hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周期場を用いた光を使わないコヒーレント量子操作

第2年度はこれらの成果を更に発展させるために装置の改良や新たな検出器の導入などを進めていく予定である.シリコン結晶などの固体の中では原子が規則的に並んでおり、結晶内には空間的な周期霞場が形成されている.このような結晶標的に入射された高速のイオンは,規則的に並んだ原子面を横切ることで周期的な振動電磁場を感じ,光励起と同様に,イオンの内部状態は共鳴的に励起される(コヒーレント共鳴励起:RCE).本研究は3次元コヒーレント共鳴励起による量子制御ダイナミクスの解明,および原子分光,寿命測定への応用を目標として掲げている.第2年度となる平成22年度は,新たなテクニックとなったコンボイ電子の観測を主柱としてこれまでの成果をより発展させることを目的とし,放医研のHIMACで60時間×4回の加速器実験を行なった.さらに,本研究の将来展望として見通していた,結晶場によるウランの精密分光に向けたテスト実験をドイツ,GSI(重イオン研究所)にて開始した.詳細は以下のとおりである.[1]オージェ電子の観測(放医研HIMAC,平成21年4月,7月)RCEによってAr16+イオンの二重励起状態を生成し,前方に放出される電子の運動量スペクトルを観測したところ,コンボイ電子の両側に2つのサブピークが観測された.これはそれぞれ前方,後方に2.3keVで放出されたオージェ電子とアサインでき,二重励起の生成を実験的に確証した.[2]アラインされたイオンのコンプトンプロファイルの観測(放医研HIMAC,平成21年9月,12月)RCEにおける偏光制御テクニック(Y.Nakano et al., Phys.Rev, Lett.102, 085502(2009).)を利用し,進行方向にアラインされたイオンから放出されるコンボイ電子の測定を試みた.理論で予測されている逆カスプ型の電子運動量スペクトルを実際に観測するために,50keV電子を検出するアバランシェ・フォトダイオード(APD)を利用したセットアップを新たに開発した.現在データを解析するとともに,ハンガリーの理論グループのシミュレーションと合わせた考察を行なっている.[3]ウランの精密分光(ドイツGSI,平成21年9月)最も重い安定元素であるウラン(原子番号92)の精密分光を目指し,ドイツ・GSIに新たな実験装置を立ち上げた.195MeV/uのLi様U^<89>イオンにおいて,1s^22s→1s^22p_<3/2>遷移のRCEを観測することに成功し,最新の結晶分光器と同等の分解能を出せることを実証した.今後,蓄積リングを利用した電子冷却等を活用することで更に精度が向上すると考えられ,次期加速器計画FAIRにおいても優れた成果が期待される.
小児重症筋無力症の免疫学的病態の解明～新規免疫抑制療法の開発に向けて～

重症筋無力症(MG)は、T細胞・B細胞の両者が関与する自己免疫疾患である。成人MGと小児MGには臨床上多くの差異があり、病態が異なると考えられているが詳細は不明である。申請者らのグループは、小児眼筋型MGの病態にB細胞活性化因子(BAFF)が関与していることを報告した。BAFFはB細胞のアポトーシスに抑制的に作用する分子で、様々な自己免疫疾患の病態に関与しているだけでなく、分子標的療法のターゲットとしても注目されている。小児MG症例を多数例集積し、免疫学的発症機構および増悪機構を解明することで、より有効で合併症の少ない治療の開発につなげることを目的として、申請者は以下の研究を立案した。(1)全身型や難治例を含めた小児MG症例において、免疫学的背景を多数例で解析する。特に、BAFFなどB細胞に関わる異常の有無を明らかにする。T細胞を抑制するタクロリムスに不応な症例ではB細胞の異常が主因であるという仮説を立て、その正誤を明らかにする。(2)上項をもとに小児MGの免疫学的病態を明らかとし、より有効で合併症の少ない免疫抑制療法の標的となり得る分子を明らかとする。平成30年度は本研究遂行のために小児MG患者の登録を進め、現在計27名の患者を登録し、臨床情報(神経学的所見と眼科的所見、血液検査結果、画像検査結果)の収集・解析および検体保存(血清保存、末梢血単核球の保存)を行っている。全身型の患者も7名含まれている。平成30年度は症例の登録が少なかったことがやや遅れている主因である。本症は感染症などの流行に伴って発症率が変動することが影響している可能性がある。また、症例登録が少なめであったため、実験試薬の購入を延期したこともやや遅れている要因である。集積した症例の偏り(眼筋型、全身型、タクロリムス不応型など)に応じて、購入する試薬の種類を調整するためである。今後は各研究協力施設への呼びかけ強化を含め、症例登録を進めたい。集積された症例については、B細胞活性化因子/a proliferation-inducing ligand抗原系を主体に解析を進めたい。(次年度使用額が生じた理由)新規の症例登録が少なめであったため、実験試薬の購入を延期したことが主因である。(使用計画)次年度使用額は平成31年度請求額と合わせて、集積した症例の偏りに応じて実験試薬を購入し、実験の実施に使用するとともに、得られた成果の学会発表、論文発表に使用する計画である。
遊離代謝物を用いた１３Ｃ代謝フラックス解析法の構築と動物細胞代謝プロセスへの応用

