hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫応答機構解析のための新規なCaged化合物の開発と応用

本研究は,マクロファージに対して細胞死(アポトーシス)を引き起こすことが知られているL-Leu-L-Leu-OMeのCaged化合物を合成し、免疫細胞のアポトーシスを光により制御することを目的とする。糖による細胞認識能を持たせることを期待して、昨年度5-O-(β-glucopyranosyl)-2-nitrobenzyl caged Leu-Leu-OMeを合成した方法でラクトース、ガラクトース、マンノースでο-ニトロベンジルの5位を修飾したCagedLeu-Leu-OMeを合成した。o-ニトロベンジルよりも光分解効率のよい2-ニトロフェネチル基に糖を修飾する方法を確立し5-O-(β-glucopyranosyl)-2-nitrophenethyl caged Leu-Leu-OMe3を合成した。3は350nm光の短時間照射により、最も効率よくHL60細胞のアポトーシスを誘発した。さらに、5-O-(β-glucopyranosyl)-2-nitrobenzylおよび5-O-(β-glucopyranosyl)-2-nitrophenethyl caged Gly-OMeを合成し、HL60細胞存在下での光照射をおこない、光分解の副性生物簾であるニトロソアルデヒド、ニトロソケトンに細胞傷害性のないことを確認した。2ステロイド骨格を導入したCaged Leu-Leu-OMeの合成と光化学反応性ケージド化合物をフォスファチジルセリンとジセチルフォスフェートとの混合物とリポソーム形成させるのも、マクロファージのような貪食細胞への取り込みの効率を高める方法として考えられる。そこで、ステロイド骨格を結合したο-ニトロベンジル基の合成法を確立、Caged Leu-Leu-OMe5合成し、リポソーム中での光照射をおこなった。
大村西崖の研究

明治中期に美術批評家として活躍し、その後半生には東京美術学校教授として東洋美術史学の発展に大きく貢献した大村西崖(18681927年)についての研究を行った。本研究は、明治期において美術批評に健筆をふるい、またその後半生には東洋美術史学の発展に大きく貢献した東京美術学校教授の大村西崖(明治元年昭和2年)を対象とする。西崖については、同じく美術批評や東洋美術史に大きな足跡を残しながらもその見解や手法を違えた岡倉天心と対峙する存在と目されているものの、全集等の完備した天心に比べれば、その研究は緒に就いたばかりといえよう。今回の研究分担者である吉田千鶴子は、すでに「大村西崖の美術批評」(『東京芸術大学美術学部紀要』26)および「大村西崖と中国」(『東京芸術大学美術学部紀要』29)で、西崖の著作を洗い出して本研究の礎を築いている。本研究の大きな目標として、大村西崖遺族より東京芸術大学美術学部教育資料編纂室が譲り受けた資料の整理・目録化がある。これは西崖の蔵書・草稿・日記・書簡・写真といった段ボール箱40箱分の一次資料の類で、日記についてはその一部が研究分担者の吉田により紹介されている(「西崖日記」『近代画説』8)ものの、あとは全く未整理の状態にある。この資料のうち、日記・手記・歌集等28件、伝記資料112件、書簡281件、旧蔵図書類670件、ガラス乾板52件のデータ化を行なった。また書簡のうち中国語によるものについては、その翻訳に向けての準備を行なった。これは西崖の蔵書・草稿・日記・書簡・写真といった段ボール箱40箱分の一次資料の類で、今年度は前年度に引き続き、その整理・データ化を行い、次年度の目録刊行に備えた。さらに村田隆志氏(大阪国際大学)・尾川明穂氏(筑波大学大学院)の協力を得て、上記資料のうち中国語による西崖宛書簡の翻刻(35通)、および書き下し(11通)を行なった。また塩谷は「川端玉章の研究(三)」(『美術研究』401号)で、西崖が主筆を務めた『美術評論』誌上での川端玉章筆《木曽八勝》の評価について考察を試み、明治30年前後の西崖の伝統的な筆法を忌避する志向を明らかにした。これは西崖の蔵書・草稿・日記・書簡・写真といった段ボール箱40箱分の一次資料の類で、これを3年かけて整理・目録化し、情報を研究者間で共有できるようにした。その上でこれらの一次資料に基づき、西崖研究の更なる進展を図ることとした。今年度の研究成果としては、10月18日に研究会を東京文化財研究所にて開催した。また上記資料の目録、および資料中の西崖宛中国語書簡の翻刻、研究会の発表内容を収載した報告書『大村西崖の研究』(A4版全300頁)を編集・刊行した。同書の構成は以下の通りである。〔概要〕資料の寄贈と資料研究の経緯/西崖資料研究の淵源/参考大村西崖略年譜〔目録篇〕大村西崖資料目録吉田千鶴子・大西純子監修〔資料篇〕大村西崖宛中国語書簡集村田隆志・尾川明穂編〔論文篇〕大村西崖と朦朧体塩谷純/大村西崖著『支那美術史彫塑篇』について-新収の資料から-大西純子
共創活動が創出する社会的価値-消費者参加型プラットフォームの新たな側面-

