hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＦＰＧＡを用いた正確で高速なメニーコアエミュレーション

これまでにメニーコアシステムのコア間通信のためのインフラストラクチャであるチップ内ネットワーク(Network-on-Chip,NoC)を中心にして,メニーコアエミュレーションシステムを研究開発した.平成29年度に,実際のアプリケーションでの一般的なトラフィックパターンの数学的モデリングに基づいたsynthetic workloadをサポートするNoCエミュレーションシステムを開発した.提案システムは,最大で16,384ノードのNoCを対象とでき,一般のソフトウェアシミュレータと比較して同じ結果を提供しながら5,000倍以上の高速を達成している.この成果を国際論文誌ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systemsに投稿し,採録・掲載されている.また,メニーコアプロセッサのフルシステムの挙動のようにメッセージ間の依存性を保証するエミュレーション手法を提案しました.現在この手法を実装・評価している.更に,開発したFPGAエミュレーションシステムの活用事例として,2次元メッシュネットワークのための新しいアルゴリズムの設計と評価を行った.この成果は論文誌に投稿中である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,FPGAを用いて大規模メニーコアプロセッサの挙動を,サイクルレベルという非常に高い精度でエミュレーションする高速システムを開発することを目的とする.平成29年度にその目的のための基盤を開発した.まず,FPGAのリソースの制限の問題を解決するために時分割処理手法の開発を行った.具体的には,メニーコアプロセッサのコア間通信のためのインターコネクションネットワークに着目し,時分割処理によってFPGAに現実的に実装可能なノード数で数百ノード以上のネットワーク全体をエミュレーションする手法を開発した.この手法を用てインターコネクションネットワークのエミュレーションシステムを実装した.そして,一般に使用されているソフトウェアシミュレータと同じ結果を提供することを確認した.提案手法は2次元メッシュとfat-treeの2つのネットワークトポロジをサポートする.今まで実際に構築されたネットワークのほとんどはこれらのトポロジから得られるため,広範囲のネットワークに拡張することが期待できる.この成果は平成29年12月に国際論文誌で発表した.次に,FPGAエミュレーションシステムを用いて2次元メッシュネットワークトポロジのメニーコアプロセッサのための新しいルーティングアルゴリズムの設計と評価を行い,FPGAエミュレーションシステムの有用性を示した.この成果は平成29年9月に国際会議で発表した.最後に,メニーコアプロセッサのフルシステムのエミュレーションに向けて,トレース駆動のエミュレーション手法を開発した.これを通じて,フルシステムのエミュレーションで必要となるFPGAオフチップメモリ(DRAM)のアクセスレイテンシを評価し,それを隠蔽するため手法を検討した.この成果を論文にまとめて国際会議に投稿中である.現在までの進捗状況については,おおむね順調に進展しているものと評価する.この研究課題では,FPGAを用いた正確で高速なメニーコアエミュレーションに取り組んでいるが,平成29年度にはこれまでに取り組んだメニーコアでのコア間通信のためのインターコネクションネットワークの高速エミュレーションに関する研究成果を国際論文誌ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systemsに投稿し,採録・掲載されている.さらに,メニーコアプロセッサのフルシステムのエミュレーションに向けて,FPGAオフチップメモリ(DRAM)を用いたトレース駆動のエミュレーション手法を開発した.この成果は国際会議に投稿中である.これまでにメニーコアシステムのコア間通信のためのインフラストラクチャであるチップ内ネットワーク(Network-on-Chip,NoC)を中心にして,メニーコアエミュレーションシステムを研究開発した.平成29年度に,実際のアプリケーションでの一般的なトラフィックパターンの数学的モデリングに基づいたsynthetic workloadをサポートするNoCエミュレーションシステムを開発した.提案システムは,最大で16,384ノードのNoCを対象とでき,一般のソフトウェアシミュレータと比較して同じ結果を提供しながら5,000倍以上の高速を達成している.この成果を国際論文誌ACM Transactions on Reconfigurable Technology and Systemsに投稿し,採録・掲載されている.また,メニーコアプロセッサのフルシステムの挙動のようにメッセージ間の依存性を保証するエミュレーション手法を提案しました.現在この手法を実装・評価している.更に,開発したFPGAエミュレーションシステムの活用事例として,2次元メッシュネットワークのための新しいアルゴリズムの設計と評価を行った.この成果は論文誌に投稿中である.今後の研究の推進方策としては,現在までの結果を踏まえて,メモリシステムと計算コアを含むメニーコアプロセッサのフルシステムのエミュレーション手法を開発する.平成29年度に,トレース駆動のエミュレーションシステムで時分割処理中にデータを必要となる時刻までにオフチップDRAMからFPGAオンチップメモリに転送するスケジューラを開発した.しかし,メニーコアプロセッサのフルシステムをエミュレーションするには,今まで開発した時分割処理手法を再編成する必要があるため,そのスケジューラを改良する必要となる.具体的には,インターコネクションネットワークのみをエミュレーションする場合全てノードの全てステートデータはオンチップメモリに格納できるが,メニーコアプロセッサのフルシステムをエミュレーションする場合全コアのキャッシュやアーキテクチャステートを含むステートデータは非常に大きいため一部をオフチップDRAMに格納する必要がある.そのため,オフチップDRAMへの圧力が高くなる.DRAMのアクセスレイテンシが高いため,エミュレーション性能が大幅に落ちる可能性がある.この問題の解決には,ベンチマークプログラムを実行し,エミュレーション性能とDRAMのアクセス時間の関係を解析する必要がある.その解析結果を元に,DRAMのアクセス時間を隠蔽するためスケジューラを開発する.また,提案エミュレーションシステム全体のハードウェア規模,エミュレーション性能,スケーラビリティを定量的に評価し,その有用性を明らかにする.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
自己免疫介在性脳炎に関る新規抗神経抗体・抗血管内皮抗体の同定と診断・治療への応用

