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幼稚園における子育て支援の効果の検討-母親の育児感情に与える影響を指標に-

本研究の目的は、母親の育児感情の変化を指標にして、幼稚園における子育て支援の効果を検証することである。首都圏在住で幼稚園児を持つ母親に縦断的な質問紙調査を実施した結果、預かり保育や子育て相談をよく利用する母親は、そうでない母親よりも、育児への負担感や不安感が高い傾向がみられた。しかし、1年間における子育て支援の利用頻度の高低、また、前年度と比較した上での利用の増減は、母親の育児感情の変化にほとんど影響していなかった。本研究の目的は、育児に対して負担感や不安感を抱く母親に対し、幼稚園が提供しうる効果的な子育て支援のあり方について検証することである。従来の研究において、十分に検証されてこなかった子育て支援の効果を検証するにあたり、本研究では、年度開始時と終了時の二度にわたる縦断的な質問紙調査から、幼稚園児を持つ母親の育児感情の変化をとらえ、これを支援の効果の指標とする。本年度は、まず、これまでの先行研究にて得られた知見をベースに母親の育児感情を体系的に整理し、かつ、その要因検討を行い、得られた結果を発達心理学研究にて発表した。また、本研究のパイロット的な調査として行った幼稚園前後における母親の育児感情の変化についてまとめ、家庭教育研究所紀要にて発表した。入園前後の二度にわたる検証の結果、第1子群と第2子群とで育児感情の変化に違いがみられたこと、また、弟妹がいるかどうかによって差があることなどが明らかとなった。このことから、母親のおかれた子育て状況によって、求められる子育て支援の在り方も異なるであろうことが示唆された。こうしてまとめられた知見をもとにして、育児研究を行う他の研究者らとともに「育児研究が今後の子育て支援に貢献できる道を探る」と題し、日本発達心理学会第60回大会においてシンポジウムを企画・開催した。そこで、育児感情に関して得られたこれまでの知見が、今後の幼稚園における子育て支援研究にどのような貢献を果たせるかについて、話題提供を行った。本年度は、以上のような研究活動と並行し、2009年度に予定している調査実施の準備として、複数の幼稚園教諭並びに当該分野の専門家に対するヒアリング調査を行うとともに、調査に協力してくれる幼稚園を探し、首都圏の私立幼稚園10園からの調査協力の了承を得た。さらに、本年度中に発表した知見や先行研究をもとに質問紙の項目選定・作成を行った。本研究は、幼稚園において実施されている子育て支援の効果について、母親が抱く育児への負担感や不安感、肯定感の変化を指標に検証することを目的としている。平成21年度は、首都圏にある10園の幼稚園に協力を求め、幼稚園児を持つ母親を対象に2度にわたる縦断的な質問紙調査を実施した。第1次調査は平成21年7月に行い、1,280名の母親から回答を得た。質問内容は、母親の育児感情と幼稚園の子育て支援の利用の実態のほか、周囲からのサポートの有無、子どもの問題行動、母親の自尊感情等についてである。先行研究との比較の結果、友人との交流や趣味など、母親が自分自身の時間をつくるために、幼稚園の預かり保育を利用している割合が高まっていることや、預かり保育の利用理由の違いによって、育児への負担感に差があることがわかった。つまり、預かり保育等の子育て支援が母親にとってより身近に利用しやすいものになっていること、利用のしやすさが育児への負担感を軽減させる可能性が示唆された。第2次調査は、平成22年3月に実施した。第1次調査協力者のうち、第2次調査への協力も了承してくれた母親703名に対して郵送法による質問紙調査を実施し、472名から回答を得た。平成21年度内に幼稚園の子育て支援をどのくらい利用したか、前年度と比較して利用が増減したかどうかが、母親の育児感情の変化に影響を与えているか検証した結果、預かり保育、子育て相談の利用の頻度と母親の育児感情の変化には大きな関連が見られなかった。つまり、これらの支援だけでは、負担感や不安感を軽減するだけの十分かっ決定的な効果を持たない可能性が示唆された。母親が育児に対して負担感や不安感を抱く要因は複雑であることなどが理由の1つと考えられる。従って、どれか1つの支援だけに効果を期待し依存するのではなく、いろいろなケースに対応できるよう、支援のバリエーションを増やしていくことが重要である。
マイクロバブル技術による水質浄化・水環境蘇生機構に関する研究

マイクロバブルおよびマイクロバブル水の物理化学的特性を解明するとともに、閉鎖水域における水質浄化と水環境蘇生に関する実験的研究を行い、次の具体的成果を得た。(1)マイクロバブルの画像解析を詳しく検討した結果、その収縮過程において、マイクロバブルは、約10ヘルツの周波数で収縮と膨張を繰り返しながら、収縮速度を増大させる。(2)マイクロバブルの収縮過程の振動現象は、マイクロバブル内の負電位増加、自発光と結び付く高温高圧化現象の引き金になり、結果として固有の化学反応特性を出現させた。(3)(2)の反応を伴うマイクロバブルとマイクロバブル水を植物に供給することによって、植物活性が誘起されることを明らかにした。また、その活性を利用した水耕栽培では、1.52倍の成長促進を実現するとともに、窒素系肥料の大幅削減(従来の半分)、野菜の抜群の美味しさ向上が実現された。(4)浄水場池の水質浄化を行い、アオコなど藻類の出現を防止するとともに、その水質向上によってオオカナダモなどの湖底植物の大量繁茂が実現し、さらに、その繁茂で水質浄化機能が増大した。(5)中型のダム貯水池下層の無酸素水域の水質浄化を行う小型で軽量、コンパクトな水質浄化装置を開発し、現場実験において、マイクロバブルの高溶解性、水平拡散性などを確かめた。しかし、2010年の夏、秋の異常高温が原因で、ダム貯水池の4分の3が強く無酸素化したために、ダム貯水池全域の水質浄化を十分に行うには至らなかった。(6)マイクロバブル技術を日本酒づくりに適用し、2009年、2010年度のモンドセレクション最高金賞、全国酒類コンクール第1位という「世界一」、「日本一」を実現させた(岩国市M酒造)。以上のように、マイクロバブルとマイクロバブル水の物理化学的解明とそれらを踏まえた技術的適用によって、広範囲の分野と現場での水質および各種技術改善と水環境の蘇生が達成された。
近代ロシア語萌芽期における動詞時制・アスペクト体系の研究

