hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子ドットを利用した超高速偏波制御光デバイス技術の研究

本研究課題は、次世代の光通信網における中核的デバイスとして期待される半導体光増幅器(SOA)において課題である光増幅利得の偏波依存性を解決する、新たな量子ドット(QD)-SOAデバイスの創製を目的して行った。SOAは次世代光通信網で光信号増幅やスイッチングなどの役割を担う基幹デバイスとして期待されている。一方で、光学利得の偏波依存性、すなわちチップ面内に平行な光電場(TE偏波)成分と垂直な光電場(TM偏波)成分に対する光利得が異なること、が普及に向けた障壁となっている。この問題を解決するため、積層した自己形成InAs QD間の電子波動関数の結合に着目した。平成21年度には、分子線エピタキシャル(MBE)結晶成長装置を用いて精密に制御したQD積層構造を作製し、電流注入発光で偏波異方性1.2dBを実現し、目標の1dBに迫る特性を得た。一方、転位の発生に伴う発光効率の低下が解決すべき課題として見出された。そこで、平成22年度はこれを解決するため、光学利得を得ることのできる高い結晶品質と偏波無依存化を可能とする積層QD構造を両立することを目指した研究を遂行した。MBE成長時の諸条件を見直し、電流注入発光において2桁程度の発光強度の増大を実現した。また、QD積層成長条件を精密に制御することで、変更した作製条件下においても偏波異方性を解消できる条件を確立した。一方でQDへのSiドープが光学利得増大のために有効なアプローチとなることを見出した。一連の結果は、電流注入下で動作させるSOAにおいて偏波無依存利得を十分に期待できる成果であり、本手法によるSOAの偏波制御の有効性を実証できたものと考える。積層した自己形成InAs量子ドット(QD)間の電子波動関数の結合に基づいて偏波制御を可能にする新たな半導体光増幅器(SOA)デバイスの創製を目的として研究を行った。SOAの実用化に向けチップ面内に平行な光電場(TE偏波)と垂直な光電場(TM偏波)に対する光利得の異方性を解消することが再重要課題となっている。偏波無依存SOAが実現すれば、光再生中継器や全光スイッチ等その応用範囲は広く、次世代の光通信網における基幹素子となると期待される。本研究課題では、過去の研究で見出された電子的に結合した積層QDにおけるTM偏光発光強度の増強という新たな概念に基づき、光利得の異方性を1dB以下とできるSOAデバイス構造の実現を目指した。平成21年度は、上記概念に基づく偏波制御の原理検証のため、まずQD結晶作製技術が確立しているInAs/GaAs QD系において実験を行った。分子線エピタキシャル結晶成長装置を用いて様々に条件を変えた積層QD構造を作製し、断面透過型電子顕微鏡による結晶構造評価、フォトルミネッセンス(PL)測定による光学特性評価を行った。電子的結合の生成には中間層GaAs膜厚が最重要パラメータであることを見出し、この最適値を4.5nmと決定した。また、QD供給量を精密に制御することで積層に伴う圧縮歪の蓄積を低減し、9層まで積層方向に配列したQDの作製に成功した。精密で再現性に優れる偏光特性評価を行うため新たに端面PL評価系を構築して測定を行い、1.3μm光通信波長帯においてTM偏光成分が支配的となるPLスペクトルを得ることに初めて成功した。この積層QD構造を用いて、AlGaAs光閉じ込め層を有するp-i-nダイオード素子構造を結晶成長しメサ型SOA素子を作製した。SOA素子の端面エレクトロルミネッセンススペクトルにおいて、TE/TM偏波成分強度比が1.2dBとなり目標の1dBに迫る特性を示した。本結果は、電流注入下で動作させるSOAにおいて偏波無依存動作を十分に期待できる成果であり、本手法による偏波制御の有効性を実証できたものと考える。
電流注入型有機半導体レーザーの特性解明と高度化

有機半導体単結晶を用いた両極性電界効果トランジスタを用いた発光素子の作製を行った.素子構成の改善により再結合電流密度の増加に成功し,発光スペクトルの狭帯化と発光強度の非線形な増大を確認した.これは誘導放出による増幅が起こっている可能性が高いと考えられる.さらに,グレーティングによる分布帰還構造を導入し,共振器を構成することにより,発光スペクトルの更なる狭帯化(分光器の分解能まで)を実現した.また,ωービス(ビフェニルー4ーイル)ターチオフェン単結晶は光励起により振電遷移のうち0ー1遷移が利得狭帯化する場合と,0ー2遷移が利得狭帯化する場合があることが知られているが,その理由は分かっていなかった.本研究により,平板状のωービス(ビフェニルー4ーイル)ターチオフェン単結晶の厚さが薄い時は0ー1遷移が利得狭帯化し,厚い時は0ー2遷移が利得狭帯化することが明らかとなった.これは,発光は単結晶のab平面内を導波するため,結晶内への閉じ込めの度合いが,どちらがより増幅されるかにかかわっているためと考えられる.単結晶の厚さは発光波長と同程度であるため,単結晶が薄い時は0ー1遷移の発光の閉じ込めが不十分であり,0ー2遷移が増幅されて利得狭帯化すると考えられる.結晶が厚い時は両方の遷移ともよく閉じ込められるが,もともと0ー2遷移の方が遷移確率が大きいため0ー2遷移がより増幅されて利得狭帯化すると考えられる.本年度の最大の目標として,レーザー発振が起こっていることを証明するために共振器構造を反映した発光スペクトルを得ることを掲げていた.分布帰還型の共振器を導入することにより,その格子周期に対応したストップバンドと発振波長を持つスペクトルを得ることに成功し,目標を達成することができた.素子からの発光がレーザー光であることを確認するためには,時間的コヒーレンス及び空間的コヒーレンスの測定が必要である.そこで,それを実現するために発行の時間的安定性及び再現性を高めるとともに,測定用の干渉計の作製を進める.有機半導体単結晶を用いた両極性電界効果トランジスタを用いた発光素子の作製を行った.素子構成の改善により再結合電流密度の増加に成功し,発光スペクトルの狭帯化と発光強度の非線形な増大を確認した.これは誘導放出による増幅が起こっている可能性が高いと考えられる.さらに,グレーティングによる分布帰還構造を導入し,共振器を構成することにより,発光スペクトルの更なる狭帯化(分光器の分解能まで)を実現した.また,ωービス(ビフェニルー4ーイル)ターチオフェン単結晶は光励起により振電遷移のうち0ー1遷移が利得狭帯化する場合と,0ー2遷移が利得狭帯化する場合があることが知られているが,その理由は分かっていなかった.本研究により,平板状のωービス(ビフェニルー4ーイル)ターチオフェン単結晶の厚さが薄い時は0ー1遷移が利得狭帯化し,厚い時は0ー2遷移が利得狭帯化することが明らかとなった.これは,発光は単結晶のab平面内を導波するため,結晶内への閉じ込めの度合いが,どちらがより増幅されるかにかかわっているためと考えられる.単結晶の厚さは発光波長と同程度であるため,単結晶が薄い時は0ー1遷移の発光の閉じ込めが不十分であり,0ー2遷移が増幅されて利得狭帯化すると考えられる.結晶が厚い時は両方の遷移ともよく閉じ込められるが,もともと0ー2遷移の方が遷移確率が大きいため0ー2遷移がより増幅されて利得狭帯化すると考えられる.本年度の最大の目標として,レーザー発振が起こっていることを証明するために共振器構造を反映した発光スペクトルを得ることを掲げていた.分布帰還型の共振器を導入することにより,その格子周期に対応したストップバンドと発振波長を持つスペクトルを得ることに成功し,目標を達成することができた.素子からの発光がレーザー光であることを確認するためには,時間的コヒーレンス及び空間的コヒーレンスの測定が必要である.そこで,それを実現するために発行の時間的安定性及び再現性を高めるとともに,測定用の干渉計の作製を進める.
EUにおける能動型シティズンシップに関する比較研究

