hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単核非ヘム鉄酵素モデル系における高原子価酸化活性種の生成とその性質

例えば単核非ヘム鉄酵素であるドーパミンβ-ハイドロキシラーゼは単核銅イオンを活性中心に有し、分子状酸素を利用してドーパミンのβ位の水酸化を触媒する金属含有タンパク質である。そのような酸素添加反応において重要な活性酸素中間体として、金属に結合したハイドロパーオキソ種が挙げられる。金属-ハイドロパーオキソ種の検討は、酵素反応のみならず種々の低分子量モデル錯体を用いた系についても活発に行われている。しかし、金属-ハイドロパーオキソ種の反応性の完全な制御には至っていない。本研究室においては各種の非共有結合性相互作用を有する三脚型ポリピリジン配位子BPPA(bis(6-pivalamido-2-pyridylmethyl)(2-pyridylmethyl)amine)を用いて、捕捉の困難な単核銅-ハイドロパーオキソ錯体の単離に成功し、その分光学的・物理学的性質を明らかにした。この錯体は、配位子のピリジン6位に導入したピバルアミド基のアミドNHと銅に配位したハイドロパーオキソ種の結合酸素原子Oとの水素結合が熱的安定性に寄与し、室温においても安定に生成する。そこで本研究では、一旦生成した銅-ハイドロパーオキソ種を活性化して酸素添加反応に供与するために、水素結合の位置特異性の制御を試みた。その結果について以下に述べる。今回、BPPA配位子のハイドロパーオキソ種の結合酸素原子O(近位酸素原子)への水素結合を形成するピバルアミド基のかわりに、遠位酸素原子に水素結合できる部位を導入した新規配位子Ll(N'-methyl-N"-pivalamidoethyl-N,N-bis(pyridylmethyl)aminoethylamine)を設計し、過塩素酸銅との反応により錯体([Cu(Ll)](ClO_4)_2,を得た。この錯体はMeCN溶媒中-40°C条件下において、2当量のトリエチルアミンと10当量の過酸化水素を添加することにより、吸収スペクトルにおいて381nm(ε=1000M^<-1>cm^<-1>)にハイドロパーオキソイオンから銅へのLMCTと考えられるピークが観測され、単核銅-ハイドロパーオキソ錯体を形成することが示された。この単核銅-ハイドロパーオキソ錯体の溶液を室温まで昇温すると、LMCT由来の吸収は消失したため、パーオキソ錯体は分解したと考えられる。このパーオキソ錯体の熱分解による生成物をESI-massスペクトルにより追跡したところ、m/z=445,431,318,459にそれぞれ銅錯体由来のピークを観測した。これらは、配位子の脱メチル化により生成した銅錯体、脱アルキル化した銅錯体、一部が酸化された銅錯体にそれぞれ対応することから、配位子LlにおけるN-デアルキレーションおよび酸素移行反応が生じたものと推定できる。合成したMessal Mesenの鉄(III)錯体はクロライド錯体(1)、エトキシ錯体(2)およびアクア錯体(3)でいずれも単結晶として得られた。X線構造解析からエトキシ錯体(2)とアクア錯体(3)は、鉄(III)錯体としては珍しい歪んだTrigonalBipyramidal構造を持つことが分かった。この構造はジオキシゲナーゼであるProtocatechuate3,4-Dioxygenaseの鉄(III)中心の構造に類似しており、大変興味深い。アクア錯体(3)と、エトキシ錯体(2)から生成したヒドロキシ錯体(4)のESRスベクトルは本酵素に特徴的なg=4.3,9.29.4(E/D=0.28,ゼロ磁場分裂定数D=1.52.07cm^<-1>)のシグナルを示した。アクア錯体(3)のpH滴定によりその配位水のpKaは7.21と見積もられた。これは生理的pHにおいて酵素の鉄中心が60%ヒドロキシ体であることを示す。さらにアクア錯体(3)はE=-1.25,0.84,1.04V(vs Fc/Fc)にそれぞれFe(II)/Fe(III),Fe(III)/Fe(III)モノカチオンラジカル,Fe(III)モノカチオンラジカル/Fe(III)ジカチオンラジカルに相当する酸化還元波を示した。Fe(III)ジカチオンラジカル種は高原子価Fe(V)種とは異なるが、Fe(III)錯体をさらに二電子酸化した状態として-40度で準安定に生成することが分かった。

この錯体は、配位子のピリジン6位に導入したピバルアミド基のアミドNHと銅に配位したハイドロパーオキソ種の結合酸素原子Oとの水素結合が熱的安定性に寄与し、室温においても安定に生成する。そこで本研究では、一旦生成した銅-ハイドロパーオキソ種を活性化して酸素添加反応に供与するために、水素結合の位置特異性の制御を試みた。その結果について以下に述べる。今回、BPPA配位子のハイドロパーオキソ種の結合酸素原子O(近位酸素原子)への水素結合を形成するピバルアミド基のかわりに、遠位酸素原子に水素結合できる部位を導入した新規配位子Ll(N'-methyl-N"-pivalamidoethyl-N,N-bis(pyridylmethyl)aminoethylamine)を設計し、過塩素酸銅との反応により錯体([Cu(Ll)](ClO_4)_2,を得た。この錯体はMeCN溶媒中-40°C条件下において、2当量のトリエチルアミンと10当量の過酸化水素を添加することにより、吸収スペクトルにおいて381nm(ε=1000M^<-1>cm^<-1>)にハイドロパーオキソイオンから銅へのLMCTと考えられるピークが観測され、単核銅-ハイドロパーオキソ錯体を形成することが示された。この単核銅-ハイドロパーオキソ錯体の溶液を室温まで昇温すると、LMCT由来の吸収は消失したため、パーオキソ錯体は分解したと考えられる。このパーオキソ錯体の熱分解による生成物をESI-massスペクトルにより追跡したところ、m/z=445,431,318,459にそれぞれ銅錯体由来のピークを観測した。これらは、配位子の脱メチル化により生成した銅錯体、脱アルキル化した銅錯体、一部が酸化された銅錯体にそれぞれ対応することから、配位子LlにおけるN-デアルキレーションおよび酸素移行反応が生じたものと推定できる。
分子動力学計算に基づくペロブスカイト太陽電池における有機カチオンの機能の解明

