hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌特有の微小環境に応答する蛍光性小分子プローブの開発

がんの低酸素環境に特異的な蛍光プローブをはじめ、新しい蛍光変化メカニズムに基づく蛍光プローブの合理的な設計方法を確立することに成功し、バイオイメージングにおいても、その有用性について確認することが出来た。癌に特徴的な微小環境(低酸素環境)を感受して蛍光がOFF状態からON状態へと切り替わり、癌部位を高選択的に可視化する蛍光性小分子プローブの開発をおこなった。SNARFというpH感受性の蛍光色素を基本骨格とし、誘導体化することで、癌の低酸素環境でおこる選択的な還元により蛍光のスイッチが入り、プローブ周囲のpH(癌に特徴的な低pH環境)を検出できるようなSNARF誘導体の創製に成功した。このプローブを用いることで、実際に低酸素環境下にある還元酵素の選択的な検出に成功し、低酸素環境下で培養した細胞のイメージングにも成功した。また、その開発過程において種々のSNARF誘導体を作成することで、その蛍光特性を自在にコントロールすることができる戦略を獲得することに成功した。実際にその戦略を用いることで、これまでのSNARF誘導体では困難であった細胞内に取り込まれて初めて蛍光がON状態となる細胞内pHプローブの開発に成功し、薬剤添加に伴う細胞内pH変化の定量的な計測にも成功している。本誘導体は、未反応の誘導体の洗浄による除去が困難であるin vivoでの利用が期待されることから、今後その方向性での利用について検討をおこなっていく。また、本戦略のメカニズムの解明にも努め、その作用機序について明らかとした。その結果、本戦略は極めて一般性が高く合理的なデザインが可能なため、様々な外部刺激に応答して蛍光のスイッチがON状態へと切り替わる蛍光性小分子プローブの設計が可能であることが示唆された。今後、生物学的に有用な検出対象の高選択的な検出を目指し展開していく。本年度は、昨年度見出した方法論を拡張し、キサンテン骨格を有する蛍光色素誘導体を基本骨格とし、その蛍光特性を導入する置換基の種類により自在にコントロールすることができる新規な方法論を確立することができた。この方法論に基づき、蛍光色素骨格をスクリーニングすることにより、がんに特徴的な微小環境(低酸素環境)を感受してOFFからONへと切り替わる蛍光性小分子プローブのさらなる効率化に成功した。さらに、この知見を生かし、細胞内で導入されることによって初めて蛍光がONとなるため、洗浄操作を必要としない細胞内pHプローブの開発に成功した。また、酵素の活性を色調変化として読みだす事の出来るレシオ型蛍光プローブの開発にも成功した。様々な応用例を評価していく過程で、本戦略が極めて一般的かつ合理的に分子構造を基に蛍光特性を自在にコントロール出来ていることが明らかとなった。また、予備的検討により、本手法で確立した蛍光プローブが細胞内のみならず、in vivoでも用いることができる可能性を見出すことができた。今後は、細胞内での作用機序について詳細に検討していきながら、in vivoでの応用を視野に入れて展開していく。また、他にも存在する低酸素環境に特異的な反応に注目した蛍光プローブの設計もおこなっていく。本年度は、昨年度までに本研究を通じて確立することができたOFF/ON型蛍光プローブの詳細な蛍光変化メカニズムについて、種々の分光学的手法や分子構造と機能の相関解析を通じて評価した。その結果、誘導体化した蛍光色素がナノ集合体を形成することに起因していることが明らかとなり、その詳細なモルフォロジー解析をおこなった。また、昨年来おこなってきた蛍光色素骨格のスクリーニングをさらに拡張展開することにより、これまでとは異なる位置への置換基の導入により、ナノ集合体の形成をさらに制御することができることも明らかとなった。さらには、そのナノ集合体が実際にどのようなメカニズムによって細胞内へと導入されていくのかについて、蛍光顕微鏡観察下での詳細な検討により明らかとすることに成功した。これらの検討を通じて、本研究で提案するOFF/ON型蛍光プローブを細胞内でのイメージングに供する上での有用な知見を蓄積することができた。いくつかの外部刺激応答性のOFF/ON型蛍光プローブについては、これまでに得られた知見に基づいて設計し、実際に設計通り機能することを、試験管内および細胞内での評価を通じて確認することができている。今後は様々な生理学的に有用な細胞内重要物質を検出するための蛍光プローブを開発し、評価していく。また、これまでに開発したがんに特徴的な微小環境(低酸素環覧)を感受するOFF/ON型蛍光プローブをはじめ、いくつかのOFF/ON型蛍光プローブについては、in vivoでの機能評価について着手している。
生命を大切にする子どもの心を育てる健康教育カリキュラムの構築

本研究は、子どもの心の健康に様々な問題を生じている現代社会の中で、"生命を大切にする子どもの心"を育てる健康教育カリキュラムを開発することを目的とした。保育者を対象としたインタピュー調査である第1次調査では、子どもの優しさの育ちは幼児期の早い時期から芽生えていること、自然環境や家族の死の体験から生命の営みを学ぶことを大切にしていること、家族の中での触れ合いを大切にした関わりを大切にしていることが明らかになった。保育者を対象としたアンケート調査である第2次調査では、自然との触れ合いなど体験を通して"誕生""死"よりはむしろ"生きていること"に比重を置いた関わりをしていること、保護者への関わりの特徴として保育者と保護者の関係の中で保護者を受け入れ安心させる関わりをしていることが明らかになった。保護者を対象とした第3次調査では、子どもと生命の触れ合いを大切にしてよく関わっていること、"誕生"や"死"にもよく関わっていることと同時に、"生命の大切さ"という漠然としたものを幼児期の子どもに伝えることの困難さや、子どもの周りの環境や社会の風潮からの望ましくない影響に不安や悩みを持ちながら、生命や死について教えようとしたり、子どもの存在を大切にしたり、思いやりの心や道徳心を育てる工夫や努力をしていることも明らかになった.養護教諭への第4次調査結果の中で、感情のコントロールが難しかったり、自分の気持ちを表現できないこと、自己否定観が強かったり人との関係性をうまく築けないということが、学童期の子どもの現状として語られていた.さらに、育児や家族のコミュニケーションなどが問題として語られており、子ども一人一人を大切にしたアプローチや家族との関わりを大切にしたアプローチに取り組んでいることが明らかになった.以上の結果より、健康問題に関わる看護者が、生命を大切にする子どもの心を育てる関わりの可能性として、健全な生命観の育みへ関わることや、育児不安をもつ保護者のサポートグループへ関わること、子どもと保護者への健康教育の推進へ関わることの大切さが示唆された。今回明らかにされた結果を参考として、看護専門職として教育的アプローチをどのように実施することが可能であるのかという視点で教育プログラムを作成した.本研究は、子どもの心の健康に様々な問題を生じている現代社会の中で、"生命を大切にする子どもの心"を育てる健康教育カリキュラムを開発することを目的とした。今回明らかにされた結果を参考として、看護専門職として教育的アプローチをどのように実施することが可能であるのかという視点で教育プログラムを作成した.本年度は、研究目標(3)『生命を大切にするこころを子どもに育てるということに対して、幼稚園教諭・保育士がどのような考えを持っているのかを明らかにする』に焦点をあてて研究に取り組んだ。1.看護・幼児教育・道徳教育・児童心理領域の文献検討2.フォーカスグループの実施:保育士4名・研究者3名により、生命を大切にする子どもの心について討議を行った。討議内容を分析した結果、(1)子どもが生命をどのように考えるのか、(2)子どもが家族の死と対面するということはどのような体験か、(3)子どもの思いやりの発達過程、(4)最近の子ども・親の特徴、(5)生命を大切にする子どもの心を育むための保育士の子ども・親への関わりが抽出された。3.インタビューの実施:幼稚園教諭を対象に、フォーカスグループで抽出された『生命を大切にする子どもの心を育むための子ども・親への関わり』に焦点を絞ってインタビューを行った。インタビュー内容を分析した結果、(1)子どもと生命のふれあい、(2)生命に関わる子どもの社会化、(3)生命の大切さを教える、健康の大切さを教える、(4)思いやり・共感性を育む、

