hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的可変構造モデリング手法の開発と生物型羽ばたき飛行ロボットの自律飛行制御の実現

鳥の羽ばたき動作のように,翼の振り上げ時と振り下げ時で翼の形が変化するようなシステムに対して,実験データからその挙動を表す数式モデルを推定する手法を開発した.羽ばたき動作を実現するロボットを試作し,実験データから羽ばたきロボットの数式モデルを構築した.さらに,数式モデルに基づいて作ったコントローラとセンサを搭載した羽ばたき飛行ロボットを製作し,その飛行可能性を確認した.鳥の羽ばたき動作のように,翼の振り上げ時と振り下げ時で翼の形が変化するようなシステムに対して,実験データからその挙動を表す数式モデルを推定する手法を開発した.羽ばたき動作を実現するロボットを試作し,実験データから羽ばたきロボットの数式モデルを構築した.さらに,数式モデルに基づいて作ったコントローラとセンサを搭載した羽ばたき飛行ロボットを製作し,その飛行可能性を確認した.動的にシステムの構造が変換するシステムに対するシステム同定手法を開発することを目的として,本年度は以下の2点について研究を行った.1.動的可変構造システムに対するシステム同定手法の開発肘関節を持つ2リンクアームロボットは,肘関節の曲げ伸ばしによって,1リンクと2リンクが変化する動的に自由度が変化するシステムと見なすごとができる.この肘関節を持つ2リンクアームロボットの数式モデルを導出し,数式モデルに適当な入力を加え,そこから得られた出カデータにノイズを加えることによって擬似的な実験データを作成した.動的な自由度の変化に対応できるように,あらかじめ冗長的なsector領域を構築しておき,sector領域ごとに同定を行うことで,動的可変横造システムの同定を行う動的可変構造モデリング手法を開発した.また,2リンクアームロボットや羽ばたき飛行ロボットでは,ある軌道に沿ってアームや翼を動作させるために,非線形追従制御が必要となる.本研究ではファジィモデル表現を利用した非線形追従制御手法を開発した.今後は,2リンクアームロボットの非線形追従制御に対するデータの獲得,および,そのデータに基づく動的可変構造システムの同定手法を開発する.2.肘関節を持つ2リンクアームロボットの開発2リンクアームロボットの肘部に接触センサを配置し,駆動範囲に制限を設けた肘関節を持つ2リンクアームロボットシステムを構築した.今後は,2リンクアームロボットシステムの駆動データに対して(1)で開発した同定手法を適用し,有効性を評価する.動的にシステムの構造が変化するシステムに対するシステム同定手法を開発することを目的として,本年度は以下の2点について研究を行った.1.肘関節を持つ2リンクアームロボットへのシステム同定手法の適用2リンクアームロボットシステムの非線形追従制御に対するデータの獲得,および,追従制御データに基づく動的可変構造システムの同定手法を適用し, 2リンクアームシステムの数式モデルを構築し,シミュレーションにより構築された数式モデルの有効性を確認した.2.羽ばたき飛行ロボットの試作羽ばたき動作のデータを獲得するための羽ばたき飛行ロボットを試作した.また,本研究では,羽ばたき飛行ロボットを作業台に固定し,前方から強力な送風機で風を当て,擬似的に飛行環境を再現した簡易的な風洞実験環境を用意した.羽ばたき飛行ロボットの翼の数か所にカラーマーカを取り付け,3次元画像処理装置を利用して,羽ばたきの様子を計測した.本実験により,システム同定に適した入出力データを獲得した.得られた実験データに対して,動的可変構造システムの同定手法を適用し,羽ばたき飛行ロボットの動的可変構造型の数式モデルを構築した.今後は構築した数式モデルに対して,動的可変構造システムの制御手法を利用し,数式モデルに基づく制御器を設計し,構築した実験装置上における試作羽ばたきロボットの制御実験を行い,数式モデルの効果を検証する.動的にシステムの構造が変化するシステムに対するシステム同定手法を開発することを目的として,本年度は以下の2点について研究を行った.1.前年度に構築した羽ばたき飛行ロボットの数式モデルに対して,動的可変構造システムの制御手法を適用し,数式モデルに基づく制御器を設計した.試作した羽ばたきロボットの制御実験を試み,制御結果を通して数式モデルの効果を検証した.制御実験では,多少の誤差が発生し,ロボットの挙動が大きく乱れることもあったが,設計した制御器を用いてある程度の制御結果が得られたことから,構築した羽ばたき飛行ロボットの数式モデルは概ね良いモデルとなっていることを確認した.2.設計した動的可変構造制御器を組み込んだ自律制御型羽ばたき飛行ロボットの設計・開発を試みた.制御装置などの重量が増えてしまい,安定した連続飛行の実現には至らなかったが,発生できる力と重量とのバランスを考慮した飛行ロボットを開発することにより,設計した制御器を用いて羽ばたき飛行ロボットが十分に飛行可能であることを確認した.本研究における3年間の研究成果を以下にまとめる.・動的可変構造システムモデルを構築するためのシステム同定手法を開発した・本同定手法を用いた羽ばたき飛行ロボットの数式モデルを構築した・羽ばたき飛行ロボットを試作し,数式モデルに基づく制御器を用いた飛行可能性を確認した
テラヘルツ波パラメトリック発振器を用いた非破壊検査応用

