hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
迷走神経を介した放射線による宿酔症状発症における脳内グルタミン酸神経系の役割

放射線宿酔に随伴する自律神経諸症状の発症機構を明らかにするため、申請者は体温・心拍数・行動量を継続的に記録できるテレメトリーシステムをラットに留置する手術を行った後、放射線宿酔を惹起させるX線4Gyを全身照射し、その後の体温・心拍数・行動量の変化を測定した。その結果、照射直後に体温、心拍数は増加したが、その後体温低下と行動量減少が観察された。放射線宿酔治療薬である5-HT_3受容体遮断薬のグラニセトロンは体温、心拍数、行動量のいずれの変化にも影響を及ぼさなかったが、抗炎症剤のデキサメタゾンは照射直後の体温上昇と、その後の体温低下・行動量減少を抑制することができた。これらの結果から、放射線による自律神経諸症状の発症には炎症反応の関与が考えられた。この結果をふまえ、次に申請者は生体内炎症反応に関与するプロスタグランディン(PG)合成酵素のシクロオキシゲナーゼ(COX)と宿酔発症の関係について検討を行った。生体内に存在する2種類のCOXアイソザイムのうち炎症反応によって誘導されるCOX-2とそれによって産生されるPGE_2は局所での炎症反応の他に発熱、食欲不振、疲労感などの生理的・精神的な変化を誘発することが報告されている。申請者は選択的COX-2阻害剤のNs-398をラットに前処置し、その後X線4Gyを全身照射した後に現れる食欲不振について検討を行った。その結果、放射線照射後の摂餌量低下をNS-398が抑制できることを見出し、放射線宿酔の発症に炎症反応が強く関与していることを明らかにした。本研究によって得られた成果は、放射線宿酔が全身性炎症疾患とどのように関わっているかを明らかにし、臨床で行われてきた予防・治療法に科学的根拠を与えるとともに、新たな治療法を探る端緒を与えることで、放射線によるがん治療に随伴する副作用に苦しむ患者さんに貢献するものと確信している。骨髄移植の前処置として行われている放射線全身照射において、患者さんの多くは照射後に悪心・嘔吐などの消化器症状「放射線宿酔」を経験する。放射線宿酔は迷走神経終末のセロトニン5-HT_3受容体を介して発症すると考えられている。しかし、5-HT_3受容体遮断薬は嘔吐に対しては効果があるものの、悪心や倦怠感には未だ満足できる治療成績が得られていない。申請者は放射線宿酔の病態生理機構には(1)迷走神経求心路終末の5-HT_3受容体が嘔吐を発症するのに加え、(2)他の情報伝達機構が視床下部などの自律神経系機能を変化させて悪心や食欲不振、循環器系の変化などを発症するのではないかとの仮説を立て研究を行っている。そこで本年度はビデオ行動記録装置を使用して放射線照射後に現れるラットの放射線宿酔を計測しながら、購入したテレメトリーシステムを用いて、ラットの体温・心拍数など自律神経反応を継続的にモニターすることで、放射線宿酔発症時に自律神経反応がどのように変化するか検討した。その結果、放射線4Gyをラットの全身に照射すると、照射後より1時間程度の潜伏時間を経て放射線宿酔が認められたが、この時期に顕著な体温の低下ならびに心拍数の低下が認められた。放射線照射前に5-HT_3受容体遮断薬のグラニセトロンを投与した場合、放射線宿酔は有意に抑制されたが、体温ならびに心拍数低下には影響を及ぼさなかった。以上のことから、放射線宿酔発症時に現れる体温・心拍数など自律神経系症状はセロトニン神経系とは異なる経路で発症することが示唆された。グルタミン酸神経系は視床下部において様々な自律神経系の調節を行っているが、我々は放射線宿酔発症時にラット視床下部でグルタミン酸遊離が増加することを見出している。今後、今回得られた研究成果を応用して、放射線宿酔ならびに自律神経反応が脳内グルタミン酸神経系とどのように関わっている明らかにしたいと考えている。放射線宿酔の発症に随伴して、循環器系・消化器系・内分泌系の変化など自律神経反応が現れるが、宿酔発症とこれら自律神経系との関わりについては未だ不明な点が残されたままである。申請者は体温・心拍数を継続的に記録できるテレメトリーシステムをラット腹腔内に留置する手術を行った後、9:00点灯-21:00消灯となる明暗サイクル下で飼育した。約1週間の馴化期問を経た後、9:00にラットが放射線宿酔を発症するX線4Gyを全身照射し、その後の体温・心拍数の変化を記録した。その結果、照射後に体温・心拍数ともに増加した。さらに、体温・心拍数の変化は抗炎症作用をもつデキサメタゾンによって抑制される傾向が見られた。体温増加などには炎症性サイトカインなどの関与が考えられことから、今後放射線宿酔の発症にサイトカインの産生動態とどのように関わっているか明らかにしたいと考えている。また、申請者は脳微小透析(マイクロダイアリシス)法を用いて放射線宿酔発症には視床下部グルタミン酸遊離増加が関与することを明らかにした。そこで、香港中文大学Rudd准教授との共同研究で、嘔吐反射のあるSuncusの脳内にダイアリシスプローブを刺入し、自由行動下で経時的にグルタミン酸遊離を測定しながら、抗癌剤を用いて嘔吐を惹起させ、グルタミン酸遊離が嘔吐反射に必要なのか、発熱、食欲不振,悪心、疲労感に必要なのか検討した。

