hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光デバイス設計援用を目指した貴金属プラズモニクスの計算電磁気学による基礎付け

これにより共鳴現象の要因を、金属の負の屈折率に基づくプラズモニクス、格子モードの形成、および導波路モードの形成に分類することが可能となった。具体的な技法として、多数の有限幅平板を面内配置および積層構造に対する特異積分方程式法、半無限平板に対するウィーナー・ホッフ法、球体の2次元周期配列構造に対するモード整合法を採用し、効率化と精密化を重ねてきた。さらに平板の配置法と集光効果との関連性、並びに正弦波状格子における共鳴特性とインピーダンス境界条件の適用可能性を明らかにするとともに、新しい共鳴形状への拡張として円筒形物体の周期構造に対する解析法を開発した。貴金属粒子や微細加工曲面の近傍に光の電界エネルギーを蓄積するプラズモニクスの分野において,プラズモン共鳴吸収現象に対応する計算電磁気学の技法を駆使し,光デバイスの特性向上を目指した基礎的研究を行った.貴金属の形状と共鳴の効果との関係を知るために,平板,円筒,円板,球体,波状薄膜に対して,一方向または二方向の周期的配置を設定した.解析手法として,厳密解法であるウィーナー・ホッフ法,並びに解の収束が保障されている積分方程式法とモード整合法を用いた.共鳴の物理的な要因を,端部間干渉,周期間干渉,導波路モード形成の三つの観点から検討し,数値計算により共鳴条件のパラメータ依存性を定量的に明らかにした.計算電磁気学の手法をさらに発展させるとともに、光デバイスの特性向上や設計指針の構築に寄与するようにデータ収集を進める。その方策を以下の三項目にまとめる。1)円板や平板に対するインピーダンス形境界条件の適用限界を脱して、任意の厚みをもつ貴金属素子に対して境界条件を厳密に適用する。解析は比較的煩雑となるが、厚みに制限を設けない方が特性向上につながる可能性がある。2)半無限平板すなわち稜線を一本しかもたない場合のプラズモン表面波の励振メカニズムを定量化し、有限幅平板すなわち稜線が二本ある場合の共鳴条件を与える理論式を構築する。3)金属素片が単体の場合の局在共鳴と、周期的に配列した場合の格子共鳴と関係をさらに検討し、両者が機能的に結合されるような素子構造を考案することにより、さらなる電界増強度の向上を図る。計算電磁気学の手法をさらに改善するとともに、光デバイスにおける具体的な要求事項を考慮に入れながら、特性向上や設計指針の構築に役立つデータを蓄積する。その方策を以下の3項目にまとめる。1)端点を両側に持つ有限幅平板に関して、定在波の形式を持つプラズモン表面波モードの共鳴条件を解析的に構築する。具体的には、半無限平板の1個の端点における表面波の反射効果や励振効果を定量的に評価して組み合わせる。2)貴金属の負屈折率性や配置の周期性に基づく電界増強に加えて、平板や粒子の非周期的な最適化配置に伴うレンズ効果の把握を行う。3)特異積分方程式法の適用範囲をベクトル場問題へと拡張する。具体的には互いに直交する方向に周期性を持つ積層した平板格子、および有限長円筒の軸方向周期配列を扱い、新しい形状による共鳴効果の向上の可能性を探求する。電磁界理論
ロボット自身で演技をおこなう自律的ロボット実演システムの開発

【目的】本学工学部では,小中学校と連携したものづくり講習の企画と開催を実施しており,小中学校の生徒が実際に手を動かしてロボットを製作する活動を継続的に行っている。この講習では,ものの仕組みや原理に興味を持たせることを目的として,「ロボットの実演」をおこなっている。本研究では,「ロボットの実演」で使用するロボットを製作し,小中学生に工学の楽しさを印象付けることをねらいとしている.【計画】モーションセンサを利用して人の姿を読み取って再現するロボットを製作する.ロボットは,関節にサーボモータを配置し,マイコンを使って動作させる.モーションセンサから得られた姿勢データをマイコンへ送信しサーボモータを動作させるものとする.【成果】ロボットの筐体は,厚さ1mmのアルミ板を加工して製作した.ロボットの関節に配置したサーボモータは脱着が可能となるように取り付けた.次に,モーションセンサから得られたデータをマイコンに送信するソフトウェアを作成した.マイコンはArduinoを使用し,モーションセンサからのデータを受信し,各関節に配置されたサーボモータを駆動する機能を持たせた.モーションセンサが接続されているパソコンとArduinoとの通信には,無線シリアル通信が利用できるXBeeを使用した.モーションセンサが取得した動作のうち,肩と腕の関節の動きについては,展示ロボットで再現することができた.ただし,現状は,サーボモータの回転速度が一定であるため,動きが滑らかでない.よりスムーズな動きになるようにサーボモータに与えるデータを調整する必要があると考えられる.また,ロボットの下半身は, 4輪のタイヤを取り付けた車型とし,シャーシはアルミ板を使って製作した.モータは,モータドライバMP4212を使って回転方向を制御した.前後左右の移動が可能となった.【目的】本学工学部では,小中学校と連携したものづくり講習の企画と開催を実施しており,小中学校の生徒が実際に手を動かしてロボットを製作する活動を継続的に行っている。本研究では,「ロボットの実演」で使用するロボットを製作し,小中学生に工学の楽しさを印象付けることをねらいとしている.【計画】モーションセンサを利用して人の姿を読み取って再現するロボットを製作する.ロボットは,関節にサーボモータを配置し,マイコンを使って動作させる.モーションセンサから得られた姿勢データをマイコンへ送信しサーボモータを動作させるものとする.【成果】ロボットの筐体は,厚さ1mmのアルミ板を加工して製作した.ロボットの関節に配置したサーボモータは脱着が可能となるように取り付けた.次に,モーションセンサから得られたデータをマイコンに送信するソフトウェアを作成した.マイコンはArduinoを使用し,モーションセンサからのデータを受信し,各関節に配置されたサーボモータを駆動する機能を持たせた.モーションセンサが接続されているパソコンとArduinoとの通信には,無線シリアル通信が利用できるXBeeを使用した.モーションセンサが取得した動作のうち,肩と腕の関節の動きについては,展示ロボットで再現することができた.ただし,現状は,サーボモータの回転速度が一定であるため,動きが滑らかでない.よりスムーズな動きになるようにサーボモータに与えるデータを調整する必要があると考えられる.また,ロボットの下半身は, 4輪のタイヤを取り付けた車型とし,シャーシはアルミ板を使って製作した.モータは,モータドライバMP4212を使って回転方向を制御した.前後左右の移動が可能となった.
皇室の神仏分離・再考

