hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コバレントドラッグ開発のための新しい基盤技術の創出

本研究では、タンパク質と共有結合を形成して、その機能を不可逆的に阻害するコバレントドラッグを開発するための新しい技術基盤を構築することを目的として、コバレントドラッグに適した新しい反応基の探索、新しい反応基であるαークロロフルオロアセチル基を有するフラグメント小分子ライブラリーを構築した。また、ライブラリーを利用した結核治療のためのコバレントドラッグの探索を目指し、蛍光アッセイ系の構築を行った。本年度は、我々がこれまでに構築した蛍光アッセイシステムを用いて、システイン残基に対して穏やかな反応性を持つ反応性基を探索を行った。その結果、アルファフルオロクロロアセトアミド基が特異的なタンパク質ラベル化を可能とする穏やかな反応性を持つ優れた反応性基である可能性を見出した。続いてアルファフルオロクロロアセトアミド基を有する30種類の小分子から成る化合物ライブラリーを作成し、パパインタンパク質を標的として酵素阻害アッセイを行ったところ、いくつかの化合物がプロテアーゼ阻害活性を持つことを明らかとした。さらにESIマス測定や19F-NMR測定により、阻害活性を持つ化合物がパパインと共有結合を形成していることを明らかにできた。今年度は、昨年度に引き続いてαークロロフルオロアセチル基を有するアニリン誘導体からなるフラグメト化合物の合成を進めた。約150種類のαークロロフルオロアセミド誘導体を合成し、フラグメントライブラリーを大きく拡張できた。今後に新たなコバレントドラッグを創出するためのプラットホームがかなりの部分達成できた成果であると考えている。また本年度は、構築したフラグメントライブラリーの創薬応用を開始した。結核治療のためのコバレントドラッグの標的としてantigen85タンパク質を定め、antigen85タンパク質の大腸菌発現や蛍光アッセイ系の確立を行った。今後に、本アッセイ系を用いてフラグメントライブラリーからコバレントドラッグ型のヒット化合物の探索を可能とする成果である。おおむね本年度当初の計画どおり、新しい反応性基の開発とその酵素阻害剤開発への応用を達成した。ケミカルバイオロジー今後はさらに大規模な化合物ライブラリーを構築する。すでに120種類以上の化合物からなるアニリン誘導体を選定済みであり、購入後にこれらの化合物に対してアルファフルオロクロロアセトアミド基を導入しコバレントドラッグライブラリーの拡張を図る。一方で新たな創薬ターゲットとしてグローバルヘルスの観点からマラリアや結核を標的とした創薬研究を実施し、我々が進めるコバレントドラッグ開発の有用性を実証する。
ヒルシュスプルング病縁疾患に対する消化管神経細胞の分化誘導療法の開発

本研究課題は、Hirschsprung病及び類緑疾患の原因となっている神経堤細胞の遊走ならびに成熟過程の不全に着目し、神経堤細胞の分化を司る因子の解析を通しそれらの制御を行い、疾患患者への治療法の開発に向け糸口を見い出すべく行われた。現時点までに知られているこれらの疾患の原因遺伝子としてRET proto-oncogeneに関して疾患への関与の点から検討した。この遺伝子に由来するRet蛋白は、神経堤由来細胞の膜を貫通する形で存在し、GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor)の存在下に二量体を形成することで、細胞内に位置するtyrosine kinaseを活性化し、細胞分裂や分化・成熟の促進に働くことが明らかになった。Hirschsprung病におけるRET proto-oncogeneの変異はRET遺伝子のほぼ全長に至る広い範囲に散在しており、疾患の本質である分化・成熟不全に深く関わっていることが本研究から明らかになった。これらの点から、胎生期におけるRet蛋白の欠損した機能を発現誘導することで病態発生をより生理的な形へ制御し、Hirschsprung病あるいは類縁疾患の発生を未然に回避するあるいは出産後の成熟促進への糸口になりうる可能性が示唆された。Hirschsprung病及び類縁疾患の神経系細胞分化誘導療法の開発は、本研究で明らかになったように遺伝子解析と制御技術をもって開発が可能になるとみられるが、その際in vitro研究結果のみに縛られることなく、治療の臨床的意義付けをより明確にする観点から進めていかなければならないと考えられた。本年度における研究では、マウス胎仔消化管神経叢発生過程における神経堤由来細胞の増殖と自然死の観点から、特にヒルシュスプルング病及び同類縁疾患の病態発生について検討した。研究手法としては、マウス胎仔ならびに臨床検体を対象とした形態学的アプローチを主とし、増殖期細胞はBrdUの核内への取り込み或いはPCNAの特異的発現を、生理的細胞死を示しつつある細胞はTUNEL法を用いた核内DNAのfragmentationを指標にして可視化した。マウスの各発生段階(胎生10日生後28日目)における消化管神経叢原基では、神経堤細胞は胎生1013.5日目に盛んに増殖しつつ口側から肛門側に向けて移動を示し、細胞の自然死は胎生13.5日から生後3日目にかけて筋層間及び粘膜下層の神経叢に確認された。従って、胎生の一時期には、神経堤に由来する神経叢を構成する細胞が生後と比較して極めて数が多い状態となる形態が観察された。これは、生後ヒルシュスプルング病と同様の病態を示す一群の類縁疾患病例の消化管神経叢の病的形態と一致しており、実際に生後25日目に外科的に切除された検体(切除・生検)における同様の検索でも一部に神経系細胞の増加と自然死陽性と考えられる所見が得られ、それらの病態が神経叢の発達・成熟不全に由来する可能性が明らかになった。従ってこれらの知見を踏まえて検討を進めることにより、神経系細胞の分化誘導の至適時期についての検討が可能になると考えられた。これらの所見を踏まえて、次年度では消化管神経叢の発達に関する神経栄養諸因子の影響を胎生学的観点から進めることとする。本研究では、突然変異系マウス胎仔を用いて発生期の腸管神経系細胞に対する各神経栄養因子の影響を形態学的に観察する。即ち、消化管壁内神経叢を構成する神経系細胞の発生抑制(分化・誘導)を胎生実験系において試み、発生期腸管原基に対する影響、投与方法の相違(経静脈、経臍帯、drug-delivery systemを用いた経羊水的投与等)による発生形態の変異を明らかにする。これにより、H病類縁疾患に対する消化管神経系細胞の分化誘導療法の可能性を検討する。本年度の研究では培養腸管神経系細胞に対する神経栄養因子の影響を検討すべく,出生直後の新生仔マウスより、消化管粘膜下層を遊離させ筋層間神経叢のみを培養液内にて単離した。

