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植物のクチクラ形成の空間的制御機構の研究

植物の地上部の器官の表皮はクチクラに覆われている。クチクラは表皮細胞と外部環境の境界面に形成される傾向が強いが、その形成の空間的制御機構はよくわかっていない。本研究課題では空間的制御についての知見を得るために、クチクラ形成に関わるABCG11などの膜タンパク質の細胞膜局在の制御系の研究を行っている。本年度は新規制御因子を同定するための一過的実験系の検討を行った。まず、ベンサミアナタバコの葉の表皮細胞を用いた一過的発現実験を行うためのプラスミドベクターを構築した。RPS5a、CaMV 35S、ALE2の3種類のプロモーターの下流に蛍光タンパク質のコード領域をつなげたコンストラクトを作成し、アグロバクテリアの接種により、ベンサミアナタバコに発現させ、蛍光観察を行ったところ、CaMV 35Sプロモーターを用いたコンストラクトを用いた場合に最も強い発現が確認できた。この系を用いて低分子Gタンパク質ARF1とRFPの融合タンパク質を発現させたところ、葉の表皮細胞の内部で斑点状のRFPシグナルが確認できたことから、今回構築したベクターにより、葉の表皮細胞で目的のタンパク質を程よい強さで発現させることができると期待される。また、ABCG11のコード領域の一部を欠失した3種類の変異型ABCG11をYFPとの融合タンパク質としてベンサミアナタバコに発現させたところ、野生型ABCG11を用いた場合は細胞の周縁部に細胞膜由来と思われるシグナルが見られたが、2種類の変異型ABCG11では細胞内部のシグナルが強く観察された。これらの結果から、欠失した領域はABCG11の細胞膜局在に必要な領域を含んでいると期待される。また、膜交通因子の変異体の整備の一環として、ARF GEF BIG2の機能ドメインをコードする領域に変異を持つシロイヌナズナ変異体をcrispr-Cas9系を用いて作出した。RFP融合タンパク質を一過的に葉の表皮細胞で発現させるためのプラスミドベクターに用いるプロモーターの評価を行い、プロモーターの特性を評価した。最適と思われたベクターを用いて今後、変異型の制御系タンパク質とGFP-ABCG11を共発現させることで、ABCG11の局在制御に関わる因子を効率よく同定できると期待される。今回作成したプラスミドベクターを用いた一過的発現系を用いて、ABCG11の局在制御に関わる制御因子を探索する。候補因子についてはシロイヌナズナの変異体におけるGFP-ABCG11の局在を詳細に解析し、候補因子の重要性や冗長性を明らかにする。クチクラ形成と表皮の細胞形態の制御に関わるALE2やACR4などの受容体型プロテインキナーゼとの相互関係も解析し、クチクラ形成の空間的制御のメカニズムの解明を目指して研究を進める。高等植物の地上部はクチクラと呼ばれる疎水性の保護膜に覆われている。クチクラは地上部の器官の表皮細胞の外界側に形成され、気孔以外からの水分の損失を制限し、葉状器官の形態形成にも重要な機能を担っている。クチクラ形成の空間的な制御機構についての知見を得るために、クチクラ関連物質の細胞外への輸送に関わるABCG11の局在制御因子の探索を進めた。ABCG11の細胞内局在を評価する上で、緑色蛍光蛋白質(GFP)を融合することにより分子の機能が大きく損なわれていないかどうかについての傍証を得るために、GFP-ABCG11がabcg11の変異体の表現型を相補する機能を保持していることを確認した。ABCG11-GFP融合蛋白質は野生型植物の地上部の表皮細胞では細胞膜に局在するが、蛍光シグナルの局在異常を指標としてEMS変異集団から単離したW2243系統ではGFP-ABCG11が細胞内にも異常に蓄積していた。この異常は変異系統の後代でも再現的に観察することができた。変異系統でGFP-ABCG11が蓄積する部位を明らかにするために、地上部の表皮細胞で発現が認められる各種オルガネラマーカーを選定し、これらのオルガネラマーカーを変異体に導入し、共局在解析を行った。その結果、変異系統ではトランスゴルジ網の性質を持つ細胞内区画にGFP-ABCG11が蓄積していることが示唆された。また、遺伝解析により、W2243は劣性の1遺伝子の変異体であり、原因遺伝子は第3染色体の2.88から3.17 Mbの領域に位置することが明らかになった。クチクラ関連輸送体の局在に異常を示す変異体について、蛋白質局在の異常を再現的に確認することができ、細胞レベルの異常について、オルガネラマーカーを用いた解析を行うことができた。また、変異体の表現型の原因となっている遺伝子座の領域を特定することができたため。RPS5a、CaMV 35S、ALE2の3種類のプロモーターの下流に蛍光タンパク質のコード領域をつなげたコンストラクトを作成し、アグロバクテリアの接種により、ベンサミアナタバコに発現させ、蛍光観察を行ったところ、CaMV 35S

プロモーターを用いたコンストラクトを用いた場合に最も強い発現が確認できた。この系を用いて低分子Gタンパク質ARF1とRFPの融合タンパク質を発現させたところ、葉の表皮細胞の内部で斑点状のRFPシグナルが確認できたことから、今回構築したベクターにより、葉の表皮細胞で目的のタンパク質を程よい強さで発現させることができると期待される。また、ABCG11のコード領域の一部を欠失した3種類の変異型ABCG11をYFPとの融合タンパク質としてベンサミアナタバコに発現させたところ、野生型ABCG11を用いた場合は細胞の周縁部に細胞膜由来と思われるシグナルが見られたが、2種類の変異型ABCG11では細胞内部のシグナルが強く観察された。これらの結果から、欠失した領域はABCG11の細胞膜局在に必要な領域を含んでいると期待される。また、膜交通因子の変異体の整備の一環として、ARF GEF BIG2の機能ドメインをコードする領域に変異を持つシロイヌナズナ変異体をcrispr-Cas9系を用いて作出した。RFP融合タンパク質を一過的に葉の表皮細胞で発現させるためのプラスミドベクターに用いるプロモーターの評価を行い、プロモーターの特性を評価した。最適と思われたベクターを用いて今後、変異型の制御系タンパク質とGFP-ABCG11を共発現させることで、ABCG11の局在制御に関わる因子を効率よく同定できると期待される。W2243系統については第3染色体の候補領域の中で候補遺伝子の塩基配列を確認したところ、1カ所に塩基置換が見つかっている。今後、この遺伝子解析を進めることでABCG11の細胞膜局在に関わる分子機構についての知見が得られると期待される。類似の表現型を示すW2290系統についてもオルガネラマーカーとGFP-ABCG11の共局在解析、原因遺伝子座のマッピング、遺伝子クローニングを進める。表皮におけるクチクラ形成の制御系についての知見を得るために、クチクラ形成と表皮の層構造の制御に関わる受容体型プロテインキナーゼALE2のYFP融合コンストラクトを作成し、シロイヌナズナの形質転換体を作出した。今後、ALE2-YFPの機能と局在の詳細な解析や、異なるタイプの受容体型プロテインキナーゼであるACR4との相互関係の解析を進める予定である。今回作成したプラスミドベクターを用いた一過的発現系を用いて、ABCG11の局在制御に関わる制御因子を探索する。候補因子についてはシロイヌナズナの変異体におけるGFP-ABCG11の局在を詳細に解析し、候補因子の重要性や冗長性を明らかにする。クチクラ形成と表皮の細胞形態の制御に関わるALE2やACR4などの受容体型プロテインキナーゼとの相互関係も解析し、クチクラ形成の空間的制御のメカニズムの解明を目指して研究を進める。
遮蔽された物体の知覚-生態光学的分析-

