hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工的反応拡散場に基づく分子コンピューティングシステムに関する研究

本研究では,人工的な反応拡散場を利用した新しいコンピューティング/信号処理モデルを検討することを目的とする.これは究極的には人工触媒素子チップにおいて完全並列に実現することを想定するが.用途によっては本研究者らのグループが提案する「ディジタル反応拡散システム(1)RDS : Digital Reaction-Diffusion System)」と呼ぶ非線形多次元フィルタの枠組みを利用してシグナルプロセッサ上で実現することも可能である.上記目的の達成へ向け,集積回路工学と計算機科学の両面からの取り組みを並行して実施した.1.集積回路工学の観点から(1)目的に応じた反応拡散場をチップ上の微量溶液中に人工的に形成できることを実験的に検証した.すでに人工触媒素子の1次元/2次元配列の基礎実験などを完了しており,本年度はこの結果を発展させ164個の人工触媒素子を2次元配列状に集積化した人工触媒素子チップを試作し,それぞれの素子を外部からプログラム制御するインターフェースを実装した.(2)試作した2次元人工触媒素子チップをプログラムすることにより,その動作を確認した.さらに,チップ上て発生する反応拡散波の可視化など,説得力のあるデモンストレーションを試みた.2.計算機科学の観点から(1)反応拡散ダイナミクスをテクスチャ生成や画像復元のための多次元フィルタとして利用することに焦点をしぼった検討を行った.すでにこのような理論展開のために「ディジタル反応拡散システム(DRDS : Digital Reaction-Diffusion Sysfem)」と呼ぶ枠組みを提案してある.DRDSを用い,(i)画像の生成・復元,(ii)2次元経路探索,(iii)ボロノイ図生成などのアルゴリズムを検討した.(2)検討した応用(i)(iii)のアルゴリズムを数値解析用ツールMATLAB上において実装し,プロトタイピングを行った.本研究では,人工的な反応拡散場を利用した新しいコンピューティング/信号処理モデルを検討することを目的とする.これは究極的には人工触媒素子チップにおいて完全並列に実現することを想定するが,用途によっては本研究者らのグループが提案する「ディジタル反応拡散システム(DRDS : Digital Reaction-Diffusion System)」と呼ぶ非線型多次元フィルタの枠組みを利用してシグナルプロセッサ上で実現することも可能である.上記目的の達成へ向け,本年度は,集積回路工学と計算機科学の両面からの取り組みを並行して実施した.1.集積回路工学の観点から(1)人工触媒素子そのものを化学修飾されたマイクロ電極デバイスによって実現する方式を検討した.まず可逆なレドックス分子(キノン/ヒドロキノン等)を情報担体として,その生成・消滅をチップ上に集積化された多数のマイクロ電極デバイス(Pt)で制御することにより,目的に応じた反応拡散場をチップ上の微量溶液中に人工的に形成できることを実験的に示した.(2)(1)の結果を発展させ,64個程度の人工触媒素子を2次元配列状に集積化した人工触媒素子チップを試作し,それぞれの素子を外部からプログラム制御するインターフェースを開発した.2.計算機科学の観点から(1)反応拡散ダイナミクスをテクスチャ生成や画像復元のための多次元フィルタとして利用することに焦点をしぼった検討を行った.このような理論展開のために「ディジタル反応拡散システム(DRDS)」と呼ぶ枠組みを提案した.(2)DRDSに基づく計算機シミュレーションを通して,反応拡散場を利用したアルゴリズムの系統的な設計法や計算能力について実験的に検証した.(3)DRDSを用い,(i)画像の生成・復元,(ii)2次元経路探索,(iii)ボロノイ図生成などのアルゴリズムを検討し,種々の問題への応用の可能性を示した.本研究では,人工的な反応拡散場を利用した新しいコンピューティング/信号処理モデルを検討することを目的とする.これは究極的には人工触媒素子チップにおいて完全並列に実現することを想定するが.用途によっては本研究者らのグループが提案する「ディジタル反応拡散システム(1)RDS : Digital Reaction-Diffusion System)」と呼ぶ非線形多次元フィルタの枠組みを利用してシグナルプロセッサ上で実現することも可能である.上記目的の達成へ向け,集積回路工学と計算機科学の両面からの取り組みを並行して実施した.1.集積回路工学の観点から(1)目的に応じた反応拡散場をチップ上の微量溶液中に人工的に形成できることを実験的に検証した.すでに人工触媒素子の1次元/2次元配列の基礎実験などを完了しており,本年度はこの結果を発展させ164個の人工触媒素子を2次元配列状に集積化した人工触媒素子チップを試作し,それぞれの素子を外部からプログラム制御するインターフェースを実装した.(2)試作した2次元人工触媒素子チップをプログラムすることにより,その動作を確認した.さらに,チップ上て発生する反応拡散波の可視化など,説得力のあるデモンストレーションを試みた.2.計算機科学の観点から(1)反応拡散ダイナミクスをテクスチャ生成や画像復元のための多次元フィルタとして利用することに焦点をしぼった検討を行った.すでにこのような理論展開のために「ディジタル反応拡散システム(DRDS : Digital Reaction-Diffusion Sysfem)」と呼ぶ枠組みを提案してある.DRDSを用い,(i)画像の生成・復元,(ii)2次元経路探索,(iii)ボロノイ図生成などのアルゴリズムを検討した.(2)検討した応用(i)(iii)のアルゴリズムを数値解析用ツールMATLAB上において実装し,プロトタイピングを行った.
ユビキチンE3リガーゼ複合体を標的とした乳児血管腫の新規治療薬の探索

