとしては課題が多い。人体は脂肪層を中心とする軟組織が表層を覆っているため、衣服の圧迫によって変形する。各種ストレッチ衣料の評価の際、剛体マネキン上で測定した衣服圧は人体上のそれと大きく相違する。衣服圧による整容性や機能性付与を目的とする下着、スポーツウェア等の性能評価に当たっては、より人体の柔軟構造に近いマネキンの開発が必要となる。これらのニーズに対し、柔軟構造でしかも可動関節を有し姿勢変化が可能なマネキンが求められる。本研究は、骨格・筋内蔵の可動型下半身ソフトボディマネキンを開発し、これを用いてファンデーションや介護用衣料品等の評価を試みようとするものである。平成20年度は、成人女子下半身各部位の皮下脂肪分布、各部位における圧縮特性の測定を行い、併せて皮下組織圧縮弾性を再現するための材料としてポリスチレンの油分コントロール材料が適していることを見出した。また、日本人成人女子の標準体型に近似した被験者の外郭形状ならびに除脂肪体型の削りだし、その雌型の製作を行い、一方、骨格の一部を改変することにより、関節部の可動設計を可能にし、骨格を内蔵、皮下脂肪分布を再現した下半身モデルの製作にとりかかった。さらに、ボディ表面に設置する衣服圧センサと測定装置を購入し、得られたデータの可視化による画面表示ソフトの開発を開始、来年度研究への展開を予定している。以上の研究結果に基づき、1件の国内学会発表及び2件の国際学会発表を行った。本研究の目的は、人体の下半身部位を対象とし、骨格・筋内蔵の可動型ソフトボディマネキンを開発し、これを用いてファンデーションや介護用衣料品等の評価を試みることである。今年度は研究期間の最終年度である。既に昨年度までに成人女子下半身部位の皮下脂肪分布、各部位における圧縮特性の測定を終了し、皮膚を含む皮下組織の圧縮弾性に近似した材料、油分をコントロールしたポリスチレンの利用が有効であることを見出した。また日本人成人女子の平均体型を有するモデルの外郭形状、除脂肪体型を削りだし、骨格内蔵型ソフトボディ試作に着手した。本年度はこれに続きソフトボディを製作した。

予想以上に骨格にかかる荷重が大きく、姿勢変化による骨格破損、関節脱臼を繰り返したが、ようやく骨格内蔵型で成人女子と同様の皮下脂肪分布を有する最終ボディを完成することができた。さらに、昨年購入した衣服圧センサー15点をボディ表面に装着し、その衣服圧データを可視化することにも成功した。これらを用いて、モデルとなった被験者と開発したソフトモデルに同一ガードル、ストッキング等を装着させ、その表面衣服圧を測定した結果、両者よく一致し、強化プラスティックの硬いボディを利用したときよりもはるかによく生体上の衣服圧を予測できることが示され、所期の目的を果たすことができた。ただし、ソフトボディの可動関節部の変形、特にソケイ部・膝窩部のような屈側部の変形は人体のようにスムースには行かず、今後関節部の構造に更なる改良の余地のあることが示された。また、介護衣服の評価に関する基礎研究として、下半身特に座面の、立位と座位における発汗分布の変化に着目した実験を行なった。椅子と臀部の接触面形状、接触に伴う汗の蒸発抑制についても今回開発したソフトボディの応用が有効であることが確認された。以上の結果の一部は既に発表済みであるが、今後更に国内外で発表の予定である。
ストレス緩和におけるビタミンCの効果に関する研究

ストレスに関連した個々の生化学的反応にビタミンCが必要であると報告されているが、様々なストレスに対して食物あるいは栄養補給剤として摂取したビタミンCが果たす役割については、十分に明らかにされていない。本研究では、個々のストレスに応じたビタミンC摂取適正量についての科学的な根拠を得ることを目的として、環境ストレス緩和におけるビタミンCの効果について検討を行った。実験動物としてヒトと同様にビタミンCを生合成できないモルモットを用い、環境ストレス条件は2種類設定した。1)日照変動におけるビタミンCの効果:日照時間の延長や縮小および光量の増減について適応行動を観察した。