本研究の目的は、消費者参加型の共創活動から派生する、社会的価値の可能性について明らかにすることである。平成30年度は、前年度に着手したAppleの顧客参加型コミュニティの調査を継続し、同コミュニティ参加者(n=61)に質問票調査を実施した。その結果、前年度の定性的調査で得られた結果(Appleではリードユーザーをコミュニティに集めて、イノベーションを創発し、教育の質の向上という社会的価値を創出)が定量的に実証された。次に、2つ目の共創事例として、ハンドメイド作家のコミュニティを取り上げることにした。C to Cビジネスのプラットフォームの発展により、同市場は9,000億円規模にまで拡大している。個人の遊休資産(能力や時間)を有効活用するひとつの有効な手立てとして確立されつつあり、その経済的・非経済的価値について検証することは、本研究に有用な示唆を与えるものであると判断された。コミュニティ運営者への聞き取り調査から、参加者らがC to Cビジネスを通じて、売上だけでなく他者からの認証や、やりがいなどの便益を得ていることが示唆された。それらは、ポジティブ心理学で提示されたウェルビーイングを構成する5つの要素(Positive emotion, Engagement, Relationships, Meaning, Accomplishment:PERMA)と近似するものであった。そこで、本研究ではウェルビーイングの尺度を用いて、C to Cビジネス参画者が享受する非経済的価値を測定することにした。ハンドメイド作家(n=185)と、18歳から74歳の男女(n=1,000)を対象に質問票調査を実施し、比較分析を行った。その結果、ハンドメイド作家は有意にウェルビーイングの水準が高いことが示され、共創活動から、経済的価値のみならず社会的価値が創出されていることが示された。平成30年度は、定量的調査の実施と、研究成果の発表を通じて本研究に有用な示唆を得ることを、主な活動として位置付けていた。予定通りに調査を実施し、さらに平成31年度に予定していた全国調査(n=1,000)を前倒しで実施した。この全国調査では、C to Cビジネスへの参画意向などを確認するとともに、ブランド体験(ブランドは回答者が与えられた60ブランドから選定)の共創に関する調査を実施した。Appleの事例について、8月にアメリカで開催されたInternational Open and User Innovation Conferenceと、10月に東京で開催された日本マーケティング学会のカンファレンスで発表し、研究者および実務家から有用なフィードバックを得た。また、ブランド体験の共創に関する調査結果を、2月にアメリカで開催されたAmerican Marketing AssociationのWinter Conferenceでポスター発表し(アメリカの共同研究者との共著)、今後の研究の方向性に有用な示唆を得た。以上のことから、当初予定していた活動は概ね達成できたものと考えている。Appleのコミュニティの事例から、企業と顧客の価値共創を実現する要因が示唆された。(1)共創活動を通じて、個人の能力が向上すること(2)共創活動が、社会的価値の創出に寄与すること(1)を実現する際に、他者との関係性や、企業との関係性が大きく影響する。また(2)について、経済的価値の創出が最終ゴールであるならば、究極的には顧客の経済負担が増すことを意味し、両者の利益が相反する。これに対して、社会的価値(Appleの事例では教育の変革)の創出が最終ゴールであるなら、両者の利益が一致する。これは、CSV(Creating Shared Value)の概念が提示されたものの、その実現に成功している企業が稀少であるという現状に一石を投じるものである。ハンドメイド作家を対象にしたC to Cビジネスの調査においても、上述の(1)が確認された。また、(2)と関連して、C to Cビジネスの参画者が、経済的な利益を得るのみならず、持続的幸福度を増していることが示唆された。これらはC to Cビジネスの発展が、社会的幸福の増大に寄与しうることを示す、重要な発見である。平成31年度は、他のプラットフォームに拡張し、一般化について検討する。また研究成果を対外発表することで、理論を精緻化する。平成29年度は、Appleの顧客参加型コミュニティを調査対象として選定し、参加者の得ているベネフィットについての情報収集及び類型化を行った。当該コミュニティは、Appleの審査によって選ばれた革新的な教育者が集う、グローバルなコミュニティである。教育の変革を目的とし、参加者が教育におけるイノベーションをシェアし、教育の質を向上させようとする場である。メンバーの所属する教育機関は、初等教育から高等教育まで多岐にわたり、特別支援教育に携わる者も少なくはない。教育の問題は「Sustainable Development Goals(持続可能な開発目標)」にも挙げられる世界共通の社会的課題であり、当コミュニティは、本研究の目的に照らして、適切な調査対象であると判断された。当年度は、当コミュニティへの参加者17名を対象にインタビューを実施し、参加者のモチベーションやベネフィットについて聞き取りを行った。その結果、コミュニティへの参加の動機付けは、当人の自発的なものと、Appleからの勧めに二分された。前者には、ブランドの長期的な愛好家である傾向が見られた。また、インタビュイーらはユーザーイノベーションの研究領域で定義される、リードユーザーの特徴に合致することが明らかになった。そして、全てのインタビュイーがコミュニティから得られる最大のベネフィットとして、他のメンバーとのつながりを挙げた。

以上を総括すると、Appleではリードユーザーを選択的に集結させ、相互の交流を活性化することで、イノベーションのシェア・普及を図り、教育の質の向上という社会的価値を創出している構図が浮かび上がる。当年度の研究活動を通して、消費者参加型の共創活動から社会的価値を創出するために有用な示唆が得られた。平成29年度は、調査対象とする共創プラットフォームを選定するための情報収集を行うことを、主な活動として位置付けていた。様々な共創プラットフォームを検討した結果(例えば、Instagramや雑誌社の主催する読者参加型コミュニティなどについても検討した)、上述のAppleの運営する教育者のコミュニティの存在が浮上した。他のプラットフォームと比較検討した結果、社会的価値を創出していることが明確であり、本調査目的との整合性が高いと判断されたため、調査を進めることにした。具体的には、17名のコミュニティ参加者にインタビューを実施し、データ収集を行った。また、当該コミュニティの活動はクローズドであるが、メンバー同士が自発的に集う、非公式なオフラインの集まりに参加し、フィールド調査を実施した。また、American Marketing Associationのカンファレンスにて、ポスターセッションで過去の共創コミュニティに関連する研究発表を行い、本研究に有用な示唆を得た。以上のことから、当初予定していた研究活動は概ね達成できたものと考えている。ただし、研究開始当初からの変更点がある。当初は、趣味的・実利的という切り口で、異なる分野の共創プラットフォームについて比較検討する予定にしていた。だが、調査を進めるに従い、両者が異質であり、並行して調査することのシナジーや、比較することの意義が小さいという問題が浮上してきた。このため、Appleのコミュニティに関連する調査を先行させ、その他の事例について、選択基軸を再考することにした。本研究の目的は、消費者参加型の共創活動から派生する、社会的価値の可能性について明らかにすることである。平成30年度は、前年度に着手したAppleの顧客参加型コミュニティの調査を継続し、同コミュニティ参加者(n=61)に質問票調査を実施した。その結果、前年度の定性的調査で得られた結果(Appleではリードユーザーをコミュニティに集めて、イノベーションを創発し、教育の質の向上という社会的価値を創出)が定量的に実証された。次に、2つ目の共創事例として、ハンドメイド作家のコミュニティを取り上げることにした。C to Cビジネスのプラットフォームの発展により、同市場は9,000億円規模にまで拡大している。個人の遊休資産(能力や時間)を有効活用するひとつの有効な手立てとして確立されつつあり、その経済的・非経済的価値について検証することは、本研究に有用な示唆を与えるものであると判断された。
エラスティック結晶の可逆的機械変形によるアシンメトリー空間群への変換

機械的な可逆変形が可能なエラスティック結晶を開発し、そのBendingまたはTwistingにより結晶構造をアシンメトリー空間へと変換する。各種スペクトル測定により、この物性を調べることで結晶の可逆的機械変形(空間変化)がもたらす物性変化を明らかにする。この際、測定に適したマイクロ分光システムを構築し、様々なスケールでの変換効果を示していく。
リー群とその作用

