hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
携帯端末を活用した水泳学習支援システム（ｉＳｗｉｍ）の開発

携帯端末を利用した水泳学習支援システム(iSwim)を開発し,大学生40名を対象に3回の授業を実施した。初回にクロール及び平泳ぎで25m完泳できなかった学生(クロール7名,平泳ぎ12名)を抽出し,解説入り模範泳法を動画視聴で学習し,さらに水泳技術に関するクイズで水泳技術に関する知識を高めた後,自己の水中及び水上泳法を撮影・観察させた。2回目以降の授業で,自己の泳法と模範泳法の違いを,iSwimを用いて自己認識させたうえで,個々の具体的な泳法改善方法を教師がアドバイスする方法で,水泳練習を繰り返した。授業最終回に課題達成度テストを行った結果,全員がクロール及び平泳ぎで25m完泳することができた。目標1:初年度に準備した動画像配信サーバと,動画像を受信する携帯端末(iPod touch)を,実際の授業(小学校・中学校)での試用状態をビデオ撮影し,利用可能性について検討した結果,実際の授業に使用できることが確かめられた。しかし,当初予定していたiPodtouchよりは,iPadの画面が大きく視認性が高いことから,iPadの利用がより効果的であることがわかった。目標2:携帯端末に関する検討事項として,操作習熟に要する時間,操作性,防水加工,無線LAN接続の確実性,動画像サーバへのアクセス性能,バッテリー持続時間について検討した結果,実際の授業に十分活用できることが確かめられた。目標3:Webアプリケーションに関する検討事項として,アプリケーションの操作性,学習者のニーズに応じたプログラムの準備,適切なコンテンツがそろっているか,複数アクセスに対する対応等について検討した結果,学習者がかかえる様々な問題点に対する解決方法への対応が十分でないことがわかった。具体例を挙げると,クロールの息継ぎができない場合の解決方法として,顔の上げ方だけでなく,水中にある手のグライドも,同時に指摘するなどである。従って,次年度は様々な問題点に対する解決方法の具体的なリストアップに加えて,それに伴う画像や音声コンテンツの充実を図る必要性を感じた。震災の影響で繰り下げて実施したH23年度の目標1(動画像コンテンツの準備をする)については,撮影できたコンテンツ数が不十分なため,引き続き次年度も継続して収集する。最終年度は,解説入り模範泳法動画の視聴,水泳技術に関するクイズ,自己の水泳動作観察で構成された水泳学習支援システム(iSwim)を,すべて携帯端末で利用できるようにシステムを構成し,これらを利用して授業実践を行った。当初小学生を対象に実施する予定だったが協力小学校との日程調整等が難航したため,大学生40名を対象に3回実施し,最後に達成度テストを行った。授業初回で,クロール及び平泳ぎで25m完泳できなかった学生(クロール7名,平泳ぎ12名)を抽出し,解説入り模範泳法を動画視聴で学習し,さらに水泳技術に関するクイズ形式の設問に解答させることで,水泳技術に関する知識を高めた後,自己の水中及び水上泳法を撮影・観察させた。これらは全て携帯端末を利用して各自の学習進度に応じて行わせた。2回目以降の授業で,自己の泳法と模範泳法の違いを,携帯端末を用いた水泳学習支援システムで自己認識させたうえで,個々の具体的な泳法改善方法を教師がアドバイスする方法で,水泳練習を繰り返した。特に平泳ぎの手と脚と呼吸のタイミングに問題を抱えるケースの解決に大きな効果が見られた。今後の課題として,小中学生向け動画コンテンツ及び水泳技術に関するクイズの充実とともに,水中及び水上の動画撮影及び観察システムの自動化を進めることで,学校教育現場への普及を図りたい。H23年度の目標1は,動画像コンテンツの準備をすることであった。具体的には,a.目標(理想)とするフォームの動画像収集,b.よくある欠点やつまずきフォームの動画像収集,c.(b)の対処方法・練習方法の動画像収集,d.観点や学習ポイントを明確にしたコメントやイラスト入りの動画収集である。しかし,東日本大震災の影響により,予定していたプールが震災の影響で使用できないことや,放射線の影響で被験者の協力が得られないことなどにより,動画像収集が,全くできなかった。従って,研究協力者に対して支払う予定だった謝金やその他の経費を使うことができなかった。目標2は,収集した動画像コンテンツを配信するサーバの設置と運用方法について検討することであるが,情報端末を使ってストリーミング受信するのに適した動画像のファイルフォーマット・画像数・ビットレート等について検討を行い,最適な規格を割り出すことができた。目標3は,学習者個人が扱う情報端末(iPadやiPod touch)から,無線LAN経由で,動画像サーバへのアクセス方法の検討を行い,水泳学習の各段階で必要な動画像コンテンツを引き出せる,Webアプリケーションを作成した。

目標2と目標3は計画通り遂行できたが,震災の影響で実施できなかった目標1については,次年度以降の全体計画と調整を図りながら,H24年度に繰り下げて実施する。そのためH24年度実施予定だった研究計画の一部をH25年度に繰り下げて実施する。H23年度の目標1(動画像コンテンツの準備をする)を継続して収集すること,及び,H24目標3の学習者がかかえる様々な問題点に対する解決方法が十分でないことがわかったので,次年度も継続して,コンテンツ収集・解決策の増加に努める。H23年度の目標1(動画像コンテンツの準備をする)が,東日本大震災の影響により,予定していたプールが震災の影響で使用できないことや,放射線の影響で被験者の協力が得られないことなどにより,動画像収集ができなかった。しかし,残りの目標は達成できたので,目標1をH24年度に遂行することで,研究の遅れを取り戻すことは可能である。上記システムを活用した授業実践を行い,その効果を検証する。具体的な研究方法は,研究計画書にあるが,上記システムを使用したグループ(小学生および中学生の選択グループ)と使用しなかったグループで,学習動機,学習方略および水泳能力に差異があるか統計的に検証し,本研究システムの有効性について検討する。H23年度に実施できなかった目標1を重点的に行い,H23年度計画の動画像配信サーバと,動画像を受信する携帯端末(iPod touch)によるシステムをH24年度に完成させる。H24年度に実施予定だった,同システムを実際の授業(小学校・中学校)で試用し,その利用可能性を検討する課題は,H25年度に実施する。次年度の物品費に補填する。H23年度に実施できなかった目標1を重点的に行うため,旅費・人件費の使用が主となるが,情報端末の購入も併せて行う予定である。
定位放射線照射による神経細胞の生理学的変化に関する研究

