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バナッハ空間における幾何学と確率の研究及びその応用

一般のバナッハ空間において作用素論的・確率論的観点から古典的なノルム不等式の一般化を考え、それらの不等式を用いて関数解析的、幾何学的、確率的な空間の諸性質を、相互の関係を含めて研究した。主要結果は次のように述べられる。1.クラークソン型不等式とバナッハ空間の幾何学:クラークソン不等式(CI)を確率論的な観点から眺めてその高次元版を与え、(CI)をタイプ・コタイプ不等式で特徴づけた。他方、作用素論的観点から眺めた(CI)の高次元版も与えた。また、空間Xからルベーグ・ボホナー空間L_r(X)への(CI)あるいはクラークソン型不等式の遺伝性を考察し、それを用いて幾何学的性質の遺伝性も調べた。更に、種々の幾何学的性質をクラークソン型不等式を用いて特徴づけ、確率的性質との関連も調べた。2. (CI)の精密化であるハンナー不等式について、対称型確率変数を係数として高次元化を与えた。この結果はパブロビッチ不等式の拡張でもある。ラフカ不等式についても、その高次元化および逆不等式を考察した。更に、種々のノルム不等式の拡張、それらを用いた空間の幾何学的・確率的性質の特徴づけを与えた。3.ノイマン・ジョルダン定数、ジェームス定数などの空間の凸性に関連した定数を導入し、それらの相互関係を調べ、バナッハ空間の正規構造や一様凸性などの幾何学的性質を特徴づけた。4.バナッハ空間論や他の関連分野への応用:同値なノルムにより空間の幾何学的な性質がどのように変化するかをノルム不等式やノイマン・ジョルダン定数を用いて考察し、それらを用いて空間の超回帰性などの関数解析的な性質を特徴づけた。また、ベクトル値エルゴード定理の拡張なども考察した。研究課題「バナッハ空間における幾何学と確率の研究及びその応用」について、研究代表者は、研究分担者及びその他、国内・国外の研究者(岡崎、加藤、Maligranda等)の協力を得て、数々の成果をあげた。これらの結果は、日本数学会、各種シンポジウム、国内・国外の雑誌で発表した(予定を含む)。以下に概要を示す。1.クラークソン不等式(CI)の一般化をタイプ・コタイプ不等式との関連で与えた。更に、(CI)を一般化した不等式を用いて、バナッハ空間の種々の幾何学的性質を特徴付けた。また、重みつきハンナー不等式、ラフカ不等式、ウイリアムズ・ウエルズ不等式等の一般化を考察し、空間の幾何学的性質との関連を調べた。2.バナッハ空間Xにおけるノイマン・ジョルダン定数(C_<NJ>(X))を考察し、一様凸性、non-squareness,超回帰性等の幾何学的性質を、C_<NJ>(X)を用いて特徴付けた。この特徴付けにより、既知の様々な結果が容易に証明され、空間の構造が解明された。応用上重要な関数空間(ベゾフ、ソボレフ等)に対しても同様の考察を行った。3.バナッハ空間Xに対し、ルベ-グ・ボホナ-空間L^P(X)の研究は応用面からも重要である。Xのもつ幾何学的あるいは確率論的な性質が、いかにしてL^P(X)に遺伝するかを考察した。また、C_<NJ>(X)とC_<NJ>(L^P(X))との関係を不等式を用いて与え、ピジエ、スミス・タレット等の結果を精密化した。応用として、ベクトル値エルゴード定理を証明した。

4.バナッハ空間の特別な場合として、バナッハ環やバナッハ束を研究した。これらは具体的な関数空間の研究に適用でき、応用面からも重要である。主に、これらの空間のノルムが満たす不等式について研究し、従来の結果を一般化した。平成9年度に引き続き「バナッハ空間における幾何学と確率の研究及びその応用」について研究を進め、数々の成果を得た。以下にその概要を示す。1.バナッハ空間のラデマッハーのタイプ・コタイプについては、前年度の研究でクラークソン不等式(CI)との関係が示されている。今回の研究では、リトルウッド行列を用いた新しいタイプ・コタイプを導入し、それらの行列のテンソル積のノルムを評価することにより、(CI)の高次元版である一般クラークソン不等式(GCI)が(CI)と同値であることを示した。また、関連したノルム不等式により空間の種々の幾何学的性質を特徴づけた。2.重みつきハンナー不等式であるパブ口ビッチ不等式について、その高次元化を対称型確率変数を係数として与えた。また、ラフカ不等式についても、その高次元化と逆不等式が成り立つための確率論的条件を与えた。3.バナッハ空間のジェームス定数とノイマン・ジョルダン定数との関係を示す不等式を与えた。また、不動点定理に関連して重要な概念であるバナッハ空間の正規構造について、ジェームス定数との関連が知られていたが、今回の研究でノイマン・ジョルダン定数との関連を示した。4.フィールズ賞を受賞したガワーズの重要な仕事に、バナッハの等質空間問題の肯定的解決がある。これに関連して、ジョンソンはバナッハ空間Xの弱コタイプ性とゴードン・ルイスの性質(GLPと略記)との関係を与えたが、我々は彼の結果を発展させて次のことを示した:Xは回帰的とする。Xのすべての部分空間および商空間が(GLP)をもつならば、Xは弱ヒルベルト空間(弱タイプ2かつ弱コタイプ2)である。また、バナッハ空間の極小性についても考察し、非回帰的な空間については、それが極小であるための必要十分条件を与えた。
認知心理学的なシミュレーション画像評価法によるモニタ診断の信頼性に関する研究

