hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セマンティックビデオ編集システムに関する研究

[研究の意義,重要性]3年度目では,昨年度の研究に続き,セマンティックビデオ編集における最も重要な処理である画像セグメンテーションを中心により深く研究を行い,参照色分布入力からの画像セグメンテーションの問題を検討した.[研究内容]画像から特定の領域を切り出す画像セグメンテーションの問題において,画素単位に定義される尤度の代わりに,領域全体に対して定義される色分布の類似性を用いる手法が近年に提案され,その有効性が示された.しかし,抽出対象の正確な色分布が与えられることが前提とされたため,適用領域は極めて限定されていた.本研究では,この仮定を緩めるため,与えられた色分布が必ずしも正確ではなくても,それを手がかりに真の色分布と画像中の対応領域を同時に推定する手法を提案する.本研究の貢献は,色分布同士のBhattacharyya距離によって定義される新しいエネルギー関数を導入し,それを補助関数を用いてグラフカットで近似的に最小化するアルゴリズムを示したことにある.本研究の独特な点として,色分布のマッチングに基づく新しい画像セグメンテーション手法を提案する.色分布の類似度は分布間のBhattacharyya距離として定義されるが,その類似度を含むエネルギー関数は数学的に複雑な形式になるため,最小化手法は自明ではない.本研究では,Bhattacharyya距離の上界を表す補助関数を新たに導入することにより,上記のエネルギー関数をグラフカットで最小化できる形式に近似して解く.類似したアイディアは最近のいくつかの研究に見られるが,本研究は,Bhattacharyya距離に基づく尺度をより一般的に扱うものであり,外包矩形によるセグメンテーション,背景差分,co-segmentationなどの応用に対して実用的なアルゴリズムを可能にするものである.多数の画像を用いた実験により,提案手法の優れた精度や安定性が確認されている.[評価]この研究は高く評価され,コンピュータービジョンの分野における世界最高峰であるCVPR会議に採録された(1677件の投稿の中から438件(日本からは7件)だけが選ばれた).私は昨年度の研究に続き、セマンティックビデオ編集における最も重要な処理である画像セグメンテーションを中心により深く研究を行いました.従来手法に用いられた画素単位のモデルを改善し,よりロバストなグローバルモデルを導入したとともに,色分布のマッチングに基づく新しい画像セグメンテーション手法を提案しました.提案手法を用いることにより,様々なセグメンテーション問題が解決可能になりました.提案した手法を更に改善します.具体的に,物体認識の補助による自動化,そしてGPUなどによる高速化の可能性を検討します.最後に、提案手法をまとめ、体系化し、実用性を検討します。初年度は,セマンティックビデオ編集システムにおける最も重要な要素であるセグメンテーションを中心に研究した.主な方針として,現在行っている研究の手法を改善し,高速かつ人手の作業の手間が少ないセグメンテーション手法を目指した.1.動的背景に対応するライブビデオセグメンテーションの研究この研究の目的はライブビデオ(live video)中から注目した物体の領域を抽出することである.この技術は非常に重要であり,放送と通信など様々な分野に利用されている.従来の手法として,クロマキーと背景差分などの手法がよく知らせている.しかし,従来手法には,撮影環境が制限される(クロマキー),カメラの移動のようなダイナミックな背景の変化に対応できない(背景差分)という問題点である.本研究では,下記の要素に取り組んだことにより,リアルタイムで複雑な背景でも対応できるセグメンテーションを実現した.(1)色の特徴に加え,温度カメラを用いることで温度の特徴も利用した.(2)高速および安定なセグメンテーションの実現に向け,従来のグラフカット法を改善し高速化する2段階セグメンテーションと動的な背景に対応させるオンライン学習を提案した.2.リアルタイムビデオマッティングの研究ビデオマッティングとは,ビデオの中から特定のオブジェクトを切り出す処理を指しており,テレビ放送や映画製作において広く応用されている.ビデオを単純に前景/背景の2値で切り分けるセグメンテーションとは異なり,マッティングでは各画素に多値の不透明度が割り当てられる.マッティングは特に髪の毛など境界が曖昧な部分に対して効果があり,切り出されたオブジェクトを新しい背景上に重畳するアプリケーションにおいて,視覚的に良好な合成結果を与える.本研究では,リアルタイムで動作するマッティング手法を提案した。提案手法は,入力ビデオのフレームを前景と背景にセグメンテーションした後,前景・背景の境界部分にマッティング処理を適用する,という処理手順をほぼリアルタイムで実現するものである.本手法は,上記の先行研究のセグメンテーション手法と,Bayesianマッティング手法をベースにしているが,それぞれに以下のような改善を加えている.セグメンテーションについては,色の尤度情報を動きに基づいて伝搬する手法を新たに導入し,リアルタイム性を保ったままより良い精度を達成した.マッティングについては,ダウンサンプリングと初期値推定を取り入れ,精度を保ったまま,Bayesianマッティングと比較して約5倍の高速化を達成した.上記の改善の組み合わせにより,高品質かつリアルタイムのビデオマッティングを実現できた.[研究の意義,重要性]2年度目では,初年度の研究に続き,セマンティックビデオ編集における最も重要な処理である画像セグメンテーションを中心により深く研究を行った。具体的に,物体検出と物体抽出との関係を解明するため,物体検出の結果から物体領域を正確に抽出する方法を検討した.この研究の結果は物体検出と抽出を関係づけるだけではなく,下記に述べたように画像編集などにも適用可能である.[研究内容]

画像セグメンテーションとは,画像から特定の物体を切り出す処理を指しており,物体認識や画像編集にとって不可欠な過程である.安定したセグメンテーションを全自動で得るのは非常に困難なため,現在のセグメンテーション手法の多くは,対象である物体領域に関する色分布や位置などの事前知識が必要となる.本研究では,物体の大雑把な外包形状を入力として,画像中の物体領域をセグメンテーションする問題を扱う.代表的な従来手法であるGrabCut法では,物体・背景のアピアランスモデルとセグメンテーションを交互に繰り返し推定するため,局所最適に陥ることや計算時間がかかるという問題点があった.それに対して,提案手法では,アピアランスモデルを使わない代わりに,離れた画素間の関係を考慮するエネルギー関数を導入し,一度のグラフカット計算だけで最適なセグメンテーションを得る.多数の画像を用いた実験により,高速度で高精度のセグメンテーションができることを確認した.さらに,提案手法の特徴として,外包形状のわずかな変化に伴うグラフモデルの変化が小さいため,動的グラフカットが有効に適用できることが挙げられる.この特徴を生かしたsaliencyに基づく効率的な自動セグメンテーションへの応用についても検討した.[評価]本研究は画像の認識と理解技術に関する日本最大規模であるMIRU会議に論文賞候補として採録された(約5%).[研究の意義,重要性]3年度目では,昨年度の研究に続き,セマンティックビデオ編集における最も重要な処理である画像セグメンテーションを中心により深く研究を行い,参照色分布入力からの画像セグメンテーションの問題を検討した.[研究内容]画像から特定の領域を切り出す画像セグメンテーションの問題において,画素単位に定義される尤度の代わりに,領域全体に対して定義される色分布の類似性を用いる手法が近年に提案され,その有効性が示された.しかし,抽出対象の正確な色分布が与えられることが前提とされたため,適用領域は極めて限定されていた.本研究では,この仮定を緩めるため,与えられた色分布が必ずしも正確ではなくても,それを手がかりに真の色分布と画像中の対応領域を同時に推定する手法を提案する.本研究の貢献は,色分布同士のBhattacharyya距離によって定義される新しいエネルギー関数を導入し,それを補助関数を用いてグラフカットで近似的に最小化するアルゴリズムを示したことにある.
力学変容系としての人の運動理解と次世代人型ロボット制御の基盤構築

