hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自由度の高い音響空間再生手法の確立

ネットワークを介した遠隔地間の協調作業においてコミュニケーションを自然・円滑に行うためには,音の到来方向および距離という三次元空間情報を高い自由度をもって制御可能な伝送・再生の実現が重要である.本研究では,ダミーヘッド(等身大の人形)の両耳において録音された信号をヘッドホンによって再生するのに先立ち,個人性を補正する信号処理を施すことで,原音場における空間情報を再現する手法を確立することを目的とした.上記の目的を達成するために,平成17・18年度にそれぞれ響きの乏しい部屋・豊かな部屋を原音場とする場合を取り上げた.響きは個人性補正項の周波数スペクトルにおけるピーク・ディップとして出現する.ARMA(Auto-Regressive Moving-Average)モデルを適用すると,スペクトルのピーク・ディップは,それぞれz平面上の極・零点で表現されるので,極・零点の数と配置を制御することによって,スペクトルを制御できる.これにより,平成17年度はスペクトルの平滑化を行い,平成18年度はスペクトルにピーク・ディップを付加する手法を提案した.このようにARMAモデルを用いて個人性補正項を調整することの妥当性を検証するために聴取実験を実施した.実験結果として,適切な極/零点の個数を選択することで良好な音質及び音像定位が得られた.以上,両年度の成果と合わせると,任意の原音場について音の空間情報を制御するための個人性補正を行う手法が確立できた.上記の他に以下2点について研究を行った.(a)遠隔協調作業において音の空間情報を制御することが,話者映像によらず音声単語の聴取能力に向上をもたらすことを示した.(b)音響伝達関数測定システム及びヘッドホン順特性の測定から逆特性の算出まで一貫して行うための可搬型システムをDSPスターターキットを用いて構築した.ネットワークを介した遠隔地間の協調作業においてコミュニケーションを自然・円滑に行うためには,音の到来方向および距離という三次元空間情報を高い自由度をもって制御可能な伝送・再生の実現が重要である.本研究では,ダミーヘッド(等身大の人形)の両耳において録音された信号をヘッドホンによって再生するのに先立ち,個人性を補正する信号処理を施すことで,原音場における空間情報を再現する手法を確立することを目的とした.上記の目的を達成するために,平成17・18年度にそれぞれ響きの乏しい部屋・豊かな部屋を原音場とする場合を取り上げた.響きは個人性補正項の周波数スペクトルにおけるピーク・ディップとして出現する.ARMA(Auto-Regressive Moving-Average)モデルを適用すると,スペクトルのピーク・ディップは,それぞれz平面上の極・零点で表現されるので,極・零点の数と配置を制御することによって,スペクトルを制御できる.これにより,平成17年度はスペクトルの平滑化を行い,平成18年度はスペクトルにピーク・ディップを付加する手法を提案した.このようにARMAモデルを用いて個人性補正項を調整することの妥当性を検証するために聴取実験を実施した.実験結果として,適切な極/零点の個数を選択することで良好な音質及び音像定位が得られた.以上,両年度の成果と合わせると,任意の原音場について音の空間情報を制御するための個人性補正を行う手法が確立できた.上記の他に以下2点について研究を行った.(a)遠隔協調作業において音の空間情報を制御することが,話者映像によらず音声単語の聴取能力に向上をもたらすことを示した.(b)音響伝達関数測定システム及びヘッドホン順特性の測定から逆特性の算出まで一貫して行うための可搬型システムをDSPスターターキットを用いて構築した.ネットワークを介した遠隔地間の協調作業においてコミュニケーションを自然・円滑に行うためには,音の到来方向および距離という「三次元空間情報」を高い自由度をもって制御可能な伝送・再生の実現が重要である.本研究は,申請者が以前に科研費の補助を受けて開発した,送信側の音場の三次元空間情報を受信側の音場において完全に再生するための個人性補正手法を実用レベルにまで発展させ,さらに響きを含めた音の空間情報を受信側において高い自由度をもって制御する手法を確立することを目的とした.本研究で確立を目指す手法は,ダミーヘッド(等身大の人形)の両耳において録音された信号をヘッドホンによって再生するのに先立ち,個人性を補正する信号処理を実施するものである.本年度は,響きの乏しい部屋を原音場にする場合を検証した.この場合には,原音場以外で測定された個人性補正項の周波数特性からピーク・ディップを除去することを信号処理によって実現する必要がある.そのための具体的手段として,ARMA(Auto-Regressive Moving-Average)モデルを用いることとした.ARMAモデルでは,スペクトルのピーク・ディップを,それぞれz平面上の極と零点で表すので,その極・零点の数と配置を制御することによって,スペクトルの平滑化が可能である.この処理の妥当性を検証するために実施した聴取実験の結果から,本手法において極/零点の個数を60/60とした場合に十分な性能が得られることを示した.この年度では,上記の他に以下2点を行った.1.遠隔協調作業において音の空間情報を制御することが音声単語の聴取能力に向上をもたらすことを示した.ネットワークを介した遠隔地間の協調作業においてコミュニケーションを自然・円滑に行うためには,音の到来方向および距離という三次元空間情報を高い自由度をもって制御可能な伝送・再生の実現が重要である.

本研究では,ダミーヘッド(等身大の人形)の両耳において録音された信号をヘッドホンによって再生するのに先立ち,個人性を補正する信号処理を施すことで,原音場における空間情報を再現する手法を確立することを目的とした.昨年度に響きの乏しい部屋を原音場として取り上げたのに対して,本年度は響きの豊かな部屋を原音場とする場合を取り上げた.この場合には,原音場以外で測定された個人性補正項の周波数特性に対して,原音場における反射音成分に由来するピーク・ディップを付加することを信号処理によって実現する必要がある.そのために,原音場で測定された音源からダミーヘッドまでの伝達関数に含まれる反射音成分を,ARMAモデルを利用して抽出する方法を考案した.これにより抽出した反射音成分を個人性補正項に付加することの妥当性を検証するために聴取実験を実施した.実験結果から,ARMAモデルにおける極/零点の個数を100/100程度に設定することで直接音成分のみを推定でき,その結果として良好な反射音成分の抽出が実現され,十分な補正効果が得られることを示した.以上,昨年度の成果と合わせると,任意の原音場について個人性補正を行う手法が確立できたことになる.この年度では,上記の他に以下2点について研究を行った.(a)遠隔協調作業において音の空間情報を制御することが音声単語の聴取能力に向上をもたらすことは,話者映像によらず有効であることを示した.(b)ヘッドホン順特性の測定から逆特性の算出まで一貫して行うための可搬型システムをDSPスターターキットを用いて構築した.
分子コンピューティングの実現を目指す革新的超分子錯体の開発と表面固定・配列化技術

