hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高い雑音下での画像情報を併用した音声認識手法に関する研究

しかし,これらの手法によっても非定常な雑音やパワーの大きな雑音に対しては音声認識性能は大幅に低下してしまう.本研究計画では周囲の雑音に依存しない音声認識の手法として,画像情報を取り入れた方法について検討を加えた.検討を加えた方法は,唇形状の時間変化を実時間で取り込み,これを音声認識のための補助的な情報として取り入れることにより,高い雑音下での音声認識率を向上させようとするものである.今年度の研究はこれまでの研究成果をもとに,(1)高速で唇形状の変化を取り入れるための画像処理手法の改良,(2)音声に基づく認識候補と唇形状の時間変化を表す画像データに基づき得られた認識候補を統合するための手法,および(3)画像情報に基づくワードスポッティング手法について検討を加えた.そしてこれらの新しい手法を取り入れることにより,実時間で認識処理が可能な音声認識システムを構築した.構築されたシステムによると認識率は高い雑音下においても90%程度の認識率を達成することが可能となった.本研究計画2年目にあたる来年度は,今年度の研究により得られた成果をもとに,さらに高い精度で唇形状の抽出を行うための画像処理手法の改良,ならびに認識手法やクラスタリング手法の改良による,より高い認識率を持つ単語認識システムの構築について検討を加える必要がある.音声認識に関する研究は各所で盛んに行われており,現在では不特定な話者が発する言葉を高い確率で認識するシステムについても報告がなされている.しかし実環境では周囲に雑音が存在するため,その影響を受け認識率は大幅に低下してしまう.これを解決する1つの手段として,唇の動きを視覚情報として取り込むことにより,音声の認識を援助することが可能であると考えられる.これらは耳の不自由な人が「唇読法」によって言葉を理解していることを考えれば納得できる.このように唇の動きを実時間で抽出し,視覚情報として音声情報と併用して音声の認識を行う技術を確立することは重要であるが,未だに確立されているとは言い難い状況にある.人の顔の情報を画像として取り込み,これを補助的な情報として用いることで,より正確な音声認識を行う手法について検討することを目的とする.先に述べたように音声認識を行う技術そのものは比較的研究が進んでいる.しかし本研究計画で目的としている高い雑音環境下では十分な認識率を得ることができない.これは雑音中からの認識対象の音声の抽出手法や話者適応化の技術などの基礎的な技術が十分確立されていないことも大きな理由の一つである.本研究計画では,音声データからだけでは良好な成果が得られなかったこれらの技術を,視覚情報を積極的に利用することで問題の解決を図った.本研究計画の特色は,人の顔画像から得られる唇の動きを利用することにより,従来実用化が進まなかった高雑音環境下での音声認識を行う技術を確立しようとする点にある.それに伴い,顔画像から唇などの顔の部分の抽出を,実時間で行う技術を確立することを目指す点も本研究計画の特徴といえる.この点本研究計画では複数の点を結んだ閉曲線によりあらわされる新しい動的輪郭モデルを考案し,顔画像から唇などの領域を連続的に抽出した.また,得られた唇の動きと音声情報とを併用した新しい認識手法の確立を目指す点も本研究計画の特色である.
SERS法による柑橘類用防カビ剤検出方法の基礎的検討

本研究の目的は、柑橘類表面に付着した防カビ剤の分析方法の開発である。化学物質の分析技術として表面増強ラマン分光法(SERS法)が挙げられるが、吸着物質の分析にはこれまで適していなかった。今後、TPPを通じて農作物の輸入量が増大することが予想されるので、迅速かつ簡便な分析法が重要となる。我々は立体的なナノ構造を基板表面に形成し、柑橘類表面に圧着させる分析方法を提案した。初年度は、基板上に吸着されたシリカナノ粒子に卑金属を蒸着し、硝酸銀との置換反応により銀ナノ構造を形成するといった方法を実施するため、温度制御機能を有する反応槽を準備し、また暗視野条件での散乱スペクトル取得について検討した。初年度に完成した作製プロトコールに従って、次年度には様々な条件(シリカ粒径、蒸着厚、卑金属の種、反応温度)にて銀ナノ構造を作製し、二つのモデル分子(rhodamin 6G、BPE)を用いてSERS効果の評価および形態観察を行なった。また、交差構造についてFDTDによるシミュレーションや、ハイパースペクトルイメージング装置を用いた散乱スペクトルの取得に着手した。最終年度においては、最適化銀樹(卑金属:銅、卑金属厚:60 nm、シリカ粒径:700 nm、反応温度:20°C)を樹脂シートの表面に形成させて"FlexiSERS"を準備した。フェルバムおよびTBZの500 ppmエタノール溶液を調製し、洗浄したオレンジの皮を10分間浸した。乾燥後、FlexiSERSをオレンジ表面の複数のスポットに数秒間押し付け、顕微ラマン装置でSERSスペクトルを取得した(露光時間:1秒、積算回数:16回)。基板固有のピークと共に防カビ剤固有のピークも観察された。SERS基板を農作物表面に接触させる際、ナノ構造への損傷および剥離の抑制が重要である。2016年度初頭には、ポリジメチルシロキサン(PDMS)表面を化学改変し、アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を介して、シリカナノ粒子を吸着する手法を用いていたが、剥離が懸念されたことから新しい手法を試みた。スライドガラス上にシリカナノ粒子を単層として形成し、粘着テープを押付けることにより、シリカナノ粒子をほぼ100%テープ表面に転写し、さらに真空蒸着することによりテープ表面に貴金属ナノ構造を形成させることができた。増強効果を有することが確認でき、PDMS表面に形成した場合と比較し、均一性および強靭性に関して明確な向上が認められた。粘着テープを用いるこの方法は研究の計画段階では想定していなかったが、最終目的の実現には有効であることを実証できた。但し、ガラス基板上に形成された同様なナノ構造体と比べると、増強率が若干劣ることが判明した。異なる粒径の粒子(100, 200, 400 nm)を用いて作製したサンプルを比較したところ、粒径400 nmでの結果が最も良好であった。これらSERS基板の評価においては、ローダミン6G(R6G)をモデル分子として用いた。また、一部の実験においては、R6G溶液をみかん表面に噴霧させ、SERS基板を押付けることによってR6GのSERS信号を確認することができた。また、ナノ銀樹の作製条件についても新しい知見を得ることができた。置換反応のシードとして用いた帽子状銅ナノ粒子の厚さは、ナノ銀樹の形態に影響を及ぼすことが判明していたが、今回は厚さを連続的に変化させたものを作製し、条件を網羅的かつ一括で比較することができた。また、置換反応の温度依存性を調べた結果、4°Cではフィラメント構造の成長が抑制されたが、SERS効果が維持されることが判明した。若干の遅れが生じている。作製されたナノ銀樹の光学的評価として暗視野観察を予定していたが、上述した粘着テープ方式のプロトコールの開発および関連特許の申請用データの取得を優先させたため、本格的には着手できていない。しかし、粘着テープ方式のSERS基板では、均一性および再現性が大幅に向上したことから、平成29年度中には遅れを取り戻すことができ、3年間の期間で考えると計画した以上のことを成し遂げられることになると考えている。また、FDTD法によるシミュレーションについても計画したほど進捗していないが、物理的パラメータを少しづつ変えて作製した多くのサンプル全てに対してシミュレーションを闇雲に実施するのではなく、実験的にある程度最適化が終了したものに対して、より高精度なシミュレーションを行うことで、最終的に有効なナノ構造を実現する方針を反映しており、平成29年度には、遅れを取り戻せると考えている。また、置換反応における反応温度依存性を検討した結果、新しいナノ構造が得られたので、より多くのナノ構造体をシミュレーションの対象にすることができると考える。平成29年度においては、主にナノ銀樹の成長条件の最適化を行った。作製方法の工程として、ガラス基板に対するシリカ粒子の吸着、卑金属の真空蒸着、硝酸銀による置換反応の三工程を挙げられる。その際、ナノ銀樹に影響を及ぼすパラメータとして、シリカ粒子の粒径、卑金属の種類、蒸着厚、置換反応の温度が重要である。これらパラメータの値として、シリカ粒子の粒径は100、400、700 nm、卑金属の種類は銅、アルミ、クロム、蒸着厚は10、30、60 nm、置換反応の温度は4、20、50°Cと設定した。これらパラメータを網羅的に組み合わせて銀ナノ構造体を作製した。全てのサンプルの像を走査型電子顕微鏡で取得し、表面増強ラマン法(SERS法)による評価を行った。

