hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非接触インターフェースを実現する動きセンサーＬＳＩの研究

視覚センシングによる非接触インターフェース装置を実現する動きセンサーLSIに関する基礎的研究を行った。そのLSIは、二つの時間フレームの画像を保持できる特殊なイメージセンサーと、それらの出力パターンの相関度合いを瞬時に演算できる回路をシングルチップに集積しており、対象物の動きをリアルタイムに検知できる。そのプロトタイプを設計し、実際に試作した。試作したセンサLSIを用いて動き検知機能の基本動作を確認することができた。先年度に引き続き、三次元距離センサーLSIのアーキテクチャを活用して「動きセンサーLSI」のレイアウト設計を完成させ、0.35μm CMOS 1層ポリシリコン4層アルミ配線の標準ロジックプロセスを用いてファンダリー(TSMC)にて試作し、その「動きセンサーLSI」の一次試作品が完成した。そして、その動作検証を行い、基本的な機能動作を確認した。試作した「動きセンサーLSI」の主な機能性能は、画素数は192×140のイメージセンサーを二つ内蔵、チップサイズは10mm×2.5mm、動作周波数は50MHz、電源電圧3.3V、消費電力は約200mWである。この「動きセンサーLSI」のアーキテクチャおよび回路構成の考案ならびに機能設計は研究代表者が担当し、それに基づく具体的センサーLSIの回路設計およびレイアウト設計は三次元距離センサーLSIの設計経験を有する研究支援員と研究代表者が教育指導する大学院生が担当した。また、PCとのインターフェース機能を備えたセンサーLSI評価用ボードの設計と試作とその基本動作検証作業を教育指導する大学院生が行った。この一次試作版「動きセンサーLSI」では、相関強制リーク機能の一部動作不良や、パルス変調回路における変調度合いの不十分さ、バイアス電圧発生回路の一部での出力電圧調整レンジの狭さなどの不具合があったが、基本的動作検証には大きな支障はなく、「動きセンサーLSI」の基本的機能動作を確認することができた。二つの時間フレームの撮像データを保持し、それらをライン毎に並列に出力できる機能を備えた特殊なイメージセンサーと、それら時間の異なる二つの画像パターン間における同一物を特定する為の相関処理を高速に行う回路構成を検討・考案し、それらをシングルチップに集積する「動きセンサーLSI」の機能設計および回路設計をい、チップレベルのフロアプランを完成させた。更に、一部の要素回路のレイアウトパターン設計も行った。試作するセンサーLSIの製造プロセスは0.35μm CMOSの標準ロジックプロセスを用いる。H25年度にファンドリーサービスで試作する予定。今回設計した「動きセンサーLSI」は、今までに試作しその動作が検証されている三次元距離センサーLSIのアーキテクチャを活用して、三次元センサーとしても機能するよう回路構成を工夫した。これにより、「動き」と「三次元位置」の二種類のリアルタイム情報で使いやすい非接触インターフェースを実現することを目指す。試作する「動きセンサーLSI」の主な性能は、画素数は256×128程度(詳細レイアウト設計の結果縮小される場合がある)、チップサイズは25平方mm、センサーLSIの動作周波数は50MHz以上とし、消費電力は200mW。三次元のフレームレートは毎秒30フレーム以上を実現できる見込。LSIアーキテクチャおよび回路構成の考案ならびに機能設計は研究代表者が担当し、それに基づく具体的センサーLSIの回路設計およびレイアウト設計は三次元距離センサーLSIの設計経験を有する研究支援員と研究代表者が教育指導する大学院生が担当した。また、PCとのインターフェース機能を備えたセンサーLSI評価用ボードの設計を研究支援員が行った。先年度に試作した「動きセンサーLSI」の一次試作品を用いて、「動き」の基本機能に加え三次元距離のセンシングに関する基本機能の評価を行った。この一次試作版動きセンサーLSIでは、輝度の変化の無いもの同士の相関を無効にする機能の一部に不具合があることが分かった。また、相関信号のS/Nを向上するためのパスル信号変調回路における変調程度が不十分であることも分かった。更に、アドレス出力回路を構成するコンパレータのしきい値を与えるため内蔵したDAC回路の出力レベルにも若干の出力レベルズレがあることが分かった。これらの不具合を考慮した上で、「動き」検知および「三次元距離」検知機能の基本的な動作が実現できることを確認した。これら一次試作版LSIの機能動作確認と一部不良箇所の特定ををふまえて、その不良箇所を改修した改訂版「動きセンサーLSI」の改修設計を行い、二次試作を行った。その二次試作版「動きセンサーLSI」の主なスペックは次の通り。2つのイメージセンサーの画素数は192×140、チップサイズは10mm×2.5mm、最大動作周波数は50MHz、電源電圧は3.3V、最大消費電力は約250mWである。0.35μmCMOS,1-Poly, 4-Metalの標準ロジックプロセスを用いて試作した。この二次試作版「動きセンサーLSI」は12月下旬に試作が完了し、その動作確認に着手した。当研究期間中には全ての評価が終わらなかったが、引続き評価を続け、非接触インターフェース応用への可能性を検討して行く。集積回路センサーLSI動きセンサーLSIの一次試作で、いくつかの設計ミスがあったものの、その基本動作を検証することができた。

最終年度で、そのミスを改修して、二次試作を行い、その特性評価・実験を実施できる見込で、非接触インターフェースへの応用可能性についても具体的に検証できる見込。初年度の目標であった動きセンサーLSIの設計は、三次元位置検知機能を盛り込む工夫を行った上で、ほぼ完成した。その他、評価環境等もほぼ整えることができ、LSIの試作と評価をスムーズに実施できる準備が整った。設計がほぼ完了したので、センサーLSIの一次試作は、H25年度の早期に実施でき、その評価および問題点の抽出とその対策や改良検討をH25年度内に実施できる見込となった。最終年度では、動きセンサーLSIの完全動作版を完成させ、非接触インターフェース応用装置を試作し、ウエアラブル情報端末などに応用して、キーボードやボタン等がない状況においても自然な操作ができる装置の開発に取組む。試作する動きセンサーLSIの機能・性能を評価し、その問題点と改善すべき課題等を抽出すると共に、その解決策を検討し、その対策を施した改良型のセンサーLSIを設計し、再度試作(二次試作)し評価する。そして、そのセンサーLSIを用いた非接触インターフェース機器を試作してその可能性を評価する。H25年度までに、改良型センサーLSIの設計を行い、最終年度(H26年度)には、その二次試作を行う。試作したセンサーLSIを組込んだ非接触インターフェース機器の試作は、H25年度から開始し、H26年度迄には様々な状況での評価を実施し、当該センサーLSIによる非接触インターフェース実現の可能生・有効性について明らかにする。本年度の動きセンサーLSIの一次試作品の評価によって明らかになった不具合ヶ所を改訂する為に二次試作を行う必要がある。LSI回路が比較的大規模で複雑である為、その評価検証に十分な時間をかけた。その結果、抽出された不具合部分を改修する二次試作は最終年度に行うことにした。動きセンサーLSIの一次試作品の評価によって明らかになった不具合ヶ所を改訂する為の二次試作を行う費用(61.4万円)とその評価用治具用電子部品等(14.4万円)に用いる。H24年度の残額(約69.7万円)は、ファウンダリーによるLSI試作費用および評価用治具用の部品費用としてH25年度に使用する。
硬組織誘導複合体と骨髄間葉系幹細胞三次元培養による再生治療法の開発

