hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい機能性非シリケート酸化物ガラスの構造ならびに物性

【O_3】が網目形成酸化物として働くこと、(2)【Nb_2】【O_5】も網目形成酸化物として働き、Ga【O_4】四面体と歪んだNb【O_6】八面体とからなる網目を形成するためであると解釈することができた。なお、スペクトルのプロファイルは【K_2】Oを含有する系と【Cs_2】O含有する系とで類似しており、従ってガラス形成の理由も両者について同様であると考えることができる。【Cs_2】O-【Nb_2】【O_5】-【Al_2】【O_3】ガラス中のAl及びN6の配位状態をAlKα螢光X線の化学シフト及びラマン分光法によって調べた。更に、密度、線熱膨張係数、ガラス転移温度、ビッカース硬度を測定し、ガラス構造との関係を調べた。ガラスのAlKα螢光X線のピーク位置は、Al【O_6】八面体からなるα-【Al_2】【O_3】のピーク位置とは一致せず、Al【O_4】四面体からなる長石のピーク位置と一致した。従って上記組成のガラス中でAlはAl【O_4】四面体を形成し、網目修飾カチオンとして働いていることが分った。ガラスのラマンスペクトルには800【cm^(-1)】,840【cm^(-1)】,880【cm^(-1)】に顕著なバンドが観察され、【Al_2】【O_3】と【Nb_2】【O_5】で置換するにつれ、800【cm^(-1)】のバンドは減少し、【880^(-1)】のバンドは増加した。880【cm^(-1)】及び880【cm^(-1)】のバンドはそれぞれAl【O_4】四面体及び非架橋酸素を有する歪んだNb【O_6】八面体に帰属された。従って本系のガラス中でNbは歪んだNb【O_6】八面体を形成し、非架橋酵素を有することが分った。Nb-0振動が880【cm^(-1)】という高波数領域に観察されること、及びNb【O_6】八面体が非架橋酸素を有しガラス網目の自由度を補償できることにより、Nbが網目形成カチオンとして働く可能性のあることが示唆される。本系のガラスに於いて、【Al_2】【O_3】を【Nb_2】【O_5】で置換すると、ガラス転移温度及びビッカース硬度は減少し、線熱膨張係数は増加した。このような変化は、【Al_2】【O_3】を【Nb_2】【O_5】で置換することにより、非架橋酸素が増加するためにおこると考えられた。一方密度は、【Al_2】【O_3】を【Nb_2】【O_5】で置換することにより増加した。密度から求めたガラスの中の真の酸素イオン体積は、【Al_2】【O_3】を【Nb_2】【O_5】で置換することにより減少した。このことは、酸素四配位のAl【O_4】四面体が、酸素六配位のNb【O_6】八面体に置きかわってゆくためにおこると考えられた。非シリケート酸化物ガラスのガリウム酸塩ガラスの構造をX線構造解析,ラマン分光,密度などの測定に基いて研究した.
DNAプールを用いたマイクロサテライトマーカーによる2型糖尿病全ゲノム相関解析

糖尿病発症予防法の確立には感受性遺伝子の同定が必須である。そこで本研究では、DNAプールを用いて全ゲノムをスクリーニングし、日本人の2型糖尿病感受性マーカーあるいは原因遺伝子を同定することを目的とする。当初は、DNAプールを用いて、マイクロサテライトによる全ゲノムのスクリーニングを計画していた。一方、申請者らも参加しているミレニアムプロジェクトにおいて、マイクロサテライト及びSNPを用いた全ゲノム解析が順調に進行し、一次スクリーニングが終了する見通しとなった。更に平成15年には2次スクリーニングが開始され、その結果同定された感受性座位の解析の一部を担う方が良いと考えられる状況に至った。そこで、脂肪細胞に特異的に発現する転写因子FOXC2、及びインスリンの抗脂肪分解作用を媒介するphophodiesterase 3B(PDE3B)、resistinについて解析を進めることにした。これらは、2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の有力な候補遺伝子である。まず、2型糖尿病24名についてFOXC2の全エクソン及び1kbの5'flanking領域をPCR直接シークエンス法によりスクリーニングした。同定したSNPを、対照200名、2型195名で解析した。その結果、対照で-512C>T(32.3%)、-350G>T(13.0%)、+1548C>T(10.0%)を同定した。これらのSNP及び4種の主要ハプロタイプはいずれも2型とは関連しなかった。また、PDE3Bについては、高頻度のSNP-465G>T及び+1389G>Aについて、対照200名、2型207名をタイピングした。各SNP単独、及びハプロタイプは2型と関連しなかった。また、ResistinのSNP299G>Aはインスリン抵抗性症候群と関連を認めなかった。以上より、FOXC2及びPDE3B遺伝子のSNPは、日本人2型糖尿病感受性に影響する主要な因子ではないことが想定された。そこで、本年度は、脂肪細胞に特異的に発現する転写因子FOXC2、及びインスリンの抗脂肪分解作用を媒介するphophodiesterase 3B(PDE3B)について解析を進めることにした。これらのSNPは連鎖不平衡にあり、4種の主要ハプロタイプを認めた。いずれのSNP及びハプロタイプも2型とは関連しなかった。

また、PDE3Bについては、高頻度のSNP-465G>T及び及び+1389G>Aについて、対照200名、2型207名をタイピングした。各SNP単独、及ぴハプロタイプは2型と関津しなかった。以上より、FOXC2及びPDE3B遺伝子のSNPは、日本人2型糖尿病感受性に影響する主要な因子ではないことが想定された。糖尿病発症予防法の確立には感受性遺伝子の同定が必須である。そこで本研究では、DNAプールを用いて全ゲノムをスクリーニングし、日本人の2型糖尿病感受性マーカーあるいは原因遺伝子を同定することを目的とする。当初は、DNAプールを用いて、マイクロサテライトによる全ゲノムのスクリーニングを計画していた。一方、申請者らも参加しているミレニアムプロジェクトにおいて、マイクロサテライト及びSNPを用いた全ゲノム解析が順調に進行し、一次スクリーニングが終了する見通しとなった。更に平成15年には2次スクリーニングが開始され、その結果同定された感受性座位の解析の一部を担う方が良いと考えられる状況に至った。そこで、脂肪細胞に特異的に発現する転写因子FOXC2、及びインスリンの抗脂肪分解作用を媒介するphophodiesterase 3B (PDE3B)、resistinについて解析を進めることにした。これらは、2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の有力な候補遺伝子である。まず、2型糖尿病24名についてFOXC2の全エクソン及び1kbの5'flanking領域をPCR直接シークエンス法によりスクリーニングした。同定したSNPを、対照200名、2型195名で解析した。その結果、対照で-512C>T(32.3%)、-350G>T(13.0%)、+1548C>T(10.0%)を同定した。これらのSNP及び4種の主要ハプロタイプはいずれも2型とは関連しなかった。また、PDE3Bについては、高頻度のSNP-465G>T及び+1389G>Aについて、対照200名、2型207名をタイピングした。各SNP単独、及びハプロタイプは2型と関連しなかった。また、ResistinのSNP299G>Aはインスリン抵抗性症候群と関連を認めなかった。
高温超伝導体を用いた超伝導量子干渉磁気センサに関する研究

