hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
交差遅れ効果モデルによる住宅・地域環境の健康形成要因構造の解明

住宅・地域環境における健康決定要因を明らかにするため、北九州市を対象としたアンケート調査を2009年に先行的に実施し、共分散構造分析によるモデリングを行った。結果として「室内住環境」、「社会支援環境」の2因子が「健康」と有意な相関性を示した。しかし同調査は断面調査であり、明確な因果関係を示すに至っていない。よって、同地域を対象として2011年及び2012年に2回の追跡調査を実施した。得られた3時点のデータを用い、交差遅れ効果モデルと同時効果モデルを構築し、時間的先行性を考慮して分析を行ったところ、近所付き合いや地域活動から成る「社会支援環境」が「精神的健康」に正の因果効果を有する結果となった。先行調査として、2009年に北九州市八枝地区などを対象としたアンケート調査を実施し、健康形成要因構造モデルの構築によって、住宅・地域環境が階層的に住民の健康状態に寄与することが確認された。これを踏まえ、昨年度は2回目の追跡調査、今年度は更に3回目の追跡調査を行った。今回の調査では、3年間にわたる縦断データによって、良好な住環境に属する群と対照群の健康状態の推移について比較・検証すると共に、因果モデルである交差遅れ効果モデルと同時効果モデルを構築し、住宅・地域環境が居住者の健康状態に及ぼす因果効果について考察を行った。以下に主な成果を示す。2012年度の調査における回答者は、60歳以上の高齢者が76.1%を占め、また男女比は11:9、回答者の居住地域割合は、泉ヶ浦在住が約半数であった。CASBEE健康チェックリストのスコアと疾病有無の関係を分析したところ、1時点のみならず経年変化を考慮しても住宅の性能が疾病の有無に影響している可能性が示唆された。交差遅れ効果モデル及び同時効果モデル構築のため、住宅・地域環境側の因子として、先行研究と同様に室内住環境、施設整備環境、社会支援環境、屋外住環境、街区整備環境の5因子が抽出された。また健康側の因子についても、健康3要素に係る精神的健康、身体的健康、社会的健康の3因子が抽出された。これら計8つ因子を用いて、各ペア(28組)の因果関係について検証を行った。それぞれのペアにおいては、2009年から2012年の経年変化に加えて、補足的に2009年から2011年、2011年から2012年の推移についても分析を行なった。有意な関係性の示された2組の因果関係として、特に交差遅れ効果モデルにより、『街区整備環境(2009年)』が後年の『精神的健康』に影響を及ぼすことが示唆された。同様に住環境から健康への因果効果が確認された。これを踏まえ、2011年度は1回目の追跡調査、2013年度は更に2回目の追跡調査を行った。今年度は、これら3時点の縦断データを用いて、因果モデルである交差遅れ効果モデルと同時効果モデルを再構築し、住宅・地域環境が居住者の健康状態に及ぼす因果効果について、時間的先行性の観点から詳細な分析を行った。以下に得られた知見及び今後の課題を示す。1)「近所付き合い」や「地域活動」から成る「社会支援環境」が「精神的健康」に正の因果効果を有する。これは、2009年の良好な社会支援環境が、2011年の精神的健康を向上させる可能性を示唆する。2)「室内住環境」から「身体的健康」に、負の因果効果が確認された。これは、2009年の良好な室内環境が、2011年の身体的健康を阻害する可能性を示唆する。この点は、既往研究と反する結果ではあるが、追跡調査時のサンプリングバイアス等の影響によるものと推察される。3)以上より、少ないサンプル数且つ属性調整が為されていないという条件付きではあるが、時間的先行性を考慮に入れた一定の因果関係を確認することができた。4)追跡調査時のサンプリングバイアスにより、結果の解釈には留意が必要なことから、経年期間の拡張やサンプルの拡充等を踏まえた更なる追加検証が今後の検討課題である。先行研究として、2009年に北九州市八枝地区にて実施したアンケート調査(以下、初回調査)の結果から構造方程式モデリング(SEM)を用いて「住宅・地域環境」と「健康」の関連とその影響度を定量的に示し、住宅・地域環境における居住者の健康形成構造をモデル化した。

しかし、同調査は対象者を一区域に限定した断面調査であり、変数間の時間的な前後関係(時間的先行性)に関して検討の余地が残されており、因果関係を明確に結論付けるまでに至っていない。そこで2011年度は、同対象地域において追跡調査を実施し、得られた縦断データを用いることで、「時間的先行性」の考慮に基づく住宅・地域環境の健康形成構造に関する検討を行った。初回調査の回答者の一部を対象に、2011年に健康、住宅・地域環境に関する追跡調査を行った。配布した調査票276部のうち、有効回収サンプルは201(72.8%)であった。2時点の縦断データを用いて、SEMにおける「交差遅れ効果モデル」及び「同時効果モデル」による因果関係の推定を行った。得られた知見は以下の通りである。まず、住宅・地域環境因子間の関係性として、『社会支援環境』と『室内住環境』において強い関係性が明らかとなった。次に、健康因子間の関係性については、強い関係性ではないものの、『精神的健康』→『身体的健康』→『社会的健康』という向きの関係が示唆された。これは星らの示す既往研究の結果と同様の結果であった。最後に、健康と住宅・地域環境因子間の関係性については、「近所付き合い」や「地域活動」から成る『社会支援環境』が『精神的健康』に影響を及ぼす可能性が示唆された。よって、住宅・地域環境が居住者の健康に対して統計的有意な影響(因果関係)を有することが明らかとなり、居住者の健康維持増進にとって住環境の適切な整備が重要であることが示唆された。昨年度、物理環境調査の一環として予定していた住宅・地域環境の長期実測調査に関しては、居住者の承諾が得られなかったため、今年度も引き続き実施に至っていない。代わりに今年度も2011年度の追跡調査と同様のアンケート調査を実施した。よって、今年度は、「研究実績の概要」にて示した通り、2009年、2011年に加え、2012年のデータを用いた健康形成要因構造の解明の項目(交差遅れ効果モデルによる影響評価や各種健康症状における健康形成要因構造の解明)を行った。上記の理由により、現在までの達成度は、おおむね順調に進展しているとの評価に至った。2011年度に予定していた追跡調査(健康アンケート調査、健康規定要因の抽出)や地域環境の統計情報収集に関しては、予定通り順調に行っている。ただし、物理環境調査の一環として予定していた住宅・地域環境の長期実測調査に関しては、居住者の承諾が得られなかったため、実施に至っていない。しかし、代わりに2012年度以降に実施予定としていた健康形成要因構造の解明の項目(交差遅れ効果モデルによる影響評価や各種健康症状における健康形成要因構造の解明)に関しては、「研究実績の概要」にて示した通り、今年度既に実施をしている。よって、現在までの達成度は、おおむね順調に進展しているとの評価に至った。研究計画書に示した通り、健康形成要因構造の解明を引き続き行う。特に、今年度の調査・分析より健康影響が確認できた交差遅れ効果モデルにおいて、背景因子を用いた階層的な分析により交絡要因の影響とバイアスを除外し、同モデルの信頼性を高める。また、多母集団同時分析を実施し、属性別(年齢、性別、住まい等)の効果量の異質性について検証する。一方、住宅・地域環境における健康形成要因構造は、各健康症状によってその規定要因・構造が異なることが予想される。従って、各疾病・疾患における健康形成要因構造に関する分析も実施し、住宅・地域環境における詳細な規定要因の解明を試みる。
第二言語習得における処理単位に関する基礎的研究

