hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多成分複合反応剤を用いる不斉反応の開拓

本研究により以下の成果を上げることが出来た。1)リチウムアミド存在下、キラル補助基を有する酢酸エステルのリチウムエノラートのN-PMPイミンへの付加反応によって生じるジアニオンを酸化すると抗腫瘍天然物タキソールの側鎖に変換可能なα-ヒドロキシ-β-アミノエステルが高収率、高立体選択的に得られた。2)キラル配位子制御によるアリールリチウムの共役付加を契機とするタンデム型不斉共役付加-分子内マイケル型閉環反応により得られた環化体から(-)-1-deoxylycorineを形式全合成した。3)キラルアミドモノホスフィン配位子-ロジウム触媒を用いるラセミ5-置換及び6-置換シクロヘキセノンに対するアリールホウ素の付加反応を行うと3,5-もしくは3,6-トランスおよびシス置換シクロヘキサノンがいずれも高いエナンチオ選択性で得られた。5-トリメチルシリルシクロヘキセノンに対する付加反応を行い塩化銅で処理すると対応する5-アリールシクロヘキセノンが高収率、高エナンチオ選択的に得られた。また3,6-トランスおよびシス置換シクロヘキサノンの混合物を塩基で処理すると3,6-トランス置換シクロヘキサノンが高収率、高選択的に得られた。4)キラルアミノアルコール配位子制御によるジンクアセチリドのニトロオレフィン、およびアルデヒドに対する不斉付加を開発した。5)キラルオキサゾリン配位子制御による触媒的不斉分子内ヒドロアミノ化反応を開発した。6)キラルアミドホスファン配位子制御によるジアルキル亜鉛のニトロオレフィンに対する触媒的不斉付加を開発した。7)キラルジエーテル配位子制御によるタンデムMichael-アルキル化反応を鍵工程とする(+)-halichlorineの形式全合成を達成した。本研究では、リチウムエノラートや有機リチウム、有機マグネシウム等の古典的反応剤の不反応への組み込み手法の確立を目的として、より一層の活性化を中心概念とする多成分複合応剤を創製し、幅広い一般性、高選択性、安全性、短時間反応を骨子とする21世紀型不斉反応の開拓に挑戦する。本研究により本年度は以下の成果を上げることが出来た。1)酢酸エステルのリチウムエノラートのキラル補助基を有するN-PMPイミンへの付加反応を検討した。その結果、一当量のリチウムアミドを添加して反応を行うと付加体が高収率、高選択的に得られるものの、リチウムアミドを添加しないと反応は進行しないことが判明した。リチウムエノラートがイミンへ付加して生じる不安定中間体が過剰量のリチウムアミドによりジアニオンへ変換されることが反応進行の鍵となることが重水素化実験から明らかとなった。2)キラル配位子制御によるα-シリル酢酸エステルエノラートのα,β-不飽和ケトンへの不斉共役付加反応を検討した。その結果、エステルエノラート、リチウムアミド、キラルジエーテル配位子からなる三成分複合反応剤を形成させると、良好な収率、およびエナンチオ選択性で共役付加体を得られることがわかった。3)キラル配位子制御によるアリールリチウムの共役付加を契機とする、タンデム型不斉共役付加-分子内マイケル型不斉閉環反応を検討した。その結果、三つの不斉点を挙に制御した環化体が高収率、高エナンチオ選択的に得られた。この環化体はCurtius転位反応によって、生理活性アルカロイド(-)-lycorineの合成中間体アミンへと良好な収率で変換することができた。4)キラルアミドモノホスフィン配位子-ロジウム触媒を用いるアリールホウ素反応剤のイミンへの付加反応を検討した。キラルアミドモノホスフィンの構造修飾を行い、高収率、高エナンチオ選択的反応の実現に成功した。

本研究では、リチウムエノラートや有機リチウム、有機マグネシウム等の古典的反応剤の不斉反応への組み込み手法の確立を目的として、より一層の活性化を中心概念とする多成分複合反応剤を創製し、幅広い一般性、高選択性、安全性、短時間反応を骨子とする21世紀型不斉反応の開拓に挑戦する。本研究により本年度は以下の成果を上げることが出来た。1)一当量のリチウムアミド存在下、キラル補助基を有する酢酸エステルのリチウムエノラートのN-PMPイミンへの付加反応によって生じるジアニオンの酸化反応によるα-ヒドロキシ-β-アミノエステル合成を検討した。その結果、抗腫瘍天然物タキソールの側鎖に変換可能なα-ヒドロキシ-β-アミノエステルを高収率、高選択的に得ることに成功した。2)キラル配位子制御によるアリールリチウムの共役付加を契機とする、タンデム型不斉共役付加-分子内マイケル型不斉閉環反応を検討した。その結果、三つの不斉点を一挙に制御した環化体が高収率、高エナンチオ選択的に得られた。この環化体はCurtius転位反応と続く環化反応によって、生理活性アルカロイド(-)-lycorineの合成中間体五環性アミドへと良好な収率で変換することができた。3)キラルアミドモノホスフィン配位子-ロジウム触媒を用いるアリールホウ素反応剤の付加反応を用いるラセミ5-置換シクロヘキセノンの速度論的分割を検討した。反応は高い反応剤支配で進行し、3,5-トランスおよびシス置換シクロヘキサノンがいずれも高いエナンチオ選択性で得られた。そこで、5-トリメチルシリルシクロヘキセノンに対するアリールホウ素反応剤の付加反応を行い、引き続き得られた3,5-トランスおよびシス置換シクロヘキサノンを塩化銅で処理し、対応する5-アリールシクロヘキセノンを高収率、高エナンチオ選択的に合成することに成功した。1キラル配位子制御によるアリールリチウムの共役付加を契機とする、タンデム型不斉共役付加-分子内マイケル型不斉閉環反応を検討した。この五環性アミドから(-)-1-deoxylycorineの形式全合成を達成した。2キラルアミドモノホスフィン配位子-ロジウム触媒を用いるアリールホウ素反応剤の付加反応を用いるラセミ6-置換シクロヘキセノンの速度論的分割を検討した。反応は高い反応剤支配で進行し、3,6-トランスおよびシス置換シクロヘキサノンがいずれも高いエナンチオ選択性で得られた。
連続波拡散反射型光CTの実験的研究

