hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遠隔演奏システムを活用した遠隔音楽教育カリキュラムの開発と教育効果の検証

(2)自動演奏ピアノによる音楽鑑賞とオーディオ装置による音楽鑑賞の違いについて音楽鑑賞の場面では、一般的にCD等を用いてのオーディオ装置による鑑賞が定着しているが、その代わりに自動演奏ピアノを用いた場合、鑑賞者にどのような影響を与えるかについて実験を行った。脳生理学的な見地からの検証を行うために、大脳皮質の脳血液動態(ヘモグロビン量)を計測することができる光トポグラフィを用いた。実験終了後に自動演奏ピアノとオーディオ装置の違いに関わる質問紙調査を実施した。被験者は8名とした。自動演奏ピアノは実際のピアノの音ということで被験者に受け入れやすいのではないかと予想したが、実験の結果、オーディオによる音楽鑑賞の方がリラックスできるなどの傾向がみられ、光トポグラフィによる分析結果についても個人差が大きいことがわかった。平成22年度は,遠隔交流授業モデルを中心としたカリキュラムの開発と教育効果の実証に関わる研究を中心に行った。具体的には,日本と韓国の中学校間の遠隔交流授業モデルを考案した。授業実践では,日本のA中学校と韓国のB中学校を光回線で接続し,映像と音声はテレビ会議システムを用い,遠隔演奏システムにはインターネット経由で演奏情報を送受信するヤマハDisklavier E3シリーズのグランドピアノを使用した。授業カリキュラムには,ピアノ演奏発表,伝統的歌唱曲の紹介,そして同一のピアノ演奏による合唱という内容を含めた。同一のピアノ演奏による合唱とは,A中学校の伴奏者によるピアノ演奏がB中学校でも同時に演奏されるので,国境を越えて同一のピアノ演奏で歌うことができるというものである。このことは世界的にも初の試みとなった。実践結果については,A中学校,B中学校の生徒を対象とした質問紙調査をもとに統計的に分析を行った。主な結果は次の通りである。相手国への関心,相手国の音楽への関心についそは,授業前後で比較した結果,授業後の方が,その評価が有意に高くなった。授業内容については,ピアノ演奏発表の場面の満足度が最も高いという結果となった。映像データ,音声データ・演奏データをできる限り同期することができるように技術的に調整した結果,遅延の問題は概ね解消することができた。なお,これらの実践は,財団法人ヤマハ音楽振興会ヤマハ音楽研究所およびヤマハ株式会社の協力を得て実現したものである。本年度は研究最終年度ということで,遠隔演奏という行為そのものの価値について注目し,特に遠隔演奏による音楽鑑賞が脳生理学的にはどのような影響を及ぼしているかについての検討も行ったが,このことについては予備的な実験段階で終了することとなった。
ナノ～マイクロスケールでのπ分子ワイヤーの電荷輸送特性評価

共役高分子は、有機電界効果トランジスタや有機太陽電池への応用が期待されている。フィルム中の電荷キャリア移動度は、分子間スタックやグレインサイズ・バリアに大きく左右されるが、高分子鎖本来が持つ分子内移動度は高いと考えられる。しかし、後者の測定はTime Of Flight (TOF)法やField Effect Transistor (FET)法などの従来の直流型測定法では困難である。一方、時間分解マイクロ波伝導度測定法(TRMC)のような交流型測定法では、電極との接触なしに電荷移動度を算出することができる。π共役分子ナノワイヤーとしてアモルファス性の共重合体を対象とし、TRMCによる1次元分子内電荷移動度を評価した。その結果、2種のπユニットから成る共重合体の導入割合が1:1付近で移動度は0.7から0.3 cm2/Vsまで急激に減少し、その後、1種のホモポリマーでは0.7 cm2/Vsまで回復した。この現象は密度汎関数法で得られるラジカルカチオンの非局在性と分子の“形"と相関があると考えられる。一方、FETでは10-510-7 cm2/Vsオーダーの移動度が得られ、さらに全く異なる導入割合依存性を示した。マクロな移動度は重量平均分子量と再配向エネルギーを乗じたパラメータとの間に相関があることが示唆された。このように、評価する空間スケールによって電荷キャリア移動度の値は大きく異なり、さらにそれを決定する要因も変わってくることが分かった。有機トランジスタなどの実際のデバイスでは、長距離並進輸送を反映したマクロな電荷移動度が重要であるが、ミクロスケールの高い電荷移動度をいかに長距離輸送に反映するかが、さらなる性能向上において鍵となる。24年度が最終年度であるため、記入しない。しかし、後者の測定はTime Of Flight(TOF)法やField Effect Transistor(FET)法などの従来の直流型測定法では困難である。特に、polystyreneなどの絶縁マトリックス中に分散させることで、分子間移動度の寄与を最大限排除し、高分子鎖の形、電子状態に直接相関した情報が得られることが期待される。しかし、絶縁マトリックスに分散させた場合は、直流型測定法などで光励起電荷キャリア発生効率φを求めることは不可能であるため、過渡吸収分光法でφを見積もらなければならない。ペリレンビスイミドは720nm付近に特徴的なアニオンラジカルの吸収を持っており、さらに多くのドナー高分子との間で光誘起電子移動が観測される。そこで今回、ペリレンジイミド(PDI)に二重結合を修飾し、styrene分子とラジカル重合させることで、PDI-styrene共重合体を合成した。TRMC法を用いて測定された分子内伝導度と、過渡吸収分光法により測定されたキャリア生成密度とを組み合わせることにより、電子受容性マトリックス内に孤立分散したp型共役高分子の分子内電荷移動度の完全定量測定が可能となる。また、p型共役高分子とPDIとをマトリックス中に分散させたものと比較を行うことにより、マトリックスに直接アクセプター分子を導入する効果について見当を行った。その結果、代表的なp型共役高分子である立体規則性ポリチオフェンを対象とし、新規電子受容性絶縁マトリクスを用いた完全実験定量に成功した。

申請書に記載したナノマイクロスケールの電荷輸送特性評価のための新規絶縁マトリクスの開発について、H23年度中にその合成と実際の測定定量まで行うことができたので、おおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、このマトリクスを使って有機薄膜太陽電池のp型高分子として注目されているドナー・アクセプタータイプの低バンドギャップ高分子の分子内電荷移動度定量を行う。併せて、通常の電極を用いた電荷移動度定量法であるFET・TOF・SCLC評価を行い、ナノマイクロスケールの電荷輸送特性を包括的に明らかにする。さらに、n型高分子の分子内電荷移動度定量のためのp型絶縁マトリクスを設計・合成する。これにより、多種の材料に対して単に混ぜて塗布することで"分子内電荷輸送特性"を評価することができると考えられる。
有機溶媒電気化学プロセスによる自己組織化ポーラス層創成とその工学応用

