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新しい分離メディアの開発と遺伝関連巨大分子の分離・分取

本共同研究においては(1)高速液体クロマトグラフィー用充填剤として使用される多孔性高分子充填剤の高性能化、(2)生体試料に適用可能な高分子材料の検索、(3)ロッド型の新しい分離メディアの開発、および(4)遺伝情報に悪影響を及ぼすとされる有機塩素化合物の生体試料あるいは環境からの濃縮およびその処理法の開発という遺伝関連巨大分子の分離・分取のために解決しなければならない4つの基礎的な項目について検討を行った。1.多孔性高分子充填剤の高性能化(1)従来懸濁重合法によって調製される粒子径の不均一な充填剤の持つ低いカラム性能、低いカラム安定性等の欠点を克服し、充填剤の高性能化を図るために、二段階膨潤重合法によって、粒子径均一充填剤を調製し、その性能について検討したところ、従来法で得られた充填剤の性能を大きく上回る充填剤が得られた。(2)分離選択性にも大きな影響を与える多孔性充填剤の細孔径制御については、二段階膨潤重合法で使用した種ポリマーが希釈剤として機能することで、巨大分子の分離により適した、大きな細孔を有する充填剤が得られる場合があることを見いだし、重合法の特徴を生かした細孔径の制御方法を確立した。2.生体試料に適用可能な高分子材料の検索(1)グリセリンモノメタクリレートおよび架橋剤であるグリセリンジメタクリレートを用いて、粒子径均一粒子を与える二段階膨潤重合法で微小細孔を有する高速液体クロマトグラフィー用充填剤を調製した。得られた充填剤は逆相条件下で蛋白質などの親水性生体試料に保持を示さず、一方で疎水性低分子化合物に対しては十分な保持を示すことが明らかとなり、この充填剤は親水性生体試料を低分子化合物と分離し精製する際に極めて有効なものであることを確認した。(2)この充填剤は十分に大きな細孔を有する場合にも上記の性質を発現することが明らかとなり、このことにより、一体型のロッドカラムへの応用が可能であることが分かった。3.ロッド型の新しい分離メディアの開発(1)ロッドカラムの調製は生体試料との適合性を考慮してPEEK製のカラム内で行った。外国側の共同研究者らが生体試料の分離用に開発したロッドカラムの製法に基づいて、PEEK製カラム内でのロッドポリマーの調製を試みたところ、十分に使用に耐えるカラムの調製が可能であることを確認した。(2)得られたカラムが生体試料の分離に適した巨大細孔と低分子化合物の分離に適したミクロポアのみを有する細孔構造を持っていることを確認した。(3)このポリマーロッドカラムに加えて、シリカゲルを基にした親水性ロッドカラムの調製も同時に検討した、得られたシリカゲルロッドカラムは比較的均質な大きさを持つ巨大流路を持ち、低分子化合物の分離にも比較的高いカラム効率を与えた。4.有機塩素化合物の分離、処理に関する検討(1)血中試料を液体クロマトグラフに直接注入して分析分取を行うためには血中の蛋白質を排除し、低分子化合物のみを保持する分離メディアが要求される。この血中試料の直接分析は、従来の煩雑な前処理を必要とする分析法の簡便化に寄与するのみならず、試料を直接分析することによるより正確な分析にも大きく寄与する。検討の結果、血中試料内に含まれるポリ塩素化ビフェニルの単離が可能であることが明らかとなった。(2)単離した試料の低毒化を検討するために、濃縮したカラム上でのこれらの芳香族塩素化合物の光分解を実施した。その結果、例えば濃縮されたダイオキシンは紫外線のみならず太陽光によっても光分解を受けることが明らかとなり、これらの新しい分離メディアは単なる分離濃縮メディアだけではなく、反応のメディアとしても使用が可能であることが明らかとなり、開発したメディアの応用性を示すことが出来た。

得られた充填剤は逆相条件下で蛋白質などの親水性生体試料に保持を示さず、一方で疎水性低分子化合物に対しては十分な保持を示すことが明らかとなり、この充填剤は親水性生体試料を低分子化合物と分離し精製する際に極めて有効なものであることを確認した。(2)この充填剤は十分に大きな細孔を有する場合にも上記の性質を発現することが明らかとなり、このことにより、一体型のロッドカラムへの応用が可能であることが分かった。3.ロッド型の新しい分離メディアの開発(1)ロッドカラムの調製は生体試料との適合性を考慮してPEEK製のカラム内で行った。外国側の共同研究者らが生体試料の分離用に開発したロッドカラムの製法に基づいて、PEEK製カラム内でのロッドポリマーの調製を試みたところ、十分に使用に耐えるカラムの調製が可能であることを確認した。(2)得られたカラムが生体試料の分離に適した巨大細孔と低分子化合物の分離に適したミクロポアのみを有する細孔構造を持っていることを確認した。(3)このポリマーロッドカラムに加えて、シリカゲルを基にした親水性ロッドカラムの調製も同時に検討した、得られたシリカゲルロッドカラムは比較的均質な大きさを持つ巨大流路を持ち、低分子化合物の分離にも比較的高いカラム効率を与えた。4.有機塩素化合物の分離、処理に関する検討(1)血中試料を液体クロマトグラフに直接注入して分析分取を行うためには血中の蛋白質を排除し、低分子化合物のみを保持する分離メディアが要求される。この血中試料の直接分析は、従来の煩雑な前処理を必要とする分析法の簡便化に寄与するのみならず、試料を直接分析することによるより正確な分析にも大きく寄与する。検討の結果、血中試料内に含まれるポリ塩素化ビフェニルの単離が可能であることが明らかとなった。(2)単離した試料の低毒化を検討するために、濃縮したカラム上でのこれらの芳香族塩素化合物の光分解を実施した。その結果、例えば濃縮されたダイオキシンは紫外線のみならず太陽光によっても光分解を受けることが明らかとなり、これらの新しい分離メディアは単なる分離濃縮メディアだけではなく、反応のメディアとしても使用が可能であることが明らかとなり、開発したメディアの応用性を示すことが出来た。
中性子捕捉療法を指向したホウ素含有環状ペプチドの開発

