hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニュートリノファクトリーのための超高勾配セラミック空洞の試験研究

ニュートリノファクトリーでは10-20GeVのミュオンビームを長い直線部を持つ蓄積リングに蓄え、崩壊時にこの直線部の向きに出る高品質のニュートリノビームを用いてθ13などの測定をすることを目的にしている。このミュオンビームの強度は、ミュオン生成のための陽子ビーム強度、生成ターゲットの能力、ミュオンの捕獲効率、加速効率などによって決まる。加速器での加速効率を上げるためには、発生したミュオンの運動量広がりを線形加速器で捕獲できるように減らすことが必要となる。このための手法として、運動量アクセプタンスの極めて大きな円形加速器であるFFAGを用いる手法がある。本研究はこれに必要となる極めて高い高周波電圧を数MHz帯で実現するために開発研究である。このFFAGにミュオンを入射し、数MHzの高い高周波電圧により、位相空間内でのバンチ回転を起こすことによりミュオンの運動量広がりを減らすことができる。この数MHz帯では空洞のみでは空洞の大きさが巨大になり現実的ではないため、通常磁性材料を用いて空洞の小型化をしているが、この磁性材料は安価ではない。このため、これに代わる方法として誘電率の高いセラミックを用いて加速ギャップ周辺に大きな静電容量をつくり、数MHzでの共振空洞の小型化を実現し、更に高い加速電圧の実現をめざすことが本研究の目的である。本研究では酸化チタンを用いた貫通型コンデンサを用いて、実際の加速空洞に装填するドーナツ型セラミックの形状を模擬し、実機の約5分の1程度の大きさにあたる30cmの空洞を用いて、加速空洞としての高周波特性およびQ値を測定した。これにより、次の点が明らかになった。1)セラミックを高周波空洞の加速ギャップ付近に配置することにより低周波で高Q値の共振空洞を形成することができた。2)Q値は約1000程度あるため、磁性体方式よりも必要となる電力を減らすことができる3)しかし、空洞に高周波電圧を出すために必要な時間はQ値に比例するため、空洞への電力供給時間が長いことがわかった。また、繰り返しをあげた場合セラミックの温度上昇とその温度特性が問題となる兆候が見られた。しかしながら、この欠点はJ-PARCのRCS空洞に使われているハイブリッド方式のように金属磁性体空洞と組み合わせ、Q値を下げることにより解決することができる。ニュートリノファクトリーでは大強度の陽子ビームによってつくられたミュオンビームを更に10-20GeVまで加速し、高品質のニュートリノビームの実現を目的的としている。この実現のためには多くの開発要素があるが、その重要なもののひとつはミュオンを線形加速器で加速することができるように運動量の揃った状態にするための手法である。このためにイオン冷却の他、FFAGを用いて縦方向の位相空間内でのバンチ回転をおこない数ターン(マイクロ秒)の間に運動量の広がりの少ないビームに変える手法が提案されている。このとき必要になる高周波電圧は多くのミュオンを捕獲するために数MHzという低い周波数が適しているが同時に高い加速電圧勾配も必要となる。このため、酸化チタンを用いて加速ギャップ周辺に大きな静電容量をつくり、数MHzでの高い加速電圧の実現をめざすため、径方向に5分の1にスケールダウンした試験空洞を製作した。この試験空洞には酸化チタンを用いたセラミックコンデンサを設置し、高周波特性の測定をおこなっている。この、コンデンサはセラミック部分の形状をドーナツ型にし、加速ギャップの形状を模擬している。このコンデンサは特別に高耐圧を目的に開発をされたものであり、DC60kVで耐圧試験を行った後納入された。また、高周波の空洞への導入方法について情報収集をおこない、検討をおこなった。来年度は高周波の導入端子を製作し、半導体アンプを用いて、この空洞への電力投入試験をおこなう予定である。

2)Q値は約1000程度あるため、磁性体方式よりも必要となる電力を減らすことができる3)しかし、空洞に高周波電圧を出すために必要な時間はQ値に比例するため、空洞への電力供給時間が長いことがわかった。また、繰り返しをあげた場合セラミックの温度上昇とその温度特性が問題となる兆候が見られた。しかしながら、この欠点はJ-PARCのRCS空洞に使われているハイブリッド方式のように金属磁性体空洞と組み合わせ、Q値を下げることにより解決することができる。
植物におけるHis型結合ペプチドの検索と化学生物学的機能の解明