1871年の皇室における神仏分離で、平安時代以来の仏教と皇室の関係が断ち切られたわけではない。明治期東京の皇太后・皇后や宮家などにおける皇室の私的な世界では、念持仏の所持や仏教信仰が続いた。また1895年に皇太子明宮(はるのみや)が危篤になった折には、不動明王や閻魔天への病気平癒の祈祷を、皇室が泉涌寺に依頼した。明治10年代に、公的には神道による先祖祭祀、私的には仏教による供養という二重構造が宮内省より皇族に許され、そのことが近現代の皇室に影響を与えた。泉涌寺にのべ12回の調査をおこない、幕末から大正期までの史料の調査をし分析した。皇室の神仏分離については、1880年代以降も東京の皇族や皇后・女官が仏教への信仰をもっていたことについて、念持仏の所持や、病気の折などの祈祷など、具体的なありようが明らかになってきている。諸史料の分析を進めるとともに、京都における泉涌寺の位置づけ、泉涌寺山内の山階宮・桂宮などの皇族墓地の成立についても考察をおこなった。宮内公文書館や国立公文書館にも調査をおこない、お黒戸や宮の東京遷都後の生活様式や皇居の空間の整備に関わる史料を調査した。平成24年度には、京都大学人文科学研究所の共同研究「近代古都研究」の成果報告として、高木博志編『近代日本の歴史都市ー古都と城下町』(思文閣出版、近刊)の編集に努め、京都御苑の空間変容や、南都の社寺資料の公開と地誌編纂、神仏分離後の伊勢神宮、社寺上知後の森林施業など、近代の皇室や社寺の動向にかかわる諸論文を編んだ。そのなかで高木は、古都奈良・京都・神都伊勢をまわる奈良女子高等師範学校の修学旅行をとりあげ、近代の皇室と関わった歴史都市や社寺の問題を考察した。帝都東京における皇室の信仰や生活様式に関する調査のため、箱根や葉山にも調査をおこなった。そのほか、神仏分離後の社寺と文化財のありようは重要な課題であるが、「現地保存の歴史と課題ー地域の文化財は地域のもの」(『日本史研究』602号、2012年10月号)著して、明治維新後に文化財が地方から中央へ集中する歴史を考察した。泉涌寺にのべ10回の調査をおこない、幕末から戦後までの文書を対象に、宮内省とのやりとりを近代を通じて追うとともに、陵墓管理の宮内省への移管、歴代天皇の法要の変化、宮中から移された念持仏や位牌と近世から泉涌寺にあった仏像などとの弁別、晃親王と新善光寺との関係、東の皇族墓地(護国寺)に対する泉涌寺に隣接する西の皇族墓地の成立などを明らかにした。また宮内公文書館で、明治期を中心に侍従など宮内省関係者の日記類を体系的に撮影するとともに、宮中の年中行事や仏教信仰、御物などの明治期の実態に迫る史料を調査した。泉涌寺での調査においては、陵墓の歴史を研究する上田長生氏(金沢大学)の協力を得た。また鹿児島県の神代三陵を調査したが、とりわけ維新期の可愛之山陵と新田神社の関係性を考察した。本年度の研究成果としては、2012年のトロントでのアジア・アフリカ学会(AAS)における皇室の神仏分離にかかわる報告を、The Buddhist Faith of the Japanese Imperial Family after the Meiji Restoration. Japan Review 25としてまとめ、また高木の編著『近代日本の歴史都市ー古都と城下町』(思文閣出版、全600頁)として18篇からなり、文化・宗教・美術などにわたり京都と奈良そして皇室の近代を考える学際的な歴史都市論集を刊行した。そのほか陵墓の近代を考察した「2013年に文化財として陵墓を考える」(『(特集天皇陵古墳のいま)季刊考古学』124所収)の論考や、「明治・大正期の長岡天満宮の整備」(『長岡天満宮資料調査報告書古文書編』長岡京市教育委員会所収)などを著した。1871年の皇室の神仏分離以降においても東京の皇居においても皇后・皇族・女官たちが私的領域において仏教の信仰を持ち続けていた問題の解明に取りくんだ。とりわけ1895年に皇太子明宮が危篤になったおり、泉涌寺で不動明王と閻魔天の祈祷をおこない、東京の宮中でも病気平癒の祈祷をおこなったことや、念持仏を皇太后・皇后をはじめ東京の皇居で持ち続けたことの解明は、神仏分離後の皇室の信仰のありようについて、従来のイメージとは大きく違うイメージが提出できた。調査先は、泉涌寺には年間10回以上の調査をおこない、2011年6月23日には泉涌寺で「明治維新と泉涌寺ー皇室の神仏分離・再考」(第48回真言宗布教連盟青年教師布教研修会)の講演をおこない、宗門の方々と研究交流をしている。

そのほか、京都周辺社寺と皇室との関わりが明治維新を通じてどう変容するか、の課題については、豊国神社、石清水八幡宮、京都府立総合資料館などを、調査先として取り組んでいる。また当初の皇室の神仏分離の問題だけでなく、幕末の黒住教の朝廷に対する布教やその信仰実態の解明にもとりくんだ。さらに当初予定になかった実績として、2012年3月15日に研究報告として、The Buddhist faith of Japanese Imperial family after the Meiji Restoration(パネル"Kyoto's Modern Revolution"AAS、於トロント)をおこない、研究の意義を国際学会でアピールし、欧米の研究者と研究交流をした。泉涌寺での定期的な調査をおこなうとともに、東京で宮内公文書館や国立公文書館で調査をすすめて、多様な史料の調査とデータの集積ができたため。またあらたに帝都東京における皇室を中心とする宗教や文化をめぐる秩序が形成されることの解明に研究の焦点が定まり、論文化できるめどがついたため。さらに近代日本の歴史都市の「歴史性」が皇室と密接に関わることを論証する共同研究の編集をおし進めたことも評価の理由である。泉涌寺への調査は順調に毎月1回のペースですすめ、デジカメ撮影した大量の紙焼きを作成した。それらを徐々に解読している。当初予定になかったカナダのAAS(アジアアフリカ学会)で皇室の神仏分離の報告を行って欧米の研究者と意見交換したが、その一方で宮内庁書陵部ほかへの東京での調査がとどこおった。しかし豊国社、石清水八幡宮、宗忠神社など京都周辺神社への調査は順調に進んでおり、それらと朝廷との関係と明治維新での変容について研究を進めている。引き続き泉涌寺や、奈良(春日大社)・京都(泉涌寺・石清水八幡宮など)の社寺での調査を進めるとともに、東京に出張して東京遷都後の東京における皇室の宗教や文化について調査をおしすすめる。『岩波講座日本歴史』に、近代天皇制と伝統文化に関わる論考を書き、第一次世界大戦の共同研究(岩波書店)に、大戦後の史蹟名勝天然記念物保存にかかわる論考を著し、『講座明治維新』11巻(有志舎)に明治維新期の宗教と文化に関わる論考をまとめる。皇室の神仏分離後も、東京の皇室の私的な領域で仏教信仰が残ったことを、国家神道の枠組みのなかに位置づけられるように研究をまとめたい。明治維新後の皇室の神仏分離の実態について、皇室内部と京都周辺社寺の変化を通して考察する。前年度に引き続き、年間10回以上の泉涌寺への史料調査と、周辺社寺(春日社、豊国神社、東寺など)への調査を進める。また宮内庁書陵部や国立公文書館への調査もおこなう。幕末朝廷への布教の解明のため、黒住教の調査もおこなう。また神仏分離後の社寺の近代のありようとして20世紀のツーリズムの問題にも研究を進めたい。なおほぼ平成23年度の受領額を使った。東京に3度は宮内公文書館、国立国会図書館憲政資料室、東京大学史料編纂所などの調査に出張したい。社寺や宮内公文書館で撮影したデータを紙媒体に出力し、大量の史料を集積したい。また研究課題に関わる図書類を購入する。前年度に引き続き泉涌寺をはじめとする京都周辺社寺での写真撮影とその成果として大量の紙焼きの費用を計上する。宮内庁書陵部、国立公文書館、国会図書館などを対象とする、東京への23回の調査出張費、岡山や伊勢への出張旅費を予定する。宗教史や皇室に関わる資料や研究書のほかに、一枚物の維新期の社寺や京都にかかわる絵図や古書を購入する。
回折光学素子を利用した流体中の微粒子の操作

