hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい生命科学教育の根幹を担う日本独自の学際的幼児教育プログラムの開発

そのため、保育所保育指針、幼稚園教育要領等の資料分析などから、「ヒトの科学的理解」の基盤となる要素を抽出するとともに、それらに関与する学際的な領域についての研究(大貫(2017),古金(2018),石上(2018),白鳥(2018)など)を行い,幼児教育プログラムの計画を進めてきた。本年度においては、まず、昨年度中に開発を進めてきた「歯」を教材とした「理科読」プログラムについて、そのプログラムと教材の開発について、日本理科教育学会全国大会にて発表を行った(瀧上・大貫ら(2017),原口・大貫ら(2017))。並行して、同プログラムを複数の施設で実践し、成果の分析を進めており、その結果を2018年度に学会発表を予定している。また、「けが」を題材とした「理科読」プログラムについても、プログラムと教材の開発を行い、複数の施設にて調査を実施した。これらの成果分析も進めており、2018年度に学会発表を予定している。どちらのプログラムも、子どもが自らの成長過程で直面する事象(乳歯から永久歯への生え変わり,外傷やその治癒と瘡蓋の関係)を扱いながら、子どもの直接体験と書籍の活用の双方を取り入れ、それらが有機的に結び付き、子どもの理解を深めるものとなるよう意図している点に特徴がある。また、「歯」のプログラムで数に着目する子どもの様子などからは、算数教育の基盤となる概念の構築も期待される。こうした「理科読」プログラムの活動が子どものその後の日常生活や学びに影響を与えうるものであることについても分析を進めてきた(大貫・土井(2017),土井・大貫(2017))。最終年度においては、こうした開発プログラムの特性や成果等をとりまとめ、広く提案、発信できるよう取りまとめていく予定である。前年度中はプログラム開発の予定に少し遅れが見られたが、本年度前期には予定していた開発を終え、実施に進むことができ、前年度の遅れは解消された。予定通りに複数の施設にて開発プログラムの実践と調査を行うことができており、学会発表等も進められている。研究期間の最終年度に、予定通り、研究成果の報告を行っていくことができると考えられる。本研究の目的は、日本の幼児教育で活用可能な新しい生命科学教育プログラムの開発である。そのため、保育所保育指針、幼稚園教育要領等の資料分析などから、「ヒトの科学的理解」の基盤となる要素を抽出するとともに、それらに関与する学際的な領域についての研究(大貫(2017),古金(2018),石上(2018),白鳥(2018),Ohnuki, Haraguchi and Miyake(2018),大貫(2019)など)を行い,幼児教育プログラムの計画を進めてきた。本年度においては、まず、研究初年度に開発し、昨年度中に学会発表を行った「歯」を教材とした「理科読」プログラムについて、東京都内の公立保育園2園、島根県内の公立幼稚園1園での実践及び実地施設での聞き取り調査を経て、成果報告を行った(大貫・古金(2018))。活動を通して、関連する既有知識や経験を語る幼児の様子が見られ、歯の形状や数に着目した生物の共通性と多様性についての科学的理解が育まれ、骨格標本写真を識別できる様子などが示された。
ＰＡＭＰｓ、ＤＡＭＰｓの多層的制御機構とそのトポロジー／時空軸と病態発現機序

本研究ではこのalarminsの時空軸を考慮した治療法の必要性を論ずる。1.代表的DAMPであるHMGB1は、分子内に存在する3つのシステイン残基(23,45,106番目)のチオール化の程度により、全還元型、部分酸化型、全酸化型3つのアイソフォームに分けられる。全還元型が細胞遊走活性、部分酸化型がケモカイン産生、全酸化型が恐らく炎症の終焉・修復活性を有するものと考えられる。そこで、これらの細胞生理活性・病態との関連を探る目的で実験して、以下の成果をあげ得た。1)牛胸腺から純化精製したHMGB1を用いて、HPLCを駆使し、これら3つのHMGB1のアイソフォームを作成した(牛とヒトのHMGB1は相同である)。得られた3つのHMGB1アイソフォームの活性(ケモカイン産生能、細胞遊走活性、SDF誘導活性など)に関しては検討中である。2)実験的腎炎をラットに作成して、炎症中心部と辺縁部の組織を分取して、ホモジナイズし、免疫電気泳動上の泳動度の差異から、HMGB1の3つの分別を解析した。炎症中心部では酸化型のバンドが濃く発現していた。さらにこれを検証する目的で、3)上の3つのHMGB1を使い、HMGB1の3つのアイソフォームを特異的に識別するモノクローナル抗体の作成に着手した。すなわちADLib (Autonomously Diversifying Library)法(カイオーム社)を用い、おのおの3種のHMGB1に対する特異的モノクローナル抗体の作成に着手した。これは現在進行中である(カイオーム社)。2.あと一つの重要なDAMPであるヒストンにかんしても、ヒストンH2,H3が関節リウマチ患者の関節液中量的に増加していること、このヒストンにもシツルリン化、アセチル化などエピジェネティクスな変化を受けているH2,H3が存在することを見出した。現在、関節炎の程度や病悩期、治療との関連とH2,H3のエピジェネティクス変化との関連を解析中である。本研究の目的は、代表的DAMPsであるHMGB1とヒストンの局所化封印の仕組みとその破綻の病態としての“ショック、多臓器不全、DIC"などの関連を研究することである。局所化封印に関しては両分子とも生体内では血管内皮細胞上のトロンボモジュリン(TM)がキャプチャーすることが大きな役割を果たしている。一方、HMGB1分子には全還元型、部分酸化型、全酸化型があり、全還元型は(炎症細胞)遊走能、部分酸化型は炎症性サイトカイン発現・放出能があるが、全酸化型は修復活性があることが判明している。27年度はこの3者と識別反応するモノクローナル抗体の作成に成功した。現在その治療的有効性に関して研究中である。ヒストンに関しては、これが血小板を活性化し微小循環を障害することを証明した。ヒストンの遊離の仕組みに関してはNETs(neutrophil extracellular traps)形成に伴って細胞外に放出されることを明らかにした。過去1年の進捗状況と問題点は、以下の通りである。1.生理的には内皮細胞上のTMが、DAMPs:HMGB1とヒストンと結合中和して、その全身化をブロックしている。また治療的目的で投与された遺伝子組み換えTMも上述のDAMPs制御が効果を発揮している。2.HMGB1の酸化還元状態に基づく3つのアイソフォーム識別反応するモノクローナル抗体を作製しえたのは、大きな成果であったが、in vivoでその有効性を検証するところまで至らなかった。これは28年度の宿題としたい。3.また細胞外DAMPs:ヒストンがTMのどのドメインに結合するのか、に関しても決定的には同定に至らなかった。1.HMGB1の3つのアイソフォーム:全還元型、部分酸化型、完全酸化型を作成することが困難で手間取った。またHPLC法に依ったため、生理活性を調べるのに必要な十分量を作製することが出来ず、3つの型のHMGB1の細胞生理活性の解析が十分には進まなかった。2.そこで各々を識別しうるモノクローナル抗体を作製し、その抗体を使ったimmuno-affinity column chromatographyを準備して、純化精製する計画である。3.ヒストンは細胞外、いわゆるDAMPとしてのヒストンは、細胞から遊離してくると、血中および組織ヒアルロン酸が結合して、その活性を中和する。これが治療用ヒストンの本態であることを明らかにし得たが、シツルリン化、アセチル化などのエピジェネティクス変化とDAMPとしての活性、すなわち細胞毒性などとの関係が重要で、これに関しては詳細に追及しえなかった。それはシツルリン化、アセチル化などの分子修飾を受けたヒストンを作製しえなかったためである。これに関しては現在検討中である。1.まずHMGB1のレドックス状態によって生じる3つのアイソフォームを選択的に識別反応するモノクローナル抗体の有用性をin vitroのみならず敗血症モデル小動物のでも検証する。2.その結果を基にヒト化に着手し治療用への展望を拓く。3.TMとヒストンのアイソフォームの反応性の違いを明らかにする。これらの結果を総合し最終目的であるPAMPs,DAMPsの多層的制御機構とそのトポロジー/時空軸と病態発現の機序の一端を明らかにする。申請者らはDAMPs:HMGB1について研究を持続して以下の成果を挙げてきた。

