hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙環境を利用した線虫の寿命と老化速度に及ぼす重力の影響に関する研究

宇宙環境において線虫の老化速度と寿命を測定するための、動画撮影およびデータ転送を自動化したシステムを構築した。JAXAとの共同研究で基板カメラを2機搭載したユニットを複数作製し、より多くの試料を撮影できるようにした。さらに観察面全体がカメラの視野に入るように、培養容器の容積を既存の1/10に小型化することを計画した。線虫が容器外に出たり、気泡が生じて観察が困難になるなどの問題が生じたが、ほぼ解決し小型培養容器が完成した。次に宇宙軌道上で線虫を培養・凍結し、地上帰還させる培養バッグを検討した。このバッグを用いて線虫を種々の過重力、クリノスタットによる擬似微小重力下で培養し、RNAの抽出に供した。昨年度に引き続き、宇宙環境における線虫の老化速度と寿命を測定するための動画撮影およびデータ転送を自動化したシステムを構築した。宇宙ステーションきぼう実験棟のインキュベーターに装着できるサイズに小型化した線虫用の観察装置と培養容器、及びそれらを固定できる箱を試作した。宇宙軌道上で線虫を培養・凍結し、地上帰還させるためのプラスチック製バッグを試作した。これらの容器中に宇宙実験で用いる線虫用液体培地(CeMM)を入れて線虫を飼育し、老化速度と寿命を測定して生存曲線を描いた。この結果をもとに動画撮影のタイミング、プラスチック製バッグの凍結時期と回数を検討した。宇宙環境における線虫の老化について、英語論文1報、日本語総説1報を発表し、近日中に国際集会および国際シンポジウムで報告を行う予定である。宇宙環境において線虫の老化速度と寿命を測定するための、動画撮影およびデータ転送を自動化したシステムを構築している。動画撮影には線虫用に設計・作成した既存の観察装置と培養容器を用いたが、宇宙実験にはさらに小型化したシステムが複数必要であることがわかった。そこで既存装置と同じ基板カメラを2機搭載したユニットを複数作製し、より多くの試料を撮影出来るようにした。小型化にするにあたり、線虫が容器外に出たり、気泡が生じて観察が困難になる等の問題が生じたが、ほぼ解決し、小型培養容器の試作品は概ね完成している。宇宙軌道上で線虫を培養・凍結し、地上帰還させる培養バッグを検討した。既存の培養容器では凍結・融解に時間がかかりすぎ、RNAの品質が劣化することがわかったため、線虫の挿入および培養、凍結、融解が容易なプラスチック製のバッグを試作した。このバッグを用いて線虫を種々の過重力、クリノスタットによる疑似微小重力下で培養し、遺伝子発現を解析する予定である。老化の速度や寿命は遺伝的な要因とともに環境に応答して決まると考えられている。本研究では微小重力環境が生物の老化過程に与える影響を明らかにするため、線虫を用いて宇宙環境における線虫の寿命を計測するとともに遺伝子発現の変化を解析する。2014年度は2015年春に宇宙実験棟「きぼう」で実験が予定されており、現在継続中の『宇宙環境における線虫の老化研究(Space Aging)』(代表提案者:本田陽子)のための予備実験および国内リハーサル実験を行った。「きぼう」日本実験棟では野生体と短寿命変異体daf-16 (FOXO転写因子欠損)の2種類の線虫を線虫用液体培地CeMMを使って培養する。地上予備実験では軌道上で線虫を培養する容器、一容器あたりの線虫数、同調培養の方法、産卵抑制剤を加えるタイミングなど詳細な検討を行った。軌道上ではCCDカメラ付きの装置で自動的に録画した動画を地上に伝送し、線虫の動きを観察する。線虫を最大70日、ほぼ動かなくなるまで観察してその動きから老化の速度を計測する。観察装置の作製(JAXAとの共同研究)、線虫の運動量を定量化する新規ソフトウェアの開発等を行った。培養した線虫は凍結して地上に回収する。宇宙で十分な数の線虫を凍らせて、変性しないよう凍結状態で保存し、地上に持ち帰ってから遺伝子の発現、タンパク質の量を調べて、寿命の変化の原因を明らかにする。凍結用の培養バッグの試作、その中での線虫の培養条件の検討、凍結方法、凍結サンプルからのRNA抽出方法などの検討を行った。26年度10月には宇宙軌道上における線虫の老化速度と寿命測定のためのシステムがほぼ完成し、実際につくば宇宙センターにおいて宇宙実験の模擬実験を行った。宇宙実験では同調した若齢成虫を数万匹用意する必要があるため、卵の孵化率を上げて実験に供する個体数を増やすなどの検討を行った結果、ほぼ目標数を達成することができた。また、線虫培養容器はよりコンパクトな型打ち式のものが製作できたが、作製時に壁面と膜の間に隙間が生じ、ここに線虫が入り込んで観察個体の数が少なくなるという問題が起きた。膜を押し付けるなどして隙間を除く対策をした改良タイプを検討した。当初平成26年度末に予定されていた宇宙実験の開始が、打ち上げ延期のために大幅に遅れ、27年4月に行われた。同年3月より米国フロリダ州ケネディー宇宙センターに約1か月間滞在して線虫を飼育し、宇宙実験用の試料を用意した。野生体およびFOXO転写因子欠損の短寿命遺伝子変異体(daf-16)それぞれにつき寿命と老化速度観察用試料、遺伝子発現解析用の凍結用試料を作製し、同年4月14日(現地時間)にSpaceX社のFarcon 9ロケットにて打ち上げが完了した。JAXA

