hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核融合炉で使用後10年以内に再利用可能な低放射化バナジウム合金の開発

本研究では、(1)長半減期の核種を生成する有害放射化不純物の低減、(2)同様に有害放射化合金元素Tiの濃度最小化、さらに(3)希ガスと揮発性の放射化不純物の除去を検討した。(1)では、有害放射化不純物のCoとMoを、従来よりそれぞれ50%及び90%除去することに成功した。(2)では、Ti濃度を従来の4 mass%から1 mass%に抑えても合金の延性が保たれる見込みを得た。(3)では、電子ビーム溶解精製による不純物元素Co, Ni, Cu, Al, Mnの濃度低減を実証した。Ar濃度は精製の有無に関わらず検出限界の10 mass ppm以下となり、溶解で容易に除去できることが明らかとなった。(1)高精製金属バナジウムの溶製と不純物分析核融合炉用に開発された低放射化バナジウム合金共通試料(V-4Cr-4Ti合金)NIFS-HEATに使用されている工業製品の高純度メタバナジン酸アンモニウムを出発材料とした。これをアルカリ溶解、ろ過、アンモニウム化沈殿により追加で精製した。追加精製を1回または2回行った。このうち、1回精製品を煆焼し五酸化バナジウムとした。五酸化バナジウムをアルミテルミット還元してAl-V合金とした後、真空中電子ビーム溶解で最終的に2 kgの高精製金属バナジウムを得た。長半減期の放射性核種を精製するAl, Mo不純物濃度の低下に成功した。このうち、Al減少は電子ビーム溶解中の蒸発によるもので、既に知られた挙動であり、新規性は無い。一方、Moについては本研究で新たに試みた追加精製により、15 wppmから3.6 wppmまで、すなわち1/4に低減できることを初めて実証した。さらに、還元前の五酸化バナジウムの段階ではMo濃度のV中換算等量は0.46 wppm及び< 0.2 wppmであることから、さらなる低減の可能性も示された。一方で、合金の機械特性を劣化させるO不純物が従来の5倍となってしまった。O不純物を増加させないで放射化不純物を下げる技術の確立が必要である。(2)低Ti濃度合金の作製及び基本特性の評価Tiは機械特性を劣化させるO不純物をTi-O析出物として無害化する役割があるため、上記のとおりO不純物が5倍となってしまった状況では、低Ti化はできない。そこで、合金の評価よりもO不純物の混入減の特定に集中した。その結果、O不純物汚染はアルミテルミット還元の段階で起こっており、還元のための反応容器を変えることによってAl-V合金の段階でO不純物汚染が抑えられることを確認した。今後はこのAl-V合金を用いて再度高精製金属バナジウムを製作する。本研究では、放射化の大きいいくつかの金属不純物と、機械特性を劣化させる非金属不純物の低減が両立して初めて目的が達成できる。金属バナジウム試作の段階で、前者においては極めて良い結果が得られたものの、想定外の非金属不純物汚染が起こったため、後者と両立させることはできなかった。その改善の見通しは得られたものの、原因の特定のため追加的な分析試験と不純物の輸送の検討に時間を要し、本格的な核融合炉用合金試作までは達しなかった。前年度は高精製金属バナジウムの溶製を行い、長半減期の放射性核種を生成するモリブデンの低減に成功したものの、バナジウム合金の機械特性を劣化させる酸素不純物が従来の5倍となってしまった。アルミテルミット還元が不十分であったことが酸素不純物の増加の原因であることを明らかにし、低モリブデン濃度と低酸素濃度が両立した高精製Al-V合金の作製までを行った。今年度は高精製Al-V合金から高真空電子ビーム溶解により高精製金属バナジウムを製作した。高精製バナジウムに高純度クロム、高純度チタンを低下し、それぞれの濃度を系統的に変化させた18種類のモデル合金をアーク溶解により作製した。アーク溶解ボタンを真空封入し、熱間鍛造の後、冷間圧延を行って組織観察用試験片、硬さ試験片及び引張試験片を作製した。まず、加工後の熱処理による硬さの回復と再結晶特性を明らかにした。低放射化のためにチタン濃度を従来の4%から1%に減らした合金においても、従来同様1200°C熱処理材では1000°C熱処理材と比較して硬化を示した。従来の4%チタン合金における研究から、これは10001200°CではTi-CON析出物が分解し、進入型不純物による固溶硬化が大きくなっていく過程を示している。すなわち、チタンを減らした合金においても1000°Cまでチタンがスカベンジング効果を発揮する挙動は変わらず、合金の延性が保たれることが期待できる結果を得ることができた。一方、揮発性の放射性不純物の除去について検討するため、バナジウム合金をAr中アーク溶解で再溶解し、Arを含有する試料を製作した。一方、同じくAr中アーク溶解にて、揮発性不純物であるMnを0.01%及び0.1%添加した試料を作製した。これらの合金を高真空中電子ビーム溶解による精製実験を行った。前年度は高精製金属バナジウムの溶製で予期せぬ酸素不純物上昇が起こり合金試作が遅れてしまったが、その後の試作法の改良により遅れを取り戻した。

チタンを従来の1/4まで減らしても、ほぼ同様の加工後回復、再結晶特性を示すことが分かり、当初の目論見どおり低放射化と機械特性維持の両立が期待できることを示した。本研究では、(1)放射化で長半減期の核種を生成する有害放射化不純物の低減、(2)同様に有害放射化合金元素Tiの濃度最小化、さらに(3)Ar, Mn等の希ガスあるいは揮発性不純物の除去を検討した。(1)に関しては、有害放射化不純物のCoとMoを、従来のバナジウム合金NIFS-HEAT-2と比較してそれぞれ50%及び90%除去することに成功した。一方、Alは増加したが、これは真空中電子ビーム溶解を十分にすれば低減できる見込みである。Nbも増加を示したが、合金化前の純Vの段階ではその濃度は低く、合金のCr濃度とともにNb濃度が上昇することから、今回用いたGD-MS分析ではArグロー放電で妨害イオン(53Cr-40Ar)+が生成し、93Nb+の質量ピークを見かけ上増加させている可能性がある。増加がみかけのものなのかどうかは、他の分析手法で確認する必要がある。(2)については、Cr, Ti濃度を系統的に変化させた高純度の合金を製作し、Ti濃度を従来の4 mass%から1 mass%に抑えてもスカベンジング効果により合金の延性が保たれる見込みを得た。一方、Ti濃度を下げると強度は低下するが、Cr濃度の増加で補えることも明らかになった。(3)については、電子ビーム溶解による精製実験を行い、不純物元素Co, Ni, Cu, Al, Mnについては濃度の確認ができた。これらの濃度減少量はバナジウムの融点における蒸気圧により説明できることがわかった。一方、蒸気圧の小さいMoは精製前の濃度を基準として10%程度の濃縮が観測された。溶解前後の重量測定によると、母相合金の蒸発量が元の重量の約10%であり、Moの濃度上昇は母相の蒸発による濃縮によって説明できる。合金中のAr濃度は精製の有無に関わらず検出限界の10 mass ppm以下となり、溶解で除去することは容易であることが明らかとなった。本研究では、(1)長半減期の核種を生成する有害放射化不純物の低減、(2)同様に有害放射化合金元素Tiの濃度最小化、さらに(3)希ガスと揮発性の放射化不純物の除去を検討した。(1)では、有害放射化不純物のCoとMoを、従来よりそれぞれ50%及び90%除去することに成功した。(2)では、Ti濃度を従来の4 mass%から1 mass%に抑えても合金の延性が保たれる見込みを得た。(3)では、電子ビーム溶解精製による不純物元素Co, Ni, Cu, Al, Mnの濃度低減を実証した。Ar濃度は精製の有無に関わらず検出限界の10 mass ppm以下となり、溶解で容易に除去できることが明らかとなった。既に低放射化不純物、低O濃度を両立させるバナジウム製作工程について見通しを得ているので、早急に高精製金属バナジウムを製作し、さらに低濃度Ti合金を試作する。平成27年度に予定していた基本特性の評価に加え、平成28年度に予定していた揮発性不純物の除去に関する研究についても実施する。チタン濃度を下げても合金の延性を確保できる見通しを得たが、チタンの固溶強化が失われるために強度低下が懸念される。そこで、低放射化特性を損なわず固溶強化が見込めるクロム濃度の増加で強度低下を補うことを考える。今後は、強度、延性を引張試験により評価し、従来材と同様の機械特性を維持しつつ、低チタン化することを目指す。
組織の老化を評価する画期的かつ簡便な手法の構築

