hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノム改変型ヒト多能性幹細胞を用いた肝炎ウイルス感染・複製機構の解明

B型、C型肝炎ウイルス(HBV, HCV)の持続感染は本邦における肝硬変・肝癌等の大きな要因であるが、その感染性の種特異性から解析が困難な問題があった。本研究ではヒトiPS細胞から肝細胞を誘導し、HBV感染解析系を構築する目的で、1. HBV感染受容体の高発現型ヒト肝細胞の作製、2.肝細胞の高機能化を担う遺伝子のスクリーニング、といった研究を行った。その結果、Ntcpを強制発現したヒトiPS細胞由来肝細胞で効率的にHBVが感染・増幅することやKLF15が肝細胞の高機能化に重要なことなどを見出している。肝癌は世界における癌死因の上位に位置する重要な疾患であり、その大きな原因として肝炎ウイルスによる慢性肝炎を介した発症が知られる。B型肝炎ウイルス(HBV)は、その感染種の特異性からマウス等のげっ歯類を用いた動物実験が困難であり、ウイルスの感染性・生活環などの研究が遅れていた。HBVのin vitro感染実験系ではヒト肝臓から抽出したヒト肝細胞などが用いられるが、細胞の増殖性やサンプルを得る困難性などの問題点がある。最近、HBVの細胞感染への重要なターゲットとしてNtcpやASGPRといった細胞膜表面分子が同定されている。我々は多能性と高増殖性を持つヒトiPS細胞をソースとし肝前駆細胞や肝細胞の誘導・培養に成功している。そこで、ヒトiPS細胞に遺伝子修飾を施したのちに、肝前駆細胞や肝細胞への誘導を行い、HBVの感染に対する影響を観察することとした。まず。NtcpやASGPRを薬剤依存的に発現するヒトiPS細胞をPiggyBacトランスポゾンを用いて作製した。このヒトiPS細胞をサイトカインの添加により肝臓系へと誘導し、特異的表面抗原マーカーCD13およびCD133を用いて肝前駆細胞の分画をおこなった。この細胞はdoxycycline依存的にNtcpやASGPRを発現していた。現在この細胞に対するHBVの感染実験を行っている。また、これらのHBV感染性に関わる遺伝子をノックアウトしたヒトiPS細胞の作製を進める。HBVは肝細胞膜表面のNtcpなどに結合し、cccDNA形成等を通じて感染性ウイルスを再放出する(Yan et al., 2012等)。HBVの感染・複製を試験管内で再現・解析するためにHBV受容体を強制発現させたヒト肝癌細胞株などが使用されるが(Ni et al., 2014等)、肝癌由来のためインターフェロン反応性等が低い。また、ヒト多能性幹細胞から肝細胞を誘導したHBV感染系があるが(Shlomai et al., 2014)、Primaryヒト肝細胞に比して感染性が低い。複雑なHBV生活環を理解した新たな創薬のために、より高効率で生体を反映した感染・培養系の構築が求められる。代表者の紙谷は、肝前駆細胞成熟化の解析(Kamiya et al., 1999, 2002)や肝前駆細胞の純化・増殖法の同定(Kamiya et al., 2009, 2015)など行った。その成果から、ヒトiPS細胞由来肝前駆細胞の純化・肝分化誘導系を構築した(Yanagida et al., 2013等)。iPS細胞由来肝前駆細胞は増殖性が高く成熟細胞様分化が可能な一方で、NtcpなどのHBV受容体発現が低い問題点がある。そこでNtcpを誘導可能なヒトiPS細胞由来肝細胞を作製した。ヒトiPS細胞にPiggyBacトランスポゾンを用いて候補遺伝子を組み込むことで、薬剤誘導的に目的遺伝子の強制発現を可能な系が構築できる。また、サイトカインの連続添加により肝前駆細胞・成熟肝細胞へと分化誘導可能である。ドキシサイクリンを培養系に添加することで、組み込んだ候補遺伝子の発現を誘導する。本年度の研究成果としてHBVを産生するHepAD38細胞株上清よりウイルス粒子を回収し、肝前駆細胞・成熟肝細胞に添加することで、Ntcpの強制発現がHBV感染能を向上させることを見出した。本年度は、iPS細胞にNtcp(HBVのターゲット受容体)を薬剤依存的に発現させるようなベクターを導入し、肝前駆細胞への分化誘導を行った。その結果、Ntcpの発現を誘導することでHBVへの感染性が向上することがわかり、ヒトiPS細胞を用いた肝炎ウイルス感染実験系の構築が予定通りに進んでいる。B型、C型肝炎ウイルス(HBV, HCV)の持続感染は本邦における肝硬変・肝癌等の致死的肝疾患の最大の原因である。ウイルスのヒト選択性から、感染関与遺伝子を改変した動物モデル等でのHBVの感染実験は困難であり、HBVウイルス感染の分子機構の解明の障害となっていた。申請者らは、ヒトiPS細胞から肝幹・前駆細胞、そして成熟肝細胞を誘導する培養系を独自に開発している。また最近、ゲノム上の任意の配列を切断できるゲノム編集酵素を用いたヒトiPS細胞等の遺伝子改変法が報告され、申請者らも特定の遺伝子をノックアウトしたヒトiPS細胞由来肝幹・前駆細胞の作製に成功している。本研究では以上の成果をもとに、ウイルス受容体候補遺伝子を破壊したヒトiPS細胞由来肝細胞を作製する。得られた細胞を用いたin vitro、in vivo系の感染実験から、HBVの感染・増幅機構を解明する。本年度までの研究によって、HBVの受容体として知られるNtcpを薬物依存的に誘導できるヒトiPS細胞を作製した。