本研究では高温超伝導薄膜を用いた量子干渉磁気センサ(SQUID)の開発を目的としている。SQUIDセンサの性能はこれを構成する超伝導インダクタンスとジョセフソン素子の雑音特性に大きく依存する。このため、本年度の研究においてはこれらの構成部品の雑音特性の評価を行ない、その発生機構及び薄膜の品質との関連を明らかにした。1。超伝導インダクタンス超伝導インダクタンスの性能改善のためには高品質の超伝導薄膜が不可欠である。本研究では、臨界温度T_c=88K、臨界電流密度J_c(T=77K)=10^6A/cm^2の高品質YBaCuO薄膜の製作技術を確立した。超伝導インダクタンスにはいわゆる磁束ノイズが存在し、この磁束ノイズの大きさは超伝導薄膜のピンポテンシャルにより決まることが予想されている。このため本研究では、超伝導薄膜のピンポテンシャルの評価法を確立し、本方法を用いてピンポテンシャルと磁束ノイズとの関係を定量的に明らかにした。また、ピンポテンシャルと薄膜の品質との関連を明らかにし、この結果より、インダクタンスの磁束ノイズの改善のためには臨界電流密度j_cの高い薄膜を用いることが有効であることを示した。2。ジョセフソン素子高品質ジョセフソン素子の製作に関する研究は始まったばかりであり、製作技術の確立が現在の重要な研究課題である。高温超伝導体の超伝導特性はその結晶性に強く依存する事が知られているため、本研究では、この性質を利用したジョセフソン素子の新しい製作法を開発した。すなわち、薄膜の結晶性を人工的に制御することにより超伝導特性の弱い部分を局所的に形成し、この部分をジョセフソン素子として用いた。本方法で製作したジョセフソン素子は良好な特性を示し、本方法の有効が示された。1。2。
光誘起電子移動機構に基づく銅一価蛍光プローブの創製と細胞イメージングへの応用

チオエーテル部位を含む様々な配位子を合成し,対応する銅一価錯体を調製した。各種分光学的測定やX線結晶構造解析から,配位子のリンカー長は銅一価イオンの結合定数,結合様式,および酸化還元挙動に大きな影響を与えることがわかった。次に,還元型フルオレセインに四座配位子を組み込んだ化合物を合成した。グルタチオン存在下で銅一価イオンを添加すると,フルオレセイン由来の強い蛍光が観測された。また,同様の反応は細胞内においても進行することがわかり,細胞内銅一価イオンの検出に有効なツール分子であることがわかった。銅は細胞内において鉄、亜鉛に続き三番目に多く含まれる遷移金属元素で、生体にとって必須の微量金属イオンであるが、生体における銅代謝・動態についてはほとんど解明されていない。通常、細胞内は還元的環境であるため、銅イオンは低原子価状態である一価で存在している。このため、銅イオンの生理的役割を明らかにするには、銅イオンを一価の状態で捕捉し、蛍光応答を示すプローブ分子を開発しなければならない。そこで本研究では、光誘起電子移動機構に基づいた銅一価イオン蛍光プローブの論理的創製、および細胞内銅イオンの蛍光イメージングを目的とした。まず、本研究では低原子価である銅一価を安定に捕捉するための配位部位として、リンカー長や配位ドナー数の異なる4種類のポリチオエーテル型配位子の合成を行った。これらの配位子は全て銅一価イオンと1:1で錯形成することがわかった。さらにX線結晶構造解析を行ったところ、銅イオンは歪んだ三角錐構造を有していることがわかり、リンカーの長さによって銅中心の歪み度合いが異なっていた。一方、各銅錯体の酸化還元電位を測定したところ、配位子の構造の違いによる大きな違いは認められなかった。次に、得られたチオエーテル配位子と蛍光団を組み合わせた銅一価蛍光プローブの合成を行った。いずれの場合も銅一価イオンの添加により7倍程度の蛍光増大が認められたが、予想よりもはるかに低いものであった。フェムト秒レーザー分光光度計を用いて銅一価錯体の一重項励起状態の寿命を測定したところ、これらの錯体いの蛍光消光は光誘起電子移動によるものであることがわかった。銅イオンの生理的役割を明らかにするため,銅イオン対して選択的な蛍光応答を示すプローブ分子の開発を行った。前年度の研究成果では,還元型フルオレセインとトリスピリジルメチルアミン型の配位子の組み合わせにより,銅一価イオンの選択的な検出が可能であることを見出している。今年度は,プローブ分子が細胞内ミトコンドリアに局在化できるようにカチオン性の官能基をプローブ分子内に導入した。蛍光イメージング測定から,今回合成したプローブ分子はミトコンドリアに局在化することが確認された。さらに,培養液に対して銅イオンを加えた場合には,ミトコンドリアからのさらに強い発光が観測されたことから,銅イオンの細胞内局所イメージングに成功したことが明らかとなった。一方,光誘起電子移動を利用した銅一価蛍光プローブの開発では,チオエーテル基の数やリンカー長を変化させた様々な配位部位を有するローダミン誘導体を合成し,その物理化学的特性や銅イオンに対する蛍光応答性を評価した。その結果,チオエーテル配位子の構造の違いにより,銅一価イオンに対する蛍光応答性には大きな違いが認められず,いずれの場合も10倍程度の蛍光増大が観測されたが,結合解離定数は配位子構造に大きく依存していることがわかった。すなわち,5員環キレートのみで構成されている銅一価錯体に比べ,6員環キレートを含む場合では銅一価イオンに対する親和性はかなり低下することが明らかとなった。さらに,NMRスペクトルを用いて,各配位子と銅イオンの配位子交換反応速度についても検討したところ,6員環キレートを含む配位子では交換反応速度が遅くなることがわかった。
「ビッグバンから現代社会まで」を貫く境界のない教育プログラムの開発