本研究は,今日のヨーロッパ各国ならびに統合機関レベルで進められているアクティブなシティズンシップを育てる教育の政策とその実態を精緻に把握することを試みるものである。具体的には,(1)欧州統合の推進に伴う主権の共有化, (2)市民権の実質化, (3)主権者の範囲の拡大(移民の統合)という3つの視点をもってEU10か国の教育の現状を分析・評価し,その上で日本への示唆も導いた。個々の研究成果はすでに多くの学術書ないし学術誌で発表されたほか,主要な成果については改めて2012年中に書籍の形にまとめて刊行する予定である。本研究は,EUとその加盟国におけるシティズンシップ教育政策並びにその実施状況を,「能動型シティズンシップ(activecitizenship)」に着目して英仏独を含む4力国程度を比較分析し,EUの目指すシティズンシップ教育の内容と効果を考察するものである。同時に,教材・授業分析,制度・政策分析および社会調査の3つのアプローチにより,EUの教育政策の立案・実行過程を多角的かつ統一的に把握することを目的とする。具体的には,EUの教育における「シティズンシップ」の概念を再検討し,加盟各国における実際の教育政策における運用についての比較考察,およびリスボン戦略に伴う2010年に向けた教育指標にあるシティズンシップ教育の進捗状況と,新規加盟国の増加がヨーロッパという教育政策空間に与えるインパクトの解明を試みるものである。平成20年度からの繰り越しにより,予定どおりラトヴィアに集中してEUのシティズンシップ教育についての調査を行った。具体的には,第一に連携研究者の澤野由紀子氏が現地調査を実施した。ラトヴィアでは,同国のシティズンシップ教育に関する教科書・教材等の収集し,基礎的な分析を行ったほか,ドゥルヴィエテ教授(ラトビア国会議員)、カングロ教授(ラトヴィア大学)、マリア・ゴルベラ氏(プロヴィダス)らに面会し、ラトビアにおけるシティズンシップ教育の実態について質問するとともに、各種の資料の提供を受けた。さらに,現地の学校を訪問し,教員と子どもから市民性教育の実施状況について聴取したほか,学校外の市民性教育施設を訪問し,その教育活動の内容について調査した。第二に,京都で研究会を開催し,バルト現代史を専門とする京都大学の小森宏美氏より,ラトヴィアおよび同国と隣接するエストニアにおける言語状況と,それに関連した教育政策について講話を頂いた。以上の研究活動の成果の一部については,澤野氏が日本生涯教育学会の生涯学習政策フォーラムにおいて発表している。本年度の研究は、次の3つの柱立ての下に行ってきた。1)EUのシティズンシップ教育政策の発展状況を施策当初から再整理すること2)EU加盟国のシティズンシップ教育の政策実施過程を分析すること3)加盟各国のシティズンシップ教育の実態を教科書や教材その他の資料を用いて分析すること具体的には実施計画に基づき、以下の3点について実施した。(1)関係資料・データ・情報の収集・整理・分析本年度においては、ラトヴィアを重点的な調査対象とし、同国のシティズンシップ教育に関する教科書・教材等の収集し、分析を行う一方、EUへの視点を明確にすべく、日本国内の移民関係の市民性教育についてのデータ収集につとめた。(2)研究会の開催研究の進捗調整・報告・知識の共有等のために国内研究会を3回実施した(東京・名古屋・京都)。研究会においては、最終年次の報告書の作成の方針を確認するとともに、最終年次に研究成果を出版することが確認された。およその構成および執筆分担について構想を立てた。(3)連携研究者の佐久間孝正(立教大学)ならびに澤野由紀子(聖心女子大学)には調査参加および分析・レビューを依頼した。佐久間氏には、特に日本国内における日系人を中心とする移民について、澤野氏にはラトヴィアにおける調査に関して協力を得た。本年度は研究計画に基づき,次の3点に取り組んだ。(1)シティズンシップ教育に関する教科書・教材等や,EUの教育政策に関する資料・データ・情報等を収集・整理・分析。(2)EUと加盟国の政策実施過程および加盟各国におけるシティズンシップ教育の政策と実態について現地調査に基づく分析。(3)国内の旧東欧圏等の研究者より,EU新規加盟国を中心に90年代の民主化後の社会状況,政策および教育改革の動向等について専門的知識の提供を受け,現地調査を含めて分析すること。具体的には,本年度はスロヴェニアを中心に,オーストリア,ラトヴィア,ドイツにおいて現地調査を行った。スロヴェニアではクレック教授(リュブリャナ大学),ヴォドピヴェッツ教授(現代史研究所)ほかに面会し,シティズンシップ教育の実態の把握と資料収集を,オーストリアでは議会等によるシティズンシップ教育の動向把握を,ラトヴィアではマイノリティ・スクールを含む学校訪問,EU関係機関や研究機関でのインタビューや資料収集等によってシティズンシップ教育を含む教育政策と実態の把握を,ドイツではヨーロッパ教育の実践等について資料収集を行った。