人型ロボットの運動制御技術に基づいて、人が複雑な拘束条件の下に安定性を維持しながら全身を操り、多様な運動を間断なく行う数学的原理を、身体・環境・制御器のなす力学変容系として理解する枠組を提案した。ロボット用に開発した立位・足踏み・歩行を統一に表現する制御器をモデルとし、運動計測に基づいて人の制御パラメータを同定した。結果、開発した制御器が人の制御器モデルとしても良好な精度を有することを確認した。本研究の目的は、人の運動を、身体・環境・制御器の三者が生み出す「力学系の変容」として理解する新たなパラダイムを確立すること、およびこれに基づいて、人型ロボットの多様な全身運動を統一的に実現する大域的安定な制御器設計のための基盤理論を開発することである。本年度得られた成果は次の通りである。1.研究代表者自身の先行研究において、定常的な立位制御と定常的な歩行、それらをつなぐ過渡的な運動の三者をシームレスに制御する枠組が提案されていた。大域的安定な全身運動実現のためには、強い摂動(外力)が加えられたときに、上記のどの状態にあっても転倒を避ける踏み出し運動へと連続的に移行し、また転倒を回避した後は速やかに元の運動へと復帰する制御が不可欠である。これを、立位化安定判別条件に基づいて、安定な制御の上に一時的に安定化に矛盾する制御器を重畳し、さらに自動的にその矛盾を解消するという戦略によって達成する方法を開発した。2.制御器をロボットに実装する上で、ロボットの姿勢状態を高精度に計測することが重要である。人型ロボットは固定された計測基準点を持たないため、航空機等と同様に慣性センサを用いた推定が必要となる。これは制御のための基本技術でありながら、3次元的な姿勢変化を表現すること自体の本質的困難やセンサの非線形性等が問題となって、未だに十分な方法が提案されていなかった。そこで、センサの動特性と姿勢表現を近似的に分離することで、動特性の同定と補償、出力の安定化を容易にする信号処理技術を開発した。3.実験用人型ロボットに用いる制御用電子回路部品の開発を行った。特に、ロボットの身体情報を高いサンプリングレートで安定して計測するための信号処理基板を開発した。また、さらなる高集積化のためにモータドライバの改良を行った。1.研究代表者自身の先行研究において、前額面内の運動に限定されていた立位制御と定常的二足踏み替え制御に基づき、前後進方向の任意目標速度に追従する制御を新たに提案した。立位制御においてシステムの極のうち一つを0にすることで、レギュレータが速度追従系へと変容する。これに、既に提案していた立位安定判別規範に基づいて転倒防止を保証する遊脚足先制御と、移動に伴う立位安定化参照位置の自動更新を組み合わせ、歩行による継続的な前後進移動が可能となった。2.運動計測実験を行った。東京大学情報理工学系研究科力学制御システム研究室のご協力を頂き、立位制御、重心揺動、定常的踏み替え制御の各々において大域的な相図を実測により獲得するため、計測実験プロトコルを立案し、それに基づいて実験実施した。得られたデータを相図にプロットし、理論式との関係を定性的に考察した。3.昨年度までに開発していた姿勢推定器を、現状のデファクトスタンダードである非線形カルマンフィルタと比較し、特に推定精度を高めるためのパラメータチューニングにおいて大きな優位性を持つことを確認した。4.先に開発していたモータドライバ、センサ信号処理ボードを統括するシステム設計と基板開発を行った。商用のプロセッサボードと接続する専用I/Oボードならびにモータドライバ等を高密度に搭載し通信するためのインタフェースボードを製作した。本研究の目的は、人の運動を、身体・環境・制御器の三者が生み出す「力学系の変容」として理解する新たなパラダイムを確立すること、およびこれに基づいて、人型ロボットの多様な全身運動を統一的に実現する大域的安定な制御器設計のための基礎理論を開発することである。1.昨年度行った1回目運動計測実験の結果を元に、人の立位安定化運動制御器の同定を行い、その大域的な力学系構造を可視化した。制御の理論モデルとの共通点・相違点を定量的に明らかにした。相違点が生じた原因をモデルの数学的性質に基づいて考察し、それを確認するための追加実験プロトコルを考案した。これに基づいて2回目の運動計測実験を行った。

東京大学情報理工学系研究科力学制御システム研究室のご協力を頂き、再度立位安定化運動を計測した。また、本課題の将来的展開に備え、歩行・走行・跳躍運動の計測も行った。これらの結果に基づいて、再度、被験者の立位安定化運動制御器の同定を行った。提案したプロトコルが期待通りの効果(試行のばらつき抑制、モデルとの誤差要因の明確化)につながったことを確認した。2.懸案であった、立位安定化運動がはらむ、運動中に系の支配方程式が切り替わる問題について議論し、区分線形力学系の同定問題として定式化した。逐次最小二乗法を応用して支配方程式の切り替わり点を検出し、同定精度を高める方法を提案した。その結果、同定された力学系の陽な数学的表現と制御器の構造が整合することを確認した。3.慣性系に対する人型ロボットの体幹変位を、サンプリングレートが比較的高い内界センサのみを使って推定する方法を提案し、シミュレーションで評価した。4.複雑環境内で人型ロボットが自律的に移動するための身体誘導アルゴリズムを提案し、シミュレーションで評価した。ここでも比較的低次元な身体表現が有効であることを確認した。研究代表者は平成22年度に常勤職に異動し、エフォート率は変わらないものの、実働時間の再考を余儀なくした。研究室立ち上げから一年経過した平成23年度は、研究体制が改善されたが依然リソースが不足していた。運動計測により得られた結果は、解析困難な箇所も含めて概ね予想通りであった。解析に向けたツール製作の開発が計画より遅延している。ロボット用電子基板製作も、電源供給部まわりの動作不良が発覚した。24年度が最終年度であるため、記入しない。残り期間を考えれば、当初予定していた環境の確率的表現については遂行が難しいと思われる。それよりも本筋である、3次元的な全身運動への表現拡張(現在は2次元)に注力する。運動計測については見通しがある程度ついており、二回目の計測実験は予定通り行う。それまでに、解析困難が予想された箇所の扱いについて議論を深め、解析処理方法を幾つか試行する。最も遅れているロボットの新規開発は、本年度増員し、全体でも優先的に進めることとする。電子基板の動作不良は昨年度から継続して調査中である。
ニンジン培養細胞の不定胚形成初期過程の研究