器質性疾患による症候性てんかんが一回大量照射後に高率に軽快することが現在までの臨床研究で明らかとなり、放射線の抗てんかん作用がどのような機序によるものかを明らかにするために、ラット及びマウスのてんかんモデル(ELマウス及びNER:Noda Epileptic Rat)に臨床上、抗てんかん作用の認められる線量を一回で全脳照射(10Gy、20Gy、sham)して(N=30)、発作型、発作頻度を週一回づつ経時的に観察したが、照射後30週までの期間では明らかな発作頻度の減少は認められずに摘出した脳標本でも神経細胞に器質的な変化は生じなかった。本研究の目的は放射線により、てんかん庫性を持つ神経細胞が機能的に抑制を受け、かつ細胞死には至らない線量での生理的変化を明らかにすることであったが、使用したモデルに置いては高線量に置いてもてんかん原性が不活化せず、原発性てんかんを放射線によってコントロールするには症候性てんかんに比してより高線量を必要とする可能性が示唆された。今後はカイニン酸注入モデルなど発作焦点のより明らかなモデルを使用し、焦点に集中したより高線量の照射を行って経時的な発作頻度、及び焦点付近の神経細胞の生理学的変化を観察する予定である。現在までの我々の臨床研究により、一回大量照射(radiosurgery)後に高率に症候性てんかんが軽快あるいは消失し、器質性病変周囲脳のてんかん原性自体が治療的効果を受ける事が確認され,神経細胞が壊死に陥る事なしに機能的に抑制を受けた可能性が示唆されている.そこで部分てんかんのモデルとしてラット扁桃核キンドリングモデル,および全般性てんかんのモデルであるELマウス及びNER(Noda epileptic rat)に対する一回大量照射の効果に関する基礎実験を開始した.現在までの観察で20-25Gyの一回大量照射により,NERの一部で発作頻度の軽快が照射数ヶ月後より確認されているが,ELマウスでは発作頻度の軽快は認められていない.またキンドリングモデルでは,安定したモデルの作成に手間取りいまだ照射の評価には至っていない.平成10年後は引き続き各モデルの発作頻度を経時的に観察するとともに,発作頻度の軽快が確認された線量での神経細胞のストレス応答をHSP70を指標として検索し,そのタンパクレベルでの発現の程度、部位および時間的経過を神経細胞死を引き起こす高線量や発作誘発閾値に影響を与えない低線量と比較検討する予定である.器質性疾患による症候性てんかんが一回大量照射後に高率に軽快することが現在までの臨床研究で明らかとなり、放射線の抗てんかん作用がどのような機序によるものかを明らかにするために、ラット及びマウスのてんかんモデル(ELマウス及びNER:Noda Epileptic Rat)に臨床上、抗てんかん作用の認められる線量を一回で全脳照射(10Gy、20Gy、sham)して(N=30)、発作型、発作頻度を週一回づつ経時的に観察したが、照射後30週までの期間では明らかな発作頻度の減少は認められずに摘出した脳標本でも神経細胞に器質的な変化は生じなかった。
日米の証券化市場規制に関する比較法的研究

本研究では,近時の米国における証券化市場規制改革の対象となったのが証券化プロセスを改善するための規制と格付機関規制であるところ,そうした規制改革の効果は限定的なものにとどまる可能性があることを示した。また,本研究では,さらに掘り下げた検討のための基礎的作業として,そもそも市場規制の中核である情報開示規制が,どのような機能的限界を有しているのかについても検討を加えた。平成22年度は,米国における近時の証券化市場規制の改革動向について検討した。より具体的に,まず証券化プロセスについては,従来,原資産データの開示規制を除くと,特別な規制は課されておらず,おおよそ2008年3月米財務省・金融規制構造の現代化案,2009年6月米財務省・金融規制改革案で初めて提唱された後,同年7月投資者保護法案,同年11月金融安定化法案で具体化され,それらが2010年7月成立の金融規制改革法の一部に結実したので,本年度の研究では,これら近時の規制改革(案)を主たる検討対象とした。規制の中心は,証券化業者に対し,原資産に関する一定の信用リスクを保持するよう義務づけることで,原資産のリスク評価のインセンティブを与えようとするものである。他方,信用格付機関規制については,1975年にNRSRO制度が導入された後,2006年格付機関改革法で規制内容が大きく変容したのを経て,さらに2008年3月米財務省・金融規制構造の現代化案を受けて同年6月・7月にSEC規則改正案が提案された。これらは一貫して,情報開示規制・利益相反規制の強化を図る方向性を有していたのに対し,その後,2009年6月米財務省・金融規制改革案では,行政機関(SEC)による監督の大幅な強化をも志向して,全ての格付機関にNRSROとしての登録を義務づけることも企図された。しかし,2010年7月成立の金融規制改革法では,結局NRSROとしての登録は義務づけられず,行政監督の方向性が若干弱められているので,本年度の研究では,これら規制改革の動向の背景事情を明らかにするとともに,米国の動向の妥当性を明らかにする観点から,米国の影響を非常に強く受けながらも独自の証券法制を有しているカナダに出張して,同国の研究者との意見交換も行った。平成23年度は,平成22年度に引き続き,主に米国における証券化市場規制について検討した。より具体的な検討内容は以下の通りである。米国では平成22年7月における金融規制改革法(ドッド=フランク法)の成立を通じて新しい規制の大枠が示されるとともに,それを具体的なルールに落とし込むべく,SECの新しいルールが制定され始めている。平成23年度に検討したのは,それらのうちの証券化市場規制に関するもの,すなわち,証券化プロセスを改善するための規制および格付機関規制に関するものである。いずれも証券化市場の参加者のインセンティブ構造を改善するとともに,証券化市場の透明性を向上させるという観点からの規制改革が志向されているといえる。また,金融規制改革法における証券化市場規制の内容は,財務省が起草し,2009年7月に公表された投資者保護法案の内容をおおよそ引き継いでいる。ただし,投資者保護法案では,すべての格付機関にNRSROとしての登録を義務付けることが提案されていたのに対し,金融規制改革法では,かかる登録の義務付けは採用されていないといった違いもみられる。もっとも,SECのルールの少なくない部分は,提案の段階にとどまっていたり,あるいは提案すら行われていないなど,現実に制定されるまでには至っておらず,依然として流動的な要素も認められるため,引き続き立法動向に注視する必要があるといえる。上記の検討にあたっては,立法資料に依拠するとともに,金融商品取引法・会社法の研究者のほか,経済学の研究者との意見交換も定期的に実施した。わが国の証券化市場規制をどのように構築していくべきかを明らかにするため,以下の研究を行った。まず比較法的考察として,米国の証券化市場規制の改革動向について検討を加えた。2010年ドット=フランク法を通じた改革の対象となった規制は,証券化プロセスを改善するための規制(オリジネータや証券化事業者に原資産に関するリスクの一定割合を保持させるための規制など)と格付機関規制とに大別される。本研究では,本来的には,前者が中心になるべきであるが,有効な規制の構築が困難であることから,実際には後者の規制(より具体的には,情報開示規制・利益相反規制・行政監督)が中心になっていることを明らかにしたうえで,ただ,後者の規制についても有効性に疑問があるとする批判的な検討を行った。このことは,一般化すると,商品性が複雑なものについては,本来的に市場の規律付けが働きにくく,それを情報開示規制などの規制の強化によって回復することはそう容易でないこと,さりとて,行政監督もまた機能し難いことを示唆するといえる。これらの検討の結果については,現在,公表の準備を進めているところである。

