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セロトニン受容体作動薬のニューロパシックペイン抑制機序に関する研究

延髄大縫線核から脊髄後角に投射するセロトニン(5-HT)系下降抑制性系は、脊髄での疼痛伝達の抑制に重要な役割を果たしており、動物を用いた急性痛の実験では、髄腔内に5-HTを投与すると鎮痛作用を示すことが知られている。脊髄後角には複数の5-HT受容体のサブタイプが存在し、その中でも5-HT_<1A>、5-HT_<1B>、5-HT_2、5-HT_3受容体が脊髄後角で急性痛の抑制に関与すると報告されている。しかし、これらの受容体の刺激がニューロパシックペインを抑制するか否かは明らかになっていなかった。そこで、ラットのニューロパシックペイン(アロディニア)モデルを用いて、これらの受容体に特異的な作動薬を髄腔内に投与したところ、5-HT_2受容体作動薬のみが抗アロディニア作用を示すことが明らかとなった(Pain 2001;90:173-179)。この成果をもとに、5-HT_2受容体作動薬の抗アロディニア作用の機序について研究を進めた。5-HTは中枢神経系でいくつかの神経伝達物質の放出に関与していることが知られている。たとえばアセチルコリン、ノルアドレナリン、アデノシン、GABAなどであり、いずれも脊髄で抗アロディニア作用を発現する。これらの受容体の特異的拮抗薬をあらかじめ髄腔内投与しておき、続いて5-HT_2受容体作動薬を投与したところ、ムスカリン受容体拮抗薬のみが、5-HT_2受容体作動薬の抗アロディニア作用を減弱できることが明らかとなった(Brain Res 2002;932:124-128)。アセチルコリンは脊髄後角で、主にムスカリン受容体を介してニューロパシックペインを抑制することが知られており、この結果は、脊髄後角で5-HT_2受容体作動薬がアセチルコリンの放出を介して、抗アロディニア作用を発現することを示唆する知見である。セロトニン性下降抑制系は、脊髄で痛覚伝達の抑制に重要な役割を担っており、動物を用いた急性痛の実験では、髄腔内に投与したセロトニンは鎮痛作用を示すことが知られている。セロトニンレセプターは大きく7つのサブタイプに分類されるが、その中でも5-HT_<1A>、5-HT_<1B>、5-HT_2、5-HT_3レセプターが脊髄後角で急性痛の抑制に関与すると報告されている。しかし、ニューロパシックペインとセロトニン抑制系との関係はほとんど解明されていない。近年、ニューロパシックペインのラットモデルがいくつか開発されているが、脊髄神経結紮によって発症するアロディニアモデルを用いて、髄腔内に投与した各種セロトニンレセプターサブタイプの作動薬が、ニューロパシックペインの抑制に有効であるか否か検討したところ、5-HT_2作動薬のみが抗アロディニア作用を示した。炎症性疼痛モデルであるラットホルマリンテストで同様の実験を行ったところ、5-HT_2および5-HT_3作動薬が有効であり、ニューロパシックペインにおいては、脊髄でのセロトニン抑制系に変化が生じている事が示唆された。5-HT_2作動薬の髄腔内投与は坐骨神経結紮によって発症するthermal hyperalgesiaの抑制にも有効であった。このように5-HT_2作動薬は髄腔内投与によってニューロパシックペインを抑制するが、この効果は全身投与や、脳室内投与では認められない。

さらにこの作用は、5-HT_2拮抗薬およびムスカリン受容体拮抗薬で抑制されることが、これまでのわれわれの実験で明らかとなっている。セロトニン性下降抑制性系は、脊髄で疼痛伝達の抑制に重要な役割をはたしており、動物を用いた急性痛の実験では、髄腔内にセロトニンを投与すると鎮痛作用を示す事が知られている。セロトニンレセプターは7つの大きなサブタイプに分類されるが、その中でも、5-HT_<1A>、5-HT_<1B>、5-HT_2、5-HT_3レセプターが脊髄後角で急性痛の抑制に関与すると報告されている。しかし、これらのレセプター刺激がニューロパシックペインを抑制するか否かは明らかになっていなかった。そこで、脊髄神経結紮によって発症するラットアロディニアモデルを用いて、これらのレセプターに特異的な作動薬を髄腔内に投与したところ、5-HT_2レセプター作動薬のみが抗アロディニア作用を示すことが明らかとなった(Pain2001;90:173-179)。その成果をもとに、5-HT_2レセプター作動薬の抗アロディニア作用の機序について研究を進めた。セロトニンは中枢神経系でいくつかの神経伝達物質の放出に関与している事が知られている。たとえばアセチルコリン、ノルアドレナリン、アデノシン、GABAなどである。これらの受容体の特異的拮抗薬をあらかじめ髄腔内投与しておき、5-HT_2レセプター作動薬を投与したところ、ムスカリン受容体拮抗薬のみが、5-HT_2レセプター作動薬の抗アロディニア作用を減弱できることが明らかとなった(Brain Res, In press)。アセチルコリンは脊髄後角で、主にムスカリン受容体を介してニューロパシックペインを抑制する事が知られており、この結果は、脊髄後角で5-HT_2レセプター作動薬がアセチルコリンの放出を介して、抗アロディニア作用を発現することを示唆する知見である。
ベシクル表面への機能性ナノ物質の面内複合集積化

