hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノサイズ多孔体中ヘリウム原子薄膜の超流動とボース凝縮

本研究は、接続性の異なるナノ多孔体を用いて、超流動及びボース凝縮に対する原子薄膜の接続次元性の影響を調べることを目的としている。この目的を達成するために、孔径2.7nmの細孔が孔径の2倍程度の長さで規則的に3次元接続されているナノ多孔体HMM-2を封入した測定用セルと、孔径2.8nmの細孔が300nm程度の長さに渡って1次元トンネル状となっているFSM-16を封入した測定用セルを用意した。二つの多孔体中に吸着したヘリウム4の吸着圧力測定の結果から、二つの多孔体中でヘリウム4の膜成長はほとんど同じであり、二つの多孔体に吸着したヘリウム4の物性の違いは、次元性の違いからくるものと解釈できることが明らかになっている。昨年度は、HMM-2中のヘリウム4の比熱と超流動の同時測定を行い、その超流動オンセット温度にシャープな比熱のピークが現れること、同じ温度からボース統計の効果と思われる比熱の減少が始まることを明らかにした。これは3次元接続のために3次元的相転移が起こった証拠であると期待され興味深い。本年は、3次元接続をもたないFSM-16中のヘリウム4について、比熱と超流動の同時測定を行った。FSM-16中のヘリウム4薄膜では、ボース統計に伴う比熱の減少はあるが比熱のシャープなピークはないこと、超流動オンセット温度は比熱の減少が始まる温度よりも半分以下の低温であることを明らかにし、系の接続の次元性によって超流動転移が異なることを実験的に示した。また、HMM-2に吸着したおよそ1.3層程度のヘリウム4薄膜にヘリウム3を加え、その比熱測定を行い、フェルミ縮退温度以上でヘリウム4薄膜上のヘリウム3のモル比熱が気体定数程度であることを明らかにした。これは、ヘリウム4薄膜上のヘリウム3が理想ガス的に振る舞っていることを示唆している。この目的を達成するために、孔径2.7nmの細孔が孔径の2倍程度の長さで規則的に3次元接続されているナノ多孔体であるHMM-2を用いた測定用セルと、孔径2.8nmの細孔が300nm程度の長さに渡って1次元トンネル状となっているFSM-16を用いた測定用セルを用意した。二つの多孔体中に吸着したヘリウム4の吸着圧力測定の結果を解析することにより、二つの多孔体中に層状の膜形成が約2層分の吸着量まで起こることが明らかとなった。また、その比較から二つの多孔体中でヘリウム4の膜成長がほとんど同じであることが明らかとなり、二つの多孔体に吸着したヘリウム4のふるまいの違いが、主に次元性によるものとして解釈できることが明らかになった。二つの多孔体中のヘリウム4に対する簡単な超流動測定と比熱測定から、どちらの多孔体中でも超流動状態が出現することが明らかとなっているが、HMM-2中では超流動転移点近傍に比熱のピークが現れるのに対し、FSM-16中では比熱のピークが現れないことがわかっている。HMM-2中のヘリウムに対して見られた比熱のピークと超流動転移との関連を明らかにするために、比熱と超流動の同時測定を行う測定系を開発し、その結果、比熱のピークと超流動オンセット温度は、実験誤差内(約10mK)で一致していることが明らかになった。現在、より精度を上げる試みを行っている。この目的を達成するために、孔径2.7nmの細孔が孔径の2倍程度の長さで規則的に3次元接続されているナノ多孔体HMM-2を用いた測定用セルと、孔径2.8nmの細孔が300nm程度の長さに渡って1次元トンネル状となっているFSM-16を用いた測定用セルを用意した。二つの多孔体中に吸着したヘリウム4の吸着圧力測定の結果から、二つの多孔体中でヘリウム4の膜成長はほとんど同じであり、二つの多孔体に吸着したヘリウム4のふるまいの違いは、主に次元性によるものと解釈できることが明らかになっている。本年は、昨年に引き続き、HMM-2中のヘリウム4で見られた比熱のピークと超流動転移との関連を明らかにするため、比熱と超流動の同時測定を行った。複数の吸着量において同時測定を行い、比熱のピークと超流動オンセット温度が30mK程度の実験誤差内で一致することが明らかとなった。これは、超流動転移に系の3次元性が反映されたものと考えられ、興味深い。また、このヘリウム4薄膜にヘリウム3を加え、その不純物効果を調べる実験も行った。ヘリウム3不純物の増加により、ヘリウム4薄膜の超流動オンセット温度が低下することが明らかになった。ヘリウム4薄膜の超流動転移に伴う比熱のピークは、ヘリウム3熱容量の増大に伴って確認しづらくなるが、確認できた範囲では超流動オンセット温度と実験誤差内で一致した。現在は、FSM-16を用いて同様の測定を行うことにより、次元性の違いを明らかにする実験を準備中である。

この目的を達成するために、孔径2.7nmの細孔が孔径の2倍程度の長さで規則的に3次元接続されているナノ多孔体HMM-2を封入した測定用セルと、孔径2.8nmの細孔が300nm程度の長さに渡って1次元トンネル状となっているFSM-16を封入した測定用セルを用意した。二つの多孔体中に吸着したヘリウム4の吸着圧力測定の結果から、二つの多孔体中でヘリウム4の膜成長はほとんど同じであり、二つの多孔体に吸着したヘリウム4の物性の違いは、次元性の違いからくるものと解釈できることが明らかになっている。昨年度は、HMM-2中のヘリウム4の比熱と超流動の同時測定を行い、その超流動オンセット温度にシャープな比熱のピークが現れること、同じ温度からボース統計の効果と思われる比熱の減少が始まることを明らかにした。これは3次元接続のために3次元的相転移が起こった証拠であると期待され興味深い。本年は、3次元接続をもたないFSM-16中のヘリウム4について、比熱と超流動の同時測定を行った。FSM-16中のヘリウム4薄膜では、ボース統計に伴う比熱の減少はあるが比熱のシャープなピークはないこと、超流動オンセット温度は比熱の減少が始まる温度よりも半分以下の低温であることを明らかにし、系の接続の次元性によって超流動転移が異なることを実験的に示した。また、HMM-2に吸着したおよそ1.3層程度のヘリウム4薄膜にヘリウム3を加え、その比熱測定を行い、フェルミ縮退温度以上でヘリウム4薄膜上のヘリウム3のモル比熱が気体定数程度であることを明らかにした。これは、ヘリウム4薄膜上のヘリウム3が理想ガス的に振る舞っていることを示唆している。
西側陣営の拡大・進化1947～1953年

