hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バクテリア群集の変動解析による富山湾の海水汚染モニタリング手法

富山湾の海水汚染をモニタリングするための基礎研究として,その海水中のバクテリア群集構造をPCR-DGGE法で観察した。その結果,表層海水中のバクテリア群集構造は,年間を通して比較的安定していたが,緩やかに季節変動していることが判った。また,河口に近い表層海水中のバクテリア群集構造は,河川水の影響を受けて変化しやすいことが判った。一方,水深約320mの海洋深層水中のバクテリア群集構造は年間を通して非常に安定しており,能登半島先端から富山湾の奥部まで,ほぼ一様であった。しかし,深層水中のバクテリア群集構造は,表層のそれとは明確に異なっていた。次には,これらの基礎研究を基に,富山湾における海水汚染とバクテリア群集構造の変化との関わり合いを調べていきたい。環境水中の汚染物質を総合的に捉える方法として,生物が持つ様々な活性を指標としたバイオモニタリングやバイオアッセイが注目されている。また,ある地域の環境変化を捉えるためには,そこに生息する生物種とその密度などを日常的に把握しておくことが必要である。そこで我々は,富山湾の環境変化や海水汚染をモニタリングするために,PCR-DGGE法を用いて,富山湾の表層海水中及び海底堆積物中に生息するバクテリアの群集構造とその通年の遷移を調べた。まず,年間を通して沿岸域の港のバクテリア群集の変動をDGGEの泳動パターンで調べた結果,月毎の変動はあるものの,同じ月であれば港間での変化は少なく,どの港でも互いに似た群集構造をとっていることが判った。しかし,河川水の流入が多く汽水域となっている港では,他の港と比較して異なるパターンを示す場合が多かった。次に,200709年の各同じ月でのパターンを比較したところ,年度が異なっても月が同じであればよく似ていることが多かった。これらの結果から,バクテリア群集構造は年ごとに変化するのではなく,毎年ほぼ同じような季節変動をしていることが示唆された。また,このような変動の傾向は,富山湾沿岸域から約15km沖合の定点の海水でも見られた。一方,堆積物中の群集構造については,定点により若干の差異はあるものの,採取日が同じであれば共通したパターンが見られたことから,同一のバクテリア種が定点間に広く分布していることが示唆された。また,同じ月に表層海水と堆積物から得たパターンが大きく異なっていたことから,両域の分布バクテリア種が異なることが示唆された。また,ある地域の環境変化を捉えるためには,そこに生息する生物種とその密度などを日常的に把握しておくことが必要であると考えられている。そこで我々は,富山湾の環境変化や海水汚染をモニタリングするために,PCR-DGGE法を用いて,富山湾の表層海水中,深層水中,海底堆積物中に加えて,富山県下五大河川水中に生息するバクテリアの群集構造とその通年の遷移を調べている。まず,本年度も,年間を通して沿岸域及び沖合1-5kmの表層海水中のバクテリア群集の変動をDGGEの泳動パターンで調べた結果,月毎の変動はあるものの,同じ月であれば試料間での変化は少なく,どの表層海水中でも互いに似た群集構造をとっている月が多かった。しかし,神通川河口沖合のように,河川水の流入が多く汽水域となっている海水試料では,他と比較して異なる群集構造を示す場合が多かった。一方,五大河川水中のバクテリア群集構造は,各河川に特徴的であることが明確に示された。そして,前述の神通川河口沖合の海水中と神通川河川水中で共通するバクテリア種も検出されたことから,河川の影響の大きさが推定された。滑川,入善,能登の300m以深の各深層水中の群集構造を調べた結果,採水位置は大きく異なるもののほぼ同じ水深にある日本海固有水であることからか,非常によく似た構造であった。今後は,DGGEで得られた各バンド(DNA)の塩基配列からバクテリア種を同定し,群集構造をより具体的なものにしていく予定である。近年,バクテリアの群集構造を解析することで,環境の変化を総合的に捉えるバイオモニタリングが注目を集めている。そこで我々は,海洋環境中のバクテリアの群集構造を把握するために,平成21年から継続して,富山湾沿岸域の表層海水(Om)と海洋深層水(約320m)中のバクテリア群集構造の季節変動の解析や主要な種の同定を行った。

まず,漁港6定点と沖合10定点で採集した表層海水試料をDGGEにかけ,クラスター解析した結果,採水時期によらず,河口域を除く全地点で60%以上の類似度を示したことから,富山湾沿岸域の表層海水は比較的均一であると考えられた。一方で,神通川沖合や黒部港などの河口域では,ほとんどの月で他の定点とは異なったクラスターを形成したことから,表層海水中のバクテリア群集構造は,河川の影響を受けて変化しやすいことが考えられた。次に,沖合2定点で得た1年間の試料をDGGEにかけ,クラスター解析した結果,どちらの定点でも年間を通して50%以上の類似度を示す一方で,隣接する月でクラスターを形成した。この結果から,表層海水中のバクテリア群集構造は年間を通して比較的安定していながらも緩やかに季節変動していることが推察された。また,DGGBゲル中の特徴的なバンドをシークエンス解析した結果,Proteobacteriaに属する種がほぼ1年中見られ,夏から冬にかけてCyanobacteriaに属する種が検出され,河口沖合では淡水に多いとされるFlavobacteriaに属する種が多く検出される傾向が見られた。最後に,深層水中のバクテリアの群集構造を解析した結果,表層とは異なった特有の群集構造を示しながらも年間を通して非常に安定しており,採水定点による大きな違いも見られず,約80%の類似度が示された。また,主要な種として,表層水中では見られなかった硫黄酸化細菌の存在も示された。これらの研究結果が,富山湾の海洋環境の変化をモニタリングする上での重要な基礎データになるものと思われた。
Web上からの母語話者/非母語話者英語論文コーパスの作成・公開とその利用

