hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
介護介助支援ヒューマノイドに向けた対人感覚統合認識行動と適応的全身動作制御の実現

制御系への手先目標力を、物体回転モーメントとヒューマノイドが受ける反モーメントとを考慮し分配する方法により平面内操作を実現した。また、提案手法が有人車椅子(90[kg]超)の操作に適用可能なことを実証した。(2)必要操作力が変動する場合の対象構造を考慮した操作力更新法:構造を持った対象の必要操作力が変動する場合でも適応的に操作可能な動作制御法を提案した。ヒューマノイドは過負荷だけでなく転倒の危険があるため、従来研究の対象可動方向による制御方式振分けを行わず力制御のみを手先に適用した。その代り可動方向に関して目標手先力更新を行うことで、位置精度向上を目指した。提案手法がドア開けといった構造物操作に適用可能なことを示した。(3)実行可能な操作戦略決定法:双腕操作・単腕操作などの操作戦略の自律的選択は重量対象操作に必須であると考え、操作戦略決定法に関する検討を行った。エンドエフェクタごとの可到達域・関節負荷分布をオフラインで求め、オンラインでそれを利用する枠組みを検討した。提案手法が対象質量が未知であってもオンライン推定した質量情報を元に操作戦略が選択できることを示した。本年度は,介護支援動作において対象・環境・ヒューマノイドロボットの間の接触状態が刻々と変化し,必要な力が未知・変動し,対象の運動誤差がある場合でも適応的な動作が必要なため,これらを実現する動作制御・行動制御方式を明らかにすることを目的とし,研究を行った.次の(1)-(3)に焦点を当て,理論検証のための実証実験,投稿論文・学位論文の執筆を行った.(1)ロボット・対象・環境間の接触状態に基づく動作記述・実行方式の提案ロボット・対象・環境間の接触状態に応じて操作を記述し,前年度までで構成したヒューマノイドロボットの接触力制御系への運動目標を切り替えることで,動作実行時に実際の接触状態に応じて制御系の挙動を適切に変化させ,多様な動作を一般的に扱える操作の記述・実行方法を提案した.操作に必要な力が未知な異なる複数の対象を,持ち上げ操作・押し操作など多様な操作方法により操作する実証実験により,提案する操作の記述・実行法が有効であることを明らかにした.(2)未知・変動操作力への適応する制御系の構成接触力制御系への接触力目標値を対象や操作方法に応じて更新することで,必要な力が未知・変動する場合でも,転倒を起こさず必要な力を発生可能な接触力制御系拡張を行った.これに基づき,介護支援動作の検証として車椅子運搬タスク実験を行い,搭乗者の有無で必要な力が変わる押し操作実験や,人体のようなリンク構造操作に伴う検証実験として,ドア・引き出しのような構造物を扱う実験を行い,有効性を示した.(3)対象運動誤差への適応する制御系の構成対象が環境と接する場合には,対象の運動は環境からの反力にも影響を受けるため,接触力制御により対象と柔軟に接触する接触点運動から対象の運動推定を行い,適応的にヒューマノイドロボットの全身運動を修正する方法を構成した.既知・未知構造の対象に対する実証実験により有効性を示した.重量対象操作のためのヒューマノイドロボット全身動作制法に重点をおき進めてきている。こちらに関しては、人間が乗った車椅子という100[kg]近い対象のより高性能操作法が実現できており、またシステム構築を進めてきている。
免疫抑制性CD4T細胞の抑制機能を阻害する新規抗体を用いた免疫応答の操作

老齢CD4^+D25^-T細胞の抑制機能をより小さな亜集団に帰属することが可能か検討したところ、Rhodamine-123(R123)で弱陽性に染まるR123^<lo>細胞分画に強い抑制機能を認めた。またCD4^+CD25^-R123^<lo>T細胞の約5%を占めるCD103^+細胞が、最も強い抑制機能を呈すことを明らかにした。この老齢CD4^+D25^-R123^<lo>CD103^+T細胞は、加齢に伴いその数・割合が増加していた。老齢CD4^+D25^-T細胞の免疫抑制機能を阻害する単クローン抗体(59.32とI.11)を樹立している。本抗体は、老齢CD4^+D25^-T細胞のみならず若齢マウス由来免疫抑制性CD4^+D25^+T細胞の免疫抑制をも阻害できるとの結果も得ている。上記抗体の認識分子は、マウスが若齢・老齢にかかわらず全ての脾細胞に発現していた。本抗体は、免疫沈降・Western Blottingに用いることが出来た。そこで各抗体の認識分子を濃縮(免疫沈降)し、Western blottingを行ったところ、59.32とI.11は同一分子を認識していることが明らかになった。抗体の認識分子を質量分析にかけ、データベース解析を行ったところ、本抗体の認識分子候補として既知の分子が挙がってきた。この既知分子のトランスフェクタントを作製し、本抗体で染色したところ、抗体は既知分子を認識することが確認できた。本抗体の認識分子は全ての細胞に発現しているが、本抗体が抑制性T細胞にAgonisticに作用することが、抑制機能の解除に重要であることを確認した。
プラズモンセンサを用いた原子レベル接触界面の研究

