hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
柔軟物連続操作のための視覚認識とアクションの双方向連動に関する研究

衣類のような柔軟物も自然に取り扱えるロボット技術が望まれている。本研究では、対象衣類の柔軟モデルを媒介として、衣類へのアクションと視覚認識を密に連動させることにより、作業中、形を大きく変える柔軟物を確実に連続操作する基盤技術の研究を行った。具体的に「任意の状態に置かれた衣類を、指定する目標形状に畳む」課題を例として、衣類の状態が未知から既知となる状態を節目とし、その前段を「頑健な認識のためのアクション活用」、後段を「動作とモデル駆動型認識の繰り返し処理による状態遷移」に着目して体系的に整理した。ヒューマノイドを用いて、実際のタスクを遂行し、その有望性を示した。平成22年度は、まず、「1)実験システムの構築」を行い、『アクションと視覚認識の双方向連動』を実現するための要素技術である、「2)実行可能アクションへの自動変換」、「3)布状物体の3次元変形・運動の追跡」、「4)広視野視覚情報の利用」の研究を行った。衣類ハンドリングにおいては対象衣類の状態に応じて多様なハンドの位置・姿勢が要求されるため、まず、ヒューマノイドアームのハード面での改良を行い、可能な動作の拡大を図った(1))。さらに、ヒューマノイドの可動範囲,自己干渉といった物理的制約を線形拘束条件として表し,視覚認識モジュールが提示する理想的な把持位置・姿勢との誤差をそれらの拘束条件下で最小化するハンドの動作計画の定式化を行い、理想に極力近くかつ実現可能な動作計画の自動算出手法を開発した(2))。以上の成果として、視覚モジュールとアクチュエータの連動がより確実に実現可能となり、机上に任意の状態で置かれた子供用トレーナを持ち上げてから、次にその縁を把持するという連続的な持ち替え動作を頑健に行えるようになった。これらと並行して、衣類の変形の詳細なトラッキングを実現するために、高速に算出が可能なSURF特徴を用いて抽出した特徴点をノードとしたメッシュモデルを生成する手法を開発した(3))。また、この手法を適用するために、常に動きを中心にとらえることを目的とするステレオカメラめ能動化のための基本システムにも着手した(3))。さらに、ロボット頭部に設置した広視野ステレオカメラにより、外部カメラシステムからは観測できない、衣類のロボットボディ側の情報や、衣類によって隠蔽されるハンドの状態などの情報の獲得を実現し、これを活用する実験を開始した(4))。H23年度は、H22年度に開発した基盤要素技術を基に、「机上に無造作に置かれた衣類を持ち上げた後、指定された形状に広げるために複数回持ち替えを行う一連動作」を実現するための研究を行った。具体的な技術の進展として、以下が挙げられる。(1)アクションと視覚認識の連動:一連動作における、アクションの履歴と観測情報の遷移の関係を解析し、現在の推定結果を基に過去に遡ってその正当性を評価するより、能動的に未来の形状を絞り込む戦略の方が有効である見通しを得た。こうした考察に基づき、アクションにより衣類の状態を絞り込み、観測画像からの状態推定の頑健性を増す手法を開発し、国際会議で提案を行った。(2)実行可能アクションの自動変換:昨年度開発した片腕の自由度を利用した動作生成機能を、両腕によって閉ループが構成される場合にも適用可能とするための拡張を行った。衣類を両手で操作する際には両手の絶対位置はそれほど重要ではないことに着目し、1)衣類に負荷をかけないための両手の相対位置関係の実現、2)両手の絶対姿勢の実現、3)両手の絶対位置の実現という優先度に基づいて動作生成を行う手法を開発し、実際の作業の遂行に有効であることを確認した。(3)布状物体の3次元変形・運動の追跡: 3眼ステレオビジョンによる布状物体の追跡を行うため、SURF特徴点の高速抽出法(1000点を10フレーム/秒)を開発し、それを用いた衣類表面上の点単位の追跡の検討を行った。(4)広視野視覚情報の利用:双腕で空中把持した衣類形状をロボットの頭部に設置した広視野ステレオにより計測する研究に着手し、近領域を観察する際に問題となる、左右カメラ投影画像間の大きな歪みに対処するため、探索する面パッチの方向性を考慮する手法を開発し、実験でその有効性を確認した。H24年度は、状態が既知になった後の衣類の整形動作に有用な「アクションと視覚の連動」機能を整理し、「畳み動作」を例として、基盤となる手法を開発した。下記の技術進展のうち、(1)、(2)は、手法の実現を支える成果であり、(3)、(4)は、将来的な頑健性向上を見据えた成果である。(1)アクションと視覚認識の連動:「畳む」というタスクを実現するために、衣類形状を机上で整形しながら、次に把持すべき部位の位置・姿勢を限定し、その限定情報を活用した画像処理で、アクション遂行に必要な

3次元情報を入手する戦略を提案した。この戦略に沿って、「袖の折り」「身頃の折」を頑健に実現する手法を開発し、実装によりその性能を確認した。(2)実行可能アクションの自動変換:昨年度行った手首機構の改造等により、立ち位置変更を行わずとも十分な作業範囲が得られることが確認できたため、手先の円弧運動機能の開発を行った。これにより、衣類を折りたたむ際に折り目を回転軸として袖等を回転運動させる動作を実現した。(3)アクションの実行精度を高め、より確実な作業を実現するために、ロボット-視覚系間のキャリブレーションをオンラインで実行する手法について検討した。その実現に必須な要素技術として、ロボット系と視覚系の時刻を正確に同期させ、撮影時刻におけるロボットの位置・姿勢を高精度に推定する手法を開発した。(4)広視野視覚情報の利用:衣類の把持状態情報などを利用して処理すべき視野領域を限定することで処理を高速化し、同時に処理結果の信頼性の向上にも成功した。実際のハンドリング作業においては対象衣類やそれを把持するアームハンドにより背景が大きく隠蔽されるが、その間も自己位置姿勢推定を破綻させないための改良も行った。これらにより、開発手法の実応用への適用を開始できる段階となった。平成25年度は、4年計画の最終年度であり、前年度までの研究成果を基盤として、「任意の形状で置かれたトレーナを取り上げてたたむ」というタスクを遂行する試行システムを構築した。まず、一連の動作を、最初は未知である「対象衣類の状態」の推定が行えた時点を節目として、推定以前と推定後に分類して体系づけた。推定以前の処理に関しては、前年度までの開発手法を組み合わせて構築したうえで、さらに、多視点の観測データを活用する状態推定法を新たに開発し、頑健性を向上させた。推定後の処理では、タスク遂行のための持ち替え操作を行うと同時に、計算機内部に持つ対象衣類の柔軟モデルにもその操作により生じる形状変化を加えて操作後の形状を予測し、常に実際の状態と計算機内部のモデル形状を同期させる方針を提案した。この予測形状を観測データに重ね合わせることで、持ち替え動作時の形状変化をトップダウン型に追跡し、次の動作の把持部を集中的に画像解析することにより、その把持プランの自動生成に必要な情報を頑健に抽出することを実現した。ヒューマノイドHRP-2を用いて実装実験を行い、柔軟性の異なる2枚のトレーナを対象として、机上に未知の状態に置かれた衣類を持ち上げ、最終的には指定された形状に畳むための複雑な一連動作を、自律的に行うことができた。まだ、準備段階的な実験成果ではあるが、既存手法と比較し、より直接的に目標状態に持ち込めることが確認され、提案アプローチの有望性が示せた。26年度が最終年度であるため、記入しない。コンピュータビジョン26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究期間内では、「任意の状態に置かれた衣類を、指定する目標形状で把持する」課題を具体的に設定し、視覚認識とアクションとの連動要素技術の研究開発を行い、一連動作遂行による実証を行うことを目標としているが、既に、衣類を机上から持ち上げ、持ち替え動作を行う中で、認識とアクションとの相互連動を活用するところまで到達している。これには、実行可能アクションの自動変換技術が想定以上に進んでいることが寄与している。また、並行して進めている、広視野性を備えた視覚情報入力の検討なども順調に進展している。
染色体5q31および11q13のIgE高反応性遺伝子の同定