つくば宇宙センターからのコントロールによる宇宙軌道上での線虫の動画撮影、地上への画像データ転送、および遺伝子・タンパク質解析用の凍結サンプルの地上帰還は問題なく行われた。今後これらの宇宙サンプルの解析を行う予定である。宇宙環境において線虫の老化速度と寿命を測定するための、動画撮影およびデータ転送を自動化したシステムを構築した。JAXAとの共同研究で基板カメラを2機搭載したユニットを複数作製し、より多くの試料を撮影できるようにした。さらに観察面全体がカメラの視野に入るように、培養容器の容積を既存の1/10に小型化することを計画した。線虫が容器外に出たり、気泡が生じて観察が困難になるなどの問題が生じたが、ほぼ解決し小型培養容器が完成した。次に宇宙軌道上で線虫を培養・凍結し、地上帰還させる培養バッグを検討した。このバッグを用いて線虫を種々の過重力、クリノスタットによる擬似微小重力下で培養し、RNAの抽出に供した。宇宙実験は当初本研究の実施期間中に行われる予定であったが、実際は2015年度に延期された。それに伴い予定していた軌道上での線虫の動画データの解析や、地上帰還される予定の凍結サンプルの解析が2015年度に持ち越された。しかしリハーサルや予備実験のために1年間の研究期間を使って充分な検討を行うことができた。医歯薬学・基礎医学・環境生理学2015年4月、宇宙実験現在の「きぼう」日本実験棟において、生命科学分野『宇宙環境における線虫の老化研究(Space Aging)』(代表提案者:本田陽子)の実験が開始された。これまでの経緯は以下の通りである。1)打上げ:線虫を入れた容器は、米国スペースエックス社のドラゴン補給船6号機(SpaceX-6)に搭載され、平成27年4月15日に米国ケープカナベラル空軍基地から打ち上げられ「きぼう」日本実験棟に到着。2)実験開始:4月19日に「きぼう」日本実験棟内で、スコット・ケリー宇宙飛行士が線虫の入った容器を装置にセットし、培養実験が開始された。3)観察:観察は地上の実験運用管制室からのコントロールにより行われ、線虫の観察が成功。現在培養と観察を行っており、開始から約2か月にわたり続けていく予定。Space Aging実験では、微小重力環境が生物の老化過程に与える影響を明らかにするため、宇宙環境における線虫の寿命を計測するとともに、遺伝子発現の変化を解析する。それにより宇宙環境に長期間滞在することによる線虫の老化速度と寿命が受ける影響が明らかとなる。2015年度は宇宙実験で得られた動画の解析から宇宙における線虫の寿命を明らかにする。また地上帰還凍結サンプルを用いて遺伝子発現解析等を行う予定である。宇宙軌道上における線虫の老化速度と寿命測定のためのシステムはほぼ完成し、近日中に実際につくば宇宙センターにおいて線虫飼育の予備実験を始める予定である。線虫培養容器はよりコンパクトな型打ち式のものが製作できたが、作製時に壁面と膜の間に隙間が生じ、ここに線虫が入り込んで観察個体の数が少なくなるという問題が起きている。現在膜を押し付けるなどして隙間を除く対策を検討している。
ピコメータ精度計測システムを使った蛋白分子間相互作用の解析法

本研究では、精密測定を目的とした水平式の光学系を持つ光学顕微鏡システムの開発に成功した。光学系を水平式とする利点は、光軸を安定して固定できるために機械的に極めて安定した装置ができる点、対物レンズと接眼レンズ間の距離を自由に変更できるため拡大率を調節可能な点、光学素子を支えるための鏡筒部分が不要なため対物・接眼の間に自由に他の部品、たとえば、UV光学系、ダイクロイックミラー、シャッターなどを挿入できる点、観察試料のマイクロマニピュレーションを行うために装置が設置しやすい点など多くのものがある。また計測装置の光センサを時間分解能の高い設定に改良することで時間分解能が10KHzまで向上できるように改良した。この装置を使ってウニ精子微小管の振動波形を詳しく解析した結果、振動には一定速度の滑り運動を行う相(A)と周期的なゆらぎのみられるプラトー相(B)に分けることができることがわかった。Aはダイニンとチューブリンの強い相互作用(架橋)が生じている状態、Bは、その架橋が解離してATPの再結合までの状態ではないかと考えられる。また、この装置を用い、以下のcaged-ATPを使った新しい実験を試みた。トリトン処理したウニ精子鞭毛を実験材料として、瞬間的(数ミリ秒以内)にATPを付与し、その時の微小管滑り運動をnm数百pmの精度で計測することができた。その結果、鞭毛軸糸の中のダイニンがATPと結合し、ダイニン・ADPの反応中間体となったものが、滑り力発生(運動の開始)に関与している可能性が最も高いことが証明できた。これはこれまでテトラヒメナを使って行われてきたダイニンATP加水分解酵素に関する生化学的な報告を裏付ける結果であり、ダイニンのin situでの酵素化学反応論的な実測としては、はじめての報告である。反面、ダイニン・ADPと急速に結合するために強い阻害効果を持つと考えられて来たバナジン酸は、この運動開始に関わっていると考えられるダイニン・ADP反応中間体には全く作用しないということもこの研究で判明した。力発生のメカニズムを理解する上で非常に重要な知見である。平成7年度の研究計画に従った装置の基本的な設計および試作装置の製作を行った.これまで当研究室にて開発試用し,機械的な振動に対して安定であることが確かめられている水平式の光学顕微鏡(位相差顕微鏡,および暗視野照明顕微鏡の2方式)を使い,照明光学系の試作を中心に行った.半導体励起のYAGレーザーは,現在,極めて安定した輝度の製品が入手可能になっており,その安定性は安定化電源を使用したハロゲンランプに相当する.照明光学系を工夫することにより,輝度が3-4桁高い拡大像を得ることができ,この点でも従来の光学顕微鏡を使ったナノメーター精度の位置計測法の精度を1-2桁あげることが理論的に可能と見積もられる.実験はサブミクロン精度のマイクロマニピュレータ装置に固定したガラス微小針の変位をこの装置で計測する系で行った.ナノメーターの精度で接近させた2本の微小針の間の静電的な反発力を計測することができ,本研究の目的である分子間の相互作用力の計測に応用できる可能性が十分高いことがわかった.平成8年度の研究計画に従った装置の基本的な設計および試作装置の製作を行った.

これまで当研究室にて開発試用し,機械的な振動に対して安定であることが確かめられている水平式の光学顕微鏡(位相差顕微鏡,および暗視野照明顕微鏡の2方式)を使い,光学系および電気系統の改善を行った.特に高速の現象を高い精度で計測できるように時間分解能の改善した。この装置を使ってウニ精子微小管の振動波形を詳しく解析した結果、振動には一定速度の滑り運動を行う相(A)と周期的なゆらぎのみられるプラトー相(B)に分けることができることがわかった。Aはダイニンとチューブリンの強い相互作用(架橋)が生じている状態、Bは、その架橋が解離してATPの再結合までの状態ではないかと考えられる。現在、種々の阻害剤、ATP濃度条件を使ってこの仮説を確かめる実験を計画している。平成9年度の研究計画に従い、開発した装置の応用実験を行った。水平式の光学系を持った実験装置の設計・開発を行って来たために、外部からの紫外線導入など、光学系の変更が非常に容易であった。波長350mmの紫外線(超高圧水銀灯)を使って観察試料を落射照明できるように改良した。この装置を用い、以下のcaged-ATPを使った新しい実験を試みた。トリトン処理したウニ精子鞭毛を実験材料として、瞬間的(数ミリ秒以内)にATPを付与し、その時の微小管滑り運動をnm数百pmの精度で計測することができた。その結果、鞭毛軸糸の中のダイニンがATPと結合し、ダイニン・ADPの反応中間体となったものが、滑り力発生(運動の開始)に関与している可能性が最も高いことが証明できた。これはこれまでテトラヒメナを使って行われてきたダイニンATP加水分解酵素に関する生化学的な報告を裏付ける結果であり、ダイニンのin situでの酵素化学反応論的な実測としては、はじめての報告である。反面、ダイニン・ADPと急速に結合するために強い阻害効果を持つと考えられて来たバナジン酸は、この運動開始に関わっていると考えられるダイニン・ADP反応中間体には全く作用しないということもこの研究で判明した。力発生のメカニズムを理解する上で非常に重要な知見である。
DNAポリメラーゼζ（ゼータ）の変異生成・抑制における損傷特異性

