hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
混合冷媒を用いた高性能ヒートポンプ システムの開発

本研究では,非共沸二成分混合冷媒を作動媒体とした高性能な蒸気圧縮式ヒートポンプ・冷凍システムの開発に資することを目指して,二成分混合冷媒HFC 134a/HCFC123及びHCFC22/CFC114を試験作動媒体として選び,圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器の4つの基本要素から構成された蒸気ヒートポンプ実験装置を用いて混合冷媒サイクルの性能に関する実験的研究を行うと共に,二成分混合冷媒HFC134a/HCFC123を試験作動媒体として用いてプレートフィン熱交換器での混合冷媒の伝熱特性に関する実験的研究を行った.(1)混合冷媒のサイクル性能熱交換器内の温度変化が大きいほどCOPは低下すること,混合冷媒HFC134a/HCFC123のCOPは純冷媒HFC134aに比して高いこと及び混合冷媒HFC134a/HCFC123のCOPは混合冷媒HCFC22/CFC114に比して高いことを見出した.また,熱交換器を高性能化すると,熱源水条件に対して最適な冷媒組み合せ及び組成比を選択することにより,サイクルをロレンツサイクルに近づけられることを検証した.(2)流下液膜式プレートフィン蒸発器内の混合冷媒の伝熱特性液を均等に分配するためのディストリビュータに関する設計指針を得た.次に,冷媒の流動様式の分類を行うと共に,冷媒質量速度及び熱流束が異なる場合について,純冷媒の熱伝達特性と流動様式との関係を明らかにした.また,混合冷媒HFC134a/HCFC123のプレートフィン蒸発器内での蒸発熱伝達特性は,質量速度の影響はほとんど受けず,熱伝達係数の値は高沸点成分の組成比の増加に伴なって低下することを見出した.(3)プレートフィン凝縮器内での混合冷媒の伝熱特性純冷媒HFC134aの局所ヌセルト数Nu_1は,質量速度の影響をほとんど受けず,鉛直平滑管内の自由対流凝縮の熱伝達相関式と同様の傾向を示すこと,及びNu_1の実験値は,鉛直平滑管の熱伝達相関式を約10倍した式でまとめられることを示した.また,混合冷媒HFC134a/HCFC123の局所ヌセルト数Nu_1は,純冷媒に比してW_<R134a>≒0.9の場合約20%,W_<R134a>≒0.75の場合約50%,W_<R134a>≒0.6の場合約70%低下することを明らかにした.本研究では,非共沸二成分混合冷媒を作動媒体とした高性能な蒸気圧縮式ヒートポンプ・冷凍システムの開発に資することを目指して,二成分混合冷媒HFC 134a/HCFC123及びHCFC22/CFC114を試験作動媒体として選び,圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器の4つの基本要素から構成された蒸気ヒートポンプ実験装置を用いて混合冷媒サイクルの性能に関する実験的研究を行うと共に,二成分混合冷媒HFC134a/HCFC123を試験作動媒体として用いてプレートフィン熱交換器での混合冷媒の伝熱特性に関する実験的研究を行った.(1)混合冷媒のサイクル性能熱交換器内の温度変化が大きいほどCOPは低下すること,混合冷媒HFC134a/HCFC123のCOPは純冷媒HFC134aに比して高いこと及び混合冷媒HFC134a/HCFC123のCOPは混合冷媒HCFC22/CFC114に比して高いことを見出した.また,熱交換器を高性能化すると,熱源水条件に対して最適な冷媒組み合せ及び組成比を選択することにより,サイクルをロレンツサイクルに近づけられることを検証した.(2)流下液膜式プレートフィン蒸発器内の混合冷媒の伝熱特性液を均等に分配するためのディストリビュータに関する設計指針を得た.次に,冷媒の流動様式の分類を行うと共に,冷媒質量速度及び熱流束が異なる場合について,純冷媒の熱伝達特性と流動様式との関係を明らかにした.また,混合冷媒HFC134a/HCFC123のプレートフィン蒸発器内での蒸発熱伝達特性は,質量速度の影響はほとんど受けず,熱伝達係数の値は高沸点成分の組成比の増加に伴なって低下することを見出した.(3)プレートフィン凝縮器内での混合冷媒の伝熱特性純冷媒HFC134aの局所ヌセルト数Nu_1は,質量速度の影響をほとんど受けず,鉛直平滑管内の自由対流凝縮の熱伝達相関式と同様の傾向を示すこと,及びNu_1の実験値は,鉛直平滑管の熱伝達相関式を約10倍した式でまとめられることを示した.また,混合冷媒HFC134a/HCFC123の局所ヌセルト数Nu_1は,純冷媒に比してW_<R134a>≒0.9の場合約20%,W_<R134a>≒0.75の場合約50%,W_<R134a>≒0.6の場合約70%低下することを明らかにした.1.プレートフィン式熱交換器内の冷媒の流れを観察するためと熱源水をプレートフィン式熱交換器内に均一に分配する検討をするためのテストセクションを製作し,以下の事項を検討した。(1)冷媒を均一に冷媒流路に分配するための方式として,蒸発器入口に設置した気液分離器によって冷媒を液と蒸気に分離し,液を細管で冷媒流路に均一に導入する方式を確立した。