用いたモデル分子は、濃度100 μMのrhodamine 6G(R6G)と1,2-bis(4-pyridyl)ethylene(BPE)の水溶液とし、励起波長は532および633 nmとした。R6Gの場合には1365 cm-1のピーク、BPEの場合には1630 cm-1のピークの高さを指標として評価したところ、次のサンプルから良好の結果が得られた。(Cu、粒径100 nm、蒸着厚60 nm、反応温度4°C)、以下同様(Cu、400 nm、60 nm、20°C)、(Cu、700 nm、60 nm、20°C)。AlとCrを用いた場合、Cuの場合よりも増強率は低かったが、(Al、100 nm、60 nm、4°C)は比較的良好であった。作製条件に対する銀構造体の形態依存性については、(Cu、100 nm、60 nm、450°C)の場合が顕著であり、温度上昇に伴い、形状がフィラメント(4°C)、シート(20°C)、デンドライト(50°C)と変化していった。研究着手時には想定していなかった性能向上型の基板作製方法(ガラスの代わりに粘着テープを用いて、SERS基板を強靭にする方法)が初年度に見いだされた。その条件検討に時間が取られたため遅れが生じたが、平成29年度中にはマンパワーの補強により遅れをある程度取り戻した。作製パラメータのほぼ全ての組み合わせたサンプル調製を終了し、SERSによる評価および簡易SEMによる評価を行った。農作物表面の残留農薬検出の評価は平成30年度に本格的に着手するが、平成29年度においては従来型帽子状銀ナノ粒子をモデルとして、様ざまな条件パラメータの検討を行った。粘着テープ表面にシリカ粒子を転写する際に必要な圧力、作製した銀ナノ構造体の押し付け圧力および回数についての検討であり、利用に適した市販のテープの選択も含めて、データを集めることができた。FDTDシミュレーションに必要な銀ナノ構造体の形態観察および散乱特性の測定については、予定より遅れているが、モデル構造の抽出に重要なハイパースペクトルイメージングで必要なサンプルの前処理およびに観察条件はほぼ把握できたので、今後は順調に進捗することと思われる。FDTD法によるシミュレーションは、関連したナノ構造体での計算を行い、本研究における置換反応で作製したナノ構造体のモデル化が終了次第着手し、迅速に結果が得られる状況にあると考える。本研究の目的は、柑橘類表面に付着した防カビ剤の分析方法の開発である。化学物質の分析技術として表面増強ラマン分光法(SERS法)が挙げられるが、吸着物質の分析にはこれまで適していなかった。今後、TPPを通じて農作物の輸入量が増大することが予想されるので、迅速かつ簡便な分析法が重要となる。我々は立体的なナノ構造を基板表面に形成し、柑橘類表面に圧着させる分析方法を提案した。初年度は、基板上に吸着されたシリカナノ粒子に卑金属を蒸着し、硝酸銀との置換反応により銀ナノ構造を形成するといった方法を実施するため、温度制御機能を有する反応槽を準備し、また暗視野条件での散乱スペクトル取得について検討した。
「官能性有機ケイ素化学」構築のための基礎研究

9年度は主に、以下の3点についての知見を得た。(1)多官能性オリゴシランの位置選択的合成オリゴシランのケイ素上へ位置選択的に官能基を導入することは,これまで非常に困難であった。われわれは,アミノおよびアルコキシ置換オリゴシランの効率的かつ位置選択的な合成法を開発した。金属リチウムを用いて(アミノ)ジクロロシランとモノクロロシラン,または(アミノ)クロロジシランとモノクロロシランとを縮合させたところ,効率よくクロスカップリング反応が進行し,非対称アミノ置換トリシランが得られた。ケイ素上のアミノ基はアルコキシ基へと変換できた。(2)官能性シロールおよびシロールオリゴマーの合成と構造ジアミノビス(フェニルエチニル)シランの還元的環化反応により,1,1-ジアミノシロールを合成することに成功した。ケイ素上のアミノ基をアルコキシ基,塩素,フッ素,またはヒドロキシ基等へ変換することにより,さまざまな1,1-二官能性シロールを得ることができた。また1,1-ジクロロシロールを金属リチウムと反応させることでケイ素同士が結合したオリゴシロールを合成した。さらにX線結晶構造解析および紫外-可視吸収スペクトル測定により,その特異な電子構造について検討した。(3)14族元素を中核とする三脚型配位子の合成、反応および構造三つの2-(ジメチルアミノ)フェニル基が14族元素に結合した化合物の合成,構造および反応について検討し,トリス[2-(ジメチルアミノ)フェニル]ヒドロシランおよびヒドロゲルマンの合成に成功した。このヒドロゲルマンにブチルリチウムを作用させると,対応するゲルミルリチウムが生成した。これはクロロシラン,フルオロシラン,クロロスタンナン等と反応し,シリルゲルマン,スタンニルゲルマンを与えた。これらの結晶構造解析をおこない,(ジメチルアミノ)フェニル基の立体的および電子的効果について明らかにした。7年度は主に、以下の3点についての知見を得た。(1)シリレノイド化学シリレノイド化学についての初めての知見を得た。まず、ヘテロ原子置換基としてアルコキシ基を有する、(アルコキシシリル)リチウムの生成に初めて生成した。(アルコキシシリル)リチウムは、-78°Cでは求核性のみを示した。これに対して、0°Cでは速やかに自己縮合を起こした。また、外部求核剤であるブチルリチウムとも反応した。このように(アルコキシシリル)リチウムが、求核性と同時に求電子性を有すること、すなわちシリレノイドとしての性質を有することを明らかにした。(2)パラジウム触媒を用いた(アルコキシ)オリゴシランの骨格転位従来法では合成が困難であった、ポリ(アミノ)オリゴシランおよびポリ(アルコキシ)オリゴシランの効率的な合成法を開発した。さらにポリ(アルコキシ)トリシランおよびテトラシランが、パラジウム触媒存在下で骨格転位を起こすことを見いだした。この反応では内部のシリレン部位が末端へ転位する。例えば1,2,2,3-テトラ(メトキシ)トリシランは定量的に1,1,1,3-異性体に変化した。重水素ラベル実験により、反応機構についての考察をおこなった。(3)5配位(アルコキシ)ジシランの合成、構造および反応性5配位(アルコキシ)ジシランの合成に成功するとともに、このX線結晶構造解析をおこない、構造上の特徴を明らかにした。この(アルコキシ)ジシランは温和な条件下で熱分解を起こし、シリレンを生成した。このシリレンをアセチレンで捕捉することにより、5配位ジシラシクロブテンを得ることに成功した。さらにこのX線結晶構造解析をおこなった。