すなわちHMGB1の高感度測定法ELISA法の確立、種々の生体内外からの侵襲においてHMGB1が凝固と炎症のメディエーターとして病態を形成し、過剰な場合にはショック、Disseminated Intravascular Coagulation(DIC)を引き起こすこと、HMGB1は申請者らが遺伝子クローニングし、創薬化にこぎつけたトロンボモジュリン(TM)のN末端に結合して中和されることなどである。一方、代表的DAMPsであるHMGB1には3つのシステイン残基(23,45,106番目)が存在し、そのチオール化の程度によりアイソフォーム:全還元型、部分酸化型、全酸化型があり、そのおのおので活性が異なることが判明してきた。まず壊死細胞から遊離して間もないHMGB1は全還元型で(炎症性)細胞の遊走能を有する。部分酸化型は炎症性サイトカイン放出能を発揮する。しかるに全酸化型のHMGB1は修復能を発揮する。そこでこれら3つのアイソフォームを個別に識別して認識するHMGB1モノクローナル抗体の作成を試み、highly specificに3アイソフォームを識別して認識するモノクローナル抗体の作製に成功した。現在、その各抗体のヒト化の研究に着手する段階であるが、その前に各種臨床検体で3つのアイソフォームを識別して測定し敗血症などのモデル動物で全酸化型HMGB1抗体とは反応しないモノクローナル抗体で、病態改善能があるかどうかを検討予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。生体侵襲学、血液凝固学1.HMGB1のアイソフォームを分別反応するモノクローナル抗体の作成概要の項でも述べた通り、3つのHMGB1に関してはHPLC法で準備完了したので、これを使い、ADLib (Autonomously Diversifying Library)法(カイオーム社)を用い、おのおの3種のHMGB1に対する特異的モノクローナル抗体の作成に着手した。1ー2か月で特異抗体を得られる見込みである。この抗体を用い、1)immunoaffinity column chromatographyで3つのHMGB1アイソフォームを作製する。そしてその細胞生理活性を調べる。2)さらに上述のモノクローナル抗体を用いて、各種病態の病理標本におけるHMGB1アイソフォームの発現を調べる。またこの抗体を用い、現在total HMGB1を測定しているキットを改良して、病態発現との関連を解析する。3)さらに有害なHMGB1(還元型、部分酸化型)とのみ反応して活性を中和する抗体を用い、治療用開発を目指す。2.細胞外ヒストンがDAMPに関する研究各種病態下で血液、体液(関節液、腹水、胸水など)で出現するヒストンのエピジネティクス修飾をimmunoblot法で解析し、ヒストンH3, H4の量と質的変化、ダイナミズムを解析する。また申請者らが明らかにしたヒアルロン酸、トロンモジュリンのヒストン結合・中和活性とエピジェネティクス修飾を受けたヒストンの親和性、中和度を解析する。
動的に再構成可能なコンピュータ・ネットワーク環境を考慮した並列分枝限定法

本年度は,独自に並列分枝限定法を実行できる環境を持つべく,PCクラスタを構成した.PCクラスタは、Pentiume II 400MHz, 256Mバイトメモリをを持つPC21台を100baseスイッチにより接続した構成である.構成したPCクラスタ環境上でPUBBの性能評価を行った.ワークステーション・クラスタを利用して行ってきた数値実験結果との比較により,PCクラスタ環境がPUBBを利用した並列分枝限定法の実行環境として,極めて高い性能を示すことを確認した.動的に再構成可能な環境での実行性能を定量的に測定するためには,実行時に暫定解の更新が,数回は行われる問題の解法を利用した方が良い,そのため,一般混合整数計画問題の解法の実装を考えている.また,一般混合整数計画問題を,計算機構成を固定した環境と動的に変更した環境で解き,比較することで性能評価を行いたい.また,本年度はWEBを利用した並列・分散分枝限定法のプロトタイプの実装を行った.こちらは,実装そのものがまだ不十分ではあるが,今後の開発に対するノウハウを得ることができた.PVMを利用して,動的に計算機の追加/削除を許すEnvironment Managerを開発した.Environment Managerでは,並列分枝限定法に利用する計算機構成と利用する時間帯等の定義にしたがって,PUBBのSolverタスクを起動/停止する.これまで,Windows環境を含めた環境へ,このシステムを拡張することを考えてきた.しかし,今後独自にこのようなシステムを拡張することは労力の無駄になる可能性が高いと考える.PVMの開発者たちも,プロジェクトをHARNESS(Heterogeneous Adaptable Reconfigurable NEtworked SystemS)へ開発の主体を移している.HARNESS自体が,「動的に再構成可能なコンピュータ・ネットワーク環境」を構築する汎用ソフトウェアである.さらに,HARNESSプロジェクトだけでなく,Java PlatformでもJini技術が提案されており,こちらはネットワークに様々な機器をプラグインして使えるようにするための汎用技術である.このような事実から,動的に再構成可能なネッ卜ワーク環境を利用した並列・分散環境基盤そのものが,実用化に向けて動き出していることがわかる.本研究の目的は,「並列分枝限定法」の可能性追求,あるいは利用以界を見極めることである.最低限度の並列動作環境の構築は,数値実験を行う上で必要であった.しかし,現状では「多数の計算環境が得られる」という観点から,基盤技術動向に注意を払うとともに,新たな基盤技術上で動作するPUBBの再構築が必要である.現在のPUBBは,既に動的に動作環境が再構成された場合を想定し,並列分枝限定法行時の負荷分散のメカニズムを設計している.現在のPUBBと同じAPI設計である,新システムへ問題固有のプログラム部を移植後,数値実験を行うことで負荷分散の性能評価が必要である.本年度は,独自に並列分枝限定法を実行できる環境を持つべく,PCクラスタを構成した.PCクラスタは、Pentiume II 400MHz, 256Mバイトメモリをを持つPC21台を100baseスイッチにより接続した構成である.構成したPCクラスタ環境上でPUBBの性能評価を行った.ワークステーション・クラスタを利用して行ってきた数値実験結果との比較により,PCクラスタ環境がPUBBを利用した並列分枝限定法の実行環境として,極めて高い性能を示すことを確認した.動的に再構成可能な環境での実行性能を定量的に測定するためには,実行時に暫定解の更新が,数回は行われる問題の解法を利用した方が良い,そのため,一般混合整数計画問題の解法の実装を考えている.また,一般混合整数計画問題を,計算機構成を固定した環境と動的に変更した環境で解き,比較することで性能評価を行いたい.また,本年度はWEBを利用した並列・分散分枝限定法のプロトタイプの実装を行った.こちらは,実装そのものがまだ不十分ではあるが,今後の開発に対するノウハウを得ることができた.
生体膜の膜ゆらぎ計測とその生体膜機能との相関

