hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
液晶アレイを用いたフェムト秒光パルスの振幅・位相時間情報の書込みと読み出し

1.アレイ型液晶空間光変調器(SLM)のピクセルを個々にパソコンで操作できるシステムを構築して位相マスクとして用い,フェムト秒レーザの強度波形および位相波形を任意に整形できる装置を開発した.SLMは,12.8mm幅の中に100μm幅のピクセルが128個配列している.波形整形装置は,1対の回折格子間に1対のフーリエ交換レンズ対を配置し,フーリエ変換面でSLMによって周波数位相をプログラムする.(1)フェムト秒レーザパルスを任意の振幅.位相波形に整形するための位相マスクをSimulated-Annealing法を用いて設計した.非対称波形であっても,位相のグレイ値を4種とることによって,整形可能であることを明かにした.(2)100fsの入力パルスレーザを本波形整形装置によって,繰り返しTHzのフェムト秒パルス列,非対称パルス列,線形周波数チャープしたパルス,等に整形できることを実証した.2.整形されたTHzパルス列を用いて,半金属Biに選択的なフォノンモードを励起することに成功した.4.フーリエ周波数面での位相をコーディングすることによって複数の光信号を送信し,空間光変調器,あるいはあらかじめ作製されたホログラムによってエンコーディングできることを実験的に証明した.実験は,実験の容易なCW光を用い,空間周波数域でのコーディングを行ない2重に書き込んだホログラムによってマッチした信号のみがエンコーディングできることを示した.グレーティングを加えるのみで本手法はフェムト秒光での符号多重通信実験と等価である.1.アレイ型液晶空間光変調器(SLM)のピクセルを個々にパソコンで操作できるシステムを構築して位相マスクとして用い,フェムト秒レーザの強度波形および位相波形を任意に整形できる装置を開発した.SLMは,12.8mm幅の中に100μm幅のピクセルが128個配列している.波形整形装置は,1対の回折格子間に1対のフーリエ交換レンズ対を配置し,フーリエ変換面でSLMによって周波数位相をプログラムする.(1)フェムト秒レーザパルスを任意の振幅.位相波形に整形するための位相マスクをSimulated-Annealing法を用いて設計した.非対称波形であっても,位相のグレイ値を4種とることによって,整形可能であることを明かにした.(2)100fsの入力パルスレーザを本波形整形装置によって,繰り返しTHzのフェムト秒パルス列,非対称パルス列,線形周波数チャープしたパルス,等に整形できることを実証した.2.整形されたTHzパルス列を用いて,半金属Biに選択的なフォノンモードを励起することに成功した.4.フーリエ周波数面での位相をコーディングすることによって複数の光信号を送信し,空間光変調器,あるいはあらかじめ作製されたホログラムによってエンコーディングできることを実験的に証明した.実験は,実験の容易なCW光を用い,空間周波数域でのコーディングを行ない2重に書き込んだホログラムによってマッチした信号のみがエンコーディングできることを示した.グレーティングを加えるのみで本手法はフェムト秒光での符号多重通信実験と等価である.アレイ型液晶空間光変調器(SLM)のピクセルを個々にパソコンで操作できるシステムを構築して位相マスクとして用い、フェムト秒レーザの強度波形をフーリエ波形整形実験を行った。このSLMは12.8mm幅の中に100μm幅のピクセルが128個配列しており、ITO電極を通して液晶両端に電圧をかけることで透過光の位相をシフトさせる。波長780nmのフェムト秒Ti:サファイアレーザに対して最大7π以上の位相変調が分解能0.01π以下で与えられた。フーリエ波形整形においては、周波数面において振幅および位相マスクのいずれも使用可能であるが、振幅マスクは全体の光透過特性を単純に劣化させるのでピーク強度を必要とする応用には不向きである。そこで、位相マスクとして用いたときの波形整形の機能性を調べることを目的として、大きく分けて2種類のマスクによって実験した。まず、M系列と呼ばれる相関の高い周期パターンからなる位相マスクによってTHzパルス列の発生を試みた。波長分散素子として2000line/mmの回折格子を用いることによってパルス間隔約0.5psのパルス列を理論通りに形成できた。我々は、このパルス列を半金属Biのコヒーレントフォノン励起に応用し、パルス重畳効果を確認した。次に、入力フェムト秒パルス波形をターゲットとなる整形パルスに整形するための位相マスクをSimulated-Annealing法を用いて設計し実験結果から本設計法の妥当性を調べた。この場合には、パルス間隔、パルス間の相対強度比を任意に設定でき、SLMの微細構造(ピクセル間の隙間等)を考慮して設計することで極めて高精度のマスク設計が可能であることが実際の波形整形実験から得られた。1.周波数域での位相マニピュレーションによる時間波形整形昨年度の時間域での強度波形整形に引き続き,位相特性の整形を同時に行なう実験を行なった.厳密には,周波数域の位相のみの操作では時間域の振幅と位相を正確に整形することは不可能であるが,この方法は周波数域で振幅を操作する方法に比べて非常にエネルギー効率がよい.そこで,近似解が得られる位相マスクを設計し,昨年同様に128ピクセルからなる空間光変調器を用いた実験装置で,入力107fsのパルスを異なる周波数チャープ(2次位相変化)をもつ500fsのパルスに整形した.整形されたパルスの位相特性は,周波数分解相互相関波形を測定し理論計算で予測される相関波形との比較によって行なった.

その結果,極めてよい一致が得られ,本手法の有用性が示された.尚,本波形整形装置をフェムト秒パルスではなく,広い帯域幅を持つスーパールミネッセント・ダイオードに適用することによって,コヒーレント関数を整形できることも実験的に証明した.この結果は,インコヒーレント光によるセンサー等へ応用できる.2.位相コーディングによるフーリエ・多重ホログラフィフーリエ周波数面での位相をコーディングすることによって複数の光信号を送信し,空間光変調器,あるいはあらかじめ作製されたホログラムによってエンコーディングできることを実験的に証明した.実験は,実験の容易なCW光を用い,空間周波数域でのコーディングを行ない2重に書き込んだホログラムによってマッチした信号のみがエンコーディングできることを示した.グレーティングを加えるのみで本手法はフェムト秒光での符号多重通信実験と等価であり,今後,ファイバー透過域である1.31.5μmでの同様の方式の展開が期待される.
遠心分離システムによりUV照射と超音波振動を併用したマイクロゲルビーズの生成