(5)子どもの生命を大切にする心の育ちを支えるの5つの関わりが抽出された。4.保育士・幼稚園教諭を対象とした「生命を大切にするこころを子どもに育てる関わり」に関するアンケート調査用紙の作成とプレテストの実施:フォーカスグループ、およびインタビューで得られたデータを分析した結果、および既存の文献を参考にして、調査用紙を作成した。調査用紙は、(1)デモグラフィックデータ(4項目)、(2)最近の子どもの特徴について(11項目)、(3)最近の親の現状について(7項目)、(4)子どもの生命を大切にする心や、思いやり育むために幼稚園・保育園でで工夫している事柄(1項目)、(5)生命を大切にする子どもの心を育てるための関わり(34項目)から構成されている。現在、プレテストを実施中である。本年度は,生命を大切にする心を子どもに育てることに対する幼稚園教諭・保育士の考えを明らかにすることを目的としてアンケート調査を実施した。252名の回答を統計ソフトSPSSにて分析を行った。1."かなりそうである"が半数を超えた内容は,「子どものよいところをほめる」「子どもの日常生活の中で危ないことは何かを教える」「できないことができることになることの喜びを育てる」「子どものやる気を尊重する」「子どもに命は1つしかなくて,大事なものであることを伝える」「子どもが他の子どもに関心を持っていることを大事にする」であった。多くの保育者は,生命を大切にする心の育ちを支える関わりを持ちながら生命の大切さを教え,思いやり・共感性を育む関わりをしていることが示された。2."そうでない"が他の項目に比べて多い内容は,「お葬式など生命の終わり(死)に関わる社会の儀式を教える」「子どもに命が永遠のものではないことについて折を見て話しをしていく」「生命の誕生を喜ぶ儀式を子どもに教える」「死んだ生き物にも触れ,生命の終わり(死)を体験できるように関わる」「子どもに生命の誕生について話す」であった。生命の始まり(誕生)や終わり(死)に関する関わりは他の関わりに比べ積極的にされていない傾向があることが示された。3.保護者への関わりの中で,"かなりそうである"が多い内容は,「保護者に園での子どもの様子を話している」「保護者を安心させるように関わっている」「保護者の気持ちを受け入れるように関わっている」であり,"そうでない"が他の項目に比べて多い内容は「保護者が他の母親と交流の場が持てるような橋渡しをする」であった。保育者たちは,保護者を受け入れ安心させる関わりに力を入れていることが示された。以上のことから,生命を大切にする子どもの心を育てるための子どもへの関わりの今後の可能性が示唆された。本研究は,子どもの心の健康に様々な問題を生じている現代社会の中で,"生命を大切にする子どもの心"を育てる健康教育カリキュラムを開発することを目的とした。保育者を対象としたインタビュー調査である第1次調査では,子どもの優しさの育ちは幼児期の早い時期から芽生えていること,自然環境や家族の死の体験から生命の営みを学ぶことを大切にしていること,家族の中での触れ合いを大切にした関わりを大切にしていることが明らかになった。
クッションダンパによるタンブリング運動減衰へのファジィ/ニューロ制御応用法の研究

1.軌道上光環境模擬シミュレータを制作し,軌道上で太陽に照らされた人工衛星を想定した画像を撮像した。人工衛星の回転運動の映像を作成するために、駆動ドライバ装置を含む3個の駆動モータを用いたタンブリング運動模擬装置を作成し、Matlab Simulink上にモデルを作成した。得られた画像に対しウェーブレット変換を用いたエッジ抽出法が他の抽出法よりも有効であることを分った。また,自己組織化ネットワークを用いることでエッジ点をある程度的確にグループ化できることが確認できた。2.実際に衝撃を与えてニューテーション運動の減衰実験を行うための装置も合わせて製作した。本装置の上部には、シリコンセンシングシステムズジャパン製CRS03-01を搭載してあり、±100[deg/s]の範囲で角速度を計測できるようになっている。本装置に、ソフトボールによって衝撃を与え、ソフトボールの速度変化を画像処理によって計測しその結果を元に推定した角運動量減衰量と、ジャイロによって計測した角動量減衰量を比較し、速度に応じた減衰効果を共に確認することができた。このことから、直接角運動量を計測できない場合であっても、投擲物の速度変化と衝突時の接触位置を画像処理することにより、角運動量減衰量の推定が可能であることを確認した。3.機能不全衛星の捕獲のための角運動量減衰に対する方策として衝撃スラスト法を選択し自動制御の方法としてターゲットの形状を考慮した自律学習制御器の設計を行った。この自律学習制御器の性能を検討するために回転モデルごとの数値シミュレーションを行い良好な角運動量減衰結果を得た。さらに学習機構がある場合と無い場合との制御結果の比較を行い,学習機構によるfuzzyパラメータのチューニングが効果的であることを確認した.1.軌道上光環境模擬シミュレータを制作し,軌道上で太陽に照らされた人工衛星を想定した画像を撮像した。さらに学習機構がある場合と無い場合との制御結果の比較を行い,学習機構によるfuzzyパラメータのチューニングが効果的であることを確認した.本研究課題のうち、14年度として主に以下の2つの研究成果を得た。1.ボットマニピュレータを目標点に接近させる方式において、単眼カメラでも可能である特徴ベースト法を検討した。この方法には、カメラ画面から特徴点がはみ出してしまうような状況までは想定されていない欠点があった。これを回避するには、特徴点ごとの画面端との距離および速度からファジィ制御を用いて総合的に適切なエンドエフェクタ動作を実現させる方法を考案し、ゲイン調節がうまくいっていない場合においても、アーム先端を正しくゴール地点(クッションダンパを接触させる点と想定した点)まで誘導できることを示した。また、エンドエフェクタを目標点までに誘導する途中で、目標点以外の接触を避ける必要がある。このような問題を状態量拘束つき2点境界値問題に帰着させ、逐次2次計画法により、エンドエフェクタ移動中の操作性も保ったまま,目標点以外との接触を避けた最適軌道が求められることを示した。2.宇宙デブリの運動を減衰させた後、それを捕獲するためには、チェイサー衛星と呼ばれる衛星の姿勢運動をターゲット衛星の姿勢運動に同期させる必要がある。本研究課題では、ターゲット衛星は非協力衛星であることを想定し、慣性特性が分からない場合には通常の制御では適切に姿勢運動同期が実現できない状況に対し、適応則よって慣性特性を推定することにより、同期追従できることを示した。また,タンブリング運動模擬装置の前段階として単軸回転装置を作成し、カルマンフィルタによる回転速度計測の基礎実験を行い、光学マーカを観測することにより、位置、姿勢角、回転速度等を推定できることを確認した。その他,実際に接触運動実験が行えるタンブリング運動模擬を作成購入し,接触による運動減衰実験開始への下準備を行った。1.ボットマニピュレータを目標点に接近させる方式において、単眼カメラでも可能である特徴ベースト法を、昨年度に引き続き検討した。昨年度は、ターゲット物体が回転しないことを条件にファジィ制御補償項の追加を行ったが、本年度は、回転している状態にも対応できるように、予測補正項の追加を行う拡張を行った。