イン博士は、ホウ素含有アミノ酸を遺伝暗号リプログラミンによってペプチド鎖に導入する研究に従事しました。まず、彼はパラ位にボロン酸基を有するフェニルアラニン類似体の導入について検討しました。このアミノ酸は過去に論文上で伸張反応によって導入できることは知られていましたので、伸張導入については大きな問題はないと予想されました。イン博士はそれをまず菅研のもつFITシステム(Flexible In-vitro Translaton system)で再現し、さらにそれを用いて特殊環状ペプチドライブラリーを構築、がん疾患のマーカータンパク質の1つであるEGFRに結合するボロン酸含有環状ペプチドの発見に成功しました。さらにイン博士は、ボロンが10個はいったクラスター分子であるカルボランを側鎖にもつL-アラニン誘導体(LCba )のペプチド鎖導入を検討しました。LCbaは嵩高いカルボラン側鎖をもっているため、伸張導入は困難であることが判明しました。一方、LCbaは翻訳開始反応で導入できることがわかり、彼はこの知見を元にアミノ基にクロロアセチル基をもつLCba(ClAc-LCba)を合成、これを用いた特殊環状ペプチドライブラリーを構築しました。前述同様、EGFRに結合するカルボラン含有環状ペプチドの発見に至りました。この研究はホウ素中性子捕捉療法に応用できる新規な化合物を創製できる汎用性の高い技術開発を示唆した極めて重要な研究となりました。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ストレスによる生殖機能低下メカニズムの解明とその対処法の開発

家畜を含む多くの哺乳動物は、ストレスを受けると発熱や食欲不振、異常行動などの症状を示すだけでなく、生殖機能の異常を起こすことが知られている。このような家畜のストレスと卵巣機能調節機構との関係を明らかにし、ストレス起因性の生殖機能障害に対する改善策を提示することは必須かつ急務であると考えられる。本研究では、特にストレス感受性の高いことが知られるブタを供試動物として、ストレス条件下において副腎皮質から放出されるグルココルチコイド(GLC)が卵巣機能に与える影響を多角的に検討し、以下の知見を得た。発情周期の各期にあるブタから黄体(排卵後の卵胞で形成され、妊娠の成立と維持に必須な一過性の内分泌器官)を採取し、GLC濃度、GLC転換酵素(11β-HSD isoform-1 or -2)およびGLC受容体(GLC-R)の発現について、遺伝子ならびにホルモンレベルの両面から検討した。その結果、ブタ黄体組織中に発情周期を通してGLCの存在することが初めて明らかとなった。さらに、GLC-R、HSD-1およびHSD-2 mRNA発現がいずれの周期の黄体でも認められ、GLC-R mRNA発現量は退行期において他の周期と比較して有意に高かった。また、HSD-1 mRNA濃度は初期、中期、後期で低く、退行期で高かった。逆に、HSD-2 mRNA濃度は初期、中期、後期で高く、退行期で低かった。これらの知見は、GLCが特異的な受容体を介してブタ黄体機能を局所的に制御する可能性を示すものであり、ストレス時に増加するGLCが直接卵巣作用することによって、卵巣周期を制御することを示した。
基板方位と異なる面方位に単結晶薄膜が成長するメカニズムの解明

本年度は、{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上に、パルスレーザー蒸着法を用いて格子定数の異なるYSZ薄膜を非常に薄く成長させ、基板とどのような方位関係の結晶粒(結晶核)が生成しているかをX線回折測定、電子線後方散乱回折法(EBSD法)およびTEMによる観察によって調べた。{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上に、室温で立方晶が安定である組成の範囲で、イットリア組成を変化させることで異なる格子定数を有するYSZ薄膜を作製した。それらの薄膜と{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板との結晶方位関係、微細組織、膜厚方向の結晶粒の成長状態などを調べた。{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上に成膜初期に生成する結晶核はいずれも(001)結晶核で、イットリア組成(格子定数)による違いは無いことが分かった。また、何れの組成(格子定数)の薄膜試料においても、その結晶核から結晶が成長し、最終的に得られる薄膜はいずれも(110)Fe//(100)YSZかつ[001]Fe//[011]YSZの方位関係を持って成長した(001)結晶粒であった。また基板温度を700800°Cの範囲で変化させてYSZ薄膜を作製した。基板温度が700750°Cの範囲では結晶配向状態が悪く、760800°C以上の基板温度で成長させた場合のみ、良好に2軸配向した(001)結晶粒のみで構成されるYSZ薄膜が得られた。また{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上にYSZを成長させた後、その上に結晶構造YSZより格子定数が大きくペロブスカイト構造のSrTiO3、YSZより格子定数が大きくペ蛍石構造のCeO2のエピタキシャル成長を試みた。いずれも広い基板温度の条件でエピタキシャル成長することが確認できた。CSZとYSZで、これまでに大きく結果が異なることは予想外の結果であった。しかしながら、この予想外の結果は、不整合ヘテロエピタキシャルの成長メカニズム解明への大きな突破口を与えるきっかけとなる可能性があるので、じっくりと実験データの蓄積を行うと同時に、深い考察を行いたい。また、イットリア組成を変化させることで格子定数の異なるYSZ薄膜をFe基板上に作製したが、こちらも予想に反してFe基板上に成長するYSZ結晶の方位は変化しなかった。現在の所、色々なパラメータを変化させて基礎的なデータ収集を行っているが、成長メカニズムはそれほど単純ではないことが分かりつつある。今後は、基板をFeだけでなく、Agなどの他の金属単結晶、集合組織テープなども用いて、幅広いデータの収集を進める。Fe単結晶を(100)、(110)、(111)などの様々な結晶面で切り出した基板上に、カルシア含有量を変えることで格子定数を変化させたCSZ薄膜を成長させ、それら試料の結晶方位、歪状態、微細構造を詳細に調べることで、不整合ヘテロエピタキシャルの成長メカニズムを解明することを目的に研究を行っている。本年度は{110}<001>集合組織を有する4%Si-Fe合金を基板として、その上に様々な条件でカルシア安定化ジルコニア(CSZ)をパルスレーザー蒸着法によって成膜した。(111)結晶と(001)結晶の核生成量の割合変化および横方向への結晶成長方位に対して、膜組成および成膜温度が及ぼす影響を詳細に調べた。膜組成については、Ca:Zr(原子比)=21:79、および25:75のターゲットを用いて異なる組成のCSZ薄膜を成長させた。また、基板温度については630800°Cの範囲で変化させて成長実験を行った。これまでの結果と同様に、不整合ヘテロエピタキシャル成長薄膜中には、2種類のCSZ結晶が存在していた。CSZ膜組成による(111)結晶と(001)結晶の核生成割合に違いは存在しないことを明らかにした。また、成膜温度が異なっても核生成割合および横方向への結晶成長速度比に違いは無かった。また成膜温度が低い場合には、CSZ薄膜の結晶性が低くなることを明らかにした。年度前半においては、{110}<001>集合組織を有する4%Si-Fe合金基板上に作製したCSZ薄膜が剥離する問題が頻発し、進捗状況が思わしくなかったが、基板前処理と成膜雰囲気を様々に変化させて成膜実験を繰り返すことで、何とか剥離せずにCSZ薄膜が作製できる条件を発見することができた。それ以後は、概ね順調に研究は進展している。本年度はCSZの類縁物質であるイットリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いて実験を行い、物質による核発生・核成長の違いを精力的に調べた。基板は昨年度と同様に、{110}<001>集合組織を有する4%Si-Fe合金を使用し、その上に様々な条件でYSZをパルスレーザー蒸着法によって成膜した。