ヒト神経芽細胞腫細胞や大脳微小血管内皮細胞などの培養細胞もしくはラット大脳・小脳を抗原とした二次元免疫ブロット法および免疫沈降法を用い既知の自己抗体を有さない自己免疫介在性脳炎患者の血清・髄液中より新規に抗神経抗体と抗血管内皮抗体を同定した。その結果、橋本脳症患者の血清から新たにintracellular adhesion molecule 5に対する自己抗体を、傍腫瘍性小脳失調症患者の血清中より抗Ryanodine receptor 1などに対する自己抗体を、傍腫瘍性辺縁系脳炎患者の髄液中よりMyosin regulatory light chain 12Aに対する自己抗体を新たに同定した。本年度、免疫沈降法と二次元免疫ブロット法を用い、既知の自己抗体が陰性の自己免疫介在性脳炎患者の血清・髄液中に存在する、抗神経抗体を新たに同定した。約半年の経過で進行する認知機能障害と両手の振戦をきたし、ステロイド治療が奏功した橋本脳症の66歳女性患者の血清から新たにintracellular adhesion molecule 5 (ICAM5)に対する自己抗体を検出した。ICAM5は終脳の神経細胞膜表面に存在し、神経細胞間や神経細胞と白血球間の結合、神経細胞とミクログリア間の相互作用に重要な役割を担っていることが知られている。抗ICAM5抗体と同患者の病態機序の間に何らかの関連性がある可能性が示唆された。また膀胱癌を合併し、約半年の経過で小脳失調を呈した傍腫瘍性小脳失調症の80歳男性患者の血清中から新たに抗リアノジン受容体(RyR1)抗体を同定した。抗RyR1抗体に関しては、以前より重症筋無力症患者で陽性になることが知られており、特に胸腺腫合併例でその陽性率が高いことが報告されている。一方、RyR1は横紋筋と中枢神経(小脳・海馬)に発現していることが知られており、小脳では主にプルキンエ細胞の細胞質で発現し、本例におけるラット脳組織を用いた免疫染色パターンと一致した。ちなみに本例では、重症筋無力症を示唆する神経学的所見はみとめられなかった。抗RyR1抗体と小脳失調症状との関連性に関しては今後、更なる検討が必要と考えられるが、傍腫瘍性症候群の側面をもつ胸腺腫合併重症筋無力症以外にも一部の傍腫瘍性小脳失調症患者で抗RyR1抗体が陽性となる可能性が示唆され、今後さらに多数例での検討が必要と考えられた。また自己免疫介在性脳炎患者の髄液BAFF, APRIL値を測定したが、異常はみられなかった。一方、単純ヘルペス脳炎患者では上昇を認め、両疾患の鑑別に有用であること報告した。本年度、自己免疫介在性脳炎・脳症患者の血清および髄液中に存在する抗神経抗体・抗血管内皮抗体の検出を行った。抗体の検出方法は、培養細胞[ヒト神経芽細胞腫由来細胞(SH-SY5Y Cells)、ヒト大脳微小血管内皮細胞(Cell System-BME Cells)]とラット脳組織を抗原サンプルとした二次元免疫ブロット法と免疫沈降法を用いた。さらにLC-MS/MSシステムを用い、検出した抗体の認識抗原蛋白の同定をおこなった。これまでに、既知の自己抗体を有さない約10例の自己免疫介在性脳炎・脳症患者の血清・髄液中の自己抗体の検索を終了した。このうち、膀胱癌に合併した傍腫瘍性小脳変性症患者の血清を用い、免疫染色によりその存在が確認されたヒト神経芽細胞腫由来細胞中の蛋白を認識抗原とする自己抗体の同定を行った。結果、免疫沈降後に行ったSDS-PAGEにて、コントロールには存在せず患者血清中にのみ存在する200kDa, 250kDa, 280kDaに位置する3つの自己抗体認識抗原蛋白のバンドを検出した。その後、これらのバンドをゲル内より切り出し、トリプシン消化後にLC-MS/MSによる質量分析を施行したところ、1つのバンドから小脳に豊富に存在し、前シナプスのactive zoneに局在する抗原蛋白を同定した。その後の検討で検出した自己抗体のエピトープが同蛋白のC末端近傍にあることを確認した。現在、同定した自己抗体の特異性の検討のため、抗原エピトープを含むリコンビナント蛋白を用いて、その他神経疾患を含めた多数例で自己抗体の有無を確認している。その他にも、スクリーニングの段階ではあるが、非ヘルペス性辺縁系脳炎および傍腫瘍性神経症候群患者の血清・髄液中より、コントロールには存在しない、抗神経抗体・抗血管内皮抗体を検出した。現在、これら抗体の認識抗原蛋白を同定中である。これまでの本研究の一番の成果として、二次元免疫ブロット法と免疫沈降法による新規自己抗体の検出と質量分析による認識抗原蛋白の同定法を確立したことである。その結果、従来よりも短時間に高い確率で自己抗体の検出と膜蛋白を含む多数の自己抗体認識

抗原蛋白を同定することが可能となった。現在までに、このシステムを用いて、既知の自己抗体を有さない自己免疫介在性脳炎患者より、上記複数の抗原蛋白を同定しており、本研究に関しては、概ね順調に進展していると思われる。今後、これらの同定した自己抗体の疾患・病態特異性の検討を多数例の患者ならびに健常者を対象として行う予定である。また、今回の研究に関連して、原発性マクログロブリン血症を合併し亜急性小脳失調を呈した症例や十二指腸乳頭部癌を合併し辺縁系脳炎を呈した症例といった、既知の抗神経抗体が陰性の傍腫瘍性神経症候群の患者に対しても、患者の血清および髄液中より、いくつかの自己抗体を検出することができた。現在、これら自己抗体の認識抗原蛋白の同定を質量分析を用いて行っている。両症例ともに免疫組織学的に神経組織に反応する自己抗体の存在が確認されており、後者の症例では抗原蛋白が神経および腫瘍組織の両方で発現している可能性も示唆されるため、今後の検討によっては、新たな傍腫瘍性神経症候群の診断マーカーおよび腫瘍マーカーの確立につながなる可能性も考慮される。本年度、予定どおり自己抗体検出システムの構築をおこなった。さらに構築したシステムを用いて既知の自己抗体を有さない約10例の自己免疫介在性脳炎・脳症患者の血清・髄液中に存在する自己抗体の検索を終了した。現時点においてこの中の3例で、比較的特異性が高いと思われる自己抗体を検出し、さらにその認識抗原蛋白の同定を行った。また同時に、このうちの同定が終了した自己抗体に関して特異性の検討を行っている。以上に関しては、ほぼ予定どおりの達成度と考える。ただし当初の目標では、次年度中には50例の自己免疫介在性脳炎・脳症患者の血清・髄液中の自己抗体の検索を終了する予定になっており、今後はさらに精力的に研究を行う必要があると考える。また、本研究では受容体や受容体関連蛋白などの細胞膜表面蛋白を標的抗原とする自己抗体の検出をこころみているが、現在までは検出されておらず、今後、検出のためには構築したシステムのさらなる改良が必要と考えている。今後は、これまでに当科で経験した症例で、まだ自己抗体の検索が終了していない約15例の既知の自己抗体が陰性の自己免疫介在性脳炎・脳症患者の血清・髄液を用いて、免疫組織学的な検討による自己抗体の存在の確認を行うと同時に、上記方法を用いた、新たな自己抗体の検出と、その認識抗原蛋白の同定を継続して行う予定である。次年度、質量分析に関しては、研究分担者である三重大学矢野竹男が主に担当する。また、これまでの研究の結果、新たに自己免疫介在性脳炎・脳症患者の血清・髄液中より同定した自己抗体の特異性につき検討を行う予定である。その方法として、同定した自己抗体の認識抗原リコンビナント蛋白を作成もしくは入手し、一次元免疫ブロットもしくはELISA法によるスクリーニングシステムを確立する。もしくは同定した自己抗体の認識抗原蛋白の遺伝子情報よりプラスミドを作成もしくは入手し、HEK293細胞に導入後、cell-based assayによるスクリーニングシステムを確立する。これらスクリーニングシステムを用いて、さらに多数の神経疾患患者および健常者の検体を用いて、自己抗体の有無を検討する予定である。
脂肪性肝疾患を有する高齢者のハイブリッド訓練の有効性の検討と看護介入モデル構築