本研究では、量子ドットセルオートマトン(QCA)の構築を目的に、三核錯体を単位とした大環状クラスターを合成し、分子セルとして酸化還元特性を検討した。カルボニル配位子を頂点にもつ四量体クラスターは結晶相において、二次元シート構造と一次元カラム構造を形成する。このクラスターは正電位領域において1段階4電子反応を示すが、末端配位子をピリジン系配位子に置換すると、2段階2電子反応を示した。2電子酸化した混合原子価状態はピリジン系配位子の電子供与性を大きくすることで安定化が図られた。本研究では、申請者が独自に開発したレドックス活性な大環状型金属錯体をモチーフとした分子集合体を基板表面へ構築する方法を確立することで、分子型量子セルオートマトンの仮想的概念を現実のものとするボトムアップ分子技術を確立することを目的としている。最終的には研究期間内に、一次元性構造を持つカーボンナノチューブを足場材料とし、その表面へ混合原子価量子セルを固定化・配列した複合材料の創製を目指す。本年度は、基板表面へ固定化するため、表面吸着特性を持つ配位子を導入した新しい大環状クラスターの合成検討を進めた。現段階では新しいクラスターの単離には至っていないが、その前駆体となる化合物の生成の確認を質量スペクトルにより検出した。本研究では、申請者が独自に開発したレドックス活性な大環状超分子金属錯体をモチーフとした分子集合体を基板表面へ構築する方法を確立することで、分子型量子セルオートマトンの仮想的概念を現実にするためのボトムアップ型分子技術を確立することを目指した。最終的には一次元構造を持つカーボンナノチューブを足場材料とし、その表面へ混合原子価量子セルを一次元配列する複合材料を創製することを目的とした。本年度は次の研究成果を得た。(1)基板表面固定に向けた超分子大環状クラスターの合成:これまでに合成し構造解析した、Ru三核錯体をユニットとする大環状超分子クラスターを基板表面へ固定化するために、大環状クラスターの四隅に基板接合部位を導入する必要がある。この目的のため、大環状クラスターの各コーナーに位置するCO配位子を光脱離させピリジン誘導体L(4-シアノピリジン(cpy)、4-tert-ブチルピリジン(t-Bupy)、4-ジメチルアミノピリジン(dmap))を導入した誘導体を合成することに成功した。(2)各ピリジン誘導体を導入した大環状四量体クラスターの酸化還元挙動をCVにより調査したところ、大環状クラスターの各Ru3Oユニットが中性体からモノカチオンへ酸化される酸化還元波が0 V付近(vs. Ag/AgCl)に2電子:2電子に分裂して観測されることが分かった。また、ピリジン誘導体の電子供与性が大きいものほど酸化還元波の分裂幅(ΔE)は大きくなり、L=dmapではΔE = 220 mVが得られた。このΔE値はこれまで得た大環状クラスターの中で最大であり、安定な混合電荷状態が実現されることが示された。この性質は分子型QCAセルとして極めて望ましいと考えられる。固体基板表面に固定化できる新しい大環状超分子クラスターの合成開発が当初計画より遅れて進行している。錯体化学本年度の研究より新しいクラスターの生成を検出するところまではできたので、その分離法や単離方法の確立を急ぎ、その後の固体表面吸着や分子集合体の直接観察へと研究を進めたい。目的とする新規クラスターの合成・単離が当初計画よりも遅れたため、貴金属試薬や化学試薬、溶媒などの消耗品代に充当するための経費を繰り越した。目的とする新規クラスターの合成・単離を達成するために、貴金属試薬や化学試薬、溶媒などの消耗品代として使用する。
軌道自由度が活性な強相関系における新奇量子凝縮状態の研究

本研究では,多極子(軌道)自由度が活性なPr化合物に見られる多極子と強い電子相関がもたらす特異な量子凝縮状態の本質を明らかにすることを目的としている.平成30年度は,新たに発見されたPrPt2Cd20の電気抵抗率,ホール係数,ゼーベック係数の極低温磁場中測定を重点的に行った.その結果,エネルギースケールは異なるものの,電気抵抗率はPrT2Zn20のそれと類似した振る舞いを見せることが分かった.このエネルギースケールが異なることについては,格子定数の違いに由来する結晶場の大きさの違いでおおよそ説明できることを見出した.一方,他の輸送係数はPrT2Zn20のそれとは一見異なる振る舞いを示すことも分かった.さらに,これらの結果をもとに構築した温度磁場相図は,PrT2Zn20のそれとはかなり異なることも明らかとなった.これらの結果は,単純な結晶場の違いでは説明困難であり,むしろ混成強度の違いにより実現した電子状態をみている可能性が強く示唆される.この物質は,当初計画には無かった物質ではあるが,PrT2Zn20と同じ結晶構造をもち,同様に多極子自由度が活性な系である一方で,PrT2Zn20と比べて格子定数が大きいことから,PrT2Zn20よりも4f電子と伝導電子との混成強度が弱い多極子系であることが期待される.上述の結果は,その可能性を支持すると考えられる.このことは,この系をさらに調べてゆくことにより,これまで議論が難しかった混成強度の違いが電子状態にどう影響するかといった議論が可能となることを意味する.そして,その議論から,本研究の目的に関わる極めて重要な情報が得られることが期待される.平成30年度は,大別して,高圧下における輸送係数の測定,及び他のPr化合物の熱電係数の精密測定の2つの実験を計画していたが,「研究実績の概要」で述べたように本研究を進める上で重要な鍵を握っていると期待されるPrPt2Cd20の純良単結晶を入手することができたため,計画していた2つの実験のうち後者を重点的に進めた.そのため,計画とは一部異なる展開となっている.しかしながら,上記の判断により,本研究において最も重要な課題の1つであるf電子と伝導電子の混成強度が多極子由来の電子状態にもたらす効果の理解につながる重要な実験結果が得られていることを考えると,本研究は概ね順調に進展していると判断できる.平成31年度は,引き続きPrPt2Cd20の実験を極低温強磁場で行い,その温度-磁場相図の詳細を明らかにしていく.さらに,他のCd系PrT2Cd20の実験も同様に行い,構築した温度-磁場相図をPrT2Zn20のそれとあわせて系統的に議論することで,混成強度の違いが多極子由来の電子状態にもたらす効果の理解を進める.さらに上述の計画の進展状況およびマシンタイムを考慮しながら,適宜PrRh2Zn20の圧力下極低温での輸送係数の実験を進める.その際,非フェルミ液体を特徴付けるエネルギースケールの圧力変化など,四極子近藤効果をはじめとする多極子由来の電子状態に対する圧力効果を明らかにする.あわせて,圧力により四極子秩序が抑制され消失する点近傍での臨界的挙動の有無や,より低温での電子状態を詳しく調べ,これまで本研究で明らかにしてきた磁場中測定の結果との相違点を明らかにしつつ,本計画の重要なターゲットの1つである時間反転対称性の破れの有無による電子状態の違いを議論する.本研究では,多極子(軌道)自由度が活性なPr化合物に見られる多極子と強い電子相関がもたらす特異な量子凝縮状態の本質を明らかにすることを目的としている。平成29年度は,その目的に基づき,軌道自由度に由来する新奇電子状態の探索・理解のための(i)高圧下熱電係数測定システムの構築,および四極子近藤効果に由来する非フェルミ液体とその基底状態に関するより具体的な知見を得るための(ii)極低温磁場中輸送係数精密測定の2つのテーマを並行して行った。まず,(i)高圧下熱電係数測定システムの構築では,10 GPa以上の圧力領域,1 K以下の極低温領域で実験可能なシステムにするため小型ブリッジマン型圧力セルを採用し,その圧力セルを用いたシステム開発を行った。その結果,電気抵抗率,ホール係数はもちろんのこと,ゼーベック係数,ネルンスト係数の精密測定が可能なシステムを構築することが出来た。そしてその構築したシステムを用いた実験により,Pr1-2-20系において四極子秩序が圧力により抑制されるとともにゼーベック係数が低温に向かって異常に増強される事を確認した。現在,圧力を変化させてその詳細を調べている。一方,(ii)極低温磁場中輸送係数精密測定では,PrT2Zn20に対し,電気抵抗率,ホール抵抗,ゼーベック係数,ネルンスト係数,熱伝導率,熱ホール係数の全ての伝導率テンソルを[100],[110],[111]のすべての磁場方向で系統的に測定し,それらの結果から,すべての磁場方向に対する精密な磁場-温度相図を構築した。その結果,相図上の低温で見られる非フェルミ液体的挙動,四極子秩序,重い電子状態,磁場誘起一重項の4つの状態は,磁場方向によらず存在すること,またその一方でそれぞれのエネルギースケールは磁場方向に強く依存すること,さらにはそれが結晶場基底状態であるクラマース二重項の分裂幅で整理できることを明らかにした。