本研究では、有機溶媒中での電解処理により様々な金属表面のポーラス化を試み、過塩素酸イオンを含む有機溶媒中においてステンレス鋼、ニッケル基合金、コバルト・クロム合金およびチタン表面の、硫酸及びフッ化水素を添加した有機溶媒においてバナジウム表面のポーラス化に成功した。形成したポーラス層の形態は電解電圧、電解処理時間により変化することが明らかとなった。またステンレス鋼表面をポーラス化することにより細胞活性と耐食性の向上を同時に達成しうることを見出した本研究では、有機溶媒中での電解処理により様々な金属表面のポーラス化を試み、過塩素酸イオンを含む有機溶媒中においてステンレス鋼、ニッケル基合金、コバルト・クロム合金およびチタン表面の、硫酸及びフッ化水素を添加した有機溶媒においてバナジウム表面のポーラス化に成功した。またステンレス鋼表面をポーラス化することにより細胞活性と耐食性の向上を同時に達成しうることを見出したこれまでの研究により過塩素酸および水分を含むエチレングリコール中での電解処理によりSUS316ステンレス鋼表面にナノメートルオーダーの孔が形成することが明らかとなっている。本年度は、このステンレス鋼表面ポーラス化現象発現に及ぼす電解電圧、電解溶液といった電気化学条件および材料因子の影響について調査した。その結果、以下のことが明らかとなった。1)有機溶媒に水分を加えずに大気開放下で電解処理を行った場合、ポア形成速度は著しく低下し、一方水分を加えすぎた場合電解処理を安定して行えずポアの規則性は低下することが明らかとなった。また、水分量を最適化することによりわずか1秒の電解処理でもSUS316ステンレス鋼表面をポーラス化できることが分かった。2)電圧が2070Vの範囲で電解処理を行った場合、SUS316鋼を安定して電解処理を行うことができ、電解電圧の増加にともないポア径は増大し均一性も高くなるが、80V以上では電解が不安定となりポア径の均一性は著しく低下することを明らかにした。3)SUS316ステンレス鋼以外にも、SUS304, SUS310S, SUS440といった様々なステンレス鋼やFe-11Cr合金などにおいても電解処理によってポーラス層を形成することが可能であった。またポア径は鋼中、合金中のCr量に依存し、Cr量が高いほどポア径は小さくなる傾向が見られた。さらにポア径の規則性もCr量によって変化し最適量が存在することが明らかとなった。本年度は有機溶媒電気化学プロセスによるステンレス鋼表面のナノポーラス化の際に有機溶媒中に含まれる水分の影響や材料組織の影響、その他の金属・合金への適用性ならびに表面ポーラス化したステンレス鋼の生体適合性評価を行った。ステンレス鋼表面ポーラス化は過塩素酸を加えたエチレングリコール中での電解処理により行われるが、その際に有機溶媒に水分を加えなかった場合にはポアはほとんど成長しなかった。極微量の水分を加えた場合、ポア形成速度は著しく増大した。しかし水分を添加しすぎた場合には電解処理を安定して行えなかった。過塩素酸を加えたエチレングリコール中での電解処理によりインコネル合金表面にもステンレス鋼と同様にナノポーラス構造が形成した。一方、同溶液中での電解処理ではコバルト・クロム合金はナノポーラス化しなかった。また、バナジウムに関しても検討を行い、フッ酸および硫酸を含むエチレングリコールもしくはグリセリン中での電解処理により直径が数十nmのポアが試料表面全体に形成し、その直径は電解電圧に比例して増大すること、また電解開始直後に急激に増大したのちほぼ一定となり、ステンレス鋼表面のポーラス化と同様の挙動を示すことが分かった。表面ポーラス化したステンレス鋼の生体適合性を評価するため、生体用金属材料として使用されるSUS316ステンレス鋼表面に電解処理により平均ポア径を約25nmから175nmの範囲で変化させたポーラス構造を形成し、その表面にマウス頭蓋揖由来骨芽細胞様細胞を播種し細胞増殖挙動ならびにAPL活性測定を行った結果、細胞増殖挙動についてはポア径の影響は見られず、ざらに表面ポーラス化していない試料とも同様の増殖挙動を示し、表面ポーラス化の効果は見られなかった。一方、ALP活性については、ポア径の影響が見られ、直径が約25nmのポアを形成した試料で最も高い活性を示し、表面ポーラス化の効果が見られた。本年度は有機溶媒を用いた電解処理中に電解液へ溶出するイオン分布を調査しナノポーラス層形成過程を検討するとともに様々な金属基板へのナノポーラス層形成を検討した。またナノポーラス層が形成したステンレス鋼の生体用金属材料への適用を検討した。具体的にはナノポーラス層を形成したステンレス鋼に模擬生体環境下でひずみを付与し、ステンレス鋼表面に形成した酸化物皮膜が破壊された際の耐食性を評価した。過塩素酸を含む有機溶媒中でのステンレス鋼の電解処理において、ステンレス鋼の主成分である鉄、クロム、ニッケルは電解液中の、試料表面近傍に濃縮し、各濃度は電解電圧とともに増加し、電解電圧がナノポーラス層が形成する電圧まで到達すると、増加割合は緩やかになった。このことよりナノポーラス層形成には電解処理中に試料表面近傍にイオン濃縮層が形成することが必要であることが示唆された。本研究では様々な金属基板へのナノポーラス層形成を試みたが、過塩素酸を含む有機溶媒中での電解処理によりナノポーラス層が形成したのは本研究で検討した範囲ではステンレス鋼とインコネル合金のみであった。

両合金と同様に、クロムを多く含むコバルト・クロム合金では過塩素酸含有溶液ではナノポーラス層を形成しなかったが、過塩素酸塩含有溶液を用いた場合、コバルト・クロム合金においてもナノポーラス層が形成することを見出した。コバルト・クロム合金は水溶液中では表面酸化皮膜に合金主成分であるコバルトがほとんど入らず、ステンレス鋼では主成分の鉄は多く含まれることから、過塩素酸の代わりに過塩素酸塩を使用することにより有機溶媒中の水分を減少させたことからコバルトの溶解が抑制され、その結果、ナノポーラス層が形成したと考えられる。またステンレス鋼のひずみ付与中の耐食性は電解処理により表面にナノポーラス層を形成することにより大きく向上することが明らかとなった。本年度はステンレス鋼表面のナノポーラス化に及ぼす有機溶媒に含まれる水分の影響、材料組織など材料因子の影響を検討し、さらにステンレス鋼以外の金属表面のナノポーラス化としてバナジウムについて検討しバナジウム表面でも電気化学条件を最適化することにより表面ポーラス化可能であることを示した。またナノポーラス化したステンレス鋼表面の生体適合性評価も行った。このように本年度計画した項目をほぼ実施することができたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。有機溶媒電気化学プロセスによる金属基板表面ポーラス化挙動のさらなる理解のため、基板の影響についてはさらなる調査が必要である。よって、本年度ポーラス化できなかったコバルト・クロム合金を、電解条件を変えてポーラス化の可否を検討し、さらにクロムを含まない合金として鉄・ニッケル合金などを、さらに銅、亜鉛、錫など純金属を対象にした研究も行う。また、表面ポーラス化したステンレス鋼の生体適合性評価、マイクロ・ナノパターニングによる細胞配列・遊走方向制御に関する検討を加えるとともに、機能性電極としての評価も行う。
電磁場・熱場連成解析による超電導体中のクエンチ伝播評価