遺伝情報を保持するDNAは環境化学物質により日常的に損傷を受けている.申請者は最近,DNA複製酵素の一つであるDNAポリメラーゼゼータ(Polζ)が,in vivoにおいてベンゾ[a]ピレン誘発のDNA損傷に対し変異の生成と抑制の両方に働くことを見出した.一方,環境中には様々なDNA損傷を引き起こす物質が存在するが,それらに対するPolζの働きは明らかになっていない.本研究では,Polζの複製忠実度を低下させたPolζKI gpt deltaマウスを用いて,環境化学物質が引き起こす様々なDNA損傷に対してPolζがどのように働くかを明らかにし,Polζの変異生成・抑制の分子機構解明を試みる.遺伝情報を保持するDNAは環境化学物質により日常的に損傷を受けている.申請者は最近,DNA複製酵素の一つであるDNAポリメラーゼゼータ(Polζ)が,in vivoにおいてベンゾ[a]ピレン誘発のDNA損傷に対し変異の生成と抑制の両方に働くことを見出した.一方,環境中には様々なDNA損傷を引き起こす物質が存在するが,それらに対するPolζの働きは明らかになっていない.本研究では,Polζの複製忠実度を低下させたPolζKI gpt deltaマウスを用いて,環境化学物質が引き起こす様々なDNA損傷に対してPolζがどのように働くかを明らかにし,Polζの変異生成・抑制の分子機構解明を試みる.
活性酸素による心筋細胞障害機構:心虚血への外挿

虚血心筋障害に活性酸素ラジカルが果たす役割に関する研究を行ない、分離イヌ心筋細胞膜下フラクションに対する活性酸素ラジカルの効果を明らかにすることができた。1.活性酸素ラジカルは心筋小胞体(SR)内の自由Ca^<2+>を減少させた。これは、SR膜を介するCa^<2+>流出が増中した結果である。2.活性酸素ラジカルのSR膜を介するCa^<2+>流出の増加作用は、カルモジュリン依存性反応段階の抑制によってもたらされることが示唆できた。そして、活性酸素ラジカルによって生ずるCa^<2+>流出増大は、一部Ca^<2+>チャンネルを通過するCa^<2+>流出を含んでいる。3.筋原線維のCa^<2+>感受性は、活性酸素ラジカルに影響を受けない。4.筋形質膜(SL)のNa^+、K^+ーATPase活性は活性酸素ラジカルによって抑制され、これに連動したNa^+、Ca^<2+>交換活性は増強された。5.活性酸素ラジカルはイヌ摘出冠動脈を収縮させた。この反応は、内皮細胞依存性であった。したがって、内皮細胞由来弛緩因子(EDRF)の遊離抑制か、または内皮細胞由来収縮因子(EDCF)遊離増大を介する反応である可能性を示唆できた。6.以上の効果をもたらす活性酸素ラジカル種はハイドロキシルラジカル(^-OH)である可能性が強い。本研究で、^-OHが主として心筋細胞を傷害するラジカル種であり、SRからのCa^<2+>流出とSLを介するCa^<2+>流入をそれぞれ促進することによって、心筋細胞内Ca^<2+>蓄積を増大すると結論づけられた。また、収縮系蛋白のCa^<2+>感受性が活性酸素ラジカルに影響を受けないことから、活性酸素ラジカルが細胞内Ca^<2+>濃度を増加させた場合この増加に連動して心筋収縮系が活性化されることになり、これが虚血性心筋強縮発現メカニズムの基本である可能性が強い。また、^-OHが冠血管収縮作用を示すことを考慮にすれば、冠血管スパスムはH_2O_2から派生する^-OHに負うところが大であると解釈するべきであろう。虚血心筋障害に活性酸素が果たす役割を明確にするため、とくに興奮一収縮連関における共山Ca^<2+>の細胞内動態に及ぼす影響を指標として研究した。この結果、以下に示すように、分離されたイヌ心筋細胞膜下フラクションに対する活性酸素の効果を明らかにすることができた。1)活性酸素は心筋小細胞(SR)内の事由Ca^<2+>を減少された。これは、SR膜を介するCa^<2+>流出が増加した結果である(Mo.Pharmacol.34:388-394、1988)。2)活性酸素のSR膜を介するCa^<2+>流出の増加作用は、カルモジュリン依存性反応段階の抑制によってもたらされることを確認した(J.Pharmacol.Exp.Ther.,投稿中)。そして、活性酸素によって生ずるCa^

<2+>流出増大は、一部Ca^<2+>チャンネルを通過するCa^<2+>流出を含んでいる。3)筋原繊維のCa^<2+>感受性は、活性酸素に影響を受けない。4)筋鞘(SL)、Na^+、K^+ーATPase活性は活性酸素によって抑制され、これに連動してNA^+、Ca^<2+>交換活性は増強された。5)以上の結果をもたらす活性酸素種はハイドロキシルラジカル(°OH)である可能性が強い。以上の結果から、°OHが主として心筋細胞を傷害するラジカル種であり、SRからのCa^<2+>流出とSLを介するCa^<2+>流入をそれぞれ促進することによって、心筋細胞内Ca^<2支>蓄積を増大すると結論づけられた(Jpn,Circ.J.,1988印刷中)。また、収縮系蛋白のCa^<2+>感受性が活性酸素によって影響されないことから、活性酸素が細胞内Ca^<2+>濃度を増加させた場合、この増加に連動して心筋収縮系が活性化されることになり、これが虚血性心筋強縮の発見メカニズムの基本である可能性が強い。昭和63年度の研究で、主としてハイドロキシルラジカル(OH)が心筋細胞を障害するラジカル種であり、筋小胞体(SR)からのCa^<2+>流出と形質膜(SL)を介するCa^<2+>流入をそれぞれ促進することによって、心筋細胞内Ca^<2+>蓄積を増大すると結論づけた。したがって、活性酸素ラジカルの心筋細胞障害様式はCa^<2+>関連細胞制御破錠にある。この結果を基本にして、さらに血管系と心機能に対する活性酸素ラジカルの作用様式を慎重に検討した。平成元年度に得られた研究経過を要約すると以下のようになる。1.in vitroでOHを発生させる系の検討を行なった結果、dihydroxy-fumarateとFe^<3+>-ADPの反応で、鉄キレ-タ-deferoxamine抑制性にOHが特異的に発生することが確認できた(DMPO-電子スピントラップ法)。2.この反応系を用いると、イヌ摘出冠動脈輪状標本は内皮細胞依存性に収縮した。3.OHの前駆活性酸素種であるH_2O_2は、Langendorffラット心臓標本の冠流量を増加させる。4.H_2O_2とCl^-と内皮細胞由来弛緩因子(EDRF)の遊離抑制か、または内皮細胞由来収縮因子(EDCF)遊離増大を介して冠動脈を収縮させる可能性が示唆された。また、少なくともH_2O_2自体、冠動脈スパスムと関連性はなく、H_2O_2から派生するラジカル種、または超酸化物が虚血性心機能障害に重要な役割を演じていると推定できた。
漢字・仮名処理の脳内基盤の解明

