Tokyo Polytechnic University Repository / 東京工芸大学学術リポジトリ

List of Research Activities

東京工芸大学博士（工学）2013thesi

森上, 伸也

3051

モリカミ, シンヤ

Morikami, Shinya

3052

様式第２-１号 
   論   文   要   旨（課程博士）  
（ 和 文 ）                東京工芸大学 
学籍番号 1184001 氏  名 森上 伸也 
論文題目 通風環境における人体温熱生理モデルと気持ちよさ評価モデルに関する研究 
 
（２０００字程度） 
日本の高温多湿な夏季における過剰な節電対策や省エネ行動は、熱中症を助長させる危険性がある。特異な
気候への対策として、伝統的に、日本の住宅では、自然通風が室内環境の改善に有効な手段であると考えられ
てきた。しかし、通風が人体温熱生理反応と温熱快適性に及ぼす定量的な効果は、解明されていない部分が多
い。夏季における健康的な室内温熱快適性の向上のために、自然通風の有効利用についてさらに検討する必
要がある。 
本研究では、通風型人工気候室を用いて被験者実験を行い、通風環境における人体温熱生理モデルと気持
ちよさ評価モデルの提案を目的とする。本論文は、次に示す各章で構成される。 
第 1 章「序論」では、研究の社会的背景、住宅の通風気流特性、温熱快適性に関する既往の研究、人体温熱
生理モデルに関する既往の研究、研究の目的及び研究の流れについて述べた。 
第 2 章「温熱環境評価のための通風型人工気候室の性能特性及び生理量測定機器の動特性」では、通風型
人工気候室の概要を取りまとめ、通風型人工気候室の性能特性と、生理量測定機器の性能特性について述べ
た。 
第 3 章「通風環境における皮膚温と発汗蒸発特性に関する研究」では、通風環境における皮膚温・耳内温度
及び発汗蒸発特性を述べた。自然通風は緩やかな周期で変動する特性を有しているので、実験は、周期定常風
の気流周期を変えて行い、人体の皮膚表面温度と深部温度及び発汗量を関連させながら、発汗の蒸発効果に
ついて考察した。通風環境における人体の生理応答について得られた知見を、人体温熱生理モデル及び気持
ちよさ評価モデルに反映させた。 
第 4章「静穏環境における人体温熱生理 2 nodeモデルに関する研究」では、2 node モデルの平均皮膚温の
予測精度を向上させる目的で、被験者実験との比較を行った。被験者実験は、通風型人工気候室の 2 室間を被
験者が移動することで、気温及び相対湿度がステップ的に変化する静穏環境の実験条件を再現した。2 node モ
デルにおける「血流モデル及び発汗モデルにおける人体温熱制御係数を同定する」ことで、平均皮膚温の予測
精度について検討した。 
 
様式第２-１号 
学籍番号 1184001 氏  名 森上 伸也 
 
論文要旨（２０００字）その２ 
第 5章「通風環境における人体温熱生理 2 nodeモデルに関する研究」では、第 4章に引き続き、通風環境に
おける 2 node モデルの適応性を検討した。実験は、気温と相対湿度を一定に保ち、風速のみをステップ的に変
化させて、人体の過渡的な生理応答を測定した。2 node モデルの計算結果と実験結果の比較から、「不感蒸泄
モデルと発汗モデル」の問題点について把握した。不感蒸泄モデルは皮膚内部における拡散現象としてモデル
化を行った。発汗・蒸発モデルは発汗現象と蒸発現象を分離してモデル化することで、通風環境へ適応性を検討
した。不感蒸泄モデルと発汗・蒸発モデルを拡張することで、平均皮膚温の予測精度を向上させることができた。 
第 6 章「静穏環境における気持ちよさ評価モデルに関する研究」では、静穏環境における気持ちよさ評価モデ
ルについて検討した。実験は、気温と相対湿度が異なる 2室間を被験者が移動する環境で、気持ちよさ評価の主
観申告測定を行い、生理量と関連付けた気持ちよさ評価モデルを提案した。気持ちよさ評価モデルの説明変数
は、平均皮膚温と平均皮膚温の変化率とすることで、生理量との関連付けを行った。 
第 7章「通風環境における気持ちよさ評価モデルに関する研究」では、第 6章に引き続き、「通風環境における
気持ちよさ評価モデル」を提案した。実験は、気温と相対湿度を一定に保ち、風速のみをステップ的に変化させ
て、人体の過渡的な主観申告を測定した。気持ちよさ評価モデルの説明変数は、静穏環境と同様に、平均皮膚
温と平均皮膚温の変化率とすることで、生理量との関連付けを行った。また、温熱環境がステップ変化した条件に
おける「気持ちよさ評価マップ」の作成を行った。 
第 8章「総括」では、本論文のまとめとして、各章で得られた結論について述べた。 
 