また,本研究では,上記のことをさらに掘り下げて検討するための基礎的作業として,そもそも証券市場における情報開示規制にはどのような効用が期待されるのか,そして,どのような場合に強制的な情報開示規制が必要とされるのかを検討し,その成果の一部を論文として公表した。本研究の主たる内容は,米国における証券化市場規制の検討であり,その分析は順調に進んでいる。もっとも,米国の新しい規制は,いまだ完全にはその姿を明らかにしていないため,検討すべき事項は少なからず残っているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は平成24年度が最終年度であるため,米国における証券化市場規制の検討を継続するとともに,研究会等での報告,金融商品取引法・会社法の研究者や経済学の研究者との意見交換を行うことで,研究成果を取り纏めていきたい。
力触覚技術による医工融合基盤の革新

人工機械による非接触作業あるいは接触作業を実現するには、発現したい運動機能に応じて力源と速度源を加速度空間で制御しなくてはならない。本研究ではそのための一般的手法を確立し、アルゴリズム化を図るとともに、誰でも使えるようにカスタムLSIとしてハードウェア化することに成功した。これにより、人間の力加減を含む巧妙な動作をデータ化することが可能になり、このデータを人工機械で再現することで、これまで産業用ロボットでは困難であった環境に順応する作業や器用な運動が可能になる。これを、新たに開発した医工分野で使える11自由度22軸のHEM2で実験的に実証するとともに、技術移転を目指して社会実装を開始した。21世紀社会で希求されるQOLの充実を目的とし、本研究ではモーションコントロールの設計原理に基づき、ハプティクス機能のあるエンドエフェクタHEM2を開発し、身体支援の人工実現を可能にする。行為と身体機能との数学的解明のため、身体機能を「表現」する研究計画A、身体機能を「発現」する研究計画B、行為を「実現」する研究計画C、および、理論検証を行うための実験機を逐次試作する研究計画Dとの4つに研究計画を分割し並行して実施する。本年度は、研究計画A、BおよびDに関する研究をおこない、次のような成果を得た。1.位置、力、インピーダンスの情報に基づいて、動作再現時に力源・速度源の重みを決定する手法を確立した。提案手法を用いることで非構造環境下においても柔軟に動作が再現可能となった。2.力触覚情報の伝達には位置、速度、力の3要素の情報を双方向に伝達する必要があったが、3要素を組み合わせた平衡力のみを伝達することで力触覚伝達を実現するシステムを開発した。本システムを用いることで、力触覚情報量の削減が可能である事を示した。3.ハプティクス機能を搭載した5自由度10軸を有するハプティックエンドエフェクタHEM2を開発した。開発したHEM2は力触覚のある鉗子ロボットとしても十分な性能を有しており、直動、把持、ロール、ピッチ、ヨーの5自由度において鮮明な力触覚伝達性能を有していることを実験により確認した。今後は医学的な有用性を検証する。4.通信遅延を伴う多自由度力触覚伝達におけるCDOBによる遅延補償の不安定性を拡張補償法で解決した。5.力触覚を伝達するメディアに摩擦の少ない水を用いた水圧伝達手法を確立し、従来用いられていたワイヤ駆動のものに比べ、より鮮明な力触覚伝達が可能である事を実験により示した。以上の成果を学術論文、学会発表、招待講演などを通じて社会に発信した。本研究では成熟化社会において希求されるQOLの向上を目的とし、ハプティクス機能付エンドエフェクタHEM2を開発し、直接的な身体支援を人工実現する。さらに、同装置においてモーションコントロールの原理を適用し、行為と身体機能を数学的に解明する。本研究は、身体機能を「表現」する研究計画A、身体機能を「発現」する研究計画B、多機能統合による直接行為の「実現」を達成する研究計画C、および、理論検証実験を行うための試験機を開発する研究計画Dの4つを逐次達成することで遂行する。前年度において、実世界ハプティクス技術による身体機能の表現原理を確立し、研究計画Aについては完遂した。本年度は、研究計画Bに関する研究を主におこない、さらに当初の計画を前倒しし研究計画Cに関しても基本的な原理実験に着手した。具体的には、各研究計画に対し、次のような成果を得た。1.身体機能のひとつである把持・操りデータを収集し各データについて数学的に解析した。2.低自由度なシステムで単純動作を単位身体機能に分離,組み合わせをおこなう理論を確立し,実験により実証した。3.身体機能データの数学的解析を多自由度なシステムに応用するため、5自由度10軸ハプティックエンドエフェクタHEM2を用いて身体機能データの収集をおこない数学的に解析した。さらに、医学的な有用性を確認するために同機を用いて縫合糸の縫合を実現した.4.システムの小型化を目的とした、エンコーダレス位置推定法を確立し、低自由度動作において有用性を確認した。5.位置と力を遠隔に伝達することができる「フレキシブルアクチュエータ」を用いて体内から臓器の硬さを定量的に測定する「臓器触診デバイス」を開発し、動物実験により、有効性を示した。以上の結果を学術論文,学会発表,招待講演などを通じて社会に発信した。本研究では人間の複雑な行為を抽出できる人間支援プラットフォームHEM2を試作開発し、抽出した行為を、単自由度に分解、発現、複数軸時空間統合をすることで複雑な人間の行為を人工的に実現することを目指す。本技術は医療分野のみならず、広く産業や農業分野などにおいても工程の自動化が見込め、労働人口の減少する超成熟社会で高いQOLを達成する基盤技術となるものである。本年度は研究計画を前倒しして、多機能統合による行為の実現と身体機能支援システムの更なる多自由度化に関する研究を行い、次のような研究成果を得た。まず、構築したデータベースから身体機能を抽出し時空間統合することで、現実的な人間行為の実現を目指して、5自由度10軸だった身体機能発現システムを22自由度44軸多機能行為実現システムへと拡張し、擬似生体に対するin vitro自動縫合実験に成功した。次にネットワークを介した遠隔力触覚伝達における、多自由度動作の検証をプロトタイプHEM2を用いて達成した。

