hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
欧州３国と日本の学校給食と食育－味覚・健康・環境・食文化・食農教育の視点から－

本研究は、スウェーデン、イタリア、ドイツと日本で味覚・健康・環境・食文化及び食農教育を観点として学校給食及び食育について調査を行い、各国の特徴的な取り組みや事例をまとめ、関係者に役立つ情報を提供することを目的として行った。その結果、スウェーデンでは、政府が学校給食の指針を決定し、地方自治体が運営の義務と責任を負い、無償の給食を小中学校で提供していた。環境を重視し、学校給食で使用する食材の有機食品の購入割合を高める努力が実行されていた。地域別のランキングが公表されることが有機食品を購入する強いインセンティブとなっており、調査したウプサラでは2017年の有機食品の購入が35%以上で、2018年に50%、2023年に100%をめざし、幼稚園でベジタリアン給食を週2回提供するなどの取り組みを計画していた。献立には移民の児童生徒の嗜好に配慮した内容が認められた。イタリアでは、有料の学校給食が地方単位で実施されており、調査を行ったローマ地区では、地区全体の学校給食を統括する行政組織によって統一献立が決定されており、食材はできるだけ地元の産物で有機食品の購入を行うため、有機食品を提供できる食品会社が選抜され、その業者の食品リストから各学校で必要量が発注されていた、献立内容はイタリアの食文化を配慮した内容となっており、第一の皿、第二の皿、その後果物が提供されていた。食器は生分解性の使い捨て紙食器が使用されており、環境が配慮されていた。ドイツでは、最新の委託給食会社を見学した。QRコードで管理が行われており、スチームコンベクションのQRコードには、必要な材料と量、料理の作り方、加熱時間などの情報が記録され、各種コンテナ、調理保管容器には、保管されている料理の内容、移送先などの情報が記録されていた。得られた情報を整理後、ホームページなどを通して、国内外に情報提供する予定である。日本国内については、学校給食および食育について課題を知り実践例を得るため、長野県の栄養教諭および学校栄養職員を対象としてアンケート調査を平成28年11月に行った(アンケート回収数212)。現在、その結果を集計・分析中で、平成29年89月に行われる日本調理科学会の年次大会で「長野県の学校給食と食育の現状ー栄養教諭および学校栄養職員を対象とするアンケート調査ー」というタイトルで、学会発表を行う予定。ドイツおよびイタリアでの調査については、ドイツ・ハイデルベルク(1回:平成28年89月)およびイタリア・ローマ(2回:平成28年7月・平成29年1月)へ別件で出張した際に、現地関係者に情報収集や資料収集を行い、今後の現地調査の準備を調査協力者と進めてきた。スウェーデンの調査については、調査協力者が日本に仕事で来る際に、打ち合わせ会議を日本で行い、調査を効果的に行うために平成28年度ではなく平成29年度に2回(7月および9月)、調査を行うことにし、その調査日程および内容について詳細を検討している。また、調査協力者からスウェーデンおよび調査に関わる基本情報の収集をメール会議で行っている。日本の学校給食および食育に関する情報収集は、上述のアンケート調査の他、長野県内で地域の食育活動の実践事例に参加し関係者に聞き取り調査を行ったり、学校給食関係者の研修会に参加し、学校給食および食育の課題や優良な取り組み事例についての情報を収集した。平成28年度は、別件でイタリアへ2回(ローマ日本文化会館での「日本食文化展」監修のための準備と講演)、ドイツへ1回(ハイデルベルクでの国際学会発表)の出張があり、効果的に情報収集を行うため、平成28年度には、本科学研究費による海外調査は実施しないで、スウェーデン、ドイツ、イタリアでの学校給食および食育に関する海外調査を行うための準備や資料収集を行った。スウェーデンには、平成29年度2回調査に出かけることにし、日程(7月と9月)と内容を調査協力者と計画・検討中である。イタリア、ドイツについては、平成28年度は別件での海外出張を活用して、現地の学校給食および食育関係者から基本情報などの収集を行い、海外調査の計画を調査協力者と行っている。調査協力者および調査地などの都合で、平成29年9月のスウェーデンでの調査後、イタリアに移動し、29年9月後半にイタリアでの調査を行い、30年度にドイツを中心に調査に行う予定で準備を進めている。日本国内については、平成28年11月に長野県の栄養教諭および学校栄養職員を対象とするアンケート調査を実施する機会を得て、現在、その結果を集計・分析し、学会発表の準備を行っている。また、長野県内で地域の食育活動の実践事例に参加し関係者に聞き取り調査を行ったり、学校給食関係者の研修会に参加し、学校給食および食育の課題や優良な取り組み事例についての情報を収集している。日本の学校給食及び食育の参考資料を得るために、平成29年度は、スウェーデンおよびイタリアにおいて学校給食の調査を行った。調査実施計画では、平成28年度にスウェーデン、平成29年度にドイツ、平成30年度にイタリアを調査する予定であった。しかし、スウェーデンでは、調査協力者と相談した結果、調査地の都合および調査を円滑に進めるには、平成29年度のサマータイムに調査を行うほうがよいと判断された。また、ドイツは州により学校制度が異なり、学校給食の実施の状況も夏期休暇などの祝日の期間も異なるので、複数の州を調査することが適切と考えられた。それで、平成29年度にスウェーデンおよびイタリア、平成30年度にドイツの複数の州で調査を行うことにした。スウェーデンでは、平成29年7月に予備調査を行い、本調査を平成29年9月中旬に行った。