その結果、嘔吐反射は抗癌剤投与40分後から160分後まで継続して発症していたが、グルタミン酸遊離は抗癌剤投与40分後から240分後まで続いた。このことから、グルタミン酸は嘔吐反射のほか、悪心溌症いずれにも起因する情報伝達物質であることが示唆された。今後、グルタミン酸受容体遮断薬が悪心発症にどの様に関与しているのかを明らかにすることを通じて、悪心の発症における脳内グルタミン酸の役割を詳細に解明したいと考えている。放射線宿酔に随伴する自律神経諸症状の発症機構を明らかにするため、申請者は体温・心拍数・行動量を継続的に記録できるテレメトリーシステムをラットに留置する手術を行った後、放射線宿酔を惹起させるX線4Gyを全身照射し、その後の体温・心拍数・行動量の変化を測定した。その結果、照射直後に体温、心拍数は増加したが、その後体温低下と行動量減少が観察された。放射線宿酔治療薬である5-HT_3受容体遮断薬のグラニセトロンは体温、心拍数、行動量のいずれの変化にも影響を及ぼさなかったが、抗炎症剤のデキサメタゾンは照射直後の体温上昇と、その後の体温低下・行動量減少を抑制することができた。これらの結果から、放射線による自律神経諸症状の発症には炎症反応の関与が考えられた。この結果をふまえ、次に申請者は生体内炎症反応に関与するプロスタグランディン(PG)合成酵素のシクロオキシゲナーゼ(COX)と宿酔発症の関係について検討を行った。生体内に存在する2種類のCOXアイソザイムのうち炎症反応によって誘導されるCOX-2とそれによって産生されるPGE_2は局所での炎症反応の他に発熱、食欲不振、疲労感などの生理的・精神的な変化を誘発することが報告されている。申請者は選択的COX-2阻害剤のNs-398をラットに前処置し、その後X線4Gyを全身照射した後に現れる食欲不振について検討を行った。その結果、放射線照射後の摂餌量低下をNS-398が抑制できることを見出し、放射線宿酔の発症に炎症反応が強く関与していることを明らかにした。本研究によって得られた成果は、放射線宿酔が全身性炎症疾患とどのように関わっているかを明らかにし、臨床で行われてきた予防・治療法に科学的根拠を与えるとともに、新たな治療法を探る端緒を与えることで、放射線によるがん治療に随伴する副作用に苦しむ患者さんに貢献するものと確信している。
ホモトピー論における圏論的手法の研究

研究実績の概要は以下のとおり.昨年度からの中国・韓国両国との交流により、中国科学院のPan教授、韓国高麗大学のWoo教授らと日本・中国・韓国の3国による共同研究の構想が具体化し、本年度は中国科学院において本研究に関連する研究集会が催され、日本側の代表として講演者の推薦、取りまとめを行い、さらに会議には座長として参加し、本研究に関する意見交換を行った。ここで特に福岡大学の小田教授とFuchsによるアーベル群の有理部分と簡約部分への分解定理のホモトピー圏への拡張を定式化し、これの証明を与えた。さらにこの定理の圏論的双対についても議論を行ったが、Gottlieb集合の定義が安全な双対性を保証するには不十分であるように現時点では考えられる。その一方で、大阪市立大学の入江教授とcoホップ空間に関するGanea予想のp局所版の証明にいたる着想を得た。この着想を具体化するために、連合王国Aberdeen大学のTopology CenterにHubbuck教授を訪ね、これにより、p局所ホモトピー圏が、高い双対性を保持する可能性についての意見交換を行った。この証明の主たるアイデアはやはりnear ringについてのWedderburn-Artinの定理とK-理論についてのBassの定理であり、p完備ホモトピー圏における証明が、ほぼそのままの形で再現されることになる。これについては、論文の投稿を準備中である。同時にAberdeen大学を訪問していた米国シカゴ大学のGrey教授やスイスLosannes大学のCostoya教授ともp局所ホモトピー圏の自己双対性についての議論を行い、特にZabrodskyによるHopf空間のMixing homotopy typesの理論の双対について論じ、単連結を仮定せずにこれが成立することの証明にいたる着想を得、これについても現在、投稿論文を作成中である。本研究の遂行上有利となる世界的に著名な方々である、Golasinski教授・Cadek教授・Woo教授・Pan教授・Arkowitz教授に来日あるいは来福して講演して頂くとともに本研究についての連絡を行った。02年6月には、松江での国際数学者会議のpreconferenceにおいて全体講演を行い、8月には中国蘇州でのpostconferenceにおいて講演を行った。そこでは本研究についての情報交換を行うとともに、本研究に関連する研究者の関心の中心的な話題を探った。また10月上旬には、韓国においてKorea大学・Yonsei大学・Mokwon大学・Hannam大学で本研究に関する講演を行った。さらに12月1618日に千葉大学において国際的な研究集会を千葉大学の丸山助教授と共同で開催し、研究集会の前後に本研究についての意見交換を行うとともに、本研究がその周辺の話題と密接なつながりを持つことを確認した。特に、Lusternik-Schnirelmannのカテゴリ数との深いつながりを、Arkowitz教授との話から確信するようになった。その為むしろ本年度では、Lusternik-Schnirelmannのカテゴリ数の具体的な計算を進めることでこれらの関連を探る試みに研究の焦点を当てる必要性があるという認識に至った。まず、球面上の球面bundleとなる空間に対し、そのカテゴリ数がホップ不変量を用いて完全に記述されることを証明した。またコンパクトLie群のカテゴリ数を計算するために、新たに不変量を導入し、これと複合的に用いる全く新しい計算方法を考案した。これにより、rankが4以下のコンパクトLie群のカテゴリ数が二・三の例外を残してほぼ決定されたと考えている。しかし、この計算の具体的な実行には、コンパクトLie群の持つ性質についての深い知識が必要であり、この方面において世界的に著名な岡山大学の三村教授、京都大学の河野教授、近畿福祉大学の西本助手と共同研究を行った。本研究の遂行上有利となる世界的に著名な方々である、Devinatz教授・Marcum教授に来日あるいは来福して講演して頂くとともに本研究についての連絡を行った。03年11月から12月にかけての3週間に、松江・京都・湯布院での研究会において本研究に関連したLusternik-Schnirelmannのカテゴリ数についての講演を行うとともに、本研究に関連する研究者の関心の中心的な話題を探った。とくにMarcum教授との討論からHopf空間とco-Hopf空間の圏論的な双対性を定式化し、これを押し進めることが、圏論的な解釈の上でキーポイントをなすという認識に至った。そこでco-Hopf空間についてのGanea予想との関連をを探る試みを福岡大学の小田教授と行った。これにより、Conner-Raimond型の分離定理が圏論的な双対性のもとで成立することが分かりつつある。そこで本研究の集大成として、この形の圏論的な双対性を証明することを目標にした。より具体的には、Ganea予想が成立するような同値関係を定式化し、この同値関係が、圏論的な双対性を完全に成り立たせることを示す。さらに圏論的には、これらの双対概念は排他的なものではなく、相補的なものであることに注意すると、双対概念を同時に扱うことによって、むしろ多様性が生じことに気づいた。特にこの考え方で、ホモトピーcolimitのpull-backがまたホモトピーcolimitになることが示唆され、これからGaneaの初期の重要な結果が簡単に得られることがわかる。

