hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織間でのプライバシー保護疫学調査技術の研究

本研究では,病歴と患者リストを管理する病院Xと喫煙や放射線従事者などの個人属性を有する組織Yの間で,喫煙とがん罹患率の相関を解析する疫学調査を目的とする.二つの集合のBloom Filter(BF)の内積を求めて,共通集合の大きさをもとめる事前確率をベイズ推定する近似手法を提案した.提案手法はBFにより通信コストを削減し,ベイズ推定により精度を改善する.本方式をピロリ菌感染と胃がんの疫学調査に応用した.χ二乗推定により,ヘリコバクターピロリ菌の感染によるがんの危険度を,それぞれのデータを秘匿したままで計算することを示した.本研究では,病歴と患者リストを管理する病院Xと喫煙や放射線従事者などの個人属性を有する組織Yの間で,喫煙とがん罹患率の相関を解析する疫学調査を目的とする.二つの集合のBloom Filter(BF)の内積を求めて,共通集合の大きさをもとめる事前確率をベイズ推定する近似手法を提案した.提案手法はBFにより通信コストを削減し,ベイズ推定により精度を改善する.本方式をピロリ菌感染と胃がんの疫学調査に応用した.χ二乗推定により,ヘリコバクターピロリ菌の感染によるがんの危険度を,それぞれのデータを秘匿したままで計算することを示した.本研究では,病歴と患者リストを管理する病院Xと喫煙や放射線従事者などの個人属性を有する組織Yの間で,喫煙とがん罹患率の相関を解析する疫学調査を目的とする.病歴は最も機微なプライバシー情報であり,組織を超えて比較を行うことが困難である.そこで,暗号理論に基づくプライバシー保護データマイニングプロトコル技術を適用し,XとYの持つ個人情報を漏らすことなく,個体集合(喫煙)Bの元での罹患率Aを表す条件付確率P(A|B)を計算することを試みる.従来のモデルと異なり,組織AとBがそれぞれの個体識別番号を独立に管理している仮定の上での計算に本研究の独創性がある.本研究で開発するプライバシー保護疫学調査システムは,罹患率だけではなく,異なる組織間での商品推薦など幅広い応用に適用の可能性を持つ.平成22年度には,(1)垂直分割型プライバシー保護データマイニング技術の調査,(2)がん疫学調査の実施に関わる調査,(3)プライバシーを保護した疫学調査プロトコルの設計に取り掛かった.垂直分割によるデータマイニングの内,クラスタリングと情報推薦を行うプロトコルを取り上げ,その基本的な機能を調査して明らかにした実験結果の一部を国内会議に報告した.垂直分割の先見者であるJaideep Vaidya准教授に講演を依頼し,プライバシー保護グラフ同定に関する最新研究を調査した.本研究では,病歴と患者リストを管理する病院Xと喫煙や放射線従事者などの個人属性を有する組織Yの間で,喫煙とがん罹患率の相関を解析する疫学調査を目的とする.病歴は最も機微なプライバシー情報であり,組織を超えて比較を行うことが困難である.そこで,暗号理論に基づくプライバシー保護データマイニングプロトコル技術を適用し,XとYの持つ個人情報を漏らすことなく,個体集合(喫煙)Bの元での罹患率Aを表す条件付確率P(A|B)を計算することを試みる.従来のモデルと異なり,組織AとBがそれぞれの個体識別番号を独立に管理している仮定の上での計算に本研究の独創性がある.本研究で開発するプライバシー保護疫学調査システムは,罹患率だけではなく,異なる組織間での商品推薦など幅広い応用に適用の可能性を持つ.平成23年度には,(2)がん疫学調査の実施に関わる調査,(3)プライバシーを保護した疫学調査プロトコルの設計に取り掛かった.がん疫学調査の現状と課題を調査した結果を研究会にて発表した.また効率的に疫学調査を実施するためにBloom Filterの手法に着目し,それを用いて照合にかかる通信コストと計算コストを大きく改善する暗号プロトコルを国内シンポジウムにて発表している.昨年度行った垂直分割によるデータマイニングに関する実験結果を国際会議にて報告した.本研究では,病歴と患者リストを管理する病院Xと喫煙や放射線従事者などの個人属性を有する組織Yの間で,喫煙とがん罹患率の相関を解析する疫学調査を目的とする.病歴は最も機微なプライバシー情報であり,組織を超えて比較を行うことが困難である.そこで,暗号理論に基づくプライバシー保護データマイニングプロトコル技術を適用し,XとYの持つ個人情報を漏らすことなく,個体集合(喫煙)Bの元での罹患率Aを表す条件付確率P(A|B)を計算することを試みる.従来のモデルと異なり,組織AとBがそれぞれの個体識別番号を独立に管理している仮定の上での計算に本研究の独創性がある.本研究で開発するプライバシー保護疫学調査システムは,罹患率だけではなく,異なる組織間での商品推薦など幅広い応用に適用の可能性を持つ.本研究では,病歴と患者リストを管理する病院Xと喫煙や放射線従事者などの個人属性を有する組織Yの間で,喫煙とがん罹患率の相関を解析する疫学調査を目的とする.病歴は最も機微なプライバシー情報であり,組織を超えて比較を行うことが困難である.そこで,暗号理論に基づくプライバシー保護データマイニングプロトコル技術を適用し,XとYの持つ個人情報を漏らすことなく,個体集合(喫煙)Bの元での罹患率Aを表す条件付確率P(A|B)を計算することを試みる.従来のモデルと異なり,組織AとBがそれぞれの個体識別番号を独立に管理している仮定の上での計算に本研究の独創性がある.本研究で開発するプライバシー保護疫学調査システムは,罹患率だけではなく,異なる組織間での商品推薦など幅広い応用に適用の可能性を持つ.

平成25年度には,(3)プライバシーを保護した疫学調査プロトコルの設計, (4)プライバシーを保護した疫学調査システムの実装に取り掛かった.ピロリ菌の感染者と胃がんの相対危険度を安全に評価する方式と千葉がんセンターのデータを用いた実験結果を人工知能学会のシンポジウムにて発表した.また,最新のデータマイニング技術の研究成果を方式に採用するために,ACMのシンポジウムKDD'13に参加し,技術調査を行った.効率的に疫学調査を実施するためのBloom Filterに基づくベイズ推定方式を情報処理学会コンピュータセキュリティシンポジウムCSS'13にて提案したところ,方式の新規性が評価され優秀論文賞を受賞した.昨年度発表した研究成果の一部を国際会議NBiS'12にて報告した.基本となる提案プロトコルを提案し,その実装作業にかかっている.ほぼ計画通りと判断する.25年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画した通り,プライバシーを保護した疫学調査プロトコルを複数提案し,その試験実装を行なうことが出来た.また,ピロリ菌と胃がんの実データに提案方式を適用し,正しく疫学調査が実施できることを確認した.従って,当初計画していた(1)プライバシー保護データマイニングの調査,(2)がん疫学調査,(3)疫学プロトコルの設計,(4)提案方式の実装,(5)実データへの適用,(6)改良の内,(6)を除くほぼ全課題に進展が見られる.5課題/6課題= 83%の達成度と言える.平成24年度は,昨年度に設計したプライバシー保護プロトコルを実装し,現実の疫学データセットに適用してその実用可能性や新たな課題などを抽出することと試みる予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,これまでの成果をまとめて,国際会議やジャーナル論文にまとめることを試みる.また,昨年度の実験結果より,提案方式にはまだ改良の方向性があることが分かってきた.例えば,基本的な相対危険度の代わりに,疫学分野で広く用いられているロジスティック回帰とオッズ比を用いたリスク評価などの課題が残されている.そこで,これらに着手することを本年度の追加方針とする.
骨粗鬆症にともなう慢性疼痛の病態解明