マイクロゲルビーズの生成はDDSをはじめとした種々の分野において期待されている.特に,水溶液中で高速にマイクロゲルビーズを生成できる遠心分離法は高速で微量のサンプルを生成できることや生成後の洗浄が不要なことから注目を集めている.しかし,分子量の低いモノマの重合によるマイクロゲルビーズの生成が困難であることやビーズ径を微小化することが困難であることからDDSへの応用が難しい.このため,本研究では,遠心分離に電源供給装置を設置し,遠心分離中のUV照射や射出中のガラス管の超音波振動による固有振動モードを用いることでグルコース量に応答する微小な刺激応答性マイクロゲルビーズの生成を行う.マイクロゲルビーズの生成はDDSをはじめとした種々の分野において期待されている.特に,水溶液中で高速にマイクロゲルビーズを生成できる遠心分離法は高速で微量のサンプルを生成できることや生成後の洗浄が不要なことから注目を集めている.しかし,分子量の低いモノマの重合によるマイクロゲルビーズの生成が困難であることやビーズ径を微小化することが困難であることからDDSへの応用が難しい.このため,本研究では,遠心分離に電源供給装置を設置し,遠心分離中のUV照射や射出中のガラス管の超音波振動による固有振動モードを用いることでグルコース量に応答する微小な刺激応答性マイクロゲルビーズの生成を行う.
新鶏摂食調節ホルモンの単離とその中枢作用機構の解明

得られた結果を要約すると次の通りである。1.GLP-1は、鶏において食欲増進条件下で極めて強い摂食抑制作用を有することを示すと共に、GLP-1とニューロペプチドYとの間で相互作用が存在することを推察した。2.GLP-1のN-末端断片の中枢投与による幼雛の摂食抑制効果を検討した結果、何れの断片も摂食に対する効果を示さなかったことから、GLP-1のC末端アミノ酸は中枢における摂食調節活性に対する重要な役割を持つことが示唆された。3.哺乳類のGLP-1(7-36)アミドのN-末端のヒスチジンをチロシンで置換したGLP-1を脳内に注入し、鶏の摂食を抑制するか否かを検討した結果、チロシン置換GLP-1の脳室内投与は鶏の摂食を抑制したが、その効果は哺乳類のGLP-1(7-36)アミドに比べ、11から13倍弱かった。これらのことから、GLP-1(7-36)アミドのN-末端ヒスチジンが効果に関して重要であるが生物活性には不可欠でないことが示竣された。4.哺乳類のGLP-1受容体の特異的阻害剤であるエキセンディン(9-39)が幼雛の摂食量を変化させるか否かを検討した結果、何れのレベルにおいても摂食量に影響を及ぼさなかったことから、エキセンディン(9-39)が鶏のGLP-1受容体の阻害剤として働くには、そのアミノ酸配列の修飾が必要と結論づけられた。5.GLP-1による摂食抑制効果発現への内因性オピオイドの関与を明らかにする目的で、オピオイドのアンタゴニストであるナロキソンを用いて艀化直後の雛の摂食量を調べた結果、雛の側脳室に投与したGLP-1による摂食抑制効果に対し、腹腔内に投与したナロキソンは影響を示さなかった。このことから、雛におけるGLP-1の摂食抑制効果に対し、内因性オピオイドが関連している可能性は低いことが示唆された。6.投与レベル0.03及び0.1μgにおいて、雛の睡眠横行動を引き起こすことが認められことから、中枢神経系におけるGLP-1は雛の睡眠を誘発する因子の1つであること可能性が示唆された。7.飲水処理の有無に関わらず、GLP-1は雛の1時間当たりの飲水量を減少させたが、その効果は脱水処理で著しかった。これらのことから、孵化直後の雛においては中枢におけるGLP-1が飲水量の調節因子の一つである可能性が示唆された。8.鶏GLP-1をマウス腹腔内に投与し顕著な血清抗体価の上昇を認めており、現在このマウスの脾臓細胞とマウスミエローマ細胞を用い鶏GLP-1に特異的な単クローン抗体を作製中である。

8.鶏GLP-1をマウス腹腔内に投与し顕著な血清抗体価の上昇を認めており、現在このマウスの脾臓細胞とマウスミエローマ細胞を用い鶏GLP-1に特異的な単クローン抗体を作製中である。[本年度の研究目的・研究実施計画]摂食調節ホルモンとしてのグルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)の鶏における中枢作用機構の解明を目的として、まず、鶏GLP-1を化学合成する。次に、化学合成されたGLP-1に対する単クローン抗体を作製する。(来年度以降、作製された単クローン抗体をアフィニティークロマトグラフィーのリガンドに供することによ、鶏小腸からのGLP-1の単離・同定を行い、さらに単離された鶏GLP-1を用いて、鶏脳におけるその受容体の存在と分布を明らかにする予定である。)又、化学合成されたGLP-1を用いて、摂食調節における鶏GLP-1の薬理作用の検討、並びにその生理作用機作の解明を行う。[研究によって得られた新たな知見等の成果]1.鶏GLP-1の化学合成とその単クローン抗体の作製鶏グルカゴン前駆体cDNAの遺伝子構造から推定されたアミノ酸配列基を基に、鶏GLP-1を化学合成した。その純度は、95.4%であった。化学合成されたGLP-1でBALB/cマウスを免疫し、現在その膵臓細胞とマウスミエローマ細(P3U1)を常法に従って融合し、得られたハイブリドーマにより鶏GLP-1に特異的な単クローン抗体を作製中である。2.摂食調節における鶏GLP-1の薬理作用の検討鶏雛を用いて、化学合成GLP-1の脳室内への投与実験を行い、GLP-1は鶏においても用量依存的な摂食抑制作用を有すること、哺乳動物に比べて鶏の方がGLP-1に対する感受性が極めて高いこと等を明らかにした。さらに、GLP-1は食欲増進条件下においても極めて強い摂食抑制作用を有すること、GLP-1とニューロペプチドYとの間で相互作用が存在すること等を推察した。3.摂食調節における鶏GLP-1の生理作用機作の解明脳内微小透析法を用いて、化学合成GLP-1投与時の鶏雛の視床下部神経諸核における神経伝達関連物質質量の変動、即ちGLP-1産生神経核におけるその生産量並びにアミン類・アミノ酸類・小型分子類濃度変化を調べることにより、生理的レベルでのGLP-1による摂食調節機構を解明中である。[本年度の研究目的・研究実施計画]摂食調節ホルモンとしての鶏グルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)の中枢作用機構の解明を目的として、平成9年度に引き続き、化学合成された鶏GLP-1を用いて、摂食調節における鶏GLP-1の薬理作用の検討、並びにその生理作用機作の解明を行なう。また、鶏GLP-1に対する単クローン抗体を作製する。そして、作製された単クローン抗体をアフィニティークロマトグラフィーのリガンドに供することにより、鶏小腸からGLP-1の単離・同定すると共に鶏脳におけるその受容体の存在を明らかにする。[研究によって得られた新たな知見等の成果]1.摂食調節における鶏GLP-1の薬理作用の検討鶏雛を用いて化学合成GLP-1の脳室内への投与実験を行ない、絶食処理時或いはニューロペプチドY投与時におけるGLP-1による飼料摂取量変化を調べ、GLP-1は食欲増進条件下においても極めて強い摂食抑制作用を有すること、GLP-1とニューロペプチドYとの間で相互作用が認められることを明らかにした。また、副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン或いはGLP-1の脳内投与による血中コルチコステロン濃度変化を調べ、前者も摂食抑制作用を有すること後者による摂食抑制作用に視床下部・下垂体前葉-副腎皮質系が関与していないことを明らかにした。2.鶏GLP-1の摂食調節における生理作用機作の解明脳内微小透析法を用いて、化学合成GLP-1投与時の鶏雛の視床下部神経諸核における神経伝達関連物質、特にモノアミンをはじめとするアミン類・アミノ酸類・小型分子類の濃度変化を調べることにより、生理的レベルでのGLP1による摂食抑制機構を一部解明した。
VOC個別成分濃度の実態に基づく大気汚染物質濃度予測の高精度化

