hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イオン注入で3nm未満の反強磁性ナノ構造を誘起する新規な超高密度記録媒体の開発

当初の研究実施計画に従い、本年度は以下の3項目を実施した。1.強磁性-反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発:次世代の高密度磁気記録媒体の実現のためには、高い磁化と磁気異方性を有し、かつイオン注入でナノ構造を誘起可能な新規薄膜材料の開発が必要となる。本研究ではこれまでに、L10型FePt-X (X=Mn,Ru,Rh,Ir)薄膜において所望の磁気特性が得られることを明らかにし、次いで代替材料として、極めて高い磁化、磁気異方性、交換定数を有する正方晶FeCo-X薄膜を開発した。今年度はFeCoへの添加元素Xとして、記録媒体として必須の磁気特性(磁化、磁気異方性)の向上と、反強磁性相の室温での安定化(交換定数の向上)を目的としてAl, V, Nb等を試し、X=Nbにおいて所望の特性を得た。2.イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成:正方晶FeCo-X薄膜では、X=Nbにおいて、膜厚が3nm未満でも非磁性相が室温で安定に存在することが分かった。本研究ではこれまでに、(001)面が膜面に対して垂直方向に配向したL10型FePt薄膜では、注入イオンの膜面内方向への拡散幅はおおむね膜厚の半分程度であることを明らかにした。正方晶FeCo-Xも同様に(001)面が膜面に対して垂直方向に配向した膜構造であるので、注入イオンの拡散幅は3nm未満となる可能性が高いことが分かった。3.反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明:反強磁性層と強磁性層との界面では、一般的に電子的な交換結合に起因した磁気的相互作用である交換バイアスが検出されることがあるが、本研究における反強磁性を示すL10型(FeMn)Pt薄膜、L10型Fe(PtRh)薄膜、正方晶FeCoNb薄膜と、強磁性を示す正方晶FeCo薄膜との層間には、交換バイアスは検出されなかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究実施計画に従い、本年度は以下の2項目を実施した。I.強磁性-反強磁性相転移を生じるL10型FePt系薄膜の開発L10型FePtは高い結晶磁気異方性と良好な耐食性を示すことから将来の磁気記録媒体材料として期待されている。FePtに対してイオン照射型微細加工法を適用するためには、反強磁性相の誘起が必要となる。そこで本研究では、まず反強磁性材料開発として、L10型FePtのFeサイトまたはPtサイトの第三元素置換を行った。実験では秋田高専との共同研究による第一原理計算を取り入れ、反強磁性状態の安定度を評価した。その結果、理論と実験の両面から、FeサイトをMnで置換したL10型(FeMn)Pt薄膜において、記録媒体として必要とされる磁気特性と反強磁性相の室温での安定性の両者を満足することがわかった。アモルファス材料中での注入イオンの飛程に関してはモンテカルロ法を用いた精度の良い計算コードが公開されているが、上記Iで開発したL10型(FeMn)Pt薄膜はアモルファス構造ではなく(001)面が膜面に対して垂直方向に優先的に配向した結晶構造を有するため、注入イオンの飛程は上記の計算結果とは大きく異なることがわかった。また特定の結晶配向面におけるL10型規則構造の不規則化メカニズムを調べた結果、結晶面の原子面密度と不規則化効率との間には強い相関がみられた。またイオン照射による規則構造の不規則化は、膜表面から底部に向けて進行することが示唆された。当事業の研究実施計画では、以下の3項目の実施を予定している。I.強磁性-反強磁性相転移を生じるL10型FePt系薄膜の開発(H27-29)III.反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明(H28-30)当初の計画に従い、本年度は上記IとIIを実施し、論文発表6件(掲載4件、掲載決定1件、投稿中1件)、学会発表13件(国外5件、国内8件、その内学生による発表5件)を行ったことから、おおむね計画通りに進展していると判断した。1.強磁性-反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発:次世代の超高密度磁気記録媒体の実現のためには、高い飽和磁化、磁気異方性を有する薄膜材料が必須である。また、イオン注入を用いる微細加工法を適用するには、高い磁化と磁気異方性を有し、かつ強磁性-反強磁性相転移を生じる新規な薄膜材料を開発する必要がある。昨年度には、L10型FePt-X(X=Mn)薄膜の有用性を示したが、今年度は、新たにX=V,Cr,Ruを合成して評価を行った。その結果、X=Ruでも所望の磁気特性が得られることがわかった。また代替材料として、極めて高い磁化、磁気異方性、交換定数を有する正方晶FeCo薄膜を開発した。今後は、記録媒体として必須の磁気特性(磁化、磁気異方性)の向上や、反強磁性相の室温での安定化(交換定数)の観点から、正方晶FeCo-X薄膜に注力して開発を進める。2.イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成:

アモルファス材料中での注入イオンの飛程に関してはモンテカルロ法を用いた精度の良い計算コード(SRIM)が公開されているが、昨年度に上記1で開発したL10型(FeMn)Pt薄膜は、アモルファス構造ではなく(001)面が膜面に対して垂直方向に配向した結晶構造を有するため、注入イオンの飛程は上記の計算結果とは大きく異なった。今年度に上記1で開発した正方晶FeCo-X薄膜も、B2型のbct構造で、上記の(FeMn)Pt薄膜と同様に、(001)面が膜面に対して垂直方向に配向しているため、注入イオンの飛程は計算結果と異なる可能性が高いと考える。3.反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明:反強磁性を示すL10型(FeMn)Pt薄膜と、強磁性を示すL10型FePt薄膜およびCo/Pd積層膜の層間には、交換バイアスは検出されなかった。当事業の研究実施計画では、以下の3項目の実施を予定している。1.強磁性-反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発2.イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成3.反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明当初の計画に従い、本年度は上記1、2、3を実施し、論文発表7件(査読有4件、査読無3件)、学会発表14件(国外3件、国内11件)を行ったことから、おおむね計画通りに進展していると判断した。当初の研究実施計画に従い、本年度は以下の3項目を実施した。1.強磁性-反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発:次世代の高密度磁気記録媒体の実現のためには、高い磁化と磁気異方性を有し、かつイオン注入でナノ構造を誘起可能な新規薄膜材料の開発が必要となる。本研究ではこれまでに、L10型FePt-X (X=Mn,Ru,Rh,Ir)薄膜において所望の磁気特性が得られることを明らかにし、次いで本年度は代替材料として、極めて高い磁化、磁気異方性、交換定数を有する正方晶FeCo-X薄膜を開発した。今後は記録媒体として必須の磁気特性(磁化、磁気異方性)の向上と、反強磁性相の室温での安定化(交換定数の向上)の観点から、適切な第三元素Xを探索する。2.イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成:正方晶FeCo-X薄膜では、あるX元素において、膜厚が3nm未満でも非磁性相が室温で安定に存在することが分かった。今後は、本材料に対するイオン注入効果を調べ、ナノ構造の形成能を評価する。本研究ではこれまでに、(001)面が膜面に対して垂直方向に配向したL10型FePt薄膜では、注入イオンの飛程がモンテカルロ法を用いる計算コード(SRIM)の結果とは大きく異なることを明らかにした。正方晶FeCo-Xも同様に、(001)面が膜面に対して垂直方向に配向した膜構造であるので、注入イオンの飛程はSRIM計算結果と異なる可能性が高く、詳細に調べる必要がある。3.反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明:反強磁性を示すL10型(FeMn)Pt薄膜並びにL10型Fe(PtRh)薄膜と、強磁性を示す正方晶FeCo薄膜の層間には、交換バイアスは検出されなかった。1.強磁性-反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発2.イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成3.反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明当初の計画に従い、本年度は上記1、2、3を実施し、論文発表8件(査読有7件、査読無1件)、学会発表15件(国外4件、国内11件)を行ったことから、おおむね計画通りに進展していると判断した。
ヌクレオチド結晶の水蒸気圧誘起相転移機構を介した電子状態の動的制御