植物には、金属恒常性と金属耐性に関わるSH型金属結合ペプチドが存在するという事実が確定している。本研究で、われわれは、植物において、SH基ではなく、ヒスチジン残基によって金属と結合する新しいタイプのペプチドを見出だそうと試みた。その結果、様々な植物からHis型金属結合ペプチドを見出だすことに成功した。ここに、われわれは、植物におけるHis型金属結合ペプチドに関する新たなパラダイムを提唱する。植物による金属汚染土壌の修復は、ファイトレメディエーションの主要課題の一つである。植物の金属結合ペプチドは、ファイトレメディエーションにおける有用なツールと目されている。これまで、植物金属結合ペプチド研究は、ファイトキレーチンやメタロチオネインなどのSH型金属結合ペプチドを対象に行われてきた。本研究では、非SH金属結合ペプチドという新しいカテゴリーを提唱し、特に、ヒスチジンを豊富に含む金属結合ペプチドの発見と化学生物学的な機能の解明を目指した。植物における重金属ペプチドのうち,よく研究されているものは,ファイトキレーチン,メタロチオネインである。これらは,システイン残基によって金属と結合して細胞内に貯留される。しかし,最近の多くの研究から,これら既存のペプチドのみで,植物におけるすべての金属耐性を説明できないことが明らかになってきた。研究代表者は,水ストレスタンパク質デハイドリンの研究を進める過程で,His型金属結合ペプチドという新しいジャンルの金属結合ペプチド群が存在し,ファイトキレーチン,メタロチオネインの働きを補助,代替している可能性があるとの仮説を立てた。本研究では,その仮説を証明すべく,1)His型金属結合ペプチドの網羅的スクリーニングとカタログ化,2)His型金属結合ペプチド特にデハイドリンの金属結合特性と新規生理機能の解明を行う。平成19年度では,1)の研究を進めた。計画した様々なスクローニングを実施した結果,シロイヌナズナに配列上求める性質をもった遺伝子を単離することに成功した。この遺伝子の類縁遺伝子も含め,AtHIRP(Arabidopsis thaliana His rich peptide)1及び2と命名し,大腸菌によるタンパク質合成に成功した。金属イオン結合性を調査したところ,亜鉛と強く結合することがわかった。また,その結合がイミダゾールで解離することから,Hisによって金属と結合する新規の金属結合ペプチドであることが判明した。現在,AtHIRPを,われわれが提唱しているHis型金属結合ペプチドの重要な候補として注視し,本タンパク質の生化学的性質を調査するとともに,各種形質転換体の作成を進めている。申請書に従い、3項目に分けて研究を実施し、以下の成果を得た。○His型金属結合ペプチドカタログの作成(原):初年度から開始したスクリーニングを本年度で完了した。シロイヌナズナデータベースを駆使し、3種類の植物His型金属結合ペプチド候補遺伝子の存在を確認した(AtHIRP1、2、3)。また、デハイドリンホモログデータベース検索の結果、別途AtHIRD1を取得した。さらに、ニッケルおよび銅キレートカラムに結合するシロイヌナズナタンパク質をマスコットサーチによって固定し、AtHIRP4とした。以上、現時点でHis型金属結合ペプチドを5種類得ることに成功した。○His型金属結合ペプチドの化学的調査(原、河岸、矢永):まず、最もHis含有率が高いAtHIRP1のリコンビナントタンパク質を得た。本タンパク質は、銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、カドミウムと結合したが、特に亜鉛との結合が強かった。また、本遺伝子の発現は、乾燥及びアブシジン酸によって上昇したが、金属には応答しなかった。GFP試験により、プラスチドに局在することが示唆された。AtHIRP1は、金属をブラスチドへ移動する輸送タンパク質であると考えられる。○ウンシュウミカンHis型金属結合デハイドリンタンパク質の機能調査(原):デハイドリンは、植物が乾燥及び低温に曝された際に蓄積される普遍的な天然変性タンパク質であるが、その機能は未解明のままである。われわれは、本タンパク質の金属結合性を見出してきたが、今回、世界に先駆けてDNAおよびRNAと、亜鉛イオン依存的に結合することを明らかにした。His型金属結合ペプチドの新たな機能として、生理的な役割を今後詳細に検討する。本年度は、シロイヌナズナのゲノムに存在するHis型金属結合ペプチドとして、AtHIRD1(Arabidopsis thaliana histidine-rich dehydrin 1)の金属結合特性及び生理学的な役割について集中的に調査した。AtHIRD1は、ウンシュウミカンHis型金属結合デハイドリンのシロイヌナズナオーソログてある。シロイヌナズナデハイドリン10遺伝子の中で最も小さく(98アミノ酸)、最もヒスチジン含量の高い(13%)デハイドリンである。本遺伝子の発現を調査したところ、通常のデハイドリンとは異なり、水ストレス等による発現の変動はみられなかった。また、植物体内における存在部位の確認のため、器官別発現調査、組織免疫顕微鏡観察、免疫蛍光顕微鏡観察、GFP-AtHIRD1細胞内局在観察、細胞小器官分画試験を行ったところ、AtHIRD

1は、通導組織が発達した器官に多く存在し、花茎では、形成層に局在した。また、葉緑体、ミトコンドリア、ペルオキシソームとは異なる、より比重の軽い未同定の細胞内器官に結合状態で存在し、その可溶化には、SDSや高濃度の塩化ナトリウムが必要であることが判明した。オニオン細胞内では、核と細胞質での存在が確認できた。次に、シロイヌナズナから、4ステップでAtHIRD1を精製することに成功し、LC-MS/MSによってAtHIRD1であることが同定された。翻訳後修飾として、リン酸化が認められた。大腸菌発現系によってAtHIRD1を生産し、金属結合特性を調査したところ、Cu、Ni、Co、Znと結合したが、Ca、Mg、Cdとは結合しなかった。また、結合する金属に対しては、すべて2相性の結合を示し、Znに対して最も高い親和性を示した。ウンシュウミカンHis型デハイドリンとの、ドメイン配列-金属結合活性相関解析から、金属の結合には、ダブルヒコスチジン、H-X3-Hモチーフが重要な役割を担う可能性が示唆された。以上の結果、ヒスチジンに富むデハイドリンは、通常のデハイドリンとは異なる特性を有し、その金属親和性から、細胞分裂やストレス応答において金属マネジメント機能を有することが示唆された。本年度は、最終年度として、全ての結果を総括することに集中した。今回の研究で申請者が提唱した「His型結合ペプチド」のデータベース化に成功し、その一部は、本年発表の学術論文で公開した。また、各種ソフトウェアによる調査で、His含有率の高いペプチドの多くが、特定の構造を取らない、いわゆる天然変性タンパク質である可能性が示唆された。一方、昨年度報告した、シロイヌナズナの主要なHis型結合ペプチドAtHIRD11(昨年度報告当時ではAtHIRD1と呼んでいた)について、大腸菌で発現させたタンパク質の二次構造を調査した。本タンパク質は、それ自身では、ほぼ完全なランダム状態にあるが、金属、特にAtHIRD11と結合する金属種(Cu、Ni、Co、Zn)を作用させると、ランダム状態が解消する事が判明した。この時、モルテングロブル状態よりも緩んだ特殊な状態で、会合・凝集する事を、各種蛍光試験によって見出だした。さらに、この状態では、AtHIRD11は極めて高いプロテアーゼ耐性を示した。こうした金属存在下でのAtHIRD11の挙動は、昨年度報告した、シロイヌナズナ植物体におけるAtHIRD11の存在様態とよく一致した。以上の事を総合すると、植物のHis型結合ペプチドの多くは、元来ひらひらした天然変性タンパク質であるが、生体内では、金属と結合し、より固い立体構造をとり、恐らくは、特定の機能を発揮していると推察された。その機能は、今後の解明を待たねばならない。しかし、AtHIRD11においては、われわれが作出した過剰発現株が、幼植物期では成長が順調だが、次第に老化が進む傾向にある、という、ごく最近のデータがある。
活動量の増減に対するラット横隔膜支配運動ニューロンの形態的・代謝的適応

延髄呼吸中枢から頚髄へ至る経路を片側切断し、横隔膜支配運動ニューロン(PhrMN)を2週間不活動にした後、PhrMNの形態的・代謝的特性を調べた。その結果、以下の3点が明らかになった。1.PhrMNの神経終末を免疫組織化学的に調べた結果、横隔膜タイプ1線維に接合している神経終末は変化していないのに対して、タイプ2線維に接合している神経終末面積(511μm^2)はコントロール群の神経終末面積(344μm^2)に比べて有意に拡大していた。2.PhrMNの細胞体を組織化学的に調べた結果、平均細胞体直径(26.7μm)はコントロール群の平均細胞体直径(29.4μm)に比べて減少していた。これは、タイプ2線維を支配していると考えられる大型PhrMN(直径>40μm)の数が、実験群において減少したことが主な原因であった。3.PhrMNの細胞体において、酸化酵素SDH活性を酵素組織化学的染色像をもとに分析した結果、実験群(0.145O.D.unit)とコントロール群(0.151O.D.unit)の間に差は認められなかった。以上の結果から、頚髄半切によって生じた横隔膜支配運動ニューロンの不活動に対する適応は主にタイプ2線維を支配する大型運動ニューロンにおいて起こることが明らかになった。代謝的適応については今回は否定的な結果であったが、今後、不活動の期間等を考慮してさらに検討していく予定である。
トラベルコスト法と仮想評価法による都市型市民マラソンの経済価値評価

