一般講演

3-001

送電鉄塔間通信に向けた100GHz帯無線信号の反射特性

○森村 俊・池田研介・宮下充史（電力中央研究所）

当所では，2040年頃のインフラ用通信の実現を目指した高信頼通信ネットワークの構想として，TOWER LINK (Transmission tower based Optical and Wireless Extremely Reliable Link) 構想を掲げている。ここではHAPSと送電鉄塔周辺の端末間や，送電鉄塔上の端末同士を無線で接続することが想定されている。このとき，無線伝搬路中に障害物が入り込むことが考えられ，これまでに追加損失に関する実験などを実施してきた。これを踏まえ，本稿では伝搬路付近の金属構造物による電波の反射に関する実験結果について述べる。周期構造を持つ反射物により，特定の方向に干渉による強度ピークが現れることを示した。

3-002

5G対応分散アンテナシステムのTDDタイミング検出における共通位相誤差補正手法

○杉本雅彦・正木克実・飯田康隆（東芝）

分散アンテナシステム（DAS: Distributed Antenna System）を複数の携帯電話事業者で共同利用する場合、携帯電話事業者ごとに、上り通信と下り通信を時間的に切り替える TDD（Time Division Duplex）タイミングを検出する必要があり、装置の構成を簡易にするために、TDD タイミング検出回路の小規模化が求められている。今回、5G 対応 DAS において、全サブキャリアに共通して位相回転を生じる共通位相誤差（CPE：Common Phase Error）が存在する場合でも、演算量の多い処理を用いることなく、5G TDD 信号の切り替えタイミングが検出可能になる共通位相誤差補正手法を提案する。

3-003

2入力積和演算回路を用いた光リザバーシステムの8入力化の実装に向けた検討

◎小椋道矢・草野圭祐・関根かをり・和田和千（明治大学）・砂田 哲（金沢大学）・原 伸介・田野井 聡・笠松章史（情報通信研究機構）

光リザバーコンピューティングの出力層実装を目的として、先行研究の2入力アナログ積和演算回路を基に、入力間の整合を考慮した8入力積和演算回路を構成した。65 nmCMOSプロセスを想定し、整合の有無による直流特性および周波数特性の違いを回路シミュレーションにより評価した。さらに，光リザバーの出力データを用いたシステム評価を行い、NMSEにより性能を比較した。その結果、多入力化および整合設計に伴う寄生要素や帯域制限がシステム精度に与える影響を定量的に示した。本研究は、回路特性とシステム性能の関係を明らかにし、光電融合リザバーシステムにおける出力層設計の課題を示すものである。

3-004

PTAT電圧発生回路のバイアス電圧依存性についての一考察

◎村田英夢・関根かをり（明治大学）

PTAT電圧発生回路は、温度に比例した電圧を生成し、理想的にはバイアス電圧に依存しない特性を有することが知られている。しかし実際には、PTAT出力電圧がバイアス電圧に依存するという報告もあり、その要因は十分に解明されていない。本研究では、PTAT回路を構成するMOSFETの弱反転領域動作に着目し、バイアス電圧依存性の発生要因について検討した。回路動作点に基づいた単体MOSFETのV_C–I_D特性シミュレーションを行った結果、ドレイン電圧の違いに起因してゲート電圧減衰係数rに差が生じることを確認した。さらに、このrの差およびチャネル形状比の違いが、電流一致条件を通じてPTAT出力電圧に正のバイアス電圧依存性を与えることを明らかにした。

3-005

キルヒホッフの電圧則の破れとMOS-FETによる信号電圧増幅

○三森基輝（スフェリカル イメージング（個人事業主））

MOS-FETによる信号の増幅において、GS間ではなくGD間の特性に着目し、MOS-FETのみをトランジスタとする回路において、電流と電圧、それぞれについて増幅することに成功した。特に信号電圧の増幅では、キルヒホッフの電圧則が破れて増幅が起こるということが理論予想通りに実験で証明できた。残念ながら、信号源をグランドに接続できないなど実用性が低い回路となってしまったが、動作がKVLの破れに基づいているので、興味を持っていただけると大変光栄に存ずる。

3-006

自励振モデルによる抑制を用いたSNN用特徴検出フィルタの精度向上化に対する一検討

◎今村楓也・佐々木芳樹（日本大学）

近年，生体と同様のスパイキング波形を再現したパルス型モデルによるネットワークの構築が研究されている．先に我々は，P-HCNMを用いた階層型ネットワークのための特徴抽出可能なフィルタ構築について検討した．しかし，先に提案したフィルタは特徴を構成する画素と周辺の画素を比較した際に，発火周波数に差がない場合においてもフィルタが応答するという課題があった．そこで本稿では，自励振モデルを用いたフィルタによるフィルタリングの精度向上化について提案する．その結果，一定以上発火周波数の差がない場合は自励振モデルが次段のP-HCNMを抑制することで，フィルタリングの精度向上が可能であることを明らかにした．