SPOPとDAXX、EHD1とANKFY1の結合阻害剤を探索するために、ビオチンを付加したSPOPとEHD1、FLAGタグを付加したDAXXとANKFY1をコムギ無細胞タンパク質合成系により大量合成した。パイロットスクリーニングを実施した結果、SPOP/DAXXの結合に関しては、極めてhigh-throughput性が高く、大規模スクリーニングに耐えうる検出系である事が分かった。一方で、ANKFY1/EHD1の結合に関しては、毎回のアッセイのシグナル値が大きく振れ、high-through put性に乏しい事が明らかになった。現在、系のvalidationを進めている。次に、血管新生時におけるSPOPの機能を詳細に解析するために、ヒト血管内皮細胞HUVECにおいてSPOPの発現抑制及び、過剰発現実験を実施した。その結果、SPOPの発現抑制によって、血管新生が著しく阻害され、SPOPが血管新生に必須である事が分かった。一方で、SPOPの野生型及び、DAXX結合能欠失型を過剰発現しても血管新生には大きな異常は見られなかった。この結果は、SPOP自身は血管新生に必須であるが、SPOPが血管新生のプロセスでは他の機能性分子と強調して機能している事を強く示唆するものである。現在、SPOP及び、ANKFY1依存的な血管新生の分子基盤解析を進めている。大規模な化合物ライブラリーを用いたSPOPとDAXXの結合阻害剤スクリーニングの系は構築できたが、ANKFY1/EHD1の結合阻害剤スクリーニングの系が構築できていないため。現在、イオン強度やタンパク質合成液の種類などの条件検討を細かく精査中である。後者のスクリーニング系が完成次第、化合物スクリーニングを実施する。ANKFY1/EHD1の結合阻害剤スクリーニングができない場合に備えて、申請者らが同定してきた他の血管新生制御分子群(BAZF/CBF1、KCTD10/RhoB)に対する制御剤の探索も準備する。ANKFY1/EHD1の結合阻害剤スクリーニングの系のvalidationを早急に進める。同時に、申請者らが見出してきた他の血管新生制御分子群(BAZF/CBF1、KCTD10/RhoB)に対する制御剤探索の準備を進める。具体的には、SPOP/DAXX同様に、コムギ無細胞タンパク質合成系を用いたアルファスクリーンの系を用いて、結合を検出する系の構築を行う。また、ヘマンジオーマ組織における血管新生制御分子群の発現を組織染色法により調べるため、SPOP/DAXX、ANKFY1/EHD1、BAZF/CBF1、KCTD10/RhoBの8分子の抗体のvalidationを進めておく。具体的には、各8分子のリコンビナントタンパク質を合成し、組織染色に用いる抗体と混合した状態で組織染色に供する吸収実験を行う。
ケモカイン(BRAK)のTET-ON発現ベクターを用いた癌進展抑制機構の解析

BRAK/CXCL14はどの正常細胞でも発現しているケモカインであり、種の異なるマウスとヒトのBRAK/CXCL14のアミノ酸配列が非常に高い相同性を示すことから、非常に普遍的かつ重要な機能を持つ分子と考えられる。BRAK/CXCL14のin vivoにおける腫瘍抑制機構を明らかにすることは、口腔癌ばかりでなく、種々の癌の進展機構の解明と、将来における癌のドーマント療法開発の分子標的として有望であり、また、全ての正常細胞で発現していることから将来における遺伝子導入等における治療において副作用の少ない新しい標的分子と考えられる。実験方法Tet-ONベクターをFuGENE6を用いてトランスフェクトし、G418を用いてTet-ONベクターの導入されたHSC-3細胞を選択した。Real time PCR法を用い、BRAKの発現が低いクローンを選択し、pTRE-Tight-LucベクターをTet-On HSC-3stableクローンにtransfectionし、luciferaseassayを用いて、Doxycyclineによって誘導されるクローンを作製した。b.pTRE-TightベクターにKpn1とSal1サイトを用いてBRAKのcDNA(既に作製済み)を導入し、pTRE-Tight BRAK発現ベクターを作製しました。上記ベクターをpTK-Hygベクターと共に、上記aの細胞に同時にトランスフェクションし、ハイグロマイシン(Hyg)を用いてpTRE-TightBRAK発現ベクターを導入したHSC-3細胞を得た。Real time PCR法とWestern blot法を用いて、BRAKの発現を確認した。BRAK/CXCL14はCXCケモカインの一つで、最初に乳腺と腎臓で発見された。のちに扁平上皮細胞、活性化B細胞、活性化単球を含む多くの正常細胞で発現が見られた。また、頭頚部由来の扁平上皮癌や子宮癌の組織では、発現が低下あるいは消失していることが報告されている。ヒトとマウスでアミノ酸配列の相同性が高いので、生体にとって必須の役割を果たしている可能性が高く、樹状細胞の活性化や、血管新生抑制作用があると報告されている。我々は、PTet-Onベクターを目的細胞株(口腔扁平上皮癌細胞株: HSC-2, HSC-3 ;子宮頚部癌細胞株: HeLa)ヘトランスフェクトし、ホストとなる安定なクローン細胞株を作製した。新しく作製したTet-Onホスト細胞株内に、ハイグロマイシン選択性マーカーと共に目的遺伝子(BRAK)を組み込んだpTRE-Tightをコトランスフェクトし、両方の発現ベクターを含む二重安定細胞株を作製した。続いてのドキシサイクリン(Dox)処理を行い、Western blot analysisにより検討した結果、細胞株においてBRAKの発現は認められなかったことから、マウスへの移植実験には至らなかった。さらに我々は口腔扁平上皮癌細胞株を用いて、BRAKのメチル化解析を行い、細胞株にBRAKのメチル化が存在することを明らかにした。この結果より、Tet-On発現ベクターを用いた実験が計画通りに進まなかった理由として、細胞株にメチル化が存在していたことが考えられる。
二次元平面のタイリングに基づく半導体ナノ構造の制御

