hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドーパントによるワイドギャップ材料の機能化機構の解明

ボロンドープダイヤモンド中のボロンの原子配列を解析するため、高分解能広立体角2次元光電子顕微分光器を用いて二次元光電子分光実験を行った。入射角は試料表面に対して15°、出射角は90°である。C1sの二次元光電子像[Ekin=600eV]、TMSPを用いて描画した二次元光電子像[Ekin=600eV]との間にはよい一致が見られた。ボロンの共有結合半径(rB=0.88Å)は炭素(rC=0.77Å)に比べて大きいため、ボロンを添加したダイヤモンドの結晶格子は伸長する傾向にある。実験結果と計算結果の一致は、高濃度ボロンドープダイヤモンド(001)が等方的に格子伸張しながら結晶成長していること、すなわちドーパントサイトに結晶方位依存性がない事を示唆するものである。さらにB1sの光電子スペクトルからボロン配置の解析を試みた。光電子スペクトル(B1s)の放出角度依存性を解析した結果、通常1つのピークからなるB1sスペクトルは2つのピーク、AとBに別れており、ピークBでは光電子強度の放出角度依存性が確認された。それぞれのピークを帰属するために、格子間位置にボロンがドープされたダイヤモンド(格子間型ボロンドープダイヤ)と、置換位置にボロンが配置された時のダイヤモンド(置換型ボロンドープダイヤ)の二次元光電子像を計算した。格子間型ボロンドープダイヤは第二近接原子がボロンの直上にあるため、置換型ボロンドープダイヤと比較して<001>方向の前方散乱ピーク強度が高くなる。この事から、ピークAは格子間配置のボロン、ピークBは置換配置のボロンからのピークであると推測した。ボロンは、置換位置にドープされたときにアクセプタ供給源として機能すると推測される。すなわち、2つのピークはそれぞれ、非活性化ボロン(ピークA)と活性化ボロン(ピークB)の存在を示すものである。28年度が最終年度であるため、記入しない。ワイドギャップ材料は、エネルギー変換・制御効率が高いパワーデバイス材料として期待されており、ダイヤモンドはその物性値から特に高いデバイス特性の実現が期待されているが、実証された動作特性は実用化には程遠い。過去の文献や自身のデバイス特性評価実験の結果から、現在のキャリアドーピング技術が未熟で、ボロンのほとんどがキャリアとして機能していない問題に直面し、この問題を解決すべくドーピングによるデバイス機能発現機構の解明という課題発案に至った。申請者は過去に、光電子立体写真法で高濃度ボロンドープダイヤモンドのドーパントサイト解析に取り組み、ドーパントサイトの結晶成長方向依存性を解明した経験がある。この経験をもとに、デバイス中のダイヤモンドのドーパントサイトを明らかにし、電気特性との相関があるドーパント状態(活性サイト)の特定することで、活性化ボロンの正体、すなわちドーピングによる機能発現機構を解明したいと考えた。光電子ホログラフィー法を用いて、ボロンドープダイヤモンドの活性サイト解析実験を行った。試料は産総研内で作製した高濃度ボロンドープダイヤモンドで、ボロン濃度は3×10^20/cm3である。光電子ホログラフ実験はSPring-8のBL07LSUで実施した。カーボン1s軌道から光電子で得られた光電子ホログラフィと理論計算結果を比較したところ、評価試料はダイヤモンド構造を保持していることを見出した。normal方向に出射した光電子のボロン1sピークが2つに割れていた。このデータはボロンのドーパントサイトが2つあることを示唆するものである。目標としていた、ボロンドープダイヤモンドの光電子ホログラム実験に成功した。また、光電子スペクトルから2種類のドーパントサイトを示唆することができた。

すなわち、2つのピークはそれぞれ、非活性化ボロン(ピークA)と活性化ボロン(ピークB)の存在を示すものである。光電子スペクトルのボロン1sピーク形状が2つに分かれていたことから、それぞれのドーパントサイトの同定を進める。また、より低濃度のボロンドープダイヤモンドを準備し、光電子ホログラム実験に挑戦する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
根尖性歯周炎の発症・拡大におけるIL-10の機能的役割

根尖性歯周炎では生体防御反応として様々な炎症・免疫反応が局所的に営まれているが、本疾患の成立および拡大に関与している因子について、その詳細は未だ不明な点が多い。本研究では、根尖性歯周炎における骨吸収および炎症の拡大に対するIL-10およびTh1サイトカインの機能的役割を、ノックアウト(KO)マウスを用いて解明することを目的とした。その結果、IL-10KOマウスにおいて、IL-12依存性のT細胞性免疫が、根尖性歯周炎における炎症性骨吸収の亢進を誘発している可能性が示唆された。根尖性歯周炎では生体防御反応として様々な炎症・免疫反応が局所的に営まれていることが知られているが、本疾患の成立および拡大には様々な因子が関与していると考えられ、その詳細は未だ不明な点が多い。今回の実験では、根尖周囲の炎症の拡大に大きな役割を果たしていると考えられるIL-10に注目し、ノックアウトマウス用いることにより、根尖性歯周炎における骨吸収および炎症の拡大に対するIL-10およびTh1サイトカインの機能的役割を解明することを目的とした。実験には、68週齢のIL-10^<-/->,IL-12^<-/->,T cell^<-/->(TCRβ/TCRδ),IL-12/IL-10^<-/->,T cell/IL-10^<-/->,C57BL/6(wild-type)マウスを用いた。下顎第一臼歯をラウンドバーにて露髄後、抜髄し、4種の細菌(Prevotella intermedia,Fusobacte rium nucleatum,Peptostreptococcus micros,Streptococcus intermedius)の混合液を根管内に播種した。非処置群をコントロールとした。21日後に屠殺して下顎骨を摘出し、左側はマイクロCT撮影により根尖周囲の骨吸収の範囲を測定した。その結果、T cell/IL-10^<-/->マウスにおいては、IL-10^<-/->マウスで観察された、顕著な歯槽骨破壊は観察されなかった。また、IL-12/IL-10^<-/->マウスにおいても同様の所見が観察されたことから、IL-10ノックアウトマウスにおいて、IL-12依存性のT細胞性免疫が、根尖性歯周炎における炎症性骨吸収の亢進を誘発している可能性が示唆された。今後さらに、炎症性サイトカインの発現の解析を行う予定である。今年度は、昨年度行ったマイクロCTによる骨吸収の結果を踏まえて、根尖性歯周炎における炎症性サイトカインの発現を検索した。下顎第一臼歯をラウンドバーにて露髄後、抜髄し、4種の細菌混合液を根管内に播種した。21日後に屠殺して下顎骨を摘出し、根尖周囲の病変部を周囲の骨とともに一塊として摘出し、タンパク抽出後、起炎症性サイトカイン(IL-1α,TNFα,IL-6)およびTh1サイトカイン(IFNγ,IL-12)の発現量をELISAにて測定した。T cell/IL-10^<-/->マウスにおいては、IL-10^<-/->マウスと比較し、根尖病変内のIL-1α,TNFαの発現量が有意に減少していた。すなわち、IL-10^<-/->マウスにおいては、炎症の拡大にT細胞性免疫が深く関与していることが示唆された。さらに、IL-12/IL-10^<-/->マウスにおいても同様の所見が観察されたことから、IL-10が制御しているターゲットは、IL-12を介するT細胞性免疫応答であると推察された。なお、T cell/IL-10^<-/->マウスおよびIL-12/IL-10^<-/->マウスにおいて、IFNγの発現はIL-10^<-/->マウスと比較して有意に減少していた。

