hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨組織適合材料の設計

1.研究目的:本研究は、生体内で骨と結合し、しかも機械的強度、弾性係数、疲労特性などの力学的性質においても骨に近い性質を示す生体活性複合体を得る基礎的指針を明らかにするために、各種セラミックス、金属、有機高分子の表面に、生体活性なアパタイト層を組成、構造、厚さ、下地との結合性などを制御しつつ形成させる条件を明らかにすることを目的とする。2.研究成果:本研究代表者らは先に、CaOとSiO_2を主成分とするガラスの顆粒を、ヒトの体液とほぼ等しいイオン濃度を有する36.5°Cの擬似体液に浸漬し、その上に基板を置くと基板表面に多数のアパタイト核が形成され、続いて基板だけをアパタイトの飽和濃度を越える量のカルシウムとリン酸イオンを含む水溶液に浸漬すると、アパタイト核が自然に成長していずれの形状のいずれの種類の基板上にも緻密で均質な骨類似のアパタイト層が任意の厚さだけ形成されることを明らかにした。本研究では、本法により形成されるアパタイト層の基板への接着強度が、有機高分子基板の種類によっていかに変化するか、また上記のCaOとSiO_2を主成分とするガラスをNa_2OとSiO_2を主成分とするガラスで置き換えると、アパタイト層の基板への接着強度がいかに変化するかを調べた。その結果、CaOとSiO_2を主成分とするガラスを用いた場合、アパタイト層の基板への接着強度は、ポリメタクリル酸メチル、ナイロン6及びポリエチレンに対しては低いが、ポリビニルアルコールヒドロゲル、ポリテレフタル酸エチレン及びポリエーテルサルフォンに対しては高く約4MPaに及ぶこと、CaOとSiO_2を主成分とするガラスをNa_2OとSiO_2を主成分とするガラスに代えると、アパダイト層の基板への接着強度がさらに大きくなり、ポリエーテルサルフォンに対しては8MPaに達することが明らかになった。
シロイヌナズナ花茎組織癒合での一過的メリステム機能獲得における遺伝子ネットワーク

シロイヌナズナ花茎(第1節間)をマイクロナイフを用いて直径の半分程度切断すると、切断3日目に髄の細胞分裂と細胞伸長が開始し、7日目には癒合がほぼ完了する。各ステージでのマイクロアレイ法による発現解析によって癒合誘導性遺伝子群(ホルモン、情報伝達、細胞増殖、細胞分化、細胞壁関連等)が同定された。オーキシンシグナルに関わるIAA5やエチレン合成に関わるACS、ジャスモン酸合成に関わるLOXは、癒合部において切断1日後に最も強く発現していた。また、AP2型転写因子(RAP2)やNAC型転写因子(ANAC)が、切断1日後から3日後にわたって癒合部特異的な発現を示し、オーキシンおよびエチレンによって前者は負に、後者は正に制御された。切断面の上下の組織をサンプリングして癒合関連遺伝子の発現を調べたところ、NAC型転写因子(ANAC)はオーキシンの溜る切断面の上側で、AP2型転写因子(RAP2)はオーキシンの枯渇する切断面の下側で特異的に発現が上昇する事が判明した。また、CRES-T法を用いてRAP2またはANACの機能を抑制した形質転換体では、癒合部における細胞分裂の阻害が見られ、両者の掛け合わせを行うと胚性致死となった。また、3日目に発現の上昇するXyloglucan endotransglucosylase/hydrolase(XTH20)やFucosyltransferase(FUT3)等もオーキシンによって正に制御されるとともに、ANAC-SRDX形質転換体で発現が抑制された。さらに、XTH20や3日目に発現が上がるMatrix metalloproteinase(MMP)の欠損変異体では癒合の異常が見られた。以上より、花茎切断によって生じたオーキシン・エチレン・ジャスモン酸のシグナリングが、切断部での転写制御因子の発現を通して、細胞分裂・細胞壁代謝等の組織癒合反応を制御している可能性が考えられた。この組織癒合過程には茎生葉や頂芽が必要で、DR5::GUSとcyclinB::GUSは、切断後3日目に髄組織の切断部周辺で一過的に発現する。これまでの研究で、癒合の初期過程では植物ホルモン関連遺伝子や転写因子の発現が特異的に上昇することが示された。そこで、これらの遺伝子の発現に対するオーキシンの影響を調べたところ、オーキシンによってAP2型転写因子は負に、NAC型転写因子は正に制御されていた。また、オーキシンのシグナル伝達に関わるAUX/IAAの機能が抑制されたmIAA形質転換体では、癒合部における細胞分裂が阻害され、AP2型転写因子およびNAC型転写因子の発現に変化が生じた。さらに、エチレン合成に関わるACSや、ジャスモン酸合成に関わるLOXも、癒合部特異的な発現量の上昇を示した。変異体等を用いた解析から、AP2型転写因子はエチレンによって負に、ジャスモン酸によって正に制御されることが示唆された。CRES-T法を用いてAP2型転写因子またはNAC型転写因子の機能を抑制した形質転換体では癒合部における細胞分裂の阻害が見られ、3日目に発現の上昇するXyloglucan endotransglucosylase/hydrolase(XTH)等もオーキシンによって正に制御されるとともに、NAC:SRDX形質転換体で発現が抑制された。以上より、花茎切断によって生じたオーキシン・エチレン・ジャスモン酸のシグナリングが、癒合部の細胞分裂に必要な転写因子の発現を通して、細胞壁代謝等の組織癒合反応を制御している可能性が考えられた。

以上より、花茎切断によって生じたオーキシン・エチレン・ジャスモン酸のシグナリングが、切断部での転写制御因子の発現を通して、細胞分裂・細胞壁代謝等の組織癒合反応を制御している可能性が考えられた。
「神経教育学」への展開を目指した技術系教科と脳科学の融合

