hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生活の質(QOL)を考慮した遠隔介護支援システムの開発

本研究では,要介護者のQOLを高めることを目的として,次の遠隔介護支援技術を開発した.(1)高齢者のためのモニタリングシステムを開発した.このシステムは,画像処理により部屋内の高齢者の位置および姿勢をリアルタイムに認識する.そして,位置および姿勢の時間経過に伴う変化から食事,服薬,睡眠などどのような行動が行われているのかを判別できる.本システムを用いて,毎日規則的に行われる行動の生活リズムを求めること,および生活リズムの異常,床に倒れるなどの突発的な異常の連続認識を可能にした.そして,突発的な異常が発生した場合には,遠隔地から高齢者の表情および呼吸を確認できるように遠隔操作ロボットを構築した.本ロボットは,圧電素子を高齢者の背中に当てることにより呼吸状態を測定できる.(2)高齢者が家庭内を自分で移動できるように支援するために手すりの効果を実験的に明らかにした.まず,取り付け高さおよび位置を任意に設定できる並行手すりおよび垂直手すりを開発した.そして,高齢者の歩行姿勢および手足の筋電位を評価尺度として廊下,居間,玄関などにおける手すりの効果を分析・比較した.(3)人工現実感(VR)を用いた作業域設計支援システムを開発した.本システムは高齢者が食事,就寝などの活動を自分で行えるように支援することを目的とする.台所での動作,寝台の整頓動作などをバーチャルリアリティを用いて体験できるシステム,および高齢者の作業姿勢の評価法を開発した.この装置を用いて,個々の高齢者の身体機能に適した流し台,家具などの寸法および配置を設計することを可能にした.本研究では,要介護者のQOLを高めることを目的として,次の遠隔介護支援技術を開発した.(1)高齢者のためのモニタリングシステムを開発した.このシステムは,画像処理により部屋内の高齢者の位置および姿勢をリアルタイムに認識する.そして,位置および姿勢の時間経過に伴う変化から食事,服薬,睡眠などどのような行動が行われているのかを判別できる.本システムを用いて,毎日規則的に行われる行動の生活リズムを求めること,および生活リズムの異常,床に倒れるなどの突発的な異常の連続認識を可能にした.そして,突発的な異常が発生した場合には,遠隔地から高齢者の表情および呼吸を確認できるように遠隔操作ロボットを構築した.本ロボットは,圧電素子を高齢者の背中に当てることにより呼吸状態を測定できる.(2)高齢者が家庭内を自分で移動できるように支援するために手すりの効果を実験的に明らかにした.まず,取り付け高さおよび位置を任意に設定できる並行手すりおよび垂直手すりを開発した.そして,高齢者の歩行姿勢および手足の筋電位を評価尺度として廊下,居間,玄関などにおける手すりの効果を分析・比較した.(3)人工現実感(VR)を用いた作業域設計支援システムを開発した.本システムは高齢者が食事,就寝などの活動を自分で行えるように支援することを目的とする.台所での動作,寝台の整頓動作などをバーチャルリアリティを用いて体験できるシステム,および高齢者の作業姿勢の評価法を開発した.この装置を用いて,個々の高齢者の身体機能に適した流し台,家具などの寸法および配置を設計することを可能にした.遠隔操作を用いた介護支援システムの開発を目的としている.平成12年度は遠隔地に分散している医師,介護者が要介護者の状況をリアルタイムに非接触で把握できるように,長時間連続して要介護者を自動モニタリングできるシステムを開発した.このシステムは部屋内の要介護者の位置および姿勢を連続して認識する.本人の位置および姿勢を追跡し,時間帯毎にどの場所に,どのような姿勢で,何分間留まるかを調べることにより,1日の生活のリズムをモデル化する.そして,要介護者の位置および姿勢の変化を追跡し,先に求めた生活のリズムと比較することにより,行動から見た異常を発見できる.異常が発見された場合には,音声による呼びかけを行い反応を見る.要介護者からの反応が無い場合には,介護施設等から遠隔操作ロボットを操作し,要介護者の呼吸および表情を調べることができる.呼吸の状況は,呼吸に伴う背中の動きを圧力センサーにより計測する.圧力センサーは遠隔操作されるロボットのアーム先端に取り付けられている.介護者または医師は,計測された波形信号をネットワークを介して見ることにより,呼吸の状況を知ることができる.本年度は,遠隔介護支援システムに関して以下の研究開発を行った.(1)高齢者のためのモニタリングシステムを開発した.このシステムは,画像処理により部屋内の高齢者の位置および姿勢をリアルタイムに認識する.そして,位置および姿勢の時間経過に伴う変化から食事,服薬,睡眠などどのような行動が行われているのかを判別できる.本システムを用いて,毎日規則的に行われる行動の生活リズムを求めること,および生活リズムの異常,床に倒れるなどの突発的な異常の連続認識を可能にした.そして,突発的な異常が発生した場合には,遠隔地から高齢者の表情および呼吸を確認できるように遠隔操作ロボットを構築した.本ロボットは,圧電素子を高齢者の背中に当てることにより呼吸状態を測定できる.(2)高齢者が家庭内を自分で移動できるように支援するために手すりの効果を実験的に明らかにした.まず,取り付け高さおよび位置を任意に設定できる並行手すりおよび垂直手すりを開発した.そして,高齢者の歩行姿勢および手足の筋電位を評価尺度として廊下,居間,玄関などにおける手すりの効果を分析・比較した.(3)人工現実感(VR)を用いた作業域設計支援システムを開発した.本システムは高齢者が食事,就寝などの活動を自分で行えるように支援することを目的とする.台所での動作,寝台の整頓動作などをバーチャルリアリティを用いて体験できるシステム,および高齢者の作業姿勢の評価法を開発した.
残存慢性骨髄性白血病幹細胞の根絶戦略の開発