本研究は、都市型市民マラソンを調査研究の対象とし、経済価値評価手法であるトラベルコスト法(TCM)および仮想評価法(CVM)を援用することによって、スポーツイベントの経済価値について評価することを目的とした。都市型市民マラソンのランナーを対象として、インターネット調査を実施した。その結果、スポーツイベントの経済波及効果、消費支出傾向、および支払意思といった経済価値について実証することができた。健康志向が高まる中、ランニング愛好者が走る舞台となるマラソン大会を開催する自治体が増えている。本研究では、活況を呈している都市型市民マラソンを研究対象とし、経済価値評価手法であるトラベルコスト法(Travel Cost Method:TCM)を援用することによって、マラソン参加者の観点からスポーツイベント開催の経済価値について評価することを目的とする。したがって、都市型市民マラソンの参加者(ランナー)を対象として、顕示選好型アプローチであるトラベルコスト法による調査研究を行った。トラベルコスト法は、旅行目的地までの費用を測定することによってスポーツ参加の価値を評価する方法である。個人の旅行費用と参加回数の関係からスポーツに対する需要曲線を推定することができる。トラベルコスト法では、居住地、交通手段、交通費、宿泊費、所要時間、参加費といった旅行にかかる費用や時間、およびスポーツ参加回数や参加率を測定項目として用いる。データ収集は、2013年12月8日から12月24日まで、奈良マラソン2013のランナーを対象としてインターネット調査を実施し、2,843票の有効標本を得ることができた。統計処理は、統計パッケージSPSS Statisticsを用いることにより、スポーツ参加の需要曲線を最小二乗法により推定する。このようにして、都市型市民マラソンのようなスポーツイベントの経済価値を分析することによって、スポーツイベント開催の経済的意義について検証し、スポーツ政策立案のための基礎資料を作成することを目指す。本研究では、京都マラソン2012の参加者を対象とした大規模調査を実施して詳細な消費支出を把握するとともに、マラソン大会に参加することに伴うスポーツ用品支出を加えたデータを分析することによって、都市型市民マラソンの開催がもたらす経済波及効果について推計することを目的とした。京都マラソン2012の開催による経済波及効果の計算においては、総消費額16億714万2千円に国内自給率を乗じることによって直接効果の14億9,723万8千円が算出される。直接効果が各産業部門の生産額を増加させることによって生産誘発額の26億3,193万1千円が導かれ、直接効果を差し引いた間接1次波及効果は11億3,469万3千円になる。生産誘発額に雇用者所得率を乗じた雇用者所得誘発額は6億9,732万7千円となり、これに消費性向を乗じた民間消費支出増加額の4億4,357万6千円が各産業部門の生産額を増加させることによって間接2次波及効果の6億7,951万3千円が導かれる。以上の直接効果、間接1次波及効果、間接2次波及効果の合計が京都マラソン2012の開催による経済波及効果となり、総額は33億1,144万4千円である。都市型市民マラソンの参加者(ランナー)を対象として、顕示選好型アプローチであるトラベルコスト法(Travel Cost Method:TCM)による調査研究を行った。縦断的にデータを収集するため、京都マラソン2014ランナー調査研究に引き続き、京都マラソン2015ランナー調査研究を実施し、4,418のサンプルを収集することができた。トラベルコスト法は、旅行目的地までの費用を測定することによってスポーツ参加の価値を評価する手法である。現在、収集したデータを整理し、データクリーニングを行っている。その後、統計パッケージSPSS Statisticsを用いることによって、居住地、交通手段、交通費、宿泊費、所要時間、参加費、およびスポーツ参加回数や参加率について、単純集計および記述統計による分析を行う。そして、スポーツ参加の需要曲線を最小二乗法により推定することによって、都市型市民マラソンが地域社会に及ぼす影響を分析して経済価値の評価を行う。以上のことから、都市型市民マラソンに対するマラソン参加者の経済価値評価と、都市型市民マラソン開催による経済波及効果を比較検討することによって、マラソン開催の経済的意義を検証する。本研究では、都市型市民マラソンの参加者(ランナー)を対象として、表明選好型アプローチである仮想評価法(Contingent Valuation Method:CVM)による調査研究を行った。仮想評価法は、スポーツイベントの参加条件の変化に対する支払意思額を尋ねることでイベントの価値を評価する手法である。奈良マラソン2015の参加料についての仮想的な質問項目を設定するにあたり、9,000円、10,000円、12,000円の支払提示額を測定項目とした。データの収集では、回答者に対して、はじめに10,000円の参加料を提示し、次に、参加すると答えた回答者には12,000円の参加料を提示し、参加しないと答えた回答者には9,000円の参加料を提示した。本研究の調査は、奈良マラソン2015ランナーを対象としてインターネット調査を実施し、2,607票の有効回答を得ることができた。収集したデータについては、データクリーニングを行い、3つの支払い提示額の完全回答のみを抽出した。データの分析では、統計パッケージSPSS Statisticsを用いることによって、スポーツベント参加料の各支払提示額に対する回答者の反応を明らかにした。

以上のように、都市型市民マラソンの仮想的な参加料を設定し、実際のマラソン参加者に具体的な参加料を提示することでスポーツイベント参加料の支払意思を分析した。そのことで、都市型市民マラソンに対するマラソン参加者の経済価値評価について実証することができた。本研究は、都市型市民マラソンを調査研究の対象とし、経済価値評価手法であるトラベルコスト法(TCM)および仮想評価法(CVM)を援用することによって、スポーツイベントの経済価値について評価することを目的とした。都市型市民マラソンのランナーを対象として、インターネット調査を実施した。その結果、スポーツイベントの経済波及効果、消費支出傾向、および支払意思といった経済価値について実証することができた。都市型市民マラソンを研究対象として、京都マラソン、奈良マラソンにおいて、継続的に調査研究を実施し、縦断的なデータを収集している。今後、蓄積したデータを用いて、顕示選好型アプローチと表明選好型アプローチによる経済価値評価の分析を進めていく。スポーツ・マーケティング都市型市民マラソンを研究対象とした一連の経済価値評価を分析した調査研究の成果に基づいて、都市型市民マラソン経済価値評価の基礎資料を作成し、マラソン開催地域のスポーツ政策の立案に役立るための指針を提示する。都市型市民マラソンの経済価値を分析するための調査研究の設計を行い、予定どおり、奈良マラソン参加者を対象としてインターネット調査を実施し、データを収集することができた。現在、トラベルコスト法による分析を進めている。本研究では、京都マラソン2012の開催がもたらした経済波及効果を推計するにあたり、より現実的な経済波及効果について分析するため、京都マラソンの参加者数、京都マラソン開催に費やしたイベント事業費、および参加者の大会準備と大会後の消費支出、大会参加中の消費支出といったイベント参加に伴う消費支出だけでなく、マラソン大会に参加するためのスポーツ用品の消費支出の詳細なデータを含めたところが特徴的である。これまで都市型市民マラソンのようなメガ・スポーツイベントの経済波及効果の推計において、参加者を対象とした大規模調査によって収集した消費支出データを分析した研究は行われておらず、科学的な計量分析によるスポーツイベント開催による影響を精緻に把握しようとしたところに本研究の意義がある。MICE経済波及効果測定モデルを用いて分析した結果、京都マラソン2012開催に伴う経済波及効果は33億1,140万円になると推定した。この推定金額は、大阪マラソンの133億円、神戸マラソンの59億円、京都マラソンの40.8億円といった経済波及効果の推定金額と比べて少ない金額となっている。それは、経済波及効果の測定において、消費支出を把握していないイベント関係者にまで範囲を広げて仮定条件によって推定金額を積み上げるのではなく、実際に収集したランナーの消費支出データに基づいて計算したためである。
希ガスを用いた超低バックグラウンド多目的検出器の研究開発