スウェーデンで人口が四番目に多いウプサラ市およびウプサラ市に隣接するクニブスタ地区の保育園・幼稚園、小・中学校、高校を調査対象とした。学校給食の調理現場や食堂での食事の様子と授業の様子の参与観察および家庭科担当教員、学校給食の調理責任者、調理員、行政の学校給食責任者およびウプサラ大学の研究者に聞き取り調査を行い、必要な資料を得た。スウェーデンでの調査後、平成29年9月下旬にイタリアに移動し、ローマ市で、保育園・幼稚園および小・中学校で調査を行った。調理現場や食堂での食事の様子の参与観察および学校給食の調理責任者やローマ市の学校給食を管轄している行政責任者に聞き取り調査を行い、必要な資料を得た。日本国内ではユネスコ食文化創造都市である山形県鶴岡市と、長野県内の学校給食の調査を行い、学校給食の調理現場や学校給食を管轄している行政責任者や学校給食に食材を納入している農家に聞き取り調査を行い、必要な資料を得た。平成28年度には、長野県内で学校給食の調査および学校給食関係者を対象としたアンケート調査を実施し、資料の分析、海外での現地調査の準備のための交渉、アンケート調査の集計、分析を行った。平成30年度に行うドイツおよび日本国内での現地調査の準備も円滑に進んでおり、ベルリンおよびシュツトガルトや鹿児島県ならびに長野県内の学校給食関係者と交渉を始めている。以上のように、交付申請書に記した研究目的の達成のため、研究実施計画に記載した内容が調査期間内にほぼ実行できるよう進めている。本研究は、スウェーデン、イタリア、ドイツと日本で味覚・健康・環境・食文化及び食農教育を観点として学校給食及び食育について調査を行い、各国の特徴的な取り組みや事例をまとめ、関係者に役立つ情報を提供することを目的として行った。その結果、スウェーデンでは、政府が学校給食の指針を決定し、地方自治体が運営の義務と責任を負い、無償の給食を小中学校で提供していた。環境を重視し、学校給食で使用する食材の有機食品の購入割合を高める努力が実行されていた。地域別のランキングが公表されることが有機食品を購入する強いインセンティブとなっており、調査したウプサラでは2017年の有機食品の購入が35%以上で、2018年に50%、2023年に100%をめざし、幼稚園でベジタリアン給食を週2回提供するなどの取り組みを計画していた。献立には移民の児童生徒の嗜好に配慮した内容が認められた。イタリアでは、有料の学校給食が地方単位で実施されており、調査を行ったローマ地区では、地区全体の学校給食を統括する行政組織によって統一献立が決定されており、食材はできるだけ地元の産物で有機食品の購入を行うため、有機食品を提供できる食品会社が選抜され、その業者の食品リストから各学校で必要量が発注されていた、献立内容はイタリアの食文化を配慮した内容となっており、第一の皿、第二の皿、その後果物が提供されていた。食器は生分解性の使い捨て紙食器が使用されており、環境が配慮されていた。ドイツでは、最新の委託給食会社を見学した。QRコードで管理が行われており、スチームコンベクションのQRコードには、必要な材料と量、料理の作り方、加熱時間などの情報が記録され、各種コンテナ、調理保管容器には、保管されている料理の内容、移送先などの情報が記録されていた。
生物体のかたち形成につながる自己組織化的細胞パターン形成

1.二次元細胞バーテックスモデル:上皮組織中の細胞の幾何学モデルである細胞バーテックスモデルを使ってのコンピューターシミュレーションの結果を論文としてまとめつつある。内容は昨年報告したことのほかに、細胞のサイズをはじめから均一と仮定したものに比較して、ローカルにサイズが調整される局所平衡ダイナミックスを検討した。この過程を入れると、ローカルに大きく乱れる所が局所的に起こるが、最終的にはこの過程を考えないときよりも整った状態に達するという興味深い現象が見られた。2.三次元バーテックスモデル:これまでは周期的境界条件を使い無限個の細胞が3次元空間につまっていたのであるが(これはあらためて学会[本多久夫・種村正美・長井達三「組織中の細胞の動きを記述する3次元多面体モデル」日本発生生物学会第32回大会、甲南大学・神戸市、1999 5/29 2 C 0945]で発表した。また筑波でおこなわれた国際会議KUS2で元欧州物理学会会長Prof.Denis L.Weaireと議論した),今年は100個程度の細胞が集まった3次元の細胞塊を取り扱えるようになった。細胞塊が力学的に(遠心力をかけて)平たく変形されたときに、中の細胞は一時的に平たくなるが、やがて細胞は元の形に回復する興味深い現象を、そのまま細胞塊を使ってシミュレーションする事が出来た(来る5月に高知市でおこなわれる日本発生生物学会第33回大会で発表予定)。厚みが一層に並んでできた上皮組織中の細胞は多角形を敷き詰めたパターンを呈する。これを多角形が構成要素であるシステムと考えると、構成要素の性質によって全体を理解するための有効な道具となる。この道具を使って組織中の細胞の消滅・死、細胞の増殖によりどのようなパターンができるか調べることができる。これは生物のかたちの形成研究のこれまでにないアプローチとなる。結晶物理学などの分野で使われているバ-テックス・ダイナミクスの考えを使って、細胞の集まってできた多角形パターンを記述できる細胞バ-テックスモデルを作製した。バ-テックス・ダイナミクスとは微分方程式で多角形パターンの頂点の動きを記述することにより、多角形パターンを扱う手法である。このモデルには、多角形の辺長が短くなることに関連する項および多角形の厚みまで考えた体積が標準より変形したことによる効果の項が入っている。細胞の中に収縮機能のあるマイクロフィラメントが働いていることを考慮したものである。今回の大きな進歩は、変形エネルギーの効果として変形の2乗を考えると自然な変形過程をシミュレートできることがわかった。この結果は日本物理学会1997年秋の分科会(10/5-8、神戸大学)で、「生物細胞組織形成の力学モデル」として発表した(長井達三・本多久夫、5pYD17)。現在、細胞の局所的な情報だけで変形を進めることができるようプログラムを改良している。また、3次元での細胞の充填の研究に使うために3次元バ-テックス・ダイナミクス・モデルのためのコンピュータープログラムを作成し、試運転中である。1.上皮組織中の細胞の幾何学モデルとして細胞バーテックスモデルを作製したことは昨年の報告で述べた.今年度は、このモデルの改良をおこない、幾つかの極端な条件下で考えているように働くことを確認した.昨年からのつづきである局所的な情報だけで変形を進めるようにプログラムを改良し終えた.また、これまでは角柱細胞の体積は不変と仮定し、上皮シート上で多角形細胞が広がった場合、細胞の高さが変化した.しかし、細胞がゲル様の物質でできていることから、浸透圧による体積の変化はあり得ると考え、高さが変わらないモデルも考えることにした。細胞バーテックスモデルは、純粋に2次元の問題として考えれば、角柱細胞の上皮シート面の面積が均一な大きさになるという制約下で細胞間境界長ができるだけ短くなる現象を記述するものである.初期条件として(a)境界長は短いが面積は大小まちまちのパターン、(b)面積は均一だが境界長が長いパターンを使い、いずれも境界長が短く、面積が均一な蜂の巣状パターンを得られることを確認できた。この結果は日本物理学会1998年秋の分科会(琉球大1998,9/26)で「上皮組織形成の力学モデルII」として発表した(長井達三・本多久夫26p-G-19)。2. 3次元バーテックス・ダイナミクス・モデルのコンピュータープログラムを作成しほぼ順調に動くようになった。細胞塊が力学的に平たく変形されたときに、中の細胞は一時的に平たくなるが、やがて細胞は元の形に回復する興味深い現象に応用し、うまくシミュレーションできた.3次元細胞でも細胞膜にそって収縮の機構が働いていることを示唆する結果なのだが、これの実体を考察中である.この結果は日本生物物理学会第36回年会(福岡市1998.10/2)で「3次元組織構築学のための多面体細胞模型」として発表した(本多久夫・種村正美・長井達三、ID1700)。2.三次元バーテックスモデル:

これまでは周期的境界条件を使い無限個の細胞が3次元空間につまっていたのであるが(これはあらためて学会[本多久夫・種村正美・長井達三「組織中の細胞の動きを記述する3次元多面体モデル」日本発生生物学会第32回大会、甲南大学・神戸市、1999 5/29 2 C 0945]で発表した。また筑波でおこなわれた国際会議KUS2で元欧州物理学会会長Prof.Denis L.Weaireと議論した),今年は100個程度の細胞が集まった3次元の細胞塊を取り扱えるようになった。細胞塊が力学的に(遠心力をかけて)平たく変形されたときに、中の細胞は一時的に平たくなるが、やがて細胞は元の形に回復する興味深い現象を、そのまま細胞塊を使ってシミュレーションする事が出来た(来る5月に高知市でおこなわれる日本発生生物学会第33回大会で発表予定)。
マグネター放射機構の解明とガンマ線偏光観測のための次世代コンプトンカメラの開発

当年度、MeVガンマ線宇宙物理学において、重要なサイエンスターゲットであるガンマ線連星の解析を進めた。ガンマ線連星は、X線からTeVガンマ線にかけて、非熱的放射を起こし、これまでに、6つ見つかってきた。しかし、1天体を除いて、コンパクト星が中性子星なのかブラックホールなのかは判明しておらず、非熱的放射を起こす放射機構が大きな謎になっている。そこで、コンパクト星の正体を明らかにするために、軌道周期が約3.9日と短く、これまで軌道周期全体に渡って観測がよくされてきたLS 5039をターゲットとし、X線帯域での周期解析を行い、中性子星を含むか検証を行った。X線衛星「すざく」とNuSTAR衛星を用いて、硬X線帯域で周期解析を行ったところ、約9秒周期のパルス成分を発見した。以上の内容について、国内学会において発表を行った。また、昨年度に実証した電子飛跡型半導体コンプトンカメラについて、2030年代に予定している半導体コンプトンカメラによるMeVガンマ線観測計画などにインパクトを与えると考え、高エネルギー宇宙物理学の国際会議での発表を行った。また、7月から10月、11月から12月にかけて、それぞれドイツのMax Planck Institute for Nuclear Physics、アメリカのYale Universityに滞在し、高温プラズマからの核ガンマ線のラインプロファイルのモデリング計算の研究を開始した。その結果、陽子温度に対して原子核温度が大きく高い場合、ラインのガウシアンからの逸脱が顕著になることがわかり、ブラックホールへの質量降着現象などにおいて、粒子温度を測定するプローブになることがわかってきた。ガンマ線連星の解析では、約9秒周期のパルス成分を発見し、これが本当であれば、ガンマ線連星LS 5039が初めて中性子星であることを明らかにできたことになる。さらに、この周期は、マグネターの典型的な値で、マグネターの放射機構に新たな観点から制限を加える可能性があり、論文準備できる段階まで進んでいる。電子飛跡型半導体コンプトンカメラを発表した国際会議では、交流したヨーロッパの研究者に、自身の研究室に来ていただけるなど、これまでの成果を対外に伝えることが一定レベルできたと考えている。また、深層学習の一種の畳み込みニューラルネットワークの手法を用いて、飛跡解析が可能か検証し始めたところ、有効であることが確認できており、検出器開発から解析手法まで一貫した開発の完成に向けて研究を進められている。高温プラズマからの核ガンマ線のラインプロファイルのモデリング計算の研究では、自身が検出器開発を進めているMeVガンマ線宇宙物理学を、理論面から推進する意義を持っており、論文を準備できる段階まで来た。海外派遣を通して、新たな研究を進められている。ガンマ線連星の解析では、すざく・NuSTAR衛星の解析をより詳細に詰めた上でさらに必要な観測時間を見積もり、NuSTAR衛星の長期観測提案を行うことを考えている。また、Fermi衛星やHESS望遠鏡などを用いて、より高エネルギーでの解析を行い、パルス放射の機構に制限を加えることも計画している。電子飛跡型半導体コンプトンカメラでは、初の技術実証の論文を出すために必要なデータの取得と解析を行う。また、畳み込みニューラルネットワークによる解析コードのプロトタイプを改良することも進めたい。高温プラズマからの核ガンマ線のラインプロファイルのモデリング計算の研究では、論文を発表し、この基礎的な研究を具体的な天体へ応用できないか議論を重ねていく。当年度は、電子飛跡を捉えるためのSiーCMOS検出器の開発に重点を置いて、研究を進めた。データ解析ソフトの改良や、データ読み出しシステムの見直しを行い、ノイズによる不感時間がまだあるものの、電子飛跡型コンプトンカメラとして使用できる検出器を完成することができた。また、X線偏光観測の先行研究を参考にしながら、電子飛跡画像の解析アルゴリズムをグラフ理論をベースとして開発し、電子飛跡の測定・解析が一通り行えるようになった。さらに、SiーCMOS検出器と、CdTe両面ストリップ検出器と組み合わせた、電子飛跡型コンプトンカメラのプロトタイプを製作した。これまでは半導体検出器において電子飛跡を用いたコンプトンイメージを取得することは難しかったが、開発した検出器や解析アルゴリズムを用いて、電子飛跡情報によってSN比が大きく向上したガンマ線の線源のイメージ取得に成功することができた。並行して、マグネターと同じ天体カテゴリーに属する中性子星のうちの低質量X線連星の研究を進めた。SerpensX-1という中性子星を観測し、大気吸収線を探索し、重力赤方偏移の測定から中性子星の質量・半径比を測定しようと試みた。SerpensX-1は、可視光観測から軌道傾斜角が10度程度と小さいことがわかっており、中性子星の回転軸付近を観測することが可能であり、中性子星回転軸周辺は、伴星からの質量降着が起きていないので、中性子星大気を直に観測できるため、大気吸収線の発見が期待できる。高いエネルギー分解能を持ったChandra衛星のHETGの観測データを用いて、大気吸収線探索を行なったが、有意な発見には至らなかった。しかし、吸収線強度の上限値を見積もることができ、星表面の状況(温度、降着物質の表面分布、大気中の金属量)について、制限を与えることに成功した。当年度最初の計画では、Si-CMOS検出器の読み出しシステムの構築を目標としており、ノイズによる不感時間等いくつか問題はあるものの、電子飛跡型コンプトンカメラとして使用可能な検出器を開発できた。さらに、CdTe検出器と組み合わせた電子飛跡型コンプトンカメラのプロトタイプを製作し、電子飛跡情報を用いたコンプトンイメージのSN比の向上を実証することができた。

