hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特殊環境下で実施される基礎科学実験に適用可能な静電モータの実現に関する研究

特殊環境では,使用できるアクチュエータ材料や構造に制約があるため,それらの制約をなるべく受けないシンプルな構造の静電インパクト駆動アクチュエータを昨年度提案している.本年度は,その動作を説明する理論モデルを構築し,性能の最適化などに関する研究を行った.さらに,宇宙などの真空環境での外壁検査等への適用をめざして,静電気力による壁面移動機構の開発を行った.従来,主として研究されてきた壁面移動機構は,空気圧や磁力などを用いてきたものが多く,特殊な環境への応用が難しいと考えられる.これに対し,本研究では,静電気力を用いた壁面移動機構を提案し,通常の大気環境下の実験において,金属壁面ならびにガラス壁面に対する吸着・移動が可能であることを実証した.基礎科学の分野や先端的な生産・医療分野等においては,高温,強磁場,真空などの特殊環境がしばしば必要とされるが,一般のモータは,それら特殊環境において利用が困難な場合が多い.そこで本研究では,静電モータに着目し,特殊環境下における性能評価・性能向上の研究を進めている.これまでに,様々な特殊領域に対する静電モータの有用性を検討した結果,MRI環境における利用が,その応用範囲の広さ,ならびに,静電モータの特徴に良く適合することを確認した.これに基づき,本年度は昨年度同様,MRI環境における静電モータの応用に関して研究を進めた.具体的には,昨年度に引き続きMRIを用いた人体モデリングへの静電モータの適用を検討した他,脳科学実験への適用をめざして静電モータによるハプティックデバイスの基礎研究を行った.昨年度までに,ハプティックデバイスを複数試作しているが,静電モータに適した制御手法や装置構成を明らかとするため,複数の構成や制御手法を試み,静電モータのハプティックデバイス応用における基礎的事項を明らかとした.また,MRIへの適用を念頭においた静電モータ用高電圧駆動電源の開発も進めた.MRI以外の分野としては,宇宙などの真空環境における外壁検査等への適用をめざした静電壁面移動機構の開発を前年度に引き続き進めた.金属面やガラス面を移動可能なプロトタイプロボットに関する性能評価を行った他,多方向への自在な移動が可能な機構についての検討を進めている.基礎科学分野や先端的な生産・医療分野等においては,高温,強磁場,真空などの特殊環境がしばしば必要とされるが,一般のモータは,それら特殊環境において利用が困難な場合が多い.そこで本研究課題では,静電アクチュエータに着目し,特殊環境下への適用可能性や応用例について検討を進めてきた.検討の結果,高出力静電フィルムモータのMRI関連研究への応用が特に有望であると考えたことから,本年度においても,静電モータのMRI環境への応用を中心課題として研究を実施した.昨年度までに,脳科学研究への適用をめざして静電モータによるハプティックデバイスの開発を進めてきたが,これまでのプロトタイプでは,ハプティックデバイスとしての基本性能の確認を主たる目的としてきたため,利用するセンサや構成部材には十分なMRI対応性が考慮されていなかった.本年度は海外大学との共同研究により,光学式の非磁性2自由度フォースセンサを新たに開発し,また,構成材料にも非磁性素材を用いることで非磁性ハプティックデバイスを実現し,その性能を確認した.
低被ばく多色X線CTシステムへ向けた基盤技術の確立

X線CTは、現代医療を支える根幹技術でありながら、その放射線被ばくが大きな課題となっている。本研究では、従来用いられていたX線CTのX線センサー部であるフォトダイオードに代わり、新たにマルチピクセルフォトンカウンター(MPPC)を用いたX線CTのシステムを開発を行い、1/100の低被ばく化の可能性を示すことに成功した。また多色イメージングの成功に加え、多系統MPPCアレーシステムの構築に成功し、次世代MPPC式X線CTに向けた基盤技術の構築を行うことができた。MPPC単素子での原理実証では、人体の軟部組織を模した水とアルコールのファントムのX線CT画像を取得し、従来型の内部信号増幅機能を持たないフォトダイオード方式との比較を行った。得られたコントラスト対ノイズ比から、MPPCを用いたフォトンカウンティング方式では、フォトダイオード方式に比べ200倍程度の低線量化を達成できることがわかった。さらに物質同定に有用なK吸収端イメージングを実施し、複数の物質の中から造影剤を模したヨウ素のみを抽出することに成功した。これらの単素子実験で得られた基礎特性評価を元に、16系列MPPCアレーに対して高速アナログ・デジタル信号処理が可能なLSIの設計および開発を行った。MPPCはその検出器容量が大きいことから高速の信号処理が困難であるが、センサー信号が入力するアナログ回路段において、非常に低い入力インピーダンスをもつカレントコンベア回路を採用することで高速アナログ処理を実現した。これらアナログ回路設計に加え、高速にエネルギー情報を取得できる多段コンパレータを設計および実装した。さらにTSMCファウンドリの0.35ミクロンプロセスによるLSI試作器の製造を完了し、LSI単体での基礎特性評価を行い、正常に機能することを確認した。これらの結果により、MPPCアレーによる実践的なX線CTシステムの実現に向けた準備が整った。当初の計画では、本年度では多系列信号処理LSIの設計までを行うことを予定していたが、それに加えて試作LSIの製作および基礎特性評価まで完了することができた。これは(1)LSI回路の仕様を決定する単素子ベースでの実験がスムーズに進行し、回路仕様の検討および決定が迅速に進行したこと、(2)回路の考案をするにあたり、過去のMPPCを用いたPETシステムの回路技術を応用することで、当初の予想を上回る速度で実装回路の設計および検証が完了したことがあげられる。前年度で実施したCT用集積回路(LSI)の性能評価をさらに詳細に進め、16系列シンチレータアレーおよびMPPC(Multi-Pixel Photon Counter)アレーを組み合わせた1次元CTアレーを構築し、エネルギー分解能および高カウントレート耐久性の評価を実施した。その結果、スペクトラルCTを実現するに足るエネルギー分解能を達成しており、カウントレートに関しては10 MHz/mm^2を達成していることがわかった。このレートは、現行のX線CTでの100 MHz/mm^2に比べるとおよそ一桁低いものであるが、前年度に検証したスペクトラルCTによる低被ばく化の効果を考えると、十分許容される性能と思われる。そして、このMPPC方式CTアレーを用いて、読み出しシステムを含むCTデータ取得システムを新たに構築し、多色3次元CTイメージの取得に初めて成功した。特に、アレーシステムにおいて、単ピクセルで得られた低被ばく化の性能と遜色ない結果を得ることができたことは特筆に値する。また本研究で開発したLSIは、光子を個別に検出するフォトンカウンティングモードに加え、電流値として積分するモードも実装されており、両方のモードを比較し暗電流成分が寄与しないフォトンカウンティングモードが最も優れた低被ばく化を実現できることを見出した。さらに複数のエネルギー帯域でイメージを取ることで、複数の素材で構成されたファントム(ライターなど)の物質同定を行うことにも成功した。また内部構造まで3次元的に1 mmの精度でイメージングを行うことができており、今後の人体を模したファントムのイメージング試験に向けて、基盤となる評価結果を得ることができた。一方で、系列間でエネルギー閾値などの性能にばらつきがあり、今後はこれらを改良した補正機能を設けていくことでさらなる高精度CTイメージングを目指す。本年度で開発した16系列を有する高速信号処理LSIを用いて、MPPCアレーとシンチレータアレーを組み合わせたX線CTイメージングを進めていく。今回開発したLSIは、フォトンカウンティングCTに加え、従来型の電流積分CTによるイメージングも可能となっている。そこで以下の観点で研究を遂行する。1電流積分モードでのCTイメージングを実施し、MPPCとフォトダイオードの性能差を評価する。現在普及しているX線CT装置はフォトダイオードアレーを用いた電流積分型CTであるため、これを単純にMPPCアレーに置き換えた場合においてX線CTイメージングにもたらすインパクトを定量評価する。2フォトンカウンティング方式でのCTイメージングを実施し、低線量化の評価やK吸収端を利用した物質同定を行う。