遮蔽された物体を視覚系がどのようにとらえているのかを、成人と乳幼児における結果を比較するという方法をとり、発達的見地からふまえた生態光学的な分析を行うことによって、遮蔽知覚に対するアプローチを確立し、かつ視覚系の統一的な計算理論を構築することを試みた。まず、成人を被験者として、輪郭図形および充実図形を実験刺激として用い、遮蔽関係を表現した図形の様々な位置における光点の検出閾を測定することによって、遮蔽された物体の形状がどのように知覚されているのかを閾という概念によって定義できるかどうかを確認したが、明確な結果を得ることはできなかった。しかし、光点の強度における検出閾においては違いがみられなかったが、被験者からは「『違和感』がある場合がある」という内観報告を得たところから、このアプローチが完全に誤りというわけではないことが示唆される。また、このような内観報告は、刺激図形が運動している事態においてより多くなる傾向がみられた。このことから、乳幼児の遮蔽知覚において重要な意味を持っていると言われている刺激の運動の効果が、成人においても何らかの意味で存続していることが示唆された。乳幼児を被験者とした実験は、現在継続中であるが、乳幼児の視力に適した範囲で形態の違いを表現することはかなり困難で、未だ分析に値する結果を得るに至っていない。今後は、乳幼児に対して詳細な結果を得るに至る刺激を検討しながら実験を継続していくとともに、成人の遮蔽知覚を示すよりよい指標を探索していく。
老齢個体での骨再生への幹細胞他種移植とGFPマウスを用いた組織由来の検討

老齢な個体は自身の固有細胞が骨形成能の低下を起こしており自家移植した際に十分な骨形成が期待できない。この問題を解決するために若い個体から採取した骨膜中に存在する組織幹細胞を移植し、老齢個体での骨形成能を組織学的、X線学的に観察した。その結果、移植後28日目には軟X線写真で石灰化が観察され、組織学的には形成軟骨が骨に置換される軟骨内骨化を観察した。移植後35日目には軟X線写真で石灰化の発達を観察し、組織学的に軟骨は消失しほぼ骨に置換した。この骨周囲の骨形成細胞は活発なBMP陽性反応をしめし、この免疫反応は免疫抑制剤中止後も骨形成過程の中で活発に観察された。こうした結果から老齢個体で形成された骨は移植された他種移植骨膜から形成された軟骨によって誘導されたレシピエントの細胞が骨芽細胞に分化し骨形成を行ったと考えられる。幹細胞移植による骨形成では他種移植を用いた場合には、最終的に形成される骨はレシピエントに由来することが示唆された。最終的な形成骨がレシピエント由来であることは免疫拒絶反応抑制のために使用する免疫抑制剤の使用期間を移植後の初期のみにすることが可能となり骨膜幹細胞移植の適応や可能性を拡大するものである。また今回GFPマウスの骨膜細胞移植をラットに試みたが、GFPマウスの骨軟骨形成細胞が増殖、分化の過程でGFP抗体の発現が維持されるのか、また組織の脱灰過程で不活性になるのか不明であるが凍結切片などの手法で今後は解明する予定である。平成13年度は移植骨膜からの骨軟骨形成細胞を免疫抑制剤FK506を用いて他種移植を行った。すなわち日本ウサギの頸骨骨膜から採取した軟骨、骨形成細胞をSDラットの筋肉内に移植しその骨形成過程の観察を行った。観察方法は組織学的観察を主体に骨梁構造の解析をMac Scopeを用いて行った。その結果、移植された細胞はレシピエント内でPCNA抗体陽性をしめしながら増殖を行い、移植後10日目にはBMP-2陽性の軟骨芽細胞に分化した。これらは、移植後14日目には軟骨を形成し21日目には骨芽細胞かららの骨形成が観察された。こうした結果から、移植された骨軟骨形成細胞は他種組織内でも細胞増殖能、軟骨、骨形成能を保持しこれらの細胞は免疫抑制剤の投与休止後も骨形成を継続しドナー側からの骨芽細胞の誘導が示唆された。この実験結果は骨膜内に存在する軟骨、骨形成細胞が移植環境下でも増殖、分化能を維持していることが明かとなり、これらの細胞は組織侵襲の少ない生体再生材料として有効であることが明らかになった。この結果をわれわれは、第55回日本口腔科学会総会(岩手)にて発表し、国際雑誌The Anatomical Record 264,Ann Plastic Surgery 48(4)にて報告した。今後の研究は平成14年度には、これらの骨芽細胞の起源をドナー側である日本ウサギからであるのか、レシピエント側であるラットからであるのかについてGFP発色マウスやMHC抗体の検索などから解明し骨軟骨形成の移植材料としての検討を加えていく。さらにこれらの移植細胞がin vivoのみでなくin vitroの中で培養増殖された後にもこうした増殖、分化能を保持するのか検討を加える予定である。
卵膜由来間葉系幹細胞系統分離法の開発、ならびに分類細胞の特異的移植療法の確立

