hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ秒オーダー時分割XAFS法による活性種のダイナミクス挙動解明研究

Rh_6(CO)_<16>クラスターの前処理において、分子脱離、下地との相互作用、骨格の変化をDXAFS法により明らかにした。まずこの反応を行うに当たってラウエ型水冷固定型湾曲結晶機構の改良を行った。大強度ARへの移設に伴い、熱負荷が問題となり、また13keV以上では従来使用していたブラックよりラウエ型結晶機構の方がエネルギー分解能を向上させる。そこで冷却機構を備え付けたラウエ型冷却固定結晶を作製した。これにより熱負荷によるスペクトルの歪みが改善され、エネルギー分解能も向上した。Rh_6(CO)_<16>/Al_2O_3触媒の調製過程を真空雰囲気下で時間分解測定したところ固定化過程では、Rh-Rhの骨格とCOの変化に支配されていることが分かった。本研究では新規触媒調製の指針になった。また、装置改良により、安定性/分解能が良いスペクトルを得られることになった。Ptナノクラスター担持触媒は水素化反応等に対して高活性な触媒である..本研究では、DXAFS法を用い、水素化反応のH脱吸着過程の中間体を始めて検出した。DXAFSを用い3.5 wt%Pt/MCM-41触媒の水素吸着/脱離に伴う構造変化プロセスの逐次追跡し多段階反応で進行していることを捕らえ、DWから活性種の発熱温度を世界で始めて測定した。ナノ秒時分割XAFSへ向けて:XSTRIPを用いたDXAFS法の高速化DXAFSの高速化のため1μsecの信号蓄積時間を持つピクセルアレイ検出器(XSTRIP)を利用した装置の立ち上げおよび評価実験を行った。検出器をPDAからXSTRIPに変更することにより時間分解能は2msec→100psecに向上する結果が得られた。本研究の目的は、従来捕捉不可能であった短寿命の触媒活性種中間体、その構造変化を原子レベルで解明し触媒反応の本質に迫ることである。このような触媒活性種の構造変化をin-situで実時間かつ高分解能で追跡出来れば、触媒反応の分子レベルでの解明および新機高活性触媒の開発に大きく寄与する。そこで、触媒反応でも特に水素吸着に伴う骨格変化に着目した。水素は金属表面に解離吸着し、表面の構造相転移を引き起こしたり電子状態を変化させたりする。また、様々な化学種と化学反応を引き起こすなど、触媒化学において最も重要で基本的な吸着種である。Pt金属微粒子の場合、その吸収端のwhite lineのpeak強度や形状は、担体の種類やガス吸着により変化することがこれまでに報告されているが、XAFS解析に適した1wt%以上の担持量で高分散触媒を合成出来うる例が全く無く、またその構造は未知のままであった。そこで私は触媒合成をするための環境を放射光科学研究施設に整え、3.5wt%のPtという極めて濃度は高いが高性能なPt/MCM-41触媒の合成に成功した。XAFS実験より、還元状態ではPt-Pt距離が0.273nmのナノ構造であり、そこに室温で酸素を触れさせると180秒後までにクラスターは分散され、一旦排気した後水素を触れさせるとガス導入時から800秒後に再びナノクラスターが生成される。またこのようなPtへの水素吸着及び脱離が室温で高い再現性を持っていることが分った。また、両過程ともに中間体を持ち、ヒステリシスがあるという非常に興味ある挙動が世界で初めて明らかになった。また、良質のXAFSスペクトルを得るために均質な試料調整を行える調整器や反応実験に使用するセルを開発した。今後この触媒を用い、水素吸着/脱離に伴うPtナノクラスターの構造変化をDXAFSで追跡する。・Pt/MCM-41の酸化還元反応の追跡Ptナノクラスターは水素化反応等に対して高い活性を持つ優れた触媒であるが反応途中のPtナノクラスターの構造・電子状態に関する報告はない.そこでDXAFSを用い3.5wt%Pt/MCM-41触媒の水素吸着/離脱に伴う構造変化プロセスの逐次追跡実験をし,水素-酸素の表面反応に伴う水素吸着,骨格変動(0.273nm<->0.254nm)に関するダイナミクスを明らかにした.Pt-Pt原子間距離0.273nmからなる白金13原子クラスターに酸素を触れさせると,水素の脱離がドライビングフォースとなってクラスターが崩壊し,徐々に酸素と結合しながら小さな骨格が形成されていくと考えられる.一方水素導入過程では,PtとPt表面に付いた酸素との結合が水素との反応で壊れはじめ,半分程度となったところで原子間距離が0.269nmに伸び,その後ゆっくりと13原子クラスターが生成された.また,温度因子から反応熱の経時変化を算出することを世界で初めて試みた.・ナノ秒時分割XAFSへ向けて:XSTRIPを用いたDXAFS法の高速化DXAFSの高速化のため0.5μsecの最短信号蓄積時間を持つピクセルアレイ検出器(XSTRIP)を利用した装置の立ち上げを行い,次の評価実験を行っている段階にある.1):検出器の直線性,2):位置分解能,3):時間分解能,4):強度とノイズの関係検出器をフォトダイオードアレーPDAからXSTRIPに変更することにより,測定時間間隔は22μs毎ではあるが,1パルス分,即ち100psの時間幅での結果が得られた.Rh_6(CO)_<16>クラスターの前処理において、分子脱離、下地との相互作用、骨格の変化をDXAFS法により明らかにした。

大強度ARへの移設に伴い、熱負荷が問題となり、また13keV以上では従来使用していたブラックよりラウエ型結晶機構の方がエネルギー分解能を向上させる。そこで冷却機構を備え付けたラウエ型冷却固定結晶を作製した。これにより熱負荷によるスペクトルの歪みが改善され、エネルギー分解能も向上した。Rh_6(CO)_<16>/Al_2O_3触媒の調製過程を真空雰囲気下で時間分解測定したところ固定化過程では、Rh-Rhの骨格とCOの変化に支配されていることが分かった。本研究では新規触媒調製の指針になった。また、装置改良により、安定性/分解能が良いスペクトルを得られることになった。Ptナノクラスター担持触媒は水素化反応等に対して高活性な触媒である..本研究では、DXAFS法を用い、水素化反応のH脱吸着過程の中間体を始めて検出した。DXAFSを用い3.5 wt%Pt/MCM-41触媒の水素吸着/脱離に伴う構造変化プロセスの逐次追跡し多段階反応で進行していることを捕らえ、DWから活性種の発熱温度を世界で始めて測定した。ナノ秒時分割XAFSへ向けて:XSTRIPを用いたDXAFS法の高速化DXAFSの高速化のため1μsecの信号蓄積時間を持つピクセルアレイ検出器(XSTRIP)を利用した装置の立ち上げおよび評価実験を行った。検出器をPDAからXSTRIPに変更することにより時間分解能は2msec→100psecに向上する結果が得られた。
GFP螢光標識をもつ遺伝治療用レトロウイルスベクターの開発

