hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元形状モデル陰関数表現の高速自動生成と多重解像度表現

本研究ではさらに色情報の再現を含めた曲面生成手法を提案し,曲面上の複雑な色情報の表現,および色境界の自動判別に成功している.(2)ウェーブレット変換による陰関数曲面の多重解像度解析3次元形状を陰関数として表現した場合,そのデータ量やノイズがしばしば問題となる.この問題を解決するために,本研究では曲面表現にウェーブレット変換を導入した.すなわち,曲面をウェーブレット変換に用いられる基底関数で表現することでその多重解像度解析を実現し,従来の画像処理で用いられる圧縮とノイズ除去の技術を曲面モデルにも適用可能とした.これは日本応用数理学会のセミナーで公表済みであり,今後,雑誌論文への掲載を目指す.(3)並列処理の導入微細構造を含む形状のモデリングやレンダリングではその計算量が問題となり,本研究では並列計算の導入による解決を目指している.特に共有メモリ型と分散メモリ型が混在する並列計算環境を想定し,このような特殊な環境下でも計算機の性能を十分に発揮する並列化の実現を目標としてきた.この実現のために,本研究ではプロセスの階層的な分割を考え,各階層を共有メモリ環境と分散メモリ環境に割り当てることで効率的な並列計算を実現している.
横断的アーカイブズ論の総合化・国際化と社会情報資源基盤の研究開発

本研究は、博物館、図書館、文書館分野を中心とした文化・知識情報の社会情報資源化に関する国際調査と技術動向の調査・開発研究を推進するため、(1)研究活動計画と技術開発動向・情報資源化動向情報を報告・議論するため研究会を遂行し、(2)各国の事情や国内の実態・動向を調査するために、国内・国際調査活動を行い、(3)これらの成果情報を社会公開するためにシンポジウムを開催してきた。この3年間の活動概要は以下の通り。1・平成17年度(1)は4回遂行した。(2)は同年8月1721日に主に韓国のソウルにおいて主要な博物館、図書館、文書館を訪問し、実務担当者と実態・計画等を議論し、資料を入手した。(3)は平成18年3月45日に静岡大学佐鳴会館でシンポジウムを開催し、主に(2)を中心に成果情報の公開をした(講演資料集を刊行)。2.平成18年度(1)は4回遂行した。(2)は同年9月312日に、中国の北京、上海において、主要な博物館、図書館を訪問し、実務担当者と実態・計画について議論し、資料を入手した。(3)は平成19年3月34日に静岡大学佐鳴会館でシンポジウムを開催し、主に(2)を中心に成果情報を公開した(講演資料集を刊行)。3.平成19年度(1)は4回遂行した。(2)は同年9月2730日に、台湾(中華民国)の台北市にて、故宮博物院を訪問し、実務担当者と実態・計画について議論し、資料を入手した。(3)は平成19年12月9日に静岡大学佐鳴会館でシンポジウムを開催し、全体まとめを中心とした成果情報を公開した(講演資料集を刊行)。(1)第一回研究会:5月21日(静岡大学にて)研究計画を中心に。(2)第二回研究会:7月15日(近畿大学会館、大阪市立浪速人権文化センター)韓国京畿大学チェ教授を招聘し、図書館協会と共催のシンポジウムを遂行し、韓国訪問調査の協議(3)(3)古賀がオスロで8月18日18日に開催される2005年度国際図書館連盟(IFLA)大会に出席。研究発表、調査を遂行。(4)韓国訪問調査:8月17日20日、韓国の歴史編纂委員会、国立中央博物館、国立民俗博物館、国立中央図書館、教育学術情報院の訪問調査を八重樫、田窪、小川、小笠原(静大八重樫研究生)が遂行した。(5)第三回研究会:(石川県中能登町)10月28日29日、地域ポータルサイトの協議と地域見学もかねて研究会を遂行。(3)、(4)の報告、ならびにわが国の博物館情報化実態調査(水島担当)の協議・検討、また、公開シンポジウム開催の協議を行った。(6)小川が11月11日12月1日にアブダビで開催される国際文書間評議会(ICA)第38回円卓会議に出席し、世界の動向調査を遂行。(7)第四回研究会:(近畿大学会館)12月8月の韓国訪問調査の取りまとめと来年度計画の中国訪問調査の協議のため、韓国から京畿大学チェ教授、中国から北京大学李助教授を招聘し、報告・検討・協議をおこない、また、全国博物館実態調査と3月予定の公開シンポジウムの協議を行った。(8)第5回研究会・公開シンポジウム『文化・知識情報資源共有化とメタデータ』:(静岡大学)韓国訪問調査を中心として、インターネットによる情報世界のグローバリゼーションにともなった、分野の垣根を越えた世界のメタデータ標準化動向、そして社会知識情報資源としての博物館・図書館・文書館の連携動向について、大きなまとめができたものと確信する。また、全国博物館実態調査の報告も行われ、打ち合わせとして、来年度計画の中国訪問調査の協議も行った。

現在、韓国訪問調査において、韓国国立中央博物館で入手した、韓国国家博物館・遺物分類標準の翻訳も終了し、来年度8月を目標に刊行し、関係専門家、関係機関に送付し、わが国の文化財メタ標準策定に向けた活動を遂行する計画である。来年度は、韓国の補完調査と中国(北京、上海を中心に)訪問調査を遂行する予定である。韓国の社会情報政策はシンポジウムで明らかになったが、中国の情報化国家政策は、いまだわが国には断片的にしか紹介されておらず、何が明らかになってくるか、楽しみである。(1)第一回研究会:6月10日(土)(静岡大学にて)中国文化財情報化動向報告討議(余梅分)、国内博物館記録情報調査分析成果についての報告討議(北岡タマ子、水嶋英治)、平成18年度研究分担と計画について協議。(2)第二回研究会:7月(静岡大学にて)中国訪問調査の事前打合せと手続き等の協議(3)中国博物館・図書館訪問調査:9月3日(日)9月12日(火)北京、上海(人重樫純樹、水嶋英治、田窪直規、余梅芬、木戸亮一(九州国立博物館))9月3日:関西空港→北京、9月4日:中国国家図書館、9月5日:中国国家博物館、9月6日:故宮博物印、9月7日:社会科学院・中国科学院、9月8日:首都博物館、9月9日:北京郊外の歴史遺産見学、9月10日:北京→上海、9月11日:上海博物館・上海図書館、9月12日:上海→帰国(4)第三回研究会:11月34日(静岡大学にて)中国訪問調査の各自分担報告・討議(水嶋英治、田窪直規、木戸亮一)、全体報告(人重樫純樹)・協議とシンポジウム開催の協議、2006年度IFLA大会報告・討議(古賀崇)、中国博物館学の紹介・討議(余梅分、水嶋英治)、国内博物館調査分析報告・討議(北岡タマ子、水嶋英治)(5)2006年度ICA円卓会議調査(研究協力者:小川千代子)(6)第四回研究会:12月1617日:(大阪・近畿大学会館)、(5)の報告・討議、国内博物館資料情報構造化モデルの報告・討議(村田良二)、欧米の博物館・文書館・図書館連携活動調査報告・討議(菅野育子)、民俗学資料情報化モデルの発表・討議(吉村裕一)、3月開催予定の本研究会2006年度成果発表を中心としたシンポジウムの打合わせと協議。(7)公開シンポジウムの開催:公開シンポジウム『文化・知識情報資源共有化とメタデータ横断的アーカイブズ論研究会2006年度成果報告(中国調査)を中心に』:2007年3月34日、(静岡大学佐鳴会館にて)主催:本科研研究会。2006年度IFLA大会報告(古賀崇)、2006年度ICA大会報告(小川千代子)、国内博物館情報記録実態調査分析報告(水嶋英治)、国内文書館目録記録実態調査報告(清水惠枝)、中国図書館調査考察(田窪直規)、中国博物館調査考察(水嶋英治)、中国問档案館組織と活動紹介(李常慶副教授より、特別講演)、中国調査全体考察(八重樫純樹)、欧米の博物館・文書館・図書館協働活動の紹介と考察(菅野育子)。・北京大学信息管理学部李常慶副教授を招聘し、特別講演頂いた。・本シンポジウムの発講演資料集を作成した。平成19年度は最終年度であり,以下の研究活動を行った。(1)研究会活動:新たな研究動向に関する報告、調査、分析、討議等を行い,全体研究を進めた。
DNAマーカーを用いたクワコの行動と生態の遺伝学的解析