ここで特に福岡大学の小田教授とFuchsによるアーベル群の有理部分と簡約部分への分解定理のホモトピー圏への拡張を定式化し、これの証明を与えた。さらにこの定理の圏論的双対についても議論を行ったが、Gottlieb集合の定義が安全な双対性を保証するには不十分であるように現時点では考えられる。その一方で、大阪市立大学の入江教授とcoホップ空間に関するGanea予想のp局所版の証明にいたる着想を得た。この着想を具体化するために、連合王国Aberdeen大学のTopology CenterにHubbuck教授を訪ね、これにより、p局所ホモトピー圏が、高い双対性を保持する可能性についての意見交換を行った。この証明の主たるアイデアはやはりnear ringについてのWedderburn-Artinの定理とK-理論についてのBassの定理であり、p完備ホモトピー圏における証明が、ほぼそのままの形で再現されることになる。これについては、論文の投稿を準備中である。同時にAberdeen大学を訪問していた米国シカゴ大学のGrey教授やスイスLosannes大学のCostoya教授ともp局所ホモトピー圏の自己双対性についての議論を行い、特にZabrodskyによるHopf空間のMixing homotopy typesの理論の双対について論じ、単連結を仮定せずにこれが成立することの証明にいたる着想を得、これについても現在、投稿論文を作成中である。
積極的投票権保障の展開と効果に関する研究

現在世界各国で電子投票、在外投票、期日前投票など有権者の投票権行使を積極的に保障する改革(積極的投票権保障、SVRs)が進められてるが、本研究は、その導入の条件、選挙管理機関に与える負荷や変化、有権者の投票行動に与える影響を調査、分析するものである。その分析のために、本研究は制度形成パート、有権者・政治家パート、制度効果パートの3つに分かれて調査を進めてきている。制度形成パートは国際班が担当し、有権者・政治家パートと制度効果パートは国内班が担当した。制度形成パート:これまでの検討に基づき、選挙管理制度変更の原因とその効果について、各国・地域単位で検討を進めた。うち、東南アジア、東欧、アメリカ、イタリアについては論文を完成させ、政治学会年報に掲載した。また、在外投票と投票不正の関係について、在米メキシコ人に対する調査をおこない、現在英文査読誌に投稿中である。有権者・政治家パート:平成28年度におこなった全国市区町村選管調査の結果と、平成29年度におこなった有権者を対象としたアンケート調査の結果を分析し、その成果の一部を政治学会年報に掲載した。選管調査の結果は現在選挙時報に連載中である。まだ未分析のアクターである政治家に対しては、都道府県議会議員に対する全国調査をおこない、分析をおこなっている。制度効果パート:平成28年度、参議院選挙時におこなったインターネット選挙のデータの分析結果を論文にし、政治学会年報に掲載した。期日前投票をおこなった有権者の方が当日投票をおこなった有権者より選挙後後悔が大きいことがわかり、選挙ガバナンスのあり方が投票結果に影響を与えていることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、制度形成の国内・国際比較(制度形成パート)と、有権者・政治家の意識と制度の関係分析(有権者・政治家意識パート)、実験を中心とする調査(制度効果パート)に分けて実施する。前者一つは国際班、後者二つは国内班が担当する。1制度形成パートでは、選挙法データの検討と海外現地調査をおこなった。すなわち、これまで収集した世界各国の選挙法データを活用しつつ、SVRsと選挙管理委員会の関係を分析し直し、平成28年度に向けて収集対象分野と方法を検討した。併せて、SVRs導入がEMBの組織・運用に与えた影響について、メキシコ、エストニア・ラトヴィア、アメリカ、英連邦諸国、西欧諸国を現地調査した。2有権者・政治家意識パートでは、日本の選管データと全国市区町村選挙管理委員会に対するアンケート調査のデータを分析し直し、既に発見している選挙管理委員会のバリエーションとの関係を検討した。そのうえで、地方選管、首長、地方議員の関係を分析するための前提作業として熊本県、石川県、兵庫県などでそれぞれのアクターに対しインタビューをおこない、平成28年度に予定しているアンケート調査のための質問事項を精査した。3制度効果パートでは、実験設計およびパイロット実験をおこなった。すなわち、平成27年度は選挙管理のあり方やその変化がもたらす情報伝達の変化が有権者の投票先選択に与える影響などを軸に試行実験をおこない、リサーチデザインを検討した。制度形成パートの海外調査、有権者・政治家意識パートの現地調査及びパイロット調査、制度効果パートのパイロット実験いずれも所期の成果を上げ、平成28年度以降におこなう本調査への予備作業を適切に進めているため、このように判断できる。本研究は制度形成パート、有権者・政治家パート、制度効果パートの3つに分かれて調査を進めてきている。制度形成パートでは、平成27年度の検討に基づき、積極的投票権保障と選挙管理委員会の関係を分析した。その一部は『選挙ガバナンスの実態世界編』で公表した。ACE(Administration and Cost of Election)が収集したデータとロペスーピントールが2000年に収集したデータを分析可能な形に再編成し、基礎的な分析をおこなったほか、アメリカ・アジア地域等の現地調査を進めた。有権者・政治家パートでは、平成27年度におこなった予備的調査の結果、政治家に対しては適切な調査設計をおこなうことが難しいと分かったため、全国市区町村の選挙管理員会に対し積極的投票権保障に重点を置いたアンケート調査を実施した。回収率は80%超と、この種の自治体調査としては異例に高い回収ができた。有権者に対しては、参議院選挙に併せてインターネットを活用した調査をおこない、基礎的な分析をおこなった。制度効果パートでは、6月に実施された参議院選挙時に、インターネットを活用したサーベイ実験をおこなった。調査は参議院選挙運動期間中と選挙終了後に同一被験者に対しておこなわれ、基礎的な分析をおこなった。各パートの調査・分析は担当者でおこない、数度の研究会を通じて知見の共有化を図った。制度形成パートの海外調査は所期の成果を上げており、有権者・政治家パートの対有権者調査、全国市区町村選挙管理委員会調査、制度効果パートの実験調査はいずれも当初予定していたパイロット調査を越えて本調査を実施できたため所期以上の成果を上げた。それゆえ平成29年度以降におこなう本格的な分析が可能となっているため、このように判断できる。