横田は、線型単純リ-群Gの対合自己同型写像δを実現し、かつその不動点部分群G^δを決定することを数年間研究し続けて来た。例外リ-群には5種G_2、F_4、E_6、E_7、E_8あるがこのうちG_2、F_、_<46>については本年その完成をみた。これらの対合自己同型写像は全部で60個あるが、58個についてはかなり早くから分かっていたが、残りの2個に1年以上を要し、これが出来て完成となった次第であり、これは論文にまとめて「筑波大記要」に投稿中である。横田は,単連結コンパクト例外リー群E_6の位数4の自己同型写像をすべて分類することに成功し,その不動無部分群を決定した.以上の結果は,例外リー群を具体的に実現した仕事に関連してできたものであり十分な研究成果であると思わされる.浅田は,かねてから研究中であった非アーベルドラム理論を発展させ,非アーベルコホモロジーの現状はQuillen以前の代数的にK-理論の状態と似ているという意見を参考に,ループ空間上のリー環に値を取る完全可積分系の理論に書き直す試みを行い,ある程度の成功を収めた.望月のは偏微分方程式の方面で,岸本はガロア拡大の方面で,松田・神谷は位相幾何学の方面でそれぞれ十分の研究成果をあげているが,これらは省略する.いずれ近い将来においてこの成果がまとめられ発表されることを期待している.横田は、線型単純リ-群Gの対合自己同型写像δを実現し、かつその不動点部分群G^δを決定することを数年間研究し続けて来た。横田は,単連結コンパクト例外リー群E_6の位数4の自己同型写像をすべて分類することに成功し,その不動無部分群を決定した.以上の結果は,例外リー群を具体的に実現した仕事に関連してできたものであり十分な研究成果であると思わされる.浅田は,かねてから研究中であった非アーベルドラム理論を発展させ,非アーベルコホモロジーの現状はQuillen以前の代数的にK-理論の状態と似ているという意見を参考に,ループ空間上のリー環に値を取る完全可積分系の理論に書き直す試みを行い,ある程度の成功を収めた.望月のは偏微分方程式の方面で,岸本はガロア拡大の方面で,松田・神谷は位相幾何学の方面でそれぞれ十分の研究成果をあげているが,これらは省略する.いずれ近い将来においてこの成果がまとめられ発表されることを期待している.
歯周組織の宿主応答機構に関する研究

本研究の目的は歯周組織を構成している宿主細胞が生体浸襲、特に歯周関連細菌由来物質や口腔環境の変化に対応して、いかなる宿主応答ならびに、防御機序が発現されるかを形態学ならびに機能学的に検索せんとするものである。すなわち、本研究では浸襲に対する生体反応を、(1)Whole animalレベル(2)lsolated tisueeレベルならびに(3)cell ClutureレベルからそれぞれのHost Responseを追求すると共に、Lymphocyte-Macrophage条ならびにその他の遊走細胞による生体防御機構について究明を試み、歯周組織の病体発現機序の解明を通して、生体組織の健康維持と向上のためのメカニズムの探索を試みた。最終年度まとめの発表・討論された内容は、それぞれの分担研究者のもつ創造的研究発想と手段によって初めて達成される極めて卓越した成果が得られた。これらは決して、歯周疾患発現のメカニズムの究明だけの問題ではなく、生体に加えられる多様な浸襲に対する宿主応答機構の基本的開拓手段を提供するものとして極めて価値ある成果が得られたと確信している。従来,歯周病の研究は歯周病原(Periocontopathic Bacteria)など感染源を主体とする研究方法が開発されて来たので今後,宿主である細胞機能の病能発現機序を解明することは極めて重要になって来た.そこで,本研究は歯周組織構成細胞である歯肉線維芽細胞,骨芽細胞ならびに歯根膜細胞のみならず,免疫担当細胞と考えられるリンパ球マクロファージならびに白血球などがどのような相互依存性と病変侵襲に応答するかを基礎医学的(斎藤,森,筒井,北野,梅本,見明,高橋,亀山)ならびに臨床的(石川,青野,村山,飯田)に研究した.その結果, Periodontopathic Bacteraの中からB.GinegianlisならびにA.Visoosas菌体破壊上清によるMacrophage由来物質による宿主細胞への影響をGin-1,h-pulp Fibroblastならびにh-Periodontal Liganent Fibroblastについて検討(梅山),Collagenase活性, PGE_2産生能の特異的応答性を見出した.一方,免疫担当細胞由来の液性因子であるcytokine特にMacrophage由来のrh-I L-1,rh-TNFならびにI-Cell由来のrM-IFNが骨芽細胞を介する骨吸収ー破骨細胞の活性化にいかなる影響を有するかを検索(北野)した結果,DNA,ALPase,Collagenase活性ならびにPGE_2産生に関与することが強く示唆された.さらに,造骨糸細胞の1つと考えられるヒト歯髄線維芽細胞はB.Givyivalis,菌体で刺激したヒト単球上清によりタンパク合成能ならびにALPase活性を増加させたが,乳歯由来の細胞にはその変化はみられなかった(森)また,歯周疾患におけるBーリンパ球の増殖に対する抑制因子(BIF)の役割(飯田)について詳細な報告がなされた.その他に,機械的外力によるヒト歯根膜細胞の増殖抑制と細胞伸展物質の合成(斎藤),歯周組織への毛細管分布特性(高橋),歯肉のBasal La inaの動能(亀山),歯根膜細胞のクローン化(見明),B,Cellの超微構造(筒井)白血球の遊走能(石川),B.Gingivalis血中抗体(青野)ならびに歯周病原菌の生物活性(村山)の研究を通して,歯周組織の諸々の細胞機能ならびにその応答性が検索された.歯周病病原菌について、Bacteroides gingivalsの血清学的分類と型特異抗原の分離・精製が行われ、Bacteroides endodontalisのモノクローナル抗体の作成と性状についての検索およびTreponema denticolaとWolinellarectaの表層タンパク抗原の精製を行い、各々のモノクローナル抗体を作製した。さらに、Bacteroides gingivalsの抗原性についてELISA法とImmunoblot法を用いた研究が行なわれた。細菌の構成するタンパク質について遺伝子レベルで、Treponema denticolaのタンパク抗原遺伝子のクローニングおよび歯周疾患患者血清と反応するHaemophius actinomycetemocomitansの抗原タンパク質遺伝子のクローニングへと発展した。細胞レベルでの宿主応答の検索として、細胞の分裂能・ALP活性・typeI collagen合成・Cytokine感受性から骨芽細胞MC3T3-EIのsubcloneにいて研究が行なわれている。線維芽細胞について、ヒト歯根膜線維芽細胞のALPaseの特徴について、またヒト歯髄線維芽細胞についてALPaseに対する活性型ビタンミンD_3の影響について検索した。一方、歯周組織は常に咬合下にあることから、機械的外力に対する影響を細胞レベルで検索する重要性があげられ、機械的外力によるヒト歯根膜由来線維芽細胞の応答性についてさらに組織学的レベルで幼老動物の歯槽骨に対する機械的外力による改造変化の研究細胞が行なわれた。さらに、破骨細胞について、TRAP陽性多核形成能を有する培養骨細胞由来の樹立化細胞について、前破骨細胞から破骨細胞への分化過程をacid p-NPPaseの電顕酵素組織化学的観察また骨改造現象を骨吸収と骨形成のカップリングとしてとらえた研究がある。また、宿主について動物実験を行う場合に、基本的に重要な情報として、種々の動物の歯周組織の構造について比較検討およびニホンザルの歯髄および歯根膜の血管構築について行なわれた。またBacterial Protrase塗布によるラット歯肉における創傷治癒の電顕的研究への発展した基礎的研究を基した需要な研究が行なわれた。

