hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己由来フィブリンによる成長因子制御と幹細胞を用いた骨・粘膜再生テクノロジー

しかし、若齢ラット(10週齢)の実験結果と比較し、BMP4μg+β-TCP、BMP4μg+CHP+β-TCP、BMP1μg+β-TCP、BMP1μg+CHP+β-TCPのどの群でも新生骨面積の減少を認め、特にナノゲル使用群で骨形成量が低下し、ナノゲルの徐放効果で、骨形成のピークが遅く現れた可能性が考えられた。よって、臨床応用には効率良く十分な骨形成が行えるような対策として、BMPの濃度増加(23μgへの変更)、FGFやPRPなどの成長因子の添加、骨芽細胞や間葉系幹細胞などの細胞因子の添加などを検討する必要があると考えられた。そこで、当初の予定であったナノゲルを用いたBMPの徐放化は行わない方針とすることとしたため、計画変更となった。骨再生に関しては低濃度BMPで骨再生を可能とすべく、様々な検討をおこなった。疎水化多糖ナノゲル(CHPナノゲル)の徐放化による成長因子BMPの骨形成能への影響の検討をおこなった。ラット異所性骨形成モデルを用いて、β-TCPを細胞の足場として評価した。1μgまでrhBMP-2の濃度を減らすことが可能であった。BMP-2にナノゲルを複合化させ、凍結乾燥させることで低濃度のBMPでも骨誘導され、BMP-2/ナノゲル複合体含有β-TCPは臨床応用に際しても安全で有用な骨補填材となる可能性が示唆された。同時に多糖ナノゲル架橋の有無による骨形成の違いも検討したが、材料の吸収過程に問題が生じ、材料形態を変更する必要があると思われた。また、老齢ラット(1年齢ラット)における低濃度BMP-2/ナノゲル複合体含有β-TCPの異所性骨誘導の検討を行った。どの群でも新生骨面積の減少を認め、特にナノゲル使用群で骨形成量が低下し、ナノゲルの徐放効果で、骨形成のピークが遅く現れた可能性が考えられた。老齢ラットにおいては徐放化するだけでは十分な結果は得られなかったため、幹細胞などの細胞因子を導入させる必要があると考えられた。そこで、脂肪由来幹細胞、BMP、RANKLに結合するOP3-4ペプチドを併用して用いることで骨形成を促進させることができるかを評価した。OP3-4ペプチドを用いることでin vitroで骨形成促進傾向にはあったが、有意差を持って促進されなかった。また、ラット異所性骨形成モデルを用いて、β-TCPを細胞の足場として以前と同様に評価したが、骨形成は促進されなかった。粘膜再生に関しては脂肪由来幹細胞、自己フィブリン(PRP)、コラーゲンシートを用いてマウスで評価している途中であるが、角化上皮が対象群と比べて厚い組織が形成されている結果が得られている。疎水化多糖ナノゲル(CHPナノゲル)の徐放化による成長因子BMPの骨形成能への影響の検討をおこない、ラット異所性骨形成モデルを用いて、1μgまでrhBMP-2の濃度を減らすことが可能であった。また、老齢ラットにおける低濃度BMP-2/ナノゲル複合体含有β-TCPの異所性骨誘導の検討を行った。今後はイヌを用いた顎骨欠損モデルを用いておこなっていく予定としていたが、ラットを用いた詳細な解析、ある程度の数を用いた評価を推し進めていく予定である。また、脂肪由来幹細胞をさらに併用した評価を行う予定であるが、現在脂肪由来幹細胞の採取法について確立している最中であり、その後、順次予定した研究をおこなっていく。
Sprouty/Spredの生理機能と癌細胞の増殖転位における作用の解明

増殖因子やサイトカインが受容体に結合すると、細胞内のチロシンキナーゼの活性化が起こり、続いてSTAT経路やRas/MAPキナーゼ経路を活性化することで、遺伝子発現や細胞機能の変化が起こる。サイトカイン・増殖因子によるシグナル伝達経路の大筋はほぼ解明されつつある一方、シグナルの停止機構や受容体間のクロストーク、さらには同一のサイトカインや増殖因子がどのようにして増殖、分化、増殖停止など全く異なる細胞反応をもたらすのかなどのシグナル制御に関する分子機構の解明は今後の課題である。申請者らは最近Ras/MAPK経路を抑制するSproutyに関連した新規分子Spredをクローニングした。Sproutyは元来ショウジョウバエにおいて増殖因子によるRas/MAPキナーゼを抑制する分子として発見されたものであるが、その作用機構や、哺乳類での生理機能はほとんど明らかにされていない。本研究では、Sprotuy2についてノックアウトマウスの作製を行い表現型の解析を行った。Sproty2ノックアウトマウスは生後4週間後より成長障害がみられるがその原因は食道と胃の噴門部における食物の通過障害であった。また腸にガスが溜まり巨大結腸の症状も示した。消化器の神経叢を調べたところ神経の数が増えておりアセチルコリンによる収縮力も増大していた。Sprouty2が欠損することによって神経性増殖因子GDNFのシグナルが強く入り消化器運動の制御障害をもたらしているものと思われた。実際にGDNF刺激によってSprouty2欠損消化管神経のERKとAktの活性化亢進が認められた。また抗GDNF抗体によって消化管神経の数の増加は抑制された。これらの結果よりSprouty2はGDNFの負の制御因子であり消化管神経の数の制御に必須の役割を果たす事が明らかとなった。Sprouty2が欠損することによって神経性増殖因子のシグナルが強く入り消化器運動の制御障害をもたらしているものと思われた。今後神経細胞におけるsprouty2の機能解析を行う予定である。
二足歩行の力学体系 -解析・構築・展開 -

