hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜光受容体細胞発生の分化決定機構の解析

Crxはotd/Otxホメオボックス遺伝子ファミリーに属する転写因子であり、その発現は網膜光受容体細胞および松果体に限局している。Crxの変異マウスでは光受容体細胞の機能に関わる遺伝子の発現低下が認められ、実際に電気生理学的機能が完全に消失する。形態に関しては細胞体は形成されるものの、外節およびシナプス終末を全く形成できないことから、Crxが光受容体細胞分化を決定づける因子であると考えられている。また、ヒトCrxは失明を引き起こすいくつかの網膜疾患の原因であることが明らかとなっている。Crxの発現は光受容体細胞の発生パターンと時空間的に一致することが明らかとなっている。申請者らはCrxのプロモーター解析より、Crxの光受容体細胞特異的発現を誘導する配列(CUE配列)を特定した。CUE配列を変異させたCrx変異プロモーターの下流にLacZレポーター遺伝子を組み込んだトランスジェニックマウスを解析した結果、完全なCrxプロモーターによる制御下ではLacZの発現が網膜視細胞および松果体に限局しているのに対し、CUE配列変異プロモーターでは網膜視細胞および松果体でのLacZの発現が消失したことから、CUE配列はCrx発現に必要な配列であることが明らかとなった。またCrxの直接の上流因子であるOtx2によるCrxのプロモーター活性の誘導が、CUE配列の変異により抑制されることが細胞を用いた系により明らかになった。さらにトランスジェニックマウス解析により、CUE配列変異プロモーター下ではLacZの発現は脳および視細胞以外の網膜の全ての層において検出され、CUE配列がCrxの発現を抑制することにより組織特異性を誘導していることが明らかとなった。現在マウス網膜芽腫細胞の核抽出画分からCUE配列結合タンパクの精製を試みている。申請者らはCrxのプロモーター解析より、Crxの光受容体細胞特異的発現を誘導する配列を特定した。この配列に変異があると、Crxの光受容体特異性は失われる。プロモーターアッセイから、この配列がサイレンサーである可能性が強く示唆され、Crx転写抑制因子がこのサイレンサーに結合することが、Crxの光受容体特異的発現を制御すると考えられる。網膜特異的転写因子Crxの組織特異的発現に必須の転写抑制因子を同定する目的で、マウス網膜芽腫細胞の核抽出画分からCrxプロモーター中で同定されたサイレンサー配列を用いて結合タンパクを精製している途中である。また同サイレンサー配列を用いてYeast one-hybridを行い、得られたpositive cloneに関して解析を行っている。
NPO団体におけるスキル継承過程の検討

NPO団体におけるスキル継承過程を検討することを目的に、2件の面接調査と質問紙調査を行った。調査の結果、(1)リーダーの継承がNPO団体の存続にとって重要であること(2)リーダー自身の交代の予期、交代時期の決定、交代方法の決定が、リーダー交代時の継承内容の決定に必要であること(3)効率的な継承には、運営方法の明文化とともに、後継者との共同作業が求められることなどが明らかにされた。ボランティアなどの活動を行うサークル集団やNPO団体における、スキル継承に関わる実態と問題を明らかにするため、面接調査を実施した。実施対象は、ボランティア団体やサークルの運営に携わる市民・学生とし、障害者支援・老人介護支援・総合学習支援などのボランティア活動をメンバー自身が行う団体のほか、ボランティア活動を希望する人材と必要とする団体とのリエゾンを行っているボランティア団体も対象とし、さらに育児サークルNPO、スポーツ愛好サークル、リサイクル活動NPO、古典芸能(音楽)サークル、民俗音楽サークル、劇団なども対象とした。調査内容は、団体の基本情報である集団の主な活動・団体の構成人数・活動形態・集団発足の経緯のほか、役職や業務の交代に関わる役職の交代方法の規則とその有無・周期、さらにメンバー間で継承されている知識・技能等のスキルの内容と、スキル継承に関して感じている問題や工夫を尋ねた。さらに面接調査の際、次年度実施予定である量的調査(質問紙調査)への協力への依頼を行い、協力への承諾を得ている。この研究の成果は、多様なNPO団体においてどのようなスキルが継承されることが求められているかを明らかにし、さらにスキル継承が円滑かつ有効に行われるための要因を明らかにする上で重要である。また、スキル継承を円滑に行うための、集団状況ごとの対策リストをホームページ上で公開するという最終目的のための基礎的な知見であり、現場で活用できる情報を実社会に還元するための基盤となる。翌年以降の量的調査から得られる知見は、集団の存続・成長という集団単位での問題だけでなく、個人のスキル習得・成長・適応のための方略としても活用可能であると期待される。NPO団体におけるスキル継承に関わる実態と問題を明らかにすることを目的として、初年度に実施したNPO団体代表者への面接調査の結果に加え、学生団体への面接調査の結果についても分析し、これらの結果について2件の学会発表を行った。分析の結果、地域貢献を集団の目的として強調しているNPO団体だけでなく、学生のサークル団体も技術・技能を地域から求められ、地域へ活動の場を広げていることが伺われた。NPO団体と学生団体のいずれも、中心的人物の呼びかけに応えて結成されていた団体が多く、メンバーや外部のニーズに応えて目的が多様化し、活動内容が複雑化しており、所属メンバーには後付けで役割が当てはめられていた。退職者などが中心となって結成されたNPO団体では、リーダー交代が必要な時期に来ている団体が多く見られたが、設立時のリーダーは自身の引退や交代に関しては念頭にない場合が多く、交代の具体的なルールや継承内容については未検討の団体が大半であった。一方で学生団体では、発足からの経過年数にかかわらず交代方法が明確に決定されていた。この背景として、加入時から脱退時期が予測されている学生団体では、結成当初から役割の交代とスキルの継承とを念頭においたルール整備を行っていることが考えられる。学生団体と同様にNPO団体においても、初期から交代に関するルール整備を並行して行っていくことが、集団継続において肝要と考えられる。これらの研究成果の一般性については、最終年度に定量的な調査を行う必要性が残されているが、スキル継承を円滑に行うための、集団目的・状況に合わせたチェックリストと対策リストをホームページ上で公開するという最終目的のための基礎的な知見であり、現場で活用できる情報を実社会に還元するための基盤となる。前年度までに、リーダーの引継ぎが円滑になされないことが、NPO団体の活動休止や解散につながつていることが明らかにされた。本年度は、リーダーの引継ぎを妨げる要因について量的検討を行うため、郵送による質問紙調査を実施した。質問紙は、リーダーを対象とした質問紙と、メンバーを対象とした質問紙の計2種を作成した。郵送対象は、首都圏の1都7県に登録されているNPO団体から、乱数表を用いてランダムに抽出された400団体800名であった。主な分析結果は以下のとおりである。(1)初代リーダーが現在もリーダーをつとめている団体は約7割であった(全体の5割は団体創始者)。(2)リーダーの交代時期に関するルールが存在する団体は1割に満たず、次期リーダーが決定していない団体が約8割にのぼった。(3)引継ぎ内容が全く検討されていない団体が4割を超え、明確に文書化されている団体は1割に満たなかった。(4)リーダー自身が「団体の問題点や課題」と考えていること(複数回答)としては、「スタッフの不足」や「活動資金の不足」が多く選択され(いずれも約5割)、「リーダーや後継者が育たない」の選択率は約2割、「ルールの整備等が進んでいない」の選択率は1割に満たなかった。