3-007

同報ニューロンユニットによる大域的閾値補償を用いたホップフィールドネットワークの時系列想起の検討

◎大沼亮介・佐々木芳樹（日本大学）

近年，自律配送システムの実現に向け，低消費電力かつ長時間安定に動作する時系列情報処理技術が求められている．本研究では，低電源電圧で動作可能なニューロンモデルを用いたホップフィールドネットワークに着目し，アナログLSI実装において問題となる素子ばらつきへの耐性向上を目的とする．従来手法では，多段遅延回路によりスパイクタイミングの局所的ばらつきを吸収していたが，膜電位や閾値の大域的な揺らぎによる想起不安定性が残存していた．そこで本研究では，ネットワーク全体の閾値を横断的に調整する同報ニューロンユニットを導入し，動作点の補償を行う手法を提案する．その結果，提案手法により全ニューロンが安定に発火し，時系列パターンを想起できることを確認した．

3-008

リザバー計算に向けた結合荷重値制御の反転および変調可能なSTDP回路の検討

◎山口明伸・佐々木芳樹（日本大学）

近年，自動運転の実現を目指し，時系列データの並列処理に優れているリザバーコンピューティングが研究されている．先に我々は，リザバー層をスパイキングニューロンの電子回路モデルであるP-HCNMにより構築し，さらに出力層とリザバー層間の結合荷重値を学習させるネットワークについて検討を行った．しかし，従来のSTDP学習則は入力タイミングのみに依存するため，正誤のフィードバックが必要な時間的XOR等の非線形タスクへの対応が困難であった．そこで本稿では，生体脳の報酬信号に着想を得て，LTPおよびLTDを反転・変調可能な非対称型STDP回路を提案する．その結果，報酬信号により学習則の反転・変調制御が可能であることを明らかにした．

3-009

パルス型ハードウェアカオスニューロンモデルを用いた自己組織化マップのための近傍更新回路に対する一検討

◎中山和樹・佐々木芳樹（日本大学）

近年，脳が持つ優れた処理能力および低消費電力性を，スパイキングニューラルネットワークで再現する研究が行われている．先に我々は，パルス形ハードウェアカオスニューロンモデル（P-HCNM）を用いた自己組織化マップ（SOM）の実装に向け，参照電圧比較回路および参照電圧更新回路を提案した．しかしSOMの学習には，勝者ユニットに加えて近傍ユニットを同時に更新する近傍学習が必要である．本稿では，勝者ユニット近傍セル更新のための近傍更新回路を提案し，グレースケールデータを対象としたSOMを検討した．その結果，近傍を含む参照電圧更新により，MAP上で参照電圧分布が勾配構造を形成可能なことを明らかにした．

3-010

BLEを用いた出会い頭事故防止システムの先頭車両抽出による処理時間削減に対する一検討

◎村越 陽・佐々木芳樹（日本大学）

近年，住宅街など見通しの悪い交差点での出会い頭事故を未然に防止する研究が行われている．先に我々はGPSデータをBLEブロードキャスト通信で共有し衝突予測座標を算出するシステムを提案した．しかし，同一車線を走行する車両については先頭車両のみを計算対象とするべきだが，従来手法では全車両を計算対象車両としてしまい処理が増大する課題があった．そこでOpenStreetMapから得た交差点IDと交差点までの距離情報を用い，自車両が侵入可能性のある交差点に対する先頭車両の特定方法の検討をした．その結果，計算対象を先頭車両のみに限定することで衝突エリアおよび衝突時刻推定判定アルゴリズムの実行回数を削減し，計算時間を29.1%以上短縮できることを示した．

3-011

染色液液面と放電電極の距離が脱色に与える影響

○小松 真（岩手医科大学）

当方で続けてきた染色液脱色による水処理模擬実験について，陽極の液面からの距離が脱色に影響する可能性が高い結果が得られた。20mg/Lインジゴ液12 mLに，容量0.2uF充電電圧4kVの電荷をギャップ長18–35mm対向電極間で10回パルス放電し，放電後の濃度変化を610 nmの吸光分光で評価した。脱色の程度は陽極が染色液液面に近い場合と遠い場合に分けて評価した。放電電流は電極位置による差がなかった。一方脱色については陽極が水面に近い場合は125分後に脱色が完了し，電極間距離によらず大きな脱色が得られるのに対し，遠い場合は電極間距離が大きいほど脱色の速度と性能が明確に下降した。これは電極配置が水処理性能に影響する可能性を示すと考える。

