hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機半導体への歪み効果の解明

有機半導体では,分子が弱い力であるvan der Waals相互作用により凝集しているため,小さな応力により結晶を大きく歪ませることができること,また分子が動的に大きく揺らいでいるので従来の無機半導体を仮定したバンド理論が厳密には適用しないことから,これまで我々は歪みによるキャリア伝導への効果が巨大であることを観測し,分子間振動とそれに伴うキャリア散乱の抑制によると予測したが,その原因は十分には解明されていない.そこで本研究では,様々な分光的手法を用いて巨大な歪み応答の物理的な背景を理解し,最終的には歪み効果を制御することで高性能デバイスや歪みセンサを開発することを目指している.本年度は昨年度に引き続き,ラマン分光測定による分子振動のより詳細な直接評価に取り組んだ.有機半導体中のキャリア散乱に強く影響するのは,隣接分子間の距離を大きく変調する分子間振動であり,このフォノンモード由来のピークは100cm-1以下の低周波領域に現れる.昨年度は,伸び歪みによりある1つの分子間振動由来のピークが低周波側へシフトすることを観測した.本年度はより多くのモード由来のピークについて測定を行い,キャリア散乱にとって重要なモードと歪みによるその変化を明らかにするため,より先鋭なピークを得るための測定条件の最適化と,ピークへのモード割り当てのためにソフトウェアCRYSTALによる結晶構造からのスペクトルに取り組んだ.本年度の目標は,低周波ラマン分光による分子振動の評価と歪みによる電荷輸送特性の向上の主となる原因になる振動モードを特定することであった.有機結晶における低周波領域のラマン測定は,バックグラウンドとなるレイリー光や蛍光の影響を強く受け困難であり,測定条件の最適化のために装置・サンプルの工夫が必要となった.当初の計画より進捗は遅れているものの,目標を達成するための条件の最適化はできたと考えられる.今後は,最適化された条件でのラマン分光測定と歪み効果の主因となる振動モードの特定を完了し,昨年度に得られた平面歪みの導入方法を用いて,歪み効果を利用した高速デバイスと歪みセンサーのプロトタイプを実装する.有機半導体では,分子が弱い力であるvan der Waals相互作用により凝集しているため,小さな応力により結晶を大きく歪ませることができること,また分子が動的に大きく揺らいでいるので従来の無機半導体を仮定したバンド理論が厳密には適用しないことから,これまで我々は歪みによるキャリア伝導への効果が巨大であることを観測し,分子間振動とそれに伴うキャリア散乱の抑制によると予測したが,その原因は十分には解明されていない.そこで本研究では,様々な分光的手法を用いて巨大な歪み応答の物理的な背景を理解し,最終的には歪み効果を制御することで高性能デバイスや歪みセンサを開発することを目指している.本年度は第一に,分光的手法を適用するために歪みの新たな導入手法の開発に取り組んだ.これまでは,プラスチック基板上に結晶を作成し,これを曲げた状態で生じる歪みを利用していたが,ラマン分光法やX線回折法を行うためには平面状の基板で歪みを実現することが最適である.曲げた状態の基板に結晶を作成する手法や引っ張った状態の基板に結晶を作成する手法を検討し,歪みが導入されうることを確認した.第二に,低周波ラマン分光を行い,歪みを導入するための単結晶薄膜で分子間のフォノンモード由来の尖鋭なピークが得られた.また,曲げ歪みを加えた結晶で低周波の一部モードのピークシフトを観測した.以上の結果より,平面歪みを加えた結晶へのラマン分光で分子間振動への影響を精密に測定できると考えられる.本年度の目標は,曲げ歪みを導入した結晶でのラマン分光を予定していた.その結果,一部振動モードのシフトについては観測できた.より多くの振動モードへの影響を精確に測定するため,平面歪みの導入に向けて有用な手法の検討も行うことができたため,研究はおおむね順調に推移していると考えられる.有機半導体では,分子が弱い力であるvan der Waals相互作用により凝集しているため,小さな応力により結晶を大きく歪ませることができること,また分子が動的に大きく揺らいでいるので従来の無機半導体を仮定したバンド理論が厳密には適用しないことから,これまで我々は歪みによるキャリア伝導への効果が巨大であることを観測し,分子間振動とそれに伴うキャリア散乱の抑制によると予測したが,その原因は十分には解明されていない.そこで本研究では,様々な分光的手法を用いて巨大な歪み応答の物理的な背景を理解し,最終的には歪み効果を制御することで高性能デバイスや歪みセンサを開発することを目指している.本年度は昨年度に引き続き,ラマン分光測定による分子振動のより詳細な直接評価に取り組んだ.有機半導体中のキャリア散乱に強く影響するのは,隣接分子間の距離を大きく変調する分子間振動であり,このフォノンモード由来のピークは100cm-1以下の低周波領域に現れる.昨年度は,伸び歪みによりある1つの分子間振動由来のピークが低周波側へシフトすることを観測した.本年度はより多くのモード由来のピークについて測定を行い,キャリア散乱にとって重要なモードと歪みによるその変化を明らかにするため,より先鋭なピークを得るための測定条件の最適化と,ピークへのモード割り当てのためにソフトウェアCRYSTALによる結晶構造からのスペクトルに取り組んだ.本年度の目標は,低周波ラマン分光による分子振動の評価と歪みによる電荷輸送特性の向上の主となる原因になる振動モードを特定することであった.

有機結晶における低周波領域のラマン測定は,バックグラウンドとなるレイリー光や蛍光の影響を強く受け困難であり,測定条件の最適化のために装置・サンプルの工夫が必要となった.当初の計画より進捗は遅れているものの,目標を達成するための条件の最適化はできたと考えられる.今後は,平面歪みを加えた結晶でのラマン分光を行い,歪みによる巨大なキャリア伝導変化と各分子振動モードの変化との相関を明らかにする.その際,分子振動は温度に対しても変化するため,既に得られているキャリア伝導の温度依存性と新たに得るラマン分光の温度依存性を比較することで,温度と歪みによる分子振動を通じたキャリア伝導の制御について包括的な議論を試みる.今後は,最適化された条件でのラマン分光測定と歪み効果の主因となる振動モードの特定を完了し,昨年度に得られた平面歪みの導入方法を用いて,歪み効果を利用した高速デバイスと歪みセンサーのプロトタイプを実装する.
フグ毒(TTX)保有生物におけるTTXの組織内微細分布-酵素免疫学的アプローチ