(2)流下液膜式蒸発器としてプレートフィン式熱交換器が使用できることを確認した。また,その熱伝達特性は伝熱管の約十倍であることを明らかにした。(3)熱源水流路内で偏流が生じないような熱源水の導入方式に関する知見が得られた。2.代替フロン冷媒HFC134a,HCFC123及びそれらを混合した2成分混合冷媒を用いたヒートポンプサイクルの性能評価に関する以下のプログラム開発を行っている。(1)システム性能試験結果の解析。(2)システムの有効エネルギー解析。(3)プレートフィンの伝熱促進効果を考慮したシステムの性能予測計算。3.今年度製作したテストセクションを用いて,物性値が比較的正確な混合冷媒HCFC22+CFC114を作動媒体としたヒートポンプサイクルの性能試験を行い,熱源の温度条件に最適な混合冷媒を選択するための基準を確立した。(1)流下液膜式蒸発器内へ冷媒液を均一に分配する為のディストリビュ-タを試作した。そして,試験流体として水及び水/エタノ-ル混合液を用いて,試作ディストリビュ-タの液分配特性,鉛直平滑面及びプレ-トフィン面上での流動様式の観察,ディストリビュ-タからの試験流体の広がり角,流路に直交する方向の流量分布などを測定し,ディストリビュ-タを設計するための指針を得た。(2)試作したプレ-トフィン熱交換器について,混合冷媒HFC134a/HCFC123の凝縮及び蒸発熱伝達に関する実験を行い,凝縮及び蒸発,いずれの場合も熱伝達係数はヌセルトの液膜理論による予測値の約5倍10倍となることを示した。(3)作動媒体として混合冷媒HFC134a/HCFC123を用いた蒸気圧縮式ヒ-トポンプサイクルについて,凝縮器及び蒸発器における熱源水温度変化deltaT_s(5K20Kの範囲)及びHFC134a質量分率y(100%65%の範囲)をパラメ-タとしてサイクル性能実験を行い,熱源水温度変化の条件によって最適な混合冷媒組成比が存在すること,並びに熱交換器が高性能化されると純冷媒サイクルよりも混合冷媒サイクルの方が成績係数が高くなることを明らかにした。(4)混合冷媒ヒ-トポンプサイクルの性能予測を行う為に,混合冷媒の熱伝達特性を考慮したサイクルシミュレ-ションのプログラム開発はほぼ完了したが,現段階ではまだ結果が得られていない。これについては,早急にまとめる予定である。
我が国におけるエンド・オブ・ライフ・ケアの経済学的分析

本研究の最終目標は、我が国独自のエンド・オブ・ライフ・ケア・プログラムを構築・提言することにある。この目標を達成するため、(a)医療政策の動向の把握、関連先行研究の整理、(b)医療格差指標の構築、医療格差の分析、(c)高齢者のQoLに関する地域ワークショップの実施、(d)人々のQoLに及ぼす要因の分析、を計画的に実施した。一連の研究からは、我が国では超高齢社会、長寿社会の到来による医療・介護費の増大が懸念されているが、それらが必ずしも医療・介護コストを押し上げているのではなく、環境要因を含めた人々のQoLが医療・介護コストに大きく影響することが明らかとなった。本研究の最終目標は我が国独自のエンド・オブ・ライフ・ケア・プログラムを構築・提言することにある。このプログラムの理論的裏づけのために、在宅ケアにかかるコスト分析を計画的に行っていくことが本研究の大きな流れである。この最終目標を達成するため、平成24年度においては、在宅ケアにかかるコスト推計を介護ケア、医療ケアの観点から分析を行った。初年度の研究実績から、介護ケアの観点からのコスト推計を検討する際には、単に金銭的費用を分析するのではなく、我が国で達成すべき「クオリティ・オブ・ライフ」の概念を整理する必要があることが明らかとなっている。具体的には、コスト推計に際しては、当該ケアが患者およびその関係者にもたらすベネフィット、負担を検証する必要がある。この、患者の関係者が受けるベネフィットや負担の代理変数をどのように設定すべきかを検証するために、平成24年8月68日、行政および民間団体等の専門家を交えたワークショップを行った。本学の位置する神戸市東灘区は、認知症高齢者等と家族が住みなれた場所で安心して暮らすための地域づくりを目指し、兵庫県の「東灘区認知症地域資源ネットワーク構築事業」のモデル地区として在宅ケアを積極的に推進している実績を持つ。このことから、この事業に関わる専門家として、神戸市、東灘区の保健福祉関係者、東灘区社会福祉協議会、本山西部あんしんすこやかセンターの方々を招聘し、在宅ケアの高齢者の現状と課題に関する意見交換を行った。この意見交換を通じて、地域レベルでの緊密なネットワークの構築の重要性が明らかになった。このことは、患者およびその周囲の人々のベネフィットをネットワークの緊密性で代理することができる可能性があることを示唆している。この結果を受け、地域ネットワークの緊密性の推計をさらなる目的に掲げ、平成25年度の分析を継続的に行う予定である。本年度は、終末期まで見据えた在宅における介護・看護・医療ケアのコストを経済学的に分析・評価したうえで、在宅ケアへのインセンティブを阻害する要因を明らかにし、より具体的な政策提言を行う。平成25年度においては、当初の予定通り、在宅介護・医療ケアにかかる分析を継続的に実施している。この目的を適切かつ着実に達成するために、平成25年9月1日よりオランダ・アムステルダムにあるVrije Universiteitの空間経済学科に所属するPeter Nijkamp教授と共同で研究を遂行している。具体的には、現在、都市空間におけるQuality of Lifeの差異の要因に関する2つの研究を同時並行的に実施している。第1の研究では、Quality of Lifeが人的資本(Human capital)のみならず社会資本(Social capital)にも大きく影響を受けていること、さらに都市環境といった空間的環境にも大きく依存していることを明らかとした。第2の研究では日本のデータを用い、2006年から日本で導入された「在宅医療支援診療所」が高齢者のQuality of Lifeに与える効果を計測している。具体的には、この新制度は高齢者の死亡率を統計的に有意に下げる効果を持っていることを明らかにしている。なお、この研究成果は5月末にタイ・アユタヤで開催されるRSAI(The Regional Science Association International)の第10回世界大会での特別セッションにて発表される予定である。今後はNijkamp教授との新たな共同研究を進めると同時に、当該研究の最終目標に向けて継続的かつ計画的に研究を遂行していく所存である。このプログラムの理論的裏づけのために、在宅ケアにかかるコスト分析を計画的に行っていく。この目標を達成するために、初年度は(1)医療政策の動向の把握や(2)関連先行研究の整理を行うことで、在宅ケアにかかるコスト分析を行うための基礎的知見を養う期間として位置づけている。初年度の研究実績として、具体的には、(1)終末期医療等関連先行研究の整理をした上で、(2)国内外で実施されている医療政策の動向の把握、(3)入手可能なデータベースの整理、を行った。

