hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
4次元微分位相幾何へのRicci Flowの応用

リッチ流の4次元での挙動が不安定であることの経験が得られたが、現時点で4次元における特異点生成のモデルは得られていない.しかし、リッチ流が収束するジェネリッチな構造である双曲構造と関連して、1-3価グラフから得られるある線形空間の次元を評価する公式や、双曲構造と数論との関連、また4次元中の曲面結ぴ目のある種の彩色数に関する結果が得られている.リッチ流の4次元での挙動が不安定であることの経験が得られたが、現時点で4次元における特異点生成のモデルは得られていない.しかし、リッチ流が収束するジェネリッチな構造である双曲構造と関連して、1-3価グラフから得られるある線形空間の次元を評価する公式や、双曲構造と数論との関連、また4次元中の曲面結ぴ目のある種の彩色数に関する結果が得られている.本年度は研究対象を可微分ホモトピー4次元球面上のRicci flowに限定した。エキゾチック(異種)4次元球面が存在しないという根拠は無いが、研究を具体化するため、ホモトピー4次元球面上の可微分構造は一意であるという仮説をたて、この仮説の証明の可能性を探った。証明の方針としては、Ricci flowの初期値である初期リーマン計量を微分位相的方法で手作業で調整することによって、Ricci flowを走らせたときた発生しうるサージェリーの可能性を限定し、制御可能なサージェリーの後、曲率作用素を正にすることによって、最終的に正の定曲率計量に収束させるというものである。このために、まずホモトピー4次元球面上に正のRicci曲率の候補となる対称2次元テンソルを仮定し、これをRicci曲率とするようなリーマン計量の存在に対する大域的な障害が、はじめの対称2次元テンソルの微分位相幾何的な手作業で、解消することができるか、という議論を典型として研究を進めた。さらにD.DeTurck等による、与えられた対称2次元テンソルをRicci曲率にもつリーマン計量の局所的構成の研究を、より制限のゆるい正のイソトロピック曲率をもつ計量の構成について適用したとき、どれくらい大域的計量の存在に関する障害が解消されるか、という点について検討した。正のイソトロピック曲率の範囲であれば、R.Hamiltonの結果により、制御可能と思われる範囲のサージェリーののち、Ricci flowが収束するからである。現段階で最終的結論には至っていないが、正のイソトロピック曲率の範囲に広げても、まだ大域的障害は解消できない可能性が大きい。Ricci flowが崩壊する2次元曲面(複体)に沿ってのトポロジカルな大域的調整の必要性が明らかになりつつある。昨年度に引き続き、ホモトピー4次元球面上の可微分構造は一意であるという仮説をたて、この仮説の証明の可能性を探った。Ricci flowの初期値である初期リーマン計量を微分位相的方法で手作業で調整することによって、Ricci flowを走らせたときに発生しうるサージェリーの可能性を限定し、制御可能なサージェリーの後、曲率作用素を正にすることによって、最終的に正の定曲率計量に収束させるという方針である。4次元における特異点の形成が完全に捉えられないため、微分位相的調整が難点となり、完全な成功には至っていない。3次元において特異点の形成が簡明化する大きな要因はHamilton-Iveyの観察の成立であるが、4次元においてこの観察が、少なくともそのままの形では成立しないことが、4次元を困難にしている原因のひとつである。4次元においてはこの観察が何を意味するかを考え、微分位相的方法の見通しをつけるために、2形式の自己双対部分と反自己双対部分への分解を詳しく調べた。リー代数so(4)の分解so(3)+so(3)を考えることは標準的な視点であり、研究発表[雑誌論文]の一番目のものは組合せ的議論から得られるある種の関係式を得たものである。このような研究と同時に、D.DeTurck等による、与えられた対称2次元テンソルをRicci曲率にもつリーマン計量の局所的構成の研究を、より制限のゆるい正のイソトロピック曲率をもつ計量の構成について適用したとき、どれくらい大域的計量の存在に関する障害が解消されるか、という点についても引き続き検討した。仮のRiemann計量からRicci flowをスタートさせ、そこで形成される特異点からトポロジー的調整の手掛かりを得ようとすることが有効ではないかという状況の見通しを得た。4次元においても極限モデルの理解が不可欠との昨年度の認識に基づき,3次元におけるHamilton,Perelmanの特異点の分類と極限モデルの研究を詳しく調べ,4次元への拡張の可能性を検討した。その結果,3次元で有効であるHamilton-Iveyの拡張の可能性が非常に少ないことを確認し,同時に4次元での特異点の生成が極めて複雑であることの認識をえた。実際4次元多様体として2つの2次元球面のカルテシアン積を考え,一方に標準計量,もう一方をファイバーと考えたとき,ファーバーの球面の半径を変化させる,いわゆるワープ積を与えたとき,十分半径を小さくしたファイバーはRicci Flowを走らせたとき,ファーバー方向が崩壊するが,他方,十分大きい半径のファイバー部分ではベース方向が崩壊する。したがって,これら2つのファイバーの中間領域では初期計量の与え方によって非常に複雑な現象が起こることが強く示唆されることがわかった。

このような状況の解析は3次元の特異点の生成においてもIIa型の存在が強く示唆された状況と似ており,厳密な結果を得るのは一般に困難である。そこで、曲面ファイブレーション上の適当な初期計量からどのような特異点が生成されるかを地道に調べ始めている。この方向でまだ確定的な結果を得てはいないが,4次元でも大きな部分を占めることになる双曲構造に関連して,共同研究者の杉山氏が3次元におけるファイブレーションと数論の観点から結果を得ている。4次元多様体でのRicci流の振る舞いについて具体的計算を繰り返したが、現時点で3次元におけるようなIvey-Hamiltonの定理と同様の役割を果たす結果の見通しは得られていない。これは初期計量に対してRicci流の挙動が不安定に変化するためである。しかし、Ricci流が3,4次元多様体のトポロジーと密接な関連を持っていることが経験的にも蓄積されてきた。今年度受理された論文は、従ってRicci流の4次元トポロジーそのものとの関連を得たものではないが、ひとつは4次元球面内のトーラス結び目に関してアレクサンダーのカンドル不変量を網羅的に計算したものである。これは量子不変量とも関連し、4次元多様体の不変量とRicci流との関連が近年序々に解明されつつあることを考えると、将来的にトーラス結び目等に特異な初期計量を与えてRicci流を考えるなどした場合の基礎資料として、意味のある結果となりうる。もうひとつの論文は3次元双曲多様体と、BSD予想に関するものである。すなわち、数論におけるBSD予想が3次元双曲多様体における自然がアナロジーが成立するという結果である。そもそもRicci流は3次元においては一般的には双曲構造に収束するので、Ricci流が数論的類似の意味をもつ可能性を示唆していて、この意味でも意味のある結果である。Ricci流とSeiberg-Witten不変量の関係が指摘されいる現在、双曲体積に関する体積予想を通じて、Ricci流、量子不変量、数論的類似などが関連する可能性を示唆する結果である。
去勢抵抗性前立腺癌オルガノイドの樹立とその解析による個別化医療の確立