核酸は水和状態に依存して高次構造が変化することが知られているが、核酸の構成要素であるヌクレオチド結晶においても、結晶周りの水蒸気圧に依存して結晶水数が変化し、結晶構造転移が誘起される。構造転移に伴い、分子層間の水素結合網の再編、分子の積層構造の変化などが誘起されることから、分子集合体構造の変化を介した物性の動的制御という観点で興味が持たれる。平成12年度においては、塩基にアミノ基を持たないNa_2UMP、リボースの2′位の水酸基を持たないNa_2dAMP、塩基の酸素がイオウに置き換わった2-チオシチジン等について、結晶構造の相対湿度依存性の解析を行い、既に解析を終えているグアノシン、Na_2ATP、Na_2CMP他の結果と併せ、水蒸気圧誘起相転移を利用した物性制御の可能性について検討した。結晶内には分子の層状構造が形成されている。イノシン、2-チオシチジン等の分子層内の相互作用が弱い系では、結晶水を失うと層状構造が崩れ、変化が不可逆になることが明らかになった。この様な系では、水を介した相互作用が分子の層状構造の保持に必須であるとみられる。一方、分子層間の相互作用が強いNa_2ATP、Na_2CMP等の系では、構造転移は可逆的であるが、分子層の内部構造は相転移の前後でほとんど変化しない。分子間相互作用が中程度の系において(Na_2UMP、Na_2dAMP等)、相転移に伴い可逆的な分子の積層構造の変調が起こることが示唆された。従って、物性制御の観点からは分子間相互作用が中程度の系が注目されることが明らかになった。
座位姿勢での体圧分散と歩行能力の関係についての研究

今回、我々は初発脳卒中患者を対象に、体圧分散装置を用い、座位能力を評価し、これと最終的な歩行能力との関連を調べ、早期に座位能力を評価することで歩行の予後予測が可能か検討した。脳卒中急性期の患者において、体圧測定装置を用い座位能力を測定するには、体圧測定装置上に座位姿勢をとり、座位での重心の軌跡が座位能力の指標となりえる可能性が考えられた。しかしながら、研究期間中に統計的に解析しえるだけの症例が集まらず、座位能力と歩行予後との関係は見出せていない。脳卒中患者においてリハビリテーションを施行するにあたり、予後を予測しゴールを決め、リハビリテーションを施行することは重要である。座位保持能力を評価する際には、主観的な評価となり、定量的に評価することは難しく、体圧測定装置を用い座位姿勢での前後左右の体圧分散を測定することで定量的に評価が可能となる。今回我々は、初発脳卒中患者において調査を行い、体圧測定装置を使用し、座位姿勢での前後左右の体圧分散を測定し、これを座位保持能力の指標とし、(1)座位姿勢での体圧分散と今まで使用されていた座位保持能力の関係、(2)座位姿勢での体圧分散と基本動作能力の関係、(3)座位姿勢での体圧分散とABMSスコアーの関係、(4)座位姿勢での体圧分散とADL能力との関係、(5)最終的歩行能力との関係、などに注目し検討を加え、予後予測に座位姿勢での体圧分散が有効であるかを検討する目的で研究を開始している。今回の研究で使用した機器は、Zebris社製Win PDMフォース&圧分布計測システムである。座位姿勢での前後左右の体圧分散の測定は、初発脳卒中患者を機器上に座位姿勢をとり、両坐骨の中点を中心としてその前後左右に重心がどのように移動するかを指標として測定した。脳卒中患者において、症状が軽度であり、安定した座位保持が可能な症例では、両坐骨の中点からどの方向にどの程度の距離が移動するかの様子が再現でき、測定も可能であった。しかし、重度脳卒中患者においては、安定した坐位保持をとれず、測定も困難であった。また、さらに脳卒中急性期の患者では、尿失禁のためオムツを使用していることが多く、オムツの使用により体圧の分散の測定ができず測定不能な症例が多く存在することがわかった。このため、測定方法を再検討する必要があり、現在再検討中である。座位姿勢での前後左右の体圧分散の測定を平成20年度に開始したが、測定不能な症例もあり測定方法を再検討した。平成21年度には測定方法を変更し、初発脳卒中患者を機器上に座位姿勢をとり、徒手的に両坐骨の中点に重心が一致するように介助にて支持した座位姿勢をとり、支持をなくした際に、両坐骨の中点から重心がどのように移動するかを測定した。測定は重心が30秒間に移動する軌跡を記録し、安定した座位がとれない患者においても座位姿勢が崩れるまでの重心が移動する軌跡を記録した。この方法であれば、重度脳卒中患者のように安定した座位姿勢が取れない患者や尿失禁のためオムツを使用している患者であっても測定が可能であった。しかしながら、対象となる患者が少なく、解析や統計処理が可能な症例数を確保することが出来ず、最終的な結論に至っていない。
三言語併用環境における日本語の発達に関する研究