単素子とは異なり、16系列ごとにMPPCのゲインばらつきやLSI内部の回路特性のばらつきがあるため、これらをうまく補正していきながら、CTイメージを取得する。3現在の試作CTシステムを小型モジュール化する。現在は、16系列MPPCアレーに対し、LSIを含む読み出し回路のサイズは数倍となっている。将来的に1001000ピクセル以上でのCTイメージングを行うためには、それらをコンパクトにまとめた小型化が必須である。そこでLSIの低温同時焼成セラミック化および小型モジュール用回路基板の開発を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。放射線検出器29年度が最終年度であるため、記入しない。
Fusion Errorによる筋痛の慢性化

顎関節症に伴う慢性筋痛の多くは筋・筋膜性疼痛疾患(MPS)と同様の症状を含み,異常な線維性構造(索状硬結)の存在と遷延化した炎症性サイトカイン産生を特徴とする.しかしながら,その発症メカニズムは不明であり,治療法も確立されていない.運動後の筋の超回復では細胞融合/取り込みが活発化し,障害(壊死)細胞をも取り込むことが報告されている.本研究ではその現象に着目し,運動後に浸潤する好中球の取込み(細胞融合のエラー)が炎症性筋線維の形質転換に繋がることを明らかとすることを目的として行う.本年度は,1運動(強制歩行)時の筋組織内への好中球遊走とIL-1産生、および2炎症性サイトカインIL-1の筋衛星細胞(筋の幹細胞)の増殖/分化の誘導能について検討を行った.1についてはマウス(Balb/cマウス,オス,5週齢)を用い,強制歩行運動に伴う筋疲労を誘導し,組織内における好中球の動態について検討を行った.その後,好中球欠損(Gr-1投与、100μg/mouse, iv.)により,筋疲労の回復遅延が生じることを明らかとした。くわえて,好中球-CX3CL1軸によるGlut4膜移行の促進が確認された.2についてはIL1遺伝子欠損マウスより筋衛星細胞を単離、培養し、IL-1の幹細胞増殖/分化に対する作用について検討を行った。また,筋衛星細胞と血管内皮細胞との共培養による分化促進が示された.以上の結果から,軽度な筋組織外傷といえる運動疲労時において,好中球には筋機能を維持する機能があり,それらの作用はIL-1産生を介している可能性が示された.IL-1は主要な炎症性サイトカインとしての働きが知られる一方で、生理的な意義については不明な点が多かったが、我々の結果は筋機能維持におけるIL-1の機能的役割を示す所見であることが明らかである.纏め論文の学術誌への投稿過程が予想よりも時間がかかり,次年度への研究計画の延長となった.当初の研究計画では論文投稿は本年度であったが,順調に結果が得られたことにより平成29年度中に,日本補綴歯科学会・総会にて口頭にて研究発表を行ってしまい,その後に継続して得られた結果が次年度に繰り越される形となったった.このことからも,研究計画と比較しても非常に良好な進行具合を示した結果の延長と考えられる.Cell reportsに掲載された論文を更に進める形で、咀嚼様運動モデルを用いて、平成30年度に咀嚼運動に当てはめ、分子レベルでの解析を進めている.好中球機能障害を介した,糖代謝障害と易疲労性を示す筋活動量の減少は本研究の仮説を裏付ける上で非常に重要な所見であり,複数の運動モデルで確認し、裏付ける結果を得られた本年度の作業は,研究結果の再現性という意味でも非常に重要なカギを握る.当初の研究計画では,論文掲載にて研究計画の遂行が終了する予定であったが,継続した結果が順調に得られたため,論文がアクセプトされるまでの時間が若干延期される結果となった.平成31年度中には,発展した結果を纏め,論文投稿と複数の学会発表を行う予定である.日本疼痛学会や歯科基礎医学会などで研究発表を行い、今後の方向性を得ることが重要と考えられる.顎関節症に伴う慢性筋痛の多くは索状硬結の存在を特徴とするが,その発症メカニズムは不明であり,治療法も未だ確立されていない.我々は運動後回復期における免疫系細胞の重要性が報告している.そこで,慢性筋痛の新規治療開発を目的として,マウス咬筋部の疲労回復,および治癒過程における好中球の役割と賦活化のメカニズムについて明らかとする.マウス(Balb/cマウス,オス,5週齢)を用い,その咬筋部に咀嚼様運動に伴う筋疲労を誘導し,組織内における好中球やマクロファージの動態について検討した.その後,マクロファージ欠損により,筋疲労の回復遅延が生じることを明らかとするリポゾーム封入クロドロネート(Clo-Lip)の静脈内投与(0.2ml/mouse)により24時間4日目まで組織内のMφが枯渇する.Clo-Lip投与の結果,マウスの咀嚼様運動の活動量は有意に減少を示した.加えて,主要な筋組織由来サイトカインであるIL-1βの発現量の有意な低下を示した.これらのことから,軽度な筋組織外傷といえる筋疲労時において,Mφには筋機能を維持する機能があり,疲労回復過程において必須な存在であることが証明された.次にIL-1欠損マウス(IL1KO)を用いて,筋の活動量について我々の咀嚼様運動を負荷するモデルを用いて検討を行った.その結果,IL-1KOの咀嚼様運動量の有意な低下を認めた.くわえて,IL-6の発現量の低下も認められた.IL-6は筋の糖代謝を制御する重要な分子であることが知られれており,以上のことから,Mφにより発現するIL-1がIL-6を介して,筋活動量を維持するうえで重要な働きを示す可能性が推察された.以上のことからも,我々の結果はMφの筋機能維持における機能的役割を示す所見であることが明らかである.抗Gr-1(Ly6G/C)

