hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広い角度で色の変わらない構造発色体の開発

本研究の目的は、生物(特にモルフォ蝶)のもつ巧妙なナノ構造をベースに、色素を用いず、構造色による新規な発色体を作製することである。申請者らは特殊なナノ構造構築によりモルフォ蝶の青色を再現した後、本課題の中で「量産プロセス開発」に成功し、従来比1000倍の効率を得た。次に光学特性(1.角度広がり2.色度)の自由な制御を試み、1.は成功し、2.では新たなシミュレーション法の導入によって自由な色相制御の足がかりを得た本研究の目的は、生物(特にモルフォ蝶)のもつ巧妙なナノ構造をベースに、色素を用いず、構造色による新規な発色体を作製することである。次に光学特性(1.角度広がり2.色度)の自由な制御を試み、1.は成功し、2.では新たなシミュレーション法の導入によって自由な色相制御の足がかりを得た本研究の目的は、自然界の生物(特にモルフォ蝶)のもつ巧妙な光学的構造をベースにし、色素を用いることなく、構造色による新規な発色体を作製することである。青色では近年、特殊なナノ構造構築により、モルフォ蝶の光特性が申請者らによりほぼ再現された。しかし、工学的には「3原色の実現」「量産プロセス開発」の2点がネックとなり、実現に至っていない。本年度は、下記2点にしぼって研究を実施した。1)発色基板の量産プロセスの開発。2)その量産基板が「広角で色の変わらない、高反射率の、鮮明な色、を再現すること」(モルフォ蝶の光特性)の証明。まず1)の量産プロセスについては、基板表面の特殊なナノパターン複製が鍵である。この目的には、近年進歩の著しいナノインプリントリソグラフィー(NIL)技術を用い、材質と各種条件を工夫することで、パターニング複製に成功した。引き続いて多層膜の成膜が必要であるが、その条件を検討し、成膜を行った(従来の石英上でなく、ナノインプリント「樹脂」基板上への成膜条件の検討)。ナノパターンは成膜の前後で、SEMおよびAFM観察により、十分な精度で構造が再現されていることが確認された。さらに断面SEMでは、発色の根本である切れ切れの多層膜構造が確認できた。次に、2)の光学特性がどの程度保存(再現)されるか、について評価した。ここで光学測定とは、各波長で反射率の角度分布を測定することが主体である。この結果も、NILで作製された量産型基板は、従来プロセスの基板とまったく遜色のないことが示された。さらにこれらの光特性は、シミュレーションとの比較により製作工程にフィードバックし、パラメータの最適化を行ってゆく必要がある。こうしたシミュレーションを用いた方法論についても、足がかりを作ることができた。本研究の目的はバイオミメーシスに関係し、生物(特にモルフォ蝶)のもつ巧妙なナノ構造をベースにし、色素を用いることなく、構造色による新規な発色体を作製することである。近年、特殊なナノ構造構築により、モルフォ蝶の光特性は申請者らにより、青色ではほぼ再現された。そして本課題の初年度(昨年度)には、応用上のネックである「量産プロセス開発」が最新のナノインプリント技術を用いることで実現され、光学特性も損なわないことが確認された(スループット従来比1000倍)。今年度は、これまで「ほぼ(定性的に)成功」のレベルであったモルフォ蝶発色再現の光学特性(特に1.角度広がりと2.色度、の2点)について、「完全かつ自由な制御」を目標に研究を進めた。具体的に1.では基板加工の構造パラメータをナノレベルで調整し、その反射特性への影響を精査した。その際、2種類のシミュレーション(Matrix計算とFDTD解析)を導入し、予測と構造(作製)と測定の関係付けを図った。その結果、パラメータの最適化が可能となり、真のモルフォ蝶に等しい角度広がりを得ることに成功し、構造と光学特性との相関が定量的に把握できるようになった。これらの結果は招待2件(国際会議)を含む複数の学会発表・論文として結実した。2.の色度ではまず基板と別に、波長を決める膜パラメータを変えることでスペクトルを制御し、次に基板では従来不完全であった乱雑さを増やすよう改善した。その結果、スペクトル(波長間の関係)では真のモルフォ蝶スペクトル再現に成功したが、まだ回折効果が不十分であり、乱雑さの増加だけでは対処として不完全なこと、むしろ予想以上に成膜過程での「膜の平坦化」が大きく影響することが示された。この結果は今後の指針として有効なヒントであり、上記の効果を加味したスペクトル制御により、完全な色度の制御が可能になると予測される。近年、申請者らは特殊なナノ構造構築によりモルフォ蝶の青色を再現した後、本課題の中「量産プロセス開発」に成功し(スループット従来比1000倍)、次に光学特性(1.角度広がり2.色度の2点)の自由な制御を目指し、1.については成功した。今年度は、2.を中心に研究を進めた。

1.2.ともに基板の構造パラメータをナノレベルで調整する必要があるが、特に2.の点では回折広がりの効果が不十分で「強すぎる鏡面反射」が依然として残り、それが色度劣化を引き起こす疑いが強いと分かった。ここで鍵となるのは乱雑さの付与が十分か否か、である。しかし、従来のシミュレーション(多層膜反射の解析的Matrix計算)ではその評価が困難である。そこで、乱雑さの役割について精査するため、新たなシミュレーション(解析解でなく数値解によるFDTD解析)を導入し、予測と構造(作製)と測定の関係付けを図った。その過程で、まず従来の解析的計算と新たなFDTD計算との整合性を精査する必要があり、両者の比較を慎重に行った。その結果、従来の解析的計算の功罪が把握でき、FDTD解析により、これまで扱えなかった構造パラメータの最適化が可能となった。同時にパラメータを多数変えた様々なヴァリエーションの発色体を作製し、その影響を調べた。多数の基板の評価が必要なため、最終的に乱雑さの詳細な役割と包括的な結論にっいては検討中であるが、構造と光学特性との相関が乱雑さを含めて定量的に把握できるようになった点は大きい。こうした様々なモルフォ基板の作製および乱雑さに関する評価は招待3件(国際会議)を含む複数の学会発表・論文として結実した。
新規太陽エネルギー変換材料における光励起キャリア物理の探求