代表的な医用近赤外光機器として頭部に装着して観測されるヘモグロビン循環情報から大脳皮質の賦活を観測するものがあるが、現在は2次元的なトポグラムしか得られず深さ方向の分解能がないために皮膚循環の影響を回避できない。本研究では深さ分解能を有する3次元画像化装置の実現可能性を実験的に示すことを目標とした。体表に光源、検出器を2次元配列する計測モデルについて吸収係数変化の3次元再構成をMP一般逆行列に基づいて行う。まずシミュレーションによる詳細な研究を行った。空間分解能、再構成画像ノイズの正則化パラメータ依存性、深さ依存性を明らかにし、さらに空間分解能と画像ノイズとの取引関係がvoxel sizeに依存しないことを明らかにした。最大の問題は再構成感度が強い深さ依存性をもち、深部の標的信号が表面付近の不要信号でマスクされることであったが、これについて深さ適応型voxelizationと深さ適応型正則化を考案し、いずれも有効であることをシミュレーションで確認した。総合して、空間分解能、再構成画像ノイズ、再構成範囲、再構成感度の空間的一様性などの性能指標相互の取引関係が明らかになり、要求される仕様に応じて最良の光源-検出器配置、再構成範囲の決定、性能限界の予測が可能になった。一方、市販の光トポグラフィ装置を改造して、受光信号及び光源変調信号を取得し、オフラインで信号処理を行う系について、ファントム実験で基本的性能を確認した。以上の理論、実験両面からの検討をもとに、皮膚循環の影響を最小化した実用的な大脳皮質活動画像化装置の設計指針が得られた。現有の光トポグラフィの光源-検出器系で頭皮表面から10mmの深さに想定した大脳皮質4cm×4cmの再構成面において空間分解能1cm程度の再構成画像を皮膚循環による不要信号を20dB程度抑圧して実現するシステムを設計し基礎ファントム実験を行った。近赤外光機器の代表的な実用機器の一つに、頭部に装着して大脳皮質の賦活による血中ヘモグロビンの酸化還元状態などを観測するものがあるが、これによって得られる情報は2次元的なトポグラムに過ぎず深さ方向の分解能がないために皮膚血流とその奥にある目的の組織の血流とを区別することはできない。本研究ではこの点に注目し、体表に2次元的に光源、検出器を配列させ拡散反射光を計測し、深さ方向にも分解能を有する循環機能情報を毎秒数フレーム程度で画像化して提供する装置の実現可能性を実験的に示すことを目標とする。そこで、本年はまず実験的研究の足がかりとして拡散反射型光CTの理論的研究を行った。逆問題を単純正則化Moore-Penrose一般逆行列で定式化した本手法では空間分解能と再構成画像ノイズとの折り合いを考慮して適切な正則化パラメータを選択することが重要である。そこでシミュレーションを行い、空間分解能と再構成画像ノイズを定義した。解析の結果、空間分解能と再構成画像ノイズのそれぞれにおける深さ依存性と正則化パラメータへの依存性を確認した。つまり深くなるほど、正則化されるほど空間分解能は悪くなり、再構成画像ノイズは小さくなると考えられる。この空間分解能と再構成画像ノイズとの折り合いをまとめることで、3次元再構成の性能を示した。さらに再構成範囲が一定であれば、拡散反射型光CTにおける本質的な性能は分割数によらず測定系によって決まることを確認した。以上のシミュレーション結果から、与えられたS/Nで得られる空間分解能が決まり、それを満足するように再構成範囲を分割することによって無駄な計算を省くことができる。

このように実際の拡散反射型光CTを設計する際には、現在までの理論的研究で得られた3次元再構成の性能の評価指標が非常に重要な役割を担う。今後は現在までの理論的研究で得られた3次元再構成の性能の評価指標を基に、実験的研究を行う計画である。近赤外光機器の代表的な実用機器の一つに、頭部に装着して大脳皮質の賦活による血中ヘモグロビンの酸化還元状態などを観測するものがあるが、これによって得られる情報は2次元的なトポグラムに過ぎず深さ方向の分解能がないために皮膚血流とその奥にある目的の組織の血流とを区別することはできない。本研究では体表に2次元的に光源検出器を配列させ拡散反射光を計測し、深さ分解能を有する循環機能情報を毎秒数フレーム程度で画像化する装置の実現可能性を実験的に示すことを目標とする。本研究では逆問題を正則化Moore-Penrose一般逆行列で定式化しており、前年度までに基本的システムの構築と再構成の性能評価方法について提案した[Phys.Med.Biol.]。さらに、光源検出器系によって決まる本質的な空間分解能と再構成画像ノイズとのtrade-offを解析した[OSA Biomedical Topical Meetings and Tabletop Exhibit, April(2004),日本ME学会]。実際の計測を考慮して、同時に表層付近と深部に吸収係数の変化がある場合を想定すると、均一画素且つ単純正則化による再構成では目的の深部の再構成信号は媒質表面付近の再構成信号に埋もれてしまう。この再構成信号感度の深さ依存性はMP一般逆行列が最小ノルムとなる解を与えるためであり、均一画素による再構成では測定感度がそのまま再構成信号感度となる。そこで水平方向の画素サイズを深さに伴い広げることで再構成信号感度を均一化して、異なる深さの信号を同時に検出する手法を提案し、その実効性をシミュレーションにより証明した[Second Asian and Pacific Rim Symposium on Biophotonics, December(2004)]。さらに、本年度本補助金によって購入した日立メディコ社製トポグラフィ装置を一部改造して、一組の光源検出器による感度分布を調べ、トポグラフィにおいて測定点と考えられている光源検出器の中間点よりも光源直下での感度が強いことを確認した。一方、有機溶媒、色素、ポリスチレン粒子を用いて、屈折率、吸収係数、散乱係数を任意に制御したファントムを製作できることを実験的に確かめた。最終年度では、上記トポグラフィ装置を改造して、上述のファントムについてデータを取得し、提案した3次元再構成を実験的に示すことができると考えている。代表的な医用近赤外光機器として頭部に装着して観測されるヘモグロビン循環情報から大脳皮質の賦活を観測するものがあるが、現在は2次元的なトポグラムしか得られず深さ方向の分解能がないために皮膚循環の影響を回避できない。本研究では現在の商用機とほぼ同じ光源・検出器系で、深さ分解能を有する循環機能情報を毎秒数フレーム程度で画像化する装置の実現可能性を実験的に示すことを目標とする。体表に光源、検出器を2次元配列する計測モデルについてMP一般逆行列による吸収係数変化3次元再構成の研究をすすめてきたが、本年度はまず懸案であった再構成感度の深さ依存性を解決する手法として深さ適応型正則化を考案し、その有効性をシミュレーションで確認した。
茎頂由来の根毛形成に必須な物質の単離と根毛形成制御における役割解析