この遺伝子改変iPS細胞からヒト肝前駆細胞または成熟肝細胞を誘導し、HBVを感染させた。この系でHBVの感染や細胞内での増幅を確認しており、ヒトiPS細胞由来細胞を用いたHBV感染系を構築した。今後、ゲノム編集等によりHBVに重要な分子を欠損したiPS細胞等で同様の実験を行う予定であり、HBVの感染・細胞内増幅を制御するメカニズムの同定やそれをターゲットにした新規創薬等へつなげる。これにより困難だった遺伝子修飾されたヒト細胞を用いたHBV感染・増殖の分子メカニズム解析が可能となる。この技術は、当該分野の重要なテーマである肝炎ウイルス研究における新規の有力な研究手法になりえる。B型肝炎ウイルスの受容体を発現するヒトiPS細胞由来肝臓系細胞の作製やHBVの感染・増幅計を構築し、国際誌に報告するなど順調に研究は進んでいる。B型、C型肝炎ウイルス(HBV, HCV)の持続感染は本邦における肝硬変・肝癌等の致死的肝疾患の最大の原因である。ウイルスのヒト選択性から、感染関与遺伝子を改変した動物モデル等でのHBVの感染実験は困難であり、HBVウイルス感染の分子機構の解明の障害となっていた。申請者らは、ヒトiPS細胞から肝幹・前駆細胞、そして成熟肝細胞を誘導する培養系を独自に開発している。また最近、ゲノム上の任意の配列を切断できるゲノム編集酵素を用いたヒトiPS細胞等の遺伝子改変法が報告され、申請者らも特定の遺伝子をノックアウトしたヒトiPS細胞由来肝幹・前駆細胞の作製に成功している。本研究では以上の成果をもとに、ウイルス受容体候補遺伝子を破壊したヒトiPS細胞由来肝細胞を作製する。得られた細胞を用いたin vitro、in vivo系の感染実験から、HBVの感染・増幅機構を解明する。前年度までの研究によって、HBVの受容体として知られるNtcpを薬物依存的に誘導できるヒトiPS細胞を作製した。しかし、この系の問題点としてヒトiPS細胞由来の肝細胞の分化度が低くHBVの感染や増幅が不十分なことが挙げられた。そこで本年では、肝細胞の機能を向上させる遺伝子のスクリーニングを行った。ヒトiPS細胞から肝細胞系列を誘導し、ラミニンコート上で継代培養を行うことで長期増殖可能な肝前駆細胞を得た。この細胞に遺伝子を発現させ機能解析を行い、肝成熟を促進する因子の同定を進めている。B型、C型肝炎ウイルス(HBV, HCV)の持続感染は本邦における肝硬変・肝癌等の大きな要因であるが、その感染性の種特異性から解析が困難な問題があった。本研究ではヒトiPS細胞から肝細胞を誘導し、HBV感染解析系を構築する目的で、1. HBV感染受容体の高発現型ヒト肝細胞の作製、2.肝細胞の高機能化を担う遺伝子のスクリーニング、といった研究を行った。その結果、Ntcpを強制発現したヒトiPS細胞由来肝細胞で効率的にHBVが感染・増幅することやKLF15が肝細胞の高機能化に重要なことなどを見出している。HBVウイルス感染性に関わる遺伝子を発現するヒトiPS細胞の作製やそこからの肝前駆細胞の誘導など計画を進めている。
胃がん幹細胞の同定および制御機構の解明

炎症反応依存的胃がん発生マウスGanマウスに、Lgr5陽性細胞を可視化または除去できるマウス(Lgr5-DTR-EGFPマウス)を交配し、Gan/ Lgr5-DTR-EGFPマウスを作製した。このマウスにジフテリアトキシン(DT)を投与し、Lgr5陽性細胞を除去させることで腫瘍部にどのような影響が及ぼされるか、形質的(腫瘍の大きさや数)また組織学的(染色による病理組織学的診断)変化を経時的に解析した。生後8か月のGan/ Lgr5-DTR-EGFPマウスにおけるLgr5発現をGFPの免疫染色で評価したところ、胃粘膜腫瘍の一部にLgr5陽性細胞が認められた(図3参照)。また、Lgr5陽性細胞の局在は、胃腺底部に特異的に存在する正常の胃組織幹細胞とは大きく異なり、胃がん組織全体に点在していた。この結果から、炎症を伴う胃がんの発生過程において、Lgr5により標識されるがん細胞が存在することと、その細胞が何らかの役割を担っている可能性が示唆された。(2) Lgr5陽性細胞の胃がん維持における役割の検討胃がん組織に存在するLgr5陽性細胞の役割を検討するため、生後8か月のGan/ Lgr5-DTR-EGFPマウスにDTを1か月間投与し、Lgr5陽性細胞の除去が胃がん組織へ及ぼす影響を観察した。DTの投与1か月後にこれらのマウスにおける腫瘍の形態的・組織学的検討を行ったところ、DTを投与していないコントロールのマウスと比較してDTを投与したGan/ Lgr5-DTR-EGFPマウスでは胃粘膜腫瘍の有意な退縮が認められた(図4参照)。この結果より、Lgr5陽性細胞が、がん幹細胞として胃がん組織維持やがん細胞増殖、分化に関与しているという重要な知見を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年、化学療法において薬剤抵抗性が問題となっているが、原因の一つとしてがん幹細胞の存在があげられる。このことから、がん幹細胞の特性の解明はがんの新規治療法を開発するうえで重要な知見となる。しかし、胃がん組織におけるがん幹細胞の性質とその制御機構は明らかにはなっていない。そこで申請者は胃がん幹細胞に着目に研究を行うこととした。1) in vivoにおける細胞系譜特異的マウスモデルの作成Lgr5陽性細胞を細胞系譜特異的に系統追跡できるマウスLgr5-DTR-EGFPマウスは、ジフテリアトキシン受容体がLgr5プロモーター上に挿入されており、ジフテリアトキシンの投与によって、in vivoでLgr5陽性細胞を欠損させることができる。このマウスに、炎症反応依存的に胃がんを発生するマウスモデルGanマウス(Oshima H et al., Gastroenterology, 2006)を交配させることで、胃粘膜上皮でLgr5の発現を可視化した、炎症反応依存的胃がん発生マウス(Gan/ Lgr5-DTR-EGFPマウス)を作製した。次に、このマウスにおけるLgr5発現をGFPの免疫染色で評価したところ、胃体部の腫瘍の一部の胃上皮細胞においてLgr5の強い活性化が認められた。2)炎症依存的胃がんにおけるLgr5陽性細胞の性質の評価上記のマウスにジフテリアトキシンを投与することによって、胃がん組織でLgr5陽性細胞を除去した際に腫瘍がどのように変化していくかを経過的に観察した。コントロールにはGanマウスを使用した。ジフテリアトキシンの投与1か月後にこれらのマウスにおける腫瘍の形態的・組織学的検討を行った。Lgr5発現をGFPの免疫染色で評価したところ、組織内の細胞はGFP陰性であり、Lgr5陽性細胞が除去されたことが確認できた。コントロールのマウスと比較してGan/ Lgr5-DTR-EGFPマウスにおいては腫瘍の有意な減少が認められた。本年度の研究により、炎症依存的胃がんの発症におけるLgr5陽性細胞の関与が明らかとなった。Lgr5陽性の胃がん悪性化における役割とがん幹細胞特性の評価は、発がん分子メカニズム解明に役立つものと期待される。(2) Lgr5陽性細胞の胃がん維持における役割の検討胃がん組織に存在するLgr5陽性細胞の役割を検討するため、生後8か月のGan/ Lgr5-DTR-EGFP

マウスにDTを1か月間投与し、Lgr5陽性細胞の除去が胃がん組織へ及ぼす影響を観察した。DTの投与1か月後にこれらのマウスにおける腫瘍の形態的・組織学的検討を行ったところ、DTを投与していないコントロールのマウスと比較してDTを投与したGan/ Lgr5-DTR-EGFPマウスでは胃粘膜腫瘍の有意な退縮が認められた(図4参照)。この結果より、Lgr5陽性細胞が、がん幹細胞として胃がん組織維持やがん細胞増殖、分化に関与しているという重要な知見を得た。上記のマウス(Gan/ Lgr5-DTR-EGFPマウス)の胃から、正常およびと腫瘍上皮細胞を採取してオルガノイドを作製する。また、候補遺伝子をオルガノイドで強制発現または発現抑制させ、生存や分化・増殖、および浸潤などの形質変化を評価する。マウス由来のオルガノイドのうち、浸潤やEMT誘導などの悪性化にかかわる表現型があったものについては、免疫不全マウス(NOGマウス)の胃壁に移植し、生体内における浸潤や転移能の評価を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ミクロ細孔場における光触媒活性種の分子設計