近年、疾患細胞に特異的な代謝が報告されており、細胞内代謝の計測ニーズが高まっている。代謝を直接的に理解するためには、代謝フラックス(反応速度)を計測する13C代謝フラックス解析法が有効である。昨年度の研究では、遊離代謝物の13C標識割合を計測することで培養がん細胞に適用可能な代謝フラックス解析法を構築し、既知の代謝阻害剤を用いて解析法の妥当性を検証することができた。そこで本年度は、構築した手法を用いてがん抑制遺伝子p53の変異が中枢代謝経路に与える影響のフラックスレベルでの解明に取り組んだ。まず、p53欠損マウス軟部腫瘍由来細胞株(コントロール株)にレトロウィルスベクターを用いて変異型p53を再構成した(p53mut株)。両株の比増殖速度に有意な差はみられなかった。一方、細胞内代謝物の絶対定量を行ったところ、p53mut株では細胞内ピルビン酸やクエン酸の蓄積量がコントロール株に比べて61%、52%に減少していた。このことから、変異型p53が中枢代謝経路のフラックスに影響を与えていることが示唆された。そこで、コントロール株とp53mut株を[1-13C]グルコースを含む培地で24時間培養し、13C代謝フラックス解析を行った。ガスクロマトグラフ質量分析装置で細胞内遊離代謝物の13C標識割合を計測し、フラックス分布を推定することができた。ペントースリン酸経路のフラックスには変化がなかったのに対し、p53mut株では、解糖系のフラックスがコントロール株の80%程度に減少していた。また、グルタミンの取り込みやTCAサイクル、リンゴ酸酵素のフラックスも7080%程度に減少していた。以上の結果より、変異型p53は中枢代謝経路のうち解糖系とTCAサイクルのフラックスを負に制御していることが明らかとなった。28年度が最終年度であるため、記入しない。薬剤や遺伝子変異が動物細胞の代謝に与える影響を解析することで、疾患治療に有効な薬剤のスクリーニングやがん進展メカニズムの解明に有益な知見をもたらすと期待されている。直接的に代謝を理解するためには、代謝反応速度の計測から活性化、不活性化している反応を見出す13C代謝フラックス解析法が有効である。本研究では、がん細胞株を解析対象として、代謝阻害剤の投与が中枢エネルギー代謝に与える影響の定量的な解析を目的とする。この研究から活発に増殖するがん細胞のエネルギー獲得メカニズムの解明やエネルギー生産経路を阻害するような抗がん剤開発に資する知見の獲得が期待できる。本年度の研究では、(a)代謝阻害効果が既知の薬剤を用いた解析法の妥当性検証、および、(b)中枢代謝全体への解析範囲の拡大に取り組んだ。まず、(a)や(b)を実施するための基盤構築のため、13C代謝フラックス解析法に必須となる培地成分の分析法、細胞内遊離代謝物質の回収法、13C標識割合の分析法、哺乳動物の中枢炭素代謝モデルを構築できた。(a)に関しては、ヒト乳がん細胞株MCF-7を[U-13C]グルタミンを用いて培養し、呼吸鎖阻害剤として知られるロテノンを投与した際に、期待されるとおりTCAサイクルでの代謝が酸化的な方向から還元的な方向に変化する現象をフラックスレベルで観測できた。(b)に関しては、[1-13C]グルコースを用いてp53欠損マウス軟部腫瘍由来細胞株を培養し、解糖系とペントースリン酸経路の分岐比を決定することができた。これによって、TCAサイクルに限定されていた解析範囲を中枢代謝経路全体に拡大できた。当初予定したとおり、動物培養細胞の13C代謝フラックス解析法の妥当性検証および解析範囲の拡大ができており、進捗は順調である。上記に関連する成果として、査読付き投稿論文1件、学会発表3件、ポスター賞受賞2件に至っている。

ペントースリン酸経路のフラックスには変化がなかったのに対し、p53mut株では、解糖系のフラックスがコントロール株の80%程度に減少していた。また、グルタミンの取り込みやTCAサイクル、リンゴ酸酵素のフラックスも7080%程度に減少していた。以上の結果より、変異型p53は中枢代謝経路のうち解糖系とTCAサイクルのフラックスを負に制御していることが明らかとなった。今後は、中枢代謝を制御することが示唆されている変異型p53をp53欠損マウス軟部腫瘍由来細胞株に再構成し、中枢代謝に遺伝的な摂動を与えた細胞に対し、構築した13C代謝フラックス解析法を適用し、中枢代謝のグローバルな代謝変化を観測することを目標とする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
パーキンソン病の歩行左右非対称性に対する分離トレッドミルを用いた歩行練習の効果

2018年度は,パーキンソン病患者に対する分離トレッドミル歩行練習の即時効果を検証する前段階として,少数例に対して予備的に分離トレッドミルおよび通常のトレッドミルによる介入の床上歩行に対する即時効果を検証した.先行研究において明らかにされていない、すくみ足のあるパーキンソン病患者に対する分離トレッドミル歩行練習に適した介入プロトコールを示唆する知見が得られた.本研究成果の一部について,日本神経理学療法学会第2階SIGs参加型フォーラムや畿央大学ニューロリハビリテーションセンター主催の研究会などにて公表した.被験者を募集する予定であった患者会の参加者の中で,歩行補助具を使用せずに歩行可能なパーキンソン病患者が予定していたよりも少なかったため。本研究への参加者を募るため。近隣のパーキンソン病外来を行ているリハビリテーション専門病院へ分離トレッドミルを移設して、介入効果を検証することを検討する。まず,本研究を実施するにあたり必要となる左右のベルトを同時に速度調整可能な分離トレッドミルの開発整備を行った。分離トレッドミル歩行練習を行う際の被験者の転倒を予防するための部分免荷装置を整備した。そして,健常者を対象に,左右のベルト速度を同時に変化させる方法と一側のベルト速度のみ変化させる方法で歩行練習を行い,その際のAfter effectについて確認した。健常者において,分離トレッドミルを用いた歩行練習による後効果の大きさには個人差があることを予備的に確認した。また,本実験を行う際には分離トレッドミルを用いた歩行練習時と歩行練習前後の床上歩行も三次元動作解析装置を用いて分析を行う予定であるため,その分析を行うのに適した分離トレッドミルの設置位置の検討を行った。また,計測時の歩行周期の同定方法,分離トレッドミルと三次元動作解析装置との同期方法についても決定した。さらに,本実験時に採用する計測アウトカムを決定した。本実験を実施する際の被験者の募集方法,Inclusion criteria,exclusion criteriaについても決定し,説明文書,同意書の作成,研究実施施設における研究倫理委員会の書類の準備も行った。パーキンソン病患者を対象にした分離トレッドミルを用いた歩行練習の可能性について解説した総説論文がMedical Scieince Digestから出版された。また,分離トレッドミルを用いた歩行練習の可能性について,3つの件の理学療法士会の研修会や学会での基調講演にて解説した。本研究の実施に不可欠である分離トレッドミルの開発,整備に当初の計画以上に時間を要したため。今後パーキンソン病患者を対象に分離トレッドミルと通常のトレッドミル歩行練習の床上歩行に対する効果を予備的に検証するPilot studyを実施し,無作為化比較対照試験の実施につなげていく予定である。研究計画段階において分離トレッドミルをレンタルして使用する予定であったが,研究代表者の所属する畿央大学の研究備品として整備することになったため,研究費に残額が発生しました。本研究では分離トレッドミル歩行の動作解析を三次元動作解析装置VICONを用いて行うが,現在の6台のカメラではマーカーの追跡エラーが発生するため,VICON計測システムのカメラを追加整備行う予定である。分離トレッドミルを大学で購入したためリース費用が必要なくなったため、次年度使用学が生じた。今後研究の実施場所を病院に移行する予定であり,病院で分離トレッドミル中および前後の歩行を分析するための環境整備に研究費を使用する予定である。
分子量均一なペプチドによるアスパルテートの協同的分子内転移の解明

