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ユビキタス金属触媒による炭素-水素結合の選択的活性化を鍵とする新規合成反応の開発

環境・資源・エネルギー問題の解決に向けて,これまで希少元素材料に依存してきた技術のユビキタス元素による代替は,現在の科学技術における喫緊の課題となっている.本研究室は,従来パラジウム,ロジウムといった貴金属触媒を用いて行われてきたアリールピリジンおよびイミン類の直接アリール化反応を低毒性ユビキタス鉄触媒を用いて実現できたが,この反応の反応機構に関する情報は全く得られなかった.Zeng氏はジイミンリガンドにより安定化された鉄(0)錯体を合成し,これを用いてアリールピリジンのオルト位の炭素水素結合活性化に成功しており,触媒反応にも同様な鉄活性種が生成されていることが示唆された.現在,この鉄(0)錯体の触媒反応への応用を検討中である.以前開発した金属触媒を用いた炭素-水素結合活性化反応の一つの欠点として,過剰量の不安定な有機金属試薬を使う必要があった.Zeng氏は鉄触媒を用いて,市販の安定な芳香族スルフォン酸クロリドの末端アルキンへの付加反応を開発した.この反応は高い位置および立体選択性と良好な収率で進行し,多置換オレフィンの合成に応用が可能である.この反応の反応機構を検討し,適切な基質のラジカル環化に応用ができた.また,芳香族スルフォン酸クロリドの末端アルキンへの付加に引き続く炭素-水素結合活性化を経る環化反応を設計し,有機半導体として注目を集めているインデン誘導体合成に成功した.この反応は銅触媒を用いて高収率および高官能基許容性で進行する.この反応を用いて多インデンユニットを含んだ化合物を合成し,溶液および個体状態で高い蛍光量子種率を示す化合物を得られた.Zeng氏は低毒性ユビキタス鉄および銅触媒を用いた新しい反応を開発し,市販の安定な芳香族スルフォン酸クロリドによりアルケニルスルホンおよびインデン誘導体の合成に応用した.これらの合成法を機能性化合物の合成に応用し,個体状態で高い蛍光量子種率を示す化合物を得られた.芳香族スルフォン酸クロリドをアリール化剤として用いた炭素水素結合活性化反応を検討する予定である.また,個体状態で高い蛍光量子種率を示すインデン誘導体化合物を設計および合成し,有機発光ダイオードへの応用を検討する.環境・資源・エネルギー問題の解決に向けて,これまで希少元素材料に依存してきた技術のユビキタス元素による代替は,現在の科学技術における喫緊の課題となっている.本研究室は,従来パラジウム,ロジウムといった貴金属触媒を用いて行われてきたアリールピリジンおよびイミン類の直接アリール化反応を低毒性ユビキタス鉄触媒を用いて実現できたが,この反応の反応機構に関する情報は全く得られなかった.Zeng氏はジイミンリガンドにより安定化された鉄(0)錯体を合成し,これを用いてアリールピリジンのオルト位の炭素水素結合活性化に成功しており,触媒反応にも同様な鉄活性種が生成されていることが示唆された.現在,この鉄(0)錯体の触媒反応への応用を検討中である.以前開発した金属触媒を用いた炭素-水素結合活性化反応の一つの欠点として,過剰量の不安定な有機金属試薬を使う必要があった.Zeng氏は鉄触媒を用いて,市販の安定な芳香族スルフォン酸クロリドの末端アルキンへの付加反応を開発した.この反応は高い位置および立体選択性と良好な収率で進行し,多置換オレフィンの合成に応用が可能である.また,芳香族スルフォン酸クロリドの末端アルキンへの付加に引き続く炭素-水素結合活性化を経る環化反応を設計し,有機半導体として注目を集めているインデン誘導体合成に成功した.この反応は銅触媒を用いて高収率および高官能基許容性で進行する.現在,この反応を利用した機能性化合物の合成およびその物性を検討中である.環境・資源・エネルギー問題の解決に向けて,これまで希少元素材料に依存してきた技術のユビキタス元素による代替は,現在の科学技術における喫緊の課題となっている.本研究室は,従来パラジウム,ロジウムといった貴金属触媒を用いて行われてきたアリールピリジンおよびイミン類の直接アリール化反応を低毒性ユビキタス鉄触媒を用いて実現できたが,この反応の反応機構に関する情報は全く得られなかった.Zeng氏はジイミンリガンドにより安定化された鉄(0)錯体を合成し,これを用いてアリールピリジンのオルト位の炭素水素結合活性化に成功しており,触媒反応にも同様な鉄活性種が生成されていることが示唆された.現在,この鉄(0)錯体の触媒反応への応用を検討中である.以前開発した金属触媒を用いた炭素-水素結合活性化反応の一つの欠点として,過剰量の不安定な有機金属試薬を使う必要があった.Zeng氏は鉄触媒を用いて,市販の安定な芳香族スルフォン酸クロリドの末端アルキンへの付加反応を開発した.この反応は高い位置および立体選択性と良好な収率で進行し,多置換オレフィンの合成に応用が可能である.この反応の反応機構を検討し,適切な基質のラジカル環化に応用ができた.また,芳香族スルフォン酸クロリドの末端アルキンへの付加に引き続く炭素-水素結合活性化を経る環化反応を設計し,有機半導体として注目を集めているインデン誘導体合成に成功した.この反応は銅触媒を用いて高収率および高官能基許容性で進行する.この反応を用いて多インデンユニットを含んだ化合物を合成し,溶液および個体状態で高い蛍光量子種率を示す化合物を得られた.

Zeng氏は低毒性ユビキタス鉄および銅触媒を用いた新しい反応を開発し,市販の安定な芳香族スルフォン酸クロリドによりアルケニルスルホンおよびインデン誘導体の合成に応用した.これらの合成法を機能性化合物の合成に応用し,個体状態で高い蛍光量子種率を示す化合物を得られた.芳香族スルフォン酸クロリドをアリール化剤として用いた炭素水素結合活性化反応を検討する予定である.また,個体状態で高い蛍光量子種率を示すインデン誘導体化合物を設計および合成し,有機発光ダイオードへの応用を検討する.
微小圧力変化を光情報で読み出す超分子デバイスの開発