抗体投与による好中球枯渇マウスの結果が研究初年度である,平成28年度に順調に示され,来年度はそれらの結果の分子レベルでの解析を進める予定である.本年度に示された,くわえて、IL-1欠損マウスにおける糖代謝障害と易疲労性を示す筋活動量の減少は本研究の仮説を裏付ける上で非常に重要な所見である.当初の研究計画では研究発表は次年度であったが,順調に結果が得られたことにより平成29年度中に,日本補綴歯科学会・総会にてポスター発表を行う予定である.このことからも,研究計画と比較しても概ね良好な進行具合を示すものと考えられる.顎関節症に伴う慢性筋痛の多くは筋・筋膜性疼痛疾患(MPS)と同様の症状を含み,異常な線維性構造(索状硬結)の存在と遷延化した炎症性サイトカイン産生を特徴とする.しかしながら,その発症メカニズムは不明であり,治療法も確立されていない.運動後の筋の超回復では細胞融合/取り込みが活発化し,障害(壊死)細胞をも取り込むことが報告されている.本研究ではその現象に着目し,運動後に浸潤する好中球の取込み(細胞融合のエラー)が炎症性筋線維の形質転換に繋がることを明らかとすることを目的として行う.本年度は,1運動(強制歩行)時の筋組織内への好中球遊走とIL-1産生、および2炎症性サイトカインIL-1の筋衛星細胞(筋の幹細胞)の増殖/分化の誘導能について検討を行った.1についてはマウス(Balb/cマウス,オス,5週齢)を用い,強制歩行運動に伴う筋疲労を誘導し,組織内における好中球の動態について検討を行った.その後,好中球欠損(Gr-1投与、100μg/mouse, iv.)により,筋疲労の回復遅延が生じることを明らかとした。2についてはIL1遺伝子欠損マウスより筋衛星細胞を単離、培養し、IL-1の幹細胞増殖/分化に対する作用について検討を行った。以上の結果から,軽度な筋組織外傷といえる運動疲労時において,好中球には筋機能を維持する機能があり,それらの作用はIL-1産生を介している可能性が示された.IL-1は主要な炎症性サイトカインとしての働きが知られる一方で、生理的な意義については不明な点が多かったが、我々の結果は筋機能維持におけるIL-1の機能的役割を示す所見であることが明らかである.抗Gr-1抗体投与による好中球枯渇マウスの結果が本年度に順調に示され,Cell reportsに論文が掲載される運びとなった。平成30年度はそれらの結果の分子レベルでの解析を進める予定である.本年度に示された,好中球欠損マウスにおける糖代謝障害と易疲労性を示す筋活動量の減少は本研究の仮説を裏付ける上で非常に重要な所見である.当初の研究計画では論文投稿は次年度であったが,順調に結果が得られたことにより平成29年度中に,日本補綴歯科学会・総会にて口頭にて研究発表を行った.このことからも,研究計画と比較しても非常に良好な進行具合を示すものと考えられる.顎関節症に伴う慢性筋痛の多くは筋・筋膜性疼痛疾患(MPS)と同様の症状を含み,異常な線維性構造(索状硬結)の存在と遷延化した炎症性サイトカイン産生を特徴とする.しかしながら,その発症メカニズムは不明であり,治療法も確立されていない.運動後の筋の超回復では細胞融合/取り込みが活発化し,障害(壊死)細胞をも取り込むことが報告されている.本研究ではその現象に着目し,運動後に浸潤する好中球の取込み(細胞融合のエラー)が炎症性筋線維の形質転換に繋がることを明らかとすることを目的として行う.本年度は,1運動(強制歩行)時の筋組織内への好中球遊走とIL-1産生、および2炎症性サイトカインIL-1の筋衛星細胞(筋の幹細胞)の増殖/分化の誘導能について検討を行った.1についてはマウス(Balb/cマウス,オス,5週齢)を用い,強制歩行運動に伴う筋疲労を誘導し,組織内における好中球の動態について検討を行った.その後,好中球欠損(Gr-1投与、100μg/mouse, iv.)により,筋疲労の回復遅延が生じることを明らかとした。
ネパール地震の被害を左右したカトマンズ盆地の地盤構造と地盤物性に関する基礎的研究

本研究の目的は、2015年4月25日、マグニチュード7.8のネパール・ゴルカ地震で大きな長周期地震動と小さな短周期地震動が観測されたカトマンズ盆地における観測地震動の周期別に大きく異なる原因を究明することにある。被害集中域とその周辺地域の建物被害と地盤振動特性の関係に着目して調査する。2017年度、盆地内広範囲の地盤微動(300地点)により、盆地内卓越周期マップを作成し、建物被害が集中した地域とそれ以外の地域に分けた。代表的な複数区域(Khusibu、Gongabu、Sankhu)で追補的な微動観測、半径0.6mのアレイ微動探査、新たに表面波探査の結果を用いて地盤構造を推定した。20m以浅では、アレイ探査、表面波探査の結果が良く一致した。一方で、特に30mないし40mの深さでは精度が不十分であった。そこで、初期計画にあった20mのPS検層を目的としたボーリングの実施を取りやめて、より深い構造を把握することを目的にしたアレイ微動探査を実施することとして、KhusibuとGongabuの2地区で、半径5mのアレイ微動探査を実施した。また、被害集中域の隣接地区でも単点微動観測を追加した。Khusibu地区については、集中したRC造建物被害は表層地盤の増幅特性を代表する0.51.5秒の卓越周期の違いや表層20m以浅のVsの小さい軟弱な層の厚さで説明できる可能性があることがわかった。Khusibu地区では、被害集中域とその境界地点の2箇所で長期間の微動観測データが得られ、岩手で適用性を確認した地震波干渉法を適用して、その結果が得られた。Gongabu地区については、現時点では、地盤の卓越周期分布やアレイ探査より判明した地盤の構造には、被害集中地域とその周辺で、単純で明瞭な違いは見られていない。被害の地域集中度は明瞭ではないため、もう少し広域に調べる必要がある。固有周期分布図の作成、被害集中域・隣接分散域の対象地域の選定、対象選定地域(2地域:KhusibuとGongabu)での表面波探査、微動アレイ観測、地震波干渉法の実施と地盤の速度構造のモデル化などは順調である。2018年度は、予定していたボーリングとPS検層は前年の2種の物理探査が予想以上に良好であったことと予算の関係から深さ20mまでしか望めないが2種の物理探査で不要となり、その分、アレイ半径を大きくした微動アレイ探査の再実施と単点微動観測の追加に変更して、結論を導くのに大変有効であった。地震波干渉法の適用性も確認できたし、地震被害本震と余震の記録の整理は準備を整えた。したがって、主な実施項目は概ね計画通りに進んだ。一方、ネパール側からの建物被害統計情報の入手、震度調査の結果入手については、懸念通り入手できていない。予想していたことなので、次善の策としての自ら地震発生年に実施した建物被害調査結果の生データやインタビュー震度調査結果などをまとめて被害分布、震度分布図の作成に着手した。これらを考慮して、総じて順調に進捗していると言える。最終年度を迎えて、建物被害と地盤構造・地盤物性との関係を明らかにするために、KhusibuとGongabuに加えて、本震の観測されたDMGで実施したアレイ観測データの分析と地震直後に実施した周辺建物被害調査の集計結果の分析を行い、長周期成分の卓越する地域での建物被害と振動特性や地盤構造との関係を明らかにすることを実施する。そのために、最終年度の現地調査について焦点をしぼるために、事前の打ち合わせ会議を5月中に実施するとともに、成果の検討・議論などは学会などを利用して実施していきたい。本研究は、2015年4月25日、マグニチュード7.8のネパール・ゴルカ地震で大きな長周期地震動と小さな短周期地震動が観測されたカトマンズ盆地における観測地震動の周期別に大きく異なる原因を究明することにある。観測済データを基にして微動のH/Vスペクトル比(HVSR)より深い地盤と浅い地盤に対応する固有周期分布図を作成した(森)。カトマンズ地盤ボーリングデータベースに基づき、被害集中域と隣接する被害分散域における地盤ボーリングデータを統合・整理し、対象地域を選定した。(ネトラ)9月1421日にネパールに渡航し、対象選定地域(被害集中域・分散域の近接する2地域:KhusibuとGongabu)で表面波探査(森)、微動アレー観測(山田)、地震波干渉法(山本)の各調査を実施した。地震波干渉法のデータ取得のため1ヶ月間観測して12月715日に別途予算でネパールを再訪して記録と地震計を回収した(森)。ネパール側共同研究者に2月8日、松山で研究会議を開催し当該地点の地盤の速度構造を明らかにした。表面波探査と微動アレー探査により表層は150m/s程度のやわらかい層があり、その下は200m/s程度の層が続き、インピーダンス比の小さい面は20mよりも深いことがわかった(全員)。本震と余震の記録が公開されている米国USGSの記録に加えてネパールDMGの本震と余震の記録を整理した。応募者の余震観測で取得済の余震記録(最大余震を含む)と併せて、余震観測地点の本震地震動を推定する準備を整えた(森)。ネパール側からの建物被害統計情報の入手は、困難を極めており展望が持てない。