 


通風環境における人体温熱生理モデルと気持ちよさ評価モデルに関する研究

6KJ00009611419論文Articledepartmental bulletin pape

水木, 慶子

1925

ミズキ, ケイコ

MIZUKI, Keiko

1926

Mount Auburn and The Piazza Tales

作品(中扉)

18KJ00009722959作品Workdepartmental bulletin pape

甲賀, 正彦

3023

コウガ, マサヒコ

KOGA, Masahiko

3024

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Illustration for the Sunday School

19KJ00009722940作品Workdepartmental bulletin pape

三浦, 剛

3025

ミウラ, ツヨシ

MIURA, Tsuyoshi

3026

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JCT Tokyo

西村, 安弘

2413

ニシムラ, ヤスヒロ

NISHIMURA, Yasuhiro

Japanese

Heresy and Impurity; A Comparative Study on Medea and Himiko

中神, 美砂

3011

ナカガミ, ミサ

Princess Ekaterina Romanovna Dashkova and Her Trip to England

東京工芸大学博士（工学）2013doctoral thesi

上野, 幾朗

ウエノ, イクロウ

Ueno, Ikuro

様式第２-１号 
   論   文   要   旨（課程博士）  
（ 和 文 ）               東京工芸大学 
学籍番号 １１８５００１ 氏  名 上野 幾朗 
論文題目 
 