金属ポルフィリン錯体は光合成などで知られる電荷移動など、特殊な機能を持つものとして、あらゆる分野に応用が期待されている。また最近では錯体の光触媒作用とゼオライトの分子ふるい機能を組み合わせるような複合触媒材料にも注目が集まっている。しかしこの触媒機構を詳細に知るためには実験的アプローチの他に、理論的アプローチが必要とされている。そこで本研究は分子動力学計算(MD)と量子化学計算を用いてY型ゼイオライト中での金属ポルフィリン錯体の挙動と配向、および電子状態について検討を行った。MD計算は、河村らの開発したMXDORTOプログラムを基に、有機金属錯体へも適用可能なesffポテンシャルを新しく導入した。シミュレーションはいずれの系においても、温度300K、1atmの条件で行った。計算結果の視覚化には、当研究室の三浦が開発したRYUGAプログラムを用いた。メタンの部分酸化によるメタノール合成の触媒として活性を示すと報告されている。NaYゼオライト細孔中に内包した金属ポルフィリン錯体の安定構造について検討を行った。まずUSYゼオライト中での金属ポルフィリン錯体の安定構造をMD計算を用いて観察した。ポルフィリンのMg原子は細孔壁の酸素6員環の中心へ向かう様に配位した。これでは反応活性点と考えられている金属種がゼオライト骨格側へ埋没しており、高い活性を期待することができない。そこで今度はNaYゼオライト細孔中でのMgポルフィリン錯体の安定構造を観察した。Mgポルフィリン錯体はNaカチオンの上に配位し、Mg原子が細孔中心方向へ突出することがわかった。この場合は金属種が細孔中心側に露出するので反応活性が上昇すると思われる。これらの結果から、Y型ゼオライト細孔中でのポルフィリンの挙動は交換カチオンの存在の有無に大きく影響を受けることがわかった。さらに、このような配位位置でのポルフィリンの電子状態について量子化学計算を行った。
第一原理シミュレーションによる活性サイトの構造・機能の解明とデザイン

第一原理電子状態計算手法を開発・駆使して、実験的には解明が難しいような原子レベルでの活性サイト構造やその構造が持つ機能を調べ、それらの物質の持つ性質を支配する要因を明らかにし、その知見を元により望ましい性質を持つ物質をデザインする指針を与えることを目指してきた。具体的にはSi中の高濃度Asドーパント、グラフェンに担持したPt単原子触媒の構造と燃料電池電極としての反応性、ZnSnAs2中にドープしたMn周りの局所構造と磁性半導体としての機能、SrTiO3中にドープしたRhの局所構造とその光触媒機能、BEDT-TTF系材料におけるX線照射損傷過程の解明、などで成果があった。本研究による成果で、物質の原子レベルでの局所構造を精度よく、且つ、効率的に求めることができる第一原理電子状態計算プログラムを開発・整備するとともに、それを用いる事により、これまで未解明であった触媒や半導体、有機材料中での局所構造とその物質の持つ物性や化学的反応性の関連が明らかになり、これらの機能を発現する要因が明らかになり、燃料電池電極触媒やSi半導体、希薄磁性半導体、光触媒などでより望ましい性質を持つ物質をデザインする際の指針を与えることができた。特に(1)ファン・デル・ワールス汎関数の実装とその応用、(2)グラフェン表面におけるナフタレン分子層の吸着構造と表面状態、(3)グラフェンに担持されたPt単原子の構造とその触媒活性機構の解明、(4) MnドープZnSnAs2の磁性とそのMn配置に関する距離依存性、(5) RhドープしたSrTiO3の電子状態の解明、(6)BEDT-TTF系材料における「X線照射損傷の活性サイト」の解明、(7)CoをドープしたTiO2の構造解明とトポロジカルデータ解析などの研究で大きな成果があった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は、プログラム開発に関しては、弱い吸着状態をかなり精度よく記述することができると報告されている濵田によるvan der Waals密度汎関数法をSTATE-Senriに組み込み利用可能にした。グラフェン上の有機分子吸着系に適用したところ、vdW-DFを用いることにより安定な吸着状態が記述可能となった。第一原理電子状態計算手法による、触媒反応活性サイトの解明については、Pt13クラスターのグラフェン上への吸着構造とその電子状態、反応性に関する研究を進めた。この系については、手法班ナノ構造体イメージンググループとも議論を行いつつ、研究を進めている。担体なしの孤立Pt13クラスターの構造について調べたところ、distorted cuboctahedronが最も安定であることがわかった。そこで、このクラスターをグラフェン上に吸着させて、COが吸着する際の吸着エネルギーを調べたところ、2.172.88 eVとなり、かなり大きな吸着エネルギーを持つことがわかった。チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)は紫外線照射下で水の光分解反応を見せる物質のひとつであり、遷移金属元素の添加によって可視光域を活用できる。Rhを添加したもの(Rh: SrTiO3)は特に高い触媒活性を持つことが知られている。Irを添加したもの(Ir: SrTiO3)に対して同様の測定・解析を本年度実施した。その結果、Ir3+やRh4+のようにギャップの中央付近に添加元素由来のエネルギー準位が現れる系では触媒活性が低く、Ir4+やRh3+のようにSrTiO3の価電子帯のすぐ上にエネルギー準位が現れる系では触媒活性が高くなる傾向が明らかになった。このことは、添加物由来の電子状態とSrTiO3の価電子帯(酸素由来の電子状態)との混成具合を調節することが触媒のデザインを行う際の指針となりうることを示している。本研究グループでは、高精度で高効率な第一原理電子状態計算手法とプログラムを開発しつつ、ナノ触媒や半導体デバイス、酸化物などの具体的な物質の研究を行っている。以下、この課題の平成27年度の研究成果をまとめて報告する。(1)ZnSnAs2ベーススピントロニクスマテリアルデザイン:SnサイトにMnをドープした系において最も強磁性状態が安定である事がわかった。また平均場近似内においてSnサイトにMnをドープした系において最も高いTCを持つ可能性があることがわかった。その強磁性の起源としてMn低濃度領域では主に二重交換相互作用が、高濃度領域になるとp-d交換相互作用が支配的になることがわかった。(2)グラフェン担持Ptクラスター触媒の構造と反応性:グラフェン上に担持したPtナノ触媒に関する構造と電子状態について、電子顕微鏡を用いた郷原グループと共同で研究を進めている。SW型の欠陥がつながった構造について研究を行った。そして、その構造上へのPt原子の吸着エネルギーを求めたところ、吸着サイトによって-1.9-2.3eV程度依存して変わる事が明らかとなった。特に5員環と7員環が接している吸着サイトで吸着が強い事がわかった。(3) X線損傷の計算機シミュレーション: X線の照射による試料の損傷は、特に有機物において避けられない問題である。「どこがどのように壊れやすいのか」を解析・予測するため計算機シミュレーションを活用することを試みた。X線との相互作用が大きなCuやBrはcore holeの有無による局所構造の差異が現れないのに対して、CやNといった軽元素へのcore holeの導入は大きな構造変化をもたらした。

