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原油回収技術の開発に向けたメタン発酵共生系の鍵微生物の獲得と分子機構の解明

これは未培養Syntrophaceae科細菌がアルカンのみを唯一の基質として生育する可能性が考えられ,新しい知見が得られた.アルカンを用いた継代培養による未培養Syntrophaceae科細菌の集積を行う.パイロシーケンシングの結果,Syntrophaceae科細菌が最優占種でなく未培養のFirmicutes門細菌が最優占種であった.これは予想しない結果であったが,本菌の優占性から本菌がアルカン分解共生菌であることが強く示唆され,アルカン分解共生菌の新しい知見ともいえる発見であった.このFirmicutes門未培養細菌には近縁となる細菌がいないためその機能や分離培養に関する情報が得られない.そこで次年度よりメタゲノム解析による本Firmicutes門未培養細菌の機能解明を試みる.メタン菌の低濃度水素利用能の生理学的因子の解析は,当初予定していた実験機器の導入が出来なかったため,遅れ気味である.本研究に汎用する機器(GC-TCD,GC-ESIMS等)の故障(TCD検出器の故障,ESIMS電子基板の故障)が相次ぎ,これらの修理復旧に予算を使わざるを得なかった.しかし,導入予定であった機器を用いずとも現在保有する機器を駆使して次年度から実験を行う.【アルカン分解メタン発酵共生培養系のメタゲノム解析】パイロシーケンシングに供したDNAの一部をメタゲノム解析に供する.DNAが十分でないため,メタゲノム解析としてはドラフト程度になると考えられる.しかし,最優占種のFirmicutes門未培養細菌に関する情報はある程度得られると期待される.その情報を基に本菌の機能や分離培養に関わる情報を取得する.【アルカン分解メタン発酵共生培養系の継代培養および新規培養系の構築】現在保持する培養系を継代培養し,アルカン分解共生菌の集積培養を図る.更にメタゲノム解析に供するために,新たに試料採取を行い大量に培養系を構築する.これによって,後のメタゲノム解析に高品質なDNAを供することが可能となり,メタゲノムデータの質の向上が期待できる.【メタン菌の低濃度水素利用能の生理学的因子の解析】先行研究でアルカン分解メタン発酵に関与すると考えられてきた好熱性水素資化性メタン菌を解析に用いる.メタン菌の細胞レベルでの速度論解析と熱力学的解析から,低濃度水素利用能の解明を試みる.菌株の休止細胞に水素を添加し各菌株の至適生育条件でバッチ培養する.水素濃度をGCを用いて経時的に測定し,プログレス曲線から速度パラメーターと,利用限界濃度からメタン発酵によるATP生産効率の指標となる最小自由エネルギー変化(⊿Gc)を算出する.本研究に汎用する機器(GC-TCD,GC-ESIMS)の故障(TCD検出器の故障,ESIMS電子基板の故障)等が相次ぎ,これらの修理復旧に予算を使わざるを得なかった.その結果,当初導入予定だった機器の購入の金額に足りず,その導入を見送ったため次年度使用額が生じた.次年度使用額を利用してメタゲノム解析の費用(50万円)と,試料採取の旅費(10万円),消耗品費(50万円)および国内学会(15万円),国際学会(International Union of Microbial Society Congress 2014)(40万円)での成果報告・情報収集に使用する.
DCアーク、RF、マグネトロンプラズマを利用した機能性材料の製造および表面改質

前年度に本研究によって設置された大型DCアークプラズマ材料製造装置(モニター用分光器付)によって、以下の小実験を順次遂行し、プラズマ反応を利用した高機能材料の工業化製造条件の確立や接合性・表面改質性の向上確立が計られた。なお、本研究における主要設備の調整が遅延しているので、研究計画の内容に変更はないが、当初の研究計画スケジュールの一部は本年度末から数ヵ月以内に終了見込みである。(1)活性ラディカルイオン種の空間分布検出・表示とダイヤモンド生成プラズマ条件の確立(桑原秀行、高田潤)C,C_2,CH,CH_2,CH_3,CH^<3+>等のような活性ラディカルイオン種の検出を、モノクロメーターの特定波長への高速ステップスキャン制御と特定波長信号の走査型輝度変調装置によって空間分布表示し、ダイヤモンドの生成に対するプラズマ条件(電流、電圧、ガス組成・流量、基板温度等)の確立が行われた。(研究発表1,5項参照)(2)微細多結晶ダイヤモンド塊の生成機構の解明と最適生成条件の確立(冨井洋一、高田潤、桑原秀行、加藤周一郎)前年度のの成果に基ずき、DCアークプラズマ特有の高エネルギー密度を使用した、微細多結晶ダイヤモンド塊の工業化製造のための最適生成条件を確立する。同時に活性ラディカルイオン種の空間分布データーから、C,C_2,CH,CH_2,CH_3,CH^<3+>等のイオン間およびイオン-基板間反応を明らかにし、微細多結晶ダイヤモンド塊の生成機構の解明が計られた。(研究発表1,5項参照)(3)プラズマ反応を利用した高機能物質の創製及び接合性・表面改質性の向上(高田潤、吉田起国、桑原秀行)高エネルギーのDCアーク、プラズマに溶射を混成させ、ダイヤモンド以外の他の物質の合成と粉末材やセラミックス焼結材へのコーティング複合化を行う。また、この混成プラズマイオンを利用した炭化、窒化、酸化を行い、表面改質により従来の材料の高機能材料化を計る。さらに、この生成物質の高機能性と近年注目されつつあるパーコレーション効果の関係が明らかにされた。(研究発表2、3、4、6項参照)前年度に本研究によって設置された大型DCアークプラズマ材料製造装置(モニター用分光器付)によって、以下の小実験を順次遂行し、プラズマ反応を利用した高機能材料の工業化製造条件の確立や接合性・表面改質性の向上確立が計られた。(研究発表2、3、4、6項参照)2年継続である本研究においては、初年度の重点的目的として実験設備の導入・設置・調整を行い、可及的速やかに予備的実験を行い、機械的な設備特性の把握に努めると共にノウハウ的なデーターの蓄積を行う。主要設備備品であるDCアークプラズマ反応材料製造装置((株)日本アルミ製、DTK-93型)の設置に関しては、従来までの実験データーに基づき、多くの実験部品の新たな設計が行われた。特に、プラズマ反応制御の鍵を握るトーチの設計は大型化のために困難を極めたが、完全に作動するに至った。(平成6年10月)これらの実用的なデーターは、DCアークプラズマの諸特性におよぼすトーチ諸元の効果(加藤周一郎、冨井洋一)として纏められる予定である。

