hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構成性にもとづいた関係知識の汎化

本研究の目標は、自然言語で書かれた文書中に記されている、名詞間の意味的関係を認識・獲得することである。例えば、「タバコ」と「癌」について書かれた、「タバコが癌を引き起こす」、「タバコは癌のリスクを高める」、「タバコが癌の発生する危険性を増加させる」の3つの文が全て似たような意味であると認識し、これらの文から、「タバコ」と「癌」の間に因果関係があるという知識を獲得する。これを達成するために、報告者は名詞間の関係を表す表現(上記における、「XがYを引き起こす」や「XはYのリスクを高める」(X、Yは名詞の挿入されるスロット)など。以下、関係表現と呼ぶ)の意味計算に取り組んできた。特に、学習用のコーパスで低頻度な表現や全く出現しない表現の意味計算を可能にするため、単語の意味から構成性に基づき、関係表現の意味を計算する手法の探求に取り組んできた。28年度は27年度の成果を発展させ、関係表現の意味計算手法を用いた、ウェブ文書からの関係知識の獲得、統語的/意味的情報を利用した、意味計算の精緻化、多様な言語表現に適用可能な手法の探求という、3つの取り組みを行った。上記の成果のうち、分野への貢献が最も大きいものは3番目の成果であると考えられる。句や文の意味を単語のような構成要素から計算する手法は、報告者が提案した手法以外にも、加法構成やLong Short-Term Memory、Gated Recurrent Unitなど、様々なものがあり、どのモデルがどのような言語現象を扱えるのかは判然としない。これを明らかにするため、学習手法、意味計算モデル、およびデータセットを横断的に実験し、各手法やデータセットでの特徴を調査し、報告者の提案した手法が頑健であることを示した。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「タバコが癌を引き起こす」と「タバコは癌のリスクを高める」、「タバコが癌の発生する危険性を増加させる」などの文が全て「タバコ」と「癌」の間の因果関係を示すというように、名詞間の関係を表す表現(以下、関係表現と呼ぶ)の意味を計算することである。この目標に向けて、昨年度は主に2つの取組みを行った。1つ目は大規模なWebデータから関係表現を大量に抽出し、データが大規模でも現実的な時間でかつ精度よく意味の計算が達成可能な意味表現の獲得手法を調査した。「タバコは癌の生じるリスクを高める」という文が「タバコ」と「癌」の間の因果関係を示すという計算は、「リスクを高める」という表現が因果関係を示す「誘発する」という表現と類似しているという計算を行えれば達成できる。このため、類似度を精度良く計算できる意味表現が獲得できる事が望ましい。また、関係表現が大量にある、つまり計算対象が膨大なため、高速に類似度計算可能な意味表現が望ましい。これら望ましい性質を満たすために、近似頻度計算や次元圧縮が有効である事を示した。2つ目はロングテールの関係表現の意味計算を行うため、関係表現の構成性に基づいて意味を計算可能な意味表現の獲得に取り組んだ。具体的には、関係表現を構成する単語の意味表現を組み合わせた際、関係表現の意味表現になるような単語の意味表現を構築した。例えば「リスクを高める」という表現について、「リスク」の意味表現と「高める」の意味表現を組み合わせた際に「リスクを高める」の意味表現となるように、「リスク」と「高める」の意味表現をコーパスから学習する。これにより「高める」は前の語の意味を継承するというような、関係表現の意味表現を計算可能な意味表現が得られる。この手法で得た単語の意味表現を利用することで、未知の関係表現の意味を計算可能であることを示した。本研究の目標は「タバコが癌を引き起こす」と「タバコは癌のリスクを高める」、「タバコが癌の発生する危険性を増加させる」などの文が全て「タバコ」と「癌」の間の因果関係を示すというように、名詞間の意味的関係を認識・獲得し、関係知識の知識ベースを構築することである。これを達成するために、昨年度は名詞間の関係を表す表現(以下、関係表現と呼ぶ)の意味計算に取り組み、大きく分けて2つの成果をあげた。ひとつめは関係表現の意味計算の性能を評価するためのデータセットを作成した事である。名詞間の意味的関係を認識・獲得するためには、関係表現の意味計算が重要であると考えられるが、既存の研究では、自然言語の文と知識ベースとを結びつけることに主に焦点が当てられており、関係表現の意味計算は軽視されていた。報告者は関係表現の意味計算を部分問題として切り出し、評価用のデータを作成することで、関係知識獲得において、より詳細な評価・分析を可能とした。また、関係表現の意味計算の性能と関係知識の抽出性能に相関があることを示し、関係表現の意味計算を行うことの重要性を明らかにした。ふたつめはロングテールの関係表現の意味計算を行うため、構成単語の意味から関係表現の意味を構成性にもとづいて計算する、新たな手法を提案した事である。これは26年度の成果を発展させたものであり、26年度の手法よりも高性能な意味計算を可能とした。具体的には、ニューラルネットワークにおけるゲートという機構を加法構成性に導入することにより、関係表現の意味計算において重要な単語とそうでない単語とを区別しつつ意味計算が可能となるような手法を提案した。

研究課題において根幹の問題である、構成性にもとづいた関係表現の意味計算において、26年度よりも精度良く行える手法を提案しており、おおむね順調に進展していると言える。また、関係表現の意味計算についての評価用データを作成することで、関係表現の意味計算を行うことが名詞間の関係の認識・獲得に重要であると明らかにし、本研究課題の重要性を示した。本研究の目標は、自然言語で書かれた文書中に記されている、名詞間の意味的関係を認識・獲得することである。例えば、「タバコ」と「癌」について書かれた、「タバコが癌を引き起こす」、「タバコは癌のリスクを高める」、「タバコが癌の発生する危険性を増加させる」の3つの文が全て似たような意味であると認識し、これらの文から、「タバコ」と「癌」の間に因果関係があるという知識を獲得する。これを達成するために、報告者は名詞間の関係を表す表現(上記における、「XがYを引き起こす」や「XはYのリスクを高める」(X、Yは名詞の挿入されるスロット)など。以下、関係表現と呼ぶ)の意味計算に取り組んできた。特に、学習用のコーパスで低頻度な表現や全く出現しない表現の意味計算を可能にするため、単語の意味から構成性に基づき、関係表現の意味を計算する手法の探求に取り組んできた。28年度は27年度の成果を発展させ、関係表現の意味計算手法を用いた、ウェブ文書からの関係知識の獲得、統語的/意味的情報を利用した、意味計算の精緻化、多様な言語表現に適用可能な手法の探求という、3つの取り組みを行った。上記の成果のうち、分野への貢献が最も大きいものは3番目の成果であると考えられる。句や文の意味を単語のような構成要素から計算する手法は、報告者が提案した手法以外にも、加法構成やLong Short-Term Memory、Gated Recurrent Unitなど、様々なものがあり、どのモデルがどのような言語現象を扱えるのかは判然としない。これを明らかにするため、学習手法、意味計算モデル、およびデータセットを横断的に実験し、各手法やデータセットでの特徴を調査し、報告者の提案した手法が頑健であることを示した。研究課題における根幹の問題である、構成性にもとづいて関係表現の意味計算を行う手法を考案し、成果を出すことができたため。報告者は考案した手法により未知の関係表現の意味を計算可能であることを示した。初年度からこの問題に取り組み、成果を上げたために「当初の計画以上」の進展ではあるが、意味計算の精度としては向上の余地があり、次年度以降に取り組みたいと思っている。今後は関係表現の意味計算の精緻化を行い、それを関係知識の獲得および質問応答に応用する予定である。関係表現の意味計算は自然言語と知識ベースを結びつけるために重要であり、これを用いることによって、知識の獲得・質問応答の双方が可能になると考えられる。例として、因果関係を表す、「リスクを高める」という関係表現について考える。この関係表現の意味計算を行うことによって、「タバコは癌のリスクを高める」という文からは、「タバコ」と「癌」の間に因果関係があるという知識が得られる。また、「癌のリスクを高めるものは何か?」という質問に対しては、「癌」と因果関係にある名詞を知識ベースから抽出すれば良いということが分かる。上記を達成するために、構成要素から計算した関係表現の意味と知識ベースを結びつけるを探求する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
里山里海の生物多様性資源を活かした循環型生物共生農業の構築