本研究は、組織の老化について、熱処理による細胞骨格の崩壊やDNA切断を指標に評価する系を構築することを目的としている。本年度は、1.年齢の異なるヒト皮膚細胞の培養、2.ヒト皮膚細胞でヒストンH2AXリン酸化(γ-H2AX)を生成させる熱処理条件の検討、3.マウスを使用した実験を行うためのリンパ球培養細胞を用いた熱処理条件の検討を行った。1.年齢の異なるヒト皮膚細胞の培養:ヒト皮膚細胞ASF-4-1はPDL(Population doubling level)が34のものを購入し培養した。PDLが57になると細胞が老化し増殖しなくなったので、PDL40程度の細胞と、PDL5055程度の老化した細胞を使用し、今後の比較実験を行うことにした。2.ヒト皮膚細胞でγ-H2AXを生成させる熱処理条件の検討:ASF-4-1細胞に熱を38-43°C、30分間暴露し、γ-H2AXの生成をウエスタンブロッティングで検出した。40-42°Cでγ-H2AXの誘導が強く認められたので、今後、41°Cを使用して、年齢の違いによる反応を検討する予定である。3.リンパ球培養細胞を用いた予備的検討:老化したマウスを使用して、今後実験を進める予定であるが、採取する組織は、最も簡便に採取できる血液細胞が第一候補となる。そこで、血液細胞における検討の可否について、ヒト前骨髄性白血病細胞であるHL-60における熱作用後のγ-H2AXの生成を検討した。HL-60細胞では、41-44°Cで顕著なγ-H2AXの誘導が認められた。以上の結果から、次年度は年齢の異なるヒト皮膚細胞でのγ-H2AX誘導の違い、それに細胞骨格アクチンの崩壊がどのように関わっているのかを解析する。また、3.の結果から、リンパ球でも熱作用後のγ-H2AXの生成を検出することが可能であることが示唆され、次年度はin vivo実験を進めていく。年齢の異なる細胞の準備、熱処理条件の決定などは予定通り進んだ。当初の予定では、始めに老化によるアクチンの量を検討することにしていたが、次年度行うこととして、先に、in vivoの実験を見据えて、リンパ球細胞を用いた熱処理条件の設定などの予備実験を行った。各PDLで液体窒素保存が完了したヒト皮膚細胞ASF-4-1を用いて、γ-H2AX生成の老化による差異、そのメカニズムについて検討を行う。特に、老化によるアクチン骨格の変化とDNase Iの遊離との関連に焦点をあて解析していく。平行してin vivoの実験を進める。既に、リンパ球でも熱作用後のγ-H2AXの生成を検出することが可能であることが示唆されているので、マウス血液、脾臓リンパ球を使用して検討を行っていく。
ショウジョウバエにおけるポリコーム群及びトリソラックス群の核内動態の解析

ポリコーム群およびトリソラックス群はショウジョウバエのホメオティック変異の研究から発見され、現在では、発生、形態形成、細胞増殖、エピジェネティック制御など幅広い生命現象に関わっていることが示されつつある。ポリコーム群は不活性クロマチン状態の維持に関わるヒストン修飾、トリソラックス群は遺伝子の活性化に関わるヒストン修飾という役割をもち、互いに拮抗することによって遺伝子の発現が制御されている。当初、本研究では、ショウジョウバエの胚および羽の発生過程におけるポリコーム因子の、FRAP解析を用いた核内動態についての解析を主な目的に掲げたが、同様の実験がArndt-Jovinらによって報告された。そこで、ポリコーム群およびトリソラックス群によって調節されるヒストンにおける修飾状態と、ゲノム領域についての関係に焦点を絞り研究を進めた。具体的には、発現が活性化される遺伝子または不活性化される遺伝子領域のヒストン修飾の関係を明らかにするために、クロマチン免疫沈降法(ChIP)を用いた解析を行った。これまでの報告ではヒストンH3のリジン4番目メチル化は一括りに転写活性を示す指標とされたが、本研究によって、メチル化の修飾の数(モノ・ジ・トリ)によって、結合する遺伝子領域の傾向が少しずつ異なることが示唆された。同様にアセチル化でも、プロモーター領域に結合する修飾と、活性化している遺伝子領域全体に渡って結合する修飾があることがわかった。また、ヘテロクロマチンの指標であるヒストンH3リジン9番目のメチル化は、不活性化修飾に特異的に結合することを確認した。これらの結果をまとめた論文は現在、投稿準備中である。また、クロマチン免疫沈降の技術を踏まえ、さらにヒストンの修飾をゲノムレベルで明らかにするために、タイリングアレイによる解析を行っている。複数の抗体で良好な結果を得ており、こちらも論文投稿に向けて準備中である。今後、ChIP-タイリングアレイを用いるヒストン修飾とポリコーム群・トリソラックス群との関係、及びその発生・分化に伴うダイナミクスを明らかにしたいと考えている。ポリコーム蛋白質群はショウジョウバエのホメオティック変異の研究から発見され、現在では、発生、形態形成、細胞増殖、エピジェネティック制御など幅広い生命現象に関わっていることが示されつつある。近年、ポリコーム蛋白質群は、不活性クロマチン状態の維持に関わるヒストン修飾という役割を持つことが明らかになってきた。ポリコーム蛋白質群は大きく2つのグループに分けられ、EED-EZH2複合体はヒストンH3K27のメチル化に、もう一方のPRC1複合体はヒストンH2A-K119のユビキチン化に働くことが示された。当初、本研究では、ショウジョウバエの胚および羽の発生過程におけるポリコーム因子の、FRAP解析を用いた核内動態についての解析を主な目的に掲げたが、同様の実験がArndt-Jovinらによってごく最近になって報告された。そこで現在は、ポリコーム蛋白質群が修飾するヒストンと、不活性クロマチン領域について焦点を絞り、研究を進めている。具体的には、まず不活性クロマチン領域とヒストン修飾の関係を明らかにするために、クロマチン免疫沈降法の技術の条件検討を行った。これまでにメチル化・アセチル化などを認識するヒストン修飾抗体を用いて良好な結果を得ている。そこで、ポリコーム蛋白質とヒストンの修飾をゲノムレベルで明らかにするために、それらの抗体を用いたタイリングアレイを計画中である。
抗がん剤投与モデル動物を用いた精神機能変化および中枢神経新生への影響