(1)に関しては、医療・介護の質を分析・検証するのに必要なクオリティ・オブ・ライフの観点から先行研究の整理を行った。これには患者の幸福感(well-being)の考え方が大きく関わっていることから、アマルティア・センやジョン・ロールズなどによる厚生(welfare)の概念を整理したうえで、我々が達成すべきクオリティ・オブ・ライフを整理した。(2)に関しては、クオリティ・オブ・ケアの視点を踏まえつつ、国内外を含めた具体的な医療政策の動向を検証している。具体的には、医療費(医療保険)、医療サービスの質、政府介入の必要性等、様々な観点から諸外国の医療政策の動向を整理した。(3)としては、総務省統計局が発行する家計調査報告や、厚生労働省が実施している「医療施設調査」、「受療行動調査」等、本研究に活用可能な各種データベースを整理した。なお、初年度に得られた具体的な成果として、NCU現代経済学研究会、日本応用経済学会春季大会にて、関連論文を発表したほか、医療格差分析で重要なカクワニ(Kakuwani)尺度を改良した新たな尺度を提案した論文については、海外査読論文Health Economics Reviewへの掲載が確定している。本研究の最終目標は我が国独自のエンド・オブ・ライフ・ケア・プログラムを構築・提言することにある。研究最終年度である2014年度には、この目標を達成する3つの論文を執筆した。第1の研究は、生活の質(Quality of Life、以下QoL)が、人的資本(Human Capital)のみならず、社会資本、や都市環境にも大きく影響を受けていることを明らかにしたものである。具体的には、医療ケアのコストは、個人の所得状況や生活習慣など個人属性に依存したファクターだけではなく、その個人が置かれている物理的な環境(都市/郊外、医療機関へのアクセシビリティ、住宅環境など)、や社会的環境(いわゆるソーシャルキャピタル)などに依存することが明らかとなった。第2の研究は、日本の都道府県のデータを用い、2006年から日本で導入された「在宅医療支援診療所」が高齢者のQoLに与える効果を計測したものである。具体的には、都道府県の医療ケア格差が非常に大きいことを明らかにしたとともに、在宅医療支援診療所システムの導入が高齢者の死亡率を統計的に有意に下げる効果を持っていることを実証している。さらに第3の論文では、メタアナリシス(Meta-analysis)という分析手法を用いて、都市環境が人々のQoLに与える影響を分析した。本論文では、これまでの研究で明らかにされてこなかった都市/郊外といった空間的環境が人々のQoLに与える影響は大きく、環境的要因の改善が医療ケアのコスト低減につながることを明らかにしている。この一連の研究では、長寿社会が必ずしも医療・介護コストを押し上げるものにつながるのではなく、環境要因を含めた人々のQoLが医療・介護コストに大きく影響することが明らかとなった。地域経済学本研究の最終目標は我が国独自のエンド・オブ・ライフ・ケア・プログラムを構築・提言することであるが、目標年次での目標達成に向けて着実かつ計画的に研究を遂行できていると考えている。
司法アクセスの拡充における弁護士費用と裁判手続のあり方に関する法と経済学研究

2018年度は本研究の初年度であり,本研究の基礎的な部分について検討を重ね,着実に足場を固めることができた。具体的には,本研究のテーマである司法アクセスについて,国際学会で複数の報告を行い,国内学会でも報告を行うことができている。そしてそれをもとに現在論文を執筆・投稿している段階であり,2019年度においてその一部を成果として公表できる見込みがついているため,おおむね順調に進展しているといえる。2019年度は特に、以下の研究を中心に行う予定である。第一に,裁判手続きを訴訟当事者のインセンティブの観点から分析する。具体的には,裁判手続きについて,当事者主義と職権主義とでどちらが訴訟当事者にとって適切であるかという問題を扱う。その際には,訴訟当事者(原告と被告),および裁判官という裁判に関与する各主体間の相互依存関係を考慮に入れた,裁判の手続き自体の実質的なあり方について特に重視する。これについては2018年度学会報告を行いそれを基にして現在論文を執筆中であり,2019年度における完成を目指す。第二に,弁護士費用保険の普及に際してしばしば言及される濫訴についての分析を行う。その分析にあたっては,裁判における原告と被告の間の戦略的な行動や,損害賠償額との関係を考慮に入れたモデルを構築する。これについては現在論文を投稿中であり,2019年度における公表を目指す。第三に,裁判における当事者の戦略的行動を考慮した場合の,損害賠償の適切な額についての分析を行う。従来の法と経済学の分析では,損害賠償の適切な額を考える際に,裁判手続きにおける原告と被告の戦略的な行動をモデルに組み込むことはそれほど行われていなかった。本研究ではそれを組み込むことを考える。これについてはまだ分析を始めた段階であり,2019年度における学会での報告を目指す。国際学会に初年度に参加する予定だったが,これを次年度に参加することに変更したため,残額が生じた。本年度に国際学会に参加することで,これを使用する予定である。
実音響空間でのリアルタイム信号分離において最高性能を狙う独立成分エンジンの製作

独立成分分析の手法を用い、実音響空間において、実時間で信号分離を行うことのできる専用演算システムのハードウエアとソフトウエアを独自に開発する過程をとおして、この種のシステムのハードウエアには何が必要なのか、そしてソフトウエアの開発はどのように行うべきなのかを検討した。また、最終的には、18台のDSPの並列処理によるシステムを完成させ、信号のFFT、並び替え、独立成分分析、逆並び替え、逆FFTが、信号を滞らせることなく行えることを実証した。ハードウエアについては、専用のFPGAを開発し、DSPの負荷なく通信が行えるように工夫することで、DSP間通信とメモリアクセスの効率化を図った。また、ソフトウエアについては、COOKと呼ぶアセンブラコード自動生成ソフトを開発し、複雑なDSP間通信に対応できるようにした。さらに、LOOKよ呼ぶデバッグ環境により、リアルタイム処理を行ったままで、内部状態をグラフィカルにモニタできる環境を整えた。DSPによる実時間システムをアセンブリ言語でプログラミングするためには、これらの開発が必須だった。その他、独自の独立成分アルゴリズムとして、rank ICAを提案し、その有効性を実証した。以上の研究を通して、専用演算システムによる処理で、サンプリング周波数44.1kHzで8チャネルマイクによる高性能な独立成分分析システムが構成可能であることを実証した。本研究の目的は,実音響空間での実時間信号分離を高い性能で行なうことでのきる演算装置を実際に製作することである.このために独立成分分析(ICA)に特化した大規模ハードウエアを構築する.本年度は,以下の13を行なった.1.ICAアルゴリズムの実装に関するパラメータの決定.まず,ICAアルゴリズムの選択として,Comonのアルゴリズムに加えて,研究代表者独自のアルゴリズムである「rankICA」を考案し,これらについてシミュレーションデータおよび実際の音響データを対象に性能評価を行なった.Comonのアルゴリズムについては,すでに分離が行なえる実績があり,リファレンスとして使用していく予定である.一方のrankICAについては,まだ新しいアルゴリズムであるので,特に畳み込み混合問題に適用するにはまだ解かなければならない問題(複素数の信号分離にどう対処するか)があり,次年度以降のさらなる理論拡張が必要である.なお,決定しなければならない他のパラメータとして,FFT点数,分析窓のオーバーラップ幅,ICA解析の時間幅,などがあり,これらについては実音響データをつかったオフラインでの数値実験によって,絞り込みを行なった.2.ICAエンジンのハードウエアの製作.低消費電力型の固定小数点DSPを用いたDSPボードを連結して並列処理による専用システムを製作した.現在,10台以上連結したシステムを3セット完成させ,安定した動作ができることを確認している.3.ICAエンジンのソフトウエアの製作.機能を限定して信号分離実験の模擬的実験を行なった.また,並列処理システム上で,アセンブリ言語でプログラミングしなければならないため,デバッグの効率化が非常に重要となるため、実時間で内部状態をチェックできるツール作りにも力を入れ,今後の製作を円滑に進める環境作りが完成した.