薄膜や接触界面近傍の深さ方向の分子構造変化をナノスケールで観察し、接触状態における物質の挙動を明らかにすることを目的とする。新手法は、Agナノ粒子を被覆した球面のプラズモンセンサを測定対象面に接触させた際に生じる増強ラマン散乱光を観察し、そのスペクトル変化により試料の化学構造変化を観察できる。一例としてサブナノメートル厚さの潤滑膜/ダイアモンドライクカーボン(DLC)の化学構造の深さ方向の構造変化や吸着状態を明らかにした。また接触荷重とスペクトル強度の関係からAgとDLCのナノコンタクトの状態を明らかにした。また摺動状態で摩擦力とラマンスペクトルおよび温度を同時に測定することに成功した。本研究は0.1nmの深さ分解能を有する新しい計測手法を用いて、接触界面近傍の分子構造変化を1原子・分子層レベルでその場観察することにより、接触状態における物質の挙動を明らかにすることを目的とする。新手法は、表面プラズモンを制御する球面センサを測定対象面に接触させた際に、センサを透過した励起光の電界強度を試料界面近傍で増強させることにより、非常に強いラマン散乱光を発光させる。次に焦点を0.1nm毎に試料内部へ移動させ、そのスペクトル変化を解析することにより試料の構造変化を観察する。特にグラファイトなどの層状固体潤滑材料における垂直荷重や摩擦力の影響をその場観察する。また液体潤滑膜における分子構造変化を同時観察・解析することにより接触・摩擦・潤滑のメカニズムを明らかにすることにある。平成25年度では、接触に強い埋め込み型のセンサの試作を試み、ナノインプリント法およびめっき法により直径100nm程度のドット状ナノ細孔パターン中へのAgの埋め込みを確認した。さらに荷重を印加できるセンサホルダを試作し、0.05gの精度で、センサを測定試料面に接触させることに成功した。また本ホルダーは非接触でセンサを求める測定位置に10μm程度の精度で位置決めすることができる。また変位計によるフィードバックを深さ方向スキャン量を制御する方式によりドリフトを0.1nm以下に軽減し、まずは静的測定(荷重印加なし)において、励起光を試料表面から深さ方向へ0.05nmの精度でラマン強度像を測定し、層間距離0.3nmのグラファイトの層状構造を観察することに成功した。またそれぞれ1nm厚のパーフロロポリエーテル系潤滑剤とダイヤモンド状炭素膜の深さ方向の化学構造を0.1nmの分解能で測定・解析することに成功した。その結果、潤滑層はDLC膜表面に吸着する固着層とその上の流動層の2層から形成されていることが分かった。次に焦点を0.1nm毎に試料内部へ移動させ、そのスペクトル変化を解析することにより試料表面および内部界面(埋もれた界面)の構造変化をその場観察する。平成26年度では、透過型プラズモンセンサと試作した荷重印加可能なセンサホルダを用いて、さまざまな接触荷重における極薄ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜のスペクトル強度の変化を観察した。その結果、センサとDLC膜の接触による光干渉によるニュートンリングの濃度とスペクトル強度は、荷重が大きいほど大きくなることが分かり、ナノレベルの接触状態がスペクトル感度という指標で観察できることを明らかにした。なお、接触状態でのプラズモン電界の計算を行い、接触モデルが正しいことを確認した。接触モデルは、Ag粒子の変形および異なる粒径を有する粒子の荷重による接触点密度の増加の2つがあることを明らかにした。プラズモン電界の強度はAg粒子と表面の間隔に対しきわめて敏感で1nm以下の距離でも急激に減少する一方、接触状態のAg粒子の荷重による変形はそれに比べて緩やかであり、本法によりnm以下のきわめて微細な接触状態がラマン分光法で観察可能であることを明らかにした。また液体潤滑膜における分子構造変化を同時観察・解析することにより接触・摩擦・潤滑のメカニズムを明らかにする。本研究では、サブナノメートル厚さの潤滑膜/極薄ダイアモンドライクカーボン(DLC)膜/Co合金磁性膜からなる極薄多層膜の化学構造の深さプロファイルを0.1nmの深さ分解能により測定し、表面からCo合金磁性膜界面までの構造が成膜方法によって変化することを明らかにした。また潤滑膜は官能基がDLC膜表面に吸着して固定層を形成しその上の流動層の2層構造になっていることをピークシフトの深さプロファイルから明らかにした。またCo磁性膜との界面またはDLC膜の表面近傍にはCo水酸化物が存在することを明らかにした。

またDLC膜の内部には有機物が存在し、その量はCVD法が最も多く、FCVA法は少ないことが分かった。またプラズモンセンサの接触荷重とスペクトル強度の関係からAgとDLCのナノコンタクトの様子が推測できることを明らかにした。このように0.1nmの分解能で接触状態や潤滑膜、極薄薄膜の化学構造変化が分かることは、ナノトライボロジーにおける重要な知見をもたらし、その学術的な意義は極めて大きい。薄膜や接触界面近傍の深さ方向の分子構造変化をナノスケールで観察し、接触状態における物質の挙動を明らかにすることを目的とする。新手法は、Agナノ粒子を被覆した球面のプラズモンセンサを測定対象面に接触させた際に生じる増強ラマン散乱光を観察し、そのスペクトル変化により試料の化学構造変化を観察できる。一例としてサブナノメートル厚さの潤滑膜/ダイアモンドライクカーボン(DLC)の化学構造の深さ方向の構造変化や吸着状態を明らかにした。また接触荷重とスペクトル強度の関係からAgとDLCのナノコンタクトの状態を明らかにした。また摺動状態で摩擦力とラマンスペクトルおよび温度を同時に測定することに成功した。昨年度完成した0.1nmの分解能で深さ方向プロファイルが測定できる測定装置を活用し、ナノスケールの接触状態を観察できること確認した。透過型プラズモンセンサとDLC膜との接触界面の化学的構造の変化および荷重を負荷したときのスペクトル強度の変化を観察することに成功し、接触メカニズムの実験的、理論的解明の一端を示すことができた。また測定・解析に関しては、電磁界解析によるプラズモン電界の計算を接触モデルと組み合わせ、nm以下の微細な接触状態と表面増強ラマン強度の関係を明らかにする手法を開発した。トライボロジー最終年度は、荷重を負荷したときの接触界面の化学構造の変化に関して測定・解析を行うことを試みる。次に固体薄膜や潤滑膜の動的測定を行ない、原子レベルの接触・変形挙動の解析を行う。最終的には、摩擦力測定機構を加えて、摩擦時の動的挙動と結晶および分子構造の変化をその場観察することを試みる。例えばグラファイトや二硫化モリブデン表面の摺動による構造変化と摩擦の関係、潤滑剤の基油と添加剤の摺動による化学変化(トライボ反応)や化学構造変化など多くの事例について実証実験をするとともに、学術的な観点から従来不明であったトライボロジー上の課題を分子レベルで解明することを目標とする。測定装置は、0.1nmの分解能で深さ方向プロファイルが測定できることを確認した。またセンサはAg埋め込み技術に関して、ナノパターンの形成や、Agのめっき法による埋め込みなどの基本技術が確認された。またセンサホルダに関して、荷重が0.5mgの精度で印加できること、および非接触での位置決めなどの基本技術が確認された。また測定・解析に関しては、静的測定ながら、グラファイトの層状構造や極薄の潤滑膜やDLC膜およびそれらの界面の深さ方向の化学構造変化を0.1nmレベルの分解能で観察および解析することに成功した。今後は、Ag埋め込みセンサの作製方法に関して、より均一かつ小さいパターンを形成することを試みる。
前頭側頭葉変性症における食行動異常の神経基盤に関する研究