本研究の目的は、西側軍事同盟網の制度・組織・運営の実証的分析をつうじて、国際関係を動かしているのが、欧米学界が注視する大国間関係ではなく、むしろ陣営(ブロック)間関係であることを証明することである。例えば、冷戦初期、米国には単独で対ソ全面戦争を行うための戦争計画は存在せず、むしろ1948年春以降、英米加が共同で対ソ総力戦を行う戦争計画・世界大指揮組織を立案し、さらに兵力計算・軍事基地整備まで始めていた。本研究は、大国中心の国際関係分析がこれまで見落としてきた、陣営による大国へ優越・拘束を、西側主要国の軍事・外交の第1次史料を駆使した形で、叙述・分析しようとするものである。
抵抗変化酸化物の原子スケール表面観察を通した高精度人工シナプス材料の提案

金属酸化物における電場印加による欠陥移動とそれに伴う電気抵抗変化を、脳型コンピューティングにおける人工シナプス素子の動作原理として応用する試みが近年盛んである。一方でこれらのシナプス型の抵抗変化現象では、その物理的な動作機構が明確化に至っておらず、実用化に向けた特性向上が困難な状況となっている。本研究課題では、各種の抵抗変化酸化物で原子レベルの平坦性を持つ超平坦薄膜を新たに開発し、シナプス型動作時における欠陥移動と電流分布変化をプローブ顕微鏡計測によって原子スケールで精密に評価する事で、シナプス型抵抗変化の物理機構を解明するとともに、実用に適する新規な人工シナプス材料の提案を目指す。
Notchリガンドによる抗腫瘍免疫療法の開発

Tリンパ球の活性化・分化は、様々な分子群あるいは細胞間の相互作用によって精巧に制御されている。これらの分子間・細胞間の相互作用の全貌を解明し、Tリンパ球の活性化を人為的に制御することが出来れば癌に対する免疫療法も可能になると期待される。我々はこれまで、Tリンパ球に発現するNotch分子の役割について研究を行ってきた。また最近、Notchリガンドの一つであるDelta1とNotch2の相互作用が細胞傷害性Tリンパ球(CTL)を分化誘導するために必須であることを突き止め、Delta1を過剰発現させた樹状細胞は著明な抗腫瘍効果を発揮できることを明らかにした。本研究をさらに展開し、CTLに発現するNotch2と樹状細胞に発現するDeltalが相互作用することがCTLのエフェクター分子であるグランザイムBとパーフォリンの転写に必須であることを解明した。さらに、Notch2シグナルはPKAによって活性化されるCREB1と分子間複合体を形成し、その形成が両分子の転写に寄与していることを解明した。本結果から、CTLの機能発現にNotch2シグナルが非常に重要な役割を担っていることが明らかになった。一方で、Jagged1がTリンパ球の活性化抑制機能があることから、抗Jagged1抗体を胆癌マウスに投与したところ、腫瘍の縮小効果を観察することができた。本結果から生体内でJagged1機能を抑制することによる抗腫瘍免疫応答を増強させることが可能であることが明らかになった。今後は、どのような分子メカニズムでDelta1とJagged1の機能分担が行われているかについて明らかにする必要性がある。本研究ではTリンパ球に発現するNotch分子に着目し、NotchリガンドによるTリンパ球の活性化制御を基盤とした新たな癌免疫療法の開発の基盤研究を目的とする。我々らは最近の研究によりNotch2シグナルが細胞傷害性Tリンパ球(CTL)分化に必須の因子であることを発見しており、この知見を応用した研究を進めた。本年度の研究によって、Notch2シグナルがどのような分子機構でCTL分化を誘導するかについて研究を行い、Notch2シグナルがCSLとCREB1の両者を活性化させてCTLのエフェクター分子であるグランザイムBの発現を調節していることを解明した。CREB1とCSLは両者ともグランザイムBのプロモーター領域に直接結合して転写調節を担っていることも明らかにした。C57BL/6マウス由来の樹状細胞上のDelta1の発現をRNAiで低下させ、その樹状細胞にOVAペプチドをパルスした。その後、それらの樹状細胞とOT-1 TCRトランスジェニックマウスのT細胞をC57BL/6マウスに投与すると、コントロール樹状細胞投与群と比較してCTL誘導が著明に減弱していることが明らかになった。以上の結果から、樹状細胞に発現するDelta1がCTLを誘導する主要なNotchリガンドであると考えられた。Delta1を過剰発現させた樹状細胞を胆癌マウスに投与すると腫瘍拒絶が増強することも確認しており、Delta1-Notch2の相互作用がCTL誘導を増強させるために必須の分子間相互作用の一つであることが解明された。
Athena++による星形成過程のマルチスケール輻射磁気流体シミュレーション

Athena++コードの共同開発先であるPrinceton大学のDepartment of Astrophysical Sciencesに滞在し、共同研究者のJames Stone教授らのグループと共同でコード開発を進めている。まず今年度はコードの新バージョンの公開と論文の出版のため、コードとドキュメントの整備、コード性能の高速化及び一連のテスト計算を実施した。特にコードの高速化は大きな効果があり、メモリアクセスを最適化することにより従来よりも50%程度の高速化に成功した。開発したコードはこれまで同様Princeton大学のWebサイトで公開すると同時に、研究代表者のWebページにおいても日本語でのドキュメントとサポートを提供している。並行してコードへの新たな機能の実施を進めている。本研究の主目的であるマルチグリッド法の解適合細分化格子への拡張と輻射輸送計算の実装について、異なる分解能の格子や非線形な物理過程を扱うために必要なFull Approximation SchemeとMass-conservation formulaを採用することを決め、基本的な設計を終了して現在実装を進めている。また、多様な問題へマルチグリッド法を適用するためにはより柔軟な境界条件の設定が必要であり、その実装についても多重極展開法とJames Methodと呼ばれる畳み込みに基づく手法の二つを中心として検討を進めている。コードの新バージョン公開及び論文出版のための整備やテスト計算に想定よりも時間を要したため、当初の予定よりもコードの開発が少し遅れている。コードの整備はほぼ終了したため、以後はコードの開発に専念し、期間内に計画通りの成果を挙げることを目指す。Full Approximation SchemeとMass-conservation formulaを用いてマルチグリッド法を解適合細分化格子と非線形問題へと拡張する。更に、多様な問題へ適用するために多重極展開法またはJames Methodに基づく境界条件を実装する。これらが完了した段階でマルチグリッド法の実装に関して論文にまとめ投稿する。並行してこれを他の物理過程、特に最初は流束制限拡散近似に基づく輻射輸送計算へと拡張する。内定年度:2017Athena++コードの共同開発先であるPrinceton大学のDepartment of Astrophysical Sciencesに滞在し、共同研究者のJames Stone教授らのグループと共同でコード開発を進めている。
磁気薬学の創発に向けた高精度な局所脳刺激法の開発：スパースモデリング法の応用展開