アンケート震度調査、インタビュー震度調査の結果についても、JICAからの結果の入手が期待できない。そこで、地震発生年に実施したインタビュー震度調査結果などをまとめて、震度分布図の作成に着手した(森)。固有周期分布図を作成、被害集中域・隣接分散域の対象地域の選定、ネパールに渡航して対象選定地域(2地域:KhusibuとGongabu)での表面波探査、微動アレー観測、地震波干渉法の実施と地盤の速度構造のモデル化などは順調である。本震と余震の記録の整理は準備を整えた。したがって、主な実施項目は概ね計画通りに進んだ。一方、ネパール側からの建物被害統計情報の入手、震度調査の結果入手については、懸念通りであり、予想していたことなので、次善の策としての自ら地震発生年に実施した建物被害調査結果の生データやインタビュー震度調査結果などをまとめて被害分布、震度分布図の作成に着手した。これらは、期待通りには進んではいないが、予想していた通りであり、その意味からは、総じて順調に進捗していると言える。本研究の目的は、2015年4月25日、マグニチュード7.8のネパール・ゴルカ地震で大きな長周期地震動と小さな短周期地震動が観測されたカトマンズ盆地における観測地震動の周期別に大きく異なる原因を究明することにある。被害集中域とその周辺地域の建物被害と地盤振動特性の関係に着目して調査する。2017年度、盆地内広範囲の地盤微動(300地点)により、盆地内卓越周期マップを作成し、建物被害が集中した地域とそれ以外の地域に分けた。代表的な複数区域(Khusibu、Gongabu、Sankhu)で追補的な微動観測、半径0.6mのアレイ微動探査、新たに表面波探査の結果を用いて地盤構造を推定した。20m以浅では、アレイ探査、表面波探査の結果が良く一致した。一方で、特に30mないし40mの深さでは精度が不十分であった。そこで、初期計画にあった20mのPS検層を目的としたボーリングの実施を取りやめて、より深い構造を把握することを目的にしたアレイ微動探査を実施することとして、KhusibuとGongabuの2地区で、半径5mのアレイ微動探査を実施した。また、被害集中域の隣接地区でも単点微動観測を追加した。Khusibu地区については、集中したRC造建物被害は表層地盤の増幅特性を代表する0.51.5秒の卓越周期の違いや表層20m以浅のVsの小さい軟弱な層の厚さで説明できる可能性があることがわかった。Khusibu地区では、被害集中域とその境界地点の2箇所で長期間の微動観測データが得られ、岩手で適用性を確認した地震波干渉法を適用して、その結果が得られた。Gongabu地区については、現時点では、地盤の卓越周期分布やアレイ探査より判明した地盤の構造には、被害集中地域とその周辺で、単純で明瞭な違いは見られていない。被害の地域集中度は明瞭ではないため、もう少し広域に調べる必要がある。固有周期分布図の作成、被害集中域・隣接分散域の対象地域の選定、対象選定地域(2地域:KhusibuとGongabu)での表面波探査、微動アレイ観測、地震波干渉法の実施と地盤の速度構造のモデル化などは順調である。2018年度は、予定していたボーリングとPS検層は前年の2種の物理探査が予想以上に良好であったことと予算の関係から深さ20mまでしか望めないが2種の物理探査で不要となり、その分、アレイ半径を大きくした微動アレイ探査の再実施と単点微動観測の追加に変更して、結論を導くのに大変有効であった。地震波干渉法の適用性も確認できたし、地震被害本震と余震の記録の整理は準備を整えた。
ヒト健康保菌者の薬剤耐性菌リザーバーとしての実態を解明する

