hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地表に現れなかった震源断層を地震学的手法によって探す試み

2000年10月6日に発生した鳥取県西部地震の余震域において独自の臨時余震観測を行い,そこで得られた地震波形を用いてS波スプリッティングの解析を行なった.観測期間は次の3期間である.まず,本震直後の2000年10月915日にかけて,余震域南端に近い鵜の池(UNO)に地震計を設置した.その後,2001年4月2124日にかけて,合計9点(震源決定用の観測点を含む)の観測点を設置した.断層直上には上記の鵜の池に加えて,吉岡ほか[2000]によってアスファルトのクラック群が発見された本震の震央地くの笹畑(SSB)にも地震計を設置した.さらに,2002年4月20日6月3日にかけて,震源断層上の観測点として賀祥(GASO)を加えて臨時観測を行った.推定震源断層の直上に位置する観測点であるUNO, SSB, GASOにおいて,速いS波の振動方向の分布にN106-112°EおよびN148-157°Eという2つのピークが現れた.前者は水平最大圧縮応力方向と平行で,後者は推定震源断層の走向にほぼ一致する.したがって,応力場によって形成されたクラックと本震時の断層運動によって形成されたフラクチャ群がそれぞれS波偏向異方性の原因であると解釈できる.また,2つのピークを示す余震はそれぞれ異なった領域に分布しており,本震時に形成されたフラクチャが分布している領域が推定できる.推定したフラクチャ分布域は,各観測点の直下5km以浅である.また,2つのS波の到達時間差から見積もったフラクチャ分布域における異方性の度合は約2%である.2000年10月6日に発生した鳥取県西部地震の震源断層において余震観測を行い,そのデータをもとにS波スプリッティングの解析を行なった.その結果,以下の事柄が明らかになった:(1)震源断層中央部のの直上では早いS波の振動方向が断層の走向に平行である.これは,本震時に形成された剪断クラックを反映していると考えられる.(2)震源断層南端では,早いS波の振動方向が,広域応力場(最大水平圧縮応力方向)に一致している.このことから,本震時の主たる破壊は,震源断層南端まで及んでいなかったことが示唆される.(3)震源断層中央部で発生した地震のうち,本震時のすべり量が大きかった(4m以上)領域の一部をパスが通過してきたもののみ,断層と平行な早いS波の振動方向を示す.これは,本震時に破壊したアスペリティと剪断クラックの分布している領域が良い一致を示していることを意味している.本年度の研究成果から,震源断層の走向方向の広がりをS波スプリッティングでおさえることができた.また,「震源断層直上でのS波スプリティング解析はアスペリティの検出に有効である」との新しい知見が得られた.ただし,本年度の観測・解析では,震源断層上の観測点分布が粗であったため,アスペリティ領域の一部しか検出できなかった.そこで,推定されているアスペリティ領域直上に臨時観測点を密に配して,アスペリティの全体像を捉えることとが今後の課題である.また,アスペリティ領域とその他の領域での異方性の度合いの比較を定量的に行うことも重要な課題である.2000年10月6日に発生した鳥取県西部地震の余震域において独自の臨時余震観測を行い,そこで得られた地震波形を用いてS波スプリッティングの解析を行なった.観測期間は次の3期間である.まず,本震直後の2000年10月915日にかけて,余震域南端に近い鵜の池(UNO)に地震計を設置した.その後,2001年4月2124日にかけて,合計9点(震源決定用の観測点を含む)の観測点を設置した.断層直上には上記の鵜の池に加えて,吉岡ほか[2000]によってアスファルトのクラック群が発見された本震の震央地くの笹畑(SSB)にも地震計を設置した.さらに,2002年4月20日6月3日にかけて,震源断層上の観測点として賀祥(GASO)を加えて臨時観測を行った.推定震源断層の直上に位置する観測点であるUNO, SSB, GASOにおいて,速いS波の振動方向の分布にN106-112°EおよびN148-157°Eという2つのピークが現れた.前者は水平最大圧縮応力方向と平行で,後者は推定震源断層の走向にほぼ一致する.したがって,応力場によって形成されたクラックと本震時の断層運動によって形成されたフラクチャ群がそれぞれS波偏向異方性の原因であると解釈できる.また,2つのピークを示す余震はそれぞれ異なった領域に分布しており,本震時に形成されたフラクチャが分布している領域が推定できる.推定したフラクチャ分布域は,各観測点の直下5km以浅である.また,2つのS波の到達時間差から見積もったフラクチャ分布域における異方性の度合は約2%である.
ヒト癌細胞株によるリンパ行性自然転移モデルの確立とリンパ行性転移関連遺伝子の解析

我々はヒト癌転移の臨床病態において予後との相関から明らかであるリンパ節転移に着目し、リンパ節を選択的な転移先臓器の一つと考えてリンパ行性転移モデルの確立を進め、ヒト非小細胞性肺癌細胞株(大細胞癌)NCI-H460を用いたin vivo selectionによって、マウス皮下移植により所属リンパ節へ確実に短期間で自然転移するリンパ行性転移亜株NCI-H460-LNM35(LNM35)を樹立した。本研究において、マトリックス分解酵素やその特異的阻害因子、癌関連糖鎖抗原、細胞接着分子群などの既報の転移関連分子について検討したところ、LNM35と親株NCI-H460の両細胞株間における発現レベルでの差を認めなかったが、cyclooxygenase2(COX-2)の発現がLNM35で有意に増大していることを見出した。COX-2選択的阻害剤nimesulideが内服時に血中到達可能な濃度とほぼ同じ低濃度でLNM35のin vitro細胞運動能と浸潤能を強く抑制し得ることから、ヒト肺癌の浸潤・転移過程にCOX-2が関与している可能性が強く示唆された。また、本研究の目的は未だ明らかではないリンパ行性転移の分子機序の解明と関連遺伝子群の単離・同定にあるが、目的達成の基盤として、多因子が関与する複雑な転移プロセスの全体像の把握すべく、低転移性リバータントクローンの樹立を試みた。転移形質に関連する遺伝子群の発現におけるメチル化の関与を想定して、LNM35をメチル化阻害剤で処理し、複数の低転移性リバータントクローンの樹立に成功した。現在、リンパ行性転移関連遺伝子群の単離・同定を目指して、これらのリバータントクローンとLNM35間の遺伝子発現について、macroarrayやmicroarrayを用いた網羅的比較・検討を進めつつある。今後は、発現バランスの変化に基づいた遺伝子群のパターン化を進めることによって、質的に有意なリンパ行性転移関連遺伝子群を選別・濃縮し、得られた各転移関連遺伝子について、LNM35のin vitro実験系とin vivo皮下移植自然転移モデル系を用いた詳細な解析によって転移促進遺伝子あるいは抑制遺伝子の機能的確認を試みる予定である。
脂肪由来幹細胞を用いた徐放化抗癌剤伝達システムによる新しい大腸癌治療法の開発