レタス芽生えを低pHで培養すると根毛形成が誘導される。この際、苗条の生長点部分から供給されると推測される、既知植物ホルモン以外の物質の存在が根毛形成に必須であることが明らかとなった。本研究においてはこの物質の単離精製を試みた。まず、目的物質を抽出する材料、抽出法、生物検定用小容量容器を検討し、培養1ヶ月の生長した個体を抽出材料とすることとし、抽出方法としてはアセトン抽出を用いることとした。培養容器としては内容量45mlのアクリル容器を作成し、用いることとした。目的物質は、熱に安定であることが判った。水-酢酸エチルによる溶媒分画では、活性は大部分水画分に来た。この水画分をC_18プレカラムで部分精製すると、pH6の水に溶解した場合は、プレカラムに吸着せず、pH3の水に溶解した場合はカラムに吸着し、20%アセトニトリルで抽出された。この結果は、目的物質は弱い有機酸であるこことを示している。そこで、イオン交換プレカラムで部分精製すると、活性は酸性画分に回収された。この画分をC_18逆相HPLCにて分画すると、アセトニトリル濃度18.5-21.5%に在るピークに活性が見られた。(1)抽出材料の検討。芽生えでは試料の絶対量が不足するので、有る程度生育した固体に根毛形成誘導活性が存在するか確認した。その結果、1ヶ月間生育した個体においても、生重量換算で芽生えの1/3程度の活性が認められたので、有る程度生育させて個体を出発材料として用いることとした。(2)抽出方法の検討。アセトンを用いた抽出法を試みたところ、水抽出法の30倍程度の活性が得られたので、今後はアセトン抽出を用いることとした。(3)培養容器の改良。アクリルパイプを切断し、底にアクリル板を張ることで任意の深さの培養容器を作ることができる。この方法で幾つかの大きさの容器を作成し、根毛形成に関する生理反応を再現できる、最小容量の容器を検討した。その結果、培地容量約45mlと従来の1/7の容量で生物検定可能になった。(4)活性物質の単離生成。アセトン抽出物の酢酸エチル-水による溶媒分画を試みたところ、活性は大部分水画分に分配された。現在水画分をHPLCにより精製する条件を検討している。レタス苗条中の根毛形成に必須な物質(以降X物質)を、培養3日目の幼植物から集めるのは量的に困難であるので、生育日数が経ち大きくなった苗条からの抽出を試みた。その結果、培養30日を経過した個体からも、単位生重量当たりでは幼植物の1/3程度の含有量であるが、1個体当たりの生重量が3000倍程有るため、容易に充分な量を単離することが可能であることが判った。次に、抽出条件を検討した。従来水抽出を行っていたが、アセトンによる抽出で水の30倍ほど効率的に抽出できた。抽出物の熱安定性を調べた結果、100°C10分では活性の低下は見られなかった。上記アセトン抽出物をC18Sep-pacカラムにかけると、pH3の酸性条件下では20%アセトニトリル画分に、pH6では100%水画分に活性が出てきた。これらの結果から、活性物質は熱に安定な有機酸構造を持つことが推測された。Sep-pacカラムで部分精製した抽出物を塩酸酸性条件下でC18逆相カラムにロードし、アセトニトリルによる濃度勾配をかけて分離溶出した。全体を5画分に分けた所、2番目のアセトニトリル14-22%の画分に活性が存在した。この画分をもう一度C18カラムにかけ、再度アセトニトリルで分離溶出したところ、アセトニトリル18.5-21.5%の部分に活性が存在した。このピークに含まれる活性物質をLC-MSとNMRにより同定したところ、クロロゲン酸の可能性が高かった。

そこで、市販のクロロゲン酸を用いて、根毛誘導活性を調べたところ、苗条部除去芽生えをpH4で培養した場合は10^<-5>Mで充分な根毛形成誘導効果が見られた。この結果は、クロロゲン酸は根毛形成に必須な物質で、クロロゲン酸の存在が根毛形成の必要条件の1つであることを示している。さらに、無傷の芽生えをpH6で培養し、そこにクロロゲン酸を投与したところ、やはり10^<-5>Mで顕著な根毛形成誘導効果が認められた。この、本来根毛形成が起こらないpH6培地中の無傷芽生えにおいてクロロゲン酸が根毛形成を誘導できたと言う結果は、低pHにおける根毛形成誘導そのものにクロロゲン酸が関与しており、クロロゲン酸の存在は十分条件でもあることを示している。クロロゲン酸は一時花成誘導効果があるのではと注目されていたが、現在この考えは否定されており、ポリフェノールとしての抗酸化効果のみが知られている状態であった。本研究により、クロロゲン酸は単なるバイプロダクトとして植物体中に存在しているわけでなく、根毛形成において植物ホルモンのように調節機能を発揮していることが初めて明らかにされた。
個体レベルの遺伝解析に基づく草原性絶滅危惧植物の保全遺伝学的研究

阿蘇山系に生育する絶滅危惧植物ハナシノブについてマイクロサテライト遺伝子座のデータと近似ベイズ法を用いて集団動態を推定した。2011年の成果によって、ハナシノブの埋土種子から再生した集団を含む残存集団は3つの遺伝子プールに分けられることがわかっていたが、近似ベイズ法によってこれら3つの遺伝子プールは過去十数世代というごく最近に分化したことが明らかになった。ハナシノブの個体の寿命を考慮すると、現在のハナシノブの遺伝構造は過去100年の草原の分断化と関連している可能性が高い。2011年までの成果によって、阿蘇山系に生育しているマツモトセンノウ、ヒゴタイ、オグラセンノウについて、最近の草原の分断化によって遺伝的分化が引き起こされている可能性が示唆されており、草原の分断・縮小は阿蘇山系の絶滅危惧植物の遺伝子流動を低下させている可能性がある。2009年にハナシノブの生育地において樹林伐採による草原再生を行い、2012年までの4年間、植生とハナシノブの個体数のモニタリングを行った。樹林の伐採によって植生の種組成が大きく変化し、草原性の植物の定着が確認された。風散布植物の優占度が伐採後に急速に増加したが、重力散布植物の優占度は増加しなかった。これらのことから、重力散布の草原性植物も含む種多様性の高い草原植生の再生には時間がかかることが示唆された。一方、ハナシノブの個体数は樹林の伐採によってほとんど増加しなかった。伐採前に生育していた株は種子生産を行っていたが、遺伝子型の解析から、実生による個体の加入がほとんどないことが明らかになった。試験地に生育するサクラソウについては急速な株数の増加が確認されたが、これらの多くはクローン成長である可能性が高い。これらの成果は保全生態学の基礎として重要なだけでなく、実際の保全の現場でも応用できるものであると考えている。多くの草原性絶滅危惧植物が集中して生育するホットスポットである阿蘇山系において、複数種の絶滅危惧植物(ハナシノブ、マツモトセンノウ、オグラセンノウ、ヒゴタイ、ツクシクガイソウ、ヒメユリ、タマボウキ)を対象に、保全生態・遺伝学的調査を行った。今年度はオグラセンノウとツクシクガイソウのマイクロサテライトマーカーの開発と遺伝子型の決定を行い、ハナシノブとマツモトセンノウの繁殖生態の調査を行った。対象種の生育地のうちアクセスが可能な場所において生育状況を調査し、遺伝解析用サンプルを採取した。オグラセンノウの遺伝子型に基づき集団の遺伝的多様性と遺伝構造を評価したところ、集団サイズに関わらず、すべての集団で遺伝的多様性は高かった。一方、生育地の分断化や縮小により集団間の遺伝子流動が減少し、遺伝的分化が進みつつある可能性が考えられた。ツクシクガイソウについては、多くのサンプルが同一の遺伝子型を示し、無性生殖を中心に集団を維持している可能性が考えられた。また、ハナシノブとマツモトセンノウの繁殖生態を調査した。ハナシノブでは、マルハナバチ類の訪花頻度が結実を制限していることが明らかになった。マツモトセンノウでは、管理放棄された草原やスギ植林地で結果率が低かったが、半自然草原であっても虫害が多い集団では結果率が低かった。両種ともに、ほぼすべての集団で花粉制限が検出され、送粉者による花粉の輸送が不足している可能性が示唆された。草原性絶滅危惧植物が集中して生育するホットスポットである阿蘇山系において、絶滅危惧植物ハナシノブ、マツモトセンノウ、オグラセンノウ、ヒゴタイ、タマボウキについて遺伝的特性を評価した。マツモトセンノウ、オグラセンノウ、ヒゴタイについては草原の減少・分断化に伴って遺伝的浮動の影響が大きくなり遺伝的分化が進みつつあることが明らかになった。ハナシノブについては埋土種子から再生した集団の遺伝的特性を評価し、埋土種子から再生した集団は遺伝的多様性の復元に大きく貢献することが明らかになった。タマボウキについては新しく発見した自生地のすべての個体の位置情報・繁殖状況を記録し、近縁種で開発されたEST-SSRマーカーが転用可能であることを確認した。また、保全遺伝学的研究のベースとなるマイクロサテライトマーカーの的開発法の改良を行った。ハナシノブとマツモトセンノウについては遺伝的多様性や遺伝構造のバックグラウンドとなる繁殖生態特性の評価を行った。ハナシノブに関してはマルハナバチ類が重要な送粉者であることを明らかにした。マツモトセンノウについては年によって昆虫の訪花頻度や結実率の変異が大きいため送粉者を特性するのは難しいが、アゲハチョウ類が重要な送粉者である可能性が高い。両種とも、植林や管理放棄などの土地利用を改変した場所で訪花頻度・結実率が低くかった。管理放棄され藪化が進んだ草原で管理を再開し、草原性植物の動態を評価した。植生調査の結果、伐採後2年目で草原性植物の種数・バイオマスは増加傾向であった。絶滅危惧植物サクラソウは個体数が増加したものの、ハナシノブは伐採前後で個体数に違いはなかった。これらの結果は、絶滅危惧植物によっては草原再生の効果が低い場合がある可能性を示している。阿蘇山系に生育する絶滅危惧植物