加えて本年度もEUへの視点を明確にすべく,国内の外国籍児童・生徒の教育についてのデータ収集につとめた。さらに研究会を3回実施し,研究進捗報告・調整および研究成果出版物の構成の検討を行った。また第1回研究会では北山夕華氏(名古屋大学)にイングランドのシティズンシップ教育について,第2回研究会では佐原徹哉氏(明治大学)にブルガリアの国家性についてご報告いただいた。連携研究者の佐久間孝正氏(立教大学)には国内の外国人子弟の教育について,澤野由紀子氏(聖心女子大学)にはスロヴェニア調査と生涯教育政策の分析を依頼した。また坂本昭氏(福岡大学)からはヨーロッパ教育の史的展開に関する研究を中心に全般的な支援を得た。本年度は研究計画に基づき,引き続き次の3点に取り組んだ。(1)シティズンシップ教育に関する教科書・教材等や,EUの教育政策に関する資料・データ・情報等を収集し,整理・分析すること。(2)EUと加盟国の政策実施過程および加盟各国におけるシティズンシップ教育の政策と実態について,現地の関係機関等での調査を含めて考察すること。(3)国内の欧州各国の教育についての研究者を招き,特に90年代以降の社会状況,政策および教育改革の動向等について専門的知識の提供を受け,現地調査を含めて考察すること。具体的には,現地調査についてはラトヴィア,イギリスなどヨーロッパ7か国で補足調査を実施した。特に国内に先行研究の少ないラトヴィアでは,学校や大学等の教育機関でのインタビュー・資料収集等によってそのシティズンシップ教育を含む全般的な教育政策と実践について,他方,研究の蓄積の厚いイギリスでは移民・難民の動向と市民権教育の実態について最新の情報を収集し,今日の日本における日系人子弟の教育や国際結婚による子どもの教育の状況と比較考察を行った。さらに国内研究会を3度開催し、研究の進捗報告・調整および研究成果出版物の構成の検討を行った。具体的には第1回研究会(4月)では出版計画の具体的構成および執筆者について検討した。第2回研究会(7月)では伊藤亜希子氏(山梨大学)を招きドイツの移民保護者の社会参加についてご報告いただき,専門的知識の提供を受けた。第3回研究会(12月)では研究成果の細部につき原稿を持ち寄って議論した。なお連携研究者の佐久間孝正氏にはイギリス調査や国内の日系人子弟の教育について,澤野由紀子氏には北欧・東欧諸国に関する調査協力・参加およびEUの生涯教育政策の分析を依頼した。また坂本昭氏からはEUの教育政策の全体像を捉える上でのサポートをいただいた。
神経細胞におけるエンドソーム形成とリサイクリングのCdk5/p35による制御

Cdk5の新規基質CIN85とAATYK1について、それらのエンドサイトーシスやエンドソームの輸送における役割について検討した。AATYK1はリサイクリングエンドソームに局在し、その形成を制御していた。神経細胞の形成時には軸索伸長の抑制因子として機能し、その機能はCdk5によって制御されていた。CIN85については特異抗体を作成し、神経細胞内の局在からエンドサイトーシス直後の小胞で機能することが示唆された。Cdk5(Cyclin-dependent kinase5)は制御サブユニットp35またはp39によって活性化される神経細胞特異的なセリン/スレオニンキナーゼである。Cdk5/p35の新規基質であるCIN85とAATYKがエンドソーム形成とリサイクリングにどのように関わるかを調べた.CIN85はEGF受容体のエンドサイトーシスなどに関わることが報告されているが、神経細胞での解析は殆ど行なわれていない。AATYKはキナーゼ配列を有する機能不明のタンパク質である。我々はCdk5制御サブユニットp35に結合するタンパク質としてヒト脳cDNAから分離したが、最近、リサイクルエンドソームに局在することを見つけた。これらの結果は、Cdk5がCIN85やAATYKという因子を介してエンドソームの形成、リサイクリング等を制御している可能性を示している。(1)CIN85の細胞内局在の解析神経細胞内在性のCIN85の細胞内局在を調べるために,蛍光染色法ができる抗体を作成した.CIN85のN末断片,C末断片をそれぞれ大腸菌で発現させ,ウサギを免疫し,CIN85に対する特異的抗体を得た.神経細胞で発現する内在性のCIN85も検出することが出来た.COS-7細胞でも,神経細胞でも顆粒状の構造を染色した.ミトコンドリアタンパクと共染色することより,CIN85はミトコンドリアにも局在することが示された.(2)AATYKの細胞内局在の解析AATYK1のN末側にはCys残基が見られ,パルミトイル化が予想された.それらをAlaに変異させ,COS-7細胞に発現させた時,リサイクリングエンドソーム局在がなくなり,細胞内に分散して存在するようになった.同時にAATYK1のSrcによるTyrリン酸化も消失し,パルミトイル化がAATYK1の局在やリサイクリングに重要な働きをしていることが予想された.Cdk5 (Cyclin-dependent kinase 5)は制御サブユニットp35またはp39によって活性化される神経細胞特異的なセリン/スレオニンキナーゼである。p35に結合する新規なタンパク質としてAATYK1を分離した.AATYKはキナーゼ配列を有する機能不明のタンパク質である。最近、我々はリサイクルエンドソームを細胞内に分散させることを見つけた。本研究では,AATYK1がエンドソームに集積する仕組み,および,エンドソーム形成における役割について検討した.(a) AATYKにおけるエンドソームへのターゲティング機構;AATYKはアミノ酸1317からなる巨大なタンパク質である。AATYK1を初期,後期,リサイクルのエンドソームのマーカーであるRab5, Rab7, Rab11とともにCOS-7細胞に発現したところ,大部分のAATYK1はRab11と共局在を示し,リサイクリングエンドソームに存在していた.AATYK1のN末CysをAlaにするとRab11との共局在が見られなくなることから,Cysのパルミトイル化を介してリサイクリングエンドソームに結合していることが示された.(b) AATYKによってエンドソームが分散される仕組みの解析;AATYK1はCdk5によってN末34番目のSerがリン酸化された.Ser34のリン酸化はリサイクリングエンドソーム形成過程に対する役割を,そのAlaまたはAsp変異体を用いて調べたところ,Cdk5はAATYK1のリン酸化を介してリサイクリングエンドソームの中心体近傍への集積を抑制していることが示されたCdk5(Cyclin-dependent kinase 5)は制御サブユニットp35またはp39によって活性化される神経細胞特異的なセリン/スレオニンキナーゼである。AATYKはアミノ酸1317からなる巨大なタンパク質である。N末側Cys4,6,7のパルミトイル化を介してリサイクリングエンドソームに結合していること見つけた。また、N末34番目のSerのCdk5によるリン酸化はAATYK1のエンドソーム形成を抑制することを見つけた。本研究では,AATYK1がリサイクリングエンドソームの輸送に関わるRab11との関連について検討した(a)AATYK1はRab11と直接は結合しなかった。

Rab11とAATYK1をCOS07細胞に共発現をさせて、放射性のリン酸でラベルすると、Rab11に結合するGTPとGDPの比は変わらなかった。Rab11のエフェクターであるFip2に結合するRab11の量にも変化が見られなかった。しかし、アイソトープラベルの量が大幅に減少していた。これらのことから、AATYK1AはRabの不活性型に結合するRab-GDIを制御しているのではないかと予測された。(b)Cdk5やAATYK1は神経細胞で主に発現している。神経細胞での機能について検討した。AATYK1の強制発現は神経軸索の伸長を抑えることから、軸索の形成に関わることが推測された。
身振りと延滞模倣の縦断的発達研究