本研究において,教育と脳科学を融合した「神経教育学」という新たな領域から技能系教科のカリキュラム開発を目的として行われた。とりわけ,技術科教育の「ものづくり」に注目して研究は進められた。研究成果として,道具操作の不器用さは動機づけの低下や非効率的な操作と関わっていることが明らかとなった。さらに,道具操作中の脳活動について検討を行い,操作のやり方によって脳活動が異なること,他者の動作を観察する場面でも脳活動が生じることを明らかにした。これらの研究成果から,脳科学的知見に基づくカリキュラム開発の必要であると示唆された。本研究は現代的教育課題の解決を図るために教育分野に脳科学的知見を活かした新たなカリキュラム開発を目指す挑戦的萌芽研究である。この研究では,技術科教育の「ものづくり」に注目し,技能系教科と脳科学の融合を試みるものである。平成23年度は,主に「運動技能系」に着目し,各種道具操作を行っている際の脳活動について検討した。さらに,道具操作の期待感と不安感に関する調査研究を行い,技能系教科へのモチベーションの低下が道具操作の不器用感を高めていくことが明らかとなった。平成24年度においては,上記の研究を踏まえ,道具操作の適用学年の適切性を明らかにするための基礎的研究として,げんのうを用いたくぎ打ち操作の作業特性と不器用さとの関連を実験的に検証した。器用性の評価には厚生労働省による一般職業適性検査の差し込み検査を用いた。道具操作の作業特性評価にはげんのうを用いたくぎ打ち作業中の動作をビデオ撮影し,動作解析ソフトによる分析を行った。その結果,不器用であるほどひじを支点とした動きに対してひじの移動量における変動率が大きく,そのことがくぎ打ち動作の軌道を不安定にさせることが明らかとなった。さらに,脳科学的研究においては,動作イメージ化に関わる脳領域を明らかにするため,近赤外線トポグラフィ装置を用いて,道具操作中とその操作をイメージしている際の脳活動を比較した。その結果,動作遂行中では動作の対側領域である左側頭領域において脳血流の増大が認められた。一方で,動作をイメージする他者動作観察場面では,動作遂行時に比べるとその活動はやや低いものの,左側頭領域での活性化がみられた。これらはミラーニューロンシステムとの関連が示唆され,近赤外線トポグラフィ装置でも動作イメージ時の脳活動を捉えうることが明らかになった。本研究は科学的知見に基づいて現代的教育課題への解決を図るために教育と脳科学を融合した神経教育学という新たな領域からのカリキュラム開発を目指した挑戦的萌芽研究である。この研究では,主に技術科教育の「ものづくり」に注目して,技能系教科と脳科学の融合を試みた。過去2年間の取り組みでは,道具操作の不器用感が技能系教科への動機づけを低めていくことを明らかにした。さらに,くぎ打ち動作に着目し,作業が不器用であるほどひじを支点とした動きに対してひじの移動量における変動率が大きく,そのことがくぎ打ち動作の軌道を不安定にさせることが明らかとなった。さらに,脳科学的研究においては,技能系教科に関わる道具操作,すなわち,玄能によるくぎ打ち動作やのこぎりによる木片切断作業中の脳活動について検討を行い,打撃や切断の仕方によって脳の活動が異なることを明らかにした。さらに,動作遂行中のみならず,他者の動作を観察する場面においても活動はやや低いものの,ミラーニューロンシステムとの関連が示唆される領域での活動が認められた。最終年度である今年度においては,4人の研究分担者が一堂に集まって,上記の知見に基づいたあらたなカリキュラム開発方法について議論し,さらに継続して研究を進めていくことを確認した。さらに,今後も研究を継続していくため,研究分担者の一人は学内のプロジェクト研究に応募し,採用された。なお,研究成果の一部については,論文としてまとめる作業に入っており,現在投稿準備中である。近年の脳機能計測技術の進展により,脳科学は一般にも広く知られるようになってきた。教育分野でも脳科学データを活かして現代的教育課題の解決を図ることが期待されており,「神経教育学(NeuroEducation)」という新たな領域の開発が展望されている。本研究では,技術科教育の「ものづくり」に注目して,脳科学の視点から二つの機能(運動技能系・実行機能系)を検証することで,脳科学と教科教育との接点を探っていくことを目的としている。平成23年度においては,「運動技能系」に注目し,「ものづくり」で頻繁に用いられる各種道具の操作を行っている際の脳活動を比較した。具体的には,健常成人を対象として,「げんのう」による打撃作業や「のこぎり」による切断作業を遂行させ,運動の企画から実行に至るまでのダイナミックな脳内過程を近赤外線トポグラフィ装置を用いて検討した。その結果,操作具のいかんに関わらず,腹外側前頭前野や眼窩前頭皮質において脳血流の増加が認められた。

さらに,これらの領域では運動のイメージよりも運動の実行時に,運動実行時でも切断面や打撃位置を指定した条件の方がより活性化することが明らかとなった。一方,運動の企画やプログラムに関与するといわれる運動前野では,切断面や打撃位置を指定すると両側で活性化するのに対して,自由に切断および打撃する条件やイメージする条件では運動とは対側の左半球でのみ活性化が認められた。以上の結果から,打撃および切断用手工具の作業では,実際の作業の有無や作業精度の違いによって,前頭前野や運動前野を中心とする脳の領域で活性化に違いが見られることが明らかとなった。さらに,道具操作の期待感と不器用感に関わる調査研究も実施し,小中学生においてはものづくりへの期待感は小学校高学年から急激に低下し,それに呼応するように不器用感が高まることが明らかとなった。本研究では,技術科教育の「ものづくり」に注目し,これまで経験則の側面が強かったカリキュラム開発に脳科学との連携による新たな提言を行うことを志向している。平成24年度では,研究計画で「道具操作の適用学年の適切性に関わる調査」および「模範動作のイメージ化に関わる脳領域」を検討することとしていたが,研究実績で前述しているようにこれらの課題について一定の成果をあげることができた。したがって,研究の達成度としてはおおむね順調に進展していると評価する。平成23年度の研究計画にある「道具操作に関与する脳領域の解明」および「道具操作の期待感と不器用感に関わる調査研究」に関しては,一定の成果を上げることができた。したがって,研究の達成度としては概ね順調であると思われる。平成25年度は研究最終年度となるため,これまでの研究成果について分析を進め,研究結果の公表に努めていく。研究のまとめを通して,今後も継続して研究を進めていく可能性が見いだせれば,次年度以降の研究費獲得に関して検討していく。平成23年度に得られたデータに関しては,さらに分析を進め,結果の公表を目指していく。あわせて,道具操作の適用学年の適切性に関して,道具操作場面の動きについて動作解析などから定量的に評価できないか,試行的な調査を進めていく。平成24年度においては,各研究分担者との日程の都合が合わずに,メール会議で対応した。繰り越した分については,最終年度である次年度では,これまでの研究成果のまとめと今後の課題について総括するため,主に研究分担者との研究討議や成果発表のための旅費として使用する予定である。今年度は動作解析プログラムを購入したが,動作解析に必要な高サンプリングな動画が記録できる物品や消耗品などの購入に物品費を計上している。さらに,研究分担者との研究協議や成果発表のための旅費,その他に機器の調整に必要な費用を計上している。繰り越しに関しては,今年度に取得したデータの解析が進まなかった点,機器調整費用が予想よりかからなかった点などから発生しているが,次年度以降に同じ目的で使用することにしている。
悪性リンパ性疾患におけるT細胞受容体遺伝子の解析:特にδ鎖について