ハナシノブについてマイクロサテライト遺伝子座のデータと近似ベイズ法を用いて集団動態を推定した。2011年の成果によって、ハナシノブの埋土種子から再生した集団を含む残存集団は3つの遺伝子プールに分けられることがわかっていたが、近似ベイズ法によってこれら3つの遺伝子プールは過去十数世代というごく最近に分化したことが明らかになった。ハナシノブの個体の寿命を考慮すると、現在のハナシノブの遺伝構造は過去100年の草原の分断化と関連している可能性が高い。2011年までの成果によって、阿蘇山系に生育しているマツモトセンノウ、ヒゴタイ、オグラセンノウについて、最近の草原の分断化によって遺伝的分化が引き起こされている可能性が示唆されており、草原の分断・縮小は阿蘇山系の絶滅危惧植物の遺伝子流動を低下させている可能性がある。2009年にハナシノブの生育地において樹林伐採による草原再生を行い、2012年までの4年間、植生とハナシノブの個体数のモニタリングを行った。樹林の伐採によって植生の種組成が大きく変化し、草原性の植物の定着が確認された。風散布植物の優占度が伐採後に急速に増加したが、重力散布植物の優占度は増加しなかった。これらのことから、重力散布の草原性植物も含む種多様性の高い草原植生の再生には時間がかかることが示唆された。一方、ハナシノブの個体数は樹林の伐採によってほとんど増加しなかった。伐採前に生育していた株は種子生産を行っていたが、遺伝子型の解析から、実生による個体の加入がほとんどないことが明らかになった。試験地に生育するサクラソウについては急速な株数の増加が確認されたが、これらの多くはクローン成長である可能性が高い。これらの成果は保全生態学の基礎として重要なだけでなく、実際の保全の現場でも応用できるものであると考えている。交付申請書に記載した阿蘇山系の絶滅危惧植物の遺伝的特性の解明・生態特性の解明・草原再生試験による再生効果の検証について順調に進めることができた。一部、ハナシノブ属の系統解析については実施できなかったが、その代わりのなる埋土種子再生集団の遺伝的特性評価を行うことができた。遺伝的特性・生態特性の野外調査および遺伝解析はおおむね終了したので、今後は残りの遺伝解析を完了し、成果の取りまとめと論文執筆を中心に行う。草原再生試験については野外調査が残っているため野外調査を中心に進める。
迅速成型法を応用したCAD/CAM義歯製作システムの構築

3次元計測装置、CAD用コンピュータソフトウェア、3次元迅速成形装置を使用して、作業模型から歯肉に近似したピンク色のレジンと人工歯に近似した白色レジンを組み合わせた総義歯のCAD/CAM製作が行えるようにした。さらに、オリジナルで開発したオブジェクト間力覚感知ソフトウェアを使用することで、実際の技工操作と同様に、力感を感じながら人工歯排列・歯肉形成を行うことができるようになった。また、金属床を含む部分床義歯のCADならびに鋳型のCAMが可能となった。歯冠修復分野における歯科用CAD/CAMシステムの発展・普及はめざましいものがあり、ジルコニアなどの新しい材料によるシナジー効果もあり、その製作工程は革新的に効率化された。一方、有床義歯の製作は従来の手作業での製作が主体であり、一部機械化が行われてはいるがCAD/CAM化とはいえない。新たな発想に基づくCAD/CAM自動製作プロセスが実現された場合は歯科界におけるインパクトは極めて大きい。そこで本研究では有床義歯CAD/CAMシステムの開発を目指している。そこでまず、総義歯用の作業模型を3次元計測装置(REXSCAN)でコンピュータ上にとりこんだあと、CAD用コンピュータソフトウェア(FreeForm)上で基礎床および個人トレーのデザインを行った。さらに迅速成形装置(EDEN)で基礎床および個人トレーを製作した。基礎床、個人トレーともにCAD/CAM製作することで、厚みや間隙を任意に調節できる上に、製作者がレジンモノマーに触れる機会を軽減することができた。また、既存の人工歯の形状を3次元計測装置でコンピュータ上にとりこみ、オリジナルで開発したオブジェクト間力覚感知ソフトウェアを使用することで、実際の技工操作と同様に、力感を感じながら人工歯排列・歯肉形成を行うことができ、簡単な症例であれば総義歯のCADができるようになった。さらに、歯肉に近似したピンク色の迅速成型用レジンと、人工歯に近似した白色の迅速成形用レジンを組み合わせた義歯の製作も行った。昨年度はレジン床総義歯のCAD/CAM製作を行った。本年度の成果は以下の通りである。1.迅速成型装置で使用できる5種類の樹脂の物性を調査した。その結果、吸水条件下では、すべての材料で引っ張り強さ、硬さ(Hv)が低下した。しかし、既存の加熱重合床用レジンに近い物性を示す材料もあった。2.金属床全部床義歯を製作した。まず、メタルプレート部分の設計(CAD)を行い、その鋳型を迅速成型法により樹脂で製作し、ロストワックス法に準じた製作法でコバルトクロム製のメタルプレートを製作した。またメタルプレートのCADデータに加えて、レジン床部分および人工歯部分の設計をCAD上で行った。3.人工歯形態のCAD用データベースを追加した。4.部分床義歯のCAD製作を行った。残存歯のアンダーカット部分をCAD上で算出し、金属製維持装置の設計(CAD)を行った。その維持装置のCADデータに加えて、レジン床部分および人工歯部分の設計をCAD上で行った。
錆を積極的に利用した木材釘接合部の耐力向上技術の開発