薬剤耐性菌は医学・獣医学分野において国レベルでのサーベイランス・モニタリングにより、動向調査・監視がなされている。一方で、健康なヒトにおける薬剤耐性菌の継続的な調査・研究は実施されておらず、単発的な事例報告に留まっている。しかし、健康なヒトは薬剤耐性菌を無症状で保菌し、伝播する重要なリザーバーであると考えられる。本研究は、市中の健康なヒトの薬剤耐性菌リザーバーとしての実態を明らかにすることを目的とする。大腸菌を指標細菌とし、当所保存の健康者由来菌株を用い、臨床上重要な種々の抗菌薬への感受性及び耐性遺伝子の保有の動向を調べる。薬剤耐性菌の伝播・拡散は公衆衛生学上、大きな問題である。現在、抗菌薬が使用されるヒト・獣医療領域において薬剤耐性菌のモニタリング・サーベインランスが行われている。しかし、市中におけるヒトの薬剤耐性菌の拡散状況については継続的な調査が行われておらず、実態の把握がなされていない。本研究では、健康保菌者における薬剤耐性菌の保有実態を明らかにするため、2013年から2018年に分離されたヒト健常者由来大腸菌380株の抗菌薬に対する薬剤感受性を測定した。特に、ヒト医療において使用され重要度の高い抗菌薬に着目し実施した。各抗菌薬への耐性割合はセファリスポリン系とアミノグリコシド系で5%未満、フルオロキノロン系で10%程度、ポリミキシン系で1%未満であった。一方で、カルバペネム系に耐性を示す株は認められなかった。2013-2018年において耐性割合に大きな変動は見られず、比較的低い耐性割合で推移していた。次に、耐性株における薬剤耐性遺伝子の保有状況を確認した。セファロスポリン系抗菌薬に耐性を示した株でblaCTX-M-1 group遺伝子とblaCTX-M-9 group遺伝子の保有が認められた。また、ポリミキシン系抗菌薬(コリスチン)に耐性を示した1株でmcr-1遺伝子の保有が認められた。当初、セファロスポリン・カルバペネム耐性菌/耐性遺伝子に着目し、伝播経路の解明に関わる解析を実施予定であったが、近年のホットトピックであるコリスチン耐性遺伝子保有株を得られたことからコリスチン耐性菌/耐性遺伝子を用いて遺伝学的背景の解析を実施中である。健康なヒトが保有する大腸菌の薬剤感受性と薬剤耐性遺伝子の保有の動向が明らかになりつつある。また、近年、注目度の高いコリスチン耐性遺伝子保有株の検出も認めら、当株の解析が進められている。引き続き検体から菌株を分離し、薬剤感受性の動向を調べる。得られた薬剤感受性の結果を元に、薬剤耐性株の分子疫学解析・薬剤耐性遺伝子の型別を行うことで、遺伝学的背景を明らかにする。また、測定する薬剤の種類を増やし、既存のサーベイランス・モニタリングデータとの比較を行い、地域性・他の由来菌株との関連性を見出す。さらに本方法のモニタリングとしての妥当性を検討する。加えて、コリスチン耐性遺伝子保有株を用い、薬剤耐性菌/耐性遺伝子の伝播経路の把握およびヒト健常者の薬剤耐性菌/耐性遺伝子のリザーバーとしての役割を評価する。

健康なヒトが保有する大腸菌の薬剤感受性と薬剤耐性遺伝子の保有の動向が明らかになりつつある。また、近年、注目度の高いコリスチン耐性遺伝子保有株の検出も認めら、当株の解析が進められている。引き続き検体から菌株を分離し、薬剤感受性の動向を調べる。得られた薬剤感受性の結果を元に、薬剤耐性株の分子疫学解析・薬剤耐性遺伝子の型別を行うことで、遺伝学的背景を明らかにする。また、測定する薬剤の種類を増やし、既存のサーベイランス・モニタリングデータとの比較を行い、地域性・他の由来菌株との関連性を見出す。さらに本方法のモニタリングとしての妥当性を検討する。加えて、コリスチン耐性遺伝子保有株を用い、薬剤耐性菌/耐性遺伝子の伝播経路の把握およびヒト健常者の薬剤耐性菌/耐性遺伝子のリザーバーとしての役割を評価する。
非接触超音波3次元サーモメトリーの創製とその高温材料加工プロセスへの適用

高温に加熱されている物体内部の3次元温度プロファイルを計測・モニタリングするための新しい超音波手法(超音波サーモメトリ)を創製し、この手法を高温場の材料加工プロセスに適用し、その有効性を実証することを目的とした開発研究を行った。まず、開発した超音波サーモメトリーの有用性を検証するために1次元温度プロファイリングにおける同定精度を理論的、定量的に明らかにし、それらを実験により検証した。次いで、同定精度の向上の方策として横波計測の使用について検討し、その有効性を実証した。さらに、汎用性の高い温度分布モニタリングを実現するために、回転体の内部および表面の温度プロファイリングについて検討した。最後に、本手法の実用化の観点から、鋳造プロセスモニタリングへの適用について検討した。本研究は、高温に加熱されている物体内部の3次元温度プロファイルを計測・モニタリングするための新しい超音波手法(超音波サーモメトリ)を創製・実用化するとともに、この手法を高温場の材料加工プロセスに適用し、その有効性を実証することを目的とするもので、当該年度は次の二項目を実施した。(1)解析モデルの構築と解析手法の検討物体中の超音波速度を指標とした2次元温度プロファイル同定の逆問題モデルを構築し、その解の一意性および安定性を詳細に調べ、適切な解を得るための最適化手法について検討した。具体的には、片側加熱された不均一温度分布を有する材料を想定し、これに縦波、横波、および表面波を種々の方向に伝搬させたときのパルスエコー信号を指標とした温度プロファイル同定の逆問題モデルを設定し、精度と演算時間の観点から効果的な解析法を開発した。(2)非接触超音波2次元スキャニングシステムの構築加熱材料の超音波計測を実現するには非接触超音波計測手法の使用が効果的である。この点を考慮し、レーザー超音波パルスの2次元スキャニングを用いた材料表面の2次元温度分布計測システムを構築した。さらに、空気超音波の利用も想定し、その2次元ピッチキャッチ計測システムを構築した。これらのシステムを用いた加熱材料の超音波パルス計測に関する実験を行い、その有効性を検証した。本研究は、高温に加熱物体内部の3次元温度プロファイルを計測・モニタリングするための新しい超音波手法(超音波サーモメトリ)を創成するとともに、この手法の有効性を実証することを目的とするもので、当該年度は次の3項目を実施した。(i)温度同定精度の検証とその向上方策の検討(ii)温度プロファイリング手法の汎用化と簡便化の検討(iii)3次元温度プロファイリングの基礎的検討・まず、本研究により開発している超音波サーモメトリの測定精度を定量的に把握するために、測定値のばらつきと系統誤差を検討した。表面および内部温度について超音波信号の統計変動に基づく測定値のばらつき(標準偏差)を実験的に明らかにした(最大で±4°C)。また、音速の温度依存性、熱拡散率および伝播時間のそれぞれの変動に基づく温度測定値の系統誤差を理論的に明らかにした。さらに、精度向上の方策として横波超音波の活用について理論的、実験的に検討し、その有効性を実証した。・次いで、現状の超音波サーモメトリ(超音波パルスエコー計測と差分解析を組合せた逆解析法)の短所を補うために、レーザースキャニングを援用したステッピング超音波励起法を提案した。この手法は現状の手法に比べて簡便かつ汎用的であるという特徴を有しており、加熱金属材料を用いた実験によりその有用性を実証した。・さらに、表面と内部の同時温度プロファイリングを実現するためのレーザースキャニングに関する基礎的検討を行なった。パルスレーザー照射条件を精査するとともに、レーザードップラー法による非接触超音波計測について実験を交えてその有用性を確認した。主な結果は以下のとおりである:(1)本研究で開発した超音波サーモメトリーの有用性を検証するするために1次元温度プロファイリングにおける同定精度(測定値のばらつきと系統的誤差)を理論的、定量的に明らかにし、それらを実験により検証した。具体的には、加熱材中に埋設した複数個の熱電対(熱電対アレイ)や赤外線法による実測値、および数値解析による推定値を参照値とし、超音波法による同定結果と比較することで、解析手法および測定手法の有効性を確認した。(2)超音波法による温度同定精度の向上の方策として横波計測の使用について検討し、実験によりその有効性を実証した。(3)汎用性の高い温度分布モニタリングを実現するために、回転体の内部および表面の温度プロファイリングについて検討した。