すなわち、本研究では浸襲に対する生体反応を、(1)Whole animalレベル(2)lsolated tisueeレベルならびに(3)cell ClutureレベルからそれぞれのHost Responseを追求すると共に、Lymphocyte-Macrophage条ならびにその他の遊走細胞による生体防御機構について究明を試み、歯周組織の病体発現機序の解明を通して、生体組織の健康維持と向上のためのメカニズムの探索を試みた。最終年度まとめの発表・討論された内容は、それぞれの分担研究者のもつ創造的研究発想と手段によって初めて達成される極めて卓越した成果が得られた。これらは決して、歯周疾患発現のメカニズムの究明だけの問題ではなく、生体に加えられる多様な浸襲に対する宿主応答機構の基本的開拓手段を提供するものとして極めて価値ある成果が得られたと確信している。
土壌中の有害物質除去に適した多孔質炭素材料の開発

本年度は,石炭を水酸化ナトリウムき用いて賦活して活性炭き製造した。また,コーヒー豆粕から製造した粉末活性炭をゾル-ゲル法によりシリカと複合したセラミック活性炭も製造した。これら活性炭及び,昨年度に製造したおから活性炭に対する,農薬(2,4-D,Na-PCP)の平衡吸着量について検討した。1.本年度,製造した活性炭の細孔構造および表面特性(1)石炭を原料とした水酸化ナトリウム賦活活性炭2305m^2/gという非常に大きな比表面積を有する活性炭である。また,おから活性炭と比べて,メソ孔容積が非常に大きな(0.515ml/g)活性炭であった。(2)セラミック活性炭比表面積は576m^2/gとあまり大きくないが,メソ孔容積は0.912ml/gと今回用いた活性炭中で最大であった。また,水蒸気の吸着等温線を測定した結果、表面は親水性であった。2.農薬の吸着特性昨年度製造したおから活性炭と市販の活性炭の農薬に対する平衡吸着量は,あまり差はなかった。また,メソ孔の大きな石炭から製造した活性炭の平衡吸着量が多かったことから,農薬の吸着に対しては,ミクロ孔容積よりもメソ孔容積が重要であることが明らかとなった。また,表面が親水性のセラミック活性炭は,最も平衡吸着量が少なかった。これは,表面が親水性であるために水が活性炭表面き覆ってしまい,農薬の吸着き阻害したためと考えられた。本年度は,おから,ビール滓,コーヒー豆滓を原料として塩化亜鉛,水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,炭酸カリウムを賦活剤に用いた薬品賦活法により活性炭の製造を試みた。そして,炭化・賦活温度,その温度での保持時間,賦活剤の含浸率(原料重量/賦活剤重量)などの製造条件が,比表面積,細孔分布に及ぼす影響について検討した。(1)炭化・賦活温度が比表面積に及ぼす影響おから,ビール滓,コーヒー豆滓いずれを原料とした場合についても,塩化亜鉛を用いた場合には炭化・賦活温度500600°Cで比表面積は最大となった。水酸化カリウム,炭化カリウムを、用いた場合は炭化・賦活温度700°Cを越えると比表面積が急激に増加し,800°Cで最大となった。水酸化ナトリウムを用いた場合には,700°Cで比表面積が急激に増大したが,800°Cでは賦活が進行しすぎたために収率がほぼゼロとなった。(2)保持時間が比表面積に及ぼす影響どの原料,どの賦活剤を用いた場合についても保持時間による比表面積の変化は,少なかった。(3)含浸率が比表面積,細孔分布に及ぼす影響塩化亜鉛を用いた場合には含浸率が2.6まで,その他の賦活剤の場合では含浸率1.0まで含浸率の増加に伴い比表面積も増大したが,それ以上の含浸率では,比表面積の変化はほとんどなかった。しかし,メソ孔容積の増加が見られた。比表面積は,上述の製造条件を変化させることにより,いづれの原料からも市販活性炭と同等の比表面積(1000m^2/g)からそれをはるかに上回る2500m^2/gという高比表面積を有する活性炭を製造できた。
軟骨分化誘導させた脂肪由来幹細胞シートによる変形性膝関節症の軟骨再生

変形性膝関節症(膝OA)の軟骨変性に対し、有効な治療法は確立していない。今回我々は、脂肪由来幹細胞(adipose-derived stem cells:ADSCs)を用いて、膝OAの関節軟骨再生の可能性を動物実験で検証したい。特に、ADSCsが直接軟骨へ分化し、関節軟骨を再生する可能性については検証できていないため、本研究の目的とする。本研究はADSCsを軟骨へ分化誘導させ、さらに当研究室オリジナルの「シート化技術」を併用するという点が既存の研究と比較し独創的である。
小型衛星を利用した再突入試験プローブ用アブレータの開発とその熱的性能予測