(1)我々は高親和性IgEFc受容体遺伝子(FceRIb)のプロモーター領域-109の位置に新たにCからTへの1塩基置換を発見した。この多型の分布は喘息と健常人の両群で特に有意な差は認められなかったが、喘息群において対立遺伝子Tをホモで有する喘息患者は、それ以外の遺伝子型(TCまたはCC)を有する喘息患者に比べて有意に血清総IgEが高い値を示した(p=0.0015)。また喘息の発症年齢を考慮して同様の検討を行うと、遺伝子多型の総IgE値への影響がより明瞭に認められた(p=0.0004)。(2)我々はまたIL-4非翻訳部位に新たな多型(+33C/T)を発見した。T対立遺伝子頻度は喘息患者で0.675、健常者で0.671と両群に有意差を認めなかった。一方、遺伝子型(CT+TT)はCCに比して、検討対象者全員および喘息群において、性、年齢で補正しても有意に血清総IgE値が高かった。(3)上記二つの1塩基多型(SNP)について、血清総IgE値におよぼす相互作用を検討した。その結果、喘息患者において両SNPが、血清総IgE値に及ぼす影響は、お互いの遺伝子型に依存する可能性が示唆された。(4)アトピー性皮膚炎群での上記二つのSNP頻度は健常群と比べ有意差は認められず、これらの遺伝子多型はアトピー性皮膚炎の発症に寄与していないと考えられた。また両SNPはアトピー性皮膚炎での血清総IgE値と相関を示さなかった。したがって、アトピー性皮膚炎のIgE上昇の個体差には、高親和性IgE受容体β鎖遺伝子やIL-4遺伝子より、むしろ他の遺伝子多型あるいは環境因子の関与が大きいと考えられた。(5)ムスカリンM1受容体遺伝子の翻訳開始部位からそれぞれ287bpと1353bp下流の位置にアミノ酸置換を伴わない1塩基多型を発見した。同多型に関する症例対照研究では、健常対照群に比べ喘息群では遺伝子型CCの頻度が有意に高く、M1受容体遺伝子はアトピーとは独立して喘息の発症に影響を与えている可能性がある。1) IL-4プロモーター領域には、-524(C→T)変異が存在し、それがアトピーと関連しているとの報告がある.我々はさらに上流をシーケンスした結果、+33に新たに(C→T)変異を発見した.これは-524(C→T)と完全な連鎖不平衡にあり、非喫煙気管支喘息患者においてはT対立遺伝子が血清総IgEと有意に相関していた.したがって以前報告された-524(C→T)とア卜ピーとの関連は、本質的には我々が見出した+33との相関を反映している可能性がある.今後どちらの多型が実際にIL-4の転写活性の上昇をもたらすのかを検討する予定である.2) FcεRIβ鎖遺伝子(FCER1B)についてはこれまで、エクソン6のI181Iとエクソン7のE237Gふたつの多型が、それぞれアトピーの形質と相関していることが報告されている.我々は24名の高IgEを呈する気管支喘息患者について、全7つのエクソンをシーケンスしこれらの多型を検索したが、1名にも見出せず少なくとも日本人ではこれらの多型の意義は少ないと考えられた.

一方で-109(C/T)多型を新たに発見した.この多型頻度は226名の喘息患者と226名の対照者間で差を認めず、喘息の発症に関与している証拠は得られなかった.しかし喘息患者では、T対立遺伝子が有意に血清総IgE値と相関しており、新たなアトピー遺伝子のひとつであることが示唆された.3)アトピー素因は、Th2へ分化したT細胞が増加することを特徴とする.近年ケモカイン受容体の発現プロフィールが、Th細胞とTh2細胞で異なることが明らかとなってきた.そこでケモカイン受容体のひとつであるCCR2の64番アミノ酸のイソロイシンへの変異(CCR2-64I)多型について、122名の対照者、Th1反応を代表する100名のサルコイドーシス患者、およびTh2反応を代表する149名の気管支喘息患者を対象に検討した.その結果CCR2-64Iは有意にサルコイドーシス発症の危険因子であることが明らかとなった(odds ratio=0.369、95%CI0.203-0.673).しかし気管支喘息の発症に及ぼす影響は認められなかった.本年度は染色体5q31.1-33と11q13に存在する二つの遺伝子多型と、アレルギー性肺疾患との相関を調査した。まず5q31.1-33に存在するCD14は、LPSとその結合蛋白複合体の受容体であり、主として単球系細胞で発現されている。また可溶性蛋白として血中でも検出される。近年その血中濃度が血清IgEと相関することが発見され、気管支喘息との関連が報告された。我々は139名の喘息患者、153名のサルコイドーシス患者、80名の肺結核患者、および133名の健常者を対象に、CD14遺伝子プロモーターの-158(C/T)多型を調査した。その結果、サルコイドーシス患者では遺伝子型CT+TTの頻度が有意に健常者に比して多かった(81% vs 61%, p<0.0093)。喘息群、肺結核群では有意差を認めなかった。一方11q13には、ムスカリニック受容体1(MR1)遺伝子が存在する。MR1は気管支周囲の副交感神経節において、迷走神経の伝導を促進し気道収縮を増強させる。まずMR1の前エクソンの塩基配列を決定し、変異を検索した。その結果翻訳開始部位より267bpと1353bpの位置にそれぞれ(C→A)、(C→T)変異を認めた。両変異はアミノ酸配列の変化をもたらさず、完全な連鎖不平衡関係にあった。そこで以下の解析は1353多型についてのみ行った。アトピー型気管支喘息患者を発端者とする137人の家系構成員を対象に行ったTDT(transmission disequilibrium test)や同胞対法では、同多型と喘息との連鎖は確認できなかった。次に159名の喘息患者、および137名の健常者を対象にその遺伝子多型を調査すると、遺伝子型CCの頻度が喘息患者で有意に多かった(92.4% vs 84.7%, p<0.034)。しかしIgEとの関連は認められなかった。同多型はアトピーと独立した機序で、気管支喘息の発症に関与している可能性がある。今後気道過敏性との関連を調査する予定である。(1)24人の日本人アトピー型気管支喘息患者を対象に、高親和性IgEFc受容体β鎖遺伝子の全領域で塩基配列を決定し、変異の有無を検索した。新たなCからTへの1塩基置換を転写開始部位より109bp上流のプロモーター領域に発見した。同変異の遺伝的な影響を検討するために、226人の喘息患者、226人の健常人においてこの多型の有無を判定した。これらの多型の分布は喘息と健常人の両群で特に有意な差は認められなかったが、喘息群において対立
Ras-MAPKカスケードの情報伝達イメージング