昨年度は、主に紐型動物(ヒモムシ)と扁形動物(ヒラムシ)におけるフグ毒(TTX)の組織内微細分布について検討した。本年度は、その研究の成果を論文に纏めるとともに、ブチイモリおよびツムギハゼを対象として、昨年度と同様の検討を行った。北米産ブチイモリの未成熟個体(red eft)と成熟個体、ならびに沖縄県西表島産ツムギハゼにつき、既報の方法に基づいて薄切切片を作成し、免疫化学染色を施した後、光学顕微鏡下で観察した。その結果、まずブチイモリの場合、皮膚では組織構造、組織内TTX微細分布ともにred eftと成熟個体の間で顕著な相違がみられた。特に、上皮組織に存在する腺は、red eftの場合、ほぼ全てがTTX陰性の漿液腺タイプ1で、一部TTX陰性の粘液腺であったのに対し、成熟個体の場合は、TTX陽性(褐色)の粘液腺と漿液腺タイプ2、ならびにTTX陰性の漿液腺タイプ1で構成されていた。結合組織、肝臓組織、および精巣に関しては、red eftと成熟個体の間に顕著な相違はみられず、組織全体で一様にTTX陽性反応が観察された。一方、ツムギハゼでは、皮膚組織の表皮層を構成する基底、マルピギアン、およびスッチホルムの各細胞において、瀰漫性のTTX陽性反応がみられた。卵巣の場合、同一個体でも様々な成熟段階の卵母細胞が観察されたが、TTXの分布は成熟段階毎に異なっていた。即ち、周辺仁期初期の卵母細胞は、いずれもTTX陰性であったが、周辺仁期後期のものになると、核内にのみTTX陽性反応が現れ、さらに卵黄胞期では、核に加え卵黄胞にもTTX陽性反応が認められた。他方、退行卵では、食細胞化して肥大した濾胞細胞に強いTTX陽性反応がみられた。肝組織の場合、毒性があるにもかかわらず、通常の染色手順ではTTX陽性反応を示さなかったが、エッチングを行って抗原性を賦活すると、一様に陽性反応を呈した。
学士課程教育の質的転換を実質化するためのガバナンスシステム

高等教育システム及びその環境を大きく左右すると考えられるガバナンスを分析の視角とし、これをタテに展開して、マクロレベル(高等教育政策・改革動向)、ミドルレベル(大学の運営機構・機能とその実際)、ミクロレベル(学生及び教員の意識と行動)の三層に区分したうえで、喫緊の問題である「学士課程教育の改革推進」に機能するガバナンスのあり方とはどのようなものか、各層における必要条件、十分条件、阻害要因を海外イギリスの高等教育システムと比較対照しながら抽出を行い、その上で、総合的な観点から日本の教学ガバナンスの在り方を提示した。本研究では、高等教育システム及びその環境を大きく左右すると考えられるガバナンスを分析の視角とし、これをタテに展開して、マクロレベル(高等教育政策・改革動向)、ミドルレベル(大学の運営機構・機能とその実際)、ミクロレベル(学生及び教員の意識と行動)の三層に区分したうえで、喫緊の問題である「学士課程教育の改革推進」に機能するガバナンスのあり方とはどのようなものか、各層における必要条件、十分条件、阻害要因を海外主要国の高等教育システムと比較対照しながら抽出を行い、その上で、総合的な観点から日本の教学ガバナンスの在り方を提示することを目的とし、本調査質問紙作成(全員、海外研究協力者、国際セミナー班)及びワークショップ開催:予備調査質問紙の再検討のため調査質問紙作成検討会議開催(広大センターにて1回開催ー1泊2日)を実施する。余裕があれば、訪問調査(各担当班):主要国を対象に、フランス班、中国班、オランダ班、イギリス班、日本班の各班分担の訪問調査を実施する。本研究では、そのシステム及び環境を大きく左右すると考えられるガバナンスを分析の視角とし、これをタテに展開して、マクロレベル(高等教育政策・改革動向)、ミドルレベル(大学の運営機構・機能とその実際)、ミクロレベル(学生教育の最前線にある教員の意識と行動)の三層に区分して分析することを目標としており、当該年度は、昨年度の訪問調査を行った個別大学以外の大学を引き続き訪問し、インタビューを実施するとともに、国立86校公立77校私立595校計758校の全学部に学部長へのアンケート調査を実施し、回収データを分析することで、これまで観念的・印象論的に論じられてきた教学ガバナンスの実態をより明らかにできることと考えられる。また、マクロ(政策)・ミドル(大学のガバナンス)・ミクロ(最前線の教員の行動)を一貫したものとして検討する方法を、本研究の中で開発することが可能になると考えている。今年度は、研究実績の成果として『「学士課程教育の質的転換を実質化するためのガバナンスシステム」中間報告書』を作成した。本研究では、とりわけそのシステム及び環境を大きく左右すると考えられるガバナンスを分析の視角とし、これをタテに展開して、マクロレベル(高等教育政策・改革動向)、ミドルレベル(大学の運営機構・機能とその実際)、ミクロレベル(学生教育の最前線にある教員の意識と行動)の三層に区分して分析する試みである。いずれのレベルも、それを対象とする研究の一定の蓄積が見られる。しかし、三層を総合的に捉える研究は未だなく、各レベル間に生じるガバナンスの認識の齟齬が十分に埋められてはいない。これら三層の連関を含めた高等教育システム全体のガバナンスに対する認識を確立することが柔軟かつ自在な大学教学改革を実現するためには不可欠と考えられるのである。研究成果としては、マクロレベル(政策)で規定される「学士力」、ミドルレベル(個々の大学)で設定されている「学士力」、ミクロレベル(最前線の大学教員)で個人の理念として考えられている「学士力」の三層間の一致点と乖離点に作用する三層間の相互作用の実態を解明することを掲げたい。これら三層間の相対的相互作用の結果として、教学ガバナンスのどのような要素が最終の「学習成果」たる「学士力」を左右するかを、本報告書では特徴的大学を訪問調査することで明らかにした。つまり本中間報告書では、学士課程教育の改善に寄与するガバナンスのあり方とはどのようなものかを、教学ガバナンスを促進または阻害する共通要因や普遍的条件、あるいは固有の要因や条件を、特徴的大学を選別した後、訪問調査を実施し、そこでの訪問調査結果を分析する中で、それぞれの大学における特徴的な教学ガバナンスのあり方及び大学運営組織・教員・学生三者間のあり方を見極めた。先行研究の整理をふまえた仮説にもとづき、「大学における教学ガバナンスとその効果に関する調査研究」と題したアンケート調査を行った。実査は平成27年1月5月、全国の大学の学部長2216名を対象に行い、回収数は1044、回収率は47.1%であった。この数値はかつてないほど高い数値である。回答・未回答の大学の基本統計量は以下の通りである。規模(定員)および設置年については回答・未回答大学に差は見られない(標準偏差も大差は無い)。偏差値(大学レベル)には統計上の差は有意であるが、その差は1.37(回答:54.1、未回答52.7)であり、標準偏差も大差ない(5.52、5.76)ことを踏まえると、実質科学的には両者の差は無いと判断できよう。ただし、設置者別の分布では、回答学部には国立が多く、私立が少ない傾向にある。つまり、規模・歴史・威信については日本の大学を代表しうるサンプルではあるが、設置者については国立がわずかに過大、私立が過小となっている点に留意すべきである。結論としては、「リーダーとしての資質」と「構成員間協調関係」は教育成果の向上に寄与するものであった。