本研究課題では,低侵襲的な経頭蓋の磁気刺激法を開発するため,空間局在性に優れ,脳活動を誘発するために十分な誘導電場の強度をもつ多配列のマイクロコイル装置を開発する.また,モデル動物を用い,その磁気刺激法における神経活動の誘発メカニズムを解明し,装置の有効性を実験的に評価する.これにより,脳疾患の効果的な治療に応用が可能な装置のプロトタイプとそれを用いた治療プロトコルを開発し,磁気薬学に向けた基盤技術を確立する.本研究課題では,低侵襲的な経頭蓋の磁気刺激法を開発するため,空間局在性に優れ,脳活動を誘発するために十分な誘導電場の強度をもつ多配列のマイクロコイル装置を開発する.また,モデル動物を用い,その磁気刺激法における神経活動の誘発メカニズムを解明し,装置の有効性を実験的に評価する.これにより,脳疾患の効果的な治療に応用が可能な装置のプロトタイプとそれを用いた治療プロトコルを開発し,磁気薬学に向けた基盤技術を確立する.
アルコール性肝障害の発生機序に関する研究ー肝微小循環動態よりの解析ー

エタノールの急性投与が肝微小循環に及ぼす影響を、固定飼料で飼育したWistar系雄性ラットを用いて観察した。ラット経胃的に20%エタノール(3.0g/kg,15ml/kg),30%エタノール(4.5g/kg,15ml/kg)及び40%エタノール(6.0g/kg,15ml/kg)を急性投与し、蛍光色素で標識した赤血球が肝類洞を通過する像を蛍光レンズを装着したSITカメラで撮像した。ビデオテープに録画した像をIM-Capiflowで解析し、赤血球速度を測定した。コントロール群(生理食塩水15ml/kg,経胃的投与)では肝類洞を通過する赤血球の速度に有意な変化を認めなかったが、20%エタノール群では投与後5分より赤血球の速度は上昇し、投与後1020分の間に最高値(投与前の1.42.5倍)となり、60分間の観察時間中投与前値を上回った。また、肝類洞を通過する赤血球の速度はコントロール群、20%エタノール群ともに中心静脈域で最も速かった。30%エタノール群では、赤血球の速度は上昇する群と下降する群が認められたが、40%エタノール群では、60分後には全例において赤血球の速度は投与前値を下回った。また、経胃的に20%エタノール及び40%エタノールを急性投与し、門脈圧、動脈圧および中心静脈圧を経時的に60分間測定した。コントロール群では門脈圧の上昇は認めなかったが、20%及び40%エタノール投与群では全例に門脈圧の上昇を認めた。平均動脈圧及び中心静脈圧はコントロール群、20%及び40%エタノール投与群のいずれも有意な変化を認めなかった。40%エタノール投与群で門脈圧の上昇にもかかわらず、肝類洞での赤血球の速度が低下したことは、高濃度エタノール投与下では肝類洞で血流障害を惹起するなんらかの機序の存在することが示唆された。慢性エタノ-ル投与ラットでの肝微小循環の観察に先立ち、固形飼料で飼育したWistar系雄性ラットを用いて実験を行った。ラットに経胃的に20%エタノ-ルを急性投与し(3g/kg、15ml/kg)、蛍光色素で標識した赤血球が肝類洞を通過する像をin vivoで蛍光レンズを装置したSITカメラで撮像した。ビデオテ-プに録画された像をIMーCapiflowで解析し、赤血球の速度を測定した。コントロ-ル群(生理食塩水15ml/kg、経胃的投与)では肝類洞を通過する赤血液の速度に有意な変化を認めなかったが、エタノ-ル投与群では投与後5分より赤血球の速度は上昇し、投与後1020分の間に最高値(投与前の1.52.0倍)となり、60分間の観察時間中速度の上昇は持続した。また、肝類洞を通過する赤血球の速度はzone3においても最も速かった。次に、ラットに経胃的に30%及び40%エタノ-ルを急性投与し(4.5g/kg、15ml/kg及び6.0g/kg、15ml/kg)、同様の方法を用いて肝類洞を通過する蛍光色素で標識した赤血球の速度を測定した。30%エタノ-ルでは、赤血球の速度は上昇する群と下降する群が認められたが、40%エタノ-ルでは、60分後には全例において赤血球の速度は下降した。

また、経胃的に20%及び40%エタノ-ルを急性投与し(3.0g/kg、15ml/kg及び6.0g/kg、15ml/kg)、門脈血圧と動脈血圧を経時的に60分間測定した。コントロ-ル群(生理食塩水15ml/kg、経胃的投与)では門脈血圧の上昇は認めなかったが、20%及び40%エタノ-ル投与群では全例に門脈血圧の上昇を認めた。動脈血圧はコントロ-ル群、エタノ-ル投与群ともに有意な変化を認めなかった。高濃度エタノ-ル投与下で、門脈血圧の上昇にも拘わらず、肝類洞での赤血球の速度が低下したことは、肝類洞で血流障害を惹起する何らかの機序の存在することが示唆された。エタノールの急性投与が肝微小循環に及ぼす影響を,固形飼料で飼育したWistar系雄性ラットを用いて観察した。ラットに経胃的に20%エタノール(3.0g/kg,15ml/kg),30%エタノール(4.5g/kg,15ml/kg)及び40%エタノール(6.0g/kg,15ml/kg)を急性投与し,蛍光色素で標識した赤血球が肝類洞を通過する像を蛍光レンズを装着したSITカメラで撮像した。ビデオテープに録画した像をIM-Capiflowで解析し,赤血球速度を測定した。コントロール群(生理食塩水15ml/kg,経胃的投与)では肝類洞を通過する赤血球の速度に有意な変化を認めなかったが,20%エタノール群では投与後5分より赤血球の速度は上昇し,投与後1020分の間に最高値(投与前の1.52.0倍)となり,60分間の観察時間中投与前値を上回った。また,肝類洞を通過する赤血球の速度はコントロール群,20%エタノール群ともに中心静脈域で最も速かった。30%エタノール群では,赤血球の速度は上昇する群と下降する群が認められたが,40%エタノールでは,60分後には全例において赤血球の速度は投与前値を下回った。また,経胃的に20%エタノール及び40%エタノールを急性投与し,門脈血圧と動脈血圧を経時的に60分間測定した。コントロール群では門脈血圧の上昇は認めなかったが,20%及び40%エタノール投与群では全例に門脈血圧の上昇を認めた。動脈血圧はコントロール群,20%及び40%エタノール投与群のいずれも有意な変化を認めなかった。40%エタノール投与群で門脈血圧の上昇にも拘わらず,肝類洞での赤血球の速度が低下したことは,高濃度エタノール投与下では肝類洞で血流障害を惹起する何らかの機序の存在することが示唆された。以上の結果は,第33回消化器病学会大会,第78回消化器病学会総会及び第6回国際医学生物学学会において発表した。
農地流動化の経済的要因に関する計量経済学的研究