本研究は、回折光学素子を光マニピュレーション技術と融合して、より汎用性の高い光マニピュレーションシステムを構築することを目的として行われた。具体的な試みとして、回折型光学素子としてフレネルゾーンプレート(FZP)および円環パターンを発生するタイプを作成し、それぞれ、ポリスチレン粒子および金属メッキ粒子が光マニピュレート可能であることを実証した。まず、適用したFZPは、直径11.8mm、ゾーン数30、焦点距離1080mmであり、光マニピュレータ光学系に導入した。その結果、水に分散した3μmのポリスチレン微小球が、光マニピュレート可能であることが解った。その時、FZPに波長488nmのレーザー光を強度67.6W/cm^2で入射した場合、横方向の力は、2.13pNであり、入射光強度に対して比例することも解った。さらに、5μm、8μmのポリスチレン微小球を光マニピュレート可能であることを確認し、同様に横方向の力を測定した。以上の結果は、FZPの1次光により光マニピュレートを行った結果であり、FZPの2次光により光マニピュレート可能であることも解った。2次光の発生する横方向の力は、1次光の50-60%程度であった。これは、FZPの2次光の回折効率が、1次光の回折効率の9分の1であることから、焦点での光強度に対して、2次光が1次光より5倍程度大きな力を発生していることになる。これは、2次光が1次光に比べて、光線のNAが、大きいためであると考えられる。表面で光を反射する粒子を光マニピュレートするために、円環パターンを発生する回折光学素子を作成した。試料として、2枚の電気回路パターンを接着する際の導電体として使用されている金属メッキ粒子を用いた。そこで、金属メッキ粒子が光マニピュレート可能であることを実証した。以上の研究により、固定型の回折型光学素子の光マニピュレータへの適用が、可能であることを示した。さらに、より汎用的なシステムを構築するために、可変型の回折光学素子の適用が必要である。そのためには、耐光強度性の高い実時間動作可能な空間光変調素子の実現が急務である。なお、上記の研究は、“回折光学素子を用いた液体中の微粒子の操作"および円環パターンを用いた金属メッキ微粒子の光トラップ"という題目で、1996年第43回応用物理学関係連合講演会で発表予定である。
生体機能の解明に向けた超分子複合系の構築と機能開発

生体内においては組織間、細胞間、分子間などの様々なレベルでの識別が行われている。生命体の特異な機能を理解し、さらにそれを利用するためには、これら識別の基本となる超分子生成の分子構造的な機構解明がなされなければならない。本研究では超分子生成のための相互作用の内で最も弱いファンデルワールス相互作用が主要因である、カリックス[5]アレンとフラーレンとの超分子錯体の生成とその熱力学的解析と溶液中での構造、さらにこの超分子形成において溶媒和と脱溶媒和が重要な役割りを果たしていることを明らかにした。また、水素結合や配位結合で自己集合するホスト分子を用いてフラーレンの捕捉と放出を制御することに成功した。さらに水素結合などの極性な相互作用を用いるゲスト捕捉を行うため、カルボキシル基を複数個組み込んだカリクサレンホストを合成し、各種の含窒素環状ゲスト(ウレア、ジケトピペラジンなど)との超分子形成について研究した。これらのゲストがホストの空孔に捕捉される際に、ホストの芳香環とゲストのCHとのCH-π相互作用が重要な役割りを果たしていることを明らかにした。さらにこれら捕捉されたゲストがホストの空孔内でどの程度運動の自由度を持っているのかを検討するため、分子動力学計算を用いてこれらの超分子の運動を解析し、その妥当性をNMRの化学シフト計算法を用いて証明することに成功した。DNAのインターカレーターとして知られている平面π電子系化合物を電荷移動相互作用を用いて効率よく捕捉する分子ピンセット型のホストを合成し、各種の電子受容体ゲストとの超分子形成について研究した。フェナントレンやナフタレンなどの芳香環を組み込んだホストは溶液中でも平面ゲストを効率よく捕捉したが、溶液中のゲストの配向は結晶中のものとは異なっており、ゲストに対する溶媒和がホストの空孔内での配向を支配していることを明らかにすることに成功した。本研究ではフラーレンを溶液中で強力に捕捉するホスト分子としてカリックス[5]アレンを見い出し,両者を引き付けあう引力としてファンデルワールス相互作用が主要因であることを明らかにし,種々のフラーレン系超分子を合成した。さらにカリックス[5]アレンを2単位,適当な架橋鎖で連結したホストは,フラーレンの分子サイズの違いを識別することが可能で,C60よりサイズのおおきなC70をより強く包接することも明らかにすることが出来た。さらに超分子の熱運動過程の解析を分子動力学計算により行い,電子移動系の開発の基礎となる構造データを得た。また、系超分子生成の熱力学解析からフラーレンの包接にさいして、脱溶媒和が重要であることや、水素結合や配位結合で自己会合するホスト分子を合成し、フラーレンの捕捉と放出を制御することに成功した。フラーレンとカリックス[5]アレンの超分子錯体の光化学初期過程の解析において,フラーレンの三重項の寿命が超分子錯体の形成に伴い大きく短縮することが明らかにされた。アミドやウレアなどの極性官能基をもつゲストの捕捉についてはカリックス[5]アレンおよびそれより空孔サイズの小さなカリックス[4]アレンの開口部にカルボキシルをもつホスト分子を合成し,種々の鎖状ウレアや環状ウレアの捕捉に成功した。さらにカリックス[4]アレンにクラウンエーテルを組み込んだホストは金属イオンが存在すると,そのゲスト捕捉能が大きく変化し,アロステリック特性を示した。生体内においては組織間,細胞間,分子間などの様々なレベルでの織別が行われている。これらの識別の機構を理解し,生命体の特異な機能を利用するためには,様々なレベルで行われている識別の最も基本となる超分子生成の分子構造的な機構解明がなされなければならない。