可視・紫外線レーザーと軟X線領域のエネルギーを持つ放射光を用いたポンプ・プローブ法による時間分解軟X線光電子分光(time-resolved X-ray photoelectron spectroscopy; TR-XPS)は,固体表面やヘテロ接合界面における過渡的な電荷状態の変化を,内殻準位XPSピークのエネルギーシフトとして捉えることが可能である。内殻準位エネルギーは元素固有であるため,TRXPSは元素選択的に構成物質の過渡的な電荷状態を追跡できる。この性質を利用して,本研究は光触媒や太陽電池のような光電変換材料において光励起キャリアの動的振る舞いをサブナノ秒の時間分解能で検証し,励起キャリアの輸送過程や再結合による消失過程を明らかにしてきた。これら測定結果から,光電変換効率を高めるための物質選択や,ヘテロ接合界面の構築に関する設計指針を得ることが,本研究の目的である。平成29年度に実施したフラーレンとフタロシアニンが二酸化チタン電極に積層した薄層型の有機太陽電池モデル系では,可視・紫外光レーザーはフラーレンとフタロシアニンにより吸収され,マイクロ秒オーダーで励起状態が持続することを明らかにした。平成30年度では,フラーレンとフタロシアニンの積層順を変えることで,キャリア挙動にどのような影響が出るのかを検証した。その結果,有機層の膜厚が十分に小さい場合にはキャリア挙動への影響がなく,マイクロ秒オーダーの励起状態の維持できることが明らかになった。また,フラーレン単独の場合に比べて,フラーレンとフタロシアニンが共存する場合にフラーレンの励起効率が向上することが分かった。これは,光励起したフタロシアニンからフラーレンへエネルギー移動が起こる過程が新たに生じるためだと結論した。以上の結果は,有機太陽電池において光電変換効率を高める方策を示唆している。有機太陽電池のモデル系であるフタロシアニン/フラーレン/二酸化チタン積層系の光励起キャリアダイナミクスは,平成29年度に行った時間分解光電子分光実験から明らかにしていた。平成30年度では,この系におけるキャリアダイナミクスの理解を深めるために,積層順番を変えたフラーレン/フタロシアニン/二酸化チタン積層系を作製し,光励起キャリアダイナミクスと界面電子状態の関係を光電子分光法と時間分解光電子分光法により検証した。さらに,フタロシアニン/フラーレン/二酸化チタン積層系において,可視光の光電変換効率を調べる実験も進め,紫外光と同等の変換効率があることを明らかにするなど,有機太陽電池の基礎物性の知見を得ることができた。平成30年度は国際会議での講演2件(うち1件は招待講演),また二酸化チタン光触媒と有機太陽電池に関する論文を3報出版するなど,順調に成果を出すことができた。本研究課題の最終年度になる平成31年度は,光触媒,有機太陽電池といった光電変換材料を対象に蓄積してきた光励起キャリアダイナミクスと光触媒活性,光電変換効率の関係を整理する。そのうえで,電子構造,キャリアダイナミクス(励起キャリア寿命),および活性・効率の三者の相関を明確にした上で,材料の違いを超えた普遍的な光電変換の物理を見出す。それに基づいて高効率の光触媒,あるいは(有機)太陽電池システムを設計し,物性を評価することで,光電変換物理に基づいた設計指針の妥当性を検証する。元素選択的に表面あるいは異種材料接合界面のポテンシャル変化を追跡できる新しい実験手法「レーザーポンプ・放射光プローブ時間分解軟X線光電子分光(TRXPS)」により,複雑な構造を持つ有機太陽電池材料における光励起キャリアの発生から消失までのプロセスを支配する物理を明らかにすることを目的とする。平成28年度は,測定法の高度化と有機太陽電池の構成要素の一部であるフラーレン/二酸化チタン界面でのキャリア挙動の検証を行った。高度化では,ポンプ光レーザーのパルス繰返し周波数を従来の1 kHzから200 kHzとした。これにより測定は200倍高速化され,同じ実験時間で比べると,従来の10 meV以上から10 meV以下のオーダーでポテンシャル変化による光電子スペクトルのエネルギーシフトを議論できるようになった。高度化TRXPSシステムを用いてフラーレン/二酸化チタン界面における光励起キャリアダイナミクスを検証した。実験では,3.06 eVのポンプレーザーを照射して励起状態を作り出し,励起からの時間経過に伴うC 1s,Ti 2p内殻準位スペクトルの変化からキャリア挙動を推定した。その結果,励起直後(0.1 ns経過後)にC 1s準位は15 meV低結合エネルギー側にシフトし,0.4 nsまでに基底状態に戻ることが明らかとなった。Ti 2p準位でも同様の過渡的なシフトを観測した。フラーレン/二酸化チタン接合界面の二酸化チタン側には電荷蓄積層が形成されている。観測された過渡的なシフトは,蓄積層内で発生したキャリアが電荷分離して下方バンドベンディングが緩和されたために誘起されたと考えられる。また本年度は,フラーレンの他に金属フタロシアニンとルテニウム錯体が二酸化チタンと接合した系の,光電子分光による電子状態解析とケルビンプローブ法による紫外光照射に伴う表面光起電力発生の評価を行った。平成28年度は,1TRXPSシステムの高度化,2太陽電池材料の作製,3太陽電池材料の評価,4TRXPS測定,5海外研究者との連携の5項目の実施計画を立てた。このうち,最初の3項目(TRXPSシステムの高度化,太陽電池材料の作製,太陽電池材料の評価)については,おおむね計画通りに行えた。

一方TRXPS測定では,3種類の太陽電池材料(二酸化チタンを基板とし,フラーレン,金属フタロシアニン,ルテニウム錯体を薄膜成長させた系)を検証する計画であったが,割り当てられたシンクロトロン放射光ビームタイムの多くを高度化システムの調整に用いたために,フラーレン/二酸化チタン系のみを測定するにとどまった。海外研究者との連携では, 29年度のフランス放射光施設SoleilleでのTRXPS実験実施における技術的な課題について現地スタッフと協議している。レーザーポンプ・放射光プローブ時間分解軟X線光電子分光(TRXPS)法は,元素選択的に固体表面・界面の過渡的な化学状態変化を捉えることができる測定法である。これを利用して,有機太陽電池を模したフタロシアニン/フラーレン/二酸化チタン積層構造を作り,800 nmの可視光と400 nmの紫外光のレーザーパルスを照射して発生させた光励起キャリアの挙動を,フタロシアニンとフラーレンの構成元素であるC 1s内殻準位の化学シフトを利用して追跡した。フタロシアニンとしては銅フタロシアニンとチタニルフタロシアニンを,フラーレンとしてはC60を利用した。ここでは,フタロシアニンが電子ドナー,フラーレンが電子アクセプタとして,また二酸化チタンは電子輸送層として機能する。レーザーパルスの照射により,フタロシアニン,フラーレンのC 1sスペクトルは過渡的に高結合エネルギー側にシフトすることが分かった(シフト量は20 meV以下)。このことは,フタロシアニンとフラーレンはともに過渡的にカチオンになることを意味する。フラーレンの励起状態は,2ns以下,数十ns,および20μs以上の少なくとも3種類があることを見出した。さらに,チタン酸バリウムに二酸化チタン薄膜を成長させた試料を作成し,二酸化チタン薄膜表面に発生させた光励起キャリアの寿命を,表面光起電力の発生に伴うTi 2p内殻準位シフトとその減衰速度から計測した。測定では,チタン酸バリウムを分極させない状態と分極処理を施した状態を作り,それぞれでキャリア寿命を評価した。その結果,分極処理を施すとキャリア寿命が短くなることが分かった。二酸化チタン薄膜の背面からの電場により,表面側の光励起キャリアの挙動を制御できることが示せた。平成29年度は,有機太陽電池を模した二種類のフタロシアニン/フラーレン/二酸化チタン積層系の時間分解光電子分光測定,およびチタン酸バリウム結晶表面に二酸化チタン薄膜をエピタキシャル成長させた系での光励起キャリアの制御を検証するという,当初予定していた測定目標を達成した。さらに,単結晶二酸化チタンの表面での光触媒活性と光励起キャリア寿命の間に正の相関があることを証明する実験を行い,その成果を論文として発表することができるなど,おおむね順調に研究を進めることができた。可視・紫外線レーザーと軟X線領域のエネルギーを持つ放射光を用いたポンプ・プローブ法による時間分解軟X線光電子分光(time-resolved X-
現象学と心理学・認知科学における空間視覚論の研究