本研究の目的は,実音響空間での実時間信号分離を高い性能で行なうことでのきる演算装置を実際に製作することにある.本年度は,主にハードウエアの拡張と増設,実験を容易にするためのマンマシンインターフェース部の設計と製作を行なった,まず,初年度は10台のDSPによる並列処理であったものを,本年度は18台に拡張した.台数が増えることでクロック供給部や電源部に動作不安定を生じたので,これらを新たに作り直すことで18台のDSPが安定して動作するようにした.また,リアルタイムでICA動作を行なっているときに,研究者がそのパラメータをコントロールしたり,あるいはICA動作をグラフィカルに研究者に提示するためのマンマシンインターフェースを作成した.具体的には10チャンネルの10ビットAD変換器ユニットと操作用パッドを作成し,DSPシステムのパラメータをスライド型可変抵抗器で自由に操作できるようにした.提示部においては,これらの操作量や内部状態をフレームレート60Hzでリアルタイムに数値やグラフ表示できるようハードウエアやソフトウエアを拡充させた.これらの表示がソフトウエア製作者にとって容易に行なえるようにするツールも完備させた.以上がハードウエアとソフトウエアの両面での研究の進展である.理論的研究としては,ICAを行なった後に後処理によって,その分離にさらに磨きをかける(音声を聞き取りやすくする.漏話を抑制する)という研究も行なっており,最終年度にシステムへの組み込みが可能になるよう研究を進めた.本年度は、ハードウエアの最終的な完成と、完成したハードウエアを用いてICAの実装を行うこと、そして評価実験を行うことを目標とし、それを実施した。第一のハードウエアの製作においては、18台に拡張したDSPシステムを2台に増強する計画を予定どおり実施した。また、ICAの結果を出力するためのマルチチャネルAD変換器とそのインターフェースも製作し、動作を確認した。第二の実験課題であるソフトウエアの製作については、個々に作っていたFFTや信号並べ替えのルーチンを統合し、全体として、リアルタイム動作が可能となるよう工夫を重ね、信号が蓄積してしまうことなく処理が行えるような実装を完成させた。具体的には、8チャネルで44.1kHzサンプリングの高品位信号を、ウインドウをかけて4096点FFT処理し、周波数とスナップショットの順番の並び替えを行い、ひとつのDSPに、ある瞬間には同一の周波数の8ch信号が256スナップショット与えられるようにし、ICA処理にわたしたあと、結果をさらに並び替え4096点の逆FFTを行い、重み関数で滑らかに両端を切り落として信号をつなぎ合わせる処理を実装した。また、入力として、マイク入力だけでなくSDカードにかかれた評価用音声も用いられるように工夫した。第三の課題として、複数音源から音を発生させるシステムを作った。これを用いて全体の動作が可能であることを実証し、性能評価を行った。
超耐熱性ポリマーの創製とハイパフォーマンスナノ複合材料への応用

本研究では超耐熱性ポリマーであるフタロニトリルに注目し、本材料の創製・改質を行う。また、成形した材料を用いて熱的及び機械的特性を明らかにすることを目的にした。得られた結果は以下の通りである。1.電子顕微鏡(SEM)を用い、創製した新高分子材料(フタロニトリル)およびフタロニトリルナノ複合材料の微視的な観察を行った。その結果、フタロニトリル樹脂の破断面は市販の耐熱樹脂であるポリイミド樹脂と同様に脆性的な破断性状を示していることがわかった。また、新高分子材料(フタロニトリル)およびフタロニトリルナノ複合材料の熱(ガラス転移温度)、機械(弾性率・強度)および破壊靭性を評価した。フタロニトリル樹脂のガラス転移温度は411°C、室温での弾性率・強度・破壊じん性値はそれぞれ3.8GPa,80MPa,0.8MPa・m^<1/2>であった。新高分子材料(フタロニトリル)のガラス転移温度は市販のポリイミド樹脂(300°C前後)を大きく上回り、弾性率・強度・破壊靭性値は市販のポリイミド樹脂と同様であった。機械特性を犠牲にせず、市販のポリイミド樹脂より耐熱性の高い材料となったと考えられる。2.表面状態を改善したナノ組織の界面接合および分散状態をWAXD・FT-IR・TEMを用いて評価した。その結果、ナノ組織に官能基が付与でき、樹脂との接合性が増加することがわかった。分散状態についても表面状態を改善することにより改善できることが明らかになった。3.フタロニトリルナノ複合材料の熱酸化特性をTG-DTAを用いて検討した。フタロニトリルナノ複合材料の熱分解温度は520°Cであり、フタロニトリル樹脂と同様であった。ナノ組織混入により熱分解温度を低下させないことが明らかになった。(1).フタロニトリルモノマーの創製とナノ組織の表面改質フタロニトリルモノマーの創製およびナノ組織(ナノダイヤモンドおよびカーボンナノチューブ)の表面改質を行った。(2).創製されたモノマーおよび改質されたナノ組織評価創製されたフタロニトリルモノマーをFT-IR等を用いて評価した。また、ナノ組織(ナノダイヤモンドおよびカーボンナノチューブ)の表面改質をFT-IR,XRDを用いて評価した。その結果、ナノ組織の表面改質によりナノ組織と樹脂の界面接合力が向上することが明らかになった。(3).フタロニトリルナノ複合材料のプレポリマー(B-stage)およびブタmニトリルナノ複合材料作製フタロニトリルナノ複合材料のプレポリマー(B-stage)を作製した。本プレポリマーは非常に扱いやすく、そのまま使用や溶媒による溶液としても使用可能であった。オートクレープを用いた適切な熱硬化により最終的なフタロニトリルナノ複合材料を作製した。本材料はボイドフリーで高い架橋ネットワークを有することが明らかになった。(4).フタロニトリルナノ複合材料の特性評価フタロニトリルナノ複合材料の機械的特性および熱酸化特性を調べた。優れた機械特性(引張)・耐熱・耐熱酸化特性を示した。
ヒトγδT細胞による非ペプチド抗原の認識機構