前頭側頭葉変性症では様々な食行動異常が生ずることが知られているが、その臨床亜型の一つである意味性認知症(SD)の食行動異常に着目した研究は少ない。今回われわれは19名のSD患者を対象に、評価尺度を用いて食行動異常を嚥下、食欲、嗜好、食習慣、その他の5つに分けて評価し、それぞれの行動とSPECTによる局所脳機能低下との関連を検討した。解析は、食行動評価尺度のそれぞれの得点と、SPECTの半定量法によるROI(小脳比)について罹病期間を共変量とした偏相関分析を行った。食欲亢進は右前頭葉の、嗜好の変化は両側側頭葉の機能低下と有意に関連していることが示された。熊本大学医学部附属病院神経精神科若年性認知症外来を受診した連続例の中で、FTLDの国際診断基準(Neary et al, 1998)を満たしたFTD10症例とsemantic dementia(SD)15症例ならびに対照群として年齢、性別、認知症の重症度を統制したAlzheimer病(AD) 50例、に対し、各種認知機能検査、食行動評価尺度を含む精神症状評価尺度、MRI、SPECTを実施し、これらをデータベースに蓄積した。当該研究実施中に、SDに関して新たな国際診断基準が普及したため(Gorno-Tempini et al, 2011)、既存の基準との整合性を確認した(池田ら,印刷中;Ichimi et al, in submission)。現在、FTDならびに健常高齢者の登録を継続している。前頭側頭葉変性症(FTLD)の臨床的サブタイプである意味性認知症(SD)は、側頭葉前方部を中心とした限局性萎縮を示し、特徴的な言語の症状を呈する疾患である。SDでは進行とともに、嗜好や食欲の変化などの食行動異常が前頭側頭型認知症(FTD)同様、高頻度に出現する。これらの食行動異常に関わる神経基盤は、近年の画像研究により、FTLDにおいては前頭葉眼窩面から島回を巡る神経回路の障害との関わりが想定されているが、SDに限った報告はほとんどない。加えて、食行動異常は多彩であり各々の症状に対して個別の神経基盤が存在する可能性も高い。そこで今回はSDに着目し、「食行動評価尺度」(Ikeda M et al. 2002)を用いて食行動異常を症状ごとにわけて評価し、各々の食行動異常に関わる神経基盤を検討した。対象は、2008年3月から13年12月までに当科専門外来を受診した連続例のうち、SDの国際診断基準を満たした19名である。対象の平均年齢は69.1歳、平均罹病期間は3.7年、平均MMSE得点は13.5点であった。局所脳血流(rCBF)の評価:rCBFはregion of interest(ROI)法を用いて評価した。DICOM viewerであるOsiriX上で、各被験者のMRIとSPECTの融合画像を作成し、MRIによる解剖学的な情報を参考にしながらROIをマニュアルで設定した。ROIは下記の26カ所に設定した。今回のROIを用いた検討では、「嚥下に関する障害」と、「食欲亢進」は右前頭葉の血流低下と関連し、「食物の好みの変化」は右側頭葉底面と左側頭葉外側部の血流低下と関連、「食習慣の変化」は、左前頭葉の血流低下と関連した。「他の関連する症状」では、右側頭葉底面と右側頭葉内側の血流低下と関連した。今後食行動異常をさらに要素的に分析し、局所脳機能との関連を検討する必要がある。本年度は、熊本大学医学部附属病院神経精神科若年性認知症外来を受診した連続例の中で、FTLDの国際診断基準(Neary et al, 1998)を満たした前頭側頭型認知症(FTD)10症例と意味性認知症(SD)20症例ならびに対照群として年齢、性別、認知症の重症度を統制したAlzheimer病(AD)、レビー小体型認知症(DLB)、健常ボランティアに対し、各種認知機能検査(MMSE、CDR、FABなど)、食行動評価尺度を含む精神症状評価尺度(NPI、SRIなど)を実施し、これらをデータベースに蓄積した(画像も加えたデータベースは、前向きに平成19年から登録を続けている)。また、関連精神科病院の専門外来受診例も登録し、中等度から重度の症例のデータベースも構築を開始した。食行動異常に関しては、我々が開発した食行動異常評価尺度(Ikeda et al, JNNP, 2002)を用いた。本尺度は、介護者に対して嚥下、食欲、嗜好、食習慣、他の食行動の5つの領域からなる37の質問からなり、頻度と重症度が算出可能で、すでに多くの認知症に関する研究で用いられている。

MRI画像に関しては、当院放射線科との共同研究で、T1,T2強調画像だけでなく、SWIやMRS、拡散テンソル画像(diffusion tensor imaging ; DTI)を含む認知症研究用セットを構築し、認知症専門外来受診例全例に実施した。FTDのみ、画像検査が完遂可能な軽症例の受診が少なかったため、登録がやや遅れている。また、症例の登録を優先したため、健常高齢者の登録は現在実施中である。その他の対象の登録、各種検査の実施状況はおおむね順調である。当該年度の目標は、食行動異常だけでなく、認知機能、精神症状、MRIなどのデータを含む包括的なデータベースの構築であり、コントロールも含め、ほぼ目標症例数のエントリーが達成できた。症例の蓄積を続けるが、万一症例数が不足する場合は、すでにデータベース登録済みの平成22年度の症例も解析対象とする。FTLDにおいて障害される食行動異常の神経基盤を明らかにする目的で、各々の食行動異常とFTDならびにSD例の脳の機能低下ないし白質神経線維の異常部位ならびに認知機能障害や他の精神症状との関連を検討する。すなわち、VBMを用いた既報の2研究とこれまでの動物実験などからの知見を合わせて、前頭葉眼窩面、側頭極、島回、扁桃体、視床などを廻る神経線維の異常を検討する。合わせて、SPECT画像と演算ソフト(MATLAB)を用いてSPMによる統計画像解析を平行して実施し、両手法の組み合わせ各々の食行動異常の神経基盤を検索する。評価尺度による各種食行動の異常と神経基盤との関連については統計ソフト(SPSS)を用いて検討する。また、食行動評価尺度の結果と神経心理学的検査結果や他の精神症状についても統計ソフトを用いて検討し、各種食行動と認知機能障害や精神症状との関連についても検討を加える症例の蓄積とデータベースへの登録を続ける。また、FTLDにおいて障害される食行動異常の神経基盤を明らかにする目的で、各々の食行動異常とFTDならびにSD例の脳の機能低下ないし白質神経線維の異常部位ならびに認知機能障害や他の精神症状との関連を検討する。研究成果の一部を、フィリピンで開催されるアジア認知症会議、韓国で開催される世界老年精神医学会、長野で開催される認知症学会で発表し、複数の英語論文にまとめる予定である。前年度データベース入力済みの臨床疫学データは、国内外の学会で発表するとともに、英語論文化するため、旅費と英文校正の費用が必要である。関連病院の中等度ないし重度例の検査は、各々の病院に依頼するため、謝金と人件費が派生する。統計画像解析を開始するため、各種解析ソフトを購入する。
多価ECRイオン源のX線分光による診断

