hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生理学的快適性から見た少子化時代に対応した保育環境の質に関する 建築学的実践研究

(2)生理学的調査及び終了後の調査対象者へのフォローアップ調査、国内補足調査(経費:生理学的実験装置、ノートパソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオ)設定課題(3)幼保一元化における園児と保育士の保育環境に関する整備条件の抽出と我国における就学前保育環境のあり方に関する提案(経費:デスクトップパソコン、ノートパソコン、デジタルカメラ)設定課題(4)最終報告書と研究成果論文化(経費:デスクトップパソコン、ノートパソコン、デジタルカメラ)次年度の研究費の使用額は、今年度の研究をより効率的・効果的に推進することにより生じた未使用額であり、次年度の研究費用と合わせて、より飛躍的に展開する研究遂行に使用する予定である。生理学的実験については、現有している実験装置を中心に実施すると共に、園児各々の行動データにも適切に対応できる広角デジタルビデオを用いて、十分な研究協力者も合わせて万全な研究体制の下、実施する計画である。また次年度は、環境整備条件抽出のため、特に建築学及び環境デザイン関係や福祉関係図書の充足を図り推進する計画である。また、データ整理や保管等においては市販の消耗品や物品を適宜組み合わせて支出する。実験調査では、国内外とも、研究調査打合せ及び生理学的実験調査と補強調査を行い、国内では3回、国外では2回の旅費を計上している。加えて、研究の成果発表及び動向調査のため国内学会発表と研究会やシンポジウム参加のため旅費を支出する。実験調査では、スウェーデン国内各専門家への調整と案内及び建築資料提供、また研究補助として、学生による資料整理や採取データの電子化補助を計上している。合わせて、打合せ通信費及び論文製本化を計上している。
確率モデルに基づく立位時着力点動揺軌跡の数値解析と直立機能評価システムの開発

安静立位時における着力点(以下,足圧中心点)の動揺波形の時系列変化に着目し,各種の数理モデルを足圧中心点動揺解析に適用することにより直立姿勢調節機能の新しい測定評価システムを開発することを目的として研究を行った.平成13年度は,次の2つのモデルを用いてデータ解析を行い,研究成果を国際学会および研究雑誌に発表した.(1)20次の線型自己回帰モデル姿勢安定性の評価尺度には,1)現在の足圧中心点位置と過去の足圧中心点位置情報との関連性を示す指標(自己回帰係数と自己相関関数との積,すなわち貢献度),2)現在の足圧中心点位置に影響を及ぼす過去の足圧中心点位置情報についての時間遅れの程度を示す指標(自己回帰係数の1次モーメント)を用いた.時間遅れが20ms100ms時の貢献度および自己回帰係数1次モーメントは,比較的安定な開足位の安静立位時においても,開眼・閉眼条件間で統計的に有意な差異が認められた.開眼時には,閉眼時に比べてより過去の足圧中心点位置情報が現在の足圧中心点位置の調節に強く関与していることがわかった.この結果は,視覚が過去の身体の揺れに対する迷路感覚の感度を弱め,反応の遅れを生じさせている可能性を示唆していた.自己回帰モデルに基づく2種類のパラメータは,安静立位を維持するための姿勢安定性の評価指標として有効である可能性が示された.(2)フラクショナルブラウン運動モデル1次元のブラウン運動を拡張したフラクショナルブラウン運動モデルを用いて,安静立位時の足圧中心点動揺特性を解析した.若年健常者を対象とした実験を行い,フラクショナルブラウン運動モデルから得られるパラメータ(拡散係数・ハースト指数)とバランス能力との関連性を解析した.バランス能力の異なる被験群間で,短期の拡散係数とハースト指数は統計的に有意な差異を示した.低バランス群は,約1秒以下の短い時間間隔において姿勢動揺が継続して増大しつづける傾向が高バランス群より強いことがわかった.過去の研究仮説から,この結果は姿勢調節に関わる予測制御的要因の差を反映していることを示唆していた.短時間間隔の拡散係数とハースト指数は,姿勢安定性評価の指標として有効であることが明らかとなった.安静立位時における足圧中心点(以下,着力点)の動揺波形の時系列変化に着目し,工学の信号処理分野で用いられている数理モデルを応用して直立姿勢制御機能の新しい測定評価システムを開発することを目的として研究を行った.平成12年度は,着力点動揺計測システムと着力点動揺の時系列データ解析システムを作成した.着力点動揺解析システムにおいては,計測システムによってデジタル化されたデータを以下の手順で解析した.(1)直立姿勢制御系を閉ループ回路におけるフィードバック制御モデルと仮定し,そのシステム応答を一つの確率過程と考えた自己回帰モデルを適用することにより,着力点動揺の時系列変化をモデル化する.(2)直立機能評価のために有効な自己回帰モデルパラメータを決定する.予備実験の結果から,安静立位時の着力点動揺時系列データに対し20次の自己回帰モデルが適用可能であることがわかった.そこで,現在の着力点位置と過去の着力点位置情報との関連性を示す指標として,自己回帰モデルから算出した貢献度(自己回帰係数と自己相関関数との積)を用いた.また,現在の着力点位置に影響を及ぼす過去の着力点位置情報についての時間遅れの程度を示す指標として,自己回帰係数の1次モーメントを用いた.10名の健常者を対象として開眼・閉眼条件下で実験行い,これらのパラメータの有効性を検証した.その結果,貢献度および自己回帰係数の1次モーメントは,比較的安定な開足位の安静立位時においても開眼・閉眼条件間で統計的に有意な差異が認められた.開眼時には,閉眼時に比べてより過去の着力点位置情報が現在の着力点位置の調節に関与していることがわかった.以上のことから,今回提案した自己回帰モデルに基づく2種類のパラメータは,安静立位時の姿勢制御機能を測定評価する指標として有効である可能性が示された.安静立位時における着力点(以下,足圧中心点)の動揺波形の時系列変化に着目し,各種の数理モデルを足圧中心点動揺解析に適用することにより直立姿勢調節機能の新しい測定評価システムを開発することを目的として研究を行った.平成13年度は,次の2つのモデルを用いてデータ解析を行い,研究成果を国際学会および研究雑誌に発表した.(1)20次の線型自己回帰モデル姿勢安定性の評価尺度には,1)現在の足圧中心点位置と過去の足圧中心点位置情報との関連性を示す指標(自己回帰係数と自己相関関数との積,すなわち貢献度),2)現在の足圧中心点位置に影響を及ぼす過去の足圧中心点位置情報についての時間遅れの程度を示す指標(自己回帰係数の1次モーメント)を用いた.時間遅れが20ms100ms時の貢献度および自己回帰係数1次モーメントは,比較的安定な開足位の安静立位時においても,開眼・閉眼条件間で統計的に有意な差異が認められた.開眼時には,閉眼時に比べてより過去の足圧中心点位置情報が現在の足圧中心点位置の調節に強く関与していることがわかった.この結果は,視覚が過去の身体の揺れに対する迷路感覚の感度を弱め,反応の遅れを生じさせている可能性を示唆していた.自己回帰モデルに基づく2種類のパラメータは,安静立位を維持するための姿勢安定性の評価指標として有効である可能性が示された.