・多言語併用環境,特に三言語併用環境にある幼児,年少者,成人の日本語およびその他の言語の発達を文法やコミュニケーション能力の発達という観点から解明した。・5班に分かれた約20名の研究者で月1回公開研究会を行いながら,タガログ語,ベンガル語,スペイン語,中国語,台湾語,韓国語,日本語によるデータの分析とその分析結果の検討を行った。・数回にわたって研究成果の中間発表会および最終発表会を公開で行った。・研究成果を報告書(pp.1-199)にまとめ,約400部を関係機関・研究者に送付した。・本研究を基礎として「マルチリンガリズム研究会」が創設された。本研究は、日本社会が多言語多文化社会に緩やかに移行しつつあることに注目し、記述的事例研究として、三言語併用環境に育つ幼児および年少者数名の言語発達について、音声・文法・コミュニケーション能力の発展という観点から、(1)その実態、(2)先行研究におけるモノリンガルやバイリンガル環境での言語発達過程、特に日本語のそれとの異同、(3)三言語の発達・未発達過程に関わる家庭及び社会という言語環境の諸要因などを明らかにし、三言語の自然な習得と保持が可能となる言語環境のあり方、特に日本語支援・教育のあり方に関する示唆を得ることを目的とする。本年度は、三言語併用環境にある幼児、年少者、成人の言語発達を音声・文法・コミュニケーション能力という観点から解明するため、精力的にデータを収集した。データは、研究協力者の協力を得て、12週間ごとに幼児の自宅で家族、特に母親とのコミュニケーションを約1時間、2台のデジタルビデオカメラとMDレコーダーを用いて録画・録音、及び詳細な参与観察記録を取ることで収集した。なお、データに含まれる言語は日本語以外にタガログ語、ベンガル語、スペイン語、中国語、台湾語、韓国語及び英語である。データと参与観察記録を基に、音声・語彙・文法、そして特にコミュニケーション能力の発達については次年度から本格的な分析を行うが、データ収集の過程で、母親とのやりとりにおける非言語手段が三言語併用環境における言語発達の大きな要因の一つになっていることが明らかになった。
ブラインド信号分離技術の開発と移動通信への応用

ブラインド信号分離(Blind Signal Separation)技術は,幾つかの信号源からの信号が混信しているとき,源信号は観測できない(すなわち,ブラインドである)が,観測できる混信信号より信号成分を抽出して復元する信号処理技術の一つであり,最近,移動通信や音声・音響信号処理や脳科学の分野で活発に研究されている.本研究では、次世代移動通信に利用することを考慮して、多元情報信号のブラインド分離と復元(等化)のための幾つかの手法を提案した.さらに,提案した手法の有効性をシミュレーション実験で調査した,提案したブラインド信号分離技術の手法は大雑把に次の四つに分類できる.(1)適応超指数法:時間変動環境に適応できる実時間処理型のブラインド信号分離手法.(2)ロバスト超指数法:ノイズ環境に対応できるバッチ処理型のブラインド信号分離手法.(3)固有ベクトル法:信号分離成功率の高いバッチ処理型のブラインド信号分離手法.(4)ロバスト固有ベクトル法:ノイズ環境に対応できる固有ベクトル法.上記(1)と(2)についの基となる超指数法は研究者のグループがブラインド信号分離技術として西暦2000年に開発した手法であるが,(1)はそれを適応型に(2)はそれをロバスト型にそれぞれ深化させた手法である.上記(3)は超指数法との関連で,西暦1994年に一入カ一出力系に対してB. JelonnekとK. D. Kammeyerが開発した手法を多入力多出力系に利用できるように開発した手法である.(4)について,ノイズ環境に対応できるように上記(3)の固有ベクトル法を拡張した手法である.今後,これらの手法開発で得た知見を基にして,次世代移動通信の信号分離器(等化器)が保持すべき機能を理論的に深く解析して,それを設計するための基礎理論を構築する予定である.この基礎理論は深化した次世代移動通信の信号分離器(等化器)の開発に新たな指針を与えるものと確信する.ブラインド信号分離(Blind Signal Separation)技術は,幾つかの信号源からの信号が混信しているとき,源信号は観測できない(すなわち,ブラインドである)が,観測できる混信信号より信号成分を抽出して復元する信号処理技術の一つであり,最近,移動通信や音声・音響信号処理や脳科学の分野で活発に研究されている.本研究では、次世代移動通信に利用することを考慮して、多元情報信号のブラインド分離と復元(等化)のための幾つかの手法を提案した.さらに,提案した手法の有効性をシミュレーション実験で調査した,提案したブラインド信号分離技術の手法は大雑把に次の四つに分類できる.(1)適応超指数法:時間変動環境に適応できる実時間処理型のブラインド信号分離手法.(2)ロバスト超指数法:ノイズ環境に対応できるバッチ処理型のブラインド信号分離手法.(3)固有ベクトル法:信号分離成功率の高いバッチ処理型のブラインド信号分離手法.(4)ロバスト固有ベクトル法:ノイズ環境に対応できる固有ベクトル法.上記(1)と(2)についの基となる超指数法は研究者のグループがブラインド信号分離技術として西暦2000年に開発した手法であるが,(1)はそれを適応型に(2)はそれをロバスト型にそれぞれ深化させた手法である.上記(3)は超指数法との関連で,西暦1994年に一入カ一出力系に対してB. JelonnekとK. D. Kammeyerが開発した手法を多入力多出力系に利用できるように開発した手法である.(4)について,ノイズ環境に対応できるように上記(3)の固有ベクトル法を拡張した手法である.今後,これらの手法開発で得た知見を基にして,次世代移動通信の信号分離器(等化器)が保持すべき機能を理論的に深く解析して,それを設計するための基礎理論を構築する予定である.この基礎理論は深化した次世代移動通信の信号分離器(等化器)の開発に新たな指針を与えるものと確信する.近年,研究代表者の研究グループは多元情報信号のブラインド分離と復元の技術に関する調査と研究を行ってきたが,最近の移動通信技術の進展によって,実時間処理できるブラインド信号分離技術が要求されてきた.これらの要求を考慮して,研究代表者の研究グループは新しいブラインド信号分離技術として,高次相関を併用した超指数法を開発し,学術雑誌Signal Processingに公表した.また,ノイズ環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術として,4次キュムラントの制約条件付最大化規範に基づく方法を開発し,学術雑誌の電子情報通信学会英文論文誌Aに公表した.さらに,緩やかなじ時変環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術として,適応的なロバスト超指数法を開発し,学術雑誌の電子情報通信学会論文誌に公表した.研究代表者の研究グループは上記成果に基づき新しいブラインド信号分離技術を開発したので,その成果を2006年にギリシャ国コス島で開催された「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS 2006)で二編の論文を公表した.さらに,その成果を発展させ,新しい成果を得たので,その成果を2006年に仏国のツールースで開催された「信号処理」に関する国際会議(ICAASP 2006)で二編の論文を公表したさらに,それらを深化させた成果も得ているので,それらの成果を2007年米国のホノルルで開催される「信号処理」に関する国際会議(ICAASP 2007)で一編の論文と2007年5月に米国のニューオリンズで開催される「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS 2007)で二編の論文を公表する予定である.

