hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
明確な構造をもつ分子性グラフェンを用いたモデル研究

ベンゼン環3つ分拡張したヘキサペリヘキサベンゾコロネン(NBC)の合成に、多置換ピレンからわずか2ステップで合成を達成した。また、ジチアノナセン前駆体の合成に成功し、2電子酸化によって共役系をつなげ芳香族性の発現することに挑戦した。実際にはテトラセンから優先的に酸化されアセンのジカチオンになった。ナフタレン置換ピレンを合成し、強力な酸化条件による縮環反応により、これまで全く合成例のないペリペンタセンをテトラベンゾ体として初めて単離することに成功した。合理的な「分子性グラフェン」(拡張型ヘキサベンゾコロネン)の合成ルート確立とその物性の探索を目的とし、多置換ピレンからわずか2ステップで拡張型ヘキサベンゾコロネンの合成を達成した。ここで、鍵となるのは化合物の溶解性・反応性であることが予想された。特に溶解性は化合物の同定にも影響するので非常に重要であった。メトキシ基の場合は各種溶媒に対して既に難溶性であったため、溶解性を確保するために長鎖アルキル基を導入しこの問題を解決した。バルクのグラファイトのもつ特徴が分子性グラフェンでどう現れるか調査するため、まずは単結晶の作成とキャリア移動度の測定に挑戦した。拡張型ヘキサベンゾコロネン単体では溶媒を含む単結晶が得られ、マイクロ波を用いた電導度測定では移動度は得られなかった。そこで、電子アクセプターとしてフラーレンC60を混ぜて単結晶を作成したところ、幸運なことにドナーとアクセプターが分離積層型で単結晶となった。マイクロ波分光によって有機物としては最高クラスの移動度が得られたため、現在過渡吸収分光解析を進めている。また、別の合成ルートでテトラベンゾペリペンタセンの合成にも成功し、ベータグラファイト型の結晶構造を得た。5電子もの蓄電能力があることを確認した。さらにはこれまで全く研究例がない含硫黄PAHの合成にも挑戦し、骨格の構築には成功した。今後は、モデル反応として拡張ヘキサベンゾコロネンと金属リチウムとの錯体化を試みる。また、本研究で得られる分子性グラフェンを酸化し、どこがどのように酸素化されているかを原子レベルで明確にする。得られた「分子性酸化グラフェン」を用いた触媒反応にも挑戦する。現在もっともホットな研究対象の一つであるグラフェンのモデル研究として、構造の明確な、分子として扱うことが可能な“グラフェン性"を示す化合物「ナノグラフェン」の科学を探究している。単結晶の作成にも成功し、小さい骨格ながら既に「ナノグラファイト」様の重なり方を示していることを明らかにした。溶液の蛍光発光(Φ=37%)、異様に小さいストークスシフト(10 cm^-1)などの特長があるが、電気化学測定において5電子の可逆な酸化波を観測できたことは特筆に値する。また、ピレンの修飾位置を調整し、4,5-ジブロモ9,10-ジアルコキシピレンからわずか2ステップでsp2炭素48個からなる分子性ナノグラフェンの合成に成功した。結晶構造を確認したところ、π平面がカラム状をなし、トランスファー積分も十分大きい状態であった。そこで固体中でフラーレンC60と錯体を形成させようと共結晶の作成を試みた。幸運にも単結晶が得られ、解析したところ、予想に反してナノグラフェン分子とフラーレンが相分離し、交互貫入型の構造をとっていた。ドナーのみ、アクセプターのみが積層するというエントロピー的には一見不利な会合体が形成できたことは面白い。光発生キャリアーとキャリアー伝達に優れた構造をしているのではないかと考え、TRMC法で電荷移動度を見積もったところ、ΦΣμが6.0 x 10^-2 cm^2V-1s^-1と有機物としては非常に大きい値であった。さらにフラーレンC70との共結晶を作成したところ、C60とほとんど同じ格子定数を示す単結晶が得られた。フラーレンのサイズの違いによる物性の変化を調べる予定でいる。更にペリレンの対面型2量体及び3量体の合成に成功した。もともとの研究計画によって進めていた縮環ピレン3量体とテトラベンゾペリペンタセンの合成と物性探索に加えて、あらたに1,8-ナフタレン架橋ペリレン2量体および3量体の合成に成功し、それぞれの単結晶を得ることにも成功した。その結晶構造からは共有結合で構成された初めての分子性グラファイトとも呼べる分子の姿を見ることができた。これまでの分子性グラフェンの科学に加え、今後新しく分子性グラファイトの科学を展開することが、世界に先駆けて可能となる。現在もっともホットな研究対象の一つであるグラフェンのモデル研究として、構造の明確な、分子として扱うことが可能な「ナノグラフェン」の科学を探究している。テトラベンゾペリペンタセンはsp2炭素56個からなる平面分子であるが、結晶中では天然には見られないβ型グラファイトの重なり方をしていた。溶液中でもπ平面が安定してスタックした状態を保つことができれば、分子性のグラファイト(ナノグラファイト)として、面間の相互作用や層間貫入化合物の合成や性質を調べることができる。そこで我々はそのプロトタイプとして、1,8-ナフタレン架橋によってペリレンを強制的に積層することに成功した。ペリレン層間の距離が、一般的な結晶中に見られるπ-π

スタックよりも短く、グラファイト中の炭素シート間距離と同等であることを単結晶X線構造解析から明らかにした。2量体の電気化学測定から、第1酸化電位がペリレン単量体と比べて200 mV程度低くなっていることが明らかになり、安定なカチオンダイマーを形成していることが示唆された。積層2量体の吸収スペクトルは単量体と比べて長波長シフトしており、その蛍光は狙い通りエキサイマー発光を示した。同じ手法で3量体まで合成に成功している。リチウムイオン電池はグラファイト負極を用いており、炭素シート間に金属を挿入することは安定なレドックスの達成に繋がると予想される。そこで金属原子をサンドイッチした層間化合物の合成にも挑戦している。ベンゼン環3つ分拡張したヘキサペリヘキサベンゾコロネン(NBC)の合成に、多置換ピレンからわずか2ステップで合成を達成した。また、ジチアノナセン前駆体の合成に成功し、2電子酸化によって共役系をつなげ芳香族性の発現することに挑戦した。実際にはテトラセンから優先的に酸化されアセンのジカチオンになった。ナフタレン置換ピレンを合成し、強力な酸化条件による縮環反応により、これまで全く合成例のないペリペンタセンをテトラベンゾ体として初めて単離することに成功した。合理的な「分子性グラフェン」(拡張型ヘキサベンゾコロネン)の合成ルート確立とその物性の探索を目的とし研究をスタートしたが、すでに多置換ピレンからわずか2ステップで拡張型ヘキサベンゾコロネンの合成を達成した。化合物の溶解性を確保するために長鎖アルキル基を導入し、各種測定や成膜性に全く支障がないほど有機溶媒に溶け、かつ単結晶の作成も可能である絶妙な溶解性を達成できた。バルクのグラファイトのもつ特徴が分子性グラフェンでどう現れるか調査するため、まずは単結晶の作成とキャリア移動度の測定に挑戦した。絶妙の溶解度が達成されたおかげで拡張型ヘキサベンゾコロネンの単結晶が得られ、マイクロ波を用いた電導度測定が可能となった。電子アクセプターとしてフラーレンC60を混ぜて単結晶を作成したところ、幸運なことにドナーとアクセプターが分離積層型で単結晶となった。すなわちドナー性の平面分子がπスタックによって電荷のキャリアパスを形成した。望外にも、マイクロ波分光によって有機物としては最高クラスの移動度が得られた。また、別の合成ルートでテトラベンゾペリペンタセンの合成にも成功し、天然には存在しない、ベータグラファイト型の結晶構造を得た。丁寧に電気化学測定を行った結果、5電子もの蓄電能力があることを確認した。もともとの研究計画にあるように、「分子性酸化グラフェン」、含硫黄オリゴアセン、含硫黄グラフェンの合成に挑戦する。これに加えて「分子性グラファイト」の科学を展開し、インターカレーションやエキサイマー特性について精査する。今後も化合物の同定に可能な限りX線単結晶構造解析を利用し、原子レベルで明確な議論を心掛ける。28年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学今後は、バルクのグラファイトのもつ特徴が分子性グラフェンでどう現れるか、モデル反応として拡張ヘキサベンゾコロネンと金属リチウムとの錯体化を試みる。また、本研究で得られる分子性グラフェンを酸化し、どこがどのように酸素化されているかを原子レベルで明確にする。得られた「分子性酸化グラフェン」を用いた触媒反応にも挑戦する。
サービス・デザインのデザインプロセスの解明と方法論の体系化