ナノテクノロジーの要素技術として、金属、合金、生体セラミックスなどからなる複数種のナノ物質を構造安定な人工細胞膜や高分子膜表面に位置選択的に複合集積化する新手法の開発を目指して検討を行った。その結果、目的とする複合構造体を構築するにあたっての、種々の溶液法によるナノ物質作製法の適用可能性、およびナノ物質を人工細胞膜や高分子膜に固定化するためのリンカー部位の選択などに関しての有用な知見が得られた。本研究はナノテクノロジーの要素技術として、無電解めっきやゾルーゲル反応等のウェットプロセスを用いて金属や半導体、金属酸化物などからなるナノ物質を二次元面内で複合集積化するための新手法の開発を行うものである。集積化の足場として有機-無機ハイブリッドベシクル「セラソーム」の脂質膜表面など、分子の自己組織化によって形成される表面を利用し、それらの特性をナノ物質の選択的集積化の駆動力として活用することを目指している。本年度は疎水化した金属配位子を構造安定なセラソームの膜中に組み込むことで、無電解めっきによりセラソーム表面にNiや磁性合金、Agなどの金属層を数十nmの厚みで修飾することに成功した。また配位子の密度やめっき時間を制御することで、これらナノサイズの金属をベシクル表面に部分的に析出可能であることも明らかにした。これらの成果の一部を雑誌論文に報告した。また無電解めっきだけではなく、バイオミネラリゼーションに倣ったアパタイト析出系の利用についても検討した。金属層の析出によりセラソームの分散性が低下するなど、コロイド分散系で研究を進める難しさが明らかとなり、さらに本研究で提案する概念をより一般的な事例で示すことが重要であると感じたことから、足場として高分子薄膜を用いた系についても種々の検討を行った。その一方であるペプチド分子を用いれば体液類似環境から選択的なアパタイト析出が起こることがわかり、今後このペプチドをリンカーとして膜表面への面内選択的なアパタイト析出が実現できると期待された。以上のような検討により、次年度さらに研究を発展させ、ドメイン構造をもつベシクルや高分子薄膜表面への種々金属および無機ナノ物質の複合集積化を実現するために重要な知見を得ることができた。本研究はナノテクノロジーの要素技術として、無電解めっきやゾルーゲル反応等のウェットプロセスにより金属や半導体、金属酸化物などのナノ物質を二次元面内で複合集積化するための新手法の開発を行うものである。集積化のscaffold(足場)として構造安定な有機-無機ハイブリッドベシクル「セラソーム」の脂質膜表面など、分子の自己組織化によって形成される表面を利用し、それらの特性をナノ物質の選択的集積化の駆動力として利用することを目指している。前年度までに得た知見をふまえ、本年度はまず複合化の手法として体液類似環境を利用したアパタイト析出系に注目し、セラソームにカルボキシルをもつ両親媒性分子を混合すると効率よくアパタイト析出が誘起できることを明らかにした研究をまとめ、原著論文として発表した。またscaffoldとして高分子薄膜を採用し、研究概念の一般性を示すことを目指した。種々検討を行った結果、無機物との複合化に有効な官能基をもたない高分子の薄膜表面に対し、血清タンパク質吸着層を利用することで疑似体液からのアパタイト析出を実現した。さらにポリスチレン薄膜とポリメタクリル酸メチル薄膜との間でアパタイト析出挙動に明確な選択性を生みだすことができることを明らかにし、成果を論文発表した。これは高分子の相分離膜構造に沿ったアパタイトの面内パターニングが可能であることを示すものである。一方ゾルーゲル法による金属酸化物層複合化の系ではscaffoldとして色素集積膜やポリイミドフィルムの適用可能性について検証した。本研究によりscaffoldの相分離構造や、複合化する成分とscaffoldとの界面を結ぶリンカー分子の選択的吸着挙動を利用し、それらと種々のウェットプロセスとを組み合わせることでセラソームや高分子薄膜表面において面内複合集積化を実現するための種々の手法を獲得することができた。
アルツハイマー脳におけるMAP1Bの異常なリン酸化と微小管の機能異常

研究代表者らは、これまで、PHFを免疫原とする試験管内免疫法で作製したモノクローナル抗体の中にリン酸化MAP1Bに対する2種の抗体が存在すること、これらの抗体の認識するMAP1Bリン酸化部位は正常の場合未成熟脳に特異的になもので、シナプス形成後はすみやかに脱リン酸化を受けることなどを明らかにしてきた。本年度は、これらのMAP1Bのリン酸化がアルツハイマー脳の微小管の機能に及ぼす影響を調べるために、以下の2つの課題の研究を行った。第1は、これらの部位のリン酸化が微小管との相互作用にはたす役割に関する研究で、ラット脳の系を研究対象とした。第2は、結合相手である微小管の主成分チューブリンの翻訳後修飾についての研究で、アルツハイマー脳を対象とした行った。第1の課題については、MAP1Bのリン酸化が微小管との相互作用を促進するという他の研究者の報告を確認したが、目的のリン酸化部位が成熟脳でも認められるリン酸化部位と相違するか否かという点については明確な結論は得られなかった。第2の課題については、まずラット脳の系で、等電点電気泳動とアイソタイプ特異的、翻訳後修飾部位特異的モノクローナル抗体をもちいたアイソフォームと翻訳後修飾を分析する系を確立するとともに、alpha-、beta-チュブリンの翻訳後修飾がそれぞれ、神経細胞の分化(神経突起の伸展)と成熟(シナプス形成後の樹状突起と軸索の分化・成熟)と関連することを明らかにした。次に、アルツハイマー脳に多い不溶性チューブリンについて、正常脳の同画分と比較したところ、alpha-チューブリンのアイソフォームには大きな差はないが、beta-チューブリンのアイソフォームには相違が見られるとの予備的結果を得た。
酸化的環境のための小さな時間分解蛍光イメージングプローブの開発

蛍光タグによる可視化技術は生体の様々な分子機構の解明に寄与してきた。しかし蛍光蛋白は本来、細胞質の分子なので細胞外の酸化的環境では異常な構造をとり、標識する分子本体の正しいモニタリングを妨げる可能性がある。本研究ではこの検討に基づき、酸化的環境でも影響を受けず、立体障害を防ぐために小さなタグの開発を目指した。その結果、GFPファミリーをはじめ、様々な特性をもつ細胞質性蛍光蛋白を、蛍光特性を維持したままで酸化的環境の影響を受けずに機能する一連の自発蛍光蛋白タグに改変することができた。さらに分子量1万程度の小さなFMN依存的蛍光蛋白の徹底的な変異検索により、分泌系で正しく機能する分子を開発した。細胞外環境で安定で、できるだけinertな蛍光プローブの作成のために、これまで作成してきたGFPファミリー、eqFP578ファミリーメンバーに加えて、現在最も明るい各波長の蛍光タンパク質について、酸化的環境でもオリゴマーを作成しない改良型変異体を作成した。これらにより、事実上、蛍光イメージングとして汎用される波長範囲をカバーすることができた。さらにヒユサンゴ由来の光変換特性を持つ蛍光蛋白において同様のアプローチを進めて、大気中で安定な分子に改良できた。その光変換特性を解析する過程で、この分子がオリゴマー特性に依存したFRETセンサーとして機能することに気がつき、これを用いて分泌系での分子状態の検知を行う事が可能であることを示した(日本生化学会発表)。ランタノイド類金属結合タグ、LBTを酸化的環境での蛍光イメージングに応用できるように検討を行ったが、実用的なレベルには遠く達せず、これについては断念した。しかし、植物青色受容体由来の蛍光蛋白改変型であるiLOVをさらに改良したphiLOV2.1に改変を重ねて、酸化的環境においてもほぼモノマーで改良された分子特性を持ち、光化学的性質としてもある程度改善された分子を得ている。内膜系での蛍光イメージングでの一つの問題点は、その構造体のダイナミクスを的確にい十分な時間チェイスすることの困難さであった。これは機器とプローブ、双方の現実的な制約で、これまでどの蛋白性蛍光基においても、構造変化に十分な時間分解能でのイメージングが容易ではなかった。そこで、蛋白との結合により蛍光を発する小さなタグであるFAPを用いて検討を進めたところ、小胞体構造変化を比較的高い時間分解能で、従来の蛍光タグを用いるよりも少なくとも一桁以上安定に記録できる改変体をほぼ作成できた。しかし、拡散特性は余り高くなく、融合分子側への影響について検討が必要である。分泌系で合成されるタンパクの蛍光標識のために、Cysを持たない蛍光タンパクセットを作成して報告した。新たに、chromismの特性を示す光活性化タンパクPA-SGFP2と、光変換タンパクDendra2のシステイン残基を飽和変異を用いて至適なアミノ酸に置き換えて、ほとんど同じ光化学的特性をもつ新たなcf(cysteine-free)Dendra2を作成することができた。また、蛍光寿命が一成分のcfSGFP2変異体もできた。これらを用いて小胞体内でのカーゴタンパクの立体構造の変化に伴うダイナミクスの制御に関する定量的計測を行っている。研究の過程で、現在用いられている改良体が単量体であることは溶液において示されているが、細胞内でも同様かについては正確な証明は殆どされていないことに気がついた。これは重要な特性なので、細胞内環境での分子数の計測を行うために、光の量子的特性を利用したcoincidence correlationの手法が応用できないか検討を行い、拡散速度に依存しない計測が可能なことは示した。これを用いて、先に報告したcfSGFP2について調べると、分子混雑度の増大に伴って多量体化を起こす事が示唆された。そこで、これを押さえる変異について検討し分子混雑度の増大に抵抗性のプローブを作成し、細胞内での状態について検討中。さらに、これと関連して、cgfTagRFPについて、βcan構造外部のflanking domainは削除しても影響がないことは確認できた。これら自家蛍光タンパクよりも小さなプローブとして、現時点では、ランタノイド類金属結合ペプチドタグも作成し検討したが、FMNを蛍光基とするiLOVの改良体phiLOV2.1がもっとも実用性が高い。この一分子輝度はSGFP2の約1/4程度だが、これより高い輝度を持つ変異体が作成できたので、さらに改良をすすめている。無蛍光低分子化合物に結合して蛍光を発するFAPについて、小胞体内に発現してタグとしての検討を行った。これが特に光耐性に優れていることは再度確認し、昨年度に、懸念があった拡散の異常性について原因を調べたところ、市販されている低分子化合物は、所定の濃度で小胞体の構造異常を引き起こすことが明らかになり、この目的での使用は断念した。