個人Webページで公開されている英語科学技術論文を, Web検索エンジンを用いて収集する手法,及び,品詞列の特徴に基づいて文書の英語の質を推定する統計的手法を開発した.さらに,これらを組み合わせ, Web上から各論文の英語の質1青報を付与した大規模な英語科学技術論文コーパスを構築するシステムを開発した.また, Web上の文書を利用したコーパスの構築・公開に関して,著作権法上の問題や注意事項を検討した.日本人のような英語非母語話者に対する,英語学習の補助的な教材の開発や英文書作成支援システムの開発を行う際,言語資源(データ)としてWeb上の英文書を利用することは,その量および内容の豊富さから見て非常に有望である.言語資源としては,母語話者が書いた程度に良質な英文書(母語話者文書)と非母語話者が書いた誤りや不自然さを含む英文書(非母語話者文書)双方が大量に必要となる本研究では,英文の質情報が付与された科学技術論文コーパスの構築と公開,およびその利用に関して,以下を行う(1)Web上から英語で書かれた大量の科学技術論文を収集するシステムを作成する(2)品詞列の情報を基に英文書の英文の質を高精度で推定するシステム(母語話者性判別システム)を開発する(3)上記(1)のシステムを用いて,Web上から大量の英語科学技術論文を収集し,上記(2)のシステムを用いて,英文の質を推定し,英文の質情報付き英語科学技術論文コーパスを構築する(4)構築したコーパスの著作権などを侵害しない公開方法について検討する(5)得られたコーパスから非母語話者が犯しがちな不自然な表現の収集,非母語話者文書に固有の文法的・語彙的特徴の抽出等を行ない,これらを公開する個人Webページで公開されている英語科学技術論文を, Web検索エンジンを用いて収集する手法,及び,品詞列の特徴に基づいて文書の英語の質を推定する統計的手法を開発した.さらに,これらを組み合わせ, Web上から各論文の英語の質1青報を付与した大規模な英語科学技術論文コーパスを構築するシステムを開発した.また, Web上の文書を利用したコーパスの構築・公開に関して,著作権法上の問題や注意事項を検討した.1.母語話者性判別システムの評価と改良現有の1281編の英語論文の母語話者性の判定を校正専門家に依頼し,信憑性の高いデータを作成した.これを用いて,すでに開発していた仮説検定に基づく母語話者性判別システムをunknownという判定も許すように改良し,判別精度を求めた.約40%をunknownとすることで,母語話者文書,非母語話者文書ともに99%の精度で判別できることが確認された.2.Web上からの英語論文の大規模収集の準備クローラーを用いて研究者個人のWebページから英語論文(pdfファイル)と著者名・論文題目などの論文情報を効率よく収集するシステムを作成した。また,pdfファイルをテキストに変換し,数式,図表,ヘッダー・フッターなどの情報と論文本文に分離するフィルターを開発した.3.コーパスから得られる英語教育に有用な情報の検討英語教育への応用可能性について検討し,今後の課題を以下のように整理した.(1)英語母語話者と非母語話者(本研究においけては日本人)の論文間に見られる差異の特定方法と,その差異の英文法体系に則った分類(2)日本人による英語論文に見られる誤り又は不自然さに共通する原理の解明と,それに基づいた効果的なフィードパック方法の検討・検証.(1)に関しては,試行的に,非母語話者に特徴的な共起,コロケーション,コリゲーションの抽出を行った.4.コーパス公開に向けた法的検討本研究におけるWeb文書の利用目的・方法が,著作権法が定める権利制限規定に当てはまるか否か,当てはまるとすれば具体的にどの条文かを検討した.また,昨年から議論が本格化している日本版フェアユース導入に関して,議論の動向と導入された場合の本研究に与える影響について考察した.1.コーパスの構築法と公開法の法的検討前年度の考察より,Web上の論文の複製は,「私的使用のための複製」には該当しないと考えられる.一方,著作権法の改正(の権利制限規定の追加)があり,平成22年1月に改正法が施行されることとなった.これには情報解析のための複製が盛り込まれている.そこで,この改正でWeb上の論文収集と構築しようとしているコーパスの公開法としてどのような方法が許されるかを検討し,コーパス構築およびその公開の目途が立った.2.Web上の論文に対する母語話者論文(N)/非母語話者論文(NN)の判別器の性能評価前年度作成の論文収集システムにより,993編の論文を収集し,これらの英語の質を英文校正会社に依頼して判定してもらい,このデータを基に判別器の性能評価を行った.精度を重視するようにメタパラメタを設定したときのN判定に対する精度,再現率はそれぞれ94%,25%であり,NN判定に対する精度,再現率はそれぞれ92%,22%であった.3.Web上の論文収集(システムの改良と収集)前年度作成の論文収集システムを用いて実際に論文収集を行った.その結果,非効率的であり,さらにアクセス制限上の問題もあることがわかった.これを解決するため,クローラーを用いる手法をやめ,Web検索エンジン(Yahoo API)を用いた手法を考案し,1ヶ月間で,usドメイン,jpドメイン双方から,それぞれ約2万の論文を収集した.4.不自然な共起表現の指摘法の検討

前年度用いた英文校正会社により判定された英語の質情報付きの1281論文を用いて,非母語話者論文中の不自然な共起表現の抽出実験を行った.分担者が所属する大学の英語教師の協力で抽出された表現を調査した結果,想定している手法では不自然さの判定が困難であることが判明したため,新たな手法を検討した.1.Webからの母語話者/非母語話者英語論文の大規模収集前年度改良したWebからの英語論文収集システムにより,2ヶ月間で,usドメインから約6万,jpドメインから約2万の論文を収集した.これらから,昨年度までに開発した母語話者論文/非母語話者論文の判別器を用いて,約14,000編の母語話者論文と約3,100編の非母語話者論文を取り出した2.母語話者コーパスを利用した作文支援システムの作成と評価計画では,共起表現が自然か否かを判定するシステムを開発する予定であった.しかし,前年度の考察から,上記で構築できたコーパス(特に母語話者コーパス)の規模は,不自然さを判定するには十分ではないと考えられるため,代わりに,形容詞が名詞を修飾する構造の形容詞と名詞からなる共起表現の形容詞の適切な代替形容詞の候補を提示する作文支援システムを構築し,英語校正会社に依頼して作成した評価データを利用して性能評価を行い,実用化に向けた検討を行った3.母語話者/非母語話者英語論文コーパスから得られる英語教育に有用な情報の抽出(1)非母語話者に特徴的な品詞列の遷移を基に,その品詞列遷移に関与している文法項目を特定する方法について検討した(2)英語の名詞が両コーパスにおいてどのような統語構造で使用されているかを調査し,相違を分析した(3)両コーパスに見られる談話標識の分布の相違について調査した4.コーパスから得られる2次的情報の公開に関する法的検討コーパスより抽出される2次的情報の公開に関して,どのような情報であれば公開可能かを改正後の著作権法に基づいて考察した1.母語話者/非母語話者判別器の改良の検討現在の英語の質の判別器は,品詞列の特徴に基づくものである.品詞列とは異なる特徴を利用した判別器と組み合わせることにより,判別性能の向上が期待できる.その試みとして,談話標識の分布の相違に基づく母語話者/非母語話者判別実験を行った.2.Webからの英語の質情報付き英語論文収集ツールキットの公開準備研究期間終了後に,研究成果として「Webからの英語の質情報付き英語論文収集ツールキット」を公開する予定である(コーパス自体の公開は改正著作権法下でも権利侵害の可能性が高いため).本システムはWebから個人のWebページに掲載している論文を収集し,論文PDF,それをテキスト化したもの,論文の英語の質に対する評価値などからなるデータベースを作成するものである.公開の準備として,ツールキットとそのマニュアルの作成,構築されるコーパスの利用に関する著作権法上の注意事項の整理を行った.3.不自然な共起表現の校正支援システムの検討昨年度に引き続き,本コーパスを利用した,不自然な共起表現の校正支援システムの検討を行った.利用するコーパスの規模を拡大してみたが,顕著な性能向上は見られなかった.4.コーパスから得られる英語教育に有用な情報の抽出(分析)
包括型脳科学研究推進支援ネットワーク