大気汚染物質であるオゾンの大気中濃度と、その原因物質である揮発性有機化合物(VOC)の排出量との間の複雑な光化学反応過程を表現するために、領域化学輸送モデルが用いられているが、オゾンやVOCの濃度再現性は十分ではない。本研究では、VOCの個別成分の濃度を観測し、モデルによる濃度計算値との比較検証を通して、モデルに含まれる光化学反応過程と、モデルへの入力として用いるVOC排出インベントリの改良を図る。
新たな心肥大調節経路としての核内Ca2+動態とCa2+センサーNCS-1の意義

本研究では、心筋細胞の核内Ca2+濃度の制御機構に注目し、核と細胞質のCa2+濃度の変化を区別して測定できる蛍光Ca2+プローブGECOを導入したマウス心筋細胞を使って核内Ca2+動態とその調節因子を調べた。その結果、病態を誘発するホルモン刺激では大きな核内Ca2+濃度上昇が起こること、この核内Ca2+濃度上昇にCa2+結合タンパク質Neuronal calcium sensor-1 (NCS-1)が関与することを見出した。さらに、NCS-1による核内Ca2+濃度の調節は、細胞内Ca2+放出チャネルであるイノシトール三リン酸受容体との相互作用を介していることが示唆された。心肥大は慢性心不全の進行に密接に関わっていることから,その成り立ちを解明することは病態生理学的に重要である。近年,心肥大をもたらす分子メカニズムの1つとして,心筋細胞の局所でのCa2+濃度の上昇が,Ca2+依存性の心肥大シグナルを活性化することにより遺伝子発現を調節することが分かってきた。例えば、ホルモン刺激などにより核内Ca2+レベルが上昇し、これが心肥大形成に寄与することが報告されているが、その詳細な分子機構は不明である。一方、当グループではCa2+結合タンパク質neuronal calcium sensor-1(NCS-1)が心肥大シグナル調節に関与していることを見出だしている。そこで本研究では,心筋細胞における肥大シグナル経路として`核内'のCa2+制御機構に注目し、NCS-1が核内Ca2+濃度調節を介して心肥大形成へ寄与しているかどうかをNCS-1欠損マウスを用いて細胞レベルおよび個体レベルで検証した。マウス新生児の初代培養心筋細胞を用いて、蛍光Ca2+イメージング法,蛍光免疫染色法,細胞分画法,および分子間相互作用解析を実施した。その結果、1)NCS-1欠損マウスにおいて,受容体刺激によって誘発した細胞質内/核内Ca2+放出は野生型マウスの心筋細胞よりも少なく,2)この核内Ca2+レベルの上昇は細胞内Ca2+放出チャネルであるイノシトール三リン酸受容体(IP3R)を介して起こること;3)NCS-1はIP3Rと心筋細胞の核周囲領域で共局在していること,4)NCS-1とIP3Rの相互作用は受容体刺激後に増加することを見出だした。このことは、NCS-1はIP3Rとの相互作用を介して心筋細胞の核内のCa2+濃度を調節する因子であることを示唆している。心肥大は慢性心不全の進行に密接に関わっていることから、その成り立ちを解明することは病態生理学的に重要である。近年、心肥大をもたらす分子メカニズムの1つとして、心筋細胞の局所でのCa2+濃度の上昇が、Ca2+依存性の心肥大シグナルを活性化することにより遺伝子発現を調節することが分かってきたが、その詳細な分子機構は明らかにされていない。一方、当グループではCa2+結合タンパク質neuronal calcium sensor-1 (NCS-1)がCa2+依存性の心肥大シグナル調節に関与していることを見出している。本研究では、心筋細胞における肥大シグナル経路として、「核内」のCa2+制御機構に注目し、異なる刺激を与えたときの核内Ca2+濃度変化がどのように調節されているのか、また、NCS-1がその制御に寄与しているかどうかを検証した。マウス心筋細胞を用いて蛍光Ca2+イメージング法、蛍光免疫染色法、細胞分画法、および分子間相互作用解析を実施し、その結果、収縮を起こす電気刺激と病態を誘発する受容体刺激とで核内Ca2+は異なる制御を受けていること、そして、受容体刺激によって誘発した核内Ca2+レベルの上昇は細胞内Ca2+放出チャネルであるイノシトール三リン酸受容体(IP3R)を介して起こるが、これにはNCS-1とIP3Rとの核周囲領域での相互作用が寄与していることを見出した。このことは、NCS-1がIP3Rとの相互作用を介して心筋細胞の核内Ca2+濃度を調節する因子であることを示唆している。これらの成果を発表した第87回日本生化学会大会では若手優秀発表賞を受賞した。また学術雑誌へ投稿し現在査読中である。心肥大は慢性心不全の進行に密接に関わっていることから,その成り立ちの解明は重要である。近年,心肥大をもたらす分子メカニズムの1つとして,心筋細胞の局所でのCa2+濃度の上昇がCa2+依存性の心肥大シグナルの活性化を介して遺伝子発現を調節することが分かってきた。細胞質内Ca2+は心筋細胞の収縮の制御に必須の因子としてよく知られている一方で、ホルモン刺激などによる核内Ca2+レベルの上昇が心肥大形成に寄与することが報告されている。また、当グループはCa2+結合タンパク質neuronal calcium sensor-1(NCS-1)が心肥大シグナル調節に関与していることを近年見出している。そこで本研究では心筋細胞における新たな肥大シグナル経路として`核内'のCa2+制御機構に注目し、NCS-1が核内Ca2+濃度調節を介して心肥大形成へ寄与しているかどうかをNCS-1欠損マウスを用いて細胞および個体レベルで検証した。マウス新生仔の初代培養心筋細胞を用いて、蛍光Ca2+イメージング法,蛍光免疫染色法,細胞分画法,および分子間相互作用解析を実施した。その結果、Ca2+濃度は刺激の種類によって核内と細胞質内とで異なる制御を受けており、NCS-1欠損マウスにおいて,受容体刺激によって誘発した細胞質内/核内Ca2+放出は野生型マウスの心筋細胞よりも少ないことがわかった。