2.4-Dを含む培地で培養したニンジン培養細胞を分画後, 2.4-Dを含まず10^<-7>MZeatinを含む培地へ移行培養を続けると,低密度(12%Frcollで浮かぶ)の細胞は,アントシアンを合成し,高密度(14%Frcoll溶液で沈む)の細胞は不定胚を形成する.1.培地中で膜電位を測ると-40mtを示し,塩や2.4-Dの添加(除去)で変わらない.2.低濃度の塩を含むTest medium中で膜電位を測ると,値は-60110mtの間に広く分布し外〓のK^+濃度に大きく依存するが, Mg^<++>, Ce++にはあまり依存しない.3.細胞をFrcoll denartg gridrent centrifugstionで分画すると,高い密度(14%フイコール溶液で沈降する)の細胞は, Test-medium中で-150mtを示し, 2.4-Dを含まない培地へ移行後不定胚形成がおこっても膜電位は変化しなかった.他方,密度(610%フイコール溶液の界面に集まる)の細胞は, Test-medium中で-60/-110mvの膜電位を示した.又これらの細胞を, 2.4-Dを含まず, 10^<-7>MZeatinを含む培地で培養すると,アントシアン合成の開始に先行して,約15mtほど過分様へshrftした.又,アントシアンを合成している細胞に, 2.4を添加すると,膜電位は,一過性の過分様,ひきつづいて脱分様が,アントシアン合成阻止に先行して見られた.2.4-Dを含む培地で培養したニンジン培養細胞を分画後, 2.4-Dを含まず10^<-7>MZeatinを含む培地へ移行培養を続けると,低密度(12%Frcollで浮かぶ)の細胞は,アントシアンを合成し,高密度(14%Frcoll溶液で沈む)の細胞は不定胚を形成する.1.培地中で膜電位を測ると-40mtを示し,塩や2.4-Dの添加(除去)で変わらない.2.低濃度の塩を含むTest medium中で膜電位を測ると,値は-60110mtの間に広く分布し外〓のK^+濃度に大きく依存するが, Mg^<++>, Ce++にはあまり依存しない.3.細胞をFrcoll denartg gridrent centrifugstionで分画すると,高い密度(14%フイコール溶液で沈降する)の細胞は, Test-medium中で-150mtを示し, 2.4-Dを含まない培地へ移行後不定胚形成がおこっても膜電位は変化しなかった.他方,密度(610%フイコール溶液の界面に集まる)の細胞は, Test-medium中で-60/-110mvの膜電位を示した.又これらの細胞を, 2.4-Dを含まず, 10^<-7>MZeatinを含む培地で培養すると,アントシアン合成の開始に先行して,約15mtほど過分様へshrftした.又,アントシアンを合成している細胞に, 2.4を添加すると,膜電位は,一過性の過分様,ひきつづいて脱分様が,アントシアン合成阻止に先行して見られた.ニンジン培養細胞は、2.4D存在下では活発な脱分化的増殖を行なっているが、2.4Dを含まない培地へ移すと、分化即ち比較的重い細胞集団が不定胚(形態的分化)、軽い細胞がアントシアン合成(代謝的分化)というように同一のtriggerに対して異なった応答を示す。膜電位を指標にすると、前者は-150-200mvという値を示すのに反し、後者は-60-80mv程度である。又前者は2.4Dを含まない培地へ移植後、不定胚形成過程の進展に伴ないこの値は変らずほゞ一定に保たれる。後者は2.4Dを含まない培地へ移植後、23日(アントシアン合成に先行して)に2030mvの過分極が見られ、以後アントシアン蓄積後は一定に保たれ、起電性成分も存在しなかった。この期の細胞は比較的小さい、3080μmのの細胞塊(56コの細胞より成る)についての結果であるが、この細胞塊が形成されたであろう単細胞のレベルでは-150-200mvを示す細胞を見い出すことは出来なかった。今のところ不定胚形成細胞が単細胞から数コの細胞から成る細胞塊へ移行する過程でいつ膜電位を獲得したのかは不明である。又生化学的マーカーを得るために、これと並行してより効率良く、不定膜形成,アントシアン合成が見られる条件の検索を行った。前者は2.4Dを含まない培地へ移植後より活発な増殖を、後者は増殖停止と伸長生長を指標とした。この点については現在次の2点を確認している。培地は基本となるhin Staba培地を塩成分のみ【1/10】にうすめるか、P,Nのみ【1/10】にうすめるか(糖,Zeatinは不度)の場合、不定胚、アントシアン合成ともに良好な結果が得られた。いずれも移植後の細胞濃度に大きく依存する。細胞濃度は酵素の供給さえ充分であれば、径の小さい(細胞がとほらない)トワシュを用い多見の外液(培地)と液交換可能にしてやれば、細胞濃度が大でも良いことから分化(不定胚形成、アントシアン合成)を阻止する透析膜非透過性物質が細胞から放出していると思われる。
糖尿病網膜症における硝子体出血の吸収過程に関する研究