当該研究領域は、領域代表と事務局を中心に脳科学分野の中核的研究者が参加し、6つの委員会組織と13(後に12)の支援活動拠点を介して、科学研究費補助金によって推進される個別研究者と脳分野の多数の新学術領域研究の研究活動を戦略的に支援した。具体的には、研究集会の開催、研究リソース・研究者情報の提供、若手研究者育成等の総括支援活動をおこなった。公募および委員会による公正な審査を経て支援課題を決定し、「研究集会開催支援」、「国内研究室相互の訪問研究のプログラム」、「海外研究室での技術研修や海外での技術習得コース」、および「リソース・技術開発支援」をおこなった。その結果、支援を受けた研究者が異なるディシプリンを融合させた独創的な成果を多数挙げることに貢献した。また、夏のワークショップ、冬のシンポジウムにおいて、複数の新学術領域が合同でシンポジウムを開催し、異分野の研究者による深い交流が進み、多くの共同研究に繋がった。若手研究者のキャリアパスセミナーや優秀発表賞の表彰、一般社会向けのサイエンスコミュニケーション等の活動を実施すると共に、モデル動物、MRI、死後脳研究他、支援拠点によるチュートリアルに多数の参加者が集まり、熱気あるディスカッションがおこなわれた。更に、がん、ゲノム、脳の生命科学系3分野合同シンポジウムを毎年開催し、分野間交流を推進した。本領域における研究活動と研究成果に関するデータを収集し、それらを研究成果報告書にまとめ、冊子体を作成し、関連機関及び関連研究者に送付した。領域の成果を領域内外に幅広く公表・公開することが、今後の脳科学研究の発展に寄与すると共に、他の学問領域からの理解を得ることにも繋がるものと期待する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
近世日本天文暦学史の基礎的研究

仙台地域を中心とした東北地域の科学者の研究活動を中心に、日本国内とイギリス、オランダ、ドイツに残る文献と器物資料の調査を実施して、近世日本の天文暦学者たちが西洋天文学と暦学の研究を行った様相と彼らの思想を解明した。その結果、日本近世の天文暦学史上の大きな分岐点は18世紀半ば頃であると考えられ、宝暦期から天明期頃(17511789)までのおよそ40年間に、近世の天文暦学が大きな転換点を迎え、漢学から蘭学志向に立脚点を変えて行った経過を知る手がかりを得ることができた。特に仙台藩の戸板保佑が残した『天文四伝書』の編纂は、その過程の核心を具体化した重要な資料であることが分かった。平成24年度に行った本研究課題の主な成果を挙げておきたい。2平成23年度東北調査の成果から、特に戸板保佑と名取春仲に関する資料に着目し、仙台藩での関流和算の導入とイエズス会系西洋天文学の摂取がほぼ同時期に、幕府天文方の山路主住を通じて行われたという考察を、平成25年3月に京都で開催された東アジア数学史国際研究集会(第II期第2回)で中間報告として口頭発表した。3室賀信夫と鮎澤信太郎の収集コレクションから、17-19世紀の日本地図、16世紀の世界地図と『天経或問』を含む江戸期天文暦学古典籍の調査を、京都大学附属図書館と横浜市立大学図書館で行った。4備後福山藩の儒学者・菅茶山の甥で、万年が残した天文暦学の資料調査を、広島県立歴史博物館で行い、彼もまた『天経或問』を所持し、明清時代の天文暦学を独自に研究していたことが判明した。また山陽道の宿場町だった広島県福山市神辺町(備後国安那郡神辺郷)を現地調査し、収蔵前の資料が元々あった廉塾の遺構、菅茶山旧宅と菅一族の墓地を訪れた。資料調査の成果により、18世紀後半の宝暦期から天明期頃までのおよそ30年間に、近世の天文暦学が大きな転換点を迎え、漢学から蘭学志向に立脚点を変えて行った事実を知る手がかりを得ることができた。平成25年度に行った本研究課題の主な成果を挙げておきたい。1天理大学附属天理図書館に所蔵される『天文四伝書』の調査を実施した。戸板保佑が生前に宮城県指定文化財の『関算四伝書』と同時に編集した科学書コレクションで、18世紀後半までに仙台藩に伝わった、当時最先端の天文暦学の全容を知るために重要な位置を占める。親交のあった幕府天文方役人の山路家を通じて、江戸・京都・九州の初期蘭学者たちの科学研究の動向を、戸板保佑は仙台で把握しており、晩年に集大成した2つの四伝書は、藩の天文暦数学研究の基盤として後世に伝わった。その経過をこの調査から理解できた。平成25年7月に東北大学附属図書館で開催した展示会「『天地明察』の時代:資料でたどる江戸の天文暦学」の記念講演会で、「天文、和算と蘭学と:仙台藩天文暦学の世界」と題して、それまでの調査成果をまとめた講演を行い、東北大学の学生と職員など関係者と仙台市民に向けて、戸板保佑の功績と仙台藩の科学研究を報告できた。2ライデン市内に現存する日本近世の天文暦学史関係資料の調査を行った。国立ブールハーヴェ博物館に所蔵される天文観測と測量器具の調査のほか、ライデン大学図書館が所蔵するSievold Collectionの書誌調査を行い、その所収資料のうち、特に幕府天文方内に存在した翻訳局と外国語の翻訳に関する情報を新たに収集できた。3ケンブリッジ大学附属図書館の貴重書室が所蔵するRoyal Greenwich Observatory Archiveの調査を行い、幕末期の江戸幕府天文方役人・澁川景佑が在籍した時期の、グリニッジ天文台の活動と出版物を調査することができた。4本居宣長記念館と松浦武四郎記念館など、伊勢・松阪地域の資料調査により、19世紀に於ける国学研究の興隆に『坤輿万国全図』の地理情報と世界地図の製作技術が及ぼした影響を知ることができた。平成23年度に行った本研究課題の主な成果を3つ挙げておきたい。(1)東北大学附属図書館、仙台市立博物館、一関市立博物館、大崎市教育委員会等での資料調査を行い、江戸時代の仙台藩内での天文暦学の発展に関わる様々な情報を得て、全体的にその独自傾向をつかむことができた。またこれらの天文暦学資料には、平成23年春の東日本大震災による被害も特になかったことを確認できた。