肥満に関連した非アルコール性脂肪性肝疾患(Non-alcoholic fatty liver disease ; NAFLD)は肝臓に脂肪が蓄積することが原因で発症し,その一部は非アルコール性脂肪性肝炎や肝硬変へと進行する慢性肝疾患である.NAFLDの治療法としては食事療法と運動療法以外に有効な治療法が見つかっていない.我々は宇宙ステーション滞在に伴う筋萎縮予防を目的に開発されたハイブリッド訓練に注目した.ハイブリッド訓練とは,筋肉の自発的収縮と電気刺激による電気的収縮の混合運動による骨格筋訓練である.NAFLD患者に対して6ヶ月間のハイブリッド訓練を施行し,その有用性について検討した.NAFLD患者におけるハイブリッド訓練は、訓練部位骨格筋の筋力増加と筋脂肪化の減少,体脂肪量の減少,さらに,肝機能障害の改善を誘導した.本訓練効果の背景には,異所性脂肪の減少,インスリン抵抗性の改善,酸化ストレスレベルの低下などが推測された.ハイブリッド訓練はNAFLDに対する新しい運動療法として有用であると考えられた。肥満者では膝や股関節に多大な負担をかけるため,運動実践自体が困難な場合も多い.そこで,安全であり効率的な運動トレーニング方法の登場が待たれる.そこで今回は,高齢肥満者に対して6ヶ月間のハイブリッド訓練を施行し,その有用性について,骨格の筋量,筋力と脂肪化,体組成,脂質と糖代謝,肝機能障害,炎症マーカーの改善の観点より検討することを目的とした.ハイブリッド訓練とは,筋肉の自発的収縮と電気刺激による電気的収縮の混合運動による骨格筋訓練である.本学附属病院に外来通院するNAFLD患者のうち,3ヶ月間の生活指導により肝機能障害が改善しなかった高齢肥満者15名(年齢65 ±6.0,BMI 27 ±2.9)を対象とした.両脚大腿部に電極を装着し,座位での屈曲伸展運動でハイブリッド訓練を行った.15回の屈曲伸展を1セットとし,両脚3セットずつを2回繰り返した.1回の訓練は約20分間で,週2回,6ヶ月間施行した.訓練開始前と6ヶ月後における大腿部伸筋および屈筋の筋力,1H-MRSによる筋組成,体組成,血液生化学データの比較検討を行った.その結果,高齢肥満者におけるハイブリッド訓練は,訓練部位骨格筋の筋力増加と筋脂肪化の減少,体脂肪量の減少,肝機能障害の改善,肝線維化の指標であるNAFLD fibrosis scoreも改善を誘導した.これらの結果の背景には、介入前後において、TBARSの酸化ストレス、ファリチンの炎症マーカーが改善していることより考察して、骨格筋と同様に、肝における異所性脂肪の減少とそれに関連する酸化ストレスレベルの改善が生じている可能性が示唆される。インスリン抵抗性の変化も関与していると推測される.ハイブリッド訓練は高齢肥満者に対する新しい運動療法として有用であると考えられた.肥満に関連した非アルコール性脂肪性肝疾患(Non-alcoholic fatty liver disease ; NAFLD)は肝臓に脂肪が蓄積することが原因で発症し,その一部は非アルコール性脂肪性肝炎や肝硬変へと進行する慢性肝疾患である.NAFLDの治療法としては食事療法と運動療法以外に有効な治療法が見つかっていない.我々は宇宙ステーション滞在に伴う筋萎縮予防を目的に開発されたハイブリッド訓練に注目した.ハイブリッド訓練とは,筋肉の自発的収縮と電気刺激による電気的収縮の混合運動による骨格筋訓練である.NAFLD患者に対して6ヶ月間のハイブリッド訓練を施行し,その有用性について検討した.NAFLD患者におけるハイブリッド訓練は、訓練部位骨格筋の筋力増加と筋脂肪化の減少,体脂肪量の減少,さらに,肝機能障害の改善を誘導した.本訓練効果の背景には,異所性脂肪の減少,インスリン抵抗性の改善,酸化ストレスレベルの低下などが推測された.ハイブリッド訓練はNAFLDに対する新しい運動療法として有用であると考えられた。高齢者では、日常生活において継続的な運動が困難な場面に数多く直面し、腰痛症や膝関節症による歩行運動の制限等の問題が生じており、効率的な訓練法の開発が必要とされている。また、特定健診が始まってからは肝機能異常が多数発見され、脂肪性肝疾患と診断される患者が増加し、疾患を有する患者の筋肉量の低下は、エネルギー代謝の低下からさらなる病態の悪化につながる。そこで、脂肪性肝疾患を有する高齢者を対象として、電気刺激による筋収縮と自発筋収縮の混合運動であるハイブリッド訓練法(Hybrid訓練法)を構築し、骨格筋量の維持を図り、体力水準低下の抑止と代謝機能の改善効果を検討した。平成23年度においては、非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)を有する高齢者および虚弱高齢者を対象に体組成測定と運動習慣および食事摂取量の聞き取り、筋力測定、血液検査を行った。訓練部位の骨格筋量の評価はMRI検査を用いた。また、脂肪性肝疾患の有無を調査するため腹部超音波検査を施行した。Hybrid訓練回数は週13回で最長24週間とした。体重・体組成測定・筋力測定・採血は訓練開始後については1ヶ月毎に行い、評価基準を作成する。訓練部位のMRI検査、腹部超音波検査を終了後に行った。その結果,3ヶ月にわたる訓練の結果,脂肪性肝疾患を有する高齢者では,大腿部伸展筋の筋力は左右の両側において有意に増加した.一方,MRSによる骨格筋内脂肪と骨格筋外脂肪を測定した結果,訓練の結果,骨格筋内脂肪は有意に減少した.また,これに関連して,肝機能障害と耐糖能異常も一部の症例で改善が見られた.高齢者に対するハイブリッド訓練法(Hybrid訓練法)は運動機能の増進のみならず,代謝機能の向上にも有用であると考えられた.