平成12年度研究実績報告書では、糖尿病網膜症に合併した硝子体出血の吸収は、無硝子体眼では有硝子体眼より硝子体出血の吸収が早いことを報告した。その原因として有硝子体眼ではヘモグロビンの代謝的分解反応が遅いのに対して、無硝子体眼ではビリルビンヘの代謝が促進していることがあげられる。平成13年度はまず硝子体出血後に、硝子体中に遊離される鉄イオン濃度の測定を試みた。遊離鉄イオンは強い活性酸素産生作用を有するため、硝子体出血が吸収されても視力の回復が悪いのは、上昇した鉄イオンによる網膜障害が生じるという仮説を証明するためである。硝子体中の遊離鉄濃度の測定は愛媛大学理学部機器センターに設置されている誘導結合プラズマ質量分析装置(パーキンエルマー社・Optima 3000,ELAN6000)を用いた。その原理は高周波誘導によって励起されたアルゴンプラズマ中に試料を注入するとイオン化され、そのイオン量を計測して鉄元素量とするものである。結果は、出血のない有硝子体眼の硝子体鉄濃度は0に近かったが、硝子体出血を認めた有硝子体眼および無硝子体眼ではいずれも硝子体鉄濃度は高値を示し差を認めなかった。硝子体の遊離鉄濃度の由来はヘモグロビンだけでなく、赤血球や網膜細胞に存在する電子伝達系の構成成分で、ヘム蛋白であるチトクロムなどから放出された遊離鉄の影響もあると考えられた。硝子体出血の実験モデル作成については、ラットの硝子体腔に赤血球を注入したが、動物モデル作成にはいたらなかった。その理由として硝子体の液化がすすんでいないため血液が拡散しにくかったことと、自傷による感染などヒト硝子体出血に類似した病態を再現することは困難であった。日常の臨床において、糖尿病網膜症に合併した硝子体出血の吸収は、有硝子体眼と無硝子体眼ではその速度が異なる。そこで有硝子体眼と無硝子体眼のヘモグロビン代謝過程の違いについて検討した。対象および方法:対象は16歳から73歳までの網膜硝子体疾患を有する20例22眼。第1群を硝子体出血のない有硝子体眼9眼(コントロール)、第2群を糖尿病網膜症例で硝子体出血を認めた有硝子体眼9眼、第3群を糖尿病網膜症例で硝子体出血を認めた無硝子体眼4眼として分類した。硝子体手術時に硝子体を採取し、赤血球の溶血を防ぐため直ちに遠心分離にて血球成分を除去した。試料は分光光度計で350nmから650nmの間でスキャンし、ヘモグロビンの吸光度は415nm、ビリルビンの吸光度は440nmで測定し、ビリルビン/ヘモグロビン比を求めた。結果:採取した硝子体は、第1群は無色透明、第2群は淡赤色、第3群は黄色で、ビリルビン/ヘモグロビン比は、第1群では0、第2群では0.306±0.173、第3群では1.356±0.307であり、第2群と第3群間に統計学的に有意差を認めた(P<0.001)。第2群と第3群の推定出血期間に有意差は認めていない。結論:有硝子体眼ではヘモグロビンの代謝的分解反応が遅いのに対して、無硝子体眼ではビリルビンへの代謝が促進していることが明らかとなった。このため、臨床的には無硝子体眼で硝子体出血の吸収が早いと考えられた平成12年度研究実績報告書では、糖尿病網膜症に合併した硝子体出血の吸収は、無硝子体眼では有硝子体眼より硝子体出血の吸収が早いことを報告した。
食品加工における洗浄と殺菌の科学と工学

食品製造プロセスや生物材料を取り扱うバイオプロセスにおいては,製品の安全性確保のためには,製品の殺菌及び製品化のために使用される装置の洗浄と殺菌は必要不可欠な操作である.とりわけ,近年頻発している大腸菌O157汚染や異物混入問題などが切っ掛けとなり,消費者からの食品の安全性や装置の衛生状態に対する関心は極めて高いものになっている.産業界では,言うまでも無くこのような殺菌と洗浄の問題の重要性は認識され,以前より種々の観点から取り組みが行われていたが,必ずしも十分なものとは言えず,一方大学で携わる研究者が行うべき基礎現象の解萌も遅れている.本企画調査では,上述の社会並びに産業界から高い関心が寄せられている食品加工に常に付きまとう製品の殺菌および装置の洗浄・殺菌の問題を,基礎科学ならびに工学的手法を駆使して解決するために必要な調査研究を行った.本調査は研究代表者の中西一弘(岡山大学)を含む16名の研究者が,(1)洗浄・殺菌プロセスのエネルギーおよびマスフロー解析と新規洗浄操作の開発(2)汚れ物質の固体表面上への付着機構と脱離機構の解明(3)固体基質および表面における微生物の挙動と殺菌技術の開発の三つの分野に別れて最近の研究の動向と問題点に着目して調査をった.さらにそのまとめと意見交換のための全体会議を平成13年10月29日に京都(キャンパスプラザ)にて開催し,全体会議で集約された調査結果を1冊の報告書(131頁)としてまとめた.食品製造プロセスや生物材料を取り扱うバイオプロセスにおいては,製品の安全性確保のためには,製品の殺菌及び製品化のために使用される装置の洗浄と殺菌は必要不可欠な操作である.とりわけ,近年頻発している大腸菌O157汚染や異物混入問題などが切っ掛けとなり,消費者からの食品の安全性や装置の衛生状態に対する関心は極めて高いものになっている.産業界では,言うまでも無くこのような殺菌と洗浄の問題の重要性は認識され,以前より種々の観点から取り組みが行われていたが,必ずしも十分なものとは言えず,一方大学で携わる研究者が行うべき基礎現象の解萌も遅れている.本企画調査では,上述の社会並びに産業界から高い関心が寄せられている食品加工に常に付きまとう製品の殺菌および装置の洗浄・殺菌の問題を,基礎科学ならびに工学的手法を駆使して解決するために必要な調査研究を行った.本調査は研究代表者の中西一弘(岡山大学)を含む16名の研究者が,(1)洗浄・殺菌プロセスのエネルギーおよびマスフロー解析と新規洗浄操作の開発(2)汚れ物質の固体表面上への付着機構と脱離機構の解明(3)固体基質および表面における微生物の挙動と殺菌技術の開発の三つの分野に別れて最近の研究の動向と問題点に着目して調査をった.さらにそのまとめと意見交換のための全体会議を平成13年10月29日に京都(キャンパスプラザ)にて開催し,全体会議で集約された調査結果を1冊の報告書(131頁)としてまとめた.
ファインケミカル合成を指向した酸素酸化用触媒の開発