近年,研究代表者の研究グループは多元情報信号のブラインド分離と復元の技術に関する調査と研究を行ってきたが,最近の移動通信技術の発展によって,実時間処理できるブラインド信号分離技術が要求されている.これらの要求を考慮して,研究代表者の研究グループは新しいブラインド信号分離技術として,固有ベクトル法EVAを開発し,国際学術雑誌IEEE Signal Processing Lettersに公表した.また,ノイズ環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術として,ノイズに頑健な固有ベクトル法REVAを開発し,国際学術雑誌Circuits Systems Signal Processingに公表した.さらに,緩やかな時変環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術として,適応的なロバスト超指数法ARSEMを開発し,国際学術雑誌IEEE Trans. on Circuits and Systems Iに公表した.研究代表者の研究グループは上記成果に基づきノイズ環境でも良好に動作するブラインド信号分離技術を新たに開発したので,その成果を2007年に米国ホノルルで開催された「信号処理」に関する国際会議(ICASSP 2007)で論文を公表した.また,適応的な超指数法の新しい成果を得たので,その成果を2007年に米国ニューオリンズで開催された「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS 2007)で論文を公表した.さらに,超指数法を拡張して新しくブラインド信号分離技術を開発したので,その成果を2007年にポーランドのボズナンで開催された「信号処理」に関する国際会議(UESIPCO 2007)で論文を公表した.今後,これらの成果がブラインド信号処理技術の研究分野に多大の影響を与えると確信する.さらに,それらを深化させた成果も得ているので,それらの成果を2008年米国のシアトルで開催される「回路とシステム」に関する国際会議(ISCAS 2008)で論文を公表する予定である.
マウス胚性幹細胞からの繊毛細胞の誘導

繊毛細胞は磯能不全になると気管支拡張瘡などの重篤な疾患を発疲するなど、生体内において重要な働きを担っている。しかしながら、繊毛細胞の分化メカニズムには不明な点が多い。本研究では私が既に確立したマウス胚性幹細胞(ES細胞)から繊毛細胞への分化誘導系を利用して、繊毛細胞の分化メカニズムの解明を目的とした。私は既に血清が繊毛細胞の分化抑制効果を持つことを明らかにしていたが、その抑制メカニズムは不畷であった。私は成長閃子の一種であるBMPがES細胞から繊毛細胞への分化を抑制することを見出し、血清がBIMPシグナルを活性化することを明らかにした。さらに、BMPシグナルを抑制することにより、面青存在下においてもES細胞から繊毛細胞が分化することを明らかにした。このように私は血清のES細胞から繊毛細胞への分化に対する抑制効果がBMPシグナルを介していることを明らかにした。また、ES細胞から繊毛細胞への分化誘導系を利用し、繊毛細胞の分化に関係することが期待される遺伝子(Foxj1,Foxa2,Centrin4)の機能解析も行った。その結果、Foxjiが様々な繊毛細胞マーカー遺伝子の発現を制御し、繊毛細胞へ分化させる能力を持っことが明らかになった。また、呼吸器系の形成に必須の転写困子であるFoxa2を強制発現させることにより、呼吸器系の分化と共に繊毛細胞の分化も促進されることを示した。また、繊毛細胞に特異的に発現する遺伝子であるCentrin4を強制発現、ノックダウンさせたが、繊毛細胞の分化に影響を与えなかったため、Centrln4が繊毛細胞の公化に必須ではないことを示した。このように私は、いくつかの遺伝子の繊毛細胞の分化における機能を調べ、新しい知毘を得たと共に、私の確立した齢細胞から繊毛細胞への分化誘導系が繊毛細胞の分化における遺伝子の機能解析に有用であることを示した。以上のように私は繊毛細胞の分化メカニズムの一部を明らかにできた。
実践的有機分子構築法の開発:高次構造天然物合成を目指して

本研究では、有機合成化学の最大の課題としてる量と高次性の問題を取り上げ、これらの克服を目指し、以下の研究項目について計画を立案・検討した。研究項目1:高次構造天然有機化合物の合成研究研究項目2:高次構造構築の方法論の開発研究項目3:実践的合成方法論の開発研究項目1では、合成標的として高次構造(高官能性、高歪み、多不斉中心あるいは高分子量)天然有機化合物等を取り上げ、これらの効率的な全合成計画を検討した。例えば、タキソ-ル、ネオカルチノスタチン等に見られる高度に歪んだ中員環炭素骨格の構築は、最新の分子変換法をもってしても対応不十分であるので、これらの問題について討論し、今後の研究の展開について検討した。研究項目2では、特に、天然物有機化合物の合成に一般的に応用可能な方法の追求に加えて、標的化合物の各々の構造的特徴を十分に考慮した有効な分子構築法の研究開発について検討した。研究項目3では、量の問題に対応して、有用物質の大量合成に重点を置き、真に効率的な反応の開発、既存の変換法の超効率化を取り上げて討論し、今後の研究の展望を得た。
完全遺伝的ホモ型動物固体作製のための基礎的研究

ゲノムインプリンティング(遺伝的刷り込み)遺伝子の一つであるmammalian acheate-scute homologue 2(Mash2)は、胎盤形成で重要な栄養外胚葉系列の発生に重要な役割を果たす最初の転写因子ではないかと考えられている(Guillmot et al.,Nature 371:333,1994)。そこで、胎児の成長を促進する遺伝子が発現しているが胎盤形成が不完全なため発生途中で胚死する雄性発生胚に、胎盤形成に重要であるMash-2あるいはその近傍のH19を導入して強制発現させることによって、雄性発生胚を個体まで発生させることを目的に研究を進めた。その結果、内在性Mash2遺伝子発現を抑制するようにアンチセンス遺伝子を導入した実験においても、過剰発現させるような導入遺伝子を構築し導入した実験においてもトランスジェニックマウス個体を得ることはできなかった。このことから、Mash2遺伝子は胎盤形成時期においても重要な役割を果たしていることが示された。また、ウサギMash2cDNAのクローニングを試みたところ、ウサギのホモログは得られなかったものの、哺乳類全般の胎盤形成を伴う初期胚発生の過程で重要な役割を担っていると推察される新規の遺伝子がクローニングされた。今後、この遺伝子の機能解析を行って、Mash2遺伝子との関連を調べるとともに、ゲノムインプリンティングの面からも検討していく予定である。ゲノムインプリンティング(遺伝的刷り込み)遺伝子の一つであるmammalian acheate-scute homologue 2 (Mash2)は、胎盤形成で重要な栄養外胚葉系列の発生に重要な役割を果たす最初の転写因子ではないかと考えられている(Guillmot et al.,Nature 371:333,1994)。そこで、胎児の成長を促進する遺伝子が発現しているが胎盤形成が不完全なため発生途中で胚死する雄性発生胚に、胎盤形成に重要であるMash-2あるいはその近傍のH19を導入して強制発現させることによって、雄性発生胚を個体まで発生させることを目的に研究を進めている。初年度は、Mash-2遺伝子を導入して強制的にMash-2を発現させたトランスジェニックマウスの作製を試みた。動物組織で構成的発現を誘導することができるニワトリ・b-actinプロモーターとSV40のスプライシング領域およびポリA付加シグナル部位を含むベクターに、マウスMash2cDNAをセンス方向(sense-Mash2遺伝子)とアンチセンス方向(antisense-Mash2遺伝子)に挿入させた導入用遺伝子を構築した。最初に、antisense-Mash2遺伝子をマウス受精卵に導入を試みた所、802個の受精卵に注入操作し、移植後最終的に53匹の産児が得られた。次にSouthern blot解析によって、導入遺伝子の染色体への取り込みを検討した所、全てのマウスにおいて遺伝子の取り込みが確認できなかった。この結果は、内在性遺伝子を100%抑制できないアンチセンスを用いた発現制御系においてもトランスジェニック個体が得られないことを表しており、Mash2遺伝子は胎盤形成時期において重大な役割を果たしていることを示していると考えられた。現在、sense-Mash2遺伝子を導入したトランスジェニックマウスの作製を進めている。ゲノムインプリンティング(遺伝的刷り込み)遺伝子のーつであるmammalianachcate-scutehomologue2(Mash2)は、胎盤形成で重要な栄養外胚葉系列の発生に重要な役割を果たす最初の転写因子ではないかと考えられている(Guillmot et al.,Nature371:333,1994)。今年度は、動物組織で構成的発現を誘導することができるニワトリ・b-actinプロモーターとSV40のスプライシング領域およびポリA付加シグナル部位を含むベクターに、マウスMash2cDNAをに挿入させた導入用融合遺伝子を構築して、トランスジェニックマウスの作製を試みた。164個の受精卵に注入操作し、移植後最終的に29匹(18%)の産児が得られた。