木材の乾燥処理条件が釘の発錆状況におよぼす影響を実験的に確認した。乾燥処理条件は高温、中温、低温、天然乾燥とし、一定期間静置後、打ち込んだ釘の腐食減量とせん断耐力を確認した。静置条件は常温常湿、高温高湿、常温高湿とした。乾燥処理条件によらず、釘の発錆は心材に打ち込まれたものよりも辺材に打ち込まれたものの方が著しかった。また、釘の発錆は人工乾燥材に打ち込まれたものよりも天然乾燥材や生材に打ち込まれたものの方が著しかった。人工乾燥材の中では中温乾燥材に打ち込まれたものの発錆が著しかった。釘のせん断性能は釘の重量残存率約9580%で最も高く、それ以上発錆が進行すると徐々に低下する傾向がみられた。本研究は、木材の乾燥方法、温湿度環境、釘の表面処理や形状等をコントロールすることによって釘の発錆量と錆の進行速度をコントロールし、釘接合部のせん断耐力を高い水準で保つ技術を開発することを目的としている。この技術が可能になれば、釘の表面処理が不要となるため、初期建設コストを抑えるだけでなく、維持管理費用を抑える効果が期待でき、地球温暖化に貢献することが見込まれる。また、供用期間が1000年オーダーである伝統的木造建築物では、鉄の腐食がネックとなるため、一般的には鉄素材の併用が難しいが、本研究により鉄の腐食進行を抑える手法が開発されれば、伝統的木造建築物等にも鉄素材の併用が可能となる。さらに、本研究で得られる木材や環境と諸条件と腐食速度との関係情報は、木造建築物の耐久性設計手法の重要な一部を担う者となり得る。このような目的のため、まず、木材の乾燥処理条件およびその後の静置温湿度条件が打ち込まれた釘の発錆状況におよぼす影響を実験的に確認した。乾燥処理条件は高温乾燥、中温乾燥、低温乾燥、天然乾燥とした。これらの木材にN50釘を打ち込み、各条件下に静置し、一定期間経過後に釘のせん断実験を実施するとともに、釘の除錆を行い、腐食減量を確認した。静置条件は常温常湿(室内環境)、高温高湿(40°C90%程度)、常温高湿(地下室環境)とした。常温常湿および常温高湿環境はなりゆきとした。高温高湿環境は飽和塩水溶液を入れたコンテナを恒温器に静置することとした。木材はスギ心材およびスギ辺材とし、同一材から各乾燥条件、各静置条件に供することで、個体差を極力なくした。平成26年度は常温常湿環境で4週間経過後の試験体について、釘のせん断耐力と腐食減量を確認した。その結果、0.51.5%程度と腐食減量は未だわずかであり、乾燥処理条件との相関は特に見られなかった。せん断耐力についても、乾燥処理条件との相関は特に見られなかった。本研究は、木材の乾燥方法、温湿度環境、釘の表面処理や形状等をコントロールすることによって釘の発生量と錆の進行速度をコントロールし、釘接合部のせん断耐力を高い水準で保つ技術を開発することを目的としている。さらに、本研究で得られる木材や環境と諸条件との関係情報は、木造建築物の耐久性設計手法の重要な一部を担うものとなり得る。静置条件は常温常湿(室内環境)、高温高湿(40°C90%RH程度)、常温高湿(地下室環境)とした。常温常湿および常温高湿環境の温湿度はコントロールせず、成り行きとした。木材はスギ心材およびスギ辺材とし、同一材から乾燥条件、各静置条件に供することで、個体差を極力なくした。常温常湿環境下4週間経過後、高温高湿環境2週間経過後の試験体について釘のせん断耐力と腐食減量を確認したところ、0.53%と腐食減量はわずかであり、乾燥処理条件との相関は特に見られなかった。次に、木材の乾燥状況と発生する酸の量との関係を確認するため、スギ未乾燥材を高温乾燥し、含水率とpHの経時変化を確認したところ、pHの変化は殆ど見られなかった。これは、乾燥条件が厳しく、急激に乾燥が進んだためと考えられる。木材の乾燥処理条件およびその後の静置温湿度条件が打ち込まれた釘の発錆状況におよぼす影響を確認する検証は、当初計画では2年目に実施する予定であったが、発錆が確認できるまでの期間が長期間となることが予想されたため、計画を前倒しして実施した。また、予定通り、高温高湿環境下での検証をスタートさせた。さらに、温湿度と木材のpHとの関係を確認する必要が生じたため、新たな検証を実施し、課題を抽出できた。

本研究は、木材の乾燥方法、温湿度環境、釘の表面処理や形状等をコントロールすることによって釘の発錆量と錆の進行速度をコントロールし、釘接合部のせん断耐力を高い水準で保つ技術を開発することを目的としている。この技術が可能になれば、釘の表面処理が不要となるため、初期建設コストを抑えるだけでなく、維持管理費用を抑える効果が期待でき、地球温暖化に貢献することが見込まれる。このような目的のため、木材の乾燥処理条件およびその後の静置温湿度条件が、打ち込まれた釘の発錆状況に及ぼす影響を実験的に確認した。乾燥処理条件は高温乾燥、中温乾燥、低温乾燥、天然乾燥とした。これらの木材にN50釘を打ち込み、常温常湿、高温高湿(40°C90%RH)、常温高湿の各条件下に静置し、一定期間経過後に釘のせん断実験を実施するとともに、釘の除錆を行い、腐食減量を確認した。木材はスギ心材及びスギ辺材とし、同一材から乾燥条件、各静置条件に供することで、個体差を極力なくした。まず、木材の乾燥状況と発生する酸の量との関係を確認するため、スギ未乾燥材を高温乾燥し、含水率とpHの経時変化を確認したところ、pHの変化は殆ど見られなかった。次に、釘の発錆状況およびせん断性能の確認を行った。高温高湿環境下で約7か月の暴露を行ったところ、次のことが確認された。心材と辺材とを比べると、乾燥処理条件によらず、釘の発錆は心材に打ち込まれたものよりも辺材に打ち込まれたものの方が著しかった。また、心材、辺材とも、釘の発錆は人工乾燥材に打ち込まれたものよりも天然乾燥材や生材に打ち込まれたものの方が著しかった。人工乾燥材の中では中温乾燥材に打ち込まれたものの発錆が著しかった。釘のせん断性能は釘の重量残存率約9580%程度で最も高く、それ以上発錆が進行すると徐々に低下する傾向が見られた。木材の乾燥処理条件が釘の発錆状況におよぼす影響を実験的に確認した。乾燥処理条件は高温、中温、低温、天然乾燥とし、一定期間静置後、打ち込んだ釘の腐食減量とせん断耐力を確認した。静置条件は常温常湿、高温高湿、常温高湿とした。乾燥処理条件によらず、釘の発錆は心材に打ち込まれたものよりも辺材に打ち込まれたものの方が著しかった。また、釘の発錆は人工乾燥材に打ち込まれたものよりも天然乾燥材や生材に打ち込まれたものの方が著しかった。釘のせん断性能は釘の重量残存率約9580%で最も高く、それ以上発錆が進行すると徐々に低下する傾向がみられた。木材の乾燥処理条件およびその後の静置温湿度条件が打ち込まれた釘の発錆状況におよぼす影響を確認する検証は、当初計画では2年目に実施する予定であったが、発錆が確認できるまでの期間が長期間となることが予測されたため、計画を前倒しして実施した。高温高湿環境下で発錆促進させた釘の引抜耐力と錆の組成の確認は、発錆するまでの期間が比較的短いことが予測されるため、2年目以降に実施することとした。平成28年度は、木材の乾燥処理条件およびその後の静置温湿度条件が打ち込まれた釘の発錆状況におよぼす影響を確認する検証の経過観察を引き続き行う。また、木材の含水率、温度条件とpHとの関係検証を引き続き行う。木質構造、木質材料、建築構法、耐久性平成27年度は、木材の乾燥処理条件およびその後の静置温湿度条件が打ち込まれた釘の発錆状況におよぼす影響を確認する検証の経過観察を引き続き行う。また、高温高湿環境下で促進発錆させた釘の引抜耐力と錆の組成の確認を行う。検証に長期間を要する試験を前倒しして実施しているため、試験体用木材が当初予定よりも少なくて済んでいる。
NdーFeーB薄膜の生成機構と動的磁化反転過程に関する研究

