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独占禁止法を中心とする経済法の国際的執行に関する経済法学・国際経済法学的研究

また2013年3月に3名によるEU聴取り調査を行った。対象は欧州委員会の競争総局とリーガルサービス部および複数の法律事務所であった。欧州委員会競争総局では欧州委員会の競争法の域外適用に関する基本的考え方、テレビ用・パソコン用ブラウン管事件決定、航空利用運送事件決定などについて、また欧州委員会のリーガルサービス部では、BrusselI条約の問題点と改正の必要性について聴取りを行った。ブリュッセルの法律事務所では液晶パネル事件、エアカーゴ事件等についてヒアリングを行った。○欧米への調査に先立って、合計4回の研究会を早稲田大学で行った。○2012年10月に、当初計画の予定どおり、土田和博編『独占禁止法の国際的執行-グローバル化時代の域外適用のあり方』(日本評論社)を刊行した。これは、本共同研究の多くのメンバーが執筆したグローバルCOE・中間報告書『独占禁止法の域外適用ーグローバル化時代の独禁法適用のあり方』を基にして、それ以後の研究も踏まえてリライトした上、出版したものである。出版に当たって、学術振興会より学術成果公開促進費の交付を受けた(課題番号245137)。研究実績欄にも記載したように、2011年度の研究計画は、アジア諸国との合同セミナー、アジア諸岡への出張調査、グローバルCOE中間報告書のリライトと書籍刊行に向けた原稿執筆と予定したものすべてが実施された。しがたって、3年計画のうちの少なくとも三分の一は達成された。25年度が最終年度であるため、記入しない。○昨年度の主たる研究課題は国際カルテルと執行管轄権であり、東(南)アジア諸国に所在する事業者によるテレビ用ブラウン管国際価格カルテル事件が最も重要な研究対象の1つであったところ、これについては京都でのセミナー、インドネシア調査等によって様々な角度から検討することができた。京都セミナーは、韓国、中国から研究者を招聘して開催したものであり、参加者は予定したとおり、海外研究協力者の権五乗氏(ソウル大学)、申玄允氏(延世大学)、王暁曄(中国社会科学院)、徐士英(華東政法大学)であった。韓国とはテレビ用ブラウン管事件、中国とはパナソニック・三洋事件がある中でのセミナー開催となり、具体的事例を前提として踏みこんだ討論ができた。○2012年度は、上述のとおり、6名によるアメリカ聴取り調査(ヒアリング先は司法省反トラスト局、American Antitrust Institute、法律事務所)および3名によるEU聴き取り調査(欧州委員会の競争総局とリーガルサービス部および複数の法律事務所が対象)を行うとともに、土田編『独占禁止法の国際的執行ーグローバル化時代の域外適用のあり方』(2012年、日本評論社)を刊行した。○当初の計画では、アメリカ調査は2013年度に予定していたから、その点では1年前倒しで計画が実施されているともいえる。達成度としては当初計画以上に進展していると言ってよいと思われる。最終年度である2013年度においては、当初計画で予定していた独占禁止法の国際的執行をテーマとする国際シンポジウムを、海外研究協力者などを招聘して日本で開催することとしたい。また、当初計画以上に進展している欧米のヒアリング調査の結果、補充調査の必要性が明らかとなった液晶パネル事件等については、予算が許せば、今年度に調査対象としたい。2001年度は当初の計画どおり順調に研究は推進されている。
健診データによる健康状態遷移予測モデルの開発

データヘルス事業の基盤になりうる探索的分析手法の開発を、健診データから実施していくことを本研究の主目的としている。本研究を取り巻く環境の変化や他の研究チームによる最新の研究成果報告を反映して方針変更を行いながらも、本研究を推進していった。今年度の研究実績としては、研究の方針変更などの過程において、副次的に得た研究成果を元にして行った学会発表を、二件ほど上げることができる。本研究を進めるために、まず何らかの形で健康状態を表現する現実的な指標を想定する必要があったので、それを推定するために用いるデータとして、当初は健診データからと限定し最低10年としていたが、昨今の社会的な要請で入手に困難を伴うようになってきた。そこで、ひとまず健診データにこだわらず、比較的入手可能な診療報酬データのみを用いて、ある疾病にどれほどなりやすいのかという指標を、健康状態を示す指標とみなし、直接観測できない変数、所謂、潜在変数として推定することにした。それを医療費と関連づける事で医療費推計分析を行ったところ、単年の推定モデルではあったが、結果的にこの手法が新手法となったので学会報告を行った。また、健診データに想定される潜在変数を精査していく過程で研究した、集約された変数からの潜在変数の推測問題についても学会発表を行った。一方で、類似のテーマで研究を行っていたチームの報告から、健診データだけで健康状態を推定するよりも診療報酬データを加味した方が精度を上げられるという情報を得たので、健診データに診療報酬データを加えた、所謂、拡張した健診データが非常に有効なデータとして利用出来る可能性が出て来た。来年度は、その統合データを構築して本研究を進めていく。当初の予定よりも遅くなったが、今年度、複数機関より健診データの入手ができた。健診を受けた人の10年分のデータを得る予定であったが、実生活における生きたデータであるため健診忘れ等によりデータ欠損が予測よりも多く、当初想定していたよりも分析に大きな困難を伴う事がわかった。また、本研究の当初の方針と相当に類似した研究を別の研究チームが行っている事がわかり、その報告によると上記のデータ欠損の問題を解決しても健診データのみでは捗々しい成果を得るのは困難を伴うので、診療報酬データを加味した方がよいという事であった。それを受けて、本研究も診療報酬データを健診データに統合して、拡張健診データとして研究を進めていく方針に変更した。ただ健診データと診療報酬データを同一の人と紐づけて統合をしていく必要があるので、データの時系列としての情報は10年よりは短くならざるを得ず、当初考えていた状態空間モデルがうまく機能しない可能性も高くなってきた。それで、健康状態をある着目した疾病の潜在変数とみなして逐次的に追跡する手法で考えていく事にした。この考えを医療費と結びつけることで、疾病ごとにかかる医療費の推測が可能になり副次的にではあるが新手法開発へとつながった。次が最終年度になるが、健診データと診療報酬データの統合を進め、そのデータベースを可能な限り複数年で得られるようにしたい。ただ10年という長期で得られる見込みはなくなってきたので、短くても可能なように単年で行った医療費推計のモデルを拡張していきたい。その上で、どのように健康状態を示す潜在変数が推移していくのかを、状態遷移モデルに限定せずに進めていき、研究方針の方針変更を伴いながらも、拡大した健診データの分析手法開発として研究を集約させていく予定である。本研究はデータヘルス事業を推進・加速させるための基盤になりうる健診データの利活用を目的として、その探索的な分析方法の開発を目指している。本年は、以下の3点を行う事で次年度以降の研究推進を加速させるための土台を固めた。(1)加齢に伴う健康状態の変化をどのようにモデル化してとらえる事が出来るかに関して、実際の健診データから一定の方向性を見出すために、特定の手法や考えに固執する事無く様々な最新情報の入手に努めた。実際には、ビッグデータ関連の学会に参加して最新動向の情報収集や、医学・健康関連の研究会や学会に参加してその現状の把握に努めた。それによりある程度の精度を確保するために約10年間継続した健診データを最低年限とするという方針を固めた。また、解析モデル自体は当初の計画通り、まずは状態空間モデルから進める事にした。(2)個人情報保護法の改正に沿った形での生命倫理審査の準備を行った上で承認を得た。使用する用語の改正や統一などが行われたため幾らの混乱も生じ研究進捗に若干の影響はあったが、最終的にはしっかりとした倫理対応が実現できたので、拙速よりもむしろ望ましい遅延であったといえる。(3)健診データの提供に前向きな複数機関に研究代表者または連携研究者が出向き、研究概要や実際に本研究で利用可能なデータ提供が可能かなどの詳細な説明をした。上記の(1)で10年程度の継続した健診データをという方針を取ったために、利用可能であっても継続年の少ないケースが発生していまいデータ授受で難航する事になった。しかしながら、最終的に2018年度末の時点で3機関から本研究の要件に沿うデータが提供可能の打診があったので、双方でしっかりと確認を行い、同意を得た上で今後の手続きなどに進む予定としている。