本研究の目的は、「生物共生農業」に「エコツーリズム」と「循環システム」の視点を加え、循環型生物共生農業の地域モデルを提示することである。(1)生物共生栽培田の生物多様性とコメの品質評価ー羽咋地域での水田調査の結果、長期自然栽培に取り組んでいる水田では捕食者の多様性が増加し、害虫の多発生が抑制される傾向が認められた。慣行栽培田と比べ、自然栽培田では水稲収量が半分以下となるが、コメは良品質である。自然栽培田の水稲収量を向上させるうえで、竹粉砕物の施用が効果的であることが示された。(2)里山里海を観光資源としたエコツーリズムの市場調査ー能登の観光に関する調査の結果、里山・里海を活用した観光資源のうち、輪島朝市や白米千枚田は高く評価されている一方で、農業体験や漁業体験に対する評価は高くないことが明らかとなった。また、農業体験に関する調査の結果、農作物の収穫や加工、およびそれを食べることが望まれていることが明らかとなった。(3)生物共生栽培米の市場調査と消費者行動分析ーコメ購入の際は、一般消費者、業務仕入れ担当者ともに、食味が最も重視されていた。しかしながら、二番目に重視されている項目は、一般消費者では安全性、仕入れ担当者では、安全性に加えて安定的に購入できることであった。実際の自然栽培米の販売価格は、本調査で得られた消費者の支払意思額を考慮すると非常に割高であり、需要の拡大が難しい状況にある。(4)生物共生農業の振興策と持続可能性の検討ー数理モデルを用いて当該農業の持続可能性を検討した結果、生物の個体数や、自然栽培米の販売量を増やすためには、保全努力や補助金だけでは十分ではないが、農家の同調性が高い場合は、補助金は有効となることが示された。消費者が自然栽培米を購入するための、自然栽培の生物多様性への影響を効果的に宣伝すること、エコツアーの取り組みを推進することが重要である。本研究の目的は、「生物共生農業」に「エコツーリズム」と「循環システム」という2つの視点を加え、地域レベルの持続型生物共生農業のモデルプランを構築することである。これにより、農業収益の安定化と安全・安心な米の安定生産の実現を図る。サブテーマ1では、生物共生栽培田の生物多様性と米の品質特性を明らかにすることを目的として野外調査を行った。夏期、石川県羽咋市と宝達志水町において、栽培暦の異なる自然栽培田(16年目)と慣行栽培田の計20筆を対象として、節足動物の調査を行った。結果、慣行栽培田と比べ自然栽培田で、コモリグモ類の生息数は約1.8倍、稲株のクモ類の分類群数は約1.6倍、アシナガグモ類の生息数は約2.8倍、イトトンボ類の生息数は約7倍、アシナガバエ科の生息数は約3.6倍、ゴミムシ類の分類群数は約1.3倍多かった。自然栽培暦の影響は分類群によって異なったものの、概して自然栽培の取組みは水田の節足動物群集の多様性向上に大きな効果をもたらすことが示された。サブテーマ2では、里山里海を観光資源としたエコツーリズムの市場調査を実施するために、先行研究のレビューを行った。また、アンケート調査票の作成に当たっては能登地域で現地調査を実施した。春蘭の里、白米の千枚田等の主要な観光地を視察するとともに、石川県庁にて能登地域の観光に関するヒアリング調査を行った。サブテーマ3では、生物共生栽培米の市場調査と消費者行動分析を進めることを目的として関連文献の収集を行い、生物共生栽培米に対する消費者選好に対する影響要因の頭出しを行った。また、対象地域において自然農法に取り組んでいる生産者等に対してセミナーを開催し既往成果を共有するとともに実態調査を行った。サブテーマ4では、水田の生物多様性向上と地域経済活性化のために有効な生物共生農業の振興策を導出するための予備的な数理モデルの検討を行った。研究課題の採否決定前からサブテーマ1の研究に着手していたため、サブテーマ1は予想以上に進展している。サブテーマ2は、先行研究のレビューと事例地の情報収集に当初の計画よりも時間を要したため、アンケート調査の実施を平成29年度半に延期した。このため、スケジュール面では当初の予定よりやや遅れているが、研究内容に変更はなく、研究は概ね順調に進展している。サブテーマ3、4の進捗は概ね予定通りである。サブテーマ1では、無農薬・自然栽培田の生物多様性特性を明らかにすることを目的として、石川県羽咋市・宝達志水町の16筆の水田で捕食者と害虫を中心とした節足動物の調査を行った。また、2016年から2017年にかけて、同一の圃場で捕食者の多様性の経年変化を追った。さらに、植物園にある16筆の実験田とたらいを用いて、里山の植物を活用した無農薬水稲農法が水稲の生育と赤とんぼの羽化率に及ぼす影響を検討した。サブテーマ2では、里山里海の観光資源としての価値を評価するためのアンケート調査を実施した。