境界のない教育プログラムの開発に向けて、以下の項目について研究を推進し、本研究課題の目的、意義等について認識を広めるとともに、より広範な研究者集団によって開発を進める基盤を形成した。1)研究会の開催:下の2回の研究会を開催し、それぞれ報告集にまとめた。◎「境界のない教育プログラムの開発にむけて:自然科学編小研究会」(2004年12月9日於・名古屋大学東山キャンパス)◎「境界のない教育プログラムの開発にむけて:人文・社会科学編小研究会」(2004年1月9日於・名古屋大学東山キャンパス)異分野の研究者が集合して、教育プログラム開発における問題点、実践例の報告・討論を行い、交流と情報交換の貴重な機会を作り出すことができた。2)名古屋大学総合科目「ビッグバンから現代社会まで」の開講(2003年度前期2年生対象):3年目になる今年度も表記の講義を開講し、約80名の学生が受講した。3)NHK文化センター市民講座「宇宙と地球」の開講:3年目の今年度は宇宙と地球にテーマをしぼって計12回開講し、約90名が受講した。4)英国オープンユニバーシティの視察:後藤がオープンユニバーシティを視察し、海外における教材開発の現状について調査を行った。以上の内容の詳細は以下のURLにおいて公開されている。
理科教育成立期におけるヘルバルト・インパクトの日独比較

平成12年度は、主として次の2点を中心に研究を行った。1.ドイツの理科教育におけるヘルバルト・インパクトの明確化19世紀後半から20世紀初頭にかけて、ドイツで活躍した理科教育関係者の中から、コンラード(P.Conrad)とバイヤー(O.Beyer)を取り上げ、彼らの理科教授論、教科書・教材、教授案、及び教授記録に見られるヘルバルト学派の影響を明らかにした。また、こういった当時の理科教授論や理科授業実践のあり方が、ドイツ各地に普及していった状況、並びにその状況と国家の教育政策・教育課程との関係を、教則、教授法教科書、教科書・教師用書、師範学校の教育内容、教育雑誌などをとおして明らかにした。2.日本の理科教育におけるヘルバルト・インパクトの明確化上記の研究成果を踏まえて、明治後期の理科教育にヘルバルトの教授理論が移入された経緯、並びにそれが普及していった過程について明らかにした。前者については、棚橋源太郎をはじめとする高等師範学校関係の人々の活動を取り上げ、彼らの理科教授法研究の内容、並びに研究の着想に至った経緯を中心に検討した。後者については、明治期の教則、師範学校の教授法教科書、師範学校の教育内容と実践、教科書・教師用書、文部省講習会に関わる資料、教育雑誌などを用いて、ヘルバルトの教授理論が理科授業実践に普及していった実態について検討した。そして、このような実態を制度的背景(明治国家の教育政策)と理論的背景(理科教授法、理科教授論の形成)から考察した。平成11年度は、理科教育成立期におけるヘルバルト・インパクトについて、ドイツの場合を中心に研究を進めた。その結果、主として次の2点が明らかとなった。(1)近代化学教育の先駆者であるアンレント(R.Arendt)は、ヘルバルト学派の影響を強く受けていたこと。それは彼の化学教育論における次のような特徴に現れている。(1)ヘルバルトの「教育的教授」、すなわち、道徳的品性を身につけさせるための教授の重要性を認めていること(目的・目標論)、(2)ヘルバルトの教授段階説を受け入れ、化学授業の過程を「直感・観察・概念形成」「連合・法則」「自然の発見・帰納」「心情の形成」の4つの段階から構成していること(方法論)、(3)ツィラーの「方法的単元」と共通した考え方、すなわち、一連の教授段階にもとづいた学習活動と、それに用いられる一体性ある学習内容を、ひとまとまりのものとして捉える考え方が見られること(教材構成論)。(2)『生活共存体としての村の池』(1885年)で名高いユンゲ(F.Junge)の博物教育論は、バイヤー(O.Beyer)などに代表されるヘルベルト学派の理科教育論と、きわめて対照的なものとして位置づけることができる。しかし、ユンゲとても当時のヘルバルト学派の隆盛を無視できず、ヘルバルト学派の考え方と何らかの接点を求めている、と受け取られるような言動を繰り返していたこと。このことは、バイヤーがユンゲに向けた批評から読み取ることができる。
正常心筋標本を用いたCa^<2+>イオンチャネルのイオン透過性と不活性化気候に関する研究。II発生薬理学的・比較生理学的研究

モルモット心室標本で、細胞外液をEGTA加無Ca^<2+>栄養液に交換し交感神経β作用薬を投与すると、活動電位の異常な延長が起こることを見出したので、この電位を利用して心筋細胞のCa^<2+>チャネルに関する基礎的検討を行うと共に、発生薬理学的ならびに比較生理学的検討を加えた。基礎面での主な実験結果は、(1)この電位は各種のβ遮断薬により拮抗されるがα遮断薬では拮抗されない、(2)ヒスタミン、CAMP誘導体、およびphosphodiesterase阻害薬などCa^<2+>チャネルを活性化する各種の手段でも誘起される、(3)Mg^<2+>や各種のCa^<2+>拮抗薬で抑制される、(4)テトロドトキシンなどのNa^+チャネルの抑制薬は有意の作用を示さない、(5)外液Na^+濃度依存性がある、等である。従って、この持続時間の異常に長い電位は、Ca^<2+>チャネルを通って流入するNa^+によって形成されるものであり、細胞内Ca^<2+>が減少する為に不活性化を受けにくく、異常に長時間持続するものと結論された。次に、プラトーを欠く成熟ラットとそれを有する幼若ラットを比較したところ、幼若ラットでは同様の電位を誘起しうるが、成熟ラットでは誘起し難い傾向が認められたので、両者のCa^<2+>チャネルの発達を比較した。Ca^<2+>拮抗薬と、細胞内筋小胞体からのCa^<2+>遊離の特異的抑制作用を持つライアノジン(この考え方の妥当性についても基礎的検討を加えた)を用いて、これらの効果を比較したところ、Ca^<2+>拮抗薬は幼若ラット心筋に、ライアノジンは成熟ラット心筋に対してより強い効果を示した。従って、幼若ラット心筋では成熟ラットよりCa^<2+>チャネルが発達していることが示唆されたので、これらの標本および通常のモルモット心筋を用いて上記の長持続活動電位を比較検討すれば、Ca^<2+>チャネルそのものの研究のみならず、発生薬理学的ならびに比較生理学的見地からも有意義であると考えられるので、研究を続行中である。
不妊の兵隊カストを持つアブラムシ類の繁殖様式と個体群動態