近年の製造業は、サービスを伴う製品の提供に変貌を遂げている。デザイン部門は、このサービスの開発に対応できるように変化している。しかしながら、過去の機器を対象にしたデザイン開発とどのように異なっているかは明らかにされていない。これらの問題は、デザインプロセスの解明により明らかになると間がられる。そこで、本研究では、具体的な製品を対象にそのサービスデザインのプロセスを明らかにし、最終的にはサービスデザイン全体のプロセスを明らかにした。対象とした製品は、スマートフォンとタブレットPCである。その両製品を扱っている企業に調査を実施し、サービスデザインのプロセスを明らかにした。この2製品のプロセスを比較することで、サービスデザインに共通のプロセスを明らかにした。それは、企画段階において、コンセプトを共有し、機器設計より先行してデザインを実施し、プロトタイプを制作、その結果を機器設計にフィードバックするというループ構造が存在することを明らかにした。平成22年度には、サービス・デザインのデザインプロセスの解明のために、2つのことを行った。第一は企業におけるサービス・デザインのプロセスの考え方に関するインタビュー調査とそのまとめ、第二はサービスサイエンスにおける各種の方法論をサービス・デザインでどのように応用するかについての検討である。1.企業におけるサービス・デザインのプロセスの考え方プロダクト・デザインとサービス・デザインの双方の方法論における一番の違いは製造準備と製造に関わる時間である。この時間がサービス・デザインでは大幅に短縮されるために、市場投入までの製品開発の時間が全く異なる。この開発時間の違いをどのようにシンクロさせるかが一番の課題であることがわかった。2.サービスサイエンスにおける方法論のサービス・デザインへの適用過去のサービスサイエンスに代表される方法論に、インターフェイスデザインがある。インターフェイス・インタラクションなどのデザイン方法論に関する研究(ISO13407やJIS-Z1670など)における人間中心設計のチェックリストを応用し、汎用的な設計の為のチェックリスト項目の体系化とプロセス管理の検討を行った。とくに、ドキュメントを伴うサービスについてはデザインを構築するためのガイドラインが必要であり、そのガイドラインにどのようなコンテンツ(目次)が必要かを明らかにした。現在、日本の製造業は、サービスの開発が不可欠なものとなっている。これはITCの技術確信に伴い過去20年間に変化したものであり、それに伴いデザインプロセスも緩やかに変化してきた。しかし、このデザインプロセスを明確にしたものものがないのが現状である。本研究では、このような課題に対して、プロダクトデザインとサービスデザインのプロセスを比較することで、サービスデザインのプロセスがいかに異なっているかを明らかにしたものである。その結果、サービスデザインのプロセスにおいて一番異なる点は、デザインコンセプトの段階より以前に、ユーザーの観察や評価、ユーザー調査のプロセスがある一方、技術シーズに対する検討があまり手厚くないという現状が浮き彫りとなった。本研究では、このようなプロセスの違いについて、携帯電話、タブレットPCなどの具体的な製品の開発担当者にインタビューをすることで明らかにすることができた。また、本研究では、このサービスデザインのプロセスにおいて、現在使用されているいくつかの方法論を抽出することができた。今後は、この方法論の体系化が課題となる。これまでのように、日本のデザインが世界をリードし続けるためには、効率的でかつ効果的なデザイン方法を実践する必要があり、サービス・プロダクト・デザインに最適なデザイン方法論を網羅的に再合成し、今日の新たなデザインプロセスにおける方法論の系統的な利用方法の提案について研究する必要がある。

サービスデザインのプロセスにおいて一番異なる点は、デザインコンセプトの段階より以前に、ユーザーの観察や評価、ユーザー調査のプロセスがある一方、技術シーズに対する検討があまり手厚くないという現状が浮き彫りとなった。本研究では、このようなプロセスの違いについて、携帯電話、タブレットPCなどの具体的な製品の開発担当者にインタビューをすることで明らかにすることができている。24年度が最終年度であるため、記入しない。サービスデザインのプロセスにおいて、現在使用されているいくつかの方法論を抽出する。さらには、この方法論の体系化が課題となる。これまでのように、日本のデザインが世界をリードし続けるためには、効率的でかつ効果的なデザイン方法を実践する必要がある。
非接触濡れ性センシングと細胞品質評価