III-V族化合物半導体はSiに代わる次世代材料として注目を集めている。本研究では,結晶の異方性を利用したアノードエッチングを用いて,自己配列したGaAsナノワイヤを作製し,電子エミッタとして動作することを実証した。また,外部電圧を印加しない微細加工法として,金を触媒とした化学エッチングを用いて周期100 nmのGaAsナノピラーアレイを作製した。併せて,エッチング液の組成やエッチング時間が,エッチング形態に及ぼす影響に関しても系統的に調査した。自発的に形成されるパターンを利用したナチュラルリソグラフィー技術は,広範囲で規則的な表面を形成する手法として新たな道筋を提示するものと期待できる。本研究期間内では,二次元平面のタイリングに基づく新規ナノ構造体の構造制御技術を提案・確立し,既存のリソグラフィー技術では作製困難な高次構造体を作製すると共に,得られた構造体を次世代ナノデバイスとして応用展開することを目的とする。その中でも特に,自発的に形成される化合物半導体ナノ構造の規則性・制御性,それらの制御原理を明らかにすることに重点をおく。初年度は,異方性エッチングを利用した半導体ナノ空間の制御に取り組み,IIIーV族化合物半導体であるGaAsを加工対象として,アノードエッチングを用いて直径200 nm長さ100 μmのGaAsナノワイヤを作製した。アノードエッチングでナノポアをもつポーラスGaAsを作製後,アノードエッチングを長時間継続することで,三つの孔に囲まれた三重点位置に柱状のGaAsが残存した。これは,GaAs基板を垂直方向にエッチングしながらメインパターン(孔の最密充填配置)を形成すると同時にサブパターン(GaAsナノワイヤの最密充填配置)を共存させた複合パターンの典型例ともいえる。ワイヤ径はアノードエッチング時の電解パラメータによって決定され,特別なマスクなどを用いることなく,直径が均一にそろったGaAsナノワイヤが得られた。ワイヤの長さはアノードエッチング時間に依存し,30分の処理時間で長さ100 μmのワイヤが作製された。本研究を通じて得られた成果は学術論文として公表した。2014年度は,異方性エッチングを利用した半導体ナノ空間の制御に取り組み,IIIーV族化合物半導体であるGaAsを加工対象として,アノードエッチングを用いて直径200 nm長さ100 μmのGaAsナノワイヤを作製した。アノードエッチングでナノポアをもつポーラスGaAsを作製後,アノードエッチングを長時間継続することで,三つの孔に囲まれた三重点位置に柱状のGaAsを残存させた。これは,GaAs基板内にメインパターン(孔の最密充填配置)を形成すると同時にサブパターン(GaAsナノワイヤの最密充填配置)を共存させた複合パターン形成の典型例といえる。2015年度は,結晶異方性エッチングに着目し,エッチャント組成,エッチング時間などの処理条件が,GaAs基板のエッチング形態に及ぼす影響に関して系統的に調査した。酸化剤の異なるエッチャントを用いて多段階で化学エッチングを行うことで,エッチャント組成とエッチング速度に関する基礎データを収集したと共に,深さ方向に異なる結晶面が露出した窪みパターンの作製条件を見出した。本研究を通じて得られた成果は国内外の学術会議で発表を行った。GaAs基板に対し,種々の酸化剤を含む酸性ベースのエッチャントあるいは塩基性ベースのエッチャントを用いて,外部電圧を印可しない単純な化学エッチングを施し,液濃度,温度,時間などのエッチングパラメータが基板のエッチング形態に及ぼす影響を系統的に調査した。エッチングパターンの長距離での規則性を制御するためには,既存のリソグラフィー技術との融合が必要になるが,GaAs基板の溶解挙動に関しては,現在の実験環境・実験条件においても十分に基礎データが集積できたと考えている。また,得られた基礎データを応用し,異なるエッチャントを用いた多段階エッチングを実施することで,基本周期を維持したまま深さ方向に複数の結晶面を持つエッチピットの作製条件を見出した。エッチピットを構成する結晶面,表面積,エッチング形態を任意に制御することができれば,光・電子デバイス等へ十分応用展開できると考えている。本研究では,二次元平面のタイリングに基づく新規ナノ構造体の構造制御技術を提案・確立し,既存のリソグラフィー技術では作製困難な高次構造体を作製すると共に,得られた構造体を次世代ナノデバイスとして応用展開することを目的として研究を進めてきた。その中でも特に,自発的に形成される化合物半導体ナノ構造の規則性・制御性,それらの制御原理を明らかにすることに重点をおいて研究に取り組んできた。以下に研究期間全体を通じての研究成果の概略を記す。2014年度,2015年度は,異方性エッチングを利用した半導体ナノ空間の制御に取り組み,IIIーV族化合物半導体であるGaAsを加工対象として,アノードエッチングを用いたポーラスGaAsの作製ならびに結晶異方性エッチングに対するエッチング液(エッチャント)組成,エッチング時間などの影響に関して調査を行った。2016年度は,前年度までに収集した基礎データを基に金属触媒を利用したGaAsの化学エッチング(金属触媒エッチング)に取り組んだ。

100 nm周期で規則的に金属触媒を付与したGaAs基板を酸化剤の異なるエッチャント中でエッチングし,酸化剤濃度,温度,エッチング時間が最終的に得られるエッチング形態に強く影響を及ぼすことを明らかにした。また,金属触媒で被覆した化合物半導体の表面積と周辺の未被覆部の面積割合もまた最終的に得られる表面の幾何学構造に影響を及ぼす因子であった。本研究を通じて得られた成果は国内外の学術会議で発表を行った。III-V族化合物半導体はSiに代わる次世代材料として注目を集めている。本研究では,結晶の異方性を利用したアノードエッチングを用いて,自己配列したGaAsナノワイヤを作製し,電子エミッタとして動作することを実証した。また,外部電圧を印加しない微細加工法として,金を触媒とした化学エッチングを用いて周期100 nmのGaAsナノピラーアレイを作製した。併せて,エッチング液の組成やエッチング時間が,エッチング形態に及ぼす影響に関しても系統的に調査した。自発的に形成されるパターンを利用したナチュラルリソグラフィー技術は,広範囲で規則的な表面を形成する手法として新たな道筋を提示するものと期待できる。GaAs基板に対し酸性電解液中でアノードエッチングを施し,電流密度などの電解パラメータを最適化することで,再現性良くGaAsナノワイヤアレイを作製する手法を確立した。ワイヤ径の制御など,細部の構造設計に関しては今後の課題になるが,加工方法に関する基礎データは十分に集積できた。また,電気化学的な手法を応用することで基板からGaAsナノワイヤをはく離できることを見出した。はく離したナノワイヤは溶液に分散させた後,他基板上に展開し,電気特性(電流-電圧特性)を評価した。ナノワイヤから成るパターン形成に関しては十分に検討が進んでいないが,今後,位置選択的な集積方法を確立することで,デバイス応用へ十分展開できると考えている。GaAsに加えGaAsPに関してもウエットエッチングに基づくナノ構造作製技術の基本原理,基礎技術の確立を目指す。適宜実験条件の改善・最適化を図りながら,当初の目的をほぼ達成した段階で,研究期間の後半は,二次元平面の加工だけでなく,基板深さ方向にも着目した三次元での加工を並行して検討し,補足的な二次加工を組み合わせることで半導体の高次幾何学構造の制御を目指す。GaAsに関しては,単純な化学エッチングの他に,金属を触媒とした化学エッチング(金属触媒エッチング)に関しても,自発的に形成される幾何学パターンの制御を進める。二次加工の手法としては,アノードエッチングだけでなく,通常のアノード酸化や結晶異方性化学エッチング,電圧印可金属触媒エッチングなどを組み合わせ,新規パターンの構造制御技術を確立したい材料工学GaAsと同じIIIーV族化合物半導体であるInPに関してもウエットエッチングに基づくナノ構造作製技術の基本原理,基礎技術の確立を目指す。適宜実験条件の改善・最適化を図りながら,当初の目的をほぼ達成した段階で,研究期間の後半は,二次元から三次元に加工対象を拡大し,補足的な二次加工を導入することで半導体の高次幾何学構造の制御を目指す。
脳卒中患者の予後予測～拡散テンソル法FA値を用いた数式モデルの構築～