不妊の兵隊カストを持つ沖縄のコウシュンツノアブラムシと沖縄・鹿児島のタケツノアブラムシの兵隊産出様式と個体群動態を調査した。おもな結果は次の通りである。(1)コウシュンツノアブラムシの雌は最初に通常型(繁殖型)の幼虫を、ついで兵隊型の幼虫を産むことが判明した。これは他の真社会性昆虫すべて(労働カストを先に産む)と反対であるが、アブラムシにおいては給餌の必要がないことおよび竹の新芽に出来た新しいコロニーは捕食者に発見されにくく、この時期には通常型を産んで早く増殖するほうが有利であり、コロニーが大きくなって捕食者に発見されやすくなってからは兵隊を産出するのが有利なためだと考えた。(2)タケツノアブラムシの個体数は、鹿児島では8月より増加を始め、10月にピークとなり、11月以降徐々に減少して、7月にはほとんどゼロとなった。兵隊率は10、11月が最も高く20%前後に達し、のち減少して3月には10%前後となり、5-7月にはほとんどゼロとなった。(3)沖縄では、タケツノアブラムシの個体数は6月より増加を始め、7、8月にピークとなり、秋には減少して12月にはごく低密度となり、2、3月にほとんどゼロとなった。兵隊率は秋に高かったが最高でも5%前後で、10%になることはほとんどなかった。(3)鹿児島と沖縄の個体群動態の違いの原因は、鹿児島では10-11月にも竹の新芽が少しは出ていたのに対し、沖縄では10月までしか出ないことにもよると思われる。(4)しかし兵隊率が違うこと、また兵隊の形態も鹿児島のものは通常型と容易に区別できるの対し、沖縄のものは通常型と僅かしか違わず区別が困難であったことを考えると、沖縄と鹿児島のタケツノアブラムシ個体群は遺伝的に違うことが予想される。この違いの確認は今後の重要課題である。本研究では平成3、4年度一般研究(C萌芽的)「アブラムシ類における不妊の防衛カストの進化機構」の発展として、不妊の兵隊カストを持つ真社会性アブラムシの生態を調査した。初年度の結果は次の通り:(1)タケツノアブラムシの調査候補地として、鹿児島市および同県吹上町の周辺、沖縄本島中部および西表島星立のホウライチク群集を選んだ。このうち最も個体数が多い鹿児島市、吹上町周辺数カ所を主調査地、沖縄本島中部の1カ所を副調査地とした。(2)コウシュンツノアブラムシの調査候補地として、沖縄本島本部半島のホウライチク群集を選んだ。(3)コウシュンツノアブラムシが鹿児島県にも分布することを発見した。沖縄本島中部および本部半島内の調査地で定期的な個体群調査を開始し、沖縄では兵船3、4年度調査した鹿児島と同様晩夏に個体数が増加し、兵隊率は秋に上昇する点は同じだが、ずっと速く個体数が減少することがわかった。そしてこの原因には兵隊産出率の遺伝的違いがありうることが示唆された(鹿児島でも兵隊率に地域的違いがあるようである)。(5)鹿児島大学構内にホウライチクを植え、兵隊型・繁殖型幼虫の産出順位、兵隊率の遺伝的変異の産むの調査を開始した。(6)本年の観察結果と萌芽的研究時のデータを合わせて、統計的検定を実施し、産出順位、兵隊率におよぼす要因、兵隊の防衛効果について英文論文3編を執筆し、最初の1編はドイツ誌Naturwissenschaftenに掲載された。

本研究初年度(平成6年度)に設置した鹿児島と沖縄の調査地で、兵隊カストを持つタケツノアブラムシとコウシュンツノアブラムシの個体群動態を調べ、また標本の顕微測定によって兵隊率と成虫率、有翅成虫率を知り、それらとコロニーサイズや竹の状態との関連を調べた。また飼育により兵隊型、繁殖型の幼虫の産出順序を調べた。平成7年度に明らかに出来たことは、沖縄のタケツノアブラムシは鹿児島と個体群動態が異なり、秋に増加する点は同じだが、鹿児島では高密度が続く12月、1月に激減すること、また兵隊率が最高となる秋にも鹿児島よりずっと兵隊率が低いことである。この原因尾一つは沖縄における寄生ホウライチクの成長の違いにあるらしいが、天敵相の違いも関係している可能性があり、平成8年度の調査でこれを解明したい。また兵隊産出にもっとも関与する要因はコロニーサイズであることを明らかにし、発表した。兵隊カストが実際にコロニー防衛に役立つことも明らかに出来、発表した。タケツノアブラムシは、先に報告した(Tanaka & Ito,1994)コウシュンツノアブラムシと同様繁殖型を先に兵隊型をあとに産むようだが、これは平成8年度に追試したのち発表する。また名古屋に産するイスノフシアブラムシは兵隊カストは作らないが全1歳幼虫がこれを食うクロフマエモンコブガの幼虫を攻撃することを明らかにし、これも発表した。不妊の兵隊カストを持つ沖縄のコウシュンツノアブラムシと沖縄・鹿児島のタケツノアブラムシの兵隊産出様式と固体群動態を調査した。おもな結果は次の通りである。(1)コウシュンツノアブラムシの雌は最初に通常型(繁殖型)の幼虫を、ついで兵隊型の幼虫を産むことが判明した。これは他の真社会性昆虫すべて(労働カストを先に産む)と反対であるが、アブラムシにおいては給餌の必要がないことおよび竹の新芽に出来た新しいコロニーは捕食者に発見されにくく、この時期には通常型を産んで早く増殖するほうが有利であり、コロニーが大きくなって捕食者に発見されやすくなってからは兵隊を産出するのが有利なためだと考えた。(2)タケツノアブラムシの個体数は、鹿児島では8月より増加を始め、10月にピークとなり、11月以降除々に減少して、7月にはほとんどゼロとなった。兵隊率は10、11月が最も高く20%前後に達し、のち減少して3月には10%前後となり、5-7月にはほとんどゼロとなった。(3)沖縄では、タケツノアブラムシの個体数は6月より増加を始め、7、8月にピークとなり、秋には減少して10月にはごく低密度となり、2、3月にほとんどゼロとなった。兵隊率は秋に高かったが最高でも5%前後で、10%になることはほとんどなかった。(3)鹿児島と沖縄の個体群動態の違いの原因は、鹿児島では10-11月にも竹の新芽が少しは出ていたのに対し、沖縄では10月までしか出ないことにもよると思われる。(4)しかし兵隊率が違うこと、また兵隊の形態も鹿児島のものは通常型と容易に区別できるの対し、沖縄のものは通常型と僅かしか違わず区別が困難であったことを考えると、沖縄と鹿児島のタケツノアブラムシ個体群は遺伝的に違うことが予想される。この違いの確認は今後の重要課題である。
思春期を迎えた尿道下裂症例の排尿動態、内分泌環境に関する研究