一般に用いられている臨海状態モデルに基づく電流分布は、磁束量子が勾配を持って分布し、その結果得られると解釈できる。そこで、分子動力学的手法に基づいて、温度場が変化し磁束流・磁束クリープが存在する場合の磁束量子の分布を求め、その結果を基に温度変化を考慮することの可能なモデルを構築することに成功した。その結果、温度上昇時すなわち臨界電流密度が減少する場合には、従来の臨界状態モデルが適用可能であることが分かったが、逆の場合には、巨視的な電流密度の変化は現れず、電流密度が臨界電流密度より低くなり、臨界状態モデルが適用できないことが明かとなった。次に新たに得られたモデルに基づいて、温度変化が存在し、磁束流・磁束クリープの影響を考慮した場合の巨視的な電流分布を、有限要素法に基づいた電磁場・熱場連成問題解析コードで評価した。すなわち、ヒステリシス損失・磁束流によるエネルギー損失等を求め、熱場解析の熱源として評価し、熱場解析を実施し、得られた温度分布に従い、臨界電流密度・磁束流による等価抵抗・物性値を変化させ、再び電磁場解析を実施した。従って、例えば温度上昇の場合には臨界電流密度が低下し、電磁場解析の結果、磁束流が発生し、更なる温度上昇をまねき、最終的にはクエンチに至るが、この変化の様子を数値解析によって詳細に評価し、クエンチが進展する時とクエンチからの回復が期待できる場合の境界である安定限界を求めた。この結果、印可磁場が比較的小さい場合には従来からの簡単なモデルによる安定限界とほぼ良い一致を示したが、核融合炉条件の強磁場下では、磁束流による発熱が局在化するため、安定限界が非常に低下することが、明らかとなった。
微小乳頭状および簇出型浸潤様式の機序に関する包括的研究

肺腺癌における微小乳頭状構造(micropapillary pattern, MPP)はリンパ節転移と相関する有意な予後不良因子である。我々はMPP陽性肺腺癌では、大腸癌浸潤先端部におけるtumor buddingと類似した簇出型浸潤様式small cluster invasionを高率に呈し、リンパ管侵襲を伴うことを報告した。この簇出型浸潤様式の機序の解明が本研究の目的である。肺癌組織のmicrodissectionとmiRNA arrayによって、MPP陽性腺癌において有意に発現増強したhsa-miR-663bを見出し、in situ hybridizationにて局在を確認した。この研究の目的は癌組織標本の簇出型浸潤部と非簇出型浸潤部より、microdissection (MD)にてRNAを抽出し、miRNA arrayを施行して簇出型浸潤関連miRNAを解析することである。25年度は大きく以下の2つの検討を行った。1)肺癌における簇出型浸潤例である微小乳頭状構造(MPP)を示す腺癌組織2例とMPPを伴わない腺癌組織2例を用いてMDを行い、miRNA arrayを施行した。2)肺腺癌におけるMPPおよびsmall cluster invasionと同様に、大腸癌先進部におけるtumor budding/sprouting (TB)部においても、c-METリン酸化が重要な役割を果たしているかについて検討を行った。第1の課題については、次項目に記載のごとく若干の遅延はあったが、MPP陽性肺腺癌2症例vs陰性肺腺癌2症例のmiRNA arrayが済み、Venn Diagram解析のすべての組み合わせで3倍以上up-regulateしたもの(12プローブ)、2.5倍以上down-regulateしたもの(12プローブ)、およびVolcano Plotによる解析にて有意に(P<0.05, 2倍以上のup/down)up-regulateまたはdown-regulateしたもの(それぞれ11プローブ、7プローブ)を主として解析続行中である。第2の課題については、大腸癌139例において、低TB群と比較して、高TB群では浸潤先端部において有意にc-METの発現とリン酸化が亢進しており、c-METリン酸化の高い群では無再発生存が有意に短くなっていた。先に明らかにしたMPP陽性肺腺癌におけるc-METの発現とリン酸化の亢進と同様の結果であり、簇出型浸潤部においてHGF-c-MET系を介した共通の機構が存在すると考えられた。24年度は大きく2つの検討を行った。1つは肺癌における簇出型浸潤例である微小乳頭状構造(MPP)を示す腺癌組織を用いて、MDからRNA抽出およびmiRNA arrayまでの過程の条件設定とその施行。もう一つは、肺腺癌のIASLC新分類が提唱され、微小乳頭状優位型が新たに腺癌分類に加わったが、MPPに関しては本当にその亜型のみの検討でよいのか、従来のごとく腫瘍全体の10%以上を占める場合には解析に含めるべきかの再確認を行った。第1の課題については、専用のHE染色を用いる方が病変部位の特定が容易となった。miRNA arrayの施行には130 ng/μlが必要だが、当初MD 1capより得られたRNA量が少量であったため、1capあたりのMD時間を1時間以内と限定し、すぐにRNA抽出することによって、収量を20 ng/μlまで増やすことができた。現在、1cap1時間のMDを4回施行し、計4capより当日中にRNAを抽出し、2回分を一緒にエタ沈で濃縮し、miRNA arrayに用いている。現在、肺腺癌MPP陽性/陰性症例のmiRNA arrayを施行、解析中である。第2の課題については、肺腺癌436例について、MPPの有無と予後の関係について解析を行った。その結果、MPP陰性例と比較して、MPP優位型症例および腫瘍全体の≧10%にMPPが認められるMPP陽性症例では、5生率はOS、DFS共に有意に低下していたが、後二者間での有意差はなかった。従ってMPPは優位型のみならず、≧10%に認められるものは解析対象とするべきだと考えられた。肺癌における簇出型浸潤例である微小乳頭状構造(MPP)を示す腺癌の解析と、同様に簇出型浸潤例である大腸癌先進部におけるtumor budding/sprouting (TB)における解析を行っている。後者に関しては、すでに、高TB群では浸潤先端部において有意にc-METの発現とリン酸化が亢進して、短い予後とも相関し、MPP陽性肺腺癌におけるc-METの発現とリン酸化の亢進と同様の現象が生じており、簇出型浸潤部においては共通してHGF-c-MET系を介した機構が作用していることが推定された。