これまでの結果と異なり、YSZ薄膜を成長させた場合にはCSZ薄膜を成長させた場合と異なり、4%Si-Fe合金表面に(111)結晶核はほとんど発生せず、YSZ薄膜成長開始初期から試料薄膜中のYSZ結晶はほぼ全てが(110)Fe//(100)CSZかつ[001]Fe//[011]CSZの方位関係を持って成長した(001)結晶粒であった。この現象は基板温度700800°Cの範囲では何れの成膜条件であっても同様であり、CSZ薄膜で観察されたような(111)結晶粒と(001)結晶粒の同時核発生→選択成長のような現象は観測されなかった。4%Si-Fe合金とYSZ界面に、酸化鉄、酸化シリコンなどの薄い酸化物相が生成することによって、YSZの場合にはCSZと異なった核発生・核成長を行う可能性があるので、試料断面の微細構造を透過型電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線分析法(EDX)により詳細に観察した結果、界面には特に反応によって酸化物層が形成されてはいないことが確認できた。現在のところ、化学的、結晶学的に極めて近い性質であるYSZとCSZで異なった核発生・核成長を行う原因は不明である。CSZとYSZで、これまでに大きく結果が異なることは予想外の結果であった。しかしながら、この予想外の結果は、不整合ヘテロエピタキシャルの成長メカニズム解明への大きな突破口を与えるきっかけとなる可能性があるので、じっくりと実験データの蓄積を行うと同時に、深い考察を行いたい。本年度は、{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上に、パルスレーザー蒸着法を用いて格子定数の異なるYSZ薄膜を非常に薄く成長させ、基板とどのような方位関係の結晶粒(結晶核)が生成しているかをX線回折測定、電子線後方散乱回折法(EBSD法)およびTEMによる観察によって調べた。{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上に、室温で立方晶が安定である組成の範囲で、イットリア組成を変化させることで異なる格子定数を有するYSZ薄膜を作製した。それらの薄膜と{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板との結晶方位関係、微細組織、膜厚方向の結晶粒の成長状態などを調べた。{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上に成膜初期に生成する結晶核はいずれも(001)結晶核で、イットリア組成(格子定数)による違いは無いことが分かった。また、何れの組成(格子定数)の薄膜試料においても、その結晶核から結晶が成長し、最終的に得られる薄膜はいずれも(110)Fe//(100)YSZかつ[001]Fe//[011]YSZの方位関係を持って成長した(001)結晶粒であった。また基板温度を700800°Cの範囲で変化させてYSZ薄膜を作製した。基板温度が700750°Cの範囲では結晶配向状態が悪く、760800°C以上の基板温度で成長させた場合のみ、良好に2軸配向した(001)結晶粒のみで構成されるYSZ薄膜が得られた。また{110}<001>集合組織Fe-Si合金基板上にYSZを成長させた後、その上に結晶構造YSZより格子定数が大きくペロブスカイト構造のSrTiO3、YSZより格子定数が大きくペ蛍石構造のCeO2のエピタキシャル成長を試みた。いずれも広い基板温度の条件でエピタキシャル成長することが確認できた。
チベット語訳後期大乗論典における訳語例の研究-電算機利用の文献解析に基づく原典批判と聖典解釈の試み-

後期仏教大乗論典は、そのチベット訳文献資料研究とあいまって、その訳語語彙の検討、術語使用例の分析、他のインド典籍との関連の解明など、総合的な研究が要請されている。本研究は、そのような展望のもとに、現在までの後期インド仏教論書の語彙研究の成果の統合化し、電算化することによって、かつての手作業ではなしえなかった多量のデー夕に基づく文献解析をおこない、術語使用例の抽出分析に基づく訳語と原語と対照表的索引を作成し、その論典の文献研究、解釈を試みようとするものであった。そこで、つぎのような研究方法を採った。1)後期仏教論典を主にチベット訳などのテクストをデータ・ベース化することから電算処理による文章解析を可能にする。2)とともに、現時点までの国内外の関連論書の訳語語彙研究を前提として、サンスクリット語原典が散矢している当該論書の原典形態を再構成しながら厳密な文献研究を行なう。3)さらに、その訳語術語使用の特異性等の言語的分析と術語用法解析の成果を資料として、その思想史上の位置を解明する。1)については、国内外の主要文献出版に基づく原典の入力を試み、多くの文献の全文テクストデータが蓄積された。しかしまだ校正未完了のため公開には時間的余裕が必要とされる。2)については、文章解析の為にはさらに多くの参考資料のデータが必要とされ、特定の文献のサンスクリット還元作業としてはさほどの進捗はみられなかった。3)については,Pramanavarttika内部で使用されるいくつかの学術用語を検索分析することから、その著作の思想史的意味や文献解釈にいくつかの新しい知見を得て、学術論文として結実した。また、チベット語訳だけが残されているRatnakarasantiの著作の思想史的位置についても、術語使用の検討などから、密教学的見地と一般仏教的見地との統合化された見地からの研究が実を結んだ。本研究は、後期仏教論典のうちサンスクリット原典が散失してチベット訳だけが現存するものを、他の文献のチベット訳語例を電算機処理によって解析して、サンスクリット原典の原型へと再構成することを目指している。その準備的研究として、サンスクリット語原典、漢訳との対比のうえでのチベット語訳後期大乗論典のフルテクストデ-タベ-ス化が要請されている。本年度の研究課題としては、他の研究者との共同利用をも考慮して文字コ-ド体系を統一化したうえでのフルテクストデ-タベ-スの構築にあった。チベット訳大乗論典のうちのいくつかは、米国のACIP(Asian Classic Input Project)により電子ファイル化が進められている。また、日本国内にも、関係文献の電子ファイル化を進めている研究者がある。そのような研究をも前提として、特にシナ訳資料の少ないチベット訳のみが現存する割合の多い後期唯識、後期中観論典の入力を試みた。方法は、特に後期大乗論典で既に校訂出版がなされているような論典を中心に、ロ-マ字化された校訂出版をOCR入力し、文字コ-ド体系を統一して電算機による文字列処理に対応できるようなサンスクリット語とチベット語訳の対訳的フルテクスト電子ファイル群にまとめあげることであった。その際に、他の研究者とのデ-タ交換の便宜の為の文字コ-ドの統一、重複文献入力の不合理を避けるための他の研究者との交流などに努めた。しかし、チベット語、サンスクリット語のNative Script入出力については、考慮していない。フルテクストデ-タベ-