損傷の蓄積に対応する不可逆的な構造変化を探索したところ、最初のきっかけとして平行して隣接する2本のC-N結合が同時に切断されてつなぎ替えを起こす必要があることが示唆された。本研究グループの、3D活性サイト科学における役割としては、実験的に提案されている局所構造が、実際に安定であるかどうか、確かめる事とともに、理論的により安定な構造や、その構造が発現する機能を予測し、実験的な実証を実験グループに提案する事である。手法開発に関しては、(1)ファン・デル・ワールス汎関数のプログラム開発を行い、有機分子吸着系やKC8やCaC8のグラファイト層間化合物の構造が大変よく実験値を再現した。これによって、グラファイト層間化合物の構造を理論的に予測し、実験グループ(松井、久保園Gr)と共同でそのCaとKの配列構造を解明することを進めている。(2)像再生グループと、Coドープ・ルチル型TiO2に関して、蛍光X線ホログラムデータに含まれるはずの中距離の情報を像再生班(松下(A03班))らから像再生理論を学び、より信頼性の高いモデルの構築を目指した取り組みを進めている。手法班と連携した具体的系の研究に関しては、(3)郷原グループと共同でグラフェン上に担持されたPt金属原子、および、クラスターの構造に関して解明を進めており、進んできている。これによって、グラフェン上に担持されたPtクラスターがメタノール直接型燃料電池で高活性になる要因を明らかにすることが可能となる。この解明が進めば、さらに、より望ましい触媒をデザインする指針が得られると期待される。試料班との連携に関しては、(4) ZnSnAs2ベース希薄磁性半導体の強磁性発現機構に関して試料班(内富Gr)と連携しつつ、理論的に解明しつつある。さらに、手法班(林Gr)のホログラフィーのデータから示唆されたZnとSnが入れ替わった効果、ZnサイトにMnをドープする効果についても研究を進めることにより、室温強磁性の発現機構を明らかにできる。これが明らかにされると、よりTcの高い希薄磁性半導体をデザインする指針が得られると期待される。研究グループでは、高精度で高効率な第一原理電子状態計算手法とプログラムを開発しつつ、ナノ触媒や半導体デバイス、酸化物などの具体的な物質の研究を行っている。平成28年度の研究について以下のような成果があった。1) ZnSnAs2ベーススピントロニクスマテリアルデザインに関して、ZnサイトにV, Cr, Mn, Fe, Co, Niと3d遷移金属をドープすることでそのキュリー温度を見積もった。その結果、ZnサイトにV, Crをドープした系において強磁性状態が安定である事がわかった。2)グラフェン担持Ptクラスター触媒の構造と反応性に関しては、格子空孔上におけるPt4クラスターの吸着構造を調べたところ、格子空孔のサイズとともにPtクラスターの吸着エネルギーが増大することが分かった。さらに各吸着構造においてCO吸着エネルギーを調べると、空孔に近いPt原子上ほどCO吸着が弱まる傾向が現れた。
糖尿病による脳微小血管のGTP結合蛋白質αサブユニットの変化

糖尿病による脳微小血管の情報伝達の異常を明らかにするため、GTP結合蛋白質がいかに変化するかを調べた。ストレプトゾトシン投与によりラットは多飲多尿,体重減少、尿糖強陽性、血糖値は400mg/dl以上になった。対照と糖尿病ラットから、調製した脳微小血管は高純度であり、大脳皮質重量1gから蛋白質として約500μgの微小血管が得られ収量も対照と糖尿病ラットで差がなかった。脳微小血管を可溶化後、イムノブロット法によりGTP結合蛋白質のαサブユニットを同定したところGsは45KDa、Giは41kDa、Goは39kDa、Gqは40kDaにバンドを見いだしそれぞれ脳のGTP結合蛋白質のバンドと分子量が一致した。このことから脳微小血管にGs、Gi、Go、Gqを介する情報伝達機構が存在することが判明した。また、ストレプトゾトシン投与により、Gsは48%減少しGo、Gqは20%減少したが、Giは変化しなかった。培養脳微小血管内皮細胞にもGs、Gi、Go、Gqが検出されたことにより、培養細胞でも、GTP結合蛋白質を介する情報伝達機構が維持されていることが判明した。高濃度ブドウ糖添加によるGTP結合蛋白質の発現への影響を調べたが、Gs、Gi、Go、Gqとも有意な変化は見られなかった。GTP結合蛋白質のmRNAをノーザンブロットにより調べた結果、培養脳微小血管内皮細胞には、1.85kbのGs、2.35kbのGi2、3.5kbのGi3のmRNAが認められたが、Gi1、Gqは検出されなかった。GsのmRNAは脳より50%多くGi2のmRNAは脳の約6倍多かった。またGi3は脳では、明白なバンドは見られなかったが内皮細胞ではかなり強いバンドが検出された。このことから、脳と微小血管内皮細胞では、GTP結合蛋白質の種類およびそのmRNA量が異なっていることが明らかとなった。一方、高濃度のブドウ糖によりGoのmRNAは約50%増加したが、他のmRNAに顕著な変動は見られなかった。以上のことから、糖尿病により脳微小血管のGTP結合蛋白質を介する情報伝達に異常を来すが、脳微小血管内皮細胞を高濃度グルコース存在下で培養しただけではその様な変化は生じにくいことが判明した。
セラミック被覆材の熱処理と残留応力に関する研究