この結果は、NPO団体のリーダーにとって主な問題意識が当面の活動と運営にあり、引継ぎの問題はほとんど検討されていないことを明らかにしている。この成果は現在、Webページ上で公開中である。「加入時から脱退時期が決定されている学生団体では、結成当初から役割の交代とスキルの継承とを念頭においたルール整備が行われている(20年度成果)」ことで、円滑な引継ぎと集団継続がなされている。この点を踏まえ、NPO団体においても、リーダー自身が引退や交代について意識し、引継ぎの問題を検討する契機となるよう、Webページ上でチェックリストと対策集を公開予定である。
分離理論による現実的なプログラムの形式的証明

組込みシステムの普及に伴い,低レベルプログラムの安全性の保証に対する重要性が高まっている.国際規格において,最も厳密な評価保証レベルは形式検証である.しかし,現状では,形式検証で大規模なプログラムを扱い辛い.一方,低レベルプログラムの特徴である詳細なメモリ操作のために研究レベルでは分離論理という形式手法が提案されている.本研究では,分離論理に基づく形式検証の環境を構築し,現実的なケーススタディ(ICカード用のアセンブリ言語の疑似乱数生成器,暗号スキームの実装に欠かせない2進拡張互除法を含む符号付き多倍長整数処理の関数)でその検証環境の実用性を実証した.組込みシステムの普及に伴い,低レベルプログラムの安全性の保証に対する重要性が高まっている.国際規格において,最も厳密な評価保証レベルは形式検証である.しかし,現状では,形式検証で大規模なプログラムを扱い辛い.一方,低レベルプログラムの特徴である詳細なメモリ操作のために研究レベルでは分離論理という形式手法が提案されている.本研究では,分離論理に基づく形式検証の環境を構築し,現実的なケーススタディ(ICカード用のアセンブリ言語の疑似乱数生成器,暗号スキームの実装に欠かせない2進拡張互除法を含む符号付き多倍長整数処理の関数)でその検証環境の実用性を実証した.組込みシステムの普及に伴い,低レベルプログラムの安全性の保証に対する重要性が高まっている.国際規格において,最も厳密な評価保証レベルは形式的検証である.しかし,大規模なプログラムの形式的検証は技術的にまだ大変な作業であるため,一般的に使われていない.本研究の目的は,この現状の改善として使い易いプログラムの形式的検証の環境を実現することである.今年度の成果はその環境の整備とそれによる新しい応用である.1.形式的検証の環境の整備:本研究の形式的検証の環境は基礎ライブラリに基づいており,データ構造や低レベルプログラム(C言語のサブセットとスマートカード用のアセンブリ)の性質(分離論理で表現)を提供する.今回,以前本研究代表者が携わった成果を元にして,機能の改善と整理を行った.拡張の一例として,形式的検証済みの小規模コンパイラを追加した.そのコンパイラは制御構造とジャンプ命令の言語の間の翻訳において,意味を保つだけでなく,分離論理による性質も保つ.2.新しい応用:現実的な疑似乱数生成器の形式的検証に成功した.アセンブリ言語を扱い易くするために,上記のコンパイラを利用した.その成果は安全性の面から重要である.従来,暗号研究者らによる安全性証明の対象はアルゴリズムであり,実際に動作するプログラムではなかった一方,我々はアセンブリを直接扱いながら,暗号学的・形式的安全性証明が同時にできた.3.より規模の大きい応用に向けて:組込みシステム用の低レベルプログラムは効率を考慮してコンパイラで生成せず,直接手で実装することが多い.そこで,我々は,低レベル記述による複雑さを省くために,疑似コードから半手動でアセンブリプログラムを構成する形式的アプローチを提案し,予備実験(2進互拡張除法の実装)を行った.組込みシステムの普及に伴い,低レベルプログラムの安全性の保証に対する重要性が高まっている.国際規格において,最も厳密な評価保証レベルは形式検証である.しかし,大規模なプログラムの形式検証は技術的にまだ大変な作業であるため,一般的に使われていない.本研究の目的は,この現状の改善として使い易いプログラムの形式検証の環境を実現することである.昨年度はその環境の整備と応用を行い,今年度の成果はその環境の改善とC言語の現実的なサポートの拡張である.1.形式検証の環境の改善:プログラムの形式モデルから実行可能なコードの生成の方式を提案と実験をし,他の言語のサポートのための改善を行った.具体的に,アセンブリのモデルから実行可能なコードの生成ができ,その実験によって,本研究のアプローチの確認ができただけでなく,盛んなデバッガ(GDB)のバグも発見できた.また,形式検証の環境の改善として,モジュールを導入し,他の言語のサポートができるようになった.以上の成果を発表するため,JOUANNAUD Jean-Pierre教授に清華大学(北京,中国)で招待され,セミナー("Formal verification of cryptographic software in Coq", 2010年5月28日)を行った.昨年度の成果と上記の改善に基づく論文が国際雑誌に採択された.また,検証環境の改善として,符号付き多倍長整数演算を導入し,昨年度の予備実験(2進拡張互除法のアセンブリプログラム)に繋がる.2.C言語の現実的なサポートの拡張:上記の形式検証の環境の改善を踏まえて,C言語のモデルの開発ができた.このモデルは現実的であるため、C言語とアセンブリを組み合わせる低レベルプログラムの検証が可能になる.例えば,現実的な特徴として(再帰的データを含む)構造体のレイアウトと動的メモリ割当を含むメモリーモデルである.学術的な貢献として現実的なC言語のモデルのための分離論理を挙げられる.その論理は象徴するアルゴリズム(in-place reverse list)で動作の確認を行った.組込みシステムの普及に伴い,低レベルプログラムの安全性の保証に対する重要性が高まっている.国際規格において,最も厳密な評価保証レベルは形式検証である.しかし,大規模なプログラムの形式検証は技術的にまだ大変な作業であるため,一般的に使われていない.本研究の目的は,この現状の改善としてプログラムの形式検証の環境を実現することである.今年度の成果は二つ目のケーススタディの完成と基礎ライブラリの拡張とアセンブリとC言語を組み合わせたプログラムのサポートに向けての拡張である.