がん化の過程をコンピューター上で再現するシステムを構築できれば、ピンポイントの創薬や、理論に基づいたオーダーメイド治療法の選択などが極めて迅遠にできるようになることが期待されている。われわれは細胞がん化にきわめて重要な役割を果たす細胞増殖情報伝達系(チロシンキナーゼ-Ras-Raf-MAPK)の情報伝播過程の画像化を行い、その実測データに基づくシミュレーションの構築を行った。まず、RafとERKの活性化状態を生細胞で画像化するための蛍光分子プローブを作製した。蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理を利用した分子プローブを使うことによってRafはclosed inactive/semi-closed inactive/open inactive/open activeの4つの状態を取ること、RasがRafへ結合するとclosedフォームをopenフォームへ誘導すること、RafのopenフォームはMEKへの親和性が増していること、MEKをリン酸化するためにはRafは細胞膜上で活性化されることが必要であることがわかった。一方、ERKのモニターを用いて、刺激前にはMEKと結合して細胞質に存在していたERKが、上皮細胞増殖因子刺激後に活性化型へと変化し核へ移行する様子が画像化できた。これらのデータをもとに細胞増殖情報伝達系のシミュレーションの構築を行った。癌遺伝子情報伝達系の複雑性は人知の超えるところである。今後、シミュレーションモデルは、さまざまな癌遺伝子の活性化がMAPKカスケードにどのような影響を及ぼすかを解析するツールとして役に立つものと期待される。がん化の過程をコンピューター上で再現するシステムを構築できれば、ピンポイントの創薬や、理論に基づいたオーダーメイド治療法の選択などが極めて迅速にできるようになることが期待されている。
実用的な明朝体漢字字形データベースの運用と応用

漢字字形データベースの運用、対外的な公開およびデータの追加収録を行った。国際文字コード規格等で規定される全9万漢字・異体字を含む31万種の字形を収録するまでに至った。登録字形データを動的に呼び出し表示するための機能を構築し、様々な漢字・異体字を含むWebドキュメントを容易に作成できることとなった。登録されている大量の異体字を利用時に弁別するための基礎データとなる「漢字異体化データベース」をまとめた。本研究は、日本・中国をはじめとする東アジア圏の現代・古典資料などの文字情報に使用された、異体字・国字などのあらゆる漢字字形を登録可能な文字データベースを、インターネット上に構築・運用するものである。平成22年度の研究成果は次の3点に集約される。(1)登録データの活用環境の実証データベースに登録した漢字字形をWebドキュメントから動的に呼び出し、表示するための機能を構築した。具体的にはCSSの標準化において新たに採用されたWebフォント機構を利用する。Web公開者は任意の符号位置に任意の漢字字形を割り当てたドキュメントを作成・公開できる。また、すでに公開しているドキュメントに含まれるゲタ(=)情報を、対応付けされた漢字字形に置き換える外字フィルター機能を構築した。これらの機能を活用することで、様々な漢字・異体字を含むWebドキュメントを容易に公開できる。(2)登録データを利用したデザイン支援機構の構築データベースに登録されたデータのデザイン情報を分析し、新たな漢字字形を計算によってデザイン支援する機構の研究について、そのインターフェースとなる漢字字形データの取得機構の整備と、内部データを実際の漢字字形に展開するためのプログラムの整備を行った。これらはすべてオープンデータ・オープンソースとして公開した。(3)日本国内外の漢字字形資料の効率的な収集・登録ISO/IEC 10646規格のCJK拡張漢字B集合(42,711漢字)を重点対象としてデータ登録作業を行った。開始時に未収録分が約22,000字であったものを、残り約3,000字まで進めることができた。あらゆる漢字字形データを蓄積・提供することは、東洋学研究者にとどまらず、日本語・漢字学習におけるデジタル教材作成や、人名・地名表記における異体字処理において恩恵を与えるものであり、ひいては日本学・漢字文化の発展に寄与するものである。平成23年度の研究成果は次の3点に集約される。1、登録データ利用の実証実験の完了前年度までの研究成果をもとに、漢字字形データベースに登録されている漢字グリフをWebフォントを活用することで外部の学術データベースの外字処理として利用するための実証実験が完了した。引き続き論文としてまとめ、外部に発表するする段階に移ることとなる。2、登録データを利用したデザイン支援機構の構築前年度までの研究成果をもとに、漢字字形データベースに登録されているデータを活用して機械的に漢字字形を生成するプログラムのプロトタイプが完成した。引き続き、最終的な微調整を行うためのユーザーインターフェースの設計と、Webサービスとしての公開に向けて作業を継続することとなる。このほかに、異体字関係にある2つの漢字字形のどこに差異があるかを記述するためのメタ情報を「漢字異体化データベース」としてまとめた。3、日本国内外の漢字字形資料の効率的な収集・登録前年度に引き続き漢字字形のデータ登録を継続し、以下の漢字集合の収録が完了した。・Unicode標準、IVD集合(2010-11-14登録分)(18,842字)・和製漢字の辞典(大原望氏による国字収集データベース)(字形不明の2字を除く2,749字)・『国字の辞典』(飛田良文、菅原義三、東京堂出版、平成2年)(1,556字).住民基本台帳ネットワーク統一文字、漢字部分(19,432字)以上により、ISO/IEC10646規格の漢字部分(75,619字)を完全に収録することとなった。平成24年度の研究成果は次の3点に集約される。1.文字データベースの継続的な運用:漢字字形を自由に管理・共有できるインターネット上の文字データベースについて運用開始から5年を経ることができた。これまでに登録された漢字字形は30万字形を超え、データベースのレコード数は100万レコードに到達した。大変充実したデータベースに成長することができた。2.国内外への普及:国際会議での発表を含め、文字データベースの対外広報を行った。その結果、国外からのデータベースの活発な利用をもたらすことができた。