そして、学長が強い決定力をもつほど「リーダーとしての資質」が高まり、教授会が強い決定力をもつほど「構成員間協調関係」が高まる傾向にあった。このことから、学長と教授会のどちらか一方が決定力を専有するよりも、両者で共有することが合理的であると考えられる。アンケート調査結果は非常に多くの有益な情報を我々に導くもので、更なる分析・解析が可能となっている。また、その成果は、本年度2016年6月25日、26日に開催される日本高等教育学会にて発表する。本研究では、とりわけそのシステム及び環境を大きく左右すると考えられるガバナンスを分析の視角とし、これをタテに展開して、マクロレベル(高等教育政策・改革動向)、ミドルレベル(大学の運営機構・機能とその実際)、ミクロレベル(学生教育の最前線にある教員の意識と行動)の三層に区分して分析する試みである。研究成果としては、マクロレベル(政策)で規定される「学士力」、ミドルレベル(個々の大学)で設定されている「学士力」、ミクロレベル(最前線の大学教員)で個人の理念として考えられている「学士力」の三層間で一致点と乖離点、一致点と乖離点に作用する三層間の相互作用の実態の解明を試みた。そして、これら三層間の相対的相互作用の結果として、教学ガバナンスのどのような要素が最終の「学習成果」たる「学士力」を左右するかを、本研究によって特徴的大学を訪問調査することで明らかにした。つまり、イギリスの大学においては、1カレッジ(College)ガバナンス、2委員会(Key Organ)ガバナンス、3米国型ガバナンス、4理事会(Board of Governors)ガバナンスと類型化できた。日本の大学においても、その実態を明らかにするために全国規模でアンケート調査を実施した。その結果、大学ガバナンス改革は世界的な潮流となっており、その主たる方向は、自律性拡大、執行部の経営機能強化(professionalization)、リーダーシップの強化、運営への外部者の参加等を特徴としている。しかしながら、組織の円滑な運営には、これら以外にも重要な要素の存在が指摘されており(限定合理的行動、権力関係、葛藤、信頼、コミットメント、牽制・監視機能、権限・リーダーシップの分散化、組織風土・文化、戦略と組織形態の関係性等)、組織構成や運営の在り方に関する多角的な視点からの分析が必要とされることが分かった。高等教育システム及びその環境を大きく左右すると考えられるガバナンスを分析の視角とし、これをタテに展開して、マクロレベル(高等教育政策・改革動向)、ミドルレベル(大学の運営機構・機能とその実際)、ミクロレベル(学生及び教員の意識と行動)の三層に区分したうえで、喫緊の問題である「学士課程教育の改革推進」に機能するガバナンスのあり方とはどのようなものか、各層における必要条件、十分条件、阻害要因を海外イギリスの高等教育システムと比較対照しながら抽出を行い、その上で、総合的な観点から日本の教学ガバナンスの在り方を提示した。国立86校公立77校私立595校計758校の全学部に学部長へのアンケート調査を実施した。合計2回行い、第一回目にて連絡の無かった大学には再度、第二回目として調査票を送付し、既に、800名の学部長より回答を得ており、第二回目の締め切りの、この6月中旬以降に届いた調査票のデータを入力後、分析に取り掛かる。回答数がかなり高かったので、分析にも一定の効力を持つものと考えられる。
癌抗原刺激抗原提示細胞による免疫学的大腸癌肝転移の治療

本研究は大腸癌に対する免疫療法を確立することを目的として行った。つまり自己大腸癌細胞の膜蛋白を抗原とした場合に細胞性免疫が働くか否かを調べた。それを末梢血リンパ球の抗原存在下での細胞増殖能を測定することで評価した。まず測定系列の確立のために破傷風トキソイド(T.T.)を抗原として使用した。1年以内T.T.で免疫されていて、研究内容を了承したボランティアから末梢血を採取し、末梢リンパ球をT.T.の存在下で6日間培養しその後18時間の^3H-サイミヂンの取り込みをシンチレーションカウンターで測定することで細胞増殖能を評価した。その結果T.T.存在下での混合培養では18×10^3cpmであった。T.T.なしでは2×10^3cpmであった。この条件で自己大腸癌膜蛋白に対する細胞性免疫能を測定した。大腸癌膜蛋白は研究に使用することを承諾した大腸癌患者の手術材料からの大腸癌を使用した。膜抗原は大腸癌細胞をミンチしたあと液体窒素で凍結および融解を20回繰り返しその可溶分画をフィルター滅菌し研究に使用した。同一患者の末梢血を術後採取し膜抗原膜抗原存在下で末梢リンパ球の抗原に対する細胞増殖能をシンチレーションカウンターで測定し評価した。その結果は膜抗原に対する細胞増殖能は低く膜抗原刺激をしなかったコントロールとは有意差はなかった。これは癌患者の免疫能が低下しているために反応がないのか、あるいは抗原提示が弱く反応がないのかもしれない。そこで患者抗原提示細胞(APC)を採取し膜抗原であらかじめ抗原刺激させそれを末梢リンパ球と混合培養した。しかしその結果も同様に反応は乏しいものであった。膜抗原では抗原刺激するには弱いのかもしれない。あるいは手術後癌患者の免疫能が低下しているためかもしれない。次の段階として、T.T.に対する免疫能を癌患者で確認すること、さらには膜抗原で刺激したAPCを患者に投与し免疫能を確認する必要がある。抗原提示細胞:抗原提示細胞(APC)を以下の方法で得られたものを定義した。研究に使用することを承諾した患者から血液100mlを採取しファイコールにより顆粒球を採取し培養ディッシュにまき2時間室温で培養する。その後浮遊液を洗い流しディッシュに吸着した細胞をGMCSF(800μ/ml)、IL4(500μ/ml)とともに7日間培養する。これをAPCとして使用する。いわゆる樹状細胞である。癌細胞膜抗原:研究に使用することを承諾した患者の手術材料から癌組織を採取し、ハサミでミンチし単細胞浮遊液とし液体窒素で凍結溶解を20回くり返し遠心分離しその上清をを膜抗原として使用する。ミリポアフィルターをとおすことで減菌した。はじめに癌患者が癌膜抗原に対して認識能があるかどうかを確認中である。まずin vitroで(1)患者PBLのみ、(2)患者PBL+APC、(3)患者PBLおよび膜抗原、(4)患者PBL+APCおよび膜抗原で96wellの培養プレートで6日間培養する。その後各wellに1μCiの^3H-Thymidineを加えてさらに18時間培養する。そのDNA分画への取込み量を液体シンチレーションカウンターで測定する。もし体内で癌の膜抗原を認識しているなら(3)(4)で反応を確認できるはずである。認識できないならAPCへの刺激を増強させる必要がある。現在それを確認中である。また以上の反応系列は破傷風トキソイドを使用し確立している。