平成21年度に低レベルプログラムの形式検証のスケーラビリティ問題に対して抽象的な疑似コードからのアセンブリプログラムの構成を提案した:新しい多倍長正数の関数を形式検証し,詳細化の予備実験を行った.今年度,分離論理を利用して,符号付きの整数を形式化し,多倍長整数の関数の形式検証ができた.その関数を利用して,2進拡張互除法の疑似コードからアセンブリプログラムを構成し,疑似コードの詳細化によって,その正しさの形式証明を取得し,現実的で形式検証済みの符号付きの多倍長整数のライブラリの構築が可能になった.平成22年度にC言語の形式モデルを提案した.今年度,分離論理の定理を形式化し,アラインメントとパディングを公理化した.この拡張によって,アセンブリとC言語を組み合わせたプログラムの形式検証が可能になる.平成21・22年度に暗号論的疑似乱数生成器の形式検証ができた.その際,プログラムに対して分離論理に基づく仕様を利用し,その仕様自体は第三者の数学の形式基盤(確率論,整数論)から得た.今回,その数学の形式基盤を拡張した.大数の法則を含む確率論の形式化に加えて,情報理論の基礎を形式化し,情報理論の有名なシャノン定理の形式化が成功した.その新しい基盤は情報理論に基づく次世代暗号のプログラムの形式検証に役に立つ.
HGFによる口腔扁平上皮がんの浸潤能活性化における転写因子E1AFの役割

HGFは多様な生物活性を持つが、最近、種々の癌細胞の浸潤、転移を強力に誘導することが報告された。しかしながら、HGFが癌細胞の浸潤転移能を活性化する機序には不明な点が多い。そこで、HGFが口腔扁平上皮癌細胞の浸潤転位におよぼす影響とその機序を明らかにする目的で本研究を行った。【材料及び方法】ヒト口腔扁平上皮癌細胞株HSC3と二種類のヒト線維芽細胞株MRC5、Gin1を用い、HGFが癌細胞のin vitro運動能ならびに浸潤能、細胞外マトリックス分解酵素産生能に及ぼす影響については、検索するとともに、in vitro三次元浸潤モデルを作製しその生物学的活性について検討した。【結果および考察】1)c-met (HGFレセプター)は癌細胞のHSC3に、HGFは線維芽細胞であるMRC5、Gin1に認められた。HGFの発現はmRNAならびにタンパクレベルにおいてもGin1に比べMRC5で高かった。2)癌細胞の運動能、浸潤能は、HGFならびに線維芽細胞の培養上清により亢進し、抗HGF抗体で抑制された。3)三次元浸潤モデルにおいて、HGF添加により癌細胞はコラーゲンゲルを分解してゲル中に浸潤した。また癌細胞と線維芽細胞を混入したコラーゲンゲルによるモデルでは、癌細胞の浸潤はHGF高産生性のMRC5で著しく、HGF低産生性のGin1では浸潤傾向を示さなかった。4)HGF添加により転写因子E1AF mRNAの発現が亢進し、同時にMMP-1、3、9mRNAの発現も亢進した。さらにタンパクレベルでも92KD-IVコラゲナーゼ(MMP-9)の増加が認められた。5)以上の結果から、間質細胞由来のHGFは癌細胞の運動性を亢進させると共に、転写因子E1AFの活性化を介してMMP遺伝子の転写を亢進させることが認められた。これらのことから、HGFは口腔癌の浸潤にも大きな役割を演じていることが示唆された。
わが国の私立大学の産業組織に関する基礎的研究

1.平成8年度の研究において得られた暫定的な結論をふまえ、やや詳細に分析した結果、「ブロックの中核私立大学の市場は、設置県およびその隣接県にほぼ限定されるが、これよりも大学の規模が大きく、設置時間が古い私立大学と、新しく規模が小さい大学の両方において、市場の範囲が大きい傾向がある」という結論に達した。2.このことは、大学教育サービスの市場が「分断化された市場」であることを意味しており、この市場構造の下に、学生納付金に関して、大学の規模別、地域別、設置時期別の格差が生まれることになる。3.第2次ベビ-・ブ-マ-が大学に進学した時期(19861992年)は、「ゴールデン・セブン」と呼ばれている。しかし、我が国の私立大学の財政は、1993年以降は18歳人口が減少にともない、急速に悪化している。データの制約のために、平均的な私立大学の財政構造を分析することが困難であるために、ある特定大学を取り上げ、消費収支を中心とした財政構造を分析した。4.授業料の設定において、私立大学の2/3は、「漸増方式」か「スライド方式」を採用し、また、国立大学においても、平成11年度入学生より「スライド方式」が採用されることが決定されている。「学生の4年間の納付金がどの方式でも同一である」という仮定の下で、「従来方式」と「漸増方式」の違いが、私立大学の収入にどのような影響を及ぼすかを分析した。1.従来の、大学・短大などの高等教育機関や学生数等の社会学的分析は、天野郁夫氏や市川昭午氏(現在、ともに国立学校財務センター教授)などの教育社会学者を中心として行われてきた。また、高等教育の経済分析は荒井一博・一橋大学教授や矢野眞和・東京工業大学教授を中心として行われてきた。まず、われわれは、研究の出発点として、これらの著書・論文の整理と要約を行った。2.さらに、今回、新たにデータ分析を行った結果、次のような暫定的な結論を得た。これらについては、平成9年度に、われわれが所属するいくつかの学会で報告する予定である。(1)大学教育サービスの市場は、(国公立大学も含めて)全国をカバーした市場ではなく、東・西日本に大きく分かれること、また、基本的には、学生の出身県および隣接県を単位として市場が形成されていることを、『学校基本調査報告書』のデータより、「ブロック三角形の係数」や「グラビティ係数」を計算し確認した。(2)学生数の集中度を示す「ハーフィンダール指数(県別・ブロック別)」と学生の需給ギャップの指標である「大学収容力指数」を計算し、これに基づいて回帰分析を行ったところ、「大学教育サービスの市場が競争的である程度、他県の学生を吸収している」という結論に達した。(3)私立大学の入学金は、私立大学を規模別、地域別、設置時期別の分けてみると、人文科学系、社会科学系、工学系を問わず、いずれにおいても、統計的に有意な差がみられた。人文科学系と社会科学系の授業料については、地域別、設置時期別で統計的に有意な差がみられた。また、人文科学系と社会科学系の初年度納入額を、大学の規模別に分けてみると、統計的に有意な差がみられた。
バリアー破壊皮膚を利用した経表皮的ワクチン法に対する紫外線の影響