3.国内外における漢字字形データの継続的な登録:前年度に引き続き漢字字形のデータ登録を継続し、漢字集合の新規・追加登録を行った。追加数の大きいものを次に挙げる。・法務省戸籍統一文字(現収録53,773字。2012年度は2,506字の追加)・住基(住民基本台帳ネットワーク)コード(現収録20,878字。2012年度は1,446字の追加)・登記文字(登記簿使用文字)(現収録3,314字。2012年度は852字の追加)・『中華字海』収録漢字のうち異体字(現収録11,523字。2012年度は9,463字の追加)・「台湾教育部異体字字典」(現収録1,707字。2012年度は1,553字の追加)・『古壮字字典』(現収録1,589字。2012年度追加)・『東皋琴譜』(現収録884字。2012年度追加)。以上を含め、現収録字形は304,225字、うち2012年度追加は55,213字となった。当初の目的に沿った研究内容を遺漏なく実施することができたが、研究成果についての論文・発表による公開に一部至ることができなかったため、「おおむね」と評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度として、これまでの各成果をまとめ、広く社会に還元するための広報活動により重点を置くべきと考える。また漢字字形データの蓄積については、引き続き行うべきであると考える。
手指機能再建のための随意・自律制御複合型装着ハンドシステムの開発

本研究では、手指関節機能(掌屈・背屈運動)に障害をもつ方を対象に、人間と機械を複合融合させる装着型ハンドを活用し、効果的な治療のための脳の可塑性に基づいた運動機能再建支援システムの開発を行った。装着型ハンドは、近位指節間(PIP)関節、中手指節間(MP)関節を独立したアシストを可能にするアクティブジョイント機構を有しており、また、訓練中の脳活動を捉えるfMRI環境化での使用を可能としている。片麻痺患者に対する実証試験を実施した結果、運動機能回復における動作支援の実現可能性が示された。脳血管疾患,脊椎損傷,寝たきりなどによる手の麻痺等の機能障害は,下肢に比べ実用的レベルにまで回復することが難しく,患者のQOLを著しく低下させる要因となっており,効果的な運動機能回復が重要な課題となっている.本研究では,手指関節機能(掌屈・背屈運動)に障害をもつ方を対象に,人間と機械を複合融合させる装着型ハンドを活用し,効果的なリハビリテーションための脳の可塑性に基づいた運動機能再建支援システムを開発することを目的とする.障害を持つ方の運動機能の再建を脳の運動学習として捉える考え方が注目され始めている.脳の運動学習は大まかに3つの段階で捉えることが出来る.第一段階:感覚器から運動中枢への入力(求心性入力)によって,【脳機能が再構成される段階】.患者自らの動作は要求せず他動的な動作で実施される.第二段階:運動中枢から筋へ運動指令が試みられる【運動指令の試行段階】.第三段階:フィードバック情報を基に運動指令が修正され運動が完成していく,【運動指令が形成される段階】.第二段階,第三段階は患者の自らの能動的な動作で実施される.本研究は,これまでの受動的動作のみの訓練方法とは異なり,ロボット的自律制御と随意制御を活用することにより,上記の求心性入力による運動中枢の機能再構成(第一段階),随意的な運動指令の試行(第二段階),及び運動指令の形成(第二段階)を効果的に行うものである.この,他動的動作(自律動作)と能動的動作(随意動作)を融合させた手指関節トレーニングは,これまでのところ研究事例がなく,人の運動学習過程に沿って,脳機能の可塑性をロボット技術が効果的に引き出す有益な知見が得られることが期待される.本研究では、手指関節機能(掌屈・背屈運動)に障害をもつ方を対象に、人間と機械を複合融合させる装着型ハンドを活用し、効果的な治療のための脳の可塑性に基づいた運動機能再建支援システムの開発を行った。脳血管疾患,脊椎損傷,寝たきりなどによる手の麻痺等の機能障害は,下肢に比べ実用的レベルにまで回復することが難しく,患者のQOLを著しく低下させる要因となっており,効果的なリハビリテーションが重要な課題となっている.本研究では,手指関節機能(掌屈・背屈運動)に障害をもつ方を対象に,人間と機械を複合融合させる装着型ハンドを活用し,効果的なリハビリテーションための脳の可塑性に基づいた運動機能再建支援システムを開発することを目的とする.障害を持つ方の運動機能の再建を脳の運動学習として捉える考え方が注目され始めている.脳の運動学習は大まかに3つの段階で捉えることが出来る.第一段階:感覚器から運動中枢への入力(求心性入力)によって,【脳機能が再構成される段階】.患者自らの動作は要求せず他動的な動作で実施される.第二段階:運動中枢から筋へ運動指令が試みられる【運動指令の試行段階】.第三段階:フィードバック情報を基に運動指令が修正され運動が完成していく,【運動指令が形成される段階】.第二段階,第三段階は患者の自らの能動的な動作で実施される.本研究は,これまでの受動的動作のみの訓練方法とは異なり,ロボット的自律制御と随意制御を活用することにより,上記の求心性入力による運動中枢の機能再構成(第一段階),随意的な運動指令の試行(第二段階),及び運動指令の形成(第三段階)を効果的に行うものである.この他動的動作(自律動作)と能動的動作(随意動作)を融合させた手指関節トレーニングは,これまでのところ研究事例がなく,人の運動学習過程に沿って,脳機能の可塑性をロボット技術が効果的に引き出す有益な知見が得られることが期待される.脳血管疾患、脊椎損傷、寝たきりなどによる手の麻痺等の機能障害は、下肢に比べ実用的レベルにまで回復することが難しく、患者のQOLを著しく低下させる要因となっており、効果的な治療が重要な課題となっている。本研究では、手指関節機能(掌屈・背屈運動)に障害をもつ方を対象に、人間と機械を複合融合させる装着型ハンドを活用し、効果的な治療ための脳の可塑性に基づいた運動機能再建支援システムを開発することを目的とする。本研究で開発した装着型ハンドは、作業療法の知見に基づいたアシストを可能にするアクティブジョイント機構を開発し、中手指節間関節から近位指節間関節,次いで遠位指節間関節へと力が伝わる機構を実現した。