この予備実験の結果を基に、暗環境として24時間の暗闇あるいは明環境として24時間、300ルクスの光源に曝露する条件において、正常飼育およびビタミンC欠乏モルモットをそれぞれ数日間ずつ飼育し、体重増加および摂食量、自発的運動量、直腸温の変化を調べた。この結果、強度の高い光量に対して直腸温度の変化がみられたが、ビタミンC投与の効果は顕著ではなかった。2)拘束ストレスにおけるビタミンCの効果:金網による拘束ストレス負荷時の影響をヒスタミンとの関連下で検討した。柔らかい金網にモルモットを包み、1時間拘束を行い、直後、1時間後、2時間後に解剖した。この結果、拘束ストレスにより血液中のヒスタミンレベルの上昇がみられたのに対し、ビタミンC投与により血液中のヒスタミンレベルは一定に維持された。このことから、拘束ストレスにおいてビタミンC投与は恒常性の維持に影響を及ぼすことが示唆された。
局所免疫からみた歯周病の発病メカニズムの解明に関する基礎的研究

歯周病の主要な原因菌の1つと考えられるPorphyromonas gingivalisの菌体より線毛タンパクを剥離し,ついでクロマトグラフィ-により精製した標品をプロ-ブとして,次のようなin vivo及びin vitro実験による成果を得た。1)P.gingivalisの線毛抗原は本菌種に特異的な抗原性を有することがELISA法や^<125>I結合抗線毛抗体の結合実験により明かにされた。2)ヒト歯周炎組織より外科的に摘出した組織をDispase処理してえた単核細胞中には抗線毛抗体産生細胞が含有されていること,またその数は歯肉の炎症状態の増悪に比例して増加することが示された。3)同抗体産生細胞の分泌する免疫グロブリンクラスの分布はIgG》IgA>IgMの順であった。また中等度の炎症歯肉ではIgG1及びIgA1が多く,重症化するとIgG4やIgG3,あるいはIgA2の増加することが明かにされた。5)また炎症歯肉由来の単核球細胞の培養上清中には明確なILー5,ILー6,TGFーβを認めた。6)一方,歯周炎患者の末梢血単核球画方には抗線毛抗体産生細胞はほとんど認められなかった。7)マウスル精製線毛をアジュバント,リポソ-ムと共に抗口投与すると抗線毛特異抗体産生細胞(特にIgAクラスのそれが)が腸粒膜固有層や腸営膜リンパ節で歓察された。しかしこの場合でも唾液中にはIgAのみならずIgG特異抗体も出現した。以上の結果は,歯周炎の発症にさいして局所での免疫応答の重要性を如実に示すものといえる。歯周病は慢性の局所型の炎症であり、炎症部位へは各種の免疫担当細胞が出現し、最終的には“B cell lesion"といわれる病像を呈する。歯周組織での免疫反応の成立は、歯周病の成立にきわめて重要な役割を果たしているに違いないが、そのメカニズムはこれまでのところほとんど手つかずの状態にある。本研究では、歯周病の重要な病原因子とみなされているB.gingivalisの線毛タンパクを抗原のマ-カ-として、歯周局所における免疫応答を解明することを企図した。Bgの培養菌体から機械的に剥離した線毛含有画分をDEAE-Sepharose Fast Flowカラムで純化し、同線毛に対する特異抗体をウサギで得た。ウサギ抗体とBgの12株よりえた線毛との免疫学的反応性を調べたところ抗381株線毛抗体はウサギ抗体と明確な反応を示し、いずれの菌株にも共通の抗原決定基が存在することが明かにされた。この結果からBgの線毛タンパクはこの菌種に特異的な抗原とみなすことができる。実際に、抗線毛抗体は他の口腔バクテロイデスの菌種とは交叉反応を生じないことも確認した。歯周炎患者の手術的に摘出した病的歯肉はディスパ-ゼという酵素により結合織が分解され、同部にいるリンパ系細胞を単個細胞懸濁浮遊液として得ることができる。これらの細胞は多くB系のそれであり、ヒストパ-クを用いて分離した。各細胞中で抗体グロブリン産生能を有する細胞の比率は炎症の悪化と共に増加した。中でもIgG産生細胞の比率が高かった。これらの細胞中で、Bg線毛タンパクに特異的な抗体を出すものは正常歯肉中にはほとんど認められないのに対し、歯周炎の進行した病型の歯肉からは多数の抗線毛抗体産生細胞が検出された。これらの事実は、局所における免疫応答が病状の悪化と強い関連を有することを示すものであり、さらに詳細な検討を今後行う予定にしている。前年度の研究によりわれわれは炎症歯肉組織中には歯周病の病原因子の1つと目されるPorphyromonas gingivalisの線毛

