hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
滑り動触覚と高視力調節機構を有するヒューマノイドによる柔軟物認識操作機能の研究

本研究の目的は多指ハンド,高視力ステレオ視覚,柔軟物モデリング,形状認識,操作計画,動作制御のハードとソフトの両面の革新を通じて,従来のコップ等の単純形状の剛体だけでなく,タオルや衣類などの複雑,非剛体の物体が扱えるロボットの認識操作手法を明らかにするものであり.柔軟物のシミュレーション,三次元色距離画像センサを用いた認識手法,タオルの掴み展開動作の認識行動制御法等,当初予想された認識操作手法に関する研究成果に留まらず,失敗の認識と復帰に注目した行動記述制御機構や行動経験の蓄積からの認識動作の適応修正機構等,個々の動作は不完全で失敗があっても経験から学びつつ最終的にタスクを完遂するような行動レベルを対象とした新しいタイプの学習知能の研究が展開されつつある.さらに,本研究課題に触発され海外でも同様の布衣類操作研究が開始されるなど,本研究を契機として家事支援ロボットの新しい応用領域が切り開かれるなど波及効果も大きい.本研究の目的は多指ハンド,高視力ステレオ視覚,柔軟物モデリング,形状認識,操作計画,動作制御のハードとソフトの両面の革新を通じて,従来のコップ等の単純形状の剛体だけでなく,タオルや衣類などの複雑,非剛体の物体が扱えるロボットの認識操作手法を明らかにするものであり.柔軟物のシミュレーション,三次元色距離画像センサを用いた認識手法,タオルの掴み展開動作の認識行動制御法等,当初予想された認識操作手法に関する研究成果に留まらず,失敗の認識と復帰に注目した行動記述制御機構や行動経験の蓄積からの認識動作の適応修正機構等,個々の動作は不完全で失敗があっても経験から学びつつ最終的にタスクを完遂するような行動レベルを対象とした新しいタイプの学習知能の研究が展開されつつある.さらに,本研究課題に触発され海外でも同様の布衣類操作研究が開始されるなど,本研究を契機として家事支援ロボットの新しい応用領域が切り開かれるなど波及効果も大きい.本研究は等身大ヒューマノイドによる柔軟物の認識操作手法の確立を目的とし,形状認識法と操作計画法の各ソフトウェア・アルゴリズムの構築と,これを実現するための多指ハンド,高視力ステレオのハードウェアプラットフォームの拡張のソフト,ハード両面の要素技術を統合して等身大ヒューマノイドによる柔軟物認識操作行動を実現するものである.平成21年度は以下の3つの研究項目を実施した.爪先構造と分布触覚センサを特徴とする多指ハンド,等身大ヒューマノイドプラットフォームと接続して微小物体の認識操作の実現可能性を検討した.本研究では微小物体としてM3ネジを取り上げ,このような従来のロボットハンドでは扱いが困難な小さい物体でも,開発した多指ハンドの指先構造,分布触覚により転がし操作と,操作時の物体位置の認識が可能であることを確認した.また,視覚による形状抽出と指先感覚による検証に基づく柔軟物形状認識として,色領域抽出法,動的輪郭追跡法,三次元特徴点検出法を組み合わせた非剛体の三次元形状認識法を構築した.これにより,従来の剛体を仮定した物体認識法では困難であった多,両手で布の端を持てているかの認識や,ロボット次に掴むべき布の端点の位置の認識が可能になった.さらに,指先の分布触覚,滑り感覚,手首の力感覚を利用した柔軟物操作状態の認識に取り組み,これに必要なセンサ仕様について知見を得た.最後に等身大ヒューマノイドが机の上に置かれたタオルつかみ展開する動作を構築し,開発したセンサや認識処理の実世界・実動作における有効性を検証した.視覚による柔軟物形状認識手法を柔軟物操作における各動作の成功,不成功を判断する動作検証プロセスに適用することで,柔軟物操作タスクの成功率の向上に寄与することがわかり,このような構造を含んだ認識操作機構の試作を始めた.本研究は等身大ヒューマノイドによる柔軟物の認識操作手法の確立を目的とし,形状認識法と操作計画法の各ソフトウェア・アルゴリズムの構築と,これを実現するための多指ハンド,高視力ステレオのハードウェアプラットフォームの拡張のソフト,ハード両面の要素技術を統合して等身大ヒューマノイドによる柔軟物認識操作行動を実現するものである.平成22年度は以下の3つの研究項目を実施した.・高視力距離画像システムの開発昨年度まで取り組んでいたステレオ視角システムに対して距離生成カメラを追加することで,より多点で精度のよい距離情報の取得を可能とした.また2枚のステレオ画像情報から距離情報への色情報の対応付けに関する新しいアルゴリズムを提案した.・指先感覚と爪先機構を用いた柔軟物体動作の感覚動作機構多指ハンドの指腹に触覚センサを取り付け,また,その爪先の機構を交換可能な構成とすることで,テーブル上の布をつまみあげる為の動作に必要な感覚機構と,爪先の構造を明らかにした.・洗濯物たたみ動作による検証実験等身大ヒューマノイドを用いた洗濯物たたみ動作を例題として,距離画像システムによる布の概形状の獲得法と,双腕を用いた洗濯物の,つまみ上げ,ひろげ,たたみといった感覚動作法の有効性を確認した.また,個々の動作をネットワーク記述で接続することで,柔軟物体の認識操作に必要不可欠な失敗時の復帰動作の記述が容易になるという知見を得た.本研究は等身大ヒューマノイドによる柔軟物の認識操作手法の確立を目的とし,コンピュータアニメーション分野で研究が進む柔軟物モデリングと高速シミュレーション技術を基盤とした形状認識法と操作計画法の各ソフトウェア・アルゴリズムの構築と,すべり覚がわかる指先と掌関節を特徴とする多指ハンド,ズーム機能による高視力