本研究では、培養細胞表面の非接触濡れ性センシングにより、濡れ性局在を介した細胞機能の品質評価を目的としている。細胞機能を司る生体関連物質や生体分子は、水の存在を前提としてその機能を発揮する。このことから「水の振る舞いに情報が宿る」という本研究の究極的な問いをベースに、液体と物質とのなじみやすさを示す濡れ性が情報取得のプローブとなると考えた。具体的には、親水性の生体分子である糖タンパク質の局在を可視化するとともに、独自に開発した非接触濡れ性センシング技術により濡れ性の局在をそれぞれ調べ、両者の関係性を調査する。当該年度は、特に細胞の接着を担う糖タンパク質の1種であるフィブロネクチンの局在を可視化することを目的として研究を行った。ここでは蛍光色素を取り付けたフィブロネクチンの蛍光顕微鏡観察を介してその局在を調査する。このため、タンパク質に蛍光色素を取り付ける精度が重要となる。通常、蛍光色素はリシン残基に取り付けることが多いが、反応の過程で、数多く存在するリシン残基にどれぐらい蛍光色素が取り付けられたか分からない場合が多い。そこで本研究ではシステイン残基をターゲットとして蛍光色素を取り付けることにした。その結果、フィブロネクチン1分子に対して蛍光色素を平均的に1個以内のばらつきで取り付けられることが分かった。これによってフィブロネクチン局在を精度よく調査できるようになると考えられる。また、リシン残基は細胞接着と関連している場合もあることから、システイン残基を用いることで細胞接着機能への影響が少ない実験系を構築する上でも重要な成果である。フィブロネクチンの局在を可視化する上で欠かせない蛍光フィブロネクチンを精度よく合成することができているため。すでに非接触濡れ性センシング技術を用いて、ミリメートルオーダーの濡れ性の局在を可視化することは成功しており、より小さなスケールで可視化が可能かどうか調査する。また、フィブロネクチンのマイクロパターンを利用することでフィブロネクチン自体の濡れ性を確認する。実験手法の変更や既存装置の活用などによって効率的に執行できたため次年度使用額が生じた。次年度使用額と翌年度助成金分は、これまでに得られた知見を多面的に理解するために、実験条件を増やす必要があることから、この分の実験試薬や物品およびデータ解析費用に充てるとともに、当初計画のとおり細胞系での実験のために使用することを計画している。
表現身体とコミュニケーション機能-しぐさとリズムの日韓特性比較から-

この数年来、韓国舞踊治療学会会長(ソウル女子大学大学院)柳扮順教授との研究と実践の交流の中で、身体文化についてのさまざまな視点からの比較および臨床的知見を得たいという着望を持った。今回は、柳教授の協力を得て、韓国の女子大学生で日韓の代表的舞踊鑑賞時の心理生理的応答について実験を行った。また、日本の女子大学生においても同様の実験を行い、考察した。ただ、韓国への機器の搬入についていくつかの困難があり、韓国学生に脳波計測は出来なかった。報告書のはじめに、韓国の舞踏(特にサルプリ舞踊)の精神性・動作性・リズムの特性をあげたが、それに対して日本の学生も韓国の学生同様「美しい」と評価した。しかし、女性のおどり(カンガンスウレ)に対しては、隊形・動作・リズムの変化が多く、馴染みにくい感じがしたようである。一方、韓国の学生たちにとって、日本舞踊(黒髪)は「美しい」と感じられたが、阿波おどりには予想したほどの好意的感じは見られなかった。心理生理学的応答(心拍、呼吸・脳波)としては、舞踊の違いは少なく、特に日本人の脳波において独舞と群舞の違いが顕著であった。群舞の鑑賞時には副交感神経系の亢進が示された。舞踊的交流、また、自国の舞踊鑑賞時の心理生理的影響についての臨床的視点が示唆された。今後は、それぞれの舞踊の成り立ちなどの説明を加えた場など、被験者数を追加して検・考察を課題としたい。身体は他者の身体にどのように反応するのか。身体の近接状態やふれあう場合、そのリズム特性に応じて互いの心身はさまざまな変化をすると考えられる。本研究の目的は、リズミカルなダンス動作あるいは握手などの身体接触を伴う挨拶行動、そして特に意味の無いしぐさなどがどのようなコミュニケーション機能を有するものであるかを実験的に検討するものである。今回は指先を用いた二人の単純な棒運び動作を課題とした場合の呼吸活動から、互いのコミュニカティブな関係の変化を検討した。実験結果から、棒運び動作の要領が理解され動作課題の目標が鮮明になるに従って動作のなめらかさが増し、呼吸活動の変化が認められた。動作課題は向かい合った二人が互いの右手人指し指の上に金属棒(15cm)を乗せて、定められた台上を同時に移動させるものである。2人の共同的動作がスムーズにそして速く行われるに従って、二人の呼吸パターンは類似して行く様子が観察された。特に呼吸は同期するのではないが、1周期に要する時間がほぼ同じとなる結果得られた。「気が合う」というコミュニケーション過程が呼吸活動から検討できることを示唆するものであった。次の実験では、よく知られているダンス・ほとんど知られていない韓国のダンス(韓国ではよく知られている)・互いの身体がふれあう様子のビデオを鑑賞している時の自律神経活動の様子(呼吸・心拍・皮膚温)を指標に検討する。この実験は韓国においても実施し、他者身体に投影される心理生理学的変化から、しぐさや身振りとコミュニケーション機能について考察する。身振りやしぐさなどの身体的表現、特に身体文化として形成された舞踊を対象として、それらの鑑賞時における精神生理学的検討から、リズムや動作の影響を考察する。本年度は、韓国ソウル女子大学及び奈良女子大学の学生を対象に、日本と韓国の大衆的民族舞踊<阿波おどり・カンガンスオレ>ならびに芸術的評価の高い両国の伝統的舞踊で独舞<日本舞踊(黒髪)・韓国舞踊サルプリ>の4種類の舞踊鑑賞時の生理心理的応答について、実験的に考察した。4種類の舞踊はいずれも約3分間ビデオで提示された。各舞踊鑑賞後にそれぞれの印象を、(1)好き、(2)美しい、(3)一緒に踊りたい、(4)心が惹きつけられるの項目についていずれも「とてもそう思う」「そう思う」「そう思わない」「全然そう思わない」のいずれかに○印をつけてもらった。<韓国の学生の場合>は、呼吸数は阿波おどり>カンガンスオレ>黒髪>サルプリであったが、統計処理の結果

実験前の安静時とカンガンスオレ間の差が有意であった。心拍変動は、日本舞踊とサルプリが増加傾向を示したが、FFT(高速フーリエ解析)結果どの鑑賞時間にも差は認められなかった。舞踊の印象は、サルプリ舞踊は「美しい」が圧倒的に多く、カンガンスオレは「好き」「一緒に踊りたい」が多かった。一方日本舞踊については、「美しい」が少しあり、阿波踊りについてはどの項目もそうは思わないが多かった。<日本の学生の場合>は、呼吸数は、阿波踊りとカンガンスオレ時に増加する傾向が認められた。心拍変動も阿波踊りとカンガンスオレ時に増大する傾向が示された。舞踊の印象は、日本舞踊とサルプリを「美しい」と感じ、「阿波踊り」を一緒に踊りたいとした者が多かった。以上の実験結果から、自分の国の舞踊において心理生理学的影響が強いことが示された。
咀嚼筋活動パタンによる食品評価－風味の関与