【目的】漢字(意味処理)と仮名(音韻処理)は処理経路が異なるという「読みの二重回路仮説」を、漢字の難易度と文字の物理的形態特性(空間周波数)の観点から事象関連電位(ERP)、機能的MRI(fMRI)で検討した。【方法】対象は右利き健常成人14名。実験1:(1)易しい漢字(易)、(2)難しい漢字(難)、(3)仮名(語)、(4)仮名(非語)の未処理画像(BSF)をランダムに800ms呈示し、128チャンネル脳波計によりERPを記録した。実験2:(1)-(4)の文字を画像処理(LSF、HSF)したものを呈示した時のERPとfMRIを記録・解析した。【結果】実験1: ERPでは、後頭部P100、側頭部N170、頭頂部N400を認めた。P100は、全刺激で振幅、潜時とも左右差を認めなかった。また仮名(語)と漢字(易)との間で振幅の差(仮名>漢字)を認めた。N170では、漢字(易)、仮名(語)、仮名(非語)で有意に左側の振幅が高かった。またN170潜時は仮名が漢字よりも有意に短かった。N400では、漢字間および仮名間で有意な潜時の差を認めた(漢字(易)<漢字(難)、仮名(語)<仮名(非語))。実験2: P100はLSF・HSFともBSFと同様に、振幅、潜時とも左右差を認めなかった。また、LSFがHSFよりも優位に潜時が短かった。N170の潜時は、LSFで仮名(語・非語)が漢字(易・難)より短かった。N400の振幅は、HSFで漢字(易)が漢字(難)より有意に大きく、LSFで仮名(非語)が仮名(語)より大きかった。fMRIでは、左縁上回が仮名の音韻処理、左前頭前野が難易度の高い漢字を処理している結果を得た。【結論】漢字・仮名認知の差は、(1)文字特性からは、P100は物理学的形態特性、N170は文字の形態特性、N400は漢字の難易度や使用頻度を反映する、(2)視覚経路の観点からは、漢字の難易度の処理にはHSF情報がより関与、仮名の形態処理と意味処理にはLSF情報がより関与することが示された。以上より、漢字・仮名の脳内処理に乖離があり、二重経路仮説を支持する結果を得た。研究の目的(1)言語(漢字・仮名)を構成する空間周波数成分をフィルタリング処理し、小細胞(P)系、大細胞(M)系を選択的に刺激できるような漢字・仮名を作成する。次に両系が言語認知に対してどのような役割を担うのかを検討する。(2)経頭蓋脳直流電気刺激(tDCS)による脳仮想病変を健常成人において作成し、漢字・仮名に関するネットワーク処理を検証し、新しい処理モデルを構築する。本年度の実績(1)漢字の易しさ、難しさの観点から漢字を選び、仮名認知との違いを検討した。すなわち、1)小学1-2年で学ぶ簡単漢字(例:先生)、2)5-6年で学ぶ複雑漢字(例:宣誓)、3)仮名(せんせい)、4)仮名非語(いせんせ)を数種類選んだ。(2)言語(漢字・仮名)を構成する空間周波数成分をフィルタリング処理し、輪郭が鮮明な言語(HSF=P系刺激)、輪郭が不鮮明で大まかに言葉とわかるもの(LSF:M系刺激)を作成した。(3)右手利き健常成人7名に(1)(2)で作成した簡単漢字、複雑漢字、仮名、仮名非語のHSF、LSF画像を提示し、フィルタリング処理しない元画像(BSF)を対照刺激とした。128ch脳波計により黙読中の事象関連電位(ERP)を記録し、頭皮上マッピングを行った。(4)全刺激で両側頭部よりN170が記録された。振幅は左側で高く、仮名のHSFで著明であった。潜時は全刺激でBSFが最も早く、刺激間ではHSF、LSF、BSFともに漢字より仮名が早かった。文字認知にはP/M系とも重要である事、漢字と仮名では脳内処理機構が異なる事が示唆された。(5)次年度以降はさらにERP計測の被検者数を増やして、電流源の推定を行い、漢字・仮名処理の違いを検討する。さらに健常人においてtDCSによる脳仮想病変の作成を行いその影響の検討を検討する。【目的】漢字・仮名を画像フィルタリング処理し、視覚の小細胞系(高空間周波数情報、HSF)と大細胞系(低空間周波数情報、LSF)を選択的に刺激できる漢字・仮名を作成する。次に言語認知に対する両系の役割を事象関連電位(ERP)により明らかにする。【方法】対象は右利き健常成人14名である。実験1:(1)易しい漢字(易)、(2)難しい漢字(難)、(3)仮名(語)、(4)仮名(非語)の未処理画像(BSF)をランダムに800ms呈示し、128チャンネル高密度センサー脳波計によりERPを記録した。実験2:(1)-(4)のHSF、LSF画像を呈示した時のERPを記録・解析した。【結果】

実験1:後頭部P100では、全刺激で振幅、潜時とも左右差を認めなかった。また仮名(語)と漢字(易)との間で振幅の差(仮名>漢字)を認めた。側頭部N170では、漢字(易)、仮名(語)、仮名(非語)で有意に左側の振幅が高かった。またN170潜時は仮名が漢字よりも有意に短かった。頭頂部N400では、漢字間および仮名間で有意な潜時の差を認めた(漢字(易)<漢字(難)、仮名(語)<仮名(非語))。実験2:P100はLSF-HSFともBSFと同様に、振幅、潜時とも左右差を認めなかった。また、LSFがHSFよりも優位に潜時が短かった。N170の潜時は、LSFで仮名(語・非語)が漢字(易・難)より短かった。N400の振幅は、HSFで漢字(易)が漢字(難)より有意に大きく、LSFで仮名(非語)が仮名(語)より大きかった。【結論】漢字・仮名認知の差は、(1)文字特性からは、P100は物理学的形態特性、N170は文字の形態特性、N400は漢字の難易度や使用頻度を反映する、(2)視覚経路の観点からは、小/大細胞系が関与しており、漢字の難易度の処理にはHSF情報がより関与し、仮名の形態処理と意味処理にはLSF情報がより関与する。【目的】漢字(意味処理)と仮名(音韻処理)は処理経路が異なるという「読みの二重回路仮説」を、漢字の難易度と文字の物理的形態特性(空間周波数)の観点から事象関連電位(ERP)、機能的MRI(fMRI)で検討した。【方法】対象は右利き健常成人14名。実験1:(1)易しい漢字(易)、(2)難しい漢字(難)、(3)仮名(語)、(4)仮名(非語)の未処理画像(BSF)をランダムに800ms呈示し、128チャンネル脳波計によりERPを記録した。実験2:(1)-(4)の文字を画像処理(LSF、HSF)したものを呈示した時のERPとfMRIを記録・解析した。【結果】実験1: ERPでは、後頭部P100、側頭部N170、頭頂部N400を認めた。P100は、全刺激で振幅、潜時とも左右差を認めなかった。N170では、漢字(易)、仮名(語)、仮名(非語)で有意に左側の振幅が高かった。N400では、漢字間および仮名間で有意な潜時の差を認めた(漢字(易)<漢字(難)、仮名(語)<仮名(非語))。実験2: P100はLSF・HSFともBSFと同様に、振幅、潜時とも左右差を認めなかった。fMRIでは、左縁上回が仮名の音韻処理、左前頭前野が難易度の高い漢字を処理している結果を得た。【結論】漢字・仮名認知の差は、(1)文字特性からは、P100は物理学的形態特性、N170は文字の形態特性、N400は漢字の難易度や使用頻度を反映する、(2)視覚経路の観点からは、漢字の難易度の処理にはHSF情報がより関与、仮名の形態処理と意味処理にはLSF情報がより関与することが示された。以上より、漢字・仮名の脳内処理に乖離があり、二重経路仮説を支持する結果を得た。
純粋音楽の思想　―音楽美学者としてのヨーゼフ・マティーアス・ハウアー研究―

