hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己縮小画像コードブックとベクトル化ファジィ推論を応用した画像拡大法の開発に関する研究

画像拡大手法として,ベクトル化ファジィ推論を用いた手法,自己縮小画像から作成されたコードブックを用いた手法,サポートベクトルマシンのもつ優れた非線形写像特性を利用した手法,コードブック手法に新たにマハラノビス汎距離を導入した手法等の開発及び改良を行い,既存の画像拡大法に比べて非常に良好な拡大画像を得ることに成功した.画像拡大手法として,ベクトル化ファジィ推論を用いた手法,自己縮小画像から作成されたコードブックを用いた手法,サポートベクトルマシンのもつ優れた非線形写像特性を利用した手法,コードブック手法に新たにマハラノビス汎距離を導入した手法等の開発及び改良を行い,既存の画像拡大法に比べて非常に良好な拡大画像を得ることに成功した.近年,多くの分野で画像や映像をデジタルデータとして扱うことが一般化され,画像の計算機への取り込みや加工が容易に実現されるようになった.画像に対する加工の典型例として,画像の拡大,縮小,回転等の幾何学的変換がある.なかでも,低解像度画像を高詳細化する拡大処理は,テレビ(ディスプレイ)の高解像度化や印刷技術の向上に伴い,非常に重要な技術となっている.本研究では,任意画像を任意倍率で,かつ実時間処理で高画質な拡大画像を得ることが可能な画像拡大方法の開発が目的である.具体的には,画像の自己相似性に着目し,自己縮小画像コードブックとベクトル化ファジィ推論を応用した新たな画像拡大手法を構築し,処理速度,画品質等の性能を定量的に評価し,その実応用性を明らかにすることを試みる.平成18年度は,まず,既存の画像拡大方法に関する国内外の研究動向を調査し,自己縮小画像を用いた画像拡大用コードブックの作成処理とコードブックを利用したモノクロ画像拡大処理アルゴリズム開発を行った.その後,高速画像拡大処理法を検討し,画像拡大法の評価を行った.また,研究開発の途中段階で,汎化性に富む非線形写像アルゴリズムとして,近年,注目されているサポートベクターマシン(SVM)を用いて低解像度の画像成分から高解像度の画像成分を写像することにより,より高性能なディジタル画像拡大手法を得ることが出来ることがわかり,それをソフトウェア実装した.この研究に関しては,2007年3月21日から23日まで香港で開催されたIMECS2007(国際会議)において発表論文として公表した.尚,SVMに関する技術については,九州工業大学工学部助手の河野英昭氏からの助言によるものである.本研究の目的は,任意画像を任意倍率で,かつ実時間で高画質な拡大画像を得ることの出来る高品質、高速画像拡大法の開発である。平成19年度は,前年度に開発した自己縮小画像コードブックとサポートベクトルマシンを用いた画像拡大法の精緻化,ならびにその改良に注力した。具体的には,まず,標準画像データベース中の種々の画像に対し適用し,画質,及び計算時間の観点から方法論に関する検討,考察を再度行った。この結果については,前年度に発表した国際会議(IMECS2007)の中から優れた論文のみを選定し編集されたEdited Bookの中に収められている。また,前年度に開発した手法では,低解像度の画像成分から高解像度の画像成分を写像することによって,拡大画像,すなわち高解像度画像を得ていたが,この手法では,比較的良好に画像を拡大することができるものの,画質の点で更なる改善の余地があった。そこで,画質の向上を考え,被拡大画像自身とその画像を縮小した画像から構成された低周波成分と高周波成分の関係を記述するコードブックにおけるパターン照合処理において,新たにマハラノビス汎距離なる距離概念を導入した。結果として,従来法と比較して高品質な拡大画像を得ることに成功した,この画像拡大法に関し,2007年12月にオーストラリアで開催されたDigital Image Colnputing Technique and Apphcation(DICTA2007)国際会議において発表論文として公表した。また,カラー画像,並びに動画像への応用を念頭に,既存の画像拡大法について,昨年度から引き続き,国内外の研究動向を調査した。今後は,カラーの動画像へ実時間で応用可能な方法の開発に注力する予定である。本研究の目的は,任意画像を任意倍率で,かつ実時間で高画質な拡大画像を得ることの出来る高品質・高速画像拡大法の開発である.平成20年度は,18.19年度に開発した自己縮小画像コードブックとサポートベクトルマシンを用いた画像拡大法の精緻化,ならびにその改良に注力した.具体的には,まず,標準画像データベース中の種々の画像に対し適用し,画質,及び計算時間の観点から方法論に関する検討,考察を再度行った.この結果については,前年度に発表した国際会議(IMECS2007)の中から優れた論文のみを選定し編集されたEdited Bookの中に収められている.また,18年度に開発した手法では,低解像度の画像成分から高解像度の画像成分を写像することによって,拡大画像,すなわち高解像度画像を得ていたが,この手法では,比較的良好に画像を拡大することができるものの,画質の点で更なる改善の余地があった.そこで,19年度は画質の向上を考え,被拡大画像自身とその画像を縮小した画像から構成された低周波成分と高周波成分の関係を記述するコードブックにおけるパターン照合処理において,新たにマハラノビス汎距離なる距離概念を導入した.結果として,従来法と比較して高品質な拡大画像を得ることに成功した.この画像拡大法に関し,2007年12月にオーストラリアで開催されたDigital Image Computing Technique and Application (DICTA2007)国際会議において発表論文として公表した.

さらに本研究のまとめとして,カラー画像,並びに動画像への応用を念頭に,既存の画像拡大法について,引き続き国内外の研究動向を調査し、その結果をImage and Vision Computing,Vol.27,pp.684-693,2009において出版物として公表した.今後は,カラーの動画像へ実時間で応用可能な方法の開発を行う.
温熱生理機能画像を用いた病態診断法の確立に関する研究