本研究の目的は,非線形光学結晶による光波長変換を応用したテラヘルツ波パラメトリック発振器の広帯域周波数可変性を活かした非破壊検査用テラヘルツ波イメージングシステムの開発である.今年度は,前年度で開発した小型周波数可変リング型テラヘルツ波パラメトリック発振器を用いて分光イメージング光学系を構築した.テラヘルツ波パラメトリック発振器からのテラヘルツ波を焦点距離30mmのレンズにて絞り,サンプル上に直径約500μm1mmにテラヘルツ波を集めた.サンプルを透過したテラヘルツ波は,焦点距離30mmのレンズにて平行光にした後,テラヘルツ波検出器(シリコンボロメータ)に集光して検出した.テラヘルツ波イメージは,サンプルをXYステージで位置制御し,各点でのテラヘルツ透過波を計測して得た.最初にシステムの動作評価として新一万円札のすかしをイメージング計測したところ,すかしの人物像を可視化することができた.次に,医学応用への発展を考え,肝臓癌の腫瘍を含む乾燥させパラフィン固定した肝臓切片をサンプルとした.正常細胞部,癌細胞部,壊死部などの各部分でのテラヘルツ波分光を行ったところ,それぞれ透過スペクトルが異なる結果が得られた.これを基に,周波数1.2THzと1.8THzで,テラヘルツ波イメージング計測を行った結果,1.2THzのとき癌部と正常部をコントラスト良く区別し可視化することに成功した.本結果は,各部の透過特性を比較したとき差が大きくなる周波数を選択して得られたものであり,広帯域周波数可変テラヘルツ波光源の有効な応用の一つとして非破壊検査応用の基礎特性を得ることができた.本研究成果をもとに,基礎医学,セキュリティーなど広い分野へ,テラヘルツ波応用研究を発展させていきたいと考えている.本研究では,非線形光学結晶による光波長変換を応用したテラヘルツ波パラメトリック発振器の広帯域周波数可変性を活かした非破壊検査用テラヘルツ波イメージングシステムの構築を目指す.今年度は,小型テラヘルツ波光源として高繰返し励起光源を用いた高速周波数可変リング型テラヘルツ波パラメトリック発振器を開発した.計測時間を短縮するために,励起光源に繰返し周波数200HzのQスイッチNd : YAGレーザを導入した.本テラヘルツパラメトリック発振器では,周波数同調は,3枚の鏡で構成されるリング型共振器において,1枚の鏡を回転させアイドラー光(波長1.07μm)の光軸を変化させて行う.本動作は,ガルバノ光学スキャナ上に鏡を配置して,スキャナを制御する手法で行った.これより,テラヘルツ波の周波数同調を励起光源のパルス繰返し周波数に応じて,ランダムに周波数を変化させることに成功した.周波数可変範囲は,0.82.6THzと約2THzものダイナミックレンジを実現できた.また,最大出力としてピーク値で10mW(パルスエネルギー100pJ/pusle)の高出力が得られた.テラヘルツ波の発振線幅は,30GHz程度(約1cm^<-1>)と実測でき,常温では比較的スペクトル幅が広い生体関連分子を含む有機分子などの分光・差分イメージング計測をはじめ広く応用可能である.実際に,イメージングを行うにあたって,基本システムとなる分光システムを構築し,基礎情報を得るため分光計測を行った.サンプルには,生体関連分子としてポリエチレンに分散させた50wt%のグルコース(単糖)などを使用し,S/N良くスペクトルを得ることに成功した.本計測では,3575cm^<-1>の範囲を0.4秒/スキャンと高速に測定することができた.来年度では本光源による非破壊イメージング計測およびシステム評価を行う.本研究の目的は,非線形光学結晶による光波長変換を応用したテラヘルツ波パラメトリック発振器の広帯域周波数可変性を活かした非破壊検査用テラヘルツ波イメージングシステムの開発である.今年度は,前年度で開発した小型周波数可変リング型テラヘルツ波パラメトリック発振器を用いて分光イメージング光学系を構築した.テラヘルツ波パラメトリック発振器からのテラヘルツ波を焦点距離30mmのレンズにて絞り,サンプル上に直径約500μm1mmにテラヘルツ波を集めた.サンプルを透過したテラヘルツ波は,焦点距離30mmのレンズにて平行光にした後,テラヘルツ波検出器(シリコンボロメータ)に集光して検出した.テラヘルツ波イメージは,サンプルをXYステージで位置制御し,各点でのテラヘルツ透過波を計測して得た.最初にシステムの動作評価として新一万円札のすかしをイメージング計測したところ,すかしの人物像を可視化することができた.次に,医学応用への発展を考え,肝臓癌の腫瘍を含む乾燥させパラフィン固定した肝臓切片をサンプルとした.正常細胞部,癌細胞部,壊死部などの各部分でのテラヘルツ波分光を行ったところ,それぞれ透過スペクトルが異なる結果が得られた.これを基に,周波数1.2THzと1.8THzで,テラヘルツ波イメージング計測を行った結果,1.2THzのとき癌部と正常部をコントラスト良く区別し可視化することに成功した.本結果は,各部の透過特性を比較したとき差が大きくなる周波数を選択して得られたものであり,広帯域周波数可変テラヘルツ波光源の有効な応用の一つとして非破壊検査応用の基礎特性を得ることができた.本研究成果をもとに,基礎医学,セキュリティーなど広い分野へ,テラヘルツ波応用研究を発展させていきたいと考えている.
超高強度コンクリートの高耐久性の検証

当初の研究計画では,「超高強度コンクリートの高耐久性の検証」として,自己収縮によりひび割れが生じた超高強度RC部材の中性化・鉄筋腐食性状についてとりまとめる予定であったが,実際には,鉄筋周囲にひび割れが生じた超高強度RC部材の構造性能として,コンクリート-鉄筋界面の付着性状の材齢変化について研究を行った。実大の超高強度RC部材を用いた実験によって,超高強度RC部材にはコンクリートの硬化過程において自己収縮応力が蓄積され,鉄筋周囲にひび割れが発生するということが確認された。以上の実験的事実を踏まえ,鉄筋周囲のひび割れについては,コンクリート-鉄筋界面の付着性状を著しく悪化させる可能性が考えられたため,同一強度で自己収縮量の異なる2種類の超高強度コンクリートを作製し,鉄筋周囲の収縮応力またはひび割れ性状が異なる超高強度RC部材において,コンクリート-鉄筋界面の付着性状の確認を行った。その結果,超高強度コンクリートに生じる自己収縮によって,超高強度RC部材の定着が十分でない区間にはすべりが生じることがわかり,両引き試験に供する以前の状態が,自己収縮量の大小によって決定される可能性が示された。また,自己収縮を低減することでわずかながら付着剛性が増大し,結果としてRC部材全体の剛性が上昇する可能性があることが示唆された。また,鉄筋周囲のひび割れについては,膨張材,収縮低減剤,断熱保温養生といった対策を施すことにより大きな改善がみられることもまた実験的に確認した。超高強度コンクリートは,その単位セメント量の大きさから比較的断面積の小さいものでも水和発熱によって高温履歴を受けるため、これらの温度履歴を受ける条件下で超高強度コンクリートの自己収縮特性を把握する必要がある。本年度は、セメント種類、シリカフューム種類、水結合材比、シリカフューム置換率をパラメータとして、複数のセメントペースト試験体を作成し、当研究室で開発した自己収縮ひずみ-線膨張係数測定装置を使用して、上述の温度履歴を与えた条件下で若材齢における自己収縮ひずみの測定を行った。その結果,線膨張係数及び自己収縮ひずみはシリカフューム置換率の影響をほとんど受けないこと,自己収縮ひずみは20°C条件では水結合材比が小さいものほど大きくなるが,高温履歴下では該当範囲の水結合材比で自己収縮量にほとんど差が見られなくなることが明らかになった。さらに,高温域における自己収縮の急激な進行は比表面積の大きい水和物が生成されたことに起因する可能性を明らかにし、以上の成果をコンクリート工学年次論文集に発表した。また、自己収縮ひずみの長期測定を目的として、メタルベースゲージを試験体に貼付し、データロガー及びスイッチボックスを用いて現在も測定を継続中である。次に、コンクリート中における骨材が自己収縮ひずみに及ぼす影響に関する検討を行った。その結果、既往の複合則モデルの一つであるHobbsモデルを用いることで,セメントペーストもしくはモルタルの自己収縮から骨材量の異なるコンクリートの自己収縮量が推定可能であることを示し、日本建築学会東海支部研究会に発表した。以上のセメントペースト、モルタル及びコンクリートの自己収縮試験結果を取りまとめ、水結合材比が13%20%(許容応力度150Mpa程度)の範囲内において、超高強度コンクリートの自己収縮の予測式の提案を行い、日本建築学会構造系論文集に投稿を行った。超高強度コンクリートは,比較的断面積の小さい建築部材であっても水和発熱によって高温履歴を受けるため,これらの温度履歴を受ける条件下で超高強度コンクリートの自己収縮特性を把握する必要がある。そこで,セメント種類,シリカフューム種類,水結合材比,シリカフューム置換率をパラメータとして,複数のセメントペースト試験体を作成し,当研究室で開発した自己収縮ひずみ-線膨張係数測定装置を使用して,温度履歴を与えた条件下で若材齢における自己収縮ひずみの測定を行った。その結果,自己収縮ひずみは20°C条件では水結合材比が小さいものほど大きくなるが,高温履歴下では該当範囲の水結合材比で自己収縮量にほとんど差が見られなくなることが明らかになった。さらに,高温域における自己収縮の急激な進行は比表面積の大きい水和物が生成されたことに起因する可能性を示した。次に,骨材が自己収縮ひずみに及ぼす影響に関する検討を行い,既往の複合則モデルの一つであるHobbsモデルを用いることで,セメントペースト,モルタルからコンクリートの自己収縮量が推定可能であることを示した。以上の結果を取りまとめ,水結合材比が13%20%の範囲内において,超高強度コンクリートの自己収縮の予測式の提案を行い,「超高強度コンクリートの自己収縮予測式の提案」と題して日本建築学会構造系論文集に投稿を行った。論文は2010年8月号に掲載された。また,上述の自己収縮ひずみ-線膨張係数測定装置を使用して,普通ポルトランドセメントと高炉スラグ混入セメントの若材齢に生じる体積変化についての研究をセメントコンクリート論文集に投稿し,超高強度コンクリートに関する研究と併せて「若材齢におけるセメント硬化体の体積変化に関する研究」という題目でセメント協会論文賞を受賞した(丸山准教授と共同)。