本研究は、脂肪組織由来幹細胞(adipose-derived stem cell: AdSC)の癌細胞への高い集積性を利用し、AdSCに抗癌剤を徐放することのできるナノ粒子を抱合させ、癌モデルマウスに移植することで、AdSC自体の抗腫瘍作用と抗癌剤剤の病変部位選択的デリバリーとの相乗効果をもたらし、副作用が少なく有効性の高い新しい“ハイブリッド型治療法"について検討するものである。現在まで、抗癌剤内包ナノ粒子のAdSCへの抱合方法の最適化、および抗癌剤抱合AdSCの癌細胞増殖抑制作用およびアポトーシス誘導能の評価を行った。その上で、担癌マウスに対する抗癌剤抱合AdSCの移植治療効果を検討中である。担癌マウスに対する抗癌剤抱合AdSCの移植治療効果の検討が、やや遅れている。担癌マウスに対する抗癌剤抱合AdSCの移植治療効果の結果が出れば、研究終了予定である。【背景と目的】間葉系幹細胞は骨髄・皮膚・胎盤などの体性組織のみではなく脂肪組織にも多数存在する。脂肪由来の幹細胞(Adipose-derived stem cell: AdSC)は癌組織に集積し、癌細胞の増殖抑制作用を持つことが報告されている。今回われわれは、抗癌剤を徐放化することのできるナノ粒子をAdSCに抱合させ、AdSCと抗癌剤の相乗作用による膵臓癌に対する抗腫瘍効果を検討した。【実験方法】AdSCはヒト脂肪組織から分離・培養して実験に用いた。生分解性ポリマーpolylactic glycolic acidに抗癌剤ピラルビシンを封入し、抗癌剤を徐放化するナノ粒子を作製した。細胞機能の観点より、AdSCと抗癌剤徐放化ナノ粒子の最適な抱合条件を検討した。次に抗癌剤徐放化ナノ粒子抱合AdSC(Pir-AdSC)とヒト膵臓癌細胞株(KP1N)を共培養し、癌増殖抑制効果を検討した。【実験結果】AdSCに抗癌剤徐放化ナノ粒子を抱合させたところ、AdSC自体の遊走能の低下は認めなかったが、ナノ粒子を多く抱合するほど増殖能が低下した。またKP1NとPir-AdSCの共培養を行ったところ、AdSCとの共培養と比較して有意にKP1Nの増殖が抑制された。【考察】AdSCに抗癌剤徐放化ナノ粒子を抱合することで、AdSCの癌増殖抑制作用と抗癌剤徐放による作用が局所的に長時間持続し、より選択的で副作用の少ない新規癌治療法となり得ることが示唆された。ヒト脂肪組織から分離・培養した脂肪由来幹細胞(Adipose-derived stem cell: AdSC)に生分解性ポリマーに抗癌剤ピラルビシンを封入し、抗癌剤を徐放化するナノ粒子を作製した。In vitroにおいて抗癌剤徐放化ナノ粒子抱合AdSCの抗腫瘍効果を確認でき、順調に進展している。NOD-SCIDマウスにKP1Nを皮下移植した担癌マウスを作製し、抗癌剤徐放化ナノ粒子抱合AdSCの移植による抗腫瘍効果を検討する。若干に残額が生じたため、次年度の使用費にあてさせて頂きます。担癌マウスに対する抗癌剤抱合AdSCの移植治療効果を検討するにあたり、マウス代、実験試薬代として使用する。
線形・非線形磁気光学を用いた反強磁性磁化ダイナミクスの観測と超高速制御

反強磁性体の磁化ダイナミクスは強磁性体よりも桁違いに高速であり、超高速制御が可能であることが理論的に予測されている。我々はその実現を目指して研究を行っている。反強磁性体NiOはNeel温度が523Kと高く,室温で動作する交換バイアス物質として有望視されているため、試料として用いた。平成19年度においてはまず、NiO単結晶をフローティングゾーン法を用いて作製し、x線により111面に方位出しを行った。さらに、厚さ100ミクロンまで研磨し、アニールにより磁気ドメインを大きくする処理を施した。クロスニコル法を用いたドメイン観察を行ったところ、T1T4ドメインが見られ、ドメインサイズはおよそ100ミクロンであった。一方、パルス幅100fs、繰り返し周波数1kHzの超短パルスレーザーを用いたポンプ&プローブ測定システムを構築した。そしてNiOの超高速磁化ダイナミクスを室温にて測定し、ポンプ光の円偏光ヘリシティーによって誘起される信号の符号が反転することを見出した。これは光励起が非熱的なプロセスであり、光の角運動量をスピン系に注入できたことを示すものである。さらに応答速度が光パルス幅と同程度の約200fsと超高速であったことから、超高速スピン制御への応用が十分に期待される。さらに、光励起による応答は、4種類のドメイン毎に異なる振る舞いを示した。ドメインダイナミクスに関する知見が得られるものと期待される。
予塑性変形を受けた鋼の相変態挙動の実験的検討と弾塑性構成モデルの構築

高温下で相変態を生じる可能性のある変形シミュレーションでは,相変態現象を適切に記述する必要がある.本研究では,高温から急速冷却される炭素鋼について変態塑性変形を実験的に正確に測定し,これら相変態に起因する変形を表現する弾塑性構成モデルを構築することによって,ホットプレス成形の正確なシミュレーションを行う.特に変態時の一般的な塑性や変態前に予め加えられた塑性が変態誘起塑性変形に及ぼす影響について定式化を試みる.同時にホットプレス過程の単純モデル実験を行い,モデルの高精度化を目指す.高温下で相変態を生じる可能性のある変形シミュレーションでは,相変態現象を適切に記述する必要がある.本研究では,高温から急速冷却される炭素鋼について変態塑性変形を実験的に正確に測定し,これら相変態に起因する変形を表現する弾塑性構成モデルを構築することによって,ホットプレス成形の正確なシミュレーションを行う.特に変態時の一般的な塑性や変態前に予め加えられた塑性が変態誘起塑性変形に及ぼす影響について定式化を試みる.同時にホットプレス過程の単純モデル実験を行い,モデルの高精度化を目指す.
高い構造規則性を有する金属―無機ナノハイブリッド材料の化学合成と光学・触媒特性