高齢者に対するハイブリッド訓練の有用性が確認され,骨格筋の訓練が,筋力の増強のみならず,肝機能や糖代謝にも重要な影響を与えることが判明した.重要なポイントである.平成24年度は代謝性疾患のない在宅療養高齢者を対象としてHybrid訓練を施行し、同様の評価を行なう。NAFLDを有する高齢者とNAFLDのない高齢者のHybrid訓練評価の結果から看護介入モデルを策定する。得られた研究データをもとに、学会発表ならびに論文作成を行う。研究費は,ハイブリッド訓練機器の電極などの消耗品の購入,臨床検査費用などに使用する.
血清に存在する骨形成調節因子の解析

骨形成を促進する因子として、骨誘導因子(Bone Morphogenetic Proteins ; BMPs)が知られている。全身的な骨形成を促進するためには、このような骨形成促進因子の発現量を増加させることに加え、それに対する細胞の感受性を高めることも有効と予想される。そこで本研究では、骨形成を促進するような生理活性物質を探索できる実験系を確立すると共に、その実験系を元に骨形成促進因子の感受性を高める機構を検討した。我々は、BMP-2の標的遺伝子として転写調節因子Id1に着目し、その転写調節領域を解析した。その結果、5'上流域の29bpの領域内にBMP-2応答配列が存在することを見出した。この配列には、BMP-2刺激によって特異的にSmad1とSmad4が複合体を形成して結合することが明らかとなった。この配列を組み込んだレポーターシステムを用いると、BMP活性を感度良くモニタリングできることを確認した。さらに、BMPがヘパリン結合タンパク質であること、ヘパリンが種々の生理活性物質の活性を促進する例が報告されている点に着目し、BMP活性に及ぼすヘパリンの効果を検討した。その結果、ヘパリン存在下でBMP-2を作用させると、BMP-2の骨芽細胞への分化誘導作用が促進され、より低濃度のBMP-2でも強く作用することが判明した。ヘパリンは細胞外でBMPと結合し、標的細胞においてBMPの細胞内情報伝達系を持続的に刺激することで、BMPの生物活性を高めると考えられた。本研究において、骨形成促進活性を持つBMPの生物活性をモニタリングできる新しい実験系を確立した。これを用いて、ヘパリンのような硫酸化多糖がBMP活性を促進することを明らかにした。最終的には、血清中の骨形成促進因子を同定することはできなかったが、全身的な骨形成の促進作用の調節には、骨組織や血中に存在する多糖類が関与している可能性が示唆された。全身の骨形成を統括的に促進するような因子が存在する可能性を想定し、血清を試料として骨芽細胞の分化・機能を促進する因子を検討した。培養細胞を用いた細胞分化を指標としたアッセイ系において、骨芽細胞の分化を強く促進する因子の存在が示唆された。種々の細胞を用いて検討したところ、骨芽細胞様の細胞で特に強い活性が認められた。この因子による骨芽細胞の分化促進活性は、ドミナントネガティブ型の骨誘導因子受容体(BMPR-I)を発現させた細胞では有意に低下していた。さらに、塩析やカラムを用いたタンパク質の分画を行い、活性物質を濃縮・精製する方法を予備的に検討した。さらに、大腸菌を用いて、BMPR-IAの細胞外のリガンド結合領域をチオレドキシンとの融合タンパク質として発現させる条件を検討した。このとき、融合タンパク質にヒスチジンタグを付加することにより、リコンビナントタンパク質の精製と検出を容易にした。予備的な試験の結果、実際にこのリコンビナント受容体はニッケルカラムで高純度に精製可能であることを確認した。また、この融合タンパク質は骨誘導因子との結合力を保持していることも確認された。両者の複合体形成は、ニッケルビーズを用いた共沈降実験でも確認された。次年度は、今年度の予備検討の結果を踏まえ、血清を試料として骨芽細胞の分化を促進する因子の純化に取り組む予定である。活性物質を純化できた場合には、TOF-MASS等の解析によりタンパク質の同定を行う。

骨形成を促進する因子として、骨誘導因子(Bone Morphogenetic Proteins ; BMPs)が知られている。全身的な骨形成を促進するためには、骨誘導因子の発現量を増加させることに加え、骨誘導因子に対する感受性を高めることも重要と予想される。そこで本年度は、骨誘導因子の生物活性を促進するような生理活性物質を探索し、その作用機序を検討した。我々は、骨誘導因子がヘパリン結合タンパク質であること、ヘパリンが種々の生理活性物質の活性を促進する例が報告されている点に着目し、骨誘導因子の活性に及ぼすヘパリンの効果を、我々が確立した筋芽細胞C2C12を用いたモデル実験系で検討した。ヘパリン存在下でBMP-2を作用させると、BMP-2の骨芽細胞への分化誘導作用が促進され、より低濃度のBMP-2でも強く作用することが判明した。このヘパリンの効果は、BMP-2だけでなく、BMP-4でも同様に認められた。BMPは二量体で作用することから、ヘテロ二量体に対する効果も検討したところ、BMP-2/6やBMP-2/7ヘテロ二量体の活性も、ヘパリンによって促進された。ヘパリンは、それ単独で骨誘導因子の細胞内情報伝達系を活性化せず、下流の転写調節因子の作用にも直接影響しなかった。一方、細胞外で骨誘導因子と結合し、培地中から細胞層への移行を抑制した。EGFPを組み込んだBMPのレポーターシステムを用いた解析から、ヘパリン存在下では、BMP活性が持続的になることが明らかとなった。今回の結果より、ヘパリンのような硫酸化多糖がBMP活性を促進することが判明した。これらの硫酸化多糖は、生体内でプロテオグリカンとして細胞膜表面や基質に存在する。ヘパリンも、肥満細胞によって分泌される多糖である。従って、生体内においても、これらの多糖類がBMP活性を制御し、骨形成を調節する可能性が示された。これらの結果は、多糖とBMPの混合物を用いて、骨形成を促進できる可能性を示唆する。
学習者特性を独立変数としたモデルを持つマルチメディアテストシステムの開発研究

コンピュータテストの利点は(1)ペーパーテストでは収集できないデータ(回答所要時間,回答履歴など)を収集できる(2)ペーパーテストでは測れない能力・理解度を測定できることである。(1)については、すでに先行研究でその成果を示してきたが、ペーパーテストの方がよいと考える学習者もいることから、テスト結果のフィードバック帳票に学習者特性に応じて変化させて配布したところ、コンピュータテストを積極的にとらえる学習者が増えることがわかった。すなわち「適応型フィードバック機能を持つコンピュータテストシステム」である。これによってコンピュータテストを実施できる範囲が広がったと考えられたので、(1)の成果を取り入れた(2)の実現を目指した。これまでのコンピュータテストシステムでは「文字情報」のみを扱ってきたが、本研究では「画像情報」を扱うテストシステムを開発した。このテストシステムは、立体に対する三面図を選択するような問題をおいて、学習者が誤答の場合に、従来のペーパーテストでは(A)立体そのものをイメージできないのか(B)三面図への変換能力がないのか、判断できなかった、という欠点を補うものである。つまり、出題される立体(ペーパーテストでは、2次元平面に斜投影図または等角投影図などで描くしかない)に、3次元のデータを与え、それを回転させてみることができるようにしているので、もし回転させてみても誤答であるならば、(A)(B)の能力がともにないと判断できるが、回転させた場合にのみ、正答であれば、(A)の能力はないが(B)の能力はあると判断できるのである。これは、コンピュータテストの利点の(2)にあたるが、本研究では、「画像情報」までを扱ったので、今後の課題として、「音声情報」も扱い、マルチメディアテストシステムの利点を追究をしていきたい。
植物の重力感受経路と重力シグナル変換・伝達機構の解明

