hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
線形ブロック符号の段階間軟判定出力を利用した多段階復号法に関する研究

本研究の目的は,線形ブロック符号の多段階復号法において,各要素復号器間での情報授受に軟判定出力を利用することで,全体の誤り制御特性を向上させることである.本研究遂行のためには,効率の良い軟入力/軟出力復号器の実現が必要となる.そこで,2年計画の1年目である平成8年度の研究においては,軟入力/軟出力復号を行うための再帰的logMAPアルゴリズム(R-logMAP法)を開発した.R-logMAP法では,復号を行う際に線形符号の構造的性質を利用することで必要となる計算量を削減している.計算機による模擬によってR-logMAP法と従来のBCJR法の計算量(メトリックの加算相当演算数)を比較したところ,例えば符号長128の2次Reed-Muller(RM)符号の場合,R-logMAP法の計算量はBCJR法のわずか3%程度であることが明らかになった.プログラムを一部変更することで,R-logMAP法を(軟入力/軟出力の意味で)最適な復号法であるMAP法の再帰的復号法R-MAP法に利用することが出来る.平成9年度は,多段復号の各段において軟入力/軟出力復号器を利用し,全般の復号を軟判定出力をフィードバックして繰り返し復号を行う方式について考察を行った.多段階復号法については,研究代表・分担者によって既に,前段からの硬判定出力を伝えるclosest coset復号法については詳細な研究が行われている.closest coset復号法において,段階間をlog-MAP法およびMAP法による軟判定出力で置き換えた繰り返し方式について検討し,その復号複雑度および誤り制御特性の改善度を模擬によって評価した.その結果,例えば長さ64の2次Reed-Muller符号に対して,log-MAP法とMAP法を用いて,それぞれ繰り返し回数2回,5回の復号を行う場合,ブロック誤り率10^<-5>付近では,それぞれclosest-coset法に対して約0.4dB,約0.5dBの改善が得られ,理想的最尤復号法との差は,それぞれ約0.6dB,約0.5dBであることが示された.その際必要となる復号複雑さは,たとえばLog-MAP法の場合,理想的最尤復号法の復号複雑さの約1/5程度である.本研究の目的は,線形ブロック符号の多段階復号法において,各要素復号器間での情報授受に軟判定出力を利用することで,全体の誤り制御特性を向上させることである.本研究遂行のためには,効率の良い軟入力/軟出力復号器の実現が必要となる.そこで,2年計画の1年目である平成8年度の研究においては,軟入力/軟出力復号を行うための再帰的logMAPアルゴリズム(R-logMAP法)を開発した.R-logMAP法では,復号を行う際に線形符号の構造的性質を利用することで必要となる計算量を削減している.計算機による模擬によってR-logMAP法と従来のBCJR法の計算量(メトリックの加算相当演算数)を比較したところ,例えば符号長128の2次Reed-Muller(RM)符号の場合,R-logMAP法の計算量はBCJR法のわずか3%程度であることが明らかになった.プログラムを一部変更することで,R-logMAP法を(軟入力/軟出力の意味で)最適な復号法であるMAP法の再帰的復号法R-MAP法に利用することが出来る.平成9年度は,多段復号の各段において軟入力/軟出力復号器を利用し,全般の復号を軟判定出力をフィードバックして繰り返し復号を行う方式について考察を行った.多段階復号法については,研究代表・分担者によって既に,前段からの硬判定出力を伝えるclosest coset復号法については詳細な研究が行われている.closest coset復号法において,段階間をlog-MAP法およびMAP法による軟判定出力で置き換えた繰り返し方式について検討し,その復号複雑度および誤り制御特性の改善度を模擬によって評価した.その結果,例えば長さ64の2次Reed-Muller符号に対して,log-MAP法とMAP法を用いて,それぞれ繰り返し回数2回,5回の復号を行う場合,ブロック誤り率10^<-5>付近では,それぞれclosest-coset法に対して約0.4dB,約0.5dBの改善が得られ,理想的最尤復号法との差は,それぞれ約0.6dB,約0.5dBであることが示された.その際必要となる復号複雑さは,たとえばLog-MAP法の場合,理想的最尤復号法の復号複雑さの約1/5程度である.本研究では,線形ブロック符号の各符号シンボルの最大先験確率のよい近似値を求めるlog-MAP法の効率的な計算法に関する研究を行なった.定義から,log-MAP法は最尤復号法の拡張と考えることができ,後者より複雑度が高い.研究代表・分担者らが提案している再帰的最尤復号法(RMLD)は,従来の最尤復号法に比べて複雑度が低いことが既に示されているので,その再帰的手法のlog-MAP法への適用を検討した.先づ,RMLD自体が,繰り返し回路構成,並列,パイプライン構成に適していることを具体的に示した[11.発表論文,24].ここで開発されたRMLD法の手法に基づき,log-MAP法の再帰的計算法を考慮し,それを実行するプログラムを試作した.試作プログラムを,符号長64および128のReed-Muller符号,符号長64の拡大

BCH符号に対し実行し,その計算量を実数加算と等価な演算回数によって評価したところ,提案手法は従来法に比べて格段に効率的であることが明らかとなった.とくに低レートの符号においてその改善は著しく,例えば符号長128の2次Reed-Muller符号では,従来法の約3%の計算量でlog-MAP復号が可能となった.[11.発表論文,46].多段階復号法への適用については,Reed-Muller符号,EG符号,多重EG符号(いくつかのBCH符号も含まれる)のclosest coset復号法への適用を検討している.8年度に引続き,先ず,研究代表・分担者らが提案している再帰的最尤復号法(RMLD)の機構化の詳細を検討[様式11の発表論文2],それらに基づいて,前年度に報告した再帰的なlog-MAP法[発表論文1]の改善を検討,再帰的MAP法へ拡張し,プロトタイプの実行プログラムを試作した.多段階繰り返し復号法への適用については,研究代表分担者によって,前段からの硬判定出力を次段へ伝えるcloset coset復号法について詳細な研究が既に行なわれており比較対照が容易なclosest coset復号法へ適用した。段階間をlog-MAP法およびMAP法による軟判定出力で置き換えると共に,最終段の軟判定出力を第一段にフィードバックする繰り返し形復号方式について検討し,その復号複雑度および誤り制御特性の改善度を模擬によって評価した[発表論文4,5].その結果,例えば長さ64の2次と3次のReed-Muller符号(RM(6,2)とRM(6,3))の2段分解について,log-MAP法では約2回,MAP法では約5回の繰り返しでビット誤り率の改善が飽和することが明らかとなった.誤り率が飽和する5回の繰り返しを行った場合,MAP法ではブロック誤り率10^<-5>附近で,従来の段階間硬判定非繰り返し形復号法と比較して,RM(6,2)で約0.5dB,RM(6,3)で約0.25dBの改善が得られた.最尤復号法との差はそれぞれ約0.5dB,0.23dBである.またLog-MAP法で,RM(6,2)に対して飽和回数である2回の繰り返し復号を行った場合,従来法,最尤復号法との差はそれぞれ約0.4dB,0.6dBとなった.その際必要となる復号複雑さは,RM(6,2),RM(6,3)を分解せずに一段で最尤復号法を適用したときの復号複雑さの約1/5程度である.
筆記表現が心身の健康増進に及ぼす影響に関する文化・健康心理学的研究