臨床医学に於て使用領域が拡大されつつある、非侵襲の生理機能画像診断法の一つであるサーモグラフィ(温熱分布画像)法については、その有用性が認められているが、臨床サーモロジストがどのようにサーモグラフィ検査を実施すべきかという取扱い基準、得られた温度分布画像をどのように処理・評価し、診断に結びつけていくかに関しては、まだ検討を必要としている。本研究においては、研究分担者のもとに各領域の疾患系ごとにワーキンググループを作成し、数回の検討会を開催し、上記の問題点に関する討論会を行なった。検討事項の具体的内容は、1)脈管疾患系・神経筋骨格疾患系・皮膚疾患系・東洋医学系・乳房疾患系などの各臨床分野において、現在理解されている病態理に基づいて温度分布異常をどのように評価し、どのように診断基準を作成すべきかについての検討、および、これらに関する現在の知見の集大成、2)逆に、さらに進んだ診断基準の作成のためにはどのような生理・病理学的解明を行なっていく必要があるかという点に関しての検討、すなわち、現在の診断の根拠となっている、体表温度の生理学的表現である、神経皮節(デルマトーム)と体表温度分布(サーマトーム)との関係、動脈の潅流分布(バスキュラーテリトリー)と体表温度分布との関係、筋肉の血流・熱産生支配(マイオトーム)と体表温度分布との関係など、生体のどのような系のどのような病態生理がどのように体表温度分布に影響を及ぼすかに関する検討、3)異常を定量的に評価するためにはどのような画像処理法・データ処理法が要求されるかに関する検討、の3点であり、これらの点に関する現時点のまとめとして「生体温熱画像撮影及び診断のガイドライン」および報告書の作成を行なった。
動画ビッグデータの構造適応型マルチモーダル深層学習の研究

入力データに対して最適と考えられるネットワーク構造を学習しながら自己組織化的に求める構造適応型深層学習法を開発した。本手法は画像分類や時系列データ予測に関する複数のデータに対し,他の手法よりも高い精度を示した。本研究では,複数のモダリティからの情報を統合的に処理し,それらの関連づけを実現する「マルチモーダル構造適応型深層学習法」について探求する。複数のモダリティを含む処理を統合するため,Teacher-Student(T/S)モデルの概念に基づいたCo-learningモデルを探求し,複数のモダリティ間の知識の融合モデルを研究する。提案手法を動画等のオープンビッグデータに適用し評価する。
アメリカの国立エスニック博物館の設立過程に見られる政治性の比較研究

本研究では、国立アメリカン・インディアン博物館(1989年法案成立、2004年開館)と国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館(2003年法案成立、2016年9月開館予定)の設立法案の審議過程に注目し、マイノリティ集団と主流社会の間で展開される公的記憶を巡る攻防の一端を明らかにした。審議時の社会状況や建設地の有無など物理的な制約の影響も明らかにしつつ、アメリカ先住民とアフリカ系アメリカ人の博物館推進者が、どのようにアメリカの「国民物語」に再編を迫り、それぞれの法案が可決成立したのかを示した。また、こうした比較考察を通じて、「二大マイノリティ集団」としての共通性およびそれぞれの特殊性を抽出した。本研究の目的は、アメリカ合衆国の首都ワシントンにある国立アメリカ・インディアン博物館(2004年開館)ならびに国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館(着工済で2015年開館予定)の法案可決までを中心とした設立過程に注目し、それぞれの推進者がどのようなポリティクスを駆使したことで博物館が実現したのか、その際にマイノリティの歴史や文化を「国民物語」にどのように組み込もうとしたのかを比較検討することである。加えて、ヒスパニックや他のマイノリティ集団による最近の国立博物館設立運動も検証し、「国民」の境界を巡る攻防における各集団の特殊性およびマイノリティとしての共通性を抽出する。以上の考察を通じて、「国民物語」の再編過程や、最近の多文化主義の動向、そして多文化共生社会の実現に向けて博物館が果たしうる役割を明らかにすることも目指している。25年度は本研究の1年目にあたったことから、博物館学全般およびマイノリティ諸集団と博物館についての基礎情報の収集をすると共に、課題の整理を行った。その成果の一部として、国立エスニック博物館の特徴やアメリカ社会での位置づけを概説した項目を、現代アメリカ社会を概説する一般書で担当し、出版に至った。8月にはワシントンDCに赴き、関係資料の収集をしたことに加え、国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館及び国立アメリカ・インディアン博物館の関係者にインタビューをし、それぞれの博物館の具体的な活動内容や課題について伺った。国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館については、建設中の現場にも案内してもらい、建物の設計や展示計画も伺った。ミシガン大学では、博物館研究一般についての資料を収集した。年度の後半では、収集した資料の整理・分析を行った。本研究の目的は、アメリカ合衆国の首都ワシントンにある国立アメリカ・インディアン博物館(2004年開館)ならびに国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館(着工済で2016年開館予定)の法案可決までを中心とした設立過程に注目し、それぞれの推進者がどのようなポリティクスを駆使したことで博物館が実現したのか、その際にマイノリティの歴史や文化を「国民物語」にどのように組み込もうとしたのかを比較検討することである。加えて、ヒスパニックや他のマイノリティ集団による最近の国立博物館設立運動も検証し、「国民」の境界を巡る攻防における各集団の特殊性、およびマイノリティとしての共通性を抽出する。以上の考察を通じて、「国民物語」の再編過程や最近の多文化主義の動向、多文化共生社会の実現に向けて博物館が果たしうる役割を明らかにすることも目指している。研究の2年目にあたる本年度は、昨年度に引き続き国立アメリカ・インディアン博物館と国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館の資料の分析を行った。加えて、国立ラテン系アメリカ人博物館推進運動と国立アメリカ人博物館推進運動に関する基礎情報の収集も始め、8月にはニューヨークおよびミシガンで現地調査も行った。ニューヨークでは国立アメリカ・インディアン博物館(ジョージ・グスタフ・ヘイ・センター)も訪問し、スタッフの方にインタビューを行うこともできた。年度の後半は、収集した資料の精読と分析を行った。本研究では、国立アメリカン・インディアン博物館(1989年法案成立、2004年開館)ならびに国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館(2003年法案成立、2016年9月開館予定)の設立法案が可決するまでの過程に注目することを通じて、マイノリティ集団と主流社会の間で展開される公的記憶を巡る攻防の一端を明らかにした。具体的には、博物館の設立法案が審議された時代の文脈、コレクションや建設地の有無など物理的な要因、連邦議会の議事運営の特徴や慣習などを考慮に入れつつ、両博物館の推進者(アメリカ先住民とアフリカ系アメリカ人)がどのような記憶のポリティクスを駆使したことで国立博物館が実現したのか、つまりどのようにしてアメリカの「国民物語」に再編を迫ったのかを、比較検討した。このような比較を通じて、両集団のマイノリティとしての共通性および特殊性を抽出した。なお、国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館の開館が遅れているため、展示・教育プログラムの比較検討を行うことが研究期間内にはできなかった。今後、本研究の成果を踏まえて両博物館の展示・教育プログラムの比較検討を行うと同時に、国立アメリカン・ラティーノ博物館推進運動などの新しい動きも追うことで、「国民物語」の再編や最近の多文化主義の動向、多文化共生社会の実現に向けて国立エスニック博物館が果たしうる役割を明らかにすることを研究課題としたい。