重度歯周炎によって垂直的・水平的骨欠損を伴う破壊された歯周組織の広範囲な再生を目指す歯周組織再生治療法を確立するために、骨髄間葉系幹細胞培養系を利用する新しい硬組織誘導性複合体型生体素材の開発研究を行った。本研究において、骨髄間葉系幹細胞はFGF/ホスホホリン添加コラーゲン3次元ゲル細胞培養系において、高い増殖動態とALP活性およびCa量の増加を示した。今回の結果から、組織再生量を制御することが可能なコラーゲンゲル3次元培養内で、細胞増殖を助長する線維芽細胞成長因子(FGF)、ならびに石灰化誘導性を担保するリン酸基供給源としてのホスホホリンを応用することで、高度な歯周組織破壊による広範囲な歯槽骨吸収を伴う重度歯周病に対する組織再生治療へ展開が期待できる、新しい硬組織誘導性複合体型の生体素材の開発に向けた研究成果を得ることができた。重度歯周炎によって垂直的・水平的骨欠損を伴う、破壊された歯周組織の広範囲な再生を目標とする、新しい歯周組織再生治療法を確立するために、骨髄間葉系幹細胞培養系を応用する新規石灰化誘導性複合体型生体素材の開発研究を行った。コラーゲン3次元ゲル培養後のALP活性(/DNA)は、FGF添加(1μg)により28日まで有意な低下を示した。これはFGF添加の影響により細胞増殖が早期に先行した影響と考えられた。また培養21日の時点では、FGF添加群および非添加群間で、DNA量当りのCa濃度に大きな差は認められなかった。しかし、28日培養時には、FGF(1μg+), FGF(-)の両者におけるホスホホリン添加群(10μg)で、Ca濃度は低値に抑制された。今後、コラーゲン3次元ゲル細胞培養系内での石灰化組織形成を担保するリン酸基供給源としてのホスホホリンの役割を探索する予定である。FGF添加コラーゲン3次元ゲル細胞培養系において、骨髄間葉系幹細胞は十分な増殖を示し、3次元コラーゲンゲル培養系は、組織再生量を制御するscaffoldの構築が可能であると考えられた。コラーゲン3次元ゲル培養後のALP活性(/DNA)は、ホスホホリン添加群(10μg)、非添加群ともに14日をピークに28日まで漸減した。また培養28日の時点では、ホスホホリン添加群においてDNA量当りのCa濃度は有意に低い値を示した。また、FGF(1μg)添加群は培養期間中、DNA合成が増加する傾向を示した。コラーゲン3次元ゲル培養後の骨髄間葉系幹細胞のALP活性(/DNA)は、ホスホホリン添加群(10μg)、非添加群ともに14日をピークに28日まで漸減した。また、FGF(1μg)添加群は培養期間中、DNA合成が増加する傾向を示し、FGF添加コラーゲン3次元ゲル細胞培養系は、骨髄間葉系幹細胞の十分な増殖を与える、組織再生量を制御する優秀なscaffoldの構築が可能であると考えられた。生体親和性に優れた硬組織誘導型複合体の応用により、細胞の分化・増殖が有利に作動し、短期間で歯周硬組織の形成が期待される本法は、従来、重度歯周病に罹患したため組織再生が困難とされる水平性骨欠損への適応拡大が予想される。

さらに高品質のscaffoldの開発によって、種々のサイトカイン応用による再生治療や顎口腔外科、形成外科、整形外科領域など他分野への臨床応用の可能性も広がり、学際的研究への発展が期待される。安全かつ機能的な再生医療が待望されている現在、生体親和性に優れた硬組織誘導型scaffoldの確立は、予知性の高い新しい再生医療分野における組織再生治療法の開発に直結し、高齢化社会の中で様々な生体組織の喪失から招来されるQOL減退の予防と病勢抑制に繋がる、社会的貢献度の高い成果を得る研究と考えられる。
戦争・観光・デザイン――戦前期満洲における「観光デザイン」の歴史的展開

本研究は、戦前期満洲地域における観光ポスターやパンフレット、リーフレット、旅行雑誌及び書籍の表紙や挿絵、絵葉書などの観光宣伝印刷物を手がかりに、観光デザインの歴史的変遷を交えながら、観光宣伝の実態を解明したものである。1920年代頃から南満洲鉄道は内地客の観光誘致に乗り出し、嘱託画家・眞山孝治を中心に、宣伝印刷物の図案や観光絵画の制作に取り組んだ。そして満洲国建国(1932年)前後から、満洲最大の民俗行事である娘々祭の祭神「娘々」と、武力を背景としない仁愛徳治を提唱する満洲国の国是「王道」を組合せたデザインのビラやポスターを大量に作成し、建国精神の浸透と宣撫工作に活用していった。今年度は日本国内と中国東北地方で、満洲美術に関する基礎的な文献蒐集と資料調査を中心に研究を行った。(1)国内ではこれまで蒐集してきた満洲時代の邦字新聞や、旅行雑誌、大衆雑誌、「満展」の図録および人名辞典などを手がかりに、画家たちの作品目録や文化政策との関わり方について考察を行った。(2)中国東北地方(大連、瀋陽)と北京にある図書館や档案館で、美術関係の文献雑誌の調査を行った。(3)蒐集した資料をベースに、「政治学の視点」(『観光学ガイドブック』大橋昭一・橋本和也・遠藤英樹・神田孝治編、ナカニシヤ出版、50-55頁)という論文をまとめた。本年度は主に満洲で活躍した主要画家の人物像や業績を中心に、資料調査と研究活動を行った。具体的に、(1)昨年に引続き、国会図書館や中国北京市、大連市、瀋陽市にある档案館、図書館所蔵の満洲時代の資料を調べ、観光雑誌を中心に発表された主要画家の作品目録作成に取り組んだ。(2)満洲国時代の文化政策を視野に入れながら、満洲観光の中心人物の渡満経緯と具体的な活動内容について分析を深めた。(3)満洲時代の観光ポスターやパンフレットや絵葉書といったビジュアルな史料を広く収集・整理し、時代の変遷に伴う画題の違いや観光デザインの変容などについて考察を行った。本研究は、観光ポスターやパンフレット、リーフレット、旅行雑誌及び書籍の表紙や挿絵、絵葉書など、満洲時代の観光デザイン及び観光宣伝に関する資料を手がかりに、日露戦争から第二次世界大戦終結にかけて満洲で展開されていた観光政策の実態を解明することを目的としている。今年度は、2つの研究に取り組んできた。1つ目は、満洲最大の民俗行事「娘々祭」の歴史的変遷に焦点を当て、日本主導の観光政策が現地社会に与えた影響を検討した。南満洲鉄道株式会社(以下「満鉄」)は、1908年春から娘々祭参拝客向けに割引乗車券を発売し、祭の振興と発展を図った。1928年からは娘々祭の余興に豚や苗木の「彩票入り花火」を導入し、畜産植林や産業開発の普及宣伝に力を入れた。また満洲国建国前後から、「娘々」と「王道」との組合せで描かれたビラやポスターを大量に作成し、娘々祭を建国精神の浸透と宣撫工作に活用した。その後、協和会主導の下で、娘々祭の運営体制は組織化と官営化が進行し、祭典での宣伝内容も国策を色濃く反映するようになった。研究の成果は論文「観光・民俗・権力ー近代満洲における『娘々祭』の変容」として発表した。2つ目は、満鉄初の嘱託画家として、1921年から10年間に亘り観光宣伝に関わった眞山孝治の活動を辿ることを通して、1920年代における満鉄の観光宣伝の実態と特徴を明らかにした。眞山は宣伝印刷物の作成と観光絵画の執筆に力を注ぐ傍ら、満鉄旅客課主催の満蒙宣伝隊での観光絵画展同行、旅客課発行の旅行雑誌『平原』への絵画と文章の寄稿及び満鉄弘報係の主導による文化人の満洲旅行の斡旋・案内など、幾つもの大役を果した。眞山の活動の軌跡からは、加速化・多角化していく1920年代の満鉄の観光宣伝の特徴を読み取ることができる。研究の成果は論文「一九二〇年代における満鉄の観光宣伝ー嘱托画家・眞山孝治の活動を中心に」として発表した。今年度も中国東北地方の図書館や档案館で資料調査を行ったが、前年度と同様、満洲時代の出版物に閲覧制限がかかっていることが多いため、思うように調査することができなかった。したがって、満洲国時代の美術教育や中国人画家の部分に関する研究は進行がやや遅れている。歴史社会学(1)満洲時代の主要画家の作品目録を完成した上、観光政策と美術展覧会(「満展」)の二つの側面から、満洲文化政策における観光デザインの役割と位置づけについて分析し、研究をまとめる予定である。