本研究の最も大きな目的であるプラズマ反応を利用した高機能製物質の製造および表面改質に付いては、本格的な設備の総合的稼働に待たねばならないが、比較的小規模な実験設備で可能な表面改質としての鉄合金のプラズマ窒化について研究が行われた。即ち、Fe-18Cr-9Ni合金をプラズマ窒化すると、オーステナイト中の窒素固溶量が従来報告されている値[1]よりも飛躍的に大きくなること[2]、その原因として、N_2イオンによるスパッタリングとNH、NH^+などの応種によることを桑原は報告している[2,3]。これが、オーステナイト系に特有のことであるのか、フェライト系にも同様に生じる現象であるのかを解明する。Fe-Cr合金をγ'-Fe_4N相を形成しない温度域677°C以上でプラズマ窒化を行い、その組織、析出物相の同定を行うことにした。更に、短時間で試料全体を均質に窒化するために粉末試料を作製してプラズマ窒化して、分析を行うことにした。溶製したFe-19Cr合金を700°Cで49hプラズマ窒化した窒化層は、試料表面から約170μmのところで遷移領域を示し、600°C以下の温度域でのプラズマ窒化層とは異なる組織を示した。この遷移領域は、CrN、Cr_2N、及びマトリックスα-Fe相から構成されていることをX線回折で同定した。また、同程度のCr含有量のFe-17Cr合金粉末のプラズマ窒化層は、均一に窒化され、試料断面全域においてCrNとα-FeであることをX線回折とEPMA分析とから認めることができた。これらについて、現在、化学分析を行っている。今後、これらの高濃度窒素固溶現象についてプラズマの発光分光分析を行い、より詳細に検討を行うことにしている。次に、プラズマ反応の基本的な理解を進め、実用製造条件の確立に寄与するために、プラズマ炎中の活性ラディカルイオン種の発光分光分析装置(既設)の本材料製造装置への組み込みがなされた。現在のところ、予備的にではあるがVTRカメラ像とデジタル画像解析技術の連結によって、プラズマ炎の色温度2次元画像表示に成功している。前年度に本研究によって設置された大型DCアークプラズマ材料製造装置(モニター用分光器付)によって、以下の小実験を順次遂行し、プラズマ反応を利用した高機能材料の工業化製造条件の確立や接合性・表面改質性の工場確立が計られた。なお、本研究における主要設備の調整が遅延しているので、研究計画の内容に変更はないが、当初の研究計画スケジュールの一部は本年度末から数カ月以内に終了見込みである。に繰り越される。1活性ラディカルイオン種の空間分布検出・表示とダイヤモンド生成プラズマ条件の確立(桑原秀行、高田潤)C,C_2,CH,CH_2,CH_3,CH^<3+>等のような活性ラディカルイオン種の検出を、モノクロメーターの特定波長への拘束ステップスキャン制御と特定波長信号の走査型輝度変調装置によって空間分布表示し、ダイヤモンドの生成に対するプラズマ条件(電流、電圧、ガス組成・流量、基板温度等)の確立が行われた。(研究発表1、5項参照)2微細多結晶ダイヤモンド塊の生成機構の解明と最適生成条件の確立(冨井洋一、高田潤、桑原秀行、加藤周一郎)
結晶内空間制御による機能性金属酸化物固体材料の創製

ロジウム三核錯体2分子、架橋配位子となる1,3-ビス(3-ピリジルエチニル)ベンゼンまたは2,6-ビス(3-ピリジルエチニル)ピリジンを3分子、そして1分子の金属酸化物アニオンを組み合わせ新奇な超分子錯体・金属酸化物有機・無機複合体の合成に成功し、トルエン包摂能を見出した。一方、1,3-ビス(4-ピリジルエチニル)ベンゼンとパラジウム錯体との反応においては六角形型超分子錯体を形成し、その分子空隙に金属酸化物アニオンを包摂することを見出した。本申請研究は、結晶空間制御と空間内分子解析による新奇な機能性金属酸化物固体材料創製とし、新奇なナノサイズの特異的空間を有するカプセル状超分子錯体を合成し、種々のポリオキソメタレート分子と複合化することにより、ポリオキソメタレート分子の高次構造を制御した機能性固体材料を目的とした。120°の結合角を有するパネル型錯体ユニットとして機能しうるRh三核錯体[Rh3(OAc)6(O)(H2O)3](ClO4) 1と2枚のパネル型錯体ユニットを平行に架橋しうる架橋配位子1,3-ビス(3-エチニルピリジル)ベンゼン(L1)または2,6-ビス(3-エチニルピリジル)ピリジン(L2)を2:3の混合比で反応させることにより、褐色超分子錯体[Rh3(OAc)6(O)]2(Ln)2(ClO4)2 2Ln (n = 1, 2)をそれぞれ収率87、85%で得た。1H DOSYNMRスペクトルを測定したところ、2Lnの拡散係数はそれぞれ2.71x10-11、2.49x10-11 m2s-1であることが明らかとなった。拡散係数から算出される分子半径はそれぞれ4.07、4.43 nmとなり、ナノサイズの分子生成が確認された。予備的なX線結晶構造解析の結果、3つの架橋配位子の内2つの配位子が架橋配位しており、残りの1つの配位子は片足を上げている構造であることが明らかとなった。その分子内空隙にはトルエンを1分子包摂しており、このことが構造に影響していると考えられる。以上の結果から得られた化合物2Lnは溶液状態において動的な挙動を示すことから、対アニオンをClO4-から[W6O19]2-へアニオン交換を行いX線結晶構造解析により完全な分子構造を決定し、3つの架橋配位子が架橋した樽型超分子錯体[Rh3(OAc)6(O)]2(Ln)2[W6O19]3Ln (n = 1, 2)の生成が明らかとなった。本申請研究では、ナノサイズのアニオン性金属酸化物クラスターであるポリオキソメタレートの高次分子構造制御に着目し、結晶空間制御と空間内分子解析による新奇な機能性金属酸化物固体材料創製を目的としている。まず、結晶空間制御をするための鋳型分子となる超分子錯体を合成した。3つの置換活性なアコ配位子を有するロジウム三核錯体[Rh3(OAc)6(O)(H2O)3](ClO4)と架橋配位子となる1,3-ビス(3-エチニルピリジル)ベンゼン(L1)または1,3-ビス(3-エチニルピリジル)ピリジン(L2)をN,N-ジメチルホルムアミド溶液中で反応させることにより、ロジウム三核錯体二分子と架橋配位子(Ln)が三分子からなる超分子錯体{[Rh3(OAc)6(O)]2(Ln)3}(ClO4)2 (n = 1, 2)が得られることをIR, NMR,元素分析、予備的なX線結晶構造解析により確認した。過塩素酸イオンClO4-が対アニオンの際には完全な構造解析には至らなかったが、対アニオンとして2価のアニオンであるヘキサタングステート[W6O19]2-を用いることにより単結晶構造解析に成功し、{[Rh3(OAc)6(O)]2(Ln)3}[W6O19]であることを明らかにした。この分子は超分子錯体カチオン部位にゲスト包摂が可能な空間を有しており、特にL2架橋配位子を有する分子においては、配位子内に配位能を有するピリジン部位やアセチレン部位を有することからさらなる錯形成が可能であり、機能性錯体の導入による分子修飾の可能性を見出した。目的とした化合物である超分子錯体とヘキサタングステートを複合化した{[Rh3(OAc)6(O)]2(Ln)3}[W6O19]の同定はほぼ完了しており、その機能に関する研究に取りかかれる準備が整っているため。新奇に合成した超分子錯体とヘキサタングステートを複合化した{[Rh3(OAc)6(O)]