ビッグデータ解析や人工知能などへの認知が社会に広く浸透したこともあり、この数年のうちに健診データを取り巻く環境が劇的に変わり、かつ当該年度に個人情報保護法改正も重なり、予想以上に健診データの授受が難航してしまった。また、健診機関側でデータ提供に積極的であったケースであっても、保存期間が5年という所が多く、それ以前のデータ抽出になると過去に経験がなかったり、どれくらいの予算と労力が必要かも不明であったりという事もあった。そのため、当初予定していた時期に健診データが手元にないという結果になり計画の遅れが発生してしまったが、それ以外はほぼ予定通りに進んでいるデータヘルス事業の基盤になりうる探索的分析手法の開発を、健診データから実施していくことを本研究の主目的としている。本研究を取り巻く環境の変化や他の研究チームによる最新の研究成果報告を反映して方針変更を行いながらも、本研究を推進していった。今年度の研究実績としては、研究の方針変更などの過程において、副次的に得た研究成果を元にして行った学会発表を、二件ほど上げることができる。本研究を進めるために、まず何らかの形で健康状態を表現する現実的な指標を想定する必要があったので、それを推定するために用いるデータとして、当初は健診データからと限定し最低10年としていたが、昨今の社会的な要請で入手に困難を伴うようになってきた。そこで、ひとまず健診データにこだわらず、比較的入手可能な診療報酬データのみを用いて、ある疾病にどれほどなりやすいのかという指標を、健康状態を示す指標とみなし、直接観測できない変数、所謂、潜在変数として推定することにした。それを医療費と関連づける事で医療費推計分析を行ったところ、単年の推定モデルではあったが、結果的にこの手法が新手法となったので学会報告を行った。また、健診データに想定される潜在変数を精査していく過程で研究した、集約された変数からの潜在変数の推測問題についても学会発表を行った。一方で、類似のテーマで研究を行っていたチームの報告から、健診データだけで健康状態を推定するよりも診療報酬データを加味した方が精度を上げられるという情報を得たので、健診データに診療報酬データを加えた、所謂、拡張した健診データが非常に有効なデータとして利用出来る可能性が出て来た。来年度は、その統合データを構築して本研究を進めていく。当初の予定よりも遅くなったが、今年度、複数機関より健診データの入手ができた。健診を受けた人の10年分のデータを得る予定であったが、実生活における生きたデータであるため健診忘れ等によりデータ欠損が予測よりも多く、当初想定していたよりも分析に大きな困難を伴う事がわかった。また、本研究の当初の方針と相当に類似した研究を別の研究チームが行っている事がわかり、その報告によると上記のデータ欠損の問題を解決しても健診データのみでは捗々しい成果を得るのは困難を伴うので、診療報酬データを加味した方がよいという事であった。それを受けて、本研究も診療報酬データを健診データに統合して、拡張健診データとして研究を進めていく方針に変更した。ただ健診データと診療報酬データを同一の人と紐づけて統合をしていく必要があるので、データの時系列としての情報は10年よりは短くならざるを得ず、当初考えていた状態空間モデルがうまく機能しない可能性も高くなってきた。それで、健康状態をある着目した疾病の潜在変数とみなして逐次的に追跡する手法で考えていく事にした。この考えを医療費と結びつけることで、疾病ごとにかかる医療費の推測が可能になり副次的にではあるが新手法開発へとつながった。
自己語りとオーラル・コミュニティ形成の経験的研究―交話機能と地域の歴史の再構築

本研究は、自己語りの実践をとおして形成されるオーラル・コミュニティの実際をとらえ、とくに自己を語る際のオーラル・コミュニケーションが人と人とのつながりを生成する交話機能をもつこととオーラルヒストリーを共有することによる世代継承性についてあきらかにする。現代日本において高齢化や災害による困難に直面するなかで、持続的なオーラル・コミュニケーションがもたらす交話機能と自己語りに包含される「近い過去の歴史」が地域の歴史の再構築へのオーラル・リソースになりうることを地域の事例から描きだすことで地域社会におけるオラリティの実践とその意義を社会学的に解明することを目的としている。
マイタケ中の糖尿病改善作用物質の検索と作用機序の解明