したがって、電子飛跡型コンプトンカメラの開発においては、予定よりも進展することができた。一方、強磁場QED素過程をモンテカルロシミュレータに実装するという内容については、共同研究者と議論をしながら進めている。放射モデル計算を行う中性子星の環境を考慮して、十分な精度を持った素過程の断面積計算を進めている段階である。当年度、MeVガンマ線宇宙物理学において、重要なサイエンスターゲットであるガンマ線連星の解析を進めた。ガンマ線連星は、X線からTeVガンマ線にかけて、非熱的放射を起こし、これまでに、6つ見つかってきた。しかし、1天体を除いて、コンパクト星が中性子星なのかブラックホールなのかは判明しておらず、非熱的放射を起こす放射機構が大きな謎になっている。そこで、コンパクト星の正体を明らかにするために、軌道周期が約3.9日と短く、これまで軌道周期全体に渡って観測がよくされてきたLS 5039をターゲットとし、X線帯域での周期解析を行い、中性子星を含むか検証を行った。X線衛星「すざく」とNuSTAR衛星を用いて、硬X線帯域で周期解析を行ったところ、約9秒周期のパルス成分を発見した。以上の内容について、国内学会において発表を行った。また、昨年度に実証した電子飛跡型半導体コンプトンカメラについて、2030年代に予定している半導体コンプトンカメラによるMeVガンマ線観測計画などにインパクトを与えると考え、高エネルギー宇宙物理学の国際会議での発表を行った。また、7月から10月、11月から12月にかけて、それぞれドイツのMax Planck Institute for Nuclear Physics、アメリカのYale Universityに滞在し、高温プラズマからの核ガンマ線のラインプロファイルのモデリング計算の研究を開始した。その結果、陽子温度に対して原子核温度が大きく高い場合、ラインのガウシアンからの逸脱が顕著になることがわかり、ブラックホールへの質量降着現象などにおいて、粒子温度を測定するプローブになることがわかってきた。ガンマ線連星の解析では、約9秒周期のパルス成分を発見し、これが本当であれば、ガンマ線連星LS 5039が初めて中性子星であることを明らかにできたことになる。さらに、この周期は、マグネターの典型的な値で、マグネターの放射機構に新たな観点から制限を加える可能性があり、論文準備できる段階まで進んでいる。電子飛跡型半導体コンプトンカメラを発表した国際会議では、交流したヨーロッパの研究者に、自身の研究室に来ていただけるなど、これまでの成果を対外に伝えることが一定レベルできたと考えている。また、深層学習の一種の畳み込みニューラルネットワークの手法を用いて、飛跡解析が可能か検証し始めたところ、有効であることが確認できており、検出器開発から解析手法まで一貫した開発の完成に向けて研究を進められている。
プロスタグランジン生体濃度測定法の問題点とその標準化に関する研究

まず、11-dehydro-Thromboxane B_2(TXB_2)測定法の臨床応用がなされた。心筋梗塞、脳梗塞、糖尿病、妊娠中毒症や気管支喘息などではTXA_2の産生が増加するものが認められ、その動態の解明と生理的、病態生理的役割の解明がなされた。また、エイコサノイドのclean-up法としてBondElutカラム、イムノアフィニティカラム、HPLCを用いた方法の開発と応用やHPLC-レーザーシステムによる測定法の開発などが行われた。一方、プロスタサイクリン(PGI_2)生体内産生の指標となる新しい安定代謝産物である2,3-dinor-6-keto-PGF_1αのEIAキットが開発され、生体濃度測定法の実用化と標準化の分担研究が行われた。尿を試料として用いた場合には、抗6-keto-PGF1α抗体や抗2,3-dinor-6-keto-PGF1α抗体個相化カラムあるいはHPLCなどで分離した後に測定する必要がある。これらの方法により測定された2,3-dinor-6-keto-PGF1αの24時間排泄量は100-400pg/mgクレアチニンとなり、GC/SIM法で測定された値と同じレベルとなり、信頼できる値をとる。的確な方法で測定された2,3-dinor-6-keto-PGF_1αはPGI_2産生の新しい指標となり、性差は認められずこれは腎での産生量より全身での産生量に大きく影響される。この測定法の臨床応用がなされ、炎症滲出液、培養細胞上清での測定のみならず、先天的キニノゲン欠損ラットなどの動物モデルや本態性高血圧症、糖尿病、妊娠中毒症などの病態との関連からも検討された。TXA_2とPGI_2の主要代謝産物の測定法が実用化されたことから、これらの代謝産物測定によるTXA_2:PGI_2産生バランスの検討も可能となり、糖尿病や高血圧症などでは、シクロオキシゲナーゼ代謝はTXA_2産生が優位になっていることが明らかにされた。すなわち、本試験研究ではTXA_2とPGI_2の生体濃度測定法について、その実用化の最大の問題点であった標準化と臨床応用がなされた。生理活性物質の作用や病態における役割を解明するためには、その生体内情報として臓器組織や生体試料での測定が必須となる。しかし、プロスタノイドの測定に関しては種々の問題のため信頼性の高い標準化が行なわれていない。本年度の試験研究では、昭和62年度から平成元年度に行なわれた試験研究で測定法が実用化された11-dehydro-TXB_2を指標として、妊娠中毒症や気管支喘息でのTXA_2の役割や動態の解明がなれさて、臨床応用や阻害薬の薬効評価が可能なことが明らかにされた。また、エイコサノイドのclean-up法としてBond Elutカラム、イムノアフィニティカラム、HPLCを用いた方法の開発と応用やHPLC-レ-ザ-システムによる測定法の開発などが行なわれた。さらに、PGI_2生体内産生の指標となる新しい安定代謝産物である2、3-dinor 6-keto PGF_1αのモノクロ-ナル抗体が作成され、これを用いたEIA法が開発された。