本研究では,自立型脂質二重膜である黒膜について,レーザー誘起界面変形法(LISD),光褪色後蛍光回復法(FRAP)の適用を可能にすると共にコレステロール濃度・浸透圧依存性の測定を行った。浸透圧が増加した場合,膜張力と拡散係数が共に増加したのに対し,コレステロール濃度が増加した場合は膜張力が増加したのに対して拡散係数の減少が見られた。これらの結果は膜張力と流動性についての系統的な測定結果として重要であるだけでなく,これまで測定できなかった平坦,かつ揺らぎが大きな脂質二重膜についての結果である点でも重要であり,今後の発展が期待される。生体膜の機能発現において,主役となるのは膜タンパク質であるが,流動性の高い生体膜では膜ゆらぎといった力学的特性が深く関与している。本研究は,膜物性を制御可能で機能発現との因果関係が明確になる人工生体膜で,その膜張力を非侵襲で測定可能な手法を開発し,膜張力と生体膜特性の相関を得ることを目的とする。膜組成を制御し,膜タンパク質を導入できる平面状人工生体膜である黒膜とミクロンN/mオーダーの界面張力を非侵襲で測定可能なレーザー誘起表面変形分光法を膜機能分析法として融合することに特徴がある。以上の目的において,レーザー誘起表面変形分光法(Laser induced surface deformation spectroscopy, LISD)による生体膜モデルとして知られる平面状人工脂質二分子膜である黒膜の非侵襲膜張力測定の確立を平成27年度上期に達成した。LISDの原理に適合できる環境下でなるべく多くのリン脂質種類・比率で黒膜を形成し,1時間以上安定して保持することが要求されていた。そこで張り合わせ法による黒膜作製の最適化,二つの水相の密度差の最適化,励起レーザー光パワーの最適化,レーザー光焦点の最適化などの取組を実施した。以上の方法論の確立により,生体膜モデルへの応用を実施した。脂質二分子膜の力学特性は膜組成に大きく依存する。また単一成分でも温度により相状態の転移(ゲル相ー液晶相)が起こり,流動性に変化が生じる。そこで汎用性の高い二種類の脂質比率を変えた混成膜成分を持つ黒膜を形成し,その膜張力の組成依存性および温度依存性を明らかにした。また,DPPCにおけるコレステロール黒膜添加依存性も測定でき,その結果に対して考察した。その結果をまとめ,論文化・公表した。本研究内容の方法論であるレーザー誘起表面変形分光法の構築および生体膜モデルである黒膜形成,また膜張力測定に耐えうる黒膜形成の最適化を達成することができ,論文化もできた。さらには平成28年度実施予定であったコレステロール添加による黒膜物性の依存性までも達成することができたため。本研究の目的は生体膜の膜張力と流動性の相関を明らかにすることである。そこで非侵襲での膜張力測定が可能なレーザー誘起界面変形分光法(LISD法)と流動性の評価が可能な光褪色後蛍光回復法(FRAP法)を生体膜モデルの一つである自立型脂質二分子膜(黒膜)に適用するための光学系構築を行った。構築した光学系の応用としてコレステロール添加や水相中のアルカリ金属イオン種の変化が黒膜の膜張力および流動性へ与える影響を評価した。黒膜内のコレステロールをモル分率で0から33 mol%の範囲で変化させて測定を行ったところ,膜張力も流動性もコレステロールモル分率が20 mol%以下では緩やかに,20 mol%以上では急激に変化するという同様の傾向が観察された。このような変化傾向は膜内のコレステロール割合によって脂質分子と相互作用するコレステロールの官能基が変化するという先行研究の知見と一致している。また,水相中のアルカリ金属イオン種をLi,Na,Kと変化させて測定を行ったところ,LiイオンおよびNaイオンではKイオンと比較して膜張力は上昇し,流動性は低下する様子が観察された。この測定結果はLiイオンおよびNaイオンは脂質膜表面と強く相互作用しているのに対して,Kイオンは脂質膜とほとんど相互作用していないという分子動力学シミュレーションによる報告を支持するものである。以上より構築した光学系を用いることで黒膜における膜張力と流動性の相関を初めて定量的に評価することに成功している。黒膜において膜張力と膜流動性の相関を取得することに成功した事例はなく,また水溶液依存性に関して理論では不一致が報告されていたが,本研究でその論争を終結させる可能性のある実験結果を提示することができた。細胞膜は細胞間の情報伝達等の生命活動に重要な細胞機能の発現場であり,それらの機能には膜の力学特性と深く関係すると言われている。本研究の目的は,細胞膜の基本骨格である脂質二分子膜の膜張力と脂質分子の流動性という二つの物性の相関を明らかにすることである。膜張力測定はレーザー誘起界面変形分光法(LISD)により,流動性測定は光褪色後蛍光回復法(FRAP)による拡散係数測定により行った。既存のLISDの光学系にFRAPの光学系を組み込むことで同一試料での測定が可能な光学系を構築した。FRAP測定にはLISD用の高強度励起レーザーを光褪色用レーザー(532 nm,2 mW)として用い,蛍光分子(DiIC18(3))の励起用レーザー(532 nm,180 μW)とCCDカメラを新規に設置し,光褪色後の蛍光強度の回復を測定して拡散係数を求めた。