キセノンを用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊探索、希ガスを用いた暗黒物質探索、pp太陽ニュートリノ観測が行える多目的検出器の研究開発を行った。TPB波長変換剤を溶かし込んだプラスチックシンチレータ容器を開発し、液体キセノンのシンチレーション光を可視光に変換して光電子増倍管で読み出す事に成功した。プラスチックシンチレータと液体キセノンの発光波形の違いを利用して極低バックグラウンド化が可能であることを実証した。希ガスを用いた暗黒物質探索、太陽ニュートリノ観測、キセノンを用いた2重ベータ崩壊探索実験が行える多目的検出器の研究開発を行う。光センサーの放射性不純物によるバックグラウンドが問題となるため、光センサーを直接希ガスに浸すのではなく、光センサーを希ガスから遠ざけて、超低バックグラウンドな環境にする必要がある。今年度は開発した直径4cmのTPB波長変換剤を溶かし込んだプラスチックシンチレータ容器の-100°Cでの低温特性を評価し、-100°Cでも真空を保持でき、またプラスチックシンチレータ容器内に液体キセノンを導入することに成功した。研究当初は開発してきたアクリル容器に波長変換剤を蒸着した容器をさらに大型化しようと試みたが、液体キセノンを入れる容器をプラスチックシンチレータにすることで、エネルギー付加による不感領域がなくなり、様々な暗黒物質探索実験の検出器で問題となっている検出器表面のバックグラウンドを低減できる可能性が大きいためプラスチックシンチレータ容器を用いて研究を進めた。液体キセノンのシンチレーション光の波形とプラスチックシンチレータのシンチレーション光の波形を区別できることを実証した。また直径20cmのプラスチックシンチレータ容器を内装するための、ネオン、アルゴン、キセノンを液化するクライオスタットを設計し、25Kまで十分冷やせる能力があるクライオスタットを開発した。今後直径20cmのプラスチックシンチレータ容器を開発し、液体ネオン、アルゴン、キセノンを入れ同じ検出器で3種類の希ガスを用いてシンチレーション光を観測できる事を示していく。希ガスを用いた暗黒物質探索、太陽ニュートリノ観測、キセノンを用いた二重ベータ崩壊探索が行える多目的検出器の研究開発を行う。希ガス全体を極低バックグランド化するには、光センサーの放射性不純物によるバックグラウンドが問題となるため、光センサーを直接希ガスに浸すのではなく、光センサーを希ガスから遠ざける必要がある。希ガスのシンチレーション光は波長が真空紫外領域であるので、遠ざけた光センサーで読み出すには波長変換剤を用いて可視光に変換する必要がある。今年度は直径20cmに大型化したプラスチックシンチレータ容器を開発し、冷却試験を行った。開発したクライオスタットに取り付け、7Kまで冷やせる事を確認した。またプラスチックシンチレータ容器外側に透明な断熱真空層を設置し、ネオンの液化温度25Kで15W以上の冷却能力がクライオスタットの開発に成功した。開発したプラスチックシンチレータ容器内に液化希ガスを導入するアクリルパイプの強度が十分でない事が判明し、アクリルパイプの強度を向上させるため、設計の再検討を行った。今後強度を向上させたTPB波長変換剤を溶かし込んだプラスチックシンチレータ容器に液化希ガスを導入し、液化希ガスのシンチレーション光を可視光に変換して、液化希ガスから遠ざけた光センサーで読み出す。またプラスチックシンチレータの発光波形と液化希ガスのシンチレーション光の波形を区別する事により、極低バックグラウンドな検出器を開発する。本年度は波長変換効率が高いTPB波長変換剤を溶かし込んだ直径20cmのプラスチックシンチレータ容器を開発し、液化希ガスを導入する予定であったが、TPB波長変換剤を溶かし込んでいないプラスチックシンチレータ容器での冷却試験、液化希ガスの導入試験の結果、希ガスをプラスチックシンチレータ容器に導入するアクリルパイプの強度が十分でない事が判明した。アクリルパイプの強度を向上させるため、プラスチックシンチレータ容器の形状の一部修正、アクリルパイプの肉厚を増やすなど対策をとり、再度波長変換剤を溶かし込んでいないプラスチックシンチレータ容器を用いて冷却試験を行うため、予定よりもやや遅れいている。希ガスを用いた暗黒物質探索、太陽ニュートリノ観測、キセノンを用いた二重ベータ崩壊探索が行える多目的検出器の研究開発を行なった。現在の暗黒物質探索実験では多量の希ガスを用いて、探索領域を検出器中心部のみに限定している。希ガス全体を極低バックグラウンド化するには、光センサーの放射性不純物によるバックグラウンドが問題となるため、光センサーを直接希ガスに浸すのではなく、光センサーを希ガスから遠ざける必要がある。希ガスのシンチレーション光は波長が真空紫外領域であるため、遠ざけた光センサーで読み出すには波長変換剤を用いて可視光に変換する必要がある。本年度はプラスチックシンチレーターの耐有機溶剤試験を行なった。恒温槽でリニアアルキルベンゼン(LAB)にプラスチックシンチレーターを浸し試験を行ったところ、プラスチックシンチレーターがLABに溶け出した。このため薄い発光性のフィルムでプラスチックシンチレータ容器の外側をコーティングする必要があると判明した。すでに耐有機溶剤の薄い発光生フィルムは開発されており、今後耐有機剤対策を行う。また昨年度アクリルパイプが強度不足であると判明していたが、アクリルパイプの肉厚を増やし、プラスチックシンチレータ容器との接続箇所の強度を増すことに成功し、波長変換効率の良いTPB波長変換剤を0.5%溶かし混んだポリビニルトルエンベースのプラスチックシンチレータ容器の開発に成功した。