対応する4配位(アルコキシ)ジシランは同条件下では安定であり、シリレンを与えなかったことから、官能性5配位ジシランの特異な反応性が明らかとなった。1.シラ-ウィッティッヒ転位の開発ケイ素上にアミノ基とリチウムが共存するケイ素アニオンおよびアルコキシ基とリチウムが共存するケイ素アニオンの発生法をすでに開発している.アルコキシシリルアニオンはシリレノイドの性質を示すこともすでに見いだしている.本年度は,アリルオキシ基やアリルアミノ基を有するこれらのアニオンでは,アリル基が酸素や窒素からケイ素上へ分子内転位することを,見いだした.これはウィッティッヒ転位のケイ素類似反応であるシラ-ウイッティッヒ転位のはじめての例である.転位の位置および立体選択性の検討も行った.本反応はアリルアルコールやアリルアミンからケイ素官能性アリルシランを得る新しい方法論を提供するものである.ケイ素官能性5配位オリゴシランの合成,構造および反応これまで研究されているポリシランはすべて通常の4配位ケイ素を有するものに限られている.ケイ素に官能基を導入しさらに5配位などの高配位状態にすることにより結合角度,結合距離が変化し,反応性,物理的性質が大きく変わることが期待される.このようなポリシランのモデルとして,ケイ素上に官能基を有する5配位ジシラン,トリシランおよびテトラシランを合成し,構造,反応性の研究を行なった.4配位とことなり,5配位化合物中のケイ素-ケイ素結合が熱および遷移金属錯体に対して活性になっている一方で,光に対しては安定になっていることが判明した.9年度は主に、以下の3点について知見を得た。(1)多官能性オリゴシランの位置選択的合成オリゴシランのケイ素上へ位置選択的に官能基を導入することは,これまで非常に困難であった。われわれは,アミノおよびアルコキシ置換オリゴシランの効率的かつ位置選択的な合成法を開発した。金属リチウムを用いて(アミノ)ジクロロシランとモノクロロシラン,または(アミノ)クロロジシランとモノクロロシランとを縮合させたところ,効率よくクロスカップリング反応が進行し,非対称アミノ置換トリシランが得られた。ケイ素上のアミノ基はアルコキシ基へと変換できた。(2)官能性シロールおよびシロールオリゴマーの合成と構造ジアミノビス(フェニルエチニル)シランの還元的環化反応により,1,1-ジアミノシロールを合成することに成功した。ケイ素上のアミノ基をアルコキシ基,塩素,フッ素,またはヒドロキシ基等へ変換することにより,さまざまな1,1-二官能性シロールを得ることができた。また1,1-ジクロロシロールを金属リチウムと反応させることでケイ素同士が結合したオリゴシロールを合成した。さらにX線結晶構造解析および紫外-可視吸収スペクトル測定により,その特異な電子構造について検討した。(3)14族元素を中核とする三脚型配位子の合成,反応および構造三つの2-(ジメチルアミノ)フェニル基が14族元素に結合した化合物の合成,構造および反応について検討し,トリス[2-(ジメチルアミノ)フェニル]ヒドロシランおよびヒドロゲルマンの合成に成功した。
水素貯蔵合金の電子論による評価、表面の水素吸収過程と格子間水素のシミュレーション

完全な第一原理計算であるFLAPW法を用いて,HfV_2H_x合金中の格子間位置のプロチウムに関する電子構造のシミュレーション(バンド計算)を行った.シミュレーションにより,内部エネルギー,フェルミエネルギー準位,バンド構造,状態密度(DOS),電子密度分布,電荷移動などを計算し,プロチウムの吸蔵による金属間化合物の価電子の構造の変化や,状態密度の低エネルギー側に生成するプロチウムに起因するレベルを理論的に評価した.同一サイト上で,同一プロチウム濃度であっても,プロチウムの配置の仕方により,系のエネルギーは,1020mRyのオーダーで変化する.安定構造の場合,プロチウムの吸蔵に伴う内部エネルギー変化は,一個のプロチウムにつき-60-80kJmol^<-1>の範囲で吸蔵量とともに変化する.合金中のプロチウムは各濃度ともHとして合金中に存在し,低エネルギー順位にプロチウムに起因するバンドを形成する.HfならびにVの状態密度(DOS)は,プロチウムの濃度増加とともに電子のプロチウムへの移行によって変化するが,それはrigid band model的な変化ではない.高プロチウム濃度側では状態密度の形状そのものが変化し,その傾向はVにおいて顕著である.フェルミエネルギーはプロチウムの濃度増加とともに一旦減少するが,再び増加する.電場勾配(EFG)の各原子毎の平均を見てみると,V原子についてはHfV_2H_1のプロチウム濃度を境目として急増しており,また,その変化の大きさは,Vを^<111>Cdで置換した試料のPACの過去に報告されている実験結果とよく一致し,FLAPW法が極めて高精度でプロチウムを含む金属間化合物の電子状態の計算が可能であることを示している.完全な第一原理計算であるFLAPW法を用いて,HfV_2H_x合金中の格子間位置のプロチウムに関する電子構造のシミュレーション(バンド計算)を行った.シミュレーションにより,内部エネルギー,フェルミエネルギー準位,バンド構造,状態密度(DOS),電子密度分布,電荷移動などを計算し,プロチウムの吸蔵による金属間化合物の価電子の構造の変化や,状態密度の低エネルギー側に生成するプロチウムに起因するレベルを理論的に評価した.同一サイト上で,同一プロチウム濃度であっても,プロチウムの配置の仕方により,系のエネルギーは,1020mRyのオーダーで変化する.安定構造の場合,プロチウムの吸蔵に伴う内部エネルギー変化は,一個のプロチウムにつき-60-80kJmol^<-1>の範囲で吸蔵量とともに変化する.合金中のプロチウムは各濃度ともHとして合金中に存在し,低エネルギー順位にプロチウムに起因するバンドを形成する.HfならびにVの状態密度(DOS)は,プロチウムの濃度増加とともに電子のプロチウムへの移行によって変化するが,それはrigid band model的な変化ではない.高プロチウム濃度側では状態密度の形状そのものが変化し,その傾向はVにおいて顕著である.フェルミエネルギーはプロチウムの濃度増加とともに一旦減少するが,再び増加する.電場勾配(EFG)の各原子毎の平均を見てみると,V原子についてはHfV_2H_1のプロチウム濃度を境目として急増しており,また,その変化の大きさは,Vを^<111>Cdで置換した試料のPACの過去に報告されている実験結果とよく一致し,FLAPW法が極めて高精度でプロチウムを含む金属間化合物の電子状態の計算が可能であることを示している.
バドミントンの構えからストロークまでの運動神経科学研究