固体中の正電荷または負電荷は周囲の構造変形を伴う。このような構造変形を伴った電荷はポーラロンと呼ばれ、その性質の理解は太陽電池をはじめとした各種デバイスにおいて重要である。近年、変換効率の高い太陽電池として、鉛ハライドペロブスカイト(LHP)を用いたペロブスカイト太陽電池が注目されている。高い効率が得られる理由として、LHPにおける正電荷および負電荷キャリアの寿命や拡散距離が極めて長いという性質が挙げられており、この要因を明らかにするためLHPにおけるポーラロン形成過程の理解が求められている。本研究では、系の電子状態を量子化学的に解くことで原子に働く力を求め、それをもとに原子の運動をシミュレートする量子的分子動力学法により、LHPにおけるポーラロン形成過程を追跡した。LHPにおけるポーラロン形成は数nmにわたる大きな空間的スケールを持つ現象であることから、同程度の大きさのモデル系を対象に、大規模系に対応した量子化学計算手法である分割統治型密度汎関数強束縛法を用いて計算を行った。計算対象のモデル系は最も代表的なLHPであるMAPbI3 (MA: CH3NH3)とした。系に正電荷または負電荷が存在する状況を再現するため、系全体の電荷を+1または-1としてシミュレーションを実施した。MAPbI3は、形式的にPbI3-と表される骨格構造と、有機分子カチオンであるMA+からなる。ポーラロン形成過程のシミュレーションにより、PbI3-部分とMA+部分の双方について特徴的なダイナミクスが観察された。以上の結果は、LHPにおける電荷キャリアの性質について微視的理解を与えるものであり、今後の材料設計の指針を得るための基盤となりうる知見である。当初の研究計画では、大規模系でのシミュレーション実施に向けた各種準備に第1年度を充てるものとしていた。計算に用いた分割統治型密度汎関数強束縛法は経験的パラメーターに基づく近似計算手法であるため、計算に先立って系の性質をよく再現するパラメーターを決定する必要があり、主にこれを行う予定であった。また、その他各種の計算条件を決定するためのテストを実行することも予定していた。しかし、パラメーターの決定および各種テストが予定よりも早期に完了したため、当初の計画を前倒しし、実際に大規模系におけるポーラロン形成過程のシミュレーションを実施した。さらに結果の解析も行い、研究実績の概要に述べた通り、各部分における特徴的な構造ダイナミクスの観察およびその重要性の評価を行い、材料設計に資する知見が得られた。当初の研究計画を達成できたので、第2年度以降に行う予定であった内容(系の組成に対する依存性の解析)に向け、今回扱ったMAPbI3以外のLHPについても上記手法で取り扱うためのパラメーターの拡張に着手した。さらに、当初の研究計画を超えて電荷キャリアだけでなく励起子についても取り扱うことを視野に、非断熱遷移の取扱いに向けた計算プログラムの拡張に着手した。また、励起エネルギーを原子ごとに分割して評価する手法を開発・実装したので、励起子の空間的分布の解析への応用を試みている。以上から、研究計画に予定した事項については完了し、追加的な進捗と今後の見通しも得られていることから、研究は当初の計画以上に進展しているといえる。2018年度は、LHPにおけるポーラロン形成のメカニズムを解明する目的で、代表的な組成のLHP(MAPbI3)1種類をモデル系として選び、シミュレーションおよび解析を実施した。2019年度は、得られた知見を材料設計指針確立に活かすことを目的に、系の組成を変化させて同様なシミュレーション・解析を実施し、結果がどのように変化するかを体系的に比較する予定である。(L)HPは一般式ABX3で表され、Aとして1価カチオン、Bとして2価金属、Xとしてハロゲンが用いられる。本研究では、AとしてMAをはじめとする有機カチオンの他、実験的に用いられた実績のあるCs+およびRb+を考慮することを目指す。BとしてはPbとSnの2種類を、XとしてはCl、Br、Iの3種類をそれぞれ考慮することを目指す。現在、当該シミュレーションに必要なパラメーター構築に取り組んでいる。また、研究計画では予定していなかったが、励起子の緩和過程についても同様な分子動力学シミュレーションを実施することを新たに計画している。これには非断熱遷移の取扱が必要となるが、これに対応するプログラム拡張にはすでに着手しており、2019年度中の完成を見込んでいる。当該年度中に予備的な計算まで行い、その後の本格的なシミュレーションに向けて必要な準備を整える計画である。

計算対象のモデル系は最も代表的なLHPであるMAPbI3 (MA: CH3NH3)とした。系に正電荷または負電荷が存在する状況を再現するため、系全体の電荷を+1または-1としてシミュレーションを実施した。MAPbI3は、形式的にPbI3-と表される骨格構造と、有機分子カチオンであるMA+からなる。ポーラロン形成過程のシミュレーションにより、PbI3-部分とMA+部分の双方について特徴的なダイナミクスが観察された。以上の結果は、LHPにおける電荷キャリアの性質について微視的理解を与えるものであり、今後の材料設計の指針を得るための基盤となりうる知見である。当初の研究計画では、大規模系でのシミュレーション実施に向けた各種準備に第1年度を充てるものとしていた。計算に用いた分割統治型密度汎関数強束縛法は経験的パラメーターに基づく近似計算手法であるため、計算に先立って系の性質をよく再現するパラメーターを決定する必要があり、主にこれを行う予定であった。また、その他各種の計算条件を決定するためのテストを実行することも予定していた。しかし、パラメーターの決定および各種テストが予定よりも早期に完了したため、当初の計画を前倒しし、実際に大規模系におけるポーラロン形成過程のシミュレーションを実施した。さらに結果の解析も行い、研究実績の概要に述べた通り、各部分における特徴的な構造ダイナミクスの観察およびその重要性の評価を行い、材料設計に資する知見が得られた。当初の研究計画を達成できたので、第2年度以降に行う予定であった内容(系の組成に対する依存性の解析)に向け、今回扱ったMAPbI3以外のLHPについても上記手法で取り扱うためのパラメーターの拡張に着手した。さらに、当初の研究計画を超えて電荷キャリアだけでなく励起子についても取り扱うことを視野に、非断熱遷移の取扱いに向けた計算プログラムの拡張に着手した。また、励起エネルギーを原子ごとに分割して評価する手法を開発・実装したので、励起子の空間的分布の解析への応用を試みている。以上から、研究計画に予定した事項については完了し、追加的な進捗と今後の見通しも得られていることから、研究は当初の計画以上に進展しているといえる。2018年度は、LHPにおけるポーラロン形成のメカニズムを解明する目的で、代表的な組成のLHP(MAPbI3)1種類をモデル系として選び、シミュレーションおよび解析を実施した。2019年度は、得られた知見を材料設計指針確立に活かすことを目的に、系の組成を変化させて同様なシミュレーション・解析を実施し、結果がどのように変化するかを体系的に比較する予定である。(L)HPは一般式ABX3で表され、Aとして1価カチオン、Bとして2価金属、Xとしてハロゲンが用いられる。本研究では、AとしてMAをはじめとする有機カチオンの他、実験的に用いられた実績のあるCs+およびRb+を考慮することを目指す。BとしてはPbとSnの2種類を、XとしてはCl、Br、Iの3種類をそれぞれ考慮することを目指す。現在、当該シミュレーションに必要なパラメーター構築に取り組んでいる。
新生児の脳循環と体循環の経時的評価－脳自動調節能の考察－