卵膜由来間葉系幹細胞(MSC)分離法を開発し、様々な疾患に対応した細胞移植療法を確立することを目指した。1.卵膜MSC移植の臨床応用を目指した基礎的研究【難治性疾患モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果解析】ラット人工心肺モデルおよびマウスSLEモデル【分離・大量培養法の樹立】国立循環器病研究センターセルプロセシングセンター(CPC)において、GMP準拠ヒト卵膜MSC調製法を確立し、北海道大学病院CPCへの技術移転を行った。2.卵膜MSC移植による前臨床試験【大型動物における卵膜MSC静脈内投与による毒性試験】ブタにおいて卵膜由来MSCを経静脈的に投与し、血行動態変化がないことを確認した。卵膜由来の間葉系幹細胞(MSC;mesenchymal stem cell)分類法、細胞純化および誘導法を開発し、様々な疾患に対応した最適な細胞移植療法を確立することを目的とする。卵膜中のMSCは間葉系の多様な前駆細胞を含んでおり、MSC移植療法が有効な疾患は幅広い。卵膜由来MSC移植療法の治療効果を高めるために、血管や心筋への高分化能を有する、慢性心不全に対応した卵膜由来MSC-高分化誘導シートを開発し、動物モデルを用いて有効性・安全性を検討するために以下の実験を行った。1)妊娠15日目のSDラットから卵膜を採取し、MSCを分離・培養した。得られた細胞は、脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨細胞への多分化能を有しており、フローサイトメトリーによる表面抗原の解析ではMSCとしての定義を満たしていた。温度応答性培養皿を用い、卵膜由来MSCシートを作製し、さらに2層に積層化したものを移植に用いた。Lewisラットの左前下行肢を完全結紮し心筋梗塞モデルラットを作製した。モデル作製4週間後、エコー評価にて心機能低下が見られたラットに対して卵膜由来MSCシートを移植した。移植4週間後、卵膜由来MSCシート移植群でコントロール群と比較して有意な線維化抑制効果と心機能改善効果が得られた。移植部位において毛細血管密度の増加も確認された。結果より、心筋梗塞に対する卵膜由来MSCシート移植療法の有効性が示唆された。しかし、移植4週間後に移植卵膜MSCの生着が確認されたが、生着細胞数はわずかであり、心筋細胞への分化は確認されなかった。卵膜由来の間葉系幹細胞(MSC; mesenchymal stem cell)分類法、細胞純化および誘導法を開発し、様々な疾患に対応した最適な細胞移植療法を確立することを目的とし、下記の検討を行った。1.卵膜MSC移植の臨床応用を目指した基礎的研究【各種難治性疾患モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果解析】1ラット心筋梗塞モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果メカニズム解析:核医学技術を用いhNIS過剰発現系による細胞トラッキング法確立し、卵膜MSC細胞の移植後の動態を経時的に観察可能な系を確立した。2ラット人工心肺モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果メカニズム解析:ラット人工心肺モデルを確立し、卵膜MSC移植による治療効果を証明した。3マウスSLEモデルにおける卵膜MSC移植による治療効果メカニズム解析:マウスSLEモデルを確立し、卵膜MSC移植による治療効果を証明した。【分離・大量培養法の樹立】細胞移植に必要なMSCを確保するには、セルプロセシングセンター(CPC)にて組織からMSCを分離培養する必要がある。国立循環器病研究センターCPCにおいて、GMPに準じたヒト卵膜MSC調製法の確立した。更に本調整法に関し、北海道大学高度先進医療センターCPCへの技術移転を行った。2.卵膜MSC移植による前臨床試験【大型動物における卵膜MSC静脈内投与による毒性・安全性試験】臨床応用を目指した研究において、安全性を評価するには大動物を用いた検討は必須である。そこで、大動物を用い、卵膜由来MSCの大量静脈内投与による毒性・安全性評価を行った。ブタにおいて、卵膜由来MSCを経静脈的に大量投与を行い、観血的大・肺動脈圧、経皮的動脈血酸素飽和度を経時的にモニターし、血行動態変化の有無がないことを確認した。卵膜由来の間葉系幹細胞(MSC; mesenchymal stem cell)分類法、細胞純化および誘導法を開発し、様々な疾患に対応した最適な細胞移植療法を確立することを目的とする。

得られた細胞は、脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨細胞への多分化能を有しており、フローサイトメトリーによる表面抗原の解析ではMSCとしての定義を満たしていた。温度応答性培養皿を用い、卵膜由来MSCシートを作製し、さらに2層に積層化したものを移植に用いた。Lewisラットの左前下行肢を完全結紮し心筋梗塞モデルラットを作製した。モデル作製4週間後、エコー評価にて心機能低下が見られたラットに対して卵膜由来MSCシートを移植した。移植4週間後、卵膜由来MSCシート移植群でコントロール群と比較して有意な線維化抑制効果と心機能改善効果が得られた。移植部位において毛細血管密度の増加も確認された。結果より、心筋梗塞に対する卵膜由来MSCシート移植療法の有効性が示唆された。しかし、移植4週間後に移植卵膜MSCの生着が確認されたが、生着細胞数はわずかであり、心筋細胞への分化は確認されなかった。卵膜由来の間葉系幹細胞(MSC; mesenchymal stem cell)分類法、細胞純化および誘導法を開発し、様々な疾患に対応した最適な細胞移植療法を確立することを目的とし、下記の検討を行った。1.卵膜MSC移植の臨床応用を目指した基礎的研究【各種難治性疾患モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果解析】1ラット心筋梗塞モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果メカニズム解析:核医学技術を用いhNIS過剰発現系による細胞トラッキング法確立し、卵膜MSC細胞の移植後の動態を経時的に観察可能な系を確立した。2ラット人工心肺モデルにおける卵膜MSC移植による治療効果メカニズム解析:ラット人工心肺モデルを確立し、卵膜MSC移植による治療効果を証明した。3マウスSLEモデルにおける卵膜MSC移植による治療効果メカニズム解析:マウスSLEモデルを確立し、卵膜MSC移植による治療効果を証明した。【分離・大量培養法の樹立】細胞移植に必要なMSCを確保するには、セルプロセシングセンター(CPC)にて組織からMSCを分離培養する必要がある。国立循環器病研究センターCPCにおいて、GMPに準じたヒト卵膜MSC調製法の確立した。更に本調整法に関し、北海道大学病院臨床研究開発センターCPCへの技術移転を行った。2.卵膜MSC移植による前臨床試験【大型動物における卵膜MSC静脈内投与による毒性・安全性試験】臨床応用を目指した研究において、安全性を評価するには大動物を用いた検討は必須である。そこで、大動物を用い、卵膜由来MSCの大量静脈内投与による毒性・安全性評価を行った。ブタにおいて、卵膜由来MSCを経静脈的に大量投与を行い、観血的大・肺動脈圧、経皮的動脈血酸素飽和度を経時的にモニターし、血行動態変化の有無がないことを確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。再生医療、産婦人科学26年度が最終年度であるため、記入しない。当年度は、心筋梗塞に対する卵膜由来MSCシート移植の有効性について検討した。
Hybrid Approach for Generating High-order QAM