次の段階として、T.T.に対する免疫能を癌患者で確認すること、さらには膜抗原で刺激したAPCを患者に投与し免疫能を確認する必要がある。本研究は大腸癌に対する免疫療法を確立することを目的として行った。つまり自己大腸癌細胞の膜蛋白を抗原とした場合に細胞性免疫が働くか否かを調べた。それを末梢血リンパ球の抗原存在下での細胞増殖能を測定することで評価した。まず測定系列の確立のために破傷風トキソイド(T.T.)を抗原として使用した。1年以内T.T.で免疫されていて、研究内容を了承したボランティアから末梢血を採取し、末梢リンパ球をT.T.の存在下で6日間培養しその後18時間の^3H-サイミヂンの取り込みをシンチレーションカウンターで測定することで細胞増殖能を評価した。その結果T.T.存在下での混合培養では.18×10^3cpmであった。T.T.なしでは2×10^3cpmであった。この条件で自己大腸癌膜蛋白に対する細胞性免疫能を測定した。大腸癌膜蛋白は研究に使用することを承諾した大腸癌患者の手術材料からの大腸癌を使用した。膜抗原は大腸癌細胞をミンチしたあと液体窒素で凍結および融解を20回繰り返しその可溶分画をフィルター滅菌し研究に使用した。同一患者の末梢血を術後採取し膜抗原膜抗原存在下で末梢リンパ球の抗原に対する細胞増殖能をシンチレーションカウンターで測定し評価した。その結果は膜抗原に対する細胞増殖能は低く膜抗原刺激をしなかったコントロールとは有意差はなかった。これは癌患者の免疫能が低下しているために反応がないのか、あるいは抗原提示が弱く反応がないのかもしれない。そこで患者抗原提示細胞(APC)を採取し膜抗原であらかじめ抗原刺激させそれを末梢リンパ球と混合培養した。しかしその結果も同様に反応は乏しいものであった。膜抗原では抗原刺激するには弱いのかもしれない。あるいは手術後癌患者の免疫能が低下しているためかもしれない。
クロム酸化物表面における水分解―水素生成反応メカニズムの解明

水分解反応時の生成水素分子を振動・回転(核スピン)量子状態別に検出するために、多光子共鳴レーザー誘起蛍光法(RELIF)を用いた分子分光技術を新たに確立した。具体的には、RELIFの共鳴励起に必要なレーザー光源の波長を特定した。種々の圧力条件においてH2分子及びその同位体分子(HD,D2)について振動・回転量子状態別に蛍光寿命を測定し、その圧力依存性を明らかにした。これらの蛍光寿命を補正乗数として蛍光スペクトルの積分強度を補正することで、試料ガス中のH2,HD,D2分子の振動・回転状態分布(振動・回転温度)が測定可能であることが判明した。今回開発した、RELIFを用いた量子状態別分光法では、低真空以上の圧力領域での水素(中間流・粘性流)の検出・温度測定が可能となる。水分解-水素生成反応メカニズムを解明するには、反応の根底にある「試料表面-水分子間の相互作用」に関する知見が不可欠である。本研究では、容器型のセル試料内の水蒸気圧力の時間変化から、セル試料表面における水分子の吸着状態密度を測定する実験・解析手法を開発した。具体的には、表面サイトへの吸着がフェルミ統計に従うことに着目し、『容器内の粒子数収支(排気の方程式)』、『不均一な吸着サイトを持つ表面での一次の吸着・脱離反応のレート方程式』を出発点として、容器内の圧力変化から試料表面における水分子の吸着状態密度を導出する一連の関係式を導いた。その際、吸着・脱離の局所平衡状態を非摂動系に用いた摂動展開によって、吸着・脱離の局所平衡状態が成立しない一般の場合についても解析可能となった。
複合音を用いた聴覚的インタフェースが機器操作学習に及ぼす効果

本研究の目的は、複合音を用いた聴覚的インタフェースが、初心者の機器操作学習過程に及ぼす影響を,実験的に明らかにする点である.すなわち,メニュー選択時に,その階層の深さに対応した複合音のフィードバック条件が,単音フィードバック条件に比べて,機器操作学習を促進するかどうかを,操作時間やエラー数などの量的データ,操作感やプロトコルなどの質的データに基づいて検討した.実験1では,25人の大学生被験者が,電子手帳の操作キイをパソコン画面上に表示し,フィードバック音をスピーカから出すシミュレータを用いて練習課題と操作課題をおこなった.さらに,メニュー構造についてのメンタルマップを書かせ,操作感に関する評定を求めた.被験者は,音インタフェースの異なる3条件に割り当てたその結果,複合音フィードバック条件は,階層に対応した単音フィードバック条件や,入力フィードッバックだけの統制条件に比べて,課題遂行時間が有意に短かった.また,この傾向は,コンピュータの使用経験が長い者ほど顕著であった.さらに,メニューに関するメンタルマップの正確さがメニュー選択数を減らし,その結果,課題遂行時間が短くなることが明らかになった.なお,操作感に関しては有意差はなかった.実験2では,20人の大学生被験者が,(実験1よりもメニュー階層が複雑な)電子手帳シミュレータを用いて練習課題と直後と1週間後に操作課題をおこなった.被験者は,音インタフェースの異なる2条件に割り当てた複合音フィードバック条件は単音フィードバック条件にくらべて,直後と1時間後とも課題遂行時間が有意に短かった.なお,操作感に関しては有意差はなかった.以上の2つ実験結果に基づいて、インタフェースにおける複合音利用が,メニュー構造の理解を助け,機器操作学習を促進する可能性について検討した.本研究の目的は、複合音を用いた聴覚的インタフェースが、初心者の機器操作学習過程に及ぼす影響を,実験的に明らかにする点である.すなわち,メニュー選択時に,その階層の深さに対応した複合音のフィードバック条件が,単音フィードバック条件に比べて,機器操作学習を促進するかどうかを,操作時間やエラー数などの量的データ,操作感やプロトコルなどの質的データに基づいて検討した.実験1では,25人の大学生被験者が,電子手帳の操作キイをパソコン画面上に表示し,フィードバック音をスピーカから出すシミュレータを用いて練習課題と操作課題をおこなった.さらに,メニュー構造についてのメンタルマップを書かせ,操作感に関する評定を求めた.被験者は,音インタフェースの異なる3条件に割り当てたその結果,複合音フィードバック条件は,階層に対応した単音フィードバック条件や,入力フィードッバックだけの統制条件に比べて,課題遂行時間が有意に短かった.また,この傾向は,コンピュータの使用経験が長い者ほど顕著であった.さらに,メニューに関するメンタルマップの正確さがメニュー選択数を減らし,その結果,課題遂行時間が短くなることが明らかになった.なお,操作感に関しては有意差はなかった.実験2では,20人の大学生被験者が,(実験1よりもメニュー階層が複雑な)電子手帳シミュレータを用いて練習課題と直後と1週間後に操作課題をおこなった.被験者は,音インタフェースの異なる2条件に割り当てた複合音フィードバック条件は単音フィードバック条件にくらべて,直後と1時間後とも課題遂行時間が有意に短かった.なお,操作感に関しては有意差はなかった.以上の2つ実験結果に基づいて、インタフェースにおける複合音利用が,メニュー構造の理解を助け,機器操作学習を促進する可能性について検討した.
分散型公共サービスのための情報ネットワークによる仮想施設運営システムの開発