ロシア語の時制・アスペクト研究の中心的な素材となっているのは、現代の教養あるロシア人の用いているロシア標準語である。この言葉はモスクワの方言を母体とするものであるが、歴史はせいぜい17世紀の後半に始まると言ってよい。実際、ロシア語で書かれた初めてのロシア語文法も、ロモノーソフの『ロシア文法』(1757年)からである。近代ロシア語の初期に関して、『長司祭アヴァクーム自伝』(1672年1675年)などの言葉が、しかるべく研究されている。しかしながら、それに先立つ、近代ロシア語萌芽期(1600年前後)に関わる動詞の研究、とりわけ、時制・アスペクト体系の研究は、けして十分に行なわれているとは言えない状況である。そこで、В.В.Виноградов、Г.О.Винокурらの研究を踏まえ、また、平成10年度から平成12年度にわたり科学研究費補助金を受けて行われた古代ロシア文語萌芽期を巡る研究の成果も活用し、諸問題を整理し直すことで、新たな解釈の可能性を探るための準備を行なった。次いで、17世紀のよく知られた文献を踏まえ(『ウリヤニヤ・オソルギナの物語』(1620年代30年代の成立。表題の婦人の息子の筆になるとされる)といった作品)、それらの記された言語における動詞時制・アスペクト体系に注目しつつ、従来の伝統的な観点からの諸論考の到達点とその限界ならびに問題点の整理を引き続いて行なった。その後、近代ロシア語萌芽期における時制・アスペクト体系を様々なレジスター的使用相に目配りしつつ分析し、その実像を明らかにするために、その社会状況、プロセスともにある種の類似点が見られると考えられる、11世紀前後ころのキエフ・ルーシ(中世ロシア社会)における初めての文章語が誕生する際のプロセスの研究も行った。平成18年度末には、研究報告書を纏め上げ100部を印刷刊行し、諸方面に送り、成果を公表した。平成15年度には、以下のような、二つの作業を行ない、また、関連する論文一編を発表した。第一には、17世紀初頭の良く知られた文献に関して、その記された言語における動詞時制・アスペクト体系に注目しつつ、再解釈する作業に取り組んだ。具体的には、『いとほまれ高きロシア帝国の新しい物語』(1610年1611年成立。著者不詳)や『ウリヤニヤ・オソルギナの物語』(1620年代30年代の成立。表題の婦人の息子の筆になるとされる)といった作品を取り上げた。第二には、例えば、『長司祭アヴァクーム自伝』(1672年1675年)や、同じく17世紀後半に成立した『不幸物語』などの言葉に関してなされている、従来の伝統的な観点からの諸論考の到達点とその限界ならびに問題点の整理に取り掛かった。近代ロシア語萌芽期(1600年前後)における時制・アスペクト体系を様々なレジスター的使用相に目配りしつつ分析し、その実像を明らかにし、19世紀の諸文法家によって「発見」され定式化されていった「体」の、近代ロシア語の萌芽期における、そのありのままの姿を見ることが、本研究課題の主要なテーマである。

本年度は、この主要課題の解明の基礎作業とするべく、1600年前後の近代ロシア語萌芽期の諸状況と、社会的・文化的にオーバーラップするよく似た関係にある、11世紀の古代ロシア文語の萌芽期における過去時制の実像を実証的に追及した論文を発表した。平成16年度には、昨年度に引き続いて、以下のような二つの研究を行なった。また、口頭発表も一回行なった。第一には、17世紀初頭のよく知られた文献に関して、その記された言語における動詞時制・アスペクト体系に注目しつつ、再解釈する作業に取り組んだ。具体的には、『いとほまれ高きロシア帝国の新しい物語』(1610年1611年成立。著者不詳)や『ウリヤニヤ・オソルギナの物語』(1620年代30年代の成立。表題の婦人の息子の筆になるとされる)といった作品を取り上げた。その上で、この『ウリヤニヤ・オソルギナの物語』のテクストを電子化し、さらに、文脈付きの語彙索引を作成した(「正順」および「逆引き」の両方を作成した)。第二には、上の具体的な作業に基づいて、17世紀のよく知られた文献を踏まえ、それらの記された言語における動詞時制・アスペクト体系に注目しつつ、従来の伝統的な観点からの諸論考の到達点とその限界ならびに問題点の整理を行なった。具体的には、たとえば、『長司祭アヴァクーム自伝』(1672年1675年)や、その他の様々なレジスター的使用相の文献に目配りしつつ分析し、その実像を明らかにするべく基礎的作業を行なった。その結果、『ウリヤニヤ・オソルギナの物語』が記された言語における動詞時制・アスペクト体系に関して、たとえば、アオリストと未完了過去の出現比率が、同時代の同様のレジスターの文献の一般に認められている比率とは、かなり異なることなど、一定の知見を得られた。これらの研究に関して、平成16年11月13日、同志社大学において、口頭発表を行なった。平成17年度には、昨年度に引き続いて、以下のような二つの方面の研究を行った。現代の教養あるロシア人の用いているロシア標準語(ふつうの意味でのロシア語)は、モスクワの方言を母体とするものであり、その歴史はせいぜい17世紀の後半に始まると言ってよいが、それに先立つ、近代ロシア語萌芽期(1600年前後)に関わる動詞の研究、とりわけ、時制・アスペクト体系の研究は、決して十分に行なわれているとは言えない状況である。そこで、今年度は、第一に、初年度以来の研究成果に基づいて、17世紀のよく知られた文献を踏まえ(具体的には、『いとほまれ高きロシア帝国の新しい物語』(1610年1611年成立。表題の婦人の息子の筆になるとされる)といった作品を取り上げた)、それらの記された言語における動詞時制・アスペクト体系に注目しつつ、従来の伝統的な観点からの諸論考の到達点とその限界ならびに問題点の整理を引き続いて行なった。また、第二には、近代ロシア語萌芽期における時制・アスペクト体系を様々なレジスター的使用相に目配りしつつ分析し、その実像を明らかにするために、その社会状況、プロセスともにある種の類似点が見られると考えられる、11世紀前後ころのキエフ・ルーシ(中世ロシア社会)における初めての文章語(古代ロシア文語)が誕生する際のプロセスの研究も行った。平成18年度には、昨年度に引き続いて、以下のような二つの方面の研究を行なった。
自己治癒機能を有する繊維補強セメント系複合材料の開発と適用