本研究の目的は、トラウマの筆記表現(筆記開示)が心身の健康増進・高次認知機能に及ぼす影響に関して、文化心理学・健康心理学的観点から検討することであった。自由に感情や思考を筆記する従来の方法は、健康と認知の効果に関して、統制条件のそれを上回れないことが我が国とベルギーでは示唆された。しかしながら、トラウマに対する認知的再体制化が促進される構造化開示は、精神的健康(外傷後ストレス反応の低減)および高次認知機能(ワーキング・メモリー容量の増大)を改善させることが我が国において示唆された。筆記表現が心身の健康に及ぼす影響に関する文化・健康心理学的研究を行った.トラウマに関する情動や思考について,自由に筆記する(自由筆記)群,認知的再体制化が促進するよう構造化された(構造化)群,統制群が,健康指標に関して,比較検討された.4年生大学生41名が実験参加依頼に同意した.実験参加者は,構造化開示群(14名),自由開示群(13名),統制群(14名)に配置された.実験は一日20分のセッションが3日間行われた.健康指標に関しては,ストレスホルモンとして知られる唾液中コルチゾールを,唾液採取容器(サリベット)を用いて採取,スタンダードチップ,コルチゾール解析キットなどを用いて測定した.測定時期は,実験前,実験2週間後,実験1ヶ月後,実験3ヶ月後の4回であった.実験の結果,構造化開示群では,実験前から実験2週間後,実験一ヶ月後に唾液中コルチゾールの低減が有り,その後3ヶ月後にかけて増大していた.統制群でも同様の動きが認められた.自由開示群では実験前から徐々に唾液中コルチゾールの増大が認められた.しかしながら,群(3)×測定時期(4)の2要因分散分析の結果,いずれの主効果,交互作用も認められず,筆記表現,特に,構造化開示の効果を明確に示すことは出来なかった.その理由として,3ヶ月後のフォローアップの前は夏休みであり,夏休み中の生活リズムの乱れが影響した可能性も考えられた.今後,こうした生活リズムなども統制した上で,筆記表現が心身の健康増進効果に及ぼす影響について検討することが必要である.筆記表現が心身の健康に及ぼす影響に関する文化・健康心理学的研究を行った.トラウマに関する情動や思考について,自由に筆記する(自由筆記)群,認知的再体制化が促進するよう構造化された(構造化)群,統制群が,健康指標に関して,比較検討された.実験参加者41名は,構造化開示群(14名),自由開示群(13名),統制群(14名)に配置された.実験は一日20分のセッションが3日間行われた.健康指標に関しては,ストレスホルモンとして知られる唾液中コルチゾールに加えて,外傷後ストレス反応,また,高次認知能力を反映するワーキング・メモリ容量(WMC)が測定された.測定時期は,実験前,実験2週間後,実験1ヶ月後,実験3ヶ月後の4回であった.実験の結果,外傷後ストレス反応に関しては,測定時期に関して有意な主効果が示され,実験前から実験1. 3ヶ月後にかけて得点の低減が示された.有意な交互作用は得られなかったが,構造化開示群は統制群と比べて,大きな効果サイズが示された.WMCに関しては,群と測定時期の有意な交互作用が認められ,構造化開示群は実験前に比べて,1・3ヶ月後にかけて有意に得点の増大が認められた.統制群は,実験前に比べて,3ヶ月後に有意に得点の増大が認められた.唾液中コルチゾールに関しては,構造化開示の効果を明確に示せなかった.これらの結果から,構造化開示は,高次認知能力の増大を短期的に達成すること,外傷後ストレス反応の低減など精神的健康を増大させる可能性を有することが明らかにされた.なお,これらの結果に関しては,日本行動療法学会において発表された.筆記表現が心身の健康に及はす影響に関する文化・健康心理学的研究を行った.トラワマに関する情動や思考について目由に筆記する(自由筆記)群,認知的再体制化が促進するよう構造化された(構造化)群,統制群が,各種指標について,比較検討された.実験参加者24名は,構浩化開示群(9名),自由開示鮮(8名),統制群(7名)に配置された.実験は一日20分のセッションが3日間行われた.健康指標に関しては,ストレスホルモンとして知られる唾液中コルチゾールに加えて,外傷後ストレス反応,また,高次認知能力を反映するワーキング・メモリ容量(WMC)が測定された.測定時期は,実験前,実験2週間後,実験1ヶ月後の4回であった.実験の結果,外傷後ストレス反応に関しては,測定時期に有意な主効果が示され,実験前から実験1ヶ月後にかけて得点の低減が示された.構造化開示群では大さな治療効果量が示された.WMCに関しても同様の効果が認められた.唾液中コルチソールについては効果が認められなかった.これらの結果から,構造化開示は,外傷後ストレス反応の低減,高次認知能力の増大に寄与する可能性が示唆された.
筋ジストロフィー患者の嚥下機能