脳卒中患者を対象として、発症約2-3週後に拡散テンソル法脳MRI(DTI)を撮像した。神経障害の指標として錐体路のFractional Anisotropy(FA)値を算出し、発症後数ヶ月頃の長期予後との関連を解析した。FA値の低下の程度と片麻痺症状、日常生活の自立度は比例する関連にあること、その程度は、上肢と手指で強い(相関係数:0.63-0.78)こと、下肢で中等度(相関係数:0.59-0.63)であること、日常生活の自立度では弱いこと(相関係数:0.28-0.44)の知見を得た。DTIは脳卒中患者の予後予測、とりわけ上肢機能の予測に役立つことが明らかとなった。脳卒中は罹患患者が多く、また手足の麻痺等の後遺症を残すことが多い。平成22年度調査では要介護状態の原因疾患の1位を占める。これら患者の機能の改善のためにリハビリテーションが行われる。効率的で効果の高いリハビリテーションを行うために、個々の脳卒中患者について、どの程度の回復が見込めるのか見当をつけておくこと(予後予測)が必要である。従来の予後予測の方法は麻痺等の症状の程度や年齢により行うものがほとんどである。近年の脳神経画像、とりわけ核磁気共鳴画像(MRI)の発展は目覚ましい。本研究の目的は、(1)発症2-3週程度に撮像されたMRI拡散テンソル法(DTI)データと長期予後の関係を調べること、(2)DTIデータ以外で長期予後に影響を与える要因(患者の栄養状態、年齢、合併症など)を検討すること、(3)それらを組み合わせて従来より正確な脳卒中患者の予後予測方法を確立すること、の3点である。本研究では、脳卒中患者を多く診療する市中病院にて急性期(発症約2-3週)にDTIを撮像する。同時期に体組成測定装置や酸素代謝計を用いて、栄養状態に関する評価を行う。さらに診療記録より年齢や合併症他の臨床データを採集する。その後、数ヶ月にわたって片麻痺や日常生活動作自立度等の臨床所見の症状を記録する。DTIデータ、患者の栄養状態、年齢、合併症を主要な説明変数、症状を目的変数とした統計的解析を行う。解析においてDTIデータより神経変性(Waller変性)の指標とされるFractional anisotropy(FA)値を計算する。FA脳画像の解析の関心領域を皮質脊髄路とし、FA値と症状の関係を検討する。次に年齢、栄養状態、合併症等を変数として加えて、多変量解析を行う。さらに非線形モデル等の新しい手法を用い、最適なモデルを選択する。このように臨床的に有用な新しい予後予測モデルを作成する。脳卒中は罹患患者が多く、また手足や認知機能に後遺症を残すことが多い、要介護状態の原因疾患の第1位を占める疾患である(平成22年度調査)。罹患患者の機能回復のために、リハビリテーションが行われる。その効果を高めるために、個々の患者ごとに、どの程度の回復が見込まれるかをある程度予測しておくこと、予後予測が必要である。従来の予後予測の方法は、患者の年齢と急性期治療中の下肢体幹機能等より、発症数か月後の移動能力(歩行、杖歩行、車椅子等)を予測するものが主流である。しかし近年、脳画像診断や栄養管理の手法が発達したため、予後予測にこれらの因子を組み入れることが試みられている。本研究においては、MRI脳画像による脳内の神経線維の損傷を定量化し、単純な移動能力を超えた日常生活動作や上肢下肢の機能の長期的な予後との関連を検討するものである。また近年、脳卒中による直接の神経障害に加えて、栄養状態とその管理が重要な予後規定因子とされている。しかしこれまで、脳卒中患者の栄養管理に関する基礎的な知見に乏しい。本研究では、脳画像研究と並立して、長期的予後に影響する栄養評価の基本である安静時代謝量等について基礎的な知見を得る。平成26年度、脳梗塞患者に関して、MRI拡散テンソル法による脳内神経線維の障害の程度(大脳脚FA値の低下)と、上肢、下肢、日常生活動作自立度の長期的予後に関する研究を行い、論文公表の成果を得た。具体的には、発症前の日常生活動作が自立したテント上病変の初発脳梗塞患者において、病巣側大脳脚FA値と非病巣側大脳脚FA値の比(rFA)と上肢、手指、下肢機能のBrunnstrom Stage評価値、およびFunctional Independence Measure(FIM)による日常生活動作の評価値の関連を求めた。正確な長期的予後の追跡が可能であった症例(16例)において、rFAは上肢機能(相関係数r = 0.687)、手指機能(r = 0.579)、下肢機能(r = 0.623)と統計的に有意(Spearman順位相関検定、p < 0.05)であった一方、FIM値との関連は有意ではなかった(Koyama et al. Journal of Stroke and Cerebrovasucular Diseases 2014)。脳卒中は罹患患者が多く、また手足の麻揮等の機能障害の後遺症とすることが多い。これら患者の機能改善のためにリハビリテーションが行われる。効率的なリハビリテーションのために、個々の脳卒中患者について、どの程度の回復が見込めるのか見当を立てる必要がある。本研究では、脳卒中患者を多く診療する市中病院にて急性期(発症約2-3週)に拡散テンソル法脳MRI(DTI)を撮像し、画像解析を行った。