植物の重力感受機構は、アミロプラストの沈降(PGM経路)とARG1経路から構成されている。しかし、重力刺激を生体内のシグナルに変換する重力感受分子は未同定である。本研究では、低速遠心機の利用により作り出した過重力条件下では、シロイヌナズナのarg1 pgm二重突然変異体の重力応答性を検出できることを見出した。そこで、EMS処理したarg1 pgm二重突然変異体のM2個体をスクリーニングし、arg1 pgm二重突然変異体よりもさらに重力屈性能を低下させる4系統の突然変異体を単離した。今後、これらの突然変異体に注目した解析により、植物の重力感受機構の新たな知見が得られると期待される。植物は、細胞内小器官のプラスチドの一種であるアミロプラストの沈降を感受することにより、重力の向きを感受する仕組みを適応・進化させた。この重力を感受する仕組みは動物などの他の生物種には見られない特殊な仕組みであり、植物の重力感受機構を明らかにすることにより、生物の重力感受機構の基本原理と植物の重力感受機構の特殊性を理解することが可能となる。植物の重力応答機構の未解明の主要な課題として、重力シグナル変換分子の同定が残され得ている。そこで、重力シグナル変換分子を解明するための新規突然変異体の単離を目的とし、arg1 pgm二重突然変異体にEMSを処理して突然変異を誘発し、M2種子を得た。そして、M2世代の芽生え4298個体を遠心機による過重力条件下で生育させ、arg1 pgm二重突然変異体で残存している重力屈性能を低下させる突然変異(enhancer of arg1 pgm突然変異)を持つと期待される芽生え(88個体)を選抜した。選抜した個体のうち18個体のM3を採種できた。そして、採種できた18系統の突然変異体の候補の形質を解析した結果、遠心機による過重力条件下で芽生えを生育させる際に、求心方向に青色光を照射した時、1系統(57-7)の根の伸張方向が、arg1 pgm二重突然変異体に比べて、より求心方向側となる傾向があった。また、本年度は更に、M2世代の芽生え530個体をスクリーニングし、44個体のM2個体を突然変異体の候補として選抜し、これらのうち31個体のM3を採種できた。しかしながら、植物の重力シグナル変換分子は同定されていない。シロイヌナズナの根の重力感受経路はアミロプラストの沈降を介する経路(PGM経路)とARG1を介する経路の2つの独立した経路からなると考えられている。シロイヌナズナのarg1 pgm二重突然変異体は、1g条件下では重力屈性がほとんど発現しないが、低速遠心機を用いて25×g条件下で実験を行うと、重力屈性による屈曲が部分的に回復する。したがって、arg1 pgm二重突然変異体でも、重力シグナル変換分子が機能していると考えられる。そこで、この重力シグナル変換分子の機能が突然変異によって欠損した突然変異体を単離するため、arg1 pgm二重突然変異体にEMSを処理して突然変異を誘発し、得られたM2世代の芽生えをスクリーニングし、低速遠心機を用いて25×g条件下で重力屈性を示さないM2個体を選抜した。その結果、arg1 pgm二重突然変異体で残存している重力屈性能に異常を示す16系統の突然変異体(enhancer of arg1 pgm突然変異体)の候補を選抜した。重力感受細胞からの重力シグナルの伝達に機能するAtPIN3以外の分子の探索・同定するため、pin3突然変異体にEMSを処理して突然変異を誘発し、pin3突然変異体に突然変異体に比べて、更に根の重力屈性が低下しているM2個体を選抜した3系統の突然変異体の遺伝解析の準備を行った。生物の重力刺激に対する応答機構の理解は、ヒトを含めた生物が国際宇宙ステーション(ISS)などの微小重力条件下で活動する上で有用である。植物の感受する仕組みは、動物などの他の生物種とは大きく異なるため、植物の重力感受機構の解明は、生物の重力感受機構の基本原理と植物の重力感受機構の特殊性の理解を可能にすると期待される。

植物(シロイヌナズナ)の重力感受機構は、アミロプラストの沈降とDnaJ様タンパク質であるARG1から構成されていると考えられている。重力応答におけるアミロプラストの沈降の役割は、デンプン合成の欠損によりアミロプラストが正常に沈降しないpgm突然変異体を用いて検討されてきた。しかし、これらの突然変異体で欠損している遺伝子産物は重力刺激を生体内のシグナルに変換する機能を保持しないため、未同定の重力感受分子の存在が予想される。本研究では、植物用低速遠心機の利用による25Gの過重力下では、arg1 pgm二重突然変異体の根は、arg1突然変異体と同程度までに重力屈性を回復し、arg1 pgm二重突然変異体中で機能している重力感受分子に依存する重力応答性を検出できることを見出した。そこで、EMS処理したarg1 pgm二重突然変異体のM2集団をスクリーニングし、arg1 pgm二重突然変異体よりも、さらに重力屈性能を低下させるenhancer of arg1 pgm突然変異の単離を試みた。研究期間中に、5831個体のM2の芽生えをスクリーニングし、204個体のM2個体を選抜した。採種できた135系統のうち101系統のM3個体を解析し、25G環境下での重力屈性による根の屈曲角度が、arg1 pgm二重突然変異体よりも小さい4系統を見出した。今後、これらの突然変異体に注目した解析を展開することにより、植物の重力応答機構の新たな知見が得られると期待される。植物生理本研究の目的である、新規重力屈性突然変異体である、arg1 pgm二重突然変異体の重力応答性をさらに低下させるenhancer of arg1 pgm突然変異の候補を得ることができた。そして、突然変異体の候補とマッピング用系統(stf1 rhg)の交配したF1後代を既に得ている。現在、そのF1後代を成育中であり、F2集団を用いたマッピングの準備が進んでいるので、おおむね順調に進行していると判断した。arg1 pgm二重突然変異体で残存している重力屈性能に異常を示す突然変異体(enhancer of arg1 pgm突然変異体)の候補のM2個体から16系統からしか、M3種子が採種できなかった。20個体のM1植物から採種できたM2種子をプールして保存しているので、今後、再度、M2個体をスクリーニングし、採種できなかったM2個体から後代を得て、本研究で取り扱える突然変異体の候補の数を増加する予定である。現在、得られている突然変異体の候補の形質を解析する。また、得られている突然変異体の候補とマッピング用系統(stf1 rhg)の交配後代のF2集団を用いてマッピングを行う。また、引き続き、arg1 pgm二重突然変異体にEMSを処理して突然変異を誘発したM2世代の芽生えのスクリーニングを行う。まず、得られている突然変異体の候補については、重力屈性の異常が遺伝する系統を選抜し、突然変異体を得る。arg1-3 pgm-1二重突然変異体の遺伝背景はColなので、enhancer of arg1 pgm突然変異体については、Lerのそれぞれのアリル突然変異体であるrhg (root hypocotyl gravitropism)突然変異体とstf1 (starch free1)突然変異体の交配後代から選抜した二重突然変異体と、得られた突然変異体とを交配させ、得られたF2集団を用いてマピングを行い、突然変異遺伝子の座上染色体を特定する。
磁束オブザ-バに基づく誘導機の滑り周波数制御形センサレスベクトル制御