シェーンベルクに先んじて十二音技法を創出したヨーゼフ・マティーアス・ハウアーは、「機械的」「感覚的」「自然な」聴習慣や創作を否定し、「非感覚的」「精神的」聴取や作曲を志向していた。ハウアーによる、自然倍音列ではなく中立的に「調律された」等分平均律に依拠した「無調」の音楽は、作曲された音楽そのものというより、いかに音楽的合法則性を直観的に確保できるかという精神的営為の謂であり、それこそがハウアーにとって「純粋な」音楽であった。いかなるピッチクラスも全12のピッチクラスが使用されないうちには反復されてはならないというのが12音技法の基本原則であるが、ハウアーは、この、どの音も支配的にならないように配する「法則」およびそれにに基づいた音楽を「ノモスNomos」と名付けた。12の整律された半音を2つの6音グループ(ヘクサコード)に分け、それらを組み合わせて作曲するのが、ハウアーの「トローペTropen」理論である。こうした理論の根底に存する「ノモス」「メロス」といった古代ギリシャ由来の概念は、同時代の新ヴィーン楽派の作曲家たちにも見られるが、たとえば、アントーン・フォン・ヴェーベルンは、プラトン『法律』由来で「法律、法則」を意味する「ノモス」に「節(ふし)=歌」という意もあることに着目し、基本音列を「ノモス」と名づけそれをゲーテの「原植物」に比した。一方、ハウアーの「ノモス」は、こうしたプラトン由来の「法則」「節(ふし)」という意味だけでなく、(法学者カール・シュミットが「場所確定と秩序とを自己の中に統一する基礎的な経過を悟らせることに適し」た語と指摘しているような)すべての基準を基礎づける最初の測定、すなわち「空間分割」を意味するギリシャ語の語原に近い意味を包含していた。ハウアーにとっては、「節(ふし)」とは「分節」=分割されたものである。まさに「等分(12音)平均律」は1オクターヴを均等に「分割」したものであるがゆえにハウアーの美学において中心的位置を占めることとなった。「旋律における絶対的客観性は、結局、個性という犠牲を要求する」としたハウアーにとってこうした非個性的・非感覚的な「分割」に基づく形式的「純粋性」を象徴する術語がまさに「ノモス」だったのであり、この点に、12音技法が調性にかわる作曲家の個性の表現技法として用いられた新ヴィーン楽派の「ノモス」概念との差異も存していたことが明らかになった。今年度は、東日本大震災の影響で、当初計画した通りの内容を実施することができなくなったため、最終年度の研究実施計画に立項されている、他の芸術諸分野とのハウアーの音楽思想との関連について考察した。同時代の文学には、ハウアーをモデルとした登場人物が配された、フランツ・ヴェルフェルの『鏡人Spiegelmensch』(1920年)や『ヴェルディVerdi』(1924年)、オットー・シュテッスルの『太陽の旋律Sonnenmelodie』(1923年)、ヘルマン・ヘッセ『ガラス玉遊戯Das Glasperlenspiel』(1943年)、トーマス・マン『ファウスト博士Doktor Faustus』(1947年)などがあるが、特にヘッセの〈ガラス玉遊戯〉とハウアーの〈十二音遊戯〉との関連に着目し、当時の芸術におけるトポスとしての〈結晶〉という視点から、両者の共通点について考察した。まず、同時代の文学者パウル・シェーアバルトや建築家ブルーノ・タウト、あるいはハウアーと親交があった美術家ヨハネス・イッテンの思想に見られる〈ガラス〉や〈結晶〉の概念について整理し、ハウアーの純粋主義的傾向の淵源の一つを見いだした。こうした視点をふまえて、ヘッセとハウアーを比較考察し、改めてヘッセの『ガラス玉遊戯』における〈ガラス玉遊戯〉の同時発生、音楽と数学・天文学の結合、諸「原則」の「発見」、古代中国思想への志向、そして、新しい学問としての音楽学(音楽理論)と瞑想の重視といった要素が、ハウアーの音楽思想と寸分違わず一致することを明らかにし、それがハウアーからの影響であることを証明することができた。最終年度である平成25年度は、他の芸術諸分野や思想分野とハウアーの「純粋音楽」思想との関連と、後世への影響について考察した。まず、イタリア未来派に代表されるように、第一次世界大戦前後は,芸術分野で,雑音あるいは騒音がクローズアップされた時代であったことに注目し、従来見過ごされてきたハウアーの雑音音楽観について,当時の時代背景と関連させながら明らかにした。ハウアーにとっては、未来派的な即物的雑音や表現主義的な雑音的効果は極めて「感覚的」なものであって、排除されるべきものとみなされる。それは楽音でも同じであり、たとえば、長7度の導音進行(=解決)のように「自然な」「感覚的」「機械的」聴習慣は否定される。