平成29年度に計画していた,高圧下熱電係数測定システムの構築,およびPrT2Zn20の極低温磁場中輸送係数精密測定のすべてについて予定通り遂行し,期待していた結果を得ることが出来ている。さらには,平成30年度以降に予定していた高圧下における輸送係数の測定に既に着手しており,結果が得られ始めている。また,他のPr化合物の熱電係数の精密測定についても試料を入手し,測定に取りかかっており,これについても新たな結果が得られ始めている。このように現時点で当初計画よりも若干早く計画が進められており,研究計画は概ね順調である。本研究では,多極子(軌道)自由度が活性なPr化合物に見られる多極子と強い電子相関がもたらす特異な量子凝縮状態の本質を明らかにすることを目的としている.平成30年度は,新たに発見されたPrPt2Cd20の電気抵抗率,ホール係数,ゼーベック係数の極低温磁場中測定を重点的に行った.その結果,エネルギースケールは異なるものの,電気抵抗率はPrT2Zn20のそれと類似した振る舞いを見せることが分かった.このエネルギースケールが異なることについては,格子定数の違いに由来する結晶場の大きさの違いでおおよそ説明できることを見出した.一方,他の輸送係数はPrT2Zn20のそれとは一見異なる振る舞いを示すことも分かった.さらに,これらの結果をもとに構築した温度磁場相図は,PrT2Zn20のそれとはかなり異なることも明らかとなった.これらの結果は,単純な結晶場の違いでは説明困難であり,むしろ混成強度の違いにより実現した電子状態をみている可能性が強く示唆される.この物質は,当初計画には無かった物質ではあるが,PrT2Zn20と同じ結晶構造をもち,同様に多極子自由度が活性な系である一方で,PrT2Zn20と比べて格子定数が大きいことから,PrT2Zn20よりも4f電子と伝導電子との混成強度が弱い多極子系であることが期待される.上述の結果は,その可能性を支持すると考えられる.このことは,この系をさらに調べてゆくことにより,これまで議論が難しかった混成強度の違いが電子状態にどう影響するかといった議論が可能となることを意味する.そして,その議論から,本研究の目的に関わる極めて重要な情報が得られることが期待される.平成30年度は,大別して,高圧下における輸送係数の測定,及び他のPr化合物の熱電係数の精密測定の2つの実験を計画していたが,「研究実績の概要」で述べたように本研究を進める上で重要な鍵を握っていると期待されるPrPt2Cd20の純良単結晶を入手することができたため,計画していた2つの実験のうち後者を重点的に進めた.そのため,計画とは一部異なる展開となっている.しかしながら,上記の判断により,本研究において最も重要な課題の1つであるf電子と伝導電子の混成強度が多極子由来の電子状態にもたらす効果の理解につながる重要な実験結果が得られていることを考えると,本研究は概ね順調に進展していると判断できる.平成30年度は,当初計画に従い,すでに着手している高圧下における輸送係数の測定,および他のPr化合物の熱電係数の精密測定を進めてゆく。前者では,ゼーベック係数,ネルンスト係数,電気抵抗率,ホール係数の高圧下測定を行い,非フェルミ液体を特徴付けるエネルギースケールの圧力変化を調べることにより,四極子近藤効果に対する圧力効果を明らかにする。また,特に臨界的挙動に敏感なゼーベック係数およびネルンスト係数から,圧力により四極子秩序が抑制され消失する点近傍での臨界的挙動の有無や,四極子に関わる臨界的挙動が存在する場合にはその詳細を調べる。
大腸癌の進行に伴うがん遺伝子・抑制遺伝子の変化

家族性大腸腺腫症(FAP)患者および一般集団の大腸癌の発生、進展にAPC遺伝子、p53遺伝子、DCC遺伝子、染色体22qの抑制遺伝子の不活性化、K-ras遺伝子の活性化が関与することを明らかにしてきた。APC遺伝子については、遺伝子cDNAが単離され塩基配列が明らかになったので、FAP患者と一般集団の大腸腫瘍約250検体における突然変異を解析した。APC遺伝子を38の領域に分け、PCR-SSCP法を用いてゲノムDNAの変異を調べた。まだ解析は途中であるが約50の変異が見いだされ、総てがストップコドンを生じるものであった。現在さらに解析を進めている。p53遺伝子に関しては、DNAに突然変異が検出された腫瘍の約85%がp53抗体を用いた免疫組織染色において陽性を示し、変異が検出されなかった腫瘍の80%以上が陰性であることが分かった。一方、発現ベクターに繋いだ正常p53cDNAを電気穿孔法により培養大腸癌細胞に導入し、偏平な形態に変化した細胞が数クローン得られた。軟寒天内コロニー形成率はいずれのクローンにおいても元の癌細胞の0.7-2.8%に低下しており、ヌードマウス皮下での造腫瘍性も消失していた。大腸癌には上記の癌抑制遺伝子領域の他に1pや13qにもLOHが認められ、癌抑制遺伝子が存在する可能性がある。正常ヒト1番染色体を培養大腸癌細胞に移入したところ造腫瘍性の消失が認められ、さらに、移入細胞から正常染色体の1p36領域の欠失と造腫瘍性の再発現を伴ったリバータントが得られたことから、抑制遺伝子が1p36に存在する可能性が強く示唆された。
アジアの言語のポライトネス：台湾人について

