hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複数種類のグリッパを仮定したロボットマニピュレータの作業計画と制御

最適なハンドを導出する手法を用いて,ロボットの作業計画手法を構築した.一連の作業動作を計画する場合,まず優先度の一番高いハンドを各作業要素に用いることを考え,その後に,ツールチェンジの回数がなるべく少なくなるように徐々に優先度が低いハンドを試すことを考えた.複雑な形状をした部品を単純な形状プリミティブで近似し,種々の形状プリミティブに適用可能な,新たなハンドの機構設計を行った.ハンドや部品のモデルをシミュレータ内に用意して,部品を組み立てるためのハンドをシミュレーションに基づいて計画した.提案するハンドにおける指の形状や開閉幅など詳細パラメータを対象物の形状分析により求める手法を構築した.これにより,一つのハンドで組み立て可能な対象物の形状に関するクラスを明確にした.複数方向からの拘束を受けている部品を操ることを想定し,手首に搭載された視覚センサにより継続的に対象物の姿勢をモニタリングする手法を構築し,これを組立作業に適用した.その結果,組立作業中に組立部品の姿勢を補正しながらロバストに組立作業を行うロボットの動作が実現した.問題なく進捗している.昨年度までと同様に,研究を推進していく予定である.概ね計画通りに研究は進んでおり,特段方針を変更する必要な無いと考える.部品の形状が与えられたときに,その作業に最も適したハンドを決定する問題を解いた.複雑な形状をした部品を,2次曲面による近似手法に基づいて,円柱や直方体などシンプルな形状モデル(形状プリミティブ)の集合として近似した.円柱で近似した場合は、その円柱の半径に応じて円柱を端点から把持できるような3指ハンドの開閉幅を決定した.また、直方体で近似した場合は,直方体の辺長に応じて2指平行ハンドの開閉幅を決定した.提案手法の有効性を実験により検証した.組み立て作業において,一つのハンドで把持可能な部品の形状に関するクラスを広げることことを目的としてハンドの設計を行った.L字を有する固定指と可動指との組み合わせに基づくグリッパを提案し,このグリッパによって様々な形状を有するペグを穴に挿入する作業について考えた.把持準備動作としてペグを水平方向に動かすことにより,視覚センサを併用することなしにペグの初期位置誤差に対応可能となるペグの形状を確認した.組み立て作業において,センサ情報をフィードバックすることで,単一のハンドで把持可能な部品や作業のクラスを更に広げることを考える.組立作業において精密に位置・姿勢を計測して制御するために,視覚(近接覚)の情報を利用した.ハンドに視覚センサ(近接覚センサ)を搭載し,対象物の貼り付けたARマーカの情報により対象物の位置・姿勢を計測した.それに基づいて、対象物姿勢をグリッパの中で変えるExtrinsic Manipulationが有効に行うことができることを確認した.大学院生2人と学部生1人の体制で研究を推進してきた。3人共頑張ったことで、現在まで全て計画通りに進んでいる。最適なハンドを導出する手法を用いて,ロボットの作業計画手法を構築した.一連の作業動作を計画する場合,まず優先度の一番高いハンドを各作業要素に用いることを考え,その後に,ツールチェンジの回数がなるべく少なくなるように徐々に優先度が低いハンドを試すことを考えた.複雑な形状をした部品を単純な形状プリミティブで近似し,種々の形状プリミティブに適用可能な,新たなハンドの機構設計を行った.ハンドや部品のモデルをシミュレータ内に用意して,部品を組み立てるためのハンドをシミュレーションに基づいて計画した.提案するハンドにおける指の形状や開閉幅など詳細パラメータを対象物の形状分析により求める手法を構築した.これにより,一つのハンドで組み立て可能な対象物の形状に関するクラスを明確にした.複数方向からの拘束を受けている部品を操ることを想定し,手首に搭載された視覚センサにより継続的に対象物の姿勢をモニタリングする手法を構築し,これを組立作業に適用した.その結果,組立作業中に組立部品の姿勢を補正しながらロバストに組立作業を行うロボットの動作が実現した.問題なく進捗している.計画に基づいて研究を推進していく予定である。昨年度までと同様に,研究を推進していく予定である.概ね計画通りに研究は進んでおり,特段方針を変更する必要な無いと考える.
レーザー吸光光度法による微小スケール多成分変動濃度計の開発と非平衡反応過程の解明

本研究では,乱流中でコルモゴロフスケール以下の微小スケールの濃度変動を測定するために,対向型光ファイバプローブを用いた多成分変動濃度計の開発を行った.開発された計測プローブの検査領域の大きさは100μm以下であり,吸光型濃度計として世界最高レベルの空間分解能を実現した.軸対称噴流における高シュミット数物質拡散場の計測を行った結果,速度変動の最小スケールより小さなスケール(粘性対流小領域)で濃度変動スペクトルの波数に対する減衰指数が-1乗に近づく領域が確認できた.平成27年度は当初の研究計画に基づき,以下の2つの研究を推進した.超高分解能の光ファイバ型多成分変動濃度同時測定用プローブ及び計測システムの開発(2成分計測):当初予定していた5μmのコア径よりもさらに小さな2.5μmのコア径を持つ光ファイバの先端に,レンズ加工されたGIファイバを融着することによりプローブ先端から100μm離れた位置に集光することが可能となった.ビームスポット直径は3μmと極めて小さく,測定体積はバンドル型光ファイバプローブの約1/700を達成した.これは吸光光度法を原理とする濃度測定用プローブの測定体積としては世界で最も高分解能である.なお,対向する光ファイバの光軸が同軸上にあるように1μm以下の精度を有する専用のプローブ保持具を制作し使用した.また,3台のレーザーダイオードモジュールから射出されるレーザービームを一つの光ファイバに入射するための合波系を設計・制作した.さらに受光用光ファイバに入射した光を波長ごとに分離するための分光器の調整を行い,2成分の濃度を同時に計測することが可能な計測系の構築を行った.二次元乱流噴流での二次の化学反応場実験と微小スケール統計量解析:二次元乱流噴流中で計測を行うための準備実験として,軸対称噴流中での無反応染料の濃度変動の計測を行い,変動濃度スペクトル,確率密度関数分布等の微小スケール統計量を解析した.また,二次元乱流噴流装置で計測を行うための専用冶具の制作等の準備を行った.本研究の第一の目的はレーザー吸光光度法による微小スケール多成分変動濃度計の開発であった.本年度は実際にプローブの設計から制作までを行い,従来のプローブに比べ約1/700の大きさの測定体積を実現することができた.さらに,無反応染料の計測に適用し,これまで不可能だった微小スケールにおける変動濃度の計測が可能であることを確認した.以上より,当初の目的に沿う微小スケール多成分変動濃度計の開発に成功したと判断される.ただし,実際に新型の光ファイバプローブを使用して,反応を伴う二次元乱流噴流中での多成分変動濃度の計測やデータ解析はまだ終了しておらず,これは次年度の課題である.本研究の目的は微小スケールの濃度変動を測定する多成分変動濃度計の開発とそれを用いて非平衡反応過程を解明することである.平成27年度に製作した対向型光ファイバ用保冶具は光ファイバの位置が時間的にわずかに変化するという問題が発生することが本年度明らかとなった.そのため,光ファイバの固定位置の時間的な変化が起きないように,新しい形状の対向型光ファイバ用保冶具の設計・製作を行った.これにより光ファイバの位置がずれる問題は解決した.軸対称乱流噴流中での無反応染料の濃度を対向型光ファイバプローブで計測し,スペクトルや確率密度関数等の統計量の調査を行った.光ファイバプローブの空間分解能が従来の光ファイバプローブよりも大幅に小さいため,濃度変動スペクトルの高波数領域においても精度の高い計測を行うことができた.その結果,これまでに野外観測でしか確認されていなかった濃度変動スペクトルの高波数領域に見られる波数の-1乗に比例する波数領域が確認でき,理論的予測の妥当性を確かめることができた.また,本プローブを波長の異なる2台のレーザーダイオードと分光器に接続することにより,多成分変動濃度計を完成させた.本研究では,上述の対向型光ファイバプローブを用いて,化学反応を伴う二次元乱流噴流中で反応性物質の多成分変動濃度の同時計測を行う予定であったが,上述の対向型光ファイバ用保冶具の設計・製作に多くの時間を費やしたため,二次元乱流中での計測を行うことはできなかった.このため,これは今後の課題として残されている.本研究では,乱流中でコルモゴロフスケール以下の微小スケールの濃度変動を測定するために,対向型光ファイバプローブを用いた多成分変動濃度計の開発を行った.開発された計測プローブの検査領域の大きさは100μm以下であり,吸光型濃度計として世界最高レベルの空間分解能を実現した.軸対称噴流における高シュミット数物質拡散場の計測を行った結果,速度変動の最小スケールより小さなスケール(粘性対流小領域)で濃度変動スペクトルの波数に対する減衰指数が-1乗に近づく領域が確認できた.平成27年度の研究で,新型光ファイバプローブの開発はほぼ終了したので,平成28年度は以下の研究を推進する.1.二次元乱流噴流での二次の化学反応場実験と微小スケール統計量解析(平成27年度からの続き):反応を伴う二次元乱流噴流中での多成分変動濃度の計測やデータ解析は平成27年度に終了しなかったので,本年度に行う予定である.