そして、この核内Ca2+レベルの上昇は細胞内Ca2+放出チャネルであるイノシトール三リン酸受容体(IP3R)を介して起こること、NCS-1はIP3Rと心筋細胞の核周囲領域で共局在していること,それらの相互作用は受容体刺激後に増加することを見出だした。このことは、NCS-1はIP3Rとの相互作用を介して心筋細胞の核内のCa2+濃度を調節し、さらに心肥大にも関与する因子であることを示唆している。本研究では、心筋細胞の核内Ca2+濃度の制御機構に注目し、核と細胞質のCa2+濃度の変化を区別して測定できる蛍光Ca2+プローブGECOを導入したマウス心筋細胞を使って核内Ca2+動態とその調節因子を調べた。その結果、病態を誘発するホルモン刺激では大きな核内Ca2+濃度上昇が起こること、この核内Ca2+濃度上昇にCa2+結合タンパク質Neuronal calcium sensor-1 (NCS-1)が関与することを見出した。さらに、NCS-1による核内Ca2+濃度の調節は、細胞内Ca2+放出チャネルであるイノシトール三リン酸受容体との相互作用を介していることが示唆された。計画していた実験は概ね順調に進捗し、その成果を学術論文へ投稿した。査読結果により研究計画の若干の変更・追加が必要となったためやや遅れていると判断した。心臓生理学変更・追加となったイメージング実験及びデータ解析を速やかに実施し、研究成果を学術論文へ掲載されるように対応する。本研究は,以下の3つのテーマの解明を目指している。本研究の達成度は当初の見込みよりもやや遅れはあるが,残りの実験を併行して進めていくことで計画全体の遂行は可能ではないかと考えている。研究1(平成25年度の計画):心肥大形成と核内Ca2+動態との関連性を明らかにするために,心肥大刺激による心筋細胞の核および細胞質内のCa2+動態の変化をそれぞれ同時に測定できる蛍光Ca2+プローブGECOを用いて解析する。さらに,各種Ca2+輸送関連分子に対する特異的な阻害薬を用いて,核内Ca2+動態の制御に関わる分子群を見出す;研究2(平成25年度の計画):マウス心筋細胞において,心肥大に関わる核内Ca2+シグナル調節へのNCS-1の寄与を調べるために,研究1の実験をNCS-1欠損マウスでも実施し,野生型マウスでの結果と比較・解析する;研究3(平成26年度の計画):慢性的な心肥大刺激が核内Ca2+動態へ与える影響を明らかにするために,心肥大モデルマウス由来の単離心筋細胞における核内および細胞質内のCa2+動態を詳細に解析する。これまで研究1および研究2の前半が終了し,現在その成果をまとめると同時に研究2の後半部分に取りかかっている。しかし研究2に関して,核内Ca2+シグナル調節にNCS-1が寄与している可能性は分かったが,核内Ca2+シグナルの下流にあるタンパクのリン酸化や細胞肥大に関するパラメータについて予想された結果が得られていない。そのため,核内Ca2+シグナルの実験的なコントロール方法や核内Ca2+シグナルの影響の別の解析方法を現在検討している。計画していた実験は概ね順調に進捗し、その成果を学術雑誌へ投稿した。2月上旬に受け取った査読結果により計画していた実験に若干の変更・追加が必要となり、それらを達成するために次年度まで研究を継続する必要性が生じている。
陽子線治療における可変RBEの生物学的評価と治療計画への応用に関する研究

本研究の目的は、スキャニング照射法およびその発展型であるIMPTに対する細胞応答、化学療法などの併用による増感効果や細胞応答の修飾などを総合的に解析して、IMPTを含む陽子線治療における可変RBEの生物学的評価と治療計画への応用を図る基礎研究とすることである。最終的に陽子線の物理学的な特性に依存している治療計画法や線量分割、併用療法などを陽子線の生物学的特性を加味した治療法開発に発展させて、集学的治療における陽子線治療の有効性確立の基礎にすることである。
錯誤感覚制御による熟練技能の教示支援に関する研究

作業者の高齢化による熟練技能者の減少に対処するためには,未熟者への技能提示のための有効な手法の開発が必要となる.ヒューマンインタフェース技術に関する多くの研究が進められているが,有効な方法は依然実用化されていない.未熟者が技能者から教示される技能には,技術的要素だけでなく,言語や数式で記述できない要素がある.たとえば,作業中の姿勢を言葉を用いて表現することは困難である.我々は,錯誤感覚制御(illusion-control)を用いた作業中の姿勢を教示するためのディスプレイを開発した.このディスプレイを用いることにより,作業者には熟練者の姿勢と同じ姿勢をとっているような錯覚が生じる.作業者の熟練レベルに応じてこのディスプレイを使うためには,作業者の熟練度が測定されねばならない.作業結果や作業時間等を評価することによって熟練度が明らかになるが,我々は作業誤差と作業時間から熟練レベルを評価する方法を提案し,実験による評価を行い,熟練レベルと生理情報の関係を明らかにした.本研究の結果,以下に示す結論が得られた.1.感覚ディスプレイの試作と評価(1)錯誤感覚制御の提案を行った.(2)錯誤感覚制御を使って姿勢を提示するディスプレイを開発・評価した.2.熟練度の評価法の提案とインタフェース(1)生理情報を非接触で計測する手法を提案し,試作装置による評価を行った.(2)技能の熟練過程を間接的に評価する手法を提案した.(3)インタフェースの変更が熟練過程へ及ぼす影響を明らかにした.作業者の高齢化による熟練技能者の減少に対処するためには,未熟者への技能提示のための有効な手法の開発が必要となる.ヒューマンインタフェース技術に関する多くの研究が進められているが,有効な方法は依然実用化されていない.未熟者が技能者から教示される技能には,技術的要素だけでなく,言語や数式で記述できない要素がある.たとえば,作業中の姿勢を言葉を用いて表現することは困難である.我々は,錯誤感覚制御(illusion-control)を用いた作業中の姿勢を教示するためのディスプレイを開発した.このディスプレイを用いることにより,作業者には熟練者の姿勢と同じ姿勢をとっているような錯覚が生じる.作業者の熟練レベルに応じてこのディスプレイを使うためには,作業者の熟練度が測定されねばならない.作業結果や作業時間等を評価することによって熟練度が明らかになるが,我々は作業誤差と作業時間から熟練レベルを評価する方法を提案し,実験による評価を行い,熟練レベルと生理情報の関係を明らかにした.本研究の結果,以下に示す結論が得られた.1.感覚ディスプレイの試作と評価(1)錯誤感覚制御の提案を行った.(2)錯誤感覚制御を使って姿勢を提示するディスプレイを開発・評価した.2.熟練度の評価法の提案とインタフェース(1)生理情報を非接触で計測する手法を提案し,試作装置による評価を行った.(2)技能の熟練過程を間接的に評価する手法を提案した.(3)インタフェースの変更が熟練過程へ及ぼす影響を明らかにした.未熟者への技能教示の内容は,技術的側面に加えて作業姿勢や作業への集中度合いなどの言語や数式で表現できない要因が深く関わっている.本研究では感覚器に物理的な刺激を与え錯覚を提示する錯誤感覚の制御法を提案し,運動感覚・聴覚・温覚を対象とした運動感覚錯誤・聴覚感覚錯誤・温覚感覚錯誤について本手法の技能提示に対する有効性を試作装置を用いて評価を行った.運動感覚ディスプレイについては,筋紡錘への物理的な振動提示により運動感覚が生じることを確認し,振動提示位置・振動数・振幅と錯誤量の関係を運動感覚提示システムを試作し,実験により評価を行った.その結果,周波数に応じて錯誤量が変化することが明らかとなった.さらに,視覚による錯誤を合わせて実施した際に,視覚優位の錯誤が生じることが明らかとなった.温覚ディスプレイについては,作業によって身体に加わる作業負荷を温覚として提示する装置を試作し,温覚による情報提示の有効性について評価を行った.腰の関節に生じるトルクに応じた温覚を提示することで,作業負担を作業者に効果的に提示できることが明らかとなった.聴覚ディスプレイについては,聴覚臨場感技術を用い,作業空間の違和感を修正するための手法を提案し,試作装置を用い実験・評価を行った.その結果,聴覚だけで,壁などの雰囲気を感じとれることが可能であることが明らかとなった.作業者の高齢化による熟練技能者の減少に対処するためには,未熟者への技能提示のための有効な手法の開発が必要となる.ヒューマンインタフェース技術に関する多くの研究が進められているが,有効な方法は依然実用化されていない.未熟者が技能者から教示される技能には,技術的要素だけでなく,言語や数式で記述できない要素がある.たとえば作業中の姿勢を言葉を用いて表現することは困難である.我々は,錯誤感覚制御(illusion-control)を用いた作業中の姿勢を教示するためのディスプレイを開発した.このディスプレイを用いることにより,作業者には熟練者の姿勢と同じ姿勢をとっているような錯覚が生じる.作業者の熟練レベルに応じてこのディスプレイを使うためには.作業者の熟練度が測定されねばならない.作業結果や作業時間等を評価することによって熟練度が明らかになるが,我々は作業誤差と作業時間から熟練レベルを評価する方法を提案し,実験による評価を行い.熟練レベルと生理情報の関係を明らかにした.本研究の結果,以下に示す結論が得られた.1.感覚ディスプレイの試作と評価(1)錯誤感覚制御の提案を行った.(2)錯誤感覚制御を使って姿勢を提示するディスプレイを開発・評価した.

