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単称名辞の意味論における四次元メレオロジーを含む理論の検討

今年度は、昨年度に引き続き、米国ラトガース大学のサイダー教授と共同で、四次元メレオロジーの哲学的基礎とそれを応用した理論についての研究を行った。今年度の補助金は、主に共同研究を行うための米国への渡航費と、研究を遂行するために必要な文献の購入費に充てられた。今年度は、まず平成18年6月の科学基礎論学会において「存在論におけるTruthmakerの役割」と題する発表を行った。この発表は昨年度の研究の成果であり、近々この発表に基づいた論文を学会誌に投稿することを予定している。次に、昨年度および一昨年度の研究を元にした論文「現在主義・時制・Truthmaker」を完成させ、科学基礎論学会の学会誌『科学基礎論研究』に投稿した。本論文は査読を経て、平成19年3月に出版された科学基礎論研究第107号において掲載された。サイダー教授との共同研究では、四次元メレオロジーと深くかかわった言語理論を展開するための詳細を明らかにすることができた。また、米国滞在中にラトガース大学とニューヨーク大学で開かれていた言語哲学や形而上学のセミナーに出席し、いくつか新たな知見を得た。来年度以降にこれらを元にした学会発表と論文の作成を予定している。この研究を遂行するに当たって、特に心の哲学、言語哲学関連の文献を多数購入した。また、メタ存在論についての研究もサイダー教授と共同で行った。その成果として、メタ存在論的観点からパラフレーズに基づく存在論的還元の妥当性を再検討する論文を作成中である。また、この論文を元にして、平成19年4月に慶應義塾大学で開催される国際哲学シンポジウム「論理哲学と現象学の出会い」において「Ontological conmnmitment and the notion of paraphrase」という題目で発表を行うことが決定している。今年度は、主に四次元メレオロジーの基礎的な主張である四次元主義に対する現在主義の整合性について研究を行い、その結果について学会発表を行った。この発表に基づいた論文は学会誌に投稿する予定である。また、現在主義の維持可能性についての論文も作成し、来年度にこの論文に基づいた学会発表を行う予定である。今年度の補助金は、主に研究の効率化のためのパソコンおよびソフトウェアの購入と、上記の研究を遂行するための文献の購入費に充てられた。1.四次元主義と現在主義の整合性については、平成16年10月の日本科学哲学会で「二つの四次元主義」と題する発表を行った。この発表では、(1)「四次元主義」と称される立場が二種類あり、両者が独立の主張であること、(2)この二種類を厳密に区別するならば、一方の「四次元主義」は現在主義と両立可能であること、(3)現在主義と整合的な「四次元主義」が四次元主義の問題点を回避するために示唆的であること、の三点を示した。また、この研究を遂行するに当たって、特に現代形而上学関連の文献を多数購入した。2.現在主義の維持可能性については、論文「現在主義におけるTruthmakerの役割」を作成した。また、この論文に基づいた発表を平成17年6月に予定されている科学基礎論学会総会で「現在主義、時制、Truthmaker」という題で行う予定である。この発表および論文では、(1)現在主義の正確な定式化を行い、その上で(2)現在主義に対する最大の反論とされる関係論法(argument from relations)に対して、疑似真(quasi-truth)という概念を用いた対応が可能であることを示し、(3)そのためには、現在主義が利用可能なTruthmakerを示す必要があることを論じている。また、この研究を遂行するに当たって、特に時間論関連の文献を多数購入した。今年度は、主に四次元主義メレオロジーの基礎的な主張である四次元主義の哲学的基礎に関する研究を行った。特に平成17年9月より米国ラトガース大学のサイダー教授と共同研究を行った。今年度は、まず、平成17年6月の科学基礎論学会において「現在主義、時制、Truthmaker」と題する発表を行った。この発表は、クワイン以来の存在論的コミットメントの基準を引き継ぎ、存在量化を存在することの基準とみなす限り現在主義に見込みはないことと、新たな基準としてTruthmaker原理を採用すれば、これまでにない現在主義の可能性が開かれることを論じた。近々、この発表に基づいた論文を学会誌に投稿することを予定している。この研究を遂行するに当たって、特に現代形而上学関係の文献を多数購入した。サイダー教授との共同研究では、四次元段階説の詳細を明らかにすることができた。また、ラトガース大学滞在中に言語哲学、形而上学、および認識論のセミナーに出席し、いくつか新たな知見を得た。来年度はこれを元にした学会発表と論文の作成を予定している。この研究を遂行するに当たって、特に認識論、言語哲学関連の文献を多数購入した。その成果として、Truthmakerの存在論的役割について論じた論文「Ontological Commitment and Truthmaker」を作成中である。また、この論文を元にして、平成18年6月の科学基礎論学会において「存在論におけるTruthmakerの役割」の題で発表を行うことが決定している。

今年度は、昨年度に引き続き、米国ラトガース大学のサイダー教授と共同で、四次元メレオロジーの哲学的基礎とそれを応用した理論についての研究を行った。今年度の補助金は、主に共同研究を行うための米国への渡航費と、研究を遂行するために必要な文献の購入費に充てられた。今年度は、まず平成18年6月の科学基礎論学会において「存在論におけるTruthmakerの役割」と題する発表を行った。この発表は昨年度の研究の成果であり、近々この発表に基づいた論文を学会誌に投稿することを予定している。次に、昨年度および一昨年度の研究を元にした論文「現在主義・時制・Truthmaker」を完成させ、科学基礎論学会の学会誌『科学基礎論研究』に投稿した。本論文は査読を経て、平成19年3月に出版された科学基礎論研究第107号において掲載された。サイダー教授との共同研究では、四次元メレオロジーと深くかかわった言語理論を展開するための詳細を明らかにすることができた。また、米国滞在中にラトガース大学とニューヨーク大学で開かれていた言語哲学や形而上学のセミナーに出席し、いくつか新たな知見を得た。来年度以降にこれらを元にした学会発表と論文の作成を予定している。この研究を遂行するに当たって、特に心の哲学、言語哲学関連の文献を多数購入した。また、メタ存在論についての研究もサイダー教授と共同で行った。その成果として、メタ存在論的観点からパラフレーズに基づく存在論的還元の妥当性を再検討する論文を作成中である。また、この論文を元にして、平成19年4月に慶應義塾大学で開催される国際哲学シンポジウム「論理哲学と現象学の出会い」において「Ontological conmnmitment and the notion of paraphrase」という題目で発表を行うことが決定している。
数値的最適化法のアルゴリズム