2.超高分解能多成分変動濃度同時測定システムの開発(3成分への拡張):平成28年度には,さらに1波長分,新たにレーザーダイオード(青色)を追加することにより,3成分の濃度を同時測定可能なシステムにバージョンアップを行う.3.二次元乱流噴流の乱流/非乱流界面での非平衡化学反応場の実験と統計量解析:上記の濃度測定システムを用いて,二次元噴流拡散場において連続競争反応(A+B→R,B+R→S)を対象とした実験を行う.物質R, S及び染料Cの3成分濃度同時計測を行う.物質AとBの濃度は,保存スカラー理論を用いて決定される.なお,速度場についてはHot-filmプローブにより測定する.今回は,特に乱流/非乱流界面近傍の化学反応場の非平衡的性質に注目し,得られた実験結果から従来の統計理論の検証を行うとともに,従来の乱流モデルや分子混合モデルと比較検討することにより,それらの検証と改良を行う.流体工学
戦前期に日本の影響下にあった地域における製糖工場の建設と地域開発の関係

本研究の目的は,戦前期に日本の影響下にあった全ての地域で営まれた製糖業に着目し,相互の比較を通じて類型化を行い,工場建設と周辺の地域開発との関係を明らかにすることである。2年目である平成30年度は,当初の予定では,沖縄と北海道の新聞記事の整理と考察,前年度に引き続いて2年計画で入手を予定している台湾の新聞記事の入手を継続し,さらに台湾の行政資料の収集も行い,朝鮮と満洲の予備調査を進める予定であった。実際には,9月に台湾を訪問して,台湾日日新報の製糖業に関係する記事の収集を行った。また,3月には別の費用(他の科研費の分担金による)で台湾を訪問し,そのさいに併せて資料収集を行った。北海道については,新聞記事の整理をなかなか進めることができてはいないものの,戦前期に製糖業を営んでいた企業の後身である日本甜菜製糖の100年史に研究成果を寄稿することになった。また,台湾の臺中文化創意園區雅堂で, 5月から8月まで開催された『亞洲糖業文化足跡文件展』に,北海道と沖縄の研究成果を出展した。さらに,当初の研究計画には入れていなかったが,戦前期の学生による工場実習の報告書が活用できないかと考え,11月に東京大学を訪問した。一方,当初の研究計画では大きくは考えていなかったが,工場と社宅街周辺の地域開発の様相を把握する際に,必要不可欠な都市地図に関する研究も進めることができた。台湾と樺太における大縮尺都市地図としての火災保険地図の復刻出版に前年度に続いて取り組んだ。その成果を,今年度新たに入会した日本地図学会(8月)で報告し,実物の展示も行った。台湾でも,2018中華民國地圖學會(10月)と「城市前世到今生:臺北考現學」學術研討會(12月)で展示を行った。さらに,2月には,千代田区立日比谷図書文化館の『日比谷カレッジ』で「地図からみた日本統治期台湾の地方都市」をテーマに講演した。平成30年度には,当初の研究計画立案時には想定していなかった,大学の業務に関連する業務を担うことになった。初めての業務内容で,なおかつ個人的には大変責任ある業務と考えたため,相当の時間を割くことになった。そのため,研究のための時間の確保が難しくなり,研究の進展が全体的に遅れることになってしまった。台湾での台湾日日新報の記事の収集については,平成29年度の段階では,予定よりも進めることができたと考えていた。しかし,平成30度に入り,4万件以上の新聞記事の整理を行い始めると,当初考えていたキーワードによる新聞記事の収集では,考察を進める上では,不十分であることが判明した。そのため,キーワードを追加して記事の収集にあたる必要が生じ,追加の作業を行った。しかし,平成30年度中には追加の作業を終えることができず,さらに平成31年度にも追加の作業が必要である。また,これらの事情のために,新聞記事本体の読み込みが不十分となってしまい,さらに行政資料の収集と整理も平成29年度と同じように遅れ気味のままである。また,上述の事情から,朝鮮と満洲における製糖工場・社宅街に関する予備調査に時間を割くことが難しくなり,ほとんど進めることができていない。今後,鋭意取り組むべき課題である。これらを総合的に判断すれば,研究の進捗状況としては,「遅れている。」と判断するほどではないものの,「やや遅れている。」と判断せざるを得ない。平成29年4月の内定時に提出した申請書では,平成31年度には,次のような内容を計画していた。すなわち,収集した資料の精読に比重を移しつつ,朝鮮と満洲に関する本調査を行う予定としていた。特に,収集した各種資料/史料の整理が最も重要な作業となると考えていた。研究の進捗状況が「やや遅れている」と判断せざるを得なかったように,台湾における新聞記事の収集について,追加作業が必要となった。研究の進展とともに生じてしまった不測の事態ではあるが,本年度は,まずは,この作業に鋭意取り組みたい。確かに,朝鮮と満洲に関する本調査も大変重要な課題ではあるが,台湾を対象とした作業にしっかりと取り組むことができなければ,本研究全体の意義はかなり低くなってしまう。そのため,優先順位を考えつつ,鋭意作業に取り組む予定である。既に,本報告書の提出締切より以前の令和元年5月前半には,平成30年度に実施できなかった2回目の台湾訪問を,期間こそ短くなってしまったものの,実施することができた。平成30年度における研究の遅れを挽回する試みを既に始めている。その上で,平成31年度の後半からは,朝鮮と満洲に関する調査にも鋭意取り組み,平成31年度中には遅れを挽回する目途をつけたい。本研究の最終年度である平成32年度(令和2年度)前半には,挽回できるように試みる。当初の研究計画でも,最終年度の平成32年度には,不測の事態への対応も含め,補足調査にとどめ,収集した資料の精読と考察や取り纏めに重点を置くことを考えていた。そのため,研究期間全体では,当初の研究計画の内容を実施できるのではないかと考えている。なお,平成30年度にも進めることができた大縮尺の都市地図に関する調査については,こちらも引き続き作業を進め,特に外部への発信を重視したい。同時に他の研究成果についても,できる限り外部に発信したいと考えている。