コンクリートに生じるひび割れを、材料自らが閉塞させることが可能な利用可能な新しい繊維補強セメント系複合材料(Fiber Reinforced Cementitious Composite; FRCC)の開発とその適用方法について検討を行った。適切な合成繊維や混和材料を用いることで自己治癒の効果を増大することが可能であることが、マイクロスコープ観察や水密試験などの性能評価試験から確認された。また、実環境を意識した様々な養生条件下においても自己治癒が発揮されることが確認された。防水層など実構造物への適用を意識した自己治癒FRCCの適用方法についても検討を行った。平成23年度は、繊維補強セメント系材料(FRCC)を対象として、使用材料の物性とFRCCに見られるひび割れの自己治癒メカニズムとの関連性について、また、この知見に基づく材料設計手法の提案に重点を置いて検討を行ってきた。PVAをはじめとする有機繊維を補強繊維として取り上げ、これらについてパラメトリックスタディを行うために複数種類のFRCC供試体を作製し、施工性や力学特性について確認した。そのうえで、水分の供給によって得られるひび割れの自己治癒(閉塞)状況を確認した。その評価として、透水試験によって透水係数を測定したほか、マイクロスコープやSEMによる観察を行い、漏水の有無や透水量の多寡だけではなく、ひび割れ部分で生じる析出物そのものの組成や、ひび割れ破面の形状などを計測し、析出プロセスと自己治癒性能の関係を確認した。その結果、極性を有する有機繊維を用いたFRCCにおいて大きな自己治癒のポテンシャルが得られたこと、また、繊維の化学的な特性だけでなく、FRCCとして靭性的にふるまうような力学特性とも有意な関係が確認された。すなわち、自己治癒現象のポテンシャルは使用材料の化学的な特性だけでなく、力学特性にも影響を受けることが確認された。これは、自己治癒機能を最大化するために、FRCCの要素材料と調合設計を決定する際の基礎知見で考えられる。これに加えて、PVAを液体化して混和剤として用いる調合や、フライアッシュをはじめとする各種の混和材についても検討を行い、自己治癒に特化したFRCCの調合設計を行い、供試体レベルでの評価を行った。平成25年度には、平成2324年度に得た知見をベースとして、更に高い自己治癒ポテンシャルを持つFRCCの材料設計について前年度に引き続き検討を行った。特に、これまで必ずしも自己治癒に有効とは考えていなかった鋼繊維を用いたFRCCについて、低W/Bかつひずみ硬化現象を発現するような極めて高い力学性能を有する調合においては、高い自己治癒性状を見せることを確認した。この他、施工性と経済性に優れる改良型ポリプロピレン繊維の利用や、混和剤としてポリビニルアルコールの混入量の増大により、より高い自己治癒効果を得られることを確認した。これらの現象は、導入した透気試験や水密試験によってバルクとしての性状を確認したほか、成分分析などによってそのメカニズムについても検討を行った。また、実施工を意識した試験・検討として、屋外環境に暴露しての経時的な変化を確認したほか、パネル形状の供試体を作製して、施工性や納まりも含めての基礎的な検討に着手することができた。パネル目地にも同様の自己治癒FRCCを用いることで、広い面に対しても継ぎ目なくひび割れ自己治癒を期待できるレイヤーを設置できるものと考えられる。これらの研究成果は、国際誌での論文発表のほか、自己治癒材料を単独テーマとした国際会議(ICSHM2013)、建設材料のサステナビリティに関する国際会議(SCMT3)、日本建築学会(北海道)、日本コンクリート工学会(名古屋)などに発表した。引き続き、論文投稿を準備中である。発生したひび割れを自ら修復可能な繊維補強セメント系複合材料(FRCC)の開発を目的として検討を行ってきた。平成24年度には、平成23年度に引き続き自己治癒効果を高めることのできるFRCCの調合設計を中心に検討を行った。前年度の繊維種類を主眼とした検討に加えて、繊維の断面形状や表面処理などによる効果ついても検討を行い、有機繊維の親水性を改善することによって自己治癒効果の改善を期待できることが確認できた。併せて、例えば液状PVA混和剤や石灰石微粉末などの混和材を用いることによって、ひび割れ面への炭酸カルシウムの析出を促進させる効果が確認できた。養生条件の違いについても検討を行い、これまでの水中浸漬に加えて、乾燥と水中浸漬を交互に繰り返す条件下においても実験を行った。その結果、PVA繊維を用いた場合などの自己治癒性状に優れたFRCCとした場合には、厳しい乾燥条件が加わった中でも一定程度の治癒が期待できることを確認した。ただし、凍害などの劣化環境下を想定した実験は、実験機器の導入が後述のように予定よりも遅れたため、十分な検討を行うことができなかった。また、平成24年度は前年度までの透水試験による自己治癒効果の検証に加えて、平成24年度予算によって導入したトレント式透気試験機によって、気密性にも回復効果が見られることを定量的に確認することができた。

この検討の中では、従来の知見では自己治癒に効果があるとは考えていなかった金属製の補強繊維を用いたFRCCであっても、超高強度を志向した低水セメント比かつ微細ひび割れによるひずみ硬化を見せるような調合とした場合には、ひび割れ幅を十分に小さく抑えることによって自己治癒効果を発揮し、気密性能を回復することが期待できるものと確認された。研究実績の概要でも述べたように、使用材料とFRCCの自己治癒性状に関するパラメトリックスタディを行い、当初考えていた化学的な特性以外にも要因を発見して自己治癒に効果の高い調合設計を行うなど、概ね良好な結果を得ている。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、当初より予定していたFRCCの調合設計に関して、繊維の形状や表面処理などについての検討から優れた自己治癒性能を確認することができた。また、PVAを補強繊維としてだけでなく混和剤としても利用することや、石灰石微粉末などの混和材の利用によって自己治癒ポテンシャルを高めることができるなど、新たな知見を得ることができている。暴露環境の差による自己治癒効果の影響についても実験を重ねており、自然環境下においての性状を把握することで実用化への知見を着実に積み上げている状況にあると考えている。加えて、当初は想定していなかった鋼繊維を用いたFRCCにおいても、高い自己治癒効果を確認することができるなど、想定していたよりも進展が見られた部分もある。ただし、その一方で、平成24年度開始当初予定していた凍害環境下における自己治癒性能の評価については、研究資金の制限から凍結融解試験装置を極力小型・簡素化した特注品として導入しることとしたため、装置の作製および設置の双方に手間取り、平成24年度内にはごく簡単な予備実験のみを実施するにとどまった。これらを総合して、概ね予定していた範囲内の成果は挙げられているものと考えている。今後も引き続き、補強繊維や混和材料などの評価を行い、自己治癒に特化した形でのFRCCの調合設計について検討する。これまでは水中養生によってひび割れの自己治癒を促し、そのポテンシャルを評価してきたが、より実践的な状況を想定して、雨水程度の制限された水量に暴露された場合や、凍害などの劣化環境下に暴露された場合の自己治癒現象についても検証を行う。また、これまでの透水係数を評価指標から、より緻密な自己治癒層の評価のために、透気試験機を導入して透気係数を評価指標に加える。その他、実用化検討に向けた実大パネルの作製は平成25年度に予定しているが、そのための予備実験にも着手する。研究期間の最終年度となる平成25年度には、これまでに行ってきたより高い自己治癒ポテンシャルを持つFRCCの材料設計について引き続き検討を行う。この際に用いる評価軸としては、従来のひび割れ幅や表面観察と透水係数の関係を用いるほか、前年度までに導入した凍結融解試験機を用いての劣化環境下における自己治癒性状の確認や、透気試験によるより緻密なレベルでのひび割れ治癒性状を主眼にして検討を行う。
エンザイムイムノアッセイにおける感度に影響する因子の解析