昨年度の結果と合わせ、IL-10ノックアウトマウスにおいて、IL-12依存性のT細胞性免疫が、根尖性歯周炎における炎症性骨吸収の亢進を誘発している可能性が示唆された。根尖性歯周炎では生体防御反応として様々な炎症・免疫反応が局所的に営まれていることが知られているが、本疾患の成立および拡大には様々な因子が関与していると考えられ、その詳細は未だ不明な点が多い。今回の実験では、根尖周囲の炎症の拡大に大きな役割を果たしていると考えられるIL-10に注目し、ノックアウトマウス用いることにより、根尖性歯周炎における骨吸収および炎症の拡大に対するIL-10およびTh1サイトカインの機能的役割を解明することを目的とした。昨年度までに行った実験より、IL-10^<-/->マウスにおいては、炎症の拡大にT細胞性免疫が深く関与していることが示唆された。さらに、IL-12/IL-10^<-/->マウスにおいても同様の所見が観察されたことから、IL-10が制御しているターゲットは、IL-12を介するT細胞性免疫応答であると推察された。今年度はこれまでの結果をさらに補強すべく、腹腔マクロファージにおけるIL-12の発現状況についてin vitroにて検索をおこなった。ELISA法によるタンパク測定の結果、細菌によって刺激されたIL-10^<-/->マウスの腹腔マクロファージでは、wild typeマウスと比べてIL-12の発現が有意に増加しており、in vivoでの実験結果が裏付けられた。これまでの結果と合わせ、IL-10ノックアウトマウスにおいて、IL-12依存性のT細胞性免疫が、根尖性歯周炎における炎症性骨吸収の亢進を誘発している可能性が示唆された。
医療従事者とろう者・難聴者を繋ぐコミュニケーション教育プログラムの開発

本研究は、以下の【1】【3】の研究課題を4年間で達成することを目的とする。【1】医療機関に入院した経験を持つ「ろう者」を対象としたインタビュー調査から、「医療従事者とのコミュニケーションにおいて経験した困難さと、助けとなったコミュニケーション支援」を当事者視点から明らかにする。【2】上記【1】の研究結果を基に「異言語脱出ゲーム」を用いた医療従事者とろう者・難聴者を繋ぐコミュニケーション教育プログラムを開発する。【3】上記【2】を基に、医療従事者とろう者・難聴者を対象にしたワークショップを開催する。ワークショップ受講者の評価から、ワークショップとコミュニケーション教育プログラムを改良していく。
侵襲時における新エネルギー基質(ジカルボン酸)の栄養学的意義の検討

【目的】我々は、従来より侵襲時のエネルギー基質として外因性脂肪(脂肪乳剤)投与の有効性を証明してきた.しかし,重症感染症、重度肝障害時については多くの検討課題が残されている.そこで,より適切な脂質基質として,ジカルボン酸に着目し,エンドトキシンラットにおけるセバシン酸の代謝動態をアイソトープを用いて検討した.【方法】体重200g250gのWistar系雄性ラットを用いて,エーテル麻酔下に,右外頸静脈より,TPNカテーテルを挿入し,8mg/kgのLPS (LIPOPOLYSACCHARIDE W. E. Coli 005 : B5)を腹腔内投与し,TPNを開始した.対照群として,同様にTPNカテーテルを挿入し,生理食塩水を腹腔内に投与したラットを用いた.TPNの組成は,非蛋白熱量の10%が,セバシン酸になるように調整し,最初の6時間は,half strenght (125kcal/kg/day)とし,それ以降,full strenght (250kcal/kg/day)で投与した.LPS投与24時間後,[1,10-^<14>C]セバシン酸(50μCi/kg,約0.12ml)をTPNカテーテルより投与し,呼気中及び尿中の^<14>C測定(n=6)と投与後20分(n=4),1時間(n=4)の^<14>Cの体内分布の測定を行った.体内分布は血漿、脳、肺、肝臓、腎臓、膵臓、精巣、小腸、筋肉、皮膚を検討した.【結果】^<14>CO_2の呼気排泄速度は,両群とも,最初の20分でピークに達し,その後はゆるやかに漸減する傾向を認めた.^<14>CO_2累積排泄率は,3時間で約30%であり,対照群の方が,やや高値であったが,統計学的有意差を認めなかった.体内分布試験においては,肝臓と腎臓が主な分布臓器であり,20分値における各臓器の^<14>C存在率は,LPS群で,それぞれ約13%,1.1%であり,対照群で,10%,0.97%であった.尿中排泄は,両群ともに,約50%であった.【考察】セバシン酸の呼気中への代謝は,非常に早く,体内分布は主に肝臓と腎臓であった.代謝速度は,LPS群でも対照群に遜色なく代謝されることが考えられた.尿中排泄が約50%という問題はあるが,侵襲期における有用なエネルギー基質としての可能性が考えられた.【目的】我々は、従来より侵襲時のエネルギー基質として外因性脂肪(脂肪乳剤)投与の有効性を証明してきた.しかし,重症感染症、重度肝障害時については多くの検討課題が残されている.そこで,より適切な脂質基質として,ジカルボン酸に着目し,エンドトキシンラットにおけるセバシン酸の代謝動態をアイソトープを用いて検討した.【方法】体重200g250gのWistar系雄性ラットを用いて,エーテル麻酔下に,右外頸静脈より,TPNカテーテルを挿入し,8mg/kgのLPS (LIPOPOLYSACCHARIDE W. E. Coli 005 : B5)を腹腔内投与し,TPNを開始した.対照群として,同様にTPNカテーテルを挿入し,生理食塩水を腹腔内に投与したラットを用いた.TPNの組成は,非蛋白熱量の10%が,セバシン酸になるように調整し,最初の6時間は,half strenght (125kcal/kg/day)とし,それ以降,full strenght (250kcal/kg/day)で投与した.LPS投与24時間後,[1,10-^<14>C]セバシン酸(50μCi/kg,約0.12ml)をTPNカテーテルより投与し,呼気中及び尿中の^<14>C測定(n=6)と投与後20分(n=4),1時間(n=4)の^<14>Cの体内分布の測定を行った.体内分布は血漿、脳、肺、肝臓、腎臓、膵臓、精巣、小腸、筋肉、皮膚を検討した.【結果】^<14>CO_2の呼気排泄速度は,両群とも,最初の20分でピークに達し,その後はゆるやかに漸減する傾向を認めた.^<14>CO_2累積排泄率は,3時間で約30%であり,対照群の方が,やや高値であったが,統計学的有意差を認めなかった.体内分布試験においては,肝臓と腎臓が主な分布臓器であり,20分値における各臓器の^<14>C存在率は,LPS群で,それぞれ約13%,1.1%であり,対照群で,10%,0.97%であった.尿中排泄は,両群ともに,約50%であった.【考察】セバシン酸の呼気中への代謝は,非常に早く,体内分布は主に肝臓と腎臓であった.代謝速度は,LPS群でも対照群に遜色なく代謝されることが考えられた.尿中排泄が約50%という問題はあるが,侵襲期における有用なエネルギー基質としての可能性が考えられた.
遣伝子改変マウスを用いた新たな慢性アレルギー誘発機序の解明