以上の実験的事実を踏まえ,鉄筋周囲のひび割れについては,コンクリート-鉄筋界面の付着性状を著しく悪化させる可能性が考えられたため,同一強度で自己収縮量の異なる2種類の超高強度コンクリートを作製し,鉄筋周囲の収縮応力またはひび割れ性状が異なる超高強度RC部材において,コンクリート-鉄筋界面の付着性状の確認を行った。その結果,超高強度コンクリートに生じる自己収縮によって,超高強度RC部材の定着が十分でない区間にはすべりが生じることがわかり,両引き試験に供する以前の状態が,自己収縮量の大小によって決定される可能性が示された。また,自己収縮を低減することでわずかながら付着剛性が増大し,結果としてRC部材全体の剛性が上昇する可能性があることが示唆された。また,鉄筋周囲のひび割れについては,膨張材,収縮低減剤,断熱保温養生といった対策を施すことにより大きな改善がみられることもまた実験的に確認した。
虚血時心筋収縮力低下に対する長さ依存性代償機転の関与とその調節機序

今年度は、単一心室筋細胞を用いて、生筋レベルでのカルシウム感受性の評価法を考案し、心筋収縮力の調節機序について検討を行った。酵素処理により単離したラット心室筋細胞に蛍光指示薬Fura-2を導入し、細胞内カルシウム濃度と細胞収縮を同時測定した。筋小胞体カルシウムポンプ抑制薬であるthapsigargin存在下に細胞に10Hzの頻回刺激を与えて定常状態の収縮(強縮)を作成し、強縮全経過中の細胞内カルシウム濃度を横軸に、細胞収縮を縦軸にとると、両者の関係は狭いループ(R-L trajectory)を描き、このR-L trajectoryの傾きより収縮蛋白系のカルシウム感受性の評価が可能であると考えた。カルシウム感受性増強薬であるEMD57033によりR-L trajectoryは左にシフトし、カルシウム感受性の増大が示された。一方、β受容体刺激薬であるイソプロテレノールや非選択的ホスホジエステラーゼ阻害薬IBMXにてR-L trajectoryは右方にシフトし、カルシウム感受性の低下と一致するものと考えられた。本方法を用いて、虚血時の心収縮力低下の一因として重要なアシドーシスの効果につき検討を行った。細胞に強縮を一定の頻度で発生させ、アシドーシス条件下での時間依存性の収縮蛋白系カルシウム感受性の評価を行った。アシドーシス導入により、R-L trajectoryは瞬時に極度の右方シフトを示したが、その後数分の経過にてR-L trajectoryは徐々に左方にシフトし、カルシウム感受性の部分的な回復が認められた。アシドーシスを除去すると、R-L trajectoryはアシドーシス導入前よりも更に左方にシフトし、これはカルシウム感受性の一過性の増大によるものと考えられた。多細胞標本を用いた実験系において、低酸素またはアシドーシス条件を作成し、その条件下での細胞内Ca濃度変化(Ca transient)及び収縮張力の標本伸長による修飾につき検討を行った。低酸素下では、標本伸長直後の収縮増大には有意な変化が認められなかったが、引き続き起こるゆっくりとしたCa transientと収縮張力の増大は有意に低下した。一方、アシドーシス条件下では、標本伸長直後の収縮増大は増加傾向を示したのに対し、ゆっくりとしたCa transientと収縮張力の増大には有意な変化は認められなかった。以上より、虚血時には、伸長刺激による心筋収縮力変化が修飾されている可能性が示唆された。単一心室筋細胞を用いた実験系では、細胞伸長により活性化されるとされているstretch-activated channel(SAC)の阻害剤として広く用いられているガドリニウム(Gd)の細胞膜電流に対する効果につき検討を行った。これまでに、Gdは心室筋細胞のL型Ca電流を濃度依存性に抑制することが報告されており、今回我々はGdのK電流に対する効果を検討した。モルモット心室筋細胞にホールセルパッチクランプ法を適用して遅延整流K電流(Ik)を測定し、これに対してGdを細胞外より与えたところ、濃度依存性にIkの減少が認められた。この結果及び以前のL型Ca電流の報告より、GdをSACの阻害薬として用いる際には、K電流やCa電流の抑制による影響も考慮する必要性があることが示唆された。
シリコン超微粒子発光メカニズムに関する研究