本研究では,受動的動歩行を中心に,二足歩行が本質的に持っている力学的歩行原理の解明を試みた.具体的には,受動的動歩行の歩行現象を力学的モデルで表現することで歩行の安定解析を理論的に検討し,さらにシミュレーションにより様々な歩行実験を実施した.それによって,歩行という動作には身体性が本来力学系として有している歩行能力が大変重要であることがわかってきた.最も大きな成果は歩行現象を非線形離散力学系として表現したとき,歩行安定性に重要な役割を果たすポアンカレ写像の中に安定化のフィードバック構造が含まれていることがわかってきた.さらに,成長する歩行ロボットが身体の成長に応じて歩容形態を適応的に変化させる能力も持っていることがわかってきた.以上のことから,身体性の力学が重要であることがみえてきた.本研究では,受動的動歩行を中心に,二足歩行が本質的に持っている力学的歩行原理の解明を試みた.具体的には,受動的動歩行の歩行現象を力学的モデルで表現することで歩行の安定解析を理論的に検討し,さらにシミュレーションにより様々な歩行実験を実施した.それによって,歩行という動作には身体性が本来力学系として有している歩行能力が大変重要であることがわかってきた.最も大きな成果は歩行現象を非線形離散力学系として表現したとき,歩行安定性に重要な役割を果たすポアンカレ写像の中に安定化のフィードバック構造が含まれていることがわかってきた.さらに,成長する歩行ロボットが身体の成長に応じて歩容形態を適応的に変化させる能力も持っていることがわかってきた.以上のことから,身体性の力学が重要であることがみえてきた.本研究の目標は,人類が長年の進化によって習得した「二足歩行」を力学的観点から理解することである.そして結果としてその知見を工学的に応用することを視野に入れる.すなわち,二足歩行の原理を,力学的法則に支配される物理空間における歩行主体の力学的運動として詳細に解析し,二足歩行の力学体系を構築することを目指す.さらに,その結果得られた歩行原理から創出される制御則を埋め込んだシステムを工学的に具現化することでその妥当性を示しつつ,実際のロボティックシステムや次世代義足などへの展開を考える.以上の研究目的を達成するために,本年度は,以下のことを検討した.1)二脚受動的動歩行の安定性について検討し次のことを得た.歩行の安定性は受動的動歩行を離散力学系としてモデリングすれば,ボアンカレマップの安定性に帰着出来るので,その安定解析を行った.その結果,ボアンカレマップが安定であるためにはボアンカレマップの内部にフィードバック構造が組み込まれている可能性が高くなった.2)4脚受動的動歩行のシミュレーションモデルを構築した3)CPGを内蔵したリズミックな信号駆動による4脚歩行ロボットの歩容安定性について理論的な検討を加えた.やはり離散力学系としてポアンカレマップの安定性解析を行った.4)受動的動歩行を規範とした能動的歩行制御の応用として拮抗型空気圧人工筋を持つ3次元2足ロボットの試作を行い,その歩行の実現を行った。また歩行機械と床面の動特性の影響についても考察した.平成18年度は、平成17年度で考えた4テーマ(AD)のPhase1を一段階ずつ向上させ、本申請の最終目標である「歩行力学」の構築へと向かうことを考えた。具体的には以下のような成果を得た。[A:歩行理論基礎:Phase2]二脚受動的動歩行の安定性をポアンカレマップの構造を考察することで検討した。その結果、1歩行周期歩行、2歩行周期歩行においてフィードバック構造が内在していることがわかってきた。すなわち、受動的動歩行機械には力学系として歩行が安定になるためのフィードバック構造が埋め込まれていることがわかった。[B:歩行シミュレーション:Phase2]衝突現象を厳密に再現できる正確なハイブリッドシステム型歩行シミュレーターを構築した。具体的には4脚受動的動歩行機械の詳細シミュレータを構築した。[C:歩行実験:Phase2]アクチュエータとして空気圧式ゴム人工筋を採用した準受動的動歩行可能な歩行ロボットBBR-1を試作した。そしてバリスティック制御による歩行実験に成功した。これは将来的には次世代義足を想定したものとみることもできる。また、リズム振動子を導入した歩行制御でカオスの発生や歩容遷移が起こることを実験的に示した。[D:歩行力学大系:Phase2]平成17年度ではブレインストーミング的な考察を行ったが、平成18年度はその中からコアになる考え方を摘出することを試みた。その結果、受動的動歩行という力学系にはそもそもある種の適応機能が内在していることが見えてきた。平成19年度は,平成18年度で考えた4テーマ(A-D)のPhase3を一段階ずつ向上させ,本申請の最終目標である「歩行力学」の構築へと向かことを考えた.具体的には以下のような成果を得た.[A:歩行理論基礎:Phase3]受動的動歩行の安定論については基礎理論を完成させた.同時に,受動的動歩行に現れるもう一つの興味深い現象である歩行周期における分岐現象(カオス)について考察を行った。具体的には,これまでわかってきた受動的動歩行におけるImplicit Feedback Structureにおけるフィードバックゲインにある種の特殊な最適制御(デッドビート制御)が組み込まれていることがわかってきた.[B:歩行シミュレーション:Phase3]ヒューマンインタフェースを整備し歩行シミュレーターを構築した.具体的には,さまざまな設計パラメータが内在しており,シミュレーターを用いたロボット等の設計に利用できるようなシステムとなっている.本シミュレータにより2脚歩行のみならず,4脚歩行にも対応できるようになった.[C:歩行実験:Phase

3]空気圧式ゴム人工筋を採用した準受動的動歩行ロボットBBR-IIを試作した.その結果,特に拮抗構造アクチュエータならではの特性が歩行性能に大きく依存することがわかった.そこで,単純な空気圧司令によるロバスト歩行の実現を実験的に行った。[D:歩行力学大系:Phase3]力学体系としての受動的動歩行の全体像を検討した.その結果4脚受動的動歩行の存在証明の重要性が認識され,実験的にその存在を示すに至った.本研究では,理論構築→シミュレーション→実証実験→理論構築(修正)→シミュレーション(修正)→...というループを構成しながら最終目標である「二足歩行の力学大系」(歩行力学)を築き上げることを目標にした.そのために研究の柱として「A.歩行理論基礎」,「B.歩行シミュレーション」,「C.歩行実験」をたてる,そして最終的には「D:歩行力学大系」を構築する,という螺旋スキームを考えた.最終フェーズの結果は次のとおりである.[A:歩行理論基礎:Phase4]受動的動歩行に関する物理学的な解釈が明確になり,なぜ受動的動歩行が成立するのかの理由が部分的に明らかになった.[B:歩行シミュレーション:Phase4]完成されたシミュレーターを用いて歩行力学を種々の観点から検証を行い,理論の妥当性を示した.また超多脚型受動的動歩行の存在を示唆した.[C:歩行実験:Phase4]本研究であきらかになる歩行力学系を基礎においた準受動的脚ロボットの試作した.これには本研究から生まれた新しい制御則が組み込まれ,アクチュエータとしては空気圧式ゴム人工筋が用いられておりシンプルな制御で歩行が可能になった.[D:歩行力学大系:Phase4]本研究の集大成として,「歩行力学」という新しい学問領域を提唱する.これは航空機が飛行力学を礎に設計されているのと同様,二足歩行ロボットなどを設計する際の拠り所となるものである.
極限海象下における船体構造の崩壊解析に関する研究