今後開発したプラスチックシンチレータ容器をクライオスタットに導入し、ネオン、アルゴン、キセノンのシンチレーション光を可視光に変換し、光センサーで読み出し、検出器全体を極低バックグラウンドな状態にできるか評価していく。キセノンを用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊探索、希ガスを用いた暗黒物質探索、pp太陽ニュートリノ観測が行える多目的検出器の研究開発を行った。TPB波長変換剤を溶かし込んだプラスチックシンチレータ容器を開発し、液体キセノンのシンチレーション光を可視光に変換して光電子増倍管で読み出す事に成功した。プラスチックシンチレータと液体キセノンの発光波形の違いを利用して極低バックグラウンド化が可能であることを実証した。直径20cmのプラスチックシンチレータ容器の開発は少し遅れ気味だが、開発の目処はたっており、研究は順調に進んでいる。また昨年度はプラスチックシンチレータのシンチレーション光波形とその中に導入した液体キセノンのシンチレーション波形を区別できる事を示し、またネオン、アルゴン、キセノンを液化できるクライオスタットの設計は終っており、冷凍機の試験も終了している。本年度のネオン、アルゴンの液化試験、シンチレーション光の読み出し試験に向けて順調に進展している。強度の向上については既に目処がたっており、真空紫外領域で波長変換効率の良いTPB波長変換剤を溶かし込んだプラスチックシンチレータ容器を開発し、液化希ガスの導入試験を行う。ネオン、アルゴン、キセノンの3種類の希ガスを導入し、それぞれのシンチレーション光を可視光に変換し、光センサーで読み出す。プラスチックシンチレータの発光波形と希ガスのシンチレーション光を区別し、どの程度波形弁別によりバックグラウンドを低減できるか評価を行う。大型液体シンチレータ検出器の中心に本研究で開発した希ガスを導入したプラスチックシンチレータ容器をセットすることで、希ガスの領域全体を極低バックグラウンドな環境にできるか評価を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。ニュートリノ物理学、暗黒物質探索当初アクリル容器に波長変換剤を蒸着した直径20cmの大型容器を開発しようとしたが、TPB波長変換剤に含まれる放射性不純物や、容器内面に付着したラドン起源のバックグラウンドを低減させる必要があり、昨年度は液体キセノンをプラスチックシンチレーター容器に導入し、プラスチックシンチレータのシンチレーション光波形と液体キセノンのシンチレーション光波形を区別することに成功した。この結果により検出器表面のバックグラウンドを大幅に低減できる可能性が出てきたため、今後直径20cmの大型プラスチックシンチレータ容器を開発し、容器内に液体ネオン、アルゴン、キセノン、3種類の希ガスを入れ、それぞれの希ガスのシンチレーション光を可視光として読み出せることを実証していく。プラスチックシンチレータ容器の強度不足が判明したため、TPB波長変換剤を溶かし込んだ大型プラスチックシンチレータ容器の開発が遅れた。大型プラスチックシンチレータ容器の開発費にあてるため使用しなかった。
インジウムヒ素量子ドット共振器中のスピンダイナミクスを利用した光応答制御

スピン偏光回転による超高速光スイッチングの実現に向けて、高速キャリア緩和を可能とするEr添加したInAs量子ドットを有する半導体多層膜共振器構造(Er添加量子ドット共振器)を作製した。Er添加量子ドット共振器の構造とキャリア緩和特性は、光反射率スペクトルと時間分解透過率変化測定によって評価した。光通信波長(1. 5μm)帯の光を用い、共振器内部のEr添加したInAs量子ドット中に高速緩和する(10ps以内)電子スピンが形成できることを円偏光ポンププローブ法によって明らかにし、スピンによる偏光回転を利用した超高速光スイッチングが可能であることを示した。本研究の目的は、半導体多層膜共振器構造に埋め込んだInAs量子ドット中の電子スピンを利用した超高速の面型スピン全光超高速スイッチングデバイスを提案し、その基本測定評価を行うことである。特に、光通信波長帯において電子スピン励起による偏光回転を用いた光スイッチでも、低いパワーで動作できることを実証し、さらに、スピンの超高速生成・消滅によって応答時間を自由に制御できることを実証することである。平成22年度は、パターン効果を抑制するために、1.5μm帯に吸収帯を有するEr添加InAs量子ドットと、そのEr添加InAs量子ドットを有する半導体多層膜共振器構造を作製した。1.5μm帯に吸収帯を持つために、Er添加InAs量子ドットは、歪緩和InGaAsバリア層のIn組成を高くするなど、適切な結晶成長条件にて試料を作製した。1.5μmの光パルスでポンププローブ測定をEr添加InAs量子ドットの試料で行ったところ、量子ドットの光非線形を示す透過率変化の大きさが、従来の試料よりも8倍程度大きくなり、キャリア緩和時間は3ピコ秒で、超高速な応答特性も示していた。Er添加InAs量子ドットを有する半導体多層膜共振器構造は、その光反射スペクトルの評価から、1.5μm帯に明瞭な共振器モードを持つ良質な共振器構造であることが分かった。また、1.5μm帯波長帯の超高速光スイッチング特性を時間分解透過率変化測定によって評価した。Er添加した量子ドット共振器の応答速度は4psであり、Er添加していない量子ドット共振器の応答速度(12ps)に比べて速い結果が得られた。平成23年度は、Er添加InAs量子ドットに円偏光パルスを照射し、量子ドット中に電子スピンを揃えることが可能であることを時間分解測定によって示す。加えて、InAs量子ドットを有する半導体多層膜共振器も、円偏光パルス照射で共振器層内に電子スピンを励起でき、偏光回転を利用した光スイッチとして低パワーで動作することを実証する。特に、光通信波長帯において電子スピン励起による偏光回転を用いた光スイッチで、低いパワーで動作できることを実証することである。平成22年度は、超高速スイッチングにおけるパターン効果抑制のため、15μm帯で吸収を有するEr添加した多積層InAs量子ドットの作製を行い、時間分解ポンププローブ法によってその高い非線形性と、超高速応答性(キャリア緩和時間3ps)を実証した。平成.23年度では、平成22年度で作製したEr添加InAs量子ドットを有する半導体多層膜共振器構造(Er添加量子ドット共振器)を作製した。その光反射スペクトルと透過型電子顕微鏡の断面像(断面SEM像)の評価により、良質な共振器構造が形成されていることが分かった。また、時間分解光学測定によりEr添加量子ドット共振器の応答速度は4psであり、何も添加していないInAs量子ドット共振器(12ps)に比べて速いことが分かった。電子スピンによる超高速スイッチングを実現するためには、共振器層中のEr添加InAs量子ドットにおける電子スピンによる偏光回転測定を行う必要がある。そこで、1.5μm帯で強い吸収を有する150層積層InAs量子ドットを標準試料とし、電子スピンダイナミクスを偏光回転測定として観測可能な時間分解ファラデー回転測定系の構築を行った。最近、円偏光パルスにより150層InAs量子ドット中に電子スピンが形成でき、量子ドット特有の電子スピンダイナミクスが観測できること確認した。電子スピンによる偏光回転を利用した光スイッチングが可能な光学系を確立でき、今後、高い非線形性を有するEr添加量子ドット共振器を用い、円偏光パルスによる電子スピンの形成、低パワーでの偏光回転の観測を行う。
活火山における水循環と火山性流体の流出