脳卒中による神経障害の指標としてFractional Anisotropy(FA)値を算出し、発症後数ヶ月までの長期予後との関連を検討した。その結果、錐体路のFA値低下の程度と片麻痺症状の重篤さは比例する関連にあること、その程度は手指、上肢で強く、下肢で中等度であることを見いだした。平成26年度の脳梗塞例での結果についての論文公表に引き続き、平成27年度には脳出血例での結果を公表した。これらにより発症2-3週目頃の錐体路のDTI-FA値が脳卒中の片麻痺症状の長期予後に役立つことを明らかとなった。さらに近年、脳卒中患者において適切な栄養管理が予後の改善に重要であることが解明されつつある。このことについて、脳卒中急性期の治療にあたるStroke Care Unitに入院中の患者において、体組成測定装置と酸素代謝計を用いて安静時代謝量の評価を行った。その結果、脳梗塞患者の安静時代謝は健常時と大差はないこと、その一方、くも膜下出血患者の安静時代謝は発症後2週間程度の期間に亢進することの知見を得た。平成27年度、これらの知見を論文として公表した。脳画像(DTI-FA)と栄養管理の知見を組み合わせることにより、脳卒中予後予測の精度向上が見込まれる。脳卒中患者を対象として、発症約2-3週後に拡散テンソル法脳MRI(DTI)を撮像した。神経障害の指標として錐体路のFractional Anisotropy(FA)値を算出し、発症後数ヶ月頃の長期予後との関連を解析した。FA値の低下の程度と片麻痺症状、日常生活の自立度は比例する関連にあること、その程度は、上肢と手指で強い(相関係数:0.63-0.78)こと、下肢で中等度(相関係数:0.59-0.63)であること、日常生活の自立度では弱いこと(相関係数:0.28-0.44)の知見を得た。DTIは脳卒中患者の予後予測、とりわけ上肢機能の予測に役立つことが明らかとなった。MRI拡散テンソル法による脳内神経線維の障害の程度(大脳脚FA値の低下)と、上下肢や日常生活自立度の長期的予後に関する解析で、脳卒中病型による差異が認められた。具体的には、脳梗塞例に比較して、脳出血例ではFA値の低下がより大きく、上下肢や日常生活自立度との相関がより高かった。これら脳出血例と脳梗塞例の差異について、平成27年度に論文公表する予定である。脳卒中の急性期の安静時代謝量について、予備的な解析により、病型による差異が認められた。具体的には、脳梗塞例では酸素消費量より計算された実測値とHarris-Benedict式推定値が比較的よく合致したのに対して、くも膜下出血例では実測値がHarris-Benedict式推定値を上回る症例が多かった。これら脳梗塞例とくも膜下出血例の安静時代謝量の差異について、平成27年度に論文公表する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション医学【研究環境の構築】平成25年度、脳画像のデータ解析について、計算処理が速い最新のポータブル・コンピュータを導入した。そこに簡易なプログラミングを組み込み、半自動化された解析システムの構築を行った。この手法により1症例あたりFA脳画像の生成に要する時間は15分程度である。これにより多忙な臨床の現場にても機動性の高い、効率的な解析が可能となった。
大型及び超小型磁場計測装置を用いた脳神経機能の解析

平成12年度から14年度にかけて、脳磁図を用いて様々な刺激に対するヒトの脳機能の解析を行なってきたが、特に痛覚認知機構の解析に最も力を注いできた。研究成果は以下の3つに分類できる。(1)末梢神経無髄C線維を上行する信号の脳内認知、(2)睡眠中の痛覚認知の変化、(3)Aδ線維を選択的に刺激する針刺激による痛覚認知機構の研究。(1)はいわゆるsecond painに関連するものである。新しい刺激方法を開発して脳波および脳磁図を記録した。その結果、先ず刺激対側の第1次感覚野(S1)と第2次感覚野(SII)、次いで対側のSII、さらに両側の島、帯状回と扁桃体が活動する事がわかった。両側の島、帯状回と扁桃体の活動は注意の有無によって大きく影響を受け、痛覚から注意をそらしている時には活動が有意に低下し自覚的痛覚程度も低下することが明らかになった。(2)では睡眠中には痛覚認知はどのように変化するかを触覚刺激(電気刺激)と比較して検索した。すると、触覚刺激ではSIは有意な変化は示さずSIIは有意に活動が低下した。痛覚刺激では、SI、SII、島、帯状回と扁桃体のいずれも睡眠中には有意に振幅が低下し、特に島、帯状回と扁桃体では著明であった。この結果は大脳辺縁系が痛覚の高次知覚に大きく関与している事を示している。(3)では私達の研究所で作成した非常に短い針電極(上皮部分に挿入)を用いて、Aδ線維を選択的に刺激して痛覚認知を検討した。するとAδ線維刺激時にもC線維とほぼ同様の脳内認知機構を示す事が明らかになった。この方法は簡便、安価でかつ侵襲がほとんどないため、臨床応用に適した方法であり、現在臨床応用を行なっているところである。脳磁図を用いたヒトにおける脳機能の解明が本研究の主要目的である。現在、最も力を入れている研究テーマは「顔認知機構の解明」である。基礎的研究を十分に行ってから、「顔貌失認」をはじめとする臨床症状の解明につないでいきたい。本年度は、主として「顔認知機構」、特に「顔の各部分の動きに関与する脳内部位の同定」の研究を中心に行った。顔の部分の動き、特に目の動きの認知は日常生活において極めて重要と思われる。サルでは運動視の中枢は後頭葉と側頭葉の境界付近にあるV5/MT野と考えられているが、ヒトでは未だ十分には明らかにされていない。先行研究として、縦棒が水平移動する様に見える仮現運動(実際には2つの異なる位置に存在する縦棒の画像が短い時間間隔で示されるために動いているように見える)を用いてヒトの運動視中枢を検索したところ、その活動部位はサルと類似の位置に存在した(Human homologue of V5/MT)。この結果をふまえて、同じく仮現運動の原理を用いて目が水平運動をしているように見える視覚刺激を作成し、「目の動き」を見たときの脳内活動部位を脳磁図を用いて解析した。すると、潜時約190msec付近に明瞭な反応が見られ、その活動部位はやはり後頭葉と側頭葉の境界付近であった。また半球間差が見られ、右半球優位であった。同時に一般的な運動として円が中心に向かって動くように見えるradial運動と比較したところ、目の動きに対する活動部位は有意に後下方に存在しており、V5/MT野内においても運動の種類によって活動部位が異なることが示唆された。