本研究は,画像診断に用いる液晶モニタにおいて,一般的なパソコン用モニタやタブレットPCなどの汎用モニタの医学的な信頼性の検証のため,モニタの物理的測定や読影実験を行い医療用に開発されたモニタ(医用モニタ)と比較した。輝度・コントラスト比・解像度などの物理的な測定において,電子カルテ用モニタやタブレット端末(汎用モニタ)は医用モニタに匹敵する性能はあるが,臨床画像による読影実験を行ったところ脳梗塞の診断には適していないことがわかった。しかし,汎用モニタの物理的な性能は高く,医用画像を表示し閲覧するのみならば問題ないと考えられる。本研究は,モニタによる画像診断(モニタ診断)に用いるモニタの性能を評価し,診断に適したモニタの基準を得ようとするものである。1モニタの物理的測定,2ファントム画像による認知心理学的なシミュレーション読影実験,3臨床画像による読影実験を行い,これらの結果からモニタ診断にタブレットPCを含めた汎用モニタを用いることの医学的な信頼性を検証する。平成25年度は,昨年度に引き続き1モニタの物理的測定および3臨床画像による読影実験の準備を中心に行った。2ファントム画像による認知心理学的なシミュレーション読影実験は,一部3臨床画像による読影実験に盛り込む予定で進めた。1モニタの物理的測定は,結果をまとめ論文に投稿をした。白黒の画像だけでなく,カラー画像の表示についての測定を行い,タブレットPCと医療用モニタを比較した。しかし,問題が生じたため,今後に解析を追加し,論文を再投稿する予定である。3臨床画像による読影実験は,急性期脳梗塞のCT画像を収集し実験を行う準備を進めた。平成26年度は,残りの実験や解析を行い,研究の統括をする予定である。平成24年度は,研究目的の「1モニタの物理的測定」及び「3臨床画像による読影実験」を行い,さらに追加実験の検討と準備を行った。1の物理的測定では,モニタのコントラスト分解能・空間分解能・ノイズ特性について測定し,医療用高精細モニタ(以下,医用モニタ)とタブレット端末を比較した。タブレット端末は全ての測定項目で,医用モニタに勝る測定結果だった。3の臨床画像による読影実験で,頭部CT画像の脳梗塞の診断について医用モニタとタブレット端末を比較した。この2種類のモニタでは,診断能の差が小さく,統計的な有意差は認められなかった。この実験は,診断の難しい急性期脳梗塞の画像の症例数が少なく,病巣の見つけやすい陳急性脳梗塞の画像が多かった。現在は,急性期脳梗塞の診断の検討を行うための準備中である。平成25年度は,追加実験として頭部CT画像の急性期脳梗塞の診断についての読影実験を行う予定である。この実験に研究目的2の認知心理学的な読影実験の手法を取り入れることを検討している。本年度は,昨年度までの実験の解析を行い,主に研究の統括をした。本研究では,医療用高精細液晶モニタ(以下,医用モニタ)と,電子カルテなどに用いられる一般的な汎用液晶モニタ(以下,汎用モニタ)及びタブレット端末の性能を物理的な測定(輝度,コントラスト比,解像度,ノイズ特性)および読影実験で比較し,汎用モニタおよびタブレット端末に医用画像を表示することの医学的信頼性について検討した。物理的な測定の結果では,汎用モニタ及びタブレット端末は医用モニタに匹敵もしくはそれ以上の性能があった。ファントム画像による読影実験と物理的な測定の結果の関連について,輝度が高いとファントム画像も良く見えるという結果だった。臨床画像による読影実験と物理的な測定結果の関連は,読影実験で医用モニタとタブレット端末を比較したところ,医用モニタの方が正診率と輝度が高かった。これらの結果によると,輝度が高い方が画像は良く見えることがいえる。コントラスト比,解像度,ノイズ特性について医用モニタとタブレット端末を比較したところ,タブレット端末の方が高く,読影実験の結果と異なった。このため,医用画像の診断に使用するモニタは,読影実験による性能評価を行うことが重要考えられ,物理的な評価は輝度のみが信頼できるかもしれないと示唆された。モニタ診断は汎用モニタやタブレット端末で診断をすることは難しいが,これら機器の性能は良いため画像参照の使用ならば問題ないと考えられる。また,医用画像を表示するモニタの医学的な安全性は,臨床画像に用いた実験で評価する必要があり,物理的な手法は輝度がその補助的な役割となるかもしれないと考えられる。放射線科学1物理的評価や3臨床画像による実験については,論文の投稿および追加実験の検討など,おおむね順調に伸展している。

2のファントム画像による実験は,ファントム画像は臨床画像の模擬的な画像のため,臨床画像による実験が可能ならば,そちらを優先する。平成24年度は,研究目的の「1モニタの物理的測定」及び「3臨床画像による読影実験」を行い,さらに追加実験の準備を行った。医用モニタ及びタブレット端末としてiPadを比較に用いた。実験Aモニタの物理的測定:(1)輝度計を用いてモニタの輝度を実測し、モニタごとのコントラスト分解能を測定した。(2)空間分解能の測定法を調べ,各モニタの空間分解能の測定を行った。(3)研究計画時には予定の無かった,ノイズの評価を行うため,ノイズの測定法を調べ,現在測定中である。これらのデータ解析から医用モニタとiPadを比較し,iPadによる診断の可能性を検討し,研究成果の発表を準備している。実験B臨床画像による読影実験:頭部CT画像による脳梗塞の診断についての読影実験を行い,研究成果の発表を行った。医用モニタとiPadでは,診断能の差は小さく,統計的に有意な差も認められなかった。この実験は,診断の難しい急性期脳梗塞の画像の症例数が少なく,病巣の見つけやすい陳急性脳梗塞の画像が多かった。現在は,急性期脳梗塞の診断の検討を行うための準備中である。研究目的の達成度については,進んでいるところもあれば,遅れている部分もある。研究目的の「2ファントム画像による認知心理学的なシミュレーション読影実験」については,モニタ診断は臨床画像による評価を行うことが重要であるため,それを優先していることにより,現在は進めていない。今後も昨年度に引き続き,途中となっている実験を実施していく。26年度は最終年度のため,足りないデータなどがあれば追加実験を行い,研究の統括をする。臨床画像の追加実験が可能となれば,その結果も含めて研究統括を行う。今後も引き続き研究目的の「1モニタの物理的測定」及び「3臨床画像による読影実験」を中心に研究を行っていく。研究目的「1モニタの物理的測定」は,データ解析を続け,研究成果の発表を行う。研究目的「3臨床画像による読影実験」は,追加実験の準備を引き続き行う。研究目的「2ファントム画像による認知心理学的なシミュレーション読影実験」については,3の読影実験で,認知心理学的な手法を取り入れることを検討する。研究計画当初と変更して高額となるソフトウエアの開発費用の捻出のため,平成24年度に様々な支出を控えました。このソフトウエア開発をして行う実験は,共同研究者の意向で不要となった。平成25年度に研究で必要なものを購入したが,差額が生じてしまった。実験を今後に行う予定であるため,差額となった部分で,必要なものを購入予定である。研究目的「3臨床画像による読影実験」の追加実験は,実験に専用のソフトウエアを発注する予定である。ソフトウエアの開発は費用がかかるが,可能な限り自身でも作業を行い,最小限になるよう進めていく。
EBウイルス関連microRNAによる上咽頭癌治療後の予後推定法の開発

上咽頭癌のほとんどの症例でEpstein-Barr Virus (EBV)が発癌に関与しているが、癌細胞からEBVがコードするBamHI A rightward transcript miRNA (BART miRNA)が同定されることがわかっている。BART miRNAには44種類確認されているが、各BART miRNAの機能や、腫瘍の体積に関わらず安定的に分泌されるBART miRNAを同定し、腫瘍の微小再発でも早期発見できるバイオマーカーの確立を目指す。
膜結合型キノプロテイン脱水素酵素の構造と機能