血液細胞を対象とする遺伝子治療ベクターや遺伝子導入プロトコールの改良のためには、標的細胞とりわけ造血幹細胞に対する遺伝子導入効率の正確な判定と、導入遺伝子のin vivoでの発現の定量的追跡が不可欠である。この目的のために新規細胞マーカーであるgreenfluorescent protein(GFP)を用いた細胞標識と治療用遺伝子の導入を同時に可能にするレトロウイルスベクターの開発を行った。今回、第一シストロンにヒトCD24抗原遺伝子を、脳心筋炎ウイルス由来のinternal ribosome entry site(IRES)配列を介した第二シストロンに改良型GFP(EGFP)遺伝子を組込んだレトロウイルスベクター(MSCV/CD24-IRES-EGFP)を構築した。このベクターを用いてマウスプレB細胞株であるBa/F3に遺伝子導入したところ、CD24およびEGFPの発現が何ら選択を加えずとも6カ月以上安定に持続した。また同ベクターを用いて新鮮マウス骨髄細胞に遺伝子導入を行った結果、レトロウイルス感染直後の骨髄細胞、およびこれをin vitroで培養して得られた赤芽球系コロニーと顆粒球・単球系コロニーにおいて、CD24およびEGFPの発現が確認された。さらに、遺伝子導入骨髄細胞を致死量放射線照射したレシピエントマウスに移植して造血系を再構築後、両導入遺伝子の発現を追跡し、長期(6カ月以上)にわたる安定した発現を認めた。6カ月の時点で一部のマウスを屠殺して造血組織・リンパ組織を解析したところ、調べた限りの血球系列(Bリンパ球、Tリンパ球、赤芽球、顆粒球、単球)の分化は正常で、かつ両遺伝子は良好に発現していた。さらに、造血系再構築マウスの骨髄細胞を移植をした第二次レシピエントマウスの血球においても長期(6カ月)にわたりCD24・EGFP両遺伝子の発現を確認し、自己複製能と多方向への分化能をもつ造血幹細胞へ遺伝子導入がなされたことが確認された。Green fluorescent protein(GFP)標識レトロウイルスベクターとしてMSCV/CD24-IRES-EGFPを作製した。その構造は、第一シストロンには当面の解析に都合の良いヒトCD24抗原遺伝子を、その下流に脳心筋炎ウイルスのinternal ribosome entry site(IRES)配列および第二シストロンとしてenhanced GFP(EGFP)遺伝子をおいたバイシストロニック・タイプで、CD24とEGFPの協調した発現が期待できる。まず、MSCV/CD24-IRES-EGFPを用いてマウスBa/F3プレB細胞株に遺伝子導入を行った。EGFPの自家蛍光とCD24の抗体を用いて容易に遺伝子導入効率を判定でき、遺伝子導入プロトコルの最適化に役立った。その後の培養中定期的に両遺伝子の発現を追跡したが、何ら選択を加えずとも6カ月以上発現は安定していた。次に、新鮮マウス骨髄細胞にも遺伝子導入し、in vitroおよびinvivoの解析を行った。遺伝子導入骨髄細胞を用いたin vitroコロニーアッセイでは、遺伝子導入効率に比例してCD24とEGFPを発現するコロニーが認められ、これら遺伝子導入前駆細胞に由来する赤芽球系、顆粒球・単球系の分化・増殖は正常だった。造血系再構築マウスを用いたin vivoの解析では、末梢血中でもCD24とEGFPの発現が6カ月以上にわたり持続して観察された。6カ月の時点で一部のマウスを屠殺して各臓器を検索したが異常は認められず、調べた限りの全ての血球系列(赤芽球、顆粒球、単球、Bリンパ球、Tリンパ球)に分化した細胞において導入した両遺伝子が発現していた。第二次の移植も行い、経過観察中である。以上の結果は、MSCV/CD24-IRES-EGFPを基本とするベクターが造血幹細胞への遺伝子導入と追跡に極めて有用であることを示す。

現在、第一シストロンに伴性劣性型慢性肉芽腫症の治療用遺伝子を組み込み、解析を始めている。造血幹細胞遺伝子治療技術の開発・改良には、正確な遺伝子導入効率判定と導入遺伝子のin vivoでの発現の定量的追跡が不可欠である。この目的で、新規細胞マーカーであるgreenfluorescent protein(GFP)遺伝子と治療用遺伝子をもつバイシストロニック・レトロウイルスベクターの有用性を検討した。モデル系として、ヒトCD24抗原遺伝子・脳心筋炎ウイルス由来のinternal ribosome entry site(IRES)配列・改良型GFP(EGFP)遺伝子をもつレトロウイルスベクター(MSCV/CD24-IRES-EGFP)を構築した。Ba/F3細胞への遺伝子導入実験では、CD24・EGFPの発現が6カ月以上安定に持続した。新鮮マウス骨髄細胞については、in vitroにて赤芽球系ならびに顆粒球・単球系造血前駆細胞への遺伝子導入とCD24・EGFPの発現を確認した。さらに、遺伝子導入骨髄細胞で造血系を再構築したマウスにおいて、両導入遺伝子が長期間(6カ月以上)安定して発現することを確認した。6カ月の時点での造血組織・リンパ組織の解析では、調べた全ての血球系列(Bリンパ球、Tリンパ球、赤芽球、顆粒球、単球)の分化は正常で、かつ両遺伝子は良好に発現していた。再構築マウスの骨髄細胞を移植した第二次再構成マウスの血球においても長期(6カ月)にわたりCD24・EGFP両遺伝子の発現が確認され、自己複製能と多分化能をもつ造血幹細胞への遺伝子導入が確認された。続いて、伴性劣性型慢性肉芽腫症(X-CGD)の責任遺伝子であるgp91遺伝子を組み込んだバイシストロニック・ベクター(MSCV/gp91-IRES-EGFP)を用いてX-CGD疾患モデルマウスの骨髄細胞に遺伝子導入を試みたが、導入効率・発現レベルとも不十分であった。オランダ赤十字研究センターのA.Potgens博士より分与されたgp91-IRES-GFPを含むベクターで遺伝子導入した細胞では導入遺伝子の発現が良好だったので、gp91発現を促進するシスエレメントの同定を試みる予定である。
量子群と離散可積分系