「閉経後骨粗鬆症モデルマウスを用いた骨粗鬆症の病態に伴う疼痛発生メカニズムの解析」の研究結果として1卵巣摘除(OVX)マウスでは骨粗鬆症の病態を呈し、疼痛行動が誘発されること。2骨吸収抑制剤のビスフォスフォネート(BP)の使用で疼痛行動(Paw flick test, von Fraytest, Rota rod test)が改善すること。3疼痛行動が誘発されたOVXの骨組織では破骨細胞の活性化に伴い、酸性環境の形成が進み、これらの変化はBPにより抑制されること。4酸受容体拮抗薬(TRPV1 antagonist)は、OVXにより誘発された疼痛行動を抑制することがあげられた。H23年度の研究結果で、卵巣摘除(ovx)マウスは偽手術(sham)マウスと比較して、1足底部刺激や熱刺激に対する反応やrota-rod testを用いた疼痛行動学的評価で術後4から6週より有意な疼痛閾値低下を認めたこと。2組織学的評価で疼痛関連蛋白であるc-fosの脊髄における発現が有意に増強していたこと。3術後4週でのレントゲン写真、骨密度、骨代謝マーカー値の評価で高骨代謝回転型を呈する骨粗鬆症変化(閉経後骨粗鬆症モデル)を呈していることを確認した。以上より、仮説として骨粗鬆症に伴う痛みが高骨代謝回転状態と関連する可能性があることを考えた。また、骨吸収抑制剤であるビスホスホネート(BP)を投与することで骨代謝回転抑制とそれに伴い低下した疼痛閾値の改善を認めた。このことは、高骨代謝回転状態に伴う骨性の疼痛発症メカニズムとして破骨細胞が関与していることを示唆している。今回は以上の結果に基づき、破骨細胞が骨吸収時に形成する酸性環境が骨組織内で神経終末にある侵害受容器を刺激して疼痛を誘発することを考えた。研究結果では骨組織内の破骨細胞活性化マーカーとしてTRAPとCahepsinKを、酸性環境形成に関与するマーカーとしてcarbonic anhydrase IIとV型ATPaseD3の免疫染色を行い、いずれのマーカーもOVXマウスで発現上昇を認め、BP投与によりsham群(コントロール)レベルまで発現が低下した。以上より、破骨細胞の形成する酸性環境が骨粗鬆症に伴う疼痛発生に大きく関与していると考えられた。一方、現段階で、骨組織内の神経線維や侵害受容器の免疫組織学的評価はできていない。さらに、侵害受容器の1つであるTRPV1に対する拮抗薬を用いて、疼痛行動評価を検討したところ、OVXマウスの疼痛行動の改善を認めた。しかし、疼痛改善効果の程度はBPと比較して弱かった。今年度は、最近3年間の「閉経後骨粗鬆症モデルマウスを用いた骨粗鬆症の病態に伴う疼痛発症のメカニズムを解析する」ことを目的とした研究結果のまとめと追加実験を行った。今回の研究で得られた結果として、1卵巣摘除(OVX)マウスでは骨粗鬆症の病態を呈し、疼痛行動が誘発されること。上記の研究結果をもとに、学会や講演会での発表を行うとともに、3つの総説論文と1つの英語原著論文を作成していずれも学術誌に掲載された。生後約8週のメスマウスを用いて卵巣摘出を行い、閉経後骨粗鬆症モデルを作製した。(OVX群)。対照群として偽手術をおこない(Sham群)、術前、術後3日、1週、2週、4週、6週、8週、10週の疼痛評価をおこなった。(1)i)行動学的評価としてナイロンフィラメントを用いた足底部刺激(von Frey test)や熱刺激(paw flick test)に対する反応評価を行った。また、回転する棒の上でマウスを走らせ、落下するまでの時間を測定することで全身疼痛の指標を計測する器械であるrota-rod testを用いた。結果、OVX群においてvon Freytestとpaw flick testは術後4週以降より、rota-rod testでは術後6週以降より有意に疼痛域値の低下を認めた。ii)組織学的評価方法としてマウスを潅流固定して脊髄を摘出し、脊髄組織における疼痛関連蛋白c-fosの発現を免疫組織染色を用いて検討した。

術後8週でc-fosはOVX群において有意に発現が増強していた。以上の結果よりOVX群で疼痛が増強していたと考えられた。(2)術後4週で行った単純XP所見ととBMDを用いた骨密度測定で有意な骨量低下を認めた。さらに骨吸収マーカーである血清TRAP5b値は術後4週から有意な増加を認めた。以上より本実験モデルが高骨代謝回転転を呈する閉経後骨粗鬆症モデルとして妥当であると考えられた。(3)OVX後にビスホスホネートの投与(0.02mg/kg/mouse皮下注射)を行い(OVX+BP群)、上記実験項目についてOVX群と比較検討した。OVX+BP群はOVX群と比較して、疼痛域値の改善とc-fos発現の低下を認めた。閉経後骨粗鬆症モデルの疼痛域値低下を破骨細胞の活性化に伴う骨組織内の酸性環境が関与していることを示すことができた。さらに、酸受容体拮抗薬を用いた研究でも疼痛行動の改善を認め、上記のメカニズムを裏づける研究結果を得た。卵巣摘除(OVX)による高骨代謝回転状態を呈した閉経後骨粗鬆症モデルマウスにおいて、疼痛症状の増強を認め、さらに骨粗鬆症治療薬であるビスホスホネート投与により症状が改善する可能性があることを示すことができた。現段階では、骨組織内に存在するはずの疼痛発症に関与する神経線維や侵害受容器を免疫組織学的に検出することができていない。今後、実験方法に改良を加えて、これらの組織染色を可能にすることを目標とする。また、酸受容体拮抗薬のみではBPと同等の疼痛行動抑制効果を得ることができなかったため、その他の疼痛発症経路についても検討を勧める。さらに、研究結果を英語論文にまとめて発表することを目標とする。Sham群、OVX群、OVX+BP群の脊髄神経根と骨組織における疼痛関連物質や骨代謝関連物質の発現変化についてさらに詳しく検討する。OVX後46週以降(予備実験で疼痛域値の有意な低下が出現した。)のマウスより脊髄神経と骨組織を摘出し凍結する。同組織の免疫組織学的検討とmRNAを分離しRT-PCR法にて疼痛関連物質や骨代謝関連物質の発現変化を検討する。さらに侵害受容性神経終末に存在する受容体の1つであるカプサイシン受容体をはじめ、いくつかの侵害刺激受容体拮抗薬を投与してOVX群の疼痛行動評価をすることで、骨粗鬆症における疼痛の発現にこれらの受容体を介した経路が存在するか否かについて検討する。研究を勧める上で必要な消耗品や試薬の購入、論文をまとめるために諸経費や学会発表に伴う(特に海外での発表)旅費などに使用する予定である。残額が生じた理由として学会発表が少なく、予定していた海外での発表を行わなかったこと。予定していた最低限の研究内容については比較的スムースに進んだことと、可能であれば今年度行うことを予定していた研究内容が次年度に延期したことなどの理由により消耗品や試薬の購入量が少なかったためと考える。今年度はそれらの研究内容に残金を使用する予定である。上記に述べたRT-PCRや免疫組織学的検討、拮抗薬使用による行動研究などで使用する消耗品や薬品購入のため、また、学会発表を行うための旅費などに使用するよていである。
大庭賢兼の文事を視点とした毛利氏・吉川氏の文化活動再評価のための基礎的研究