2(Ln)3}[W6O19]の機能に関する研究を行う。まず、超分子錯体部位には空隙が存在することから、ゲスト分子包摂能に関する検討を行う。また、超分子錯体部位にさらなる配位可能なピリジン部位が3つとアセチレン部位が6つ存在していることから、機能性錯体の導入を試み、それらによる酸素、二酸化炭素等の小分子活性化や新たな分子変換反応への展開を試みる予定である。主として実験に必要となる試薬類、ガラス器具類等の購入に使用しする。また、分析上必要不可欠となる単結晶構造解析装置用の備品や核磁気共鳴装置用の備品の購入を予定している。さらに、当該研究の研究成果報告のための費用に充てる予定である。
体細胞変異に焦点をあてたGATOR1機能障害によるてんかん発症機序の解明

GATOR1複合体の生殖細胞変異は、神経異常発火が脳の一部に限局される焦点性てんかんを引き起こす。しかし、患者は同じ遺伝子変異を有する家系内であっても、多様な症状を示す。このことは、生殖細胞変異以外の病因が存在していることを示唆している。申請者は、これまでにGATOR1複合体に生殖細胞変異を有する患者脳から、新たに体細胞変異を同定した。また、生殖細胞変異のみを有するマウスは自発性てんかん発作を示さないことを発見した。これらの結果から、申請者は、生殖細胞変異に加えて体細胞変異が発生する「2-hit」が、てんかん発症に影響を与え、体細胞変異の発生箇所に依存して多様な症状が現れるとの仮説を立てた。本研究では、GATOR1複合体の「2-hit」モデルマウスを作製することにより、患者の遺伝子異常を再現し、その表現型解析と下流遺伝子発現動態の解析により、GATOR1複合体異常によるてんかん発症メカニズムを明らかにする。本年度は、2-hitモデルマウスの作製を行った。GATOR1複合体構成遺伝子それぞれのFloxマウスと生殖系細胞でCreを発現するマウスと交配することにより、lox/-マウスを作製した。そして、lox/-マウスの大脳半球に、Creを有するベクターを子宮内の胎児にDNAを導入するin uteroelectroporation(IUE)法で導入することにより、体細胞変異を有する患者の遺伝子異常の再現を試みた。IUEは、患者から異常な巨大化が報告されている大型錐体細胞が誕生する胎日齢を対象に行った。現在、2-hitモデルマウスの表現型の解析を行っている。本年度は、当初の予定通り、「2-hit」モデルマウスの作製に必要な全てのマウス系統の作製に成功し、順調に計画を遂行している。今後は、GATOR1複合体体細胞変異を有する患者に出現する限局性皮質形成異常の発生を調べる目的で、IUE後、神経細胞の移動と定着がほぼ完了する生後に脳を固定し、異型巨細胞の出現の有無を評価する。また、大脳層構造を、層特異的マーカーで可視化することにより、評価する。加えて、軸索マーカーを用いてGFP+細胞の軸索形態に異常が認められないかを明らかにする。Depdc5+/-マウスは自発性てんかんを起こさず、Nprl2+/-、Nprl3+/-マウスにおいてもこれまでに行動異常の報告はない。体細胞変異を導入した大脳半球に異常脳波が発生するか、またそれに伴いてんかん発作が認められるかを24hr Video脳波解析により明らかにする。自発性のてんかん発作が認められなかった場合は痙攣誘発剤に対する感受性を検討する。
Expression vectorの眼内への移入実験

1.培養細胞への遺伝子の移入実験ベクタ-はpcDを用いた。pcDにヒトOATのcDNAを組み込んだpcDHOATを、OAT活性の非常に低いChinese hamster ovary(CHO)細胞に、電気穿孔法によって移入した。移入してから48時間後にすべて回収して、それぞれサザンブロット、ノ-ザンブロット、ウエスタンブロットを行ない、さらにOATの活性を測定した。移入したCHO細胞には、ベクタ-DNAが存在し、ヒトOATのmRNAと蛋白質が産生され、OAT活性が著明に上昇した。さらにOATのmRNAがほとんど欠損し、そのためにOATの活性の非常に低い脳回状網膜脈絡膜萎縮患者の線維芽細胞(GA35細胞)を用いて、上記のCHO細胞の実験と同様に行なった。GA35細胞はCHO細胞と異なって株化されていないためか、電気穿孔後多くの細胞が培養液に浮遊した。移入したGA35細胞には、ベクタ-DNAが存在し、ヒトOATのmRNAが産生された。しかしOATの活性のある蛋白質は認められたがわずかであった。CHO細胞に活性のあるヒトのOAT蛋白質を作らせることに成功し、GA35細胞にも活性のあるOAT蛋白質を作らせることにいちおうは成功したが、ごくわずかであり今後に課題を残した。2.家兎硝子体への遺伝子の移入実験眼組織へ目的の遺伝子を移入し発現させる目的で、家兎の硝子体にpcDHOATを蒸留水に溶かした液を、毛様体扁平部から27ゲ-ジ針で刺入して硝子体の中央に注入した。3カ月後に屠殺し、各組織からRNAを抽出し、ノ-ザンブロットを行なった。残念ながら今のところ家兎の網膜にヒトのOATのmRNAを発現させることに成功していない。今後使用するベクタ-、DNAの注入方法などに工夫が必要と考える。また本研究期間中に、網膜色素変性やレ-ベル病などの眼科領域で治療の対照と考えられる疾患の研究が進んだため、日本人家系について分子レベルで検討を加えた。ベクタ-については最近広く使われているレトロウイルスも考えたが、ウイルスを培養したり、titerしたりすることが当研究室では現在困難であるため、まずpcD使うことにした。pcDのSV40のearlylesionのうち必要な部分のみを残し、家兎には発現していないヒトOATのcDNAを組み込んだ。プロモ-タ-側にcDNAの5'側があるクロ-ンを、制限酵素を使って検討して選び出した(pcDHOAT)。このプラスミドをcompetent cellに移入し、大量に増やし、精製した。家兎の腹腔内にペントバルビタ-ルを注射して麻酔し、輪部から4mmの部分より針を刺入し、硝子体中に約1μgのpcDHOATを注入した。白内障になったものもあるが現在眼球摘出をする準備をしている。1.培養細胞への遺伝子の移入実験pcDにヒトOATのcDNAを組み込んだpcDHOATを、OAT活性の非常に低いChinese hamster ovary(CHO)細胞に、電子穿孔法によって移入した。