1.クワコの休眠ホルモン-PBAN遺伝子の特徴:埼玉県坂戸市のクワコは,B型の休眠ホルモン-PBAN遺伝子を有しており,カイコが持つA型とは異なる遺伝子が休眠ホルモンとPBANをコードしていた。B型の休眠ホルモン-PBAN遺伝子は,A型よりも長い第4イントロンと,長い第5イントロンを持ち,そこには進化の過程で転移してきたと考えられる挿入配列が認められた。一方,中国杭州市産のクワコでは,A型の休眠ホルモン-PBAN遺伝子が見いだされた。2.クワコの休眠ホルモン-PBAN遺伝子の座位の決定:カイコの交配実験によって休眠ホルモン-PBAN遺伝子は第11連関群の-2.5cMにマップされた。その近くには,クワコの黒い蛹体色を発現するbpがある。カイコでB型の休眠ホルモン-PBAN遺伝子を持つ系統が同時にbp遺伝子を持つ例があり,連関して残存したものと推定された。3.クワコの前胸腺刺激ホルモン遺伝子の特徴:中国杭州市産のクワコは,C型の前胸腺刺激ホルモン遺伝子を有しており,カイコの多くは品種がA型またはB型の遺伝子をもつのことと対象をなしていた。C型の前胸腺刺激ホルモン遺伝子は,A型やB型よりも長い第3イントロンを有しており,そこにはやはり進化の過程で転移してきたと考えられる特異的な挿入配列が認められた。一方,日本産のクワコはA型の遺伝子を有していた。4.RAPDのマッピング:カイコとクワコのRAPDの差異について検討した。カイコのRAPDの連鎖地図を作成した結果,RAPDとクワコ由来の表現形質との連関関係が一部明らかになった。5.クワコのアリルフォリン遺伝子の特徴と分子進化:クワコのアリルフォリン遺伝子の塩基配列を決定し,ほかの絹糸昆虫の配列と比較することによりクワコの起源に関する知見を得た。
観光行動の時系列変化の構造解明に向けた複数の統計データを用いた分析方法の提案

様々な調査主体により観光に関する複数の統計調査が実施されている.しかし,これらの調査の対象,サンプル数,調査方法等の違いから同一の質問項目であっても調査結果が異なり,観光動向の実態が正しく把握できていないという問題がある.今後の観光マーケティングや観光政策の立案に向けては,各調査の特性を整理し,それらを踏まえた定量的な分析に基づき,実態をより正確に把握することが重要である.本研究では,複数の統計調査の個票データを用い,それらを比較することにより,各統計の特性を明らかした.さらに,その特性を踏まえた国内宿泊観光行動の時系列分析を行った.また,都市間交通統計との比較も行い,組合せの可能性を示した.「国民の観光に関する動向調査」,「旅行者動向調査」,「旅行・観光消費動向調査」,「社会生活基本調査」,「国勢調査」のデータを用い,それら比較することにより,各統計の特性を明らかした.各統計は母集団特性,調査方法,調査規模の影響によりサンプルの性年齢階層や地域別抽出率に母集団との乖離が存在し,同じ項目でも結果に不整合があることを明示した.結果の活用に関しては,性年齢階層,地域等での補正処理や,統計の特性を考慮した解釈が必要であることを示唆した.また,その特性を踏まえた国内宿泊観光行動の時系列分析を行い,若者の旅行離れの原因を,様々な統計調査の結果から明らかにし,さらには,温泉浴の今後の動向等も明らかした.「全国幹線旅客純流動調査」のデータを用いた,都市間交通統計と観光統計との比較からは,手段別,性別では乖離があるものの,総量や居住地別目的地のオーダーは等しいことを確認した.都市間交通統計は交通需要を精度高く把握できるが平休1日値と拡大した年間値のみのデータとなる.一方の観光統計は季節変動はあるものの都市間交通統計と比べると精度が低い.そのため,純流動の年間値に観光統計で得られた月別の需要変動,居住地別目的地の構成比を組み合わせると,より精度の高い観光データとなる可能性があることを示した.「国民の観光に関する動向調査」,「旅行者動向調査」,「旅行・観光消費動向調査」,「社会生活基本調査」,「国勢調査」のデータを用い,それら比較することにより,各統計の特性を明らかにした.各統計は母集団特性,調査方法,調査規模の影響によりサンプルの性年齢階層や地域別抽出率に母集団との乖離が存在し,同じ項目でも結果に不整合があることを明示した.結果の活用に関しては,性年齢階層,地域等での補正処理や,統計の特性を考慮した解釈が必要であることを示唆した.また,その特性を踏まえた国内宿泊観光行動の時系列分析を行い,若者の旅行離れの原因を,様々な統計調査の結果から明らかにし,さらには,温泉浴の今後の動向等も明らかにした.「全国幹線旅客純流動調査」のデータを用いた,都市間交通統計と観光統計との比較からは,手段別,性別では乖離があるものの,総量や居住地別目的地のオーダーは等しいことを確認した.都市間交通統計は交通需要を精度高く把握できるが平休1日値と拡大した年間値のみのデータとなる.一方の観光統計は季節変動はあるものの都市間交通統計と比べると精度が低い.そのため,純流動の年間値に観光統計で得られた月別の需要変動,居住地別目的地の構成比を組み合わせると,より精度の高い観光データとなる可能性があることを示した.これらの知見を,学術論文として取りまとめた.様々な調査主体により観光に関する複数の統計調査が実施されている.しかし,これらの調査の対象,サンプル数,調査方法等の違いから同一の質問項目であっても調査結果が異なり,観光動向の実態が正しく把握できていないという問題がある.今後の観光マーケティングや観光政策の立案に向けては,各調査の特性を整理し,それらを踏まえた定量的な分析に基づき,実態をより正確に把握することが重要である.本研究では,複数の統計調査の個票データを用い,それらを比較することにより,各統計の特性を明らかした.さらに,その特性を踏まえた国内宿泊観光行動の時系列分析を行った.また,都市間交通統計との比較も行い,組合せの可能性を示した.平成23年度前半には,複数の観光統計調査を比較し,各調査の結果の原因の解明および特徴の整理を行った.また、後半には,前半に整理した特徴を踏まえ,それらのデータを組み合わせた国内観光行動の時系列分析を行った.具体的には,「旅行・観光消費動向調査」,「旅行者動向調査」,「国民の観光に関する動向調査」の個票データを用い,「参加率」,「旅行回数」,「宿泊数」などといった共通の項目に対して比較を行い,それらの調査による差異を明確し,また,その要因を母集団のサンプル数,調査方法,調査時期,男女別構成比,地域別構成費,年齢別構成比などから明らかにした.これらの分析結果から,各調査の特性,利用にあったっての注意点などは整理ができた.さらに,今の20歳代,団塊の世代といった観光需要に大きな影響を与えている層を対象とし,それらの観光行動を「時代」,「年代」,「世代」に着目した時系列の分析を行った.特に,20歳代の旅行離れについて,その理由,対応策などを分析したことは,実務的にも大きな意義がある.以上の分析結果を通して,観光統計調査を実施する主体,使用する人に対して有益な知見を得ることができた.また,最新のデータを用いて国内観光行動を分析し,今後の観光施策,観光マーケティングに必要な情報を示していることは,本年度の大きな成果と言える.東日本大震災の影響等もあり,統計調査データの公表が遅れたが,分析対象データを変更して分析を行ったことにより,おおむね順調に進展した.