状態遷移テーブル参照型算術符号に関する研究 
論文要旨（２０００字） 
 
算術符号は高い圧縮性能と様々な情報源に適用できる汎用性を有する．しかし，その演算負荷が高いため，
如何に効率を保ったまま演算負荷の低減を行うかという検討が長年進められてきた．その結果，最近では，算
術符号が多くの画像／映像符号化標準に採用されるようになっている．しかしながら依然としてその負荷は大
きく，算術符号の普及の妨げとなっていると考えられる．これまでの算術符号の簡易化検討の殆どはシンボル
の確率に応じて対応領域を割り当てる領域計算方法を対象としている．これに対し本論文では算術符号では必
要であるがハフマン符号では不要である領域下端アドレスの計算に着目し，ハフマン符号と同様に，状態遷移
先と符号とを出力する状態遷移テーブルを参照して算術符号化処理が実行できるようにすることを検討した．
以下では，このような処理の簡易化を実現した 2 値算術符号器 STT-coderの提案と評価を行う． 
最初に，最も簡易なレジスタ長 3ビットの構成を例にとり，提案方式の動作と符号化性能を検証した．その
際，領域下端アドレスの計算を不要とする手段としては最も簡単な，再正規化時（領域が 1/2以下に減少した
時）に必ずフラッシュ（符号確定の処理）を行う手法（方式 1）を考察した．この時，後続のシンボルと組み
合わせて有効領域を再分割することにより，フラッシュに伴って生じる効率低下を抑止する拡大フラッシュの
概念を導入した．さらに，若干のテーブルサイズの増大を許容し，出力可能な符号が確定した時にはフラッシ
ュではなく通常の再正規化を行うように修正した簡易化手法（方式 2）を提案した．方式 2 では，有効領域の
アドレス下端と確定済み符号の与えるアドレスとの差を記憶する必要があるためこの値をオフセットと定義
した．このような基礎検討に基づき実用性の高い算術符号を設計するためレジスタ長を 6 ビットに拡張し，テ
ーブルサイズを支配する設計パラメータであるオフセット数に着目し，その最適化を検討した．そのために，
シンボル発生確率の偏りが異なる各種 2 値情報源（MPS 確率が 0.5 から 0.987 程度）に対し理想的には約 99%
の効率が維持される 8 つの情報源モデル群（確率状態）を想定した．オフセットの許容値により，生じ得る有
効領域幅に対する確率状態ごとの両シンボルへの領域割り当て幅の自由度が制限される．そこでオフセット値
の許容種類数 N を１から順に増加させ，N に応じた最適なオフセット値の組み合わせをグリーディ法により求
めることとした．その結果，符号化効率については Nが大きいほど低 MPS確率の確率状態での符号化効率を高
くできるものの，高 MPS確率の確率状態での効率は，オフセット値が大きいほど有効領域の期待値が小さくな
ることから，逆に低下することを明らかにした．この結果対象範囲の情報源に対する平均的効率の最大化を実
現するうえで最適なオフセット数が存在することが明らかにでき，6 ビットシステムでは N=4 が最適で，その
オフセット値 D の組み合わせは(D=0,16,24,28)となることが導かれた．さらにオフセットの大きな D=28,24に
おいては現時点での符号化の最適化よりも将来の有効領域の増大化を優先させることにより，広範囲の確率状
態に対しより良好な符号化性能の実現が可能であることが示された．このような条件下における静的符号化効
率は，理想算術符号に対し，MPS確率が低い範囲では 0.5%程度の低下に留まり，充分実用的なレベルにあるこ
とを明らかにした． 
次に STT-coder の確率推定（確率の学習）問題について考察し，その符号化性能（動的性能）について解析
した．確率推定方式としては，簡易化が容易な状態遷移型確率推定を前提とした上で，これまでの課題であっ
た LPS確率が 0.5付近での性能低下の原因を究明し，広範囲の情報源に対して符号化性能の制御を可能とする
「遷移 LPS比率」の概念を新たに導入した． 
確率状態が 8状態で理想符号化を前提とした，提案学習方式の動的性能を解析したところ，遷移 LPS 比率の
導入により最低符号化効率は導入前より約 2%向上した．さらに確率状態の区分は 8 種類のまま，遷移の過程を
示す 1 ビット情報を追加した 16 状態化を行うことで動的性能はさらに約 4%向上することが示された．これを
既存の標準算術符号である MQ-coder で同程度の情報源範囲に対応させた 22 状態版と比較したところ，
STT-coderの符号化効率は平均的に約 1.5%上回り，従来方式に対する動的性能の改善が確かめられた． 
以上のように，本論文ではテーブル参照型算術符号 STT-coder を新たに提案し，算術符号でありながら簡易
なテーブル参照により符号化処理が実現できること，既存の標準算術符号化に比べて同等以上の符号化性能が
得られることを明らかにした． 
 
  
 
様式第２-１号 
学籍番号  氏  名  
 
論文要旨（２０００字）その２ 
 


状態遷移テーブル参照型算術符号に関する研究

Ganesan Vinayaga, Murthy

様式第２-１号 
   論   文   要   旨（課程博士）  
（ 和 文 ）               東京工芸大学 
学籍番号 1084003 氏  名 Ganesan Vinayaga Murthy 
論文題目 
 