本研究により、筋ジストロフィー患者の舌圧発現様相を評価することで口腔から咽頭へ食塊を輸送する際の舌-口蓋接触様相に異常が認められることを明らかになった。また、低下した舌運動機能は嚥下時における口蓋形態に適応した舌運動を妨げ、舌圧発現様相に影響を及ぼすことが明らかになった。筋ジストロフィー患者において嚥下障害はよく見られる症状の一つであり,栄養不良の原因となるだけでなく,窒息や誤嚥などを引き起こす可能性があるため,生命予後にも大きく関与する.本研究では,筋ジストロフィー患者の嚥下障害のメカニズムを明らかにするために,嚥下の遂行に特に重要な役割を果たしている舌に注目し,舌運動の定量的な指標として舌と口蓋の間で発生する「舌圧」の測定を行った.筋ジストロフィーは様々な型があるが,その中でも成人において最も有病率が高い筋強直性ジストロフィー患者の測定を行った.筋強直性ジストロフィー患者の口蓋は高口蓋が特徴と言われている.本研究で測定した筋強直性ジストロフィー患者の口蓋の形態計測を行った結果,健常中年者と比較して口蓋の高さに差はなく,幅が狭いことがわかった.また,舌圧測定を行った結果,口蓋正中部に舌が接触しておらず,左右口蓋後方周縁部のみの接触が確認された.また,その舌圧は健常中年者と比較して,かなり低い値を示した.よって,代償的な嚥下様式をとっている可能性が考えられた.そこで舌接触補助装置を製作し,舌圧を原動力として嚥下を行えるように調整を行った.現在,舌接触補助装置に慣れてもらえるように指導しているところである.今後,舌接触補助装置に慣れた頃にアンケートと舌圧測定により嚥下機能を評価していく予定である.筋強直性ジストロフィーにおいて口腔期の嚥下障害に対する対策は現在まであまりなされていなかったが,今回舌接触補助装置の効果が証明されれば,筋強直性ジストロフィー患者の嚥下障害への対策の一つとして確立することができると考える.筋強直性ジストロフィー(MyD)は疾患の進行とともに高頻度で嚥下障害が出現する.嚥下障害は,栄養不良の原因となるだけでなく,窒息や誤嚥などを引き起こす可能性があり,生命予後に大きく影響する.そこで本研究では,MyD患者の硬口蓋部における嚥下時舌圧を測定し,健常者との比較を試みた.また,特徴的な高口蓋の影響について検討を行った.被験者はMyD患者11名とした.舌圧の測定には舌圧センサシートを使用し,5箇所(口蓋正中前方部:Ch1,中央部:Ch2,後方部:Ch3,左右後方周縁部:Ch4,5)の水嚥下時舌圧を記録した.その結果,MyD患者では舌圧発現順序のばらつきが非常に大きく,約半数で口蓋正中部において舌圧発現が認められないChがあった.舌圧持続時間はCh1,2で短く,舌圧最大値は全Chで小さく,舌圧積分値はCh1,2,3,5で小さかった.口蓋形態は幅が有意に小さく,Ch2,3の舌圧最大値と深さとの間に強い負の相関を認めた.以上より,MyD患者では健常者と異なる嚥下時舌ー口蓋接触様相が生じていることが明らかとなり,その背景として舌の筋力低下とともに,疾患に特徴的な口蓋形態が関連していることが示唆された.健常者と口蓋の深さに差がなかったMyD患者は,正中部の舌圧発現の順序性だけでなく発現自体の喪失が見られたこと,持続時間がCh1,2で短く,最大値および積分値はほぼ全てのChで小さかったこと,口蓋の深さと舌圧最大値との間に負の相関を認めたことなどから,口蓋形態よりも舌の筋力低下が強く関与していることが疑われた.嚥下障害の臨床症状が顕在化していないMyD患者において,こうした嚥下時舌ー口蓋接触様相に異常が認められたことから,舌圧測定によって潜在的な嚥下障害を早期に診断し,食品性状の調整や舌接触補助装置の適用など,必要な対策を講じる上で有用な情報が得られることが示唆された.被験者が筋ジストロフィー患者様のため,疾患の進行や付添人の事情により,データ収集期間中に通院不可能となりデータ収集ができなくなったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究を遂行する上での問題点は,被験者の確保困難とデータ収集中の被験者の脱落である.被験者の紹介元の病院に被験者確保の協力を積極的に依頼するとともに,被験者と付添人の負担を可能な限り軽減できるよう,データ収集の効率化を図る.24年度が最終年度であるため、記入しない。
超解像ライブイメージングによるRNA動態解析法の開発

本研究課題では、超解像顕微鏡とライブイメージングを組み合わせた超解像ライブイメージング解析法の実現を目指した。超解像ライブイメージング解析法の実現に繋がる基礎的なデータの取得を終え、また関連する研究として以下の成果を得た。(2)この手法と超解像顕微鏡による解析を組み合わせて、Xist RNAとポリコーム蛋白質複合体の空間位置関係を明らかにした(Science, 2017, 356, 1081-1084)。Xist ncRNAは哺乳類における不活性X染色体の形成に必須のクロマチン制御性ncRNAであるが、その物性や作動メカニズムはよく分かっていない。これらを明らかにするために、我々は既存のMS2アプタマーシステムや独自に開発したBglアプタマーシステムを用いてXist ncRNAをGFPなどの蛍光タンパク質シグナルとして可視化できるマウス細胞を作製した。この細胞を超解像顕微鏡を用いてタイムラプス撮影し、得られたデータを解析して以下の項目を明らかにすることを目標とする。(1) Xist RNAの形成する構造体の形状、物性を明らかにする。(2) XistncRNA分子とそのエフェクター分子の相互作用、相関関係を明らかにする。超解像顕微鏡は理化学研究所に設置されているニコン社の構造化照明顕微鏡(SIM)並びに理化学研究所和光キャンパスの中野明彦博士らが独自に開発したSCLIM顕微鏡を使用する。解析に使用するソフトウェアは共同研究者であるキュリー研究所(フランス)のEldad Keptan博士が開発した物を用いる。平成28年度は主に超解像顕微鏡を用いたデータ取得の条件を決定し、その条件を用いてデータの取得を開始した。さらにそれらの撮影データの解析に適したソフトウェアの開発を行った。これまでに行った実験と解析はおおむね予定通りに進行しているが、タイムラプス撮影の後半部分においてmCherryシグナルがブリーチングして解析を難しくするという問題が生じており、これに対処するために、当初計画にはなかった新しい解析アルゴリズムSRRFの導入を試みることとした。3D(XYZ方向)でのタイムラプス撮影で得た画像データからvoxel単位での蛍光強度を指標にして解析を行うことを目指しており、その場合にはZ軸方向に15枚程度、フレーム間隔は数秒程度以下の撮影条件を必要とする。ニコン社のSIMでは一つのZ平面を撮影するのに1秒弱を要することから上記の条件を満たすことができず、Z平面だけを用いて2秒間隔でのタイムラプス撮影を行い解析に用いることとした。一方、SCLIMは上記の条件を満たし、取得した3Dでのタイムラプス撮影画像を解析に用いることとした。SIMの場合は40/40 nm(X/Y)/pixel、SCLIMは60/60/100 nm(X/Y/Z)/voxelの空間分解能となる。Xist ncRNAをGFPとして可視化できる細胞に、Xist ncRNAとの直接結合が報告されているhnRNP-Uタンパク質を赤色蛍光タンパク質であるmCherryと融合させて発現させた細胞を撮影に用いた。もしXist-GFPとhnRNP-Uタンパク質が直接結合する場合にはGFPとmCherryの二つのシグナルはpixel/voxel単位で高い相関関係を示すと考えられる。この細胞を撮影したタイムラプスデータを解析した結果、GFPとmCherryのシグナルはどちらの顕微鏡を用いた場合にも高い相関関係を保ったまま時間軸を推移し、また各分子の移動ベクトルを算出したところ、両者の移動ベクトルはほぼ同じ方向を示すことが明らかになった。このことはXist ncRNAとhnRNP-U両分子が直接結合して細胞核内で移動していることを示唆している。問題点としてはどちらの超解像顕微鏡を使用した場合にも蛍光シグナル、特にmCherryシグナルにおいて強いブリーチングが観察され、このことからタイムラプス後半での解析では十分な蛍光シグナルが得られておらず、改善する必要がある。本研究課題において、まず我々は独自に開発したBglアプタマーを用いてRNAを可視化する手法を開発した(Ref 1)。我々はさらに、このRNA可視化法と超解像顕微鏡を組み合わせて、RNA分子を光学的空間分解能の限界である200 nmを越えたスケールでの解析することを試みた。対象としたRNA分子にはX染色体不活性化に必須のnon-coding RNAであるXist RNAを用い、Xist RNAと結合することが予想されるポリコーム複合体PRC1とXist RNAの空間的位置関係を、超解像顕微鏡である構造化照明法顕微鏡(3D-SIM)を使って解析した。まず、細胞を化学的に固定した状態での解析を行った結果、PRC1のサブ複合体であるPCGF3/5-PRC1とXist RNAが150 nm程度の距離で近接することを示した(Ref 2)。本研究課題では、従来は固定細胞で用いられてきた超解像顕微鏡による解析にライブイメージングの手法を組み合わせて、超解像ライブイメージングを実現することを試みた。まず従来の3D-SIMをライブイメージング解析することを試みたが、励起光を最大限に絞り込んだ場合でも光毒性により細胞の状態を大きく損ねる事が明らかになった。現在は3D-SIMではなく、通常の落射蛍光顕微鏡とsuper-resolution radial fluctuations (SRRF) (Ref 3)を組み合わせて、光毒性を大幅に軽減した状態での超解像ライブイメージング解析法の実用化に取り組んでいる。