タンパクやLPSに対する特異抗体産生細胞の存在することをElispot法を用いて示した.同細胞数は歯周炎の病状の重症化に伴って顕著に増加することを明らかにした。これらの結果を基に,本年度の当初計画に従いいくつかの興味ある結果を得た。1.抗線毛抗体産生細胞が分泌する免疫グロブリンクラスの分布はIgG>IgA>IgMであった.さらに,IgG及びIgA抗体のサブクラス別分布は,中等度の歯周炎ではIgG_1およびIgA_1特異抗体産生細胞数が最も多く,重症になるとIgG_1よりはむしろIgG_4やIgG_3産生細胞数が多数をしめるようになった。このさいIgA_2の増加が併せて観察された。2.P.gingivalis LPSに対する抗体産生細胞数は線毛のそれに比較してはるかに少なかった。また大腸菌LPSやコレラトキシン,あるいはDNPーBSAに対する抗体産生細胞はほとんど検出されず,これまでの多くの研究の仮説にもかかわらず,ポリクロ-ナβ細胞活性化がin vivoではあまり生じていないことが示唆された。3.遺伝的に異なる6種のマウスについて線毛抗原をアジュバントと共に経口免疫し,血清及び唾液中の免疫応答を調べた。その結果Hー2ハプロタイプがdのマウスは高応答性,kは中応答性,bは低応答性であることが示された。この事実はB10コンジェニックマウスを用いた実験でも証明された。これらの結果はP.gingivalis線毛に対するマウスの免疫応答性は,そのHー2ハプロタイプに拘束されていることが示唆された。歯周病の主要な病原菌の1つであるPorphyromonas gingivalisの精製線毛タンパクに対するヒト歯周組織における免疫応答性,すなわちサイトカイン産生ならび抗線毛抗体産生のメカニズムの一端を明らかにするために以下の研究を実施し結果を得た。1)歯周病患者歯肉中の単核球細胞(GML)の培養上清中に明確なインタ-ロイキン(IL)ー5やILー6およびTGFーβ産生を認めたが,ILー2やILー4産生は認められなかった。また、健康者の末梢血単核球細胞にGML培養上清を加え培養すると,IgG>IgA>IgMの順に抗体産生細胞故が増加し,GML培養上清中に抗体のクラスイッチ誘導因子が存在することを明らかにした。2)歯周病患者血清中には,抗P.gingivalis線毛抗体価の著明な上昇が認められるが,同抗体の産生起源について,ELISPOT法を用いて患者の炎症歯肉組織ならび同患者の末梢血中の抗原特異抗体産生細胞の消長について検討した。その結果,患者の炎症歯肉組織中には,IgG>IgA>>IgMの免疫グロブリンのパタ-ンの順に抗線毛抗体産生細胞が認められた。しかしながら,同患者の末梢血中の無利激単核球細胞には抗原特異抗体産生細胞はみられなかった。また,非炎症側の歯肉組織中にも同特異爾体産生細胞はみられず,P.gingivalisに対する特異免疫応答は,きわめて局所的であることが示唆される。以上の結果から,P.gingivalisの歯周局所への感染にさいして,同菌の菌体表層成分の1つである線毛に対する特異免疫応答が発動し,その作用は炎症組織にきわめて限局したものであると考えられる。併せて免疫生物圧的観点から,P.gingivalisが成人性歯周炎に深く関わっていることを示したものである。
癌幹細胞の腫瘍抗原性調節による大腸癌免疫療法の検討