量子群の結晶基底に付随する1次元可積分セルオートマトンとそれに関連する諸問題について,大きな進展を達成できた.3年間で得られた成果(1)-(6)の概要を以下に述べる.(1)D型のトロピカルRについて,双線形形式を見出し,DKP階層のタウ関数がその解となることを証明した.系統的な退化により,C型やねじれA型のアフィンリー環についても同様の結果を得た.(2)箱の容量の大きいセルオートマトンについて,時間発展を対生成・消滅する粒子・反粒子系の運動として明示的なアルゴリズムで記述することに成功した.(3)パラメーターqが0のとき箱玉系になるような量子的力学系を頂点模型の極限操作から構成した.量子的時間発展を粒子の種類ごとの運作用素に因子化し,2種類のノルムを導入してその性質を調べた.D型の場合についても同様の結果を得た.(4)反射壁のある箱玉系を構成した.ソリトンの自由度を抽出し,散乱規則,反射規則を明らかにした.境界可積分条件の解を見出し,トロピカル化した設定で反射方程式を証明した.(5)フェルミ公式の証明の核となるKKR全単射について,結晶基底の組み合わせRだけを用いた記述を得た.非例外型の全てのKKMクリスタルについても同様の予想を得た.これは箱玉系の逆散乱形式に相当する.(6)周期箱玉系をKKMクリスタルやA型のKRクリスタル一般に拡張し,状態数と一般周期公式の予想を得た.A型で最も簡単な場合にはq=0とq=1のベーテ仮説を組み合わせることにより,初期値問題を逆散乱法により完全に解くことに成功した.量子群の結晶基底に付随する1次元可積分セルオートマトンとそれに関連する諸問題について,大きな進展を達成できた.3年間で得られた成果(1)-(6)の概要を以下に述べる.(1)D型のトロピカルRについて,双線形形式を見出し,DKP階層のタウ関数がその解となることを証明した.系統的な退化により,C型やねじれA型のアフィンリー環についても同様の結果を得た.(2)箱の容量の大きいセルオートマトンについて,時間発展を対生成・消滅する粒子・反粒子系の運動として明示的なアルゴリズムで記述することに成功した.(3)パラメーターqが0のとき箱玉系になるような量子的力学系を頂点模型の極限操作から構成した.量子的時間発展を粒子の種類ごとの運作用素に因子化し,2種類のノルムを導入してその性質を調べた.D型の場合についても同様の結果を得た.(4)反射壁のある箱玉系を構成した.ソリトンの自由度を抽出し,散乱規則,反射規則を明らかにした.境界可積分条件の解を見出し,トロピカル化した設定で反射方程式を証明した.(5)フェルミ公式の証明の核となるKKR全単射について,結晶基底の組み合わせRだけを用いた記述を得た.非例外型の全てのKKMクリスタルについても同様の予想を得た.これは箱玉系の逆散乱形式に相当する.(6)周期箱玉系をKKMクリスタルやA型のKRクリスタル一般に拡張し,状態数と一般周期公式の予想を得た.A型で最も簡単な場合にはq=0とq=1のベーテ仮説を組み合わせることにより,初期値問題を逆散乱法により完全に解くことに成功した.本年度の主な成果は4つある.第一は,D型の幾何クリスタルに付随するトロピカルRを双線形化し,その解を離散的DKP階層のタウ関数により構成したことである.これによりソリトンセルオートマトンの古典可積分系としての位置づけを明らかにし,オートマトンの区分線形なNソリトン解を構成するための基礎を与えた.第二は,D型オートマトンの時間発展に対し,粒子・反粒子による簡明なアルゴリズムを確立したことである.特に箱の容量が非一様の場合が容量最小の場合に本質的に帰着していることを示し,真空の自由度を任意に選んだ場合の時間発展やソリトン配置を明示的に求めた.更に,D型の場合がA型以外の全ての非例外型のKKMクリスタルに付随するオートマトンを含んでいることを示し,それまでの結果を整理統合することに成功した.以上の結果は既に論文としてまとめられ,学術雑誌に掲載が決定している.第三は,反射壁のある箱玉系を構成したことである.これにより,可解格子模型での反射方程式を用いた構成法がソリトンオートマトンにも有効に応用できることが明らかにされた.第四はソリトンセルオートマトンの可積分量子化を得たことである.前者は後者のパラメーターqを0とおいた極限に相当する.可解頂点模型がそのような量子可積分系であることば認識されていたが,これに関して特にキャリアの容量が無限大の極限での統計重率の計算に成功し,粒子が非決定論的に遷移する振幅を因子化した演算子により簡潔に記述した.本年度の結果は以下の4つである.1.あるクラスの量子R行列について,表現空間が無限次元になる極限で因子化された明示公式を導いた.これにより箱玉系の量子化を定式化し,その時間発展の性質を調べた.この結果は学術誌に投稿され出版された.2.箱玉系の一般のNソリトン解の予想を得た.それは結晶基底をもちいて構成される区分的線形式であり,Nが5以下では証明を得た.3.反射壁のある箱玉系を定式化し,保存量,ソリトン,反射則,散乱則を導いた.

特に可積分な反射則を与える組み合わせKを与えた.この結果は論文として投稿中である.4.キリロフ・レシェテキン全単射が結晶基底におけるある操作と一致するという新しい予想を得た.またこれをD型にも拡張した.これは箱玉系とフェルミ型公式の関係についての大きな手がかりである.本年度の研究成果は二つある。前者は局所スピンの一次元配列であり、後者はベーテ仮説におけるストリングの情報をラベルする組み合わせ論的対象物である。KKR全単射は古典制限1次元状態和のフェルミ公式を証明する際の要となる。その定義はパスとリッグド配置を用いた純粋に組み合わせ論的なアルゴリズムによるもので、その表現的な意味は長年謎であった。本研究では量子群の結晶基底の同型である組み合わせRだけを用いてKKR全単射を再構成することに成功した。これにより表現論的な解釈が与えられ、付随するソリトンセルオートマトンの順・逆散乱写像(頂点作用素)であることが明らかにされた。A型以外の非例外型の場合にも同様の予想を得た。これらの結果は論文として学術誌に投稿され、掲載が決定している。第二の成果は周期箱玉系を拡張し、周期、状態数の予想を得たこと、最も基本的な場合に逆散乱法により初期値問題を解き、予想を全て解決したことである。量子群の結晶基底から構成されるソリトンセルオートマトンは最も典型的なA型の場合に箱玉系といわれる。周期的境界条件で箱玉系を定式化することは非自明であり、周期や状態数など、有限状態系ならではの興味深い性質が生じる。本研究では非例外型の結晶基底に付随する周期箱玉系を定式化した。A型の場合には最も一般的な系と与えた。これらについてq=0のベーテ仮説を応用し、周期と状態数の明示公式の予想を得た。A型で最も基本的な場合には逆散乱法により初期値問題の解を得て、全ての予想を証明した。これらの成果は3編の論文になり、第一報はすでに出版され、第2報は国際会議録に掲載決定し、第3報は投稿中である。
ナノカーボンプラズマプロセシング駆使の革新的生体内発電法開発