3-012

熱殺菌による根尖性歯周炎治療における充填液の組み合わせが根管内温度上昇に及ぼす影響の多角的評価

◎北島秀希・太良尾浩生（香川高等専門学校）・芥川正武・榎本崇宏（徳島大学）・安野恵美子（阿南工業高等専門学校）・富永敏彦（とみなが歯科）・湯本浩通（徳島大学）・野村政宗（秋田工業高等専門学校）・武居 周（宮﨑大学）・池原敏孝（徳島文理大学）・木内陽介（徳島大学）

高周波根尖療法（EMAT）はジュール熱による殺菌を目的とするが，充填液の導電率が発熱特性に与える影響の定量的な把握は不十分であった．本研究では，加熱の均一性や加熱強度を定義する4つの統計的指標を導入し，根管内と病変内の充填液の組み合わせ（計8パターン）を多角的に評価した．三次元数値歯モデルを用いた連成解析の結果，加熱強度と均一性の間にトレードオフが存在することが示された．また，等価回路を用いた理論的考察により，標的領域へのエネルギー集中には，病変部に対して根管内の電気抵抗を高く維持することが物理的な必須条件であることを見出した．本成果は，効率的な加熱を実現するための理論的根拠に基づく充填液選定指針を与えるものである．

3-013

遺伝的アルゴリズムを用いた熱中症検出パラメータの最適化

◎水野水野・仲林昴彦・村上智哉・池浦良淳・早川聡一郎（三重大学）・八尾健一朗・中神正樹（中部電力）

本研究では，作業現場における熱中症の判定精度向上を目的に，遺伝的アルゴリズムを用いて心電図R波間隔変動のHF成分の急上昇検知に関する2変数の熱中症判定パラメータの最適化を行った。高温環境と高湿環境を再現した人工気候室での実験で収集した18名の心電図データを用い，倍率と最小継続時間の2変数を探索した結果，最適解として倍率 2.18，最小継続時間32.35を得た。従来手法と比較し，感度は60.0%から100%に向上し，熱中症兆候の見落としを防止できるようになった。しかし，特異度は25.0%に留まっており，改善課題である。今後は偽陽性低減に向け，HF成分以外の指標を組み合わせた判定ロジックの構築と現場検証を進める。

3-014

深部体温とSDNNによる現場作業時の熱ストレス評価

◎仲林昂彦・池浦良淳・早川聡一郎（三重大学）・中神正樹・八尾健一朗（中部電力）

本研究は, 現場作業時における熱ストレスと疲労蓄積の客観的指標として, 心拍変動指標であるSDNNの有効性検証を目的とした。電力インフラ作業現場で, ウェアラブルデバイスを用いて作業者の深部体温と心電データを収集, 1分間SDNNを算出して2名の作業員の結果を比較した。深部体温が37℃以下で推移した作業者ではSDNNが40～80msの高水準を維持した一方，深部体温が37.5℃を超えた作業者ではSDNNが約30msまで低下した。これにより, SDNNは深部体温と関連性を持ち, 熱ストレスを評価する有効な客観的指標であることが示された。今後は熱中症発症の予兆となるSDNNの低下ラインを特定し, リスク予測の精度向上を目指す。

3-015

味刺激に対する脳波反応パターン

◎Ting Wang・岡村純也・王 鋼（鹿児島大学）

本研究は，事象関連スペクトル変動（ERSP）解析を用いて，異なる味質が大脳皮質の振動活動に及ぼす影響を検討した。健常大学生20名を対象に，ガストメータで提示した甘味・塩味・酸味・苦味（加えてうま味）刺激中の脳波を記録した。解析の結果，すべての味刺激で刺激後350–550 msに全脳電位の増大が認められた。低周波帯（1–4 Hz）では酸味が最も強いパワー増加を示し，不快な味ほど注意・情動処理が強く関与する可能性が示唆された。一方，アルファ帯では酸味・苦味で抑制が顕著で，ガンマ帯では前頭部を中心に不快味で増強が観察された。これらの結果は，味の快・不快という情動価が皮質味覚処理を体系的に調節することを示している。