イオンプレーティング法の一種であるアーク放電方式PVD法により、鉄鋼基板上にTiN皮膜を作成し、皮膜の性質が熱処理にともないどのように変化するか調査を行った。これにより得られた知見を下記にまとめる。TiN皮膜の性質について成膜パラメータであるアーク電流値と窒素ガス圧力に対する依存性を調査したところ表面粗さについてはアーク電流値の変化による皮膜表面粗さへの影響は少ないが窒素ガス圧力が110Paと上昇すると表面粗さはRa=0.30.07μmと減少した。また,ビッカース硬さは16602500HVであり、アーク電流値が増加すると硬さも増すのに対し、窒素ガス圧力が増加すると皮膜の硬さは逆に低下した。次に、X線回折法によりTiN皮膜を調査した。その結果、TiN皮膜は[111]軸の結晶優先配向性を有しており、アーク電流値、窒素ガス圧力の変化に対して[111}軸配向性が多少弱まる傾向がある。TiN皮膜には-8.0-6.5GPaの皮膜と基板の熱膨張係数の差から生じる熱残留応力値よりも一桁以上大きな圧縮残留応力が存在し,窒素ガス圧の増加とともに圧縮残留応力が減少する傾向がある。次に、TiN皮膜にanneal処理を加えた場合、皮膜の回折線は処理温度の上昇にともない積分回折強度の若干の増加と半価幅の減少が生じる。また、TiN皮膜の圧縮残留応力は1073 Kまでのanneal処理により圧縮残留応力が減少するが、これ以上の処理温度では再び圧縮側に増加し熱残留応力値とほぼ同程度になる傾向がある。TiN皮膜の組成比(N/Ti)は成膜時において約1.1程度であるがanneal処理において加熱温度の上昇に伴いN/Ti=1に近づく傾向がある、鉄鋼基板上にイオンプレーティング法によりTiNもしくはTiCを被覆した試料に対して被覆膜と基板側界面層のX線による残留応力測定を行った。その結果、被覆膜には成膜過程において被覆膜と基板との熱膨張係数の差から発生する熱残留応力よりも一桁以上大きい約-5.54GPaの強い圧縮残留応力が存在し、基板側界面層にも弱い圧縮の残留応力が存在していることが明らかとなった。被覆膜中の強い圧縮残留応力は成膜過程中に受けるイオンによる原子レベルでのショットピーニング(イオンボンバードとも呼ばれる)が原因と考えられる。また、基板側の界面層における圧縮残留応力の発生原因は、被覆膜の成膜時に基板表面の酸化層除去のために行うイオンクリーニングにより被覆膜と基板との界面層に基板原子と被覆原子とが混在する中間層が形成されるためと思われる。この中間層が存在することにより被覆膜は基板に対する高い密着性を持ち、さらに被覆膜中に存在する圧縮残留応力を支える要因にもなっていると考えられる。また、被覆材に熱処理を加えることによる被覆材の残留応力の変化を測定した。その結果、被覆膜中に存在した圧縮残留応力は加熱温度が上昇するにしたがって減少していき最終的には加熱温度から算出される熱残留応力とほぼ同じレベルとなることが明らかとなった。これは、成膜中のイオンボンバードにより形成された真応力が熱処理により緩和されるためと考えられる。今後の研究の予定としては、基板側界面層の熱処理に対する残留応力変化を調査し、被覆膜の残留応力変化と比較することで、被覆材として熱処理に対しどのような影響を受けるかについて検討する。TiN皮膜の組成比(N/Ti)は成膜時において約1.1程度であるがanneal処理において加熱温度の上昇に伴いN/Ti=1に近づく傾向がある、
感情記憶の抑制：　抑制意図別アプローチ

日常生活においてネガティブな出来事を意図的に覚える状況は稀であると考えられるため,そこで意図的に覚えてようとしていないネガティブな記憶を抑制することが出来るかどうかを,検索練習パラダイムを用いて検討した。単語の関連度評定を行うという形で,学習意図のない状態でネガティブ語を学習させた後(偶発学習),そのネガティブ語に対して一部を検索させるという検索練習を行った。その後,すべての学習項目に対して記憶テストを行った。その結果,意図的に学習していないネガティブ語記憶の抑制が可能であることが明らかになった研究成果をまとめ,学会発表を行った。また,自身の思考を制御する能力をどのように評価しているかを測定する質問紙であるThought Control Ability Questionnaire(TCAQ)を翻訳することで日本語版の作成し,その信頼性・妥当性を検討した。作成したTCAQ日本語版の妥当性に関しては,構造的側面,外的側面,一般化可能性的側面それぞれの証拠を得ることができた。信頼性に関しては高い再検査信頼性を確認した。これらの結果から,TCAQ日本語版を作成することができたと言える。の成果を論文にまとめたものを心理学研究誌に投稿し,掲載が決定された(小林他,印刷中)。この尺度を本邦の研究者が利用することで,思考制御能力の自己評価と思考や記憶の抑制研究が本邦において活性化することを期待している。また,現在は作成した日本語版TCAQの得点と指示忘却の関連についても共同研究として,検討を行っており,その成果の一部を学会発表する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。ある記憶を検索することが他の関連する記憶を抑制する現象である検索誘導性忘却(Anderson et al., 1994)を取り上げた。ネガティブ語を抑制対象とした検索誘導性忘却を行い,その程度に個人差が見られるかを検討した。個人差の指標としては,ワーキングメモリ容量を用いた。ワーキングメモリとは,短期的に保持される記憶であり,このワーキングメモリ内に貯蔵できる程度をメーキングメモリ容量であり,ワーキングメモリ容量は実行機能との関連があるとされている.検索誘導性忘却が実行機能と関連するというExecutive deficit hypothesis (Levy & Anderson, 2007)から,ネガティブ語の検索誘導性忘却に関してもワーキングメモリ容量の程度が関連すると考えられる。しかしながら,ワーキングメモリ容量と非感情語の検索誘導性忘却の関連について扱った研究(Aslan & Bauml, 2011 ; Mall & Morey, 2013)では,ワーキングメモリ容量と検索誘導性忘却に正の関連があるという報告(Aslan & Bauml, 2011),ワーキングメモリ容量と検索誘導性忘却に負の関連があるという報告(Mall & Morey, 2013)が見られている。このような背景から,本研究では,ネガティブ語の検索誘導性忘却において,ワーキングメモリ容量がどちらの方向で関連するかどうかを調べた。精神的健康と実行機能に負の関連が見られる可能性(e.g. Amir et al., 2009)を考慮し,本研究では抑うっ傾向,不安傾向などの影響を統剣した上でネガティブ語の検索誘導性忘却とワーキングタモリ容量の関連を調べた。実験を行った結果,ワーキングメモリ容量とネガティブ語の検索誘導性忘却に負の関連が見られた。実際に体験した記憶(エピソード記憶)の中でも,ネガティブなエピソード記憶を忘れることができるかを検討した。これまでの研究では,ネガティブなエピソード記憶を忘れるために,別のネガティブなエピソード記憶を思い出す必要があった。そのため,仮に忘却が成功しても,他のネガティブなエピソード記憶が活性化してしまうという問題があった。そこで,本研究ではネガティブなエピソード記憶を思い出すことなく,忘却を実現できるかを検討した。実験の結果,ネガティブなエピソード記憶と関連する知識(意味記憶)を思い出すことが,忘却に繋がることを明らかにできた。この研究結果は第78回日本心理学会大会での発表を行った。加えて,研究結果を論文としてまとめたものが,Psychonomic Bulletin & Review誌に掲載された(Kobayashi & Tanno, 2014)。また,日常生活においてネガティブな出来事を意図的に覚える状況は稀であると考えられる。そこで意図的に覚えてようとしていないネガティブな記憶を抑制することが出来るかどうかを,検索練習パラダイムを用いて検討した。その結果,意図的に学習していないネガティブ語記憶の抑制が可能であることが明らかになった。今後は,この研究成果をまとめ,学会発表及びに論文投稿を行う予定である。