1)C57BL/6マウスにおいて,「経表皮的ワクチン群」,「経表皮的ワクチン+UVB照射群」,「UVB照射群」,「コントロール群」に対してB16メラノーマを移植し,腫瘍の成長をみた。「コントロール群」が130_±40mm^2であった。耳介にニチバンテープで7回ストリッピング後TRP-2ペプチドを塗布したその2週間後に再び同様の処置を剃毛処置された腹部の皮膚に施行した5日間後,B16メラノーマを側腹部皮内に移植した「経表皮的ワクチン群」は,75_±40mm^2でコントロール群に比べて抑制された。一方「経表皮的ワクチン+紫外線照射群」は,「経表皮的ワクチン群」におけるテープストリッピング処置前に2日間にわたりUVB200mJ/cm2/day照射したところ255_±54mm^2であり他の群に比べて有意に成長した。紫外線処置群は同量のUVB照射のみを行い140mm^2であった。2)各群の生存率について観察した。腫瘍移植25日目の成長について、無処置群は33%であるのに対して非紫外線照射群は0%であった。ワクチン群は22%であった。3)CTLの機能をみるために,それぞれの群におけるCTL活性をIFN-_γで観察した。CTLに対する活性の特異性を見るためにコントロールとしてOVAを使用しIL-2で刺激したところ経表皮的ワクチン群で活性があがり、一方、紫外線群では抑制されていた。しかし経表皮的ワクチン+紫外線照射群では紫外線照射と大きな差は認めなかった。4)CD4ノックアウトマウスにおける各実験群での腫瘍の成長を観察し、CD8の影響を観察した。CD4ノックアウトマウスにおける腫瘍の成長は非ノックアウトマウスに比べてその成長速度は4倍程度早かった。またその大きさの結果は非処置群比べてUVB照射群は有意に大きく、一方でワクチン群は有意に抑制されていた。また経表皮的ワクチン+紫外線照射群はその中間の値をとった。
近位尿細管におけるメガリンを介したリン代謝調節機構とリン関連腎障害機序の解明

研究目的、計画に基づき、腎近位尿細管におけるメガリンを介したリン代謝調節機構とリン関連腎障害機序について研究を遂行した。組み換え体klothoを生体内に存在すると考えられる、全長型、切断型(KL_1およびKL_2)のそれぞれを作成し、アルファklotho欠損マウスに投与し、外因的なklotho投与によるリン代謝の回復を認めた。またその回復は糸球体を濾過する分子量と考えられるKL_1とKL_2の同時投与群と全長型で認めた。この結果は生体内でklothoが切断された状態で糸球体を濾過し、リン代謝に関与する新たな調節機構を意味するものと考えられた。申請者らグループが作成した新規メガリンKOマウスを用いた高リン食負荷実験は予備検討として進めていたが、飼育室の変更に伴う系統の起こし直しなどが重なり、マウス数を確保する実験に至っていない。しかしながら少数の検討で、コントロールマウスの高リン食負荷群と比較し、KOマウスの高リン食負荷群で一貫した組織学的な腎障害の増悪を確認しており、メガリン欠損によるリン代謝調節不全と腎障害発症ないし進展に明らかな関連があることを見出した。計画していたラット腎臓冊子縁膜を用いたリン輸送体とメガリンの相互作用検討は期待するように機能せず、培養細胞を用いた相互作用検討を行った。一部再現性の確認を行っているが、予想する相互作用の存在を示す結果を得ることに成功している。今後はKOマウスへの高リン食負荷、再現性の確認、メガリンとCPPの関係に関して研究を進める。本研究の目的は腎臓、近位尿細管細胞における新規リン代謝調節機構の検討である。近年新たなリン代謝調節因子としてFGF23そして老化関連因子であるklothoが報告された。FGF23とklothoはそれぞれが相互作用することで腎臓近位尿細管でリン代謝調節を担う、リン輸送体の機能調節を行うことが明らかにされている。しかしながらFGF23、klothoは腎臓遠位尿細管細胞に発現しており標的とするリン輸送体と局在が異なることが示されており、その詳細な調節機構がいまだ明らかになってはいない。本研究において、腎臓近位尿細管に発現する多種のリガンドを特徴とするメガリンという受容体に着目し、FGF23、klothoによるリン輸送体調節機構の解明を目指している。我々の作成した腎臓特異的メガリンノックアウトマウスを用いた検討で、尿中にklothoタンパク質が検出された。また水晶発振子マイクロバランス法を用いて、メガリンタンパク質とklothoタンパク質が直接結合する可能性を見出している。この実験結果から、循環するklothoタンパク質が糸球体を濾過し、近位尿細管細胞においてメガリンを介したこれまでに明らかになっていないリン代謝調節機構が存在する可能性を示唆している。実施計画であるklothoノックアウトマウスに対するレスキュー実験は計画通り進行し、予想通りの結果を得ることに成功した。またそのレスキュー実験で用いたklothoはメガリンリガンドである可能性も明らかになり、メガリンを介した新規リン代謝調節機構という仮説の証明となる結果を集められている。本年度の実施計画とした、klothoノックアウトマウスを用いたレスキュー実験をおおむね計画通り遂行することができた。一方で当該ノックアウトマウスの特徴として検体量の制限が不可避であり、検査項目全ては解析できてはいない。これらの理由により、おおむね順調であると判断した。研究目的に基づき、近位尿細管細胞におけるリン代謝調節機序におけるメガリンを基盤とする新規調節機序を検討してきた。予備検討で見出した結果をいずもれ繰り返して検討した結果、いずれも再現性が確認された。具体的には、作成した組み換え体klothoタンパク質が、いくつかの長さになるが、いずれもQCM法による検討でメガリンと特異的に結合することが確認された。またklotho遺伝子欠損マウスに対するレスキュー実験として、それらのklothoタンパク質を外因的に投与する実験においても、予想通り、外因性のklothoタンパク質投与がリン代謝の改善効果を示した。我々の作製した新規、腎特異的メガリンノックアウトマウスをもちいて、通常ないし高リン食負荷試験を行った。動物施設の改修などがあり、数を増やせなかったため予備試験的な結果ではあるが、これまでの予想を裏付けるように、メガリンノックアウトマウスでは高リン食負荷で腎臓の障害が大きくなる傾向にあった。しかしながら本試験は数が不足しており、また完全にメガリンを欠損していることが検討条件として適していない可能性もある。さらに本年度は培養細胞を用いたタンパク質相互作用の検討なども行っており、メガリンを介したklothoタンパク質の取り込み、ないしメガリンとその結合が引き金となり、リン代謝調節に関与していることを示すデータを得つつある。研究計画を作成する段階では予定していなかったが、リン代謝と密接な関係のあるビタミンD代謝においても同様にメガリンの関与を示唆するデータも得ることが出来た。次年度の課題は上記の追加実験と、成功していないCPPという結晶に関する実験である。実施予定であった計画、特にメガリンとリン代謝については計画通り進めることが出来ている。しかし実験動物を利用した実験では一部数が足りていないことや、結果から条件を変更した追加実験の必要性が示唆された。またタンパク質相互作用を検討する実験では考えていたことた長くできず、最近になり開始できたが、短期間で結果は得られつつある。また計画しているCPPといるリンとカルシウムの結合体を作製する試験が成功しておらず、次年度の課題である。