前者に関して26年度には、MPPを示す浸潤癌vs MPPの無い非浸潤癌(Array1)、MPPを示す浸潤癌vs MPPの無い浸潤癌(Array2)、MPPの無い浸潤癌vs MPPの無い非浸潤癌(Array3)の組み合わせで、それぞれ2症例のFFPEよりMDを用いてtotal RNAを抽出し、microarray解析を行った。Microarray dataの標準化および解析はAgilentTechnologies社のGeneSpringを使用。3回のマイクロアレイ全てで確認された成熟型microRNAは261個だった。得られた解析結果からHeat Map図を作成し、クラスターに分類。MPP関連miRNAを解析する目的で、Array1で有意な変動があり、Array3で変動のないmicroRNAを抽出。絞り込んだ10個のmicroRNAをreal time RT-PCRにて確認した。一方、Array2で増減いずれかの変動があり、かつArray3で変動のないmicroRNA6個も抽出し、real time RT-PCRで確認した。内在性コントロールはRNU6Bを使用した。抽出したmicroRNAについて、miRWalkおよびTargetScanを用いて、予測ターゲットmRNAの探索を行い、さらにその予想されるターゲットmRNAのpathway, Gene Ontology, Annotation等の解析をDAVIDにて行っている。この研究の目的は癌組織標本の簇出型浸潤部と非簇出型浸潤部より、microdissection (MD)にてRNAを抽出し、miRNA arrayを施行して簇出型浸潤関連miRNAを解析することである。肺癌における簇出型浸潤例である微小乳頭状構造(MPP)を示す腺癌の解析と、同様に簇出型浸潤例である大腸癌および頭頸部癌の先進部におけるtumor budding/sprouting (TB)の解析を行っている。後者に関しては、外耳道癌において、高TB群では有意に生存が短縮し、TBの程度(grade)と癌細胞におけるLaminin 5-&#611;2 (Ln5-&#611;2)発現は有意に相関することを明らかにした。多変量解析にて、高TB gradeは病期と独立した予後不良因子であった。肺腺癌における微小乳頭状構造(micropapillary pattern, MPP)はリンパ節転移と相関する有意な予後不良因子である。我々はMPP陽性肺腺癌では、大腸癌浸潤先端部におけるtumor buddingと類似した簇出型浸潤様式small cluster invasionを高率に呈し、リンパ管侵襲を伴うことを報告した。この簇出型浸潤様式の機序の解明が本研究の目的である。肺癌組織のmicrodissectionとmiRNA arrayによって、MPP陽性腺癌において有意に発現増強したhsa-miR-663bを見出し、in situ hybridizationにて局在を確認した。前年度の共同機器センターにおけるmicrodissection機器の更新により、すでに行っていたmicrodissectionからRNA抽出およびmiRNA arrayまでの過程の条件設定を再度行わねばならなかったこと、さらに度重なる新規導入機器の不具合によってmicrodissectionのステップで遅滞が生じた。3回のマイクロアレイで得られた261個のmicroRNAのVenn Diagram解析およびHeat Map図作成とクラスターへの分類においても予想以上に時間を要し、遅れにつながったと考えている。
灸刺激と熱関連受容体TRPV1の関連性について

本邦では、民間療法としての「お灸」が広く浸透している経緯があるが、近年、セルフケアとしての「お灸」が再びブームとなっている。灸は、胃腸疾患、婦人科疾患、感冒などに効果的であるとされており、患部や経穴を温めることで気血の流れを促すとされている。灸とは元来、皮膚(経穴)の上で艾を燃焼させ、いわゆる"灸痕"という軽い火傷を残すものであるが、それによって生体の免疫能が高まることが知られている。しかしながら、昨今は美容の観点からこの"灸痕"を好まない患者も増え、その方法は時代とともに変化しつつある。皮膚上には熱関連受容体であるTRPV1が存在し、カプサイシンや熱、酸(プロトン)によって活性化することが知られている。そのため、このTRPV1は、灸刺激で行う熱刺激にも関係していると考えられてはいるが、その作用機序について詳細に検討したものはない。そこで本研究では、灸あるいは灸様刺激を行いTRPV1との関連性を膀胱機能を指標に検討することとした。前々年度は産前産後休暇取得のため、前年度は研究代表者の研究実施施設が変更となり、環境を新たに整える必要性が生じたため、実験の進捗状況は全体的に"遅れている"とした。研究実施施設変更に伴い、灸刺激あるいは灸様刺激とTRPV1との関係を捉えるため当初予定していたDRGや室傍核におけるTRPV1の発現やオキシトシンとの関係、IBSモデルラットの結腸運動の反応等については、それらを膀胱機能を指標とした評価に切り替えた。すでにプレ実験が終了し、安定したコントロールデータが得られている。また灸様刺激とTRPV1との関連性は、TRPV1アンタゴニストを用い行う予定である。本邦では、民間療法としての「お灸」が広く浸透している経緯があるが、近年、セルフケアとしての「お灸」が女性を中心に再びブームとなっている。灸は、胃腸疾患、婦人科疾患、感冒などに効果的であるとされており、患部や経穴を温めることで気血の流れを促すとされているが、その効果の科学的な作用機序については未だ解明されていないのが現状である。また、炎症は熱関連受容体であるTRPV1を活性化させることが報告されたが、TRPV1は活性化するとその受容体の域値が下がり体温でも神経が興奮することが知られている。そこで本研究では、施術局所の微細な炎症を引き起こす灸の作用機序について、その炎症がTRPV1を介し、体表からの入力を持続的に上位中枢へ送っているのではないかとの仮説のもと行うこととした。初年度は、灸刺激による後根神経節(DRG)におけるTRPV1の発現を確認することを目的として実験を行なった。研究代表者が、出産・育児休業に入ったため、研究活動を休止している状態である。休業前までに、無刺激ラットでのDRGにおけるTRPV1の発現を分子生物学的手法により確認することが可能となっている。復帰後、再開する予定である。また、炎症は熱関連受容体であるTRPV1を活性化させることが報告されているが、TRPV1は活性化するとその受容体の域値が下がり体温でも神経が興奮することが知られている。そこで本研究では、施術局所の微細な炎症を引き起こす灸の作用機序について、その炎症がTRPV1を介し、体表からの入力を上位中枢へ送っているのではないかとの仮説のもと実験を行うこととした。また、灸の際にできる灸痕を残すことが、持続的な刺激となりうるかどうかも検討することとした。研究代表者の所属機関の変更に伴い研究環境も変わったため、当初の計画より大幅に遅れが生じています。復帰後は速やかに研究活動を再開し、実験精度を高めるとともに灸刺激に対するTRPV1の反応も随時確認していく予定である。