プラズマ生成・制御技術により構造制御成長及び機能化された単層カーボンナノチューブ(SWNT)が赤外波長領域で効率的に光電変換することを明らかにしてきた。次に、この新概念太陽電池をラット腹部生体内に埋め込み発電特性を測定した結果、生体内光応答に適した近赤外領域の波長1100 nm近傍において発電効率が最大となることが初めて実証された。さらに、生体外からの大気圧プラズマ照射実験を行った結果、埋め込み手術に伴う創傷部位の治癒促進効果が見出され、かつ皮膚組織の規則化による光透過の増進機構が解明された。以上の成果により、新規生体内ナノカーボン発電法の開発への道が拓かれた。(1)生体内発電素子対応のナノカーボンの合成を開始し,低電子温度の拡散プラズマCVDにより,カイラリティ分布が極端に狭い半導体優先の単層カーボンナノチューブ(SWNT)を成長させること,及びH2/CH4混合ガス比の調整により,形状と位置の制御を目指した高品質グラフェンの合成に成功した.(2)イオン性プラズマ中基板バイアス法より創製されたC60内包(@)SWNTの電気特性をFET配位で測定した結果,強固なp型半導体であることが判明した.そこで,このp型"C60@SWNT"薄膜とn型半導体Siによるpn接合太陽電池を作成し,可視から赤外光領域の光源を用いて発電効率(η)の入射光波長(λin)依存性を詳細に調べた.その結果, λin > 1000 nmの生体透過性の赤外光領域でも高いηが維持され,バンドギャップが狭いSWNTが生体内発電に有効であることが実証された.(3)一方,空のSWNT内部に半分だけ電子ドナーのアルカリ金属(A)を内包した"A部分@SWNT"を創製した.このpn接合内蔵SWNT1本に対して赤外光入射実験(λin=1650 nm)を行った結果, η=11.4 %を達成した.この新概念太陽電池の出力電力の増大を目指してCs部分@SWNT薄膜を形成し光入射を行った結果, pn接合内蔵SWNT薄膜において初めて明確な太陽光発電特性の観測に成功した.(4)並行して,生体の光透過特性と生体内における太陽電池の発電性能評価に向けた準備研究を行った.市販のSi太陽電池について蛍光灯と分光光源を用いて,単体の発電特性を計測し,次にラット皮下に埋め込んだ状態での特性測定を行った.その結果,皮下においてはλin =600nm以下及び1000nm以上で発電量が低下する傾向が確認された.短波長側の低下は生体の吸光特性,長波長側の低下は使用したSi太陽電池の分光発電特性と一致した結果であり,生体埋め込みに適した太陽電池は赤より長い波長における特性が重要であることが示された.(1)本研究では生体内発電素子の発電層に,生体透過波長領域での光電変換に対応するバンドギャップを有するSWNTを用いることを提案している.しかし,通常の方法では1/3が金属性で2/3が半導体特性のSWNTが合成される.ここで基本的には,半導体を用いるpn接合による光電変換を考えているので,半導体優先のSWNTを合成できる拡散プラズマCVDを開発した意義は大きい.また,同CVD方式により層数を変えることができるグラフェン合成も可能にしたことは, SWNTとグラフェンのハイブリッド活用が発電効率の向上に有効であると期待されるので重要な成果である.(2)イオン性プラズマ中の基板バイアス法により創製された強固なp型半導体のC60@SWNTは,赤外光領域の光電変換に大きく寄与することが初めて見出された.また,同基板バイアス法で創製されたCs部分@SWNT1本がpn接合を内蔵し,赤外光入射に対して高い発電効率を示し,かつその薄膜素子において太陽電池特性が観測された.この二つの成果は今後の研究展開における基盤となる有用な知見を提示している.(3)以上は,ナノカーボンを基材とする光電変換素子・太陽電池の開発に関する"生体外"におけるプラズマプロセシングと光入射に対する発電特性の進捗状況であったが,「生体内」における準備研究でもこれと呼応して,今後の研究展開に必須・重要で確固たる進捗があった.すなわち,市販のSi太陽電池をラット皮下に埋め込んで発電特性を測定した結果,生体埋め込みに適した光電変換素子としては赤より長い波長における赤外光領域特性が鍵を握ることが示されたことである.(1) P-SWNT/n-Si及びCs, DNA等の部分内包SWNT薄膜のFET配位における太陽電池出力特性の測定と光電変換最適条件の探究を行った.前者においては,出力の入射光エネルギー(波長)依存性を詳細に測定することにより, SWNTのバンドギャップに密接に関係した値の入射エネルギーで発電効率が最大値に達することが分かった.後者に関するCs部分内包SWNT薄膜FETにおいて大気暴露,純粋浸漬,高温アニールに対する安定動作を観測した.また,高出力電流対応のpn接合を形成する場合には, Csイオンの最適エネルギーと照射時間は20-60 eVと20分であることを確認した.

(2)一方,生体内発電効率の測定のために,先ず麻酔下のラットの皮下にSi球状太陽電池を埋め込み, 600-1200nmの光を体外から照射した.抵抗負荷時のI-V特性を測定し最大発電電力を求めた結果,波長と発電電力の関係が明らかになった.また埋め込み後,日数を経ると発電電力が減少したが,これは体内組織の変化に起因していると考えている.実際,ラットの皮下組織とデバイスの間にはコラーゲン繊維性結合組織膜が形成されて,体液が溜まっているのが確認された.さらに,炎症反応の有無を確認するために血液中白血球値の測定を行った結果,炎症反応の初期段階であることが判明した.(3)生体への大気圧プラズマ照射は,光透過度増進と埋め込み部位の創傷治療等の複数の効果を期待できるが,上記(2)の組織変化が判明したので後者に関する実験を優先した.最初にラットの背面に人為的に熱傷部位を形成し,それに対して1日1回プラズマ照射を30日間に亘って行った.観察開始21日経過後には,プラズマ照射を行った創傷部は瘡蓋も殆どが剥離し,その下に新たな表皮が再生し熱湯治癒促進が観察された.(1)本年度の課題は, p-SWNT/n-SiとCs等の部分内包SWNT薄膜のFET配位における太陽電池出力特性の測定及び光電変換最適条件の探究であったが,前者において最大発電出力を与える光入射波長を,及び後者においてCsイオンのSWNT薄膜への照射最適エネルギーと時間を明らかにしたことは大きな前進である.また,生体外において, Cs部分内包SWNT薄膜FETの純水浸漬等の環境下での安定動作を確認したことは,生体内に埋め込んだ場合に対する重要な成果であると言える.(2)体内埋め込み各種太陽電池の生体内発電効率の測定が本年度の課題であったが, SWNTを用いる太陽電池においては酸化膜生成,電極形成に必要な装置を別々の研究組織が保有しているため調整等に時間を要したので,これと並行してSi球状太陽電池を埋め込んだ実験を徹底して遂行した.その結果, SWNT太陽電池埋め込み実験への有用なデータとなる,可視から近赤外域に亘る光波長と太陽電池発電電力の関係が明らかとなった.また,この埋め込み実験において発電電力低下の経時変化が観測されたが,この原因となる生体組織変化に関して,ラットの体動に起因したデバイスの“ずれ"によって空洞が形成されて体液が溜まったものと推定したことは今後の対策構築にとって大きな成果である.(3)本年度から本格的に開始の課題はラット皮膚への大気圧プラズマ照射実験であったが, (2)において炎症反応等を含む生体組織変化が観測されたので,第一優先に考えていた光透過度を考慮した生体内太陽電池の発電特性への効果よりも,デバイス埋め込みの場合に最重要である埋め込み部位の創傷治癒への効果に関する実験を優先させた.その結果観測されたプラズマ照射による熱湯治癒促進効果は,今後の各種太陽電池埋め込み実験に向けての極めて重要な成果である.1.グラフェンを新概念SWNT太陽電池の発電出力電極として使用するために,生体適合性絶縁体上へのグラフェン直接合成を目指した.急速加熱拡散プラズマCVD法により,先ずはSiO2基板上に高品質の単層グラフェンを合成することができた.また,革新的フレシキブル生体内発電素子の構成として,SWNT薄膜とn-Si代替遷移金属ダイカルコゲナイドの組み合わせを追究した結果,バンドオフセットの観点からSWNT (EG=0.70 ev)/CrTe2 (EG = 0.77 eV)が適しており,開放電圧VOC = 0.3-0.6 Vが期待できることが分かった.
^1H-MRSによる双極性障害の大脳基底核における クレアチンの測定

