hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
通商交渉における交渉戦略と秩序の変化

本研究では、現在の貿易自由化交渉の基本的特徴を提えたマルテエージェント・シミュレーションのモデルを作成し、各国の戦略やその進化的安定性、系に対する外的要因(例えば交渉参加国や争点の増加、産業構造の変化など)が与える影響を、動態的に分析する。これによって、システム内で国家がとる戦略と貿易ネットワークのあり方との関係、無差別最恵国待遇を尊重する戦略やFTAを多用する戦略などの広がり方、通商交渉を巡る環境(参加国や争点の数、個々の国家の産業構造の変化)の変化が秩序に与える影響、などを検証するものである。本年度は、まず、既存の交渉理論、貿易自由化交渉の研究、相互依存論等における議論に基づいて、多争点の二国間交渉、多国間交渉のルールを、シミュレーション・モデルのルールにできるところまで明確化すべく、検討を行った。そして、この検討に基づき、個々の国家が自らの利益に基づいて譲歩の交換を行う基本モデルのコーディングを開始した。モデルは、多数の国家が多数の品目について関税譲許を交換するシミュレーションモデルとなっている。個々の国家は、各品目について、選好する関税率、政治的重要度等の変数を持っており、政治的な利益(選好する関税率と実際の関税率との差分縮小幅を、政治的重要度によって重み付けして算出される)を目指して、他国とアトランダムに交渉を行う。その際、国家は、無差別最恵国待遇、特定国最恵国待遇、自由貿易協定といった戦略を用いる。データの収集と編集に関しては、世界各国のGDP、成長率、分野別平均関税率、地域貿易協定の締結数の変化などについて、第二次大戦後の時系列データを可能な限り収集し整理した。このデータは、来年度以降、シミュレーションの初期値として用いたり、シミュレーション結果と比較検証するために用いる予定である。
並列計算手法による超イオン性の発現機構の研究―高速イオン物質開発の基礎―

米国ルイジアナ州立大学の菊池英明研究員,海外共同研究者である中野愛一郎準教授,共同研究者の鶴田健二氏の協力により並列計算機システムテムの配備と可動チェック,並列計算手法の準備を整えた.つぎに貴金属ハライド,貴金属3元化合物に対してバンド計算とDV-Xα法によりこれらの物質のp-d混成状態を調べることにより超イオン性の発現機構の研究を行った.また,フッ化物超イオン導電体を層状に配置した人工の超イオン導電体を作成し,MD法によりその構造と動的性質を調べ,高イオン伝導度をもつ導電体開発の提言を行った.一方,二酸化チタンのナノ粒子に対する焼結過程についてMD法によるシミュレーションを実行し,ナノフェーズ相における内部構造や空間電荷分布と基本の結晶相との関係を調べた.またクーロン固溶体の力学的性質も解明した.さらに,開発してきた高効率のタイトバインディング分子動力学(TBMD)コードを用いて,ダイヤモンド結晶粒界の構造と水素添加効果,Si結晶とアモルファスSi中での水素原子の高温拡散経路の解析等を実施した.以上のように本研究計画の遂行によって,多くの成果が得られ,国内外の会議で発表されるとともに,現在もさらに進展しており,今後の発展が期待される.米国ルイジアナ州立大学の菊池英明研究員,海外共同研究者である中野愛一郎準教授,共同研究者の鶴田健二氏の協力により並列計算機システムテムの配備と可動チェック,並列計算手法の準備を整えた.つぎに貴金属ハライド,貴金属3元化合物に対してバンド計算とDV-Xα法によりこれらの物質のp-d混成状態を調べることにより超イオン性の発現機構の研究を行った.また,フッ化物超イオン導電体を層状に配置した人工の超イオン導電体を作成し,MD法によりその構造と動的性質を調べ,高イオン伝導度をもつ導電体開発の提言を行った.一方,二酸化チタンのナノ粒子に対する焼結過程についてMD法によるシミュレーションを実行し,ナノフェーズ相における内部構造や空間電荷分布と基本の結晶相との関係を調べた.またクーロン固溶体の力学的性質も解明した.さらに,開発してきた高効率のタイトバインディング分子動力学(TBMD)コードを用いて,ダイヤモンド結晶粒界の構造と水素添加効果,Si結晶とアモルファスSi中での水素原子の高温拡散経路の解析等を実施した.以上のように本研究計画の遂行によって,多くの成果が得られ,国内外の会議で発表されるとともに,現在もさらに進展しており,今後の発展が期待される.1.貴金属とハロゲン及びカルコゲンの3元化合物である超イオン導電体Ag_3SI系のp-d混成の強さを調べるために,LCAO近似のバンド計算を行い,p-d混成の強度関係を調べた.Ag_3SIのp-d混成の強さはAg_3SBrのそれより小さいことを見いだし,Ag_3SIのイオン伝導に関する活性化エネルギーがAg_3SBrのそれより小さいことと深く関連していることを示した.2.二酸化チタンのナノ粒子に対する焼結過程を分子動力学法を用いたシミュレーションを実行し,得られるナノフェーズ相における内部構造や空間電荷分布と基本の結晶相との関係を理論的に調べた.3.PCをベースにした並列計算機を使ったセラミックナノ結晶のTight-binding分子動力学法を開発研究した.4.並列計算システムの導入(1)システムの導入(2000年11月-12月):22台のPC(2CPU)を配備し,米国ルイジアナ州立大学の菊池英明研究員の支援の元に新潟大学の研究グループへ並列計算機システムの配備と可動チェックを行った.(2)研究会(2000年12月,新潟大学):研究組織の海外共同研究者である米国ルイジアナ州立大学並列材料計算研究所の中野愛一郎準教授に新潟大学に来て貰って並列材料計算についての研究会をもった.中野氏の特別講演の内容は分子動力学法の基礎,並列分子動力学法,分子動力学法の可視化,モンテカルロ法について行われ,特に並列分子動力学法については接続したPCクラスターの並列計算機システムを使用しながら計算演習も試みられた.(3)研究会(2001年2月,新潟大学):共同研究者の鶴田健二氏(岡山大学工学部)に新潟大学に来て貰って「タイトバインディング分子動力学法の基礎と最近の発展について」を講演して貰った.簡便なバンド計算法の一つであるタイトバインディング法の基礎と最近の発展(高精度化,高効率化),および分子動力学法や並列計算技法との組み合わせによる大規模な材料科学計算の例について学び並列計算手法の準備を整えた.・α一AgIのIイオンの作る4面体と拡散イオンのAgイオンとの動的な相関を分子動力学法の計算機シミュレーションを用いて調べた.Agの移動に伴い,4面体は収縮と膨張を繰り返し,局所的にエネルギーの歪みが生じ,そのエネルギーがAgの拡散運動を促している.またフッ化物超イオン導電体の人工層状系をつくり,計算機シミュレーションにより動的特性について調べた.層の厚み依存性は実験の傾向に合うとともに,界面近傍と物質内部とで可動イオンの微視的挙動の違いをとらえている.・相補的な結晶構造をもつYb_4As_3(anti-Th_3P_4型構造)ならびにSm_3Te_4(Th_3P_4型構造)化合物における電荷秩序構造をクーロンエネルギーの観点から調べた.モンテカルロシミュレーションに基づく解析の結果,電荷秩序特性は結晶構造に鋭敏であり,Yb_4As_3が明確な電荷秩序転移を示すのに対し,Sm_3Te_4では温度を下げると連続的にガラス的状態が実現する.これらの定性的結果は実験事実と符合する.