平成21年度は、メソポーラスシリカ(SBA-15)粉末を作製し、そのメソ孔内部に金ナノロッドを析出させ、さらに金ナノロッドの長さを制御する点に注力した。具体的にはアミノ基修飾したSBA-15のメソ孔内壁に金イオンを吸着させた後に、金イオンを還元することで金を析出させ、それを繰り返すことで、SBA-15の筒状細孔の内壁に沿って金を還元析出させ、金ナノロッドを形成させた。その後、熱処理や特定の波長を有したレーザの照射により、金ナノロッドを適度に短くすることで、金ナノロッドの長さを制御した。金ナノロッドの直径はSBA-15の筒状細孔の直径により決定されるため、金ナノロッドの長さの変化は、金ナノロッドの長軸方向に振動する局在型表面プラズモン共鳴(LSPR)波長にダイレクトに反映される。金ナノロッドの長さを8-150nmで変化させることで、LSPR波長を600-2500nmの範囲で、おおまかに制御できる手法を見出した。さらに、SBA-15薄膜の作製も行い、膜中での金ナノロッドの形成にも成功した。析出した金ナノロッドはSBA-15中に良く分散して存在しており、このことはLSPR特性の劣化を招く金ナノロッドの凝集を防ぎ、且つ高濃度に金ナノロッドを含んだ膜状材料の作製に成功したと言え、金ナノロッドのLSPRによる電場増強や光吸収を積極的に利用した新規光デバイスの開発につながると考えられる。次年度はさらに、膜中における金ナノロッドの配向を制御することで、偏光特性を付与した材料の作製を行い、ナノサイズの偏光フィルター等への応用の可能性を探る。
態度研究への複雑系理論の応用:マウス・パラダイムによる動的な態度測定

平成17年度には,平成16年度に作成した,日本語版マウス・パラダイム実行用ソフトウェア,およびデータ処理プログラムを利用し,2つの本実験を行った.第1実験では,社会的態度の対象をリサイクリングおよび同性愛とし,先行研究において得られた知見が適用されうるかを検討した.また,反応速度を用いた測定方法であるImplicit Association Testによって,これらの社会的事象に対する潜在的態度も同時に測定した.この実験では,質問紙尺度による顕在的態度の測定と,IATによる潜在的態度の測定やマウス・パラダイムによる態度の動態的測定を同時に行い比較・検討することにより,態度構造のより包括的な理解を目指した.また,自己を対象とした測定の試みを第2実験として行い,ナルシシズムや抑うつと言った,従来から自尊心との関連性に注目されてきた不適応の問題を取りあげた.高い自尊心と結びついたナルシシズムや,低い自尊心と結びついた抑うつは,自尊心との線形関係を持つことが知られてきたが,果たして高い,もしくは低い自尊心が無条件でこららの問題へと繋がるのかは明らかとされてこなかった.第2実験では,マウス・パラダイムによる自己評価の安定性とIATによる潜在的自尊心を同時に検討することにより,これら問題を持つ個人を,統計的により高い精度で予測することが可能であることを示した.第2実験および第2実験の成果は,平成16年度に行った予備実験の成果とあわせて,アジア社会心理学会,日本心理学会,日本社会心理学会,および日本パーソナリティ心理学会において発表された.平成16年度にはまず,当研究において用いる測定手法であるマウス・パラダイムを実行するためのソフトウェアを,日本語版のMicrosoft Windows上で動作するようにローカライズ作業を行った.この時,単なる日本語化にとどまらず,ソフトウェアをより汎用に使えるよう,細かなオプションを指定する機能を追加した.また,測定において得られる膨大な量の時系列データをより効率良く分析するため,コンピュータに保存されたローデータを,一括して表計算ソフト・エクセルへと読み込み,要約データを表形式で出力するマクロ・プログラムを作成した.この要約データは時系列データの特徴を表すものであり,様々な統計パッケージへとエクスポートすることにより,実験の他の変数との関係を検討することができる.次に予備実験1として,アメリカ人を対象に行われた先行研究の概念的な追試を,日本人を対象にして行った.この実験は,さまざまな道徳的な行動に対して持つ複雑な態度構造を動的に測定することにより,説得行動への反応を予測しようとするものであった.また,予備実験2として,自己に対する態度,およびその他の様々な社会的人物に対する態度をマウス・パラダイムによって測定し,既存の尺度における測定結果と比較検討を行った.これらの研究の成果の一部は日本社会心理学会の大会,およびAnnual Meeting for Society for Personality and Social Psychologyにおいて発表された.最後に,Florida Atlantic UniversityのDr.Nowak及びDr.Vallcherと研究打ち合わせを行い,予備実験の結果の検討,および平成17年度に実施予定の実験計画の立案を行った.この実験では,マウス・パラダイムによる測定を文化比較へと応用するため,日米において実験を実施する予定である.平成17年度には,平成16年度に作成した,日本語版マウス・パラダイム実行用ソフトウェア,およびデータ処理プログラムを利用し,2つの本実験を行った.第1実験では,社会的態度の対象をリサイクリングおよび同性愛とし,先行研究において得られた知見が適用されうるかを検討した.また,反応速度を用いた測定方法であるImplicit Association Testによって,これらの社会的事象に対する潜在的態度も同時に測定した.この実験では,質問紙尺度による顕在的態度の測定と,IATによる潜在的態度の測定やマウス・パラダイムによる態度の動態的測定を同時に行い比較・検討することにより,態度構造のより包括的な理解を目指した.また,自己を対象とした測定の試みを第2実験として行い,ナルシシズムや抑うつと言った,従来から自尊心との関連性に注目されてきた不適応の問題を取りあげた.高い自尊心と結びついたナルシシズムや,低い自尊心と結びついた抑うつは,自尊心との線形関係を持つことが知られてきたが,果たして高い,もしくは低い自尊心が無条件でこららの問題へと繋がるのかは明らかとされてこなかった.第2実験では,マウス・パラダイムによる自己評価の安定性とIATによる潜在的自尊心を同時に検討することにより,これら問題を持つ個人を,統計的により高い精度で予測することが可能であることを示した.第2実験および第2実験の成果は,平成16年度に行った予備実験の成果とあわせて,アジア社会心理学会,日本心理学会,日本社会心理学会,および日本パーソナリティ心理学会において発表された.
超音波を用いた鋼部材中の欠陥検出の高精度定量化に関する基礎的研究