構築した装置を用いて蛍光分子を添加した脂質分子(DOPC)とコレステロールで構成された自立型脂質二分子膜を試料とし,膜張力と拡散係数のコレステロール濃度依存性を取得した。その結果,コレステロールモル比が18 mol%までは拡散係数が緩やかに減少するが,18 mol%から32 mol%では急激に減少した。この結果は膜張力と相反の関係にあり,膜張力が高くなると拡散係数が小さくなることが示され,二つの物性の相関を初めて定量的に明らかにした。本研究は膜張力および膜流動性を定量的に評価する測定系を初めて構築し,定量評価したものであり,生体膜機能解明へ資するものである。本研究では,自立型脂質二重膜である黒膜について,レーザー誘起界面変形法(LISD),光褪色後蛍光回復法(FRAP)の適用を可能にすると共にコレステロール濃度・浸透圧依存性の測定を行った。浸透圧が増加した場合,膜張力と拡散係数が共に増加したのに対し,コレステロール濃度が増加した場合は膜張力が増加したのに対して拡散係数の減少が見られた。これらの結果は膜張力と流動性についての系統的な測定結果として重要であるだけでなく,これまで測定できなかった平坦,かつ揺らぎが大きな脂質二重膜についての結果である点でも重要であり,今後の発展が期待される。平成27年度開発したレーザー誘起表面変形分光法による応用を展開していく。まずは,膜タンパク質導入による膜機能発現と膜張力との相関をとる。膜機能発現時の膜張力変化のダイナミクスを計測する。人工脂質二分子膜への膜タンパク質への導入による機能発現はパッチクランプ法により実証されている。張り合せ法により黒膜を形成し,グラミシジンペプチドを埋め込み陽イオンチャネルの開閉の測定に成功している。申請者はジャイアント・ベシクルの脂質二分子膜にカイコガ膜受容体を埋め込みボンビコール刺激による陽イオンチャネルの開閉をパッチクランプ法で検出した。これは人工袋状脂質二分子膜で構成されたベシクル内部で遺伝子発現を誘発し,機能発現を成功させたことを示唆している。以上のように,人工脂質二分子膜に膜タンパク質を導入し,機能発現することに実績がある。その実績を生かして,イオンチャネルON/OFFでの膜張力変化を実証する。また,予定通り実験が進んだ場合,本手法の顕微化を手掛ける。生体膜での膜張力不均一性の実証のための顕微化.........実際の細胞膜では様々な分子が偏在していることから膜張力に不均一性が生じ,流動性も場所によって異なることが予想されるため,顕微測定へと発展させる。光軸が水平方向になる光学顕微鏡を構築し,長作動距離で開口数NAの高い対物レンズの使用することにより励起ビーム径を1ミクロンまで収束する。励起ビーム径が小さくなることにより固有周波数が高周波数側にシフトするが,50 MHz対応のロックインアンプであれば問題はない。対象試料としては,二種類のリン脂質が相分離するような系を選択し,一方を蛍光分子で標識し,ドメインごとでの膜張力の不均一性を実証する。その後,蛍光標識した膜タンパク質を導入し,その周囲と離れた位置での膜張力なども測定し比較する。細胞力覚・細胞力学的アプローチ.........LISDにおける極微小変形誘起が膜機能に与える影響をパッチクランプ計測によるイオン電流測定で調べることに挑戦する。
量子ホール効果の場の理論的研究

量子ホール効果の場の理論をvon Neumann格子表現に基づき展開し、抵抗標準に使われると共に基本物理定数である微細構造定数の決定に使われる整数ホール効果に対する有限サイズ効果、有限電流効果、並びに"breakdown現象"が解明されると共に、分数量子ホール効果のflux凝縮による平均場理論が展開された。現実的な有限サイズ、有限電流系での整数量子ホール効果において、強磁場中では補正が消失し量子化が厳密に成立することがしめされた。また、電流が大きくなると量子ホール領域が消失する"breakdown"現象が起き、臨海ホール電場は磁場の1。5乗に比例すと共に、有限サイズ系でのエッジ状態との関連で有効理論のゲージ不変性や量子アノマリーの役割が解明された。相互作用によりfluxが凝縮した相に基ずき提案された新しい分数量子ホール効果平均場理論では、一粒子状態はフラクタル的な構造を持ち、Hofstadterのbutterflyスペクトルと同様なものになる。この意味で、Hofstadterのbutterflyスペクトルと分数量子ホール効果の関連が初めて明らかにされた。さらに、量子ホール系に短距離周期ポテンシャルを加えた時のスペクトルがvon Neumann格子表現により計算され、ある種の双対性があることが見つけられた。最後に、トポロジカル場の理論の、G ribov特異性によるトポロジカル対称性の自発的破れの可能性が指摘された。量子ホール効果の場の理論的研究が以下のいくつかの点で進展した。1.有限サイズ補正が、局在領域では消失すること、その結果、ホール伝導度の大きさが厳密に量子科された値、e^2/h^x整数、となり、微細構造定数が決定されうると共に、抵抗標準として使われうることが示された。2.量子ホール効果の破れについての解析が進行し、有限電流における量子ホール効果の破れが、定性的に理解されうることがわかった。3.分数ホール効果状態に対するflnx状態としての分子場近似が解析され、その理解が進みつつある。量子ホール効果の場の理論をvon Neumann格子表現に基づき展開し以下の事柄が明らかになった。1。整数量子ホール効果抵抗標準や微細構造定数の決定に使われている整数量子ホール効果について新しく、(1-1)現実的な有限サイズ系において、強磁場中では量子化が厳密に成立し有限サイズ補正が消失すること、(1-2)有限電流系において、(a)電流が小さいときには量子化が厳密に成立する量子ホール領域があること、(b)電流が大きくなると量子ホール領域が消失する"breakdown"現象が起きること、(c)臨界ホール電場が磁場の1。5乗に比例すること、(1-3)有限サイズ系でのエッジ状態に関し、有効理論のゲージ不変性の解明及びこれらと量子アノマリーとの関連の解明が為された。2。分数量子ホール効果分数量子ホール効果について、相互作用によりfluxが凝縮したflux相に基ずく新しい平均場理論が提案された。この理論では、一粒子状態はフラクタル的な構造を持ち、Hofstadterのbutterflyスペクトルと同様なものになる。この意味で、Hofstadterのbutterflyスペクトル分数量子ホール効果の関連が初めて明らかにされた。3。周期ポテンシャル中でのスペクトル計算と双対性量子ホール系に短距離周期ポテンシャルを加えた時のスペクトルがvon Neumann格子表現による計算され、ある種の双対性があることが見つけられた。4。トポロジカル場の理論の対称性の破れトポロジカル場の理論の、G. ribov特異性によるトポロジカル対称性の自発的破れの可能性が指摘された。
移動境界問題に対する実用的数値解法とその数学的誤差評価