平成6年度の重点「認知・言語」の科研費による研究として、以下の3つのことを行った。(1)筆者の申請テーマである身振りや延滞模倣との発達に深く関連した乳幼児期の対人関係や認知の発達を広くレヴュ-し「一研究者か見たわが国の乳幼児研究のフロンティア」(1994教心年報)としてまとめた。また、“ふり"の発達が、乳幼児期に養育者と子どもとの間に見られる「遊び」の発達と深く関連し合っているという新たな理論的考察を行った(「遊び」,1994岩波出版:「“ふり"の意識について」,1995発心大会)。(2)筆者が長期に渡って全生活を日誌的に縦断的観察を行った乳児Uの生後2年目のデータについて、その日誌的観察記録(生後2年間で原稿用紙約8千枚)の分析・整理の作業を行った。また、乳児Uの生後2年目のビデオ記録テープを逐語的に文字記録化する作業を行った。これらの分析資料の一部を整理し、乳児Uの生後10か月から1歳6か月までの“ふり"の発達についてまとめ、これを1994年9月末の教育心理学会にて発表を行った。さらに、2歳0ケ月までのデータも粗描的に整理し、昨年度の科研費の研究で行った論文「“ふり"の3つのタイプ」(1994永田昌文堂)の主張[“ふり"を次の3つのタイプに分類;(1)コミュニケーション行為としての“ふり"、(2)「動作による表象」としての“ふり"、(3)象徴的行為としての“ふり"]を、修正する発表を1995年1月の重点研究の研究会にて発表した。[(2)に科研費で購入したパソコンを用いていた]。(3)自閉症児の療育に参加し、その遊びを観察し記録することによって、彼らの象徴能力・ふりの能力の特異性を明らかにする長期的縦断研究を継続して行った。
歯槽骨破壊を阻止するための新規治療法開発の基礎研究

現在、再生医療の材料としては、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)に注目が集まっている。しかしながら、これらの細胞を用いた再生医療においては、実用化に際して乗り越えなければならない壁が存在する。一方、「歯髄」は、脱落乳歯や歯科矯正治療における便宜抜去歯などから容易に採取可能であり、自己移植材料として有用と考えられる。我々はこれまでに、マウスの下顎切歯から採取した歯髄および歯根膜組織を用いた簡便な培養方法の確立を目指してきた。本研究では、これらの培養系をさらに発展させ、ヒト由来の歯髄細胞の培養系を確立し、これらの細胞の有用性を明らかにすることを目的として、臨床応用に向けた橋渡し研究として遂行した。その結果、ヒト歯髄から採取した細胞は高いアルカリホスファターゼ活性を有しており、in vitroにおいて強力な石灰化能を有していることを明らかにした。高齢者における歯の喪失は、歯周疾患による歯槽骨吸収が大きな原因を占める。そして、歯の喪失は、発音機能や咀嚼機能の低下を招き、全身の栄養状態やQOLの低下につながることが、高齢化社会の到来と共に問題となっている。歯の喪失部位には、常に歯槽骨吸収が惹起されるため、義歯の装着による咀嚼機能の回復は十分なものではない。テトラサイクリン系抗生物質であるミノサイクリンによる破骨細胞の分化と骨吸収機能に対する作用について細胞培養系にて検討した。また、ミノサイクリンのin vivoでの骨吸収作用を解析すると共に、免疫系細胞である樹状細胞の分化に対するミノサイクリンの作用を検討した。その結果、1.マウス骨髄細胞培養系におけるRANKL誘導性の破骨細胞形成および骨吸収活性を、ミノサイクリンは強力に阻害した。2.マウス頭蓋皮下へのRANKL投与による骨吸収誘導モデルにおける骨吸収を、ミノサイクリンは強く抑制した。3.骨髄マクロファージによる貪食能を蛍光ビーズにより評価したところ、ミノサイクリンはマクロファージによる貪食能には影響を与えなかった。4.Flow Cytometerを用い、骨髄マクロファージの樹状細胞への分化に対するミノサイクリンの影響を検討したところ、ミノサイクリンは、破骨細胞の分化を抑制する作用とは逆に、骨髄マクロファージの樹状細胞への分化を促進した。以上の結果から、ミノサイクリンは抗菌作用と骨吸収抑制作用のみならず、免疫作用を賦活化する作用を有する可能性が示された。そして、歯の喪失は発音機能や咀嚼機能の低下を招き、全身の栄養状態やQOLの低下にもつながることが、高齢化社会の到来と共に問題となっている。そこで、歯槽骨吸収に直接関与する破骨細胞の分化誘導機構について解析を行った。単球・マクロファージの増殖およびマクロファージから破骨細胞への分化に必要であるM-CSFを欠損した。op/opマウスは、単球減少症および破骨細胞欠損による大理石骨病を示す。強力な活性型ビタミンD_3(1,25D_3)誘導体である2MDをop/opマウスに投与すると、破骨細胞が多数誘導される。最近、M-CSF受容体の第二のリガンドとしてIL-34が発見された。そこで、2MDによるM-CSF非依存的な破骨細胞形成におけるIL-34の役割について解析した。骨髄マクロファージ培養系にRANKLとともに、M-CSFあるいはIL-34を添加し、破骨細胞形成を解析したところ、IL-34の破骨細胞誘導活性は、M-CSFと同等であった。1,25D_3の標的組織におけるIL-34の発現を解析したところ、IL-34は脾臓での発現が高く、2MD投与24時間後に更なる発現上昇が認められた。骨におけるIL-34の発現レベルは低く、2MDによる発現上昇は認められなかった。IL-34の発現組織である脾臓における破骨細胞の出現について検討したところ、op/opマウスにおいて、2MD投与48時間後にTRAP陽性単核細胞数の増加が認められた。96時間後には、骨において破骨細胞形成を認めた。さらに、op/opマウスにおいて、脾摘を行った後2MDを投与したところ、2MD投与による骨における破骨細胞形成を認めなかった。以上の実験結果より、op/opマウスにおいて、脾臓は1,25D_3による破骨細胞形成に必須の組織である可能性が明らかとなった。

また、IL-34は1,25D_3の新たな標的遺伝子である可能性が示された。現在、再生医療の材料としては、胚性幹細胞(ES細胞)や人工多能性幹細胞(iPS細胞)に注目が集まっている。しかしながら、これらの細胞を用いた再生医療においては、実用化に際して乗り越えなければならない壁が存在する。一方、「歯髄」は、脱落乳歯や歯科矯正治療における便宜抜去歯などから容易に採取可能であり、自己移植材料として有用と考えられる。我々はこれまでに、マウスの下顎切歯から採取した歯髄および歯根膜組織を用いた簡便な培養方法の確立を目指してきた。本研究では、これらの培養系をさらに発展させ、ヒト由来の歯髄細胞の培養系を確立し、これらの細胞の有用性を明らかにすることを目的として、臨床応用に向けた橋渡し研究として遂行した。その結果、ヒト歯髄から採取した細胞は高いアルカリホスファターゼ活性を有しており、in vitroにおいて強力な石灰化能を有していることを明らかにした。以上の現象は、骨芽細胞では全く認められず、歯髄細胞の大きな特徴と考えられる。本研究においては、歯髄細胞の有する著しい石灰化機能を司る分子機構を明らかにすることである。我々は現在、自己血清を用いたヒト骨髄細胞由来間葉系細胞の培養系を確立し、上顎洞底挙上術(サイナスリフト)における骨増生に対する細胞移植の効果について検討中である。この研究は、信州大学医学部附属病院先端細胞治療センター(Cell Processing Center: CPC)との共同研究であり、現在までに7症例の患者に対する細胞移植治療を行った。
波動伝播現象の解析と特異点理論について