台湾国立高雄餐旅大学で大学生に対して調査紙調査とインタビュー調査、国立台湾師範大学語学センターの日本人留学生に対してインタビュー調査を行った。調査の結果、日本統治時代が台湾の人々に与えた影響の大きさが浮き彫りになった。つまり、台湾の近代化は、そこに住む人々の意識・価値観・規範等の日本化を伴っていた。また近年の民進党から国民党への政権交代により、台湾人か中国人かというアイデンティティの問題もクローズアップされている。平成23年10月に実施したインタビュー調査、及びその前段階として平成23年1月に行った調査紙調査とインタビュー調査を分析する過程で、理解しにくいこと・不明瞭なこと等が徐々に現れてきた。東京の大型書店や東京国際ブックフェアで関係書籍を求め、関連事項を読み進める一方で、分析に足りないと思われるところを補い、考察を深めるために、平成24年2月28日から3月3日にかけて台湾に渡航した。国立台湾師範大学語学センターに在籍する日本人留学生3名に対して、非構造的にインタビューを行った。台湾に来る前の日本での生活や、どうして台湾に留学することにしたのかということから話し始めてもらった。台湾に渡った直後の生活や心理状態を思い返してもらい、今日までの日常生活・友人関係、つまり台湾での生活や各国からの留学生との交流を通してどのように考え方や価値観が変化したかを、一人の話し手の語りを聞き手が受けて続ける形で語ってもらった。語りを通して、日本人と台湾人の意識・規範・信条の違い等が浮き彫りになってきた。台湾の大学で学ぶ日本人留学生と逆のパタンの状況も探るために、日本留学経験のある台湾人2名に対してもインタビューを試みた。また、財団法人交流協会台北事務所の図書館で資料も収集した。渡航期間は、台湾では春節後の元宵節(2月21日3月3日)の終わりの時期にあたり、台北市内の目抜き通りや人々が集まる寺院はランタンやイルミネーションでにぎやかであった。旧暦が今でも人々の生活に密着していることを窺わせ、彼我の文化の基層の違いを象徴しているようであった。研究成果として、論文「日本語習得における中等教育と高等教育の連携効果:ユウキ・ナツミとサキ・イケの表現力から」を『東邦学誌』第41巻第2号101-114に発表した。平成23年1月に行ったパイロットスタディ(調査紙調査とインタビュー調査)、平成23年10月に実施したインタビュー調査、及び平成25年2月末から3月初めにかけて行ったインタビュー調査の分析を進めた。データの分析を進めるにつれて、日本統治時代が台湾・台湾人へ与えた影響の大きさが、分析を進める前に考えていたよりはるかに大きいことが分かり、台湾の近代史を日本との関係で整理するため文献を読み込むことにした。台湾の殖産興業に尽力した新渡戸稲造らの足跡を訪ねて北海道大学図書館へ、地方では購入しにくい専門書を購入するために東京の大型書店や東京国際ブックフェアへ、さらに台湾人のアイデンティティ解明に『台湾青年』等当時の状況を克明に記述している資料を読むために国立国会図書館・東洋文庫に足を運んだ。文献を読むにつれて、中国人か台湾人かというアイデンティティの問題が大きくクローズアップされてきた。それは、総統が台湾国民党の李登輝から、民進党の陳水扁へ、また国民党の馬英九へと政権交代したことと関係が深い。研究成果としては、平成26年7月にSydney-ICJLE2014日本語教育国際研究大会で採択された「台湾人の意識:若者のアイデンティティはどこから来たのか?どこへ行くのか?」の発表を行う。発表した後は、フロアーからの意見を参考に考察を深めて、ジャーナルに投稿する予定である。この発表は、科学研究費補助金の研究期間内の平成25年度、正確には平成26年3月に発表を申し込んだが、実際に発表するのは平成26年度になった。平成23年1月中旬に台湾国立高雄餐旅学院において、応用外語系日本語専攻の学生、及び他専攻の学生に対して調査紙調査とインタビュー調査を行った。また、授業担当者に対しても聞き取り調査を行った。この調査で得られた結果を基に、平成23年10月22日から10月25日にかけて台湾を訪れ、財団法人交流協会台北事務所や紀伊國屋書店で台湾の教育・文化・言語等に関する資料を収集するほか、淡江大学の学生や日系企業で働いている日本留学の経験者に対してインタビューを実施した。また、日本の植民地であった台湾に親日的な人々がなぜ多いのかを理解するため、二二八紀念館へ行って、日本統治時代を経験したボランティアガイドの生の声に耳を傾けた。さらに、帰国日の10月25日は台湾の光復節に当たったので、台湾人のアイデンティティがいかに確立されてきたのかを理解するため、日本統治時代から中華民国への政治的変遷が展示され、その主が変わるとともに総督府から名称が変化した総統府を見学した。研究成果として、平成23年度は論文2本(「台湾国立高雄餐旅大学応用日本語学科における日本語教育:国家政策による観光産業の人材育成」『下関市立大学論集』第55巻第1号107-114、「ポライトネス・ストラテジーに反映された社会文化的規範

:タイ語・ジャワ語・日本語の断らない表現に焦点を当てて」『国際開発研究フォーラム』第41号1-14)を公刊した。前者は、1月に行った調査のうち、高雄餐旅大学の沿革と日本語教育の特徴について主にまとめたものである。後者は、本研究が東南アジアからアジアへと射程を広げる礎を固めるため、東南アジアの言語で敬語体系を有するタイ語とジャワ語を、日本語と比較したものである。今年度所属が異動し、職場環境が変化したことから、当初は研究があまり進まなかったが、新しい環境に慣れるにつれて徐々に以前のペースが戻ってきた。過去2回の調査を補う形で第3回目の調査を実施する一方、関係する図書を読み進めている。よって、研究は順調に進展していると考える。「交付申請書」平成23年度研究実施計画に記したとおり、第二回目の調査を実施し、資料の整理を行いながら、図書を読み込んでいる。よって、研究は当初の計画以上とまでは評価しないが、おおむねではなく非常に順調に進展しており、目的の達成度はきわめて高い。収集したデータを分析し、文献資料に基づいて考察を進めていく。インタビュー調査で得られた台湾人の意識等を踏まえて、台湾人日本語学習者のポライトネスの習得を探っていく。また、これまで分析してきたマレー語・ジャワ語・タイ語の母語話者との比較も行っていく。研究成果は、可能なかぎり早く発表したい。収集した資料を、文献資料に基づいて質的に分析を行うとともに量的にも解析し、台湾人学習者の日本語に見られるポライトネスの習得を探っていく。次に、台湾人の中国語をマレー語・ジャワ語・タイ語と比較し、敬語の有無とポライトネスの関係を見ていく。分析した結果は論文にまとめ、可能な限り早く発表する。該当なし平成23年度に引き続いて、台湾の言語文化関係・応用言語学関係の図書を購入するための物品費、資料収集のための旅費を執行する計画である。
DNAチップを用いた高分解能レベルのHLA-DNAタイピング法の開発