GC/SIM法により尿中に2、3-dinor-6-keto PGF_1αの存在することも明らかにされ、本物質がPGI_2産生の新しい指標となり得ることが示された。一方、6、15-diketo-13、14-dehydro PGF_1αのモノクロ-ナル抗体も作製され、EIAとGC/MSによる定量法も開発された。本年度班会議において、現在、2、3-dinor-6-keto PGF_1αのRIAおよびEIAのキット化が可能な状況にあることから、次年度以降に班員に供給し生体濃度測定法の実用化と標準化の分担研究が行なわれることとなった。また、6、15-diketo-13、14-dehydro PGF_1αを用いた測定法の実用化ができ、供給可能となれば、その標準化の分担研究も同時に行なう予定となった。微量生理活性物質、特に循環器疾患との関連の深いことが知られているプロスタサイクリンの生体濃度測定法について、その実用化の最大の問題点であった標準化と臨床応用が班員の相互協力によりなされることとなった。本年度は、2、3-dinor-6-keto-PGF_1αのRIAおよびEIAのキット化がなされ、班員に供給され生体濃度測定法の実用化がなされた。2,3-dinor-6-keto-PGF1αのEIAキットは生体内試料を測定するのに充分な感度があり、また再現性も良好である。先天的キニノゲン欠損ラットなどの動物モデルのみならずヒト本態性高血圧症や妊娠中毒症などの病態との関連からも検討され、臨床応用も可能であった。しかし、尿を試料として用いた場合には直接測定ではEIAに干渉する物質の影響があり、高い値がでる。clean upのためBond Elutカラムのみを用いた場合にはGC/SIM法やHPLCなどで分離後に測定した値に比べて数倍高い値がでるので、なんらかの分離操作が必要となる。従って現在は、抗6-keto-PGF1α抗体や抗2,3-dinor-6-keto-PGF1α抗体個相化カラムあるいはHPLCなでど分離した後に測定しなければならい。これらの方法により測定された2,3-dinor-6-keto-PGF1αの24時間排泄量は数百ng/日となり、GC/SIM法で測定された値と同じレベルとなり、信頼性が高まる。さらに、6、15-diketo-13、14-dehydro-PGF_1αを用いた測定法の実用化もなれさ、ヒト血液と尿試料を用いて測定が可能となった。測定法としてはレーザー蛍光HPLCによるアラキドン酸代謝産物の定量法も実用化された。次年度は実用化された各種の測定法の応用のため、各種のclean up法や測定法によるプロスタサイクリン代謝産物の測定法をまとめその標準化を図る。また、全身血管や腎でのプロスタサイクリン産生の指標としてどの代謝産物が適当であるかについても検討が進められることとなった。これらの研究が進み、微量生理活性物質、特に循環器疾患との関連の深いことが知られているプロスタサイクリンの生体濃度測定法について、その実用化の最大の問題点であった標準化と臨床応用がなされれば、循環器疾患の成因や病態の解明が飛躍的に進歩するものと考えられる。まず、11-dehydro-Thromboxane B_2(TXB_2)測定法の臨床応用がなされた。心筋梗塞、脳梗塞、糖尿病、妊娠中毒症や気管支喘息などではTXA_2の産生が増加するものが認められ、その動態の解明と生理的、病態生理的役割の解明がなされた。
マレツク病ワクチンブレイクの予防対策, 特にワクチンの開発

本研究はマレック病(MD)のワクチンブレイクに対抗しうる有効なワクチンの開発を最終目標としている.以下に3年間で得られた成績の概要を述べる.1)MDウイルス(MDV)・七面鳥ヘルペスウイルス(HVT)のウイルス群は血清型として3型に分類されている.それぞれの血清型あるいは免疫原として用いたウイルス株に特異的な単クローン性抗体が班員により,多数樹立され,これら抗体を用いることにより野外分離ウイルスの同定が容易になった.また, MD腫瘍細胞を免疫原として用いて, MDに特異的な単クローン抗体も作出され腫瘍細胞の同定に有用と思われた.2)ニホンウズラにおけるMDの浸潤状況とHVTによるワクチン予防効果を検討したところ,実質臓器のリンパ腫瘍を主病変としたMDがウズラの間で多数発生していること,リンパ腫病変とMDV羽包抗原との間に正の相関が,またリンパ腫病変とHVT血清抗体との間に負の相関があることが明らかとなった.MDワクチンブレイクの発生をみたウズラ群から4種のMDVが分離され,これらウイルスは単クローン性抗体により血清型1に属し,鶏に対しても強い腫瘍原性が示された.同様にニワトリ群からも5種のウイルスが分離された.3)MDに対するワクチン候補株として,非腫瘍原性MDVの分離が急がれている.我々はニワトリ及びキジ類それぞれ13羽, 10羽からウイルス分離を試みたところ,調べたすべてのニワトリからウイルスが分離され,単クローン性抗体により血清型2に属していることが明らかとなった.今後,これらウイルスを用いてワクチンブレイクに対抗しうるワクチンが開発されることが期待される.本研究はマレック病(MD)のワクチンブレイクに対抗しうる有効なワクチンの開発を最終目標としている.以下に3年間で得られた成績の概要を述べる.1)MDウイルス(MDV)・七面鳥ヘルペスウイルス(HVT)のウイルス群は血清型として3型に分類されている.それぞれの血清型あるいは免疫原として用いたウイルス株に特異的な単クローン性抗体が班員により,多数樹立され,これら抗体を用いることにより野外分離ウイルスの同定が容易になった.また, MD腫瘍細胞を免疫原として用いて, MDに特異的な単クローン抗体も作出され腫瘍細胞の同定に有用と思われた.2)ニホンウズラにおけるMDの浸潤状況とHVTによるワクチン予防効果を検討したところ,実質臓器のリンパ腫瘍を主病変としたMDがウズラの間で多数発生していること,リンパ腫病変とMDV羽包抗原との間に正の相関が,またリンパ腫病変とHVT血清抗体との間に負の相関があることが明らかとなった.MDワクチンブレイクの発生をみたウズラ群から4種のMDVが分離され,これらウイルスは単クローン性抗体により血清型1に属し,鶏に対しても強い腫瘍原性が示された.同様にニワトリ群からも5種のウイルスが分離された.3)MDに対するワクチン候補株として,非腫瘍原性MDVの分離が急がれている.我々はニワトリ及びキジ類それぞれ13羽, 10羽からウイルス分離を試みたところ,調べたすべてのニワトリからウイルスが分離され,単クローン性抗体により血清型2に属していることが明らかとなった.今後,これらウイルスを用いてワクチンブレイクに対抗しうるワクチンが開発されることが期待される.本研究はマレック病(MD)のワクチンブレイクに対抗しうる有効なワクチンの開発を最終目標としている。以下に得られた成績を述べる。1)MDウイルス(MDV)・七面鳥ヘルペスウイルス(HVT)のウイルス群は血清型として3型に分類されている。それぞれの血清型に特異的な単クローン性抗体が班員により樹立され、これら抗体を用いることにより野外分離ウイルス株の同定が容易になった。そのうち,MDV1型特異抗原と反応する抗体の一種はMDリンパ腫由来株化細胞やMDリンパ腫細胞中のリン酸化蛋白を認識するものであり、今後MD腫瘍細胞の同定にも有用と思われた。また、これら株化細胞やリンパ腫細胞には腫瘍抗原の一種としてHD抗原が発現されているが、その抗原決定基はNグリコリルノイラミン酸であり、含有量は全シアル酸の1.2%の割合であった。2)腫瘍原性の程度ならびに血清型の異なるMDV・HVTのDNAを用いてDNA制限酵素切断パターンをアガローズ電気泳動で比較したところ、各血清型に特異的なパターンを示した。また、血清型1の造腫瘍原性MDV株と非造腫瘍原性MDV株のDNA間で倒置反復配列内にDNA構造上の相違が見い出された。3)MDワクチンブレイクの発生をみたウズラ群から4種のMDVが分離され、これらウイルスは鶏に対して強い腫瘍原性を示した。同様にニワトリ群からも5種のウイルスが分離された。4)MDワクチンブレイク発生鶏群を実験区として定めて、飼育鶏の羽髄におけるMD病変の形成時期、程度、特徴とMD発生の相互関係を調べたところ、MD発病鶏では持続的に腫瘍病変を形成するのに対して、健康経過鶏では反応性病変が形成されることが明らかとなった。本研究はマレック病(MD)のワクチンブレイクに対抗しうる有効なワクチンの開発を最終目標としている。1)ワクチンブレイクの原因の一つとして、他病原体の感染による免疫抑制が考えられているが、鶏に再生不良性貧血を起こす鶏貧血因子(CAA)がMDDワクチンの予防効果を顕著に抑制することが明らかとなった。2)MDリンパ腫を形成した野外鶏の羽髄と内臓の病変を病理組織学的に比較検討したところ、両部位での病像が一致することが明らかとなった。