【研究目的】がん患者は再発の不安、治療の後遺症、社会復帰の問題と多くのストレス体験を患者に強いる。一方、うつ病の病態には中枢における神経新生の抑制作用が関与していること知られている。これら報告から「抗がん剤」投与は中枢神経系において、神経新生を抑制し、その結果「感情障害」への進展につながると考えられる。さらに、この神経新生作用には脳由来神経栄養因子(BDNF)の関与が知られている。このBDNFは血小板に豊富に存在している。抗がん剤投与は骨髄抑制を誘発し、その結果、血小板減少によって末梢BDNF量を低下させ、中枢神経新生を抑制し、感情障害の発症に寄与している可能性が考えられる。そこで、本研究では抗がん剤による精神機能(うつ状態、無感状態、不安、認知機能)と神経新生への影響を検討するために、ラットを用い行動薬理学的および免疫組織化学的に検討し明らかにする。【研究成果】Doxorubicinおよびcyclophosphamide投与により情動性や認知記憶力低下が認められた。また、海馬新生細胞数が有意に減少した。さらに、血清BDNF量は抗がん剤投与により有意に低下した。【結論】抗がん剤投与により精神機能障害および認知機能低下が認められた。これらの作用は海馬細胞増殖抑制との関連が示唆された。さらに、血清BDNF量低下による中枢へのBDNF供給低下が示唆され、組織や神経損傷のさらなる亢進により精神症状が誘発されることも考えられた。本研究の推進は抗がん剤による精神機能障害の解明につながり、がん患者のQOL向上に寄与できると考えられる。
アジア諸大学との教師教育カリキュラム共同開発に用いる遠隔授業システム設置の調査

本学と学術交流協定を結ぶ大学などとの教職を志望する学生たちが異文化間交流を行い、国際理解と国際コミュニケーションの資質を育成するカリキュラムを開発するため、東南アジア諸国の教員養成系大学の学生と異文化間交流や共同授業を行うために用いるテレビ会議システムの設置に関する調査研究を行った。調査対象は、中国・タイ・ネパール・フィリピンの大学・硫究機関である。予定していたミャンマーヘの調査は、政策的な理由から中止した。方法は、調査対象国へ研究代表者および研究分担者が渡航して、ビデオテレビ会議システムの設置の可能性を次の項目によって調査・検討した。通信回線では、通信回線の状況、設置の費用負担や期間、政策との関係・各種費用、時差など、ハード面では、大学の設備・機器保有状況、ビデオ会議システム(購入/貸出)、カメラ、大型TV、現地価格、ビデオ信号の形式(NTSC/PAL)、日本からの持込の可不可、電源事情など、ソフト面では、設置教室、エアコン、大学責任者の対応、技術専門スタッフ、附属実験学校の有無などである。即通信可能な整備状況にある大学については、日本から機材を持込み、本学から実験由に接続を試みた。また、タイ・ネパール・フイリピンから、当該機関の共同研究者を本学に招聘して、ビデオ会議システムの設置方法の研修、および、教師教育カリキュラム作成の検討セミナーを持った。その結果、中国・タイ・ネパール・フィリピンおよびミャンマーの5カ国について、ビデオ会議システムの設置の可能性について詳細に調査し、それぞれの状況に応じたシステム構成が選択できた。また、フィリピン大学の教員養成カリキュラムを中心に、遠隔授業システムを用いた国際理解教育の内容を盛り込んだ教師教育カリキュラムのモデルを検討できた。さらに、初等中等教育における国際理解教育の設定の可能性を検討するために、タイ国の新しい学習指導要領を英訳した。
実用型レーザ誘導方式深穴加工ロボットの開発