次にSouthern blot解析によって、導入遺伝子の染色体への取り込みを検討した所、全てのマウスにおいて遺伝子の取り込みが確認できなかった。この結果は、過剰発現させたMash2遺伝子によって致死的な作用が誘起されたのか不明であるが、現在、さらにトランスジェニックマウスの作製実験を進めている。また、ウサギの胎盤のcDNAライブラリーの作製を終えて、ウサギMash2cDNAの単離を行っている。ゲノムインプリンティング(遺伝的刷り込み)遺伝子の一つであるmammalian acheate-scute homologue2(Mash2)は、胎盤形成で重要な栄養外胚葉系列の発生に重要な役割を果たす最初の転写因子ではないかと考えられている(Guillmot et al.,Nature371:333,1994)。そこで、胎児の成長を促進する遺伝子が発現しているが胎盤形成が不完全なため発生途中で胚死する雄性発生胚に、胎盤形成に重要であるMash-2あるいはその近傍のH19を導入して強制発現させることによって、雄性発生胚を個体まで発生させることを目的に研究を進めている。これまで、動物組織で構成的発現を誘導することができるニワトリ・b-actinプロモーターとSV30のスプライシング領域およびポリA付加シグナル部位を含むベクターに、マウスMash2cDNAを挿入させた導入用融合遺伝子を構築して、トランスジェニックマウスの作製を試みた所、遺伝子の取り込みが確認できたマウスは得られなかった。この結果より、過剰発現させたMash2遺伝子によって致死的な作用が誘起された可能性が示唆された。また、マウスのmash2cDNAをプローブとして、ウサギ胎盤由来cDNAライブラリーをスクリーニングした結果、1.3kbのcDNAを単離することができた。塩基配列を決定し、オープンリーディングフレーム(ORF)を検索したところ、273アミノ酸からなるORFを同定することができた。このアミノ酸配列と有意な相同性を有するタンパク質を見つけることができなかったが、リジンとアルギニンのクラスターが随所に存在し、配列全体でαヘリックス構造をとりうることが予想された。この遺伝子と相同な配列が、マウスの初期胚のEST解析で単離されていることから、この遺伝子は、哺乳類全般の胎盤形成を伴う初期胚発生の過程で重要な役割を担っていると推察される。
弥生時代・大陸系磨製石器の編平網の作製と地域間の比較研究

九州から東海までを対象地域とした。分析した大陸系磨製石器は、石庖丁、太形蛤刃石斧、柱状片刃石斧、鑿状片刃石斧、扁平片刃石斧の五種類である。これらの石器は、西日本に普遍的に分布し、出土量も多く、また型式変化を追求しやすいからである。第一段階の縄文晩期後半から弥生前期初頭に、朝鮮半島から大陸系磨製石器が日本に伝わる。その広がりは、北部九州に限られている。伝来頭書は、オリジナルな型式が維持されるが、すぐに改変が加えられ、日本化が始まる。しかし、オリジナルな形式を大きく逸脱するものではない。第二段階の弥生前期中頃(板付IIa式)も、オリジナルの伝統を残しながらも日本化が一層進行する。それは、北部九州で進行し、中部瀬戸内にまで広がる。第三段階の前期終末には日本的な改変が完了し、東海地方にまで広がる。改変を推進したのは北部九州と東北部九州で、他の地域にも在地性が芽生える。日本的改変はオリジナルな石器の強化ではなく、弛緩する方向に進む。第四段階の弥生中期は、地域色が顕著になる。第三段階までは、オリジナルな型式の改変の過程であるが、この段階になると、新型式の大陸系磨製石器が各地に出現する。第一地帯の北部九州は前期以来の改変したオリジナル型式を維持し、第二地帯の東北部九州は、前半は北部九州と瀬戸内の中間的性格をもつが、後半は改変したオリジナル型式に回帰し、第三地帯の瀬戸内・第四地帯の関西、第五地帯の東海はそれぞれ独自の石器型式を生み出して、西日本に5つの大陸系磨製石器の文化圏が形成される。今年度は主に九州と中国・四国地方をとりあげた。大陸系磨製石器は縄文晩期後半に、稲作と共に北部九州に伝わる。その種類には、石庖丁、石鎌、柱状片刃石斧、扁平片刃石斧、有柄式磨製石剣、柳葉形磨製石鎌があるが、太形蛤刃石斧はただちに大陸系といえるかどうか問題があることが判った。北部九州では、まずオリジナル型が伝わるが、ただちに形態の改変が始まる。日本化された大陸系磨製石器になるのである。早ければ、縄文晩期後半に始まる。石庖丁は片刃から両刃に、柱状片刃石斧は細身、斜基に、扁平片刃石斧は薄身に、石剣・石鍬は薄身の弛緩形に変化するが太形蛤刃石斧は縄文伐採石斧の特徴を半ば堅持している。弥生前期段階まで、こうした日本化への模索が進むが、それが転機をむかえるのは前期末の段階で、石剣・石錵は消滅し、片刃石斧類は日本型が定着し、太形蛤刃石斧は縄文的特徴を脱して、真の身厚の太形蛤刃石斧になり、この段階に到達した形態が中期に継承される。瀬戸内への大陸系磨製石器の伝播は跛行的である。石庖丁、片刃石斧類は伝わるが、石剣・石鍬・石鎌は西瀬戸内に類少なく伝わるにすぎない。前期段階は石斧類は北部九州の日本化したものが伝わり、石庖丁は北部九州の外湾刃半月形が主体であるが、杏仁形、楕円形、直線刃半月形など多様である。石庖丁のこうした形態分化は西部瀬戸内で生じたらしい。これが、前期末以後になると地域色を鮮明にして、以後中期に継承される。石庖丁は杏仁形、楕円形、方形が主体となり、打製石庖丁も出現する。柱状片刃は平基、両刃風になり、扁平片刃は弛緩形となり、小礫の直接研磨品が出現するなど、朝鮮や北部九州と比べて、相当の懸隔が生じる。