被測定物の振動やミスアライメントにロバストであるレーザードップラー法を使用し、回転体の温度プロファイリングに関する基礎実験を行い、その有効性を検証した。(4)本手法の実用化の観点から、鋳造プロセスモニタリングへの適用について検討した。具体的にはダイキャスティングマシンに用いられる金型の温度プロファイリングに、本研究で開発した超音波サーモメトリーを適用した。低融点合金を用いた鋳造モニタリングの内部温度プロファイリングを試み、本手法の有効性を実証した。さらに、同手法の実機鋳型への適用について着手している。以上のように、所期の目的はほぼ達成された。所期の研究計画に沿って研究を遂行しており、昨年度も概ね所期の目標を達成することができた。測定信号の劣化や汎用性の欠如の問題についても解決策を見出しており、それらを踏まえた次年度の研究により当該研究のより一層の進展が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成22年度および23年度の研究成果を基に、次年度は次の3つの課題に取り組む:(i)3次元温度プロファイリングに向けた具体的方策の検討:パルスレーザー照射とレーザードップラー法を活用した3次元空間でのパルスエコー計測とその高精度化(ii)振動または回転体の非接触温度プロファイリングの実証実験(iii)高温材料プロセスモニタリングへの適用を目指したフィージビリスタディの遂行これらを通じて本研究の所期目標の達成を目指す。なお、これまでの研究成果は国際会議(ASMP2012、ICST2012、USE2012等)で公表する。
環境低負荷型の新規ＵＶカット布の開発

現在広く行われている被服材料への紫外線遮蔽(UVカット)加工は,紫外線を吸収または反射する物質を繊維製造時に,繊維に練り込む前加工であるが,これは環境への負荷が大きい。そこで,繊維,糸,布などが製造された後に加工を施す後加工による,環境への付加が小さいUVカット加工法の開発を試みた。方法はUV吸収性をもつセリウムまたはチタン含有ヒドロキシアパタイト微粒子を合成して布に担持する微粒子担持法と,植物に含有される天然色素のUV遮蔽能を利用する染色法を用いた。綿布を用いて種々の条件で加工を行ったところ,いずれの方法でも布のUVカット性が向上し,将来性のある加工法であることがわかった。環境への負荷が低い後加工により布にUVカット性能を付与することを目的とし,微粒子担持法と染色法によるアプローチを進めた。微粒子担持法では,湿式法によりカルシウムヒドロキシアパタイト粒子とカルシウムの50%をチタンに置き換えたチタン含有カルシウムヒドロキシアパタイト粒子を合成し,粉末X線回折で結晶構造を調べ,電界放出型走査顕微鏡で形態を観察・撮影し,紫外可視分光光度計で測定したスペクトルにより紫外線吸収能を調べた。その結果,チタン含有アパタイト粒子はカルシウムアパタイトにはない紫外線吸収能をもつことがわかった。今後はチタン含有量が異なる一連の固溶体粒子を合成し,粒子の性能の変化を調べる。染色法では,赤キャベツ色素を用いた絹布の染色において,媒染条件による染色布の色差の相違と保存状態による変退色を調べた。この結果は弘前大学教育学部紀要に発表した。カシスを用いた染色では,綿布ならびに絹布を金属媒染染色し,染色条件による染色布の色調を比較した。6種類の媒染剤(Na,Mg,Al,Ca,Fe,Cu)で比較すると,Fe媒染では絹布で水色紫色に染まり,それ以外の媒染剤および無媒染の条件ではピンク系の色に染まった。無媒染のものが最も濃かったが,Cu媒染がそれに次いだ。また,いずれの条件でも綿布に比べて絹布の方が濃色に染色された。無媒染染色布を用いて紫外可視分光スペクトルの測定と黄色ブドウ球菌を用いた抗菌試験をおこなったところ,カシス染色布はUV吸収能と抗菌性を持つことがわかった。染色布の変退色性を調べたところ,窒素酸化物に対する堅牢度は良好であったが,光に対しては堅牢度が比較的低いことがわかった。これらの結果は日本繊維製品消費科学会2014年年次大会で研究発表をおこなった。微粒子担持法と染色法を用いて,UVカット性の高い布を作成することを目的に研究を進めてる。これらはいずれも紫外線を吸収または反射する物質を繊維に練り込む前加工法に比べて,環境への負荷が低い後加工法である。微粒子担持法では,湿式法によりセリウムまたはチタン含有量が異なるカルシウムヒドロキシアパタイト固溶体を合成し,構造を粉末X線回折,透過型電子顕微鏡,電界放出型走査電子顕微鏡,表面分析,赤外分光光度計,示差熱分析および窒素吸着による比表面積測定により調べ,UVカット性を紫外可視分光光度計で調べた。粒子の形態とUVカット性能から,布に担持する粒子をCe/(Ce+Ca) = 0.01およびTi/(Ti+Ca) = 0.05に決定した。綿布に粒子担持を行い,UVカット性を紫外可視分光光度計で調べたところ,布のUVカット性能が向上することがわかった。以上の結果はPACIFICHEMおよび化学系学協会東北大会で研究発表を行った。染色法では,黒ブドウの一種であるスチューベン果皮,カシス,紫タマネギおよび茶色タマネギの外皮を染色材料とし,種々の布を染色して,UVカット性をはじめとする種々の性能が染色によりどう変化するのかを調べた。UVカット性は紫外可視分光光度計で測定した透過スペクトルで評価した。いずれも濃色に染色された布では,可視領域だけでなく紫外領域においても透過率が低下し,UVカット性が向上した。染色布の耐光堅牢度および洗濯堅牢度は高くはなかったが,6種類の媒染剤(Mg, Al, Ca, Fe, TiおよびCu)を用いた媒染染色布を比較したところ,媒染剤の種類により堅牢度を上げられることがわかった。以上の結果は繊維製品消費科学会および家政学会で研究発表を行った。粒子担持法ではUVカット性能が異なるセリウムまたはチタン含有カルシウムアパタイト粒子を合成でき,粒子の構造やUVカット性能を詳細に調べられたため,研究が順調に進んでいると言える。今後の布への担持条件の検討に十分な段階に来ていると判断できる。染色法ではいろいろな種類の天然染料について,綿布,絹布および羊毛布の染色を行い,染色条件と得られた染色布の色彩の関係が充分に調べられたと言える。UVカット性能および堅牢度,すなわち種々の要因に対する染色布の色の保持力についても十分な情報が得られたと言え,おおむね順調に進んでいると判断できる。微粒子担持法および染色法という,環境に対して低負荷の2種類のUVカット加工法により,UVカット性能をもつ布を作成し,加工前後の布の構造と性能を調べた。微粒子担持法では,水酸化カルシウム,硫酸チタン30%水溶液およびリン酸を用いた湿式法により,粒子中のTi含有量Ti/(Ti+Ca)が異なる一連のチタン-カルシウムヒドロキシアパタイト固溶体粒子を合成し,構造を種々の方法で調べた。