無制限に深い穴の加工が可能なロボットを設計・製作した.ロボットはレーザ光線で真直に,また曲率のある曲線に沿って誘導が可能である.ロボットはカウンターボーリングヘッド,アクチュエータユニット,ビルトイン方式モータ,アクティブローテーションストッパおよび送りユニットから構成される.本研究では次のような成果が得られた.1.加工精度向上の観点から切削領域およびビルトイン方式モータでの発熱を調べた.モデル工具を用いた旋盤実験で,切削領域(直径20mm)の平均温度上昇は60rpmおよび270rpmで,それぞれ2°Cおよび25°Cであった.加工は直径110mmの円筒内面で行い,切込みおよび送りを,それぞれ0.5mm,0.05mm/revで一定とした.工作物は,ジュラルミン(A2017-T4)である.ビルトイン方式モータでの温度上昇は,回転開始45分で定格回転数60rpmおよび最高回転数80rpmでそれぞれ17°Cおよび23°Cであった.2.ローリング自動修正機能付き送りユニットを,ロボットのローリングを止めるアクティブローテーションストッパおよび送りを与える送りユニットに分離して製作し,個別に行った性能試験を行った.アクティブローテーションストッパの回転速度は0.15°/sであった.送りユニットの移動速度は0.14mm/sであった.3.ロボット本体の誘導に関しては,現在事業化可能な状態にある実用型レーザ誘導方式深穴加工工具を用いて調べた.ロボットの姿勢を高精度に検出するための方法を考案し,直線および曲線に沿って誘導することが可能になった.4.上記性能試験に基づき,ロボット本体のカウンターボーリングヘッドおよびアクチュエータユニットの設計を改良し製作を終了した.ロボット本体は,ローリング防止装置を用いて実験ができる状態にある.無制限に深い穴の加工が可能なロボットを設計・製作した.ロボットはレーザ光線で真直に,また曲率のある曲線に沿って誘導が可能である.ロボットはカウンターボーリングヘッド,アクチュエータユニット,ビルトイン方式モータ,アクティブローテーションストッパおよび送りユニットから構成される.本研究では次のような成果が得られた.1.加工精度向上の観点から切削領域およびビルトイン方式モータでの発熱を調べた.モデル工具を用いた旋盤実験で,切削領域(直径20mm)の平均温度上昇は60rpmおよび270rpmで,それぞれ2°Cおよび25°Cであった.加工は直径110mmの円筒内面で行い,切込みおよび送りを,それぞれ0.5mm,0.05mm/revで一定とした.工作物は,ジュラルミン(A2017-T4)である.ビルトイン方式モータでの温度上昇は,回転開始45分で定格回転数60rpmおよび最高回転数80rpmでそれぞれ17°Cおよび23°Cであった.2.ローリング自動修正機能付き送りユニットを,ロボットのローリングを止めるアクティブローテーションストッパおよび送りを与える送りユニットに分離して製作し,個別に行った性能試験を行った.アクティブローテーションストッパの回転速度は0.15°/sであった.送りユニットの移動速度は0.14mm/sであった.3.ロボット本体の誘導に関しては,現在事業化可能な状態にある実用型レーザ誘導方式深穴加工工具を用いて調べた.ロボットの姿勢を高精度に検出するための方法を考案し,直線および曲線に沿って誘導することが可能になった.4.上記性能試験に基づき,ロボット本体のカウンターボーリングヘッドおよびアクチュエータユニットの設計を改良し製作を終了した.ロボット本体は,ローリング防止装置を用いて実験ができる状態にある.本研究の目的は,無制限に深い穴を高精度で加工できるロボットを開発することである.ロボットは,カウンターボーリングヘッド,前部アクチュエータユニット,ビルトイン方式モータ,後部アクチュエータユニットおよびロボットのローリング自動修正機能付き送りユニットから構成される.本年度はロボットの開発に関し次の5点で実績を残した.1.ロボットを,ローリング自動修正機能付き送りユニットをローリングの自動修正を行うローテーションストッパおよび送りユニットに分離した形で製作した.2.カウンターボーリングヘッドをビルトイン方式モータで駆動できた.駆動時のビルトイン方式モータの発熱温度は,回転開始45分で定格回転数60rpmおよび最高回転数80rpmでそれぞれ17°Cおよび23°Cであった.3.ローテーションストッパおよび送りユニットを,圧電アクチュエータおよびレバーを用いるインチウォーム方式で動かすことができた.ローテーションストッパの最高回転速度は0.15°/s,送りユニットの最高移動速度は0.14mm/sであった.4.姿勢検出法および誘導法がほとんど同じレーザ誘導方式深穴加工工具およびレーザ誘導方式深穴評価プローブでの穴加工実験および測定を通し,ロボットを誘導しながら穴加工が行える見通しが立った.5.モデル工具を用いた旋盤での直径110mm筒の中ぐり加工実験で,切削領域直径20mm円内の平均温度上昇は回転数60rpmおよび270rpmで,それぞれ2°Cおよび25°Cであった.被削材はジュラルミン(JIS A2017-T4)で,切り込みおよび送りをそれぞれ0.5mm,0.05mm/revで一定とした.本研究の目的は,無制限に深い穴を高精度で加工できるロボットを開発することである.

ロボットは,カウンターボーリングヘッド,前部アクチュエータユニット,ビルトイン方式モータ,後部アクチュエータユニットおよびロボットのローリング自動修正機能付き送りユニットから構成される.本年度はロボット本体の誘導に関する実験を,事業化のレベルまで達しているレーザ誘導方式深穴加工工具を用いて行い,次のような成果が得られた.1.ロボットの姿勢を高精度に検出するための方法を考案した.ロボット本体のローリングおよび姿勢(X, Y両方向変位)をオフセンターにセットしている2個のセンサでそれぞれ検出している.ローリング検出用センサは,ローリングがなく変位のみが生じても出力が生じる.一方,姿勢検出用センサは変位がなくローリングのみが生じても出力が生じる.すなわち信号の干渉が生じている.この干渉を取り除き真のローリングおよび姿勢を検出する方法を考案した.2.ロボットの誘導精度を,誘導軸を設定軸(主軸回転中心軸)に高精度で合わせる方法を考案することにより向上することができた.さらに,カウンターボーリングヘッド,姿勢制御用アクチュエータユニットおよびビルトイン方式モータの改良を行い実用型のロボット本体を製作した.その結果,ロボットがローリング自動修正機能付き送りユニットのかわりに,ローリング防止装置を用い工作物を深穴加工機のテーブルで送る形で使用可能になった.ローリング自動修正機能付き送りユニットに関しては,次のような経緯で設計の段階にとどまり製作を控えている.ローリング自動修正機能付き送りユニットを,ロボットのローリングを止めるアクティブローテーションストッパと送りを与える送りユニットに分離して製作した.個別に性能試験を行った結果,十分機能を果たすまでには至らなかった.もう少し開発のための時間が必要である.
心身障害児教育に向けた高精度脳機能検査システムの開発

近年、障害児の多くに何らかの脳機能障害がみられている中で、個々の子どもの特性に合わせた教育が求められていることに対応するには、個々の障害児の脳機能を正確にかつ客観的に知ることが望ましい。脳機能の計測方法は、最近に到って著しい進歩を始めており、臨床応用に向けて様々な計測機器の開発が進められている。そこで、本研究では、障害児教育に有用で使いやすい脳機能検査システムを開発し、障害児教育の充実と発展に寄与することを目的として行われた。すなわち、可塑性に富む子どもの脳機能は、正確な情報に基づく適切な療育や教育により、大きな発達を遂げる可能性を秘めていると考えられるため、脳機能を高精度に計測し、それを基にした指導を行うとともに、随時指導が脳機能に及ぼす効果についても計測して、常に適切な指導方法・内容にしていくことができるために使えるようなシステムの開発を目指した。このために、3つの方法を選択した。1つは、従来からの蓄積が豊富な脳波であり、次に、空間分解能と時間分解能が高いfMRIであり、さらに、装置や操作が比較的簡便で時間分解能が高い近赤外線分光法である。これら3つの方法のそれぞれについて障害児の脳機能を計測できるように機器の改良と開発を進めると同時に、これらを有機的に組み合わせて高精度の計測が行いうるようにシステムとして構築する開発も行った。その結果、これら3つの方法のどの組み合わせでも同時記録が可能となり、認知過程の検査に欠かせない視覚刺激装置や聴覚刺激装置を開発した。脳機能計測の結果を分かり易く画像化して表示し、誰でも直感的に理解しやすいシステムとなるような開発も行った。試験的な計測において、視覚野や運動野の活性化、および刺激の違いや意識水準の違いによる差を明らかにすることができた。人が生命を維持し、活動し、休息するあらゆる側面において極めて重要な役割を担っている器官である脳の機能が測定できれば、心身障害児教育における応用の範囲は広く、その効果は計り知れない。そこで、本研究では、脳機能を高精度で計測する手段として、現在開発が進んできているダイナミック脳機能MRIという新技術と確立された脳機能の測定手法である脳波の総合的な応用によって、高精度な脳機能測定システムを開発することを目的としている。本年度は、ダイナミック脳機能MRIと脳波を同時記録する手技をまず確立することを目指した。MRI装置の高磁場で安定した脳波記録をとるため、試験的記録を重ねてデータをデータレコーダに記録し、高性能ワークステーションを用いて詳細な解析を行って原因を究明し、専用の電極、リ-ド線、誘導方法、ノイズ対策などの、試作・試行を重ねた。現時点で、これらの専用部品装置を用いることにより、若干のア-ティファクトは入るものの、実用レベルの脳波記録がMRI撮影と同時にできる段階にきている。一方、脳波記録装置を稼働することによるMRI画像への影響については、同時に試験と解析を行った。その結果、電源の問題が明らかとなり、交流安定化電源を導入することによって、撮影画像の歪みを改善した。また、高周波ノイズに対しては、非磁性の専用のノイズ処理装置を試作中である。それに加えて、磁場に影響を与えない、専用の電極、リ-ド線を開発し、脳波記録と同時に撮影した際の画像のア-ティファクトを除去した。これらの機器・手技の開発により、時間的・空間的に高精度の脳機能測定が実用的な水準に近づき、現在は、健康成人を対象にして、意識水準による脳機能変化を中心に、実際の脳機能の計測を行い、装置の安定性や精度のテストを開始している。