1.米の国内自由化(流通、転作の緩和など)によって、国内生産構造がどのように推移してゆくか。その1つのポイントは、規模拡大が進展するか否か、すなわち農地流動化がどのように推移するかである。そこで、当年度ではその前提となる基礎分析として、稲作におけるコスト低減と大規模借地農の形成条件、および土地需要の価格弾力性について考察した。2.規模階層別に、総合生産性と規模の経済性および技術進歩の成長率を推定した。結果によると、総合生産性の成長は技術進歩によってもたらされているが、その成長率はわずか年率0.6%程度である。今後のコスト低下の可能性は、まさに規模拡大の可能性に強くリンクしていることが確認された。国内自由化によって予想される米価の低下が、規模拡大への構造変動を誘発するか否か、このことが我が国全体の稲作生産の将来的ウェイトや方向性を強く規定することになる。3.農地賃貸借が成立する経済的条件は、平均概念と限界概念から考えられるが、まずはじめに平均概念から規模間の費用格差について分析した。東北と北陸の比較において顕著な地域性を確認することができた。3ha以上層が借地可能な対象農家の規模は次のとおりである。東北:0.3ha未満,北陸:1.5ha以下。そして、米価引き下げが行われた昭和62年についてみると、大規模層の地代負担力と小規模層の所得はともに減少しており、短期的にみて米価低下が借地可能な規模を縮小させるとは言い難い結果であった。4.農区別および規模階層別の価格弾力性を比較すると、東北に比べて北陸が弾力的であり、また大規模層ほど弾力的であった。そして、高賃金低地代地域における借地と、低賃金高地代地域での作業受委託という地域性をより鮮明にするものであった。
血中循環腫瘍細胞を利用した癌の遺伝子解析技術に関する基礎検討

本研究では、癌ゲノム医療に不可欠な「患者さんの腫瘍の遺伝子を、必要時に繰り返し入手する方法」を確立するための基礎技術検討を行う。遺伝子の入手に血中循環腫瘍細胞(CTC)を利用できるよう、その捕捉には筆者らが既に開発したマイクロ流体デバイス“ポリマーCTCチップ"を使用する。捕捉した細胞はゲルに包埋された状態で取り扱えるようにし、全ての細胞を確実に、またシングルセルでも回収できる手法を検討する。遺伝子変異が既知の癌細胞株を用い、捕捉、回収、遺伝子解析の一連のプロセスを検証し、ゲル材料、ゲル化条件、遺伝子解析プロトコール(シングルセルも含む)等を最適化することを目指す。
昆虫直腸のアクアポリンをコントロールして昆虫に便秘を誘導させ害虫制御する試み

直腸での水分吸収に関わる水チャネル(アクアポリン:AQP)のはたらきを遺伝子レベルで増強すれば,直腸の管腔内の内容物は極端に固くなり,排泄不能(ヒトでいう便秘)になる結果,消化管系が閉塞状態に陥り,食下量も低下し,害虫による作物の摂食被害が軽減されると予想される。本研究では直腸のアクアポリンの遺伝子発現を調節することによって,新奇な害虫制御の方策を目指した基礎研究が可能であるかどうかを検証するために計画した。本研究ではカイコをモデル実験系に用い,直腸のアクアポリン遺伝子として2つのcDNAクローンを特定した。そして,カイコの形質転換系を利用して直腸での水の過剰な再吸収が誘導できるかどうかをバキュロウイルスベクターへ直腸アクアポリンのcDNAを組み込んで検証したが,この1年間の研究では,明瞭な便秘の効果を個体レベルで確認することはできなかった。特定遺伝子を直腸にターゲッティングする方法を見いだすことが必要であると考えている。そのためにも直腸アクアポリンのゲノム解析も今後必要である。また,カイコのアクアポリンの機能解析の基礎的な研究も続けることも,個体全体での浸透圧調節・水分管理の観点から,急務であると考えている。
大動脈弁狭窄症に合併した冠動脈狭窄病変の機能的評価法の確立

AS患者には冠動脈疾患が高頻度で合併していることが知られている。冠動脈疾患は予後不良因子であるだけでなく、TAVI術中の血行動態破綻の要因となる。ASに合併する冠動脈病変に対する冠血行再建術の適応や治療の時期などの治療方針を決定するにあたり、冠動脈病変の重症度を正確に評価することが重要である。冠動脈造影に基づいた冠動脈狭窄度の解剖学的評価は、心筋虚血の判定に適しておらず、冠循環生理に基づいた心筋虚血の機能的評価が重要である。心筋血流予備量比(Fractional flow reserve: FFR)は、弁膜症を有さない患者において確立された冠動脈狭窄の機能的評価法である。一方、ASが冠循環にいかなる影響を及ぼすかは十分解明されておらず、したがってASに合併した冠動脈狭窄の機能的評価法も確立されていない。本研究の目的は、ASに合併した冠動脈狭窄の冠循環生理解明と機能的評価法を確立することである。現在、以下の臨床研究を推進中である。2. TAVI治療後の冠循環動態の変化:TAVI手術前後でFFR/iFRにより冠動脈機能的狭窄度の評価を行う。臨床データ収集および解析は予定通り進捗している。これまで、34症例のTAVI施行患者において、経胸壁心エコー図を用いて冠動脈左前下行枝のCFRの解析を施行した。安静時拡張期血流速度は、TAVI前の28±8 cm/secから、TAVI後の22±8 cm/sec(p<0.01)に有意に減少し、CFRはTAVI前後で、1.7±0.3から2.0±0.4(p<0.01)に有意に増加した。過去の報告では、外科的大動脈弁置換術後の慢性期にCFRの増加を認めており、これは大動脈弁圧格差の改善によりもたらされた心筋リモデリングの影響で説明され得る。しかしながら本研究では、冠動脈血流の変化は治療翌日での急性変化であり、機能的な血行動態変化による機序が考えられる。成果の一部を国内学会で発表した。対象全体の解析では、前述の如くCFRの増加が認められた。しかし一方では、TAVI治療においてもCFRの増加が認められない患者群も存在することが明らかになった。今後、これらのCFRの増加を阻害する臨床因子についての解析を行っていく予定である。また、TAVI術後のCFRの変化の臨床的意義は明らかでなく、患者の長期予後との関連性を調査する必要がある。このため将来的に前向き臨床試験を立案・計画をする。今後引き続き症例を集積することにより、データの信頼性を高める。経カテーテル的大動脈弁留置術(Transcatheter Aortic Valve Implantation:TAVI)は、外科手術リスクの高い重症大動脈弁狭窄症(AS)患者に対する治療法である。TAVIの適応となるAS患者は、高頻度で冠動脈疾患を合併しており、冠動脈疾患は予後不良因子であるだけでなく、TAVI術中の血行動態破綻の要因となる。ASに合併する冠動脈血行再建術の適応や治療時期などの治療方針を決定する上では冠動脈病変の重症度を正確に評価することが重要である。冠動脈造影に基づいた冠動脈狭窄度の解剖学的評価は、心筋虚血の判定に適しておらず、冠循環生理に基づいた心筋虚血の機能的評価が必要である。心筋血流予備量比(Fractional flow reserve: FFR)は冠動脈狭窄存在下の冠循環動態を正確に評価できる機能的評価法である。FFRは弁膜症を有さない患者において冠動脈機能的狭窄度評価法としてゴールドスタンダードであるが、重症ASが冠循環にいかなる影響を及ぼすかは十分解明されておらず、さらにASに合併した冠動脈狭窄の機能的評価法も確立されていない。H29年3月まで以下に関する臨床研究を推進中である。1. AS合併冠動脈疾患における冠循環動態:冠動脈に中等度狭窄病変を有する症例に対して、冠動脈造影検査の際に冠動脈病変に対してFFRによる機能的狭窄評価を行った。また、FFRの測定と同時に、瞬時血流予備量比(instantenous wave-free ratio: iFR)での評価を行った。2.TAVI治療後の冠循環動態の変化:TAVI手術前後でFFR/iFRにより冠動脈機能的狭窄度の評価を行った。欧米でのこれまでの報告(60%)と比較し、当院におけるAS症例の冠動脈疾患合併頻度は低く(15%)、当該年度における、本研究の対象症例は当初の予測よりやや少ないが、おおむね順調に症例登録を推進している。経カテーテル的大動脈弁留置術(TAVI)は、外科手術リスクの高い重症大動脈弁狭窄症(AS)患者に対する低侵襲治療法である。AS患者は高頻度で冠動脈疾患を合併しており、冠動脈疾患の合併は予後不良因子である。しかし、ASに合併する冠動脈病変の病態・評価法は確立されていない。H30年3月においては以下の臨床研究を推進中である。1. ASに合併した冠動脈疾患の冠循環