(2)フラクショナルブラウン運動モデル1次元のブラウン運動を拡張したフラクショナルブラウン運動モデルを用いて,安静立位時の足圧中心点動揺特性を解析した.若年健常者を対象とした実験を行い,フラクショナルブラウン運動モデルから得られるパラメータ(拡散係数・ハースト指数)とバランス能力との関連性を解析した.バランス能力の異なる被験群間で,短期の拡散係数とハースト指数は統計的に有意な差異を示した.低バランス群は,約1秒以下の短い時間間隔において姿勢動揺が継続して増大しつづける傾向が高バランス群より強いことがわかった.過去の研究仮説から,この結果は姿勢調節に関わる予測制御的要因の差を反映していることを示唆していた.短時間間隔の拡散係数とハースト指数は,姿勢安定性評価の指標として有効であることが明らかとなった.
ニューモシスチス・カリニ肺炎の免疫学的診断法に関する研究

ニューモシスチス・カリニ(以下Pcと略)肺炎の免疫学的診断は発症の背景に免疫能低下という条件があるため抗体の検出は困難であり、血中循環抗原を証明する方法を行わなければならない。しかしその方法及び判定基準は未だ確立されておらないので、実験動物血清及び患者血清を用いて比較検討を行い、現在までに以下の如き成績を得た。1.IgG分画標識としては過沃素酸法、Fab′分画標識としてはマレイミド法を行い、実験ラット血清を用いてサンドウィッチ法による酵素抗体法(ELISA)を実施した結果、過沃素酸法ではプレートのコーティング蛋白量が128μg/ml、被検血清4倍稀釈の条件下で最も良い成績が得られ、マレイミド法では16μg/ml、10倍稀釈血清の条件下で対照血清との間に有意差が認められた。2.患者血清を用いての検討結果、上記の条件では正常血清中の約30%が陽性を示し、感度は高いが不顕性感染者も陽性を呈することが判明した。3.Pc粗抗原をセファクリーリS200及びポリアクリルアミドゲルで精製して得られた抗原を用いて感作血清を作製し、オクテロニー法による検討を行ったところ、Pc発症ラット血清の約20%が陰性であった。4.患者血清382例552検体について精査したところ、採血後1週以内の血清では臨床所見と一致した成績が得られているが、1ヶ月以上凍結保存した血清ではすべて陰性を呈し活性が失われていた。5.Pc抗原の沃素化が不可能であるためラジオイムノアツセイは出来ず、又モノクローナル抗体作成も未だ成功していない。以上、Pc肺炎の診断法としては現時点では臨床所見と平行した成績の得られているオクテロニー法が最も良いという結果である。
専制国家成立期の長城地帯における金銀器・青銅器の生産と流通

本研究では、長城地帯の金銀器・青銅器を型式学的調査と蛍光X線分析を用いて詳細に調べ、製作技術や材料について検討し、遊牧文化と農耕文化(戦国・秦漢)との交流を明らかにすることを基底的な目的とする。2018年度の研究計画は2017年度と基本的に同じであり、中国における資料調査とそのデータ整理を主とし、加えて関連資料の調査・整理を並行して行った。中国での調査は研究代表者・研究分担者と、現地の曹建恩(内蒙古自治区文物考古研究所、所長、研究館員)、索秀芬(内蒙古師範大学、もと内蒙古自治区文物考古研究所研究館員)、李少兵(内蒙古博物院、研究館員)とで作業を進めた。今年度調査を行ったのは毛慶溝墓地出土品13件、カク県窯子墓地出土品28件である。これらは比較的早くに発掘調査され、内蒙古中南部涼城地域の北方青銅器文化を明らかにした基本資料であり、このたびこれらの遺物を調査できたことは意義が大きい。また昨年度に調査を行った忻州窯子墓地・水泉墓地などと同地域であることも重要である。調査方法は観察と写真撮影・実測からなる型式学的方法および蛍光X線分析を主とし、SfM-MVSによる三次元解析も取り入れた。また昨年度調査したデータの分析をすすめ、日本中国考古学会でその成果の一部を発表した。この内容はさらに充実させて中国語化し、中国の学術雑誌『草原文物』に投稿した。関連資料の研究として、過去に調査を行った寧夏回族自治区資料の再検討に注力した。これは、昨年度の活動によって当初見込みより大きな成果を得られることが分かったためである。すべてのデータを再整理するとともに、得られた結果にもとづいて考察を行った。この成果は、日本語と中国語の2言語で表示した報告書『寧夏の中国北方青銅器文化遺物の研究(寧夏中国北方青銅文化遺存的研究)』としてまとめ、刊行した。最も重視し、最も多くの研究費を費やす、中国における資料調査では、希望通りの資料を調査でき、多くのデータを得ることができた。加えて、寧夏回族自治区資料の既往取得データを再整理して報告書を刊行できたことは、当初計画を上回ることと言える。2019年度は最終年度である。中国での調査は、基本的に昨年までと同様に行う。日本から研究代表者と研究分担者が内蒙古自治区フフホトに赴き、現地協力者とともに調査を行う。調査対象には、昨年度まで調査してきた涼城地域の出土品に重きを置き、すでに白家湾遺跡出土の金製品を調査できることが確認できている。中国調査終了後は、データの整理と分析に注力し、昨年度までの成果と合わせて報告書を刊行する予定である。報告書に用いる図の作成や編集作業には、考古学専攻学生のアルバイトを用いる。また報告書は日本語・中国語を並記するものにするので、翻訳のための謝金に一定の費用がかかることを見込んでいる。昨年度、日本中国考古学会で発表した内容は、中国語化して『草原文物』で公表の予定である。また昨年度の研究成果を、中国西安市で行われるアジア鋳造技術史学会で発表することも予定している。平成29年度の研究計画では主なものとして、1「中国における資料調査とそのデータ整理」、2「比較資料の調査」、3「基礎的データの収集・整理」の3項目をあげた。とりわけ1が本研究の中心的活動である。1では研究代表者・研究分担者のほか、内蒙古自治区文物考古研究所の曹建恩(所長、研究館員)・索秀芬(研究館員)、内蒙古博物院の李少兵(研究館員)が研究協力者に加わり、作業を進めた。調査対象は収蔵状況などを考慮して当初計画から一部変更し、内蒙古自治区文物考古研究所が収蔵する、白家湾遺跡出土品11件、忻州窯子墓地出土品117件、水泉墓地出土品8件を調査した。2は国内収蔵資料が対象であり、京都大学総合博物館や永青文庫などで資料調査を行った。3は主に第三者による調査報告書や刊行物から必要データを抽出することであり、中国青銅器全集のデータ化などを行った。また、2013・2014年に寧夏回族自治区で調査し、さらなる検討の余地が残っていたデータの検討を進めた。これらは来年度に体裁を整え、考察を加えて、研究報告書として刊行できる見込みである。最も重視し、最も多くの研究費を費やす、中国における資料調査(上記1)では、重要遺跡で出土した十分な数の資料を調査でき、多くのデータを得ることができた。調査対象には当初、阿魯柴登出土品・桃紅巴拉墓出土品なども希望していたが、内蒙古自治区創設70周年記念展に出品されたため叶わなかった。ただし、実際に調査した忻州窯子墓地出土品は、比較的新しい発掘による資料的価値の高い一群であり、当初予定と甲乙つけがたい成果を得たと考えている。