マイタケ中に含まれる糖尿病改善効果及び体重増加抑制効果を明らかにするために,今回は熱を使用しない水抽出という方法で採取したマイタケ水抽出物についてマウスに投与する実験を行った.マイタケ水抽出物においてもマイタケ粉末を投与したものよりも効果は低いものの体重増加を抑制する効果が見られた.さらにマイタケ粉末を攪拌したものを遠心分誰し,上澄み液を凍結乾燥させて高速液体クロマトグラフィに供し,3つの画分を分離した後,その中の体重増加抑制効果を示した最初の画分Aについて濃度を変化させてKK-A^yマウスに与えたところ,すべてに体重増加抑制効果が見られた.さらにこの効果は濃度が濃いほど効果が高いという濃度依存的であることが判った.この画分を含む飼料を与えた群とコントロール食を与えた群ではほぼ同じ摂食量を示したので,この体重抑制効果は摂食量によるものではないことが判った.つまりこの画分に体重増加抑制効果があると考えられた.また尿量,飲水量を観察したところ,コントロール群では糖尿病の症状である多飲多尿を顕著に示したが,マイタケ粉末を与えた群で顕著な改善を示した.マイタケ水抽出物投与群もコントロール群に比べて糖尿病の諸症状を改善していたが,マイタケ粉末群よりは効果が少なかった.マイタケ粉末及びマイタケの精製画分を摂取させたKK-A^yマウスの空腹時血糖を測定したところ,マイタケ粉末及びマイタケ精製画分を与えたマウスで血糖値は低値を示した.マイタケ水抽出群と画分の1/2濃度投与群ではほぼ同じ血糖値を示した.即ちマイタケ粉末のみならず,水抽出物にも,さらに分画した最初の画分にも血糖値を低下させる作用があることがわかった.平成13年度はストレプトゾトシン(STZ)をWistar系雄性ラットに投与して糖尿病を引き起こしたラットに対してマイタケが糖尿病の諸症状にどのような影響を及ぼすのかについて観察を行った。実験食投与期間は110日間であるが、これまでの実験では糖尿病を事前に起こしたラットにマイタケを投与したが、今回は糖尿病になる前にマイタケを投与しておいてから糖尿病を引き起こした時に糖尿病に対してどのような影響があるのか観察した。4週令のラットにコントロール食を1週間投与した後、マイタケを20%含む実験食を投与して(或いはコントロール食だけを投与して)、25日目にSTZを腹腔内に50mg/kgBW投与して糖尿病を引き起こした。コントロール食を投与したラット(DC群)は糖尿病になった後、体重増加量は僅かであった。マイタケを事前に投与したラット(DM群)は、有意にDC群よりも体重増加を観察した。その後55日目にはDC群にもマイタケを投与する実験に切り替えたが、大きな体重増加の改善は観察されなかった。耐糖能試験をみるとSTZ投与後4週目においてDC群は空腹時血糖値371±16mg/dL、最高血糖値493±30mg/dLと上昇していたが、DM群では空腹時血糖値91±7mg/dL、最高血糖値184±5mg/dLと大幅な血糖値の抑制を観察した。その後7週目、11週目にも耐糖能試験を行ったが、DM群は非糖尿病ラットと変わらない程度の血糖値を示していた。その他、摂食量、飲水量、尿量、尿糖もDC群は悪化する傾向にあったが、DM群ではその上昇が抑制されていた。即ち糖尿病を発症する前にマイタケを投与するとSTZの毒性から膵臓のB細胞を防御して糖尿病を引き起こさないようにしたのではないかと思われた。14年度は引き続き血中インスリン濃度とマイタケの抗糖尿病作用の解明を進めていく予定である。マイタケ中に含まれる糖尿病改善効果及び体重増加抑制効果を明らかにするために,今回は熱を使用しない水抽出という方法で採取したマイタケ水抽出物についてマウスに投与する実験を行った.マイタケ水抽出物においてもマイタケ粉末を投与したものよりも効果は低いものの体重増加を抑制する効果が見られた.さらにマイタケ粉末を攪拌したものを遠心分誰し,上澄み液を凍結乾燥させて高速液体クロマトグラフィに供し,3つの画分を分離した後,その中の体重増加抑制効果を示した最初の画分Aについて濃度を変化させてKK-A^yマウスに与えたところ,すべてに体重増加抑制効果が見られた.さらにこの効果は濃度が濃いほど効果が高いという濃度依存的であることが判った.この画分を含む飼料を与えた群とコントロール食を与えた群ではほぼ同じ摂食量を示したので,この体重抑制効果は摂食量によるものではないことが判った.つまりこの画分に体重増加抑制効果があると考えられた.また尿量,飲水量を観察したところ,コントロール群では糖尿病の症状である多飲多尿を顕著に示したが,マイタケ粉末を与えた群で顕著な改善を示した.マイタケ水抽出物投与群もコントロール群に比べて糖尿病の諸症状を改善していたが,マイタケ粉末群よりは効果が少なかった.マイタケ粉末及びマイタケの精製画分を摂取させたKK-A^yマウスの空腹時血糖を測定したところ,マイタケ粉末及びマイタケ精製画分を与えたマウスで血糖値は低値を示した.マイタケ水抽出群と画分の1/2濃度投与群ではほぼ同じ血糖値を示した.即ちマイタケ粉末のみならず,水抽出物にも,さらに分画した最初の画分にも血糖値を低下させる作用があることがわかった.
Clonal(クローナル)植物の繁殖特性と個体群維持機構の解明

本研究では、種子繁殖とともにクローン成長を行うクローナル植物が「二つの繁殖様式を持つことによりどのように集団を維持しているかを明らかにすること」を目的としている。林床性のクローナル草本Convallaria keiskeiを対象に、ラメットのジェノタイプと位置を特定し、2003年から継続して成長と生存・開花に関する追跡調査を行い、これまでに個体群構造とその動態に関する解析を行ってきた。そこで本年度の研究では、これまで調査を行ってきたラメットの地下茎を掘り取り、ラメット間の連結を調査することで、クローン成長がラメットとジェネットの配置パターンならびにその変化に与える影響を検証した。その結果、地下茎の伸長は直線的で、同一ジェネット内でも近隣のラメットよりも離れたラメット間で連結していることが確認された。また、地上部の空間分布は、高密度やジェネット数の増加に伴って、集中的なパターンを示した。次に、地下茎の構造から各ラメットの由来(親ラメット)を特定したところ、クローンの広がりに方向性は認められなかった。さらに、娘ラメットは周囲の密度に関係なく出現し、地上部の成長は連結の程度に影響されなかった。従って、スズランで見られるラメットの集中分布はジェネットが拡大する過程での地下茎の重なり合いによって形成されていることが明らかになった。一方、断片内での資源のやりとりや高密度での資源競争などははっきり認められず、連結や分布パターンがラメットの動態に与える影響は小さいことが示唆された。種子繁殖とともにクローン成長を行うクローナル植物Convallaria keiskeiがその二つの繁殖様式を持つことによりどのように集団を維持しているかを明らかにすることを目的として研究を行っている。本年度の研究では、2003年より継続している遺伝子型を識別したラメットの追跡モニタリング調査を行い、ラメット・ジェネットの個体群構造ならびにその動態を明らかにすることを試みた。調査プロット(2m×28m)内には4つの優占するジェネットが認められた。これらのジェネットは5m以上にわたって広がっており、ラメットはいずれのジェネットでも中心で最も密度が高くパッチ状に分布していた。また、単一のジェネットが占有している場所と、複数のジェネットが混在している場所が見られたが、ラメットサイズは同所的なラメットで類似し、場所によって異なっていた。そしてラメットの成長は、そのサイズや開花の有無に影響を受けていた。さらに、同一ジェネットのラメットでも分布する場所により、また同所的に存在しているラメットでもジェネット間で、ラメット成長,開花,新規加入率などが異なっていることが明らかとなった。このような、ジェネット内及びジェネット間のラメットの動態の違いは、ジェネット間の遺伝的変異とラメットの柔軟な応答によって、個々のラメットがその生育地の微小な環境変化に適応していることを示していると考えられる。また、クローン成長による新ラメットの更新は、ジェネットの分布の末端部と比較して中心部でより盛んであり、クローン成長は分布を拡大よりむしろ占有した場所への定着に寄与していることが示唆された。
新規培養戦略による好気性亜酸化窒素還元細菌の獲得－低負荷型排水処理技術の確立