超音波の伝播挙動を数値的にシミュレートするための手法を開発した。この数値シミュレーションの結果より、超音波伝播特性および表面における望ましい測定位置について検討した。2.散乱超音波法による欠陥形状識別の試み超音波探傷における音波の伝播挙動について、実験および数値シミュレーションにより詳細に検討し、特に欠陥による反射散乱波を縦波と横波に分離して受信することにより各モードの反射波の特性を明らかにした。3.超音波探傷の高精度定量化に関する研究超音波の伝播挙動を数値シミュレーションにより可視化し、表面でとらえられる反射波から欠陥の画像化を行なう手法について検討した。その結果、反射波のモードによる屈折角の違いを利用して波を分離し、それによってB-Scopeの手法を用いて画像化を行なうことにより従来よりも欠陥形状が精度良く画像化できることが明かとなった。4.散乱波動場の位相とその形状決定問題への応用造部材内に存在する欠陥に超音波をあてた際に欠陥から反射する散乱波の位相のずれに着目し、散乱体の形状と位相ずれとの関係を定量的に示すことを試みた。入射波の波数および散乱体表面上の境界条件が既知でかつ遠方散乱場での位相シフト量が与えられた場合の散乱体形状の推定を行ない、位相シフト量が散乱体形状推定に有効な情報であることを示した。散乱体を含む弾性体中の弾性波伝播挙動について、その散乱体の表面が非線形的な境界条件をもつ場合について解析した。解析例として平面縦波の伝播する物質中に円欠陥がある場合を取り上げ、非線形境界および遠方場での変位,表面力の経時変化について示した。局部的に不均質な弾性体中の波動解析に有効な境界要素法と有限要素法の結合解法について検討した。鋼部材中の欠陥から反射する超音波の挙動を観察するために、有限要素法を用いて超音波波動伝播の数値シミュレ-ション手法を開発した。解析モデルの周辺には無反射境界を導入し、解析時間および記憶容量の節約を可能としている。この数値シミュレ-ションにより、波動伝播挙動の視覚化および任意位置での時間応答解析が自由に行えるようになった。開発した数値シミュレ-ションにより、先端半径の異なる3タイプの欠陥(円,楕円,スリット)を中に含む鋼部材を対象として、波動の伝播解析を行い、それぞれの欠陥からの反射波の特性の違いを明らかにした。また欠陥形状識別のためにはどの位置から超音波を入射し、どの位置で観測するのが適切であるかについて検討した。さらに、超音波を鋼材表面上の複数の点から入射したときの、鋼材表面における欠陥からの反射波を数値シミュレ-ションにより再現し、これにトモグラフィの手法を適用して内部欠陥像の再構築を試みた。先端半径の差によって欠陥像にも違いが生じるが、現在のところ欠陥像はあまり精度よく再現できるとはいえず、内部欠陥の精度良い画像化は次年度への継続課題と考えている。超音波探傷装置により鋼部材中の欠陥形検出のための基礎実験を行った。実験は独自に開発したオ-トマチックスキャニング装置および実験水槽を用いて実施した。円孔,楕円孔,スリットを有する鋼材試験体に対して探傷実験を行い、欠陥形状によって生じる反射エコ-の特性を明らかにした。また実験によって得られた欠陥形状による反射エコ-の特性は、数値シミュレ-ションで得られた結果と定性的に一致することが確認できた。前年度に開発した数値シミュレーションによる解析、およびオートマチックスキャニング装置と実験水槽を用いた探傷実験により得られた波形データをもとに、グラフィックソフトウェアを用いて様々な画像化手法について詳細に検討した。探傷実験においては、今年度新たに、超音波探傷装置から出力させる波形データを直接コンピュータに取り込むシステムを開発し、探傷実験から得られるより多量のデータをコンピュータにより処理できるようにした。

探傷実験で得られたデータから、Bスコープ法、超音波ホログラフィ法により欠陥形状の画像化を試みた。超音波反射波へのホログラフィ法の適用は、本研究で新たに試みたものである。検討の結果、欠陥形状の識別のために超音波ホログラフィ法が適用可能であることが明らかなった。ただし本手法の実用化のためには、その精度などにやや不十分な点があり、今後の課題と考えている。数値シミュレーションによる伝播挙動の観察などから、超音波を多点で入射、受信することが、欠陥形状識別のために有効であるとの判断から、斜角入射法による多点でのスキャニングを行い、波の屈折角を利用して縦波、横波を分離して反射波をとらえる手法を考案した。これにより得られた情報から、従来のBスコープに、縦波、横波のモードの情報を取り入れて画像化を行なう改良Bスコープを新たに提案した。この画像化手法によれば、これまでに行われている画像化手法の中で最も精度良く欠陥形状の識別ができることがわかった。
科学史資料集ならびに科学史を利用した授業案集の開発に関する研究

1.高校の先生方などを研究協力者として迎え,実際に「使える」授業案を作成した。研究成果報告書に収録したもののほか,インターネット上でも公開している(http://hps2.sci.hokudai.ac.jp/kaken/)。授業の展開の仕方は,物理か生物かといった内容により,あるいは,どのような学生を対象とするかなどにより多様である。とはいえ,今回の授業案は,今後,さらに別の授業案を開発していく上で出発点になりうるものである。2.海外において,理科教育の中に科学史がどのように用いられているかについて,オーストラリア,イギリス,アメリカを中心に調査した。アメリカのProject 2061に典型的に見られるように,いずれの国においても,科学知識そのものの教育と,Nature of Scienceの教育とが区別される傾向にあり,科学史は,前者よりも後者との関係で重視される傾向にあることが明らかになった(イギリスでは,Public Understanding of Scienceとの関係で議論されることが少なくない)。3.科学史が理科教育において,どのような点で有益・有効でありうるかについて,理論的な検討を行なった。「理科教育に科学史を利用する」といったとき,(1)科学知識そのものを,分かりやすく(あるいは,より深い理解をともなって)教える,という用途とともに,(2)科学というものの本性を教えるのに使う,ということも含まれている。科学技術者の伝記あるいは科学史上のエピソードの利用,歴史的な実験の再現などは,主として後者との関係で考えることができる。1999年8月に、綿密な検討の末に固めた具体的研究計画に従って作業を進め、1999年度中に次のような成果をあげた。(1)試行的な授業案として、「平瀬作五郎によるイチョウの精子の発見」を「プラスチックの発明」を題材にしたものを作成した。さらに、これらについて相互の意見交換を行ない、来年度に授業案の作成を本格的に進めるにあたっての留意点などを整理した。(2)生物学におけるエポニミーの実例を網羅的に収集し、データベース化した。その上で、それらの理科教育への効果的な利用法に関して検討を開始した。(3)科学者の古典的な研究論文で日本語で読めるもの、科学者・技術者の伝記、科学者・技術者をめぐるエピソードなどについての収集・整理を開始し、整理がつき検討を終えたものから順次ホームページ上で公開しはじめた(http://hps2.sci.hokudai.ac.jp/kaken/)。また、ホームページ上では、関係者からの意見を汲みとれるように配慮し、実際にも有益な意見をいくつかもらっている。これらの意見は、来年度以降の研究に反映させていく。7月末に,今年度の研究方向についての打ち合わせを行ない,次の点を確認した。(1)新科目「理科基礎」「数学基礎」で採り上げられる予定の科学史的事例のうち代表的なものについて,十分に検討された授業案のサンプルを複数個作成する。(2)日本語で読める科学史文献(一次資料ならびに二次資料)についてリストを作成する。(3)これらを次年度早々にCD-ROMにまとめて,できるだけ多くの理科教員に配布し,試行結果のフィードバックを得る。これらについては,来年度早々の配布に向け作業が進んでいる。研究成果公開用のホームページでも,逐次それを公開している。また,上記(1)(3)と並行して,科学史を理科教育に利用することの意義・有効性についての理論的な検討を行なってきた。その成果は来年度秋に公刊される。また,海外での実績などについても調査してきた。イギリスについての調査をすでに終え,来年度に予定しているアメリカ,カナダでの調査結果とあわせ,来年度に成果がまとまる予定である。今年度の後半からは,歴史上の実験や観測を再現するという手法の検討を始め,各種のシミュレーションなどについての検討を開始した。歴史上の実験の再現には,理科教育上,少なくとも二つの意義があると考えられる。一つは,実験計画上の各種の手法を学習者自身が学べるということ,もう一つは,教師が実験教材を考案していく上でのアイデアを抽出することができることである。