慢性骨髄性白血病(CML)の治療時に再発の原因となっている残存白血病幹細胞の根絶を達成するために、骨髄移植治療時の移植細胞および白血病細胞の細胞動態を中心に生理的条件下における骨髄細胞の増殖の数値化・数式化および、白血病における白血病幹細胞の増殖の数値化・数式化ついて解析を行い、昨年度までに以下の結果を得ている。CCL3阻害による優位な正常造血幹・前駆細胞再構築を促せることが明らかとなった。得られたデータより数理モデルの作成を行った結果、CCL3の特異的レセプターを欠損した骨髄細胞は一定の割合で優位な増殖率を持っているモデルを適応することで非常によく相関した数式が得られた。さらに、マウスCMLモデルに対して、野生型マウスの骨髄細胞をドナーとした骨髄移植治療を行い、骨髄内に残存した白血病幹細胞の動態を実測し、数理モデルの作成を行った結果、放射線照射量依存的に白血病幹細胞は減少し、低い白血病細胞の割合を保ったのちに、白血病細胞の割合を増加し死に至る再発過程を再現できることが明らかになった。一方で、十分に白血病細胞を死滅させるだけの放射線照射を行った個体を長期的に観察したところ、ドナー細胞由来の二次的な白血病を発症することが分かった。想定外の二次的な白血病により十分な解析が行えないので、30年度はこの二次的な白血病の発症機序について研究を進め、以下の二点について明らかにした。1エクソソームを含む細胞外小胞はマウスCMLモデル生体内において優位に増加しており、正常な造血幹細胞に対して造血阻害作用を示すことを明らかとした。2CMLの原因遺伝子であるBCR-ABLが、がん遺伝子誘導性の細胞老化を引き起こしており、DNA損傷を伴っていることが分かった。近年、新たな細胞老化を起こしている細胞の特徴としてエクソソームの放出が挙げられているため、細胞外小胞の増加要因であると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。慢性骨髄性白血病(CML)の治療時に再発の原因となっている残存白血病幹細胞の根絶を達成するために、骨髄移植治療時の移植細胞および白血病細胞の細胞動態を中心に生理的条件下における骨髄細胞の増殖の数値化・数式化および、白血病における白血病幹細胞の増殖の数値化・数式化ついて解析を行い、以下の結果を得た。1CCL3阻害による優位な正常造血幹・前駆細胞再構築を促せることが明らかとなった。2マウスCMLモデルに対して、野生型マウスの骨髄細胞をドナーとした骨髄移植治療を行い、骨髄内に残存した白血病幹細胞の動態を実測し、数理モデルの作成を行った結果、放射線照射量依存的に白血病幹細胞は減少し、低い白血病細胞の割合を保ったのちに、白血病細胞の割合を増加し死に至る再発過程を再現できることが明らかになった。以上の結果から、骨髄移植治療後の残存している白血病幹細胞とドナー正常造血細胞の増殖率はそれぞれが一定であると仮定でき、二種間には細胞間競合的な競争が働いており、2種競争数理モデルが適応されることで最終的にはどちらかが優位になることが明らかになり、残存した白血病幹細胞およびドナー細胞の骨髄移植治療時の初期細胞数の条件によって、白血病幹細胞が根絶できるかどうかが決定される可能性が示唆された。申請書の研究計画に記載した、29年度予定の骨髄移植後の正常造血細胞及び白血病細胞の増殖の数理モデル化は、正常造血細胞において、CCL3の特異的レセプター・CCR1およびCCR5を遺伝子欠損した骨髄細胞が骨髄移植後に一定の優位な増殖率を持つと仮定して数理モデル化を行うことで、実験データと相関した結果を得られていることから、妥当性の高い数式が得られたと考えられる。また、白血病細胞において、マウスCMLモデルに対し種々の放射線照射量で骨髄移植治療を行った結果、放射線照射量依存的に残存した白血病細胞の割合が減少することが認められ、想定していた通り、2種競争数理モデルが適応されることが明らかになった。以上の結果から、骨髄移植治療時の動態を数理生物学的にシミュレーションすることが可能になったため、予定通り遂行できたと評価している。

想定外の二次的な白血病により十分な解析が行えないので、30年度はこの二次的な白血病の発症機序について研究を進め、以下の二点について明らかにした。1エクソソームを含む細胞外小胞はマウスCMLモデル生体内において優位に増加しており、正常な造血幹細胞に対して造血阻害作用を示すことを明らかとした。2CMLの原因遺伝子であるBCR-ABLが、がん遺伝子誘導性の細胞老化を引き起こしており、DNA損傷を伴っていることが分かった。近年、新たな細胞老化を起こしている細胞の特徴としてエクソソームの放出が挙げられているため、細胞外小胞の増加要因であると考えられる。29年度の研究から、骨髄移植後の正常造血細胞において、CCL3の特異的レセプターを欠損した骨髄細胞は一定の割合で優位な増殖率を持ち、骨髄移植後の白血病幹細胞とドナー正常造血細胞の増殖率は一定であると仮定でき、二種間には2種競争数理モデルが適応されることが明らかになった。したがって、今後の方針としては、申請書の30年度の研究計画に記載した通り、29年度に得られた数式から骨髄移植後の残存している白血病幹細胞を十分に減少させられる放射線照射量を予測し、野生型およびCCL3の特異的レセプターを欠損した骨髄細胞を骨髄移植治療に用いて、白血病の治療・再発予防効果の検討を行う。また、野生型骨髄細胞で骨髄移植治療後にCCL3特異的レセプターを阻害する薬剤の投与による同様な検討を行う。本研究計画を遂行する上で必要な、CCL3レセプター遺伝子欠損マウスは所属研究所動物実験施設で飼育維持している。また、CCL3阻害活性を示す低分子阻害剤マラビロクもすでに入手済みである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
上皮誘導における細胞接着およびシグナル伝達関連因子カテニンの役割

本研究は上皮組織構築におけるカテニンの役割に焦点を絞り解析を進めている。本年度は以下のような結果を得た。1.βカテニン遺伝子欠損F9細胞作成の試み。βカテニン遺伝子を1つ破壊した時点でのサザン解析によりβカテニン遺伝子はF9細胞では3n状態になっており、完全なβカテニン欠損細胞を得るには3回の相同組み換えが必要であることが分かった。一方βカテニンは多様な機能を持つことが知られており、この遺伝子の完全欠損はF9細胞に致死性をもたらす可能性も考えられるため、ノックイン型のターゲティングベクターの作成を行った。このベクターではβカテニン遺伝子を破壊すると同時に外来性のタグ付きβカテニンを発現させるように構築されているため遺伝子が破壊されてもβカテニン蛋白質の発現は無くならない。さらにタグ付きβカテニンcDNAはloxP配列で挟まれているため、Creの導入によりタグ付きβカテニンの発現を除くことが可能である。2.αカテニンの転写後発現調節とβカテニン依存性のWntシグナル。αカテニンcDNAの5'非翻訳領域がαカテニン蛋白質の発現に抑制的に働いている可能性を示し、この領域を欠いたcDNAを含む発現ベクターからは多量のαカテニン蛋白質が合成されることを示した。次にこのαカテニシの発現ベクターを導入したL細胞におけるWntシグナル伝達を検討した。その結果、元のL細胞ではWntの添加によりβカテニン・Tcf依存性の転写を活性化出来るが、外来性のαカテニンを多量発現している細胞ではαカテニンがβカテニンの核移行を押さえ、転写の活性化が見られなくなることが分かった。今後、このαカテニン高発現ベクターはβカテニンシグナルの生体内での役割を解析するための重要な道具にないうると考えられる。
元禄以前往来物版本の書誌解題研究に基づく近世前期出版研究