山陰は北部九州東北部九州に通ずるところが多い。今年度は、関西と東海地方を主な研究対象地域とした。その結果、これらの地域の大陸系磨製石器の出現は、北部九州より遅れ、弥生前期後年に始まり、その形態も大陸のオリジナルなものではなく、日本、特に北部九州や東北部九州で日本的に変容した形態のものが伝わったものであることが明らかになった。そして、前期末から中期初頭には、九州や瀬戸内とは異なる形態の大陸系磨製石器が生まれて、地域性をこの段階に明確にして行く。石庖丁や柱状片刃石斧の特徴はまた関西と東海では異なっており、この両地域も中期には地域色を異にしている。以上の成果に分析済みの九州や瀬戸内の成果を合わせ考慮すると、日本の大陸系磨製石器は縄文晩期後半から弥生前期初頭の第一段階、弥生前期中頃の第二段階、弥生前期終末の第三段階、弥生中期の第四段階の四段階を経て展開しており、中期には北部九州(第一地帯)、東北部九州(第二地帯)、瀬戸内(第三地帯)、関西(第四地帯)、東海(第五地帯)の五地帯に分かれた地域性をもつようになることが判明した。
超高精細CTによるAdamkiewicz動脈とその側副血行路の研究

1.胸腹部大動脈瘤、胸部下行大動脈瘤の手術における術後対麻痺は重篤な合併症で、手術方法が発達した現在でも約310%の頻度で発生している。本邦で2000例を超える症例を対象とした多施設共同研究(JASPAR研究)により、術前の画像診断によるAdamkiewicz動脈の同定の有用性が証明された。一方、CTの進歩によってAdamkiewicz動脈の非侵襲的診断が可能となったが、その診断能は約60%に過ぎない。そこで、本研究では最新鋭の超高精細CTを用いて、側副血行路を含めたAdamkiewicz動脈の診断能の向上を図るとともにその診断精度の検証を行う。さらに、その結果をもって術後対麻痺の回避に貢献する。2.CT装置は現有する超高精細CT(Canon製Precision)を使用した。微細な血管を明瞭に描出することを目的としているので、空間分解能のみならずコントラスト分解能も担保する必要がある。まず現有するファントムや自作モデルを用いて一般的な撮像条件の検討を行った。具体的には、0.25mmスライスの他にも比較のために0.5mmスライスの画像データも取得した。画像再構成にはハイブリッド型逐次近似再構成法(AIDR 3D)とモデルベースの逐次近似再構成法(FIRST)を用いて両者の比較を行った。4.手術適応と診断された大動脈瘤で術前評価のためのCTが撮影され、同意が得られた症例を用いて画像データの収集を開始した。50例を目標とするが、画像解析や評価は同時並行で実施している。もし、不都合があれば撮影法や画像再構成法の再検討も想定している。現在までの研究成果を学会や全国規模の研究会で報告するとともに、和文論文としても発表した。5.本研究の予備的研究として実施していた「従来型CTを用いたAdamkiewicz動脈の側副血行路の評価」の研究成果を英文論文として発表した。1.基礎的実験が順調に進捗し、撮影条件や画像再構成法の最適化が予定よりも短期間で終了できた。2.これを受けて、当初計画より早い時期から臨床例での検討を開始することができた。加えて研究の対象となり得る画像データの収集も順調に進んでいる。1.超高精細CTを用いた場合のAdamkiewicz動脈の診断精度を明らかにし、従来CTとの比較を行う。2.超高精細CTを用いた場合のAdamkiewicz動脈の側副血行路の描出能を明らかにし、従来CTとの比較を行う。1.購入を予定していた画像データサーバーやモニターが近く高性能化される予定であることが判明し、高精細で大容量のデータを扱う本研究ではそちらの方を購入した方が適切と考えられたため。2.近く発売される新製品のスペックと価格を評価したうえで購入を検討する。
山地流域における土砂生産量の確率的評価手法