咀嚼時の咬筋活動パタンは、その活動量や活動期間に比べて、まだ十分な研究がなされていない。報告者らは活動パタンをTp手法によって定量的に評価し、食品識別における風味の役割を調べた。健常若年成人男女を対象に、サイズとテクスチャが比較的近く、かつ果実風味の異なるグミを使用し、咀嚼時咬筋活動(表面筋電図)を記録・解析した。得られた3種Tp値のクラスター解析から、3つないし4つの下位クラスターが認められた。一部の下位クラスター間では、咀嚼したグミの糖量に差違が見られた。この結果から、咀嚼時の咬筋活動パタンが風味、とりわけ甘味、を手掛かりとする食品識別に一定の役割を果たすとの示唆が得られた。昨年度は、先行科研費(課題名:「咀嚼筋活動パタンに基づく食品評価法の確立」、課題番号:19500667)の延長線上に位置する新規交付の科研費(課題名:上記の「研究課題名」を参照、課題番号:22500740)に関わる初年度であった。先行科研費に基づく過去3年間の研究成果によって、咀嚼筋活動パタンの記録と解析システムはほぼ確立された。新課題の初年度目標として、被検食品中に含有される成分の分析、とりわけ呈味物質の検出と定量が設定された。その目標達成に向けて、分析システムを整える目的で科研費予算の多くが執行された。その結果、高速液体クロマトグラフィーの活用によって、被検食品に含まれる各種の「糖(sugars)」と「酸(acids)」を検出ならびに定量できるシステムが確立された。本研究で使用されている被検食品については、被験者にいわゆる五基本味を感じさせる物質の中で、甘味と酸味を呈する物質(各種の糖と有機酸)が主たる対象成分となる。したがって、昨年度の検出・定量システムの確立によって、呈味物質の分析系はほぼ軌道に乗ったものと考えられる。被検食品のテクスチャ分析は、生体信号および化学分析と並んで本研究課題の重要な柱となっている。申請書においても強調した通り、本研究の一眼目として多種多様な被検食品の使用がある。しかし、同一プローブ(プランジャ)を使った同一条件によって多種多様な対象のテクスチャ特性を測るのはきわめて困難である。異なるプローブによる測定値の取り扱いが、当面の大きな課題となっている。これまでも種々の解決策を模索してきたものの、まだ根本的な問題解決には至っておらず、本年度は成果取りまとめの支障となる本件に引き続き取り組む予定である。本研究課題の目的は、種々の味を示す食品を対象に、咀嚼時の咬筋活動が示す各種パラメータの食品識別能を調べる点にある。今年度の実験では、サイズやテクスチャが比較的揃った「グミ・キャンディ」を被検食品として用いた。報告者らが開発したTp手法を適用したデータ解析の結果、咀嚼時の咬筋活動パタンは食品中の糖質によって変化するとの結論を得た。以下に、その概要を述べる。被検食品は、「リンゴ、ブドウ、オレンジ、洋ナシ」の果実風味が添加された市販グミ・キャンディとした。10名の健康な若年成人男女を対象に、通法にしたがって咬筋の表面筋電図活動等を記録した。4種のグミ・キャンディをランダムな順序で被験者に提示し、各自のペースで咀嚼させた。各咀嚼周期に出現する咬筋バーストのTp値(活動パタンの変量)をはじめ、積分筋活動量や活動期間など諸変量の解析をおこなった。なお、算出されるT_<25>・T_<50>・T_<75>値は、それぞれ咬筋活動の初期・中期・後期パタンを反映する。統計的解析には、通常の分散分析と併せてクラスター解析も適用した。化学分析により、グミ・キャンディから6種の糖質と4種の有機酸が検出された。検出された成分から、主たる糖質のショ糖と麦芽糖ならびに主たる有機酸のクエン酸とリンゴ酸のみを取り上げた。グミ・キャンディ咀嚼時の咬筋Tp値は、概ね4つの下位クラスターに分類された。2種の糖質と2種の有機酸が下位クラスター内のTp値に与えた影響を調べた結果、糖質における第1と第4下位クラスター内のT_<75>値間に有意差が認められた。有機酸ならびにテクスチャ分析から得られた硬さなど4種の特性値は、いずれのTp値間にも有意差が見られなかった。

以上の結果は、グミ・キャンディ中の糖質(ショ糖と麦芽糖)が咀嚼時咬筋の後期活動パタンに影響することを示唆する。また、観察された咬筋活動パタンの影響は、糖質の誘発した味覚-甘味-が一因となることも示唆する。これまで種々の風味(およびテクスチャ)をもつ食品を対象に、咀嚼時咬筋活動の示す各種変量が「風味」情報を手掛かりとする食品識別に果たす役割を評価してきた。その一方で、報告者らが用いる筋活動パタンの解析方法ーTp手法ーの確立にも努めてきた。その解析方法については、咀嚼時の咬筋活動パタンが拮抗筋の舌骨上筋群活動に及ぼす影響を調べ、手法の有用性をより確固にできた。この成果は、昨年度に刊行した咀嚼時の咬筋活動パタンが示す系列的変化に関する知見と合わせて、本科研費の研究課題で開発された解析方法の有効性を示す内容となろう。研究課題である風味の関与については、従来と同様の方法(対象は健康若年成人男女、咀嚼時の咬筋表面筋電図活動を記録、果実風味添加の数種グミをランダム順序で提示など)によって採取されたデータを解析した。グミの甘味成分量と酸味成分量を基に、咀嚼時の咬筋活動パタンの分類を試みた。この分類は、風味の関与をより明確に視覚化できると期待された。風味の違いは活動パタンのクラスタ分類を可能にし、かつ呈味成分量間に統計的な有意差も見られた。しかし、風味の種類を変えると類似のクラスタ分類はできても、呈味成分量間に差が見られなかった。これらの結果から、再現性の担保が課題として残ったと言える。他方、反応時間という異なる観点からも風味の影響を検証した。すなわち、食品風味の差違を検出するのに要する時間を計測し、影響評価の一指標とした。その簡便な手法を確立するとともに、風味の影響を呈味と香気の両面から検討した。簡易的な測定ではあったが、食品の香気強度は反応時間に影響するとの知見が得られた。今後は、反応時間に関わる新しい知見とこれまで得られた咀嚼時咬筋活動の示すパタンなど各種変量との関係を解析して、上述した再現性担保の課題を解明したい。種々のテクスチャや味をもつ食品を対象に、咀嚼時咬筋活動の示す各種変量が「味」情報を手掛かりとした食品識別に果たす役割を評価してきた。一方、報告者らが用いる筋活動パタンの解析方法ーTp手法ーの確立にも努めている。初めに解析方法の確立についての研究成果を、次いで「味」の関与についての進捗状況を述べる。1.解析方法の確立:咀嚼時咬筋活動のTp値は、サイズとテクスチャが異なる食品の識別で有効に働いた(下記13. J Texture Studies)。既報の嚥下関連筋に加えて、咀嚼筋でもTp手法の有効性が確認できた(なお、咀嚼開始から5周期目までの筋活動を解析対象とした)。他方、咀嚼の開始から終了までの系列的Tp値変化についても調べ、同値から誘導したDp値が咀嚼パタンのより詳細な把握に有効とわかった(J Med Eng Tech)。さらに、Tp値やDp値以外の変量を解析し、それらの変量と硬さなどのテクスチャ特性値の定量的関係も解明した(Food Nutr Sci)。以上から、Tp手法など咀嚼筋活動の解析方法はほぼ確立されたと考えられる。2.「味」の関与:これまでの「グミ・キャンディ(GC)」に比べてより複雑な食品を加えた実験のデータ解析は未了のため、GCによる知見の概略を述べる(味と匂学会誌)。健康若年成人男女から咬筋の表面筋電図活動等を記録下に、4種の果実風味が添加されたGCをランダムな順序で咀嚼させ、咬筋活動の諸変量を統計解析した(Tp値には、クラスター解析も適用した)。GC中の糖質(ショ糖と麦芽糖)と有機酸は、T25値とT50値には影響しなかった。他方、糖質はT75値のクラスター形成に影響したが、有機酸とテクスチャは影響しなかった。
星間分子におけるイオン対生成とイオン対再結合