また、脳機能再構成を促進するための受動的運動パターン生成器を開発し、連続的な運動訓練動作として掌屈・背屈運動がシームレスに切り替わる運動パターンを生成することを可能としている。さらに、運動指令を形成する随意・自律複合制御機構の開発として、初期の微少な掌屈・背屈運動を運動意思となるトリガー信号とし、上記の運動パターンを生成する手法を実現した。開発した装着型ハンドの各素技術の問題点の抽出・改良,及び,安全を健常者で確認した後,対象患者に対する実証試験により,本システムの有用性の評価を実施した.実証試験の結果,脳血管疾患後の片麻痺によって共同運動により掌屈・背屈運動が困難な被験者に対して、本システムの基本性能が満たされていることを確認すると共に、装着型ハンドの機能によって、共同運動から分離運動への運動機能の改善傾向を確認した。生体制御工学本研究では,まず,第一段階として,装着型ハンドの自律制御機構による受動的動作パターンを繰り返すことにより,装着者の筋,靱帯,関節の受容器の刺激から,運動中枢系へ求心性入力を継続的に送り続けることで脳神経系の機能的再構成を促進させていく.第二段階では,受動的動作の中で,装着者は随意的な運動を意識して動作を試みることによって,運動中枢から手指関節動作に必要な運動指令の試行が期待される.第三段階では,自律制御機構と随意制御機構を混在して適用し,試行された運動指令を基に,随意制御機構による能動的動作の割合を徐々に増やしていくことで運動指令の形成が期待される.本研究では以下の研究項目を設定することで,本研究の目的を達成する.(1)装着型ハンド機構の開発,(2)受動的自律制御機構の開発,(3)運動指令を試行する動作呈示インタフェースの開発,(4)運動指令を形成する随意・自律制御複合機構の開発,(5)実証試験による評価.当該年度は以下の項目を実施した.(1)装着型ハンド機構の開発:手指関節の解剖学的に親和する外骨格機構を開発するため,作業療法の知見に基づいたアシストを可能にするアクティブジョイント機構の改良を実施した.(2)受動的自律制御機構の開発:健常者による評価試験から課題抽出を行い,改良を実施した.(3)機能再構成及び運動指令を試行する動作呈示インタフェースの開発:脳機能再構成をさらに促進するための求心性入力として,ピン刺激,擦過刺激が可能な体性感覚入力インタフェースを開発した.(4)運動指令を形成する随意・自律複合制御機構の開発:生体電位信号をトリガー信号として扱い,(2)で開発した運動パターンを生成することで随意的な運動意思に基づいて動作する制御手法の開発に取り組んだ.(5)実証試験による評価:実証試験プロトコルの作成し,評価手法となるエンドポイントを設定した.本研究では,まず,第一段階として,装着型ハンドの自律制御機構による受動的動作パターンを繰り返すことにより,装着者の筋,靱帯,関節の受容器の刺激から,運動中枢系へ求心性入力を継続的に送り続けることで脳神経系の機能的再構成を促進させていく.第二段階では,受動的動作の中で,装着者は随意的な運動を意識して動作を試みることによって,運動中枢から手指関節動作に必要な運動指令の試行が期待される.第三段階では,自律制御機構と随意制御機構を混在して適用し,試行された運動指令を基に,随意制御機構による能動的動作の割合を徐々に増やしていくことで運動指令の形成が期待される.以上の着想に基づき,二つの制御機構を駆使することで,手指関節機能再建のための支援システムの開発を推進する.本研究では以下の研究項目を設定することで,本研究の目的を達成する.(1)装着型ハンド機構の開発,(2)受動的自律制御機構の開発,(3)運動指令を試行する動作呈示
制癌剤耐性細胞の基礎的研究

1)各種薬剤を72時間接触させた時の各々耐性細胞のIC50 (ug/ml)は、CQでは3.2×10^<-3>、ADMは5.8×10^<-2>、VCRは1.1×10^<-1>、そしてCDDPは2.5となり、JOHYL-1の原株に対し2878倍の耐性を獲得した。2)細胞倍加時間はCQ耐性細胞は38時間、ADM耐性細胞は58時間、VCR耐性細胞は31時間、CDDP耐性細胞は30時間と、JOHYL-1細胞に対し延長を認めた。3) DNAヒストグラムではCDDP耐性細胞は何らかのDNAdamage-repairingが存在することが示唆された。4)各種抗癌剤に対する交又耐性の検討ではCDDP耐性細胞はADMに対し、またADM耐性細胞はCDDPに対し、それぞれ交又耐性が無いことが示された。5) CDDP耐性細胞の倍加時間、IC50 (ug/ml)そしてresistance ratioをヌードマウス移植前後で検討した結果、倍加時間は26時間、IC50は4.4×10^<-1>ug/mlそしてresistance ratio14倍となり、in vitroからin vivoへCDDP耐性細胞を移植させることにより、薬剤耐性強度を低下させることが明らかにされたが、その成因に関しては現在検討中である。以上の方法に基づき得られた成績は現在以下の通りである。各薬剤耐性細胞の薬剤を72時間接触させた時の【IC_(50)】値(μg/ml)は、CQでは3.2×【10^(-3)】,ADMは5.8×【10^(-2)】,VCRは1.1×【10^(-1)】,CDDPは2.5となり、JOHYL-1の原株に対して、2878倍の耐性を獲得したと考えられた。細胞倍加時はCQ耐性細胞では38時間,ADM耐性細胞は58時間,VCR耐性細胞は31時間,CDDP耐性細胞は30時間と、JOHYL-1原株の倍加時間に対し、明らかな延長を見た。FCMでのDNAヒストグラムはCDDP耐性細胞において【G_2】+M期の低下が認められた。また、各耐性細胞はCQ,VCRに対して525倍の交差耐性を示したが、CDDPに対しては交差耐性がみられず、ADMはCQ耐性細胞にのみわずか2倍の耐性を示すに過ぎなかった。CDDP耐性細胞をCDDP無添加培地で培養すると位加時間は短縮しているが、原株と比較すると、薬剤の感受性低下が認められた。現実験段階で問題となっている点は耐性細胞が非常に不安定であり、その維持に労力を必要し、そのstock方法及び維持方法を合せて検討している。1)ヒト卵巣未分化胚細胞腫由来のJOHYL-1株とCDDP10^<-4>mg/mlに耐性を有する, CDDP耐性細胞, CDDP-R株の増殖曲線はCDDP-Rに若干の増殖抑制が認められ,そのdoubling timeは各々23時間と32時間で耐性細胞に延長を認めた.2)各種薬剤に対するIC_<50>を検討した.(1)CDDPに対するJOHYL-1のIC_<50>は9×10^<-6>mg/ml, CDDP-RのIC_<50>は7×10^<-4>mg/mlであった.(2)ADMに対してはJOHYL-1は2.5×10^<-6>mg/mlに対しCDDP-RのIC_<50>は6×10^<-6>mg/mlであった. (3)VCRに対するIC_<50>はJOHYL-1 4×10^<-6>mg/mlCDDP-Rは3×10^<-5>mg/mlであった.(4)MCNUに対するIC_<50>はJOHYL-1で7×10mg/ml, CDDP-Rでは2×10^<-3>mg/mlであった.(5)CBDCAに対するIC_<50>はJOHYL-1は4×10^