そこで酸化的環境で使用できる小さな蛍光タグとして、FMN依存的な蛍光蛋白PhiLOV2.1について、通常の蛍光イメージングに使用できるレベルへの改変をさらに進めた。徹底的な変異を加えて蛍光特性を改善する変異を網羅的に調べていったところ、最終的に、分泌系で修飾を受ける部位を持たず、分子輝度と光耐性を共に改善して、実用に耐えるレベルの特性を持つ蛍光タグを作成することができた。その他、酸化的環境でinertな各種の蛍光蛋白の作成をさらに進める一環として、Photoconversion-induced FRETとして、光変換がランダムに起きる事を利用して小胞体内での分子のオリゴマー状態を調べる方法の蛍光寿命測定での確認を行った。その結果、分子が2量体以上である場合には、光変換依存的なFRETが観測され、酸化的環境における解析で使用可能なことが示された。また、近赤外の蛍光蛋白についても外界で影響を受ける部位の除去の検討を行ったが、実用的な蛍光強度を持つiRFP670においては6個のCYSのうち、一つのCYSを他のアミノ酸で置き換えることができなかった。立体構造から推定した近隣部位の飽和変異も行ったものの、現時点で、この問題は解決できておらず、課題として残った。細胞生物学既知のタグに基づき、分泌過程で問題となる配列を飽和変異を用いることで、解決し、さらに、酸化的環境での、よりinertなイメージングのタグを開発する、というのが本課題の基本的方針である。これに基づいて、これまでの汎用的な蛍光蛋白について、事実上、ほぼすべての蛍光波長において、実際に使用できる改変体を作成することができた。さらにchromismの性質を持つ蛍光蛋白について、申請時には予想しなかった蛍光タグとしての使用法を見いだした。同様に、近赤外領域を用いた、より細胞毒性の少ない、しかも高い時間分解能を可能にする蛍光タグの改良が進みつつある。細胞質環境のためのものである蛍光プローブを酸化的な環境に適したように改変することは、Cysが蛍光基の形成そのものには関与しないので、飽和変異により他のアミノ酸に置き換えることで可能であるということが、本研究の基本想定である。このアプローチは、少なくとも試みたすべてで成功しており、これまで作成した構成的な蛍光タンパクから、chromismの特性を持つ光変換タンパクなどまで、ほとんどparent分子と代わらない程度のものを作成することができた。さらに、この過程で、自家蛍光タンパク自体の問題点も新たに見いだされたが、これにはTCSPCを用いる新しい技術を使ってこれを計測できるようになり、対策を立てることがほぼできつつあり、外界環境での適切なイメージング系の開発のために、重要な進展が得られつつある。また、他の低分子蛍光基を用いる小型プローブについて検討したところ、最近報告されたiLOVの改良体が最も優れたものであることが判明したので、これを元にして、輝度だけでなく、単量体特性についても改良を加えているところである。このように現時点では、目的に向かって、概ね計画通りに進行しているように思える。
戦後日本語学校の日米外交史的研究

平成30年度は、1948年に設立された東京日本語学校の創設経緯と教育活動を明らかにすることを目的とした。まず、学校自体に資料の所蔵確認を行った後、国立公文書館と国立国会図書館で新たな資料を発見した。東京日本語学校は、財団法人言語文化研究所の附属学校として設立された。そこで、まず言語文化研究所の動向について分析し、九州教育学会第70回大会で発表した。しかし、学会では本研究の意義付けの不十分さが指摘された。そのため、本研究課題である「戦後日本語学校の日米外交史的研究」について、先行研究のレビューから再検討を行った。近年、戦後の日本語教育に関する研究が相次いで上梓されている。それらを分析すると、特に敗戦後の1945年から1950年代初めについては、十分な検討がなされていないことが判明した。その理由としては、日本語教育に関する文献や論考が少ないことがあげられている。牲川波都季は『戦後日本語教育学とナショナリズム』のなかで、「日本語=日本精神論」という戦中の図式は戦後も残存していたが、特に強調されているわけではなく、日本語教育関係者の意識の根底に無自覚な常識として存在していた可能性を指摘した。また、山本冴里は『戦後の国家と日本語教育』において、1945年から1960年代後半については、戦争の影響を濃厚に宿した文脈のなかで、1953年の国会で初めて「日本語教育」という言葉が使用されたことに言及し、それ以前については、ほとんど分析していない。つまり、戦後の日本語教育研究は、日本語教育関係者や国など、国の思惑に焦点をあてた研究はなされているが、資料が少ないことから敗戦後の研究が不十分である。加えて、実態として存在していた日本語学校については研究がなく、国策が実際に社会のなかで如何に機能していたのかを知るには、日本語学校の実態を明らかにする必要があることが明確となった。平成30年度は、計画通りに研究を進めたが、論文の完成には至らなかった。なぜならば、本研究の意義づけにおいて、再考するよう学会で指摘を受けたためである。次年度は、意義付けを補強しながら、学会で発表し、論文をとりまとめたい。平成31年度は、本研究の意義付けを明らかにしながら、平成30年度に予定していた東京日本学校の設立意義について国際学会で発表し、論文をまとめたい。また1950年に設立した京都日本語学校の資料調査を合わせて行い、英文雑誌Christian Movement in Japanから在日宣教師の動向を知る手がかりとなる関連記事を調査していく。平成31年度に発表を予定している国際学会の発表申込が平成30年度であったため、エントリーして審査を受けた。この国際学会にかかる参加費などは前納であったが、平成31年度の学会参加後に参加費や出張費は支払われるため、残金が生じてしまった。翌年度分と合算して、国際学会に関係する旅費や原稿の執筆にかかる経費としたい。
近代日本の地方都市における士族と産業の担い手の数量的研究