本年度は、研究課題「元禄以前往来物版本の書誌解題研究に基づく近世前期出版研究」(平成19年度平成21年度)の初年度にあたり、次のような研究を実行し、成果を得た。1.国会図書館・小泉吉永氏所蔵の往来物資料の文献調査および資料収集(JPEG形式)を実行した。2. 1.に基づき、近世前期の大坂で出版された往来物版本のうち、書誌学上、重要な情報を含むと思われる版本の解題を実行した。3.以上の研究をふまえ、次のような考察結果および成果を得た。(1)既知の資料によるかぎり、大坂の往来物出版は京都・江戸に比べきわめてそのスタートが遅く、延宝六年刊行の『浪花往来』が最初のものであったが、寛文十三年七月本屋(秋田屋)市兵衛版の出版した『増補今川抄』はそれを遡る可能性がある。(2)作本屋八兵衛は、天和二年の「大和屋甚兵衛座顔見世番付」を最初に、正本を中心に出版した大坂の草紙屋として知られているが、延宝九年本屋八兵衛版『御成敗式目』(武藤正察書)こそが作本屋で確認できる最も古い出版物であろう。(3)天和三年本屋平兵衛(愚常)版『庭訓往来』は、既知の最も古い大坂版『庭訓往来』である貞享四年版『庭訓往来』(堀流水軒書)を遡る版本である。しかもその表紙は往来物として特異な雷文繋地巻龍文様をもち、大坂におけるこの文様流行の状況をうかがわせる好例といえる。4.以上の考察結果を、「元禄以前の大坂版往来物」(『東海近世』18号)として発表予定である。本年度は、研究課題「元禄以前往来物版本の書誌解題研究に基づく近世前期出版財発」(平成19年度平成21年度)の第2年度にあたり、次のような研究を実行し、成果を得た。1.小泉吉永氏所蔵の往来物資料の文献情報収集を実行した。2.1.に基づき、近世前期に出版された往来物の書家に注目し、女性用としての長谷川妙貞を祖とする長谷川流手本を主にとりあげ、書誌学上、重要な情報を含むと思われる版本解題のための準備を実行した。3.以上の研究をふまえ、次のような成果を得た。(1)近世前期の出版界において、現代で言うところのいわゆる「著作権」あるいは「版権」という概念がいつごろから始まったのかは明らかになっていない。その中で、長谷川流手本の版本に見える「正筆云々」の奥書と印が、これらの概念のはじまりを示しているのではないかと考えられる。(2)当時隆盛を極めた長谷川流の手本については、すでに小泉吉永氏によって版本について網羅的なリストが作られているが、なおそこに漏れた版本も少なくなく、今年度の調査にによって新たに版本二種が見いだされた。また写本三種も見いだされた。しかもある版本の表紙裏には「長谷川門弟云々」という所蔵者の書き付けが見いだされ、このような版本の買い手層を知る手がかりが判明した。3,本年度内においては残念ながら考察結果を発表することができなかったが、以上の準備を手がかりに、最終年度、さらに資料を収集し、考察結果を発表する予定である。本年度は、元禄前後に出版された往来物版本の版下筆者たちに注目し、その肉筆本の発見および書誌解題研究を実行した。往来物版本は本来手習い用の肉費手本の代用として便用されるものでめり、出版されるにさいしては、当然、能筆書家たちの執筆した肉筆本の存在が前提となる。しかしての肉筆本の伝存は、少なくとも元禄以前においてはきわめて希であり、かれら書家たちの筆跡は、版本でしかうかがえないことが大半である。太課題研究の補助を受け、本年度は、元禄から享保年間に京都で活躍した長谷川妙貞の自筆手本巻、元禄前後に大坂で活躍した書家・狂歌師である永井如瓶(名は喜、字は政純、号は走帆・如瓶など)の自筆手本、延宝年間の前後に『四季仮名往来』『富士野往来「などの手本を出版し、江戸で活躍した置散子の自筆手本、短冊屋八左衛門なる者が商業的に制作した『詠歌大概」巻物などの新出資料を発見し、その一部を収集することができた。時間の制約上、残念ながら、本年度内においては研究成果を公刑することかできなかったが、長谷川妙貞の自筆手本については、従来の課題研究においても何点かを収集済みであり、版本化された内容と自筆手本の内容を比較検討することによって、当時の往来物用版のプロセスをある程度明らかにすることができるのではないかと思われる。
ロボットの位置と力の高精度実現のためのMotion Based Control

ロボットの運動制御方式として、Motion Based Controlを提案した。この方式では、まずロボットが高速に目標運動を実現するためのフィードフォワード入力を学習制御により獲得する。次に、いくつかの獲得されたフィードフォワード入力から学習制御を使わずに新しいフィードフォワード入力を形成する。問題の設定としては、ロボットの運動パターンを時間と空間によって分類する。まず、空間的軌道が同一で、時間的軌道のみ異なる場合について、Motion Based Controlの定式化がなされ、4つのフィードフォワードパターンから任意の時間パターンが作り出されることが証明された。また、実験においても本研究において購入した6自由度ロボットを利用して、提案する方式の有効性を確認した。この方式を利用すれば、ロボットの時間最適問題を非常に効率的に解くことができる。即ち、従来の最適制御問題では、ロボット等のダイナミクスのパラメータ推定を行った後に、その推定されたダイナミクスについて最適入力が計算されるのが通常であった。ところが、この方法ではパラメータ推定の煩雑さ、パラメータ推定誤差、パラメータ変化などの問題があり、正確な最適制御を簡便実現することが難しかった。本研究で開発された方式を利用すれば、パラメータ推定する必要なく、簡単に時間最適問題を解くことができる。具体的な方式を提案し、実機によって最適問題を検証できる段階にある。次に、時間的パターンが同一で空間パターンが異なる場合についても検討を開始し、基本的なアイデアを形作ることができた。この方式では、厳密な入力パターンを求めず、実質的に有効な近似パターンを求めることにする。具体的なロボット作業において誤差を小さくするためには、どのような空間軌道を学習すべきかが議論された。また実際に、ベルトコンベア作業において、本方式の実用的有効性が確認された。
独自のマイクロ流体チップによるマイクロRNAの高感度検出