また,国際会議の延期により,1つの発表が遅れたことを除けば,研究成果の公表もおおむね順調であり,審査付き論文も掲載された.東日本大震災の影響により,研究成果の公表などに関しては若干の遅れはあるが,分析自体は交付申請書で示したとおり,おおむね順調に進んでいる.平成24年度までの研究成果を,引き続き学会発表するとともに,審査付きの学術誌に投稿する.統計調査データの更新を行い,これまでの成果を踏まえ,新たな研究へと深度化,展開する.これまで実施してきた国内観光行動分析の深度化を第一に行う.また,本年度の成果を学会の研究発表会で発表するとともに,学術論文として投稿を行う予定である.次に,全国幹線旅客純流動調査の観光目的のデータと観光統計調査の組合せた分析を実施する.具体的には,秋期一日の全国幹線旅客純流動調査データを,旅行目的別,月別,地域別の拡大を行い,観光の季節波動を考慮した年拡大の方法を提案することを考えている.10月に開催予定だった中国西安での国際会議が,情勢不安により延期になったため,その旅費が未使用額となった.延期となった国際会議が4月に開催されるのでこれに出席し,研究成果を発表する.学会出席,研究発表,論文投稿など,研究の情報収集,本年度の研究結果の発表に使用する予定である.また,次年度行う全国幹線旅客純流動調と観光統計調査の組合せた分析におけるデータ入力など,研究補助に対する謝金としても支出する計画である.あとは,書籍,文具などの購入を予定している.
生体システムを集積化した素子・システムの創製と実用化

これまでにアルコキシシランを原料とした高含水ゲルを用い、活性を保持したままタンパク質を微小空間内へ固定化する方法を開発し、ガラス細管やマイクロチップを用い固定化したタンパク質の機能を効率的に利用することに成功した。本研究では、この技術の実用化を目指し、医療分野への応用研究、様々な生体分子、細胞、組織を固定化したバイオ素子・システムの作製、ならびに固定化ゲルの改良を目標とした。創薬研究への応用として、シトクロムP450固定化素子の開発研究を行った。開発したゲルは、薄膜状に調製しフィルムコーティングすることが可能である。そこで、現在薬物代謝研究及び一塩基多型解析において注目されているシトクロムP450(P450)を含有するミクロソームを96穴マイクロプレートのウェル内にコーティングすることで、医薬品開発候補品の代謝経路及びその阻害反応を解析するハイスループットスクリーニングシステムの開発を目指した。このP450固定化プレートは、現在まで不可能であったP450の繰り返し利用及び分析操作の簡便化を可能にし、経済的な効果が期待された。テトラメトキシシランの加水分解および重合反応により調製したゾル溶液にP450を含むミクロソーム溶液を加え混合した後、あらかじめポリ酢酸ビニルで表面を親水性処理した96穴マイクロプレートの各ウェルに分注し、4°Cで2日間以上放置することでゲル化を進行させ、P450をウェルに固定化した。代謝活性の測定には、蛍光性基質エトキシレゾルフィン溶液を用い、37°Cで反応させ、プレートリーダーを用いて生成したレゾルフィンの蛍光を測定した。その結果、反応時間の増加に伴い、生成量が増加した。また、繰り返しの測定も可能であった。
瞳孔径解析による統合失調症の非定型アラートネスの解明

統合失調症における認知機能(注意,記憶等)の低下は難治療性であり,当事者の社会参加を阻む大きな障害となっている。認知機能に関与する神経系の一つとして,青斑核ノルアドレナリン系による警戒機能(アラートネス)がある。前帯状皮質はアラートネスの切り替えに関わるが,統合失調症では同領域に解剖学的・機能的異常が認められる。本研究では,瞳孔径から交感神経系および副交感神経系の活動を同時に推定する手法により,非侵襲的に統合失調症におけるアラートネスの特徴を明らかにする。
神経幹細胞の時間変化を制御する分子機構の解明

発生過程において、神経幹細胞の個性は常に一定でなく時間とともに変化していく。このため、一つの幹細胞は多様な子孫神経細胞を一定の順番で作り出すことができる。ショウジョウバエの神経系形成の前半過程において、ほぼ全ての幹細胞が、Hunchback、Kruppel、Pdm、Castorという4種の転写因子を順次発現し、これらの転写因子の発現を自律的に切り替える。しかし、Castor発現開始以降も神経幹細胞は胚発生期だけでも10回程度分裂するにもかかわらず、発生後期における神経幹細胞の時間変化についてはほとんど謎であった。本研究では、まず、転写因子の発現パターンにもとづいて時期特異的に発現される遺伝子を検索し、Castor発現開始以降に神経幹細胞において一過的に発現される一群の転写因子を同定し、それらの転写因子の正確な発現順序を明らかにした。それらの転写因子の一つはKruppelに類似した転写因子であり、DNA結合部位を互換する実験結果から、Kruppelと同様のDNA結合特性を持つと考えられるが、時期特異性を与えていることを明らかにしている。胚発生が終了すると、腹部の神経幹細胞は死滅するのに対して、脳と胸部の神経幹細胞の多くは、長い休止期に一旦入った後、幼虫期に分裂を再開し、一幹細胞あたり平均100個にも及ぶ神経細胞を産生する。本研究では、幼虫型神経幹細胞の時間変化についても解析を開始した。幼虫型神経幹細胞においても胚性型と同様な後期特異的転写因子の発現推移が認められた。すなわち、時期や作り出す細胞数が全く異なるにもかかわらず、これら2種の神経幹細胞は同じような内在性のメカニズムに従って時間変化していくことがわかった。また、胚性型から幼虫型への変換と時期特異的転写因子の発現切り替えとの間に強い連携があることを示唆するデータも得ている。ショウジョウバエでは、ニューロブラストと呼ばれる神経幹細胞様の細胞が非対称分裂を繰り返しながら順次異なる子孫細胞を作り出す。我々は、以前に、ほぼ全てのニューロブラスト系譜でHunchback、Kruppel、Pdm、Castorといった転写因子のセットが順次発現されること,さらに、これらの転写因子はニューロブラストや子孫細胞に時間的な個性を与えていることを示した。この転写因子セットの発見により、ショウジョウバエ中枢神経系においては神経幹細胞系譜の逐次的形成の機構の分子的解析が容易となっているが、この機構はまだその多くが謎のままである。そこで、我々は、この機構に含まれる新たな因子の同定を目的として、神経系で広範囲に時期特異的に発現される遺伝子の検索を行った。その結果、複数の線虫heterochronic遺伝子のショウジョウバエホモログをそのような因子の候補として見いだした。heterochronic遺伝子群は、線虫の幼虫発生において細胞に時間的個性を与える役割を持つ遺伝子群である。このうちの一つであるlin-29はKruppelと類似したZn fingerモチーフを持つタンパク質をコードしており、ショウジョウバエLin-29はニューロブラスト系譜形成後期に発現されていた。また、Lin-29に先立ってKruppelもCastor発現後に再び発現されるが、Lin-29と後期のKruppelの発現は相互排他的であり、Lin-29は後期のKruppelの発現を抑制することがわかった。現在、KruppelとLin-29のさらなる機能解析を中心に、これまで不明であったニューロブラスト系譜形成の後期過程について研究を進めている。
残存能力に適した自立移乗支援装置の選定と新しい自立起立支援ロボットの開発