また、こうした比較考察を通じて、「二大マイノリティ集団」としての共通性およびそれぞれの特殊性を抽出した。25年度当初に立てた計画に従い、博物館学全般およびマイノリティ諸集団と博物館についての情報の整理を進めると共に、2つの博物館を比較する作業にも着手した。国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館に関しては、最新の学術研究を入手したことに加え、建設状況や展示計画など、インターネット及び関係者から得た最新の情報を追加した。昨年度の時点で不足していた国立アメリカ・インディアン博物館についての資料を入手し、精読を進めている。アメリカ先住民史を専門とし、トュールリヴァー部族による博物館建設計画にも関与している野口久美子氏にも助言を求め、アフリカ系アメリカ人と先住民の博物館に対する姿勢の違いなど、比較検討する際の論点を整理した。また、相手側の都合で直接お会いすることは出来なかったが、国立アメリカ人博物館建設運動を推進しているサム・アシュケナージ氏とメールでやり取りをする過程で、同博物館についての資料や情報を入手することができた。全体的には、当初の計画よりも作業はやや遅れている。考察の中心となる国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館と国立アメリカ・インディアン博物館を比較するには論点をより明確化する必要がある。また国立アメリカン・ラティーノ博物館建設運動については、何度も連絡を試みてはいるが、運動の推進者と実際にコンタクトをとることが現時点では出来ていない。アメリカ合衆国史引き続き研究効率をより上げるように努め、既に訪問した博物館に関連した資料やインタビューの整理・分析の遅れを挽回する。国立アメリカ・インディアン博物館と国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館に見られる特徴や課題の共通点や相違点を、歴史的な文脈に照らし合わせながら整理すると共に「国民物語」との関係など総合的な検討も行い、研究成果をまとめる作業に入る。その際、国立アメリカ人博物館や国立アメリカン・ラティーノ博物館などもエスニック博物館の将来の方向性を示すものとして考察に入れる。25年度当初に立てた計画に従い、博物館学全般およびマイノリティ諸集団と博物館についての基礎情報の収集・課題の整理を進めている。国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館に関しては、他の博物館のスペースを間借りした特別企画展や建物の建設現場の視察を通じて、最新の動向を把握することができた。収集した資料やインタビューの内容も少しずつ精査し、整理・分析を行っている。しかしながら、年度の後半は本務校の校務に予想以上に追われ、研究に費やせる時間が減ったため、作業が若干遅れ気味である。また国立アメリカ・インディアン博物館について入手している資料や情報が、国立アフリカ系アメリカ人歴史文化博物館と比べて少ないので、十分な比較がまだできない状態で、継続して調査・収集する必要がある。発注していた洋書が、26年度の支払期日までに届かなかったため。
新世代衛星測位システムを用いた森林測量の測位精度および作業効率の向上

本研究では、MSAS、ロシアのGLONASSに加えて、準天頂衛星の測位精度を検証する実験を、スギ人工林内に設定した0.24haのテストサイトにおいて実施した。その結果、準天頂衛星の補完信号を使った場合に測位誤差の改善はほとんど認められなかった。準天頂衛星の補強信号を使った測位試験を行った結果でも、MSASを用いた場合と測位精度にはほとんど差がなかった。それでも、高仰角の準天頂衛星は、中仰角のMSASと比較してスギ人工林内では受信率が高いという結果になった。ゆえに、中低位仰角から進入する劣化した信号を排除するマルチパス除去機能を備えたGNSSレシーバーを用いることで測位精度の改善が期待できる。森林管理や林業の実務における衛星測位システム(GNSS)の重要性が高まる中、MSAS(静止衛星からGPSの補正情報を送信する日本の衛星システム)、GLONASS(アメリカのGPSに対抗してロシアが運用している衛星測位システム)、準天頂衛星(日本で常に天頂付近に見えるよう非対称8の字軌道を描きながら、GPSの位置情報を補完・補強する信号を送信する衛星測位システム)を活用した森林環境における高精度測位の可能性の検証を行った。前年度島根大学三瓶演習林に作った測位精度のテストサイトは小規模のものであり、測位点数が少なく面積測量の検証もできないため、トータルステーションを使って0.24haのテストサイトをスギ人工林内に新たに設定した。各測位点における樹冠開空度の評価も魚眼レンズを用いた全天写真で行った。このテストサイトでマッピングレベルのTrimble Pro 6T/6HとナビゲーションレベルのeTrex 20/20J、GPSMAP 62SJという5種類のGNSSレシーバーを用いて測位試験を行った。その結果、真の面積に対するTrimble Pro 6Tによる実測値がディファレンシャル補正後に100.4%になるなどGLONASSを使ったマッピングレベルのGNSSレシーバーにより高精度な面積測量が可能であることが明らかになった。GPSMAP62SJ(MSASなし)では実測値が真の面積に対して117.9%と大きな乖離を生じたが、GPSMAP 62SJ(MSASあり)では104.2%となりMSASに一定の補正効果が認められた。準天頂衛星にはほとんど測位誤差の改善効果が認められなかったが、これは補完信号のみしか使っていないためと考えられる。降雨に関してはほとんど測位誤差への影響がみられなかった。森林測量分野において今後の利用拡大が見込まれる新たな衛星測位システム「GLONASS」「準天頂衛星」の測位試験を行うための試験サイトを島根大学三瓶演習林内に2ヶ所設定した。この試験サイトは従来林業界で多用されていた1周波(L1)GPS受信機用のものとは異なり、精密な測位誤差を評価する必要があるため、上空が開けた場所に国土地理院の電子基準点を用いて網平均によって基準点を設置して、そこからトータルステーションを使ってセンチあるいはミリの精度を検証できるようにしている。さらに、魚眼レンズを使った撮影によって、信号受信の障害となる樹冠の状況を画像で取得している。本年度はこの試験サイトにおいて「GLONASS併用システム」の測位誤差を検証するためのフィールド試験を行った。GLONASSはロシアの衛星測位システムで、かつては衛星数が少なかったため実用的に利用できなかったが、近年衛星の打ち上げが進み、米国のGPSと併用したハイブリッド型GNSS受信機の低価格化も進んでいる。GLONASSは我が国の森林・林業分野ではまだほとんど利用が進んでいないが、この方法を用いれば斜面や樹木が障害となってGPSの信号が捕捉できないという森林測量において現場が抱えている問題が解決できる。フィールド試験の結果、GLONASSを用いることで測位衛星数が大幅に増え、測位誤差についても若干の改善が見られた。このとき複数のGNSS受信機を十字状に配置して、個々の受信機の誤差をキャンセルすることによって、測位誤差が大きく改善できることもあきらかになった。この成果はクロアチアで開催された国際会議で「Improvement of autonomous GPS accuracywith the crisscross arrangementoflow-cost GPS receivers」という題目で発表した。森林管理や林業の実務における衛星測位システム(GNSS)の重要性が高まる中、日本のMSAS、ロシアのGLONASSに加えて、準天頂衛星を利用した森林測量のパフォーマンスについて検証を行った。トータルステーションを使ってスギ人工林内に設定した0.24haのテストサイトにおいてマッピングレベルのTrimble Pro 6T/6HとナビゲーションレベルのeTrex 20/20J、GPSMAP 62SJという5種類のGNSSレシーバーを用いて測位試験を行った。