真空紫外光励起によるイオン対生成反応を中心に研究を行った。並行してフローイングアフターグロー/レーザー誘起蛍光法装置の改造と正イオン-負イオン及びイオン-電子再結合実験をビーム交差法で行うための装置の整備を進めた。前者では遷移金属イオンの反応が調べられるようになり、後者では電子衝撃型負イオン源が導入された。イオン対生成過程の研究は、シンクロトロン放射光と負イオン質量分析計を用いて負イオンの生成の効率曲線を測定する方法により、これまでに行ってきたOCS,SF_6,CH_4/CD_4/CD_4,CF_4,CH_3X(X=F,Cl,Br)等に引続き今年度はC_2H_2,C_2H_6等の炭化水素系及びSO_2について行った。いずれの場合にも、効率曲線に多数の明瞭な構造がみられ、その解析からイオン対状態とカップルしている新しいリュードベリ状態が多数見いだされた。イオン対生成に不可欠な両状態間の遷移は、多くの場合ポテンシャル曲面の交差回避を通して起こっていることが明らかにされた。SO_2ではO^-の出現電位と効率曲線の変化から、解離過程SO_2→O^-( ^2Pu)+SO^+(X^2Π),O^-( ^2Pu)+S^+( ^4Su)+O( ^3Pa),O^-( ^2Pu)+S^+( ^2Du)+O( ^3Pa)の存在が確認され、最初の過程はSO^+_2のD^2A_1状態へ収束するs-型リュードベリ状態からの前期解離で起こっていることがわかった。一方、C_2H_2の系ではH^-+C_2H^+とC_2H^-+H^+の二つの解離チャンネルがあることが見いだされた。それぞれ、2σa及び2σu電子が励起されたリュードベリ状態とおもにカップルしていることが明らかになった。上述した二つの装置の立ち上げは順調に進み、両者とも検出系が完備した。フローイングアフターグロー装置ではV^+イオンの反応のレーザー誘起蛍光による測定を始めている。
乱れたトポロジカル絶縁体相にともなう量子輸送現象の研究

本研究では,2次元,及び3次元のトポロジカル絶縁体における伝導度,金属絶縁体転移,金属半金属転移を研究した。初めに,2次元における量子ホール転移,量子スピンホール転移の臨界指数を高精度で評価した。その後,乱れを含んだ3次元トポロジカル絶縁体の相図を決定した。また相境界で現れるDirac半金属が示す,半金属ー金属転移の様子を状態密度のスケーリングという新しい概念で解析した。本課題では基礎物理,応用物理双方の観点から近年着目されているトポロジカル絶縁体における輸送現象を研究する。トポロジカル絶縁体とは系の表面(2次元系の場合には端)にトポロジカルにプロテクトされた状態が現れる系である。本研究ではこの状態がランダムネスに対して安定か,特に輸送現象がランダムネスの関数としてどのように変化するかを研究する。昨年度までは主に2次元のトポロジカル絶縁体である量子ホール系,量子スピンホール系におけアンダーソン転移を議論した。これにより,1)量子ホール転移の臨界指数が従来思われているよりも10%ほど大きいこと,また2)量子スピンホール転移における臨界指数は従来のシンプレクティッククラスに対する臨界指数と一致することを明らかにした。(これらの成果は国際会議の議事録として本年度に出版された。後述の雑誌論文の1番目と2番目がこれに当たる。)本年度は3次元の吐露ポジ刈る絶縁体の研究を行った。Wilson-Diracハミルトニアンにランダムネスを入れ,波動関数,状態密度,コンダクタンス,Lyapunov指数がどのように変化するかを議論した。特に表面状態に対する乱れの効果を議論した。またランダムネスの強さを含んだパラメータ空間における相図を決定した。(これらの成果は投稿中である。)さらに有限サイズよるエネルギーギャップの大きさを,強いトポロジカル絶縁体,弱いトポロジカル絶縁体に対して研究した。これにより境界条件依存性,異方性パラメータ依存性を明らかにした。(雑誌論文の3番目がこれにあたる。)トポロジカル絶縁体は周期的な系で提案された新しい物質系である。一方,あらゆる物質は不純物や格子欠陥などのランダムネスを含み,周期性が成り立っていない。本研究は周期性が成り立っていないランダムネスを含んだトポロジカル絶縁体の理論を構築する。今年度は3次元トポロジカル絶縁体に対するランダムネスの効果について研究を進めた。はじめに,ランダムネスがある場合の相図を決定した。それによりランダムなトポロジカル絶縁体における通常絶縁相,強いトポロジカル絶縁相,弱いトポロジカル絶縁相,金属相をギャップパラメータとランダムネスのパラメーター空間で決定した。相図は転送行列方によるコンダクタンスの振る舞いより決定した。この際,異なるトポロジカル絶縁相間の相境界上ではランダムネスの効果がirrelevantになり,コンダクタンスの値が不変であることを発見した。これは相境界で系がDirac半金属になっていることを意味する。この新奇な振る舞いに着目し,この相境界上での状態密度に対するスケーリング理論を構築した。はじめに状態密度をkernel polynomial法で計算し,これが1変数スケーリングに従うことを実証した。これをもとに,長さの発散の臨界指数と動的臨界指数を評価した。これらはAnderson転移と異なり,この臨界現象が新しい固定点で記述されることを示している。以上より,拡散係数,電気伝導度,状態密度,Dirac電子の速度の臨界指数が示すスケーリング関係式を導出した。こうして長さの発散の臨界指数と動的臨界指数を使って様々な物理量の臨界的振る舞いを予言した。こうした純粋に理論的な研究の傍ら,京都大学,大阪大学,中国科学院の実験グループのデータ解析を行い,トポロジカル絶縁体におけるコンダクタンスの揺らぎが通常の普遍的コンダクタンスの揺らぎの理論で理解できることを示した。本年度はトポロジカル絶縁相と金属相,トポロジカル絶縁相と通常の絶縁相,トポロジカル絶縁相とトポロジカル絶縁相の間の相転移を議論する際に重要となる臨界指数やコンダクタンスの分布関数を研究した。以下,それぞれの成果について述べる。1.量子スピンホール効果:金属相と量子スピンホール相(トポロジカル絶縁相)の間の相転移における臨界指数を決定した。従来用いられている局在長の有限サイズスケーリングは端状態の存在のため有効ではない。その問題を回避するため,本研究では2番目のリヤプノフ指数を有限サイズスケーリングで解析した。その結果,この転移がシンプレクティッククラスのアンダーソン転移であることを実証した。2.量子ホール効果:量子ホール転移における臨界指数をChalker-Coddingtonモデルを用いて解析した。得られた結果をLutken-Rossらの予言と照らし合わせ,この予言を検討した。その結果,臨界指数は非常によく一致するが,irrelevantな指数については誤差の範囲でおおざっぱに一致しているとしか言えなかった。3.高次のランダウバンドにおける量子ホール転移点での臨界コンダクタンス分布:拡張Chalker-Coddingtonモデル,およびタイトバインディングモデルで臨界点でのコンダクタンス分布を求めた。その結果,最低ランダウバンドから3番目のランダウバンドまで徐々にコンダクタンス分布関数が形を変え,それ以上ではほぼガウス関数で記述されることを示した。以上の研究は連携研究者である河原林透博士(東邦大学・教授),Keith Slevin博士(大阪大学・准教授)と,小林浩二博士(上智大学)とで行った。