本研究では,残存能力に適した移乗支援装置とロボット選定アルゴリズムの構築と起立動作誘導ロボットを開発した.身体負担評価実験より,起立動作を(1)自立起立(2)昇降座椅子を使用した起立(3)手すりを使用した起立(4)起立動作誘導ロボットを使用した起立に分類し,残存能力(足部耐荷重と重心動揺幅,臀部耐荷重と重心動揺幅,手部耐荷重,足と膝関節可動域)計測システムを開発し,足と膝関節残存能力の違いによる起立支援装置とロボット選定フローチャートを構築した.本研究では,残存能力に適した移乗支援装置とロボット選定アルゴリズムの構築と起立動作誘導ロボットを開発した.身体負担評価実験より,起立動作を(1)自立起立(2)昇降座椅子を使用した起立(3)手すりを使用した起立(4)起立動作誘導ロボットを使用した起立に分類し,残存能力(足部耐荷重と重心動揺幅,臀部耐荷重と重心動揺幅,手部耐荷重,足と膝関節可動域)計測システムを開発し,足と膝関節残存能力の違いによる起立支援装置とロボット選定フローチャートを構築した.1.身体負担を表わすパラメータを,臀部の重心移動範囲と耐荷重,足部の重心移動範囲と耐荷重,手部の耐荷重とし,日本リハビリテーション工学協会による移乗動作の分類(持ち上げ移乗/座位移乗/固定手すりを使用した立位移乗/支援装置なしの立位移乗)との関係を考慮し移乗支援装置選定フローを作成した.2.残存能力の定量化の一環として,使用者の身体特徴(身長,体重)と移乗の基本動作である起立動作時の身体負担の関係性について検討するため,健常男性4名による起立動作時身体負担検証実験を実施した.結果より,使用者の身長より,体重との方が起立動作時膝関節最大モーメントに相関関係が見られた.このことより,移乗支援装置選定フローの汎用性を高められる可能性が示唆された.また,自立起立可能な健常者を被験者としたことにより,起立移乗に必要な膝関節の残存能力が明確となり,実験結果より手すりを使用するより座面を高くする方が必要残存能力が低いことがわかった.このことより,移乗支援装置ごとに使用するのに必要な残存能力に違いがあることが確認され,移乗支援装置選定の必要性が示唆された.3.使用者の残存能力(身体負担)を計測するために,電動昇降座いすの座面部と足置き部に力センサを組み込めるよう改造し,その値を三次元計測装置VICON〓のADボードに入力することでVICON〓と同期してデータ取得が可能とした.また,手部の耐荷重を計測するために,手すりの部材や荷重センサを準備したので,今後計測システムに組み込む.4.一般の利用者が支援装置を実際使用しながらフィッティングができることを目指した拠点「人とロボットのコミュニケーションスクエア:COSMAR」を整備し,見学等に対応可能とし,今後の実験の準備を完了した.1.移乗の基本動作である起立動作時の身体負担を検討するため,(1)自立起立(2)手すり使用起立(3)昇降座いす使用起立について,健常男性4名による足関節と膝関節の必要残存能力の違いを実験した.結果より,使用者の体重と起立動作時膝関節最大モーメントに相関関係が見られ,選定に汎用性をもたせることができた.また,足関節の残存能力の低い使用者には手すりが有効で,膝関節の残存能力の低い使用者には昇降座いす等で座面を高くすることが有効であることが示唆され,残存能力に適した移乗支援装置選定の実現性が明確となった.2.残存能力を表わす身体負担パラメータとして,足部と臀部の耐荷重と重心動揺幅,手部の耐荷重を設定していたが,1.の実験結果より,さらに足部と膝部の関節可動角が必要であることがわかり,選定フローを改良した.3.残存能力を表わす2.の身体負担パラメータを計測可能な装置を開発した.さらに,一般人を被験者とした実験をする際の利便性や,将来的な普及性を考慮し,簡易測定用システムの部品等を購入した.今後システムの再構築を行う.4.固定手すりでは起立の際転倒の危険性が高い要介護者に対し,内蔵した肘と下腿角度センサを用いて使用者の重心位置をリアルタイムに検知し,安全かつ安定した起立動作誘導を可能とするロボットを開発した.このロボットを使用することにより,膝関節の負担を減らすことで安全に使用者の残存能力に適した起立誘導が可能となった.5.一般の利用者が支援装置を実際使用しながらフィッティングができることを目指した拠点「人とロボットのコミュニケーションスクエア:COSMAR」のWebページ(http://www.rt-gcoe.waseda.ac.jp/cosmar/index.html)を公開し,一般利用者との更なるコミュニケーションと,早稲田人支援ロボット研究の世間一般への情報発信を開始した.1.移乗の基本動作である起立動作時の身体負担を検討するため,1自立起立2手すり使用起立3昇降座いす使用起立4起立動作誘導ロボットについて,健常男性3名による足関節と膝関節の必要残存能力の違いを実験した.結果より,足関節の残存能力の低い使用者には手すりが有効で,膝関節の残存能力の低い使用者には昇降座いす等で座面を高くすることが有効であり,起立動作誘導ロボットを使用することで,膝関節の残存能力がさらに低い使用者でも起立できることが示唆された.