悪性リンパ性疾患において近年報告されたT細胞抗原受容体(TcR)δ鎖遺伝子を解析し、各疾患における再構成の頻度・その特徴、更にT細胞分化過程における再構製の様式とその意義について検討した。δ鎖再構成には新しいバンド形成と胚芽型バンド欠失の2種類がある。T細胞分化において再構成バンドはγδT細胞系の可能性を示唆し、欠失はαβT細胞系を意味する。ALL/LBLではT系全例にδ鎖再構成バンドを認め、しかもβ・γ鎖胚芽型症例においても陽性を見た。一方、B系の41%に再構成バンドを23%に欠失を認めた。再構成様式よりB系ではVDかDDが、T系ではDD・DJあるいはVDJなどの組替えが生じる事が示唆された。他の疾患別でのδ鎖再構成バンドと欠失頻度は、Tリンパ腫10%と40%・Bリンパ腫7%と9%・AILD20%と40%・骨髄性白血病7%と7%であった。またホジキン氏病とATL/ATLLでは再構成バンド症例はなく、欠失が61%と83%であった。この事よりATL/ATLL・Tリンパ腫、また一部のTリンパ系の腫瘍化と思われたホジキン氏病・AILDはαβT系細胞由来である事が示唆された。一部のBーリンパ腫・骨髄性白血病にδ鎖再構成バンドが見られたがmissprogramと推察した。さらにT細胞株の解析によりαβT細胞系の中にpre-αβT細胞の存在が確認された。以上の事から、1)δ鎖はヒトT細胞発生分化においてTcR中最も早期に再構成を行う。2)その解析は幼若T細胞レベルでの細胞の単一性を証明する唯一の方法である。3)Lineage特異性についてはB-ALL/LBLに高頻度に見られるが、特徴あるδ鎖遺伝子再構成様式より識別でき又IgJH解析を同時に施行する事でlineage判定がより可能である事などが判明した。今後、幼若T細胞性腫瘍や未分化白血病におけるδ鎖遺伝子の詳細な解析は、造血細胞分化とくにT細胞分化の解明に大いに有用であると思われる。T細胞抗原レセプター(TcR)に関してα、β、γ鎖遺伝子が明らかにされ、これ等の遺伝子や免疫グロブリン遺伝子を用いたリンパ性増殖疾患における分子遺伝学的解析の有効性が判明してきている。近年、TcRδ鎖遺伝子が発見され、γ鎖に会合して第2のTcRを構成していると報告されている。我々はこれまで悪性リンパ性疾患におけるこの遺伝子のDNAレベルでの解析を施行した。1.リンパ系幼若細胞と考えられる急性リンパ性白血病とリンパ芽球性リンパ腫の30症例をT系、B系そして非T・B系に分けて検索し次の事が判明している。(1)TcRδ鎖遺伝子はclonalityを調べるうえで有力である。(2)TcR遺伝子再構成は、これまでγ、β、αの順でT細胞の発生学上生ずると考えられているが、これに加えてδ鎖遺伝子の再構成はより幼若な分化段階で生じる。(3)lineageに関しては、このδ鎖遺伝子のみの解析からT細胞系かB細胞系かのlineageの決定はできないが、免疫グロブリン遺伝子や他のTcR遺伝子解析結果と比較すれば有効となる。

(4)Tリンパ球は、近年γδ細胞系とαβ細胞系という概念で検討される様になり、このγδ細胞はこれまでの報告では表面形質上CD3+、CD4-、CD8-のダブルネガティブか、CD3+CD4-CD8+を示すと言われている。しかしながら我々は、DNAレベルではこれらの表面形質とは関連ないと云う結論と得ている。2.成人型T細胞性白血病(ATL)の約40例を検討し、Proviral HTLV-1 DNA陽性の全例にTcRδ鎖遺伝子の欠失を、一方陰性例では胚芽型を示す傾向を認めた。3.更に非ホジキンTリンパ腫10例、ホジキン病10例、AlLD10例の検討では、各症例間にHeterogeneityを認めている。作年度TcRδ鎖遺伝子解析は単一性の照明に有用である事、Tリンパ系特異性はそれ自身では無いがJhとの併用で有効となる事、さらにTcR遺伝子の中で最も早期に再構成を示す事などを報告した。今年度は、より詳細なδ鎖再構成パタ-ンの解析・さらに他疾患での解析・mーRNAレベルでの解析を試みた。1)BーALL/LBLでのδ鎖再構成特異的所見:再構成パタ-ンをBaM HI処理DNAで検討し、δ鎖再構成を有するBーALL/LBLに共通の再構成バンドを確認した。Pstー1処理DNA分析によりこれらはJ領域の関与しない再構成すなわちVDかDDであることが示唆された。2)TーALL/LBLにおけるδ鎖再構成:BaMHI処理DNAでδ鎖再構成バンドはB系と異なり殆どが他の再構成バンドを呈した。再構成様式としてD・DJ・VDJなどが示唆された。幼若から成熟分化するに従いDD・DJからVDJとTリンパ系では再構成が完成する事が推察された。3)δ鎖再構成を示す例においてもRPM18402のT細胞株などで発現の見られない例も存在した。4)T細胞は発生過程のおいてδβT系とγδT系の異なるlineageで独立し分化していく事が報告されている。しかし我々はその共通する細胞はpreーT細胞レベルであろうと推察している。Tリンパ腫・ATL/ATLLの殆どの症例、ホジキン氏病・AILDでT細胞系と考えられた殆どの症例はαβT細胞系の腫瘍化が示唆された。5)δ鎖遺伝子のConstant領域を完全に欠失しβ鎖再構成を伴うものはαβT細胞系と考えられるが、その中にα鎖遺伝子発現の陽性と陰性が存在する。後者はpreーαβT細胞と位置づける事ができる。6)Bーリンパ腫・骨髄性白血病では、約15%にδ鎖再構成が見られた。慢性白血病の急性転化の中にT・B共通幹細胞レベルでの異常クロ-ンの増殖を示唆する例が存在した。
空間的コヒーレンス合成イメージングに関する研究