先ず、非線型1階偏微分方程式に対する初期値間題を取り扱った。初期値がなめらかである場合、古典解の局所的存在は良く知られている。ここで、古典解とは特異点を含まないなめらかな解を意味する。しかし古典解は一般的には大域的に存在しない。従って、我々の問題は次の様になる:(1)古典解の存在範囲を明確に決定すること、(2)特異点を含んだ解、即ち弱解を考察する際、その特異性の構造を明らかにすること。1階偏微分方程式の代表的な例はHamiltonーJacobi方程式と保存則をもつ方程式であろう。しかも、それらの弱解の特異性の性質は異っている。この理由を明らかにする為に、運動量に対応する流れp=p(t)の性質に着目し、p=p(t)の挙動が弱解の特異性に及ぼす影響について考察した。これらの結果の一部はポアンカレ研究所紀要に発表した。続篇の予定もある。その後、2階偏微分方程式、特にMongeーAmpe^^`re方程式の解の特異性について考察した。この方程式に対する初期値間題の古典解の局所的存在はよく研究されているが、大域的理論はまだ不十分である。そこで先ず古典解を延長していくとどんな特異性が現れるかについて考えた。解の特異性を研究する方法はあまり多くなく、その原理は何らかの意味で解を構成し、その表現を解析することにある。そこで試金石として、中間積分をもつモンジュ-アンペ-ル方程式のクラスを取り扱った。このクラスの方程式は2階であるが実質的には1階偏微分方程式の積分に帰着出来る。ここで上記の我々の研究成果を応用することにより、モンジュ-アンペ-ル方程式の古典解の存在範囲の決定、そして古典解が爆発するとき、、どんな特異性が現れるかについて考察した。現在、この課題について論文を作成中である。続篇の予定もある。
東アジアに伝承される環境共生技術と現代への適用性に関する研究

本研究は、日本、ならびに東アジアに伝承されている地域に固有の自然環境と共存した環境共生技術を採取、背景としての環境条件とライフスタイルを指標に現代への適用性を検討し、現代的なライフスタイルと共生する環境共生技術を求め、その地域のライフステージに適した環境共生型集住地を計画するための資料作成を目的としている。本年は、(1)これまでに採取した環境共生技術事例、ならびに本年補足調査を実施した環境共生技術の典型事例、および既往の環境共生技術に関する調査事例を集約した。また、(2)本研究は日本建築学会集住文化比較小委員会の研究活動と連携させており、環境共生型の集住地計画に関する公開研究交流会をもち研究成果の交換を行い、その成果を本研究に反映させた。(3)これまでの検討結果を踏まえ、現代に適用可能な環境共生技術を、立地環境と共生する環境技術、水と共生する環境技術、緑と共生する環境技術に整理し、それぞれの環境共生技術がその地域のライフステージにあわせて利用できるように、環境条件・成り立ち・使い方・形・構造についての論述とキーワード、図を加えたシートとし、研究成果として収録した。(4)図解した環境共生技術をパソコンを通して活用できるよう、研究成果をCDROMとしても作成し、さらに日本、東アジアで広く共用できるよう、インターネット上に環境共生技術シートを公開した。科学研究費補助を含んだ本年度の主たる調査研究は、(1)既往調査研究の整理、(2)国内外文献資料の収集、(3)北アフリカ・チュニジアにおける風土と住まいに関する調査、(3)東南アジア・タイにおける風土と住まいに関する調査、(4)韓国農村住居における環境と住み方調査、(5)新潟県川西町・青森県八戸市・沖縄県名護市・埼玉県久喜市における水環境調査である。これらの資料をもとに、本研究課題に関して次の検討を進めた。1.韓国のオンドルバンではかまどの廃熱を床下に通し、土床に蓄熱させ、冬季でも20度以上の床温を確保することができる。対して、デチョンは外部に吹き放しの板床であり、夏季でも自然通風が確保される。伝統的な韓国住居は、オンドルバン・デチョン、すなわち廃熱利用・自然通風に依拠した住み方である。2.湧水の豊富な八戸市では、湧水を道に誘導し、共同の水場として利用する。水場は23段に区分され、飲用・上洗い・下洗いとする。多雪の川西町では、伏流水を引き込み生活用水としたうえで、余水を庭の溜枡・溜め池にため、夏は田やレンコン畑に、冬は雪解け池とする。沖積低地の久喜市では、河川を分流させたうえで途中に溜井を設けて水量を確保し、土地の高低差に合わせて配水する。配水された田の水は、順次、低い田に入り、もとの河川にもどる。水の不足する名護市では、雨水を庭のタンクに集め、珊瑚礁や木炭を用いて浄化し利用する。排水は砂地の庭の溝に通し、浄化浸透させる。いずれも水の流れを読みとり、水の流れを損なわずに水を利用する水共生の作法がうかがえる。科学研究費補助を含んだ本年度の主たる調査研究は、(1)既往調査研究の整理、(2)国内外文献資料の収集、(3)韓国の現代住居における住み方調査、(4)中国・山東建築工程学院での廃熱利用住居に関する学術交流と無錫における伝統住居の調査、(5)岡山県吹屋・宇治、香川県塩飽諸島、徳島県出羽島、愛媛県外泊、広島県沼隈における建築構成素材と屋敷地形成手法に関する調査、(6)山形県雪の里情報館・北海道寒地住宅研究所において採暖方式に関する聞き取りを行った。1.韓国におけるオンドル暖房方式は生活様式として定着しており、戸建て、集合の現代住居でも温水を用いた床暖房が敷設され、伝統的な生活を担保している。2.寒地では、床や壁などの蓄熱性を高めることで、低温暖房による伝統的な開放型の間取りを有効に暖めることが可能になる。3.山間地における水田経営の民家は等高線に沿って立地し、平地部で商工業などを営む民家は道路を空間軸として配列し、いずれも敷地造成に近在の石を用いる。

4.民家を構成する素材は、近在に産出する材を原則とし、釉薬瓦や弁殻などその土地の環境条件に耐えられる加工が施されるが、流通の発達により、街道、舟運や海上交通路を経由して、耐用性の高い素材や釉薬・弁殻などの加工技術が伝搬する。5.採暖方式や民家配列、素材構成は集住地に共有され次代に伝承されており、それぞれの土地で共通の屋敷配置、住み方、外観構成を形づくっていて、地域に固有の文化を表現している。本研究は、日本、ならびに東アジアに伝承されている地域に固有の自然環境と共存した環境共生技術を採取、背景としての環境条件とライフスタイルを指標に現代への適用性を検討し、現代的なライフスタイルと共生する環境共生技術を求め、その地域のライフステージに適した環境共生型集住地を計画するための資料作成を目的としている。本年は、(1)これまでに採取した環境共生技術事例、ならびに本年補足調査を実施した環境共生技術の典型事例、および既往の環境共生技術に関する調査事例を集約した。また、(2)本研究は日本建築学会集住文化比較小委員会の研究活動と連携させており、環境共生型の集住地計画に関する公開研究交流会をもち研究成果の交換を行い、その成果を本研究に反映させた。(3)これまでの検討結果を踏まえ、現代に適用可能な環境共生技術を、立地環境と共生する環境技術、水と共生する環境技術、緑と共生する環境技術に整理し、それぞれの環境共生技術がその地域のライフステージにあわせて利用できるように、環境条件・成り立ち・使い方・形・構造についての論述とキーワード、図を加えたシートとし、研究成果として収録した。(4)図解した環境共生技術をパソコンを通して活用できるよう、研究成果をCDROMとしても作成し、さらに日本、東アジアで広く共用できるよう、インターネット上に環境共生技術シートを公開した。
偏微分方程式の解の基礎構造に関する現代解析的研究