また、室傍核におけるオキシトシンの発現についても確認し、灸の作用機序解明に繋げたいと考えている。また、本申請研究で得られた成果は、学会発表を行うとともに論文投稿を行う予定である。無刺激ラットでのDRGにおけるTRPV1の発現を分子生物学的手法により確認することが可能となっている。今後は灸刺激ラットを用い、その発現を確認するとともに灸刺激の特異的な経路を解明していく予定である。研究実施施設変更に伴い、灸刺激あるいは灸様刺激とTRPV1との関係を捉えるため当初予定していたDRGや室傍核におけるTRPV1の発現やオキシトシンとの関係、IBSモデルラットの結腸運動の反応等については、それらを膀胱機能を指標とした評価に切り替えた。すでにプレ実験が終了し、安定したコントロールデータが得られている。また灸様刺激とTRPV1との関連性は、TRPV1アンタゴニストを用い行う予定である。研究代表者が育児休業中のため、本年度に実施予定であった研究が遅れている。そのため、当該研究に使用する消耗品費を次年度に使用する。研究代表者が所属機関異動のため、本年度に実施予定であった研究が遅れている。そのため、当該研究に使用する消耗品費等を次年度に使用する。本申請研究において、次年度はIBSモデルラットを用いて灸刺激に対する結腸運動を捉える予定であったが、上述の通り、遅延している研究を遂行するために本年度未使用の消耗品を使用する予定である。次年度の助成金については当初の計画通り使用する。
がんのリンパ節転移における癌細胞着床機構の動的解析

リンパ節転移は胃癌患者の予後を決定する最も重要な因子の一つである。癌のリンパ節転移においても、血行性転移と同様に、癌細胞がリンパ流にのって局所のリンパ節に到達し、着床する段階が存在すると想像されるが、この過程については現在まで詳細な検討がなされていない。この問題について以下の知見を得た。1.ヒト胃癌切除標本より転移陰性と思われる所属リンパ節の凍結切片(厚さ5μm)を作成し、この上にFlow Chamberを留置、Syringe pumpを用いて、Medium中に浮遊させた胃癌細胞株を環流、顕微鏡下に癌細胞が着床する様子をVideo Cameraを通してVCR録画にて観察した。リンパ流を模したShear Stress(0-0.5dyn/cm2の変動流)のかかる状態で環流すると、胃癌細胞株KATO-IIIは主に、辺縁洞の部分に着床し、一部の細胞はRollingした。しかし、実質部にはほとんど着床しなかった。この接着はEDTA存在下では全く見られず、Caイオン依存性の接着であった。2.ラットの乳び管より、リンパ管内皮細胞を培養、ラット胃癌細胞BV9との接着をみた。TNF-a,IL-4で刺激すると接着細胞数は2倍程度に増加し、a3b1インテグリンに対する抗体で部分的抑制された。以上の結果から、癌のリンパ節転移においてもインテグリンなどの接着分子を介した着床機構が存在することが想定された。
森林流域での流木動態を組み込んだ懸濁態栄養塩の流出解析

森林流域を流れる小河川に存在する流木の集合体(ログジャム)は,水の流れや水質に影響を及ぼす要素である。しかし,ログジャムの目詰まり要素である小径流木の役割には不明な点が多い。本研究では,源流域河川において流量変動とログジャムが河川水の懸濁物質濃度に及ぼす影響について明らかにすることを目的とし,小径流木の除去と食塩水のトレーサー注入実験を行った。その結果,小径流木の除去に伴う水の流下速度の変化は,流路区間の河床変動の規模に左右された。さらに,中小出水における河川水の濁度は,流木除去により12桁高まった。水質形成にとって,ログジャムの目詰まり要素としての小径流木の重要性が示唆された。本研究の目的は,源流域河川の流量変動と流路内障害物が河川水の懸濁物質濃度に及ぼす影響について明らかにし,懸濁物質の新たな流出負荷量推定モデルを提案することである。特に,「懸濁態栄養塩(窒素とリン)の流出特性」と「代表的な流路内障害物である流木の動態」との関係を明らかにする。申請者は4年前に中国山地中部に試験流域を設け,水文観測と河川地形測量を続けており,この観測体制を強化・活用することで本目的にアプローチする。研究成果は,1)閉鎖性水域の汚濁負荷対策で重要な栄養塩の年流出負荷量の変動パターン,2)水環境保全に配慮した森林管理法,及び3)流木の流出制御法を検討する際に有用な知見となると考えられる。本研究では,懸濁態の窒素とリンの流出に流木が及ぼす影響を把握するために,流木の除去実験と投入実験を行う必要がある。実験では,コントロール流域と処理流域を設け,「両流域のキャリブレーション(1年目)」,「除去(2年目)」,「投入(3年目)」の順に処理する計画であった。しかしながら,今年度(1年目)は実験予定であった河川の堰堤周辺において豪雨時に生産された土砂の排除に時間を要し,コントロール流域を設けることができなかった。このため,申請時に代替手法として考慮していた単独流域法を用いる計画に変更した。これにより,今年度は1つの実験区間(幅約1m,長さ約50m)において,詳細な河川地形測量,流木(L>1m)と巨礫(D>0.3m)の分布調査,及びNaClトレーサーの希釈実験を行った。結果として,流木が集合体(organic debris, OD)として土砂を堰上げている箇所において流水の一次滞留が顕著にみられることが,河川水の電気伝導度の変化より定性的に推察できた。このような場所では流速の減少とODによる懸濁物質の濾過作用があることが示唆され,来期以降の流木操作実験の基礎データが得られた。森林地帯を流れる小河川には,流木の集合体(ログジャム)が存在することが多い。ログジャムは,流下する土砂や落葉などを一時的に堰き止めるため,水の流れや水質に影響を与えうる要素として重要である。本研究では,ログジャムが懸濁態栄養塩の濃度に与える影響を明らかにするために,これまでに流木の除去実験を行い,流木の除去に伴う水の流路内一時貯留と濁度の変化について分析した。具体的には,ログジャムの骨格要素(大きな流木)の隙間を塞ぐ目詰まり要素(小さな流木)を除去し,平水時の食塩水トレーサの到達速度を6つの流路区間(ユニット)を対象として調べるとともに,出水時の流量ー濁度関係を調査区間(リーチ)の上端と下端において調べた。この結果,流木の除去前よりも除去後の方が到達速度が速くなることがわかった。除去前の流量が除去後のそれの約2倍に相当する時であっても,これと同様の結果となるユニットがあった。河川測量の結果,このようなユニットでは河床が低下し,河床勾配が増大していることが確認され,到達速度の違いは流木除去に伴う河床変動の違いと密接な関係があることが示唆された。他方,濁度については,出水時における濁度の上昇は,流木除去前と除去後のいずれであっても,リーチ下端の濁度の方が高かった.また,除去前後の比較では,リーチ下端の濁度は,除去前であればほとんど変化しないような小規模出水であっても除去後には大きく上昇した(12桁くらい高い濁度となった)。これは,流木除去に伴ってログジャムに貯留されていた土砂が不安定化し,わずかな流量上昇に対しても反応する土砂が流路内に多く出現したことが示唆された。本研究では,コントロール流域と処理流域を設け,「両流域のキャリブレーション(1年目)」,「流木除去(2年目)」,「流木投入(3年目)」の順に処理する計画であったが,1年目の豪雨の影響でコントロール流域を設けることができなかった。そこで,申請時に代替手法として考慮していた単独流域法を用いる計画に変更し,2年目の研究に取り組んだ。2年目は,流木除去の前後におけるNaClトレーサーの希釈実験を行い,流木の除去が流路内での水の一時滞留に与える影響を調べた。また,濁度計による濁質成分の流出特性を調べた。流木除去の前後における懸濁態栄養塩の流出量変化については,直接測定していない。