超解像ライブイメージング解析法の実現に繋がる基礎的なデータの取得を終え、また関連する研究として以下の成果を得た。(2)この手法と超解像顕微鏡による解析を組み合わせて、Xist RNAとポリコーム蛋白質複合体の空間位置関係を明らかにした(Science, 2017, 356, 1081-1084)。設定した目標を達成するために、平成29年度は以下の項目を実施する。(1)昨年までに実施した解析対象のサンプル数を増やすための撮影を進める。(2) Xist-GFPを発現する細胞にfree-mCherryを発現させた細胞を作製して、negative controlとしてデータ取得を行う。(4)「現在までの進捗状況」の欄で前述したブリーチングの問題を解決するために、最近報告されたSRRF (super-resolution radial fluctuations) (Nat Commun. 2016)を用いた解析を試みる。SRRFを用いることで励起光の照射量を1/10以下にすることが可能となり、また一般的な蛍光顕微鏡を用いて取得した画像を超解像顕微鏡で取得した画像並みの空間分解能(XY: 100 nm程度)へと変換することも可能となる。エピジェネティクス
プルトニウム化合物超伝導体におけるスピン揺らぎの微視的研究

1.超伝導体PuRhGa_5の参照物質と考えられるPuIrGa_5の単結晶においてGa核四重極共鳴(NQR)実験を行った。主要なサイトである69Ga(2)核の核四重極周波数ν_Qは、PuRhGa_5の約29.15MHzに比べて、約28.5MHzと大きく異なっていることがわかった。共鳴周波数線幅Δνも半値全幅約0.17MHzと、PuRhGa_5の約0.05MHzと比べると広かった。線幅は、ν_Qの分布と考えられ、PuIrGa_5はPuRhGa_5に比べて単結晶育成が難しく、結晶性が悪いことにも関係している。1.5Kまで実験を行ったが、超伝導転移は見られなかった。また反強磁性秩序も起こらないことが確認できた。NQR緩和率(1/T_1)測定も行い、その温度(T)変化は100K以下でコリンハ的挙動、すなわち(T_1T)^<-1>=一定の振る舞いをしていることがわかった。(T_1T)^<-1>の値もPuRhGa_5の超伝導転移直上の値に近く、電子状態は類似していることがわかった。2.PuRhGa_5の関連物質である反強磁性NpCoGa_5の単結晶においてGa核、および、Co核核磁気共鳴(NMR)実験、NQR実験を行った。1/T_1の解析から、常磁性状態において、反強磁性スピン揺らぎが、超伝導体であるPuCoGa_5やPuRhGa_5に比べて、非常に増強されていることがわかった。69Ga(2)核のν_Qは28.8MHzとPuRhGa_5に比べてやや小さい。反強磁性秩序状態における詳細なNMR、NQRスペクトル解析から、Gaサイト、Coサイトにおける電場勾配の変化を検知した。5f電子状態を大きく反映しているものと考えている。1、PuRhGa_5の核磁気共鳴(NMR)を超伝導特性の時経効果を調べるために、単結晶試料の再熱処理を施し、再び行った。Pu化合物では、自身のアルファ崩壊により欠陥導入が行われ、超伝導特性が経時により変化する。既報の前回の実験(H.Sakai et al.,JPSJ 74,1710(2005))は、熱処理後1ヶ月後のデータであったが、今回新たに1週間後の核四重極共鳴(NQR)緩和率1/T_1のデータを採取できた。両者を比較すると、経時により超伝導転移温度T_cの若干の低下が見られるが、超伝導ギャップの異方性や値に大きな差はなカ}った。しかしながら、T_c以下の緩和率の減少は、時経の大きな試料において極低温で抑えられT_1T一定に近づく。これは、時経に伴う試料自身のアルファ崩壊によって導入される格子欠陥等によって、残留状態密度が生じることを意味する。2、外部磁場を用いて、単結晶試料PuRhGa_5のナイトシフト(K)測定を行った。常伝導状態のナイトシフトは、T^*30K以上で帯磁率(x)の温度依存と同様のCurie-Weiss的な温度依存を示した。単結晶の各軸方向でのK-x解析を行い、超微細結合定数の決定を行った。また、特性温度T^*以下では、Kの温度依存はほとんどなくなる。このT^*以下では、NQR緩和率1/T_1の温度依存もT_1T一定となる。3、PuRhGa5の参照物質と考えられる希土類化合物LuCoGa_5のNQR緩和率を測定した。アクチノイド系の5f非有元素Thでは、Ga元素を配位子とした115化合物の合成に成功しておらず、In配位子115化合物の合成に成功しているのみである。また、軽希土類側のLaでもIn配位子115化合物しか合成されていない。LuCoGa_5のNQR緩和率は、高温300Kから低温4KまでT_1T一定を示し、1/T_1Tの値はPuRhGa_5のそれよりも随分小さい。