酢酸菌由来の膜結合型キノプロテイン・アルコール脱水素酵素の3次元構造をX線構造解析法により決定した。膜結合部位サブユニット表面には2つの大きな窪みがあり、ユビキノンの還元部位とユビキノールの酸化部位と考えられた。分子内で電子伝達に関与している補因子PQQと4つのヘムの結合箇所を決定し、それぞれの相対分子間距離との酸化還元電位の値から、酵素中の分子内電子移動ルートを合理的に説明することができた酢酸菌由来の膜結合型キノプロテイン・アルコール脱水素酵素の3次元構造をX線構造解析法により決定した。分子内で電子伝達に関与している補因子PQQと4つのヘムの結合箇所を決定し、それぞれの相対分子間距離との酸化還元電位の値から、酵素中の分子内電子移動ルートを合理的に説明することができたピロロキノリンキノン(PQQ)を補欠分子族とするキノプロテインはその発見から30年が経ち、これまでに様々なキノプロテインが単離され、酸化還元反応とそれに続く電子移動の機構を中心にして構造と研究がなされてきた。キノプロテイン脱水素酵素には、可溶性のものとペリプラズム側から細胞質膜に結合するものとがあるが、前者は電子伝達蛋白を介して細胞質膜の呼吸鎖に電子を渡すのに対し、後者は直接呼吸鎖と連結している。膜結合型キノプロテインは数多くの生化学、分光学的研究の蓄積があるが、X線解析の例がまだなかったため、本研究ではこの蛋白質の構造と機能の解明を目指す。酢酸菌のキノプロテイン・アルコール脱水素酵素(ADH)は、既に構造解析がなされているキノプロテインADHの構造(サブユニットI)に、さらにチトクロムcサブユニット(サブユニットII)がくっついた状態で膜結合型複合体として存在している。この複合体まるごとの大まかな立体構造を今回決定することができた。分子内で電子伝達に関与しているPQQと4つのヘムの結合箇所を決定できたことで、それぞれの相対分子間距離と既に明らかとなっているそれぞれのレドックスポテンシャルの値から、分子内の電子移動ルートを明らかにした。酢酸菌ADHは、サブユニットIIに存在する3つのヘムのうち2つを経て、ユビキノンへ電子伝達されることが既に判っていたが、構造内で3つのヘムのうちある2つの間に大きな溝があることが判った。最近、サブユニットIIに結合型ユビキノンがラジカル状態で存在していることが明らかとなり、今後その構造をとらえることを目指す。また、同時に同じく酢酸菌の細胞膜中に存在するキノプロテイングリセロール脱水素酵素についても結晶化を試み中であり、構造決定を目指す。ピロロキノリンキノン(PQQ)を補欠分子族とするキノプロテイン脱水素酵素には、可溶性のものとペリプラズム側から細胞質膜に結合するものとがある。後者にあたる酢酸菌由来の膜結合型キノプロテイン・アルコール脱水素酵素(ADH)はエタノール酸化を膜結合呼吸鎖とリンクしており、バルクのUQへと電子を受け渡し、生じたUQH2が末端オキシダーゼに電子を受け渡すことで酸化系が構築されている。また、このADHには不活性型があり、グルコースや糖アルコールを酸化している培養条件下ではUQへの電子伝達能が低下して、逆にユビキノールの酸化を行う。今回ADHの立体構造をMIR法を用いて決定した。ADHは、3つのサブユニットから構成される。サブユニットAは、他のキノプロテインで見られる8枚羽のβプロペラ構造からなるPQQ結合ドメインとcytochromeドメインが長いリンカーでつながった構造をしていた。膜結合部位と予測されたサブユニットBは3っのcytochromeドメインからなり、膜結合部位と予想される疎水表面が存在していた。サブユニットB表面には2つの大きな窪みが表面に存在しており、それぞれヘム結合位置との対応から、ユビキノンの還元部位とユビキノールの酸化部位と考えられた。サブユニットCはサブユニットAのPQQドメインと相互作用していたが、役割は不明である。分子内で電子伝達に関与しているPQQと4つのヘムの結合箇所を決定し、それぞれの相対分子間距離と既に明らかとなっているそれぞれのレドックスポテンシャルの値から、活性型、不活性型での反応中の分子内電子移動ルートを合理的に説明することができた。同じく酢酸菌のグルコース脱水素酵素については構造決定までには至らなかったが結晶の回折像を得ることができた。
機能性ゲルを用いた水質変換システムに関する基礎的研究

環境からくる光・電気・磁気・熱・化学(pHなど)的刺激等に応答して相転移を起こし体積変化する機能性ゲルを用いて、新たな水質変換システムを構築することを目標にしている。本研究では温度刺激・電気刺激・pH刺激応答性ゲルを用いて実験を行い、以下のような結果を得た。(1)温度刺激応答性ゲルを素材とした包括固定化担体を用いた硝化効率の改善:温度刺激応答性ゲル(イソプロピルアクリルアミド)に硝化菌を包括固定し、小型処理装置内で硝化実験を行った。従来の包括固定化法(例えば、PVA-ホウ酸法)に比べ、ゲル化の際の微生物に対する阻害的影響が少なく、スタートアップが容易であった。また、機能性ゲルの体積相転移による“ポンプ効果"が硝化活性を向上させることを確認した。(2)電気刺激応答性ゲルの屈曲特性と応答速度:温度刺激やpH刺激応答性ゲルと比べ、その応答速度が速い。特に、PAMPS(アクリルアミド系のゲル)は極めて鋭敏に電圧の印可に応答する。アクチュエーターとして利用するだけでなく、この種のゲルを微生物の包括固定材料としても利用することを検討している。微生物活性に対する、電気刺激による物理的な作用も期待できる。(3)pH刺激応答性ゲルを用いたバルブ機能の開発:下水処理水のpHが環境基準値を下回らないようにすることを目標に、処理水のpHに応じて膨潤・収縮するゲルを合成し、pHに応じて曝気量を調整できるようなケミカルバルブ機構を構築した。蒸留水中に比べ、イオン強度の高い下水中でのゲルの膨潤収縮量が少なく、運動拡大機構を導入する必要がある。平成6年度の研究課題3点について進行状況は以下の通りである。水中における機能性ゲルの基本特性の測定主基剤として、IsopropylacrylamideとN-isopropylacrylamideを選び、架橋剤としてAcryl-acid、Metaacryl-acid、4-vinylpyridineのいずれかを組合わせてゲルを薄膜状に形成し、温度とpHを段階的に変化させ、膨潤率を計測した。相転移点付近では膨潤率の変化は大きく最大応答を示す。しかし、pHや温度の変化のいずれかを利用しアクチュエータ化を計ろうとすると、pHと温度に関する応答が同時に生じることがほとんどで、この転移点付近での応答を利用することは実用上できない。相転移点から少し外れたところでのpHあるいは温度に対する応答特性はやや低下し、これらのサンプルでは、pH変化0.3、温度変化2°C当たり40%が最大であった。特に、N-isopropyl-acrylamide系のものはおしなべて膨潤率の変化は小さかった。機能性ゲルの運動機構化バルブ駆動のためにゲルの膨潤を運動機構化する器具を開発し、IsopropylacrylamideとAcryl-acidによる薄膜ゲルを用いて応答性の確認を行なった。小さい膨潤率を補うためにレバ-式の変位拡大装置を設けたが、ギャップの減少など改善しなければならない点がいくつか残されている。水質変換・制御試験小型の硝化用の接触酸化槽に開発した運動機構化装置を装着し、応答特性等を改善中である。全体として、計画は今のところ順調に進行している。化学的刺激に応答して相転移を起こし体積変化するゲルを用いて,新しい水質変換システムを構築することを目標にしている。本年度の研究結果は以下の通りである。・pH刺激応答性ゲルを用いたバルブ機能の開発下水処理水のpHが環境基準値を下回らないようにすることを目標に,処理水のpHに応じて膨張収縮するゲルを合成し,pHに応じて曝気量を調節できるようなバルブ機構を構築した。イオン強度の高い排水中でのゲルの挙動が,予想値より小さいため運動拡大機構を負荷する必要がある。・温度刺激応答型ゲルを素材とした包括固定化