ポリペプチドは、溶液中において様々の異なる二次構造を取り、温度、溶媒及び圧力などによって、分子内及び分子間の相互作用が重要な因子となり、二次構造が変化する。最近、我々はポリ(β-フェネチルL-アスパルテート)(PPLA)が温度の昇降によりα-ヘリックスの右巻き⇔左巻きの鋭い一次転移を示すことを見い出した。分光学的手法によりPPLAのヘリックス-ヘリックス転移が側鎖コンホメーション変化に誘起された協同的分子内転移であることを解明した。本研究では、ポリアスパルテートの協同的な分子内転移に着目し、転移現象の過程とダイナミックスを分子論的に解明することを目的とした。第1に、分子量均一のホモオリゴペプチドの合成を行った。モデル化合物として、β-フェネチルL-アスパルテート(PLA)の残基数が異なるホモオリゴペプチドをポリエチレングリコール(PEG)の片末端に液相法により逐次結合し合成した。得られたPLAホモオリゴペプチドは、^1H,^<13>C-NMR測定より同定した。得られたオリゴペプチドについて、NMR測定やCD測定を行い、コンホメーション特性について検討した。残基数が短いときはβシートを形成し、長くなるとα-ヘリックスが発現することが明らかになった。溶媒依存性については、クロロホルムやテトラクロロエタン中でヘリックスを形成しやすい傾向を見い出した。PLA分子鎖は、安定なヘリックスを形成するためには18残基以上必要であることが明らかとなった。第2に、らせん反転を起こさないポリペプチドを含むブロック共重合体を用いて、らせん反転の開始点の検討を行った。アスパルテート鎖は分子途中ではなく末端から反転していることが明らかとなった。今後は、転移速度や転移様式について研究を続ける予定である。ポリペプチドは、溶液中においてα-ヘリックス、ランダムコイル、βシート構造などの異なる二次構造を取ることは古くから知られている。また、これらの二次構造は、温度、溶媒及び圧力などによって変化することも知られている。特に、ヘリックス-コイル転移については実験と理論の両面から研究されている。ポリペプチドの構造転移の特徴は、協同現象であり、分子内及び分子間の相互作用、即ち水素結合生成が重要な因子として考えられている。最近、我々はポリ(β-フェネチルL-アスパルテート) (PPLA)が温度の昇降によりα-へリックスの右巻き⇔左巻きの鋭い一次転移を示すことを見い出した。分光学的手法によりPPLAのへリックス-ヘリックス転移が側鎖コンホメーション変化に誘起された協同的分子内転移であることを解明した。本研究では、ポリアスパルテートの協同的な分子内転移に着目し、転移現象の過程とダイナミックスを分子量均一の試料を用いて分子論的に解明することを目的とした。研究の第1段階で、分子量均一のホモオリゴペプチドの合成を行った。ポリ(β-フェネチルL-アスパルテート) (PPLA)のモデル化合物として、β-フェネチルL-アスパルテート(PLA)の残基数が異なる各種分子量均一のホモオリゴペプチドを固相合成法により合成した。化合物の精製は、逆相HPLCとGPCを併用して行った。得られたPLAのホモオリゴペプチドは、1H、13C-NMR測定および質量分析測定を行い、同定した。第2段階では、得られたオリゴペプチドを用いて、NMR測定やCD測定によりヘリックス転移温度や転移温度幅を検討し、らせんセンスノ反転の残基数(鎖長)依存性について考察する。さらに、緩和時間測定や分子動力学シミュレーションにより転移の動力学を検討する。

ポリペプチドは、溶液中においてα-ヘリックス、ランダムコイル、βシート構造などの異なる二次構造を取ることは古くから知られている。また、これらの二次構造は、温度、溶媒及び圧力などによって変化することも知られている。ポリペプチドの構造転移の特徴は、協同現象であり、分子内及び分子間の相互作用、即ち水素結合生成が重要な因子として考えられている。最近、我々はポリ(β-フェネチルL-アスパルテート)(PPLA)が温度の昇降によりα-ヘリックスの右巻き〓左巻きの鋭い一次転移を示すことを見い出した。分光学的手法によりPPLAのヘリックス-ヘリックス転移が側鎖コンホメーション変化に誘起された協同的分子内転移であることを解明した。本研究では、ポリアスバルテートの協同的な分子内転移に着目し、転移現象の過程とダイナミックスを分子量均一の試料を用いて分子論的に解明することを目的とした。研究の第1段階で、分子量均一のホモオリゴペプチドの合成を行った。モデル化合物として、β-フェネチルL-アスパルテート(PLA)の残基数が異なるホモオリゴペプチドをポリエチレングリコール(PEG)の片末端に液相法により逐次結合し合成した。得られたPLAホモオリゴペプチドは、1H,13C-NMR測定より同定した。第2段階では、得られたオリゴペプチドについて、NMR測定やCD測定を行い、コンホメーション特性について検討した。残基数が短いときはβシ一トを形成し、長くなるとα-ヘリックスが発現することが明らかになった。溶媒依存性については、クロロホルムやテトラクロロエタン中でヘリックスを形成しやすい傾向を見い出した。温度依存性については、ヘリックスを形成するとき、温度上昇に伴い、左巻きとランダムコイルの混在状態に転移した。PLA分子鎖は、安定なヘリックスを形成するためには20残基以上必要であることが明らかとなった。
スポーツサービスの品質と指導者の質との連関に関する研究

スポーツサービスの品質を把握するために、スポーツ施設利用者を対象に質問紙調査を実施した。質問紙にはスポーツサービスの評価項目を34設定し、そのスポーツサービスの構造を明らかにするために因子分析(主因子法・バリマックス法)を行った。スポーツサービスについての評価は「レッスン・プログラム」「サービス提供のシステム」「指導者」「スポーツ・運動効果に関する情報」「スペース」の5因子で構成されていることが明かとなった。先行研究でのパラスラマンら(1985)が行った調査結果のサービス品質を評価する際の基準10領域(有形性、信頼性、迅速性、コミュニケーション、信頼性、安全性、技量、礼儀、顧客理解度、接近性)と比較するならば、「指導者」に関する因子では特に、信頼性、技量(スポーツに関する専門的知識・経験)また、接近性が関連あるものと理解できる。第1因子である「レッスン・プログラム(民間スポーツクラブのインタビューでは、プログラムを商品と位置づけている)」において、有形性や顧客のニーズに適応的なプログラムの設定など顧客理解度との関連性が指摘できる。しかしながら、有形性という点では、スポーツや運動の効果を知るための情報や機会が重要となる点である。また、指導者や指導者を中心として形成されるプログラムは、「満足」を規定する要因ではあるが、利用者の意識水準は下位の方に位置づけられるが、「継続」という視点からは、重要な位置にある。調査等の成果は、利用者が指導者を認識する場合、技量や人柄等も含めて評価していることが理解できる。参加率の維持・増加においては、指導者の指導技術以外の側面にも留意する必要性を再認識させられるものであった。スポーツサービスの品質を把握するための第一段階として利用者「満足」に着目した。文献によると品質及び顧客満足共に、期待と実際のサービス体験との対比によって捉えられ、一つのサービス経験がスポーツサービス利用者の中に生み出す二種類の主観的アウトプットであると理解できる。特に、サービス品質は包括的な判断あるいは態度を指し、サービスの優位性に関連しているといえる。期待の捉え方も消費者の欲望・欲求であり、サービス提供側が提供しなければならないことと考えられる。また、パラスラマンら(1985)が行った調査結果はサービス品質を評価する際の基準が10領域(有形性、信頼性、迅速性、コミュニケーション、信頼性、安全性、技量、礼儀、顧客理解度、接近性)あることが示された。これらを参考にスポーツサービスの品質認識度を測る多目的測定基準を作成し、平成11年7月に、F県の公共スポーツ施設他において質問紙調査を実施する準備を行ってきた。特に本研究の主題である指導者の質との関連を含む調査項目については、指導者にとって必要と思われる専門能力に関する質問紙調査(予備調査)から得られた結果を参考に策定し、指導者の資質を実技能力、指導能力、スポーツ経営能力、コミュニケーション能力等の指導者に求められる資質に関連する項目に加えて、人間的側面を意識した調査項目を付加している。
数学の発見や構築時の視座に立つ授業と主体性自由性を包括する問題作り活動やその評価