その結果、ターゲット物体の回転を考慮しない制御則よりも、適格に速く目標状態へ移行できることを、ロボットマニピュレータシミュレータ上に制御プログラムを実装して数値計算により確認した。2.宇宙デブリのミッション機器の状態をモニタリングするためには、チェイサー衛星と呼ばれる衛星が宇宙デブリ(ターゲット衛星)の周囲を周回する必要があり、この運動はフォーメーションフライトの一種である。本研究では、このフォーメーションフライト運動に関し、(1)軌道の最適化、(2)最適軌道へのスライディングモードトラッキング制御による消費エネルギーの低減化、(3)ターゲット衛星の慣性能率推定適応則の付加、という段階的な改善を行いうことで、位置・姿勢の追従性能向上が達成できた。3.先端にクッションダンパを装着した宇宙ロボットハンドを想定し、クッションダンパをタンブリング衛星に接触して回転運動を減衰させるシミュレーションを、宇宙ロボットの運動も考慮に入れて行った。ニューテーション運動を減衰させる制御則であるアクティブニューテーションダンピング制御トルクを模範接触トルクとして解析を行い、望ましい接触時間を求める方法を提案した。4.投擲物によって運動を減衰させる作業を人間が投擲タイミングを判断して実施する場合に、投射タイミングと回転運動との相関関係を、ニューロ・ファジィを用いて解析し、ファジィルールとして抽出を行った。その結果、回転速度の判断がおよそ3段階での判断、回転方向が上下、左右の判断で行われていることが分かった。1.衝撃スラスト法によるタンブリング運動減衰に対し、対象物体の姿勢・角速度を入力としたファジィ制御を構成し、投擲物の発射方向と速度を出力として、制御を試みた。その結果、対象物体までの距離によって、衝突までの時間遅れのために、最適な発射タイミングが変化し、初期段階での減衰効果は大きいが、対象物体の回転速度が遅くになるにしたがい、減衰効果と擾乱効果が同等の一種のリミットサイクルに落ちつくことが確認された。2.衝撃スラスト法は、衝撃を与える箇所が限定されている場合、一種の劣駆動問題になる。劣駆動問題として一定スラストを試みた場合、可安定化できるかどうかが不明である。そこで、理論的な考察を行う前段階として、可変スラスタを前提とした、一定時間内のゼロダイナミクス制御で求められる総トルクと同等のトルクを、一定大きさのスラストで可変時間により実現した場合、どのような運動になるかを検証した。その結果、非対称衛星でかつ中間慣性主軸まわりにトルクが発生できない比較的簡単な制御問題においては、回転運動をある程度減衰可能であることが分かった。一方、ポインティング問題では、特定の方向に姿勢を向けることは、単なる等価トルクを発生するだけでは難しいことも確認された。3.ビジュアルサーボ手法にスライティングモード制御を組み合わせ、タンブリング運動している故障衛星と姿勢を同期させ、捕獲することを想定したフォーメーションフライトを行う問題を取り扱った。
メタボリックシンドロームに関連する末梢神経障害の分子機構と病態学的研究

近年の臨床研究から、糖尿病性神経障害に特徴的な小径感覚神経障害が、糖尿病の前段階である耐糖能障害(IGT)やメタボリックシンドロームにおいても高頻度に認められることが示されている。しかしながら、IGTから2型糖尿病へと耐糖能の悪化に伴って、小径感覚神経機能にいかなる変化が生じ、この変化がメタボリックシンドロームに随伴するどのような代謝異常と関連性を示しているのかはよく解っていない。我々は、インスリン抵抗性肥満Zuckerラットおよびインスリン抵抗性2型糖尿病ZDFラットを用いて、小径感覚神経機能の指標である温痛覚反応の経時変化を解析し、認められた変化とこれらのモデルのインスリン代謝異常との関連性を検索した。結果、インスリン抵抗性および2型糖尿病ラットモデルでは、持続性の高血糖を認める以前に温痛覚過敏が出現おり,これらのラットにおける温痛覚過敏は、代償性高インスリン血症を伴うインスリン抵抗性の初期徴候の一つである可能性が示唆された。また、これらのラットでは、温痛覚鈍麻が、この高インスリン血症の消失時期と一致して認められた。以上の結果は、インスリン抵抗性ラットモデルに認められる痛覚異常が、血糖値とは独立してインスリン代謝異常と関連性を示す可能性を示唆している。近年,糖尿病患者のみならず,糖尿病予備軍である耐糖能障害(IGT)患者においても,小径線維有意の感覚神経障害が高頻度に合併していることが報告されている。また,この神経障害を有するIGT患者の大半は,高血圧,脂質代謝異常や耐糖能障害と言った肥満に関連したインスリン抵抗性による代謝徴候,すなわちメタボリックシンドローム(MS)を呈することも指摘されている。しかしながら,MSの各構成因子が,どのように神経障害の発症に寄与しているのかはほとんど検索されていない。我々の2型糖尿病患者280例(男性163例/女性117例,平均年齢55.4±9.7歳,糖尿病歴10.7±6.7年,Alc値9.2±2.0%,body mass index(BMI)25.2±4.5kg/m^2)を対象とした検索では,年齢および糖尿病罹病期間調節後の多変量ロジスティック回帰分析において,末梢神経障害合併の臨床徴候の一つである両側アキレス腱反射の減弱あるいは消失と腹囲およびBMIの上昇との間に有意な関連性を認めた。また,心自律神経障害の指標である心拍変動係数の低下(2.5%未満)と収縮期血圧および血清遊離脂肪酸の上昇との間にも関連性が認められた。これらの結果より,我々は2型糖尿病患者においては,肥満,高血圧,脂質代謝の異常が神経障害の危険因子となり得ることを報告している(第21回日本糖尿病合併症学会)。2型糖尿病ZDFラットモデルを用いた検索では,PPARγアゴニストであるチアゾリジン誘導体ピオグリタゾン(5mg/kg/日)を14週齢から8週間経口投与することで,このモデルに出現する温痛覚鈍麻を有意に改善させることができた。一方,降圧効果と共にインスリン抵抗性改善効果を有するアンギオテンシンII受容体拮抗剤オルメサルタン(6mg/kg/日)を同様に投与した結果では,温痛覚鈍麻に対する明らかな改善効果は認められなかったが,このモデルの感覚神経伝導速度の低下を有意に改善させることができた。以上,今回の研究から我々は,インスリン抵抗性に関わるPPARγやアンギオテンシンIIのシグナル異常を改善することで,それぞれ2型糖尿病ラットに出現する異なる感覚神経機能異常を改善させ得ることを初めて見出した。しかしながら、IGTから2型糖尿病へと耐糖能の悪化を示すメタボリックシンドロームにおいて、小径感覚神経機能にいかなる変化が生じ、この変化がインスリン抵抗性に随伴するどのような代謝異常と関連性を示しているのかはよく解っていない。