さらにOATのmRNAがほとんど欠損し、そのためにOATの活性の非常に低い脳回状網膜脈絡膜萎縮患者の線維芽細胞(GA35細胞)を用いて、上記のCHO細胞の実験と同様に行なった。GA35細胞はCHO細胞と異なって株化されていないためか、電気穿孔後多くの細胞が培養液に浮遊した。移入したGA35細胞には、ベクタ-DNAが存在し、ヒトOATのmRNAが産生された。しかしOATの活性のある蛋白質は認められたがわずかであった。CHO細胞に活性のあるヒトのOAT蛋白質を作らせることに成功し、GA35細胞にも活性のあるOAT蛋白質を作らせることにいちおうは成功したが、ごくわずかであり今後に課題を残した。2.家兎硝子体への遺伝子の移入実験眼組織へ目目の遺伝子を移入し発現させる目的で、家兎の硝子体にpcDHOATを蒸留水に溶かした液を、毛様体扁平部から27ゲ-ジ針で刺入して硝子体の中央に注入した。3カ月後に屠殺し、各組織からRNAを抽出し、ノ-ザンブロットを行なった。残念ながら今のところ家兎の網膜にヒトのOATのmRNAを発現させることに成功していない。今後使用するベクタ-、DNAの注入方法などに工夫が必要と考える。また本研究木間中に、網膜色素変性やレ-ベル病などの眼科領域で治療の対照と考えられる疾患の研究が進んだため、日本人家系について分子レベルで検討を加えた。
高次元カレント代数の表現論

S.Loktevは、論文[1]において$sl_{r+1}$の高次元カレント代数に対するワイル加群のポアンカレバーコフヴィット基底を構成した。この結果の系としてこの場合のワイル加群の次元に関する予想を証明した。さらに、ワイル加群をカレント代数の融合積加群および対応するアフィン代数のレベル1表現のデマズール加群に関連づけた。これによって、非常に多くの場合において、融合積加群の構造と指標公式に関する予想に、証明を与えることができた。論文[2]においては、高次元のカレント代数のワイル加群のレベルの高い場合の類似物を提案した。これに対する双対空間の直和を考えると、それが可換な代数になっていることが示される。次元1及2の場合にこの加群の構造と、この代数の射影的スペクトラムの幾何を研究した。特に、Feigin-Loktevによるパーキング関数に関する予想のいくつかを証明し、パーキング関数の拡張を定義した。M.Feiginを招聘し、以下に述べる研究討論を行った。ワイル加群の精密化のために、不変多項式の代りに準不変多項式を用いることを検討し、多変数のワイル加群や融合積の、多次元の可積分系,例えば多変数カロジェロモザー系や、多変数ゴーダン系などへの応用を検討した。Loktevは以下の国際会議において以上述べてきた研究成果の発表を行った。
医療と介護の切れ目ないリハビリテーションの提供が要介護度の変化におよぼす影響

1.研究の目的本研究の目的は、理学療法士(PT)、作業療法士(OT)が携わる訪問リハビリテーション(訪問リハ)の開始時から1か月間の実施頻度、訪問リハ開始までの期間、および利用者の移乗・移動能力の変化について縦断調査することにより、訪問リハにおける早期介入の効果を明らかにすることである。2.対象と方法対象は、PT、OTが訪問看護7および「訪問リハビリテーション」に従事し、調査協力が可能な施設12施設において、初回評価ならびに1か月後の評価が実施できた訪問リハ利用者21名である。評価項目は「Functional Independence Measure(FIM)の移動、移乗5項目の得点」、「要介護基準時間」であり、「医療におけるリハビリテーション終了から訪問リハ開始までの期間」および「1か月間の訪問リハ実施頻度」との関連性について分析した。3.結果と考察訪問リハ開始までの期間を「1か月未満」「1か月以上」に、1か月間の訪問リハ実施頻度を「8回未満」、「8回以上」に2区分し、区分間でFIM得点の変化について比較した(Wilcoxonの符号付き順位検定)。1か月未満群のFIM得点は17.3点から21.7点に有意に増加したが、1か月以上群は有意な変化を認めなかった。また、8回未満群のFIM得点は13.7点から16.6点、8回以上群は17.2から21.8点に、いずれも有意に増加した(p>.05)。訪問リハ開始までの期間が「1か月未満」の方が、訪問リハ実施頻度は高い傾向を示したが、今年度の調査結果ではリハ介入の頻度よりも、リハ開始までの時間の方が、訪問リハ利用者の利得に及ぼす影響は大きいと思われる。今後は、対象者数の確保に努めると共に、リハ実施プログラムなどの介入要因を加えて分析を進めていく。1.研究の目的本研究の目的は、訪問リハビリテーション(訪問リハ)利用者を対象に、医療におけるリハビリテーション終了から訪問リハ開始までの日数と、その後の介護度の変化について縦断調査することにより、医療から介護に至るリハビリテーションの提供に費やす時間が介護度の変化に及ぼす影響を明らかにすることである。2.対象者(対象施設)の選定大阪府下の訪問看護ステーション全304施設、および大阪府理学療法士会所属の医療機関全536施設に対して、訪問看護7(訪問看護ステーションから実施される訪問リハ)と「訪問リハビリテーション」に携わる理学療法士(PT)、作業療法士(OT)の人数を郵送調査により把握した。PT、OTが訪問看護7および「訪問リハビリテーション」に従事している施設は147であり、このうち調査協力が可能な施設は105施設であった。3.対象者(調査対象者)の決定上記施設から調査の承諾が得られ、かつ新規に訪問リハを開始した者は75名であった。4.評価の時期および項目調査対象75名のうち、初回評価ならびに半年後の再評価が実施できた者は26名であった。評価項目は訪問リハ開始までの期間、およびPT、OTが行う介護認定基本調査であり、訪問リハ開始までの期間と「食事」「排泄」「移動」「清潔保持」などから成る要介護基準時間の変化との関連性について分析した。5.結果と考察訪問リハ開始までの期間を「1か月未満」「1か月以上」に2区分し、区分間で基準時間の変化(差分)について、その平均値を比較すると、「移動」はそれぞれ-0.36分、1.40分、「合計時間」は0.86分、2.23分であり、リハ開始までの期間が「1か月未満」の方が基準時間の増加が少ない傾向を示した。今後は、コホートの設定時期を半年間延長して対象者数の確保に努めると共に、疾病や合併症などの補正要因を加えて結果の実証作業を進めていく。
ＨＲＩの相互共感向上のための感情・情動・身体の協調的生理現象表出モデル