北陸と関東の住民それぞれ100人程度を対象としたプレテストを実施し、その結果を踏まえて修正した調査票を使用して、北陸と関東の住民それぞれ550人程度を対象とした本調査を実施した。また、次年度に実施する一般市民の農業体験に対する選好を調べるアンケート調査のために、先行研究のレビューを行った。サブテーマ3では、前年度の研究レビューをもとに生物共生栽培米に対する消費者選好に対する影響要因の整理を行った。また、対象地域において自然農法に取り組んでいる生産者や販売業者等に対して実態調査を行うとともに、販売業者から提供された生物共生栽培米についての非集計販売データを分析し、リアルな状況の下での購入意思決定要因について分析を行った。サブテーマ4では、各サブテーマから得られた知見を統合し、生物共生農業が経済的利益を生み出し持続可能となるための条件について解析するための数理モデルを構築した。エコツーリズムへの参加と生物共生栽培米の購入の間の相乗効果を数理モデルに組み込んだ。サブテーマ1は、当初計画通り、羽咋市・宝達志水町の水田で生物多様性評価を行い、実験田やマイクロコスム(たらい)を用いて新たな無農薬農法の検討を行った。サブテーマ2は、平成28年度に予定していたアンケート調査の実施を平成29年度に延期した影響で、平成29年度に予定していたアンケート調査の実施を平成30年度に延期した。このため、スケジュール面では当初の予定よりやや遅れているが、研究内容に変更はなく、研究は概ね順調に進展している。サブテーマ3、4の進捗は概ね予定通りである。本研究の目的は、「生物共生農業」に「エコツーリズム」と「循環システム」の視点を加え、循環型生物共生農業の地域モデルを提示することである。(1)生物共生栽培田の生物多様性とコメの品質評価ー羽咋地域での水田調査の結果、長期自然栽培に取り組んでいる水田では捕食者の多様性が増加し、害虫の多発生が抑制される傾向が認められた。慣行栽培田と比べ、自然栽培田では水稲収量が半分以下となるが、コメは良品質である。自然栽培田の水稲収量を向上させるうえで、竹粉砕物の施用が効果的であることが示された。(2)里山里海を観光資源としたエコツーリズムの市場調査ー能登の観光に関する調査の結果、里山・里海を活用した観光資源のうち、輪島朝市や白米千枚田は高く評価されている一方で、農業体験や漁業体験に対する評価は高くないことが明らかとなった。また、農業体験に関する調査の結果、農作物の収穫や加工、およびそれを食べることが望まれていることが明らかとなった。(3)生物共生栽培米の市場調査と消費者行動分析ーコメ購入の際は、一般消費者、業務仕入れ担当者ともに、食味が最も重視されていた。しかしながら、二番目に重視されている項目は、一般消費者では安全性、仕入れ担当者では、安全性に加えて安定的に購入できることであった。実際の自然栽培米の販売価格は、本調査で得られた消費者の支払意思額を考慮すると非常に割高であり、需要の拡大が難しい状況にある。(4)生物共生農業の振興策と持続可能性の検討ー数理モデルを用いて当該農業の持続可能性を検討した結果、生物の個体数や、自然栽培米の販売量を増やすためには、保全努力や補助金だけでは十分ではないが、農家の同調性が高い場合は、補助金は有効となることが示された。消費者が自然栽培米を購入するための、自然栽培の生物多様性への影響を効果的に宣伝すること、エコツアーの取り組みを推進することが重要である。サブテーマ1は、前年に引き続き、羽咋市で水田の動物群集を対象とした補足野外調査を実施する。
機械的刺激に対する単離骨細胞の応答能

【骨細胞の単離と培養】生後12日齢SD系ラットから頭蓋冠を取り出し、軟組織を取り除いた後、コラゲナーゼとキレート剤を用い骨基質から骨細胞を単離した。骨細胞の同定は、ALP活性およびオステオカルシンとカルシウム感受性レセプター遺伝子の発現をin situハイブリダイゼーション法を用いて行った。結果:上記の方法で単離した骨細胞群は、ALP活性が極めて低く、オステオカルシン遺伝子の発現は認められなかったが、カルシウム感受性レセプター遺伝子の強い発現が確認されたことから骨細胞と考え以下の実験に用いた。【機械的刺激に対する単離骨細胞の応答能】マイクロマニュピレーターを用い、単離骨細胞とMC3T3-E1細胞(対照群)に機械的刺激を作用したときに見られる応答能の違いを、細胞内カルシウム濃度を指標にACAS570 Work Statioを用い検討した。結果:両細胞群において、刺激した細胞および隣接する細胞の細胞内カルシウムが一過性に上昇した後、2分ほどでベースラインに戻った。さらに、カルシウムチャネル阻害剤・Nicardipineを添加して、細胞外からのカルシウム流入を阻害する実験を行ったところ、MC3T3-E1細胞群では、刺激した細胞の細胞内カルシウム濃度は上昇するが隣接する細胞では変化なく機械的刺激の伝達は細胞外からのカルシウムの流入によるものであることが分かった。しかし単離骨細胞群において、ギャップ結合等を介するカルシュウムの移動による機械的刺激の伝達様式の存在を示唆する結果が得られた。
寄生性蠕虫,特に吸虫の実験室内代替終宿主モデルの開発

Clinostomum属吸虫の幼虫(メタセルカリア)を各種淡水魚(中間宿主)から回収し,各種人工培地(Glucose加Earle平衡塩液,199培地,ダルベッコ変法イ-グルMEM培地),8日齢の鶏卵への移植,マウス腹腔への移植により培養を行った。人工培地での培養は好気的および嫌気的条件で行った。マウス腹腔から5日目以降に回収された虫体の子宮には虫卵が認められたが,その他の条件下では虫卵未形成の未熟虫体のみ回収された。人工培地成分の検討や,二相化培地(液相-固相)での検討が今後の課題である。Clinostomum属吸虫の皮棘を光学顕微鏡,走査型電子顕微鏡で観察し,淡水魚から検出した被嚢幼虫に単生の皮棘を認めた。光顕像では,突出部のうち埋没した皮棘は見出せるが,襞状組織は観察できなかった。電顕像では,皮棘は体表の襞状組織に包まれた半球状ないし三角錐突出部の先端にのみ認められ,埋没部は観察できなかった。ゴイサギやオオミズナギドリ(終宿主)に寄生した未成熟虫体では,光顕像で直径約1μmの小型の皮棘を認めたが,電顕像では体表は微細粒状物のみに被われており,皮棘はその下に埋没していると考えられた。各種人工培地および鶏卵で培養された虫体では皮棘が認められたが,日数が経過するごとに消失する傾向が見られた。マウス腹腔内から回収された虫体では,成熟虫体では皮棘は消失したが,一部の未熟虫体には皮棘が観察された。また,人体寄生例の成虫(松江市,日本第15例)では,光顕下で皮棘は認められなかったが,微細粒状物は全表面に観察された。これらの結果から,終宿主体内では最初に体表の襞状組織が失われ,粒状物で修復後,最終的に皮棘が消失することが示唆された。
イカダケイソウのミオシン様タンパク質の同定