我々はこれまでにTNP特異的IgE感作マウスにTNP-OVAを耳介皮内投与すると、即時型耳介腫脹(即時相+遅延相)に続き、投与後4日目をピークとし、顕著な好酸球浸潤を伴う第3相耳介腫脹が観察されること、第3相腫脹はIgE/FcεRIを介する反応であり、マスト、T細胞を必要とせず、好塩基球によって引き起こされることを報告した。浸潤細胞中のわずか1-2%にすぎない好塩基球がどのような機構により慢性アレルギー炎症反応を引き起こすのかを今年度は検討した。好塩基球を除去する抗体であるBa103を抗原投与前に投与すると、第三相耳介腫脹は完全に抑制された。炎症進行中にBa103を投与すると耳介腫脹が抑制されるとともに、好塩基球に加え、好酸球と好中球の浸潤も著名に抑制された。このことを免疫専門雑誌bloodに論文発表した。in vitroにおいて好塩基球をIgEと抗原で刺激した培養上清が皮膚細胞に様々なサイトカイン・ケモカインを産生させ、それらの因子を含む培養上清は好酸球や好中球を遊走させることが判明した。これらのことより、数少ない好塩基球は皮膚の細胞に様々な液性因子の産生を促し炎症を増幅させ、慢性アレルギー炎症を引き起こす機構が示唆された。アトピー性皮膚炎をはじめとする慢性アレルギー疾患では多くの場合血中IgE値の増加が認められ、しかもその重症度とIgE値との間に正の相関がみられる。そこで慢性アレルギー炎症病態におけるIgEの役割を明らかにするため、これまで抗原特異的IgE産生トランスジェニックマウス、ならびに各種変異マウスを用いて解析を行ってきた。これらのマウスにアレルゲンを投与すると即時相、遅延相に続き第三相目の強い耳介腫脹が観察された。本年度はこのT細胞、マスト細胞に依存せず、IgE/IgEの高親和性受容体FcεRIを介する新たな慢性アレルギー炎症である第三相耳介腫脹の詳細な誘発機構を解明するため、第三相耳介腫脹を引き起こす責任細胞の同定を目的とした。腫脹が起こらないFcεRI欠損マウスに野生型マウスからの骨髄細胞由来の様々な細胞(顆粒球、樹状細胞、好塩基球、血小板、マクロファージ等)を細胞分離磁気ビーズを使用し分離し、移入を行い、好塩基球が第三相耳介腫脹を引き起こす責任細胞であることを明らかにした。この研究成果を米国免疫専門雑誌Immunity(8月号)に論文発表した。また、アレルギー学会、免疫学会においても研究成果を発表した。また、日本のアレルギー専門誌においても成果を発表した。本年度の目標を達成できたので、来年度以降は責任細胞である好塩基球をターゲットとした新規アレルギー治療法開発を目的に研究を進める予定である。アレルギー病態において、好塩基球が炎症部に集積することは知られているが、好塩基球の慢性アレルギーへの関与、役割については不明である。そこで我々はIgE、好塩基球、マスト細胞の慢性アレルギー病態における役割を明らかにするため、TNP特異的IgE感作マウスを用いて解析を行ってきた。このマウスにTNP-OVAを耳介皮内投与すると、即時型耳介腫脹(即時相+遅延相)にひき続き、投与後4日目をピークとし、顕著な好酸球浸潤を伴う第3相耳介腫脹が観察された。第3相耳介腫脹はIgE/FcεRIを介した抗原特異的な反応であり、マスト、T、NK細胞を必要とせず、好塩基球によって引き起こされることをこれまでに明らかにした。好塩基球がどのような機構により慢性アレルギー炎症を誘発するかを調べるため、in vitroにおいて好塩基球をIgE/Ag刺激した培養上清が皮膚由来の細胞に与える影響を検討したところ、好塩基球をIgE/Ag刺激した培養上清が皮膚由来細胞に様々なケモカイン・サイトカインを産生させることが明らかとなった。これらの因子を含む培養上清は、第三相耳介腫脹の浸潤細胞の大部分を占める好酸球・好中球を遊走させた。このことから、好塩基球由来の因子が皮膚由来細胞にさらに炎症を増悪させる因子を産生させることにより、少数の好塩基球が慢性アレルギー炎症を引き起こすものと考えられた。また、好塩基球を特異的に除去する抗体を樹立し、第三相耳介腫脹に与える影響を検討したところ、好塩基球を除去することにより第3相腫脹が完全に抑制された。また炎症が誘発されてからこの抗体を投与しても膨張の抑制がみられたことから好塩基球をターゲットとした治療法開発の可能性が強く示唆された。

炎症進行中にBa103を投与すると耳介腫脹が抑制されるとともに、好塩基球に加え、好酸球と好中球の浸潤も著名に抑制された。このことを免疫専門雑誌bloodに論文発表した。in vitroにおいて好塩基球をIgEと抗原で刺激した培養上清が皮膚細胞に様々なサイトカイン・ケモカインを産生させ、それらの因子を含む培養上清は好酸球や好中球を遊走させることが判明した。これらのことより、数少ない好塩基球は皮膚の細胞に様々な液性因子の産生を促し炎症を増幅させ、慢性アレルギー炎症を引き起こす機構が示唆された。
スピンエサキダイオード構造を用いたスピントランジスタの開発