限局性前立腺癌組織、針生検および経尿道的切除によって得られた去勢抵抗性前立腺癌組織(CRPC)および経尿道的切除によって得られた前立腺肥大症組織を用いて患者個別のオルガノイドを樹立した。症例によってオルガノイドの樹立が容易な症例、樹立できても維持が極めて短期間にとどまる症例、樹立できなかった症例があり、由来した組織の保存状態、患者個別の要因、組織学的特性に関連した要因などが考えられた。根治的前立腺全摘除術によって得られた前立腺癌組織と非癌部前立腺組織における超転写保存領域(T-UCR)をマイクロアレイ解析とリアルタイムPCR法によって比較することによって差が認められたT-UCRについて、オルガノイド間での発現の相違を解析した。T-UCRによって発現が制御されることが明らかになっているマイクロRNA群について、オルガノイドにおける発現を解析した。CRPC症例由来のオルガノイドについてドセタキセル、カバジタキセル、ビカルタミド処理による遺伝子発現プロファイルの変化を解析した。この解析の結果、ドセタキセル耐性と関連して、中心体異常と強く関連する分子として報告されているKIFC1の発現上昇が認められた。KIFC1阻害薬CW069処理によるオルガノイド並びに前立腺がん細胞株のドセタキセル感受性の変化について解析した。CRPC由来オルガノイドがその由来となる症例の組織学的な特徴を忠実に反映しているかを調べるため、これらのオルガノイドについて、ドセタキセル、カバジタキセル、ビカルタミド処理による効果と、由来した患者の臨床経過の関連について解析した。いったん樹立したオルガノイドの維持が困難なケース、オルガノイドの樹立そのものが困難なケースが存在する。いったん樹立したオルガノイドの維持が困難なケース、オルガノイドの樹立そのものが困難なケースは存在するので、症例をさらに集積することによって成功率を改善し、再現性のある解析を目指していく。
チャネルピンチ型SOI電界効果トランジスタの研究

本研究では、ソース・ドレイン部とゲート直下のチャネル部に同種、単一濃度の不純物を用いた単一ドープSOIFETの解析および実験を行なった。その結果、pn接合が存在しないことにより増加するDIBL(Drain Induced Barrier Lowering)の抑制と、微細化に要求される閾値電圧のスケーリングとのトレードオフを考慮した設計が必要であることが分かった。本構造では、チャネル部におけるSi層の薄膜化と不純物濃度の増大が重要であり、ゲート長0.1μmではSi層を200250Å、不純物濃度^<18>cm^<-3>とすることによりエンハンスメント動作が可能となることを示した。また、Si層の薄膜化による寄生抵抗の増大を考慮して、ゲート直下のSi層のみを薄膜化して構造(Recessed構造)との比較も行なった。その結果、閾値電圧がV_<th>=0.4Vと固定した条件の元で、Si層全体を薄膜化した構造とRecessed構造を比較すると、寄生抵抗が1/4に低下し、トランスコンダクタンスは1.4倍に改善されることが分かった。しかしながら、Recessed構造では閾値電圧のスケーリングは困難であり、V_<th>=0.4V以上ではRecessed構造の採用が適しているが、V_<th>=0.3V以下ではSi層全体を薄膜化した構造を用いるべきとの結論を得た。さらに、本デバイスの製作過程を示し、試作を通して基本的な動作の確認を行なった。
ダイバーシティの観点に基づいた障害理解教育カリキュラム・教材と効果検証ツール開発

本研究では、「ダイバーシティの観点に基づいた障害理解教育カリキュラム・教材と効果検証ツールの開発」を目的としている。30年度では、29年度研究の引き続きとして、研究1、ダイバーシティの観点に基づいた障害理解教育カリキュラム及び教材を完成(「カリキュラムの開発」)する。さらに、研究2では、開発されたカリキュラム及び教材を評価できる検証ツール(「効果検証ツールの開発」)を作成する。研究1、カリキュラムの開発研究では、カリキュラムの要素として挙げられている「理念的領域」と「方法論的領域」の下位内容を設定する事を目的とし、研究を進めた。そのために、1ダイバーシティ教育の観点に基づく障害理解教育カリキュラムに必要な理念的要素を設定する。また、2、1で行われた結果を基に、現在日本の国立教員養成大学で行われている障害に関する授業のシラバスを収集し、設定した理念的内容と方法論的内容と対応分析を行った。結果、ダイバーシティ教育の観点に基づく障害理解教育カリキュラムの開発に関し、理念的内容として「人権」や「ノーマライゼーション」、「インクルーシブ」や「ダイバーシティ」の内容を設定した。また、方法論的内容に関して「制度の理解」と共に具体的な「指導・支援方法」、「連携方法」、「個別の教育支援計画」の内容を設定することができた。研究2、「効果検証ツールの開発」研究については、現在、高等教育機関におけるダイバーシティ観点に基づいた障害理解教育のカリキュラムや教材の試案を作成し、内容的妥当性を検証している段階であり、今年度まで、計画していた開発したカリキュラム及び教材に対する効果検証ツール(試案)開発の研究まで、至ってない状況である。今後、カリキュラム及び教材に対する効果検証ツールを開発し、その内容的妥当性の検証を行い、完成させることとする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。29年度は、研究1、高等教育機関における障害理解教育やダイバーシテイ教育に関する先行研究や諸外国における先進事例の分析を行い、高等教育機関における障害理解教育やダイバーシテイ教育の現状と課題を明らかにすること(「文献分析による基礎調査」)と、研究2は、研究1を踏まえ、ダイバーシティ観点に基づいた障害理解教育カリキュラム及び教材開発の試案作成及び妥当性検証(「試案作成」)の研究を計画した。研究1、文献分析による基礎調査では、日本、韓国、アメリカ合衆国、イギリスの高等教育機関における教員養成制度及びダイバーシティ観点に基づいた障害理解教育について整理し、動向の把握を行った。その結果、日本では、2017年からコアカリキュラムの1つとして「特別の支援を必要とする幼児・児童及び生徒に関する理解」が位置付けられている(文部科学省, 2017b)が、その内容やカリキュラムに関しての規定は明確には示されていない。そのため、今後カリキュラムや指導方法に関しての研究が必要になってくると同時に、そこに国籍や性別を含む多様性の観点を取り入れていく必要があることが明らかになった。加えて、カリキュラム及び教材開発に向けて、文献研究とウェブを用いての外国の先進事例調査を通じて情報収集を実施した。研究2、試案作成については、研究1の内容より収集された情報を用いて、カリキュラムの要素として挙げられる領域をまとめることができた。以上の成果より、ダイバーシテイ教育の視点から高等教育機関において行われている障害理解教育について再考するための基礎的な知見を得ることができた。1.文献分析による基礎調査では、高等教育機関における障害理解教育やダイバーシティ教育に関して、先行研究や諸外国における先進事例の分析を行い、高等教育機関における障害理解教育やダイバーシティ教育の現状と課題を明らかにし、日本の障害理解教育において、ダイバーシティ観点が必要であることが確認できた。よって、研究1は、当初の計画通り実施することができたと言える。