2.熟練度の評価法の提案とインタフェース(1)生理情報を非接触で計測する手法を提案し,試作装置による評価を行った.(2)技能の熟練過程を間接的に評価する手法を提案した.(3)インタフェースの変更が熟練過程へ及ぼす影響を明らかにした.
電気穿孔法による口腔細菌の耐酸性遺伝子のS.sanguisへの導入と発現

ウ触象牙質からの耐酸性細菌の単離歯垢からはpH4の寒天培地に成育する細菌を分離することはできなかったが、ウ触象牙質からはpH4の寒天培地に成育する細菌を単離することができた。同定の結果Streptococcusであることがわかったが、Bergeyのマニュアルのどの口腔レンサ球菌にも属さないことが判明した。3種類のLactococcus lactisより3種類のplasmidをAnderson & McKayの方法により抽出した。pGB301,pIL252,pIL253である。pIL253が最も回収率が良く、unique restriction siteも多いが、形質転換効率はpGB301が最も優れていることがわかった。分離した耐酸性口腔レンサ球菌、S.mutans, S.sobrinus, S.sanguisからchromosomal DNAを抽出し、制限酵素で部分消化の条件を夫々に検討した。現在、完全消化および部分消化した1-5Kbのchromosomal DNAを3種類のplasmidにligationし、mutant S.sanguisATCC 35105を電気穿孔法により形質転換し、耐酸性を回復させる(pH5.5ないしpH5.4の寒天培地に成育するようになる)遺伝子を検索中である。
サラワク州における異なる開発年次の油ヤシ・プランテーションのLCA 評価

本研究では、マレーシア・サラワク州のシブ近郊のオイルパーム・プランテーションについて、開発年次が2004年(6年目)、2001年(9年目:土壌圧縮有)、2000年(10年目:土壌圧縮なし)の区画における物質循環を調査した。本研究により、熱帯泥炭土における油ヤシ・プランテーションの土壌は、開発年次が古くなるほど有機物分解が進み、栄養塩類の流出量が大きくなる危険があることが示された。マレーシア・サラワク州のシブ近郊のオイルパーム・プランテーションを調査地として選定した。対象地は約1000haで、2000年より開拓がはじまり、最も新しく2008年に新たに天然林がプランテーションとして開拓されている。本対象域内に開発年次が2000、2001および2003/4年に開発された区画それぞれに4ヶ所ずつ計12か所の地下水井戸を2008年8月に設置した。また主な排水路2か所について降雨時自動採水器を設置した。これらの地点で2008年10月より1ヶ月に1度の地下水、地表水採取と流出量の測定を開始した。上記の区画内では、生育調査、収穫量の記録も開始し、オイルパームのライフサイクルを把握するための調査を行った。開発による土壌環境の変化が土壌炭素分解過程にどのように影響するかを調べるため、2008年に開発された区画より深度0-10cmおよび40-50cmの土壌を採取した。0-2mm、2-8mm、8-20mm、20mm以上の団粒にふるい分けたところ、深くなるにつれ小さい各分が増えることが明らかになった。両深度の0-2および2-8mmの画分について、水分30%および70%の処理区を設けて3週間培養し、培養期間中、二酸化炭素、亜酸化窒素およびメタンガスの生成、および土壌の形質を調べた。メタンでは深度、水分条件、団粒の大きさで大きな違いは認められなかったが、亜酸化窒素は初期に表層の高水分条件で高い放出を示したが、2週間後には他の処理区でも増加が見られた。土壌水分条件が変化することにより温室効果ガス放出量が大きく変わることが明らかになった。本研究の対象地は、マレーシア・サラワク州のシブ近郊のオイルパーム・プランテーションである。これらの地点で2008年10月より1ヶ月に1度の地下水、灌漑水の採取と流出量の測定を開始した。上記の区画内では、生育調査、施肥管理体系を調べ、オイルパームのライフサイクルを把握するための調査を行った。また森林、開発1年目、7年目の土壌を培養することによって、開発年次の違いが温室効果ガスの放出量に及ぼす影響を解析した。地下水のモニタリングの結果、開発年次2001および2003/4年のもの方が、2000年開発のものよりも全炭素・全窒素濃度が高く、特に2001年が高い値を示した。開発の新しいもの方が土壌有機物の分解が高く、またオイルパームの吸収量が低かったものと考えられた。季節変動では、雨季の影響が強く見られ、雨期の前半に上昇し、雨期の後半に低下するという傾向が見られた。灌漑水の季節変化も地下水のそれに類似しており、雨季における全窒素および全炭素濃度は乾季よりも高い値を示した。地下水に由来する流出に加え、地表の表面流去の寄与が大きいと考えられた。土壌中のイオン濃度は森林で最も高く、開発年次が古いものほど減少する傾向が見られたが、温室効果ガスの放出量には大きな違いは認められなかった。以上の結果により、オイルパームは、開発年次が古くなるほど積算イオン流出量が大きくなるが、生産物あたりの年間の流出量ならびに温室効果ガス放出量は減少することが示された。
パンルヴェ系の理論とその新展開