本研究の目的は,戦前期に日本の影響下にあった全ての地域で営まれた製糖業に着目し,相互の比較を通じて類型化を行い,工場建設と周辺の地域開発との関係を明らかにすることである。1年目である平成29年度は,当初,沖縄と北海道の新聞記事の収集と整理,2年計画で入手を予定している台湾の新聞記事の収集と整理,さらに台湾の行政資料の収集を計画していた。実際には,まず,平成29年9月と平成30年3月に台湾を訪問して,台湾日日新報の製糖業に関係する記事の収集を行った。その際,研究協力者を通じて,記事の収集の一部を台湾の学生に前倒しで依頼することができた。当初の計画では,2年目である平成30年度に依頼する予定であったが,平成29年度内に一定の分量の記事をデジタルデータで受け取ることができた。沖縄に関しては,平成29年8月の日本建築学会大会(広島で開催)でこれまでの成果を発表できた。北海道に関しては,北海タイムスのデジタルデータを入手することができ,平成30年2月に札幌を訪問して補足調査を行った。また,平成29年5月に,神戸女子大学を訪問し,朝鮮における建築史・都市史に詳しい研究協力者から情報提供を受けると共に,助言も得て,朝鮮の製糖工場と社宅街に関する予備調査を開始できた。さらに,工場と社宅街周辺における地域開発の把握に必要な都市地図に関する調査も進めることができた。特に,台湾と樺太における大縮尺都市地図としての火災保険地図に関する研究を進めることができ,平成29年11月には台湾・台南市で開催された学会での発表(英語)と雲林科技大学での招待講演(英語)を行い,平成30年2月にはH-GIS研究会(京都で開催)での発表を行った。また,平成30年2月から6月までの予定で,研究協力者らと共に復刻出版に取り組んでおり,編集や別冊解題の執筆を担当している。研究対象とする地域の新聞記事と行政資料の収集と整理については,台湾日日新報の記事の収集は予定よりもかなり進めることができ,北海道の新聞記事も入手することができた。しかし,台湾と北海道に関して入手した新聞記事の整理については共に十分には進めることができなかった。また,新聞記事の収集に力を注いだために,特に台湾の行政資料の収集は遅れ気味である。ただし,全体として差し引きを考えると,当初予定していた作業量と同じ程度の作業は進めることができたと判断できる。また,朝鮮と満洲における製糖工場と社宅街に関する予備調査については,朝鮮に関しては着手することができたが,満洲についてはほとんど進めることができなかった。今後の課題である。一方で,当初の研究計画ではそれほど大きくは捉えていなかったが,本研究を遂行していく中で,工場と社宅街周辺における地域開発の様相を把握する際に必要不可欠な都市地図に関する研究を予想外に大幅に進めることができた。台湾で開催された国際学会での研究成果の発表だけではなく,戦前期に作製された火災保険地図(火保図,火災保険特殊地図)の復刻出版の作業を進めることができている。戦前期の外地を対象とした火保図はこれまで見出せておらず,復刻出版によって多くの読者に見ていただき,研究史料として活用いただけるようになることは大変重要な成果と考えている。また,編集作業と解題・解説の執筆作業を通じて,大縮尺の都市地図に関する理解も相当程度まで深まり,さらに,様々な地図を入手できた。これらは本研究の今後の進展のために、大変重要な情報であると考えられる。これらを総合的に判断すれば,研究の進捗状況としてはおおむね順調と判断できる。
光合成の電子移動におけるMg,Zn,Feの役割

多種の反応(色素)分子と膜貫通型タンパク質からできた複合体である生体光合成の反応中心内では、複数の金属原子と有機分子がペプチド構造と相互作用して分子間距離・配向が決定される。構造により反応経路が決定され、各反応分子のエネルギーレベルが調節され、電子のドナー側からアクセプター側まで電荷がズム-ズに流れるように設計されている.この中での電荷の生成・消失にともなう誘電緩和の制御の原理を検討した.このために、活性金属原子と高秩序媒体であるタンパク質との相互作用と、電子移動反応の制御機構を生体光合成反応の特徴である多段階の電子移動反応系を利用して検討した.【1】4Fe-4Sクラスターを保持する植物の光化学系1反応中心タンパク内部の電子受容体フィロキノン(2methyl-3phyty1-1,4naphthoquinone)を除去した後、人工分子を再導入し、人工反応中心を作成した.この内部での光励起電子移動を解析し、(1)タンパク質により反応分子のエネルギーレベルの調節機構と、(2)電子移動反応における再配置エネルギーを解析し、反応分子と溶媒としてのペプチドの構造と誘電緩和の相関を実験・理論両面から検討した.【2】光化学系1の始原型で、やはり4Fe-4Sクラスターをもつホモダイマー型の緑色細菌の反応中心でも研究を進め、電子移動経路の最適化機構、及び、反応の高効率化機構を検討した.これら二種の反応系の比較から、生体長距離電子移動システムにおけるミクロ反応環境の構築原理を解析した.多種の反応(色素)分子と膜貫通型タンパク質からできた複合体である生体光合成の反応中心内では、複数の金属原子と有機分子がペプチド構造と相互作用して分子間距離・配向が決定される。構造により反応経路が決定され、各反応分子のエネルギーレベルが調節され、電子のドナー側からアクセプター側まで電荷がズム-ズに流れるように設計されている.この中での電荷の生成・消失にともなう誘電緩和の制御の原理を検討した.このために、活性金属原子と高秩序媒体であるタンパク質との相互作用と、電子移動反応の制御機構を生体光合成反応の特徴である多段階の電子移動反応系を利用して検討した.【1】4Fe-4Sクラスターを保持する植物の光化学系1反応中心タンパク内部の電子受容体フィロキノン(2methyl-3phyty1-1,4naphthoquinone)を除去した後、人工分子を再導入し、人工反応中心を作成した.この内部での光励起電子移動を解析し、(1)タンパク質により反応分子のエネルギーレベルの調節機構と、(2)電子移動反応における再配置エネルギーを解析し、反応分子と溶媒としてのペプチドの構造と誘電緩和の相関を実験・理論両面から検討した.【2】光化学系1の始原型で、やはり4Fe-4Sクラスターをもつホモダイマー型の緑色細菌の反応中心でも研究を進め、電子移動経路の最適化機構、及び、反応の高効率化機構を検討した.これら二種の反応系の比較から、生体長距離電子移動システムにおけるミクロ反応環境の構築原理を解析した.
探索問題の近似ハッシュ法とその応用