相手の動きを認知、判断し瞬間的に打ち込む特性があるバドミントンに関する運動神経科学的知見は未だ不充分である。そこでバドミントンのビデオクリップと脳波(事象関連電位)を用いて実験を行った。実験の結果からバドミントン熟練者は外界からの情報をより多く取り込み処理することが示唆された。また今回実験に用いたビデオクリップに音は含まれなかったが、できれば音声が含まれている方がいいことがもう一つの実験から示唆された。相手の動きを判断し瞬間的に打ち込んだり、防御したりするところにバドミントの動きの特徴がある。本研究においては長期にバドミントン競技を継続してきた競技者を対象にP300電位,N140電位,NOGO電位と呼ばれる脳電位や筋電図などの神経生理学的方法を用いてバドミントン競技者の脳内の処理系、運動神経系、筋系に至る経路でいかなる変容を示すかを詳細に明らかにしようとしている。脳電位の分析には脳波を用いる。脳波は微弱な電気現象なのでプレイ中に測定することは難しい。そこで被験者にビデオクリップを提示し、椅座位で脳波を導出することにした。本年度は脳波測定時に提示するビデオクリップの作成を行った。2人のプレーヤーがバドミントンのシャトルを打ちあう動作を横から撮影する方法と前後方向から撮影する場合が考えられるの比較してみたが前後方向から撮影する場合、プレーヤーがシャトルを見る方向と同じになることは良いのであるが、シャトルが接近する距離感が3Dの映像にしないと難しいこと、カメラの設置を高い場所にしないと、片方のプレーヤーの後ろにもう一方のプレーヤーが隠れてしまうなどの問題点がある。これを解決するか、やはり横から撮影するかを実際の動画を撮影しながらさらに検討している。その一方でバドミントンの動作と筋電図の関係も明らかにしたいと考えている。そのため、本学にある動作分析装置と筋電計を同期させてデータを取る予備実験をしているところである。本学にある動作分析装置と同期させて動かすことのできる筋電計を予算内で探すのに時間がかかった。また、その動作の確認にも時間がかかってしまった。相手の動きを判断し瞬間的に打ち込んだり、防御したりするところにバドミントンの動きの特徴がある。本研究においては長期的にバドミントン競技を継続してきた競技者を対象にP300電位、N140電位、NOGO電位と呼ばれる脳電位や筋電図などの神経生理学的方法を用いてバドミントン競技者の脳内の情報処理系、運動神経系、筋系に至る経路でいかなる変容を示すかを詳細に明らかにしようとしている。脳活動の分析には脳波を用いる。そこで被験者にビデオクリップを提示し、椅坐位で脳波を測定することにした。本年度はバドミントンのビデオクリップを用いて脳波の成分であるP300の測定を試みた。スマッシュを左右に打ち分ける時のビデオクリップを作成し、被験者にシャトルが飛来する方のボタン押しをさせその打球の瞬間にトリガーパルスを発生させP300成分を分析した。また、コントロール条件としてバドミントンのシャトルの飛翔コースに対する反応ではなく、画面上に矢印を示し、矢印の向きに対する選択反応、さらにあらかじめ矢印の方向を被験者に知らせ、矢印が出たところでボタン押しをさせるという単純反応でP300を分析した。さらにもう一つの実験を行った。プレッシャーのかかる場面での動作の再現性を研究するため、ショートサービスをレシーバーの存在、非存在時の動作分析を行った。現在詳細な分析を実施しているところである。結果がまとまったところで関連学会、学術雑誌等で発表する予定である。今年度はバドミントンのビデオクリップを用いた脳波実験とショートサービスの動作の再現性をプレッシャーのかかる条件下での動作分析をすることができたため。本年度は運動関連脳電位の実験を行った。これまでビデオ映像を使って実験を行ってきたが、音の情報はないビデオだった。そこで音とビデオ映像での違いがあるかを念のため確認することにした。音刺激は時間経過が分かりやすい、アルペンスキーのスタート場面の音を使用した。被験者にはまず標準的な運動関連脳電位の測定として無音状態で5秒以上空けて親指によるボタン押し動作を行わせた。つぎに音刺激の連続する中で自由なタイミングでボタン押しをさせた。さらにアルペンスキーのスタート音の内、中間に鳴る最も高い音に合わせてボタン押しをさせた。最後に音刺激だけを聞かせ、何も反応しないという課題も行わせた。これらの課題は順番をランダムにして行わせた。これらの課題を行わせたときの脳波、筋電図および眼電図を記録した。筋電図の立ち上がりを基準に脳波から加算平均法により運動関連脳電位を得た。なお課題実施中はできるだけ瞬きをしないよう指示した。課題終了後、眼電図によりアーチファクトの有無を確認し、アーチファクトのある場合その試行は分析に用いなかった。得られた運動関連脳電位から振幅、潜時を計測し課題間で比較検討した。結果の比較には分散分析を用いた。その結果、音刺激のある条件で音刺激がない条件に比べ運動関連脳電位のうちNS'と呼ばれ巣成分の立ち上がりが有意に早いことが分かった。これは音刺激がある場合、手指の運動に関連する中枢神経系の活動がより早く開始するものと考えられた。

実験の結果からバドミントン熟練者は外界からの情報をより多く取り込み処理することが示唆された。また今回実験に用いたビデオクリップに音は含まれなかったが、できれば音声が含まれている方がいいことがもう一つの実験から示唆された。今後はまず脳波測定時の呈示用動画の素材を多数、高速撮影し、そこから編集作業を行い、呈示用動画を完成させる。さらにストレスがかかったときとかからないときの動作を比較する研究も検討中で、その際は本学の動作分析装置の撮影可能範囲から考えてショートサーブに限定し、レシーバーの有無によりストレス状態を変化させ、動作への影響を検討することを行いたい。今後は他の脳波成分である準備電位についてバドミントンのビデオクリップを用いて分析する計画である。スポーツ科学当初予定していた汎用ADコンバータが予算内では購入できなかったため。代替の方法を検討することにした。国際学会で発表する予定があり、旅費が未確定であったので、できるだけ節約したため。筋電計の周辺機器に使用する予定である。国際学会の旅費、英語論文の添削費、実験の消耗品等に使用予定
共感性を高めるコミュニケーションシステムの進化に関する比較認知科学的研究