近赤外線時間分解分光システム(NIR-TRS法)を用い、正期産正常新生児、早産低出生体重児の脳循環代謝指標の基準値(標準値)を設定した。さらに超低出生体重児(ELBW児)、子宮内胎児発育不全児(SGA児)、動脈管開存症(PDA)合併児、新生児仮死児での評価を行い、病的新生児における脳循環代謝指標の変化を検討し、臨床的有用性を考察した。NIR-TRS法により病的新生児の脳循環代謝指標を評価することは、病的新生児の脳循環を安定に保つことに貢献し、その結果、頭蓋内出血(IVH)や低酸素性虚血脳症(HIE)の併発の予防や早期診断に有用である可能性が示唆された。我々は、近赤外線分光装置(NIRS)と心エコーを用い、脳循環、体循環の経時的変化を計測し、脳自動調節能に関して検討を行うことを目的としている。H23年度には正期産新生児、早産児の脳組織血液量(CBV)の正常値を報告した。H24年度には、子宮内発育不全児(IUGR)、動脈管開存症(PDA)合併時、超低出生体重児が低血圧を認めたときなどの状況での脳循環の変化の検討を行い、学会で発表を行った。我々は、近赤外線分光装置(NIRS)と心エコーを用い、脳循環、体循環の経時的変化を計測し、新生児の脳自動調節能に関して検討を行うことを目的としている。研究開始後から、正期産新生児、早産児の脳組織血液量(CBV)、脳組織酸素飽和度(cSO2)の基準値を設定した。その後、子宮内発育不全児(IUGR)、動脈管開存症(PDA)を合併した児、超低出生体重児に関しての検討を行った。H25年度には、CBVとcSO2という指標に加え、新たにμという脳構造の複雑性を反映すると考えられている指標の検討を行った。さらに、新生児仮死を認めた児におけるCBVとcSO2の検討を行い、それらの指標が新生児の急性期脳循環代謝評価の有用な指標となる可能性があることを報告した。本研究は、近赤外線分光装置(near-infrared spectroscopy; NIRS)と心臓超音波断層装置(心エコー)を用い、新生児の生後早期の脳循環と体循環の関係を経時的に計測することで、新生児の"脳自動調節能"を検証し、頭蓋内出血(IVH)を予防するための管理指標を設定することを目的としている。本年度は、正常正期産新生児、早産児の脳循環の指標である脳血液量(CBV)、脳組織酸素飽和度(cSO2)、体循環の指標となる心拍出量、心機能の基準値を設定することを目標とした。さらに、子宮内発育不全児(IUGR)との比較検討を行った。これらの検討で得られた結果は、日本周産期新生児医学会、日本未熟児新生児学会、日本循環管理研究会、欧州小児科学会(ESPR)で発表した。当初の計画通り、正常新生児での正常値を報告し、その後、子宮内発育不全児(IUGR)、動脈管開存症(PDA)合併児、超低出生体重児などの病児での検討が行えた。当初の計画では、初年度の検討は正期産児、早産児(超早産児を含む)検討が目標であったが、子宮内発育不全児(IUGR)や低血圧を認めた児の結果も得ることができた。H25年度は、脳循環に大きな影響を及ぼすと考えられる重症新生児仮死児についての検討を行う予定である。また、H23年度、H24年度に国外および国内で発表を行ってきた結果を論文にする作業を行っている。今後は、目的に従い超早産児を中心とした低出生体重児の検討をさらに進めるとともに、病的新生児(動脈管開存症、新生児仮死)などを合併した検討を行っていく。また、現在までに得られた結果を論文として報告する。H25年度は、これまで学会発表を行ってきた内容を英語論文にするための英文校閲費として利用する予定。国際学会(アジアオセアニア周産期学会など)参加における参加費、旅費および論文作成の校閲費など。
地域特性の歴史的形成に関する基盤的研究

本プロジェクトでは、3年間にわたる研究期間の中で微調整を行いながらも、基本的に次の3つの枠組みを研究目的として掲げ、それぞれのテーマごとに研究組織を構成し、史料収集と研究活動を行った。(1)社会の基礎構造分析、(2)地主・小作関係の再検討、(3)特産地の歴史的形成過程の検討-榑木の生産と流通構造。まず(1)では、(1)御館-被官関係の再検討、(2)身分的周縁からみた地域社会、(3)飯田城下町の構造、の3点にわたり成果を得ることができた。(1)は、古島敏雄氏が研究対象とした大河原村前島家文書の地主経営史料を採集する一方、飯田市千代山中の中山和茂家文書、阿南町千木佐々木忠幸家、同町平久原照夫家、同町和合宮下金善家文書を調査・収集し、中世-近世移行期の兵農分離の身分論を視野に入れて御館-被官関係を再考察した。(2)は、飯田市立石斉藤芳男家文書、豊丘村河野通俊家文書、豊丘村歴史民俗資料館、喬木村宇佐美家文書をはじめ広く下伊那郡に散見する「簓」(説教者)の史料や、松尾村森本家文書、小木曽千恵子家文書などの「笠之者」に関する史料を収集することにより、百姓身分からは疎外された芸能者集団の存在を明らかにし、こうした身分的周縁を組み込んだ地域社会論を展望した。(3)は、城下町飯田の物流構造が、特定の商品目を取引売買できるか否かによって秩序づけられていたことを明らかにし、藩領域内の都市性の存立構造を検討した。(2)では、(1)小作慣行、(2)小農経営における小作農家の位置、という2つの観点から研究を行った。(1)は、近代伊那地方の地主小作関係の特徴として、「刈分小作」という小作慣行に注目し、史料の所在調査を行うとともに、その歴史的意義を考察した。但し現段階では、農商務省・農林省による大正元年および同10年の小作慣行調査で刈分小作慣行が行われている地域と指摘されている上伊那・下伊那地域では、刈分小作慣行に関わる史料を発見できなかった。しかし、従来の近代における小作慣行に関わる議論への問題点を見いだし、さらに小作慣行調査等に示されたデータから、刈分小作の刈分率の考察を行った。(2)は、日本の農家がもつ農業維持への強い指向性を解明するために、小農経営の中でも小作農経営の在り方を考察した。そのために、明治から大正期における飯田市嶋田の森本家の地主-小作関係を分析し、地主小作関係の継続性を明らかにする作業を進めた。(3)では、浪合村千葉家文書、大河原村前島家文書と千村代官所文書(大久保家文書)を収集し、榑木生産の労働組織の検討を進めているところである。