癌免疫療法はほとんどの大腸癌において有効性が認められていない。免疫治療抵抗性の原因の究明が急がれるが、その機序は未だ十分に解明されていない。本研究では、マウス・ヒト双方の癌オルガノイドを用いた直腸局所・肝転移巣モデルにより、ヒト転移性大腸癌に類似したモデルで癌幹細胞の性質・機能分析を行う予定である。同モデルにICD誘導もしくは阻害剤と遺伝子編集技術、さらには既存の免疫チェックポイント阻害剤を併用することで、癌幹細胞による腫瘍免疫原性制御メカニズムを解明するとともに、腫瘍免疫原性調節による大腸癌新規治療法への発展を目指す。
放射線治療計画のためのMRシミュレータ開発を目的とした基礎的検討

1.核磁気共鳴(MR)画像の歪みを精査するために、アクリル製の格子状ファントムを新規に設計・製作した。本ファントムは、内部に各種液を注入可能で、MRIの水平、矢状および冠状の各断面とCT画像の歪みの評価が可能である。2.上記ファントムを使用し、本院放射線治療部のMR装置(MRP-20EX)の画像の歪みを検証した。複数のパルスシークエンス(スピンエコー法、T1、T2強調画像)を使用して撮影した、水平、矢状および冠状の各7断面の歪みを、各格子位置のずれを測定することにより定量化し、静磁場中心からの距離と歪みの大きさを明らかにした。その結果、静磁場中心より半径100mmの範囲内では、画像の歪みはほぼ2mm以内で、放射線治療計画への使用が十分に可能であることが明らかとなった。また、同ファントムをCTで撮影し、CT画像の歪みがないことを確認した。3.臨床応用に向け、MR装置の撮影台の形状を放射線治療台と同様の平板状に加工改造し、従来のMR装置では実現不可能であった治療体位での撮影を可能とした。また、臨床研究として、骨腫瘍患者14例を対象に、X線シミュレータによる放射線治療計画を、照射野情報を示す皮膚マーカー装着下で撮影したMR画像情報をもとに修正・確認してその有用性を明らかにし、MRシミュレータ実用化の可能性を確認した。4.CT・MR画像の治療計画装置へのオンラインでの転送プログラムおよびCT・MR画像の両方を使用可能な治療計画プログラムを開発中である。5.現在、以下の研究を予定している。(1)Rdiosurgery用固定具対応の新コイルの開発。(2)MRシミュレータとして使用可能とするために、レーザーポインターの移動式への換装。(3)MR画像の歪み補正用コンピュータプログラムの開発。
肺MAC症の重症化・致死化と鉄代謝異常との関連～新規治療法の開発に向けて

肺MAC症の慢性の経過において炎症、栄養障害とともにヘプシジンの上昇と鉄の低値、貧血が認められ、これらの要因は肺MAC症の予後不良の要因として報告されていることから、経過中に注意を要するものと考えられた。また、肺MAC症例の血液検体を対象とした網羅的サイトカイン解析の結果、Interferon gamma-induced protein 10 (IP-10)が、画像所見(スコアリング結果)、栄養障害、炎症などの肺MAC症の既知の予後不良因子と有意に相関していることが明らかとなり、病態に深く関与している可能性が推定されるとともに、病勢を評価する有用なバイオマーカーとして期待された。当施設に通院中の肺MAC症例を対象に血清献体の保存を進め、炎症反応の指標(WBC、CRP、ESR、SAA)、鉄代謝の指標(Fe、UIBC、TIBC、フェリチン、ヘプシジン)を、それぞれ検査した。さらに、同一検体について、マルチプレックス・サスペンションアレイ法による、サイトカインの網羅的解析を行った。調査の対象は、成人の肺MAC症15例で男性2例、女性13例、年齢の中央値は69歳であった。これらの症例を、病型により線維空洞型7例と、結節・気管支拡張型8例の二群に分類し、上記の項目について、二群間の比較を行った。その結果、鉄代謝マーカーについては、血清鉄(線維空洞型51.5±34.1 vs結節・気管支拡張型96.8±30.8, p=0.02)、UIBC(189.8±37.2 vs 123.1±51.9, p<0.01)が線維空洞型では有意に低値であったが、ヘプシジン値については、二群間で有意差は見られなかった。