1.感情表現モデルにおける「覚醒度」と「感情価」の関係性の評価、2.ユーザの生理計測に基づくロボットの生理現象表現の検討、3.生理現象ロボットの応用に向けた外観と触感の関係性に関する調査を実施した。まず、ロボットの情動を擬似的な生理現象によってユーザに知覚させるための取り組みにより、呼吸における吸気/呼気比率が呼吸速度との相互作用において感情の感情価の表出に寄与していることが明らかになったため、覚醒度と感情価の2軸に対応した呼吸速度および吸気/呼気比率制御による内部状態-生理現象モデルを新たに構築した。次に、既存の生理現象ロボット制御ユニットへの入力が可能なユーザ生理指標の取得デバイスを実装し、ユーザ生理指標のセンシングに基づくロボットの生理現象表現動作生成設計と、ユーザの生理現象とロボットの印象に関する評価を行った。結果、ロボットによる再現が生理現象生物らしさや人間らしい変化を感じさせる一方で、ユーザの生理現象の誇張表現が自身の生理状態と類似しているように知覚される可能性が示唆された。最後に、人工的な擬似生理現象表現の応用可能性を検討するために必要な検討として、生理現象表現を搭載したロボットの外観と表面素材による違和感や気持ち悪さ、生命感や生物感、リアルさなどについて議論した。被験者実験の結果、ロボットに擬似的な生理現象表現を付与する場合、ロボットの外観と表面素材は、生理現象のリアルさ、違和感や気持ち悪さ、生物感や生命感に影響を与えることが示唆され、提案手法の擬似的生理現象表現を付与したぬいぐるみロボットの外観をより本物の犬のような外観に近づけた場合においても気持ち悪さや違和感を感じさせにくいという示唆を得た。今後の活用において、医療・福祉分野においてペットなどの動物を用いたアニマルセラピーの代替として生理現象を搭載したロボットの活用に関する検討にも期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,生理現象を用いたロボットの豊かな感情表現を可能にする身体感情モデルの構築と,生理現象に基づいた人間とロボットの感情インタラクションの実現を目指すものである.まず,予備調査に基づく一般的な小型犬サイズのロボットに搭載する生理現象表現機構の設計および各機構の動作モデルに基づく制御プログラムの実装を行い動作を確認した.次に,生体メカニズムに基づいた生理現象による感情表現モデルを設計し,生理現象表現機構の動作に反映した.外的情報知覚に基づく脳における情動・記憶の処理とそれによる自律神経の活性など,身体内部の生理学的状態の変化により生理現象が生じるメカニズムを参考に,ロボットのための情動と生理現象発生の簡略化モデルを設計した.これに基づき自律神経パラメータなどの各パラメータを設定し,生理現象をコントロールするプログラム上で数値の変化を確かめた.次に,各生理現象パラメータを変化させ,SD法を用いた調査に基づく因子分析による感情要素の抽出と変化を調査した結果,いずれもラッセルの感情円環モデルにおける感情の覚醒度に影響を与える可能性が示された.また,各生理現象パラメータの制御によりロボットが表現する覚醒度の増減に影響することが示された.さらに,ロボットの覚醒度パラメータを要因とし,ユーザの感情に与える影響を評価した結果,視覚コンテンツ視聴時のユーザの感情的体験の覚醒度に影響を与えることが示唆された.また,その際にロボットに対する親近性や敏感性の印象を向上させる可能性が示された.

検証の結果をうけて,ロボットの生理現象においてこれまでの評価で現れなかった感情価(快-不快)に対応する生理現象要素に関する調査を実施し,複数の仮説を立て呼気/吸気比率および心拍変動に関して予備的検証を行った結果,呼気/吸気比率が感情価に影響する可能性が示唆されたことから,今後詳細な検証を実施する予定である.研究計画に基づき,本年度は,1呼吸・心拍・体温などの生理現象の表出機構の設計およびそれらを搭載した小型犬ほどの大きさのロボットの新規実装,2生体メカニズムに基づく動作モデル設計,3ロボットの生理表現により表出される感情要素の検証および分析を実施,4ロボットの生理表現がユーザの感情に与える影響の評価,および5ロボットの印象に与える影響の評価を実施し,モデルの改良および今後取り組むべき課題について議論した.1生理現象表現機構ロボット-3における検証準備および検証の実施に関しては、予定通り行われた.一方で,3の検証における仮説では,ロボットの生理現象によって表出される感情として,覚醒度と感情価(快ー不快)の要素が得られると想定していたが,提案手法における生理現象表現設計においては,覚醒度因子のみが抽出され、感情価要因との関係性は明らかにならなかった.このため,感情価に関わる生理現象についての調査を行い,ロボットの呼吸を呼吸速度と呼気/吸気比率の2要素に,心拍を心拍数と心拍変動の2要素に細分化し,これに対応する生理現象表現設計を行った.この仮説を検証するための予備的な検証を実施した結果,呼気/吸気比率が感情価に影響する可能性が示唆された.また,同時に4および5のロボットの生理現象によるユーザ感情体験およびロボットへの印象に関する検証を行った結果からは,視覚コンテンツ視聴時のユーザの感情的体験の覚醒度に影響を与えることが示唆されたほか,体験を共有したロボットに対する親近性や敏感性の印象を向上させる可能性が示された.これらの実施状況および得られた成果より,本研究課題に関しておおむね順調に進展していると評価できる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,生理現象表現ロボットの改良および,生理現象によって表出される感情の分析と基礎検討から,生理現象を用いたユーザへの影響という応用に向けた予備的検証を行った.特に,ロボットの呼吸・心拍・体温から成る感情表現がコンテンツに対する特定の感情を増幅あるいは抑制し,ロボットに対する親近性や敏感性の印象を変化させる可能性が示されたことから,対話や身体動作などのロボットの随意表現ではなく,生理現象という不随意な感情表現であってもユーザの感情に影響を与えることができるという重要な示唆が得られたと考えられる.
高温超伝導薄膜と金属界面に関する研究

高温超伝導SQUID磁束計の性能向上には目覚しいものがあり、磁場分解能は数10fT/Hz^<1/2>のものが作られるようになってきた。しかしながら、高温超伝導SQUIDにダンピング抵抗を付与することでさらなる性能の向上が期待できる。そのためには抵抗となる金属薄膜と超伝導薄膜との界面の解析が必要となるので、今回、それらの解析を目標として高温超伝導SQUIDを用いたSQUID顕微鏡を設計作製した。これまでにいくつかのタイプの高温超伝導SQUID顕微鏡が考案されており、それらは被測定物の温度によって分類される。一つは室温サンプル用でもう一つは液体窒素温度サンプル用である。共にSQUID素子自身は液体窒素温度に維持されるが、前者の方式では真空窓によってサンプルとSQUIDが分離断熱されており、後者の方式では一般にサンプルとSQUIDが液体窒素に浸漬される。それぞれに利点があり、前者ではサンプルの温度に自由度があるが、サンプルを真空窓の厚さよりも接近させることができない。一方、後者の液体窒素温度タイプではサンプルとSQUIDの距離を接触するぎりぎりまで近づけることができるが、サンプル温度に自由度がない。我々の目的のためにはサンプルをぎりぎりまで接近させることができ、かつ、サンプル温度が可変である構造が必要となる。そこで、SQUIDを格納したクライオスタットとは別にサンプル室を設け、ゲートを閉めることによってそれぞれを独立して排気できるシステムを設計した。この設計によると、ゲートを開けることによってサンプルとSQUIDの距離を原理的には数ミクロンメートルにすることができる。これを用いて穴をあけた超伝導薄膜に約14φ_0の量子化磁束をトラップさせたイメージを観察することができた。
新奇な電荷軌道状態を持つ遷移金属化合物の電子構造と光新機能の開発