空間的コヒーレンス合成イメージングの基礎理論とナノ構造を有する回折光学素子の作製方法について研究を行った。(1)超解像を発生させる入力パターンの設計に、フーリエ反復アルゴリズムを適用した。フーリエ反復アルゴリズムを、結像系の瞳面と像面の間に適用した。約100回程度の繰り返しで、超解像パターンのコントラストが向上させた。(2)超解像パターンの任意性を上げるとコントラストが低下する。そこで、超解像パターンを幅λ/4NAの細線のみで構成することで、主たる空間周波数を最大空間周波数付近に設定することで、コントラストが向上させた。(3)超解像パターンを構成する細線の方向を一方向に限定することで、さらにコントラストが向上することを見出した。そこで、任意の二次元細線パターンを発生させるために、縦線と横線のみで構成されるふたつのパターンに分割して、それぞれについて最適設計し多重露光する異方性コヒーレンス結像について検討しその有用性を示した。(4)ナノ構造の有する光学特性は、スカラー回折理論で求めるのは適切ではなく、ベクトル回折理論を用いる必要がある。そこで、ナノ構造光学素子の光学特性を調べるために、ベクトル回折理論としてRigorous Coupled-Wave Analysisを導入した。これを用いて、ナノ構造光学素子の光学特性を調べ、ナノ構造に必要な空間的な周期とアスペクト比を求めた。(5)ナノ構造を有する回折光学素子を作製する技術として、一次元のパターン形成を、空間的にシフトしながら数回繰り返し行い、より微細なナノ構造を作製する技術を提案した。これは、従来の大量生産に用いられるエンボス法に比べて、高い精度で形状を作製でき、高いスループットが得られる点に特徴がある。平成13年度は、空間的コヒーレンス合成イメージングの基礎理論について主に研究を行った。1.最適設計による超解像パターンの制御性向上(1)フーリエ反復アルゴリズムの適用超解像を発生させる入力パターンの設計に、フーリエ反復アルゴリズムを適用した。約100回程度の繰り返しで、超解像パターンのコントラストが向上することを確認した。(2)高コントラスト超解像パターンの発生超解像パターンの任意性を上げるとコントラストが低下する。そこで、超解像パターンを幅λ/4NAの細線のみで構成することで、主たる空間周波数を最大空間周波数付近に設定することで、コントラストが向上することを確認した。(3)異方性コヒーレンスの導入超解像パターンを構成する細線の方向を一方向に限定することで、さらにコントラストが向上することを見出した。そこで、任意の二次元細線パターンを発生させるために、縦線と横線のみで構成されるふたっのパターンに分割して、それぞれについて最適設計し多重露光する異方性コヒーレンス結像について検討し有用性を確認した。2.コヒーレンス合成の最適設計二次元パターンを縦線と横線で構成させる二つのパターンに分割する方法について研究した。この際に、縦線と横線が重なり合う部分での強度増加による線幅の増大が問題になる。レジストのガンマ特性を考慮しながら、重なり合う部分での線の長さを調節することで、線幅の増大を抑えることができる。そのために、レジストのガンマ特性を考慮した後の形成パターンをもとに、目的とする超解像パターンを補正する、この処理を繰り返すことで、強度の均一性を高め、線幅の均一性を向上させる方法が有効であることを示した。光学素子におけるナノテクノロジーの応用、とくに、光ディスク技術や光通信技術などの高性能化に寄与するナノ構造を有する回折光学素子の実現を可能にするために、最適化アルゴリズムを用いた超解像技術、および、ナノ構造製造技術について研究を行った。1.超解像用マスクの最適

設計法ナノ構造の作製に用いるマスクは、作製上の制約から、二値振幅と24諧調の位相値しか表現できない。そこで、平成13年度に開発した超解像の最適化アルゴリズムに変更を加え、この条件を組み込んだ。最適化アルゴリズム実行時に拘束条件を穏やかに加えることで、上記の条件を満たし、かつ従来と同程度の超解像パターン形成が可能な超解像用マスクが設計できることが判明した。2.ベクトル回折理論の導入ナノ構造の有する光学特性は、スカラー回折理論で求めるのは適切ではなく、ベクトル回折理論を用いる必要がある。そこで、ナノ構造光学素子の光学特性を調べるために、ベクトル回折理論としてRigorous Cuopled-Wave Analysisを導入した。これを用いて、ナノ構造光学素子の光学特性を調べ、ナノ構造に必要な空間的な周期とアスペクト比を求めた。3.ナノ構造製造技術の開発ナノ構造を有する回折光学素子を作製する技術として、超解像マスクからのパターン形成を、空間的にシフトしながら数回繰り返し行い、より微細なナノ構造を作製する技術を提案した。これは、従来の大量生産に用いられるエンボス法に比べて、高い精度で形状を作製でき、高いスループットが得られる点に特徴がある。
水田からメタン放出速度の測定とその制御について

地球環境の悪化が大きな社会問題となってきている。中でも温暖化の問題は農学分野と大きな関わりを持っており、水田・湿地帯から放出されるメタンが大きな影響を及ぼしていると言われている。メタン放出について、具体的方策を立てる必要があるが、各生態系からどの程度のメタンが放出されているかの定量的データがほとんどない。この研究の遅れは、各種群落からのメタンフラックスの測定方法が皆無であることにある。そこで、本研究ではメタンフラックスの測定方法の開発および放出量の制御を主目的に研究を進めた。ガスフラックスの測定は渦相関法の応用として提案されている、渦累積法を測定原理とした試作器を作成した。測定精度について、水田における二酸化炭素フラックスの測定を本研究で試作した渦累積法、最も一般的な傾度法および渦相関法を用いて測定を行った。その結果、本渦累積法はガスフラックス測定において非常に有効であり、本渦累積は理論としてだけでなく、現実の測定法として、十分に利用できることが明らかになった。またメタン放出量の制御として、水田を用い、有機物管理の違いが水稲の生育と土壌環境およびメタン放出量に与える影響について研究を行った。有機物(稲藁または堆肥)の施肥量とメタン発生量については、メタン発生量は移植直後は他の時期に比べて非常に低く、一方最高分げつ期前後は非常に高く、稲の生育ステージおよび有機物施肥等の栽培管理によって変化することが明らかになった。地球温暖化が大きな社会問題に成ってきている。中でも、農学分野から放出されるメタンが大きな影響を及ぼしていると言われている。具体的対策をたてる必要があるが、何処から、どの程度のメタンフラックスが放出されるかについての定量的データがほとんどない。この研究の遅れは、群落からのメタンフラックス測定方法が皆無であることにある。そこで、今年度は温室効果ガスの測定方法の開発を主要目的にして研究を行った。ガスフラックスがより正確に測定できなかった理由は、ガスのサンプリング周期にある。すなわち、より正確にガスフラックスを測定するためには、渦相関法が最も優れている言われている。しかし、本方法を使用する場合、ガスのサンプリング周期は、510Hzでかなりの高速で測定する必要がある。しかし、温室効果ガスであるメタンはガスクロを使用する関係上、これらサンプリング周期の問題を解決することは非常に困難である。そこでBussinger(1990)によって提唱された、渦累積法用いたガスサンプリングシステムを試作し、本装置の測定精度について検討を行った。実験は、水田を用い、渦累積法、渦相関法、熱収支法および傾度法を用い、二酸化炭素、および熱フラックスの測定を行い、本システムの測定精度について検討を行った。その結果、顕熱フラックスおよび二酸化炭素フラックスの渦累積法による、測定結果は、他の測定結果と非常に高い一致が得られた。渦累積法によるガスフラックス測定の妥当性が確認され、理論としてだけでなく、現実の測定法として十分に使いうることが明らかになった。ここで最も重要な部分はガスサンプリングシステムである。ガスのサンプリング周期は5から10Hzと高速の必要がある。この部位に重点を置き種々改良を加え、本システムの測定精度等についても検討をお加えたが、本渦累積法は理論としてだけでなく、現実の測定法として、十分に利用できることが明らかになった。