2.試案作成については、研究1に基づいて、試案作成に向けての構成要素を収集することができたが、試案の完成や内容的妥当性については、研究協力者2名が企業のプロジェクトに参加することが判明し、同様の知識を持つ新たな研究協力者を確保する必要があったため、当初の計画よりは遅れている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度の研究実績に踏まえ、平成30年度において次のように研究を推進する。1.ダイバーシティの観点に基づいた障害理解教育カリキュラム及び教材開発(平成29年度研究の続き)をする。試案完成や内容的妥当性の検証を通してダイバーシティの観点に基づいた障害理解教育のカリキュラム及び教材を完成させる。2.高等教育機関におけるダイバーシティの観点に基づいた障害理解教育カリキュラムの効果検証ツールを開発(試案)する。先行研究分析やフィールドワーク、カリキュラム要素の分析結果を踏まえた上で研究協力者から意見や助言を得て、効果検証ツール(試案)を作成する。3.上記の研究結果を学会発表または論文発表を行う。
Root Emedded Clause現象の統語メカニズムの研究

本研究課題では、「主節・根節として生起する従属節」としてのREC現象(Root Embedded Clauses)の統語メカニズムの解明に向けて研究を行った。REC現象に見られる要素の多くが日本語では同軽名詞であり補文構造を持つことが明らかになり、また日本語と比較すると機能範疇としての軽名詞がさほど発達していないDagaare語では日本語タイプのREC現象が存在しないことも明らかになった。本年度の研究では、(1)日本語の二種類の疑問詞削除構文の構造の比較研究、(2)Dagaare語の名詞的間接疑問文縮約の研究、及び(3)琉球語(首里方言)における関係節及び主文疑問文の統語構造の研究を行った。(1)で研究を行った現象の一つである疑問詞削除構文は管見では先行研究が存在しておらず、今年度はまず基礎的な研究を行い、これは主文でしか許されない削除操作であり、いわゆる通常の間接疑問文縮約現象との類似点と相違点を明らかにした。次年度も引き続き行う予定である。(2)の名詞的間接疑問文縮約に関しては、前年度から引き続き、2012年2月に香港大学のAdams Bodomo教授の言語データ協力に基づきフィールドワーク研究を行った。前年度の研究結果を基に、Dagaareの直接・関節疑問文、補文構造と補文標識選択、及び名詞的間接疑問文縮約のさらに詳細な研究を行い、その統語構造をほぼ明らかにすることができた。また、同現象は日本語の(1)の疑問詞削除現象にも関連する興味深い統語的特徴が明らかになった。最後に(3)の琉球語(首里方言)の関係節に関しては、2012年3月に現地フィールドワークを行い、まず基本的な統語特徴の記述的基礎研究を行った。また、その中で日本語と琉球語(首里方言)の関係節と従属節の類似点と相違点を明らかにした。さらに様々な削除現象に関する予備的な研究も行い、日本語の削除現象に関して従来言われてきた通説を覆すデータが発見された。来年度以降、さらに詳細な研究を行う予定である。以上の研究から、主文構造と従属節構造の統語的差異の一側面を明らかにした。本年度の研究では、(1)琉球語(首里方言)における削除構文の詳細な研究、(2) Dagaare語の名詞構造の統語的研究、及び(3)日本語におけるNP削除構文の再検討と首里方言との比較研究、を行った。(1)では2013年3月にフィールドワークを行いNP削除構文のメカニズムの解明に焦点を当て、琉球語(首里方言)では軽名詞を用いる日本語と異なりNP削除が存在することが明らかになった。(2)では、2013年2月にフィールドワークを行い、軽名詞と名詞クラスの構造の詳細を明らかにした。最後に(3)では日本語の名詞内削除現象では従来の見解とは異なりNP削除ではなく軽名詞による代名詞化が用いられていることを証明した。そして軽名詞とそれに基づく代名詞システムは、一見全く異なるように見えるが実はDagaare語等のアフリカ諸語に見られる名詞クラスと同一のメカニズムを有していることが分かった。以上からREC現象(Root Embedded Clauses)において用いられる文末要素の多くが日本語では同じ軽名詞であることを明らかになった。また、これらの軽名詞は広く副詞節の導入やトコロ節にも用いられるが、日本語と比較すると機能範疇としての軽名詞がさほど発達していないDagaare語では日本語タイプの「主節・根節として生起する従属節」が存在しないことは偶然の一致ではない。震災の影響、及びそれに伴う研究費交付の遅れから夏期休暇中のフィールドワーク及び海外研究を行うことができなかったものの、概ね研究計画通りに進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。前年度、今年度の研究成果を踏まえ、日本語、琉球語(首里方言)、Dagaare語の三言語の比較統語論研究を推し進める予定である。
放射光を用いた角度分解光電子分光による希土類化合物の混成効果の定量評価