結果、インスリン抵抗性および2型糖尿病ラットモデルでは、持続性の高血糖を認める以前に温痛覚過敏が出現おり,これらのラットにおける温痛覚過敏は、代償性高インスリン血症を伴うインスリン抵抗性の初期徴候の一つである可能性が示唆された。また、これらのラットでは、温痛覚鈍麻が、この高インスリン血症の消失時期と一致して認められた。以上の結果は、インスリン抵抗性ラットモデルに認められる痛覚異常が、血糖値とは独立してインスリン代謝異常と関連性を示す可能性を示唆している。
蓄熱性低分子の冷結晶化における相転移のナノプローブ熱分析

冷結晶化と呼ばれる特異な熱挙動を示す色素分子を複数発見した。冷結晶化は過冷却現象を伴う蓄熱現象であり、その基礎研究を行うことは排熱の再利用法の確立につながることが期待される。本研究では、走査型プローブ顕微鏡といった優れた分解能を有する装置を利用することで、従来の巨視的な計測では分からなかったマイクロオーダーでの分子集合状態と熱挙動の相関を解明する。そして、低分子の冷結晶化における蓄熱効率を向上させることを目標とする。
ラス(ras)タンパク質によるCaオシレーション・イオンチャンネルの制御

5年度、我々は、NIH/3T3細胞をKi-rasでトランスフォームしたDT細胞が、増殖因子によりCa^<2+>オシレーションを生じるメカニズムについて研究した。細胞内Ca^<2+>オシレーションは、細胞外のシグナルをオシレーションという持続的で、かつパルス状の細胞内のシグナルに変え、GTP結合タンパク質にカップルする受容体の情報の増幅を行なう重要な細胞現象である。(1)これが細胞増殖に、どう関与するかについて具体的解答を求める第一歩として、Ca^<2+>オシレーションを平面画像多点解析対象とするため、現有のオリンパス製Ca蛍光測定装置に新たに、カザルス画像解析装置を付加し、2次元的に観察した。(2)さらに、細胞外からの、Ca^<2+>流入が、イノシトール三リン酸による細胞内Ca^<2+>プールよりの流出と同様に重要であることが指摘されているので、外側からの流入を実測する目的で、膜電流測定装置(既存)をドッキングさせた。(1)と(2)を使っての解析により、rasでトランスフォームした細胞におけるCa^<2+>オシレーションとCa^<2+>流入との関係を調査し、Ca^<2+>オシレーションがブラジキニン受容体を刺激し、rasを活性化した後、膜電位を過分極に保持した時に大きくみられることを見いだし、J.Biol.Chem.に報告した。
コレラ毒素の活性を制御する非蛋白性因子の精製について

我々はウシの大脳に存在する非蛋白性のARI活性を有する物質-つまりコレラ毒素のADP・リボシル化活性を阻害する物質-の精製を行なった。その結果、糖脂質のガングリオシド類の中にコレラ毒素のADP・リボシル化活性を阻害するものがあることを発見した。特に、ガングリオシドGM1,GD1b,GT1b,GQ1bが特に強い制御作用を示した。一方、アシアロガングリオシドGM1,シアル酸、N-acetylneuramine lactoseにはこの制御作用をまったく認められなかった。このことは、シアル酸、糖鎖、セラミドを化学構造内にもつことがARI活性に必須であることを示唆している。また、ガングリオシド画分をシアリダーゼで処理しても、ARI活性が一部残ることから、ガングリオシド以外の糖脂質にも活性が存在する可能性が示唆されたので、この糖脂質の分離についても現在進めている。以上のことから、ガングリオシドを含む糖脂質のあるものは、生体内でのADP-リポシル化に強く関与している可能性が示された。今後、これらのARI活性を有する糖脂質の特定を行ない、生体内での機能についても解析したい。
腎糸球体の発生・分化の分子レベルでの解明と糸球体再生へのアプローチ

本研究ではこれまでの糸球体発生についての研究をもとに、形成後の糸球体構築の維持・修復の機序を、VEGFを中心として分子レベルで明らかにすることを目的としました。まずマウス成獣において内因性VEGFを抑制することにより、それが糸球体の構築の維持に果たす役割を解析しました。補体第5成分を欠損したマウス成獣に抗VEGF中和抗体を3日間投与し、腎の形態学的変化を免疫染色やTunel法を含めて組織学的に検討するとともに、腎血管の鋳型標本を作り糸球体毛細血管網の変化を三次元的に観察しました。抗体投与により糸球体内皮細胞は空胞変性・膨化し、糸球体係蹄内腔は著しく狭小化しました。糸球体の細胞にはアポトーシスの増加はみられませんでした。この結果からVEGFは恒常的に糸球体内皮細胞を刺激し、その維持と機能の遂行に重要な役割を果たすと考えられました。つぎにヒト腎炎において、組織でのVEGF発現と、血清、血漿、尿中のVEGF濃度をELISA法で測定しました。VEGFは糸球体上皮細胞と尿細管上皮細胞に発現しており、その尿中排泄量は腎機能が低下するにつれて増加しました。血清および血漿VEGF濃度は腎機能に左右されず、尿への排泄量は腎からの分泌を反映すると考えられました。このことからVEGFが傷害腎で、組織の修復や機能の代償にはたらくと推測されました。さらに実験腎炎を用いて、糸球体傷害の発生と進展に対するVEGFの役割を調べました。抗Thy1抗体をラットに投与し、糸球体メサンギウム細胞の融解と内皮細胞傷害をともなう腎炎を作成しました。リコンビナントVEGFを抗体の前に投与することにより、内皮細胞傷害は抑制されました。この結果からVEGFは、糸球体内皮細胞を各種のストレスから防御する分子であることがわかりました。以上の結果からVEGFは糸球体内皮細胞を刺激し、その構築と機能を維持する分子であることがわかりました。1.器官培養による未分化間葉細胞の確認胎生期に尿細管に分化する未分化な間葉細胞がどの時期から出現するかを調べる目的で、尿管芽が出現する胎生10日目から13日目までの後腎原基(または後腎形成が予定される部位)を採り、器官培養を7日間行い分化の進行を調べた。10日目胎仔の後腎原基の培養では尿管芽の腎組織内への侵入と分岐が見られ、尿細管への分化も見られた。このことから胎生10日目には、尿管芽上皮細胞との相互誘導により尿細管上皮細胞へ分化する未分化間葉細胞が既に存在することがわかった。今後この時期の後腎原基を用いて研究を進めたい。2.形成後の腎におけるVEGFの役割生後6週のマウス成獣に中和抗体を腹腔内に投与して内因性VEGF活性を抑制し、3日後に屠殺して臓器の変化を調べた。抗体投与後に糸球体血管内皮細胞は膨化しミトコンドリアの膨化もみられ、壊死の過程と考えられた。TUNEL染色では抗体投与による腎構成細胞のアポトーシスの増加はみられなかった。このことからVEGFは形成後の腎においては内皮細胞を壊死からまもる働きを持つと考えられた。このようにVEGFは腎の統合性の維持においても重要な働きを持つことが明らかになった。糸球体修復におけるVEGFの役割