本研究では、分子に与えた圧力変化(力学エネルギー)を光シグナル(光エネルギー)に直接変換できる、新規の分子デバイスの開発を目的として研究を推進した。前年度までに、シクロファン骨格に4つの胆汁酸部位を導入したステロイドシクロファンを開発し、この気-水界面での動的分子認識特性を利用して圧力-光情報変換が可能な分子デバイス機能の発現に成功した。今年度は、動的分子認識能をもつ新たなホストの開発と、分子デバイスとしての適用範囲について検討し、以下の成果を得た。1.動的分子認識能をもつホストの開発と分子認識機構の解明ステロイドシクロファンに加えて、カリックスアレーン骨格をもつ種々の新規ホストを開発した。これらホストの分子構造と分子認識能との相関を詳細に検討し、特にステロイドシクロファンにおいては胆汁酸部位における水酸基の数ならびに位置の相違が分子認識能に顕著な影響を与えることを見出した。さらに、ホストが提供する不斉環境にもとづき、ゲストの認識情報を円二色性スペクトルとして出力可能であることも明らかにした。2.動的分子認識能をもつホストの分子デバイスとしての適用範囲の評価分子認識場やゲストの違いに応じて動的分子認識能を発現できるホストは、疎水性効果、静電効果、ならびに水素結合効果等が同時に作用する多重分子認識場、すなわち、単分子膜中、二分子膜中、及び固体基板上において、分子デバイスとして有効に機能することを明らかにした。以上のように、本研究を通じて、圧力-光情報変換が可能な分子デバイスの設計指針ならびにその適用範囲が明らかになり、ナノテクノロジー・ナノサイエンスを開拓する上での一つの有効な分子素子を提案することができた。本研究では、分子に与えた圧力変化(力学エネルギー)を発光シグナル(光エネルギー)に直接変換できる、従来には無いまったく新しいタイプの分子デバイスの開発を目的として研究を推進し、今年度は以下の成果を得た。1.気水界面でのコンホメーション変化が可能な人工ホストの開発人工ホストとして、蛍光性のゲスト分子を包接可能なアザシクロファン骨格に、4つの胆汁酸部位をアミド結合で導入した化合物を合成し、ステロイドシクロファンと名づけた。胆汁酸の一つであるコール酸はステロイド骨格上に3つの水酸基を有し、親水面と疎水面を併せもっている。気水界面におけるこのホストのコンホメーション変化を、現有のLB膜作成装置を用いて、面積-表面圧曲線の測定から評価したところ、表面圧の低い状態では、4つのステロイド基の親水面を水面に広げたコンホメーションで存在し、圧縮により表面圧が増加すると、ステロイド基を立ち上げたコンホメーションに変化することがわかった。ここで得られた分子設計指針に沿って、種々の胆汁酸誘導体を用いた人工ホストを合成した。2.気水界面での動的分子認識能の評価場の極性や粘性に敏感な蛍光特性をもつ分子であるアニリノナフタレンスルホン酸誘導体をゲストに用いて、気水界面での動的分子認識を検討した。測定には、現有の瞬間マルチ測光システムとLB膜作成装置を組み合わせて用い、界面蛍光スペクトルの表面圧依存性から評価を行い、圧力変化を発光に変換するシグナル応答挙動の発現を明らかにした。3.人工ホストの基板上への固定化と圧力-光応答特性の評価上記の検討に基づき、基板上での圧力(応力)-光応答特性について評価を行うために、LB法を用いて基板上に人工ホストの累積を行った。
DNAマーカーを利用した選抜方法の効率評価と最適化に関する研究

自殖性植物における2つの慣行的育種方法、すなわち世代促進集団育種法(GAB)と倍加半数体育種法(DHB)の効率化を計る上で、優良遺伝子との連鎖がわかっているDNAマーカーによる選抜(MBS:Marker-based selection)を組み込んで用いることが有効であるか否かを(目的とする優良遺伝子型の選抜確率の増減で判定)コンピュータシミュレーションによって検討した。GABの場合は、通常無選抜で経過するF_2とF_3集団にMBSを適用した場合の効果を検討し、以下の結論を得た。MBSの効果は、育種目標に関与する遺伝子座数と利用できるマーカーの数に依存し、大まかに言って、前者が12個以上でそのうちの数個以上についてマーカー選抜が可能であれば顕著な効果が期待できる。この場合、MBSの対象であるF_2とF_3集団のサイズがたった100個体くらいであっても、2000個体で世代促進のみを行う通常のGABよりも効率的である。MBSの効果は、優良遺伝子の相反連鎖が多いほど増加し、相引連鎖が多いほど減少する。現実に考えられるほとんどの場合、共優性マーカーのほうが優性マーカーよりも効果的であるが、関与する遺伝子座数が比較的少なくしかも優良遺伝子の多くが相引連鎖している場合は、優性マーカーのほうが効果的である。共優性マーカーを数個以上用いて選抜を行う場合は、ホモ個体だけでなく、ある程度ヘテロ性の高い個体も合わせて選抜することが大切である。MBSをDHBと組み合わせて用いた場合はGABの場合ほど効果的ではないが、関与する遺伝子座数が多くかつ優良遺伝子の多くが互いに相反連鎖している場合には、作出直後の倍加半数体幼個体の中から有望遺伝子型個体を選び出す場面、あるいは、F_2幼個体の中から倍加処理に適した個体を選び出す場面などで、MBSを有効な補助手段として用いることができる。新品種候補系統の生産力検定試験におけるような多段階収量選抜では,3つの異なった選抜方式,すなわち,各選抜段階で上位一定割合の系統を選抜する方式(パターンI),各段階で対照品種よりも高い収量を示す系統を選抜する方式(パターンII)および各段階である一定値よりも高い収量を示す系統を選抜する方式(パターンIII)が適用可能である。実際の選抜試験ではパターンIIが一般的に用いられている。本年度の研究では,出発系統数が20,40および60の集団について、モンテカルロ・シミュレーションで優良系統が獲得される確率(成功確率)を求め、上記の3つの選抜方式の効率を比較した。計算結果により,パターンIが最も効率的であると結論し、併せて、優良系統を含まない集団に資源を費やす無駄を最小限に抑えるための補足策として、最初の第一段階目で有望な収量スコアを示す系統が一つも無ければその時点で全系統を棄て、一つでもあればパターンIで選抜を続けることを提案した。選抜段階数は、遺伝子型と年次の交互作用が存在しない場合には3で十分であるが,大きな交互作用が予想される場合や初めの2,3段階目で認められた場合には,3より多くしても引き合う。パターンIIとIIIは、遺伝子型と年次の交互作用や年次効果による誤差の影響を大きく受けるため,効率的ではない。また、各段階における各系統の収量判定は、当該段階で得られた収量スコアだけでなくそれ以前のすべての段階のスコアをも加味して行うことが重要であり、この場合、第一段階から当該段階までのスコアの重み付けは、それぞれの段階の誤差分散の逆数でするのが最適であることを示した。