その結果、真の面積に対するTrimble Pro 6Tによる実測値がディファレンシャル補正後に100.4%になるなどGLONASSを使ったマッピングレベルのGNSSレシーバーにより高精度な面積測量が可能であることが明らかになった。GPSMAP62SJ(MSASなし)では実測値が真の面積に対して117.9%と大きな乖離を生じたが、GPSMAP 62SJ(MSASあり)では104.2%となりMSASに一定の補正効果が認められた。準天頂衛星にはほとんど測位誤差の改善効果が認められなかったが、これは補完信号のみしか使っていないためと考えられる。続いて、準天頂衛星の補強信号を利用可能なCD311を用いて測位試験を行った。その結果、スギ人工林のテストサイトでは準天頂衛星の補強信号を用いてもMSASを用いた場合と測位精度にはほとんど差がなかった。それでも、高仰角の準天頂衛星は中仰角のMSASと比較すると、スギ人工林内では取得率・補正率ともに高くなり、補正信号は十分に受信できていた。マルチパス耐性のあるHurricaneアンテナを使用してもスギ人工林内では測位精度の改善はわずかに止まったが、これは中低位仰角から進入する信号が大きく劣化していたからであると考えられる。マルチパス除去機能を備えたGNSSレシーバーを用いることで、スギ人工林においても測位精度が大きく改善する可能性があると考えられる。森林利用学世界的にもほとんど前例のない森林管理と林業の実際の現場に近い面積を有するGNSSレシーバーのテストサイトを設定し、そこでMSAS、GLONASS、準天頂衛星といった新たな衛星測位システムの位置誤差のみならず面積測量の誤差についても検証することができた。それによって、これまで困難であると言われていたナビゲーションレベルのGNSSレシーバーによる面積測量の基準がわかるなど多くの新しい知見を得ることができるなど予想以上の成果も出ている。降雨の測位誤差への影響についてはほとんど確認できないということもわかった。現在これまでの途中経過について論文にまとめているところであるが、このプロセスだけが全体の中で若干遅れている。そこで総合的にみた達成度を「おおむね順調に進展している」と判断した。島根大学三瓶演習林内での試験サイト(2ヶ所)の設置の作業は順調に進み、数cmの誤差しかない正確な測量を行うことができた。この試験サイトを利用して「GLONASSシステム」の測位試験を計画通り実施することができた。その結果得られたデータも良好であり、これまで困難であった樹冠下での十分な数の衛星捕捉が可能であり、測位誤差も改善することが示された。複数のGNSS受信機を十字型に配置して測位を行う方法について、国際会議で発表したところ、これまでほぼ不可能と考えられていた低コストなGNSSレシーバーによる測位精度の改善というブレークスルーに対して大きな反響があった。その一方で、試験サイトの樹冠の状況を撮影した画像解析では、樹冠の状況と測位誤差の関係について有意な関係を見つけ出すことができなかったことについては、来年度の課題として取り組みたいと考えている。
2層系における新しい量子ホール状態

京都大学低温物質科学研究センターに建設中であった高磁場発生用超伝導磁石を含む希釈冷凍機が稼動状態に入ったので、2層系量子ホール効果の量子輸送現象測定を継続して行った。2層系量子ホール試料のデバイス化は、NTT物性基礎研究所において、行った。さらに、2層の電子面のそれぞれに独立に電気的なコンタクトを取れるゲート電極の配置(2層独立コンタクト)を持つ新しい試料の開発にも継続して取り組んだ。試料のテスト及び評価は、京都大学において、ヘリウム4クライオスタットを用いて行った。試料の特性を量子輸送現象測定により詳しく調べ、低温における移動度、各層の電子密度のフロントゲート電圧・バックゲート電圧依存性、磁場中でのシュブニコフ・ド・ハース振動を用いて両層間のトンネリングエネルギーを決定した。その後、2層系ランダウ占有率ν=1量子ホール状態及びν=2量子ホール状態それぞれについて、総電子密度及び電子密度差をさまざまに変化させ、新しい量子相の探索を行った。この時、ν=1におけるソリトン格子相やν=2における傾角反強磁性相についてもさらに詳しい測定を行った。試料は超低温で動作可能な試料回転装置に取り付けられているので、試料を磁場中で傾けることにより試料の2次元電子面に平行な横磁場を加え、新しい量子ホール状態を探索する。マイクロ波を導入可能な、ベアリング式回転クライオスタットを立ち上げ、稼動状態に入った。上記のような新しい量子相を、マイクロ波を用いて探索を開始した。また、2次元面内での横磁場方向に対して試料を回転させることにより、測定電流方向に対する異方性を調べることができ、新しい量子ホール状態の出現や、その出現機構を解明した。また、実験データを理論的な枠組みと比較・検討するため、東北大学の江澤らと研究打合せを行う。本研究では、半導体2重量子井戸構造における2層2次元電子系を強磁場・超低温下に置いた場合に生じる2層系量子ホール状態において、さまざまなランダウ占有率υについて、新しい量子相が生ずる可能性を探求している。本年度は、次のことについて研究を行い、研究成果の発表を行った。(1)2層系υ=2量子ホール状態における傾角反強磁性相の研究。本研究では、2層系υ=2量子ホール状態においてさまざまな総電子密度・電子密度差に対し、詳細な活性化エネルギー測定を行い、傾角反強磁性相が存在すること、また傾角反強磁性相が二つの異なった性質を持つ領域に分け得ることをを示した。(2)2層系υ=2量子ホール状態に対する面内磁場の効果。本研究では、2層系υ=2量子ホール状態に面内磁場を印加した場合、傾角反強磁性相が不安定になること、また3重点が存在する可能性を示した。(3)2層系υ=1量子ホール状態におけるソリトン格子相の研究。本研究では、層系υ=1量子ホール状態におけるソリトン格子相をさまざまな面内磁場・総電子密度に対して調べ、ソリトン格子相の安定性の議論を行った。(4)2層系υ=2/3分数量子ホール状態における異方的電気伝導の研究。本研究では、2層系υ=2/3分数量子ホール状態において、異方的な電気伝導を観測し、これが2層系特有の層の自由度である"擬スピン自由度"に起因することを解明した。(5)1層系υ=2/3分数量子ホール状態における異方的電気伝導の研究。1層系υ=2/3分数量子ホール状態においては、スピン相転移に関連するヒステリシス現象が報告されているが、このヒステリシス現象に対しても、異方的な振る舞いをすることを見出した。これは、面内磁場によりスピンのドメイン構造が形成されていることを示唆することを報告した。
新規NF-κB阻害薬DHMEQの敗血症治療効果の検討