滋賀医科大学付属病院精神科に入院中で、同意の得られた双極性障害患者20名の寛解期とうつ状態について、および、年齢、性別が一致する正常被検者20名について、^1H-MRS(磁気共鳴スペクトロコピー)測定を行った。コリン含有化合物(Cho)、クレアチン、N-アセチルアスパラギン酸(NAA)の各ピークについて分析したところ、双極性障害患者ではCho/クレアチン比とCho/NAA比が有意に上昇していた。クレアチンの低下は認めなかった。これらは、^<31>P-MRSで見られたクレアチンリン酸の低下は、クレアチンの合成や輸送の異常ではなく、エネルギー代謝の障害によるものであることを示すと考えられた。また、Choは、細胞膜リン脂質の前駆体や分解産物を多く含むことから、Choの上昇は双極性障害において細胞膜リン脂質代謝の異常が存在する可能性があることを示すと思われた。一方、患者の末梢血より抽出したDNAで、PCR法を用いて、ミトコンドリア遺伝子の共通欠失について予備的な検討を行った。30名中2名の患者で欠失を認めたが、正常被検者30名では認めなかった。これは双極性障害における脳エネルギー代謝の異常が、ミトコンドリア遺伝子の異常に基づくミトコンドリア機能障害によるものであることを示唆するものである。
スピネル型結晶構造を有する室温動作ハーフメタリック強磁性トンネル接合の創製

理論からハーフメタルと予測されているスピネル型酸化物材料マグネタイト(Fe3O4)を電極に使用し,同じスピネル型構造を有する遷移金属酸化物を障壁層とした室温ハーフメタル強磁性トンネル接合の創製に向け,その要素技術の確立を行った.まず、MgO基板の熱処理により極めて平坦な下地の作製に成功した。次に障壁層の選定を行い、当初計画していたCoCr2O4は不適格であることが判明したものの、MgTi2O4が表面平坦性および結晶性の観点から障壁材料として非常に優れていることが分かった。さらに電極層のFe3O4および磁化ピンニング層CoFe2O4を酸素流量の制御のみにより高精度に作り分ける手法を確立した。平成25年度はFe3O4上にスピネル型酸化物(例CoCr2O4)を成長させ、その障壁層としての評価を行った。具体的にはMgO(001)単結晶基板上に反応性スパッタリング法によりFe3O4/X二層膜Fe3O4/X二層膜(X = CoCr2O4 or MgTi2O4)を作製した。作製するスピネル型酸化物ごとに、マスフローコントローラでO2流量を高精度に制御することでAサイト、Bサイトに入るカチオン、およびその価数を制御した。高速反射電子線回折(RHEED)像からFe3O4上に成長させたスピネル酸化物がスピネル型結晶構造特有のストリークを示すことを確認した。Fe3O4上のスピネル型酸化物について結晶性、表面平坦性を評価した。原子間力顕微鏡によってスピネル型障壁層の表面構造解析を行い、さらに表面平坦性の評価を行った。試料の結晶性を高速反射電子線回折により評価した結果、CoCr2O4は基板温度を高めた場合にのみスピネル構造を有することが分かった。しかしながらパターンはスポット状に近く、結晶性は劣ることが示唆された。次にCoCr2O4の平均自乗面粗さを原子間力顕微鏡により評価した。トンネル接合の障壁層として用いるには平均自乗面粗さは0.2 nm以下となることが望ましいが、CoCr2O4の平均自乗面粗さは1 nm以上と非常に大きなラフネスを有することが分かった。そこで、第二候補として挙げたMgTi2O4障壁層の作製に計画を修正した。このMgTi2O4については高速反射電子線回折像が非常に明瞭なストリークを示し、良好な結晶性および表面平坦性を有することが示唆された。これを原子間力顕微鏡で評価した結果、平均自乗面粗さが0.1 nm以下という極めて平坦な表面を実現することができた。以上より、スピネル酸化物障壁層としてMgTi2O4が最適であることが判明した。スピネル型結晶構造を有する室温動作ハーフメタリック強磁性トンネル接合の創製に向けて、その要素技術の確立を目指した研究を行った。これまで、高品質なスピネル型フェライト薄膜を作製する上で基板や各層の結晶性には注目されてきたが、その平坦性にまで踏み込んだ研究例は少なかった。今回、MgO基板の高温熱処理を行い、不純物の析出を極力抑えながら表面を原子層レベルまで平坦化することに成功した。さらに、その上部に前年度見出したMgTi2O4 (MTO)下地層を用いてマグネタイト(Fe3O4)薄膜を形成し、その作製条件を最適化した。その結果、平均自乗面粗さが0.1 nmという超平滑な表面を有する高品質なFe3O4薄膜を得た。続いて障壁層としてMTOを作製し、その結晶性および表面平坦性を調べた結果、下部のFe3O4と同等の平坦性を保っていることが分かった。上部Fe3O4層は下部Fe3O4と下地の材料が共通であるため、作製条件の最適化は不要である。以上よりスピネル型強磁性トンネル接合を構成する各層に関して十分な平坦性を実現することに成功した。一方、MTO障壁層を形成した場合、下部Fe3O4の磁気特性が著しく劣化することが分かった。この原因としてMTOの成膜に際し高温の基板加熱が必要であるため、Fe3O4中のFeイオンを他のカチオンが置換している可能性が疑われた。そこで、この試料を質量分析によって調べた結果、MTO中のMgが拡散し、下部Fe3O4の磁気特性を変化させていることが判明した。今後はMgを含まないか、含んでいてもより低温での形成が可能な障壁層材料の探索が不可欠であると分かった。最後に上部Fe3O4の磁化をピン止めする層としてCoFe2O4薄膜の研究も行い、その磁気異方性、面内磁化膜の形成法、接合のキャップ層であるPtとの二層膜の特性についても調べ、各種の知見を得た。スピントロニクス