1984年にカ-マ-カ-がシンプレックス法とは全く異なる線形計画の新解法を提案してセンセ-ションを巻起こして以来、これに触発されて内点法のアプロ-チによる様々な新解法が現れている。方法論的には、最近の動向はbarrier function法の復活であると一般には考えられているが、むしろNewton法への回帰であると見る考えからこの研究を進めている。Newton法が定めるベクトル場を解析すると自然に最適化問題の微分幾何学的構造に導かれる。「LagrangeとNewtonに帰ろう」という立場から、不等式制約条件下の最適化問題にも特殊な可微分構造を導入して、従来解析的に取り扱われてきた最適化の理論を微分幾何学的立場から再構成し、それを基に新しいアルゴリズムを開発しつつある。具体的には1.甘利氏によって提案されている「情報幾何」に射影幾何学的構造を加味した微分幾何学の構成2.新しい微分幾何学に基づく最適化問題の双対理論の再構成3.微分幾何学の立場からカ-マ-カ-法、伊理・今井法、山下法、Centered Newton法等の既存の解法の解析と関連性の解明4.数値的最適化の新しいアルゴリズムの開発5.アルゴリズムを実装化するために必要な数値線形代数等の数値計算法の研究6.実用化にむけてのプログラムの作成、数値実験を行なっている。
エンテロウイルスD68感染による重症気管支喘息発作発症の解明および治療法の開発

近年、国内外においてエンテロウイルスD68(EV-D68)感染の流行に伴う重症呼吸器感染・重症気管支喘息発作が多数報告されているが、治療法や予防法は未だ確立されてない。本研究では、重症呼吸器感染・重症気管支喘息発作に関与するサイトカインを気道上皮細胞および、気管支喘息モデルマウスを用いることにより、病態に関与するサイトカインを標的とする予防法・治療法の開発を行う。また、EV-D68その他のウイルス感染に伴う重症気管支喘息発作等への臨床応用を通して、ウイルス全般による重症気管支喘息発作等に対する新しい治療法・予防法を確立することを目指す。
安全で効果的な至適運動強度の新規同定法－心拍変動解析を用いた検討

本研究課題は,心拍変動(Heart Rate Variability:HRV)解析を用いて,より安全で効果的な新規至適運動強度の同定を目指すものである.運動強度の生理的尺度には酸素摂取量や心拍数等があり,近年ではより鋭敏に身体への刺激の程度を把握できるHRVが比較的簡便に測定できる.本研究では,複数の運動様式において,ウェアラブルセンサを用いて経時的にHRV解析を行い,得られた各パラメータの変化について分析することにより,至適運動強度の新規同定法の確立を目指す.また,その同定強度における酸化ストレスレベルの分析から,健康の保持増進に寄与する至適運動強度としての妥当性についても検証する.本研究課題は,心拍変動(Heart Rate Variability:HRV)解析を用いて,より安全で効果的な新規至適運動強度の同定を目指すものである.運動強度の生理的尺度には酸素摂取量や心拍数等があり,近年ではより鋭敏に身体への刺激の程度を把握できるHRVが比較的簡便に測定できる.本研究では,複数の運動様式において,ウェアラブルセンサを用いて経時的にHRV解析を行い,得られた各パラメータの変化について分析することにより,至適運動強度の新規同定法の確立を目指す.また,その同定強度における酸化ストレスレベルの分析から,健康の保持増進に寄与する至適運動強度としての妥当性についても検証する.
脳内活動源解析ツールの開発と階層的言語情報処理機構の探索

ヒトが文章を読み理解するときに行われる文法(統語)処理に関する脳内の神経活動を時空間的に明らかにすることを目的として研究を進めた.まず、脳内活動源解析ツールの開発においては,脳磁図データから脳内の多領域に分散した活動を推定するL1ノルム法を使用し、ノイズを考慮した広範囲なシミュレーションを行った.その結果,双極子モーメントの重心位置を計算することで,約5mm以内の精度で3双極子源が推定でき,分散したモーメントの標準偏差は約15mm以内であることが分かった.さらに、複数の被験者にわたって脳内に推定された信号源について、その双極子モーメントをシミュレーションで得られた標準偏差を用いたガウス関数で分散させて加算し、標準の脳表面上に活動分布を可視化する方法を開発した。「AはBがCを------するのを見た」で表される語順(canonical)の複文と,「CをAはBが------するのを見た」のように名詞句の順序を入れ替えたかき混ぜ(scramble)文の脳内統語処理に着目した.これらの文章を普通に読む速度となるように、句ごとに連続して視覚呈示し、MEG反応を計測、解析した。活動源解析ツールの手法に従って、計測した11名の被験者にわたる脳活動の総平均分布を得た結果,左脳の前頭前部,運動・感覚野,側頭後部,後頭部の5部位が被験者に共通の活動焦点領域として特定できた.ここで前頭前部と側頭後部は言語領野に,後頭部は高次視覚領野に相当する.運動・感覚野は本研究で新たに見出された領野であり,名詞句(主語と目的語)を転位させた文の統語的処理に関係すると推察された.体部位局在の位置は,正中神経刺激による誘発脳磁界の信号源位置と一致したことから,手の領域にあたることが分かった.これに対し,右脳では後頭視覚野と側頭後部、頭頂後部に焦点となる活動領域が見られ、前頭部や運動・感覚野には活動は見られなかった.ヒトが文章を読み理解するときに行われる文法(統語)処理に関する脳内の神経活動を時空間的に明らかにすることを目的として研究を進めた.まず、脳内活動源解析ツールの開発においては,脳磁図データから脳内の多領域に分散した活動を推定するL1ノルム法を使用し、ノイズを考慮した広範囲なシミュレーションを行った.その結果,双極子モーメントの重心位置を計算することで,約5mm以内の精度で3双極子源が推定でき,分散したモーメントの標準偏差は約15mm以内であることが分かった.さらに、複数の被験者にわたって脳内に推定された信号源について、その双極子モーメントをシミュレーションで得られた標準偏差を用いたガウス関数で分散させて加算し、標準の脳表面上に活動分布を可視化する方法を開発した。活動源解析ツールの手法に従って、計測した11名の被験者にわたる脳活動の総平均分布を得た結果,左脳の前頭前部,運動・感覚野,側頭後部,後頭部の5部位が被験者に共通の活動焦点領域として特定できた.ここで前頭前部と側頭後部は言語領野に,後頭部は高次視覚領野に相当する.運動・感覚野は本研究で新たに見出された領野であり,名詞句(主語と目的語)を転位させた文の統語的処理に関係すると推察された.体部位局在の位置は,正中神経刺激による誘発脳磁界の信号源位置と一致したことから,手の領域にあたることが分かった.これに対し,右脳では後頭視覚野と側頭後部、頭頂後部に焦点となる活動領域が見られ、前頭部や運動・感覚野には活動は見られなかった.ヒトが文章を読み理解するときに行われる文法(統語)処理に関する脳内の神経活動を時空間的に明らかにすることを目的として研究を進め、以下の結果を得た.1.「AはBがCを------するのを見た」で表される語順(canonical)の複文と,「CをAはBが----するのを見た」のように名詞句の順序を入れ替えたかき混ぜ(scramble)文の脳内統語処理に着目した.2種類の文章を作成したのち句に区切り,それらを普通に読む速度となるよう連続して(0.4s間ONおよび0.40.55s間OFF)視覚呈示した.試作した画像制御装置により正確なタイミング(トリガとの時間ずれが1ms以内)で呈示することが可能となった.2.同じ文章セットを使い,128ch脳電位と204ch脳磁図計測を行った.