平成13年度は20世紀の空間認知論を取り扱った。具体的には、マーによる計算主義的な視覚論に対し、20世紀後半の認知科学が及ぼした影響のうち、ユレシュが行なった「ランダムドット・ステレオグラム(RDS)による立体視」の研究を、現象学との関わりにおいて分析することを試みた。ユレシュはRDSによる両眼立体視の原理を明らかにしたことで有名であるが、1995年に刊行された『知覚についての対話』の中で、単眼による手がかりなしで立体視が可能であることにすでにヘルムホルツが気づいていたことを評価し、RDSの発見に至るまでそうした事実が忘却されていたことを指摘している。本年度の研究では、ヘルムホルツのこうした研究を確認し、立体視現象の解釈において、計算主義を軸としたヘルムホルツ=ユレシュの理解モデルがどのような形で成立しうるかを分析した。その上で、計算主義的な視覚論(マー)やコネクショニストらの議論(チャーチランド夫妻)をも考慮しつつ、空間視に関わる現象学的諸概念(「キネステーゼ」「射映」「奥行き」等)を、RDS現象などの認知科学の知見に照らして改鋳するという作業を行なった。その成果は「空間表象の構成-奥行きと視覚-」として公表される予定である。本年度は、19世紀から20世紀にかけての視覚空間論を検討するための準備段階として、人間の感覚のモダリティに関する研究を振り返り、そうした研究との関連において現象学が果たした役割を点検するという作業を行なった。具体的には、まず、J・ミュラーの「特殊神経エネルギー説」の検討を行なった。ミュラーの感覚論はヘルムホルツの知覚論や生態学的な知覚論の基礎をなしているという意味で重要だからである。次に、このミュラーの説を動物の生活空間に適用し、それを「環境世界(Umwelt)」として解明したフォン・ユクスキュルの環境世界論の特徴を確認した。さらに、ユクスキュルから強い影響を受けたM・シェーラー、M・ハイデガーといった現象学者の空間(世界)論の内実を、ユクスキュルの理論と対照することによって、その現実的な意味を解明することを試みた。こうした分析は、現象学と心理学・生理学における視覚空間論の比較研究のための前提となる。したがって、本年度の研究においては、世紀の転換期に登場した現象学運動が、前世紀の生理学や心理学からどのような影響を受け、それを乗り越えようとしたか、その経過を明らかにすることに重点が置かれた。
系統解析用オーソログデータセット作成システムの開発

全ゲノム配列が決定された生物を対象に全タンパク質のアミノ酸配列情報を用いてオーソログデータセットを作成するシステムを開発した。オーソログとは種分岐によって生じた相同遺伝子のことである。このシステムにより得られるデータセットは従来のオーソログデータセットと異なり、アウトパラログ(対象とする生物群が分岐する前に遺伝子重複によって生じた相同遺伝子)や遺伝子水平伝播によってもたらされた遺伝子を可能な限り取り除くため、大規模遺伝子情報を用いた系統解析に利用できる。既存のオーソログデータベースは機能予測への利用を主な目的としているため、パラログの混在は大きな問題ではなかった。しかし系統解析ではその基盤たるべきオーソログ配列データセットからパラログが完全に除去されることが望ましい。本研究の目的は配列データからパラログを含まないオーソログデータセットを自動で作成するシステムを開発することである。以下の番号の順で計画通り開発を進めたが、その途中で「遺伝子水平移行データの推定と削除」を新たに追加した。このため研究期間を6ヶ月延長した。最終的に、以下の計画していた工程と「遺伝子水平移行データの推定と削除」を全て完成させた。1配列間相同性検索:解析の対象とする生物の全推定遺伝子データをNCBIから入手する。BLASTを用いて各生物の遺伝子配列を総当りで相同性検索する。2アウトパラログフィルタリングの開発:BLへSTの結果ファイルからアウトパラログでの可能性のある配列群を配列類似性を基に除去する。この作業で完全にアウトパラログを除く事は出来ないが、後のステップの計算量を削減出来る。3双方向ベストヒットの検出と連結:各生物間で互いに最も類似性の高い遺伝子ペアを全て検出し、それらをオーソログペアとする。単連結法でこれらのオーソログペアを連結し、オーソログ候補データを作成する。4遺伝子水平移行データの推定と削除:生物間で水平移行したと推定される遺伝子をオリゴヌクレオチドの頻度を元に検出し、削除する。5系統樹作成とオーソログデータ自動作成:各オーソログ候補について系統樹を作成し、その樹形情報を元にオーソログのみのデータ(単系統)、パラログを含むデータ(多系統)を選別し、後者については単系統になるよう、配列データを削除することでオーソログデータセットを作成する。また、相同性検索時の閾値を徐々に厳しくすることにより、アウトパラログの除去も行う。平成22年度に解析に必要な一通りのプログラムを作成したため、平成23年度はシミュレーション及びシステム構築を行った。1シミュレーションテスト(1)アウトパラログの影響アウトパラログの発生とその後の遺伝子の欠失を起こすプログラムを作成し、これによって生成したデータをシミュレーションに用いた。アウトパラログが含まれるために従来の方法では正解系統樹を推定できないデータについても、本システムでは高確率(88%)で正しく系統推定できることを示した。(2)遺伝子水平伝播(HGT)の影響HGTシミュレーションプログラム(HGT-Gen)を開発し、それを用いて本システムで作成したオーソログデータセットの評価を行った。その結果、特定の生物間でHGTが大量に起こると樹形が変化することが示された。従って、本システムに組み込んだHGT除去の工程は重要であると考えられる。2自動化プログラムの作成および公開各種生物のアミノ酸配列データからオーソログデータセットを作成するシステムを作成した。基本的に、完全長ゲノム配列が決定されている生物の全推定ORFを翻訳したデータを用いる。本システムはperl,ruby,C,scalaで作成されており、LinuxあるいはUnixのコンピュータで動作する。原核生物13種を用いた計算例では9時間ほどかかったが、遺伝子水平伝播予測を除くと2時間ほどで終了する。現在論文を執筆中であり、論文掲載後にプログラムを公開する予定である。
大豆のフラボノイド代謝機構に関わる遺伝子の探索及び分子生物・細胞生物学的解析