九州中部の九重連山のひとつ、星生山から延びる尾根(硫黄山)の北東斜面に従来から活発な噴気活動があり、マグマ性の蒸気を放出している。また、噴気地縁辺から強酸性高塩分の温泉水が湧出している。1995年の10月に噴気地南方の尾根付近で水蒸気爆発が発生した。従来の噴気孔と新噴気孔からの蒸気凝縮水、及び温泉水を採取し、水素・酸素安定同位体比とトリチウム濃度を測定した。研究成果の概要は以下の通りである。1.温泉水の同位体比には、天水に比べて著しく高いものがあり、その原因を同位体比の高いマグマ蒸気の混入に求める研究者は多い。しかし、温泉水の同位体比が限られた範囲にあること,吐気には液体の水から平衡蒸発してない高温蒸気が多く存在することなどから,マグマ性蒸気の温泉水への混入は小さい可能性がある。2.地域の天水が浸透途中に蒸発しながら臨界点付近まで高温化し,それが上昇して地表近くで沸騰を起こせば、実測された同位体比の高い温泉水は生成されうる。この理論的計算の結果は、温泉水中にマグマ性蒸気の混入を必ずしも必要としないものであり,また,天水の一部は臨界点まで高温化していることを示唆する。また、天水蒸気には,臨界点以上の温度まで高温化してい部分が存在することを示唆する。噴気の一連の同位体組成は、超臨界状態の天水蒸気とマグマ蒸気との混合を表すとみて矛盾しない。3.噴気のトリチウム濃度は、浅層の循環水と同様の値を示し、温泉水はそれよりも低い。これは、表層の循環水(滞留時間56年)が超臨界温度まで高温化し、マグマ蒸気と混合する過程が速いことを示唆する。一方,温泉水のトリチウム濃度は100年以上の滞留時間に対応されるものである。活火山体では、天水が超臨界蒸気になってマグマ蒸気と混合し地上に戻る循環系がメインシステムであり、温泉湧出系はそれから分岐したサブシステムであると考えられる。4.活火山から湧出する強酸性温泉水の化学的形成機構を考察し,単体硫黄の加水分解で硫酸の生成される過程を論じた。また,強酸性熱水に適用できる地化学温度計を硬石膏-水系で実験的に開発した。本研究は,九州中部にある活火山,九重硫黄山を研究対象とし,火山体の内部における,深部からの火山性流体と上からの天水との混合過程とそれらの流動系を明らかにすることを目的とし,さらに,火山体から放出される流体(気体及び液体)の総量を見積もろうとする。九重硫黄山は,同位体比の高いマグマ水を噴出しているという特徴を有し,火山性流体の放出過程の研究にはすぐれたフィールドである。本年度は,以下のような成果が得られた。1.九重硫黄山の噴気地から流出する温泉水に着目し,その同位体及び化学組成から,火山体内部における天水の循環過程と深部からの火山性流体(マグマ水)の放出過程について検討した。

その結果,天水は,火山体内で下方に浸透中,温度を上昇させ,蒸発によって同位体濃縮を起こし,そして,深部で高温に達した天水が上昇して地表付近で沸騰を起こし,さらに濃縮の進むことが推定された。2.これによって,天水は,臨界状態(374°C)まで達している部分のあることが明らかとなり,火山体の深部(2km以上の深さ)まで液体として循環していることが知られた。3.噴気の同位体組成が一連の関係を有していることから,臨界点よりも高温化した天水(蒸気)が,高温の単相(気体)領域内で,深部からのマグマ水と混合することが推定された。こうして,火山性流体と天水との混合がどういう過程によるものであるのか手掛かりが得られた。4.1995年11月11日にこの九重硫黄山で水蒸気爆発を起こし,その前後の噴気や温泉水を採取することができた。それらは,現在,安定同位体とトリチウムを測定中である。また,山体からの温泉水の湧出点に自動採水装置(ウォーターサンプラー)及びデータロガ(温度)を設置し,観測中である。来年度は,噴火前にどのような変化があったのか,また,その前後で水循環の状態が変わったのか,同位体水文学の立場から明らかにしてゆきたいと考える。九州中部の九重硫黄山に従来から活発な噴気活動があり、マグマ性蒸気が放出されている。本研究では、噴気及び温泉水を通して放出される火山性流体の放出量の見積り、噴気と温泉水の水素・酸素安定同位体比とトリチウム濃度から火山体内部における水循環と火山性流体の流出過程、さらに、熱水の形成過程を明らかにすることを目的としている。研究成果の概要は以下の通りである。1.温泉水には、天水に比べて同位体比の著しく高いものがあり、その流出量を温泉水の流量と同位体比の関係から見積もると1日あたり約1,100トンである。また、降水の塩化イオン濃度とその分布及び降水量から塩化水素の放出量は1日あたり6.0トン、マグマ性蒸気の量は840トン、全水蒸気量は1,500トンと見積もられた。2.温泉水の同位体比が高い原因をマグマ蒸気の混入に求める研究者は多い。しかし、その考えで噴気と温泉水のすべての同位体比を矛盾なく説明することは難しい。天水が、浸透途中に蒸発しながら臨界点付近まで高温化し、それが上昇して地表近くで沸騰を起こせば、実測された温泉水の高い同位体比まで濃縮されるうる。この考えに立脚すれば、熱水の形成には必ずしもマグマ蒸気の混入を必要としない。また、天水の一部は臨界点以上に高温化してマグマ蒸気と混合できる。火山体内部における天水の循環系とマグマ性流体の流出系の相互作用が統一的に理解されるきっかけが得られた。3.噴気のトリチウム濃度は浅層の循環水と同様の値であり、表層の循環水(滞留時間56年)が超臨界温度まで高温化しマグマ蒸気と混合する過程が速いことを示す。温泉水のトリチウム濃度はそれよりも低く、流出までに100年以上の時間を要している可能性を示す。山体内では、天水が超臨界蒸気になってマグマ蒸気と混合し地上に戻る速い循環系がメインシステムであり、温泉湧出系はそれから分岐したサブシステムと推定される。
Wntシグナル制御分子を構造基盤とする抗脳腫瘍薬開発