これにより身体機能の表現理論が遠隔操作によっても可能であることを示した。更に力触覚伝達において通信遅延が存在する場合に、座標変換を活用しその影響を低減させる手法や、情報の再受信によって通信遅延モデルを用いずにシステムの安定性を高めることに成功した。また、マイクロサージャリ用縫合糸の伸張動作における力覚増幅システムの開発、およびボイスコイルモータを用いた力触覚増幅伝達システムを構築し、人間には知覚することのできない繊細な力を操作する作業においても本技術が適応可能であることを示した。最後に多自由度口腔外科手術支援システムを試作し、外科手術支援において力触覚を用いた軌道誘導を達成し、モーションコントロールの基本原理が身体行為の直接的な支援にも援用可能であることを示した。以上の成果を学術論文、学会講演などを通して社会に発信した。平成27年度は当初の研究計画を越え大幅に前倒し、産業展開にも成功するとともに、HEM2を用いた外科支援行為の実現まで行うことができた。特に後者は多自由度動作であり、その基本となるHEM2の試作は研究計画Dに含まれており、外科支援に適した22自由度44軸のものを製作することができた。試作したHEM2の先端部でジンバル構造をとっており、体内に挿入しても十分な動作が確保される。更に、製作したHEM2に対して身体機能の「表現」理論(研究計画A)、「発現」理論(研究計画B)および行為「実現」理論(研究計画C)を実装した。具体的には外科手術における縫合動作を例とし、人間の行為から運動の三要素を抽出し実データとして表現、それらをインデックス化し、自由に発現、さらに発現した単機能を時空間統合することで、HEM2単体による自動縫合、自動結紮を恐らく世界で初めてIn vitro実験において成功した。また、マイクロサージャリ支援ロボット、口腔外科手術支援ロボットの開発にも成功し、遠隔操作に欠かせない通信遅延補償に高周波数ダンパ方式を考案し安定性の問題を解決した。これは平成28年度に実施する予定であった研究内容であるが、前倒しで実施できたことになる。この研究成果により人間の身体行為をメディア情報として取り扱い(コンテンツ化)、任意に再実行可能であると示すことができた。この結果は医療行為のみならず、産業界において人手が必要とされている作業の自動化へも転用可能な技術である。実際に企業に技術移転を行い、危険作業を伴うゴミ溶融炉前作業の無人化に成功した。このように、基礎理論の確立と実験的な検証及び産業界への技術移転まで成功裡に完遂してきており、医工融合技術による社会技術基盤の革新への見通しがたったと言える。以上より平成27年度は当初の目標以上の成果が達成されていると考える。本研究はモーションコントロールの基本原理を用いた人間支援システムであるHEM2の開発通じて、人間の動作を抽出し、これを複数軸時空間統合して人間のしなやかで力強い行為を抽出、記録、再現することを狙っている。それにより医療分野のみならず、広く産業や農業分野などにおいても大きな貢献が期待でき、労働力がより希求されているものの実際の労働人口が減少していく超成熟社会の基盤技術となる得る。本年度は昨年度に続き研究計画を前倒ししたばかりではなく、一般性の高い多自由度の新しいHEM2を設計し、製作にまで至った。これを含め、次のような研究成果を得た。
p進楕円ディオファントス近似を用いたabc予想への新しい橋渡し