ガンマ線測定用の大容量Ge(Li)検出器を用いて,原子核研究所の14GHzECRイオン源からの高エネルギーX線(数100KeVまで)の精密測定を行った。ECRイオン源の中の高エネルギー電子は,イオン源の磁場強度の分布に対応して,空間的に一様に分布しているのではないことが知られている。今年度は,精密なX線コリメーターを製作して,プラズマチェンバー内をスキャンし,電子のエネルギー・スペクトルを測定した。詳細は現在解析中であるが,これまでに判明したことは,次のようなことである。(1)コリメーターがプラズマ・チェンバーのどこを見るかによって,高エネルギーX線強度が2桁以上異なる。(2)上記のことに応じて,エネルギー・スペクトルが大きく違う。これらの事実を更に詳しく測定する予定である。
メダカ科魚類における種分化速度と性淘汰圧のグローバルパターンに関する研究

種多様性の緯度勾配の説明として,熱帯は種分化が速いとする仮説が注目されている.しかし,なぜ熱帯は種分化が速いかに関するコンセンサスはない.申請者は,熱帯では性淘汰が強いために種分化が促進されるのではないかと考えている.本研究では,メダカ科魚類をモデルシステムに,アジア諸国から本科魚類全種を採集してその全種系統樹を作成し,温帯より熱帯に分布するグループほど性的二型が大きく,かつ種分化が速いことを検証する.また,熱帯(インドネシア)に調査定点を設置して成熟個体の季節的出現パターンも明らかにし,季節性の乏しい熱帯では実効性比が大きくオスに偏るために,性淘汰圧が強くなることの検証も行う.本年度は,現有するメダカ科魚類各種の全ゲノムシーケンスを行い,参照配列にマッピングしてリシーケンスデータを得た.これをもとに全ゲノムベースの全種系統樹を目指している.また,インドネシアのスラウェシ島南東部に分布するウォウォラエメダカ(O. woworae)を対象に,繁殖可能個体の出現パターンの調査を開始すべく,スラウェシ島南東部のムナ島のFotuno Oeに調査定点を設置した.さらに,調査開始に先だって,カンターパートのハルオレオ大学に飼育室も設置し,ストック集団の飼育設備を確立した.ストック集団として,日本からキタノメダカ(O. sakaizumii)とウォウォラエメダカの室内系統を,それぞれ雌雄40個体ずつ現地に持っていき,現在繁殖可能な状態で維持している.今後は,調査定点から月2回の頻度でランダム採集を行って雌雄20個体ずつを活かしたまま飼育室に持ち帰り,持ち帰ったメスとオスを,それぞれストック集団から選出されたオスおよびメスとペアリングし,翌朝産卵の有無を確認して,繁殖可能か否かの判定を行う予定である.平成29年7月に,インドネシアのカウンターパートのハルオレオ大学と共同研究同意書を締結する予定であったが,先方の学長がリコールされ,再選挙が行われることが急遽決まり,新学長が選任されるまでは同意書の締結ができない事実が判明した.調査許可申請には同意書の締結が不可欠だったため,当初の計画を遂行できなくなった.締結までに結果5ヶ月を要し,計画の遅延が生じた.時間的な遅延以外,研究の進捗自体に問題はない.今後は,インドネシア・スラウェシ島南東部のムナ島に設置した調査定点で,ウォウォラエメダカの繁殖可能個体の出現パターンの調査を開始する.また,全ゲノムリシーケンスデータをもとにした全種系統樹の推定解析も継続すると同時に,未採集種の採集調査も行う.種多様性の緯度勾配の説明として,熱帯は種分化が速いとする仮説が注目されている.しかし,なぜ熱帯は種分化が速いかに関するコンセンサスはない.申請者は,熱帯では性淘汰が強いために種分化が促進されるのではないかと考えている.本研究では,メダカ科魚類をモデルシステムに,アジア諸国から本科魚類全種を採集してその全種系統樹を作成し,温帯より熱帯に分布するグループほど性的二型が大きく,かつ種分化が速いことを検証する.また,熱帯(インドネシア)に調査定点を設置して成熟個体の季節的出現パターンも明らかにし,季節性の乏しい熱帯では実効性比が大きくオスに偏るために,性淘汰圧が強くなることの検証も行う.本年度は,現有するメダカ科魚類各種の全ゲノムシーケンスを行い,参照配列にマッピングしてリシーケンスデータを得た.これをもとに全ゲノムベースの全種系統樹を目指している.また,インドネシアのスラウェシ島南東部に分布するウォウォラエメダカ(O. woworae)を対象に,繁殖可能個体の出現パターンの調査を開始すべく,スラウェシ島南東部のムナ島のFotuno Oeに調査定点を設置した.さらに,調査開始に先だって,カンターパートのハルオレオ大学に飼育室も設置し,ストック集団の飼育設備を確立した.ストック集団として,日本からキタノメダカ(O. sakaizumii)とウォウォラエメダカの室内系統を,それぞれ雌雄40個体ずつ現地に持っていき,現在繁殖可能な状態で維持している.今後は,調査定点から月2回の頻度でランダム採集を行って雌雄20個体ずつを活かしたまま飼育室に持ち帰り,持ち帰ったメスとオスを,それぞれストック集団から選出されたオスおよびメスとペアリングし,翌朝産卵の有無を確認して,繁殖可能か否かの判定を行う予定である.平成29年7月に,インドネシアのカウンターパートのハルオレオ大学と共同研究同意書を締結する予定であったが,先方の学長がリコールされ,再選挙が行われることが急遽決まり,新学長が選任されるまでは同意書の締結ができない事実が判明した.調査許可申請には同意書の締結が不可欠だったため,当初の計画を遂行できなくなった.締結までに結果5ヶ月を要し,計画の遅延が生じた.時間的な遅延以外,研究の進捗自体に問題はない.今後は,インドネシア・スラウェシ島南東部のムナ島に設置した調査定点で,ウォウォラエメダカの繁殖可能個体の出現パターンの調査を開始する.また,全ゲノムリシーケンスデータをもとにした全種系統樹の推定解析も継続すると同時に,未採集種の採集調査も行う.
血管内皮PDK1が全身の糖代謝及び膵β細胞に及ぼす病態生理学的役割の解明

Phosphoinositide-dependent protein kinase 1 (PDK1)は、insulin receptor-PI3 kinaseの下流にあり、血管内皮細胞の増殖や生体での血管拡張作用を調節している。本研究では血管内皮特異的PDK1欠損マウスを用いて、血管内皮PDK1が全身の糖代謝及び膵β細胞へ及ぼす影響を包括的に解析することで血管内皮におけるPDK1の病態生理学的役割の解明を目指す。さらにヒト血管内皮で得られたデータをもとに、血管内皮PDK1の発現制御に迫る。
銅・鉄同位体を用いた本質噴出物と変質噴出物の識別：噴火推移予測の高度化を目指して