本研究の主目的は、柔軟QAM送信機を実現し、光通信システムに適用することである。このプロジェクトでは、柔軟QAM送信機は共通のハードウェアにおいて、動作方法を簡単に変更することにより、柔軟に異なる次数のQAM信号を生成できる、という、重要な役割を持つ。本研究で達成したことは、この柔軟QAM送信機の実用製を実証したこと、またこの送信機の光通信応用を実証したことである。成果の要点は、以下の通りである。1)柔軟な高次光QAM送信機の実証; 2)高次光QAM信号のための高性能波長変換の実証;3)高次光QAM信号の位相雑音無依存波長交換;4)高次光QAM信号の位相雑音無依存マルチキャスト本研究の主目的は、柔軟QAM送信機を実現し、光通信システムに適用することである。1)柔軟な高次光QAM送信機の実証; 2)高次光QAM信号のための高性能波長変換の実証;3)高次光QAM信号の位相雑音無依存波長交換;4)高次光QAM信号の位相雑音無依存マルチキャスト今年度の成果の要点は、以下の通りである。1)柔軟な高次光QAM送信機の実証我々は、二つの直交変調器を直列接続した構成による高次光直交振幅変調(Quadrature-Amplitude Modulation; QAM)を提案し、その実証に成功した。光QAM等の多値信号は、単一波長での高速伝送に適している。データの使用量に適応して、次数の異なる光QAM信号を発生できれば、柔軟な高次光QAM光送信機を実現できる。同一の光送信機構成を使用し、異なるタイプの高次QAM信号(16QAM,32QAM,36QAM,64QAM等)の生成を実証した。シンボルレート10Gbaudにおいて符号誤り率測定を行い、良好な受信感度が確認された。また、この実験により、高性能、高柔軟性等の特徴が示された。2)高次光QAM信号のための高性能波長変換の実証将来の光ネットワークにおいて、波長変換は重要な機能となる。高次光QAM信号を波長変換する際、2値の光強度変調信号の場合と異なり、透明性を確保した波長変換機能が求められる。高次光QAM信号を波長変換する際に、雑音や光信号歪み等の印加を回避しなくてはならない。我々は、光信号歪みや光位相雑音の増大を避けるための直感的な方法として、EVM測定に基づく手法を提案した。更に、励起光からの位相雑音の転換を避けるための方法として、コヒーレントポンプによる、励起光の位相雑音無依存な高次QAM信号の波長変換を提案し、これを実証した。本研究の主目的は、柔軟QAM送信機を光通信システムに適用することである。詳細については、以下に述べる。1) QAM信号の位相雑音無依存波長交換QAM信号は、特に高次の場合は、位相雑音に非常に敏感となる。従って、位相雑音の問題は、高次のQAM信号を用いたシステムでは、大きな問題となる。本研究では、コヒーレントポンピングの手法を用いた波長交換の方法を提案し、ポンプ光からの位相雑音を導入せずにQAM信号の波長交換を行う。PPLN導波路を用いた従属二次非線形効果を用い、16QAM信号とQPSK信号の波長交換の実験的実証に成功した。2) QAM信号の位相雑音無依存マルチキャスト我々は、このコヒーレントポンピングの手法をポンプ光位相雑音を排した波長マルチキャストの概念に拡張、適用する。非線形ファイバ中の四光波混合を用い、16QAM信号のマルチキャストを実験的に実証した。全てのマルチキャスト信号光の受信感度劣化はほぼ無視できる程度となった。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度、我々は提案方式を確認するために数値シミュレーションを行い、高次QAM信号を受信するためのアルゴリズムの開発に成功した。それに加え、提案方式を用いた様々な高次QAM信号の生成を実証するため、予備的なback-to-back実験を行うことにも成功した。情報工学次年度に最新モデルが発売されることが分かった為、機器の最新モデルを使用してシステム全体を設計、実証するために、次年度からの購入を開始することにした。柔軟に実験を遂行するために、以下の装置を購入する。1)高次QAM受信用:光ハイブリッドカプラ(1個)、低雑音EDFA(1式);2)光信号伝送特性評価:高出力EDFA(1台)。最新モデルが発売されることが分かった為、機器の最新モデルを使用してシステム全体を設計、実証するために、H26年度に購入することにした.26年度が最終年度であるため、記入しない。

柔軟に実験を遂行するために、以下の装置を購入する。1)高次QAM受信用:光ハイブリッドカプラ(1個)、低雑音EDFA(1式);2)光信号伝送特性評価:高出力EDFA(1台)。26年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト肺癌細胞のDNA解析とこれにコ-ドされた細胞表面拡原を用いた臨床診断に関する研究