スピントランジスタの実現に向け,強磁性半導体である(Ga, Mn)AsとGaAsの接合であるスピンエサキダイオード構造を用いて,半導体への高効率スピン注入・検出及びスピン増幅,さらにはスピン注入誘起の核スピン偏極及びそのダイナミクスに関する研究を行った.まず,スピンエサキ接合の電流電圧特性が非線形性を示すことに注目して,検出電極に定バイアスを印加しながら非局所測定を行う事で,非線形性が最も大きいところでスピン信号が最大40倍まで増幅できることを実験的に示した.これにより,スピン検出界面に非線形性が強い材料を選択すればよいという設計指針を与えた.これはまた,これまで広く議論されていた, 3端子スピン検出法の増幅起源を明らかにしたものである.前述の非オーミック電極によるスピン信号増幅の知見をスピンエサキダイオード構造におけるトンネル異方性磁気抵抗効果及びトンネル異方性スピン偏極率を調べ,負性微分抵抗/抵抗比が大きくなるところで後者の効果が支配的になることを明らかにした.この知見は従来のスピンバルブ法以外のスピン蓄積検出の新たな手法を提案するものである.次に,スピンエサキダイオード構造を用いてこれまで確立した高感度スピン検出の技術を元に,数十ミクロンまで長距離にわたる電子スピンの偏極率を調べ,電子が感じる核磁場を間接的に磁気抵抗及び核磁気共鳴で測定することにより,核スピン偏極率の空間分布を評価した.さらに実験結果とシミュレーションを比較することにより,偏極核スピンがスピン流へ及ぼす影響を明らかにした.とくに,電子・核スピンの結合の大きさを表すleakage factorが0.3であること,また,この値が電子スピン偏極率に依存性せず,一定であることを明らかにした.これらの成果は将来のスピントロニクスデバイスを設計する上で重要な知見であり,研究はおおむね順調に行われた.(抄録なし)本研究では強磁性半導体(Ga,Mn)Asからn型非磁性半導体n-GaAsへの電気的電子スピン注入および電子スピンの電気的制御をすることで,横型のスピントランジスタの達成に向けて研究活動を遂行してきた.(Ga,Mn)Asは半導体であるため,非磁性半導体GaAs上にエピタキシャル成長でき,高品位なヘテロ構造を構築可能であり,高スピン偏極率を有した電子スピン注入が期待できる.本年度の研究成果である電気的電子スピン注入及び検出では,低温(T=4.0K)で57%のスピン注入率を達成した(研究成果(2)).これは従来の金属/半導体界面で行われた同様の研究よりもはるかに高い値である.今年度はこれに引き続き,注入電子スピンとn-GaAs中の核スピンが超微細相互作用をすることによって核スピンが偏極していることを明らかにした.我々はまず,面内磁場を掃引して測定した非局所スピンバルブ信号において,ゼロ磁場付近に磁化反転とは異なる信号が得られたことに着目した.Hanle効果(面直外部磁場による電子の歳差運動と緩和)の実験結果との組み合わせにより,ゼロ磁場では電子スピンが完全に緩和していることがわかり,電子が感じる核磁場による緩和であるという結論を得た.次に核スピンが偏極していることを確認するために,核磁気共鳴(NMR)の実験を行った.核スピンが偏極している場合,共鳴時にはその偏極が壊れるために電子スピンが感じる核磁場が変調され,共鳴時と非共鳴時では異なった非局所電圧が測定できるはずである.NMRの実験では,いくつかの共鳴ピーク構造が観測でき,共鳴周波数が外部磁場に対して線形に変化することで,核スピンが偏極していることを明らかにし,さらに磁気回転比から^<75>As,^<69>Ga,^<71>Gaのすべての核が偏極していることを明らかにした.このような核スピンを効果的に用いることで,第3端子で核磁場のON/OFFを切り替えることができ,チャネル中の電子の歳差運動を制御可能である.強磁性半導体(Ga,Mn)Asから非磁性半導体n-GaAsへはスピンエサキ構造のバンド間トンネル現象を用いることで効率よくスピン偏極電子を注入することが可能である.我々はこれまでn-GaAs上に高ドープのn-GaAs及び(Ga,Mn)Asを全てエピタキシャル成長することで高品位スピン注入界面を作製し,50%を超えるスピン注入効率を有するスピン注入デバイスに成功した.H24年度はn-GaAsへ高スピン偏極率の電子スピンを注入することで動的に核スピンを偏極することに成功した.また,3端子Hanle効果と4端子非局所Hanle効果の比較実験を行い3端子Hanle効果の異常信号の起源を解明した,1.純スピン流による動的核スピン偏極GaAs中に注入した電子スピンはスピン緩和する際に格子の核スピンと超微細相互作用をすることで動的に核スピンを偏極する.本研究では電子線リソグラフィーを用いた微細加工技術を利用して横型スピン注入デバイスを作製し,半導体中に電荷の流れを伴わない純スピン流を生成し,その緩和現象を利用して核スピン偏極に成功した.固体中の電子スピンは外部磁場と核磁場の和を実効磁場として感じ,磁場周りに歳差運動することで緩和する.逆に,核磁場と相殺するように外部磁場を印加すると,実効磁場はゼロとなり電子スピン緩和は抑制される.2軸の独立した超伝導マグネットを精度良く制御することで,電子が感じる実効磁場をゼロにする条件を確立し,純スピン流によって偏極した核スピンの偏極率を定量的に求めることができた.2.3端子Hanle効果の起源解明