そのために、明治から大正期における飯田市嶋田の森本家の地主-小作関係を分析し、地主小作関係の継続性を明らかにする作業を進めた。(3)では、浪合村千葉家文書、大河原村前島家文書と千村代官所文書(大久保家文書)を収集し、榑木生産の労働組織の検討を進めているところである。本年度の活動は、研究目的である(1)社会の基礎構造分析-16-17世紀の在地社会の変化と、18-19世紀の社会構造分析、(2)物流と運輸機構の分析-城下町飯田の社会構造分析および中馬による物流の構造的把握、(3)特産地の歴史的形成過程の検討-榑木の集荷・販売組織の解明、のうち、(1)に中心的な比重を置き、大河原村前島家文書(飯田市立美術博物館所蔵)の閲覧、マイクロ撮影をおこなった。また、和合村宮下家文書(高森町宮下家所蔵)をはじめ、千代村中山家文書(飯田市地域史研究事業準備室所蔵写真版)や、虎岩村平沢家文書(飯田市立図書館所蔵)などの閲覧、写真撮影による史料収集をおこなった。また、研究目的(2)(3)にかかわる史料所在状況を把握するために、飯田市地域史研究事業準備室と長野県歴史館において調査活動をおこなった。また、下伊那郡と飯田市域で作成されている史料目録を調査し、そのリストを作成した結果、33団体が発行している、合計146冊の目録を入手し、すべての複製を作成した。この複製は、東京外国語大学にて保管し、今後の調査の手がかりとして用いることにしている。さらに2003年1月27日には、本年度の調査によって得た史料所在状況の把握をもとに、研究分担者による個別報告を行い、2002(平成15)年度の活動方針を相談した。その結果、(1)社会の基礎構造分析:御館-被官関係の再検討(吉田ゆり子)、高須藩大庄屋制の考察(志村洋)、近代の地主-小作関係(坂根嘉弘)、(2)物流と運輸機構の分析:通り町野原家の経営分析(谷本雅之)、飯田城下町の構造(吉田伸之)、(3)特産地の歴史的形成過程の検討:榑木の生産と流通構造(後藤雅知)を行う方向が示された。本年度の活動は、研究目的である(1)社会の基礎構造分析-16-17世紀の在地社会の変化と、18-19世紀の社会構造分析、(2)物流と運輸機構の分析-城下町飯田の社会構造分析および中馬による物流の構造的把握、(3)特産地の歴史的形成過程の検討-博木の集荷・販売組織の解明、のうち、(1)に中心的な比重を置き、大河原村前島家文書(飯田市立美術博物館所蔵)の閲覧、マイクロ撮影をおこなった。また、上伊那郡中川村歴史民俗資料館、松川町資料館などにおいて近代の「刈分小作」に関する史料調査を行い、京都大学所蔵の農家経済調査原票の閲覧、写真撮影による史料収集をおこなった。その他、千代村山中の中山和茂家文書の調査・整理作業を開始した。その結果、同家は12世紀に源頼朝に抗して落ち延びた藤原忠親を祖とする由緒を持ち、近世に入る際、開発領主であった同家が百姓身分となるに及んで家来を「被官」として抱えた「御館」家であること、またその後、被官の自立と他村からの来住百姓による民主的な村落へと変容していく過程をたどることのできる、下伊那地域に典型的な姿を明らかにすることができることが判明した。また、松尾村の森本家文書や小木曽知恵子家文書の写真撮影による史料収集、および飯田市歴史研究所所蔵飯田市域の近世文書写真版をコピーにて収集した結果、百姓身分から阻害された「簓」や「笠之者」という芸能者集団の存在が明らかになり、身分的周縁論として新たな知見を得ることができた。2003年8月と2004年3月には、本年度の調査によって得た史料所在状況の把握をもとに、研究分担者による個別報告を行い、2003(平成15)年度の活動方針を相談した。
水素添加による炭化水素燃料の乱流燃焼特性改善と二酸化炭素、窒素酸化物排出量の低減