脳電位では被験者間の総平均波形を検討した結果,scramble文の第1第3名詞句にかけて、左前頭から側頭にかけて持続する負の波形シフトを観察した.scrambleされた句に対するワーキングメモリ機能を反映すると考えられる.また,脳磁図では左右脳に分けたチャンネルのrms値で波形振幅を評価した結果,第1,第3名詞句と第1,第2動詞句において長潜時(500-700ms)の反応ピークを観察した.3.脳磁図データから脳内の多領域に分散した活動を推定するために,電流分布解析法(L1ノルム法)について検討した.活動源が特定されている聴覚N1m反応やシミュレーション解析により計算条件を検討し,1015mm程度の精度で3領域に分離した活動が推定できることが分かった.4.L1ノルム法を2名の被験者のデータに適用した結果,500-700msの反応について,前頭,側頭,側頭・頭頂境界部に活動が推定された.文章処理に関して前頭の言語野(Broca領野)だけではなく側頭言語野(Wernicke領野)も含む脳の広い領域活動が関与していることが示唆された.ヒトが文章を読み理解するときに行われる文法(統語)処理に関する脳内の神経活動を時空間的に明らかにすることを目的として研究を進め、以下の結果を得た.1.昨年と同様に,日本語複文中の文節「BがCを---する」中の目的語を転位させて「CをBがt----する」としたかき混ぜ文の脳内統語処理に着目した.文章問題の後に出す質問の呈示方法について検討し,正規文と同じ「BがCを---した?」の語順で句ごとに呈示(500ms間)することとした.その結果,かき混ぜ文で目的語があるべき位置(t)の名詞句において,対応する正規文の名詞句よりMEG反応が増大することを観測した.この反応は,被験者が文章を読むと並行してリアルタイム統語処理を行っていることを示す結果と考えられる.2.脳磁図データから脳内の多領域に分散した活動を推定するL1ノルム法について,ノイズを考慮した広範囲なシミュレーションを行った.その結果,双極子モーメントの重心位置を計算することで,約5mm以内の精度で複数信号源(3双極子を仮定)が推定でき,分散したモーメントの標準偏差は約15mm以内であることが分かった.以上から,前頭,側頭,頭頂部などの領域に分かれた活動が弁別できると考えられる.3.事象関連電位(ERP)実験では、名詞句や付加詞などの左右方向への転位によるERP成分を計測した.構文の種類にかかわらず,転位要素の構造への統合では左前頭部で陽性成分が観察されたことより、言語処理における構造への統合は、左前頭部が深く関与していることが示唆された。4.日本語と同じS-O-V型の構文をもつ韓国語を使い,文末の動詞句の活用を変化(能動-受動置換)して文法的な非文としたときのMEG反応を計測した.その結果,約400msにおいて文法処理を反映すると思われる活動が左前頭下部に観測された.1.脳内活動源解析ツールの開発に関しては,L1ノルム法で脳内に広く推定された信号源を複数の被験者にわたって平均化し,活動源分布として視覚化する方法を開発した.まず,異なる被験者の脳の形状(MR脳表画像)を標準脳に合わせて拡大・伸縮と回転させることで標準脳の座標に変換する.つぎに,共通座標上の活動位置を中心に双極子モーメントをガウス関数で分散させ(標準偏差15-20mm),異なる被験者間でモーメント値を加算して活動分布とした.2.上述の方法で12名に被験者にわたる脳活動の総平均分布を得た.その結果,左脳の前頭前部,運動・感覚野,側頭後部,後頭部の5部位が被験者に共通の活動焦点領域として特定できた.ここで前頭前部と側頭後部は言語領野に,後頭部は高次視覚領野に相当する.運動・感覚野は本研究で新たに見出された領野であり,名詞句(主語と目的語)を転位させた文の統語的処理に関係すると推察された.体部位局在の位置は,正中神経刺激による誘発脳磁界の信号源位置と一致したことから,手の領域にあたることが分かった.これに対し,右脳では後頭視覚野以外には焦点となる活動領域は見られなかった.
談話的概念の文法化-通言語的研究およびその経験科学的立証-