1.高校の先生方などを研究協力者として迎え,実際に「使える」授業案を作成した。研究成果報告書に収録したもののほか,インターネット上でも公開している(http://hps2.sci.hokudai.ac.jp/kaken/)。授業の展開の仕方は,物理か生物かといった内容により,あるいは,どのような学生を対象とするかなどにより多様である。とはいえ,今回の授業案は,今後,さらに別の授業案を開発していく上で出発点になりうるものである。2.海外において,理科教育の中に科学史がどのように用いられているかについて,オーストラリア,イギリス,アメリカを中心に調査した。アメリカのProject2061に典型的に見られるように,いずれの国においても,科学知識そのものの教育と,Nature of Scienceの教育とが区別される傾向にあり,科学史は,前者よりも後者との関係で重視される傾向にあることが明らかになった(イギリスでは,Public Understanding of Scienceとの関係で議論されることが少なくない)。3.科学史が理科教育において,どのような点で有益・有効でありうるかについて,理論的な検討を行なった。「理科教育に科学史を利用する」といったとき,(1)科学知識そのものを,分かりやすく(あるいは,より深い理解をともなって)教える,という用途とともに,(2)科学というものの本性を教えるのに使う,ということも含まれている。科学技術者の伝記あるいは科学史上のエピソードの利用,歴史的な実験の再現などは,主として後者との関係で考えることができる。
イオンポリマーメタル複合体を用いた人工心筋開発の基礎研究

イオン交換ポリマーメタル複合体(IPMC)は、水で膨潤した高分子電解質膜に金属電極をめっき接合したメカノケミカル・アクチュエータ材料である。これは、低電圧で大きな変位を発生し、生体の筋組織と同様に容量性および抵抗性素子として湿度の高い環境で効率よく動作する。IPMC膜に電界を加えると、膜の片側で引張歪が、反対側で圧縮歪が生ずる。これは、膜内のイオンが電界によって移動するためと考えられているが、表面電荷の相互作用によるメカニズムも考えられている。IPMCを用いたアクティブアクチュエータの特性を計測し、人工心筋の開発可能性を検討した。パーフルオロスルホン酸膜(デュポン社製NafiOn117)の両面をサンドブラスト加工で表面を粗化して表面積を増大したのち、イオン交換反応で金錯イオンを吸着させた。この金イオンを還元し、膜の表面に金を析出させた。また、Nafion resinを用いて任意の厚み、形状に加工する手法を開発した。金を接合した膜を短冊状に裁断して水中に片持ち支持し、接合膜の両面に取り付けた白金リード線間に2Vの方形波電圧を加え、試験がアノード側に彎曲することを確認した。また、この時発生する張力をアイソトニックトランスデューサおよびアイソメトリックトランスデューサを用いて測定した。発生応力は電界に比例し、膜幅についても上限レベルまでは一定の増加を示した。膜長については発生応力との挿管があまり見られなかった。膜厚については、厚みの約1.5乗に比例して発生応力が増加した。国内でも、計測自動制御学会にソフトマテリアル機能店用調査研究会という分科会が発足し、産業技術総合研究所、理化学研究所を中心に最前線の研究者が研究成果を報告し、また意見交換を行っている。研究分担者(伊原正)も研究会委員の1人である。パーフルオロスルホン酸膜(デュポン社製Nafion117)の両面をサンドブラスト加工で表面を粗化して表面積を増大したのち、イオン交換反応で金錯イオンを吸着させた。膜厚は200μm、金層の厚さは約2μmで片面当り3mg/cm^2に相当する。金を接合した膜を短冊状に裁断して水中に片持ち支持し、接合膜の両面に取り付けた白金リード線間に2Vの方形波電圧を加え、試験片がアノード側に彎曲することを確認した。幅5mm、長さ20mmのIPMCの試験片の発生する張力は2.0Vの方形波電圧を印加した際、ピーク値で0.5gfであった。これは応力にして約50Paに相当する。

健常人安静時血圧に相当する120mmHgの圧は約16000Paであるので、この圧を発生するためには、理論的にはIPMC膜を18層重層すればよい。重畳するIPMC膜の接合材の厚みを考慮しても、7.2mm程度の厚みで圧発生が可能である。発生応力は電界にも比例するが、溶液中で作動するアクチュエータであるため、分極を防ぐため、印加電圧を上げることは困難である。しかし、膜の重ね合わせにより、心筋層に相当する厚みで、心室内圧相当の圧の発生が可能であることが示された。高分子電解質-金属接合膜(SPM)によるメカノケミカル・アクチュエータは、人工筋肉素材として、人工血管、人工食道などへの応用可能性が高いと考えられている。SPMは軽量で柔軟性にとみ、低電圧で変位を発生・制御できる特徴があり、能動マイクロカテーテルをはじめとして、様々な医用器具、人工筋肉への応用技術が期待されている。しかし、構造体としての人工筋肉はまだ開発されておらず、その最大の障害が発生応力の小さいことである。SPMの変位は、電圧よりも電流に依存することが解析された。本研究では、SPMに電圧を加えた場合の発生応力を、等張性収縮、等尺性収縮計測の手法で検討した。パーフルオロスルホン酸膜(デュポン社製Nafion117)をジクロロフェナントロリン金(III)溶液に浸潤したのち、5%亜硫酸ナトリウム溶液で還元して金めっきをほどこし、SPMを作成した。Nafion膜の膜厚は200μm、導電率は0.083S/cmである。Nafion膜は層の厚さは約2μmで導電率は4.46×10^5S/cmである。SPMを短冊状に切断した。任意波形ジェネレータで発生させた方形波を印加し、発生張力を、アイソトニックトランスデューサおよびアイソメトリックトランスデューサで計測した(日本光電)。Nafion膜SPMに1-5V_<P-P>の電圧を印加した際の発生張力は、3V_<P-P>の時、5.2×10^6Pa、4V_<P-P>の時、7.2×10^6Paであった。ヤング率は、曲率(変位)に応じて変化し、19.5-27.4Mpaの範囲の値であった。SPMをアクチュエータとして利用するため、発生応力を計測し、ヤング率を推定した。実用上必要な応力発生のためには効率よく給電することのできる電極構造を持つ複層構造の構造体の設計が必要であることが示唆された。イオン交換ポリマーメタル複合体(IPMC)は、水で膨潤した高分子電解質膜に金属電極をめっき接合したメカノケミカル・アクチュエータ材料である。これは、低電圧で大きな変位を発生し、生体の筋組織と同様に容量性および抵抗性素子として湿度の高い環境で効率よく動作する。IPMC膜に電界を加えると、膜の片側で引張歪が、反対側で圧縮歪が生ずる。これは、膜内のイオンが電界によって移動するためと考えられているが、表面電荷の相互作用によるメカニズムも考えられている。IPMCを用いたアクティブアクチュエータの特性を計測し、人工心筋の開発可能性を検討した。任意波形ジェネレータ(Agilent33120A)で発生させた方形波(0.1Hz,1-5V_<p-p
高分子精密合成に基づく機能性界面の創製：血液適合性高分子の新設計