<-4>mg/ml, CDDP-Rは8×10^<-3>mg/mlであった.一方, CDDP-RはCDDP接触後1時間より, JOHYL-1と同様にG_2-M期の減少とS期の増加がみられたものの, 3時間後より再びG_2-M期の増加がみられ, 6時間後にほぼコントロールと同様のDNAヒストグラムに回復した.以上の成績より, CDDP-RはJOHYL-1と比較し, IC_<50>値によるResistant Ratは約100倍を示した.他剤との交又耐性を検索した所, VCRにはR.R.が7.5と耐性を示したが,他剤では認められなかった. VCRに対する耐性機構はVCRの細胞内排出亢進によるものと考えられており, VCRに対する交又耐性からも, CDDP-RもCDDPの排出亢進による細胞内濃度の低下の可能性が考えられた.さらにDNAヒストグラムより,何らかのDNA damage-repairingが存在する事が示唆された.1)JOHYL-1(腹水型)の各種制癌剤に対し、1時間、24時間、72時間添加し、そのIC_<50>値(μg/ml)を見ると、(1)ADMは1時間値1.5×10^<-1>、24時間値4.2×10^<-3>、72時間値2.1×10^<-3>であった。(2)CDDPは1時間3.1、24時間5.0×10^<-2>、72時間3.2×10^<-2>であった。(3)CQは1時間1.4×10^<-2>、24時間1.2×10^<-4>、72時間5.2×10^<-5>であった。(4)VCRは1時間1.7×10^<-1>、24時間1.5×10^<-2>、72時間2.3×10^<-3>であった。その結果初回倍養から6週後は倍加時間24時間、IC_<50>は5.6×10^<-1>でR.Rは18、そのさらに7週間後では倍加時間は48時間とさらに延長し、IC_<50>値は1.5μg/ml、R.Rは47であった。またその16週間後では倍加時間30時間、IC_<50>は25μg/ml、R.Rは78となった。本細胞をヌードマウスに移植すると、倍加時間は26時間、IC_<50>は4.4×10^<-1>、R.Rは14と変化し、in vitroからin vivoへ変化させることにより、耐性細胞も大きくその耐性強度を低下させることが判明したが、その成因は現在検討中である。
尿路結石形成初期におけるミトコンドリア障害の関与とそのメカニズムの解明

私たちは、結石モデル動物にCsAを投与することで結石の形成が有意に抑制されることを明らかにした。また、mPTP開口を阻止してミトコンドリア傷害を予防することで酸化ストレスの発生やアポトーシスを抑制することに成功した。これらの結果から尿路結石の初期形成では、cyclophilin D活性を介したmPTPの開口が酸化ストレスやアポトーシスの起因となり腎尿細管細胞傷害の原因となることが明らかになった。本研究は、尿路結石症の新規治療薬の開発に応用できると考えられた。Mitochondrial permeability transition pore (MPTP)の開口によるミトコンドリア傷害が尿路結石形成における役割についてMPTP阻害剤であるcyclosporine A (CsA)を用いて検証した。(a)シュウ酸カルシウム結晶によるMPTP開口の評価ラット腎尿細管細胞のミトコンドリアをTMRE染色色素で染色し、これにシュウ酸カルシウム結晶を添加し、CsAの有無でのミトコンドリアの変化の違いを共焦点レーザー顕微鏡で観察した。CsA非投与群では時間とともにTMRE染色強度は低下しミトコンドリアは脱分極を起こしたのに対し、CsA投与群では染色強度が維持されたことから、シュウ酸カルシウム結晶がMPTPを開口させてミトコンドリア傷害を引き起こし、CsAがこれを阻止したことが判った。(b)細胞質内酸化ストレスおよびオステオポンチンの発現上記と同様にラット腎尿細管細胞にシュウ酸カルシウム結晶を添加し、CsAの有無で結石形成促進因子である酸化ストレス及びオステオポンチンの発現の違いを評価した。CsA非投与群では酸化ストレスマーカであるSODは時間とともに発現低下し酸化ストレスの発生を示した。また、オステオポンチンも発現が増加した。これに対し、CsA投与群ではSODの発現に変化なく、オステオポンチンの発現も抑制された。(c)結石モデルラットへのCsA投与による結石形成量の比較エチレングリコール自由飲水により作成する結石モデルラットにCsAを連日投与したところ、投与していないラットと比較し結石形成量が有意に減少した。以上から、CsAがMPTPの開口阻害を介して結石形成を抑制したことが判った。尿路結石形成において促進的な役割を果たす腎尿細管細胞傷害について、その発生メカニズムについて解明した。腎尿細管細胞傷害は、ミトコンドリアの内外膜間にあるMitochondrial permeability transition pore(mPTP)の開口が引き金となる。mPTPは、複数の蛋白で構成されており、その内膜側に存在するcyclophilin Dの活性化により開口する。mPTPの開口により細胞質内のプロトンがミトコンドリア内に流入し、脱分極することでミトコンドリアは崩壊する。その後ミトコンドリアを介したアポトーシス経路が惹起され細胞傷害へと導かれる。また、ミトコンドリア内にあるスーパーオキサイドが細胞質内へ放出されることにより酸化ストレスが発生し細胞傷害へと導かれる。私たちは、cyclophilin Dの活性を阻害するcyclosporineA(CsA)を用いてin vitro、in vivo研究を行った。in vitro研究ではラット腎尿細管細胞にシュウ酸カルシウム結晶を添加することによりミトコンドリアが脱分極を引き起こし、酸化ストレスが発生したのに対して、CsAで処理した細胞ではミトコンドリアの脱分極が抑制され、酸化ストレスも軽減した。in vivo研究では、シュウ酸前駆物質であるエチレングリコールを自由飲水させて作成した結石モデルラットにCsAを投与することで酸化ストレスおよび腎尿細管傷害を軽減し、結石の形成を抑制した。また、透過型電子顕微鏡で腎尿細管細胞のミトコンドリアを観察したところ、結石モデルラットではミトコンドリアの二重膜の断裂、内部不正な構造を示したのに対して、CsAを投与.したラットでは、ミトコンドリアの二重膜は保たれており、内部も明瞭で正常のミトコンドリアと類似した像を呈していた。Cyclophilin Dの活性化が、ミトコンドリアの傷害を引き起こすことで、腎尿細管細胞傷害の原因となっており、Cyclophilin Dの活性阻害剤であるCsAがこれを阻害することで結石形成を抑制したことが証明された。尿路結石の初期形成において、腎尿細管細胞傷害が起点となっておりその原因としてMitochondrial permeability transition pore(mPTP)の役割について解明した。MitomPTPの開口の起点となるCyclophilin Dを欠損させたマウスに、結石モデルマウス作成の手法に準じてシュウ酸前駆物質であるグリオキシル酸を連日腹腔内投与したところ、wild typeマウスと比較して優位に結石形成量が抑制された。cyclophilin Dの活性には酸化ストレスや細胞質内カルシウム濃度上昇が起点となることが判明した。また、cyclophilin D活性阻害作用を有するcyclosporine A以外にcyclophilin D選択的阻害剤を投与することにより結石モデルラットにおいて結石を抑制することに成功した。