明治期金沢市には数万人(戸主は約1万人、以下の数字は戸主)もの士族が在住したが、そのうち商人は約千人で、士族の1割、商人の2割を占めた。主に下級武士が中小規模の商業を営み、業種にも士族的な特徴が見出せた。また多数の士族が軍人(将校)・官吏・県官吏・市役所吏員にもなったが、概して輩出率が最も高かったのは最下級・上級武士層ではなく、中級武士層であった。石川県官吏・金沢市吏員の地位と旧禄高はある程度相関があり、地方政府の中には藩政期のヒエラルキーが明治中期にもある程度残っていた。本研究の目的は、石川県金沢市のこれまで筆が発見・収集した都市全体を網羅するような個人経済活動のデータをコンピュータ入力しデータペースを作成して、数量的に分析することにより、旧城下町の近代都市における社会経済構造の全体像を把握しようというものである。平成19年度においては、明治初年の士族名簿(古川脩編著『加賀藩士人別帳』上・下、1997年刊、私家版。これは金沢士族を全部網羅していないが禄高が記載され、武士としての階層が判明する)、明治20年代前半の金沢市に籍のある約1万1千人の士族名簿(金沢市『士族授産金分引継交名簿』明治24年度)、明治27・28年の市内で営業する約5千人の商業者名簿(商業税賦課名簿)、明治21年・34年の所得税納入者名簿、の大半ないしすべてを入力した。また金沢市『士族授産金分引継交名簿』(明治24年度)のデータベースに、職業や旧禄高を、種々の資料によって可能な限り確定し、入力する作業は現在も続行中であるが、平成19年度末までの分析では、旧禄高1000石1万石層の明治中期以降の行方が杳として知れず、没落した者が多いと推定される。他方、明治中期以降、陸海軍士官・官吏・学者などとして活躍した者を多く輩出させた層はおおむね50石からせいぜい500石層までであり、これは加賀藩では上級武士層とは必ずしもいえない。これは先行研究とは必ずしも一致しない点であり、興味深い論点を含むと思われる。さらに、明治27・28年の商業者名簿(商業税賦課名簿)と、金沢市『士族授産金分引継交名簿』(明治24年度)のデータベースをつきあわせる作業を行ったが、明治20年代の士族と商人の重なり具合、またいかなる旧禄高の層の士族がどのような商人になっていったかについては、士族の約1割が商業に参入し、商人の約2割が士族であり、またやはり下級武士層が主体であったという暫定的な結論を得ることができた。『石川県統計書』『金沢市勧業統計書』『金沢市統計書』『工場通覧』の資料についてデータ入力は平成19年度は一部分の入力に止まったので、平成20年度の課題である。開廃業率は士族の方がむしろ低く、明治中期に士族の商業経営はそれ以外の者より不安定だったとは必ずしもいえない。また多数の士族が軍人(将校)・官吏・県官吏・市役所吏員にもなったが、40石以上1000石未満(とくに500石未満)層の旧中級武士から多く輩出しており、概して輩出率が最も高かったのは中級武士層であった。将校は禄高最下層でもある程度は輩出しており、その中からのちに将官に上り詰めた者もある程度いた。旧下級武士が近代日本の社会のリーダーになったという面も、まったく根拠がなかったわけではない。18801890年代の金沢士族の官吏には、高い地位に就いていた者はほとんどいなかったが、将校より一層知行取の旧藩士家出身の者が多く、しかも若い層ほどその傾向が強くなっている。官吏では、将校より早く学歴重視の時代が訪れたと推測される。石川県官吏・金沢市吏員の地位と旧禄高はある程度相関があり、地方政府の中には藩政期のヒエラルキーが明治中期にもある程度残っており、地域の行政の担い手層は藩政期のそれを継承していた。ただし金沢市吏員は将校・官吏・県官吏よりも、旧藩士のうち切米取・扶持米取の割合が高く、微禄の旧藩士が相対的に多い。また将校・官吏・県官吏よりも、高齢者の割合が高い。

若年者と異なって学校で教育を受けたうえでより望ましい職をめざすことが事実上不可能な中高年齢層の、とくに微禄の旧下級武士が生活の糧を得るために市吏の職に就かんと派閥に分かれて激しい市議選挙の戦いを展開した。
ブリをモデル生物として用いた浮魚類の産卵行動測定手法の開発