またメタン放出量の制御として、水田を用い、有機物管理の違いが水稲の生育と土壌環境およびメタン放出量に与える影響について研究を行った。有機物(稲藁または堆肥)の施肥量とメタン発生量については、メタン発生量は稲の生育ステージおよび有機物施肥等の栽培管理によって変化することが明らかになった。地球環境の悪化が大きな社会問題となってきている。中でも温暖化の問題は農学分野と大きな関わりを持っており、水田・湿地帯から放出されるメタンが大きな影響を及ぼしていると言われている。メタン放出について、具体的方策を立てる必要があるが、各生態系からどの程度のメタンが放出されているかの定量的データがほとんどない。この研究の遅れは、各種群落からのメタンフラックスの測定方法が皆無であることにある。そこで、本研究ではメタンフラックスの測定方法の開発および放出量の制御を主目的に研究を進めた。ガスフラックスの測定は渦相関法の応用として提案されている、渦累積法を測定原理とした試作器を作成した。測定制度について、水田における二酸化炭素フラックスの測定を本研究で試作した渦累積法、最も一般的な傾度法および渦相関法を用いて測定を行った。その結果、本渦累積法はガスフラックス測定において非常に有効であり、本渦累積法は理論としてだけでなく、現実の測定法として、十分に利用できることが明らかになった。またメタン放出量の制御として、水田を用い、有機物管理の違いが水稲の成育と土壌環境およびメタン放出量に与える影響について研究を行った。有機物(稲藁または堆肥)の施肥量とメタン発生量については、メタン発生量は移植直後は他の時期に比べて非常に低く、一方最高分げつ期前後は非常に高く、稲の生育ステージおよび有機物施肥等の栽培管理によって変化することが明らかになった。
多次元医用MRI画像解析のための実用的なツール群の開発

(1)子宮の拡散強調トラクトグラフィーの可視化で必須となる、VOIの作成時間を短縮するためのソフトウェアを開発した。(2)腎臓のASL画像から血流量を計算するための処理をインタラクティブに行うためのGUIを開発し、研究結果を学会報告した(高倉2013)。(3)DCE-MRIから得られた複数の定量指標の相関の有無を網羅的に検討するソフトウェアを開発した。(4)ADCと長期予後との関連を解析するスクリプトを開発し、有意な相関があることを示した(Himoto2014)。(5)ASL法により腎血流到達時間および腎血流量を推定するプログラムを開発し、その推定精度について学会報告した(高倉2014)。研究計画に従い、今年度は以下のような成果が得られた。1.子宮の拡散強調トラクトグラフィーの可視化においては、子宮外のノイズによるアーチファクトを避けるため、子宮の3次元ボリュームに一致したVOIの作成が必須であるが、3次元的に平滑なVOIの作成を手作業で行うには膨大な時間を要する。この作業時間を短縮するため、大雑把に手入力を行ったVOIに対して平滑化処理を行うソフトウェアを開発した。2.ASL(arterial spin labeling)法は造影剤を使用せずに組織血流量を計測するMRI撮像技術の一つであるが、定量値を計算するには複数のデータセットに対してモデルを当てはめ、曲線フィッテングを行う必要がある。インタラクティブにこれを行うためのGUIを開発し、このGUIを用いた研究を日本磁気共鳴医学会大会で発表した。3.DCE-MRIから得られた複数のquantitative parametersの相関の有無を網羅的に検討可能なソフトウェアを開発した。1.前年度の研究を発展させ、拡散強調像から得られた定量指標であるADCと長期予後との関連を解析するスクリプトを開発し、子宮頸癌の長期予後において有意な相関があることを示した(Himotoほか、2014)。2.ASL(Arterial Spin Labeling)法により得られた、複数時相の腎潅流画像を解析して、血流到達時間および腎血流量を推定するプログラムを開発し、その推定精度について国内学会で報告した。また、この推定の際に必要なループ処理をC言語にて実装し、計算時間の高速化を実現した。3.複数の異なるb値で撮影した拡散強調像画像から、撮影していないb値での拡散強調画像を計算で求める手法を実装し、現在子宮頸癌を対象とした解析を実行中である。4.眼球の3次元MRI画像を解析するためのソフトウェアを開発し、現在解析を実行中である。医歯薬学研究遂行の上で必要となる他の研究者との連携が予想以上に順調にすすみ、共著論文がpublishできた。また、平成26年度に取り組む予定であった課題の一部が遂行できた。来年度以降はこれまでの研究を継続、発展させるほか、新たな解析アルゴリズムの実装に取り組んでゆく。今年度の研究では大容量のデータを扱うことが少なかったため、計算機の費用が当初の想定よりも安く済んだため。高性能な計算機を導入し、大容量データの解析を行う。
超重力理論の拡張と宇宙論