・高温・高圧下でのSiCやTiO_2のナノ微粒子間のネック形成・焼結のシミュレーションを実施,その結果を中性子散乱実験データと比較し,粒界イオン拡散の温度依存性について,その微視的なメカニズムを解明した.また,微粒子間粒界での電子移動度のTB計算も行い,セラミックス対応粒界において電子移動度が増大する可能性を示した.さらに,ナノ微粒子がそれぞれの結晶方位を自己組織形成的に揃え合う現象を見い出した.・2001年10月上旬1週間,家富が引率した新潟大学大学院生数名は膨大な並列計算機群を有する米国ルイジアナ州立大学のVashishta教授らの研究グループを訪問し,研究交流を行なった.・2002年1月25日に小林らは第29回固体イオニクス研究会「材料から見たリチウム二次電池」を新潟大学で開催した.1.(1)貴金属ハライド,貴金属3元化合物についてバンド計算とDV-Xα法によりハロゲンのp電子と貴金属イオンのd電子とのp-d混成状態を調べ,反結合的な状態が強いことが分かった.(2)高イオン伝導体を開発する目的で,CaF2とBaF2の層状構造を有する超イオン導電体を作成し,MD法によりその構造と動的性質を調べた.層の厚みが薄く,界面の面積が広がるにつれてイオン伝導度が大きくなることが分かった.(3)α-AgIについて,Iの作る4面体と拡散イオンのAgとのダイナミックな相関がMD法により詳細に調べられた.2.2種のイオンが負電荷一様背景中で不規則に固溶した固体(クーロン固溶体)の力学的性質を解明した.2種類の特徴的な変形を考え,弾性定数をエネルギ-の歪みに対する2階微分から求めるとともに,あわせて有限の歪みに対するエネルギー変化について直接計算した.得られた結果をまとめると,1)固溶効果によって立方晶の非等方性は大きく失われる,2)方向平均するとクーロン固溶体の弾性定数は純粋結晶の混合相のものとよく一致する,3)安定なクーロン固溶体は純粋結晶に比べて格段に小さい変形で弾性を失う.3.これまで開発してきた高効率のタイトバインディング分子動力学(TBMD)コードを用いて,(1)ダイヤモンド結晶粒界の構造と水素添加効果,(2)Si結晶とアモルファスSi中での水素原子の高温拡散経路の解析,さらに,(3)並列TBMD法と古典的分子動力学法との併用によるSi結晶粒界中のアモルファス構造の熱的安定性の解析を実施した.(1)についてはすでに論文発表を行い,(2),(3)についても論文投稿準備中である
アフリカ米の品質改善と生産流通技術への投資効果

中西部アフリカでは,米の国内生産が需要増加に追い付かず,輸入が急増している.本研究は,カメルーンの陸稲を対象に実験オークションを実施し,消費者支払い意志額の推計を行った.現地調査からは,国産米の認知度は低いが,国産米に対する評価が試食前より試食後に増加することがわかった.また,米を調理した際の膨張率が高い米を好む消費者は,輸入米よりも膨張率の高い国産米への支払い意思額が高いこと,砕け米の混入率など,米の形状に関する同質性を好む被験者や,味と香りを好む被験者は国産米への支払意思額が低い傾向があることなどが明らかとなった.中西部アフリカでは、政府のコメの増産努力にもかかわらず、国内生産は都市部における需要増加に追い付かず、輸入が急増している。本研究は、カメルーンの陸稲を対象に、優良種子生産・流通態勢やポスト・ハーベスト施設の改善がコメの品質改善、需要の増加におよぼす影響を明らかにすることを目的とする。その際、調理方法を考慮に入れた実験オークションの手法を援用し、消費者支払い意志額の推計と、各種ポスト・ハーベスト施設への投資費用の比較を行うことにより、カメルーンの現状に適した生産流通技術とは何かを検討する.当初の計画では、平成26年度にはカメルーンの首都ヤウンデと商業都市ドゥアラを中心としたコメのバリュー・チェーンに関する予備調査を実施する予定であったが、支給額の削減により調査費(渡航費、調査補助謝金、車両レンタル代などを含む)の捻出が不可能になったため計画を見直し、次年度のフィールドワークに、26年度、27年度の予算を全額投入することとし、今年度は文献での事前調査等、経費の発生しない研究活動を実施した。文献調査では、カメルーン以外の国も含め、コメ消費の川下から川上に至るまでの各流通段階に関する先行研究に加え、取引主体間のネットワーク、国内産米の種子供給システム、脱穀・調整・貯蔵・精米施設などのポスト・ハーベスト機器・設備に関する研究を中心に情報収集を進めた。また、データ分析の際に必要となる実験オークションの手法と消費者支払い意志額の推計については、共同研究者とともに、使用する研究手法に精通した国内の専門家と研究打合せを重ね意見交換を行った。中西部アフリカでは、政府のコメの増産努力にもかかわらず、国内生産は都市部における需要増加に追い付かず、輸入が急増している。その際、調理方法を考慮に入れた実験オークションの手法を援用し、消費者支払い意志額の推計と、各種ポスト・ハーベスト施設への投資費用の比較を行うことにより、カメルーンの現状に適した生産流通技術とは何かを検討する.平成27年度は、京都大学、および、現地の研究機関IRADに所属する共同研究者とともに、カメルーンの首都ヤウンデと商業都市ドゥアラにおいて現地調査を行った。調査では、消費者の国内産米に対する支払意思額を測定するための実験オークションを、各都市で100名ずつ計200名を対象として行い、実験参加者の社会経済属性に関する聞き取り調査を実施した。調査からは、カメルーンの消費者が輸入米を多く購入しており、国内産米に対する認識が低いことが観察された。実験結果を現在入力中であるが、入力済みのデータからは、国内産米に対する評価は、低品質の輸入米よりは高く、特に試食後には国内産米に対する支払い意思額が高まる傾向が示されている。引き続き入力と分析を進め、来年度には支払意思額の決定要因に関する成果を論文にとりまとめ、コメの品質改善、需要の増加におよぼす影響を明らかにする。当初の予定通り、カメルーンにて現地調査を実施し、実験オークションでは良好なデータを得ることができた。大きな問題もなくおおむね順調に進展している。その際、調理方法を考慮に入れた実験オークションの手法を援用し、消費者支払い意志額の推計と、各種ポスト・ハーベスト施設への投資費用の比較を行うことにより、カメルーンの現状に適した生産流通技術とは何かを検討する.平成28年度は、前年度に京都大学、および、現地の研究機関IRADに所属する共同研究者とともに実施した、現地調査の結果をとりまとめた.この研究の背景には,2008年の世界食糧価格危機以降,中西部アフリカ諸国で穀物生産が伸び悩み,輸入が増加しているという現状がある.これに対して,国産米の市場競争力を向上するためには,増産政策のみならず,消費者の選好に合ったバリューチェーンの改善が必要との観点から,カメルーンの消費者の支払い意思額について実験オークションを用いて計測し,消費者の選好に着目しながら分析を行った.調査結果からは,国産米の認知度は低く,被験者の半数は国産米を知らないことが明らかになった.しかし,試食の効果を計測した実験オークションの結果からは,国産米への支払い意思額は,試食後に増加することがわかった,また,米を調理した際の膨張率増加を好む消費者は,輸入米よりも膨張率の大きい国産米への支払い意思額が高いことが明らかとなるなど,カメルーン国産米が市場競争力を持つ可能性が示唆された.