本質噴出物と変質噴出物とを識別する目的のため、マグマ噴火噴出物、マグマ水蒸気爆発噴出物、水蒸気爆発噴出物、関連する火山地熱変質帯の熱水変質鉱物粒子の形態学的特徴等を実体顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)等を使用して確認した。その後、偏光顕微鏡、金属反射顕微鏡、粉末X線回折装置(XRD)、X線マイクロアナライザー(EPMA)等を用いて構成物の同定と局所化学組成の特徴の把握を行った。さらに、これらの火山噴出物中に含まれる、分析可能な大きさの銅硫化鉱物の銅同位体比に関しては、多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析計(MC-ICP-MS)を使用して測定を実施した。昨年度の課題であった地熱変質帯に産する自然硫黄の産状や組成を把握するため、神奈川県箱根山大涌谷地熱変質帯の溶融自然硫黄溜りを有する噴気孔の周囲に分布する球形、楕円形、不規則形の中実自然硫黄試料を分析・解析した。これらの球状硫黄の色の差異は、主に内部に含まれる異質な鉱物の種類や量に起因することが明らかとなった。このタイプの自然硫黄の形状は、火山湖等の周囲にみられる中空球状硫黄と異なる。水蒸気爆発噴出物に含まれる、燃焼の影響がみられない様々な形状の固体溶融硫黄粒子は、この様な地熱変質帯由来であると考えられる。マグマ噴火噴出物に含まれる銅硫化鉱物の銅同位体比は、一般的なマグマ(火成岩)の示す銅同位体比と類似する。一方、マグマ水蒸気爆発噴出物や水蒸気爆発噴出物に含まれる銅硫化鉱物の銅同位体比は、一般的なマグマ(火成岩)の示す銅同位体比とは異なり、熱水や天水の影響を受けて同位体比が変化したことを示唆するため、本質噴出物と変質噴出物とを識別する指標になり得ると考えられる。本年度は、噴火日時が既知かつ噴火前後の地球物理学的観測データが比較的よくそろっている水蒸気噴火噴出物や、関連する火山地熱変質帯の構成粒子の形態学的特徴等を実体顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)等を使用して確認した。その後、粉末X線回折装置(XRD)、X線マイクロアナライザー(EPMA)等を用いて構成物の同定と局所化学組成の特徴の把握を行った。さらに、いくつかの噴出物に関しては、ガス質量分析計により、硫黄同位体組成分析を行い、これらの噴出物と関連する熱水変質の温度の推定を行った。水蒸気噴出物には火山ガラスを含有せず、粘土鉱物や硫化鉱物等の熱水変質物(微細流体包有物を含む)のみの場合と、様々な度合いに変質した火山ガラスと熱水変質物(微細流体包有物を含む)を含む場合とがあった。火山ガラスや熱水変質物の粒子を詳細に顕微鏡観察・化学組成分析した結果、形成温度、変質の程度や変質時期の差異によって形成されたと考えられる組成累帯(主要元素)が見られた。前者の噴出物は、水蒸気噴火の規模や推移等の把握に重要であり、後者の噴出物は、水蒸気噴火噴出物であるか、マグマ水蒸気噴火噴出物であるかの識別が重要である。これらの試料に関して、更に分析数を増やし、マグマ水蒸気噴火噴出物と比較して詳細に検討することにより、水蒸気噴火の特徴や履歴を把握する上で重要な知見が得られると考えられる。また、水蒸気噴火噴出物には、自然硫黄や、それが溶融・燃焼したと考えられる粒子を含むことが多いことが明らかとなった。本年度は、計画通りに水蒸気噴火噴出物や関連する一部の火山地熱変質帯に産する変質物の基本的な記載、構成粒子の局所化学組成分析(主要元素)を行い、それらの特徴について把握することができた。鉱物に含まれる流体包有物に関しては、変質物試料から確認したが、加熱ステージを使用して均質化温度を測定することが可能な大きさの流体包有物を発見することができなかったため、引き続き観察を行い発見につとめる。本年度は当初の対象火山の火山噴火が極めて少なく、マグマ水蒸気噴火噴出物や連続的な噴出物の採集はできなかったので、次年度に採集し分析を行う予定である。本質噴出物と変質噴出物とを識別する目的のため、噴火日時が既知かつ噴火前後の地球物理学的観測データが比較的よくそろっているマグマ水蒸気爆発噴出物や水蒸気噴火噴出物、関連する火山地熱変質帯の熱水変質鉱物粒子の形態学的特徴等を実体顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)等を使用して確認した。さらに、いくつかの噴出物(バルク)や熱水変質鉱物粒子に関しては、ガス質量分析計により、硫黄同位体組成分析を行い、これらの噴出物と関連する熱水変質の温度の推定を行った。さらに熱水変質鉱物中の流体包有物の均質化温度を測定し、硫黄同位体平衡温度と比較した。またマグマ水蒸気爆発による噴出物と考えられる試料の水溶性付着成分の化学組成分析に関しても実施した。マグマ水蒸気爆発噴出物は、火山ガラス、造岩鉱物、熱水変質物を含む。実体顕微鏡観察の結果、水蒸気爆発噴出物には、自然硫黄や、それが溶融・燃焼したと考えられる粒子を含むことが多いが、マグマ水蒸気爆発噴出物からは現時点で自然硫黄の粒子は未確認である。しかし、バルク組成分析の結果、自然硫黄成分を検出した。