さらに,使用者の体重や身長と起立動作時膝関節最大モーメントに相関関係が見られ,選定に汎用性をもたせることができた.以上より,要介護者の残存能力に適した起立支援装置とロボット選定が可能となることがわかる.2.残存能力の定量化のために,移乗動作に必要な残存能力(足部の耐荷重と重心動揺幅,臀部の耐荷重と重心動揺幅,足関節角度,膝関節角度)簡易測定システムを構築し,動作確認のための予備実験を行った.結果,残存能力計測に十分な計測精度が得られた.3.支援装置やロボットをフィッティングができる「人とロボットのコミュニケーションスクエア:COSMAR」を含む早稲田大学人間支援ロボット体験場「RTフロンティア」が新宿区西早稲田に移転となり,月に1回ロボット体験イベントを開催している.2012年8月のリニューアルオープン後合計5回のイベントを開催し,延べ約250名の老若男女が来場し早稲田の人間支援ロボット研究開発の評価を上げている.4.3.のイベント内で,起立支援ロボットの必要性についてアンケート調査を行った結果,約8割以上が「必要」と回答しており,人間支援ロボットの需要が改めて明確となった.今後は,2.の残存能力計測システムを用いて,RTフロンティア来場者の残存能力を計測することにより起立支援装置やロボット選定アルゴリズムの構築の改良を目指す.移乗支援装置選定フロー確立にあたり,当初の計画ではわからなかった残存能力を表わす身体負担パラメータや,実験による確認が必要な被験者の身体的特徴が発覚し,それを考慮した実験に時間がかかっているため.24年度が最終年度であるため、記入しない。起立動作以外の移乗動作について選定のための残存能力確認実験やその他の実験においてN増しが必要となるため,現在被験者募集のためのフィールドを模索中である.また,起立以外の移乗動作時身体負担計測のためのシステム構築が必要であることが発覚したため,装置試作を共同で行う企業と連絡をとっている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
最適制御理論によるノンホロノミック車両系の軌道計画

本研究は農作業車両の運動を非ホロノミック車輪型移動ロボットの運動としてとらえ,主に,運動制御の問題を最適制御問題に変換して検討した。トラクタの枕地での最短旋回時間問題は最適制御理論で解くことが可能である。ところがこれはBang-Bang Principleを採用すると直観的に解くことができる。このため,1)直観的解法,2)微分幾何学的解法,3)最大原理による解法と4)数値解法を採用し完全解を得ることができた。また,数値解法を積極的に採用し,枕地問題を一般的な軌道生成問題に拡張し任意の初期位置から任意の終端位置への運動制御を検討し,農用車両の自律走行問題の基礎を検討した。他方,この枕地問題を研究する過程で,非ホロノミック車両の運動特性が横並び二輪車と縦並び二輪車で本質的に異なることに興味を持ち,その違いに制御方式がどのように係わりあいをもつかという新しい問題が浮かび上がってきた。このため,障害物や外乱を考慮したフィードバック制御を適用することを試みた。その具体例として,トラクタに作業機を装着する場合を取り上げ,そのときのフィードバック軌道生成問題を解いた。すなわち,自動的に位置決めを行うための自動操縦問題の一つの方法を示した。また,横並び二輪車(耕うん機や2輪ロボット)をモデル化し,障害物を回避しながら目的地に到達するフィードバック軌道の生成を行える一つの方式を提案した。この問題は農業機械ばかりでなく広く移動ロボットの軌道生成問題にも適用出来ることを示した。最適制御問題に変換する方法は,農用車両の自律走行問題の強力な武器になると考えられている。本研究は農作業車両の運動を非ホロノミック車輪型移動ロボットの運動としてとらえ,枕地旋回問題に焦点を絞り最短時間旋回問題を検討する。この問題を自律走行という観点から見直すと,どのようなハンドル操作を行えば最短時間で行えるか,またその時の最適軌道はどうなるかなどの移動ロボットの軌道計画問題の一つとなる。本研究では,農用車輌の低速時の操舵と運動の関係を表す非線形運動学モデルを用いて,枕地問題を3つの異なるアプローチで考察する。第1の方法は,微分幾何的なアプローチで,車両運動が速度と曲率をもつ質点運動に等価であるということを利用し,応用数学の分野で得られた定理を用いて,枕地問題を解析的に解いた(文献1)。第2の方法は,最適制御理論の最大原理によるアプローチである。これについては,大域的な最適解を求めることは非常に困難であることを示した。第3の方法は,最適制御理論の分野で広く採用されている数値解法で,時間未知の最短時間問題を時刻を既知パラメータする問題に変換し,収束性のよい2次アルゴリズムを適用して枕地問題を解いた。得られた結果を要約すると,1)畝幅が車両の最小旋回半径Rの2倍よりも大きい場合には,速度最大で,最大操舵角あるいは,ゼロ操舵の組み合わせで最短時間旋回ができる。2)畝幅が2Rよりも小さい場合には,速度は前進と後退を組み合わせ,操舵は最大という場合が最短時間になることを示した。この方法は,どの時刻にどのようにハンドルを切るかということが計算できる。従って,自律走行車両の軌道計画が具体的に求まるというメリットがある。なお,人の制御遅れや実際の車両のハンドル部から操舵輪間での慣性項の影響を考慮した人による枕地の最短時間制御問題も考察している(文献2)。本研究は農作業車両の運動を非ホロノミック車輪型移動ロボットの運動としてとらえ,主に,軌道生成問題を検討した。枕地でトラクタは次の畝に入る場合,作業効率を高めるためには最短軌道とそのときの最適操作量(ハンドル操作)を求める必要がある。

この枕地での最短時間旋回問題は,ロボット工学における移動ロボットの軌道計画問題と等価であることが知られている。今年度は,前年度に引続き数値解法を積極的に採用し,枕地問題を一般的な軌道生成問題に拡張し農用車両の自律走行問題の基礎を検討した【文献1と2】。この枕地問題を研究する過程で,非ホロノミック車両の運動特性が横並び二輪車と縦並び二輪車で本質的に異なることに興味を持ち,その違いに制御方式がどのように係わりあいをもつかという新しい問題が浮かび上がってきた。特に文献1と2では開ループ制御であるが,障害物や外乱を考慮したフィードバック制御を適用することを試みた。文献3では,その具体例として,トラクタ(縦並び2輪車)に作業機を装着する場合を取り上げ,そのときのフィードバック軌道生成問題を解いた。すなわち,自動的に位置決めを行うための自動操縦問題の一つの方法を示した【文献3】。文献4では,横並び二輪車(耕うん機や2輪ロボット)をモデル化し,障害物を回避しながら目的地に到達するフィードバック軌道の生成を行える一つの方式を提案した。この問題は農業機械ばかりでなく広く移動ロボットの軌道生成問題にも適用出来る【文献4】。
アフリカツメガエルの卵母細胞内に存在する軸形成デタ-ミナントの解析