希土類化合物EuPtP、EuNi2P2、YbInCu4について放射光を用いた角度分解光電子分光実験を行った。フェルミ準位近傍の電子状態を精密に観測したところ、局在的な4f電子と遍歴的な伝導電子に由来するバンドの交点で、ギャップが形成されることが判明した。そのバンド分散の形状は、周期的アンダーソン・モデルを用いて再現された。今回見出した混成効果が、当該物質群が示す価数揺動現象や重い電子状態の発現に関与していることが判明した。希土類化合物における近藤効果やRKKY相互作用などの物理現象は、局在4f電子と伝導電子の多体相互作用(c-f混成)を起源としている。そのため、c-f混成の強さを定量的に評価することが現象を理解する重要な鍵となる。本研究では、放射光を用いた角度分解光電子分光により混成バンドとフェルミ面を精密に観測し、それらの形状から準粒子質量と混成エネルギーを直接的に評価する。電子の状態という微視的な情報から、c-f混成に由来する物理現象を理解することを目的としている。平成26年度は、温度により二段階に価数が転移するEuPtPのフェルミ準位近傍の電子状態を観測した。角度分解光電子分光実験は、広島大学放射光科学研究センターのBL-9Aにて行った。0.1 mm ×0.5 mmほどの微小な試料であったが、真空中にて平坦性のある劈開面を得ることができ、世界に先駆けてEuPtPのバンド分散を観測することに成功した。放射光の偏光特性を活用して奇対称の電子軌道を選択的に観測した結果、α相(260 K)ではPt 5dに由来する二つのホール・バンドがΓ点周辺とK点周辺にそれぞれ観測された。β相(220 K)に転移すると、α相にて観測されていたバンドが高結合エネルギー側に0.2 eVほど移動し、その結果としてフェルミ面の面積が小さくなることが判明した。フェルミ面の面積の縮小は、フェルミ準位上における伝導電子数の減少を示唆しており、β相にて報告されている電気抵抗率の急激な増加に矛盾しない結果となる。またγ相(140 K)にて、Eu 4f軌道とPt 5d軌道がc-f混成することで形成されるギャップ構造を観測することに成功した。周期的アンダーソンモデルを仮定したフィッティング解析により、当該物質の混成エネルギーを0.1 eVと評価した。希土類化合物にて発現する近藤効果やRKKY相互作用などの多彩な物理現象は、伝導電子と局在4f電子との多体相互作用(c-f混成)を起源としている。本研究では、角度分解光電子分光法を用いて固体内の電子状態(バンド分散)を直接的に観測し、c-f混成の強さを定量的に評価することを目的としている。本年度は、T = 42 Kで一次の相転移現象を示すYbInCu4に着目して実験を行った。これまでの研究では、内殻準位や価電子帯の電子状態密度から相転移現象について議論されてきた。本研究にて、世界で初めて当該物質のバンド分散を観測した。具体的には、エネルギー方向に広く分散する伝導電子および分散しない局在4f電子を運動量とエネルギーの関数として可視化することに成功した。フェルミ準位近傍に注目すると、局在Yb 4f電子準位から0.1 eV離れて観測された平坦なバンドが湾曲する様子を見出した。周期的アンダーソン・モデルを仮定したフィッティング解析から、当該物質のc-f混成の強さをV = 35 meVと評価した。これは、低温相の近藤温度Tk = 400 Kに矛盾しない値である。この結果から、本研究にて観測した混成バンドが当該物質の価数相転移現象に関連していることが示唆される。上記の研究成果は、大阪府立大学工学域電子物理工学課程における平成27年度の卒業論文としてまとめた。現在、YbInCu4の追実験および詳細なデータ解析を行い、投稿論文にまとめる作業を行っている。平成27年度に計画したYbNiX3 (X = Si, Ge)の実験は当初の予定どおりに行い、フェルミ面を観測することに成功した。平成27年度から平成28年度にかけて実施予定のYbInCu4の研究では、主題としている混成効果の強さを定量的に評価することができた。以上のことから、研究は順調に進展していると判断される。希土類化合物にて観測される近藤効果やRKKY相互作用、価数相転移などの多彩な物理現象は、伝導電子と局在4f電子の多体相互作用(c-f混成)を起源として発現する。本研究では、放射光を用いた角度分解光電子分光実験から固体内の電子状態(バンド分散)を直接的に観測し、バンド分散の形状からc-f混成の強さを定量的に評価することを目的とした。本年度は、Euの価数が温度により変化するEuNi2P2に注目して研究を進めた。これまでの研究から、当該物質のフェルミ準位近傍の電子構造は、複数のバンドで構成されることが知られていた。しかし、フェルミ面の形状や電子軌道の詳細は明らかにされていない。価数が転移する現象を理解するうえで、フェルミ面を構成する電子軌道を特定することは重要となる。本研究では、放射光の偏光特性を利用してバンドの偶対称成分と奇対称成分を分離して観測した。

その結果、ブリルアンゾーンのX点の周りに円形のフェルミ面が作られ、そのバンドはNi 3dxy軌道および3dyz軌道に由来することが判明した。Ni 3dバンドの光電子強度を定量的に評価したところ、Euの平均価数の温度依存性に一致した。これは、Eu2+とEu3+の間の電荷移動が伝導電子となるNi 3d軌道を介して行われることを示している。当該物質の価数転移現象に、局在4f電子と伝導電子の混成効果が関係していることが示唆される。希土類化合物EuPtP、EuNi2P2、YbInCu4について放射光を用いた角度分解光電子分光実験を行った。フェルミ準位近傍の電子状態を精密に観測したところ、局在的な4f電子と遍歴的な伝導電子に由来するバンドの交点で、ギャップが形成されることが判明した。そのバンド分散の形状は、周期的アンダーソン・モデルを用いて再現された。今回見出した混成効果が、当該物質群が示す価数揺動現象や重い電子状態の発現に関与していることが判明した。平成26年度に計画したEuPtPの実験は当初の予定通りに行い、混成ギャップの存在を示す実験結果を得ることに成功している。また、平成27年度の後期から始める予定でいた希土類化合物YbInCu4の実験は、予定を前倒しして平成26年度に開始した。以上のことから、研究は順調に進展していると判断される。平成28年度は、希土類化合物YbInCu4の再現性を確認するとともに、高分解能な実験からフェルミ面を観測し、その温度依存性や組成依存性から相転移現象について議論していく。また、YbNiX3における実験結果を早急にとりまとめる。固体物理学平成27年度は、希土類化合物EuPtPの再現性を確認するとともに、偶対称の電子軌道を選択的に観測し、EuPtPのフェルミ面形状および混成ギャップに関する結果を早急にとりまとめる。また、YbNiX3 (X = Si, Ge)における角度分解光電子分光実験を行い、バンド分散およびフェルミ面を観測することでc-f混成を起源とする近藤効果とRKKY相互作用の競合に関する知見を得る。購入品の単価が下落したため。超高真空用の試料設置ホルダーの設計の見直しを行い、単価を抑制した。繰越し金は、試料設置ホルダーなどの消耗品の購入に充当する。繰越金は出張実験の際の旅費や、試料設置ホルダーなどの消耗品の購入に充当する。
開発援助プロジェクト評価のための社会調査手法に関する社会学的研究