研究代表者大鍛冶は偏微分方程式の解に対する2つの重要な性質である、強一意接続性および特異性の伝播について研究を行った。まず前者については、数理物理学において重要な作用素ディラック作用素や定常マックスウエル方程式等の1階楕円型方程式系を考察の対象とした。このうちディラック作用素については、イタリアのDe Carli氏と共同研究を行い、その結果クーロン型特異性を持つポテンシャルを持つ場合にディラック作用素が強一意接続性を持つための良い十分条件を求めることができた。また、一様でない非等方的媒質中における定常マックスウエル方程式に対しても、その係数が一階連続的微分可能であれば、定常マックスウエル方程式に対し強一意接続性が成り立つことを示した。さらに2番目の性質については、時間発展方程式としてのシュレディンガー方程式に対する解の特異性の伝播問題を考察し、この問題に極めて有効な新しい理論を構築することに成功した。すなわち、解のウィグナー変換が満たす超局所保存則に着目することにより、解の超局所的滑らかさを波束変換を用いて調べる方法である。(波束変換の特別な場合として、標準的なFBI変換がある。)この方法は磁場によるベクトルポテンシャルや電場によるスカラーポテンシャルがそれぞれ高々1次と2次の増大度を持つものに対して適用でき、これによって、ポテンシャルと解の特異性との詳細な関係を明らかにすることが可能になった。とくに解の平滑化効果、超局所特異性の再現、振動する初期値に対する解の超局所特異性の生成等、非常に興味ある現象を考察した。今年度になされた研究は2つに大別することができる。一つは楕円型方程式の解の一意接続性についての研究であり、もう一つはシュレーディンガー型方程式の解に対する平滑化効果ならびに特異性の伝播についての基礎構造の研究である。以下これらの概要について述べる。(1)解の一意接性大鍛治は特異なポテンシャルを持つディラック方程式およびシュレーディンガー方程式に対する解の強一意接続性、および一意接続性についてDe Carliと共同研究を行なった。特に、ディラック作用素について、ポテンシャルがスカラーのクーロン型の場合には常に強一意接続性が成り立つことを示し、従来の結果を改良した。また、一般のマトリックスポテンシャルの場合には、それが正・負各々の固有状態に掛け算作用素として働く際、これらの間の遷移が少ないという仮定が重要であることを明らかにした。(2)解の特異性の伝播大鍛治は特異性の伝播の研究に有効な新しい方法、すなわちウィグナー変換を通じて対称化された波束(FBI変換)を用いる新しい方法を開発し、これをシュレーディンガー方程式に適用した。その結果、遠方で2次増大度ポテンシャルを持つシュレーディンガー方程式の解に対する特異性の伝播ならびに平滑化効果の詳細な情報を得ることに成功した。また土居は多様体上におけるシュレーディンガー作用素および分散型作用素の解の平滑化効果について研究を行った。このうちディラック作用素については、イタリアのDe Carli氏と共同研究を行い、その結果クローン型特異性を持つポテンシャルを持つ場合にディラック作用素が強一意接続性を持つための良い十分条件を求めることができた。)

この方法は磁場によるベクトルポテンシャルや電場によるスカラーポテンシャルがそれぞれ高々1次と2次の増大度を持つものに対して適用でき、これによって、ポテンシャルと解の特異性との詳細な関係を明らかにすることが可能になった。とくに解の平滑化効果、超局所特異性の再現、振動する初期値に対する解の超局所特異性の生成等、非常に興味ある現象を考察した。
葉酸の生体内機能の評価に関する研究-妊娠期における葉酸摂取の重要性-

葉酸は細胞増殖の必須因子であることから、細胞増殖が活発に行われている胎児期・授乳期に母体からの葉酸の供給が低下すると、出生子の健康状態に著しい影響を与えるものと推察される。特に、胎児の成長に見合うだけの葉酸を摂取しなければ、正常な細胞増殖が行われないだけでなく、細胞死を招くのではないかと考えられる。そこで、まず成長期のラットを用いて葉酸欠乏過程おける細胞死(アポトーシス)の誘導を、アポトーシスに特異的なタンパク質分解酵素であるCaspase-3活性を指標に検討したところ、骨髄液のCaspase-3活性が、葉酸欠乏開始6,8週目で対照群に対し七有意に上昇していた。さらに、骨髄切片を用いてTUNEL法による検出を行ったところ、アポトーシスに特異的なシグナルが検出された。以上より、葉酸欠乏過程では骨髄においてCaspase-3活性の上昇がおこり、アポトーシスの誘導が起こることが明らかとなった。そこで、次に妊娠期および授乳期に摂取する葉酸量の違いが、出生子にどのような影響を与えるのかを検討した。妊娠ラットに葉酸欠乏食,低葉酸食,対照食を妊娠期・授乳期を通して摂取させたところ、出生子数には差がなかったが、欠乏群では30%しか生存せず、体重増加量も他の2群に比べて著しく低かった。出生子の肝中葉酸誘導体量は、母ラットの葉酸摂取量が直接影響して段階的に減少した。その結果、出生子の肝臓,脾臓,骨髄ではCaspase-3活性が上昇して、アポトーシスが誘導されることが明らかとなった。さらに、出生子の肝臓および血漿中のホモシステイン濃度の上昇と、肝臓TBARS量の増加がおこり、葉酸摂取量の減少に伴い酸化ストレスが亢進している可能性が示唆された。以上のように母ラットが摂取する葉酸量の違いは、出生子の健康状態に大きな影響を与えることが明らかとなり、妊娠期における葉酸摂取の重要性を示唆することができた。葉酸は、プリン,ピリミジン,アミノ酸,タンパク質など、生体の非常に重要な物質の合成に関与しており、細胞増殖,DNA合成にとって必須のビタミンである。妊娠期間中には胎児が成長し、活発な細胞増殖が行われているため、母体が摂取する葉酸量が、胎児の成長に著しい影響を与えると考えられる。胎児の成長に見合うだけの葉酸を摂取しなければ、細胞増殖,DNA合成が正常に行われないだけでなく、細胞に死を招くのではないかと考えられる。そこで申請者は、妊娠期における葉酸摂取の重要性を評価する基礎的研究として、葉酸欠乏過程における細胞死(アポトーシス)の誘導について検討した。ラットに葉酸欠乏食を与えて飼育し、2,4,6,8週目に血液および肝臓と大腿骨より骨髄液を採取した。血漿,肝臓,骨髄液を用い、アポトーシスに特異的なタンパク質分解酵素であるカスパーゼ活性を測定するとともに、免疫組織化学的方法(TUNEL法)により組織内のアポトーシス細胞の検出を行った。血漿と肝臓のカスパーゼ活性は、葉酸の欠乏によっては有意な変化を示さなかった。一方、骨髄液のカスパーゼ活性は、欠乏開始6,8週目で対照群に対して有意に上昇していた。骨髄細胞切片を用いてTUNEL法により検出を行ったところ、アポトーシスに特異的なシグナルが観察された。以上より、葉酸欠乏過程では骨髄においてカスパーゼ活性の上昇がおこり、アポトーシスの誘導が起こることが明らかとなった。