また,自身の思考を制御する能力をどのように評価しているかを測定する質問紙であるThought Control Ability Questionnaire(TCAQ)を翻訳することで日本語版の作成し,その信頼性・妥当性を検討した。作成したTCAQ日本語版の妥当性に関しては,構造的側面,外的側面,一般化可能性的側面それぞれの証拠を得ることができた。信頼性に関しては高い再検査信頼性を確認した。これらの結果から,TCAQ日本語版を作成することができたと言える。の成果を論文にまとめたものを心理学研究誌に投稿し,掲載が決定された(小林他,印刷中)。この尺度を本邦の研究者が利用することで,思考制御能力の自己評価と思考や記憶の抑制研究が本邦において活性化することを期待している。また,現在は作成した日本語版TCAQの得点と指示忘却の関連についても共同研究として,検討を行っており,その成果の一部を学会発表する予定である。予定していたネガティブ記憶の抑制と個人差についての検討を行うことができなかったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。ネガティブ記憶の抑制能力と関連する個人差である思考の制御能力を測定する質問紙の日本語化を行い,その質問紙を用いて個人差について検討を行う。実験参加者の確保が予想より困難であったため,予定していた実験のうち,半数しか行うことができなかった。実験参加者の不足を補うため,オンラインで実験できるものは,オンラインで行う。そのための実験ソフトウェアやサーバーの準備を進める。すでに用いる実験ソフトウェアは決定しており,購入し次第,実験を開始する予定である。
アフロ・ブラジル文化カポエイラの基層理念

本研究の目的は、ブラジル伝統格闘技カポエイラの基層理念「マリーシア」の意味を明らかにし、カポエイラの組手において「マリーシア」を具現化する身体技法を駆け引きの発生の観点から読み直すことである。得られた結論は次の通りである。1「マリーシア」はラテン語のmalitia(悪徳)を語源とし、カポエイラの実践過程において「マリーシア」に肯定的な意味合いが含意されたと推測される。2カポエイラの組手において既存の技に、「裏をとる」「待つ」「方向を変える」の3つの目的が加わることで「マリーシアを伴う技」として駆け引きが可能になる。また「マリーシア」の具現化にカポエイラ独特の足運び「ジンガ」が重要な役割を担う。全3年度計画の初年度に当たる本年度は、ブラジルへ調査に行き、「カポエイラ」における最重要理念であるマリーシアの資料収集をおこなった。また文献研究では1800年代のマリーシア概念の社会的文脈上の構築について焦点を当てた。これまでマリーシアについて歴史的観点から時系列で経緯を明らかにした研究は低調であったが、マリーシアのこうした社会的文脈で帯びてきた意味合いを知ることは現在のカポエイラの理念の内実を知る手掛かりとなり、他の格闘技とは異なるカポエイラの文化的独自性を理解する上で重要といえる。結果としてマリーシアは「ずる賢さ」と一般的には訳されるが、カポエイラ実践者・研究者のNestor Capoeiraによるとマリーシアとは「maldade残酷さ」「falsidade虚偽」と「traicao反逆」を含む上位概念であることが明らかになった。さらにマリーシアは、カポエイラのゲームに必要な哲学、能力や戦略であり、いわば経験の一種のように身体的知恵を意味される。また、Nestor Capoeiraによると歴史的観点からマリーシア概念の出現の端緒は1800年代であった。当時の警察による記録によると、当時は「アフリカのゲーム実践者」という括りが「カポエイラ」と呼ばれ、カポエイラ実践者ではない社会的堕落者も「カポエイラ」実践者とみなされた。このことからマリーシアに虚偽や反逆という否定的意味合いが徐々に付帯されたと考えられる。そして、現地におけるカポエイラのゲームにおけるマリーシアに関する実践者へのインタビュー調査によるとマリーシアとは戦術、技術、哲学、習得方法等であり、マリーシアの具現化された形式が挙げられた。こうした現代におけるマリーシアの解釈について、次年度に追加調査をおこなう。本年度は、当初はブラジル文化の基層理念の主要文献研究を予定していた。しかし、カポエイラにおける限定的な理念の構築過程について解釈の必要性が生じたため、先に文献研究並びに現地調査によってそれを試みた。よって、本年度は次年度以降に予定していた計画を先取りして実施した形になり、次年度以降は本年度の成果を踏まえてより汎用的なブラジル文化の基層理念としてのマリーシア解釈の拡がりについて文献研究をおこなう。本年度は、全3年度計画の2年目であった。前年度に引き続き、カポエイラにおける重要理念「マリーシア(ずる賢さ、抜け目のなさ)」ならびにブラジル文化における基層理念の研究を進めた。「マリーシア」については、その歴史的構築過程に加え、現在のカポエイラのゲームにおいて「マリーシア」が機能していると主観的に判断されるゲーム(以下、「マリーシア」のあるゲーム)の身体技法・戦術について調査・分析をおこなった。現地調査としてブラジルのリオデジャネイロにおけるカポエイラの練習やイベントへの参与観察で収集したゲームの映像資料を分析した結果、「マリーシア」のあるゲームにおいて複数の戦術パターンが抽出された。「マリーシア」が「カポエイラらしさ」醸成の機軸として機能しており、「マリーシア」という理念によって方向づけられるカポエイラの独自性(カポエイラらしさ)が形成されていることが確認できた。また、ブラジル文化に通底する理念としてロベルト・ダマッタの提唱した居住空間にみるブラジル人の秩序概念、ブラジル社会における秩序を維持・形成する独自の視点に依拠し、「マリーシア」の解釈を試みた。「マリーシア」は、秩序と非秩序、そしてグレーゾーンを、カポエイラのゲームのおこなわれる「場の文脈」に応じて行き来することが可能な、一種の可変的なルールとして位置づけられると結論づけた。この成果の一部については、日本スポーツ人類学会第18回大会にて「カポエイラの理念『マリーシア』の読み直しーロベルト・ダマッタの三元論的視点からー」として口頭発表をおこなった。最終年度となる次年度は、総括としての「マリーシア」の史的再構成、「マリーシア」によって形成される「カポエイラらしさ」の補足研究、そしてブラジル文化の基層理念と「マリーシア」の相関の解明が課題となる。本年度は、前年度の補足研究をおこなえた一方で、ブラジル文化の基層理念に関する文献研究が遅れ気味であった。次年度が最終年度となるため、これらを優先的におこないたい。当該年度は、2017年8月にブラジル連邦共和国(以下「ブラジル」とする)リオデジャネイロ州において、現地調査をおこなった。カポエイラ世界競技大会ならびに講習会の参与観察を通じて、カポエイラの組手における駆け引きの発生を中心に動画資料を収集した。その資料を基に、組手における一連の動きを、蹴りやよけ等の既存の「技」と「ジンガ(基本的な足運び)」に分節化し、カポエイラの組手の文脈に沿って「ジンガ」の機能を検討した。