動態:冠動脈狭窄病変に対する心筋血流予備量比(FFR)、および瞬時血流予備量比(iFR)による機能的狭窄の評価を行う2. TAVI治療による冠循環動態の変化: TAVI後の冠循環動態をFFR/iFRで再評価し、ASが冠循環に及ぼす影響について検討する3. AS患者における冠血流予備能(CFR):ASにおけるCFRと、TAVI後のCFRを経胸壁心エコー図にて評価する対象となる症例数は当初の見込みよりやや少ない。症例登録数としてはやや遅れを生じているが、症例登録自体は順調に進行している。AS患者には冠動脈疾患が高頻度で合併していることが知られている。冠動脈疾患は予後不良因子であるだけでなく、TAVI術中の血行動態破綻の要因となる。ASに合併する冠動脈病変に対する冠血行再建術の適応や治療の時期などの治療方針を決定するにあたり、冠動脈病変の重症度を正確に評価することが重要である。冠動脈造影に基づいた冠動脈狭窄度の解剖学的評価は、心筋虚血の判定に適しておらず、冠循環生理に基づいた心筋虚血の機能的評価が重要である。心筋血流予備量比(Fractional flow reserve: FFR)は、弁膜症を有さない患者において確立された冠動脈狭窄の機能的評価法である。一方、ASが冠循環にいかなる影響を及ぼすかは十分解明されておらず、したがってASに合併した冠動脈狭窄の機能的評価法も確立されていない。本研究の目的は、ASに合併した冠動脈狭窄の冠循環生理解明と機能的評価法を確立することである。現在、以下の臨床研究を推進中である。2. TAVI治療後の冠循環動態の変化:TAVI手術前後でFFR/iFRにより冠動脈機能的狭窄度の評価を行う。臨床データ収集および解析は予定通り進捗している。これまで、34症例のTAVI施行患者において、経胸壁心エコー図を用いて冠動脈左前下行枝のCFRの解析を施行した。安静時拡張期血流速度は、TAVI前の28±8 cm/secから、TAVI後の22±8 cm/sec(p<0.01)に有意に減少し、CFRはTAVI前後で、1.7±0.3から2.0±0.4(p<0.01)に有意に増加した。過去の報告では、外科的大動脈弁置換術後の慢性期にCFRの増加を認めており、これは大動脈弁圧格差の改善によりもたらされた心筋リモデリングの影響で説明され得る。しかしながら本研究では、冠動脈血流の変化は治療翌日での急性変化であり、機能的な血行動態変化による機序が考えられる。成果の一部を国内学会で発表した。研究を開始し症例を重ねていくにつれ、TAVI治療における冠血流変化は、疾患の重症度によりさまざまであることが明らかとなってきた。冠動脈病変の重症度が異なるAS症例に関しても、包括的な冠血行動態評価が重要であることが示唆されたため、今後は軽度の冠動脈狭窄病変を有する症例に対しても、非侵襲的な経胸壁心エコー図検査を利用し、冠血流予備能(CFR)を測定する。今後さらに症例を集積する予定である。引き続き症例の登録を行う。予定症例数に達した時点で結果の解析や検討を行う。研究の最終年度に当たるため、研究成果を国内・国際会議で報告する。対象全体の解析では、前述の如くCFRの増加が認められた。しかし一方では、TAVI治療においてもCFRの増加が認められない患者群も存在することが明らかになった。今後、これらのCFRの増加を阻害する臨床因子についての解析を行っていく予定である。また、TAVI術後のCFRの変化の臨床的意義は明らかでなく、患者の長期予後との関連性を調査する必要がある。
カメムシ類の必須共生細菌はなぜ南西諸島でのみ多様化したのか？

南西諸島に生息する一部のカメムシ類では必須共生細菌の多型という極めて異例な現象が見られる。一方、それらのカメムシの日本本土地域の集団では共生細菌の多型は見られない。本研究課題の目的は、カメムシ類の必須腸内共生細菌がなぜ南西諸島でのみ多様化し、本土地域では単一の共生細菌に固定されているのかを明らかにすることである。以下の仮説を検証し、概ね仮説を支持する結果が得られた。「共生細菌プールが南西諸島の環境中には存在するが、本土の環境には存在しないためである。」本研究の成果は南西諸島の生物多様性のこれまで知られていなかった一面を明らかにしたものである。特に土壌細菌群集中の共生細菌プールをソースとした共生細菌の置換による多様化機構に注目し、本土地域と南西諸島で土壌細菌群集を比較することで以下の仮説を検証する。「南西諸島でのみ共生細菌の多様化が生じた理由は、共生細菌プールが南西諸島の土壌中には存在するが、本土の土壌中には存在しないためである。」本研究を遂行することで南西諸島の生物多様性の新たな一面を明らかにし、昆虫生態学・微生物生態学・生物地理学など多岐にわたる学問分野に対して大きなインパクトを与える成果が得られることが予想される。また、昆虫類の必須共生細菌になりうる自由生活細菌が土壌中にどの程度存在し、どのように分布するのかは、共生の進化生物学のみならず応用昆虫学においても重要な知見となることは間違いない。本年度は本土地域2地点および南西諸島1地点で土壌の採取をおこない、これらの土壌中の細菌群集についてカメムシを使った共生細菌プールのスクーニングと次世代シーケンサーを使った解析のためのサンプル調製を行った。スクリーニングでは仮説を支持する結果が得られている。キャンパス移転により飼育実験を一時的に中断せざるをえなかったが、概ね順調に進展している。本土地域と南西諸島地域のそれぞれ複数地点について調査をおこない、概ね仮説を支持する結果が得られたが、共生細菌プールは本土地域の土壌中にまったく存在しないわけではなかった。今後の研究において、本土地域、南西諸島地域の両方で地点数をさらに増やして調査する必要がある。研究計画通りに推進していく。進化生物学
光で創る金属錯体系ソフトクリスタル