この結果は羽髄病変の検査が動物を剖検することなく、内部臓器におけるMDリンパ腫の病態を知るうえで役立つことを示唆している。3)マレック病ウイルス(MDV)および七面鳥ヘルペスウイルス(HVT)に対する單クローン性抗体の反応性を血清型の異なる3種のMDV・HVTで感染させた細胞を用いて蛍光抗体法で検討したところ、これら抗体は6群に分類された。感染細胞表面に発現する糖蛋白gΑ及びgΒ(中和に関与する抗原)は、3っの型に共通した抗原として認められたが、検出された蛋白の分子量は各型間で差異が認められた。4)血清型特異的單クローン性抗体を用いて野外分離ウイルスの同定を行ったところ、1型5株、2型1株および3型1株が同定された。5)可移植性MD腫瘍細胞を移植したヒナの血清中には分子量約10万の糖蛋白が存在し、この物質はIN VivoおよびIN Vitoroで腫瘍細胞の増殖を増強させることが明らかとなった。
蛍光3次元動画像ホログラフィック記録法とその顕微鏡応用システム開発に関する研究

本研究では,(1)インコヒーレント光による広範囲3次元画像情報をホログラフィックに瞬間記録する技術の開発と高光利用効率を誇るシステムの提案,(2)高画質3次元画像再生可能な処理法の提案,(3)色情報を多重記録する機能の付加,(4)ホログラフィック顕微鏡自体が有する分解能の評価を行なった。(1)では,技術の実現可能性を数値的に確認し,簡素且つ高光利用効率のシステムを考案した。(2),(3)では研究の結果,(1)のシステムに機能付加可能であるという知見を得た。(4)においては,コヒーレント光による評価であるが,ホログラフィック顕微鏡自体が100nmオーダの開口を可視化可能である実験的知見を得た。本研究課題では,Sparseな分布を前提とした生体分子の3次元動態イメージング達成を将来目標に掲げ,蛍光の単一露光・深度3次元画像記録法の提案とその光学システム開発を達成目的としている。まず,インコヒーレント光である蛍光の深度3次元画像を単一露光で高画質記録するための,単一露光・共通光路の複数蛍光ホログラム同時記録法を提案し,その光学システムの設計を行なった。フーリエ変換縞解析法,並列位相シフト法に基づくシステムを考案し,数値的に有効性を確認した。空間分解能が通常の光学顕微鏡程度まで見込め,信号対雑音比は単純Gabor型による単一露光記録に比較し100倍弱となることを計算機シミュレーションにより評価した。前記2種の蛍光記録方式の実験的検討のために,基礎実験光学システムを現在構築中である。像再生処理方法の選定においては,計算機シミュレーションではいずれも高い画質の像を再生できているため,実験的検討も踏まえて今後選定する。また,より広範囲を高い信号対雑音比で像再生可能にする方法を提案したため,選択肢を広げて選定する。信号対雑音比,視野,要する露光時間を総合的に考慮の上で像再生方式,システムの適否を判断する。複数分子組成の同時高速動画像記録への応用を見据えたときに,複数波長情報を高い光利用効率で記録することが必要である。そこで提案光学システムの機能付加のために,色吸収に頼らない複数波長情報の多重記録方法を考案し,光学システムを設計した。また,考案した方法の有効性を計算機シミュレーションにより確認した。蛍光ホログラム記録システムとの融合も可能で,融合システムの実現が発展課題として挙げられる。高速の蛍光3次元画像情報取得のためには,インコヒーレントホログラフィでは,光量及び,ホログラムのうち像再生に使える光利用効率に課題があることが判明した。市販の撮像素子,2個の空間光変調器による構成では高速化が望めない。また,複数の異なる波長の蛍光を,高光利用効率で同時記録する方法の提案はイメージング技術として極めて重要である。そのため,本年度は次のアプローチをとった。(1)インコヒーレント光による広範囲3次元画像情報をホログラフィックに瞬間記録する技術における,光利用効率を向上させる光学システムの提案,(2)当該研究テーマの技術に対し,色情報を高い光利用効率で多重記録する機能を付加するための方法の提案,(3)ホログラフィック顕微鏡自体が有する分解能,視野の実験的評価を行なった。(1)では,初年度では2個の空間光変調器を要していたのに対し,1個の変調器で実施可能な方法を見出した。(2)においては研究の結果,(1)のシステムに,カラーイメージセンサを必要とせずに色情報同時記録の機能付加が可能であるという知見を得た。(3)においては,コヒーレント光による評価であるが,ホログラフィック顕微鏡自体が100nmオーダの開口を可視化可能である実験的知見を得ることができた。当該結果より,理論上,インコヒーレント光を用いても同程度の性能を発揮できるものと見通しを得た。以上の研究成果により,蛍光イメージングのための撮像素子を導入し,1個の空間光変調器と共に用いることで高速・高効率に蛍光3次元画像情報を取得可能である見通しを得た。今後,改良された光学システム構成を実際に構築し,その効果を実験的に示す必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。光工学・光量子科学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画した通り,平成25年度の課題である蛍光ホログラム記録方法と実現光学システムの提案,単一露光蛍光ホログラム記録・像再生能力の計算機シミュレーションによる確認,実現光学システムの設計,像再生処理方法の評価を達成できている。そのため,特に遅延なく研究遂行し,光学システムを構築する研究段階へと移行している。また,計画に加え従来に比してより広範囲を高い信号対雑音比で像再生可能にする方法を提案した。さらに,複数波長情報を高い光利用効率で記録可能にする,色吸収に頼らない複数波長情報の多重記録方法を考案した。