本研究では水素プラズマスパッタリング法を用いてシリコン超微粒子を作製した。シリコン超微粒子の形成メカニズムを解明するために、まず超微粒子膜に対するプラズマ中の水素イオンの役割を明らかにした。実験結果によると、水素イオンの超微粒子膜へのしょう突は超微粒子形成の需要条件である。さらに、シリコン超微粒子形成中の配向メカニズムを明らかにした。作製温度などの作製条件に依存する以外、シリコン超微粒子の配向はシリコン結晶自身の結晶学性質によって決まる。その決まる要因は二つある。一つは安定結晶核の形成確率である。もう一つは結晶核成長段階にある成長速度である。この成長速度は主に結晶核でのプラズマ粒子の吸着確率によって決まる。さらに、Cの導入によって、シリコン結晶粒はどう変わるかについても研究した。
リッチ平坦多様体とモーメント写像の幾何学

トーラスによるハイパーケーラー商のトポロジーを研究した.ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗をモース関数としてモース理論が適用できることをある条件の下で示した.その結果,ベッチ数の公式を導き,ある条件の下でコホモロジー環を決定した.旗多様体の幾何学的量子化を研究した.旗多様体の標準的なケーラー偏極を始点とするケーラー偏極の1パラメーラー族で,Gelfand-Cetlin系の定める実偏極に量子レベルで収束するものを構成した.ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗をモース関数としてモース理論を適用することにより,ハイパーケーラー商のトポロジーを調べることを目標としている.この研究において,第1の課題は,この関数はプロパーでないにもかかわらず,この関数の勾配の精密な評価をすることによりプロパーである場合と同様にモース理論を適用できることを示すこと,第2の課題は,モース理論を適用してベッチ数やコホモロジー環を決定することである.シンプレクティック多様体を幾何学的量子化する際に偏極という付加的なデータが必要である.その中で,実偏極と複素偏極が重要である.これらの偏極はまったく見かけ上性質の異なるものであるが,それぞれの偏極を用いて量子化した結果は同じになる,という指導原理がある.仮に,前量子直線束の正則切断が,複素偏極を実偏極に近づけてゆくと,ボーア・ゾンマーフェルト軌道と呼ばれるあるラグランジュ部分多様体に台を持つデルタ関数に収束してゆく,ということが成立すれば,この仮説は上記の指導原理に概念的な説明を与えることになる.この仮説を検証することが目標である.トーラスによるハイパーケーラー商のトポロジーを研究した.ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗をモース関数としてモース理論が適用できることをある条件の下で示した.その結果,ベッチ数の公式を導き,ある条件の下でコホモロジー環を決定した.旗多様体の幾何学的量子化を研究した.旗多様体の標準的なケーラー偏極を始点とするケーラー偏極の1パラメーラー族で,Gelfand-Cetlin系の定める実偏極に量子レベルで収束するものを構成した.さまざまな幾何学的な対象のモジュライ空間はシンプレクティック商、あるいはその類似物であるハイパーケーラー商として構成される。そのため、これらの商空間のトポロジーは30年以上にわたり研究されてきた。特にKirwanはモーメント写像のノルムの2乗によるモース理論を展開して、シンプレクティック商のべッチ数を与える帰納的を公式を与え、さらにそのコホモロジー環を研究する基礎を築いた。ところが、ハイパーケーラー商はその非コンパクト性のため、ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗はプロパーな関数ではない。そのために、この関数にただちにモース理論を適用することができず、ハイパーケーラー商のトポロジーについての一般的な性質はほとんど知られていない。本年度は、トーラスによるハイパーケーラー商のトポロジーを研究した。ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗はプロパーでないにも関わらず、ある場合には、この関数の勾配の精密な評価をすることにより、プロパーである場合と同様にモース理論を展開できることを示した。さらに、この関数の臨界値集合におけるモース指数や、この関数の減少方向の定める法束の同変オイラー類が、ある特別な性質を持つことを見出した。その結果、トーラスによるハイパーケーラー商のべッチ数が、シンプレクティック商の場合よりも、組織的に決定できることを示した。さらにある条件のもとでコホモロジー環の構造も決定した。今年度の研究成果は以下の3つであった.トーラスによるハイパーケーラー商のトポロジーの研究をした.そのために、ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗がプロパーでないにもかかわらずモース関数として適用できるという仮説を立て,この仮説が正しいことを示そうとした.まず,トーリックハイパーケーラー多様体に対しては,この関数の精密な勾配評価を確立することにより,この仮説が正しいことを示すことができた.次の段階として,より一般のトーラスによるハイパーケーラー商に対して仮説が正しいことを示すことが重要である.そのために,上述の勾配評価を,より抽象化された視点から再構築することを行っている.全体的には,完成に近づいていると思われるが,まだいくつかの障害があり,研究を続行している.1次元の複素円板上の楕円ファイブレーションで原点上に最も簡単な特異ファイバーがあるものの全空間上にOoguri-Vafa計量というハイパーケーラー計量が存在することが知られている.服部広大氏と共同で,この計量の拡張として,より複雑な特異ファイバーを持つ場合にハイパーケーラー計量を構成した.MarkHamilton氏と共同で,幾何学的量子化,特に,実偏極を複素構造のモジュライ空間の境界として定式化することを目標として研究している.グラスマン多様体,旗多様体などの具体的な空間に対して,実偏極と複素偏極の関係を詳細に調べた.ハイパーケーラーモーメント写像のノルムの2乗をモース関数としてモース理論を適用することにより,トーラスによるハイパーケーラー商のトポロジーを調べている.この研究において,第1の課題は,この関数はプロパーでないにもかかわらず,この関数の勾配の精密な評価をすることによりモース理論を適用できることを示すこと,第2の課題は,モース理論を適用してベッチ数やコホモロジー環を決定することである.本年度は,上記の第2の課題について,ある実用的な条件のもとでコホモロジー環が大変望ましい形で決定されることを示した.