第二言語(外国語)で、読んだり書いたりする際に、単語の連続(連語)をどのように処理しているのかを観察した。読解時の視線をミリ秒単位で記録する視線計測装置による実験で、英語では連語の頻度の差により母語話者と学習者の処理は違うという結果が得られたが、フランス語では頻度の差は影響するが母語話者と学習者で処理に差はなく、ドイツ語では頻度の差は母語話者にも学習者にも影響しないという結果が得られた。また、英文を書く際には、書く過程と書いた結果とでは必ずしも連語は一致しないという結果が得られた。本研究の目的は、第二言語習得において、学習者はどのような単位で産出及び理解という処理を行なっているかを明らかにすることである。従来の外国語学習においては、言語学における分析単位である「単語」を要素とし、文法規則を適用することで、「文」を産出し、また、理解においては、「文」を「単語」にわけ、それを支配している文法規則に基づき意味を理解するというモデルが考えられてきている。しかし、「単語」を数千語から1万語以上も覚え、文法テストでは満点をとるような上級外国語学習者でも、母語話者と同等には「自然」に産出や理解を行なうことはできない。これは、単に処理の自動化にともない処理が速くなるということでは説明できない現象である。本研究は、学習者が外国語を処理(産出および理解)している「過程」において、実際にどのような単位で処理を行なっているのかということを、リアルタイムに記録することで、解明しようとする試みである。平成21年度は、産出に関しては、ライティングのリアルタイム記録システムを使用し、数名の被験者に予備実験を行い、本システムの動作確認を行った。また、母語話者と学習者のコーパスデータの比較を行い、産出単位による母語話者と学習者の判別分析を行った。理解に関しては、リーディングの測定に使用する眼球運動測定装置を選定し、実験室で実験可能な環境を整え、測定方法の確認を行った。また、文レベルでの刺激呈示プログラムを開発し、予備実験として、試作した実験項目を使い数名の被験者で実験を行った。具体的には、実験文を呈示し単語レベルでの眼球運動の観察を行い、各単語の凝視時間と、その単語のコーパス中での頻度との相関関係を分析した。平成22年度は、第二言語の理解(英語リーディング)に関しては、動詞+目的語という表現パターンで、遷移確率をコントロールした精緻な実験文を作成し、英語学習者および英語母語話者それぞれ30名以上の協力を得て、眼球運動測定装置を使い視線データを収集した。分析の結果、先行研究の母語話者データの分析結果とは違い、英語学習者は遷移確率の違いにより初回注視継続時間に差がなく、英語母語話者とは言語処理に違いがあることを確認した。また、得られた視線計測データから処理単位を特定するプログラミング方法の検討を行った。第二言語の産出(英語ライティング)に関しては、リアルタイム・ログデータを20名分以上収集し分析を行い、産出単位の特定および産出結果データとの比較分析を試みた。ライティングに伴う削除やポーズの特定というこれまでのコーパス分析では想定していなかった現象のデータ処理作業が予想以上に難題であることがわかり、翌年度引き続き分析方法を検討することにした。ドイツ語とフランス語に関しては、それぞれのコーパスデータをテキスト処理し、本実験で必要となる遷移確率に関する基礎的なデータを得るためにn-gramの分析を行った。本研究の目的は、第二言語習得において学習者が外国語を処理(産出および理解)している過程において、どのような単位で処理を行なっているのかということを、リアルタイムに記録することで、解明しようとする試みである。平成23年度は、理解に関して、昨年度収集した視線計測装置による英語母語話者と学習者のデータを、初回注視継続時間のみならず凝視時間と注視頻度を合わせて分析することにより、「動詞+名詞」という表現パターンの処理において、母語話者については、先行研究と同じ傾向であることを確認した上で、学習者については母語話者とは処理過程に差があることを明らかにできた。また、視線計測データから流暢に処理をしている連語表現を抽出するプログラムを開発した。英語の産出データの分析に関しては、リアルタイム記録プログラムを新たに開発しなおし、データを取り直し、ex-Gaussian分布を使って、連語表現の流暢な産出を観察できるプログラムを開発し、産出過程における連語表現と産出結果における連語表現との比較分析を行った。

フランス語に関しては、「名詞+形容詞」という表現パターンを観察対象にし、視線計測装置により、フランス語母語話者と学習者のデータを収集し、英語と同様に遷移確率に基づき処理過程を分析したところ、母語話者と学習者とで処理速度に差はあるものの、頻度の差に関しては母語話者も学習者も同様に処理に差があるという結果を得た。ドイツ語については「形容詞+名詞」という表現パターンを用いて、母語話者と学習者データを収集し分析したが、フランス語とは逆に、頻度の差による処理の差が母語話者でも学習者でも観察されなかった。英語・フランス語・ドイツ語で、統一的な結論が得られなかった理由については、言語の違いの他にも学習者の熟達度の違いや表現パターンの違いなど多くの要因が考えられるが、その究明は今後の課題である。
量子電磁気学に基づく電子異常磁気能率の高精度計算