前年度に引き続き、アメリカ合衆国・ラトガース大学の川原繁人氏とともに、アクセントの平板化と証拠性の関係を調べる録音実験と、その形式意味論的分析を前年度より発展させた。具体的には、偏りを持つ疑問文において、ある命題pを表す文を平板化させて発話するということは、Barker and Tarranto(In press)で提唱された、「pという情報を話者間の共通知識としてよい」という判断を提案する言語的手段になっている、とするものである。この研究は本年度5月の、ブラジル・カンピーナスでの国際学会、Speech Prosody、および、7月に韓国・ソウルで開かれた、International Congress in LinguisticsのWorkshop on information Structureで発表した。さらに、日本語の「だけは」構文と質問文の不和合性と英語の擬似条件文と質問文の不和合性の類似点に着目し、質問という発話行為の本質を探る研究を前年度よりすすめている。今年度は、Groenendijk(2009)で提唱された、Inquisitive Semanticsとの関連性を中心に検証した。理論的、および、通言語的研究としては、まず、日本語の助詞「は」、英語、ドイツ語のイントネーションによってしめされる、人間言語の「対照」の定義づけの探求を、van Rooij and Schultz(2006)の「会話の推意」の定義、および、Heim(1991)の原則、Maximize Presuppositionと関連付けて行っている。この研究はRobert van Rooij氏(University of Amsterdam)との共同研究である。上記の研究に関連して、日本語の対照を示す助詞「は」、とりたて詞「だけ」、および、断定・質問・命令などの発話行為の理論的考察を進めている。特に、「だけは」構文と質問文の不和合性についての説明を焦点においている。本年度後半は、Christopher Potts氏や、Angelika Kratzer氏(ともにUniv. of Massachusetts, Amherst)の助言を受けながら、日本語の「だけは」構文と英語の擬似条件文の分布から、発話行為の分類法を決定する研究に発展させている。また、高橋将一氏(東京大学/Univ. of Massachusetts, Amherst)との共同研究として、日本語のとりたて詞「さえ」の分布、特に命令文や条件文との不和合性についての理論的考察も進めている。一方、経験学的研究については、2006年4月、アメリカ合衆国・マサチューセッツ大学アマースト校にて、日本語の助動詞「だろう」と疑問文、およびイントネーションの相関関係を調べる実験を行い、決定性理論を使った分析を試みた。来年度には、川原繁人氏(Univ. of Massachusetts, Amherst)とともに、アクセントの平板化と証拠性の関係を調べる録音実験を予定しており、現在、例文の作成など準備を進めている。理論的、および、通言語的研究としては、オランダ・University of Amsterdamに半年間滞在し、Robert van Rooij氏(University of Amsterdam)との共同研究として、日本語の助詞「は」、英語、ドイツ語のイントネーションによってしめされる、人間言語の「対照」は「真であると知られていない」という意味を示唆している、という提案をした。この研究は、カナダ、オタワ大学で開かれた国際学会、NELSで発表した。また、日本語の「だけは」構文と質問文の不和合性と英語の擬似条件文と質問文の不和合性の類似点に着目し、質問という発話行為の本質として、Isaacs and Rawlinsにより提案された「質問により提議された議題(issue)は、延期されえない」という原則をうらづける研究を行い、宮崎での国際学会・LENLSにて発表した。一方、経験学的研究については、アメリカ・ジョージア大学の川原繁人氏とともに、アクセントの平板化と証拠性の関係を調べる録音実験を進め、また英語の偏りを持った疑問文との類似点からアクセントの平板化の形式意味論的分析を行った。この研究は来年度、ブラジル・カンピーナスでの国際学会、Speech and Prosodyで発表予定である。また上記のいずれの研究も、オランダ、ドイツ、日本の各地の招聘講演で発表した。
農業の持続性を脅かす侵略的外来雑草に対して環境保全型農業は強靱か？脆弱か？

環境保全型農業における侵略的外来雑草の侵入・定着状況を把握するために,侵略的外来生物に指定されている南米原産の水草ナガエツルノゲイトウがまん延している千葉県印旛沼周辺地域において,除草剤を利用しないJAS有機栽培体系下の有機水稲田9筆の植生を調査した。耕作者の異なる2筆で水田内へのナガエツルノゲイトウ侵入を確認し,うち1筆は畦畔への定着も認められた。また未侵入の有機水田7筆も,すでにナガエツルノゲイトウが定着している河川から取水していることから今後,水田への侵入リスクは高いと考えられた。また有機水稲栽培体系と慣行栽培体系を比較すると,栽培品種,耕起体系には違いが見られないが,慣行体系では移植直後の初期除草剤に加えて初中期剤による体系防除を採用しているのに対し,有機体系下ではチェーン除草と中耕除草の物理的除草の組み合わせで雑草管理を行っていた。ナガエツルノゲイトウは耕起によって断片化しやすく,断片は容易に萌芽することから,有機体系下のほ場に侵入すると繰り返しの攪乱によってほ場全体に拡散されるリスクも考えられた。一方,耕作者へのヒアリング(計4名)からは全員がナガエツルノゲイトウに対する知識は有していたが,侵入水田の耕作者を含めて実際のナガエツルノゲイトウについて他の草種から正確に識別することはできなかった。従って,有機水稲栽培下では必ずしもナガエツルノゲイトウの侵入が早期に発見されるものではないと推察された。また,ヒアリングからは今のところ,ナガエツルノゲイトウが有機水稲体系下で大きな減収要因となっていないことが伺えた。侵略的外来雑草として南米原産の水田雑草で北米やヨーロッパにも帰化しているナガエツルノゲイトウをモデル植物に,まん延地区の有機水稲田における侵入・定着状況を把握した。また,ヒアリング等から被害実態や対策についても情報を収集した。しかし,慣行農家の被害実態や対策に関する情報収集が遅れており,侵略的外来雑草がもたらす有機・慣行別の農業被害リスクに関するシナリオ作成に向けた必要なパラメータを整理できていない。モデル植物である侵略的外来雑草ナガエツルノゲイトウによる最大損失額を推定するために,慣行栽培体系も含め,減収額や駆除に費やされる労力,コストなどについて農業普及センター等の協力を得てアンケート等で収集する。当初の計画ではヨーロッパの有機農業先進国(フランスやドイツを想定)における侵略的外来雑草の侵入実態や対策およびコスト把握の調査を予定していたが,スケジュールがとれず見送ったため,今年度に改めて海外調査(約25万円×2名)を敢行するので翌年度分として請求する。
エネルギーリサイクルを考慮したモーションコントロール