ハウアーが要請するのは、絶対音高に左右されない純粋な「音程」関係であり(そこにはもはや協和・不協和の区別はない)、その聴取には,いわば精神的「緊張」が要請される。このように、雑音的なものの聴取に精神性を要請する姿勢は、同時代オーストリアの詩人リルケにも共通していた。たとえばシェーンベルクは無調による表現主義的作曲から十二音技法へと移行してゆくが、どのような作曲技法に依拠しようとシェーンベルクの関心は音楽による「表現」にあった。それに対して、ハウアーの(十二音技法による)「無調」の旋律は、作曲された音楽それ自体であることよりも、いかにその創出にあたって合法即的な「音楽的直観」、すなわち「精神」性を確保できるかという精神的営為とそのプロセスの方が重要視される。それゆえハウアーは自分の音楽を実用に供するのを拒んだ理由であった。第二次世界大戦後、ジョン・ケージの《四分三十三秒》に代表されるような、まさにハウアーの「無調」=「純粋」音楽は、「表現」を否定したコンセプトとしての音楽、あるいは前述のような音程関係のパラメータ的「自立」はセリー音楽の先駆けといって過言ではない。「絶対旋律」という術語は、20世紀の旋律について、特にアントーン・フォン・ヴェーベルンの点描主義的作品に当てはめて語られることが多い。しかし、この「絶対旋律」という概念は、「絶対音楽」という概念と異なり、これまで系譜として概念史的に考察されることはなかった。そこで、今年度の研究では、その淵源(提唱者)としてのドイツ人作曲家リヒャルト・ヴァーグナーの言説、シェーンベルクに先駆けて独自の12音技法を発展させたことでも知られる、「絶対旋律」という語は用いなかったものの、それにきわめて近い旋律論を自らの音楽思想の核に据えたヴィーンの作曲家ヨーゼフ・マティーアス・ハウアーの言説、そしてハウアーの同時代人でヴァーグナー研究にこの概念を強調した音楽学者エルンスト・クルトの言説を取りあげ、その比較を行った。結果として、ヴァーグナーでは、きわめて現実的な対象イメージを包含していた「絶対旋律」は、19世紀後半における芸術の純粋化=抽象化の流れにのって、ロッシーニのオペラ旋律や古典派の器楽といったその具体的対象から(まさに「絶対的」の語源の意味に即して)「切り離され」、20世紀に入って、ハウアーやクルトの音楽理論の中で、「理念」として自立したことが明らかとなった。つまり、ヴァーグナーの楽劇では、「絶対旋律」は古代ギリシャのコロス的役割を与えられ、対象からの乖離を免れるが、ハウアーの場合、それは敢えて現実の作曲とは明確な連関を確認できない、いわばイデアとして独立させられている。それは一般的な「旋律」概念で捉えられるものではなく、最終的には、(ゲーテのモルフォロギー的な意味での)根本現象としての「音程」へと還元された。ハウアーにとって、音程の本質とは動きであり、音程は身ぶりである。運動とは身ぶりであり、運動の身ぶりは精神的なるものに存しているため、音程は精神的運動であったからである。東日本大震災が発生し、その対応のため、本務校(岩手大学)での研究環境を正常化するのにほぼ半年ほどかかった。よって、従来計画していた年度前半におけるヴィーンでの資料調査を行うことができなくなったため、当該年度の研究主題ではなく、当初最終年度に予定していた研究主題の一部である、ハウアーの〈十二音遊戯〉とヘッセの〈ガラス玉遊戯〉との比較を前倒しで取り上げた。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の研究開始直前の3月(平成22年度末)に東日本大震災があり、被災県の大学教員として予想外の仕事が増えたため、研究計画にも変更が生じ、その影響があった。
フラストレーションを有する希土類-鉄酸化物のマルチフェロイック状態に関する研究

本研究の対象物質RFe_2O_4(R :希土類)のうち、誘電性の知られていないYbFe_2O_4の物性を測定し、論文で報告した。鉄スピンの磁気転移温度は250K付近で、他のRfe_2O_4と近い。また、誘電率は室温で10000程度であり、含まれる希土類が比較的安価なYbであるため、応用に有利である。また、LuFe_2O_4につき、作成条件を変えながら多結晶を作成し、最も良質な試料が得られる条件を探索した。現在、磁化測定を行っており、最適条件が求まりつつある。また、物性報告例の少ないRFe_2O_4の鉄サイト置換体の研究も行い、RFe_2O_4,RFeCoO_4,RFeCuO_4,RGaCuO_4の順に誘電率が下がることを見出した。磁性測定の結果と合わせ、この傾向を鉄サイトの電子移動と関連付けて説明した。すなわち、RFe_2O_4およびそれと同構造物質の誘電性は、よく知られているイオン変位機構とは別の機構で起こっていることが示唆された。なお、RFeCoO_4は、誘電率が1000程度と比較的高く、空気中で簡便に合成されることから、応用に有望と提言した。電子移動が重要と考えられる誘電性は、マンガンやルテニウムを含む酸化物においても観測した。特に、希土類-マンガン酸化物R_0.5Ca_0.5MnO_3において、誘電ドメインの反転エネルギーと、マンガン3d電子の移動に必要な活性化エネルギーが近いことなどを報告した。この結果は、誘電応答とマンガン電子の移動が密接に関連していることを強く示唆する。さらに、以上の系の特徴として、誘電応答と格子との結合が弱いことを見出した。このことは、格子歪みによる結晶の劣化が少ないことを意味し、長寿命な素子の開発が行える可能性を示す。本研究で対象となるRFe_2O_4(R:希土類)につき、特性の良い試料を得るため、試料の焼成条件を変えながらLuFe_2O_04多結晶試料の作成を行った。試料はCOとCO_2の混合ガスによる還元雰囲気中で作成しているが、COとCO_2の流量を変化させることで合成中の酸素分圧をコントロールすることができる。合成中の酸素分圧は、作成される試料の酸素量、ひいては物性に影響することが知られている。このことから、まずは、合成中の酸素分圧のみを変化させ、焼成温度など他の条件は一定にして試料作成を行った。作成した10個ほどの試料に対し磁化測定を行ったところ、CO_2の流量が多い領域で磁気転移温度が高くなる傾向が見られた。現在、さらに詳しい検討を行っている。物性の詳細を観測するためには、単結晶試料を用いることが有効と考えられるので、上記作業と平行し、単結晶育成を行うためのフローティングゾーン炉の立ち上げを行った。これと平行し、RFe_2O_04と同じ結晶構造を持つRFeCuO_4の物性についての研究に着手した。RFeCuO_4は、RFe_2O_4のFe^<2+>をCu^<2+>に置き換えたものであり、CuはFeの結晶サイトをランダムに占有することが知られている。この系の磁性を調べたところ、磁気転移温度は45K以下であることが分かった。この温度は、RFe_2O_4の磁気転移温度である250Kより大幅に低い。