前年度に引き続き、マウス全身性Schwartzman反応モデルを用いて、敗血症に対する選択的NF-κB阻害剤DHMEQ(Dehydroxyme thylepoxyquinomicin)の治療効果を検討した。c57BL6マウス(1315週齢)を用い、LPs5μgをf.p.後、22時間でLPS300μgをi.v.しSchwartzman反応を惹起、DHMEQをLPS初回投与前、もしくは2回目投与前に24mg/kgで腹腔内投与し、LPS2回目投与後6、12時間での肝臓の組織像をHE染色、肝組織内のアポトーシス細胞の数をTUNEL染色でControl群と比較した。HE染色では門脈周囲の肝細胞の空胞化、門脈周囲の細胞浸潤、focalなnecrosisなどの所見が認められ6時間後と比し、12時間後で所見が増強していたが、DHMEQ投与群とControl群との間に明らかな差異は認められなかった。定量したTUNEL陽性細胞の数も有意差を認めなかった。LPS投与後の生存期間に関しても個体間のばらつきが多く、DHMEQ投与による生存期間の延長効果を証明するには至らなかった。明らかな治療効果を示せなかった原因としては、実験モデルの安定性に問題があったことと、Schwartzman反応の炎症刺激に対し、投与量でのDHMEQの炎症抑制効果が十分ではなかったことが考えられた。今後は、実験モデルおよび至適投与量、投与方法の再検討が必要と考えられた。まず、C57BL6マウスを用いてSchwartma反応モデルを作製した。条件検討の結果、1315週齢マウスを用い、LPS5μgをf.p.後、22時間でLPS300μgをi.v.することにより再現性良くSchwartzman反応が起きることが明らかとなった。そこで、DHMEQをLPS初回投与前と2回目投与前に24mg/kgで腹腔内投与し、Control群と比較して炎症性サイトカインの産生が抑制できるかどうかを検討した。LPS2回目投与後6、12時間でのマウス血清中のTNFa、IL-6の濃度を測定したところ、12時間後の血清で、LPS2回目投与前にDHMEQを投与した群がControl群と比較してTNFa、IL-6が低い傾向が認められたが、有意差は得られなかった。肝障害の指標である血清中のGOT、GPT、LDH値も同様に12時間後のLPS2回目投与前にDHMEQを投与した群において低い傾向がみられ、DHMEQをLPS2回目投与前に投与することにより、LPS投与によるNF-kBの活性化を抑制し、炎症性サイトカインの産生を抑制、それによって全身性Schwartzman反応における肝障害を軽減している可能性が示唆された。
インタネットを用いた信頼性データベースおよび信頼性手法の開発とその普及

インターネットを用いた信頼性・安全性の作り込みの為のデータベース構築の原理と解析手法を5分野に分け究明・検討を行ない、以下の成果を得た。1.計算機のデータベース支援インターネットを援用した3層Client/Server型システムにより、FMEAの自動作成および信頼性データ解析法の原理と一提案を行った。2.故障情報データベースに基づく信頼性解析Warrantydataのような不完全な故障データベースより、寿命評価への有用な情報を導出する方法を提案した。また、databasesに蓄積すべき最小十分なdatabasesの検討を行った。3.ヒューマンエラーに着目した安全性解析広辞苑より1120個の副詞を抽出し、ヒューマンエラーに関するガイドワードのデータベースを作成し、本ガイドワードに基づく「人間の誤使用」をエラーモードとするFMEA構築システムを提案した。また、誤報による人間の心理的変化、信頼の変化を探り、時間制約がどの程度、状態判定の誤りを引き起こすか、あるいは誤動作がどのような発生状況であると人間がシステムを信頼しなくなるか等を認知実験を通して明らかにした。4.ヒューマンインターフェイスと安全性設計ヒューマン・コンピュータ・インターフェイスの観点から人間中心の設計に着目し、安全と危険の間のグレイゾーンを考え、この領域をも危険とに含めて考え、それらを回避する"安全保証設計"を提案し、危険回避型設計との比較検討を行った。5.状態監視保全による未然故障防止システム状態監視保全システムにおけるリアル監視情報の有効利用法を目指し、可変しきい値をもつモニタリングシステムの最適設計法と異種の監視特性のセンサを用いた異質センサ型システムモデルを解析・究明した。1.信頼性データベースの構築に向けて以下の検討を行った。(1)FMEAへのデータベース活用とFMEA支援ツールの試作・検討・通商産業省産業政策局製品安全課、通商産業省製品評価技術センター(1996):"事故情報収集精度報告書平成7年度"、(財)日本消費者協会.・労働省労働基準局労働衛生部安全課(1997):"死亡災害データベースCD-ROM平成3年平成8年"、中央労働災害防止協会.に基づき、潜在的に危険な故障モードを有する部品を抽出し、部品によって発生するエネルギー分類から故障モードをもれなく抽出する方法を考案した。一方、機能展開図により、FT(Fault Tree)図の自動作成によるTop Down法により、故障モードの補完を行う手順を考案し、FMEA作成における故障モード抽出法を検討した。(2)情報の受容・判断・行動の3ステップ各々において生じるヒゥ-マンエラーのデータベース作成にあたり、広辞苑より1120個の副詞を抽出し、KJ法にて分類し、PDCAの観点より"ズレ"を抽出し、ヒゥ-マンエラーに関するガイドワードのデータベースを作成した。2.インタールットを用いることによる以下の手法の視覚化と改良を行った。(1)Server部・Middle tier部・Client部の3層からなるClient/Server型システムにより、遠隔地にある複数のServerからのフィールド寿命データを確率プロットし、寿命分布型・層別の必要性・地域間の差の検討を視覚的に行いうるシステムの試作を行った。(2)生産設備への摘要:工程分析をより視覚化しうる方法を検討し設備管理学会にて発表1.過去の故障情報・不都合情報にもとづく原因解析とFMEA作成ツールの開発に関し下記の検討を行った(1)信頼性・安全性解析のための人・環境・装置の三要素FMEA手法の開発(2) HAZOP解析を応用した製品事故未然防止に関する研究(3)製品事故の未然防止に関する研究(4) WWWを用いたFMEAチュートリアルの作成特に、情報の受容・判断・行動の3ステップ各々において生じるヒゥーマンエラーのデータベース作成にあたり、昨年度おこなった、広辞苑よりの1120個の副詞から抽出されたヒゥーマンエラーに関するガイドワードのデータベースの活用法を検討した。2.信頼性データベースの構築にむけて以下の検討を行った(1)故障解析のための信頼性データベース構築に関する研究(2)高パフォーマビリティ情報システムの構築に関する研究(3)コンピュータネットワークにおけるクライアント/サーバ・システムの性能評価