ステレオ視覚,テクスチャのない布の距離情報を取得するための投射型三次元視覚のハードウェアの研究を行い,これらのソフト,ハード両面の要素技術を統合して等身大ヒューマノイドによる柔軟物認識操作行動を実現する.柔軟物タスクにおける基本動作として,タオルをつかみ展開する,洗濯物をたたみハンガーにかける,衣類を人に着せボタンをかける,を取り上げる.各年度舞に,この基本動作のシミュレーション及び実ロボットに実装し要素技術の検証と修正を行う.最終年度にこれらを組み合わせた統合システムを構築し,家事・介助支援タスクを通じて開発した各手法を評価する.平成23年度は代表的な衣類の操作である,たたむ,着せる,あるいはボタンを掛けるといった複雑な手順を含む動作を取り上げる.このような複雑柔軟物操作では,これまで研究してきたタオル等の簡単形状柔軟物の認識行動手法に加えて,視触覚を用いた物体操作,並びに複雑な手順のプランニング法への展開が必要になるため,これを本年度明らかにする研究項目とした.・赤外光カメラと可視光カメラを用いた色付き三次元視覚認識:テクスチャのない布に対する距離計算を可能にするため,急速に実用化が進む超小型プロジェクタを利用してランダムパターンを赤外光投影し赤外線カメラで距離を計測するとともに,可視光カメラで対象の色情報を獲得できるシステムをセンサシステムを構築した.・多指掌軸ハンドによる物体把持計画:多指掌軸ハンドを用い任意形状の対象物に対する把持計画を,入力となる三次元視覚情報から,フォースクロージャを考慮した把持姿勢探索,ならびに,その対象物を持ち替え操作するための最適なシーケンスを出力し,実際の等身大ヒューマノイドロボットを用いて,実証実験を行うまでのシステムを構築した.これにより,どのような形状の対象物体でも任意の状態に遷移させるための把持と操作を生成できる技術を確立した.・複雑操作の動作計画:動作計画では,ロボットの動き(a)に対する環境の変化(e)の情報が必要になるが,布操作のような複雑な対象物の場合には失敗する可能性がある.そこで,ある動き(a)に対する環境の変化を成功した場合(e')と失敗した場合(e'')に分けて全ての可能性を出力しこれをまとめた動作遷移モデルを生成し,これにより現在の状態(S)から環境の変化(e)を繰り返し目標状態(E)に遷移するための動作(a)の系列を,途中で失敗した場合も含めて対応できる動作実行制御機構の構成法を明らかにした.
RF負イオン源を用いた低仕事関数金属表面近傍での水素負イオンの特性評価

数百kHz帯の低周波RFイオン源内で生成した高密度プラズマ中における水素負イオンの密度計測を行い、その動作パラメータ、プラズマパラメータに関する特性の評価を行った。水素負イオン密度の計測にはCavity Ring Down (CRD)法を用いた。投入するRFパワーやプラズマ閉じ込めの改善に伴い、負イオン密度と共に負イオン密度は上昇する傾向を示した。この時、プラズマ生成部では電子温度が増加した。これらの結果は0. 4 Pa程度の低ガス圧において、負イオンの元となる水素の振動励起分子が増加し、また電極近傍では中性粒子との衝突による負イオンの解離が抑制されることを示唆した。本年度は水素負イオン源の開発、計測系の構築、動作特性の計測、CRDS計測の準備を進めた。まず、プローブ計測を行い、ドライバ部へ外部磁場を印加することで、10^<18>m^<-3>の電子密度の達成を確認した。また、拡散部に永久磁石によるフィルター磁場を形成することで、水素負イオン生成に必要な引き出し電極付近の電子温度の減少が見られた。また、YAGレーザーを用いたレーザー光脱離計測システムを構築し、引き出し電極近傍における水素負イオン密度と電子密度の比の計測を可能にした。拡散部にセシウムオーブンを取り付け、定常的にセシウム(Cs)添加をした運転を可能にした。また、イオン源からのH-ビームの引き出しを可能にし、引き出し電極電流、加速電極電流及びファラデーカップによる引き出しビーム電流の計測を行った。上記の計測方法を用いて、拡散部引き出し領域における負イオン密度と電子密度の計測を行い、負イオン生成に対するセシウム添加時の動作ガス圧力、フィルター磁場の効果を確認した。Cs添加をすることで、ITERにおいて要求される動作ガス圧である0.3Pa以下での運転が可能になった。また、Cs添加時に光脱離計測により引き出し領域のH-密度/電子密度を計測した結果、1%程度であることが分かった。引き出し電極の温度が180度付近から引き出し電流の急激な増加が見られた。H-密度、引き出し電流共に、Cs添加によって2倍以上のH-の増加が見られたことよりセシウム効果が確認された。また、CRDS計測で必要となる複数の計測法によるプラズマ計測に向けてプローブ計測、光脱離計測、分光法によるCsラインのモニタ、CRDS計測が同時に可能となる拡散部チャンバーを用意した。このチャンバー内に高反射ミラーを取り付け、レーザー系を構築することで、CRDS計測を可能にした。本年度は構築したCRD(Cavity-Ring-Down)システムの計測性能の評価、システムを用いて高周波負イオン源内引き出し電極近傍における水素負イオン密度絶対値の計測を行った。CRD計測では正対した二枚の超高反射率ミラー(>99.999%)間をレーザー(1064mm)を多重反射させ、レーザー光出射側の光量の減衰時間を、真空中とプラズマ中で比較する事で負イオン密度の絶対値を測定する。測定では真空中で300μs程度の減衰時間を確保することができ、また減衰時間のエラーを1μs以下に抑えることに成功し、水素負イオン密度にして最小で10^<15>m^<-3>台の計測を可能にした。イオン源の基本パラメータに関して水素負イオンのイオン源動作特性を評価した。電極近傍の負イオン密度と電子密度は投入パワーの増加に伴い増加する傾向を示したが、負イオン/電子密度比は一定であったことから、投入パワーに応じてプラズマ密度が増加することにより負イオン密度が増加することが明らかになった。閉じ込め磁場を増加すると共に負イオン密度は急激に増加した。これによりプラズマ閉じ込めの改善により、負イオン及び電子密度が急激に増加するという特性が明らかとなった。0.4-1.1Paの範囲では動作ガス圧が低い程負イオン密度及び密度比は高い値を示した。プラズマ生成部の電子温度が低いガス圧で高い値を示す特性より、ガス圧の低い所では、負イオンの元となる水素の振動励起分子が増加し、また電極近傍では中性粒子との衝突による負イオンの解離が抑制されることを示唆した。
カラスの音声個体認知に関する比較心理学的研究