数学者が「発見」や「数学を構築」するときに行う思考の一端を体験できるような授業展開と,主体性自由性を包括する「問題作り」活動やその評価について, 1)2)に分けて実績の概要を述べる.1)数学の発見や構築時の視座に立つ授業展開数学を習って理解するのではなく,発見したり創ったりする感覚の持てる授業展開を試みたいと考えてきた.自然現象や日常生活に関わる数学的題材を扱ったり数学史の話題を扱ったり大学入試問題からも適したものは扱った.本年は高等学校第3学年の授業を担当し,年度後半の演習の授業では生徒主体の学びになるよう注力した.数学史・確率論の研究は引き続き精力的に行い,教材開発に役立てることができた.2)主体性自由性を包括する問題作り活動やその評価手法の開発・公表問題作り活動とは「学習した知識・技能を活用して生徒が問題を作りポスターにまとめて発表し,互いに評価する協働学習活動」で, 5年前から取り組んでいる.特に育成されるものは1数学の楽しみ2内容活用力3評価の視点と考えている.解を綺麗にしようといった工夫や,数学が「自分事の数学」として扱われる様子が見られる.義務教育で事例の多い原問題の数値変更による問題づくりとの違いは,自由性と評価(教員評価・生徒の自己評価・相互評価のルーブリックによる実施)にある.2017年7月に高等学校数学IIIの微分積分分野で「問題作り」を行った際,日常と関連する多彩な問題が創り出された.トマトの体積をカージオイドを回転させて求めたり, NASAの宇宙船の軌道を測定(架空)したりといった興味深い問題が多く含まれた.生徒は「既習の数学を自然や日常に当てはめる(既習の数学を通して自然や日常を捉える)」ことで問題作りを行っていると考えられ通常の数学的モデル化とは別の思考法が働いていると捉えている.評価の視点は勤務校におけるSSH事業の評価手法にも反映されている.1)2)の研究遂行とともに, SSH数学関連の生徒の指導を行った.さらに成果は日本数学教育学会やRIMS研究集会(数学史)等で発表した.本年は海外発表を行なわなかったが,シンガポール国立大学・シンガポール教育省に行き懇談した.またこれまでの5年間の取組をまとめた報告書を作成した.数学者が「発見」や「数学を構築」するときに行う思考の一端を体験できるような授業展開と,主体性自由性を包括する「問題作り」活動やその評価について, 1)2)に分けて実績の概要を述べる.1)数学の発見や構築時の視座に立つ授業展開数学を習って理解するのではなく,発見したり創ったりする感覚の持てる授業展開を試みたいと考えてきた.自然現象や日常生活に関わる数学的題材を扱ったり数学史の話題を扱ったり大学入試問題からも適したものは扱った.本年は高等学校第3学年の授業を担当し,年度後半の演習の授業では生徒主体の学びになるよう注力した.数学史・確率論の研究は引き続き精力的に行い,教材開発に役立てることができた.2)主体性自由性を包括する問題作り活動やその評価手法の開発・公表問題作り活動とは「学習した知識・技能を活用して生徒が問題を作りポスターにまとめて発表し,互いに評価する協働学習活動」で, 5年前から取り組んでいる.特に育成されるものは1数学の楽しみ2内容活用力3評価の視点と考えている.解を綺麗にしようといった工夫や,数学が「自分事の数学」として扱われる様子が見られる.義務教育で事例の多い原問題の数値変更による問題づくりとの違いは,自由性と評価(教員評価・生徒の自己評価・相互評価のルーブリックによる実施)にある.2017年7月に高等学校数学IIIの微分積分分野で「問題作り」を行った際,日常と関連する多彩な問題が創り出された.トマトの体積をカージオイドを回転させて求めたり, NASAの宇宙船の軌道を測定(架空)したりといった興味深い問題が多く含まれた.生徒は「既習の数学を自然や日常に当てはめる(既習の数学を通して自然や日常を捉える)」ことで問題作りを行っていると考えられ通常の数学的モデル化とは別の思考法が働いていると捉えている.評価の視点は勤務校におけるSSH事業の評価手法にも反映されている.1)2)の研究遂行とともに, SSH数学関連の生徒の指導を行った.さらに成果は日本数学教育学会やRIMS研究集会(数学史)等で発表した.本年は海外発表を行なわなかったが,シンガポール国立大学・シンガポール教育省に行き懇談した.またこれまでの5年間の取組をまとめた報告書を作成した.
ホウ酸塩結晶による真空紫外用擬似位相整合結晶の作製