(2)満洲だけでなく、植民地期台湾や朝鮮半島、及び同時代の中国上海の観光美術との関連性について、考察を深める予定である。主として中国東北地方の図書館、档案館での資料調査が難航している点が挙げられる。大連図書館では日本語の文献閲覧を制限されていた。また、遼寧省図書館(瀋陽)は昨年末に郊外に引っ越す予定であったため、資料の閲覧は謝絶された。中国の档案館や図書館所蔵の資料に複写不可の貴重なものが多いため、複写や図書購入に使う費用は思ったより少なかった。(1)日本側の資料調査に集中しながら、引続き今年夏頃に中国東北地方の図書館・档案館で美術関係の文献を調査する予定である。(2)植民地期台湾と朝鮮半島の美術関係の先行研究を踏まえながら、満洲美術との共通点と相違点について、理論化の作業を進める。中国調査旅行の旅費と、日本国内での資料購入に使用する予定である。中国の図書館で複写不可の貴重な資料が多かったため、複写や図書購入にはあまり使用することがなかった。中国調査旅行の旅費と日本語の資料購入にまわす予定である。
歯の形態からみた南西諸島住民の地域的変異

「日本人の二重構造モデル」の部分的論拠になっている「アイヌ・沖縄同系説」について検証する目的で、南西諸島住民の歯の形態の地域的変異に関する研究を行った。本年度は、日本本土と台湾との間の約800kmにおよぶ弧状の島嶼群である南西諸島の中で、中央に位置する沖縄本島と、北東端の種子島の住民の歯を非計測的形質を明らかにした。沖縄本島(男106名・女98名)と種子島(男68名・女61名)に居住する若年者の上・下顎石膏模型から得られた歯冠の非計測的形質17項目の男女併合した出現率を、日本の10集団および東アジアの25集団と比較した。種子島現代人は縄文早前期人・中後晩期人、北海道アイヌや種子島(広田遺跡)弥生時代人のような在来系集団的特徴をほとんど持っていないが、沖縄本島現代人は第5咬頭(UM1)、屈曲隆線(LM1)で在来系集団的特徴を持っていた。第6咬頭(LM1)では、沖縄本島と種子島はともに渡来系と在来系の中間的特徴を示していた。一方、シャベル型(UI1)、ダブルシャベル型(UI1)、舌側面遠心副隆線(UC)、Y型咬合面溝(LM2)、ブロトスタイリッド(LM1)などの多くの形質では、沖縄本島と種子島の現代人は、北部九州の弥生時代、本州・九州の古墳時代、中世、現代のような渡来系集団的特徴を示していた。17項目すべての特徴を総合的に判断すると、沖縄本島と種子島の現代人は、東北アジア型の中で日本の渡来系集団に含まれており、東南アジア型に含まれている日本の在来系集団とは大きく離れていた。これらの結果から、過去の南西諸島における「アイヌ・沖縄同系説」については沖縄本島における過去の資料を追加するまで言及できないが、少なくとも沖縄現代人については「同系説」が否定されることが示唆された。今後の展開としては、南西諸島の南西端近くの島々を含めた地域的変異を明らかにしていくとともに、時代的変異も加えて総合的に判断していきたい。
重症心身障害者の視覚認知におけるアフォーダンス機能の促進に関する研究