ハシブトガラスの個体認知における視聴覚情報統合の検証社会的動物は他個体を認知する必要がある。個体認知の際には、他個体についての個体ごとに異なる感覚情報や、社会的情報を統合させていると考えられる。本研究では、ハシブトガラスが他個体について、視覚情報と聴覚情報を統合させて個体認知を行っているかを検証した。哺乳類の認知研究で使われている、expectancy violation procedureを用いて実験をおこなった。その結果、ハシブトガラスは既知個体については視聴覚情報を統合させて個体認知をおこなっている可能性が示唆された。未知個体については、視聴覚情報を統合していることは示唆されなかった。未知個体については視聴覚情報を統合させる機会がこれまでになかったためと考えられる。以上の結果は、ハシブトガラスが既知個体と未知個体を区別し、既知個体については視聴覚情報を統合させて個体認知をおこなっていることを示唆するものである。本研究の結果は、高い社会性をもっとされるカラス科鳥類の基礎的な認知機能を明らかにした点で意義がある。また、expectancy violation procedureが鳥類にも適応可能であることを示したため、今後の鳥類の認知機能研究の発展に貢献するものである。ハシブトガラスにおける視覚個体弁別の検証ハシブトガラスが視覚と聴覚を使って個体認知をおこなっていることが示唆されているが、他個体の顔を区別することができるかを検証した。既知の3個体の横顔の写真をタッチパネル上に提示し、特定の個体の写真をつつくことで餌がもらえるような訓練をおこなった。現在までのところ、4個体中2個体が課題を学習することができたが、同じ刺激個体の右向きの写真を提示したテストでは、般化がみられなかった。今後は、刺激写真を増やすとともに、顔の形態的な個体差を計測する必要がある。ハシブトガラスにおける視覚個体弁別の検証申請者らはこれまでに、ハシブトガラスが異なる個体のコンタクトコールを弁別できることを示した。野外での彼らの生活においては、音声同様視覚も重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、飼育下のハシブトガラスに既知個体の写真を弁別させるという課題をおこなった。結果、5個体中2個体が各刺激個体につき1つの訓練刺激で訓練されただけで、3つの新規刺激に対して般化をみせた。今後、刺激として既知個体が提示された場合と、未知個体が提示された場合とで、訓練の過程あるいはテストで成績に違いがみられるかを調べる必要がある。個体認知における視覚-聴覚情報の統合の検証ハシブトガラスが個体認知の際に視覚と聴覚の両方を手がかりとしているならば、情報の統合がおこなわれていなければならない。そこで、本研究では、オペラント課題で聴覚刺激と視覚刺激のマッチングをおこなった。しかし、課題の困難さのためか、被験体がまったく反応しなくなってしまったため、現在は訓練を中止している。今後、よりカラスの反応を引き出しやすい方法で検証を続ける。視認性がカラスのコンタクトコール発声頻度に及ぼす影響ハシブトガラスは単発のコールをコンタクトコールとして用いていることが、申請者らの野外観察によって明らかになっている。コンタクトコールを鳴くのにはさまざまな環境要因が介在していることが考えられるが、その一つに視認性がある。霊長類では視認性が悪くなるほど、コンタクトコール発声頻度が高いことがわかっている。本研究では、視認性の高さ、鳴き声が発せられた文脈(餌場/ねぐら)を要因として想定し、観察を行った。その結果、霊長類とは逆に、視認性が高いほど、コンタクトコールを発する頻度が高いことがわかった。これは、コンタクトコールの機能が文脈によって異なる可能性を示唆するものである。今後さらにデータを増やし、どのような環境要因が発声頻度に影響しているかを調べていく。
セリンプロテアーゼ グランザイムのアトピー性皮膚炎の痒み発生への役割

アトピー性皮膚炎の痒みの発生機序は、未だ不明である。そこで、アトピー性皮膚炎皮膚にT細胞が浸潤していること、また、その痒みにプロテアーゼが関与していることから、T細胞が産生するグランザイムに着目し、グランザイムの痒みへの関与に関して検討した。その結果、11種のグランザイムサブタイプの内、特にグランザイムAがプロテイナーゼ活性化受容体2を介して痒み反応を起こすことを明らかにしたアトピー性皮膚炎の痒みの発生機序は、未だ不明である。その結果、11種のグランザイムサブタイプの内、特にグランザイムAがプロテイナーゼ活性化受容体2を介して痒み反応を起こすことを明らかにしたアトピー性皮膚炎の痒みは,難治性であり,有用な治療薬が無いのが現状である。最近,アトピー性皮膚炎マウスモデルを用いた研究から,プロテアーゼとその受容体であるプロテアーゼ活性化受容体が痒みの発生に関与していることを明らかにしてきた。皮膚内には,多くのプロテアーゼが存在する。そこで,アトピー性皮膚炎の皮膚にT細胞浸潤が認められることから,T細胞由来のプロテアーゼであるグランザイムに着目した。本実験では,NCマウスを用いた。微生物制御されたSPF環境下飼育NCマウスは,皮膚炎及び掻痒反応は認められない。一方,微生物制御されていない通常環境下で飼育したNCマウスは,アトピー様の皮膚炎並びに,激しい自発的掻痒反応が認められる。グランザイムは,マウスでは11種類報告されている。そこで,グランザイムの各サブタイプmRNA検出のためのPCRプライマーの設計と条件設定を行なった。これまでに皮膚炎マウス皮膚では,グランザイムA mRNAの発現の増加が認められた。現在,他のサブタイプの発現を健常マウス(SPF環境下飼育)皮膚での発現と比較している。また,健常マウスへのグランザイムAの皮内注射は,痒み反応を用量依存的に誘発した。このことは,グランザイムAが痒みに関与している可能性を示唆する。また,グランザイムD及びKの皮内注射では,痒み反応が認められなかったことから,こられは,痒み反応に関与している可能性は小さいことが明らかとなった。難治性掻痒性皮膚疾患の一つであるアトピー性皮膚炎の痒みの発生機序は,未だ解明されておらず,有用な治療薬がないのが現状である。申請者らは,アトピー性皮膚炎マウスモデル(NCマウス)を用いた検討から,この自発的な痒み反応にセリンプロテアーゼ並びにプロテアーゼ活性化受容体(PAR)2が関与することを見出した。NCマウスは,微生物制御されてない通常環境下で飼育すると皮膚炎並びに掻痒反応を示し(CV-NCマウス),一方,微生物制御されたSPF環境下で飼育するとこのような皮膚炎や掻痒反応をほとんど示しません(SPF-NCマウス)。そこで,アトピー性皮膚炎皮膚では,皮膚内にT細胞が浸潤してくることから,T細胞から遊離されるグランザイムに着目し,これまでに,健常SPF-NCマウス皮膚に比べCV」NCマウス皮膚でグランザイムAmRNAの発現が増加することを見出し,さらに,グランザイムAの皮内注射により痒み反応が誘発することを見出した。本年度は,グランザイムには11種のサブタイプが存在することから,健常皮膚と皮膚炎皮膚でのグランザイムmRNAの発現を比較検討した。その結果,健常皮膚では,グランザイムA,C,Mの発現が認められ,皮膚炎皮膚ではグランザイムA,B,C,Mの発現が認められた。特に,グランザイムA,B,CmRNAの発現が健常皮膚と比べると顕著に皮膚炎皮膚で増加していた。グランザイムAの皮内注射により痒み反応が惹起されることをこれまでに見出しているが,今回見つかったグランザイムB及びCに関しては,現在痒みへの関与を検討中である。これまでにCV-NCマウスの痒み反応にPAR2が関与することを見出してきた。グランザイムA誘発の痒み反応が,セリンプロテアーゼ阻害薬やPAR2の中和抗体により抑制されたことから,グランザイムA誘発の痒み反応にPAR2が関与することを明らかにした。アトピー性皮膚炎は,難治性の掻痒性皮膚疾患である。アトピー性皮膚炎の主要な症状の一つに痒みがあり,その痒みに有用な治療薬はほとんどなく,また,痒みの発生機序はよくわかってないため,治療薬開発に重要な情報源がないのが現状である。我々は,これまでに自然発症アトピー背皮膚炎マウスモデルの痒み反応にセリンプロテアーゼやプロテー活性化受容体2(PAR2)が関与することを明らかにした。本研究では更にセリンプロテアーゼの一つであるグランザイムが関与する可能性を見出し,11種あるグランザイムの中でもアトピー性皮膚炎マウスモデルの皮膚では,グランザイムA,B及びC mRNAの発現が健常マウスと比べると増加していることを明らかにしてきた。本年度は,更にアトピー性皮膚炎皮膚において健常マウスの皮膚に比べるとグランザイムAの酵素活性が増加していることを見出した。また,健常マウスへのグランザイムAの皮内注射により痒み反応が惹起されること,一方グランザイムB,D及びKは痒み反応を惹起しないことを見出した。