今後は、目の動きの方向の相違により脳反応に変化が見られるかどうか、また顔の他の部分、すなわち開口や閉口運動等を見たときに活動する部位が目の動きに対する反応部位と同様か否か、といった点を明らかにしていきたい。大型脳磁計を用いた研究としては、今年度は主として「人における顔の認知」機構について検討を行った。「顔」刺激に対して特異的に刺激から約150msecに反応が見られた。「手」や「幾何学的模様」に対しては反応は見られなかった。「顔特異反応」は右半球優位で、下側頭葉の紡錘状回に活動が見られ、臨床的に「顔貌失認」を呈する患者の病巣と良く一致していた。顔の部分の動きの認知も日常生活では重要である。目が中央から右に素早く動く刺激を呈示したところ、刺激から約200msecに反応が見られた。その活動源は、顔認知中枢である下側頭葉の紡錘状回ではなく、側頭葉後部の後頭葉との境界付近であり、サルの運動視(動体視)の中枢とされているMT/V5野に相当する部位と考えられた。これもやはり右半球優位であった。超小型磁場計測装置を用いた研究としては、今年度は先ず先ず末梢神経の記録を行った。指を刺激して手首部を上行する活動電位の計測を行った。Micro-SQUIDの極めて高い空間分解能は、上行する刺激信号が4双極子であること、またその伝導時間が平均58.7m/secであることを明らかにした。信号が上行する状況をmsec単位で明確かつ詳細に記録したもので、世界で初めての報告であった。また同様の刺激条件時に頭皮上にMicro-SQUIDを置いて初期大脳皮質反応の記録に成功した。現在はさらに聴覚、視覚などの刺激による反応記録も行っている。現在はヒトを対象とした研究が主体であるが、今後はさらにサルでの実験も考慮している。大型脳磁計を用いた研究としては、今年度は主として「痛覚認知機構」と「顔認知機構」について検討を行った。「痛覚認知」に関しては、特に末梢神経無髄C線維を上行する信号の脳内認知について研究を行なった。これはいわゆるsecond painに関連するものである。その結果、先ず刺激対側の第1次感覚野と第2次感覚野、次いで対側の第2次感覚野、さらに両側の島、帯状回と扁桃体が活動する事がわかった。両側の島、帯状回と扁桃体の活動は注意の有無によって大きく影響を受け、痛覚から注意をそらしている時には活動が有意に低下し自覚的痛覚程度も低下することが明らかになった。「顔」認知に関しては、本年度は「逆さ顔効果(face inversion effect)」について研究を行なった。人間は対象物が逆さになっているとそれが何だかわかりにくくなるのが通常であるが、人間の顔ではそれが非常に顕著となる。脳波と脳磁図を用いてそのメカニズムを詳細に検討した結果、通常の正立顔は主として右半球で情報処理されるが逆さ顔は逆に左半球優位であることが明らかになった。これは、逆さ顔が独自の情報処理機構で認知される事を示唆する所見であった。超小型磁場計測装置を用いた研究としては、今年度は交通事故による「引き抜き症候群」患者の検索を目的として、先ず健常人を対象として腕神経叢より頚部神経節に至る末梢神経近位部の検索を行なった。Micro-SQUIDの極めて高い空間分解能は、上行する刺激信号が4双極子であること、またその伝導時間が平均約60m/secであることを明らかにした。来年度は多数の臨床例を対象として検査を行なっていく予定である。
ロス関数の自動選択アルゴリズムと系列データへの拡張の解析

本研究では、機械学習アルゴリズムで使われる「フィードバック」に相当する損失関数をデータに応じて自動的に決めていく方法論を築き上げることが目的であった。そのために、計算効率と統計的推定の精度の両立を念頭に入れつつ、新しいアルゴリズムを提案し、その学習能力を理論および数値実験によって解析してきた。以下の2点を中心に研究を行った。1.頑健な目的関数を用いた学習機の高速化と安定化:経験損失最小化(ERM)がという学習則は、理論上の知見が多く、実装も簡易であるという利点を持つ一方、データの標本ごとのばらつきや外れ値に対しては敏感で、都合の悪いデータでは性能が大きく低下するという脆弱性もある。ERMの目的関数を改良すべく、外れ値と判断されるデータを破棄するのではなく、その影響を連続的に抑える仕組みと新しい目的関数を高速に最小化する方法を開発し、多種の学習課題において、案手法はERMと同程度の計算量で、より安定的に高い汎化性能を確認した。2.ロバスト勾配下降法による学習効率の向上:ニューラルネットワークをはじめとして、近年の機械学習手法は自由パラメータが多く、計算コストの抑えやすい勾配降下法(GD)の一種が使われる。しかしながら、GDは先述のERMを実装する上で使われるため、統計的推定の粗さによって、最適化作業が乱されやすくなってしまう。結果として、多くのサンプル数(コスト=データ)と反復回数(コスト=時間)がなければ、良い解には至らない。この弱点を解決して学習効率を上げるために、上記(1.)の知見を踏まえて、GD特有の頑健な設計方法を開発し、実験・理論ともに優れた汎化能力と高い実用性を示した。頑健性を欠くERM系の各手法と比較して、データの分布に依らず性能を保持する能力が長けている。この成果を出発点にして、「推論×計算」の統合的アプローチを様々な問題領域へと展開していく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の概要を以下3点にまとめて記す。1.実数値予測の手法:本研究で提案したアルゴリズムは最先端の手法より大幅に高性能であり、方法論的有効性を明確に示した。結果として、学習則自体のほかに、計算量を減らすための高速化方法も大変有効であった。このことから、多種の問題にも応用できる見込みがあり、汎用性の高い知見を生み出したといえる。2.計算コストと高性能のトレードオフ最適化:高い推定性能の保証ができても、その対価として新たな計算コストが伴う。ただし、算法の設計次第では、コストとパフォーマンスの比が大きく異なる可能性があるため、この研究は最低限の計算コストで最大限の性能向上を得ることを目的としている。そこで、目的関数の設計ではなく、最小化方法から出発することにした。その最大の利点は、最小化方法で必要となる情報のみ推定し、余計な計算を一切行わないところにある。これは推定する量が限定的なほど、計算リソースを集中させることが容易くなり、推定誤差の伝播が最小限に抑えられるという着想に基づく。性能は従来の手法よりも高く、コストも許容範囲内である。理論上の保証は他の文献と異なり、新たな算法方法を示した知見になったと考える。3.データが膨大で多次元であっても実用性を保持する算法:現代の人工知能技術を代表する多層ニューラルネットワークが駆使されるビッグデータ問題では膨大な計算コストは不可避である。従来の確率的勾配降下法の性能の不安定である原因は、統計的推定の粗さにある。本研究では、更新時の推定能力を少しでも上げると、必要な反復回数が大幅に減少するという考えに基づき、新しいロバスト推定方法を利用したアルゴリズムを提案し、その性能解析を現在行なっている。理論上の性能は従来よりも強力で、また初期の数値実験結果は期待どおりであるため、今後この評価作業を本格化して、報告をまとめていく予定である。本研究では、機械学習(ML)の基盤技術に当たる目的関数設計とその最小化算法(=学習則)の提案と性能解析を目的としている。ここ1年間の実施状況を概観すると、まずは問題を解くための基礎的技法を調査・開発するための時間を確保した。その成果を土台として、代表的なML課題向けに新しいアルゴリズムを提案し、その性能を理論と実践(数値実験等)の両面において解析した。最後に、この解析によって得られた新しい知見を、基礎的技法にフィードバックして開発ツールの強化・深化を図るという流れで本研究を進めてきた。上記の別欄で述べた研究実績は、ロス関数の設計をもって造られたアルゴリズムの提案にほかならない。一年目の計画では目的関数の性質を丹念に調べ、有益な算法につなげることを掲げていたので、研究は着実に捗っているといえる。