【野外行動調査】前年度に引き続きブリの標識放流調査を実施した。ブリの産卵期は2月から始まるので産卵期間中の遊泳行動データを取得するために平成31年3月に標識放流を実施した。長崎県五島市崎山地先の定置網漁業者の協力を得て、同地で漁獲された魚を取り上げて、すぐに生殖腺からの生殖細胞を採集して卵巣卵の取得か排精が認められ個体のうち状態の良かった22個体を調査に用いるために生け簀にて数日養生した。生け簀から取り上げた魚をまず採血し、体サイズを計測してから、深度と温度を1年間記録できるアーカイバルタグを腹腔内に挿入するか外部に取り付けて生け簀に戻した。合計22個体(尾叉長:67-76cm,体重:3.8-6.2kg)の成魚にタグを取り付けて、3月5日に五島市崎山沖地先から放流した。【データ解析】別プロジェクトで得たブリ属カンパチ成魚の産卵期間を含む遊泳深度データ(時定数:1秒)を解析した。時間窓を5分に設定し窓内の深度差分値から推定される平均分布と全期間の平均分布との差異から相対エントロピーを求めた。相対エントロピーのばらつき成分が高くなる深度変化(特異的鉛直遊泳)を抽出し、その特徴(持続時間・上昇速度・高さ・下降速度など)を求めた。産卵期間中の3月10日4月23日に明瞭な日周的な鉛直遊泳が認められた。昼は水深150mを起点に深層へ鉛直移動しつつ、まれに水深50-100mに向けた急浮上(30秒間程度で100mほど浮上)が観察された。相対エントロピーが高くなる特異的鉛直遊泳は産卵期の日中に頻出し、午前中に集中した。特異的鉛直遊泳の上昇速度は平均でも毎秒3mに達し他種より極めて速い特徴があった。一連の深度プロファイルはオヒョウのそれ(Seitz et al 2005)に類似していた。本研究から特異的鉛直遊泳は底魚類以外でも抽出できることが示唆された。昨年度に放流した15個体の標識魚の再捕獲の報告が全くなかったことから、今年度はブリと同属のカンパチ成魚の深度・温度記録を解析して、産卵を伴う遊泳行動が抽出できるかどうか確かめることにした。解析したのは雄成魚であったが、本種の産卵期に集中して相対エントロピーの高い値を伴う特異的な鉛直遊泳が抽出された。この行動は産卵期に集中して出現し、ダイナミックな急浮上と急潜行を伴った。カンパチは飼育下でも成熟雄が成熟雌を追尾して海面に向かって急浮上する繁殖行動を行うことが知られており、抽出された特異的鉛直遊泳は飼育下の知見と類似していた。また、繁殖行動の際に急浮上と急潜行を行う魚種はヒラメ、オヒョウ、マツカワ等でも確認されており、これら先行研究との比較でも特異的鉛直遊泳が繁殖を伴うことを支持している。他種との鉛直遊泳の特性値を比較すると、カンパチの特徴は、1)上昇速度が極めて速いこと(平均:2.9 m/s)、2)遊泳の高さは海底から150m以上を浮上するオヒョウには及ばないが50mを超えること、3)出現時間帯は有意に午前中に偏っている(平均:午前9時36分)ことなどが確かめられた。また、ブリを対象とした追加の放流調査も当初は10個体程度の見込んでいたが、予定数を大幅に上回る22個体を放流し、最終年度内に再捕されればカンパチと同様の解析をして再現性を確認する。以上の通り、新規で開始したブリでのデータが取得できなかったものの、予定していた解析はカンパチで実施でき、産卵遊泳が抽出できる可能性を大いに秘めた結果が得られた。以上より、本年度はほぼ計画の通りに調査を進められたと判断した。平成31年度はプロジェクトの最終年度であるのでデータ解析と論文化に傾倒する。また、すでに放流したブリからのデータ回収を目指すために漁業団体や水産関係機関に対して本調査の周知に一層務める。【データ解析】カンパチは産卵期を含む深度・温度時系列記録が成熟雌を含めて5個体分あるのでこれらのデータの解析を急ぐ。平成30年度に特異的鉛直遊泳の抽出に成功した方法にならって、まず、深度データをウェーブレット変換して鉛直遊泳の周期性を調べる。次に、時間窓を5分に設定し窓内の深度差分値(鉛直移動速度)から推定される平均分布と全期間の平均分布との差異から相対エントロピーを求める。相対エントロピーのばらつき成分が高くなる深度変化(特異的鉛直遊泳)を抽出し、その特徴(持続時間・上昇速度・高さ・下降速度など)を求める。さらに、特異的鉛直遊泳の出現回数、出現間隔、出現期間、出現時の経験水温を求めるとともに、他魚種の既往知見と比較することで産卵遊泳とする根拠を固める。また、ブリ放流個体の再捕に成功すれば同様の解析を行う。【成果公表】カンパチのデータ解析を年度前半までに完了して関連学会にて発表する。また、年度の後半には論文の作成を行い、可能な限り年度末までに関連学会誌に投稿する。【野外行動調査】

ブリの産卵期は2月から始まるので産卵期の遊泳行動データを取得するために平成30年3月に標識放流を実施した。長崎県五島市崎山地先の定置網漁業者の協力を得て、同地で漁獲された魚のうち成熟していると考えられる尾叉長65cm以上の魚50個体ほどを網生け簀で蓄養してもらった。生け簀から取り上げた魚をまず採血し、体サイズを計測してから、腹部を2cmほど切開してアーカイバルタグを腹腔内に挿入し縫合してから生け簀に戻した。合計15個体(尾叉長:84-91cm,体重:8.5-11.5kg)の成魚にアーカイバルタグを取り付けて、手術日の翌日(3月7日)に五島市崎山沖地先から放流した。タグは産卵行動を抽出するための深度に加えて、水温・腹腔内温度と照度を記録する。放流した魚が再捕されて我々に報告されることが、この調査では必要となる。そこで、研究室のFacebookページで再捕報告を依頼する情報を拡散するとともに、九州を中心にブリの主要な水揚げ漁港などに対してポスターを送付して周知活動を行った。【成熟度調査】生殖腺重量指数の月変化および生殖腺の組織観察により九州西岸域におけるブリの産卵期を調べた。標本の採集は平成30年1月から開始し、野外調査と同様に、五島市崎山沖地先の定置網で漁獲されたブリ雌成魚を、毎月7個体を採集した。現地で生存しているうちに採血をし、魚体は研究室に持ち帰り、体サイズを測定し、生殖腺と肝臓を摘出した。摘出したサンプルは計測後、生殖腺はブアン氏液で固定した。【飼育個体の行動調査】野外に放流した個体のデータと比較するために、平成29年12月に飼育個体に対してアーカイバルタグを取り付けて生け簀に放し産卵期の遊泳行動の計測を開始した。標識の取り付け方法は野外放流個体と同様である。これらの個体は平成30年5月に生け簀から取り上げてデータを回収する予定である。本年度はほぼ計画の通りに調査を進められた。自然環境下におけるブリの産卵行動を計測する手法の開発が本研究の目標である。そのため、産卵期に行動データを取得する必要があったのだが、当初の計画通り産卵期開始直後に15個体の成魚に対してアーカイバルタグを装着し放流できた。また、産卵期前の1月から成熟度調査を開始し順調にサンプルを収集できている。また、飼育下での産卵行動の測定を開始した。この調査は当初予定していなかった調査であるが、研究代表者と研究分担者の間で研究計画を議論する中で当初の予定通りに標識個体の再捕獲がされない場合を想定して実施することにしたものである。一方、現地の漁業者と円滑にコミュニケーションを図ったことにより、再捕獲された魚とタグが漁業者から我々の手元に戻るように現地の漁業団体や水産関係機関への周知に協力していただけた。以上より、次年度に向けて研究計画は当初の予定通りに「ほぼ順調に進捗している」といえる。【野外行動調査】前年度に引き続きブリの標識放流調査を実施した。ブリの産卵期は2月から始まるので産卵期間中の遊泳行動データを取得するために平成31年3月に標識放流を実施した。長崎県五島市崎山地先の定置網漁業者の協力を得て、同地で漁獲された魚を取り上げて、すぐに生殖腺からの生殖細胞を採集して卵巣卵の取得か排精が認められ個体のうち状態の良かった22個体を調査に用いるために生け簀にて数日養生した。生け簀から取り上げた魚をまず採血し、体サイズを計測してから、深度と温度を1年間記録できるアーカイバルタグを腹腔内に挿入するか外部に取り付けて生け簀に戻した。合計22個体(尾叉長:67-76cm,体重:3.8-6.2kg)の成魚にタグを取り付けて、3月5日に五島市崎山沖地先から放流した。【データ解析】別プロジェクトで得たブリ属カンパチ成魚の産卵期間を含む遊泳深度データ(時定数:1秒)を解析した。
鋼管矢板式廃棄物埋立護岸の環境性能評価とその向上技術に関する研究