従来,重症心身障害児・者(重障児・者)の視機能については,受容系-処理系-出力系の認知心理学的枠組から検討され,彼らの障害特性やライフスタイルの独自性は考慮されなかった.彼らにおいては,介助者が常に介在し外界認知を促進させその成立をはかっている.そのため,彼らの視覚系は介助者を含むマクロシステムとして捉え,その特徴を明らかにしてゆく必要がある.本年度は,昨年度実施した介助者の介入効果について,さらに例数を増やし,測定条件もA-B条件からA-B-A条件に変更して,より詳細に検討を行った(検討1).さらに,注意の喚起・維持機能に介助者介入が及ぼす効果について,検討を行った(検討2).概要は以下であった.1.対象児:重症心身障害児施設に入所する重障児・者10名.2.刺激:一系列の人関連複合刺激.S1を「人の出現」,S2を「再出現と働きかけ」としてS1-S2間隔5.5秒で15から20試行反復呈示する.3.測定条件:検討1では,介助者なしをA条件,ありをB条件として,A-B-Aの順で実施した.検討2では,介助者が対象児の上肢をガイドしボタンに触れさせることによってS1が呈示された.4.記録:(1)生体反応(眼電位図,心電図を磁気記録(2)行動反応(2台のカメラより頭部中心、全身中心のVTR録画).5.分析・処理:(1)生体反応A/D変換後,一過性心拍反応を定量化).(2)行動反応(注視行動生起率,快表情生起率を算出).6.結果と考察:検討1では,A-Bを比較すると介助者介入が反応促進に正の効果をもつ者を認めたが,B-Aでは差異は明瞭ではなく,刺激呈示の反復による練習効果の混合が考えられた.重障児において条件効果を検討する際,測定の順序や所用時間についてさらに検討を要する.検討2では,一部の者で,介入の正の効果を認め,他動的な運動であっても,外界刺激を自らが制御することが期待を促進することが示唆された.従来、重症心身障害児・者(重障児・者)の視機能については、受容系-処理系-出力系の認知心理学的枠組から検討され、彼らの障害特性やライフスタイルの独自性は考慮されなかった。生態学的に妥当なデータに基づき効果的な教育プログラムを開発するためには、視覚系を「眼-頭-姿勢」のマクロシステムとして捉えるアフォーダンス理論の枠組が有効である。彼らの独自性として、(1)仰臥位・腹臥位姿勢、(2)介助者の存在を指摘できる。本研究では、これら2点の独自性を変数とした条件において生体反応と行動反応を測定し、彼らの外界探索過程をアフォーダンス機能の観点より検討することを目的とした。本研究の行動反応分析に必須の動画像解析システムは,購入できなかった.行動データの定量化が困難なため,姿勢面の検討は除外した.1.対象児:重症心身障児施設に入所する重障児・者10名.2.刺激:一系列の人関連複合刺激。S1を「人の出現」、S2を「再出現と働きかけ」としてS1-S2間隔5.5秒で20試行反復呈示する。3.測定条件:介助者の有無による2条件.4.記録:(1)生体反応(眼電位図,心電図を磁気記録)(2)行動反応(2台のカメラより頭部中心、全身中心のVTR録画)。5.分析・処理:(1)生体反応(A/D変換後、眼球運動および一過性心拍反応を定量化)。(2)行動反応(行動観察より注視行動生起率、平均持続時間を算出)。4.結果と考察:心電図記録と行動反応より,介助者介入が反応促進に正の効果をもつ者を認めた.介助者の意図に反して介助者を注視する者を認め,共同注意機能との関連性が示唆された.今後,CRTによる3次元視覚刺激の呈示とその際の視線移動の時系列分析を行い,注意の喚起・維持機能との関連で検討を行う.従来,重症心身障害児・者(重障児・者)の視機能については,受容系-処理系-出力系の認知心理学的枠組から検討され,彼らの障害特性やライフスタイルの独自性は考慮されなかった.彼らにおいては,介助者が常に介在し外界認知を促進させその成立をはかっている.そのため,彼らの視覚系は介助者を含むマクロシステムとして捉え,その特徴を明らかにしてゆく必要がある.本年度は,昨年度実施した介助者の介入効果について,さらに例数を増やし,測定条件もA-B条件からA-B-A条件に変更して,より詳細に検討を行った(検討1).さらに,注意の喚起・維持機能に介助者介入が及ぼす効果について,検討を行った(検討2).概要は以下であった.1.対象児:重症心身障害児施設に入所する重障児・者10名.2.刺激:一系列の人関連複合刺激.S1を「人の出現」,S2を「再出現と働きかけ」としてS1-S2間隔5.5秒で15から20試行反復呈示する.3.測定条件:検討1では,介助者なしをA条件,ありをB条件として,A-B-Aの順で実施した.検討2では,介助者が対象児の上肢をガイドしボタンに触れさせることによってS1が呈示された.4.記録:(1)生体反応(眼電位図,心電図を磁気記録

(2)行動反応(2台のカメラより頭部中心、全身中心のVTR録画).5.分析・処理:(1)生体反応A/D変換後,一過性心拍反応を定量化).(2)行動反応(注視行動生起率,快表情生起率を算出).6.結果と考察:検討1では,A-Bを比較すると介助者介入が反応促進に正の効果をもつ者を認めたが,B-Aでは差異は明瞭ではなく,刺激呈示の反復による練習効果の混合が考えられた.重障児において条件効果を検討する際,測定の順序や所用時間についてさらに検討を要する.検討2では,一部の者で,介入の正の効果を認め,他動的な運動であっても,外界刺激を自らが制御することが期待を促進することが示唆された.
乳幼児期のコミュニケ-ション障害の研究

3年計画の第2年次として、各分担研究は、それぞれ研究資料の収集・整理・分析を継続中であるが、次の研究課題について、中間的に下記の様な知見を得ることができた。1.「コミュニケ-ション指導の記号論的研究」では、広範性発達障害幼児1例について、仮名文字習得の指導を特設場面と家庭訪問によって実施しているが、全平仮名文字の識別が可能になり、それにつれて、母音のみであるが、自発的な音声表出が見られるようになった。この例に見る限り、新たな記号媒体の習得が、他の媒体の生成に影響する可能性があることが示唆された。また家庭における親子のコミュニケ-ションと、子どもの情緒安定の改善も観察されている。2.「聴覚障害幼児の感覚と言語メディアの研究」では、1ろう学校幼稚部において、母子を対象とする「CUEDーSPEECH」の指導を開始した。指導場面のVTRによれば、学習が楽しく行われており、コミュニケ-ションがスム-ズになり、子どもの情緒的安定に寄与しているとの所見を得ている。上記の2つの観察結果から、新たな記号媒体の習得が、母子のコミュニケ-ション・情緒的な側面の改善に役立つであろうことが示唆される。3.「聴覚障害幼児の言語力評価法の開発」では、「GAELーTEST」思案の作成を終了し、その改訂と標準化の作業を実施しているが、この検査法が、検査者と被検者とのコミュニケ-ションを通じて行うものであることから、子どもが楽しんで受検でき、その文法的能力を含む言語力を評価する上で有用であることが分かった。4.「聴覚障害児乳幼児の両親教育用のプログラムの開発」では、VTR教材の試案を作成し、その改訂作業を進めつつあるが、この教材が、両親教育用プログラムの有力な手段となることが確認されている。
グローバル人材の会話能力を評価する1万人のグループオーラルテストシステムの構築