2.PuRhGa_5の関連物質である反強磁性NpCoGa_5の単結晶においてGa核、および、Co核核磁気共鳴(NMR)実験、NQR実験を行った。1/T_1の解析から、常磁性状態において、反強磁性スピン揺らぎが、超伝導体であるPuCoGa_5やPuRhGa_5に比べて、非常に増強されていることがわかった。69Ga(2)核のν_Qは28.8MHzとPuRhGa_5に比べてやや小さい。反強磁性秩序状態における詳細なNMR、NQRスペクトル解析から、Gaサイト、Coサイトにおける電場勾配の変化を検知した。5f電子状態を大きく反映しているものと考えている。
ソーシャルネットワークにおけるコミュニティ同定問題への制御理論からのアプローチ

本研究では、制御理論で用いられるシステム同定手法を応用し、ソーシャルネットワークにおけるコミュニティを同定する手法の導出に取り組んだ。個人が他にどの程度影響を与えるのかを示すモデルとして、線形システムに基づくモデルが提案されており、コミュニティ同定問題を線形なハイブリッドシステム同定問題として扱うことで、コミュニティ同定手法を提案した。具体的には、行列ランク最小化手法を提案して、行列ランク最小化とスパース最適化を利用した線形ハイブリッドシステム同定手法を提案している。数値例により、提案手法の有効性を確認している。以下の2点について研究を進めた。2.1で得られた線形システムに対し、ユーザー行動履歴ログデータから同定する手法を導出する。Social Influence Networkの振る舞いを表すモデルとして、制御系設計で利用される線形時不変システム(Linear Time Invariant Systrem)を与え、最小二乗法に基づく道程手法を与えた。その記事・文章に興味があるかどうかを0か1かで表現した数理モデルである。このとき、入力は他者の意見(0または1)であり、状態は0以上1以下め値、出力は状態を0または1で量子化した値となる。当初の計画で想定していたdig.comのログデータではなく、twitter.comのログデータを利用して同定実験を行った。ログデータから特定めキーワード(英語のキーワード)を抽出し、そのキーワードがどの程度利用されているかの利用頻度を計算し、これらのデータを利用して同定を行った。その結果、同じ事件・事象に関連する言葉のパラメータには相関があることがわかった。例えば、「President」と「election」などの単語である。この結果は、コミュニティ同定への有効性を示唆しており、本研究が有効であることを示している。本研究では、観測される状態が0または1に量子化された値であるため、このように粗く量子化された場合の最小二乗法と全最小二乗法の基礎的研究を行った。ソーシャルネットワーク理論におけるコミュニティ同定問題に対し、制御理論からアプローチし、ソーシャルネットワークの動的モデルとコミュニティ同定手法の研究を行った。以下の2点の研究をすすめた。1.コミュニティ同定問題を組合せ最適化問題として定式化する2.上記問題の解法を与え、コミュニティ同定アルゴリズムを導出する1については、Social Influence Network理論に基づいて得られた線形システムのモデル低次元化問題として定式化した。同じコミュニティに属する個人は、同様の振る舞いをする、つまり、状態方程式の同じ状態として近似可能という考え方に基づき、コミュニティ同定問題をモデル低次元化問題として定式化を行った。制約付きの低次元のモデルを同定する手法は行列のランク最小化問題として定式化されることが知られており、本研究でも行列ランク最小化問題として定式化した。2については、行列ランク最小化問題の高速な解法について取り組んだ。行列ランク最小化問題はNuclear Norm Minimizationを繰り返し解くことで近似解が得られることが知られる。この問題は半定値計画問題に帰着され、内点法に基づくアルゴリズムで解くことができるが、膨大な計算時間を要するという問題点がある。特に、問題の規模が大きい場合には、計算機のメモリ不足となり解くことができない。そこで、再重み付け最小二乗法に基づく手法を提案し、高速、かつ、少ないメモリ使用量で解く解法を提案した。昨年度に引き続き、以下の2点の研究をすすめた。1.コミュニティ同定問題を組合せ最適化問題として定式化する2.上記問題の解法を与え、コミュニティ同定アルゴリズムを導出する1については、昨年度にSocial Influence Network理論に基づいて得られた線形システムのモデル低次元化問題として定式化している。本年度は、この問題を解く手法として、行列のランク最小化問題手法を提案した。すでに行列の核ノルム(nuclear norm)を最小化する方法が提案されているが、本研究では、行列の零空間に注目し、行列の零空間を最適化することで行列のランクを最小化するNSAO法(null space based alternating optimization algorithm)を提案した。提案手法はGPUによる高速化が可能で、かつ、並列計算も利用可能であるという特徴を持つ。さらに、1つの観測データに複数のコミュニティが存在することも想定し、異なる複数のコミュニティ同定手法を提案した。
精神疾患病態におけるドーパミンシグナル関連マイクロエンドフェノタイプの解明