パンルヴェ系と呼ばれる2階の可積分な非線形微分方程式・差分方程式の族の理論を,系のアフィンワイル群対称性や代数幾何学的構造を駆使して構築した.その枠組みを用いて,解として現れる超幾何函数の系列を全て決定するなど,解に関する詳細な研究成果を得た.また,パンルヴェ系の理論の高階・高次元化への一般化を行った.さらに得られた結果にもとづき,離散ソリトン系,離散微分幾何,可解カオス系,トロピカル幾何,複素力学系,ランダム行列などさまざまな分野へ理論を展開した.本研究では6種のパンルヴェ微分方程式を典型例とする,有限自由度の可積分な連続・離散・超離散力学系とその一般化であるパンルヴェ系の理論の整備・深化と,得られた成果の他分野への展開を図ることを目的とする.具体的には以下のことに焦点を置く.(1)パンルヴェ系の理論の整備.2階のパンルヴェ系について,τ函数の理論と特殊解(超幾何解・代数解など)を構成すること,および,補助線形問題(Lax pair)の構成と考察を行うこと.(2)パンルヴェ系の理論の深化と拡張.パンルヴェ系の解の大域構造を複素力学系的考察によって研究すること,またパンルヴェ系の高階化と多変数化を行い,その階層構造を研究すること.(3)パンルヴェ系の理論の展開.離散パンルヴェ系それ自体や,それらの研究から得られた概念・手法を積極的に他分野に展開すること.特に超幾何解と行列積分やLax pairを通じたランダム行列理論への応用,離散微分幾何などへの応用,q-UC階層など新しい可積分系理論の展開などに取り組む.パンルヴェ系と呼ばれる2階の可積分な非線形微分方程式・差分方程式の族の理論を,系のアフィンワイル群対称性や代数幾何学的構造を駆使して構築した.その枠組みを用いて,解として現れる超幾何函数の系列を全て決定するなど,解に関する詳細な研究成果を得た.また,パンルヴェ系の理論の高階・高次元化への一般化を行った.さらに得られた結果にもとづき,離散ソリトン系,離散微分幾何,可解カオス系,トロピカル幾何,複素力学系,ランダム行列などさまざまな分野へ理論を展開した.本年度は以下の研究成果を得た.・パンルヴェ系を複素射影平面上の9点の配置空間を用いて代数幾何学的に定式化し、時間発展とベックルント変換をクレモナ変換として実現した。その応用として楕円超幾何函数_<10>E_9にからエアリ函数に至る、パンルヴェ系全体の特殊解として現れる超幾何型特殊函数の退化図式を得た。・取り扱いが困難だったA4^<(1)>型のq-パンルヴェ方程式を取り上げ、φ1で表される超幾何型の特殊解およびそのHankel行列式表示を構成した。・パンルヴェII型およびIV型方程式で報告されていた、一般解の行列式表示の要素の母函数と補助線形問題の関係を考察し、それがベックルント変換を記述するToda方程式とその階層に由来する普遍的な構造であることを示した。・超離散化に関して、特にBethe仮説に由来する組合せ的なKerov-Kirillov-Reshetkhin対応の区分線形写像による表示を与え、箱玉系の一般のソリトン解に応用した。これはKP方程式のソリトン解の超離散化にもなっている。・指標多様体上の写像類群作用の力学系とパンルヴェVI方程式の非線形モノドロミーの力学系とをリーマン・ヒルベルト対応を介して結びつけ、それらの大域挙動を研究した。特に前者の有限軌道と後者の代数解の分類についてある進展を得た。・パンルヴェ系の一般化の一つの鍵となることが期待されている、三角函数及び楕円函数を係数とするBC型の差分作用素の核函数の研究を行った。三角函数を係数とする場合については、その固有函数であるKoornwinder多項式の明示公式の構造を明らかにした。・対称な積分核のフレドホルム行列式をラプラス変換とする配置空間上の確率測度の相関関数はその積分核の行列式であらわされることが知られているが、この事実を積分核が非対称な場合へ拡張することを試みた。この結果はパンルヴェ系の超幾何解の応用を探る上で重要である。本年度は以下の成果を得た.項目番号は交付申請書に記載した課題の番号に対応する.(a)E型アフィン・ワイル群対称性をもつ離散パンルヴェ方程式の超幾何解を構成した.これによって,超幾何解を持つと期待される2階の全てのパンルヴェ系について解として現れる超幾何函数が同定された.(b)離散パンルヴェ方程式に対して「対称化」と呼ばれる特殊化を行って得られる方程式を考察し,特殊化前と比べて超幾何解として異なる超幾何函数が現れること,および行列式構造の非対称性が現れる理由を解明した.これは1990年代前半の,離散パンルヴェ系研究の初期から指摘されていた謎に一つの解答を与えたものである.(c)パンルヴェVI型方程式をリーマン・ヒルベルト対応を基盤として複素力学系的,幾何学的な手法を駆使して考察し,固定特異点周りでの局所有限分岐解が代数函数解であることを示した.特に,大域解が代数函数解である必要十分条件が大域的に有限分岐であることを証明した.これはパンルヴェVI方程式の代数解の分類に向けた大きな一歩である.