国内における比較資料の調査(上記2)、データの収集・整理(上記3)も一定の成果を上げた。本研究では、長城地帯の金銀器・青銅器を型式学的調査と蛍光X線分析を用いて詳細に調べ、製作技術や材料について検討し、遊牧文化と農耕文化(戦国・秦漢)との交流を明らかにすることを基底的な目的とする。2018年度の研究計画は2017年度と基本的に同じであり、中国における資料調査とそのデータ整理を主とし、加えて関連資料の調査・整理を並行して行った。中国での調査は研究代表者・研究分担者と、現地の曹建恩(内蒙古自治区文物考古研究所、所長、研究館員)、索秀芬(内蒙古師範大学、もと内蒙古自治区文物考古研究所研究館員)、李少兵(内蒙古博物院、研究館員)とで作業を進めた。今年度調査を行ったのは毛慶溝墓地出土品13件、カク県窯子墓地出土品28件である。これらは比較的早くに発掘調査され、内蒙古中南部涼城地域の北方青銅器文化を明らかにした基本資料であり、このたびこれらの遺物を調査できたことは意義が大きい。また昨年度に調査を行った忻州窯子墓地・水泉墓地などと同地域であることも重要である。調査方法は観察と写真撮影・実測からなる型式学的方法および蛍光X線分析を主とし、SfM-MVSによる三次元解析も取り入れた。また昨年度調査したデータの分析をすすめ、日本中国考古学会でその成果の一部を発表した。この内容はさらに充実させて中国語化し、中国の学術雑誌『草原文物』に投稿した。関連資料の研究として、過去に調査を行った寧夏回族自治区資料の再検討に注力した。これは、昨年度の活動によって当初見込みより大きな成果を得られることが分かったためである。すべてのデータを再整理するとともに、得られた結果にもとづいて考察を行った。この成果は、日本語と中国語の2言語で表示した報告書『寧夏の中国北方青銅器文化遺物の研究(寧夏中国北方青銅文化遺存的研究)』としてまとめ、刊行した。最も重視し、最も多くの研究費を費やす、中国における資料調査では、希望通りの資料を調査でき、多くのデータを得ることができた。加えて、寧夏回族自治区資料の既往取得データを再整理して報告書を刊行できたことは、当初計画を上回ることと言える。平成30年度の研究活動の構成は、平成29年度と基本的に同じである。最も重要な中国での資料調査については、中国側の研究協力者および彼らが所属する研究機関とも良好な関係を発展させている。中国での調査資料は、カク県窯子墓地・毛慶溝墓地出土品を希望している。これらは内蒙古中南部涼城地域の北方青銅器文化を明らかにした基本資料であり、これらの様相を明らかにすることは意義が大きい。ただし、展覧会に出品されるなどの理由で調査できない可能性はいずれの資料にもあるので、状況に応じ、最適の資料を選定することとしたい。日本国内の活動は、国内資料の調査とデータの整理が主である。とくに今年度に中国で調査したデータの整理を進め、その成果を学会発表につなげたい。また、寧夏回族自治区の資料に関する報告書を刊行する。2019年度は最終年度である。中国での調査は、基本的に昨年までと同様に行う。日本から研究代表者と研究分担者が内蒙古自治区フフホトに赴き、現地協力者とともに調査を行う。調査対象には、昨年度まで調査してきた涼城地域の出土品に重きを置き、すでに白家湾遺跡出土の金製品を調査できることが確認できている。中国調査終了後は、データの整理と分析に注力し、昨年度までの成果と合わせて報告書を刊行する予定である。報告書に用いる図の作成や編集作業には、考古学専攻学生のアルバイトを用いる。
自己規制した管理と裁量労働制の研究

本研究では、1裁量労働制には「自己規制した管理」が有効であることと2「自己規制した管理」が、裁量労働制のみならず、広く自律的な働き方に相応しい管理のあり方であることを明らかにすることを目指している。研究は、裁量労働制を導入している組織を対象に、人事担当者と裁量労働制で働く労働者や労働組合から聞き取りを行う実証研究と文献を基にした論理的な研究を統合して進めていく。2019年度と20年度は実証研究を中心に進め、2020年度と21年度は成果の報告、コメントと批判を受けての再検討を繰り返し、「自己規制した管理」概念の精緻化を図るとともに、自律的な働き方に適した管理のあり方を究明する。
生合成類似連続環化反応を用いた縮合型ポリエーテルの一挙合成法の開発

縮合型多環状エーテル系天然物は、生合成法にはポリエポキシドが開環すると同時に、連続的にエーテル環が構築されたと推定されている。本申請者は、実際に人工合成する上でも、生合成類似経路で連続閉環させる方法が効率的であると考え、これを鍵とする合成法の開発を目的に研究を開始した。連続閉環を実現する上で解明すべき点は1)endo選択的閉環の実現、2)エーテル環の員数の限界、3)閉環時の立体化学的環境の影響、4)ポリエポキシアルコール前駆体の効率的立体選択的合成、である。1)に関しては、directing groupとしてエーテル性置換基を用い、Lewis酸としてランタントリフラートをエポキシドの酸素との間にキレートさせて活性化することによって、endo選択的閉環を実現することができた。2)に関しては6員環、7員環についてendo選択的閉環が可能であった。さらに、これまで困難とされてきたエポキシアルコールからの8員環形成も、完璧なendo選択性かつ高収率で可能なことを明らかにできた。3)に関して、アルコールの周囲の立体障害の影響を調べたところ、天然型のトランス縮環系生成物を与える基質については問題なくendo閉環が進行することが分かった。一方、非天然型のシス縮環生成物を与えると考えられた基質は、立体障害が大きいとexo閉環が優先する結果となった。4)に関してはポリエポキシアルコールを同一単位の繰り返しと捉え、ユニット合成連結を基本戦略とした合成戦略を考察した。これまでに基本ユニットの立体選択的合成に成功している。現在、連続一挙環化を達成すべくユニット間の連結及び複環系の反応性を検討している。
準包接水和物の特異なガス分離特性の解明と発現する熱力学条件の探索