Slevin教授はPOSTECH(韓国)に滞在し,2番目のテーマの基本となるアイディアを生んだ。代表者である大槻は北京で行われた国際会議で成果を発表した。本研究では,2次元量子ホール転移,量子スピンホール転移を理論的に研究する。量子ホール効果の発見から30年がたとうとしているが,その間,分数量子ホール効果,グラフェンにおけるディラック粒子の量子ホール効果,量子スピンホール効果など,次々と新奇な現象が見つかっている。こうした転移はトポロジカル絶縁相により影響を受けていることも近年明らかになっている。一方,量子ホール転移の定量的な理解は,未だに十分ではない。本研究では金属相からトポロジカル絶縁相への転移を詳細に解析し,その臨界指数・動的臨界指数を決定する。また,ポイントコンタクトコンダクタンス,スピンホールコンダクタンスなどの量子輸送特性計算し,トポロジカル絶縁体相への転移が生じる際の新奇な輸送現象を予言する。この研究目的に基づき,2次元の量子ホール系,スピンホール系の臨界指数を高精度に決定した。3次元のトポロジカル絶縁体の相図をコンダクタンスの振る舞いから決定した。また研究2年目に,カーネルポリノミアル法による状態密度の計算手法を確立し,これによりコンダクタンスから求めて相図をより詳しく解析した。その結果,相境界上ではある程度の不純物がある系ではDirac半金属状態が安定で有り,不純物の強さが臨界的な振る舞いを越えると半金属・金属転移が起こることを示した。この転移の振る舞いを状態密度スケーリングという新しい概念で記述した。こうした研究を発展させ表面だけに不純物があるsurface disorder系の計算を行い,表面を乱すことで,コンダクタンスがかえって増える現象を予言した。また,こうした計算手法をトポロジカル絶縁体の薄膜にも応用した。本研究では,2次元,及び3次元のトポロジカル絶縁体における伝導度,金属絶縁体転移,金属半金属転移を研究した。初めに,2次元における量子ホール転移,量子スピンホール転移の臨界指数を高精度で評価した。その後,乱れを含んだ3次元トポロジカル絶縁体の相図を決定した。また相境界で現れるDirac半金属が示す,半金属ー金属転移の様子を状態密度のスケーリングという新しい概念で解析した。物性理論量子ホール転移,量子スピンホール転移の解析は順調に行えた。また3次元のランダムネスのない場合のエネルギーギャップがシステムサイズに対してどのように振る舞うかという新たな研究テーマにも取り組むことが出来た。こうした研究を受けて,3次元のトポロジカル絶縁体に対するランダムネスの効果を研究した。具体的にはWilson-Diracハミルトニアンを用いた。この研究においてランダムネスを入れた場合の3次元トポロジカル絶縁体に対する相図を決定した。この結果は速報性が必要だと判断しレター誌に投稿したが,2013年3月末の現時点で審査中で有り,出版が遅れているのが残念である。
公的介護保険制度と広域連合に関する実証分析

1.平成11年度における中芸広域連合・佐賀中部広域連合・くすのき広域連合・東国東広域連合・空知中部広域連合・紀南介護保険広域連合、介護保険関連で先進的取り組みをしている秋田県鷹巣町・東京都中野区、積極的な高齢者保健福祉政策を実施しているスウェーデンとデンマークの自治体の調査・分析・考察をもとにして、平成12年度は主に北アルプス広域連合と中芸広域連合を対象にしてヒアリング調査と資料収集を行った。2.それらをもとに、主に北アルプス広域連合を素材にして介護保険制度導入直後の広域連合の現状分析をしながらメリットと課題を整理しその効果について考察を行った。(1)メリットとしては、(1)広域連合の職員が介護保険「専任」で集中して職務ができること、(2)構成市町村事務の軽減と効率化がはかれること、(3)要介護認定の客観性・公平性の確保、(4)保険財政基盤の安定、(5)介護保険サービス水準の平準化、(6)介護保険以外のサービス水準も平準化する可能性があること、などである。(2)問題点としては、(1)広域連合は住民から「遠い」存在であること、(2)政策の決定に時間がかかること、(3)関係書類が増えること、(4)構成市町村のなかには広域連合への依存傾向が生じること、などがある。(3)結論としては、中山間地域の市町村にとっては、地域の状況や条件に合わせて適切に機能する仕組みを具体的に工夫しながら広域連合制度を活用することが現実的には1つの有効な選択肢であり、市町村合併に対する1つのオルタナティブであるといえる。(4)そこで広域連合制度活用の条件・ポイントとしては、(1)ネットワークを拡大・深化させ協力・調整・競争するシステムとして、広域連合構成市町村相互や圏域のサービス事業者などが交流し情報交換を行う公式の会議として多元的な複数の連絡協議会を設置すること、(2)住民に身近な存在として認識され信頼される広域連合にしていくために多様できめ細かい住民参加の仕組みづくりを形成すること、などが不可欠である。1.市町村が介護保険事業対応で広域連合制度を活用している中芸広域連合・佐賀中部広域連合・くすのき広域連合・東国東広域連合・空知中部広域連合・紀南介護保険広域連合、及び介護保険事業関連で先進的取り組みをしている秋田県鷹巣町・東京都中野区、さらに地方分権により高齢者保健福祉政策を実施しているスウェーデンとデンマークの自治体などに対してヒアリング調査と資料収集を行った。2.それらをもとに介護保険制度導入前の各広域連合の現状について整理をしながら、主に中芸広域連合において次のように課題を分析し、その効果的な活用の5条件について考察をした。(1)5つの視点からの分析(1)町村間では求心力より遠心力が強く、連合から町村に対する影響力が強い。(2)ハードとソフト面で保健・医療・福祉の連携が充分でない。(3)支援センターにより行政・NPOの連携は一定とられている。(4)県庁内の広域連合関係各課の連携が不充分で県からの権限移譲はない。(5)広域連合への住民参加は政策実施の段階で社協などを通してみられるが、政策立案と評価段階ではみられないし、情報公開が不充分。(2)福祉の地域づくりシステム構築の5条件(1)介護予防・生活支援の視点を高齢者保健福祉計画に徹底的に位置づけ政策化しマンパワーとして保健婦、OT、PTなどを充実・強化。(2)町村の枠をこえた事務職員や専門職員の相互交流と学習機会の活発化。(3)行政責任の明確化と情報公開条例の制定、政策の各過程に住民参加の組み込み。(4)福祉の雇用効果に着目した県の大胆な支援策と予防・健康づくり政策の推進。(5)オンブズパーソンのような権利擁護のしくみと視点を強化。3.今年度の考察をふまえて来年度は、同様の地域を再度調査し、介護保険実施後の現状と課題を分析しながら広域連合活用の可能性と限界、及び広域連合の効果的活用の条件についてさらに考察を深める。