擬似位相整合結晶は非線形光学定数の符号を周期的に反転させた構造を持ち、強誘電体結晶の自発分極を周期反転させて作製されている。しかし、強誘電体の酸化物結晶は真空紫外光を透過できないため、この光源には利用できない。本研究では、非強誘電体であるが真空紫外光を透過する四ホウ酸リチウムにおいて自発分極の代わりに双晶を利用して擬似位相整合結晶を作製することを目的として、「スポット状融解による周期双晶作製方法の改良」、「ライン状融解による周期双晶の微細化」、「立体的な成長方位変化における双晶形成メカニズムの解明」、「表面加工した種子結晶による周期双晶の作製」に取り組んだ。全固体真空紫外レーザー光源の実現には、真空紫外光を透過する非線形光学結晶において位相整合させる必要がある。擬似位相整合では、位相整合波長を選択して高効率に波長変換できるが、現在実用化されている強誘電体結晶による擬似位相整合結晶(PPLNなど)は真空紫外光を透過しないため利用できない。ホウ酸塩結晶は、真空紫外領域での透過性能と非線形光学特性を併せ持つが、常誘電体であるため擬似位相整合結晶は作成できないと考えられてきた。そこで本研究では、ホウ酸塩結晶である四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)の双晶形成を自在に制御して、周期双晶を作製することで擬似位相整合結晶を得ることを目的とした。平成25年度では「スポット状融解による周期双晶作製方法の改良」と「ライン状融解による双晶周期の微細化」を行った。「スポット状融解による周期双晶作製方法の改良」では、雰囲気制御機構を有する周期双晶作製装置を新たに設計および組み立て、双晶周期の微細化に取り組んだ。スポット状の融液の形状を安定化することができれば、周期双晶の反転周期を精度よく形成でき、また微細化が可能となる。本装置は減圧雰囲気にすることで、融液へ気体成分の取り込みを抑え、融解および成長時の気泡の発生を抑え、スポット状の融液の形状を安定化させることができた。本装置では、板状結晶に対して直角に白金線ヒーターを貫通させることで、板状結晶の一部にスポット状の融液を実現できる。「ライン状融解による双晶周期の微細化」では、リボン状の白金ヒーターを用いて、前述の方法で作製した周期双晶を融解および結晶成長させることで双晶周期を調整することを可能にした。擬似位相整合では、位相整合波長を選択して高効率に波長変換できる。しかし、現在実用化されている強誘電体結晶による擬似位相整合結晶(PPLNなど)は真空紫外光を透過しないため利用できない。一部のホウ酸塩結晶は真空紫外領域での透過性能と非線形光学特性を併せ持つが、非強誘電体であるため擬似位相整合結晶は作製できないと考えられてきた。そこで本研究では、ホウ酸塩結晶である四ホウ酸リチウムの双晶形成を制御して周期双晶を作製することで擬似位相整合結晶を得ることを目的とした。平成26年度は「立体的な成長方位変化における双晶形成メカニズムの解明」と「表面加工により作製した周期双晶種子結晶」に取り組んだ。「立体的な成長方位変化における双晶形成メカニズムの解明」では、板状結晶と白金線ヒーターを用いて結晶成長方位を操作して結晶成長過程を観察した。c面ウエハに垂直に白金線ヒーターを貫通させて結晶を融解させた場合、固液界面の面方位はc軸と直角な方位になる。この状態から、結晶方位と白金線ヒーターの傾斜を変えることで固液界面の面方位を立体的に変化させた。成長した結晶中に形成される双晶界面の面方位は、結晶成長方位に依存して決まる。本研究では、(100)と(010)双晶界面を形成するために必要なエネルギーの値と大小関係によって、形成される双晶界面が決まるというメカニズムを考案した。「表面加工により作製した周期双晶種子結晶」においては、ダイシングカッターやエッチング法を用いて周期的な溝を形成して結晶方位が周期反転した表面を持つ種子結晶を作製した。また、これを用いて周期双晶結晶の成長を試みた。結晶成長本研究は2ヶ年計画であり、平成25年度では「スポット状融解による周期双晶作製方法の改良」と「ライン状融解による双晶周期の微細化」を実施した。スポット状の融液の直径は白金線ヒーターの径より大きいため、細い白金線ヒーターを細くするほど微細な融液を形成でき、微細な周期双晶を作製できる。しかし、融液サイズが不安定であり、φ100&#61549;m以下の細い白金線では、周期双晶作製中に断線する問題があった。

雰囲気制御機構を導入することで安定かつ微細なスポット状融液を形成させることができた。「ライン状融解による双晶周期の微細化」では、同様に雰囲気制御機構によりライン状の融液の端部において固液界面を安定化することができ、精度よく双晶周期を調整することができ、予定通りの進捗である。2ヶ年計画の後半に当たる平成26年度は、「立体的な成長方位変化における双晶形成メカニズムの解明」と「表面加工により作製した周期双晶種子結晶を用いた周期双晶作製方法」に取り組む。また、擬似位相整合結晶としての特性評価を行い、真空紫外用擬似位相整合結晶を実現させる。雰囲気制御機構付き加熱炉を一括購入する計画であったが、研究を効率よく進めるために各部材を分割して購入している。必要な機能を持たせるための部材を順次購入したため、見込み額と差異が生じた。次年度の研究を効率的に進めるために、必要な加熱電源等の部材を購入する。また次年度に購入を予定しているカメラ付き顕微鏡において、より高分解能な機種の購入に充てる。
胸部高分解能CT画像における異常陰影検出システムの構築

胸部高分解能CT画像におけるびまん性陰影を分類することは、コンピュータ支援診断(CAD)システムを構築するための重要な一歩である。胸部高分解能CT画像におけるびまん性陰影を分類するCADシステムを設計するため、局所ヒストグラム特徴と局所スライス特徴を提案し、有効性があることを、それぞれ示した。びまん性陰影の分類性能を改善するため、局所ヒストグラム特徴と局所スライス特徴との組合せ特徴を開発した。さらに、組合せ特徴の正規化を検討した。胸部高分解能CT画像におけるびまん性陰影を効果的に分類するには、局所的な特徴を用いることを推奨する。胸部高分解能CT画像から異常陰影を高精度に自動検出する方法を検討している.より高精度な異常陰影自動検出のため,「局所ヒストグラム特徴」と「スライス特徴」とを組み合わせた特徴を検討する.相異なる特徴を組み合わせることにより識別性能が改善することが期待される.すなわち,濃淡情報を反映した「局所ヒストグラム特徴」と,形状情報を反映した「スライス特徴」とを組み合わせることにより,さまざまなタイプの異常陰影に対応可能と期待される.ここでは,異常陰影の識別方法について,2つの特徴の組み合わせ方の検討が課題となる.研究実績としては,組み合わせた特徴を検討する前段として,「スライス特徴」の高精度化を図り,「局所スライス特徴」を提案し,その有効性を計算機シミュレーションにより示した.ここで,「スライス特徴」とは,画像のある輝度値を閾値として2値化し,2値画像から何らかの特徴を求める.これを,いくつかの閾値値毎に特徴を求めたものをスライス特徴と言う.従来の「スライス特徴」は,画像の輝度の全範囲から特徴を取得する.一方,提案した「局所スライス特徴」は,画像の輝度に対しウィンドウを設定し,その設定範囲から局所的に特徴を習得する.ウィンドウの設定は,ウィンドウの中心とその範囲を定めることによりなされる.これにより,画像の輝度範囲をきめ細かく設定することができ,より有用な特徴が得られたことが計算機シミュレーションを通して示された.胸部高分解能CT画像から異常陰影を高精度に自動検出する方法を検討している。より高精度な異常陰影自動検出のため、「局所ヒストグラム特徴」と「局所スライス特徴」とを組み合わせた特徴を検討する。相異なる特徴を組み合わせることにより識別性能が改善することが期待される。すなわち、濃淡情報を反映した「局所ヒストグラム特徴」と、形状情報を反映した「局所スライス特徴」とを組み合わせることにより、さまざまなタイプの異常陰影に対応可能と期待される。ここでは、異常陰影の識別方法について、2つの相異なる特徴の組み合わせ方の検討が課題となる。研究実績としては、別の医療画像において、異なる種類の特徴である高次局所自己相関特徴を検討した。ヒストグラム特徴もスライス特徴も、特徴の取り方としては直感的なものである。一方、高次局所自己相関特徴は、画像認識の分野において、数学的・理論的な取り扱いに優れ、テクスチャ認識等のパターン認識問題に対し有効性の示されている手法として知られている。これは、画像の中の局所的な特徴に注目した手法である。別の医療画像のパターン認識問題に対し、いくつかの画像処理手法と組み合わせた高次局所自己相関特徴を用い、その有効性を示した。高次局所自己相関特徴をそのまま用いるだけではうまくゆかず、いくつかの画像処理を組み合わせることにより、有効性を示すことに成功した。また、拡張タイプの高次局所自己相関特徴も検討した。本研究では、胸部高分解能CT画像による診断において、画像処理・パターン認識技術を用い、異常陰影を高精度に自動検出するとともに、異常陰影の分類毎に色付け表示し、医師が見落としなく診断できるようなコンピュータ診断支援(CAD)システムを構築することを目的とした。より高精度な異常陰影自動検出のため、「局所ヒストグラム特徴」と「局所スライス特徴」とを組み合わせた特徴を検討した。相異なる特徴を組み合わせることにより識別性能が改善することを期待した。すなわち、濃淡情報を反映した「局所ヒストグラム特徴」と、形状情報を反映した「局所スライス特徴」とを組み合わせることにより、さまざまなタイプの異常陰影に対応可能と期待した。ここで、異常陰影の識別方法について、2つの相異なる特徴の組み合わせ方の検討が課題となった。そこで、2つの相異なる特徴を組み合わせるために、特徴同士のギャップを埋めることを検討した。本研究では、2種類の方法、リスケール法と標準化法による正規化を検討した。リスケール法とは、各特徴の値を0から1の間にリスケールするものである。一方、標準化法とは、各特徴が標準正規分布に従うように変換するものである。計算機シミュレーションの結果より、正規化された組み合わせ特徴は、正規化されていない組合せ特徴に対し、ごくわずかであるが有効であることがわかった。最終的には、胸部高分解能CT画像における、びまん性異常陰影の誤識別率は4%を切るところまでの研究成果を挙げた。