3端子Hanle効果に関しては,これまでIV族及びIII-V族半導体へのスピン注入の検出手法として用いられている手法であるが,その信号強度が従来のスピンドリフト拡散モデルでは説明できないほど大きな値が報告されている.我々はスピンエサキダイオードを用いたスピン注入デバイスで3端子及び4端子非局所Hanle効果の比較実験を行い,それぞれのバイアス特性とスピンエサキ接合の電流電圧特性を詳細に調べることで,トンネル接合に存在する禁制帯内の不純物準位にトラップされた電子スピンが3端子Hanle効果の増幅効果の原因であることを明らかにした.スピントランジスタの実現に向け,強磁性半導体である(Ga, Mn)AsとGaAsの接合であるスピンエサキダイオード構造を用いて,半導体への高効率スピン注入・検出及びスピン増幅,さらにはスピン注入誘起の核スピン偏極及びそのダイナミクスに関する研究を行った.まず,スピンエサキ接合の電流電圧特性が非線形性を示すことに注目して,検出電極に定バイアスを印加しながら非局所測定を行う事で,非線形性が最も大きいところでスピン信号が最大40倍まで増幅できることを実験的に示した.これにより,スピン検出界面に非線形性が強い材料を選択すればよいという設計指針を与えた.これはまた,これまで広く議論されていた, 3端子スピン検出法の増幅起源を明らかにしたものである.前述の非オーミック電極によるスピン信号増幅の知見をスピンエサキダイオード構造におけるトンネル異方性磁気抵抗効果及びトンネル異方性スピン偏極率を調べ,負性微分抵抗/抵抗比が大きくなるところで後者の効果が支配的になることを明らかにした.この知見は従来のスピンバルブ法以外のスピン蓄積検出の新たな手法を提案するものである.次に,スピンエサキダイオード構造を用いてこれまで確立した高感度スピン検出の技術を元に,数十ミクロンまで長距離にわたる電子スピンの偏極率を調べ,電子が感じる核磁場を間接的に磁気抵抗及び核磁気共鳴で測定することにより,核スピン偏極率の空間分布を評価した.さらに実験結果とシミュレーションを比較することにより,偏極核スピンがスピン流へ及ぼす影響を明らかにした.とくに,電子・核スピンの結合の大きさを表すleakage factorが0.3であること,また,この値が電子スピン偏極率に依存性せず,一定であることを明らかにした.これらの成果は将来のスピントロニクスデバイスを設計する上で重要な知見であり,研究はおおむね順調に行われた.当該特別研究員は昨年発生した東日本大震災に伴う,所属研究室の甚大な被害による研究活動停滞にもかかわらず,出向先の海外の他研究機関において上記研究課題を着実に遂行し,スピンエサキダイオードから非磁性半導体GaAs中への偏極電子スピンの電気的注入及び検出に成功し,さらに電子スピンと核スピンとの相互作用である超微細相互作用によってGaAs中の核スピンが動的に偏極していることを様々な異なった手法を用いた実験で明らかにしたため.当初の予定であるスピントランジスタの開発に向けて研究を行っていたが,3端子Hanle効果の異常信号や動的核スピン偏極などのスピン注入に付随した新規現象が観測され,それぞれに関して詳細に研究を進めていくことで,理解が深まり,結果的にスピントランジスタの開発に寄与する成果が挙げられたため.本研究では非磁性半導体への電気的スピン偏極電子の注入に成功し,核スピンが偏極していることが明らかになった.
韓国の幼児の表現活動と文化的背景の関連性に関する教科教育内容研究

本研究の目的は、韓国の幼児教育における表現活動の教育理念・教育課程を研究し、教育現場の幼児の表現活動の実態を明らかにするとともに、それらの表現活動の内容と韓国の歴史的・民族的な文化的背景との関連性を検討することであった。続いて、幼児の表現活動の内容と文化的背景との関連性を明らかにし、その構造を把握することによって、わが国の幼児教育、音楽科教育、美術科教育について、教育内容と自国の文化、その教育課程の構造を検討することであった。研究分担者による7本の論文と海外共同研究者らによる論文の研究成果の概要は次の通りである。・韓国の現行の幼児教育の教育課程、表現活動の教育課程を検討し、表現教育の位置づけをある程度明らかにした。・韓国の幼稚園・保育園、初等学校(小学校)における表現活動、特に音楽活動と造形活動の実態をある程度明らかにした。・子供達の表現活動の内容と韓国の歴史的・民族的な文化的背景との関連性についてある程度明らかにした。・今回の研究課題の一つであった、「わが国の幼児教育、音楽科教育、美術科教育について、その教育内容と自国の文化、その教育課程の構造を検討する」については、その検討のための方向性を見出したにとどまった。本研究の目的は、韓国の幼児教育における表現活動の教育理念・教育課程とその活動内容を明らかにし、同時にそれらの活動内容と歴史的・民族的な文化背景との関連性を明らかにすることである。研究実施計画のもとに本年度は、韓国の幼児教育における表現活動の教育理念・教育課程と幼児教育における表現活動について、実態調査を行うとともに資料及び文献による研究を行ってきており、下記のような研究状況である。1)韓国の幼児教育の教育理念・教育課程について、現在幼児教育関係者へのインタビュー記録等の分析、収集した資料の翻訳中で、これらの資料を中心に教育課程について研究し、表現教育とその位置づけを明らかにしつつある。2)表現活動としての音楽と美術に関して、その実態と教育課程及び文化的背景との関連性を明らかにするために実態調査を行ったが、今回はソウルの梨花女子大学附属幼稚園、明知専門大学附属明知幼稚園、釜山の釜山大学校付設子どもの家、東莱セサク幼稚園等、韓国の大都市圏にある幼稚園を対象にした。現在、ビデオ、写真等の分析、収集した各幼稚園のカリキュラムや年間指導計画等の資料や文献の翻訳を行っており、表現活動の実態を明らかにしつつある。これらの分析の中で、韓国の幼児教育は大きく梨花女子大学附属幼稚園の教育理念の方向性と釜山大学校付設子どもの家の教育理念の方向性があることが分かってきている。本研究の目的は、韓国の幼児教育における表現活動の教育理念・教育課程とその活動内容を明らかにし、同時にそれらの活動内容と歴史的・民族的な文化的背景との関連性を明らかにすることであった。前年度に引き続いて本年度は、韓国の幼児教育における表現活動の教育理念・教育課程と幼児教育における表現活動について、調査地域を大都市の釜山市の他に地方都市の梁山市、対象を幼稚園・保育所の他に小学校まで広げて実態調査を行うとともに、入手した種々の資料及び文献をもとに研究を続けてきた。調査対象は、釜山市の釜山大學校保育総合センター附設保育園、釜山教育大學校附設初等學校、土城初等學校、梁山市の中央幼稚園、パランセ保育園。7本の論文と海外共同研究者の論文による研究成果はおおよそ下記のようである。・韓国の幼児教育における表現活動の教育理念と教育課程について研究し、表現教育としての音楽と美術に関してその位置付けをある程度明らかにした。・韓国の幼児や初等學校の生徒の表現活動の実態をある程度明らかにした。・前述の実態調査から、その表現内容と歴史的・民族的な文化的背景との関連性についてある程度明らかにした。・韓国の幼児や初等學校の生徒の表現活動内容と文化的背景との関連性を明らかにしてその構造を把握し、わが国の幼児教育、音楽科教育・美術科教育について自国の文化と教育内容、そのカリキュラムの構造を検討することについては、前述のように韓国の状況を把握してその検討の方向性を見い出したにとどまった。
シクロポリシランおよび関連化合物の創製と機能制御