ただし、これらの結果については、線維空洞型ではCRP値が有意に高く、遷延する慢性炎症に伴う変化である可能性も否定できず、次年度以降の課題と考えられた。新潟大学医歯学総合病院(新潟市825床)で、平成26年度に肺MAC症と診断され、本人の同意が得られた25例を対象に、その臨床背景、鉄代謝、栄養状態の評価を行うとともに、血清・血漿検体を用い、網羅的なサイトカインの測定、解析を実施した。解析にあたり、症例を肺MAC症の病型により、線維空洞型(8例)と結節気管支拡張型(17例)の2群に分け、比較した。その結果、線維空洞型では炎症マーカーであるCRP値、SAA値が有意に高く、また血清鉄、栄養状態の指標(アルブミン、プレアルブミン濃度)が有意差は無いものの、線維空洞型で低値の傾向が見られた。サイトカイン38種類を対象に濃度を測定した結果、EGF (p=0.047)、G-CSF p=0.023)、GRO (p=0.041)、IP-10 (p=0.028)、TGF-α(p=0.041)で、二つの病型の間に有意差が認められた。これらの項目を対象に多変量解析を行った結果、IP-10 (p=0.047)が主な要因と考えられた。IP-10と他の因子とにおける相関関係を調査したところ、IP-10はIL-1RA、CRPと有意な正の相関(r = 0.77, 0.81)関係を持ち、また血清鉄、プレアルブミンと負の相関(r = -0.54, -0.38)を持っていた。肺結核において、IP-10が病勢を反映するとの報告があるが、今回の結果より、肺MAC症においてもIP-10が慢性炎症を背景に、血清鉄の低下や栄養状態の悪化と何らかの形で関与していることが推定され、病態の理解や管理において、重要な役割を果たす可能性が期待された。目標としていた症例数に到達し、国際学会での発表に足るだけのデータも揃っているため。新潟大学医歯学総合病院(825床)で2013年4月から2016年3月までの期間に、肺MAC症と診断が確定した成人症例を対象に、その臨床背景と一般検査項目、鉄代謝マーカーHepcidinの動態を調査した。さらにLuminex bead-based assaysにより、38種類のサイトカインの血中濃度を測定し、これらの結果について肺MAC症の病態による比較、検討を行った。対象は27例で、年齢の中央値は71歳(IQR 65 - 78歳)、22例(81.5%)が女性で、病型は線維空洞型が8例(29.6%)、結節・気管支拡張型が19例(70.4%)であった。対象症例のうち、貧血は(10例、37.0%)で認め、血中Fe 77 (IQR 42-108) &#181;g/dL、トランスフェリン飽和度30.6 (IQR 7.2 - 39.2)%、Hepcidin-25 19.3 (IQR 6.2 - 41.1)ng/mLであった。Hepcidinについて、健常者を対象とした調査では20 ng/mL未満であり、全体に高値の傾向がみられた。また、ヘプシジンはCRP、SAA、ESRと正の相関を示し、慢性炎症に伴いヘプシジンの産生が更新し、血清鉄濃度を低下させるとともに、慢性貧血の病態に密接に関係しているものと考えられた。

なお、網羅的サイトカイン解析の結果、血清Interferon γ-induced protein 10(IP-10)濃度は画像スコア(相関係数r = 0.7)、CRP(r = 0.54)とは正の、BMI(r = -0.5)、プレアルブミン(r = -0.5)、血清鉄(r = -0.4)とは負の、いずれも有意な相関を示し、各種サイトカインの中でも、IP-19は肺MAC症の病変の進展と慢性炎症、これに伴う栄養障害、鉄代謝異常と貧血の病態に重大な役割を果たしている可能性が考えられた。肺MAC症の慢性の経過において炎症、栄養障害とともにヘプシジンの上昇と鉄の低値、貧血が認められ、これらの要因は肺MAC症の予後不良の要因として報告されていることから、経過中に注意を要するものと考えられた。