XRDで結晶構造を調べた結果,Ti/(Ti+Ca) = 0-1のすべての条件でアパタイトが生成した。FE-SEMで形態を観察し,EDS分析で表面原子濃度を調べたところ,出発溶液中とほぼ同じ比率でTiが粒子中に取り込まれたが,粒子の長さはTi含有量とともに変化した。チタン含有アパタイト粒子ならびに浸漬法によりこれらの粒子を担持した綿布は,UV-vis測定の結果,UV吸収能をもつことがわかった。染色法では,カシス,黒ブドウ(スチューベン)果皮および紫タマネギ外皮の色素抽出液を用いて,綿布,絹布および羊毛布の染色を行い,染色前後の布の構造と性質を種々の方法で調べた。カシスや黒ブドウのようなアントシアニン類色素を用いた染色布はUV吸収能と抗菌性を持つことがわかった。また,紫タマネギにはアントシアニン類色素の他に茶色タマネギと同等の黄色色素が含有されていたが,短時間の色素抽出と低温での染色により,黄色色素の布への染着を抑制できることがわかった。いずれの染色材料でも染色布の耐光堅牢度は比較的低かったが,変退色してもUVカット性は維持されることがわかった。これらの結果は(一社)日本繊維製品消費科学会2016年年次大会ならびに(一社)日本家政学会第68回大会において発表した。また,Textile Research Journal,繊維製品消費科学会誌ならびに日本家政学会誌に論文として投稿し,受理された。現在広く行われている被服材料への紫外線遮蔽(UVカット)加工は,紫外線を吸収または反射する物質を繊維製造時に,繊維に練り込む前加工であるが,これは環境への負荷が大きい。そこで,繊維,糸,布などが製造された後に加工を施す後加工による,環境への付加が小さいUVカット加工法の開発を試みた。方法はUV吸収性をもつセリウムまたはチタン含有ヒドロキシアパタイト微粒子を合成して布に担持する微粒子担持法と,植物に含有される天然色素のUV遮蔽能を利用する染色法を用いた。綿布を用いて種々の条件で加工を行ったところ,いずれの方法でも布のUVカット性が向上し,将来性のある加工法であることがわかった。環境に優しい2つの後加工法により布のUVカット加工を目指しているが,微粒子担持法ではUVカット性能を持つ微粒子の合成が成功し,今後の布への担持へとそれに最適な微粒子の検討へと続く基礎ができたと言える。染色法では天然の植物が持つ,紫外線から自己を守るための天然色素を用いて布を染めることにより,UVカット性を持つ布の作成ができたが,染色された布はその機能だけではなく,美しさや抗菌性も併せ持っており,当初の目的以上に有用な素材が得られたと考えられる。天然色素はほかにも数多く存在するので,この成果を基に廃棄部分の有効利用へと発展させればさらに環境に優しい加工法となる。粒子担持法では,今後,布への担持条件,すなわち,分散媒,粒子濃度,担持温度および繊維の種類等について検討を行い,各々の繊維に対して最適な粒子担持条件を検討する予定である。担持布の構造と性質については,電界放出型走査電子顕微鏡で構造を,表面分析で粒子の担持量を,また,紫外可視分光光度計でUVカット性を調べる。染色法では,染色材料として種々の天然植物染料を用いてるため,堅牢度が低いものがある。時間経過とともに,染色布の性能がどのように変化するのかを,数ヶ月単位で調べる予定である。特に,染色布の変退色,すなわち,可視領域での表面反射率の変化が布のUVカット性にどのくらい影響を与えるのかを詳細に調べたいと考えている。
高精度な位置合わせ機能を有する景観検討用ARシステムの構築に関する研究

本研究は,身近なモバイル端末を用いて,景観を屋外で正確に重畳可能なAR(Augmented Reality:拡張現実感)システムを構築した.景観予測に必要な距離や移動に対応可能な,マーカレス型ARシステムである.提案システムは,局所特徴量による画像マッチング技術,そして,複数の写真に基づく3次元仮想モデル構築手法を応用した.ケーススタディとして,大阪大学研究棟の仮想改築プロジェクト,大阪市内の事務所ビルの新築プロジェクト等に適用した.ケーススタディを通じて,画像マッチングによる位置合わせとトラッキングの性能が検証され,本手法の有用性が示唆された.本研究の目的は、良好な景観まちづくりを実現するための景観予測手法として、身近で手軽な端末を用いて、屋外で過去や将来の景観を重畳可能なAR(Augmented Reality)システムを構築するものである。平成25年度に取り組んだ主な内容は、下記の通りである。・位置合わせ手法の検討:幾何学的位置合わせ問題について、センサーベース(スマートフォンに付属のGPSやWiFiによる位置推定、ジャイロセンサーや加速度センサーによる角度推定)、ビジョンベース(マーカー、写真等のビジュアルマーカを基準としたもの)、マーカーレス(PTAM)等の現状を確認した。・ディスプレイの検討:ビデオ透過型ヘッドマウントディスプレイ(Video See-Through:現実世界をカメラで撮影し撮影したビデオ映像に3DCGモデルを重畳)、光学透過型ヘッドマウントディスプレイ(Optical See-Through:HMDを通して直接現実世界を見ると同時にHMDのモニターに映る3DCGモデルを重畳)の仕様選定を行った。結果、Video See-Throughの機材を調達した。Optical See-Throughの機材は現在様々な種類がリリースされている状況であり、特徴を精査した上で次年度に調達予定である。本研究の目的は、良好な景観まちづくりを実現するための景観予測手法として、身近で手軽な端末を用いて、屋外で過去や将来の景観を重畳可能なAR(Augmented Reality)システムを構築するものである。平成26年度に取り組んだ主な内容は、下記の通りである。・位置合わせ手法の検討:幾何学的位置合わせ問題について、本テーマで対象とする景観検討対象は、ARユーザの体験位置から離れていることが多い。GPSや3Dセンサ等を用いるセンサーベースやマーカを用いるビジョンベース手法では位置合わせ基準がARユーザの近傍となる。そのため、景観検討用3Dモデルが大きくずれることが課題となる。そのため、景観検討用3Dモデルの近傍に基準点が定義できるよう、背景となる写真を用いるビジョンベース手法に依る位置合わせ手法を構築し、実際の社会実験で試行した。・ディスプレイの検討:ビデオ透過型ヘッドマウントディスプレイ(Video See-Through)、光学透過型ヘッドマウントディスプレイ(Optical See-Through)の仕様選定を行った。結果、高視野角を実現可能なVideo See-Throughの機材を調達した。Optical See-Throughも検討したが屋外では外光の影響が大きく3Dモデルが視認できなくなる状況が確認されており、解決方法を検討中である。平成27年度に取り組んだ主な内容は、下記の通りである。1.位置合わせ手法の実装:昨年度までに検討した幾何学的位置合わせ手法を実現するためにC/C++言語で実装した。具体的には、SfM (Structure from Motion)技術により建物等の3Dモデルを構築するために用いた写真をデータベースとして、AR実写映像との位置合わせを特徴点ベースにより行う。画像マッチングに成功した写真の撮影位置・姿勢情報を、AR仮想カメラの位置・姿勢情報に定義することにより、マーカーレス・ビジョンベース手法により高精度な位置合わせ手法を実現した。開発したシステムを実際のオフィスビルの設計検討で試行した。2.ディスプレイの検討:昨年度までに検討したビデオ透過型ヘッドマウントディスプレイに加えて、光学透過型ヘッドマウントディスプレイを導入した。1.で開発した位置合わせ手法を光学透過型ヘッドマウントディスプレイ上で動作させるためJava言語で実装した。開発したシステムを大阪大学吹田キャンパス内のビルを対象として検証実験を実施した。本研究は,身近なモバイル端末を用いて,景観を屋外で正確に重畳可能なAR(Augmented Reality:拡張現実感)システムを構築した.景観予測に必要な距離や移動に対応可能な,マーカレス型ARシステムである.提案システムは,局所特徴量による画像マッチング技術,そして,複数の写真に基づく3次元仮想モデル構築手法を応用した.ケーススタディとして,大阪大学研究棟の仮想改築プロジェクト,大阪市内の事務所ビルの新築プロジェクト等に適用した.ケーススタディを通じて,画像マッチングによる位置合わせとトラッキングの性能が検証され,本手法の有用性が示唆された.Video See-Throughシステムの選定・調達と、背景写真を用いたビジョンベース手法のテストは完了しており、それらを用いたシステム構築と社会実験の第1段階を終えた。また、Optical See-Throughシステムの機材調達は検討中であるが、サンプル品を用いたテストを通じて、外光影響により3Dモデルが視認できなくなる状況を確認した。環境設計情報学デザイン学現時点での背景写真を用いたビジョンベース手法では、背景写真を基準として景観検討用3Dモデルの位置合わせを行うため、利用範囲の制約を確認した。具体的には、3Dモデルは背景写真と正対するように配置する必要がある。今後は利用範囲を広げるための検討を行う予定である。その上で、Video See-Throughシステムを用いた社会実験を引き続き行う。また、外光の影響を軽減したOptical See-Throughシステムの検討を引き続き行う。