胸部高分解能CT画像から異常陰影を自動検出するために、「局所ヒストグラム特徴」と「局所スライス特徴」とを組み合わせた特徴を検討することが課題であった。しかしながら、別の特徴を検討するなど、特徴の高精度化を模索したため、やや遅れている。パターン認識胸部高分解能CT画像から異常陰影を自動検出するために、2つの特徴「局所ヒストグラム特徴」と「局所スライス特徴」との組み合わせ方について検討する。相異なる2つの特徴の組み合わせ方については、さまざまな方法が考えられる。特徴への重み付けや特徴の正規化等の検討を引き続き行う。また、特徴の高精度化について、別の特徴、高次局所自己相関特徴の適用も検討する。胸部高分解能CT画像から異常陰影を自動検出するために,「局所ヒストグラム特徴」と「スライス特徴」とを組み合わせた特徴を検討することが課題であった.しかしながら,その前段階の個別の特徴である「スライス特徴」の高精度化を図ったため,やや遅れている.旅費への計上が低調であった。すなわち、国際会議等への発表が少なかったのが原因と考える。胸部高分解能CT画像から異常陰影を自動検出するために,2つの特徴「局所ヒストグラム特徴」と「局所スライス特徴」との組み合わせ方について検討する.相異なる2つの特徴の組み合わせ方については,2つのアプローチが考えられる.一つ目は,2つの特徴に重み付けを行い一つの特徴を新たに生成し識別器により識別する.二つ目は,特徴毎に識別器により識別し,これらの識別結果を統合する.これら各々の方法にも,いくつかのバリエーションが考えられ,計算機シミュレーションを通して特徴の組み合わせ方及び識別方法を検討する.また,2つの特徴を組み合わせることにより,必然的に増大する次元数を削減する方法を検討する.ここでは,Fisher比を用いた特徴選択法を検討する.さらに,異常陰影の識別結果を分類毎に色付け提示するシステムを作成する.最終年度であるため、研究成果を上げるべく研究に打ち込み、国際会議等への発表や学術雑誌への投稿を活発に行う。
脱窒処理の効率化をもたらす微生物代謝の電極電位による制御

本研究では、電極へ印加する電位によって微生物の脱窒および硝化活性を向上させることを目指した。脱窒能・硝化能を有するモデル微生物を培養し、電位が印加された培養液中の脱窒・硝化に関連する物質の濃度変化を測定したところ、Ag/AgCl電極に対して-0.2 V程度の電位で脱窒が、+0.5 V程度の電位で硝化がそれぞれ促進されたことを示唆する結果が得られた。加えて、アントラキノン系化合物による電極修飾が脱窒の促進に有用であることが示された。また、湖沼堆積物から調製した微生物叢を用いても同様の結果が得られた。環境由来の複合微生物系における有効性は、廃水処理への応用を視野に入れた際に重要な要素である。電極へ印加する電位によって微生物の脱窒および硝化活性の制御が可能であるか検証するため、本年度はモデル微生物ならびに土壌微生物叢を用い、電位印加下での脱窒および硝化実験を行った。本研究では、炭素棒や炭素繊維フェルトを電極として培養系に設置し、ポテンショスタットで所定の電位を印加することで微生物の代謝制御を図った。脱窒細菌Pseudomonasaeruginosaや従属栄養硝化細菌Alcaligenes faecalisを培養し、培養液中の硝酸イオンやアンモニウムイオンといった脱窒・硝化に関与する物質の濃度変化を測定したところ、銀ー塩化銀基準電極に対して-0.2 V程度の電位で脱窒が、+0.5 V程度の電位で硝化が促進されたことを示唆する結果が得られた。このような電極電位の代謝への影響は、脱窒と硝化がそれぞれ酸化還元電位の低い環境と高い環境で機能する代謝であることと関連していると考えられる。また、土壌を微生物源として培養することで得られた微生物叢を用いて同様の培養実験を行ったところ、電極への電位の印加によって硝酸イオン濃度やアンモニウムイオン濃度の低下が促進されることが示された。土壌微生物叢のような複合微生物系においても電極電位による代謝制御が有効であることは、廃水処理等への応用を視野に入れた際に重要な要素である。より効果的な代謝制御の可能性を探るため、電極表面へ適当な化学構造を付加した修飾電極の利用を試みた。実験の結果、P. aeruginosaおよび土壌微生物叢における脱窒に関しては、1-アミノアントラキノンによる電極修飾が代謝促進に有用であることが示唆された。モデル微生物を用いた実験によって、脱窒および硝化が電極電位により促進されうることが示され、また制御に有効な電位をおおまかではあるが明らかにすることができた。複合微生物系においても、同様の電位を印加することで脱窒や硝化が促進されたと解釈できる結果が得られた。また、修飾電極の有効性について計画を繰り上げて実験を行うことができ、脱窒の促進に有効な修飾電極を作製することができた。ただし、現状では硝化を促進できる修飾電極は見出されていない。本手法の汎用性を確認するには、より多くの微生物種や環境試料を用いた実験が必要ではあるものの、現状では次年度の目標である廃水処理への応用可能性の検証に向けて、ある程度順調に進捗している。具体的には、炭素棒や炭素繊維フェルトを電極として培養系に設置し、ポテンショスタットで所定の電位を印加することで微生物の代謝制御を試みた。モデル生物として脱窒細菌Pseudomonasaeruginosaや従属栄養硝化細菌Alcaligenes faecalisを培養し、培養液中の硝酸イオンやアンモニウムイオンといった脱窒・硝化に関与する物質の濃度変化を測定したところ、銀ー塩化銀基準電極に対して-0.2 V程度の電位で脱窒が、+0.5 V程度の電位で硝化がそれぞれ促進されたことを示唆する結果が得られた。また、湖沼堆積物を試料として調製した微生物叢を用いた実験においても、電位印加によって培養液中の硝酸イオン等の減少が促進された。水圏微生物叢のような複合微生物系においても電極電位による代謝制御が有効であることは、廃水処理等への応用を視野に入れた際に重要な要素である。より効果的な代謝制御の可能性を探るため、電極表面へ適当な化学構造を付加した修飾電極の利用を検討した。実験の結果、P. aeruginosaおよび微生物叢における脱窒に関しては、1-アミノアントラキノンによる電極修飾が代謝促進に有用であることが示された。くわえて、脱窒や硝化能を有する微生物の電極表面への集積を図るために、電極修飾による微生物の付着性の制御も試みた。4-ニトロアニリン修飾によってグラム陽性の細菌の付着が著しく阻害されることが明らかになったが、水処理等への応用にはより特異的な付着性の制御が必要だと考えられる。