1.ラダーポリシランの創製四環式および五環式ラダーポリシランを合成し、構造をX線結晶構造解析により決定した。これらの化合物の二本のポリシラン鎖はねじれており、二重らせん構造を形成している。この結果は軸性不斉によるキラリティーの発現を強く示唆する。このような二重らせん構造は炭素類似体であるラダランの構造とは対照的である。すなわち、ラダランではほぼ平面構造のシクロブタン環がねじれることなく縮合し、いわゆる屏風形構造をとっている。ラダーポリシランにおける二重らせん構造はシクロテトラシラン環の折れ曲がり構造とその規則的な縮合様式によるものであるが、これはケイ素-ケイ素結合の柔軟さと置換基による立体効果に起因すると考えられる。2.ラダーポリシランビシクロ[2.2.0]ヘキサシランをPdCl_2(PhCN)_2と反応させると、中央のケイ素-ケイ素結合が選択的に開裂して1,4-ビシクロヘキサシランが生成する。1,4-ビシクロヘキサシランにナトリウムを作用させるると、トランスアニュラー反応が起りビシクロヘキサシランが再生する。オクタシラキュバンの骨格転位反応オクタキス(1,1,2-トリメトルプロピル)オクタシラキュバンと五塩化リンとの反応では、新規のケイ素骨格転位反応が生起する。この反応の生成物の構造をX線結晶構造解析で調べたところ、いずれも骨格転位とともに2個の塩素原子が付加した立体異性体(endo,exo-体、exo,exo-体およびendo,endo-体)であることが明らかとなった。一方、これらの生成物はナトリウムによってオクタシラキュバンを再生する。このようなオクタシラキュバンの骨格転位反応と生成物の骨格転位によるオクタシラキュバンの再生は炭素類似体では見出されていない。
歯科修複用材料としてのインターペネトレート構造の複合材料の開発

本研究はインターペネトレート構造をもつ無機・有機複合体の歯科修復材への応用を目的としている。ミクロに無機・有機化合物がインターペネトレート構造で複合化されたレジンは、従来の複合材のように繊維やフィラーとレジンとの単なる複合でなく、無機層構造に有機ポリマー鎖が侵入し、かつからみあった材料である。このため従来のシラン処理で見られるようなフィラーとレジンの界面での加水分解性がない。コアー材として用いるセピオライトは、無機化合物でありながら柔軟性がある繊維状の物質であり、加熱処理をすることにより結晶水を失って生ずる細かい孔路は、分子オーダーの寸法を持ち、分子レベルで複合かが可能である。上記のインターペネトレート構造をもった無機・有機複合レジンを開発するため、1.無機層と有機層が分子レベルで積層するに適した細孔が得られるセピオライトの加熱条件を選定した。その結果セピオライト中のMg端に配位した結晶水の脱水温度300°Cが適当であった。この温度以上に加熱すると組成中のOH基の脱水が始まり、セラミックス化し、ミクロポアー部が減少し、複合化には適さなくなった。2.1で得られたセピオライトにSilane処理またはPMMA Graft処理を行った。3.2で前処理をしたセピオライトにマトリックスレジンとしてPolymethyl methacrylate(PMMA)を選定し、複合化した。4.以上のように作製した試料につき、歯科理工学的性質(圧縮強度、引っ張り強度、表面硬さ、耐摩耗性、熱膨張率)を検討した。その結果、上で得られた無機・有機複合体は耐摩耗性、耐久性の向上が顕著であった。
代謝とクロストークする転写環境形成因子の構造科学的な解明

アルギニンのメチル化はPRMTによって触媒される翻訳後修飾である。PRMT8はPRMTファミリーの中で最も普遍的なPRMT1に相同性が高いがその機能は不明な点が多い。またPRMT7は他のPRMTと比べると特徴的なドメイン構成をしている。我々は両者の分子機構を理解するために、構造科学的な研究を行った。PRMT8はらせん状の超構造をとっていた。この高次構造が活性に重要な役割を果たしていることを示した。一方、PRMT7は単量体でコアドメインの二量体のような構造をとっていた。SAHはN末ドメインにしか結合しておらず、C末ドメインはSAH結合サイトがブロックされていた。本申請ではNucleomethylin(NML)さらにはその複合体であるeNoSCおよびMybbplaに着目し、これらの因子がSAM,NAD+,アセチルCoAなどの生命素子をどのように利用しているか得られた立体構造をもとに明らかにする。手法としてはX線結晶構造解析に加え、溶液散乱曲線から直接構造モデルを構築することができるX線溶液散乱法を用いる。さらにNMLに関しては各因子のリクルーティング機構、NMLの基質が判明次第その基質との複合体解析を行いメチル化機構を解明する。一方、核小体タンパク質Mybbplaに関してはその構造を原子レベルで決定し、p300のリクルーティング機構・アセチル化促進機構を解明する。これらの研究を通して代謝とクロストークするエピゲノム情報形成因子の実像を構造面から明らかにしその制御メカニズムを解明する。一方ヒストン修飾に関わる酵素に関しても構造科学的な解明を進める。NMLはSuv39Hlと直接複合体を形成するが、どの領域で結合するかについて検討した。様々なコンストラクトを作成しプルダウンアッセイを行った。その結果NMLのN末端側がSuv39Hlとの結合に必要であることがわかった。また、Mybbplaについてもp53との結合領域を検討した結果、p53のC末端側が結合に必要であることがわかった。またこの領域のリジン残基を変異させると結合が弱くなることからこのアミノ酸が十であることが示唆された。ヒストン修飾酵素の一つであるアルギニンメチル化酵素に関しては大量発現系を構築し純度の高いサンプルを得て結晶化に成功している。核内レセプターはリガンド依存的に活性が制御される転写因子である。我々はビタミンDレセプター(VDR)に注目し、その活性制御機構を構造科学的に解明することを目的としてリガンドとの複合体構造を決定することを行ってきた。新規パーシャルアゴニストである一連のTTYN化合物との構造解析の結果は論文化することができた(FEBS letters, 2013)。核内レセプターは転写因子であり、通常ジェノミックな機構を示すが、DNA配列に依存しないノンジェノミック機構を示すことが近年知られてきた。VDRはTGF-&#61538;シグナルに関わるSmadにDNA配列非依存的に結合しその働きを抑制することが明らかになってきた。我々はVDRによるノンジェノミック機構についてコンピューターモデリングの結果を含め論文化した(J.Clin.Invest., 2013)その一方でアンタゴニスト活性を示すDLAM化合物との複合体構造にも取り組んでいる。DLAMはVDRの内在性リガンドである活性型ビタミン(1&#61537;,25-Dihydroxyvitamin D3)の代謝産物とよく似た構造をとっており、天然基質の代謝産物がどのように認識機構の解明にもつながる。我々はVDRと一連のDLAMとの複合体構造の構造解明に成功した。代謝産物に特徴的なラクトン環の認識を明らかにし、リガンド認識に重要なHis301が構造変化すること(His301が構造変化を起こす)明らかにした。現在論文準備中である。アルギニンのメチル化は遺伝子発現やスプライシングなどの生命現象を制御する重要な翻訳後修飾である。アルギニンメチル基転移酵素(PRMT)はアルギニン側鎖のグアニジノ基にあるN原子にメチル基を転移する酵素であり、哺乳類では9種類存在する。PRMTはその最終生成物の違いから、非対称ジメチルアルギニンを与えるType I、対称ジメチルアルギニンを与えるType II、モノメチルアルギニンのみを与えるType IIIに分類される。また、PRMTはコアドメインと呼ばれる保存されたドメイン構造を持つとされる。PRMT8はミリスチル化を受けており、細胞膜もしくは細胞質に局在していると考えられている。さらにPRMT8はタンパク質以外のものをメチル化することが示唆されている。現在、これらユニークなPRMT7およびPRMT8に注目して構造科学的な研究を進めている。PRMT8はPRMT1と比較して相同性は高く両者ともType Iに属する。しかし、PRMT8の構造を決定したところ多量体を形成していることがわかった。ゲル濾過、SAXS,超遠心分析の結果PRMT8は8量体を形成していることが強く示唆された。そこで多量体形成に重要なアミノ酸に変異をいれ多量体形成を阻害したところ、活性の顕著な低下がみられかつ細胞内分布にも影響していることがわかった。つまり、多量体形成はPRMT8の活性の発揮に必須であることがわかった。アルギニンのメチル化は主要な翻訳語修飾として転写制御、mRNAスプライシング、DNA修復、シグナル伝達等幅広い生命現象に関与する。アルギニンメチル化を行う酵素がprotein arginine methyltransferases (PRMTs)であり、哺乳類には九種類存在する。