本研究においては、毛利元就の家臣の一人である大庭賢兼の文芸的事績の具体相を明らかにすることを主たる目的としている。これまでかなり遅れていたが、4年目にあたる平成30年度においても遅れを取り戻すことは容易ではなかった。しかしながら、以下の点において、研究を進め、一定の方向性は認め得たと考えている。ひとつは、大庭賢兼の永禄年間後半の事績とされる『伊勢物語』の注釈『伊勢物語口伝抄』についての調査を進めたことである。現在、前半についての記載を調べているが、聖護院道増からの聞書部分には他の注釈書とは異なる性格が認められることが明らかになりつつある。道増が、大庭賢兼が大内氏から毛利元就へと主家を変えるなかで、どのような教養を身につけ、どのような役割を果たすことを期待されていたかということを理解した上で伝授を行ったことをうかがい知ることができる貴重な情報が得られている。これについては今後も引き続き調査を続け、成果をとりまとめて、可能な限り早い時期に公表したいと考えている。もう一つは、飛鳥井雅教から受けた歌道伝授の総決算として詠進したとされる『百首歌』の読みときである。現時点で、全文翻刻されていない資料であるが、解読とその特徴の一端を明らかにすることを試みた。道増から『伊勢物語』講釈を受けた時期と『百首歌』を詠進した時期が近接していることから、両資料の調査と解読を進めることにより、毛利元就に取り立てられた後、文芸的素質を以て側近としての事績を積み上げるまでの間に蓄積された知識と教養のありようの解明につながると考えている。なお、併せて、『宗文家集』の再解読にも着手した。研究の最終年度である今年度は少しでも遅れを取り戻すべく急ピッチで研究を進めてゆくこととしている。勤務校における本務及び予期せぬ災害対応等により、研究の遅れを十分に回復できていない状況が続いている。ただし、30年度については、『伊勢物語口伝抄』の調査及び『百首歌』の翻刻及び特徴の解明を進めるとともに、『宗分家集』の再解読に着手できた。これについては、着実に成果を上げられると考えている。具体的に得られた成果は以下の通りである。(1)『伊勢物語口伝抄』に認められる聖護院道増の講釈の特徴については、賢兼に『源氏物語』の素養があるという理解のもとで具体的な読解が進められた形跡が窺われること。(2)『百首歌』については、『古今集』や『伊勢物語』についての知識に基づいて詠まれている歌が認められること。また、百首の題の選定については、飛鳥井家からの歌道伝授ではあるものの、同時代に他の戦国武将等への伝授に際して利用された百首題との共通点よりも、同時代に知られていた複数の家集の題との共通点が認められ、特徴と見なしうること。このような特徴を、これまでに知られている大庭賢兼の事績の諸事象と比較検討することにより、新たな知見が得られる可能性があると考えている。遅れを十分に取り戻すことはいまだできていないが、着実に成果を積み上げていきたいと考えている。これまでの4年間に蓄積してきた研究については、最終年度である平成31年度(令和元年度)に遅れを少しでも取り戻して調査・研究をすすめ、研究期間終了後の早いうちに論文等の形で公表したいと考えている。なお、当初計画のうち、『太平記』の研究については、研究期間終了後も調査を進めていきたいと考えている。本研究は、大内氏の文化的事績の一部を受け継いだ毛利氏にあって、その継承と発展に大きな功績を残しながら活動の実態が十分に把握されていなかった大庭賢兼が残した文化的功績を視点として、毛利氏及び吉川氏の文化的事績の整理と再評価を試みるものである。27年度は当初から年度後半からの開始としていたことに従い、大庭賢兼(宗分)が関与したことが明らかな資料についての情報収集と整理に努めた。具体的には、以下のとおりである。1)山口県文書館に収められ、順次公開されている大庭賢兼関係資料について、新たな情報を中心に情報収集を行った。また、新たに公刊された関係資料及び研究集会等での研究発表などから知見を得た。なお、国文学研究資料館所蔵の資料・情報の整理については十分に調査が及ばなかった。2)吉川家文書のうち吉川元長自筆資料を読みなおすことにより、毛利元就没後の大庭賢兼(宗分)と吉川氏の交流、関係構築について再整理を行った。その結果、『古今集』の補修、『源氏物語』(宗分抄)の作成、『伊勢物語』諸注集成のみならず、吉川家に伝わった資料に大庭賢兼(宗分)が関与した痕跡があることに気づいた。また、吉川元長との関係が鍵になると推測されることから、元長の事績についても再整理を行うため、吉川本太平記について精査する必要があると確信するに至った。資料所蔵機関とはすでに調整を開始している。なお、山口県文書館のほか、現在知られている関係資料所蔵機関に出向いての調査は若干遅れ気味である。しかしながら、新たな知見、研究の広がりについての手掛かりが得られたことについては、今後の本格的な研究開始に向けて大きな成果であったと考えている。研究期間を延長して取り組んでいた課題の最終年にあたることから、当初から年度後半からのスタートを予定して、研究に着手したところである。