(d)双線形化や解の構成が困難であった,非自励離散KdV方程式,離散Toda方程式などの1+1次元非自励離散ソリトン系の組織的な双線形化の技法を開発し,いくつかの方程式についてソリトン型の解を具体的に求めた.(e)複素ガウス型ランダム行列の行列式点過程に関連する線形汎函数の中心極限定理の詳細な研究を行った.(f)楕円函数の倍角公式から得られる1次元可解カオス系を考察し,その超離散化に成功した.超離散化としてもっとも基本的なカオス系であるテント写像とその一般解が得られ,副産物としてテント写像のトロピカル幾何学的意味づけを与えた.これは超離散化を非可積分系に適用して非自明な結果を得た多分初めての例であり,テント写像の背後に楕円曲線の世界があるという主張は理論的にも興味深いものであろう.本年度は以下の成果を得た.項目番号は交付申請書に記載した課題の番号に対応する.(a),(b):A_2+A_1)^<(1)>型アフィンワイル対称性を持つ離散パンルヴェ系を例に,ワイル群の表現を駆使して超幾何τ函数を完全に決定して退化の構造を詳細に議論した.応用上重要な特殊解である超幾何解に関して知られていた一種の不整合の構造を完全に解明し,そこから新たに「射影簡約」という概念を提出した.さらに,全てのq-パンルヴェ系についてもっとも簡単な射影簡約を施した系の超幾何解を具体的に構成した.(c):パンルヴェ方程式の孤立周期解の個数を具体的に計算することに成功し,マルコフ・パンルヴェ超越関数の概念を導入し,それについて考察した.(d):離散ブシネスク方程式,離散ロトカ・ヴォルテラ方程式などの離散ソリトン系の非自励化に成功した.また,離散微分幾何で重要な役割を果たす離散Schwarzian KP方程式やcross ratio方程式の双線形構造を考察し,非自励化および厳密解の構成に成功した.これで離散ソリトン系の非自励化の技法はほぼ確立した.(e):定数磁場ランダウハミルトニアンの最低固有値の固有空間に付随する行列式点過程であるジニブル点過程を拡張し,高次の各ランダウレベルの固有空間に付随するジニブル型点過程を導入してその性質を議論した.(f):トロピカル幾何を応用して,ある性質のよいトロピカル楕円曲線上の倍角写像として2次元区分線形可解カオス系を提出し,超離散テータ函数を用いて一般解を構成した.さらに,それらがHesseの3次曲線上の倍角写像とその一般解から巧妙な超離散極限で得られることを示した.この系は「負号の問題」を抱えているが,背後の幾何学的構造を用いて克服することができた.多分,負号の問題を本質的に克服できた初めての例であろう.本年度は以下の成果を得た(1)離散パンルヴェ系の射影簡約の研究:離散パンルヴェ系で「対称化」と呼ばれていた特殊化の手続を一般化して射影簡約の概念を提唱し,簡約の代数的・幾何学的意味を示した.特に(A_2+A_1)^<(1)>型のパンルヴェ系を取り上げて超幾何解の退化の様子をτ函数のレベルで詳細に追跡し,解の行列式構造の非対称性と簡約による超幾何函数の差異の理由を明らかにした.これによって,離散パンルヴェ方程式の研究開始以来の謎が理論的に解明されたことになる.(2)パンルヴェ系の離散微分幾何への展開:離散微分幾何の基礎方程式の一つであるdiscreteSchwarzian KdV方程式のτ函数と双線形構造を考察した.ソリトン系としては離散2次元戸田格子階層からある簡約で得られること,またパンルヴェ系のτ函数による特殊解の明示公式を構成し,パンルヴェ系との直接的な関係を確立した.この結果は直ちに離散冪函数の超幾何τ函数による明示公式に応用可能である.
遠隔から学校の授業に参加して効果的な学習をするための支援システム

本研究は、先端技術を教育現場に導入することにより、遠隔授業参加者(長期入院患者や障碍者等を想定)が実際に教室に居るかのように効果的に授業へ参加し、クラスメイトと交流ができるシステムの開発を目的としたものである。遠隔にあるWebカメラの制御を行う場合、固定利用もしくはアクセス権を得た一人のみが首振り制御する利用方法が多い。今後、ロボットにカメラを装着し、映像とともに制御信号を送信してロボットやカメラを制御して視聴角度を自由に変える利用を検討している。この時、(1)カメラの雲台を直接制御する方法、(2)全方位カメラの映像を受信し、受信側で見たい方向の映像をソフトウェアで再構成する方法、の2通りが考えられる。また、複数人で利用する場合は、(1)の方法では2つ以上のカメラを個別に制御する必要があるのに対して、(2)の方法の場合は、1つの映像を受信側で2つ以上の方向に再構成すればよい。今回、実際に試作システムを構築し、サーボモータ、ステップモータ、全方位カメラのそれぞれの方法に対して遅延時間を測定した。その結果、遅延が大きのは、サーボモータ、全方位カメラ、サーボモータの順であった。また、VRゴーグルを装着して遠隔地にいるかのような臨場感が得られ、コミュニケーションが可能であることがわかった。一方、音声については、聞き取りにくいことがあった。これは、TCP/IP通信のパケット抜けやマイクの特性の影響が考えられる。さらに、1つの全方位カメラに2台のスマートフォンを接続して、異なる方向の映像を視聴できることが確認できた。申請時の研究フローにおいて、平成30年度は調査計画・機器購入・基礎データ/資料収集、IoT情報のクラウド化、Webアプリケーションの開発となっている。今回、機器を購入し、クラウドサーバをたて、遠隔接続をしてコミュニケーションが可能となったことから、おおむね順調に進んでいると言える。具体的に機器構成を説明する。現在地側のスマートフォンはAndroid端末を使用した。ARを使う場合にはEPSON BT-35E、VRを使う場合にはスマートフォンを内蔵できるVRゴーグル、遠隔地側の全方位カメラはRICOH THETA Vを使用した。ブラウザ上で映像・音声・制御データをPeer to Peerでやり取りするための通信プロトコルとしてWebRTCを用いて、クラウドサーバ上に実装した。さらに全方位カメラを再構成してVR用の2眼にするためにWebVRとA-Frameを用いた。WebRTCはシグナリングをするためにSTUN/TURNサーバを必要とする。今回、NTT Communicationsが提供するSkyWayを利用した。ARとVRは、それぞれ1画面と2画面にレスポンシブルに切り替え可能とした。全方位カメラを搭載した台車付きの本人代理ロボットを操作するために、遠隔地側でNode.jsを用いた。遠隔地の映像をVRゴーグルを装着して見た結果、人間の首の動きに追随して実際に現地にいるかのような臨場感が得られることを確認した。また、遠隔地の人とコミュニケーションが可能であるかどうかを確認するために、現在地側と遠隔地側を接続して遅延時間を測定し、サーボモータは820.1(ms)、ステッピングモータは27.2(ms)、全方位カメラは123.0(ms)の結果となった。VR・AR技術の発展に伴い、遠隔から仮想的に会議に参加するシステムは多数報告されている。しかし、本人がそこに参加している感覚だけでなく、クラスメイトから見ても本人がそこにいるように見せるには、クラスメイトもHMDを装着する必要があった。これは、広く普及させる上ではデメリットになる部分と言える。ロボットを本人に見立てて、会話をし、学校教育の現場に実際に取り入れて評価することは挑戦的な意義がある。授業以外の休憩時間に、ロボットの車椅子をクラスメイトが押して校内を連れて回り交流を図るなどの発展も考えられる。クラスメイトの情操教育にも大いに役立つ可能性がある。今回のバーチャル本人はロボットでもあるが、心を持つ人でもある。人とロボットの交流の橋渡しになる可能性を考えている。以上を実現するために、今年度はロボットの制御、ARとの統合、全体システムと統合し、授業で第1回実証試験と評価を行う。まず、手元・足元が見えるARグラスを用いて、コントローラによる遠隔制御について実験を行う。次に、本人代理ロボットを作成する。オムニホイール、モータードライバ、制御回路、全方位カメラ等を組み合わせる。その後、システム全体の結合試験を行う。今回の研究目的が達成されたかどうかを判定するためには、所属学校の他、小中学校などと連携して実証試験および評価することが必要になる。臨場感のレベル・操作感については、アンケート等を用いて評価する。来年度はシステムの改良と再構築、第2回実証試験と評価を行う。そして、論文執筆および学会発表等を行う計画である。連携研究者として、VR・AR分野において国内外で広く活躍をしている奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科サイバネティクス・リアリティ工学研究室清川清教授の評価・検証・アドバイスを受ける。当該関連分野の技術進展は目ざましいため、研究期間中は常時最新技術を取り入れていく。