(3)結論としては、中山間地域の市町村にとっては、地域の状況や条件に合わせて適切に機能する仕組みを具体的に工夫しながら広域連合制度を活用することが現実的には1つの有効な選択肢であり、市町村合併に対する1つのオルタナティブであるといえる。(4)そこで広域連合制度活用の条件・ポイントとしては、(1)ネットワークを拡大・深化させ協力・調整・競争するシステムとして、広域連合構成市町村相互や圏域のサービス事業者などが交流し情報交換を行う公式の会議として多元的な複数の連絡協議会を設置すること、(2)住民に身近な存在として認識され信頼される広域連合にしていくために多様できめ細かい住民参加の仕組みづくりを形成すること、などが不可欠である。
幹細胞非対称分裂におけるホスファチジルイノシトールの特異的脂肪酸

細胞内型ホスホリパーゼA1(ipla-1)と脂肪酸転移酵素(acl-8, acl-9, acl-10)は、線虫においてホスファチジルイノシトール(PI)のsn-1位の脂肪酸組成を規定する酵素であり、その破綻は、上皮幹細胞の非対称分裂の異常を引き起こす。本研究では、PIの脂肪酸組成変化が、どのような分子を介して非対称分裂の異常を引き起こすのかを明らかにした。また、acl-8,-9,-10の哺乳動物における機能の保存性を確認した。ホスファチジルイノシトール(PI)は、PI(3)PやPI(4,5)P2、PI(3,4,5)P3などのホスホイノシチド(PIPs)に変換され、PIPs結合ドメインを有するタンパク質を膜にリクルートすることで、様々な生理機能を発現する。acl-10変異体およびipla-1変異体では、どのPIPsを介して非対称分裂に異常が生じているのかを明らかにするために、PIPs代謝酵素を網羅的に発現抑制し、これらの変異体と同様の異常を示すものをスクリーニングした。その結果、PI(4)P 5-kinase[PI(4,5)P2の産生酵素]、PI 3-kinase[PI(3)Pの産生酵素]の発現抑制によって、非対称分裂に異常が生じることが明らかになった。この結果から、acl-10変異体およびipla-1変異体において、PI(4,5)P2、PI(3)Pなどが、影響を受けているPIPsの候補であると考えられる。また、acl-10変異体およびipla-1変異体では、どのような分子機構で非対称分裂の異常が引き起こされているのかを明らかにする目的で、これらの変異体の表現型を抑圧するサプレッサースクリーニングを行った。現在までに4つのサプレッサー遺伝子についてマッピングが終了している。このうち2つの遺伝子は、エンドソームからゴルジ体への逆行性小胞輸送に関与する分子をコードしており、残りの2つの遺伝子は、リン脂質代謝に関わる分子をコードしていることが分かった。この結果から、PIの脂肪酸組成は、逆行性小胞輸送や特定のリン脂質代謝を介して非対称分裂を制御していることが示唆された。今後、これらのサプレッサー遺伝子の解析を進めるとともに、さらにサプレッサー遺伝子のマッピングを進め、PIの脂肪酸組成が非対称分裂に与える分子機構の全体像を明らかにしていく。acl-10変異体およびipla-1変異体では、どのような分子機構で非対称分裂の異常が引き起こされているのかを明らかにする目的で、これらの変異体の表現型を抑圧するサプレッサースクリーニングを行った。これまでにいくつかのサプレッサー遺伝子を同定していたが、それに加えて、脂質ラフトと呼ばれる膜ドメインの構成成分の生合成に関わる遺伝子を同定した。これまでに同定したサプレッサー遺伝子も含めると、acl-10変異体およびipla-1変異体で見られる非対称分裂の異常には、逆行性小胞輸送、リン脂質代謝、脂質ラフトが関わる可能性が考えられた。また、acl-10の哺乳動物における機能を明らかにする目的で、acl-10の哺乳動物ホモログであるLYCATのノックアウトマウスを用いた解析を行った。acl-10は、PIのsn-1位にステアリン酸を導入する活性を有しているが、LYCATノックアウトマウスの様々な臓器において、この活性が顕著に減弱していることを見出した。また、LYCATノックアウトマウスの様々な臓器のリン脂質脂肪酸組成を解析したところ、PIの脂肪酸組成のみが顕著に変動しており、特にステアリン酸の量が減少していることが明らかとなった。この結果から、LYCATが線虫acl-10と同様、PIのsn-1位の脂肪酸組成を規定していることが分かった、また、ホスホイノシチド(PIP1,PIP2)の脂肪酸組成についても同様に変化していたことから、ホスホイノシチドの生体膜における局在や結合分子との親和性にも影響を及ぼすことが考えられる。LYCATノックアウトマウスの血球細胞数を解析したところ、血球の比率に異常が認められる個体が見られた。今後、造血幹細胞の非対称分裂や血球の分化についてより詳細に解析していく。
医療機器における充電式二次電池の使用の可否:RF-IDタグの機器管理への応用