海面処分場における側面遮水工には地震,波浪,高潮および津波等の海上特有の諸外力から埋立地を護る護岸機能とともに,廃棄物からの浸出水が海域へ流出するリスクを軽減,回避もしくは未然防止する機能が要求される。本研究は側面遮水工の一つである鋼管矢板遮水壁に着目し,継手部から浸出水の局所的な漏水を表現し得る評価モデルを検討し,継手部の3次元的な配置ならびに透水係数分布を考慮した鋼管矢板遮水壁が設けられた海面処分場の汚染リスクおよび汚染リスク低減効果を,3次元浸透・移流分散解析によって評価する。海面処分場における側面遮水工には地震、波浪、高潮および津波等の海上特有の諸外力から埋立地を護る護岸機能とともに、廃棄物からの浸出水が海域へ流出するリスクを軽減、回避もしくは未然防止する機能が要求される。本研究は側面遮水工の一つである鋼管矢板遮水壁に着目し、継手部から浸出水の局所的な漏水を表現し得る評価モデルを検討し、継手部の3次元的な配置ならびに透水係数分布を考慮した鋼管矢板遮水壁が設けられた海面処分場の汚染リスクおよび汚染リスク低減効果を、3次元浸透・移流分散解析によって評価する。なお、本研究では海面処分場における有害物質を含んだ廃棄物浸出水の海域漏出の可能性を汚染リスク、また浸出水の海域漏出を軽減、回避あるいは未然防止する側面遮水工の効果を汚染リスクの低減効果として定義している。鋼管本管に比べて高透水性の継手部を有する鋼管矢板遮水壁に対して実施した汚染リスクおよび汚染リスク低減効果の評価では、海面処分場の外域において継手部から有害物質の局所漏出によって、換算透水係数に基づく現行評価モデルと比べて早期に環境基準値を上回る有害物質の汚染リスクを確認した。従って、鋼管矢板遮水壁に関する汚染リスク低減の評価では、継手部の3次元的な配置ならびに透水係数分布の考慮が望ましいことを提案した。近年では大水深施工が可能な鋼管矢板が施工性および経済性の観点から、側面遮水工の一つとして海面処分場を中心に広く用いられている。しかしながら、継手を有する鋼管矢板を用いた遮水壁が確保・発揮しなければならない汚染リスク低減効果の評価は、実験的にも解析的にも非常に複雑を呈する。
低カルシウム状態が骨格筋に及ぼす影響(ラットを用いての生化学的・形態学的検討)

〈目的〉種々のミオパチ-において、カルシウム(Ca)が骨格筋細胞に対し重要な役割を果たしていると推測されている。この研究ではそれを明らかにするため、高クレアチンキナ-ゼ(CK)血症を生ずる程度の低Ca状態のモデル動物を作製し、生化学的・形態学的検討をした。〈方法〉3週齢のラットを2群に分け、コントロ-ル(C)群を標準食で、実験(E)群をビタミンDCC3DD(V.D)およびCa無添加の標準変型食で飼育した。飼育開始後、各週毎に全麻下で心穿刺にて採血し、血漿Ca,Caイオン(i.)(Caイオンメ-タCAIー101で測定)、CK等を分析した。E群の一部(E'群)に対し、標準食のみ1週間(E'0)、更に活性型V.Dで1週間(E'1)、2週間(E'2)治療しCa等を測定した。同時に各群の大腿筋を採取し、形態学的検討を行なった。〈結果〉血漿CaとCa i.をE群(n=26)とC群(n=17)の比(E/C比)で見ると、飼育期間1週が69%(Ca7.2/10.4),60%(Ca i. 2.8/4.7); 2週45%(4.7/10.4),41%(1.8/4.4);3週46%(4.6/10.1),49%(2.0/4.1);4週43%(4.5/10.5),39%(1.8/4.6);56週34%(3.7/10.8)(Ca i.は未測定)とE群はCa,Ca i.共に著明に低下した。CKーMM(筋型)をE/C比でみると1週間193%(1421/736); 2週間484%(1777/367); 3週510%(1193/234); 4週626%(1741/278); 56週895%(1450/162)とE群のCKーMMが上昇したが、ばらつきもあった。治療したE'群のCaをE/C比で見た所、E'0(n=2)は88%,E'1(n=4)は102%,E'2(n=2)は115%であった。飼育開始が6,9,11週齢(変型食は前2者が2週間、後者が4週)の場合、CaのE/C比は、81%,86%,102%であった。形態学的には、H.E染色にて光顕で飼育開始2,3,4,6週の筋肉を検索したがE,C群間に差が見られなかった。一方、飼育6週のE群を電顕で検索した所、筋小胞体が明らかに肥大していた。〈結論〉私達の方法によるラットは低Ca血症性ミオパチ-の動物モデルになり得ると考えられる。

治療したE'群のCaをE/C比で見た所、E'0(n=2)は88%,E'1(n=4)は102%,E'2(n=2)は115%であった。飼育開始が6,9,11週齢(変型食は前2者が2週間、後者が4週)の場合、CaのE/C比は、81%,86%,102%であった。形態学的には、H.E染色にて光顕で飼育開始2,3,4,6週の筋肉を検索したがE,C群間に差が見られなかった。一方、飼育6週のE群を電顕で検索した所、筋小胞体が明らかに肥大していた。〈結論〉私達の方法によるラットは低Ca血症性ミオパチ-の動物モデルになり得ると考えられる。
ワイドギャップ半導体トンネル接合による新規電流注入構造の実現