時間変化する自由境界の運動を求める移動境界問題に対するレベルセット法による数値解法の開発とその解析を重点的に行った。具体的には、自由境界問題として平均曲率流問題と2相ステファン問題を取り上げ、前年度に開発した符号付距離関数の有限要素近似を利用したレベルセット法をもとに、次のような改良と数値シミュレーションによる解析を行った。1.固定メッシュを使い、自由境界の近傍だけで符号付距離関数の数値計算を行えるような数値計算アルゴリズムを開発した。それにより、大幅な計算時間とメモリの節約が実現され、より実用的な数値解法になった。2.いくつかの厳密解と数値計算結果との比較を行い、収束に必要な数値計算を実行する自由境界の近傍の幅とメッシュサイズとの関係を実験的に調査を行い、経験則としてそれらの間の関係式を得た。3.この数値解法の適用性と実用性、信頼性を調べるために、他の方法との比較や、自由境界が特異性を持つ場合などについても数値的に調べ、十分な適用性・実用性・信頼性があることを確かめた。4. 2相ステファン問題に今回の数値計算法を用い、過冷却液体中の結晶の成長のシミュレーションを行った。それにより、チップスプリッティングなどの界面の不安定成長現象が数値シミュレーションによって再現された。今回開発した数値解法は、今後、移動境界問題のある程度汎用的な数値計算法に成り得ることが期待され、今回の研究によりその足掛かりが出来たことも重要な成果である。曲率流れ問題と2相ステファン問題に対して、符号付距離関数を使ったLevel Set Methodによる数値解法を提案した。時間変化する領域の境界を等高線として捉えるLevel SetMethodは有力な移動境界問題の数学解析及び数値解析の方法として注目を集めているが、特に移動境界からの符号付距離関数を等高線関数として採用して数値解法を提案し、曲率流れ問題とステファン問題に対して適用した。この方法の基本的なアイデアは符号付距離関数を一次要素を用いた有限要素法により離散化することである。一般にステファン問題などの移動境界問題の数値解法は多くの経験に基づく人為的な操作を含んだ非常に複雑なものであるが、この解法では有限要素法の特徴を生かし、次のような数値解法を構成することが出来た。1.熱方程式に対する標準的な有限要素法のテクニックに基いており、ステファン問題の数値解法として最も簡便な部類に属する。2.離散化やアルゴリズムが数学的に明瞭で、何ら経験的・人為的操作を含まない。収束性・安定性など数学的基礎付けを行おうとする場合にはこのことは重要である。3.扱った問題は2次元問題であるが、3次元問題にも容易に適用可能なアルゴリズムである。
2次元共形場と部分因子環

非可換微分幾何学の研究というのは,結局非可換である世界をどのように視覚化、直感化した言語にしていくかという研究、つまり非可換である世界そのものの研究(これは物理学の目標ではなく,それを理解しようとしている人間の認識様式の研究であることが確認できたのを受けて、前年度に非可換世界のモデルとして考案したμ-regnlated algebraに対して、μが形式的変数でない場合を中心として表現論を構築することを試みた。様々な分野の人達との討論を通じて、非可換微分幾何学の研究というのは,結局非可換である世界をどのように視覚化、直感化した言語にしていくかという研究、つまり非可換である世界そのものの研光(これは物理学の目標)ではなく、それを理解しようとしている人問の認識様式の研究であることがますますはっきり確認できた。この線に沿って、大森はカナダ(モントリオール)で行われた国際研究集会で講演した。これらの成果は初期のものは発表済であるが、体系的なものとして発表するのはもう少し遅れるものと思われる。我々の研究では、特にμが形式的変数でない場合に「完備ワイル空問」なる概念が浮かび上がってきた。ここでの積は迂濶に拡張すると発散したり、結合律を満さなかったりしてかなり危険なものであるが、この危いものの中に昔から「真空」と呼ばれていたものと同じ働きをする元が入っており、これがこの辺の幾何学を構築するときに基礎的な概念になることが確認された。1正準交換関係のフォック表現におけるフォンノイマン環の束に現れる因子環の包含について、それが分列包含であるための必要十分条件を求めるのに成功した。これはこの包含の分類の一つの場合を決定したことになり、これから研究をさらに進めようとしている残りの場合の分類を行なう第一歩としての意義がある。この場合の包含関係は、質量0の自由場の局所物理量環の包含を特殊例として含み、従ってそれから生じる二次元共形場に付随する因子環ー部分因子環の包含関係の例を与える。この結果をもちいて質量0の自由場の場合に分裂包含が生じるか研究を進めている。2作用素の解析には不等式が有用である。従って作用素のなす環である因子環の分析にも有用と考えられる。そこで、多変数の作用素凸関数の特徴づけをイェンセンの不等式の非可換一般化を用いて行なうことを試みこれに成功した。これはいろいろな問題に応用できるものと期待され、本研究の一つの副産物である。3二次元共形場の幾何学的側面に関して、ある2階微分作用素の閉多様体上の大局的準楕円性の判定基準を見い出し、その応用を与えた。4二次元共形場を含む量子場の研究手段として、フレシェポワソン環の変形量子化に関し、モワイヤル積の形式的級数の収束性の証明に成功した。これはこの方法の応用に解析的な基礎を与える結果である。5二次元共形場の満たす偏微分方程式の解の振舞いの解析に関係して、kdv方程式の一つ以上のソリトン解の存在の条件を求めた。また束縛状態の個数の限度を与える公式の導出にも成功した。1.多変数の作用素凸関数の特徴づけとして一変数の場合のイエンセンの不等式の非可換多変数への一般化を得た。その応用として多変数作用素凸関数と多変数単調増大関数の関係の研究が進行している。2.因子環の方法により解析される等方XY鎖について右半分と左半分とがことなる温度の平衡状態であるような初期条件のもとで時間変化を追うと最終的には定常状態に達することを証明し、最終定常状態を具体的に求めた。3.簡約群のグリーン関数の幾何学的性質に関するGreck-Malleの予想について、古典群の場合それが別の幾何学的予想に関連することを示し、簡約群の階数が小さい場合に予想が正しいことを示した。4.有木-小池代数について新しい生成元とその基本関係式を定めこれによりこの代数の既約表現の簡単な構成法を与えた。