(2)静嘉堂文庫の資料調査により、仙台藩校の養賢堂で初代学統を務めた大槻平泉と長崎通詞の志筑忠雄が18世紀末に共同研究を行っていた事例を挙げつつ、日本近世における伝統的な太陰太陽暦(宝暦、寛政、天保暦)の展開とグレゴリオ暦の導入についてまとめた、"The change of the Japanese time consciousness in the end of the18th century"を、国際18世紀学会第13回大会で、海外研究者に向けて口頭発表した。(3)ヨーロッパ近世近代の天文学と地理学の発展について、主に中央ヨーロッパで展開した事例を、チェコ共和国プラハ市の国立技術史博物館、オーストリア国ウィーン市の国立図書館付属地球儀博物館を訪問し、それぞれが所蔵する地球儀・天球儀と古地図の調査と研究文献等の情報収集をできた。オーストリア国立図書館付属地球儀博物館所蔵の坤輿万国全図、岡山県岡山市の林原美術館と仙台市博物館がそれぞれに所蔵する坤輿万国全図屏風を調査し、比較・検討できたことは大きな意義があった。以上のような成果により、西洋天文学が中国経由で18世紀前半までに伝わった経路と、18世紀半ば以降に日本へ直接伝わった経路の違いをあらためて認識し、仙台藩のような東北地方の雄藩における天文暦学の展開を要に、18世紀の東アジアと日本における西洋科学の受容と思想の文化的背景を知る手がかりを得ることができた。平成23年から24年度の間に実施した資料調査により、18世紀の日本近世暦学史が発展したプロセスがより詳細で明らかなものになってきた。1680年代後半以降に江戸幕府で始まった当初の近世天文暦学は澁川春海が主導したもので、天文学、暦学、数学、測量学、地理学、地学などの近接する自然科学系の学問と、儒学のほかに陰陽道と神道などの思想が結びついた古風な形態を示していた。春海の死後、直系の後継者が不在だったために、江戸幕府天文方の家系と学問を守るために、仙台藩の天文学者グループは自分たちこそが春海学統の直系であると自負し、他地域の天文暦学研究に比べると非常に強い熱意で学問の継承と発展に寄与した。そのため当時の国内で最高レベルの体系的な天文暦学が仙台藩内にもたらされることになり、春海の孫弟子に当たる仙台藩の戸板保佑は、最初の大成者であり、その学統から輩出した名取春仲は、江戸後期に仙台藩の天文暦学を再興した。そこには、漢籍を通じたイエズス会系西洋天文学、和算、草創期の蘭学という三要素が融合し、そこに天文観測儀器類と坤輿万国全図の製作が相まって、仙台独自の国際性ある文化が明治初期まで継承された。調査と同時進行で、欧州の日本資料専門家グループと中国の科学史研究者に向けて、上記の内容についてその成果を異なる角度から2回報告できたことは、世界史的な視点から18世紀の日本天文暦学を評価する契機を作ったことになると考えている。新たに作られた海外研究者との人脈によって、この分野についてヨーロッパ地域や中国大陸での現在の研究状況だけでなく、未知の資料の存在に関する情報を得ることも可能であり、今後新たな方向への展開が期待される。本研究課題による研究以前に、長年に渡って蓄積した資料調査の成果を基礎としてまとめた、近世日本の天文暦学史に関する論文を、平成23年度には海外の研究者に向けて英語で口頭発表することができた。近世の日本と西洋の文化的交渉の歴史を、海外の研究者に向けて語り議論する機会を得たこと、また同時に、初めて海外での資料調査を行ったことは、近世日本天文学資料の書誌調査とその整理・体系化を海外の関連資料と結びつけられて、近年で最大の進展だったと特筆することができる。特に、オーストリアとチェコの図書館、博物館が所蔵する、西洋の天文学と地理学に関する歴史資料の情報は、日本にほとんど紹介されていない。
三価ヨウ素置換基の超脱離能を活用する求核置換反応

ビニル位炭素原子上での立体化学の反転を伴う求核置換反応、即ち、ビニル位炭素原子上でのS_N2型求核置換反応は全く知られていなかったが、我々はビニルヨーダンのハロゲン化アンモニウムによる求核置換反応が、立体化学の完全な反転を伴って進行することを見出しつつある。そこで、本反応を詳細に検討し、ビニル位炭素原子上でのS_N2型反応機構で進行していることを明らかにするため、研究を実施した。E-ビニルヨーダンを基本化合物として選び、完全な立体反転を伴うハロゲン化アンモニウム(n-Bu_4NX:X=Cl,Br,I)による求核置換反応の速度論的解析を実施した。すなわち、ハロゲン化アンモニウムを大過剰使用する偽一次反応条件下、反応速度を測定し、反応次数を決定して、2分子求核置換反応であることを証明した。反応速度の温度依存生を調べ、求核置換反応の活性化エンタルピーおよび活性化エントロピーを測定した。得られた結果をビニル位炭素原子上でのS_N1型求核置換反応における値と比較し、S_N2型求核置換反応であることを証明した。脱離基である3価ヨウ素置換基の芳香環上に、種々の置換基を導入してその電子的効果を検討し、Hammettの置換基定数との相関を調べて反応定数(ρ値)を求めた。我々は既にビニルヨーダンのSNl型求核置換反応における反応定数(ρ値)を決定しており、得られた値を比較検討した。ビニル位炭素原子上でのE-ビニルヨーダンのSN2型求核置換反応においては、攻撃する求核試剤と置換基Rとの間の立体障害が反応速度を支配すると考えられる。そこでR基として、n-,iso-,sec-,tert-ブチル基を導入してその反応速度を調べ、立体的効果を検討した。β位重水素同位体効果および溶媒効果も検討した。
TTP患者における抗ADAMTS13自己抗体高感度定量測定系の開発