 
FATIGUE ESTIMATION OF STAY CABLES OF THE CABLE STAYED BRIDGE 
UNDER THE ACTION OF WIND AND RAIN 
                
（２０００字程度） 
 
大スパン建築物や橋梁でしばしば使用されるケーブル部材は，降雨時の風振動（以下，レインバイブレー
ション）が非常に大きくなることがある。この場合，長期にわたる疲労損傷の累積が懸念されるが，風速
と降水量の同時確率のモデルが確立されていないことや，過去に実施されている風洞実験も，降水量の範
囲が限定されているなどの理由で，詳細な検討が行われた事例は極めて少ない。本論文では，降雨を再現
できる特殊な風洞実験装置を用いて，ケーブルの傾斜角度，風向，風速，降雨強度について，広い範囲で
実験を実施し，ケーブルの風応答振動振幅の性質を明らかにする。また，降雨時のケーブルの風振動を円
筒形物体にリブレットが付加された 1自由度応答として計算する手法を開発する。以上の風洞実験結果と
計算結果に気象観測記録に基づく風向・風速と降水量の同時確率モデルを組み合わせることにより，風－
降雨によるケーブルの振動による累積疲労損傷度の評価を行う方法を確立し，耐風設計に導入する方法を
明らかにする。 
 第 1章では，研究の社会的背景と目的について述べる。ケーブル構造物の安全性現する空力振動は極め
て影響が大きい。社会的背景と過去の研究者による先行研究についてまとめ，本研究の目的を明らかとす
る。 
 第 2章では，気象データの統計解析について述べる。レインバイブレーションには，構造物建設地点の
風向，風速，降雨に関する気象条件が大きく関係する。従来は風向特性を考慮せずに，風速と降雨等の関
係からレインバイブレーションが評価されることがあったが，本研究では，風向と風速，降雨の結合確率
モデルを構築し，対象地点の気象状況をモデル化する方法を提案する。 
 第 3章では，レインバイブレーションに関する実験的検討を行う。実験は石家庄鉄道大学との共同研究
として実施された。まず，同大学で開発された降雨と強風を同時に再現し，ケーブルの部分模型に作用さ
せレインバイブレーションを実験室内で再現できる装置を紹介する。 
実験は径の異なる２種類のケーブルモデルに対して実施された。太径のモデルでは，風速，降雨強度，傾
斜角，風向角の諸条件がケーブルの振動に与える影響を目視により把握するために実施する。細径のモデ
ルでは，特に振動が顕著となる実験条件の組み合わせに対して，スクルートン数等の影響についても検討
する。さらに振動を抑制するための空気力学的対策についても検討する。 
 第 4章では，レインバイブレーションを再現できる数学モデルについて検討する。計算結果は実験結果
と比較して検証される。数学モデルは，準定常仮定に基づくギャロッピングモデルを拡張したものであり， 
様式第２-１号 
学籍番号 1084003 氏  名 Ganesan Vinayaga Murthy 
 
論文要旨（２０００字程度）その２ 
 
レインバイブレーションに特有な降雨によって形成されるリブレットの性質，特にリブレットの相対位置
による準定常風力を反映できるように拡張される。 
 第 5章では，釣り構造のケーブルにおける剛性とサグ（ケーブルの懸垂による静的たわみ）の重要性に
ついて述べる。固有振動数とモード形状を決定するケーブルの固有振動モデルを提案する。応答振幅と曲
げ応力の関係を 1 次から 3 次までの３つのモードについて明らかにする。特に梁-線材理論による解析解
と数値計算を比較して妥当なことを示す。 
 第 6章では，疲労損傷を評価する手法について述べる。本章は，これまでの確率モデルと，レインバイ
ブレーションの実験結果，ケーブルの振動モデルを総合的に組み合わせ，第 2章で提案された３つの確率
モデルがケーブルの疲労損傷から見てどのように異なるかを検討する。 
 第 7章では，これまでの章のまとめであり，ケーブルのレインバイブレーションによる疲労損傷に対す
る評価手法の指針を与える。 
 以上，本研究は，詳細な検討が行われた事例は極めて少ないレインバイブレーションの組織的な実験条
件の組み合わせの膨大なデータを明らかにし，気象条件として風速と降雨量だけではなく，風向に関する
情報も考慮するなど，より詳細なデータを扱う計算を行った結果，従来は，評価が困難であったより現実
に近い条件でのケーブルの疲労損傷の評価を可能にした。ケーブル構造物の耐風設計に新たな可能性をも
たらすもので，耐風設計における学術的，実務的な大きな貢献が期待できる。 
（１，７２４文字） 
 


Fatigue Estimation of Stay Cables of the Cable Stayed Bridge Under the Action of Wind and Rain

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