尿道下裂症例における15歳以上での性腺機能を検討した。思春期における性腺機能異常異常は遠位型・近位型ともに存在し、停留精巣の既往ない症例でも認められた。そのうち、停留精巣既往のある近位型尿道下裂群では造精機能障害が疑われる症例の割合が高かった。2)尿道下裂の術前に精巣サイズを測定し、尿道下裂の程度と性腺容積の関係を検討した。近位型尿道下裂症例では遠位型尿道下裂症例に比べて精巣容積は小さく、近位型尿道下裂においては性腺機能異常が強い可能性が示唆された。【目的】尿道下裂の原因については様々な報告がなされているが、その一つに内分泌学的異常がある。過去の報告において幼少期の内分泌学的異常の報告は散見されるものの、下垂体一性腺系が活性化される思春期にいかなる影響があるのかについての報告はごく僅かである。今回の検討では、尿道下裂の形態と思春期の下垂体一性腺系について検討した。【対象・方法】当科で手術を行い、15歳以上で評価を行った43例を対象とし、尿道下裂の程度・合併する精巣疾患と、LH・FSH・テストステロン及び精巣容積の関係を検討した。【結果】43例中14例が遠位型尿道下裂であり、29例が近位型であった。近位型のうち8例に停留精巣の既往歴があった。これらの症例を遠位型(14例)・停留精巣既往のない近位型(21例)、停留精巣既往のある近位型(8例)に分けて検討を行った。遠位型ではhypogonadotropic hypogonadism,低テストステロン血症、低LH血症、hypergonadotropic hypogonadismを各1例に認めた。停留精巣既往のない近位型では低テストステロン血症1例、hypergonadotropic hypogonadism1例、アンドロゲン不応症1例がみられた。停留精巣既往のある近位型ではhypergonadotropic hypogonadism、高LH血症を各2例に認めた。高FSH血症を伴う萎縮精巣(10ml未満)は7例に認められ、遠位型1例、停留精巣既往のない近位型2例、停留精巣既往のある近位型4例であった。【結論】思春期における内分泌異常は遠位型・近位型ともに存在し、停留精巣の既往ない症例でも認められた。【1目的】これまで尿道下裂症例の幼少期の性腺機能検査には、侵襲的な検査が必要であった。近年の診断機器の進歩は幼小児の性腺サイズを容易かつ正確に測定することが可能となっている。性腺機能はそのサイズに反映されると考えられ、非侵襲的な画像診断により尿道下裂症例における性腺機能を容易に測定できる可能性がある。今回の検討では、尿道下裂症例にエコーを用いた性腺サイズの測定を行いその重症度と性腺容積の関係を検討した。【対象・方法】2010年4月以降に尿道下裂の術前に精巣サイズをエコーで測定した19例のうち、停留精巣を伴っていなかった17例を対象とし、尿道下裂の程度と性腺容積の関係を検討した。性腺サイズは超音波検査にておこない、統計学的検定はMann-Whitney Utestで行った。【結果】尿道下裂の重症度は近位型10例・遠位型7例で、超音波検査施行時年齢は7.2ヶ月から16か月(平均10か月)であり、総性腺容積は0.44から1.25ml(平均0,83±0.25ml)であった。近位型と遠位型を比較してみると、総性腺容積は近位型:平均0.75±0.26m1・遠位型:平均0.95±0.22m1であり、遠位型で容量が大きかったものの有意な差は見られなかった。いずれのエコー所見においても性腺内微小石灰化を認めた症例はなかった。【結論】症例数が少なく統計学的有意差は見られなかったが、近位型尿道下裂症例では遠位型尿道下裂症例に比べて精巣容積は小さく、近位型尿道下裂においては遠位型と比べて性腺機能異常が強い可能性が示唆された。

過去の報告において幼少期の内分泌学的異常の報告は散見されるものの、下垂体ー性腺系が活性化される思春期にいかなる影響があるのかについての報告はごく僅かである。今回の検討では、尿道下裂の形態と思春期の下垂体ー性腺系について検討した。【対象・方法】当科で手術を行い、15歳以上で評価を行った43例を対象とし、尿道下裂の程度・合併する精巣疾患と、LH・FSH・テストステロン及び精巣容積の関係を検討した。【結果】43例中14例が遠位型尿道下裂であり、29例が近位型であった。近位型のうち8例に停留精巣の既往歴があった。これらの症例を遠位型(14例)・停留精巣既往のない近位型(21例)、停留精巣既往のある近位型(8例)に分けて検討を行った。遠位型ではhypogonadotropic hypogonadism,低テストステロン血症、低LH血症、hypergonadotropic hypogonadismを各1例に認めた。停留精巣既往のない近位型では低テストステロン血症1例、hypergonadotropic hypogonadism1例、アンドロゲン不応症1例がみられた。停留精巣既往のある近位型ではhypergonadotropichypogonadism、高LH血症を各2例に認めた。高FSH血症を伴う萎縮精巣(10ml未満)は7例に認められ、遠位型1例、停留精巣既往のない近位型2例、停留精巣既往のある近位型4例であった。【結論】思春期における内分泌異常は遠位型・近位型ともに存在し、停留精巣の既往ない症例でも認められた。そのうち、停留精巣既往のある近位型尿道下裂群では造精機能障害が疑われる症例の割合が高かった。これまで研究により、思春期における内分泌環境を明らかにすることができており、先天的な精巣容積と尿道下裂の重症度との関係も明らかになってきた。現在行われている術式の問題点の評価やその改良点の検討、精子形成能の予測因子はもう少し時間がかかると予想されるがおおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。術式の問題点とその改良については現在進行中であり、今後も継続してゆく。精子形成能については、内分泌学的評価及び性腺の形態学的評価を施行しており、徐々に症例が蓄積されている。今後、症例のさらなる蓄積とその解析を行う予定である。
蠕動マイクロポンプと能動マイクロミキサーを内蔵する高機能μ-TASデバイスの開発