昨年度の得られた研究の問題点を参考にして研究を進めた。DNA診断は所有している培養肺癌細胞に加えて、細胞バンクおよび学外の研究室により供与を受たものを用いて行った。プロ-ブとしてCーmyc,ーmyc,sac,sis,erbB,rafl,Hーras,KーrasおよびNーrasを用いた。Lーmycおよびsisは一部の限られた細胞にのみ発現していた。その他の遺伝子は大部分の細胞に発現し、増幅しているものも見られた。これらの結果は癌細胞におけるオンコジ-ンの活性化の機構は複雑であることが考えられた。肺癌よりDNAを抽出し、このDNAを正常胞におけるトランスフェクトし、この移入したDNAによってコ-ドされた細胞表面産物を腫瘍抗原(TAA)として、このTAAに対する抗体で検出することは次のように行った。培養肺癌細胞OLCからDNAを抽出したのち、このDNAを制限酵素BamHIで切断のDNAをNIH 3T3細胞にカルシュム沈澱法(Chen&Okayama法)にてトランスフェクトした。培地を交換しながら培養続けてフ-カスを形成した細胞から2クロ-ン(OLT1,2)を分離した。この各々を増殖させ、これらの細胞からDNAを抽出、精製した。OLT細胞由来のDNAは白沢らにより見出だされたPUD3をプロ-ブにSoutharnblotを行ないヒト細胞DNAがトランスフェクトされたことを確認した。NIH 3T3、トランスホ-マントの細胞をデタ-ジエントにて可溶化した蛋白をSDSで電気泳動で解析したところ、いくつかの新しい蛋白質が検出された。既に作製したOLC細胞に特異的なモノクロナ-ル抗体との反応させて腫瘍細胞模上の抗原を蛍光抗体法で調ベたが反応は検出されなかった。そこで、既在の抗体を用いて、これらの細胞に反応するものを捜している。また、これらの細胞のオンコジ-ンの発現をDNA,RNAレベルで検討した。[研究目的]腫瘍抗原(TAA)を検出することは、現在、抗体を用いた免疫学的方法を中心に成されている。我々もこれまでTAAについて検討を行ってきたが、これらの抗体の特異性については疑問が残る。この原因は、抗原および検出に用いた細胞、組織等に由来すると考えられる。一方、本当にTAAが存在するのかということも問われている。これらの理由から、本研究においてはヒト肺癌よりDNAを抽出し、このDNAを正常細胞に移入し、この移入したDNAによってコ-ドされた物質を細胞表面に出現させ、これに対する抗体を作製してTAAを検索すること、即ち肺癌由来のDNAに支配された細胞表面上の産物をTAAとして検出し、これを肺癌の臨床診断に応用すること、および、肺癌のDNA解析を行うことを通じ、肺癌の遺伝子レベルの情報を得ることより、これらの成果を肺癌の診断治療への補助手段として活用できるようにすることである。[本年度における研究経過と問題点]肺癌のDNAによりコ-ドされている細胞表面の産生物をTAAとして検出する訳であるが、これに該当するものは多く考えられるため肺癌関連腫瘍抗原に対するモノクロナ-ル抗体(MoAb)を作製し、この抗体をプロ-ブとして用いて、この抗体により検出される細胞表面産物を指標にして、物質をしぼり込むこととし培養ヒト肺癌細胞株を抗原としてMoAbを作製した。この作製したMoAbは細胞表面、デタ-ジェントによる細胞抽出物および細胞培養上清中に放出される高分子量の抗原を認識していた。肺癌DNAの細胞への移入は数回実施したが、移入効率が悪いためか満足のいく成果が得られていない。これは、抽出したDNA、移入する細胞等に原因があると考えられるので検討を行っている。DNA解析については、所有している細胞株を中心に実施しており、一部に肺癌に相関すると考えられる結果を得ているが、更に検討を必要とする。

既に作製したOLC細胞に特異的なモノクロナ-ル抗体との反応させて腫瘍細胞模上の抗原を蛍光抗体法で調ベたが反応は検出されなかった。そこで、既在の抗体を用いて、これらの細胞に反応するものを捜している。また、これらの細胞のオンコジ-ンの発現をDNA,RNAレベルで検討した。
細胞分化に寄与する構成的ヘテロクロマチン関連因子の同定とその分子機構の解明

本研究では分化時におけるヘテロクロマチン構造の変化を分子レベルで明らかとすることを最終目標とし、研究を行う。そのためにヘテロクロマチンの主要な構成因子であるHP1ファミリータンパク質の相互作用因子の探索を未分化な細胞と分化した細胞で行う。また、同定された時期特異的な構成因子を細胞分化の時期特異的なタイミングで遺伝子機能を欠失する実験系を構築し、細胞の分化やクロマチン構造の変化にどのように寄与するか検証する。
光透過性樹脂を用いた局所的なセラミックスコーティング技術の開発

光透過性樹脂を用いた新しいレーザ合金化プロセスにより,金属表面の耐摩耗性の向上を目指した.レーザ光を透過する樹脂を金属表面に密着させ,樹脂の上からレーザを照射すると,樹脂の熱分解で生じた炭素と溶融金属が樹脂の界面において反応し,硬質な炭化物を含んだ合金層が生成されることを明らかにした.レーザ照射条件の最適化により,高い体積率で炭化物が分散した均一な合金層が形成され,良好な耐摩耗性を示した.本研究は,光透過性樹脂を用いたレーザ合金化プロセスにより,金属表面に耐摩耗性に優れた合金層を形成させることを目的とするものである.具体的には,レーザ光を透過する樹脂材料を金属基材表面に密着させた状態でレーザを照射することで,金属と樹脂の界面において樹脂の熱分解生成物と溶融金属を反応させることにより,炭化物等の硬質な皮膜の形成を目指す.今年度はバルクチタン基材を対象として,表面に炭化チタンを形成させる試みを行った.板状の樹脂材を金属表面に固定してレーザを照射した場合には,樹脂と金属の間に空隙が存在することにより,合金層は安定して得られなかったが,樹脂を溶剤に溶解し金属表面に塗布することで密着性が向上し,安定した処理が可能となることがわかった.樹脂の材質としてPMMA(ポリメタクリル酸メチル),PVAc(ポリ酢酸ビニル),PVA(ポリビニルアルコール)を選定し,レーザ照射実験を行った.その結果,いずれの樹脂においても基材表面に合金層が形成されたことから,レーザ光を透過し,金属に密着するという条件を満たせば合金層の形成が可能であることを見出した.合金層の分析結果から,合金層の最表面には厚さ約500nmの皮膜状の化合物と皮膜から基材内部に向けてデンドライト状に成長した化合物の形成が確認できた.この化合物は炭化チタンを主成分とした岩塩型結晶構造のものであることがわかったが,使用する樹脂の材質によって異なる格子定数を持つことから,樹脂の材質によって化合物の特性を制御できる可能性を見出すことができた.以上の結果をもとに,次年度は合金層の硬さや耐摩耗性などの詳細な評価を実施するとともにレーザ照射条件の最適化により表面特性の向上を目指す.現在までの進捗状況は,概ね当初の研究実施計画どおりである.本研究は,光透過性樹脂を用いたレーザ合金化プロセスにより,金属表面に耐摩耗性に優れた合金層を形成させることを目的とする.具体的には,レーザ光を透過する樹脂材料を金属基材表面に密着させた状態でレーザを照射することで,金属と樹脂の界面において樹脂の熱分解生成物と溶融金属を反応させることにより炭化物等の硬質な皮膜の形成を目指す.昨年度の結果から,溶剤に溶解した樹脂材料をバルクチタン基材に塗布し,レーザを照射することで表面に炭化チタンを主成分とする化合物を含んだ合金層が形成され耐摩耗性が向上することがわかったが,化合物層の厚さが薄いという課題があった.化合物層の厚みを増すためには,レーザパワーの増加およびレーザ走査速度の低下が有効であるが,樹脂材料が損傷を受けやすくなるという問題があった.そこで今年度は,これまで使用していた連続発振のレーザに替わり,ナノ秒パルスレーザを使用して,過剰な入熱を抑えることで樹脂の損傷を抑制しながら化合物層の厚さを増加させる試みを行った.レーザの照射パラメータと合金層の関係について詳細に調査した結果,高い繰り返し周波数で低ピークパワーの条件とすることで,樹脂を損傷させることなく良好な合金層を得ることができた.また,ナノ秒パルスレーザの場合,樹脂の厚さを低下させても損傷されにくいことから,市販の粘着フィルムを用いることでも合金層形成が可能であり,より簡易に処理を行うことが可能となった.合金層の厚さは約10μmで,合金層内にはほぼ均一に炭化物が分散しており,割れやボイドなどの欠陥も見られなかった.次年度は,合金層の耐摩耗性評価を継続して行いつつ,これまでの知見を活用し,チタン以外の金属材料への適用を試みる.現在までの進捗状況は,概ね当初の研究実施計画どおりである.本研究は,光透過性樹脂を用いたレーザ合金化プロセスにより,金属表面に耐摩耗性に優れた合金層を形成させることを目的とした.具体的には,レーザ光を透過する樹脂を金属基材表面に密着させ,樹脂表面からレーザを照射し,金属と樹脂の界面において樹脂の熱分解生成物と溶融金属を反応させることにより炭化物等を含んだ硬質な皮膜の形成を目指した.昨年度までの結果から,溶剤に溶解した樹脂をバルクチタン基材に塗布し,レーザを照射することで,基材の表面に炭化チタンを主成分とする化合物を含んだ合金層が形成され,耐摩耗性が向上することがわかった.また,ナノ秒パルスレーザを適用することで,樹脂を薄くしても樹脂の損傷がほとんどなく,安定した処理が可能であることがわかった.さらにナノ秒パルスレーザの適用は,合金層表面の平滑化および合金層中の炭化物の分散性の向上にも有効であることがわかった.今年度は,ステンレス鋼の耐摩耗性向上を目的として,箔状のチタンをステンレス基材と光透過性樹脂の間にインサートしてレーザを照射し,ステンレス鋼表面にチタン炭化物の分散した合金層を形成させることを試みた.