NdーFeーB薄膜の生成機構と動的な磁化反転過程を研究することにより、微細構造に依存する保磁力機構を明らかにし、光磁気ディスクの実用化とNdーFeーB磁石の高性能化とを同時に推進することを目的として、1)高周波マグネトロンスパッタリング法によりNdーFeーB薄膜およびその基礎となるFe薄膜を作成し、薄膜初期生成過程を電気抵抗のその場測定およびRHEEDにより研究した.その結果、比抵抗は成長初期30Aまでは核の二次元成長によって指数関数的に減少し、その後臨界膜厚50A位まで島状に発達してから連続膜へ移行することが分かった.臨界膜厚は基板温度が150°Cまでは殆ど変わらないが、200°Cを越えると100A以上になる。これは成長初期の島サイズが大きくなるためと考えられる。その結果、高基板温度では表面が荒くなり、比抵抗が高い。さらに、ArFエキシマレ-ザの光エネルギ-によるアブレ-ション法によりFe薄膜を作成した。高繰り返し周波数で作成したFe膜は結晶性が良く、高保磁力を示した。これはFeーN相の形成と関係していることが分かった。2)NdーFeーBスパッタ膜の結晶粒径と配向性へのNdとB濃度依存性を研究し、磁気特性と磁気光学効果への寄与を明らかにした。微細組織、磁気異方性と保磁力が顕著に変化する組成領域を見いだした。また、フレ-ミングストリ-クカメラを用いて逆磁区の発生・伝搬過程などの高速な磁壁移動現象を研究した。10nsのパルス磁場によりストライプ磁区をチョッピングするとバブル径の異なる三つの安定状態が存在することを見いだした。さらにブロッホラインの観察に成功し、その移動速度はブロッホラインの長さに依存するが1km/sにも達することを見いだした。NdーFeーB薄膜の生成機構と動的な磁化反転過程を研究することにより,微細構造に依存する保磁力機構を明らかにし、光磁気ディスクの実用化とNdーFeーB磁石の高性能化とを同時に推進することを目的として、1)高周波マグネトロンスパッタリング法によりFe薄膜を作成し、その初期生成過程を電気抵抗のその場測定により研究した。その結果、成長初期30Aまでは比抵抗が指数関数的に減少し、核の二次元成長が示唆された。その後100A位までは島状に発達してから連続膜に移行することが分かった。比抵抗のアルゴン圧力依存性を明かにし、結晶粒の成長機構に関して知見を得た。3)高分解能光学顕微鏡を用いてNdーFeーBスパッタ膜およびバルク磁石の磁区・磁壁の静的微細構造をカ-効果とビッタ-法を併用して観察し、保磁力の結晶粒径依存性、結晶粒間の磁気的相互作用を研究した。4)磁区・磁壁の動的振舞いをフレ-ミングストリ-クカメラを用いて100nsecー1msecのシャッタ時間、300nー10μsecまでのレ-トで8画面を連続撮影し、結晶粒界と磁壁との相互作用、磁壁のピン止め機構と逆磁区の臨界安定寸法、逆磁区の発生・伝搬過程などの高速な磁壁移動現象を研究した。10nsecのパルス磁場によりストライプ磁区をチョッピングするとバブル径の異なる三つの安定状態が存在することを見いだした。

光書き込み・消去過程における動的な磁化反転の様子を明かに出来る見通しを得た。Nd-Fe-B薄膜の生成機構と動的な磁化反転過程を研究することにより,微細構造に依存する保磁力機構を明らかにし、光磁気ディスクの実用化とNd-Fe-B磁石の高性能化とを同時に推進することを目的として、1)高周波マグネトロンスパッタリング法によりNd-Fe-B薄膜およびその基礎となるFe薄膜を作成し、薄膜初期生成過程を電気抵抗のその場測定およびRHEEDにより研究した。その結果,比抵抗は成長初期30Aまでは核の二次元成長によって指数関数的に減少し、その後臨界膜厚50A位まで島状に発達してから連続膜へ移行することが分かった。臨界膜厚は基板温度が150°Cまでは殆ど変わらないが、200°Cを越えると100A以上になる。これは成長初期の島サイズが大きくなるためと考えられる。その結果、高基板温度では表面が荒くなり、比抵抗が高い。さらに、ArFエキシマレ-ザの光エネルギ-によるアブレ-ション法によりFe薄膜を作成した。高繰り返し周波数で作成したFe膜は結晶性が良く、高保磁力を示した。これはFe-N相の形成と関係していることが分かった。2)Nd-Fe-Bスパッタ膜の結晶粒径と配向性へのNdとB濃度依存性を研究し、磁気特性と磁気光学効果への寄与を明らかにした。微細組織,磁気異方性と保磁力が顕著に変化する組成領域を見いだした。また、フレ-ミングストリ-クカメラを用いて逆磁区の発生・伝搬過程などの高速な磁壁移動現象を研究した。10nsのパルス磁場によりストライプ磁区をチョッピングするとバブル径の異なる三つの安定状態が存在することを見いだした。さらにブロッホラインの観察に成功し、その移動速度はブロッホラインの長さに依存するが1km/sにも達することを見いだした。
大学法人化を契機とした組織変容の動態分析－研究センターの設置と廃止を中心に－