2009年のCrelle誌第628巻に発表したS.Davidとの共同論文は、楕円対数一次形式のディオファントス近似であり、代数的数係数の高さに関する最良近似に初めて到達したものである。1964年以来の未解決予想であったS.Langの予想がこの結果により解決された。p進版としては2個のp進楕円対数の一次形式のp進付値の下からの評価を与えた。両者とも代数的数係数に関する最良近似に到達し、従来の結果を改良している。p進版の論文はKyushu Journal of Mathematics,2010年第64巻2号に掲載決定されている。2個のp進楕円対数のみならず、一般n個のp進楕円対数の代数的数係数一次形式に関する評価もまとめているが、これが出版されれば代数体で定義された楕円曲線に対してMordell-Weil群の基底のわかる場合のS整数点の計算が常に可能となる。p進対数一次形式を用いて、abc予想の評価を得る研究目的のために、p進楕円対数関数を用いてp進楕円対数の代数的数係数一次形式のp進付値の下からの評価を求める。未解決予想「abc予想」は現在の最大の整数論の問題である。p進楕円対数一次形式の下からの評価がabc予想への応用を与えることは,C. StewartやKunrui Yuらの今迄の研究によって良く知られている。それらは通常の指数関数の逆関数である対数のある一次形式の近似によって得られている。一方、楕円対数一次形式というディオファントス近似においては,研究代表者とS. Davidとの共同研究により,いわゆる最良評価,すなわち理論的に最も良い評価が得られている,そのp進付値での類似も概ね計算済みであるが,特に3個のアルキメデス付値での楕円対数の一次形式,およびp進付値での楕円対数の一次形式に限った場合に,M. MignotteやM. Laurent, Y. Nesterenkoらの方法を用いて,より精密な結果を得ることが出来た。これからより多い個数の楕円対数の一次形式に関する貢献が得られるかどうかを,現在検討中である。関連するp進および標数pでの整数値関数についての近似の結果を,ドイツのOberwolfachでの研究集会に出かけて発表した。また,超幾何関数への応用も得られて,M. Huttenerとの共同論文になった。その他に楕円曲線のある考察が一つの不定方程式での整数点の解の決定に役立つという研究もS. Laishram, T. N. Shorey. R. Tijdemanと共同でおこない,Eulerの結果の拡張と言う形で論文に発表した。京都での研究集会等においては単数方程式において解の少ない場合の方程式の分類を行った。現在このテーマについては更なる考察と,指数方程式の整数解や代数曲線上の整数点の分布との関連を調べている状態である。p進対数一次形式の下からの評価がabc予想への応用を与えることは良く知られており、指数関数の逆関数である対数の一次形式について研究されてきた.一方、指数関数ではなくワイエルストラスの楕円ペエ関数の逆関数としての楕円対数の一次形式からも、類似の議論がHall予想などから存在し得る.楕円対数の一次形式の下からの評価というディオファントス近似において、研究代表者とS.Davidとの共同研究により,いわゆる最良評価すなわち理論的に最も良い評価が出版された.下記の業績に記された「Linear forms in elliptic logarithms, Journal fur diereine und angewandte Mathematik, Vol.628(March2009),pages37-89」の論文である.この評価はアルキメデス付値に対するものである.また、上記の研究では楕円対数関数が定義され、そのテイラー展開の係数の代数的評価が鍵となっている.これらはやはりS.Davidとの共同研究として、「Logarithmic Functions and Formal Groups of Elliptic Curves, Diophantine Equations, Tata Institute of Fundamental Research, Narosa Publishing House,2008,243--256」に出版された.これをp進付値ではかるにはまずp進楕円関数の定義をしなくてはならない.さらに楕円対数関数のp進版も定義しなくてはならない.これらの定義を行い、係数の評価を行ってp進楕円対数

一次形式の下からの評価を計算し、その定数項迄求めた結果を、2009年の3月のパリHenri Poincare研究所の研究集会のオープニング基調講演にて発表した.評価を表す数のうちの楕円曲線の高さに関する部分を、楕円曲線の定義方程式の係数の高さにするのではなく、楕円曲線のj-invariantの高さにしておけば、楕円曲線の定義方程式の取り方によらずに同型なものを全て同じ数で扱えることに気づいて、現在その項を修正して計算している.また、上記の研究での方法を超幾何級数の値に対するディオファントス近似に応用し,M.Huttnerとの共同研究論文として結実した.p進対数一次形式の下からの評価から、abc予想のより良い評価を得ることが、この研究の目的である。そのために、通常の指数関数の逆関数である対数関数ではなく、p進楕円関数の逆関数であるp進楕円対数関数を用いて、対数一次形式の下からの評価を求めている。まずは2個のp進楕円対数を考え、その代数的数係数一次形式のp進付値の下からの評価を考えた。今迄の評価を改良して、代数的数の高さに関する最良近似に至らしめたが、その主な手法は行列補間法と、楕円関数から楕円対数関数への変数変換を楕円曲線のFormal Group上でおこなったということである。種々のデータに依存する評価の定数部分を完全に決定し、全て具体的に数値で表すことに成功している。実際の計算はp進解析の諸性質に基づいておこなわれた。また、岩澤の対数関数を用いたYu Kunruiのp進対数一次形式の結果の類似を、p進楕円対数関数に関しておこなうことも出来た。岩澤の対数関数の場合は、全平面での解析接続が可能であるので通常のp進解析関数の持つ困難さが回避できる。これについては現在論文執筆中である。2009年度中に発表した論文は、p進ではないアルキメデス付値における楕円対数一次形式の下からの評価についての最良近似であり、S.Davidとの共同論文である。ここでは楕円関数の逆関数である楕円対数関数を微分形式の形式積分としての級数で定義し、各係数の高さをうまく評価したことが成功の本質的な理由である。なお、2個のp進楕円対数のみならず、一般n個のp進楕円対数の代数的数係数一次形式に関する評価も現在計算しており、これが出版されれば、代数体で定義された楕円曲線でMordell-Weil群の基底のわかる場合のS整数点の計算が、常に可能となる。実際にS整数点を求めるにはreduced boundの手法が用いられる場合に帰着させる必要がある。
分子の内部自由度と外部自由度の同時制御による分子内量子過程の完全制御