本年度は、ダイナミック脳機能MRIに新たにRF信号発生装置を導入して、撮影画像の制度と安定性を向上させ、同時に、様々な精神活動時の脳機能を測定するため、視覚系および聴覚系を通した課題を与えられるような装置を導入・開発して実際に健康成人被験者に用いて試験し、改良を加えてきた。また、本年度から、血行動態モニタ装置を用いて日立製作所中央研究所で開発した近赤外線スペクトロスコピーによる脳内の血行動態の計測を併せて行い、fMRIや脳波所見と比較検討して脳の活性メカニズムを多面的に検証していくことを試行してきた。脳機能の基礎的な状態変化である睡眠覚醒の記録を、上記の脳波、fMRI、近赤外線分光法によって計測してきたが、FMRIではEPIによる撮影時の音が115dbと高いことが主な原因となり、被験者が安定した深い睡眠に到らないことが多く、このため、音刺激装置と一体かした防音装置を開発してきたが、約35db耳における撮影音を下げることに成功した。この水準ではまだ不十分なので、アクティブ消音装置の併用に向けて開発を続けている。また、聴覚系を通しての課題遂行に関しても、撮影音が問題であることが明らかとなり、この防音機能と併せた音刺激装置を開発して試験を続けており、現在では実用に近づいてきており、様々な手段によって、合計で55db撮影音を低下させうる段階にきている。主として視覚系を通した高度脳機能賦活については、実用的な装置が完成し、「物を見ている状態」および「実際には視覚刺激がなく、物を見ようとしている状態」という2条件を中心に5例の健康成人被験者での記録を得て、その結果を解析中である。本年度から新たに加えた脳機能測定技術である近赤外線分光法による、脳皮質の血液量、オキシヘモグロビン量、ディオキシヘモグロビン量の測定は、FMRIと平行して試行してきたが、測定が比較的簡便にできることもあり、6例の健康成人における睡眠覚醒記録と視覚刺激時の記録を行うことができた。得られたデータはまだばらつきが多いが、睡眠覚醒時には興味ある所見も得られたので、一部を学会で報告した。本年度はfMRIと脳波を同時記録して、脳機能検査において基本となる視覚領野と運動領野について試験的な計測を行って、それぞれ刺激による賦活を描出し、通常のMRIによる形態学的データと照合して賦活部位を詳細に同定した。この経過を通して、脳波とfMRIを同時記録するシステムの改良を行って、これについては特許申請を行うこととした。ただし、得られたfMRIのデータはS/N比が必ずしも十分でなく、なお改良の余地を残している。近赤外分光計測法については、S/N比を向上させ、また、24チャンネルの同時記録が可能なシステムとあり、そのための、光プローブの頭部への固定装置や視覚刺激装置の改良を行って、高精度で賦活脳部位を分かり易い画像として描出することに成功した。これは、現時点では世界的にみても報告がなく、画期的な成果である。試験的には動画を見ている時の脳の活性化部位の計測も行ったが、1例のみであり、確実な結果といえるまでには至っていない。しかし、今後自然な条件で人間が視覚映像を認知する場合の脳機能を計測しうる可能性を示したもので、発展の余地の大きい計測手技を確立した。また、視覚刺激の全くない暗黒条件においても、開眼してものを見ようとすると、視覚領野が軽度賦活され、LEDのフリッカーやビデオ映像として賦課した同心円型のパターンリバーサルの視覚刺激によって、より強く視覚領野が賦活されることが分かった。
歯の非齲蝕性硬組織欠損(楔状欠損)と下顎隆起の成因に関する総合的研究

現代日本人の上顎中切歯(I)276本、および上顎犬歯(C)179本において楔状欠損(NCCL)の分類基準を作成し、発現頻度を調べた。Iの38%、Cの63%にNCCLが認められた。IでもCでも唇側面に最も多くNCCLが認められた。NCCLの形は、矢状断面の輪郭と表面の輪郭によって分類した。Iでは、円弧と帯、円弧と三日月、円弧と楕円、くさびと三日月の4タイプが多く、Cでは、円弧と三日月、くさびと三日月、平面と帯の3タイプが多かった。NCCLの成因は歯種によって異なることが示唆された。下顎隆起の出現状況および、下顎隆起の発達程度(下顎隆起のクラスとサイズ)と環境要因(歯数、叢生の程度、咬耗の程度)の相関を調べた。資料は、縄文時代人、鎌倉時代人、近代日本人の骨格標本、現代日本人歯科患者、現代日本人学生、現代ニューギニア高地人の歯列石膏模型、である。資料の調査に先立ち、下顎隆起の有無および発達程度の判定基準を新たに設定した。どの集団においても、下顎隆起の出現頻度と出現部位に性差および左右差はなかった。縄文時代人の83.5%、鎌倉時代人の62.3%、近代日本人の64.8%、現代日本人患者の76.6%、現代日本人学生の72.0%、ニューギニア高地人の80.0%に、触診で感知しうる下顎隆起がみとめられた。下顎隆起の出現頻度は、縄文時代人では、第二小臼歯部と第一大臼歯部で最も多く、他の集団では、第一小臼歯部と第二小臼歯部で最も多かった。下顎隆起の出現部位の差は、第三大臼歯の有無と相関があることが示唆された。下顎隆起の発達程度は、咬耗の程度、年齢、歯数と正の相関関係にあり、叢生の程度負の相関関係にあることが示唆された。さらに、下顎骨の生体力学的分析によって、下顎骨内部の緻密質の密度が大きくなると、下顎隆起が生じやすくなることが示唆された。楔状欠損に関して、形質人類学的研究として以下のことを行った。現代日本人抜去歯を用いて、楔状欠損の出現状況を調べ、同時に楔状欠損の分類基準を設定した。上顎中切歯367本を観察した結果、約38%の歯に楔状欠損が認められた。楔状欠損の形態を、表面の輪郭と断面の形態で分類した結果、9個のタイプの楔状欠損が認められた。現在、同様の観察を、他の全ての歯種についておこなっている。下顎隆起に関して、形質人類学的研究として以下のことを行った。まず、近代日本人骨格標本(年齢11歳から64歳の93個体、男性51個体、女性42個体)を用いて、上顎および下顎骨内面の形態の観察を行った。観察した項目は、下顎隆起、口蓋隆起、舌下腺窩、顎下腺窩、顎舌骨筋線、オトガイ棘、顎舌骨筋神経溝、翼突筋粗面、そして口蓋隆起である。下顎隆起に関しては、発達程度を3段階に分類して、それぞれの出現頻度を調べた。