スを利用した原典解析は今後の課題とされる。本年の課題はその前提となるテクストの電子ファイル化にあり、そのデ-タ入力と入力デ-タの校正にほとんどの研究時間と研究費とが使用された。平成4年度における当研究課題における業績はつぎのとうりである。1)基本的方針としては,研究計画,研究方法ともに,前年度からの大きな変更点はない。データベース化の第一段階として,基本テクスト及び関連テクストを,全文ローマ字化してコンピューターに入力し,文字列検索,訳語使用例分析等の活用に備えての基本作業を行う,という予定は,着実に進められた。チベット語やサンスクリット語の現地文字からのローマ字化入力は手動入力に頼らざるをえないにしても,欧文化されたテクストで光学文字読取(OCR)による自動入力利用可能な文献は積極的に採り上げて入力した。しかし,そのためのハードウェアの整えるに予算が不充分であり,設備費のほとんどは基本文献を整えるに終った。また,テクストの正確なデータ化のために,予定以上の校正補助者を必要とし,現在もその校正は完了していない。2)サンスクリット語,チベット語のローマ字化について,他の文献のデータベース化を試みている研究者とコードの統合について協議し,最善の方針を求めた。アメリカのAsian Classic Input Projectによるチベット文献の入力データーや,海外の研究者及び他大学の同一領域の研究者から提供されたデーター入力の成果が予想以上に利用できた。3)ソフト開発の方面では,文献入力のための補助要員を確保するに予算が費やされ充分な力を注ぐことはできなかったが,関連領域の他の研究者から提供された文章処理プログラムが利用できたことで,研究を進めるうえで予定以上の進捗があった。
ＩＲＦ３によるＩＬ－３３遺伝子発現誘導の腸炎における役割

本年度は、昨年度単離を行った腸管内の常在性細菌及びその菌に感染する腸内常在性バクテリオファージを用いて、それらの混在によってin vitroで免疫細胞に対してどのような遺伝子誘導を引き起こし、in vivoでどのような生理現象を引き起こされるか明らかにすることを目的に実験を行った。まず昨年度マウス腸管内内容物から単離した菌についてPCR法を用い菌種同定を行ったところ、この菌が腸球菌の一種(En.)であること、またファージについて全ゲノムシークエンス解析を行ったところ、新規ファージ(E.ファージ)であることが明らかとなった。次にin vitroの検討として、qRT-PCR法を用い解析を行った。Raw細胞をEn.及びE.ファージで刺激したところ、En.単独刺激と比較して、IL-6の遺伝子誘導が約5倍増強されることが明らかとなった。一般的にファージが宿主菌に感染すると溶菌が引き起こされることが知られていた為、このRaw細胞をEn.及び溶菌を引き起こす抗生物質を用いて刺激したところ、E.ファージを用いた検討と同様に、En.単独刺激と比較して、約4倍IL-6の遺伝子誘導が増強された。一方、溶菌を引き起こさない抗生物質を用いた検討ではIL-6の遺伝子誘導の増強は全く見られなかった。これらの検討から、En.の溶菌によって免疫細胞からIL-6の遺伝子誘導が引き起こされることが示された。さらにin vivoの検討としてDSS誘導性大腸炎を引き起こしたマウスにおいてE.ファージを投与したところ、E.ファージを投与した群ではcontrol群と比較してDSS誘導性大腸炎に対し感受性を示すことが明らかとなった。この結果について、IL-6はDSS誘導性大腸炎の増悪因子であることから、En.の溶菌により腸管内免疫細胞からIL-6の遺伝子誘導が強く引き起こされた為ではないかと考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。申請当初から継続していた本研究は平成25年度の検討を合わせ、当初の予定よりも早く進展し、計画していた多くの検討において、すでに興味深い結果が得られている。すなわち、腸におけるIL-33の産生機構について、大腸の内容物が刺激性を持ち、STING、IPSl、MyD88といった経路を活性化し、これらの経路が複合的に遺伝子誘導に寄与している事が明らかとなった。また、IRF3は腸炎の抑制に関わる遺伝子としてIL-33だけでなくTSLPの発現制御にも関わっており、その転写調節機構についても、reporterassay等によって解明した。さらに、このような腸の内容物による遺伝子誘導は腹腔マクロファージや樹状細胞、MEFで観察され、IRF3によるこれらの遺伝子誘導は細胞特異的というよりも、様々な細胞において共通に機能する重要な機構である事が示唆された。実際にin vivoでも、腸から血球系細胞、上皮細胞を単離し、IL-33、TSLP両遺伝子の発現誘導を解析すると、血球系細胞、上皮細胞、共にIL-33、TSLP両遺伝子の発現を確認する事ができ、これらはIRF3欠損細胞において減弱を示した。この結果からも、特定の細胞だけではなく、様々な細胞においてIRF3が重要な役割を果たす事が示唆された。さらに、Germ Free mouseの糞を用いてMEFを刺激した所、IL-33、TSLP両遺伝子の誘導は見られなかった事から、これらの遺伝子誘導に腸内細菌が重要である事が明らかとなった。このような結果から、申請当初から平成25年度までの検討で、予定していた多くの検討結果が得られ、かつ、当初の推測よりも興味深いIRF3の重要性が明らかとなった。そのため来年度以降の計画は繰り上げおよび変更し、さらに研究を推進する予定である。本研究は申請当初から平成25年度までの検討で、予定していた多くの検討結果が得られ、かつ、当初の推測よりも興味深いIRF3の重要性が明らかとなった。そのため当初の予定していた計画の繰り上げおよび変更を行い、さらに研究を推進している。すなわち腸炎抑制に関与するサイトカインIL-33、TSLPの腸における産生機構が、生理的条件下ではどのような機構で引き起こされているかについて解明するため、その引き金となる刺激物を明らかにすることを目的に実験を行った。その結果、腸管における刺激物として腸内細菌がメインであること、また糞懸濁液の刺激性が好気的条件下の培養によって増強されることを明らかにし、そのような刺激性を持つ好気性または通気性嫌気性腸内細菌の探索を行った。そして刺激性を担う腸内細菌の単離に至り、さらにその性質が腸外で不安定であることも明らかにした。このような腸内細菌の刺激性を変化させる因子として腸内細菌に感染する事の知られるバクテリオファージの関与を予想し、実際に入手可能ないくつかの細菌とその細菌に感染可能なバクテリオファージの組み合わせを用い、これらが混在する事で幾つかの遺伝子誘導が著明に強くなることを明らかにした。さらに入手可能な細菌とバクテリオファージの組み合わせだけでなく、生理的条件下での現象を明らかにする為、マウス腸管から常在性のバクテリオファージとその宿主となる常在性腸内細菌の単離を行い、実際に1組の組み合わせの単離に成功した。このような結果から申請当初から平成26年度までの検討で得られた検討結果を元に、腸管の常在性のバクテリオファージがその宿主である常在性細菌と引き起こす免疫応答についてとさらに研究を推進する予定である。