この段階で培養液に各神経栄養因子を含有させ、形態変化を観察した。E10E18間のマウス胎仔につき実体顕微鏡観察下に消化管壁内神経系細胞を単離し、培養を行った。これらの結果をもとに各神経栄養因子の胎生期投与に対する消化管神経叢の変異の検討を開始した。さらに各発生段階における消化管神経叢の発生と変異を形態学的に観察するとともに、P CR法によりm-RNAを中心とした胎生細胞の遺伝子変異を検索した。本研究課題は、Hirschsprung病及び類緑疾患の原因となっている神経堤細胞の遊走ならびに成熟過程の不全に着目し、神経堤細胞の分化を司る因子の解析を通してそれらの制御を行い、疾患患児への治療法の開発に向け糸口を見い出すべく行われた。現時点までに知られているこれらの疾患の原因遺伝子としてPET proto-oncogeneに関して疾患への関与の点から検討した。この遺伝子に由来するRet蛋白は、神経堤由来細胞の膜を貫通する形で存在し、GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor)の存在下に二量体を形成することで、細胞内に位置するtyrosine kinaseを活性化し、細胞分裂や分化・成熟の促進に働くことが明らかになった。Hirschsprung病におけるRET proto-oncogeneの変異はRET遺伝子のほぼ全長に至る広い範囲に散在しており、疾患の本質である文化・成熟不全に深く関わっていることが本研究から明らかになった。これらの点から、胎生期におけるRet蛋白の欠損した機能を発現誘導することで病態発生をより生理的な形へ制御し、Hirschsprung病あるいは類緑疾患の発生を未然に回避するあるいは出生後の成熟促進への糸口になりうる可能性が示唆された。Hirschsprung病及び類緑疾患の神経系細胞分化誘導療法の開発は、本研究で明らかになったように遺伝子解析と制御技術をもって開発が可能になるとみられるが、その際in vitro研究結果のみに縛られることなく、治療の臨床的意義付けをより明確にする観点から進めていかなければならないと考えられた。
国際金融センター群の機能と経済社会への影響：ネットワーク、補完性、波及、都市経済

最終年度である本年度は、研究チームの各メンバーが積極的に内外での学会発表を行った。菅原は、フィンランド、イギリスで行われた国際学会で、1960年代の日本への国際的なドル貸付において、ニューヨークとロンドンの2大国際金融センターがいかに補完的な関係にあったかについての研究発表を行った。高橋は、金融学会歴史部会において、戦間期の債券市場の投資家保護について、日本国債の通貨約款の効果を取り上げた発表を行った。通貨約款は、返済を行う通貨をあらかじめ指定する条項である。通貨約款により、ロンドン市場において、ドルで返済可能な債権がポンド建てで発行されるようになった。これは、ロンドン市場とニューヨーク市場の競争と補完性の両者を同時に高めることになったという含意がある。布田は、金融学会歴史部会において、1990年代のアジア域内での国際金融センターとしてのシンガポールの重要性の高まりを、新たな指標を作成することによって明らかにする発表を行った。その指標とは、国際収支表の金融勘定を使用したものである。従来一般的に使用されていた対外資産・負債を使用した指標は、データの利用可能性により1990年代には適用できなかった。2018年夏には世界経済史会議で、本研究チームに加えて日英などの研究者による8報告と3コメントからなるセッションを行った。そこでは、上記の報告に基づいた菅原、高橋、布田の報告に加えて、1930年代の中国の通貨改革におけるロンドン市場とニューヨーク市場の関係、香港を事例とした2000年代の国際金融センターにおける独裁的政治の影響、1960年代・70年代のシンガポール市場における韓国企業のアジアダラー調達、1970年代・80年代の香港とシンガポールの制度間競争などに関する報告が行われた。これらにより、国際金融センター間関係についての新たな実証的成果を積み上げることができた。今年度は1年目であるため、研究のアプローチをメンバー間で共有しつつ分析の枠組みを精緻化し発展させることを中心とした。そのために当初の予定よりも多い3度の研究会を開催した。分析の枠組みの中心は、ネットワーク分析モデルの国際金融センター研究への適用である。その中での大きな進展は、2017年度の日本金融学会春季全国大会での金融史パネルセッションの開催を申請し採択されたことである。上記の金融史パネルセッションでは、国際金融センター群のネットーワーク分析、補完性の概念、センター間での金融取引フローの波及の概念の適用の中間結果を発表する。分析の枠組みでは、ネットワーク概念と補完性概念の関係を精緻化し、明確にすることが新たな課題として認識された。金融取引フローの波及については、タイにおいて中央銀行資料などの資料収集を行った。また、金融取引フローの波及については、1997年に通貨危機が発生し、波及概念の格好の検討対象であるアジアについてのデータベース構築を開始した。また今年度の個別の中間的成果として、第一に国際金融市場の概念の再検討を行い従来よりも具体的な像を得ることができた。中間的成果の第二として国際通貨制度と中心国・周辺国の経済パフォーマンスとの関係を明らかにすることができた。1900年から1971年で見ると、国際金本位制の時期にのみ周辺国の成長率が中心国を上回っていたこと、再建金本位制の時期に所得や貿易で国際金本位制を上回る成長があったこと、通貨ブロックの時期に中心国が比較的高い所得の回復を示したことなどいくつかの興味深い事実が明らかになった。この2つの中間的成果は現在印刷中である。中間的成果の第三としては補完性の検討対象であるユーロダラー市場の形成過程についてのディスカッションペーパーを作成した。基本的な研究内容は、研究実績の概要で示した通りで順調である。それに加えて、2017年日本金融学会春季全国大会(5月)での金融史パネルセッションへの申請を行い、採択されたことが当初の計画を超えた大きな進捗であった。しかし他方で、研究メンバーが校務で重責の職務に着くなどの予想外の事態により、銀行コルレス関係のデータベース作成にやや遅れが生じている。これらを総合的に勘案すると、当初計画にない進捗と遅れがほぼ相殺されるので、おおむね順調な進行といえる。第一に本研究の出発点となったフランドロー=ジョブストのアプローチを再検討し、新たな観点を付け加えることができた。ユーロカレンシー市場の登場以後は、通貨が取引されている場所を基準にしたアプローチが使えず、代替的な指標が必要ということである。この観点から、布田は1980年代以降のアジアの国際金融センターの位置づけについて、ポートフォリオ投資とその他投資の組み合わせが、直接投資よりも有効であることを統計的に明らかにした。第二に、前近代から現代に至る国際金融センターの推移をまとめることで、取引所とデリバティブに注目するという新たな視点を得ることができた。この観点から、菅原は、1970年代から現在に至る、デリバティブ取引を中心にした取引所間の競争関係を明らかにした。第三に、基礎的な作業として、ひとつめは、古賀がイギリス商業銀行の一次史料の整理・解読を進めた。二つ目には、布田が菅原と協力してアジア各国・地域の国際収支データの収集・整理を進めた。三つ目に、菅原が古賀と協力して、銀行コルレス関係のデータの収集・整理を進めた。研究成果の発表としては、日本金融学会春季大会での金融史パネルの組織とその中での各報告が大きな節目となった。