3.生産設備の工程モニタリングに関する研究に関し、以下の考察を行った(2)二値データ観測に基づく寿命評価のための最適試験計画1.人間を考慮したFMEA「人間の誤使用」をエラーモードとするFMEA構築システムを改善発展させた。ソフトウェア作成時のヒューマンエラーについてのガイドワードのデータベースを構築した。2.生産設備の監視情報の有効利用法の開発(1)大規模な生産設備の状態監視保全システムにおけるリアル監視情報の有効利用法を目指し、特に異種の監視特性のセンサを用いた異質センサ型システムモデルを解析した。複数センサからの2値のモニタリング情報を統合する最適な方法の決定、多数逐次型センサー群の使用方法までを数理モデルを使って明らかにし、学会で発表した。(2)さらに、システム構造を利用した簡単な故障診断方法を提案し、その効果を示した。3.ヒューマン・コンピュータ・インターフェイスの観点からシステムの使用環境を開発するためには、誤報による人間の心理的変化、信頼の変化などを知ることが必要になる。このため、時間制約がどの程度、状態判定の誤りを引き起こすか、あるいは誤動作がどのような発生状況であると人間がシステムを信頼しなくなるか等を認知実験を通して明らかにし、インターフェイスの使用環境における理想条件を追究した。
高周波超音波を用いた音響特性計測による弁膜症の局所病変部の定量的組織性状診断法

本研究では、僧帽弁逆流を合併する心アミロイドーシス患者の僧帽弁組織性状の計測を行い、僧帽弁逆流の重症度と比較することにより、弁の物理特性が僧帽弁逆流に果たす役割を検討した。心アミロイドーシス患者の剖検例20例と心疾患をもたない剖検例20例(対照群)において450MHz高周波超音波顕微鏡を用いて、僧帽弁前尖組織の音速を弁基部と弁先端部にて計測した。僧帽弁逆流の重症度は心エコーカラードプラ法にて死亡前に記録した僧帽弁逆流シグナルの最大面積により評価した。軽度の僧帽弁逆流を伴う心アミロイドーシス患者の弁組織の音速は対照群と比較して有意な変化を示さなかったが、中等度の逆流を伴う心アミロイドーシス患者の弁組織の音速は有意に低下していた。また心アミロイドーシスの弁組織の音速は僧帽弁逆流の大きさと有意の相関を示し、その相関は弁組織の先端部分で強かった。さらに病理組織標本の検討から音速低下の著明な弁組織にはアミロイド沈着と膠原線維の変性が高度であることが示された。弁組織の音速の低下は弁組織の体積弾性率の低下を反映することから、心アミロイドーシス患者の僧帽弁逆流発生にアミロイド沈着による弁組織の弾性特性の変化が関与することが示された。心アミロイドーシスの僧帽弁逆流とアミロイド沈着との関係は従来の病理組織標本の検討からも報告がみられるが、音速計測から弁組織の弾性特性を定量評価し、弾性特性の変化と逆流との関係を示したことは本研究の特徴であり、さらに他の弁疾患の病態解明にも応用可能と考えられる。1.僧帽弁の局所体積弾性率の検討高周波超音波顕微鏡を用いて僧帽弁膜組織の音速計測を行うことにより、体積弾性率=密度x(音速)^2に従って組織の弾性率を評価し、僧帽弁組織局所の物理的硬さを評価した。剖検例から採取した、弁疾患をもたない僧帽弁を構成する3層構造はFibrosa、Atrialis、Spongiosaの順に弾性が大きく、また3層全体としてはrough zoneよりもclear zoneで弾性が大きいことが示された。この僧帽弁膜内部の弾性分布は左心内の血流整合に合目的であると考えられた。また加齢による線維化病変では組織弾性が上昇し、硬化するが、粘液腫様変性病変では組織弾性の低下が示され、加齢による弁機能不全の病態の基礎をなすものと考えられた。さらにアミロイド沈着弁では、弁は肥厚するものの、組織弾性は低下し、心アミロイドーシスによる僧帽弁逆流などの弁機能不全の一要因になると考えられた。高周波超音波を用いた弁組織音速計測は、病変部局所の弾性特性評価が可能であるため、弁膜症の病態解釈に臨床的意義が大きいと考えられた。2.手術摘出大動脈弁の局所体積弾性率の検討リウマチ性および加齢による大動脈弁狭窄症患者からの摘出大動脈弁組織では、著明に肥厚した弁組織を構成する線維化病変および石灰化病変部で、組織音速と超音波減衰がともに上昇していることが示され、これら病変部の硬化度が定量的に評価可能であった。また、組織音速と超音波減衰の間には良好な相関が認められたため、弁膜組織の超音波減衰計測に基づく弁膜病変の弾性や硬度評価の可能性が示唆された。今後は、症例を積み重ねて手術前の心臓超音波検査で得られる所見と弁組織の物理特性の関連について更に検討を進める予定である。本年度は、僧帽弁逆流を合併する心アミロイドーシス患者の僧帽弁組織性状の計測を行い、僧帽弁逆流の重症度と比較することにより、弁の物理特性が僧帽弁逆流に果たす役割を検討した。