ADAMTS13に対する自己抗体の産生は後天性血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)の発症と強く関連する。本研究の目的は、後天性TTP患者におけるADAMTS13自己抗体をRIA法により定量測定することである。無細胞タンパク発現系によりADAMTS13に対する<35>^Sメチオニン標識抗原を作成した。RI標識抗原の立体構造は抗ADAMTS13モノクローナル抗体にて免疫沈降を行い確認した。後天性TTP患者由来精製IgG中の抗ADAMTS13自己抗体タイターを測定したところ、コントールよりも高いタイターを示す結果が得られた。ADAMTS13は血液中の止血因子の一つであるvon Willebrand因子を特異的に切断する酵素であり、血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)の発症と強く関連する。本症はADAMTS13遺伝子異常により発症する先天性TTPとADAMTS13に対する自己抗体が産生され、本酵素活性が低下し発症する後天性TTPがあり、95%以上は後天性である。本研究の目的は後天性TTPの診断、治療方針、予後予測の判断材料となるべく、血液中の抗ADAMTS13自己抗体を高感度に定量測定できるRIA法による測定系の確立である。23年度は本測定系に必要不可欠なADAMTS13の各ドメインを含むラジオアイソトープ(RI)標識抗原を作製した。さらに作製したRI標識抗原をADAMTS13モノクローナル抗体と免疫沈降反応させ、プロテインGビーズにより回収し液体シンチレーションカウンターにて測定したところ免疫複合体を回収することができた。24年度は本測定系の感度をさらに向上させるためにRI標識抗原の添加量、RIA法における各洗浄操作、ブロッキングの条件検討を行った。次にエピトープが判明している数種類のADAMTS13モノクローナル抗体の添加濃度を細かく段階希釈し、作製したRI標識抗原と免疫沈降させたところ、抗体濃度依存的に免疫複合体を回収する結果が得られた。そこで本測定系を用いて健常人血漿由来精製IgGサンプルと後天性TTP患者血漿由来精製IgGサンプル(n=12)をMDTCS領域とTSP1-repeats/CUB領域を含むRI標識抗原と免疫沈降し、トリプル測定にて免疫複合体を回収したところ、後天性TTP患者の値は健常人コントロールより高い抗体価を示す結果が得られた。このことより、本測定系を用いて後天性TTP患者血漿中の抗ADAMTS13自己抗体を高感度に定量測定できる可能性が示唆された。後天性TTP患者の血液中には止血因子の1つであるvon Willebrand因子を特異的に切断する酵素、ADAMTS13に対する自己抗体が存在する。そこでTTPの診断のみならず治療方針、予後予測の一手段となるべく血液中の抗ADAMTS13自己抗体を高感度に定量測定する方法を確立するために、23年度はADAMTS13各ドメインを含む数種類のRI標識抗原作製を試みた。まず全長ADAMTS13cDNAを含むプラスミド(pcDNA3.1myc-His/ADAMTS13)をテンプレートにし、各ドメインごとのプライマーを用いてPCR反応を行った。精製した増幅産物を制限酵素処理・精製エタノール沈殿し、精製PCR断片をpF3A WG Vectorとライゲーションさせ大腸菌DH5αにトランスフォーメーションした。作製したプラスミドの配列を確認するためにDNAシークエンスを行ったところ、配列は完全に一致しており目的のプラスミドDNAを作製することができた。次に作製したプラスミドDNAを用いて無細胞タンパク質発現系により数種類のRI標識ADAMTS13抗原の作製を試みた。2種類の無細胞タンパク質合成キットと35Sメチオニンを用いて、プラスミドDNAや35Sメチオニンの添加量、インキュベーション時間を変え最適な反応条件を決める条件検討を行った。さまざまな条件で作製したRI標識抗原の確認をするためにSDS-PAGEを行い、液体シンチレーションでRI導入率を測定したところ目的の位置に単一バンドが見られ、かつRI導入率の割合が高いものを最適条件と決定した。実際に作製した抗原の中のMDTCS領域とTSP1-repeats/CUB領域を含むRI標識抗原を抗ADAMTS13モノクローナル抗体と免疫沈降させたところ、抗体濃度依存的に免疫複合体を回収するところまで確認できた。本研究の目的はTTPの診断のみならず治療方針、予後予測の一手段となるべく、後天性TTP患者の血液中に存在する抗ADAMTS13自己抗体を高感度に定量測定できるRIA法による測定系の確立である。

そこでADAMTS13の酵素活性に必要なMetalloprotease、Disintegrin-like領域と自己抗体が集中して見られるCys-richからSpacerドメインを含む数種類のRI標識ADAMTS13抗原を作製し、作製した抗原部位を認識する抗ADAMTS13モノクローナル抗体を陽性コントロール、認識しない抗体を陰性コントロールとして陽性値と陰性値の差が最も大きくなるような条件検討をし、ADAMTS13の各ドメインごとのRI標識抗原を用いて、抗ADAMTS13モノクローナル抗体との反応性を確認する。次にTTP患者血漿を使用しドメインごとに自己抗体の定量測定を行う予定である。現在は測定系に必要不可欠な数種類のRI標識ADAMTS13抗原を作製し、実際にADAMTS13ドメインのMDTCS領域とTSP1-repeats/CUB領域を含むRI標識抗原を用いて各ドメインを認識するマウスモノクローナル抗体と反応させ、プロテインGビーズにより回収し液体シンチレーションにより放射活性を測定したところ抗体濃度依存的に免疫複合体を回収するところまで確認ができた。以上のことより、当初の研究計画通りおおむね順調に進んでいると考えられる。次年度はさらに細かいドメインごとのRI標識抗原を用いてモノクローナル抗体と条件検討をし、TTP患者サンプル中の自己抗体の定量測定を行う予定である。今後はRIA法を用いた測定系の検証実験を行う。具体的にはADAMTS13内の各ドメインに対するRI標識抗原とエピトープが判明している抗ADAMTS13モノクローナル抗体を段階希釈し免疫複合体を形成させ、96wellフィルタープレートにてプロテインGビーズまたはプロテインAビーズを用いて免疫複合体を回収し、液体シンチレーションにより放射活性を測定する。同時にRI標識抗原の添加量とRIA法における各洗浄操作、ブロッキングの条件検討を行い、測定結果が陰性コントロールと比較して有意に差が生じ、目的の抗体を定量的に測定できる最適な条件を見出す予定である。次に本測定法を用いて正常人血漿サンプルもしくは精製IgGサンプルを各ドメインごとにRI標識抗原と免疫複合体を形成させてトリプル測定を行い、結果よりcut-off値を定める。次に実際に複数のTTP患者血漿サンプルもしくは精製IgGサンプルを用いてADAMTS13ドメインごとのRI標識抗原と免疫沈降させ、自己抗体を定量測定する。患者サンプル中の自己抗体を本測定法により高感度に定量測定することが確認できた場合、さらに治療前または治療後のTTP患者サンプルを用いて測定を行い、検出された自己抗体の結果より予後と強く関連する自己抗体認識ドメインの情報を得ることを予定している。次年度はRIA法を用いた抗ADAMTS13抗体の測定において35Sメチオニン、無細胞タンパク質発現キット、プロテインGビーズ、フィルタープレート、ピペット、チップ、マイクロチューブ、シンチレーション混合液、各種Buffer調整用試薬、実験用器具などの物品費(消耗品)として100万円を使用する予定である。また国内においては(1)日本血栓止血学会、国外においては(2)アメリカ血液学会で本研究の成果を発表するために旅費として(1)5万円、(2)25万円を使用する予定である。
噴霧燃焼振動メカニズムの解明