増殖性腎炎のモデルであり内皮細胞傷害をともなうThy-1腎炎をラットで作成し、糸球体血管内皮細胞およびメサシギウム細胞の傷害と修復過程におけるVEGFの役割を解析した。6週齢の雄ウィスターラットにヒト組み変えVEGF蛋白を前投与した4時間後に、抗一Thy1抗体を投与し腎炎を惹起した。さらに連日3日間VEGFを投与した。メサンギウム細胞融解が起き内皮細胞傷害が始まる抗一Thy1抗体投与24時間後と、糸球体係蹄の変化が極期となる4日後、および病変修復が進行するがメサンギウム細胞の過増殖は残っている18日後の3点で、糸球体の変化を組織学的に検討した。コントロールとして、ウシ血清アルブミンを投与した後に抗一Thy1抗体を投与したものを用いた。VEGFの投与により24時間後の血管内皮細胞の破綻は抑制された。4日後にみられる糸球体係蹄のバルーニングは抑制され、メサンギウム細胞の増殖による再生が既にみられた。18日目にはコントロールでメサンギウム細胞の増殖が見られたが、VEGFを投与したラットでは糸球体の修復はほぼ完了した。Thy-1腎炎においてVEGFは血管内皮細胞を保護するとともに、糸球体係蹄とメサンギウムの修復を促進した。前者はストレスに対する内皮細胞の防御機構としても働くと考えられ、後者は残存内皮細胞によるメサンギウム細胞の刺激や、残存する係蹄構築を鋳型とした糸球体リモデリングの促進によると考えられた。
プロキラルエノラートの酵素的不斉プロトン化反応の選択性発現機構に関する研究

本研究では、以前開発した酵母Pichia farinosa IAM 4682を用いるエノールエステルの酵素的面選択的加水分解反応、すなわち、不斉プロトン化反応の選択性発現機構の解明を目的とした基礎研究を行った。本酵素的不斉プロトン化は、選択性発現ファクターとでも言うべき補因子が必須な、従来全く例のない反応であることがわかっており、まず、本反応に関与する選択性発現ファクターの、酵母からの抽出を試みた。培養した菌体をリン酸緩衝液に懸濁した後、フレンチプレスで破砕し、遠心分離した上清画分に加水分解酵素を得、一方、更に超遠心した際の沈澱物として選択性発現ファクターを得たものをリン酸緩衝液に懸濁してファクター溶液とした。加水分解酵素は1-アセトキシ-2-ベンジルシクロヘキセンを加水分解するが、得られたケトンはラセミ体であった。この反応液に、ファクター溶液を加えるとケトンは光学活性体で得られることがわかり、ファクター溶液の量を増やすと、選択性が上昇することもわかった。この選択性発現は、200倍以上に精製した加水分解酵素を用いた場合でも生じただけではなく、市販のエステラーゼやリパーゼを用いた反応でも同様に見られた。又、あらかじめプロテアーゼ処理したファクター溶液を用いると選択性が著しく低下したことや、ファクター溶液が高温では失活してしまうことなどから、選択性発現に関与するファクターは、不溶性のタンパク様物質と推測された。今後は、まずこのファクターを可溶化し、単離・精製することが必要だと思われる。
仕事の満足度に関する実証分析