また,グランザイムA誘発痒み反応がPAR2の中和抗体による抑制に加え,ナルトレキソン(ミューオピオイド受容体拮抗薬),ナファモスタットメシル酸塩(セリンプロテアーゼ阻害薬)によって抑制されることを明らかにした。皮膚におけるグランザイムA発現陽性細胞は,健常マウスと比べるとアトピー性皮膚炎マウス皮膚において,グランザイムA発現陽性細胞数の明らかな増加が認められた。また,CD3陽性及びCD4陽性T細胞もアトピー性皮膚炎マウス皮膚で増加していた。以上の結果から,アトピー性皮膚炎の痒みにはT細胞から遊離されるグランザイムAが重要な役割を担っていることが示唆される。今後,T細胞の関与の可能性があり,PAR2の関与する痒みを生じる皮膚糸状菌誘発の痒みや蚊アレルギーの痒みへのグランザイムの関与を検討する予定である。アトピー性皮膚炎様皮膚において,グランザイムサブタイプの発現の状態とPAR2との関連性が明確になってきたことにより,グランザイムの痒みへの関与と痒み発生機序の詳細解明に関する次年度の研究へ展開に必要な情報源を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。グランザイムの痒み発生への関与と機序に関して,PAR2を介した機序に加え,グランザイムが酵素であることからPAR2を介さないで別のタンパクを活性化させて痒みを発生させる経路の2方向で検討する。このことにより,グランザイムを介した新たな痒み因子も見出される可能性が期待される。
フェルミ粒子を含む原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体のダイナミックス

多体量子理論を用いて微視的な立場に基づく理論的研究を行い、ボース粒子・フェルミ粒子間の相互作用により生じる有限ボース・フェルミ凝縮体のダイナミックスを明らかにした。A)乱雑位相近似方を用いた有限ボース・フェルミ凝縮系の微視的理論:微視的計算法である乱雑位相近似を有限ボース・フェルミ凝縮体に適用するための定式化・計算機プログラム開発、数値計算を実行し凝縮体の励起状態を求めた。巨視的理論の結果の妥当性・適用範囲、引力相互作用での系の不安定性を解明した。強い斥力相互作用ではフェルミ粒子が殻上分布をする殻構造が生じる。殻構造について乱雑位相近似を用いた計算を行い、殻構造形成に伴う一粒子準位の振動型回転型転移という新しい現象を明らかにした。乱雑位相近似を擬1次元ボース・フェルミ凝縮体に適用、フェルミ凝縮体における励起モードのKohn異常と密度波状態・スピン密度波状態の形成を理論的に解明した。B)有限ボース・フェルミ凝縮系の時間発展シミュレーション:有限ボース・フェルミ凝縮体の時間発展を計算する計算機プログラムを開発、振動の時間発展を調べ凝縮体の単極振動の詳細を解明した。C)ボース・フェルミ凝縮体における分子生成と量子質量作用則:引力相互作用において、ボース・フェルミ粒子が結合した束縛フェルミ粒子(分子)の束縛エネルギーを計算。化学反応論における質量作用則を量子統計効果を含む場合に拡張(量子質量作用則)、束縛フェルミ粒子形成過程に適用し凝縮相との熱力学的平衡を求め、系の相構造と不安定性を明らかにした。これらは現在盛んになった分子生成研究の先駆となった。D)研究結果の他分野への応用:有限ボース・フェルミ凝縮体における量子渦・渦格子の研究を行った。研究の成果をポジトロニウムやクォーク多体系など他の系に応用した研究を行った。これらの研究はそれぞれの領域においても新しい内容を含むものである。本年度は研究計画に基づき、以下の研究をおこない成果を発表した。これにより、研究計画調書に記載した本年度の研究計画はほぼ達成された。1.有限ボース・フェルミ凝縮体の励起状態の乱雑位相近似による計算:標記の系の励起状態を計算する基礎として、調和振動子ポテンシャル中に束縛された相互作用するボース・フェルミ原子系の平均一体準位(1千1万個)をHartree-Fock方程式を解いて求め、それを基礎として乱雑位相近似により系の励起状態を計算した。この計算に用いる近似法を開発、K原子系を対象として計算機での数値計算を行った。これよりエネルギーの重みを付けた和を計算、統計理論に基づく従来の結果と比較し、よい一致をえた。励起状態は非常にソフトな分布をすることがこの計算により初めて示され、その物理的性質を議論した。この成果を国際会議で発表、論文として発表した。2.有限ボース・フェルミ凝縮体のシミュレーション:有限ボース・フェルミ凝縮体の運動を時間発展を追いかけ計算する計算機プログラムを開発。これは凝縮ボース原子を時間依存Gross-Pitaevski方程式・フェルミ粒子の密度をVlasov方程式で解くもので、量子多体系の時間発展プログラムとして新しいものである。このプログラムを実行し、温度ゼロでの単極振動の計算、振幅に新しい減衰が存在することを発見した。これらの結果を国際会議で発表、論文を執筆中である。3.上記の研究課程において派生した研究:

a)スピン自由度が宿退した有限2成分フェルミ原子系では大きい粒子数で偏極した状態(集団強磁性状態)が安定になる可能性を指摘、それが起こる条件を理論的にもとめた。この結果は論文として発表した。b)ボース凝縮の理論を高密度核物質系におけるカラー超伝導系に適用し、結果を論文として発表した。本年度の研究実績は以下の通りである。a)励起状態の乱雑位相近似による計算:有限ボース・フェルミ凝縮体の励起状態を乱雑位相近似により数値的に求め、これにより励起状態スペクトルの構造を微視的な立場から明らかにした。これにより、我々の研究により巨視的な計算法により得られていた励起状態の平均的性質・凝縮体の不安定性などの結果が確認された。また数値計算の結果より、ボース・フェルミ両粒子間に強い斥力が働く場合には、励起スペクトルが振動型から回転型に転移することを発見し、結果の解析からそれが凝縮体が基底状態において殻構造をなすためであることを示した。これは微視的計算においてのみわかることである。これらの結果を論文として発表するとともに、複数の国際会議で発表し会議録として出版した。応用として、1次元ボース・フェルミ凝縮体の励起状態を乱雑位相近似によりはじめて計算し、密度波状態への不安定性(パイエルス不安定性)により周期的分布をもつボース凝縮体が発現しうることを理論的に明らかにした。この結果を複数の国際会議において発表し会議録として出版した。b)有限ボース・フェルミ凝縮体の崩壊シミュレーション:時間依存平均場および自由テスト粒子法による有限ボース・フェルミ凝縮体の時間発展の数値計算を実行し、凝縮体の単極型振動(集団運動)のシミュレーションを行い、フェルミ気体の振動に見られる減衰の解析を行った。結果は国際会議で発表した。c)ボース・フェルミ粒子と束縛フェルミ粒子の平衡系に対する熱力学平衡条件の計算をおこない、粒子密度・粒子間相互作用を変化させたときの相構造をもとめ、特にどの場合に束縛しないボース凝縮が存在しボース凝縮を起こすかを明らかにした。これにより引力相互作用でのボース・フェルミ凝縮体が存在する物理的条件が明らかになった。結果は国際会議で発表し会議録として出版した。本年度は研究計画に基づき、以下の研究を行い成果を発表した。a)励起状態の乱雑位相近似による計算の擬1次元系への応用:有限ボース・フェルミ凝縮体の励起状態を乱雑位相近により計算し、励起状態スペクトルの構造を微視的な立場から明らかにした。本年度は、この方法を擬1次元ボース・フェルミ凝縮系に応用し、系の安定性と密度波状態について理論的研究を行った。励起スペクトルを計算し、それがフェルミ波数の2倍の波数でソフト化し系が不安定化することを示し、混合凝縮体中のフェルミ原子の密度波状態が基底状態になることを示した。また、ボース・フェルミ間相互作用により、ボース凝縮体もフェルミ波数の2倍の波数で振動する定在波型の凝縮となる新しい現象が起こることをことを示した。有限系における密度波の効果についても議論した。これらの結果をまとめて論文として発表した。また、フェルミ原子が2成分存在する系への理論の拡張を行い、フェルミ原子密度波が同相(密度波)・逆相(スピン密度波)となる条件を求め、相構造を明らかにした。この結果を論文としてまとめ、現在投稿中である。
脳卒中患者の家庭血圧測定行動の獲得にむけた教育プログラムの効果に関する研究