また、肺MAC症例の血液検体を対象とした網羅的サイトカイン解析の結果、Interferon gamma-induced protein 10 (IP-10)が、画像所見(スコアリング結果)、栄養障害、炎症などの肺MAC症の既知の予後不良因子と有意に相関していることが明らかとなり、病態に深く関与している可能性が推定されるとともに、病勢を評価する有用なバイオマーカーとして期待された。ここまでの研究で陽性所見が得られ、研究の方向性が定まったため。研究実績の概要で示した内容に基づいて、論文の作成を進めるとともに、査読者の指摘に応じて、適宜調査項目を追加する。その他、同一症例内でのサイトカインの変化や、抗MAC抗体との相関等についても、検討を加える予定である。感染症内科前年の調査で判明した、空洞結節型で有意に高値であったサイトカインについて、約20-30例を目標に検体数をさらに増やし、ELISA法を用い再現性を確認する。これらのサイトカインの中でも、特にIP-10(CXCL10)については、肺結核の病勢との関連性が報告されており(PLoS One. 2008;3(12):e3901)、肺MAC症の病勢あるいは病型との関連が期待される。その他、1同一症例内で、病勢の異なる測定ポイントにおける鉄代謝マーカー、サイトカインの推移、2抗MAC抗体との相関に関する検討、3ネガティブ・コントロールとして、気管支拡張症など、抗酸菌以外の慢性気道感染症における各種検査項目の比較、4病態・病型ごとの、抗原刺激に対する末梢血リンパ球数の反応性、...などの項目についても、随時検討を進める。研究の趣旨に合致した症例が限られており、結果的に、検体の測定依頼、試薬の消費が限定的であった。今年度は、パイロット・スタディとして、研究対象とした検体数が限られていたため、結果として試薬の消費が限定的であった。論文作成を念頭に、論文投稿にかかる費用、追加研究などに充てる予定である。検査の対象とするサイトカインが絞れたため、より多くの検体を収集し、試薬の消費も前年より多くなるものと予想される。
非定常空力設計のための統合的可視化ツールの研究開発

新たに開発した計測技術の実証風洞試験を前年度に引き続き実施した。非定常感圧塗料計測については、特異値分解法(SVD)のモード選択法について考察を行い、最も良い精度が得られる条件を定めた。壁面せん断応力分布計測については、蛍光油膜を用いる方法と感温塗料を用いる方法の両方の研究開発に引き続き取り組んだ。オプチカルフロー計測に用いる光源とカメラは両者同じで、共通で使える計測システムを構築した。蛍光油膜法では、定量的なせん断応力を算出する方法の確立を目指して、平板上の乱流境界層流れに本手法を適用し、得られたデータを熱線流速計による計測値と比較した。実験には流体科学研究所の検定風洞を利用し、流速を広範に変化させながら系統的な比較を行った。その結果、油膜の厚さが粘性底層の厚さを越えるとせん断応力の誤差が増加することを明らかにした。これと並行に理論的な誤差解析を実施した結果、本手法で得られるせん断応力の計測精度は最も厳しいケースでも6%程度であることがわかった。一方、感温塗料による手法については、後ろ向きステップ模型を供試模型として選択し,剥離せん断層が再付着する流れ場のせん断応力場の計測を試みた.模型表面と気流の温度差を約40Kまで増加させることで、時間・空間ともに大きく変化する非定常温度場を計測することに成功した。取得したデータに特異値分解法(SVD)を適用したところ、せん断応力場に固有の縦構造を捉えることができた。この結果は、並行して実施したミニタフトを用いた可視化実験や熱線流速計を用いた速度場計測の結果ともよく整合する。