本年度は主に、修正重力理論の一種であるスカラー・テンソル理論を超対称化した超重力理論を題材とした研究を行った。具体的には、前年度に発見した「単一の超場による超重力理論」を発展させ、最小超対称標準模型でのヒッグス・インフレーションに応用できるかを議論した。シンプルな仮定の下では成功しないことを結論付けたが、大統一理論のヒッグスなど、より一般の条件下での応用可能性がある。ヒッグス粒子は2012年に発見されており、この粒子に対応する場がインフレーションを引き起こしたかどうかは非常に興味深い疑問である。それを実現する模型の候補を制限したという意義がある。また、近年超重力理論でインフレーションを起こす方法として新たに見つかった「螺旋位相インフレーション」を、単一超場の枠組みでも実現できる事を示した。モノドロミーという特異性を許せば多様なインフレーション模型が実現可能である。一方、モノドロミー無しのシンプルな場合には、ナチュラル・インフレーションの超重力理論での最小の実現が可能である。これには、超重力理論でのインフレーション機構の新発見という意義の他に、ナチュラル・インフレーションをより基礎的な理論で記述できるようにしたという意義がある。研究実施計画に記述した国際研究会においてこれらの発見を発表した。この他に、年度内には雑誌掲載が決まらなかったがarXivに発表済みの研究として、インフレーション・アトラクター模型及び極インフレーションに関するものがある。極インフレーションの性質を一般化に調べ、多様なインフレーション模型が実現され得る事を発見した。超重力理論ではF項またはD項によってインフレーションが起きるが、殆ど議論されていなかった後者でのアトラクター機構を明確にした。これらはインフレーションの予言の普遍性及び多様性と、その背後にある理論の構造を明らかにしたという意義がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に沿って、「F(R)超重力理論における宇宙論的グラヴィティーノ問題の評価」を行った。実際には、F(R)超重力理論と呼ばれているものではなく、より一般の超重力理論の作用を採用した。これは、申請時には前者が超対称Starobinsky模型(重力の効果のみによって宇宙のインフレーションを説明する模型の超対称版)を含んでいると考えられていたが、研究遂行時までにそうではない事が明らかになったためである。いずれにせよ、超対称Starobinskyインフレーション後の宇宙の再加熱の機構と、それに伴う長寿命粒子の生成量の評価を行った。これによって、許される超対称性の破れのスケール(グラヴィティーノ質量)が10^4 10^5 GeVに制限された。この研究は、修正重力理論と超対称性を融合した理論において初めてインフレーション後の宇宙の再加熱を詳細に調べたという意義を持つ。インフレーションに関してStarobinsky模型と同様の予言をする模型は数多く存在するので、この研究の様に再加熱温度等の性質を調べることは重要である。交付申請書に記載した宇宙観測実験の結果を説明する取り組みの中で、偶発的に「単一の超場によるインフレーション」の機構を発見した。一般に、超重力理論でインフレーションを起こす事は難しく、工夫を要する。その新たな工夫としてインフラトン場の高次項を導入する事により、通常導入される別の超場を不要にした。高次項を導入するため、広い意味での超重力理論の拡張になっており、研究課題に合致する内容である。この新しく発見された機構では、単一の超場でインフレーションを記述する事ができるので、シンプルかつエコノミカルである。多くのインフレーション模型を超重力理論で実現する新たな枠組みの発見であり、非常に重要な意義を持つ。今後の研究でもこの機構の応用や宇宙論的な帰結等について調べていきたい。

これらはインフレーションの予言の普遍性及び多様性と、その背後にある理論の構造を明らかにしたという意義がある。当初の研究目的・内容の「アクシーノ質量がグラヴィティーノ質量より非常に小さくなる必要十分条件の導出」と、「Horava-Lifshitz重力理論の超対称化」のうち初年度に行う予定だった超対称性代数の拡張が終わっていない。その代わり、研究実績の概要で述べた様に、特別研究員申請時の研究目的・内容とは別の物であるが研究課題と交付申請書の研究の目的に沿う形で、当初予想していなかった大きな成果が得られた。こちらに時間を割いた事が理由の一つである。27年度が最終年度であるため、記入しない。近年の精密観測により、インフレーションを基軸として宇宙初期の素粒子・時空の物理の研究を推し進めていくことが非常に重要になっている。そこで、研究実績の概要で述べた様に、主要な目標を「単一の超場によるインフレーション」の更なる理解と応用に移す。このトピックは、標準模型を超える物理の重要な候補である超重力理論の範疇でインフレーションを起こす新たな機構に関するものである。具体的には、暗黒物質や暗黒エネルギーとの関係、宇宙の再加熱や物質・反物質の非対称性への示唆などを調べる。特に、物質・反物質の非対称性に関しては、インフラトンと右巻きニュートリノとの結合や、Affleck-Dine機構を利用するアイディアがある。最近の発展である螺旋位相インフレーションやα-アトラクターとの関係も探っていく。
がん終末期における地域医療連携の質を評価するための新指標開発に関する研究

本研究は、がん終末期患者における地域連携の質を評価する新たな指標を開発することを目的として、がん終末期患者を対象に、東北6県におけるがん診療拠点病院における緩和ケアの地域連携状況と、遺族調査による患者QOL評価との関連を解析し、緩和ケア地域連携の質を評価する新たな指標の開発を計画したものである。研究初年度である平成30年度は、立案した研究計画の実効性を確認、更にブラッシュアップを行うために、東北地域において緩和ケアの主導的役割を担う医療機関を中心に研究チーム(東北緩和ケアレジストリリサーチチームと命名、岩手医科大学附属病院をはじめ、東北大学附属病院、秋田大学附属病院、山形県立中央病院ほか)を構成した。平成30年度は会合を2回開催した。第1回は、平成30年12月29日に東北大学において参加者15名で開催した。第2回は、平成31年1月29日に、岩手医科大学を主会場にテレビ会議システムを用いて同一の参加者により開催した。この会合の中で、研究のベースとなる東北地域の緩和ケア地域連携の現状(地域リソース数、連携数など)がこれまでに十分に精査されていないことが明らかとなったため、研究の前段階として、リサーチチーム所属施設において、緩和ケア地域連携を行なった患者のレジストリシステムを構築することとなった。今後、平成31年度前半にレジストリに登録する項目を選定し、岩手医科大学と東北大学の倫理委員会申請を行い、平成31年度後半からの登録開始を予定している。東北地域で緩和ケアを研究、実践している中心的医療者すべて(15名)に、本研究を遂行する主体として構築した「東北緩和ケアレジストリリサーチチーム」に参加いただくことができた。今後は、研究の基礎となるレジストリ構築・実施に入る計画である。今後は「東北緩和ケアレジストリリサーチチーム」メンバーの所属する各医療機関において緩和ケア地域連携が行われた患者のレジストリ登録(年齢、性別、原疾患、PS、家族構成、居住地、在宅療養支援リソースの詳細、退院日、死亡日など)を進める。集積目標は東北地域の年間がん死亡者数(2017年度)約2万人の2%に当たる400名を目標とする。集積されたデータを解析し、重点的に評価する項目の抽出、ならびに遺族調査の実効性を検討後、東北地域のがん診療連携拠点病院へのレジストリ登録を拡張する計画である。課題点としては、専門的緩和ケア提供可能な医療機関である各参加施設の患者データの蓄積は可能となるが、拠点病院や地域の中核病院以外でがん診療が行われた患者群のデータ集積は現状では不可能である。十分な支援が提供されていないであろう患者群の状況も検討に加えることで、より当地域の現状の正確な把握につながるものと考え、今後、拠点病院以外の患者群のデータ抽出方法も並行して考案する必要がある。

当初、本研究の遂行には30施設ほどの参加を見込んでいたが、研究の実行可能性などを勘案し、参加施設を緩和ケアの実践に実績のある施設に限定して開始した結果、旅費の使用が計画よりも少なかった。しかし、平成31年度以降、さらなる参加施設の増加が見込まれることと、さらに、研究遂行にあたりレジストリ構築などに研究費の支出が想定されているため、今年度、2年分の研究費を正当、順当に使用する予定である。
メキシコ地方都市の「脱伝統的景観」と"旅的"居住観に関する学際的研究