脳卒中患者の家庭血圧測定行動の獲得を目指した教育プログラムについて、無作為比較試験の臨床研究を進めている。介入群に対するプログラムとしては、研究者が入院中から退院後にかけて、6ヶ月間(計5回)、面談および電話(1回あたり1530分間)での支援を行っている。教育媒体としては、血圧計(テルモ電子血圧計:アームイン血圧計P2020)の貸し出しと、テキストブックおよび自己管理手帳の提供である。対照群に対するプログラムとしては、介入群と同じく初回の説明と教育媒体の提供を行うが、その後の6ヶ月間の面談および電話での支援は行わない。現在、2つの研究実施施設において、39人の脳卒中患者に登録いただき、介入群と対照群への割付を行い、介入効果の検証中である。同意率は78.0%で、同意後に3人(介入群2人・対照群1人)の同意取り消しがあったため、脱落率は7.7%である。現在、調査継続中であるため、データが不揃いであるが、介入の安全性を検証するために中間解析を行った。中間解析の結果としては、家庭血圧測定実施率が登録後1ヶ月時点と登録後3ヶ月時点において、介入群の方が対照群に比べ、有意に高かった。これは、発症前(研究開始前)の家庭血圧測定実施に介入群と対照群では差がなかったため、看護師による継続的な支援の効果の可能性が考えられる。登録後12ヶ月時点では両群ともに実施割合は低下することが考えられるが、介入終了6ヶ月後に介入効果が継続しているかを検討していく。研究計画の予定通りのリクルート状況である。現在行っている無作為比較試験を2019年9月を目標に、対象者のリクルートを完了する見込みである。そして、介入とフォローアップ(データ収集)が完了するのが、2020年9月の見込みであり、データ収集が完了した時点で、データ分析作業や論文執筆作業を行う予定である。その後、無作為比較試験の結果を基に、本研究でのプログラムを運用・普及させるための仕組みづくりとして、看護師を対象にした研修やテキストブックの作成等を検討していく。当初の予定よりも人件費・謝金による支出が少なかったため、若干の使用残金が生じた。そのため、次年度では人件費・謝金に使用する。
モーダルシフトの促進と国際海上輸送の効率化を目指したシー＆レール一貫輸送の研究

まず,鉄道コンテナ輸送におけるオフレール部分の効率化を検討するために,デジタル式運行記録計による運行履歴データをもとに,百済貨物ターミナル駅に発着する鉄道コンテナ集配トラックの1日の運行特性を把握し,コンテナの配達地から集荷地へのコンテナラウンドユース輸送の運行形態の形成に寄与する要因を明らかにした.具体的には,コンテナラウンドユース輸送の運行形態となる三角型(降し作業→積み作業)の形成を,降ろし作業が行われる第1ストップ(配達地)におけるホームに帰着するか・帰着しないかの選択と,積み作業が行われるストップ(第2ストップ)の選択の2段階からなる選択行動として捉えることで,ネスティッドロジットモデルを用いたコンテナラウンドユース輸送の運行形態形成モデルを構築した.その結果,コンテナラウンドユース輸送の運行形態の形成には,第1ストップがホームから遠く,且つ,コンテナ積載可能個数の多い車種であること,さらに,積み作業が行われるストップ(集荷地)の選択では,総走行距離がより短縮されるような積み作業が行われるストップ(集荷地)が選択される傾向が強いことがわかった.次に,2018年7月の西日本豪雨によって顕在化した鉄道輸送の問題を,新聞記事およびJR貨物などへのヒアリング調査から整理した.今回,線路に大きな被害が生じた結果,運転再開に長期間を要したが,この間の代行輸送による輸送容量は,平時の約2割しか確保できていない.このことから,西日本地域では,トラック,フェリー,内航船の輸送容量に余裕がないことがわかった.また,山陰線等を利用した迂回運転が開始されたが,JR貨物が山陰線の営業免許を持っていなかったことなどの種々の問題から約2カ月を要した上に,代行輸送に上積みできた輸送容量は1%であった.このことから,大規模災害時における西日本地域の鉄道ネットワークの脆弱性が示唆される.本年度は、主に、関西地域と九州地域間におけるコンテナ貨物の鉄道輸送実態の把握を行い、以下の知見を得た。関西地域と九州地域間のトラック輸送において、長距離ドライバー不足の問題や法令遵守の徹底、さらには、九州地域から関西地域に輸送される貨物量が少ないなどの理由から、とりわけ、繁忙期に、貨物を輸送するためのトラックが調達できないケースが生じている。このため、鉄道または船舶での輸送を検討する荷主は増加傾向にある。しかし、鉄道輸送でも、トラック輸送と同様、繁忙期に荷主の輸送依頼を断るケースがみられ、トラック輸送の受け皿となれていないことがわかった。またその一因が、鉄道輸送における線路容量が逼迫しているだけでなく、荷主施設が都市域内に立地していることや、鉄道貨物駅へのアクセスが不便であることなどから、端末輸送を担う利用運送事業者の輸送が効率的に行えていないことにあると推測できた。さらに、九州地域を結節点とした国際シー&レール一貫輸送サービスでは、12ftの鉄道コンテナを利用した事例が大半であった。その理由として、トンネルの高さ制限により、40ft海上背高コンテナが輸送できない区間があることや、40ft海上コンテナを取り扱う貨物駅が限られることなどの問題があると考えられる。今後、本研究における検討では、いずれのコンテナを用いて行うのかを考慮する必要がある。一方、神戸港・大阪港と瀬戸内諸港に寄港する国際定期コンテナ船サービスについては、複数の国内港湾に寄港しているものや、上海港以北へのサービスが多くみられることがわかった。また、膨大なAISデータとCyber Shipping Guideで提供されている定期コンテナ船サービスとを自動的にマッチングするシステムの開発を試みているが完成には至っておらず、引き続き行っていきたい。本年度は、主に、AISデータと国際定期コンテナ船サービスのスケジュール情報とを自動的にマッチングするシステムと、船舶が岸壁に着岸した時刻と離岸した時刻をAISデータから抽出するシステムの開発を行い、以下の知見を得た。まず、神戸港または大阪港で提供されている国際定期コンテナ船サービス数についてみると、中国航路、東南アジア航路、韓国航路で大半を占め、また、大阪港に寄港した後、神戸港に寄港するものが約半数であった。そして、大阪港と神戸港の両港に寄港する傾向は、韓国航路、中国航路において強く、その大半が10,000総トン未満の船舶を用いて瀬戸内海を航行しているものであった。次に、各時刻における岸壁での船舶の着岸・離岸頻度の分布を混合正規分布と仮定することで、着岸時刻の分布から、神戸港で6つ、大阪港で7つ、離岸時刻の分布から、神戸港で6つ、大阪港で8つの正規分布を抽出することができた。そして、これら正規分布が発生する一因として、コンテナヤードでの港湾労働者の就労時間帯や休憩時間帯、荷役禁止時間帯などが影響していることが推測できた。さらに、船舶の岸壁への着岸時刻において、神戸港、大阪港ともに、7時台に激しい集中がみられる。これに対し、離岸時刻では、大阪港で6時台に激しい集中がみられるものの、神戸港では顕著な集中はみられない。通常、船舶の離岸時刻は、これを決定する各船舶の岸壁での滞在時間の頻度分布に大きな集中がみられないことから、神戸港の様に分散化すると考えられる。こうした中で、大阪港における6時台の離岸の集中は、次港となる神戸港入港のための時間調整を岸壁で行っている結果、生じていることがわかった。また新たな課題として、貨物量の推計を行うには、岸壁での船舶の滞在時間と、揚げ積みされたコンテナ個数との関係性を抽出することが必要であり、引き続き検討していきたい。本年度は、提案するシー&レール一貫輸送サービスへの転換が期待されるコンテナ貨物の最大貨物量の推計を行う計画であった。