日本で産業用に用いられているエネルギー量は非常に大きく、COP3の完全な実施を目指すとするとさらに徹底した省エネルギー化が望まれる。本研究はモーションコントロ-ル機器をネットワークで管理することで群全体としての電力変換収支を改善することを目指した研究である。平成13年度は高速分散情報システムによるエネルギーリサイクル情報の伝達について以下のように研究を実施した。モーションコントロール群でエネルギー変換を司るパワーコンバータ機器は、電源から負荷系に電力を供給するばかりでなく回生機能を有することも出来る。そのため、モーションコントロールにおいて力行か回生かを瞬時に把握して、コントロールの最適なタイミングをとることでリサイクルエネルギーの移行がスムースにいくような研究が必要である。基本的には力行と回生のそれぞれのモードを規定されたタイミングに合わせて実行させることでエネルギーリサイクルを実現することをねらっており、そのためのデータ及びコマンドを瞬時瞬時に作成し管理することが必要である。そこで、リアルタイム性に優れたRT-Linuxに時間管理機能を持たせて分散制御システムを構成した。また、ネットワークの遅れを最小にするRT-Messengerを用いたネットワーク管理を導入し、制御系の頑健性とリアルタイム性の両立が図れることを示した。このようなエネルギー収支を局所的に最適化するようなプロセス分散的な制御方式として昨年度に研究を行った動的なシステム結合を適用し、具体的な歩行動作ロボットモーションシステムに適用した。歩行動作はエネルギーの電力供給と回生が複雑に移行するため、各モードの結合状態を定義し定常歩行がそのモード結合の変化の変化により行われるような制御系を構築することに成功した。これにより、複数のモーションコントロールを組み合わせた群制御におけるエネルギーリサイクルシステムの可能性を示すことができた。日本で産業用に用いられるエネルギー量は非常に大きく、今後更に徹底した省エネルギー化が望まれる。また、地球環境問題からもエネルギーの効率的使用が強く要請されている。本研究は、最新の計算機網制御を多数のモーションコントロール群に適用して相互の電力変換収支の協調をとることでエネルギーリサイクルを図り、全体としてのエネルギー効率を引き上げようという目的を持つものである。本年度の研究成果をまとめると次のようになろう。まず、直流母線共通型パワーエレクトロニクス機器群のエネルギーリサイクルを行うための機器群結合を干渉キネマティクスという形で解析することに成功した。干渉キネマティクスはインバータ(あるいは電気機械)の回路結合を表すもので、ブール演算に従う行列で表示できる。この干渉キネマティクスを用いて、望ましいエネルギーフロー(これは可到達行列で表現される)を与えるインバータの結合解を求める設計問題が本年度の研究の中心課題である。研究の結果、この設計問題は可到達行列を結合行列のように扱うことで、簡単に数学的な解が得られることがわかり、機器結合に関する基本設計式を得ることが出来た。このようにして、モーションコントロール群でエネルギー変換を司るパワーコンバータ機器の直流母線を共通化して、エネルギーを効率的に使用するエネルギーリサイクル方法論の基礎が得られた。すなわちモーションコントロール機器群で力行と回生のモードでそれぞれ運転しているインバータ間の協調をとりエネルギーリサイクルを行い全系のエネルギー効率が改善される可能性を示すことができた。本研究はモーションコントロール機器をネットワークで管理することで群全体としての電力変換収支を改善することを目指した研究である。

そこで、リアルタイム性に優れたRT-Linuxに時間管理機能を持たせて分散制御システムを構成した。また、ネットワークの遅れを最小にするRT-Messengerを用いたネットワーク管理を導入し、制御系の頑健性とリアルタイム性の両立が図れることを示した。このようなエネルギー収支を局所的に最適化するようなプロセス分散的な制御方式として昨年度に研究を行った動的なシステム結合を適用し、具体的な歩行動作ロボットモーションシステムに適用した。歩行動作はエネルギーの電力供給と回生が複雑に移行するため、各モードの結合状態を定義し定常歩行がそのモード結合の変化の変化により行われるような制御系を構築することに成功した。これにより、複数のモーションコントロールを組み合わせた群制御におけるエネルギーリサイクルシステムの可能性を示すことができた。
ヨウ化錫液相-液相間転移のシナリオ

ヨウ化錫液体において観測された二液体を熱力学的に安定な二液相と見なし、これら二液相間転移のシナリオを記述するべく始まった本研究は、この研究期間において1)当該二液相が確かに熱力学的に安定な相であることを実験的に示したのみならず、2)これら二液相を含めたヨウ化錫系のポリアモルフィズムが水系、および水型の四面体型オープンネットワーク構造をもつ物質のポリアモルフィズムに同形であることを理論的に示した。後者により、水系では到達し得ない、液相-液相臨界点近傍の研究に新たな道を切り開いたことになる。ヨウ化錫には熱力学的に安定な二液体状態が存在することを我々は放射光X線その場観察によって明らかにしていた。平成22年度の目標はこの二状態間で相転移が起こることを実験的に明らかにし、それを理論的に記述するためのプロトタイプのモデルを構築することであった。KEK-ARのBL NE5Cに設置された高圧発生装置MAX80を用いて1.5GPa、1000K付近の液体構造の精査を行ったところ、この点近傍で分子スケールの構造の圧力に対する急激な変化を観察することができた。平成21年度にSPring-8 BL22XUで検出した同じ点における密度の僅かであるが急激な変化とあわせて考えると弱い一次転移が起こっていることが確実となった。この結果は平成23年6月までに論文投稿し、8月にスペインで開催されるIUCr2011にて発表する。また、高圧下での液体の安定保持方法については低圧結晶相の状態方程式とともにPhysical Review Bに投稿した。以上の観測結果からポリアモルフィズムの記述には局所構造と大域的状態である密度を秩序変数として同時に含むことが本質的に重要であることが分かる。これらのうち、前者、後者をそれぞれプライマリだと考えるSon-Patashinskiモデル、Franzese-Stanleyモデルを取り上げ、ヨウ化錫の相図を平均場近似で計算した。後者からは1.37GPa付近に第二臨界点が現れる。また、臨界点以上の温度領域で密度の極大領域が現れる。これらについては近々論文発表する予定である。揺らぎの影響を取り入れたSon-Patanshinski模型相図平均場近似計算以外の情報がないため、近似の改良の拠り所となるための相図を計算機シミュレーションで求めることを試みた。シミュレーションにはマルチカノニカルモンテカルロ法を採用した。固相1-液相1間、固相2-液相2間、および固相1-固相2間の相境界位置はほぼ平均場計算の結果と一致した。即ち、容易に予想される通り、これらの不連続転移において秩序の揺らぎは本質的に重要ではない。しかしながら、最も着目している液相間の転移は、平均場計算結果と定性的に異なり、出現しなかった!つまり、上記の液相1と液相2は前者が後者中に均一に溶けた、熱力学的には単相の液相が得られたのである。計算の便宜上、平均場計算模型から僅かな変更を施している。現在、この変更を施さない、平均場計算に使用した模型を忠実に計算機上で構成して再計算を行っている。臨界指数を高精度で計算するための手法とツールの整備オフラティス模型の臨界現象を定量的に考察するためのツール整備としてヒストグラム法の実装を行った。変形Lennard-Jones系を対象として選んだ。この系の臨界点の精査を行う前に広範囲に渡る温度-圧力相図を計算によって求めた。特に、融解曲線の数値精度は、これについての唯一の報告であるBroughton-Gilmerのそれを凌駕するものである。この結果をJ.Chem.Phys.に投稿した。オープンな四面体構造を有する不定形多形状態間転移の現象論構築Son-Patashinski模型とFranzese-Stanley模型との融合を試みた。前者に関しては、上に述べた通り、果たして液相間転移を記述しているかが不明になったため、現在、報告者の研究対象であるヨウ化錫系に対して後者を適用して得られた密度異常に関する結果を論文としてまとめている。平成24年度計画に沿って研究を遂行し、以下の成果を得た。【液相間転移の臨界現象】これまでにSon-Patashinski模型とFranzese-Stanley模型を平均場で取り扱い、液相間転移の臨界点を決定してきた。平均場を越えたレベルでの液相間転移の臨界現象を議論する時期に来たといえる。より複雑な計算には、液相間転移を発現せしめる本質的な機構を残したまま、さらに自由度を削減することが望まれる。そこで、これまで提唱されている様々な模型からGirardiら(J. Chem. Phys., 126, 064503 (2007))の模型を計算対象に選んだ。同論文にはMonte Carlo計算結果が報告されている。