制度形成パートは国際班が担当し、有権者・政治家パートと制度効果パートは国内班が担当した。制度形成パート:平成28年度の検討に基づき、時系列データを分析し、選挙管理制度変更を何が引き起こしたのかを、各国・地域単位で検討を進めた。うち、東欧、アメリカ、イタリアについては論文原稿段階まで作業を進めている。有権者・政治家パート:平成28年度におこなった全国市区町村選管調査の結果を、2013年におこなった全国市区町村選管調査結果と併せて分析を進めた。分析結果の一部は、大西裕編著『選挙ガバナンスの実態日本編』(ミネルヴァ書房)として公表した。ここでの重要な発見は、選挙管理機関の自律性が不十分な日本では、地方分権改革後地方自治体首長の選挙管理への影響が大きくなっていること、選挙管理機関は積極的投票権保障と選挙管理コストのジレンマに悩んでいること、であった。また、分析を進めた結果、選管調査と同じ枠組みでの有権者調査を行うことができると分かったため、有権者に対するアンケート調査をおこなった。制度効果パート:平成28年度、参議院選挙時におこなったインターネット選挙のデータを分析し、選挙学会などで報告した。そこでのコメントを受けて分析結果の再検討をおこない、2018年の政治学会年報用原稿作成を進めた。制度形成パート、制度効果パートでは平成28年度におこなった調査の分析が進み、2018年度の政治学会年報原稿の作成が進んだこと、有権者・政治家パートでは全国市区町村選挙管理委員会調査を分析し『選挙ガバナンスの実態日本編』を刊行できたこと、平成28年に実施した第2次全国市区町村選挙管理委員会調査の枠組みを用いた有権者アンケート調査を実施し、平成30年度の分析に比較分析が可能となったことから、このように判断できる。現在世界各国で電子投票、在外投票、期日前投票など有権者の投票権行使を積極的に保障する改革(積極的投票権保障、SVRs)が進められてるが、本研究は、その導入の条件、選挙管理機関に与える負荷や変化、有権者の投票行動に与える影響を調査、分析するものである。その分析のために、本研究は制度形成パート、有権者・政治家パート、制度効果パートの3つに分かれて調査を進めてきている。制度形成パート:これまでの検討に基づき、選挙管理制度変更の原因とその効果について、各国・地域単位で検討を進めた。うち、東南アジア、東欧、アメリカ、イタリアについては論文を完成させ、政治学会年報に掲載した。また、在外投票と投票不正の関係について、在米メキシコ人に対する調査をおこない、現在英文査読誌に投稿中である。有権者・政治家パート:平成28年度におこなった全国市区町村選管調査の結果と、平成29年度におこなった有権者を対象としたアンケート調査の結果を分析し、その成果の一部を政治学会年報に掲載した。選管調査の結果は現在選挙時報に連載中である。
フグ毒テトロドトキシンの生物機能解明を目指した化学合成研究

今年度は、簡単なテトロドトキシン(TTX)類縁体である5,11-dideoxyTTX全合成を以下のように完成した。糖質ブロモレボグルコセノンとイソプレンのDiels-Alder反応から8段階で大量合成可能になったTTXの全炭素骨格の揃った重要中間体から、トリクロロアセトアミドの隣接基関与を利用して立体選択的にC-8位に水酸基を導入した。次いで、末端ビニル基を手がかりにラクトン部分を構築しTTXのシクロヘキサン環状のすべての水酸基を揃えた中間体を効率よく合成した。TTX合成の最大の難関であるグアニジン環の合成は、トリクロロアセトアミドからウレア、カーボジイミドを経由する新しい方法を開発して行い、ベンジルグアニジンを合成した。この際、グアニジンの隣接墓関与による深刻な副反応を避けるため、ラクトンα位の水酸基を分子内アセタールとして保護することが必須であった。ベンジルグアニジンは、最近確立した脱ベンジル化反応によって脱保護し.て、5,11-dideoxyTTXの合成を完了した。この合成は光学活性体として初めてのTTX合成である。なお、5,11-dideoxyTTXはTTXの生合成中間体と推定されているが、天然からの単離は報告されていない。しかし、この合成サンプルを用いてそれを探索することが可能になった。また、本合成法によってグアニジンへ^<15>Nの導入が可能になったため、^<15>N標識体を用いた質量分析法によるTTXの生合成研究への道を開くことができた。
高出力青紫色LD用バルクGaN単結晶基板の研究開発

本研究において、大型結晶育成装置開発、育成条件探索、結晶評価、発光ダイオードの試作を行った。その結果、断熱材からの不純物汚染を防止しながら50気圧・850°Cという条件で2インチGaN結晶を育成可能な装置を開発した。この装置によって世界で初めて2インチGaN結晶のLPE成長を行った結果、転位密度:2.3×10^5cm^<-2>という極めて低転位のGaN結晶育成に成功した。さらに、高速育成が可能となる条件探索を進めた結果、転位密度:3×10^5cm^<-2>というレベルを維持しながら、成長速度約30μm/hという実用化可能なレベルの値を達成した。この結晶に含まれる不純物のレベルを二次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて測定した結果、最も懸念されていたNaの取り込み量は10^<14>cm^<-3>オーダーであり、デバイス作製に問題ないレベルであることが判明した。また、その他の不純物としては酸素等が検出されたものの、いずれもデバイス作製上問題にならないことが分かった。これらの結果を踏まえて、短波長発光ダイオードを試作し、HVPE基板上に作製したものや、サファイア基板上に作製したものと比較して、大電流注入時における発光特性の向上が確認された。これらの結果は、別紙にまとめられたように、多数の論文、学会発表でも公表されている通り、学術的にも大きく取り上げられるに至っている。以上のように、本申請による研究によって、大型・高品質の窒化ガリウム単結晶基板が可能となった。GaN単結晶育成において、転位密度10^4cm^<-2>オーダーが容易に達成され、ロッキングカーブ半値幅が50arcsec以下であることが分かっているNaフラックス法を用いて2inchサイズGaN単結晶高速育成を目標に研究を行った。今年度の成果を以下にまとまる。(1)大型結晶育成装置の開発:結晶を2inchまで大型化しようとする場合、装置の根本的な見直しが必要であることが分かった。50気圧程度の大型容器を作った場合、最大で約100°C/cmという温度勾配が発生してしまう。この間題に対して、育成容器を密封した上で、下からの熱風により加熱するという改良を行った結果、温度勾配は約1°C/cmに低減することを可能とした。(2)転位減少メカニズムの解明:転位の多いMOCVD-GaN薄膜基板上にLPE成長させた場合でも、転位密度が大きく減少するメカニズムをTEM観察によって調査した。その結果、LPE成長初期段階で転位が劇的に減少していることが分かった。これは液相成長特有の選択成長が原因であることを特定した。(3)再現性の向上:Naフラックス法によるLPE成長の大きな問題点として、再現性に乏しいことが問題となっていた。この問題に対して、下地基板表面の状態や液の均一性、不純物の影響等を調査した結果、Na試薬中に含まれる不純物が再現性向上を妨げる原因となっていることを突き止めた。さらに、簡易的にNa中の不純物を除去する方法として、Naの減圧脱泡処理法を確立した。このNa試薬を使用した育成によって坩堝上への多核発生の抑制・再現性の向上が確認された。