また、交流誘電率測定を行ったところ、RFe_2O_4よりも低い誘電率を示すことが分かった。以上の実験事実は、この系の磁性と誘電性が、遷移金属間の電子の移動に由来していることを示唆する。電子移動が重要と思われる誘電性は、ペロブスカイトルテニウム酸化物などにおいても見出された。上述の研究で得られた成果は、いくつかの論文にまとめ、また、特許出願も行った。本研究の対象物質RFe_2O_4(R:希土類)のうち、誘電性の知られていないYbFe_2O_4の物性を測定し、論文で報告した。鉄スピンの磁気転移温度は250K付近で、他のRFe_2O_4と近い。また、誘電率は室温で10000程度であり、含まれる希土類が比較的安価なYbであるため、応用に有利と考えられる。また、物性の報告の少ない、RFe_2O_4の鉄サイト置換体の概究も行い、RFe_2O_4,RFeCoO_4,RFeCuO_4,RGaCuO_4の順に誘電率が下がることを見出した。磁性測定の結果と合わせ、この傾向を鉄サイトの電子移動と関連付けて説明した。すなわち、RFe_2O_4およびそれと同構造物質の誘電性は、よく知られているイオン変位機構とは別の機構で起こっていることが示唆された。なお、RFeCoO_4は、誘電率が1000程度と比較的高く、空気中で簡便に合成されることから、応用に有望と提言した。電子移動が重要と考えられる誘電性は、他の酸化物においても観測した。希土類-マンガン酸化物R_0'5Ca_0.5MnO_3において、マンガンイオンの電荷秩序温度近辺で誘電率が変化し、さらに、誘電ドメインの反転エネルギーと、マンガン3d電子の移動に必要な活性化エネルギーが近いことを報告した。これらの結果は、誘電応答とマンガン電子の移動が密接に関連していることを強く示唆する。なお、以上の系の誘電性の特徴として、誘電応答と格子との結合が弱いことを見出した。このことは、格子歪みによる結晶の劣化が少ないことを意味し、長寿命な素子の開発が行える可能性を示す。
2次元有機超伝導体における超伝導局在

BEDT-TTF系有機超伝導体では最高の超伝導転移温度を持つが30MPa以上の圧力下でのみ抵抗ゼロの完全な超伝導転移を示すκ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Clの圧力下における電導面内及び電導面間方向の電気抵抗を測定した。その結果、完全超伝導転移の臨界圧力30MPaで転移点直上の面抵抗(電導層の単位面積当たりの抵抗値)が臨界値6.5kΩに向かって数桁に及び急激に減少すること、また電導面間方向の電気抵抗は19MPa以下では超伝導転移による減少が見られなくなることを見出した。このことはこの物質で2次元的な超伝導が実現されており、面抵抗の値に依存する量子ゆらぎ効果により、臨界圧力より低圧側では超伝導転移に伴い形成されたク-パ-対が局在した超伝導局在状態にあることを示している。電導面間方向に超伝導転移が見られなくなることは、電導面間の超伝導結合がジョセフソン結合に因っており、そのような結合は超伝導が局在している状態では形成されにくくなるとして説明できる。また臨界圧力近傍の33MPaでの磁場下測定により、磁場によって絶縁相の誘起が見出され、磁束密度の変化による超伝導局在の増強現象を観測した。一方、類似物質で超伝導安定化の臨界圧力が低いκ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Brの重水素置換体についても圧力下の電気抵抗を測定し、完全超伝導転移の臨界圧力9MPaで面抵抗の値が大きく減少することを見出し、常圧近では超伝導局在状態にあることを明らかにした。また新しい有機導体(DTEDT)_3 SbF_6について0.2K以下で不完全な超伝導転移を観測し、面抵抗の値から同様の超伝導局在現象が生じていることを明らかにした。
逆説睡眠発現機序とナルコレプシ-解明へのマイクロダイアリシス法と用いたアプローチ

逆説睡眠時の筋緊張低下(アトニア)のメカニズムはナルコレプシ-の脱力発作発現のメカニズムとも共通していると考えられ、その経路を知ることはナルコレプシ-の治療にも知見を与える。そこで本研究では、アトニアのメカニズムを探るため筋緊張低下の中枢の一つと考えられている橋背側部において神経伝達物質の測定を行なった。アセチルコリンの放出に関しては、前回の報告のように逆説睡眠時に特異的増加を認めたが、今回アセチルコリンとともに筋緊張の低下に関係していると考えられるグルタミン酸について測定をおこなったところ、逆説睡眠時の特異的増加は観測されなかった。しかし、橋背側部に投射していると考えられるpedunculopontine nucleus(PPN)においてグルタミン酸の増加が観測された。(これらの結果については、延髄での実験結果とともに、現在論文発表の準備を進めている。)一方で、橋背側部においてグルタミン酸による睡眠の間接的制御が予備実験で認められた。測定用プローブを用いてグルタミン酸を注入し、アセチルコリンの反応を見たところ、刺激中はアセチルコリンの放出が抑制され逆説睡眠の発生も見られなかった。グルタミン酸を元の還流液に戻すとアセチルコリンの放出が増加して反跳反応として逆説睡眠が増加した。逆説睡眠とアセチルコリンの放出は相関をとってみると、まず、アセチルコリンが増加してその後逆説睡眠が起こっていることがわかる。つまり、グルタミン酸の刺激は一過性にアセチルコリンを抑制し、その後におこるアセチルコリンの増加により逆説睡眠を引き起こしているらしい。しかし、前述のように逆説睡眠直前のグルタミン酸の生理的増加は確認されていない。今後徐波睡眠から逆説睡眠への移行部について標本採取間隔を細かくして調べる必要があろう。一部実験計画を変更して橋背側部におけるアセチルコリンとグルタミン酸の投射起始部を探ることにした。微量注入で筋緊張低下の現われる橋内の二つの部位、PPN,retrorubral nucleus(RRN)で電気刺激を行ない橋背側部でアセチルコリンとグルタミン酸とを測定した。現在まで集まっている結果からは、RRNからのアセチルコリンの投射とPPNからのグルタミン酸の投射の可能性が示唆されており更に詳しく調べているところである。
デッドレコニングと無線LAN位置推定を融合した屋内位置推定プラットフォーム