開発援助では様々な社会調査が実施され評価に利用されている。参加型調査、民族誌作成、フォーカスグループディスカッションなど標準的な調査法以外の手法も使われている。JICAの評価システムは構造上、広汎な長期的インパクトの把握が難しい。また、質の高い調査データが必ずしも得られていないため、評価団がポジティブな現状追認型評価を行なった例も見られた。調査の倫理をしっかりと踏まえた評価調査法の開発と普及が望まれる。1学会報告:(1)辰己佳寿子は国際開発学会第10回春季大会及び国際開発学会第20回全国大会にて研究報告を行った。(2)佐野麻由子、浜本篤史、佐藤寛、鈴木紀、宇田川拓雄は国際開発学会第20回全国大会の企画セッションで開発援助プロジェクトの評価におけるサステナビリティに関する研究成果報告を行い、問題点の確認と今後の研究課題を明らかにした。2現地調査:(1)佐野麻由子(研究協力者)、インドネシアでの研究をもとに構築した制度論の枠組みを用い、ネパールのNGO/NPOの統括機関である社会福祉協議会でデータを収集し研究を行った。(2)宇田川拓雄、(a)2010年に予定しているインドネシアにおけるサーベイ調査の準備調査を実施した。(b)韓国を訪問しKOICAの活動を調査しその援助活動と評価の特徴を分析した。(c)地域開発の新しい傾向である地域の産業振興支援例としてタイにおける一村一品運動の実態調査を行った。(3)浜本篤史、(a)ベトナム・ホアビンダム住民移転の評価のための情報収集を行った。(b)ODAによる開発援助の社会調査の主体となっている開発コンサルタントによる研修に参加し研究を行った。(4)鈴木紀、メキシコ・チアパス州ソコヌスコ地方で農村開発プロジェクトPAPROSOCのサステナビリティに関する情報を収集しグループごとのサステナビリティの違いとその要因の分析を行った。(5)辰己佳寿子、(a)ネパールのカスキ郡で実施された村落振興・森林保全計画プロジェクトついての調査を実施した。本事例は第二フェーズ実施中で制度化のプロセスやインパクトの事例として興味深い事実が観察されているため、引き続き調査対象としたい。(b)バングラデシュのPRDP2の調査をおこなった。本事例も第二フェーズ進行中であるためプロジェクト活動ではなく、プロジェクトと関係のあるNGOの活動の調査を実施した。1研究実績(1)辰己佳寿子:The 4^<th>International Conference (Asian Rural Sociological Association)及び日本地理学会2011年春季学術大会にて報告を行った。(2)佐野麻由子:研究成果を国際開発学会の学会誌『国際開発研究』に発表した。(3)宇田川拓雄:国際開発学会第11回春季大会企画セッションで「KOICAとJICAにおける地域振興プロジェクトの実施と評価」に関する成果報告を行った。2フィールドワーク(1)辰己佳寿子:(a)ネパール:カトマンズとポカラにて「地方行政評価を通じた流域向上プロジェクト」に関する調査、(b)シャジアン郡スルパリ村にてビレッジツーリズムの調査、及び(c)ラスワ郡シャプル村にてプロジェクト撤退後の内発的地域活動に関する調査を行った。(2)佐野麻由子:インドネシア国スラウェシ貧困対策支援村落開発計画実施地域で過去の成果の追跡調査を行った。(3)宇田川拓雄:(a)スラウェシにおけるサーベイ調査を実施した。(b)2011年にインドネシア・ジャカルタで実施を計画している研究成果発表のためのセミナーの準備会合を行った。(4)浜本篤史:(a)八ッ場ダム(群馬県)および長島ダム(静岡県)等での現地調査、(b)開発援助における社会調査を担っている開発コンサルタントをめぐる現状と課題について検討を行った。(5)鈴木紀:メキシコ・チアパス州ソコヌスコ地方で農村開発プロジェクトPAPROSOCのサステナビリティに関する情報を収集し、メキシコ人カウンターパートの間でプロジェクト成果が継続的に活用される条件を分析した。(6)佐藤寛:英国のオックスファム・インターナショナル事務局及びサセックス大学にて研究資料の収集を行った(海外赴任のため7月に本研究組織から離れた)。1研究成果(1)全員:『研究成果中間報告書』を作成した。(2)宇田川・浜本・鈴木:ジャカルタ国際セミナー(英語)で研究発表し成果の調査対象国への還元を図った。(3)宇田川・佐野:第84回日本社会学会大会で研究成果を発表した。(4)佐野・浜本・鈴木:第22回国際開発学会大会で研究成果を発表した。(5)辰己:西日本社会学会第69回大会で研究成果を発表した。成果を西日本社会学会年報に投稿した(掲載決定)。2研究活動(1)宇田川:インドネシアで貧困世帯の実態及び貧困指標の妥当性の調査を行なった。(2)佐野:インドネシアでのフィールドワークの知見をもとに社会学制度論、社会変動論、システム論を用いた理論研究を行った。

(3)辰己:ネパールで実施されたWomen Microcredit and Savings Programme、Community Based Income Generation Project、Partnership for Quality Tourism Projectを対象にフィールド調査を行いプロジェクトの実施期間や対象地域の枠を越えた領域での評価を試みた。(4)浜本:これまでの調査研究を基にダム事業をめぐる社会学研究の意義、開発援助事業における社会調査の普遍性と特殊性について理論研究を行った。ダム事業のサステイナビリティ事例として米国フーバーダムの現地調査を行った。(4)鈴木:JICAのメキシコ・チアパス州ソコヌスコ地方小規模生産者支援計画(PAPROSOC)によって形成された農村女性グループがプロジェクト終了後に自立し独自の活動を続けていることを確認した。(5)宇田川・鈴木・浜本は他の研究協力者3名とともに2012年に研究成果を英文で出版する予定でそのための原稿を執筆中である。
振動と視覚を組み合わせた動作教示システムの開発  -三味線の学習支援への応用-