日本の民間企業就業者を対象に仕事の満足度と人口的社会的要因や仕事に関する他の主観的認識との関わりが、リーマンショックのような大きな経済変動によってどのように変化するかについて実証分析を行った。また、仕事の満足度だけでなく生活の満足度や健康、所得といった仕事の満足度に影響を及ぼす要因のデータを使って全般的な仕事の満足度の不平等度を計測した。いずれも主観を表す順序データを扱うため多変量順序プロビットモデルを作りベイズ法で推定した。後者の研究では、4つの主観的認識を表す変数から不平等度を求めるための単一指標を導く多次元尺度について、ベイズ法を使った新しい分析手法を提示した。今年度は連合総合生活開発研究所によって行われている「勤労者の仕事と暮らしについてのアンケート」のデータを利用して日本の民間企業で働く労働者のしごとの満足度についての実証分析を行い,海外の雑誌に投稿した.さらに,同データを利用してしごとや生活,健康に対する満足度や所得をもとにした多次元不平等尺度を用いてしごとの満足度の不平等の実証分析を行うことに着手した.近年,経済学では従来利用することを避けてきた人びとの主観的な認識を表す要素を分析に取り込み,人びとの経済行動をより精緻に分析する研究が進められてきた.しごとの満足度の実証研究では,しごとの満足度やしごとのやりがい,賃金の満足感,職場でのストレスや職場の人間関係の満足感などの労働者の主観を表す複数の被説明変数を年齢,性別,婚姻,正規雇用・非正規雇用などの人口的・社会的状況を表す説明変数として推定を行った.このような推定はnon-Bayesianの手法では推定が難しく,われわれはBayesianの手法を用いて推定を行った.推定の結果,女性や既婚の方がしごとの満足度が高くなる.年齢は,若いときから年を重ねていくにつれしごとの満足度に負の影響を及ぼすが,一定の年齢を過ぎると正の影響を及ぼす.そして,しごとのやりがいや過度なストレスがないこと,適切な賃金や労働条件であること,職場での良好な人間関係,ワークライフバランスが考慮されていることなどがしごとの満足度を高めることなどがわかった.こうした実証分析は海外のデータをもとにして行われている研究は多いが,われわれは日本の民間企業のデータをもとにして分析を行った.これは研究の意義の一つである.なお,次に行っている研究では,不平等感を構成する複数の要素から一つの不平等尺度を求めてしごとの不平等を分析することを目的としているものである.日本の民間企業就業者を対象に仕事の満足度と人口的社会的要因や仕事に関する他の主観的認識との関わりが、リーマンショックのような大きな経済変動によってどのように変化するかについて実証分析を行った。研究初年度にあたり、仕事の満足度について、経済学の領域における先行的実証研究について文献資料を収集し内容の整理を行った。労働供給の決定において、伝統的な経済学において扱われる経済的要因だけではなく、非経済的要因が重要な意味を持つことが指摘されるようになってきている。これらに関して、Akerlof (2000)、Farzin (2009)、Ratzel (2012)などをもとに理論面の整理を行った。そして、そのような非経済的要因を考察するために、労働の動機である仕事の満足度に影響する要因について実証分析を行った。実証分析においては、東京大学社会科学研究所附属社会調査・データアーカイブセンター(SSJDA)に所蔵されている「勤労者の仕事と暮らしに関するアンケート」(連合総合生活開発研究所)を利用した。期間は2005年から2010年で、年2回、計11回分のアンケート調査結果を使用した。仕事の満足度や職場環境などについての主観的評価、調査対象者の社会・人口的属性に関するデータの整理とそれらをもとにした分析を行った。分析では、被説明変数間の相関を考慮した多変量プロビットモデルを容易に推定することができるBayesianの手法を用いた。推定結果から被説明変数間の相関係数、偏相関係数の平均や標準偏差などを求めて分析を行った。分析の結果、仕事の満足度には、勤労者の働きがいや賃金・処遇についての納得、精神的ストレス、職場の人間関係、ワークライフバランスなどについての主観と関係が深いという結果が得られた。また、所得や年齢など社会・人口的属性との関係も海外で得られた知見と似た結果となった。これらについて、現在、社会学や心理学などの既存研究などとも照合しながら論文を作成中である。われわれは前年度まで仕事の満足感とさまざまな人口的・社会的要因との関係を分析した.しかし,仕事に関する満足感は,生活や健康状態についての認識や所得と関連していて,これらの総合的評価が仕事の満足感として表されていると考えられる.

そこで,最終年度はそれらを総合的に反映する単一指標を求めて人々の状況を分析した.データとして「勤労者の仕事と暮らしについてのアンケート」(連合総合生活開発研究所)のミクロデータを用いて,日本の民間企業の就業者を対象とした.結果はディスカッションペーパーとして発表した後,洋雑誌に投稿中である.本研究では上記4変数を被説明変数として,性別や年齢,婚姻状況,就業状態などの人口的・社会的状態を示す変数を説明変数とする多次元順序プロビットモデルを作り,ベイジアンの手法によりMarkov chain Monte Carlo(MCMC)法を利用して推定を行った.分析の結果,非正規,正規,いずれの就業者においても,人々の状況の不平等は女性が男性より大きいこと,また,性別に関わらず,非正規就業者が正規就業者より大きいことが確認できた.さらに,女性の就業者の不平等が男性より大きくなる確率は,就業状態の相違を考慮すると下がることから,仕事の満足度など主観的認識を含む就業者の状況の不平等に就業状況の相違が影響を及ぼすことが考えられた.われわれは,労働市場における非経済的要因の重要性を分析するという研究目的のために,研究期間前半期には,仕事の満足度とさまざまな人口的・社会的変数との関係について分析し,後半期には,仕事の満足度を生活や健康状態,所得なども含めて総合的にとらえて分析を行った.また,主観を表す順序データを統計的に正確に分析する手法についてもベイジアンの手法を使いながら正確を期した.これらにより当初の目的は達成されたと考える.マクロ経済学今年度の計画としてしごとの満足度とその経済的・非経済的要因について実証的に分析することとしていたが,日本の民間企業の労働者を対象とした調査を利用した分析を行うことができた.また,その結果をまとめて論文を作成して海外の雑誌に投稿することができた.また,こうした分析の拡張としてしごとの満足度,生活の満足度,健康の満足度,所得について人口的・社会的要因との関係を推定して不平等の多次元尺度を用いた分析を行うことに着手することができた.そして,この研究に関する文献研究や実証モデルの作成などを進めることができた.こういうことから研究は「おおむね順調に進展している」と考えている.実証分析をまとめる過程で、勤労者全体を対象とするだけでなく、正規雇用者と非正規雇用者、あるいは、男性と女性に分けるなど対象をグループ化して分析を行う必要が生じた。また、経済分野の既存研究についての整理を行ったが、結果を解釈する上ではそれだけでは十分ではなく、心理学・社会学領域の既存研究についても調査を行う必要が生じた。これらの領域では豊富な既存研究が存在するが、それらのなかでわれわれの実証分析に役立つ文献や内容の整理を行った。これらの事情を考慮しても、研究はおおむね順調に進展していると考える。研究代表者と分担者は、26年度には25年度に着手した多次元尺度を用いたしごとの満足度の不平等についての実証分析を行う.さらに,しごとの満足度など主観的な要因を考慮した研究成果をもとに従来の経済モデルの問題点を分析する.そして,しごとの満足感への多様な要因を分析した成果をいかし,生活の充実や幸福を高めるための政策分析を行う.研究代表者と分担者は、25年度には24年度に行った実証分析をさらに拡張し、本格的な実証モデルを作成して分析を進める。また、研究代表者は、他の利用可能なデータベースを用いて結果の追従作業の準備を行い、仕事の満足度とさまざまな経済的・非経済的要因との関係を明らかにする計画を立てる。24年度後半に行う予定であった本格的な実証分析を25年度に行うこととなったので、24年度にはそれに用いるパソコン購入経費を執行せず残した。
毛包形成におけるPhospholipase C-delta1の生理機能の解析