まずは平均場計算を行い、定性的な相図を得た。【超高圧下でのヨウ化錫液体多形の探索とその理論的解釈】10 GPa付近でのヨウ化錫液体の構造の放射光X線その場観察を試みた。実験はKEK-ARのNE5Cに設置された高圧発生装置MAX80を用いて行われた。8 GPaをわずかに越えた圧力で液体状態からのX線散乱強度を得ることができた。現在、データの解析を行っているところである。ヨウ化錫の非晶質状態との対応、および超高圧結晶相との関係から、この付近で完全に分子解離した液体が現れると予想している。【融解現象】固体非晶質化は固体内での融解現象だと考えられる。然るに、融解そのものの機構や固相の熱力学的安定限界については今日なおも完全に理解されてはいない。そこで、理想的なモデル物質である、変形Lennard-Jones系を用いて融解現象そのものの解明に着手した。まずは上述のモデル物質の平衡特性を正確に把握する必要がある。そこで、この系の相図を熱力学積分により決定した自由エネルギーとGibbsアンサンブル法によるシミュレーションから精密に決定した。Son-Patashinski模型の微視的な計算が平均場計算と定性的に異なる結果を与えたためである。報告者の計算が正しければ、これまで出版されてきた同模型、およびその発展模型によって液相間相転移は記述できないことになる。従って、結論を公表する前に慎重に問題を検討したい。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記11の問題を早急に検討し、結果の公表にこぎつける。その後は、当初の予定通り、第二臨界現象の記述には気-液相の存在だけでなく、複数の固相の存在が不可欠である、というシナリオを完成するための統一模型の構築を行う。
β溶血性口腔連鎖球菌が産生するストレプトリジンSホモログの病原因子としての真価

本研究では、ヒト口腔内常在細菌叢を構成するアンギノーサス群連鎖球菌(AGS)のβ溶血性サブグループにおいて、これまで不明であったβ溶血因子がペプチド性溶血毒素ストレプトリジンS(SLS)のホモログであることを明らかにした。また、β溶血性Streptococcus anginosus subsp. anginosusのSLSホモログ依存的な細胞障害性について検討した結果、赤血球に対する細胞障害性と比較すると作用は穏やかだが、被検菌との共培養条件下で培養細胞に細胞障害が誘導されることを確認した。以上の結果から、β溶血性AGSにおいてSLSホモログの細胞障害因子としての関与が示唆された。我々はこれまでに、ヒト口腔内常在細菌叢を構成するアンギノーサス群連鎖球菌であるStreptococcus anginosus subsp. anginosusのβ溶血性を示すサブグループ(β-SAA)の溶血因子がペプチド性溶血因子であるストレプトリジンS(SLS)のホモログであることを明らかにしており、平成25年度はβ-SAAの感染に対するSLSホモログに依存的な応答反応を細胞レベルで検討することを目的に研究を行った。本年度の検討結果より、まずβ-SAAが産生するSLSホモログの細胞障害性についてヒト由来培養細胞を対象として検討した結果、赤血球と比較して培養細胞に対する障害性は著しく弱いことが明らかとなった。そこで、次にβ-SAAとの共培養による細胞障害性について検討した結果、SLSホモログの産生状況に依存した細胞障害性を示す傾向が確認された。これは、一般的には非(弱)病原性菌と認識されているアンギノーサス群連鎖球菌の中には、赤血球のみならず細胞に対しても障害性を示すサブグループが存在するということを示唆し、アンギノーサス群連鎖球菌の病原性を再認識する上で意義のある結果であり、かつ重要性が高い知見であると思われる。なお、SLSホモログ依存的な細胞応答反応についてさらに詳細な解析を行うために、実験条件の追加検討や最適化を含めたさらなる検討が効果的であると考えられ、現在進行中である。また、本年度の研究を進めて行く過程において、β-SAA以外のβ溶血性を示すアンギノーサス群連鎖球菌(S. anginosus subsp. whileyiおよびS. constellatus)のβ溶血因子もSLSホモログであることを明らかにし、この成果については雑誌論文として発表した。本年度は、前年度から継続して、1.ストレプトリジンS(SLS)ホモログ依存的な細胞応答反応を担う因子の特定、および2.SLSホモログの細胞障害性を評価するための実験条件の更なる最適化、などに関する検討を行った。1.に関しては、口腔由来株化細胞を対象として、β溶血性Streptococcus anginosus subsp. anginosus(β-SAA)との共培養条件におけるサイトカイン遺伝子の発現を検討したが、結果として顕著な変動は確認されなかった。しかしながら、顕微鏡観察ではβ-SAAとの共培養に伴う細胞障害性が確認されたことから、細胞膜に対するSLSホモログの障害性に関する検討を行った。その結果、意外にも乳酸デヒドロゲナーゼの漏出による評価法ではSLSホモログ依存的な細胞膜障害性は確認できなかった。以上より、SLSホモログは標的細胞に顕著な膜障害性を示すことなく何らかのメカニズムで細胞内に取り込まれ、最終的にミトコンドリアに対して障害を引き起こしている可能性が示唆された。また、適切なin vivo実験の実施を目的として2.に関する検討を進めた結果、β-SAAのβ溶血性はウシ胎児血清存在条件下において増強且つ安定化されることを確認した。この詳細なメカニズムについては不明であり検討を継続しているが、この知見はin vivo条件におけるβ-SAA由来SLSホモログの増強を示唆するもので大変興味深い。以上より、β-SAAのSLSホモログは健康な口腔内では悪影響を及ぼさないが、口腔内の創傷部位や血流中、および深部臓器などの血液(血清)成分が存在する環境下においてはSLSホモログの細胞障害性が増強されている可能性が示唆された。これらは、β-SAAのSLSホモログ依存的な病原性を考える上で重要且つ意義のある成果である。医歯薬学本年度は、β-SAA感染に対するSLSホモログ依存的な応答反応を細胞レベル(in vitro)で明らかにすることを目的とし、具体的には、SLSホモログに依存したβ-SAA感染に対する炎症性サイトカインの産生変動やその遺伝子発現の調節、さらに関連するシグナル伝達因子の動態に注目した研究を計画した。本年度の研究により、β-SAAとの共培養条件において、SLSホモログ依存的な細胞障害性を確認することができた。