ドーパミンの生理作用は多岐にわたり、詳細な作用機序に関しては未だ不明な点は多い。従来、ドーパミンはヒトおよび動物が活動する上で必須であると考えられてきたが、以前、我々がドーパミン欠乏マウスを用いて活動量を評価したところ、予想外なことに、ドーパミンがほぼ完全に欠乏した状態で、新奇環境曝露下での活動量がむしろ亢進することを見出した。そこで、この活動量亢進がどのような機序で引き起こされているのかを探るため、ドーパミン欠乏マウスの亢進した活動量を抑制する薬剤を探索した。定型抗精神病薬であるハロペリドールは無効だったのに対して、非定型抗精神病薬のクロザピンはドーパミン欠乏マウスの活動量を抑制した。クロザピンの作用点は多数あるので、それぞれに特異的な薬剤の効果を調べたところ、ムスカリニック受容体作動薬のオキソトレモリンがドーパミン欠乏マウスの活動量を抑制した。ドーパミン欠乏時に活動量が亢進するメカニズムとして、ムスカリニック受容体の活動低下が考えられた。次に、ドーパミン欠乏マウスの活動量亢進時の神経活動を野生型マウスと比較し、解析した。c-fos発現を指標に検討したところ、ドーパミン欠乏マウスの線条体の一部領域および海馬CA1、CA3領域において、c-fos発現細胞数が多く、神経活動が過剰になっていることが認められた。これらの領域は、新奇刺激によって活性化されることが報告されており、今回の解析から、新奇刺激に対する脳領域の活性化はドーパミン非依存的であることが認められた。また、複数回曝露による馴化によってこれらの領域の活性化が低下することも報告されていることから、ドーパミン欠乏マウスの活動量亢進にはこれらの領域の過剰な活性化が関与する可能性が示唆された。これらより、ドーパミンはこれらの領域の活性化を抑制し、馴化による活動量の低下に関わる可能性があると考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。ドーパミンは、快情動、人格、注意など主要な精神活動や運動を制御する極めて重要な脳内物質であり、ドーパミンシグナルの変調は精神疾患病態におけるマイクロエンドフェノタイプであると考えられる。従来、ドーパミン量と活動量は相関すると考えられてきたが、研究代表者らは、ドーパミン欠乏マウスではむしろ活動量が亢進しておりこの亢進が定型抗精神病薬ではなく非定型抗精神病薬によって抑制されるという驚くべき実験結果を得た。そこで、ドーパミン欠乏マウスをさらに解析することで、ドーパミンシグナル変調が精神活動に与える真の影響を解明できると考え、以下の目標を設定した。1)ドーパミン欠乏時の活動を制御する脳領域を免疫組織化学的に同定する。2)ドーパミン欠乏時の各種脳領域における遺伝子発現プロファイリングを行い、他の精神疾患モデル動物と比較する。3)ドーパミン欠乏時の依存性物質および精神科領域薬物の効果を行動薬理学的に解明する。平成27年度は以下の成果を得た。ドーパミン欠乏マウスに、ドーパミンの前駆体であるL-DOPAを毎日投与することで長期間飼育し、その後3日間のL-DOPA断薬をすることでドーパミン欠乏マウスを準備し実験に用いた。ドーパミン欠乏時の活動を制御する脳領域を免疫組織化学的に明らかにするために、神経活動のマーカーであるc-Fosがドーパミン欠乏マウスで特異的に発現する細胞を線条体や海馬などに同定した。また、ドーパミン欠乏マウスおよび対照マウスの脳を領域別に分けて採取し、mRNAを抽出して、網羅的遺伝子発現解析を行った。得られたデータベースの解析により、ドーパミン欠乏時にはアセチルコリン系の遺伝子発現が変化することなどを見出した。特に研究を妨げる予想外の事象は生じなかったため。

これらの領域は、新奇刺激によって活性化されることが報告されており、今回の解析から、新奇刺激に対する脳領域の活性化はドーパミン非依存的であることが認められた。また、複数回曝露による馴化によってこれらの領域の活性化が低下することも報告されていることから、ドーパミン欠乏マウスの活動量亢進にはこれらの領域の過剰な活性化が関与する可能性が示唆された。これらより、ドーパミンはこれらの領域の活性化を抑制し、馴化による活動量の低下に関わる可能性があると考えられる。当初計画通りに推進する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
マルチメディア通信QoE推定・予測のためのベイズ的方法論の枠組み構築

本研究の目的は,マルチメディア通信におけるQoE (Quality of Experience:ユーザ体感品質)を,各種要因を考慮して推定・予測するベイズ的方法論の枠組みを構築することである.本年度(平成30年度)は,まず,研究実施計画に従って,(a)単一QoE尺度について,ベイジアンネットワーク(BN)モデルとベイズ統計(BS)モデルとの比較の継続研究,(b)多次元QoE尺度ベイズ構造方程式モデル(SEM)の枠組み完成(力覚・音声・ビデオ通信)を行った.更には,当初の実施計画になかった,(c)力覚・音声・ビデオ通信におけるユーザ援用型QoS制御によるQoE向上方式の実験データ取得を行った.(a)は,当初実験計画から,基本的に全年度(3年間)に亘るものであったが,予想以上に難題であることが分った.平成29年度に一応の成果は得られたものの,今年度になってからBN・BSの各モデルによるQoE推定・予測値のp値や平均二乗誤差の計算,欠損評点数の予測精度への影響の評価などの必要性が明らかになり,これらの課題の研究を行った.(b)については,5段階評点をそのままカテゴリカルデータとして扱ったベイズSEMを構築した.オブジェクト移動とカスタネット叩きの二つの作業を対象とした.構成概念(因子)の識別可能性問題に焦点を合わせて,単位負荷係数法(unit loading)と単位分散法(unit variance)とを用いてモデルを解析した.オブジェクト移動作業の成果については,IEEE ICC2019に投稿し採録されたので,令和元年(2019年)5月に発表する.(c)は,次年度における目標“QoE因果効果の解明と因果推論"の数理モデル構築のための基礎データを取得したものである.この成果は,平成31年4月に電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会で発表された.交付申請書に記載した「平成30年度の研究実施計画」は,すべて実施された.しかし,平成29年度から開始した“ベイジアンネットワークモデルとベイズ統計モデルとの比較"については,当初予想よりも難題であることが分り,平成30年度も研究を継続した.それでもなお明確でない点も残っているので,平成31年度(令和元年度)も引き続き検討を行う.一方,当初の実施計画になかった,“力覚・音声・ビデオ通信におけるユーザ援用型QoS制御によるQoE向上方式"の実験データ取得は,平成31年度計画“QoE因果効果の解明と因果推論"の前倒し実施であり,計画よりも早く進展している.以上を総合して,おおむね順調に進展していると判断する.研究計画調書と交付申請書に記載のように,本研究の目標は,次の4点である.(1)単一QoE尺度ベイズ統計回帰モデルの枠組み完成(音声・ビデオ通信).(2)多次元QoE尺度ベイズ構造方程式モデルの枠組み完成(力覚・音声・ビデオ通信).(3)ユーザ属性や影響要因からQoEへの因果効果の解明と因果推論.(4)ベイジアンネットワークのようなグラフィカルモデリングとベイズ統計モデルとの併用による強力なQoE推定・予測手法の確立.目標(4)の達成は2段階で行う.目標(1),(2)は,当初計画通り,それぞれ,平成29年度,30年度に達成された.目標(4)の前半部分は,前述のように概ね達成されたものの,なお課題が残っているので,平成31年度(令和元年度)にも継続研究を行う.目標(4)の後半部分“グラフィカルモデリングとベイズ統計モデルとの併用による強力なQoE推定・予測手法の確立"については,平成30年度に関連研究の調査を行ったところ,現在の世界的研究状況の中では,因果推論のための構造的因果モデル(Structural Causal Model: SCM)の観点から捉えるのが適切であることが分った.そのため,目標(4)後半部分を目標(3)に吸収合併して,研究を推進する方策を取ることにした.なお,「研究実績の概要」に記載した“(c)力覚・音声・ビデオ通信におけるユーザ援用型QoS制御によるQoE向上方式の実験データ取得"は,名古屋工業大学・布目敏郎准教授との共同研究による成果である.これは平成31年度計画“QoE因果効果の解明と因果推論"の準備ともいえる.そのため,布目敏郎准教授を,平成31年4月から研究分担者とすることとした.この研究分担者追加は,平成31年2月26日付けで,日本学術振興会から承認を受けている(学振助ー第892号).本研究の目的は,マルチメディア通信におけるQoE (Quality of Experience:ユーザ体感品質)を,技術的要因のみならずユーザ属性などの非技術的要因をも考慮して推定・予測するベイズ的方法論の枠組みを構築することである.本年度(平成29年度)の目標は,次の二つである.(a)単一QoE尺度ベイズ統計回帰モデルの枠組み完成(音声・ビデオ通信), (b)単一QoE尺度について,ベイジアンネットワーク(BN)モデルとベイズ統計(BS)モデルとの比較を行い,これら2種類の方法の有効適用領域を明らかにする.目標(a)については,単一QoE尺度(満足度)を用いた音声・ビデオインタラクティブ通信のベイズ階層回帰モデルを作成し,MCMC(Markov chain Monte Carlo)シミュレーション手法を用いて,QoEの推定と予測を行った.