多段階収量選抜においては,当該選抜段階(年次)の収量データだけではなく,それ以前の選抜段階の収量データ(過去情報)をも利用して供試系統の収量性を評価することは,選抜効率の向上を図るうえで極めて重要である.各段階の選抜は,当該年次およびそれ以前の収量データの平均値に基づいて行われるが,この場合の平均値の計算方法としては,3種類の重み付け方法,すなわち,当該年次およびそれ以前の収量データをそれぞれの年次の誤差分散の逆数によって重み付ける方法(IV),各年次に配分された圃場面積によって重み付ける方法(FA)および各年次のデータを重み付けせずに等しく扱う方法(EQ)が考えられる.これらの3方法の中で,IVが理論的には最も優れるが,その計算に必要な収量の計測誤差分散(V)と遺伝子型×年次の交互作用分散(I)が正確に推定し難いという理由で,これまでは一般的に用いられてこなかった.本研究では,有限供試系統集団における上記3つの重み付け方法の効率を,優良系統が獲得される成功確率を指標として,モンテカルロ・シミュレーションによって比較した.その結果,VとIの推定値がかなり不正確な場合においても,IVは他の重み付け方法よりも優れていることが示された.IVの計算には余分な労力や特別の装置を必要としないため,選抜を行うにあたっては,各年次で得られた収量データからVとIを推定し,IVを用いて行うことが望ましい.このような方法で過去情報を利用した多段階選抜は,全ての供試系統を同じ年数にわたって収量計測して行う非段階的選抜よりも有利である.自殖性植物における2つの慣行的育種方法、すなわち世代促進集団育種法(GAB)と倍加半数体育種法(DHB)の効率化を計る上で、優良遺伝子との連鎖がわかっているDNAマーカーによる選抜(MBS : Marker-based selection)を組み込んで用いることが有効であるか否かを(目的とする優良遺伝子型の選抜確率の増減で判定)コンピュータシミュレーションによって検討した。GABの場合は、通常無選抜で経過するF_2とF_3集団にMBSを適用した場合の効果を検討し、以下の結論を得た。MBSの効果は、育種目標に関与する遺伝子座数と利用できるマーカーの数に依存し、大まかに言って、前者が12個以上でそのうちの数個以上についてマーカー選抜が可能であれば顕著な効果が期待できる。この場合、MBSの対象であるF_2とF_3集団のサイズがたった100個体くらいであっても、2000個体で世代促進のみを行う通常のGABよりも効率的である。MBSの効果は、優良遺伝子の相反連鎖が多いほど増加し、相引連鎖が多いほど減少する。現実に考えられるほとんどの場合、共優性マーカーのほうが優性マーカーよりも効果的であるが、関与する遺伝子座数が比較的少なくしかも優良遺伝子の多くが相引連鎖している場合は、優性マーカーのほうが効果的である。共優性マーカーを数個以上用いて選抜を行う場合は、ホモ個体だけでなく、ある程度ヘテロ性の高い個体も合わせて選抜することが大切である。MBSをDHBと組み合わせて用いた場合はGABの場合ほど効果的ではないが、関与する遺伝子座数が多くかつ優良遺伝子の多くが互いに相反連鎖している場合には、作出直後の倍加半数体幼個体の中から有望遺伝子型個体を選び出す場面、あるいは、F_2幼個体の中から倍加処理に適した個体を選び出す場面などで、MBSを有効な補助手段として用いることができる。
数理モデリングとの連携による開放系土壌に導入した微生物の生残性向上法の探索

土壌をそのまま培養、炭素源を添加して培養、および、培養温度を変えて培養し、細菌組成の変遷を追跡した。まず、群集構造間の類似度をランクサイズ関係に基づいた二つの異なる指標で評価することを試みた。これにより、微生物群集系が土壌養分条件などの差に対して示す頑健性と可塑性の両性質を定量的に評価することが可能であることが明らかになってきており、現在、解析を進めている。これは土壌細菌群集構造を数理生態学的手法により記述するものであり、新しい試みである。また、バークホルデリア属細菌の生残性を、バークホルデリア属細菌以外の細菌を共接種することにより高めるために、群集構造の変動における細菌分類群間の相関を調べた。その結果、一部の土壌ではミクロコッカス科やアシドバクテリア門、ヴェルコミクロビア門の細菌の変動が、バークホルデリア属細菌の変動と高い相関を示した。これらは潜在的に共接種する細菌の候補となり得ると考えられた。しかし、後者2つは培養困難なグループであり、土壌に接種するための活性の高い菌体を用意するのが困難であるため、共接種細菌としては不適切であると考えられた。また、これらの相互関係に関する結果は土壌によっても異なり、そもそも細菌全体に対するそれぞれの分類群の存在比率が低いことが明らかとなった。これにより、バークホルデリア属細菌の生残性を高めることだけを目標として本研究を遂行することは困難であると考えられた。群集構造の生データ(大量の塩基配列)を得るための次世代シーケンサーの不調、および原因不明のデータ不良により、一部のデータは解析に使用することができなくなり、また実験を3ヶ月ほど停止した。シーケンサーの修理を受け、また、データ不良に対する回避策を考案し、現在では解析が可能な状態に戻っている。そのため、今後の解析には支障はないと考えている。土壌細菌群集構造とその継時的変遷のデータについて、共同研究者の力も得て、さらに数理的解析や統計処理を進め、群集構造に潜む数理的特定を明らかにしてゆく。また、研究実績の概要で述べた通り、Burkholderia属細菌の生残性を高めることだけを目標として本研究を遂行することは困難であると考えられた。そのため、Burkholderia属細菌にこだわらず、さまざまな土壌細菌分類群の間の相互作用を解析し、共接種による接種細菌の生残性向上に最適な分類群の組み合わせを選択する。その際、培養可能な分類群を選ぶ。選択した細菌分類群の組み合わせを用いて共接種実験を行い、共接種による生残性向上の効果を検証する。さらに、共接種以外の方法による接種細菌の生残性向上の可能性を探るため、環境要因(水分含量や栄養条件など)を変えて土壌を培養し、細菌群集構造がどのように変化するか解析する。このデータにより、どのように環境要因に手を加えれば、どのような分類群の細菌の存在量を高めることができるか明らかになると期待される。