グリシドールは植物由来化成品の一つであるグリセリンから誘導可能であり、基幹化学品として将来有望な化合物である。特に、エポキシ樹脂の原料モノマーとなるグリシジル化合物を製造する際の、従来法で用いられるエピクロロヒドリンに代わる出発原料としての利用が期待される。しかし、水酸基と相互作用した末端エポキシは開環反応を生じやすく、エポキシを維持した状態での変換は極めて困難であった。我々は、グリシドールを開環することなく変換するための触媒として、第四級アルキルアンモニウム塩が有効であり、触媒的なエステル交換反応によりグリシジルエステルを合成できることを見出した。特に本年度は、計算化学的手法により本反応のメカニズム考察を行なったほか、触媒の最適化により一般的なエステル交換反応に応用することに成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、化学産業において重要なファインケミカルをクリーンかつ効率的に合成するための触媒開発を行っている。今年度は、特に電子材料用樹脂の原料として有用なグリシジル化合物に着目し、それらのクリーンな合成法の開発を目指して研究を進めた。グリシジル化合物は通常、エピクロロヒドリンを原料として合成されるが、塩素含有化合物の使用規制強化の背景などから、これに代わる原料の利用が求められる。我々は、グリシドールに着目し、これを温和な条件で活性化してグリシジル化合物へ変換するための触媒開発を行った。種々の触媒を検討した結果、第四級アルキルアンモニウム塩が温和な条件でグリシドールを活性化することを見出し、90%以上の収率でグリシジルエステルを対応するメチルエステルから得ることに成功した。さらに、エポキシ樹脂の原料として有用な多グリシジル化合物の合成に関しても適用可能であることを確認した。反応メカニズムに関する知見を得るため、第四級アルキルアンモニウム塩とグリシドールの溶液中での挙動をNMRにより観測した結果、これらの分子は溶液中で会合体を形成していることを見出した。また、会合体からの部分的なエポキシ開環反応により生じるアニオン種が反応を進行させる鍵となっていると考えられる。また、酸素を酸化剤とする触媒反応の開発にも取り組んだ。単純な銅塩を用い、入手しやすいピコリン類から直接ホルミルピリジン類の選択的に合成する方法を開発した。申請時に提案していた酸素酸化反応を目指した触媒とは異なるが、ターゲットとしていた化合物を異なるアプローチから合成する触媒の開発に成功した。すなわち、グリシドールを用いて、様々なグリシジル化合物を合成するための基本的な触媒デザインを見出すことが出来た。また、触媒反応の開発に限らず、反応メカニズムに関して一定の知見を得ることが出来た点も評価に値する。また、酸素による酸化反応のための触媒候補として、第一遷移周期の単純な金属塩のポテンシャルを見出すことが出来た。グリシドールを活性化する触媒の開発においては、これまで用いてきた分子状の触媒に限ることなく、回収可能でありより実用的な固相担持型触媒への展開を計画している。固相担体としては有機ポリマーやメソポーラスシリカ等の多孔性材料を視野に入れている。また、これまで詳細な検討が出来ていなかったカウンターアニオンの効果に関しても集中的に検討する予定である。特に、固相担持型触媒の活用に際しては、溶液状態よりもメカニズム等の分析が困難である課題がある。そのため、我々は固体表面での触媒反応過程をモニターするため、動的核分極法を用いる固体核磁気共鳴の活用を計画している。特に、これまでに知られていなかった、固体表面に担持されたアルキルアンモニウム塩の挙動について基礎的な構造を明らかにし、さらに触媒反応条件におけるメカニズムの解明を目指す。加えて、オレフィンの酸化反応によるエポキシ化合物合成に関しても研究を推進する。特に、安価な金属触媒と適切な配位子の組み合わせにより酸素を温和な条件で活性化し、二つの酸素の両方を有機物へと移動させることの出来る触媒を設計、開発する予定である。
2次元オセーン流れにおける最小抵抗物体形状の研究

オセーン近似は,低レイノルズ数においてはナヴィエストークス方程式で表わされる実在の非圧縮性粘性流れの,最もよい線型化手法として知られている.これを解析することは,粘性流れの基本的性質を把握する上で極めて有用であり,古くから物体のまわりの定常・非定常流れの解析がなされてきた.しかし,粘性抵抗が最小になるような物体の形状を求めるという逆問題については,従来はストークス近似のもとでしかなされていなかった.本研究はこの逆問題をオセーン流れにこれを適用しようと試みるものである.初年度の昭和61年度では,主として,逆問題の定式化,前後対称と仮定した条件のもとでの最適形状の求解を行ない,最適解として凸レンズ形の形状が得られた.最終年度である本年度は,これを前後非対称形状の問題に拡張して問題の定式化と数値解法を試みた.得られた結果は次の通りである. (i)前後対称の条件を課さずに求めた基本最適形状(面積や長さなどの内一つの条件だけを付けたもの)は昨年度と同じ前後対称形となった.レイノルズ数に対する依存性も同様であった. (ii)第1条件の他に重心位置などを追加指定する2条件問題においては,重心を中央より前方に指定した場合,いわゆる流線形に近い形状が得られたがその中央付近では基本最適形状とその曲率がほぼ同じになった.したがって,このオセーンの最適形状は極めて安定した解であることが判った.しかし,反面,高レイノルズ数では解は不定であること,多拘束条件下では解の存在範囲が限定されることなどいくつかの問題点も見出された.さらに,非線型ナヴィエ・ストークス流れについても最小抵抗問題の定式化を行なった.オセーン近似は,低レイノルズ数においてはナヴィエストークス方程式で表わされる実在の非圧縮性粘性流れの,最もよい線型化手法として知られている.これを解析することは,粘性流れの基本的性質を把握する上で極めて有用であり,古くから物体のまわりの定常・非定常流れの解析がなされてきた.しかし,粘性抵抗が最小になるような物体の形状を求めるという逆問題については,従来はストークス近似のもとでしかなされていなかった.本研究はこの逆問題をオセーン流れにこれを適用しようと試みるものである.初年度の昭和61年度では,主として,逆問題の定式化,前後対称と仮定した条件のもとでの最適形状の求解を行ない,最適解として凸レンズ形の形状が得られた.最終年度である本年度は,これを前後非対称形状の問題に拡張して問題の定式化と数値解法を試みた.得られた結果は次の通りである. (i)前後対称の条件を課さずに求めた基本最適形状(面積や長さなどの内一つの条件だけを付けたもの)は昨年度と同じ前後対称形となった.レイノルズ数に対する依存性も同様であった. (ii)第1条件の他に重心位置などを追加指定する2条件問題においては,重心を中央より前方に指定した場合,いわゆる流線形に近い形状が得られたがその中央付近では基本最適形状とその曲率がほぼ同じになった.したがって,このオセーンの最適形状は極めて安定した解であることが判った.しかし,反面,高レイノルズ数では解は不定であること,多拘束条件下では解の存在範囲が限定されることなどいくつかの問題点も見出された.さらに,非線型ナヴィエ・ストークス流れについても最小抵抗問題の定式化を行なった.物体のまわりの粘性流場の数値解法は最近盛んに行なわれており、低レイノイズ数における遅い流れから、乱流を伴なう高レイノルズ数流れに至るまで、工学上必要な精度での解法が可能になりつつある。しかしながら、逆問題、すなわち、抵抗が最小となるような物体形状を求めるなどの問題は、粘性流体においてはほとんど手がつけられていないのが現状である。低レイノルズ数の極限であるストークス流れについては従来二三の解法が行なわれたが、本研究はこれを一歩進めて、ナビエ・ストークス流れにより近い、オセーン近似を用いて、この逆問題の定式化と数値解法を行なったものである。まず、順問題にについて流れを求める解法を、オセーンの特異核を用いて境界要素法の形式に定式化した。つぎに、物体形状が微小変形した時の粘性抵抗の変分を求め、これを極値化するような変形量を逆解析する。初期形状と拘束条件を与えて、この手順を繰り返すことにより最終的に粘性抵抗が最小とななる最適物体形状を得る。得られた結果は前後対称のレンズ形であった。また、面積一定以外の種々の拘束条件を導入する手順も示し、その数値計算も行なった。本方法は2次元オセーン流れの場合について得られたものであるが、ナビエ・ストークス流れにも適用可能であり、近い将来その拡張を行なう予定である。
屋内無線通信における伝搬路調査をふまえた伝搬損推定式の確立