2018年度は、電子とミューオンの異常磁気能率の量子電磁気学(QED)計算を引き続き行った。数値計算のターゲットは摂動10次の項で、光子5個のみからの量子補正を記述するファインマン図についての計算を続行した。これらの図は、フェルミオンループを含まないので、無次元数である異常磁気能率には、電子にもミューオンにも同等に寄与する。2017年までの電子の計算の結果は、電磁気力の結合定数である微細構造定数αの値の決定に使用され、新しい国際単位系(SI)の改定、特にプランク定数hと基本電荷eの定義値の決定に重要な役割を果たした。2019年5月の新SIの施行後は、基本物理定数の中で、最も影響の大きな測定値として、微細構造定数αが位置付けられる。また、2018年には、セシウム原子を用いた物質波干渉を用いる手法で微細構造定数αの値が16年の研究期間を費やして更新された。この値を用いることで、初めて、電子異常磁気能率の理論値と実験値がほぼ同じ精度で比較できるようになった。結果として両者の差は(0.88±0.36) x 10^{-12}で、9桁の数字が一致し、10桁目がわずかに1ずれている。また、両者の差は2.4標準偏差である。今後、実験および理論、および微細構造定数の精度が向上するにつれ、この差が拡がるのか縮小するか、そしてその意味するところが新しい物理現象かどうかなど、未知の物理の探索に新たな方法が拓かれた。ミューオンに関しては、2019年にフェルミ研究所から新実験の値の公表が予定されており、従来の34標準偏差での理論と実験の値の差がどう動くかに強い関心が集まっている。以上のような世界的な研究動向から、電子およびミューオンの異常磁気能率のQED計算の精度改良が強く期待されており、それに応えるべく努めた。また、計算の手法の詳細を、レビュー論文の形で提供することを行った。研究の柱であるQEDの計算自体は、計画通りに順調に推移している。本研究計画のもう一つの目標として、QEDの高次計算の方法の詳細をこれまでの論文以上に簡便で分かりやすい形でコミュニティに提供することがある。その一環として、既出版論文をさらに噛み砕き、すぐに使えるレシピとしたレビュー論文の執筆を行った。当初研究計画では計算プログラムの公開を予定しており、公開方法について技術的および法的な検討を行った。技術的には問題ない。所属機関の所内規定では、計算プログラムはすでに研究者、開発者に所有権がなく、所の知的財産である。従って、公開には所の判断が必要となる。しかし、現状では研究成果の公開に当たっての窓口もなくルールが明文化されていない。そのため、プログラムの公開については、一旦、差し止めて検討を続けることとなった。電子の異常磁気能率については、ハドロンの寄与の不確かさよりも、QEDの寄与の不確かさを小さくすることが、計算のゴールであったが、本年度中に到達することができた。QEDの摂動10次の計算については、その半分を占めるファイマン図について2019年に別の計算結果が発表された。この計算と私たちの計算結果にわずかに不確かさをこえた差があり、その検討を行う。また、ミューオンの異常磁気能率に関するQEDの寄与で最も大きな不確かさを与える12次の推定や、8次の項の数値計算の改良に計算に着手する。プログラム公開については、研究成果のオープンソース化の潮流にのって、研究所上層部で検討が行われているとのことなので、その判断を待つ。こちらからも窓口を求めて、働きかける予定だ。本研究では、電子及びミューオンの異常磁気能率(g-2)への電磁気学的な寄与を理論計算によって求める。g-2は量子電磁気学(QED)の摂動計算により効率的かつ系統的にその精度を改良して求めることができる。本研究では、高次摂動項のうち摂動10次の寄与についての研究を行う。これまでの研究成果によりQEDの摂動計算10次の項からの電子g-2への寄与を記述するファインマン図12,672個に相当する数値積分プログラムが完成している。このうち特に光子5個のみの量子補正を表す6,354個のファインマン図に相当する389個の積分が本年度の研究のターゲットである。これらの積分をSet Vと呼ぶ。Set Vの積分の数値計算による評価は大変難しい。2012年に最初の計算結果を得たが、一部を再計算を行ったところ先の数値計算の誤差評価が過少であったことが判明した。Set Vの個々の積分はモンテカルロ法を用いた多次元数値積分の実行により評価する。積分のサイズが巨大であること、また、数値計算の桁落ちを避ける為に偽4倍精度実数を使用すること、その二点により多大な計算コストを要する。そのため使用するサンプリング点の数を10億程度より大幅には増やすことができない。理想的にはサンプリングの数を十分に取り無限遠の時間を計算に費やすことができれば、積分パラメタの選択の仕方には依らずに積分の値は一定値に収束するはずである。しかし、Set Vの場合はこれは現実的でない。逆に積分パラメタを上手く選択し変換を施すことで、より少ないサンプリング数でより信頼性の高い積分値を得ることができる。

また、同時に積分パラメタの選択の仕方によって、解析的には同じ積分であっても数値計算としては全く違ったものになり、積分値の検証を行える。本年度は新スパコンの利用により準備を完了し、積分の実行も順調に推移した。2015年度中に理研に新しいスーパーコンピュータシステムHOKUSAIが導入された。従来のシステムRICCも規模を縮小してではあるが運転が継続され、結果、本研究において使用できる計算資源もほぼ倍増することになった。HOKUSAIを構成するコンピュータ群のうち本研究ではFX100を中心とする大規模計算機HOKUSAI-GWを使用した。RICCとHOKUSAI-GWでは基本的な計算機の構成は同じで、個々のコアにSIMDによるベクトル演算が実装され、CPU内のマルチコア並列、通信ネットワークを介したCPU間のノード間並列の階層性を持った構造となっている。したがって、SIMD用のベクトル長のパラメタを個々のシステム用にチューニングを行うだけで、同じプログラムをそれぞれの計算機でほぼ最大性能を引き出して実行することができる。今までに10次Set Vの積分に、倍精度実数を使用する場合と、ライブラリによる偽4倍精度実数を使用する場合に対して、最速のSIMDベクトル長をHOKUSAI-GWとRICCの個々のシステムに対して決定した。2015年以前の計算と独立な計算とする意味もあり、389個すべての積分に対してファインマンパラメタから積分パラメタへのマッピングを変更した。自己エネルギーの部分図を含む254個の積分に関しては積分領域全体で偽4倍精度実数を用いた計算を行った。自己エネルギーの部分図を含まないものは発散項の相殺がたかだか対数のベキであることが分かっているので、こちらは倍精度実数を用いて評価を行なった。積分のアルゴリズムはVEGASを用い、フラットな積分グリッドからスタートし、少数サンプル数でグリッド構造の最適化を行ったのち、大規模サンプルの計算に移行した。もっとも計算の難しい50個程度を除いて、残りの300以上の積分はすでに目標値の誤差0.025以下に到達した。電子異常時期能率(g-2)への量子電磁気学(QED)からの寄与への計算を引き続き行った。計算のターゲットは、摂動計算10次の項、特に光子5個のみの輻射補正からなるファインマン図の集合、Set Vからの寄与である。各ファインマン図からg-2への寄与は9から12次元の高次元積分として記述され、それを数値積分計算で評価する。2017年度は、このうち、これまでの計算結果で特に数値計算の困難な50程の積分に関して再計算をおこなった。2015年の前回の結果報告の後、Set Vの積分389個全てにおいて数値積分パラメタの割り振りを見直し、数値積分結果の検証と精度の改良を進めてきた。測定の国際単位系SIで質量標準の改定が2018年秋に予定されており、それに向けてプランク定数やアボガドロ数、ボルツマン定数などの基本物理定数の値は光速と同じように定義化される。定数の値は現在の実験や観測での決定値と矛盾しないように2017年秋に決定された。その決定のための業績の締め切りが2017年夏に設定されており、途中結果ではあるが、私たちのSet Vの計算結果も報告し、定数値の決定のために使用された。さらに2017年10月に理研のIntel系のスーパーコンピュタシステムがRICCからHOKUSAI-BigWaterfallに切り替えられた。
町並み保存地区における居住及び権利の特性と居住継続の可能性に関する研究