第1の課題については,トーリックハイパーケーラー多様体について,あるいは,ある技術的な仮定の下では以前の研究により解明されている.その技術的な仮定はつねに満たされていると研究代表者は考えているが,それを示すことは未解決である.幾何学的量子化,特に実偏極とケーラー偏極の関係をMark Hamilton氏と共同で調べている.トーリック多様体についは,Baierらの研究により,実偏極を複素構造のある特殊な極限として理解できることが知られている.本年度は,同様な結果を旗多様体の場合にほぼ示すことに成功した.すなわち,旗多様体のシンプレクティック構造を固定したときに,それと両立する複素構造の族で実偏極に収束するものがほぼ構成できた.アイディアは,旗多様体のトーリック退化と,Baierらによるトーリック多様体の方法を組み合わせることである.その際,シンプレクティック幾何の対象と複素幾何の対象のさまざまな同一視を構成する必要があるが,その大半を実行した.シンプレクティック多様体を幾何学的量子化する際に偏極という付加的なデータが必要である.その中で,実偏極と複素偏極が重要である.これらの偏極はまったく見かけ上性質の異なるものであるが,それぞれの偏極を用いて量子化した結果は同じになる,という指導原理がある.複素偏極の1パラメーター族が与えらたとき,前量子直線束の各複素偏極に応じた正則切断がとれるが,複素偏極をそのパラメーターに関して極限をとったときに,ある実偏極に関するボーア・ゾンマーフェルト軌道と呼ばれるあるラグランジュ部分多様体に台を持つデルタ関数に収束してゆくとする.このとき,この複素偏極の族は上記の実偏極に量子レベルで収束するという.実偏極に対して,その実偏極に量子レベルで収束する複素偏極の族が存在することが示されれば,上記の指導原理は概念的に説明が与えられることになるトーリック多様体の場合には,その標準的な実偏極に量子レベルで収束する複素偏極の族がBaierらにより構成された.旗多様体にゲルファント・セトリン系と呼ばれる標準的な実偏極が存在するが,本研究では,この実偏極に量子レベルで収束する複素偏極を構成した.アイディアは,旗多様体のトーリック退化と,Baierらによるトーリック多様体の方法を組み合わせることであるが,組み合わせるために,Baierらの理論の枠組みを拡張することが必要になる.また,組み合わせるときに生じる誤差項の精密な評価をすることが必要になるが,これらを実行した.この結果はConvergence of Kahler to real polarizations on flag manifolds (preprint,34ページ)にまとめられた
線虫をモデルとしたタウオパチーの分子メカニズムの解析

タウオパチー線虫のgenechip解析:タッチニューロン特異的に変異型タウを発現させると、触覚異常を呈するようになる。これに、熱ショックを与えると、触覚異常が増悪することから、熱ショックによって、誘導されてくる分子の中には、タウオパチーを増悪させるものが含まれると想像される。一方、全神経系でタウを発現させ、運動異常などが観察されている線虫が得られている。タウに対する細胞内のレスポンスとして、新しい分子が転写されてくることが予想される。これらの分子は、防御作用として発現しているかも知れないし、逆に誘導されると毒性を持つ分子も含まれているかもしれない。熱ショックにより選択的に誘導されるmRNAおよび「変異型タウ発現トランスジェニック線虫」由来のmRNAをgene chipにハイブリダイズを行い、変化する分子をリストアップする。全長cDNAを全神経で発現するプロモーターの下流にサブクローンし、タッチニューロン特異的にタウを発現している個体に蛍光マーカーDNAと混合してインジェクションを行って、タウオパチーのカスケードに影響のある分子を見いだすことを目的としている。そこで、熱ショックによって特異的に誘導されてくるmRNAのデータを取得済みである。タウトランスジェニック線虫の純化と培養し、mRNAの抽出を行った。近日中にハイブリダイズし、mRNAデータの取得を試みる予定である。本研究は、東京大学医学部・井原研究室および理化学研究所・貫名研究室との共同研究として進めている。
ヒスタミン・トランスポーターの阻害剤の開発

ヒスタミン・トランスポーターの存否は決着していない。われわれは、ヒスタミン・トランスポーター活性を測定のために、ラット脳のシナプトゾーム分画を調製し、グルカミン存在下のブランク値として[^3H]ヒスタミンのシナプトゾームへの取込みをフィルター法で測定した。[^3H]ヒスタミン取込みは、コールドのヒスタミンにより2相性に阻害された(IC_<50>=51nM、5mM)。高親和性の部分が生理的取込み機構であると考えられるが、取込み量は、全体の20%に過ぎないので、今後の研究のためには、より多い取込み量を示す組織、細胞の検討が必要である。また、[^3H]ヒスタミン取込みは、Na^+依存性、かつ温度依存性であった。このアッセイ系を用いて、種々のモノアミン・トランスポーター阻害剤(三環系抗うつ薬、非定型的抗うつ薬、SSRI=特異的セロトニン再取込み阻害剤など)、ヒスタミンH1、H2、H3受容体アゴニスト、アンタゴニスト、イミダゾール環含有化合物などが、ヒスタミン・トランスポーター活性を阻害するかどうか検討した。これらのうち、イミプラミンの阻害が最も強かった(IC_<50>=17μM)。そこでイミプラミンの効果を確認するために、ラット脳スライスからの高濃度K^+によるヒスタミン遊離に対する影響を調べたところ、20μMのイミプラミンは、ヒスタミン遊離を290%増加させた。現在、脳マイクロダイアリシス法を用いてイミプラミンがヒスタミン遊離を増加させるか検討中である。
切替え・ハイブリッドシステムの実用安定性と実用安定化