本研究は、大学法人化が附置研究所・研究センターに与えた影響を考察することを通して、大学の個性化へ向けた組織変容の動態を解明することを目的としている。本研究は、先行事例の少ない中で取り組まれる組織再編・統合を新たな観点で見直すものであり、附置研究所・センターのデータベースの構築と、特徴的事例の訪問調査、過去のアンケート調査を踏まえたデータ分析を柱とする研究を遂行した。データベースの構築と分析により得られた研究成果をとりまとめ、高等教育学会紀要の「附置研究所政策の検証ー法人化期に焦点をあててー」(『高等教育研究』第17集、2014年5月刊行)にて公表した。また、外部データとの組み合わせの試みとして、国際共同研究の実施状況を調査し、国際会議IIAI-IRIM 2014において報告した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、先行事例の少ない中で取り組まれる組織再編・統合を新たな観点で見直すものであり、附置研究所・センターのデータベースの構築と、特徴的事例の訪問調査、過去のアンケート調査を踏まえたデータ分析を柱とする研究を遂行中である。本年度はすべての研究課題を同時並行で進めており、とりわけデータベースの構築作業と特徴的事例の訪問調査を重点的に行った。データベースの分析にあたっては、国が整備を進めている「大学ポートレート」の拡大を見据え、外部データとリンクした分析手法の開発を行った。また、訪問調査の調査対象者からは、構想段階の動きなど今後の分析に資する情報を収集している。これらを踏まえて、変遷パターンの解明や新たな分析手法の提示が可能になると考える。実際に、データベースの構築と分析により得られた研究成果は、人員数・論文数の面から(「附置研究所・研究施設のパフォーマンス臨界点の考察」『飛梅論集』第14号、pp. 53-68)にて公表し、予算・人員数の観点から、高等教育学会採録決定済みの「附置研究所政策の検証ー法人化期に焦点をあててー」(『高等教育研究』第17集、2014年6月刊行予定)にて公表予定である。また、過去のアンケート調査の分析は、査読付き学術論文「国立大学における研究センターの動向ー制度的位置づけと運用に着目してー」(『九州地区国立大学教育系・文系研究論文集』第1巻1号、pp. 1-11)にて公表しており、次年度以降もさらなる分析の精緻化が可能となると考える。今年度はデータベースの構築が予定通り進んでおり、さらに新たに利用可能になるであろうデータセットを見据えた分析手法のシミュレーションができている。今後の分析に生かすため、関係者への聞き取り調査をさらに進める必要がある。関係者への聞き取り調査から、研究対象をめぐる政策の動きや各大学の対応はめまぐるしいものであり、今後ドラスティックな組織改編が相次いで行われることが予想される。2013年度に開発した分析手法をさらに効果的に活かすため、データセットを部分的に更新する必要があると考える。次年度に予定しているデータベースの本格運用のため、特徴的な事例の訪問調査を行うとともに、公表した分析結果に対するフィードバックをもとに、分析結果の質を高めることとしたい。
西表島の衣文化資源を基盤としたサステナブルデザインとエコツーリズムへの展開

これまでに西表島のエコツーリズム、環境保全、植物資源、文化資源、未利用資源などの現状を把握するための聞き取り調査を行い、素材開発、試作の作成、展示公開、ものづくりネットワークの形成を行ってきた。デザインが自然資源や文化資源の利活用の糸口となり地域社会のエコツーリズムの一助となるように本研究を通して考察を重ねている。2017年度は、西表島に在住する研究協力者より具体的な植物資源の利活用に関する聞き取り調査をはじめ、芭蕉や月桃を用い伝統的な手業で帽子、籠、敷物の試作を行い、大学内での企画展で「植物と暮らす」をテーマに作品公開した。2018年度は、材料の入手から製作までの流れをデザインする実験を行った。その結果、地域社会でものづくりに従事する技術保持者らが連携することにより植物資源の有効活用が可能であることがわかった。例えば芭蕉の場合、良質の繊維部分を織物制作者が、外皮部分を籠などの生活用具制作者が、残部を手すき紙制作者が活用し、葉はラッピングや皿に、芯部分は食材に活用することで、植物をくまなく活用できることが判明した。従ってこれまでに試作した帽子、籠類、敷物類の材料も地元の織物製作者、手すき紙製作者らと共有できることがわかった。また伝統的な芭蕉紙の製作方法を調査した結果、研究当初に考えたバナナ繊維抽出機の導入よりも、材料を共有する段階でえられる端材的なもので芭蕉紙製作が可能であることがわかった。2019年度はこれまでのサスティナブルデザインの成果を西表島のエコツーリズムに結びつけられるようにするとともに、情報発信の方法を検討していく。初年度に作成した試作品をもとにものづくりのブラッシュアップを進行させながら、地域社会に根ざす植物資源を織物、生活用具、紙などを製作する技術保持者らとともに有効活用する方法とシステムを構築するための実験が一定の成果をあげた。織物制作者、生活用具制作者、手すき紙制作者らは従来は個々に活動しているが、研究者を介して連携的に植物資源を共有する実験に参加していただき、植物を有効活用できることを明確にした。手すき紙の製作については当初の予定でバナナ繊維抽出機を導入する予定であったが、インドの業者からの納品が遅れていた。その間に沖縄で継承された芭蕉紙の伝統的な製作方法を調査した結果、芭蕉紙製作には繊維のみならず、芭蕉布製作者が廃棄する部分が必要であることがわかったため、機械に頼らない製作方法が有効であることが2年次に判明した。紙製作については最終年度に持ち越されたため、素材開発はやや遅れているという結果となった。これまで地域特有の素材を研究の対象として、素材開発と試作を行う一方で、テキスタイルプロダクトのエコツーリズムにおける利活用を検討するために、地域の観光産業に従事する人たちとの連携を深めてきたが、最終年度である2019年度にはそれらの成果をまとめ、エコツーリズムにおける位置づけを検証していき、西表島の特徴を生かしかつサスティナブルなプロダクトの提案をしたい。例えば、試作品を島内の観光施設(港、カフェ、レストラン、宿泊施設など)におかせていただき、島民や観光客からの評価を得るなどしながら、エコツーリズムの中で具体的に活用する方法を模索する。また島民と相談しながら試作品を再現できるようなシステムを検討する。素材開発が遅れた芭蕉紙については、今年度内に紙布の試作を行い、プロダクト展開できるように努めたい。西表島のエコツーリズム、経済事情、環境保全、植物資源、文化資源、未利用資源などの現状を把握するための聞き取り調査を行い、素材開発、試作の作成、展示公開までに至り、当初の研究計画よりも前倒しの研究活動となった。国際自然保護連合が「奄美大島、徳之島、沖縄島北部および西表島」の世界自然遺産への登録を目指すことから、島では住民レベルで自然環境保護に関する勉強会が頻繁になされていた。住民の世界自然遺産に対する知識や認識はまだ低く、多くの課題を抱えているようであった。しかし本研究を通して、デザインが自然資源や文化資源の利活用のための糸口になる可能性が示唆された。具体的には西表島に在住する研究協力者より具体的な植物資源(ヤシの葉、芭蕉)の利活用に関する提案をうけた。ヤシの葉については次年度に検討することとし、平成29年度は芭蕉を対象に研究を行った。本研究では、伝統的な芭蕉布の糸を作成する際に廃棄される部分の利活用を考えることにした。まず島内での伝統的な敷物、籠、帽子などの製作方法について把握した上で、伝統的な手業を活用しつつ新しいデザインのものづくりを目指し、1敷物、2籠、3帽子をとりあげ、芭蕉から得られた素材で試作した。敷物は本来、米を収穫後の藁で作られたが、廃棄される芭蕉の外皮を活用した。籠は、構造を作るための若干の技術が必要とされるが、鉄製バスケットと芭蕉の外皮を組み合わせたものとした。帽子は菅笠のようなものが伝統的にはあるが、外皮を細くさいて編んだものを縫製する麦わら帽子の技法を採用した。試作品は、2017年10月に多摩美術大学アートテークギャラリーで研究者らが企画した「手の記憶/自然との共生Part2アジアの布伝統から革新へ」の「植物と暮らす」の章で展示し、第三者からの評価を得た。