(1)典型地区における資産意識調査典型地区として広島県竹原地区を選び、空き家化・資産放棄(売却)の原因として、(1)注宅の古さからくる「住みにくさ」、(2)「駐車スペース確保の困難さ」を取り上げ、現地調査とアンケート調査によって、それらの詳細と住民の評価を分析した。住宅の古さでは、台所・風呂・便所等の「水回り」については改造されて問題は少なく、床座・間取り・建て付け・段差等の「家の造り」の所に問題がある。駐車スペースでは、屋内車庫の要求が強いが、スペースの有無・改造費用・伝建地区としての規制がネックとなっている。(2)典型地区における資産の現状と動向調査竹原地区において、固定資産台帳と登記簿謄本のデータと、「修理」「修景」等住宅改造実態データによって、資産状況が町並み保全に与える影響について明らかにした。地区指定後20年たった今日、世代変わりがかなりあるが、相続によって引き継がれてきた資産保全がかなり崩れ、「放棄」(売買)による新地権者が増えてきている。そして、新地権者より旧地権者の方が保存意識も高く、「修理」「修景」にも積極的である。従って、旧地権者の後継者がいかに資産を売らずに済み、引き継ぐことができるか、が重要である。(3)町並み保存先進国との比較による今後の方策の検討英国における居住地型保全地区であるボーンビル地区で住民アンケートを行い、竹原地区と比較した。竹原地区では消極的居住理由が多いのに対して、ボーンビル地区では第一に「住み心地の良さ」そして「家の外観」「町並み景観」と積極的居住理由が多い。しかも、まずは住み良さが大事であることも注目すべき点である。つまりそれらの住宅は英国人の現代的生活に十分フィットしているということなのである。それが地区評価の高さに反映し、彼らは地区に誇りを持って住んでいる。(1)地区の類型化と典型地区の選定全国の重伝建地区について、「居住」という観点から類型化するとともに、その中から典型的な過疎化進行地区を選定した。伝建地区に指定される地区は、高度経済成長期に第2次市街化(更新)しなかった地区である。それは、(1)保存意識に基づき、波に抗って変化させなかった地区と、(2)波そのものが来ず、変化しなかった地区に大別される。(2)は、町並みは残っているが、老朽化し、人口は減少し、高齢化が進んでいるという、「居住地衰退」と裏腹である場合が多い。従って、過疎化問題を抱える伝建地区がかなりあり、今後の伝建地区政策の重要な課題となっていることが明らかとなった。(2)典型地区における居住実態調査典型地区における住宅の物的状況と住生活の実態を把握すると共に、伝建制度による制約条件を整理し、それが住宅の物的状況と住生活に与える影響を把握した。伝建制度が建築物に効果を持つのは、建築物に変更を加えるときである。変更の必要がない、変更する力がない場合は何の効果もない。変更する場合に、「保存」と変更目的が同じ工事の中で共に実現すれば、伝建制度は有効で、何ら障害とならない。伝建制度が要求するのは基本的に外観であるから、実は、住宅内部に起因する住み難さにはほぼ無関係である。従って、個々の居住継続には伝建地区指定は大きな影響を与えないと言える。むしろ、町並み保全を住民のアイデンティティ確立の柱として、継承のシステムを構築することが必要である。

(1)典型地区における資産意識調査典型地区として広島県竹原地区を選び、空き家化・資産放棄(売却)の原因として、(1)住宅の古さからくる「住みにくさ」、(2)「駐車スペース確保の困難さ」を取り上げ、現地調査とアンケート調査によって、それらの詳細と住民の評価を分析した。住宅の古さでは、台所・風呂・便所等の「水回り」については改造されて問題は少なく、床座・間取り・建て付け・段差等の「家の造り」の所に問題がある。駐車スペースでは、屋内車庫の要求が強いが、スペースの有無・改造費用・伝建地区としての規制がネックとなっている。(2)典型地区における資産の現状と動向調査竹原地区において、固定資産台帳と登記簿謄本のデータと、「修理」「修景」等住宅改造実態データによって、資産状況が町並み保全に与える影響について明らかにした。地区指定後20年たった今日、世代変わりがかなりあるが、相続によって引き継がれてきた資産保全がかなり崩れ、「放棄」(売買)による新地権者が増えてきている。そして、新地権者より旧地権者の方が保存意識も高く、「修理」「修景」にも積極的である。従って、旧地権者の後継者がいかに資産を売らずに済み、引き継ぐことができるか、が重要である。(3)町並み保存先進国との比較による今後の方策の検討英国における居住地型保全地区であるボーンビル地区で住民アンケートを行い、竹原地区と比較した。竹原地区では消極的居住理由が多いのに対して、ボーンビル地区では第一に「住み心地の良さ」そして「家の外観」「町並み景観」と積極的居住理由が多い。しかも、まずは住み良さが大事であることも注目すべき点である。つまりそれらの住宅は英国人の現代的生活に十分フィットしているということなのである。それが地区評価の高さに反映し、彼らは地区に誇りを持って住んでいる。
界面活性剤Tubuleの表面改質による有機無機複合型円筒型微粒子の作成

○太さ500ナノメートルの界面活性剤tubuleの表面は、NiおよびCuによって全面メッキ(触媒型無電解メッキ)できるが、置換型の無電解メッキ法を用いて金メッキをおこなうと、tubuleの前駆体である2分子膜リボンの縫い目に沿ってメッキされることが判明した。この結果、tubule表面にらせん型の連続した線状メッキをすることが可能になった。またtubule作成条件を変えることによってリボンの巻き方を変化させると、多重らせん型の金ナノワイヤーがtubule上に生成することもわかった。○多重らせん型の金ナノワイヤーを形成した後で、その鋳型である界面活性剤を高温処理や溶媒抽出によって除去すると、あとに多重らせん型の金ナノワイヤーのみが残ることが確認された。数十から数百nmの波長の電磁波吸収剤としての用途が考えられ、金属を弾性のあるものに変更することが可能ならば、ナノマシンのナノコイル・ナノスプリングの作成もこの手法で可能と考えられる。○このメッキ法における金属吸着位置は、界面活性剤の三重結合部分であることがほぼ確実なものであることが確認された。その理由は、多重結合を含まない界面活性剤ではメッキされないことと、多重結合でできた導電性高分子のtubuleでは全面的にメッキされることが確認されたことである。○導電性高分子であるポリアニリンから作成されるtubuleに置換型無電解金メッキをすると、全面的にメッキされるが、そのtubuleを熱処理すると、末端が閉じた一部のtubuleが破裂して太さ平均数十ナノメートルの多数の金ナノワイヤーが生成することを発見した。今までにない全く新たな金ナノワイヤー作成法と言えるであろう。またtubuleからナノワイヤーが生成したという事実は、ポリアニリンチュービュルの構造と生成機構に関する重要なヒントになりうると考えられる。○チュービュール中の重合性界面活性剤を重合すると、ベシクルの重合の場合と同様に、膜溶解スピンプローブの回転相関時間が増加すること、即ち界面活性剤の回転が抑えられたことを確認した。○チュービュールの膜に重合性のMMA、酢エチ、スチレン、アクリルアミドを取り込み、重合し、TEM観察をおこなった。疎水性が高いと膜内部で重合し表面の滑らかな形態を保つが、親水性モノマーは膜表面で重合するため、厚い被膜がチュービュール表面に形成された。これは他物質をチュービュールに取り込むには障害となるが、チュービュールを鋳型とした円筒状の高分子が出来たと考えれば、新たな展開も期待できよう。いずれにしても、これら取り込みモノマーを重合してもチュービュールは破壊されなかった。○ルドックスを用いてシリカコーティングをおこなってもチュービュールは破壊されなかったが、チュビュール同士を接着する傾向があった。○チュービュール形成性界面活性剤の新たな合成は継続中である。○チュービュールの無電解化学メッキを試みた。ニッケルおよび銅でメッキした。ニッケルの場合、表面の滑らかなメッキが出来たが、数百本のチュービュールが整列した太い束が形成された。またメッキ時間と共にメッキ厚さの増大が見られた。一方、銅メッキの場合には、太い束は余り形成されないものの、1本1本のメッキ表面は凸凹して滑らかさの欠けたものとなった。また一部のチュービュールの表面からは銅被膜が剥がれ落ちていた。またメッキ厚さのメッキ時間依存性は明確でなかった。銅メッキはこれら界面活性剤集合体のメッキには必ずしも最適ではないようである。○チュービュールのメッキの延長として、球状のベシクルのメッキもおこなった。TEMで観察したところ、中空の球状物が多数連結した泡のような固まりが観察された。これらはEDSで元素分析し組成を確認した。