本研究では、分散して提供される公共サービス(ここでは在宅老人介護支援サービス)を、情報ネットワークを用いて「仮想的な」施設(ここでは特別養護老人ホーム)として運営するためのシステムの開発と、そのために必要な情報の調査収集を行った。研究成果を以下に述べる。(1)公共サービス施設運営情報の調査収集まず、特別養護老人ホームにおいて、施設の構成要素と、それらの間で発言・共有されている情報・資材・映像について調査し、施設内のデータの流れや共有の状況を整理してデータベースを作成した。(2)仮想施設運営支援システムの構築前述のデータベースをもとに、情報ネットワーク上にデータの流れや共有の状況を再現し、仮想施設運営支援システムのプロトタイプ(仮想老人ホーム)を構築した。このシステムは、ハードウェア的には施設の要素となる「複数の施設利用者(在宅高齢者)」、「サービス提供者(介護者と医師)」、「管理者」の各拠点にマルチメディア端末を設置し、それぞれの端末を高度情報ネットワークで連結している。ソフトウェア的には、管理者・サービス提供者には個々の高齢者の自宅が施設内の居室であるかのように、また、高齢者には管理拠点が施設内のナ-スステーションであるかのように表現されている。つまり、高齢者は自宅にいながら、あたかも老人ホームに入所しているかのように介護や健康管理などのサービスを受けることができる。(3)仮想施設運営支援システム(仮想老人ホーム)の評価老人ホームのスタッフや医師などの協力を得てシステムの評価を行い、問題点の抽出と費用対効果などの実用化可能性を検討した。おもな結論として以下のことがいえる。・サービス提供主体が個別に収集している情報の一元化や共有が実現できることが利点である・ユーザインターフェース、ネットワークの速度、機密の保護、費用負担などの点について検討の必要がある本研究では、分散して提供される公共サービス(ここでは在宅老人介護支援サービス)を、情報ネットワークを用いて「仮想的な」施設(ここでは特別養護老人ホーム)として運営するためのシステムの開発と、そのために必要な情報の調査収集を行った。・サービス提供主体が個別に収集している情報の一元化や共有が実現できることが利点である・ユーザインターフェース、ネットワークの速度、機密の保護、費用負担などの点について検討の必要がある平成7年度は、仮想施設運営支援システムの構築と必要な施設運営情報の調査収集を行なった。まず、施設管理実態調査によって、施設構成要素の間にどのような情報・資材・映像などが発信され共有されているかを調査し、データベースとして整理した。この作業によって、施設内のデータの流れや共有の状況を把握することができた。次に、仮想施設として特別養護老人ホームを想定し、施設の要素となる複数の施設利用者(在宅高齢者)、サービス提供者(介護者と医師)、管理者のそれぞれの拠点にマルティメディア端末を設置し、それぞれの端末を高度情報ネットワークによって連結したシステムを構築し、データベースに基づいて、データの流れや共有の状況をシステム上に再現した。本研究は、分散して提供される(例えば在宅高齢者介護支援のような)公共サービスを情報ネットワークを用いて「仮想的な」施設として一元的に運営するためのハードウェアおよびソフトウェアの試行的な開発と、そのために必要な情報の調査収集を目的とする。前年度は特別養護老人ホームに対する施設運営情報の実態調査をおこなうとともに、WWWサーバ、データベース、ISDN回線を用いたリモートアクセス・サーバを組み合わせた仮想施設運営支援システムの構築をおこなった。平成8年度は特別養護老人ホームにおける情報収集・共有の形態をモデルに、高齢者が住み慣れた自宅での生活を継続しながらも、あたかも老人ホームに入所しているかのような介護と健康管理を受けられることを目標に、情報ネットワーク上で仮想老人ホームを運営・管理する仮想施設運営支援システムのプロトタイプを構築した。また、老人ホームのスタッフや医師などの協力を得てシステムの評価をおこない、問題点の洗い出しと費用対効果などの実用化可能性を検討した。結論として、個々のサービス提供主体が個別に収集している情報の一元化や共有が実現できること、問題点としてユーザインターフェース、ネットワークの速度、機密の保護、費用の負担などが明らかになった。今後は、自治体や病院・福祉施設などとの連携によって現場での実験や評価が必要となろう。
インターネット提供による発達障害児と教師のための教育診断・ラーニングシステム開発