これらの手法は既に幾つかの実用実験にも供されているおり、これらを一般に公開するため、MATLABのツールボックスとしての整備を進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,航空機の非定常空力設計に汎用的に用いることのできる実験ツールとして,オプチカルフローの原理を利用して,表面圧力やせん断応力の2次元分布を高分解能・高精度で計測できる統合的な可視化手法を開発することを目的としている.圧力計測については,我々が開発した粒子混合型PSP(TU-PSP)の表面粗さを低減し非侵襲性を改善したスプレー塗装型非定常PSPを用いた.低速流れでは信号雑音(SN)比が低くなることが問題である.そこで,kHzオーダーまでの種々の周波数の圧力変動を対象とした非定常PSP計測を行い,その精度を評価した.計測対象は角柱後方からのカルマン渦の放出による床面の圧力変動とし,カルマン渦の発生周波数をおよそ150から1700 Hzに変化させた.圧力変動RMS値分布では圧力変動が大きな領域が可視化された.またFFTの適用よりPSP計測のノイズフロアは10から50 Pa2 /Hz程度であることがわかった.今後はSVD等の手法を適用してSN比を改善できるかどうかを調べる予定である.せん断応力計測については,蛍光油膜を用いた方法に着目し,計測した輝度値の変動に対応するオプチカルフロー方程式の定式化を行った.2次元油膜の運動方程式と連続の式から導かれる物理的な支配方程式を画像空間に写像したものからオプチカルフロー方程式を導き,物理的な流体の流れと画像上のオプチカルフローを対応付けた.今年度は特にロバストネスを改善させる手法の開発に取り組み,時系列画像に線形最小二乗法を適用するという新手法を考案した.コンピュータによって作成した擬似計測画像に対して従来法との比較を行った結果,新手法が計測精度とロバストネスの両面において優れていることが示された.研究は概ね順調に進展している.非定常感圧塗料の低速実験については,RMS解析により圧力変動が大きい領域を可視化できること,非定常圧力センサとPSPから得られた卓越周波数がよく一致することなど,本計測手法の高い能力を示す結果が得られた.しかし,PSPから得られる時間平均圧力の絶対値は,光源照射強度の不安定性などにより,非常に大きな計測誤差が生じる.また,PSDが10から50Pa2/Hz以下の領域はノイズフロアに相当し,これ以下の信号レベルの抽出は困難であることがわかった.この状況を改善するには,光源の安定性改善やより高感度,高輝度の塗料の開発が必要とされる.この他,特異値分解法(SVD)ほかの信号処理技術の適用に挑戦したいと考えている.せん断応力計測については,本研究により線形最小二乗法に基づくオプチカルフロー手法の有用性が検証された.ただ,一連の比較評価はコンピュータによって作成した擬似計測画像を用いたシミュレーションによるものであり,風洞実験による検証を急ぐ必要がある.また,本手法は数学的な数式の操作が複雑で,第三者がその価値を理解することは必ずしも容易ではない.学会誌への掲載を急ぐと同時に,ワークショップや講習会それに解説記事の執筆などを通して普及に努めたい.新たに開発した計測技術の実証風洞試験を前年度に引き続き実施した。

蛍光油膜法では、定量的なせん断応力を算出する方法の確立を目指して、平板上の乱流境界層流れに本手法を適用し、得られたデータを熱線流速計による計測値と比較した。実験には流体科学研究所の検定風洞を利用し、流速を広範に変化させながら系統的な比較を行った。その結果、油膜の厚さが粘性底層の厚さを越えるとせん断応力の誤差が増加することを明らかにした。これと並行に理論的な誤差解析を実施した結果、本手法で得られるせん断応力の計測精度は最も厳しいケースでも6%程度であることがわかった。一方、感温塗料による手法については、後ろ向きステップ模型を供試模型として選択し,剥離せん断層が再付着する流れ場のせん断応力場の計測を試みた.模型表面と気流の温度差を約40Kまで増加させることで、時間・空間ともに大きく変化する非定常温度場を計測することに成功した。