研究目的、計画に基づき、腎近位尿細管におけるメガリンを介したリン代謝調節機構とリン関連腎障害機序について研究を遂行した。組み換え体klothoを生体内に存在すると考えられる、全長型、切断型(KL_1およびKL_2)のそれぞれを作成し、アルファklotho欠損マウスに投与し、外因的なklotho投与によるリン代謝の回復を認めた。またその回復は糸球体を濾過する分子量と考えられるKL_1とKL_2の同時投与群と全長型で認めた。この結果は生体内でklothoが切断された状態で糸球体を濾過し、リン代謝に関与する新たな調節機構を意味するものと考えられた。申請者らグループが作成した新規メガリンKOマウスを用いた高リン食負荷実験は予備検討として進めていたが、飼育室の変更に伴う系統の起こし直しなどが重なり、マウス数を確保する実験に至っていない。しかしながら少数の検討で、コントロールマウスの高リン食負荷群と比較し、KOマウスの高リン食負荷群で一貫した組織学的な腎障害の増悪を確認しており、メガリン欠損によるリン代謝調節不全と腎障害発症ないし進展に明らかな関連があることを見出した。計画していたラット腎臓冊子縁膜を用いたリン輸送体とメガリンの相互作用検討は期待するように機能せず、培養細胞を用いた相互作用検討を行った。一部再現性の確認を行っているが、予想する相互作用の存在を示す結果を得ることに成功している。今後はKOマウスへの高リン食負荷、再現性の確認、メガリンとCPPの関係に関して研究を進める。基本的に研究計画通り進めている。klothoノックアウトマウスの検体量不足に関しては追加実験を計画している。また少量の検体でも解析できるように新たな実験方法ないし、新たな機器の導入を検討している。基本的に計画通り進める。これまでの検討で、実験条件や追加すべき検討項目がはっきりとしてきた。それらは予備検討の結果を踏まえて追試、ないし条件を変更して実施していく。また成功していないCPPという結晶作成とそのメガリンとの関与に関してはさらに条件や、専門家にアドバイスを仰ぐなどして進めていく。
高温高圧下における鉄合金の音速・密度測定と融解関係の解明

地球の最深部は内核と呼ばれ、主に鉄から成ることが知られています。本研究では、レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱を組み合わせることで163万気圧、3000ケルビンまでの極限条件下での鉄の音速・密度の同時決定に成功しました。実験で得られた結果を地震学に基づくモデルと比較することで、鉄の縦波速度と密度は実際の地球内核より高い値を示すことが明らかになりました。つまり、内核中に含まれている鉄以外の元素は、鉄の縦波速度と密度を共に減少させる効果を示す必要があります。そこから地球内核に含まれる軽元素としては、水素・珪素・硫黄である可能性が高いことを突き止めました。地震学的観測事実から地球は中心部から順に核・マントル・地殻で構成されていることが分かっている。さらに地球の核は中心に固体の内核があり、それ覆うように液体の外核が存在していることも明らかになっている。地球物理的・化学的な見地からは、地球核の組成は鉄を主とし、それにニッケルや軽元素(硫黄、酸素など)などが含まれていると提案されている。そこで本研究では、1地球核の温度構造を解明するために鉄ー硫黄ー酸素系における融解関係の解明と2地震波速度モデルと直接比較するために地球核の温度圧力条件下において純鉄の音速-密度測定を行うことを目的とする。大型放射光施設SPring-8にあるビームラインBL10XUにおいて圧力条件130GPaまでの鉄ー硫黄ー酸素系における融解実験を行い、融解曲線や相関係を明らかにした。また、BL35XUにおいては圧力条件170GPa、温度条件3000Kまでの純鉄の音速・密度測定に成功した。ダイアモンドアンビル高圧発生装置を両面レーザーで加熱することによって、安定して3000Kまでの高温下での測定が行えた。過去の研究でレーザー加熱ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱実験を組み合わせた例はなく、今までになされていない2000Kを超える高温条件で測定することによって、温度の影響を明らかにすることができた。また、フラットパネルを利用した2次元のX線回折パターンの取得することで、音速測定時と同一条件下において試料の密度を求めることにも成功した。純鉄の音速-密度の相関と観測された地球核のデータを比較することで、地球核の組成に制約を与えることが可能になった。地球は中心部から核・マントル・地殻で構成されていることが地震学的な観測から明らかになっている。さらに地球の核は周囲を覆う液体の外核と最中心にある固体である内核からなることが知られており、重要な物理的性質である音速-密度分布も調べられている。また、地球物理・化学的な見地から地球核は主に鉄からできており、そこにニッケルや軽元素(水素、炭素、酸素、硫黄、珪素など)が含まれていると考えられている。そこで本研究では、地球核の組成を決定すべく、地球核を構成している候補である鉄-ニッケル、鉄-軽元素合金の音速-密度測定を地球核条件下で行うことを目的としている。兵庫県にある大型放射光施設SPring-8にあるビームラインBL35XUにおいて鉄-ニッケル、鉄-炭素、鉄-珪素合金の音速を非弾性X線散乱法によって150 GPa、3000 Kの圧力温度条件下まで測定した。また、X線回折法により同条件下での密度測定も行うことで、各鉄合金における[音速,密度,圧力,温度]データを取得し、純鉄及び地球核のデータと比較することが可能となった。「純鉄+鉄合金=地球核」になるはずであるので、得られたデータを組み合わせることによって、地球核の組成に制約を与えることが期待される。また、純鉄の音速に関しては、世界的に類を見ない超高温高圧条件下(170 GPa、3000 K)での測定に成功しており、国際誌に投稿中である。現在測定中の鉄合金の音速に関する研究においても随時投稿予定である。本研究では、地球内部のような高温高圧条件下での鉄の性質を調べるべく、ダイアモンドアンビルセルを用いた高圧発生とレーザー加熱システムによる高温発生を組み合わせることにより、163万気圧・3000ケルビンまでの圧力温度を達成しました。本研究では、その極限条件下での鉄の性質を調べるためにX線を利用しました。測定対象にX線を照射し、そこから散乱されたX線を調べることで物質の状態を知ることができます。この点に着目して兵庫県にある大型放射光施設SPring-8のビームラインBL35XUでX線を活用した実験に取り組みました。実験は、X線回折(実験試料で散乱されたX線の角度から原子の距離を決める手法)とX線非弾性散乱(入射するX線と散乱されたX線のエネルギー差の測定により弾性波を測定する手法)の2つの測定技術を組み合わせることで遂行し、世界最高の圧力と温度条件下における純鉄の縦波速度と密度を同時に決定することに成功しました。実験で得られた結果を地震波観測データと直接比較すると、密度だけではなく地球内核条件での鉄の縦波速度も、実際の地球内核より高い値を示すことが明らかになりました。つまり、内核中に含まれている鉄以外の元素は、鉄の縦波速度と密度を共に減少させなければなりません。これは地球内核の組成に制約を与える上で極めて重要な研究成果です。