今年度は,主に船体構造の崩壊解析における構造部材,大規模構造での変形局所化の基礎的検討およびデータ収集を行った.また,新しいISUM要素開発のための構造部材のモデル化について検討を行った.船体構造部材の一部および二重底の大規模構造を有限要素(シェル要素)によりモデル化し,汎用非線形有限要素法解析ソフトを用いて解析を実施した.船体構造部材,構造全体がどのような変形をして,その変形がどのように構造全体に影響を及ぼすかを平均ひずみ-平均応力線図などから考察した.板厚,モデル形状,要素分割を変化させたパラメトリックスタディを実施した.これらの結果を過去に行われた研究と比較して,解析の妥当性を検討した.非線形有限要素法解析のパラメトリックスタディにより得られた知見をもとに,船体構造部材の変形の局所化をメッシュフリー法などの新しい数値解析法を用いて行うことが可能か検討した.その一つとして,有限要素法のアイソパラメトリック要素のアイディアを用いたアイソパラメトリックISUM要素の開発を行い,簡単な精度検証を実施した.アイソパラメトリックISUM要素を用いることで,台形板などの矩形板以外の形状の板構造に対しても精度良く解析が実施可能なことを示すことができた.この要素のみでは変形の局所化を表現することは困難であるため,今後,新しい要素の開発を実施する.本年度の研究実施計画に掲げた研究目標はおおむね達成できたと思われる.今後は,局所変形が表現可能な高精度ISUM要素の開発を目指す.今年度は以下の項目について検討を行った.1.昨年度に引き続き,有限要素法で用いるisoparametric要素のアイディアを用いたISUM要素の開発および精度検証を実施した.従来,一艘的なISUM要素は矩形であるが,船体構造にはさまざまな形状のパネルが存在する.そこで,矩形板以外のISUM要素を開発するためにisoparametric要素の形状関数を活用して台形状のISUM要素の開発および精度検証を実施した.2.新しいISUM要素定式化のため非線形有限要素法を用いた最終強度解析を実施した.防撓材形状,防撓材高さ,防撓材寸法を変化させたパラメトリックスタディを実施した.一般的に,船体構造パネルは周期構造として解析が実施される.解析領域の範囲に関する適切な境界条件の検討を行った.3.開発中のISUMシステムの妥当性を検討するために,船体構造パネル,二重底,コンテナ船を模擬したISUMモデルによる解析結果と非線形有限要素法解析結果の比較を行った.非線形有限要素法には陰解法,陽解法それぞれを用いて検討した.4.ISUMを用いた全体崩壊解析を実施する際,非線形解法において結果が収束しない問題が発生することがある.この問題に対して非線形方程式に粘性項を追加し,従来収束性の問題において解析が困難な問題に対する解決法を検討した.5.パネルの局所変形を考慮した新しいISUM要素に関する検討を実施した.ISUMシステムの精度検証および効率性について検討を行った.代表的な船体構造として二重底構造およびコンテナモデルの解析を実施した.それぞれファインメッシュを用いた有限要素法解析との比較を行った.有限要素法モデルでは,ガーダ,トランスおよびスティフナ全てをシェル要素によりモデル化を行った大規模モデルである.二重底構造の解析では,せん断変形,水圧および溶接残留応力を考慮した,ISUMモデルでは,スティフナは梁-柱要素としてモデル化を行った.一方,コンテナモデルでは,曲げ,ねじり変形を加え,変形挙動に対する検討を行った.有限要素法と比較して,ISUMシステムでは高精度かつ効率的な崩壊解析が可能であるという知見を得た.さらに,VLCCのデッキ,バルクキャリアの二重底構造に配置されている防擁パネル構造に対して有限要素法を用いたシリーズ計算を実施した.板厚,防擁材形状/サイズ,防撓材本数をパラメトリ-ックに変化させ計720ケースの解析を実施し,座屈モード,最終強度値を系統的にまとめた.荷重条件として縦圧縮および二軸圧縮のモデルに対して検討を行った.CSR-B,PULSなどの複数の既存の最終強度算式との比較を行った.現在の最終強度算式の問題点を抽出し,弾性大たわみ解析を用いて最終強度算式の修正を行った.これらから得られた知見から新しいISUM要素を作成するための適切なたわみ関数に関する考察を行った.
平面共役型のパラジウム複核錯体を用いる分子変換

本研究の目的は,パラジウムと橋架けゲルミレン配位子で構成される安定な平面型複核錯体をもちいて,複数の金属中心間に生じる多電子酸化や協奏的分子活性化など,複核錯体の構造の特徴を利用した新しい分子変換反応を見出すことである.二年目の研究では,一年目の結果を発展させるとともに,一連の研究で得られた知見を基に三次状の構造をもつ新規錯体も合成した.1)白金単核錯体[Pt(PPh)3]を用いてアリールアルデヒドと二級シランとのヒドロシリル化反応を行い,三核錯体との反応性の違いを考察した.種々の置換基効果や過去の文献との比較から,両者は異なる触媒サイクルを経て反応が進行しており,三核錯体の場合,3つの白金原子が協奏的に作用してシランを活性化していることが明らかとなった.2)これまで合成したゲルミレン配位子をもつPdおよびPt多核錯体は,支持配位子として嵩高い有機ホスフィンを用いていた.今回は,立体障害の小さいイソシアニドを支持配位子とすることで三次元構造を有する新規パラジウム六核錯体[{Pd(CNXyl)2}2{Pd(CNXyl)}4(μ-XylNC)2(μ-GePh2)2] (Xyl = Xylyl)を収率76%で単離することに成功した.この錯体のCV測定をしたところ,低電位領域で段階的かつ可逆な酸化還元波が観測された.以上のように本研究を通じて,報告者が新たに設計した新規平面状三核錯体を用いることで,通常の単核錯体とは異なる小分子活性化反応を見出し,これを触媒反応へと展開した.さらに研究計画の段階では錯体の構造は平面状のみであったが,本研究を通じて橋架けゲルミレン配位子を有する三次元状多核錯体の合成にまで研究を発展することに成功した.一連の研究は,従来の多核錯体の研究とは一線を画すものであり,非常に新規性が高く,錯体化学の分野に新たな知見を与えるものであると考えられる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。新たな分子変換の反応場としての利用を目的とし,有機ケイ素配位子が橋架けする平面共役型パラジウム四核錯体のプロトン化によるヒドリド多核錯体の合成を検討した.種々のプロトン源との反応を検討し,非配位性ボレート化合物を用いることにより,四核平面上に架橋ヒドリドを有する新規錯体の効率的な合成,単離に成功した.得られたヒドリド錯体と1級シランとの反応により,配位子交換と付加反応を経てカチオン性シリル付加錯体を得た.新規シリル錯体の生成は,質量分析および核磁気共鳴吸収(NMR)によって確認したが,錯体の安定性が低いため単離および構造決定には至らなかった.新たな反応性を有する多核錯体の創成を目的として,白金ー金ヘテロクラスターの合成を試みた.橋架けゲルミレン配位子を有する環状白金三核錯体と金(I)錯体との反応により,四面体型の中心構造を有する白金ー金異種金属四核錯体の合成に成功した.これらのヘテロクラスターは用いる金(I)試薬に応じてカチオン性および中性の錯体を与え,電子状態や中心金属周辺の嵩高さといった化学的性質を容易にコントロールすることが可能である.特に中性の白金ー金ヘテロクラスターについては,過去に類例のない特異な化合物である上,生成過程においてトランスメタル化反応による金ー炭素結合形成を経ているなど反応メカニズムについても興味深い.上記の研究成果は,国内外での錯体化学,有機金属化学を主題とする学会において発表し,複核錯体の合成,反応性に関する新たな知見として外部に発信した.初年度の研究成果として,平面型パラジウム四核構造および四面体型白金ー金四核構造を有する種々の複核錯体の合成に成功した.これらの複核錯体は前例のない構造を有しており,その化学的性質および反応性といった観点から極めて興味深い化学種であると言える.平面型パラジウム四核錯体については,当初の目的の通りヒドリド配位子を有するカチオン性錯体の合成と単離,X線結晶構造解析や温度可変NMRによる同定とキャラクタリゼーションを達成した.その反応性については,生成した錯体の不安定性により多くを明らかにすることができなかったが,1級シラン化合物との反応において特異的な配位子交換と付加反応が進行するという予備的な知見を得ることができた.新たな研究課題として取り組んだ架橋ゲルマニウム配位子を有する白金三核錯体と金(I)錯体との反応では,電子豊富な白金の三核構造へのカチオン性金(I)化学種の付加によって四面体型の中心構造を有する白金ー金異種金属クラスターの精密合成を達成した.