そして,考案した方法の有効性を計算機シミュレーションにより確認した。以上より,当初の計画通りの成果に加え,機能付加が期待できる方法の考案を達成した。提案方式の単一露光による蛍光3次元画像記録光学システムを構築する。蛍光顕微鏡システムに複数蛍光ホログラム同時記録システムを融合させる。干渉縞画像が構築システムで観察されるかどうかを調べる。構築した光学システムを用い単一露光での蛍光3次元画像記録が可能かどうか実験的に検討する。露光時間と再生像の画質等も踏まえ,時間分解能,空間分解能など構築システムの性能を評価する。空間分解能,時間分解能の両方から,どのディジタルホログラフィ方式が蛍光イメージングに適するかを調べる。今年度の研究に当たっては,原理確認のための基礎実験も踏まえて目的の光学システム開発を達成する予定である。
小型組込ノードにおける電池容量と記憶容量に適応した最低記録時間保証機構

小型組込ノードで,利用者が指定したデータの最低品質を保証しながら,記録するセンサデータの間引きを行い,同時に,利用者が指定した最低記録時間を保証する機構を研究開発した.これにより,大規模広域無線ネットワークのデータ収集・記録をターゲットアプリケーションとする小型組込ノードにおいて,システムの実行時予測可能性を向上させた.小型組込ノードで,利用者が指定したデータの最低品質を保証しながら,記録するセンサデータの間引きを行い,同時に,利用者が指定した最低記録時間を保証する機構を研究開発した.これにより,大規模広域無線ネットワークのデータ収集・記録をターゲットアプリケーションとする小型組込ノードにおいて,システムの実行時予測可能性を向上させた.無線センサノードを、コビキタスサービスにおける様々な用途に広く利用するためには、多くの無線センサノードと協調的に動作しながら情報を交換する機能を、人々がいつも持ち歩いている携帯デバイスにおいて動作させることが重要である。本研究では,携帯電話上でユビキタスセンサネットワークアプリケーションを動作可能とするための技術として, (1)センサ情報トランシーバ, (2)センサ情報収集ソフトウエア、および(3)Zigbee環境情報センサを開発した.センサ情報トランシーバは、au携帯電話機とZigbee対応無線センサノードを直接通信可能とする機器で,携帯電話機のシリアルポートに接続して用いる.センサ情報収集ソフトウエアは,センサ情報の蓄積と表示を行うプロトタイプソフトウエアであり, BREW上に実装した.本研究では,将来,このようなソフトウエアが多数提供され,利用者が選択的にダウンロードして利用できる環境を想定している.Zigbee環境情報センサは,屋内外に設置して二酸化炭素濃度や窒素酸化物濃度,あるいは気圧等をセンスするためのZigbee対応無線センサノードであり, Micaz Moteを利用して実装した.利用者は,センサ情報レシーバを携帯電話に装着し,所望のアプリケーションをダウンロード,インストールするだけで,周囲の無線センサノードを利用したユビキタスサービスを享受できる。無線センサノードを、ユビキタスサービスにおける様々な用途に広く利用するためには、多くの無線センサノードと協調的に動作しながら情報を交換する機能を、人々がいつも持ち歩いている携帯デバイスにおいて動作させることが重要である。本研究では、携帯電話上でユビキタスセンサネットワークアプリケーションを動作可能とするための技術として、(1)センサ情報トランシーバ、(2)センサ情報収集ソフトウエア、および(3)Zigbee環境情報センサの開発を行っている。平成21年度は、Apple社のiPod Touch端末に以上の機能を移植し、さらに、インターネット上に流れる情報に関するセンサとして、Twitter(http://twitter.jp)をセンサとして使用できるようにした。昨年度行った実世界の環境情報センサに加えて、Twitterへのつぶやきをセンサ情報として記録できるようにしたごとで、現実空間と仮想空間の双方から情報を取得し、携帯端末上でそれらの情報を結びつけて管理可能となった。また、昨年度行ったBREW携帯電話上の実装に加えて、iPod Touch(およびiPhone等の端末)上の実装を行うことで、より多くの利用者が容易にセンサ情報を収集可能となった。利用者は、センサ情報レシーバを携帯電話に装着し、所望のアプリケーションをダウンロード、インストールするだけで、周囲の無線センサノードを利用したユビキタスサービスを享受できる。平成22年度は、無線センサノードの機能やそれが出力する値の意味等を計算機が解釈できる形式で記述する方式に関する研究を行った。小型組込ノードの電池容量と記憶容量に基づいて記録決定し最低記録時間を保証するためには、同ノードが入力するデータの容量や形式があらかじめわかっていることが望ましい。これを達成するためには、同ノードの近傍に存在する無線センサノードの機能やそこから得られるデータの形式等について計算機が解釈できる形で記述し、必要に応じて同ノードからネットワークヘブロードキャストさせ、同ノードでそれを受信する必要がある。本研究では、Universal Service Description Language (USDL)と呼ぶ、XMLを用いた記述形式を開発した。同形式では、無線センサノードが持つデータ出力とデータ入力、各入出力で扱うデータの型、入出力に使用するプロトコル、およびそのデータの意味を記述する。データの型はMIME型を用いて、またデータの意味は自然言語を用いて記述する。小型組込ノードはこれらを記述したUSDL文書を無線センサノードから取得し、それに記述されたプロトコルを用いてデータを取得できる。以上の研究成果をIEEE International Conference on Sensor Networks Ubiouitous, and TrustworthyComputing(SUTC2010)にて発表した。その結果、同記述形式は単に無線センサノードだけでなく、ユビキタスコンピューティングで重要となる各種のデジタルサービスの記述にも応用可能であることが示された。
小脳プルキンエ細胞の長期抑圧成立における細胞内シグナル伝達系の解析

神経栄養因子により、シナプス機能が強化されることが神経・筋細胞シナプスおよび海馬スライスを用いた実験により示されている。そこで本研究においては神経栄養因子の作用により活性化されることが示されているRasおよびMAPキナーゼカスケードを遮断した際に、どのような効果が見られるか検討した。方法としてドミナントネガティブRasおよびMAPキナーゼの特異的不活化ホスファターゼであるCL100を発現するアデノウィルスベクターを用い、これを脳内に注入することにより目的とする神経細胞に感染させ、その効果を見ることとした。βガラクトシダーゼを発現するウィルスを海馬CA1領域に注入したところ、βガラクトシダーゼの発現が感染後24時間以内に見られ、その発現が少なくとも1カ月持続することを確認した。現在海馬スライスを用いた長期増強の測定計をセットアップして目的とするアデノウィルス感染の効果を判定している。これと並行して、小脳プルキンエ細胞内のMAPキナーゼカスケードの機能を明らかにする目的で、プルキンエ細胞特異的な転写開始プロモーターであるL7プロモーターにCL100遺伝子を連結し、さらにその下流に遺伝子発現のモニターとしてIRES(内部リボソーム結合部位)を介してβガラクトシダーゼ遺伝子を連結したプラスミドを構築し、マウス受精卵に導入した。62匹中2匹に目的とするプラスミドの導入が見られたことを確認したので、現在小脳におけるCL100遺伝子発現を確認している。遺伝子発現を確認した後、当該マウスよりプルキンエ細胞を単離して電気生理学的な解析、またマウスの行動異常の有無等について検討を加える予定である。
ZMP 理論に基づく歩行が可能な足形状を有する受動歩行規範型 二足歩行ロボットの開発