次いで、現代日本人大学生の上下顎石膏模型(年齢18歳から19歳の809個体、男性478個体、女性331個体)を用いて、下顎隆起および口蓋隆起の出現状況を調べた。さらに、パプアニューギニア高地人(18歳から44歳の52個体、男性26個体、女性26個体)の上下顎石膏模型を用いて、下顎隆起および口蓋隆起の出現状況を調べた。その結果、下顎隆起の出現頻度は、近代日本人で最も高く、パプアニューギニア高地人で最も低いことがわかった。ただし、発達した下顎隆起の出現頻度は、現代日本人で最も高く、パプアニューギニア高地人で最も低かいことがわかった。現在、現代日本人歯科治療患者の上下顎石膏模型を用いて、下顎隆起および口蓋隆起の出現状況を調べている。今後、これらの調査と疫学的情報をもとに、下顎隆起の成因について考察を行う予定である。昨年に引き続き、形質人類学的研究を行った。楔状欠損に関しては、現代日本人抜去歯を用いて、楔状欠損の出現状況を調べた。今年は新たに上顎犬歯(左側179本)についての観察結果を得た。その結果、切歯と犬歯では楔状欠損の出現状況(発現頻度、好発部位、好発する形態のタイプ)に違いが見られた。切歯においては、楔状欠損がみられた歯は全体の37.7%であったが、犬歯では全体の62.6%に楔状欠損がみられた。また切歯においては、比較的多くのタイプの楔状欠損が、比較的多くの面に現れたが、犬歯においては、限られたタイプの楔状欠損が唇側に偏ってみられた、という傾向がみとめられた。このことから、楔状欠損の成因は歯種によって異なる可能性が示唆された。今後も他の歯種について同様の観察を行う。また、これまでの調査結果をふまえ、楔状欠損の成因を解明するための疫学的調査および生体力学的研究を計画している。下顎隆起に関しては、現代日本人歯科治療患者の上下顎石膏模型(13歳から86歳の男性98個体、女性77個体、合計173個体)、および縄文時代の古人骨標本(15歳から50歳の男性35個体、女性22個体、性別が判定できない個体49個体、合計106個体)を用いて、下顎隆起の出現状況を調べた。その結果、縄文時代人においては全体の88%の個体に下顎隆起がみられ、現代日本人での値(71%)や現代ニューギニア人での値(80%)に比べて、下顎隆起の出現頻度が最も高いことがわかった。また、日本人や現代ニューギニア人においては、下顎隆起は第1小臼歯部に最も多く発現したが、縄文時代人では下顎隆起は第2小臼歯部に最も多く発現した。今後は、太平洋諸州団の上下顎石膏模型および、他の先史時代の人骨資料について下顎隆起の観察を行う。また、これまでの調査結果をふまえ、下顎隆起の成因を解明するための疫学的調査および生体力学的研究を計画している。下顎隆起の出現状況を、縄文時代人骨、鎌倉時代人骨、近代日本人骨、現代人大学生歯列石膏模型、現代人歯科患者歯列石膏模型において調べた。観察項目は、下顎隆起の出現頻度と出現位置、さらに、下顎隆起の出現状況に影響する環境要因と考えられている咀嚼力の指標としての、歯の本数、叢生の程度、歯の咬耗の程度である。その結果、下顎隆起の出現頻度は、縄文時代人で最も高く、次いで現代人歯科患者、現代人大学生、近代日本人の順に高く、鎌倉時代人で最も低かった。下顎隆起の出現位置は、縄文時代人においてのみ、他の集団と異なる傾向が見られた。歯の咬耗は、縄文時代人で最も程度が高く、次いで鎌倉時代人、近代日本人の順に高く、現代人歯科患者および現代人大学生で最も低かった。歯の本数は、現代人大学生で最も多く、次いで現代人歯科患者、鎌倉時代人、近代日本人の順に多く、縄文時代人において最も少なかった。叢生の程度は、現代人大学生で最も高く、次いで現代人歯科患者、近代日本人、鎌倉時代人の順に多く、縄文時代人で最も低かった。
重症急性膵炎における内分泌動態の解明