しかし,受容体と基質間の超分子の相互作用を理解するための分子構造論的な解析は困難を極める。したがって、溶液中の超分子の正確な構造を求める新規な手段の開発は分子レベルにおける識別の機構の理解に不可欠である。本研究においては、最近われわれが開発したNMRの化学シフトを用いる立体配座解析法を超分子の溶液中の構造解析に拡張し,超分子生成の機構の分子構造による解析法を確立するため以下の研究を行った。平面π電子受容体ゲストを効率良く捕捉するためにフレキシブルな分子ピンセットと称されるホスト化合物を合成し、各種の電子受容体ゲストとの相互作用を解析するすることに成功した。さらに、自己集合型ホストを用いてフラーレンの捕捉と放出を任意に制御することに成功した。この研究を広げてフラーレンとカリクサレンホストの相互作用の熱力学的研究を行い、会合に際して脱溶媒和が重要であることを明らかにすることができた。この解析結果をフィードバックさせて個々のゲストに特異的に結合するホストの設計を行った。カリクサレンホストの開口部に極性官能基であるカルボキシル基を複数もつホストを合成し、そのゲスト捕捉能を検討した。その結果、このホストは溶媒中の水を2分子を捕捉してその構造を保持していることが明らかにされた。このような水の構造保持の役割は各種の生体内酵素で提案されているが、本研究のように人工低分子ホストでも同様な水の役割が明らかにされた例は極めて稀であり、酵素タンパクの構造解析に重要な知見を与えるものと期待される。生体内における酸化触媒としてシトクロームP450は多くの研究者に注目されている化合物であり、この酸化触媒の機能をモデル化合物で再現する研究は生体機能を解明するために重要である。P450は分子認識部位を提供する酵素タンパク質と、反応部位であるポルフィリンが共同して機能することが知られている。そこで本年はP450を人工的に模倣した分子として、適度な包接空間を持つカリックスアレンとポルフィリンを堅固な架橋鎖で連結した化合物を設計した。もしこの空孔内にメタンが効率よく取り込まれ、ポルフィリンオキソ錯体により酸化することができればメタノールに変換可能と考えられる。メタンガスを液体燃料メタノールに変換して利用することが可能となれば、貯蔵、輸送の利便性も加わり、エネルギー問題の解決に大きく前進すると考えられる。実際にこの化合物を合成し、ポルフィリンを亜鉛錯体へと変換し、種々のピリジン誘導体との包接実験を行った。ピリジン誘導体の添加によるポルフィリンのソーレー吸収体の変化量から、会合定数、および錯形成自由エネルギーを求めた。その結果、カリックス[5]アレンキャップ型ポルフィリンは、ピリジン、4-メチルピリジン、4-tert-ブチルピリジンを空孔内に取りこむことがわかった。中でも4-メチルピリジンは、カリックス[5]アレンとの間に働くC-Hπ相互作用を含む分子間相互作用が大きく影響し、強く会合することを明らかになった。
プローブパーソンデータと都市空間の数理的記述を統合した歩行者行動解析

マルコフ型経路選択モデルを時空間ネットワーク上のスケジューリング問題へ拡張可能な計算手続きとして実装すると共に,都市空間政策を評価するためにネットワークデザインへのモデル適用を行った.旅行者のネットワーク上のスケジューリング問題への展開に関する研究成果について国際会議HKSTSにおいて発表を行った.時間制約の概念を用いることで,現実的な計算時間でスケジューリング問題への適用が可能になること,回遊行動のようなサイクリックのある経路選択行動についてモデルの記述性が向上していることを確認した.松山中心市街地のネットワークへと適用し,配分計算及び街路空間再配分施策の最適提案を行った結果,動学的な意思決定を表す時間割引率,時間制約といったパラメータの重要性を確認した.さらに,位置精度の分散がパラメータ推定の安定性に影響を与えることに着目して構造推定の適用性評価を行った研究成果を国際会議hEARTで発表を行った.従前の確率的経路観測手法が位置精度の分散をネットワーク全体で均一かつ所与の値として与えていたこと,及びその理論的メカニズムを明らかとし,誤差分散のリンク固有性を捉えるための逐次リンク観測モデルを提案した.位置精度にばらつきの出る原因となりやすいストリートキャニオンにおいて,本提案手法がパラメータ推定バイアスを除去しうることを示した.実データのパラメータ推定結果では,観測の不確実性が大きい状況では最短経路が選ばれやすいという結果が導かれたのに対して,本手法を用いることでアーケードや歩道幅員の正の効果を明らかとすることが可能となった.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。松山都市圏PP調査において取得された行動データを用いて,歩行者の回遊行動モデルの構築を行なった.行動文脈(活動履歴や空間特性)に依存した都市空間上の小滞在の発生と,それに伴う逐次的な回遊スケジュールの変化を記述することを目指した.ここで,従前のプレトリップ型のトリップチェイン研究や単純マルコフモデルでは表現することが難しかった文脈依存の行動に対して,「活動欲求」の概念を新たに導入することで都市空間の回遊行動の心理的メカニズムを取り込むと共に,離散-連続モデルを用いることで,離散的な活動実行選択と連続的な時間選択のシークエンスが互いに関連する回遊行動を記述することを試みた.回遊行動を『個々の活動から得られる「活動欲求の充足度」の蓄積により,充足度の目標値を達成する一連の行動』として定義し,周辺環境や活動履歴といった行動文脈に依存する充足度の増減をモデル化することで,歩行者の回遊行動における心理的メカニズムを捉えた.また活動の派生や回遊時間の増加といった「小滞在」が持つ媒介活動としての意味に着目し,GPS技術を援用したPPデータから詳細に得られた移動・活動記録を用いてクロス集計・モデル推定を行った.活動の発生と滞在時間に関するクロス集計結果から,小滞在の発生によって特定施設における活動時間は減少しても全体の回遊時間が増加していること,またメインの動線上に小滞在の発生が集中する傾向を読み取った.モデル推定結果から,1)駐車・駐輪場を施設の近すぎない位置に立地させることが回遊性向上に寄与すること,2)活動内容によっては活動の実行自体が次の活動の発生確率を高めること,3)意思決定地点が商店街にあることが活動発生確率に正の影響を与えることを明らかとし,都市の回遊性向上を目指す上での施設・街路の配置計画に関する有用な客観評価指標を得た.確率的な交通配分を行なうにあたって「経路選択肢集合の列挙」は大きな課題である。従前の理論では,ネットワークに正の効用を持つサイクリック構造が含まれる場合,配分結果算出が不可能になるという課題を残していた.そこで本研究は,A)ネットワークの時間構造化,B)時間制約/時間割引率を含む動的意思決定モデルの構築を行なった経路選択モデルを新たに構築した.時間構造化処理を行なうことで,計算対象となるネットワークからサイクリック構造を除去でき,さらに時間制約を与えることで期待効用を後ろ向き帰納法によって求解することが可能となった.単純なネットワークを用いてモデルの特性分析を行い,配分結果が既存理論との整合性を保ちながら,これまで計算不可能であった効用正のサイクリック構造をもつネットワークにおいても出力可能となることを明らかにした.一方で,実行動である経路の移動情報をどのように取得するかという課題が存在する.本研究で対象とする歩行者の経路情報の取得においては,A)車両に比較して自由で多様な経路選択行動の記述,B)ストリートキャニオン等の空間に依存するGPS誤差の考慮という課題に対処する必要がある.観測が疎な箇所・バラつきの大きい箇所においては観測データの信頼性が低い.そこでImplicit型の経路選択モデルを導入し,リンク単位に経路を観測していく手法を提案した.リンクベースの観測手法では,観測誤差をリンク固有の変数として推定することが可能になる.これにり,空間特性によるGPS観測誤差の違いを考慮できた.また,観測モデルと経路選択モデルのモデル間構造推定手法を提案し,初期パラメータ設定の持つバイアスを軽減できることを明らかにした.また,プローブパーソンデータを用いて,提案モデルを適用して歩行経路の観測及び経路選択モデルの推定を行ない,構造推定により結果が大きく改善されることを確認した.プローブパーソンデータを用いて歩行者の回遊行動を解析した論文において、日本都市計画学会の年間優秀論文賞を受賞した。その後、歩行者の行動解析に引き続き取り組み、詳細な文献調査と比較計算を通じて、既存の配分・観測理論が持つ問題点を整理するとともに、時間構造化ネットワークや構造推定・観測パラメータの一般化と言った独自の理論だ提案・展開できた。現在はその内容の精緻化に努めている。また,国際学会での発表,議論といった研究者として必要な科学的コミュニケーションの経験を積むこともできた。