本研究の目的は,探索問題における近似ハッシュ法の設計と実現法を調べ,具体的なゲームの探索問題に応用してその有用性を実験的に示すことである.ここでは,具体例として詰将棋と対局将棋をとりあげる.近似ハッシュ法は,チェスプログラムで考案された局面表の一般化と考えられるもので,計算状況(局面)の同一であることの探索のほか,類似した近似局面の探索に用いる.本研究での将棋の場合,壁面が同一で持駒の異なるほぼ同一の局面のほかに,一方の局面で有効な着手が他方の局面でも有効でありうるようなものとして近似局面を定義する.本研究では単一のCPUでの逐次探索のほか,多数のCPUでの並列探索も取り上げる.主たる研究成果としては,非常に手数の長い難しい詰将棋問題を解くための逐次プログラムを開発したことである.ここでのいくつかの新しい方法の中には近似局面による候補手の優先的な選択法がある.これによって従来のプログラムより解答能力が向上するとともに,多くの場合解答速度も向上した.その一例としては,研究代表者による旧プログラムで611手詰のある問題をはじめて解いた時に約60時間かかったが,新プログラムでは1時間以下で解けるようになった.そのほか,詰将棋を解く並列プログラム,また対局将棋の逐次プログラムの開発をおこない,いくつかの新しい結果を出した.これらの結果の主なものは論文雑誌や国際会議などで発表した.本研究の目的は,探索問題における近似ハッシュ法の設計と実現法を調べ,具体的なゲームの探索問題に応用してその有用性を実験的に示すことである.ここでは,具体例として詰将棋と対局将棋をとりあげる.近似ハッシュ法は,チェスプログラムで考案された局面表の一般化と考えられるもので,計算状況(局面)の同一であることの探索のほか,類似した近似局面の探索に用いる.本研究での将棋の場合,壁面が同一で持駒の異なるほぼ同一の局面のほかに,一方の局面で有効な着手が他方の局面でも有効でありうるようなものとして近似局面を定義する.本研究では単一のCPUでの逐次探索のほか,多数のCPUでの並列探索も取り上げる.主たる研究成果としては,非常に手数の長い難しい詰将棋問題を解くための逐次プログラムを開発したことである.ここでのいくつかの新しい方法の中には近似局面による候補手の優先的な選択法がある.これによって従来のプログラムより解答能力が向上するとともに,多くの場合解答速度も向上した.その一例としては,研究代表者による旧プログラムで611手詰のある問題をはじめて解いた時に約60時間かかったが,新プログラムでは1時間以下で解けるようになった.そのほか,詰将棋を解く並列プログラム,また対局将棋の逐次プログラムの開発をおこない,いくつかの新しい結果を出した.これらの結果の主なものは論文雑誌や国際会議などで発表した.
太平洋亜熱帯窒素固定海域が水産資源生産に果たす役割の定量的解明

これまで得られた観測結果より、太平洋亜熱帯外洋域において、懸濁態粒子の窒素安定同位体比は基本的には一次生産への窒素固定の寄与を示すと考えられたものの、西部北太平洋ではこの関係は明らかではなかった。そこで大陸から大気を通し供給される窒素化合物による影響を、安定同位体比データに加え、乱流やエアロゾルの観測データを用いて評価したところ、大気からの窒素化合物が安定同位体比に及ぼす影響は小さいと考えられた。このことから、西部北太平洋の窒素循環においては、更なる検証が必要であると考えられた。さらに太平洋中西部を対象に、これまでに作成した懸濁態粒子の窒素安定同位体分布地図と、延縄漁獲統計データを用い、窒素供給過程が異なる海域間でのマグロ類の漁獲効率を比較した。その結果、窒素供給量や供給過程が異なる海域間で、努力量あたりの延縄漁獲量(CPUE)は大きくは変わらず、そのため一次生産あたりのCPUEは貧栄養かつ一次生産が低い亜熱帯域において、赤道湧昇域および移行域と比較して高いことが示された。このことから亜熱帯域では、窒素源の違い(窒素固定ないしは深層の硝酸塩)にかかわらず、一次生産が低いのに対して水産重要魚種の生産に果たす役割が相対的に大きいことが示された。さらに、延縄対象魚種のうち、メバチおよびビンナガのCPUEの地理分布は、表面水温やクロロフィル濃度以外にも、懸濁態粒子の窒素同位体比ともそれぞれ正および負の重相関を示した。このことから、メバチは窒素固定が優勢な海域への依存度が低い一方、ビンナガでは高いことが示された。また、このビンナガのCPUEは北半球と比較し南半球の窒素同位体比が低い海域で高かったことから、窒素固定が盛んな海域はビンナガの生産を支えているものの、その寄与の大きさや果たす役割は多様であることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.研究室所有の安定同位体質量分析計の前処理装置を導入し、より小さな径の燃焼管に対応させた。これにより以前と比較して測定感度が10倍程度上昇し、海洋に優占する低次生産者であるカイアシ類において、より少ないサンプル量で分析が可能になった。2.複数の航海に参加し、黒潮域、フィリピン海、東シナ海にて、窒素固定活性を含む環境観測を行うとともに、懸濁態粒子、動物プランクトンおよび小型魚類のサンプルを得た。これらの航海のデータと、過去の航海で得られたサンプルのデータ、既報値、計459測点のデータを用い、太平洋外洋域全域におけるそれぞれのサンプルの窒素安定同位体比マップを作成した。得られたマップと実測の窒素固定活性、硝酸塩濃度および硝酸塩の窒素安定同位体比既報値に基づき、窒素供給過程の異なる海域の地理的な広がりが明らかとなった。さらに異なるサイズ分類群での窒素安定同位体比の差は、太平洋全域で基本的には共通しており、これらの分類群の捕食ー被食関係が海域によらず共通していることが示された。3.2で得られた各サイズ分類群の窒素安定同位体比マップより、これまで亜熱帯循環とひとくくりにされてきた海域の中に、窒素固定が優勢である中央部と、窒素固定の寄与がほとんどない比較的低緯度の海域が、隣接して存在していることが明らかとなった。この亜熱帯循環内における窒素安定同位体比の地理的傾向は、既報値における太平洋のキハダマグロの窒素安定同位体比の地理的違いとも一致した。以上は、亜熱帯循環内の異なる海域で採集された高次捕食者が、異なる窒素源(窒素固定由来の窒素または硝酸塩)により支えられた生産系に依存することを意味する。すなわち、本研究の最終目標である水産重要魚種生産への窒素固定の寄与を推定するためには、亜熱帯循環中央部の索餌場としての重要性を評価する必要があると示された。本研究の最終目標は、亜熱帯窒素固定海域が水産資源生産に果たす役割を定量的に解明することである。これを踏まえて設定した一年目の目標は、以下のとおりである。1.窒素固定由来の窒素が低次生産者間で転送される過程を解析するため、小型生物試料で炭素、窒素安定同位体比の個別分析を可能にする。2.様々な海域で採集された生物サンプルの安定同位体比のデータを集め、生態系への窒素供給過程の違いに焦点をあてた太平洋外洋域のマップを作成し、異なる窒素に依存する生態系の地理的広がりを推定する。3. 2で得られたマップと高次捕食者の安定同位体比のデータをもとに、太平洋外洋域の中で水産重要魚種への窒素固定の寄与が特に大きな海域を推定する。以下、それぞれの項目における進捗状況を記す。1.従来より安定同位体比分析の感度が10倍程度上昇し、達成したと考えられる。実際の現場サンプル分析は未着手であり、二年目以降の進展が望まれる。2.概ね順調に進展しており、太平洋における異なる窒素源に依存した生態系の分布が明らかになりつつある。一方で、観測航海が限られている都合上、海域によってはデータ密度が薄いところがあるため、今後もこまめにデータを拡充していく必要がある。3.概ね順調に進展しており、亜熱帯循環中央部の生態系が、特に窒素固定由来の窒素に依存していることが示された。今後はこうした海域がどの程度水産重要種の生産を支えているか、評価する必要がある。以上より、上述の評価とした。