○界面活性剤チュービュールをニッケルメッキすると、メッキされたチュービュール同士が平行に集まって太い束を形成する傾向があることが分かった。ニッケルの強磁性と関係があるものと考えられる。○界面活性剤チュービュールと同じく円筒状の集合体を形成するポリアニリンも、同様に銅あるいはニッケルでメッキできることがわかった。メッキの確認は走査型および透過型の電子顕微鏡のEDX元素分析でおこなった。ポリアニリンは導電性高分子であるため蒸着しなくてもチャージアップすることなくSEMで観案可能であるが、無電解金属メッキも可能であることが分かった。○界面活性剤チュービュールとポリアニリンとの共存下でニッケルメッキをおこなうと、双方の形態を保ちつつメッキされ、太さの異なる両者の一部は合体することがわかった。○有機無機複合体型微粒子作成を目標に、無電解メッキ法を拡張し、溶液中の生体高分子のメッキも試みた。一つはDNAであり、もう一つは球状タンパクであるキモトリプシンである。DNAは線状を保ったままで、またキモトリプシンは球状を保ったままでメッキが出来ることを確認した。EDX元素分析でも確認した。これらではニッケルメッキよりも銅メッキの方が容易であることも判明した。メッキ時間と共にメッキ厚さが増加していることを確認した。高分子鎖を鋳型とする金眉線の作成が期待できる。○これらのメッキ物を高温で処理すると、鋳型に相当する有機成分が分解し、ほぼ元の形態を保ったメッキ部分の無機物が残ることが分かった。EDXでも、炭素成分のピークの消滅が確認された。○太さ500ナノメートルの界面活性剤tubuleの表面は、NiおよびCuによって全面メッキ(触媒型無電解メッキ)できるが、置換型の無電解メッキ法を用いて金メッキをおこなうと、tubuleの前駆体である2分子膜リボンの縫い目に沿ってメッキされることが判明した。この結果、tubule表面にらせん型の連続した線状メッキをすることが可能になった。またtubule作成条件を変えることによってリボンの巻き方を変化させると、多重らせん型の金ナノワイヤーがtubule上に生成することもわかった。○多重らせん型の金ナノワイヤーを形成した後で、その鋳型である界面活性剤を高温処理や溶媒抽出によって除去すると、あとに多重らせん型の金ナノワイヤーのみが残ることが確認された。数十から数百nmの波長の電磁波吸収剤としての用途が考えられ、金属を弾性のあるものに変更することが可能ならば、ナノマシンのナノコイル・ナノスプリングの作成もこの手法で可能と考えられる。○このメッキ法における金属吸着位置は、界面活性剤の三重結合部分であることがほぼ確実なものであることが確認された。その理由は、多重結合を含まない界面活性剤ではメッキされないことと、多重結合でできた導電性高分子のtubuleでは全面的にメッキされることが確認されたことである。
四万十帯からみた三波川変成帯の上昇史

三波川変成帯と四万十帯,秩父累帯の地質的な関連,および三波川変成帯の上昇過程を明らかにするために,地質調査,砂質岩・泥質岩の全岩化学分析,緑色岩の全岩化学分析,ビトリナイト反射率の測定,K-Ar年代の測定などを行った.得られた主な成果は次の通りである.1.四国東部の美馬市南部および神山町の三波川変成帯(緑泥石帯)は、その地質的・構造的な特徴に基づき、北部と南部に分けられる.北部においてはその北縁に東に緩くプランジした焼山寺アンチフォームが存在する.調査地域の三波川帯南部はアルビアン前期コニアシアンの、北部はコニアシアンカンパニアンの四万十帯の深部相である可能性が高い.この研究結果と筆者らによるこれまでの研究結果は、三波川変成帯(緑泥石帯)の多くが四万十帯の深部相であることを示す.2.四国東部の三波川変成帯および北部秩父帯の泥質岩に含まれるビトリナイトは、光学的に二軸性である.ビトリナイトの最大反射率と最小反射率における扁平率(Rmax-Rmin)/Rmaxは、北部秩父帯と三波川帯において、基本的に構造的下位に向かって増大する.これは、埋没深度もしくは付加深度の増大に起因する可能性がある.3.大洲地域の秩父累帯は、古藪ユニットI・II、大洲ユニットI・IIに区分される.岩相,砂岩の岩石学的・地球化学的特徴、緑色岩の地球化学的特徴、白雲母のK-Ar年代などから、古藪ユニットIは南部秩父帯の三宝山ユニットに、古藪ユニットIIは南部秩父帯の斗賀野ユニットに、大洲ユニットI・IIは白亜紀四万十帯の深部相に相当すると推定される.調査地域とその周辺地域においては、大洲ユニット,御荷鉾緑色岩類-斗賀野ユニット,北部秩父帯の順序でほぼ連続して白雲母K-Ar年代が古くなる.この事実は,これらが一連の三波川変成作用を被ったことを示唆する.三波川変成帯と四万十帯,秩父累帯の地質的な関連,および三波川変成帯の上昇過程を明らかにするために,地質調査,砂質岩・泥質岩の全岩化学分析,緑色岩の全岩化学分析,ビトリナイト反射率の測定,K-Ar年代の測定などを行った.得られた主な成果は次の通りである.1.四国東部の美馬市南部および神山町の三波川変成帯(緑泥石帯)は、その地質的・構造的な特徴に基づき、北部と南部に分けられる.北部においてはその北縁に東に緩くプランジした焼山寺アンチフォームが存在する.調査地域の三波川帯南部はアルビアン前期コニアシアンの、北部はコニアシアンカンパニアンの四万十帯の深部相である可能性が高い.この研究結果と筆者らによるこれまでの研究結果は、三波川変成帯(緑泥石帯)の多くが四万十帯の深部相であることを示す.2.四国東部の三波川変成帯および北部秩父帯の泥質岩に含まれるビトリナイトは、光学的に二軸性である.ビトリナイトの最大反射率と最小反射率における扁平率(Rmax-Rmin)/Rmaxは、北部秩父帯と三波川帯において、基本的に構造的下位に向かって増大する.これは、埋没深度もしくは付加深度の増大に起因する可能性がある.3.大洲地域の秩父累帯は、古藪ユニットI・II、大洲ユニットI・IIに区分される.岩相,砂岩の岩石学的・地球化学的特徴、緑色岩の地球化学的特徴、白雲母のK-Ar年代などから、古藪ユニットIは南部秩父帯の三宝山ユニットに、古藪ユニットIIは南部秩父帯の斗賀野ユニットに、大洲ユニットI・IIは白亜紀四万十帯の深部相に相当すると推定される.調査地域とその周辺地域においては、大洲ユニット,御荷鉾緑色岩類-斗賀野ユニット,北部秩父帯の順序でほぼ連続して白雲母K-Ar年代が古くなる.この事実は,これらが一連の三波川変成作用を被ったことを示唆する.今年度は,四国西部大洲市周辺の三波川変成帯秩父累帯,四国東部美馬市南部神山町にかけての三波川変成帯秩父累帯北帯,室戸市周辺の四万十帯南帯に関して地質調査を行うとともに,砕屑岩組成およびビトリナイト反射率を検討するための試料採集を行った.また,四国西部ではK-Ar年代を測定依頼するために,泥質岩の試料を採集した.四国西部の大洲市周辺では,秩父累帯南帯の斗賀野ユニットと推定される地質ユニットの下位に泥質・砂質片岩準片岩からなる地質ユニットが確認された.このユニットの帰属は,三波川変成帯の構造的上位に存在した地質体を推定する上で重要な役割を演じる可能性があり,今後さらに継続的な研究を進める予定である.