生物としてのヒトの特徴は、大勢のメンバーからなる集団において、協力・利他行動を維持する社会性の高さにある。こうした集団でのつながりを強めるために、ダンスや合唱など、身体や声を同調させる行為が積極的に取り入れられており、世界中の文化・宗教的儀式で用いられている。こうしたコミュニケーションがどのように進化してきたのかを明らかにするため、本研究では、飼育下のチンパンジーを対象に、1)リズム音がどのように身体運動を誘発するのか、2)リズム音に対する選好、3)同調がどのように社会性に影響を与えるのかについて実験的に検討した。またヒトと比較することにより種間の相違点を明らかにし、リズム同調を用いた親和的コミュニケーションがどのように進化してきたのかについて考察した。概ね予定していた実験を終了することができた。実験の結果、1)リズム音はチンパンジーのリズム運動を誘発し、また反応には雌雄差があることがわかった。オスの方が刺激音に対しての反応が大きく、こうした違いは野外での聴覚コミュニケーションにおける雌雄差と一致していた。また、2)リズムのテンポは動きの周期性に影響を与えることも示された。さらに、一部のチンパンジーは3)音源に対して空間的な選好を示したことから、リズム音は快情動をもたらす可能性も示唆された。効した結果に加えて、複数個体いる場面での音刺激の呈示によって遊び行動も誘発されたことから、ヒトがリズム同調を用いて親和的なコミュニケーションを行う際に効果に共通した効果がチンパンジーにも見られることが示された。一方で、ヒトとチンパンジーの違いとして、雌雄差がチンパンジーにあることも明らかになった。効した違いは、ヒトとチンパンジーの共通祖先から分岐した後に、チンパンジーが独自に獲得していったものだと推測される。29年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの実験から、聴覚刺激によってディスプレイ等で見られるリズム運動が誘発されることがわかっている。また、観察から、発声や覚醒度も上昇することが明らかになっている。そこで本年度は、こうした刺激を複数個体いる場面で提示することで、リズム音が社会的な関係に及ぼす影響を調べた。2ペアのチンパンジーでプレイバック実験を行ったところ、1ペアについては、リズム運動から遊び行動が誘発される等、個体間関係のつながりに影響をあたえる行動が観察された。発声や動きの大きさ等を分析した結果、個別に音を提示したときと同様に、性差が見られた。オスのチンパンジーはより反応が早く、また音によって誘発されたリズム運動も長く続いていたのに対して、メスのチンパンジーは反応が小さかった。また、各個体の覚醒度をビデオ分析した結果、リズム音を提示していても、個体間でインタラクションがない場合には、一方が覚醒度の上昇を示しても、もう一方にそれが伝染するという傾向はみられなかった。その一方、個体間で遊びなどのインタラクションが見られた場合には、双方の覚醒度が高くなる様子が観察された。上記の実験に平行して、リズム音提示前後の唾液・尿の採取を行っている。しかしながら、繁殖計画によって対象個体を実験につれてくる機会が少なかったため、今後継続して採取する予定である。こうした遅れは想定内であり、来年度にむけて対象個体を増やす事で、十分なサンプル採取の機会を設ける予定である。繁殖計画により対象個体の十分な唾液・尿サンプルを採取する機会を得られなかったものの、想定の範囲内であり、今後は対象個体を広げることで、迅速に必要なサンプルを採取する予定である。実験室内だけではなく、日常の社会的交渉場面も対象に、共感性・親和性の上昇に関係するディスプレイを対象に、コミュニケーションの時系列的な分析と生理状態を調べる事を予定している。

実際にチンパンジーが行うコミュニケーションにおけるリズム同調や引き込みの要因を検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
在日ブラジル人子女の教育・進路選択の多様化と教育支援に関する比較社会学的研究

本研究では、研究課題にアプローチするために、次の5つの課題を設定し調査研究を遂行した。すなわち、(1)ブラジル人子女の教育・進路選択の実態把握、(2)ブラジル人子女の教育・進路選択の決定プロセスの把握、(3)ブラジル人子女の教育・進路選択に影響する地域特性の分析、(4)ブラジル人子女の教育・進路選択の多様化と「日本の教育」「自己将来像」、(5)ブラジル人子女の教育・進路選択の多様化が学校教育と地域社会に与えた影響の分析、である。平成12昨年度は大泉町、平成13年度は太田市、平成14年度は浜松市を中心にフィールド調査によるデータ収集を実施した。また、平成13ならびに14年度には、11歳から16歳までの児童生徒ならびにその保護者を対象に質問紙調査を実施し、3地城の比較分析をすすめた。在日ブラジル児童生徒の進路希望の分析結果からは、大泉町・太田市か浜松市か、どちらの地域の学校に通うのかという選択は、子どもたちの将来像と進路希望のあり方にほとんど影響を及ぼさないが、日本の小中学校に通うのかブラジル学校に通うのか、その2つの学校選択は、かなりの影響を及ぼすことがわかった。ブラジル学校に通っている子どもは、基本的にブラジルの上級学校への進学を前提に進路ステップをイメージしていた。また、そのイメージは、保護者の将来の居住地のイメージとも合致し、ブラジルの大学・大学院に進学し、いずれは帰国するという将来展望をもっている限り、保護者からの合意も得やすい状況にあることがわかった。一方、日本の小中学校に通う子どもは、基本的に日本の上級学校への進学を前提とするか、進路への迷いをもちながら進路を断念していく可能性があることがわかった。進路の迷いと見えにくさを抱えている一方で、保護者が子どもに期待する最終学歴は高いという葛藤も抱える可能性が示唆された。さらに、そうした子どもたちは、帰国か定住かが保護者が定められない中で、日本での進学か、進学しないか、進路がわからないまま迷い続けるかという状況に追い込まれることがわかった。平成12年度は、群馬県邑楽郡大泉町・太田市・浜松町のフィールドワークを行い、仮説の構築ならびに3つの地域の比較カテゴリーの抽出を試みた。調査は、メンバーで集団的・個別的に、大別して以下の3項目についておこなった。すなわち、(1)在日ブラジル人の(a)コミュニティの範囲と構成、(b)就労形態の把握、(c)家族形態の把握、(d)人口構成の実態把握、(2)外国人子女教育についての(a)教育施策の歴史的展開、(b)日本語指導の展開と課題の抽出、(c)日本語ボランティアの組織化の実態把握、(3)ブラジル人子女の(a)教育・進路選択の実態把握、(b)教育・進路選択の規定要因などである。その結果、在日ブラジル人の就労形態を規定する構造、児童生徒の就学形態の多様化は3地域間では比較的類似しているが、ボランティア活動並びにその組織化の状況には大きな地域間格差があることが判明した。本調査開始当時は、3地域間で独自の施策が展開していたが、平成13年に入り、3地域を含むニューカマーが集住する都市間のネットワーク化が進むという新たな展開がみられ、その影響が3地域の在日ブラジル人子女の教育・進路選択にどのように現れるのかを検討する必要も生じた。