しかしながら,懸濁物質と懸濁態栄養塩の流出パターンが同調するというこれまでの観測結果を考慮すれば,濁度計のデータから懸濁態栄養塩の流出パターンを推測することが可能と考えている。また,濁度計を水深の浅い(<10cm)小河川で運用する際の適切な設置方法について検討することができた。以上より,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究の目的は,源流域河川の流量変動と流路内障害物が河川水の懸濁物質濃度に及ぼす影響について明らかにし,懸濁物質の新たな流出負荷量推定モデルを提案することであった。成果は,1)閉鎖性水域の汚濁負荷対策で重要な栄養塩の年流出負荷量の変動パターン,2)水環境保全に配慮した森林管理法,及び3)流木の流出制御法を検討する際に有用となる。申請者は7年前に中国山地中部に試験流域を設け,水文観測と河川地形測量を続けており,この観測体制を強化・活用することで本目的にアプローチした。懸濁物質の流出に流木が及ぼす影響を把握するために,流木の除去実験と投入実験を行う必要があった。実験ではコントロール流域と処理流域を設け,「両流域のキャリブレーション(1年目)」,「除去(2年目)」,「投入(3年目)」の順に処理する計画であった。しかしながら,1年目は実験予定であった河川の量水堰堤周辺において豪雨時に生産された土砂の排除に時間を要し,コントロール流域を設けることができなかった。このため,申請時に代替手法として提示していた単独流域法を用いる計画に変更した。2年目以降は比較的順調に進み,平水時の食塩水トレーサ注入実験により,流路内からの流木(小径流木;ログジャムの目詰まり要素)の排除がトレーサ流下速度に与える影響は,流路区間の河床変動の規模に左右されることがわかった。さらに,中小出水における河川水の濁度を調べた結果,流木除去により濁度は12桁高まる結果が得られた。しかし,3年目の途中から平水時であっても濁度計がレンジオーバする場合が頻繁に起き,流路に流木が集積して水位観測が不能になるなどの不具合も生じた。このため,現在濁度観測と流木投入の研究手法上の限界を整理中であるが,懸濁物質濃度の流出負荷推定には,流木動態に加えログジャムに関連する土砂動態を考慮することが不可欠であると結論づけられた。森林流域を流れる小河川に存在する流木の集合体(ログジャム)は,水の流れや水質に影響を及ぼす要素である。しかし,ログジャムの目詰まり要素である小径流木の役割には不明な点が多い。本研究では,源流域河川において流量変動とログジャムが河川水の懸濁物質濃度に及ぼす影響について明らかにすることを目的とし,小径流木の除去と食塩水のトレーサー注入実験を行った。その結果,小径流木の除去に伴う水の流下速度の変化は,流路区間の河床変動の規模に左右された。さらに,中小出水における河川水の濁度は,流木除去により12桁高まった。水質形成にとって,ログジャムの目詰まり要素としての小径流木の重要性が示唆された。調査対象とした河川に設置されている量水堰堤の土砂排除に想定外の時間を割くことになったため,研究計画を対象流域法から単独流域法へと変更した。これに伴い,自動採水機による出水時の河川水試料の収集が予定通りには進まず,河川水の栄養塩濃度の解析が遅れることとなった。この他は概ね順調に進んでいると思われる。今後(3年目)は,これまでに行ったNaClトレーサーの希釈実験の結果を対象に流路内での水の一時滞留過程を組み込んだ一次元移流分散モデルを用いて解析するとともに,流木の投入実験によって変化することが予想される流量ー濁度関係について把握する。流木の投入実験では,投入後の流木の移動や滞留の状況がわかるように追跡し,時間の経過に伴う流木の流下物捕捉効果の変化を評価する。
北海道内陸部に飛来するオオワシ、オジロワシの実態調査

○調査目的:オオワシとオジロワシは、その多くが冬季に北海道に南下して越冬する冬鳥であり、主に魚食であるため、ほとんどの越冬個体は海岸沿いに生息している。しかし、近年、両種が北海道の内陸部でもたびたび飛来し越冬していることが確認されるようになった。その理由として1990年代以降エゾシカの個体数が増加し、その死肉を餌資源として利用するワシが増えたことが考えられる。本調査では北海道の中央部に位置する富良野市の東京大学北海道演習林周辺において、その飛来実態をエゾシカの存在とともに明らかにした。○調査方法:調査は観察地を5箇所設定し、各調査地で定点観察を行い、ワシ類を確認したら種を同定し、成長度などの状況を記録した。調査地の2箇所は鳥獣保護区、2箇所は可猟区、1箇所はカモ類などの水鳥が多く越冬する自然沼で行った。それぞれ11月から3月まで、1回の調査で1時間以上の定点観察を各月に1調査地で2回以上行った。また、内陸部との比較のため、沿岸部の大規模越冬地においても1月と3月に同様の調査を行った。沼を除く4調査地においてエゾシカの存在を把握するため、調査地の近くにある林道上に1kmの調査コースを設け、コース上を横断にしたエゾシカの頭数を13月までの各月に1回カウントした。○調査結果:5調査地において総観察時間74時間にわたる定点観察の結果、のべ個体数で70羽のワシ類を確認し、1時間当たりの確認個体数は0.95羽であった。そのうちオオワシ25羽、オジロワシ42羽、種を同定できなかった個体3羽だった。飛来したワシの成長度では、オオワシ、オジロワシともに79%が成鳥、21%が若鳥であった。調査地別にワシの確認数とエゾシカの生息数との関係をみると、エゾシカが0頭/1kmと1頭もいなかった鳥獣保護区の調査地でワシの確認個体数が0.15羽/1hと最も低く、エゾシカが93.2頭/1kmと最も多かった可猟区の調査地で1.74羽/1hと最も高い結果となった。このことから、エゾシカの存在がワシの個体数に大きく影響していることがわかった。水鳥の越冬沼の調査地ではオジロワシしか確認されず、オオワシの方がエゾシカにより依存していることが示唆された。沿岸部での大規模越冬地における調査では、オオワシ214羽、オジロワシ194羽を確認した。そのうちオオワシの63%、オジロワシの55%が成鳥であった。これらのことから北海道の内陸部に飛来するワシ類は、オジロワシの方が比較的多く飛来し、成鳥の割合が高い傾向にあり、いずれの種もエゾシカを餌資源として高く依存していることが本調査からわかった。

そのうちオオワシの63%、オジロワシの55%が成鳥であった。これらのことから北海道の内陸部に飛来するワシ類は、オジロワシの方が比較的多く飛来し、成鳥の割合が高い傾向にあり、いずれの種もエゾシカを餌資源として高く依存していることが本調査からわかった。
精密研磨用ゼラチン砥石の開発