1)まず、HLA-DRB1およびDRB3,DRB4,DRB5遺伝子の7グループに特異的に増幅する2組の蛍光標識プライマーを合成し、HLA型が既知の20種の日本人ホモ接合体DNAを用いて、PCR増幅行われることを確認した。同時に12本のプローブを作成、日本レーザー社製新アレイヤーを用いてスポッティングを行った。2)1)で得た20種のPCR産物と、プローブ固相後のガラスチップとのハイブリダイゼーションを行い、洗浄後蛍光スキャナーにて発色像の検出を行った。発色像を目視にて判定し、判定結果と既知の遺伝子型を比較したところ、発色の際にシグナルが弱く、誤シグナルとの区別が困難であったため改良を加えたところ、正解率は50%から75%に向上した。3)次に、HLA-DRB遺伝子型365種の遺伝子型について、データベースより収集した情報をもとに、日本人の持つすべての遺伝子型を網羅するようにプライマーを設計し、全体で20組のプライマーセットを作製した。濃度を2040ngに調整した既知HLA-DRB遺伝子型のDNA100種を用いてプライマーの検定を行い、14組を採用した。4)プライマーセットに至適な条件で検索したプローブ124本を用いて、3)で得られたPCR産物とのハイブリダイゼーションを行い、発色像の確認を行うと共に有効なプローブを103本選定した。5)これらのプローブをスポッティングし、20種の日本人ホモ接合体DNAと50種の日本人既知HLA-DRB遺伝子型のヘテロ接合体DNAを用いてタイピングを行ったところ、ホモ接合体では80%、ヘテロ接合体では69%の正解率であった。この原因は、プローブごとのバックグラウンドが、当初の予想より不均一であるため、ヘテロ接合体でのバックグラウンドが陽性シグナルと判定されるものと判明した。今後はプローブの改良を進めることで自動判定が可能と考えられた。1)HLA-DRB3,DRB4,DRB5およびDRB1遺伝子の7グループに特異的に増幅する2組(4本)の蛍光標識プライマーを合成し、HLA型が既知の20種の日本人ホモ接合体DNAを用いて、PCR増幅が行われることを確認した。2)DRB1の7グループとDRB3,DRB4,DRB5遺伝子にそれぞれ対応した鎖長18merの、12本のプローブを作成し、日本レーザー社製の新旧2種類のアレイヤーを用いてスライドガラスへのスポッティングを行った。その結果、新アレイヤーの方がスポット径、スポット位置共に精度が高いことが判明したため、以後の研究には新アレイヤーを用いて行うこととした。3)1)で得た20種のPCR産物と、2)で作製したプローブ固相後のガラスチップとのハイブリダイゼーションを行い、洗浄後に蛍光スキャナーにて発色像の検出を行った。発色像を目視にて3段階判定し、判定結果と既知の遺伝子型を比較したところ、正解率は50%であった。原因は、発色の際にシグナルが弱く、誤シグナルとの区別が困難であったためと考えられた。そこでプローブ固定液の濃度を2倍にし、さらにプローブにイノシンの挿入を行い、鎖長を長く設定したところ、正解率は75%(15/20)に向上した。4)次に既知HLA型の日本人ヘテロ接合体DNA40種を用いて同様の実験を行ったところ、95%(38/40)の正解率が得られた。

ヘテロ接合体での正解率が高かった理由としては、用いたDNAが低濃度であったことが考えられた。今後は2040ng程度のDNAでPCR増幅を行うこととし、日本人HLA-DRB遺伝子型をすべて網羅するプライマーの設計に取りかかる予定である。1)現在DNAデータバンクに登録されているHLA-DRB1遺伝子304種、DRB3遺伝子35種、DRB4遺伝子11種、DRB5遺伝子15種の、計365種DRBの遺伝子型について、データベースよりエキソン2を中心とした塩基配列情報を収集した。2)この情報をもとに、日本人の持つ遺伝子型を全て網羅するようにプライマーを設計し、全体で20組のプライマーセットを作製した後、既知HLA-DRB遺伝子型のDNA100種を用いてプライマーの検定を行った。その結果、14組が使用可能と判定されたため、この14組のセットに各々最適なプローブをコンピュータで検索し、DRB1遺伝子を中心に124本のプローブを設定した。3)設定後のプローブを合成し、ポリ-Lリンジコーティングしたスライドガラス上に3穴ずつ固定を行い、2)で得られたプライマーセットを用いて増幅したPCR産物とのハイブリダイゼーションを行った。4)スライドガラスを蛍光スキャナーで読み取り、発色像の確認を行うと共に、有効なプローブ75本を選定し、残り49本について、鎖長の増減、イノシンの挿入などの改良を加え、最終的に103本のプローブを採用した。5)これらのプローブを日本レーザーの新アレイヤーを用いて3穴ずつスポッティングし、20種の日本人ホモ接合体DNAと50種の日本人既知HLA-DRB1遺伝子型のヘテロ接合体DNAを用いてタイピングを行ったところ、ホモ接合体では80%の正解率が得られたが、ヘテロ接合体では69%の正解率であった。この原因については、プローブごとのバックグラウンドが、当初の予想より不均一であるため、ヘテロ接合体でのバックグラウンドが重なった場合、陽性シグナルと判定されることによるものと判明した。今後はプローブごとのシグナルをコントロールして陽性シグナルと明確に区別することで、自動判定が可能だと考えられた。
生体内ncRNAの機能解明を目指した蛍光性RNAタグの開発