本年度は紫外線硬化性PDMSにBaTiO3粒子を添加することで比誘電率を高め,またシリコーンオイルを添加しヤング率を下げることにより,誘電エラストマーアクチュエータの性能向上を図った.結果を下記のように述べる.・誘電エラストマーのヤング率を低下させるためにUV硬化性PDMSにシリコーンオイルを添加した誘電エラストマーアクチュエータの変位が大きくなることと,立ち上がり時の応答性が向上することを実験的に確認できた.・誘電エラストマーの比誘電率を高くするために,UV硬化性PDMSにBaTiO3粒子を添加した誘電エラストマーアクチュエータを試作して特性実験を行ったが,高性能化には至らなかった.これは,BaTiO3粒子を添加したことによってUV硬化性PDMSのヤング率が高くなったためであると考えられる.積層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータを用いた高性能μ-TASデバイスの開発は課題になっている.積層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータは,MEMSプロセスを用いて製作する.基盤にPDMSを塗布し誘電エラストマーをパターニングし,次にPEDOT:PSSを塗布し柔軟性電極をパターニングする.このプロセスを繰り返して行うことで積層形誘電エラストマーアクチュエータを製作する.紫外線硬化性PDMSの主剤と硬化剤の比率,硬化条件などによりヤング率等の機械的特性が変化するため,実験により主剤と硬化剤の適切な比率および硬化条件を実験的に検討した.また,紫外線硬化性PEDOT:PSSの硬化条件を実験的に確認した.プロセス中では基盤,紫外線硬化性PDMS,紫外線硬化性PEDOT:PSS間の密着性の問題は,反応性イオンエッチングなどによる密着性を向上した.製作した積層形誘電エラストマーアクチュエータを基盤から剥離するため犠牲層を設けることで,基板から剥離に成功した.本年度は,このように積層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータのため,まず単層のダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの製作プロセスを開発した.平成28年度の研究実施計画に従って研究を行い,単層のダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの製作プロセスを開発した.しかし,そのプロセスの安定化に時間がかかり,アクチュエータの製作効率が低下され,特性評価に時間がかかっている.本年度は紫外線硬化性PEDOT:PSSに糖アルコールを添加し,ヤング率を下げることにより,誘電エラストマーアクチュエータの性能向上を図った.柔軟電極として用いる紫外線硬化性PEDOT:PSSは紫外線硬化性PDMSよりヤング率が高いので,アクチュエータ性能低下の原因になる.そこで,紫外線硬化性PEDOT:PSSに糖アルコールであるキシリトール,アラビトール,ソルビトールをそれぞれ添加し,紫外線硬化性PEDOT:PSSのヤング率変化を実験的に確認した.そして糖アルコールを添加したPEDOT:PSSを柔軟電極とする誘電エラストマーアクチュエータを試作し,アクチュエータの性能を実験的に評価した.実験結果から,糖アルコールを添加することにより紫外線硬化性PEDOT:PSSのヤング率が下がることが確認できた.また糖アルコールを添加した紫外線硬化性PEDOT:PSSを柔軟電極とする誘電エラストマーアクチュエータの変位が大きくなることが確認でき,糖アルコールを添加した紫外線硬化性PEDOT:PSSを有効性が確認できた.平成28年度の研究実施計画に従って研究を行い,層のダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの開発した.柔軟電極として用いた紫外線硬化性PEDOT:PSSのヤングが高く,アクチュエータの性能が低下する原因になった.そこで,アクチュエータの性能向上することを目標とすることで全体的な進歩状況がやや遅れている.本年度は紫外線硬化性PDMSにBaTiO3粒子を添加することで比誘電率を高め,またシリコーンオイルを添加しヤング率を下げることにより,誘電エラストマーアクチュエータの性能向上を図った.結果を下記のように述べる.・誘電エラストマーのヤング率を低下させるためにUV硬化性PDMSにシリコーンオイルを添加した誘電エラストマーアクチュエータの変位が大きくなることと,立ち上がり時の応答性が向上することを実験的に確認できた.・誘電エラストマーの比誘電率を高くするために,UV硬化性PDMSにBaTiO3粒子を添加した誘電エラストマーアクチュエータを試作して特性実験を行ったが,高性能化には至らなかった.これは,BaTiO3粒子を添加したことによってUV硬化性PDMSのヤング率が高くなったためであると考えられる.積層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータを用いた高性能μ-TASデバイスの開発は課題になっている.今後は下記のように研究を遂行する.1.平成28年度につづいて,開発した単層のダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの製作プロセスを安定化し単層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの特性評価を行う.2.開発した単層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの製作プロセスに基づき積層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの製作プロセスを開発し,アクチュエータの特性評価を行う.3.開発する蠕動マイクロポンプはダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータを流路内部に直列に配置し,蠕動運動させることで流体をポンピングする.その際,流路の形状,アクチュエータの配置,動作周期などによりポンプの性能が変化すると考えられるので,有限要素解析方を用いて解析することで蠕動マイクロポンプを設計する.そして,開発したプロセスを用いて,蟷動マイクロポンプを試作し,流量,発生圧などの性能評価を行う.

1.平成29年度につづいて,ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの性能向上を図る.2.積層ダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータの製作プロセスを開発し,アクチュエータの特性評価を行う.3.開発する蠕動マイクロポンプはダイヤフラム形誘電エラストマーアクチュエータを流路内部に直列に配置し,蠕動運動させることで流体をポンピングする.その際,流路の形状,アクチュエータの配置,動作周期などによりポンプの性能が変化すると考えられるので,有限要素解析方を用いて解析することで蠕動マイクロポンプを設計する.そして,開発したプロセスを用いて,蟷動マイクロポンプを試作し,流量,発生圧などの性能評価を行う.
牛白血病における病態発生機序の解析および新規制御法への応用