屋内で無線通信システムを構築する際、その電波伝搬特性の把握は必須である。我々は、先に屋内の任意の2点間の伝搬損失を推定する推定式を提案した。研究者の手法では4つの伝搬モードの受信電力の和で受信電力を与えているが、中規模建物内の主要な伝搬モードは壁や床等を透過し最短の距離で受信機に到達する透過直接波である。したがって、透過損失は本手法の推定精度を左右する重要なパラメータである。かつて無指向性アンテナを用いて透過損失の測定を行ったが、屋内がいわば閉じこめられた空間であるため測定機器の設置場所によっては不要な反射波が受信機に到達し正確な透過損失の測定は困難であった。そこで、本年度の科学研究費で鋭い指向性を有するホーン型のアンテナを購入し、おもに壁の透過損失の測定を行った。その結果、過去に測定した透過損に対し、最大3dBの差が確認された。今後、床などの透過損失の測定を追行し、これら損失データを用いた場合の伝搬損推定誤差の評価を行う予定である。一方、伝搬損推定式の応用の立場から、トラフィック解析シミュレータへの適用を行った。本シミュレータは、実際に屋内に基地局を設置してシステムを稼働した場合にどれくらいのトラフィック容量が得られるのか、あるいは基地局相互の電波干渉がどの程度なのかを定量化できる。従来の単純な伝搬モデルに比べ、本推定式による現実的な伝搬損を用いたシミュレーションによって、より具体性のある評価が行えた。将来の無線通信システムを見据えたシステム提案が数多く発表されているが、実際の伝搬路の特性を加味した本シミュレータはこれらの評価に大いに活用できると確信する。
シリンダーデータのための数理モデルとその応用

渡り鳥であれば移動方向と移動速度、風であれば風向と風力、というように、自然現象で遭遇するいくつかのデータは「角度」と「長さ」の組で与えられる。このような組は円筒(=シリンダー)上の点と同一視することができることから、シリンダーデータと呼ばれている。角度データ(または円周データ)は、データがユークリッド空間全体ではなく円周上に制限されているという特殊性のために、対応する統計分布を構築し、パラメータ推定を行うことにしばしば困難が生じる。このような困難を乗り越えるための統計モデルを構築し理論的研究を進めると同時に、実データを解析することにより、データに潜む現象を解明することを目指している。
精密重力測定によるプレート沈み込み帯の重力変化の検出

東海地域から紀伊半島、四国地方にかけては、フィリピン海プレートがユーラシアプレート下に沈み込んでおり、海溝型巨大地震が繰り返し発生している。本研究の目的は、このようなプレート沈み込み帯における絶対重力変化を検出し、プレート沈み込みのメカニズムを明らかにすることであった。まず、本研究においては、四国東南部において最も沈降速度の大きい室戸岬にある東京大学地震研究所・室戸地殻変動観測所の坑内に重力基準点を設置し、絶対重力測定を実施した。使用した絶対重力計は京都大学大学院理学研究科所有のFG-5#210である。観測は、2001年2月、2002年2月および2002年9月の計3回、それぞれ、約1週間実施した。得られた結果からは、この間において有意な絶対重力変化は認められなかった。しかしながら、絶対重力計の測定精度からみれば、さらに観測を続ければ、数年内には、沈み込みに伴う絶対重力変化が検出できると考えられる。また、国土地理院が全国に展開しているGPS連続観測点(GEONET)のデータからは、四国東南部において、フィリピン海プレートが年間数cmの速度で日本列島下に沈み込んでいることが明瞭に確認された。この沈み込みに伴って、室戸岬は高知市近辺に比較して年間約1cm程度の沈降が生じている。この沈降に伴う相対重力変化を検出するため、相対重力計であるラコスト重力計を用いて、精密重力測定を実施した。観測点はこれまでの成果と比較検討するために、一等水準点および電子基準点(GPS連続観測点)上で行った。得られた結果からは、測定精度を上回る重力変化は検出できなかった。海溝型巨大地震である南海地震の発生の可能性が指摘されている現在、沈降速度の最も大きい室戸岬において、絶対重力測定によって重力変化を監視することは、プレート沈み込みのメカニズムの解明にとっても、今後とも非常に重要である。本研究の初年度である平成12年度においては、まず、四国地域における測地データの収集を行った。国土交通省国土地理院が全国に展開しているGPS連続観測点(GEONET)のデータを用いて、これまでの四国東南部の地殻変動の様子を調べた。さらに、高知市から室戸岬を経て徳島市に至る水準路線におけるこれまでの測量成果(一等水準点検測成果集録)によると、室戸岬を中心とする沈降が顕著であり、フィリピン海プレートがユーラシアプレート下に沈み込んでいる様子が明瞭に見うけられた。また、これまで、四国東南部において行われた重力測定データめ収集も同時に行った。本研究の主目的である絶対重力計による重力測定は、2001年2月上中旬に8日間にわたって、最新型のFG-5#210を用いて、室戸市の室戸岬先端にある東京大学地震研究所室戸地殻変動観測所の坑内において実施した。約2万個の測定データから、室戸岬における最初の絶対重力値を得ることができた。また、四国東南部全体の重力変化を把握するために、高知市、安芸市、室戸市、徳島県海南町において、一等水準点および電子基準点(GPS連続観測点)上で、相対重力計であるラコステ重力計を用いて重力測定を行った。重力基準点としては、絶対重力測定を実施した室戸地殻変動観測所の坑内に設置した金属プレート上の重力値を採用した。これまでに得られた研究成果は、2000年8月に水沢市において開催された第14回国際地球潮汐シンポジウム、および2000年10月に静岡市で開催された日本測地学会第94回講演会において発表した。

本研究の2年目である平成13年度においては、本研究の主目的である絶対重力測定を2002年2月中旬に実施した。使用した絶対重力計は京都大学大学院理学研究科所有のFG-5#210であり、室戸市の室戸岬先端にある東京大学地震研究所室戸地殻変動観測所の坑内において、昨年度と同じ観測点上で測定した。得られた結果からは、この1年間において有意な絶対重力変化は認められなかった。この室戸岬の観測点においては、来年度も同様な絶対重力測定を実施し絶対重力の変化の有無を調査研究する。また、国土交通省国土地理院が全国に展開しているGPS連続観測点(GEONET)のデータを用いて、四国東南部における地殻変動の様相を調べ、フィリピン海プレートが年間数cmの速度で日本列島下に沈み込んでいることが明瞭に確認された。この沈み込みにより、室戸岬は高知市近辺に比較して年間約1cm程度の沈降が生じている。この沈降に伴う相対重力変化を検出するため、相対重力計であるラコスト重力計を用いて、高知市、安芸市、室戸市周辺において重力測定を実施した。観測点はこれまでの成果と比較検討するために、一等水準点および電子基準点(GPS連続観測点)上で行った。得られた結果からは、測定精度を上回る重力変化は検出できなかった。これまでに得られた研究成果は、2001年9月にブタペスト(ハンガリー)において開催された国際測地学協会2001学術総会、および2001年10月に札幌市で開催された日本測地学会第96回講演会において発表した。本研究の最終年度である平成14年度においては、本研究の主目的である絶対重力測定を2002年9月下旬から10月上旬にかけて実施した。使用した絶対重力計は京都大学大学院理学研究科所有のFG-5#210であり、室戸市の室戸岬先端にある東京大学地震研究所室戸地殻変動観測所の坑内において、これまでと同じ観測点上で測定した。得られた結果からは、この半年間において有意な絶対重力変化は認められなかった。また、国土交通省国土地理院が全国に展開しているGPS連続観測点(GEONET)のデータからは、四国東南部において、フィリピン海プレートが年間数cmの速度で日本列島下に沈み込んでいることが明瞭に確認された。この沈み込みに伴って、室戸岬は高知市近辺に比較して年間約1cm程度の沈降が生じている。この沈降に伴う相対重力変化を検出するため、相対重力計であるラコスト重力計を用いて、高知市、安芸市、東洋町、海南町、牟岐町、室戸市周辺において精密重力測定を実施した。海溝型巨大地震である南海地震の早期発生の可能性が指摘されている現在、沈降速度の最も大きい室戸岬において、絶対重力測定によって重力変化を監視することは、プレート沈み込みのメカニズムの解明にとっても、非常に重要である。これまでに得られた研究成果は、2002年10月に金沢市で開催された測地学国際シンポジュウム金沢および日本測地学会第98回講演会、また、2002年12月にサンフランシスコ(米国)において開催されたAGU2002 Fall Meeting (米国地球物理学連合秋季大会)において発表した。
周波数デジタル変換型随意運動介助型電気刺激方法の開発