本研究の目的は、ワイドギャップ半導体、特に赤外から深紫外までをカバーする究極の発光受光材料である窒化物半導体の新規電流注入構造の実現である。ワイドギャップ半導体では、低抵抗p層の実現が困難であり、紫外領域での発光受光素子の実現が遅れている。本研究では、極低抵抗トンネル接合を実現し、現状高抵抗であるp層の大部分を低抵抗n層に置き換えることで、これまでにない新規発光受光素子を実現した。高In組成GaInNトンネル接合によりその抵抗は従来よりも一桁低下し、それを利用した新規素子として電流狭窄型微小LED、マイクロディスプレイ、そしてタンデム型太陽電池を実証し、新しい電流注入構造を確立した。本年度は全体研究計画(3年)の二年目にあたり、計画通り(2)極薄膜形成技術と(3)新規トンネル接合を進める一方、最終目標である(5)新規素子への応用に向けた埋め込み型トンネル接合も前倒しで進めた。以下、この三点について記載する。(2)極薄膜形成技術:薄膜としてGaInNに関して進めた。15nmと厚い膜から3nmと薄くし、かつ高いInNモル分率(0.2)を使用することで、表面状態が良好(表面粗さ0.5nm以下)で、かつ電圧降下の低いトンネル素子(20mA駆動時0.8V)を実現した。この値は世界的に見ても最も低い値のひとつである。さらに、このGaInN薄膜を使用することでMgメモリー効果が大幅に抑えられ、電圧降下を達成した理由のひとつであることも明らかにした。(3)新規トンネル接合:昨年に引き続き、順方向の電流電圧特性が検討できる構造を検討した。GaInNを使用することで電圧降下が低減することを見出した。本結果でも、界面準位形成が重要であることを示唆しており、界面準位を意図的に形成する手法としてZnドープを提案、その準備(装置改造)を進めた。(5)新規素子への応用:本年度は、三つの新規素子にトンネル接合を適用した。まず、上記順方向が検討できるトンネル接合上にLEDを形成する逆構造を検討した。この構造では、白色LED電球の課題である効率ドループ(高電流注入時の効率低下)を解決できる可能性がある。現段階では、均一に発光する素子を実現した。次に、トンネル接合を用いたマトリックス駆動アレイを作製した。トンネル接合利用によりアレイ作製工程数を半減することができ、高い歩留りで微小LED(10umφ)を高密度(250um角に100個)に配置したアレイを実現した。さらに、新しい電流狭窄構造として、昨年度見出した側面からの新規p型層活性化手法を積極的に利用した電流狭窄構造を特許出願した。本年度は、全体研究計画の最終年度であった。これまでの成果を基に、1トンネル接合のさらなる低抵抗化と、2新規素子へのトンネル接合の適用を進めた。1の低抵抗化として、トンネル接合内のp型GaInN層のInNモル分率を0.4まで増大させた結果、以下の成果を得た。まず、20mA時0.1V以下の電圧降下を実現。これまでよりも一桁小さい値であり、TLM法により、トンネル接合の接触比抵抗を正確に見積もった結果、3e-2Ωcm2を得た。続いて、トンネル接合を有する微小LEDより、高電流密度(3kA/cm2)におけるトンネル接合の接触比抵抗は少なくとも2e-3Ωcm2以下であった。最後に、InNモル分率増大により、Mg偏析が減少、急峻な不純物プロファイルが得られ、その結果、上記低抵抗トンネル接合が実現したと考えられる。以上示した抵抗値は、大量生産に向くMOCVD法により得られた値として、これまでの報告値の中で最も低い値である。2の新素子への適用として、以下の成果を得た。まず、トンネル接合により積層させたタンデム型太陽電池を作製し、従来よりも高い開放短電圧を得た。次に、埋め込みトンネル接合による電流狭窄発光素子を作製し、10μm径でリーク電流がなく発光する微小LEDを実現した。さらに、トンネル接合による逆構造LEDを形成し、上記Mg偏析の抑制手法を用いることで、従来構造LEDと同等以上の発光強度を得た。上記の素子はいずれも低抵抗トンネル接合なしには実現できない新規素子であり、本研究により初めて実現された。以上述べたように、本研究では、当初の目的通りに低抵抗トンネル接合を実現し、そのトンネル接合を適用した新規素子を実現した。今後は、各新規素子において個別に要求される特性を有するトンネル接合を検討することで、新規素子の特性がさらに向上し、実用化に繋がることが期待される。本年度は全研究計画の初年度であり、(1)ベーストンネル接合の最適化と(2)極薄膜形成技術の確立を進める計画であった。

まず、この二点について記載する。(1)最適化された窒化インジウムガリウム(層厚:3nm、In組成:20%)に高濃度添加(Mg濃度:1e20cm-3)することにより、表面平坦性(1nm以下)と低抵抗(20Ω)を両立させることができた。これまで50mA駆動時には3V以上の電圧を印加する必要があったが、最適化後は1Vまで低下し、計画通りの結果を得た。さらに、計画当初、意図していなかった順方向電流電圧特性を調べることにより、この低抵抗トンネル接合は単純なバンド間トンネル電流ではなく、バンド内界面準位を介したトンネル電流であることを示唆する結果を得た。この結果は、極めて重要な結果であると認識しており、界面準位の把握、その形成要因を追究することで、低抵抗化に向けた明確な指針が得られると考えている。(2)窒化アルミニウムの薄膜形成を行ったところ、実験の範囲内では窒化アルミニウムが3次元的に成長し、計画の層状2nmを成長させることが困難であることがわかり、次年度に課題を残す結果となった。一方でこの三次元的成長による格子緩和をAlN/GaN多層膜反射鏡に利用し、高反射率(97.5%)を得ることができている。上記計画以外の内容として、次年度に行う予定の(4)既存素子への適用を前倒しで進めた。既存LED上にトンネル接合を設けると、その構造上、n層が最表面になる。このn層が、p層のMg活性化に必要な水素脱離を阻害していることを新たに見出した。さらに、その解決策として表面ではなく側面から水素を脱離する新しい手法を提案、その効果を検証した。その結果、(1)で示した低抵抗化の達成に繋がり、さらに、これまで困難であった水素脱離過程における拡散係数の算出にも成功した。トンネル接合における極薄膜形成技術においてGaInNに絞ったことで、その良好な特性およびその理由の明確化の双方を達成することができ、達成度は100%である。一方、新規トンネル接合は、界面準位に関する検討としては準備のみに終わってしまい、達成度は50%である。前倒しで進めた新規素子への応用では、逆構造素子の実現、アレイ素子への適用、さらには昨年度見出した新規活性化手法に基づいた新規電流狭窄構造の提案と、複数の新規素子において想定以上の成果を生み出すことができた。以上より、当初の計画以上に進展していると判断した。初年度計画における二つの項目に対しては、一つは計画通りの進展であり、もう一つは困難であることが判明したことから、その達成度は50%である。一方、計画に盛り込んでいなかった順方向電流の特性を検討することで、トンネル電流の起源に関する重要な知見(界面準位の介在の可能性)が得られ始め、さらなる最適化に向けた大きな指針に繋がる可能性を見出している。さらに、次年度行う予定の内容を一部前倒しで進め、その結果、トンネル接合を有する素子構造では、従来のp層活性化手法は効果がないこと、さらに推し進めて側面を利用した新しい活性化手法を考案・検証した。その上、水素の拡散係数という物性値も算出することができた。以上の結果から、計画を大きく上回る成果を出すことができ、次年度以降のさらなる発展を目論んでいる。計画通り、(3)新規トンネル接合と(5)新規素子への応用に注力し、新規トンネル接合の適用により、これまでに実現していない新規素子の実現を目論む。
競合する相互作用のもとでのエントロピー誘起による形態変化と応答機構の研究