本研究では、牛白血病ウイルス(BLV)に対する新規制御法を開発するため、免疫抑制受容体Programmed death-1 (PD-1)およびそのリガンドであるPD-ligand 1 (PD-L1)を標的とする治療用抗体を作製し、BLV感染牛における抗ウイルス効果を評価することを目的としている。今年度は、前年度に引き続き、生体内での抗ウイルス効果を評価するため、さらに試験頭数を増やした抗体投与試験を行った。前年度までの報告の通り、本研究で樹立された抗体の安定発現細胞は、培養液1Lあたり738.1 mgの抗体を産生することが可能であるため、この細胞を3L培養することで約1.6 gの抗体精製に成功した。投与試験には病態初期の無症候期(AL)、および病態後期のリンパ球増多症(PL)を呈す感染牛4頭(AL2頭、PL2頭)を使用し、それぞれをコントロール群1頭、抗体接種群1頭に分けて使用した。抗体投与群にはキメラ抗体を1 mg/kgの用量で静脈内投与し、コントロール群には等量の生理食塩水を投与して2ヶ月間経過を観察した。その結果、AL牛では抗体を接種した牛で有意なプロウイルス量の減少が見られたのに対し、コントロール群では明らかな減少は認められなかった。さらに、コントロール群の個体のプロウイルス量は一部増加傾向にあり、抗PD-L1キメラ抗体の効果を裏付ける結果と考えている。しかしながら、PL牛では抗体接種群においても抗ウイルス効果が認められず、病態後期のウシでも安定して効果を発揮できる投与条件を検討することが必要だと考えられた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、牛白血病ウイルス(BLV)に対する新規制御法を開発するため、免疫抑制受容体Programmed death-1 (PD-1)およびそのリガンドであるPD-ligand 1 (PD-L1)を標的とした抗体を作製し、BLV感染牛での抗ウイルス効果を評価することを目的としている。今年度は、最終目標であるウシを用いた臨床試験に向け、抗体の大量発現・精製の準備およびin vitroでの機能解析を行った。まず、治療用抗体を発現する安定発現細胞の作製、スクリーニング、1回目の遺伝子増幅処理を行い、現在までに最大135.7 mg/Lの抗体を産生する細胞を樹立した。また、安定発現細胞の培養上清から治療用抗体を精製し、ウシPD-L1への結合性やPD-1/PD-L1の結合阻害能、in vitroにおけるT細胞の活性化能を評価し、改変前のラット抗体と遜色ない性能であることを確認した。今年度はこの他に、2頭のウシを用いてラット抗体(改変前)の投与試験を行い、ウシ体内における持続性、安全性、抗ウイルス効果を評価した。ラット抗体はウシ体内において持続時間が短く、また複数回投与によりアナフィラキシーショックなどの副作用が観察された。さらに試験期間を通してBLVに対する抗ウイルス効果は確認されなかった。これらの結果から、我々が以前から取り組んでいる治療用抗体の必要性が明確になり、今後の研究意義を証明する重要な結果となった。今年度は、BLV感染症が原因となる牛白血病の疫学調査について、2回の学会発表(口頭発表1回、ポスター発表1回)を行い、うち1回で若手奨励賞を受賞した。さらに、BLV感染症の迅速簡易診断法に関する論文をThe Journal of Veterinary MedicalScienceに筆頭著者として発表し、本年5月に掲載される予定である。平成27年度の研究計画では、抗体を高発現する安定発現細胞の樹立、およびin vitroにおける機能試験を予定していた。現在、研究は順調に進行しており、遺伝子増幅処理によって100 mg/L以上の抗体産生量を実現している。作製した治療用抗体のin vitroでの評価もおおかた終了し、改変前の抗体と同程度の機能を持つことを確認した。現在は最終年度の計画内容である治療用抗体の臨床試験に向け、抗体の大量発現・精製に取り組んでいる。さらに、今年度は当初予定されてなかったラット抗体の投与試験にも着手し、治療用抗体の必要性を明らかにする重要な結果を得た。以上から、計画以上の進捗であると評価している。まず昨年度に樹立した抗体の安定発現細胞について、さらなる遺伝子増幅処理を行い、222.9 mg/Lの産生量を示す株を樹立した。この細胞は、より高産生に適した培地に順化することで738.1 mg/Lまで産生量を上昇させた。発現細胞から精製した抗体はウシPD-L1への結合能、PD-1/PD-L1の結合阻害能を示し、改変前のラット抗体と同等の性能を示した。さらに、ウシ末梢血単核球(PBMC)に対する免疫賦活効果を調べるため、PD-1/PD-L1経路を介してウシT細胞をin vitroで抑制する実験系を樹立し、作製した抗体がその抑制効果を減弱することを証明した。また、BLV感染牛のPBMCを抗原存在下で培養し、BLV抗原に対する応答が抗体の添加により上昇することも確認した。作製した治療用抗体が改変前と同程度の活性を持つことが確認されたため、安定発現細胞から抗体の大量発現・精製を行い、ウシを用いた投与試験を行った。最初の投与試験は、体重が軽い子牛(200300 kg)に1 mg/kgの濃度で抗体を投与し、経時的に採血してin vivoにおける抗ウイルス効果を評価した。抗体接種牛から分離したPBMCは接種前に比べBLV抗原に対して強く応答したほか、接種後のプロウイルス量が有意に減少することが示された。

以上から、作製した治療用抗体はin vivoにおいても抗ウイルス効果を示すことが強く示唆された。平成28年度の研究計画では、抗体を高発現する安定発現細胞の樹立、in vitroにおける機能試験、およびウシを用いた抗体投与試験を予定していた。研究は当初の予定通りスムーズに進行しており、発現細胞の遺伝子増幅処理・至適培地への順化により昨年度の4倍以上の抗体産生量を実現したほか、新たに抗体の機能試験を行い治療用抗体の免疫賦活効果をより詳細に検討した。さらに、大量に発現・精製した抗体をBLV感染牛に投与し、抗原に対するT細胞応答やプロウイルス量を評価して、治療用抗体の抗ウイルス効果を確認した。現在は、さらに試験牛を増やして再現性を取ることを目的として、46頭分の投与抗体を準備中である。また今年度は、オーストラリアで開催された国際獣医免疫学会にてポスター発表を行い、さらに、BLV感染症の抗体治療および腫瘍解析に関する研究を論文にまとめ、それぞれPLoS OneおよびClinical and Vaccine Immunologyに筆頭著者として投稿するなど、研究成果の発表にも力を入れた。以上から、計画の進捗は順調であると評価している。本研究では、牛白血病ウイルス(BLV)に対する新規制御法を開発するため、免疫抑制受容体Programmed death-1 (PD-1)およびそのリガンドであるPD-ligand 1 (PD-L1)を標的とする治療用抗体を作製し、BLV感染牛における抗ウイルス効果を評価することを目的としている。今年度は、前年度に引き続き、生体内での抗ウイルス効果を評価するため、さらに試験頭数を増やした抗体投与試験を行った。前年度までの報告の通り、本研究で樹立された抗体の安定発現細胞は、培養液1Lあたり738.1 mgの抗体を産生することが可能であるため、この細胞を3L培養することで約1.6 gの抗体精製に成功した。投与試験には病態初期の無症候期(AL)、および病態後期のリンパ球増多症(PL)を呈す感染牛4頭(AL2頭、PL2頭)を使用し、それぞれをコントロール群1頭、抗体接種群1頭に分けて使用した。抗体投与群にはキメラ抗体を1 mg/kgの用量で静脈内投与し、コントロール群には等量の生理食塩水を投与して2ヶ月間経過を観察した。その結果、AL牛では抗体を接種した牛で有意なプロウイルス量の減少が見られたのに対し、コントロール群では明らかな減少は認められなかった。さらに、コントロール群の個体のプロウイルス量は一部増加傾向にあり、抗PD-L1キメラ抗体の効果を裏付ける結果と考えている。しかしながら、PL牛では抗体接種群においても抗ウイルス効果が認められず、病態後期のウシでも安定して効果を発揮できる投与条件を検討することが必要だと考えられた。今後は、さらなる抗体発現量を実現するため、2回目、3回目の遺伝子増幅処理を行い、高発現細胞の樹立に努める。また、15 Lの細胞培養フラスコを用いて200700 mgの抗体を発現・精製し、実際に牛に投与して最初の臨床試験を行う予定である。現在、すでに大量発現・精製が進行中であり、早ければ本年4月に開始できる見込みである。
加齢による卵巣機能低下の抑制を目的とした酸化ストレス機構解明と分子標的治療の開発