担体を用いた硝化効率の改善温度刺激応答型ゲルに硝化菌を包括固定し,小型処理装置内で硝化を行わせることに成功した。ゲルの毒性により,立ち上げが少し遅れる傾向があったが,ゲルの洗浄を充分にすることにより当初の問題を回避し得た。温度刺激により硝化効率を改善できるところまで確認しているが,定量化にはデータの収集をもう少し必要とする状況にある。・ハイブリッド型溶存酸素濃度検出方式の開発生成膜内で,溶存酸素濃度に応じてpHが変化することを確認した。しかし,その変化幅はpHで0.2-0.4前後であり,予想に反しかなり小さいことが判明した。センシテイビティの高いゲルを改めて開発する必要がある。環境からくる光・電気・磁気・熱・化学(pHなど)的刺激等に応答して相転移を起こし体積変化する機能性ゲルを用いて、新たな水質変換システムを構築することを目標にしている。本研究では温度刺激・電気刺激・pH刺激応答性ゲルを用いて実験を行い、以下のような結果を得た。(1)温度刺激応答性ゲルを素材とした包括固定化担体を用いた硝化効率の改善:温度刺激応答性ゲル(イソプロピルアクリルアミド)に硝化菌を包括固定し、小型処理装置内で硝化実験を行った。従来の包括固定化法(例えば、PVA-ホウ酸法)に比べ、ゲル化の際の微生物に対する阻害的影響が少なく、スタートアップが容易であった。また、機能性ゲルの体積相転移による“ポンプ効果"が硝化活性を向上させることを確認した。(2)電気刺激応答性ゲルの屈曲特性と応答速度:温度刺激やpH刺激応答性ゲルと比べ、その応答速度が速い。特に、PAMPS(アクリルアミド系のゲル)は極めて鋭敏に電圧の印可に応答する。アクチュエーターとして利用するだけでなく、この種のゲルを微生物の包括固定材料としても利用することを検討している。微生物活性に対する、電気刺激による物理的な作用も期待できる。(3)pH刺激応答性ゲルを用いたバルブ機能の開発:下水処理水のpHが環境基準値を下回らないようにすることを目標に、処理水のpHに応じて膨潤・収縮するゲルを合成し、pHに応じて曝気量を調整できるようなケミカルバルブ機構を構築した。蒸留水中に比べ、イオン強度の高い下水中でのゲルの膨潤収縮量が少なく、運動拡大機構を導入する必要がある。
翻訳段階における遺伝情報変換

本研究では、標的タンパク質の狙った位置のアミノ酸をDNAの塩基配列を変えることなく置換する革新的手法の開発を目指した。この方法は、細胞外からの遺伝子導入を必要とせず、発生後の個体においてもタンパク質の構造・機能を改変することができる。このため、倫理的に遺伝子組換えが制限される“ヒト"を標的としたアミノ酸置換が可能で、疾患リスク・薬剤感受性の制御や難治性遺伝子疾患の治療など、幅広い医療分野での技術革新が期待される。アミノグリコシド系抗生剤は、リボソームに結合して翻訳の正確性を低下させ、mRNAのコドン情報と異なるアミノ酸を取り込ませることで抗生作用を示す。本研究ではこの作用を遺伝情報の変換と捉え、リボソーム結合性分子を用いた新規遺伝子治療法の開発を目指している。アミノグリコシドの作用は特定のコドンに対して特異的に起こるのではないため、ランダムに変異の入ったタンパク質が合成される。従って、効果の強いAGほど細胞毒性も強い。また、十分な効果を得るためには高い投与量が必要で、これが副作用(腎毒性、耳毒性)の原因となっている。このような背景から、本年度はアミノグリコシドに代わる新規リボソーム結合性分子の探索を行った。リボソーム結合性分子の探索に向け、表面プラズモン共鳴(SPR)を用いた競合アッセイによるハイスループットスクリーニングを実施した。アミノグリコシドの一つであるパロモマイシンを固定化したSPRセンサーに対し、アミノグリコシド結合配列を持つモデルRNAをインジェクトすると、結合によるレスポンスの上昇が見られる。ここにリボソーム結合性分子が共存させると結合の競合によりレスポンスが減少する。この手法を用いて2000化合物のリボソーム結合性を評価したところ、5個のヒット化合物が得られた。このうち一つは、真核生物のリボソームには結合せず、原核生物のリボソームに対して選択的に結合した。さらにこの化合物は大腸菌リボソームの翻訳阻害活性を示したことから、新規抗生物質としての応用が期待される。本研究の全体構想において鍵となる新規分子の取得に成功した。遺伝子配列の1塩基レベルの違い(1塩基多型)は、発現するタンパク質のアミノ酸配列の差(=機能の差)となり、様々な個体差(顔・形・疾患のかかりやすさ・薬剤感受性などの違い)や遺伝性疾患を引き起こす。この様な1塩基多型と生体機能との相関は、続々と明らかにされており、高度にデータベース化されてきている。これらの情報を基に、タンパク質のアミノ酸配列を自在に変更できれば、タンパク質が担う様々な生体機能を制御することが可能である。これは、現時点で考えうる究極の生体機能制御法の一つである。その実現に向けた新手法として、本申請では「翻訳段階における遺伝情報変換」の開発を目指した。具体的には、翻訳の正確性を変化させる化合物に着目した。アミノグリコシド(AG)は、リボソームに結合して翻訳の正確性を低下させ、mRNAのコドン情報と異なるアミノ酸を取り込ませることで抗生作用を示す。この仕組みが標的コドンに対して働くと、本来とは異なるアミノ酸が取り込まれ、コドン変換が起こる。ただし、AGの作用は標的コドンに対して特異的に起こるのではないため、ランダムに変異の入ったタンパク質が合成される。このような背景から、本年度はAGの代替となる分子の探索を行った。蛍光偏光法を用いた高スループットなスクリーニング系を構築し、AG代替分子の探索を行ったところ、新規骨格を有するヒット化合物が得られた。この分子は大腸菌リボソームの翻訳阻害活性を示したことから、新規抗生剤としての応用が期待される。当初予定していた研究計画に加え、新規抗生剤候補分子の発見という副次的な研究成果が得られている。新規リボソーム結合性分子の探索を推進するとともに、得られた分子を用いた塩基配列選択的な遺伝情報変換の実現を目指す。誤翻訳の過程で何のアミノ酸が取り込まれるかは、古くから調べられている。天然(アミノグリコシドの非存在下)にわずかに起こる誤翻訳は、コドンの3番目の塩基との間にミスマッチを持つnear cognateと呼ばれるアンチコドンが入る場合が殆どである。これに対し、アミノグリコシド存在下ではnear cognateに限らず1塩基もしくは2塩基のミスマッチを持つ様々なアンチコドンが入る。また、どの様なアミノ酸が導入されるかはアミノグリコシドの種類によって大きく異なる。例えば、パロモマイシンの場合にはnear cognateが多いのに対し、GentamycinではUUUをUAU、またCCCをCAC・ACC・CUC・UCCへ読替えることが知られている。これらのことから、AGの種類を選択することで標的コドンへ望みのアミノ酸を導入できる。本項目では、アミノグリコシドーオリゴ核酸連結分子の存在下で各コドンに取り込まれるアミノ酸を、主に質量分析を用いて解析し、変換可能なコドンーアミノ酸の対照表を作成する。ケミカルバイオロジー
包括利益概念に関する研究