またこの代数に対しフロベニウスの公式の拡張を示しそれを用いてこの代数の既約指標を複素表現群の既約指標を使って表した。5.基本変数の二次式Xの*積による指数関数の性質を、ワイル順序付け表式を使って扱うことにより、X-aがほとんどすべての複素数aに対して相異なるふたつの逆元を持ち、したがって結合律が破れていること、およびこの二つの逆元の差が佐藤超関数と深い関係をもつことを示した。6.収束性のある*積に関して遠方での増大度が距離の一定冪pのどんな指数関数よりも遅い整関数のなすバナッハ空間の性質について次の結果を得た。モワイヤル積公式で与えられる*積はこの空間の量子化を与え、pが2より大きい時にはモワイヤル積はpの空間とpと共役なp'の空間の積空間からpの空間への連続双一次写像を与えることを示した。様々な分野の人達との討論を通して,非可換微分幾何学の研究というのは結局,非可換である世界をどのように視覚化,直感化した言語にしていくかという研究,つまり非可換である世界そのものの研究ではなく,それを理解しようとしている人間の側の認識様式の研究であることが確認できた。表現論の主題,共形場に関する物理理論も,このような観点から見直すと新しい視点が得られ,特に量子重力に関して新しい道が見えてくる.この線に沿って,大森はモントリオールで行われた無限次元Lie群論国際シンポジウムで講演した.これまでの幾何学は点描像を絶対視して組上げられていたのに対して,量子論の世界では,「点」の概念が絶対的なものでなくなる例が確認された.これは,まだ一例にすぎないが,原理的には普遍的現象であるように思える.しかも,このようなものであっても計算手段を確立できるという強味があり,新しい数学の崩芽となっているように思われる。
アクションリサーチによる自治体職員の認識の変化を生み出す地域ケア会議の開発

本研究の目的は、アクションリサーチによる自治体職員の認識の変化を生み出す地域ケア会議の開発である。20182020年の3年間でアクションリサーチを展開し、地域ケア会議に介入し自治体職員の認識の変化を生み出すエビデンスを蓄積し検証する。2018年度は予備調査として、北海道の地域包括支援センターでの地域ケア会議の実施状況および課題を明らかにすることを目的にアンケートによる実態調査を行った。結果、個別課題の検討はされているが、地域に必要な取り組みとして政策の立案は1割程度であった。会議で医師の参加は非常に低く、医師を参集範囲としていないところが約1/4あった。企画では7割が議題・テーマの絞り込み、地域の課題の分析に困っており、会議の議題とすべきテーマを探る第一段階の地域の分析ができていないことが推測された。めざす地域包括ケアシステムについても捉え方に違いがあり共有されていない課題が明らかになった。また、道内の三か所の市町村の地域ケア会議の担当者およびその市町村を管轄する保健所と同地域の病院、診療所に地域ケア会議の実態と課題、地域包括ケアの考え方についてのヒアリングを行った。会議のファシリテートなど技術不足を感じていること、組織風土として自治体職員間に温度差があり協働が困難であること、自治体から医療への遠慮があったが医療側は積極的であることがわかった。次年度はフィールドを決定し地域ケア会議に参画し介入を行う。当初の計画通りおおむね進行している。2018年度はアンケート調査と市町村及び保健所・医療機関へのヒアリングを行い、地域ケア会議における課題を分析中である。ヒアリングを行った地域をフィールドとして調整中であるが、困難な場合は違う地域も想定している。アクションリサーチの地域を調整・決定し、地域のSWOT分析をする予定である。予備調査で明らかになった課題の分析結果をもとに、研究協力者である自治体職員と協議しながら地域ケア会議の企画および運営を実施する。協議することが認識の変化を生み出すのか検証しながら進めていく。予備調査で明らかになった課題は研究発表しフィードバックを行う予定である。1)次年度使用額が生じた理由研究全体の進捗状況は、「おおむね順調に進展している」と考えているが、研究者が多忙であり、ヒアリングに行く回数が十分に確保できない状況や研修会に参加する機会が確保できなかった。2)使用計画2019年度は、学会での発表およびフィールド調査が本格化する予定であり、北海道の遠隔地に行く回数も増えることから使用額は増額することが予測される。
APC遺伝子の変異機序に関する研究

1.APC遺伝子の変異機序の解析を出芽酵母を用いたアッセイ系でモデル化するために、MLH1,MSH2,PMS1変異株を作製した。(ミスマッチ修複遺伝子)2.APC遺伝子の変異高密度集中領域(Mutation cluster Region)を中心とした約1.7kbの領域をAPC遺伝子異常のほとんどの異常型であるframeshift型変異とnonsense変異をほぼ100%検査可能なmodified SC assayを構築した.これにより5-FOA plateを用いて、変異APC遺伝子のpositive selectionが可能となった。3.野生型酵母株と変異株酵母株を用いて、富栄養液体培地による培養でAPC遺伝子に変異を導入(1)(DNA複製によるエラー)し、(2)によるアッセイ法によりスクリーニングを行ない、キアピラリー自動シーケンサーを用いて解析を行なった。4.以上より、野生型酵母株と,ミスマッチ修複遺伝子異常酵母株でのAPC遺伝子変異スペクトラムは、野生型では、塩基置換によるnonsense変異、変異株では、Simple repeat sequence部分のinsevtion又はdeletionによるframe Shift mutationが多いことが明らかとなった。現在データペースの母数の追加と共に、DNA障害性化学発癌物質含有培養を用いたAPC遺伝子変異をスクリーニング中である。本年度は、APC遺伝子変異の発生機序の解明のため、APC遺伝子変異解析法の効率化を目指すべく、1)新しいAPC遺伝子変異の解析法の開発、および2)大腸癌の発生と深く関わるミスマッチ修復遺伝子異常を発生母地としたAPC遺伝子の不活性化機序の解析準備を行った。1)新しいAPC遺伝子変異の解析法の開発2)ミスマッチ修復遺伝子欠損酵母株の作成とAPC遺伝子不活性化機序の解明本年度は、昨年度に開発した新しく効率化を計ったAPC遺伝子異常のスクリーニング法を用いて、酵母のミスマッチ修復遺伝子異常系のAPC遺伝子変異スペクトラム解析を行い、ミスマッチ修復系に異常のない環境下でのAPC遺伝子異常の出現頻度とスペクトラムの特性の違いを文献的考察も加えて検討した。更に環境因子によるAPC遺伝子異常の発生モデルの作成準備に取りかかっている。a)既に開発済みであるSCアッセイ法(Ishioka et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94,2449-2453)を更に改良して効率化を進めた5-フルオロオロチン酸含有培地(ネガティブ選択)によるAPC遺伝子異常変異解析法の開発により、APC遺伝子異常のスクリーニング法の明らかな効率化が図られた。(鈴木、他:がんの遺伝的感受性-発がんの遺伝的要因とその診断法-癌と化学療法26,1971-1979,1999)b)既に開発済みである酵母のMSH2遺伝子欠損株、MLH1欠損株、MSH2とMLH1の欠損株作成し(Shimodaira et al.Nature Genet.,.384-389,1998)、それらの欠損株と野生型の親株に対し遺伝子相同組換えを用いてヒト野生型APC遺伝子の導入を行った。a)に示したアッセイを行い、野生型に対して明らかに高頻度のAPC遺伝子変異率の上昇を認めた。選択されたコロニーをシーケンス解析したところ、simple repeat sequenceを中心とする特定の変異スペクトラムを認め、野生型への導入時と明らかにスペクトラムの差異を認めた。現在、ほぼ遺伝子解析は終了しており、文献的考察も含めて投稿準備中である。1、APC遺伝子の変異機序の解析を出芽酵母を用いたアッセイ系でモデル化するために,MLH1,MSH2,PMS1変異株を作製した。(ミスマッチ修複遺伝子)。2、APC遺伝子の変異高密度集中領域(Mutation cluster Region)を中心とした約1.7kbの領域をAPC遺伝子異常のほとんどの異常型であるframeshift型変異とnonsense変異をほぼ100%検査可能なmodified SC assayを構築した。これにより5-FOA plateを用いて、変異APC遺伝子のpositive selectionが可能となった。3、野生型酵母株と変異株酵母株を用いて、富栄養液体培地による培養で、APC遺伝子に変異を導入(1)(DNA複製によるエラー)し、(2)によるアッセイ法によりスクリーニングを行ない、キヤピラリー自動シーケンサーを用いて解析を行なった。