メガネケイソウをプラスチックケースで大量培養し、ミオシンの単離を行った。ケイソウと直径400マイクロメートルのガラスビースを混合しボルテックスしたところ殻が上下に分離した。この殻にはアクチン繊維束が残っていたのでミオシンも存在すると考え、1 M KClで抽出した。抽出液を用いて、in vitro motility assayを行ったところ、アクチンの運動が引き起こされた。また、抽出液にニワトリアクチンを加えて遠心したところ、130 kDaのポリペプチドが共沈し、これがアクチンに結合することが示唆された。130 kDaはATP存在下ではアクチンから解離した。そこでアクチン共沈とATP解離を用いることで130 kDaポリペプチドを精製した。130 kDaを限定分解し、アミノ酸配列の解析を行ったところ、全遺伝子配列が決定されているフェオダクチラムのミオシンと非常に高い相動性を持つことが分かった。決定された部分配列はミオシンヘッド領域に存在した。これらの結果から、130 kDaポリペプチドはメガネケイソウのミオシンであると結論した。しかし精製した130 kDaポリペプチドを用いてのin vitro motility assayではアクチンの運動は見られておらず精製の段階で変性した可能性が残っている。130 kDaポリペプチドを抗原としてモノクローナル抗体を調製した。この抗体を用いて細胞染色を行ったところ、アクチン繊維束に沿ったドッド状の染色が見られた。今後は免疫電子顕微鏡により、電子顕微鏡で見られた高電子密度の構造に今回同定されたミオシンが存在するかどうかを検証するとともに、このミオシンが滑走運動に関与しているかどうかを検証しなければならない。26年度が最終年度であるため、記入しない。イカダケイソウミオシン様タンパク質を同定するために、手持ちであった抗タバコミオシンおよび抗アメーバミオシン抗体を用いて、イムノブロットおよび免疫傾向染色を行った。その結果、抗アメーバミオシン抗体によって分子量60kDa付近にバンドが見られ、縦溝に沿った点状の染色が見られた。分子量が低いものの縦溝に沿った点状の染色はこれまでの電子顕微鏡観察と一致している。続いてミオシンを同定するために細胞からの抽出を行った。細胞を超音波で破砕し遠心してアクチンが結合している殻を集めた。これを高塩濃度で抽出し脱塩したのち骨格筋アクチンを加えて共沈させた。その後ATPを添加して解離するものをSDS-PAGEで調べた。しかし、特異的なポリペプチドは見られなかった。この原因としてケイソウミオシンが骨格筋アクチンに結合しない可能性が考えられた。そこで同様の方法をケイソウアクチンを用いて行うこととした。ケイソウアクチンは単細胞性のメガネケイソウから単離を試みているところである。ケイソウを集め破砕溶液に懸濁したのちガラスビーズを加えて強く撹拌すると殻が上下に分離し細胞質が流出した。殻にはアクチン束が結合したままになっており。これを材料としてアクチン束の単離を行った。アクチンが結合した殻にTritonX-100を含む破砕駅を加えとよく撹拌するとアクチン束が殻から解離した。これを遠心で集めたところアクチン束が多く見られた。しかしSDS-PAGEではまだ多くのバンドが見られ、精製する必要があると思われた。現在、アクチン束の精製を行っているところである。また、メガネケイソウを用いたミオシンの同定。抽出も行っている。ケイソウミオシンが骨格筋アクチンに結合しない可能性が出てきたため、当初の計画に支障が出ている。

この解決策としてケイソウアクチンの単離を試みており、これを用いてミオシンの同定を行うことを計画している。また、タバコBYー2細胞からのアクチン精製法が確立しているのでこれも試みるつもりである。単細胞性のケイソウからアクチン束の単離を行う。幸い、本年度中にメガネケイソウの単離培養に成功した。メガネケイソウは細胞サイズが大きくアクチン束も太く長い。また、非常に増殖が速く大量培養可能になっている。現在はガラスビーズを用いて細胞を破砕しているが大量の細胞の場合は他の方法を採らねばならないと考えている。また、植物ということでタバコBYー2細胞から精製したアクチンを用いることも考えている。タバコBYー2細胞からのアクチン精製法は申請者が確立した。
医学教育におけるプロフェッショナリズム教育の方略と評価について

本研究は,専門家(プロフェッショナル)に求められる行動,(パフォーマンス)を習得するために,特にRamseyらの提唱する,(1)患者への敬意(respect),(2)誠実さ(integrity),(3)疾患の心理・社会的側面の認識(management of multiple problems),(4)慈しみcompassion),(5)責任感(responsibility),などを医学教育の中で学習可能な教育方法として,あるいは評価法としていかに確立するかである。そこで,小グループ学習の教材として,上記のテーマについて,非プロフェッショナルな行動のシナリオを数本作り,その内容を演じた日常診療場面の再現ビデオを作成する。まず今年度は医療現場での医師の非プロフェッショナルな行動の実際について,医療スタッフ,すなわち医師,看護師,薬剤師,医療クラークからの意見を求め,医師の非プロフェッショナルな行動を抽出した。主に医療面接中のことであるが,(1)患者の氏名確認をしない,(2)結果として患者を取り違える,(3)患者の話を聞かない,(4)面接中にほかのことに気をとられている,(5)思い込みから誤った診断をする,等がある。これらの事例に基づいて非プロフェッショナルな行動についてのシナリオを作成し,現在そのブラッシュアップおよび,演出等の検討を行っている。現時点で数本のシナリオを検討しており,演者を予定しているものとの打ち合わせ等を行っている。
方位制御SiCウィスカ-砥石の開発