包括利益計上の意味を明らかにするため,特定項目が包括利益へ与える影響について適合する可能性のある構成要素(繰延ヘッジ損益,新株予約権)に着目し検討を行った.繰延ヘッジ損益について検討した結果,包括利益計算の本質の一端として,ヘッジ会計を否定した利益概念であることが導かれた.さらに新株予約権について検討した結果,米国および日本では,概念フレームワーク上親会社説に基づく純利益と経済的単一体説に基づく包括利益を共存させているが,新株予約権に対する捉まえ方の相違により,連結上利益計算へ与える影響が異なることが明らかとなった.包括利益計上の意味を明らかにするため,特定項目が包括利益へ与える影響について適合する可能性のある構成要素(繰延ヘッジ損益,新株予約権)に着目し検討を行った.繰延ヘッジ損益について検討した結果,包括利益計算の本質の一端として,ヘッジ会計を否定した利益概念であることが導かれた.さらに新株予約権について検討した結果,米国および日本では,概念フレームワーク上親会社説に基づく純利益と経済的単一体説に基づく包括利益を共存させているが,新株予約権に対する捉まえ方の相違により,連結上利益計算へ与える影響が異なることが明らかとなった.本年度はまず,繰延ヘッジ損益の処理方法について検討を行った.例えば,繰延ヘッジ損益の処理方法に関して純利益計算を念頭に置いている日本では,ベーシス・アジャストメントが用いられているのに対し,包括利益計算を念頭に置いている米国では,ノー・ベーシス・アジャストメントが用いられている.これらの処理方法の背景には,利益計算に対する思考の相違が存在すると考えられる.そこで本研究では,予定取引について繰延ヘッジを適用した場合のベーシス・アジャストメントおよびノー・ベーシス・アジャストメントを前提に,それぞれの処理方法がいかなる利益計算に関連付けて説明されうるのか,これらの結びつきを明らかにした.検討の結果,包括利益計算は,ヘッジによる損益への影響を反映しない計算体系であることが導かれた,かかる包括利益計算を踏まえるならば,ベーシス・アジャストメントは,ヘッジ会計を無視したことにならないがゆえに,包括利益計算の立場より否定されることが確認された.一方,支払対価に基づく取得原価評価を基軸とした投下資本の回収余剰計算が,純利益計算を念頭に置いた考え方として理解されてきた点を踏まえるならば,同様の評価がなされるベーシス・アジャストメントは,純利益計算のみを念頭においた処理方法として位置づけられた.一方,単純に上述の包括利益計算との整合性のみに焦点を当てるのであるならば,必ずしもノー・ベーシス・アジャストメントが適用される必要はない.それにも関わらず,ノー・ベーシス・アジャストメントが肯定されるのは,純利益計算が重視されていることに起因する.このことはまた,米国において稼得利益が重視されている証左といえる.よって,ノー・ベーシス・アジャストメントが,包括利益計算の枠組みにおいて純利益計算を念頭においた処理方法であることが明らかにされた.制度上包括利益は,特定項目を時価評価することにより算定されるが,なぜ限定された項目のみが包括利益計算へ含められるのか課題として残されている.そこで本研究は,特定項目がいかなる事実を踏まえ時価評価され,その変動額が包括利益計算へ含められるのか,包括利益計上の意味を検討することを目的としている,具体的には,包括利益概念に関する認識面および帰属面からの検討を踏まえ,包括利益へ影響を与える特定項目を分析している.第1に,予定取引に対し繰延ヘッジを適用しその結果生ずる繰延ヘッジ損益について,繰延ヘッジ損益の処理方法であるベーシス・アジャストメントおよびノー・ベーシス・アジャストメントを前提に,当該処理方法がいかなる利益計算に関連付けて説明されうるのか明らかにした.検討の結果,包括利益計算はヘッジによる損益への影響を反映しない計算体系であることが導かれた.それにも関わらずノー・ベーシス・アジャストメントが肯定されるのは,純利益計算が重視されていることに起因する,よって,ノー・ベーシス・アジャストメントが包括利益計算の枠組みにおいて純利益計算を念頭に置いた処理方法である点が確認された.第2に,新株予約権について米国および日本において異なる取扱いの背景にある思考を導き,連結財務諸表を前提に子会社の新株予約権を失効時に利益へ振り替える処理方法が,利益計算へ与える意味を明らかにした.検討の結果,新株予約権を失効時に利益へ振り替える処理方法は,新株予約権戻入益が実現した収益である点を踏まえるならば,親会社説型純利益と経済的単一体説型包括利益との差を認識面より説明することが困難であるという意味をもたらすことが導かれた.このことは,米国および日本において概念上同一の経済的単一体説型包括利益を計算表示したとしても,新株予約権をいかなる経済事象として捉まえるかにより包括利益の意味が異なる証左と言えよう.
プラットフォーム型流通業者の垂直的取引契約に関する経済分析