しかし、貨物量の推計を行うにあたり、(1)個別事業者を特定することができるとの理由から、各船舶が岸壁に滞在している間に揚げ積みされた実入・空別のコンテナ個数のデータを入手することができなかった。(2)さらに、AISデータから算出される岸壁での滞在時間の内、実際にコンテナを揚げ積みしている時間を特定することができていない。などの新たな課題が生じた。このため、現段階では、岸壁での船舶の滞在時間と揚げ積みされたコンテナ個数との関係性を抽出するまでには至っておらず、対象となる最大貨物量の推計が行えていない。こうしたことから、「遅れている」と判断した。本年度は、昨年度に引き続き、提案するシー&レール一貫輸送サービスへの転換が期待されるコンテナ貨物の最大貨物量を推計することを目的に、AISデータを用いて、神戸港・大阪港に入出港する国際定期コンテナ船の運行実態の把握を試みた。その結果、神戸港・大阪港に連続寄港する船舶の主な運航パターンは5つあり、この内、明石海峡から大阪湾に進入した後、大阪港、神戸港の順に寄港し、再び、明石海峡から退出するパターン1(38%)と、紀淡海峡から大阪湾に進入した後、大阪港、神戸港の順に寄港し、再び、紀淡海峡から退出するパターン4(30%)で約7割を占めることがわかった。また、5つの運行パターンの在湾時間の分布は異なっており、パターン4で他よりも長くなる傾向がみられたが、投入されている船舶の大きさと在湾時間との間には、明確な相関関係はみられなかった。このため、引き続き在湾時間の決定要因を検討する必要がある。一方、近畿と九州地方間における鉄道での貨物輸送の実態について、鉄道運送事業者、貨物利用運送事業者、荷主に対して、ヒアリング調査を実施した。その結果、近畿から九州地方向けの貨物輸送において、必要なトラック台数を確保することが困難になってきている状況が確認された。またその一因には、九州発の貨物が関西発に比べて少なく帰り荷の確保がしにくい状況があり、鉄道での貨物輸送においても、九州発の列車では空コンテナの輸送が多い傾向にあることがわかった。さらに、提案するシー&レール一貫輸送サービスを促進する上で、大阪府内の4つの鉄道貨物ターミナル駅のうち、40ftコンテナを取り扱える駅が1つしかないことや、トンネルの高さの制約があること、鉄道貨物駅へのアクセス道路の確保が必要であることなど、解決すべき多くの課題があることを把握することができた。昨年度に引き続き、提案するシー&レール一貫輸送サービスへの転換が期待されるコンテナ貨物の最大貨物量の推計を行う計画であったが、現段階においても、岸壁での船舶の滞在時間と揚げ積みされたコンテナ個数との関係性を抽出するまでには至っておらず、対象となる最大貨物量の推計が行えていない。また本年度は、当該サービスに対する荷主の利用意向データを収集するために、アンケート調査を企画・実施する予定であったが、現在、鉄道を利用している荷主が非常に少ないこと、当該サービスにおいて対象とする貨物が定まっていないことなどの理由から、実施するまでに至っていない。本年度は、主にシドニー大都市圏におけるシー&レール一貫輸送の事例
修道院と教区共同体の相互影響関係と社会形成に関する比較研究（国際共同研究強化）