本年度はH2 + CO2ガスのガス分離について研究を実施した。Tetra-n-butylammonium bromideおよびchloride、Tetra-n-butylphosphonium bromideおよびchlorideをイオン性物質として用い、H2 + CO2ガス加圧下にてセミクラスレートハイドレートを生成した。ガス分離特性分析試験に先立って、ハイドレートの生成条件、すなわちガスーハイドレートー水溶液相から成る3相平衡条件を取得した。水溶液中のイオン性物質濃度により、ハイドレートの生成温度圧力条件は大きく変化する。そのため10、20、30 mass%の3通りの水溶液濃度について生成条件の測定を行った。測定圧力範囲は1ー5 MPaとした。測定法には温度探索法を用いた。現在までに、各イオン性物質について10 mass%の水溶液濃度のときの相平衡条件を取得した。今後20、30 mass%の水溶液濃度についても測定していく予定である。ガス分離特性分析試験のため、新たに容積可変型装置を設計および製作した。ガス相の体積を変化させることで、一度の試験で多段分離プロセスを模擬することができる。これにより、イオン性物質と混合ガスの組み合わせについて、ガス分離特性の迅速な評価が可能となった。本装置によりハイドレートを生成する予備試験を完了した。今後、水溶液濃度をパラメータとして各イオン性物質のガス分離特性を評価していく。本年度はTetra-n-butylammonium bromideについてH2 + CO2ガスの分離特性分析試験を開始した。当初の計画に沿って進捗している。初年度はガス分離特性分析試験に向けた基礎データとして、相平衡条件の測定を中心に研究を実施した。一方でガス分離特性を評価するための新たな装置を製作した。本装置について予備試験を完了し、本測定を開始した。4種のイオン性物質について、H2 + CO2ガスの分離特性分析試験を継続し、次年度中に完了する。相平衡測定実験を残りの水溶液濃度について実施し、ハイドレートの生成条件やポリモーフィズムについて考察する。各系における水和物構造についても、得られた相図に基づいて結晶サンプルを生成し、X線結晶構造解析により分析する。以上により代表的な4種のイオン性物質についてH2 + CO2ガス分離特性と水和物構造の関係を明らかにする。同様のガス分離実験と相平衡測定実験をCH4 + CO2ガスやCH4 + N2ガスについても開始する。これまでに得られたガス分離特性と水和物構造の関係についての知見に基づき、その他のイオン性物質についても探索を開始する。実験プロセスを工夫することにより消耗品を節約することができたため、残額が生じた。翌年度に試薬や装置のメンテナンス品の購入等で有効に使用する。
協同性の育ちに着目した幼小接続における音楽教育のプログラム開発

本研究の目的は、子どもの協同性の育ちに着目して、幼小接続期における音楽活動のプログラムを開発することである。2年目に当たる本年は、研究協力者である幼稚園(2園)と小学校において8回の実践を試みた。新たな音楽プログラムの試みとして、和楽器を用いた活動を取り入れた。幼稚園では「1日本の楽器の音に触れる、2音から色・形のイメージを広げる」ことをねらいとして、子どもたちが日常ではあまり触れることのない和楽器(鉦・太鼓・拍子木)の音を聞いて、イメージを広げてクレヨンで描く活動を行った。その後の楽器探索では自由に音を鳴らし、互いに協同して響きを楽しむ姿が捉えられた。続いて小学校1年生では、「お祭りのお囃子を聞いて、和楽器の音とリズムを楽しもう」という題材で、3つの目標(1お囃子を聞いて、リズムを口唱歌で表現しながら演奏を楽しむ、2日本語をリズムに置き換えて、音楽をつくる、3グループで協働しながら発表に取り組む)を設定して授業を行った。これらの活動の成果として、論文「領域『表現』と小学校音楽科をつなぐ和楽器を用いた活動の試み」を執筆した。また、オノマトペを用いたリズム創作の過程にみられる協働的な学びを明らかにするために、小学校2年生を対象に「あ日理化の音楽を聴いて、アフリカのリズムを楽しもう・つくろう」という題材で実践を行った。この活動の成果として、論文『オノマトペを用いたリズム創作の可能性ー協働性に着目して』を執筆した。さらに、これまで行った絵本を用いた実践をまとめ、一藝社より『幼・保・小で役立つ絵本から広がる表現教育のアイデア』を出版した。2017年度の研究方法を踏襲しながら、幼稚園と小学校において地域の音文化に触れる音楽活動・表現活動として、お祭りのお囃子や和楽器に触れるプログラムの開発に取り組んだ。今年度は出版に向けた作業と所属機関での業務が忙しく、学会発表を行うことができなかった。次年度以降は意欲的に取り組みたいと思っている。2018年度に取り組んだ地域の音文化に触れる音楽活動・表現活動をさらに発展させ、幼小接続期の子どもの協同性・協働性に着目しながら、祇園祭りをはじめとする祭囃子や和楽器に触れるプログラムや、日本語の音楽的特徴を取り入れたプログラムの開発に取り組みたい。初年度である本年は、研究協力者である幼稚園と小学校の教諭らと話し合いを重ね、音楽活動、表現活動において3度の実践を試みた。それらの活動における子どもの協同性の発生や深まりを質的に分析し、その内容を生かして音楽活動のプログラムを開発することを目指した。その成果を「音楽づくりへつながる幼児の表現遊びー絵本のオノマトペを用いた実践から」「0.1.2歳の自発的な音声表現から小学校の音楽づくりへ」「領域『表現』と小学校音楽科をつなぐ音遊びの可能性ー『マラカス作り』によるオノマトペ表現と協同性の成り立ちに注目して」の3つの論文にまとめた。絵本を用いたオノマトペの実践では幼稚園の子どもたちに、友だちの表現を真似する遊びを通して「間」の取り方や、友だちとタイミングを合わせて表現するという協同性の育ちが認められた。また幼稚園と小学校での実践を通して、保育の中で養われる表現力や創造力などを幼稚園と小学校の双方向から捉えることによって、小学校の音楽づくりの活動における創造的な表現へと発展できる可能性が示唆された。幼稚園と小学校において、研究協力者の協力を得て、3度の実践を試みることができたことは、順調に計画が進められたと捉えている。ただ、未だ行動分析システムをうまく使いこなせていないことが次年度への課題である。

2017年度の研究方法を踏襲しながら、幼稚園と小学校において地域の音文化に触れる音楽活動・表現活動として、お祭りのお囃子や和楽器に触れるプログラムの開発に取り組んだ。今年度は出版に向けた作業と所属機関での業務が忙しく、学会発表を行うことができなかった。次年度以降は意欲的に取り組みたいと思っている。29年度の研究方法を継続しながら、30年度は地域の音文化に触れる音楽活動・表現活動として、祇園祭りのお囃子や和楽器の音色に触れるプログラムの開発に取り組む予定である。これまでの実践内容を踏まえ、成果の一つとして『幼稚園・小学校で役立つ絵本から広がる表現教育のアイデアー子どもの感性を豊かに育むためにー』の出版に向けて計画を進めている。2018年度に取り組んだ地域の音文化に触れる音楽活動・表現活動をさらに発展させ、幼小接続期の子どもの協同性・協働性に着目しながら、祇園祭りをはじめとする祭囃子や和楽器に触れるプログラムや、日本語の音楽的特徴を取り入れたプログラムの開発に取り組みたい。(理由)申請当初に予定していた物品が安く購入できたことに加え、購入予定であったパソコンの機種を見直し、次年度の購入に回したことによる。(使用計画)30年度に研究データの分析に相応しい機能を備えたパソコンを購入し、幼稚園、小学校で行った実践の記録データの分析を行う。2017年度は複数の学会において発表を行ってきたが、当該年度は出版に向けた作業と所属機関での主任業務が忙しく、学会発表を行うことができなかったため。次年度は複数の学会において成果発表を行うことを計画している。
動的レーザー光多重散乱現象の統計的特性