さらに、共接種以外の方法による接種細菌の生残性向上の可能性を探るため、環境要因(水分含量や栄養条件など)を変えて土壌を培養し、細菌群集構造がどのように変化するか解析する。このデータにより、どのように環境要因に手を加えれば、どのような分類群の細菌の存在量を高めることができるか明らかになると期待される。現在までの進捗状況で述べた通り、次世代シーケンサーの不調、および原因不明のデータ不良により、一部のデータは解析に使用することができなくなり、また実験を3ヶ月ほど停止した。そのため、H29年度に行う予定だった解析がH30年度にずれ込んでいる。現在、シーケンサーの不調は解決し、また原因不明のデータ不良には回避策を考案することにより、解析に支障はなくなっている。そのため、今後の研究は順調に進み、研究費の執行も問題ないと考えている。
集落営農における土壌および作物生育・収量の空間変動に応じた栽培管理の開発

本研究では,集落営農を実施している奈良県桜井市大西の30haの農家の水田(約300圃場)において主な研究を実施した。この集落営農では水稲-コムギ-ダイズの2年3作の田畑輪換を実施しており,研究対象作物を水稲、コムギおよびダイズとした。得られた研究成果は、以下の6点である。1.田畑輪換田と一毛作田水稲における土壌からの窒素発現と水稲による窒素の吸収と利用を比較検討することで、田畑輪換田における水稲の生育・収量成立の特徴を明らかにした。2.土壌特性値(土壌全窒素,土壌全炭素,可給態窒素など)を10m×10m30mメッシュで実測し,Geostatistical analysisによって集団田畑輪換における土壌特性値の空間変動の特徴を明らかにした。3.追肥施用時における水稲とコムギの窒素保有量および収量の空間変動をremote sensingによって把握し,Geostatistical analysisによって集団田畑輪換における作物の生育・収量の空間変動の特徴を明らかにした。4.1,2および3の結果に基づいて,集団田畑輪換における最適な水稲、コムギおよびダイズの管理単位を決定した。5.2および3の結果に基づいて、コムギ収量の成立機構を苗立ちに関わる要因(土壌水分、砕土率など)との関係を解明し,土壌水分に基づいた可変量播種と可変量耕起による収量改善の可能性を明らかにした。6.5の結果に基づいてコムギ生育を制御するために必要な技術である可変量施肥播種を同時に実施するための播種機を開発するとともに、可変量播種の指標となる土壌水分のremotesensingの方法を明らかにした。集団田畑輪換を集落営農方式で実施している集落の代表的水田1haの土壌理化学性(土壌全窒素(T-N),土壌全炭素(T-C),透水性,可給態窒素および圃場面の高低差など)を10×10mメッシュで実測し,Geostatistical analyslsによって空間変動に基づいた最適なサンプリング間隔を各要素について解明するとともに、これらの土壌理化学性のデータベースを作成した。集落営農を実施している30haの圃場について,水稲の幼穂形成期(7月末),およびコムギの小穂分化期(2月中旬)における作物の窒素保有量の空間変動をremote sensing(RS)によって把握し,Geostatistical analysisによって空間変動に基づいた最適な施肥管理単位を明らかにした。最適な施肥管理単位は、水稲で0.30.4ha、コムギで0.20.8haとなり、現在よりも大きな管理単位で集落営農が実施できる可能性が示唆された。穂肥施用時のコムギの生育量を斉一に確保するコムギの元肥窒素量と播種量を決定する施肥播種モデルを作成するため,前作作物の生育・収量,土壌の透水性,圃場面の高低差および土壌の可給態窒素などの空間変動と穂肥施用時のコムギ生育の空間変動との関係の調査・解析を前述の土壌理化学性のデータベースを利用してすすめた。その結果、コムギの収量の制御できる空間変異(67.2%)のうち、83%が苗立ち数を確保するための栽培管理などでコントロールできる可能性が示唆された。水稲およびコムギ収量の空間変動を収量センサー付きコンバイン(GPS装着)で調査し,空間変動データを地図化し,水稲およびコムギ施肥モデルの作成するための基礎データを得、これらをデータベース化した。

イネ-コムギ-ダイズを2年3作で作付ける田畑輪換田において,2002年から2004年播コムギを対象にコムギ収量の圃場内変動をもたらす土壌・作物要因を明らかにし,可変量播種によって収量変動を制御できる可能性を検討した.収量の圃場内変動のジオスタティスティク解析の結果,収量の圃場内変動の99.9%が制御可能であった.収量の圃場内変動に対する穂数の寄与率は63.3%で,1000粒重や一穂整粒数のそれに比較して大きく,収量を制御するには穂数を管理目標とするのが効率的と考えられた.穂数の圃場内変動に対して寄与の高い管理要因は,土壌の4変量および作物の7変量から抽出した2主成分(小穂分化期の生育量を示す要因,出芽深度を示す要因)で,この2主成分が穂数変動の64.4%を支配していた.これらのことから,本研究の穂数の範囲内ではあるが,穂数の制御を目的に2主成分を対象に可変量播種を行えば,収量の圃場内変動のうち制御可能な変動の40.8%(0.633×0.644の0.999に対する比)が制御できるものと判断された.そして、圃場内や地域で大きく変動する小麦収量を安定化させるため,土壌特性と播種時期から予め作成した施肥量と播種量のマップに応じて,肥料と種子を可変量散布する作業機を開発した。この作業機を用いて,同一圃場内で施肥量と播種量を段階的に変化させて,施肥量と播種量の可変制御の精度を検証した。また、可変施肥播種を行った圃場の収量調査を行い,収量マップを作成した。この結果,小麦の施肥播種作業を可変量制御できる作業機を開発できた。本研究では,集落営農を実施している奈艮県桜井市大西の30haの水田(約300圃場)において主要な研究を実施した。この集落営農では水稲-コムギ-ダイズの2年3作の田畑輪換を実施しており,研究対象作物を水稲、コムギおよびダイズとした。得られた研究成果は、以下の6点である。(1)田畑輪換田と一毛作田水稲における土壌からの窒素発現と水稲による窒素の吸収と利用を比較検討することで、田畑輪換田における水稲の生育・収量成立の特徴を明らかにした。(3)追肥施用時における水稲とコムギの窒素保有量および収量の空間変動をremote sensing (RS)によって把握し,GSによって集団田畑輪換における作物の生育・収量の空間変動の特徴を解析した。(4)(1),(2)および(3)の結果に基づいて,集団田畑輪換における最適な水稲、コムギおよびダイズの管理単位を決定した。(5)(2)および(3)の結果に基づいて、コムギ収量の成立機構を苗立ちに関わる要因(土壌水分、砕土率など)との関係から検討した。(6)(5)の結果に基づいてコムギ生育を制御するために必要な技術である可変量施肥播種を同時に実施するための播種機を開発するとともに、可変量播種の指標となる土壌水分のRSについて検討した。
生体活性化ガラス遊離成分による歯根膜由来線維芽細胞の石灰化物形成能について