1.活性エステル法による酸素標識エンザイムイムノアッセイ(EIA)に用いる標識抗原の調製法は、感度に影響する因子として重要であり、再現性が要求されることから、N-ヒドロキシコハク酸イミド法を導入し、各種標識酵素について条件設定を行った。2.新しいグルコースオキシダーゼ検出法標識酵素グルコースオキシダーゼ(GOD)の活性測定のうち、ペルオキシダーゼ(HRP)を組み合わせる吸光光度法における、発色基質の多くは変異原性があるため、これらに代わるものとして3、3^′、5、5^′、-テトラメチルベンチジンを用いるアッセイ系を確立した。3.標識酵素の比較評価標識酵素として主に用いられているβ-GAL、HRP、GOD及びアルカリホスファターゼについて、テストステロンEIA系を組み、一定基準を設定して、免疫反応性、感度などを比較評価した。4.ブリッヂ現象EIAの感度に影響する因子の一つであるブリッジ現象に関して、すでに「EIA感度は一部、ブリッジの長さの効果として論じ得る」ことを提示しているが、さらに今回、この現象が用いる標識酵素に依存することを示唆する知見を得た。ブリッジ現象は、ハプテン一般のイムノアッセイに共通する問題であることから、より系統的な扱いが必要視される。5.モノクローナル抗体を用いるEIA系EIA感度については、従来のポリクローン系に加え、モノクローン系での解析が必要である。そこで、11-デオキシコルチゾールおよび17α-ヒドロキシプロゲステロンのモノクローン抗体を作製し、これらを用いて基礎研究を行った。1.活性エステル法による酸素標識エンザイムイムノアッセイ(EIA)に用いる標識抗原の調整法は,感度に影響する因子として重要であり,再現性が要求される.今回, N-ヒドロキシコハク酸イミド法をグルコースオキシダーゼ標識に応用し,条件設定を行なった.すなわち,テストステロンのカルボキシル誘導体を水溶性カルボジイミドの存在下, N-ヒドロキシコハク酸イミドと縮合させて活性エステル化とした.これを,種々のモル比でグルコースオキシダーゼと反応させて,標識抗原を調整した.ステロイド結合数および抗テストステロン抗体との反応性は,標識時のステロイド/酵素モル比を高めるにつれて上昇し,モル比4以上で満足すべき反応性を認めた.EIAは2抗体法で行ない,結合型の酵素活性を蛍光法で測定した.その結果, EIA感度はモル比により著しく影響されることが判明した.2.モノクローン抗体を用いるEIA系EIA感度については,従来のポリクローン系に加え,モノクローン系での解析が必要視される.そこで, 11-デオキシコルチゾールのモノクローン抗体を作製し,これを用いて基礎研究を行なった.すなわち,ホモロガス系並びにヘテロな系でアッセイを組み,免疫反応性,交差反応性を比較吟味し,感度,ブリッジ現象および特異性に関する知見を得た.3.17α-ヒドロキシプロゲステロンのイムノアッセイ上述した成果の応用として,先天性副腎皮質過形成症のスクリーニングに適用すべく, 17α-ヒドロキシプロゲステロンのポリクローン系EIAの開発並びにモノクローン抗体の作製について研究を行なった.1.酵素活性測定法エンザイムイムノアッセイ(EIA)に用いる標識酵素の一つであるグルコースオキシダーゼ(GOD)の活性測定のうち、ペルオキシダーゼ(HRP)を組み合わせる吸光光度法における発色基質の多くは変異原性があるため、これらに代わるものとして3,3^',5,5^'-テトラメチルベンチジンを導入し、良好な成績を与えるGOD検出系を確立した。また、β-ガラクトシダーゼ(β-GAL)活性の測定において、新しい基質であるクロロフェノールレッドβ-D-ガラクトピラノシドに評価を加えた。2.GOD標識を用いるEIA系GODを標識酵素に用いる11-デオキシコルチゾールのアッセイにおいて、他の酵素系に比べて、免疫反応性が経時的に著しく低下することを見い出した。この知見は、EIA関連分野において重要であることから、今後、その原因の解明を試みる。3.標識酵素の比較評価

標識酵素として主に用いられているβ-GAL、HRP、GODおよびアルカリホスファターゼ(AP)について、一定基準を設定して比較評価を加えた。すなわち、これら標識抗原を用いてテストステロンEIA系を組み、反応モル比、結合比、免疫反応性並びにアッセイ感度について整理した。測定感度についてみると、HRP>GOD>AP>β-GALの順であった。4.ブリッジ現象EIAの感度に影響する因子の一つであるブリッジ現象に関して、すでに「EIA」の感度は一部、ブリッジの長さの効果として論じ得る」ことを提示しているが、さらに今回、この現象が用いる標識酵素に依存することを示唆する知見を得た。ブリッジ現象は、ハプテン一般のイムノアッセイに共通する問題であることから、今後、より系統的に検討する
インテリジェントシールドの基礎原理に関する研究

近年、海底熱水鉱床などの採掘が現実味を帯び、採鉱に際して発生する鉱床の微細粉末の拡散が懸念される。本研究では、海底で採鉱された鉱物が海上へ揚鉱される間に微細粉末が海水中へ全く拡散しないようにシールドする場合に、可能な限り小さなシールドでその効果を得るため、そのシールド端で発生する剥離流れを利用して、シールド効果を高めることを目的に理論的アプローチと実験的アプローチにより研究を実施した。まず、昨年度に実施した数理解析による分離面制御可能性の調査を継続した。昨年度の解析で、翼端渦強さの分布と渦面形状の関係を検討することが可能になったので、今年度は、昨年度に検討した随伴渦列の解析理論を拡張し、渦強さを半球端部の周方向に変化させた場合の解析理論を検討した。これは、半球の周方向の渦強さ分布をフーリエ成分分離することにより、容易に行えると考えられたが、解析的な手法では極単純な場合しか解が得られず、逆問題(分離面の形状から渦強さ分布を求める)の求解は困難なことが判明した。また、昨年度実施した小型模型による可視化実験についても、今年度も継続して実験を行った。昨年度の実験では翼端渦の効果を明確に把握することができなかったので、今年度は半径0.3m程度の半円盤形小型模型を作成し、東京大学大学院新領域創成科学研究科所有の回流水槽において可視化実験を行った。この実験では分離面の挙動と持続性を調べるため、半球端部に取り付ける小翼の大きさをいくつか変更し、それによって流れがどのように変化するのかを観察した。その結果、翼端部の違いにより、後流渦の違いについては観測できたが、シールド効果を発揮する翼端形状を求めるところまでは達成できなかった。今後は、翼端渦の詳細な流れ場を検討する必要があると考えられる。海底熱水鉱床などの採鉱に際して発生する鉱床の微細粉末の拡散が懸念される。一般には海底での流れは表層に較べはるかに小さいと考えられているが、海底で採鉱された鉱物が海上へ揚鉱される間に微細粉末が海水中へ全く拡散しないようにするためには、鉱区自体をドームのような構造物で完全にシールドしなければならない。しかし、そのような構造物を海底に構築するのは現実的で無い。そこで本研究では、小さなシールドを用い、そのシールド端の小翼で発生する翼端渦を利用して、シールド効果を高めることを提案している。まず始めに、半径0.3m程度の半球形小型模型を作成し、東京大学所有の回流水槽において可視化実験を行った。その結果、小翼の大きさが流れの様子に影響することは確認できたが、明確な翼端渦がシールドの効果を高めるかどうかの確認には至らなかった。来年度、シールド形状と小翼の形状を変更し、剥離渦の挙動に関するさらなる知見を得る必要がある。一方、数理解析では、分離面を形作る渦面を簡単な外部流れモデルに沿って流れる渦と仮定し、渦面の大局的な動きをモデル化した。それによって渦面の3次元的挙動を解析的に得た。これにより、翼端渦強さをどのように分布と渦面形状の関係を検討することが可能になった。
悪性脳腫瘍治療抵抗性克服の為の、microRNAと幹細胞を用いた新規治療法の開発