この結果は,一般に反応系中が複雑となり,精密合成が困難である異種金属複核錯体の合成について新たな手法を提案するものである.また,得られた複核錯体は,報告例の少ない安定な金ー炭素結合を有する構造や電子豊富な金(I)中心などの特徴的な構造を有しており,これを利用した新たな分子変換反応や触媒反応へと研究を発展させることが可能であると考えられる.上記の結果から,本研究では新たな複核錯体の合成とその特性評価を通じて,錯体化学に新たな知見を与える重要な研究成果を得ることができたと考えられる.また,当初の目的であった反応場となる複核錯体の合成を達成できたため,本研究はおおむね順調に進展しているものと判断した.本研究の目的は,パラジウムと橋架けゲルミレン配位子で構成される安定な平面型複核錯体をもちいて,複数の金属中心間に生じる多電子酸化や協奏的分子活性化など,複核錯体の構造の特徴を利用した新しい分子変換反応を見出すことである.二年目の研究では,一年目の結果を発展させるとともに,一連の研究で得られた知見を基に三次状の構造をもつ新規錯体も合成した.1)白金単核錯体[Pt(PPh)3]を用いてアリールアルデヒドと二級シランとのヒドロシリル化反応を行い,三核錯体との反応性の違いを考察した.種々の置換基効果や過去の文献との比較から,両者は異なる触媒サイクルを経て反応が進行しており,三核錯体の場合,3つの白金原子が協奏的に作用してシランを活性化していることが明らかとなった.2)これまで合成したゲルミレン配位子をもつPdおよびPt多核錯体は,支持配位子として嵩高い有機ホスフィンを用いていた.今回は,立体障害の小さいイソシアニドを支持配位子とすることで三次元構造を有する新規パラジウム六核錯体[{Pd(CNXyl)2}2{Pd(CNXyl)}4(μ-XylNC)2(μ-GePh2)2] (Xyl = Xylyl)を収率76%で単離することに成功した.この錯体のCV測定をしたところ,低電位領域で段階的かつ可逆な酸化還元波が観測された.以上のように本研究を通じて,報告者が新たに設計した新規平面状三核錯体を用いることで,通常の単核錯体とは異なる小分子活性化反応を見出し,これを触媒反応へと展開した.さらに研究計画の段階では錯体の構造は平面状のみであったが,本研究を通じて橋架けゲルミレン配位子を有する三次元状多核錯体の合成にまで研究を発展することに成功した.一連の研究は,従来の多核錯体の研究とは一線を画すものであり,非常に新規性が高く,錯体化学の分野に新たな知見を与えるものであると考えられる.初年度の成果を基に,得られた種々の新規複核錯体を用いた分子活性化および触媒反応への応用を検討する.反応に用いる複核錯体および生成物は反応性が高く,分解や副反応が進行しやすいと予想されるため,反応温度や基質といった実験条件を精査して目的化合物の単離を目指す.平面型パラジウム四核錯体上での分子活性化では,引き続きヒドリド錯体とシラン化合物との反応を検討する.生成物の安定性の向上を目的とし,より嵩高い置換基を有する1級シランを用いて反応を行う.得られた錯体はX線結晶構造解析や各種分光法によって同定し,重水素化実験等を行うことにより,シランの交換および付加反応のメカニズムを考察する.反応生成物を単離および同定を達成した後,シラン付加錯体を用いた不飽和有機分子のヒドロシリル化を検討する.平面型複核錯体では,シランのケイ素ー水素結合活性化と不飽和有機分子の炭素ー炭素多重結合活性化が異なる金属中心上で進行することにより,高い反応性や新たな反応選択性を示すことが期待される.理論計算等を用いることでこれらの触媒サイクルについてより詳細な考察を行う.白金ー金異種金属四核錯体を用いた反応では,金(I)錯体の幅広い触媒活性を利用して種々の小分子の活性化を検討する.具体的には,種々の不飽和有機分子のヒドロシリル化,ヒドロアミノ化,ヒドロアリール化等を検討する.本研究において得られた得られた白金ー金異種四核錯体は,安定な金ー炭素結合や電子豊富な金(I)中心等の従来の金触媒と大きく異なる性質を有しており,これらの化学的性質が分子活性化に及ぼす影響について考察する.上記の推進方策の基,これまで知見が少なかった複核錯体の反応性の体系的な理解およびその触媒反応への展開を目的として研究を行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
有限状態システムの形式的設計検証に関する研究