本研究では、金属錯体の光反応を利用することにより、結晶やアモルファス等の構造体形成を行うことを目的とする。さらに共同研究を通じて、その機構解明および機能性の開拓を行う。本年度は第一に、イオン液体の光照射で生成した四核錯体による配位高分子の構築を行なった。シアノ系アニオンを有するサンドイッチ型ルテニウム錯体系イオン液体に溶液中で紫外光照射を行うと、四核錯体が生成した。この結果は、この反応がニート状態ではアモルファス配位高分子を与えることと対照的である。この錯体は、金属イオンがシアノ系アニオンで架橋されたかご型錯体であり、さらに配位高分子形成能を持つことが判明した。この四核錯体の溶媒和物結晶を加熱すると、溶媒和物分子の脱離を起こし、単結晶状態を維持しつつかご型ユニットが連結した1次元配位高分子に転換することがわかった。第二に、ポリイオン液体と弾性体の光・熱による相互転換を実現した。ここでは光反応によって可逆な形態・物性制御が可能なソフトマターの開発を目的として、サンドイッチ型ルテニウム錯体をカチオンとし、ビニル基を有するアニオンを組み合わせたイオン液体を合成した。この液体を重合させ、淡黄色高粘性液体のポリイオン液体を合成した。得られた液体に紫外光を照射すると、徐々に橙色の弾性体に変化した。これは、光反応によりカチオン骨格が配位高分子に転換したためである。生じた光反応生成物は、共有結合と配位結合の2種類のポリマー構造を有する。この光反応生成物を加熱すると、サンドイッチ型構造が再生して元の淡黄色高粘性液体に戻った。すなわち、光と熱による液体と弾性体の可逆転換が実現した。重合前のイオン液体に紫外光を照射した場合にも配位高分子形成が起こったが、興味深いことに、生成物を加熱すると、サンドイッチ型構造の再生と同時にアニオンの重合反応が進行し、徐々にポリイオン液体に転換した。今年度の研究において、イオン液体の光反応を用いた構造体形成に関して、基礎原理の構築および反応性の評価を進めることができた。さらに、共同研究による配位構造の解明や生成物の評価も検討を開始した。こうして本手法の基盤が形成され、今後の展開につながる成果が得られつつある。今年度得られた結果を基盤として、より広範な金属錯体を用いた構造体形成を試みる。配位高分子およびポリイオン液体の形成に際して、架橋分子を導入した系の構築を行う。あわせて、共同研究を通じ、生成物の構造評価および光反応に伴う物性転換の評価も進める。
理工系教育の比較経済史―フランス型教育と途上国教育の国際標準化と危機

本研究は、グローバル時代の大学を考える好例として、東西では欧州圏、南北では旧仏植民地にまたがる「フランス型」理工系教育を参照軸に、その近現代史を各国比較することを通じて、教育がどこまで標準化しどこまで地域の固有性を維持するかを比較することで、国際標準化への対応と地域の経済・社会が持つ特性とをいかに均衡させるか(これは、日本の高等教育にも共通する切実なジレンマと考えられる)を検討する手がかりを得ることを意図したものである。4年目となる当該年度は、(訪問調査を回避すべき状況が継続したために平成29年度に補助事業期間延長申請の理由となっていた)北アフリカのフランス語圏(マグレブ圏、主にチュニジア)の現地の情勢が、当該年度に改善したことにより、当初2年目に予定していた現地訪問調査をようやく実施することができた。チュニジア国立文書館・図書館を訪問して、現地の文書保存・文献の状況を直接目にすることができたことは、今後の現地調査の計画立案に有効であるだけでなく、その後に実施したフランス国立海外領土文書館での調査にも立体的な広がりをもたらしている。結果として、2年目に初めて着手したセネガル・ダカールの訪問調査と併せ、現地調査した旧仏領諸国の範囲が、アジア、北米、さらにアフリカに広がったことで、フランスとのつながりという共通項をもちつつ、それぞれの地域における理工系教育のグローバル化の在り方を、現代と過去の両面から検証する材料を得て、特にアフリカ圏においては、フランスを通じたヨーロッパ圏との新たな強い連携の携帯を見出した。研究期間中に訪問の機会を得たインドの工科大学およびフィリピンの大学は、本研究の比較対象・参照軸として、本研究計画終了後も関心を寄せて調査研究を進めたい。経済と教育の間には相互連動と摩擦抵抗の歴史があり、近代技術教育は工業化により誕生したがサービス産業化の今日では「理工系教育の危機」が叫ばれ、他方、経済統合に比べて教育制度の統合は進まず経済と教育の変化は連動しても一致しない。本研究では、グローバル時代の大学を考える好例として、東西では欧州圏、南北では旧仏植民地にまたがる、「フランス型」理工系教育を参照軸に、その近現代史を各国比較する。技術教育がどこまで標準化しどこまで地域の固有性を維持するかを比較することで、国際標準化への対応と地域の経済・社会が持つ特性とをいかに均衡させるか(これは、日本の高等教育にも共通する切実なジレンマと考えられる)を検討する手がかりとすることを意図している。初年度である平成27年度は、次年度以降の分析の基盤構築を行った。すなわち、まず、理工系教育を含むフランスの高等教育の現状について、国内のワークショップに参加し最新の情報を得るとともに、パリ政治学院他の図書館所蔵文献・資料により二次文献の収集を行った。また、旧仏領における高等教育機関の形成についての資料を、フランス国立文書館海外文書分館(フランス・エクサンプロヴァンス)所蔵の希少な同時代文献に求めた。その結果、特に前者については、欧州圏の教育・訓練における統合プロジェクトの進行とともにフランスの高等教育が直面している、課題や変化の具体的な状況について把握することができた。当初計画および平成27年度の計画に挙げた諸項目は年度内に着手し、一定の成果を産み出したと考えられるため、おおむね順調と判断した。研究課題の基盤となるフランス高等教育の現状分析や旧仏植民地の史料収集については、当該年度にフランス高等教育をテーマにしたワークショップの国内開催への参加や、研究代表者のこれまでの研究蓄積を通じたフランス現地における情報・資料の所在の把握などにより、お概ね順調に進んでいる。ただし、当該年度の前年来フランスでは非常事態宣言が継続されており、海外現地調査については、危機管理の観点から従来以上に慎重に進めている。本研究では、グローバル時代の大学を考える好例として、東西では欧州圏、南北では旧仏植民地にまたがる「フランス型」理工系教育を参照軸に、その近現代史を各国比較する。技術教育がどこまで標準化し、どこまで地域の固有性を維持するかを比較することで、国際標準化への対応と地域の経済・社会が持つ特性とをいかに均衡させるか(これは、日本の高等教育にも共通する切実なジレンマと考えられる)を検討する手がかりとすることを意図している。2年目となる当該年度は、初年度に構築した基盤(フランスでの二次文献の収集)をもとに、旧仏領における高等教育機関、特に理工系教育の形成についての資料を、アジアについてカンボジア・プノンペン、アフリカについてセネガル・ダカール、加えて参照軸としての北米についてカナダ・ケベック州、それぞれの文書館・図書館・高等教育機関等を訪問し、理工系の高等教育に関する文書および文献の収集、現地商工会議所等へのインタビューなどを実施した。その結果、欧州圏の高等教育・職業訓練における共通化への取り組み(ボローニャ・プロセス)の進行のもとで、フランスの高等教育が直面している課題や変化の具体的な状況について把握するとともに、旧仏領のアジア、アフリカにおけるフランスとの強い連携の維持、他方、北米での英語圏教育機関との覇権争いなど、植民時代と独立時代において、どこまで「フランス型」が浸透しどこまで固有化したのかなど、最終年度のまとめに向けた手がかりを得ることができた。