1.光多重散乱の物理モデルとして、互いにある間隔をおいて重なり合った複数枚の拡散板にレーザー光を照射したものを用い、拡散板の運動状態とそこから得られる散乱光の時間特性との関係を理論的に考察した。その結果、結像系を用いたときにはその解像力を変えることで拡散板の相対速度と絶対速度をある程度区別して検出できることが明かとなった。従来の動的光散乱法では、散乱角を固定するために自由伝搬系が主に用いられていたが、このモデルで得られた結果から結像系の特性を有効に活用することで新たな測定法が生まれる可能性が示された。2.微粒子懸濁液から生じる動的散乱光を検出するための光学系を作製し、粒子濃度を変化させて単一散乱領域から多重散乱領域に渡り散乱光の強度変動を測定・評価した。一様に移動するブラウン運動粒子からの多重散乱光は、並進成分およびランダム運動成分による影響を同時に受けるため、これらを区別することは従来困難であった。しかし、理論結果に基づき照明・検出系を構成した結果、ブラウン運動を利用する粒径測定および粒子の全体運動を利用する流速測定を同一測定系で行うことが可能となった。3.微粒子懸濁液に二波長相関法を適用し、多重散乱光の時間特性を実験的に解析した。二つの異なる波長をもつコヒーレント光を試料に照射し、二波長の散乱光強度ゆらぎの相互相関関数を測定・評価した。その結果、相関係数は個々の粒子の散乱断面積および粒子数密度に依存しているため、粒子径および濃度測定に利用できることが示された。また、相関時間を測定した結果、ブラウン運動の影響が除去され、散乱体の流速のみを選択的に抽出できることが明らかとなった。さらに、測定値は粒子濃度にほとんど依存しないことも示された。以上の結果から、新たなレーザー速度計測の原理を提案した。1.多重散乱の物理モデルとして、複数枚の拡散板が互いにある間隔をおいて重なり合っているものを考え、拡散板の運動状態とそこから得られる散乱光の時間特性との関係を理論的に考察した。自由伝搬系で検出した光強度変動は拡散板同士の相対的な速度差にのみ依存し、全体の平均速度には依存しない。それに対し、結像系を用いたときにはその解像力を変えることで相対速度と絶対速度をある程度区別して検出できることが明かとなった。2.理論解析の結果をもとに、微粒子懸濁液から生じる動的散乱光を検出するための光学系を作製し、微粒子濃度を変化させて単散乱領域から多重散乱領域に渡り散乱光の強度変動を測定・評価した。その結果、微粒子の運動状態と得られる散乱光強度の時間変動性との関係が明らかになった。ガラスセルに入れた試料を一定速度で動かすことにより、試料中の微粒子は一様に移動すると同時にブラウン運動と呼ばれるランダム運動を行うことになる。多重散乱体の場合、この二種類の運動が散乱光に及ぼす影響は複雑に絡み合っているため、それぞれの運動成分による影響を区別することは困難であった。しかし、結像光学系を検出系として用い、さらに照明系に工夫を加えた結果、一方の運動成分への感度だけを上げられることが判明した。その結果、ブラウン運動を利用する粒径測定の際には微粒子の全体運動の影響を抑え、流速測定のときはブラウン運動の影響を小さくすることが可能となった。微粒子懸濁液に二波長相関法を適用し、多重散乱光の時間的特性を実験的に解析した。

二つの異なる波長をもつコヒーレント光を試料に照射すると、粒子の運動および散乱現象の波長依存性によって、二波長の散乱光強度は異なる時間変動を示す。これらの強度ゆらぎを同時かつ独立に検出し、その相互相関関数ならびにおのおのの自己相関関数を測定・評価した。その結果、従来の一波長を用いた手法では測定が困難であった、微粒子の動的特性および散乱媒質の構造特性に関する情報が得られた。具体的な成果を以下に示す。1.ガラスセルに入れた懸濁液試料を一定速度で動かすと、試料中の微粒子はブラウン運動を行いながら一様に移動することになる。光が多重散乱を起こす高濃度懸濁液の場合、従来の一波長自己相関法ではブラウン運動からの寄与が散乱光のゆらぎを支配するため、流れの速度を検出することが困難であった。しかし、二波長の相互相関関数を評価した結果、ブラウン運動の影響が除去され、散乱体の流速のみを選択的に抽出できることが明らかとなった。さらに、自己相関法の場合、相関関数が粒子濃度に大きく依存するのに対し、相互相関法は濃度にほとんど依存しないことも示された。以上の結果をもとに、新たなレーザー速度計測の原理を提案した。2.二波長相互相関法は、散乱体の動的な情報のみならず、二つの強度ゆらぎの相関度、すなわち相関係数という評価量も同時に得られる。この相関係数と微粒子の濃度や粒径との関係を調べた結果、個々の粒子の散乱断面積および粒子数密度が相関係数を支配していることが明らかとなった。これらの関係は非常に複雑であるため、相関係数から散乱体の特定の物理量を知ることは現在のところ困難である。ただし、照明・検出系のパラメータを変化させて複数の物理量を同時に決定できる可能性があり、これが今後の大きな研究課題の一つであろう。
海洋表層乱流計測によるエネルギ-フラックスのシ-トル-ス

海面を通る大気・海洋間の種々のフラックスは、海面下の海洋内部の乱流状態によって大きく影響される。海面を通る、この様な熱、運動量質量等のフラックスを衛星によるリモ-トセンシング技術によって、グロ-バルに評価する為の手法を確率することが、本重点研究中の主要な課題としてとりあげられているが、そうした手法の確立に際しては、フラックス量のシ-・トル-ス・デ-タが画像解析手法の基礎として欠かせない。本研究は、マイクロ・ストラクチュア・プロファイラ-(MSP)による海面下の乱流計測から見積られた各種フラックス量と衛星画像から比較的容易に見積られる気象要素のひとつである風速値との相関を決定し、画像から直接海面フラックス量を見積るための基礎資料を提供しようとするものである。平成元年度の初夏に実施された本州南方海域の観測から、混合層内の熱及び質量フラックスを見積った。熱フラックスは800W/m^2から6.6W/m_2にわたり、その上限値は従来、海洋で見積られた平均的なフラックス量に比べ格段に大きい値を示した。こうした値は、Moumらのマイクロスケ-ル観測結果でも示されている。このような値は、また、気象デ-タを用いたバルク法による海面熱フラックスの値とほぼ一致する。見積られた熱および質量フラックスは、3時間平均風速の3乗と良い相関があり、衛星デ-タによる風速分布の推定が可能ならば、その風速分布に対応して、海面フラックスを評価できる可能性が示唆された。ただし、こうした傾向は、今回のような昇温期に限定される可能性が大きく、スト-ム通過や冷却期に果して同様な風速依存性が成立するかどうかは今後の観測の集積、解析に埃たねばならない。
室内摩擦試験による杭の沈下解析