6種類の充電式二次電池と8種類の乾電池を電池駆動式の酸素飽和度モニタに使用して,その連続作動時間を検証した。その結果,医療機器への使用が推奨されているアルカリ乾電池と比べて充電式二次電地は十分に使用可能であることが示唆された。また,2種類の充電式二次電池において,繰り返し使用の影響を検証した結果,充電式二次電池の種類のよっては繰り返し使用することで,連続作動時間の減少が見られた。これらのことより,医療機器に充電式二次電池を応用する際には,特性を十分理解した上で応用する必要があることが示唆された。本研究の目的は医療機器に対して二次電池が安全に使用できるかという点を検討することにある.今年度の研究では,主に酸素飽和度モニタを中心に乾電池および二次電池の連続作動時間の比較を行った.試料となる電池は,アルカリ乾電池(1種類)および二次電池(6種類)の合計7種類を使用して連続作動時間を測定した.連続作動時間はリアルタイムに電源電圧を測定し,その変化から電池交換警報発生時間および連続作動時間を測定した.同一の酸素飽和度モニタを使用して7種類の電池で各回新品を用いて5回測定した.その結果,乾電池群と比較して二次電池群では電池交換警報が発生してから実際に作動が停止するまでの時間が短い傾向にあることが分かった.しかし,その差は酸素飽和度モニタ使用時の緊急度を考えると,臨床上問題となるレベルではなく,運用で解決可能であると考えられた.また,連続作動時間については,二次電池の種類によってばらつきが大きく,定格容量が大きい二次電池で作動時間が長い傾向にあることが分かった.このことから,酸素飽和度モニタについては二次電池を応用できる可能性があり,医療機器の乾電池破棄コストの削減や廃棄物の増加による環境問題に対して改善できる可能性が示唆された.しかし,充放電回数によってどの程度劣化するかという点については今年度では検討されておらず,今後は連続作動時間だけでなく,充放電回数による影響や,実際に臨床応用する際のコスト比較などの検討が必要であると考えられた.また,実際に臨床に応用する場合には充電池の充放電管理や劣化判定などが重要な課題であると思われた.一方で今年度の研究において,電池の充放電回数の履歴管理としてRF-IDチップの検討を進めてきたが,二次電池にRF-IDチップを貼付する方法等技術的要件を満たすことが,難しいと判断したため,バーコード管理による方法に変更し,管理ソフトを開発した.本研究の目的は様々な一次電池や二次電池の放電特性を測定し,医療機器に実際に使用可能であるか,昨年度に引き続き研究室レベル,臨床レベルで判断することである.今年度は,昨年度からの基礎実験の続きとして,酸素飽和度モニタに様々な電池を使用して,その連続作動時間を測定した.試料となる電池として, 8種類の乾電池(アルカリ乾電池6種類,マンガン乾電池1種類,オキシライド乾電池1種類)と6種類の二次電池を用いて実験を行った.連続作動時間はリアルタイムに電源電圧を測定し,その変化から連続作動時間を測定した.同一の酸素飽和度モニタを使用して14種類の電池で各回新品を用いて5回測定した.その結果,連続作動時間は二次電池群: 1322±109分,アルカリ乾電池群: 1264±56分,マンガン乾電池群: 449±19分,オキシライド乾電池群: 1340±31分であった.マンガン乾電池で極端に作動時間が少なかった.その他の電池群においてその動作時間に統計学的な有意差は認められなかった.次に, 1種類の二次電池を用いて模擬的に10回充放電, 20回充放電の状態を作り出し,初回充電後, 10回充放電後, 20回充放電後における作動時間の変化を検討した.同一の酸素飽和度モニタを使用して5セット(単III充電池×2本)の連続的に充放電した充電池を作成し,その連続作動時間を測定した.その結果,初回充電時: 1221±26分, 10回充放電後: 1207±14分, 20回充放電後: 1209±9分であり,統計学的な有意差は認められなかった.20回程度の充放電においては動作時間に影響を与えることは無いことが分かった.以上のことから,酸素飽和度モニタにおいて充電池を使用することは十分に可能であると判断できた.以上の結果を元に,院内で使用されている酸素飽和度モニタで,実際に二次電池を使用してもらい,その充放電回数が管理できるような二次電池の管理システムの構築を試みた.具体的にはMEセンターから充電済みの二次電池を貸出し,各病棟で実際に使用した後, MEセンターで回収,充電して次の貸出しとする構想である.MEセンターでは貸出,返却時にバーコードリーダを用いた履歴管理システムにより,充放電回数を管理することが可能である.

しかし,コンピュータでの管理システムの構築は実現できたが,各病棟における二次電池の運用面における調整が難航し,現在,全病院的な二次電池貸出システムの構築までには至っていない.今後,調整をしつつ実現に向けて更に研究を進め,より臨床的なデータの収集を行う予定である.
視線と手動作を併用するヒューマンフレンドリーな教育用入力新方式の開発

視線を利用するポインティングデバイスの可能性-文書閲覧・絵画鑑賞における視線情報-従来のアイカメラは,被験者の頭部を固定するので使いにくかった。本研究では,頭部を動かせる改良型のアイカメラを導入し,より自由度の高い使用形態を実現した。文書閲覧と絵画鑑賞場面を設定する視線の動きを計測した。文書閲覧では,視線の動きは文章順序に追従していた。絵画鑑賞では,特定部位への視線集中が認められ,被験者の興味対象部分を推定できる。これらの実験結果から,大まかな部分指定をするポインティングデバイスへも利用できることを明らかにした。視線計測情報を利用するe-Learningコンテンツの妥当性を検証する実験も試みた。ステレオカメラを利用する書字動作計測-ビデオタブレット-コンピュータを利用する書き方練習システムでは,ペンタブレットを使用する。ところが,特別なペンと筆記面を備える普及型ペンタブレットは,日常的に使う筆記具や普通の紙を使えない。本研究では,CCDカメラにより筆記過程をリアルタイムで観測しながら,筆跡情報と筆記過程を取得するビデオタブレットを提案し実験を試みた。ここでは,二台のカメラ(ステレオカメラ)を用いる筆記過程計測から,筆記盤面の二次元位置情報に加えて,高さ情報取得も試みた。本方式では,高さ情報を利用するストローク抽出や,毛筆のような筆跡幅の変化する筆記具でも使えることを確かめた。中国人留学生を対象とするマルチメディア型漢字学習支援システムへの適用日本語を学ぶ中国人留学生は,他国からの留学生と異なり,漢字を使える。ところが,日中両国で使われる漢字は,発音はもとより字形にも微妙な差異があり,日本語学習ではかえって戸惑う場合が多い。ここでは,日中間の漢字の差異に着目したマルチメディア型教育支援システムを開発し,本研究で提案する新入力方式の導入を検討,有効性を確かめた。視線を利用するポインティング操作のための基礎実験視線を使うポインティング操作実験のために,アイカメラとトラッカーの使用実験を試みた。従来のアイカメラは,眼球部計測のために頭部を固定する必要があった。頭部を自由に動かせる改良型のアイカメラを導入,試用したところ,ポインティング操作の自由度が増し,使用者への過度の負担を軽減できることが明らかになった。額に貼り付けた色マーカーを赤外線で計測する新しい視線計測器(トラッカー)の利用を試みた。ディスプレイ上に桝目を予め用意する。被験者は,指定される桝目に視線を集め注視することでポインティング操作性を確かめる。また,ディスプレイ上の迷路を視線で辿るドラッグ実験も試みた。これらの実験から,トラッカーでも大まかなポインティング操作ができることを確かめた。筆記動作計測を通したタブレット機能の実現-ビデオタブレット-カラーマーカーをつけた筆記具を使い筆記過程をCCDカメラで計測し,時系列な画像列を入力する。入力画像系列のカラーマーカー部分を抽出することで筆記座標点を推定する。この方式は,普及する市販のタブレットに比べて,特別な筆記面や筆記具を使わないので,自然な書き味のするタブレットが実現できる。ここでは,カラーマーク色の選定がポイントとなる。本研究では,人間の色感覚とマッチする均等知覚色空間を利用することで,期待通りの良好な筆記座標点を抽出できた。実際には筆記されないストローク間の渡りの分離方法は未解決である。次年度は,2台のCCDカメラを利用する新しい方式を試みる予定である。視線を利用するポインティング操作とドラッグ操作実験視線を使うポインティング操作実験のために,アイカメラとトラッカーの使用実験を試みた。