校務に加え、学会開催事務局を引き受けるなど、落ち着いて研究に取り組む環境にはなかったが、今後の研究推進に必要な最低限の情報収集についてはおおむね順調に行ったところである。また、資料所蔵機関の理解と協力もあり今後の基礎的調査について見通しが立ったこと、目的を達成するために必要な当初予定していなかった資料の調査の必要性を認識するに至る知見を得られたことは、スタートの遅れを補うに十分な成果であったと考えている。本研究は、大庭賢兼(出家して宗分となる)の文学的事績の再整理と未翻刻資料から得られる情報を通じて、大内氏から毛利氏へと活動の拠点を移し、好学で知られる吉川元春・元長父子とも関わりを持って戦国の世を生き抜いた一武将の文化活動の実態の解明することが主眼である。また、国人領主から戦国大名へと急成長を遂げた毛利氏にとって、文化活動がどのような意味を持っていたのかを、毛利元就に抜擢されて、毛利氏の政治の中枢に位置するまでになった大庭賢兼の事跡を起点として、元就を頂点とする毛利氏の文化政策という視点から検証し、吉川家に現存する関連典籍や古文書による裏付けを可能な限り試みることを目的としている。今年度は、吉川家の文化活動の代表資料とされる『太平記』に注目し、複数の人物による書写活動と資料の伝存が確認できる元就・元春周辺において、『太平記』がどのように利用されたのかを知る手がかりを探ることに着手した。戦陣での元春の書写の実態については先行研究で明らかになっているが、それがどのように享受、利用されたのかについてはあまり知られていない。元春の後継者であった元長の、学究的・実証的態度に基づく『太平記』享受の実態の解明を試みるため、基礎資料を整えることこそ優先されるべきことであると考え、所蔵者の許可を得てマイクロフィルムからのデータ復元を行った。元長には、志半ばで潰えたものの、諸宗兼学の寺院建立に際して『太平記』を参照した形跡がある(吉川家文書)ことから、その痕跡を探す作業をはじめた。また、賢兼が、寺院建立計画が進む中で元長と接触していたことは明らかである。いまだその確たる手がかりを見いだせてはいないが、武将として政務に関わりつつ『源氏物語』の諸注集成作成にいそしみ、合間に連歌会に参加するなど、吉川家、とりわけ元長の文事の周辺に必ず賢兼の存在があることについては確認できたところである。本来は賢兼による『伊勢物語』研究の様相を明らかにすることから取りかかることとしていた。しかしながら、本務校で引き続き管理職を務めていることもあり、校務を優先せざるを得ず、所蔵期間に出向く時間が思うように取れない状況、研究に割く時間が制限される状況が続き、大幅な遅れとなっている。このような現状を踏まえ、予定していた作業の順序を変える方が効率が上がると考えるに至った。改めて作業順序を検討した結果、ここ数年の間に『太平記』研究が飛躍的に進んだことを踏まえ、まずは『太平記』にかかる作業および考察を進める方がよいと判断したところである。結果として、吉川家所蔵資料の閲覧を願い出て許可され、入手が困難と予想していた大量の資料について身近に資料を置いて作業ができる環境になったことは幸運であった。ただし、マイクロフィルムの劣化が予想以上に激しく、優先的に復元作業に着手することとした。それに時間を要したことも研究遅延の原因の一つである。また、一連の作業の過程で、複数の伝本の紙焼き写真データを所蔵している研究者から、大量のデータ提供を得ることができた。これらの資料の基礎的情報の収集に時間を要している。
Ｉｎｄｉｒｅｃｔ　Ａｇｇｒｅｓｓｉｏｎに関する国際比較研究

20042006年のIndirect Aggression(「いじめ」に代表される、あからさまな暴力を伴わない攻撃的行動)の国際比較では、日本は「暴力を伴わないいじめ」の経験率が突出していることが示された。本研究では、それが日本社会に固有なのか、暴力の少ない社会に共通するのかを確かめるため、スウェーデンと日本の比較調査を実施した。現時点で分析可能なデータからは、スウェーデンでは日本と同様、「あからさまな暴力を伴う攻撃行動」の経験率は少なく、「暴力を伴わないいじめ」の経験率が高いことがわかった。しかし、日本では経験率の低い「軽い暴力」や「器物損壊」の経験率も、スウェーデンでは高かった。本研究の目的は、20042006年に行われたIndirect Aggression(`いじめ'に代表される、あからさまな暴力を伴わない攻撃的行動)の調査において、日本のみが他国と比べて暴力的な色彩の強い行為(わざとぶつかる等)が少ない反面、仲間はずれ等の行為が多かった原因を明らかにすることを目的としている。すなわち、上記の特徴が日本社会に固有のものなのか、暴力の少ない社会全般に共通するものであるのかを確かめるため、日本と同じかそれ以上に暴力が少ないとされるスウェーデンにおいて同様の調査を実施し、発生頻度や影響を及ぼす要因を比較分析する。これにより、欧米では見過ごされがちなIndirect Aggressionに関する研究を、より一般化できる形で理論化し、大規模な国際比較調査へとつなげていく。3年計画の内の2年度目までに、半年ごと計3回の調査を完了する予定で、初年度に研究代表者がスウェーデンを訪問しルンド大学の研究者に調査実施(開始)の依頼を行い、応諾してもらった。しかしながら、調査を引き受ける小中学校の関係もあり、初年度中の調査実施が難航し、今年度(2年度目)に調整を行った結果、最終年度に少なくとも1回の調査を実施する見通しとなった。3回の調査を実施する目的は、被害者や加害者が特定の児童生徒ではないことを確認するためのものであり、最低1回分のデータでも当初予定の国際比較は可能である。また、日本側のデータについては、いつの時点でも比較可能なように継続的に調査データを収集できている。なお、先方(スウェーデン)の研究者の招聘についても、最終年度に行う予定である。3年計画の内の2年目までに、半年ごと計3回の調査を完了する予定で、初年度は研究代表者がスウェーデンを訪問しルンド大学の研究者に調査実施(開始)の依頼を行い、応諾してもらった。しかしながら、調査を引き受ける小中学校の関係もあり、初年度中の調査実施が困難となって計画がずれ込む状況にある。(スウェーデンのデータと比較する日本側のデータについては、計画通り収集されており、特段の問題はない。)ただし、最終年度までに一部の遅れを取り戻せるため、全体の終了時点はむしろ縮まる可能性がある。また、先方(スウェーデン)の研究者の招聘を前倒しする予定であったが、日程調整が困難となり、当初予定通りの2年目に行う予定である。すなわち、上記の特徴が日本社会に固有のものなのか、あからさまな暴力の少ない社会全般に共通するものであるのかを確かめるため、日本と同じかそれ以上に暴力が少ないとされるウェーデンにおいて同様の調査を実施し、発生頻度や影響を及ぼす要因を比較分析する。3年計画の内の2年目までに、半年ごと計3回の調査を完了する予定を立て、初年度は研究代表者がスウェーデンを訪問しルンド大学の研究者に調査実施(開始)の依頼を行い、応諾してもらった。