1.高強度フェムト秒パルスによる非断熱的分子配列の制御フェムト秒パルスを4f型のパルス整形器を利用して任意の波形を作った後、気相の分子に照射することで非断熱的な分子配列を制御した。イオンイメージング技術を用いると分子軸の方向を時々刻々高精度に観測することができる。本研究では、このイオンイメージングの結果をパルス整形冊に直接フィードバックし、その情報を用いたパルスの最適化を行った。本年度は、その最適化パルスに関して解析を進め、非断熱配列に有利な条件をある程度定量的に導き出した。具体的には、整形した結果得られたダプルピークを持つパルスが実効的なスペクトル幅の低下と同等であることを示した。さらに、単一バルスで同程度のスペクトル幅を持つパルスでほぼ同じ結果を与えることも確認した。これにより、非断熱配列の有効性を照射パルスの周波数軸から議論できるようになった。本研究の成果の重要な側面は、開発したイオンイメージングのフィードバックが有効に機能していることが確認できた点である。これにより、イオンイメージを指標とした任意の回転状態の分子集団を生成できる可能性が開かれた。2.断熱励起ラマンサイドパンド光に関する研究気相の分子を高強度の2波長で断熱的に励起すると、通常では達し得ないような高効率なラマンサイドバンド光を発生させることができる。このとき、発生したサイドパンドはビームの断面形状も良く、相互コヒーレンスも高いので、フーリエ合成によって超高繰り返し超短パルス列の生成も可能である。本研究では、励起の2波長と同時に、時間的空間的にオーバーラップの良い第3の光として、第2高調波を同時に入射し、可視全域を越える超広帯域なサイドパンドの同時生成に成功した。この研究をさらに発展させ、基本波および倍波から発生したサイドバンドが互いに周波数軸上で完全に重なるように調整することで、搬送波位相が測定できることを示した。これは、光コムでの測定の応用であるが、他の参照光を必要としない画期的なパルス発生、測定法として期待できる。分子の量子過程を最適化するためのシステムの開発を行った。まず、フェムト秒パルス整形器の高度化を図った。フィードバックシステムを応用し、偏光状態を実験者が思う通りに時間変化するパルスの発生に成功した。この技術を本研究室の気相分子の配列技術と組み合わせれば、光と分子の相互作用において、分子軸と偏光方向の相対的な関係も含めて最適化することが可能となる。最適化実験に利用するための分子の状態の観測手法として、イオンイメージング法を採用した。本研究では、イオンイメージを直接フィードバックできるように、データ取得システムの開発を行った。容量の大きいイメージデータを効率よく処理することで、実験装置の繰返し速度である10Hzを上回るイメージの処理速度を実現した。この成果により、イオンイメージを指標とした分子の状態制御が可能となった。イオンイメージのフィードバックを利用した最適化制御実験の第一歩として、分子の非断熱的な配列状態を制御した。遺伝的アルゴリズムを利用した最適化の結果、2つのほぼ等しいピークを持つパルスが得られた。計算機シミュレーション、および、ダブルパルス実験を行うことにより、特定の条件化では、2つのピークを持つパルスの方がフーリエ変換限界パルスよりも効率が良いことが確認できた。さらに計算機シミュレーションを進めると、分子配列の効率は、光パルスの複雑な時間波形ではなく、パルスの継続時間によって左右されることがわかった。実際、同程度の時間幅のシングルパルスでも配列状態を高効率化できることが分かった。この結果から、光パルスの継続時間によって、各回転励起状態が獲得する位相に変化をつけられることが示唆される。一方で、継続時間を最適値よりも長くした場合には、高い回転励起状態の効率的な励起が難しくなることなども分かった。

この研究をさらに発展させ、基本波および倍波から発生したサイドバンドが互いに周波数軸上で完全に重なるように調整することで、搬送波位相が測定できることを示した。これは、光コムでの測定の応用であるが、他の参照光を必要としない画期的なパルス発生、測定法として期待できる。
皮質・小脳・上丘によるサッケード眼球運動制御機構の複合的モデルの構築

サッケード眼球運動は日常生活において重要な運動であるが、その制御機構には不明な点が多い。サッケードは100ミリ秒以下の極めて短時間に行われる運動であり、そのため運動中には制御されていないと考えられてきた。しかし本研究により大脳皮質からの視覚情報によってサッケード運動中に精密な制御が行われていることが明らかになった。この結果は運動制御だけではなく、視覚認知や注意といったより高次の脳機能の理解にも繋がるものと考えている。サッケード眼球運動の制御機構を明らかにするために、一次視覚野を損傷したニホンザルを用いて実験を行った。平成, 20年度においては運動パラメータの詳細な解析を行い、健常側へのサッケードと傷側へのサッケードと比較した。健常側へのサッケードにおいそは初速度のばらつきを補正しそ正確性を増すための制御が運動中に働いていることが観察された一方で、損傷側へのサッケードにおいてはこうした制御は著しく減少しており、初速度のばらつきがそのまま運動全体を支配していることが明らかになった。従来サッケード眼球運動は原始的で単純な運動であると考えられてきたが、今回の結果は、上丘系による運動の開始指令と、皮質を介した運動制御という複数の要素からなる複合的な糸によって生み出されていることを示唆している。サッケード眼球運動は注意や意欲といった高次の情報からの影響を強く受けていることが知られており、また臨床的にも様々な病態に関運した症状が報告されている。サッケード眼球運動の制御機構を明らかにすることによって単なる運動制御のみならずより広範の脳機能との関連を知る手がかりとなると考えている。本研究で柵われている一次視覚野の損傷によって傷害される系は複数存在するが、眼球運動の制御においては特に小脳が重要であることが知られており、一次視覚野から視覚情報を受ける皮質-小脳系が補正的な制御機能を担っているのではないかと考えられる.現在上記の行動実験の解析と平行して、電気生理学実験の準備も進めており、今後は電気生理学実験によってサッケード眼球運動制御機構を明らかにし、さらにモデル的アプローチからより深く理解することを計画している。サッケード眼球運動の制御機構を明らかにするために、一次視覚野を損傷したマカクザルを用いた実験を行い、その解析を行った。更に平成21年度においては上丘の神経活動の記録を行い、解析を進めている。現在までの解析により、一次視覚野の損傷によって、サッケード眼球運動中の補正的な制御が傷害されていることが明らかになっている。従来サッケード眼球運動は極めて速く短時間に終わり、運動中に制御を受けない単純な運動であると一般的に考えられているが、今回の結果は、一次視覚野を介した皮質系の視覚情報によって、運動の制御が行われていることを示している。また、運動の開始時においては一次視覚野の損傷による影響が少ないことから、上丘を介した系による運動開始指令と皮質を介した運動制御機構がある程度独立して機能しており、サッケード眼球運動はこうした複合的な系によって生み出されていると考えられる。過去に提唱されたモデルにおいては、特に運動の終止指令において小脳が重要であることが示唆されており、こうしたモデルによって、現在までの結果がより包括的に説明できるものと考えている。サッケー眼球運動は、臨床的にも重要でうり、また注意や意欲と行った高次脳機能と強い関係があることも知られている。本研究によって、サッケード眼球運動の制御機構を理解することにより、単なる運動制御を明らかにするだけでなく、高次脳機能がどのように運動に影響を与えて行動として発現するかを知り、あるいはサッケード眼球運動の変化がら疾病診断を行う際の手助けとなる知見得ることができると考えている。
チノ語および周辺諸言語の記述的・対照的研究