1.昨年までに得られた中部太平洋の漂泳食物網の生物サンプルにおける安定同位体比の結果や、一般に公開されている物理化学環境データを用い、両者の関係について解析を進めた。その結果、本研究で特に着目している窒素固定や、従来重要とされてきた有光層以深の硝酸塩の他に、赤道域から表層流により水平輸送される窒素が、隣接する貧栄養な亜熱帯海域の一次生産に大きく寄与している可能性が明らかになった。以上の知見を加え中部太平洋の生食連鎖系への窒素供給源の地理的変動をまとめた成果を、海外学術誌に投稿した。2. 2017年8月から10月にかけて研究航海(白鳳丸KH-17-4次航海)に参加し、北太平洋亜熱帯の北緯23度線上にて、窒素固定活性を含む環境データの観測や実験を行うとともに、一次生産者から高次捕食者の窒素および炭素安定同位体比分析用のサンプルを採集した。現在分析および解析を進めていて、ここで得られた結果により、有光層以深の硝酸塩、大気窒素および大陸からの人為起源の窒素、それぞれの生食連鎖への寄与の東西変化が推定できる見通しである。これまでのところ、対象海域は表層の硝酸塩が一貫して枯渇している一方で、窒素固定活性が中部太平洋を中心に広い範囲で見られることが明らかになっている。3. 2017年6月から8月にかけて研究航海(白鳳丸KH-17-3次航海)に参加し、これまで観測を行ってきた亜熱帯とは依存する窒素源が大きく異なると考えられる北太平洋亜寒帯北緯47度線上で、一次生産者から高次捕食者までの生物サンプルを得るとともに、現場環境を知るための観測、実験およびサンプリングを行った。得られた結果から、これまでデータがなかった北太平洋亜寒帯海域において、炭素および窒素安定同位体比の分布図を作成することができた。船上での観測、実験およびサンプリングは、予定通り今年度ですべて終了した。また研究室での分析についても、生物サンプルの安定同位体比や現場の窒素固定速度の分析など予定していたもののうち主要なものはすでに終了しており、観測点における窒素固定者およびプランクトン群集の組成分析を残すのみであるため、概ね順調な進捗であるといえる。成果発表に関しては、中部太平洋の生食連鎖系への窒素源の南北変化に関する内容をすでに海外学術誌に投稿したが、査読プロセスに時間がかかり受理には至っていない。しかし最終年度には受理が見込まれる点、さらにより直近に得られた分析結果に基づく成果を、複数の学術論文としてまとめる見通しがついている点を考慮し、全体としては研究が期待通り進展したと評価した。これまで得られた観測結果より、太平洋亜熱帯外洋域において、懸濁態粒子の窒素安定同位体比は基本的には一次生産への窒素固定の寄与を示すと考えられたものの、西部北太平洋ではこの関係は明らかではなかった。そこで大陸から大気を通し供給される窒素化合物による影響を、安定同位体比データに加え、乱流やエアロゾルの観測データを用いて評価したところ、大気からの窒素化合物が安定同位体比に及ぼす影響は小さいと考えられた。このことから、西部北太平洋の窒素循環においては、更なる検証が必要であると考えられた。さらに太平洋中西部を対象に、これまでに作成した懸濁態粒子の窒素安定同位体分布地図と、延縄漁獲統計データを用い、窒素供給過程が異なる海域間でのマグロ類の漁獲効率を比較した。
地域資源としての〈景観〉の保全および活用に関する民俗学的研究

本研究では、景観が地域資源として利活用される事例として、国選定重要文化的景観や世界文化遺産への登録運動、および、農林水産業や鉱工業によって形成される景観の保全活用運動を主な対象として、国内に加えて韓国を含む20件以上にわたる現地調査を行なった。そして、1.これらの運動が展開するプロセス、2.これらの運動の政策的・学術的背景、3.これらの景観に地域内外から与えられる価値づけの様態、4.これらの運動が地域住民生活に与える影響、5.これらの運動が抱える問題点と矛盾について、地域住民・地域社会の置かれた現状に焦点をあてながら考察を加えた。上記の事例調査と考察を通じて、本研究は、ともすれば政策的・学術的理念が地域の運動よりも先行し、地域住民・地域社会がそれらに引きずられざるを得ない状況が生じていることを明らかにした。特に、この10年クローズアップされてきた「文化的景観」をめぐるケースにおいてこれは顕著である。したがって、「政策的・学術的理念の再検討」と「現地事例の現状および現状に至る歴史的プロセスの分析」という相互に連関する2つのテーマのいずれか、もしくは両方に焦点をあてながら、研究成果はまとめられている。この研究成果から敷衍される点として、次のことを指摘できる。すなわち、「景観」は、外部からの観察が可能な単なる可視空間ではなく、それを形成・維持・変容させるプロセスにさまざまなひとびとの営為がかかわる有機体であり、その意味では「文化」とも交換可能な概念である。「景観」を利活用する、あるいは、「景観」を価値づけ序列化することに結びつく政策や学知は、その「景観=文化」にかかわる地域住民・地域社会に対するより一層の配慮と、みずからの影響力に対するきちんとした自己検証が今後求められるはずである。平成17年度は、研究初年度として地域社会における<景観>の「資源化」に関して、以下の研究活動を行なった。1巡検による景観資源化事例の収集・・・・・・長崎県五島列島教会群の世界遺産化運動(7月)、岐阜県白川村重伝建地区の保全・活用運動(8月)、北海道美瑛町農業景観および小樽市再開発地区の資源化運動(9月)、長崎県壱岐市の農漁業集落景観の保全・活用運動(12月)、長崎県長崎市重伝建地区および軍艦島・雲仙市内国立公園・福岡県内産業化遺産の保全・活用運動(2月)2研究会開催・・・・・・1719年度における研究活動および役割分担に関する打ち合わせ(6月=第1回)、第1回研究会にもとづく各研究メンバーの研究計画発表(9月=第2回)、諸領野における「景観」概念および「景観」へのかかわり方に関するディスカッション・18年度研究計画の確認(2月=第3回)3プロジェクト・メーリングリストの運用による情報交換これらを通じて、行政・民間(NPOなど)・研究機関(大学など)が、それぞれどのような<景観>概念を持ち、どのようなかたちで<景観>の資源化=保全と活用にかかわっているのかという点に関して、基礎的な相関モデルを明らかにし、メンバー間で共有することができた。すなわち、(1)都市工学や建築学、土木工学といった理科系の学問領野がイニシアティブをとり、景観の格付けに深くかかわっていること、(2)またその格付けの際には、当該景観と密接にかかわるはずの住民からの視点がなおざりにされがちな傾向にあること、(3)住民視点を盛り込むために、民俗学をはじめとする文科系の学問領野が関与しうる回路をいかに設けるかが課題となること、が確認された。平成18年度は、研究第二年度として、地域社会における<景観>の「資源化」に関して、以下の研究活動を行なった。1巡検による景観資源化事例の収集......韓国ソウルおよび江陵の文化資源化運動(5月)、滋賀県近江八幡市の文化的景観の整備