本研究は,申請者が考案している磁束オブザ-バに基づく誘導電動機の滑り周波数制御形速度センサレスベクトル制御を,DSP制御によるIGBTインバータで実現し,制御器の設計法を確立して,各種の運転状態においても優れた定常および過渡特性を有するシステムとして完成させることであり,このために電圧を正確に制御するPWM方式の開発も合わせて行うことを目的としている。これまでの成果をまとめると以下の様になる。1.実験装置の製作:IGBTを用いたPWMインバータ制御の実験システムを試作し,高速演算が可能なDSPを内蔵したハードウェアの製作とC言語による通信プログラム及びアセンブリ言語による滑り周波数制御形センサレスベクトル制御のプログラムを開発した。また, IGBTの電圧降下やデットタイムを補償し,電圧を正確に制御するPWMインバータ制御法も開発した。2.理論と実験の比較:考案した磁束オブザ-バによる誘導電動機センサレスベクトル制御の定常および過渡特性試験を行った。これらの結果は理論解析の結果とも良く一致しており,提案した解析モデルによるシステム設計が可能であることを立証できた。3.従来方式との比較:磁束軸の漏れインダクタンスを省く方式を提案し,この方式が従来方式より安定であることが理論および実験により明らかとなった。4.パラメータ同定:励磁電流に交流分を重畳することで,一次抵抗のみならず二次抵抗も同定する方法を考案した。これによりロバストなセンサレスベクトル制御が達成できる見通しを得た。5.センサレスベクトル制御の別法の提案:q軸磁束を用い,一次抵抗同定も同時に行うことができるセンサレスベクトル制御や一次抵抗を必要としない瞬時無効電力に基づくセンサレスベクトル制御も考案し,理論と実験によりその有効性を検証した。本研究は,申請者らが考案している磁束オブザ-バに基づく誘導電動機のすべり周波数制御形センサレスベクトル制御の実験装置を製作し,理論の検証を行って,従来の方式に比べパラメータ変動に対するロバスト性に優れた定常及び過渡特性を有するシステムを実現することを目的としている。本年度の成果をまとめると以下の様になる。1.システムの解析:誘導機のd-qモデルを用いて,系の定常解析を行った。また,線形モデルを導出して速度伝達関数の極と零点の軌跡より系の安定性を明らかにした。更に,実際のディジタル制御アルゴリズムを解析するためサンプル値系として捉えた線形モデルとシミュレーションプログラムを開発した。2.実験装置の製作:IGBTを用いたPWMインバータ制御の実験システムを試作し,高速演算が可能なDSP(TMS320C30)を内蔵したハードウェアの製作とC言語による通信プログラム及びアセンブリ言語による制御プログラムを開発した。3.理論と実験の比較:考案した磁束オブザ-バによる誘導電動機センサレスベクトル制御の特性試験を行った。4.システムの安定化法:システムの安定化法として,磁束軸の漏れインダクタンスを省くこと,磁束軸電流誤差でトルク軸の電圧を補償すること,制御器の二次抵抗を最低値に設定すること等が有効であることが明かとなった。2.理論と実験の比較:考案した磁束オブザ-バによる誘導電動機センサレスベクトル制御の定常及び過渡特性試験を行った。

これらの結果は理論解析の結果とも良く一致しており,提案した解析モデルによるシステム設計が可能であることを立証できた。3.従来方式との比較:磁束軸の漏れインダクタンスを省く方式を提案し,この方式が従来方式より安定であることが理論及び実験により明らかとなった。4.パラメータ同定:励磁電流に交流分を重畳することで,一次抵抗のみならず二次抵抗も同定する方法を考案した。これによりロバストなセンサレスベクトル制御が達成できる。以上により,システムの安定性を改善したが,低速・回生領域で十分でない範囲があり今後更に研究したい。
癌の螺旋状悪性化モデルの解析

癌治療において、癌細胞の浸潤・転移および治療抵抗性の獲得による転移や再発は、予後不良因子として最も難渋する問題であり、上皮間葉転換(EMT)や間葉上皮転換(以下MET)の浸潤転移への関わりや、そのEMTによって癌細胞が幹細胞性を獲得し、放射線や化学療法への抵抗性を獲得すると報告されている。我々はEMT-METを連続して誘導し、悪性度の高い癌細胞へ変異した細胞株を樹立し、EMT-METの不可逆性を示し、その連続により細胞がHippo pathwayの破綻による高い足場非依存的な増殖能の獲得や高いSphere形成能の獲得、高い放射線・化学療法抵抗性の獲得を示したことから、この細胞の悪性化を「EMT-MET誘導性螺旋状悪性化メカニズム」として提唱している。本研究は、この細胞株およびSphere形成能のみで選択回収し樹立した細胞株を比較することで、EMT-METにおけるSphere形成能および放射線・化学療法抵抗性の獲得の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。その元細胞株、およびEMT-MET誘導細胞株、Sphere形成能のみで選択回収した細胞株の3郡でDNAマイクロアレイを行った結果、Sphere形成能のみで選択回収した細胞株でのみ、胚の正常発生に関連するソニックヘッジホッグシグナル伝達を制御する因子の一つであるHHAT(Hedgehog acyltransgerase)が高値を示したことから、癌幹細胞性の獲得にはHHATが関連していることが示唆された。興味深いことにEMT-MET誘導性細胞株では高値を示さず、EMT-METで獲得した高いSphere形成能は異なる機序で獲得されている可能性があり現在検討を進めている。Sphere形成能の高い細胞を選択的に回収する方法を確立し、論文として報告を行いおおむね順調に進展している。また、EMT-MET誘導性細胞株において、Hippo pathwayに関連する因子に異常を認めたことから、Hippop pathwayの上流・下流ともにノックダウンを行ったり、阻害剤を投与したりすることで、浸潤転移およびSphere形成能にどのように影響するのか、詳細な検討を行っている。しかし一方で、EMT-MET誘導性細胞株の性質に関して、Hippo pathwayのシグナル伝達に関する異常の獲得に細胞培養条件(pHや低栄養など)などが関連している可能性が示唆され、新たな方向性からのアプローチが必要となっており今後検討すべき点は多いと考える。EMT-MET誘導性細胞株において、細胞培養時のpHおよび低栄養条件下での増殖能に着目し検討を行っていく予定としており、癌の悪性化において、上皮間葉転換と酸性条件との関連を明らかにしたいと考えている。また、EMT-MET誘導性細胞株における螺旋状悪性化メカニズムについては、さらなる実験結果を追加し論文投稿を目指す予定である。

共同研究を行っている大阪大学微生物研究所のご厚意にて、微生物研究所での実験を多く行うことができたため、予定よりも少ない経費となった。今後も引き続きご協力いただくが、歯学部での実験も随時進めていくため、その購入費として使用したいと考えている。
北朝～隋代華北地域の交通路に関する実証的研究―摩崖石窟等を手掛かりとして