TRAIL分泌幹細胞は悪性脳腫瘍(膠芽腫)へ強い遊走能を持ち、膠芽腫治療に有効だと示されてきたが、一部の膠芽腫細胞はTRAIL分泌幹細胞に抵抗性で再発の原因となる。そこで治療抵抗性克服の為に、TRAIL抵抗性膠芽腫で発現抑制がみられるmicroRNA(=miRX)を同定した。治療抵抗性膠芽腫細胞でmiRXを過剰発現させTRAIL治療を行うと、アポトーシス誘導と増殖抑制がみられた。miRXとTRAIL分泌幹細胞による治療は、マウス脳内の治療抵抗性膠芽腫の増殖を抑制した。miRXとTRAIL分泌幹細胞による新規治療法が、膠芽腫の治療抵抗性克服に貢献できる可能性が示唆された。悪性脳腫瘍の予後を改善させるためには、治療抵抗性の克服が重要である。TRAIL(tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand)を分泌する神経由来幹細胞や骨髄由来幹細胞は悪性脳腫瘍(膠芽腫)への強い遊走能を持ち、多くの膠芽腫細胞はTRAIL分泌幹細胞による治療が有効であることが示されてきた。しかし、一部の膠芽腫細胞はTRAIL分泌幹細胞に治療抵抗性を示すことが示唆されている。膠芽腫におけるTRAIL抵抗性機序を解明するために、本年度はまず、膠芽腫細胞株と患者さん由来の膠芽腫幹細胞株のTRAILに対する感受性をスクリーニングし、TRAIL感受性細胞株とTRAIL抵抗性細胞株を同定した。さらにTRAIL感受性膠芽腫細胞株とTRAIL抵抗性膠芽腫細胞株におけるmicroRNA発現をスクリーニングし、TRAIL治療抵抗性膠芽腫細胞株で発現が低下しているmicroRNA(=miRX)を同定した。TRAIL治療抵抗性膠芽腫細胞株で、miRXを過剰発現させた後にTRAILによる治療を行ったところ、TRAIL治療抵抗性膠芽腫細胞の増殖が抑制された。Western blottingでのCaspase3/8の発現上昇から、miRXの過剰発現後のTRAIL治療により、治療抵抗性膠芽腫細胞にアポトーシスが誘導されることがわかった。本年度の研究により、miRXが膠芽腫の治療抵抗性の克服に貢献できる可能性が示唆された。最も悪性の脳腫瘍である膠芽腫の治療抵抗性を克服しうる新規治療法を開発することを目的とした。TRAIL(tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand)を分泌する神経由来幹細胞や骨髄由来幹細胞は膠芽腫への強い遊走能を持ち、膠芽腫治療に有効であるが、一部の膠芽腫細胞は治療抵抗性を示す。膠芽腫細胞株と患者さん由来の膠芽腫幹細胞株におけるTRAIL感受性のスクリーニングを行い、TRAIL感受性細胞株とTRAIL抵抗性細胞株を同定した。TRAIL抵抗性膠芽腫細胞株におけるmicroRNA発現をスクリーニングし、TRAIL治療抵抗性膠芽腫細胞株で発現が低下しているmicroRNA(=miRX)を同定した。TRAIL治療抵抗性膠芽腫細胞株でmiRXを過剰発現させた後にTRAIL分泌幹細胞の上清を作用させると膠原腫細胞の増殖が抑制された。miRXによる治療抵抗性克服の分子機序を解明するため、miRX導入前後の細胞株でWestern-blot解析ならびにレポーター解析を行い、miRX標的分子を同定することができた。これらの結果により、miRXによる治療抵抗性機序の一端が明らかとなった。またmiRXとTRAIL分泌幹細胞を用いる新規治療法によって、膠芽腫の治療抵抗性を克服できる可能性が示唆された。脳神経外科TRAIL抵抗性膠芽腫細胞株とTRAIL感受性膠芽腫細胞株の同定と、TRAIL抵抗性膠芽腫細胞株で発現が低下しているmicroRNA(=miRX)の同定が行えた。更に治療抵抗性膠芽腫細胞株でのmiRX過剰発現がTRAILによる治療効果を増大させることを示した。また、miRXの治療抵抗性克服機序の一端が解明された。miRXの標的分子を同定し、治療抵抗性機序の解明を進める。更に、In vivoでのMicroRNAのdeliverysystemを検討した上で、TRAIL分泌幹細胞とmiRXを用いたin vivo治療実験を行う予定である。Western blottingのset upに時間がかかったため、miRXの標的分子の同定を現在も継続しているためである。mIRの標的分子の同定を継続するための、一般試薬類の購入(150000円)と細胞培養関連試薬類(63046円)にあてる予定である。
環境インピーダンス制御型単電子トランジスタの研究