今年度も既に複数の学会に受理されている。マルコフ型経路選択モデルを時空間ネットワーク上のスケジューリング問題へ拡張可能な計算手続きとして実装すると共に,都市空間政策を評価するためにネットワークデザインへのモデル適用を行った.旅行者のネットワーク上のスケジューリング問題への展開に関する研究成果について国際会議HKSTSにおいて発表を行った.時間制約の概念を用いることで,現実的な計算時間でスケジューリング問題への適用が可能になること,回遊行動のようなサイクリックのある経路選択行動についてモデルの記述性が向上していることを確認した.松山中心市街地のネットワークへと適用し,配分計算及び街路空間再配分施策の最適提案を行った結果,動学的な意思決定を表す時間割引率,時間制約といったパラメータの重要性を確認した.さらに,位置精度の分散がパラメータ推定の安定性に影響を与えることに着目して構造推定の適用性評価を行った研究成果を国際会議hEARTで発表を行った.従前の確率的経路観測手法が位置精度の分散をネットワーク全体で均一かつ所与の値として与えていたこと,及びその理論的メカニズムを明らかとし,誤差分散のリンク固有性を捉えるための逐次リンク観測モデルを提案した.位置精度にばらつきの出る原因となりやすいストリートキャニオンにおいて,本提案手法がパラメータ推定バイアスを除去しうることを示した.実データのパラメータ推定結果では,観測の不確実性が大きい状況では最短経路が選ばれやすいという結果が導かれたのに対して,本手法を用いることでアーケードや歩道幅員の正の効果を明らかとすることが可能となった.プローブパーソンデータを用いた歩行者の行動解析については,順調に進展しており,一定の成果が出ている.一方で新しい調査に時間を割くことができていないため,部分的には,当初の研究計画に対して遅れている点がある.そのため,全体として考えると,研究はおおむね順調に進展している.土地利用の変化モデルを構築し,歩行者の行動モデルとの相互作用を分析する研究も進行中である.個人の確率的な行動と,計画主体の意思決定を相互に考え,最適な都市計画・施設配置計画手法を考える.また,次年度は学会発表・論文投稿を通じて,研究のさらなる深度化を行なうこと,空間変化との相互作用の理解,実データを用いた時間構造化ネットワーク上のパラメータ推定などが研究課題として挙げられる.28年度が最終年度であるため、記入しない。まず,継続中の研究成果については,目的地選択モデルの構築による場所と時間の利用パタンについての詳細な考察や,「活動欲求」概念の理論化,将来の効用を導入した動学的モデルの構築によるモデルの精緻化,追加調査などが今後の研究課題である.これに加えて,今後は歩行者行動モデルを活かして,回遊空間における駐車場・滞在施設の最適配置問題へと発展させることが考えられる.
中途失明者の職場復帰を実現するために有効な支援

2006年に国際連合が障害者権利条約を採択した。日本は署名するも批准に至らず、障害者基本法の改正、障害者差別解消法の成立等国内法の整備を行い、ようやく2014年1月20日に批准書の提出、2月19日に発効に至った。しかしながら、本研究の調査結果が示すように、障害者の権利が脅かされる状況は依然としてあり、特に顕著に表れるのが労働分野である。我が国の問題点は1障害者の権利侵害について専門的な救済機関がないこと、2権利の主張に対する消極的評価であり、この2点の克服のためには、障害をもつ労働者が、在職中に職業リハビリテーションを行うことを「リハビリテーション権」として保障する必要があると考えられた。本研究は、従来から支援システムの機能不全の実態が指摘されてきた中途失明者のリハビリテーションの中で、特に雇用と経済問題に焦点を当てている。眼疾患や外傷によって中途失明した後の人生に大きなハードルとなるのが、1.失明告知からリハビリテーションへの橋渡しにおける技術的・資源的問題、2.職場復帰あるいは再就職とそれまでの経済維持の困難性である。本研究では(2)に焦点を当て、(1)中途失明者の雇用経済問題の実態把握、(2)職場復帰(再就職)のための阻害要因の把握とその打開のための有効策の構築を目指して調査および実践活動を行う。平成22年度は、視覚障害者リハビリテーション施設職業訓練科に在籍する中途失明者を対象として、個々の就労環境を(1)視覚障害発症以前、(2)視覚障害発症時、(3)視覚障害発症後として、継時的な記憶を基にした「語り」として聞き取り調査を行った。その結果、中途失明者の「職場復帰」を支援するためには、リハビリテーション開始以前の、かなり早期の関わりが重要であることが見いだされた。すなわち、訓練生の多くは職業訓練科に入校時にはすでに以前の職場を退職しており、職業訓練科を卒業してからの再就職確率はきわめて低いものであったからである。訓練生の中には、職業訓練科に在籍することによって職業訓練給付金を得ることを目的としていたり、親やきょうだいとの同居によって何とか生活を維持している者も少なくなかった。この調査から、職場復帰の成否に影響する要因は、視覚障害発症前後における早期介入であり、この段階を支援できるのは「障害者」を対象とするリハビリテーションや医療の専門職ではなく、「労働者」を対象とする企業内労働組合やユニオンであり、「働く権利」についての当事者の意識であることが見いだされた。本研究では(2)に焦点を当て、(1)中途失明者の雇用経済問題の実態把握、(2)職場復帰(再就職)のための阻害要因の把握とその打開のための有効策の構築を目指して調査および実践活動に基づいた研究を行う。平成22年度における、視覚障害者リハビリテーション施設職業訓練科に在籍する中途失明者を対象とした聞き取り調査から、職場復帰の成否に影響する要因は、視覚障害発症前後における早期介入であり、この段階を支援できるのは「障害者」を対象とするリハビリテーションや医療の専門職ではなく、「労働者」を対象とする企業内労働組合やユニオンであり、「働く権利」についての当事者の意識であることが見いだされた。初年度に得られた基礎データを基に、平成23年度は中途失明によって職場を解雇された事例、あるいは職場復帰(継続雇用)している事例を対象に(1)失明から解雇あるいは休職に至るまでの過程、(2)企業側の対応、(3)企業内労組、ユニオンの対応、(4)外部組織(障害者団体やリハビリテーションセンター等の対応に関する聞き取り調査を実施した。その結果、企業に勤務する社員が視覚障害を発症しそれを明らかにした場合、企業はただちに社員を戦力外とみなす傾向が高く、視覚障害リハビリテーション訓練による成果を認める姿勢にはないことが明らかになった。また、企業内労組は、賃金や雇用形態等の労働条件の交渉には積極的であったとしても障害者の支援には消極的であり、一部は裁判闘争に発展した。障害者を支援できるのはユニオンや支援者を中心とした運動であり、運動の活発化をいかに促進するかが次の課題となる。中途失明者(中途視覚障害者)の雇用継続を実現するために必要な支援を研究するにあたって、中途視覚障害を理由に解雇、または障害者差別が要因となってうつ病を発症し、病気休職期間満了による自動退職となった2事例が提訴した民事訴訟について、平成24年度に引き続き追跡調査を行った。