γδ型T細胞からmRNAを抽出しcDNAを調整した後、PCR法によりγ鎖とδ鎖を増幅し、得られた遺伝子断片をBstIアダプターを用いてPEF-BOS発現ベクターに組み込んだ。ベクターをそれぞれApaLIおよびScaIで消化しTCR^-Jurkat細胞に導入し、γδ型Jurkat細胞を作製した。さらに、γ鎖およびδ鎖のCDR3部位のリジン残基を点突然変異により改変することにより、変異型のγδ鎖を有する発現ベクターを得た。今後、これら変異型ベクターをJurkat細胞に導入することにより、変異γδ型T細胞の作製を試みる予定である。新規抗原の合成については、各種アルキル、アルケニルピロリン酸系抗原を合成すると共に、それらの誘導体であるトリリン酸系抗原も合成した。具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル等の直鎖型アルキルピロリン酸およびトリリン酸、またそれぞれの分枝型アルキルピロリン酸およびトリリン酸、アリル、クロチル等のアルケニルピロリン酸およびトリリン酸、またそれぞれの分枝型アルケニルピロリン酸およびトリリン酸、さらに長鎖の分枝型アルケニルピロリン酸およびトリリン酸等、計74種の新規化合物の合成を行った。これら化合物の一部について、その生物活性を測定したところ、エチルピロリン酸についてはγδ型T細胞の活性化において1ユニットは5-10μMであり、エチルトリリン酸においてはおよそ10μMであった。今後さらに他のの新規化合物についてその生物活性を測定し、γδ型T細胞の抗原認識機構における構造学的要求性について、検討していきたい。
スパース最適化およびＣｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ符号化に基づく次世代画像圧縮法の開発

実用化可能なcolorization符号化に基づくカラー画像圧縮技術の完成を目指し、本年度においては以下の研究を行った。はじめに高性能かつ高速な動画colorizationアルゴリズムの検討を行った。限られた色情報をどのように伝えるかという問題に対して、オプティカルフローとL0最小化アルゴリズムを組み合わせた手法について検討を行った。計算時間・圧縮精度の面で課題が認められたため、グラフ信号処理を用いた新たな手法についてさらに検討を行った。これについては、既存研究に対し大幅な精度向上が認められたため、今後発表を行う予定である。この手法は、静止画・動画を含めた多チャネルの同時符号化アルゴリズムへ拡張した場合により高い精度を示すことが分かっており、下記に述べる深度画像符号化手法をより高度に発展させられる。次にcolorizationアルゴリズムに基づく深度画像復元アルゴリズムの研究を行った。通常のカラー画像はRGBの3チャネルであるが、ここに深度情報を加えた4チャネルの画像符号化アルゴリズムについて、colorization符号化の理論を拡張した。この実現のために、わずかに既知である深度情報とこれに対応するRGB画像を用いて、高精細な深度画像を復元する手法について、colorizationアルゴリズムを応用した方法を新たに提案した。さいごにcolorization符号化アルゴリズムに基づく深度画像符号化アルゴリズムの研究を行った。深度画像の利用される状況場面を鑑みると、復元精度をL1誤差で評価するべきである。そこで、L1最小化を用いたColorization符号化に基づく深度画像符号化手法について研究を進めた。以上のように、当該年度においてはcolorization符号化に基づく画像・動画・深度の実用化可能な符号化アルゴリズムについて研究を行った。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、colorization符号化アルゴリズムの高速化および高性能化に関して以下の研究を行った。1、colorizationアルゴリズムの高速化:高速なcolorization符号化の実現のために必要となる高速なcolorizationアルゴリズムについて、スパース性を仮定したcolorization関数を導入することにより従来のアルゴリズムと同等以上の精度で高速にcolorizationを行うことのできるアルゴリズムの提案を行った。2、色指定情報の抽出手法の高速化:圧縮を行う画像から多重解像度画像群を構成し、小さい画像群から色指定情報を抽出するというアイデアを提案した。これにより従来のcolorization圧縮手法において問題となっていた、画像のサイズに依存して圧縮および復号にかかる計算時間が長くなってしまうという問題点が緩和された。また、多重解像度画像群の構成方法について、colorizationを行った際の復元誤差がつねに最小化されるような方法を提案し、原画像からではなく、この縮小された画像群から色指定情報を抽出することの圧縮性能への悪影響を低減させることに成功した。3、画像復元手法の高速化:抽出された色指定情報は縮小画像群を復元させるものであるが、上記で述べた通り、縮小画像群が適切に復元されれば原画像も適切に復元される。しかし、縮小画像群から原画像を復元する際には従来手法では1回のみでよかったcolorizationを複数回行う必要があるため、原画像の復元にかかる計算時間が増大してしまうという問題があった。これに対し、復元した縮小画像群の色情報を再利用することにより、従来手法とほぼ同様の計算時間で復元できる手法を提案した。今年度は、colorization符号化研究に関して以下の研究を行った。1、colorizationアルゴリズムの高性能化:既知の輝度画像に、Lpノルム最小化に基づいた前処理を行う事で、colorizationの性能を向上させる手法を提案した。この手法は輝度画像に対しての前処理であるため、さまざまな既存のアルゴリズムの性能を向上させることができる。2、多重解像度画像群の構成による、高性能かつ高速なcolorization符号化アルゴリズムの提案と比較:符号化・復号化の両方でそれぞれ既知の情報から多重解像度画像群を構成することで、高効率かつ高速なcolorization符号化アルゴリズムを実現した。最新のcolorization符号化アルゴリズムと比較して、提案手法は高い符号化性能を実現しており、そのときに要した処理時間については約100分の1程であった。実際の提案手法の処理時間は1秒未満であり、実用化可能な計算時間を達成したものと考える事ができる。3、高性能かつ高速動画colorizationアルゴリズムの検討:限られた色情報をどのようにフレーム間を伝えるかという問題に対して、オプティカルフローとスパース最適化を組み合わせた手法を検討した。計算時間の面で課題が残るため、引き続き研究を進める予定である。4、colorizationアルゴリズムに基づく深度画像復元アルゴリズム:通常のカラー画像はRGBの3チャネルであるが、ここに深度情報を加えた4チャネルの画像符号化アルゴリズムについて、colorization符号化の理論を拡張した。この実現のために、わずかに既知である深度情報とこれに対応するRGB画像を用いて、高精細な深度画像を復元する手法について、colorizationアルゴリズムを応用した方法を提案した。本研究では、スパース最適化およびcolorization符号化に基づく次世代画像圧縮手法の提案を行うことを目的としている。本年度は、colorizationアルゴリズムの性能向上のためにLpノルム最小化に基づく前処理を行う方法について提案した。また、colorization符号化における提案手法について、従来手法と実験による比較を行い、提案手法の有効性を示すことができた。これらの成果について国際誌に掲載されている。また、動画のcolorization符号化研究について、研究を進めている。これらはおおむね当初の予定通りであり、研究は順調に進展している。