理論的にクーロンブロッケードに対する環境インピーダンスの効果を検討するため、任意の環境インピーダンスをもつSETの伝導特性を自己無撞着に計算するための基礎的理論を確立した。また、その理論を用いて、実際に自己無撞着な数値計算を行い、伝導特性を求めた。その結果、環境インピーダンス変調により、SETの制御が可能であることを示した。しかし、実際の素子では、配線の浮遊容量の影響で環境インピーダンスが低くなる。そこで、数値的に浮遊容量に対する許容値を検討した。環境インピーダンス制御型単電子トランジスタを実際に試作するにあたっては、作製プロセスとしては、GaAs/AlGaAsヘテロ構造基板の表面に電子ビーム露光技術を用いた。作製したトランジスタの極低温における伝導特性の評価を行った結果、実際に可変環境インピーダンスにより、SETの伝導特性を制御することに成功した。また、配線キャパシタンスの異なった試料を試作し、配線キャパシタンスが大きくなると、SETを制御できなくなることを確認した。また、ゲート電極を含んだ3端子デバイス構造において、環境インピーダンスの効果を正確に取り込んだ理論を構築し、電極電荷の揺らぎの大きさや非対象な環境インピーダンスの効果を理論的に検討できるようになった。その過程で、クーロンアイランドの電荷の揺らぎが環境インピーダンスやバイアス条件などによってどのように影響を受けるのかを明らかにした。単電子デバイスでは、電子ひとつの振舞いを制御するため、電荷の揺らぎの大きさを見積り制御することは、非常に重要であると思われる。今年度の研究実績をまとめると以下のようになる。1.環境インピーダンス変調の効果を観測できる限界を明らかにするため、自己無撞着な数値計算を行い、配線のキャパシタンスの影響を理論的に検討した。その結果、配線のキャパシタンスに対する許容値が明らかになった。2.実際に配線のキャパシタンスの異なった単電子トランジスタを試作し、低温において伝導特性を測定した。その結果、上の理論計算の結果を再現する実験結果を得た。3.経路積分の方法とケルディッシュグリーン関数の方法を用いて、2重トンネル接合を流れる電流を、高次の効果まで採り入れた形で理論的に導いた。その結果を用いて、環境インピーダンスを変化させたときに、高次のトンネル電流がどのように変化するのかを数値的に求めた。高次のトンネル電流は、コトンネリングなど単電子素子の誤動作を解析する上で非常に重要である。4.浮遊容量を小さくした、可変環境インピーダンスを実現するために、電子ビーム露光、イオンビームエッチングなどのプロセス条件の最適化を行った。本年度の研究成果をまとめると以下のようになる。1.GaAs/AlGaAsヘテロ基板を電子ビーム露光を用いて微細加工し、実際に可変環境インピーダンスをもつ単電子トランジスタを作製し、低温(30mK)において伝導特性の評価を行った。その結果、環境インピーダンスを変調することにより、クーロンギャップの大きさが変調されることが分かった。理論計算の結果と比較しても、よい一致を見せている。また、クーロンギャップの大きさだけでなく、クーロンダイヤモンドの形からも、単電子トンネル現象が環境インピーダンスの影響を受けていることが確認できた。2.ケルディッシュグリーン関数の方法を用いて、高次のトンネル過程を計算することにより、スピン偏極した電子系の微小トンネル接合におけるクーロンブロッケード(スピンブロッケード)の効果を環境インピーダンスを考慮した場合について理論的に検討し、ク一ロンブロッケードによる磁気抵抗の増大の可能性を示した。高次のトンネル過程は、コトンネリングによるデバイスの誤動作などを検討する場合に、非常に重要である。3.ゲート電極を含んだ3端子デバイス構造において、環境インピーダンスの効果を正確に取り込んだ理論を構築し、電極電荷の揺らぎの大きさや非対象な環境インピーダンスの効果を理論的に検討できるようになった。

1.環境インピーダンス制御型単電子トランジスタにおいて、トンネル接合の電荷だけでなく、ゲート電極の電荷も量子力学的に扱って、3端子構造の単電子トランジスタの電荷状態や伝導特性を自己無童着に計算した。その結果、非対称な環境インピーダンスを用いると、トンネル接合が対称な場合にでも、アイランドに電荷の蓄積がおこり、クーロンダイヤモンドの位相が変化することが分かった。このことを利用すると、単電子デバイスで問題になっている、初期オフセットチャージをキャンセルできる可能性がある。また、アイランド電荷の揺らぎの大きさが、クーロンステアケースが次のステップに移り代わるところで、大きくなっていることが分かった。2.昨年度にひき続いて、GaAs/AlGaAsヘテロ基板を電子ビーム露光を用いて微細加工し、可変環境インピーダンスをもつ単電子トランジスタを作製し、低温において伝導特性の評価を行った。また同時に、単電子トランジスタを構成している、量子ポイントコンタクトの伝導特性にも注目し、コンダクタンスが0.7(2e^2/h)になるところに見られる構造が低温で2つに分裂する現象を発見した。0.7のコンダクタンスは、多体効果の影響であると言われているが、その起源はいまだに不明であり、今回の実験結果が、その解明に貢献すると期待できる。
日本語現場指示詞の方言差の解明

本年度は計画書に基づき多くの地点で現場指示詞のデータの取得を目指した。まず、4月6月にかけて、昨年度に徳山市と尾道市、松山市で行ったデータの整理と分析を行った。全体として、仮説しているほどにははっきりと方言差が現れないことが分かった。そこで、2018年7月に滋賀大学において会議をもち、実験の方針を変更せざるを得ないことを確認した。具体的には、話し手と聞き手とを同じ列に配置するのではなく、話し手を教室の角に、そこから斜めに5m程度の距離をとり、教室前方、真ん中よりの座席に聞き手とを配置する方法をとることとした。この配置は、計画書の申請段階で事前調査でとっていた方法であるが、この配置に戻したわけである。実験の方法には両者に善し悪しがあるが、結果を明瞭に見せるために元の方法に戻した。この方針に基づき、2018年8月に岡山で予備調査を、2018年11月、2019年2月に岡山市、尾道市で調査を行った。現在調査結果の分析を行っているところである。また、実験の段階において、平田未季氏のとなえる「共同注意」の概念に着目する実験を行うという着想を得、尾道市立大学においては追加実験として新たなデータを取得することに成功している。これは、平田氏が、話し手と聞き手とがすでに共に注意している対象にはソノが用いられやすく、そうでない場合には別の指示詞が用いられるとすることに着目し、もしそうであるとするならば、共同注意が確立されていない場合には我々の仮説どおりアノが増え、共同注意が確立されている場合にはソノとなるのではないかという着想に基づいている。本年度はデータ収集と分析を中心に行い,次年度の成果公開を目指すものである。やや遅れていると判断する。当初計画していた実験計画では期待していたデータが集まらなかったことが大きな原因としてあげられる。途中で実験の方法を変えたために、新たにデータを取得することになった。そのため、全国での調査が遅れている。一方で、実験の途中で共同注意概念に基づくデータを取得することができたのは、当初の計画書にはなかった成果である。昨今の現場指示の指示詞の研究においては、この概念への言及が多くなされるために、実際の使用で本当に共同注意が確立している場合と、そうでない場合とで指示詞の使用に差があるのか、またその方言差はどうであるのかについては調査する必要があるだろう。本年度については上述の遅れを取り戻すべく精力的に実験を行っていく予定である。特に本年度は岡山市と尾道市とでデータをさらに収集し、ついで松山市へと展開するグループ(堤、藤本)と、近畿方言を調査するグループ(松丸、長谷川、堤)、さらに首都圏でのデータ収集(岡﨑)とを同時進行させる。8月から9月にかけてデータをもちより、分析を行う。本年度は方言という観点もこれまでどおり取り入れるが、さらに個人差についても注目し、たとえばある地点をアノで指す話者が、別の地点でどのような指示詞を用いるか、それが、同じ地点をソノで指す話者とどのような違いを生じるかということについても分析を進めたいと考えている。いずれにしても、それらの分析の結果については年度の後半にかけて学会での成果公開や報告書作成という形で公開し、学界、社会に貢献する資料としたい。本研究は、現代日本語の指示詞の現場指示の方言差を明らかにするとともに、各方言が採用する空間認知の分割方法と、それと連関するような文法現象を見極めることで、日本語の指示詞の現場指示の使用のされ方と、その他の言語現象との関わりを探ろうとするものである。今年度は、次年度以降に実施予定である本格的な実験に向けて、実験のデザインを行った。そして、そのデザインの妥当性を検討するために徳山大学(山口)、尾道市立大学(広島)、愛媛大学(愛媛)の3大学で実験を行った。収集したデータは方言帯ごとにグルーピングし、それぞれの差を見ることとなる。具体的な傾向としては、研究代表者と研究分担者(岡﨑友子氏)が、岡山方言について言及したことがあるように、話し手と聞き手との間程度の距離の対象についてアノで指示する話者が一定数存在し、それは瀬戸内海沿岸の地域の出身者に多いような傾向が見て取れる。しかしこれは今後継続的な実験を続け、データの数をある程度取らなければ断定的なことは言えないというような状況である。実際に実験を行いながら、実験の妥当性、公平性他、様々な点で問題点が見つかったが、その都度微調整を行いながらデータ収集を行った。現段階では、次年度に向けて均等な環境での実験が遂行できる準備が整いつつあると考えている。収集したデータについて、統計的な処理を施すことができるかどうかについて、平成30年3月24日(土)、東洋大学岡﨑友子(共同研究者)研究室にて、検討会を行った。統計学の専門家である小林雄一郎氏から有益なコメントをもらい、データベースの作り方等を今後さらにつめていく必要があることを確認した。計画書の申請段階で、本年度に調査を行う予定であった地点は次のとおりである。<データ採取予定大学>中国地方:岡山大学(担当:堤良一)、尾道市立大学(担当:藤本真理子)、徳山大学。四国地方:愛媛大学。関西地方:滋賀大学(担当:松丸真大)、関西学院大学(担当:長谷川哲子)。関東地方:東洋大学(担当:岡﨑友子)。