平成24年度成果報告の時点では、事例1については第一審で解雇無効を勝ちとるも、企業側が控訴し、裁判は高裁に持ち込まれた。事例2については第一審の判決待ちの状態であった。その後の経過を以下に述べる。<事例1>裁判官が強く和解勧告を行い、原告と弁護士で熟慮の結果、第一審の解雇無効判決を残すために、和解に応じることとした。退職は自動退職日の合意退職とし、ただし和解金としては、企業側主張の百万円単位の金額ではなく、一千万円単位の金額が支払われた。その後、原告は訴訟経験を公にして就職活動を行い、障害者雇用枠での採用で3社から内定を獲得した。現在は大手IT企業のリスクマネジメント・コンプライアンス部に勤務している。<事例2>第一審では原告側主張は全く認められず、全面敗訴となった。第一審では、障害者差別そのものよりも、原告が退職にいたったうつ病が、障害者差別を発端とする労働災害であることを焦点に争われたが、この争点は原告の本望ではなく、原告は障害をもつ労働者の人権侵害としての訴訟を希望していた。この点について原告は、、原告と職場有志による支援の会や、担当弁護士との意思疎通がうまくいかず、うつ病を患う原告にかえってストレスとなっていること、裁判が原告中心になっていないという悩みを抱えていた。原告は高裁に上告したが、判決は覆らず、再度敗訴した。この判決を受けて、支援の会は活動を終結したが、原告は担当弁護士を障害者差別を専門の一つとする弁護士に変更し、第一審の審理に不十分な点があるとして審理差し戻しを求めて最高裁に上告した。本研究が目的とする、中途失明者のリハビリテーション過程における雇用・労働・経済問題を追及するにあたって、中途視覚障害を理由に、勤務していた民間企業を解雇され、民事訴訟による地位確認請求ならびに損害賠償請求を行った2事例について、裁判の経過と原告からの聞き取り調査をもとに、事例研究を実施した。以下にその概要を述べる。<事例1>大学卒業後、大手カラオケ機器メーカに一般職として勤務していた30歳代男性は、在任中にレーベル氏病を発症し、身体障害福祉手帳2級程度の視力障害者となった。男性は休職期間中に、専門機関において、視覚障害者のための職業リハビリテーション訓練を受講し、音声PCを用いて、障害発症以前の事務処理能力を獲得した。しかしながら企業は休職期間満了とともに自動退職としたため、男性は民事訴訟を起こした。平成2324年時点では、仮処分裁判に勝訴、第一審勝訴で解雇無効の判決を得たが、企業側が控訴したため高裁での裁判に突入した。<事例2>郵便局に30年以上勤務していた50歳代女性は、緑内障の発症により、身体障害者手帳5級を取得した。特に勤務に支障はなかったが、病気が進行した場合の働き方も含めて、身体障害者手帳の取得を直属の上司に相談したところ、上司から退職勧奨と思われる発言を受けた。女性は障害者になったことを理由に退職を勧められたことに強い精神的ショックを受け、うつ病を発症し、休職期間満了による自動退職となった。女性は障害を理由にした退職勧奨は障害者差別にあたるとして、地位保全と損害賠償を請求する民事訴訟を起こし、地裁で争うことになった。
高度光ファイバー通信システムにおける偏波モード分散の全自動計測・制御の研究