直径1μm,長さ50μm程の微小なSiCウィスカ-を表面に垂直になるように方位を揃えた砥石を作製し,その研磨特性を調べた.第一の研究成果は,結合材として樹脂,メタル,セラミック質,ガラスと4種類を用い,焼入鋼を研摩した場合の表面仕上げ状態を調べた.その結果,樹脂を結合材としたて場合が最も良い結果が得られた.第2の成果は,本砥石の欠点ある目づまりを研摩液にウィスカ-の直径程度の遊離砥粒を入れることで防止する方法を調べ,目つまりが完全に防止されることを明らかにした.また,この研摩方法で得られた研磨能率,砥石の摩耗速度,仕上げ面あらさを調べ,目つまり防止法は有用な方法であることを確認した.第三の成果は,この砥石をラッピング加工に応用し,焼入れ鋼及びシリコンの表面仕上げに良好な結果が得られることを示している.第四の成果は,この砥石を製作する際に特に問題となる課題に関するものである.すなわち,ウィスカ-と樹脂の混合物を唯一切削可能な焼結ダイヤモンド工具で切削した際の工具摩耗を調べ,ウィスカ-の方位,大きさ,形状,混合比を変えた場合の工具の摩耗を詳細に調べた.その場合,方位が刃先に垂直な場合が一案摩耗しやすく,直行する場合が摩耗しにくいこと,細長の形状のものが短太のものより摩耗をひき起こしやすいことを明らかにした.又,焼結ダイヤモンド工具の粒子の大きさとウィスカ-の直径,長さ,混合比の関係を詳細に検討した結果,工具の摩耗は結合材のくり返し衝撃荷重による疲労破壊によって生することを明らかにした.これによって工具摩耗の新しいメカニズムを提示することが出来た.直径1μm,長さ50μm程の微小なSiCウィスカ-を表面に垂直になるように方位を揃えた砥石を作製し,その研磨特性を調べた.第一の研究成果は,結合材として樹脂,メタル,セラミック質,ガラスと4種類を用い,焼入鋼を研摩した場合の表面仕上げ状態を調べた.その結果,樹脂を結合材としたて場合が最も良い結果が得られた.第2の成果は,本砥石の欠点ある目づまりを研摩液にウィスカ-の直径程度の遊離砥粒を入れることで防止する方法を調べ,目つまりが完全に防止されることを明らかにした.また,この研摩方法で得られた研磨能率,砥石の摩耗速度,仕上げ面あらさを調べ,目つまり防止法は有用な方法であることを確認した.第三の成果は,この砥石をラッピング加工に応用し,焼入れ鋼及びシリコンの表面仕上げに良好な結果が得られることを示している.第四の成果は,この砥石を製作する際に特に問題となる課題に関するものである.すなわち,ウィスカ-と樹脂の混合物を唯一切削可能な焼結ダイヤモンド工具で切削した際の工具摩耗を調べ,ウィスカ-の方位,大きさ,形状,混合比を変えた場合の工具の摩耗を詳細に調べた.その場合,方位が刃先に垂直な場合が一案摩耗しやすく,直行する場合が摩耗しにくいこと,細長の形状のものが短太のものより摩耗をひき起こしやすいことを明らかにした.又,焼結ダイヤモンド工具の粒子の大きさとウィスカ-の直径,長さ,混合比の関係を詳細に検討した結果,工具の摩耗は結合材のくり返し衝撃荷重による疲労破壊によって生することを明らかにした.これによって工具摩耗の新しいメカニズムを提示することが出来た.まず最初に、超硬質・超微細なSiCウィスカ-(直系1μm,長さ30μm)をすべて砥石表面に垂直になるよう方向を揃えた砥石の製作に成功し、これを用いた研磨加工を試み、砥石の特性を調べた。この砥石は従来の粒状の砥粒を使うものと違って繊維状をしたウィスカ-を砥粒として使っているので砥粒の脱落がなく、ウィスカ-が磨滅するまで使える特徴があることと、微細な研磨ができることである。これを使って焼入鋼を研磨した結果表面あらさ(Rmax)で2nmというすばらしい表面が得られた。またこの際の研削比(研磨量/砥石摩耗量)は6000という値がえられた。さらにウィスカ-の大きさ、砥石結合材の種類、砥石形状等を変えた場合の研磨特性の違いを明らかにした。一方、この砥石の問題点は研磨中に目づまりを起こしやすいということである。この問題を解決する方法として、研磨液中に砥粒を混入させて研磨することで目づまりを防止する方法を提案し、0.6μmのWA砥粒を0.25%混入させることで目づまりのない研磨に成功した。それによって研磨速度を10倍程向上させることもできた。そしてこのときの砥粒の最適な大きさはウィスカ-の直径にほぼ等しいのもがよいことを明らかにした。SiCウィスカ-を表面に垂直に揃えた砥石を製作し,この砥石の摩耗特性を調べた.このとき問題となる砥石の目づまりについて調べた.ウィスカ-砥石は目づまりしやすいことがわかり,その防止法として研磨液に遊離砥粒を混合させる方法を試みた.その結果,ウィスカ-直径よりやや小さい砥粒を混合すると目づまりが防止できることを示すことができた.その場合の研磨能率,砥石の摩耗速度及び表面仕上げ状態を調べ,最適な混合比を明らかにするとともに,遊離砥粒による目づまり防止が非常に有用な方法であることを確認することができた.また,この砥石をラップとして用いて,固定砥粒方式のラッピング加工を試みた.その結果,焼入鋼およびシリコンの仕上げに有効であることを示すことができた.

一方,この方法で砥石を製作するとき特に問題となる課題に関するものである.すなわち,ウィスカ-と樹脂の混合物を唯一切削可能な焼結ダイヤモンド工具で切削した際の工具摩耗を調べ,ウイスカーの方位,大きさ,形状,混合比を変えた場合の工具の摩耗を詳細に調べた.その場合,方位が刃先に垂直な場合が一番摩耗しやすく,直行する場合が摩耗しにくいこと,細長の形状のものが短太のものより摩耗をひき起こしやすいことを明らかにした.又,焼結ダイヤモンド工具の粒子の大きさをウィスカ-の直径,長さ,混合比の関係を詳細に検討した結果,工具の摩耗は結合材のくり返し衝撃荷重による疲労破壊によって生することを明らかにした.これによって工具摩耗の新しいメカニズムを提示することが出来た.
日本周辺海域における鯨類の餌選択性の解明

鯨類は海洋生態系における最高次捕食者であり,その食性を知ることは海洋生態系保全のため必要不可欠である。本研究では日本周辺海域に棲息する鯨類の食性を,ストランディング(漂着・混獲)個体の胃内容物分析と各種同位体比分析により,種ごとに特徴を明らかにすることを目的とし,研究を行った。初年度は,日本各地でストランディングしたカマイルカの胃内容物と炭素窒素安定同位体比分析から,その食性の特徴をまとめた。その結果,カマイルカは沿岸性の浮魚類やイカ類を多く摂餌しており,マイワシ,カタクチイワシ,スルメイカ,マアジ,スケトウダラなど漁獲対象種を主に利用していることが明らかになった。また安定同位体比分析結果を海域ごとに比較した結果,海域間での有意な差が認められず,海域間での食性の大きな違いは見られなかった。カマイルカは日本各地において定置網への混獲が報告されており,本種の食性と漁獲対象種の重複については今後も留意する必要がある。その他にヒゲクジラ(ミンククジラ,ザトウクジラ,シロナガスクジラ)のヒゲ板の同位体を分析し,それぞれの鯨類がどのあたりで摂餌を行っていたかを推定した。2018年度は,北海道において,58件約100頭のストランディング(漂着,混獲)が発生した。そのうち40件については調査もしくはサンプリングを行うことができた。特に,2018年2月7日には目梨郡羅臼町において,イシイルカ約40個体が流氷に閉じ込められ,死亡した。そのうち12個体の回収に成功し,それぞれの個体について胃内容物及び安定同位体比分析用の筋肉組織の採材を行った。今後詳細な餌生物種の同定を行う。北海道のみならず,日本全国のストランディング標本を収集することができた。特に日本でまだ知見の少ないアカボウクジラ科鯨類の胃内容物及び筋肉標本を集めることができた。カマイルカは日本周辺海域を回遊しており,日本各地で混獲報告もある身近な小型ハクジラである。本種の日本周辺海域における食性情報は乏しく,本研究により明らかになった食性情報は本種の基礎的な生態情報として重要であり,現在論文化を進めている段階である。計画時点では,ハクジラについてのみ注目していたが,2018年度にヒゲクジラのヒゲ板の分析を行うことができた。ヒゲ板の分析により,回遊履歴を追うことができている。回遊履歴と食性を併せて考察することで,ヒゲクジラの詳細な食性の解明が期待される。今後は餌生物情報も併せて収集することで,どのような特徴を持つ鯨類が,どのような特徴を持つ餌生物を利用しているかを体系的に明らかにする予定である。また,ヒゲクジラのヒゲ板の分析については,分析する同位体の種類を増やすことで,より詳細な回遊と摂餌の傾向を明らかにする。2018年度は同位体の分析を十分に進めることができなかったため,2019年度は同位体分析に注力する予定である。2019年度も2018年度と同様に,ストランディング調査及び胃内容物分析を継続して行う。