本研究の目的は、遷移金属化合物の示す様々な新奇物性の発現機構を解明し、軌道やスピンの自由度を生かした遷移金属化合物の新材料・新機能開発に貢献することである。スピネル型MnV_2O_4のVサイトはパイロクア格子を形成し、格子に幾何学的フラストレーションを内包している。VイオンはV^<3+>で、t_<2g>軌道に3d^2の軌道自由度を持つ。58Kで反強磁性転移を示すが、この転移は立方晶から1軸が縮む正方晶への構造転移を伴うため、低温ではt_<2g>軌道の軌道整列が起きていると考えられている。我々はこのMnV_2O_4の光学測定を行い、軌道整列に伴う光学スペクトルの変化について研究してきた。本年度は特にフェムト秒ポンププローブ反射率測定を用いた光誘起相転移現象のダイナミクスの測定を行った。その結果、低温相に比較的強いフェムト秒レーザーを照射すると、数ps以内に立方晶相が出現することがわかった。またその反射率の時間発展において、異なった周期(30ps、60ps、200ps)をもつ3種類のコヒーレント振動が観察された。これらの振動構造はそれぞれshockwaveを起源とするもの、面に垂直方向、水平方向の光誘起によって出現したドメイン境界の移動を起源とするものと想定される。また、バンド構造の変化を詳細に調べるため、水による自己位相変調により白色化したフェムト秒レーザーによる光学伝導度スペクトルの変化を測定した。また、VサイトにAlイオンをドープし、磁性転移は起こるが軌道整列は起こらないMn(V_<0.9>al_<0.1>)_2O_4の測定も行い、両者の比較から、この光誘起ダイナミクスにおける軌道の効果と磁性の効果について分離して議論した。その結果、光学スペクトルの変化は単純な高温相への変化ではないことがわかった。この結果は、遷移金属化合物の示す光誘起相転移について、新たな知見を切り開くものである。本年度の研究では特に遷移金属化合物に超高速でおこる光誘起相転移現象に注目した。この光誘起相転移現象のダイナミクスを測定するために、フェムト秒ポンププローブ反射率測定装置を開発するところから研究を始めた。まず、フェムト秒チタンサファイアレーザーと、遅延時間を調整する可変光路ステージを組み合わせて、フェムト秒時間スケールで反射率時間変化を測定できる装置を立ち上げた。レーザーの繰り返しと反射率測定を同期させるために、ロックインアンプを用い、フォトダイオードから出てくる信号とノイズを切り分けるように装置を改良した。この開発した測定系を用いてBaV_<10>O_<15>の光誘起ダイナミクスの研究を行った。BaV_<10>O_<15>はT_s=123Kで構造相転移をすると共に金属状態から絶縁体状態へ転移することが知られている。BaV_<10>O_<15>の低温相においてフェムト秒パルス光で励起すると、1.6eV(E//b)の光学反射率はポンプ光の励起強度によらず光照射直後(t<2ps)は一旦減少する。しかし、その後の時間変化では、励起強度が中間程度(0.90mJ/cm^2)では増大するのに対して、励起強度が強い領域(>1.3mJ/cm^2)では反射率がさらに減少することが分かった。この変化は光照射によって温度変化では現れない新しい相が出現した可能性を示唆している。その後、また、MnV_2O_4とRTiO_3の軌道状態の研究なども行った。本年度は光学測定、X線分光測定を用いて主にMnV_2O_4とBaV_<10>O_<15>の2種類のV酸化物の軌道整列に関する研究を行った。MnV_2O_4はT_N=58Kで軌道整列を伴う構造相転移を起こす物質である。この転移は立方晶から1軸が縮む正方晶への転移であるため、光学スペクトルの詳細な解析が困難であった。試料を銅基板、ガラス基板上に貼り付け、基板応力によって、結晶軸を揃えることを試みた。その結果、銅基板上ではac面と考えられるスペクトル、ガラス基板上ではab面と考えられるスペクトルを得ることに成功した。このドメイン制御された面についてフェムト秒ポンププローブ反射率測定を用いた光誘起相転移現象のダイナミクスの測定も行った。その結果、低温相にフェムト秒レーザーを照射すると、数ps以内に高温相が出現することがわかった。またその反射率の時間発展において、異なった周期をもつ3種類のコヒーレント振動が観察された。一方、BaV_<10>O_<15>はT_s=123Kで構造相転移をすると共に金属状態から絶縁体状態へ転移する物質である。この低温相において、V三量体を含む複雑な軌道整列が起きていると考えられている。

このBaV_<10>O_<15>に関して共鳴X線散乱を用いて、V三量体の直接観察を試みた。その結果、BaV_<10>O_<15>の低温相において軌道整列を起源とする共鳴X線を観察するのに成功した。エネルギースペクトルのQ依存性をモデル計算と比較することにより、この共鳴X線がV三量体のモデルと合致することを確認した。本研究の目的は、遷移金属化合物の示す様々な新奇物性の発現機構を解明し、軌道やスピンの自由度を生かした遷移金属化合物の新材料・新機能開発に貢献することである。スピネル型MnV_2O_4のVサイトはパイロクア格子を形成し、格子に幾何学的フラストレーションを内包している。VイオンはV^<3+>で、t_<2g>軌道に3d^2の軌道自由度を持つ。58Kで反強磁性転移を示すが、この転移は立方晶から1軸が縮む正方晶への構造転移を伴うため、低温ではt_<2g>軌道の軌道整列が起きていると考えられている。我々はこのMnV_2O_4の光学測定を行い、軌道整列に伴う光学スペクトルの変化について研究してきた。本年度は特にフェムト秒ポンププローブ反射率測定を用いた光誘起相転移現象のダイナミクスの測定を行った。その結果、低温相に比較的強いフェムト秒レーザーを照射すると、数ps以内に立方晶相が出現することがわかった。またその反射率の時間発展において、異なった周期(30ps、60ps、200ps)をもつ3種類のコヒーレント振動が観察された。これらの振動構造はそれぞれshockwaveを起源とするもの、面に垂直方向、水平方向の光誘起によって出現したドメイン境界の移動を起源とするものと想定される。また、バンド構造の変化を詳細に調べるため、水による自己位相変調により白色化したフェムト秒レーザーによる光学伝導度スペクトルの変化を測定した。また、VサイトにAlイオンをドープし、磁性転移は起こるが軌道整列は起こらないMn(V_<0.9>al_<0.1>)_2O_4の測定も行い、両者の比較から、この光誘起ダイナミクスにおける軌道の効果と磁性の効果について分離して議論した。その結果、光学スペクトルの変化は単純な高温相への変化ではないことがわかった。この結果は、遷移金属化合物の示す光誘起相転移について、新たな知見を切り開くものである。
移住者によるエスニック・ビジネス起業過程に関する比較社会学的研究