本研究の最終年度にあたる2018年度の研究実績は、以下の通りである。2018年度は、今までのフィールドワーク調査、文献調査に関わる研究成果をまとめ、「脱伝統的景観」と「"旅的"居住観」の理論化に努めた。また、海外論文誌への投稿を行い、研究成果を広く公表した。具体的には以下の通りである。本研究は、メキシコ地方都市に焦点を合わせて、地方都市の中心と郊外という相異なる方向から伝統性を逸脱しながら急速に変容している景観(ビスタ)「脱伝統的景観」の着目するものであった。これまでのフィールドワークによって調査した、米国からの一時帰国に伴う都市中心部の観光型開発と企業誘致に伴う郊外の大規模団地開発を、居住空間・社会空間・住居意匠の構築プロセスから再度まとめ直し、「脱伝統的景観」と「"旅的"居住観」の特徴を明らかにした。墨米間の移民研究は多岐にわたる学問分野を包含するが、最終年度の調査でも特に居住空間を建築学的視点を取り入れながら人類学的参与観察を実施した。総まとめとして、海外論文誌(Hispanic Journal of Behavioral Sciences)への投稿を行った。そこでは、今までの都市論の中では言及されてこなかった、地方都市を中心とする新たな視点の提示も行った。それは、“旅的"居住観と合い通じる「受け入れ社会を中心としない視点」である。本研究により、地元の戦略的都市開発「想像的伝統」と住まいながら更新する「創作的伝統」の実態を明らかにし、伝統性を逸脱しながら急速に変容しているメキシコ地方都市の現状を「脱伝統的景観」として捉えることができた。本研究の初年度にあたる平成27年度の研究成果は、以下の通りである。平成27年度は、8月-9月にかけてフィールドワークを実施した。フィールドワークによって、各問題系における論点と問題点を整理した。1)地元住民の戦略的都市開発「想像的伝統」の形成プロセスについては、行政へのインタビューを実施することで、移民と地元住民の協働性、移民の帰国と故郷送金という経済的な側面、さらに行政を担う政党の政治的側面についても把握することが出来た。2)大規模郊外団地を国内移民が住まいながら更新する「創作的伝統」については、創作のベースとなる低所得者向け住宅の成立、歴史、販売方法、購入プロセス等について、官民の両面から聞き取り調査を行った。そこでは、1960年代後半からはじめる大規模工場による個別的な住宅支援から、政府を主体とした公的な住宅支援政策への転換等の歴史的側面と共に、約50年という時間を経た実際の住宅地の変容も把握することが出来た。本研究の特徴は、移民研究における歴史的調査と人類学的な参与観察に加えて、都市景観の成立と近年の都市変化に関わる空間的・物質的な要素の踏査調査という学際的な側面である。中心と郊外という二つの方向からフィールド調査を行って、伝統性を逸脱しながら急速に変容しているメキシコ地方都市の「脱伝統的景観」の特徴を把握できた。平成27年度の研究成果によって、「“旅的"居住観」の理論化と考察の土台となる一次資料形成に繋げることができた。平成27年度の各課題における進捗状況は、以下の通りである。1)米墨移民の観光一時帰国を誘引する地元住民の戦略的都市開発「想像的伝統」の形成プロセスについては、複数のインタビュー調査を実施することが出来た。その中では、地元住民の戦略的都市開発を、都市開発の担い手である行政、政党だけでなく郷土史家や地元住民の役割等を認識することができた。また、移民の個別的な伝統回帰現象が、どのように観光都市戦略と関係して都市景観を更新しながら移民誘導政策に繋がっていったのかについて、多面的に考察することが出来た。2)外資企業誘致に伴う大規模郊外団地を国内移民が住まいながら更新する「創作的伝統」の実態については、企業誘致活動と団地建設のプロセスの把握を試みた。特に企業誘致に伴って発生する国内移民については、故郷の住居、企業団地、都市部の3カ所を移動しながら暮らす生活実態を把握することができた。3)「脱伝統的景観」の基底にある「“旅的"居住観」の理論化については、本研究で提唱する「脱伝統的景観」の二つの軸として「想像的伝統」と「創作的伝統」に関わる資料を収集し、理論的な位置付けについて整理した。特に、都市景観に関わる議論は、人文社会科学だけでなく、建築や都市計画とも関わる分野であるため、学際的な視点の導入を試みた。研究の2年目にあたる平成28年度の研究成果は以下の通りである。平成28年度は、前年度に抽出した問題点を踏まえて上で、3つの各テーマの一層の深化をはかった。昨年度のフィールドワークの精査と文献調査を進め、9月にメキシコにおいてフィールドワークを実施した。1)米墨移民の観光一時帰国を誘引する地元住民の戦略的都市開発「想像的伝統」の形成プロセスにおいては、初年度の地方都市行政へのインタビューの結果を踏まえて、本年度は地元住民と墨米移民の「想像的伝統」の基底となる「アシエンダの建築意匠」に焦点を絞り調査を実施し、住宅デザインから見るノスタルジア形成プロセスについて把握することが出来た。2)外資企業誘致に伴う大規模郊外団地を国内移民が住まいながら更新する「創作的伝統」の実態については、誘致された外資企業に関する社会保障(年金、医療サービス、住宅ローン契約)整備に関わる規制や実際の従業員の住居についても把握することが出来た。