本年度は、昨年度単離を行った腸管内の常在性細菌及びその菌に感染する腸内常在性バクテリオファージを用いて、それらの混在によってin vitroで免疫細胞に対してどのような遺伝子誘導を引き起こし、in vivoでどのような生理現象を引き起こされるか明らかにすることを目的に実験を行った。まず昨年度マウス腸管内内容物から単離した菌についてPCR法を用い菌種同定を行ったところ、この菌が腸球菌の一種(En.)であること、またファージについて全ゲノムシークエンス解析を行ったところ、新規ファージ(E.ファージ)であることが明らかとなった。次にin vitroの検討として、qRT-PCR法を用い解析を行った。Raw細胞をEn.及びE.ファージで刺激したところ、En.単独刺激と比較して、IL-6の遺伝子誘導が約5倍増強されることが明らかとなった。一般的にファージが宿主菌に感染すると溶菌が引き起こされることが知られていた為、このRaw細胞をEn.及び溶菌を引き起こす抗生物質を用いて刺激したところ、E.ファージを用いた検討と同様に、En.単独刺激と比較して、約4倍IL-6の遺伝子誘導が増強された。一方、溶菌を引き起こさない抗生物質を用いた検討ではIL-6の遺伝子誘導の増強は全く見られなかった。これらの検討から、En.の溶菌によって免疫細胞からIL-6の遺伝子誘導が引き起こされることが示された。さらにin vivoの検討としてDSS誘導性大腸炎を引き起こしたマウスにおいてE.ファージを投与したところ、E.ファージを投与した群ではcontrol群と比較してDSS誘導性大腸炎に対し感受性を示すことが明らかとなった。この結果について、IL-6はDSS誘導性大腸炎の増悪因子であることから、En.の溶菌により腸管内免疫細胞からIL-6の遺伝子誘導が強く引き起こされた為ではないかと考えられる。本研究は申請当初予定していた検討の多くが完了しているだけではなく、IL-33およびTSLPの高発現を誘導する腸内細菌の同定、解析を進める中で、腸内細菌だけでなく、バクテリオファージの関与を示唆するような新しい知見が得られている。また、入手可能ないくつかの細菌とその細菌に感染可能なバクテリオファージの組み合わせを用い、バクテリオファージが細菌の刺激性を高める可能性について検討した結果、細菌、バクテリオファージ単独刺激による遺伝子誘導と比較し、これらが混在した際の遺伝子誘導が著明に強いことが分かった。バクテリオファージが宿主の免疫系に直接作用する可能性は想定されているものの、それを実際に示した例は初めてであり、非常に興味深い結果である。さらにマウス腸管から常在性のバクテリオファージとその宿主となる常在性の腸内細菌を単離に成功した。今まで腸内に常在するバクテリオファージの生理的な重要性は解析されていないだけでなく、そのような解析を可能にする特定の細菌、バクテリオファージのペアすら単離されてはいなかった。本課題はバクテリオファージが免疫応答に与える影響を世界で初めて検証するものであり、その結果によっては、腸内の常在菌の研究が大きく発展を遂げた昨今で、さらなるブレイクスルーとなる可能性をもつ非常に興味深い研究であると考えている。その為、当初の予定以上の研究成果が得られたことから、(1)当初の計画以上に進展している、の評価とした。27年度が最終年度であるため、記入しない。
X線観測による活動銀河核フィードバックの研究

近傍宇宙の多数の活動銀河核に対して、「すざく」とXMMニュートン衛星のX線スペクトルを系統的に解析した。その結果、電波銀河の約半数が超高速アウトフローをもつこと、トーラスの平均立体角が、中高光度の範囲では光度と逆相関するが、低光度側では光度と正相関すること、AGNフィードバックを決定する鍵パラメータがエディントン比であることを発見した。超高光度X線源の可視分光観測により、それらが「超臨界降着流」状態にあり、大量のガスを円盤風として周囲に吹き出していることを発見した。活動銀河核フィードバックを理解する上で重要な研究対象が、相対論的ジェットをもつ「電波で明るい」活動銀河核(電波銀河)である。本年度は、近傍宇宙における電波銀河の大サンプルに対して、「すざく」および「XMM-Newton」衛星のデータを利用して、系統的なX線スペクトルの解析を進めた。その結果、超高速アウトフロー(Ultra Fast Outflow)の証拠を27%の天体から発見した。検出効率を補正すると、およそ半数の天体が超高速アウトフローを持つことを示唆する。この事実は、強いジェットのあるなしに関らず、活動銀河核の降着円盤からはしばしば強い円盤風が放出されていることを意味する。また、活動銀河核からの相対論的ジェットの機構を理解するため、ジェットが観測者の方を向いている「ブレーザー天体」のうち最もX線で明るい天体「Mrk 421」に着目し、全天X線監視装置(MAXI)のデータを用いて、その時間変動の性質を調査した。MAXIの提供する3年間にわたる光度曲線は過去最長で、これまでで最も低い周波数における変動率を決定することに成功した。その結果、約1日のタイムスケールにおいてパワースペクトルが折れ曲がりをもつこと、その低周波数側での傾きが(強いジェットを持たない)セイファート銀河のそれと似た値であることが判明した。この事実は、ジェットの活動性の長期変動が、降着円盤内縁における物理に起因して生じていると考えて矛盾しない。これらの結果は、いずれもAstrophysical Journal誌に報告した。さらに、ASTRO-Hによる活動銀河核フィードバックの研究計画を議論するため、フランスでの科学会議に参加した。また、活動銀河核の環境を理解するために重要な「活動銀河核の空間相関」に関する国際会議にも参加した。活動銀河核フィードバックのパワーを担う、相対論的ジェットや降着円盤風の放出には、ブラックホール質量に依らない、共通の物理機構が働いていると考えられる。特に、ブラックホールへの質量降着率が極めて高く、エディントン光度に相当する「臨界降着率」に近付いた時に、降着流と放出流がどのような振舞を示すかということは、極めて重要な基本問題である。そこで、近傍銀河に存在する「超高光度X線源」の可視スペクトルの研究を進めた。その結果、これらの多くが、銀河系内の唯一の定常ジェット天体SS 433と同じスペクトルの特徴を示すことを発見した。この事実は、超高光度X線源が大量のガスを円盤風として周囲に吹き出している「超臨界降着流」状態にあることを強く示唆するものである。さらに、銀河系内ブラックホールX線連星・白鳥座V404星のアウトバーストの可視・X線データを解析し、降着円盤内側での熱的不定性が、従来考えられていたよりもずっと質量降着率の小さいときにも起こり得ることを指摘した。これらは結果は、それぞれNature Physics誌およびNature誌に報告した。活動銀河核フィードバックの宇宙論的進化を理解するためには、遠方宇宙における活動銀河核の無バイアス探査が欠かせない。長年来、共同研究者と協力して進めてきた「すばる」XMMニュートンディープサーベイで見つかったX線天体の多波長同定のカタログをまとめ、PASJ誌に出版した。これは今後の研究の基礎データベースとなる。さらに、これまでに行なわれてきた硬X線探査の結果のレビュー論文を執筆し、Proceedings of Japan Academy Series B誌に報告した。これらの結果を中心に、セルビアおよびイギリスで行なわれた国際会議で招待講演を行なった。高い質量降着率下にあるブラックホールの研究は、活動銀河核フィードバックの物理機構の理解に欠かせないものである。また、X線多波長深探査のカタログ製作は、その宇宙論的進化に研究を進める上で基礎となる。本年度は、着実にこれらの研究を遂行することができたと考えられる。活動銀河核(AGN)中の巨大ブラックホールを取り巻く「トーラス」は、降着円盤からのアウトフローによって形成されている可能性がある。したがって、トーラスの構造が中心核光度やエディントン比(ブラックホール質量で規格化した質量降着率)にどのように依存するかを調べることは、AGNフィードバックの物理を理解する上で重要である。これまでに「すざく」衛星によって観測された、吸収をうけた近傍AGN(45天体)と光度の低い近傍AGN(10天体)に対して、Swift/BATのデータも含めた広域X線スペクトルを系統的に解析した。その結果、トーラス立体角の平均値は、中高光度の範囲では光度と逆相関するが、低光度がわでは、光度と正相関することを発見した。また、低光度AGNのうち、エディントン比がひじょうに小さい天体ではトーラス構造がほとんど発達しておらず、AGNフィードバックを決定する鍵パラメータがエディントン比である示唆を得た。これらの結果は、ApJSおよびApJ誌に報告し、ギリシアで行なわれた国際会議の招待講演で紹介した。強力なジェットをもつ電波銀河3C 120のChandra衛星による長時間X線観測を行ない、過去最高の精度のスペクトルを得た。