本年度はバックステップ燃焼器におけるガス燃焼および噴霧燃焼にLarge-Eddy Simulation (LES)を適用し,燃焼振動の発生メカニズムについて検討を行い,さらに,初期の燃料液滴径の違いが燃焼振動特性に及ぼす影響についても調査を行った.その結果,噴霧燃焼における燃焼振動では,ガス燃焼の場合と同様の圧力変動,流速変動および熱発生率の変動に加え,燃料液滴の蒸発速度も変動することを明らかにした.また,噴霧燃焼振動の強度は初期の燃料液滴径の違いにより変化し,特定の燃料液滴径において最大となることを明らかにした.さらに,その燃焼振動強度の変化は,平均液滴径の違いにより変化する蒸発率がステップ後部における熱発生率に影響を及ぼすために生じることを明らかにした.以上の研究成果は国内および国外の学会において発表済みである(日本流体力学会年会2015, ETC2015).また,現在,本研究成果を学術論文に投稿中である(Kitano et al., Combust. Flame, submitted).また,燃焼振動に起因して発生する火炎の逆流現象(フラッシュバック)について調べるため,チャネル乱流中のガス燃焼にDirect Numerical Simulation (DNS)を適用し,燃焼振動を模擬した圧力変動を与えることにより,燃焼振動がフラッシュバックに及ぼす影響について検討を行った.その結果,フラッシュバックの瞬間速度および瞬間壁面熱流束は圧力変動により大きく変動することを明らかにした.さらに,圧力変動によりフラッシュバックの平均速度が増加すること,つまり,フラッシュバックの危険性が増すことを明らかにした.以上の研究成果は学術論文に発表済みである(Kitano et al., Energy & Fuels, 2015).27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,噴霧燃焼場における個々の燃料液滴に着目し,微小領域に配置された燃料液滴群の蒸発現象に3次元直接数値シミュレーションを適用することにより,燃料液滴の蒸発特性に及ぼす雰囲気圧力,雰囲気温度,燃料組成の影響について詳細な検討行った.その結果,燃焼反応を伴わない場合,低雰囲気温度においては,雰囲気圧力の増加に伴い液滴寿命が増加した後,ほぼ一定となるが,高雰囲気温度においては,雰囲気圧力の増加に伴い液滴寿命が単調に減少することがわかった.また,燃焼反応を伴う場合,低雰囲気温度においては燃焼反応を伴わない場合と同様に雰囲気圧力の増加に伴い液滴寿命が増加した後,ほぼ一定となるが,高雰囲気温度においては液滴質量比によって影響が変化することがわかった.また,燃焼振動場において発生する圧力変動が壁面近傍で発生する火炎の逆流(フラッシュバック)に及ぼす影響について直接数値シミュレーションにより検討を行った.その結果,フラッシュバック速度は,燃焼振動を想定した基準圧力から1.5%変動する圧力変動の影響を大きく受け,最大で圧力変動がない場合の約1.5倍になることが分かった.これは,圧力変動により主流方向流速が変動することに起因する.また,圧力変動により,平均フラッシュバック速度が増加することが分かった.本研究成果は,国際学会において発表済みであり(Kitano et al. 11th World Congress on Computational Mechanics 2014),学術論文に投稿中(Kitano et al. Combust. Flame submitted)である.本年度はバックステップ燃焼器におけるガス燃焼および噴霧燃焼にLarge-Eddy Simulation (LES)を適用し,燃焼振動の発生メカニズムについて検討を行い,さらに,初期の燃料液滴径の違いが燃焼振動特性に及ぼす影響についても調査を行った.その結果,噴霧燃焼における燃焼振動では,ガス燃焼の場合と同様の圧力変動,流速変動および熱発生率の変動に加え,燃料液滴の蒸発速度も変動することを明らかにした.また,噴霧燃焼振動の強度は初期の燃料液滴径の違いにより変化し,特定の燃料液滴径において最大となることを明らかにした.さらに,その燃焼振動強度の変化は,平均液滴径の違いにより変化する蒸発率がステップ後部における熱発生率に影響を及ぼすために生じることを明らかにした.以上の研究成果は国内および国外の学会において発表済みである(日本流体力学会年会2015, ETC2015).また,現在,本研究成果を学術論文に投稿中である(Kitano et al., Combust. Flame, submitted).また,燃焼振動に起因して発生する火炎の逆流現象(フラッシュバック)について調べるため,チャネル乱流中のガス燃焼にDirect Numerical Simulation (DNS)を適用し,燃焼振動を模擬した圧力変動を与えることにより,燃焼振動がフラッシュバックに及ぼす影響について検討を行った.その結果,フラッシュバックの瞬間速度および瞬間壁面熱流束は圧力変動により大きく変動することを明らかにした.さらに,圧力変動によりフラッシュバックの平均速度が増加すること,つまり,フラッシュバックの危険性が増すことを明らかにした.以上の研究成果は学術論文に発表済みである(Kitano et al., Energy & Fuels, 2015).本年度は,噴霧燃焼場における燃焼振動のメカニズム解明を目指し,その素過程について解析を行った.具体的には,噴霧燃焼場で重要となる個々の燃料液滴の蒸発燃焼および,燃焼振動により引き起こされる可能性のある,壁面近傍で発生する火炎の逆流現象であるフラッシュバックにについて数値シミュレーションによる解析を行った.その結果,雰囲気圧力や温度,燃料組成などの条件が燃料液滴の蒸発および燃焼に及ぼす影響や,燃焼振動場において発生する圧力変動がフラッシュバック速度に及ぼす影響を明らかにした.本研究成果は,国際学会や学術論文に発表しており,順調に研究が進展したといえる.27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,液滴蒸発や,フラッシュバックといった,噴霧燃焼振動の中の素過程に着目し,研究を行った.

来年度は,本年度得た知見を元に,噴霧燃焼振動全体の現象解明を目指す.まずガス燃焼を対象に,燃焼器内で発生する燃焼振動の数値シミュレーションを実施し,燃料と酸化剤の混合比率や,流入ガス温度,燃焼器形状などの条件が,燃焼振動に及ぼす影響について検討を行う予定である.さらに,液体燃料を直接燃焼器内に噴射する噴霧燃焼を対象に,ガス燃焼と同様の系に対して数値シミュレーションを実施し,燃料液滴径や液滴温度などが噴霧燃焼振動に及ぼす影響について検討を行う予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。
RNAヘリカーゼは細胞の分化状態をコントロールできるか

われわれは生殖細胞を持たない無性のプラナリアから、2つのvasaファミリーRNAヘリカーゼ遺伝子、DjvlgAとDjvlgB遺伝子を同定した。これらの遺伝子の発現を調べたところ、DjvlgAは全能性をもつ新生細胞と生殖細胞に特異的に発現し、DjvlgBは減数分裂前の生殖細胞に限局して発現することを見出した(Dev. Bio1. Shibata et al., 1998)。これらの発見は、体細胞系列の細胞でも、全能性をもつ細胞に限り発現するRNAヘリカーゼ遺伝子があることを示唆しており、全能性との関わりについて、その機能を調べることを行った。特に、本年度においては、DjvlgA遺伝子が、全能性の状態から一歩進んだ分化運命のコミットメントされた細胞においても.発現を維持していることから、DjvlgA遺伝子が、何らかのRNAと結合して分化の抑制を行っている可能性がでてきた。特に、咽頭の再生過程においてミオシン重鎖のmRNAがDjvlgA遺伝子発現状態では、タンパク質に翻訳されていないことから、DjvlgA遺伝子発現細胞でのミオシン重鎖のmRNAの挙動を電子顕微鏡によるin situ hybridizationで追跡した。その結果、未分化状態では、ミオシン重鎖のmRNAはクロマトイド小体に組み込まれておらず、咽頭原基に細胞が辿りついてタンパク質に翻訳されるようになるとクロマトイド小体に組み込まれることが判明し、細胞の分状態に応じてmRNAの細胞質内での分布がコントロールされており、DjvlgA遺伝子がその制御に深く関与していることが示唆された。
天空画像を用いた夜間照明浪費エネルギー量マップおよび光害頻度予測方法の開発