その結果,適正なレーザ照射条件において,厚さ約5μmの均一な合金層を得ることができた.合金層の硬さはレーザパワーの増加とともに上昇し,最大で1200HV以上の硬さが得られたが,硬度の上昇とともに割れの発生頻度も増加することがわかった.割れの原因については金属間化合物などの脆化相の生成が考えられるが,より詳細な検討と割れ抑制のためのプロセスの最適化が課題として残った.本研究の結果から,光透過性樹脂を用いたレーザ合金化は,非常に簡易なプロセスでありながらも,種々の金属材料に対して耐摩耗性に優れた表面硬化層を局所的に形成させる有効な手法であることがわかった.光透過性樹脂を用いた新しいレーザ合金化プロセスにより,金属表面の耐摩耗性の向上を目指した.レーザ光を透過する樹脂を金属表面に密着させ,樹脂の上からレーザを照射すると,樹脂の熱分解で生じた炭素と溶融金属が樹脂の界面において反応し,硬質な炭化物を含んだ合金層が生成されることを明らかにした.レーザ照射条件の最適化により,高い体積率で炭化物が分散した均一な合金層が形成され,良好な耐摩耗性を示した.今年度の実験で得た合金層について,より詳細な分析および特性評価を行い,レーザ照射パラメータを調整することで,最適な処理条件を確立する.また,次年度以降予定している,鉄系基材への適用可能性について予備的な実験を行い,研究を遂行する上での課題等を早期に確認するとともに対策を検討することで,今後の実験をスムーズに実施できる状態にする.今年度は,本研究課題にて開発した表面改質手法の適用範囲の拡大を目指し,鉄系材料への処理方法を確立する.まずは軟鋼やステンレス鋼を対象として,同様の処理を試み,表面処理層の詳細な分析を行い,耐摩耗性等を評価する.続いて基材と樹脂の間に他の素材をインサートすることで,より高機能な表面層形成手法を確立する方針である.レーザ加工実験に使用する予定の物品は計画通り購入したが,計画していた金額と購入業者の見積額に差異があり,残額が生じたため.実験に使用する物品は予定通り購入したが,計画していた金額と購入業者との見積額に差異があり,残額が生じたため.レーザ照射実験に使用する材料,光学部品,治具・工具類および各種評価試験に必要な機器や消耗品の購入に使用する.また研究成果の発表および最新の研究動向の調査のための学会・セミナー等への参加費用に使用する.レーザ照射実験に使用する材料,光学部品,治具・工具類,各種評価用機器や消耗品等の購入に充当する.また,研究成果の発表および最新の研究動向調査のための学会やセミナー等への参加費,旅費に充当する計画である.
運動ニューロン疾患における神経回路障害の分子メカニズムの解明

Y社のオープンイノベーションにより供与を受けた新規Src阻害薬XをSBMAマウスモデルに投与し、運動機能(体重、握力、Rotarodテストによる歩行機能など)や生存期間の分析を行った。既報告を参考にして2.5mg/kg/day、5mg/kg/dayもしくは10mg/kg/dayの化合物Xをゾンデを用いて経口投与(週5回)し、vehicle投与群と比較した。さらに25mg/kg/dayもしくは50mg/kg/dayの化合物Xを週3回の頻度で腹腔内へ投与した。上記の条件のうち、10mg/kg/dayの化合物Xを投与することによりAR-97Qマウスの表現型の改善をみとめた。またSBMAの病態におけるSrcシグナル活性化のメカニズムについて検討した。Srcとアンドロゲン受容体(AR)の結合部位を欠損させたSrcもしくはARを細胞に一過性強制発現させるとSrcのリン酸化が低下し、SBMAのSrc病態においてARとSrcの相互作用が重要であることが示された。B.運動ニューロンー後根神経節(DRG)ネットワーク変性の解析CAGリピートが97個に延長したヒトアンドロゲン受容体配列の前後にloxP配列を挿入し、C末端にNanolucルシフェラーゼ配列をもつ全長約4.5kbpの人工遺伝子を合成中である。Thermo Fisher Scientific社のGeneArt遺伝子合成にて作成された、4つのFragmentに分かれた人工遺伝子をIn-fusion cloning(Clontech)を用いて融合する。この全長約4.5kbpの人工遺伝子をマウス受精卵にインジェクションし、AR-floxマウスを作成する予定である。投与方法や投与量において様々な条件を試行し、SBMAモデルマウスの表現型改善における化合物Xの至適用量を見出した。またSBMAの病態におけるSrcシグナル活性化のメカニズムについて検討し、SBMAのSrc病態においてARとSrcの相互作用が重要であることが明らかとなった。B.運動ニューロンー後根神経節(DRG)ネットワーク変性の解析当初の予定よりもやや遅れているが、課題Aが予定よりも進んだため、次年度は本課題に注力する予定である。B.運動ニューロンー後根神経節(DRG)ネットワーク変性の解析DRGと感覚神経特異的にCre recombinaseが発現しているAdvillin-Cre driver mouseをAR-floxマウスと交配させ、DRGや感覚神経において変異ARが除かれたマウス(AR knock downマウス)を作成する。AR knock downマウスにおける運動ニューロンや骨格筋の変性についてウエスタンブロットや病理学的解析により解析する。(理由)実験用マウスを無償で譲渡されたため未使用額が発生した。(使用計画)未使用額については令和元年度に行うマウス実験に使用する予定である。
木質構造を対象とした有限要素解析モデルの開発に関する研究