3-016

睡眠中における人体皮膚抵抗の複数部位計測および相関解析

◎丁 健辰・山口陽誠・山岸健人（東京大学）・李 成薫（理化学研究所）・横田知之・染谷隆夫・関野正樹（東京大学）

本研究では、睡眠中における人体皮膚電気抵抗の変動特性と睡眠段階との関連性について検討した。皮膚電気抵抗は、低侵襲かつ低コストで計測可能な生体指標であり、在宅環境での長時間モニタリングへの応用が期待されている。本研究では、睡眠中に皮膚電気抵抗および脳波（EEG）を同時計測し、EEGに基づく睡眠段階判定を基準として解析を行った。取得した皮膚電気抵抗信号に対して前処理を施し、睡眠段階との相関を評価した。さらに、複数の身体部位における計測結果を比較し、部位依存性および信号品質の違いについて検討した。その結果、睡眠中の皮膚電気抵抗変動と睡眠段階との関連が示唆され、睡眠計測に適した計測部位を明らかにした。

3-017

ラット後肢への磁気刺激の前後の呼気成分濃度分析

◎髙橋諒太・楊 嘉誠・權 杞映・山田はるか・山原弘靖・船谷聖子・三村維真理・伏見幹史・西 裕志・田畑 仁・南学正臣・関野正樹（東京大学）

磁気刺激は電気刺激に変わり得るリハビリテーション療法の方法である。それを評価する指標の中で、非侵襲的かつ繰り返し施行できる点から、呼気ガスに着目し、刺激前後の変化を観察する。18,000発の刺激の前後のガスを比較した結果、アセトン、ヘプタナール、ノナナール、オクタナールの4種が有意に増加した。特に、アセトン以外の3種のガスは報告例がなく、新たな発見である。また、ヘプタナールとノナナールは酸化ストレスの指標としても知られており、磁気刺激により酸化ストレスが増加したことが伺える。電気刺激と比較をすると、これらの成分には有意差が出ておらず、磁気刺激の方がラットの代謝への影響が大きいと考えられる。

3-018

選択的セロトニン再取込阻害剤が脳波に及ぼす特徴解析
―定位置計測用基板の動物への応用―

◎池谷真里佳・舘野 高（北海道大学）

選択的セロトニン再取込阻害剤（SSRI）が聴覚処理に及ぼす影響を評価するため、マウス脳波の定位置計測が可能なフレキシブル基板を開発した。対照群とSSRI投与群に対して聴覚Oddball課題を実施し、ミスマッチ陰性電位（MMN）を計測した。MMNの評価対象範囲内におけるPeak-to-Peak振幅と負ピーク潜時の解析を行った結果、SSRI群の持続時間逸脱条件では、対照群に対して振幅が増大する傾向が確認された。これは、持続時間逸脱が相対的に感度の高い条件である可能性を示唆する。本結果は、本計測および解析手法が小型動物の薬理評価において有用である可能性を示唆している。

3-019

聴覚皮質における低侵襲な神経活動変調の制御に向けた近赤外光神経刺激法の開発

◎髙橋皓太・舘野 高（北海道大学）

近赤外光神経刺激(NINS)は，脳活動を低侵襲，高時空間分解能で修飾する技術として注目されている．NINSは温度上昇を誘発して神経活動を変調させるが，過度な温度上昇が起きないようにする必要がある．また先行研究においても温度と神経変調効果に言及した文献は少ない．本研究ではNINSによる聴覚皮質における温度上昇と自発的・音誘発的な神経活動の変調効果の関係について調べた．
自発的な神経活動はNINSによる温度上昇が小さければ増加し，大きくなれば減少することが分かった．音誘発的な神経活動は小さい温度上昇によって増強されることが分かった．今後はこれらを聴覚領域における治療への応用につなげたい．

3-020

ノイズ理論式に基づくCT画像ノイズ成分解析

○向山隆史（名古屋大学医学部附属病院）・今井國治・藤井啓輔・川浦稚代（名古屋大学）・森 政樹・小柳仁美・堤 貴紀（名古屋大学医学部附属病院）

CT画像ノイズは低コントラスト病変の検出能に大きく影響し，構造ノイズ，量子ノイズ，電気ノイズを主成分として構成されるが，これらを定量的に解析する手法は存在しない。そこで本報告ではCT画像上のノイズ成分の解析をおこなうため，新たにノイズ理論式を構築した。CT装置から取得した画像を用いて，構築したノイズの理論式の妥当性並びにノイズ成分の評価を実施した。その結果，CT画像上のノイズは理論通り透過線量換算値の二次関数と規定でき，Photon Counting CTにおけるエネルギー閾値処理による電気ノイズ抑制効果も実証することができた。以上より考案したCT画像ノイズ成分解析法には妥当性があり信頼性の高い解析法である事が示された。