研究課題の基盤となるフランス高等教育の現状分析や旧仏植民地の史料収集については、初年度のフランス高等教育をテーマにしたワークショップの国内開催への参加や、初年度・当該年度の現地文献収集、研究代表者のこれまでの研究蓄積を通じたフランス現地における情報・資料の所在の把握などにより、概ね順調に進んでいるといえる。ただし、当該年度の前年来フランスでは非常事態宣言が継続されており、海外現地調査については、危機管理の観点から従来以上に慎重に進めている。経済と教育の間には相互連動と摩擦抵抗の歴史があり、近代技術教育は工業化により誕生したがサービス産業化の今日では「理工系教育の危機」が叫ばれ、他方、経済統合に比べて教育制度の統合は進まず経済と教育の変化は連動しても一致しない。本研究では、グローバル時代の大学を考える好例として、東西では欧州圏、南北では旧仏植民地にまたがる「フランス型」理工系教育を参照軸に、その近現代史を各国比較する。技術教育がどこまで標準化し、どこまで地域の固有性を維持するかを比較することで、国際標準化への対応と地域の経済・社会が持つ特性とをいかに均衡させるか(これは、日本の高等教育にも共通する切実なジレンマと考えられる)を検討する手がかりとすることを意図している。3年目となる当該年度は、初年度にフランスで収集した二次文献により構築した基盤のもとで2年目に着手した、北米・アジア・アフリカの旧仏領における文書館・図書館・高等教育機関等の訪問、高等教育に関する文献収集、現地商工会議所等へのインタビューなどによる高等教育機関とくに理工系教育の形成についての調査のうち、フランスの現状調査に加えて、特に一次史料の入手が困難なアフリカ(現地の情勢により充分な現地史料調査ができていない)についての文献調査を進めた。その結果、高等教育・職業訓練の教育機関のほか、独立後のアフリカ諸国においては、フランスとの強い連携を維持しつつも、理工系教育の整備に国際機関が関与する局面が見いだされ、新たな研究視角を得ることができた。加えて、当該年度に訪問の機会を得たインドの工科大学は、本研究の比較対象・参照軸として、今後関心を寄せて調査研究を進めたい。研究課題の基盤となるフランス高等教育の現状分析や旧仏植民地の史料収集については、研究代表者のこれまでの研究蓄積を通じたフランス現地における情報・資料の所在の把握などにより、概ね順調に進んでいるといえる。ただし、当該年度の前々年来、現地調査を計画している地域によっては、現地の情勢により訪問調査を回避すべき状況が継続している。そのため、計画を一部変更して慎重に進めるべく、補助事業期間の延長を申請し承認されている。本研究は、グローバル時代の大学を考える好例として、東西では欧州圏、南北では旧仏植民地にまたがる「フランス型」理工系教育を参照軸に、その近現代史を各国比較することを通じて、教育がどこまで標準化しどこまで地域の固有性を維持するかを比較することで、国際標準化への対応と地域の経済・社会が持つ特性とをいかに均衡させるか(これは、日本の高等教育にも共通する切実なジレンマと考えられる)を検討する手がかりを得ることを意図したものである。4年目となる当該年度は、(訪問調査を回避すべき状況が継続したために平成29年度に補助事業期間延長申請の理由となっていた)
人工関節用の生体材料における顕微ラマン光分析の開発

2年目である平成24年度の研究については、大きく二つのテーマに分けられる。まず、一つ目は1年目に開発した分子配列および歪み測定の技術、生体用の超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を、より定量的に応用する為に3つの平均のオイラー角(平均分子ベクトル)のみで表す事だけではなく、分子分布の中に定量的にどれだけの割合で、それぞれの角度に3次元的にどのように分布されているかについてアルゴリズムを作成した。このアルゴリズムがorientation distribution functions(ODF)アルゴリズムと呼ばれ、生体用の超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)に初めて応用された。このアルゴリズムが広く認められ、生体分野において新しい一つのスタンダードになりつつあり、将来性も認められる状況にある。さらに二つ目は、その場ラマン分光的な評価として、セラミックス対セラミックス人工関節の評価方法を行う上でトライボメーターを利用し測定を行った。その場測定として、コンタクトポイントの温度および応力をセラミック相の安定とともに定量的に測定を行った。この新しい方法で得られた生体セラミックスの評価をアルミナ、ジルコニアおよびその複合材料(ZTA)の摩耗現象に物理学的な評価を加え、生体セラミックスの微細構造設計に有能な情報を加える事が出来た。上記の研究により、論文5編が国際雑誌に掲載または印刷中であり、現在も論文を執筆中である。元々の計画には無かったorientation distribution functions(ODF)アルゴリズムについても研究範囲を広げる事が出来た為。市販されている人工関節(股関節・膝関節)の超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)の具体的な評価について、今回の研究で作成した様々なアルゴリズムを活用し、社会的に利用出来る様に纏め、国際雑誌に論文発表を行う。平成23年度は、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を対象にラマン分光分析器(T-64000,Horiba/Jobin-Yvon,Kyoto,Japan)を用いた偏光スペクトル測定により、ポリエチレン分子の3次元配向の解析を行った。具体的には、入射レーザーに対して試料回転を行い、偏光スペクトル強度の角度依存性の調査から定量的に解析を行い、さらに外部歪みを与えることによる偏光スペクトル変化を観察し、キャリブレーションを行い、分光学的なUHMWPEの歪み測定を実現させた。歪みキャリブレーションについては、以下の手順で行った。1)UHMWPE人工股関節インプラントから切り出したブロック状のサンプルに対し、一軸の圧縮歪みを負荷する。2)負荷を外し、24時間以上歪みを緩和させ、残留した歪み(塑性変形量)を計測する。3)塑性変形したUHMWPEサンプルに、アルゴンイオンレーザーを照射させ、偏光ラマン分析を行う。4)計測されたスペクトル強度から数学処理により、分子配列および配向度を算出する。最新のインプラントメーカーは、製造における使用する樹脂、成形法、放射線量、熱処理、滅菌法が異なるため、微細構造および機械的特性にもユニークな違いが見られ、体内でのパフォーマンスが大きく異なる。したがって、マイクロプローブを用いたラマン分光による分子レベルの解析は、次世代インプラントの最適な構造設計を検討する上で、非常に意義深い研究であるといえる。この研究成果について、現在1編の論文を国際雑誌に投稿中である。実験に必要なデータが揃ったので、これらの科学的意義について解析実験を行う事で明確にする。また、論文投稿の準備についても、遅滞なく進んでいる。調査研究対象として未調査の材料について、解析実験を行う。現在保有しているデータと併せて生体材料内部の構造パターンを広範囲にまとめ、これについての論文も2編程執筆を予定。
物体の重さ知覚および持ち上げ運動における視覚情報の役割