「グローバル人材の会話能力」を測るための対話型スピーキングテストは、3人同時受験、人と機械採点で客観的、効率良く短時間でできるテストとして開発された。しかし、音声認識システムの技術的問題により文字変換が正確性を欠き、現時点での実用化には複数の問題点が残された。限られた条件のもとで、人による全体的評価、機械による発語数と会話バランスの3評価基準で予備テストを試みた。少ないサンプル数ではあったが、他の評価基準に比べ、会話バランスが全体評価との低い相関を示した。また、受験者へのアンケート結果は、高得点を得るため間違いを恐れず発語数を増やすよう練習する等のテスト波及効果があることが明らかにされた。今年度の目標は、グループオーラルテストの基盤を作り、大学英語教育プログラム評価の中でどのような役割を果たすことができるか検討することである。そのため以下の2つの計画を実行した。1.テスト受験グループの人数を決める: 2人、3人、4人のグループを3組ずつ作り、同じテーマについての8分間の会話を録画し、これらの会話を書き起こした。先行研究にもあるように、2人組では、やはり相手の要因に影響を受ける割合が大きい傾向があった。例えば、無口で黙っている時間が長い相手の場合、1人で会話を続けることは難しくなる。また、会話がはずまず無口な受験者が相手に謝る気まずい空気が流れたケースもあった。また、4人組では、あいづちを打つだけで積極的に話さない受験者が居て、4人が同じバランスで発話することが難しい傾向があった。従って、これらの2人組、4人組の問題点が軽減される3人組でのグループオーラルテストが最も不安定要因が少ないと考えられる。従って、本研究のグループオーラルテストは3人組のグループを対象とすることにした。2.プログラム評価でのグループオーラルテスト:英語教育プログラム評価についてのアンケート調査表を作成し、40大学で英語教育に携わる教員に回答してもらった。多くの大学ではTOEIC/TOEFLや英検など筆記テストによるプログラム評価を念頭に置いている。しかし、学生のスピーキング能力の向上を授業の到達目標にする英語教育プログラムも少数派ながら存在していることが分かった。このようなプログラムではスピーキングテストでアウトカムを測るべきだという意見が聞かれ、大学英語教育プログラムにおいてグループオーラルテストのニーズがあることが分かった。プログラム評価におけるスピーキングテストの必要性:英語教育プログラム評価の中で、グループオーラルテスト(スピーキングテスト)による発信能力を調査する/調査を希望する大学数が多い傾向になってきたこと等も含め研究発表を実施した。音声認識システムを評価に取り入れる準備:スピーキング・グループオーラルテストについて、この段階で機械採点する2つの評価基準「発語数」と「話者間の発語数バランス」について、研究協力者である音声認識システムの専門家である仲谷佳恵氏の協力により、その方法を確立すべく準備を始めた。まず、グループオーラルテストでは、1人ずつの音声を選別する必要がある。しかし、現在の機械採点技術では、3人の話者を1人ずつ別々に認識することは可能であるが、一つのファイルにすることが困難であることが分かった。そこで、一人が一つずつのパソコンを持ち、一人ずつの発話を後で一つのファイルに編集することになった。仲谷佳恵氏の勧めで購入した音声認識ソフトウエア、「ドラゴンスピーチ」を3台のパソコンにインストールし、各話者の会話をそれぞれのパソコンに記録した。5分間の会話のあと、パソコンに記録されたそれぞれの話者の会話の「発語数」をカウントする。そして、3人の記録された発語数を比べ「話者間の発語数バランス」とした。この予備実験を3人ずつ2組実施して、実際のデータ収集時にどのような問題が発生するか確認した。実験の最中にドラゴンスピーチがフリーズして、会話を記録しなくなったり、他の話者の会話が影響を与え、実際の発語数より多く記録されたりする問題が発生した。これらの問題点をできる限り最小限にとどめ、今後の本実験の際にスムースにデータが収集できる準備をした。また、東海大学「人を対象とする研究」倫理委員会に「人を対象とする研究計画書」を提出し、計画の承認を得た。2014年度、2015年度と今のところ研究は、おおむね順調に進んでいると言える。2015年度は評価基準のうち機械採点の部分を発展させることに時間をかけた。音声認識ソフトを仲谷佳恵氏のすすめで購入し、その使い方に慣れることにも時間をかけた。この音声認識ソフトに関して予定外だったことは多かった。まず、3人のグループメンバーの会話を同時に収拾することをあきらめざるをえなかった。また、あまり正確に音声を認識しないことも予定外であった。しかし、今回の研究においては被験者の発語数を記録することが、音声認識ソフトの最も重要な役目で、その意味では問題なく使命を果たしたと言えるかもしれない。今後は評価ルーブリックの完成を急ぎ、今学期から実施予定の被験者50人規模の大掛かりな実験に取り掛かりたい。本研究を論文にして発表する準備段階として、対話型スピーキングテストの先行研究をまとめてReview論文を発表した(スピーキングの対話の評価,2016)。対話型スピーキングテスト研究のなかで、評価基準を簡素化し、大量の受験者が同時に受験することをめざす本研究の独自性を強調するためである。過去2年間の試行錯誤の結果、本研究では機械採点部分では「発語数」だけを評価基準にする。もう一つの基準

「話者間の発語数バランス」は、参考にするための予備基準にすることにした理由は、「発語数」に比べ「話者間の発語数バランス」が総合評価との明確な相関関係が示せなかったためである。一方で、人による採点については、発音と流暢さを「発話の流れ」とし、いかにスムースな会話ができているかを測る評価基準とした。さらに、文法と内容をまとめて「発話の複雑さ」とし、対話の内容がいかに深くて複雑であるか人が評価する基準にすることにした。このようにして最終的な評価方法を設定することができた。評価方法の確立を受けて、今後は従来の人採点にのみ頼った5つの評価基準(発音、語彙、文法、流暢さ、会話方略)による評価結果と、新方式(発話数、発話の流れ、発話の複雑さ)を比較して、本研究のテスト妥当性検証の段階へ入った。今後は既に収集したデータを音声認識システムに入れて機械採点側では「発語数」を測定し、人採点側では「発話の流れ」「発話の複雑さ」を測定して「グローバル人材の会話能力テスト」の3つの評価基準による対話型スピーキングテスト妥当性検証を実施する。研究の最終段階の3年目(平成28年度)には、本務校の学科長の任期を終え本研究に専念する予定であった。しかし大学側から任期延長を強く求められたため、履修学生14000人の英語教育プログラムの責任者としての役職をもう1年続けることとなった。そのために研究の時間が著しく制限された。さらに秋以降、本務校から他大学に移ることになり、引き継ぎや移動準備に時間を要したため、落ち着いた環境で研究データ収集やその分析をできる状況にはなかった。本年度は所属機関(東海大学)を異動したため、自宅と研究室の引っ越し等で、データの再整備に時間を要した。そのために本研究の新たなデータ分析などの時間が制限された。しかし、夏期休暇中にイギリスのCambridge Assessmentを訪れて対話型スピーキングテストの実用化について相談した。IELTSなどの商業的英語テストを制作している機関においても、2人または3人の対話型スピーキングテストをひとまとまりの会話として録音し、受験者1人ひとりを区別して音声自動認識する技術が確立できていないという話であった。つまり現段階ではテスト終了後、それぞれの対話者の会話をひと続きの会話から分けて編集する時間を要し、評価時間を短縮することができないことが分かった。しかし、本研究の目的はグローバル人材養成に必要なインタラクション能力、対人適応力を測るテストの開発である為、今後も対話型を研究対象にすることは変わらない。編集に少し時間をかけても、音声自動認識システムを使用し各受験者の発語数を数え、発語数と対話全体および、流暢さ、発音等の各評価基準の関係をより多くのデータを収集し、詳細な調査を継続する必要がある。対話者間の発語数バランスについては、負の相関関係が認められたが、もっと多くのデータを収集分析することで結果に変化が出る可能性も残される。技術的には未だ制約される部分もあるが、受験者の発語数でスピーキング能力を予測するという本研究の独創性を保ちながら、妥当性の高い対話型スピーキングテストの開発をめざしていきたい。
SPring-8放射光による文化財錆のナノスコピック解析とその考古環境学への応用