しかしながら、調査を引き受ける小中学校の関係もあり、初年度及び2年度中の調査実施が困難となって計画がずれ込んだ。しかし、最終年度にあたる本年度5月に第1回目の調査を完了し、10月には先方の研究者の招聘を行い、今後の予定について話し合いを行った。また、比較分析に資するよう、日本の小中学校にも訪問してもらった。そして、第2回目の調査は12月に実施され、第3回目については来年度の5月に実施される予定である。今後の分析に関しては、メールでのやりとり、国際会議の機会等の利用を経て完了することになるが、研究の目的であるデータの収集に関しては、最終的には完了できる予定である。生徒指導調査票のスウェーデン語版の作成、スウェーデン側の研究者への協力依頼等は順調に進み、日本側については予定通り調査を実施できている。スウェーデンにおける調査実施開始の遅れはあるものの、ある程度は予想されたことであり、調査ができないといった致命的なトラブルは回避できる見通しである。また、今後のスウェーデンのデータと突き合わせを行う際にも、齟齬が生じることのないよう、日本側では幅広く調査を実施しており、大きな問題は生じないと考えている。調査票のスウェーデン語版の作成、スウェーデン側の研究者への協力依頼等は順調に進み、日本側については予定通り調査を実施できている。スウェーデンにおける調査実施開始の遅れはあるものの、ある程度は予想されたことであり、計画の範囲内と考えている。最終年度の6月前後に調査が実施できる見通しとなり、最低1回分のデータは入手できそうである。データ収集後に、延期されていたスウェーデンの研究者の招聘を考えているが、時期は未定である。なお、分析の詰めのために、研究代表者がスウェーデンを冬に訪問することも考えている。当初計画にある、スウェーデンと日本における調査の確実な実施が最重要課題である。先方の研究者の感触では、この56月に第1回目が実施できる見通しのようである。2年目に入り、相互の情報交換を目的にスウェーデンの研究者の招聘を考えているが、時期は未定である。また、スコットランドの研究者を訪問し、欧州におけるIndirect Aggressionの研究に関して情報収集を行うとともに、本研究全体に関して助言を得る。訪問時期は6月中旬を予定している。海外研究者の招聘が困難になったことから、最終年度に繰り越す金額が生じた。最終年度に海外研究者の招聘を行うとともに、分析の最終チェックのために研究代表者がスウェーデンを訪れるという当初予定により、残金は生じないものと考える。スウェーデンの研究者の招聘のための旅費、スコットランドの研究者を訪問するための旅費が主要なものとなる。
ＷＥＢ上に散在する潜在的自然史資料の発掘とその活用

神奈川県立生命の星・地球博物館の魚類写真資料データベースへの市民の魚類写真資料の統合をはかり、外来種の違法導入事例の報告(Twitterを情報発信現とする生物多様性情報の収集と科学的活用)や国外において撮影された魚類写真資料についての活用とその問題点について考察した。これらの成果は、国内外の学会や研究会での発表を通じて他の研究者との意見交換を経てから学術雑誌へ公表した。『日本生態学会誌』の学術情報論文、神奈川県立生命の星・地球博物館の『自然科学のとびら』、『つり情報』の巻末カラーの連載記事やサイエンス・カフェの場等を活用し、研究成果の紹介を行い、研究成果の普及のための手法を模索した。WEB上で展開する生物多様性データベースが保全生態学的に重要であることは、市民科学の成果の過半数を生物多様性保全に関連した研究が占めることからも明らかである。しかし、市民科学では環境教育効果が謳われながらも、その観点から実施された生物モニタリングや科学的成果をあげるプロセスにおいて、定量的に参加者(市民)の自然教育効果を示した研究は少ない。これに貢献する研究を実施すべく、これまでの魚類相・魚類群集の分類学的・生態学的な研究成果をもとに、黒松内町立小中学校における「総合的な学習の時間」での依頼授業に生物多様性データベースの存在を昨年度に引き続いて取り上げた。その中で、本研究に基づく写真資料を活用した教材を開発し、その試みを日本魚類学会で発表した。本研究における主張を補強すべく、魚類標本および魚類写真資料を積極的にvoucherとして活用した魚類相、魚類群集を対象とした研究も国内外の博物館を拠点に実施するとともに、淡水生物の分布情報を保全生態学的な観点から解析し、北海道黒松内町が策定した生物多様性地域戦略の実現とその順応的管理に貢献し得る研究も行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。神奈川県立生命の星・地球博物館の魚類写真資料データベースと、WEB魚図鑑のこれまでの遍歴を、博物館学・保全生物学・魚類学・生物地理学などの学術領域における貢献の観点から取りまとめた。魚類写真資料データベースは、時間と場所の情報が付随した魚類の写真を、博物館標本と同様にオリジナルな登記番号を与え、登録および恒久的な保管を公立博物館で行うシステムである。一方で、対外的にはそれが博物館標本に準じたvoucherとして認められた事例は少なく、このような発想にもとづく取り組みの認知も、一部の魚類分類学者以外には、ほとんど広がっていない状況にある。このような状況を改善するため、魚類写真資料をvoucherとして活用する事例研究を実施した。魚類の写真資料は、実物が存在しないために、voucherとしての限界があることもまた事実である。魚類標本のvoucher能力として、その生物がどういう成長段階でどこにいたのかを示す証拠して引用できる事例研究も行ったが、これは、同様のものであれば魚類写真資料でもその能力を有する可能性があり、魚類標本に準じたvoucherとして示すための準備とした。さらに、魚類写真資料は、魚類標本だけでは補えない視覚的に訴えるものとして、魚類標本に付加的な価値を付随する能力も有していると考えられる。標本と写真の2種類の博物館資料を活用した環境教育は円滑に行える可能性を、体験学習をもとにした環境教育学的研究によって示した。魚類写真資料データベースは、地球規模生物多様性情報機構(GBIF)に魚類の分布情報を2002年から提供している。GBIFのような情報統合を図る場は、データの活用という点において極めて重要な意味を持つ。北海道の淡水魚類の潜在的な種プールの推定と既存のデータベースから集計した魚類の多様度と環境要因との関係解析を担当し、情報統合が保全生態学的にも重要であることを事例研究として示すとともに、環境教育を行う上での材料を提供した。2014年度は、神奈川県立生命の星・地球博物館の魚類写真資料データベースと、株式会社ズカンドットコムが提供するシステム下においてボランティアが運用するWEB魚図鑑のこれまでの遍歴を、博物館学・保全生物学・魚類学・生物地理学などの学術領域における貢献の観点から分析し、取りまとめた論文を国際誌に発表した。また、その論文をさらに発展させるべく、外来魚類の博物館資料や一般市民の釣り上げた魚類写真資料を題材とした研究を行ない、国内外の学会で発表することによって、他の研究者との意見交換を図り、共同研究の可能性を探った。それらの成果の一部については、国際誌および国内紀要に英語論文として公表した。なお、昨年度から引き続き、上記の両機関の関係者である共同研究者との意見交換や、協働できる方や機関の模索を実施した。WEB上に散在する生物画像は、必ずしも一定の手法で取得されたものではなく、またその大半が科学的な目的のために取得されたものではない。ここに、専門家の参画が加わり、自然史博物館の博物館資料として登録・保管することによって、生態学・分類学・生物地理学といった学術領域の発展やそれらと関わりのある社会問題の解決に寄与するための土台が築かれる。この論理を補強すべく、魚類標本および魚類写真資料を積極的にvoucherとして活用した魚類相、魚類群集を対象とした研究も国内外の博物館を拠点に実施した。魚類や淡水二枚貝の在・不在、種数、個体数、湿重量の変動に着目した生物統計学的な評価にもとづき、保全生態学的な観点から、北海道黒松内町および岩手県一関市久保川イーハトーブ自然再生協議会が策定した生物多様性地域戦略の実現とその順応的管理に貢献し得る研究も行なった。