このうち、代表者と分担者(藤本真理子氏)担当の地点についてはパイロット的な実験を行うことができ、おおよその実験の妥当性と、結果の傾向をつかむことができている。計画当初に予定していた大学での協力態勢等に若干の変更が生じたために、今年度は滋賀大学と、新たに島根大学に赴く予定であったが、担当者(松丸真大氏)の都合もあり、叶わなかった。また、その他の大学でも実験は未実施の状況であるが、これは想定内の遅れであり、平成30年度に十分に取り戻せるもどと確信している。揺れやノイズのない実験のデザインに時間をかけたが、次年度は複数の担当者が一斉に実験を行うことによって大量のデータを収集することが可能となる。本年度は計画書に基づき多くの地点で現場指示詞のデータの取得を目指した。まず、4月6月にかけて、昨年度に徳山市と尾道市、松山市で行ったデータの整理と分析を行った。全体として、仮説しているほどにははっきりと方言差が現れないことが分かった。そこで、2018年7月に滋賀大学において会議をもち、実験の方針を変更せざるを得ないことを確認した。具体的には、話し手と聞き手とを同じ列に配置するのではなく、話し手を教室の角に、そこから斜めに5m程度の距離をとり、教室前方、真ん中よりの座席に聞き手とを配置する方法をとることとした。この配置は、計画書の申請段階で事前調査でとっていた方法であるが、この配置に戻したわけである。実験の方法には両者に善し悪しがあるが、結果を明瞭に見せるために元の方法に戻した。この方針に基づき、2018年8月に岡山で予備調査を、2018年11月、2019年2月に岡山市、尾道市で調査を行った。現在調査結果の分析を行っているところである。また、実験の段階において、平田未季氏のとなえる「共同注意」の概念に着目する実験を行うという着想を得、尾道市立大学においては追加実験として新たなデータを取得することに成功している。これは、平田氏が、話し手と聞き手とがすでに共に注意している対象にはソノが用いられやすく、そうでない場合には別の指示詞が用いられるとすることに着目し、もしそうであるとするならば、共同注意が確立されていない場合には我々の仮説どおりアノが増え、共同注意が確立されている場合にはソノとなるのではないかという着想に基づいている。本年度はデータ収集と分析を中心に行い,次年度の成果公開を目指すものである。やや遅れていると判断する。当初計画していた実験計画では期待していたデータが集まらなかったことが大きな原因としてあげられる。途中で実験の方法を変えたために、新たにデータを取得することになった。そのため、全国での調査が遅れている。一方で、実験の途中で共同注意概念に基づくデータを取得することができたのは、当初の計画書にはなかった成果である。昨今の現場指示の指示詞の研究においては、この概念への言及が多くなされるために、実際の使用で本当に共同注意が確立している場合と、そうでない場合とで指示詞の使用に差があるのか、またその方言差はどうであるのかについては調査する必要があるだろう。平成30年度(次年度)は次のような計画を立てている。<実験予定地>九州地方:福岡大学、長崎大学。東海地方:名古屋大学、南山大学。北陸地方:金沢大学。東北地方:弘前大学。北海道:北海道大学、北海道教育大学。これに加えて、昨年度未実施の滋賀大学、島根大学、関西学院大学、東洋大学で実験を行う。
オルガネラによるプレシナプス機能制御ーシナプス小胞サイクルにおける小胞体の役割

細胞内オルガネラの一つである小胞体は、シナプス前終末内のシナプス小胞近傍に局在するだけでなく、エンドソームをはじめとする他の膜構造ともネットワークを形成するなど、従来の想定を超える分布形態を示すことが近年報告されているが、その機能的役割は不明な点が多い。そこで本研究では、シナプス前終末特異的な小胞体機能異常が、神経伝達物質放出やシナプス可塑性などの脳の生理機能に及ぼす影響を検討することで、小胞体のプレシナプスにおける機能を明らかにする。
仮想空間における形状創成のための知的インタフェース