軽量アブレータの開発と性能予測と行った.初めに搭載する対象としてHayabusaの再突入カプセルを仮定し,実際の再突入時を数値的に再現することを行った.また,軽量アブレータを自ら作成し,基材の特性や軽量アブレータならではの特性をアーク加熱風洞による実験により確認し,風洞試験を数値計算で再現することにより,風洞実験における軽量アブレータ周りの流れ場を軽量アブレータ内部の物理現象を含めた解析を行えるようにした.これをベースにした上で軽量アブレータ搭載型Hayabusaカプセルを仮定し,実際に帰還可能であることを計算によって確認したとともに,軽量アブレータの弱点も把握した.初年度については昨年度の実績に記載したとおりである.2年目である今年度はまだ,発表はしていないが,新しいことにチャレンジしたりもしたが,初年度の結果をもとに数値計算において大きな進歩があり,現在作成している計量アブレータを地上実験で用いた場合のより詳細な解析や,それをもとに実機に搭載した場合のアブレータ内部応答の様子,既存のアブレータをも敷いた場合との違いやアドバンテージ,ディスアドバンテージを明らかにすることができた.今年度は国内発表は3回と少ないものの,国際発表2回,英文論文(proceedings含まず)1本と当初の想定以上の成果が上がったといえる.予算施行においてはほぼ当初の予定通りであった.近年研究開発が進んでいる,軽量アブレータを取扱い,その開発というよりは性能予測を重点的に行ってきた.基本的には炭素繊維フォームにフェノール樹脂を含浸させることにより軽量アブレータを作成し,自作することで炭素繊維に含浸させるフェノールの量をコントロールし,アブレータの密度をパラメータにすることで研究の幅を持たせた.実験的には本学所有のアーク加熱風洞を用いてφ30のテストピースを用いることにより実験条件の統一化を図った.アブレータモデル内には模型全面より一定の距離にφ0.2mm以下のKタイプ熱電対素線に窒化ホウ素のコーティングを行い電気的にプラズマやアブレータから絶縁することにより,計測の精度を保った.また,計測系においても十分な時間制度を確保するために,自作の高速絶縁熱電対アンプ(熱電対計測としては)を用いた.熱電対素線についてはφ0.1mmについても確認したところ差は見られなかったので取扱いの関係でほとんどの場合0.2mmを用いた.また同時に,アブレータの表面温度についても計測した.我々は以前よりアーク加熱風洞の数値シミュレーションを行ってきたが,それを利用し,アーク風洞における実験の状況を数値計算により構築し,実験の結果に合うようにチューニングしてきた.もちろんアブレータ内部のフェノールの気化からその熱分解ガスの流動とアブレータ表面からの吹き出し,そしてその高温ガスからの輻射,また,その表面によるエネルギーバランスによりアブレータ表面のアブレーションによる後退の様子まで含めて実験状態を数値的に再現することができるようになった.特に軽量アブレータの場合内部流動を考慮しなければ全体としての熱伝達の様子が大きく実際と異なることが証明できた.これにより実際にMuses-Cのカプセルを例に取り,軽量アブレータを用いて再突入させた場合の予測を行うところまで行うことができた.軽量アブレータの開発と性能予測と行った.初めに搭載する対象としてHayabusaの再突入カプセルを仮定し,実際の再突入時を数値的に再現することを行った.また,軽量アブレータを自ら作成し,基材の特性や軽量アブレータならではの特性をアーク加熱風洞による実験により確認し,風洞試験を数値計算で再現することにより,風洞実験における軽量アブレータ周りの流れ場を軽量アブレータ内部の物理現象を含めた解析を行えるようにした.これをベースにした上で軽量アブレータ搭載型Hayabusaカプセルを仮定し,実際に帰還可能であることを計算によって確認したとともに,軽量アブレータの弱点も把握した.初年度は軽量アブレータの制作とその断熱特性を取得することを中心にし,またそこで得られた特性を数値計算に取り込むことを目的に行ってきた.まず,作成については今までの方法により比重レベルで数%の誤差で作成が可能になった.一般的なに宇宙機の熱防御システム(Thermal Protection System TPS)に用いられるカーボンフェノリックアブレータは多孔質であり,特に本研究で対象としている軽量アブレータは空隙率が大きく,含浸している樹脂の熱分解ガスがアブレータ内を流動することで,エネルギーを輸送することが考えられた.実験的には内部温度を詳細に計測することによりその効果をとらえ,数値計算により確認した.また,アブレータの透過率の比等方性についても計測により確認した.また,これを利用して実際のオペレーションの解析も行い,比較検討を行った.現在のところ当初の予定通りに,実験において当初の予定通りではあるが,窒素ガスにおける加熱実験しか行っておらず,地球大気への検証という意味では不十分であり,来年度の課題である.社会に対する研究成果の発信においても,国内シンポジウム等発表3件,国際会議2件,論文(proceedings含む)2本,と当初の予定より多くの発信を行うことができた.予算執行においては,当初予定していたものと同等の物が比較的安価に購入出来たり,予定していたもののデモンストレーションを行ったところ自分たちの環境では性能が出せないことが判明したりしたので,申請時の物品とは異なったものを購入している.概ね予定通りに進んでいる.数値計算については予定より進んでいるといえる.大まかなところではすでに目標に達しているといっても差し支えないところまで来ている.模型のX-線撮影や,熱伝導率測定も行ってみたが,十分なデータが得られていない.また,現存の装置の性能上難しいと判明した部分も出てきた.

X-線撮影ではもともとの密度が小さいために,X-線の透過量が多すぎ,密度との撮影濃度との相関を得るほど十分なダイナミックレンジは取れなかった.特別に作ることは本研究の範疇を超えており,また困難でもあるので,本研究においてはX-線による密度計測は断念することとした.また,熱伝導率についても試したが,現在最も制度の良いといわれるレーザーフラッシュ法では額に熱伝導率が悪すぎたために(アブレータとしては高性能)計測不可能であった.他の方法でが実験的に求めるとしても,常温付近の計測データから実際の再突入時の表面温度である3千度付近までを外装する必要がある.個体の熱伝導率を3千度まで求めることはかなり難しいと考えられるので,当初の計画通りに測定可能な点からより高温領域を外挿する.このような観点から実験的な部分は若干遅れている.総合的には概ね予定通りと言ってよい.ほぼ,計画通りに進んでいるが,アブレータの作成において,比重0.3に関しては,実績にも示した通り比重にして数%程度の精度で作成できるようになっているが,0.5,0.8などの他の比重についてはほとんど試していない.この点は遅れているといえる.しかしながら,主な対象は軽量アブレータであるので,比較的比重の大きなものについては試す程度しか予定していない.また,X線を用いた観察についても未だ行っていないが,準備ができ観察するだけの状態になっており,借りる装置との日程調整のみとなっている.主にアブレータ表面から内部への熱伝導の様子をとらえるために,内部温度の変化の様子を実験的に捕えることを目標に表面温度と内部の数点における温度計測を行い,温度計測手法の確立に重点を置いていた.表面温度の測定には放射温度計を用いているが,プラズマからの激しい発光中に置ける測定のために,その影響を受けないような測定素子の検証も行った.内部温度は熱電対を用いているが,プラズマの影響やアブレータの電導性(ほぼ炭素)のため,計測はかなり困難であったが,窒化ホウ素で熱電対の表面をコーティングすることにより精度よく温度を測れるようになった.実験環境を模擬している数値計算においては,実験に先んじて,空気流における解析を行えるようになり,また,アブレータ内部の熱分解ガスの内部流動による影響をとらえることができアブレータの作成方法への新しい指針を得ることができている.その上アブレータの基材となる炭素繊維の異方性の効果(実測値の導入)なども組み込みつつあり,こちらにおいては若干の当初の予定より進んでいるといえる.総合的にみると実験的にやや遅れが見られるといった状況である.次年度は最終年度となるので,現在までの成果をもち,国際会議で発表するとともに,やり残した部分を拾い,成果書にまとめ上げる.具体的にはとアブレータ内部の圧力測定並びに分光計測である.
レーザープラズマ風洞を用いた革新的アルミナ還元技術