(最終年度に実施した研究の成果)本年度は,山西省中南部における北朝隋期の交通路と,摩崖・石窟についての調査・研究を行い,四年間の成果の集大成である報告論文集を執筆・発行した。今年度の補助金は,中国での現地調査・学会参加費用と,関係書籍および必要な物品の購入,報告書の発行等に充てた。〇現地調査等に関して:2018年7月,山西省晋中・晋城・運城市において,各地の遺跡等に対するフィールドワーク等を行った。特筆すべき成果としては,北朝期の古道と見られる鼓鐘道を実際に走破したことと,重要な史料であるにも関わらず現存場所が不明であった「楊標造像記」を,垣曲県にて確認・調査できたことが挙げられる。その後,広西省桂林にて開催された「第六届中国中古史前沿論壇」にて,「中古時期長治・高平地区的道路交通」という報告を行った。〇成果に関して:上述の報告(後に論文集に採録される予定である:原稿提出済)のほか,本研究の成果の一部を「北朝隋代における沁河流域の交通路ー摩崖・石窟の位置を手がかりとしてー」として発表した。また以前の学会報告が数篇,論文集に掲載あるいは掲載予定となっている。(研究期間全体を通じて実施した研究の成果)本研究は,先学の研究の上に,摩崖石刻及び石窟の位置情報と,現在の交通路を重ね合わせ検討することで,北朝隋代の華北における交通路の姿をできる限り復元するということを目標とするものであった。実際成し得た部分について述べると,山西省の東部を中心に,河南・河北の一部に及ぶ地域を対象として調査・検討を行い得た。もちろん交通路の全てを確定するには至らなかったものの,今後実際に発掘を交えつつ旧道の遺構を捜索し,具体的な経路を特定していくに際し,本研究で得られた当該時期の交通路に関する情報は,非常に有用であると確信する。今年度は,河南省における北朝隋期の交通路についての研究を行い,その成果の一部を論文としてまとめた(来年度発行予定)。今年度の補助金は,中国での現地調査費用と,関係書籍および必要な物品の購入に充てた。〇現地調査に関して:2015年7月の調査では,河南省許昌・平頂山・洛陽・三門峡各市を巡り,交通路及び摩崖石窟・大型造像碑・関門の遺跡等を調査した。成果としては,龍門石窟と伊闕関(洛陽市)・水泉石窟と大谷関(偃師県)の調査から,仏教石窟と関門・古道が密接な関係にあることが実際に確認できた。また石仏寺石窟(伊川県)と虎頭寺石窟(宜陽県)を調査した際には,伊川県と宜陽県とを結ぶ交通路の存在も考慮する必要性を感じた。このほか,3mを超す「劉碑寺造像碑」が存在する劉碑寺(登封市)は,隣接する禹州市や新密市へと続く旧街道沿いにあることが分かった。2016年3月の調査では,鄭州・洛陽・三門峡・済源・焦作各市を巡り同様の調査を行った。第一に,陝県のコウ{山肴}函古道と,新安県の漢函谷関(北朝の通洛防)等の踏査を行った。第二に,現在の済源市と山西省垣曲県を結ぶシ{車只}道上の要衝である,シ{車只}関・キ{さんずい+其糸を縦に}関並びに王屋山,及び勲掌城などの踏査を行った。第三に,太行山を南北に縦断するいくつかの交通路跡及びその付近の摩崖石刻を踏査した。以上の踏査により、交通路の具体像をより鮮明に描き出すことができるようになった。また現在の所蔵場所について諸説あった,東魏『義橋碑』の存在を実際に確認できたことは,今回の調査において特筆すべき出来事であった。〇成果に関して:2015年7月の調査に関する成果の一部として,『東洋史苑』86/87合併号(2016年内発行予定)に報告が掲載が決定した。報告では,河南省南部の造像碑を採り上げ,地域的視点から考察を行った。交通路についても触れている。今年度計画していた河南省の調査は,一部外国人の立ち入りが制限されている場所以外はスムーズに終えることができた。成果の整理についても計画通り進捗している。本年度は,山西省及び河南省における北朝隋期の交通路と摩崖・石窟についての調査・研究を行った。今年度の補助金は,中国での現地調査・学会参加費用と,関係書籍および必要な物品の購入に充てた。〇現地調査に関して:2016年7月,山西省臨汾市・長治市・晋城市・河南省鄭州市で調査を行った。成果としては,従来ほとんど注意されなかった沁河沿いの交通路、中でも沁源から安沢を経て沁水・陽城(いずれも今の県名)に至る交通路について,実際に踏査できたことが挙げられる。加えて,その路傍に位置する摩崖石刻・石窟,造像碑などの調査も併せ行い,北朝期における当地の交通路の姿を描く手がかりをつかむことができた。また先の調査で行けなかった山西・河南境界地域の沁河流域(山里泉風景区付近)に行けたことも,成果の一つとして挙げられる。

翌8月には,湖北省襄陽市で開催された「秦漢魏晋南北朝国際学術研討会」に出席し,「南北朝時期鄂豫地区的“蛮"和水陸交通」という報告を行い,内外の研究者と交流をもった。学会終了後は,南陽市鎮平県登禅寺にて「白実造像碑」を調査,碑中に新たな銘文を発見,併せて同寺の住持・釈聖地氏と交流した。それから南陽・魯山間に位置する南北朝期の「三ア路」の踏査および,ケイ陽・新密を結ぶ交通路と関係がある,ケイ陽市の王宗店・ケイ河両石窟を調査し,前年度の調査の補いとした。2017年3月には,山西省晋中・長治・臨汾・太原各市において調査を行い,前年7月の調査を補完した。特に交通上重要な位置にある安沢県の海東摩崖の調査において,文字の存在を確認できたほか,沁県の庶紀村で見つけた石刻については,『文物地図集』にも該当する記載がないなど,新発見の可能性がある。〇成果に関して:2015年度の調査に関する成果の一部について,上述した学会で報告を行った。この報告は,2017年内に発行される同学会の論文集に掲載予定である。申請時の予定になかった学会参加のために予算が圧迫され,春の調査を予定の半分の日程で行わざるを得なくなった。ただその分学会後8月の河南省調査にて,想定以上の成果も得られた。一方で山西省においては,当初の見積り以上に,交通路の存在を考察する上で手がかりとなる摩崖石刻・石窟が多いことが判明し,かつそれらは概して辺鄙な場所にあることが多く,一層丁寧な調査が必要なため,申請時の計画と比べ,実地調査の面において,やや遅れが生じていることは否めない。一方で,成果の整理については計画通りに進んでいる。本年度は,山西省及び河北省西部における北朝隋期の交通路と,摩崖・石窟についての調査・研究を行った。今年度の補助金も,前年度と同様,中国での現地調査・学会参加費用と,関係書籍および必要な物品の購入等に充てた。〇現地調査に関して:2017年8月,山西省陽泉・晋中市,河北省邯鄲市において,各地の遺跡等に対するフィールドワーク等を行い,東魏北斉の首都たるギョウと,陪都たる太原とを結ぶ交通路である,「御路」・「フ口道」の大部分を走破,併せて近傍に位置する摩崖・石窟の調査,もしくは位置・現状確認を行った。また8月16日より18日まで邯鄲市で開催された「中国魏晋南北朝史学会第十二届年会曁国際学術研討会」に参加し,「北朝時期ギョウ・上党之間的交通道路和摩崖・石窟」と題し報告した。2018年3月には,山西省晋城・長治,河北省邯鄲市の遺跡等に対して調査を行った。前半は初めてとなる高平・長治の調査,後半は前回の調査で到達できなかった箇所の再調査となる。邯鄲市渉県から二箇所の摩崖を経て,邯鄲市方面に至る交通路を実際に走破,また普段は非公開の水浴寺石窟の調査を行い得たことは,特筆すべき成果である。〇成果に関して:本年度の調査の成果について,上述の学会で報告を行ったほか,2018年3月に京都大学で開かれた「第2回日本洛陽学國際シンポジウム隋唐洛陽と東アジア」においても,「北朝後期隋代における洛陽・登封・鄭州・許昌間の交通路」と題する報告を行った。これは2015-16年度の調査成果に基づくものである。また2017年度までの調査研究を踏まえ,「北朝期における『邑義』の諸相」(窪添慶文(編)『魏晋南北朝史のいま』勉誠出版2017年8月)を執筆した。今年度の調査・研究は,全般的に順調である。一部,山西省の調査にて,種々の理由(気候・天候・交通状況等)にて目的の遺跡に到達できなかった箇所もあるが,大まかな位置は確認できたので,交通路を考察する際にはさほど問題とならない。今後,機会があれば再訪を期したい。成果の整理も順調で,2018年7月に予定している最後の調査を踏まえ,年内に原稿を仕上げ,年度末には報告書を上梓できるよう,作業を進めている。(最終年度に実施した研究の成果)
非軸対称三次元曲面旋削・研磨加工システムの開発