その結果、3C 120が、強いAGNフィードバックを引き起こしている、晩期の合体銀河であることを突き止めた。このようなジェットによるAGNフィードバックは、銀河団中心での冷却流を阻止する有力メカニズムとして提唱されている。「ひとみ」衛星による共同研究で、中心部に電波銀河をもつペルセウス座銀河団の高温ガスを初めてマイクロカロリメータで観測し、その乱流速度が予想よりも小さいことを発見した。ジェットのエネルギーがどのように銀河団ガスに受け渡されるかの理解は今後の課題である。以上の結果は、ApJ誌およびNature誌に報告した。近傍宇宙の多数の活動銀河核に対して、「すざく」とXMMニュートン衛星のX線スペクトルを系統的に解析した。その結果、電波銀河の約半数が超高速アウトフローをもつこと、トーラスの平均立体角が、中高光度の範囲では光度と逆相関するが、低光度側では光度と正相関すること、AGNフィードバックを決定する鍵パラメータがエディントン比であることを発見した。超高光度X線源の可視分光観測により、それらが「超臨界降着流」状態にあり、大量のガスを円盤風として周囲に吹き出していることを発見した。近傍宇宙におけるジェットをもつ活動銀河核のX線データの系統的解析は、ジェットの起源、発生機構、周囲への影響を理解する上で基本となるものである。本年度は、着実にその研究を遂行することができたと考えられる。「すざく」やNuSTAR衛星の大規模データを用いて、活動銀河核のX線スペクトルの統一解析を進め、ジェットの有無による中心核構造の違いや、その光度依存性を解明する。また、ALMA望遠鏡やX線衛星を組み合わせた多波長ディープサーベイを進め、高赤方偏移での活動銀河核フィードバック現象を調査する。X線天文学「すざく」の莫大なアーカイブデータを用いて、活動銀河核のX線スペクトルの統一解析をさらに進める。電波銀河だけでなく、ジェットをもたない種族にも対象を広げる。また、チャンドラによるディープサーベイを進め、より遠方宇宙においての活動銀河核フィードバック現象を理解する。研究遂行に必要な計算機資源を別経費で確保できたため、予定していた物品費の支出が不要となったため。複数の国際会議にて招待講演を行い、海外研究者と共同研究を進めるため、おもに海外渡航費として使用する予定である。
フラボノイド・カロテノイド生合成経路の花弁特異的同時制御による花色改変技術の開発