本研究では、基礎的な材料試験や接合部試験に基づいて、木質構造を対象とした非線形有限要素解析を実施した。汎用有限要素解析ソフトウェアであるLS-DYNAに含まれる簡易異方性モデルである木材モデルを用いると、木材特有のめり込み現象といった異方性の非線形挙動を精度良く再現することができた。本解析手法を用いれば、種々の複雑な接合部の有限要素解析を実施することが可能となる。本研究では,有限要素解析に用いる木材の材料定数について考察を行うために,木材の基礎的な材料試験ならびに接合部試験を行った。さらに汎用有限要素解析プログラムを用いて3次元の有限要素解析を実施し,実験結果と比較検討することで,適切な木材の材料定数について考察した。材料試験は,木材の繊維方向に加力する縦圧縮試験,繊維直交方向に加力する横圧縮試験,ブロックせん断試験,めり込み試験を実施した。圧縮試験やブロックせん断試験より得られた材料定数を用いてめり込み試験の解析を実施した。木材のめり込みは,種々の木質接合部の多くに現れる靱性に富んだ破壊現象であり,接合部の解析を行うにあたりめり込み現象は避けて通ることができないため,まずはめり込み試験の有限要素解析を行った。今回の結果から,解析に用いる材料定数の中でも特にポアソン比による影響が大きいことがわかり,簡易的な等方性モデルでは適切に実験結果を再現できなかった。そこで,直交異方性モデルを用いた解析を行った。なお,等方性モデルでは2つの独立パラメータだけでよいが,直交異方性モデルでは合計で9つの独立パラメータを入力する必要があるため,材料試験より得られた値以外に木材工業ハンドブックに掲載されている基準値も解析に用いた。異方性モデルの解析において,ポアソン比を修正することで解析結果と実験結果は概ね良い対応を示した。しかし,本研究では初期の弾性剛性のみの検討しか行っておらず,今後は異方性モデルの材料非線形性について考察を進める予定である。接合部試験については,腰掛け鎌継ぎの引張試験と追掛大栓継手の曲げせん断試験を実施した。現在,試験体と同じ載荷条件となる解析モデルを作成しており,次年度にかけて3次元の有限要素解析を実施する。本研究は木質構造を対象とした有限要素解析モデルの提案を目的としており、本年度は接合部試験ならびにその有限要素解析を実施した。また、複雑な機構を有する組物の解析や必要に応じて基礎的な材料試験も並行して実施した。接合部試験については、金物を併用した接合部と貫加工による柱梁仕口の曲げせん断試験を実施した。金物を併用した接合部は在来軸組工法で一般に用いられるドリフトピンを使用したもので、近年研究開発が盛んに行われている木質ラーメン構造に応用されている。貫加工による柱梁仕口の曲げせん断試験では、十字型の柱梁仕口試験体を作成し、接合部に曲げモーメントが作用するように実験を行った。この試験では、木材特有の破壊現象であるめり込みが顕著に見られ、有限要素解析で試みためり込み現象の再現を接合部の挙動で再現できるかどうかを目的としている。有限要素解析については、まず昨年度実施した腰掛け鎌継ぎの引張試験と追掛大栓継手の曲げせん断試験の解析を実施した。等方性弾塑性モデルで実施した解析では概ね実験結果と良い対応を示し、簡単なモデルに対しては実用的なレベルに十分達していると考えられる。次に、金物を併用した接合部においては、等方性モデルだけでは接合部の非線形挙動を完全に再現することができず、現在は材料非線形を伴った異方性の解析モデルについて試行錯誤を繰り返しながら適切な解析モデルについての検討を行っている。さらに、この解析手法を応用し、伝統的木造建築物に見られる組物を対象とした解析も並行して実施した。多くのパーツによって構成される組物は、木材のめり込みや接触問題といった木質構造を対象とした有限要素解析における様々な問題を含んでおり、このような解析を実施することで解析モデルの妥当性について検討する基礎的な研究内容へとフィードバックしている。近年は、汎用有限要素解析ソフトが非常に発達したにも関わらず、木材をモデル化した材料モデルが組み込まれていることは稀であり、異方性材料である木材の材料モデルや要素モデルの定義において非常に困難な作業を伴うことが多い。そこで本研究では、基礎的な材料試験に基づいて、木材の構成則について考察するとともに、接合部などの実験へ解析を応用し、木質構造を対象とした有限要素解析モデルの提案を目的とする。本年度は、材料非線形および異方性を考慮した有限要素解析と筋かい架構の水平加力試験を実施した。有限要素解析においては、汎用有限要素解析ソフトウェアであるLS-DYNAに含まれる木材モデルの適用可能性を検証した。この木材モデルは繊維方向と繊維直交方向の2方向のみを考慮した異方性モデルであり、昨年度までに実施した材料試験結果からこの材料モデルが妥当であるとの判断をし、本研究で使用した。この簡略化した異方性モデルを用いて、昨年度までに実施した圧縮試験やブロック試験、貫加工による柱梁仕口の曲げせん断試験の有限要素解析を実施した。

一部の解析では完全に再現できないものも見られたが、全体を通じて非常に精度の高い解析結果を得ており、解析モデルが妥当であることを確認した。今後は、さらにいろいろなモデルへと応用することで、解析手法のさらなる精度向上を目指す。筋かい架構の水平加力試験については、筋かい端部をボルトで固定した筋かい試験体やその試験体に合板を釘で留めつけた試験体を作成し、水平せん断加力試験を実施した。破壊は、端部のボルト接合部や接合金物などで生じた。今後は、これらの解析についても、本研究で提案している手法を応用していく。
高度化した情報文化を比較分析するための調査技術の開発