4、以上より、野生型酵母株と、ミスマッチ修複遺伝子異常酵母株でのAPC遺伝子変異スペクトラムは、野生型では、塩基置換によるnonsense変異、変異株では、simple repeat sequence部分のinsertion又はdeletionによるframe Shift mutationが多いことが明らかとなった。現在データベースの母数の追加と共に、DNA障害性化学発癌物質含有培養を用いたAPC遺伝子変異をスクリーニング中である。
デジタル技術を応用した14〜16世紀西洋中世写本・初期印刷本の総合的研究

西洋中世写本及び初期印刷本のデジタル撮影をするにあたって、研究素材への物理的負担を最小限にとどめさらに短時間で高精細の全ページデジタル・ファクシミリを製作するための撮影環境を整備するために、独自のデザインによる専用撮影架台を制作し、撮影対象ページの平面性やサイズの同一性の確保のために実験を重ね、短時間で均質な高精細画像の取得が可能となった。その環境で通常のアナログカメラ(4×5及び6×7)と2048×2048pixelの画像の撮影が可能なSHD View-2デジタルカメラ(NTT/オリンパス製)の両方を用いて、稀覯書のデジタル化作業を進めた。その結果、慶應義塾大学内はもとより、海外の大学や研究期間との国際的協力のもとに、2年間で「グーテンベルク聖書」(慶應義塾大学所蔵、マインツ市、グーテンベルク博物館所蔵、英国図書館所蔵)、チェーザレ・リーパ『イコノロジーア』全5巻(1764-67)、西洋中世写本零葉コレクション、15世紀の時祷書写本(以上、慶應義塾図書館所蔵)などをデジタル撮影して、その経過をウェブサイト(http://www.humi.keio.ac.jp)やCD-ROMで公開した。またネットワーク上でデジタル画像を用いて書物文化研究を遂行するための研究環境の整備につとめ、オンライン比較校合、初期印刷本へのOCRの応用、画像のデータベースのキーワード検索、画像比較のための部分拡大などの実験を、ケンブリッジ大学などの協力を得ておこなった。デジタル撮影、デジタル画像のデータベース化、ネットワークを介した公開、ネットワークを利用した研究環境の構築をひとつの流れとして確立し、その環境の物で各研究分担者及び研究協力者は、初期印刷本の印刷行程に関する書誌学的研究、写本および初期印刷本におけるテクストと挿絵の相互作用に関する研究、デジタル撮影美術のさらなる改良などの個別研究を推進した。1.中世写本、初期印刷本のデジタル画像作成のために最適なハードウェア環境の研究と実験。稀覯書への負担を最小限にとどめ、撮影ページを平面に保つ吸入装憧を備え付けた専用の撮影台(book cradle)を制作し、それとスタジオ撮影用スタンド、カメラ位置を電動で微調節するためのフレームを組み合わせて稀覯書撮影のための最適な環境を構築した。その環境でSHD View-2カメラ(2048 x 2048 pixel,NTT/オリンパス製)と通常のアナログカメラ(4x5及び6x7)の両方を用いて稀覯書のデジタル化作業を進めた。前者のデジタルカメラでは1日に200ページの撮影が可能で、稀覯書に負担をかけることなく極めて短期間で完全なデジタル・ファクシミリを作成できることを検証した。またアナログ撮影で得られたフィルムをKodakのPhotoCDシステムでデジタル化することで、活字単位での比較などの書誌学的な研究に使用可能な高精細画像が取得できることが確認された。2. 1で確立した技術を用いて、15世紀の時祷書をはじめとする中世写本、16-17世紀の挿絵入りの印刷本を中心にデジタル画像を作成し、それらを素材として判読性の向上、デジタル的比較校合の可能性などの書物学的研究をおこなった。また稀覯書のデジタル画像をOCRで処理して電子テクストを生成するうえでの具体的な問題点について、13世紀の百科全書Vincent de Beauvais,Speculum Naturaleの15世紀の刊本のデジタル画像を用いて検証し、初期印刷本に登場する省略記号、連字などを一覧表にして整理し基礎データを作成した。3.デジタル画像のデータベース化とオンライン稀覯書カタログの作成。近代初期の挿絵入り本を中心に、慶應義塾図書館所蔵の15-17世紀の書物約90点に関して詳細な書誌字的調査をおこない、書誌情報、内容的解説、デジタル画像を中心とするオンライン・カタログのプロトタイプを作成し、Webによる公開の準備をすすめた。