このcyclophilin D選択的阻害剤には血液、尿生化学検査及び身体所見から他臓器への明らかな副作用を認めなかったことから今後尿路結石治療薬としての臨床応用が期待される。研究の目的である腎尿細管細胞傷害の発生メカニズムについてCyclophihn Dがその原因であることを証明することができた。他臓器におけるCsAの影響などは今後の研究課題である。24年度が最終年度であるため、記入しない。腎尿細管細胞傷害のメカニズムを解明したことから、今後結石形成を抑制する治療を考案していく。
卵巣がんの血管新生阻害薬耐性の発生を予防するためのCCR2阻害薬併用療法の開発

癌細胞が分泌する血管新生誘導分子VEGFに対する抗体であるベバシズマブ(BEV)は、卵巣癌の治療において有効であるが、長期投与により耐性が発生して悪性度の高い腫瘍に形質が変化すると、急速に増悪することがある。そのため、BEV耐性の発生を抑えて長期投与を可能とする治療法が待ち望まれている。先行研究により、BEV耐性にはがん細胞が分泌するMSMPタンパクと血管内皮細胞上の受容体であるCCR2により構成される内分泌経路の活性化が関わっていることがわかった。本研究の目的は、1BEVとCCR2阻害薬の併用効果を動物実験で証明する、2本内分泌経路の活性化に関わる患者の遺伝子学的背景を解明することである。
イトヨにおける異なる日長応答性の進化とその遺伝基盤

海型では短日から長日への移行時に甲状腺刺激ホルモン(TSHb2)の発現が下がる一方、淡水型ではこの日長応答性が失われている。TSHb2ノックアウトイトヨの解析より、TSHb2は冬に精巣発達や体サイズの成長を抑制する機能を持つと考えられた。また、TSHb2の日長応答性の喪失は北米ではシス制御領域の変異で、日本ではトランス因子の変異で生じてきたと示唆され、その発現誘導に関わる候補転写因子を得た。平成26年度は、1北米と日本の淡水型においてTSHb2の日長応答性の喪失をもたらした具体的なゲノム配列と分子機構の変化の解明と2イトヨの生活史におけるTSHb2の機能解析を行い、それぞれにおいて著しい進捗があった。1では、北米集団を用いたTSHb2のeQTL解析を行い、短日条件下でのTSHb2遺伝子発現レベルのQTLは、TSHb2遺伝子座自体に存在することが分かった。これは、北米集団でのTSHb2の日長応答性の違いはcis制御領域の違いによると示唆してきた研究代表者のこれまでの研究成果と一致する。更に、北米と日本の海型と淡水型を含めた複数集団の全ゲノムリシークエンス配列から、TSHb2のcis制御領域に北米の淡水型のみに見られる挿入欠失変異が発見されたことから、この領域が北米の淡水型で日長応答の喪失をもたらした候補領域と考えられた。この領域を用いてレポーターアッセイを行ったところ、海型と淡水型のTSHb2遺伝子の上流配列は異なる発現誘導能を持っていることが示された。また、TSHb2の日長応答性の発現誘導に関わる候補転写因子をスクリーニングするために、短日条件から長日条件に移行した直後の海型のイトヨの下垂体を用いてRNAseqを行い、TSHb2よりも早期に発現変動を示し、TSHb2のcis制御領域に結合する可能性のあるいくつかの具体的な候補転写因子も得られてきた。2では、海型と淡水型のF2交雑個体を用いたゲノムアソシエーションマッピングにより、TSHb2の遺伝型と相関のある繁殖形質や遺伝子発現を解析したところ、メスの生殖腺重量指数GSIと有意な相関が見られた。またTALEN法を用いて作成したTSHb2ノックアウトイトヨのF0個体では、オスの精巣発達が抑制されていた。これらのことから、TSHb2は生殖線発達の日長応答性を担っているのではないかと示唆される。平成27年度は、1北米と日本の淡水型においてTSHb2の日長応答性の喪失をもたらした具体的なゲノム配列と分子機構の変化の解明と2イトヨの生活史にけるTSHb2の機能解析を行い、それぞれにおいて著しい進展があった。1では、平成26年度に行った北米集団を用いた短日条件でのTSHb2発現量のeQTL解析に加えて、日本集団でのTSHb2発現量のeQTL解析を行った。非常に興味深いことに、北米集団ではTSHb2自体に短日条件下でのTSHb2発現レベルのQTLがあったのに対して、日本集団ではそれらは存在しなかった。これは、日本集団のTSHb2発現量の違いはtrans因子によって決定しているという研究代表者のこれまでの研究成果と一致する。また、海型、淡水型の下垂体でのTSHb2のin situ hybridizationを行い、TSHb2は短日条件下の海型の下垂体の、非常に少数の細胞で強く発現していることを見出した。そこで、海型の下垂体を用いて、single cell RNAseqを行い、TSHb2と共発現している転写因子の探索を行い、TSHb2に対して日長条件の情報を与え得る幾つかの候補転写因子を得た。2では、平成26年度に行ったTALEN法を用いて作成したTSHb2ノックアウトイトヨのオスの精巣発達レベルの解析に加え、成長率、呼吸量、メスの卵巣発達、下垂体での生殖腺刺激ホルモン遺伝子、脳のトランスクリプトームに対するTSHb2の影響を解析した。この結果、短日条件下の海型におけるTSHb2の高い発現量は、オスにおいて生殖腺刺激ホルモンの発現量や脳のホルモン関連因子の発現を抑制し、精巣発達や成長率を抑制することが分かった。一方、メスでは一部の生殖腺刺激ホルモンはTSHb2と独立に動いていることから、TSHb2とは別の経路で繁殖系が日長情報を得ていると考えられた。平成26年は、交付申請書に記載した研究計画・方法のうち、(1)日長変化に伴い下垂体で早期に発現変動する転写因子の解析、(2)短日条件でのTSHb2発現レベルに対する全ゲノムeQTL解析、(5)海型、淡水型のF2個体のゲノムアソシエーションマッピング、が終了した。この結果、当初計画にあった(3)TSHb2上流の淡水型特異的配列におけるタンパク質-DNA相互作用の検出を遂行前に、淡水型イトヨにおいて日長応答の喪失を担う具体的な候補変異配列及び候補変異配列に結合する可能性のあるいくつかの具体的な候補転写因子も得られた。