近年,省エネルギー,自然環境の保護といった社会的要求の高まりを受け,内燃機関技術にもなんらかの対策が求められている.石油枯渇問題から様々な代替燃料が検討されているが,なかでもメタンは天然ガスの主成分として豊富な埋蔵量を誇り,また,自然エネルギー利用の観点から注目されているバイオガスの主成分でもあるため,その燃焼特性を理解することは応用上重要となっている.一方,高効率な内燃機関燃焼技術として,希薄燃焼技術が注目されており,実用化の段階にあるが,燃焼速度の低下や,希薄限界近傍での失火の問題など未だ解決すべき問題を含んでいる.これら希薄燃焼の問題解決に関して著者等は以前の研究で少量の水素添加が有効であることを報告している.本研究ではメタンを燃料として少量の水素添加を行い希薄燃焼により高効率かつ安定燃焼を実現するために,水素添加がメタン混合気の乱流燃焼特性に及ぼす影響を更に詳細に検討した.本研究ではまず,水素添加が乱流燃焼速度に及ぼす影響を調べ,同じ当量比,層流燃焼速度の混合気でも水素添加量に応じて乱流燃焼促進効果(同一乱れ強さによる乱流燃焼速度の増加量)が大きくなることが分かった.次に本研究では可燃限界近傍の希薄混合気を使用して,水素添加により希薄混合気の乱流燃焼時の消炎限界が拡大することを示した.さらに本研究では水素添加による乱流燃焼促進機構の解明を試み,同一乱れ強さに対する乱流燃焼速度の差異が,乱流火炎の局所火炎片がうける火炎伸張に対する応答性(マークステイン数)の違いによる局所燃焼速度の変化により説明できることを示した.近年,省エネルギー,自然環境の保護といった社会的要求の高まりを受け,内燃機関技術にもなんらかの対策が求められている.石油枯渇問題から様々な代替燃料が検討されているが,なかでもメタンは天然ガスの主成分として豊富な埋蔵量を誇り,また,自然エネルギー利用の観点から注目されているバイオガスの主成分でもあるため,その燃焼特性を理解することは応用上重要となっている.一方,高効率な内燃機関燃焼技術として,希薄燃焼技術が注目されており,実用化の段階にあるが,燃焼速度の低下や,希薄限界近傍での失火の問題など未だ解決すべき問題を含んでいる.これら希薄燃焼の問題解決に関して著者等は以前の研究で少量の水素添加が有効であることを報告している.本研究ではメタンを燃料として少量の水素添加を行い希薄燃焼により高効率かつ安定燃焼を実現するために,水素添加がメタン混合気の乱流燃焼特性に及ぼす影響を更に詳細に検討した.本研究ではまず,水素添加が乱流燃焼速度に及ぼす影響を調べ,同じ当量比,層流燃焼速度の混合気でも水素添加量に応じて乱流燃焼促進効果(同一乱れ強さによる乱流燃焼速度の増加量)が大きくなることが分かった.次に本研究では可燃限界近傍の希薄混合気を使用して,水素添加により希薄混合気の乱流燃焼時の消炎限界が拡大することを示した.さらに本研究では水素添加による乱流燃焼促進効果の定量化を試み,メタン混合気に対して水素添加が最も有効に作用する当量比を見積もった.その結果,メタン混合気への水素添加による乱流燃焼速度の増加効果は当量比0.60.7付近の希薄側で最大となり,本手法がメタンを燃料とする内燃機関の希薄燃焼技術に有効な手法であることが分かった.近年,省エネルギー,自然環境の保護といった社会的要求の高まりを受け,内燃機関技術にもなんらかの対策が求められている.石油枯渇問題から様々な代替燃料が検討されているが,なかでもメタンは天然ガスの主成分として豊富な埋蔵量を誇り,また,自然エネルギー利用の観点から注目されているバイオガスの主成分でもあるため,その燃焼特性を理解することは応用上重要となっている.一方,高効率な内燃機関燃焼技術として,希薄燃焼技術が注目されており,実用化の段階にあるが,燃焼速度の低下や,希薄限界近傍での失火の問題など未だ解決すべき問題を含んでいる.これら希薄燃焼の問題解決に関して著者等は以前の研究で少量の水素添加が有効であることを報告している.本研究ではメタンを燃料として少量の水素添加を行い希薄燃焼により高効率かつ安定燃焼を実現するために,水素添加がメタン混合気の乱流燃焼特性に及ぼす影響を更に詳細に検討した.本研究ではまず,水素添加が乱流燃焼速度に及ぼす影響を調べ,同じ当量比,層流燃焼速度の混合気でも水素添加量に応じて乱流燃焼促進効果(同一乱れ強さによる乱流燃焼速度の増加量)が大きくなることが分かった.次に本研究では可燃限界近傍の希薄混合気を使用して,水素添加により希薄混合気の乱流燃焼時の消炎限界が拡大することを示した.さらに本研究では水素添加による乱流燃焼促進機構の解明を試み,同一乱れ強さに対する乱流燃焼速度の差異が,乱流火炎の局所火炎片がうける火炎伸張に対する応答性(マークステイン数)の違いによる局所燃焼速度の変化により説明できることを示した.
AD/HDと自閉症の教育援助を目的とした注意機能の分析

本研究では,軽度発達障害の中でも特に注意機能にかかわる障害に焦点を当て,日本人児童生徒を対象に学級単位で集団実施が可能な注意機能検査バッテリーを作成し,その有効性を実証的に検討した.開発にあたり,予備検査を実施した.この予備検査の結果に基づき,検査バッテリーを構成する下位検査を確定し,それぞれの下位検査について材料とマニュアルを完成させた.本検査の特徴として以下の3点を挙げることができる.第1に,注意が複数の異なる機能から構成されているとする認知心理学的枠組みに立脚し,4種の下位検査によって,選択的注意,持続的注意,反応抑制,注意分割という異なる注意機能をそれぞれに査定可能である.第2の特徴として,生態学的妥当性の指向を指摘できる.検査に対する被検児の興味をより喚起するために,UFOに乗っていじわる星人となかよし星人がやってくるという架空の物語を設定した.検査バッテリー内の各下位検査は,いじわる星人をやっつけ,なかよし星人を助けるという課題要求になっている.第3に,学校教育場面での利用を考慮し,学級単位で集団実施が可能な点が挙げられる.生徒を対象に本検査を施行し,学年の経過に伴う注意機能の発達的推移を明らかにした.このデータに基づき,各注意指標について学年ごとの標準化を試みた.この標準化資料によって,当該学年の平均得点との比較という観点から,4種の異なる注意機能のそれぞれについて被検児の発達の度合いをアセスメントすることが可能となった.さらに,被検児の日常の行勲をもっともよく知る立場にある学級担任を対象に,注意にかかわる問題点の評定を依頼し,その評定得点と注意機能検査との関係を検討した.本研究の中で開発された検査は,児童・生徒を対象とした注意機能障害のスクリーニングのために今後有効に活用できることが期待される.医療(医学部附属病院および長野県立子ども病院)と教育(教育部)の連携の中で,この検査を用いた就学指導と援助サービスのための研究を現在継続して展開中である.本研究は,従来より臨床的鑑別が困難とされてきたAD/HD児と自閉症児を対象に,教育援助的観点から考案した検査を実施し,両児童群における注意メカニズムの相違を実証的に検討することを目的とした.今年度は,3つの研究プロジェクトを実施した.まず,作動記憶モデルに基づき,児童版集団式リーディングスパン検査とリスニングスパン検査を開発した.知能と読解力,聴解力を併せて検査し相関分析を試みた結果,リーディングスパン得点は読解力とIQに対し正の相関を示したのに対し,リスニングスパン得点は読解力と聴解力に正の相関を示したもののIQとの相関はなかった.次に,高機能自閉症もしくはアスペルガー症候群と診断された非精神遅滞就学児を対象にWISC-RとK-ABCを実施し,そのプロフィールを分析した.分析の結果,WISC-Rの言語性IQと動作性IQの差の現れ方,K-ABCにおける総合尺度標準得点の差の現れ方,いくつかの下位検査の評価点において相違を確認した.この結果に基づき,アスペルガー症候群と高機能自閉症の認知特性の違いを明らかにし,指導援助の方策を考察した.第3に,小学校1年から6年生までの児童を対象に,選択的注意,持続的注意,反応抑制,注意分割という4種の異なる注意機能を測定するための日本語版集団式注意機能検査を開発した.4検査から得られた6指標について発達的推移を検討したところ,いずれの指標においても学年の経過に伴い得点が上昇していることを確認した.学級担任による不注意評定との関係を分析した結果,低中学年では持続的注意が劣る児童が,高学年では選択的注意が劣る児童が,教師から注意に問題があると評定されやすいことを証明した.本研究では,軽度発達障害の中でも特に注意機能にかかわる障害に焦点を当て,日本人児童生徒を対象に学級単位で集団実施が可能な注意機能検査バッテリーを作成し,その有効性を実証的に検討した.開発にあたり,予備検査を実施した.この予備検査の結果に基づき,検査バッテリーを構成する下位検査を確定し,それぞれの下位検査について材料とマニュアルを完成させた.本検査の特徴として以下の3点を挙げることができる.第1に,注意が複数の異なる機能から構成されているとする認知心理学的枠組みに立脚し,4種の下位検査によって,選択的注意,持続的注意,反応抑制,注意分割という異なる注意機能をそれぞれに査定可能である.第2の特徴として,生態学的妥当性の指向を指摘できる.検査に対する被検児の興味をより喚起するために,UFOに乗っていじわる星人となかよし星人がやってくるという架空の物語を設定した.検査バッテリー内の各下位検査は,いじわる星人をやっつけ,なかよし星人を助けるという課題要求になっている.第3に,学校教育場面での利用を考慮し,学級単位で集団実施が可能な点が挙げられる.生徒を対象に本検査を施行し,学年の経過に伴う注意機能の発達的推移を明らかにした.このデータに基づき,各注意指標について学年ごとの標準化を試みた.この標準化資料によって,当該学年の平均得点との比較という観点から,4種の異なる注意機能のそれぞれについて被検児の発達の度合いをアセスメントすることが可能となった.さらに,被検児の日常の行勲をもっともよく知る立場にある学級担任を対象に,注意にかかわる問題点の評定を依頼し,その評定得点と注意機能検査との関係を検討した.本研究の中で開発された検査は,児童・生徒を対象とした注意機能障害のスクリーニングのために今後有効に活用できることが期待される.医療(医学部附属病院および長野県立子ども病院)と教育(教育部)の連携の中で,この検査を用いた就学指導と援助サービスのための研究を現在継続して展開中である.
数学的アプローチによる様々な流体物理現象の解明