骨髄では、常に造血細胞の活発な増殖が起こっていることから、細胞増殖の著しい胎児においても、妊娠期間中の母体の葉酸摂取量が不足すれば、アポトーシスの誘導が起きると考えられた。葉酸が欠乏すると、DNA合成が阻害されて、細胞増殖に障害をおこすと考えられている。特に、細胞増殖が活発に行われている胎児期・乳児期に母体からの葉酸の供給が低下すると、出生子の健康状態に著しい影響を与えるものと推察される。そこで、ラットの妊娠期および授乳期に摂取する葉酸量の違いが、出生子の健康にどのような影響を与えるのかを検討した。妊娠が確認された雌ラットを3群に分け、葉酸を全く含まない欠乏食,飼料1kgあたり0.5mgの葉酸を含む低葉酸食,飼料1kgあたり8mgの葉酸を含む対照食をそれぞれ自由摂取させた。妊娠期および授乳期を通して同じ実験食を与えた。母ラットの体重増加は、特に授乳期でその差は大きく、低葉酸群では対照群の50%となり、葉酸欠乏群では体重が大きく減少した。授乳期終了時における母ラットの肝臓の葉酸誘導体量は、葉酸摂取量の減少に伴い、段階的に減少した。また、授乳期の終了時には、血漿ホモシステイン濃度の上昇,血管TBARSの増加,血漿中の一酸化窒素濃度の減少がおこることが判明した。各群の母ラットが出産した出生子数には差がなかったが、欠乏群では授乳期終了時に約30%しか生存しておらず、体重増加量も他の2群に比べて、著しく低かった。各群の出生子はいずれも貧血状態を呈しなかったが、低葉酸群,欠乏群では白血球数が有意に減少した。出生子の肝臓の葉酸誘導体量は、母ラットの葉酸摂取量が直接影響して、段階的に減少した。また出生子では、血漿および肝臓中のホモシステイン濃度の上昇と、肝臓TBARSの増加がおこり、葉酸摂取量の減少にともない、酸化が亢進している可能性が示唆された。さらに、出生子の肝臓,脾臓,骨髄において、カスパーゼ-3活性が上昇し、アポトーシスが誘導されることが明らかとなった。以上のように、母ラットが妊娠期および授乳期に摂取する葉酸量の低下は、母体の健康のみならず、出生子の健康状態に大きく影響を与えるものと考えられた。
非手術適応慢性血栓塞栓性肺高血圧症に対する新しい診断・治療・評価法の確立

われわれは、以下の成果を報告した。慢性血栓塞栓性肺高血圧症(CTEPH)は、予後不良の疾患であり治療法の確立が必要とされている。われわれは、新たな診断法、そして、カテーテルを用いた肺動脈形成術(PTPA)による治療を確立し、その効果の機序を解明することを目標に研究に取り組んできた。現在、64名の患者におけるPTPA治療の効果を検討した。まず、PTPAは糖代謝、脂肪酸代謝に代表される全身の代謝を改善することが示され英文誌に発表した( Circ J. 2016 Feb 24. [Epub ahead of print])。そして、治療の酸素化んかんしても効果があり、それが肺内シャントの改善と官営していることを多数の学会で発表し、現在、英文誌に投稿中である。また、MRIを用いてPTPA前後の肺動脈の血流そして右心機能の改善を示し、左心機能の改善も認めることを多数の学会、英文誌に報告した(Eur Heart J. 2015 Jul 1;36(25):1630.)。また、あらたなバイオマーカーとしてサイクロフィリンAがBNPよりもCTEPH患者の血行動態を反映することを2016年日本循環器学会で報告した。日本におけるCTEPHの特徴を英文誌に報告した(Int J Cardiol. 2016 Mar 15;207:363-4.)。また、PTPA治療による長期予後においても検討を重ねている。64名の患者に対しPTPAによる治療を行い良好な結果を得ている。また、それに伴い研究のいても多数の英文誌、海外学会、国内学会で発表ができている。われわれは、カテーテルを用いた肺動脈形成術(PTPA)による治療を確立し、その効果の機序を解明することを目標に研究に取り組んできた。1.PTPAの効果の検討2.PTPAの手技安全性の検討上記について主に検討してきた。そして以下の結果を得ている。われわれは、カテーテルを用いた肺動脈形成術(BPA)による治療を確立し、その効果の機序を解明することを目標に研究に取り組んできた。現在、順調に症例数を伸ばしているが、今後はいままで得られた研究成果をまとめ、英文誌へ発表する。また、新たな画像診断や呼気ガス分析による早期診断ツールの開発にも力を入れていく。そして、得られた検体より遺伝子を含めた新たなバイオマーカーの可能性を検索していく。2009年7月より2016年12月までの84名のCTEPH患者におけるPTPAの長期成績をまとめ、現在英文誌へ投稿中である。サイクロフィリンAをPTPA前後に測定しており、その結果をによりバイオマーカーとしての意義を解析中である。また、TAFIにおいては動物モデルを作成し、CTEPHの原因としての意義を検討しており、英文誌へ掲載予定である。CTEPHにおける多くの肺動脈病変のOCT画像の解析から最終的にはどのような機序で血流の改善が得られるか、解析中である。また、画像診断ではMRIを用いた4Dflowイメージングを用いて治療の効果判定を行っていおり、その結果についても論文へまとめている。循環器内科予定していた研究専用パソコンおよびディスプレイ等の購入を行わなかったため。研究代表者および研究協力者の海外学会への参加を予定していたが、研究協力者のみが参加することとなり、当初予定していたよりも旅費を削減することができたため。平成28年度に本研究専用パソコンおよびディスプレイ等の購入を行う。また、国内および海外学会への参加を計画しており、平成27年度分と併せて執行する。国内および海外学会へ積極的に参加して研究発表を行う予定であり、繰り越し分と併せて執行をする。
核融合炉の液体金属リチウム冷却に関する電磁流体・熱・構造的研究