平成25年度中の目標であった、Fe3O4上におけるスピネル型酸化物成長の最適化を終了したため。材料として当初予定していたCoCr2O4が所望の平坦性および結晶性を満たさないため、第二候補として挙げたMgTi2O4障壁層の作製に計画を修正したが、その後、MgTi2O4がスピネル酸化物障壁層として最適であることが判明し、現在は当初の進行ペースを保っている。平成26年度はFe3O4/スピネル型障壁層/Fe3O4三層ヘテロ構造を作製し、その磁気伝導特性を評価する。具体的には平成25年度に得た知見を生かしてFe3O4/スピネル型障壁層/Fe3O4三層ヘテロ構造およぴ導電性キャップ層(Pt)を作製する。面内磁気抵抗測定法により試料の抵抗値および磁気抵抗効果を測定し、高いTMRが得られるか、また障壁層厚さとトンネルコンダクタンスの関係が既存の結晶性バリアと同等か否かを調べる。また、超電導トンネル分光によりFe3O4/スピネル型障壁層界面のスピン偏極度を評価する。具体的には超電導トンネル分光のために三層ヘテロ構造の上部層をFe3O4から超電導材料(Al, Nb, LiTi2O4など)に変え、さらに有限なバイアス電圧を印加するために、リソグラフィ技術によりマイクロメータサイズの素子に微細加工して、膜面垂直方向の磁気伝導特性を測定可能にする。四端子法測定により室温および低温(液体He温度程度)において高磁場中で微分コンダクタンス特性(dI/dV-V)を測定し、ハーフメタル特有のピークスプリットを確認するとともに、Fe3O4の界面第一層におけるスピン偏極度を評価する。また、Fe3O4のVerwey転移(金属-絶縁体転移)温度付近におけるdI/dV-V特性の変化も観測する。伝導特性の測定には現有の物性測定装置を用いる。本研究を遂行する上での工夫としては面内磁気抵抗測定法(Current in plane tunneling method: CIPT)を用いることである。これにより強磁性トンネル接合の最適化を極めて高効率に行うことが可能となる。科研費交付後すぐに他大学へ異動したため直接経費支出0円だが、初年度は使用しなくても研究を遂行することができた。前年度の交付金は、当初、リニアシャッターおよびスパッタカソードとして使用予定だったが、減額されたためリニアシャッターおよびフランジマウントの導入に当てる予定である。前年度に予定していた研究は計画どおり進行しており、次年度使用額の発生による影響は軽微である。
パウリ常磁性がもたらす新奇超伝導相の理論

本課題に関する研究の22年度の主な目的は、平行磁場下のCeCoIn5の高磁場・低温超伝導(HFLT)相においてのみ実験的に観測された反強磁性秩序とこの相をFFLO超伝導とする解釈が相入れるのかを明確にする理論の構築であった。そして、以下の3つの主要な成果を得た。まず、実験的に報告されたHFLT相への2次転移の異常なドーピング依存性はFFLO状態の弾性と不純物との相乗効果であれば半定量的に説明できるが、空間変調のない状態を高磁場相に対して仮定する限りこの現象は説明できないことを理論的に示した。これとは別に、パウリ常磁性の強いd波超伝導体では超伝導相内で磁場が増大するとともに、非整合反強磁性が誘起される傾向にあることを示した。つまり、パウリ常磁性の強いd波超伝導体ではFFLO状態と反強磁性とがともに高磁場相として起きやすいことが明らかとなった。これが、多くのパウリ常磁性の強いd波対状態超伝導物質に共通してHc2(0)近傍に位置する反強磁性量子臨界点を示唆する現象が見られているという実験事実の基本原理になっていると考えられる。そして、FFLO超伝導が持つ空間変調があるとこの反強磁性秩序は強められ、両者は共存しやすいことを具体的に示した。これらの成果は、フィジカルレヴュー誌に論文発表され、現在国際的に高い評価を受けている。本課題に関する研究の21年度の主な目的は、(1)平行磁場下のCeCoIn5の高磁場相においてのみ実験的に観測された反強磁性秩序とこの相をFFLO超伝導とする解釈が相入れるかを明確にすること、(2)空間反転対称性のない超伝導体に固有の磁場下の超伝導現象を理論的に提案すること、の2点であった。(1)については、以下の2つの主要な成果を得た。まず、'08年度に実験的に報告された高磁場相への2次転移の異常なドーピング依存性はFFLO状態の弾性と不純物との相乗効果であれば半定量的に説明できるが、空間変調のない状態を高磁場相に対して仮定する限りこの現象は説明できないことを理論的に示した。これとは別に、パウリ常磁性の強い系では超伝導相内で磁場が増大するとともに、非整合反強磁性が誘起される傾向にあることを示した。つまり、パウリ常磁性の強い系ではFFLO状態と反強磁性とがともに高磁場相として起きやすいことが明らかとなった。これが、多くのパウリ常磁性の強いd波対状態超伝導物質に共通してHc2(0)近傍に位置する反強磁性量子臨界点を示唆する現象が見られているという実験事実の基本原理になっていると考えられるため、さらに掘り下げて研究する予定である。(2)について21年度は、ラシュバ型スピン軌道結合エネルギーを持つ超伝導体の対称面に平行磁場下で期待される異方的パウリ常磁性効果と空間反転対称性の欠如に起因するスピン一重項と三重項対状態の混成とが織りなす相乗効果をGL理論の枠内で調査した。(1),(2)の成果は6月7月に東京大学物性研究所で開催された新奇超伝導の最近の理論に関する国際ワークショープや9月の国際ボルテックスワークショップでの招待講演で発表された。
日本語多読支援システムの開発：多読のための語彙レベルテストサイトの構築

「JGRさくら」を使って多読を始める学習者がどのレベルから読み始めればよいかを判定する「JGR語彙レベルテスト」の開発を行っている。「JGRさくら」は日本語学習者の多読を支援するための読み物で、「JGR語彙リスト」に基づいてAHの8段階にレベル分けされている。この「JGRさくら」と同じ「JGR語彙リスト」を元に、試行を重ねながら全レベルの「JGR語彙レベルテスト」を作成した。電子版の「JGRさくら」を公開している「さくら多読ラボ」上において、「JGR語彙レベルテスト」を利用できるようにする。現在、テストの判定基準の妥当性を調査中である。同時に、「さくら多読ラボ」のライブラリーを充実させるべく、「JGRさくら」の作品数を増やして電子書籍化を行っている。「さくら多読ラボ」は、国内外の日本語学習者がe-learningとして学べる多読の学習システムを目指している。一般的な授業で行われる精読とは対照的に、多読は時間と場所を選ばず、自由に読み物を選んで始めることができるからである。このサイトでは、教師の代わりとなる動画で多読という学習法を知り、自ら選んだ読み物を読み、コメントを書いて送り、他の読者のコメントを読むことができる。しかし、語彙が不足していれば、読み進めることができず、語彙は思うように増えない。「読み」の悪循環から抜け出して良い循環に入るための鍵は、速さ・楽しみ・理解のいずれかであると言われているが、速さと理解は、学習者の語彙レベルに関係するため、自分の語彙レベルに合うものを読むことが望ましい。デジタル教材配信・閲覧システムを用いて教室外の学習者の多読における読書行動を調査した結果、適切なレベルのものを読むことが、良い循環に移行するための条件の一つとなり得ることが示唆され、「JGR語彙レベルテスト」の必要性が示された。「JGR語彙レベルテスト」を全レベル作成した。2019年度に試行テストを行い、レベル判定の妥当性を調査する。「Web版JGR語彙レベルテスト」は、公開中の「さくら多読ラボ」上で利用できるようにするため、「さくら多読ラボ」の整備を行った。まず、これまで「さくら多読ラボ」は学習者用の登録項目のみであり、教材を授業で利用したい教師のための登録サイトがなかったため、教師用の登録項目を設けた。次に、2019年度より「さくら多読ラボ」のサーバーを尚美学園大学から外部のレンタルサーバーに移動するが、これに伴い、「JGRさくら」の制作に必要な「JGR語彙レベルチェッカー」を同じレンタルサーバーに移動し、より多くの日本語教師が語彙レベルチェッカーを利用して多読教材作成ができるようにするための準備を行った。さらに、新たに7つの「JGRさくら」を電子化し、2019年度に「さくら多読ラボ」のライブラリーで公開するべく、電子化作業を進めた。語彙レベルテストの必要性を確認するため、デジタル教材配信・閲覧システムを用いて教室外の学習者の多読における読書行動を調査した。その結果、適切なレベルのものを読むことが、「読み」の良い循環に移行するための条件の一つとなり得ることが示唆された。この報告を国際学会で行った(内容がオープンアクセスできるため、雑誌論文の欄に記載した)。・「JGR語彙レベルテスト」の試行テストの結果を分析し、判定基準の妥当性を検討する。・CASTEL-J第8回国際大会(2019年8月,釜山外国語大学)において、「多読を始める学習者のための語彙レベル判定テスト:試行版の構築」という題目で、試行版「Web語彙レベルテスト」と新たな「JGRさくら」の作品を発表する。・最終年度までに「Web版JGR語彙レベルテスト」を公開する。・引き続き、電子書籍で読む場合の読書行動に関する調査を行う。・多読を通して遭遇した語彙が定着し、学習効果が上がるよう、読み物に出現する語彙を使ったコロケーションなどのタスク練習ができる学習サイトのコンテンツを作成する。