その結果、身体技法「ジンガ」は、次の技に備える、よける、調子を整える、カモフラージュする等のために機能しており、そのリズミカルな動き方ゆえに、カポエイラの組手において、重要理念「マリーシア(機転が利くという意味)」を伴う駆け引きの誘発に有効であると考察された。前年度において明らかにされたカポエイラの組手における駆け引きで出現する複数の戦術パターンに加え、身体技法「ジンガ」を伴うことによって「マリーシア」のある組手が具現化される。また、映像資料ならびに文献研究から、こうした「マリーシアのあるジンガ」は、カポエイラのみならず、ブラジルサッカーにおいても重要な精神的・身体的スキルとしてみなされ、ブラジルサッカーの特徴の一つとされる。このように、地域的な民族スポーツが、当該地域における国際的競技スポーツのプレースタイルへも影響を与え、固有性形成の一助となっている現状が明らかになった。本研究の目的は、ブラジル伝統格闘技カポエイラの基層理念「マリーシア」の意味を明らかにし、カポエイラの組手において「マリーシア」を具現化する身体技法を駆け引きの発生の観点から読み直すことである。得られた結論は次の通りである。1「マリーシア」はラテン語のmalitia(悪徳)を語源とし、カポエイラの実践過程において「マリーシア」に肯定的な意味合いが含意されたと推測される。2カポエイラの組手において既存の技に、「裏をとる」「待つ」「方向を変える」の3つの目的が加わることで「マリーシアを伴う技」として駆け引きが可能になる。また「マリーシア」の具現化にカポエイラ独特の足運び「ジンガ」が重要な役割を担う。次年度は、現代におけるマリーシアの解釈について、カポエイラ実践者らへの現地でのインタビュー調査並びに文献研究を継続しておこなう。また、本研究課題の目的達成に必要なブラジル文化の基層理念とカポエイラの「マリーシア」の関連について、和書、ポルトガル語文献、英語文献を中心に文献研究を進めていく。次年度は、総括として「マリーシア」の史的再構成をおこない、「マリーシア」によって身体技法・戦術面から形成される「カポエイラらしさ」の特徴の整理、実践者らへのインタビュー、そしてブラジル文化の基層理念と「マリーシア」の相関の解明に着手する。スポーツ文化人類学文献購入の端数として46円生じた。フィールドワークの時期によって、航空券の価格に変動が生じたことが原因である。次年度に文献購入費に充てる。次年度使用分は、当初の予定どおりフィールドワーク費用に充てる。
雄ラットの性行動中におけるペニス活動のモニタリングとその調節機構

これまでの研究で雄ラットの性行動はマウント、イントロミッション、射精の三つがありそれぞれの行動中の筋電図は特徴的な波形を示すことがわかった。筋電図は勃起に深く関係する筋肉である球海綿体筋と坐骨海綿体筋に手術によって記録用の電極を埋設し実際に行動させることで得られた。どの場合の筋電図も球海綿体筋と挫骨海綿体筋はほぼ同時に発火を始め、終息していくが、1.マウント時の筋電図では発火開始の後、挫骨海綿体筋に急激な振幅の増加を認めた2.イントロミッション時では挫骨海綿体筋の急激な振幅増加の後、球海綿体筋の振幅増加及び短い休止がみられた。3.射精時では発火の後同様に挫骨海綿体筋の振幅の増加、球海綿体筋の振幅の急激な増加と短い休止を認めたがイントロミッションと違い、球海綿体筋と挫骨海綿体筋の両方に発火、休止を繰り返す発火パターンがみられ全体の発火の持続時間は長かった。しかし必ずしも二つの筋のその発火は一致しないことがわかった。その波形を振幅の増幅が始まってからの高振幅の相とその前に見られた低振幅の相に分け高速フーリエ変換を用い、それらにおける周波数分布を比較した。その結果膣への陰茎の挿入に伴うイントロミッションでの球海綿体筋の筋電図のうち高振幅の相に低振幅の相では見られなかった明らかな周波数分布の変化がみられた。この変化は200400Hzの付近に低振幅の相には見られないPowerの分布である。しかし、マウントでの筋電図ではこのような周波数帯の偏りは見られずしかもイントロミッションの場合でも挫骨海綿体筋では高振幅の相が見られるにもかかわらず周波数の偏りは見られなかった及び、射精時の波形の解析ではこのような変化はみられなかった。雄ラットの性行動は、発情した雌に乗り掛かるマウントという動作として観察され、マウントのなかでも雌の膣への陰茎の挿入を伴うものは特にイントロミッションと呼ばれる。このマウントとイントロミッションを十数回くり返すと射精にいたり、不応期を経て再びマウントとイントロミッションをくり返す。このときの筋電図を記録したところ、これらの行動に対応する筋電図波形はそれぞれ特徴を持っていた。どの場合の筋電図も球海綿体筋と坐骨海綿体筋はほぼ同時に発火を始め、終息していくが、1.マウント時の筋電図では発火開始の後、坐骨海綿体筋に急激な振幅の増加を認めた2.イントロミッション時では坐骨海綿体筋の急激な振幅増加の後、球海綿体筋の振幅増加及び短い休止がみられた。3.射精時では発火の後同様に坐骨海綿体筋の振幅の増加、球海綿体筋の振幅の急激な増加と短い休止を認めたがイントロミッションと違い、球海綿体筋と坐骨海綿体筋の両方に発火、休止を繰り返す発火パターンがみられ全体の発火の持続時間は長かった。その波形を振幅による相に分け、各々の相における周波数分布を比較した。その結果膣への陰茎の挿入を伴うイントロミッションでの球海綿体筋の筋電図のうち振幅の大きい部分に明らかな二峰性の周波数分布がみられたがマウント及び、射精時の波形の解析ではこのような変化はみられなかった。今後はこれらの解析をさらに進めてセロトニン作動薬など薬剤の効果や陰茎内圧の実測を併せて検討する。

しかし、マウントでの筋電図ではこのような周波数帯の偏りは見られずしかもイントロミッションの場合でも挫骨海綿体筋では高振幅の相が見られるにもかかわらず周波数の偏りは見られなかった及び、射精時の波形の解析ではこのような変化はみられなかった。
介護作業用柔軟構造ロボットハンドの開発と程度表現指示による身体ケア作業の実現