当初の計画では平成29年度は基礎調査を行い、試作品は次年度に作成する予定であったが、協力者より研究対象とする素材の具体的な提案を受け、芭蕉を選定したことから、具体的なものづくりへと発展させることができた。素材の調達や前処理などは地域の住民に委託し連携することができ、テキスタイルプロダクトをデザインするまでにいたった。また研究者らが企画した展示に本研究の途中経過を展示することができたため、第三者からの評価を得ることもできた。しかしながら、機器備品として購入予定しているバナナ繊維抽出機のインドからの発送が遅れ、未だ到着しないため、機械を活用した素材開発については研究が遅延しており、次年度に繰り越さねばならなくなった。これまでに西表島のエコツーリズム、環境保全、植物資源、文化資源、未利用資源などの現状を把握するための聞き取り調査を行い、素材開発、試作の作成、展示公開、ものづくりネットワークの形成を行ってきた。デザインが自然資源や文化資源の利活用の糸口となり地域社会のエコツーリズムの一助となるように本研究を通して考察を重ねている。2017年度は、西表島に在住する研究協力者より具体的な植物資源の利活用に関する聞き取り調査をはじめ、芭蕉や月桃を用い伝統的な手業で帽子、籠、敷物の試作を行い、大学内での企画展で「植物と暮らす」をテーマに作品公開した。2018年度は、材料の入手から製作までの流れをデザインする実験を行った。その結果、地域社会でものづくりに従事する技術保持者らが連携することにより植物資源の有効活用が可能であることがわかった。例えば芭蕉の場合、良質の繊維部分を織物制作者が、外皮部分を籠などの生活用具制作者が、残部を手すき紙制作者が活用し、葉はラッピングや皿に、芯部分は食材に活用することで、植物をくまなく活用できることが判明した。従ってこれまでに試作した帽子、籠類、敷物類の材料も地元の織物製作者、手すき紙製作者らと共有できることがわかった。また伝統的な芭蕉紙の製作方法を調査した結果、研究当初に考えたバナナ繊維抽出機の導入よりも、材料を共有する段階でえられる端材的なもので芭蕉紙製作が可能であることがわかった。2019年度はこれまでのサスティナブルデザインの成果を西表島のエコツーリズムに結びつけられるようにするとともに、情報発信の方法を検討していく。初年度に作成した試作品をもとにものづくりのブラッシュアップを進行させながら、地域社会に根ざす植物資源を織物、生活用具、紙などを製作する技術保持者らとともに有効活用する方法とシステムを構築するための実験が一定の成果をあげた。織物制作者、生活用具制作者、手すき紙制作者らは従来は個々に活動しているが、研究者を介して連携的に植物資源を共有する実験に参加していただき、植物を有効活用できることを明確にした。手すき紙の製作については当初の予定でバナナ繊維抽出機を導入する予定であったが、インドの業者からの納品が遅れていた。その間に沖縄で継承された芭蕉紙の伝統的な製作方法を調査した結果、芭蕉紙製作には繊維のみならず、芭蕉布製作者が廃棄する部分が必要であることがわかったため、機械に頼らない製作方法が有効であることが2年次に判明した。紙製作については最終年度に持ち越されたため、素材開発はやや遅れているという結果となった。平成30年度は引き続き地域特有の素材を研究の対象として、素材開発と試作を行う一方で、テキスタイルプロダクトのエコツーリズムにおける利活用を検討するために、地域の観光産業に従事する人たちとの連携を深めていきたい。
表情認識に基づくマッサージロボットに関する研究

表情認識に基づくマッサージロボットの開発を目指して,第一段階である本研究は表情認識システムの開発を目的として,具体的に次の3点について考察した.(1)まず,人間の表情を分類するために,ファジィ集合で表す曖昧な情報の分類法として「ファジィ最大木分類法」を開発した.また,表情が主に眉,目,口,の開度によって表されれると考え,ファジィ最大木分類法を用いて,10名の試験者からの統計データを「期待」,「苦痛」,「心地良い〕,「驚き」という四つの曖昧な概念に分類した.(2)表情認識アルゴリズムを開発した.まず,既開発した画像処理プログラムを表情認識に適用できるに再開発を行なった.今回では,オンラインで認識できるアルゴリズムとしては,最大帰属度法を採用した.すなわち,入力された眉,目,口の抽出結果をBezier曲線で特徴近似して,それぞれの帰属度を計算して,最大帰属度に対応したものを認識結果とした.(3)シミュレータ実験により(1)(2)について検討する.まず,簡単のために,コンピュータを低周波治療器の制御システムを開発した.現在オンラインで「心地良い」の帰属度が最大になるように,低周波治療器の速さと強さを調整するアルゴリズムを改善しているところである.シミュレータ実験を通じて,次の結論を得た.(イ)ファジィ最大木分類法が有効性であた.(ロ)最大帰属度法に基づく認識速度が非常に速いが,曖昧な情報の離散性の原因で,適切に認識できない場合がある.今後の対策として疎な形で与えられた曖昧な情報にも適用できるオンラインアルゴリズムを開発する予定である.(現在理論導出中).(ロ)速さと強さだけでなく,位置と姿勢の制御もとても大事なことが分かったので,マッサージできるハンドの開発を今後の課題としている.表情認識に基づくマッサージロボットの開発を目指して,第一段階である本研究は表情認識システムの開発を目的として,具体的に次の3点について考察した.(1)まず,人間の表情を分類するために,ファジィ集合で表す曖昧な情報の分類法として「ファジィ最大木分類法」を開発した.また,表情が主に眉,目,口,の開度によって表されれると考え,ファジィ最大木分類法を用いて,10名の試験者からの統計データを「期待」,「苦痛」,「心地良い〕,「驚き」という四つの曖昧な概念に分類した.(2)表情認識アルゴリズムを開発した.まず,既開発した画像処理プログラムを表情認識に適用できるに再開発を行なった.今回では,オンラインで認識できるアルゴリズムとしては,最大帰属度法を採用した.すなわち,入力された眉,目,口の抽出結果をBezier曲線で特徴近似して,それぞれの帰属度を計算して,最大帰属度に対応したものを認識結果とした.(3)シミュレータ実験により(1)(2)について検討する.まず,簡単のために,コンピュータを低周波治療器の制御システムを開発した.現在オンラインで「心地良い」の帰属度が最大になるように,低周波治療器の速さと強さを調整するアルゴリズムを改善しているところである.シミュレータ実験を通じて,次の結論を得た.(イ)ファジィ最大木分類法が有効性であた.(ロ)最大帰属度法に基づく認識速度が非常に速いが,曖昧な情報の離散性の原因で,適切に認識できない場合がある.今後の対策として疎な形で与えられた曖昧な情報にも適用できるオンラインアルゴリズムを開発する予定である.(現在理論導出中).(ロ)速さと強さだけでなく,位置と姿勢の制御もとても大事なことが分かったので,マッサージできるハンドの開発を今後の課題としている.