水溶性付着性成分の化学組成や、硫黄同位体平衡温度、均質化温度は、水蒸気爆発試料と比較して、マグマ水蒸気爆発噴出物の方が高温を示唆した。マグマ水蒸気爆発噴出物とマグマ噴火噴出物とに含まれる微細な初生銅鉱物は、顕微鏡観察やEPMA等による化学組成分析では、その組織や組成に顕著な差異が無いことが明らかとなった。昨年度の課題であった、マグマ水蒸気爆発にともなう噴出物試料の採集を行い、基本的な記載、構成粒子の局所化学組成分析を行い、それらの特徴について把握することができた。また、昨年は発見することができなかった加熱ステージを使用して均質化温度を測定することが可能な大きさの流体包有物を水蒸気爆発にともなう熱水変質鉱物中から発見し、硫黄同位体平衡温度や水溶性付着性成分から推定される温度情報と比較することができた。また、水蒸気爆発噴出物やマグマ水蒸気爆発噴出物試料に含まれる可能性が高い、地熱変質帯に産する自然硫黄の産状や組成等を把握することができたため。本質噴出物と変質噴出物とを識別する目的のため、マグマ噴火噴出物、マグマ水蒸気爆発噴出物、水蒸気爆発噴出物、関連する火山地熱変質帯の熱水変質鉱物粒子の形態学的特徴等を実体顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)等を使用して確認した。その後、偏光顕微鏡、金属反射顕微鏡、粉末X線回折装置(XRD)、X線マイクロアナライザー(EPMA)等を用いて構成物の同定と局所化学組成の特徴の把握を行った。さらに、これらの火山噴出物中に含まれる、分析可能な大きさの銅硫化鉱物の銅同位体比に関しては、多重検出器型誘導結合プラズマ質量分析計(MC-ICP-MS)を使用して測定を実施した。昨年度の課題であった地熱変質帯に産する自然硫黄の産状や組成を把握するため、神奈川県箱根山大涌谷地熱変質帯の溶融自然硫黄溜りを有する噴気孔の周囲に分布する球形、楕円形、不規則形の中実自然硫黄試料を分析・解析した。これらの球状硫黄の色の差異は、主に内部に含まれる異質な鉱物の種類や量に起因することが明らかとなった。このタイプの自然硫黄の形状は、火山湖等の周囲にみられる中空球状硫黄と異なる。水蒸気爆発噴出物に含まれる、燃焼の影響がみられない様々な形状の固体溶融硫黄粒子は、この様な地熱変質帯由来であると考えられる。マグマ噴火噴出物に含まれる銅硫化鉱物の銅同位体比は、一般的なマグマ(火成岩)の示す銅同位体比と類似する。一方、マグマ水蒸気爆発噴出物や水蒸気爆発噴出物に含まれる銅硫化鉱物の銅同位体比は、一般的なマグマ(火成岩)の示す銅同位体比とは異なり、熱水や天水の影響を受けて同位体比が変化したことを示唆するため、本質噴出物と変質噴出物とを識別する指標になり得ると考えられる。次年度は、本年度に主に分析した水蒸気噴火噴出物に加え、マグマ水蒸気噴火噴出物の採集を行い、実体顕微鏡や走査型電子顕微鏡等を用いた記載作業、粉末X線回折装置、X線マイクロアナライザー等を使用した鉱物同定や、基本的な化学組成分析を実施する。さらに、熱水変質物中に分析可能な大きさの流体包有物が発見された場合は、均質化温度等を測定する。本年度は主に水蒸気噴火噴出物を対象としたが、噴出物を1粒毎、詳細に分析すると、通常の火山噴出物分析で多く使用する粉末X線回折装置では検出できなかった自然硫黄や他の熱水変質鉱物が比較的多く含まれることが明らかとなった。これらの鉱物の存在は、水蒸気噴火を特徴付ける重要な証拠となるが、それらの組織、鉱物種、化学組成の特徴を対象とした研究は極めて少ないため、現在活動中の地熱変質帯からも追加で試料を採集して、比較しながら検討する。
白内障手術の全身的健康指標の改善効果

研究代表者は、高齢白内障患者200例以上を対象として健康指標として重要である4メートル歩行速度と睡眠の質(ピッツバーグ睡眠質問票)と生活の質(NEI-VFQ25)を術前術後測定した。その結果、術後2か月、7か月ともに術前と比較して有意に増加もしくは改善していた。以上から白内障手術により視機能以外にも全身的健康指標が改善することが示された。これらの結果を3編の英文論文と数々の和文雑誌、国内外の学会で発表した。研究代表者は、初年度に続き高齢白内障患者を対象として、健康指標として重要である歩行速度と睡眠の質を術前術後に測定して検討した。方法は、黄色に着色された眼内レンズ(アルコン社SN60WF、UVブロック、黄色、シングルピース、ソフトアクリル)を挿入した白内障患者連続症例155名(平均年齢74歳)の歩行速度、視覚機能に関連した生活の質の質問票NEI-VFQ25、ピッツバーグ睡眠質問票(以下PSQI)を白内障眼内レンズ挿入術の術前と術後2か月、7か月に測定ならびに調査し、学術論文を発表した(Ayaki, Muramatsu, Negishi, Tsubota.Improvements in gaitspeed and sleep quality aftercataract surgery. Rejuvenation Research 2014)。その中で、白内障手術後、生活の質が改善するのみならず、睡眠が改善し、歩行速度が増加することを示した。さらに、他の大規模疫学調査の結果から歩行速度が余命と強く関連していることに着目し、白内障手術後の歩行速度の増加が男性で約1.5年、女性で1.0年の余命の延長に相当すると試算し日本眼科手術学会で発表し論文掲載待ちである。その他、平成25年度からは着色のない異なる眼内レンズを挿入した白内障手術症例について検討を始めている。また、白内障手術患者の運動機能の改善に関する検証実験として、視覚障害の模擬患者に対して3次元動作解析装置(クオリシス社クオリシス)を使用して歩行と立位バランスを測定する実験を開始した。視覚障害は専用のゴーグルを使用して、0.01、眼前手動弁、視野3度の状態にする。平成26年度に結果をまとめて学会や論文発表を行う予定である。研究代表者は、高齢白内障患者を対象として、寿命や疾患罹患率と関連が深く健康指標として重要である歩行速度と睡眠の質を術前術後に測定し、若干の知見をえた。方法は、白内障患者連続症例155名(平均年齢74歳)の歩行速度、視覚機能に関連した生活の質の質問票NEI-VFQ25(version 1.4,コンポ7)、ピッツバーグ睡眠質問票(以下PSQI,5.5点以上が睡眠障害)を白内障眼内レンズ挿入術の術前と術後2か月に測定ならびに調査した。歩行速度は立位から通常の速度での自由歩行で4メートルの平地を歩行し、ストップウオッチで計測した。PSQは世界的な睡眠障害の指標で、点数(PSQI)は5.5点以上で睡眠が不良とされ、睡眠時間、睡眠効率、睡眠薬使用などの7つの下位尺度からなる。VFQ25は約20年前から世界的に広く使用されていて、視覚に関連した日常生活に関する25の質問からなり、健常者は80点以上、白内障患者は60点程度とされている。患者の全身状態の評価は、看護師が面接調査した。手術は点眼麻酔下でPEA後IOL(アルコン社SN60WF、UVブロック、黄色、シングルピース、ソフトアクリル)を挿入した。その結果、歩行速度、VFQ25スコア、PSQIともに術後は術前と比較して有意に増加もしくは改善していた。術前の歩行速度とPSQIは、いずれもVFQ25スコアと有意な相関があった。VFQ25スコアの改善度は、視力改善度とPSQI改善度と有意な相関があった。結論として、白内障眼内レンズ手術により、視機能以外にも全身的健康指標が改善していた。今後は睡眠障害の改善に関してメラトニン測定、生活習慣測定、術前術後の眼内への光透過性の測定を行って、より詳細な検討を進めていく予定である。研究代表者は、高齢白内障患者を対象として健康指標として重要である歩行速度と睡眠の質を術前術後測定し、2年間の研究結果の分析を進めた。方法は、黄色に着色された眼内レンズと無着色のレンズを挿入した白内障患者連続症例の4メートルの歩行速度、視覚機能に関連した生活の質の質問票NEI-VFQ25、ピッツバーグ睡眠質問票(以下PSQI)を白内障眼内レンズ挿入術の術前と術後2か月、7か月に測定ならびに調査し、新たに2編の学術論文を英文で発表した(Increased gait speed after cataract surgery confers longer expected survival. Asia Pac. J. Ophthalmol. 2014;Rejuvenation