本研究では、実用規模の有限状態システムの形式的設計検証のための基礎的な手法の確立を目指して、時相論理の記号モデル検査法に基づく検証手法の研究を中心に行ない、主として以下の成果を得た。1.記号モデル検査アルゴリズム:時相論理の記号モデル検査法の基本演算である逆像計算を従来の用法よりも高速に計算するアルゴリズムを示した。実際に8ビットマイクロプロセッサの検証に適用した結果、従来法に比べて平均で10倍程度、最高で60倍近く高速化できることを示した。2.時空間様相論理:ピットスライス構造を持つシステムを、時間方向と空間方向の2種類の状態遷移を含む有限状態システムとしてモデル化し、その仕様記述言語として時間方向と空間方向の性質を記述できる時空間様相論理の体系を提案しその記号モデル検査アルゴリズムを示した。3.実時間システムの検証:実時間システムの検証のための基礎的なアルゴリズムとして、2つのイベント間の遅延時間の上限と下限を正確に求めるシンボリックアルゴリズムや、一定の期間の間にあるイベントの発生回数の上限と下限を正確に求めるシンボリックアルゴリズムを示した。実際に、これらのアルゴリズムを用いて10^<15>状態の航空管制システムの検証を行ない、その有効性を示した。4.16ビットマイクロプロセッサの検証: 16ビットマイクロプロセッサの検証を可能とする抽象化手法の研究を行い、データ幅の抽象化や一部の信号線の値を固定にすることが有効であることが判明した。これらの抽象化手法により、16ビットマイクロプロセッサの検証が可能となった。実用規模の有限状態システムの形式的設計検証を目指して研究を行い、以下の成果を得た。1.記号モデル検査アルゴリズムの研究:BRTLやCTL等の分岐時間モデルの時相論理の記号モデル検査アルゴリズムにおける基本演算である逆像計算法として、像を表す特性関数に対して次状態関数を再帰的に代入する方法を新たに提案した。これを自在の8ビットマイクロプロセッサの設計検証に適用して、従来の次状態関数を順次代入する方法と比較実験を行った結果、時間で約10倍、必要な記憶容量で約2倍性能が改善されることが判明した。また、状態集合のフロンティア集合を表す特性関数の簡単化の実験も行い、これにより記号モデル検査に要する時間が2割程度改善されることが判明した。2.検証の高速分散アルゴリズムの研究:記号モデル検査の並列・分散アルゴリズムの基礎的研究を開始した。特に、最近入手が容易になってきている、数台から数十台程度のマルチCPUワークステーションや、数十台のワークステーションの分散環境での実行に適した高レベルの分散アルゴリズムの開発を目指している。3.抽象化手法の基礎的研究:より大規模なシステムの形式的検証を行うためには、検証対象の抽象化が重要であるが、抽象化手法の評価を行うために16ビットマイクロプロセッサ設計検証を開始した。この設計検証を通じて、データパス系のビット幅の抽象化、レジスタ数やメモリ容量の抽象化手法の検討を行った。また、特にデータパス系のビット幅の抽象化に関して、数学的帰納法の適用の可能性の検討を開始した。本年度は、ビットスライス構造のシステムの検証を行なうための論理体系として時空間様相論理の研究や、応答時間や遅延時間の検証が必要な実時間システムの検証、また、より大規模な有限状態システムとして16ビットマイクロプロセッサの検証に関する研究を中心的に行ない、以下の研究成果を得た。1.時空間様相論理:全く同じ構造を持つセルを一次元的に繰り返し接続するビットスライス構造のシステムの検証を行なうために、このようなシステムを、時間方向と空間方向の二方向の遷移システムとして抽象化したモデルを構築し、そのモデルの検証を行なう時空間様相論理体系を明らかにして、それに基づく検証アルゴリズムを示した。2.実時間システムの研究:実時間システムの検証のための基礎的なアルゴリズムとして、2つのイベント間の遅延時間の上限と下限を求めるシンボリックアルゴリズムや、一定の機関の間にあるイベントの発生回数の上限と下限を求めるシンボリックアルゴリズムを示した。3.16

ビットマイクロプロセッサの検証:昨年度示した検証アルゴリズムでは、必要な記憶容量の点から16ビットマイクロプロセッサの検証は困難であることが判明したので、データ幅を8ビットに抽象化し、信号線の一部を固定化することにより検証が可能になることを示した。
新しい他覚的嗅覚検査法の確立に関する試験研究

嗅覚検査法にとって、最も大切な実用可能な嗅素の選定と刺激法の確立に予想以上の時間を要し、初期のスケジュール通りの研究遂行が遅れた。T&T基準オルファクトメトリー用の嗅素に関しては、2-フェニールエチルアルコール(バラ臭)、メチルシクロペンテロン(焦げ臭)、イソ吉草酸(汗臭、腐敗臭)の3種で十分であることが分かった。そして、これら3種の嗅素は、開発が終了した携帯用噴霧式嗅覚検査器具を用いて、前鼻孔、鼻前庭部に嘴管を挿入、1回0.5秒、2回噴射、呼吸気動作と共に与えることが極めて実用的であることも分かった。これらの検査器具を用いて日本鼻科学会嗅覚検査検討委員の所属病院(11施設)を中心とする計14施設で行った。その結果、従来のT&Tオルファクトメトリーによる成績と全く同等の検査成績が得られた上に、環境汚染が少なく、より簡便に活用しうるとの評価が得られた。噴霧式T&T基準嗅覚検査法の名のもとに実用化に向けて製品の完成を目指している。他覚的嗅覚検査法として、嗅粘膜電気刺激による頭皮からの誘発電位の測定法を確立した。また、全頭型脳磁計を用いて、アミールアセテート嗅刺激による嗅覚事象関連磁界応答を大脳前頭側頭葉部で計測するのに成功した。これら応答は両側大脳半球でみられるが、同側のそれが優位であることも分かった。新しい他覚的嗅覚検査法の確立に係わる基礎的ならびに臨床的研究実績の概要は下記のとおりである。1)嗅裂部電気刺激と嗅性誘発電位に関する研究に関して、家兎の嗅粘膜を単極電気刺激し、嗅球由来の電位記録に成功した。一方、ヒトへの応用では、電気性視覚感(ホスフェン)の訴え以外に嗅感の誘発は得られず、刺激部位、刺激条件の設定を再検討する必要のあることが分かった。2)単離嗅細胞の嗅刺激性応答記録に関する研究では、カエル単離嗅細胞にクロロホルム噴霧で単一細胞インパルスをパッチクランプ法で測定する系を確立し、嗅素選定の実験準備が完了した。3)嗅素噴霧式携帯用嗅覚検査器具の開発に関しては、小型で噴射圧や粒子拡散態度の点で満足すべき器具開発が終了し、至適嗅素選定のための動物実験の準備が完了した。4)至適嗅素と刺激法確立のための臨床的研究では、正常成人、307例を対象に、12種類の匂い紙法による嗅覚識別検査(SIT)方法での検討の結果、日本人に有用な嗅素(果物、石鹸、木材、レモン、煙、チョコレート、ガソリン)が明らかとなった。また、Sctatch and Sniff法での嗅素刺激法の長所が確認された。5)嗅誘発関連電位の測定法に関する研究では、嗅素アミルアセテートを前鼻孔から嗅野に噴射し、脳磁図で前頭側頭部に明かなる嗅性応答部のみられることが確認された。この成果を中心に嗅性誘発電位の測定部が設定され、嗅素刺激法、誘発電位の加算回数や潜時等の問題が論議され、コンセンサスが得られつつある。6)T&Tオルファクトメモリー用の嗅素中、バラ臭、こげ臭、腐敗臭の3種が、すでに開発が終了した携帯用噴霧式嗅覚検査器具にとって極めて実用的であることが分かった。
環境NGO・NPOの先駆けとしての「相思社」の30年間の活動経験に関する研究