発達障害のある児童生徒の多種多様な実態と教育ニーズ(障害特性や発達段階、学習到達度)に対応するため、「アカデミックスキル学習の教育診断システム(3分野の学習診断チェックリスト)」と、それに基づく、具体的な学校と家庭などの教育現場や家庭場面の学習に適した「e-ラーニング支援システム(基礎編・発展編の各3支援プログラム)」を開発し、インターネット上での実用化に向けての検討を行った。「教育診断システム」は国語、算数、生活科(行動)の3分野、「e-ラーニング支援システム」は生活科(社会性プログラム)、国語科(文章理解・作文プログラム)、算数科(数量・図形学習プログラム)を作成した。また、それらのプログラムのホームページ上での運用を目指して、実際的な教育現場への適用を行うために、限られた研究協力校・機関との連携(閉じられたループ)から、広域エリアによるネットワークでの検討を行うためのインターネットセキュリティについて限られた機関と研究協力者のみによるユーザー登録によって試験運用を実施して検討した。本研究における成果は大きく分けて次の4点である。1)発達障害児の適切な子ども理解と具体的な教育支援プロゲラムを教師と保護者等に広く直接的に提供することが可能です2)インターネット利用による時間・地理的な制約なくエリアネットワークを用い開発したプログラムとシステムの妥当性・有用性が検証可能3)インターネット利用により多数のユーザーからの研究成果の意見聴取が可能4)本プログラムの利用を発展させて、教師や家庭の学習場面(リアル空間)での支援プログラムへの応用が可能発達障害のある児童生徒の多種多様な実態と教育ニーズ(障害特性や発達段階、学習到達度)に対応するため、「アカデミックスキル学習の教育診断システム(3分野の学習診断チェックリスト)」と、それに基づく、具体的な学校と家庭などの教育現場や家庭場面の学習に適した「e-ラーニング支援システム(基礎編・発展編の各3支援プログラム)」を開発し、インターネット上での実用化に向けての検討を行った。1)発達障害児の適切な子ども理解と具体的な教育支援プロゲラムを教師と保護者等に広く直接的に提供することが可能です2)インターネット利用による時間・地理的な制約なくエリアネットワークを用い開発したプログラムとシステムの妥当性・有用性が検証可能3)インターネット利用により多数のユーザーからの研究成果の意見聴取が可能4)本プログラムの利用を発展させて、教師や家庭の学習場面(リアル空間)での支援プログラムへの応用が可能インターネットを利用した発達障害児とその担任教師への、具体的な学習支援を行うための「学習診断チェックリスト」と、それに基づく、具体的な学校と家庭などの教育現場や家庭場面の学習に適した「e-ラーニング支援プログラム」を開発し、実用化に向けて検討することを目的とし、初年度である17年度は、以下の3班の研究を実施した。第1班:(1)学習診断チェックリストの開発・再検討:インターネットによる発達診断チェックリストに蓄積されたデータの統計的検討を行い、それに基づき試作した学習診断チェックリスト(国語分野/算数分野/生活科分野)項目の再検討を行った。特に、学齢児版において相談件数の多い学習障害・広汎性発達障害の項目の再検討と充実を、第3班の研究エリアネットワークとの連携により、妥当性と有用性について検証した。(2)e-ラーニング・プログラムの開発:準備研究の中で開発した基礎編の3つのプログラム(言語学習プログラム/視知覚学習プログラム/ソーシャルスキルプログラム)のPC内仮想ネットワーク上の試験運用により、研究エリアネットワーク(研究協力校・機関)での適用を通して有用性の観点から再検討を行った。第2班:(1)HPプログラムの作成:第1班によって作成・検討された「学習診断チェックリスト(3分野)」と「e-ラーニング支援プログラム(基礎編3、発展編3)」のHP上の動作プログラムの検討を行った。(2)教育診断-ラーニングシステムの2つのシステムリンクの構築:「アカデミックスキル学習の教育診断システム(3分野の学習診断チェックリスト)」と「e-ラーニング支援システム(基礎編・発展編の各3支援プログラム)」を結ぶシステムプログラムの作成を行った。第3班:研究エリアネットワーク(研究協力校・機関)によるプログラムの有用性検証:学習診断チェックの項目の妥当性の検討とe-ラーニング・支援プログラムの基礎編の有用性の検討を東京学芸大学周辺地域にある研究協力校・機関と連携して行った。インターネット環境を利用した発達障害児のための「アカデミックスキル学習の教育診断システム(3分野の学習診断チェックリスト)」と「e-ラーニング支援システム(基礎編・発展編の各3支援プログラム)」を結ぶシステムプログラムの作成をおこなった。具体的には、検討を加えて更新された学習診断チェックリストとe-ラーニング支援プログラムの試験運用によるデータの統計的な検討を行い、研究協力してくれた対象児例と共同研究者からの意見記述を分析し、対象ユーザーの支援ニーズと、項目や支援プログラムの妥当性について検証した。特に、e-ラーニング支援システムの生活科(社会・自然プログラム)、国語科(文章理解・作文プログラム)、算数科(数量・図形学習プログラム)についての有用性に関する検証を中心におこなった。

そこでは、一般的なソーシャルスキルトレーニング(SST)プログラムを、生活科における知識や使用について工夫し、ノートパソコンを利用して、教師と子ども、保護者と子どもがゲーム感覚で遊べるソフトに仕上がるようにコンテンツを作成した。また、国語・算数科プログラムは、主に小学校低学年を対象とした、語彙・文法・語用や計算・文章題・図形問題などを、絵を多用して工夫した。一方、ホームページ上での運用を目指して、実際的な教育現場への適用を行うために、初年度の研究エリアネットワーク(限られた研究協力校・機関との連携:閉じられたループ)から、広域エリアによるネットワークでの検討を行うためのインターネットセキュリティについて限られた期間と研究協力者のみによるユーザー登録によって試験運用を実施して検討した。インターネット環境を利用した発達障害児のための「アカデミックスキル学習の教育診断システム(3分野の学習診断チェックリスト)」と「e-ラーニング支援システム(基礎編・発展編の各3支援プログラム)」を結ぶシステムプログラムを完成させた。e-ラーニング支援システムの生活科(社会・自然プログラム)、国語科(文章理解・作文プログラム)、算数科(数量・図形学習プログラム)についての有用性に関する検証(平成18年度)から明らかとなった修正点についてプログラムの変更を行った。生活科については、一般的なソーシャルスキルトレーニング(SST)プログラムを、生活科における知識や使用について工夫し、対象ユーザーである教師・保護者・子どもの支援ニーズにさらに合うようコンテンツや内容を修正した。また、国語・算数科プログラムについては、語彙・文法・語用や計算・文章題・図形問題などについて、研究協力してくれた対象児例と共同研究者からの意見記述の分析により問題の表現などを修正した。そのうえで「アカデミックスキル学習の教育診断システム」と「e-ラーニング支援システム」を近隣の小学校および発達支援機関にて、実際に子どもに適用し仕様について意見を求めた。得られた意見をもとに、コンテンツおよびプログラムの仕様について吟味修正をし、ホームページ上での一般公開に向けての準備を行った。ノートPCにおけるクローズな状態でのウェブページは作成し、学校や発達支援機関において適用を行った。
ロービジョン患者の視覚機能に及ぼす光の影響