本研究では,共通な平衡点をもたない複数のサブシステムからなる切替え・ハイブリッドシステムに対して,実用安定性と実用安定化問題を考えている.実用安定性は既存の"有限時間安定性"や"究極有界"などの概念に対する拡張で,望ましい平衡点を中心とする微小領域(ε-近辺)への収束を目的とするものである.主要結果として,切替え積分器、切替えアファイン系から一般の切替え非線形システムまで実用安定性と実用安定化アルゴリズムを提案している.さらに,通常のリヤプノフ漸近安定性の振る舞いを意識して,実用漸近安定性や実用漸近安定化まで議論を拡張し,有効なアルゴリズムを提案している.本研究では,共通な平衡点をもたない複数のサブシステムからなる切替え・ハイブリッドシステムに対して,実用安定性と実用安定化問題を考えている.実用安定性は既存の"有限時間安定性"や"究極有界"などの概念に対する拡張で,望ましい平衡点を中心とする微小領域(ε-近辺)への収束を目的とするものである.主要結果として,切替え積分器、切替えアファイン系から一般の切替え非線形システムまで実用安定性と実用安定化アルゴリズムを提案している.さらに,通常のリヤプノフ漸近安定性の振る舞いを意識して,実用漸近安定性や実用漸近安定化まで議論を拡張し,有効なアルゴリズムを提案している.今年度では,平衡点をもたないサブシステムからなる切替えシステムについて,既存研究文献のε-実用安定性をε-実用漸近安定性へ拡張している.ε-実用安定性は決められた微小正数εに対して,初期状態が望ましい平衡点(一般性を失わず,ここでは原点と仮定する)の周辺にあるとき,その平衡点のε-近辺(neighborhood)へ滞留する性能である.初期状態が望ましい平衡点の周辺にないときにはその平衡点の周辺に入るように(attractive)別の切替えアルゴリズムを開発しなければならない,提案アプローチとして,各サブシステムのベクトルフィールドを二つの部分に分け,一つ目は原点を平衡点とする部分で,もう一つは残りの部分である.数式で表わすと,サブシステムのダイナミックスがdx/dt=f_i(x)であるとき,Part 1:dx/dt=f_i(x)-fi(0), Part2: dx/dt=f_i(0)のように分ける.そして,各サブシステムのPart 1から構成された仮想切替えシステムについては共通な平衡点があるため多くの既存アプローチと結果が適用できる.各サブシステムのPart 2は切替え型積分器のアイデアを用いて原点へ収束させる切替えアルゴリズムを開発している.この両者を合わせることによって,全体システムは望ましい吸引性(attractivity)をもち,ε-実用漸近安定性を達成する.応用システムとして切替え型ディスクリプタシステムを取り上げている.理論とアルゴリズムを確認するためのシミュレーションは研究室にあるMatlabとSimulinkを用いて行われている.本年度では,共通な平衡点をもたないサブシステムから構成された切替えシステムについて,ε-実用(漸近)安定性とリヤプノフ(漸近)安定性との定性・定量関係について調べている.ε-実用安定性は決められた微小正数εに対して,初期状態が望ましい平衡点(一般性を失わず,ここでは原点と仮定する)の周辺にあるとき,その平衡点のε-近辺(neighborhood)へ滞留する性能である.ε-実用安定化は,初期状態が望ましい平衡点の周辺にないときにはその平衡点の周辺に入るように(attractive)切替えアルゴリズムを設計することである.数多くのハイブリッド・切替えシステムについて,我々の既存研究ではε-実用安定性を示しているが,シミュレーションや実機実験でシステムの解軌道がリヤプノフの意味で(漸近)安定であることが明らかになった.ゆえに,この両者の間にある種の因果関係があると考えられる.本研究では,まずモデルとして切替えアファインシステム(PWA)に焦点を当てて考察している.その理由として,PWAの場合は各サブシステムが線形ベクトルをもちながら共通な平衡点をもたないため,我々の問題設定に適合する.さらに,これまでの研究で用いられている切替え型積分器に関する研究成果が有効に利用できる.実際の考え方として,切替え線形システムに関するアプローチと切替え型積分器に関するアプローチを融合することによって,リヤプノフ(漸近)安定化を実現できることを示している.シミュレーションは実験室にあるソフトウエアMATLABとSIMULINKを用いて行われている.本年度では,切替え・ハイブリッドシステムに対してε-実用漸近安定性を解析したうえ,ε-実用漸近化アルゴリズムを開発し,理論と実験の両面から提案アルゴリズムを確認している.具体的に,前年度までの既存研究では切替えスカラーシステム(積分系,PWS)と切替えアファインシステム(PWA)について,実用安定性を解析し,切替えによるε-実用安定化を達成することが可能であることを例題で検証してきたが,本年度ではこれらの成果を踏まえて,ε-実用安定性(化)をε-実用漸近安定性(化)へ拡張する,すなわち,共通な平衡点をもたない複数サブシステムが構成された切替えシステムがε-実用漸近安定となるような切替え.アルゴリズムを提案している.具体的なアプローチとしては,適切に小さな区間を設けて,対象システムを切替え線形システム(PWL)と切替え型積分器(PWS)との並列結合に分け,それぞれの部分をε-実用安定化することによって全体のε-実用漸近安定化を図る.そこで重要となるのは,いかに区間を分割するかと,各区間における安定性解析に用いられる区分的リヤプノフ関数候補をどう構築するかにある.本研究ではそれぞれ,グリッド凸最適化に基づくアプローチとLMIに基づく計算方法を提案している.研究の有効性は数値シミュレーションと実機実験の両方を用いて検証された.

シミュレーションはMATLABとSIMULINKのパッケージやC言語によるプログラミングを用いて実施しているが,実機実験はサーボモータの出力レギュレーションを考えて組み立てを行っている.研究結果の発信については,6月末アメリカのサンフランシスコで行われるメジャーな国際会議ACC2011と,8月中旬北京で行われる国際会議ICMA2011に参加し,研究論文を発表している.
身体運動能力と口腔機能の可塑性に関する研究

本年度の課題は「口腔機能と体力因子の関係」について口腔機能と運動中の噛みしめの強さに焦点をあてた。これまで運動時の噛みしめの強さは、伸張反射でH波の増大と関連することから、身体運動と口腔機能には関連性があることが示されている。これまで、口腔機能との関連性を検討する際、背筋力、握力、肘屈曲筋力などの等尺性収縮による運動種目に限定されていた。本研究は可塑性による身体適応に着目しているため、スポーツ選手のように長期間の競技経験と身体トレーニングにより必要な体力特性を持ち合わせていることが考えられる。そこで、競技特性に適合した身体適応がなされ、十分な身体能力を獲得しているアスリートの身体特性を反映する体力因子の抽出と評価指標の策定を試みる必要が生じている。そこで、本研究は競技種目に特化した被験者を対象に種目特性を考慮した体力因子による運動時の口腔機能との関連性を検討した。今年度は運動時の口腔機能のうち、咬合力に焦点を当て、筋パワーによるパワープロファイルの違いと運動時の咬合力の関係を整理して、口腔機能への影響を明らかにすることを試みた。すなわち、最大無酸素パワーを決定する負荷ー速度関係から求められる最大無酸素パワー発揮時の負荷と速度条件で至適負荷条件の大きい「力型」と至適速度条件の速い「スピード型」のパワータイプと運動に随伴して発現する咬合力の関連性について検討した。その結果、パワープロファイルによって運動時の「噛みしめ」による咬合力の違いがあることが明らかになった。さらに、スピード型のパワータイプでは、運動に随伴して発現する咬合力が随意最大咬合力より大きな咬合力を示す場合があることを見出した。今後はパワープロファイルの違いに由来する可塑性に関して、パワープロファイルの可塑性が口腔機能に与える影響が出現する作用機序について検討を重ねる必要性が生じている。運動に随伴して発現する咬合力に与える影響を最大無酸素パワーテストで得られたパワー発揮特性との関連性を検討した。その結果、運動時に強い噛みしめが認められる対象者はスピード型のパワー発揮特性を示し、弱い噛みしめが認められる対象者は力型のパワー発揮特性をしめしていた。従って運動時の咬合力とパワー発揮特性には相互に関連していることが示された。現在、最大無酸素パワーテストのプロトコールを再度検証して、パワー発揮特性の分類方法の再現性と口腔機能の関連性について検討を試みている。運動に随伴して発現する咬合力と身体運動能力の関係を明らかにするために、運動様式や運動種目に着目して、運動条件を変えて運動に随伴して発現する咬合力の検討を行う予定である。長寿社会での健康寿命の延伸には高齢者のQuality of life(QOL)の向上が重要な課題といえる。高齢者のQOLとは、「自由に外出でき,おいしいものが食べられる楽しい食生活を基盤としたライフデザイン」であることから、咀嚼能力の良否が栄養状態、体力、ADLなどの全身の健康状態に関連している。つまり、高齢者の口腔機能の低下は、低栄養の引き金になり、サルコペニア、ロコモティブシンドロームによるフィレイルの引き金になる。そこで本研究は運動能力と口腔機能の可塑性に関する因果関係を明らかにして、「オーラル・フレイル」の概念を骨子として、身体機能と口腔機能の可塑性が相互に連関または影響することを明らかにして、サルコペニア、ロコモティブシンドロームの予防にむけた口腔機能の維持・向上を視野にいれている。さらに、本研究の成果により咀嚼能力の低下した高齢者に対して咀嚼能力を向上させることによる全身の健康状態の改善や咀嚼能力を向上させることでサルコペニア,ロコモティブシンドロームの予防に向けた重要な役割を果たすことを目指している。そこで本研究の目的は身体運動が口腔機能に与える影響について検討を行うために、最大無酸素パワー発揮能力を負荷ー速度関係に基づき、「力型」と「スピード型」のパワータイプに分類を行い、運動時の咬合力との関連性について検討を行った。その結果、パワータイプによって運動時の「噛みしめ」による咬合力の違いがあることが明らかとなった。そこで、運動時の咬合力について、非運動時の随意最大咬合力を基準にして、被験者を運動時の咬合力が強い群と弱い群に分類し、運動時の咬合力について比較を行い、運動に随伴して発現する咬合力が強い群はスピード型のパワータイプを示し、運動時の噛みしめが弱い群は力型のパワータイプを示すことが認められた。本研究は身体運動能力と口腔機能の関連性を明らかにして、可塑性に関する作用機序について検討を加えるものである。そこで、これまで明らかにされていない運動能力のうち筋力・筋パワーに焦点をあて、筋パワー発揮特性と運動時の咬合力の関係を整理して、運動特性の違いによる口腔機能への影響を明らかにするために筋パワー発揮特性と運動時の咬合力の関連性を明らかにすることを試みた。そこで、最大無酸素パワーを決定する負荷ー速度関係から求められる最大無酸素パワー発揮時の負荷と速度条件で至適負荷条件の大きい「力型」と至適速度条件の速い「スピード型」のパワータイプと運動に随伴して発現する咬合力の関連性について検討した。その結果、パワータイプによって運動時の「噛みしめ」による咬合力の違いがあることが明らかになった。