Optical See-Throughの機材は現在様々な特徴を有する機材がリリースされており、選定に時間を要している。具体的には、ARディスプレイ上のほんの一部分にのみ3DCGモデルが表示されるもの、ARディスプレイの広い視野を対象として3DCGモデルが表示可能なものなど。本研究が対象とするアプリケーションでは、いずれの表示方法が妥当か、検討を要している。購入予定であったOptical See-Throughの機材は様々な特徴を有するものが順次リリースされている状況であり、検討した結果、次年度の選定・調達が妥当であると判断した。また、予定していた国際会議が国内で開催されたため旅費の使用減となった。高精度な位置合わせのためのシステムの実装とテストを実施する。まず、どの程度の精度となる位置合わせを目指すのか、検討対象を設定しながら検討を深める。その上で、システムの構築を行う。Optical See-Throughの機材は、個々の特徴を検討の上、調達を行う。平成27年度に計画している社会実験を通じた検証に向けて、各サブシステムの整備を進める。平成25年度に購入予定であったOptical See-Throughの機材は様々な特徴を有するものが順次リリースされている状況であり、検討した結果、次年度の選定・調達が妥当であると判断した。
2軸レーザ照明蛍光生体顕微鏡法による巨大分子の毛細血管壁透過機序の解明

2軸レーザー照明を利用した広視野、長作動距離型の蛍光生体顕微鏡を考案し、毛細血管壁を介する物質透過過程の分析を行った。光源には使用蛍光物質であるFITC-dextranの最大吸収波長を発振波長に持つアルゴンレーザーを用い、2光路に分割後、オプティカルファイバにより顕微鏡まで誘導した。対物レンズの横2方向から組織に対し約60度の角度で交差照射することにより、直径6mmの領域内に存在する蛍光物質FITC-dextranを均一強度で励起可能となった。得られた画像は干渉フィルタにより蛍光の有効成分のみを選択し、SITTVカメラにより映像化する。この方法を用いることで、広視野のもとでの微小循環動態および血管壁からの物質透過の様子が鮮明に観察でき、また視野内の全ての領域においてバックグラウンドのsubtractionなしで蛍光強度の定量化が可能になった。試作顕微鏡によりhamster cheek pouchの微小循環および物質透過過程の観察を行った。通常の白色光による透過照明では毛細血管レベルまでの可視化が困難な広視野、弱拡観察においても新しく開発したレーザー照明では鮮明な画像として得られた。またヒスタミンの局所投与による透過過程の観察により、毛細血管直後の後細静脈周辺での透過性亢進が明らかになった。またモンタージュ法などの必要なしに広視野での観察ができるため、leakage siteの大きさや存在位置が容易に確認でき、透過過程の分析に有用であることが確認できた。平成9年度の研究計画に基づき、広視野、長作動距離型の蛍光生体顕微鏡用に考案した簡便なレーザー照明法を試作し、以下の結果を得た。顕微鏡照明用光源には使用蛍光物質であるFITC-dextran(FD70,MW=70,000)の最大吸収波長を発振波長に持つアルゴンレーザーを用い、2光路に分割後、オプティカルファイバにより顕微鏡まで誘導する。対物レンズの横2方向から組織に対し約60度の角度で交差照射することにより直径6mmの領域内に存在する蛍光物質FITC-Dxを均一強度で励起可能となった。得られた画像は干渉フィルタにより蛍光の有効成分のみを選択し、SITTVカメラにより映像化した。この方法を用いることで、広視野のもとでの微小循環動態および血管壁からの物質透過の様子が鮮明に観察でき、また視野内の全ての領域においてバックグラウンドのsubtractionなしで蛍光強度の定量化が可能となった。試作顕微鏡によりhamster cheek pouchの微小循環および物質透過過程の観察を行った結果、従来の透過照明では毛細血管レベルまでの可視化は困難であったが、レーザー照明では鮮明な画像として得られた。またヒスタミンの局所投与により透過性を亢進させた状態の画像で、広視野像下でleakage siteの大きさや存在位置が容易に確認できた。対物レンズの横2方向から組織に対し約60度の角度で交差・照射することにより、直径6mmの領域内に存在する蛍光物質FITC-dextranを均一強度で励起可能となった。

またモンタージュ法などの必要なしに広視野での観察ができるため、leakage siteの大きさや存在位置が容易に確認でき、透過過程の分析に有用であることが確認できた。