ヒゲ板の分析により,回遊履歴を追うことができている。回遊履歴と食性を併せて考察することで,ヒゲクジラの詳細な食性の解明が期待される。今後は餌生物情報も併せて収集することで,どのような特徴を持つ鯨類が,どのような特徴を持つ餌生物を利用しているかを体系的に明らかにする予定である。また,ヒゲクジラのヒゲ板の分析については,分析する同位体の種類を増やすことで,より詳細な回遊と摂餌の傾向を明らかにする。2018年度は同位体の分析を十分に進めることができなかったため,2019年度は同位体分析に注力する予定である。2019年度も2018年度と同様に,ストランディング調査及び胃内容物分析を継続して行う。
フッ素を含む大質量暗黒物質検出器の基礎開発

暗黒物質直接探索は、液体キセノンを用いた実験が感度を飛躍的に向上させている。一方、スピンに依存した反応に注目するとキセノンよりもフッ素が有利に働き、PICOと呼ばれるフッ素を含むバブルチェンバー(エネルギー情報を取得できない閾値型検出器)を用いた実験も感度をのばしている。知名度としては液体キセノンを用いた実験が上だが、数年以内にPICO実験によって暗黒物質発見の示唆がなされる可能性もある。こうした場合には、フッ素を含み、エネルギー情報を取得可能な実験による検証が必要であるが、現在こうした検出器の開発は世界的に行われていない。本提案は、気体として発光及び電離電子の検出が実証されているCF4ガスを液化し、大質量検出器として用いるための基礎研究を行う。キセノンの例では液化による発光量の変化はないなど、液化CF4が検出器として動作する可能性は十分ある一方で、検出器としての性能評価が行われていない、萌芽的な研究である。本研究では、フッ素を含む大質量検出器の有力な材料として液化CF4(沸点145K)に着目、その性質を研究する。液体希ガス検出器としてキセノン(沸点165K)が用いられているが、CF4に関しては検出器としての性能はこれまで調べられていない。本研究では、過去に報告のない液化CF4の発光量を測定することを第一の目的とする。平成30年度には、この測定のために、光電子増倍管を2ケ用いた実験装置を組み、実際にLEDからの信号を取得可能であることを確認した。連携研究者の田中氏、関谷氏の助言を受けて実験装置の設計を行った結果、冷凍機を用いたシステムを構築することが安定した測定のために有用であるという結論に至り、冷凍機を用いたシステムを構築した。実験装置の構築などが順調に進み、おおむね順調に進展している。連携研究者など、専門知識を有する研究者との連絡を取りながら目的達成に向けて研究を着実に推進してゆく。装置設計の結果、次年度に実施する装置応答試験を反映した最適な構造とすることが良いという結論が得られたため、装置内部の微小な部分に相当する額を次年度使用とした。
知覚・運動制御機構を考慮した身体知モデルの構築

本研究では,個人レベルから集団レベルまでスケールの様々な「巧」という現象を,「協調性」という変数に基づき解釈していくための一歩として,1対1駆け引きの「巧」について検証した.具体的には,「駆け引きの成功/失敗に関わる要因は何か」という問いに取り組んだ.その結果,駆け引きの成功失敗に関与する物理変数は,仕掛け直前の攻者と守者の重心相対速度及び位置関係であることが明らかになった(駆け引き結果との適合率が82.5%).また,守者の姿勢を「崩す」ことで,守者を外しやすくなることを明らかにした.以上の結果を踏まえて,スポーツ実践者の視点に立ち,「どうすれば駆け引きが上達するか」という問いかけに言及している.現在は,より現場に近いレベルでの計測を行うという方針に基づき,三軸加速度センサをプレーヤーの身体に装着し,Zigbee規格による無線通信を通じて,簡易に1対1駆け引きの様子を取得できるようなシステムを構築している.1対1駆け引きをデータとして取りためることで,1対1の駆け引きの「巧」や個人の癖などの認識が可能になるようなデータベースを構築して行くということが目下の目標である.このようなシステムを実際のフットサルチームに適用して行くというプロジェクトも現在遂行中である.このような時系列情報を取りためていけるロギングシステムの構築が実装されれば,1対1駆け引きに留まらず,様々な目的のためのスポーツログシステムの基盤が構築されると考えている.現在,知覚/運動の制御機構をどのように解釈し,実際の機構を理解,表現すれば良いかという点に着目した研究を遂行している.本研究では,フットサルにおける1対1を対象としたものであるが,この場合の知覚/運動制御機構というのは、攻め手と守り手の間の身体運動の協調構造に着目すべきとの立場をとっている.この場合,計測するのは運動特徴量のみであるが,そこには自主的な運動と,相手の動きへの対応としての動作が含まれている.従って,知覚/運動のプロセスを理解するための情報は,両者の運動情報に含まれているとの立場で研究を進めていく.この立場は,「動きのない知性はない」という身体性認知科学という分野に応じた考え方だと解釈している.本年度は,知覚/運動のループが自己内に収まらず,他者にまで伸びたネットワーク構造を理解するという最終目的のために,関係性を協調性と置き換え,協調構造の可視化に取り組んだ.本研究では,協調の意味をGrading(大きさ),Aiming(方向),Timing(タイミング)と定義しており,現在,それぞれの協調関係を表現することに成功している.人々のコミュニケーションは関係性の産物といえる.五感プラスアルファで得られる情報による他者との相互作用を通して関係性を築くことがコミュニケーションなのだと考えられる.「知覚」を通して環境との関係を見出し「行為」を通して環境に働きかけることこそ,インタラクションであり,「人の世」を構成する要素だと考えている.そこで,本研究では「見えにくいけど確かにそこで起きているコト」である人と人のインタラクションを可視化するという試みに取り組み中である.インタラクションを媒介するメディアは速度情報に限定し,サッカーやフットサルなどで見られる一対一の駆け引きを想定した簡単な追従運動実験を通して,人と人のインタラクションを人が見て理解できる視覚効果として表現することを目指した.実世界における人々のコミュニケーションは知覚と行為による情報のやりとりであるが,その情報は,言語,音,色,光,形状,熱,動き,力など種々のメディアを通したものである.このようなマルチメディアにより媒介される情報のインタラクションを一度に取り扱うことは,研究の第一歩としては困難である.従って今回は,スポーツにおけるコミュニケーションに特化し,速度情報という単一メディアを媒介としたインタラクションを取り扱うことで,一対一の駆け引きにおけるコミュニケーションすなわち個人間インタラクションについて考察した.著者自身の目標は,スポーツにおけるインタラクションの学習支援への応用であるが,ツール自体の可能性としては,メディアを変更することで様々なインタラクションが可視化表現できるツールとして汎用性を持たせたいと考えている.本研究では,個人レベルから集団レベルまでスケールの様々な「巧」という現象を,「協調性」という変数に基づき解釈していくための一歩として,1対1駆け引きの「巧」について検証した.具体的には,「駆け引きの成功/失敗に関わる要因は何か」という問いに取り組んだ.その結果,駆け引きの成功失敗に関与する物理変数は,仕掛け直前の攻者と守者の重心相対速度及び位置関係であることが明らかになった(駆け引き結果との適合率が82.5%).また,守者の姿勢を「崩す」ことで,守者を外しやすくなることを明らかにした.以上の結果を踏まえて,スポーツ実践者の視点に立ち,「どうすれば駆け引きが上達するか」という問いかけに言及している.現在は,より現場に近いレベルでの計測を行うという方針に基づき,三軸加速度センサをプレーヤーの身体に装着し,Zigbee規格による無線通信を通じて,簡易に1対1駆け引きの様子を取得できるようなシステムを構築している.1対1駆け引きをデータとして取りためることで,1対1の駆け引きの「巧」や個人の癖などの認識が可能になるようなデータベースを構築して行くということが目下の目標である.このようなシステムを実際のフットサルチームに適用して行くというプロジェクトも現在遂行中である.このような時系列情報を取りためていけるロギングシステムの構築が実装されれば,1対1駆け引きに留まらず,様々な目的のためのスポーツログシステムの基盤が構築されると考えている.
亜硝酸塩による白色脂肪細胞からベージュ細胞への転換機構の解明