本研究では、一次構造の明確な高分子薄膜を調製し、その水界面における静的・動的構造と物性、ならびに血液適合性を検討した。これより、水界面における機能発現制御に向けた分子設計指針の提案と、新たな機能性水界面の創製を目指した。親水性グラフト鎖を有する分岐型高分子を設計し、これを直鎖状高分子とのブレンド膜表面に濃縮させることで膜表面におけるタンパク質吸着抑制を達成した。また、架橋密度の異なるハイドロゲル薄膜を設計し、その水界面近傍における膨潤挙動や弾性率と血小板粘着挙動を評価した。その結果、水中における膨潤率が高く、界面近傍の弾性率の小さなハイドロゲル膜が優れた血液適合性を示すことを明らかとした。水界面機能の高度に制御された高分子材料の開発には、その界面における構造・物性を分子レベルで理解し、これに基づく精緻な分子設計・精密合成が必要不可欠である。本研究では、オキシエチレン側鎖を有するポリビニルエーテル(POEVE)が形成する特異な水界面に着目し、血液適合性高分子の精密合成を検討することを目的としている。これまで、オキシエチレンスペーサーの長さや側鎖置換基の異なる種々のPOEVEを精密合成し、POEVE界面を創製した。POEVEは室温で粘稠体であるため自立膜を作製することが難しく、分子設計上の工夫を行った。まず、POEVEが表面に選択的に濃縮する系を設計するため、POEVEの末端にメタクリル酸エステル基を有するマクロモノマーをリビングカチオン重合により合成し、これをメタクリル酸メチル(MMA)とリビングラジカル共重合することで、POEVE鎖を有する分岐型ポリマーを合成した。得られた分岐型ポリマーはPMMAとのブレンド膜中においてエントロピー的な寄与に基づき空気界面に選択的に濃縮した。界面に濃縮した分岐型ポリマー中のPOEVE部は、水中において効果的にタンパク質吸着を抑制することを明らかとした。また、POEVEに架橋構造を導入した製膜も検討した。架橋型POEVE膜は、側鎖にラジカル重合性ビニル基を有するモノマーと親水性OEVEとの共重合体を基板上に製膜した後、紫外光を照射することで調製した。共重合比を変化させることで、架橋密度、ならびに水中における膨潤挙動や表面弾性率の制御されたPOEVEハイドロゲル薄膜を調製した。ハイドロゲル薄膜の膨潤挙動ならびに表面弾性率はプローブ顕微鏡測定に基づき評価した。さらに、得られたPOEVEハイドロゲル薄膜の表面は効果的に血小板の粘着と活性化を抑制した。その抑制挙動は膜の膨潤挙動や表面弾性率と深く相関することを明らかとした。平成28年度は、1)一次構造を明確に規定したオキシエチレン側鎖を有するポリビニルエーテル(POEVE)をリビングカチオン重合により精密合成し、POEVE薄膜を調製すること、2)これを水に浸漬させた際の界面における分子鎖凝集状態とダイナミクス、界面近傍における膨潤状態ならびに水の凝集状態を検討することを計画していた。その結果、1)においては、分岐構造や架橋構造を有するPOEVEを設計・合成することで、計画通りにPOEVE薄膜やPOEVE界面の調製を達成した。さらに、2)における、これらを水に浸漬させた際の界面構造・物性は、X線光電子分光測定、和周波発生分光測定、走査型プローブ顕微鏡観察に基づき評価した。高分子の一次構造やハイドロゲル薄膜の架橋密度との相関を検証した。さらに、得られたPOEVEハイドロゲル表面における血液適合性を、血小板粘着試験に基づき評価した。その結果、血小板粘着挙動(粘着量・活性化度)は、POEVEハイドロゲル薄膜の架橋密度、ひいては水中における膨潤挙動、表面弾性率と深く相関することを明らかとした。POEVE界面における構造・物性と血液適合性との相関を検討することは、当初は平成29年度に予定していた課題であり、この点が計画以上に進展した理由である。一方、誘電緩和測定に基づくバルクの分子鎖熱運動特性評価と、蛍光色素を用いた系での、蛍光寿命測定ならびに蛍光偏光解消測定に基づく水界面における分子鎖熱運動特性のレオロジー解析は、今後も継続して検討する。平成28年度までに、室温で水に可溶なPOEVEの架橋薄膜が水中において膨潤し、その程度に依存して異なる血小板粘着挙動を示すことを明らかとした。そこで平成29年度は、得られた知見を分子設計へとフィードバックし、新しい機能性界面の創製として、POEVE鎖を基板上に直接固定化したグラフト層の構築を検討した。グラフト密度の異なる界面を構築するため、以下の二種類の手法を検討した。まず、POEVEホモポリマーをリビングカチオン重合法に基づき精密合成し、重合終期において基板に固定化した停止剤と反応させた(Grafting-to法)。この手法では、POEVE鎖は基板に固定化されたものの、そのグラフト密度は低く、十分な膜厚のグラフト層を構築することが困難であった。そこで、高密度なグラフト層の構築に有効な表面開始