土砂生産量を確率的に評価するためには,常時と異常時の土砂生産現象の本質が説明できる物理モデルの構築とその中に含まれる確率変数の評価が重要である.本研究では,代表的な常時異常時の土砂生産として凍結融解作用による土砂生産と斜面崩壊を取り上げ,変数の確率分布を考慮すれば確率的な土砂生産量の予測につながるような物理モデルの構築を行った.まず,凍結融解作用による土砂生産量は,気温,風速,日射などが影響するので,これらをパラメータとした裸地斜面凍結融解モデルを開発した.このモデルの特徴は,気象庁が公表している気象データと斜面方向,斜面角度などの地形データから風化基岩の凍結融解が解析できる点であり,これにより,全国のほとんどの場所で風化基岩の凍結融解過程を推定することができるようになった.このモデルは滋賀県田上山地,や岐阜県高山市高原川流域に適用され,観測値との比較により妥当性が検証された.凍結融解による土砂化のプロセスのモデル化についてはまだ問題点があるが,地球温暖化による気象条件の変化や気象データを確率変数として与えることにより,将来の土砂生産量の推定や土砂生産量の確率的評価が行える.ついで,より詳細な斜面崩壊の評価を目指して,地中の水みちを考慮した斜面崩壊発生プロセスモデルを開発した.このモデルを用いて,水みちの存在の有無や急な閉塞が斜面崩壊の発生に与える影響について明らかにした.また,崩壊発生条件や崩壊規模に及ぼす土質強度の影響についても検討し,粘着力で安定している斜面では,流動性の高い単一崩壊が生じ,内部摩擦角で安定している斜面では段階的崩壊が生じることがわかった.さらに,地球温暖化を考慮して,降雨条件が変化したときの斜面崩壊について,大分県竹田市の斜面スケールの領域や奈良県十津川村の流域スケールの領域に対してシミュレーションを行い,降雨パターンと崩壊形態の関係を見出した.土砂生産量を確率的に評価するためには,常時と異常時の土砂生産現象の本質が説明できる物理モデルの構築とその中に含まれる確率変数の評価が重要である.本研究では,代表的な常時異常時の土砂生産として凍結融解作用による土砂生産と斜面崩壊を取り上げ,変数の確率分布を考慮すれば確率的な土砂生産量の予測につながるような物理モデルの構築を行った.まず,凍結融解作用による土砂生産量は,気温,風速,日射などが影響するので,これらをパラメータとした裸地斜面凍結融解モデルを開発した.このモデルの特徴は,気象庁が公表している気象データと斜面方向,斜面角度などの地形データから風化基岩の凍結融解が解析できる点であり,これにより,全国のほとんどの場所で風化基岩の凍結融解過程を推定することができるようになった.このモデルは滋賀県田上山地,や岐阜県高山市高原川流域に適用され,観測値との比較により妥当性が検証された.凍結融解による土砂化のプロセスのモデル化についてはまだ問題点があるが,地球温暖化による気象条件の変化や気象データを確率変数として与えることにより,将来の土砂生産量の推定や土砂生産量の確率的評価が行える.ついで,より詳細な斜面崩壊の評価を目指して,地中の水みちを考慮した斜面崩壊発生プロセスモデルを開発した.このモデルを用いて,水みちの存在の有無や急な閉塞が斜面崩壊の発生に与える影響について明らかにした.また,崩壊発生条件や崩壊規模に及ぼす土質強度の影響についても検討し,粘着力で安定している斜面では,流動性の高い単一崩壊が生じ,内部摩擦角で安定している斜面では段階的崩壊が生じることがわかった.さらに,地球温暖化を考慮して,降雨条件が変化したときの斜面崩壊について,大分県竹田市の斜面スケールの領域や奈良県十津川村の流域スケールの領域に対してシミュレーションを行い,降雨パターンと崩壊形態の関係を見出した.17年度は,土砂生産に関する資料解析的研究,観測研究,ならびに斜面の崩壊実験と崩壊モデルの構築を行った.まず,資料解析では,年間貯水池堆砂量には常値と異常値があることを示し,年間堆砂量の分散特性から常時と異常時を分離する手法について提案した.この常時と異常時の堆砂を区分する降雨条件は斜面崩壊発生に対する降雨条件に匹敵することも明らかにした.ついで,穂高砂防観測所の試験流域で観測されてきた土砂生産量のデータを使って,土砂生産過程について検討した結果,降雨は裸地斜面の土砂を河道に運ぶためには重要であるが,裸地斜面からの土砂生産量(土砂化した量)を決定付けているのは,降雨ではなく凍結融解作用を支配している気温条件であることを示した.田上山試験地における観測では,裸地斜面の凍結融解および土砂化のプロセスが雨量,気温,地温,土中水分量などの観測データをもとに詳細に調査された.また,地盤内熱収支モデルに基づく地中温シミュレーションモデルを用いて,凍結融解作用による土砂生産モデルの基礎を構築した.これらの調査および解析の結果,土砂化には複数回の凍結融解作用が必要であること,裸地表面が土砂で覆われると土砂生産量が小さくなることなどが示された.最後に,段階的な崩壊現象に関係する崩壊の長さに関して,実験とシミュレーションから検討した.その結果,同じ水分条件でも,土の内部摩擦角度と粘着力が大きければ,崩壊長が長くなることが示された.土砂生産を常時のものと異常時のものに分けて検討した。まず,常時の土砂生産量の年変動特性や季節変動特性に着目して土砂生産量の長期観測結果を解析した。その結果,土砂生産量の変動特性には,不安定な裸地から安定な裸地へと変化する長期変化と,春季から冬季へと土砂生産量が減少する季節変化の二重構造をしていることがわかった。

また,土砂生産量と降雨量との相関はあまり高くなく,春季の土砂生産量は気温と相関があり,凍結融解作用が土砂生産量を支配する重要因子であることがわかった。また,凍結融解の履歴が土砂化の量を左右することも示された。常時の土砂生産量は,風化基岩が毎年土砂化する量に大きく支配されるので,その量を見積もるためのモデルの提案も行った。すなわち,地中内の熱収支式から凍結深を求め,凍結融解の履歴回数により土砂化する量を見積もるという方法である。田上山地での観測結果から,土砂化のための凍結融解回数を10回とすることで,土砂生産量をよく説明することができた。ついで,異常時の土砂生産については,これまでに開発した斜面の崩壊発生プロセスモデルを改良し、それを2004年と2005年の斜面崩壊の事例に適応し,その解析精度を検証するとともに,いくつかの崩壊事例を比較して,その特性を土壌条件,降雨条件に着目して解析した。その結果,2005年の竹田市の崩壊は,中程度の雨が長期間続くことによって,保水性の高い土壌に,多量の水が貯留され,流動性の高い崩壊が発生したものと推察された。1.常時の土砂生産の確率的評価法常時の土砂生産量を決定付けている風化基岩の土砂化は凍結融解作用によるところが大きい。そこで,気温、風速、日射などの気象庁が公表している気象データと斜面方向、斜面角度などの地形データを用いた風化基岩の凍結融解モデルを作成した。これにより、全国のほとんどの場所で風化基岩の凍結融解過程を推定することができる。このモデルは滋賀県田上山地や岐阜県高山市高原川流域に適用され、観測値との比較により妥当性が検証された。凍結融解による土砂化のプロセスのモデル化についてはまだ問題点があるが、地球温暖化による気象条件の変化や気象データを確率変数として与えることにより、将来の土砂生産量の推定や土砂生産量の確率的評価が行える。2.異常時の土砂生産の確率的評価これまでに開発した斜面の崩壊発生プロセスモデルを使って、とくに土質強度や降雨条件の違いによって崩壊発生条件や崩壊規模などがどのように異なるのかについてシミュレーションにより検討した。その結果、粘着力で斜面が安定しているような場合、崩壊発生時刻が遅く、長い崩壊が生じ、内部摩擦角で安定している斜面では、短い崩壊が生じることがわかった。この結果から、前者では流動性の高い単一崩壊が生じ、後者では段階的崩壊が生じることが考えられる。地球温暖化を考慮して、降雨条件が変化したときの斜面崩壊について、大分県竹田市の斜面スケールの領域や奈良県十津川村の流域スケールの領域に対してシミュレーションを行い、降雨パターンと崩壊形態の関係を見出した。3.研究の総合化以上のように、常時と異常時の土砂生産現象の本質的な部分を明確にしながら、常時の土砂生産量の算定手法や斜面崩壊発生プロセスのモデルを開発することにより、外力を確率変量とした土砂生産量の確率的評価が行えるようになった。
情動の身体性通信・融合体験システム