両生類の発生過程において、胞胚の背側に形成体領域がつくられる過程は、形態形成の要となる重要なステップである。形成体領域の決定機構は卵細胞内にモザイク的に局財する細胞質因子(デタ-ミナント)にまで遡る必要があるため、デタ-ミナントの分子的実体の解明は初期発生の分子機構を理解するための重要な研究課題である。本研究では、デタ-ミナントの分子的実体を解明するために、卵形成期待異提供あるいは割球特異的に卵細胞内に存在するmRNAを手がかりとして、卵形成初期に転写される遺伝子のクローニングを行い、その機能を推定した。まず、卵細胞の細胞質内に局在するデタ-ミナントを、卵形成期に転写され発生初期にタンパクとして働く母性効果遺伝子の産物であると推定した。この考えに基づき第一のアプローチとして、卵形成初期に転写が起こり受精後翻訳されながら転写産物が消失していくタイプの遺伝子を検索し、EXT1遺伝子と高いホモロジーを示すXextをクローニングした。Xextは動物極側で抑制的転写制御を行う分子ではないかと推測している。第二のアプローチとして、デタ-ミナントが割球間で不均等に分布していることを期待し、8細胞期の4種類の割球間でmRNAの組成の比較を行った。割球特異的なcDNA断片をプローブとしてWD40リビ-トをモチーフとして持つ新規の遺伝子をクローニングした。第三のアプローチとして、リチウムの強い背方化作用により消失する転写産物は、背腹のパターン形成に積極的に使われる母性mRNAであるという予想のもとに、リチウム処理胚と未処理胚のmRNA組成の比較からXoeaをクローニングした。イムノグロブリンスーパーファミリーに属するこの遺伝子は、発生初期の割球間の情報伝達に関与している可能性がある。ツメガエル8細胞期胚の背腹割球間にはアクチビン応答能を含めいくつかの質的な違いが存在している。この質的な違いは、受精直後の細胞質の再配置により受精卵の予定背腹軸に沿って細胞質因子(デタ-ミナント)の不均一な分布が生じた結果であると考えられる。本年度の研究では、ツメガエルの卵母細胞内に存在する軸形成デタ-ミナントを解明する一つの方法として、8細胞期の4種類の割球間で含まれるmRNAの種類を比較検討し、割球特異的に転写産物が局在する遺伝子のクローニングを行っていた。まず予備実験として胚軸形成に関与するmRNAの存在する時期を調べるために、ステージ分けした卵母細胞および受精卵からRNAを抽出し、精製したmRNAを4細胞期胚の予定腹側割球へ顕微注入した。軸形成への影響を検討した結果、卵母細胞のみならず、卵割期の胚内にも軸形成に影響をおよぼすmRNAの存在が示唆された。そこで以後は材料の取り扱い易さと量の得易さの点で好都合の8細胞期胚を実験材料に選び、8細胞期胚を4種の割球に分離後、それぞれの割球からRNAを抽出し、ディファレンシャルディスプレイを行った。4種類の割球に特異的に存在するmRNAがそれぞれ複数種検出されたが、それらの中から背側植物局割球(DV割球)に特異的に存在するPCR断片を選びクローニングした。得られたクローンの塩基配列を決定しホモロジー検索を行ったがホモロジーの高い遺伝子は存在しなかった。下流プライマーはオリゴdtであるため3′非翻訳領域のcDNA断片であると考えられる。プライマーの種類からセンス方向とアンチセンス方向を推定して、ホールマウントインシチューハイブリダイゼーションを行った結果、アンチセンスを用いたときにのみシグナルが8細胞期胚のDV割球動物局側に検出された。遺伝子の構造を決定するために遺伝子の全長をクローニング中である。

ツメガエル8細胞期胚の背腹割球間にはアクチビン応答能を含めいくつかの質的な違いが存在している。この質的な違いは、受精直後の細胞質の再配置により細胞質の不均一な分布が生じた結果であると考えられる。本研究では、ツメガエルの卵母細胞内に存在する軸形成デタ-ミナントを解明する一つの方法として、卵形成期特異的に卵細胞内に転写産物が局在する遺伝子に着目した。卵細胞内にモザイク的に存在する細胞質因子の一部は、卵形成期に転写され発生初期にはタンパクとして細胞質に局在している可能性が考えられる。このタイプの遺伝子は初期卵割期胚のmRNAの比較からは見いだせない。そこで、卵形成初期の卵母細胞と中期胞胚遷移以前の胞胚との間でDifferential displayを行い、卵形成期に特異的に発現している遺伝子の検討を行った。卵形成期に特異的に検出される多くのPCR産物をプラスミドにつなぎ換え、得られた部分塩基配列をコンピューター検索にかけた結果、アクチビン受容体をはじめ既知遺伝子のcDNA断片の他に、特徴のある新規cDNA断片が複数得られた。その一つであるクローンD8について塩基配列および予想されるアミノ酸配列のホモロジー検索の結果、ヒトext3のホモローグであることがわかった。この遺伝子は遺伝的多発性外骨腫症(exostosis)の原因遺伝子で、最近ヒトおよびマウスでクローニングされている。予想されるアミノ酸配列には既知の分子モチーフが見られず、全く新しい腫瘍原因遺伝子である。Xextと名付けた遺伝子は卵形成初期に転写され、転写産物は動物極側に移動し、卵割期には動物極側割球の細胞質中に局在するが原腸胚期には消失してしまう。神経胚後期になると、背側中胚葉の予定硬節領域で新たな転写が認められる。ヒトext3の転写抑制作用を考え合わせると、Xextは発生初期の動物極側割球の転写制御に関与している可能性が示唆される。
可視光対応の新規光触媒による内分泌撹乱物質の分解

本研究では、内分泌撹乱物質(環境ホルモン)として問題となっているアルキルフェノール(AP)と17β-エストラジオール(E2)に対して、下水処理場等における晴天下での分解を想定し、可視光応答性光触媒であるバナジン酸ビスマス(BiVO_4)の特性を明らかにした。また新規光触媒としてニオブ酸銀(AgNbO_3)の開発を行い、内分泌撹乱物質の分解に適用した。以下に本研究で得られた成果を簡潔にまとめた。(1)BiVO_4による直鎖型アルキルフェノールの光分解は、アルキル鎖長が長くなるほどBiVO_4表面への吸着力が強くなり、分解速度が速くなることが明らかとなった。従って、BiVO_4はノニルフェノールやオクチルフェノールなどの長鎖アルキルフェノールの分解に適している光触媒であると結論づけられる。また、固相抽出とGC-MS分析により生成物の幾つかを推定することができ、反応機構の一端を推論できた。(2)実際に工業用に使用され、環境問題となっている分岐型ノニルフェノールが、BiVO_4を用いることにより太陽光の下で完全に分解できること、並びにエストロゲン活性も消失することが酵母Two-hybrid試験により明らかとなった。ノニルフェノールの完全分解とエストロゲン活性の消失までの時間差は、何らかの中間体にエストロゲン活性があるためと推測した。(3)AgNbO_3は400nm以上の可視光照射下においてノニルフェノールをCO_2にまで無機化できることが明らかとなった。また、反応中間体としてギ酸の生成も観測された。
歯原性上皮マーカーの単離を目指したマラッセ上皮特異的遺伝子のクローニング