今後は発育発達をはじめスポーツ種目による影響によってパワータイプの移行が、運動に随伴して発現する咬合力をはじめとする口腔機能の可塑性に与える影響について詳細に検討を行い、体力トレーニング効果による口腔機能への影響について明らかにすることで、口腔機能と身体運動能力の可塑性の関係を明らかにする。本年度の課題は「口腔機能と体力因子の関係」について口腔機能と運動中の噛みしめの強さに焦点をあてた。これまで運動時の噛みしめの強さは、伸張反射でH波の増大と関連することから、身体運動と口腔機能には関連性があることが示されている。これまで、口腔機能との関連性を検討する際、背筋力、握力、肘屈曲筋力などの等尺性収縮による運動種目に限定されていた。本研究は可塑性による身体適応に着目しているため、スポーツ選手のように長期間の競技経験と身体トレーニングにより必要な体力特性を持ち合わせていることが考えられる。そこで、競技特性に適合した身体適応がなされ、十分な身体能力を獲得しているアスリートの身体特性を反映する体力因子の抽出と評価指標の策定を試みる必要が生じている。そこで、本研究は競技種目に特化した被験者を対象に種目特性を考慮した体力因子による運動時の口腔機能との関連性を検討した。今年度は運動時の口腔機能のうち、咬合力に焦点を当て、筋パワーによるパワープロファイルの違いと運動時の咬合力の関係を整理して、口腔機能への影響を明らかにすることを試みた。すなわち、最大無酸素パワーを決定する負荷ー速度関係から求められる最大無酸素パワー発揮時の負荷と速度条件で至適負荷条件の大きい「力型」と至適速度条件の速い「スピード型」のパワータイプと運動に随伴して発現する咬合力の関連性について検討した。その結果、パワープロファイルによって運動時の「噛みしめ」による咬合力の違いがあることが明らかになった。さらに、スピード型のパワータイプでは、運動に随伴して発現する咬合力が随意最大咬合力より大きな咬合力を示す場合があることを見出した。今後はパワープロファイルの違いに由来する可塑性に関して、パワープロファイルの可塑性が口腔機能に与える影響が出現する作用機序について検討を重ねる必要性が生じている。運動に随伴して発現する咬合力に与える影響を最大無酸素パワーテストで得られたパワー発揮特性との関連性を検討した。その結果、運動時に強い噛みしめが認められる対象者はスピード型のパワー発揮特性を示し、弱い噛みしめが認められる対象者は力型のパワー発揮特性をしめしていた。従って運動時の咬合力とパワー発揮特性には相互に関連していることが示された。現在、最大無酸素パワーテストのプロトコールを再度検証して、パワー発揮特性の分類方法の再現性と口腔機能の関連性について検討を試みている。本研究はこれまで、身体運動能力に着目して、運動特性の違いによる口腔機能への影響を明らかにした。運動に随伴して発現する噛みしめに伴う咬合力は運動能力と関連することが明らかになった。今後の研究推進方策として口腔機能の可塑性が身体運動能力に与える、もしくは受ける体力因子を明らかにすることを目的する。これまで、運動能力のうち筋力や瞬発力といったいくつかの体力因子と咬合力に関連性は認められているが、運動能力の可塑性が口腔機能の可塑性に与える影響については明らかになっていない。
脾臓形成を制御する遺伝子ネットワークの同定とその作用機序