さらに、国際学会であるWorld Economic History Congress 2018に対して、菅原を組織者とし、本研究の内容と研究組織を基礎としたセッション開催(Competition and Complementarity between International Financial Centres from Historical and Network Perspectives)を申請し、採択された。また、菅原は、国際学会であるEconomic and Business History Society年次大会に報告を申請し、これも採択された。第一に、日本金融学会春季大会において金融史パネルを組織して本研究の独自のアプローチに基づく中間的成果を発表し、学会で好意的な反応と多くの建設説的なコメントを得ることができた。第二に、金融史パネルの成果に基づき、複数の論文や著作を発表することができた。第三に、史料・資料の収集と整理が順調に進捗した。第四に、本研究を基礎とし、代表者の菅原を組織者としたセッションの開催を国際学会(World Economic History Congress 2018, Boston)に申請し、採択された。第五に、菅原は本研究の担当部分を基礎として国際学会であるEconomic and Business History Society年次大会に報告を申請し、採択された。これらの結果から、本研究は順調に進捗していると判断する。最終年度である本年度は、研究チームの各メンバーが積極的に内外での学会発表を行った。菅原は、フィンランド、イギリスで行われた国際学会で、1960年代の日本への国際的なドル貸付において、ニューヨークとロンドンの2大国際金融センターがいかに補完的な関係にあったかについての研究発表を行った。高橋は、金融学会歴史部会において、戦間期の債券市場の投資家保護について、日本国債の通貨約款の効果を取り上げた発表を行った。通貨約款は、返済を行う通貨をあらかじめ指定する条項である。通貨約款により、ロンドン市場において、ドルで返済可能な債権がポンド建てで発行されるようになった。これは、ロンドン市場とニューヨーク市場の競争と補完性の両者を同時に高めることになったという含意がある。布田は、金融学会歴史部会において、1990年代のアジア域内での国際金融センターとしてのシンガポールの重要性の高まりを、新たな指標を作成することによって明らかにする発表を行った。その指標とは、国際収支表の金融勘定を使用したものである。従来一般的に使用されていた対外資産・負債を使用した指標は、データの利用可能性により1990年代には適用できなかった。2018年夏には世界経済史会議で、本研究チームに加えて日英などの研究者による8報告と3コメントからなるセッションを行った。そこでは、上記の報告に基づいた菅原、高橋、布田の報告に加えて、1930年代の中国の通貨改革におけるロンドン市場とニューヨーク市場の関係、香港を事例とした2000年代の国際金融センターにおける独裁的政治の影響、1960年代・70年代のシンガポール市場における韓国企業のアジアダラー調達、1970年代・80年代の香港とシンガポールの制度間競争などに関する報告が行われた。
ラット胸部大動脈遮断後の虚血性脊髄障害に対するモルヒネの悪影響に関する研究

胸部大動脈遮断による虚血性脊髄障害は血管外科手術の合併症のなかで最も重大な合併症である。その対策として危険因子(低血圧など)の予防,循環補助(FFバイパスなど)や電気生理学的モニタリング(SEP,MEP)が利用されている。我々は虚血性脊髄障害の危険因子のひとつとして,麻酔で頻用されるモルヒネのくも膜下投与を仮説として挙げている。その仮説を証明するために,非障害性短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネによる神経学的悪影響を神経学的機能評価,病理組織学的検討ならびにマイクロダイアライシスによる髄液内グルタミン酸濃度の変化から検討した。予めくも膜下カテーテルを挿入していたSDラットを用いて,全身麻酔下に胸部下行大動脈血流遮断(2Fr.Fogaty Catheterを用いる)と遮断中枢側の脱血(左内頚動脈から)により低血圧(MAP=40mmHg)を併用するTaira & Marsala脊髄虚血モデルを行った。虚血時間は非障害性短時間である6分間とした。脊髄虚血後,麻酔から覚醒に引き続きくも膜下カテーテルからモルヒネ30μgを投与した。非障害性短時間脊髄虚血後の反復くも膜下モルヒネ(30μg)投与により不可逆的痙性対麻痺が誘発された。モルヒネによる神経学的悪影響には,投与するモルヒネの投与量依存的であった。さらにマイクロダイアライシス法により非障害性短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネ投与後にグルタミン酸の放出が増加していた。これらの結果から大動脈遮断により脊髄虚血が起こった後に脊髄にモルヒネが作用すると痙性対麻痺が誘発され,条件によっては不可逆的な虚血性脊髄障害が起こる可能性が示唆された。平成10年度には、虚血性脊髄障害に対するモルヒネの悪影響について神経伝達物質放出と病理組織学的検討にて調べた。1.短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネ投与による痙性対麻痺の作成雄Sprague-Dawleyラットを用い、2Fr.Fogartyカテーテルによる胸部大動脈遮断と近位側大動脈圧を40mmHgに調節しこれを6分間維持することにより非障害性短時間脊髄虚血モデルを作成した。このラットに、予め置政していた腰部くも膜下カテーテルから30μgのモルヒネを投与し一過性痙性対麻痺を作成した。2.痙性対麻痺ラットの脊髄神経病理組織の経時的評価モルヒネ投与により痙性対麻痺を来したラットを経時的(モルヒネ投与前、投与4、6、8、24時間後)に犠殺し4%パラフォルムアルデヒドにて固定した。その後パラフィン切片を作成しクレシルバイオレット液とルクソールファストブルー液にて染色した(Kluver-Barerra染色)。【結果】モルヒネ投与後6時間目から暗染色された脊髄前角細胞が出現し、経時的にその数の増加を認めた。3.痙性対麻痺ラット脊髄におけるグルタミン酸放出(第45回日本麻酔学会)脊髄くも膜下腔内にループ型マイクロダイアライシスを留置したラットを用い、1.により痙性対麻痺を作成した。その後経時的(モルヒネ投与前、投与1,2,4,6,8,24時間後)にダイアライシス液を採取しHPLCにてグルタミン酸濃度を測定した。【結果】虚血無しラットにモルヒネを投与した群、虚血後に生理食塩水を投与した群と比較し、虚血後モルヒネを投与したラットでは脊髄からのグルタミン酸放出が増加しそれは痙性麻痺の消失と同様に減少していった。【総括】以上の結果から、脊髄虚血後にモルヒネが作用すると痙性対麻痺が一過性に起こるが、脊髄前角細胞では神経障害を示唆する変化が数時間後から出現していることが明らかになった。