光害の原因である都市から空への漏れ光(上方光束)を天空輝度、雲底高、雲の反射率から推定する方法を開発した。模型実験による検証を行い、より精度を高めた上方光束推定アルゴリズムを作成した。また、2011年震災に伴う電力使用制限があったので首都圏駅舎で光環境実測調査を行い、点灯率と照度の変化から現状の電力削減率を推定した。これらの結果から都市部の上方光束および浪費電力量分布マップの作成を行った。夜間の屋外照明や建物、広告などから上方に漏れる光(上方光束)は雲があるい場合は明るい夜空を作り出し、天体観測や動植物、人間の生体リズムへ影響を与え、雲が無い場合には照明用電力を宇宙に捨てることになる。本研究では天空輝度画像、雲底高、雲の反射率から上方光束を推定する方法を開発し、各地域からの上方光束分布マップおよび照明用浪費エネルギーマップを作成することを目標にした。24年度は、1各放光点(上方光束を放つ都市域を指す)の上方光束の推定プログラムの作成、2都内における天空輝度画像、雲底高の実測による上方光束分布マップおよび照明用浪費エネルギーマップ作成を行った。1については、天空画像上の被照点(天空の雲表面)の輝度から放光点の上方光束を求めるプログラムを作成し、1/20000模型を用いて計算結果の精度検証実験を行った。この結果、高輝度の被照点が計算誤差の原因となることを明らかにし、被照点の選択方法を示した。点光源を仮定した基本プログラムから面光源を仮定した上方光束推定プログラムを作成した。2については東京23区の都市域を網目状に区切り、各グリッド(2.5×2.5[km2])を放光面とした。一例として若葉東公園で測定を行い、上方光束を計算し、GISデータを用いて照明電力消費量に換算して、照明用浪費エネルギーマップを示した。前年度は震災による節電影響もあり、駅を中心に都市照明の節電実態調査や、東京都市部を網羅できる測定点の決定、雲の可視光反射率の推定方法決定など基礎的事項を行うにとどまったが、24年度成果により期間全体として、都内の上方光束分布マップおよび照明用浪費エネルギーマップの作成という目標を達成することができた。今後も引き続き測定を行い、節電状況からの変化を追っていく予定である。本研究では夜間の天空輝度分布画像と雲の可視光反射率、雲底高さ、地理情報を用いて、各地域からの上方光束量を推定する方法を開発する。研究計画の基本的な流れは、(1)上方光束の放出地点(計算点)と被照点(測定点)の決定、(2)測定点での天空輝度分布画像のとり込み、(3)被照点輝度、雲底高、雲の可視光反射率の算出・推定、(4)各放出地点の上方光束の推定、(5)上方光束分布マップから照明用浪費エネルギーマップを作成、(6)光害頻度予測図の作成からなる。23年度はこのうち(1)(3)を中心に行った。上方光束の放出地点と輝度測定点の決定については首都圏において、新宿、渋谷、大手町など上方光束放出地点を選択し、位置関係から測定すべき被照点として東海大学代々木校舎、皇居等を決定した。また夜間の天空輝度を測定するため、CCDカメラの低輝度測定(0.0014 cd/m2)のセッティングとキャリブレーションを行った。また等距離射影魚眼レンズの入射角による減光補正を行い、魚眼レンズを用いた画像からの各放出地点における上方光束を算出するプログラムを作成した。このプログラムでは上方光束放出地点を4点、輝度測定点を4点とした。測定点(東海大学代々木校舎、皇居)において、曇天日の天空画像の取得を行った。首都圏での節電状態が継続していたので、駅周辺における点灯率の実態の調査を実施した。この結果、乗降客15万人以上のA級駅で夏季は50%の点灯率で、秋以降もほとんど変わらず節電状況が継続していた。夜間の雲量・雲底高の測定のため、東海大学代々木校舎屋上において、購入した雲量・雲高計(英弘精機CIR4)の設置と予備測定を行った。雲量・雲高計は雲底高度の出力範囲は3008,000mであるが、中心から30度ずつ開いたセンサーで赤外線を拾うため設置場所周囲の妨害物の影響を除くためのキャリブレーションを行った。測定点の設定、天空画像取得のためCCDカメラのキャリブレーション、プログラムの開発、雲量・雲高計の設置など上方光束を測定するための準備は順調に進んでいる。問題は、東日本大震災が原因となった電力不足による節電状態が長引いているため、取得した天空画像データが「通常」とは異なる点にある。さらに、東京電力管内だけではなく23年4月に代替の測定を予定した関西電力管内でも節電状態となった。研究計画にはなかったが、節電状況を把握するため駅周辺で屋外照明について点灯率調査を行い、その結果点灯率は平均で50%程度にとどまっていた。

このように23年春から現在までに取得した天空輝度データは、通常状態の光害のデータとは言い難い可能性が高い。この点について、24年度も電力料金の値上げなど東日本大震災以前の状態に回復しないことが見込まれ、目的の一つであった照明用浪費エネルギーマップとそれに基づく光害頻度予測図は「2012年当時」という但し書きをつけざるをえない。本研究の成果として掲げていた「照明用エネルギー浪費量マップ、光害頻度予測図から、夜空の明るさが上昇している実態が地域別に定量的に明らかになり、照明用エネルギーの無駄の削減および光害の削減に貢献できる」という社会的インパクトが弱くなってしまった。しかし、逆に震災後の節電状況を把握できるデータが得られたことは有意義だったとも考えられる。またこのまま節電が続いても、本研究の目的の一つである天空画像を用いた上方光束予測方法の開発は達成できるので、この方法を用いて夜間照明浪費エネルギー量マップの作成と光害頻度予測は研究期間以降に行うことも可能である。将来の節電リバウンドに備える上で有効である。また、雲量・雲高計が発注から納品までに時間がかかったため、23年度前半は雲底高および反射率の推定は従来の雲の高さが異なる複数枚の画像を用いる方法を採用した。24年度はさらに天空輝度分布画像データの取得を行い、各放出地点の光度・光束発散度の算出・上方光束を推定する。それらから夜間照明浪費エネルギー量マップの作成と光害頻度予測へと発展させる予定である。まずデータ精度の検証として、(1)画像から推定した雲底高と雲量・雲高計による測定値の比較、(2)夜空から自然にくる光(大気光、星野光)と月からの光の影響の除去、を行う。(1)については輝度画像から雲底高を算出する。また、可視域に対するStephensの研究に基づく計算方法により、総雲水量を用いて雲の反射率を算出する。これらを雲量・雲高計の測定で得られたデータと比較し、画像からの検出が可能な範囲を明らかにする。(2)については測定に対する妨害光の量と地上からの上方光束量を比較し、その割合からデータ収集の精度基準を作成し、使用可能データの判別を行う。精度検証を行った天空輝度分布画像データ、各放出点の光度および光束発散度を求め、地理情報から面積を推定して上方光束を求める。上方光束放出点の光源の発光効率を推定して上方へのエネルギー量としてマップを作成する。近年屋外照明のLED化が進み、発光効率の精度のよい推定が困難なので、試行段階として各点の上方へのエネルギー量を地図上に布置する程度のものを目指す。夜間の雲データを用いて光害頻度予測図の作成する予定であるが、「現在までの達成度」に述べたように、節電状態が続く中、光害頻度予測図は「2012年当時」という但し書きが必要になると考える。より多くのデータを効率よく取得するために計測用パソコンと取り込んだ画像データが多いので解析用パソコンおよび記録メディアを購入する。また、国際学会発表のための外国旅費を計上している。
体性感覚インタフェースの構築に関する生体情報工学的研究