更に,モデル比較,選択した事前確率分布の影響の調査を行ったとともに,モデルの予測精度の検証を事後予測p値によるleave-one-out cross validationで行った.これらの成果は,マルチメディア通信QoEのベイズ統計モデルとしては,世界で初めてのものである.この研究内容は,IEEE Transactions on Multimedia2017年6月号に掲載された.目標(b)については,従来研究とは異なり,ユーティリティノードを用いないベイジアンネットワーク(BN)を構築して,目標(a)の研究で得られた方法によるBSモデルと比較した.その結果,両モデルは同等のQoE推定精度を与えることが分かった.しかし,QoE予測については,ランダム効果項を持つBS階層回帰モデルがBNモデルよりも優れていることが明らかになった.交付申請書に記載した「平成29年度の研究実施計画」は,すべて達成した.但し,第2目標“ベイジアンネットワークモデルとベイズ統計モデルとの比較"については,研究はほぼ完了したものの,その成果発表を平成29年度中に行うことができなかった.発表は,平成30年度に行う予定である.本研究の目的は,マルチメディア通信におけるQoE (Quality of Experience:ユーザ体感品質)を,各種要因を考慮して推定・予測するベイズ的方法論の枠組みを構築することである.本年度(平成30年度)は,まず,研究実施計画に従って,(a)単一QoE尺度について,ベイジアンネットワーク(BN)モデルとベイズ統計(BS)モデルとの比較の継続研究,(b)多次元QoE尺度ベイズ構造方程式モデル(SEM)の枠組み完成(力覚・音声・ビデオ通信)を行った.更には,当初の実施計画になかった,(c)力覚・音声・ビデオ通信におけるユーザ援用型QoS制御によるQoE向上方式の実験データ取得を行った.(a)は,当初実験計画から,基本的に全年度(3年間)に亘るものであったが,予想以上に難題であることが分った.平成29年度に一応の成果は得られたものの,今年度になってからBN・BSの各モデルによるQoE推定・予測値のp値や平均二乗誤差の計算,欠損評点数の予測精度への影響の評価などの必要性が明らかになり,これらの課題の研究を行った.(b)については,5段階評点をそのままカテゴリカルデータとして扱ったベイズSEMを構築した.オブジェクト移動とカスタネット叩きの二つの作業を対象とした.構成概念(因子)の識別可能性問題に焦点を合わせて,単位負荷係数法(unit loading)と単位分散法(unit variance)とを用いてモデルを解析した.オブジェクト移動作業の成果については,IEEE ICC2019に投稿し採録されたので,令和元年(2019年)5月に発表する.(c)は,次年度における目標“QoE因果効果の解明と因果推論"の数理モデル構築のための基礎データを取得したものである.この成果は,平成31年4月に電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会で発表された.交付申請書に記載した「平成30年度の研究実施計画」は,すべて実施された.しかし,平成29年度から開始した“ベイジアンネットワークモデルとベイズ統計モデルとの比較"については,当初予想よりも難題であることが分り,平成30年度も研究を継続した.
葉枕活動電位測定によるインゲンマメの葉の調位運動における光感受性に関する研究

本研究は、インゲンマメの調位運動における上下傾斜(Diaheliotrpism)と横向き傾斜(Paraheliotropism)の生態的あるいは生理的メカニズムをより明確にするため、水耕で育成した品種、姫手亡を用い、注射器を改良した自作のガラス電極によって葉枕活動電位の測定に関する基礎的知見を得た。活動電位はストレ-ジスコ-プで電位変動を監視しながら、ペンレコ-ダによって記録した。以下がその結果である。1.光照射に起因する葉枕活動電位の確認ガラス電極を葉枕下部、主茎側部および基準電極に接触させ電位変動を測定した結果、主茎側部および基準電極では、光照射後きわめて小さい変化(325mmV)を示したのに対して、葉枕下部においてはきわめて大きな変化(100mmV以上)が認められ、さらに変動パタ-ンも他の2部位とは著しく異なった。従って、この葉枕の電位変動は、光照射による葉枕の反応であることが明かとなった。2.葉面傾斜におよぼす電極電解液濃度の影響葉面傾斜、すなわち葉枕の屈曲は、電極液(NaCl)の影響を受けることが予想された。そこで溶液の濃度と葉面傾斜との関係を調べた結果、高濃度(10mmM以上)ほどその傾斜が抑制された。しかし、低濃度ではハムやノイズが混入し測定に著しい障害を及ぼすため、電極電解液の濃度は、1mmM程度が適当と考えた。3.葉枕の部位による電位変動葉枕の上部より光照射を行ない、葉枕の上部、側部および下部の電位変動を比較した。その結果、葉面の傾斜、すなわち葉枕の伸張および収縮と関連付けられる電位の変動が認められた。
日本における試補制度導入の可能性について -教師教育の連続性の観点から-