四国東部の三波川変成帯南部(緑泥石帯)は,砂質片岩・泥質片岩の地球化学的な特徴から2つに分けられると推定され,北側部分は白亜紀四万十帯のKS II(コニアシアンカンパニアン)に,南縁部は同帯のKS I(アルビアンコニアシアン前期)に対比可能である.また,この地域の三波川変成帯中のタービダイト起源の砂質片岩からおよそ10点の南上位を示す級化構造が確認された.三波川変成帯南部におけるこの様な原岩の推定年代と原岩層のフェーシングは,三波川変成帯南部が北フェルゲンツの構造を有していることを暗示しており,ある時期に(おそらく三波川変成帯の上昇時)に姿勢の転換を引きおこした可能性を示している.また,三波川変成帯の南部とその南側の秩父累帯北帯の北部における泥質岩に含まれるビトリナイトの反射率は,両者がともに類似した最高被熱を経験していることを示している.しかし,両者では付加の深度にかなり違いがあると推定される.室戸地域の四万十帯南帯の調査は,まだ予察的な段階である.今年度は,昨年度に引き続き,四国東部美馬市南部神山町にかけての三波川変成帯北部秩父帯,四国西部大洲市周辺の三波川変成帯北部秩父帯,室戸市周辺の四万十帯南帯に関して地質調査を行った.また,大洲市周辺地域のK-Ar年代測定用試料の採集と測定の依頼ならびに緑色岩試料の採集と全岩化学分析,美馬市南部神山町におけるビトリナイト反射率測定用試料の採集と同反射率の測定などを行った.これらの検討を行った結果,次の点がおもに明らかになった.1)四国西部の大洲市周辺では,前年度と今年度の調査・研究の結果や新たに得られたK-Ar年代などを総合すると,従来南部秩父帯とされていた地域が構造的下位から,変成した四万十帯,三宝山ユニット,斗賀野ユニットと累重していることが明らかになった.2)徳島県美馬市神山町にかけての地質調査では,三波川帯の中央部に東に緩くプランジしたアンチフォーム(焼山寺アンチフォームと命名)が存在することが明らかになり,この褶曲構造が三波川帯の基本構造として重要であること,また,このアンチフォームの南側の三波川帯に含まれる変成タービダイト砂岩が基本的に南上位であることが明らかになった.3)徳島県神山町の三波川帯および北部秩父帯の泥質岩においてビトリナイトの最大反射率と最小反射率を測定し,反射異方性の層序的な変化を明らかにした.反射異方性から付加の深度を求められる可能性があり,さらに今後の検討が必要である。昨年度の研究結果を考慮すると,ある時期に(おそらく三波川変成帯の上昇時)に三波川変成帯南部から北部秩父帯において構造的な姿勢の転換が起きたと推定される.今年度は、四国東部の美馬市南部神山町にかけての三波川変成帯北部秩父帯、四国西部の西予市宇和町北西部の秩父累帯の地質調査を行った。また、美馬市南部の三波川変成帯の泥質片岩に含まれるビトリナイトの反射率・光学的異方性の検討、神山町の三波川変成帯北部秩父帯における砕屑岩類の全岩化学組成、宇和町北西部の秩父累帯の砂岩や緑色岩の岩石学的・地球化学的検討も合わせ行い、以下の成果を得た。1)神山町地域の三波川変成帯(緑泥石帯)は、御荷鉾緑色岩との境界から約1.2km北側の境にして、構造的な特徴、泥質片岩の組成的特徴から北部と南部に分けられる。北部に含まれる砂質片岩と泥質片岩は、四万十帯北帯のコニアシアン-カンパニアンの砂岩と泥岩にそれぞれ組成的に類似する。また、南部の泥質片岩は同北帯のアルビアン-前期コニアシアンの泥岩と組成的に類似する。これらの事実は、この地域の三波川変成帯(緑泥石帯)の原岩年代が大局的に南側に古くなることを示唆する。また、北部のタービダイト起源の砂質片岩は基本的に南上位を示す。2)美馬市南部地域の三波川変成帯の泥質片岩に含まれるビトリナイトの最大反射率、中間反射率、最小反射率の近似値を求め、焼山寺アンチフォームから御荷鉾緑色岩との境界付近までの見かけの厚さと反射率の諸パラメータとの関連を検討した。その結果、構造的下位(北側)に向かって(最大反射率-最小反射率)/最大反射率が基本的に大きくなることが明らかになった。このことは、下位に向かってビトリナイトの光学的な異方性がより大きくなることを意味する。3)愛媛県西予市宇和町北西部の秩父累帯は、構造的な下位から四万十帯北帯構成層、三宝山ユニット、斗賀野ユニットの順序で累重することが明らかになった。昨年度の成果も踏まえると、四国西部の大洲市周辺の秩父累帯には構造的最下部に四万十帯がかなり広く露出することになる。
液相中でのダイヤモンドライクカーボン薄膜の堆積と不純物制御