VRコンテンツやコンピュータを用いたトレーニングシステムにおいて,力触覚を用いた情報提示手法が研究されている.力触覚による情報提示は,奥行きを含む動作のような視覚提示が難しい動作を教示できる可能性がある.本研究では,軽量な装置でユーザの動きを阻害せず提示可能な振動に着目する.三味線演奏の学習支援への応用想定し,視覚と振動を用いた動作の教示システムを構築する.三味線の演奏は,弦を押さえる左腕と指および弦をはじく右腕の動きで構成される.特に,右腕の撥さばきは奥行きを含む動きである.そこで,平成30年度は,右腕の動きの教示を想定した実験を進め(1)腕の位置に応じて振動を提示するシステムのプロトタイプの構築,(2)電気刺激による動作の誘導実験に取り組んだ.(1)本システムでは,まず,提示する振動のタイミングと強さを制御する機能,ネットワークを通じて振動のパターンを指定する機能を小型コンピュータに実装した.さらに,既存の磁気式MoCap計測システムを応用し,モーションキャプチャ(MoCap)データに応じて,小型コンピュータに振動のパターンを送信する機能を実装した.これによって,ユーザの腕の位置に応じた振動を提示するプロトタイプを構築した.(2)振動と関連性の高い刺激の提示デバイスとして,腕に電気刺激を与えることによって,指先に疑似的な力覚を提示するデバイスに着目した.本デバイスと磁気式MoCapを用いて腕の位置に応じた電気刺激を提示することによって,指ではなく腕の動きを教示するシステムを開発した.開発したシステムを用いて腕の直線の動きを教示する実験を実施した.本実験では,実験者が直線上の位置を指定し,視覚によらず腕を誘導できることを示した.本成果は,情報処理北海道シンポジウム2018において発表した.当初の計画では,(A)小型コンピュータを用いた振動の制御および単純な動作の教示についての予備的な実験,(B)動きを阻害しない装着方法,(C)関連デバイスの調査を実施する予定であった.(A)では,小型コンピュータと振動子を接続し,指定したタイミングと強さで振動させる制御ソフトウェア(振動制御ソフトウェア)を実装した.本ソフトウェアはネットワークを介して,制御コマンドによって制御できる.さらに,既存のMoCap計測システムに制御コマンドを送信する機能を実装し,MoCapセンサの位置に応じて振動子を制御できるようになった.当初計画していた身体動作の教示実験は実施できなかったものの,予備的な動作確認は完了している.また,(C)で検討する計画であった関連デバイスにおいて,腕の動きを教示する実験を進めており,一定の知見は得られている.(B)では,振動子を装着する治具作成については,やや遅れているものの,振動子の補強および装着のための試作を進めている.また,MoCapでの計測で従来用いられていたテープによる振動子の固定についても検討している.(C)では,電気刺激を提示することによって指に疑似的な力覚を提示する市販のデバイスに着目し,実験的な調査を進めた.MoCapと組み合わせ,腕の位置に応じて電気刺激を提示することによって,腕の動きを教示するシステムの試作を試みた.当初は(A)の振動制御ソフトウェアおよび計測システムで実施する計画だった単純な身体動作の教示実験について,試作システムを用いて実施し,直線上の動きを教示できることを示した.また,本デバイスは,比較的動作を阻害せずに装着可能であり,(B)の治具作成においても一定の知見が得られた.以上のことから,当初計画において次年度に実施する予定の実験に必要な環境はおおよそ整備されており,計画は概ね順調といえる.当初研究計画では,次年度は(イ)あらかじめ記録されたMoCapデータから動作教示に必要なパラメータを抽出する,(ロ)視覚と振動を組み合わせた場合の影響について検討する計画であった.今後は,平成30年度の成果で整備した実験環境および得られた知見をもとに,概ね計画通り研究を推進する.(イ)ではあらかじめ記録されたデータだけでなく,リアルタイムに計測されるユーザのMoCapデータ,楽譜や教則本など既存の教材の情報も積極的に活用する.平成30年度の実験において電気刺激を用いて直線上の動作を教示できることを示した.この実験を発展させ,振動を用いて奥行きや高さの変化を含む動作の教示できるか確認する.合わせて,三味線演奏に必要な動作の教示について検討する.特に,三味線の右腕の動きにとって重要で,視覚での教示が難しい,奥行きを含む動きについての実験を試みる.(ロ)では,(イ)の実験で得られる振動や電気刺激と視覚を組み合わせた場合の影響を検討する.一般に動作の教示においては,視覚による影響が大きい事が予想される.しかしながら,人間の視覚は網膜に結ばれる二次元の画像によって知覚されるため,奥行きを含む動作を視覚によって教示するのは難しいと考えられる.そこで,(イ)の実験と合わせ,視覚での教示が難しい動作について,視覚と振動や電気刺激と組み合わせた教示方法について実験する.平成30年度の調査から電気刺激の提示デバイスによって,腕の動作が教示できる可能性が示されている.そこで,より精度の高い電気刺激提示デバイスを導入し,振動提示と合わせて検討する.また,本デバイスは,腕の筋肉に与える電気刺激によって指先に疑似的な力覚を提示する装置であるので,三味線演奏の左腕および指の動きの教示に活用できる可能性がある.一部の研究計画を修正し,指の動作の教示手法についても検討を加える.VRコンテンツやコンピュータを用いたトレーニングシステムにおいて,力触覚を用いた情報提示手法が研究されている.力触覚による情報提示は,奥行きを含む動作のような視覚提示が難しい動作を教示できる可能性がある.本研究では,軽量な装置でユーザの動きを阻害せず提示可能な振動に着目する.

三味線演奏の学習支援への応用想定し,視覚と振動を用いた動作の教示システムを構築する.三味線の演奏は,弦を押さえる左腕と指および弦をはじく右腕の動きで構成される.特に,右腕の撥さばきは奥行きを含む動きである.そこで,平成30年度は,右腕の動きの教示を想定した実験を進め(1)腕の位置に応じて振動を提示するシステムのプロトタイプの構築,(2)電気刺激による動作の誘導実験に取り組んだ.(1)本システムでは,まず,提示する振動のタイミングと強さを制御する機能,ネットワークを通じて振動のパターンを指定する機能を小型コンピュータに実装した.さらに,既存の磁気式MoCap計測システムを応用し,モーションキャプチャ(MoCap)データに応じて,小型コンピュータに振動のパターンを送信する機能を実装した.これによって,ユーザの腕の位置に応じた振動を提示するプロトタイプを構築した.(2)振動と関連性の高い刺激の提示デバイスとして,腕に電気刺激を与えることによって,指先に疑似的な力覚を提示するデバイスに着目した.本デバイスと磁気式MoCapを用いて腕の位置に応じた電気刺激を提示することによって,指ではなく腕の動きを教示するシステムを開発した.開発したシステムを用いて腕の直線の動きを教示する実験を実施した.本実験では,実験者が直線上の位置を指定し,視覚によらず腕を誘導できることを示した.本成果は,情報処理北海道シンポジウム2018において発表した.当初の計画では,(A)小型コンピュータを用いた振動の制御および単純な動作の教示についての予備的な実験,(B)動きを阻害しない装着方法,(C)関連デバイスの調査を実施する予定であった.(A)では,小型コンピュータと振動子を接続し,指定したタイミングと強さで振動させる制御ソフトウェア(振動制御ソフトウェア)を実装した.本ソフトウェアはネットワークを介して,制御コマンドによって制御できる.さらに,既存のMoCap計測システムに制御コマンドを送信する機能を実装し,MoCapセンサの位置に応じて振動子を制御できるようになった.当初計画していた身体動作の教示実験は実施できなかったものの,予備的な動作確認は完了している.
バクチオールを基盤とした宿主因子を標的とする新たな抗インフルエンザ薬の開発応用