(目的)ラットタウロコール酸膵炎モデルを用いて内分泌細胞の機能変化を解析し、急性膵炎における内分泌動態を解明する。(対象と方法)タウロコール酸(TC)膵管内投与によるWistar系ラット膵炎モデルを作製。1%TC投与後1時間で膵を摘出、凍結切片によるGLUT2発現に関する検討を免疫組織科学的に行った。内分泌細胞機能変化を解析するためのin vitro実験系として、摘出した膵よりisletを単離し、グルコース刺激によるインスリン分泌能を検討した。(結果)TC投与による膵炎は病理組織学的に急性浮腫性膵炎であった。血清アミラーゼ、リパーゼ、血糖は有意に高値を示しており、急性浮腫性膵炎初期においても耐糖能障害が惹起されるものと考えられた。単離isletにおけるグルコース刺激によるインスリン分泌能をみると、膵炎群でインスリン分泌濃度は有意に低下していた。isletにおけるGLUT2発現に関する検討では、コントロール群、膵炎群ともにGLUT2はislet cellの細胞膜においてびまん性に発現を認め、両群間に差は認められなかった。(結語)急性膵炎で認められる耐糖能低下はインスリン分泌能の機能異常が一つの原因として考えられ、インスリンシグナル伝達系に何らかの障害が生じている可能性が考えられた。本研究の目的は、ラットタウロコール酸膵炎モデルを用いて内分泌細胞の機能変化を解析し、急性膵炎における内分泌動態を解明することにある。我々はまずWistar系ラットを用いてタウロコール酸(TC)を膵管内投与し膵炎を作製した。1%TC投与後1時間で膵を摘出、凍結切片を作製しGLUT2モノクロナール抗体を用いて免疫組織科学的検討を行いGLUT2発現に関する検討を行った。内分泌細胞の機能変化を解析するためのin vitro実験系として、摘出した膵よりisletを単離し、グルコース刺激によるインスリン分泌能を検討し、以下の結果を得た。(1)1%TC0.2ml膵管内投与により、膵は著明な浮腫をきたし、HE染色による病理組織学的検索では急性浮腫性膵炎の所見であった。血液生化学的検査結果により、血清アミラーゼ、リパーゼ、血糖は有意に高値を示しており、急性浮腫性膵炎初期においても耐糖能障害が惹起されるものと考えられた。(2)単離isletにおけるグルコース刺激によるインスリン分泌能をみると、3.3mmol/lの低濃度グルコース刺激では、コントロール群におけるインスリン濃度は1.21±0.69ng/islet/hourであったのに対し、膵炎群は0.46±0.14ng/islet/hourと有意に低下していた。また16.7mmol/lの高濃度グルコース刺激におけるインスリン濃度は、コントロール群3.08±1.41ng/islet/hour、膵炎群1.3±0.43ng/islet/hourであり、膵炎群でインスリン濃度は有意に低下していた。(3)isletにおけるGLUT2発現に関する検討では、コントロール群、膵炎群ともにGLUT2はislet cellの細胞膜においてびまん性に発現を認め、両群間に差は認められなかった。以上の結果から、急性膵炎で認められる耐糖能低下はインスリン分泌能の機能異常が一つの原因として考えられ、インスリンシグナル伝達系に何らかの障害が生じている可能性が推察された。本研究の目的は、ラットタウロコール酸膵炎モデルを用いて内分泌細胞め機能変化を解析し、急性膵炎における内分泌動態を解明することにある。昨年度まで、ラットタウロコール酸浮腫性膵炎モデルでは、isletの形態・GLUT2の発現に変化は生じないが、単離isletにおけるグルコース刺激インスリン分泌能は有意に低下していることを明らかにしてきた。本年度は、正常単離isletにトリプシンを添加し、急性膵炎のin vitro環境下におけるisletのインスリン分泌能の検討を行った。種々の濃度のトリプシン処理後の単離isletにおける、グルコース刺激によるインスリン分泌能はトリプシン濃度依存性に低下した。一方、高濃度(1%)トリプシン処理後の単離isletではトリパンブルーの取り込みは認められず、isletのviabilityは保たれているものと考えられた。

以上より、急性膵炎で認められる耐糖能障害はトリプシンなどの活性化された酵素により、islet内部環境の機能的変化、特にインスリンシグナル伝達系の障害が惹起されることによって生じている可能性が考えられた。本研究の目的は、ラットタウロコール酸膵炎モデルを用いて内分泌細胞の機能変化を解析し、急性膵炎における内分泌動態を解明することにある。昨年度まで、ラットタウロコール酸浮腫性膵炎モデルでは、isletの形態・GLUT2の発現に変化は生じないが、単離isletにおけるグルコース刺激インスリン分泌能は有意に低下していることを明らかにした。ラットタウロコール酸による浮腫性膵炎で認められる耐糖能障害はトリプシンなどの活性化された酵素により、islet内部環境の機能的変化、特にインスリンシグナル伝達系の障害が惹起されることによって生じている可能性を明らかにした。本年度は、急性膵炎時の好中球機能、およびGCSF投与時の好中球機能と膵内分泌動態の変化に注目し実験を行った。急性膵炎モデルにおけるG-CSF投与によって、血中と腹水中のCD11b陽性の好中球が上昇し、腹水中のCD32/16陽性の好中球が上昇した。G-CSFが好中球の遊走能と貪食能を増強することが考えられたが、膵内分泌動態の変化に及ぼす影響は今後の検討課題となった。
発達障害児の文字指導に関する基礎的研究:CAIにおける入力方式の検討

【研究目的】発達障害児に対して、パーソナルコンピュータを用い、その最小ハード構成(本体、ディスプレイ、キーボード)で見本合わせ課題を実施することを目的とした。その際の課題としては、文字を選択することを当初の目的とした。【方法】被験児:精神薄弱養護学校3年次在籍男児1名。大脇式でのIQは56。これまでの指導では、机上学習の形態で、絵カード-単語カード、ドット-数字カードの見本合わせ課題を行っている。これらの見本合わせ課題では、レパートリーによっては刺激等価性が獲得されている。行動特徴としては、カウンターを操作して数を表現することが可能であるなど、機械類に興味がある。手続き:1)装置(特にキーボードへの馴化)、2)選択反応の決定、3)見本合わせ課題の実施、を当初予定した。【結果および考察】キーボードへの馴化では、キ-に対して無差別に反応し、弁別的ではなかった。またキ-を押すとディスプレイへの表示が変わること自体が強化子として機能した。選択反応としては、できるだけ少数のキ-操作で比較刺激の選択ができるよう、2キ-操作で、あるキ-を押すことで選択対象の比較刺激がブリンクし、他のキ-で選択を決定することを予定していたが、ブリンク刺激の変化自体が強化機能を持ち、それだけにこだわることが予想されたので、手続きを変更した。机上学習で本児は数字の見本合わせを習得していたので、課題を文字から数字に変えた。またフルキーボードでは選択肢が多くなる、また他のキ-に反応してしまう可能性があったので、テンキーボードを使用した。その結果、ディスプレに表示したドットに対応して、テンキ-を選択することが可能になった。その後、フルキーボードを使用しても、その反応は維持された。つまり机上学習での課題を、パソコン上で再現することが可能になった。
第3元素を含むTi-Al系金属間化合物の耐酸化性およびその改善

金属間化合物TiAlは軽量高温護造用材料として期待されているが、高温耐酸化性が不十分である。TiAlを実用化する場合、諸性質改善のため第3元素を添加する可能性が高い。本研究の目的は第3元素を含むTiAlの耐酸化性を明らかにし、さらにその改善をはかることである。本年度はまず耐酸化性改善に有効とされているNbあるいはWを含むTiAlについて、これらの元素が耐酸化性にあたえる影響を検討した。試料は化学量論組成のTiAlあるいはAl濃度が50at%のTiAlにNbを最大20at%まで添加した合金、およびWを最大2at%まで添加した合金とした。酸化試験は主に900°Cおよび950°Cで行い、静止大気中での繰返し酸化とした。また、低酸素分圧下熱処理による耐酸化性改善効果についても調べた。Nbを含むTiAlの耐酸化性は2元系TiAlより良好であり、10at%程度までは添加量が増すほど酸化流量は小さくなる。さらに添加量が多くなり約15at%を超えるとTiO_2・Nb_2O_5も生成され、酸化増量は比較的大きくなる。NbによりTiAlの耐酸化性が改善される理由は主としてNbがTiO_2の成長を抑制することであるが、Al_2O_3を連続的な外部酸化皮膜とする効果もあると推測される。Nbの添加量が少ない場合には耐酸化性改善の程度は小さいが、これにさらに低酸素分圧下熱処理を施すことによってすぐれた耐酸化性が得られる。この低酸素分圧下熱処理による耐酸化性改善効果は2元系TiAlの場合よりも長時間続き、この結果もNbがAl_2O_3外部酸化皮膜の形成を促進することを示唆する。W添加もNbの場合と類似した結果を示すが、添加量2at%までの範囲では添加量の多いほど耐酸化性改善効果は大きい。W添加量合金に低酸素分圧下熱処理を施した場合も大きな耐酸化性改善効果が得られ、第3元素の添加と低酸素分圧下熱処理を複合させることはTiAlの耐酸化性改善の手法としてきわめて有効と考えられる。
Environmentally induced chiral optical force on nano particles