亜硝酸塩は発がん物質であると認識されていたため、2000年まで亜硝酸塩の生理作用に関する研究はほとんど行われていなかったが、我々を含む研究者らが亜硝酸はAMPKの活性化因子である事を証明して以来、亜硝酸塩は糖脂質代謝に関わる可能性が推定されるようになった。亜硝酸塩は体内の硝酸塩が還元されて生成されており、また硝酸塩は野菜に多く含まれている。これらのことから本研究は、「肥満解消になぜ野菜が良いのか?」という疑問に一つの答えを導き出せる可能性を有しており、人々の健康増進に対し具体的根拠を示すことが期待できる。
電気化学振動波のパターン認識による隙間腐食診断装置の開発

本研究では,診断精度の向上・均質化に資する電気化学に基づいた隙間腐食のモニタリングに取り組んだ.隙間鉄電極で定電位測定を行ったところ,隙間では鉄電極の場合と同様電流が自発的に振動することが確認された.電流振動の一周期の波形に着目すると,隙間ではない鉄電極の場合と明確な違いがみられた.で振動波形の解析から隙間内ではプロトン濃度が約4倍に上昇していることがわかった.また振幅解析によって,電気化学反応が周期的に進行している面積の同定に成功した.以上より,隙間鉄電極における電流振動の波形に解析によって,隙間内の局所pHや電気化学的に活性な面積を同時に知ることが可能となった.目視では確認できない隙間腐食を診断するシステムの開発に向けて検討を進めた。隙間腐食が進行しているであろう鉄をアノードとし、電位を印加することで自発的に生じる電気化学振動を利用して腐食の診断を行うため、隙間鉄電極の場合とバルクの電解液に接した鉄電極の場合に得られる電流振動の波形を計測した。バルクの電解液に接した鉄電極の場合、不導体状態から活性溶解状態へと変化した後、暫く活性溶解が維持されてから再不導体化に至る。ところが、隙間での鉄電極の場合、不導体状態から活性溶解に変化すると、途端に電流が減少し始め、すぐに再不導体化に至ることが分かった。隙間で見られたような急速な再不導体化は溶液のpHが低いときにみられる電流振動と酷似しており、隙間内ではpHがバルク溶液と比較して低下していることが示唆された。また、電流振動の振幅から、活性溶解に寄与している面積が計算され、隙間の開口部に近い部分のみが振動反応に寄与していることが分かった。また、光学顕微鏡観察から調べた電流振動に寄与する面積と、波形の解析から予想される面積が良い一致を示すことも明らかになった。隙間での鉄電極のアノード分極化では、隙間でのpHの低下、および電極の一部のみ振動反応に関与することが電流振動波形から解析可能であることが明らかとなり、初年度は当初の予定通り進んでいる。シミュレーションによる時間的・空間的な振動反応の再現も取り組みつつあるが、この点に関してのみ当初の予定より少し遅れているものの、次年度で十分に対応可能であると考えている。バルクの電解液に接した鉄電極をアノード分極すると,低過電圧では鉄が活性溶解し,高過電圧では鉄表面が酸化被膜で覆われて不動態化する.活性溶解から不動態化へ移行する電位付近では測定される電流が自発的に振動することが知られている.電流振動発現時には,電極上に活性溶解と不動態化領域の空間伝播が周期的に発生しており,電流振動波形には空間的情報が含まれているといえる.鉄電極を隙間においてアノード分極すると,同様の電流振動が発現すると予想されるがその波形は変化すると期待される.そこで本研究では電流振動波形の解析により,隙間内のpHや電気化学的に活性な面積を定量的に評価する手法について検討した.隙間鉄電極で定電位測定を行ったところ,隙間では鉄電極の場合と同様電流が自発的に振動することが確認された.電流振動の一周期の波形に着目すると,隙間ではない鉄電極の場合と明確な違いがみられた.特に,電流の減少過程でみられるショルダーの有無で,種々のpHで同様の検討を行ったところ,隙間内ではプロトン濃度が約4倍に上昇していることがわかった.また振動の振幅解析によって,電気化学反応が周期的に進行している面積の同定に成功した.以上より,隙間鉄電極における電流振動の波形に解析によって,隙間内の局所pHや電気化学的に活性な面積を同時に知ることが可能となり,本手法を改良することによって隙間腐食のモニタリングが可能になると期待される.本研究では,診断精度の向上・均質化に資する電気化学に基づいた隙間腐食のモニタリングに取り組んだ.隙間鉄電極で定電位測定を行ったところ,隙間では鉄電極の場合と同様電流が自発的に振動することが確認された.電流振動の一周期の波形に着目すると,隙間ではない鉄電極の場合と明確な違いがみられた.で振動波形の解析から隙間内ではプロトン濃度が約4倍に上昇していることがわかった.また振幅解析によって,電気化学反応が周期的に進行している面積の同定に成功した.以上より,隙間鉄電極における電流振動の波形に解析によって,隙間内の局所pHや電気化学的に活性な面積を同時に知ることが可能となった.先ずは隙間での鉄電極における振動反応の時間的・空間的パターン形成のシミュレーションを可能にすることを目指す。初年度に得られた実験結果を再現させるとともに、より現実の隙間腐食に近い環境(隙間を薄くする場合や、バルク電解液のpHが中性付近)での振動反応をシミュレーションにより予測し、実験的に検証することを目指す。電気化学
光MEMSのためのアクチュエータを内蔵した動く光導波路の開発