身体に表出される情動情報を,できるだけ直接的に他者に伝え情動を喚起させるシステムを複数の感覚モダリティを用いて実現し,二人が双方向に相手の情動を体験するシステムを開発し,心理実験を行った。その結果,自らの表情を変形して観察するだけで自身の情動が変化することが示された。また,会話コミュニケーション時の表情をこのシステムを用いて変形することで,ユーザの覚醒度が変化することが示された。また,顔表面に振動刺激を与えることで,他者の顔に対する魅力が変化し,潜在的な情動変化が示された。人のコミュニケーションでは,意味的な情報と同時に情動・感情が伝えられる。本研究では,身体に表出される情動情報を,できるだけ直接的に他者に伝え情動を喚起させるシステム,二人が双方向に相手の情動を体験するシステムや複数人の統合情動を体験するシステムを開発する。そして,情動情報の提示を身体的に物理量として操作し,感じられる情動を心理物理学的手法によって計測し,客観的評価を行うことを目的とする。(1)身体性情動センシング(計測)システムの開発:Webカメラを用いた表情認識について,表情画像取得領域の最適化とアルゴリズムの最適化を行い,約倍の高速化を行った。(2)身体性情動アクション(提示)システムの開発:視覚的に,変形した表情をフィードバックする方法を,変形領域とアルゴリズムを改訂して最適化した。さらに,小型振動モータを介して,触覚刺激を与えるシステムについて,表情を生成する筋肉部位とその運動を調べて,最適な振動モータ数や,部位,刺激方法を検討した。(3)一方向性情報認知の心理実験:(1)で構築したシステムで取得した目と口に画像変換をくわえ,(2)のシステムでリアルタイムに表情変換を行って提示するシステムを用いて,怒り,喜び,および悲しみの3表情について,心理実験を行い,被験者の情動誘導の効果を定量的に確認した。現在,論文執筆中である。(4)双方向性情動認知の心理実験:上記システムを用いて,2者が対話する時の表情を操作して,情動誘導の効果を調べる予備実験を行った。また,ヘッドマウントディスプレイを用いた表情変形ARシステムを開発した。また,上記システムおよび実験については研究協力者松嵜直幸(ウェイン州立大学医学部・研究員,平成24年12月よりサントリー研究員)と議論しつつ進めている。本研究では,身体に表出される情動情報を,できるだけ直接的に他者に伝え情動を喚起させるシステムを複数の感覚モダリティを用いて実現し,二人が双方向に相手の情動を体験し誘導するシステムを開発した。そして,情動情報の提示を身体的に物理量として操作し,感じられる情動を心理物理学的手法によって計測し,客観的評価を行うことを目的とした。今年度は特に触覚提示システムの開発と評価,双方向性の情動誘導システムの評価を行った。(1)身体性情動アクション(触覚提示)システムの開発:最大6つの小型振動モータを1ms精度で制御して,触覚刺激を与えるシステムを開発した。表情を生成する筋肉部位とその運動を元に設置部位と強度を調整し,予備実験により最適化し,4-5つの振動モータを独立に制御し,触覚により情動を誘導するシステムとした。(2)開発した触覚提示システムを用いて,触覚提示(笑顔,怒り,提示なし)が他者に対する好意度に及ぼす効果を心理実験により計測した。その結果,中程度の魅力を持つ他者に対してのみ触覚刺激の効果が見られ,特に怒り刺激の提示によって他者への好意度が減少した。(3)双方向性情動認知の心理実験:研究期間に作成したシステムを用いて,2者が対話する時の表情を笑顔,怒り,悲しみの3種類に操作して,情動誘導の効果を調べる実験を行った。その結果,悲しみの表情を誘導した場合よりも笑顔の表情を誘導した場合に有意に覚醒度が上昇することが示された。これらの結果は,触覚による情動誘導によって他者への認知が変化すること,および双方向的なコミュニケーションにおいても情動介入が可能であることを示唆した。(1)身体性情動センシング(計測)システムの開発:マイクロソフト社のKinectおよび通常のwebカメラを用いて,ヒトの表情を取得し,顔抽出,目抽出,口抽出をリアルタイムで自動的に行うシステムを開発した。

Kinectとwebカメラの性能を比較し,表情の取得と生成のためにはwebカメラの方が性能が高いためにwebカメラを使用することとした。(2)身体性情動アクション(提示)システムの開発:自分の表情に後に示す変形を施し,フィードバックするシステムを開発した。遅れは100ms程度であり,ほぼリアルタイムである。表示はCRTモニタあるいは液晶モニタである。また,携帯電等に使われる振動モータを介して,触覚刺激を与えるシステムを構築した。(3)情動変換処理と身体性情報通信システムの開発:(1)で構築したシステムで取得した目と口に画像変換をくわえ,(2)のシステムでリアルタイムに表情変換を行って提示するシステムを開発した。怒り,喜び,および悲しみの3表情については,予備的実験により表情が適切に変換されていることを確認した。また,上記システムについては研究協力者松嵜直幸(ウェイン州立大学医学部・研究員)に適宜情報提供と性能評価を依頼し,進めている。二年度に予定していた「情動変換処理と身体性情報通信システムの開発」について,視覚と触覚についてシステム開発が順調に進んだ。特に初年度からさらに最適化を行うことで,性能が向上した。同じく予定していた「一方向性情動認知の心理物理実験」について,視覚と触覚について実験を終了し,視覚については論文執筆の段階である。触覚については,実験の結果,刺激方法のさらなる最適化が必要であると判断した。また,最終年度に予定している「双方向性情動認知の心理物理実験」のためにシステムと予備実験も先んじて行っている。したがって,総合的判断して,おおむね順調に進展している。当初第一年度に予定していた(1)身体性情動センシング(計測)システムの開発,および(2)身体性情動アクション(提示)システムの開発については,視覚情報と一部の触覚情報について実装を実現した。また,第二年度に予定していた(3)情動変換処理と身体性情報通信システムの開発についても,視覚的な表情については予定よりも早く実装することができた。また,表情操作が適切に機能しているかを予備的な実験によって確認することもできた。第三年度は,「双方向性情動認知の心理物理実験」として,2人のユーザの情動認知がどのように相互作用するかを情動情報の定量的操作によって検討する。視覚的な情動変形については最適化が終わったが,触覚については未だ途中なので最適化を完了し,まずは触覚の単一モダリティの実験を行い,その後,視覚・触覚のクロスモーダル実験を行う。また,国内外の学術会議および学術論文誌にて研究成果の一部を発表することも計画している。第二年度は,(3)の表情変換についてより精度を高める改良を行い,(4)一方向性情動認知の心理物理実験を行う。ここでは,(3)で構築したシステムを用いて,他者の情動がどれくらい他のユーザに伝達されるかを心理物理学的手法で検討する。また,(3)のシステムに,触覚および聴覚の情動を追加して,システムをマルチモーダルに発展させる。第三年度は,(5)双方向性情動認知の心理物理実験として,(4)のシステムを双方向性に拡充し,2人のユーザの情動認知がどのように相互作用するかを情動情報の定量的操作によって検討する。