本申請課題は平成13年度をもって廃止となるが,本年度は以下のように光周波数領域リフレクトメトリ(OFDR)を利用して偏波モード分散(PMD)の測定方法を確立し,全自動測定装置を開発を進めた.PMD値の測定は直交偏光状態の直線周波数変調光を用いる.まず,2分の1波長板(角度α)を持いてこの直交偏光光をテストファイバへ適切な偏光角で入射させる.テストファイバ通過後の光波は楕円偏光となるため4分の1波長板(角度β)により再び直交偏光状態に偏波安定させる.そして光偏光子(角度γ)にてこの2つの直交偏光成分のビートを得る.この3つの角度α,β,γを適切に調整すればPMDによって時間遅延を受けた直交偏光を得ることが可能で,このときビート周波数は0周波を基準として正および負の値として得られる.あらかじめ直交偏光光にオフセット時間遅延を設け,計測に適したビート周波数を得られる.OFDR光源には周波数シフト帰還型(FSF)ファイバレーザを用いた.α,β,γの角度調整は回転ステージによりパソコンで制御し,ビート信号はリアルタイムスペクトラムアナライザで測定し,パソコンに取り込みPMDを算出した.UTU-T国際PMDラウンドロビンの2つの偏波面保存ファイバ標本のPMD値は0.128ps(L=0.646m),1.012ps(L=0.67m)で,干渉法やその他のPMD測定方式とも0.01psの精度で良く一致した.偏光状態の変動するシングルモードファイバを連続観測においても,計測したPMD値は約0.82psで,干渉方式の約0.8psと良い一致を示した.本装置ではテストファイバの両端の通過測定,および片端からの反射測定の双方が可能であるため,敷設された通信網に対して整合性が高い.本申請課題は平成13年度をもって廃止となるが,本年度は以下のように光周波数領域リフレクトメトリ(OFDR)を利用して偏波モード分散(PMD)の測定方法を確立し,全自動測定装置を開発を進めた.PMD値の測定は直交偏光状態の直線周波数変調光を用いる.まず,2分の1波長板(角度α)を持いてこの直交偏光光をテストファイバへ適切な偏光角で入射させる.テストファイバ通過後の光波は楕円偏光となるため4分の1波長板(角度β)により再び直交偏光状態に偏波安定させる.そして光偏光子(角度γ)にてこの2つの直交偏光成分のビートを得る.この3つの角度α,β,γを適切に調整すればPMDによって時間遅延を受けた直交偏光を得ることが可能で,このときビート周波数は0周波を基準として正および負の値として得られる.あらかじめ直交偏光光にオフセット時間遅延を設け,計測に適したビート周波数を得られる.OFDR光源には周波数シフト帰還型(FSF)ファイバレーザを用いた.α,β,γの角度調整は回転ステージによりパソコンで制御し,ビート信号はリアルタイムスペクトラムアナライザで測定し,パソコンに取り込みPMDを算出した.UTU-T国際PMDラウンドロビンの2つの偏波面保存ファイバ標本のPMD値は0.128ps(L=0.646m),1.012ps(L=0.67m)で,干渉法やその他のPMD測定方式とも0.01psの精度で良く一致した.偏光状態の変動するシングルモードファイバを連続観測においても,計測したPMD値は約0.82psで,干渉方式の約0.8psと良い一致を示した.本装置ではテストファイバの両端の通過測定,および片端からの反射測定の双方が可能であるため,敷設された通信網に対して整合性が高い.
低エネルギーフォトンによる生体分子の修飾・代謝の計測

マトリックス支援レーザー脱離イオン化(matrix-assisted laser desorption/ionization; MALDI)は生体高分子の質量分析におけるイオン化法として広く用いられているが、そのイオン化機序は未だ解明には至っていない。イオン化機序の解明によってイオン化効率や再現性が向上すれば、バイオ・医療分野での更なる発展が期待できる。通常のMALDIでは紫外レーザーが用いられるが、本研究では中赤外レーザーを用いることで従来困難であった難溶性試料のイオン化に成功した。また、ペプチドのイオン化効率の波長依存性がイオン化補助剤であるマトリックスの化学構造と深く関わっていること、試料溶媒である水がイオン化に大きく寄与していることを明らかにした。生命現象を総合的に理解するためには「細胞内分子機械」ともいえるタンパク質の発現の動態を翻訳後修飾やタンパク質相互作用を含めて分子レベルで測定・制御する必要がある。マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法はタンパク質など生体高分子の質量分析におけるイオン化法として広く用いられているが、MALDIのイオン化機序は未だ解明には至っていない。MALDIのイオン化機序を解明することによってイオン化効率や再現性が向上すれば、MALDIのさらなる応用が期待できる。本研究課題では、「低エネルギーフォトンによる生体分子の修飾・代謝の計測」を目指し、赤外レーザーと紫外レーザーによる新規質量分析手法を確立するために、中赤外波長可変レーザーを利用し、レーザー波長と分子の相互作用の関係からMALDIのイオン化メカニズムを探り、タンパク質の修飾・代謝と赤外レーザー波長との関係を明らかにすることを目指す。本研究の目的は、光と生体組織の相互作用を物理的および化学的両面から明らかにし、低工ネルギーフォトンを用いた高効率の選択反応および高精度な生体分子の制御・計測手法の確立である。平成19年度において、一つ目の課題として、赤外レーザーを用いた蛋白質分子のイオン化メカニズムの解明」を目指し、様々な分子振動を有する物質をマトリックスに用い、波長に対するイオン生成の関係を調査した。その結果、C=O伸縮振動など二重結合の分子共鳴波長に一致したレーザーを照射する事によりイオン化が促進される事を明らかにした。本成果は、学術論文誌(International Journal of Mass Spectrometry, IEEE journal of selected topics in quantum electronics)において掲載され、イオン化メカニズムの一考察として、二重結合を振動する事により、周りの水素結合が影響を受け、周辺の水分子中の水素が電子を奪われプロトン化し、蛋白質のイオン化に繋がる事を示した。また、電気泳動ゲルから酵素処理のプロセスを省いた新しいタンパク質分析法の検討として、電気泳動ゲルをマトリックスに用いたIR-MALDI法を検討した。その結果、電気泳動ゲルに含まれるアクリルアミドがマトリックスとして作用する事を示した。二つ目の課題として、赤外分光法を用いた新規計測手法の検討として、再生医療の移植細胞の分化過程を追跡する技術への適応を検討した。マウス間葉系幹細胞株Kusa-A1(Cell Bank、RIKEN BioResource Center)を用いて、骨芽細胞分化誘導後07日目(1日毎)について、フーリエ変換型赤外分光光度計(顕微透過)にて赤外吸収スペクトル測定を行った。従来法として、アリザリンレッドS染色(カルシウムの染色法)およびo-cresolphthalein conplexone(o-CPC)法(カルシウムの比色定量法)も行い、赤外吸収スペクトルから得られるピーク比(1032cm^-1/1640cm^-1)との相関を検討した結果、R=0.9888 and 0.9778程度の良い正の相関を示した。生命現象を総合的に理解するためには、蛋白質の発現の動態(細胞や組織内での局在、発現量、発現時系列など)を翻訳後修飾や蛋白質相互作用を含めて分子レベルで測定・制御する必要がある。生体分子はその分子間振動により中赤外波長域の光を強く吸収することが知られており、我々は、これまでの研究から測定困難であった細胞・蛋白質などの生体分子構造機能の選択的計測・制御に実績を挙げている。計測精度の向上および選択的制御など光計測制御の一般化には、光と生体分子と相互作用機序を明確にすることが必須である。本研究では、光と生体組織の相互作用を物理的および化学的両面から明らかにし、低エネルギーフォトンを用いた高効率の選択反応および高精度な生体分子の計測手法を確立する。今年度は以下の検討を行った。1.赤外レーザーMALDIの現象解明赤外レーザーを用いたMALDI法において、イオン生成におけるプロトン起源と分子結合エネルギーとイオン化の関係を明らかにすることは、イオン化機序を理解する上で重要である。末端構造の異なる物質をマトリックスとして用い、イオン生成率を比較し、プロトンが分子構造または溶媒中のイオンに起因するのかどうかについて評価した。