新しい世紀を間近に控えて,社会資本の充実とその長期耐久性確保の観点から,種々の構造物構成する鉄鋼材料の長期にわたる腐食特性を理解することは極めて重要である.しかしながら,工学的視点から系統的に鉄鋼の腐食研究が開始されたのは今世紀に入ってからであり,数百年以上の鉄鋼の腐食に関する知見はほとんど得られていない.本研究では,考古学的遺物に着目し,約500年を経て墓群から発掘された鉄釘について,そのさび層構造と耐食性について検討した.供試材は,(財)大阪府文化財調査研究センターにより発掘された2種類の鉄釘である.一方(記号:GN1)はほぼ原形をとどめており耐食性に優れると言える方(GN2)は著しい腐食により金属部分がほとんど残存していない.発掘地は,室町時代から戦国時代(14世紀16世紀)に造られた栗栖山南中世墓群の火葬場である.それぞれのさび層について,電子線回折法およびX線回折法によりさび相の同定と定量,光学顕微鏡およびTEMによる観察,ICP発光分光分析およびEPMAによる組成分析と主要元素分布の測定を行った.また,GN1については,残存していた金属部についても組成分析を行った.さび層は主としてX線的非晶質物質,マグネタイトおよびゲ-サイトにより構成されており,GN2ではアカガナイトも検出された.GN1のさび層はほぼ全域にわたり凹凸か少なく,約350μmの厚さを有し巨視的な欠陥は少ない.このさび層は容易に除去することができず極めて強固に金属部に密着しており,GN2のさび層が脆弱であることと対照的である.このGN1のさび層中にはP,Caの濃化が認められ,これらの元素がさび層の保護性を高めていると思われる.また,さび層表面は赤褐色を呈しており,X線回折により微量のヘマタイトが検出されたことから,腐食環境に曝される前に火葬による熱で薄いヘマタイト層が形成していたと推測される.金属・鉄鋼材料は、青銅器時代・鉄器時代の古くから人類により用いられているが、最近になって長期間の腐食により金属・鉄鋼材料の機能低下という実用上極めて重大な問題が認識され始めた。腐食に伴い生成するさび層は、腐食を加速あるいは抑制する効果があり、さび層をうまく制御することが機能低下防止のための有効な手段である。本研究では、100年数千年の長期間使用あるいは埋蔵されていた金属・鉄鋼文化財について、金属材料工学的に材料の長期劣化過程とその防止対策を調査する。今年度は、数百年から数千年腐食した鉄釘,鉄挺,刀等について、それらに生成したさびの物理的詳細構造を調査した。その結果、長期間を通じて、さびを構成する物質の相変態が連続して生じていることが明らかとなった。さび中には、CuやCr等の金属元素が存在し、それらの効果によりさび構成物質の結晶のサイズや欠陥の有無が変化する。このように、熱力学的に理解可能なさびの相変態と含有元素に依存する結晶性状から、千年以上の長期間に及ぶ腐食プロセスの理解が可能になる。以上の結果を踏まえ、工学と考古学の異分野を融合させ、かつ環境との関連を明確にすることにより、さび性状から文化財の年代や腐食環境を推定でき、さらに人類が今後長期間金属・鉄鋼材料を使用する場合に、如何にして機能劣化を防止することが可能であるか、さらには貴重な文化財の長期保護の観点から指針を与えることができる。新しい世紀を間近に控えて,社会資本の充実とその長期耐久性確保の観点から,種々の構造物構成する鉄鋼材料の長期にわたる腐食特性を理解することは極めて重要である.しかしながら,工学的視点から系統的に鉄鋼の腐食研究が開始されたのは今世紀に入ってからであり,数百年以上の鉄鋼の腐食に関する知見はほとんど得られていない.本研究では,考古学的遺物に着目し,約500年を経て墓群から発掘された鉄釘について,そのさび層構造と耐食性について検討した.供試材は,(財)大阪府文化財調査研究センターにより発掘された2種類の鉄釘である.一方(記号:GN1)はほぼ原形をとどめており耐食性に優れると言える方(GN2)は著しい腐食により金属部分がほとんど残存していない.発掘地は,室町時代から戦国時代(14世紀16世紀)に造られた栗栖山南中世墓群の火葬場である.それぞれのさび層について,電子線回折法およびX線回折法によりさび相の同定と定量,光学顕微鏡およびTEMによる観察,ICP発光分光分析およびEPMAによる組成分析と主要元素分布の測定を行った.また,GN1については,残存していた金属部についても組成分析を行った.さび層は主としてX線的非晶質物質,マグネタイトおよびゲ-サイトにより構成されており,GN2ではアカガナイトも検出された.GN1のさび層はほぼ全域にわたり凹凸か少なく,約350μmの厚さを有し巨視的な欠陥は少ない.このさび層は容易に除去することができず極めて強固に金属部に密着しており,GN2のさび層が脆弱であることと対照的である.このGN1のさび層中にはP,Caの濃化が認められ,これらの元素がさび層の保護性を高めていると思われる.また,さび層表面は赤褐色を呈しており,X線回折により微量のヘマタイトが検出されたことから,腐食環境に曝される前に火葬による熱で薄いヘマタイト層が形成していたと推測される.
炎症性疾患治療を目的とした機能性高分子を用いたナノ微粒子キャリアの開発