バクチオールは、マメ科オランダビユ属Psoralea corylifolia Linn.から単離された天然有機化合物である。最近、申請者は、培養細胞を用いて抗インフルエンザ活性を検討したところ、ウイルス増殖の阻害活性を見出した。しかし、バクチオールによりインフルエンザウイルスタンパク質の機能はどれも阻害されなかったことから、宿主側因子が抗インフルエンザ活性に関与すると考えた。したがって、抗インフルエンザ活性に重要な化学構造を探索したところ、バクチオールのフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素の欠失により、抗インフルエンザ活性が消失した。この結果から、結合する宿主タンパク質を見出すために、抗インフルエンザ活性に影響しないバクチオールのホモプレニル側鎖末端部にリンカーを結合し、その逆側のリンカー末端部にビオチンを結合させる分子プローブを合成した。さらに、この分子プローブを用いて、プルダウンアッセイをしたところ、バクチオールと結合する4種類の宿主タンパク質を発見した。しかし、これらの宿主タンパク質は、コントロールであるビオチンリンカーのみとの比較により見出していることから、抗インフルエンザ活性に重要な部分とは異なる部位に結合するタンパク質が含まれている可能性がある。したがって、本研究では、これらの可能性を排除するために、バクチオールのフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素を欠失した化合物にビオチンリンカーを結合させた欠失体分子プローブを合成する。そして、ビオチンリンカーのみおよび上記バクチオール分子プローブとの比較により、抗インフルエンザ活性に関わる宿主タンパク質を同定する。また上記の研究と同時に、本学所有の最新LC-MS/MSを使用することにより、4種類の宿主タンパク質を同定できるかどうか試験するために、試料に用いる結合タンパク質を大量に精製した。バクチオールの抗インフルエンザ活性に関わる宿主タンパク質を同定するために、バクチオールのフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素の欠失させた化合物にビオチンリンカーを接合させた分子プローブの合成を行った。初めに、バクチオールアフィニティープローブコア部分の合成を行った。(+)-バクチオールをアセチル化した後、二酸化セレン酸化、Dess-Martin酸化、亜塩素酸酸化を行い、O-アセチル-1-カルボキシバクチオールを合成した。一方、コントロールに用いる不活性類縁体のカルボン酸誘導体は6-ヘプテン-1-オールをTBS化した後、ハイドロボレーションし、水酸基をメシル化・ヨウ素置換させ、PPh3と反応させることでホスホニウム塩へと導く。さらに、n-BuLiで処理した後、p-アセトキシベンズアルデヒドと反応させてcis-オレフィン中間体へと変換後、脱TBS化、Dess-Martin酸化、光異性化、亜塩素酸酸化を行って合成した。次に、ポリエチレングリコール(PEG)リンカー型ビオチンアフィニティープローブの調製を行った。文献記載の方法に従い、EDCを縮合剤として用いて、NHS存在下で市販のbiotin-PEG(8)-NH2と反応させ、続いてメタノール中K2CO3を用いて脱アセチル化を試みた。しかしながら、目的とする縮合体は全く得られなかった。次に、NHSに変えて、DMAPやHATUを用いる条件も検討したが、現在のところ目的とする化合物は得られていない。また上記の研究と同時に、申請者は、インフルエンザウイルスを感染させたイヌ腎臓由来細胞株からタンパク質を抽出し、バクチオールのホモプレニル側鎖末端部にビオチンリンカーを接合させた分子プローブを用いプルダウンアッセイを行った。そして、電気泳動後、分子プローブと特異的に結合するタンパク質を、銀染色したゲルから大量精製した。現在までに、バクチオールの抗インフルエンザ活性に関わる宿主タンパク質を同定するためのコントロールとして、バクチオールの抗インフルエンザ活性に重要なフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素の欠失させた化合物にビオチンリンカーを結合させた分子プローブは、得られていない。しかし、バクチオールの抗インフルエンザ活性に関わる部位を含んだ化合物のホモプレニル側鎖末端部にビオチンリンカーを接合させた分子プローブに対して、特異的に結合する4種類のタンパク質を大量に精製できた。そこで、本年度は、バクチオールの欠失体にビオチンリンカーを結合させた分子プローブの合成を行うと共に、既に精製した4種類のタンパク質を試料として本学所有の最新LC-MS/MSを用い、これらタンパク質の同定に挑戦する。以上の研究の進捗状況によっては、外部の専門会社への委託も視野に入れる。

したがって、本研究では、これらの可能性を排除するために、バクチオールのフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素を欠失した化合物にビオチンリンカーを結合させた欠失体分子プローブを合成する。そして、ビオチンリンカーのみおよび上記バクチオール分子プローブとの比較により、抗インフルエンザ活性に関わる宿主タンパク質を同定する。また上記の研究と同時に、本学所有の最新LC-MS/MSを使用することにより、4種類の宿主タンパク質を同定できるかどうか試験するために、試料に用いる結合タンパク質を大量に精製した。バクチオールの抗インフルエンザ活性に関わる宿主タンパク質を同定するために、バクチオールのフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素の欠失させた化合物にビオチンリンカーを接合させた分子プローブの合成を行った。初めに、バクチオールアフィニティープローブコア部分の合成を行った。(+)-バクチオールをアセチル化した後、二酸化セレン酸化、Dess-Martin酸化、亜塩素酸酸化を行い、O-アセチル-1-カルボキシバクチオールを合成した。一方、コントロールに用いる不活性類縁体のカルボン酸誘導体は6-ヘプテン-1-オールをTBS化した後、ハイドロボレーションし、水酸基をメシル化・ヨウ素置換させ、PPh3と反応させることでホスホニウム塩へと導く。さらに、n-BuLiで処理した後、p-アセトキシベンズアルデヒドと反応させてcis-オレフィン中間体へと変換後、脱TBS化、Dess-Martin酸化、光異性化、亜塩素酸酸化を行って合成した。次に、ポリエチレングリコール(PEG)リンカー型ビオチンアフィニティープローブの調製を行った。文献記載の方法に従い、EDCを縮合剤として用いて、NHS存在下で市販のbiotin-PEG(8)-NH2と反応させ、続いてメタノール中K2CO3を用いて脱アセチル化を試みた。しかしながら、目的とする縮合体は全く得られなかった。次に、NHSに変えて、DMAPやHATUを用いる条件も検討したが、現在のところ目的とする化合物は得られていない。また上記の研究と同時に、申請者は、インフルエンザウイルスを感染させたイヌ腎臓由来細胞株からタンパク質を抽出し、バクチオールのホモプレニル側鎖末端部にビオチンリンカーを接合させた分子プローブを用いプルダウンアッセイを行った。そして、電気泳動後、分子プローブと特異的に結合するタンパク質を、銀染色したゲルから大量精製した。現在までに、バクチオールの抗インフルエンザ活性に関わる宿主タンパク質を同定するためのコントロールとして、バクチオールの抗インフルエンザ活性に重要なフェノール部分およびテトラアルキル四級炭素の欠失させた化合物にビオチンリンカーを結合させた分子プローブは、得られていない。しかし、バクチオールの抗インフルエンザ活性に関わる部位を含んだ化合物のホモプレニル
家族性アルツハイマー病原因遺伝子プレセニリンの機能解析