固形アルミナ(円柱ロッド)表面に直接レーザー光を集光し、4400 K(乖離温度)以上に加熱することを試みた。アルゴン1気圧の雰囲気中でアブレーションガスの分光計測を行うと、多くのアルミニウム原子が発光していることが確認され、レーザーアブレーションで還元剤なしにアルミを還元することに成功した。アルミ原子の発光はレーザーパワーとともに強くなり、1 kW出力の場合に比べて、1.5 kWで5倍、2.0 kWで9.4倍の発光が観測された。先行研究でレーザー維持プラズマ(LSP)を用いた還元方法が研究されているが、LSPの超高温領域は密度が非常に小さく大部分のパウダーがLSPを迂回してしまい、還元されるアルミナの量は少量に留まっていると考えられる。そこで本研究では直接レーザー光を固体アルミナに照射し蒸発させるレーザーアブレーション法を用いた。LSPを介さないためエネルギーロスも少なく蒸発、還元量が大幅に向上することが期待される。真空引きされたチャンバー内に円柱状のアルミナロッドを設置し、アルゴンを雰囲気ガスとして流しながら1kW級炭酸ガス連続発振レーザーから出力されたレーザー光を一度ビームエキスパンダーによりビーム径を拡大し、集光レンズにより集光してチャンバーのZnSe窓を通してロッドに照射した。アルミナロッドは、そのままレーザーを照射すると熱衝撃で破壊してしまったので、銅製のホルダーに差し込み支持することによって破壊を防いだ。ロッドの半分のみ差込み、半分はロッドから突き出す突出型とロッドを全てホルダーに埋め込む型の2通りでアブレーションを起こしたが、発光分光によるとアルミ原子、イオンのスペクトルがほとんど見られず、どちらも十分な還元反応が起こっていないことが示唆された。測定された連続発光スペクトルにプランク関数をフィッティングして求めたガスの輻射温度は約5,100K5,200Kで、アルミナの乖離温度である5,500Kに僅かに届いていないことがわかった。レーザープラズマを介して熱を与えるとエネルギー損失が大きく、アルミを多量に還元することが難しいため、レーザーをアルミナ表面に直接集光し、アブレーションさせることによる還元に挑戦した。マグネシウムでは同様な試みがあるが、アルミニウムは乖離に必要な温度がより高いため難易度が高い。実験により得られた知見をまとめる。1)アルミナロッド全体を銅製ホルダーで覆うことでロッドの破壊・飛散を防ぎ、定常的なアブレーションを行うことに成功した。アブレーション速度はレーザーパワーと共に上昇し、パワーを14倍にすることでアブレーション速度は12倍に増加した。将来的にレーザーアブレーションによるアルミナの還元技術を実用化する場合、アブレーション速度は重要なファクターである。2)レーザーパワー1.5kWと2.0kWでアブレーション実験を行った結果、固体アルミナの大量のアブレーションは観測されたものの、そのアブレーションプルーム内にAl原子の存在は確認できなかった。プルームガスの温度を測定した結果、5100K5200Kで、いずれのレーザーパワーでも還元反応に要する温度5500Kに届かなかったがレーザーパワーが500W増加することで温度が100K上昇することが確認された。3)2焦点レンズを用いてアブレーションガスをさらにレーザープラズマで加熱することを試みたが、アブレーションガスの噴出速度が速すぎて、プラズマが吹き消されてしまい、うまくいかなかった。4)スポットとアブレーションガス噴出速度の関係、アルミナ蒸気のレーザー吸収率について定量的に検討し、将来の改善方法について議論した。アブレーションガスの噴出圧が高いため、レーザー支持プラズマが吹き消されるという、予想していなかった事象が発生したため、これを回避するための方策を検討中である。従来の主たる酸化アルミニウムの還元法はホール・エルー法と呼ばれ、炭素電極を膨大に消費するため、地球温暖化防止およびエネルギー効率の観点から望ましくないため、還元剤を用いないアルミ精錬技術について学術的研究が非常に重要であると考え、無電極で一万度以上の温度を容易に得ることが出来る「レーザープラズマ風洞」という技術をアルミ還元の熱源として利用することを提案した。連続発振のレーザー光を酸化アルミニウムに集光して熱解離させた後、超音速ノズルによって加速すると、アルミニウムと酸素はいわゆる凍結流の過程で常温以下まで冷却され、酸素を分離することができると考え、本研究では熱解離によるアルミ原子の生成量を飛躍的に向上させる方法についていろんなアプローチを試みた。アルミナ(酸化アルミ)パウダーをアルゴン気流に混合して、レーザープラズマにより加熱する方法は混合アルミナ量に対して5%の収量を達成していたが、収量そのものは多くないため、アルミナの固形ロッド表面にレーザーを集光し、発生するレーザーアブレーションにより収量アップを試みた。真空中でのレーザーアブレーションでは酸化アルミナ蒸気を発生させただけでアルミの解離には至らず、このアブレーション気流にレーザーアルゴンプラズマを付加する方法は、アブレーション気流によりプラズマが吹き消されるという結果となりうまくいかなかった。しかしアルゴン雰囲気中でアブレーションガスを分光計測すると、多くのアルミ原子が発光していることが確認された。アルゴン雰囲気がアルミナの蒸気圧及び温度を高めて、あるいはアルゴンのラディカルにより気流中で解離反応が進んだものと推測できる。収量の定量的な測定およびアルミの分離は今後の課題である。

アルミ原子の発光はレーザーパワーとともに強くなり、1 kW出力の場合に比べて、1.5 kWで5倍、2.0 kWで9.4倍の発光が観測された。1kW炭酸ガスレーザーを固体アルミナにレーザーを直接照射し、大量のアブレーションを起こすことに成功した。これは、200W固体レーザーを用いた昨年度の実験と比較して約10倍のアブレーション量であった。アブレーションガスの噴出圧が高いため、レーザー支持プラズマが吹き消されるという、予想していなかった事象が発生したため、アルミナロッド表面に対するレーザー入射角および周辺ガス流の方向の関係を改良・工夫して、目標を達成したい。航空宇宙工学十分なアブレーション量は得られたが、解離温度には至っていない。今後は、2焦点レンズを用いてLSPとアブレーションを組み合わせるなどの工夫を試みる。年度末に購入した部品一式の価格が、当初の見積よりも安く済んだため、余剰金が生じた。本年度の実験計画としてこれ以上部品を買う必要がなかったため、来年度の実験に有効に利用することとした。翌年度の部品費として有効に利用する。
運動学習・制御における運動野構造の機能解明：統一理論モデルの構築とその応用