本研究では、DNAなど電解質ポリマーの形態に関するエントロピー効果について研究を進めた。電解質ポリマーは電荷反発によって直線的な構造をとろうとする相互作用が働くが、価数の高いイオンを注入することで逆に凝縮しようとする相互作用も働くことがわかっている。このような相互作用のもとで電解質ポリマーがどのような形態をとるかについてモンテカルロ法で調べた。特に、形態とモデルのパラメターの関係を統計的に調べるためには、多数のサンプルにおける形態を数量化する必要がある。我々はその手段として、ミンコフスキーの汎関数なる量を利用する方法を開発した。特に、この方法では系の局所的な情報の和としてトポロジカルな情報を得ることができ、形態のトポロジカルな分類には有力な方法である。さらに、系の形態におけるエントロピー効果を競合する相互作用をもつ弾性ポリマーを結合した簡単な系の温度変化を調べた。非常に高温では相互作用は無視でき、いわゆるガウス鎖状態となり、構成分子数をNとするとき、系の平均的な大きさは【square root】N程度になる。温度が下がってくると相互作用が有効になり、もしばねが縮もうとする相互作用がある場合には系の大きさは小さくなり最終的には1のオーダーになる。また逆にばねが伸びようとする相互作用がある場合には長さは最終的にNのオーダーになる。これらのばねをつないだ場合最終的には両者の力学的釣り合いの位置に落ち着くが、中間温度では関与する格子点の数に応じてエントロピー効果が異なり、非単調な温度変化が起こることを発見した。
非対称化型1,2-cis-立体選択的グリコシル化法の開発と有用糖質合成への応用

医薬品を含む有用な生物活性糖質の中には、アキラルなメソジオールに配糖化されたキラル化合物が多数存在しており、これら化合物の効率的合成法の開発が求められている。そこで本研究では、ボロン酸触媒を用いたメソジオールの非対称化型グリコシル化反応の開発を目的として行う。本手法が確立できれば、メソジオールに対するグリコシル化反応で生成し得る4つの異性体の中から、望みの1つの配糖体を短工程で合成可能となり、従来法と比べて、工程数の削減と収率の大幅な向上が期待できる。さらに、本手法を用いて、臨床で使用されている抗生物質を含む種々の生物活性糖質の効率的な全合成を達成し、本手法の有用性を明らかにする。
能動的身体性に基づく臨場感の伝達と遠隔行動

能動的な身体性に基づく臨場感の機序を解明し,人間・機械系において高度な臨場感を伝達するために必要な設計パラメータを明らかにした.すなわち,従来の受動的な臨場感に能動性を加えることによる臨場感向上の効果,身体性を加えることの効果および両者の複合の効果を,テレイグジスタスシステムを用いて定量的に明らかにした.定量化された効果に基づき,目的に応じた臨場感伝達のために必要な,上記の能動性・身体性のパラメータの最適設計法を提案し,これからのネットワーク社会の進展に必要な,遠隔コミュニケーション,遠隔作業などの遠隔行動を可能とする高度な臨場感を伝達する人間・機械系の設計法を提案した.能動的な身体性に基づく臨場感の機序を解明し,人間・機械系において高度な臨場感を伝達するために必要な設計パラメータを明らかにした.すなわち,従来の受動的な臨場感に能動性を加えることによる臨場感向上の効果,身体性を加えることの効果および両者の複合の効果を,テレイグジスタスシステムを用いて定量的に明らかにした.定量化された効果に基づき,目的に応じた臨場感伝達のために必要な,上記の能動性・身体性のパラメータの最適設計法を提案し,これからのネットワーク社会の進展に必要な,遠隔コミュニケーション,遠隔作業などの遠隔行動を可能とする高度な臨場感を伝達する人間・機械系の設計法を提案した.平成23年度は,実施項目(1)「ロボットを用いた能動的身体性を有する臨場感検証プラットフォームの構築と自己投射性の検証」を実施した.すなわち,2年次以降の能動的身体性に基づく臨場感の検証実験を行うため2つのプラットフォームを試作し,これらが能動的身体性をもつことを実験により検証した.まず,腰部の自由度をもつ能動的ステレオカメラヘッドTORSO・人の腕部の運動を反映できるロボットアームから代理ロボットを構成し,これに頭部搭載型ディスプレイ(HMD)を統合することで,能動的身体を持つ臨場感検証プラットフォームを構築している.被験者は固定されたステレオカメラを自己投射対象として用い,HMDを装着した被験者とカメラとを同時に棒で突付くことによって,視覚情報と触覚情報の両面からカメラへの自己投射を促す.この自己投射性の検証実験の結果,被験者の腕の能動的な動きに起因すると思われる代理ロボットへの自己帰属・自己定位の向上が認められた.これに加えて,足に相当する移動機構・360度ステレオカメラ・人の腕と同等の自由度を持つロボットアームから構成される代理ロボットと,コックピットである全周囲立体映像提示装置TWISTERを統合した臨場感検証プラットフォームを構築している.検証実験の結果,コックピット内の被験者は代理ロボットに乗り込み歩きまわることで能動的な視覚情報が得られただけでなく,被験者の腕の能動的な運動を反映させたロボットアームは,ジェスチャ・握手・マニピュレーション能力などの身体性を有することが分かった.以上により,平成24年度に実施する移動型代理ロボットの構築に必要な設計指針を得ることができた.平成25年度は,昨年度に構築した能動的身体性を有する臨場感検証プラットフォームをより発展させ,実施項目(2)「臨場感における能動性・身体性の主要パラメータの抽出と,臨場感モデルの構築」および実施項目(3)「構築した臨場感モデルに基づく,能動的身体性を有する臨場感の伝達」を実施した.実施項目(2)としては,臨場感を伝達する際に自分が存在していると感じる位置,すなわち自己定位における触覚刺激の寄与を明らかにした.具体的には,受動的に触覚刺激を受けた結果として背中に触覚フィードバックが与えられる場合は,被験者は一人称視点のカメラ映像を見ているにもかかわらず,先行研究で知られているようにカメラ前方の位置に自己定位が生じた.一方で,能動的な触運動動作を行った結果として手元に触覚フィードバックを得る場合は,一人称視点のカメラ位置に自己定位が生じていることを示唆する結果を得た.これらの結果は,触覚刺激の受動性・能動性条件を数秒という比較的短時間で切り替えており,長時間の順応時間を設けることなく再現している.臨場感伝送において自己定位の成立は基本課題であり,本成果は自己定位の成立条件を明らかにしたという観点から重要な成果を得たといえる.これに加えて,ユーザ自身の外観をバーチャル空間内に投影するためのマスク生成手法を考案した.これにより,従来のステレオ画像や深度カメラを用いた画像切り出しでは困難であった遮蔽関係の整合性が保たれたマスク生成手法を実現した.実施項目(3)としては,昨年度に開発した臨場感検証プラットフォームであるTELUBeeを発展させた.国際会議ICAT2013のデモセッション内にて,フランスから日本へのテレイグジスタンス代理ロボットに乗り込み,日本科学未来館内を自由に動き回るという世界に先駆けたデモンストレーションを実施した.平成24年度は,平成23年度に構築した能動的身体性を有する臨場感検証プラットフォームを用いて,実施項目(2)「臨場感における能動性・身体性の主要パラメータの抽出と,臨場感モデルの構築」および実施項目(3)「構築した臨場感モデルに基づく,能動的身体性を有する臨場感の伝達」を実施した.実施項目(2)としては,臨場感の伝達における頭部運動の能動性の寄与について定量化を行った.すなわち,頭部6自由度を有し全方位移動が可能な遠隔操縦ロボットを開発し,探索活動を想定した行動空間において頭部運動自由度が対象認識や探索時間に与える影響を調査した.