現代日本の環境運動はどのように形成され、変化してきたのか。また、今日の環境NGO・NPOやボランティア活動は、1960年代以降の安保闘争、学生運動などの「大文字の社会運動」とどのような関係にあるのか。本研究では、特定のイデオロギーを掲げ、社会変革を訴える「大文字の社会運動」がそれぞれ個別の開発反対運動、公害環境運動、地域運動へと分立・交差するところに位置し、今日の環境NGO・NPOの先駆けでもある「水俣病センター相思社」(以下、「相思社」)に注目し、それが70年代初期から現在にいたるまでの30年間の活動経験を「支援運動」という観点から分析する。平成18年度は、相思社職員・理事と相思社設立に関わった水俣病研究会の関係者に追加のヒアリング調査と資料収集を行ってきた。また、これまでの水俣病運動に関する研究を、より普遍的な文脈で位置づけるためにポストNSM(新しい社会運動)研究会を立ち上げ、共同で研究会を実施した。その結果、以下のような知見が得られた。目下の環境ボランティアをはじめとする各種のボランティア・ブームは、相思社の後発の運動形態であり、その意味において通時的には「ポスト新しい社会運動」として位置づけられる。ただ、2004年10月の水俣病関西訴訟最高裁判決以降、相思社は、かつての未認定患者・未申請者の申請運動の支援業務に回帰したところがあり、他方では水俣市に予定されている産業廃棄物処分場設置をめぐる反対運動に先導的な役割を果たしている。したがって、共時的には、ボランティア的な運動の機能とともに、政治的な運動組織(SMO)の意味を強く持っている。今後、こうした相思社の運動の歴史的変遷と、同時代史的な機能とを視野に入れた研究成果をまとめたいと考えている。また、今日の環境NGO・NPOやボランティア活動は、1960年代以降の安保闘争、学生運動、平和運動などの「大文字の社会運動」とどのような関係にあるのか。それにより、社会が環境NGO・NPOやボランティア活動を支える理念の発見と、そこにおける被支援者と支援者との望ましい関係形成のあり方を構想するのが、本研究の目的である。平成16年度は、これまでの現地調査により得られた知見を基礎に、相思社の職員と相思社設立に関わった水俣病研究会の関係者に引き続きヒアリング調査を行った。また、現在、熊本大学図書館付属資料室に所蔵されている、整理済みの資料を対象に資料収集を行った。平成16年度11月には、相思社設立30周年の記念行事が行われ、そこで、これまでの相思社の活動記録が刊行された。これらも資料として収集するとともに、この資料作成に関わった関係者に、追加のヒアリングも行った。ただ、平成16年10月15日に、水俣病関西訴訟の最高裁判決が下されたことにより、かつての申請運動が再び盛り上がる情勢の中で、従来の環境NGO・NPOの歴史的検証という本研究の課題を遂行する上で、大きな困難を伴ったことも事実である。次年度以降、こうした水俣病問題をめぐる情勢変化を踏まえて、どのように資料収集と追加のヒアリングを行うかを、再度検討し直すことが迫られている。平成17年度は、相思社職員と相思社設立に関わった水俣病研究会の関係者に追加のヒアリング調査と資料収集を行った。また、収集済みの水俣病研究会の資料を対象に解析作業を行った。目下の環境ボランティアをはじめとする各種のボランティア・ブームはポスト新しい社会運動として位置づけられる。水俣病運動の場合、かつて第1次訴訟の頃の「義勇兵」からボランティアへという流れの中で転換点となったのが、1989年の「甘夏事件」である。89年6月9日、朝日新聞にスクープされ水俣病運動の「不祥事」といわれているこの事件において、当事者(水俣病患者・家族)と支援者とがボランティアの意味や機能をめぐって激しく対立した。その結果、長年、患者の支援活動に関わってきた多くの支援者が水俣を離れることとなった。この事件を中心にボランティアの意味をめぐってどうすれ違っていたかを明らかにし、今日のボランティアへの示唆を引き出すことは、きわめて有意義な作業と考える現代日本の環境運動はどのように形成され、変化してきたのか。

また、今日の環境NGO・NPOやボランティア活動は、1960年代以降の安保闘争、学生運動などの「大文字の社会運動」とどのような関係にあるのか。本研究では、特定のイデオロギーを掲げ、社会変革を訴える「大文字の社会運動」がそれぞれ個別の開発反対運動、公害環境運動、地域運動へと分立・交差するところに位置し、今日の環境NGO・NPOの先駆けでもある「水俣病センター相思社」(以下、「相思社」)に注目し、それが70年代初期から現在にいたるまでの30年間の活動経験を「支援運動」という観点から分析する。平成18年度は、相思社職員・理事と相思社設立に関わった水俣病研究会の関係者に追加のヒアリング調査と資料収集を行ってきた。また、これまでの水俣病運動に関する研究を、より普遍的な文脈で位置づけるためにポストNSM(新しい社会運動)研究会を立ち上げ、共同で研究会を実施した。その結果、以下のような知見が得られた。目下の環境ボランティアをはじめとする各種のボランティア・ブームは、相思社の後発の運動形態であり、その意味において通時的には「ポスト新しい社会運動」として位置づけられる。ただ、2004年10月の水俣病関西訴訟最高裁判決以降、相思社は、かつての未認定患者・未申請者の申請運動の支援業務に回帰したところがあり、他方では水俣市に予定されている産業廃棄物処分場設置をめぐる反対運動に先導的な役割を果たしている。したがって、共時的には、ボランティア的な運動の機能とともに、政治的な運動組織(SMO)の意味を強く持っている。今後、こうした相思社の運動の歴史的変遷と、同時代史的な機能とを視野に入れた研究成果をまとめたいと考えている。
核分裂障壁近傍の重イオン核反応研究