大豆には毛茸が褐色の系統と白色の系統があり、前者の方が低温ストレス耐性が高いが、その機構は明らかにされていない。本研究結果により、低温条件で大豆の組織抗酸化活性は上昇するが褐毛系統のほうが顕著に抗酸化活性が高いこと、一方低温による酸化ストレスは白毛系統が顕著であることが示唆された。さらに低温条件ではF3'H、UDP-Glucose : flavonoidglucosyltransferase遺伝子等の発現が誘導され、褐毛系統にのみケルセチン等抗酸化活性の高いフラボノイドが蓄積したことから大豆の低温ストレス耐性にはフラボノイドの抗酸化活性が関わる可能性が示唆された。大豆の主産地である北海道では、約4年に一度、開花期の低温(約15度以下)により収量や種子の品質が低下することが深刻な問題となっている。大豆には毛茸が褐色の品種と白色の品種があるが、前者の方が低温ストレスに対する耐性が高い。申請者らのグループでは、遺伝学的に耐冷性を解析し、褐毛品種の低温ストレス耐性(低温条件下での種子の高い収量性、裂皮・着色抵抗性)が、毛茸色を支配する遺伝子T自体、あるいはTに強く連鎖した遺伝子に起因することを明らかにした(Takahashi and Asanuma 1996, Takahashi l997)。さらに、遺伝子Tはフラボノイド合成酵素のひとつであるフラボノイド3'-水酸化酵素(F3'H)をコードしており、白毛品種では遺伝子中に1塩基の欠失が起こり、タンパクの機能が失われていた(Toda et'al. 2002)。また、申請者らのグループのこれまでの研究結果から、F3'Hは液胞膜タンパク質であることが示唆されている。そこで、本研究では、F3'H遺伝子の発現が顕著な未熟種皮を用い、液胞膜におけるフラボノイド代謝およびストレス耐性機構を明らかにするため、大豆におけるフラボノイド代謝機構に関わる遺伝子を探索し、それらを分子生物学的・細胞生物学的に解析することを目的とする。今年度はTに関する準同質遺伝子系統To7B、To7G、および、液胞のフラボノイド量が顕著に少ないJack等の未熟種皮からRNAを抽出した。今後、品種特異的な遺伝子を遺伝子サブトラクション法により解析する予定である。また、ショ糖密度勾配法を用いた大豆液胞膜タンパク質調製法を確立した。申請者らのグループでは、遺伝学的に耐冷性を解析し、褐毛品種の低温ストレス耐性(低温条件下での種子の高い収量性、裂皮・着色抵抗性)が、毛茸色を支配する遺伝子T自体、あるいはTに強く連鎖した遺伝子に起因することを明らかにした(Takahashi and Asanuma 1996, Takahashi 1997)。さらに、遺伝子Tはフラボノイド合成酵素のひとつであるフラボノイド3'-水酸化酵素(F3'H)をコードしており、白毛品種では遺伝子中に1塩基の欠失が起こり、タンパクの機能が失われていた(Toda et al. 2002)。そこで、本研究では、大豆におけるフラボノイド代謝と低温ストレス耐性機構との関係を明らかにするため、F3'H遺伝子等フラボノイド生合成系遺伝子に着目し、それらを分子生物学的・細胞生物学的に解析することを目的とする。マイクロアレイ解析の結果、低温条件(15°C24時間)ではF3'H等フラボノイド生合成系遺伝子の発現量がコントロール(25°C)より2倍以上増加していることが明らかとなった。今後これら遺伝子の発現機構について詳細に調べる予定である。また、今年度は低温によりフラボノイドが蓄積することを組織化学染色やFolin ciocalteau法等により明らかにした。大豆には毛茸が褐色の品種と白色の品種があるが、前者の方が低温スドレスに対する耐性が高い。申請者らのグループでは、遺伝学的に耐冷性を解析し、褐毛品種の低温ストレス耐性が、毛茸色を支配する遺伝子T自体、あるいはTに強く連鎖した遺伝子に起因することを明らかにした(Takahashi and Asanuma 1996, Takahashi 1997)。さらに、遺伝子Tはフラボノイド合成酵素のひとつであるフラボノイド3'-水酸化酵素(F3'H)をコードしており、白毛品種では遺伝子中に1塩基の欠失が起こり、タンパクの機能が失われていることが明らかとなった(Tbda et al. 2002)。そこで本研究でTに関する準同質遺伝子系統To7B、To7Gを用い、低温による酸化ストレスをDAB染色、チオバルビツール酸法により比較した結果、To7Gのほうが低温により受ける酸化ストレスが高いことが明らかとなった。

一方、両系統とも低温条件によりDPPHラジカル消去活性は上昇したが、To7Bのほうがより高いDPPHラジカル消去活性を示した。また、HPLC分析の結果、低温によりTo7Bの組織ではケルセチンとイソラムネチン(3'-o-メチルケルセチン)の濃度が、To7Gではケンフェロールの濃度がそれぞれ上昇することが明らかとなった。F3'H活性はケルセチンとイソラムネチンの生合成に必須である。これらのことから、大豆褐毛品種では低温によりフラボノイドを蓄積し、その結果抗酸化活性が上昇して低温による酸化ストレスから防御していること、一方、白毛品種ではF3'H活性を持たないため抗酸化能の高いケルセチン等のフラボノイドが蓄積せず、結果低温による酸化ストレスを受けることが示唆された。
戦時日本の対東南アジア経済支配の総合的研究