マラッセ上皮遺残は、歯根膜の中という生理的に内部環境に存在する特殊な上皮であり、もともと内外エナメル上皮が発生過程の根相当部で断裂し、ベルトヴイッヒ上皮鞘が歯根膜に残存したものである。これまでに、このマラッセ上皮をブタ歯根膜から単離し、この細胞を用いた研究を行ってきている。口腔上皮と同じ扁平上皮細胞ということから歯肉上皮のモデル系として用いているとの報告もあるが、われわれの行ってきた実験では、Ca^<2+>濃度非依存的細胞増殖を示すなど口腔上皮との違いも明らかになってきている。本研究では、口腔上皮細胞との比較からマラッセ上皮細胞が特異的に発現、あるいは強度に発現しているものを単離し、それらのセメント質形成の誘導、歯根膜再生に関する因子の検索を目的とした。そこで、ブタ歯根膜から単離したマラッセ上皮細胞と口腔上皮細胞からそれぞれRNAを抽出、cDNAを作製後、Differential Display(DD)法を行った。DD法により特異的な遺伝子は、マラッセ上皮のみで発現しているものが16種、マラッセ上皮に強発現していると考えられるものが32種確認された。これらの確認された遺伝子をアクリルアミドゲルごと切り出し、クローニング用ベクターに組み込み単離し、塩基配列を確認した。Blast検索により、マラッセ上皮に特異性の高い遺伝子としてsmall heat shock proteinが候補にあがり、この遺伝子の情報から新たにPCR primerを作製しRT-PCRを再度行った。その結果、口腔上皮との発現の差がみられ、マラッセ上皮特異的遺伝子の一つと考えられた。また、その他切り出されたバンドについては再現性に乏しく、結果として、マラッセ上皮細胞に強く発現が確認された特異遺伝子は2つのみであった。今後は、さらにエナメル関連タンパクをはじめとしたセメント質形成誘導因子を検索していきたい。マラッセ上皮遺残は、歯根膜の中という生理的に内部環境に存在する特殊な上皮であり、もともと内外エナメル上皮が発生過程の根相当部で断裂し、ヘルトヴィッヒ上皮鞘が歯根膜に残存したものである。そこで、プタ歯根膜から単離したマラッセ上皮細胞と口腔上皮細胞からそれぞれRNAを抽出、cDNAに逆転写後、両者に特異的あるいは強度に発現している一連の遺伝子を検索するため、まずDifferential Display(DD)法を行った。これらの確認された遺伝子をアクリルアミドゲルごと切り出し、DNAを抽出し、クローニング用ベクターに組み込み特異的遺伝子の単離を行った。単離された遺伝子の配列は、PCRによる増幅の後、PE310Sequence analyzedによるダイレクトシークエンスで塩基配列を検索した。これらの遺伝子の中には、歯原性上皮に特異的あるいはあるいはエナメル関連タンパクをはじめとした歯胚発生過程に関わる遺伝子が含まれていることが示唆された。
米国占領下沖縄の地域形成と国家のくびき

本研究では、昨年に引き続き戦後沖縄のキリスト教史と地域形成史に関係する資料収集をし、それぞれの史料のデータベース化を行った。(1)日本キリスト教団沖縄教区資料室(宜野湾)の史料について、史料管理者の教区関係者との話し合いを持った。同室に所蔵されている史料は極めて貴重ではあるが、初期の保存状況がほとんど破壊されている。そのため、当分の間、教団・教区が所蔵している以外の周辺的な史料から当たっていくように方針転換をした。(2)沖縄公文書館では、昨年の沖縄キリスト教団機関誌『道しるべ』に続き、「財団法人沖縄キリスト教会に関する書類」18点と「財団法人沖縄キリスト教団に関する書類」134点を一部の制限を除き閲覧・複写した。これにより占領下での教会運営の実態と教会・信徒と琉球政府や軍との関係が次第に明らかになりつつある。また、琉球政府厚生局児童福祉課による「社会福祉事業に関する書類保母育成科設置関係(キリスト教学院短期大学)」も閲覧・複写することができた。公文書館では随時米軍関係資料の閲覧を行っている。(3)占領下沖縄の地域社会の実態を知るために公文書館や沖縄県立図書館所蔵の新聞史料、本年度は主として『沖縄タイムス』を1957年まで通読し、「暗い谷間の時代」と呼ばれる頃の社会史の発掘を行った。また、本年度は石垣市でも史料調査に着手し、石垣市立図書館で『八重島タイムス』『南琉日々新聞』『八重山毎日新聞』などを閲覧し、必要記事を複写した。沖縄本島分を合わせて複写した記事の総数は約900点にのぼる。これらの史料からは、米国キリスト教児童福祉会の援助で立てられた愛隣園(戦災孤児たちを収容した養護施設)や移動病院車と診療所、幼稚園、養鶏事業等を通して協会が地域社会と密接な関係を持ったことが分かった。また、沖縄群島社会福祉協議会や沖縄国際婦人クラブ等との密接な関係と、戦後沖縄の社会制度が整っていく過程でキリスト教系の諸団体がそれらの包括的組織に埋没してゆく姿が浮き彫りになった。また、戦後早い段階で占領軍と密接な関係を持っていた沖縄の協会が、占領体制が固定化し、土地問題が次第に激化する1950年代になると、地域住民との関係が微妙な物になっていく。かかる時代状況にあって、なお米国の良心に賭けようとする沖縄の教会の姿勢にその限界を見た。以上の調査をふまえて、キリスト教史学会第50回大会(1999年9月17日)において「米国占領下沖縄の地域形成とキリスト教ネットワークの研究-戦後復興事業を中心として-」と題して研究発表を行った。戦後沖縄のキリスト教界と地域形成史の研究は、現在、史料収集の段階にある.この点をふまえて,研究期間初年に当たる本年、本研究では史料の発掘、現存する資料の保存とそのデータベース化を主として行った.具体的には以下の通り.まず,沖縄では以下で調査を行った.(1)日本キリスト教団沖縄教区事務所内の教区資料室(宜野湾市)には沖縄キリスト教連盟,同教会、同教団関係の文書が筆者の推定で約4万件程度の保存されている.本年はその内の約2,000件文書をデータベース化し、目録を作製した。今後は、史料の保存についても検討したい.(2)沖縄県公文書館(南風原町)では、「琉球列島米国民政府(USCAR)資料」や琉球政府文書等から沖縄キリスト教界の活動をあと付ける史料の探索と複写を行った.特に,沖縄諮詢委員会議事録と沖縄キリスト教団機関誌『道しるべ』の全編を複写し,現在データベース化とその分析を進めている.(3)沖縄県立図書館では、主として『うるま新報』、『琉球新報』、『沖縄タイムス』から研究テーマに関する記事を探索し複写をした.第二に、東京では、(1)早稲田大学図書館で「米軍没収資料沖縄関係文書」、(2)法政大学沖縄文化研究所、(3)沖縄協会,(4)日本キリスト教団宣教研究所で調査を行った.このうち,(4)では同教団史編纂の際の沖縄関係文書のデータベース化を進めている.最後に,同志社大学神学部図書館、学術情報センター、人文科学研究所等でも沖縄の戦後教会史関係の史料収集を行った.以上の史料収集、データベース化の過程で農芸宣教師と農村復興事業や診療所・移動病院車等の医療活動,愛隣園等の孤児収容活動等の研究テーマを2年目に向けて設定した.なお,「キリスト教社会問題研究会」(1998年10月2日)において「米国占領下沖縄の地域形成とキリスト教ネットワーク-1945年から1950年代を中心に-」という題で研究報告を行った.本研究では、昨年に引き続き戦後沖縄のキリスト教史と地域形成史に関係する資料収集をし、それぞれの史料のデータベース化を行った。