本研究の目的は、米国に定着した韓国系移民と比較する視点から、日本の韓国系移住者のエスニック・ビジネスの起業過程とその社会的機能を解明することである。分析方法は質的調査と量的調査である。調査実施計画にそって、日本の名古屋市の韓国系移住者によるエスニック・ビジネスを分析したあと、米国のニューヨーク市に形成されたコリアン・コミュニティについて比較調査を実施し、その結果以下の知見が得られた。1)日本の名古屋市において、在日コリアンは中村区や南区に朝鮮部落などを形成し、主に自営業を営みながら、定着した。在日コリアンは土着住民との共生関係が形成できず、九州出身の新着住民と一緒に町内会を形成した。この町内会の中心は日本人住民であり、在日コリアンは周辺的な存在として関わってきていることがわかった。1990年以後の名古屋市都心部に定着する新来韓国人は韓国系のプロテスタント教会を中心とする共同体を形成しつつ、とくに中国朝鮮族を従業員としながら、雑貨店や食堂などの自営業を営んでいる。新来韓国人によるエスニック・ビジネスは都心部を中心に展開されているが、新来韓国人自営業主と日本人住民とは消極的な関係を有していることが明らかになったのである。2)ニューヨーク市のコリアンはブラッシング地区の韓人社会は華人社会と経済的な競争関係にありながら、政治的には協力するという選択的に民族関係を形成している。とくに中国朝鮮族は韓人コミュニティとの共生関係にあることが注目される。ブラッシングは、コリアンタウンであり、チャイナタウンでもある。コリアンタウンとして、新着移民者や留学生、高齢者が多く住んでいて、民族・家族・親族の関係が優位である。中国朝鮮族は韓人と仕事の面で共生関係を結びつつ、華人社会において生活の場をもっていることが知見として指摘できる。平成17年度は、主に名古屋に居住する新来韓国人を取り上げ、調査研究を行った。その結果、名古屋市都心部に食材雑貨店や飲食店などを営む一定の自営業者層が形成されていることがわかった。名古屋市中区の新栄学区には292人(2004人)の新来韓国人が居住している。新栄学区には、コリアンストリートといわれるほど、新来韓国人による韓国食材店や美容室、衣装店などが集まっている。韓国系のエスニック・ビジネスの中心は韓国系の生活情報誌である。韓国系生活情報誌を軸として、新来韓国人のエスニック・ビジネスが成立している。新栄学区の自営業者層の事例として、以下の4人への聞き取り調査を行った。1)J食材店は30代の男性が経営している。経営者は1993年に留学生として来名して、1995年から名古屋企画を成立させた。現在34人の従業員がある。顧客構成をみると、韓国人が6割以上であり、日本人は3割である。J食材店の主人は、町内会のことは知らないし、近隣の住民にゴミの出し方で嫌がられるという。一方、2)K食材店はスーパー兼レンタル・ビデオ店である。経営者は45歳の男性で、韓国地方出身である。1988年、在日コリアンの親戚を頼って日本にやってきた。しかし、現在は関係ないという。地域社会とのかかわりは、町費は私う程度であり、地域社会での付き合いはほとんどみられない。3)Hクリーニングの経営者は、40歳代の韓国・日本人夫婦である。1997年開業した。最初は携帯電話と車だけであったが、2000年から新栄1丁目で店を出す。顧客は韓国人の女性で、顧客の多くは日本語ができない。4)古典衣装店の経営者は、50歳代の女性で、1990年代より韓国と日本を往来していた。

ソウルで衣類店を経営していたが、2002年に名古屋で衣装店経営するようになった。経営者は現在教会中心の生活を送っており、宗教生活が生きがいである。顧客は新来韓国人、在日コリアン、日本人など多様である。このような新来韓国人の自営業者層の分析を通じて、近年従業員層として入ってくる中国朝鮮族との関係について分析していくことが必要である。なお、以上の調査結果は、第22回日本都市社会学会大会「地方都市における韓国系移住者の流入・定着過程-名古屋市を事例にして」(大妻女子大学2005年9月)で発表した。平成18年度は、名古屋、大阪、東京の韓国系移住者を対象とする質問紙調査を実施した。有効回収数は名古屋130票、大阪101票、東京130票となる。現在、その結果の分析を進めているが、名古屋の韓国系移住者の調査結果を示すと以下のとおりとなる。1)基本的属性に関して、男性は30歳代、女性は50歳代が多い。学歴の4割は高卒である。男性は高卒、女性は義務教育卒が多い。2)回答者の多くは直接韓国から流入しているが、そのうち3割の回答者は韓国人友人に依存して来日している。3)回答者の職業構成は(1)専門管理職、(2)サービス業、(3)無職・学生・主婦の3つのカテゴリーに区分できる。4)回答者の職業移動に関しては、来日前の職業を日本でも引き続いているという「水平移動」が確認できる。5)回答者は韓国人からなる親密な絆を引き出しながら、中国朝鮮族、日本人、在日コリアンともネットワークを形成している。また、友人と出合った文脈は民族別で異なっている。6)勤務先で働くのは韓国人が多く、その次は日本人、中国朝鮮族、在日コリアンである。7)回答者の共生意識は概ね肯定的であるが、在日コリアンの帰化についての回答者の半分は否定的である。8)韓国系移住者は日本社会での生活や福祉制度に一定の満足を示す一方で、生活上のニーズが少ないことや身分の不安定さからくる孤立感という側面も持ち合わせているといえる。9)韓国系移住者の不安な点は学校でのいじめ、学校生活の適応、犯罪、日本語問題、アイデンティティの問題など多岐にわたっている。とくに子どもが日本社会でどのように生きていくのかが悩みである。10)地域で必要な情報としては、公共機関の利用に関する情報と地域での子どもに関わる情報である。以上の調査結果を通じて、名古屋市の韓国系移住者は、都心部のフィリピン人や郊外の団地に集住するブラジル人とは違って、行政との関わりが少なく、かつ顕在化された生活上の問題もないために「外国人住民」として注目されなくて、韓国系移住者は自分たちのネットワークを形成して、日本社会に適応してきたことがわかった。こうした名古屋市の結果を踏まえて、大阪や東京の韓国系移住者との共通点と相違点などを都市の差異との関わりで今後分析をしていくことが求められる。なお、以上の調査結果は、第79回日本社会学会(2006年10月立命館大学)において、「大都市における韓国系移住者の移住・定着過程-名古屋市の韓国系キリスト教会調査-」というテーマで報告を行った。本研究は、ニューヨーク市のコリアンタウンを取り上げ、韓人移民社会のエスニック・ビジネスがどのように形成されてきたのかを検討したものである。
希土類酸化物のナノ粒子形態制御と、表面官能基を用いて高次配列化したメタ結晶の構築