本研究は平成2年度から2年間に亘り、資料調査・収集に重点を置きつつ、収集・整理した資料に基づく分析を実施してきた。その成果の概要は、以下のとおりである。1.資料情報について資料の所在状況調査の結果、防衛研究所戦史室・外務省外交史料館・国会図書館など政府機関に未整理・寄託等の理由によって未公開の資料が未だ多数存在していることがわかった。企画関係にも三井文庫をはじめ、未整理などのため非公開の資料があることも判明した。海外には、マレ-シア公文書館に戦時期の日本語資料が保管されていること、またタイにも駐留日本軍との折衝記録などが保存されていることなどが明らかになった。これらの資料の利用には、まだ時間を要するものと思われるが、逐次収集利用していくつもりである。2.収集資料とその検討結果について収集資料は、主に外務省・大蔵省・企画院関係の文書類である、刊行資料も京大東南アジア研究センタ-などで収集した。これらの資料を適宜分担して検討した結果、次のような点が明かになった。(1)1930年代後半に日本の南方進出が積極化して南進国策会社も乱立し、また仏印に国策会社を軸に資本進出が進展した。(2)1940年に軍事力を背景とする南方経済支配が企てられ、仏印とは「経済協力」協定が成立したが、反独亡命政府の下にある蘭印しは金属資源関係などで進展があったものの、三国同盟締結により蘭印の反撥を招いて不首尾に終わった。(3)対南方企業進出は、戦後での利権確保などを目的に、しばしば経済統制構を巻き込んで、極めて競争的に行われた。(4)軍票は、非軍政地域の仏印でも進駐直後一時使用されたが、正金銀行などによる現地通貨調達に移行した。(5)軍票・南発券経済を施行した蘭印では、現地の短期的効率性の追求と中央の長期的政策体系重視の立場との齟齬がみられた。以上の詳細は、成果報告書を参照されたい。本研究は、戦時日本経済研究の一環として、いわゆる南方地域に対する日本の経済支配を、物資動員・財政金融統制・企業進出の3側面を中心に、開戦前からの日本の経済進出と当該地域の複雑な民族状況および軍事政治支配の実態を踏まえつつ、総合的に解明しようとするものである。本年度は計画の第一年度であり、主として国内にある資料の収集と海外にある資料の調査を行なった。国内の資料については、調査済みの外交史料館所蔵文書の収集と整理がほゞ完了し、個別文書単位の資料デ-タ・ベ-スを構築した。また、関西方面の資料収集では、京都大学東南アジア研究センタ-を中心に実施し、多数の文献資料を入手したが、同時に政府・企業関係の一次資料は乏しいことも確認できた。その他、大蔵省や防衛庁等の官庁文書、また三井や三菱、古河などの企業関係の資料の調査・収集を行ない、若干の重要資料を入手したが、本格的には次年度に収集する。海外資料については、欧米・東南アジアの資料情報の収集を行ない、10月30日11月3日にはシンガポ-ル・マレ-シアの現地調査も、自費で行なった。この結果、オランダ・イギリス・マレ-シア・タイなどに多数の日本語文書や現地側記録が残されていることが確認できた。以上のような資料調査・収集と併行して、資料分析・関連研究のサ-ベイを実施し、(1)インドシナ通貨金融政策、(2)三井鉱山の南方鉱業資源獲得。(3)日蘭会商、(4)インドシナ資源獲得政策、

(5)台湾総督府の南方進出政策、(6)南方全体の通貨・為替統制の実態、などについて検討した。この結果、日本戦争経済運営における正貨枠の規定性、資源獲得をめぐる日本企業間競争の激しさ、南方進出をめぐる日本側各政策主体の思惑の相違、経済支配方式における地域的特徴などが明らかとなってきた。このほか、関係者への聞き取り調査も実施した。なお、柴田善雅、小田部雄次・小池聖一・安達宏昭氏から恒常的協力を得ている。本年度も引続き資料収集に重点を置く予定であったが、代表者の疋田が経営学科長に任命された上に、7月以降、学部学科のカリキュラム改変・自己評価システム設計に大巾に時間がとられることとなり、かつ、鈴木も土地制度史学会全国大会共通論題報告者となり、ともにこのプロジェクトには十分な時間をとりえない見通しとなった。このため、本年度の重点作業を、(1)昨年度収集したマイクロフィルム資料(外務省資料ー小林が既に入手していた分も含む)と新たに発売された『美濃部洋次文書』(戦時経済統制の中枢であった企画院資料を大量に含むもの、今年度立教大学図書館にて購入、マイクロフィルム)からのプリント、(2)倉沢が既に収集したが未整理であった外国語資料の整理および複写、(3)資料情報の収集、の3点に置くこととした。マイクロ資料のプリントは学生アルバイトと研究協力者に、外国語資料の整理・複写は研究協力者に依頼した。これらの複写資料は、研究打合会ごとに内容を報告した。資料情報は、資料所蔵機関に所属する協力者を中心に集めたが、かなりの部分が未整理状態であることが判明した。例えば、三井文庫には、三井物産の各支店、営業所別の成績概評などがあり、研究成果報告書にはその一部を利用した論文を掲載した。また、外交史料館にも、公開資料内に旧海軍省からの移管文書リストがあるのに、その一部しか公開されていない。恐らく旧陸軍省からの移管文書もあるものと推測される。こうした未整理資料の整理・公開には時間がかかると思われる。入手資料に基づく分析の結果、南方武力進出方針は財閥には1941年11月の御前会議決定後間もなく伝わり財閥は戦後での商権確保を目標に当面の営業損失を甘受しつつ積極的に南方進出を図ったこと、特殊会社間にも開戦前から南方進出をめぐる競争が激しくこの統合は官庁間権限争いもからんで失敗に終ったことなどが明らかになった。
ドライプロセスを用いた高分子アクチュエータ融合デバイスの研究