さらに、脊髄からは痙性対麻痺の変化と同様にグルタミン酸の放出が増加しており、これにより脊髄神経障害を増悪させる可能性が示唆された。平成11年度には、虚血性脊髄障害に対するモルヒネ反復投与の影響について神経学的運動機能と病理組織学的検討にて調べた。1.短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネ反復投与による神経学的運動機能の評価雄Sprague-Dawleyラットを用い、2Fr.Fogartyカテーテルによる胸部大動脈遮断と近位側大動脈圧を40mmHgに調節しこれを6分間維持することにより非障害性短時間脊髄虚血モデルを作成した。このラットに、予め留置していた腰部くも膜下カテーテルから30μgのモルヒネを虚血後1時間目と5時間目の反復投与した。神経学的運動機能の評価を経時的に虚血後72時間まで行った。【結果】虚血後の神経学的運動機能は、虚血後歩行可能であったラットがくも膜下モルヒネ投与により痙性対麻痺を示した。くも膜下モルヒネ単回投与されたラットではその痙性対麻痺は一過性であり虚血後72時間目には正常歩行が可能であったが、反復投与されたラットでは痙性対麻痺は虚血後72時間目まで継続し非可逆的な神経障害を残した。2.短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネ反復投与ラットの脊髄病理組織学的検討短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネ単回投与、反復投与、生食投与ラットを虚血後72時間目に犠殺し4%パラフォルムアルデヒドにて固定した。その後脊髄のパラフィン切片を作成しクレシルバイオレット液とルクソールファストブルー液にて染色した(Kluver-Barerra染色)。【結果】生食投与群の脊髄は正常所見であった。モルヒネ単回投与ラットの脊髄では複数の脊髄前角細胞の暗染色化がみられた。一方、モルヒネ反復投与ラットでは脊髄前角細胞の減少が明らかにみられた。【総括】以上の結果から、たとえ非障害性短時間脊髄虚血でもその後にくも膜下モルヒネを反復投与すると非可逆的対麻痺が発生する。病理組織学的評価から脊髄虚血後のくも膜下モルヒネ反復投与による脊髄前角細胞の選択的な障害がその原因になっていることが明らかとなった。平成12年度には、虚血性脊髄障害に対するモルヒネ投与ならびに選択的オピオイドμ受容体であるDAMGOの影響について神経学的運動機能と病理組織学的検討を行った。1:短時間脊髄虚血後のくも膜下モルヒネならびにDAMGO投与による神経学的運動機能の評価雄Sprague-Dawleyラットを用い、2Fr.Fogartyカテーテルによる胸部大動脈遮断と近位側大動脈圧を40mmHgに調節しこれを6分間維持することにより非障害性短時間脊髄虚血モデルを作成した。このラットに予め留置していた腰部くも膜下カテーテルからモルヒネ(30、10、3μg)あるいはDAMGO(2.5、1、0.5μg)を虚血後1時間目に投与した。神経学的運動機能の評価を経時的に虚血後48時間まで行った。【結果】虚血直後の神経学的運動機能は、歩行可能(Motor Deficit Index:MDIで3点)であったがくも膜下モルヒネ30μgあるいはDAMGO2.5μg投与により痙性対麻痺(MDIで5-6点)を示した。しかしながらモルヒネ3μgあるいはDAMGO0.5μgでは神経学的運動機能に変化はみられなかった。また、虚血後48時間目の神経学的運動機能は回復(MDIで0点)した。
有限要素外積解析の展開

任意の三角形上での関数の1次補間に関する外接半径条件を発見し、その精度保証付き数値計算を用いない(つまり伝統的な「紙と鉛筆のみ」の)証明を完成させた。その後、外接半径条件が曲面の面積の定義と密接な関係があることを見いだした。曲面がある程度の滑らかさを持ち、さらに内接多面体が外接半径条件をみたせば、内接多面体の面積は曲面の面積に収束することを示した。この定理は、有名な「Schwarzの提灯」の例を含むので、幾何学的な条件としては「best possible」である。昨年度は、浸透問題、あるいはダムの問題と呼ばれる自由境界問題に対する反復について進展があった。まず、Hadamard変分と呼ばれる、領域の境界の摂動に対する変分を計算した。得られた結果と名古屋大学の畔上教授が提案している力法を組み合わせることにより、自由境界問題に対する効率がよい反復解法を設計した。計算の過程や数値実験をまとめて論文として発表した。特徴的だったのは、第2 Hadamard変分を計算すると、境界の平均曲率が出てきたことである。この辺の事情は、まだ完全に理解できていない。また、昨年度にリーマン多様体の基本的な事項の調査が進み、リーマン多様体上のラプラシアン、Ricciテンソル、Ricci作用素について、完全に理解できた。特に、2次元の場合に徹底的に基礎的な計算を行い、以下のことが分かった。2次元リーマン多様体上では、(1)Ricciテンソルは、計量をガウス曲率倍したものである。(2)Ricci作用素は、接ベクトルをガウス曲率倍するという操作を意味する。今年度は、これらの成果を用いて、いよいよリーマン多様体上の有限要素法をプログラムする予定である。2011年度の実績は以下の通りである。(1)三角形要素上の外接半径条件の発見2011年9月から土屋が一橋大学の小林健太准教授と共同研究を開始し、三角形要素上の1次補間に関して「外接半径条件」を発見した。これは、三角形の外接円の半径が0に収束していけば、関数の1次補間の誤差も0に収束するというもので、従来知られていた「最小角条件」および「最大角条件」よりも一般的な条件である。これは、小林准教授が精度保証付き数値計算をもちいて見いだしたものであるが、小林と土屋により精度保証付き数値計算を用いず証明することができた。さらに、外接半径条件は「曲面の面積の定義」という百年来の問題に対する一つの解答を与えることも判明した。つまり、曲面の面積は、その曲面に内接する三角形多面体の三角形の外接円の半径の最大値が0に収束する場合、多面体の面積の極限として定義できるということがわかった。(2)領域の摂動に関するラプラシアンのGreen関数の変分の計算大阪大学の鈴木教授との共同研究も大分進展した。2011年度では、領域の摂動に関してラプラシアンの固有値の変分を計算することができた。Dirichlet境界条件を課した場合は、第一変分、第二変分ともに計算できた。Neumann境界条件を課した場合は、第一変分が計算できた。第二変分の計算は2012年度での課題である。(3)Riemann多様体上での有限要素法の定式化Riemann多様体上での有限要素法を定式化し、実際にプログラムを組み、うまくいくことを確認した。その誤差解析についてもほぼ概要がつかめた。今年度中に論文を執筆し投稿できる状態である。今年度は有限要素法の誤差解析において、大きな進展があった。2次元の三角形上の十分滑らかな関数の1次補間の誤差評価について、「外接半径条件」(circumradius condition)と呼ばれる条件が一橋大学の小林健太準教授によって2011年に発見された。土屋は小林準教授と共同で、一般のp, 1≦p≦∞について外接半径条件の下での誤差評価を確立した。その結果は、次の論文にまとめ投稿した。さらに考察を進め、外接半径条件が曲面の面積の定義と深く関係していることを見いだした。曲面の面積の定義については、1880年のSchwarzとPeanoの反例(いわゆる「Schwarzの提灯」)をきっかけに様々な研究が行われ、現在ではかなり理解が進んでいるが、21世紀の現在でも「画竜点睛を欠く」という感がぬぐいえない。ところがSchwarz-Peanoの反例において外接半径条件との関係を調べると、Schwarzの提灯の面積が円柱の面積に収束するための必要十分条件は、三角形の外接半径が0に収束することであることがわかった。さらに、曲面がある程度の滑らかさを持ち、その曲面に内接する多面体が外接半径条件を満たせば、内接する多面体の面積は曲面の曲面積に収束することを示すことができた。