本研究は、教員の養成-採用-研修という教師教育の連続性を確保し、より効果的な教師教育を実現する方策を探ることを狙いにした。その一つとして、教員に対する試補制度がいかに有効であり、同時にそれがどんな課題を抱えるかを明らかにすることを意図した。本年度は、一昨年のドイツでの研究レヴューを受けて、同制度に関わる資料収集とその分析を中心に進めた。これまでの結果、日本への試補制度を導入を構想する場合、現時点では以下の提案が可能である。(1)各県の総合教育センター等の拡充をはかり、教職専門、教科専門の大学教員相当職のスタッフ配置およびそれに伴う予算、施設・設備を整備すること。そのためにも大学と教育委員会との繋がりを、教育研究・教員採用・教員研修について強める必要があること。(2)大学での教員養成と試補段階での養成の内容・方法を区分し、その上で両者の連携を求めること、(3)初任者研修を改変して、正規教員の指導のもとで授業を行う段階、そして独立して授業を行う段階と、計画的でしかも給与などの身分保障を伴う試補教育を実施すること。これらを実現する方向で深めるべきは、次のようである。(1)について「実践に関連した(praxisbezug)」教員養成・研修をどう理解・計画するか、(2)について「大学における養成」の意義と限界をどう描くか、(3)について、新任教員には担任を持たせないといった「学級崩壊」状況を受けた日本の政策動向との擦りあわせをどう考えるか。こうした理論的側面とあわせて、行財政的課題としては、現在の教員採用規模を大幅に引き上げることが必要となる。そのためにも学校教育費の分析や効果的学校教育に向けた提案がさらに求められる。本年度は、現在のドイツにおける教師教育研究、とりわけ大学における教員養成と試補教員(Referendar)に関わる近年の文献の収集・整理を進めた。また、日本における試補制度導入の可能性を考察するうえで、ドイツでの経験を学ぶべく、バーデン・ヴュルテンブルク州の州立教育研究所(Stuttgart)を訪問して、同州の学校改善プロジェクトの担当者でもあるDr.G.Schnaitmann氏のほか、同研究所スタッフから研究レビューを受けた。あわせて同地で、ギムナジウム、職業学校、あるいはゼミナール(Studienseminar)で教師教育を受ける試補教員やその指導教員を紹介され、このテーマについて彼らと意見交換を行った。これらの結果、以下のことが仮説的に明らかになったと思われる。(1)大学段階での教員養成とゼミナールでの試補教育は、前者がより理論的、後者がより実践的と制度上の位置づけそのものが異なっている。(2)試補教員の多くは、大学段階の教員養成に批判的で、それが実際の授業に役立たない点を指摘する。しかし一部ではあるが、「役立ち方」の解釈を巡っては異なる理解も見られる。(3)大学とゼミナールの繋がりは、事例の限り、個人的な関係で認められるのみであり、組織的に教師教育の連続性を確保するものとはなっていない。(4)ゼミナールでは、現職教員のみならず教授が指導を担当し、試補段階における質的な条件整備がなされている。以上の暫定的知見をもとに、次年度は日本での新任教員の職業経験を把握、分析し、もって日本において試補制度を導入することの可能性、そしてその場合の諸課題について考察を進めたい。
機能性有機色素LB膜による体液成分等各種科学成分のリアルタイムモニタ

現在,心電図や脳波は連続的に測定する方法が存在するが,体液成分などの化学物質の連続的かつリアルタイムの測定法は確立しておらずその実現が望まれている.特に,これらの成分の光学的測定法が確立すれば,リモートセンシングなどの分野で大きな貢献が期待される.われわれは,これまで,フェノールレッドやメロシアニン色素などの機能性有機色素をもちいた各種ガス・化学成分センサを開発してきた.本研究では,上記の機能性色素にくわえていくつかの色素を用いた光センサを試みた.試作した光化学センサの中でよい特性を得ることができたセンサが,ロ-ダミンB色素をドープさせた脂質LB膜を用いた光化学センサである.ロ-ダミンBは周囲の電界の大きさによって蛍光強度が変化するという特徴を有している.LB膜などの脂質膜に物質が吸着するとその膜電位が変化することはよく知られているが,ロ-ダミンB色素を膜中に含むことで,蛍光強度が変わることが期待できる.そこで,ロ-ダミンB色素を含むLB膜を作成し,その膜電位と蛍光強度の各種化学成分に対する変化の測定を試みた.本研究では,脂質としてアラキン酸を用いた.またLB膜の製膜性を高めるためロ-ダミンB色素に長鎖アルキル基を付加した誘導体を用いた.LB膜は,ITO電極上に累積され,センサとして使用された.体液成分としてはNaClと糖に対して応答があった.そして,蛍光強度と膜電位を同時に評価することによってこの二つの成分を識別して検出が可能であった.現在,心電図や脳波は連続的に測定する方法が存在するが,体液成分などの化学物質の連続的かつリアルタイムの測定法は確立しておらずその実現が望まれている.特に,これらの成分の光学的測定法が確立すれば,リモートセンシングなどの分野で大きな貢献が期待される.われわれは,これまで,フェノールレッドやメロシアニン色素などの機能性有機色素をもちいた各種ガス・化学成分センサを開発してきた.本研究では,上記の機能性色素にくわえていくつかの色素を用いた光センサを試みた.試作した光化学センサの中でよい特性を得ることができたセンサが,ロ-ダミンB色素をドープさせた脂質LB膜を用いた光化学センサである.ロ-ダミンBは周囲の電界の大きさによって蛍光強度が変化するという特徴を有している.LB膜などの脂質膜に物質が吸着するとその膜電位が変化することはよく知られているが,ロ-ダミンB色素を膜中に含むことで,蛍光強度が変わることが期待できる.そこで,ロ-ダミンB色素を含むLB膜を作成し,その膜電位と蛍光強度の各種化学成分に対する変化の測定を試みた.本研究では,脂質としてアラキン酸を用いた.またLB膜の製膜性を高めるためロ-ダミンB色素に長鎖アルキル基を付加した誘導体を用いた.LB膜は,ITO電極上に累積され,センサとして使用された.体液成分としてはNaClと糖に対して応答があった.そして,蛍光強度と膜電位を同時に評価することによってこの二つの成分を識別して検出が可能であった.