本研究では,シリコンや金属材料を用いた従来型MEMSデバイスの代表的な作製プロセスであるドライプロセスを用いたイオン導電性高分子アクチュエータ(イオン導電性高分子金属接合体<Ionic Polymer-Metal Composite: IPMC>)を活用した異分野融合型デバイスの作製に必要な要素技術について基礎的検討を行った.検討した要素技術は,プラズマ加工技術を活用したイオン導電性高分子の微細加工技術,電極作製技術である.また,これらの検討した要素技術の有用性を確認するため,これまで報告がない幅0.1mm,長さ10mmの微細なIPMCを試作し,その特性評価を行った.本研究の目的は、実用化が期待されている高分子アクチュエータの一種である、イオン導電性高分子アクチュエータ(イオン導電性金属接合体: Ionic Polymer-Metal Compoite [IPMC])に対する従来の微細加工技術と融合可能な加工技術の確立である。本年度は、昨年度に得られた研究成果を基に、引き続き、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)技術を応用した微細加工技術によるIPMC作製プロセスの技術課題の解決と改善(要素技術開発)を行った。また、提案プロセスの加工精度を向上させるためには加工メカニズムを明らかにする必要がある。このため、RIE処理後のイオン導電性高分子膜における化学的・物理的改質状況の考察を行った。具体的には、下記の成果が得られた。1、ドライプロセスを利用したIPMCの微細加工方法の確立:昨年度に提案したプロセスの加工条件を検討し、加工精度を向上げるための課題解決、改善を行った。具体的には、RIEプロセスにおける基板とメタルマスクとの密着性を向上させることにより、幅0.1mmのIPMCの作製が可能であることを確認した。また、提案プロセスにより複数回の無電解めっきを行った場合において、従来の作製プロセスでは必要であった電極間絶縁のための膜側面の切断が不要であることも確認した。2、RIE処理後のイオン導電性高分子膜における化学的・物理的改質状況の考察:提案プロセスは、固体電解質に対し、プラズマ照射部ではカウンターイオンが吸着されず、未照射部では吸着するという表面改質現象を利用している。赤外分光法による膜の観察によりこの改質のメカニズムについて考察した。透過法で観察した結果、膜内部には大きな変化は確認できなかった。一方、ATR法を用いた結果、表面に照射したプラズマの影響によるスペクトルの変化が確認された。本年度は、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching: RIE)技術に代表される微細加工技術を活用したIPMCの作製プロセス提案を行い、技術課題の解決(要素技術開発)とその有効性確認を行った。また、IPMCは、センサとしても利用が期待されていることから、センサ特性評価も実施した。1、ドライプロセスを利用したIPMCの微細加工方法の確立:IPMCの基材となるイオン導電性高分子は、市販されている平板膜が利用されており、使用可能な膜厚も限定されている。また、IPMCはイオン導電性高分子膜に無電解めっきを行うことで作製する方が性能が良いとされる。したがって、これらの技術を融合した効率的な微細加工技術の確立が必要である。その解決策として、RIEプロセスを活用することにより、高分子膜を成形するとともに、めっき領域を制御するできるプロセスを提案し、その有効性を確認した。試作段階であり、プロセスの最適化が必要であるが、幅0.4mmのIPMCを作製することができた。また、提案したプロセスでは、従来必要であった電極間絶縁のための膜側面の切断が不要となることも分かった。2、IPMCアクチュエータのセンサ特性に関する評価:IPMCはセンサとアクチュエータ機能が一体となったスマート材料として活用できる可能性がある。このため、IPMCのセンサ特性を評価した。この結果、空気中で動作させたIPMCセンサでは、サイズ、湿度によりセンサ特性が大きく変化することを確認した。本研究の目的は、IPMCに対する従来の微細加工技術と融合可能な加工技術の確立であり、提案したプロセスの有用性を確認できた。このことから、研究初年度の計画はおおむね達成できたと考えられる。また、IPMCアクチュエータのセンサ特性に関する評価についても計画通りに実施した。結果、空気中で動作させたIPMCセンサにおいては、サイズ、湿度によりセンサ特性が大きく変化することを確認できた。以上により、おおむね順調に研究は進行できていると自己評価する。今後の研究の推進方策については、以下の通りに検討している。

1、ドライプロセスを利用したイオン導電性高分子アクチュエータの微細加工方法の確立:有効性を確認した提案プロセスの加工精度の向上、条件最適化を行う。また、市販されている平板膜だけでなく、成型可能な分散溶液などを利用し加工したイオン導電性高分子成形品の利用可能性を評価する。2、RIE処理後のイオン導電性高分子膜における化学的・物理的改質状況の考察:RIE処理したイオン導電性高分子膜は、照射部ではカウンターイオンが吸着されにくく、未照射部ではカウンターイオンが吸着可能といった改質現象が見られるが、この原理などについて学術的な知見は少なく、微細加工技術への応用は行われていない。このため、RIE処理後のイオン導電性高分子膜における化学的・物理的改質状況の考察を行い、得られた知見は、微細加工技術の確立に反映させ、加工精度の向上に活用する。具体的には、電子顕微鏡による表面観察、FTIRなどの分光解析による高分子膜の組成・結合状態の知見を得る。3、IPMCアクチュエータのセンサ特性に関する評価:IPMCセンサは、サイズや動作環境で特性が変化する。このため、サイズ・湿度だけではなく、形状やカウンターイオンの変更など、IPMCセンサが有効に活用するための条件の知見を得る。この際、1で確立した技術を活用したセンサも試作し、評価する。4、IPMCアクチュエータの動作特性の向上:IPMCは、内部の可動イオンであるカウンターイオンの種類や動作環境により、その動作特性を大きく変化させる。このため、これら環境の同アクチュエータの動作性能への影響を評価し、性能向上の知見を得る。研究費の使用計画として、下記の通り支出させていただく予定である。1、評価設備:アクチュエータ、センサ特性評価には、電気機械特性、電気化学特性の多くの評価項目を実施する必要がある。この際、アクチュエータ・センサを固定するための評価用電極と測定位置調整用のステージが必要である。2、消耗品:研究を実施するに当たり、提案プロセスで使用するRIE装置の消耗品として、エッチング対象に対応した反応性ガス・ガス配管用部材が必要となる。また、高分子アクチュエータ作製には、高分子材料であるイオン交換膜加工品(成形膜、溶液、顆粒)・電極材料(金錯体)が必要となる。また、基板、メタルマスクなどの加工用治具も必要となる。3、研究成果発表経費:平成25年度は、国内会議(年2回)、およびスイスで開催の国際会議(1回)を予定している。これらの成果発表経費に使用させていただく。
ASEAN自由貿易地域の日本・アジア地域に及ぼす影響に関する研究