卵巣内での酸化ストレス経路に転写因子Nrf2/Keap1経路およびp53/Mdm2経路が関与することを、これまでにわれわれは卵巣顆粒膜細胞を用いた実験で同定した。本研究では、これら経路に直接的に作用する低分子化合物が、卵巣老化により生じる病理学的変化、および卵子数の減少に対しどのような影響を及ぼすかを、ヒト卵巣顆粒膜細胞の初代培養系に加えマウスを用いた実験で明らかにすることで、ヒト卵巣老化を救済するための基盤を構築することを目標としていた。今年度において、われわれはNrf2機能を亢進させるジメチルフマル酸DMFをマウスに投与し、卵巣における病理学的変化を観察して、以下のような所見を得た。1)DMFを投与されたマウス卵巣には原始卵胞数が増えるつまり卵胞の個数が救済される可能性が示された。2)DMF処理マウスにおいて排卵誘発をおこなうと、対照群と比較して最終的に得られる卵子数が増える3)卵巣における今後の排卵量を推定する指標である抗ミュラー管ホルモン値が対照群より増加していた4)酸化ストレスマーカーであるSOD1,カタラーゼなどの発現が対照群より増加していた。5)DNA損傷の指標になる8-OH-dG発現およびTUNEL染色が対照群より減少していた。6)テロメア長延長酵素であるTERTの発現が対照群より増加していた。以上から、全体として、DMF投与により卵巣の老化現象が救済されるという可能性を示した。Nrf2機能を亢進させるDMF、およびp53抑制因子Mdm2の作用を抑制するNutlin-3aという二種類の低分子化合物をマウスに投与し、卵巣における病理学的変化を観察することを目標としていたが、前者は既に達成したため。卵巣におけるp53抑制因子Mdm2の作用をさらに追求することを目標としたい。そのため、Mdm2作用を抑制するNutlin-3aという低分子化合物をマウスに投与し、卵巣における病理学的変化を観察する。研究の進捗が順調なため、一部を次年度に持ち越した。
自由な連続音声からの単語音素系列と指示対象カテゴリの学習

本研究では,単語知識を持たないロボットが,音声と指示対象のペアから,各単語の音素系列とその意味(対象のカテゴリ)を自動的に学習するための手法を開発した.家庭用ロボットなどのように多様な環境で用いられるロボットの場合,ユーザとのインタラクションを通した単語学習能力が必要不可欠である.従来は単語を教示する際に単語単位で区切って発話するか,事前に決められた言い回しで発話する必要があったが,提案手法は,自由な言い回しから単語学習が可能である.ロボットが人と対話するためには,言葉と実世界の事物・事象の対応関係をロボットが理解できなければならない.申請者の先行研究では,発話と指示対象(物や場所など)の対応関係を,音響,文法,意味を統合した確率モデルで表現し,それを統計的モデル選択に基づいて最適化することで,単語の音素系列と意味を学習する手法を提案した.この研究には次に示す3つの課題が残っていた.(1)指示対象が事前にカテゴリ化されていることを仮定している.(2)色や形といった物体の属性を表す単語は学習できず,物体そのものを表す単語のみ学習可能である.(3)実験はシミュレーションで行っており,実環境での評価は行っていない.本研究では先の手法を基に,(a)連続量として与えられるセンサ情報を適切にカテゴリ化する機能と,(b)単語の対象となる属性を判定する機能を開発・付加すること,そして(c)人とロボットの協調作業の場を構築し提案手法の有効性を評価することを目的とする.平成23年度の成果として,(a)については,従来法で用いた3つの確率モデルのうち,意味のモデルを拡張することによりカテゴリ化の機能を実現した.また(b)については,単語の情報量を元に対象属性を判定する機能を開発した.さらに(c)については場所の名前を学習する自動巡回ロボットを開発した.平成24年度は,上記(a)(c)の手法の改良を進めた.さらに,相対的な意味を表す単語の学習方法を開発した.従来研究では,単語と共起するセンサ情報を直接的に学習していたため,色や大きさ,位置などのように,他の物体との比較や,典型的な概念との比較によって表される単語の意味は学習できなかった.また,人間同士の対話においては,参照点(比較対象となる物体や概念)が明示されない場合がある.そこで,EMアルゴリズムを用い,参照点の推定と語意の学習とを同時に行う手法を開発した.本研究では,単語知識を持たないロボットが,音声と指示対象のペアから,各単語の音素系列とその意味(対象のカテゴリ)を自動的に学習するための手法を開発した.家庭用ロボットなどのように多様な環境で用いられるロボットの場合,ユーザとのインタラクションを通した単語学習能力が必要不可欠である.従来は単語を教示する際に単語単位で区切って発話するか,事前に決められた言い回しで発話する必要があったが,提案手法は,自由な言い回しから単語学習が可能である.ロボットが人と対話するためには,言葉と実世界の事物・事象の対応関係をロボットが理解できなければならない.申請者の先行研究では,発話と指示対象(物や場所など)の対応関係を,音響,文法,意味を統合した確率モデルで表現し,それを統計的モデル選択に基づいて最適化することで,単語の音素系列と意味を学習する手法を提案した.この研究には次に示す3つの課題が残っていた.(1)指示対象が事前にカテゴリ化されていることを仮定している.(2)色や形といった物体の属性を表す単語は学習できず,物体そのものを表す単語のみ学習可能である.(3)実験はシミュレーションで行っており,実環境での評価は行っていない.語彙学習そのものが目的化されており,センサ情報が語彙学習のために恣意的に設計されている.本研究では先の手法を基に,(a)連続量として与えられるセンサ情報を適切にカテゴリ化する機能と,(b)単語の対象となる属性を判定する機能を開発・付加すること,そして(c)人とロボットの協調作業の場を構築し提案手法の有効性を評価することを目的とする.本年度の成果として,(a)については,従来法で用いた3つの確率モデルのうち,意味のモデルを連続確率分布に拡張することによりカテゴリ化の機能を実現した.また(b)については,単語の情報量を元に対象属性を判定する機能を開発した.さらに(c)については場所の名前を学習する自動巡回ロボットを開発した.ロボットは建物内現在位置と発話の対応関係から場所名を学習した後,学習した場所名を含む発話を認識し,巡回経路を設定する.また,卓上ロボットを用いた実験環境の設計を行うと共に,物体認識に使用する3次元形状計測システム(プロジェクタとカメラを用いたアクティブステレオ方式)の開発を行った.本研究の目的は,(a)連続量として与えられるセンサ情報を適切にカテゴリ化する機能と,(b)単語の対象となる属性を判定する機能(例えば,色か形かを判定する)を開発・付加すること,そして(c)人とロボットの協調作業の場を構築し提案手法の有効性を評価することである.本年度は(a)と(b)の開発とシミュレーション上での評価実験と,(c)のための実験環境の構築が目標であった.(a)および(b)に関しては,アルゴリズムの提案を行い,評価実験を実施した.(c)に関しては,卓上自走ロボットを用いた実験環境の設計を行い,ロボット部品の発注を行った.また,自走式ではなく,首振り機構のみを持つ卓上のコミュニケーションロボットを開発した.