まず線虫由来CePRMT7に注目しX線結晶解析によって立体構造を決定し構造科学的な研究を行った。CePRMT7の単量体構造は、分子内に二つタンデムに存在するコアドメインが会合してコアダイマー構造をとる新規構造であった。N末端側活性部位の変異体を作成しAdoMet結合実験を行った結果、変異体のAdoMet結合能は大きく低下し、CePRMT7のコファクター結合部位がN末端側コアドメインのみであろうことを示した。またPRMT8はPRMT1と高いホモロジーを示すが、その会合状態は大きく異なっており8量体をとっていることを示した。さらにこの多量体構造が活性や細胞内局在に重要であることを示した。mRNAの細胞内レベルは多くの異なるメカニズムを通して制御され、それらはmRNAの生合成や安定性、分解を制御している。転写や炎症、免疫の制御に重要なタンパク質をコードするmRNAの多くが3' UTR(untranslated region)にCDE(constitutive decay element)と呼ばれるステムループモチーフを持つ。RoquinのROQドメインはCDE中の保存されたステムループモチーフを認識し、標的RNAに脱アデニル化酵素を含むCCR4-NOT複合体をリクルートすることでmRNAの分解を促進し、不適切なT細胞活性化を抑制しているが知られている。我々はRoquin自体の構造およびRoquinによるステムループモチーフの認識機構を明らかにた。興味深いことにこのドメインはDNA結合モチーフの一つであるwHTH(winged Helix-turn-Helix)をとっていた。さらにRNAとの複合体構造も決定し、片側のステム領域が認識されていることやwHTHのwing領域がRNAのループ領域を認識しているなど、詳細な認識機構を明らかにした。アルギニンのメチル化はPRMTによって触媒される翻訳後修飾である。PRMT8はPRMTファミリーの中で最も普遍的なPRMT1に相同性が高いがその機能は不明な点が多い。またPRMT7は他のPRMTと比べると特徴的なドメイン構成をしている。我々は両者の分子機構を理解するために、構造科学的な研究を行った。PRMT8はらせん状の超構造をとっていた。この高次構造が活性に重要な役割を果たしていることを示した。一方、PRMT7は単量体でコアドメインの二量体のような構造をとっていた。SAHはN末ドメインにしか結合しておらず、C末ドメインはSAH結合サイトがブロックされていた。アルギニンのメチル化は遺伝子発現やスプライシングなどの生命現象を制御する重要な翻訳後修飾である。アルギニンメチル基転移酵素(PRMT)はアルギニン側鎖の#61559;位N原子にメチル基を転移する酵素であり、哺乳類では9種類存在する。PRMTはその最終生成物の違いから、非対称ジメチルアルギニンを与えるType I、対称ジメチルアルギニンを与えるType II、モノメチルアルギニンのみを与えるType IIIに分類される。
実世界ハプティックエネルギー変換に基づく人間支援空間基盤の構築

人間にとって安全で豊かな生活を支援し、生活に伴うエネルギー消費削減を実現することを目的とし、人間も含む分散システムの間に感覚情報を統合したリアルタイムネットワークを巡らせるという新しい人間支援空間基盤の構築について研究を行った。本研究では4年間の研究期間の中で、実世界ハプティックエネルギー変換技術と感覚フィードバック制御を統合した身体装着型ハプティックデバイスの設計方法論ならびに遠隔地での行動代行を実現するためのハプティック制御技術の開発に成功した。人間にとって安全で豊かな生活を支援し、生活に伴うエネルギー消費削減を実現するために、人間も含む分散システムの間に感覚情報を統合したリアルタイムネットワークを巡らすことで実際に空間的移動を伴わなくてもシステムが授受すべきサービスを遅延なく実現する人間支援空間基盤を構築することを目的とする。本研究では4年間の研究期間の中で、実世界ハプティックエネルギー変換技術と感覚フィードバック制御を統合した身体装着型ハプティックデバイスをネットワークに分散配置させることで、リアルタイムに人間の高度な作業支援を行う次世代の人間支援空間基盤を構築するための基本的手法の確立を目指す。人間にとって安全で豊かな生活を支援し、生活に伴うエネルギー消費削減を実現するためには、人間も含む分散システムの間に感覚情報を統合したリアルタイムネットワークの構築が必要不可欠である。本研究では、実際に空間的移動を伴わなくてもシステムが授受すべきサービスを遅延なく実現する人間支援空間基盤を構築することを目的としており、本年度において次のような研究実績を得ることができた。1.高効率ハプティックエネルギー変換技術に関する基本設計ハプティックエネルギー変換を高効率に実現するには、広帯域かつ低遅延な制御系・通信系が必要であるために、FPGAおよびDSPにより実装した専用ハードウェアを用いて制御演算処理を高速化するための基本設計を行った。専用ハードウェアを構築することにより、無駄なプロトコル変換部を省くことができ処理遅延を低減することが可能であるため、制御演算の並列度の向上によりハプティックデバイスが多自由度化した際の感覚フィードバック性能向上への道を拓いた。2.広帯域アクチュエーション技術に関する基本設計ハプティックエネルギー変換器に基づき、人間および環境からのハプティックエネルギーを抽出・再現するための広帯域アクチュエーション技術の基本設計を行った。この広帯域アクチュエーション技術を導入したハプティックエネルギー変換プラットフォームは、モーションコピー理論に基づき人間の動作を効率よく抽出し・ディジタル保存・再生することが可能であることを明らかにした。上記の研究成果は3件の査読付き論文に結実するとともに、5件の学会発表を行い、成果の普及に努めた。1.高効率ハプティックエネルギー変換システムの開発ハプティックエネルギー変換を高効率に実現するため、広帯域な電流制御を実現するインバータを設計した。さらにアクチュエータ部、インバータ部、モーションコントロール部を総合したハプティックエネルギー変換の広帯域化、高効率化を実現するための基本手法について開発を行った。2.身体装着型ハプティックデバイスの基本設計人間および環境からのハプティックエネルギーを抽出・再現するハプティックエネルギー変換プラットフォーム要素技術を身体装着型ハプティックデバイスに導入し、エネルギー変換部の性能評価を行った。さらにさまざまな機構の間で感覚フィードバックを行うためのリアルタイムネットワークの構築を目指し、ネットワーク上で人間・環境に対して双方向かつ有用なインタラクションをリアルタイムに提供可能な人間支援システムの検討を行った。具体的には、パラレルリンク型マスタとシリアルリンク型スレーブ間やジョイスティック型マスタとモバイルロボット型スレーブといった異構造ハプティックデバイス間での双方向力覚フィードバックに成功した。上記の研究成果は10件の査読付き論文に結実するとともに、11件の学会発表を行い、成果の普及に努めた。1.移動型ハプティックデバイスの基本設計身体装着型ハプティックデバイスと双方向でハプティックエネルギー変換を行い、遠隔地で作業を行うための移動型ハプティックデバイスの基本設計を行った。具体的には、ペダル型マスタシステムと6自由度二足歩行型スレーブシステム間でバイラテラル制御を構成し、歩行動作の遠隔再現と床反力フィードバックを得ることに成功した。2.実世界ハプティクスに基づく人間支援空間の基本設計ハプティックデバイスをネットワーク環境内に分散配置して人間を適切なタイミングで支援するための人間支援空間の基本設計を行った。まずハプティック通信に適した伝送プロトコルの評価を行い、順序制御の有効性を確認するとともに、再送制御は不安定化の原因となることを明らかにした。