Agelastatin A(AA)は、Wnt/β-catenin経路を阻害し、がん細胞の増殖を顕著に抑制する。本研究では、脳腫瘍治療薬の開発に資するAA誘導体の創製を目指した検討を進め、以下の結果を得た。1)シリルエノールエーテルのラジカルアジド化を活用し、AA及びその誘導体に至る新規合成経路を確立した。本経路により1位窒素に様々な置換基を備えた誘導体を容易に調製することが可能となった。また、構造活性相関研究により優れた活性を示すAA誘導体を同定した。2)アルケンの触媒的オキシアジド化手法を開発した。3)上記合成経路により三種のプローブ分子を調製したが、いずれも活性を欠くことが判明した。Agelastatin A(AA)は、抗がん剤の魅力的な創薬資源として世界中で獲得競争がなされている天然物である。その抗腫瘍活性の発現機構の詳細は未だ明確ではないが、Wnt/β-cateninシグナルの阻害によることが示唆されている。本研究では、本天然物の化学修飾と構造活性相関研究を基盤として、agelastatin A(AA)をモチーフとする脳腫瘍の新規治療薬の創製に挑む。これまでの国内外での関連研究により、AAの化学修飾による誘導体化は悉く活性低下をもたらすことが知られていた。しかし、我々が最近の研究によって得た`AAの1位窒素上置換基及び13位置換基の構造修飾が高活性誘導体の創製に繋がる'という新知見は、高い活性を備えたAA誘導体の創製が困難とされてきたこれまでの常識を一変し、今後の構造最適化における強力な指針を与えている。そこで、本平成27年度においては、AA骨格の1位窒素置換基及び13位置換基にバリエーションをもつAA誘導体の迅速な獲得をもたらす化学合成手法を確立することを目指して研究を進めた。検討の結果、シリルエノールエーテル誘導体のラジカルアジド化を鍵として、入手容易な既知化合物から総10工程にてAAに至る全合成経路を開拓することに成功した。今回新たに確立した合成経路においては、アジド中間体の還元とそれに続くカップリング反応により、1位窒素原子上にさまざまな置換基を備えたAA誘導体を容易に調製することが可能となった。さらに、得られた誘導体の構造活性相関解析により、初期的な知見ではあるが、優れたin vitro活性を示す新規化合物を獲得することにも成功した。本平成27年度においては、AA骨格の1位窒素置換基及び13位置換基にバリエーションをもつAA誘導体の迅速合成をもたらす手法を確立することを目的に研究を進め、ほぼ予定通り、既知化合物から10工程にてAAに至る新規全合成経路を開拓することに成功している。また、今回確立した合成経路は、アジド中間体の還元とそれによって得られるアミン中間体のカップリング反応を経由することを特徴とし、それゆえ、これまでの合成経路では容易ではなかった1位窒素原子にさまざまな置換基を有するAA誘導体の合成が可能となった。鍵となるラジカルアジド化反応の収率改善が目下の課題であるが、より綿密な条件検討により、この課題を克服し得ると予想している。さらに、本年度の研究によって得たAA誘導体を、ヒトがん細胞(DU145)に対する細胞毒性評価に付すことにより、優れた活性(in vitro)を有する新規化合物を獲得することにも成功しており、当初予定していた計画を概ね順調に遂行し得たと考えている。Agelastatin A(AA)は、抗がん剤の魅力的な創薬資源として注目を集める天然物である。昨年度には、AA誘導体の迅速な獲得をもたらす化学合成手法の確立を目指して研究を進め、入手容易な既知化合物から総10工程にてAA並びにAA誘導体に至る合成経路を開拓することに成功した。本平成28年度においては、1位窒素原子上の置換基にリンカーを介してビオチンを連結させたケミカルプローブの創製を試みた。その結果、三種類の新規誘導体の創製に成功した。残念ながら、これら三種の化合物は活性を消失することが明らかとなったが、ケミカルプローブの分子設計に重要な指針を得ることができた。また、本研究の途上で開発した過マンガン酸塩-トリメチルシリルアジド反応剤によるラジカルアジド化反応に関してさらなる条件検討を進めた結果、酸素存在下、アルケンの触媒的オキシアジド化が進行することを見出した。以上の研究により、脳腫瘍薬の創製に資する優れた活性を示す新規AA誘導体を獲得するとともに、今後のさらなる構造最適化を加速する化学合成手法と分子設計指針の確立に成功した。

また、構造活性相関研究により優れた活性を示すAA誘導体を同定した。2)アルケンの触媒的オキシアジド化手法を開発した。3)上記合成経路により三種のプローブ分子を調製したが、いずれも活性を欠くことが判明した。Agelastatin A (AA)の1位窒素置換基及び13位置換基にバリエーションをもつ誘導体の迅速合成をもたらす手法の確立に向けた研究を進め、これまでにほぼ予定通り、既知化合物から10工程にてAAに至る新規全合成経路を開拓することに成功している。これに加え、アミンのカップリング反応を特徴とする上記合成経路によって、1位窒素原子にさまざまな置換基を有するAA誘導体の合成が可能となっている。さらに、上記の研究によって得たAA誘導体の構造活性相関解析により、優れた活性(in vitro)を有する新規化合物を獲得することにも成功している。本研究の遂行最終年度にあたる平成28年8月から研究代表者が現所属機関へ異動し、新たな研究環境の整備が必要となり、研究遂行に若干の遅延を生じたが、鍵工程の収率改善並びに新規窒素官能基化手法の確立を目指した研究を進め、本研究の進展に資する有機合成反応の開発に成功した。本研究の遂行最終年度にあたる平成28年8月に研究代表者が現所属機関へ異動し、新たな研究環境の整備が必要となったため。初年度の研究がほぼ順調に進んでいることから、当初の研究計画に大幅な変更はない。平成28年度においては、初年度に開拓した上述の合成経路に基づき、多岐に渡るAA誘導体の創製と構造活性相関研究をさらに推進し、有望なリード化合物の獲得を目指す。特に、1位窒素原子上の置換基に長鎖アルキル(アルキニル)基を配した誘導体や、1位窒素原子にリンカーを介してビオチンを連結させた誘導体の創製に挑む。後者の誘導体は、活性発現に関わる分子標的を同定するうえで有用なケミカルプローブとして機能し得ることから、活性発現機構の解明に向けた研究も並行して進めていく。有機合成化学、創薬化学上記の理由により研究の進捗に遅れを生じてはいるものの、研究目的の達成に有益な知見を得ることに成功しており、今後の研究計画に大幅な変更はない。次年度においては、これまでに開拓した合成経路に基づき、多岐に渡るAA誘導体の創製と構造活性相関研究をさらに推進し、有望なリード化合物と分子プローブの獲得を目指す。研究の進捗状況に応じて適宜研究費を支弁したが、化学合成の条件検討が比較的円滑に進み、各種試薬の代金が比較的少額で済んだことによる。研究の遅延による。申請交付時の研究計画通り、当初の研究目的の達成に向け、次年度計画的に経費を支弁する予定である。特に、多様な誘導体の合成に求められる種々の試薬や実験器具の購入等に研究費を使用する。各種反応剤及び実験ガラス器具等消耗品類の購入及び、研究発表経費等に研究資金を充てる。
能動的センシングシステムとしての探索的身体運動の組織化過程の解明