生分解性ポリマーであるポリ乳酸(PLA)及び温度応答性ポリマーであるpoly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAAm)を用いてPNIPAAm-PLA/PLAブレンドナノ粒子(温度応答性ナノ粒子)を作製した。温度応答性ナノ粒子は、LCSTを境に低温側では水和層形成によりステルス性を備え、粒子表面が疎水性になることにより、細胞取り込み効率が向上する粒子を作製することができた。本研究では炎症性疾患に使用するリン酸ベタメタゾンを内封し、薬物放出実験、血清タンパクとの安定性、細胞内への取り込み観察を行った。温度応答性ナノ粒子は、温度による取り込み制御が可能なDDS製剤であることが示された。本研究では、外部環境刺激に応答し、その構造・性質を変化させる機能性高分子を用いてステルス性を持つ新規ナノ微粒子を開発する。温度応答性高分子のpoly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)とPLA(ポリ乳酸)の共重合体を分子設計し、PLAと混合することで、コア部がPLA、シェル部がPNIPAAmから成るナノ微粒子を作製した。PNIPAAmは32°C付近に相転移温度(LCST)を有し、LCSTより低温では親水性を、高温では疎水性を示す。PNIPAAm-PLAを用いることで、相転移温度より低温域ではシェル部のPNIPAAmの親水性状態により、DDS製剤の開発に使用されているPEG-PLAと同様のステルス効果を示すと考えられる。当該年度は、薬物にリン酸ベタメタゾンを用い、100150nmの温度応答性ナノ微粒子が作製された。しかし、PNIPAAm単独ではLCSTが32°Cと体温より低温側にあることから、臨床へ応用するために、LCSTを体温付近に持つコポリマーを作製する必要がある。親水性モノマーであるN,N-dimethylacrylamide (DMAAm)及びカチオン性モノマーであるN,N-dimethylaminopropylacrylamide (DMAPAAm)をPNIPAAmに共重合させたところ、LCSTを37°C40°Cに上昇させることができた。O/W型溶媒拡散法により粒子化し、ゼータ電位を測定したところ、DMAPAAm共重合体粒子において、ゼータ電位がプラスを示した,カチオン性を帯びる事で、細胞取り込み効率の向上及びライソソームのプロトンスポンジ効果を利用した細胞取り込み後の薬物放出効率の向上が期待された。平成22年度は、薬物として免疫抑制剤のFK506を用いると共に作製したナノ微粒子の細胞内への取り込み機構解明、薬物機能解析等について検討する。本研究では、生分解性ポリマーであるポリ乳酸(PLA)及び温度応答性ポリマーであるpoly (N-isopropylacrylamide)(PNIPAAm)を用いてPNIPAAm-PLA/PLAブレンドナノ粒子(温度応答性ナノ粒子)を作製した。PNIPAAmは水中において低温では水分子と水和することで親水性を示すが、32°Cの相転移温度(LCST)を境に水分子が脱水和し、疎水性へと変化を起こす。この性質から温度応答性ナノ粒子は、低温では水和層形成によりステルス粒子(PEG-PLA粒子)同様の高い血中滞留性を有し患部に集積、炎症部位では炎症による熱で粒子表面の疎水性変化を起こし、細胞取り込み効率の向上が期待される。当該年度は、炎症性疾患に使用するリン酸ベタメタゾン、FK506を粒子内に内封し、血清タンパクとの安定性、細胞内への取り込み観察を行った。血清中安定性では、温度応答性ナノ粒子は温度による表面特性変化を示し、LCST以下ではPEG粒子同様血清中で安定に分散していたが、LCST以上では血清との凝集体を形成し沈殿が生じた。脂溶性の高いFK506において血清タンパクとの相互作用を抑制できたことは、粒子の血中滞留性向上に寄与し、長期的な薬効発現による投与回数の減少が期待された。蛍光顕微鏡観察によるRAW264.7細胞へのPNIPAAm粒子の取り込みは、37°Cでは確認されたが30°Cでは確認されなかったことから、温度応答性ナノ粒子は温度による取り込み制御が可能であることが示された。PNIPAAmを表面修飾した温度応答性ナノ粒子は、LCSTを境に細胞膜透過性が変化し、温度による取り込み制御が可能なDDS製剤であることが示された。さらに、LCST以上では素早い薬物放出が起こることから、病態部位でのみ効果を発揮し、副作用の少ない製剤が期待される。
舌運動機能解明のためのMRIに基づく舌筋変形の3Dアニメーションツールの開発

舌は呼吸、嚥下、発話に関わる重要な器官であり「口の中の手」と呼ばれるように精巧な運動機能を持つが、複雑に交錯する舌筋の配置と変位については医療従事者にとっても直感的な理解が難しく、可視化の困難さのために内部構造の解析が遅れている。本研究では一般的に四肢の筋と骨格の運動がCG化されているものを参考にし、舌筋の配置とその運動を可視化できる3Dアニメーションツールの開発を行う。具体的には、磁気共鳴画像法(MRI)を用いて舌の静止状態の解剖図および運動時の変形をそれぞれ計測し、実データに基づく舌筋の変形を映像化する。初年度は、アニメーションCG作成経験のある倉立氏のアドバイスを得て、基礎モデルとなるためのMRIの撮像を行った。我々の計画するアニメーション作成のためには、1.初期状態のデータ収集(高精細MRI)、2.主な最終状態のデータ収集(低解像度MRI)、3.初期状態から最終状態へ変形を実現する変位データ(変位の格子データ:tagged-MRI)を利用する。まず1について舌筋の構造を可視化できる撮像法を用いて高精細MRIの撮像を行い、初期状態のモデルを作成した。また2についてターゲットとなる母音子音を含めた日本語約130異音の低解像度のMRIを撮像した。さらに本年度は3のデータは収集していないが、過去に撮像したデータを用いて初期状態と最終状態をモーフィングした2Dアニメーション動画を作成した。ただし現状では、2Dの画像モーフィングを利用しているため中間地点はやや不明瞭、またデータ操作が容易ではない、などの問題がある。今後はtagged-MRIデータなどの要素を加え、舌筋のコントロールポイントの自由度を増やし、よりわかりやすく、より操作しやすいツールを作成していく予定である。
保型的L関数及び新谷関数の研究

1.大域的新谷関数について古典群の標準的L関数の解析接続・関数等式を行列サイズに関して帰納的に証明するプログラムを我々は既に提示し、直交群の場合にはある種の技術的条件下で証明した。これには、Rankin-Selberg convolutionの新谷関数による表示が本質的役割を果たす。今年度、一般の総実代数体上の総正定値(maximal)偶対称行列に対して、技術的仮定を取り去ることに成功し、完全な結果を得た。2.局所新谷関数について分解型の直交群に対し、局所新谷関数の存在と一意性を証明した。そのためには(通常のCartan分解とは異なり、片側が一つサイズの小さい直交群の極大コンパクト群である)一般化されたCartan分解が最も重要な役割を果たした。直交群の保型表現と一般線型群の保型表現のテンソルL関数を考察するために、球関数の一般化である新谷関数だけでなく、更にユニポテントな元の作用をも込めたWhittaker-Shintani関数を定式化し、既に部分的成果を得ている。存在、一意性についての結果も部分的に得た。4.今後の問題大域的議論を行うためには、分解型の条件は強すぎ、この弱い形に対しても局所新谷関数の存在や一意性を示すことが望ましい。また、ユニタリ群の場合に帰納法を完全に働かせるための整数論的考察が重要となる。
メゾ系における非平衡状態の大域的性質に関する力学系の方法を用いた解析的研究