1.超電導平行磁場中のLi流の熱伝達(阪大グループ)低Li流速0.25m/sでは磁場によりヌッセルト数が大きくなる傾向がみられ、B=2Tと3Tに於て温度変動が生ずる特異現象が観測された。原因は位相のずれよりセクター間の流動振動と推定される。2.垂直磁場・過渡条件下の水平Li流動・伝熱(東工大グループ)1)周波数0.05-0.3Hzの範囲で磁束密度を正弦状に変化させた場合、MHD圧損は、2-3秒の位相遅れを生じた。MHD圧損のピーク値は定常条件下の値に比べて、周波数と共に低下極小値を示した。位相遅れの原因は磁場による速度分布の遷移時間と考えられる。2)ステップ状変化の場合、磁束に対するMHD圧損の位相遅れのため、定常条件のMHD圧損の値より低下するが、やがて増加し、定常値を越え、3)Starfire条件で、偏平矩形管を磁場に垂直に配置した場合、伝熱的には問題ないがMHD圧損が過大となる。3.二重管NaK流MHD圧損(阪大グループ)主冷却ダクトの周辺に滞在する液体金属のダクト中MHD圧損への影響として、環状NaKが動く事によってMHD圧損が相当に減少する。4.絶縁円管によるMHD圧損低減(阪大グループ)誘起電流に垂直に絶縁平板を挿入した場合と絶縁円管を挿入した場合の二通りのNaK-MHD圧損実験を行なった。平板絶縁の場合は、絶縁しない場合に比べて、圧損は約半分強、又、円管絶縁の場合は、B=1.0Tでは4.6%、B=1.5Tでは3.2%に減少した。この様な大幅な低減は核融合炉の液体冷却のMHD圧損問題の解決にとって、極めて有望な見通しを与える結果である。次年度は矩形管について、一面絶縁と三面絶縁についてMHD圧損の低減効果を調べると共に解析コードを作成する。又、10年間の成果を総合的にまとめる。
擬人化エージェントと人間の相互読心ゲームによる感情マッピングの相互学習

平成14年度は,擬人化エージェントと人間のインタラクションの設計,マインドマッピング,相互読心ゲームの設計を行った.枠組みの設計は,代表者の山田が,マインドマッピングの定義,相互読心ゲームの設計は,分担者の山口がそれぞれ分担して行った.人間と擬人化エージェントが観測できるのは,互いに相手の(基本)表情であるため,表情からマインド状態を推定する,マインドマッピングの学習が相互に必要になる.人間と擬人化エージェントの学習目標は,相手のマインドマッピングである.よって,それを通じてお互いが相手のマインドマッピングを学習できるインタラクションの設計を行い,PC上に実装した.また,被験者実験により,相互読心ゲームを通して,マインドマッピングの相互学習が実現されることを確認した.平成15年度(最終年度)は,その枠組みの洗練とそれを用いた評価実験により,相互学習が円滑に効率よく実現できるようなインタラクション設計の指針を提案した.具体的には,まずこれまでは固定されていたエージェントのマインドから表情へのマッピングを,人間とのインタラクションを通して修正していくメカニズムを導入することで,エージェントから人間への適応を促進する方法を実現した.これにより,相互学習の対称性がうまれ,より直観に沿った相互学習が実現される.その反面,人間とエージェントの学習結果が相手の学習に影響を与えるという,「適応干渉」が生じる.従来は,この適応干渉を回避するアプローチが多かったが,我々は,人間とエージェントのように,その適応能力に極端な偏りがある場合は,適応干渉をまったく排除するのではなく,適度に許す場合が,相互学習が最も有効に実現されるという仮説を提案した.これらの枠組みの拡張により,エージェントと人間の相互学習の促進がこれまでにない方法で実現され,かつその枠組みの有効性を示すことができた.平成14年度は,擬人化エージェントと人間のインタラクションの設計,マインドマッピング,相互読心ゲームの設計を行った.枠組みの設計は,代表者の山田が,マインドマッピングの定義,相互読心ゲームの設計は,分担者の山口がそれぞれ分担して行った.人間と擬人化エージェントが観測できるのは,互いに相手の(基本)表情であるため,表情からマインド状態を推定する,マインドマッピングの学習が相互に必要になる.人間と擬人化エージェントの学習目標は,相手のマインドマッピングである.よって,それを通じてお互いが相手のマインドマッピングを学習できるインタラクションの設計を行い,PC上に実装した.また,被験者実験により,相互読心ゲームを通して,マインドマッピングの相互学習が実現されることを確認した.平成15年度(最終年度)は,その枠組みの洗練とそれを用いた評価実験により,相互学習が円滑に効率よく実現できるようなインタラクション設計の指針を提案した.具体的には,まずこれまでは固定されていたエージェントのマインドから表情へのマッピングを,人間とのインタラクションを通して修正していくメカニズムを導入することで,エージェントから人間への適応を促進する方法を実現した.これにより,相互学習の対称性がうまれ,より直観に沿った相互学習が実現される.その反面,人間とエージェントの学習結果が相手の学習に影響を与えるという,「適応干渉」が生じる.従来は,この適応干渉を回避するアプローチが多かったが,我々は,人間とエージェントのように,その適応能力に極端な偏りがある場合は,適応干渉をまったく排除するのではなく,適度に許す場合が,相互学習が最も有効に実現されるという仮説を提案した.これらの枠組みの拡張により,エージェントと人間の相互学習の促進がこれまでにない方法で実現され,かつその枠組みの有効性を示すことができた.平成14年度は,擬人化エージェントと人間のインタラクションの設計,マインドマッピング,相耳読心ゲームの設計を行った.枠組みの設計は,代表者の山田が,マインドマッピングの定義,相互読心ゲームの設計は,分担者の山口がそれぞれ分担して行った.この枠組みは,以下の要素から構成された.●基本マインド●基本表情●マインド遷移規則●マインドマッピング●表情マツピング人間と擬人化エージェントが観測できるのは,互いに相手の(基本)表情であるため,表情からマインド状態を推定する,マインドマッピングの学習が相互に必要になる.人間と擬人化エージェントの学習目標は,相手のマインドマッピングである.よって,それを通じてお互いが相手のマインドマッピングを学習できるインタラクションの設計を行い,PC上に実装した.また,被験者実験により,相互読心ゲームを通して,マインドマッピングの相互学習が実現されることを確認した.平成14年度において,人間と擬人化エージェントの相互学習の枠組みが基本的には完成したので,平成15年度(最終年度)は,その枠組みの洗練とそれを用いた評価実験により,相互学習が円滑に効率よく実現できるようなインタラクション設計の指針を提案した.具体的には,まずこれまでは固定されていたエージェントのマインドから表情へのマッピングを,人間とのインタラクションを通して修正していくメカニズムを導入することで,エージェントから人間への適応を促進する方法を実現した.これにより,相互学習の対称性がうまれ,より直観に沿った相互学習が実現される.その反面,人間とエージェントの学習結果が相手の学習に影響を与えるという,「適応干渉」が生じる.従来は,この適応干渉を回避するアプローチが多かったが,我々は,人間とエージェントのように,その適応能力に極端な偏りがある場合は,適応干渉をまったく排除するのではなく,適度に許す場合が,相互学習が最も有効に実現されるという仮説を提案した.これらの枠組みの拡張により,エージェントと人間の相互学習の促進がこれまでにない方法で実現され,かつその枠組みの有効性を示すことができた.