また、ハプティックデバイスを使用して得られた人間の動作データについても解析を行い、デバイスを用いた支援をするために必要な動作データベースの構築についても検討を行った。上記の研究成果は18件の査読付き論文に結実するとともに、17件の学会発表を行い、成果の普及に努めた。人間にとって安全で豊かな生活を支援し、生活に伴うエネルギー消費削減を実現するためには、人間も含む分散システムの間に感覚情報を統合したリアルタイムネットワークの構築が必要不可欠である。本研究では、実際に空間的移動を伴わなくてもシステムが授受すべきサービスを遅延なく実現する人間支援空間基盤を構築することを目的としており、本年度において次のような研究実績を得ることができた。1.ネットワークと実世界ハプティクスを統合した人間支援空間基盤の構築実世界ハプティックエネルギー変換を双方向で行うシステムが人間の生活環境に埋め込まれ、人間を適切なタイミングで支援するという人間支援空間の基本設計に基づき、ネットワークを介して動作支援を行うためのシステムを構築について検討を行った。特に、インターネットを用いて大規模なシステムを構築するために、ハードリアルタイム制御・双方向安定性の確保に適した複数経路伝送方式を開発した。2.構築した人間支援空間基盤における動作試験・評価これまでの研究により構築した人間支援空間基盤において、人間の動作の認識・再現・身体性拡張・支援というそれぞれのフェーズにおける機能を試験し評価を行った。動作認識に関しては、抽出されたハプティックデータを主成分分析手法により解析し、動作データベースへの展開を可能にした。これは人間の動作を直交座標で定義される機能に分割し、機能ごとに保存・再生を行うことが可能であることを意味している。これにより、必要な機能ごとに再生し遠隔地における行動代行が可能になるばかりでなく、目的に合った操作支援が可能になることを各種試験により明らかにした。上記の研究成果は11件の査読付き論文に結実するとともに、17件の学会発表(うち2件招待講演)を行い、成果の普及に努めた。
大規模企業間取引データを用いた企業の新陳代謝解析

本研究では2007ー2016年までの企業間取引データを用いて、産業及び企業の新陳代謝の定量的評価を行う。まず、参入退出の推移解析により産業レベルの新陳代謝の現代における有効性を検証する。次に、取引交代による企業レベルの新陳代謝度と経済成長の関係を解析するとともに、取引ネットワークの定常性維持の観点での最適条件を検証する。得られた分析結果をもとに専門家との意見交換を行い、研究成果を国際会議や論文誌等で発表する。
テレ-マニピュレーションにおける作業スキルの伝達に関する研究

人間が直接入れない空間、例えば、宇宙や海底、原子炉などといった極限作業環境、または最近の在宅リハビリテーション、在宅介護などの人間の生活空間、力や形状などスケール的に人間と整合しない環境、人間による直接な作業が複雑かつ困難な動的作業環境で望ましい作業を実現するために、テレ-マニピュレーションは極めて重要な技術である。本研究はテレ-マニピュレーション研究の原点に戻って、人間の巧みな作業スキルをいかに機械に伝え、高度な高速運動作業を実現するようにマスター・スレーブロボットを制御するかについて検討した。前年度における基礎研究調査、実験準備の基で、本年度は、テレ-マニピュレーションに関する更なる理論考察を行い、詳細な実験検証を行った。その結果、以下の成果を得た:1)双腕協調作業のテレ-マニピュレーション実験を行い、通信時間遅れが時変である場合の安定化制御設計と実験検証を行い、その研究成果を第18回日本ロボット学会学術講演会で発表し、大いに注目された。2)テレ-マニピュレーションシステムを人間・機械系として捉え、システム制御設計と人間の作業能力との関係を分析し、操作者の高度な臨場感を得るための多自由度視覚提示システムを作成し、良好な実験結果を得ることができた。この研究成果も第39回計測自動制御学会学術講演会及び計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会で発表した。今後は、本研究で得られた成果の実応用を期待している。本研究はテレ-マニピュレーション研究の原点に戻って、人間の巧みな作業スキルをいかに機械に伝え、望ましい作業を実現するようにマスター・スレーブロボットを制御するかについて検討した。本年度は、まず、テレ-マニピュレーションに関する理論的な考察を行い、同時に関係する実験システムを構築できた。その結果、以下の成果を得た:1)近年における国内外のテレ-マニピュレーション研究について調査研究を行い、得られた理論結果と残された問題点について整理をした。ここでは、テレ-マニピュレーションシステム特有の通信時間遅れについて注目をし、国際会議上で準最適制御方式を発表した。2)単台及び両腕協調制御のテレ・オペレーション実験システムを構築できた。3)テレ-マニピュレーションシステムを人間・機械系として捉え、システム制御設計と人間の作業能力との関係を計算機シミュレーションで検討した。以上の結果を踏まえて、来年度は本格的な実機実験研究を行う予定である。