ラジカル重合法に着目し、単独ラジカル重合性の低いOEVEをアクリレートモノマーと共重合することで、高分子グラフト界面の創製を検討した(Grafting-from法)。まず両モノマーの溶液における共重合を検討した。ニトロキシド媒介ラジカル重合において条件を最適化することで、交互共重合体の精密合成を達成した。開始剤を固定化した基板より重合を開始し、共重合体のグラフト層を構築した。水中におけるフォースカーブ測定ならびに水平力顕微鏡測定により、グラフト層における膨潤挙動を評価したところ、水に膨潤したグラフト層の形成が示唆された。本研究では、一次構造の明確な高分子薄膜を調製し、その水界面における静的・動的構造と物性、ならびに血液適合性を検討した。これより、水界面における機能発現制御に向けた分子設計指針の提案と、新たな機能性水界面の創製を目指した。親水性グラフト鎖を有する分岐型高分子を設計し、これを直鎖状高分子とのブレンド膜表面に濃縮させることで膜表面におけるタンパク質吸着抑制を達成した。また、架橋密度の異なるハイドロゲル薄膜を設計し、その水界面近傍における膨潤挙動や弾性率と血小板粘着挙動を評価した。その結果、水中における膨潤率が高く、界面近傍の弾性率の小さなハイドロゲル膜が優れた血液適合性を示すことを明らかとした。今後は、(POEVE/水)界面における静的・動的構造、物性解析を継続し、高分子の一次構造・分子形態との相関を体系化する。擬平衡状態における界面の構造、膜厚方向における密度分布を中性子反射率測定に基づき評価する。ここでは、液体に重水素標識を行う。また、バルクおよび界面における分子鎖熱運動性を、誘電緩和測定ならびに蛍光色素を用いた蛍光寿命測定・蛍光偏光解消測定に基づき評価する。さらに、POEVE表面の血液適合性評価を行い、これらを包括的に考察する。膜表面における血液適合性は、全血より分離した多血小板血漿を用い、その粘着挙動(粘着量、活性化度)を、走査型電子顕微鏡観察に基づき評価する。平成28年度から継続して得られた知見を包括し、血液適合性高分子の設計指針を提案する。得られる知見を基に、新規機能性界面を設計・創製する。界面濃縮挙動を駆使し、血液適合性界面を創製する界面改質剤を精密合成する。また、膨潤挙動にある高分子鎖はシリカ微粒子に拘束されることが報告されている。そこで、これまで得られたPOEVE薄膜の表面に、インクジェット描画法を用いてシリカ微粒子を配列制御することで、水中における鎖ダイナミクスの二次元パターニングを検討する。さらには、これまで得られた知見を基に、分子鎖ダイナミクスパターニングによる生体分子の二次元配列制御を検討する。高分子化学
脳機能イメージングと皮質脳波による「無料」のヒト脳内表現の解明

本研究は、「無料」であることが人間の選考に与える影響を、神経機能イメージングの手法を用いて解明し、皮質脳波計測によって時間経過を観察することを目指すものである。たとえば、高価格の高級チョコと低価格のチョコに価格をつけて提示し、被験者に選択させる実験では、前者を妥当で安い目の価格、後者を0円とすると多くが後者を選択するが、後者に1円でも値段がつくと、高額でも満足度の高い前者を選択する。このShampanier (2007)の実験課題を改良し、物品が無料であれば選好される選好逆転現象を行動学的に確認し、機能的MRIによる実験を行った。その結果、前頭葉内側面の活性化を見出しつつある。本研究は、「無料」であることが人間の選考に与える影響を、神経機能イメージングの手法を用いて解明し、その成果を活用して皮質脳波計測によって時間経過を観察することを目指すものである。たとえば、高価格の高級チョコと低価格の駄菓子チョコに価格をつけて提示し、被験者に強制選択させる実験では、前者を妥当で安い目の価格、後者を0円とすると多くが後者を選択するが、後者に1円でも値段がつくと、高額でも満足度の高い前者を選択する人数が増大する。このShampanier (2007)の実験課題を改良し、低価格でも選好されなかった物品が無料であれば選好される選好逆転現象を行動学的に確認し、機能的MRIによる実験を行った。本研究計画の初年度では、機能的MRIで、どの脳部位が「無料」による選好逆転と関連しているかを検討した。実験の具体的手順としては、同じカテゴリーだが価格に高低差がある物品ペアをそれぞれの価格とともにスクリーン上に提示し、どちらを購買するかを強制選択させる購買選択課題による機能的MRI実験を被験者10名で行った。3テスラの高磁場MRI(Trio、現有設備)を用い、被験者にShampanierらに準じた購買選択課題を行わせて、BOLD画像を撮像し。MRI画像に対しては、SPMソフトウェアを用いた事象関連解析を行い、無料課題と複数のコントロール課題を比較することで、「無料」による選好逆転と特異的に関連した脳賦活を解明した。その結果、前頭前野における活動が認められたので、より正確な同定に向けて検討中である。機能的MRIによる検討については順調で、予備的解析では興味深い結果が得られている第一段階として、同じカテゴリーだが価格に高低差がある物品ペアをそれぞれの価格とともにスクリーン上に提示し、どちらを購買するかを強制選択させる購買選択課題による機能的MRI実験を被験者10-20名で行った。このSPMソフトウェアを用いた事象関連解析を継続し、無料課題と複数のコントロール課題を比較することで、「無料」による選好逆転と特異的に関連した脳賦活を解明する。第二段階では、その脳部位に硬膜下電極を留置した難治性てんかん患者を対象として、購買選択課題を行わせて、その部位の脳活動の時間的経過を解明する(平成25年度)。この方法で、「無料」を選択する情動的意志決定と「無料」物品を得たことによる情動的反応の時間的経過を解明することが期待される。平成25年度には、購買選択課題での機能的MRI実験を継続するとともに、中間的な集団レベルでの統計的解析を行って、「無料」の購買選択に特異的な脳賦活部位を検討する。可能であれば、外科的治療の術前検査として硬膜下電極を留置したてんかん患者のなかで、「無料」の購買選択に特異的な脳賦活部位の周辺領域に電極が位置している者を選定し、施設の倫理委員会の許可を得た上で、本人のインフォームドコンセントも得て、購買選択課題を行わせ、皮質脳波を記録し、課題ごとに平均加算して事象関連電位として解析する。ミリ秒単位の時間的分解能での解析が可能であり、「無料」を選択する(情動的)意志決定の機構と、「無料」を選択した結果としての情動的反応を、購買選択意志決定の前後として腑分けすることを目指す。
筋電による計算機への自然言語インターフェースに関する研究