本研究課題では有機分子存在下で希土類酸化物ナノ粒子を合成することで、ナノ粒子の形態の制御、粒子表面への官能基の配置を行うとともに、官能基間の相互作用を利用して希土類酸化物ナノ粒子が規則性良く配列した高次配列メタ結晶を実現する。さらに、貴金属ナノ粒子との異種粒子複合化を行い、機能の宝庫とも言える希土類酸化物のナノ粒子を階層的に組織化し、新規磁気的、光学的、電気的物性の創出を目指す。本年度は、上記の目標を達成するために、以下の3つの項目を対象とした研究を行った。1)希土類酸化物ナノ粒子の構造制御と官能基付与有機分子の存在下で希土類酸化物ナノ粒子の水熱合成を行い、ナノ粒子の形態制御と表面への官能基付与を実現した。修飾剤には、両端に-NH2基、-COOH基、-CHO基を有する直鎖有機分子の他、アミノ酸、ペプチドを用いた。有機分子の極性、反応場のpH,希土類酸化物の安定面、極性面の表面分極をキーとして構造制御、官能基付与を整理した。2)希土類酸化物ナノ粒子の高次配列a)粒子表面官能基間の脱水反応、縮合反応を用いて高次配列を試み、希土類ナノ粒子が規則正しく高次複合配列化した「希土類ナノ粒子のメタ結晶」を創製に成功した。3)希土類酸化物ナノ粒子と金属ナノ粒子との複合化希土類酸化物ナノ粒子と金属ナノ粒子との複合化を試みた。表面修飾金属ナノ粒子の合成は有機溶媒中における還元などの手法を用いて合成した。一方、希土類酸化物ナノ粒子は、上記の手法を用いて合成した。この表面に、一方に-NH2基、もう一方に-COOH基を配置するなどして、2種類のナノ粒子の親和性を高めた後、混合、凝集させることで、2種類の粒子が均一に分散した複合構造の構築に成功した。
多視点行列を用いた手描きアニメーション調ＣＧ表現に関する研究

手描きアニメーションの合成工程によって生じる形状の特徴を3DCGで再現するため、多視点行列を用いた投影変換手法の開発を行った。具体的な課題として、(1)消失点移動、(2)遠近感強弱調整、(3)影のレンダリング、(4)ユーザインタフェースの開発を行った。本研究の成果により、モデルの三次元を編集することなく見かけの形状の変形が可能となり、作画アニメーションの合成を3DCGで効率的に再現可能となった。(1)手描きアニメーションの幾何学的分析と消失点操作アルゴリズムの基礎的実装本研究では3DCGで手描きアニメーションを再現するための手法として消失点の移動に着目している。本研究の予備実験の段階では、消失点移動を行う投影変換行列を生成するための入力パラメータとして消失点の三次元座標のみを用いていた。しかし、三次元座標のみでは操作性に問題があり制作者の意図した画像を生成することが困難であることが判明したため、新たな入力パラメータとして投影参照面を追加した。投影参照面は消失点移動の前後で変形が生じない断面である。これにより、制作者は投影参照面を基準としながら消失点の移動を行うため、操作性が改善された。また、消失点移動の評価実験を行った際に、手描きアニメーションの再現のためには本手法以外にも、人物を広角カメラで撮影した状況でも望遠レンズの様な遠近感で画像の歪みを低減する等の遠近感強弱調整も必要であることが判明した。したがって、入力パラメータとして仮想視点と投影参照面を用いる遠近感強弱調整の行列生成アルゴリズムも提案し、実装を行った。(2)提案手法の幾何的評価消失点移動と遠近感強弱調整によって手描きアニメーションの合成工程によって生じる形状表現上の特徴を再現できていることを評価実験から定性的に確認した。(3)既存の3DCG制作ツールへの組み込み提案手法を既存の3DCG制作ツールへ組み込むため、ゲームエンジンのUnity上での実装を行った。開発環境にUnityを選択した理由としては、現在Unityはビデオゲーム以外の映像制作のための機能も積極的に開発されており、CG分野全体での利用が広まっていることが挙げられる。これにより、提案手法の映像制作での実証をアニメーション制作とビデオゲーム制作の両分野で行うための環境を整えている。2016年度の研究ではアルゴリズムの基礎的実装について消失点移動の入力パラメータの検討と遠近感強弱調整アルゴリズムの開発を行い、評価実験で手描きアニメーションの特徴を再現できていることを確認した。よって、おおむね順調に進展していると言える。また、2016年4月にCGアニメーション制作会社との共同研究が決定したため、申請書の研究計画から順番を前後し、2017年度に行う予定であった既存の3DCG制作ツールへの組み込みを先に行った。本実装も完了し、現在は実際の映像制作上での評価を行うための準備を進めている。これらを総合し、おおむね順調に進展していると判断できる。本年度は、本研究の計画に従い、以下の2つの点について検討を進めた。(1)ユーザビリティの改善アニメーションとゲームの制作を行っている会社と協力し、昨年度に実装した提案手法のプログラムを実際の映像コンテンツ制作のプロジェクトに組み込み、CG制作を専門としているユーザからの意見をもとにユーザビリティの改善を行った。まず、プログラム開発を担当するユーザからの意見をもとに、映像毎に制作されるシェーダプログラムから提案手法を少量のコード記述で使用できるように提案手法をライブラリとして整理した。また、アニメーション制作を担当するユーザからの意見をもとに、これまで個別に設定を行っていた消失点移動と遠近感強弱調整を統合して設定項目を単純化し、さらに、遠近感強弱調整をユーザが普段から使用している画角の単位で設定できるよう変更を行った。(2)映像制作用シーンデータでの評価と影・ハイライトとの整合性の検証映像制作のCGでは、シーンデータ内には人物、ライト、背景などが混在する。このようなシーンを作成して検証したところ、提案手法による形状変形によって従来の照明計算アルゴリズムとの間に不整合が生じてしまい、影やハイライトの位置にズレが生じることが判明した。そこで、影・ハイライトが正しく描画されるように提案手法に合わせた照明計算のプログラムを実装した。ここでは、提案手法を適用したオブジェクトが他のオブジェクトに影を投影する計算の場合は形状変形前の座標を用いるといったように、形状変形の前後の値を両方とも保持して使い分けを行っている。本研究の今後の計画としては、提案手法を形状の複雑さが異なるモデルデータに対して適用した際の影・ハイライトへの影響の検証、アニメーション以外の絵画表現で用いられるパース技法への応用が挙げられる。また、本研究の成果をまとめ、国際会議への投稿・発表を予定している。今後の研究は実際の映像制作上での提案手法の評価を中心に行う。制作を進めていくうちに現在の手法では生成画像やインタフェースに問題があると判断した場合には適宜アルゴリズムの修正等を行う。また、ビデオゲーム開発者とも議論を行い、提案手法の応用可能性を検討する。本研究の成果をオープンソースとして公開した。

コンピュータグラフィックス既存の3DCG制作ツールへの組み込みにあたって、主な開発環境を申請時に予定していた3ds MaxからUnityに変更したため、適切な開発用機材の再検討が必要となり、次年度使用額が生じた。主に評価実験に必要な機材と資料の購入、研究出張と発表のための費用への使用を計画している。