1.ポリマー導波路の材料評価市販の各種透明エラストマーの有機溶媒溶解性についても評価を行い、柔らかい導波路を作製のための樹脂の組み合わせの指針を得た。2.光導波路製作プロセスの開発ポリマー導波路に使用されるフッ素化ポリイミドのエッチング加工プロセスを開発した。酸素イオンによる斜め異方性エッチング技術を確立し、光スキャナに必要な斜め反射鏡の製作が可能になった。3.1次元光スキャナの設計、試作電磁力を駆動源とした導波路を捻るタイプの光スキャナを設計するためのねじり剛性などの理論式を導出し、設計を行った。これをもとに試作を試み、この中で加工プロセスの改良、製作プロセスの修正を行った。初期のプロセスでは、マスクの不具合で駆動用配線が後工程のエッチングでダメージを受けるなどの問題が生じたが、マスクの修正などにより解決した。これにより光導波路の製作、駆動用配線の製作などに成功した。しかし、この後の酸素イオンを用いた深いエッチングにより可動部を形成する加工ステップで問題が発生した可動部形成には構造体材料である光導波路用ポリイミドは深く掘る必要があるため、長時間の酸素イオンエッチングを行ったところポリイミドが黒褐色に変色した。これはイオン衝撃により基板が加熱されポリイミドが変質したためと考えられる。この問題は使用した加工装置に由来する問題であり、エッチング時間制御、イオン電流などプロセス条件の検討等を行ったが、実用的な条件を見つけることは出来なかった。加工装置の改良などが必要であり、今研究期間での解決は出来なかった。今後の課題として、ステージ冷却部の改造、冷却手段の改善などの解決策の実施により、ポリイミドが劣化しないエッチングプロセスの開発が必要である。1.ポリマー導波路の材料評価と製作プロセスの開発ポリマー導波路に使用されるフッ素化ポリイミドの加工プロセスを開発した。市販の各種透明エラストマーの有機溶媒溶解性についても評価を行った。この結果は、次年度の可変ジオデシックレンズの製作に使用できる。2.1次元光スキャナの設計、試作電磁力を駆動源とした導波路を捻るタイプの光スキャナを設計した。磁束密度0.4T、捻り梁長さ0.5mmで40mAの電流で22度の偏向角(ねじれ角)が得られることが分かった。試作においては、導波路膜の剥離などの問題があるが、外形を製作することに成功した。3.新しいアクチュエータ、駆動機構の開発静電アクチュエータ、圧電アクチュエータの適用に付いて検討を行った。静電アクチュエータについては基本構想を作成したが、製作プロセスの問題があり今後の検討が必要であることが分かった。圧電アクチュエータに関しては薄膜状のアクチュエータを張り付ける等の可能性が検討されたが、小型化に有効な構造体の考案が必要であることが分かった。[1次元光スキャナの試作]昨年度設計した電磁力を駆動源とした導波路を捻るタイプの光スキャナの試作を試みた。この中で加工プロセスの改良、製作プロセスの修正を行った。初期のプロセスでは、マスクの不具合で駆動用配線が後工程でのエッチングでダメージを受けるなどの問題が生じたが、マスクの修正などにより解決した。修正プロセスにて試作を試み、光導波路の製作、駆動用配線の製作などに成功した。しかし、この後の酸素イオンを用いた深いエッチングにより可動部を形成する加工ステップで問題が発生した。可動部形成には構造体材料である光導波路用ポリイミドは深く掘る必要があるため、長時間の酸素イオンエッチングを行ったところポリイミドが黒褐色に変色した。

これはイオン衝撃により基板が加熱されポリイミドが変質したためと考えられる。この問題は使用した加工装置に由来する問題であり、エッチング時間制御、イオン電流などプロセス条件の検討等を行ったが、実用的な条件を見つけることは出来なかった。加工装置の改良などが必要であり、今研究期間での解決は出来なかった。[今後の課題]ステージ冷却部の改造、冷却手段の改善などの解決策の実施が必要であり、今後の課題として対策中である。
脳の細胞系譜からひも解く、発生過程でプログラムされた行動変化を生み出す神経回路

中枢神経系の細胞がたった数百しかないホヤ幼生は、行動を生み出す神経回路の形成と働きを、個々の細胞レベルで理解できる優れたモデルである。しかし、ホヤ研究の一般的な胚操作である卵膜除去が脳の発生を乱すため、幼生の脳にある細胞の数や種類は不明であり、神経回路の構成ですら未解明である。平成29年度では、開発した手法を駆使してその操作上の問題を解決し、正常な脳胞細胞の数を明らかにすることができた。また、脳胞にある4種類の神経細胞のうち、3種類(グルタミン酸作動性ニューロン、GABA・グリシン作動性ニューロン、カテコールアミン作動性ニューロン)についてその細胞系譜を明らかにした。平成30年度ではまず、残り1種類(コリン作動性ニューロン)の細胞系譜を調べ、コリン作動性ニューロンが左側の神経板の細胞に由来することを明らかにした。次に、神経細胞間を移動するWGAの性質を利用して、脳胞にあるどのニューロン間で神経回路が作られるかを調べたが、WGAの神経細胞間の移動が見られず、解析することができなかった。そこで、コリン作動性ニューロンのマーカーであるVAChTの発現を免疫染色法で調べたところ、幼生の遊泳運動を制御する運動神経節のコリン作動性ニューロンが脳胞にあるコリン作動性ニューロンに向かってその軸索を伸ばしていることが示唆された。ホヤ幼生の行動は、感覚器である脳胞から運動神経節への一方通行だけでなく、運動神経節から脳胞へ何らかのシグナルが伝達されることで厳密に制御されているのだろう。神経回路の構成を明らかにするために、平成29年度ではまず、開発した手法を駆使してその操作上の問題を解決し、正常な脳細胞の数とその種類を調べることにした。正確に細胞の数を知るには、発生を追って細胞系譜を明らかにした上で、数えるのが確実で効率が良いと考えられる。カタユウレイボヤでは、神経板が形成された時期(神経板期)まで細胞系譜が解明されているため、神経板期以降の細胞系譜に注目した。光変換型蛍光タンパク質であるKaedeを用いた細胞標識法により、神経板にある予定脳胞細胞(16個)がそれぞれ幼生期に何個になるかを明らかにし、それを基に幼生の脳胞細胞数を調べた。また同時に免疫染色法により、脳胞にある4種類の神経細胞がそれぞれどの神経板の細胞から生じるかを調べた。以上の解析により、正常な脳胞細胞の数を明らかにすることができた。また、脳胞にある4種類の神経細胞のうち、3種類(グルタミン酸作動性ニューロン、GABA・グリシン作動性ニューロン、カテコールアミン作動性ニューロン)についてその細胞系譜を明らかにすることができた。残り1種類(コリン作動性ニューロン)の細胞系譜については次年度に調べる。成果はほぼ予定通りに得られたが、当初の予定していた方法で得られたわけではないので、「おおむね順調」という状況を選んだ。当初、神経板細胞をKaedeの光変換後の蛍光で標識したあと、タイムラプス観察によりその標識細胞の動態を調べることで、脳胞細胞の数を調べる予定であった。しかし、タイムラプス撮影中にホヤ胚が卵膜で回転するため、標識細胞を追跡するのが困難であった。そこで、タイムラプス撮影をやめて、単純に標識した神経板の細胞が幼生期に何個になるかを調べた。まず、2017年度に解析できなかった、コリン作動性ニューロンの細胞系譜を明らかにする。