また、湖沼堆積物から調製した微生物叢を用いても同様の結果が得られた。環境由来の複合微生物系における有効性は、廃水処理への応用を視野に入れた際に重要な要素である。引き続き、化学修飾をはじめとした電極の改良を行い、モデル微生物等を用いた実験を通じて代謝制御に有効な電極の作製を図る。特に、硝化については有用な化学修飾が見出されていないため、重点的に取り組みたい。現在のところ、可逆的な酸化還元反応を行える化学種として1-アミノアントラキノンとその誘導体を使用しているが、これらに限定せず広範な化合物の有効性を検証したい。廃水処理等への応用を考慮し、使用する電極の素材や形状についても検討したのち、ベンチスケールの廃水処理装置の製作と、これを用いた長期間のモデル廃水処理実験の実施を予定している。この処理実験を通じて処理効率や運用コストなどの観点から、電極電位による代謝制御の実際的な有効性を検証する。応用微生物学
電子デバイス用高温超伝導体薄膜の電磁特性評価に関する研究

本研究は、高温超伝導体を用いた信号線、磁気シールド、磁気・光センサ、三端子素子等の電子デバイスの実用化の際に重要な物性量である薄膜の臨界電流密度、高周波表面インピーダンス、磁束ノイズ等の決定要因を解明し、その特性向上のための方法を開発することを目的とする。このため、本年度は、まず、膜質の異なったYBaCuO薄膜を作製し、これを用いて磁束クリープや磁束ノイズ等の電磁特性の評価法を開発した。更に、それを用いてこれ等の物性量を特徴づけるピンニングポテンシャルを求め、臨界電流密度、磁束ノイズの大きさ、膜質との関連について検討を行った。1.薄膜作製RFマグネトロンスパッタ法によりMgO(100)基板上にYBCO薄膜を作製した。荷電粒子のダメージを防ぐ新しい電極構造の考案により、鏡面のエピタキシャル薄膜の作製技術を確立した。2.磁束クリープ現象を用いたピンニングポテンシャルの評価薄膜の電流ー電圧特性の温度依存性の測定データより、ピンニングポテンシャルの温度依存性を実験的に求める方法の開発に成功した。また得られたピンニングポテンシャルと臨界電流密度が比例することを明らかにし、薄膜の臨界電流密度がピンニング機構により決定されていることを明らかにした。3.磁束ノイズと膜質の関連薄膜の磁束ノイズの原因として、ピンニングポテンシャルに捕獲された磁束線のホッピングのメカニズムが考えられている。これを実験的に検証するために、磁束ノイズと、ピンニングポテンシャルに比例する臨界電流密度との関連について調べた。
破折しにくい上顎無口蓋オーバーデンチャーに関するクリップの適切な材質と個数の検討

本研究では,バーアタッチメントの上顎無口蓋インプラントオーバーデンチャー(IOD)の応力解析を行い,クリップの材質と個数が義歯床の応力分布に与える影響を検討した.研究方法は,有限要素分析と,ひずみゲージを用いた模型実験を組み合わせて行った.結果より,クリップ数に関わらず,義歯床に生じる応力は,プラスチッククリップのIODの方がメタルクリップのIODより小さくなることが明らかになった.本研究の結果は,頻度の高い上顎IODの破折に対する打開策となることが期待される.上顎インプラントオーバーデンチャー(以下IOD)の臨床的問題として義歯床の破折が挙げられる.本研究は,有限要素モデル及び上顎無歯顎模型上で,上顎無口蓋IODの応力解析を行い,義歯の具体的な応力集中部位を明らかにし,さらにクリップの材質が上顎IODの応力分布に与える影響を検討した.上顎無歯顎模型は,両側側切歯及び第一小臼歯部に4本のインプラントを平行に埋入し,これに適合するラウンドバーを作製した.上顎義歯は無口蓋とし,プラスチッククリップ3個,プラスチッククリップ1個,メタルクリップ3個,メタルクリップ1個の4つのクリップ条件を準備した.有限要素モデルの結果に基づき,ひずみゲージを前歯部唇側(B2),臼歯部頬側(B3),前歯部口蓋側(P2),及び臼歯部口蓋側(P3)のクリップ遠心端付近の義歯左側研磨面に貼付した.荷重は左側第一大臼歯相当部に50Nを咬合面と垂直に加えた.その際に生じた荷重側(L)の最大主ひずみ(MPS)の大きさとその角度を測定,解析した.同様に,右側第一大臼歯相当部にも垂直荷重し,非荷重側(NL)のMPS,その角度とした.統計解析はクリップの材質により,IODのMPSとその角度をt検定にて比較した.3クリップの場合,B2-L,B2-NL及びB3-NLにおいて,メタルクリップのIODのMPSは,プラスチックより有意に大きかった.1クリップの場合,P2-Lにおいて,メタルクリップのIODのMPSはプラスチックより有意に大きかった.従ってクリップ数に関わらず,プラスチッククリップのほうがメタルクリップより義歯床は破折しにくいと考えられる.またどの計測部位でも頬側よりも口蓋側の方がMPSが大きかった.口蓋側は咬合面に概ね平行にMPSが生じたことより,クリップ端口蓋側付近の義歯が破折する場合,正中線とほぼ平行に破折が波及するため,その付近の補強が必要と考えられる.本研究は上顎無口蓋インプラントオーバーデンチャー(IOD)の応力解析を行い,クリップの材質が義歯床の応力分布に与える影響を検討した.まずバーアタッチメント付近の義歯床の有限要素解析を行い,その結果得られた応力集中部位を,模型実験におけるひずみゲージの貼付部位とした.模型は4本のインプラントを平行に埋入し,ラウンドバーを作製した.上顎義歯は無口蓋とし,プラスチッククリップ3個,プラスチッククリップ1個,メタルクリップ3個,メタルクリップ1個の4つのクリップ条件を準備した.ひずみゲージを前歯部唇側(B2),臼歯部頬側(B3),前歯部口蓋側(P2)及び臼歯部口蓋側(P3)のクリップ遠心端付近の義歯左側研磨面に貼付した.荷重は左側第一大臼歯相当部に50Nを咬合面と垂直に加えた.その際に生じた荷重側(L)の最大主ひずみ(MPS)の大きさを測定した.同様に,右側第一大臼歯相当部にも垂直荷重し,非荷重側(NL)のMPSとした.統計解析はMPSについてクリップの材質と個数を因子とした二元配置分散分析を行った.結果を以下に示す.1)有限要素解析において義歯床に生じた応力は,荷重側のクリップ末端で最大であった.2)P2-Lにおいて,メタルクリップはプラスチッククリップより有意に大きなMPSを生じた.3)B2-L,B2-NL,B3-NLにおいて,メタルクリップ3個用いた場合は,他の条件より大きなMPSを生じた.4)口蓋側は頬側よりも義歯床のひずみが大きくなる傾向が認められた.以上より,上顎無口蓋IODにおいては,クリップ数に関わらず,プラスチッククリップの方がメタルクリップより義歯の応力が小さいことが明らかになった.また,クリップ末端の特に口蓋側付近で義歯床が破折しやすく,補強が必要であることが示唆された.本研究の結果は,頻度の高い上顎IODの破折に対する打開策となることが期待される.本研究では,バーアタッチメントの上顎無口蓋インプラントオーバーデンチャー(IOD)の応力解析を行い,クリップの材質と個数が義歯床の応力分布に与える影響を検討した.研究方法は,有限要素分析と,ひずみゲージを用いた模型実験を組み合わせて行った.結果より,クリップ数に関わらず,義歯床に生じる応力は,プラスチッククリップのIODの方がメタルクリップのIODより小さくなることが明らかになった.本研究の結果は,頻度の高い上顎IODの破折に対する打開策となることが期待される.模型実験による応力測定が計画通り推敲されたため。歯科補綴学論文投稿により研究成果の発表を行う。応力測定器具が、計画時に見積もっていた金額よりも安くで購入できたため。研究成果を発表するための論文投稿や大学HP作成の費用とする。
音楽的緊張感の計算モデル：和音の生起順序に対する脳応答の研究