亜酸化窒素(N2O)は微生物反応により還元され窒素に無害化されるが、その反応は酸素の存在により阻害されることが報告されている。本研究が目標とする、好気的なN2O還元反応を担う細菌種が存在を確認するため、昨年度獲得されたN2O還元細菌を用いて還元活性に酸素の存在が与える影響を解明した。また、本研究を通して、好気的N2O還元反応の定義、並びに定量的評価手法の確立にも注力した。排水処理施設へのN2O還元細菌の適用を見据え、N2O還元細菌の包括固定化ゲル担体のコンセプトの実証と、ゲルに包括固定化することによる活性への影響を検証した。アルギン酸ゲルにAzospira sp strain I13のN2O還元細菌を包括固定化することで、O2が存在する条件下でもN2O還元反応が確認された。これらの研究成果は、今後の排水処理システムからのN2O放出抑制技術において発想の転換になるとともに、N2O還元細菌を用いた実規模の排水処理システムからのN2O削減への挑戦といった展開が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では強力なオゾン層破壊物質、温室効果ガスである亜酸化窒素(N2O)の削減を目指し、N2O還元細菌を活用した排水処理施設からの温室効果ガス削減技術の開発を目的としている。N2O還元細菌は酸素の存在で容易に活性を失活することが知られている。今年度はN2O還元細菌の有効利用において、懸念材料となる酸素による阻害に対して、耐性のある種の獲得を目指した。ガス透過膜を用いた基質対向拡散型培養装置(Gas-perme able membrane device; GPMD)を独自に開発することで、まず好気性N2O還元細菌の集積培養を試みた。本リアクターは好気環境を維持した状態で、N2Oを供給することで、好気環境下でN2Oを利用できる細菌種の優占化を目指したものである。集積培養装置の運転終了時、ガス透過膜表面上のバイオマスをサンプリングし、次世代シークエンサにより細菌群集構造解析を行った。得られたバイオマスを用いてN2O還元活性を測定したところ、微好気条件下でN2Oを減らせることとが確認され、O2阻害に耐性のあるN2O還元細菌が生息していることが示唆された。今後、これら好気的なN2O還元活性が見られたバイオマスから細菌種の単離を目指す。また、単離される純菌株の活性試験手法を確立した。微小電極により酸素とN2Oを同時測定可能としたN2O還元活性試験システムにより、これまでの研究で得られているN2O還元細菌の酸素耐性を評価した。結果、一部の細菌株において、好気条件下でN2O還元が可能な株が存在していることが明らかとなった。今後、酸素に対して耐性がみられた細菌株を用いて排水処理システムからのN2O放出抑制効果を検証していく。集積培養装置においては特に大きなトラブルに見舞われることなく、ある程度順調に運転することができた。また、微生物群集構造解析に関してもこれまでの知見を生かして順調におこなうことができた。N2O還元活性試験手法の開発においては、拡散などによる非生物的なN2Oの減少を抑える点において、試行錯誤が必要であった。しかし最終的に年度内にまとまった結果を出すことができ、幾つかの学会発表もおこなうことができた。確かな手法として確立することが出来たため、今年度はこの手法を用いて様々な細菌種やサンプルに対してN2O還元活性を評価することが可能となり、研究の範囲が広がったと考える。今後N2O還元活性試験において、酸素に対する耐性が見いだされた細菌種の活用を目指す。今年度はラボスケールの排水処理システムを運転し、それにN2O還元細菌を接種する実験を中心におこなうことで、これらN2O還元細菌の有用性を検証する予定である。また、今回興味深い活性が見られている単離株に対して、全ゲノム解析を共同研究者とともに進め、メカニズムの点にも迫っていきたい。
多言語多文化児童の認知特性に関する基礎研究―個性を生かす教育を目指して

乳幼児あるいは学童期に文化間移動をする子どもたちや、家庭言語と社会言語が異なる環境で生まれ育つ子どもたちの言語発達の現状と課題は多様化の傾向にある。本研究では、日英語の教育資源が多数存在し、子どもの教育について選択的な環境にある北米A地域を事例として、多言語多文化環境における言語発達と、日本人保護者の教育および言語習得に関する意識と行動について調査を行った。近年増加傾向にあるにもかかわらず、これまでの調査でほとんど取り上げられてこなかった未就学児と就学前期の子どもとその保護者を対象とした。本研究の目的は、これまで研究がほぼ皆無であった、海外英語圏を多言語多文化環境として育つ日英バイリンガル児童の発達環境および認知特性に焦点を当てた大規模調査を行うことである。とくに(1)海外在留日本人児童に焦点を当てたフィールド調査を通して、児童の発達環境および認知特性を心理学的な手法で明らかにし、その結果を現場で使える査定ツールの開発につなげることと、(2)フィールド調査結果を現場の学習支援に生かす方法を検討するために、既に海外で成果を挙げている多言語児童支援の視察調査を行うことを目指すものである。以上の目的を達成するために、平成24年度は以下の調査を実施した。(1)シカゴ日本人学校および補習校で5歳から10歳までの日英バイリンガル児童を対象に詳細な発達・学習環境を知るため、保護者に記入してもらう言語発達環境質問紙を開発した(2)(1)の質問紙を50名の児童の保護者に記入してもらい、初期の分析を行った。(3)(2)の質問紙調査に先立ち、10月に学校関係者および調査協力者を対象に、バイリンガル児童の認知発達に関するワークショップを現地で開催した。(4)上記調査対象児童を対象に行うコミュニケーション力、実行機能、社会認知能力の課題を開発した。質問紙調査により、シカゴ日本人学校および補習校に通う児童の言語発達環境には大きくふたつのパターンがあることがわかった。ひとつは現地で生まれ育った児童のグループ、もうひとつは日本で生まれ親がシカゴに赴任するのに合わせて海外に来た児童のグループである。新しい傾向としては、一つ目のグループに国際結婚児童が増えていることと、二つ目のグループの年齢層が低下していることであった。今後詳細な分析を行い、その結果は学会などで発表するほか、協力校で報告会を開きフィードバックする予定である。とくに1海外在留日本人児童に焦点を当てたフィールド調査を通して、児童の発達環境および認知特性を心理学的な手法で明らかにし、その結果を現場で使える査定ツールの開発につなげることと、2フィールド調査結果を現場の学習支援に生かす方法を検討するために、既に海外で成果を挙げている多言語児童支援の視察調査を行うことを目指すものである。以上の目的を達成するために、平成25年度は以下の調査を実施した。1シンガポールおよび米国シカゴ地区の日本人学校、補習校を視察を行った。2シカゴでは保護者を対象にワークショップを開催し事前調査の結果について報告するとともに、参加者の個別相談を行った。さらに、研究協力者18家族を対象に日英2言語による言語テスト、認知テストおよび面接法による言語・教育環境調査を実施した。成果として、シカゴ周辺地域で低年齢児を就学させる日本人保護者の教育に関する意識と行動の特徴を明らかにした。本研究は、社会のグローバル化に伴い、近年国内外の教育現場で急増している「多言語多文化児童」の学習困難の問題に対し、我が国がとるべき対策を教育心理学的な視点から提案することを目指すものである。具体的には、日本人多言語多文化児童としては最も人数の多い、海外英語圏在留日英バイリンガル児童に焦点を当て、1発達・学習環境および認知特性に関して実地調査を行い、その結果を国内外の教育現場で使える査定ツールの開発につなげることと、2実地調査結果を効果的に学習支援に結びつける方法を検討するために、すでに一定の成果を挙げている海外の多言語児童支援の視察調査を行うことを目的としている。以上の目的を達成するために、平成26年度は以下のような調査を実施した。1ロンドン日本人学校、補習校を視察訪問し、現場での問題の把握と調査の実施に関わる打ち合わせを行った。2シカゴで継続して行った日英二言語の語彙力・文法能力の検査結果を分析し、論文としてまとめた。3シカゴ日本人学校、補習校を訪問し、これまでの成果報告を兼ねた教員・保護者向けのワークショップを開催した。具体的には、日本人多言語多文化児童としては最も人数の多い、海外英語圏在留日英バイリンガル児童に焦点を当て、海外在留日英バイリンガル児童の発達・学習環境および認知特性に関して実地調査を行い、その結果を国内外の教育現場で使える査定ツールの開発につなげることと、すでに一定の成果を挙げている海外の多言語児童支援の視察調査を行うことを目的としている。以上の目的を達成すべく、平成27年度は以下のような調査を実施した。1前回のシカゴでのデータの数が予定より少なかったことから、時期をあらためて再調査を実施した。2就学前児童の海外在住が増えていることから、シカゴ地区、ロンドン地区の幼稚園を視察した。