この結果は、有限要素解の誤差に関する数値実験結果と合わせて、次の論文にまとめる予定である。当初予定してなかった三角形要素上の1次補間に関する「外接半径条件」を発見し、それを証明することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究は順調に進展しでいる。今年度の課題は、これまで得られた結果を論文まとめ投稿することである。さらに、多くの研究集会で発表し、成果を世界に向かって発信していきたい。
ラン藻におけるメタロチオネイン様物質誘導過程の計測化学的検討

淡水藻類の一種であるラン藻Anacyshs nidulansを試料に用い,カドミウム,亜鉛,水銀,銅などの重金属イオンストレスによりその体内に誘導されるメタロチオネイン(MT)を生体応答の指標として,MT誘導挙動と生育環境との相関を検討した。具体的には,装置としては数年来開発してきた高速液体クロマトグラフィー/誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS/HPLC)を使用し,培地のpH,光,温度の効果,および複数の重金属イオンの共存効果を調べた。単独の重金属イオンストレスとする際は主にカドミウムを用いた。結果を以下に記す。(1)pHの効果pH7および9においてCd-MTは約2時間あたりから誘導が始まり,16時間程度でほぼ定常状態となった。pH5では24時間以降にMT量が低下した。これはラン藻細胞壁における金属交換容量が減少し細胞内部へのCd取り込みが抑えられたためと考えた。(2)光の効果蛍光灯下(1000lx)と暗所を比較すると,後者でのMT誘導量は前者の約1/5であった。(3)温度の効果5゚C,23゚C,35゚CにおけるMT誘導量の定常値は,相対値として0:1:0.3程度となった。従って23゚C前後が最適と考えられる。以上(1)(3)より,MT誘導と光合成活動とが密接な関連にあることが強く示唆される。(4)重金属イオンの共存効果重金属イオン各々を個別に与えた場合と複数を共存させた場合ではMT誘導に顕著な差が認められた。MTへの結合強度はHg>Cd>Cu>Znと判断された。結果を以下に記す。
領域分割法による大規模3次元有限要素解析

1.有限要素法を用いた大規模磁場問題の数値計算まず最初に,時間調和な渦電流問題や非線形静磁場に対する階層型領域分割法の並列計算プログラムを開発し,大規模問題の解析を行なった.次に,その実用性向上へ向けて,計算速度の改善や永久磁石や移動物体の考慮などの機能強化あるいは準備のための基礎的な手法の検討を行なった.2.対称行列を係数行列として持つ線形方程式に対する数値解法共役勾配法をベースに残差最小化に基づく解法であるMRTR法の収束性について研究した.またロバスト不完全コレスキー分解法を元にして主として効率化の観点から多種多用な前処理技法を開発し,色々な応用分野の実際問題に適用し,その有効性を示した.3.部分構造反復法の離散化ストークス方程式への適用Schur補行列を用いて境界の問題を構成する部分構造反復法をP1/P1有限要素と安定化手法による離散化ストークス方程式に適用した.剛体運動自由度と圧力不定性を扱う正射影を伴う有限要素方程式に対し,バランシング前処理のための疎空間を構成した.4.熱対流問題の有限要素法の誤差評価まず物理係数が温度に依存する熱対流問題に対する有限要素法の理論的な正当化を行なった.次に,現実のガラス溶融炉問題の解析に適用し,電極配置の違いによる熱収支の変化を基に,より適した操炉条件を得るための調査を行なった.5.大規模構造解析に対するBDD法の高効率化不完全BDD法を開発し,本来のBDD法が持つ高い収束性を維持したまま並列性能を向上させた.また開発した手法を用いて,数千万自由度規模の動的構造解析を実現した.1.有限要素法を用いた大規模磁場問題の数値計算まず最初に,時間調和な渦電流問題や非線形静磁場に対する階層型領域分割法の並列計算プログラムを開発し,大規模問題の解析を行なった.次に,その実用性向上へ向けて,計算速度の改善や永久磁石や移動物体の考慮などの機能強化あるいは準備のための基礎的な手法の検討を行なった.2.対称行列を係数行列として持つ線形方程式に対する数値解法共役勾配法をベースに残差最小化に基づく解法であるMRTR法の収束性について研究した.またロバスト不完全コレスキー分解法を元にして主として効率化の観点から多種多用な前処理技法を開発し,色々な応用分野の実際問題に適用し,その有効性を示した.3.部分構造反復法の離散化ストークス方程式への適用Schur補行列を用いて境界の問題を構成する部分構造反復法をP1/P1有限要素と安定化手法による離散化ストークス方程式に適用した.剛体運動自由度と圧力不定性を扱う正射影を伴う有限要素方程式に対し,バランシング前処理のための疎空間を構成した.4.熱対流問題の有限要素法の誤差評価まず物理係数が温度に依存する熱対流問題に対する有限要素法の理論的な正当化を行なった.次に,現実のガラス溶融炉問題の解析に適用し,電極配置の違いによる熱収支の変化を基に,より適した操炉条件を得るための調査を行なった.5.大規模構造解析に対するBDD法の高効率化不完全BDD法を開発し,本来のBDD法が持つ高い収束性を維持したまま並列性能を向上させた.また開発した手法を用いて,数千万自由度規模の動的構造解析を実現した.本年度の研究実績は以下の通りである.1.有限要素法を用いた大規模磁場問題の数値計算磁気ベクトルポテンシャルAと電気スカラーポテンシャルφを未知関数とするA-φ法を用いた,時間調和な渦電流問題に対して階層型領域分割法を適用し,並列環境におけるこの手法の有効性を示した.また,用いた階層型領域分割法を磁気ベクトルポテンシャルAを未知関数とする非線形静磁場問題へも適用し,その有効性の検討を行った.2.連立1次方程式に対する有効な反復解法の開発3次元有限要素解析で現れる対称正定値行列を係数行列に持つ連立1次方程式を前処理つきCG法を使って高速にかつ精度よく解く方法について研究した.また,境界要素法で離散化された電磁波散乱問題で現れる非対称複素密行列を係数行列に持つ連立1次方程式に対する新しい前処理法を提案し,その有効性を検証した.3.有限要素法コードのベクトル化の実装と部分構造反復法の改良有限要素法コードは非構造の疎行列を扱うため,ベクトル化が容易ではないが,合同な部分領域への分割による並列演算ループをベクトル化に転用することで,実装の容易なベクトル化手法を構成した.地球シミュレータで,ワークステーションの5倍強の演算速度を得た.また,正射影付の剛性行列で表される有限要素方程式に対して部分構造反復法のアルゴリズムを構成した.これは剛体運動などの自由度を持つ問題に対して部分領域毎に制約条件下で解を構成することと,全体領域で拘束条件に対応する問題を解くことからなる.4.有限要素法による熱対流問題の数値解法の誤差評価ジュール発熱を伴う熱対流問題の有限要素法に対する誤差解析を行い,最適な誤差評価を得た.また誤差解析が示された手法を用いて数値計算を行い,誤差の収束比率などの理論的結果を数値実験において確認した.さらにガラスの簡易電気溶融炉モデルへの適用も行った.本年度の研究実績は以下の通りである.1.有限要素法を用いた大規模磁場問題の数値計算磁気ベクトルポテンシャルAと電気スカラーポテンシャルφを未知関数とするA-φ法を用いた,時間調和な渦電流問題に対して階層型領域分割法を適用し,並列環境におけるこの手法の有効性を示した.また,用いた階層型領域分割法を磁気ベクトルポテンシャルAを未知関数とする非線形静磁場問題へも適用し,その有効性の検討を行なった.