また、琉球政府厚生局児童福祉課による「社会福祉事業に関する書類保母育成科設置関係(キリスト教学院短期大学)」も閲覧・複写することができた。公文書館では随時米軍関係資料の閲覧を行っている。(3)占領下沖縄の地域社会の実態を知るために公文書館や沖縄県立図書館所蔵の新聞史料、本年度は主として『沖縄タイムス』を1957年まで通読し、「暗い谷間の時代」と呼ばれる頃の社会史の発掘を行った。また、本年度は石垣市でも史料調査に着手し、石垣市立図書館で『八重島タイムス』『南琉日々新聞』『八重山毎日新聞』などを閲覧し、必要記事を複写した。沖縄本島分を合わせて複写した記事の総数は約900点にのぼる。これらの史料からは、米国キリスト教児童福祉会の援助で立てられた愛隣園(戦災孤児たちを収容した養護施設)や移動病院車と診療所、幼稚園、養鶏事業等を通して協会が地域社会と密接な関係を持ったことが分かった。また、沖縄群島社会福祉協議会や沖縄国際婦人クラブ等との密接な関係と、戦後沖縄の社会制度が整っていく過程でキリスト教系の諸団体がそれらの包括的組織に埋没してゆく姿が浮き彫りになった。また、戦後早い段階で占領軍と密接な関係を持っていた沖縄の協会が、占領体制が固定化し、土地問題が次第に激化する1950年代になると、地域住民との関係が微妙な物になっていく。かかる時代状況にあって、なお米国の良心に賭けようとする沖縄の教会の姿勢にその限界を見た。以上の調査をふまえて、キリスト教史学会第50回大会(1999年9月17日)において「米国占領下沖縄の地域形成とキリスト教ネットワークの研究-戦後復興事業を中心として-」と題して研究発表を行った。
ゲーティングナノポアによる単分子流動制御技術の開発

数ナノメートルの穴やチャネル内に配置された1対の電極間(ゲーティングナノポア構造)を通過する1分子のDNAとRNAの塩基配列を、1対の電極間を流れる電流を用いて、高い精度と速度で決定するためには、一定の速度で1分子を流す必要がある。本研究では、このナノ構造中を流れる1分子の速度を、電気的に制御するデバイス構造を開発し、1分子の速度制御の原理を構築するとともに、電圧で1分子の流れる速度を制御できることを実証した。ゲート電圧、電気泳動、電気浸透流、および水溶液のイオン濃度を取り込んだマルチフィジックスモデルを用いて、SiO_2をゲート絶縁膜とするゲーティングナノポア内の1本のDNA分子の流動ダイナミクスシュミレーションを行った。正のゲート電圧を印加する場合、SiO_2表面に負電荷イオンが蓄積されるため、電気浸透流が電気泳動と同じ方向に流れ、1分子流動速度が速くなることが分かった。一方、負のゲート電圧を印加すると、正電荷が蓄積されるため、電気浸透流が電気泳動とは逆向きに流れるため、1分子流動速度が遅くなり、ゲート電圧の制御により、1分子流動速度を制御できることを理論的に明らかにした。また、1分子流動速度は、水溶液のイオン濃度に大きく依存し、高いイオン濃度ほどゲート電圧に対する速度変化が小さいことが明らかとなった。特に、ナノポア表面に本質的に存在する電荷量と電荷種が、ゲート電圧に対する流動速度を決定するため、ゲート絶縁膜材料の選択と表面処理が、現実のデバイスでは重要なパラメータになることを見出した。微細加工技術を用いて、シリコン基板に平行にゲーティングナノポアがある横型ゲーティングナノポアを開発し、ゲート電圧に対する1本のDNA分子の流動時間依存性を調べた。ゲート電圧を印加しないときの1本のDNA分子の流動時間は、約500マイクロ秒であった。一方、0.7Vのゲート電圧印加時には、約9ミリ秒と約200ミリ秒の2つの流動時間が得られた。200ミリ秒の遅い流動時間は、DNAと電極の静電相互作用により実現され、9ミリ秒の流動時間は電気浸透流により実現されたと考えられる。目標時間であった1ミリ秒より遅い流動時間が、ゲート電圧の変調により実現されることを実証した。ナノポアへのDNAの捕捉頻度を向上させるため、直径20nmのサラウンディングゲートナノポア(SGNP)構造とマイクロ・ナノ流路構造を集積させたデバイス構造を作製し、DNAの流動速度とともに捕捉頻度の計測を行った。ナノポア構造の前段にマイクロ・ナノ流路を組み込み、DNAをナノポアに誘導することで、捕捉率が向上した。ゲート電圧を印加することで、DNAのポア通過速度は広い分布を持ち、最大でゲート電圧無印加時の10%程度まで減速することに成功した。流体力学と電磁気学を組み合わせたマルチフィジックスモデルを用いて流動現象を解析した結果、電気泳動電圧が、ナノポアと流路に分圧され、DNAがナノポアに高い頻度で導入されると同時に、実効的な電気泳動電圧が小さくなり、遅い通過速度が実現されることが示唆された。この分圧効果により、100mVの電気泳動電圧印加時でも、DNAを捕捉することが可能となり、ポア通過時間のヒストグラム解析から、通過速度は54塩基/msであり、1塩基/msまで減速されたDNAも検出された。また、1分子の流動速度のイオン濃度依存性をマルチフィジックスモデルにより解析した。SGNPデバイスでは、シリコン基板を挟む上下の液体チャンバー内のイオン濃度は同じであると想定しているが、実験系では、有限なイオン濃度勾配が予測される。そこで、SGNPデバイスにおいて、イオン濃度勾配がある場合のシュミレーションを行ったところ、イオン濃度勾配は、DNA捕捉確率を向上させるが、濃度勾配で生じる電気浸透流の影響により、DNAの流動速度を急激に遅くすることが示唆された。これまでの研究から、ナノポア内の1分子流動速度は、ナノポア壁面近傍を流れる電気浸透流に大きく支配され、電気浸透流の大きさは、ナノポアの直径、ナノポア壁面の電荷量、イオン濃度、温度、およびゲート電圧をパラメータすることが明らかとなった。微細加工技術を用いてシリコン基板上にSiO2で被覆された金属細線を作製し、エレクトロマイグレーション法により金属細線を破断することで、約2nm程度のナノギャップ電極とナノ流路を持つ横型ナノデバイスの作製に成功した。一方、微細加工プロセスの最適化を行うことで、直径20nmの縦型ナノデバイスの作製に成功し、ゲート電圧の印加により、1分子の流動速度を制御するサラウンディングゲートナノポア(Surrounding Gate Nanopore:SGNP)の開発に成功した。SGNPは、ゲーティングナノポア構造にゲート電極を組み込んだ集積ナノ構造であり、ゲート電極がSiO2膜により被覆されている。直径20nmのSGNPを用いて、500塩基からなるDNAのナノポア通過時間のゲート電圧(Vg)依存性を調べたところ、Vg=0Vでは、通過時間は35msであったが、Vg=-0.5Vでは、通過時間は350msと遅くなった。