マイクロRNA(miRNA)はがんなどを早期に非侵襲で診断するための次世代バイオマーカーとして期待されている.診断目的のmiRNA検出法として,定量逆転写PCRが最も有力であるが,測定時間やコストの点でまだ課題がある.本研究では,申請者が独自に開発してきたマイクロ流体チップを活用することにより,定量逆転写PCRよりはるかに短時間・低コストなmiRNA検出法を開発することを目的としている.これまでの研究で,外部ポンプを必要としない「自律駆動マイクロ流体チップ」によって20分でmiRNAを検出することに成功しているが,その感度は十分ではなかったため,本研究では感度の改善が一つの主眼である.今年度は,反応溶液の組成を最適化することにより,感度の改善に成功した.最適化前の反応溶液はsaline-sodium citrateバッファを基本とし,市販のブロッキング試薬,ドデシル硫酸ナトリウム(SDS),および界面活性剤tween 20を添加したものであった.本研究では試行錯誤による最適化の結果,SDSの濃度を以前の10倍に上げて0.2%とし,さらにホルムアミドとデキストラン硫酸ナトリウムを添加することにより,信号強度が増加し,かつバックグラウンドが抑えられることが判明した.この新しい組成の反応溶液を用いていくつかのmiRNAを検出する実験を行ったところ,miR-196aの検出限界(LOD)が1.39 pMから0.045 pMへ,miR-331のLODが4.22 pMから0.45 pMへ,miR-451aのLODが2.1 pMから0.22 pMへそれぞれ改善された.上記のように,マイクロRNA検出感度の改善(検出限界を下げること)に成功しているため.上記の新たな反応液組成が生物由来の複雑サンプルに適用できるかどうかの検討を行い,並行して人工核酸プローブやhybridization chain reactionの導入により,さらなる高感度化を試みる.マイクロRNA(miRNA)はがんなどを早期に非侵襲で診断するための次世代バイオマーカーとして期待されている.診断目的のmiRNA検出法として,定量逆転写PCRが最も有力であるが,測定時間やコストの点でまだ課題がある.本研究では,申請者が独自に開発してきたマイクロ流体チップを活用することにより,定量逆転写PCRよりはるかに短時間・低コストなmiRNA検出法を開発することを目的としている.これまでの研究で,外部ポンプを必要としない「自律駆動マイクロ流体チップ」によって20分でmiRNAを検出することに成功しているが,その感度は十分ではなかったため,本研究では感度の改善が一つの主眼である.今年度は,反応溶液の組成を最適化することにより,感度の改善に成功した.最適化前の反応溶液はsaline-sodium citrateバッファを基本とし,市販のブロッキング試薬,ドデシル硫酸ナトリウム(SDS),および界面活性剤tween 20を添加したものであった.本研究では試行錯誤による最適化の結果,SDSの濃度を以前の10倍に上げて0.2%とし,さらにホルムアミドとデキストラン硫酸ナトリウムを添加することにより,信号強度が増加し,かつバックグラウンドが抑えられることが判明した.この新しい組成の反応溶液を用いていくつかのmiRNAを検出する実験を行ったところ,miR-196aの検出限界(LOD)が1.39 pMから0.045 pMへ,miR-331のLODが4.22 pMから0.45 pMへ,miR-451aのLODが2.1 pMから0.22 pMへそれぞれ改善された.上記のように,マイクロRNA検出感度の改善(検出限界を下げること)に成功しているため.上記の新たな反応液組成が生物由来の複雑サンプルに適用できるかどうかの検討を行い,並行して人工核酸プローブやhybridization chain reactionの導入により,さらなる高感度化を試みる.(理由)研究の自然な推移に伴い少額の残余を生じた.(使用計画)少額であるので次年度執行する.消耗品に使用する.
移動メッセージ通信における超高速伝送基礎システムの試作研究

超高速伝送の移動メッセージ通信は、コスト・電波周波数利用効率で極めて優れ、更に人間のプライバシを侵害せず、究極の通信となり得る。その実現に最も重要な要因である無誤り伝送場所率の特性を明らかにするため、室内シミュレーション実験と実伝搬環境での野外伝送実験を含む解析を行い、下記の新しい成果を得た。(1)室内シミュレーション実験と理論解析により、各種の伝搬およびシステムパラメタに対するビット/パケット誤り率と無誤り伝送場所率の一般的な特性と重要なパラメタの影響を明かにし、耐多重波変復調方式PSK-RZの利用が不可欠なことを示した。(2)誤り率と無誤り場所率を規定する正規化パラメタとして比伝送時間n_p・f_D/b_tを定義し、その結果パケット誤り率(無誤り伝送場所率)の定量的評価を容易とした。(3)PSK-RZの耐多重波効果のある条件では、ビット誤り率からパケット誤り率、従って無誤り場所率を推定でき、ある程度のCN比があれば、99%以上の無誤り伝送場所率を容易に実現できることを示した。(4)ビット毎誤り測定法を開発し、誤りの原因・発生機構・微細構造を解明し、誤りのランダム性とバースト性を分析すると共に、バースト誤りの発生がfadeout近傍の限られた部分のみで発生しそれ以外の部分では無誤り伝送が容易なことを明らかにした。短いパケット長に対する誤り率と無誤り場所率の評価を可能とした。(5)耐多重波効果の得られない条件でも、同期外れによるバースト全誤りはmsec程度の瞬時に回復するので、最悪の条件でも70%程度の無誤り伝送場所率を得ることができる。この時、信号を再送すれば90%程度の無誤り伝送場所率を得ることが出来る。野外実験でもこのことが確認された。(6)無誤り伝送をより容易にする技術として、円偏波の反射波軽減効果、円偏波を直交2偏波で受信した時の偏波diversity効果、指向性アンテナによるfading・誤り率軽減効果の実験的にも明らかにした。以上を総合して、移動メッセージ通信における無誤り伝送場所率の特性とシステム設計に必要な各種パラメタの基本的データを得、移動メッセージ通信の実現に明るい見通しが示された。平成4年度には下記の計画がほぼ予定通り順調に進捗した。(1)実験用ディジタル送受信機の試作(2)誤り率測定系の試作M系列の疑似ランダム符号発生器と、受信信号のビット誤りを検出して誤り率を測定する測定系を完成した。受信全ビットを計算機に記憶し、誤り検出・誤り率の計算を行う。ビッド誤りパタンを調べ誤り構造の解析もできる。室内伝送実験系と組み合わせて、受信入力に対するビット誤り率特性(静特性)を測定した結果はほぼ理論と一致し、試作した測定系が正常に動作していることを確認した。(3)多重波シミュレーション実験系の試作多重波伝搬を疑似するレイリー・フェーディング・シミュレータ、2波モデルによる遅延多重波シミュレータ、雑音発生器を組み合わせて、周波数フラット・レイリー・フェーディング、周波数選択性レイリー・フェーディングを疑似する実験系を試作した。これにより実際の伝搬環境に近い伝搬条件を室内で実現し、ディジタル伝送の誤り特性を測定できる。このシミュレータを上記の伝送実験系と組み合わせてフェーディング状態における誤り率特性(動特性)を室内で測定しその動作と特性を確認した。