この際、実験条件の検討や設定に予想以上の時間と労力を要し、結果として本年度内にSLSホモログ依存的な細胞応答反応に関わる具体的な因子(サイトカインやシグナル伝達因子)を特定するまでは至らなかった。しかしながら、基盤的な実験条件は確立できたということで、以後の実験については当初計画まで進め、さらに展開できると考えている。なお、本年度の研究を進めていく過程で、コレステロール依存性細胞溶解毒素を産生するS. intermesiusおよびβ-SAA以外のβ溶血性を示すAGSのβ溶血因子がSLSホモログであることを明らかにすることができ、β溶血性口腔連鎖球菌が産生するSLSホモログの病原因子としての真価を検討する上で大きな進展があった。その成果は雑誌論文として発表できたことなど、本研究の成果は着実に得られている。以上を踏まえた上で、総合的な達成度として「(2)おおむね順調に進展している。」と自己点検により評価する。今後の推進方策として、まず平成25年度の検討で確立した実験条件において、in vitroにおけるSLSホモログ依存的な細胞応答反応に関わる具体的な因子(サイトカインやシグナル伝達因子)の特定を目指し、可及的速やかに検討を進める。これまでの検討によって基盤的な実験条件はほぼ確立できている状況にあるが、より明確な結果を得るためにはさらなる実験条件の検討など(具体的には検討対象細胞の選定や被検菌と検討対象細胞との共培養に関する詳細な条件の設定など)が必要であることも考えられ、これも含めてin vitroでの検討を急ぎ完了させる。in vitroにおける検討結果が得られた上で、その検討結果に基づき、平成26年度の研究実施計画として計画しているSLSホモログに依存したβ-SAA感染に関する(可能であれば、SLSホモログを産生する他のβ溶血性AGSの感染についても)動物個体レベル(in vivo)での検討を行う。この実験の流れは、動物実験を適切に行うためにも必要不可欠であり、本研究の当初計画を達成するためにさらに研究に邁進する所存である。なお、SLSホモログに依存したβ-SAA感染を検討・評価するためにはin vivoでの実験は必須であると考えているが、in vitroでの検討結果によってはin vivo実験の必要性を検討する状況に直面する可能性も考えられる。その場合は、適切な動物実験の遂行の観点より、その状況に応じて適宜判断して対応する。3月末に開催された学会出張費などの支払いが現時点で完了していないため。4月に支払いが完了する予定である。
新生児・乳児におけるミダゾラムによる逆説的反応発現リスク因子の解析

【目的】本申請研究においては、新生児急性期病棟で鎮静に対して繁用されるミダゾラムに関し、治療上の障害となる過興奮やペダル漕ぎ様の不随意運動等の逆説的反応に着目し、その発症リスクを上昇させる患者要因を反映する情報を検索し、ミダゾラムの投与開始時に逆説的反応の発症リスクを事前に評価・予測できる判別法を構築する事を目的として研究を行った。【方法】2011年1月から2014年9月に、東京大学医学部附属病院の新生児集中治療室に入院していた出生後1年未満の乳児・新生児を対象とし、ミダゾラム使用患児に関して、基礎情報、疾患情報、臨検値等の情報をカルテより抽出し、逆説的反応発現患児と発現しなかった患児の比較をした。【結果】性別、修正在胎週数、疾患情報に関して逆説的反応発現と相関性は認められなかった。一方、身長、体表面積において負の相関性が認められた。また、臨検値に関し、血清カリウム値(K)とC反応性蛋白(CRP)で正の相関性が認められた。そこで、これらに関してROC曲線を用いて解析した結果、Kに関してAUC値が0.695となり、逆説的反応発現と最も強い正の相関性が認められた。予測精度の向上の為、KとCRPに加えてその他の臨検値を組み合わせた逆説的反応発現リスクの予測モデルを構築し、多重ロジスティックス回帰(MLR)解析を行い、得られたMLRモデルに関してROC曲線を用いて解析した結果、AUC値は0.739を示し、各種臨検値を単独で使用した場合より高い精度で逆説的反応発現患児を分離できる事が示された。さらに偽陰性率を20%に設定してその予測精度を検証した所、陽性と判定される患者の約6割において逆説的反応発現が認められた。今後は更に症例数を増やすとともに、ミダゾラムの血中濃度と逆説的反応発現との関係性の評価や逆説的反応発現と相関する新たなバイオマーカーの探索を視野に入れて研究を行っていく。
生体情報分子を電気刺激放出する新機能材料の設計