本研究では、日英語の教育資源が多数存在し、子どもの教育について選択的な環境にある北米A地域を事例として、多言語多文化環境における言語発達と、日本人保護者の教育および言語習得に関する意識と行動について調査を行った。近年増加傾向にあるにもかかわらず、これまでの調査でほとんど取り上げられてこなかった未就学児と就学前期の子どもとその保護者を対象とした。これまでシカゴで実施した日英言語検査と質問紙調査の結果の分析を終え、論文としてまとめることができ、現地にて成果報告をしたことで、おおむね目標は達成できたと考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。教育心理学統計的に意味のある成果を出すために、シカゴ地域のデータをさらに20名ほど増やす必要があるため、来年度の調査に含める予定である。前回は夏休みの調査期間中に、日本に帰国中の調査協力者が少なくなかった。そのため、次回は調査協力者の参加可能日程を事前に把握し、それに合わせて調査日程を決定することが肝要である。現地でのワークショップで学校関係者、保護者に本研究の意義を理解してもらうことができ、質問紙調査にも大勢の保護者の協力を得て実施することができたことで、初年度の主な目的は達成できたと考えている。シカゴでは本格的に現地で日本人児童を対象に言語および認知テストを実施することができたこと、さらに保護者への面接法による言語・教育環境調査を実施することができたことで、本年度の主な目的は達成できたと考えている。調査参加者の参加可能日程と調査実施者の日程の調整が年度内にできなかったため、次年度に調査が延期されたため。シカゴ日本人学校との連絡を密にとり、年度前半には質問紙の結果をまとめ、関係者に報告する。年度の後半にはこれまでに開発した課題を現地にて実施するとともに、2度目のワークショップと聞き取り調査を行う。ニューヨーク、ロンドン、シンガポールの日本人学校を訪ね、調査の打ち合わせをする。シカゴでの日本人児童を対象に行った調査については、会場となる日本人学校の都合により、夏休みに実施したが、この時期には帰国しており調査に参加できない家族が少なくなかった。このため今後は調査時期の検討をし、より多くの家族が調査に参加できるようにする必要がある。次年度春季に日程調整を行い、夏季にシカゴでのデータ収集を行う。主にはこれまでの研究結果を国内外の学会で発表するための旅費、シカゴ日本人学校での課題実施のための費用、ニューヨーク、ロンドン、シンガポールの日本人学校を訪ねるための費用として使用する。昨年度は夏休みに調査を実施したため、参加者の帰国の時期と重なり、参加者人数が予定より少なくなった。そのため今年度に調査が継続されることになったため。今年度は時期を変更し、より多くの児童に調査に参加してもらう計画である。
高グリコシル化タンパク質ムチンに関する革新的分析法ＳＭＭＥの高度化研究

分子マトリクス電気泳動法(SMME)は、ムチンを分析するために研究代表者が最近開発した膜電気泳動法である。本研究ではバイオマーカー探索への応用を目的として、分離能と検出感度に重点をおいたSMMEの高度化研究を進めた。再現性の良い結果を得るためのSMME膜の作成法および泳動条件を確立し、さらに新たな染色法の開発、定量評価のための膜の透明化法などを開発した。泳動分離したムチンを同定するため、温和な糖鎖遊離処理後、タンデムリピート部に対する抗体で泳動後の膜を染色する方法についても成果を得た。また、ムチンの糖鎖の違いに着目した分離を目的としてレクチン親和SMME法の開発も行った。膵液・胆汁中のムチンを調べることにより、最も難治性の癌である膵胆管腫瘍の早期診断、悪性度判断の糸口が見出されると期待されているが、ムチンは分析が困難なためバイオマーカーとしてのムチン研究は手つかずの状態にある。分子マトリクス電気泳動法(SMME)は、ムチンを分析するために研究代表者が最近開発した新規分析法である。本研究では新手法であるSMMEをバイオマーカー探索に活用できるように、分離能と感度に重点をおいた高度化研究を進める。平成23年度は、(1)SMMEの物理化学的基礎、および(2)ムチンの高感度検出法の開発を実施した。(1)については、PVDF膜の種類、ポリマーコーティング量、親水性ポリマーの種類について検討した。PVDF膜は、メーカーによってもSMMEの泳動結果に違いが生じた。ポリマーコーティングは、ラングミュア型の吸着であり、ポリマー濃度と浸漬時間をコントロールすることで再現性よくSMME膜を作成できることが判った。また、親水性ポリマーについては、これまでポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールの3者はSMMEにおいてほぼ同じ程度の効果を有すると考えていたが、接触角を測定した結果、ポリビニルアルコールが特に高い親水化効果を有することが判った。(2)については、SMMEで分離したムチンの新規染色法を開発した。ムチンはこれまでAlcian Blueで染色されてきたが、シアル酸や硫酸基が少ない中性のムチンは染色されないという問題があった。一方、中性ムチンを染色できる過ヨウ素酸酸化シッフ塩基法では糖鎖が分解されるため染色後のムチンの糖鎖分析ができない。そこでSMME膜上のムチンをコハク酸無水物で処理した後、Alcian Blueで染色する方法を考案し検討した。この方法ではムチンの酸性度に関わらず染色することができ、かつ糖鎖分析も従来通り行うことができた。膵液・胆汁中のムチンを調べることにより、膵胆管腫瘍の早期診断の糸口が見出されると期待されているが、ムチンは分析が困難なためバイオマーカーとしてのムチン研究は手つかずの状態にある。本研究ではSMMEをバイオマーカー探索に活用できるように、分離能と検出感度に重点をおいた高度化研究を進める。平成25年度は、以下の研究を実施した。SMMEで分離したムチンの免疫染色法の開発:ムチンは膨大なO-グリカンで覆われているため抗ムチン抗体の多くは、特定の糖鎖を有するムチンを認識する。ムチンの種類を決めるにはタンデムリピート配列に対して樹立された抗体の利用が望ましいが、ムチンのO-グリカンをはずさない限り内部配列の抗体で検出することはできない。そこで、ペプチド部分に影響を与えることなくO-グリカンを除去する方法をSMME膜に適用し、糖鎖除去した膜をムチンの抗タンデムリピート抗体により染色することによりムチンを同定する方法を開発した。SMMEによる等電点電気泳動法の検討:ムチンに対する分離能を向上させることを目的として、キャリアアンフォライトを用いたSMMEの等電点電気泳動を検討した。しかし、ムチンはSMMEの等電点電気泳動では狭いバンドにフォーカスせず、ムチン分析には本法は適していないことが判明した。レクチン親和SMMEによるムチングライコフォームの分離:ムチンに対する分離能を向上させるもうひとつのアプローチとして、糖鎖の違いに基づく分離を検討した。PVDF膜にレクチンを疎水的に結合させておき、その後で親水性ポリマーをコーティングすることにより、レクチン親和SMME膜を作成した。これを用いて、シアル酸含有糖鎖を多く含むムチンとほとんど含まないムチンに分離することができることを見出した。