表記の研究課題を遂行すべく、実験装置の開発・改善を行った。先ず、GLC重イオン源を導入しビームの強化がなされた。新しいバンチャー系を取りつけてビームのパルス化が完成して(Δt【!_】0.6ns)、T-O-F測定のスタート・シグナルが取れるようになった。多重角度飛行時間スペクトルメーターの製作が完成した。大立体角位置検出用ガスカウンターが開発され、1%のエネルギー分解能と3mmの位置分解能が得られた。大立体角ガスカウンターに適合する平行平板アバランシェ・カウンター(PPAC)が開発され、Cuイオンでチャンネルプレートとの組み合わせにより時間分解能167ピコ秒が得られた。大立体角半導体検出器(5×5cm)が多数購入され、核分裂片を多角度で測定出来るようにした。このエネルギー分解能は【^(35)cl】イオン110MeVで約1%であり、時間分解能はチャンネル・プレートとの組み合せで600ピコ秒が得られている。こうして、核の質量数80位いまで、質量分解能ΔM=1によるT-O-F測定が可能になると同時に、多角度で核分裂片の質量・荷電・エネルギー・角分布を測れる完全実験が可能となった。テスト実験により、【^(16)O】+Cuの系でE=60MeVに約50mbの核分裂断面積があると確められた。従って、いよいよ本格的実験が開始出来る状況になっている。「拡張ハウザー・フェッシュバッハ法」による理論解析が更に深められた。核分裂片の温度効果による準位密度の変化,変形効果,結合エネルギー効果等がプログラムに組み込まれ、実験データーからこれら物理量を引き出すことが可能となった。このように、未だ世界的に未開拓分野である中重核領域の「核分裂障壁近傍の核反応」研究が、実験・理論共に充分準備が整い、本格的に始められるようになった。
超楕円曲線上のペアリング暗号の高速化手法の提案と評価

ペアリング暗号は新たな公開鍵暗号方式のひとつであり,任意の文字列を公開鍵にできるIDベース暗号や複雑な復号コントロールが可能な述語暗号,関数暗号などの利便性の高い暗号プロトコルが構築可能である.本研究では,ペアリング暗号の応用のひとつとして,代理計算を用いたクライアント・クラウド間での安全な復号・秘密鍵の管理方式を構築し,階層型述語暗号において実際に復号の計算時間を測定した.提案システムでは,秘密鍵をクラウド上に保存し代理計算を用いて復号の大部分をクラウド側で計算する.代理計算は,ある関数の計算を行う際に,入力を隠蔽しながらブラックボックスを用いて関数を計算する方法である.これを暗号プロトコルの復号に適応することで,復号クエリを送るクライアント側は秘密鍵を用いずに平文を計算でき,クラウド側は暗号文・平文に関する情報を取得できない.またクラウドは復号以外の操作を行わないことで厳重な鍵管理が可能となる.構築した階層型述語暗号における復号アルゴリズムでは,クラウドは十分正確に計算すると仮定し,復号クエリの回数を最小とした.この時,代理計算を用いた復号に必要な計算コストは通常の約8倍となり,また両者間の通信コストが新たに発生する.計算機実験の結果として,10次元の階層型述語暗号におけるクライアント・クラウド間の復号において,クライアント側の計算時間は約400ミリ秒,クラウド側の計算:時間は約2200ミリ秒となり,通常の復号処理に比べ全体で約2.6倍低速であった.見積もりでは8倍程度の計算コストが必要であるが,実験ではスカラー倍算が高速であるため,計算時間は通常の復号に比べ数倍程度まで抑えられた.またクライアント側の計算時間を全体の15%以下となり,クライアント側の処理が削減された.有限体上の演算において最も基本的な演算として基礎体上の加算演算が挙げられる.有限体上の演算における計算コストは基礎体上の加算が大部分を占めるため,高速な加算の構成は有限体上の高速な演算における重要な要素である.本研究では,標数3の有限体の基礎体に対して,論理命令による加算演算の構成方法を用いて,最小の論理命令数による加算命令列の構成を行った.加算命令列の構成は,2個の基礎体上の元を入力として,設定した命令数で構成可能な全ての命令列を求め,加算結果と一致する命令列の有無を確認することで構成する.探索では,基礎体上の元の表現として冗長な元の表現を含む2bitによるビット表現,また論理命令として2bit入力の全ての二項演算結果を出力可能な論理命令セットを用いた.結果として,通常とは異なるビット表現の使用や,ANDN命令などAND, OR, XOR命令以外の論理命令の追加により6命令での加算命令列が構築可能であり,またどんなビット表現や論理命令を用いても5命令以下で加算命令列を構成できないことを示した.構成した6命令の加算命令列と従来方式である7命令の加算命令列を用いて,有限体上の演算およびηTペアリングの実装および評価を行った.評価結果より,有限体上の加算は約12%高速となり,加算の論理命令数の削減により理論値に近い高速化の結果が得られた.また有限体上の乗算では約8%の高速化が,ηTペアリングでは約7%の高速化が成された.本研究成果について,情報処理学会論文誌に投稿し,論文が掲載された.ペアリング暗号は,IDベース暗号をはじめとする利便性の高い暗号プロトコルが構築可能な新たな公開鍵暗号方式である.ペアリング暗号システムの構築には,有限体上のべき乗算,楕円曲線上のスカラー倍算やペアリングの計算などの基本的な演算に加えて,様々な関数を必要とする.MapToPoint関数は楕円曲線上の片方の座標を入力として,対応する点を出力するハッシュ関数の一種であり,暗号プロトコルの構築に必要な関数のひとつである.本研究では,標数3の超特異楕円曲線上におけるMapToPoint関数について,1/3-traceを用いた高速なアルゴリズムを構築した.従来方式では,x座標を関数の入力として,平方根演算を用いることにより対応するy座標を計算していた.そのため従来方式では,次数mの有限体上の平方根演算の計算コストとしてO(log m)回の乗算およびO(m)回の3乗算が必要であり,計算速度が非常に低速であった.提案方式は,y座標を入力とし,1/3-traceを用いることで楕円曲線のx座標を計算するアルゴリズムである.1/3-traceの計算には有限体上の乗算が必要なく,3乗算O(m)回で計算可能であるため,従来方式よりも高速に動作する.実装評価では,AES128ビット相当のセキュリティレベルを持つ標数p=3,次数m=509における計算速度の比較において,1/3-traceを用いる提案方式が従来の平方根演算を用いる方式よりもおよそ35%高速化された.この研究成果について,電子情報通信学会のジャーナルに投稿し,2011年1月に論文が掲載された.ペアリング暗号は新たな公開鍵暗号方式のひとつであり,任意の文字列を公開鍵にできるIDベース暗号や複雑な復号コントロールが可能な述語暗号,関数暗号などの利便性の高い暗号プロトコルが構築可能である.