通常、巨視的現象を扱う統計力学では、物体を構成する原子・分子数が膨大なことが仮定される。他方、ナノ科学の進歩により、さほど多くない原子・分子から成る微小物体に起る現象が調べられている。この現象を扱える理論の構築を目的に、C*代数・力学系理論という数学理論に立脚する新しい方法に基づき、大きな物体と接触する微小物体の振舞を調べ、任意の初期状態から一定の電流・熱流を伴う状態への緩和を扱えること、複数の実験事実を説明できることなどを示し、新しい方法の有用性を明らかにした。主な研究成果は以下の通り。1.量子複合系における非平衡ファノ・アンダーソン効果:これまで量子1次元導体、L1漸近可換系の非平衡定常状態をC^*代数の方法で調べ、その特徴づけを行ってきた。本研究では、その結果得られた知見を用い、非平衡状態を記述する新たな平均場近似法を構築し、スレイブ・ボソン法と組み合わせて量子複合系の伝導現象を解析した。その結果、線形応答領域では同系の解析で最も信頼されているNRG法の結果を再現し、さらに、非線形応答領域における最新の実験事実を説明することに成功した。2.超伝導体から放出される電子の2点相関:量子力学的粒子の統計性を直接測定する手段として、時間あるいは空間的に離れた2点の相関を調べる方法がある(HBT型測定)。対象がボソン(フェルミオン)では、2点が近づいたとき相関が増える(減る)ことが知られている。本研究では、粒子源が超伝導状態にある場合、放出される電子の2点相関がどのように変化するか調べた。その結果、準粒子はフェルミオン的に振舞うが、超伝導秩序からボソン的相関も生じることが明らかになった。3。異常拡散を示す間欠性写像の輸送現象:カオス研究では非双曲力学系と呼ばれる系の研究が次の重要な課題である。区分的線形な間欠的カオス写像で通常拡散より遅い異常拡散を示す写像について、分布の時間発展を記述するFP演算子のスペクトルと輸送現象の関係を調べ、後者が1に近い第2リーマン面内の固有値に支配されていることを明らかにした。この数学的特徴は量子不安定状態に類似しており、興味深い。4.有限温度場に起因するドレスト状態の制御:2つの素過程が引き続くことで生じる緩和過程(量子ドットの基底状態におけるスピン緩和)について量子ゼノン制御の効率を調べ、これまで調べた系に比べ効率よく制御できることが見出された。古典/量子系の非平衡状態について下記の成果を得た。(1)異なる平衡にある熱浴と相互作用する量子系の非平衡状態の研究:異なる平衡にある二つの熱浴にはさまれた量子系について、非平衡定常状態を特徴付ける新しい条件を提案し、非平衡定常状態の線形応答関数の表式を導出した。これらの系において熱力学的な準静的過程を力学的に構成できることも示した。さらに、強いクーロン相互作用が存在する量子複合系についてファノ共鳴が非平衡環境に敏感に依存することをスレイブ・ボソン法を用いて示した。また、パイエルス導体において非平衡ソリトン状態の存在を示した。(2)平衡にある熱浴からの粒子放出過程の研究:熱平衡状態にある熱浴からの粒子の定常放出過程は、二つの熱浴と相互作用する量子系における非平衡定常状態に他ならない。この観点から、定常粒子流における2粒子相関(antibunching)の開口部半径への依存性を調べ、2つの測定器をビーム軸からはずして置いた場合にこれが顕著になることを示した。さらに、小孔から放出される粒子流の振舞いがトンネルハミルトニアンを用いて記述されることを厳密に示した。(3)古典カオス系における「全てのオーダーを超える漸近法」の研究:いくつかの近可積分古典カオス系において複雑な幾何学的形状を有するホモクリニック軌道を解析的に構成する方法(全てのオーダーを超える漸近法)が知られている。この方法が適用可能できる二次差分型の多項式写像がこれまで知られている数種の写像に尽きることを示した。(4)非断熱遷移の半古典解析の研究:レベル間遷移が生じる系において、通常、プランク定数が0の極限では一つの断熱曲面上の運動しか記述できない。このような系において断熱遷移を記述できる半古典近似法を検討した。以下の成果を得た。(1)非双曲力学系の統計的性質:中立固定点を持ち、通常より遅い拡散を示す区分線形写像の輸送現象について調べた。これまでに、異常拡散が分布の時間発展演算子の1に近いスペクトル、特に第2リーマン面下にある"共鳴固有値"で特徴付けられることを明らかにしたが、今年度はスケール極限について詳細に調べ、スペクトルだけでなく固有関数のスペクトル依存性が重要なことを見出した。(2)C*力学系の非平衡統計力学:C*代数の方法で得られる非平衡アンサンブルと平均場近似を組み合わせ、非平衡パイエルス転移を調べた。

これまでに非平衡性が相転移を大きく変え、負性抵抗が生じ得ることを示したが、秩序パラメータに関する自己無撞着方程式が数値計算に対して安定でないことが見出されていた。今年度は、この問題を解析的・数値的に詳しく吟味し、正確な相図を得ることに成功した。(3)量子開放系の粒子相関:近年、粒子線などを用いて、フェルミあるいはボーズ相関を直接観測できるようになっており、量子統計に対する粒子間相互作用の影響に関心が集まっている。このような系の状態が無限量子系の非平衡状態であることに着目し、熱的粒子源から放出された中性子のフェルミ相関を力学的に調べ、粒子源が無相関であっても有意なフェルミ相関が観測可能であることを示した。(4)特異連続状態と相互作用する不安定系の緩和:離散状態が連続状態と相互作用すると離散状態は不安定化する。これまでの研究で連続状態のエネルギースペクトルが特異連続の場合、スケーリング則が成立し、生存振幅がスケール時間のMittag-Leffler関数で表されることを見出した。今年度の研究により、この振舞が、共鳴エネルギーが連続状態の状態密度の発散点に一致する場合に見られる「2つの共鳴状態の生成」あるいは「共鳴状態と束縛状態の生成」により理解できることを突き止めた。成果は次の通り。(1)特異連続状態と相互作用する不安定系の緩和:離散状態が連続状態と相互作用すると離散状態は不安定化するが、前年度の研究で、連続状態のエネルギースペクトルが特異連続の場合、生存振幅がMittag-LeffIer関数で表されることなどを見出した。今年度は、フィボナッチ格子と相互作用する離散状態の生存振幅の時間発展を調べ、前年度明らかにした一般論が成立することを確認した。(2)量子揺らぎ定理:様々な系で、ある物理過程においてエントロピー生成がΔSである確率と、時間反転過程において-ΔSである確率の分布関数は、簡単な関係式を満たす。これを、揺らぎ定理と呼ぶ。今年度は、大きな熱浴と相互作用する小さな量子系において、エネルギー輸送と粒子輸送に注目し揺らぎ定理を調べた。まず、揺らぎ定理の出発点となる測定過程を詳しく吟味した上で、エネルギー輸送と粒子輸送に関する確率分布を導入し、時間反転対称性によって確率分布の特性関数に課される条件を導いた。続いて、系と熱浴の相互作用が十分長い時間一定に保たれる場合に、特性関数が不可逆過程の駆動力となるアフィニティのみで表されることを明らかにし、輸送係数の対称性を系統的に導出した。(3)C*力学系の非平衡統計力学:前年度までの研究を継続し、C*代数の方法で得られる非平衡アンサンブルと平均場近似を組み合わせ、非平衡パイエルス転移を調べた。これまでに電圧・温度を制御変数にした場合に一次、二次転移が可能であることを示したが、今回は、電流・温度を制御変数にした場合には秩序変数が温度一定の下で電流の一価減少関数となり、二次転移のみが生じることを明らかにした。さらに、寺崎らによって見出された電流による電荷秩序抑制現象を定性的に説明できることを明らかにした。(4)その他:ボアソン則に従わない可積分量子系のエネルギースペクトルの揺らぎについても調べた。