本研究の目的は、室内摩擦試験(下記の1.)の結果を使用した簡便な杭および周辺地盤の変形解析法(下記の2.)を提案し、その有効性を実大杭の載荷試験結果との比較(下記の3.)により実証することである。対象地盤は、主に粘性土地盤とした。1.室内摩擦試験解析の入力定数の1つである最大摩擦強度は、杭周辺地盤から採取した不撹乱粘性土および杭材(鋼材またはコンクリート)を試料とした室内摩擦試験により求める。試験装置は、杭周辺地盤の単純せん断変形を模擬できる、単純せん断型のものである。なお、この室内摩擦試験は、主要な土層ごとに対して行う。2.杭および周辺地盤の変形解析法本解析法は、荷重伝達法に基づいている。弾性変形を考慮した杭は鉛直方向に分割され、各杭要素は、非線形の杭周面摩擦バネまたは杭先端反力バネによって支持される。各杭要素の変位は、周辺土層の単純せん断変形量および破壊面での滑り量の和として得られる。各杭要素において最大摩擦強度に到ると杭土間または杭周面から少し離れた土土間のどちらかで不連続な破壊面が発生すると仮定した。3.杭の載荷試験結果との比較2地点での杭の載荷試験の解析を行っている。載荷試験は、鉛直載荷試験、引抜き試験および簡易載荷試験の3種類である。ここで簡易載荷試験とは、杭先端にジャッキを設置し、杭の周面摩擦力と先端地盤反力を互いに反力として載荷する試験のことである。試験結果と解析結果との比較は、荷重変位曲線、軸力分布、杭周面摩擦バネおよび周辺地盤の変位量に対して行われている。解析結果と試験結果との間で良い一致が見られ、本解析法が簡便であるにもかかわらず、杭の載荷試験結果を推定するのに有効な手法であることが分かった。
臨床用CTによるヒト腰椎インビボ3次元骨梁構造解析-横断的検討と縦断的検討-

本研究は、臨床用のmulti-detector CTによる腰椎画像から3次元骨梁構造解析を行い、骨脆弱性の評価がインビボにて可能であるかを検討するものであるが、横断的検討として得られた47名の女性において、骨梁構造パラメータと腰椎骨量との相関及び、骨折者の識別能について検討を行った。対象の女性(平均71才)の中で、20名は脊椎無骨折(平均67才)、27名は有骨折者(平均74才)。骨梁構造パラメータとして骨密度(BV/TV),骨梁幅(Tb.Th),骨梁数(Tb.N),骨梁間隙(Tb.Sp),骨パターンファクター(TBPf),Structure Model Index(SMI),フラクタル次元(FD)の算出を行った。同時期にGE-ルナー社製DXA装置、DPX-LにてL2-4の腰椎骨量測定を行い、L3腰椎の骨量を求めた。3次元骨量構造パラメータと骨量との相関を1次回帰直線にて行い、無骨折者と有骨折者との識別能をt検定にて検討した。P<0.05を有意とした。第3腰椎骨量とBV/TV,Tb.Sp,TBPf,SMI,FDの間に、この順に0.30,0.32,-0.46,-0.44,034(p<0.05)の有意な相関を認めた。骨折者の識別については、TBPf,SMI,FDが、それぞれ、t値=2.6,3.2,2.4にて有意差を認めた。また、L3BMDは両者の識別ができなかった。骨梁構造パラメータの中で、TBPf,SMI,FDは、骨量との相関を認め、骨折者の識別が可能であり、骨構造の脆弱性を評価できることが確認された。この方法により、インビボにおいて脊椎骨の骨梁構造の解析が可能であり、骨折の危険度評価に有用である'ことが示唆された。この実績報告は、平成16年10月1-5日、アメリカ合衆国シアトル市にて開催された第16回アメリカ骨ミネラル代謝学会にて行ったが、現在論文を作成中である。この方法にて経年的に骨梁構造の変化を捉えることができるかどうかを検討する為に、同一症例の2年目、3年目、4年目の撮像を行い、解析を行った。数値の変動量が小さい為と思われるが、4年間の経過観察では、有意な変化を認めなかった。本科学研究費の研究期間の前年度より開始していたヒト屍体腰椎を用いた再現性の検討を、第22回骨形態計測学会(平成14年6月27-29日)と第24回アメリカ骨代謝学会(2003.9.20-24)にて報告を行い、その内容を日本骨形態計測学会雑誌に投稿し、論文は平成15年1月に受理された。また、インビボにおいても再現性の検討を行う為、ボランティア女性3名において測定を行い、その結果を日本骨粗鬆症学会(平成14年11月21-23日)にて報告した。

再現性はインビボでは、ヒト屍体を用いたインビトロ測定比べ、若干の低下がみられた。平成14年度中において、48名の患者において、臨床用のmulti-detector CTによる腰椎の撮像を行い、その画像データをマイクロCT付属の3次元骨梁構造解析ソフトに読み込ませ、骨梁構造パラメータの算出を行った。この内、34名の女性患者において、腰椎骨量測定のデータと比較を行った所、第2-4腰椎骨量と3次元骨構造パラメータの内、Bone volume/Total volume, Trabecular Number, Trabecular Bone Pattern Factor, Structure Model Index, Fractal Dimensionの間に、それぞれ、相関係数=0.35,0.42, -0.49, -0.45, 0.36の有意な相関(P<0.05)が得られた。これらの結果は、骨量が減少すれば、3次元骨梁構造パラメータが悪化することを示唆している。この結果を平成15年5月29-31日に行われるThe first Asian Pacific Congress of Bone Morphometryにおいて報告する。平成14年度から平成15年度中に臨床用のmulti-detector CTによる腰椎撮像を行った47名の女性において、骨梁構造パラメータと腰椎骨量との相関及び、骨折者の識別能について検討を行った。対象の女性(平均71才)の中で、20名は脊椎無骨折(平均67才)、27名は有骨折者(平均74才)。その画像データをマイクロCT付属の3次元骨梁構造解析ソフトに読み込ませ、骨梁構造パラメータである骨密度(BV/TV),骨梁幅(Tb.Th),骨梁数(Tb.N),骨梁間隙(Tb.Sp),骨パターンファクター(TBPf), Structure Model Index (SMI),骨梁間結合点数(N.Nd/TV),フラクタル次元(FD)の算出を行った。同時期にGE-ルナー社製DXA、DPX-LにてL2-4の腰椎骨量測定を行い、L3腰椎の骨量を求めた。3次元骨量構造パラメータと骨量との相関を1次回帰直線にて行い、無骨折者と有骨折者との識別能を、t検定にて検討した。P<0.05を有意とした。第3腰椎骨量とBV/TV,Tb.Sp,TBPf,SMI,FDの間に、この順に0.30,0.32,-0.46,-0.44,034(P<0.05)の有意な相関を認めた。骨折者の識別については、TBPf,SMI,FDが、それぞれ、t値=2.6,3.2,2.4にて有意差を認めた。また、L3BMDは両者の識別ができなかった。骨梁構造パラメータの中で、TBPf,SMI,FDは、骨量との相関を認め、骨折者の識別が可能であり、骨構造の脆弱性を評価できることが確認された。この方法により、インビボにおいて脊椎骨の骨梁構造の解析が可能であり、骨折の危険度評価に有用であることが示唆された。この内容の報告を、平成15年10月9-11日、福岡にて開催された第5回日本骨粗鬆症学会にて行った。現在、この内容の一部を、日本骨形態計測学会雑誌に投稿中である。その画像データをマイクロCT付属の3次元骨梁構造解析ソフトに読み込ませ、骨梁構造パラメータである骨密度(BV/TV),骨梁幅(Tb.Th),骨梁数(Tb.N),骨梁間隙(Tb.Sp),骨パターンファクター(TBPf),Structure Model Index (SMI),骨梁間結合点数(N.Nd/TV),フラクタル次元(FD)の算出を行った。
オーロラAキナーゼの翻訳制御機構と婦人科領域腫瘍の悪性化への関与