脾臓は、免疫防御に加えて、造血・血球の濾過・貯蔵機能を併せ持つ器官である。我々は脾臓形成の解明を目指し、ニワトリ胚の脾臓原基における転写制御因子の発現解析を行った。その結果、脾臓原基の中皮または内部の細胞群により強い発現を示すものがあるなど、時間・空間的な制御を示唆する結果を得た。さらに、Fgf16及びFGF受容体1、2が、それぞれ脾臓原基の中皮と内部の細胞群に発現することを見いだした。以上の結果より、Fgf16からFGF受容体1、2を介したシグナルが、脾臓原基における転写制御因子の発現を制御するモデルを提唱した。(1)脾臟に発現する遺伝子のcDNAクローニングとその発現パターン解析(2)脾臓原基の細胞増殖、細胞死、細胞骨格および細胞外基質の動態解析脾臓原基の細胞凝集や組織構築を観察する目的で、細胞骨格および細胞外基質の分布を可視化するための抗体を検討し、アセチル化チューブリン、I型コラーゲン、フィプロネクチン、ラミニンについて使用可能な抗体を同定した。(3)脾臓発生と血管形成との関連脾臓の細胞分化や形態形成に対する血管および血管内皮細胞の関与を推測するため、これらに結合するLens culinaris agglutinin(LCA)を用いて胚の血管分布を観察した。艀卵5日目までに蛍光標識LCAのシグナルが脾臓原基内に観察されたことから、脾臓形成の初期過程から血管が脾臓原基に取り込まれることが確認された。1.FGFシグナルは脾臓形成にどのように作用するのか?申請者は、FGFR1、2を介したシグナルが脾臓形成の何らかの過程を制御すると仮定している。この仮説を検証するため、前年度で得られた脾臓の遺伝子マーカーを用いて、FGFシグナルを活性化または抑制したときの発現変化を調べた。FGFR2の活性型または機能阻害型改変遺伝子は海外の研究者より提供を受けた。これらよりpCAGGS-FGFR2発現ベクターを構築し、孵卵2日目のニワトリ胚の予定脾臓形成域にin vivoエレクトロポレーションで導入した。孵卵4日目に胚を固定し、脾臓遺伝子マーカー(Hox11.Pod1,Barx1,Bapx1)の発現変動を検討した。その結果、機能阻害型FGFR2が導入された脾臓原基細胞では、Barx1の発現が抑制されることがわかった。2.脾臓形成を制御するFGFリガンドは何か?1.と並行して、FGFリガンド候補を探索した。FGFリガンドに対するPCRプライマーを設計し、4日目のニワトリ胚より作製したCDNAを用いてRT-PCRを行った結果、15種のFGF cDNAを得た。これらを用いてin situ hybridizationにより発現パターンを確認したところ、FGF16が脾臓領域に発現することを見出した。FGF16は3.5日胚より脾臓領域のmesotheliumに発現を開始し、8日目までに消失した。FGF16の発現期間は脾臓が腸管より膨出する時期に相当するため、脾臓原基の増殖にはmesotheliumがシグナル源となり、この増殖にはFGF16シグナルが関与する可能性が示唆された。1転写因子群はどのような遺伝子ネットワークにより脾臓形成を制御するのか?昨年度までの研究により得られた脾臓の遺伝子マーカーのうち、最も早い発生段階より発現するものはNkx3.2とPitx2であるため、この2遺伝子は脾臓形成遺伝子ネットワークの上位に位置すると予想される。そこで、両遺伝子の改変遺伝子を作成し、脾臓形成への影響を調べた。両遺伝子とVP16(転写活性化型)またはengrailed(転写抑制型)との融合コンストラクトを作製した。これらをエレクトロポレーション法によりニワトリ胚に導入し、脾臓遺伝子マーカーの発現変動を調べた。しかしながら、マーカー遺伝子の発現変動を確認することはできなかった。Nkx3.2、Pitx2の次に早く発現するBarx1についても転写活性化型および転写抑制型コンストラクトを作製して、同様の実験を行ったが、マーカー遺伝子の発現変動を確認できなかった。Nkx3.2、Pitx2、Barx1のsiRNAあるいはモルフォリノ・オリゴヌクレオチドを用いて、機能抑制実験を行ったが、マーカー遺伝子の発現変動を確認できなかった。2脾臓原基の細胞増殖、細胞死、細胞骨格および細胞外マトリックスの動態脾臓原基細胞の細胞増殖、細胞死、細胞骨格、細胞外マトリックスの動態を免疫組織化学的手法により観察した。

1で使用した改変遺伝子がこれらの動態に影響するか否かを調べたが、変動を確認することはできなかった。研究計画に記載した内容は、ほぼ全てを遂行している。実験結果は大きく予想を外れることはなく、想定の範囲内に収まっている。これまで報告例の無かった、脾臓発生とFGFシグナルを関連づける結果が順調に得られており、本研究の今後の進展が期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。論文作成を念頭におき、計画に従ってこのまま研究を進める。前年度のデータで論文を作成中であるため、これを完成させ、早期の受理を目指す。
スキージャンプ飛行における最適姿勢制御技術の開発

本研究の目的は、スキージャンプのテイクオフからランディングまでの全飛行局面に対して飛距離最大を目的とした最適な姿勢制御法を開発することである。昨年度までに定常滑空姿勢に対応する風洞実験を終え、それに基づき飛距離最大を目的とした最適化計算を行ってきた。しかしながら、定常滑空姿勢に移行する前、つまりテイクオフ直後の約0.4秒間と定常滑空姿勢からランディング体勢に移行した後の約0.5秒間に関しては風洞実験データがないため、これらの局面に対しても定常滑空姿勢を仮定した飛距離計算を行っていた。これらの局面は飛距離に重大な影響を与える。より現実に近づけるためには、これらの局面の空気力を正確に知る必要がある。本年度はこの点に切り込むため、これらの局面の加速度と角速度を小型のジャイロセンサーと加速度計を用いて計測した。さらにこれらの加速度と角速度を基にジャンパーに働く空気力を見積もった。実験は2004年10月に長野県の白馬ジャンプ台で行った。スキージャンプ全日本チームの合宿に参加し、全日本選手にジャイロセンサーと加速度計を装着してもらい、データを取得した。加えて、高速カメラによってもジャンパーの時々刻々の姿勢変化を測定した。その結果、ジャイロセンサーのデータから算出した体幹と水平線のなす角度は高速カメラによって測定した結果に一致した。ジャイロセンサーにより、ジャンパーの時々刻々の角度を得るための測定手法の開発に成功した。これにより、ジャンパーの姿勢と空気力の関係が明らかになった。他方、スキージャンプの運動方程式を従来の質点モデルから剛体モデルに改良した。改良した剛体モデルで飛距離を計算した結果、妥当な飛距離を得た。本研究の目的は、飛距離最大を達成するために、テイクオフからランディングまでの間にジャンパーがとるべき最適姿勢制御技術を開発することである。今年度の研究実績は、以下の通りである。1.定常の滑空状態と地面効果板を用いた着地局面の飛行状態に対応する風洞実験結果をまとめ、国際雑誌のSports Engineeringに投稿し、掲載が許可された(Aerodynamic force data fora V-style ski jumping flight)。論文中では、着地直前における地面効果を有効に活用した姿勢制御法、及び飛行中に起きるピッチング振動が静安定であり、危険は少ない事を明らかにした。2.風洞実験結果を利用した最適化計算により、前傾角とV字開き角の時々刻々の最適制御法を明らかにした。ケーススタディーとして、追い風や向い風への最適な適応法を明らかにした結果を加え、国際雑誌(Optimal flight of a V-style ski jumping)に投稿し、掲載が許可された。国内雑誌(スキージャンプ-風の中での最適姿勢制御-)には解説が掲載された。3.白馬ジャンプ台において、高速カメラ2台を用いて、全日本ジャンプチームのテイクオフ動作を撮影した。動作解析の結果、最近不調に陥っているF選手は、テイクオフ直後に体と水平線のなす角が以前より大きくなっていること、及びスキーの傾き(上半角)が以前に比べて大きくなっていること、を明らかにした。これら2つのパラメータが飛距離減少の原因であることを定量的に示した。これらの成果を3月中旬にBS1で放送予定のスポーツドキュメンタリー番組内で解説している。今後は、運動解析結果に基づき、テイクオフ時における最適姿勢制御法を模索していく。