直線歩行と建物知識の導入によって歩行者デッドレコニングの高精度化を図った.右左折や蛇行を伴わない歩行が一定時間以上安定してセンシングできている区間を「安定歩行区間」と定義し,それに基づいて歩行軌跡を推定する.特定の建物群の様々な経路を,スマートフォンを携帯して歩行する,歩行センシングデータを収集し,HASC-IPSCとして整備し公開した.またユビキタス・ウェアラブル系研究に関する国際会議Ubicomp/ISWC 2015においてPDR Challengeを開催した.本チャレンジ等して,ユニーク被験者数90人,経路データ数229個の屋内歩行センシングデータを収集し,コーパス化した.本研究で提案するのは,デッドレコニングの誤差を無線LANによって自動修正する手法である.本年度は,その前提となるデッドレコニングアルゴリズムの基礎部分を実装した.また,その評価用コーパスとして利用可能な,2屋内歩行センシングコーパスを整備した.さらに,高精度屋内位置推定に基づいて実現できる応用の一つとして,3建物構造推定手法の検討を行った.1現状のデッドレコニング手法では,事前に無線LAN電波と地磁気の環境マップを用意しておいた状態を前提としている.加速度・地磁気・角速度センサをカルマンフィルタによって統合し,姿勢推定の後進行方向と速度を推定する.それを環境マップの情報と組み合わせ,尤度の高くなる地点を現在位置として推定する.(ASN研究会学生奨励賞)2従来の多くの屋内位置推定研究では,研究者各自が評価用データを収集して,そのデータに基づいて評価を行っていた.しかし,他研究との比較検討が困難であるという問題があり,研究の発展の妨げとなっていた.我々は,自身の屋内位置推定精度を評価するという目的意識に加え,本研究分野の発展を促進させるために,他の研究者にとっても利用可能な評価用データセット(HASC-IPSC)を用意した.被験者総数は107名,延べ経路データ数は452個である.(第70回MBL研究会優秀論文賞)3高精度な屋内位置推定が実現された際に可能となる応用の一つとして,多人数の歩行データから屋内構造(歩行空間ネットワーク構造)を推定する手法を提案した.本手法では,複数経路データの間で,歩行時の右左折や歩行距離,無線LAN環境といったパターンが部分的に一致する箇所を検出し,ボトムアップに歩行経路データ同士を統合していく.(DICOMO2013優秀論文賞,優秀プレゼンテーション賞)本研究で提案するのは屋内における歩行者デッドレコニングの誤差を無線LANによって修正する手法である.本年度は昨年度に引き続き,その前提となる歩行者デッドレコニングの精度向上に取り組んだ.一般的に人は合理的に行動するため,安定歩行時には直線的な軌跡をたどると考えられる.また屋内の通路の多くは直線的である.よって,混雑した通路や複雑な形状の建物の歩行を除けば,移動の大半は直線的な歩行とみなせる.そこで,右左折や蛇行を伴わない歩行が一定時間以上安定してセンシングできている区間を安定歩行区間と定義し,それに基づいて歩行軌跡を推定する手法を提案した.安定歩行区間の検出には角速度を用いる.検出された安定歩行区間を直線的な歩行とみなし,角速度に乗っているオフセット値を求め,ドリフトを除去する.また,多くの通路の曲がり角の角度が90度であるという建物知識を導入し,安定歩行区間同士が平行または垂直になるように歩行軌跡を修正する.さらに,安定歩行区間が一定以上の割合となる歩行センシングデータを,高精度の歩行軌跡推定が期待できる信頼性の高いデータみなす.(第44回ユビキタスコンピューティングシステム研究会優秀論文賞)同様に,気圧変化量の少ない区間は同一フロアに存在しているとみなしてフロア間移動を行っている区間を高精度に推定する手法を提案した.これらの手法について,前年度までに構築した屋内歩行センシングコーパスHASC-IPSCを用いて精度評価を行い,有効性を確認した.上記の提案手法に加え,加速度センサによる水平方向の移動量推定,気圧センサによる高さ方向の移動量推定を組み合わせ,高精度な三次元歩行軌跡推定を実現した.最終的な3次元歩行軌跡推定の誤差蓄積速度は,10秒間の移動の間に1mの誤差が蓄積する程度であることが確認された.本研究で提案するのは屋内における歩行者デッドレコニングの誤差を無線LANによって修正する手法である.しかし,無線LANに基づく修正よりも高い精度を期待できる情報として,iBeaconに代表されるBLEビーコンを使用することとし,iBeaconに基づく位置推定の基礎的検討を行った.ただし,BLEビーコンに基づく部屋単位での位置推定手法については,現時点では基礎検討段階であり学会発表等には至っていない.また,本年度も昨年度に引き続き,歩行者デッドレコニングの精度向上に取り組んだ.昨年度までに実現した高精度3次元歩行軌跡推定の手法をさらに洗練し,情報処理学会論文誌に投稿した.本論文は情報処理学会より特選論文に選定され,さらにその中で使用している手法の発表が2015年度山下記念研究賞に選定された.本提案手法は学会的にも非常に高い評価を受けることができた.さらに,屋内歩行軌跡推定や建物構造推定に利用できる新たなコーパスの構築を目指し,ユビキタス・ウェアラブル系研究に関する国際会議Ubicomp/ISWC 2015においてPDR Challengeを開催した.本チャレンジを通して,ユニーク被験者数90人,経路データ数229個の屋内歩行センシングデータを収集した.本データはUbicomp/ISWC 2015PDR Corpusとして,2016年9月をめどに公開する予定である.作成中のコーパスは本研究で使用することはもちろんのこと,同様の研究を行っている研究者も利用できるため,研究分野全体の活性化にも繋がると考えている.

直線歩行と建物知識の導入によって歩行者デッドレコニングの高精度化を図った.右左折や蛇行を伴わない歩行が一定時間以上安定してセンシングできている区間を「安定歩行区間」と定義し,それに基づいて歩行軌跡を推定する.特定の建物群の様々な経路を,スマートフォンを携帯して歩行する,歩行センシングデータを収集し,HASC-IPSCとして整備し公開した.またユビキタス・ウェアラブル系研究に関する国際会議Ubicomp/ISWC 2015においてPDR Challengeを開催した.本チャレンジ等して,ユニーク被験者数90人,経路データ数229個の屋内歩行センシングデータを収集し,コーパス化した.本研究の最終目標は,屋内における歩行者デッドレコニングの誤差を無線LANによって修正する手法である.本年度は無線LANによる位置補正という根幹部分に手を付けるに至らなかったが,その前提となる歩行者デッドレコニングの精度を大幅に向上させることに成功した.また,これまで高さ方向の移動推定には加速度センサを使用していたが,気圧センサの利用によって大幅に推定精度が向上し,高精度な三次元歩行軌跡の取得に成功した.提案手法の一部は第44回ユビキタスコンピューティングシステム研究会において優秀論文賞を受賞した.また,前年度までに構築した屋内歩行センシングコーパスに関する研究で情報処理学会山下記念研究賞を受賞した.一連の研究は学術的に高い評価を得ている.モバイルコンピューティング歩行者デッドレコニングの歩行軌跡推定に関してはほぼ十分な精度が達成できた.今後は絶対的な位置を推定可能な手法を組み合わせ,歩行者デッドレコニングの累積誤差を随時補正できる手法を実現する.提案当初は絶対位置推定の手がかりとして無線LANを用いることを想定していたが,これまでの研究で磁気情報の利用も有効であることが確認された.また,iBeaconに代表されるBLEを用いたビーコンが非常に安価に入手可能になった.これらの現状を踏まえ,絶対位置推定の部分については,無線LAN,磁気,BLEビーコンの併用によって実現する予定である.1デッドレコニングアルゴリズムの基礎部分,2屋内歩行センシングコーパスの整備,3屋内構造推定手法について,それぞれ国内研究会から高い評価を受けており,個別の提案手法やコーパスは高い水準の新規性・有用性を達成できていると判断できる.1:ASN研究会学生奨励賞受賞,2:第70回MBL研究会優秀論文賞,3:DICOMO2013優秀論文賞,優秀プレゼンテーション賞.ただし,当初実現を予定していた,無線LAN環境特異点に基づくデッドレコニングの累積誤差修正手法については,顕著な成果が上がらなかった.想定していた手法は,ゲート通過時に生じる無線LAN環境の急激な変化を捉え,そのパターンが一致する場合に同一箇所を通過したものとみなし,それを手がかりとしてデッドレコニングの誤差を修正するというものである.