本研究では,フラボノイドおよびカロテノイド生合成経路を花弁特異的に同時制御し,花色を改変する技術の開発を行った.各色素の生合成関連遺伝子を全身で過剰発現させたところ,タバコおよびトレニアでは,フラボノイドとカロテノイドが葉と花弁に蓄積し,葉色と花色が変化した.ミヤコグサではカロテノイドの蓄積により葉色と花色が変化したが,フラボノイド色素の蓄積はみられなかった.また,新たに開発した差分的RNAi制御法により,花弁特異的な遺伝子発現制御を試みたところ,タバコにおいて花弁特異的なフラボノイドの高蓄積が確認された.しかし,トレニアとミヤコグサでは,花弁特異的ではなく全身で色素蓄積が観察された.フラボノイドおよびカロテノイド生合成経路を花弁特異的に同時制御し,花色改変する技術の開発を行うために,以下の研究を行った.1.タバコ,ミヤコグサ,トレニアの各モデル植物に,フラボノイド生合成経路の転写調節遺伝子の1つであるシロイヌナズナ由来Atpap1遺伝子,および海洋細菌由来カロテノイド生合成遺伝子crtW(Paracoccus由来またはBrevandimonas由来)を,全身高発現CaMV35Sプロモーターで制御し導入した.その結果,タバコでは,全身が赤色の個体が得られ,葉および花弁には高濃度のアントシアニンおよびケトカロテノイドが蓄積した.ミヤコグサとトレニアではケトカロテノイドの蓄積により葉が濃緑色になったが,アントシアニンの高蓄積はみられなかった.花弁について,ミヤコグサは全体が黄色から橙色に変化し,トレニアも黄色部分が橙色に変化した.また,トレニア花弁の赤色部分は,アントシアニンの高蓄積により濃赤色に変化した.この結果より,3植物種で両色素生合成経路を同時に制御できることが示された.特に,両色素を花弁に持つトレニアでは,目視による色変化を花弁で確認できた.2.次に,1での手法を花弁特異的に制御するため,差分的RNAi制御法を用いて形質転換を行った.アントシアニン色素について,全身高発現LjUbiプロモーターで制御したAtpap1遺伝子と,緑色器官特異的PnZipプロモーターでRNAi発現抑制したAtpap1遺伝子の統合ベクターを作成し,タバコに導入した.その結果,葉およびガクは緑色で花弁のみ濃赤色に変化した個体が得られ,本手法が花弁特異的遺伝子制御法として利用できることがわかった.この手法を,カロテノイド色素についても適用するため,ミヤコグサおよびトレニアに導入し,現在,再分化個体を作成中である.フラボノイドおよびカロテノイド生合成経路を花弁特異的に同時制御し,花色改変する技術の開発を行うために,以下の研究を行った.1.タバコ,ミヤコグサ,トレニアの各モデル植物に,フラボノイド生合成経路の転写調節遺伝子(Atpap1)および海洋細菌由来カロテノイド生合成遺伝子を,全身高発現CaMV35Sプロモーターで制御し導入した.その結果,3植物種で両色素生合成経路を同時に制御できることが示された.特に,両色素を花弁に持つトレニアでは,目視による色変化を花弁で確認できた.2.次に,1での手法を花弁特異的に制御するため,差分的RNAi制御法を用いて形質転換を行った.アントシアニン色素について,全身高発現LjUbiプロモーターで制御したAtpap1遺伝子と,緑色器官特異的PnZipプロモーターでRNAi発現抑制したAtpap1遺伝子の統合ベクターを作成し,タバコに導入した.その結果,葉およびガクは緑色で花弁のみ濃赤色に変化した個体が得られ,本手法が花弁特異的遺伝子制御法として利用できることがわかった.3.最終年度は,この手法をカロテノイド色素についても適用するため,ミヤコグサおよびトレニアで同様の実験を実施した.緑色器官特異的PnZipプロモーターでRNAi発現抑制したカロテノイド生合成遺伝子の統合ベクターを用い,複数の形質転換体を得ることができた.結果として,ミヤコグサおよびトレニアの形質転換体では,花弁が黄色から橙色に変化したが,葉も緑色から濃緑色に変化する系統が多くみられた.したがって,カロテノイド色素については,差分的RNAi制御法を用いた花弁特異的発現制御が困難である可能性が示された.本研究では,フラボノイドおよびカロテノイド生合成経路を花弁特異的に同時制御し,花色を改変する技術の開発を行った.各色素の生合成関連遺伝子を全身で過剰発現させたところ,タバコおよびトレニアでは,フラボノイドとカロテノイドが葉と花弁に蓄積し,葉色と花色が変化した.ミヤコグサではカロテノイドの蓄積により葉色と花色が変化したが,フラボノイド色素の蓄積はみられなかった.また,新たに開発した差分的RNAi制御法により,花弁特異的な遺伝子発現制御を試みたところ,タバコにおいて花弁特異的なフラボノイドの高蓄積が確認された.しかし,トレニアとミヤコグサでは,花弁特異的ではなく全身で色素蓄積が観察された.形質転換体の作出に多少時間を要するミヤコグサは,解析が少し遅れているが,想定内の範囲である.園芸学アントシアニン色素について,差分的RNAi制御法が適用できることが判明したので,今後はカロテノイド色素についても調査を行う.この手法を,ミヤコグサおよびトレニアに適用し,カロテノイド生合成経路の改変による再分化不能を回避することを目指す.
超ロバストなロボットの実現に向けた二元性一原論に基づく応用仏教の実証研究

物(ロボット)に対する作法を定量化する方法論を開発することにより、物と人間が共存するための二元性一原論に基づく知見を明らかにすることを目的とする。華道・書道・柔道・剣道・茶道などを専門とする人は、それぞれの活動の中で用いる道具を丁寧に扱うことが知られている。それらの専門家や、一般の人たちから、日常的に使用する物に対する作法に関するデータを収集し、二元性一原論に基づく作法について定量的に解析した。その結果、人が物を丁寧に扱う、という通常の作法だけではなく、物を扱うことで人が成長する、という人と物との双方向の関係し得が物の作法であることが明らかとなった。本年度は,仏教哲学における二元性一原論に基づき,超ロバストなロボットを実現するために,高度な技術であるロボットを人々が適応的に用いるための作法とはどのような要素であるのかを明らかにすることを目的とした.研究計画では,ロボットの専門家1と一般ユーザに対し,ヒューマノイドと人間とのインタラクションを映した動画を提示し,丁寧なロボットの扱い方や接する際に注意すべき点などについて,自由記述してもらうことを想定していた.研究を実施する過程で,一般ユーザは動画ではロボットの扱い方を想定できないことや,物に対する作法をロボットに特有の要素ではなく,より普遍的なレベルで考える必要性が明らかになってきた.そのため,長期間,物を扱いながら専門的な行為を行う対象者に対して,物に対する作法を尋ね,物に対する作法の要素を特定することとした.道具を用いる専門家として想定される,書道,華道,茶道,柔道,剣道を3年以上継続している人(各10名)を対象に,物を大切に扱う作法とは何かについて自由記述によるアンケートを実施した.その結果,「清潔の維持」「破損の管理」「整理整頓」「操作の工夫」といった道具に対する短期的・長期的メンテナンスと,これらの要素を実行することによる「心的能力の向上」「身体能力の向上」「道具力の向上」といったユーザ事態の成長を見出していることが重要となることが明らかとなった.今後は,個人の作法レベルと物の扱い方の関連性をロボットを用いて実験的に検証することとする.物に対する作法の要素を特定することができ,これにより,予定通り,個人ごとの作法のレベルを定量化することができるようになったため.技術開発が先行する中,技術を適応的に用いるための学術的指針としてロボットへの作法を定義し,仏教的実践の一つである二元性一原論を適用することにより,技術とユーザが調和した超ロバストなロボットシステムの実現を目指す.二元性一原論とは,ロバスト性と脆弱性といった対立概念を協調させることで,より程度の高いロバスト性を実現する,高次の次元への認知的変換を説明する仏教理論である.ロボットの物理的ロバスト性だけでなく,ユーザ側の作法が協調的に合一することで超ロバスト性が実現することを,作法を定義した上で心理実験により実証する.本研究の結果、作法には、人が道具を大切にするという人から道具に対する関わり方(道具に対する扱い)と、道具を使うことにより、物から物質の大切さや周囲への感謝などを学ぶという、道具から人が学ぶという関わり方(道具による成長)の2因子により構成されていることが明らかとなった。また、自分の道具に対する愛着は、2つの作法レベルの高い人の方が有意に高いが、実際に道具をどの程度長持ちさせているかに関しては、道具による成長の因子が重要であることが明らかとなった。大切に扱うという作業のみではなく、物からの学びに気がつけるかどうかが、物と人間との長期的な関係性に重要であることが示唆されたと言える。また、道具に対する扱いと。道具による成長の両方のレベルが高い人は、自分の道具に対して擬人化する傾向が高く、物を人のように扱うことと、道具を扱うスキルや道具から得る学びが関連することも明らかとなった。物を大事に扱う際の作法について,個人ごとの程度の差を定量化できる手法を提案することができた.今後は,個人の作法レベルと物の扱い方の関連性をロボットを用いて実験的に検証することとする.ヒューマン・ロボット・インタラクションロボットに対する作法を定量化する尺度開発を行う際に,当初はロボットの画像を用いて,ロボットの専門家と一般ユーザにロボットへの作法について尋ねることを予定していたが,実際にロボットとインタラクションしたことのないユーザには作法が明確に特定できないことがわかった.そのため,道具を扱う専門家(書道や華道などの専門家)に作法を尋ねる調査を実施したが,その際,対象者数が減ったことから,調査にかかる費用が予定よりも少なくなった.次年度は実機ロボットとのインタラクションにおいて,作法の高い人とそうでない人の扱い方の比較実験を行う.
柔軟な体幹を有するリニア電磁アクチュエータ駆動人型上半身ロボットの身体協調運動