さらに,砕け米の混入率など,米の形状に関する同質性を好む被験者や,味と香りを好む被験者は国産米への支払意思額が低い傾向があるなど,市場競争力を強化するための今後の課題も提示された.当初の予定通り、調査結果をとりまとめ学会報告を行うことはできたが、論文を投稿準備中であり学術雑誌への掲載までは至らなかったため。2008年の世界食糧価格危機以降,中西部アフリカ諸国で穀物生産が伸び悩み,輸入が増加している.政府のコメの増産努力にもかかわらず,国内生産は都市部における需要増加に追い付かず,輸入が急増している.本研究は,カメルーンの陸稲を対象に,優良種子生産・流通態勢やポスト・ハーベスト施設の改善がコメの品質改善,需要の増加におよぼす影響を明らかにすることを目的とする.その際,調理方法を考慮に入れた実験オークションの手法を援用し,消費者支払い意志額の推計を行う.平成29年度は,現地調査の結果のとりまとめと成果報告を行った.現地調査は,京都大学,および,現地の研究機関IRADに所属する共同研究者とともに実施したが,このデータに基づき,計量経済学的な分析を行った.急増する輸入米に対して,国産米の市場競争力を向上するためには,増産政策のみならず,消費者の選好に合ったバリューチェーンの改善が必要である.このような観点から,本研究では,カメルーンの消費者の支払い意思額について実験オークションを用いて計測し,消費者の選好に着目しながら分析を行った.調査結果からは,国産米の認知度は低く,被験者の半数は国産米を知らないことが明らかになった.しかし,実験オークションの結果からは,国産米への支払い意思額は,試食後に増加することがわかった,また,米を調理した際の膨張率増加を好む消費者は,輸入米よりも膨張率の大きい国産米への支払い意思額が高いことが明らかとなるなど,カメルーン国産米が市場競争力を持つ可能性が示唆された.さらに,砕け米の混入率など,米の形状に関する同質性を好む被験者や,味と香りを好む被験者は国産米への支払意思額が低い傾向があるなど,市場競争力を強化するための今後の課題も提示された.本成果の報告に加え,本研究で採用した研究手法に関連し,行動経済学的な手法に関する成果報告も行った.中西部アフリカでは,米の国内生産が需要増加に追い付かず,輸入が急増している.本研究は,カメルーンの陸稲を対象に実験オークションを実施し,消費者支払い意志額の推計を行った.現地調査からは,国産米の認知度は低いが,国産米に対する評価が試食前より試食後に増加することがわかった.また,米を調理した際の膨張率が高い米を好む消費者は,輸入米よりも膨張率の高い国産米への支払い意思額が高いこと,砕け米の混入率など,米の形状に関する同質性を好む被験者や,味と香りを好む被験者は国産米への支払意思額が低い傾向があることなどが明らかとなった.当初予定していた予備調査が実施できなくなったため、調査対象地でのコメ消費の各流通段階に関する情報や、取引主体間のネットワーク、種子供給システム、ポスト・ハーベスト機器・設備に関する情報収集が遅れているが、文献調査により準備を進めており、平成27年度に予定している本調査には支障はなく、おおむね順調に進展している。現在入力中のデータに基づき、消費者のコメに対する支払意思額の決定要因分析を行う。この需要面での分析に加え、各種ポスト・ハーベスト施設への投資費用の調査を実施し、両者の比較を行うことにより、カメルーンの現状に適した生産流通技術とは何かを検討する.とりまとめた成果を学術雑誌に投稿し、広く公表することを目指す。
ヒトゲノム構造解析ツールとしての高密度genomic DNAマイクロアレイの開発

ヒト疾患における遺伝的要因、特にゲノムの一次構造の多様性あるいは変異を迅速に探索していくツールの開発は、多因子疾患の病因解明だけでなく、隣接遺伝子症候群などの先天異常や癌など病型がおなじでありながら複雑な表現型を示す疾患においても、その分子病態を明らかにしていく上で必須である。このため、網羅的にかつ高精度にゲノムDNAコピー数の変化を検出する高密度・高感度マイクロアレイの開発を推進し、以下のような成果を得た。1.マイクロアレイ作成に必要なクローンの単離標的DNAとしては、プロモーターを始めゲノムの大半を占める非コード領域の情報も不可欠であることからgenomicDNAクローンを選択した。既に約200の既知遺伝子を含むBAC/PACクローンからのDNA単離を終了するとともに、全染色体を1Mb間隔で検索することのできる高密度マイクロアレイ用として別に約3000個のBACクローンからのDNA単離を進行中で、約20%を終了した。2.マイクロアレイの作成に関する技術開発3.マイクロアレイの検出系の技術開発プローブDNAの蛍光色素によるラベル法およびhybridization条件は既存の方法の改変により対応し、モデル系での有効性を確認した。4.マイクロアレイの精度管理のためのモデルとその評価マイクロアレイによるゲノムDNAコピー数解析のモデルとするために、癌細胞株を対象にCGH法ならびにFISH法で全ゲノムの詳細なコピー数の増加・増幅・欠失を決定した。これらの一部を用いたpreliminaryな検討では、hemizygousおよびhomozygous等の欠失に関して1コピーの変化まで検出できることを確認した。
高齢者の便秘のリスク・アセスメント・スケールの開発