「成長のセンター」と呼ばれて久しいアジア地域は、1990年代に入り大きな転換点を迎えた。それまでの、先進国外資に依存した「外的」経済成長から、アジア近隣諸国同士の経済的関係を強めながら、「地域的」経済成長を目指そうという動きがそれだ。その中から生まれてきたのが、ASEAN自由貿易地域構想である。この構想は、外資を排除するものでは決してないが、比重を域内協力におき途上国同士の相互補完関係を強めることで、高成長を持続させようとするものである。しかし、1994年11月にインドネシアのボゴールで開催されたAPECにおいて、アメリカ主導の貿易と投資の自由化が合意されてから、AFTAの存在意識が薄れてしまうのではないかという危惧が出された。従って、本研究は当該年度において過渡期を迎えたAFTA構想をASEAN諸国がどのように捉えているのか、どのような研究がなされているのか、を調査することにした。そのために、文献・資料の収集やインターネットを利用しアジア各国へのアクセスを試みた。また、日本の研究機関に対してAFTA研究に関する調査(アンケート)もおこなった。その結果、アジア経済・AFTAに関する資料はかなり収集することができたと思う。今後は、これらの資料を細かく分析する作業が残っている。それゆえこの研究は、今後も継続しておこなうつもりである。なお、今年度の研究成果としては、(1)APECとAFTAは、対立関係になるのではないかと思われたが、逆にAFTA設立を加速させる一要因になっていること、(2)AFTA設立は、フィリピンなどの後発発展途上国の経済発展に寄与していること、等を明らかにすることができた点にある。今後は、上記成果をより一層深く分析していくつもりである。
人体影響に関する基礎班

研究の目的環境の変化によって生じる人体への影響について、環境毒性と環境疫学の見地から本年度実施される研究(R20領域)を総合的に把握し、環境科学特別研究としての指針を示すとともに、研究者相互の交流,研究成果の発表,研究報告書の作成などを実施して研究の進展とその成果の発表をめざす。特に将来起きるであろう影響を予測し、それに事前に対処するような研究に重点を置く。また人工的な環境変化に加えて、自然界に存在する人体に有害な要因についても解明したい。環境科学特別研究が本年度をもって終了するので、これまで10年間の人体影響研究領域の研究成果をまとめることについても協議検討する。研究の成果と考察1.人体影響研究領域の計画研究代表者を中心とした幹事会を設置し、3回会合して研究の進め方を検討するとともに、研究交流を行った。2.環境科学シンポジウム(昭和61年11月12日-14日東京虎の門パストラル)に参加し、61件の研究発表を行った。3.人体影響研究領域の研究発表会を昭和62年1月3日および14日に京都市、京大会館にて開催し、25件の研究報告と協議を行った。4.昭和61年度研究報告書「人体影響」を発行し計画研究参加者全員および公募研究班の報告書、ならびに本年度特にすぐれた成果をあげた研究者の詳細な研究報告論文を掲載した。5.随時研究代表者相互の研究打合せを行い、特に将来なされるべき研究への提言をまとめ、S-104検討班に反映させるようつとめた。6.これらの活動を通じて、人体影響研究領域(R20)の研究者相互の研究交流はきわめて活発に行われ、特別研究としての意義が十分に生かされた。
自己逓倍レーザー材料スティルウェライト化合物のSHG測定と単結晶育成

新しく発見された非線形光学結晶LiKB_4O_7とLiRbB_4O_7の絶対構造を単結晶X線回折により初めて決定した。これらの結晶は空間群P2_12_12_1(No.19)に属し同型であった。粉末中性子回折強度のリートヴェルト解析もまた、この構造を支持している。骨格構造は、(B_5O_<10>)^<5->グループによって連結された[100]方向に延びる(B_3O_8)^<7->チェーンからなっている。Chenらの陰イオングループ理論によれば、どちらのホウ酸グループの存在も、第二高調波発生(SHG)のような非線形光学効果にたいし非常に有用であることがわかっている。屈折率測定は、各結晶軸方向へ伝搬する入射光に対してSHGの非臨界位相整合条件が満たされることを示した。紫外光光源という観点から、新しい紫外光レーザーCe^<3+>:LiCaAlF_6,Ce^<3+>:LiSrAlF_6,Ce^<3+>:LiSrGaF_6の結晶構造と光学的性質の関係を研究した。Ce^<3+>イオンは八面体サイトを占めるCa^<2+>あるいはSr^<2+>を置換している。一連の化合物の研究から、Ce^<3+>イオンの5d-4f遷移エネルギーとMF_6(M=Ca^<2+>あるいはSr^<2+>)の歪みには相関があることを初めて見出した。Ce^<3+>サイトの八面体結晶場は歪みを通じて5d-4f遷移エネルギーを変化させていることがわかった。スティルウェライトLnBGeO_5(Ln=La,Pr)単結晶の育成は既に報告されている。しかしCeBGeO_5については単結晶育成はもとより合成の報告もない。Ceは周期表でLaとPrの間にあり、CeBSiO_5がスティルウェライト型鉱物として知られていることから、CeBGeO_5もスティルウェライト構造を持つと期待される。La-スティルウェライトと同様の条件(固相反応法)でPrBGeO_5、CeBGeO_5を合成し、粉末X線回折パターンを測定したところ、PrBGeO_5がスティルウェライト構造を持つことは確認されたが、CeBGeO_5は全く異なる構造を持つことがわかった。これにより、本研究における単結晶育成はLnBGeO_5(Ln=La,Pr)に絞られた。引き上げ法によるLaBGeO_5の単結晶育成では、1)硼素の蒸発、2)融液の粘性、3)過冷却を検討する必要がある。まず、硼素過剰の融液からの単結晶育成を想定して、硼素を10%,20%,30%過剰に含む融液を冷却し微小な単結晶を得た。これらの粉末X線回折パターンはスティルウェライト構造を示したが、過剰硼素が増加するに従って緑色の内包物が増加した。光学的応用では単結晶は内包物等を含まず透明でなければならないので、組成比はLa:B:Ge=1:1:1が最もよいことになる。次に、組成比La:B:Ge=1:1:1の融液を用いて引き上げ法によるLaBGeO_5単結晶の育成を試みた。育成条件は、回転数4rpm,引き上げ速度3mm/h(種結晶:白金線)であり、30mmほどの長さの多結晶の集合を得た。この融液では、LaBSiO_5の場合に比べて粘性が低く、過冷却も問題とはならなかった。また、引き上げられた塊の粉末X線回折パターンはLaBGeO_5であることを示しており、硼素の蒸発も重大な影響を及ぼすことはないようである。引き上げられた塊の透明な部分から種結晶となる小さな単結晶を得ることができたので、再度LaBGeO_5の単結晶育成を試みる予定である。一連の化合物の研究から、Ce^<3+>