ERMの目的関数を改良すべく、外れ値と判断されるデータを破棄するのではなく、その影響を連続的に抑える仕組みと新しい目的関数を高速に最小化する方法を開発し、多種の学習課題において、案手法はERMと同程度の計算量で、より安定的に高い汎化性能を確認した。2.ロバスト勾配下降法による学習効率の向上:ニューラルネットワークをはじめとして、近年の機械学習手法は自由パラメータが多く、計算コストの抑えやすい勾配降下法(GD)の一種が使われる。しかしながら、GDは先述のERMを実装する上で使われるため、統計的推定の粗さによって、最適化作業が乱されやすくなってしまう。結果として、多くのサンプル数(コスト=データ)と反復回数(コスト=時間)がなければ、良い解には至らない。この弱点を解決して学習効率を上げるために、上記(1.)の知見を踏まえて、GD特有の頑健な設計方法を開発し、実験・理論ともに優れた汎化能力と高い実用性を示した。頑健性を欠くERM系の各手法と比較して、データの分布に依らず性能を保持する能力が長けている。この成果を出発点にして、「推論×計算」の統合的アプローチを様々な問題領域へと展開していく予定である。調査・解析の初期段階にある研究:数々のML問題に登場する基盤技術には、ノンパラメトリック密度推定が挙げられる。問題が難しいため、多くの観測データを要する上、従来の手法ではデータが少ない場合の性能は信頼性がきわめて低い。上記の基礎的技法はデータが少ない状況下でも使える推定量を構築するので、この技法を密度推定に適応すると理論・実践ともに従来より大幅な性能向上が見込めるであろうと考えて、その作業に取りかかっているところである。次年度に向けて調査中の案:上記のrgdとR-SGD各種の提案算法はいずれも勾配情報の正確な取得(推定)により実現されている。しかし、収束レートを大幅に高める方法として、二階微分の情報を用いるニュートン法とその類はよく知られている。上記の問題と同様、データから真の目的関数を推定する必要がある場合は、その安定的な推定こそが良い解への速い収束の鍵であると考えている。また、勾配に適用した技法は、ある程度の工夫さえすれば、ヘッセ行列や高次のモーメント推定にも使えるため、大変有望な問題群であると見て、現在は調査中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。現時点で確定していない査読中のものは複数件投稿しているため、2017年度の春先以降は昨年度の研究成果を発表することになる見込みである。
被災地でのボランティアにおけるケアリング学習プログラムの検討

本研究の目的は、災害ボランティアに参加する大学生を対象にコミュニケーション学習プログラムを作成することである。まず、被災者とのコミュニケーションの特徴をとらえた結果,彼らは被災者を傷つけてはいけないという過剰な他者意識を持っていることがわかった。次に,スキル・トレーニングを12名におこなった。効果は、ENDCORs、ビデオ視聴時のスキルの使用と自律神経活動、参加者の自己評価によって確認された。トレーニング後は、ENDCORsの「解読力」「自己主張」が有意に高く効果が認められた。一方、自己評価が高いにも関わらずスキルの使用の低いものがおり、自己評価がパフォーマンスを反映していないことが窺えた。2013年度は,ナラティブモードを促進するためのコミュニケーションスキルの調査と実験を行った。(1)ナラティブモードと学生ボランティアの思い被災地に行った学生5名を対象に,被災者の話を聞いた経験とその時の感情の動きについて,面接法を用いて記述的情報を収集した。その結果,36の内容が語られ,それらは`自分の思い'`何もできない無力感'`ボランティアとしての不安'`話を聞く意味'の4つのコードに分類された。ボランティア学生は被災者と話をする際に,`自分の思い'や`ボランティアとしての不安'といった自己中心的な思考にとらわれることで`何もできない'といった無気力を感じていた。多くの学生が抱く被災地で何かしたいという思いが,肯定的な結果を期待する自己中心的な思考に繋がっていることが推察された。一方,上位学年で見出された`話を聞く意味'は,被災者の語りを聞くという行動に集中していたことが窺えた。このことは自分ではなく相手の思いを理解しようとする姿勢,つまり相手側の視座にコミュニケーションの中心が置かれていたと考えられた。以上のことから,ナラティブモードになるためには,相手の語りを傾聴する技術と,コミュニケーションをとる側の視座の変換が重要であることが示唆された。(2)スキル学習の効果被災地ボランティアを経験した学生が,被災者と話をする時の主な視座が自分自身に置かれていることが,ナラティブモードに移行できない要因のひとつであることが示唆されたことから,スキル学習の効果にパーソナルスペースを用いて視座の変換が起こるかどうかを加えた。本年度は基礎実験として,看護学生のパーソナルスペースの基準値を検討した。看護専門学校生40名の協力を得て実験を行った結果,看護学生ではパーソナルスペースが一般学生と比較して有意に狭く,かなりの接近でも許容できることが示された。2012年度は,文献検討を行いケアリング概念を取り入れたコミュニケーションスキルの抽出を行うことを目的とした。災害時の外部支援者の役割として,渥美(2006)はナラティブモードを促進する手法を提案している。被災者が自分の置かれた状況や自分自身を現実認識するには,「自己が自己について語った物語」を通して,その体験や気持ちを言語化する過程が重要であると報告している(渥美,2000,野口,2010,瀬,2012)。また,能智(2006)は,語りには常に「聞き手」という存在が重要であると述べている。つまり,被災地におけるナラティブは,外部支援者の「聞き手」によって反応され,共感を得ることで,漠然とした感覚やストーリーとして語られることのない被災者の自己物語が形成されるのである(宮本.渥美, 2009)。従って,この聞き手としての役割は,コミュニケーションスキルの中で最も重要であると考えた。よい聞き手となるためのスキルは,国内データベースによる文献検索の結果,共感性,内的状態の理解,間を使って行われる同調性・共振性の4つの技法が抽出された。コミュニケーションスキル学習には,積極的傾聴を促すための「間」による感覚情報の理解,同調性・共振性としての反応潜時・表情・身体動作,内的状態を知覚するための身体内感覚のメタ認知的言語化を用いることにした。平成26年度は,接近性における「視座の変換」の評価項目を決定するため,パイロットスタディとして,個人のパーソナルスペースの侵害がストレス反応(瞬目回数と交感神経活動)に影響を与えるのかを検討した。さらに,測定値によりパーソナルスペースの境界が客観的に把握できるのか確認した。実験参加者は4名(男性2名,女性2名),のべ12施行である。実験は,Stop-Distance法を用いた。パーソナルスペースを決定した後,実験参加者の指示した境界から3歩後退した位置に接近者が立ち,パーソナルスペースの測定と同じ手順で参加者に近づく時のストレス反応をリアルタイムに測定した。ストレス反応は,参加者に装着した心電計による心拍と,ビデオ録画による画像によって分析された。心拍の分析では,パーソナルスペース境界の前後10秒間のHR,CvRR,HF,LF/HFの平均値を算出した。瞬目回数は,心拍と同じ時間帯の画像からカウントした。統計解析は,Wilcox符号付き順位検定を用い,有意差を5%未満とした。以上の結果から,接近者が実験参加者のパーソナルスペースに侵入する際には,交感神経活動が亢進し,瞬目回数も増加することがわかった。特に接近による瞬きの増加は,接近者が相手の感情を理解するために注目する表情のポイントになると考えられた。一方,心拍変動も侵入する際に増加する結果であったが,境界前後の10秒間の比較であり,1区間(2s)の変動幅も小さいため,パーソナルスペースの境界を客観的に示すまでには至らなかった。