平成16年度に引き続き、便秘のリスクファクターと考えられる要因と排便状態について調査を行った。調査内容は便秘の要因として(1)年齢(2)性別(3)職業歴(4)出産歴(5)日常生活状況(6)最近1週間の生活の変化(7)食事の摂取状況(8)水分摂取量(9)飲酒の有無(10)喫煙の有無(11)排便時痛の有無(12)放屁(13)常用薬剤の有無(14)疾病の有無であった。また排便状態は(1)最近1週間の排便回数(2)便量(3)便の硬さであった。調査対象者数は平成16年度とあわせて252人であった。平均年齢は80.5歳、男性74名(29.4%)、女性は187名(70.6%)であった。そのうち下剤服用者は82名(32.5%)であった。下剤服用者は年齢が高齢になるほど多く(p=0.0004)、活動量の少ない人に多かった(p=0.042)。下剤服用者を除く164名について便秘の要因と考えた項目と排便状況の関連を検討した。便秘の定義はRome IIの機能性便秘の定義に基づく週3回より少ないものとしたが、該当する対象者が3名(1.8%)と著しく少数であったことから、週5回以上の排便があるものと週4回以下のものの2群に分けて検討した。便秘の要因と考えた各項目を独立変数、排便回数を従属変数として、年齢を調整し多重ロジスティック回帰分析を行った。アルコール摂取者、喫煙者は少なく、単回帰分析では排便回数とこれらに有意な関連が認められなかったため調整は行わなかった。その結果、年齢は排便回数に影響しており、高齢になるほど排便回数は少なかった(PR=1.12,95%CI:1.041.20)。その他の項目はすべて排便回数と有意な関連がなかった。今回の調査では便秘の定義に該当する対象者は著しく少なく、排便回数の少ないものも少なかったため、年齢以外の便秘のリスクファクターについて言及することはできない。今後は対象の選択を再検討し、更に検討していくことが必要である。便秘のリスクファクターを文献から抽出し,構成枠組みを検討した.便秘のリスクファクターとしては,高齢,女性,ADLの低下,運動量の低下,環境の変化,食物繊維および水分摂取量の低下,排便時の痛み,疾病,薬物の服用が上げられた.これらのリスクファクターと排便の状態との関連を調査するため,質問紙を作成した.便秘のリスクファクターの項目は1)年齢,2)性別,3)職業歴,4)出産歴,5)日常生活状況(ADL・運動量),7)最近1週間の生活の変化,8)食事の摂取状況,9)水分摂取量,10)飲酒の有無,11)喫煙の有無,12)排便時の痛みの有無,13)放屁,14)常用している薬剤,15)疾病とした.また排便状態として,1)最近の1週間の排便回数,2)便の量,3)便の硬さ(自作の便モデルと比較する),4)以前からの便秘の有無,5)季節的変動の有無の5項目を質問した.調査はケアハウスに入所している,あるいは自宅で生活している65歳以上の男女80名に対して行った.回答は調査用紙に自記あるいは面接者が聞き取り記入した.なお,調査にあたっては秋田大学医学部倫理委員会の研究審査委員会の審査を得て行った.調査の結果,自宅での生活者は18名(22.5%),ケアハウスでの生活者は62名(77.5%)であった.対象者の平均年齢は80.4歳(最少66歳,最高97歳),性別は男性25名(31.3%),女性55名(68.7%)であった.80名中,25名(31.3%)は下剤を服用していた.排便回数は下剤服用者に少ない傾向があった.下剤服用者を除いた55名についてリスクファクターの項目と排便回数の関連を検討した.その結果,水分摂取量が少ない高齢者ほど排便回数は少ない傾向があり,排便時痛がある高齢者ははない高齢者より排便回数が少ない傾向があった.平成16年度に引き続き、便秘のリスクファクターと考えられる要因と排便状態について調査を行った。

下剤服用者を除く164名について便秘の要因と考えた項目と排便状況の関連を検討した。便秘の定義はRome IIの機能性便秘の定義に基づく週3回より少ないものとしたが、該当する対象者が3名(1.8%)と著しく少数であったことから、週5回以上の排便があるものと週4回以下のものの2群に分けて検討した。便秘の要因と考えた各項目を独立変数、排便回数を従属変数として、年齢を調整し多重ロジスティック回帰分析を行った。アルコール摂取者、喫煙者は少なく、単回帰分析では排便回数とこれらに有意な関連が認められなかったため調整は行わなかった。その結果、年齢は排便回数に影響しており、高齢になるほど排便回数は少なかった(PR=1.12,95%CI:1.041.20)。その他の項目はすべて排便回数と有意な関連がなかった。今回の調査では便秘の定義に該当する対象者は著しく少なく、排便回数の少ないものも少なかったため、年齢以外の便秘のリスクファクターについて言及することはできない。今後は対象の選択を再検討し、更に検討していくことが必要である。
1型糖尿病に特徴的なCD204陽性樹状細胞がその病態成立において果たす意義

我々は、NODの骨髄由来(BM)樹状細胞(DC)遺伝子発現プロファイルをNONと比較し、NODDCでCD204発現が増強している事を見いだした。ヒトではCD204分子を介し生細胞から細胞膜を囓りとり(nibbling)自己成分を抗原提示すること知られている。本年は、NODのCD204+DCのフェノタイプと機能を明らかにすることを目的とした。マウス骨髄細胞をGM-CSFとIL-4の存在下で培養し、磁気ビーズを用いてCD11c+DCを得た。Flow cytometryによりCD204+DCのタイピングを行った。CD204+及びCD204-DCをソートし、同系CD4陽性T細胞刺激能を比較した。細胞膜を染色するDiO、DiDで細胞膜交換を観察することによりnibbling能を評価した。NODマウスにユニークなCD204+DCがnibbling現象を介して「自己成分が抗原提示されやすい形質」の担い手となり、ひいては自己免疫疾患感受性につながる可能性が示唆された。ヒトではCD204分子を介し生細胞から細胞膜を囓りとり(nibbling)自己成分を抗原提示することが知られている。NODマウスにユニークなCD204^+DCがnibbling現象を介して「自己成分が抗原提示されやすい形質」の担い手となり、ひいては自己免疫疾患感受性につながる可能性が示唆された。東京大学先端科学技術研究センター児玉龍彦教授から供与された雄性cD204欠損マウスと雌NOD/shiとのF1からNODマウスに戻し交配をいわゆるspeed congenicの手法で繰り返し、CD204欠損マウスNODマウスを作製した。CD204(+/-)NODマウスの兄妹交配から得たCD204(+/+>、(+/-)、(-/-)NODマウスにcyclophosphamideを投与し、1型糖尿病を誘発して尿糖を8週間モニターし発症率を検討した。CD204欠損はNODマウスにおけるcyclophsphamide誘発性1型糖尿病を有意に抑制した。NODマウスにおいてはCD204^+DCがnibbllng現象を介して「自己成分が抗原提示されやすい形質」の担い手となり、ひいては自己免疫疾患感受性につながる可能性が示唆された。
GNSS低仰角衛星の利用による上下成分観測の飛躍的向上