様々な流体物理現象の数理的理解を飛躍させるために、乱流モデルといった近似化モデルを極力使わずに、Navier-Stokes方程式やEuler方程式そのものを使った数学的洞察を進めている。特に流体運動特有の非線形相互作用に着目している。そういった非線形相互作用は、乱流物理研究分野では「渦粘性による乱流変動の近似」が主流となっているが、数学サイドではその非線形相互作用を一切近似化することなく、あくまでノルム評価で対処するのが主流である。例えば、3次元乱流のエネルギーカスケードに対する研究において、フーリエ級数展開されたNavier-Stokes方程式の非線形項の三波相互作用に対する統計的洞察が進められている(例えばOhkitani-Kida Phs. Fluids, 1992)。一方で、数学サイドでは「Littlewood-Paley分解」を使った非線形項のノルム評価によって、その三波相互作用の数学的洞察が進められている。一見すると、全く別の研究のようにみえるが、扱っている対象は同じ「非線形相互作用」である。このような数学・物理二つの研究分野の「非線形相互作用に対する洞察方向の隔たり」が、本研究の主要な着目点である。まとめると、流体運動を記述するNavier-Stokes方程式やEuler方程式を一切簡略化することなく、物理分野でまだ見出されていない様々な流体現象の解明を(数学解析を軸に)目指している。Clay財団の未解決問題と密接に関連している「流体方程式の適切性」の研究に従事していた者が、流体物理現象の解明に挑むという着眼点は今までほとんどなく、独創的である。本研究で、zeroth lawと瞬間的な渦伸長が関係することを示すことができた(韓国のKIAS所属のIn-Jee Jeong氏との共同研究)。Zeroth lawとは、乱流が乱流であるためのcornerstoneの一つであり、特にOnsager予想の起源となっている。しかしながら、このzeroth law自体の数理的理解を目指す研究は今まで皆無であった。それが可能になったのは、Bourgain-Li(2015)やKiselev-Sverak(2014)等によるEuler方程式研究のbreakthroughが起きたからであろう。それら最新の数学解析手法を駆使することで、修正版のzeroth lawを満たすNavier-Stokes流(瞬間的な渦伸長を生成する流れ)を構成することが出来た。また、工学的な要請から、竜巻型流れの物理学的研究がある程度進んではいるが、それらはあくまで乱流モデルを用いたものが主であり、3次元Navier-Stokes方程式そのものを使った研究は皆無であった。そこで、Notsu-Hsu-Yoneda (JFM 2016)では、flatな滑りなし境界条件を考慮に入れた軸対称Navier-Stokes方程式を使って竜巻型流れの数値解析を進めており、回転軸がflatな境界に刺さっている付近で流体速度が上昇し、同時に渦度方向も乱れるという、今まで誰にも知られていなかった新しい流体現象が発見されている。そこで本研究では、微分幾何学的手法を使って、軸付近の渦度自体が、その流体速度及び渦度それ自体を不安定化させるという極めてspace-localなメカニズムがあることを解明した(U. of Pennsylvania所属のLeandro Lichtenfelz氏との共同研究)。実際のzeroth lawを満たすNavier-Stokes流を構成する為には、大規模数値計算によるNavier-Stokes乱流の最新研究結果:Goto-Saito-Kawahara(2017)を考慮に入れないといけないだろう、と予想している。現時点では、scale-locality、渦のspace-filling、そして、そのNS乱流の素過程を駆使することでKolmogorovの-5/3乗則を導出することができている。従って、そのような洞察に基づいて、実際のzeroth lawを満たすNavier-Stokes方程式の解を構成することが、今後の研究の推進方策となるだろう。竜巻型流れに関しては、今後はその回転軸自身が歪んでいる場合や境界が曲がっている場合などの3次元Navier-Stokes方程式の数値シミュレーションを進め、それらに対する微分幾何学的洞察を深めていく。上述のzeroth lawや竜巻型流れは、非線形性が卓越している典型的な流体運動である。ただ、そのどちらも「ノルム不等式における下からの評価」に準拠しており、長時間挙動の解明には適していないと思われる。そのような視点から、そういった非線形性が卓越した流れ(特にEuler流)の長時間挙動を、リーマン幾何の微分同相群のアイデアによって詳しく調べる。より具体的には、C^1に埋め込まれるソボレフ空間による微分同相群から生成される無限次元多様体がその洞察の出発点となる。その多様体上の測地線がEuler方程式の解となることが広く知られている(V. I. Arnold, 1966)。そして、その多様体の共役点のありかたを深く洞察することがカギとなるであろう(幾何学サイドでも、共役点のあり方を調べることは、多様体の大域的構造を調べる際に重要である)。このような解析手法も念頭に置くことが、今後の研究の推進方策となる。