膵液・胆汁中のムチンを調べることにより、最も難治性の癌である膵胆管腫瘍の早期診断、悪性度判断の糸口が見出されると期待されているが、ムチンは分析が困難なためバイオマーカーとしてのムチン研究は手つかずの状態にある。分子マトリクス電気泳動法(SMME)は、ムチンを分析するために研究代表者が最近開発した新規分析法である。本研究では新手法であるSMMEをバイオマーカー探索に活用できるように、分離能と感度に重点をおいた高度化研究を進める。平成24年度は、1SMMEの物理化学的基礎、2ムチンの高感度検出法、および3分離能の高度化を目的とした発展型SMME法の開発を実施した。1については、ポリビニルアルコールの分子量、鹸化度およびポリマーコーティング量がSMMEに及ぼす影響について検討した。また、電気泳動中に伴って発生する蒸散流および電気浸透流について、各種PVDF膜の種類、ポリマーコーティング量、親水性ポリマーの種類について検討した。PVDF膜は強い電気浸透流を発生するが、コーティング後は電気浸透流がほぼ完全に抑制されることが判明した。2については赤外分光検出を検討した。PVDF膜は1500cm-1以上の赤外領域でほぼ透明であるため、PVDF膜上のムチンのIRマッピングを検討した。SMME膜を2枚のフッ化カルシウム板で挟むことにより、膜状のムチンスポットをIRにてイメージングすることができた。しかし、感度の面では従来の色素による染色法に及ばず、高感度にIRによって検出するためには更なる工夫が必要であることが判明した。また、昨年度に開発したムチンのコハク酸-アルシアンブルー染色法を論文としてまとめた。3についてはレクチン親和SMME法を検討した。レクチンをPVDF膜に吸着させた後、親水性ポリマーをコーティングすると吸着していたレクチンが剥離するケースがあることが判明した。震災の影響により7月まで実験排水が流せない状況が続き、その間、電気泳動などの水を用いる実験ができなかった。下期で集中的に実験を進めたため、全体としてはやや遅れているという程度の進捗まで回復させることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。抗体を用いたムチンコアタンパク質の同定法の開発が、予想よりも難しく難渋している。そのため、臨床試料を用いた分析実験へ研究を進める段階に至っていない。ムチンコアタンパク質の同定は、抗体を用いて行なう計画であった。しかし、抗ムチン抗体のエピトープはムチン糖鎖まで含んでいるケースが多く、糖鎖の違いにより抗体で染まらなくなるケースも存在する。そのため研究計画では、ムチンの糖鎖をマイルドな条件で除去し、糖鎖がはがれたムチンタンデムリピートのペプチド部分を認識する特異抗体で染色することにより、ムチンコアタンパク質の同定を行なう手法の開発を行なってきた。ムチンの糖鎖を除去する条件は確かにマイルドだが、複数回の処理操作が必要であり、糖鎖除去の処理中にムチンそのものが膜からはがれてしまう可能性がある。また、本方法は用いる抗体の性能に依存する。タンデムリピートを特異的に認識する抗ムチンモノクローナル抗体には良い抗体が少なく、この点も本研究の進捗の遅れに影響した。臨床試料を用いた実験は、膵液および胆汁中に含まれるムチンの電気泳動移動度、ムチンコアタンパク質、糖鎖、の3点を評価する予定である。現時点では、ムチンコアタンパク質の同定ができないため、臨床試料を用いた実験を行なう段階に至っていない。研究項目
多点の弱い相互作用を利用した分子／細胞の制御