・活用運動(6月)、岐阜県郡上市の水資源・無形民俗資源の保全・活用運動(8月)、京都府(宇治・城陽・京北・宮津)および兵庫県(豊岡・香美・朝来)の景観資源・土木資源の活用運動(8月)、韓国界火面(ケファ)の水辺資源の保全運動(11月)、滋賀県琵琶湖周辺市町村の景観資源の保全・活用運動(11月)、島根県石見銀山の世界文化遺産化運動(12月)、東京都日本橋地区の景観資源保全・活用運動(2月)2研究会開催......18年度における研究方針に関する打ち合わせ(5月=第1回=於韓国ソウル市内)、各研究メンバーの中間報告(8月=第2回=於郡上市)、各メンバーの中間報告および最終年度の研究とりまとめ方針の確認(2月=第3回=於東京都内)3プロジェクト・メーリングリストの運用による情報交換これらを通じて、本年度は、景観資源の類別・地域ごとに、(1)どのような<景観>が保全・保護の対象として設定され、(2)その保全・活用の過程でなにが争点となるのか、また、(3)いわゆる「成功事例」が全国の類似する景観資源保全・活用運動にどのような影響を与えていくのか、という3点について、具体的なデータの収集と分析を行なった。そしてこれまでの成果を承けて、最終年度においては、「現地事例の現状分析・歴史分析」と「対応する政策・理念の再検討」という二つの大きな側面に着目して、<景観>の「資源化」の問題への文化的アプローチを行なう予定であることが確認された。平成19年度は,研究最終年度として,地域社会における<景観>の資源化について,関連する学会等での発表を行なうとともに,研究報告書の編集を進めた。1関連学会等における発表......日本民俗学会第59回年会(10月7日,大谷大学)において分科会「景観と民俗学」を組織したほか,各自が関係する学会,研究会において景観,資源(化),地域/伝統文化等をテーマとする発表,コメンテイトやパネルの組織を行なった。2研究報告書の編集......上記分科会成果の取りまとめを一つの柱とし,その他歴史学,地理学,社会学の観点からの景観と文化に関する考察をもう一つの柱とする,研究報告書の編集を行なった。同報告書には,過去3年度に行なった巡検による景観資源化事例の報告も含め,平成20年5月に研究代表者の所属機関より発行予定である。3巡検による景観資源化事例の収集......奈良県橿原周辺の歴史的景観に関する整備,活用運動(7月),兵庫県旧家島町の産業景観の利活用(9月),岩手県一関市,平泉町の世界文化遺産登録ならびに重要文化的景観選定運動(10月),群馬県渡良瀬遊水池の水辺景観,栃木県宇都宮市大谷地区の産業景観の活用運動(12月),群馬県西部絹織物産業関連遺産の世界文化遺産登録運動(12月)4研究会開催......19年度における研究方針および日本民俗学会年次大会分科会に関する打ち合わせ(7月),同分科会に関する打ち合わせ(9月),最終報告書取りまとめに関する打ち合わせ(3月)これらを通じて,「現地事例の現状分析,歴史分析」「対応する政策,理念の再検討」という2つの側面からみた「文化と景観の問題」について,地域住民,地域社会の現状に即した考察をそれぞれが行なった。
コモン・ロー・システム発展史研究-日本民法典への影響を手がかりに-

『法典調査会民法議事速記録』を見ると、参考文献として英判例の記載があるにもかかわらず、英法の日本民法典への影響に関する研究は極めて少ない状況である。そこで本研究では、民法716条が立法されるきっかけとなった英国における独立契約者概念の形成・発展のプロセスを、判例の検討を通じて解明することにより、英法の日本民法典への影響について検討を加えた。平成20年度は、マスター・アンド・サーヴァント関係法理の中でも716条に直結するとみなしうる独立契約者概念の形成・展開過程を中心に検討を進めた。その結果、19世紀初頭までみられるマスター・アンド・サーヴァント関係の基本原則とは、サーヴァントの行為については基本的にマスターがすべて責任を負う、すなわちマスター・アンド・サーヴァント関係が成立する場合であれば、サーヴァントは責任を負わなければならないというものであった。契約関係が多少複雑化した後も、上級者・最終権限者が責任を負うことで対応可能であったが、社会状況の変化により、誰のサーヴァントでもない者が、従来ならマスターに該当しない者ヘサーヴィスを提供するようになると、それまで運用されてきた原則では裁判所も対応できなくなり、こうしてサーヴィス提供者による不法行為に対して誰が責任を負うべきかという問題が発生する。この問題を初めて正面から扱ったのはLaugher v. Pointer (1826)であったが、英国法曹界最高峰の知識を集結しても結論は出なかった。Quarman v. Burnett (1840)は、確かにLaugher v. Pointerにおいて示された見解をもとに一定の方向を示したが、判例を丹念に調べると、後続する判例が独立契約者という新しい概念を形成していった事実が明らかになった。以上については、ローマ法研究会(平成21年3月17日)で報告。また3月下旬には、インズ・オブ・コート(716条の起草者穂積陳重が1876-8年に留学、バリスタ資格を付与された法曹学院)に赴き、本来、部外者は利用できない同所の資料を、今回は特別に許可を得て閲覧、今後の検討に値する興味深い資料を発見した。本研究の目的である、明治期における日本民法典への影響という観点を中心に、コモン・ロー・システムの展開を検討し、以下のような成果を得た。(1)未だ不明瞭なままである民法716条立法の起源をたどるため、同条文立法の参照判例を手がかりに、根拠と考えられる判例の調査を進めた。その結果、注文者の責任を規定した716条が立法される根拠となった英国における独立契約者概念について、それが形成されていく過程、特にマスター・アンド・サーヴァント関係をめぐる法理形成前史を明らかにすることができた。研究成果は、「英国における独立契約者(Independent Contractor)概念形成前史-民法716条立法の起源をたどって-」(鈴木ほか編著『法の流通』、慈学社、2009年所収)として公表した。(2)民法典編纂時において、穂積陳重がとりわけ716条に見られるイギリス法に由来する概念の導入を強調した理由を、英国における事情、特に法学教育の観点から明らかにするため、インズ・オブ・コートで収集した資料を検討した。この点については、引き続き、関連文書を調査収集中である。(3)代位責任法理の位置づけおよび発展について、19世紀後半の英国における裁判資料の検討を行った。その結果、同法理が、当初の家族法的枠組みから代理法的枠組みで捉えられはじめる過程を、法学文献と判例集の両面からほぼ再構成することができた。(4)英国法制史学会において、コモン・ロー・システム発展史の中での代位責任法理の展開について、多数の研究者から有益な助言を得た。
多環芳香族炭化水素類の塩素置換体による健康影響リスク評価に関する研究