固定砥粒と遊離砥粒の中間に位置する精密研磨用ゼラチン砥石の開発を行った.開発したゼラチン砥石は,快削黄銅,純アルミニウム, Fe-Al系金属間化合物,硼珪酸ガラス,各種セラミックス等の様々な被削材を精密研磨するのに有効である.また,ゼラチン砥石による凸面ガラスの研磨では,形状精度を維持しつつも研磨面粗さは向上可能である.さらに,使用済みゼラチン砥石を600-650°C程度に加熱することで,砥粒は回収可能である.近年の電子・光学機器には,高精細画像を得るために非球面レンズを搭載する場合が多くなってきている.非球面レンズでは収差を生じないため,これまで複数枚の球面レンズを使用していたところ1枚の非球面レンズに置き換えることが可能となる.そのため,製品の小型・軽量化が可能となる.しかし,非球面レンズはその形状が複雑なため研磨加工が難しく,非球面形状の創成が容易な形状造形性に富む研磨工具の開発が望まれている本研究では,ゼラチン等を結合剤とした精密研磨用弾性砥石の開発および加工性能の解明を試みる.ゼラチンは濃度,冷却方法・時間および添加物などで容易に硬度や融点をコントロールすることが可能である.そのため,多様性に富む弾性砥石の作製が期待できる.本研究で提案する砥石は,被削材と砥石の界面に発生する摩擦熱等によって砥石表面(結合剤)が極少量ずつ溶融し,スラリー状(砥粒混濁液)となり,精密研磨を可能とする全く新しいタイプの砥石である.本研究では,砥石の組成および加工条件について詳細な実験を行い,提案する砥石の加工性能を明らかにする.また,リサイクル性についても検討する固定砥粒と遊離砥粒の中間に位置する精密研磨用ゼラチン砥石の開発を行った.開発したゼラチン砥石は,快削黄銅,純アルミニウム, Fe-Al系金属間化合物,硼珪酸ガラス,各種セラミックス等の様々な被削材を精密研磨するのに有効である.また,ゼラチン砥石による凸面ガラスの研磨では,形状精度を維持しつつも研磨面粗さは向上可能である.さらに,使用済みゼラチン砥石を600-650°C程度に加熱することで,砥粒は回収可能である.平成20年度は,卓上CNCフライス盤を改良し,ゼラチン砥石の作製およびゼラチン砥石の基本的な加工性能について研究を進めた.まず,加工中の研磨抵抗および砥石の温度を計測可能とするため,動力計・温度計を卓上CNCフライス盤に設置した.次に,ゼラチン砥石の上表面近傍に生じる気泡層を除去するため,真空ポンプで減圧しながら固化させる装置を作製した.また,ゼラチン濃度および冷却速度が気泡層の生じやすさにおよぼす影響についても検討じた.作製した装置を用いることで,気泡層を減少させることは可能となったが,気泡層の生成は砥石組成の影響も大きく,全ての組成の砥石で完全に除去するまでには至っていない.しかし,表面の気泡層は加工最初期段階に剥がれ落ちるため,研磨結果には大きな影響をおよぼさないことは確認された.ゼラチン濃度を7wt%から24wt%まで変化させて研磨実験を行った結果,低濃度であるほど研磨効率は悪いことが明らかになった,しかし,被削材の初期粗さや材質によっては,適するゼラチン濃度・添加剤量が異なることも考えられるため,今後も引き続き検討する.使用砥粒を#400から#8000まで変化させて研磨実験を行った結果,砥粒径は小さいほど良好な研磨面が得られることが確認された.また,精密研磨を行う上では,切りくず等の排出性が砥粒径よりも重要であることがわかった.砥粒濃度を7wt%から30wt%まで変化させて研磨実験を行った結果,砥粒濃度の違いによる顕著な差異は認められなかった.被削材として硼珪酸ガラス,Fe-Al系金属間化合物,快削黄銅等を用いたが,いずれの被削材も研磨可能であった.また,ゼラチン砥石と被削材間の相対速度は一般に速いほど研磨効率は向上することがわかった.しかし,砥石の組成によっては表面のスラリー化が激しく,相対速度が遅い方が良い場合も確認された.平成21年度は,平成20年度に各種平板を研磨することで得られた成果を踏まえ,形状や材質の異なる3種類の被削材(凸面ガラス,純アルミ(A1050),高硬度セラミックス(インサート))の研磨実験を行った.凸面ガラス(初期粗さ10nm)の研磨実験では,形状精度は維持しつつ,表面の粗さだけを取り除くためのゼラチン砥石組成・研磨条件について検討した.実験の結果,ゼラチン濃度13wt%,砥粒GC#8000(砥粒濃度13wt%)の砥石で研磨(40分)することで,形状精度を維持しつつ,粗さのみを4.7nmまで向上させることができた.また,研磨面は磨りガラス状にはなっておらず,レンズの精密研磨に十分対応可能であることを明らかとした.軟質金属であるA1050の研磨実験ではグミ状砥石(軸付きゼラチン砥石)を作製し,実験を行った.実験の結果,ゼラチン濃度26wt%,砥粒GC#8000(砥粒濃度2.6wt%)の砥石を用い,砥石回転速度2400mm/min,テーブル送り速度10mm/minの条件で研磨することで,初期粗さ255nmから175nmまで粗さを向上させることができた.