物体の物体持ち上げおよび重さ知覚における視覚情報の役割を同定し、人間が物体のどのような情報を内部モデルとして蓄え、持ち上げる力発揮運動プログラムに変換しているのか、すなわち視覚-運動系機構の解明が本研究の主たる目的である。そのためには視覚情報だけを厳密に統制し、物体重量、密度、トルク、触覚情報など、物体が有する他の物理的情報を固定することが最も重要になる。そこで、18年度には、物体の視覚情報を厳密に統制できる実験環境を構築することを目的とし、実物体に対して立体視を含む視覚情報を制御できる環境を構築した。予備実験の結果、操作物体の位置検出の精度に問題を見出し精度向上のための改善を行っている。一方、すでに構築している環境(Virtual Hand Lab System)を用いて、視覚から得られる大きさ情報が物体持ち上げ時の持ち上げ運動速度および知覚される重さに与える影響について検討した。ワークスペースに2つの立方体(30x30x30mm,30g)が吊り下げられた。基準刺激となる立法体には一辺が50mmのグラフィック立方体が重ね合わされ、比較刺激となる立法体には10mmから90mmの一辺をもつグラフィック立法体が重ね合わされた。16名の被験者が、基準刺激を持ち上げその重さを記憶し、次に比較刺激を持ち上げ基準刺激の重さと比較した。その結果、基準刺激と比較刺激の質量は等しいにも関わらず、すべての被験者は基準刺激が比較刺激よりも大きくなるほど比較刺激を「軽い」と感じる機会が多くなり、逆に比較刺激のそれが小さくなるほど「重たい」と感じる機会が多くなった。この現象はすでにCharpentier(1891)によって報告されてはいるが、(1)すべての被験者に生じること、(2)視覚の大きさ情報だけの変化で生じること、(3)視覚の大きさ情報が重量弁別機構に統合されていることなど新たな知見を見出した。物体の持ち上げおよび重さ知覚における視覚情報の役割を解明し、人間が物体のどのような情報を内部モデルとして蓄え、持ち上げる力発揮運動プログラムに変換しているのか、すなわち、視覚-運動系機構の解明が本研究の最終的な目的である。そのためには、視覚情報だけを厳密に統制し他の物理的情報(物体重量、密度、トルク、触覚情報など)を固定することが最重要である。18年度は、視覚から得られる情報が厳密に統制できる実験環境を構築した。実験環境の基本的枠組みは、MacKenzie教授(Simon Fraser University、Canada)が開発したVirtual Hand Laboratoryをベースにした。すなわち被験者が操作しようとする物体の視覚情報はコンピュータが作りだすグラフィックイメージで提供し、手先から得られる物理的情報は実際の物体から提供されるAugmented環境(Virtual Object Laboratory Systemと呼ぶ)を構築した。実験環境の大きさは、横600mm×奥行き600mm×高さ1200mmでフレームはアルミ製である。北村義文助教授(大阪大学大学院情報科学研究科、マルチメディア工学専攻)の研究協力により、以下の工夫がなされた。すなわち、(1)位置検出に超音波や磁気装置を用い、精度を落とさず、より安価な装置を配備した。(2)映像投射用のハーフミラーは前後に200mm可動でき自由度を拡大した。(3)ディスプレイの方式も上部から水平投射ではなく45度の傾斜角度を用いた。(4)ハーフミラー下のワークスペース(横500×奥行き450×高さ280mm)に取り付けられたアルミ製の梁(25×25×504)により、ワークスペースのどの部位にも物理的情報を提供する操作物体を3次元的に設定することができる。現在、どの程度の立体感やリアリティが得られるか主観的評価データを収集分析している。

物体の物体持ち上げおよび重さ知覚における視覚情報の役割を同定し、人間が物体のどのような情報を内部モデルとして蓄え、持ち上げる力発揮運動プログラムに変換しているのか、すなわち視覚-運動系機構の解明が本研究の主たる目的である。そのためには視覚情報だけを厳密に統制し、物体重量、密度、トルク、触覚情報など、物体が有する他の物理的情報を固定することが最も重要になる。そこで、18年度には、物体の視覚情報を厳密に統制できる実験環境を構築することを目的とし、実物体に対して立体視を含む視覚情報を制御できる環境を構築した。予備実験の結果、操作物体の位置検出の精度に問題を見出し精度向上のための改善を行っている。一方、すでに構築している環境(Virtual Hand Lab System)を用いて、視覚から得られる大きさ情報が物体持ち上げ時の持ち上げ運動速度および知覚される重さに与える影響について検討した。ワークスペースに2つの立方体(30×30×30mm,30g)が吊り下げられた。基準刺激となる立法体には一辺が50mmのグラフィック立方体が重ね合わされ、比較刺激となる立法体には10mmから90mmの一辺をもつグラフィック立法体が重ね合わされた。16名の被験者が、基準刺激を持ち上げその重さを記憶し、次に比較刺激を持ち上げ基準刺激の重さと比較した。その結果、基準刺激と比較刺激の質量は等しいにも関わらず、すべての被験者は基準刺激が比較刺激よりも大きくなるほど比較刺激を「軽い」と感じる機会が多くなり、逆に比較刺激のそれが小さくなるほど「重たい」と感じる機会が多くなった。この現象はすでにCharpentier(1891)によって報告されてはいるが、(1)すべての被験者に生じること、(2)視覚の大きさ情報だけの変化で生じること、(3)視覚の大きさ情報が重量弁別機構に統合されていることなど新たな知見を見出した。