これまでの研究で、PLCδ1がFOXN1と同一のシグナル経路に存在して、協調してmHa3の発現を制御している可能性が高いというデータを得ている。しかしFOXN1とPLCδ1がどのようにmHa3の発現を制御しているのかは明らかになっていない。そこで以下の2つの仮説を立て検討を行ってきた。1つ目の仮説としてFOXN1によって発現誘導されてきたPLCδ1がFOXN1の転写活性をさらに上昇させ、その結果mHa3の発現が誘導されることが考えられる。2つ目の仮説は、FOXN1によって発現誘導されてきたPLCδ1がFOXN1を介さず直接的もしくは間接的にmHa3の発現制御を行っているというものである。本年度は、前年度に作製した、FOXN1のプロモーターの下流にPLCδ1遺伝子を連結したトランスジーンをヌードマウスに導入したマウスを作製することで仮説2の検討を行った。トランスジーンを導入したヌードマウスの皮膚ではPLCδ1の発現が回復していることが確認されたが外見上の毛の形成は観察されなかった。そこで、組織学的検討を行ったところ、トランスジーンを導入したヌードマウスの毛包は体表付近で閉塞しているものの、毛根部では毛が形成されている様子が観察された。ヘアケラチンであるmHa3遺伝子の発現量は、トランスジーンを導入したヌードマウスではヌードマウスと比較するとその発現は上昇しているものの、野生型マウスと同程度までは発現しておらず、完全な回復には至っていなかった。以上のようにヌードマウスにPLCδ1を導入したマウスでは毛に形成は完全にはレスキューされなかったが、mHa3の発現がヌードマウスと比較して上昇しており、毛形成の回復が誘導されていることから、PLCδ1がFOXN1の下流で直接的もしくは間接的にmHa3の発現制御を行い、毛形成において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。これまでの研究で申請者は、PLCδ1がFOXN1と同一のシグナル経路に存在して、協調してmHa3の発現を制御している可能性が高いというデータを得ている。しかしFOXN1とPLCδ1がどのようにmHa3の発現を制御しているのかは全く明らかになっていない。そこで申請者はFOXN1とPLCδ1のmHa3発現調節に関するシグナル経路の関係について仮説を立て、それを検証しようと考えている。本年度は仮説1の検証に必要なレポータープラスミドの作製を行った。具体的にはFOXN1結合標的配列として知られている、ACGCコアを含む塩基配列を2つ直列に結合させた二本鎖DNAを人工的に合成し、その下流にルシフェラーゼ遺伝子を連結したFOXN1レポータープラスミドを構築した。次に仮説2の検証に必要なトランスジェニックマウス作製用プラスミドの構築及びそれが正常に働くかどうかの検討を行った。FOXN1のプロモーターの下流にPLCδ1遺伝子を連結したプラスミドを作製し、これが正常に機能するか培養細胞を用いて検討を行った。しかしFOXN1プロモーター活性を上昇させてもPLCδ1の発現誘導はみられなかった。この原因としてCMVなどの強力な活性を持つものと異なり、転写因子であるFOXN1のプロモーター活性は微弱であり、さらに培養細胞ではFOXN1の強力な発現誘導が難しいことが考えられた。従って、培養細胞での検討ではなく、トランスジェニックマウス作製後に、invivoでプラスミドが機能しているかを検討する予定である。1つ目はFOXN1によって発現誘導されたPLCδ1がFOXN1の転写活性をさらに上昇させ、その結果mHa3の発現が誘導されるものであり、2つ目は、FOXN1によって発現誘導されたPLCδ1がmHa3の発現制御を行っているというものである。本年度は、FOXN1レポータープラスミドを用いて仮説1の検討を行った。その結果、FOXN1のみを導入したものと比較して、PLCδ1とFOXN1の両方を導入したものでは若干ながらFOXN1レポーター活性が上昇する傾向が見られた。このことより、PLCδ1が転写因子であるFOXN1の活性に影響を与えることが示唆された。次に仮説2の検証に必要なトランスジェニックマウス作製用プラスミドが正常に働くかどうかの検討を行った。FOXN1のプロモーターの下流にPLCδ1遺伝子を連結したトランスシーンを導入しかPLCδ1KOマウスを作製し、このマウスで体毛形成が正常化するかを検討した。このマウスはFOXN1発現部位である表皮層にのみPLCδ1発現がレスキューされたマウスであり、毛包の形態やmHa3をはじめとするヘアケラチンの発現が正常化することが明らかとなった。そこで免疫組織化学染色によりPLCの下流シグナルであるPKCの活性化について調べたところ、トランスジーンを導入したPLC

δ1KOマウスではPKC活性化も野生型マウスと同程度にまで回復していることが明らかとなった。以上のことよりin vivoにおいてトランスジーンが正常に機能することが確認できた。これまでの研究で、PLCδ1がFOXN1と同一のシグナル経路に存在して、協調してmHa3の発現を制御している可能性が高いというデータを得ている。しかしFOXN1とPLCδ1がどのようにmHa3の発現を制御しているのかは明らかになっていない。そこで以下の2つの仮説を立て検討を行ってきた。1つ目の仮説としてFOXN1によって発現誘導されてきたPLCδ1がFOXN1の転写活性をさらに上昇させ、その結果mHa3の発現が誘導されることが考えられる。2つ目の仮説は、FOXN1によって発現誘導されてきたPLCδ1がFOXN1を介さず直接的もしくは間接的にmHa3の発現制御を行っているというものである。本年度は、前年度に作製した、FOXN1のプロモーターの下流にPLCδ1遺伝子を連結したトランスジーンをヌードマウスに導入したマウスを作製することで仮説2の検討を行った。トランスジーンを導入したヌードマウスの皮膚ではPLCδ1の発現が回復していることが確認されたが外見上の毛の形成は観察されなかった。そこで、組織学的検討を行ったところ、トランスジーンを導入したヌードマウスの毛包は体表付近で閉塞しているものの、毛根部では毛が形成されている様子が観察された。ヘアケラチンであるmHa3遺伝子の発現量は、トランスジーンを導入したヌードマウスではヌードマウスと比較するとその発現は上昇しているものの、野生型マウスと同程度までは発現しておらず、完全な回復には至っていなかった。以上のようにヌードマウスにPLCδ1を導入したマウスでは毛に形成は完全にはレスキューされなかったが、mHa3の発現がヌードマウスと比較して上昇しており、毛形成の回復が誘導されていることから、PLCδ1がFOXN1の下流で直接的もしくは間接的にmHa3の発現制御を行い、毛形成において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
遅延を考慮した６軸空圧式アクティブ除振システムの構築