ロボットによる人や物体との物理的インタラクションの実現には、実環境に存在する多様な外乱に対する対応だけでなく、状況やタスクに応じたアクチュエータの柔軟性の調整およびアクチュエータ間の協調動作が不可欠である。本研究では,粘弾性を制御可能な小型・高出力のリニア電磁アクチュエータとしてリニアバーニアモータを複数製作し、体幹と双腕に本モータを用いた人型上半身ロボットを開発した。また、ロボットのアクチュエータを互いに協調して動作させることによる運動連鎖に基づく多様な動作の実現について実験を通して検討した。本研究は,粘弾性を制御可能な小型・高出力の電磁アクチュエータであるリニアバーニアモータで駆動される,双腕と体幹部を有する人型上半身ロボットの開発と制御に関するものである.最終的に,開発したロボットを用い,体幹からエンドエフェクタにかけての各アクチュエータを順に連携して駆動させ,エンドエフェクタで大きな力を発生させる運動連鎖の効果により,効率的な身体協調動作を実現する.今年度は,人型上半身ロボットの駆動に必要な小型のリニアバーニアモータを設計・作製した.有限要素法を用いた電磁気のシミュレーションにより,モータの磁気回路構造を最適化した.このとき,モータの発生力を高め,かつ,可動子と固定子間の磁気的な相互作用および可動子両端からの磁束の漏れの影響で発生する力(ディテント力)による動作時の推力脈動を低減するように,永久磁石と電磁軟鉄の寸法を調整した.本モータでは,可動子と固定子間に吸引力が発生するため,可動子を支持する軸と軸受けの材料と寸法の検討が小型化にとって重要である.この点については,実際に試作を行うことで強度に問題が無いことを確認し,得られた知見を最終的な設計に反映させた.この設計に基づいてモータを作製し,可動子と固定子間に大きな摩擦力が発生することなく動作することが確認できた.開発する人型上半身ロボットの構造については,過去に開発した片腕のロボットを用い,可動範囲やモータの取り付け位置の検討を行った.また,ロボットの制御法として適用する予定のノンパラメトリックな手法を利用し,片腕ロボットと柔軟物を接触させたときの,エンドエフェクタの発生力を,姿勢やアクチュエータへの入力から推定する実験を行った.また,空圧ロボットを用い,関節の連動と運動連鎖について基礎的な検討を行った.電磁アクチュエータの構造の改良にも取り組み,ディテント力を低減できるアクチュエータ構造を提案した.本研究は,粘弾性を制御可能な小型・高出力の電磁アクチュエータであるリニアバーニアモータで駆動される,双腕と体幹部を有する人型上半身ロボットの開発と制御に関するものである.最終的に,リニアバーニアモータを複数搭載したロボットを用い,体幹からエンドエフェクタにかけての各アクチュエータを順に連携して駆動させ,エンドエフェクタのダイナミックな動作を引き出す運動連鎖の効果により,全身の身体協調運動を実現する.今年度は,前年度に必要数を準備できなかったリニアバーニアモータを追加で作製した.上半身ロボットは,複数のモータで駆動するため,システムの小型化および実験を簡単に行うことができるよう,モータドライバ,電源回路およびドライバの制御回路を一体化した小型基板を開発した.開発した基板は,動作原理が類似の3相リニアモータにて動作確認済みである.リニアバーニアモータの作製と並行して,ロボットの機構設計および運動連鎖のためのロボットの動作作成の検討を行った.アクチュエータにはシステムの構築が容易で,リニアバーニアモータと同形状の空気圧シリンダを用いた.運動連鎖を用いるため,各シリンダの空気室を,チューブを使って連結することで,関節同士を物理的に拘束し,一方に加わった力を他方に伝達し,関節を連動するシステムを提案した.連結の効果を実機で確認し,この成果を学術論文として発表した.また,電磁モータ駆動の2関節ロボットアームに,空気圧シリンダによる二関節筋機構を実装し,空気室に接続されたバルブの開閉によって関節間の拘束条件を切り替えることが可能なシステムを開発した.拘束条件により,タスクの達成度が変化することを確認し,国内の学会にて発表した.ここでは,空気圧シリンダを受動的な空気ばねとして用いるため,空気の供給源は必要ない.そこで,今後はリニアバーニアモータ駆動の上半身ロボットへの実装も検討する.今年度の目標は,試作したリニアバーニアモータを複数搭載した人型上半身ロボットの開発とその制御システムの構築であった.リニアバーニアモータの試作の遅れがあったが,空気圧シリンダを活用し,ロボットの構造設計・検討を並行して進めることができた.このロボット開発では,運動連鎖を利用するためのアクチュエータシステムの研究開発を行うことができ,この研究開発において,論文投稿や学会発表など成果を残すことができた.また,制御システムの構築では,システムの小型化に欠かせない基板の開発を行うことができた.以上のことから,順調に進展しているといえる.本研究は,コイルに励磁する電流を制御することで外力に対する粘弾性を調整可能な小型・高出力の電磁アクチュエータ「リニアバーニアモータ」を駆動源とした,柔軟な体幹を有する人型上半身ロボットの開発と制御に関するものである.