この問題に対して、育成容器を密封した上で、下からの熱風により加熱するという改良を行った結果、温度勾配は約1°C/cmに低減することを可能とした。(2)転位減少メカニズムの解明:転位の多いMOCVD-GaN薄膜基板上にLPE成長させた場合でも、転位密度が大きく減少するメカニズムをTEM観察によって調査した。その結果、LPE成長初期段階で転位が劇的に減少していることが分かった。これは表面モフォロジーの経時変化と相関していることを明らかにした。(3)再現性の向上:Naフラックス法によるLPE成長の大きな問題点として、再現性に乏しいことが問題となっていた。この問題に対して、下地基板表面の状態や液の均一性、不純物の影響等を調査した結果、Na試薬中に含まれる不純物が再現性向上を妨げる原因となっていることを突き止めた。さらに、簡易的にNa中の酸素・炭素不純物を除去する方法として、Naの減圧脱泡処理法を確立した。このNa試薬を使用した育成によって坩堝上への多核発生の抑制・再現性の向上が確認された。GaN単結晶育成において、転位密度10^4cm^<-2>オーダーが容易に達成され、ロッキングカーブ半値幅が50arcsec以下であることが分かっているNaフラックス法の実用化のために大型装置を開発し、実際に2inch, c面GaN単結晶育成を行った。(1)大型結晶育成装置の開発:結晶を2inchまで大型化するために、装置の大幅な改良を行った。前年度までに達成されていた温度分布の解消に加えて、不純物対策を行うことで、5Nの窒素ガスを汚染されることなく育成部へ供給できるようにした。(2)2インチ結晶の育成:15mm角の結晶育成においては、転位の多いMOCVD-GaN薄膜基板上にLPE成長させた場合でも、転位密度が大きく減少することが分かっていたが、一般的に大型の結晶を育成した場合には、結晶の反りなどの影響を受けやすいという問題がある。改良した大型結晶育成装置を用いて2インチのLPE成長を行った結果、クラックなどが発生することなく、約1mmの膜厚のGaN結晶を育成することに成功した。(3)2インチ結晶の評価:初めてNaフラックス法によって育成された2インチGaN結晶の特性評価を行った。その結果、転位密度は2.3×10^5(cm^<-2>)と極めて低いこと、さらに、Na取り込み量については、10^<14>(cm^<-3>)オーダーと実用化に対して問題にならない不純物取り込みレベルであることが分かった。
キャンベラの都市開発の研究

2019年度には、これまで実施してきた次のような調査を継続しておこなった。キャンベラに行き、キャンベラの都市開発に関する聞き取り調査を実施するとともに、国立図書館等で新聞記事の検索をおこなった。そして、都市開発がおこなわれた現場に行ってみた。さらに、自治政府の職員、開発業者、一般の住民が話し合うコミュニティ・カウンセルの集会に行き、都市開発についての意見の聞き取りをおこなった。2019年度の調査によって、都市開発に関する詳細な情報を更に収集できた。この調査によって、キャンベラは経済開発に重点をおいた都市に近年変化したことを明らかにした。それから、日本におけるオーストラリアの都市の研究に関する文献を検索した。調査結果をまとめて2019年度に次の論文を発表した。野邊政雄(単著)「キャンベラの都市開発の変化」『地域社会学会年報』第31集、57-71頁、2019年(査読論文)。調査結果を用いて、2018年度に次の論文を発表している。野邊政雄(単著)「キャンベラの女性のパーソナル・ネットワーク」『日本都市社会学会年報』36号、63-79頁、2018年(査読論文)。キャンベラが本格的に開発され始めたのは、1960年代からである。以前は、キャンベラはどこに行っても同じような施設があり、同じような広い庭のついた一戸建て住宅が並ぶ、地域による特徴のない都市であった。しかし、近年では、敷地面積の狭い一戸建て住宅や集合住宅が増え、地域による差異が大きくなってきている。今後の研究では、国勢調査のデータなどを利用して、キャンベラ内の地域分化を解明することが必要である。キャンベラはオーストラリア連邦の首都とするために人工的に建設された政治都市である。そうした歴史を持つキャンベラが都市内の地域分化という視点から今後どのように変化してゆくかを探究したい。2017年3月17日から31日までメルボルンとキャンベラに出張し、両都市の都市開発を調査した。メルボルン(大都市圏)のホワイトホース市の再開発を取材した。そこでは、既存の住宅を取り壊し、たくさんのより小規模な一戸建て住宅を建設したり、アパートを建設したりして、より人口密度の高い住宅地としていた。これによって、既存のインフラ(上下水道、道路など)をより活用できる。また、これによって遠方にある土地を住宅地として新たに開発しなくてすむから、行政は住宅地にインフラを新たに建設するコストを抑えることができる。キャンベラでは、都市の中心からガンガーランまでの路面電車の建設現場を取材し、それによってどういったメリットとデメリットが生ずるかを聞き取り調査した。次に、キャンベラの飛行場の近くに、一般企業の事務所からなる産業地域ができたが、そこを取材し、そうした地域が作られた理由を聞き取り調査した。さらに、キャンベラでも既存の住宅を取り壊し、たくさんのより小規模な一戸建て住宅を建設したり、アパートを建設したりして、より人口密度の高い住宅地とすることが最近おこなわれるようになった。その理由を聞き取り調査した。メルボルンとキャンベラで調査を予定通り実施した。ただし、最近、かつて予想しなかったような都市再開発(たとえば、産業地域の建設)がキャンベラで進行しているので、こうした新たな再開発については十分に取材できていない。また、12に記した理由から、2016年の夏休みに予定していた期間、オーストラリアに出張できなかった。2017年7月10日から9月26日にかけてキャンベラに約3ヶ月間出張し、連邦政府の都市開発担当者、自治政府であるACT政府の都市計画担当者、住民運動のリーダーに聞き取り調査をおこなった。また、政府の都市計画を住民に説明する会であるCommunity Councilの集会に参加し、キャンベラのそれぞれの地域でどのようなことが都市問題の争点となっているかに関する情報を収集した。ガンガーラン、ベルコネン、ノースキャンベラ、サウスキャンベラ、ウォーデン、ウェストンクリーク、タグラノンでCommunity Councilが組織されている。そして、月に1回集会を開いている。滞在期間中、そのすべての集会に出席した。それに加えて、都市開発や再開発の現場に行き、視察をおこなった。都市の中心であるシビックからガンガーランに至る路面電車、飛行場近くに建設された企業団地、中心部にあった低所得者向けの公営住宅の取り壊し現場と中心から離れた郊外に低所得者向けの公営住宅が新たに建設された現場、高層ビルとして改築されたショッピングセンター、キャンベラに新たに大学が進出するが、そのキャンパスとなる現場、人造湖の岸に建設されたコンドミニアムなどである。国立図書館やオーストラリア国立大学の図書館で関連文献の収集をおこなうとともに、都市開発に関する新聞記事を検索した。1989年にACT政府が設立する以前は、連邦政府でキャンベラの都市開発を担当した首都開発委員会はキャンベラを理想の都市とすべく都市開発をおこなっていた。今回の調査から、ACT政府の設立後は、都市開発の方針が都市を成長させ、都市を経営するということに大きくシフトしたことが判明した。そのことを裏づけるデータや情報を収集できた。今回の調査で収集した情報を使って、キャンベラの人間関係に関する論文を執筆した。キャンベラで論文執筆ができるような有用な情報やデータを収集できたと思うから。