黄斑疾患患者では、明るさが強くなるにつれて視機能が向上し、モノを見る中心となる固視領域の位置が変化すること、そして、検査に用いる固視標の種類によって固視領域が変化することを明らかにした。本研究は、従来の方法では日常生活における実際の視機能を評価出来ていない可能性を明らかにした点で臨床的に重要な知見をもたらした。さらに、ロービジョンケアのための視機能評価を行う際に必要な検査条件を明らかにしたことは臨床的な意義が大きい。本研究では、黄斑に障害を有するロービジョン患者の視覚機能に及ぼす光の影響を明らかにすることを目的としている。光量が視機能およびロービジョンエイド処方に及ぼす影響の解明のため、ロービジョンケアが必要な黄斑疾患を有する患者を対象として研究を行っている。この研究を始めるにあたり、旭川医科大学眼科外来に特殊検査のための予約枠を新たに設け、主に黄斑疾患専門外来と連携した体制を構築した。この特殊検査外来において、一般的な遠方視力検査、近見視力検査に加え、次の検査を行っている。読書視力、最大読書速度、臨界文字サイズといった読書の評価はMNREAD-Jを用い、明るさの異なる4条件下で評価を行っている。明るさは、一般的に読書に推奨されている500luxを基本として、それよりも明るい条件の2000, 5000, 7500luxとしている。なお、これらの検査の最中の動画を撮影し、視線の動きからPRL(preferred retinal locus)の評価を試みている。自覚的読みやすさの評価は、以上の検査終了後に行っている。この他、マイクロペリメトリーによるPRLと微小視野の評価、カラー眼底写真撮影による眼底像の評価、光干渉断層撮影による病変部断層像の評価を行っている。基礎的な準備実験を経て、年明けから特殊外来での検査を始めているが、現在までに、すでに10名(男性6名、女性4名、平均年齢76.2±9.21歳)に検査を施行した。症例数が目標に達した後、光量の違いにおける視機能の変化を検討する予定となっている。この検討により、ロービジョンエイド処方時の光に関する適切な条件、ならびに日常生活をおくる上で適切な光の環境条件が明らかになれば、ロービジョン患者の生活の質の向上に寄与するものと考える。本研究全体における対象者は、ロービジョンケアが必要な黄斑疾患を有する患者であるが、今年度は主に加齢黄斑変性を有する患者に関して研究をまとめた。対象となる者は39名(平均年齢78.6±7.6歳)であった。読書能力は、読書視力、臨界文字サイズ、最大読書速度で評価した。光量が視機能に及ぼす影響の解明のため、500, 2000, 5000, 7500luxの4種類の明るさを検査の際の照度条件とした。この結果、読書視力のみが照度の上昇に伴い有意に向上した(p<0.01)。500luxでは他の照度に比べ有意に低下していた(p<0.01)。次に、照度と黄斑部機能による読書能力の差を検討するため、これらをマイクロペリメトリーの結果から中心暗点群と非中心暗点群に分類したところ、読書能力は全ての照度で中心暗点群が非中心暗点群に比べ有意に低下していた(p<0.05)。読書視力のみが両群ともに照度間で有意差を認め(p<0.05)、照度上昇に伴い向上傾向を認めた。また非中心暗点群では500luxとそれ以外の照度で有意差を認めた(p<0.05)。さらに、加齢黄斑変性の病型による読書能力の差を検討するため、眼科画像検査の結果から滲出型と委縮型に分類したが、すべての読書能力において両群間で有意な差は認めなかった。加齢黄斑変性患者では、照度を一般的に読書に推奨されている500luxよりも上昇させることで読書視力は上昇し、その変化は2000lux以上で頭打ちになったことから、加齢黄斑変性患者の読書の際には、2000lux程度の照度が好ましいことが示唆された。また、照度による読書能力の変化は黄斑部機能の違いが影響していることが示唆された。本研究を始めるにあたり、研究初年度に旭川医科大学眼科外来に特殊検査のための予約枠を新たに設け、主に黄斑疾患専門外来と連携した体制を構築した。その結果、加齢黄斑変性を有する患者だけでも、従来の旭川医大病院眼科におけるロービジョン外来での年間症例数から想定される対象者数を上回る対象者を得ることができた。光量が視機能に及ぼす影響の解明に関しては、加齢黄斑変性を有する患者においては、十分な対象者数を確保でき、検査結果をまとめることができた。光源の波長特性が視機能及びロービジョンエイド処方に及ぼす影響の解明に関しては、光量が視機能に及ぼす影響検討に目途がついたため、計画通り、明るい光量を確保できるLED光源と従来のハロゲン光源を用いて予備実験を開始したところである。一方、光量が偏心視域に及ぼす影響の解明の研究目標に関しては、従来の眼底カメラを改良を断念し、デジタルカメラを用いて検査中の動画を撮影し、視線の動きから評価を試みる方法を一時的に採用していた。しかしながら、視線評価が現実的には困難であった。現在、視線キャプチャリングが可能なスクリーンベースのアイトラッカーを用いて、偏心視域の評価が可能か検討を行っている。

本研究の本年度の計画では、初年度計画に引き続き微調整を行いながら症例数を増やすことであった。研究の主体となる検討については当初の計画以上に進展している一方で、当初の計画より遅れているものがあるため、達成度の総括として、おおむね順調に進展していると評価した。本研究では、黄斑に障害を有するロービジョン患者の視覚機能に及ぼす光の影響を明らかにすることを主な目的としている。初年度は、主に評価法の検討を行った。2年目では、加齢黄斑変性を有する患者を対象に異なる照度を用いて読書能力を評価したところ、500luxよりも照度を上昇させることで読書視力は有意に向上し(p<0.01)、その変化は2000lux以上で頭打ちになった。これらを微小視野検査の結果から中心暗点の有無で分類したところ、読書能力は全ての照度で中心暗点群が非中心暗点群に比べ有意に低下していた(p<0.05)。照度による読書能力の変化は黄斑部機能が影響していることが示唆された。以上より、加齢黄斑変性患者の読書の際には、通常読書のために推奨されている500luxよりもさらに明るい2000lux程度の照度が好ましいことが明らかとなったところに意義がある。昨年からは、眼底を観察しながら、患者自身がものを見るために好んで使っている網膜領域(preferred retinal locus, PRL)の評価を行う装置を使用した。本研究で得られた結果を踏まえ、背景を2000lux相当の明るさに設定してPRLの評価を行った。黄斑疾患を有する患者を対象として従来の暗い背景で行った微小視野検査結果との関連を検討したところ、最も感度の良い場所に固視があるとは限らないこと、背景の明るさでPRLが変化することが明らかとなった。また、同じ明るい条件下でも、中心固視をしていない患者では、十字の固視標で評価したPRLと最も見やすい網膜領域、文字を認識しやすい領域ではそれぞれ位置が異なっていた。したがって、読みに関する視覚リハビリテーションやロービジョンエイド処方の際には、明るい背景で、文字を使って固視領域を評価する必要がある事が明らかとなったことは、ロービジョンケアを行う上で重要な情報である。光量がPRLに及ぼす影響の解明の研究目標に関しては、眼底を観察しながら眼底に固視標を提示し、どの網膜領域を使ってみようとしているのかを評価出来る装置を用いたことにより、研究初年度から検討してきた固視領域の評価法が確立した。これにより、黄斑疾患患者の固視と網膜感度との関係、背景の明るさによる変化、さらには、固視標の違いによる変化を明らかにすることができた。一方、光源の波長特性が視機能及びロービジョンエイド処方に及ぼす影響の解明に関しては、本研究での結果を踏まえ明るさの条件を検討しているところである。今後は、計画通り、LED光源と従来のハロゲン光源を用いた場合の視機能の差の検討に着手する研究初年度に旭川医科大学眼科外来に特殊検査のための予約枠を新たに設け、主に黄斑疾患専門外来と連携した体制を構築したが、その後近視外来とも連携した。これらにより加齢黄斑変性並びに近視製網脈絡膜萎縮の患者数はある程度確保できた。しかし、その他の疾患に関しては、本研究の対象となり、同意を得られた患者が当初の予定を下回ったことから研究遂行に想定以上に時間を要している。以上のように、研究の主体となる検討については当初の計画以上に進展している一方で、当初の計画より遅れているものがあるため、達成度の総括として、やや遅れていると評価した。
位相的ソリトンによるブレーンワールド模型の動的構築とブレーンダイナミクスの理解