(4)無誤り伝送場所率の解析信号強度がレイリー分布する空間中での無誤り伝送確率を、理想的な条件について計算した。室内実験による実験値はほぼ近い値を示すことが分かった。前年度に試作・購入した各種の装置を含み、遅延時間をもつ多重波フェージングを疑似するディジタル伝送の室内実験系を用いて、超高速移動メッセージ通信におけるパケット誤り率とメッセージの無誤り伝送場所率の特性を測定した。パケット長約1kb,ビット速度約1Mbpsの時、遅延多重波による周波数選択性フェージングの場合、通常のBPSK変調方式は無誤り伝送場所率の目標値99%を確保することは非常に難しいが、耐多重波変復調方式BPSK-RZが耐多重波性を得られる条件ではその可能性があることが示された。従って、多重波の遅延時間に対応してビット速度を適切に選べば(例えば、QPSK-RZで512kbpsとすれば約4musecの遅延に対して)、無誤り伝送場所率99%を得ることができる。また、ビット誤り率とパケット誤り率との比が1パケット伝送時間とフェージング周期との比に依存する関係が見出され、ビット誤り率からパケット誤り率を求められる可能性がある。本実験系は、1ビット毎の誤り構造を解析でき、耐多重波性を確保された状態で発生する誤りは静特性により決まることが明らかとなり、誤り対策の発想に発展する可能性も見出された。また今回試作した円偏波無指向性アンテナを用いて室内および野外での実験を行った。室内では円偏波送受信の時、反射による逆旋効果によりフェージングの減少が観測された。円偏波送信、垂直/水平偏波を別々に受信する時には、室内、野外共に著しい偏波ダイバーシチ効果が測定され、特に室内では負の相関係数が、野外の建物背後の地域で無相関に近い状態が得られた。すなわち、偏波ダイバーシチ受信はフェージング対策の極めて有望な方法となることが示された。本年度は本研究の最終年で、移動メッセージ通信の特性を室内シミュレーション実験と共に野外実験でも調査し、以下のように更に詳細な実現性の検討が可能となった。(1)耐多重波性が得られる時の無誤り伝送場所率移動メッセージ通信の品質を規定する無誤り伝送場所率は、室内シミュレーション実験により、耐多重波変復調方式(PSK-RZ)が有効な条件で99%以上が容易に得られることが明かとなっている。本年度は、屋外の実験コースで、1kbitsのパケットを128kbps伝送する場合、建物背後でも十分な場所率を得られることを実験的に確認した。(2)耐多重波性が得られない時の無誤り伝送場所率PSK-RZの効果が得られないときには激しいバ-クト誤りを生じるが、この時の場所率を室内シミュレーション実験により求めた。1Mbpsの速度で1kbitsのバケット伝送の時は、場所率は6070%程度で、2回送信すれば90%に近い場所率を得られる見通しがある。(3)耐多重波性が得られない時の誤り率多重波の遅延時間がPSK-RZの有効範囲より大きい時の誤り率は、それらの多重波の電力の総和を熱雑音電力と等価であると仮定した場合の誤り率とほぼ同程度であることが、室内シミュレーション実験により得られた。以上の結果を総合して、耐多重波性が得られる条件では全く問題なく、耐多重波性が得られない場合でも、再送信を考慮すれば実用的な無誤り伝送場所率が期待できる。
妊娠経過に伴う胎盤トロホブラスト細胞における薬物輸送担体及び代謝酵素の機能変動

血液-組織関門は、生理物質や生体外異物の取り込み排泄の制御を担っている。胎児への栄養物供給や異物排出において重要な役割を担う血液-胎盤関門においては、その本体であるsyncytiotrophoblastに、代謝酵素と共して種々のトランスポーターが局在して発現し、その活性や局在制御は胎児に正常な発育において重要である。これまでに腎臓や小腸においてトランスポーターの活性や局在がscaffoldタンパク質により制御されているという報告がある。本研究において、既に他の細胞で発現への影響が示唆されたP-gpおよびMrp2についてEzrinノックアウトマウス胎盤における発現レベルへの影響を検討したところ、Ezrinホモ欠損型は野生型よりp-gpとMrp2の発現レベルに減少傾向が観察され、これらよりezrinが胎盤トランスポーターの発現量や輸送能へ影響していることが示唆された。Ezrinノックアウトマウス胎盤におけるP-gpおよびGLUT1の免疫染色では、その局在に光学顕微鏡レベルでは野生型と差が見られなかった。今後は、電子顕微鏡レベルでの微細構造における変化や活性への影響について解析が必要である。また、血液-組織関門の構造および機能維持について、それらを担っている基底膜に注目して検討を行った。その結果、血液-脳関門を構成するラットpericyte、endothelial cell、astrocyte細胞株のうち、pericyteにおいて基底膜関連因子の発現が、基底膜異常に関与するとの報告があるtransforming growthfactor-β1(TGF-β1)により顕著に変動することを見いだした。胎児解毒に関わる薬物動態変動の解明は、安全で有効な薬物療法のための重要課題である。本研究では、妊娠中期一後期における薬物輸送担体、薬物輸送担体の膜局在化に関わる蛋白、及び薬物代謝酵素の発現と機能を調べ、妊娠時期特異的な薬物動態の変動を明らかにすることを目的とした。本年度は以下の項目について検討を行った。1.ラット胎盤トロホブラスト条件的不死化細胞株TR-TBT及びラットを用いた局在化関連蛋白の発現解析:妊娠18日由来のTR-TBT及びラット胎盤のcDNAを鋳型とし、局在化関連蛋白としてERMファミリーに属するezrin、radixin、moesinのreal-time PCRを行った。その結果、ezrinの発現量が最も高かった。Ezrinは妊娠14日目において発現量がピークとなり、その後徐々に減少した。Radixin及びmoesinはそれぞれ妊娠18日目及び妊娠14日目において発現量ピークとなった。これらのことから、ERMのうちezrinが胎盤で主要な分子であることが示唆された。2.免疫染色による胎盤薬物輸送担体局在の解析:Ezrinの局在変動を解析したところ、妊娠12日目では局在は見られず、妊娠14日目において母体側に局在が見られ、局在化は経過とともに進んだ。更に、syncytiotrophoblastのapical markerとしてP-gpとezrinの二重染色を妊娠18日目のラット胎盤において行ったところ、共局在していた。これらのことから、妊娠14日目以降において、ezrinがsyncytiotrohoblastのapica1トランスポーターの局在に影響を与えていると考えられた。
ファノ多様体とモジュライ空間-フェアリンデ公式とヒルベルト第14問題を中心にして