2.前処理付き反復法の性能評価種々の前処理(2段階ブロックヤコビ型,近似逆行列型,ロバスト不完全コレスキー不完全分解型)つきのBiCG法タイプの反復法および共役勾配法を研究し,それらを実際の応用問題に適用し性能評価を行なった.3.BDD法の離散化ストークス方程式への適用バランシング前処理付き部分構造反復法(BDD法)を安定化有限要素近似による離散化ストークス方程式に適用した.圧力に連続要素を用いるP1/P1安定化近似に対してアルゴリズムを構築した.また,剛体回転自由度を含む解も扱えるよう疎空間の構成方法を変更した.4.熱対流問題の有限要素法の誤差評価物理係数が温度に依存する熱対流問題に対して有限要素解析を行なった.その結果,実際計算で用いる係数の近似を行なった場合を含めて最適な誤差評価を得た.また,得られた結果を用いてガラス溶融炉の問題に適用し,解析を行なった.5.大規模構造解析に対するBDD法の高効率化不完全BDD法を開発し,本来のBDD法が持つ高い収束性を維持したまま並列性能を向上させた.また開発した手法を用いて,数千万自由度規模の動的構造解析を実現した.1.有限要素法を用いた大規模磁場問題の数値計算前年度までに開発した,時間調和な渦電流問題や非線形静磁場に対する階層型領域分割法の計算プログラムの実用性向上へ向けて,計算速度の改善や永久磁石や移動物体の考慮などの機能強化あるいは準備のための基礎的な手法の検討を行なった.2.対称行列を係数行列として持つ線形方程式に対する数値解法共役勾配法をベースに残差最小化に基づく解法であるMRTR法の収束性について研究した.またロバスト不完全コレスキー分解法を元にして主として効率化の観点から多種多用な前処理技法を開発し,色々な応用分野の実際問題に適用し,その有効性を示した.3.部分構造反復法の離散化ストークス方程式への適用Schur補行列を用いて境界の問題を構成する部分構造反復法をP1/P1有限要素と安定化手法による離散化ストークス方程式に適用した.剛体運動自由度と圧力不定性を扱う正射影を伴う有限要素方程式に対し,バランシング前処理のための疎空間を構成した.4.熱対流問題の有限要素法の誤差評価前年度に理論的な正当化を行なった物理係数が温度に依存する熱対流問題に対する有限要素法を現実のガラス溶融炉問題の解析に適用し,電極配置の違いによる熱収支の変化を基に,より適した操炉条件を得るための調査を行なった.5.大規模構造解析に対するBDD法の高効率化不完全BDD法を開発し,本来のBDD法が持つ高い収束性を維持したまま並列性能を向上させた.また開発した手法を用いて,数千万自由度規模の動的構造解析を実現した.
複雑かつ繰り返し型の産業プロセスに適用可能なモデリングとその制御手法に関する研究