デジタル教材配信・閲覧システムを用いて教室外の学習者の多読における読書行動を調査した結果、適切なレベルのものを読むことが、良い循環に移行するための条件の一つとなり得ることが示唆され、「JGR語彙レベルテスト」の必要性が示された。「JGR語彙レベルテスト」を全レベル作成した。2019年度に試行テストを行い、レベル判定の妥当性を調査する。「Web版JGR語彙レベルテスト」は、公開中の「さくら多読ラボ」上で利用できるようにするため、「さくら多読ラボ」の整備を行った。まず、これまで「さくら多読ラボ」は学習者用の登録項目のみであり、教材を授業で利用したい教師のための登録サイトがなかったため、教師用の登録項目を設けた。次に、2019年度より「さくら多読ラボ」のサーバーを尚美学園大学から外部のレンタルサーバーに移動するが、これに伴い、「JGRさくら」の制作に必要な「JGR語彙レベルチェッカー」を同じレンタルサーバーに移動し、より多くの日本語教師が語彙レベルチェッカーを利用して多読教材作成ができるようにするための準備を行った。さらに、新たに7つの「JGRさくら」を電子化し、2019年度に「さくら多読ラボ」のライブラリーで公開するべく、電子化作業を進めた。語彙レベルテストの必要性を確認するため、デジタル教材配信・閲覧システムを用いて教室外の学習者の多読における読書行動を調査した。その結果、適切なレベルのものを読むことが、「読み」の良い循環に移行するための条件の一つとなり得ることが示唆された。この報告を国際学会で行った(内容がオープンアクセスできるため、雑誌論文の欄に記載した)。・「JGR語彙レベルテスト」の試行テストの結果を分析し、判定基準の妥当性を検討する。・CASTEL-J第8回国際大会(2019年8月,釜山外国語大学)において、「多読を始める学習者のための語彙レベル判定テスト:試行版の構築」という題目で、試行版「Web語彙レベルテスト」と新たな「JGRさくら」の作品を発表する。・最終年度までに「Web版JGR語彙レベルテスト」を公開する。・引き続き、電子書籍で読む場合の読書行動に関する調査を行う。・多読を通して遭遇した語彙が定着し、学習効果が上がるよう、読み物に出現する語彙を使ったコロケーションなどのタスク練習ができる学習サイトのコンテンツを作成する。委託業者の都合により、サーバー移動とサイトの移転時期が次年度にずれたため、これらの費用を次年度に支払う。「JGR語彙レベルチェッカー」は一般公開をせず、作品制作者のみが利用できるようにする。
ヒト脂肪組織由来血管前駆細胞および中胚葉系幹細胞の再生療法への応用

脂肪組織から脂肪細胞を除いて得られるSVFをフローサイトメトリーを用いて解析し、これらの中に含まれていると考えられている間葉系幹細胞の同定・単離を目指した。各間葉系幹細胞マーカーの発現群、非発現群に分け、それぞれに対して脂肪誘導をかけることにより、各マーカー陽性、陰性群での脂肪誘導効率を比較検討した。この結果、CD73(+)細胞はCD73(-)細胞に比し顕著に脂肪誘導効率が高く、他のマーカーにおける差異よりも大きかった。CD73(+)細胞群の詳細な解析をおこなった結果、CD73(+)細胞は同時にCD90、CD105、CD166を発現、一部がCD34を発現し、CD45非発現の均一な細胞集団であることが判明し、これは骨髄由来間葉系幹細胞で提唱されている性質とほぼ一致しており、脂肪組織から間葉系幹細胞を単離・同定する際にCD73が単独でも使用できる有用な間葉系幹細胞マーカーであることが判明した。次に脂肪再生療法への応用を目指し、in vivoでの移植実験を行い、CD73(+)細胞を用いた場合に移植効率が高いことを示した。CD73はAMPをアデノシンに変換する働きを持つ酵素、ecto-5'-nuclreosidaseであり、またアデノシンが脂肪細胞に対するインスリン作用の増強や脂肪分解抑制作用を持つことは広く知られている。このため、CD73が機能的にも脂肪組織内の幹細胞→成熟脂肪細胞への分化に関わっている可能性を考え、SVFを用いて脂肪分化誘導にアデノシンアゴニスト、アンタゴニストが影響を与えるかどうかを検討した。結果、アデノシンアゴニストを添加するとSVFからの脂肪誘導は充進し、アンタゴニストを添加すると脂肪誘導は抑制された。CD73が脂肪組織内での脂肪分化に機能的意義を持つ可能性を示せたと考える。
高齢者・障害者などの社会的弱者の技術受容と人間中心設計の臨床的調査研究