心アミロイドーシス患者の剖検例20例と心疾患をもたない剖検例20例(対照群)において450MHz高周波超音波顕微鏡を用いて、僧帽弁前尖組織の音速を弁基部と弁先端部にて計測した。僧帽弁逆流の重症度は心エコーカラードプラ法にて死亡前に記録した僧帽弁逆流シグナルの最大面積により評価した。軽度の僧帽弁逆流を伴う心アミロイドーシス患者の弁組織の音速は対照群と比較して有意な変化を示さなかったが、中等度の逆流を伴う心アミロイドーシス患者の弁組織の音速は有意に低下していた。また心アミロイドーシスの弁組織の音速は僧帽弁逆流の大きさと有意の相関を示し、その相関は弁組織の先端部分で強かった。さらに病理組織標本の検討から音速低下の著明な弁組織にはアミロイド沈着と膠原線維の変性が高度であることが示された。弁組織の音速の低下は弁組織の体積弾性率の低下を反映することから、心アミロイドーシス患者の僧帽弁逆流発生にアミロイド沈着による弁組織の弾性特性の変化が関与することが示された。心アミロイドーシスの僧帽弁逆流とアミロイド沈着との関係は従来の病理組織標本の検討からも報告がみられるが、音速計測から弁組織の弾性特性を定量評価し、弾性特性の変化と逆流との関係を示したことは本研究の特徴であり、さらに他の弁疾患の病態解明にも応用可能と考えられる。
糸球体上皮細胞シグナル伝達系のプロテオミクス解析による蛋白尿発症機序の解明

腎糸球体濾過機能におけるバリアー機能は糸球体上皮細胞間の細胞接着装置であるスリット膜構造が担っている。最近ではNephrinやNeph1といったスリット膜を構成する蛋白質が同定され、その分子構造が明らかになってきており、さらにNephrinやNeph1がその細胞内領域がチロシンリン酸化により修飾を受けることが報告されている。本研究ではプロテオミクス技術を用いてNephrinのリン酸化によって制御されるスリット膜構造のダイナミクスを網羅的に解析し、それが糸球体上皮細胞の機能、構造にどのような影響をあたえるか、さらにNephrinを発端とするシグナル伝達系の破綻がいかに蛋白尿の発症に関わっているかを検討した。その結果Nephrinの細胞内領域のチロシンリン酸化によりPLC-γ1を含む種々のアダプタータンパク質が細胞膜表面にリクルートされ、Nephrinがカルシウムシグナル等のシグナル伝達を行うプラットフォームとして機能する機構が明らかになった。これらの結果は糸球体上皮細胞のバリアー機能を担うシグナル複合体としてのスリット膜の新たな役割を提示するものとなった。腎糸球体の上皮細胞接着装置であるスリット膜は現在尿を産生する際の濾過バリアーとしで働いていることが知られている。そのスリット膜構成成分NephrinやNeph1が糸球体上皮細胞の傷害時にチロシンリン酸化の修飾を受け、細胞内に様々なシグナルを伝達していることが私たちの研究を含め明らかになってきた。また、TRPC6というカルシウムチャネルの活性型変異により遺伝性のネフローゼ症候群が引き起こされることから糸球体上皮細胞のカルシウム代謝に注目が集まっているが、その疾患発症機序は不明である。今回私は質量分析器を用いた網羅的な結合蛋白質の解析によりNephrinの細胞内領域Tyr1204にPLCγ1がそのSH2ドメインを介して結合すること、またNephrinをクラスタリングという手法によって特異的にリン酸化させることによりPLCY1が活性化されること、さらにそのNephrin-PLCγ1の結合によって細胞内Ca濃度の上昇が引き起こされることを明らかにした。さらにin vivoで糸球体上皮細胞にPLCγ1が高発現していること、糸球体上皮細胞傷害モデルであるプロタミン酸還流ラットモデルでNephrinのリン酸化およびPLCγ1の活性化がみられることを見いだし、スリット膜のリン酸化がin vivoにおいてもカルシウムシグナルと関連していることが示唆された。これらの成果は蛋白尿発症機序において最も重要性が高いとされている上皮細胞の傷害において、Nephrinのリン酸化が直接細胞内カルシウム濃度の上昇を引き起こすという新たなメカニズムを提唱するものであり、スリット膜によるカルシウム濃度の調節が腎疾患における糸球体濾過の修飾において大きな役割を果たしていることを示唆するものである。腎糸球体の上皮細胞接着装置であるスリット膜は尿を産生する際の濾過バリアーとして働いていることが知られている。私達はそのスリット膜構成成分NephrinやNeph1が糸球体上皮細胞の傷害時にチロシンリン酸化の修飾を受け、細胞内に様々なシグナルを伝達していることをこれまで明らかにしてきた。2005年よりTRPC6というカルシウムチャネルの活性型変異により遺伝性のネフローゼ症候群が引き起こされることが報告され、糸球体上皮細胞のカルシウム代謝に注目が集まっているが、その疾患発症機序は不明であった。今回、質量分析器を用いた網羅的な結合蛋白質の解析によりTRPC6のリン酸化に伴い、TRPC6にNephrinおよびPLCγ1が結合し、PLCはTRPC6の細胞膜への移行およびチャネル活性に対して促進的に、Nephrinは抑制的に働くこと、すなわちTRPC6の糸球体上皮細胞特異的な活性制御メカニズムを明らかにした(投稿準備中)。これらの成果は蛋白尿発症機序において最も重要性が高いとされている上皮細胞の傷害における細胞内カルシウム濃度の上昇機序を説明するものであり、その修飾による治療応用の可能性が示唆される。現在これらの成果を生かした蛋白尿の治療法の開発に取り組んでいる。
三次元形態解析と機能分析を統合した原人・旧人石器の進化論的研究