家族性アルツハイマー病(FAD)の発症機構を明らかにするため、プレセニリン(PS)遺伝子の変異がアルツハイマー病脳に沈着するアミロイドβペプチド(Aβ)の産生・分泌に与える影響とPS蛋白の代謝を検討した。FADに連鎖する遺伝子変異を持つPS遺伝子を培養細胞に発現させると、凝集性の高いAβ42の産生が上昇する。またPSは高度に安定化された他の蛋白を含む高分子量複合体を形成することが知られており、この複合体がAβ産生を担っているγ-secretaseであると考えられている。これまでにPSの最C末端がその代謝及びγ-secretase活性に必要であることを見出してきたが、さらにC末端部分に種間で高度に保存されているPALPモチーフを見出し、このモチーフがPS高分子量複合体形成に重要な役割を担っていることを明らかにした。さらにショウジョウバエPSの解析を行い、PSの代謝過程及びその活性が保存されており、そのメカニズムにかかわる分子も保存されている可能性を示した。PS高分子量複合体の構成因子を明らかにする目的で、新規PS結合蛋白の探索を行い、CALP/KChIP4及びSEL-10Lを見出した。また既知のPS高分子量複合体に含まれている分子であるNicastrinの代謝を検討し、その糖鎖付加状態とPSとの結合に関連があることを見出した。一方γ-secretaseの基質であるC100を大腸菌に大量発現させ、それを基質とした用いた加in vitro assay系を確立した。今後PSの代謝やその結合蛋白を同定・解析し、γ-secretase活性に対する影響をin vitro assay系を用いて検討を進め、PS複合体とγ-secretaseの関係について明らかにする。家族性アルツハイマー病の発症機構を明らかにするため、プレセニリン遺伝子の変異がアルツハイマー病脳に沈着するアミロイドβペプチド(Aβ)の産生・分泌に与える影響とプレセニリン蛋白の代謝の関係を検討した。家族性アルツハイマー病変異を持つプレセニリン2遺伝子を培養細胞に発現させると、凝集性の高いAβ42の産生が上昇する。プレセニリンを含んだ複合体はγセクレターゼ活性を持ち、活性を発揮するためにはプレセニリン蛋白自体の安定化及び高分子量複合体形成が必要であることがわかっている。これまでにプレセニリンの最C末端がこれらの代謝・機能に必須であることを明らかにしてきたが、第6ループ部分は欠損させてもプレセニリンの代謝や機能になんら影響を与えないことを示した。さらにC末端部分に種間で高度に保存されているPALPモチーフを見出し、このモチーフの初めのプロリンがプレセニリンの代謝及びγセクレターゼ活性に深く関与していることを見出した。さらに内腔側に存在する第1ループについても検討し、第1ループの特異的な配列ではなく一定の長さが保たれていることがプレセニリンの代謝に必須であることを示した。今後PALPモチーフ及び第1ループが、プレセニリンの代謝過程において、どのような役割を担っているのか、プレセニリン分子の構造の保持に関わる可能性と何らかのサブユニットとの結合部位である可能性の両面から検討する。
電子回路実験における光学的立体認識による教育支援システムの開発研究

本研究は,理工学分野における「ものづくり」教育として重要である電子回路の作製・実験の指導を,高能率かつ安全に行うための教育支援システムを研究・開発することを目的とする。本システムの基本となる技術は,学生がブレッドボードに作製した実験回路に対して,回路画像をコンピュータに取り込み,LAN接続された指導者側コンピュータが,回路画像から回路素子や配線を自動認識することである。そして,回路認識の結果を回路記述言語(SPICE)に翻訳できれば,コンピュータによる回路シミュレーションが可能となり,作製回路の動作をコンピュータ上に表示できるため,作製回路の誤りを直ちに発見でき,さらに誤った回路による事故を防ぐことができる。平成16年度は,前年度に続き,以下の13に示す研究を行った。1.回路認識の高精度化平成15年度の研究では,回路素子の識別は高い精度が得られたが,実験回路の配線位置に対する自動検出の精度は不十分であった。平成16年度は,回路認識法にモルフォロジー演算を組み合わせるなどの改良を施し,検出精度の大幅な向上を実現した。2.回路翻訳回路翻訳は,回路素子や配線などを自動認識した情報に基づいて,回路記述言語を自動的に生成するという新しい試みである。回路記述言語は,国内外で標準的に用いられている「SPICE」を採用した。現在の回路認識法では,回路の素子値を自動判別することが出来ないため,素子値を手入力することにより,回路翻訳を可能にするアルゴリズムを考案した。3.実験環境への適用測定機器(オシロスコープ,発信機,電源装置など)を設置した実験教育環境での応用に関する研究を行った。その結果より,本システムを改良し,下記(1)(3)を実現できれば実用化が可能になると考える。(1)卓上装置の小型化,(2)回路認識の高速化,(3)素子値の自動判別平成15年度の研究では,回路実験教育支援システムの光学的認識のために必須な設備である実験回路の画像取り込み装置を準備し,これを用いた回路認識の研究を行った。まず,回路実験者用コンピュータ及び指導者側のコンピュータから遠隔操作が可能なCCDカメラを用意して,実験者が作製した実験回路を画像として取り込むシステムを構築した。次に,CCDカメラより取得した回路画像をネットワークで結ばれた指導者用コンピュータに転送し,DSP(Digital Signal Processor)を用いて高速な画像処理を行うことによって,自動回路認識を可能にするための研究を行った。回路認識を実現するためには,回路上の素子や配線などの部品における形状的な特徴を定量化しなければならない。そして,この特徴量を自動識別することによって回路部品を自動認識することができる。そこで,前述の装置より実験回路を画像として撮り込み,雑音除去やテクスチャー解析による特徴抽出,及び回路部品の自動認識といった画像処理に関する研究を行った。雑音除去は,特徴量を高精度に抽出するために必須な処理である。しかし,本研究に対して従来の雑音除去フィルタを用いた場合,輪郭ぼけが生じることにより特徴量の精度が悪くなるという問題が生じた。そこで,輪郭ぼけを防いだ雑音除去を可能にする局所適応形フィルタ・アルゴリズムを考案した。そして,このフィルタを前処理として,テクスチャ解析による特徴抽出及び素子認識法を考案した。それにより,ブレッドボードに装着された抵抗やコンデンザ,IC等の回路素子を高精度に自動識別することが可能となる。今後は,配線部分の識別精度の向上と,素子値の自動識別,回路シミュレータ(SPICE)との連携が課題である。前述のネットワークを応用したシステム上で,これが可能となれば,実験教育の場での実用性が増大する。(1)卓上装置の小型化,(2)回路認識の高速化,(3)素子値の自動判別