今後は、これまでの知見に基づき、さらに詳細に各地域でのフィールドワークを進めるとともに、平成13年6月7月に、在日ブラジル人子女を対象に教育・進路選択の実態を把握するアンケート調査ならびに、その家族を対象に子どもへの教育観に関わる意識調査ならびに生活実態調査を行う予定である。本研究の目的は、在日ブラジル人子女の教育・進路選択の多様化の実態を把握するとともに、その選択が、なぜ・どのように多様化するのかを構造的に理解し、教育支援のあり方を探ることにある。平成13年度は、平成12年度に引き続き、群馬県邑楽郡大泉町、太田市、静岡県浜松市でのフィールドワークをおこない、3つの地域の教育、人口動態、就労形態について実態を把握した。その知見に基づき、3つの地域を比較する分析カテゴリーを検討した。また、10月から12月にかけては、群馬県太田市ならびに大泉町で、就学年齢にあたる日系ブラジル人児童生徒を対象とした質問紙調査、ならびに、0歳から18歳までの子どもをもつ日系ブラジル人保護者を対象にした質問紙調査を実施し、現在はその集計をおこなっている。さらに、群馬県太田市・大泉町共同で立ち上げられた「外国人子女のための学校建設に関する研究会」に研究代表者が委員として関わり、本研究に直接関わる問題について貴重な情報交換と討議をおこなうことができた。研究分担者は、愛知県豊田市の多文化共生施策に関する聞き取り調査、保見団地の訪問も実施し、本研究で扱う3つの地域の分析を対象化する分析マトリックスの検討も進めた。本年度の調査で得た知見は、次の3点である。(1)定住か帰国かという家族の問題、そしてその問題と密接に関係する雇用の問題の狭間にあって、在日ブラジル人子女の教育・進路選択はますます多様化している。(2)その選択肢は、保護者の教育観に加えて経済状況が強く作用している。(3)在日ブラジル人社会のなかですでに階層化が進んでおり、階層により児童生徒の教育・進路選択の選択肢が規定される。本研究の目的は、1990年の出入国管理および難民認定法改正以降、増加し続けているニューカマーと呼ばれる外国籍の子どもたちの間に見られる、教育・進路選択の多様化の実態を把握し、その結果をもとに、ニューカマーへの教育支援のあり方を検討することにある。本研究は、教育の多様化がすでに生じている、群馬県邑楽郡大泉町、同県太田市、静岡県浜松市でフィールド調査および質問紙調査を行い、在日ブラジル人子女の教育・進路選択の多様化と教育支援の関係について比較社会学的に分析した。その結果、地域間に共通の特徴として次の3点が明らかになった。(1)定住か帰国かという家族の問題、そして、その問題と密接に関係する雇用の問題の狭間にあって、在日ブラジル人子女の教育・進路選択はますます多様化している。(2)その選択肢は、保護者の教育観に加えて経済状況が強く作用していた。(3)児童生徒と保護者の間には、教育・進路選択の志望について指向性のちがいが確認された。特に、日本の公立小中学校に在籍するブラジル児童生徒の場合、進学先はブラジルか日本か、どの教育段階までめざすのかについて、保護者のそれと合致している者が2割に満たない状況であることが判明した。
日本人における精神性の尊重と精神性への逃避について-感受性の心理学-

自尊心の威力をあらたな状況において確認すること。他者との比較による優越性としての側面が強調されている自尊心に欠落しているものとしてある種の感受性(自己直視性、あるいは日本人にも理解しやすい共感など)を指摘すること。感受性と自尊心との関係を検討し、両者の共存に新しい適応の姿を見つけること。このような主題に関して主な結果は次のものである。I.基調となる、感受性の問題については、『徒然草』を素材に、理論を展開した。兼好の繊細な感受性ゆえに死の脅威(無常)を洞察したこと。この無常を超越するために、遁世僧→修道僧→遁世僧と移り変わっていく過程で、「諸縁放下」から「寸陰愛惜」という二つの決意を通して、やがては、自己決定とか選択を尊重する実存主義的な人生の原理にたどり着いたこと。さらにこれを、アーネスト・ベッカーの『死の否認』の解読を通して、西洋との思想の共通性も確認した。II.感受性の代表として「他者に対する共感」を取り上げ、この共感の種類と自尊心との絡まりによって援助行動の生起にどのような違いがあるかを実験的に検討した。自尊心の高い者は共感を抱いた相手に援助をしても心理的に相手から距離を置こうとした。"この人は心から可愛そうだと思う、でも、私とは異なっている"という対処をした。これは、自尊心を高揚することが現代社会を生きるうえで不可欠な要素であるならば、自尊心の高い者にとって、他者への共感を高めることは、真の意味での美徳として機能しないこと、そこには、何か他の要因が付与される必要があることが示唆された。III.脅威状況における自尊心の威力という観点からは、第一に、ダイエット志向の強弱の個人差を考慮に入れつつ、自我脅威と死の脅威に対してどのような食行動が生じるかを実験によって調べた。第二に、認知的不協和における自尊心の個人差を検討した。選択することが自尊心の高い者にもたらす脅威緩和の効果が示唆されている。I.日本人の精神性を「他者に対する共感」という観点からみた研究:重い病気を持ちながらも経済的に苦境にある人物への援助行動を指標に、2(自尊心の高低)×2(共感の高低)×2(予期される感情の良悪)の計画による実験を行った。重要な結果は、次の二つである。(1)(援助の実施とは無関係な)望ましい感情の高揚が期待される状況においてこそ、共感の操作の効果があり、高い共感をいだくように教示された被験者は、苦境にある同性の人物へ多くの援助行動を申し出た。これは、共感が高ければ、利己性を越えて、他者を援助するとしたDaniel Batson(1991)の結果に制約を与えるものとなった。来年度は、ここで操作した「予期される感情の良悪」をさらに鋭敏にすることによって、この現象の意味を検討したい。(2)自尊心の高い者は、共感することによって、他者との心理的距離を置こうとする。“この人は心から可愛そうだと思う、でも、私とは異なっている"という対処をするのである。これは、自尊心を高揚することが現代社会を生きていくうえで不可欠な要素であるならば、自尊心の高い者にとって、他者への共感を高めることは、真の意味での美徳として機能しないこと、つまり、ある種の矛盾を示唆するものである。