最終年度には、引き続きシトー会修道院が世俗社会の形成・持続的発展に果たした役割を研究した。国際共同研究の成果として、2019年3月に海外共同研究者であるゲルト・メルヴィル、イェルク・ゾンターク、ミルコ・ブライテンシュタイン(いずれもドレスデン工科大学比較修道会史研究所)を招へいし、岡山大学(「司牧と修道制:8001650年」)と慶應義塾大学(「日欧における中世修道制史研究の過去と現在」)で国際シンポジウムを開催した。岡山大学での成果は、2019年度内に英文論文集として、ゲルト・メルヴィルが編者を務める叢書Vita Regularisから刊行予定である。また慶應義塾大学での成果は、日本語に翻訳した上で国内学術雑誌に投稿する予定である。さらに、2019年3月にはドイツ語単著"Orval und Himmerod. DieZisterzienserin der mittelalterlichen Gesellschaft (bisum 1350)"を出版することができた。本書は、シトー会修道院の保護が成立する諸条件を、従来の法制史的アプローチではなく、新たに社会史的アプローチも導入することで解明したものである。以上、最終年度に達成した成果は、本研究プロジェクトの集大成である。これらは2017年度に実施したドレスデン工科大学での研究滞在によって可能となったものであり、本研究費の趣旨に沿った研究目的が達成されたと言えよう。ドレスデン工科大学とは今後もさらに大きなプロジェクトをスタートさせる予定であり、また、国内では修道会史に携わる研究者が交流できる「修道会史研究ネットワーク」を立ち上げることができた。こうした国内外のネットワークは、今後の研究活動を中長期に支えるプラットフォームとしての役割を果たすであろう。内定年度:2015本研究の課題は、若手研究(B)「修道院と教区共同体の相互影響関係と社会形成に関する比較研究」を発展させ、シトー会修道院が世俗社会の形成・持続的発展に果たした手段・役割をより総合的に明らかにするものである。その上でキリスト教修道制の歴史研究について、日欧を中心とした国際共同研究網を構築し、これを持続的な研究体制にすることを目指す。平成28年度の研究実績は以下の通りである。1、本研究の目的として、中世の修道制がどのような価値・シンボルを農村・都市社会に発信していたのかを明らかにし、エストライヒらの「社会的規律化」概念が援用され得るか批判的に検証する、というものがあるが、とりわけ司牧環境の整備に焦点を当てて、シトー会士と農村・都市住民との関わりを検討した。これにより、シトー会士は世俗社会から距離を置く当初の理念を守り積極的に司牧を行うことはなかったが、農村・都市住民の司牧環境に配慮し、積極的に関与した実態が浮かび上がってきた。2、アルプス以北の神聖ローマ帝国を対象に、シトー会修道院と教区教会の関係を示す刊行史料、未刊行史料の収集・分析を進めた。とりわけライン地方フランケン地方、そして参考として南フランスの諸修道院に着目し、データベースの作成を行った。3、国際共同研究の推進を図るため、渡航先のドレスデン工科大学比較修道会史研究所と連絡を密に行い、予定していた共同研究者に加え所長ゲルト・メルヴィル、事務局長クリスティーナ・アンデンナとも共同研究を進められることを確認した。個人の研究に関しては、海外受入機関の豊富な蔵書を活用し、順調に個々のシトー会修道院に関する資料収集を進めることができた。それを元にデータベースの構築に着手し、今後これを量的に拡充していくためのフォーマットを作った。また、農村・都市社会の司牧環境に着目できたことは、今後の研究を推進するものとして大変意義深い。国際共同研究の推進については、受入機関との調整を行った上で年度末に渡航を開始し、今後の共同研究のあり方について議論を深めることができた。本研究の課題は、若手研究(B)「修道院と教区共同体の相互影響関係と社会形成に関する比較研究」を発展させ、シトー会修道院が世俗社会の形成・持続的発展に果たした手段・役割をより総合的に明らかにするものである。その上でキリスト教修道制の歴史研究について、日欧を中心とした国際共同研究網を構築し、これを持続的な研究体制に発展させることを目指す。H29年度の研究実績は以下の通りである。1、盛期中世は、西・中央ヨーロッパで人口が増大し社会的流動性が高まった時代である。今年度も引き続きそうした特徴を持つ地域における司牧環境に焦点を当てて、シトー会士と農村・都市住民との関わりを検討した。シトー会修道院と教区教会の関係を示す刊行史料、未刊行史料の収集・分析を進めた結果、シトー会士は農村・都市住民の司牧環境に配慮し、積極的に関与した実態がますます明らかになった。そのうち、ハイスターバッハ修道院に伝わる史料からシトー会士が教区教会で直接ミサを挙げた痕跡を発見したことを強調したい。これはこれまでの認識を修正する成果であると考える。2、本年度は昨年度に引き続き、ドレスデン工科大学比較修道会史研究所で約半年にわたり研究活動を行った。この間、当初予定していた通り論文を1本執筆し(H30年度に出版予定)、国内学会で発表を1回行ったが、それに加えて国際中世学会で研究所の一員としてセッションに参加することができた。3、ドレスデン工科大学比較修道会史研究所では毎月のように欧米の研究者が来訪し、講演会やワークショップを行っている。そこで多くの研究者と交流し、とりわけシトー会研究の第一人者であるEmilia Jamroziak教授(イギリス・リーズ大学)と意見交換を行えたことは大きな収穫であった。

この交流が元になり、「平成30年度第1回外国人招へい研究者(短期)」に採択され、同教授の日本招へいが実現する運びとなった。個人の研究に関しては、海外受入機関の豊富な蔵書を活用し、順調に個々のシトー会修道院に関する資料収集を行い、集中的に分析することができた。その成果は2度の学会発表で公表できたが、論文にすることはできなかった。国際共同研究の推進については、H30年度に受入機関の所長と研究員を日本に招へいし、2回の研究集会を開催する運びになった。そのため、当初の目標を達成することができたと考えられる。最終年度には、引き続きシトー会修道院が世俗社会の形成・持続的発展に果たした役割を研究した。国際共同研究の成果として、2019年3月に海外共同研究者であるゲルト・メルヴィル、イェルク・ゾンターク、ミルコ・ブライテンシュタイン(いずれもドレスデン工科大学比較修道会史研究所)を招へいし、岡山大学(「司牧と修道制:8001650年」)と慶應義塾大学(「日欧における中世修道制史研究の過去と現在」)で国際シンポジウムを開催した。岡山大学での成果は、2019年度内に英文論文集として、ゲルト・メルヴィルが編者を務める叢書Vita Regularisから刊行予定である。また慶應義塾大学での成果は、日本語に翻訳した上で国内学術雑誌に投稿する予定である。さらに、2019年3月にはドイツ語単著"Orval und Himmerod. DieZisterzienserin der mittelalterlichen Gesellschaft (bisum 1350)"を出版することができた。本書は、シトー会修道院の保護が成立する諸条件を、従来の法制史的アプローチではなく、新たに社会史的アプローチも導入することで解明したものである。以上、最終年度に達成した成果は、本研究プロジェクトの集大成である。これらは2017年度に実施したドレスデン工科大学での研究滞在によって可能となったものであり、本研究費の趣旨に沿った研究目的が達成されたと言えよう。ドレスデン工科大学とは今後もさらに大きなプロジェクトをスタートさせる予定であり、また、国内では修道会史に携わる研究者が交流できる「修道会史研究ネットワーク」を立ち上げることができた。こうした国内外のネットワークは、今後の研究活動を中長期に支えるプラットフォームとしての役割を果たすであろう。渡航期間は2017年9月まで続く。受入機関の蔵書環境を活用し、引き続き個々のシトー会修道院についての史料・研究文献を収集し、精力的に分析していく。また、1213世紀の司牧や説教、農村や都市における社会状況などの問題について研究史を追うことで、修道院研究に新たな論点を立てることが可能になろう。国際共同研究の推進に関しては、海外の研究者と学会・ワークショップなどで共同のセッションを立てることを念頭に、研究内容の調整と従来の枠組みを超えた新規的な問題設定を行っていきたい。渡航期間に進めた研究を論文として公表するとともに、引き続きシトー会修道院についての史料・研究文献を収集し、精力的に分析していく。
移動管法による低エネルギーイオン分子化学発光反応の研究