本研究では、電子商店街や著作権管理事業者などプラットフォーム型の流通業者に着目し、プラットフォーム間の競争や、市場への参入と、垂直的な契約との関係について、実際の判例を調査したうえで、経済理論による整理を行った。特に、プラットフォーム間の競争において、消費者に対する定額課金制と単価制とで競争力に違いが出るか、また、どのような場合に効率的な参入が阻止されるのかについて明らかにした。ここでは、定額料金制でも単価制でも参入が阻止される可能性、また定額課金制から強制的に単価制に移行させると、参入が生じたとしても社会厚生をかえって減少させる可能性を示し、当該判例や今後の同様の事件への示唆を導いた。本研究では、「プラットフォーム」型の流通業者に着目し、プラットフォーム間の競争や、プラットフォーム市場への参入と、上流企業とプラットフォーム、または、下流企業および消費者とプラットフォームとの間の垂直的な契約との関係について、実際の判例を調査したうえで、経済理論による整理を行った。平成24年度においては、垂直的契約の実例と判例の調査に注力、実態を把握し現状の問題点を明らかにした。この作業の中で、特に2009年に排除措置命令が出されたJASRAC事件が、プラットフォーム型流通業者という本研究課題の視点から非常に興味深いものであることが分かった。そこでこの事件について、経済学的な視点からのケーススタディを執筆し、当該判例の解釈や今後の同様の事件への示唆を導いた。この分析については、首都大学東京、北海道大学において研究会報告を行い、「新世代法政策学研究」において公表した。当該事件での裁判が継続していることもあり、法学者や弁護士からの反響を多く得られた。平成25年度においては、上記ケーススタディを経済理論論文に発展させることに主に注力した。プラットフォーム間の競争が存在する状況において、定額課金と単価とで競争力に違いが出るか、また、どのような場合に参入が阻止されるのかについて明らかにした。この論文については、日本応用経済学会での報告に加え、大阪大学、京都大学において研究会報告を行い、経済学者、経済法学者らからインプットを受け、現在英文査読付雑誌への投稿に向けた最終的な作業を行っており、ここから派生した理論論文2本について分析、執筆に着手している。以上に加えて、本研究を行った2年間において、学会や研究会参加により、競争政策の経済分析の分野における国内外の研究者と意見交換を行うことができ、議論を行える関係を築けたことは、今後の研究の継続に大きな意味を持つと考えている。平成24年度においては、垂直的契約の実例と判例の調査に注力、実態を把握し現状の問題点を浮き彫りにすることを目標とした。そこでこの事件をモデル化し分析することで、当該判例の解釈や今後の同様の事件への示唆を導いた。この分析については、首都大学東京、北海道大学での研究会報告において、経済学者からだけでなく、法学者や実務家とも広く議論を行い、分析の改良に役立てることができた。さらにこの分析を一般化することで、プラットフォーム型流通における課金制度と参入、および反競争効果についての経済理論論文としてまとめる作業を継続しており、今年度前半のうちに完成する予定である。さらに、平成24年度に目標として掲げた、情報収集、ネットワーキングにおいては、European Association for Research in Industrial Economics年次大会(於イタリア)に参加し、垂直的取引制限における流通業者の位置づけをについて直近の研究内容について各国の研究者から直接聞く機会を得た。これに加え、Graduate School of Economics(スペイン、バルセロナ)における優越的地位の濫用の経済分析に関する集中講義に参加し、この分野のリーダー的存在であるMassimo Motta教授、Chiara Fumagalli教授と親交を得ることが出来たのは、今後の研究の継続に大きな意味を持つことが期待できる。情報収集、及びネットワーキングについてはほぼ計画通りに行うことができている。研究論文としては、判例調査を元にして、JASRAC事件の経済分析に関する日本語論文を1本、公刊することができた。さらに、この事件を元にした経済モデルを使い、経済理論論文を英文で執筆しており、今年度6月の日本応用経済学会での報告を予定している。また、研究計画上にあった、定例研究会の開催については、東京近郊において同様の分野に関心のある研究者の数が多くないことから、各地の研究会に参加したり、直接研究者と議論する時間を持つことで効率的に代替することができている。最終年度である平成25年度においては、これまでの調査・分析を取りまとめる形で研究成果の発表、公表に注力する。まず、新たに立地モデルを使った経済理論モデルを構築する。基本モデルとそこにネットワーク外部性を導入した拡張モデルを考え、2本の英文論文とする。

次に、前年度のJASRACの判例分析を元に、上流からの委託契約を受け、下流企業(プラットフォーム)が最終消費者に流通させるタイプの垂直的関係における、消費者への課金方法と参入阻止との関係についての理論論文を英文で執筆する。2つのタイプのモデルが考えられるため、2本の論文として完成させる。計4本のディスカッションペーパーを今年度中に執筆する。また、情報収集を継続するため、関連図書・資料の収集し、国内外の研究会、学会へ参加する。本年度後半は、本研究の最終的な研究成果の報告・公表に焦点を絞る。上記のディスカッションペーパーを英文雑誌に投稿し、刊行を目指す。並行して、国内学会・研究会に参加し、報告を行い、論文のブラッシュアップを行う。さらに、これらの理論的分析に加え、前年度から継続している判例や実態調査を元に、日本語でサーベイ論文を書き、最終的な研究成果を研究書として取りまとめることを目指す。ネットワーキング、および、研究についての議論を行うために国内外の学会に参加することを予定しており、その旅費として支出することを計画している。特に、7月に行われるシンガポール経済学会年次大会(於シンガポール)、9月に行われるEuropean Association for Research in Industrial Economics年次大会(於ポルトガル)への参加を計画している。さらに、研究成果の発表の場として、国内の学会・研究会に参加することを予定しており、その旅費として支出することを計画している。また、継続的に、近年出版された競争政策や経済法関連の専門書に加えて、流通業者の動向に関する実務的な調査等を購入することを計画している。
多原子系反応の実効的反応座標の決定と反応設計に向けた体系化