更に、(4)候補転写因子とTSHb2上流の候補変異領域を用いたレポーターアッセイ、(6)TSHb2ノックアウトイトヨの作成と人工淡水池を用いた機能解析についても、順調に進捗しているため、計画は概ね順調に進展していると評価できる。進化平成27年度は、平成26年度に得られた実験結果を元に(4)候補転写因子とTSHb2上流の候補変異領域を用いたレポーターアッセイを行い、日長応答性の集団間変異をもたらす具体的な分子遺伝機構の解明を進める。また、(2)短日条件でのTSHb2発現レベルに対する全ゲノムeQTL解析、(5)海型、淡水型のF2個体のゲノムアソシエーションマッピングについては、日本で北米とは独立に生じている淡水型でも同様の解析を行い、祖先的な海型から派生した複数の淡水型で、TSHß2の日長応答性が、平行的に、しかし異なる遺伝機構で失われている遺伝的基盤について解析を進める。またTALEN法を用いて作成したTSHb2ノックアウトイトヨのF2個体を作成し、これらにおいて日長変化時における卵巣、精巣発達や、脳内の性腺刺激ホルモンの日長応答性、代謝系の変動について解析する。
ランタノイドイオンを含むヘテロ多核金属錯体の合成

V(V)-Ce(IV)3錯体では-0.60Vvs.Fc/Fc^+に2電子酸化還元波が見られたが、B(B)-Ln(III)4核錯体では、この酸化還元波は観測されなかった。また、V(V)-Tb(III)4核錯体では、蛍光が観測された。この蛍光の強度には溶媒依存性があり、ジクロロメタン、アセトニトリル中と比較して、メタノール、DMSO中では強い発光が観測された。近年、ランタノイドイオンを含む金属錯体は磁性体や発光材料、触媒などへの応用目的からさかんに研究が行われている。申請者は新たにランタノイドイオンと他の遷移金属イオンを含むヘテロ多核金属錯体を合成し、新たな物性と反応性を持つ化合物の開発を試みた。ランタノイドイオンを含む金属錯体は磁性体や発光材料、触媒などへの応用目的から、近年、さかんに研究が行われている。さらに、V(V)-Tb(III)4核錯体については、紫外線を照射すると蛍光が観測された。V(V)-Tb(III)4核錯体の結晶中で弱く配位しているエトキシ基や水分子の酸素原子は、メタノールやDMSO中において溶媒と置換され、溶媒の配位とともに錯体に構造変化が起きていると推定される。蛍光の強度の溶媒依存性はこのような溶液中の構造変化と関係するのかもしれない。この溶媒の効果については、今後検討する予定である。
ECAP法で作製した超微細粒合金の組織安定性とホール・ペッチの関係

ECAP法で作製した微細結晶粒径のAl合金について、組織の熱的安定性、ホール・ペッチの関係および超塑性特性を調べた。2.ホール・ペッチの関係:Al-3%Mg合金では、結晶粒径0.2100μmの範囲でHv=46+35d^<-1/2>、Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr合金では、260μmの範囲でHv=75+27d^<-1/2>(Hvはピッカース硬度、dは結晶粒径)の関係が成り立った。3.超塑性特性:ECAPしたAl-3%Mg-0.2%Sc合金では673K、3.3x10^<-2>s^<-1>の条件で1030%、Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr合金では623K、10^<-2>s^<-1>の条件で1200%以上超塑性伸びを示した。破断部の結晶粒はつかみ部に比べて大きくなっており、応力誘起により粒成長が起こっていることがわかった。ECAP法による結晶粒微細化をAl-3%Mg、Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr(01420Al)、Al-6%Cu-0.4%Zr(Supral)およびZn-22%Al合金について調べた。室温で4回プレスしたAl-3%Mg合金では結晶粒径が0.2μm、400°Cで4回プレスした01420Al合金では1.2μm、400°Cで8回さらに200°Cで4回プレスしたSupralでは0.5μm、100°Cで8回プレスしたZn-22%Al合金では0.6μmのサブミクロン結晶粒が得られた。01420Al合金については、400°Cで8回の後200°Cで4回プレスすることにより、結晶粒径は前述のものと変わらないが、より均一等軸粒の結晶粒が得られた。このことは、均一組織を得るためにはプレス回数が大きな因子であることを示している。Al-3%Mg合金と01420Al合金について、各温度で1時間ずつ等温焼鈍した結果、Al-3%Mg合金では150°C以上になると急激に粒成長を起こすが、01420Al合金では400°Cまで微細粒を保ち組織が安定であることがわかった。このことは、微細粒の熱的安定化にはAlに対して再結晶抑制効果をもつAl_3Zrの存在が有効であることを示している。高温における引張試験の結果、ECAP法で微細化しだ材料においては、01420Al合金の場合350°C,10^<-2>s^<-1>のひずみ速度で118脇、Supralの場合300°C,10^<-2>s^<-1>で970%の超塑性伸びを示した。これらの超塑性発現の条件は、従来のECAP法を施さない材料で報告されている条件より低温度でしかも高ひずみ速度であった。繰り返しECAPする際に金型に試料を挿入する方法には、試料を回転させない、90°ずつ回転、および180°ずつ回転させる方法が考えられるが、純AlおよびAl-1%Mg合金を使って調べた結果、プレスごとに90°ずつ回転させる方法において、もっとも効果約に均一微細等軸結晶粒が得られることがわかった。この結果は単純なせん断モデルによって予測したものとよく一致した。2.ホール・ペッチの関係:Al-3%Mg合金では、結晶粒径0.2100μmの範囲でHv=46+35d^<-1/2>、Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr合金では、260μmの範囲でHv=75+27d^<-1/2>(Hvはビッカース硬度、dは結晶粒径)の関係が成り立った。3.超塑性特性:ECAPしたAl-3%Mg-0.2%

Sc合金では673K、3.3x10^<-2>s^<-1>の条件で1030%、Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr合金では623K、10^<-2>S^<-1>の条件で1200%以上超塑性伸びを示した。破断部の結晶粒はつかみ部に比べて大きくなっており、応力誘起により粒成長が起こっていることがわかった。