室温から数eVの低エネルギー領域でのイオン分子反応の研究に新手法を開発する目的で、移動管-発光スペクトル観測装置を試作した。まずイオン加速用ガードリング電極及び発光観測用石英窓を備えた移動管反応セルを製作し、試作装置の性能テストを【He^+】と【N_2】の反応で生成する【N^+_2】(B-X)発光を用いて行った。移動管中での【He^+】の平均移動速度を【He^+】の流束をパルス発生器でパルス化し、反応領域までの到逹時間スペクトルを【N^+_2】(B-X)発光で測定し、データをマイクロコンピューターで積算,解析することにより決定した。その結果、【He^+】が設計通りのエネルギーに加速されていることを確認した。次に【He^+】と【N_2】の反応で生成する【N^+_2】(C-X)発光の振動分布を0.0390.080eVの並進エネルギー範囲で測定した。【N^+_2】(C-X)発光の解析から低エネルギーではエネルギー的に共鳴なV'=3のみが生成するのに対して、エネルギーの増大とともにV'=2からの発光が出現し、そのV=3に対する相対強度が増大することを見出した。これより、【He^+】/【N_2】系では並進エネルギーの増加とともにイオン化のFranck-Condon因子が重要になることが明らかになった。0.080eV以上の並進エネルギーでの測定は、120V以上の高ドリフト電場では、不純物によるスパーク放電の発生のために困難であった。この問題を解決するために本補助金で購入した拡散ポンプを装備し、低圧で作動する移動管セルを上記反応セルを改造し、製作した。この装置を【He^+】/【N_2】,【He^+_2】/【N_2】,【He^+_2】/CO,【He^+】/Si【H_4】反応の研究に適用した。例えば【He^+】/【N_2】反応では新しい【N^+_2】(D'-A)発光を観測したり、【He^+_2】/【N_2】反応では【N^+_2】(B)態の四転温度が並進エネルギーの増大とともに1000Kから600Kに減少することを見出すなど、多くの新しい現象を発見し、試作した移動管装置が低エネルギーイオン分子反応の新手法として有用であることがわかった。なお本研究の遂行には補助金で購入した拡散ポンプ,マイクロコンピューター,パルス発生器が不可欠であった。
細胞内カルシウムイオンの制御の分子機構の解析

イノシトール三リン酸(IP_3)は、セカンドメッセンジャーとして細胞内Ca^<2+>貯蔵部位からCa^<2+>放出を誘導する。このIP_3誘発Ca^<2+>放出において中心線役割を果たすIP_3受容体(IP_3をリガンドしたCa^<2+>放出チャネルである。IP_3/Ca^<2+>情報伝達系の解析には、IP_3Rに特異的な作用薬、拮抗薬などの開発が期待される。昨年、IP_3Rの新規作用薬として、Penicillium brevicompactumの培養培地中より、アデノフォスチンが単離された。本研究では、アデノフォスチンを用いて、リポソーム上に再構成した精製IP_3RからのCa^<2+>放出活性を測定し、IP_3とのリガンド活性の差異を検討した。IP_3Rの精製およびCa^<2+>放出活性の測定は、昨年度本大会で報告した方法に従った。アデノフォスチン誘発Ca^<2+>放出は、IP_3誘発Ca^<2+>放出に特徴的なquantal Ca^<2+> release (低濃度刺激による部分的Ca^<2+>放出)を示した。アデノフォスチン誘発Ca^<2+>放出のEC50は11nMと求まり、IP_3の場合(EC50=100nM)よりも低く、本来のリガンドであるIP_3よりも強力な作用薬であることがわかった。またアデノフォスチンは、精製IP_3Rへの結合およびCa^<2+>放出において、正の協同性(結合: nH=1.8、Ca^<2+>放出: nH=3.9)を示し、IP_3の場合(結合: nH=1.1、Ca^<2+>放出: nH=1.8)よりもそれぞれ強い正の協同性を示した。イノシトール三リン酸受容体(IP_3R)は四量体として存在し、イノシトール三リン酸が結合することにより細胞内Ca^<2+>貯蔵部位からCa^<2+>を放出する細胞内レセプターチャンネルである。IP_3Rには少なくとも3つのタイプ(タイプ1、タイプ2、タイプ3)が存在することが示されており、タイプ間にチャネル機能の差異があることを示唆されている。この3つのタイプのC末端部位を特異的に認識するモノクローナル抗体を作成した。これらの抗体でimmunoblottingを行うと、CHO-K1細胞には3つのIP_3Rが発現していることがわかった。CHO-K1細胞に存在するIP_3Rが各々のタイプからなるホモ四量体のみなのか、異なるタイプで形成されるヘテロ四量体なのかを知るために、各々の抗体で免疫沈降を行った。その結果、各IP_3Rタイプが会合していることが示され、IP_3RはCHO-K1細胞内でヘテロ四量体を形成していることが証明された。また、cDNAから同時に発現させたタイプ1とタイプ3もヘテロ四量体をつくることが確認された。ヘテロ四量体は肝臓においても検出された。当研究により、IP_3Rはホモおよびヘテロ四量体をつくることにより、チャンネル活性の多様性を増大していると考えられる。イノシトール三リン酸(IP_3)受容体(IP_3R)には、3つの異なる遺伝子にコードされたタイプ(タイプ1 : IP_3R1、タイプ2 : IP_3R2、タイプ3 : IP_3R3)が報告されている。ほとんどの組織において、3つのタイプのIP_3Rが発現しており、これらの3つのタイプのIP_3R蛋白質はヘテロ四量体を形成することが明らかになっている。これまでIP_3Rの機能的解析は、各組織から得られる標品を用いて行われてきた。報告されたIP_3Rの性質には相違があり、その原因として、実験条件、組織による細胞内環境の違い以外に、組織による各タイプIP_3Rの分布の違いが影響している可能性がある。本研究では、均質なIP_3R蛋白質を得るためにバキュロウイルス蛋白発現系を用いてIP_3R1およびIP_3R3を発現した。クローニングされたヒトルス蛋白発現系を用いてIP_3R1およびIP_3R3を発現した。クローニングされたヒトIP_3R1およびヒトIP_3R3のcDNAを用いて組み換えバキュロウイルスを作成し、これをSf9細胞株に感染させて組換えIP_3R蛋白質を得た。これらの感染細胞の膜画分はいずれもIP_3にたいして高いが異なる親和性(IP_3R1 : Kd=60nM,IP_3R3 : Kd=105nM)を示した。機能的に異なるIP_3Rの存在が情報伝達機構に多様性を与える基礎になっていると考えられる。イノシトール三リン酸受容体(IP_3R,2749アミノ酸)のアミノ末端側650アミノ酸内には、リガンドであるイノシトール1,4,5-三リン酸(1,4,5-IP_3)を特異的に認識する領域が含まれていることが知られている。IP_3Rのリガンド結合領域を大腸菌で発現する系を確立し、リガンド結合活性を欠く部位特異的アミノ酸置換変異体を作製し、リガンド結合に関与するアミノ酸に関して昨年度の本大会にて報告した。種々の欠失変異体を作製し、リガンド結合に必要な領域を特定した。