この時、(1)カメラの雲台を直接制御する方法、(2)全方位カメラの映像を受信し、受信側で見たい方向の映像をソフトウェアで再構成する方法、の2通りが考えられる。また、複数人で利用する場合は、(1)の方法では2つ以上のカメラを個別に制御する必要があるのに対して、(2)の方法の場合は、1つの映像を受信側で2つ以上の方向に再構成すればよい。今回、実際に試作システムを構築し、サーボモータ、ステップモータ、全方位カメラのそれぞれの方法に対して遅延時間を測定した。その結果、遅延が大きのは、サーボモータ、全方位カメラ、サーボモータの順であった。また、VRゴーグルを装着して遠隔地にいるかのような臨場感が得られ、コミュニケーションが可能であることがわかった。一方、音声については、聞き取りにくいことがあった。これは、TCP/IP通信のパケット抜けやマイクの特性の影響が考えられる。さらに、1つの全方位カメラに2台のスマートフォンを接続して、異なる方向の映像を視聴できることが確認できた。申請時の研究フローにおいて、平成30年度は調査計画・機器購入・基礎データ/資料収集、IoT情報のクラウド化、Webアプリケーションの開発となっている。今回、機器を購入し、クラウドサーバをたて、遠隔接続をしてコミュニケーションが可能となったことから、おおむね順調に進んでいると言える。具体的に機器構成を説明する。現在地側のスマートフォンはAndroid端末を使用した。ARを使う場合にはEPSON BT-35E、VRを使う場合にはスマートフォンを内蔵できるVRゴーグル、遠隔地側の全方位カメラはRICOH THETA Vを使用した。ブラウザ上で映像・音声・制御データをPeer to Peerでやり取りするための通信プロトコルとしてWebRTCを用いて、クラウドサーバ上に実装した。さらに全方位カメラを再構成してVR用の2眼にするためにWebVRとA-Frameを用いた。WebRTCはシグナリングをするためにSTUN/TURNサーバを必要とする。今回、NTT Communicationsが提供するSkyWayを利用した。ARとVRは、それぞれ1画面と2画面にレスポンシブルに切り替え可能とした。全方位カメラを搭載した台車付きの本人代理ロボットを操作するために、遠隔地側でNode.jsを用いた。遠隔地の映像をVRゴーグルを装着して見た結果、人間の首の動きに追随して実際に現地にいるかのような臨場感が得られることを確認した。また、遠隔地の人とコミュニケーションが可能であるかどうかを確認するために、現在地側と遠隔地側を接続して遅延時間を測定し、サーボモータは820.1(ms)、ステッピングモータは27.2(ms)、全方位カメラは123.0(ms)の結果となった。VR・AR技術の発展に伴い、遠隔から仮想的に会議に参加するシステムは多数報告されている。
ゼロ・トレランスの方針に基づく生徒指導の子どもの権利保障の問題についての調査研究

本研究は、文部科学省により示された、ゼロ・トレランスの方針(Zero Tolerance Policy以下、ZTP)に基づく生徒指導に関する政策方針が、国内の教育行政や教育現場にどう波及しているかの解明を大きな目的とする。この目的のために、併せてフィールド調査を実施し、ZTPに基づく生徒指導が起こしている子どもの権利侵害の問題の比較研究を行う。
腎間質線維化進行機序における炎症後細胞死異常と線維化促進性食細胞の関連性

本研究課題は、近年報告された線維化を促進する機能特異的マクロファージの分離と細胞移入を行い、尿細管結紮モデルなどの腎炎誘発モデルにおいて炎症局所にマクロファージを呼び込むのにNecrosis/apoptosis/Netosisなどの局所細胞の細胞死の形式の違いそのものが直接関係していることを示すことを目的としている。本年度は炎症惹起マウスからの機能特異的マクロファージの分離および正常マウスへの細胞移入を行う予定であったため、すでに論文として報告されている細胞表面マーカーを用いて炎症惹起マウスの骨髄細胞、末梢白血球、炎症組織(腎間質)中の目的とした細胞の染色を行ったところ、報告された値より非常に高い割合で機能特異的マクロファージが検出された。また、細胞を抽出する組織によってマーカーの発現強度が異なったためこれらを同一細胞として扱うべきかが問題であると考え検討を重ねていたが、FACSの蛍光強度の微妙な検出感度の違いにより再現性が損なわれていることがわかった。機能特異的マクロファージの分離には複数色の蛍光色素による多重染色を用いるため一色の設定の違いでも他のマーカーの強度に微妙な影響が出ることがあるため現在ソーティングにたけたアドヴァイザーをおいて条件を検討中である。一方、in vitroで、機能特異的マクロファージが死細胞と相互作用の結果、線維芽細胞に与える影響について検討する系においては、正常好中球とNADPH oxidase欠損好中球の違いが最も顕著に現れる条件の検討が進んでおり、培養液中のカルシウム濃度を下げることで正常好中球に効率的に炎症を惹起する酸化DNAを放出させることができることがわかった。本研究課題では、in vivoの実験として機能特異的マクロファージを腎間質炎症惹起マウスへ移入することにより腎臓の線維化が促進されるか否かをはじめに行う予定であったため、既報による機能特異的マクロファージの分離を再現しようとした。しかしながら、実際に報告されている論文通りのマーカーを用いて機能特異的マクロファージを染色してみたところ報告では全末梢白血球中に0.03%程度しか存在しないはずの機能特異的マクロファージが我々のFACSでは0.10.3%程度と絶対数が非常に多く、これらすべての細胞を機能特異的マクロファージとしてもいいかが問題となった。そこで、採取する臓器を骨髄や間質性腎炎を起こしている腎臓に変えての比較や、線維化が正常よりも激しく機能特異的マクロファージの絶対数が正常より多いというデータがすでに得られているNOX2のノックアウトとの染色の違いなどの比較を行うなどしていたため、得られた細胞が目的のものであるかを検証するのに時間がかかった。検討の結果、FACSに用いたマーカーや解析には問題はなかったが、同じサンプルを使用した場合でも解析に用いる機種が異なると得られる細胞の数が違ってしまうことがわかった。この違いは蛍光の検出感度が機種によって異なることによるものであり細胞そのものの違いではないため、報告された論文で使用されている機種のメーカーの協力を頼み、我々が使用している機種で同等の結果が出るように検出感度などの条件決定を行った。使用する機種によって結果に差が出ることは、本質的な科学上の問題ではないため、当初想定しておらず確認に時間がかかったが、条件決定を行った今後は問題なく研究を遂行できると考える。今年度は、条件決定が順調に進行しているin vitroのassayから研究を進める。機能特異的マクロファージが死細胞と接触した後、線維芽細胞にどのような影響を与えるかについて当初の計画ではコラーゲン、αSMAの産生などで評価する予定であったが、最近になって転写因子PU.1の発現が線維芽細胞の極性の指標となることが報告されたため、これを評価の対象に加える。本研究課題では、in vivoの実験として機能特異的マクロファージを腎間質炎症惹起マウスへ移入することにより腎臓の線維化が促進されるか否かをはじめに行う予定であったため、既報による機能