昨年度は片腕運動に着目した運動学習の統一理論モデルの構築と実証を行い、論文誌として結果を報告した(Takiyama et al., 2015, Nature Communications)。本年度は片腕運動のみならず両腕運動も統一的に扱うことができる数理モデルの構築に挑んだ。既存の数理モデルの多くは片腕運動のみに着目するか(Thoroughman & Shadmehr, 2000, Nature, Smith et al., 2006, PLoS Biol)、はたまた両腕運動のみに着目するか(Yokoi et al., 2011, J Neurosci)に別れており、片腕運動と両腕運動の運動学習を統一的に説明できる数理モデルは数少ない。特に、同じ片腕運動を繰り返しトレーニングした学習効果は両腕運動に60%程しか転移しないものの(Nozaki et al., 2006, Nat Neurosci)、様々な片腕運動を繰り返しトレーニングした学習効果は100%両腕運動に転移する(Wang et al, 2013, PLoS One)。これらを同時に説明できる数理モデルは未だに提案されていなかった。本年度は、右腕と左腕が同じ運動をする両腕運動に限定し、上記の結果を再現する条件を探り新たな数理モデルを提案した。結果として、様々な片腕運動を行っている時の神経活動の平均値が様々な両腕運動を行っている時の神経回路の平均値と一致するBalanced motor primitive frameworkが上記の結果を統一的に再現できる片腕運動-両腕運動の統一理論モデルとなりうることを数学的に示した(Takiyama & Sakai, 2016, Sci Rep)。しかしながら、まだ右腕と左腕が同じ運動をする両腕運動に限定していること、実験的実証がないことが問題点として挙げられるため、今後は更に洗練された片腕運動-両腕運動の統一理論モデルを提案することが望まれる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は運動学習の統一理論モデルの構築に挑んだ。多くの運動学習モデルが提案されているものの(Thoroughman & Shadmehr, 2000, Nature, Smith et al.,2006, PLoS Biol)、現象Aを再現できるモデルAは現象Bを再現できない、など既存のモデルは対外に相反する。さらには、既存のモデルでは運動課題がランダムに切り替わると学習効果が高いという構造学習(Braun, 2009, Curr Biol)を再現できない。すなわち、既存の運動学習モデルは不完全である。申請者は理論的に「運動する前から運動が成功するか失敗するか予測している」、すなわち「誤差の予測」を運動野のニューロンが表現していることが構造学習を再現するための必要条件であることを示した。事実、誤差の予測を表現しているニューロン活動が報告されていること(Popa, 2009, JNs)にも対応する。そして、ニューロン活動が誤差の予測により決定する運動学習モデルを構築した。提案モデルは構造学習を再現し、提案モデルでしか予測できない現象の妥当性を行動実験から示した。さらに、提案モデルは既存モデルが再現できる現象は全てパラメータを変えずに再現できることを確認した。すなわち、「誤差の予測」を取り入れた運動学習モデルは説明能力・予測能力において既存モデルを凌ぐことを示し、現状では運動学習の統一理論モデルの第一歩目となる可能性を示唆した。運動学習の統一理論モデルの構築・応用を目指す本課題であるが、本年度はこの課題が達成できたといっても過言ではない。まず第一に、今まで再現されてこなかったランダム学習を再現するための数学的根拠に基づき、"我々は運動する前から暗黙の内に誤差を予測しており、その誤差の予測が脳活動に影響を与える"という要素をもつ新たな運動学習モデルを提案した。その結果、提案モデルはランダム学習のみならず、既存のモデルでは別々に再現されてきた8個以上の現象を同じ枠組みで同じパラメータで統一的に再現できることを確認した。さらに、提案モデルのみが予測できる効果的なトレーニング方法の存在も示した。そのトレーニング方法とは、"どんなに達成困難な運動でも2回続けて運動することで学習効果が得られる"というものである。事実、この予測が正しいことを実験的に実証した。本年度は、以上の結果を論文として出版するに至った(Takiyama, HIrashiam, Nozaki, 2015, Nature Comm)。さらに、より脳に近いモデルへ発展するために、運動学習モデルに新たな評価関数を導入すること(Takiyama, 2015, Front Compt Neurosci)や脳活動を再現するモデル(Takiyama, 2015, Sci Rep)も提案した。

特に、同じ片腕運動を繰り返しトレーニングした学習効果は両腕運動に60%程しか転移しないものの(Nozaki et al., 2006, Nat Neurosci)、様々な片腕運動を繰り返しトレーニングした学習効果は100%両腕運動に転移する(Wang et al, 2013, PLoS One)。これらを同時に説明できる数理モデルは未だに提案されていなかった。本年度は、右腕と左腕が同じ運動をする両腕運動に限定し、上記の結果を再現する条件を探り新たな数理モデルを提案した。結果として、様々な片腕運動を行っている時の神経活動の平均値が様々な両腕運動を行っている時の神経回路の平均値と一致するBalanced motor primitive frameworkが上記の結果を統一的に再現できる片腕運動-両腕運動の統一理論モデルとなりうることを数学的に示した(Takiyama & Sakai, 2016, Sci Rep)。しかしながら、まだ右腕と左腕が同じ運動をする両腕運動に限定していること、実験的実証がないことが問題点として挙げられるため、今後は更に洗練された片腕運動-両腕運動の統一理論モデルを提案することが望まれる。当初の目標であった運動学習の統一理論モデルの構築とその応用に成功した年度であった。27年度が最終年度であるため、記入しない。運動学習は大きく分けて2つの要素に分けることができる(Schmidt, 2000)。それは"頭で考える認知的要素"と"体で覚えて自動化される純粋な運動の要素"である。現在提案している運動学習の統一理論モデルは、あくまで"体で覚えて自動化される純粋な運動の要素"のみをモデル化しているに過ぎない。次年度では、2つの要素を同時に捉える運動学習のモデルを提案していきたい。運動学習の統一理論モデルは国際学会で発表可能な段階であり、モデルの予測を実証する実験も終え、現在論文を執筆できる段階まできた。そのため、おおむね順調に進展していると言える。論文執筆・投稿を終えた後に、さらなるモデルの発展を目指す。具体的には、現在までには片腕の運動に着目しモデルを構築してきたが、今後は両腕運動と片腕運動を同時に包括できる運動学習モデルを構築していく。我々の日常生活では両腕運動と片腕運動を柔軟に切り替えることができるものの、多くの研究は片腕運動のみ、両腕運動のみに着目しており、2種類の運動を同時に考慮できる運動学習モデルは非常に数が少ない。多くの研究結果を同時に再現できる片腕運動、両腕運動の統一理論モデルを構築していく。
機械学習による高次元小標本データ解析法の開発と暗号解読への応用