これらの成果についても、国内外の学会で発表し、国際誌や国内の査読付き学術雑誌として公表したほか、一部については論文投稿の準備を進めている。神奈川県立生命の星・地球博物館の魚類写真資料データベースへの市民の魚類写真資料の統合をはかり、外来種の違法導入事例の報告(Twitterを情報発信現とする生物多様性情報の収集と科学的活用)や国外において撮影された魚類写真資料についての活用とその問題点について考察した。これらの成果は、国内外の学会や研究会での発表を通じて他の研究者との意見交換を経てから学術雑誌へ公表した。『日本生態学会誌』の学術情報論文、神奈川県立生命の星・地球博物館の『自然科学のとびら』、『つり情報』の巻末カラーの連載記事やサイエンス・カフェの場等を活用し、研究成果の紹介を行い、研究成果の普及のための手法を模索した。WEB上で展開する生物多様性データベースが保全生態学的に重要であることは、市民科学の成果の過半数を生物多様性保全に関連した研究が占めることからも明らかである。しかし、市民科学では環境教育効果が謳われながらも、その観点から実施された生物モニタリングや科学的成果をあげるプロセスにおいて、定量的に参加者(市民)の自然教育効果を示した研究は少ない。これに貢献する研究を実施すべく、これまでの魚類相・魚類群集の分類学的・生態学的な研究成果をもとに、黒松内町立小中学校における「総合的な学習の時間」での依頼授業に生物多様性データベースの存在を昨年度に引き続いて取り上げた。その中で、本研究に基づく写真資料を活用した教材を開発し、その試みを日本魚類学会で発表した。本研究における主張を補強すべく、魚類標本および魚類写真資料を積極的にvoucherとして活用した魚類相、魚類群集を対象とした研究も国内外の博物館を拠点に実施するとともに、淡水生物の分布情報を保全生態学的な観点から解析し、北海道黒松内町が策定した生物多様性地域戦略の実現とその順応的管理に貢献し得る研究も行った。神奈川県立生命の星・地球博物館の魚類写真資料データベースとWEB魚図鑑との連携による成果を生態学的・生物地理学的・進化学的観点から分析・評価し、その結果を論文として取りまとめ、3編を査読付き国際誌に、1編を国内紀要に発表した。国内外の学会発表や研究集会の参加を通じて、関連分野の研究者やシステム・エンジニア、ユーザー等との意見交換を行い、共同研究の機会を熱心に探った。また、自身の構築中の理論を実践により補強するため、魚類標本や魚類写真資料(博物館資料)を活用した研究も進め、上記とは別に、生態学的・生物地理学的な論文を国内外の学術誌に発表した。とりわけ、国内外の学会等での意見交換において、新興の学術領域であるCitizen Scienceとしての本研究の立場を意識するに至った。Citizen Scienceでは、専門家が組んだプログラムに則って、一般市民が科学データの取得に寄与する、あるいは一般市民が科学を実践する、といった手法が一般的であった。しかし、WEB上に散在する生物画像は、必ずしも一定の手法で取得されたものではなく、またその大半が科学的な目的のために取得されたものではない。
ALMA時代を見据えた分子原子輝線輻射輸送計算による数値天文学の構築

活動銀河核(AGN)周囲のトーラス状分子ガスは、銀河中心の強い活動性を診断する実験場と捉えることができる。銀河中心からの高エネルギー輻射(X線や紫外線)は分子トーラスの科学組成に強く影響を与え、局所的にX線/紫外線支配領域を形成する。化学組成は分子輝線強度比に反映されるので、ミリ波・サブミリ波分子輝線強度比の測定から銀河中心部の活動性を診断する手法が提案されていきた。我々は、現実的な分子トーラスの流体シミュレーションモデルを用いて、3次元非局所的熱平衡(non-LTE)輻射輸送計算を行い、代表的な高密度分子ガストレーサーであるHCN・HCO+分子の回転輝線を調べた。分子トーラス内部の非一様ガス分布を反映しHCN・HCO+輝線分布強度も著しい非一様性を示す。このように複雑な構造を持つ分子トーラスでは、分子輝線強度比は、分子トーラスの熱的構造を反映した複雑な励起状態分布で決定される。輻射輸送計算結果の詳細な準位解析により、密度が臨界密度に近い揚合におこる反転準位による増幅が密度と輝線強度の結び付きを難しくすること、また一部の銀河で見られるようなHCN/HCO+比が2以上の輝線比を実現するためには、分子組成比に10倍以上差がある必要性を示した。この他、ファーストコア段階の観測的性質に関して連続波、輝線の輻射過程を詳細に解析した。ファーストコアからの輻射の大部分は降着衝撃波後面の非常に薄い層で生成され、輝線輻射は主に水(H_2O)の中間赤外域で、連続波はテラヘルツ領域で放射されることがわかった。(1)活動的銀河中心核の近傍数10pcの分子ガストーラスの流体シミュレーション結果に対して、3次元非局所平衡輻射輸送計算を行い、一酸化炭素輝線の強度マップを世界ではじめて作成した。それにより、ALMAで実現が期待される空間分解能で、近傍銀河の分子トーラスの非一様な内部構造を分解できる可能性があることを示した。(2)第一世代星形成時に星形成領域から放射されるH2輝線の光度を理論的に見積もった。その結果、これまで考えられていたより放射量は少なく、次世代観測機器(たとえばSPICA)などを用いても直接観測は難しいことが分かった。(3)重元素量が現在の銀河系円盤より少ない環境下における星間雲の重力収縮過程を熱的・化学的性質に着目して調べた。これまでのモデルに比べて重水素分子による冷却の影響を考慮した点が改善されている。こうして得られた温度進化をもちいて星間雲の分裂過程を考察した。その結果、宇宙の第一世代星はおもに大質量星からなるものの、わずかの重元素(10万分の1太陽金属度程度)がある第二世代星では小質量星形成が可能となることが分かった。これは宇宙初期の星からの輻射による宇宙再電離シナリオに対して重要な示唆をあたえる。(4)原始銀河中での超新星残骸の化学進化を調べ、この天体の観測可能性について議論する基礎データを得た。(5)磁気流体力学シミュレーションによって星間ガスから原始星への収縮過程を調べ、観測的可視化の基礎データを得た。非局所熱平衡輻射輸送計算を行いCO, CS, NH_2^+など分子線による観測的可視化を進め、その一部は「原始星の形成とその進化」(2月21日-23日千葉大学)で発表した。1.磁場と角運動量が平行でない星間雲の収縮過程をMHDシミュレーションで追跡し、ダスト熱輻射の偏光により磁場がALMA望遠鏡でどのように観測されるかを計算した。