本年度は,前年度の研究成果を引き継いで,それを発展させるべく研究を進めた.前年度の研究では,他研究に見られる大頬骨筋よりも笑筋を用いる方が有効であることを示したが,本年度の更なる検討により,日常的な軽いあるいは微弱な口唇動作におしいては口角下制筋の方がさらに有効であることを確認した.これにより下顎部のみの比較的狭い領域への電極装着のみで十分である可能性が高まり,実用上の装着負荷をより小さくすることへの見込みも得られた.本年度に提案した口裂周辺の計測位置から得られた波形に基づいて,母音の認識実験も行った.筋電信号は微弱であるため,筋電波形には非常に多くのノイズが含まれる.これをどのように低減するかが大きな問題となるが,本研究ではウェーブレット解析に基づく縮退と大域制限とを併用する手法を提案した.また,特徴パラメータ抽出の際に計測毎の差異を吸収するための正規化の方法についても提案した.認識にはフィードフォワード型のニューラルネットワークを利用し,およそ64%の認識率を得ることができた.さらに,子音認識を目的とした筋の選定とそこから得られる筋電波形の特徴分析を行った.本年度の研究では,顎舌骨筋,胸骨舌骨筋,輪状甲状筋を対象筋として選定した.得られた波形を調査した結果,実際の発声に先行した筋活動の有無による特徴差が観測された他,[k],[s]などの口腔の前方で調音する子音については顎舌骨筋の活動が,[h],[m]などの口腔奥に共鳴空間を作る子音については胸骨舌骨筋の活動が特徴的に表れることが確認された.また,胸骨舌骨筋と輪状甲状筋の活動に関しては,母音発声に際しての特徴差も見られた.現時点ではまだすべての子音を識別できるとは言えないが,いくつかのグループへの識別を行うことは十分に可能と考えられる.こうした成果は,今後,もう少し整理を進めた上で研究発表を行う予定である.本研究は,人が発声行為を行う際の筋肉の動きに着目し,筋肉の活動状況を表す指標の一つである表面筋電に基づいて発声内容を推定することを目指している.今年度の研究で行った内容とそこから得られた知見について次に示す.1.日本語母音の認識を中心として,口唇形状の情報を得るための計測位置の検討を行った.通常の発声ではそれほど大きくは口を動かすことはないため,上唇や口角の挙上よりも下唇や口角の下制活動を捉えることが重要であることを確認し,そのための計測位置の提案を行った.提案位置での計測波形から,母音認識に有効な情報が得られているように見受けられた.2.本研究の有効性を左右する仮説「有声でも無声でも類似した筋活動が生じる」の検証を行った.計測実験の結果,本仮説が適切であると言えること,また,発声の強弱などの特徴も表面筋電波形に反映されることが確認できた.特に後者は,口唇形状の画像処理による認識よりも本手法の方が認識に有用な情報をより多く得られることを示している.3.口唇形状だけでは特に子音認識に困難を極めるため,認識処理に供するために舌や声帯の活動の有無だけでも得ることを試みて,頸部の筋電計測位置の提案を行った.提案位置で舌の動きなどに呼応した信号が観測され,認識に有効に寄与しうるものと思われた.4.表面筋電波形は多量のノイズ混入が避けられないため,認識処理のためにノイズを低減する手法の導入を試みた.同手法により,効果的にノイズを低減できることが確認された.また,同手法の考え方を応用して連続発声時波形のセグメンテーションを試み,有効な手法へと発展しうるとの感触を得た.本年度は,前年度の研究成果を引き継いで,それを発展させるべく研究を進めた.前年度の研究では,他研究に見られる大頬骨筋よりも笑筋を用いる方が有効であることを示したが,本年度の更なる検討により,日常的な軽いあるいは微弱な口唇動作におしいては口角下制筋の方がさらに有効であることを確認した.これにより下顎部のみの比較的狭い領域への電極装着のみで十分である可能性が高まり,実用上の装着負荷をより小さくすることへの見込みも得られた.本年度に提案した口裂周辺の計測位置から得られた波形に基づいて,母音の認識実験も行った.筋電信号は微弱であるため,筋電波形には非常に多くのノイズが含まれる.これをどのように低減するかが大きな問題となるが,本研究ではウェーブレット解析に基づく縮退と大域制限とを併用する手法を提案した.また,特徴パラメータ抽出の際に計測毎の差異を吸収するための正規化の方法についても提案した.認識にはフィードフォワード型のニューラルネットワークを利用し,およそ64%の認識率を得ることができた.さらに,子音認識を目的とした筋の選定とそこから得られる筋電波形の特徴分析を行った.本年度の研究では,顎舌骨筋,胸骨舌骨筋,輪状甲状筋を対象筋として選定した.得られた波形を調査した結果,実際の発声に先行した筋活動の有無による特徴差が観測された他,[k],[s]などの口腔の前方で調音する子音については顎舌骨筋の活動が,[h],[m]などの口腔奥に共鳴空間を作る子音については胸骨舌骨筋の活動が特徴的に表れることが確認された.また,胸骨舌骨筋と輪状甲状筋の活動に関しては,母音発声に際しての特徴差も見られた.

現時点ではまだすべての子音を識別できるとは言えないが,いくつかのグループへの識別を行うことは十分に可能と考えられる.こうした成果は,今後,もう少し整理を進めた上で研究発表を行う予定である.
社会福祉実習の事前学習としてのサービス・ラーニングの可能性と実施方法に関する研究

第1に、国内外の先行研究、関係資料の渉猟を行い、サービス・ラーニングの語意や、ボランティア活動や実習教育などの関連概念との関係、サービス・ラーニングが国内外で発展・普及してきた経緯、サービス・ラーニングがはらんでいる課題などを明らかにした。また、サービス・ラーニングや社会福祉教育に関係する学会やセミナー等への参加、日本と南アフリカ共和国の大学およびサービス・ラーニング等の実践・支援組織におけるサービス・ラーニングや社会福祉実習教育に関する取組の視察・ヒアリング調査などにより、平成17年度の研究成果を踏まえながら、サービス・ラーニングに関する研究動向や実践状況の把握・整理を行った。第2に、所属学部の社会福祉実習の成果等に関するデータを収集・蓄積し、文献研究の成果も踏まえながら分析を行い、この分析結果をもとにサービス・ラーニングに関する教育実践の効果や課題を考察し、サービス・ラーニングが実習事前学習としてどのような有効性を発揮する可能性があるのか、さらには有効性を最大限に発揮させるためにはどのようなシステムが必要となるのかを明らかにした。第3に、日本と南アフリカ共和国の大学およびサービス・ラーニング等の実践・支援組織におけるサービス・ラーニングや社会福祉実習教育に関する取組の視察・ヒアリング調査などにより、サービス・ラーニングを社会福祉実習の事前学習として位置づけるという教育実践が、国内外においてどのように導入・展開されているのかを、平成17年度の研究成果も踏まえながら明らかにし、その研究成果を論文にまとめるとともに、「社会福祉実習の事前指導としてのサービス・ラーニングの導入状況と課題」というテーマで日本社会福祉学会第54回大会(2006年10月8日)において研究成果を発表した。第1に、国内外の先行研究、関係資料の渉猟を行い、サービス・ラーニングの語意や、ボランティア活動や実習教育などの関連概念との関係、サービス・ラーニングが国内外で発展・普及してきた経過、サービス・ラーニングがはらんでいる課題などの概略を整理した。また、サービス・ラーニングに関係する学会やセミナーへの参加、日本と米国における大学およびサービス・ラーニング支援組織におけるサービス・ラーニングに関する取組の視察・ヒアリング調査などにより、サービス・ラーニングに関する研究動向、実践状況の把握・整理を行った。第2に、所属学部の社会福祉実習の成果等に関するデータを収集・蓄積し、文献研究の成果も踏まえながら分析を行い、この分析結果をもとにサービス・ラーニングに関する教育実践の効果や課題を考察し、サービス・ラーニングが実習事前学習としてどのような有効性を発揮する可能性があるのか、さらには有効性を最大限発揮させるためにはどのようなシステムが必要となるのかについての概略を整理した。第3に、社団法人日本社会福祉教育学校連盟の全加盟校を対象としたアンケート調査、および日本と米国における大学およびサービス・ラーニング支援組織の視察・ヒアリング調査などを行い、日本と米国においてサービス・ラーニングを社会福祉実習の事前学習として位置づけるという教育実践がどのように導入・展開されているのかを明らかにした。