二足歩行ロボットの工学的応用を考えた場合,エネルギー効率を向上させる必要がある.そこで,本研究では,人を模擬した足形状の踵,足趾を持つ受動歩行を実現する二足歩行ロボットの開発を目的とした.シミュレーションにより提案する足形状を持つ受動歩行機の有効性を示し,実機によって周期的な歩行が可能であることを示した.マルチボディダイナミクス系ソフトウェアを用いて準受動歩行制御系を構築し,その有効性を示した.二足歩行ロボットの工学的応用を考えた場合,エネルギー効率を向上させる必要がある.そこで,本研究では,人を模擬した足形状の踵,足趾を持つ受動歩行を実現する二足歩行ロボットの開発を目的とした.シミュレーションにより提案する足形状を持つ受動歩行機の有効性を示し,実機によって周期的な歩行が可能であることを示した.マルチボディダイナミクス系ソフトウェアを用いて準受動歩行制御系を構築し,その有効性を示した.二足歩行ロボットの工学的応用を考えた場合,エネルギー効率を向上させる必要がある.そこで注目されている歩行形態が受動歩行であるが,平らで滑らかな面しか安定歩行できない上,直立静止,歩行速度の加減速など安定歩行以外の様々な動作を制限するという欠点を持っている.そこで,ZMP理論に基づく二足歩行ロボットにも使用でき,その上,受動歩行も行うことのできる足形状を有する二足歩行ロボットが必要不可欠である.人の歩行に注目すると,人はダイナミクスを生かした受動的な歩行が可能にもかかわらず,自由に地面への力を伝達することができるため,様々な動作が可能となっている.本研究では,人の足形状に注目し,地面に力を伝達できる足形状を持ちながら,受動歩行を実現する二足歩行ロボットの開発を目的とすることで,人の歩行の巧みさを二足歩行ロボットに適用させることを試みる.そこで本年度は,踵・足首・足趾を持つ受動歩行機のモデルを作成し,シミュレーションによって安定な歩行が可能であるかについて検証を行った.このデータを基に試作機を制作し,安定した歩行が可能であるか実験により検証した.実験結果より,踵・足首・足趾を有する足を持つ歩行機は安定な歩行を行うことを示した.また,今後,受動歩行機に空気圧アクチュエータを配置し準受動歩行に関する研究を実施する予定であるため,人工筋空気圧アクチュエータの制御方法の開発を行い,ヒステリシス補償を組み込化だ制御系の構築を行った.二足歩行ロボットの工学的応用を考えた場合,エネルギー効率を向上させる必要がある.そこで注目されている歩行形態が受動歩行であるが,平らで滑らかな面しか安定歩行できない上,直立静止,歩行速度の加減速など安定歩行以外の様々な動作を制限するという欠点を持っている.そこで,ZMP理論に基づく二足歩行ロボットにも使用でき,その上,受動歩行も行うことのできる足形状を有する二足歩行ロボットが必要不可欠である.人の歩行に注目すると,人はダイナミクスを生かした受動的な歩行が可能にもかかわらず,自由に地面への力を伝達することができるため,様々な動作が可能となっている.本研究では,人の足形状に注目し,地面に力を伝達できる足形状を持ちながら,受動歩行を実現する二足歩行ロボットの開発を目的とすることで,人の歩行の巧みさを二足歩行ロボットに適用させることを試みる.そこで本年度は,詳細なシミュレーションにより,踵・足首・足趾を有する足が外乱の多い実環境における受動歩行の欠点を克服することに適した足形状であり,実環境への適応性が期待できる足形状であることを示した.また,受動歩行機に空気圧アクチュエータを配置し準受動歩行に関する研究を実施する予定であるため,受動歩行機に搭載可能な1自由度関節,2自由度関節を想定した関節を作製し,ヒステリシス補償を組み込んだ制御系の構築を行い,制御方法の有効性を示した.二足歩行ロボットの工学的応用を考えた場合、安定な歩行を実現するとともに、エネルギー効率を向上させる必要がある。人が行うような歩行をロボットに実現させることが必要である。そこで注目されているのが受動歩行と呼ばれる歩行形態であるが、平らで滑らかな斜面でしか安定歩行できない上、直立静止、加減速を伴う歩行など様々な歩行動作を制約するという欠点を持っている。そこで、従来、ロボットの歩行で確立されているZMP理論に基づく二足歩行にも、受動歩行にも適用可能な歩行制御法を確立する必要がある。人の歩行に注目すると、エネルギー効率の良いダイナミックスを生かした受動的な歩行を実現しているにもかかわらず、自由に地面に力を伝達して、歩行時にも直立静止時にも安定性を確保している。これは、人の足の構造に由来する特性といってよい。本研究では人の足形状、特に関節構造に注目し、人の歩行の巧みさと安定性をロボットの歩行に適用させることを試みた。シミュレーションにより提案する足形状を有する受動歩行機の安定性を示し、受動歩行機を試作し、実験により周期的な歩行が可能であることを確認した。当初はラグランジュの方程式に基づき運動方程式を導いていたが、足構造が複雑になると適用が困難になるため、マルチボディダイナミクスに基づく解析が可能なソフトウェアを導入した。導入したソフトウェアを用いて、足裏と床との衝突による滑りや跳ねを考慮した床反力モデルを導き、受動歩行の解析モデルに組み入れ、準受動歩行の制御系を開発した。また、実機に使用するアクチュエータとしては、モータに比べて出力/重量比が高く、安定性の高い空気圧人工筋が有効と考え、ヒステリシス補償を組み込んだ空気圧人工筋の制御系を確立した。シミュレーションにより得られた研究成果の実機への適用が遅れている.24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究課題は準受動歩行の制御系,能動歩行と受動歩行の切り替えの制御系の構築である.マルチボディダイナミクス系のソフトウェアを用い,歩行モデルのシミュレーションを行うことで,実機への制御系適用を円滑に行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。