1.目的生体内では神経トランスミッタ,あるいはホルモンなどの分子を情報媒体として巧妙に情報の伝達,処理が行われている.しかしこのような分子情報伝達システムを非生体系で実現する試みは,まだほとんど行われていない.本研究は神経シナプス前膜をモデルとして,情報分子である神経トランスミッタを貯留し,電気パルス刺激の印加によってこの情報分子を放出するような新しい機能材料を設計,製作し,その基本作動特性を明らかにすることを目的とした.2.方法および成果導伝性高分子であるポリピロール膜は電位制御により膜荷電を大きく変化させ得ることから,グルタミン酸などのイオン性神経トランスミッタを静電的に貯留し,電位シフトによって放出する機能材料に適用できるものと期待した.ポリプロール膜は電解合成によって基板電極上に調整できる.本研究では第1にポリピロール膜の合成条件およびポリピロール膜被覆電極を用いた水中でのイオン性分子の電気化学取り込み,放出特性を検討した.その結果合成時の共存アニオン種の工夫などによって膜の微細構造を制御し,イオン性分子の電気化学取り込み放出速度の向上を計り得ることが明らかとなった.ついでポリピロール膜被覆電極をグルタミン酸などイオン性神経トランスミッタを含む水溶液中で電位制御し,トランスミッタを貯留し,その後緩衝液中で電位シフトによって放出できることを電気化学測定および蛍光定量などにより明らかにした.放出速度,量は印加パルスの電圧および時間幅によって制御できることが示された.またポリピロール被覆微小電極によって神経シナプス前膜と同様にトランスミッタをミリ秒幅の電気刺激によって放出し得ることを明らかにした今後,神経系とのインターフェイスデバイスとしての展開が期待される.1.目的生体内では神経トランスミッタ,あるいはホルモンなどの分子を情報媒体として巧妙に情報の伝達,処理が行われている.しかしこのような分子情報伝達システムを非生体系で実現する試みは,まだほとんど行われていない.本研究は神経シナプス前膜をモデルとして,情報分子である神経トランスミッタを貯留し,電気パルス刺激の印加によってこの情報分子を放出するような新しい機能材料を設計,製作し,その基本作動特性を明らかにすることを目的とした.2.方法および成果導伝性高分子であるポリピロール膜は電位制御により膜荷電を大きく変化させ得ることから,グルタミン酸などのイオン性神経トランスミッタを静電的に貯留し,電位シフトによって放出する機能材料に適用できるものと期待した.ポリプロール膜は電解合成によって基板電極上に調整できる.本研究では第1にポリピロール膜の合成条件およびポリピロール膜被覆電極を用いた水中でのイオン性分子の電気化学取り込み,放出特性を検討した.その結果合成時の共存アニオン種の工夫などによって膜の微細構造を制御し,イオン性分子の電気化学取り込み放出速度の向上を計り得ることが明らかとなった.ついでポリピロール膜被覆電極をグルタミン酸などイオン性神経トランスミッタを含む水溶液中で電位制御し,トランスミッタを貯留し,その後緩衝液中で電位シフトによって放出できることを電気化学測定および蛍光定量などにより明らかにした.放出速度,量は印加パルスの電圧および時間幅によって制御できることが示された.またポリピロール被覆微小電極によって神経シナプス前膜と同様にトランスミッタをミリ秒幅の電気刺激によって放出し得ることを明らかにした今後,神経系とのインターフェイスデバイスとしての展開が期待される.
コネクシンの遺伝子変異解析による徐脈性不整脈の病因研究

初年度は,徐脈性不整脈の症例の選択を行ってきた。徐脈性不整脈の症例は,九州大学医学部附属病院の洞不全症候群や房室ブロックおよびこれらに対してベースメーカー植え込み術を施行した症例で,器質的心疾患は除外した。得られた血液検体の白血球からDNAの抽出・精製を行い、DNA変異のスクリーニングを試みている。今年度は集められたDNAサンプルからの遺伝子変異の検索と同定・解析を以下の手順で進めている。コネクシン(Cx)のCx40(1077 base),Cx43(1149 base),Cx45(1191 base)について各々4セットのプライマーを設定し,PCRにてコネクシンのフラグメントを増幅し,これをホルムアルデヒド中で熱処理し,非変性ポリアクリルアミドゲルにて電気泳動,DNA-本鎖高次構造多型(SSCP)を解析する。しかし現段階で明らかなCxのmutationは得られていない。徐脈性不整脈の症例における心臓刺激伝導系のコネクシンは遺伝子変異によって機能変化している可能性も十分にあるが、一方で遺伝子変異は起こっておらず,変異のないコネクシンが加齢とともに退行変性(正常に機能しているコネクシンの数的減少)している可能性や、生成・分解をくり返すコネクシンが細胞表面へ発現する際に興奮伝導に重要な配列・配向を維持するか(機能しているコネクシンの分布の変化)という問題も多分に含まれていると考えられた。平成11年度科学研究費補助金を交付して頂き,当初の研究目的と研究計画にそって,本年度予定の研究を進めてきた。その概要は研究課題にあるように永久ペースメーカーの植え込み後の,また植え込み術を必要とするような洞不全症候群や房室ブロックなどの徐脈性不整脈の症例を選定することであった。現在ホルター心電図や心臓電気生理学的検査により該当する徐脈性不整脈の症例を約十数例登録中であり,またその末梢血リンパ球を分離後,凍結保存中である。来年度以降これらのサンプルにおいて,心筋細胞間結合蛋白であるコネクシンの遺伝子変異の有無を検討する予定である。仮に変異クローンが得られれば更にその機能解析を行なう予定である。これには1)変異クローンの塩基配列の決定後,発現ベクターの構築によって培養細胞系で発現させた後パッチクランプ法でコンダクタンスを測定する,2)脂質平面膜へ変異クローンを植え込み後,イオン環境や高エネルギーリン酸化合物,種々のリン酸化酵素を変化させて変異クローンにより構成されたコネクシン開閉の細胞内制御因子を同定する予定である。