限られた色情報をどのように伝えるかという問題に対して、オプティカルフローとL0最小化アルゴリズムを組み合わせた手法について検討を行った。計算時間・圧縮精度の面で課題が認められたため、グラフ信号処理を用いた新たな手法についてさらに検討を行った。これについては、既存研究に対し大幅な精度向上が認められたため、今後発表を行う予定である。この手法は、静止画・動画を含めた多チャネルの同時符号化アルゴリズムへ拡張した場合により高い精度を示すことが分かっており、下記に述べる深度画像符号化手法をより高度に発展させられる。次にcolorizationアルゴリズムに基づく深度画像復元アルゴリズムの研究を行った。通常のカラー画像はRGBの3チャネルであるが、ここに深度情報を加えた4チャネルの画像符号化アルゴリズムについて、colorization符号化の理論を拡張した。この実現のために、わずかに既知である深度情報とこれに対応するRGB画像を用いて、高精細な深度画像を復元する手法について、colorizationアルゴリズムを応用した方法を新たに提案した。さいごにcolorization符号化アルゴリズムに基づく深度画像符号化アルゴリズムの研究を行った。深度画像の利用される状況場面を鑑みると、復元精度をL1誤差で評価するべきである。そこで、L1最小化を用いたColorization符号化に基づく深度画像符号化手法について研究を進めた。以上のように、当該年度においてはcolorization符号化に基づく画像・動画・深度の実用化可能な符号化アルゴリズムについて研究を行った。本研究では、スパース最適化およびcolorization符号化に基づく次世代画像圧縮手法の提案を行うことを目的としている。本年度は、従来研究で問題となっていた符号化・復号化の際にかかる計算時間が画像サイズとともに増大してしまうという点について、これを解決する方法について研究を進めた。その結果、高速に色情報を抽出する手法および、高速なcolorization手法を提案することができた。成果の一部については国際会議へすでに投稿しており、発表が決まっている。また、学術論文への投稿も行いこちらは現在査読中である。これらは当初の予定通りであり、研究は順調に進展している。28年度は、27年度に引き続き研究を行う。
ペプチド鎖解離因子RF-3による終止コドン認識機構の解明

すでに様々なG蛋白質で機能的役割が明らかにされているGドメインの保存アミノ酸配列に変異を導入した。これらのGドメイン機能の欠損が著しいことが予想される変異RF-3はin vivoにおいて発現を誘導すると優勢致死性を示した。RF-3においては他の翻訳伸長因子同様にGTPの加水分解によるGTP->GDPの変換過程が翻訳終結のモード変換に関わるものと考えられる。また、翻訳終結触媒活性を指標とし機能強化型RF-3変異(sra変異)の分離を行いRF-3機能ドメインの検索・解析を行った。sra変異はすべての終止コドンにおける翻訳終結反応を促進する。また、これらの変異はRF-3のアミノ酸配列上の2つの領域に集中して分離され、この領域がRF-3の翻訳終結反応に関わる重要な機能ドメインを形成していることが考えられる。また、GTP結合性翻訳伸長因子との比較解析を行うことにより、RF-3がこれらの翻訳伸長因子に類似する性質を持つものであることが明らかになってきた。GTP結合性翻訳伸長因子ホモログであるRF-3(真核ではeRF-3)の解析を通じて我々は、全ての生物において、終止コドンの情報の解読機構が機能的・構造的にtRNAに擬態した解離因子とRF-3などの翻訳伸長因子ホモログタンパク質により、センスコドンに対するrRNAと同様な分子的基盤によって行われるという新たな仮説、「RF-tRNA mimicry仮説」を提唱しこれを公表した。
極地構造用鋼溶接部の破壊性能評価法の合理化に関する研究