本研究の目的はマッサージに適した柔らかいロボットハンドシステムの開発とそれを程度表現指示で制御し得るアルゴリズムの構築である。まず、ロボットハンドシステムでは、人体の各部の硬さの違いに対応できるよう関節および指先剛性を変えられるものを開発した。いずれも独自のアイディアに基づく機構であり、大きな剛性可変域を実現することができた。特に、指先機構については、人と同じような押し込み量に対する非線形な剛性特性を実現することができ、人体との接触において心地よさを提供できるものと期待できる。次に、程度表現に対する押し込み制御アルゴリズムの構築であるが、こちらは、まず、各程度表現に応じて与える接触刺激(力、変位量、圧力等)の変化量と、その変化に対して得られる感覚量が固有の値を有するという仮定に基づき解析を行った。この感覚量は感覚刺激の比で定義したものであり、昨年度までの実験、解析から、接触圧により定義される感覚量が程度表現と関係するという推察結果を得た。今年度は、実際に接触面積を計測できる弾性指マッサージシステムを製作し、その面積計測値と接触力の計測から平均接触圧を求め、程度表現と感覚量の関係の解析を行った。また、触圧受容器の反応特性に対する他の先行研究の知見とも照らし合わせせた結果、各程度表現に対しては接触圧の増減比で定義する感覚量が適すること、また、各表現に対して、その値が一定値に収束する傾向を確認した。一方、触圧受容器の弁別域に満たない刺激の増加に対しては、感覚量が増大することも確認できた。この解析結果を基に、程度表現指示→感覚量→目標接触圧という、指示に応じた目標値設定のモデルが構築できた。このモデルを用いた実験を通して、程度表現に対して適切な押し込みマッサージが実現できているかの評価を行うことが課題として残っている。本年度の予定は、剛性可変指機構の開発と人の触圧刺激の知覚特性の解析である。剛性可変機構については、当初のネジ駆動により関節支持リンクの長さを調節する方法を試みたが、調節スピードの面で問題があることが確認された。そこで、新たに空気圧クッションを利用したクラッチ方式の剛性可変関節機構を開発した。空気圧クッションを利用することから、コンパクトで軽量な関節機構が実現できた。この機構の詳細な性能評価については、今後行う予定である。一方、剛性可変の指先構造についてもシリコーンゴム製の半球殻にスポンジ、プラスチック球、および空気層を充填することにより、人の指先とほぼ等しい剛性を有するもの、それより硬い、軟らかいもの4種類剛性指を作成することができた。次に、触圧刺激の知覚特性について、上記の人工指を利用し、人の体に押し当てる実験を行った。その実験により、人工指の剛性とその識別性能について解析を行った。その結果、硬さの知覚には接触力ではなく、接触面圧が深く関係していることが確認された。実際の接触面圧の差と硬さの違いに関する心理的距離の間に相関があることを確認した。また、押し当て速度の影響についても検証を行ったが、こちらは順序効果の影響が大きい結果となった。以上の結果から、本研究で目的とする程度表現によるマッサージ等の押し込み作業の実現については、接触面積(圧)を制御と表現の関係をモデル化し、利用することが妥当であることがわかった。今後は、計画書通り、平成29年度に具体的な程度表現と面圧変化の関係モデルの構築を行う。当初想定した関節機構に代わり、新な機構を発案し、開発を行った。新方式の性能評価が残されているが、計測システムは構築済であり、即実施可能な状況である。また、剛性指先については、計画書通り、想定した範囲の剛性を有する指先を実現することができた。一方、程度表現と押し込み刺激量の関係についても、計画通り、平成29年度から程度表現-押し込み刺激量のモデル構築を行える状況である。本年度は、昨年度製作した指先および関節の剛性を可変とするフィンガの性能評価を行った。関節剛性については、およそ1.5倍程度の剛性変化を得ることができたが、高剛性領域が若干不足することが確認できた。これは、剛性調節に用いた空気圧クッションの持つ弾性の影響であると考えられた。今後、素材および形状を再考し、改善を図る。一方、指先剛性に関しては、シリコーンゴム製外殻の内部にスポンジで包んだプラスチック製の半球核を配置する構成を採用し、人の指のような非線形の剛性特性を再現した。また、その内部をネジを用いて圧縮する機構を取り入れ、圧縮の程度により、人の指と異なる変位ー剛性特性を実現することも可能とした。次に、上記の指先を用いて人の手先を押し込む実験を行った。その際に、「少し強く」、「ほんの少し強く」といった具体的な程度表現に見合った押し込み力を被験者自らがロボットフィンガの制御を行うことで計測した。Weber-Fechnerの法則を基に、各表現と感覚量の関係を解析した結果、接触力と接触面積の変化が各表現に対する感覚量のレベル変化に影響することが確認された。従来のロボットによる接触作業では、接触力のみが制御の対象とされていたが、人の感覚を考慮した心地よいサービスを提供するためには、接触力のみの制御では不完全であることがわかった。この結果から程度表現指示に対する押し込み作業は、接触力と接触面積の同時制御を行うことが必要と考えられた。指先および関節の剛性可変機構の評価を終え、本研究の目的への利用可能性が確認できた。同時に問題点も明らかになったが、改良策にも一定の目途がついている状況である。

また、もう一つの課題であるマッサージ動作における程度表現の利用方法では、程度表現に対する感覚量に合ったロボットマッサージを実現するための制御ポイントを把握することができた。これにより、具体的な制御方法を考案することができた。現在は、上記のロボットフィンガ機構の改良を行い、最終目的である程度表現によるマッサージ実験を行う準備を進めている段階である。本研究の目的はマッサージに適した柔らかいロボットハンドシステムの開発とそれを程度表現指示で制御し得るアルゴリズムの構築である。まず、ロボットハンドシステムでは、人体の各部の硬さの違いに対応できるよう関節および指先剛性を変えられるものを開発した。いずれも独自のアイディアに基づく機構であり、大きな剛性可変域を実現することができた。特に、指先機構については、人と同じような押し込み量に対する非線形な剛性特性を実現することができ、人体との接触において心地よさを提供できるものと期待できる。次に、程度表現に対する押し込み制御アルゴリズムの構築であるが、こちらは、まず、各程度表現に応じて与える接触刺激(力、変位量、圧力等)の変化量と、その変化に対して得られる感覚量が固有の値を有するという仮定に基づき解析を行った。この感覚量は感覚刺激の比で定義したものであり、昨年度までの実験、解析から、接触圧により定義される感覚量が程度表現と関係するという推察結果を得た。今年度は、実際に接触面積を計測できる弾性指マッサージシステムを製作し、その面積計測値と接触力の計測から平均接触圧を求め、程度表現と感覚量の関係の解析を行った。また、触圧受容器の反応特性に対する他の先行研究の知見とも照らし合わせせた結果、各程度表現に対しては接触圧の増減比で定義する感覚量が適すること、また、各表現に対して、その値が一定値に収束する傾向を確認した。一方、触圧受容器の弁別域に満たない刺激の増加に対しては、感覚量が増大することも確認できた。この解析結果を基に、程度表現指示→感覚量→目標接触圧という、指示に応じた目標値設定のモデルが構築できた。このモデルを用いた実験を通して、程度表現に対して適切な押し込みマッサージが実現できているかの評価を行うことが課題として残っている。今後は、関節と指先を組み合わせたフィンガーモジュールの製作を行う。また、触力覚知覚に起因する程度表現の種類と使い分けについて、実験的に解析を進める予定である。今後は、ロボットフィンガーの改良を行い、実際に程度表現を用いたマッサージ作業を行う予定である。また、その実験を通して、ロボットフィンガと人の体の剛性の違いがマッサージ動作に与える影響について考察を深めていく。平成28年度に購入予定としていた超小型6軸力センサ(60万円)、および外国旅費(25万円)の執行がなされなかったことによるものである。前者は、使用を前提とした試作関節機構の評価実験が、次年度に先送りになったためである。一方、後者は、他の助成金の使用により、行われたためである。実験条件を見直したことにより、購入予定としていた6軸力センサ(60万円)の購入を取りやめ、廉価な一軸型のものを購入したこと。