純度が、6位に塩素が置換した一塩素置換体は96.7%、6位に塩素が置換した一臭素置換体は97.2%、6, 11-位と6, 13-位に塩素が置換した二塩素置換体は94.6%のB[a] Pの塩素置換体及び臭素置換体の標準物質を作製した。これらのハロゲン置換体の、細胞に対する毒性、変異を起こす活性は弱かった。しかし、神経発達に影響を及ぼす可能性を示唆する結果が見られた。存在量は極めて少なかった。水環境中に存在する多環芳香族炭化水素類は塩素と反応することにより塩素置換体に変化することを、固相抽出-ガスクロマトグラフィー/質量分析計により明らかとした。しかし、現在、定量分析を実施するために必要な標準物質を市販品として入手することはできない。そこで、DewhurstとKichenが報告している方法(F.Dewhurst and D.A.Kichen : Synthesis and properties of 6-substituted benzo[a]pyrene derivatives, J.Chem.Sco., Perkin Trans, 1710-712 (1972))にしたがって、環境中で広く存在が調査され、有害影響も強いベンゾ[a]ピレン(B[a]P)を代表物質として塩素置換体を合成した。併せて、臭素置換体も合成した。溶媒再結晶法により濃縮・精製した標品は、NMRにより一塩素置換体は96.7%、一臭素置換体は97.2%、二塩素置換体は94.6%の純度であることを確認した。含有する不純物は再結晶に用いた溶媒であると推定された。一塩素置換体は6位に塩素が置換しており、一臭素置換体も6位に塩素が置換していることがNMRによる解析で明らかとした。しかし、二塩素置換体は6,11-位と6,11-位に塩素が置換した混合物として回収され、両物質を分離精製することはできなかった。これらの3種の精製標品とB[a]Pによる10μMを最高濃度とした24時間曝露による結果では、マウス胎性幹細胞及びHepG2細胞に対して有意な細胞毒性を示さなかった。しかし、溶存性B[a]Pを塩素処理した後、固相抽出した標品を用いたHepG2細胞に対する5日間の曝露においては、低濃度において有意な細胞毒性が認められており、長期間及び低濃度曝露による細胞毒性についても検討する必要が明らかとなったDewhurstとKichenの方法でベンゾ[a]ピレン(B[a]P)の塩素置換体および臭素置換体を化学修飾合成し、分取液体クロマトグラフィー/質量分析計により分離精製した。標品は、NMRにより一塩素置換体(B[a]P-Cl)は96.7%、一臭素置換体(B[a]P-Br)は97.2%、二塩素置換体は94.6%の純度であった。NMRによる解析で、一塩素置換体は6位に塩素が置換し、一臭素置換体も6位に塩素が置換していることを明らかとした。二塩素置換体は6,11-位と6,13-位に塩素が置換した混合物として回収され、両物質を分離精製することはできなかった。これらの精製標品を用い、マウスES細胞の神経系分化過程への影響を調べた。B[a]P-ClとB[a]P-Brを約70%以上の生存率を示したそれぞれ21.2μMと22.4μMの濃度で暴露を行った結果、細胞および神経系分化に対して形態的に曝露の影響がないことを光学顕微鏡下で確認した。両物質を神経系分化誘導過程で曝露した結果、外胚葉の神経細胞特異的発現遺伝子マーカーとして選択したNestin、Musashi、NSE遺伝子の発現パターンが、抑制される傾向がみられた。特に、B[a]P-Clは、分化誘導開始後10日から14日までの神経マーカーのmRNA発現をB[a]PおよびB[a]P-Brと比べてより強く抑制する傾向が認められた。また,B[a]P-Clは、10日からAhR,CYP1A1,CYP1B1、MAPK(ERK2)遺伝子のmRNA発現誘導を、B[a]PおよびB[a]P-Brと比べて発現抑制が認められた。これらの結果から、B[a]P-Clは、B[a]PやB[a]P-Brよりも強く、神経系分化過程で特異的に発現する遺伝子やAhRシグナルやMAPKシグナル伝達経関連遺伝子の発現に影響を与え、神経発達に影響を及ぼす可能性が示唆された。研究実施を進める上で、市販の標準品の入手が難しい多環芳香族炭化水素類のハロゲン置換体に関して、DewhurstとKichenの方法を応用してベンゾ[a]ピレン(B[a]P)の塩素置換体及び臭素置換体を化学修飾合成した。

本方法は、他の多環芳香族炭化水素類のハロゲン置換体の作製に適用できる可能性が認められ、本合成法の導入確立は今後の研究の推進に大きく寄与できると考えられた。B[a]Pの6位の塩素置換体(B[a]P-Cl;純度96.7%)、6位の臭素置換体(B[a]P-Br;純度97.2%)、6,11-位と6,13-位に塩素が置換した混合物としての二塩素置換体(B[a]P-2Cl;純度94.6%純度)について、変異原性試験を実施した。微生物を用いた変異原性試験(Ames試験)では、3物質とも、代謝活性を行わない場合にはほとんど変異原性を示さなかった。ラット酵素誘導肝ホモジネートによる代謝活性化を行った場合には、塩基置換型の変異(TA100株)とフレームシフト型(TA98株)において、弱い変異原性を示した。3物質の中では、臭素置換体が最も強い変異原性を示した。しかし、代謝活性化を行ったB[a]Pに比べ、強い変異原性は示さなかった。培養細胞を用いた染色体異常の発生頻度を調べた結果、代謝活性化を必要とした条件のみで弱い染色体異常の誘導活性を示した。浄水で塩素置換体の存在は、高さの低いピークは認められることもあるが、定量下限値未満である結果が得られている。水道水の塩素消毒の際や、下水処理水の放流の際に細菌汚染を防ぐために塩素消毒を行う際に、存在するB[a]Pが塩素に暴露されて塩素もしくは臭素置換体が生成し、健康に対するリスクが生じる恐れが想定されたが、本研究の結果からは直ちにリスクを考慮しなくてはならない程度にはない状況と考えられた。
造血システムの数理モデル