研究開始より2年目にあたる2018年度は2017年度の準備期の成果をもとに,以下を行った.・技術受容モデルの調査項目と心理尺度を組み合わせた方法で,普及し始めた新技術に関して,日本と外国の学生,日本の高齢者の合計100名を超える技術受容の調査を実施した.その結果をもとに文化・年齢の違いと技術受容に関する仮説を検討した.・日本と外国の学生を対象に,音声インタラクションを用いた介入によるユーザの心理変化について,心理尺度を用いた調査を実施した.その結果,日本,外国の学生ともに音声入出力にストレス感情を抱くユーザが一定数存在し,多数が幸福感を上昇させる状況であっても,心理がネガティブに変化することが確認された.・高プライバシーの低解像度赤外画像センサを搭載したシステムを,遠隔地での長期間の調査で利用できるようにするために,シミュレーションによる確認,各種インタフェースの実装などを行った.・車いすに取り付けたスマートフォンの加速度センサデータを深層機械学習した場合に,ネットワークが教師として付した内容以上に詳細な歩道のバリアを特徴量として捉えていたことから,位置情報などのあまり意味のないラベリングを施した弱教師あり学習の場合も同様に判別結果ではなく,ネットワークが捉えた特徴量を再利用可能かどうか調査した.その結果,弱教師あり学習においても特徴量が再利用可能であることがわかった.・ユーザのシステム利用時の脳活動の定量化手段開発に向けた基礎研究を行った.その結果,恐怖と非恐怖時の脳波の判別の可能性,微弱な電気刺激を用いた集中度計測の可能性がそれぞれ示された.「研究実績の概要」に前述したように,複数の具体的な成果が得られている.これらの成果は,代表者,分担者ともに投稿論文として再録されたり,国際会議等でも発表されるなど,外部的にも一定の評価が得られている.2018年度は研究計画全体から見ても,おおむね順調に進展している,といえる.本研究は(i)高齢者・障害者を含む社会的弱者の技術受容行動の解明,(ii)社会的弱者が技術を受容可能とするための情報システムおよびサービスの人間中心設計指針の確立, (iii)機械学習や脳波計測などの最新技術も駆使した臨床的調査のための研究基盤構築,の3つのサブテーマから成っている.2018年度は,投稿論文等の成果は(iii)を中心に得られたが,(i)(ii)でも次年度に向けた論文投稿の準備が整ってきた.より研究の比重を(i)(ii)に移し,確実な成果を得られるよう注力する所存である.本研究は期間中に技術受容と人間中心設計研究の融合手法を確立することを目指し,技術受容調査の従来の手法である標準化された調査票によるアンケート調査,社会的弱者を包括するインクルーシブデザインの従来手法に加えて,高プライバシーかつアンビエントなデバイスによって特殊なニーズを持つ社会的弱者と調査者/設計者とをネットワークを介してつないだり,人間行動センシングデータを機械学習によって可視化・分析したり,脳活動を直接計測し評価するという調査・設計方法を,自らのシステム開発を通して実証し,社会的弱者の技術受容メカニズムと人間中心設計指針の解明を目指している.準備期にあたる2017年度は以下を行った.・技術受容モデルの調査項目と心理尺度を組み合わせた調査票を作成し,普及品・普及し始めた新技術・普及前の最先端技術の3つを対象とした調査を実施した.その結果をもとに提案する技術受容メカニズム仮説の骨子を検討した.・視覚障害者と晴眼者とのコラボレーション,高齢者の日常生活での身体活動を対象に,基礎データの収集と心理尺度との組み合わせによる詳細な分析を実施した.その結果をもとにユニークユーザとユニークなペア(ユーザ同士の組み合わせ)を発見するとともに,それぞれの支援のありかたを提案した.・高プライバシーの低解像度赤外画像センサを搭載したシステムを開発し,ユーザの室内での寝る・座る・立つの3種類の姿勢をF値0.9以上で分類可能なアルゴリズムを実現した.また,車いすに取り付けたスマートフォンの加速度センサデータを深層機械学習した場合に,ネットワークが教師として付した内容以上に詳細な歩道のバリアの特徴を捉えていることを明らかにし,その再利用法を提案した.ユーザがシステム使用時にあり,脳波計計測データに聴覚・視覚・触覚刺激などのノイズが含まれていても,ユーザの集中度や緊張度,恐怖度を測る手法を検討した.「研究実績の概要」に前述したように,3つのサブテーマについて複数の具体的な成果が得られている.これらの成果は,代表者,分担者ともに投稿論文として再録されたり,査読のある国際会議等でも発表されるなど,外部的にも一定の評価が得られている.初年度の2017年度は研究計画全体から見ても,おおむね順調に進展している,といえる.研究開始より2年目にあたる2018年度は2017年度の準備期の成果をもとに,以下を行った.・技術受容モデルの調査項目と心理尺度を組み合わせた方法で,普及し始めた新技術に関して,日本と外国の学生,日本の高齢者の合計100名を超える技術受容の調査を実施した.その結果をもとに文化・年齢の違いと技術受容に関する仮説を検討した.・日本と外国の学生を対象に,音声インタラクションを用いた介入によるユーザの心理変化について,心理尺度を用いた調査を実施した.その結果,日本,外国の学生ともに音声入出力にストレス感情を抱くユーザが一定数存在し,多数が幸福感を上昇させる状況であっても,心理がネガティブに変化することが確認された.

・高プライバシーの低解像度赤外画像センサを搭載したシステムを,遠隔地での長期間の調査で利用できるようにするために,シミュレーションによる確認,各種インタフェースの実装などを行った.・車いすに取り付けたスマートフォンの加速度センサデータを深層機械学習した場合に,ネットワークが教師として付した内容以上に詳細な歩道のバリアを特徴量として捉えていたことから,位置情報などのあまり意味のないラベリングを施した弱教師あり学習の場合も同様に判別結果ではなく,ネットワークが捉えた特徴量を再利用可能かどうか調査した.その結果,弱教師あり学習においても特徴量が再利用可能であることがわかった.・ユーザのシステム利用時の脳活動の定量化手段開発に向けた基礎研究を行った.その結果,恐怖と非恐怖時の脳波の判別の可能性,微弱な電気刺激を用いた集中度計測の可能性がそれぞれ示された.「研究実績の概要」に前述したように,複数の具体的な成果が得られている.これらの成果は,代表者,分担者ともに投稿論文として再録されたり,国際会議等でも発表されるなど,外部的にも一定の評価が得られている.2018年度は研究計画全体から見ても,おおむね順調に進展している,といえる.本研究は(i)高齢者・障害者を含む社会的弱者の技術受容行動の解明,(ii)社会的弱者が技術を受容可能とするための情報システムおよびサービスの人間中心設計指針の確立, (iii)機械学習や脳波計測などの最新技術も駆使した臨床的調査のための研究基盤構築,の3つのサブテーマから成っている.初年度の2017年度は(iii)に注力し,投稿論文や国際会議の成果もここを中心に得られた.次年度となる本年は,(i)(ii)でも論文などの成果を得られるよう注力する所存である.本研究は(i)高齢者・障害者を含む社会的弱者の技術受容行動の解明,(ii)社会的弱者が技術を受容可能とするための情報システムおよびサービスの人間中心設計指針の確立, (iii)機械学習や脳波計測などの最新技術も駆使した臨床的調査のための研究基盤構築,の3つのサブテーマから成っている.2018年度は,投稿論文等の成果は(iii)を中心に得られたが,(i)(ii)でも次年度に向けた論文投稿の準備が整ってきた.より研究の比重を(i)(ii)に移し,確実な成果を得られるよう注力する所存である.