effects of cataract surgery with UV blocking intra-ocular lens on circadian rhythm and gait speed. Rejuvenation Res. 2014.)。新しい知見としては、第一の論文では、白内障手術後、歩行速度が増加することは寿命が延びることを意味することを示した。大規模疫学研究から、歩行速度と年齢から余命を算出する推計値がしめされており、白内障手術患者の年齢と術前術後の歩行速度から試算し、男性で約1.5年、女性で1.0年の余命の延長に相当すると報告した。第二の論文では、現在使用されている2種類の眼内レンズについて、術眼の状態と健康指標を詳細に分析し比較した結果、無色レンズには睡眠改善効果が大きいことを報告した。その他、白内障手術患者の運動機能の改善に関する検証実験として、視覚障害の模擬患者に対して3次元動作解析装置を使用した実験を行い、中間報告を米国眼科アカデミーで発表した。その中で、視覚機能だけを減弱した健常者において視覚機能に応じて運動機能が低下し、白内障患者の運動機能改善は視覚機能改善によるものであることを裏付ける結果を得た。今後も学会や論文発表を行う予定である。眼科学論文発表、学会発表まで到達できている。多数の被験者の協力をいただくことができ、データ解析を進めることができた。データ収集、解析ともに順調に進んでいるので、引き続き論文作成、動作解析を推進して研究内容のさらなる発展をめざす。睡眠障害の改善に関してメラトニン測定、生活習慣測定、術前術後の眼内への光透過性の測定を行って、より詳細な検討を進めていく予定である。データ収集と解析が順調に進み、出費が抑えられた。論文編集、学会発表と動作解析を行う。予定通り使用する。さらに次次年度の研究費をも使用して研究を推進する可能性がある。
ソフトマターメゾスコピック系ダイナミクスの極限計測

粘弾性はソフトマターの動的性質を探るうえで重要な手がかりである。高分子や液体溶媒和構造などのナノメータースケールのソフトマター系の粘弾性を、周波数分解されたスペクトルの形で計測するため、原子間力顕微鏡(AFM)を応用して、空間分解能を有する粘弾性スペクトル計測法を開発した。AFMに用いる力センサーの高次振動モードを利用して周波数領域で粘弾性を計測する方法と、逆に力センサーの振動モードを抑圧して時間領域で計測する方法の2種を開発した。生命活動の鍵を握る生体分子表面の水の動的挙動、単一高分子鎖の粘弾性、生体分子の微視的ダイナミクスなどを高い分解能で探るため、原子間力顕微鏡(AFM)を以下の方針で高性能化・高機能化し、新たな計測手法を開発する。(1)AFM探針を磁気力で駆動する計測手法を高度化させ、交番外力やステップ力に対する応答の計測を通じて粘弾性スペクトル計測する方法を開発する。以下の項目に取り組む。(1)装置の広帯域・高感度化(2)ステップ応答計測の開発(3)力センサーの高次振動を利用した粘弾性計測の高度化(2)生体をはじめとする複雑なソフトマター系のダイナミクスを支配する内的な相互作用の高分解・高感度検出に向けた測定手法を開発する。今年度は、主に研究に使用する装置の広帯域化・高感度化を目的として研究を実施した。現有する市販の原子間力顕微鏡(AFM)装置をベースとして、高感度化を図るための光学系およびカンチレバーの変位検出回路系を新たに設計し、検出帯域16MHzの装置とし、またノイズレベルも、液中において熱振動によるピークが検出できる理論限界に近いところまで最適化した。磁気変調の広帯域化に関しては、帯域を制約している主要因が電流経路中の誘導要素と容量要素からなる共振であることがわかった。これを抑えてより広帯域化するためには電磁石のインダクタンスを低下させるしかない。しかし、これは磁気力の低下を招く。そこで、コイルを空芯型に改良してインダクタンスを従来の10分の1以下にし、その分、コイルの導線をカンチレバーに接近させて、導線から直接及ぼされる磁場でカンチレバーを励振できるようにした。その結果、およそ3MHz程度までのカンチレバー励振が可能となった。この装置を用いて計測を行ううえで、高周波域でのカンチレバーの高次振動モードを用いるが、解析の過程でこれらの高次振動モードの実効的な弾性定数の値が必要となる。しかし、これらの値に関しては単純化したモデルに基づいた理論計算が提示されているだけで、本研究のように現実的な形状のカンチレバーの、しかも液中環境での値は理論・実験のいずれでも提示されていない。そこで、実験的にこれらを求める方法について検討した。本研究では、磁気力によって、カンチレバー振動の正確な伝達関数が求められることと、熱振動による各振動モードのエネルギーが等分配則にしたがうことの2点を利用して、光てこ法に不可避な、高次モードでの検出感度の不定性を排除する解析スキームを考案した。これまで述べたような、一連の成果については、1編の論文と、国際学会を含むいくつかの学会などで発表している。今年度は主として、親水性のマイカの表面で水が作る溶媒和(水和)層中のダイナミクスを、原子間力顕微鏡(AFM)を用いた粘弾性計測から探る目的で、実験手法開発を含めて研究を行った。独自に開発した広帯域磁気励振AFM装置の高周波帯域での性能向上を目指して、カンチレバー変位の検出系などに改良を加え、1nm以下の微小振幅での計測が可能となるようにした。カンチレバーの高次共振モードを利用して、100Hz台から100kHz以上の3桁余りの範囲でカンチレバーの励振周波数を変化させながら、探針をマイカ表面に接近させて粘弾性の距離依存を計測し、水和層の粘性抵抗係数と弾性係数の比としての遅延時間を求めた。その結果、低周波域では遅延時間の励振周波数への依存性は弱いが、10kHz近くの遷移領域を境に高周波側に行くにつれて、周波数の逆数に漸近する特異な挙動が観測され、現在解析中である。また、別の計測法の可能性として、同じくマイカ表面近傍での水層の粘弾性を、カンチレバーに加えた矩形状の磁気力に対する応答として計測することを試みた。ステップ応答はマイカ基板近傍と600nmはなれた場所では明らかな違いを示し、これから粘弾性応答のスペクトルを得られる可能性を示唆するものであった。この成果について1つの論文および2つの国際学会において発表した。原子間力顕微鏡を用いて広帯域でソフトマター系の粘弾性を計測するためには、力センサーの高周波域での力学特性を適切に把握することが必要である。高周波域での高次モード振動の等価的な弾性定数を正確に知ることは非常に重要である。