極地構造用鋼溶接部の設計性能用件をも反映させた合理的破壊性能評価法の確立を目指し、海洋構造物用鋼として実績のある50キロ級TMCP鋼を取上げ、その多層溶接熱影響部の破壊靱性に及ぼす局部劣化部(LBZ)の影響、LBZの存在形態と鋼材特性や溶接施工条件の関係、および、それらの結果をふまえた靱性試験結果からの構造信頼性の評価手法に重点をおいた実験・解析を実施した。それによれば、多層溶接熱影響部の破壊発生挙動はHAZ粗粒域という局部劣化部に支配され、試験で測定される破壊限界CTODのばらつきの下限レベルにHAZ粗粒域の存在が大きな役割を果たすことが明らかになった。限界CTODの絶対値は諸因子の影響を受け、特に、鋼材の化学組成や製鋼プロセス、多層溶接時の溶接熱サイクルの影響が大きい。すなわち、良好なHAZ靱性の確保のためには、Si量ゃAl量の低減が有効であり、さらに母材組成をうまく調合して低Al-B化すると脆化組織そのものを生じなくすることもできる。また、溶接施工の面からは、同一投与入熱でもパス間温度を大きくとると、熱影響部の寸法は大きくなるが後続溶接パスによって焼戻し(テンパ-)を受ける領域の寸法も大きくなって、その結果HAZ靱性が向上する。なおこれは、HAZ粗粒域中に含まれる脆化組織のMAがテンパ-によって微細フェライトとセメンタイトに分解することによる。これらの知見は、より信頼性の高い極地構造用鋼の開発へとつながるもので、さらに高強度(YP500MPaクラス)の極地向厚板鋼も実現可能であることを示した。一方、CTOD試験結果はそのままでは実構造の安全性評価に使えないが、き裂形状やき裂を取巻く組織分布の差異を考慮すると、靱性試験で得られた限界CTOD分布から溶接構造の破壊確率が推定でき、そのための基準となる評価モデル(一般化最弱リンクモデル)と、それを用いた信頼性の評価手順を提案した。本研究は極地構造用鋼溶接部の破壊性能評価法の確立を目指すものであり、そのために本年度は、海洋構造物用鋼として実績のある50キロ級TMCP鋼を取上げ、その多層溶接部の冶金的組織・靱性と溶接施工条件や鋼材組成との関連、および、破壊靱性試験結果に基づく構造安全性の評価法などに重点を置いた検討を実施した。それによれば、多層溶接部の組織分布や靱性は後続溶接熱サイクルによる再加熱のされ方の影響を大きく受け、例えば同一投与入熱でもパス間温度を大きくとると、熱影響部(HAZ)は大きくなるものの焼戻し(450°C以上のテンパー)を受ける領域の寸法も大きくなって、その結果HAZ粗粒域(靱性劣化部)の大部分が焼戻され、HAZ靱性が全体的に向上することが明らかとなった。なおこれは、冶金的には粗粒HAZ中に含まれる脆化組織のMAがテンパーによって微細フェライトとセメンタイトに分解するためであることを示した。また、鋼材組成との関連からみると、良好なHAZ靱性の確保のためにはSi量やAl量の低減が有効であり、さらに母材組成をうまく調整して低AlーB化すると、脆化組織そのものを生じさせなくすることも可能であることが判明した。これらの知見は、HAZ靱性向上のための溶接施工のあり方、および、より信頼性の高い極地構造用鋼の開発へとつながるものであり、最近のTMCP手法も併用するとさらに高強度(降伏点500MPaクラス)の極地向厚板鋼も実現可能であることを示した。

一方、CTOD試験などの破壊靱性試験結果は、構造全体の安全性評価に直接使うには問題が残るが、靱性試験片と実構造物との欠陥形態の相違、およびそれによる破壊力学パラメータの分布やき裂前縁に沿う組織分布の差異などを考慮すると、靱性試験結果から構造全体としての破壊確率を推定することができ、そのための基準となる評価モデルとそれに基づく評価手順を提示した。最終年度にあたる本年度は、多層溶接熱影響部の破壊靱性評価のための試験片採取法、および、破壊限界値のばらつき特性に大きな役割を果たす熱影響部の靱性支配因子を明らかにすることを目的として、前者については板厚貫通切欠き型(Tタイプ)と表面切欠き型(Sタイプ)のHAZ切欠き試験片、後者については溶接入熱一定でパス間温度のみ変化させた二種類の溶接継手から採取したHAZ切欠き試験片を用いてCTOD試験を実施した。なお、母材は昨年度と同じ海洋構造物用50キロ級TMCP鋼板である。それによれば、へき開破壊に先立って延性き裂成長が生じるときには、試験片採取の仕方によっては測定された限界CTODのもつ意味が異なる場合のあることが判明した。なぜなら、Sタイプ試験片では、切欠き先端位置の制御が困難なことと、たとえ同一組織に切欠き先端が位置しても、延性き裂成長が起きると必ずしもその組織内でへき開破壊が生じるとは限らないためである。このため、HAZ靱性の下限的な値を得るには、低靱性なHAZ粗粒域を高い確率で切欠き前縁に含み、そのHAZ粗粒域自身の靱性を反映しやすいTタイプ試験片の方が適している。なお、Sタイプ試験片でTタイプのものよりかなり小さな限界CTODが出現することがあるが、これは両試験片の切欠き前縁に占めるHAZ粗粒域寸法の差によるもので、これについては最弱リンクモデルの適用が可能であることがわかった。また、切欠き前縁のHAZ粗粒域寸法が同一でも限界CTODにばらつきがみられるのは、粗粒HAZ内に含まれる劣化組織(MA組織)の残在量の影響によるためで、限界CTODの大きいものではMAの残存量が少ない傾向にある。この結果は、後続溶接パスによるテンパ-効果でMA組織を分解させるような溶接施工法を採ることが、TMCP鋼板の多層HAZ靱性向上のために有効であることを示唆している。
地域のソーシャル・キャピタルとフレイルとの関係を明らかにする大規模社会疫学研究

高齢者の介護予防に、人々のネットワークや地域への信頼といった「ソーシャル・キャピタル」による効果が期待されている。そのメカニズムの1つに、健康と要介護との中間的な状態である「フレイル」に対する予防的効果が推測される。しかし、ソーシャル・キャピタルとフレイルの関係性は未だ明らかになっていない。また、その関係に性差や地域差があるかどうかも全く不明である。そこで本研究では、地域のソーシャル・キャピタルと個人のフレイルとの関係を、大規模高齢者データを用いて明らかにし、地域づくりによる介護予防のための基礎資料の構築を目指す。
縄文人・アイヌの起源に関する二重構造仮説の検証