地球化学的な知見と組み合わせることで、地球内核に含まれる軽元素としては、水素・珪素・硫黄である可能性が高いことを突き止めました。地球の最深部は内核と呼ばれ、主に鉄から成ることが知られています。本研究では、レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルとX線非弾性散乱を組み合わせることで163万気圧、3000ケルビンまでの極限条件下での鉄の音速・密度の同時決定に成功しました。実験で得られた結果を地震学に基づくモデルと比較することで、鉄の縦波速度と密度は実際の地球内核より高い値を示すことが明らかになりました。つまり、内核中に含まれている鉄以外の元素は、鉄の縦波速度と密度を共に減少させる効果を示す必要があります。そこから地球内核に含まれる軽元素としては、水素・珪素・硫黄である可能性が高いことを突き止めました。本研究課題の目的である地球核の組成決定に向けて、着実に純鉄・鉄合金の音速-密度-圧力-温度データを取得できているため。高圧地球科学さらなる鉄-ニッケル、鉄-軽元素合金に関する音速-密度-圧力-温度データの取得を進めることで研究をまとめ、国際誌へ投稿をする。本研究課題の目的である地球核条件下での1鉄ー硫黄ー酸素系の相関係の決定と2純鉄の音速ー密度測定に関する研究が当初の計画通り順調に進んでいるため。課題の1つである地球核条件下での純鉄の音速ー密度測定に関する研究は完遂したので、国際誌に投稿するための準備を進める。今後はより地球核の組成を模擬した鉄+軽元素系を出発試料として用い、研究を進める予定である。鉄ー硫黄ー酸素の融解実験に関しては、計画通りにより高い圧力まで実験条件を拡張していく。
プレキャストコンクリート構造における接合部設計法の確立のための研究

平成14年度は、プレキャスト鉄筋コンクリート構造(PCa)の接合部に存在する異なる複数のせん断抵抗要素,特に圧縮軸力下の摩擦抵抗要素を含めた場合の複合効果を把握することを目的として,接合部をモデル化した要素試験体を製作して実験を行った。平成15年度は,平成14年度に実施した要素実験を解析することにより,接合部に存在する個々のせん断抵抗要素(接合筋のダボ抵抗,シヤキーの直接せん断抵抗,圧縮軸力下の摩擦抵)の構成則(抵抗力とせん断ズレ変形の関係)を定式化した。以下に、概要を示す。(1)平成14年度:試験体は225×800mmの接合面を有し,せん断抵抗要素は接合筋,コンクリートシヤキーおよび接合面の摩擦抵抗とした。実験は建研式加力装置を用い,接合面に生じる圧縮力および引張力を一定に保持した状態で接合面にせん断力を加え,各せん断抵抗要素および複数のせん断抵抗要素が組合わされた場合のせん断力とズレ変形の復元力特性を実験データとして得るとともに,実験結果より以下の知見を得た。(1)プレキャストRC部材接合面におけるせん断抵抗要素として,接合筋のダボ抵抗,シヤキーの直接せん断抵抗,圧縮軸力下の摩擦抵抗および接合面の状態による固着抵抗と定義し,固着抵抗を除く個々の抵抗要素の負担力を定量的に把握した。(2)異なる構成則を持つせん断抵抗要素の累加方法は,接合面に軸力が生じる場合にも,個々の構成則の変形適合を考慮した累加方法により評価できることを確認した。(2)平成15年度:PCa接合部に複数の異なるせん断抵抗要素が存在する場合に,個々のせん断抵抗要素の構成則を変形を考慮して組み合わせることにより,全体挙動を推定する方法を提案し,平成14年度に実施した実験結果により検証し,PCaコンクリートの接合部における構造性能評価方法として以下を提案した。(1)接合部における許容せん断ズレ変形量を設定した。(2)各接合部の許容せん断ズレ量における組み合わせ可能なせん断抵抗要素を定義した。(3)各せん断抵抗要素の構成則において,繰返しモデルおよび包絡線モデルを定式化した。(4)構造性能評価方法の一つして、一体打ちと同等のせん断耐力評価式を提案した。以下に、概要を示す。1.プレキャスト鉄筋コンクリート構造(PCa)の接合部をモデル化した要素試験体を製作し,実験を行った。実験の目的は,接合部に存在する異なる複数のせん断抵抗要素,特に圧縮軸力下の摩擦抵抗要素を含めた場合の複合効果を把握することである。2.試験体は225×800mmの接合面を有し,せん断抵抗要素は接合筋,コンクリートシヤキーおよび接合面の摩擦抵抗とした。接合筋はD22を2本,シヤキーは深さ30mmで長さ240mmの支圧破壊型とした。実験は建研式加力装置を用い,接合面に生じる圧縮力および引張力を一定に保持した状態で接合面にせん断力を加え,各せん断抵抗要素および複数のせん断抵抗要素が組合わされた場合のせん断力とズレ変形の復元力特性を実験データとして得た。3.実験結果より以下の知見を得た。