また、一定の規模を有するメキシコ企業や公務員等についても、外資企業と同様に住宅ローン契約を可能とする雇用安定システムが見られた。こうした雇用の安定と定住の長期化によって、“ローンを組んで住居を建てる"、“建て売りを買う"といった新たな住居購入のスタイルについても、住民の動向を調査することが出来た。3)「脱伝統的景観」の基底にある「“旅的"居住観」の理論化と考察については、Latin American Studies Association(LASA2016:5月に開催)とSociety for Applied Anthropology(SfAA2017:3月に開催)で研究発表を実施して、理論化に向けて議論を深めることが出来た。本発表の成果については、その一部を『アジア太平洋討究』の中に公表した。平成28年度の各課題における進捗状況は以下の通りである。1)米墨移民の観光一時帰国を誘引する地元住民の戦略的都市開発「想像的伝統」の形成プロセスにおいては、「アシエンダの建築意匠」に焦点を絞って調査を実施したが、その過程で地元住民の戦略的な伝統イメージや移民自体が米国で断片的に享受する“メキシカン"や“ヒスパニック・アメリカン“としての言説など、「想像的伝統」を形成する複数の要素についても把握することができた。それによって、「アシエンダの建築意匠」に見られる特徴を多角的視点から分析することが出来た。2)外資企業誘致に伴う大規模郊外団地を国内移民が住まいながら更新する「創作的伝統」の実態については、大規模団地がライフステージの変化に伴って更新されていく実態について、成立年の違う複数の大規模団地を調査することが出来た。個人の経済的・社会的背景の違いによって、住居は配置、増築と改築の頻度、建設方法、意匠などが異なるため、インテンシブな個別調査から創作の実態を把握することが出来た。3)「脱伝統的景観」の基底にある「“旅的"居住観」の理論化と考察については、まず「脱伝統的景観」の精査を行い、「想像的伝統」を体現する場所として、(1)教会と広場を中心とした歴史的な中心地(セントロ)を観光の主体としている都市、(2)農村(ランチョ)のアシエンダといった都市郊外を観光の主体としている都市、(3)ローカルな生活群自体を観光の主体としている都市、(4)自然や遺跡を観光の主体としている都市、の4つの区分を行った。「創作的伝統」については、慣習への対抗的折衷主義としての住宅雑誌(米国)などのメディアの影響についても考察することで、理論化へ向けて新たな視点を導入することが出来た。研究の3年目にあたる平成29年度の研究成果は、以下の通りである。平成29年度は、前年度までの2年間のフィールドワークの成果を踏まえた上で、補完すべき資料の収集に努め、8月にメキシコで追加フィールドワークを実施した。具体的な成果は、研究テーマ別に以下の通りである。1)米墨移民の観光一時帰国を誘引する地元住民の戦略的都市開発「想像的伝統」の形成プロセスにおいては、メキシコの地元住民が移民を誘引する戦略的伝統イメージと、移民が米国内で断片的に享受する“メキシカン"や“ヒスパニック“といった言説を、新聞や雑誌、WEBサイトといった複数のメディアから把握することができた。
ヒト腕運動の生成・認識モデルに基づく手話学習システムの検討

人が行う巧みな運動は,始点と終点に加えて運動が満たすべき少数の経由点などの拘束条件のみを脳内で表現,記憶し,それを満たす最適軌道として生成されているという仮説がある.曲線を描く運動やオーケストラの指揮運動の軌道を生成するシミュレーションや,曲線を描くときの視線計測実験などで,この仮説を検証した.さらにこれらの経由点の情報を用いた手話認識のアルゴリズムを検討した.15人の被験者に依頼して手話検定5級レベルの360単語を計測し,腕運動のみで表現される手話単語の場合には90.2%,右手のみで表現される手話単語の場合も90.0%の認識率を示し,有用な手法であることを確認した.複雑なヒト腕の運動は複数の経由点を通るジャーク最小軌道として生成されているという仮説をもとに、ジェスチャー運動の例としてオーケストラの指揮者の運動を解析した。複数の経由点を通る周期運動のジャーク最小軌道を導出し、計測軌道をよく近似できるような経由点を探索したところ、滑らかな上下運動と比較して、指揮運動は経由点パターンが一意に決まること、経由点が最下点付近に現れることを確認した。これはジェスチャーの認識において経由点を抽出しているのであれば、最下点が自然に注目しやすくなることと、経由点パターンが一意に定まりやすい指揮運動のような運動パターンの方が認識しやすいことを示唆していると考えられる。手話学習システムの開発に関しては、これまでに提案してきた、腕の運動軌道をジャーク最小軌道と見なして経由点を抽出する手法をもとに、両腕運動で表現される手話単語へ認識対象を広げることを検討した。手話における腕運動は、1右手のみ、2左手が静止、3両手動作、という3通りに分けられる。3の場合には左腕が右腕に対して対称な運動となることが知られているため、左右の腕運動の対称な面を考慮することでさらに細分化したのち、両腕運動から抽出した経由点情報を用いたDPマッチングによって認識する手法を提案した。提案手法を6名の被験者によって計測された60単語動作の認識実験で検証したところ、約96%の認識率を得た。また、実用的な手話翻訳システムの実現のために、Kinectを用いた手話認識手法を検討した。腕運動を深度センサで計測して経由点を抽出、認識することで単語候補を絞り、その中から手形状に関する画像認識によって単語を決定することで、認識率が向上することを確認した。さらに手形状を認識するセンサとして筋電信号を用いるため、手形状と同時計測し、筋電情報と手形状の相関情報を抽出して手形状を認識する手法を検討した。複雑な腕運動を生成、制御するメカニズムを解明するために、曲線などを描く時の手と視線の位置を、タッチパネルと視線計測装置を用いて同時計測する実験を行い、解析した。先行研究より、このような運動時には手の位置よりも視線がわずかに先行することが知られていたが、一般の被験者に加えて書道の有段者に実験に参加してもらったところ、書道の有段者は視線の先行位置がより大きくなることがわかった。この視線先行は主にサッカードによって生じているが、書道の有段者は常に手先がこの先に通るべき位置に視線を移し、手先がその点に追いつくと再びサッカードしていることがわかった。すなわち、このサッカードして注視している点が、腕運動を表現し、実行するために必要となる経由点に相当するものである可能性があることが示唆された。手話翻訳では、右腕のみの手話単語運動の認識のため、HMMを用いた認識法を新たに検討した。HMMを用いる場合には適した状態数の設定が問題になるが、我々が提案してきたジャーク最小モデルに基づく方法により運動軌道データから抽出した経由点の数をHMMの状態数に設定することによって、認識率が高くなることを示した。また、扱う手話単語の範囲を広げ、両腕の運動で表現される手話単語の認識に取り組んだ。手話運動を、右手のみで表現される「右手動作」、右手が動き、左手はある位置で静止している「左手が静止」、両手が動く「両手動作」に分類し、その上で運動を行っている腕のデータから経由点を抽出して、認識する手法を検討した。「両手運動」の場合には、左右の腕の運動が対称であることが多いため、両腕の運動データの相関係数と、運動軌道の長さの比率を用いて判定する手法を提案した。さらに相関係数ではなく、左腕の運動データをアフィン変換した上で、右腕の運動データと比較し、両腕運動の対称性を判定する手法を検討した。H26年度に行った、正確な腕運動を実現するための運動制御メカニズムを探るための、ペンで曲線などをなぞる運動の腕と視線の同時計測実験データをより詳細に解析した。特に書道の師範の被験者を中心に計測実験を追加して、視線の先行量を比較したところ、書道経験者とそうでない一般の被験者の間の先行量の差は明確でなくなり、むしろこの先行量の大小に応じて被験者ごとの腕運動の制御戦略が異なっている可能性が大きいことが示唆された。腕運動の運動規範を用いた手話翻訳システムの開発のために、手話翻訳者などを含む手話熟練者15名に依頼し、手話検定5級に必要となる単語から腕運動と手形状から判別できる360語の手話単語の計測実験を行った。このデータを用い、まず両腕運動のみで識別できる160単語を選び、翻訳手法を検討した。手話には利き手しか使われない片手手話と、利き腕が動いて非利き手は定まった位置にとどまる優位調整と、両手が対称的な運動を行う対称調整がある。