現在、様々な研究機関において、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、カーボンナノチューブといった炭素系物質が注目を集めている。本研究では、これらの炭素系新素材を様々な分野で実用可能とするためには、従来にない新たな合成法の確立が必要と考え、溶液中でのDLC膜の合成と不純物ドーピングを試みた。まず、メタノール中に設置した電極間に直流高電圧を印加することにより、マイナス電極側の基板上にDLC膜が堆積することを確認し、合成に最適な溶液温度や電流等の条件を明らかにした。さらにDLCが析出する過程において基板表面と液相中のイオンやラジカルとの化学結合反応が支配的であることを明らかにした。次に、窒素を含んだ有機溶液であるアクリロニトリルを用いて窒化炭素の堆積を試み、正電極側と負電極側のいずれにも膜が堆積し、特に負電極側に均一で厚みのある膜が得られることを明らかにした。堆積した膜のラマンスペクトルにはDLCに良く見られるブロードなピークが観測され、さらにFTIRではC≡Nによるスペクトルが観測された。これより、堆積したDLC膜に多量の窒素が含有されていることが明らかになった。また、Ti上に堆積したDLC膜からの電子放出特性を測定した結果、約5V/μmという低いしきい値電界で電子が放出されることが確認された。基板表面付近での炭素の析出反応を促進するため、電圧印加と同時に基板表面への紫外線照射下を試みた。紫外線照射下でTi上に堆積した薄膜をラマン分光分析で調べた結果、電圧印加のみで堆積した薄膜とは異なるシャープなスペクトルが観測された。この物質の構造を完全に同定するにはまだ至っていないが、現時点ではグラッシーカーボンに類似した物質であると考えている。これらの結果から、紫外線照射下での液相合成実験によりDLC以外の様々な炭素系物質を合成できる可能性があることが明らかになった。本研究は液相中でのダイヤモンドライクカーボン(DLC)の成膜法の確立と、堆積した膜の電子物性の解明を目的とする。今年度は、反応溶液および下地基板の違いがDLC薄膜の堆積に及ぼす影響を明らかにすることを課題とした。まず、メタノール、エタノール、プロパノールおよびアセトン中で電極間に直流電界(04kV/cm)を印加し、負電極に設置したシリコン(Si)基板上へ膜が析出するかを調べた。その結果、いずれの反応溶液においても非晶質炭素膜が生成されることが明らかになった。特に、プロパノールおよびアセトンでは、メタノールに比べて電圧印加時にわずかな電流しか流れなかったにも関わらず、微量ではあるが炭素膜が析出することがわかった。これらの溶液中で堆積した膜をラマン分光や赤外線分光により評価した結果、メタノール中で堆積した膜のみから従来報告されているDLCと同様なスペクトルが観測され、目的とするDLC薄膜の堆積に最も適した溶液はメタノールであることが明らかになった。次に、シリコン(Si)以外の下地基板上への薄膜の堆積を試みた。実験に用いた金属はアルミニウム(Al)モリブデン(Mo)、コバルト(Co)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)およびチタン(Ti)で、いずれも厚さ0.5mmの金属プレートを用いた。メタノール溶液中でこれらの基板上に成膜を試みた結果、Al、Ni、PtおよびTi上にはSi基板と同様なDLC薄膜が堆積するのに対して、Mo、CoおよびCu上には膜の堆積は見られなかった。このようにDLCの析出が下地基板に依存することから、電界印加時における溶液/基板界面での反応がDLC膜の析出過程において重要であることが推察できる。以上の実験結果から、DLC膜の液相合成に適した反応溶液と下地基板の条件が明らかになった。次年度はDLC膜への窒素やホウ素等の不純物ドーピングを試み、得られた膜の電気伝導度や電子放出特性について評価する。

この物質の構造を完全に同定するにはまだ至っていないが、現時点ではグラッシーカーボンに類似した物質であると考えている。これらの結果から、紫外線照射下での液相合成実験によりDLC以外の様々な炭素系物質を合成できる可能性があることが明らかになった。
材料の組織と応答のマイクロ・メゾメカニカルモデル

材料のマクロスコピックな組織の成長とその応答は原子レベルの応答と密接に関連している.しかしながら,空間的に階層構造をなしている材料の変形応答を表現する場合,原子レベルまで遡ったモデルの構築において不可欠な時空的な極めて大きな隔たりの回避と複雑な階層構造を有するメゾスコピックな構造の存在がある.本研究では,非晶性ポリマーに対して,同じ分子構造を有するモノマーの多数の集合体を等価なモデルで置換し,モノマーとメゾ・マクロスコピックな材料の変形応答を関連つけるモデルを構築することを試み,以下の結果を得た.ポリマーを構成する高分子鎖の要素であるモノマーの構造解析と分子動力学を用いた緩和状態の解析ならびに力学的応答を検討した.その間、必要な原子間ポテンシャルの評価も行った.ついで,モノマーの集合体の応答と相互作用を詳細に検討しそれに等価なマイクロ・メゾメカニカルモデルを構築し,それを結合することによって,高分子鎖モデルを作成した.単位領域内に多くの高分子鎖を配置し,その応答を均質化法を用いて評価することによって,マクロなポリマーの力学的応答を表現した.本研究で構築したモデルを用いた,ポリマーの応答の直接シミュレーションによって,マクロな実験によって見られるポリマーの変形の特徴を良く再現できることが確認できた.しかしながら,定量的な対応に付いてはまだ問題を残している.これは,単位領域の取り方が新たなる特徴長さを導入していることによるもので,単位領域の大きさと実在するメゾスコピック構造との関連など今後検討の余地はある.しかしながら,マイクロ・メゾメカニカルモデルの構築に関する多くの知見が得られたものと考える.材料のマクロスコピックな組織の成長とその応答は原子レベルの応答と密接に関連している.しかしながら,空間的に階層構造をなしている材料の変形応答を表現する場合,原子レベルまで遡ったモデルの構築において不可欠な時空的な極めて大きな隔たりの回避と複雑な階層構造を有するメゾスコピックな構造の存在がある.本研究では,非晶性ポリマーに対して,同じ分子構造を有するモノマーの多数の集合体を等価なモデルで置換し,モノマーとメゾ・マクロスコピックな材料の変形応答を関連つけるモデルを構築することを試み,以下の結果を得た.ポリマーを構成する高分子鎖の要素であるモノマーの構造解析と分子動力学を用いた緩和状態の解析ならびに力学的応答を検討した.その間、必要な原子間ポテンシャルの評価も行った.ついで,モノマーの集合体の応答と相互作用を詳細に検討しそれに等価なマイクロ・メゾメカニカルモデルを構築し,それを結合することによって,高分子鎖モデルを作成した.単位領域内に多くの高分子鎖を配置し,その応答を均質化法を用いて評価することによって,マクロなポリマーの力学的応答を表現した.本研究で構築したモデルを用いた,ポリマーの応答の直接シミュレーションによって,マクロな実験によって見られるポリマーの変形の特徴を良く再現できることが確認できた.しかしながら,定量的な対応に付いてはまだ問題を残している.これは,単位領域の取り方が新たなる特徴長さを導入していることによるもので,単位領域の大きさと実在するメゾスコピック構造との関連など今後検討の余地はある.しかしながら,マイクロ・メゾメカニカルモデルの構築に関する多くの知見が得られたものと考える.
高齢者のパーソナライズドケアを目指したイメージング看護学の確立