比較的磁場が弱い場合、中心付近の磁場は、大局的な磁場の方向と直交して観測される場合があり、アウトフローと大局的な磁場の方向が一致しない観測例を説明することがわかった。2.宇宙の初代星形成時のHD、LiH分子の形成過程を計算し、それらの輝線光度を理論的に見積もった。その結果、これらからの放射量は少なく、次世代観測機器(たとえば日本が計画しているSPICA)などを用いても直接観測は難しいことがわかった。3.初代星による星間ガスの電離がその後の星形成過程に与える影響を調べた。その結果、いったん電離したガス中ではH2分子による冷却に加えて、HD分子も重要になるため、初代星形成時よりもガスの温度が下がり、より低質量の星が形成されることがわかった。4.星の形成途中で形成される平衡天体であるファーストコアは形成される星の性質を決める重要な段階であるが、これまでその進化トラックは回転なしの球対称収縮をもとに理解されてきた。現実的な回転ガス雲におけるファーストコアの進化トラックを初めて包括的に構築した。5.多相星間ガス中の乱流場の流体シミュレーション結果を用いて、電離炭素原子、中性炭素原子、一酸化炭素分子輝線の非局所熱平衡輻射輸送計算を行った。従来の一相乱流モデルと比較解析することで、多相乱流モデルの特徴はCO(2-1)/CO(1-0)などの輝線比に強く顕れることを示し、ALMAによる遷移相観測が星間乱流場の起源の解明に重要な示唆を与えることを示した。これらの結果については日本天文学会春季年会(3月27-29日和歌山大学)をはじめとするいくつかの研究集会で発表した。宇宙で生起するさまざまな現象に関しては、いくつかの理論モデルがあるものの、それが観測的には十分に実証されているとはいえないものが多い。本研究課題では現在建設中のアルマ望遠鏡を始めとする次世代観測機器により、これらの理論モデルを実証することを目的としている。具体的には以下のものを考察した。(1)最も若い段階の原始星であるファーストコア天体は、星のその後の進化を考える上で、きわめて重要であるが、観測的にはまだ見出されていない。そこで、将来の発見の手がかりとするため、1次元および3次元流体計算モデルを用いて、それに対して輻射輸送計算を行うことにより、観測的性質を調べた。その結果、原始星表面からのショックが直接見える場合には、中間赤外域に輻射のピークが現れるのに対し、エンベロープを通してみた場合にはサブミリ波として観測されることが分かった。またその光度の値の進化も計算した。(2)星間媒質は、星間ガスの熱不安定性により、暖相と寒相の二相から成り立っていると考えられている。またこの二相気体としての性質が、星間に普遍的に観測されている乱流の原因である可能性もある。この可能性を検討するため、もしこれらの2つの相が非常に稠密に混合しており、空間分解できない場合に、COなどのライン比に特徴的な傾向が見られないか調べた。その結果、寒暖二相の境界領域の影響により、通常よりも高励起状態からの輝線放射が卓越することが見出された。(3)活動銀河核(AGN)周囲のトーラス状分子ガスは、銀河中心の強い活動性を診断する実験場と捉えることができる。銀河中心からの高エネルギー輻射(X線や紫外線)は分子トーラスの化学組成に強く影響を与え、局所的にX線/紫外線支配領域(XDR/PDR)を形成する。化学組成は分子輝線強度比に反映されるので、ミリ波・サブミリ波分子輝線比の測定から銀河中心部の活動性を診断する手法が提案されてきた。そこで、我々は分子トーラスでのHCN・HCO$^{+}$回転遷移輝線の3次元非局所的熱平衡輻射輸送計算を行い、分子トーラス内部の非一様ガス分布を反映しHCN・HCO$^{+}$輝線強度分布も著しい非一様性を示すことを見出した。
自由会話プロソディの音声解析による自閉スペトラム症児の質的言語能力評価ツール開発

音声の質的要素を総称してプロソディという。自閉スペクトラム症児の話し言葉にはプロソディ異常がしばしば観察される。先行研究では実験統制を考慮して分析単位を単語に限定したりプロソディから特定の要素のみを抽出して評価したりしたため、得られた知見は限定的であった。そこで、本研究では自閉スペクトラム症児の自由会話時のプロソディ総体に着目し、最新の音声解析技術を用いてその異常の定量化を試みる。そして、これまで量的言語能力と比較してあまり注目されてこなかった質的言語能力の側面から自閉スペクトラム症児を捉える新たな評価ツールを開発する。
ウイルスを模倣した核酸内包金ナノプレート多面体構造の構築