オーロラAの過剰発現は細胞分裂における娘細胞への染色体の均等な分配に異常をきたし、染色体の異数性を惹起することから、がんの原因の一つと考えられている。オーロラA発現の亢進したがん細胞では、そのmRNA量の増加に加えて、正常細胞のそれとは5'-非翻訳領域(5'-UTR)の長さの異なる複数のmRNA(isoform)が検出される。このようなmRNAisoformとオーロラAの発現に関連があるかどうかを明らかにする目的で、プロモーターに対する5'-UTRの影響を解析した。長さの異なるオーロラAcDNAの5'-UTRをPCRによって増幅し、pGL3-Basicベクター由来のホタル・ルシフェラーゼ遺伝子とphRL-CMVベクター由来のウミシイタケ・ルシフェラーゼ遺伝子の間に挿入してbicistronicvectorを構築した。これを培養がん細胞に導入してinternal ribosome entry site(IRES)依存の翻訳がおこるかどうかを検討した結果、IRES活性は確認されなかったが5'-UTRが上流シストロンの発現を抑制することがわかった。下流シストロンへの発現抑制作用は導入した細胞によって異なり、5'-UTRが複雑な調節機能を持っていることが示唆された。次に、5'-UTRをpGL3-Contro1ベクターのSV40プロモーター下流に挿入して遺伝子発現の変化を調べた結果、レポーター発現が強く抑制された。そこで5'-UTRのDNAを5'側と3'側から逐次削除し、発現抑制作用を示す二つの短い領域を同定した。これらの領域を、個別にpG-L3Contro1ベクターのSV40プロモーター上流、あるいは下流に挿入したところ、プロモーター下流に挿入した場合に発現抑制作用を示すことがわかった。さらに、5'-UTRにはプロモーター活性を示す領域があることも明らかとなった。胃がん、膀胱がん、non-Hodgkinリンパ腫などのがんにおいて、細胞周期を司るタンパクのひとつであるオーロラAキナーゼの発現上昇が観察されている。また、乳がん組織あるいは乳がん細胞株で、正常組織のものとは5'-非翻訳領域の長さが異なる複数のオーロラAキナーゼmRNAが検出されることから、mRNAスプライシングバリアントとタンパク高発現との間に関連がある可能性が考えられる。5'-非翻訳領域に存在する翻訳制御要因としてはinternal ribosome entry site(IRES)が知られている。そこで、長さの異なるmRNAの5'-非翻訳領域をPCRによって増幅したのち、pGL3-Basicベクター由来のホタル・ルシフェラーゼ遺伝子とphRL-CMVベクター由来のウミシイタケ・ルシフェラーゼ遺伝子の間に挿入してdual luciferase vectorを構築し、子宮けい癌細胞株あるいは乳がん細胞株に導入してIRES依存の翻訳がおこるかどうかを検討した。IRES活性はウミシイタケ・ルシフェラーゼとホタル・ルシフェラーゼとの活性比によって検定した。その結果、5'-非翻訳領域の長さの違いによって両ルシフェラーゼ活性の比に差が現われたが、このdual luciferase vectorをin vitroで転写して調製したmRNAを、同様に細胞に導入した際には、長さによる違いは見られなかった。今後、細胞周期を同調した細胞にこのmRNAを導入し、M期特異的にIRES活性が検出されるかどうか検討する。オーロラAキナーゼmRNAの5'-非翻訳領域に存在する塩基配列が5'-cap構造依存的な翻訳に影響を及ぼすかどうかを明らかにするために、長さの異なる5'-非翻訳領域をpGL3-Control vectorのSV40プロモーターの直下に挿入してレポーターベクターを構築した。今後細胞周期を同調した細胞に導入して非翻訳領域の長さによる差が現われるかどうか調べる。オーロラAの過剰発現は細胞分裂における娘細胞への染色体の均等な分配に異常をきたし、染色体異数性の原因の一つと考えられている。

オーロラAを高発現するがん細胞では、そのmRNA量が増加しているだけでなく、正常細胞のそれとは長さの異なる複数のmRNAが検出されるが、これは5'-非翻訳領域の長さの違いによる。このようなスプライシング・バリアントの発現とオーロラAタンパクの増加に関連があるかどうかを明らかにする目的で、オーロラAタンパク発現に対する5'-非翻訳領域の影響を解析した。長さの異なる複数のcDNAからPCRによって増幅した5'-非翻訳領域を、pGL3-ControlベクターのSV40プロモーターとルシフェラーゼ遺伝子の間に挿入したレポーターベクターを構築し、子宮頸がん細胞株や乳がん細胞株に導入してルシフェラーゼ活性を調べた。その結果、長い5'-非翻訳領域をもっレポーターほどルシフェラーゼ活性が低く、5'-非翻訳領域がタンパクの発現を抑制することが明らかとなった。次に、最も5'-非翻訳領域の長いcDNAをもとに、5'-非翻訳領域を5'-側と3'-側から逐次削除した欠失変異体を作製し、発現抑制作用を示す二つの短い領域を同定した。これら短い領域を、pGL3-ControlベクターのSV40プロモーター上流、あるいはSV40プロモーターの下流ルシフエラーゼ遺伝子との間に挿入してレポーターアッセイを行った結果、プロモーター下流に挿入した場合に発現抑制が観察された。以上の結果から、5'-非翻訳領域が、遺伝子発現を調節する作用をもっことが示唆された。さらに、5'-非翻訳領域をpGL3-Basicベクターのルシフェラーゼ遺伝子上流に挿入してレポーターアッセイを行ったところルシフエラーゼ発現の上昇が観察され、5'-非翻訳領域に弱いプロモーター活性があることも明らかとなった。
ガスジェットパルスによる多重倒立振り子の制御