教師付き学習において例えラベル付きデータが小標本でもラベル無しデータが利用可能であれば推定精度を改善できることが知られている。このような学習は半教師付き学習と呼ばれる。大抵の既存の半教師付き学習は利用可能な情報が増えているにも関わらず、さらに何らかの仮定がなければ教師付き学習を改良できない。またモデル選択についてはラベル付きデータを用いて従来のモデル選択基準が用いられることが多い。しかしラベル付きデータが小標本であるため、標本数が十分多いことを仮定する従来のモデル選択基準はうまく働かない。本課題の主な成果はこれらの問題を解決したことである。1.逆向きに飛び出す予測分布駒木により曲指数型分布の一次有効推定量のプラグイン分布はm埋め込み曲率方向にm埋め込み平均曲率分シフトすると予測が期待値的に最も改善されることが知られている。しかしシフトの導出は積分を含むため高次元の場合は困難である。本研究では容易に計算可能で、かつ期待値が上記のシフトと一致するシフトを提案した。2.密度比推定を用いた半教師付き回帰法密度比推定量に基づく半教師付き回帰法を提案した。与えられたラベル付きデータとラベル無しデータの分布が異なるときは双方のデータの従う密度の比を重みとした重み付き最尤推定が有効であることが知られている。本研究ではそれらの分布が同じ場合でも敢えて密度比を推定すると予測が改善されることを示した。またこの方法と、逸見らが提案したインポータンスサンプリングにおけるパラドックス的効果との関連を明らかにした。3.半教師付き回帰のためのモデル選択基準2の方法についてラベル付きデータの標本数が少ないときでも有効なモデル選択基準を提案した。1.密度比推定を用いた半教師付き回帰法前年度に提案した密度比推定量に基づく半教師付き回帰法の性能について以下のことを証明した。まずラベル付きデータの標本数をnとする。このとき提案法のリスクをオーダー(1/n)の項まで評価すると、教師付き回帰(最小二乗推定量)のリスクと比較して、モデルが間違っている場合は減少すること及びそうでなければ等しいことを証明した。また、半教師付き回帰では正しいモデルが間違っているときでも、モデルが間違っている場合の解析が重要であることも示した。2.Chapelleらが提案した「小標本回帰のためのモデル選択基準」の二つの誤りを指摘した。また、Chapelleらは提案した基準がADJよりリスクの意味でわずかに劣ることを報告している。しかし我々は上記の誤りを修正した結果、いくつかの実験でChapelleらの基準の方がリスクが小さくなることを明らかにした。3.半教師付き回帰のためのモデル選択基準前年度で1の方法についてラベル付きデータの標本数が少ないときでも有効なモデル選択基準を提案した。しかしモデルが正しい場合は1の半教師付き回帰法は最小二乗推定量を改良しないため、このモデル選択基準でモデルを選んだとしてもリスクは改善されない。しかし1の半教師付き回帰法に用いる重みを、上記のモデル選択基準により適応的に修正すると常に最小二乗推定量のリスクが改善できることを示した。1.重み付き尤度を用いた半教師付き学習の理論的解析例えラベル付きデータが小標本であってもラベル無しデータが大量に得られることな少なくない。その場合、推定した密度比を重みに用いた重み付き尤度法が有効であることはsokolovskaらによって知られている。本研究ではこの構造が統計学で知られているパラドックス的現象「例え撹乱パラメータの真の値が既知であっても、その値を破棄して推定した方が興味パラメータの推定精度が良くなる」と関連が深いことを示した。この方法の利点は他の多くの半教師付き学習とは異なり、特に何の仮定をせずとも理論上は教師付き学習より悪くなることはないという点にある。ただしSokolovskaらの方法はラベル無しデータの数はラベル付きデータより多いという仮定は必要である。本研究ではこの点を改良し、漸近的たはラベル無しデータが一つでもあれば推定精度を改良する方法を提案した。2.密度比推定を用いた半教師付き学習のモデル選択前年度までにラベル付きデータが小標本でも有効なモデル選択基準を提案した。しかしこのモデル選択を用いた実験では理論とは異なり、教師付き学習より悪化する場合があった。今年度は上記のモデル選択基準を応用して高い確率で教師付き学習を改良する方法を提案した。
脳血流による脳活動評価と生理的多型性に関する生理人類学的研究

最近,生理人類学の分野では,近赤外線による脳血流測定法が非侵襲的に脳活動を測定する手法として,急速に普及しつつある。本研究では,様々な状況における脳血流計測を行い,生理的多型性の視点より脳活動と脳血流との関係および快適性やストレス評価法としての脳血流測定の妥当性を検討することを目的としている。本研究の実施に当たっては,被験者に実験内容の説明をした上で,実験に協力する旨の同意書を得た。1.計測結果の解釈には,未だに不明の点もあり,本研究では,まず近赤外線を用いた脳内酸素濃度測定による前頭部脳活動測定結果の解釈について検討を行った結果,酸素濃度変化は5つのパターンに分類されることが分かった。次に計測結果の再現性についても検討を行った。2.これまでの計測方法は,脳活動の相対的比較によるものであり,絶対値計測のデータは蓄積がなく,これまで脳活動の定量化ができなかったため,基礎的データを収集し,前頭部脳血流の安静時絶対値の蓄積を行った。さらに,ゲームを行っているときの前頭部脳内酸素濃度の絶対値測定を行うことにより,前頭部脳活動とゲームとの関係を調べた結果,左右前頭部で活動レベルが異なること,ゲーム中に絶対値がほとんど変化しないか,減少することがわかった。これは、PETやfMRIを用いた研究結果と一致していた。3.工業製品の情報機器操作時の前頭部脳活動測定およびパフォーマンスの測定から,女性は男性と比較して複数の項目から正しいものを速く選択でき、脳活動レベルも低かったことから,操作時間および前頭部脳活動レベルに性差があることがわかった。4.安静時,自動車運転時の前頭部酸素濃度の絶対値計測を行い,若年者と高齢者の自動車運転時の前頭部脳活動を比較した結果,高齢者では運転時の脳活動変化が少なく,若年者では運転経験が少ない場合に,脳活動の変化が大きいことがわかった。生理的多型性について検討するには,前頭部脳活動以外の生理反応の計測を同時に行う必要はあるが,前頭部脳活動の絶対値計測は現代のハイテク社会環境における適応能力としてのテクノアダプタビリティ評価に応用可能であることが明らかとなった。本研究では、脳血流変化による脳活動評価について生理的多型性の視点から分析を行うことを目的とし、精神的負担を与えた時の脳血流の測定を行った。脳血流の測定には近赤外線酸素モニタ(NIRO-300)を用いた。男子大学生7名(1823歳)、女子大学生3名(21歳)を被験者として、計算および図形課題を与え、解答中の脳血流量変化を左右の前頭部より計測した。性役割測定(BSRI)、特性不安検査(STAI)を用いて、被験者を4群(男性性が強いタイプ、女性性が強いタイプ、中間的なタイプ、どちらも弱いタイプ)に分け、脳血流変化との関連性を分析した。脳活動と4つのタイプとの関連性は明確ではなかったが、男性よりも女性の脳血流量変化量は小さく、男性性が強い女性は男性に近い変化を示す傾向が見られた。また、男子大学生8名(2122歳)、女子大学生1名(21歳)にて、計算、図形、国語、理科、社会の問題を解答中の脳血流変化を左右の前頭部より測定した。計算が得意な被験者では脳血流変化量は小さい傾向にあった。