単鎖DNA-ポリエチレングリコール-脂質(ssDNA-PEG-脂質)を細胞表面の修飾材料として用い,細胞表面でのDNA相補対形成を介して細胞機能を工学的に操作することを試みた。1)抗酸化剤の固定化による再灌流障害の低減,磁性ナノ粒子の固定化による移植細胞のMRI観察など,現在の医療で求められている課題の解決に本手法が有用であることを示した。2)DNA配列設計の多様性を利用し,3次元の生分解性足場材料上に接着する細胞の配置さらには接着・脱着の時間制御を実現し,再生医療の発展に必要な基盤技術を確立した。二次元上での細胞配列方法の確立とその細胞の挙動を観察した。以下にその概略を記す。リン脂質、ポリエチレングリコールと単鎖DNA(20残基)をタンデムに結合した複合体((ssDNA)20-PEG-lipid)を合成した。細胞の懸濁液にこの複合体の溶液を添加すると、リン脂質部分が細胞膜の脂質二重層部分にアンカリングし、複合体が細胞は表面に固定され、所定の配列の(ssDNA)20が提示される。一方、ガラス表面をマレイミド基を有するシランカプリング剤で処理する。この表面に末端にチオール基を持つ上記(ssDNA)20の相補鎖である(ssDNA')20の水溶液をガラス表面の所定の位置に滴下して、ガラス表面に(ssDNA')20を固定した。この表面に(ssDNA)20を持つ細胞を播種すると、(ssDNA)20と(ssDNA')20がハイブリダイゼイションして、細胞が表面に固定される。上記の方法で固定した細胞を無血清培地と血清含培地の2つの培地を用いて培養した。無血清培地で培養すると、細胞接着後数時間で極めて奇妙な形態を取った。一方、血清培地に交換したときは、基板表面にビトロネクチンやファイブロネクチンが吸着し、細胞は(ssDNA)20と(ssDNA')20がハイブリダイゼイションを介した接着から、インテグリンと細胞接着糖タンパクとの相互作用を介した接着移行し、細胞の形態、また、増殖能も通常の細胞培養と同じになった。また、複数種の細胞からなる細胞の凝集体を作り、共焦点蛍光顕微鏡で観察しその凝集体内の細胞の配置を決定した。その配置を数理モデルは、Francois GranerとJamesn Glazierにより開発されたPottsモデルを用いたCompucel13Dを用いて解析している。単純な系であるので、モデルを作るのは簡単である。シミュレーション時に用いる細胞間接着のパラメータと実験的に得られる細胞接着のパラメータの対応付けを検討している。1.ポリエチレングリコールー脂質(PEG-lipid)の脂質構造と細胞表面修飾能:アルキル鎖数および鎖長が異なるPEG-lipidを合成し,細胞膜への導入挙動を比較した。アルキル鎖数は,1本より2本有する分子の方が細胞表面へ導入されやすいことが分かった。また,アルキル鎖長依存性を調べたところ,アルキル鎖1本の場合は長いほど導入量が多かった。一方,アルキル鎖2本の場合,炭素数16のものが最も導入量が多く,それ以上に鎖長が長くなると導入量の低下することが分かった。2.内皮細胞内部への抗酸化剤含有リポソームの送達による再灌流障害の軽減:血管内皮細胞の表面を一本鎖DNA (ssDNA)-PEG-lipidで修飾した後,その相補DNA配列を提示したビタミンE含有リポソームをDNAハイブリダイゼーションにより結合させた。その後の培養時間と共に細胞内部へリポソームが取り込まれることが分かった。また,ラットex vivoモデルにおいて再灌流による心毛細血管の障害を低減することができた。3.MRI観察のための膵島細胞への酸化鉄ナノ粒子(SPIO)の標識:トリプシン処理で単個細胞にした膵島の細胞表面にSPIO標識を行い,これを再凝集させることでSPIO標識膵島を作製した。標識および再凝集による細胞機能の低下は見られなかった。この方法によりSPIOを膵島内部の細胞にまで導入することができ,膵島表面のみをSPIO修飾した場合に比べMRIコントラストを向上させることができた。4.ポリ乳酸への位置特異的接着の制御:ポリ乳酸(PLA)のフィルムおよびファイバー表面にssDNAを固定化し,相補鎖を有するssDNA'-PEG-lipidで修飾した細胞を接着させた。ssDNAの配列に応じて細胞の接着箇所を制御することができた。また,接着した細胞は伸展・増殖し,通常の細胞と同様の挙動を示すことが分かった。1.ポリ乳酸上での細胞パターニングポリ乳酸(PLA)は組織工学用足場材料としてよく用いられる生分解性高分子であり,3Dプリンターを用いれば任意の3次元構造体を作製することができる。しかし,PLA表面は細胞接着性に乏しく,また,生体組織のように複数種の細胞を位置選択的に接着させることは困難である。PLAフィルムへ配列の異なるssDNAのパターンを形成,または配列の異なるssDNAを固定化したPLAファイバーを配置し,相補鎖を有するssDNA-PEG脂質で修飾した細胞を播種することで,細胞のパターニングに成功した。2.DNA分解酵素を用いた細胞の選択的回収遺伝子工学で利用される,特定のDNA配列を選択的に切断する制限酵素を利用し,DNAを介して接着した細胞を選択的に回収することを試みた。制限酵素切断サイトを有するssDNA-

PEG-脂質を設計し,それを用いて細胞ー基板間および細胞ー細胞間接着を誘導した。その後,制限酵素の添加により,その切断サイトを有する細胞のみが脱離した。また,すべてのDNAを分解する酵素(Benzonase)を添加することで, DNAを介して接着した細胞をそのDNA配列に寄らず脱離させることができた。ssDNA-PEG-脂質による細胞ー細胞間接着をより詳細に調べるため,ガラス基板に形成した支持脂質二分子膜(SLB)を細胞膜モデルとして用いた。SLBを蛍光標識ssDNA-PEG-脂質で修飾し,その相補対ssDNA'-PEG-脂質で修飾した細胞を播種したところ,細胞の接着面にssDNA-PEG-脂質が集積することが明らかとなった。次に,二種類のssDNA-PEG-脂質をSLBに導入し,細胞の接着に伴うssDNA-PEG-脂質の挙動を調べた。その結果,細胞ーSLB間の接着に関与するssDNA-PEG-脂質は細胞接着面に集積する一方,接着に関与しないssDNA-PEG-脂質は細胞接着面から排除されることが分かった。1.細胞膜に混在する分子が細胞間接着へ及ぼす影響の検討支持脂質二分子膜へ単鎖DNA-ポリエチレングリコール-脂質複合体(ssDNA-PEG-lipid)と共にPEG-lipidを導入し,膜分子が混在する細胞膜環境を模倣した系を構築した。PEG-lipidのPEG分子量が大きいほど,またその導入割合が高いほど,DNA相補対形成を介した細胞の接着が阻害もしくは遅延された。一方,いずれの条件でも細胞が接着した領域にssDNA-PEG-lipidが集積した。このことから,膜混在分子は細胞間接着の初期形成に影響するものの,接着が生じるとその面から排除されることで接着が安定化されることが示唆された。2.塩基長が細胞間接着に及ぼす影響の検討6, 10, 21塩基のssDNA-PEG-lipidを合成した。ssDNA-PEG-lipidで修飾した細胞へ相補ssDNA'を結合後に温度上昇させたところ,液中における相補対形成と同様,塩基長が短いほど低温で相補ssDNA'の解離が見られた。次に細胞間接着の温度依存性を調べたところ,Tm以上でも細胞間接着は誘導された。これは,細胞接着面にssDNA-PEG-lipidが集積し,多価効果により相互作用パラメータが増強されたためと考えられた。3.細胞表面へのタンパク質修飾法の開発遺伝子組み換え技術により,HisタグまたはSNAPタグを有するタンパク質を合成した。また,それぞれのリガンドを有するligand-PEG-lipidを合成した。細胞表面をligand-PEG-lipidで修飾することで,対応するタグ配列を持つタンパクを固定化することができた。さらに,この手法を用いて細胞間接着を担う膜タンパク質であるE-cadherinの細胞外ドメインを固定化したところ,異種細胞からなる細胞凝集体の構造制御に成功した。単鎖DNA-ポリエチレングリコール-脂質(ssDNA-PEG-脂質)を細胞表面の修飾材料として用い,細胞表面でのDNA相補対形成を介して細胞機能を工学的に操作することを試みた。
光の中から音情報を取り出す方法と光波マイクロホンの開発