さらに、自治政府の職員、開発業者、一般の住民が話し合うコミュニティ・カウンセルの集会に行き、都市開発についての意見の聞き取りをおこなった。2019年度の調査によって、都市開発に関する詳細な情報を更に収集できた。この調査によって、キャンベラは経済開発に重点をおいた都市に近年変化したことを明らかにした。それから、日本におけるオーストラリアの都市の研究に関する文献を検索した。調査結果をまとめて2019年度に次の論文を発表した。野邊政雄(単著)「キャンベラの都市開発の変化」『地域社会学会年報』第31集、57-71頁、2019年(査読論文)。調査結果を用いて、2018年度に次の論文を発表している。野邊政雄(単著)「キャンベラの女性のパーソナル・ネットワーク」『日本都市社会学会年報』36号、63-79頁、2018年(査読論文)。キャンベラが本格的に開発され始めたのは、1960年代からである。以前は、キャンベラはどこに行っても同じような施設があり、同じような広い庭のついた一戸建て住宅が並ぶ、地域による特徴のない都市であった。しかし、近年では、敷地面積の狭い一戸建て住宅や集合住宅が増え、地域による差異が大きくなってきている。今後の研究では、国勢調査のデータなどを利用して、キャンベラ内の地域分化を解明することが必要である。キャンベラはオーストラリア連邦の首都とするために人工的に建設された政治都市である。そうした歴史を持つキャンベラが都市内の地域分化という視点から今後どのように変化してゆくかを探究したい。キャンベラの都市再開発について取材と聞き取り調査を更に進める。また、シドニーの都市再開発を取材し、キャンベラのそれとの比較をおこなう。現在、2017年に収集したデータや情報を分析しており、情報やデータの収集が不十分なことがらが判明したら、2018年の夏休み中にキャンベラに出張し、情報やデータの収集をおこないたい。キャンベラの都市開発についてのデータや情報を十分に集めたから、本年度から、キャンベラの都市開発に関する論文の執筆を始める。私が20年前にキャンベラについて執筆した論文が、他の大学教員に剽窃されていることが2016年4月に判明した。今回の科研の研究はその研究の延長上にあるので、剽窃した大学教員に抗議をし,剽窃があったことを認めるように交渉した。この交渉に長期間かかり、2016年の夏休みに長期間オーストラリアに出張できなかった。当初、2017年に4月から9月にキャンベラに滞在し、調査を実施する予定であった。ところが、春に手術を受け、その後の検査もあったため、出張を7月に延期をせざるをえなくなった。この事情から、出張がより短期間になってしまった。2018年の夏休みにおこなう出張で、2017年に予定していた調査も実施する予定である。2017年度にオーストラリアに長期間出張し、2016年度に十分おこなうことができなかった調査を実施する。
脳波コヒーレンスによる情報回路の推定

本研究の目的は、脳波コヒーレンスのデータ(数十チャンネル)を、課題遂行に仮定される情報ネットワーク(数百数千ノード、疎グラフ)と対応づけることで、脳波関連の機能情報ネットワークの推定手法を提案することである。平成29年度は、まず、平成28年度に引き続き、4脳領野×8,000ヶのスパイキングニューロンを用いた神経回路シミュレーションを行い、多脳部位ネットワークにおいても局所的な活動構造と脳部位間の脳波コヒーレンスの間に相関関係があることを確認した。次に、同手法が実脳波データに適用可能であることを示す目的で、計画班A03班との共同研究として皮質脳波データの解析を行った。実施計画にはなかったが、100チャンネル以上の脳波データに対して実用的な時間で解を得るために、提案手法の算法を検討し、提案手法をより簡易に計算できる重回帰分析の変法として再定式化した。予備的な解析結果によれば、脳波パワの解析結果と比べて脳波コヒーレンス解析を用いればより安定的に情報回路を推定できること、20Hz以下の低い周波数成分の脳波と40Hz以上の高い周波数成分の脳波では、得られる情報回路に質的な違いがあること、が示されつつある。今後は提案手法で得られた情報回路の生理学的妥当性を精査する必要があるが、平成28、29年度の研究により、脳波関連の機能情報ネットワークの推定手法を提案し、その手法が実用的な脳波解析手法となりうることを実脳波データを用いて示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,脳波コヒーレンスのデータ(数十チャンネル)を,課題遂行に仮定される情報ネットワーク(数百数千ノード,疎グラフ)と対応づけることで,脳波関連の機能情報ネットワークの推定手法を提案することである.平成28年度は,まず,生理学的に妥当な神経回路のシミュレーション(4脳部位,各8,000神経細胞)を行い,複数脳部位にわたる神経ネットワークにおいて,局所的な活動構造と脳部位間の脳波コヒーレンスの関連が検出可能であることを確認した.代表者は以前に2領野回路で類似の結果を報告しているが,多脳部位ネットワークにおいても同様に成り立つという結果は,局所情報回路の推定手法の基盤を与える意義がある.次に,局所活動の構造と脳波コヒーレンスの関連を利用して,局所情報回路の推定手法を構築した.この手法では,脳波各チャンネルにおける局所情報ネットワークの寄与を変数とした最適化問題を解くことで,入力刺激に対する局所活動及び脳波コヒーレンスの予測を与える.5-20ヶの局所回路の活動の重畳として与えられた脳波コヒーレンスの疑似データでは,5チャンネル以上の場合に良好な予測値が得られることが示された.これらの結果は,局所活動の構造と脳波コヒーレンスの相関を利用することで,脳波からより局所的な神経活動を推定できる可能性を示す.今後は同提案手法が実データにも適用できることを検証する必要がある.研究実施計画のとおり,平成28年度に脳波コヒーレンスによる情報ネットワークの推定手法を構築した.さらに,疑似データによる結果では,各チャンネルにおける局所回路の寄与度を変数とすると,ノイズや局所回路の数などにはあまり依存せず,良好な結果が得られることを確認した.一方,同提案手法を実データに適用するためには,その基盤である局所活動構造と脳波コヒーレンスの相関関係の安定性についての議論が必要と考えられた.そこで,実施計画にはない神経回路シミュレーションを新たに行い,理論的な論拠をより明確にした.これらより,本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられた.本研究の目的は、脳波コヒーレンスのデータ(数十チャンネル)を、課題遂行に仮定される情報ネットワーク(数百数千ノード、疎グラフ)と対応づけることで、脳波関連の機能情報ネットワークの推定手法を提案することである。研究実施計画のとおり,平成29年度は実脳波データを用いた提案手法の検証を行う.神経回路シミュレーションの予備的な結果によれば,40Hz以上の高い周波数成分の脳波について特に良好な推定が得られることが示されている.研究実施計画では新たに頭皮脳波計測を行う予定であるが,その一方で、頭皮脳波計測データではこれらの高周波数成分は微弱なため,手法の検証には不十分である懸念もある.

そこで,頭皮脳波計測実験に併せて,実験研究者との共同研究により,皮質脳波などを検証に用いることを検討する.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高輝度環境下で安定動作する究極の統合トリガー系の開発と超対称性の検証

本研究の目的は、(1) LHC高輝度環境下でも安定動作可能な究極の統合トリガー系(メニュー)を実現すること、及び(2)現行ATLAS実験Run-2で到達可能な超対称性粒子探索に決着をつけることである。以下、今年度の研究実績を記述する。(1)トリガー研究においては、2018年のLHC最高瞬間輝度は2017年よりも増大し2e34まで到達したので、ますます厳しい運転環境となった。高い輝度化に伴う事象の重なり合いの増加の影響を軽減するように、いくつかのトリガーアルゴリズムを改良した。また、トリガー用PCファームを20%増強した。これらの弛まない工夫により、2017年度に自身が開発した統合トリガー系から主要なトリガー選別条件を変更せずに、2018年度も引き続きデータ取得を行った。実ビーム環境下での安定運転を確認した。もって、LHC Run-2期間において、ATLAS実験の多彩な物理プログラムを網羅する統合トリガー系を完成できた。2021年ーRun-3に向けた技術開発として、次世代トリガー系「並列処理マルチスレディング対応の新トリガーフレームワーク」の開発を、ミューオントリガーを例にとり、日本で先駆けて開始した。(2)超対称性粒子探索の研究においては、2015-2018年に取得したRun-2全データ140/fbを用いて、グルイーノとスクォークを包括的に探索した。解析技術として、機械学習や複雑な統計処理などをフル活用した更に発見感度が高い解析手法を新たに完成させた。結果を論文投稿準備中である。また、高輝度LHCでの超対称グルーオンの質量到達感度を推定した(2.8TeV/c^2)。これら一連の結果は従来理論的に好まれていた数多くの超対称性模型を棄却し、理論側の模型拡張や実験側の探索戦略双方に対して、今後の新物理研究の進むべき方向性を示すことに成功した。理由(1)トリガーの研究においては、当初の計画である「最高瞬間輝度2e34まで対応可能な統合トリガー系の開発・運転」を成功させた。また、Run-3及び高輝度LHCで期待される更なる高輝度環境に対応可能である「マルチスレッディング技術」を駆使した次世代トリガーフレームワークの開発とそのミューオントリガーへの実装も新たに始めた(ミューオントリガー研究の責任者)。また、本研究テーマ「統合トリガー系(メニュー)」は、トリガー研究と物理解析研究の境界領域に位置し、ハドロンコライダー実験における実験遂行の要である。当初の計画を超えて、今年度はさらにトリガー検出が困難な物理事象(例えば、長寿命の超対称性粒子やソフトな終状態を持つ事象)を系統的に調べ、Run3用トリガーとしてそれらを網羅するトリガー選別条件の検討を開始した。ATLAS実験の日本グループ内ではあるが、新たな「メニュー研究フォーラム」を立ち上げた。今後も大幅な研究進展が見込まれる。(2)超対称性粒子探索の研究においては、2015-2016年に取得した36/fb陽子陽子衝突データを用いた直接探索結果(第3世代トップスクォーク、グルイーノ・スクォーク)をまとめた査読付き論文を2本出版した(責任著者)。2015-2018年に取得予定の140/fb Run-2全データを用いた解析も論文投稿準備中である(責任著者)。当初の計画を超えて、高輝度LHCでの探索可能性を検討した。このように、この2年間で探索・調査可能なアプローチ複数方面から、超対称性探索を研究した。以上から、当初の計画以上に進展していると判断した。2017-2018年度の研究課題であり、研究自体は完了した。但し、繰越分を利用して、当研究課題の最終成果発表・海外研究者との議論のためのワークショップ(2019年5月開催)に参加して、全て完了する。研究実績を記述する。(1)今年度LHCは設計値を大きく超える瞬間輝度(1.7e34)を達成し、更に秋以降の運転方法変更により、事象重なり合い数(パイルアップ)は60以上まで到達した。本研究では、物理事象への損失を最小限に抑えながらも高輝度・高パイルアップ環境下で安定動作するように、トリガー選別条件・アルゴリズムをATLAS実験物理プログラムの優先度に基づき最適化し、新たなメニューを責任者として開発した。ビーム運転時は、立ち上げ期の連日連夜の現場での対応に始まり、保守調整法の確立に成功し、年間通じたメニューの安定運転を導いた。更に2018年度で期待される最高瞬間輝度2e34まで対応可能だと実証した。Run-2通じたデータ取得を可能にしたので、極めて重要な成果である。(2)第3世代トップスクォーク対を2015-2016年に取得した36/fb陽子陽子衝突データを用いて直接探索し、論文発表した。