取得したデータに特異値分解法(SVD)を適用したところ、せん断応力場に固有の縦構造を捉えることができた。この結果は、並行して実施したミニタフトを用いた可視化実験や熱線流速計を用いた速度場計測の結果ともよく整合する。これらの手法は既に幾つかの実用実験にも供されているおり、これらを一般に公開するため、MATLABのツールボックスとしての整備を進めた。前年度に開発した計測技術の実証風洞試験に着手した。非定常圧力分布計測については、高輝度光源と高速度CMOSカメラからなる計測システムを構築し、高速応答感圧塗料技術の改善と高精度化に取り組んだ。これまで低速実験では信号成分がセンサノイズに埋もれてしまい、感圧塗料による非定常計測は難しいと考えられていたが、本研究では「特異値分解法」(SVD)や「動的モード分解法」(DMD)などの信号処理技術を使用し、高速度カメラの時系列画像から信号成分のみを高精度で抽出することを試みた。実験には様々なサイズの角柱を使用し、カルマン渦の放出による150Hzから2kHzまでの周波数の圧力変動の計測に挑んだ。その結果,SVDなどを用いることで感圧塗料のノイズフロアが10分の1に低減し、周波数1.8kHzの変動成分が捉えられることを明らかにした。一方、壁面せん断応力分布計測については、オプチカルフロー計測に共通の光源とカメラからなる計測システムを構築し、計測された画像を処理してオプチカルフロー方程式を解く汎用アルゴリズムを開発した。オプチカルフロー方程式の解法を開発する上で最重要の課題の1つは、信号処理のロバストネスである。従来の「変分法」ではラグランジュ定数の選び方に解が大きく左右されるのに対して、時空間画像群に対する「線形最小二乗法」を利用した新しい手法を提案し、微小移動量を安定して推定できるロバストで高精度な信号処理の実現に成功した。オプチカルフロー計測を非定常現象に拡張するため、油膜の代わりに感温塗料を用いる手法の開発に着手した。非定常温度場の計測データにオプチカルフロー方程式を適用して、せん断応力場を同定する新しい手法を定式化し、実験に適用したところ、限られた条件ではあるが、本手法のポテンシャルを示す結果が得られた。平成29年12月にせん断応力計測に使用していた科学計測用CCDカメラと紫外線LED光源に不測の故障が発生した。カメラは検査の結果、すぐに機能を回復したが、光源の方は交換用部品の海外調達が必要となった。このため感温塗料を用いたせん断応力計測の再開までに3カ月以上の期間を要し、年度内でのアルゴリズムの構築が出来なくなった。
保健医療介護の資源・過程・費用と健康成果における地域システム格差の要因構造の解明

本研究は、日本全国で、地域毎に、健康・医療・介護のパフォーマンス(健康寿命・日常生活自立期間、医療のリスク調整アウトカム、要介護状態のリスク調整悪化率、エビデンスに基づく推奨の遵守率等)を定量化し、その要因構造を解明することを目的とする。その要因構造を礎に予測・シミュレーション技術を開発する。上記のパフォーマンスの要因には、個人レベルの資質・環境や行動・生活習慣のみならず、地域社会レベルの保健医療介護の資源配備、すまい・生活支援・環境等の社会経済因子など多因子を含む。この時間・空間的にも複雑な要因構造を、機械学習・人工知能技術も導入し、学際的に広く要因を捉えて解明する。本研究は、日本全国を地域ごとに健康・医療・介護のパフォーマンス(健康寿命・日常生活自立期間、医療のリスク調整アウトカム、要介護状態のリスク調整悪化率、エビデンスに基づく推奨の遵守率等)を定量化する。さらに、機械学習・人工知能技術を導入して、これらのパフォーマンスの要因構造を解明することを目的とする。地域ごとの健康、医療、介護に関するパフォーマンスが指標化でき、それらの要因構造が明らかになれば、地域レベルでの健康、医療、介護における対策やその目標設定が容易になり、わが国の保健医療における貢献が望めると思われる。保健医療の質の定量化は必要な課題である。