生体活性化ガラスは骨欠損に充填した際,骨形成を起こすことより現在,インプラント,骨充填剤として臨床応用されつつある。一方、歯根膜由来線維芽細胞は骨原性線維芽細胞とも言われセメント質,骨を形成する能力を有している。そこで歯根膜由来線維芽細胞の石灰化能を生体活性化ガラス存在下あるいは非存在下にて培養することにより比較検討した。その際,歯肉由来線維芽細胞においても同様に比較検討を行った。生体活性化ガラス存在下にて培養した歯根膜由来線維芽細胞と歯肉由来線維芽細胞にはvon Kossa染色にて陽性を示す石灰化物形成が確認された。その数は歯根膜由来線維芽細胞の方がより多くの形成を示した。またその時のアルカリフォスファターゼ活性は歯根膜由来線維芽細胞は培養期間とともに上昇し増加したが,歯肉由来線維芽細胞では活性は認められなかった。次に,両細胞に形成された石灰化物をX線アナライザーにて分析した結果,リンとカルシウムからなるアパタイトであることが判明した。一方,生体活性化ガラスは培地中にカルシウム,リン,シリカ,ナトリウムを遊離するが,歯根膜由来線維芽細胞の石灰化物形成に関し,遊離成分であるカルシウムとシリカが関与していることが示唆された。本研究の結果より,生体活性化ガラスは歯根膜由来線維芽細胞の生物活性形成を上昇させ,石灰化物形成を誘導することが明かとなった。今後,生体活性化ガラスを骨充填剤として臨床応用するとともに,石灰化物形成に関し遊離成分のカルシウムとシリカがどのようなメカニズムで関与しているのか検討を加える予定である。
脊柱靱帯骨化症の発生に関与する骨増殖因子の解明と臨床応用のための基礎的研究

脊柱靱帯骨化症の成因を解明する目的で、1)組織学的検討として、後縦靱帯組織におけるTGFβ、bFGF、bFGF受容体、IGF-Iについてその発現を検討し、2)細胞生物学的検討として、骨化症由来脊柱靱帯細胞に対するBMP-2、bFGFの作用をその相互作用も含めて解析した。免疫組織染色法によりTGFβ、IGF-I、bFGF、bFGF受容体は、靱帯骨化移行部および骨化部からやや離れた靱帯組織内にも広い範囲で強い染色性が認められ、靱帯骨化におけるこれら細胞成長因子の関与を強く示唆する結果を得た。培養脊柱靱帯細胞を用いた検討から、bFGFが骨化症由来細胞の増殖能を著明に亢進させること、また、BMP-2は骨化症由来脊柱靱帯細胞の骨形成系細胞への分化を促進するが、この作用をIGF-Iは相乗的に促進し、bFGFは抑制することが明らかとなった。このことから、靱帯細胞の分化過程では多くの細胞成長因子が相互に作用していると考えられた。さらに、TGFβ1は骨化症由来脊柱靱帯細胞の増殖能や基質合成能を亢進させるが、TGFβ1が培養靱帯細胞から産生されるbFGFやオステオネクチン、ファイブロネクチンなど非コラーゲン蛋白の量を増大させるという結果を得ており、TGFβ1が他の因子の産生量を調節しつつ、靱帯細胞の増殖や骨化に特異的な蛋白の合成を制御している可能性がある。現在、靱帯組織における成長因子とその受容体、オステオネクチン、ファイブロネクチンなど非コラーゲン蛋白の発現を免疫染色法とin situ hybridization法により検討中である。in vitroでは、靱帯細胞に対する各成長因子の相互作用をより詳細に検討しており、さらに相互作用がみられるときの、骨化症由来細胞での成長因子やその受容体の発現をNorthern Blot法により解析する予定である。
学術標本3Dデジタル情報の、半自動データ取得システム確立とVR展示への応用・評価

本研究では、3Dデジタルデータを用いた学習プログラムと、3Dデジタルデータ取得の半自動化システムの開発を目的とした。九州大学総合研究博物館が所蔵する7体の交連骨格標本について、学術標本資料の3Dデジタル化を行い、そこで得た3Dデータを元にVRを用いた学習プログラムを開発した。小学生を対象としたワークショップで得られたアンケートを元に、VRコンテンツの学習効果を評価した。データ取得作業時間は、CPUの向上により短縮されたが、半自動化については、九大博物館が所蔵する歴史的な骨格標本では困難であることが明らかになり、今後の課題とした。本研究の究極目的は、博物館が所有する開示性の低い(=展示に使いづらい・使えない)学術標本資料を、学術研究のみならず一般向け開示においてより有効に用いる方法を確立するため、博物館における共通技術を確立・検証することである。本研究では、九州大学総合研究博物館が所蔵する動物骨格標本約200体と人体骨格標本約3000体を用い、学術標本資料の3次元(以下3D)デジタル化に伴うデータ取得作業の半自動システムを確立し、それらを用いた学習プログラムの有効性や学習効果の評価基準を明らかにする。平成22年度は、データ取得システムの確立においては、従来法と改良法におけるデータ取得速度や取得データの質を比較し、最適な取込環境設定を明らかにした。結果として、CPUの性能の向上も手伝い、2007年当時の従来法に比べ、約それに基づき、標本取扱いおよびデータ取得手順の簡易マニュアルを整備した。半自動システムについては、ロボットアームを購入し、どのようなシステムにするかを検討した。一方、標本資料をVR展示コンテンツとしたさいの有効性と限界、学習効果の評価にむけては、それに用いる学習プログラムを検討した。館内で学生有志により行われた小学生向け骨格標本の学習プログラムを元に、問題点を抽出し、具体的な学習プログラム案を練った。なお、今年度は研究開始の初年度ということで、研究体制を整えることも重視し、年度はじめに研究協力者を交えたキックオフミーティングを開催し、骨格標本の学術的活用と一般向け活用における具体的方策と将来性について議論した。同様に、学外の関連する研究者や研究会から情報を収集することにもつとめた。また、一般向けの開示や高校生を対象としたアウトリーチを実施し、本研究を紹介すると同時に一般の方々からの意見や要望、助言等を得ることにつとめた。平成23年度は、データ取得システムの確立においては、半自動システムを試作し、九大総博が所有する人骨標本の3Dデータを順次取得・整形することとした。安価な既製品を用いて自作・改造として、ロボットアームによる試作を試みた。実用には至るまでの動作が得られておらず、改良している。標本資料をVR展示コンテンツとしたさいの有効性と限界、学習効果の評価にむけては、昨年度と今年度取得したデータを元に、インタラクティブシステムのひとつとして、バーチャル3D図鑑のプロトタイプ3点を制作した。操作性に検討の余地のあることがわかり、改良する必要があり、モニター調査については次年度取り組むこととした。ソフト面については、昨年に引き続き、骨格標本を使った小学生向けのワークの実践から抽出された、骨格資料を学習プログラムとして取り扱いさいの問題点や長所などを鑑み、事前・事後の学習に必要な内容をリストした。本研究では、九州大学総合研究博物館が所蔵する動物骨格標本約200体と人体骨格標本約3000体を用い、学術標本資料の3次元(以下3D)デジタル化に伴うデータ取得作業の半自動システムを確立し、それらを用た学習プログラムの有効性や学習効果の評価基準を明らかにする。平成24年度は、データ取得システムの確立においては、平成23年度に安価な既製品を用いて自作・改造として、ロボットアームによる試作を試みたものの動作が得られす、改良することとしたが、最終的に、本研究で対象とした古い骨格標本を扱うのに充分な動作性は得られなかった。標本資料をVR展示コンテンツとしたさいの有効性と限界、学習効果の評価にむけては、平成23年度に作成したバーチャル3D図鑑のプロトタイプを改良することとしたが、デバイスの動作性や若年者の操作性を検証しながら改良し、結果として識精度・操作の自由度・携帯性が大幅に改良することが出来た。