【目的】電気刺激による筋疲労と電極間の熱発生の関連性を研究することは重要であり、刺激パルス幅が筋疲労や皮膚温に影響するか検討することである。【方法】電気刺激が健常成人9名の右前脛骨筋に実施し、30Hz周波数で、0. 5ms、1ms、5msの刺激パルス幅、刺激の強さ足関節等尺性最大筋力の20%とした。実験方法は、刺激時間1秒、休止時間15秒で120回実施し、休憩中に20% MVCの随意収縮を5秒間実施するものとした。測定は刺激電極内外の皮膚温、表面筋電図の実効値および周波スペクトラム低下率である。【結果】近位の刺激電極外で開始時より1. 3°Cの上昇がみられ、前脛骨筋の筋腹で0. 5msから5msの刺激パルス幅で1. 8°Cから2. 6°Cの上昇がみられた。0. 5msと5msの刺激パルス幅の皮膚温は、35. 0°Cから33. 9°Cに低下した。実験開始から終了までの筋疲労の指標に差は見られなかった。【結論】前脛骨筋の刺激電極間で筋腹に皮膚温が上昇し、熱発生が筋疲労の原因の1つになるものと考えられた。電気刺激による運動麻痺筋の収縮特性をデジタル変換し、生理学的な筋収縮メカニズムに適合した刺激周波数や刺激パターンを構成する随意運動介助型の電気刺激方法を開発することを目的として、以下の実験プロットコールを実施した。実験方法は、最大随意筋張力の20%筋張力を基準として電気刺激で20%筋張力に同等の張力をつくるものである。手続きは、(1)足部に張力測定器を固定し、前脛骨筋の最大張力平均値(2回計測)を求める。(2)電気刺激でパルス幅5ms矩形波、刺激周波数1050Hzの10Hzごとに5段階でそれぞれ50回の刺激を加える。ただし、研究目的の1つに筋疲労が少ない刺激方法の開発も含んでいることから、各段階の刺激は隔日に実施する。また、電気刺激時間は1秒、休止期は20秒とし、刺激後5秒後に20%筋張力の随意収縮を5秒間行うものである。(3)計測機器は、筋電図と筋音図を用いた。(4)測定パラメーターは、筋活動面積(RMS)とFFTによる周波数特性のピーク値、中央値、平均値を算出する。上記の実験プロットコールに基づいて、平均年齢27.5歳の健常成人男性10名に実施した。刺激周波数が30Hz以降であっても、休止期間が20秒であれば、筋疲労を示すFFTによる周波数特性に変化がなく、電気刺激による痛みや不快感を考慮すると、周波数が低いく、かつ痛みや不快感が少ない30Hz前後の刺激周波数が選択されるべきであると考えられた。しかし、今後検討する課題として本研究ではパルス幅5msで電気刺激を繰り返したが、本来筋線維が刺激に反応する周波数200500μsec、または1msのパルス振で最適な筋収縮特性を検討する必要があると考えられる。手続きは、(1)足部に張力測定器を固定し、前脛骨筋の最大張力平均値(2回計測)を求め、(2)電気刺激でパルス幅5ms矩形波、刺激周波数3050Hzの10Hzごとに3段階でそれぞれ30分間、計120回の刺激を加えた。ただし、研究目的の1つに筋疲労が少ない刺激方法の開発を含んでいることから、各段階の刺激は隔日に実施した。また、電気刺激時間は1秒、休止期は15秒とし、刺激後5秒後に20%筋張力の随意収縮を5秒間行うものとした。

(3)計測機器は、表面筋電図と皮膚温度計を用いた。(4)測定パラメーターは、筋活動面積(RMS)とFFTによる周波数特性のピーク値、平均値を算出した。上記の実験プロットコールに基づいて健常成人9名(平均24.6歳)に実施した。また電気刺激のない対照実験を7名(平均26.1歳)に実施した。電気刺激による皮膚温の上昇は筋腹中央で3050Hz、電気刺激幅1msで1.3°C、2.5°C、1.5°Cとそれぞれ有意に増加した(p<0.05)。ただし、筋疲労指数のRMSとFFTによる周波数スペクトラム低下率は80100%と筋疲労が発生しなかった。この結果から、刺激電極間に熱発生が起こって電気強度が高まるため、容易に筋組織に電流がながれて筋張力を発生しやすくなり、筋疲労を発生する新しい知見であると考えられた。今後、筋線維が刺激に反応する周波数200500μsec、または1msのパルス振で最適な筋収縮特性を検討する必要があると考えられる。電気刺激による運動麻痺筋の収縮特性をデジタル変換し、生理学的な筋収縮メカニズムに適合した刺激周波数や刺激パターンを構成する随意運動介助型の電気刺激方法を開発することを目的として、以下の実験プロットコールを実施した。実験方法は、最大随意筋張力の10%筋張力を基準として電気刺激で10%筋張力に同等の張力をつくり、筋疲労出現を測定した。手続きは、(1)足部に張力測定器を固定し、前脛骨筋の最大張力平均値(2回計測)を求めた。(2)電気刺激は刺激周波数30Hzでパルス幅0.5ms、1ms、5msの矩形波をそれぞれ30分間、計120回加えた。ただし、研究目的の1つに筋疲労が少ない刺激方法の開発を含んでいることから、各段階の刺激は隔日に実施した。また、電気刺激時間は1秒、休止期は15秒とし、刺激後5秒後に10%筋張力の随意収縮を5秒間行うものとした。(3)計測機器は、表面筋電図と深部温度計(テルモ社)を用いた。測定パラメーターは、筋活動面積(RMS)とFFTによる周波数特性のピーク値、平均値を算出した。電気刺激による深部温度の上昇は筋腹中央で、電気刺激幅0.5ms、1ms、5msで開始時に比較して平均0.5°C、0.8°C、0.7°Cと有意に増加した(p<0.05)。ただし、筋電図による筋疲労指数のRMSとFFTによる周波数スペクトラム低下率は80100%とであった。しかし個体差が大きいため、筋疲労を特定することはできなかった。この結果から、刺激電極間に熱発生が起こって電気強度が高まるため、容易に筋組織に電流がながれて筋張力を発生しやすくなるものと考えられた。
外国人散在地域における外国人看護・介護人材の職場学習と相互行為の研究