2015年度は,コミュニケーション・スキル・トレーニングを実施し,初対面の相手に対するスキル実施状況を検討した。研究参加者は,看護系大学に所属する低学年の学生13名である。トレーニングには「傾聴的態度」に焦点を当てたスキルを用いた。Bandura and Waltersの社会学習理論に基づき,行動の般化ができるようにホームワークを設定した。スキル・トレーニングの効果は藤本・大坊(2007)によって開発されたコミュニケーション・スキル尺度(ENDCOREs)をトレーニング前後で実施し,その平均値を比較した。また,スキルの実施状況は,初対面の相手に対するコミュニケーション場面を設定し,同調性(反応潜時時間・共振回数)を分析した。さらに,スキルの実施状況と共感性ならびに自己理解との関係を捉えるために,内山ら(2001)が開発した情動知能尺度(EQS)における自己洞察と共感性の得点との相関係数を求めたその結果,トレーニング前後のENDCOREs得点には有意な差は認められず,短期間のトレーニングでは効果が低いことがわかった。参加者のENDCOREs平均得点は,自己統制4.6点,表現力4.2点,解読力4.7点,自己主張4.1点,他者受容5.5点,関係調整4.5点であった。同年代の得点(藤本・大坊2007)と比較して,ほぼ同一の傾向であった。また,EQSの共感性得点と共振回数は有意な相関関係にあった(r=.48)が,自己洞察得点と相関を認めたのは,沈黙時の瞬目回数と共振回数であった(それぞれr=.32,-.44)。これらのことから,積極的傾聴法におけるスキルの実施状況は,共感性の高い学生ではより多く使われるが,沈黙などの緊張が伴う場面では自己尊重が低い学生ほど緊張が高くスキルを実践できなくなることがわかった。本研究の目的は、災害ボランティアに参加する大学生を対象にコミュニケーション学習プログラムを作成することである。まず、被災者とのコミュニケーションの特徴をとらえた結果,彼らは被災者を傷つけてはいけないという過剰な他者意識を持っていることがわかった。次に,スキル・トレーニングを12名におこなった。効果は、ENDCORs、ビデオ視聴時のスキルの使用と自律神経活動、参加者の自己評価によって確認された。トレーニング後は、ENDCORsの「解読力」「自己主張」が有意に高く効果が認められた。一方、自己評価が高いにも関わらずスキルの使用の低いものがおり、自己評価がパフォーマンスを反映していないことが窺えた。平成26年度はスキル学習の評価をするための基準をパイロットスタディによって設定することはできたが,対象となる学生の夏季休暇中までに実施することができず,スキル学習の評価までの目標達成には至らなかった。看護学平成27年度は,スキル学習の効果について,実験法を用いて検証する。専門基礎科目を修得していない1年生30名を対象に,議事クライエントと援助者を設定しし,同調性・共振性の評価,共感性と感情覚知の評価を行い,コミュニケーションスキル学習の効果を検証する。スキル学習:30名を対象に,コミュニケーションスキルとして,ミラーリング,感情の投げ返し,感情モニタリングなどを,2時間程度訓練する。
大学等研究機関における環境管理システム

大学は,一般事業所と異なり,研究室ごとに独立性が高いことから,大学等の特徴を考慮した環境管理システムを構築する必要があることを踏まえ,各研究機関の実態を把握し,望ましい環境管理システムの在り方を構築することをめざして,以下の研究を行った。(1)大学等研究機関における化学物質の流入および排出量の把握研究機関において,重金属廃液や,廃有機溶媒など大学の処理施設で処理されている量を調査するほか,化学薬品の購入段階での量的把握を試みた。(2)大学等研究機関の活動に伴う環境負荷量の把握大学の施設全体として利用されている電気・ガス等のエネルギー消費量,および水の消費量について把握し,また廃棄物発生量についても併せて調査を行った。(3)大学等研究機関における全般的な環境負荷の評価と削減にむけた検討上記の情報をとりまとめ,大学等研究機関の活動に由来する環境負荷を全般的に把握する。さらに,各研究機関からの報告をとりまとめる中で,大学等研究機関として環境負荷を低減させていくために重点的に取り組む項目について整理した。(4)環境管理システムの構築に向けた検討ISO14001として規定されている環境管理システムを参考に,大学等研究機関において,より効果的に環境負荷を低減させていくためのシステムの構築するための検討を行った。さらに,これらの研究結果を踏まえ,環境管理システムの確立及び,実験室環境の適正管理の為のシステムを構築するために,「環境安全学の創成」が必要不可欠であると考え,文部科学省の特定領域研究を申請することとした。
天体熱核^<12>C(α,γ)^<16>O反応のクーロン分解法による研究

1実験的研究有感領域16cm×16cm,セルサイズ5mmの高速MWDCを製作し,アノード信号読み出し用アンプデイスクリカードを新作した。35MeV-pビーム(東大核研),100MeV/u-α,^<12>Cビーム(放医研)を用いて,波高分布の動作電圧依存性,検出効率,デルタレイ発生頻度,空間電荷効果,ドリフト時間分布について調べた。検出器ガスとして50%He+50%C_2H_6+メチラールを用いることによって,デルタレイ発生率とクーロン多重散乱を抑え,バックグランドガンマ線に対して不感度を高めることができた。このタイプの検出器が中高エネルギー重イオン検出に有効であることを証明した。2理論的研究(1)直交条件模型(^<16>O=α+^<12>C)に基づくチャンネル結合法の計算を行ない,30MeV/u-^<16>O共鳴分解実験データ(テキサスA&M)と比較した。核力励起とクーロン励起の干渉が定量的に解明された。(2)^<12>C+α→^<16>O+γ反応解析のための直交条件4α模型のプログラムを作成し,7割程度のテストランを終えた。(3)3α→^<12>C+γ反応の反応率を計算した結果,従来の計算に比べ,非共鳴反応が重要となる低温高密度の中で,反応率が非常に大きくなることが発見された。(4)中高エネルギー^<16>O分解反応計算に,断熱近似法を利用することを検討している。