能動的なセンシングシステムとしての動物の探索的身体運動の組織化のプロセスについて理解するために,人の能動的触知覚運動などの解析を行った.触知覚運動が重要な役割を果たす道具使用の技能について,熟練石ビーズ職人のハンマー動作を検討した結果,探索的な局面に際して職人たちの手の動きに,さっと変化に富んだ動きが生まれる(単位時間あたりの移動距離の変動が速く拡がる)独特の時間構造が見られ,それが異なるスケールの動きのあいだの非線形的な影響関係に由来するものであることが確認された.生物の身体は能動的なセンシングシステムであり、昆虫の触角の運動やコウモリのエコロケーションのような例だけでなく、人間でも能動的な身体運動の組織化が視覚、触覚などを介した知覚に重要な役割を果たすことが知られている。こうした探索運動が特徴的に現れるのは実世界環境における習慣的技能だが,その身体運動の不変な特徴を抽出することは,複雑な環境との相互作用もあり難しかった.こうした現状に対し筆者は,実験室外の複雑な習慣的技能における探索的身体運動の特徴を時間変動構造といった身体運動の「変動の構造」に注目することで抽出することを試みた。昨年度は、適応的なふるまいを見せる人間国宝九の熟練ビーズ職人のハンマー動作の解析を行った。分析の結果、ハンマーを持つ熟練職人の手の運動の速度変化が,探索的な局面(ハンマーによる打面の微調整場面)において,長期相関と呼ばれる時間変動(時間スケールと変動量のベキ法則的関係)を示すという結果が得られた.さらに,探索が必要とされる未知の素材を使う状況では,熟練者では時間変動により強い長期相関が見られる一方,非熟練者では逆に弱まっており,習熟度が違うグループ間で変動の多重時間ダイナミクスに分岐が見られた.この結果は,熟練技能に現れる探索的な身体運動が,ひとつの時間スケールにおける制御メカニズムに支配されたものというよりは,無数の時間スケールにおける調整活動群間の組織化・入れ子化過程に由来する可能性を示唆するものであった.これらの成果の一部は、知覚心理学分野の国際雑誌Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performanceに掲載され、また同成果に対して昨年度の中山人間科学振興財団「運動の生物科学」中山賞奨励賞が授与された。能動的なセンシングシステムとしての生物の知覚システムについて、アザラシのヒゲによる水力覚や、コウモリのソナーシステムなど、近年新たな知見が得られつつある。本研究では、人のハプティック知覚システム、視覚システムについて、探索運動のゆらぎの拡散のダイナミクスという側面から検討している。前年から継続して行っているハンマーによるタッピングを通して素材の性質をさぐるビーズ職人の道具使用技能におけるハプティック知覚の研究では、次のことが明らかになった。(一)一流のビーズ職人たちは、未知の素材(ガラス)でもあつかうことができた。そして、手にした道具の状態や、道具を介して触れる素材について探っている職人たちの手の動きには、全体として、さっと変化に富んだ動きが生まれる(単位時間あたりの移動距離の変動が速く拡がる)独特の時間構造が見られた。(二)探索運動に見られた、時間にともなう動きの拡がり方そのものもまた一定ではなく、その時々で伸び縮みするやわらかさがあった。そして、そのやわらかさは異なるスケールの動きのあいだの非線形的な影響関係に由来するものであることが確認された。(三)未知の素材に直面したとき、うまく扱えなかったグループの職人たちの手の動きからは、(一)、(二)の特徴が失われるような傾向が見られた。道具使用技能については、一部の研究が国際学術雑誌PloS Oneに掲載された。視覚システムの研究としては、本年度視線計測ソフトウェア、ウェラブルカメラを導入し、視覚システムの研究としては、熟練ピアニストによる譜読みの視線運動の拡散構造をとらえる予備実験を行った。能動的なセンシングシステムとしての探索的身体運動の組織化のプロセスについて理解するために,能動的触知覚運動および視覚的探索運動の解析を行った。また、知覚的探索活動について、コーネル大学のCarl A. Kroch図書館において、知覚心理学者James J. Gibsonの遺稿の調査を行うとともに、2015年7月にミネソタ大学で行われたInternational Conference on Perception and Action(知覚と行為の国際会議)に参加した。近年,様々なスケールの動きが干渉しあって生じる筋ー骨格ー軟部結合組織系の張力場における力学的情報が,力覚や多自由度系の自律的組織化に寄与することが示されているが、これらの新しい知見について、著書『具体の知能』(金子書房、2016年刊行予定)にまとめた。同著では、本研究課題で行った、触知覚運動が重要な役割を果たす道具使用についての一連の研究も紹介した。また、知覚心理学者ギブソンの理論について論じる共著書『身体とアフォーダンスーギブソン『生態学的知覚システム』から読み解く』の執筆を行った(金子書房、2016年刊行予定)。視覚的探索技能については、一名のピアノ演奏者の読譜視線の共同研究を行った。同研究では、練習のプロセスを通じて視線の予期性や頭部の運動パターンに顕著な変化が見られることを明らかにし、日本認知科学会にてその成果を報告した(長井・野中, 2015)。能動的なセンシングシステムとしての動物の探索的身体運動の組織化のプロセスについて理解するために,人の能動的触知覚運動などの解析を行った.

触知覚運動が重要な役割を果たす道具使用の技能について,熟練石ビーズ職人のハンマー動作を検討した結果,探索的な局面に際して職人たちの手の動きに,さっと変化に富んだ動きが生まれる(単位時間あたりの移動距離の変動が速く拡がる)独特の時間構造が見られ,それが異なるスケールの動きのあいだの非線形的な影響関係に由来するものであることが確認された.昨年に引き続き、熟練道具使用技能の事例を検討する論文が国際学術雑誌PloS Oneに掲載され、成果の一部が公表されている。本年度はさらに視覚システムの研究として、視線計測ソフトウェア、ウェラブルカメラを導入し、熟練ピアニストによる譜読みの視線運動の拡散構造をとらえる予備実験を開始した。認知科学能動的なセンシングシステムとして、アクティブタッチと視線運動におなじようなゆらぎの拡散ダイナミクスが見られるかどうかを検討する。そのことを通して、能動的探索運動における拡散過程のダイナミクスが未知の情報空間を探索する人の知覚活動に果たす役割の一般性について検討し、知覚情報を獲得する能動的なセンシングシステムの動的組織の理解を模索する.能動的センシングシステムとしての探索的身体運動の組織化過程について、これまでダイナミックタッチと呼ばれる触知覚と関連する道具使用の研究を行ってきた。今後の研究の推進方策として、これまで発展させてきた身体運動のダイナミクスの解析手法を視覚的探索運動に応用し、視覚的探索行動の組織化に同様の原理が見られるかどうか、さらに確かめていく予定である。具体的には、「読む」スキルなどにおける視線運動の組織化過程について、多重時間ダイナミクス構造の側面から検討を行っていく。