1.タンデムテーブル型5軸同期制御の実現:最終年度である本年度はCNC旋盤を改良した.駆動形ロータリエ具台の設計・製作を経て,CNC旋盤のX軸スライドにタンデムテーブルX1軸,X2軸の二軸を搭載した.また,Z軸,C軸まで4軸同期制御を実現したが,現在は,ロークリエ具の回転位置を他のサーボモータと同期する機能をもたせて5軸同期制御を可能とした.2.機上計測システムの開発: 3次元曲面加工後に,機上にて工作物形状を測定するために確立した手法の妥当性を検証した.これは,円筒形状工作物をマスターとして,ラインレーザ変位計のアライメント調整を行った後,3次元曲面を測定するもので,計測高さに依存せず計測可能な方法を考案し,妥当であることを確認した.3,正・逆回転加工による加速度低減手法の検証:3次元曲面をNACS-Turningにより加工する場合の課題として,加速度が増大する箇所と減少する箇所が存在することが明らかとなっている.そこで,加速度が増大する箇所は主軸を逆回転させて加工し,加速度を低減させることで課題を解決し,その加工後の形状精度について検証した.この結果,当初の計画通り,同一工作物の加工領域を分けて,旋削が可能であることを実証した.4.機上ポリッシッグの実現と研磨効果の検証:フロリダ大学山口准教授の協力の下,機上ポリッシング装置を試作し,旋削加工後に磁気研磨を行い,表面粗さ0.1μmRa以下となることを確認した.以上,当初の目的を概ね達成した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.タンデムテーブル型5軸同期制御CNC旋盤への改良本研究では,NACS-Turning(Non-Axisymmetric Curved Surface Turning)手法を実現するためのCNC旋盤を独自に開発してきた.これまでの成果を踏まえ,更なる高精度輪郭加工を実現するために,本年度はCNC旋盤の改良に着手した.まず,CNC旋盤のX軸スライドにCFRP製タンデムテーブルX1軸,X2軸の二軸を搭載した.また,Z軸,C軸,に加え,新たにロータリ工具のB軸を同期制御とした同時5軸制御を採用することとし,制御装置をそれに対応すべく更新した.さらに,CNC装置には加工中の工具位置,主軸とロータリ工具軸の回転位置,X1,X2軸,Z軸の位置データを取得するモニタ機能を搭載し,指令値の修正に用いることと旋盤の動作状況の評価に使用できるようにした.2.機上ポリッシングの実現と研磨効果の検証本研究で用いる工作物はは焼入れ鋼SKD11 (HRC62)であり,NACS-Turningにより加工した工作物表面粗さは,3.2μmRz以下が要求精度であるため提案する手法では十分な表面粗さが得られており研削工程は必要ないレベルであるが,更なる高精度化を目指し,人工膝関節,骨頭などの三次元曲面を持つ工作物を想定し,厚労省のガイドラインから表面粗さ0.1μmRa以下を達成することを目標に,米国フロリダ大学山口准教授を研究協力者として招請し,磁気研磨法を採用した機上ポリッシング装置を試作し,研磨効果の検証に着手した.1.タンデムテーブル型4軸同期制御の実現:本年度はCNC旋盤の改良に着手したが,これまでに,ロータリ工具のB軸同期を除いて,CNC旋盤のX軸スライドにタンデムテーブルX1軸,X2軸の二軸を搭載した.また,Z軸,C軸まで4軸同期制御を実現した.現在は,ロータリ工具を回転させるサーボモータを入手しており,これを搭載するための工具台を設計中である.2.機上計測システムの開発:3次元曲面加工後に,機上にて形状を測定するための基礎的な手法を確立した.これは,円筒形状工作物をマスターとして,ラインレーザ変位計のアライメント調整を行った後,3次元曲面を測定するもので,計測の有効性を検証した.3.正・逆回転加工による加速度低減手法の検証:3次元曲面をNACS-Turningにより加工する場合の課題として,加速度が増大する箇所と減少する箇所が存在することが明らかとなっている.そこで,加速度が増大する箇所は主軸を逆回転させて加工し,加速度を低減させることを考案した.この手法の妥当性の検証を行っている.4.機上ポリッシングの実現と研磨効果の検証:フロリダ大学山口准教授研究室の大学院生を2ヶ月間NSFの助成を得て招請し,機上ポリッシング装置を試作し,研磨効果の検証に着手し,当初の予想通り,表面粗さ0.1μmRaを得ている.1CNC旋盤の性能評価改良するCNC旋盤は前述のように同時5軸制御を適用し,三次元曲面の旋削加工,タンデムテーブルの対向動作による慣性力の抑制,工具-工作物間の相対振動評価,加工中の各軸の動作測定を実施する必要がある.研究代表者が工作機械メーカおよび数値制御装置メーカの協力を得て,数値制御装置および外部信号入出力に係るシーケンサ制御についてプログラム修正を行い,動作試験による確認を経てCNC旋盤を完成した.2修正指令値算出手法の検証修正指令値は繰返し制御を用いて算出する.このため,一回前の加工に用いた指令値に機上計測した形状とCAM内の点群データとの差を,次の指令値に組込む操作を行う.