代数多様体の中には、曲線、K3曲面とファノ多様体という3つの良い族がある.これらは単独でも興味深いが、互いにモジュライという関係で繋がっていることを観察することによって、より深い理解に到達できると思う.今回の研究課題では、フェアリンデ型公式との関係や不変式環への応用から研究を始めて、エンリケス曲面の位数2のある種の自己同型や偏極K3曲面のモジュライの単有理性問題への応用を研究した.また、Mumfordのpathologyとして有名な現象をよく理解するために、3次元多様体内の曲線の変形に対する障害類が消えないための充分条件についても研究した.代数多様体の中には、曲線、K3曲面とファノ多様体という3つの良い族がある.これらは単独でも興味深いが、互いにモジュライという関係で繋がっていることを観察することによって、より深い理解に到達できると思う.今回の研究課題では、フェアリンデ型公式との関係や不変式環への応用から研究を始めて、エンリケス曲面の位数2のある種の自己同型や偏極K3曲面のモジュライの単有理性問題への応用を研究した.また、Mumfordのpathologyとして有名な現象をよく理解するために、3次元多様体内の曲線の変形に対する障害類が消えないための充分条件についても研究した.1.永田型不変式環に対するVerlinde型公式2次元加法群の線形作用の不変式環について次の二つの場合がよく研究されている.(1)次数差1の方程式対から導かれるもの.(2)永田がHilbertの第14問題の反例構成に用いた作用で群が2次元の場合.前者については内藤弘嗣が環としての生成系を決定し,内藤と代表者が次元公式を与えた(2005年).後者に関しては,Casteravat-Tevelevが生成系を決定しているが,今年度はVerlinde公式を使って,(2)の場合のレベルに関する次元公式を求め,(1)の場合とよく似ていることを観察した.2.3次元ファノ多様体内の曲線のHilbert概型指数2の3次元ファノ多様体内の曲線のHilbert概型が生成的に非被約な成分をもつことを,余次元1部分多様体の極付き無限小変形を使って証明した.応用として一般の代数曲線(種数5)から一般の3次元3次超曲面へのHom概型も生成的に非被約な成分をもつことがわかる.(分担者那須弘和と代表者の共同研究)3.前項に関連して一般の代数曲線から射影空間や2次超曲面へのHom概型を調べ,前者が生成的に非特異であることを示した.また,後者に関してはHom概型から曲線のPicard多様体への自然な射を考え,その期待次元が零の時の次数を求め,それが直交Lie環のある既約表現の次数に一致することを観察した.2次元加法群の線形表現の不変式環がいつも有限生成ではないかという問題(2001年)の特別な場合としてKronecker quiverの場合を研究した.Kronecker quiverの直既約表現はpreinjecive, preprojective, regularの3種類に大別される.直既約成分としてpreprojectiveなものを含まない場合に肯定的解答を与えた.現在,論文を準備中である.1個のpreinjecive表現の場合とregular表現の直和(永田型)の場合には前年度にVerlinde公式に似た次元公式を得たが,今年度はそれの拡張を試みた.目的達成の手段として,次の二つの場合に不変式環をRees環として表すことに成功した.(a)1個のpreinjecive表現と永田型の直和,(b)2個のpreinjecive表現の直和で片方が3次元の場合.Verlinde型公式に関してはメキシコ(12月)や韓国(1月)での国際研究集会と英国Cambridge大学のKuwait講義(1月)等において研究成果を発表した.3.前年度に引き継いでEnriques曲面のinvolution(位数2の自己同型)を研究した.今年度初頭は数値的に自明で非Kummer型のものを調べ,それがBarth-Petersによって発見されたもので尽きることを証明した.(1984年の証明は不完全で,genericなものがBarth-Peters型であることしか示していない.)4.前項の研究を発展させて,コホモロジー群への作用の固有値-1の重複度が1のinvolutionを分類した.これには2種類あり,一つはKummer 4次曲面のHutchinson表示よりえられる.さらに進んで,Enriques曲面のinvolutionの一般的な分類にまで目処をつけることができた.5.前年度に引き続いて,分担者那須弘和と3次元多様体の中の曲線の変形について共同研究を行い,無限小変形の障害類が消えないための一般的かつ局所的な十分条件をえた.応用として,Mumfordのnon-reduced成分の例(1962年)の再解釈ができる.研究成果は6月に京都大学数理解析研究所のプレプリント"Obstructions to deformingcurves ina 3-fold, I"にまとめた.6.O'GradyはEisenbud-PoPescu-Walterの6次超曲面を使ってsymplectic 4-foldの20次元族を具体的に与えた.これに関連して指数2の4次元ファノ多様体の周期に関する20数年前の研究資料を整理して復習した.1.前年度に引き続いて、Enriques曲面の位数2の自己同型の分類を続けた。

数値的に自明なものの再分類を行い、コホモロジー的に自明なものはBarth-Peters型だけであることを示した。また、コホモロジー群に鏡映として作用するものを分類した。3.那須弘和氏との共同研究と関連して、一般モジュラスの代数曲線から射影的等質空間への射の全体のなすHom概型を調べた。特に、非特異2次超曲面への射の個数が有限と期待される場合(ただし偏極は固定)に、その個数の予想を与えた。4.種数g(次数2d-2)が大きい偏極K3曲面の射影モデルとそれらのモジュライを考察した。種数g=16のときに、有理3次曲線のHilbert概型の中に実現されるものを見つけた。この記述を用いてモジュライの単有理性を証明しようとしたが、消滅定理の欠如のために証明できなかった。g=17の場合は種数5の曲線の非可換Brill-Noether軌跡としての記述を発見した。この偏極K3曲面が一般モジュラスであることの証明に成功し、系としてモジュライの単有理性が得られた。前年度に引き続いて、Enriques曲面の位数2の自己同型を研究し、数値的に自明なものや数値的に鏡映なものの分類をより完全なものにした.1.数値的に自明な位数2の自己同型をもつEnriques曲面の普遍被覆は直積型のKummer曲面かBarth-Peters型のK3曲面になる.向井・浪川(1984)以来の分類方法はTorelli型定理を使うので、これら(特に後者)の周期を求めることが必須になる.これまでの周期の計算方法は後者が前者と同種になることを使っていて、1カ所複雑な議論があった.今年度前期はその複雑な議論を避ける簡単な議論を見つけることができた.2.少し前から塩田・桑田による直積型Kummer曲面のelliptic parameterを決定する論文を研究し、その結果や技術を使って、向井・浪川(1984)以来の方法とは違う方法による分類に挑戦した.ほぼ満足できる所までできたと思っているが、沢山の新しいことが解ったばかりで未整理のため、詳細は別の機会に譲りたい.3.前項の中間結果として、Barth-Peters型のEnriques曲面をKummer曲面の商として表すことに成功した.また、その普遍被覆(Barth-Peters型のK3曲面)は4個のD4型有理2重点をもつ4次曲面の特異点解消であることも発見した.さらに、Barth-Peters型のEnriques曲面を特徴付けるには、そのコホモロジー的自明自己同型の固定点集合に含まれる楕円曲線が定めるファイブレーションを用いるのが最も簡単であることに気付いた.これで、完成させようとしている分類論文は大幅に短くなると思う.5.上の諸研究をしている間に、Enriques曲面の位数2の自己同型の多くの例が特別な有理楕円曲面から得られることに気付いた.有理楕円曲面は小木曽・塩田によって分類されているので、新しい結果や研究方向がこの方向で得られると期待している.
中国農村住民の聴覚の年齢変化についての調査研究