(1)プレキャストRC部材接合面におけるせん断抵抗要素として,接合筋のダボ抵抗,シヤキーの直接せん断抵抗,圧縮軸力下の摩擦抵抗および接合面の状態による固着抵抗と定義し,固着抵抗を除く個々の抵抗要素の負担力を定量的に把握した。(2)異なる構成則を持つせん断抵抗要素の累加方法は,接合面に軸力が生じる場合にも,個々の構成則の変形適合を考慮した累加方法により評価できることを確認した。(3)接合部でのズレ変形量の許容値を2mmに定義し,ズレ変形量を許容値に抑える耐力評価式を提案した。1.平成14年度に実施したプレキャスト鉄筋コンクリート構造(PCa)の接合部をモデル化した要素実験を解析することにより,接合部に存在する個々のせん断抵抗要素(接合筋のダボ抵抗,シヤキーの直接せん断抵抗,圧縮軸力下の摩擦抵)の構成則(抵抗力とせん断ズレ変形の関係)を定式化した。2.PCa接合部に複数の異なるせん断抵抗要素が存在する場合に,個々のせん断抵抗要素の構成則を変形を考慮して組み合わせることにより,全体挙動を推定する方法を提案し,平成14年度に実施した実験結果により検証した。3.PCaコンクリートの接合部における構造性能評価方法として以下を提案した。(1)接合部における許容せん断ズレ変形量を設定した。(2)各接合部の許容せん断ズレ量における組み合わせ可能なせん断抵抗要素を定義した。(3)各せん断抵抗要素の構成則において,地震力に対する繰返しモデルおよび包絡線モデルを定式化した。(4)構造性能評価方法の一つとして、接合部でせん断ズレ変形が生じない場合(一体打ちと同等)のせん断耐力評価式を提案した。(5)あと施工アンカーのせん断耐力設計法に応用した。
次世代シークエンサーを用いたADPKDのTwo-hit theoryの検証。

常染色体優性多発性嚢胞腎(ADPKD)の病態の解明を目的として、患者の血液検体および摘出腎などを用いて、これまで言われてきているtwo-hit theoryの検討および解明を行い、最終的にはその知見から新たな治療法の可能性を探る目的で研究を行ってきた。前年度から継続して同意が得られた症例でのNGS検体での解析およびSanger法での直接シークエンスでの確認を継続した。この遺伝子変異検出に時間を要した。その原因としてPKD1、PKD2のpseudo geneなどの関係でNGSでの検索で変異を検出できる能力が想定よりも低かったことが考えられる。そのため、NGSでの検索不十分な範囲をSanger法で確認することを繰り返してきた。結果として遺伝子変異を同定できた症例は蓄積できているが、検索効率などを考慮すると現状では難しい。そこで、NGSでの最初のスクリーニングの検索効率向上を目的として、昨年度から継続して、疾患パネルの作成を目的としてメーカーとの協議を継続している。昨年度からと合わせて複数例で遺伝子変異を同定した症例を蓄積している。ある程度の数が蓄積した段階で、患者血液由来のDNAと同時に腎臓摘出術や移植術の際に患者から摘出した腎臓の嚢胞上皮細胞から抽出したDNAについても検索を行う予定である。また、摘出腎臓からの組織には限りがあるため、その摘出腎臓からの嚢胞上皮細胞の単離培養を試みていた。過去の文献などを参考として、摘出腎臓からの組織片を用いた培養細胞の樹立を行い、手技の統一化を図り現在、培養細胞もある程度の確率で保存できる状態となっている。これにより培養細胞から抽出したDNAやmRNAでの検討も今後行うことが可能となった。常染色体優性多発性嚢胞腎(ADPKD)の病態の解明を目的として、患者の血液検体および摘出腎を用いて、第一に次世代シークエンサー(NGS)を用いて、これまで言われてきているtwo-hit theoryの検討および解明を行い、最終的にはその知見から新たな治療法の可能性を探る目的で研究を行っている。この1年間で同意が得られ、血液および摘出腎の検体を収集できたADPKD患者は他施設からの協力例も含めて6例であった。これらのADPKD患者6例について、まずは血液検体を用いて、NGSでの解析を行い、two-hit theoryの前提となる1つ目の遺伝子異常の検索を行った。2例は現在解析中であるが、すでに3例で1つ目の遺伝子異常を同定している。そこで、2つ目の遺伝子変異をNGSで検索するために、PKD1遺伝子、PKD2遺伝子に特化した疾患パネルを作成し、それを用いてNSGで検索を行う予定である。これについては患者血液由来のDNAと同時に患者から摘出した腎臓の嚢胞上皮細胞から抽出したDNAについても検索を行う予定である。これにより腎臓で生じているであろうsecond-hitの有無の検討を行っていく予定である。また、この1年間で摘出した腎臓の嚢胞上皮細胞から組織片を用いて、嚢胞上皮細胞の培養を行う手法を過去の文献を参考に確立した。これにより患者の腎由来細胞を用いたmRNAの解析を行うことがこれまでよりも容易になったと考える。本年においても引き続き、新たなADPKD患者の検体の収集を継続しながら、2つ目の遺伝子変異検索を血液、嚢胞上皮細胞由来のDNAで同時にNGSで行っていく予定である。この検討の主たる目的はtwo-hit theoryの検証であるが、前提となる1つめの遺伝子異常の発見率が当初の予想よりも低かったことがあげられる。これはPKD1とPKD2遺伝子がpseudo geneを多く持っていることからくるものであるが、これについてはSanger法の改良により改善を認めている。また、より精度の高いNGS解析パネルを作成している段階である。

1つ目の遺伝子異常を発見できている3症例については異なる10か所の嚢胞上皮細胞から抽出したDNAと患者血液から抽出したDNAを用いてNGS解析パネルを用いてtwo-hit theoryの検証を行っていく。また新たな検体の収集も継続していく。また、two-hitが確認されれば、miRNAの発言量をRNA-seqにより網羅的に解析を行う予定である。
ORiNの有用性の実験的検証と3Dプリンターライクに利用できる加工ロボットの開発