バーチャル3D図鑑を用いたワークショップでの検証を実施し、骨格標本特有の課題である「骨への恐怖の先入観」減少につながることが明らかになり、VR教材の有効性が示唆された。インタラクティブ教材試作品について、操作性を改良する必要が生じたため、モニター調査やヒアリング調査に至っていない。また、学習プログラムの作成と評価基準の検討については、文献調査や協力先の検討に時間を要したため、予定よりも進捗が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。試作品の改良と学習プログラムの作成と評価基準の検討を随時すすめ、早期に挽回する見込みである。
コミュニケーションの定性的記述を包括するマークアップ言語の開発

本研究課題は,人々の間でのコミュニケーションが,どのようなやり方で達成されているかを明らかにするための研究手法で利用される定性的記述(会話の中で起こる発話の転記や人々の視線や動作を書き起こしたもの)を蓄積・共有可能とするシステムを開発することを目的とする.平成29年度では,システムの構築のための第一段階として,会話データを収録し,定性的記述の収集を行った.収集したデータは,(1)実験的会話場面と(2)日常的コミュニケーション場面であった.(1)実験的会話場面として,ホワイトボードを利用した課題遂行型実験会話を収録した.会話は,複数のカメラ・マイクを用いて収録し,参与者たちの発話・身体動作を網羅的に収録した.データは,約4時間収録した.(2)日常的コミュニケーション場面では,家庭内での日常的な相互行為(協同的に達成される食事場面など)を収録した.こちらのデータは1つのカメラを用い,約6時間収録した.いずれのデータも重要と思われる一部について参与者たちの発話,身体動作の書き起こしを実施した.(1)実験的会話場面における発話書き起こしデータについては,他者の発話のオーバーラップなどを階層的に取り込めるような定性的記述で試験的に実施した.対して(2)日常的コミュニケーション場面は,主に発話ではなく身体動作でコミュニケーションが進められていたため,異なる形式での定性的記述の必要性が見出された.また,それぞれの収録した会話データ及び定性的記述を利用した口頭発表を2件実施した.平成29年度の計画は,会話・定性的記述データの収集及び,定性的記述の包括的システムのための記述方針の決定であった.前者については,既存の会話データとは異なる種類を収集,及び定性的記述の蓄積も行え,順調に進んでいる.後者については,収集したデータの一部を包括可能な方針は決定したが,一部データ(主に身体動作がメインとなるデータ)に対応する方針については未決定となっている.以上より,システム構築の方針は,凡そ決定しているという面で,順調といえるが,一部データについても包括可能な方針について検討する必要がある.今後の研究としては,これまで集めたデータ及び定性的記述による方針にもとづき,システム構築を進める.主に発話順番をベースとして,その下位階層として他のオーバーラップ発話や身体動作を紐付けるとする形とする.また,その方針で蓄積した定性的記述を様々な形式に変換可能なシステムの開発に着手する.また一方で,身体動作がメインのコミュニケーションの記述については,さらなるデータの取得・定性的記述の蓄積を行い,方針の検討を行う予定である.本研究課題は,人々の間でのコミュニケーションが,どのようなやり方で達成されているかを明らかにするための研究手法で利用される定性的記述(会話の中で起こる発話の転記や人々の視線や動作を書き起こしたもの)を蓄積・共有可能とするシステムを開発することを目的とする.平成29年度では,システムの構築のための第一段階として,会話データを収録し,定性的記述の収集を行った.収集したデータは,(1)実験的会話場面と(2)日常的コミュニケーション場面であった.(1)実験的会話場面として,ホワイトボードを利用した課題遂行型実験会話を収録した.会話は,複数のカメラ・マイクを用いて収録し,参与者たちの発話・身体動作を網羅的に収録した.データは,約4時間収録した.(2)日常的コミュニケーション場面では,家庭内での日常的な相互行為(協同的に達成される食事場面など)を収録した.こちらのデータは1つのカメラを用い,約6時間収録した.いずれのデータも重要と思われる一部について参与者たちの発話,身体動作の書き起こしを実施した.(1)実験的会話場面における発話書き起こしデータについては,他者の発話のオーバーラップなどを階層的に取り込めるような定性的記述で試験的に実施した.対して(2)日常的コミュニケーション場面は,主に発話ではなく身体動作でコミュニケーションが進められていたため,異なる形式での定性的記述の必要性が見出された.また,それぞれの収録した会話データ及び定性的記述を利用した口頭発表を2件実施した.平成29年度の計画は,会話・定性的記述データの収集及び,定性的記述の包括的システムのための記述方針の決定であった.前者については,既存の会話データとは異なる種類を収集,及び定性的記述の蓄積も行え,順調に進んでいる.後者については,収集したデータの一部を包括可能な方針は決定したが,一部データ(主に身体動作がメインとなるデータ)に対応する方針については未決定となっている.以上より,システム構築の方針は,凡そ決定しているという面で,順調といえるが,一部データについても包括可能な方針について検討する必要がある.今後の研究としては,これまで集めたデータ及び定性的記述による方針にもとづき,システム構築を進める.主に発話順番をベースとして,その下位階層として他のオーバーラップ発話や身体動作を紐付けるとする形とする.また,その方針で蓄積した定性的記述を様々な形式に変換可能なシステムの開発に着手する.また一方で,身体動作がメインのコミュニケーションの記述については,さらなるデータの取得・定性的記述の蓄積を行い,方針の検討を行う予定である.
気管支上皮細胞の数量的バランスを制御するNotchシグナルの解析

臓器はそれぞれ固有の形態、機能を獲得した分化細胞が、特定の場所に適切な数量バランスで存在することによって正しく機能する。この正確にプログラムされた組織構造、細胞分布の崩壊は様々な疾患の原因となりうる。研究代表はこれまで、呼吸器の上皮組織形成の基本原理を解明するために気管支上皮細胞の特殊分化とその分布パターン決定メカニズムを解明に取り組んできた。本研究では神経内分泌細胞の分化と数量的制御機構の解明に挑戦した。神経内分泌細胞は、気管支上皮で複数細胞の集まったクラスターとして観察される。この神経内分泌細胞クラスターの周りをSSEA-1^+細胞が覆っていることをマウス胎児の気管支で発見した。また、Notchシグナルを遺伝的に欠損させたマウスでは、神経内分泌細胞が異常に増殖し、SSEA-1^+細胞が消失していた。さらに、胎発生中の気管支上皮細胞で人為的にNotchシグナルを常時活性化させると、逆に神経内分泌細胞がほぼ消失し、ほとんどの上皮細胞がSSEA-1^+細胞になっていた。この結果から、神経内分泌細胞とSSEA-1^+細胞が、Notchシグナルを介して相反的な数量的制御を互いに及ぼしていることが示唆された。活性化型Notch認識抗体を使った解析の結果、SSEA-1^+細胞内でNotchシグナルが活性化していることが確認できた。まとめると、神経内分泌細胞はNotchシグナルを介してSSEA-1^+細胞の分化誘導もしくは維持に働き、SSEA-1^+細胞は神経内分泌細胞を抑制することでお互いの数量的バランスを決めていると考えられる。また一方で、SSEA-1^+細胞は新規に発見された細胞種であるため、その生物学的意義を解明する必要があった。そこで糖鎖抗原であるSSEA-1の生産の責任遺伝子の発現パターンをin situハイブリダイゼーションで追跡したが、有力視していたFUT4,7,9,10,11の5遺伝子は、いずれもSSEA-1^+細胞とは異なる分布を示した。そのため次年度以降は、SSEA-1^+細胞の機能解明のための異なる戦略を思案する必要がある。
受精の分子機構

受精の主要な素過程を支える基本的な分子機構につき研究し、次の諸点を明らかにした。1.浸透圧変化が運動開始の引金となっている両生類や海産魚類の精子で、Ca^<++>が2次伝達物質であることが示唆された(森沢)。2.ブタ射精精子を高濃度で前培養することにより受精能獲得誘起に成功し、前培養液中に、精子由来の熱に安定な受精能獲得促進因子(分子量25K以下)を見出した(豊田)。ハムスターテストより求めたヒト精子の受精能獲得時間は精子細胞膜のコレステロール/リン脂質比と正の相関しており、大きな個人差があった(佐藤)。3.ヒトデ卵ゼリー中の先体反応誘起物質である酸性糖タンパク質の構造を解析し、フコースを内側にも新しい糖鎖構造の存在が示唆された(星)。ブタ透明帯糖タンパクのアスパラギン結合型糖鎖の構造解析を行ない、25種に及ぶ中性糖鎖の全構造を決定するとともに、D-GlcNAcを露出した糖鎖が、精子のガラクトース転移酵素によって認識されていることを見出し、これが精子ー透明帯結合で重要な役割を持つことが示唆された(高崎)。カエルを用い、卵黄膜物質は卵母細胞内で合成されることを明らかにした(片桐)。4.精子先体反応に関与すると考えられるII型のCキナーゼをマウス精子に見出し、細胞質中の215KDa酸性タンパクおよび35KDaの塩基性タンパクをリン酸化するらしいことを示した(鈴木)。5.ヒト精子表面のフィブロネクチンは、equatorial regionに局在し、卵と精子細胞膜の結合・融合に関与していることが示唆された(佐藤)。6.精子前核形成の第一段階で、プロタミンが離脱する仕組に、卵母細胞胞胚の細胞質にのみ存在し、プロテインキナーゼKに感受性、熱安定性で、プロタミンに強い親和性を持つ約300KDaの因子を見出した(片桐)。7.ウニ卵より新しいガングリオシドを見出しその構造を決定するとともに、細胞内膜系に存在することを示した(星)。
手の平に指で書く手書き文字入力インタフェースの研究開発

情報弱者がモバイル環境で使用しやすい、携帯端末用の手書き文字入力インタフェースを開発することが本研究の目的である。手の平に指で文字を書く動作で生じる摩擦音を3か所のマイクで取得し、その到着時間の差から指の位置を連続的に検出する原理である。摩擦音の特性解明やそれを利用した背景音との分離法、音源位置の計算の高速化、位置の滑らかさや音の周波数分布を考慮した音源のグループ化などを検討した。予備実験装置によるテストや試作・改良を繰り返して、最終的なウェアラブルインタフェースを製作し、ある程度文字が入力できることを確認した。後天的な視覚障害者や高齢者がモバイル環境で使用しやすい、携帯端末用の手書き文字入力インタフェースを開発することが本研究の目的である。そのため、手の平に指で文字を書く動作で生じる摩擦音を、手首付近に取り付けた数ヶ所のマイクで取得し、その伝播時間の差から指の位置を連続的に検出する原理を提案する。視覚障害者や高齢者用のみならず、一般用としても、指の動作を手の平で感じられると、非目視下でも書いている位置や感覚が自然に分かりやすく、ヒューマンインタフェースとしてユニークである。初年度においては、まず、手の平に指で文字を書くときに生じる摩擦音の特性を解明した。信頼のおける音響計測システムや周波数分析法を用いた結果、摩擦音はホワイトノイズに非常に近いことや、音声などと異なり、超音波成分をも含む高周波成分をかなり多く含んでいることが明らかになった。これを利用すると、音声等の背景音と摩擦音を分離することができる。また、個人差もあるが、手の甲などの乾燥したしわの多い皮膚の部分で摩擦音の強度が大きくなることも分かった。次に、3ヵ所のマイクで受信した実際の摩擦音から、伝播時間の差を検出できるかどうかを予備実験により調べた。摩擦音の波形パターンはかなり複雑で、一見ではパターンのずれが分かりにくいが、相互相関を取ることである程度、時間差を取り出せることが見出せた。摩擦音は不安定で、時間差の異常値も多く含むが、結果をメディアンフィルタに通すことである程度安定して、時間差を抽出できた。これらの結果から、提案する摩擦音を利用した手書き文字入力インタフェースの実現可能性を確認することができ、今後インタフェースを本格的に試作・評価していく基礎を確立することができた。そのため、手の平に指で文字を書く動作で生じる摩擦音を、手首付近に取り付けた数ヵ所のマイクで取得し、その伝播時間の差から指の位置を連続的に検出する原理を提案する。視覚障害者や高齢者のみならず、一般用としても、指の動作を手の平で感じられると、非目視下でも書いている位置や感覚が自然に分かりやすく、ヒューマンインタフェースとしてユニークである。初年度においては、手の平に指で文字を書くときに生じる摩擦音の特性を解明し、3つのマイクを使った予備実験を通して、摩擦音の伝播時間の差から音源(指の位置)を検出できる可能性を確認した。今年度はこれらを踏まえて、まず、指の摩擦音とその検出の外乱となる背景音の分離法について検討した。指の摩擦音は超音波も含むホワイトノイズに近く、周波数分布の数kHzを境にしたパワー比を取ることで、声などの背景音と区別することができた。また、摩擦音の相関から伝播時間の時間差を求めた後の位置検出法について、リアルタイムに音源位置を求めるため、およその方向から簡単に最初の解を求め、その後、最急降下法で精度を上げる方法を考案し、良好な検出結果を得た。さらに、手首部のマイク配置について、配置を変えた位置検出誤差解析を行って、L字に近い配置に決定した。そして、小型で超音波にも感度のあるコンデンサマイクを用いて、このインタフェースの1次試作を行い、机上のテストにより、誤差や信頼性の問題はあるものの、基本的には指の位置(摩擦音の音源)が検出できることを確認した。このように、改良の余地はまだまだあるが、1次試作により提案する手書き文字インタフェースを実現することができた。今年度は、具体的な摩擦音の検出法やその位置をリアルタイムに求める方法を検討した上で、マイクの配置等を設計し、インタフェースの1次試作を行った。その結果、原理的には、提案する手書き文字インタフェースを実現することができた。誤差や信頼性の面で改良の余地はまだまだあるものの、これは、計画した内容をほぼ全て含んでおり、おおむね順調に研究が進んでいると判断した。後天的な視覚障碍者や高齢者がモバイル環境で使用しやすい、携帯端末用の手書き文字入力インタフェースを開発することが本研究の目的である。そのため、手の平に指で文字を書く動作で生じる摩擦音を、手首付近に取り付けた数か所のマイロフォンで取得し、その伝搬時間の差から指の位置を連続的に検出する原理を提案する。視覚障碍者や高齢者のみならず、一般用としても、指の動作を手の平で感じられると、非目目視下でも書いている位置や感覚が自然に分かりやすく、ヒューマンインタフェースとしてユニークである。過去2年間の研究で、手の平で指を動かしたときに生じる摩擦音の特性を解明し、3つのマイクロフォンで取得した摩擦音の伝播時間の差から音源を検出できることを確認した。

また、指の摩擦音と背景音の分離法や、リアルタイムに音源位置を検出する方法を確立した。今年度はこれらを踏まえて、さらに摩擦音の音源位置検出の信頼性を高める工夫を行った。まずは、摩擦音の伝播時間の差を用いるだけでなく、それらの音圧の比も利用するようにした。また、位置検出エラーについて、指の軌跡は滑らかに変化するという条件を加えることで、エラーを除去するようにした。これらについては、完全ではないがある程度の効果を得た。手に装着できるウェアラブルインタフェースの試作を重ね、最終的には比較的コンパクトなインタフェースを製作した。実際の様々な環境下で入力実験を行ったところ、多少騒がしい環境でも文字の大まかな入力が可能であることを示した。ただし、衝撃音のあるような環境では信頼性が低く、まだまだ改良の余地は残された。情報弱者がモバイル環境で使用しやすい、携帯端末用の手書き文字入力インタフェースを開発することが本研究の目的である。手の平に指で文字を書く動作で生じる摩擦音を3か所のマイクで取得し、その到着時間の差から指の位置を連続的に検出する原理である。摩擦音の特性解明やそれを利用した背景音との分離法、音源位置の計算の高速化、位置の滑らかさや音の周波数分布を考慮した音源のグループ化などを検討した。予備実験装置によるテストや試作・改良を繰り返して、最終的なウェアラブルインタフェースを製作し、ある程度文字が入力できることを確認した。初年度においては、手の平に指で文字を書くときに生じる摩擦音の特性が解明でき、今後の摩擦音と背景音の分離などにもつながる成果を得た。また、3ヵ所のマイクで受信した実際の摩擦音から、伝播時間の差を検出できるかどうかを予備実験により調べ、相互相関やメディアンフィルタをかけることである程度安定して、時間差を取り出せることを見出した。これらの結果から、提案する摩擦音を利用した手書き文字入力インタフェースの実現可能性が高いことを確認することができ、今後、実際のインタフェースを本格的に試作・評価・改良していく基礎技術を確立することができた。これは、今年度計画した内容をほぼ全て含んでおり、おおむね順調に研究が進んでいると判断した。研究はほぼ順調に進んでおり、大幅な計画の変更などは行わない予定である。最終年度は、予定通り、手に装着できる実用的な手書き文字入力インタフェースの試作とそのテストや改良を行う。具体的には、次のような内容を進めていく。このインタフェースを実用的にする最も重要なことは、指の摩擦音と背景音とを明確に分離し、位置検出の信頼性を高めることである。この音の分離法にさらに工夫を加え、位置検出エラーの除去方法なども導入する。また、指の摩擦音の集音性能を上げる構造の工夫なども行う。これらを行ったうえで、手に装着できるコンパクトなウェアラブルインタフェースを試作し、実際の様々な環境下でテストを行って、必要があればソフトとハードの両面から改良する。手の平で文字を書く状態だけでなく、紙や衣類などといった対象との摩擦音についてもテストを行う。さらに、今後の発展も考え、手の動きに邪魔になりにくい手の裏側から摩擦音を取得する方法の可能性も追及する。