マルチメディアや人工現実感のような新しいヒューマンインタフェース技術の社会への浸透と呼応して,さまざまな高臨場感ディスプレイが開発されてきた.これらのディスプレイは視覚や聴覚に情報を呈示するものが主であり,体性感覚を十分に考慮したものは少ない.しかし,触覚や力覚といった体性感覚は,手指を用いたインタラクティブな環境で欠かすことのできない感覚情報を含んでおり,特に,遠隔操作のためのハプティックインタフェースで果たす役割は大きい.そこで,本研究では,人間の体性感覚情報処理メカニズムを視覚との感覚統合も含めて調べる基礎実験を行い,そのなかで得た知見に基づき体性感覚インタフェースを構築していくという,「基礎」から「応用」への流れをもつ横断的な生体工学研究を行った.まず,上肢の作業空間認識特性を視覚と体性感覚の相互関連に着目して調べた.その結果,視覚フィードバックがない場合には肩部を中心とした空間座標系を,視覚フィードバックがある場合には頭部を中心とした空間座標系を基準として,ヒトは手指の届く範囲にあるハプティック作業空間を知覚していることがわかった.また,奥側よりも手前側での接触位置の判断が難しいという知見も得られた.次に,現実空間と仮想空間が混在した複合現実感の環境下でシースルーHMDと触覚ディスプレイを統合したシステムを構築する場合に考慮しなければならない点を探る実験を行った.その結果,実物である操作者の手指とHMDで映し出された仮想物体との間には,知覚ずれ(最大で手前側に4cm,奥側に1cm)の生じることが明らかになった.しかし,仮想物体の位置に手指が到達したときに振動などの触覚刺激を与えることにより奥行きの知覚ずれを減少可能であることがわかり,感覚統合作用を考慮した設計の重要性が示唆された.最後に,触覚テクスチャ情報を呈示する材質感ディスプレイの設計に関する心理物理実験をおこなった.その結果,押し付け力30gf以上,移動速度4050mm/sで,凹凸面をなぞる場合に,最も「ざらざら感」が指先に生じやすいことがわかった.この結果に基づき,凹凸パターンを自由に生成できるピン群をマトリクス状に配置した触覚ディスプレイを試作し,スウィープ駆動方式での評価を行った.その結果,このディスプレイで#40(540μm)#190(83μm)の粒度のサンドペーパに相当する「ざらざら感」を得られることが確認できた.以上,本研究で得られた体性感覚インタフェースの構築に関連する多くの知見や技術は,人工現実感やマルチメディアの研究分野で利用されるだけでなく,障害者や高齢者のための感覚代行装置や介助支援ロボットあるいはリハビリテーションなど,幅広いヒューマンインタフェース機器の開発分野で活かされるものであると考えている.マルチメディアや人工現実感のような新しいヒューマンインタフェース技術の社会への浸透と呼応して,さまざまな高臨場感ディスプレイが開発されてきた.これらのディスプレイは視覚や聴覚に情報を呈示するものが主であり,体性感覚を十分に考慮したものは少ない.しかし,触覚や力覚といった体性感覚は,手指を用いたインタラクティブな環境で欠かすことのできない感覚情報を含んでおり,特に,遠隔操作のためのハプティックインタフェースで果たす役割は大きい.そこで,本研究では,人間の体性感覚情報処理メカニズムを視覚との感覚統合も含めて調べる基礎実験を行い,そのなかで得た知見に基づき体性感覚インタフェースを構築していくという,「基礎」から「応用」への流れをもつ横断的な生体工学研究を行った.まず,上肢の作業空間認識特性を視覚と体性感覚の相互関連に着目して調べた.その結果,視覚フィードバックがない場合には肩部を中心とした空間座標系を,視覚フィードバックがある場合には頭部を中心とした空間座標系を基準として,ヒトは手指の届く範囲にあるハプティック作業空間を知覚していることがわかった.また,奥側よりも手前側での接触位置の判断が難しいという知見も得られた.次に,現実空間と仮想空間が混在した複合現実感の環境下でシースルーHMDと触覚ディスプレイを統合したシステムを構築する場合に考慮しなければならない点を探る実験を行った.その結果,実物である操作者の手指とHMDで映し出された仮想物体との間には,知覚ずれ(最大で手前側に4cm,奥側に1cm)の生じることが明らかになった.しかし,仮想物体の位置に手指が到達したときに振動などの触覚刺激を与えることにより奥行きの知覚ずれを減少可能であることがわかり,感覚統合作用を考慮した設計の重要性が示唆された.最後に,触覚テクスチャ情報を呈示する材質感ディスプレイの設計に関する心理物理実験をおこなった.その結果,押し付け力30gf以上,移動速度4050mm/sで,凹凸面をなぞる場合に,最も「ざらざら感」が指先に生じやすいことがわかった.この結果に基づき,凹凸パターンを自由に生成できるピン群をマトリクス状に配置した触覚ディスプレイを試作し,スウィープ駆動方式での評価を行った.その結果,このディスプレイで#40(540μm)#190(83μm)の粒度のサンドペーパに相当する「ざらざら感」を得られることが確認できた.以上,本研究で得られた体性感覚インタフェースの構築に関連する多くの知見や技術は,人工現実感やマルチメディアの研究分野で利用されるだけでなく,障害者や高齢者のための感覚代行装置や介助支援ロボットあるいはリハビリテーションなど,幅広いヒューマンインタフェース機器の開発分野で活かされるものであると考えている.本研究課題のような人間と機械との係わりに関する研究では、ヒトの感覚機能を調べて、人間と親和性のあるヒューマンインタフェースを設計するといった、ヒトの感覚情報処理機構に学ぶ姿勢が不可欠である。