本研究では,ペアリング暗号の応用のひとつとして,代理計算を用いたクライアント・クラウド間での安全な復号・秘密鍵の管理方式を構築し,階層型述語暗号において実際に復号の計算時間を測定した.提案システムでは,秘密鍵をクラウド上に保存し代理計算を用いて復号の大部分をクラウド側で計算する.代理計算は,ある関数の計算を行う際に,入力を隠蔽しながらブラックボックスを用いて関数を計算する方法である.これを暗号プロトコルの復号に適応することで,復号クエリを送るクライアント側は秘密鍵を用いずに平文を計算でき,クラウド側は暗号文・平文に関する情報を取得できない.またクラウドは復号以外の操作を行わないことで厳重な鍵管理が可能となる.構築した階層型述語暗号における復号アルゴリズムでは,クラウドは十分正確に計算すると仮定し,復号クエリの回数を最小とした.この時,代理計算を用いた復号に必要な計算コストは通常の約8倍となり,また両者間の通信コストが新たに発生する.計算機実験の結果として,10次元の階層型述語暗号におけるクライアント・クラウド間の復号において,クライアント側の計算時間は約400ミリ秒,クラウド側の計算:時間は約2200ミリ秒となり,通常の復号処理に比べ全体で約2.6倍低速であった.見積もりでは8倍程度の計算コストが必要であるが,実験ではスカラー倍算が高速であるため,計算時間は通常の復号に比べ数倍程度まで抑えられた.またクライアント側の計算時間を全体の15%以下となり,クライアント側の処理が削減された.
複数の生理指標を用いた高度インタラクティブ教育コンテンツの評価・分析手法の開発

(1)対話的タスクを用いた実験の結果,心拍間隔の標準偏差やポアンカレプロット等の指標では安定した結果が得られるが,LFHFに対しては,ばらつきが大きくなる結果が得られた.(2)タスクの種別によって脳波成分の偏りが見られることがわかった.また,暗算などの内省的なタスクで負荷を変えると,脳波成分はほとんど変化しないが,対話的なタスクでは,負荷が大きくなると,δ波成分が小さくなり,他の成分は増大する傾向があるという結果を得た.さらにゲーム状況でも同様の傾向が見られるが,負荷過大状況では,β・γ波成分が著しく増大するなどの傾向が見られるということがわかった.本研究では,シリアスゲーム,トレーニングゲームなどの高度にインタラクティブな教育的コンテンツにおける教育的な効果科学的に評価するため,対象となるコンテンツやシステムを操作する人間のリアルタイムの視線行動,心拍,体温,姿勢等などの生理指標を用いて,これらのシステムや環境を評価・分析する方法を開発することが目的である.当初計画においては,初年度となる平成26年度では,被験者である人間の様々な生理指標(視線行動,心拍,体温,呼吸,動静等)の同時計測がおこなえるヒューマンアクティビティ計測システムを最初に構築するとしていた.しかし,このような計測システムの構築は煩雑ではあるが単なるシステム構築であり,これが完成したからといって,本来のゴールと言える分析手法が確立するわけではない.また,心拍データを用いた予備的な実験などをおこなってみたところ,生理指標による時系列データは個人差が大きく,必ずしも明快な結果が得られるものでないことが判明したため,まずは,心拍を中心に実験,データ分析,その計測値の扱い方を検討しながら,他の生理指標を計測のために入手した機材の評価を進めることとした.実験としては,複数の被験者に対して,TETRISゲームをおこなう被験者の心拍変動,もっと単純な一定の認知的作業時の心拍変動,二重課題を与えた場合の反応時間などを計測する実施し,一定の成果を得て,いくつかの研究会等にて発表をおこなった.データ分析は試行錯誤的におこなう必要があるが,Mathematicaを用いたデータ分析環境を構築し,計測したデータファイルを処理し,分析するための枠組みを構築している.また,研究分担者の間でクラウドを用いたデータ共有環境を構築し,分析手法・分析プログラムを検証しながら進められるような環境を構築し,分析作業を進めている.本研究の目的は,シリアスゲーム,トレーニングゲームなどの高度にインタラクティブな教育的コンテンツにおける教育的な効果科学的に評価するため,対象となるコンテンツやシステムを操作する人間のリアルタイムの視線行動,心拍,体温,姿勢等などの生理指標を用いて,これらのシステムや環境を評価・分析する方法を開発することが目的である.当初計画においては,2年目となる平成27年度では,各種センサー応答と集中度・没入土の関係を求め,集中度と各種センサー応答等の関連性を導き出すための実験を実施するとしていた.この計画に基づいて,ゲーム以前の対話状況をつくりだすテスト環境を構築し,認知的作業をおこなう実験をおこなった.それらを元に心拍から,精神的ストレスによる応答を見るために提案されている複数の指標を比較することもおこなうことができた.また,集中度の評価として副課題を与えてその応答時間を計測する二重課題法を用いるなどの試みをおこなったが,この手法を用いる問題点として時間的分解能が低いため,現時点では,明確な結論を導き出せていない.すなわち,心拍によりリアルタイムに変動する精神的ストレスの強弱を推定する目処はついたが,精神的ストレスは集中度そのものではないので,心拍以外の方法により集中度そのものに至る方法として,中枢神経系の応答である脳波の計測・利用を検討している.既に入手している簡易脳波計による実験をおこないデータの蓄積と評価を開始している.本研究の目的は,シリアスゲーム,トレーニングゲームなどの高度にインタラクティブな教育的コンテンツにおける教育的な効果科学的に評価するため,対象となるコンテンツやシステムを操作する人間のリアルタイムの視線行動,心拍,体温,姿勢等などの生理指標を用いて,これらのシステムや環境を評価・分析する方法を開発することが目的である.心拍については精神的ストレスの強弱を推定するために利用できる指標についての検討はおこなうことができたが,集中度の評価として副課題を与えてその応答時間を計測する二重課題法を用いるなどの試みをおこなったが,時間分解能が低い情報しか得られず,「集中度」を評価することができていない.また,心拍データの分析に時間をとられたため,他の生理指標データの利用については計測データを得てはいるが評価ができていない.本研究の目的は,インタラクティブな教育コンテンツやシステムを操作する人間のリアルタイムの視線行動,心拍,体温,姿勢等などの生理指標からコンテンツなどを評価・分析する方法を開発することである.このため,最初に様々なセンサー等による計測環境を構築した.また,計測のおこないやすい心拍を用いて,一定の対話的タスク(暗算,その他のVDT作業等)を被験者に与えた際に精神的ストレス量の差や時間的変化を観察する実験をおこなった.この結果,心拍から得られる精神的ストレスに関連すると考えられる複数の指標のうち,タスク期間での安定度などの観点から,利用しやすい指標を得た.最終年度は一定のタスク状況,対話的タスク状況,ゲーム状況における被験者の脳波を計測し,タスクによる脳波成分の差や時間的変動を分析した.この結果として,タスクの種別によって脳波成分の偏りが見られることがわかった.また,これらのタスク状況における表示物などの速度を変えることで負荷を変化させ,それによる脳波成分の差を比較する実験をおこなった.