有望であるにもかかわらず、実験的に検出困難なので未探索だった、チャージーノと他の超対称性粒子との間の質量差が縮退した位相空間に新たに着目し、ヒグシーノ・ビーノLSPシナリオに対して、それぞれトップスクォーク質量500GeV、850GeV以下まで棄却した。特に、初期放射ジェットが付随した特殊な事象に着目し、レプトン運動量が非常に小さな信号事象に対する感度を大幅に高めた。グルイーノ対も包括的に直接探索し質量2.03TeV以下まで棄却し、主著者として論文発表した。Run-2全データでの結果更新のために、機械学習や複雑な統計処理を用いた新手法を開発中であり、来年度に成果が期待される。(1)トリガーの研究においては、最高瞬間輝度2e34まで対応可能な統合トリガー系をすでに開発した。また、Run-3及び高輝度LHCで期待される更なる高輝度環境に対応可能である"マルチスレッディング技術"を駆使した次世代トリガーフレームワークの開発とそのミューオントリガーへの実装も始めた。よって、本研究の目的である究極の統合トリガー系の完成が間近と言える。(2)超対称性粒子探索の研究においては、2015-2016年に取得した36/fb陽子陽子衝突データを用いた直接探索を第3世代トップスクォーク、グルイーノ・スクォークに対してそれぞれ行い、2つの論文として公表した。その際、基本的な解析手法は確立した。さらに、従来想定していなかった超対称性モデル(長寿命のRハドロン)への結果の再解釈をも成功し、棄却結果を公表した。現在は、2015-2018年に取得予定の140/fb Run-2全データを用いた解析に向けて、更に発見感度が高い解析手法を完成させつつある。例えば、機械学習や複雑な統計処理などである。実データ取得後すぐに結果創出し超対称性を検証する準備は十分に整っている。以上から、当初の計画以上に進展していると判断した。本研究の目的は、(1) LHC高輝度環境下でも安定動作可能な究極の統合トリガー系(メニュー)を実現すること、及び(2)現行ATLAS実験Run-2で到達可能な超対称性粒子探索に決着をつけることである。以下、今年度の研究実績を記述する。(1)トリガー研究においては、2018年のLHC最高瞬間輝度は2017年よりも増大し2e34まで到達したので、ますます厳しい運転環境となった。高い輝度化に伴う事象の重なり合いの増加の影響を軽減するように、いくつかのトリガーアルゴリズムを改良した。また、トリガー用PCファームを20%増強した。これらの弛まない工夫により、2017年度に自身が開発した統合トリガー系から主要なトリガー選別条件を変更せずに、2018年度も引き続きデータ取得を行った。実ビーム環境下での安定運転を確認した。もって、LHC Run-2期間において、ATLAS実験の多彩な物理プログラムを網羅する統合トリガー系を完成できた。2021年ーRun-3に向けた技術開発として、次世代トリガー系「並列処理マルチスレディング対応の新トリガーフレームワーク」の開発を、ミューオントリガーを例にとり、日本で先駆けて開始した。(2)超対称性粒子探索の研究においては、2015-2018年に取得したRun-2全データ140/fbを用いて、グルイーノとスクォークを包括的に探索した。解析技術として、機械学習や複雑な統計処理などをフル活用した更に発見感度が高い解析手法を新たに完成させた。結果を論文投稿準備中である。また、高輝度LHCでの超対称グルーオンの質量到達感度を推定した(2.8TeV/c^2)。
押下力を検出可能な没入型球面映像装置に関する研究

上肢の運動機能を楽しみながら賦活し,かつ運動機能を評価できる装置として,全方位に映像を投影し,全方位スクリーン上において押下力を測定することのできる,押しごたえのある没入型球面映像装置を実現する.本研究では押下力の検出において,変形時に偏光特性が変化する光弾性素材を用いる.球面スクリーンにシルバーコーティングを施し,その表面に透明な光弾性素材を貼り付けることによってスクリーンを構成する.この構成を用いて,直線偏光が施された赤外線をスクリーン上に投影し,赤外線偏光カメラによってスクリーン表面を撮影することで,弾性体の変形を取得でき,押下力検出が可能であることを確認した.上肢の運動機能を楽しみながら賦活し,かつ運動機能を評価できる装置として,全方位に映像を投影し,全方位スクリーン上において押下力を測定することのできる,押しごたえのある没入型球面映像装置を実現する.本研究では押下力の検出において,変形時に偏光特性が変化する光弾性素材を用いる.球面スクリーンにシルバーコーティングを施し,その表面に透明な光弾性素材を貼り付けることによってスクリーンを構成する.この構成を用いて,直線偏光が施された赤外線をスクリーン上に投影し,赤外線偏光カメラによってスクリーン表面を撮影することで,弾性体の変形を取得でき,押下力検出が可能であることを確認した.(研究の目的)上肢の運動機能を楽しみながら賦活し,かつ運動機能を評価できる装置として,没入型スクリーンに映像を投影し,スクリーン上において押下力を測定することのできる,押しごたえのある映像装置を実現する.(押下力検出の方法)変形によって偏光特性が変化する透明樹脂を利用し,押下力を検出することに着目する.弾性体が外力を受けたときに偏光・屈折特性が変化する性質は光弾性と呼ばれる.この方式は大型化することが比較的容易であり,本研究への適用に向いている.(実施内容)押下力検出に利用する透明樹脂の検討と,スクリーンのプロトタイプ作成をおこなった.押下力の検出方法については,シルバーコーティングされたスクリーン表面に透明弾性体を薄く貼付することにした.スクリーン表面の透明弾性体が変形すると,光弾性の性質により偏光状態が変化する.偏光光線を照射しカメラで取得することで,反射光線から歪みを検出するというものである.スクリーン貼付に適した素材を選定するため,耐久性,重量,触感などの観点から検討した結果,ポリウレタン系の樹脂を2層にして利用することにした.表面層は耐久性の観点から硬度を高く,内部層は光弾性と手触りの観点から硬度を低くしたものである.この素材を実際にスクリーン面に貼付したものを試作し,可視光と赤外線による直線偏光の光線を透過させ弾性体を変形させたところ,変形量に応じて偏光の乱れが認められ,押下力を検出する方法として有効であることを確認した.スクリーン上を押下することができ,かつ押下力の向きや大きさを検出可能な,没入型球面スクリーンの開発を行った.押下力の検出には,。光弾性による偏光特性の変化を利用する.光弾性を持つ透明樹脂を球面スクリーン上に薄くコーティングすることにより,スクリーンを押下した時に反射してくる光線の偏光特性を取得することによって,押下状態を検出するというものである.しかし,スクリーン上に映像投影しつつ,偏光特性を検出するという構造上,光学的な相互干渉が生じるという問題が生じることがわかった.そこで偏光特性の検出に,可視光源ではなく赤外光源を用いることで,相互干渉を回避することが可能となった.また,偏光特性の変化の検出に高速カメラを使用することで,スクリーンを押下したときの偏光特性の変化を示すパターンを取得できることも確認できた.このパターンは押下力の向きや大きさによって異なってくるので,さらに高精度のカメラを使用することによって検出精度を高めることも可能である.本研究で実現した押下力検出メカニズムは,大型化がたやすく,特殊な機器が不要であるため,産業用機器の触覚センサなど,さまざまな分野に応用が2期待できる.