本研究では、分子イオンの振動・回転自由度と並進運動を同時制御する実験手法の開発を計画としている。特に低い衝突エネルギーでのイオン・分子反応で顕在化する自由度励起による反応性の変化から、遷移状態近傍の動的挙動を考察して制御することを目標としている。前年度までにNO+イオンに対して実現した、レーザー二光子共鳴イオン化法を用いた任意の振動・回転状態への分子イオン発生を用いて低速イオンの輸送性能の評価を継続した。イオン発散の原因となる空間電荷効果を抑制するために、集光を必要としない二色二光子(1+1')イオン化法専用のレーザー光源を導入したことで、実験条件を探索する作業効率が向上した。自由度制御できる分子イオン種を拡張する計画に沿って行った炭化水素系分子の状態選別イオンビーム発生の実験では、ハロゲン化メチルの光解離法に光イオン化法を組み合わせてCH3+イオンの生成効率を向上させた。C-H伸縮・面外変角振動といった振動モードが選択的に励起されたイオンビームの発生が実現できたことで、多次元ポテンシャルエネルギー曲面上での分布制御に技術的な見通しがつけられた。合流イオンビーム法によるNO+とCH4反応実験結果には、予測された衝突エネルギー依存性が見られなかった。イオンビーム解析により、信号検出レベルに必要なNO+イオン強度では、低エネルギー領域で並進エネルギー幅が広がることが明らかになった。低ビーム強度でより高感度検出ができる交差分子線画像観測装置を設置して、感度とエネルギー分解能の両立する最適条件を探査する準備を整えた。低速制御性の改善を目的として、並進エネルギーを極低温まで冷却するHeイオントラップ法を持つ装置の実験に取り組んだ。CH3+系とHCO+系の振動・回転分光スペクトル測定を行い、極低温下でHeクラスターを形成したCH3+が示す特異的なエネルギー分裂構造を明らかにした。研究初年度は、イオン分子線散乱実験装置の設計・製作を行った。高真空ポンプの調達・設置を含めてイオンビーム真空装置を完成させ、各構成要素の性能評価を行った。真空装置全体は、レーザー光イオン化源、中性分子線源、散乱・検出領域の3つの真空チェンバーから構成されている。量子状態を選択した分子イオンビームは、前駆体分子線にレーザー光を照射して発生させ、イオンベンダーによって前駆体と分離して反応領域に導入する。遷移状態近傍の運動様式の決定を目標としている本研究課題においては、イオンベンダーを含むイオン光学系に要求される特性は、低エネルギー(低速)条件下での安定したイオン軌道制御である。双曲面を持つイオンベンダー形状を、これが形成する静電場とその中でのイオン軌道に対する数値シミュレーションを用いて最適化した。レーザーイオン化後のイオン速度制御を行う電極群も同様にシミュレーション結果に基づいて設計・製作した。NO+イオンの飛行時間(TOF)測定により並進エネルギー制御性能を評価し、ほぼ設計とおりの速度制御が達成している結果が得られた。中性分子線源はイオン分子線と直交する配置としたが、イオンベンダー通過後は、分子線・イオンビームは共線的に衝突する。ベンダー通過前の交差領域において画像観測法を適用することで、生成物の角度・速度分布の測定が可能になる。共線衝突配置は、イオンビームを分子線速度(2000m/s)程度の速度に制御することで、イオン・分子反応の相対速度を極限的に小さくできる利点がある。製作したイオンベンダーに対する数値シミュレーションでは、設計上の理想条件ではあるが、相対速度0m/sで高い効率のイオンビームと中性分子との重なりが示された。開発する反応性散乱実験装置は、製作工程上は複数の真空チェンバーを接続した装置構造体と、分子種の発生・制御・観測の機能を持つ電極群・検出システムに分けられる。前者が本研究課題の特徴を担っている開発要素である。後者はイオン電極群と散乱領域を内包する真空槽であり、複雑な機構は持たないものの寸法・重量が比較的大きく、完成までに当初計画以上の製作日数を要した。当初計画では、真空槽全体とともに内部デバイスの製作を完了させて性能評価から予備測定を行う予定であったが、散乱領域の製作が遅れており予備実験に至っていない。特に中性分子線源は、採用する電磁バルブが3月末に納入されたこともあり、動作確認・性能評価が計画年度内に行われなかった。この電磁バルブは高強度パルス分子線を発生する仕様を持つ特注品である。状態選別分子イオンビームは光イオン化効率と空間電荷効果によってその発生密度の上限が制限されていることから、検出可能な量の生成物を得るためには、高密度の中性分子線源を実現する本電磁バルブの採用が不可欠であった。計画2年目の今年度は、初年度に製作した状態選別・エネルギー制御イオンビーム源を(1)交差分子線配置、(2)合流ビーム配置、(3)イオンガイド配置、それぞれの反応実験装置に組み込んで、全自由度制御反応性散乱実験装置の開発を継続して行った。各実験装置配置はそれぞれ測定できる物理量、信号強度、エネルギー領域に一長一短を持ち、研究目標を達成するためにこれらを組み合わせた反応装置をする計画としている。開発を進める中で技術的問題点を明らかにした。特に低エネルギー領域でのイオンビーム制御において、設計していた性能が得られなかったことに対しては、解決方針を容易に見出すことが困難であった。これを解決する技術的フィードバックを得るために、ドイツ・ケルン大学(Stephan Schlemmer教授グループ)に長期滞在してイオンビーム装置開発の共同研究を行なった。

ケルン大学グループの22極型イオントラップを用いて、O2H+(プロトン化酸素分子)の高分解能分光研究を行なった。3原子程度の基本的な分子イオンは、冷却された状態での蓄積が困難であったために高分解能分光データが限られている。O2H+イオンもこれまで分光学的に検出されたことのない分子イオン種の一つであったが、イオン生成・制御技術を活かした錯形成抑制分光法により、OH伸縮振動スペクトルの観測に初めて成功した。精度よく決定した分子定数の考察により、非直線型を持つスピン3重項種であることを見出した。O2H+は星間分子としての存在が長く議論されていることから、電波天文観測のためのマイクロ波領域での純回転スペクトルにも測定を拡張した。また、O-O伸縮(1400cm-1領域)、H-O-O変角振動(1050cm-1領域)に対して赤外自由電子レーザー施設(FELIX)で測定を行い、それぞれの振動数を決定することでO2H+の分光学的同定を確定させた。合流ビーム配置は超低エネルギー衝突実験が実現できる利点があるが、実機では数値シミュレーション結果とは異なり、低エネルギーイオンビーム強度が著しく低下する結果となった。交差分子線配置とイオンガイド配置は、散乱分布が観測できることと生成物の信号強度が得やすいことがそれぞれの利点であるが、いずれも1 eV以下の低エネルギー反応実験の実現には向かない。そこで極低温イオンの運動制御に関する先端的実験技術を持つケルン大学グループに共同研究を呼びかけ、6ヶ月間の滞在を実現した。ケルン大学グループのイオントラップ法は本研究課題で開発しているイオンガイド配置に関連する技術要素を多く利用しており、共同研究で得た知見を状態選別能を持つ本イオンビーム反応実験装置に適用する改良を進めている。また、ドイツ滞在中に分子イオンの分光学的研究を進める一方で、合流ビーム配置についても技術的情報を交換して、低エネルギー衝突実験の実現のための改良点を検討した。イオンビーム制御部分とともに計測系に改善の余地があることから、検出器の変更を含めた測定条件の改良を進めている。交差分子線配置では新しく二次元イオン検出器・CCDカメラシステムを導入した。イオン・分子反応における生成イオンの散乱分布を測定するために必要となる、パルス電場で駆動するイオン・イメージング電極を設計・製作した。同様のイオン電極群を用いた測定を行っているドイツ周辺の研究室を訪問して、稼働条件と測定状況について情報交換を行った。開発要素の多い研究課題であることから、長期間開発現場を離れることで作業工程が遅れるリスクはあったが、今後の改良のために有用な技術情報を得ることができた。29年度は、NO+状態選別イオンビームとメタンとの反応[NO+(v,J) + CH4 ]の動力学的研究を行った。NOイオンと炭化水素とのイオン・分子反応では、ヒドリド(H-)移動が電荷移動と競合するとされているが、反応分子の振動・回転状態および衝突エネルギーによって変化する反応分岐測定から、プロトン移動に比べて詳細が知られていないヒドリド移動機構を動力学的に解明することが、この測定の目的である。
音楽演奏学習促進を目的とする初心者用合奏支援システムの研究