機能性ナノ粒子の自己集合化制御は、光学・電子・医療デバイス開発につながる技術となる。本研究では水溶液中で、ナノ粒子が外部から加えた高分子とともにpH刺激に応じて集合体形成する系を見いだした。粒子表面にオリゴエチレングリコール分子を固定化した金ナノ粒子と、外部に添加したポリアクリル酸のようなアニオン性高分子が酸性条件下で共凝集することを示した。アニオン性高分子の分子量によって金ナノ粒子の集合サイズが制御でき、疎水基の導入によって凝集pHを変えられることがわかった。本研究ではウイルス様の金ナノ粒子の自己集合を目指している。核酸を内部に格納し、局所的に正電荷を有する金ナノ粒子を混合することでサイズが制御できる金ナノ粒子の自己組織化を狙う。局所的に正電荷を有する金ナノ粒子(直径10nm)の合成を中心に進めた。アビジンのC末端にカチオン性のアルギニンの連続配列(12残基)を導入した。アビジンは通常4量体を形成するが、今回は単量体としてビオチンに結合することが分かっている単量体アビジンの末端にアルギニン連続配列(mSAv-R12と略する)を導入した。mSAv-R12の大腸菌発現は成功し、イオン交換カラムにより精製することができた。局所的な正電荷を持たせるためには金ナノ粒子に対してmSAv-R12を一分子だけ結合させる必要がある。そこで金ナノ粒子をアビジンタンパクへの高い親和性をもつビオチンで修飾し、mSAv-R12を一分子だけ結合させる条件(主に混合比)を決定した。金ナノ粒子へのmSAv-R12の結合量は、界面活性剤であるSDSでmSAv-R12タンパク質を剥離した溶液に対して、ウエスタンブロッティングを行うことで定量した。27年度はmSAv-R12を平均して1分子だけ結合した金ナノ粒子の作成条件を見いだすことができた(平成28年春の日本化学会にて発表済み)。またこの粒子が緩衝溶液中で凝集せずに分散していることを光散乱測定で確認できた。今後は核酸あるいは高分子電解質を使った粒子の凝集実験を進める予定である。局所的な正電荷を持たせた金ナノ粒子の作製まで成功している。ナノプレートの合成はできているが、まずはナノ粒子を使った実験でウイルス様の集合体が形成できることを示す必要がある。現在、ウイルスタンパク質様の金ナノ粒子パーツが用意できたことからおおむね順調と判断した。本研究の目的はアニオン性高分子と金ナノ粒子の相互作用を使って、多面体構造の形成を目指すことにある。本研究を進める中でオリゴエチレングリコール(OEG)で被覆した直径10nmの金ナノ粒子が、水中においてポリアクリル酸(PAA)と酸性条件下で複合体を作ることを見いだした。本来は、カチオン性粒子と、負に帯電したアニオン性の高分子を混合することで複合体をつくることを計画していたが、偶然見いだしたOEGという中性粒子を使った高分子-金ナノ粒子複合体形成の研究を進めた。水溶液のpHを酸性あるいは塩基性にすることで、複合体の形成と解離は可逆的に起こった。PAAの分子量が15万Daと8万Daの場合を比較すると、8万DaのPAAを使うとより大きな複合体が形成されることがわかった。高分子が粒子を覆ってしまうのか、あるいは粒子間を架橋を促進するかといった違いが現れたと考えられる。また複合体形成の駆動力は水素結合であることが予想され、局所環境の影響を受けやすいことから、PAAやOEGに疎水的なメチル基を導入することで複合体形成時のpHを可変させることができた。当初の計画では高分子を内包したナノ粒子のカプセル状の集合体形成を予想したが、SEM像からそのような構造というよりむしろ、高分子と粒子が均一に集合した複合体であることがわかった。本研究ではpHという外部刺激によって高分子と金ナノ粒子の複合体を作製することに成功し、複合体の大きさや粒子間距離を高分子の分子量や濃度で制御できた。今までの多くの研究は粒子表面に直接固定化した分子の外部刺激による構造変化で粒子集合体形成が促進されるが、本研究では外部刺激と外部高分子の組み合わせによって粒子と高分子の複合体を誘起できるため複合体サイズ・粒子間距離を制御するのに適した系であることを示すことができた。今後は局所的な正電荷をもったナノ粒子を使って、核酸あるいは高分子電解質(ポリスチレンスルホン酸)を使った粒子の凝集実験を進める予定である。塩強度・溶媒などの条件を変えながら、UV-Visおよび動的光散乱測定によって集合体形成を調べていく。また内部に格納する高分子の分子量に従い、集合体のサイズを制御するという目的に沿って進めていく。コロイド・界面化学,生体機能関連化学
ダストプラズマにおける微粒子の成長過程とダイナミックスのシミュレーション研究

プラズマ中の微粒子に対し、電気的に中性な状態からスタートさせ、帯電していく過程を追いかけつつ、微粒子の運動・成長過程を追跡できる世界で最初の、また、現時点で唯一のシミュレーションコードを開発した。このシミュレーションコードを実行することにより、これまでに以下のことを実証した。1)背景プラズマの温度などのパラメータがある範囲内にあるとき、小さな微粒子(半径10nm程度)が、プラズマ中にわずかに存在する高速電子の衝突、あるいは、紫外線などの光電効果によって2次電子を発生させ、正の帯電状態になったり、電子が付着することによって負の帯電状態になったり、2つの準安定な帯電状態の間をフリップフロップ的に電荷が変化すること。2)互いに反対符号の電荷を持つ微粒子同士が同時に存在するため・凝集・凝固して、より大きな微粒子に成長していくこと。3)最大成長を示す微粒子の大きさは10nm程度であり、初期に与えられた微粒子がそれより大きすぎても小さすぎても微粒子はあまり成長しないこと。4)微粒子が成長するためのパラメータ領域(微粒子の大きさや背景プラズマの温度などのパラメータ)が、高速電子による2次電子発生効果だけの時よりも光電効果を取り入れた時の方がより広くなること、従って、光電効果が大きな役割を占める宇宙プラズマでは、より容易にフリップフロップ効果すなわち凝集過程が起こり、かなり大きな微粒子が存在しうること。5)成長した微粒子の形状は、いくつもの球が非一様にくっついた、ブルーベリー状を示し、プロセスプラズマにおけるシリコンの成長実験等で得られた形状と一致すること。6)外部から一定の電磁場を与えた場合、形状の非一様性はより顕著になること、従って、微粒子がある程度大きくなると、重力場が成長していく微粒子の形状に大きな影響を与える可能性があること。これらの結果は、プロセスプラズマで観測されている事実と定性的にも定量的にも一致している。一方、微粒子の成長過程を詳細に調べるために、仮想現実可視化表現法の開発も行った。これまでに、一つの微粒子だけに着目して、それが3次元仮想空間でブルーベリー状に成長してい行く様子を表現することに成功した。微粒子の帯電過程についてシミュレーションを行った結果、以下のことが明らかになった。すなわち、2次電子の放出効果によってフリップ・フロップ的に負の帯電状態から正の帯電状態、あるいはその逆過程が起きる。微粒子の負の最大電荷は、多くの電子が微粒子に付着した結果、電子とイオンの付着割合がバランスして決定される。これに対し、正の最大電荷は、微粒子が正に帯電した結果、電子の付着し易さと2次電子放出のバランスすることによって決定される。背景プラズマの電子温度が十分高い場合は、当然のことながら、電子が衝突すると必ず2次電子が放出されるため、すべての微粒子は正に帯電し、また逆に低い場合は、ただ微粒子に電子が付着するだけで2次電子放出が起きないため、すべての微粒子は負に帯電することになり、フリップフロップ効果は起きない。一方、フリップフロップ効果は、微粒子が大きすぎると電荷数の増減の割に表面電位があまり変化しないため顕著ではなく、一方、微粒子が小さすぎると電子の付着確率が小さいため、起きない。従って、フリップフロップ効果を起こすための背景プラズマの適当な電子温度と、微粒子の適当な大きさが存在することが、明らかになった。ここで行ったシミュレーションでは、微粒子の大きさが10ナノメートル程度がちょうどフリップフロップ効果を起こすのに適切な大きさであった。