本研究は、振動膜等の物体を一切使わず、レーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(総称:光波マイクロホン)の技術確立を目的とした開発研究を実施した。同法は、空中音波の位相変調作用により発生した極微弱回折光を検出することで可聴音を検出・再生しようとする試みである。微弱回折光の検出には光学情報処理システムを用いるが、光学システム(特に音検出部にあたる光ビーム構造)をどう組めば可聴音の検出が最適化されるか、あるいは任意のニーズに適う音受信特性が実現できるか、などについては未解明の部分が多い。本研究では、光波マイクロホンの中核部である光学情報処理部及び音検出アンテナ部の理論的・実験的検討を行い、それらを総合した光波マイクロホンの技術確立などを行った。主要な内容を要約すると、次のようになる。レーザビーム伝送路(レンズ群からなる計測光学系)に音が入射した場合、入射点とフーリエ変換の関係にある位置に光検出面を置くことにより音信号が有効に取り出せる。音入射領域のレーザビームウェストのスポットサイズは音波長に近い方が信号強度が大きくなる。実用上は、数mmのビーム直径が使いやすい。音検出部の光ビームの構成と音受信特性を、主に単純反射形及び左右反転反射形ダブルビームを中心に検討し、光ビームの構成(13次元的)を変化させることで、指向性、信号強度増幅などを変化させることができることなどを示した。音の検出手段として、種々の振動膜式マイクロホンが用いられてきた。本研究では、振動膜等の物体を一切使わず、レーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(以下,「光波マイクロホン」と総称)の技術確立を行うことを目標としている。光波マイクロホンは、空中音波の位相変調作用によって発生した極微弱回折光を検出することにより、可聴音を検出・再生しようとする試みであり、微弱回折光の検出にはフーリエ光学系を含む光学情報処理システムを用いる。本年度は、受光レンズ以降の光学情報処理システムの構成と特性、特に光学系をどのように組めば音検出が最適化されるか等について理論と実験の両面から検討し、これにより光波マイクロホンの光学情報処理部の構成法を確立することを目的とした。具体的な結果を以下に要約する。実験では、光源として赤色半導体レーザ光(6mW、ビーム直径4mm)を、音源には20kHz超音波素子を用いた。レーザビーム点での音圧は90dBとした。音場を通過した光ビームに含まれる音波情報は光検出器(フォトダイオード)により検出し、光回折像の測定、SN比の検討などを行った。さらに超音波素子を光軸に平行に移動しながら、光検出器からの音出力信号の変化を測定した。その結果、光学系への音入射位置による信号強度の変化は、光情報処理の理論的予測とおよそ一致することなどが確かめられた。すなわち、光学レンズ配置及びレーザビーム伝搬形状(平行光、発散ビーム光、収束ビーム光、それらの中間的な光ビーム、等々)により、観測面より見てフーリエ変換の関係になる位置に音が入射した場合は音信号が強くなること、逆にフーリエ逆変換に相当する位置に音が入射した場合には音は検出されないこと、などが明らかになった。これらの結果より、光波マイクロホンの光学系構成法や最適化指針の基本をおよそ明らかにすることができた。本研究は、振動膜等の物体を一切使わず、レーザ光により空気中の可聴音を直接検出する方法(光波マイクロホン;空中音波の位相変調作用により発生した極微弱回折光を検出することで可聴音を検出・再生する方法)の技術確立を目標としている。これまでに微弱回折光検出のための光学情報処理システムの検討を行っているが、本年度は音検出用の光ビームアンテナ部の検討を行った。

本計測法では音検出部となるレーザビームの伝搬路を変えることにより1次元から3次元までの立体受信アンテナを構成することができ、様々な規模や指向性を持った音波検出システムが実現可能と予測される。本年度研究ではそれらの基礎特性を明らかにすることを目的に、最も基本的な受信アンテナ形としてレーザビームを反射させて往復するダブルビームを構成したときの音検出特性を実験及び理論)的考察により明らかにした。具体的な内容を要約すると次のようになる。反射部に平面ミラーを用いた単純反射型ダブルビームと、プリズムやルーフミラーにより左右方向のみ反転した左右反転反射型ダブルビームとの2つの場合について、光回折像の変化やレーザビーム間距離と信号強度の変化等を実験的に調べ、理論的予測と比較検証した。単純反射型ダブルビームでは音波による微弱回折光が線形的に2回重なり合って、シングルビーム時に対し2倍の信号強度となる。一方、左右反転反射型ダブルビームでは音波入射方向やビーム間隔等の条件により信号が倍増される場合と打ち消される場合が生じる。いずれも、弱い光音相互作用の理論から導かれる理論的予測と一致することが明らかとなった。これらの結果を利用すれば、マルチビームアンテナを用いて強い指向性を実現したり、光学的に音信号を増幅したりすることが可能であると考えられる。本研究では、振動膜等の物体を一切使わず、レーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(光波マイクロホン)の開発研究を実施した。同法は、空中音波の位相変調作用により発生した極微弱回折光を検出することで可聴音を検出・再生しようとする試みである。微弱回折光の検出には光学情報処理システムを用いるが、光学システム(特に音検出部にあたる光ビーム構造)をどう組めば可聴音の検出が最適化されるか、あるいは任意のニーズに適う音受信特性が実現できるか、などについては未解明の部分が多い。本研究では、光学情報処理部及び音検出アンテナ部の検討、両者の総合化による光波マイクロホンの基礎技術の確立などを行うことを目的とした。本年度は、1本のレーザビームを立体的に伝搬させた場合の指向特性に焦点を絞り、比較的単純な立体形状(2次元構成)に対し実験及び理論的検討を行った。さらに周波数による違いも検討した。また、光信号増幅と指向性向上を意図した準らせん状多重反射器を作成して性能を測定し、これをダブルビームの特性と比較検討して多重反射光学系応用時の問題点や改善法を明らかにした。具体的な内容を要約すると、次のようになる。ルーフミラーを用いて左右反転反射したダブルビーム形の受信用光ビームを構成し指向特性等について理論及び実験の両面から検討を加えた。その結果、2つのビームを含む水平面内で音を水平方向に入射し、光ビーム間隔を変化させた場合、音波波長の半波長毎に光回折信号強度が強め合う。逆に、波長間隔毎に弱め合い全体として周期的に変化する。従って、ビーム間隔を音波波長より十分短く設定した場合には、垂直方向に強い指向性を得ることができる。一方、ビーム間隔が音波長に近い場合は、指向特性は少し複雑になる。レーザビーム間隔を1波長及び1.5波長とした条件で、各周波数での指向性を実験的に求めた。入射角が0°から360°まで回転する間にいくつかの信号強度の強いピーク点が現れ、指向特性は星形の形となる。この他、準螺旋状のレーザビーム構成の実験を若干行い、低周波の感度を上げることが可能なことなどを示したが、光学系が音場を乱すなどの問題が生じた。