本研究は空気噴流パルスによる倒立振り子の直立平衡点の安定化のための制御方法も開発を目的としたであり、特にパルスの発生間隔、初期の傾斜角が制御性能に及ぼす影響を、数値シミュレーションと実験によって明らかにした。制御の方式は一定時間毎に取り込まれた振り子の傾斜角と傾斜速度からパルスの作用時間を計算してノズルの開閉を行うものであるが、スライディングモード制御を適用する場合には、一定作用時間を有するパルスの発生の有無だけをサンプリング時刻毎に決定する。本研究に用いた一重倒立振り子の実験モデルでは、空気圧を5気圧で一定としたとき、初期角変位が5°以下において制御が可能であった。パルスの発生間隔としては、1.0s以下のとき制御が可能であるが、パルス間隔が0.1s以下で小さすぎると、パルスの作用時間が不足して実験では制御が不能となった。数値シミュレーションではパルスを力積として与えるからパルス間隔は小さいほど制御しやすい。一般にパルス間隔が小さいほど、平衡点まわりの揺らぎが小さくなる。二重倒立振り子では、下側のリンクにおける負の復元係数が大きいから、初期角変位の制御限界が上側のリンクのそれよりも小さくなる。15EA03:以上述べたように、アクチュエータとして可動部分を有しないガス噴流パルスによって、倒立振り子のような不安定な構造物を、その平衡点において安定化できることが示され、そのときの重要な操作条件として、パルスの発生間隔と力積との関係、初期状態と力積との関係などが明らかにされた。これらの条件は制御装置の計画設計において重要な指針を与えるものである。
力覚提示ジョイスティックによる操作型注湯ロボットの操作支援・訓練システムの開発

現在、鋳造産業における注湯工程の自動化が進められている。中小規模の鋳造工場では、多品種少量生産化に対応し、かつ作業環境を改善する操作型注湯ロボットの導入が進められている。しかし、注湯作業の臨場感が低下することから高精度注湯が困難となっている。そこで、本研究では操作型注湯ロボットの高精度注湯を実現する操作支援システムを開発した。具体的には注湯ロボットの運動方向と同じ方向に操作できる3自由度力覚提示ジョイスティックを開発した。その結果、注湯ロボットを直感的に操作することが可能になり、操作性が向上した。また、正確に湯口へ流出液体を注湯することを目的に取鍋位置決め制御システムを開発した。平成25年度は本研究課題である力覚提示ジョイスティックによる操作型注湯ロボットの操作支援・訓練システムの開発のベースとなる力覚提示ジョイスティックと操作型注湯ロボットの製作を行った。力覚提示ジョイスティックの製作は完了したが、操作型注湯ロボットはサーボモータの納入が大幅に遅れ、製作完了までには至っていない。モータ取付以外の製作は完了している。そこで、製作した力覚提示ジョイスティックの操作性評価および反力提示による動的操作制限機能の評価を実施した。制御システムとして、PD制御による仮想復原力と粘性抵抗力を生成し、PDゲインを増大させることで仮想復原力と粘性抵抗力を増大させ、操作制限を実現した。反力提示のためのPDゲインの変化方法については、ローゲインとハイゲインを設定し、遷移区間を自在に設定できるように関数化した。遷移区間が狭すぎると提示反力が振動的になり、遷移区間が広すぎると操作者が反力に拮抗した力を出力し、ジョイスティックが原点に戻らず、操作制限できないことが明らかとなった。適切な遷移区間を設けることで、スムーズに反力提示がなされ、かつ操作が制限される。この知見は、操作型注湯ロボットの操作支援システムを開発する上で非常に有用な情報である。また、注湯シミュレータを構築し、平成25年度実施を予定していた流出液体の湯口外れを防止する取鍋前後操作制限制御システムの開発を行った。操作型注湯ロボットの製作が完了しておらず、研究計画の予定より若干遅れているが、注湯シミュレータによる操作支援システムの開発が進んでいるため、注湯ロボットの製作が終了し次第、操作支援システムを実装し、計画の遅れを取り戻すことが可能である。平成26年度は操作型注湯ロボットの製作が完了し、力覚提示ジョイスティックをシステム統合した注湯ロボットの操作支援システムを開発した。開発した操作支援システムは、注湯ロボットの取鍋が可能とする3自由度動作(前後、上下移動および傾動)に対して、直観的に操作できるよう、取鍋動作と同一方向に操作が可能な3自由度ジョイスティックにて実現した。また、ジョイスティックの各操作軸にサーボモータが取り付けられ、ジョイスティック操作に対して反力を提示することを可能にした。取鍋前後および上下移動操作に対しては最大30Nの反力提示が可能であり、取鍋傾動操作に対しては0.2Nmの反トルクを提示できる。したがって、ジョイスティック操作を動的に制限できる操作支援システムを実現した。そして、湯口での注湯液体溢流を防止するために取鍋移動禁止領域近傍では反力提示によりジョイスティック操作が制限される操作支援システムを実現した。注湯ロボット操作訓練のための仮想注湯プラントの開発については、仮想注湯プラントを構築しており、ジョイスティックの操作状態に対して、注湯流量や取鍋流出重量を実時間提示することを可能にしている。特に、従来までの注湯モデルは取鍋傾動角度が増大するとモデルの精度が低下したが、注湯モデルにおける取鍋内液体の出湯口上部体積と出湯口上部液体高さの関係を見直したことで、取鍋傾動角度によるモデル誤差を低減し、注湯モデルの高精度化を実現した。本研究では、鋳造業で用いられる取鍋傾動式自動注湯ロボットに対して、誤操作を防止し、かつ高い操作性を実現することを目的に注湯ロボットの状態に応じて動的に操作制限を与える注湯ロボット操作支援システムを研究開発した。具体的には、3自由度力覚提示ジョイスティックによる操作支援システムと取鍋傾動式自動注湯ロボットをシステム統合した操作型自動注湯ロボットを構築した。3自由度力覚提示ジョイスティックは、前後操作、上下操作、および回転操作の3自由度操作が可能で、取鍋傾動式自動注湯ロボットが可能な動作方向とジョイスティックの操作方向を一致させることで、直感的な操作が可能になり、高い操作性を得ることが確認された。また、ジョイスティックの反力提示制御システムを開発し、反力を自在にコントロールすることで、高い操作性と誤操作時の動的操作制限が実現された。本研究開発において、人間では自動注湯ロボットの操作時に、注湯流量と流出液体の落下位置を高精度に操作することが困難であることが確認された。そこで、流出液体の落下位置制御システムを開発し、注湯流量に依存せず、取鍋からの流出液体が湯口へ高精度に注湯されることを検証した。また、実用化されている自動注湯ロボットへの適用を考慮して、取鍋から流出した液体の湯こぼれ量を最小化する取鍋位置の最適化システムを開発した。さらに、変動する環境下でも高精度注湯を実現する目的で、オンラインモデルパラメータ同定を有する注湯流量制御システムを開発した。流量係数、液体密度、出湯開始角度がオンラインで同定されるため、モデルベースト注湯制御の高精度化に貢献し、かつ注湯状態を監視する注湯監視システムの基盤を構築した。本研究の成果として、操作型自動注湯ロボットの高精度注湯制御システムを実現した。