今年度は,以下のように研究を行った:(1)製鉄プロセスの制御系設計:このプロセスの周期性に注目し,計量と供給プロセスの学習繰返し制御,溶鉱炉の上部圧力のファジー・デカプリング制御や溶鉱炉負荷配分の意思決定法などを検討した。具体的に,まず,計量と供給プロセスに存在する非線形ダイナミックスと繰返し特性を詳しく検討し,部分線形化手法を用いて線形状態モデルを構築した。それから繰返し学習制御器を設計し,多目標最適制御を実現した。この結果はMathematical Problems in Engineeringに掲載された。次に,溶鉱炉の上部圧力制御問題について,制御対象の特性に合わせて設計したPIDファジー制御により,トップ圧力制御誤差は-2 kPa2 kPaに抑えることに成功した。この研究の関連結果はIEEE Transactions on Control Systems Technologyなどに採用された。(2)システム実装に関する検討:提案されたモデリング,意思決定,制御などの手法を実装するために関する問題点と解決法を検討した。精錬プロセスの合金成分を正確に制御するために,2段調整法を提案し,ロバスト性と高精度を同時に備え持つ制御システムの実装に成功した。関連結果をIEEE Transactions on Control Systems Technologyなどに投稿した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。「ものづくり」を支える生産システムの複雑化に対応するために、新たなモデリングや制御手法が望まれている。本研究では、これを複雑適応システムの観点から捉えて、接近する。本研究の独創性は、以下の3点に注目することにある:(1)動的な繰り返し生産の過程をプロセス・パスの2次元からモデル化すること、(2)プロセス中の多数のパラメタをチューニングする手法を実現すること、(3)エージェント・ベース・モデリング(ABM)に基づくコンピュータシミュレーションを行うこと。この目的で、以下の成果を挙げて、論文として発表している。1:鉄鋼業における高炉の操業状況を複数のタイムスケールで特徴づける要件の確定。この結果については中国の自動制御会議で発表の予定である。2:鉄鋼業における転炉の自動制御において、精製過程を改善するバッチプロセスの成分の重みづけに関する研究の実施。この結果については、Contro Engineering Practice誌に投稿中である。3:クレーンシステムの制御において、クレーンの動作領域の動線を最適化する手法の提案。この結果については、IEEE Transaction on Industrial Informaticsに投稿中である。4:風力発電機における発電量の予測をベイズネットを利用して見出す方法の提案。この成果については、Computer Science & Information Technology誌で発表済みである。本年度は、複雑適応系に関する研究の適用方法の準備を実施する予定であったが、生産プロセスの実践的な問題について、研究の進展があり、複数の研究発表が実施できたこと。「ものづくり」をさせる生産システムの複雑化に対応するために、新たなモデリングや制御手法が望まれている。本研究では、これを複雑適応システムの観点からとらえて接近する。本研究の独創性は、以下の2点に注目することにある:1)動的な繰り返し生産の過程をプロセスとパスの2次元からモデル化すること。2)プロセスの多数のパラメタをチューニングする手法を実現すること。2017年度は、主に、製鉄プロセスへの適用を念頭に研究を実施した。この研究実績は以下のようにまとめられる。(1)典型的なバッチ工業プロセスである製鉄業における高炉の上部圧力制御のためのファジーデカップリング法を開発した。(2)2次元モデルとその制御方式について研究を実施し、擬凸コンビネーション法を提案し、時変遅延を伴う2次元離散時間Roesserシステムの安定性解析への応用について議論した。この成果は、IET Control Theory&Applications誌に掲載された。(3) 2次元の決定手法の融合によって、高炉スラグクラスト状態のソフトセンシング手法を提案した。この研究は、ニューロコンピューティングに工夫を加えることで達成された。(4)バッチ工業プロセスで発生する複数の時間スケールの扱いについて研究を実施した。本研究では、複数の時間スケールで発生する測定結果の不整合性を減ずることによって、新たな高炉の故障診断法を提案した。また、高炉運転と状態の関係を複数の時間スケールでモデル化する方法を提案した。これらの成果は、Journal of Process Control誌とControl Engineering Practice誌に投稿中である。(5)トラッククレーン運転時の経路計画問題について、ソフトコンピューティングに基づく新しい方法を提案し、Automation in Construction誌に掲載された。理論的な観点からの研究の進展は予定のスケジュールを上回っており、複数のジャーナル論文を発表し、また、国際会議での発表も実施できたこと。ならびに、実際の鉄鋼プロセスのデータを利用して、提案手法の有用性を示すことができたこと。次に,溶鉱炉の上部圧力制御問題について,制御対象の特性に合わせて設計したPIDファジー制御により,トップ圧力制御誤差は-

2 kPa2 kPaに抑えることに成功した。この研究の関連結果はIEEE Transactions on Control Systems Technologyなどに採用された。(2)システム実装に関する検討:提案されたモデリング,意思決定,制御などの手法を実装するために関する問題点と解決法を検討した。精錬プロセスの合金成分を正確に制御するために,2段調整法を提案し,ロバスト性と高精度を同時に備え持つ制御システムの実装に成功した。関連結果をIEEE Transactions on Control Systems Technologyなどに投稿した。上記各項目について研究を進展させる。このような研究にあたっては大量のモデルパラメタの最適化方法を工夫しなければならない。この作業を実施する目的で計算能力に優れたシミュレーション向けのワークステーションPCを導入する。また関連書籍の購入を予定する。大規模計算については、寺野研究室の既存の計算設備、東工大のTSUBAMEシステムの利用を予定する。また、学会発表・調査については、IEEE、計測自動制御学会が候補である。(1)については、提案する2次元動的モデルの精緻化をはかるとともに、繰り返し制御方法の研究を発展させる。(2)については、既存の最適化手法の適用可能性を評価するとともに、進化計算の原理に基づく、複雑適応系に即した最適化手法の探索をおこなう。(3)については、新たなモデリング手法とその制御手法のシミュレーション実験を行う。上記の各項目について、さらに研究を進展させる予定である。ただし、研究代表者である寺野が、2018年3月をもって東京工業大学を定年退職するため、研究代表者を交代することになった。新たな研究代表者は、東京工科大学のシャ教授である。研究分担者であるアン氏は、中国地質大学在職時より、シャ教授とともに、計算知能関連の共同研究を実施してきており、引継ぎはスムーズに行われた。また、このような研究の実施にあたっては、大量のモデルパラメタを最適化する手法の開発、ならびに、ソフトコンピューティングの手法の適用が不可欠である。これについても、東京工科大学のシャ教授のもとで研究を継続することになる。さらに、これまでの研究代表者である寺野教授は、個人的な立場から、本研究に協力する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
回内状態変化に対応可能な手首の凹凸形状のみから手指形態を推定するデバイスの研究