そういった非線形相互作用は、乱流物理研究分野では「渦粘性による乱流変動の近似」が主流となっているが、数学サイドではその非線形相互作用を一切近似化することなく、あくまでノルム評価で対処するのが主流である。例えば、3次元乱流のエネルギーカスケードに対する研究において、フーリエ級数展開されたNavier-Stokes方程式の非線形項の三波相互作用に対する統計的洞察が進められている(例えばOhkitani-Kida Phs. Fluids, 1992)。一方で、数学サイドでは「Littlewood-Paley分解」を使った非線形項のノルム評価によって、その三波相互作用の数学的洞察が進められている。一見すると、全く別の研究のようにみえるが、扱っている対象は同じ「非線形相互作用」である。このような数学・物理二つの研究分野の「非線形相互作用に対する洞察方向の隔たり」が、本研究の主要な着目点である。まとめると、流体運動を記述するNavier-Stokes方程式やEuler方程式を一切簡略化することなく、物理分野でまだ見出されていない様々な流体現象の解明を(数学解析を軸に)目指している。Clay財団の未解決問題と密接に関連している「流体方程式の適切性」の研究に従事していた者が、流体物理現象の解明に挑むという着眼点は今までほとんどなく、独創的である。本研究で、zeroth lawと瞬間的な渦伸長が関係することを示すことができた(韓国のKIAS所属のIn-Jee Jeong氏との共同研究)。Zeroth lawとは、乱流が乱流であるためのcornerstoneの一つであり、特にOnsager予想の起源となっている。しかしながら、このzeroth law自体の数理的理解を目指す研究は今まで皆無であった。それが可能になったのは、Bourgain-Li(2015)やKiselev-Sverak(2014)等によるEuler方程式研究のbreakthroughが起きたからであろう。それら最新の数学解析手法を駆使することで、修正版のzeroth lawを満たすNavier-Stokes流(瞬間的な渦伸長を生成する流れ)を構成することが出来た。また、工学的な要請から、竜巻型流れの物理学的研究がある程度進んではいるが、それらはあくまで乱流モデルを用いたものが主であり、3次元Navier-Stokes方程式そのものを使った研究は皆無であった。そこで、Notsu-Hsu-Yoneda (JFM 2016)では、flatな滑りなし境界条件を考慮に入れた軸対称Navier-Stokes方程式を使って竜巻型流れの数値解析を進めており、回転軸がflatな境界に刺さっている付近で流体速度が上昇し、同時に渦度方向も乱れるという、今まで誰にも知られていなかった新しい流体現象が発見されている。そこで本研究では、微分幾何学的手法を使って、軸付近の渦度自体が、その流体速度及び渦度それ自体を不安定化させるという極めてspace-localなメカニズムがあることを解明した(U. of Pennsylvania所属のLeandro Lichtenfelz氏との共同研究)。実際のzeroth lawを満たすNavier-Stokes流を構成する為には、大規模数値計算によるNavier-Stokes乱流の最新研究
生物型自律システムに関する研究

生物には実世界の中を生き抜く能力とそれを支える知能が備わっている。従って、生物を研究し模倣することは実世界で働く知的機械を目指す上できわめて重要な知見を提供する。本研究では、この立場に立って生物の知能に洞察を加え、その発現のメカニズムを研究し、また、それを機械システムの知能と自律性として現実化してゆくための方法論を研究した。具体的には、本研究は、以下の3つのサブテーマについて進められいずれも所期の成果を得た。1.生物的に行動する自律機械ロボットのセンサに基づく反射行動と、目的地に向かう行動の融合をはかり、環境変化に対してロバストな目標達成行動の実現について研究を行った。2.昆虫規範型自律システム昆虫規範型ロボットのセンサに基づく反射行動の実現をはかった。3.学習・適応能力と自己進化性ならびに協調能力を有する自律システム群の研究サル型ロボットを例とした自己組織化・自己進化性に基づく学習・適応動作を具現化する実験を行った。また、複数台のロボットシステムに関し、自律性と協調性の関連について研究した。本研究は以下のサブテーマに分けて進められている。いずれも本研究は初年度であり研究のフェーズとしては準備段階であった。しかし、各テーマについて本年度から以下のとおりそれなりの研究成果をあげることができた。(1)油田信一:反射的、非数量的方法を用いた自律移動ロボットによる実験環境内の自律ナビゲーション行動の実現位置ベース走行と壁沿い走行を走行環境に応じて切り替えながら、センサ情報に基づいて移動ロボットの走行制御をするナビゲーションを実現した。(2)三浦宏文:昆虫規範型自立システムの研究雄カイコガの触角を用いてフェロモンに対するセンサを2種類作成し、それぞれの反応のスレッショルド及び寿命を測定した。広瀬茂男:生物的に行動する自立機械の研究斜面での走行として転倒安定性に着目し、重心の各移動方向に対して安定余裕が最大になる基準軌道の求め方を示した。さらに、移動方向を切り替える為の簡潔な歩容を提案した。福田敏男:学習・適応能力と自己進化性および協調能力を有する自立システムの研究テナガザルの形態に近い9リンク12自由度14アクチュエータを持つブラキエーション型移動ロボットBrachiatorIIIを制作し、基本行動の組み合わせに基づく制御法によって基礎実験を行った。(5)長田正:生物的振舞いを考慮したマルチエージェント型自律・協調ロボットシステムに関する研究接触情報と視覚情報のセンサ情報を利用し、複数台のロボットアームが明示的な通信なしに、同期のみを取りながら、斜面上の物体の押し上げ操作を協調的に行うための手法を提案した。各メンバーは本年度も原則として各々独立に分担テーマの研究を進めた以下にその概要を示す。(1)生物的に行動する自立機械の研究(油田)屋内を走行する自立移動ロボットが自分でドアを開閉し通り抜けること、また、ドアの開閉を含んで目的にまでの自律的なナビゲーションを実現した。(2)生物的に行動する自立機械の研究(広瀬)急斜面を走行するための脚の伸縮メカニズムと不整地歩行のための足先機構について開発試作と実験を行った。また、このような環境で作業や移動を行うために、ワイヤーで牽引しロボットの移動に伴いこれをウィンチで巻き上げる動作補助機構を開発した。(3)昆虫規範方自律システムの研究(三浦)昆虫センサについて研究を進め、実際の昆虫が有するセンサの出力の観察やこれを工学的に用いる方法を研究し、さらに、複眼のモデルに基づきセンサの開発を行った。(4)学習能力と自己進化性および協調能力を有する自律システム(福田)動物は多くの関接のアクチュエータを協調的に連動させスムースで的確な動作を実現している。これを機械の上に実現するため、階層型のアーキテクチャを用いて複数のコントローラが学習して一つのシステムを制御する手法を開発した。これを7リンクのブラキエーションロボットの制御に応用した。(5)学習能力と自己進化性および協調能力を有する自律システム(新井)本重点領域研究で広瀬により開発された4脚歩行ロボット2台が協調して長尺物体を運搬するというモデルを考え、2台の間の物体を介した暗黙的通信によってこの協調を実現するシステムを構築し実験を行った。本研究では、3年間にわたり「機械の知能は感覚と知能と密な結合によって発現される」という本重点領域の立場から生物の知能に洞察を加え、その発現メカニズムを明らかにし、それを機械システムの知能と自律性として現実化してゆくことを目的として、その方法論の研究を行ってきた。本研究は、以下の3つのサブテーマに分けて進められてきた。