本研究はコンピュータによって表現,構成された仮想空間における仮想空間操作に関する基礎検討である.特に形状の創成・初期発想支援を目的としたマン・マシン・インタフェースの方式に関する研究が中心課題であり,以下に列挙する五のサブテーマに分割して行われた.(A)形状モデリングの基本算法に関する研究,(B)仮想彫刻による形状創成に関する研究,(C)仮想木版画による画像合成に関する研究,(D)仮想粘土細工による形状創成に関する研究,E)グラフィクス応用に関する研究,である.(A)では,形状創成のための基礎的研究として幾何モデリングの基礎算法について検討した.光束を用いた光線追跡法の高速算法,幾何モデル表現における冗長性削除問題,等である.(B),(D)では,デザイナの初期発想支援を目的として仮想彫刻と仮想粘土細工に関する研究を行った.(B)ではCSGによる形状表現形式を用い,彫刻素材と楕円体などによる仮想彫刻刀による差演算に基づいた仮想彫刻操作を実現した.(B)の直接的応用として仮想彫刻により作成された版木をベースとして(C)の摺り操作による仮想印刷の方式を検討し,仮想木版画として画像化した.(D)の仮想粘土細工では,体積保存性などの数理的基礎検討をも同時に行った.粘土,水,などはその変形過程において非常に強い事実上の体積保存性を有する.しかしらがらこれまでの研究においてはその扱いが不十分であり,不自然な形状変形をもたらしていた.本研究では形状をベジェ関数などのパラメトリック関数による自由曲面で表現した上で,その体積計算などの解析的検討を行った.(E)では,(A)(D)の研究成果を踏まえたグラフィクス分野,あるいは他分野への応用について検討した.自然言語を用いたモデリングインタフェースの構想,次世代カーナビゲーションシステムにおけるグラフィクスとコンピュータビジョン技術を融合した表示技術の検討と,仮想空間とインターネットを用いた双方向相補型外国語学習システムに関する研究が主体である.本研究はコンピュータによって表現,構成された仮想空間における仮想空間操作に関する基礎検討である.特に形状の創成・初期発想支援を目的としたマン・マシン・インタフェースの方式に関する研究が中心課題であり,以下に列挙する五のサブテーマに分割して行われた.(A)形状モデリングの基本算法に関する研究,(B)仮想彫刻による形状創成に関する研究,(C)仮想木版画による画像合成に関する研究,(D)仮想粘土細工による形状創成に関する研究,E)グラフィクス応用に関する研究,である.(A)では,形状創成のための基礎的研究として幾何モデリングの基礎算法について検討した.光束を用いた光線追跡法の高速算法,幾何モデル表現における冗長性削除問題,等である.(B),(D)では,デザイナの初期発想支援を目的として仮想彫刻と仮想粘土細工に関する研究を行った.(B)ではCSGによる形状表現形式を用い,彫刻素材と楕円体などによる仮想彫刻刀による差演算に基づいた仮想彫刻操作を実現した.(B)の直接的応用として仮想彫刻により作成された版木をベースとして(C)の摺り操作による仮想印刷の方式を検討し,仮想木版画として画像化した.(D)の仮想粘土細工では,体積保存性などの数理的基礎検討をも同時に行った.粘土,水,などはその変形過程において非常に強い事実上の体積保存性を有する.しかしらがらこれまでの研究においてはその扱いが不十分であり,不自然な形状変形をもたらしていた.本研究では形状をベジェ関数などのパラメトリック関数による自由曲面で表現した上で,その体積計算などの解析的検討を行った.(E)では,(A)(D)の研究成果を踏まえたグラフィクス分野,あるいは他分野への応用について検討した.自然言語を用いたモデリングインタフェースの構想,次世代カーナビゲーションシステムにおけるグラフィクスとコンピュータビジョン技術を融合した表示技術の検討と,仮想空間とインターネットを用いた双方向相補型外国語学習システムに関する研究が主体である.本研究では、仮想空間における形状創成を目的とした知的マン・マシン・インターフェースの基礎理論の検討を行っている。形状創成とは、機械CADなどにみられる金型製作等を目的とした数値的に正確なモデリングではなく、初期段階の意匠デザインなどにみられるデザイナーの感性を重視した形状作りである。本研究ではそのための基本的枠組みとして人間の形状創成法の代表である彫刻と粘土細工を採用し、仮想空間における形状創成を試みた。形状創成は美術工芸と密接な関連性が認められ、その道具作りは機械的・非人間的なものでは不十分である。そのために、制作者の意図が繁栄されるようなインターフェースを作成し、その特性を検討した。その結果、仮想彫刻では彫刻刀切削痕による形状限定があるものの、操作性においてはある程度満足の得られることが分かった。また、仮想粘土細工では、指による微妙な変型操作はまだ困難であるものの、特に「押す」操作における数理的モデルを作成し、粘土細工システム構築の基礎検討を行った。仮想空間における形状創成は,デザイナーなどの発想支援のための道具として意義の有るものである.そこでは,CADなどのような数値的正確性,安定性などよりはむしろ,人間の持つ感性に追従して「機械を使う」などというような意識を持つことなく,頭で描いている感覚的デザインを直感的あるいは直観的に形状を創成できることが重要である.そのために本研究では,彫刻と粘土という,人間が古来から行ってきた実世界での形状創成のモデルを利用し,仮想空間内でそれらを実現するものである.彫刻では,平面と二次曲面に基づいて三値論理代数系によりCSG(構成的立体幾何)を用いた仮想彫刻システムの構成法を確立した.また粘土では,メタボールおよび双三次ベジェ曲面による仮想粘土細工システムの構成法を確立した.さらに,仮想彫刻を利用した画像合成方式として仮想木版画の方式を確立した.

そこでは,仮想彫刻システムにより構成された仮想版木に基づいて仮想紙,仮想バレンにより木版画画像を生成するものである.彫り過程と摺り過程を持つ本システムによって効果的に画像生成できることが確かめられた.本研究はコンピュータによって表現,構成された仮想空間における仮想空間操作に関する基礎検討である.特に形状の創成・初期発想支援を目的としたマン・マシン・インタフェースの方式に関する研究が中心課題であり,以下に列挙する五のサブテーマに分割して行われた.(A)形状モデリングの基本算法に関する研究,(B)仮想彫刻による形状創成に関する研究,(C)仮想木版画による画像合成に関する研究,(D)仮想粘土細工による形状創成に関する研究,E)グラフィクス応用に関する研究,である.(A)では,形状創成のための基礎的研究として幾何モデリングの基礎算法について検討した.光束を用いた光線追跡法の高速算法,幾何モデル表現における冗長性削除問題,等である.(B),(D)では,デザイナの初期発想支援を目的として仮想彫刻と仮想粘土細工に関する研究を行った.(B)ではCSGによる形状表現形式を用い,彫刻素材と楕円体などによる仮想彫刻刀による差演算に基づいた仮想彫刻操作を実現した.(B)の直接的応用として仮想彫刻により作成された版木をベースとして(C)の摺り操作による仮想印刷の方式を検討し,仮想木版画として画像化した.(D)の仮想粘土細工では,体積保存性などの数理的基礎検討をも同時に行った.粘土,水,などはその変形過程において非常に強い事実上の体積保存性を有する.しかしながらこれまでの研究においてはその扱いが不十分であり,不自然な形状変形をもたらしていた.本研究では形状をベジェ関数などのパラメトリック関数による自由曲面で表現した上で,その体積計算などの解析的検討を行った.(E)では,(A)(D)の研究成果を踏まえたグラフィクス分野,あるいは他分野への応用について検討した.自然言語を用いたモデリングインタフェースの構想,次世代カーナビゲーションシステムにおけるグラフィクスとコンピュータビジョン技術を融合した表示技術の検討と,仮想空間とインターネットを用いた双方向相補型外国語学習システムに関する研究が主体である.