その結果、中赤外波長を用いたMALDIにおいて、カルボキシル基のC=0伸縮振動励起およびカルボキシル基周辺に存在する水素イオンの存在が効率的なイオン化に関与することが分かった。2.細胞分化の可視化再生医療における幹細胞の分化過程を非標識かつ非侵襲的に評価できる技術の確立が望まれている。振動分光法は蛍光標識などを利用せずに化学情報を取得できる。超広帯域マルチプレックスCARSイメージングによる幹細胞および分化過程の可視化について検討を行った。未分化状態の間葉系幹細胞および分化誘導後の骨芽細胞のCARSイメージングに成功した。次年度は、分化過程の経時変化のイメージング取得について検討を進める。マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法はタンパク質など生体高分子の質量分析におけるイオン化法として広く用いられているが、MALDIのイオン化機序は未だ解明には至っていない。MALDIのイオン化機序を解明することによってイオン化効率や再現性が向上すれば、MALDIのさらなる応用が期待できる。そこで、まず、試料作成に用いられる溶媒に注目し、試料溶媒によるイオン化効率の変化について検討した。用いた溶媒は、水、重水、アセトニトリル、メタノール、エタノール、t-ブタノール、テトラヒドロフラン(THF)の7種である。ペプチドにはbradykinin fragment 1-7を、マトリックスには2,5-dihydroxybenzoic acidを用いた。窒素レーザーを用いたMALDIにより試料をイオン化させ、飛行時間型質量分析計で分析した結果、マトリックスイオンとペプチドイオンの量の間に相関が見られなかった。この結果から、マトリックスのイオン化はペプチドのイオン化に直接関与しておらず、溶媒と試料との水素結合がペプチドのイオン化に大きく寄与している可能性が示唆された。また、通常の紫外レーザーによるMALDIではイオン化が困難な難溶性タンパク質のイオン化に中赤外レーザーと紫外レーザーの同時照射が有効であるとの報告がある。予備実験としてまず、分析試料にbradykinin fragment 1-7、angiotensin II、P14R、およびinsulinの混合物、マトリックスにα-cyano-4-hydroxycinnamic acidを用いて実験を行った。紫外レーザーのみ、中赤外レーザーのみではイオンが検出されない条件で紫外レーザーと中赤外レーザーを同時に照射した結果、4種の試料全てのイオンを検出することができた。マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)による質量分析はタンパク質などの生体分子を含む様々な高分子の分析法として広く用いられている。しかし、MALDIは未だその反応機序の解明には至っておらず、反応機序の解明によってイオン化効率や再現性を向上させることができれば、MALDIのさらなる応用が期待できる。
in totoイメージングによる歯根膜-骨髄複合体の解析

本研究課題では、組織透明化技術と細胞ラベリング技術を応用することにより、新しい歯周組織イメージング法を開発するとともに、画像認識技術を用いて多数の個体から取得した三次元データのデータベース化を行うことを目的としている。本年度は主に以下の3つの成果を得た。1.マウス上顎を採取し、固定後、組織透明化に適した脱灰条件を詳細に検討した。脱灰度の評価法として、歯科用ポータブルX線装置およびマイクロCTを用いた。Morse液は蛍光色素を保持しつつ、迅速な脱灰が可能であることが明らかとなった。2.前年度に確立した尾静脈からの蛍光色素投与法を応用し、AlexaFluor647標識抗CD31抗体をTwist2-Cre; R26tdTomato; Col-GFPマウスの尾静脈に注入し、歯根膜のイメージングを行ったところ、Twist2-Cre系譜間葉系細胞のうち、Col-GFP陰性の非コラーゲン産生細胞が、CD31陽性の血管内皮細胞の直近に位置するペリサイト(周皮細胞)であることが示唆された。また、この手法により一細胞レベルの解像度を維持しつつ、歯周組織全体のin totoイメージングが達成できることが示唆された。3. CUBIC-Lおよび-Rにて透明化したマウス上顎骨をPropidium Iodideにて染色し、Zeiss社Lightsheet Z.1顕微鏡を用いて歯根膜の三次元画像を撮影した。取得した画像のセグメンテーションをFEI社Amiraソフトウェアを用いて行うとともに、多検体から得られた情報を統計的に解析し、個体差の帰納的な標準化を試みた。本年度は主に以下の4つの成果を得た。1.マウス上顎を採取し、固定脱灰後、SeeDB2法、CUBIC法、Scale法、ECi法のそれぞれを用いて透明化処理を行い、比較検討したところ、ECiを用いた場合に最も高い透明度を得られた。さらに脱灰処理の種類や有無が透明度に及ぼす影響を検討したところ、ECiによる組織透明化では、骨組織は脱灰なしでも非常に高い透明度が得られるものの、エナメル質輪郭のみが残ることが明らかとなった。2.レポーターマウスを用いた細胞の蛍光標識、蛍光タグ用いた核染色について、その蛍光シグナルが透明化処理および脱灰処理後に保持されるかどうか検討した。さらに蛍光標識抗体をマウスに投与することで、血管などのランドマークを描出が可能となった。3.上記のように透明化かつ蛍光ラベリングされたマウス上顎骨を、1高速で光学切片を得ることのできるZeiss社Lightsheet Z.1顕微鏡、2多点共焦点方式で素早い撮像が可能で、超解像撮影も可能なAndor社Dragonfly、3共焦点顕微鏡Leica社TCS SP8を用いて3次元画像を撮影した。取得した画像のセグメンテーションをFEI社Amiraソフトウェアを用いて行った。4.透明化イメージングにより得られる三次元データをさらに活用するために、他の手法を用いた歯周組織三次元データの集積の可能性を探索した。中でも、nmオーダーの解像度を持つマイクロCTであるBruker社SkyScan1272を用いてマウス上顎骨の撮影を行ったところ、エナメル質・象牙質・歯槽骨のみならず、歯根表面のセメント質が描出された。予定していた各種透明化技術の比較、透明化パラメーターの最適化、蛍光ラベリング保持の比較が完了し、手動ではあるものの撮影した画像処理プロトコルが確立したため。引き続き、研究分担者との打ち合わせを綿密に行いながら、本年度に確立した透明化およびラベリング法を用いて、歯周組織の三次元データの集積を行うとともに、現在手動で行っているセグメンテーションの自動化を行い、画像取得から画像処理、データベース化までの完遂を目指す。
中世日本における中国美術の受容と羅漢の作例に関する調査研究

本研究は中世日本の仏教美術における中国美術の受容について、造形作品の様式的側面と信仰背景における儀礼や安置空間を考証し、礼拝対象としての絵画あるいは彫刻の、宗教的意味や機能との関わりを考察するものである。対象とするのは、中世に制作された羅漢の造形作品である。羅漢信仰は中世に大陸からの影響を色濃く受けて日本国内でも盛んになり、数多くの造形作品が制作された。本研究では、中世に日本へ伝えられた大徳寺伝来の五百羅漢図(南宋時代)と、その図様を継承して制作されたと考えられる作例に関して、図様や様式の側面を検討し、さらにそれらの作例が制作された場において、どのような信仰の実態があったのかを考証する。