本研究では,空圧式除振装置のむだ時間補償と姿勢制御について検討した.まず,むだ時間補償のため,Smith補償器の予測むだ時間の調整方法と除振装置のモデルの設定方法を提案した.つぎに,むだ時間により生じる除振台の回転運動を抑制するため,目標値整形を用いた姿勢制御法を提案し,実機検証を行った.最後に,むだ時間が存在する場合の圧力制御系の帯域拡大について検討した.Smith法と相対変位一階微分正帰還を併用することで,共振,反共振が抑制され帯域が拡大されることを示した.半導体の露光処理に使用される空圧式アクティブ除振装置では,メンテナンス性を考慮してバルブを空気ばねの遠方に配置する.このため,圧縮空気が空気ばねに送られるまでの遅れ時間が増加し,制御系が不安定化する.本研究では,まず除振装置の遅れ時間補償について検討した.具体的には,Smith法で設定する予測むだ時間の調整方法を提案した.その際,予測むだ時間と除振装置の遅れ時間が一致するとき,制御系の共振周波数と偏差の時間積分が最小になることを示した.さらに,予測むだ時間の設定に誤差を含む場合について安定解析を行った.本手法の有効性をシミュレーションおよび実機実験により検証した.同結果は,電気学会産業応用部門大会および国際会議IEEE IECON2013で発表され,また論文誌に掲載された.つぎに,除振台の姿勢制御法を検討した.産業現場では,周辺機器の設置位置により各配管の長さが一致しないため,配管ごとに遅れ時間が異なる.その結果,除振台の変形が生じる.また,露光処理に用いる除振装置では,モード制御が標準で実装されており,実応用の場面では同制御法を考慮する必要がある.本研究では,モード制御が施された多軸除振装置に対しても,Smith法による遅れ時間補償が有効であり,それにより姿勢制御が改善されることを示した.具体的には,まず二軸除振装置のシミュレータ開発,同装置のパラメータ同定,およびモード制御を施した実験環境の構築を行った.そして,Smith法により除振台の回転運動が抑制されることをシミュレーションと実機検証により確認した.同結果を第56回自動制御連合講演会で発表した.また,国際会議に投稿し,現在査読中である.本研究では,むだ時間補償と姿勢制御を考慮した空圧式アクティブ除振システムを構築する.まず,半導体露光装置で搭載されている除振装置にはモード制御が施されており,同制御系に対してSmith法が実装可能であることを示した.Smith法を用いたときの除振台の回転運動を評価し,むだ時間が異なる場合においても,除振台の回転が抑制されることを実機実験により示した.本結果を国際会議IEEE/ASME AIM2014で発表した.つぎに,地震発生時における除振装置の停止方法に着目した.除振装置を停止させるため,通常は空気の強制排気により除振台の立ち下げを行う.しかし,空気ばねごとにむだ時間が異なる場合,立ち下げ時に回転運動が生じる.その対策として,目標値信号の整形を提案し,その有効性を実機実験により検証した.目標値整形により,除振台の回転角度の応答において,アンダーシュートが抑制されることを示した.同結果を国際会議IEEE ICIT2015および電気学会電子・情報・システム部門大会で発表した.最後に,空気ばねの圧力管理について検討した.産業応用の場面では,除振装置に対して圧力フィードバック制御が施されている.その際,除振装置の構造変形防止や除振台の傾斜補正のため,圧力制御系の制御帯域を拡大する必要がある.帯域拡大の一手法として,相対位置一階微分正帰還が提案されているが,むだ時間が発生したときに制御系は非因果的となるため,同手法を実装するのは困難であった.その際,Smith法を併用することで,帯域が拡大されることを示し,本結果を電気学会制御研究会で発表した.また,論文誌にも投稿しており,現在査読中である.本研究では,圧縮空気を空気ばねへ供給する際のむだ時間と除振台の姿勢制御を考慮した空圧式アクティブ除振システムを構築することが目的である.H27年度は,まずむだ時間が顕著に表れる環境下で,空気ばねに起因する共振・反共振の抑制手法を検討した.同共振は,制御系の不安定化や圧力帯域拡大の妨げの要因となる.その対策として,相対位置一階微分正帰還とSmith法を用いた手法を検討した.同手法により共振が抑制されることをボード線図,根軌跡など周波数特性に基づいて評価し,同結果の内容を国際会議IECONで発表した.また,提案手法により空気ばね内圧の応答速度が改善されることを時間応答で評価した.さらに,むだ時間を含む場合の除振率について検討した.これまで相対位置一階微分正帰還により共振を抑制することで除振率は改善されることが知られていたが,むだ時間を含むとその大きさに応じて除振率が変化することを示した.同成果は論文誌Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturingに掲載された.最後に,多自由度空圧式除振台に対する空気ばねの圧力管理について検討した.露光装置向けの除振台では,除振台の変位・加速度・圧力情報を用いた多重ループの制御系で構成されている.変位・加速度の制御では,運動モードごとに制御をおこなうモード制御が施されており,制御器調整の自由度が高いなどの利点がある.一方,圧力の制御については空気ばねごとに制御を行う独立制御が実装されている.

そこで,むだ時間を含む場合の姿勢制御を改善するため圧力のモード制御を提案した.同手法により,調整自由度が改善されることを解析し,また除振台の回転運動が改善されることを実機検証した.これらの結果を電気学会制御研究会で発表した.本研究では,空圧式除振装置のむだ時間補償と姿勢制御について検討した.まず,むだ時間補償のため,Smith補償器の予測むだ時間の調整方法と除振装置のモデルの設定方法を提案した.つぎに,むだ時間により生じる除振台の回転運動を抑制するため,目標値整形を用いた姿勢制御法を提案し,実機検証を行った.最後に,むだ時間が存在する場合の圧力制御系の帯域拡大について検討した.Smith法と相対変位一階微分正帰還を併用することで,共振,反共振が抑制され帯域が拡大されることを示した.平成26年度では,まず多自由度の空圧式除振装置を停止する際,空気ばねへの圧縮空気の供給を止める実験環境を構築した.それにより,除振台停止時に産業応用の現場で採用されている強制排気を再現することができた.その際,むだ時間が異なると,除振台の回転運動が顕著に表れることを明らかにした.つぎに,目標値整形により安全に除振台を停止させる方法を提案し,実機検証により除振台の回転が抑制されることを確認した.さらに,むだ時間を含むときの空気ばねの圧力管理について検討した.前年度に用いた位置フィードバック制御に加えて,平成26年度では除振台加速度と空気ばね圧力のフィードバック制御が用いられた制御系を構築した.そして,相対位置一階微分正帰還とSmith法を併用することで,圧力制御系の帯域が拡大されることを周波数応答により実機検証した.さらに,空気ばね圧力の時間応答も評価し,帯域拡大により応答の速応性が向上したことも確認できた.これらの理由により本研究は進展していると判断した.制御工学平成26年度では,むだ時間を含むときの圧力制御系の帯域拡大を行った.その際,除振装置の制御系には,位置・加速度・圧力フィードバック制御を実装している.産業応用の現場では,位置と加速度の制御ループに対して,センサ信号から並進・回転運動などの運動モードを抽出するモード制御が採用されている.同制御法は,制御器のパラメータ調整の自由度が高いなどの特長をもつ.むだ時間による除振台の回転運動を抑制するため,モード制御を用いたパラメータ調整が必要になる.しかし,圧力の制御ループについては,空気ばねごとに局所フィードバックを施した独立制御が用いられている.そこで,平成27年度には,空気ばねの圧力管理に対してもモード制御を実装する.モード制御を実装することで,回転運動の抑制が改善されることをシミュレーションと実機検証により評価する.また,前年度では,地震発生時における除振台の停止方法を検討した.その際,Smith法を用いたとき,除振率(床の加速度と除振台の加速度との比率)が変化することを確認した.その対策として,平成27年度では二自由度Smith法を適用し,除振装置に対する同手法の実装上の課題とその対策を検討する.研究成果を国際・国内会議で発表し,さらに論文誌へ投稿する.空気ばねが四つの除振装置(6軸除振装置)では安定化が困難なため,平成25年度では運動モード数の少ない二軸除振装置を対象とした.まず,同装置のシミュレータ開発し,遅れ時間による除振装置の不安定化や除振台の変形をシミュレーションにより再現することができた.