本年度の研究実績は主に海外現地調査と研究発表の2つに分けられる。海外現地調査は今年度7月9月と、1月2月の2回行った。第一回調査では、昨年度に引き続き、チノ語悠楽方言の文法調査を行い、特に使役構文や後置詞、および文末助詞について記述を行った。また自然発話の採集に勤めた。同時に現地で話される漢語方言の予備的調査を行った。調査期間の後半では、チノ語方言の中では重要でありながら、ほぼ未記述となっている補遠方言の予備調査を行い、約500語の語彙を採集した。更に周辺地域の民族の居住状況などを視察した。第二回調査は短い期間であったが、主に自然発話採集を中心に行った。研究発表は3回行った。まず10月にスウェーデン・ルンド大学で行われた、「第37回国際シナ・チベット言語学会議」にて、Causative Constructions in Youle Jino'と題し、チノ語悠楽方言の使役構文について発表した。11月には京都大学で行われた「第54回日本中国語学会全国大会」にて、「チノ語における漢語からの文法的借用」と題し、チノ語が現地の漢語方言から受けた多くの影響を文法的な側面から記述し、その原理について発表した。更に12月には東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所で行われた、The fourt h meeting of International Conference on Tonal Phenomenaでマゾードン教授の行ったタマン系諸語の声調に関する発表に対し、コメントをつけた。これは本研究員が調査しているチノ語および近隣諸語における声調の捉え方もタマン系と類似していることを主張したものである。これについては論文形式で2005年度に出版される予定である。このほかにもチノ語の疑問助詞や動詞連続構造についても詳細に検討を行った。これらについては今後順次、研究発表・論文投稿を行う予定である。本年度の主な研究実績としては海外調査と学会発表、および論文投稿の3つがある。本年度海外調査は2回(2003年7-9月、2004年1-2月)行った。両調査ともチノ語の文法記述のため、中国雲南省西雙版納州に赴き、単文を中心にチノ語話者に聞き取りを行った。特に使役構文・受動構文・アスペクトの問題を中心に調査した。また声調交替の問題を明らかにするため、動詞・形容詞の語彙を再調査した。さらに50歳代の話者の自然発話をMDに録音し、若い世代の話者とともに再構成する作業も行った。第二回調査ではチノ族の祭りであるトモク節も取材し、現地入りしている他の人類学者・言語学者とも交流した。これら2回の調査で今年度の目標であった名詞修飾構造や使役構文、助詞関連の概要が明らかとなった。とくに後置詞の名詞句に対する結合条件についてはより明確に考察でき、次年度の学会で発表する予定である。2003年11月末にオーストラリア・メルボルン市で開かれた第36回国際シナ=チベット言語学会議に出席し、'Jino Tone Alternation'という題でチノ語の声調交替の問題を発表した。この会議におけるチベット=ビルマ系諸語研究の最近の動向について、本研究員の意見を踏まえた形で、『通信』(110号、東京外国語大学アジア・アフリカ研究所発行)に投稿している。また「韻母からみたチノ語音韻史」という題で『京都大学言語学研究』第22号(2003年12月発行)に投稿している。これはチノ語の音節構造の中から、とくに主母音+末子音の歴史的変遷について論じたものである。これにより漢語・ダイ語との音韻面における言語接触が明らかとなり、文法面での言語接触を考察する契機となった。
溶液中での半導体表面の微細構造の観察と制御

1.レ-ザ-スポット走査装置の高速測定用ハ-ド、ソフトとデ-タ処理ソフトの開発本装置については本研究開始前の共同研究により基本構造は完成しており、測定の高速化が最大の課題であった。初年度のスウェ-デンにおける研究により、デ-タ処理を32ビットパソコンで行なうためのソフトを完成した。また、制御用パソコンとデ-タ処理用パソコンを並列利用することにより測定/処理の効率化に成功した。2.レ-ザ-スポット走査光電流/螢光同時測定装置の開発光電流と螢光を同時に測定することにより空間電荷層の厚みや表面再結合速度に関する情報が得られることをこれまでの研究により明らかにしている。この測定をレ-ザ-スポット走査と組み合わせることによりこれらの特性の平面分布に関する情報を得ることが可能である。現有のレ-ザ-スポット走査光電流/反射光同時測定装置の集光プロ-ブの改良とフオトンカウンティングシステムの採用により標記装置を実現した。3.レ-ザ-スポット走査顕微鏡の分解能に関する理論的研究本法を半導体/溶液界面に適用した場合レ-ザ-スポット径(4μm)に比べて分解能が低く(数十μm)しかも半導体表面を白金で処理すると分解能が向上するという結果が見い出された。理論的解析により少数キャリアの拡散長や表面反応速度によって分解能が決定される事を明きらかにした。4.レ-ザ-スポット走査顕微鏡による表面に微細金属パタ-ンをもつ半導体電極に関する研究半導体表面に貴金属の微細パタ-ンを施し、レ-ザ-スポット走査顕微鏡により測定を行なった。バイアスや対象とする反応に応じて分解能が変化した。これらの結果を上記の3での理論により解析した。つまりバイアスにより表面反応速度と半導体内部の拡散速度の比が変化し、また反応によって対応する反応速度が異なるためにこのような結果になったものである。本手法によって表面反応速度を定量化できる方法を確立した。5.溶液中、in situ電極表面連続観察用STMシステムの開発通常のSTM測定では試料と探針の間に流れるトンネル電流を一定にするように探針を上下させ、固体表面の凹凸像をえる。しかし、そのままでは試料の電位を規制することはできず、液体中での測定には問題がある。しかも、液体中ではトンネル電流よりはるかに大きな、電気化学反応にともなう電流(ファラデ-電流)が試料に流れ、STM測定が全く不可能となる場合も多い。本研究では大気中測定用STMシステムに自作のポテンショスタットをくみあわせ、また電気化学セル中に試料と探針の他に、参照電極(RE)と対極(CE)を設け、探針と試料(WE)の電位を独立に制御可能なシステムを構築した。なお電極の表面構造を連続的に観察、記録するためにSTMの出力信号をPCMデ-タレコ-ディングシステムを用いてビデオ信号に変換、ビデオテ-プに記録可能とした。また、探針も先端以外の部分をガラスや絶縁性の樹脂でコ-トし、溶液に触れる部分をできるだけ小さくし、探針に流れるファラデ-電流をおさえた。6.走査型トンネル顕微鏡による半導体電極/溶液界面の電位分布と反応にともなう半導体電極表面構造変化の追跡半導体表面をSTM観察する場合、半導体の空間電荷層のためにブラットバンド電位より逆バイアス側では探針が表面に衡突する。この現象を利用して、探針に流れる電流と探針の上下動を記録する事による半導体/溶液界面の電位分布決定法を確立し、GaAsおよびGaP電極に適用した。光照射下でのnーGaAsのアノ-ド溶解およびPーGaPのカソ-ド分解さらにnーGaAsおよびPーGaAs上への金属のカソ-ド析出反応に伴なう表面構造変化を追跡した。