本研究では現在の素粒子標準模型では十分に説明できていない力や素粒子の統一、ゲージ階層性、時空の次元数などを説明するため、標準模型を超える模型を構築することである。標準模型を超える模型としてはこれまでに様々なものが詳細に調べられてきている。本研究では特に余剰次元模型として従来の模型と比較して不自然な仮定が少ない模型を構築するために、その具体例として5次元SU(5)ゲージ理論における位相的な安定性をもつドメインウォール解を詳細に調べた。ドメインウォールの世界体積は3+1次元であり、これが高次元時空の中にダイナミクスの結果として発現するが、このことは安定な3+1次元時空がダイナミカルに生成されることを示している。この模型の特徴はドメインウォールの存在、すなわち、3+1次元時空の発現が同時にゲージ群の破れを決定することにある。この模型には5つの平行なドメインウォールが存在し、その余剰次元方向の位置は解のモジュライとして自由に動かせるパラメータである。特に5つが3重と2重のドメインウォールに分裂したとき、3+1次元有効理論に現れるゲージ群は標準模型のゲージ群であるSU(3)xSU(2)xU(1)に一致する。こうして我々が提案した5次元SU(5)模型は、本来別物として考えられてきていた標準模型の拡張であるSU(5)大統一模型と余剰次元模型という概念を自然に統一することが分かった。また、ドメインウォールは0質量のカイラルフェルミオンを自然に局在化させ、また従来困難であったゲージ場の局在化もOhta-Sakai機構を通じて実現した。大統一理論で問題であった陽子の寿命の問題も余剰次元方向のフェルミオンの波動関数の重なり積分が指数関数的に小さくなることで陽子崩壊を抑制できることを明らかにした。この他、ブレーンワールドへの応用を視野に入れ、位相的ソリトンに関する基礎的研究を幾つか実施した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、標準模型を超える新しい物理の候補である余剰次元模型、特に標準模型のゲージ階層性問題を自然に解決し得るブレーンワールド・シナリオについて5次元時空中のドメインウォールをブレーンと見なすことでより自然な模型の構成を目指す。これまでの先行研究ではドメインウォール上に質量0のノンアーベリアンゲージ場とアジョイント表現に属する0質量スカラー場を局在させることに成功している。研究初年度は、研究期間が4ヶ月間と短いため、研究実施計画にあるように、特にこれまでの研究で扱ってこなかったカイラルフェルミオンの局所化や基本表現のヒッグス場の導入について、他の研究者による先行研究を検討し様々な可能性を考えた。具体的にはドメインウォールで大統一理論(GUT)を実現する先行研究(R. Davis, D. George, R. Volkas, Phys. Rev. D77, 124038 (2008))や、高次元時空の特徴をうまく利用したヒッグスを必要としない細谷メカニズムとドメインウォールによるブレーンワールド・シナリオ模型を詳細に検討した。特にドメインウォールGUT模型は、カイラルフェルミオンとヒッグスをドメインウォール上に局所化することに成功しているが、一方で非可換ゲージ場の局所かについてはDvali-Shifman機構を仮定している。そこで、我々の先行研究で示した非可換ゲージ場の局所化機構と合わせることで,ドメインウォールによる標準模型の実現、またはDvali-Shifman機構を仮定しないドメインウォールGUTが実現され得ることが判明し、現在、具体的な模型の構築に向けた準備を行っている。また、別テーマとしてノンアーベリアン・ボーテックスによる、ブレーンワールド・シナリオの構築も検討しているが,これはほぼ数値計算などが終わり、成果をまとめる段階にある。本研究の目的は標準理論を超える新しい候補である余剰次元模型を自然な枠組みの中で構成することである。そのために高次元時空における超対称性ゲージ理論において、超対称性の破れを伴いかつ位相的に安定なトポロジカルソリトンの一つとしてドメインウォール(5次元時空の中の4次元膜)に注目している。特に標準模型に必要な場がどのようにしてドメインウォールに局所化されるのかという機構を明らかにすることが重要なポイントである。この点を明らかにするために本年度の行った研究は、(1)超対称ゲージ理論におけるドメインウォールの解析解を系統的に求める方法論の開発:ドメインウォールに局在するモードを解析する上で解析解が存在する場合はモード展開が厳密に行えるが、これまで知られている模型の大部分においては運動方程式が数値的にしか解くことができないため、数値的な近似解を用いなければならない。本研究によりこの点が改善され、厳密解の存在する模型でブレーンワールド模型の構築の可能性が広がった。(2)先行研究(Arai,Blaschke,Eto,Sakai PTEP2013,010003/093B01)でゲージ場とスカラー場の局所化が成功している超対称ゲージ理論には、ドメインウォールの他に一般にボーテックスとマグネティックモノポールが位相的ソリトンとして存在することが知られている。これらのソリトンがドメインウォール場の低エネルギー有効理論にどのような影響を及ぼすかということを明らかにするために、特にボーテックスとドメインウォールが共存するBPS解の詳細を調べた。この配位はこれまで特殊な極限を除いて解析解/数値解共に得られておらず、定性的な研究しかされていない。そこで一般的な結合定数の場合に数値的にBPS方程式を解いた。これにより低エネルギー理論に現れる磁荷の分布など様々な物理量を定量的に評価することが可能になった。