ここで指標として「心理的距離」の種類を豊富にすることによって、この結果の内容をさらに深める必要がある。II.日本人の精神性を「重要なものを断念すること」という観点からみた研究:大学生ではなく、社会生活の経験の深い成年(壮年老年)層を対象に聞き取り調査を行った。(1)自己直視性(八木,1995)の高い者ほど、断念するのが困難であるという結果が得られた。これは、自己直視性の感受性の高さを反映する結果であるのか、それとも、自我防衛(弱さ)としての自己直視性の高さを反映するものであるのかを、自己直視性の概念の理解の深化を通して、さらに検討しなければならない。現在の考えは、次のようなものである。感受性の高い自己直視性の高い者は、競走社会に適応して生きていくために、高い自尊心を必要とし、自尊心という武器を備えることによって、自己直視性の本来の機能を発揮できるのではないか。この見解をさらに深めたい。III.ユニークネス剥奪の操作に対する反応をみた調査実験:自己直視性の高い者ほど、自己のユニークネス性に脅威を受けた場合、内集団ひいきという反応を示した。この結果もIIと絡めてさらに検討したい。これは自我防衛といえるのか否かを。I.日本人の精神性もしくは感受性を占いやジンクスに対する反応という観点からみた研究:大学生を被験者にして、まず、青年期の者が大きな関心をよせる可能性のある「恋愛占い」の資料を与え、自由時間を使って、その占いをどのくらい熱心にとりくむかを、ワンウェイ・ミラーを通して時間を測定した。次に、この時間の長短で、被験者を二分し、さらに、自己直視性尺度(八木,1995)で、二分した上で、恋愛運を測定できると称した認知課題を与え,(1)「恋愛運の強い人ほど良い成績を残す」もしくは(2)「悪い成績を残す」といういずれかの教示のもとで、自由練習時間と課題の成績を指標とした実験を行った。結果は、自己直視性が高く、占いに関心を寄せなかった被験者は、他の被駿者とは逆に、(1)のときは練習時間が短く、(2)のときは長かった。つまり、占いに翻弄されていない姿を示した。しかし、課題の成績を指標とすると、全ての被験者が(2)よりも(1)のときに良い成績を残した。この結果は、精神性や感受性に関連する自己直視性という特性には、自己の基準で生きたいという意志が確認される反面、その意味を把握するためには、ある種の矛盾とか弱さといったものも考慮に入れなくてはならないことを示唆しているものと判断される。II.自己直視性とユニークネス(独自性志向)との関連から見た研究:被験者を自己直視性の高低で二分し、「あなたはユニークネスが高い」もしくは「低い」というフィードバックを与えた場合、自己直視性の高い者で「ユニークネスが高い」という評価を受けた者は、一般に他者に対しての好意度が下がり、尊大な感情をいだくようになった。この結果は、自己直視性の高い者に、自己直視性の高さを誇る意識を喚起させることによって、自己直視性の本来の機能とは異なった、いわば自尊心の代償としての側面が現れてくる可能性を示唆しているものと思われる。III.文献にもとづいた評論:わが国の古典『徒然草』を素材に、兼好法師の「感受性」の強さと弱さについて検討した。他者との比較による優越性の意識を喚起させまいと決意して、この世を渡るとき、感受性の鋭敏さは、強さと同時に不安や恐れといった「弱さ」なしではありえないことを示唆した。この主張は、アーネスト・べッカーの『死の否認』を通しても展開された。I.昨年に引続き、『徒然草』を素材に、感受性の問題について理論を展開し、論文として発表した。
超音波ニューロモジュレーションの分子的機構の解明

超音波作用下で細胞膜に働く張力の周期的な変化を再現する分子動力学シミュレーションコードを開発し,チャンネルタンパク質,コレステロール,イオンを含む脂質膜分子モデルに応用した.これより,張力変動下での,脂質膜での孔構造の形成,チャネルタンパク質の不感受性,イオンの孔構造透過パターンの変化,コレステロール・リン脂質膜の相変化を明らかにした.さらにin vitro超音波ニューロモジュレーション(NM)実験装置を開発し,装置における音場制御がNMが生じるより正確な超音波条件を見積もる上で重要であることを指摘した.本研究は,(i)超音波による圧力変動および微小な流れと細胞膜との干渉の非平衡・非定常分子シミュレーション,(ii)チャンネルタンパク質,イオンを含む細胞膜分子モデル,(iii)超音波刺激に応答する神経回路網モデル,を開発し組み合わせることで,超音波下の(1)分子レベルの膜構造変化,(2)イオンの膜透過,(3)電位差変化の伝搬を調べ,さらに,(iv)in vitroの超音波ニューロモジュレーション実験を行ってそれらを検証することで,理論と実験の両面から超音波ニューロモジュレーションの分子的機構を解明することを目的とした研究である.本年度は,(1)膜を隔ててイオン濃度が異なる三段脂質膜モデル,(2)代表的な張力感受性チャネルタンパク質のMscLを含む脂質膜モデルを構築し,MDシミュレーションを行うことでそれらの基礎的な物性値を見積もった.また大規模系を扱うため,粗視化モデルを用いた細胞膜モデルを構築した.さらに,超音波照射下での膜構造の周期的な変化を表現するシミュレーションコードを開発した.このコードを脂質膜系に用いることで,さまざまな周波数に依存した膜構造変化を分子レベルで解明し,その成果の一部を,日本機械学会2011年度年次大会,および第24回バイオエンジニアリング講演会において発表した.上記シミュレーションの結果より,超音波照射による周期的な膜構造変化によるイオンの膜透過が予測されたため,この現象を実験的に検証するために,まずは,超音波照射による細胞への蛍光分子の取り込みを観察するための装置を開発し,イオンより大きい蛍光分子の透過を確認できた.また,人工脂質膜を顕微鏡下に作製し,さらに顕微鏡下で細胞に超音波を照射できる実験システムを構築した.超音波作用下で細胞膜に働く張力の周期的な変化を再現する分子動力学シミュレーションコードを開発し,チャンネルタンパク質,コレステロール,イオンを含む脂質膜分子モデルに応用した.これより,張力変動下での,脂質膜での孔構造の形成,チャネルタンパク質の不感受性,イオンの孔構造透過パターンの変化,コレステロール・リン脂質膜の相変化を明らかにした.さらにin vitro超音波ニューロモジュレーション(NM)実験装置を開発し,装置における音場制御がNMが生じるより正確な超音波条件を見積もる上で重要であることを指摘した.本研究は,超音波による圧力変動および微小な流れと細胞膜との干渉の非平衡・非定常分子シミュレーション,チャンネルタンパク質・イオンを含む細胞膜分子モデルを開発し組み合わせることで,超音波下の分子レベルの膜構造変化,イオンの膜透過を調べ,さらにin vitroの超音波ニューロモジュレーション(NM)実験を行ってそれらを検証することで,理論と実験の両面から超音波NMの分子的機構を解明することを目的とした研究である.本年度は,ニューロンの細胞膜において豊富に存在し特徴的な役割を果たすコレステロールを含んだ脂質膜分子モデルを構築し,超音波下で生じると予想される膜の張力変化下での膜構造変化を分子シミュレーションによって調べた.これより,コレステロール濃度に依存して張力変化によって脂質分子とコレステロールがドメイン化することがわかり,このため前年度予想したイオンの膜透過性変化に関わる穴形成がコレステロール濃度によっては抑制される場合がある可能性を示した.また,初年度に開発した,超音波照射下の膜構造の周期的な変化を表現するコードを利用し,張力感受性チャネルタンパク質であるMscLを脂質膜に埋め込んだ分子モデルに対して周期的に張力を与える分子シミュレーションを行い,一定の振幅で高周波の張力変化ではチャネルの開放のような構造変化は生じず,一方で脂質膜部分に孔構造が形成されることがわかった.これにより超音波NMに必要な超音波下での細胞膜膜透過性変化にはチャネルタンパク質が開放されるよりも脂質膜に穴が形成されることが重要であることが示唆された.また,in vitro超音波NM実験に向けて昨年度開発したWell on water surface型の実験系の再現性を検証し,実験に使用する細胞ディッシュ内の培地高さのマイクロメートルの制御が重要なことを指摘した.本研究は,(i)超音波による圧力変動および微小な流れと細胞膜との干渉の非平衡・非定常分子シミュレーション,(ii)チャンネルタンパク質,イオンを含む細胞膜分子モデル,(iii)超音波刺激に応答する神経回路網モデル,を開発し組み合わせることで,超音波下の1分子レベルの膜構造変化,2イオンの膜透過,3電位差変化の伝搬を調べ,さらに,(iv) in vitroの超音波ニューロモジュレーション実験を行ってそれらを検証することで,理論と実験の両面から超音波ニューロモジュレーションの分子的機構を解明することを目的とした研究である.本年度は,超音波作用下における,イオンに対する細胞膜透過性変化を自由エネルギ理論に基づいて調べるため,超音波によって細胞膜に生じると期待される孔構造の有無による,脂質膜中およびその近傍のカリウムイオンの平均力ポテンシャル(PMF)プロファイルをバイアスサンプリングMDシミュレーションと統計学に基づいた自由エネルギ計算手法の一つであるWHAM法によって計算した.これにより孔構造がない場合,膜中央部でのPMFの値が約130 kJ/molであったのに対して,孔構造がある場合は,孔構造内と水分子層とでPMF値の差がほとんどないことがわかった.