平成30年度に計算サーバーを導入し,毎日のGNSS観測データから観測点座標値を求める解析で,各観測点の座標解決定に得られる各観測点・各衛星の30秒ごとの位相残差を計算し収録するプログラムを開発した.この解析プログラムを用いて,試験的な解析に着手した.解析では,1997年2016年の期間の関東地方南部の低地に設置されているGEONET点56点の上下変動の概要を明らかにした.農業による地下水汲み上げにより,約60mmの振幅の年周変動を伴いながら地盤沈下している茨城県西部の三和観測点や,水溶性天然ガス採取のために年周変動とともに,1997年2010年の期間に約160mmの地盤沈下を起こしている九十九里平野の大網白里観測点などの上下変動を明らかにした.また,新潟県を中心とした54点のGEONET点の2012年2018年11月まで期間の観測データを解析し,新潟平野を中心とした多くの観測点において,消雪用地下水汲み上げに伴う年周変動と地盤沈下などの上下変動を明らかにした.関東平野の三和観測点や新潟県内の栄観測点では,地下水の汲み上げ量の多い季節(三和点の夏期・栄点の冬期)の沈下ピークが大きな年(地下水汲み上げ量が多い年)に,経年的な地盤沈下が加速する傾向が見られており,地下の帯水層及びその上位にある地層の地質構造と地下水位との関係から非弾性地盤沈下が進行するという仮説を支持するような現象が観測されている.これらの解析において,この研究課題の本来の目的である各点毎の経験的位相特性を用いた解析はまだ行っていない.それでも,研究代表者が導入した30day-window Kalman filterを適用することによって,観測点にもよるが3mm程度の座標値再現性で上下変動を捉えることができた.各観測点のpostfit位相残差を計算するプログラムの開発において,全国で約1300点のGEONET点の1996年の観測開始以来直近までの20年以上にわたる観測データを,できるだけ手間をかけることなく自動解析できるようなプログラムの開発を試みた.このプログラムのなかで,各観測点・各衛星の30秒ごとのpostfit位相値残差を自動的に算出してファイルサーバに収録する機能を組み込んだ.GEONET全点自動解析システムは,研究代表者が2008年から開発を着手しているプログラムシステムであるが,これまでの準リアルタイム自動解析処理の経験に基づいて,今回新たに全面的にプログラムを書き直した.これは,postfit位相残差の自動算出・自動収録機能の追加のみでなく,最新の世界座標基準系ITRF2014において導入された,複数の指数関数及び対数関数で表現される地震後余効変動を組み込んだ初期座標値の計算や,電離層2次・3次項の補正など,最近の測地学や解析プログラム(GAMITプログラム)開発の成果をとりいれた機能を付け加えるためでもある.また,今回導入した計算サーバーは1台で40個のコアを搭載しているが,このようなサーバー毎に異なる,多数のコアの搭載した複数の計算サーバーにおいて,プログラムに手を加えることなく効率的な計算を行えるような機能も工夫した.平成31年度に本研究課題予算でファイルサーバーを導入し,観測データを蓄積して,経験的位相特性とその仰角毎の変動や経年・年周変動を吟味してから,これを適用した再解析を行う.解析では,すでに予備的解析に着手している関東地方の170点及び新潟県を中心とした54点のGEONET点の,choke-ringアンテナ導入後の2003年以降の解析をまず行う.これらの観測点においても,今年度の解析結果から,一部の観測点では,数10日程度の周期の不規則な変動が捉えられており,これを経験的位相特性によって低減することができるのか,あるいはこのような変動の原因を明らかにして別の手法によって低減させることができるのかが,これからの研究課題である.また,長期間のデータ解析によって,当初から予想されていたように,2003年以前の観測で用いられていたmicro-stripアンテナでは数10日数か月の周期を持つ顕著なノイズが捉えられており,本課題の完了時までに,このようなアンテナに起因するノイズが経験的位相特性によりどの程度低下されることができるかも,これからの研究課題である.経験的位相特性を求めるためには,少なくとも1年間以上の毎日の座標値解の仰角・方位角毎のpostfit位相残差をstackingすることが必要と考えられる.平成30年度に計算サーバーを導入し,毎日のGNSS観測データから観測点座標値を求める解析で,各観測点の座標解決定に得られる各観測点・各衛星の30秒ごとの位相残差を計算し収録するプログラムを開発した.この解析プログラムを用いて,試験的な解析に着手した.解析では,1997年2016年の期間の関東地方南部の低地に設置されているGEONET点56点の上下変動の概要を明らかにした.農業による地下水汲み上げにより,約60mmの振幅の年周変動を伴いながら地盤沈下している茨城県西部の三和観測点や,水溶性天然ガス採取のために年周変動とともに,1997年2010年の期間に約160mmの地盤沈下を起こしている九十九里平野の大網白里観測点などの上下変動を明らかにした.

また,新潟県を中心とした54点のGEONET点の2012年2018年11月まで期間の観測データを解析し,新潟平野を中心とした多くの観測点において,消雪用地下水汲み上げに伴う年周変動と地盤沈下などの上下変動を明らかにした.関東平野の三和観測点や新潟県内の栄観測点では,地下水の汲み上げ量の多い季節(三和点の夏期・栄点の冬期)の沈下ピークが大きな年(地下水汲み上げ量が多い年)に,経年的な地盤沈下が加速する傾向が見られており,地下の帯水層及びその上位にある地層の地質構造と地下水位との関係から非弾性地盤沈下が進行するという仮説を支持するような現象が観測されている.これらの解析において,この研究課題の本来の目的である各点毎の経験的位相特性を用いた解析はまだ行っていない.それでも,研究代表者が導入した30day-window Kalman filterを適用することによって,観測点にもよるが3mm程度の座標値再現性で上下変動を捉えることができた.各観測点のpostfit位相残差を計算するプログラムの開発において,全国で約1300点のGEONET点の1996年の観測開始以来直近までの20年以上にわたる観測データを,できるだけ手間をかけることなく自動解析できるようなプログラムの開発を試みた.このプログラムのなかで,各観測点・各衛星の30秒ごとのpostfit位相値残差を自動的に算出してファイルサーバに収録する機能を組み込んだ.GEONET全点自動解析システムは,研究代表者が2008年から開発を着手しているプログラムシステムであるが,これまでの準リアルタイム自動解析処理の経験に基づいて,今回新たに全面的にプログラムを書き直した.これは,postfit位相残差の自動算出・自動収録機能の追加のみでなく,最新の世界座標基準系ITRF2014において導入された,複数の指数関数及び対数関数で表現される地震後余効変動を組み込んだ初期座標値の計算や,電離層2次・3次項の補正など,最近の測地学や解析プログラム(GAMITプログラム)開発の成果をとりいれた機能を付け加えるためでもある.また,今回導入した計算サーバーは1台で40個のコアを搭載しているが,このようなサーバー毎に異なる,多数のコアの搭載した複数の計算サーバーにおいて,プログラムに手を加えることなく効率的な計算を行えるような機能も工夫した.平成31年度に本研究課題予算でファイルサーバーを導入し,観測データを蓄積して,経験的位相特性とその仰角毎の変動や経年・年周変動を吟味してから,これを適用した再解析を行う.解析では,すでに予備的解析に着手している関東地方の170点及び新潟県を中心とした54点のGEONET点の,choke-ringアンテナ導入後の2003年以降の解析をまず行う.これらの観測点においても,今年度の解析結果から,一部の観測点では,数10日程度の周期の不規則な変動が捉えられており,これを経験的位相特性によって低減することができるのか,あるいはこのような変動の原因を明らかにして別の手法によって低減させることができるのかが,これからの研究課題である.また,長期間のデータ解析によって,当初から予想されていたように,2003年以前の観測で用いられていたmicro-stripアンテナでは数10日数か月の周期を持つ顕著なノイズが捉えられており,本課題の完了時までに,このようなアンテナに起因するノイズが経験的位相特性によりどの程度低下されることができるかも,これからの研究課題である.経験的位相特性を求めるためには,少なくとも1年間以上の毎日の座標値解の仰角・方位角毎のpostfit位相残差をstackingすることが必要と考えられる.
高齢化難聴の聴覚特性を配慮した室内音響計画に関する研究