西洋中世写本および初期印刷本のデジタル撮影をするにあたって、研究素材への物理的負担を最小限にとどめつつ、短時間で高精細の全ページデジタル・ファクシミリを製作するための撮影環境を整備した。独自のデザインによる専用撮影架台を制作し、撮影対象ページの平面性やサイズの同一性の確保のための実験を重ね、短時間で均質な高精彩画像の取得が可能となった。本研究グループが独自に開発した撮影方法については、国内のみならず国外(ドイツ、イギリス、アメリカ、イタリア、オランダなど)でも積極的にプリゼンテーションや学会発表において紹介して高い評価を得るとともに、具体的な共同研究の足がかりを作った。改良されたデジタル撮影環境のもとで稀覯書のデジタル化をさらに推進し、本年度においては、「グーテンベルク聖書」(マインツ市、グーテンベルク博物館所蔵、英国図書館所蔵)、チェーザレ・リーパ『イコノロジーア』全5巻(1764-67-慶應義塾図書館所蔵)、慶應義塾図書館所蔵西洋中世写本零葉コレクションなどをデジタル撮影して、その成果をウェブサイト(http://www.humi.keio.ac.jp)やCD-ROMで公開した。また、ネットワーク上でデジタル画像を用いて書物文化研究を遂行するための研究環境の整備につとめ、オンライン比較校合、画像データベースのキーワード検索、画像比較のための部分拡大などの実験を、ケンブリッジ大学などの協力を得ておこなった。本年度の研究の結果、デジタル撮影、デジタル画像のデータベース化、ネットワークを介した公開、ネットワークを利用した研究環境の構築をひとつの流れとして確立することができた。その環境のもとで各研究分担者および研究協力者は、初期印刷本の印刷行程に関する書誌学的研究、写本および初期印刷本におけるテクストと挿絵の相互作用に関する研究、デジタル撮影技術のさらなる改良などの個別研究を推進した。
出生前脳室周囲白室軟化症の早期診断および胎児治療法の確立

ヒト生前脳室周囲白質軟化症(PVL)症例における胎児好中球の機能、炎症性サイトカイン濃度およびこれら相互の関連について観察することによって出生前PVLの病態形成における胎児の炎症反応の関与を明らかにすることを目的とし研究を行った。九州大学病院周産母子センターにおいて分娩に至った早産症例の中で、頭部エコー検査で出生前PVLと診断された症例を対象とし、子宮内感染(絨毛膜羊膜炎)。胎児ジストレン・新生児仮死など、PVLおよびCPと関連性を認める周産期合併症との関連性を検討した。対照には、分娩週数ならびに出生体重が合致した早産症例を用いた。分逸直後の臍帯血から調整した好中球ならびに血漿を用い、好中球の機能は走化能、O_2-産生能、脱顆粒を測定した。ついで、好中球を活性化する炎症性サイトカイン(インターロイキン(IL)-1β,IL-6,IL-8,G-CSF,tumor necrosis factor-α(TNF-α))および好中球を抑制する抗炎症性サイトカイン(IL-4,IL-10,IL-11,IL-13,sTNFγ,IL-1ra)の臍帯血中濃度を測定した。対照群との比較から、出生前PVL症例では、好中球O_2^-産生能、および血漿IL-1β、TNF-αが有意に高値である、IL-6、IL-8、G-CSFに有意な差はなかった。この結果から好中球のO_2^-、および血漿IL-1β、TNF-αの出生前PVLの発症への関与の可能性か示唆された。
熟練技能の教示のための歩行ロボットの開発

本研究の目的は、技術を持たない人に対し、人間形のロボットを用いて教育を行う場合に果たすべき主要となる要素を研究することである。そのために、一般的な構造(General Transfer Skill System-GTSS)を提案した.この構造は、外部モジュールと内部モジュールという2つのモジュールで構成されている。昨年、内部モジュールのすべてのシステムを開発した(人的熟練モデルとスキルに特有な評価)、それから、外部モジュールに関して;感覚系とスキル判別系の構築も首尾よく行われた.本年では、外的なモジュールを構成するインタラクション系および評価系は人形フルート演奏演奏ロボット「WF4-RII」を用いて実験を行った.以上のシステムの一部を実施し、国際的雑誌や会議の論文で詳細に説明した:・インタラクション系として、ロボットに装着したCCDカメラから送られる視覚情報を処理するシステムの開発を行った。このシステムは、人間の顔の有無を検出し、追跡することができるものである.この視覚システムはViola & Jones(2001)とBradski(1998)のアルゴリズムに基づいた顔追従システムといった知覚機能が実装されている.その結果、ロボットは顔の表情とは関係なく効果的に人間の顔を検出し、追跡できる.・評価系としては、ロボットが学習者の能力を自動的に評価することを可能にするように開発された。そのために、隠れマルコフ・モデを用い、学生の演奏とプロフルーティストの演奏を評価し比較を行った。その結果、評価システムを導入したロボットは教授と同じように、学生の能力を評価できることができるようになった。本調査の目的は、非熟練者に対して自動的にスキルを移転するため、人間形ロボットが果たすべき主要構成要素を研究することである。そのため、一般的な構造が提案された。この構造は、外部モジュール(スキルに特有な)と内部モジュール(スキルに特有でない)という2つのモジュールで構成されている。外部モジュールは人的熟練モデルおよびスキルに特有な評価で成り立っている。内部モジュールは、感覚系(視覚と聴覚)、識別作業およびスキルに特有でない評価系、さらに通信系(全層での情報共有)という4層で構成される。今年提案した自動的にスキルを移転するモジュールのいくつかのシステムを用いて、現行バージョンの人間形フルート演奏ロボット(WF-4RおよびWF-4RII)について試験を行った。以下の提案構造技術の一部を実施し、国際的雑誌や会議の論文で詳細に説明した。-外部モジュール:〓人的熟練モデル:音楽の演奏モデルはマルコフ・モデル(HMM)で作り、いろいろなメロディーのHMMのデータベースを作成しました。各モデルは初心者やプロフルーティストの演奏から作成しました。〓スキルに特有な評価:時系列的な評価や倍音構造の分析に基づく新しい音質評価機能が提案された。このシステムの試験を行うため追加実験が必要である。-内部モジュール:〓人の生理学に関して聴覚処理系が想起された。音の大きさを正確に測定するため、音強さ計算法が導入された。ロボットが発生した音の動的解析と人間による音の動的解析とが比較された。その結果、両者の演奏の類似性が実証された。現行バージョンの高速フーリエ変換(FFT)ツールが実験的に試験されており、改良された。〓HMMを用いてスキル識別システムが開発された。このシステムにより、ロボットが自動的に生徒の演奏得点を検出する。実施済みの実験で86%程度の総合識別率となった。〓第2層の両システムから得られた結果を第3層に送る通信系が、非ブロックソケットを用いたTCP/IPプロトコルに基づいて実施された。〓ロボットの制御系が、ロボット演奏の望みの音量レベルを制御するよう改良された。実施済み実験により、人による単音の演奏をロボットが首尾よく模倣できることが実証された。