近年,ピアノレッスンに連弾が採り入れられ,生徒の練習意欲向や,パートナーと呼吸を合わせることによる音楽性の育成に効果が認められている.しかし子どもが,家庭内で演奏経験の乏しい家族と連弾を行うことは難しい.本研究では,演奏初心者の親が初学者の子どもと容易にピアノ連弾できるようにするシステム"Family Ensemble"を構築した.このシステムは,子どもの親が担当する連弾のパートを,正確な音高列を出力する機能と,子供の演奏位置を追跡する機能により支援することで,全くの初心者の親が,演奏誤りの多い初学者の子どもとでも連弾できるようにしたものである.技術的な核は,従来から自動伴奏システム研究で扱われている,余分な音の挿入,音高の誤り,音の脱落,という3種の誤りのほかに,突然前の部分に大きく戻って弾き直すという子供特有の誤りに対応できるロバストな演奏位置追跡機能を実現した点である.被験者実験により,全くの初心者と初学者によるピアノ連弾が可能になることのみならず,子どもの練習意欲が増すことが示された.さらに,初心者と初学者のペアでありながら,お互いに音楽的なアイデアや演奏技術について意見をかわしている様子が見られた,さらに,演奏停止時に停止箇所を楽譜上で見いだすと共に,その停止箇所以前に誤りがあったか無かったかを判定できるようにした.そのうえで,誤りがあった場合は停止箇所までのフレーズの模範演奏映像を提示し,誤りが無かった場合は停止箇所以降のフレーズの模範演奏映像を提示するシステムを考案・実装した.また,「離鍵」動作に注目した音楽表現の構築プロセスの分析研究,歌唱と並行して行うリズムタッピングにより音の区切り情報を入力する「歌唱による音楽データ入力手法」を考案し,評価を行った.以上を通じて,初心者の音楽演奏学習を総合的に支援するための基盤技術を確立した.近年,ピアノレッスンに連弾が採り入れられ,生徒の練習意欲向や,パートナーと呼吸を合わせることによる音楽性の育成に効果が認められている.しかし子どもが,家庭内で演奏経験の乏しい家族と連弾を行うことは難しい.本研究では,演奏初心者の親が初学者の子どもと容易にピアノ連弾できるようにするシステム"Family Ensemble"を構築した.このシステムは,子どもの親が担当する連弾のパートを,正確な音高列を出力する機能と,子供の演奏位置を追跡する機能により支援することで,全くの初心者の親が,演奏誤りの多い初学者の子どもとでも連弾できるようにしたものである.技術的な核は,従来から自動伴奏システム研究で扱われている,余分な音の挿入,音高の誤り,音の脱落,という3種の誤りのほかに,突然前の部分に大きく戻って弾き直すという子供特有の誤りに対応できるロバストな演奏位置追跡機能を実現した点である.被験者実験により,全くの初心者と初学者によるピアノ連弾が可能になることのみならず,子どもの練習意欲が増すことが示された.さらに,初心者と初学者のペアでありながら,お互いに音楽的なアイデアや演奏技術について意見をかわしている様子が見られた,さらに,演奏停止時に停止箇所を楽譜上で見いだすと共に,その停止箇所以前に誤りがあったか無かったかを判定できるようにした.そのうえで,誤りがあった場合は停止箇所までのフレーズの模範演奏映像を提示し,誤りが無かった場合は停止箇所以降のフレーズの模範演奏映像を提示するシステムを考案・実装した.また,「離鍵」動作に注目した音楽表現の構築プロセスの分析研究,歌唱と並行して行うリズムタッピングにより音の区切り情報を入力する「歌唱による音楽データ入力手法」を考案し,評価を行った.以上を通じて,初心者の音楽演奏学習を総合的に支援するための基盤技術を確立した.本年度は,演奏初心者の親が初学者の子どもと容易にピアノ連弾できるようにするシステム"Family Ensemble"を構築した.近年,ピアノレッスンに連弾が採り入れられ,生徒の練習意欲向上や,パートナーと呼吸を合わせることによる音楽性の育成に効果が認められている.しかし子どもが,家庭内で演奏経験の乏しい家族と連弾を行うことは難しい.今回構築したFamily Ensembleでは,子どもの親が担当する連弾のパートを,正確な音高列を出力する機能と,子供の演奏位置を追跡する機能により支援することで,全くの初心者の親が,演奏誤りの多い初学者の子どもとでも連弾できるようにした.実装に先立ち,ピアノ演奏初学者である子どもによる初見演奏データを収集し,どのような誤りが生じるかを分析した.その結果,従来から自動伴奏システム研究で扱われている,余分な音の挿入,音高の誤り,音の脱落,という3種の誤りのほかに,突然前の部分に大きく戻って弾き直すという誤りが極めて多発することが明らかとなった.そこで,既存の演奏位置追跡アルゴリズムにこの種の誤りにも対処可能な機構を加え,初学者の子どもの極めて不安定な演奏にも安定して追従できるロバストな演奏位置追跡アルゴリズムを考案,実装した.Family Ensembleを使用する場合としない場合の両方について,合同練習を5組の被験者ペアに行ってもらったところ,使用した合同練習では,二人での連弾の回数と,子供の独奏による練習回数が大幅に増加した.この結果から,Family Ensembleにより全くの初心者と初学者によるピアノ連弾が可能になることのみならず,子どもの練習意欲が増すことが示された.さらに,初心者と初学者のペアでありながら,お互いに音楽的なアイデアや演奏技術について意見をかわしている様子が見られた.本年度は,前年度に構築した演奏初心者の親が初学者の子どもと容易にピアノ連弾できるようにするシステム"Family Ensemble"のさらなる改良を行うとともに,その他の演奏学習促進手法に関する検討を行った.Family Ensembleの改良については,演奏練習過程においてシステムからどのようなタイミングでどんな情報を提示すればよいかについてまず検討した.