高齢者の聴覚特性を配慮した建築空間の計画のための基礎資料を得ることを目的としていくかつの実験をおこなった。平成4年度は、高齢者の聴力特性を近似するフィルターを作成し、そのフィルターを通して日常生活音を聞くことにより高齢者にとってこれらの音がどのように変化しているかを聴感上で確認した。7080歳台以上の高齢者の場合には生活音の大部分が聞き取り困難か聞き取れないものとなっている可能性もあることを示し、また、警告・予告音の多くが高周波数であるため高齢者には聞き取りにくいものであることを示した。平成5年度は、残響時間を変えた4つの音場条件で、単音節語音、3音節単語、日常生活文、不自然な文の4つの試験音を用いて明瞭度・了解度試験をおこない、残響による音声情報伝達への影響は単音節語音、3音節単語の場合には明確に現れないが、文章了解度試験では比較的明瞭に現れることを示した。また、健聴者にとっては十分な了解度を維持できる残響条件が聴覚障害者にとっては聞き取りに困難を感ずるものとなる場合があることを示した。平成6年度は、残響時間と初期音を操作した音場において、健聴者、高齢者、聴覚障害者に対して文章了解度試験をおこない、積分時間を100msとした初期エネルギー比と健聴者、高齢者、聴覚障害者の文章了解度とが非常に高い相関関係を示すことを明らかにした。健聴者にとっては文書了解度の低下をきたさないような残響条件でも、高齢者、聴覚障害者にとっては大幅な文章了解度の低下をもたらすことを示した。平成4年度には以下の研究研画に基づいて研究をおこなっている。1)聴覚機能の減退に関する資料の収集と実験高齢者の聴覚機能の定量的な計測をオージオメータ等を用いておこない、高齢者の聴覚減退を定量的に明らかにするとともに、次年度に予定しているシミュレータ開発のために必要な資料を得る。2)環境音の収集および分析人が日常生活の中で受容する種々の環境音を収集し、これらの環境音の生活における意味を分析し、音情報の欠落がもたらす影響の度合いについての基礎資料を得る。また、収集された環境音のスペクトル・時間変動等の物理的分析をおこなう。上の1)に付いては、今年度数十名のデータを得る事ができ、過去に他の多くの研究者によって蓄積されたデータと併せて、平成5年度に予定しているシミュレータ開発の目的に関しては十分な資料が得られたものと考えている。2)に付いては、病院待合い室・駅のホーム・デパート等の公共的な空間のアナウンス音および高齢者の生活空間として代表的な老人ホームにおける環境音を収録し、現在、物理的分析等を進めつつある。この点では、研究計画に比して若干の遅れはあるものの平成5年度の研究計画と同時並行的に進める事で何等問題はない。また、当初の研究計画に加えて「アナウンス音の明瞭度に対する残響時間の影響」に関して実験室実験をおこない、聴覚障害者に対しては残響の影響が健聴者よりも顕著に現れることを明らかにした。平成5年度の研究計画は、平成4年度までに得られた高齢者の聴覚機能の測定結果に基づき、高齢者の聴覚現象をシミュレートする装置を開発し、収集した環境音をこの装置で処理することにより、高齢者の聴覚を再現して主観評価実験を行い、高齢者に受容された環境音の変容の度合いを明らかにすることであった。このうち、シミュレータ装置に関しては、ディジタルフィルタを利用して、平均的老人および、老人性難聴の聴覚特性をシミュレートすることが可能となった。これを用いて日常生活の中の種々の音を再生し、試聴を行った段階である。被験者を用いての主観評価実験は計画よりも遅れており、平成6年度に行う予定であり、定量的なとりまとめはそれから行うことになる。現段階でも次の知見を得ている。シミュレータを通して種々の音を再現した印象はまず、音量の低下であり、これにより多くの場合、音のニュアンスが聞き取れなくなっていることがわかった。

これは特に音楽の聴取において顕著である。一方、警告音や呼出音などの音声情報伝達という面では、音の存在が知覚できるどうかという閾値との関連が問題となるが、警告音などでも高周波数を主成分とする音が多く、全く聴取できないものも多数あることが判明した。平成4年度には、研究計画を拡張して、「残響が聴覚障害者の音声了解度に対する影響」を調べ、聴覚障害者に対しては、残響の影響が健聴者よりも顕著に現れることを示した。平成5年度は残響時間の他に直接音レベルもパラメータとして加えて、同様な文章了解度の実験をおこない、結果を得ている。現在、初期音/残響音エネルギー比で結果をまとめることを試みている。高齢者の聴覚特性を配慮した建築空間の計画のための基礎資料を得ることを目的としていくつかの実験をおこなった。平成4年度は、高齢者の聴力特性を近似するフィルターを作成し、そのフィルターを通して日常生活音を聞くことにより高齢者にとってこれらの音がどのように変化しているかを聴感上で確認した。7080歳台以上の高齢者の場合には生活音の大部分が聞き取り困難か聞き取れないものとなっている可能性もあることを示し、また、警告・予告音の多くが高周波数であるため高齢者には聞き取りにくいものであることを示した。平成5年度は、残響時間を変えた4つの音場条件で、単音節語音、3音節単語、日常生活文、不自然な文の4つの試験音を用いて明瞭度・了解度試験をおこない、残響による音声情報伝達への影響は単音節語音、3音節単語の場合には明確に現れないが、文章了解度試験では比較的明瞭に現れることを示した。また、健聴者にとっては十分な了解度を維持できる残響条件が聴覚障害者にとっては聞き取りに困難を感ずるものとなる場合があることを示した。平成6年度は、残響時間を初期音を操作した音場において、健聴者、高齢者、聴覚障害者に対して文章了解度試験をおこない、積分時間を100msとした初期エネルギー比と健聴者、高齢者、聴覚障害者の文章了解度とが非常に高い相関関係を示すことを明らかにした。健聴者にとっては文章了解度の低下をきたさないような残響条件でも、高齢者、聴覚障害者にとっては大幅な文章了解度の低下をもたらすことを示した。
オートファジーにおけるRab33機能の包括的解析