キラルな力は左右を区別する力である。普段の場合、キラル的な光圧は物質と照射光のキラル性から生まれる。本研究では、力を受ける物質も照射光もキラル性を有せず、物質の近所にあるナノ構造の方がキラル的な光学特性を有する。そのナノ構造は力を受けるナノ物質の環境だと考えられる。環境から生まれるキラル的な光圧を測定するため、我々は水中ナノ光ファイバの顕微装置を使い、横から一本のレーザービームを導入する。理論上、そのビームの変更により、ナノ光ファイバ表面上にトラップされた粒子は方向的な光圧を感じて、方向的に動く。環境から生まれるキラル的な光圧はナノ粒子を操作するための新たな道具になると考えられる。
ソフトインタフェースを活用した人間の内部状態推定手法に関する研究

本研究では,コントローラ操作とアバタ運動の関係(アバタ運動生成パターン)に多義性があるリズムコントローラを用いて,人間のアバタ運動生成パターンの変化から,間合いを保つ・壊すという人間の意図を先読みする間合い生成エージェントを開発し,人間が操作するアバタとの剣道対戦を実現した.そして,この対戦結果から,間合いを保つ・壊すという人間の意図が,アバタ操作ルールの変化に表現されている可能性があることを示した.以上より,リズムコントローラ(ソフトインタフェース)を活用することで,ユーザの内部状態(意図)の推定を実現する手がかりを得た.平成26年度は,リズムコントローラを用いて異なる状況で同じようなアバタ運動をさせる実験を行い,アバタを操作する際のコンテクストや被験者の意図の違いが,コントローラ操作データにどのように反映されているのか明らかにすることを目指して,研究を行った.具体的には,1決められた移動範囲内で,自身のアバタを自由に前後に動かす実験(前後移動実験),2自動で動くアバタに壁際に追い詰められた状況でこのアバタを避けながら自身のアバタを動かす実験(追い詰め実験),3二人がリーダーとフォロワーに分かれ,自由に動くリーダーの動きに合わせて,フォロワーが動くことで,互いの間で間合いを取りあう実験(リーダー・フォロワー実験)を行った.その結果,即興的に行為を創出することが必要になる状況(追い詰め実験とリーダー・フォロワー実験)では,コントローラの操作方法(コントローラ操作とアバタ運動の関係)が,回帰平面で近似されるのに対して,そのような必要がない状況(前後移動実験)では,コントローラの操作方法が,回帰直線で近似されることを明らかにした.このことは,コントローラの操作方法が状況に応じて柔軟に変化することを示すものである.さらに,リズムコントローラを用いて二人の被験者が間合いを取り合う実験を行った結果,間合いを保ち続けている際には,コントローラ操作方法が変化せず,それが被験者間で共有されること,間合いを保とうとする時と壊そうとする時では,コントローラ操作方法が変化することを明らかにした.以上の結果は,間合いを保つ・壊すという人間の意図をコントローラ操作方法から先読みできる可能性を示している.平成26年度の研究において,リズムコントローラにより操作するアバタを介して,人間同士が間合いを取り合う際に,相手と間合いを保つ場合と壊す場合では,異なるコントローラの操作方法を用いている可能性があることを明らかにしている.そこで,平成27年度は,人間のコントローラの操作方法の変化から間合いの生成に関する人間の意図を推定することが可能であるかどうかについて調べるため,人間のコントローラの操作方法の変化から人間の意図を先読みして動く間合い生成エージェントを開発し,人間との剣道対戦を行った.具体的には,人間のコントローラの操作方法を記録する定常運動モード,人間と一定の間合いを取り合う間合い運動モード,人間が間合いを壊そうする際に使用するコントローラの操作方法を使って接近した場合に後退する回避運動モード,人間が間合いを保とうする際に使用するコントローラの操作方法を使って接近した場合に前進して剣を振る攻撃運動モードの4つのモードを有する間合い生成エージェントを開発した.そして,このエージェントを用いて人間と剣道対戦実験を行った結果,エージェントの勝率は8割に達することが明らかになった.この際,間合い生成エージェントと対戦した人間は,「間合いを詰めようと思うのとほぼ同時に避けられた」,「うまく隙を突かれて負けた」とコメントしていた.これらの結果は,人間のコントローラの操作方法の変化から,間合いを保つ・壊すという人間の意図を先読みできる可能性があることを示すものである.以上より,コントローラ操作とアバタ運動の関係に多義性があるリズムコントローラ(ソフトインタフェース)を活用し,通常は潜在化されているユーザの内部状態を,インタフェース操作として外部に表現させることで,ユーザの内部状態(意図)の推定を実現する手がかりを得た.本研究では,コントローラ操作とアバタ運動の関係(アバタ運動生成パターン)に多義性があるリズムコントローラを用いて,人間のアバタ運動生成パターンの変化から,間合いを保つ・壊すという人間の意図を先読みする間合い生成エージェントを開発し,人間が操作するアバタとの剣道対戦を実現した.そして,この対戦結果から,間合いを保つ・壊すという人間の意図が,アバタ操作ルールの変化に表現されている可能性があることを示した.以上より,リズムコントローラ(ソフトインタフェース)を活用することで,ユーザの内部状態(意図)の推定を実現する手がかりを得た.平成26年度において,当初の研究計画通り研究を行い,アバタを操作する際のコンテクストや被験者の意図の違いが,リズムコントローラの操作方法(コントローラ操作とアバタ運動の関係)に表現されている可能性があることを明らかにしたため.共創システム平成26年度の研究より,間合いを保つ・壊すという人間の意図をリズムコントローラ操作方法から先読みできる可能性があることが分かったので,今後は,このことを検証するための研究を進めていく.実験システムのメンテナンスに使用した物品費が,当初予定よりも少なくなったため.実験における被験者に対する謝金と実験システムメンテナンスのための物品購入費,本研究の成果を国内外の学会,論文で発表するための旅費などに,本年度請求額と次年度使用額を使用する.