つまりバイアスにより表面反応速度と半導体内部の拡散速度の比が変化し、また反応によって対応する反応速度が異なるためにこのような結果になったものである。本手法によって表面反応速度を定量化できる方法を確立した。5.溶液中、in situ電極表面連続観察用STMシステムの開発通常のSTM測定では試料と探針の間に流れるトンネル電流を一定にするように探針を上下させ、固体表面の凹凸像をえる。しかし、そのままでは試料の電位を規制することはできず、液体中での測定には問題がある。しかも、液体中ではトンネル電流よりはるかに大きな、電気化学反応にともなう電流(ファラデ-電流)が試料に流れ、STM測定が全く不可能となる場合も多い。本研究では大気中測定用STMシステムに自作のポテンショスタットをくみあわせ、また電気化学セル中に試料と探針の他に、参照電極(RE)と対極(CE)を設け、探針と試料(WE)の電位を独立に制御可能なシステムを構築した。なお電極の表面構造を連続的に観察、記録するためにSTMの出力信号をPCMデ-タレコ-ディングシステムを用いてビデオ信号に変換、ビデオテ-プに記録可能とした。また、探針も先端以外の部分をガラスや絶縁性の樹脂でコ-トし、溶液に触れる部分をできるだけ小さくし、探針に流れるファラデ-電流をおさえた。6.走査型トンネル顕微鏡による半導体電極/溶液界面の電位分布と反応にともなう半導体電極表面構造変化の追跡半導体表面をSTM観察する場合、半導体の空間電荷層のためにブラットバンド電位より逆バイアス側では探針が表面に衡突する。この現象を利用して、探針に流れる電流と探針の上下動を記録する事による半導体/溶液界面の電位分布決定法を確立し、GaAsおよびGaP電極に適用した。光照射下でのnーGaAsのアノ-ド溶解およびPーGaPのカソ-ド分解さらにnーGaAsおよびPーGaAs上への金属のカソ-ド析出反応に伴なう表面構造変化を追跡した。
骨形態形成におけるTRPS1遺伝子の機能解析

常染色体優性遺伝性の骨格異常疾患である毛髪・鼻・指節症候群の原因遺伝子であるTrpslの骨形成に挙ける機能を解析する目的でTrpsl遺伝子をノックアウトしたマウスを作製した。ホモのTrpslノックアウトマウスは生後まもなく呼吸不全で死亡した。気管支軟骨形成を検索したところ気管支軟骨板の正常構造は見られず、小円形の軟骨形成が起こっていた。また肋軟骨は脆弱で胸郭の形が横に幅広い異常な形をしていた。さらに石灰化は遅延し、約30%の割合で胸骨に接続する肋骨が8本見られた。Trpsl蛋白に特異的な抗体により骨端軟骨におけるTrpslの局在を検索した結果、関節軟骨細胞と前肥大軟骨細胞に最も強く発現していた。またII型コラーゲン、X型コラーゲン、Indian hedgehogをプローブとしたin situ hybridizationにより骨端軟骨での発現を検索した結果、増殖細胞層、前肥大細胞層、肥大細胞層にそれぞれ発現が認められ、ノックアウトマウスで各々の層の長さがワイルドタイプに比し延長していた。さらにBrdUの取り込みによる細胞増殖能を検索したところ、ノックアウトマウスの軟骨細胞増殖が有意に低下していた。また骨端軟骨部における肥大軟骨細胞のアポトーシスがノックアウトマウスで著明に低下していた。これらのことよりTrps1は軟骨細胞の分化・増殖・アポトーシスを制御する骨軟骨形成に重要な機能を果たすことが明らかになった。ヒトの遺伝性疾患である毛髪・鼻・指節異形成症(TRPS I)の原因遺伝子であるTRPS1はポジショナル・クローニングによりヒトで始めてクローニングされた遺伝子であるためその機能および生理学的意義は不明である。よってTrps1の機能を検索するためノックアウトマウスを作製した。ホモ接合体Trps1-/-は外見上、頭が小さく手足が短かった。また鼻毛の発育が著しく低下していた。LacZ染色によってTrps1の発現様式を検索すると、胎齢の9.5日から発現が始まり骨端軟骨および毛嚢に強く発現していた。アリザリンレッド・アルシャンブルー染色で新生児マウスを観察した。頭部・顔面の骨は小さく、下顎骨には長さの減少と形の異常が見られた。ヘマトキシリン・エオジン染色による組織学的検索を行った結果、骨端軟骨において軟骨細胞の形態学的異常が見られた。骨端部から中央部にかけての軟骨細胞への分化が十分におこっておらず明瞭な増殖軟骨から肥大軟骨への層状構造が見られなかった。さらに電子顕微鏡により軟骨組織の微細構造を検索した。Trps1ノックアウトマウスでは軟骨細胞の異形性がみられ細胞質の構造の異常が見られた。また細胞外マトリックスにも異常が見られ、明瞭なコラーゲン線維が見られなかった。次に軟骨分化マーカーをプローブとした軟骨細胞のin situハイブリダイゼーションを行った。その結果、Trps1ノックアウトマウスでは前肥大細胞および肥大細胞層がワイルドタイプマウスに比較して著明に延長していることが見いだされた。常染色体優性遺伝性の骨格異常疾患である毛髪・鼻・指節症候群の原因遺伝子であるTrps1の骨形成における機能を解析する目的でTrps1遺伝子をノックアウトしたマウスを作製した。ホモのTrps1ノックアウトマウスは生後まもなく呼吸不全で死亡した。Trps1蛋白に特異的な抗体により骨端軟骨におけるTrps1の局在を検索した結果、関節軟骨細胞と前肥大軟骨細胞に最も強く発現していた。さらにBrdUの取り込みによる細胞

増殖能を検索したところ、ノックアウトマウスの軟骨細胞増殖が有意に低下していた。また骨端軟骨部における肥大軟骨細胞のアポトーシスがノックアウトマウスで著明に低下していた。これらのことよりTrps1は軟骨細胞の分化・増殖・アポトーシスを制御する骨軟骨形成に重要な機能を果たすことが明らかになった。