人の動作を用いて直感的に操作可能なジェスチャインタフェースの開発が盛んである.本研究では,手指ジェスチャが多彩な情報を表現できるという点に着目し,Webブラウジングなどの画面操作においてユーザビリティの高いインタフェースの実現を目標とした.先行研究の装着型手首凹凸計測デバイスを参考に,ユーザの腕の姿勢の制約を減らし使いやすさを考慮してデバイスを改良した.具体的には腕の回内動作を可能とし,さらにその回内角度を認識可能なデバイスを実現した.これを用いて手指ジェスチャを認識・活用する画面操作インタフェースを開発した.これらを用い,ユーザビリティの高い画面操作インタフェースの要件を明らかにした.『回内動作に対応可能な手首装着型デバイスの開発』これまでの予備実験により,手首凹凸センサからのデータによって,腕の回内状態変化と手指の形態変化を同時かつ高精度に識別することは容易ではないことが分かっていた.そこで,新たにデバイスを手先ユニットと上腕側制御ユニットの2つに分割し,各々に慣性センサ(加速度センサと角速度センサ)を搭載することで,回内状態を推定する枠組みを導入した.手先ユニット側のバンドには手首凹凸を計測するための高密度フォトリフレクタアレイを実装し,上腕側制御ユニットはバッテリや無線機を内蔵し重量が大きくなるため,腕時計と同様の樹脂性の固定バンドを実装した.2セットの慣性センサは概ね同軸上にありながら回内変化の軸のみが回転をするという非常に特殊な状態にあるため,相対角度推定に特化したアルゴリズムを用いることによって,2つのユニットの相対角度を高精度で計測可能であることが分かった.『手首凹凸データと回内状態推定値を統合した手指形態推定手法の研究』本研究では回内状態の推定が比較的高精度に可能であるという予測のもと,手首形状の凹凸データから抽出される特徴量と回内状態推定値を同様に扱うアプローチを採用して研究を推進した.これらを機械学習の枠組みであるAdaBoostおよびSVM(Support Vector Machine)の枠組みに当てはめて認識器の構築を行った.この認識器の構築においては,(1)回内状態とは関係なく手指形態のラベルを出力する方法と(2)回内状態毎に手指形態の異なるラベルを用意し,それを出力するように学習させる方法の二つの方法を比較し,両者の方法が大きく違わない性能を示すことを明らかにした.これが意味するところは,手首凹凸データには回内角度に依らず手形状依存の特徴が存在する,もしくは凹凸データに回内角度情報が潜在的に含有されているということであり.この事実の発見が学術的に画期的なことである.『手首装着型デバイスによる操作性の検証』新しいインタフェースを開発する場合,そのインタフェース単体ではその性能を評価することはできない.すなわち,そのインタフェースを取り扱うユーザにとって,その操作系がどれほどユーザの意図に適合したものなのかを知ることが重要となる.手先(手指)は人の身体の中でも緻密な作業に適した部位であるが,本研究が提案するインタフェースのように力学的なフィードバックが伴わない操作系において,どれほど正確な操作が可能なのかを検証した例は少ない.まして提案するデバイスは手首の凹凸からの操作入力となるため,人がこれまでに意識をして制御してきた対象とは異なるため,他の先行研究の結果は必ずしも参考にすることはできなかった.そこで本研究では提案デバイスによってPCやタブレット端末上のWebブラウザを操作する模擬環境を整備し,指定するタスクをユーザが意図するように実施可能かを評価するユーザビリティテストを実施した.本研究で開発を進めているインタフェースの熟達はすなわち腕の健の精緻な制御を意味しているため,多様な実験協力者に協力を依頼し,ユーザビリティが高いインタフェースに必要な要件とは何かを明らかにすることを試みた.その結果,手首装着型デバイスによって連続的に指定可能なパラメータを操作系の中で特に慎重に割り当てする必要があることが分かった.人の動作を用いて直感的に操作可能なジェスチャインタフェースの開発が盛んである.本研究では,手指ジェスチャが多彩な情報を表現できるという点に着目し,Webブラウジングなどの画面操作においてユーザビリティの高いインタフェースの実現を目標とした.先行研究の装着型手首凹凸計測デバイスを参考に,ユーザの腕の姿勢の制約を減らし使いやすさを考慮してデバイスを改良した.具体的には腕の回内動作を可能とし,さらにその回内角度を認識可能なデバイスを実現した.これを用いて手指ジェスチャを認識・活用する画面操作インタフェースを開発した.これらを用い,ユーザビリティの高い画面操作インタフェースの要件を明らかにした.平成25年度のデバイスの開発が想定よりも順調に進んだだめ,手指形態推定手法をじっくりと研究することができた.このため,単純に2セットの慣性センサを用いて回内角度を推定するだけでなく,慣性センサを用いなくても手指形態を推定するアルゴリズムの開発および性能検証も実施することができた.またこの推定アルゴリズムの順調な進捗により,お試しで本デバイスをWebブラウザの操作インタフェースとして用いることができ,ユーザインタフェースのシステム構築をする際の問題点も明らかにできた.人間協調機械・知能ロボット当初の予定通り,平成27年度は『手首装着型デバイスによる操作性の検証』を実施する予定である.提案デバイスによってPCやタブレット端末上のWebブラウザを操作する模擬環境を整備し,指定するタスクをユーザが意図するように実施可能かを評価するユーザビリティテストを実施する.特に近年市場に出回ってきている先進インタフェース(LeapMotionなど)との比較を行い,このデバイスをユーザインタフェースとして用いる場合の問題点やそれを克服する方法について明らかにしていく予定である.

実際に手首装着型デバイスの試作を複数回行い,今後の繰り返し実験に耐えうるデバイスが構築できた。またデバイスの開発が順調に進んだため,平成26年度に実施予定の『手首凹凸データと回内状態推定値を統合した手指形態推定手法の研究』にも着手することができ,未完成ながらもアルゴリズムの実現可能性を明らかにすることができた。最新のユーザインタフェースが2015年度に発売されるとの情報があったので,購入を控えた.当初の予定通り,平成26年度は『手首凹凸データと回内状態推定値を統合した手指形態推定手法の研究』を行い,平成27年度は『手首装着型デバイスによる操作性の検証』を行う予定である。また可能であれば26年度中に操作性の検証について着手を行い,デバイスに求められる新たな機能についても検証を実施していきたい。具体的に平成26年度は手首形状の凹凸データから抽出される特徴量と回内状態推定値を同様に扱うアプローチを採用する.これらを機械学習の枠組みであるAdaBoostやSVM(Support Vector Machine)の枠組みに当てはめて学習させる.この学習においては,回内状態とは関係なく手指形態のラベルを出力する方法と回内状態毎に手指形態の異なるラベルを用意し,それを出力するように学習させる方法が考えられるため,本研究ではこれら学習の枠組みを複数試行・比較し優れた学習法を探索していく.上記インタフェースの発売情報が確定し次第,速やかに執行する予定である。
魚類免疫系を活用した一本鎖抗体取得システムの開発

近年、分子標的薬である抗体医薬に加えて、CAR-T細胞治療に利用される一本鎖抗体が注目されている。高性能な一本鎖抗体を低コストで生産・供給するための技術開発に期待が寄せられており、本研究ではキンギョ(スイホウガン)を免疫動物として活用することで短期間に抗体を取得するとともに、水泡液中のB細胞から次世代シークエンサーを用いてIgMの配列情報を網羅的に解析することで、免疫後のscFvをファージライブラリ化してスクリーニングし、抗原特異的で親和性の高いscFvを取得する一貫システムの構築を目指す。