1.中国山東医科大学での事前打ち合わせ農村住民1,091名を対象に実施した前回(1993年)の調査結果をふまえ,1995年6月4日7日に中国山東医科大学で事前の打ち合わせを行った。1995年の調査は山東医科大学内に新設された耳鼻喉科重点実験室の防音室を聴力検査の実施場所とし,知的理解度の高く,都市生活に伴う生活騒音やストレスの影響が多いと思われる都市生活者の聴力と生活様式を調査するとともに,前回調査の農村住民との対比を行うことにした。2.本調査1995年11月25日12月17日の間に,山東医科大学関係者とその家族,附属学校の児童,生徒,大学生,退職者を含む5歳84歳の1,301名,うち男684名(平均年齢30.4【+-】17.7歳),女617名(平均年齢31.0【+-】16.6歳)について,問診,耳科診察,気導聴力検査及び最高可聴閾を測定した。さらに,山東医科大学の医師による一般健康診断も同時に実施された。3.調査結果の解析調査結果については,現在両大学において解析中である。前回調査した農村住民のうち,20歳未満の若年者に多くみられた4kHz-dipあるいは高音部急墜型の聴力障害が今回の都市生活者ではほとんどみられず,最高可聴閾においても日本人と同様の2024kHzに達する耳が多くみられた。機械化されていない伝統的な農業を営む農村住民には,生活騒音や都市生活に伴うストレス等の影響が少なく,すぐれた聴覚の耳が多いであろうという仮説はこれらの結果から否定された。したがて,日本人の聴覚の正常加齢曲線と比較する際には,前回と今回の測定結果を合わせて作成される正常加齢曲線を用いることにした。前回の調査と今回の調査の対象者のうち,騒音曝露歴または薬剤使用歴があって,気導聴力レベルの異常な低下を示した者,および原因不明の高度難聴の者を対象から除外した結果,正常耳となったのは3,827耳であった。測定した気導聴力のテスト周波数および最高可聴閾について年齢階級別にパーセンタイル値を求め,各パーセンタイルの加齢曲線を描き,by eyeによりスムージングを行った。対照となる日本人の最高可聴閾の加齢曲線は,我々がすでに報告した5,147耳のものを用いた。また,気導聴力レベルの加齢曲線は,同一対象耳から作成したものを用いた。その結果,中国人の最高可聴閾は、加齢に伴って穏やかに低下し,60歳以上では分布幅が徐々に広がっていた。日本人と比べ,50歳以上で穏やかに低下していた。中国人の4kHzの聴力レベルは加齢とともに穏やかに低下し続け,50歳以上では著しく低下し,分布幅も広がっていた。日本人と比べると,穏やかに低下していたが,70歳ではほとんど差がみられなくなっていた。他の周波数でも同様の傾向がみられた。以上の結果をもたらした要因は単純ではないが,中国が日本と比べて,生活騒音レベルが低いこともその一因としてあげられるであろう。4.調査結果の検討会6月14日20日において,山東医科大学から3名の研究分担者も出席して,調査結果の概要を話し合った。報告書の作成については,できるだけ早期に結果の解析を終了し,報告書を作成するが,その際には,日中両国で利用することができるように,本文を英文にした報告書を作成する方向で意見がまとまった。今後の調査結果の公表については,報告書が完成した後,その結果の一部を公表することが可能であることを確認した。最後に,結果解析の分担内容をもう一度確認した。

したがて,日本人の聴覚の正常加齢曲線と比較する際には,前回と今回の測定結果を合わせて作成される正常加齢曲線を用いることにした。前回の調査と今回の調査の対象者のうち,騒音曝露歴または薬剤使用歴があって,気導聴力レベルの異常な低下を示した者,および原因不明の高度難聴の者を対象から除外した結果,正常耳となったのは3,827耳であった。測定した気導聴力のテスト周波数および最高可聴閾について年齢階級別にパーセンタイル値を求め,各パーセンタイルの加齢曲線を描き,by eyeによりスムージングを行った。対照となる日本人の最高可聴閾の加齢曲線は,我々がすでに報告した5,147耳のものを用いた。また,気導聴力レベルの加齢曲線は,同一対象耳から作成したものを用いた。その結果,中国人の最高可聴閾は、加齢に伴って穏やかに低下し,60歳以上では分布幅が徐々に広がっていた。日本人と比べ,50歳以上で穏やかに低下していた。中国人の4kHzの聴力レベルは加齢とともに穏やかに低下し続け,50歳以上では著しく低下し,分布幅も広がっていた。日本人と比べると,穏やかに低下していたが,70歳ではほとんど差がみられなくなっていた。他の周波数でも同様の傾向がみられた。以上の結果をもたらした要因は単純ではないが,中国が日本と比べて,生活騒音レベルが低いこともその一因としてあげられるであろう。4.調査結果の検討会6月14日20日において,山東医科大学から3名の研究分担者も出席して,調査結果の概要を話し合った。報告書の作成については,できるだけ早期に結果の解析を終了し,報告書を作成するが,その際には,日中両国で利用することができるように,本文を英文にした報告書を作成する方向で意見がまとまった。今後の調査結果の公表については,報告書が完成した後,その結果の一部を公表することが可能であることを確認した。最後に,結果解析の分担内容をもう一度確認した。1.中国山東医科大学での事前打合わせ農村住民1,091名に実施した前回(1993年)の調査結果をふまえ,今回は山東医科大学内に新設された耳鼻喉科重点実験室の防音室を聴力検査の実施場所とし,知的理解度の高い都市生活者の実態を農村住民との対比のために調査することにした。2.本調査1995年11月25日12月17日の間に,山東医科大学関係者(付属学校児童生徒・大学生を含む)1,301名(男684名,女617名,5歳84歳,平均年齢男30.4±17.7歳,女31.0±16.6歳)について,問診,耳科診察,気導聴力検査及び最高可聴閾を測定するとともに,末梢循環系機能の年齢変化についても,加速度脈波計を用いて調べることができた。その他,中国側の医師による一般健康診断も同時に実施された。3.調査結果の解析調査結果については,現在両大学において解析しているところであるが,前回の農村住民では,10歳前後の小児に多くみられた4kHz-dipあるいは高音部急墜型の聴力障害がほとんどみられず,20歳未満の若年者では日本人と同様に最高可聴閾が2024kHzに達する耳が多くみられた。したがって,当初予測していた農村住民には生活騒音や都市生活に伴うストレス等の影響が少なく,すぐれた聴力の耳が多いのではないかという仮説は否定され,日本人の聴覚の正常加齢曲線と比較するためには,今回測定した最高可聴閾をもとに作成する予定の中国都市生活者の正常加齢曲線を用いるべきであろう。なお,詳細な検討は来年度の課題として残されている。1.調査結果の検討会平成8年6月14日6月20日,和歌山県立医科大学において研究分担者による「調査結果の検討会」が行われた。その際に,中国山東医科大学から3名の研究分担者が出席した。
化学情報学における諸問題の解決を目的とした新規多変量データ解析手法の開発