細胞内部の化学反応ネットワーク、化学物質のやりとりによる細胞間相互作用、細胞内での反応の進行に伴う体積増加による分裂、の3つの機構だけをとりいれた構成的モデルの数値実験と理論研究を行なった。このような簡単なモデルでも細胞分化さらには幹細胞システムががあらわれることを既に我々は見出しているが、それを進めて今年度は以下を調べた。(1)安定性:我々のモデルは(a)細胞内の化学成分のゆらぎにもかかわらず同じ細胞タイプがあらわれる(b)あるタイプの細胞を取り除くなどの大規摸な乱れに対しても、分化の比率の自発的制御により、もとの細胞分布が再現する、という2種類の安定性を有することを明らかにした。(a)については、そのために必要な分子の数などを調べ(b)についてはそのためのダイナミクスの性質を調べた。(2)細胞が2次元空間の上で増殖していく場合のモデルを調べ、それによって幹細抱から派生したいくつかの細胞タイプが、同心円状、縞模様などのパターンをつくることを示した。これらのパターン形成過程は安定であり、たとえば一部をとりのぞくと再生する能力をもつ。このパターン形成は位置情報の生成過程としてとらえられ、特に位置情報と細胞内部のダイナミクスの間の相互フィードバックによって安定性が生まれることを示した。また細胞間の接着の違いを導入することにより、幹細胞→分化した細胞集団のコロニー→幹細胞の放出による次世代の細胞集団の誕生→残った細胞集団の増殖の停止、という多細胞生物のサイクルが簡単に生じることを明らかにした。
ナノコーティング技術により生体親和性および骨形成能を向上した人工靭帯の開発

膝前十字靱帯損傷は最も頻度の高いスポーツ外傷のひとつであり、一部にポリエチレンテレフタレート繊維人工靭帯を用いた再建術が行われている。靭帯再建術においては移植材料と骨孔との早期固着が必要であり、整形外科・スポーツ医学分野において重要な課題である。人工靭帯そのものには骨伝導能、骨形成能はなく、それらをを高めるにはハイドロキシアパタイトなどの材料表面へのコーティング技術が期待される。しかし、これまでポリエチレンテレフタレートのような耐熱性の低い材料へのコーティングは困難であった。さらに人工靭帯など複雑な形状をした材料へは表面への薄く均一なコーティングが求められる。骨細胞外基質の主要構成成分であるハイドロキシアパタイトは、カルシウムとリン酸で構成され、カルシウムをストロンチウムに置換、リン酸イオンを炭酸イオンやケイ酸イオンに置換することが可能である。これまでストロンロンチウムやケイ素は骨形成促進および骨吸収抑制作用を持つことが報告されている。本研究ではこれらのアパタイト構成成分をポリエチレンテレフタレート繊維人工靭帯上にナノ粒子コーティングすることにより、骨形成能が向上できるか、検討を行った。ラット大腿骨より採取した骨髄間葉系細胞を用いた細胞培養実験により、特にケイ酸ストロンチウムをナノコーティングしたポリエチレンテレフタレートフィルム上で良好な骨形成能が示された。ラット同系への移植実験では異物反応を認めたため、コーティングのバインダーをポリメタクリル酸メチルからポリ乳酸へ変更のうえ、同様の培養実験を行ったところ、同様に骨形成能が得られた。同結果を得て、ケイ酸ストロンチウムをナノコーティングしたポリエチレンテレフタレート線維人工靭帯を家兎脛骨に作成した骨孔への移植実験を行ったところ、人工靭帯周囲に良好な骨形成が認められた。本結果は臨床応用にむけてさらなる発展が期待される。膝前十字靱帯損傷は最も頻度の高いスポーツ外傷のひとつであり、ポリエチレンテレフタレート繊維人工靭帯を用いた再建術が行われている。人工靭帯そのものには骨伝導能、骨形成能はなく、人工関節のようにハイドロキシアパタイトなど材料表面の修飾によって骨親和性を高めることが求められている。本研究ではこれらのアパタイト構成成分をポリエチレンテレフタレート繊維人工靭帯上にナノ粒子コーティングすることにより、骨形成能が向上できるか、検討中である。現在ラット大腿骨より採取した骨髄間葉系細胞を用いた細胞培養実験により、特にケイ酸ストロンチウムをナノコーティングしたポリエチレンテレフタレートフィルム上で良好な骨形成能が示された。ラット同系への移植実験では異物反応を認めたため、各種アパタイトナノ粒子と人工靭帯間の接着剤を再検討のうえ、再度ラット同系への移植実験や、家兎を用いた生体力学的、組織学的検討を行っていく予定である。各種アパタイト粉末をナノ粒子化し、ポリエチレンテレフタレートフィルム上にポリメタクリル酸メチルを接着剤としてハイドロキシアパタイト、炭酸ストロンチウムアパタイト、ケイ酸カルシウムアパタイト、ケイ酸ストロンチウムアパタイトコーティングを行った。走査型電子顕微鏡による観察では、各サンプルとも均一にコーティングされていた。次に細胞培養実験にて、ラット大腿骨より骨髄を採取し、初期培養で培養皿に付着・増殖した細胞を骨髄間葉系細胞として用いた。細胞培養皿上に静置した、ハイドロキシアパタイト、ケイ酸アパタイト、炭酸ストロンチウムアパタイト、ケイ酸ストロンチウムアパタイトでナノコーティングしたポリエチレンテレフタレートフィルム上に細胞を播種し、骨形成培地にて培養した。14日目培養上清よりELISA(酵素結合免疫吸着)法にて骨形成マーカーであるオステオカルシン濃度を測定した。また14日間培養終了後の細胞より、遺伝子発現評価のため、メッセンジャーリボ核酸を抽出し、qPCR(定量的ポリメラーゼ連鎖反応)により骨形成の指標であるアルカリフォスファターゼおよびオステオカルシン遺伝子発現量を評価した。14日目培養上清オステオカルシン濃度はハイドロキシアパタイトに比し、ケイ酸アパタイト、ケイ酸ストロンチウムアパタイトが有意に高値となっていた。qPCRにおいてもオステオカルシン遺伝子発現量はハイドロキシアパタイトに比しケイ酸ストロンチウムアパタイトが有意に高値となっていた。さらにポリエチレンテレフタレート人工靭帯上に各種ナノコーティングのうえ、細胞培養実験を行ったが、同様の傾向であった。細胞培養実験の結果より、人工靭帯とラット骨髄間葉系細胞を同系ラット背部に移植する実験に進んだが、異物反応を認めるケースがあり、接着剤に用いたポリメタクリル酸メチルが原因の可能性があり、再検討を要している。