本研究は、本研究は、外国人散在地域、中でも少子高齢化や人口減少が全国で最も深刻であると言われている東北北部における外国人看護・介護人材育成のための基礎研究として、看護・介護の職場におけるコミュニケーション及び外国人人材の日本語を含む職場学習の過程を明らかにすることを目的としたものである。2018年度に行ったこととしては、主に、(1)外国人看護・介護人材が働く施設における研究許可の取得、(2)外国人看護・介護人材の職場におけるインターアクションの分析、(3)日本人看護・介護従事者を対象に行うアンケートの作成が挙げられる。当初データ収集を予定していた施設で働いていた外国人介護人材が急遽帰国するという事態が生じた。そのため、当初とは違う施設に研究協力を依頼することとなり、2018年度前半は、研究許可を得るために時間を費やした。複数の施設を回り、協力施設を改めて決定した。施設に許可を得た後も、どのような形でデータ収集を進めることが可能か、実際の日本語学習現場や就労現場の見学を通し、協力者側と検討を重ねた。幸い、無事に研究許可を得ることができたものの、2018年度に予定していたデータ収集ができなかったため、今年度に予定していた新規データの収録は行えなかった。代わりに、過去に別地域の施設で収録していた、日本人介護職員と外国人職員のインターアクションのデータを方言という視点を入れて見返し、どういった視点から教材化が可能かを検討した。その際、会話分析の専門家に依頼し、データの見直しを行った。協力施設の確定に伴い、その施設で働く日本人看護・介護従事者に対し、職場で使用される方言などの収集に必要となるアンケートの作成を進めた。施設に許可を得た後も、どのような形でデータ収集を進めることが可能か、実際の日本語学習現場や就労現場の見学を通し、協力者側と検討を重ねることに時間を費やした。一方で、その期間は、本来は最終年度に行うことを予定していた、これまでに収録済の他地域におけるデータとの比較の準備を進めることができた。研究を行う協力施設が確定したため、当初の予定に従い、日本人看護・介護人材に対する調査や、外国人看護・介護人材と日本人同僚との職場におけるインターアクションデータの収集を行う。看護・介護という職場でのインターアクションデータの収録は、プライバシーの侵害にならないよう細心の注意が必要となる。そのためにはその現場で働く方たちとの人間関係構築が非常に重要となるため、しばらくの間はビデオ録画や音声録音は控え、観察を中心としたフィールドワークを行い、様子を見て録画・録音を開始する。

一方で、その期間は、本来は最終年度に行うことを予定していた、これまでに収録済の他地域におけるデータとの比較の準備を進めることができた。研究を行う協力施設が確定したため、当初の予定に従い、日本人看護・介護人材に対する調査や、外国人看護・介護人材と日本人同僚との職場におけるインターアクションデータの収集を行う。看護・介護という職場でのインターアクションデータの収録は、プライバシーの侵害にならないよう細心の注意が必要となる。そのためにはその現場で働く方たちとの人間関係構築が非常に重要となるため、しばらくの間はビデオ録画や音声録音は控え、観察を中心としたフィールドワークを行い、様子を見て録画・録音を開始する。次年度使用額として12,872円ある。これは、2018年度に行う予定であった、新規のインターアクションデータの収録ができなかったため、大容量データの保管に必要な外付けのハードディスクの購入を見送ったことによる。
石菖蒲およびその成分eugenolによるアルツハイマー病の治療に関する基礎的研究

Eugenolがin vitroにおけるアミロイドβの神経毒性を緩和する作用を既に報告したが、類似化合物の中でもこれが最強であることを昨年度確認した。続いて、アミロイドβを海馬にマイクロインジェクションし記憶障害を起こさせたマウスにeugenolを後投与すると、記憶障害の改善作用およびアミロイドβによる海馬の神経障害が改善された(論文準備中)。Eugenolはアミロイドβの重合を防ぐことで毒性を緩和することも判明した(論文投稿中)。また、このeugenolの作用は、神経細胞再生促進であることがわかってきた。海馬における細胞の分裂、生存をBrd-Uラベル法にて確認した。これが神経細胞なのか、グリアなのか、まだ検討しなければならない。また、他の安価で有用な痴呆モデルを探索していたところ、てんかんの研究によく用いられるELマウスが候補に挙がった。生後わずか10週間で記憶障害を起こすことがわかった。これは記憶獲得、保持両方に障害があること、さらに海馬の神経の構築に異常があることも判明した。このELマウス(6週齢)にeugenolを投与すると、10週齢時において非投与群と比べわずかにではあるが記憶障害を改善することが判明した。ELマウスが安価で有用な痴呆モデルでありうること、eugenolは抗記憶障害作用があること、などが判明した(論文準備中)アルツハイマー病は脳とくに海馬の神経脱落によると言われているので、eugenolにより、この(1)神経死の抑制および(2)神経再生の促進により治療できる可能性を考え研究を進めた。(1)神経死の抑制に関しては、アミロイドβで神経死を誘導するin vitroの系を用いて、eugenolおよびその誘導体がこの死を抑制すること、中でもeugenolが最も強い作用を持つことを明らかにした。また、eugenolが酸化ストレスを発生する酵素を選択的に抑制することも明らかにした(以上、論文作成中)。現在、より生体に近いアルツハイマー病モデルとして、a)ヒトアミロイドβ遺伝子トランスジェニックマウス、b)ヒトアミロイドβタンパクを海馬にマイクロインジェクションして作成したラット、を用い、これにeugenolを投与して、記憶の変化、組織病理的変化の抑制について検討中である。(2)海馬における神経再生の促進については、一般に抗うつ剤がこの作用を持つことから、まずマウスを用いてeugenolの抗うつ作用を検討したところ、imipramineと同等の作用が、Tail suspension TestおよびForced Swim Testの両方にて認められた。また、この作用メカニズムは、神経保護作用のあることを最近我々が見つけた「metallothionein-III」の海馬での発現を誘導することによるらしいことを示した(以上、論文投稿中)。現在、eugenolが実際に海馬において神経再生を起こすかどうか、eugenolを経口投与したマウスにBrd-Uを腹腔内投与して、この脳におけるBrd-Uと神経マーカーの二重染色を行い、確認中である。ELマウスが安価で有用な痴呆モデルでありうること、eugenolは抗記憶障害作用があること、などが判明した(論文準備中)