Rab33Bはオートファジーに必須なタンパク質であるAtg16L1と直接的な相互作用を示すRabとして申請者によって同定された。今回、Rab33Bのオートファジーでの機能を明らかにする目的で、Rab33B不活性化因子(GAP)の同定を行なった。そして、Rabの不活性化に必要なTBCドメインを持ったタンパク質の中からOATL1と呼ばれるタンパク質がRab33BのGAPであることを見いだした。OATL1を過剰発現させることで、細胞内のRab33Bが不活化された状態にしたところ、オートファゴソームの成熟過程に遅延が認められた。これらの結果から、Rab33Bはオートファゴソームとリソソームとの融合の過程という、オートファジーの後期の過程で機能しているということが示唆された。オートファジー(細胞内自食作用)は真核細胞に広く保存された選択性のないタンパク質分解メカニズムであるが、高等真核生物であるほ乳動物では、発生、抗原提示、細胞死、感染菌の駆除など高次機能に関わっていることが示されており、ほ乳動物のオートファジーの分子メカニズムの解明は基礎生物学のみならず医学的にも注目が集まっている。オートファジーでは、隔離膜と呼ばれる膜構造が伸長し、細胞質を包み込んだオートファゴソームと呼ばれる二重膜構造を持つ小胞を形成する。このオートファゴソーム形成はオートファジーに必須な過程であるが、その過程に不可欠な因子としてAtg遺伝子群が同定されている。これまで私は、その一つであるAtg16L1と低分子量Gタンパク質であるRab33とが相互作用を示すことを見いだしたため、Rab33のオートファジーにおける機能を探索してきた。しかしながら、一般的に低分子量Gタンパク質は複数の結合分子(エフェクター)と機能する事が知られており、Rab33機能の包括的な理解のためには更なるエフェクターの同定が必須であると考えられた。本年度は、Rab33の新しいエフェクターとしてキネシンモータータンパク質のファミリーに属する分子を同定する事に成功し、Rab33機能としてオルガネラ輸送という新しい視点をもたらす事ができた。今後、このキネシンタンパク質がオートファジーにおいてどのような機能を果たしているのかを分子生物学的、生化学的に解析していく予定である。またRab33機能の理解にはそのノックアウトマウスの解析が大きな意味を持つ事は明らかであるが、現在、Rab33A, Rab33Bという二つのアイソフォームに関してノックアウト個体を作成する事ができた。しかし現時点では、単独変異体では顕著な表現型が観察されていないため、今後ダブルノックアウト個体を作成し、その表現型に関して解析を行なう予定である。本年度は、Rab33の不活性化因子を同定することで、Rab33がオートファジーにおいてどのような役割を果たしているのかを明らかにしようと試みた。実際、これまで未同定だったRab33不活性化因子として、OATL1というTBCドメインを持つタンパク質を同定した。OATL1の機能未知のタンパク質であったため、OATL1のオートファジーへの関与を検証した。するとOATL1の過剰発現によって、オートファゴソームとリソソームとの融合が阻害されることが明らかになった。同様に、Rab33の活性化型固定変異体を過剰発現する事によっても、オートファゴソームとリソソームとの融合が阻害されることから、Rab33はオートファジーの成熟の過程で機能していることが推測された。
ヒューマノイドロボットのダイナミクスベースト制御

本研究では,二足歩行ロボットの制御における本質的な原理は受動的歩行にあるという立場で歩行制御を考えている.そのために,緩やかな坂道に設置された準受動的歩行ロボットの制御を考察している.具体的には,全関節ダイレクトドライブモータが装着されたロボットを試作し,その制御則を考察した.以下が成果である.(1)2足歩行ロボットPB-Iの設計・試作を行った.具体的には,各脚3自由度の計6自由度の回転関節を持つ二足歩行ロボットである.傾斜面での理想的な歩行が受動的歩行が実現可能なように,全関節のアクチュエータとしてDDモータを用いた.(2)PB-Iを想定して力学的モデルを構築した.そして,非線形力学系として本ロボットを解析し,本ロボットにおける受動的歩行の実現性とその安定解析を行った.(3)コンパスモデルを用いて,坂道を歩き下る準受動的動歩行の制御方式を提案した.その際,足首関節の積極的な制御を念頭においた学習的歩行制御方策を考案した.(4)受動的歩行の安定性を歩行の衝突点に着目して構築したポアンカレ写像(離散力学系)について構造解択を行った.ただし,非線形性がきついため線形化を行い近似的に解析した.その結果,受動的歩行は不安定な遊脚の運動を衝突によって安定化していることが定性的にわかってきた.さらに求めた近似ポアンカレ写像を用いてできるだけ安定度の高い遅延フィードバック制御則の設計法を提案し,その有効性をシミュレーションで確認した.(5)遅延フィードバック制御を連続化した新たな制御則を提案し,その有効性をシミュレーションおよび実験によって確認した.具体的には,k歩目の入力を,k-1歩目とk歩目の歩行の差を連続軌道として求めその差をフィードバックする方法である.これによって衝突点間における外乱に対してロバストになる.本研究課題では,最終的には全関節をダイレクトドライブモータで駆動するヒューマノイドロボットを開発する.それによって,ヒューマノイドロボットの動特性をフルに活用した制御則を開発するためである.本年度は,まず,各脚2自由度,回転胴体1自由度の計5自由度の回転関節を持つ二足歩行ロボットの構築を行うための準備を行った.具体的には,全関節に利用するダイレクトドライブモータを駆動するためのパワーアンプ,及び計算機システムのシステム構築を行うための基本システムの概要設計を行い,そのための構成部品の調達を行った.さらに構築するロボットの概念設計を行った.この設計は今後組み込むモータの具体的仕様を確定するために利用される.また,合わせて,ダイナミクスベースト制御に基づいた制御則を設計するための基礎検討を行った.具体的には,簡易シミュレータおよび理論解析によって,受動的歩行の運動解析を行い,特に遊脚が着地する瞬間の状態(衝突点と呼ぶ)に着目し,制御則設計の基礎検討を行った.受動的歩行では歩行の平衡点が未知なので制御が難しくなっているが,その問題設定は,カオス制御などで知られている「遅延フィードバック制御」の考え方に近いものがあることがわかった.そこで,脚ロボットの受動的歩行に遅延フィードバック制御の考え方を導入し,衝突点における運動エネルギーに着目した制御則を設計した.その有効性はシミュレーションによって確認した.本研究では,二足歩行ロボットの制御における本質的な原理は受動的歩行にあるという立場で歩行制御を考えている.そのために,緩やかな坂道に設置された準受動的歩行ロボットの制御を考察している.具体的には,全関節ダイレクトドライブモータが装着されたロボットを試作し,その制御則を考察した.以下が成果である.(1)2足歩行ロボットPB-Iの設計・試作を行った.具体的には,各脚3自由度の計6自由度の回転関節を持つ二足歩行ロボットである.傾斜面での理想的な歩行が受動的歩行が実現可能なように,全関節のアクチュエータとしてDDモータを用いた.(2)PB-Iを想定して力学的モデルを構築した.そして,非線形力学系として本ロボットを解析し,本ロボットにおける受動的歩行の実現性とその安定解析を行った.(3)コンパスモデルを用いて,坂道を歩き下る準受動的動歩行の制御方式を提案した.その際,足首関節の積極的な制御を念頭においた学習的歩行制御方策を考案した.(4)受動的歩行の安定性を歩行の衝突点に着目して構築したポアンカレ写像(離散力学系)について構造解択を行った.ただし,非線形性がきついため線形化を行い近似的に解析した.その結果,受動的歩行は不安定な遊脚の運動を衝突によって安定化していることが定性的にわかってきた.さらに求めた近似ポアンカレ写像を用いてできるだけ安定度の高い遅延フィードバック制御則の設計法を提案し,その有効性をシミュレーションで確認した.(5)遅延フィードバック制御を連続化した新たな制御則を提案し,その有効性をシミュレーションおよび実験によって確認した.具体的には,k歩目の入力を,k-1歩目とk歩目の歩行の差を連続軌道として求めその差をフィードバックする方法である.これによって衝突点間における外乱に対してロバストになる.本研究では,ヒューマノイドロボットが多リンク系で構成されている非線形(かつ不安定)な力学系であるという特徴を陽に考慮し,そこに内在する力学的性質を利用したヒューマノイドのための制御方策の開発を行うことを目的としている.平成14年度は,次の3つの準備的な研究を並行して進めた.(1)ヒューマノイドロボットを試作するための準備として,2足歩行ロボットPB・1の設計・試作を行った.