本研究では、地域包括ケアシステムのスキームに適合した新たな看護ケアの提供手段として、「高齢者のパーソナライズドケアを目指したイメージング看護学の確立」を目指す。認知機能の低下により精神・身体の不快感・苦痛を正確に表出することのできない患者に対し、個人最適化した看護ケアを提供するための手段として新規イメージング技術を活用することで、高齢者の精神状態、身体状態をモニタリングするセンサシステムを構築し、様々な異変を精度よく予測するアルゴリズムを提案することを目的とする。ここで開発するセンシング技術は看護技術の開発コンセプトである「非侵襲・無拘束」「持続可能」「リアルタイム」という要件を満たしたイノベーティブイメージング技術であることを目指す。平成30年度は、苦痛・不快感検知グループ、創部痛イメージンググループ、点滴漏れイメージンググループ、便秘イメージンググループを形成し昨年度に引き続きシーズを開発した。苦痛・不快感検知グループでは、尿量をターゲットとして、生体インピーダンス計測によるウェアラブルな尿量計測システムのデザイン及びプロトタイピングを実施した。創部痛イメージンググループでは、創部痛に関連するバイオマーカーの臨床での簡便な計測方法について検討した。点滴漏れイメージンググループは、簡便に可視化する技術の臨床での実施可能性の検証を開始した。便秘イメージンググループでは、昨年度確立した超音波検査アルゴリズムを用いて臨床に適応し排便をスムーズに誘導する効果を確認した。また、これらのデータを統合的に扱うための処理技術開発グループでは、様々な種類のデータ特にまず画像データを一元的に管理できるシステムを、褥瘡を例に完成させ、大学病院で実施している褥瘡回診への適応を開始した。開発した各種センシング技術について臨床でのフィージビリティスタディを開始しており、おおむね順調に進展していると判断した。センシングシステムを実装することで、患者アウトカムが改善するかを検証する臨床研究を実施する。平成28年度は新たなセンシング技術を開発するため、苦痛・不快感検知グループ、創部痛イメージンググループ、点滴漏れイメージンググループ、便秘イメージンググループを形成しシーズ開発に着手した。苦痛・不快感検知グループでは、尿意をターゲットとして、体圧センサを利用した推定方法の構築に取り組んでいる。また、顔面の画像解析からバイタルサインを推定することで不快感を評価する手法のプロトタイプを作成した。創部痛イメージンググループでは、疼痛に関連するバイオマーカーを検出する技術の基本設計を立案した。点滴漏れイメージンググループは、投与中のカテーテル留置部周囲の連続サーモグラフィ画像を活用し、点滴漏れに特徴的な温度分布変化を明らかにし、簡便に可視化する製品を開発した。便秘イメージンググループでは、便秘を最も効率よく可視化できる部位を選定し、超音波画像の蓄積を開始した。また、これらのデータを統合的に扱うための処理技術開発グループでは、様々な種類のデータ特にまず画像データを一元的に管理できるシステム構築を実施した。平成28年度は新たなセンシング技術の開発に着手し、平成29年度に実施するリファレンスとの照合に向けての開発期間と位置付けられている。本年度は専任の博士研究員を雇用し研究を推進した。すべてのグループで計画通りの進捗があり、おおむね順調に進展していると判断した。平成29年度は、苦痛・不快感検知グループ、創部痛イメージンググループ、点滴漏れイメージンググループ、便秘イメージンググループを形成し平成28年度に引き続きシーズを開発した。苦痛・不快感検知グループでは、尿意をターゲットとして、ロードセルを用いたベッドセンサシステムを開発し、健常人及び患者における尿意推定の実施可能性について検討した。また、顔面の画像解析からバイタルサインを推定することで不快感を評価する手法を作成した。創部痛イメージンググループでは、全層欠損動物モデルを用いて疼痛に関連するバイオマーカー候補を選定した。点滴漏れイメージンググループは、簡便に可視化する製品を開発した。便秘イメージンググループでは、便秘を最も効率よく可視化できる部位を選定し、超音波検査アルゴリズムを確立した。また、これらのデータを統合的に扱うための処理技術開発グループでは、様々な種類のデータ特にまず画像データを一元的に管理できるシステム構築を洗練させ、実装を開始した。開発したセンシングシステムのリファレンスとの照合が進んでおり、おおむね順調に進展していると判断した。

本研究では、地域包括ケアシステムのスキームに適合した新たな看護ケアの提供手段として、「高齢者のパーソナライズドケアを目指したイメージング看護学の確立」を目指す。認知機能の低下により精神・身体の不快感・苦痛を正確に表出することのできない患者に対し、個人最適化した看護ケアを提供するための手段として新規イメージング技術を活用することで、高齢者の精神状態、身体状態をモニタリングするセンサシステムを構築し、様々な異変を精度よく予測するアルゴリズムを提案することを目的とする。ここで開発するセンシング技術は看護技術の開発コンセプトである「非侵襲・無拘束」「持続可能」「リアルタイム」という要件を満たしたイノベーティブイメージング技術であることを目指す。平成30年度は、苦痛・不快感検知グループ、創部痛イメージンググループ、点滴漏れイメージンググループ、便秘イメージンググループを形成し昨年度に引き続きシーズを開発した。苦痛・不快感検知グループでは、尿量をターゲットとして、生体インピーダンス計測によるウェアラブルな尿量計測システムのデザイン及びプロトタイピングを実施した。創部痛イメージンググループでは、創部痛に関連するバイオマーカーの臨床での簡便な計測方法について検討した。点滴漏れイメージンググループは、簡便に可視化する技術の臨床での実施可能性の検証を開始した。便秘イメージンググループでは、昨年度確立した超音波検査アルゴリズムを用いて臨床に適応し排便をスムーズに誘導する効果を確認した。また、これらのデータを統合的に扱うための処理技術開発グループでは、様々な種類のデータ特にまず画像データを一元的に管理できるシステムを、褥瘡を例に完成させ、大学病院で実施している褥瘡回診への適応を開始した。開発した各種センシング技術について臨床でのフィージビリティスタディを開始しており、おおむね順調に進展していると判断した。リファレンス機器との照合に向けて開発を進める。センシングシステムを実装するためのフィージビリティスタディを開始する。センシングシステムを実装することで、患者アウトカムが改善するかを検証する臨床研究を実施する。