既にORiN協議会からはORiNの適用事例が含まれたISO20242-Part4が正式に国際規格となっているとの報告が出ており、今後は国内外を問わずその認知度がいっそう高まっていくものと期待される。さて、これまでの研究では、平成29年度のサブテーマで開発したプリプロセッサにより、3Dプリンタでは一般的に使用できるSTLデータから直接、工作機械用の工具経路であるCLSデータを生成できるようにした。また、このCLSデータを平成28年度のサブテーマで開発したORiNに対応した基本制御系の目標軌道として与えることで「STLデータをもとに3Dプリンタのようなデータインタフェイスで利用できるORiNに準拠した切削加工ロボット」を実現することができた。このほか、実時間に基づく加工ロボットの工具先端の位置精度を高めるためにbCAPパケットに対応した制御系を構築し、ロボットのユーザインタフェイス(操作画面)から選択できるようにした。その後、CADで設計した自由曲面を有する木型や発泡スチロール型のモデルに加え、イラストレータなどのデザインツールで作成したオーナメントやアウトラインフォントをSTL形式で生成し、提案するロボットでダイレクトに加工するといった加工実験を通じて提案システムの妥当性、有用性を確認した。なお、本研究で対象とする材料は型製造メーカからの需要の多い木質材料と発泡材料である。以上のように平成28年度から30年度までの研究により、最終的に「3Dプリンタライクなデータインタフェイスを持つ加工ロボット」を、ORiNインタフェイスを持つ産業用ロボットの有効なアプリケーションとして発表することができた。【1】ORiNの仕様調査と制御系の開発に必要となる機能の抽出【2】ORiNが搭載された産業用ロボット(VS068)への「CLSデータに基づく軌道追従制御法」の適用実験と評価【1】で評価した多数のORiNのAPIの中から入力用のCaoGetPoseと出力用のCaoMoveを用いるだけで「CLSデータに基づく軌道追従制御法」のソフトウェアを開発し、産業用ロボット(VS068)に実装することができた。これにより、市販のCAD/CAMで生成させたCLSデータを直接ロボットの目標軌道に利用できるようになったため、平成29年度から「3Dプリンターライクなデータインタフェイスを持つ加工ロボット」のアプリケーション開発と性能評価が可能になった。初年度に実施した二つのサブテーマ、【1】ORiNの仕様調査と制御系の開発に必要となる機能の抽出、【2】ORiNが搭載された産業用ロボット(VS068)への「CLSデータに基づく軌道追従制御法」の適用実験と評価、については下記のように事前に小型の教育用ロボットを使った準備研究を行っていたため、多くのORiNの技術資料の中から本開発に必要となる機能を効率的に抽出し、評価することができた。また、今回はシミュレーション環境であるWINCAPIII上での動作確認を行うことで、危険を伴う実機産業用ロボット(VS068)による実験の前におおまかな動作の評価が行えたため、安全に研究開発を進捗させることができた。永田,永冨,林,大塚,渡辺, “ORiN2 SDKを用いた小型多関節型ロボットVE026Aの軌道追従制御",第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集, pp. 1205-1207, 2014.現在普及が進んでいる3Dプリンタはステレオリゾグラフィ(STL)によって簡単に動作させることができる。STLは積層造形法に代表されるラピッドプロトタイピングシステムの標準的なファイルフォーマットになっており、多くのCADソフト、デザインツールよってサポートされており、高額なCAMソフトを必要としないという大きな利点がある。このため、本研究で提案する加工ロボットでもSTLに対応できるようにした。【3】STLデータの最適化機能の開発3Dプリンタのように低価格なデサインツールで生成できるSTLデータから直接加工を行うことができるロボットンステムを開発するにあたり、プリプロセッサの仕様について検討し、設計を行った。STLデータは積層加工に適したフォーマットであり、曲面を構成する場合サイズと密度を調整できる多数の三角パッチが何層にも積み上げられた構造をしている。このため、ロボット加工などの切削加工でSTLデータを用いる場合は、如何にして不要な三角パッチを除去し、加工目標となる表面上の三角パッチのみを面落ちすることなく抽出し、再構成できるかが重要となるため、最適化のためのアルゴリズムを開発した。【4】最適化されたSTLデータに基づく工具経路のスマート生成法の開発【3】で再構成されたSTLデータ内の多数の三角パッチを参照することで、目標の加工形状を知ることができる。3DプリンタのようにCAMを必要としない利用環境を実現するためには、この最適化されたSTLデータから直接、曲面に倣ったジグザグや渦巻きなどのエ具経路を生成させる必要がある。このため、ジグザグパス生成時のピックフィードやインボリュート曲線等の渦巻きパス生成時の放射方向のビッチといった非常に単純なパラメータを設定するだけで曲面に沿った位置と姿勢情報からなる望みのエ具経路を生成できるプリプロセッサを開発した。平成28年度の【1】ORiNの仕様調査と制御系の開発に必要となる機能の抽出、【2】ORiNが搭載された産業用ロボットへの「CLSデータに基づく軌道追従制御法」の適用実験と評価、に加えて平成29年度は【3】STLデータの最適化機能の開発と【4】最適化されたSTLデータに基づく工具経路のスマート生成法の開発を計画通りに実施することで、ORiNミドルウェアが搭載されたロボットのための3Dプリンタライクなインタフェイスの要素技術を構築できた。

この他、産業用ロボットを使った不良品の自動検出・仕分システムを開発するために必要となる人工知能については、深層学習を応用することで基本システムの設計を行うことができた。既にORiN協議会からはORiNの適用事例が含まれたISO20242-Part4が正式に国際規格となっているとの報告が出ており、今後は国内外を問わずその認知度がいっそう高まっていくものと期待される。さて、これまでの研究では、平成29年度のサブテーマで開発したプリプロセッサにより、3Dプリンタでは一般的に使用できるSTLデータから直接、工作機械用の工具経路であるCLSデータを生成できるようにした。また、このCLSデータを平成28年度のサブテーマで開発したORiNに対応した基本制御系の目標軌道として与えることで「STLデータをもとに3Dプリンタのようなデータインタフェイスで利用できるORiNに準拠した切削加工ロボット」を実現することができた。このほか、実時間に基づく加工ロボットの工具先端の位置精度を高めるためにbCAPパケットに対応した制御系を構築し、ロボットのユーザインタフェイス(操作画面)から選択できるようにした。その後、CADで設計した自由曲面を有する木型や発泡スチロール型のモデルに加え、イラストレータなどのデザインツールで作成したオーナメントやアウトラインフォントをSTL形式で生成し、提案するロボットでダイレクトに加工するといった加工実験を通じて提案システムの妥当性、有用性を確認した。なお、本研究で対象とする材料は型製造メーカからの需要の多い木質材料と発泡材料である。以上のように平成28年度から30年度までの研究により、最終的に「3Dプリンタライクなデータインタフェイスを持つ加工ロボット」を、ORiNインタフェイスを持つ産業用ロボットの有効なアプリケーションとして発表することができた。現在普及が進んでいる3Dプリンタはステレオリゾグラフィ(STL)によって簡単に動作させることができる。STLは積層造形法に代表されるラピッドプロトタイピングシステムの標準的なファイルフォーマットになっており、多くのCADソフト、デザインツールよってサポートされており、高額なCAMソフトを必要としないという大きな利点がある。このため、次世代の加工ロボットでもSTLに対応できるようにする。【3】STLデータの最適化機能の開発: 3Dプリンタのように低価格なデサインツールで生成できるSTLデータから直接加工を行うことができるロボットンステムを開発するにあたり、プリプロセッサの仕様について検討し、設計を行う。STLデータは積層加工に適したフォーマットであり、曲面を構成する場合サイズと密度を調整できる多数の三角パッチが何層にも積み上げられた構造をしている。このため、ロボット加工などの切削加工でSTLデータを用いる場合は、如何にして不要な三角パッチを除去し、加工目標となる表面上の三角パッチのみを面落ちすることなく抽出し、再梢成できるかが重要となるため、最適化のためのアルゴリズムを検討する。【4】最適化されたSTLデータに基づく工具経路(CLSデータ)のスマート生成法の開発: