W tym samym roku osiedlił się – już jako wolny człowiek – w wiosce Ai, gdzie ożenił się z Shinhinchou (Chuusamma, Ciuusamma), krewną wodza Bafunke Kimury, która urodziła ich syna o imieniu Sukezō i córkę Kyō.
W 1903 wraz z innym zesłańcem, pisarzem Wacławem Sieroszewskim, udał się na badania kultury Ajnów na wyspie Hokkaido. Jednym z efektów jego pracy są unikatowe nagrania dźwiękowe zarejestrowane na 100 wałkach woskowych. Na początku lat 80. XX w. wałki te zostały wypożyczone z Polski przez Japończyków, a firma SONY skonstruowała specjalny laserowy odpowiednik urządzenia do ich odczytu (fonografu Edisona), dzięki któremu udało się po wielu latach znów usłyszeć zapisane na nich dźwięki. Są to jedyne znane nagrania języka Ajnów z tamtego okresu.
Jego dorobkiem jest stworzenie słowników, w których przetłumaczył ponad 10 tys. słów z języka ainu, 6 tys. z języka gilackiego oraz 2 tys. z języka orockiego i języka Mangunów, oraz bogate opisy ich kultury i obyczajów, w tym także kultury muzycznej, spisał wiele podań i legend tych kultur oraz wykonał ok. 300 fotografii, na których utrwalał głównie typy mieszkających tam ludzi. Utrwalił fonograficznie pieśni i mowę Ajnów, w swej pracy posługiwał się też kamerą filmową.