本研究提案『生体内ncRNAの機能解明を目指した蛍光性RNAタグの開発』では、有機合成化学手法で作製したGFP発色団を構造的基盤とする発色団化合物ライブラリーを構築し、およびそれに結合する分子生物学手法により獲得したRNAアプタマーペアから形成されるRNA-発色団ペアライブラリーから、『蛍光性RNA発色団複合体』の探索を行った本研究提案『生体内ncRNAの機能解明を目指した蛍光性RNAタグの開発』では、有機合成化学手法で作製したGFP発色団を構造的基盤とする発色団化合物ライブラリーを構築し、およびそれに結合する分子生物学手法により獲得したRNAアプタマーペアから形成されるRNA-発色団ペアライブラリーから、『蛍光性RNA発色団複合体』の探索を行った本研究提案『生体内ncRNAの機能解明を目指した蛍光性RNAタグの開発』では、有機合成化学手法で作製したGFP発色団を構造的基盤とする発色団化合物ライブラリーを構築し、およびそれに結合する分子生物学手法により獲得したRNAアプタマーペアから形成されるRNA-発色団ペアライブラリーから、『蛍光性RNA発色団複合体』を創製し、細胞内RNAの特異的な蛍光標識法を確立することを目的としている。本年度は、緑色蛍光タンパク質の発色団を模倣して、有機合成化学手法により発色団を設計し合成することを計画した。GFP類緑蛍光タンパク質の蛍光発色団は、3つの連続するアミノ酸側から非酵素的に環化、脱水反応を経て形成される。トリアリールメタン系色素のマラカイトグリーン、およびシアニン系色素のチアゾールオレンジなどと同様に,GFPの発色団自体は、芳香環部の自由回転により低い蛍光量子収率を示す。単独では蛍光性の無いGFP発色団の母核構造に、化学構造修飾を施すことにより、異なる蛍光特性を有する発色団化合物ライブラリーが得られると考えた。多様な化合物ライブラリーを構築するために、コンビナトリアルな手法で化合物ライブラリーを構築することにした。芳香族アルデヒドユニット(ユニットA)、およびグリシン誘導体ユニット(ユニットB)を予めユニットごとに合成し、Aユニットと、BユニットをErlenReyer Azalactone Synthesisにより環化させることにより、GFPと同様の発色団および、非天然型の発色団を合成した。本研究提案『生体内ncRNAの機能解明を目指した蛍光性RNAタグの開発』では、有機合成化学手法で作製したGFP発色団を構造的基盤とする発色団化合物ライブラリーを構築し、およびそれに結合する分子生物学手法により獲得したRNAアプタマーペアから形成されるRNA-発色団ペアライブラリーから、『蛍光性RNA発色団複合体』を創製し、細胞内RNAの特異的な蛍光標識法を確立することを目的としている。本年度は、多様な蛍光特性を発揮するようにデザインし、合成した緑色蛍光タンパク質(GFP: Green Fluorescent Protein)由来の発色団類縁体の分光学的特性(量子収率、蛍光波長など)を解析すると共に、発色団類縁体に対して高い親和性、選択性で結合するRNAアプタマーの探索、および得られたRNAアプタマーと発色団類縁体との複合体形成に伴う蛍光性RNAの機能評価を行った。70塩基のランダム配列塩基配列を、発色団との結合領域となるように設計したRNAライブラリーを利用したIn vitroセレクション法により、GFP同様のフェノール環を有する発色団類縁体に対し高い選択性、親和性で結合するRNAアプタマーを得ることが出来たが、発色団複合体との複合体形成による蛍光特性の変化は認められなかった。より高い親和性で結合するRNAアプタマー獲得を目指し、得られたRNAアプタマーに人為的な変異導入を施したDopedライブラリーを作製し、再度セレクションを行った。再セレクションにより、初期ライブラリーに比べてより親和性の向上したアプタマーを得ることに成功したが、本アプタマーについても発色団との結合に伴う蛍光特性の大幅な変化は認められなかった。
厳密な基底状態をもつ二次元直交ダイマー化合物の極限条件下での合成と物性

研究代表者らが発見した,シャストリーサザーランド模型とトポロジカルに等価な2次元直交ダイマー銅硼酸化物SrCu_2(BO_3)_2について,その幾何学の特異性に関連した物性を明らかにすること,また化学的または物理的な手法により基底状態を変化させることを目的とし,研究を進めてきた.その結果,圧力が非常に有効なパラメータであることが明らかとなった.10kbarほどの圧力でスピンギャップの大きさが半分になること,またそれ以上の圧力で相分離を示す傾向があることがわかってきた。理論的にはいくつかの相がスピンギャップ相の近傍にあると予言されていることが実験的に実証されたことになる.また研究代表者が育成した良質単結晶を利用した強磁場NMR測定により1/8プラトー相の磁気構造または相転移について多くのことが明らかとなった.プラトー相の磁気構造については従来されていた単純な理論模型では不十分であるなど,その後の活発な議論を呼び起こした。これらの結果は,サイエンス誌に掲載された.SrCu_2(BO_3)_2はS=1/2の量子スピン系であったが,いわば古典的シャストリーサザーランド模型といえるNd_2BaZnO_5の合成に成功し,中性子回折実験により磁気構造を決定した.その磁気構造は最近接相互作用と次近接相互作用のみを考える模型では説明できず,次々近接相互作用の導入が必要であることがわかった.またシャストリーサザーランド模型のように二次元正方格子を基調とした模型の研究についても進めた.特にイオン交換法という低温合成法を駆使して,(CuCl)Ca_2Ta_3O_<10>や(FeCl)Ca_2Ta_3O_<10>など多くの新物質を合成し,それらが低次元磁性体特有の新奇な磁性を示すことを見いだした.研究代表者らが発見した,シャストリーサザーランド模型とトポロジカルに等価な2次元直交ダイマー銅硼酸化物SrCu_2(BO_3)_2について,その幾何学の特異性に関連した物性を明らかにすること,また化学的または物理的な手法により基底状態を変化させることを目的とし,研究を進めてきた.その結果,圧力が非常に有効なパラメータであることが明らかとなった.10kbarほどの圧力でスピンギャップの大きさが半分になること,またそれ以上の圧力で相分離を示す傾向があることがわかってきた。これらの結果は,サイエンス誌に掲載された.SrCu_2(BO_3)_2はS=1/2の量子スピン系であったが,いわば古典的シャストリーサザーランド模型といえるNd_2BaZnO_5の合成に成功し,中性子回折実験により磁気構造を決定した.その磁気構造は最近接相互作用と次近接相互作用のみを考える模型では説明できず,次々近接相互作用の導入が必要であることがわかった.またシャストリーサザーランド模型のように二次元正方格子を基調とした模型の研究についても進めた.特にイオン交換法という低温合成法を駆使して,(CuCl)Ca_2Ta_3O_<10>や(FeCl)Ca_2Ta_3O_<10>など多くの新物質を合成し,それらが低次元磁性体特有の新奇な磁性を示すことを見いだした.研究代表者らはシャストリーサザーランド模型とトポロジカルに等価な二次元直交ダイマー物質SrCu2(B03)2について,高圧条件,高酸素圧など合成条件を工夫することにより相互作用の値を変化させ理論で予想されているダイマー相近傍の色々な相を観測することを試みた・その結果SrサイトをBaとCaにそれぞれ30%ずつ置換することに成功した.しかし得られた物質について帯磁率や強磁場磁化曲線に大きな変化がみられなかった.一方,SrCu2(BO3)2では395Kで構造相転移があるが,この転移温度がCaについては減少することが,Baでは増加することが明らかとなった.さらなる置換については合成条件を変えながら現在も継続中である.このような置換による方法はどうしてもランダムネスによる影響が避けられず相互作用などの正確な見積もりは難しい.そこで高圧セルを用いてSrCu2(BO3)2の帯磁率の10kbarまでの圧力効果を調べたところ,面間,相互作用の値が大きくなることに対応してギャップが小さくなることが明らかとなった.外挿すると30kbarが臨界圧力であることがわかった.理論の予想によると面間相互作用を大きくすると反強磁性相が誘起されることが指摘されている.この実験をうけ現在共同研究者とこの圧力範囲での高圧NMR実験を現在計画中である.またSrCu2(BO3)2と同じ直交ダイマー格子を有する物質の探索を行ったところ,Nd2BaZnO5を発見した.物性測定によって2.3Kで反強磁性転移することが明らかとなった.NdはJ=9/2と古典スピン系に近いこと,また異方性が大きいことにより,ギャップ相よりも反強磁性相が安定化されていると考えている.そのほかKIrO

3は三次元版の直交ダイマー系のモヂル物質になることを明らかにし現在合成,物性測定を進行している.研究代表者らはシャストリーサザーランド模型とトポロジカルに等価な二次元直交ダイマー物質SrCu2(BO3)2について,特殊な合成方法,特に低温合成の手法を用いることによって相互作用の値を変化させ理論で予想されているダイマー相近傍の色々な相を観測すること,またはキャリアーの注入を試みた.しかしCaとBaの置換に成功した以外は思わしい結果は得られなかった.そこで,SrCu2(BO3)2について外的圧力を加えることによって物性の変化を調べることにした.その結果,圧力の印可とともにスピンギャップは減少していき,15kbar付近で帯磁率にわずかではあるが異常を見出した.現在,NMRや中性子回折(散乱),ラマン散乱によって何が起こっているか,相転移ならばどの相への相転移なのかということを実験,検討している最中である.また1/8プラトーまでの強磁場と30mKの低温を組み合わせたNMR実験をグルノーブルのグループと共同研究を行ったところ,1/8のプラトー下での磁気構造が初めてあきらかとなった.それはハードコアボソンモデルで予想されていた単純な構造と大きくことなり,大きな単位格子をもち振動した磁化をもつ構造であった.このように電子系に代表されるようなフェルミオン系とは異なり,ボゾン系の秩序・無秩序転移に関する実験的研究の例はこれまで殆どなく物性物理全体に大きなインパクトを与えた.上述したようにSrCu2(BO3)2では低温合成を用いたがその手法をマンガンペロブスカイト酸化物に適応することによりAサイトが秩序したYBaMn2O6を合成することに成功した.これは通常の系と異なり格子のランダムネスが全くない系であることが特徴である.この物質について物性測定を行ったところ,異常に高い金属絶縁体転移温度をもつこと,今までの系ではみられなかった電荷・軌道・スピン秩序構造をもつことが明らかとなった.研究代表者らはシャストリーサザーランド模型とトポロジカルに等価な二次元直交ダイマー物質SrCu_2(BO_3)_2について,特殊な合成方法,特に低温合成の手法を用いることによって相互作用の値を変化させ理論で予想されているダイマー相近傍の色々な相を観測すること,またはキャリアーの注入を試みた.特に低温でのトポタクティック合成に力をいれた.たとえば,NaやRbなどを試料とともに石英管に真空封入し200度程度の温度で熱処理を施したが,目的の物質を合成することができなかった.しかし,ごく最近になって水素の吸収が可能であることがわかってきた.水素の導入により,価数が変わることが期待されることから,この系の研究が今後大きく発展する可能性が高い.現在,発表準備中である.以前からすすめている母体SrCu_2(BO_3)_2の物性の解明は,ダイマースピン一重項相から他の相への圧力誘起相転移の兆候,磁化プラトーにおけるスピン超格子構造の決定,DM相互作用と交替gテンソルが基底状態に与える影響,磁化プラトー前後での相転移の描像の理解など大きく進んだ.またシャストリーサザーランド模型と同様に二次元正方格子を基調とした新規フラストレーション系物質の開発を進めた.その結果,低温でのイオン交換法によって(CuCl)Ca_2Ta_3O_<10>などの合成に成功した.Cuが二次元正方格子を作っているが,もし次近接相互作用が最近接相互作用にちかいならば二次元J_1-J_2模型にマップできると期待できる.事実,CuがFeの物質ではフラストレーションを示唆する逐次相転移が観測させた.
グリオスタチンの関節リウマチにおける役割と新たな治療標的分子としての可能性

TNFα、IL-6、T細胞を標的とした生物学的製剤の出現により関節リウマチ(RA)は寛解可能な疾患として認識され始めている。しかしながら未だ炎症、骨びらんの進行を制御できない患者も依然として多く、これまでとは異なる治療標的の探索は重要な課題である。申請者らの研究グループはグリオスタチンがRAの滑膜炎、軟骨破壊に深く関与することを明らかにしてきた。このグリオスタチンを阻害することは難治性患者のRA治療において有効な手段となる可能性がある。本研究では、滑膜線維芽細胞、破骨細胞を用いてグリオスタチンの関節破壊機序を明らかにし、グリオスタチン阻害による新たなRA治療法の確立をめざす。
パッチクランプ法によるヒト大脳皮質異形成組織のてんかん発症の機序の解明

これまで我々はラット脳より神経細胞を取り出し、ニスタチン穿孔パッチクランプ法を適用しイオン電流を計測し、成果を得てきた。本研究では実際のヒト切除標本にて安定した記録をとるため、種々の改良を加えているが、これまでのところ特異的なチャネルの異常を検出するまでには至っていない。現在は、新たな細胞単離法である振動単離法を導入し検討を進めている。一方でラットでの検討を平行して進めているのでその結果を報告する。β-phenylethylamine(PEA)は内因性のアミンの一種で様々な神経疾患でその生合成が変動することが知られている。ラット脳神経細胞標本においてニスタチン穿孔パッチクランプ法によりこのPEAの作用を検討したところPEAは2種のK+電流を抑制し、細胞の興奮性を高めることを見いだした。これは英文原著として投稿中である。さらにPEAはNMDA受容体応答を抑制することを見いだし、現在その作用機序を検討している。最近臨床応用が可能となった非侵襲的手法であるプロトン核磁気共鳴スペクトロスコピーを用いて、皮質形成異常組繊の代謝を実際の患者で検討を行った。その結果この異常組織では正常組織に比ベN-acetylaspartate(NAA)の生合成が低下し逆にコリン含有物質の生合成が高まっていることが判明した。しかし形成異常のなかでもband heterotopiaではNAAの合成は正常でありこの疾患の組織の特異性が指摘される。この成果はEpilepsia誌(vol.44,366-371,2003)に掲載された。1)これまで我々はラット脳より神経細胞を取り出し、ニスタチン穿孔パッチクランプ法を適用しイオン電流を計測する条件を決定し、成果を得てきた(M.Munakata et al. Brain Research, 1998, 800, 282-293)。本研究では実際のヒト切除標本にて安定した記録をとるため、種々の改良を加えているが、これまでのところ再現性のある形成異常組織に特異的なチャネルの異常を検出するまでには至っておらず、ラツトでの検討を平行して進めているのでその結果を報告する。β-phenylethylamine(PEA)は内因性のアミンの一種で様々な神経疾患でその生合成が変動し、また腹腔内へ投与すると痙攣が惹起されることが知られている。ラツト脳神経細胞標本においてニスタチン穿孔パッチクランプ法によりこのPEAの作用を検討したところPEAは2種のK^+電流、すなわちleak K^+電流とM電流を抑制し、細胞の興奮性を高めることを見いだした。この作用が前述の痙攣の背景と推察され、現在、てんかんとの関係を検討中である。2)最近臨床応用が可能となった非侵襲的手法であるプロトン核磁気共鳴スペクトロスコピーを用いて、皮質形成異常組織の代謝を実際の患者で検討を行った。その結果この異常組織では正常組織に比べN-acetylaspartate(NAA)の生合成が低下し逆にコリン含有物質の生合成が高まっていることが判明した。
微細構造を活用した生物のやわらかい飛翔と遊泳の原理解明と実装