本年度は最終年度であり、そさぞれほぼ所期の目的を達成することができた。1.生物的に行動する自律機械前年度までの研究成果として開発された移動ロボットを用い、ロボットのセンサに基づく反射的行動や、環境変化に対してロバストな目標達成行動の現実について研究を進め、これらの成果について公開のデモンストレーションを行った。2.昆虫規範型自律システム昆虫規範型ロボットのセンサに基づく反射行動の実現をはかった。また、複数のロボットに同一の環境で同時に行動させ、群としての性質を検討した。3.学習・適応能力と自己進化性ならびに協調能力を有する自律システムの群研究猿型ロボットを例に自己組織化・自己進化性に基づく学習・適応動作を具現化する実験を行った。また、複数台のロボットシステムに関し、自律性と協調性の関連について研究を行った。
インターネットを利用した在宅医療及び老齢者の排尿モニタリングに関する研究

一般病院で施行可能なインターネットを利用したテレビ会議システムを用いて、訪問看護ステーションを利用している在宅患者に対し遠隔医療を試みた。対象は天の橋立訪問看護ステーションを利用している在宅患者5名。方法は、訪問看護ステーションの看護婦がノート型パソコン(Mac PowerBook 1400cs/117)とCCDカメラ(Color QCAM)を在宅患者宅に持参し、テレビ会議システム(CU-SeeMe)をたちあげ、病院のコンピュータに接続する。この時点でお互いのコンピュータに患者と医師の動画映像が共に写しだされる。医師は写し出された2つの動画映像をみながら、音声やチャットによる対話を行うことにより診察を行い、必要事項を患者カルテに記載していく。結果は、この方法で試みた遠隔医療の施行回数は、在宅患者5名に対しのべ15回であり、技術的なトラブルはほとんどなかったが、時には途中でコンピュータがフリーズしたり、音声会話が聞き取りにくいこともあった。在宅患者と家族の意見、感想としては、医師とお互いの顔をみて話をすることで、一般の電話とは異なり病院での診察に近い臨場感がもて、安心できるとの意見が多く好評であった。訪問看護婦の意見、感想としては、コンピュータの操作として、インターネットによるテレビ会議システムをたちあげて病院医局に接続する手順がやや煩雑で、習熟するのに多少の時間を要した。したがって在宅患者の家人や介護人が操作するには、より簡単な操作システムが望ましいとの意見であった。医師の意見、感想としては、患者側の動画映像が微細な診察をするには十分鮮明とはいいがたく、画質の向上が強く望まれた。結論として、今回試みた遠隔医療は、組織的な環境をもたない一般地域病院で十分施行可能であり、今後の普及が期待された。ただし、今後の課題としては操作の簡便化、画質の向上が望まれた。1)ビデオカメラ設置による対象者の1週間の行動モニタリングおよび解析対象者としては独居老人を含む、病院への通院困難な個人と、老人ホーム、老人介護施設等に入所している複数の2つのグループを対象とした。対象者および対象施設への十分なインフォームドコンセントを行ったうえで、個人の部屋および施設にデジタルビデオおよび通信用コンピューターを設置し、昼夜24時間を通してインターネット回線により病院の医局のコンピュータに通信し、対象者の行動を医局モニターにREAL TIMEで描出し、同時に記憶することを試みた。その結果、現在のインターネットのシステムでは、大学など独自のインターネット網を持っている、特殊な2つの機関の間では可能であったが、病院と一般家庭を24時間以上の長時間モニターすることは、電話回線を独占すること、および莫大な情報メモリを必要とすることにより困難であることが判明した。そこで対象者の行動を一旦対象者宅に設置したコンピューターに記憶し、それを病院のコンピューターで解析したが、まだ対象者が少なく一定の傾向は認められたが、有意な知見は得られていない。2)インターネット通信を利用した在宅診療の実施通院困難な患者に対し、病院もしくは大学の医師と在宅の患者が、インターネットを通じてお互いの画像を見ながら直接会話をし、診察を行った。つまり遠隔操作による往診形式となる。お互いの画像や音声の通信は十分可能であったが、現時点では病院側はINS通信を使用しているが、患者側の回線が一般の電話回線を用いているため、映像と音声の通信に少し時間差が生じた。将来的には現存のテレビ会議方式のソフトの改善やインターネットの通信速度の高速化により、より異和感のない遠隔操作による在宅医療が実現すると予測される。

方法は、訪問看護ステーションの看護婦がノート型パソコン(Mac PowerBook 1400cs/117)とCCDカメラ(Color QCAM)を在宅患者宅に持参し、テレビ会議システム(CU-SeeMe)をたちあげ、病院のコンピュータに接続する。この時点でお互いのコンピュータに患者と医師の動画映像が共に写しだされる。医師は写し出された2つの動画映像をみながら、音声やチャットによる対話を行うことにより診察を行い、必要事項を患者カルテに記載していく。結果は、この方法で試みた遠隔医療の施行回数は、在宅患者5名に対しのべ15回であり、技術的なトラブルはほとんどなかったが、時には途中でコンピュータがフリーズしたり、音声会話が聞き取りにくいこともあった。在宅患者と家族の意見、感想としては、医師とお互いの顔をみて話をすることで、一般の電話とは異なり病院での診察に近い臨場感がもて、安心できるとの意見が多く好評であった。訪問看護婦の意見、感想としては、コンピュータの操作として、インターネットによるテレビ会議システムをたちあげて病院医局に接続する手順がやや煩雑で、習熟するのに多少の時間を要した。したがって在宅患者の家人や介護人が操作するには、より簡単な操作システムが望ましいとの意見であった。医師の意見、感想としては、患者側の動画映像が微細な診察をするには十分鮮明とはいいがたく、画質の向上が強く望まれた。結論として、今回試みた遠隔医療は、組織的な環境をもたない一般地域病院で十分施行可能であり、今後の普及が期待された。ただし、今後の課題としては操作の簡便化、画質の向上が望まれた。