イオンの5d-4f遷移エネルギーとMF_6(M=Ca^<2+>あるいはSr^<2+>)の歪みには相関があることを初めて見出した。Ce^<3+>サイトの八面体結晶場は歪みを通じて5d-4f遷移エネルギーを変化させていることがわかった。誘導加熱炉を用いた引き上げ法によりLaBGeO_5単結晶の育成を試みてきたが、SHG測定に十分な大きさの単結晶は未だ得られていない。その原因は、急な温度勾配と融液組成のずれにあることがわかった。緩やかな温度勾配は、誘導加熱炉に白金アフターヒーターを設置することにより実現された。融液組成のずれは硼素やゲルマニウムの蒸発によるものであり、我々の引き上げ装置ではこれを完全に抑えるのは難しい。しかし、温度勾配が緩くなったことにより、硼素やゲルマニウムの蒸発が抑制されるものと期待している。また、蒸発を完全になくす方法として誘導加熱炉を用いたブリッジマン法による単結晶育成も検討し、通常よりも半径が小さい専用コイルと鉛筆型の白金るつぼを作成した。平成11年度は、以上の二つの方法を用いて、PrBGeO_5も含めた単結晶育成を引き続き行う予定である。ウェッジ法によるSHG測定装置を組み立て、光学軸調整法を確立した。赤外レーザーを直接目で見ることができないので、Ar-Neレーザーを併用した。二種類の赤外カットフィルターを用いることにより、フォトダイオードは入射光にほとんど反応しない。パソコンによる平行移動機構の制御が正しく行われていることを確認した。装置の性能評価のためKH_2PO_4単結晶の(110)板を楔形に成形し、ダイアモンドペーストによる研磨後に測定を行い、SH光の発生を確認した。しかし、測定されたSH光強度の試料厚み依存性は、計算から予想される振動パターンと一致しなかった。十分に研磨されていない試料表面でSH光が散乱されてしまうことが原因であると考えられる。現在、試料研磨の方法を再検討している。Horiuchi et al.(1995)がすでにLaBGeO_5の非線形光学定数を報告していたことが判明したため、本年度は同じ結晶構造を持つPrBGeO_5の育成を試みた。粉末試料を用いた測定からPrBGeO_5はLaBGeO_5よりも大きい非線形光学定数をもつと期待されているが、単結晶を用いて独立な非線形光学定数(d_<11>,d_<22>,d_<33>,d_<31>)を決定したという報告はない。まずDTA測定を行い、PrBGeO_5の融点(1100°C)を決定した。LaBGeO_5と異なり、融液から急冷したPrBGeO_5の表面はガラス化せず結晶化する。これは、PrBGeO_5の結晶育成がLaBGeO_5にくらべて容易であることを示唆している。誘導加熱炉を備えた単結晶引き上げ装置を用いて結晶成長させた。現時点で大型の良質な結晶を成長させることは難しいが、黄緑色の小さな単結晶を得ることができた。粉末X線回折パターンは予想されるPrBGeO_5の回折パターンとほぼ一致しており、4軸型X線回折計を用いて決定した格子定数は報告されている値と良い一致を示す。Bragg反射強度を2θ=80°まで測定したが、強誘電性分域のせいで結晶構造の精密決定にはいたらなかった。得られた単結晶の大きさは、数ミリ角程度であり、ウエッジ法による測定には十分な大きさとは言えない。しかし、LaBGeO_5にくらべれば単結晶育成は容易であることがわかったので、育成条件を最適化することにより大形単結晶の育成が可能である。
6自由度医療用歯科ロボットによる人間尊重型治療法

顎を十分に開くことが困難な患者に対しては、開閉口訓練が行われる。しかし木製開口器を使用する従来方法では、定量的な治療方針の確立は困難であった。そこで本研究課題では、開閉口訓練に関してロボットを利用する新しい治療法と、開閉・左右・前後運動が可能な開閉口訓練ロボットシステムおよび開閉口訓練用ソフトウェアを検討することを目的とする。開閉口訓練ロボットの3号機と4号機による実際の治療を通して、現在までのメカニズムによるヒトへの運動学的干渉を検討した。すなわち健常者の下顎運動は開閉口・前後運動・左右運動の合計3自由度でモデル化が可能であるが、本ロボットが対象とする患者は3自由度機構では十分な可動範囲と出力であるとは言い難い。例えば患者の中には下顎を真っ直ぐに開口させることに困難を伴う場合がある。特に、ロボットが開口する際の回転中心がロボット自身の内部に存在するのに対して、患者の開口運動に関する回転中心は患者自身の顎関節付近に存在する。このような場合に開口角度の増大に伴って患者とロボットとの機械的接点であるマウスピース部分に乖離が生じるという問題が発生した。そこで、現有の3自由度ロボットのメカニズムとマウスピース部分の固定方法に起因する運動学的乖離および干渉問題を改良した新しいメカニズムとして、コンパクト性・高剛性・逆運動学解析の容易さからパラレルメカニズムを解決策として提案した。その後、より具体的かつ詳細に検討したアクチュエータ出力および治療時におけるロボットそのものに対する患者の心理面を考慮して新しくパラレルメカニズム化した開閉口訓練ロボット5号機を設計および製作し、メカニズム・駆動部・センサ・制御システム各部分の基礎実験をおこなった。さらに、開発したロボットを用いて治療をおこなうことに成功した。開閉口訓練に関してロボットを利用する新しい治療法と,訓練に使用する開閉・左右・前後運動が可能な3自由度開閉口訓練ロボットシステムおよび開閉口訓練用ソフトウェアを,新しい治療法として実際に患者の治療に使用可能な段階まで改良し,かつ,パラレルメカニズムを採用することによる効果を検討することを本研究の目的とする.開閉口訓練ロボットの3号機と4号機による実際の治療を通して,現在までのメカニズムによるヒトへの運動学的干渉を検討した.すなわち健常者の下顎運動は開閉口・前後運動・左右運動の合計3自由度でモデル化が可能であるが,本ロボットが対象とする患者は3自由度機構では十分な可動範囲と出力であるとは言い難い.例えば患者の中には下顎を真っ直ぐに開口させることに困難を伴う場合がある.特に,ロボットが開口する際の回転中心がロボット自身の内部に存在するのに対して,患者の開口運動に関する回転中心は患者自身の顎関節付近に存在する.このような場合に開口角度の増大に伴って患者とロボットとの機械的接点であるマウスピース部分に乖離が生じるという問題が発生した.そこで,現有の3自由度ロボットのメカニズムとマウスピース部分の固定方法に起因する運動学的乖離および干渉問題を改良した新しいメカニズムとして,コンパクト性・高剛性・逆運動学解析の容易さからパラレルメカニズムを一つの解決策として提案した.その後,より具体的かつ詳細に検討したアクチュエータ出力および治療時におけるロボットそのものに対する患者の心理面を考慮して新しくパラレルメカニズム化した開閉口訓練ロボット5号機を設計および製作し,メカニズム駆動部・センサ・制御システム各部分の基礎実験をおこなった.顎を十分に開くことが困難な患者に対しては、開閉口訓練が行われる。