そこで、磁気力で励振した探針の伝達関数や熱振動スペクトルを利用して、検出光学系の非線形性を排除した弾性定数算出方法を提案した。しかし現状では、得られた値に理論値と大きなずれがあり、さらに検証が必要である。生体分子などのソフトマター系が引き起こすダイナミクスの微視的起源としては、これらの内部における局所的・変動的な電気分極に起因する電気的な相互作用が1つの鍵を握るものであると考えているが、これらを実際に分離して計測できた例はほとんどない。原子間力顕微鏡を用いた静電気力計測手法としてはケルビンプローブ顕微鏡法があるが、試料表面が絶縁性であり、しかもイオンの存在する溶液中では無効である。そこで、探針表面の分極状態を直接切り替えて差分測定をすることにより、静電相互作用を分離する計測法を試行した。非電気的に分極を切り替えるための手段として、フォトクロミズムを示す分子で修飾した探針を用い、特定波長のレーザー光を交互に照射することによって、分極状態を可逆的に切り替えられることを確認した。光学的条件の最適化によって分極切り替えの効率を向上させれば、実用に足る程度の切り替えが実現できることが期待される。有限サイズのソフトマターからなる系のダイナミクスは、生命をはじめとする諸現象の理解に根本的な役割を演じている。本研究では、こうした微視的な系のダイナミクスを計測する新たな手法を開発することを主眼として研究を行ってきた。本年度の研究目的の第一は、原子間力顕微鏡(AFM)によるナノメータースケール粘弾性スペクトルの取得方法の開発である。AFMのカセンサーを磁気力によって広帯域かつ精密に制御する技術を応用して、周波数応答関数としての粘弾性計測を行った。今年度は特に、すでに予備実験によってその実現可能性を検証した時間領域での計測に重点を置き、新たにパルス応答計測法を考案した。この方法では、負帰還によって1次および2次の共振を抑圧したカセンサーに、パルス状の駆動力を印加し、応答としてのセンサーの変位を計測してフーリエ・ラプラス変換によりスペクトルを算出する方法であり、前年度までに予備実験として行ったステップ応答計測に比べて高いS/Nでの計測が期待できる。この方法を、親水性のマイカ表面上のH_2O溶媒和領域に対して適用し、100kHzを上限とした周波数範囲で溶媒和層の粘弾性スペクトルを抽出可能であることを立証できた。この結果については、国際学会・シンポジウムなどで発表するとともに、論文として出版した。また、AFMのカセンサーに代わり、制御性と感度の高い力学場計測を多次元で可能とする新たな方法として、反磁性相互作用を利用した力学応答計測プローブのプロトタイプの開発を試みた。その結果、0.5mm程度の大きさのネオジム磁石粒子を、反磁性物質で作成したポア中で磁気浮上させ、反磁性相互作用による力学場中に拘束することに成功したので、本研究計画終了後の次の研究へと発展させうると考えている。
沿岸域調査用自律型海中ロボット群の通信システムと協調制御に関する研究

沿岸域調査の次世代のツールとして、複数の水中ロボットがグループになって時間空間的に連続なデータ収集を行うシステムが考えられる。従来の水中観測システムでは、点観測が主体であったが、この方式では、水中で立体的な連続モニタリングが可能になると思われ、人工衛星による表面観測とデータを併せることで、従来に無い時間空間スケールでの観測が可能になるものと期待できる。本研究では、このような観測システム開発の基礎段階として、水槽実験システムを構築した。多点同時観測的な側面が重要であるので、各AUVや洋上、海底のロボット間の通信、各ロボットの地球座標の共有(すなわち誰がどこにいるのかの認識)、及び、外乱の影響により編隊が乱れたときの対応策と言った機能を実験システムに組み込む必要があった。そこで、本研究では、直径約18cmの小型AUVプラットフォーム、100KHzリング状振動子を用いた無指向性超音波測距装置とそれを組み合わせた水槽内LBLシステムを構築した。小型AUVプラットフォームは、コンパクトフラッシュカードにRTLinuxを搭載したPC104コンピュータとPICを用いて、小型軽量安価ながら十分な機能を持たせた。LBLは、3m程度の距離を3cm程度の精度で測距できる回路を設計製作し、座標検出が可能になった。協調制御については、各AUVの座標が既知でそれぞれの位置を他AUVが知りうるという前提で、軌道追従のシミュレーションを行った。この作業を通じて、各AUVの座標を如何にして実システムで共有するか、の手法開発がキーであることが明らかになり、今後継続して検討していく。自律型海中ロボットのマルチエージェントにより、時間空間的に連続な海中環境調査を可能にするシステム構築を目標として、本年度は水槽実験システムの基礎を構築した。構築した内容は、ロボット水槽内での3次元座標を検出するLBL、約45kgfの大型AUVテストベッド、約3kgfの小型AUVテストベッド、2値FSKによる水中超音波シリアル通信装置である。大型AUVテストベッドは、PC104DOS/VとRT-Linuxによるシステム構成とし、無線LANにより陸上のPCと水中の小型AUVのインターフェースとなるものである。静穏な実海域でも実験できることを念頭に開発し、バッテリは700Wh、スラスタ推力最大2kgf、計算上の最大速力0.8kt、最大水深50mである。小型AUVテストベッドは、マルチエージェント実験を水槽内の実システムで実施するために開発した。小型軽量化し、安価に製作できる。耐圧容器は計算上水深30m程度まで耐えられる設計となっており、国内の殆どの水槽で実験できる。CPUにはSH-2と複数のPICを用いており、方位角、LBL、超音波通信機能を有している。超音波通信は、2進FSKによるシリアル通信であ9、複数の文字列を送受信する実験に成功している。多少の修正項目はあるが、本年度で、上記要素システム単体での動作確認を行い、それぞれの基本機能の開発はほぽ終了しつつある。今後ロボットの制御システムを構築し、水中での複数エージェントシミュレーションを実施しながら、上記システムによる水槽実験を実施していく予定である。