化学プラントにおいては、測定困難なプロセス変数を推定する手法として、ソフトセンサーが広く用いられている。ソフトセンサーとして、プラントにおいてオンラインで測定されている複数のプロセス変数(説明変数)からある目的変数を推定するモデルが構築されているが、すべての説明変数が目的変数に影響を及ぼすとは限らないため、変数選択を行う試みがなされている。一方、説明変数がある時間遅れを伴って目的変数に寄与していると考えられるが、その時間遅れを正確に求めることは困難である。そこで本研究では、最適な説明変数とその動特性の選択を行う手法を開発すること目的とした。そして我々はソフトセンサーで用いるプロセスデータと同様に、変数間の相関が強いスペクトルデータを扱う分野における波長領域選択手法に着目した。その一つがgenetic algorithm-based wavelength selection(GAWLS)法である。これらの波長領域選択手法をプロセスデータへ応用することで新規なソフトセンサー手法を開発し、高い予測性能と解釈の容易さを同時に達成するモデルの構築を目指した。実際の蒸留塔で測定されたデータを用いて従来手法とモデリング結果や予測結果を比較することで、本手法により少ない変数領域で妥当なモデルを構築可能であることを確認した。さらに本研究では、変数間に非線型性が存在する場合においても適切な変数領域選択と予測精度の高いモデル構築を同時に達成することを目的として、GAWLSと非線型回帰分析手法の一つであるsupport vector regression(SVR)を組み合わせた新規な変数領域選択手法を開発した。この提案手法をGAWLS-SVR法と呼ぶ。本手法の有効性を確認するため、シミュレーションデータを用いた解析を行った。隣接する変数間の相関の強いXとyの間に非線型性がある場合において解析を行った結果、提案手法であるGAWLS-SVR法を用いることで、非線型性を考慮した適切な変数選択が達成され、精度と予測性能の高いモデル構築が可能であることを確認した。ソフトセンサーとは、オンラインで測定可能な変数と測定困難な変数の間で数値モデルを構築し、目的とした変数yの値を推定する方法である。ポリマープラントにおいてもソフトセンサーによりポリマー物性が推定されているが、製品切り替え(トランジション)の際の物性推定は困難とされている。そこで我々は、ポリマー物性を推定する前にトランジション終了を判定するモデルを構築することを提案した。そして、トランジション終了と判定した後に、対象となる銘柄データのみで構築された回帰モデルを用いて物性値を推定した。これにより、トランジション中のポリマー物性の推定精度が低下する問題を回避することができ、トランジション終了直後のポリマー物性を精度良く推定することが可能となった。また、ソフトセンサーは化学プラントの運転状態の変化によって予測精度が劣化してしまうため、新しいデータを用いて回帰モデルを再構築する試みがなされている。ただ再構築に用いたデータとそれとは異なるプラント状態のデータとが、同じ予測誤差であると仮定され異常値検出に用いられている。そのため、yの分析計の故障が誤検出されてしまうことが多い。そこで我々は、ソフトセンサーモデルの適用範囲と予測誤差の関係を定量的に求めることを提案した。モデル構築用データとの距離に応じて予測誤差を見積もることで、プラントの変動とyの分析計の故障を分離して考えることが可能となった。さらにこの手法を構造物性相関(QSPR)にも応用し、水溶解度予測モデルにおいて化学構造と予測誤差の関係を定量的に求めることに成功した。ソフトセンサーとは、オンラインで測定可能な変数と測定困難な変数の間で数値モデルを構築し、目的とした変数の値を推定する方法である。しかしソフトセンサーには、化学プラントの運転状態の変化によって予測精度が劣化してしまうという問題点がある。これまで、プロセス変数間の時間差分の間でモデルを構築することで、モデルを再構築せずに、プロセス変数の時間的に一定な変化がモデルへ与える影響を低減する取り組みを行ってきた。しかしこの時間差分モデルは、プロセス変数間の非線型性に対応できないことが確認されている。そこで本研究では、その非線型性とプロセス変数の時間的に一定の変化を同時に考慮するため、あらかじめプロセス変数の非線型関係を抽出した後に、時間差分モデルを構築する手法を提案した。時間差分モデルを構築する前に、プロセス知識によって得られた物理モデルや非線型回帰分析手法によって構築された非線型モデルを用いることでプロセス変数間の非線型性が表現され、その後時間差分を用いることでドリフト等の一定の経時変化に対応できると考えられる。そして提案手法をポリマー重合プラントデータ解析に応用し、提案手法を用いることで、従来と比較して予測精度が向上すること、そして従来見られた予測誤差のバイアスが低減することを確認した。さらに、時間差分モデルの精度向上とその予測誤差の推定を目的として、時間差分モデルによるアンサンブル予測を提案した。複数の差分間隔で計算された予測値の加重平均が最終的な予測値であり、それらの標準偏差が予測誤差の指標である。蒸留塔を対象としたケーススタディを通して、従来と比較して複数の時間差分の予測値を考慮することで予測精度が向上し、それらの予測値の標準偏差が予測性の指標となることを確認した。

一方、説明変数がある時間遅れを伴って目的変数に寄与していると考えられるが、その時間遅れを正確に求めることは困難である。そこで本研究では、最適な説明変数とその動特性の選択を行う手法を開発すること目的とした。そして我々はソフトセンサーで用いるプロセスデータと同様に、変数間の相関が強いスペクトルデータを扱う分野における波長領域選択手法に着目した。その一つがgenetic algorithm-based wavelength selection(GAWLS)法である。これらの波長領域選択手法をプロセスデータへ応用することで新規なソフトセンサー手法を開発し、高い予測性能と解釈の容易さを同時に達成するモデルの構築を目指した。実際の蒸留塔で測定されたデータを用いて従来手法とモデリング結果や予測結果を比較することで、本手法により少ない変数領域で妥当なモデルを構築可能であることを確認した。さらに本研究では、変数間に非線型性が存在する場合においても適切な変数領域選択と予測精度の高いモデル構築を同時に達成することを目的として、GAWLSと非線型回帰分析手法の一つであるsupport vector regression(SVR)を組み合わせた新規な変数領域選択手法を開発した。この提案手法をGAWLS-SVR法と呼ぶ。本手法の有効性を確認するため、シミュレーションデータを用いた解析を行った。隣接する変数間の相関の強いXとyの間に非線型性がある場合において解析を行った結果、提案手法であるGAWLS-SVR法を用いることで、非線型性を考慮した適切な変数選択が達成され、精度と予測性能の高いモデル構築が可能であることを確認した。