本研究は、人類が過去100万年間以上にわたって製作してきたハンドアックスの三次元形態解析により、ハンドアックスの刃が直線かつ鋭利になり、形態の三次元的対称性が高まっていく過程を定量的データで証明する。更に、ハンドアックスの使用痕分析により、刃部の直線・鋭利化と形態の三次元的対称性の高まりが、ハンドアックスの機能変化と関連する可能性を探る。これより、原人から旧人への進化段階における、石器製作の技術発達過程を定量的に明らかにし、その背景にある認知能力の発達を理解するための基礎データを構築する。初年度である平成30年度は、有効な三次元解析の開発に努めた。本研究では、ハンドアックスの刃の直線度、形態の三次元的対称性を定量的に評価するため、ハンディー3Dスキャナで石器の三次元形態データを取得し、取得した三次元データを三次元解析ソフトで解析する。最初に、実験サンプルにより、大きく鋭利な刃を持つハンドアックスを、ハンディー3Dスキャナで正確にスキャンする方法を確認した。次いで、エチオピア・コンソ遺跡群で回収された17580万年前のハンドアックスを三次元スキャンした。平成30年度は、様々な年代の資料をスキャンし、形態的変位の中で刃部の直線度と三次元的対称性を最も有効に評価するための分析手法を確認した。これにより、次年度におこなう分析手法が固まった。また、東アフリカにおける原人から旧人段階の人類への移行のコンテクスト情報について分析を進め、石器の発達段階との関わりを検討した。実験サンプルと様々な時代の考古資料の三次元スキャンおよび三次元解析ソフトによる解析により、本年度で有効な分析手法を掴むことができた。従って、来年度以降にこの方法によって数多くの考古資料を分析すれば、ハンドアックスの刃の直線度と三次元的対称性を評価するための基礎データを取得することができる。今後は、平成30年度にその有効性を確認した分析手法により、エチオピア・コンソ遺跡群で回収されたハンドアックスの三次元スキャンと取得した三次元データの解析を進める。定量的な評価を行うため、数量的に十分な数のハンドアックスをスキャン・解析する。また、最終年度には、ハンドアックスの形態変化と人類進化との相関に関する最終的な考察を行うため、それに必要な資料調査を行う。当初、本年度に人類標本に関する資料調査も実施する予定であったが、ハンドアックスの三次元形態変化の画期が見出された後に行った方が、技術発達と人類進化の相関に関する有効なデータ構築が可能であると判断した。そのため、人類標本等の資料調査は、次年度以降に集約的に行う事とした。それに伴い、本年度の物品費、旅費、謝金に未使用額が生じた。その分の合計914,095円は、次年度以降のエチオピアの研究所における調査費用およびそれに必用な物品購入費、取得データ解析のための研究補助に伴う謝金に使用する。
自転車の潜在的な移動可能性評価に関する研究

長距離サイクリングにおける自転車の最適走行計画に関する2つの数学モデルを比較検討した.検討するのは,疲労度最小化走行計画モデルと,出力最小化走行計画モデルである.いずれものモデルとも,自転車の乗り手の属性,自転車の種類,道路勾配を考慮して,目的を最適化する走行計画を選択する.理論分析と数値シミュレーションによって, 2つのモデルと最適走行計画の分析を行った.長距離サイクリングにおける自転車の最適走行計画に関する2つの数学モデルを比較検討した.検討するのは,疲労度最小化走行計画モデルと,出力最小化走行計画モデルである.いずれものモデルとも,自転車の乗り手の属性,自転車の種類,道路勾配を考慮して,目的を最適化する走行計画を選択する.理論分析と数値シミュレーションによって, 2つのモデルと最適走行計画の分析を行った.研究実施計画に沿って,自転車の乗り手の年齢,性別や体力,自転車の種類,風の影響を考慮したモデルを作成した.研究実施計画には書かなかったが,市街地走行に重要な要素となる,ゼロ発進加速時の負荷と信号停止をモデルに加えた.モデルの数値解析を行うためのプログラムをC言語で開発した.研究実施計画に沿って,和歌山市の機能的中心地を一つ選択して,走行ルートを設定した.走行ルートの距離,勾配データをGPSによって計測した.風のある状態は,2009年において,走行条件として最も厳しい(気温が低く,風が強い)時期として,1月中旬を選択した.気象庁のアメダスデータより,和歌山地方気象台計測の,2009年1月中旬の午前9午後5時の風向・風速データを取得し,同期間の最多回数風向と平均風速を計算した.同期間の最多回数風向は西北西,平均風速は6.0m/sであった.平気風速の値は,冬期の日本海側の平均風速に近い数字であり,降雪こそほとんど無いものの,対象地の冬期における自転車走行がいかに厳しいものかデータによって把握することができた.以上の,モデルとデータによって数値シミュレーションを行い,当該ルートにおける自転車の移動可能性を,無風状態と風のある状態のそれぞれについて,計算できた.現在,成果を発表すべく論文として取りまとめている.近年,スポーツ用自転車の普及が拡大しつつあり,それにともなって,休日に長距離のサイクリングに出かける人たちも増加しつつある.一方,初心者にとっては,「どのくらいの距離を走れるのか」,「どのようなペース配分で走ればよいか」など不安な点も多々あるように思われる.そこで,本年度は,そのような人たちに向けた情報発信を行うことができるモデルの開発を試みた.具体的には,対象とするサイクリングコースを,勾配(登り,下り,平坦)によっていくつかの区間に分割する.コースの属性は,各区間の距離と勾配のみに単純化して捉える.次にコースを完走する目標時間を設定する.各区間の平均速度を変数として,目標時間の制約下で,走行に必要な平均出力を最小にするペース配分(各区間の平均速度)を計算する数学モデルを構築した.開発したモデルによる最適走行計画の概要を分かりやすく説明すると,次のようになる.すなわち,上り坂の区間はできるだけがんばって走行し,そこで稼いだタイムを利用して平坦区間での速度を抑え気味に走行する,ということである.自転車走行においては,空気抵抗に抗する仕事と,自転車と乗り手の体重を,上り坂の高度差分を重力に抗して持ち上げる仕事が主要である.このうち,後者は速度(ペース配分)とは無関係である.したがって,平均出力を最小にするには前者を最小にすることが必要であり,そのためには,コース全体の平均速度を最小にしなければならないのである.近年,スポーツ用自転車の普激が拡大しつつあり,それにともなって,休日に長距離のサイクリングに出かける人たちも増加しつつある.長距離走行で重要なポイントは,「ペーシング(pacing)」,すなわち,ペース配分である.本年度は,昨年度に続き,長距離走行を目指すサイクリストに向けた情報発信を行うことができるモデルの開発を試み,そのモデルと過去に開発したモデルとの比較検討を行った.具体的には,対象とするサイクリングコースを,勾配(登り,下り,平坦)によっていくつかの区間に分割する.コースの属性は,各区間の距離と勾配のみに単純化して捉える.次にコースを完走する目標時間を設定する.各区間の平均速度を変数として,目標時間の制約下で,走行に必要な平均出力を最小にするペース配分(各区間の平均速度)を計算する数学モデルを構築した.また,過去に開発したモデルは,前提条件は同じで,走行時の疲労度を最小にするペース配分を計算する.前者のモデルでは,上り坂の区間はできるだけがんばって走行し,そこで稼いだタイムを利用して平坦区間での速度を抑え気味に走行する,後者では上り坂は抑え気味に,平坦区間でがんばって走行するというというペース配分が最適となった.両モデルの考察から,前者は上級者むけ,後者は初心者向けのペース配分ということがわかった.