本研究計画は以下の4項目から構成される:A.各種運動・形態測定システムの開発による、生物とロボットの「しなやかな運動」と「しなやかな変形」の定量的計測;B.生物標本を用いた翼・筋骨格構造の形態と機械特性の計測;C.数値計算と機械モデル実験による流体構造連成理論の構築と身体設計最適化手法の開発;D.レーザ加工、折り紙立体構造、自己組織化などのセンチ-サブミリ構造製作技術を用いた、高効率・高適応性の生物的流体構造・機構連成メカニズムのソフトロボットへの実装。2018年度は、各項目で計画以上の進展があった。項目Aではペンギンとイルカの遊泳の運動や変形を解析し、流体力学解析を行った。さらにSCM(Space Curving Method)によるペンギンの3次元形状モデリングも試行中である。項目Bでは、アマツバメ目の鳥やフクロウについて羽根の形態計測や剛性計測を実施し、形態・生態・力学メカニズムの研究を実施している。項目Cではハチドリを模した羽ばたき機構に弾性構造を導入して実験を開始した。項目Dでは、紫外線レーザ加工機を用いてハチドリ模倣弾性翼の製作を行っている。研究成果は、総合系国際論文誌に1報、生物系国際学会に3報、機械系国内学会に5報、生物系国内学会に3報発表した。未発表の研究内容もあり、それは今年度に発表予定である。特許は、ペンギンを模倣した電動羽ばたき機構に関して1件出願した。また、解説記事(書籍の章を含む)は5報、招待講演は2報あり、幅広い分野に向けて情報発信している。さらに新聞報道も1報あり、一般に向けた情報発信も行っている。2018年度は、本研究計画を構成する4つの項目で計画以上の進展があった。項目Aでは、水族館で12台の水中ビデオカメラで撮影したペンギンの羽ばたき遊泳の画像をDLT(Direct Linear Translation)法で解析し、翼と胴体の3次元運動および翼の曲げ変形を定量的に明らかにし、旋回機動中の翼運動の左右差を明らかにした。また水族館で2台の高速ビデオカメラで撮影したカマイルカの高速遊泳を運動解析し、さらに体の詳細な3次元形状計測に基づく数値流体計算を行い、打ち下ろしの方が打ち上げよりも推力が大きいことを明らかにした。項目Bでは、アマツバメ目のチャムネエメラルドハチドリとアマツバメの羽軸の曲げ剛性計測を行い、羽ばたきホバリングを行うハチドリの方が固定翼滑空を行うアマツバメよりも、翼幅方向外側と内側の曲げ剛性の違いが大きく翼面が捩れやすいことを明らかにした。またペンギンについて、水族館で採取した胴体の羽毛の形態計測を行い、羽枝間隔に基づくリブレットモデルを作成して数値流体計算を行い、羽枝が摩擦抗力を減少しうることを明らかにした。さらに様々なフクロウの前縁セレーションの形態計測と生物学的な種間比較を行い、食性とセレーション面積に相関があることを発見した。項目Cでは、回転DCモータの回転軸に捻りバネを介して翼を取り付けた機械モデルを製作し、捻りバネの共振によって羽ばたき振幅を増大できることを明らかにした。項目Dでは、紫外線レーザでCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)板を切り出して製作した人工羽軸とポリイミドフィルムで模した翼膜により、ハチドリの羽軸の曲げ剛性を再現した模倣翼を製作した。電動羽ばたき機構で試験した結果、曲げ剛性分布の存在によって翼面の捩れが誘起され揚力と効率がともに向上することを明らかした。2019年度以降は、飛行・遊泳ソフトロボットに期待する敏捷性やロバスト性に関する研究を深めていく。項目Aでは、水族館で遊泳するペンギンに対してエサの投入などの刺激を与え、激しい敏捷な遊泳機動を誘起して、その際の遊泳運動や体と翼の変形を明らかにし、力学的メカニズムを調べる。さらに現在試行中のSCM(Space Curving Method)による3次元形状モデリング方法を適用して胴体の3次元形状を計測し、首や尾部の変形と流体力への寄与を調べる。項目Bでは、ペンギンの死体を用いて翼の形態計測および剛性計測を行い、水中羽ばたき翼における弾性変形の効果を調べる。流体力学実験は、昨年度に試作した電動3自由度羽ばたき機構を用いて回流水槽で力計測と流れ場可視化計測を行う。特に大きな流体力を発生する際の流体構造連成に着目する。また、ペンギンおよびサメの胴体表面の羽根および楯鱗が形成する微小な3次元溝パターンを形態計測する。流体摩擦に及ぼす影響だけでなく、遊泳運動に応じた流速変化や3次元胴体形状に起因する境界層剥離に対する影響について重点的に調べる。項目Cでは、リアルタイム画像処理運動計測システムを導入し、気流に外乱を与えた際の弾性構造の効果を調べる。項目Dでは、ハチドリ模倣翼について、さらなる複合材料化を進めて耐久性のある壊れない実用的な翼を実現する。これを試作中の電動ハチドリ型飛行ロボットに実装して飛行試験を行う。また、ペンギンおよびサメの胴体表面の微小構造をフィルムの紫外線レーザ加工で模倣し、回流水槽実験に用いる。特に、羽根や楯鱗の可動性の再現を重視する。本研究計画は以下の4項目から構成される:A.各種運動・形態測定システムの開発による、生物とロボットの「しなやかな運動」と「しなやかな変形」の定量的計測;B.生物標本を用いた翼・筋骨格構造の形態と機械特性の計測;C.数値計算と機械モデル実験による流体構造連成理論の構築と身体設計最適化手法の開発;D.レーザ