日本列島における先史時代集団の形質的特長とその地理的変異から、縄文時代人は基本的には、北から拡散してきた集団である可能性が示唆される。この結果は、かつて考えられていた縄文人の東南アジア起源説とは対立するものであるが、今後の課題として、東アジアにおける東南アジア集団と北東アジア集団の関係、特にその進化的な枠組みの中で、縄文人がどのように位置づけられるのかを明らかにする必要がある。日本人の成立に関する二重構造論仮説によって説明される縄文人、アイヌの起源が、正しいのかどうなのか、検証することが本研究の直接の目的である。具体的には頭蓋、歯冠形態について、分析を進める。日本人の起源に関する二重構造仮説では、縄文人は東南アジアと考えられている。しかし、最近の、特に遺伝学的研究では、縄文人と北東アジア集団の密接な関係がより多く示唆されている。本研究は、元々形態学的な視点から考えられた縄文人の東南アジア起源説を、同じ形態学の立場から再検討し、縄文人の起源を洗いなおすことを目的として開始された。縄文人の東南アジア起源説における最大の根拠は、歯の形態学的特徴、つまり縄文人・アイヌが東南アジア集団の歯形態を特徴づけるスンダ型歯形質を有することである。しかし、この類似性が本当に系統関係を表しているのか、あるいは見かけ上の平行進化的なものなのかは、ほとんど検討されていない。そこで、本年度はとくに歯の形態を再検討することに主眼を置き、分析を進めた。歯に限らず、頭蓋、四肢骨などの形態的特徴の記載、分析は計測と非計測に大別される。上記のスンダ型歯形質は非計測的観察によるものであるが、本年度は特に縄文人、アイヌの歯の計測的な特徴を分析した。その結果、縄文人、アイヌの歯は、その絶対的な大きさに関しては、周辺諸集団はもとより、東南アジア集団よりもはるかに小さく、おそらく世界的にも非常に小さな歯をもった集団であることが再確認された。さらに、相対的な歯の大きさ、すなわち形態因子については、アイヌは新大陸の先住民(アメリカインディアン)や北東アジア集団に類似しており、また、縄文人はこれらの集団とはやや離れるものの極北集団と類似性を示した。これらのことは、縄文人、アイヌの歯冠形態において、計測的特徴では東南アジアとは特に類似性を示すことはなく、むしろ北東アジア集団、あるいはそれと密接な関係をもつ集団に類似することを示すものであり、この点において、上述の遺伝学的結果と近い結果が得られたといえよう。しかし、それでは非計測的特徴でどうして縄文人、アイヌは東南アジア集団と強い類似性を示すのか。これを解明するためには、まず、歯の形態に関して非計測的特徴と計測的特徴がどの程度関連するのかを再度検討しなければならない。来年度はこの点を中心に分析を進める予定である。本年度は、特に近世アイヌの成立過程における外来遺伝子の影響に関する研究を、R-matrix法を用いることにより検討した。その結果、北海道アイヌ、特にオホーツク海沿岸域のアイヌは、北東アジア集団、特にオホーツク文化期人の影響を多かれ少なかれ受けたと考えられることが明らかとなった。このことは、遺伝学的に、アイヌに北方要素が認められることとよく一致する。しかし、オホーツク文化期人の北海道への渡来時期が512世紀であることから、縄文時代のはるか後に北方遺伝子が持ち込まれたことになる。このことはアイヌ=縄文とみなし、アイヌが北東アジアと遺伝学的関係があるから、縄文も北方起源だとするこれまでの見解が、必ずしも正しくないことを示唆する。本年度はさらに縄文人の地理的変異、さらにその変異の地理的勾配に関する予備的研究も実施した。その結果、大きく北から南に変化する変異の大きさの地理的勾配が認められた。このことは縄文人が北から拡散してきた可能性を示唆するが、さらに、local variation,regional varition, global variationという変異の差を詳細に検討しなければ、ただちに結論付けるとこは出来ないであろう。来年度はさらに詳細に上記のことを検討する予定である。本年度は、まず、近世アイヌの成立過程における外来遺伝子の影響を明らかにするため、R-matrix法を頭蓋計測値、非計測的形態データに応用することにより検討した。結果は、北海道アイヌ、特にオホーツク海沿岸域のアイヌは、北東アジア集団、特にオホーツク文化期入の影響を多かれ少なかれ受けたと考えられることが明らかとなった。

さらに、同様の方法を縄文人データにも応用し、縄文人の地理的変異を検討した。その結果、やはり、縄文人は北東アジアからやってきたと考えられることが、形態学上、初めて示唆された。しかしこの結果は、さらに、local variation, regional variation, global variationという変異の差を詳細に検討しなければ、ただちに結論付けるとこは出来ないであろう。来年度はさらに詳細に上記のことを検討する予定である。日本人の起源に関する二重構造仮説では、縄文人は東南アジアと考えられている。しかし、最近の、特に遺伝学的研究では、縄文人と北東アジア集団の密接な関係がより多く示唆されている。本研究は、元々形態学的な視点から考えられた縄文人の東南アジア起源説を、同じ形態学の立場から再検討し、縄文人の起源を洗いなおすことを目的として開始された。本年度は、特に縄文時代人の地理的変異とその進化的背景を、R-matrix法を用いることにより検討した。その結果、縄文時代人の頭蓋形態には北から南へと大きく変化する地理的勾配が認められた。さらに地域内変異の大きさを比較したところ、北海道の縄文時代人で地域内変異が大きく、東北、関東、東海、近畿へと南下するにしたがって減少する。このことは、縄文人の拡散過程で、主に北から南へと南下しながら、日本列島に広がっていった可能性を示唆する。しかし、中国地方の縄文時代人では、近畿や関東の縄文時代人よりもやや大きな変異を示す可能姓も見出され、縄文人の複雑なポピュレーションヒストリーを示唆する。いずれにしても、今後は、細石刃文化以前の、小型石器、ナイフ形石器文化の担い手と縄文時代入の文化的、遺伝的か関連をさらに詳細に検討しなければならないものと考えられる。昨年度のアイヌの研究とあわせて、日本列島における先史時代集団の形質的特長とその地理的変異から、縄文時代人は基本的には、北から拡散してきた集団である可能性が示唆される。この結果は、かつて考えられていた縄文人の東南アジア起源説とは対立するものであるが、今後の課題として、東アジアに象ける東南アジア集団と北東アジア集団の関係、特にその進化的な枠組みの中で、縄文人がどのように位置づけられるのかを明らかにする必要がある。