音楽理論によれば、次にどのような和音が生起するかという期待、すなわち和声的期待は調性に関する知識の働きによると考えられている。しかしそのように考える場合、特定の調に行きつかないような短い和音の列をどのように解釈するかが難しくなる。本研究においては、先行する和音、和音列が和声的期待におよぼす効果について研究を進め、計算理論の立場から確率モデルを導入した。また、拍節構造が付点リズムの知覚に影響するかを調べたが、その影響は限られたものであった。最後に、音楽知覚の原理について文献に現れるデータに基づいて考察を行った。音脈形成の多義性、時間的規則性、調性の三つが音楽知覚にとって本質的であることを論じた。和音進行により生じる緊張や弛緩の知覚は、情動や感情に作用する効果を持つ重要な音楽的要素のひとつである。本研究は、確率モデルを用いた分析を適用することで、情報処理の側面から知覚メカニズムの解明に取り組むことを目的とする。平成26年度は、緊張感の知覚要因のひとつと考えられている後続和音に対する主観的な整合性に着目した心理実験を行った。具体的には短い連鎖和音刺激を呈示し、その最後の和音の主観的な整合性の高さについて評価尺度による回答を求めた。実験課題を実施し、参加者の内的な情報処理に着目して分析を行った。その結果、整合性の高さは、直前の和音との音程と内的な中心和音との音程に基づいて決まっていることが示唆された。この内的な中心和音は音楽理論における主和音と同義であると考えられることから、短い連鎖和音においても曖昧な調が主観的な整合性に影響を与えていると解釈できる。従来研究で分析の基準とされてきた音楽理論では、短い連鎖和音の調の多くを定義することができないため、この解釈は確率モデルに基づく分析の導入によって、初めて示唆されたものである。一方、脳波計を用いて同様の和音刺激を聴取した際の事象関連電位を計測したところ、和音間の物理的な音程だけでは説明のできない脳反応を得た。また脳磁図による実験でも、同様の時間空間的パターンを持つ活動が計測された。現在、これらの結果と提案モデルに含まれる変数との関連について調べる実験を進めている。また、より多角的にモデルの妥当性を検証していくため、進化計算の最新研究の情報を収集し、主観的な整合性のモデリングに適用可能な手法の調査を実施した。次年度以降、調査の結果を踏まえた新たな実験や分析を計画している。西洋音楽における長3和音が24個つながる和音進行について、聴取者に最後の和音がどのくらい直前の文脈に結びついた感じがするかを評定させ、その結果を記述するのに適切な数理モデルがありうるかどうかを検討した。和音が呈示されるごとに、聴取者が調性のような内的基準を更新し、これと直前に示される和音とによって、次に来る和音が確率的に予測されるとのモデルが、実験結果をうまく説明することが解った。さらに、このモデルから、従来の音楽知覚研究においてプローブ音法などの手法によって得られた調性プロファイル(最後にどの音名の音がよく当てはまるかを示すグラフ)に似たグラフを描きうることも解った。長調や短調などの調が必ずしも明確に生じないような、23個の和音がつながる短い系列においても調性の萌芽のようなものが生ずることを示すことができた。付点音符を含むリズムにおいて、楽譜に記された時価の比率と実際に演奏された音符の物理的な時間長の比率とのあいだに系統的なずれが生ずる現象について知覚実験による検討を行った。すなわち、クリック音を打楽器音のような音に見立てて、聴取者が音の始まりから始まりまでの時間長を調整することにより、「正しい」と聴こえるリズムを作ることを求めた。その結果、記譜上の時価の上で3:1、あるいは1:3となる付点リズムにおいて、対応する物理的な比率がより極端に(1:1から遠く)なるときに「正しい」と感ぜられる傾向が見出された。1:3の比率については、2分の2拍子のリズム・パターンにおける2小節目冒頭において、それよりも後の位置に比べて、記譜上の比率と物理的な比率とのくい違いが小さくなることが見出された。音脈、リズム、調性の知覚がどのような制約条件の下になされるかを過去の文献等に従って分析し、音楽知覚における体制化の原理について総合的な考察を行っている。和音進行の問題について、2ー3個の和音からなる短い系列においても調性の萌芽のようなものが現れることを、筋の通った数理モデルの形で表すことができたことは、もともとの計画に沿うものである。また、この成果について国際学術雑誌に掲載することができた。付点リズムの知覚については、リズム・パターン全体の中での時間的位置の効果を新たに見出すことができた。この成果については、権威ある国際学会に発表することが認められた。さらに、音楽における知覚体制化に関して総論的な発表を、権威ある国際学会において行う予定である。昨年度末に西洋音楽における和音進行に関する研究には一応のまとめがつき、その成果を国際学術誌に載せることができたので、最終年度には音楽のリズムに重点を置いて研究を行った。特に、規則的な時間パターンがごく短い音によって反復して呈示されるときに、反復とともにリズムの知覚がどのように変化するかを、聴取者が楽譜に示したリズムを作るために、音符の始まりから次の音符の始まりまでの時間長を調整することができるような手続きによって調べた。