さらに,昨年度構築した膜を隔ててイオン濃度が異なる二段脂質膜モデルを改良し,孔構造を有する二段脂質膜モデルを構築し,この系に対して初年度に構築した超音波照射下での膜構造の周期的な変化を表現するコードを適用して計算を行った.これよりイオンの孔構造通過パターンへの周期的な膜構造変化の影響を解明し,その成果の一部を,日本機械学会2012年度年次大会において発表した.上記の結果より,超音波照射によるイオンの膜透過が予測されたため,この現象を実験的に検証するためのイオンの膜透過測定装置を開発した.本研究に使用している計算機が高速化し,そのためパラメトリックな計算を同時並行で行うことが容易になってきていることがあげられる.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究に使用している計算機が高速化し,また計算コードのアルゴリズムやパラメータ推定のための新しい理論が発表されるなどしたことで,パラメトリックな計算を同時並行でかつ効率的に行うことができるようになってきていることがあげられる.神経細胞活動の電気回路モデルの構築に関しては,研究対象が新しく未知の点が多いため,本分野の専門家である,大阪大学基礎工学研究科,野村教授などに研究ミーティングを依頼してアドバイスをいただきつつ,研究を推進していく予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。超音波によるイオンの膜透過計測に関しては研究対象が新しく未知の点が多いため,本分野の専門家である,大阪大学基礎工学研究科,馬越教授や荻准教授などに研究ミーティングを依頼してアドバイスをいただきつつ,研究を推進していく予定である.
消化管の粘膜免疫に関する研究-In vitro消化管モテルの作製を中心に-

従来、免疫臓器として、殆ど注目されていなかった消化管は、最近、特異な免疫機構を有し、免疫器官として重要な役割をはたしていることが認識されつつある。しかし、様々な抗原刺激との最初の接触点となる消化管上皮細胞と繊維芽細胞、各種白血球の局所免疫応答における相互作用については殆ど解明されていない。このことをふまえて1)抗原刺激の違いによる消化管上皮細胞から分泌されるケモカイン蛋白のパターンの違い、2)産生されたケモカインの生物学的活性の変化、3)消化管上皮細胞は、いかにしてantigen presenting cellとしてTリンパ球に抗原情報を伝達してゆくのか、4)従来よりその働きが全く解明されていないintra-epithelial lymphocyteが、この局所免疫反応及び抗原情報伝達の中でどのような役割を担っているのか、更に5)in vitro消化管モデルを作製して1)-4)の点について免疫学的のみならず、ケモカイン等が消化管上皮細胞膜に電気生理学的にどのような影響を及ぼすのか、以上の点について明らかにし、その臨床応用の可能性について研究、検討中である。今年度〔平成12年度〕は平成11年度までに得た下記のデータ、1)抗原刺激の違いにより、消化管上皮細胞が分泌するケモカインパターンには差があること、2)産生されたケモカイン蛋白は生物学的活性を持っていること、3)臍帯血中の単核球をstem cell factor,IL6、prostaglandin E2と培養することにより肥満細胞への分化が可能なこと、を更に補強する為、追加実験をおこなった。さらに腸管出血性大腸菌O157感染による溶血性尿毒症症候群後に胆道感染を繰り返し肝不全に至った症例を経験し、その病態解析と、毒素吸着剤の有用性の検討を行った。これらの結果をふまえ、現在更に効率よく肥満細胞に分化誘導、かつ長期培養が可能なサイトカインの組み合わせを検討中で、よりin vitroに近い消化管モデル系の作製に全力をあげている。このことをふまえて1)抗原刺激の違いによる消化管上皮細胞から分泌されるケモカイン蛋白のパターンの違い、2)産生されたケモカインの生物学的活性の変化、3)消化管上皮細胞は、いかにしてantigenpresenting cellとしてTリンパ球に抗原情報を伝達してゆくのか、4)従来よりその働きが全く解明されていないintra-epithelial lymphocyteが、この局所免疫反応及び抗原情報伝達の中でどのような役割を担っているのか、更に、5)in vitro消化管モデルを作製して1)-4)の点について免疫学的のみならず、ケモカイン等が消化管上皮細胞膜に電気生理学的にどのような影響を及ぼすのか、以上の点について明らかにし、その臨床応用の可能性について研究、検討中である。今年度〔平成10年度〕は以下に述べるデータを得た。1)抗原刺激の違いにより、消化管上皮細胞〔T8 4,HT2 9,CaCo2等〕が分泌するケモカインパターンには差があること、すなわち細菌感染の場合はCXCケモカイン優位に、ウイルス感染の場合はCCケモカイン優位に産生されていること。