ただ,研磨面粗さは向上するものの,光沢面は得られず,今後の検討課題である.高硬度材料を効率良く研磨するには,これまで作製してきたタイプのゼラチン砥石では砥粒の逃げを生じ易いため難しい.そこで,セラミックインサートの研磨実験では,グミ状砥石よりもさらに高硬度なゼラチン砥石を作製して実験を行った.具体的には,乾燥工程を設けて乾燥ゼラチン砥石を作製した.実験の結果,乾燥工程にて10%ほど含水率を減少させた砥石で研磨(30分)することで,初期粗さ250nmから180nmまで粗さを向上させることができた.また,20%ほど含水率を減少させると,加工時にスラリー化を生じ難くなり,外部からの給水が必要であることがわかった.平成22年度は,平成21年度に得られた結果を踏まえ,非球面ガラスの研磨実験・純金属の研磨実験を引き続き行った.硬脆材料を被削材とした場合,形状精度は維持しつつも表面粗さだけ改善するためには軟質ゼラチン砥石(ゼリータイプ)が適し,純金属などの軟質金属を被削材とした場合,硬質ゼラチン砥石(グミタイプ)が適することがわかった.しかし,被削材と砥石の界面でスラリー化が生じてしまい,梨地状となり鏡面は得られなかった.次年度にさらに硬質(水分含有量の低い)砥石を作製して追加実験を試みたい.また,これまで使用してきた砥粒(GC)に代わり,宍道湖産のヤマトシジミを粉末状にした代替砥粒による研磨実験も行った.使用した代替砥粒は炭酸カルシウムを主成分とするため,GC砥粒(SiC)に比べ,硬度は低いものの,精密研磨用代替砥粒としての可能性があることを明らかとした.さらに,ゼラチン砥石のリサイクルに関する実験も行った.比較的短時間で固化するため,スラリー化したゼラチン砥石の回収は比較的容易であることがわかった.しかし,回収したゼラチン砥石から砥粒のみを回収することは難しく,砥粒の周囲にゼラチンが付着した状態での回収しかできなかった.ゼラチン砥石を再生する上で,ゼラチン含有量は性能に大きな影響をおよぼすことがこれまでの結果で明らかになっており,ゼラチンが付着した砥粒による再生は難しいと判断した.次年度以降,酵素分解を利用した砥粒の回収方法について検討する予定である.ゼラチン砥石中の砥粒のみを取り出す方法として,ゼラチン砥石の焼却実験を行った.実験の結果,使用済みゼラチン砥石を600650°Cの温度域で焼却することで,GC砥粒のみを回収できる可能性があることがわかった.本研究では,ゼラチン等を結合剤とした精密研磨用弾性砥石の開発および加工性能の解明を試み,多様性に富む弾性砥石の作製を行った.これまでの実験結果より,ゼラチン砥石で金属・セラミックス・ガラス・金属間化合物などの様々な材料に対して研磨加工が可能であることは明らかとなっている.本年度は,環境に優しい砥石としてのゼラチン砥石の可能性を探る.平成23年度は,平成22年度までに得られた結果を踏まえ,スラリー化したゼラチン砥石のリサイクル(砥粒回収)に関する実験を行った.スラリー化して飛散したゼラチン砥石は,細かく分断されている(表面積が増大している)ため,比較的短時間で水分が蒸発し固化する.固化したゼラチン砥石に水分を加え,加熱し,砥粒との分離を試みたが,砥粒の周囲にゼラチンおよびカラギーナンが付着し,完全に砥粒のみを回収することは困難であることがわかった.これは,感温性を低下させる添加剤として加えた,カラギーナンが何らかの影響をおよぼしているものと考えられる.次にパパインを使用して,酵素分解を利用した砥粒の回収方法を試みた.条件を変化させて回収実験を試みたが,砥粒回収に比較的長い時間を要する上,あまり良好な結果は得られなかった.最終的な砥粒回収方法として,使用済みゼラチン砥石の焼却実験を平成22年度に引き続き行った.
ウェアラブルコンピューティングのための行動認識技術に関する研究

本年度は,ウェアラブルコンピューティングのための行動認識技術に関する研究として,多様な行動を認識する手法を提案した.日常生活で起こりうる動作はその加速度波形の形状から「歩行」や「階段昇降」などの一定のパターンの繰返しから成る運動動作と,「腕を振る」などのジェスチャ動作に分類されるが,認識手法の違いから全てを同時に取り扱うシステムは存在しない.またジェスチャ認識では,ジェスチャ部分を明示するためにユーザに静止させるなどの非現実的な制約を課していた.提案システムでは加速度データの自己相関を求めることで,運動とジェスチャを自動的に分類し,適切な認識アルゴリズムを用いて認識する手法を確立した.評価結果より単一の認識アルゴリズムではRecall0.75,Precision0.59であるのに対し,提案手法ではRecall0.93,Precision0.92と大幅に改善した.本研究により,認識可能な行動の幅が広がり,日常生活における行動認識技術の普及につながると考える.本研究の成果はウェアラブルコンピューティング分野の最重要国際会議であるInternational Symposium on Wearable Computers(ISWC2010)において発表しており,情報処理学会論文誌に採録されている.さらには,センシングデータベースの構築において被験者から大量のデータを採取する必要があるが,その際,被験者への指示方法によって行われる動作に違いが生じることを確認した.具体的には,指示の具体度によって被験者間の動作のばらつきが生じたり,用いる語によっては指示が曖昧になる.本研究の成果はInternational Symposium on Wearable Computers(ISWC2011)に採録されている.本年度は,ウェアラブルコンピューティングのための行動認識技術に関する研究として,低消費電力な行動認識システムを提案した.提案システムは求められる認識精度に応じて必要十分なセンサ構成に変更することで消費電力を削減する.また,人間の行動遷移情報を用いた行動予測および行動の粒度を考慮した適切な詳細度での認識によって認識精度を向上している.性能評価実験より,0.4%の認識精度低下に対しで消費電力を20%削減した.また,行動遷移および行動粒度を適用することで平均3.99%および4.74%認識精度が改善した.従来研究ではセンサの構成の変更は困難であったが,本研究は使用しないセンサの値を補完することでセンサ構成の変更を可能にし,消費電力と認識精度のトレードオフの柔軟な制御を実現している.本研究の成果は情報処理学会論文誌に採録されている.さらに,稼働中のセンサの消費電力を削減するためにセンサがPCに送信するデータサイズを削減する手法を提案した.センサとPC間の無線通信が一般的になり,センシングデータの転送に要する電力がセンサの稼働時間を縮めている.そこで,センシングデータのピークの形状は行動ごとに異なり,再現性も高いため状況認識に用いる特徴量として適していることに着目してデータサイズを削減する手法を提案した.具体的には,波形のピーク値のみを送信することでデータサイズを削減し,消費電力を低減する.実際の生活データを採取し変換前後のデータ量を比較したところ,判別性能は同等であるのに対しデータサイズを約97%削減した.本研究の成果はInternational Symposium on Ubiquitous Computing Systems(UCS2009)において発表している.また,第22回情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム研究会において発表した論文が優秀論文に選ばれた.本年度は,ウェアラブルコンピューティングのための行動認識技術に関する研究として,多様な行動を認識する手法を提案した.日常生活で起こりうる動作はその加速度波形の形状から「歩行」や「階段昇降」などの一定のパターンの繰返しから成る運動動作と,「腕を振る」などのジェスチャ動作に分類されるが,認識手法の違いから全てを同時に取り扱うシステムは存在しない.またジェスチャ認識では,ジェスチャ部分を明示するためにユーザに静止させるなどの非現実的な制約を課していた.提案システムでは加速度データの自己相関を求めることで,運動とジェスチャを自動的に分類し,適切な認識アルゴリズムを用いて認識する手法を確立した.評価結果より単一の認識アルゴリズムではRecall0.75,Precision0.59であるのに対し,提案手法ではRecall0.93,Precision0.92と大幅に改善した.本研究により,認識可能な行動の幅が広がり,日常生活における行動認識技術の普及につながると考える.本研究の成果はウェアラブルコンピューティング分野の最重要国際会議であるInternational Symposium on Wearable Computers(ISWC2010)において発表しており,情報処理学会論文誌に採録されている.さらには,センシングデータベースの構築において被験者から大量のデータを採取する必要があるが,その際,被験者への指示方法によって行われる動作に違いが生じることを確認した.具体的には,指示の具体度によって被験者間の動作のばらつきが生じたり,用いる語によっては指示が曖昧になる.本研究の成果はInternational Symposium on Wearable Computers(ISWC2011)に採録されている.