具体的には,各脚3自由度の計6自由度の回転関節を持つ二足歩行ロボットである.傾斜面での理想的な歩行が受動的歩行が実現可能なように,全関節のアクチュエータとしてDDモータを用いた.(2)PB・1を想定して力学的モデルを構築した.そして,非線形力学系として本ロボットを解析し,本ロボットにおける受動的歩行の実現性とその安定解析を行った.その際足首関節の積極的な制御を念頭においた学習的歩行制御方策を考案した.これは人間の歩行を規範として,歩行が進むにつれて全関節の制御から足首の制御へと重点が置かれるもので,学習要素にニューラルネットワークを用いた.(3)コンパスモデルを用いて,坂道を歩き下る準受動的動歩行の制御方式を提案した.具体的には,第k歩目の歩行パターンを第k+1歩目の目標歩行パターンとして利用する方法で,シミュレーションによるとその歩行パターンは受動的動歩行を行う際の歩行パターンに収束してゆく.これによって歩き始めや外乱などが加わったときには能動的に歩行し,それ以外の定常状態では受動的歩行になるような制御方策が構築できた.また生物系とロボット系の研究者を集め両領域の融合を目指したワークショップを開催した.本研究では,二足歩行ロボットの制御における本質的な原理は受動的歩行にあるという立場で歩行制御を考えている.そのために,緩やかな坂道に設置された準受動的歩行ロボットの制御を考察している.具体的には,全関節ダイレクトドライブモータが装着されたロボットを試作し,その制御則を考察した.本年度は実験用ロボットの整備と理論解析などを行った.以下が成果である.(1)受動的歩行の安定性を歩行の衝突点に着目して構築したポアンカレ写像(離散力学系)について構造解釈を行った.ただし,非線形性がきついため線形化を行い近似的に解析した.その結果受動的歩行は不安定な遊脚の運動を衝突によって安定化していることが定性的にわかってきた.さらに求めた近似ポアンカレ写像を用いてできるだけ安定度の高い遅延フィードバック制御則の設計法を提案し,その有効性をシミュレーションで確認した.(2)遅延フィードバック制御を連続化した新たな制御則を提案し,その有効性をシミュレーションおよび実験によって確認した.具体的には,k歩目の入力を,k-1歩目とk歩目の歩行の差を連続軌道として求めその差をフィードバックする方法である.これによって衝突点間における外乱に対してロバストになる.以上のことから,傾斜面における準受動的動歩行の安定論に基づいた歩行制御則の提案を行いその有効性を示すことができた.今後は(a)より力学ベースな安定解析を行う,(b)上半身を含めた全身運動に対する制御則を考察する,ということを研究する.
自己組織化による超分子集合体を用いた有機-無機ハイブリッド材料の精密ナノ構造制御

本研究では、優れた導電性・光学特性を示すπ共役高分子・カーボンナノチューブの自己組織化を利用することにより、分子・ナノレベルでの高次構造制御を行った。第1に、高蛍光高分子であるポリフェニレンエチニレンの側鎖に、疎水性ゲスト化合物を包接するシクロデキストリンを導入した新しい高分子の合成を行い、ゲスト化合物添加によるナノ構造制御を行った。得られた高分子は、水中では主鎖間の会合により緑色発光を示すが、そこに疎水性ゲスト化合物である1-アダマンタンカルボン酸を添加すると、非常に強い青色発光を示した。これは、ゲスト化合物である1-アダマンタンカルボン酸と高分子側鎖のβ-シクロデキストリンとの間で、包接錯体形成が起こり、ポリフェニレンエチニレン主鎖間の解離が促進されたためだと考えられる。一方、疎水性ゲスト化合物でアクセプター分子であるトリニトロベンゼンを得られた高分子水溶液中に添加した場合、蛍光発光は完全に消光した。高分子側鎖のβ-シクトデキストリンとトリニトロベンゼンが包接錯体を形成し、それにより高分子主鎖とトリニトロベンゼンとの電子移動が効率的に起こったためである。このように、シクロデキストリンとゲスト化合物との包接形成により、ポリフェニレンエチニレンのナノレベルでの会合を制御し、それにより蛍光の発光色・傾向強度を制御することができた。第2に、シクロデキストリン被覆カーボンナノチューブの合成を行い、包接錯体形成により、カーボンナノチューブを含んだヒドロゲルの合成に成功した。形成したゲルに、競争ゲストやホストを加えると、ゲルがゾルへと転移する新しいカーボンナノチューブヒドロゲルの合成に成功した。本研究では、優れた導電性・光学特性を示すπ共役高分子の自己組織化を利用することにより、分子・ナノレベルでの高次構造制御を行った。第一に、用いる溶媒により構造変化を示すイオン性π共役高分子を用い、アモルファスおよびミセル/シリカナノ複合体の合成を行った。得られた材料は、π共役高分子のシリカゲル中での高次構造の違いから、まったく異なる光学・電気特性を示した。第二に、高蛍光高分子であるポリフェニレンエチニレンの側鎖に、疎水性ゲスト化合物を包接するシクロデキストリンを導入した新しい高分子の合成を行い、ゲスト化合物添加によるナノ構造制御を行った。