本研究では、いわゆる情報文化を比較分析するために、機械翻訳の応用可能性に焦点をあててみた。その分析は、第一に、分野としては、文化社会学にかかわり、第二に、具体的な方法としては、内容分析に密接に関連している。また、第三に、分析対象は、社会学、特に、社会意識に関連する、ポピュラー音楽の歌詞をとりあげてみた。まず、機械翻訳については、多くの翻訳リフトのデモンストレーションにでかけ、最後に、辞書ソフト・英日ソフト・日英ソフトの3つに絞った。また、内容的には、unixを用いる高価値・大容量のものから、パソコンを用いるものまで、何段階に分けられた。しかし、予算上の制約、価格差ほど品質が変わらないこと、などから後者のものを選択した。また、分析対象の歌詞は、日本とアメリカの売り上げによって選曲した。具体的には、日本ではオリジナルコンフィデンス社のもの、アメリカではビルボードを用いたのである。本研究の結論は、以下のようである。英日については、ある程度実用的に使用可能であり、日英については、今のところ実用段階にはないというものであった。だからといって、この結論に非観する必要はない。そもそも、歌詞の内容分析は、人間にとっても極めて高度な情報処理の一つであるからだ。大切なことは、中期的・長期的にみて、文化社会学に、機械翻訳を応用する見通しがたちそうだという点にある。ただし、安易に導入をすべきではないし、批判的かつ創造的に導入すべきであろう。さらに、新しい情報処理技術の応用の必要性は明らかであり、使い方と方向をはっきりとした上で、深く研究することが望まれる。本研究の目的は、大きく分けて2つある。一つは、比較文化研究の新しい研究方法を模索することであり、もう一つは、遠隔地間の共同研究の方法を確立することである。前者については、(1)分析用のコンピュータシステムの構築(ソフトを含む)、(2)内容分析へのコンピューターの応用、からなる。本年度においては、両者共に、大体のめどがついた。まず、内容分析をアシストするために、機械翻訳に着目し、この応用可能性を探った。高価で優秀なものから、比較的安価なものまで、本当に様々な、機械翻訳システムを、見学し、デモンストレーションを行ってもらった。その結果、この分野の進歩が激しいことと、当初予定していたシステムが、実用に耐えられないことがわかった。そこで、別のシステムを探し、結局、全てのシステムが備ったのは、12月の上旬になってしまった。それ以降、翻訳システムの応用可能性を試みてきた。まず、既存の社会学の論文の翻訳を試みた。それから、別の論文作成ならびに翻訳作業も試みた。結果は、そのままは使えないが、ある程度は使えるというものであった。そして、さらに、日本とアメリカのポピュラー音楽の分析を始めて、一応、翻訳が終ったのが、この3月である。(分析は次年度。また、文学社会学についても、継続して分析を試みたい。)後者については、コンピュータシステムの構築が遅れたため、計画より、やや遅れている。本年度では、入力用のOCRの試運転を終え、パソコン通信の試運転を、ようやく2月に終えたばかりであり、本格的には、次年度になりそうである。しかし、最も重要な、機械翻訳システムの、ある程度の実用可能性のめどがついたことから、次年度には、一定の成果が期待できるであろう。本研究では、いわゆる情報文化を比較分析するための調査技術を開発するために、機械翻訳の応用可能性を吟味してみた。文化を社会学的に分析するとき、分野としては文化社会学を想定し、その中でも最も重要な内容分析に焦点を当ててみた。また、分析対象としては、ポピュラー音楽を題材にし、日本語から英語、逆に、英語から日本語、の双方向から、機械翻訳がどの程度応用できるのかを試してみた。

もしこの分野に応用できれば、内容分析の作業が画期的に短縮でき、分析が進むことが考えられた。結論は、英語から日本語に関しては、ある程度実用的に使用可能であり、日本語から英語については実用段階にないというものであった。つまり、前者はある程度後処理をすれば使え、後者は、今のところそのままでは使えないということを意味する。だからといって、この結論に悲観すべきではない。内容分析の作業は、人間の情報処理にとって極めて高度な内容を持ち、中期的・長期的に応用可能性が認められることが明らかになったことだけでも十分に意味のある結果といえるであろう。また、報告書では、これ以外に、文化社会学に機械翻訳を導入することを方法論的に考察しただけでなく、理論的にも検討してみた。もちろん、安易に導入を善として前提することは間違いである。しかし、批判的かつ創造的な検討が必要であり、本研究では、この立場に立ち、研究を行った。いづれにしろ、このような新しい情報処理技術の、社会学への応用は始まったばかりであり、今後さらに深く研究する必要性があることははっきりとしたように思われる。
接触作業用空気圧パラレルリンクマニピュレータの試作と制御

アクチュエータを並列に組み合わせたパラレルリンクマニピュレータはシリアルリンク機構に比べて高出力が得られることから航空機シミュレータにすでに用いられており,産業界においてもその応用が注目されている.環境との接触作業を行うには,衝突力の緩和や微細な力制御が可能であることが要求され,そのためには,アクチュエータ自身,コンプライアンス特性を有することが望ましい.現在.研究されているパラレルリンクマニピュレータは,電気式モータや油圧駆動シリンダによるものがほとんどである.本研究では,空気の圧縮性による空気固有の柔らかさを積極的に利用するため,空気圧シリンダをアクチュエータとするパラレルリンクマニピュレータを試作した.通常,接触作業を行うには工具先端の力情報を必要とするため力センサの使用が不可欠となるが,装置が大型化するなどの問題が生じる.よって,できれば力センサを必要としない力制御手法が望まれる.そこで,まず,シリンダ単体において,力センサを必要としないインピーダンス制御手法を提案した.これは,制御則に外乱オブザーバを応用し,推定外乱から外力の推定値のみを抽出するもので,プラントのバンド幅内の周波数域において設定インピーダンスを精度よく実現可能なことを実験により確認した.パラレルリンクマニピュレータにおいて,工具先端の目標発生力を実現する各アクチュエータの目標力を解析的に求められれば,提案した手法を用いることにより力センサを必要としない接触作業が可能となり,現在,研究を進めている.アクチュエータを並列に組み合わせたパラレルリンクマニピュレータはシリアルリンク機構に比べて高出力が得られることから航空機シミュレータにすでに用いられており,産業界においてもその応用が注目されている.環境との接触作業を行うには,衝突力の緩和や微細な力制御が可能であることが要求され,そのためには,アクチュエータ自身,コンプライアンス特性を有することが望ましい.現在.研究されているパラレルリンクマニピュレータは,電気式モータや油圧駆動シリンダによるものがほとんどである.本研究では,空気の圧縮性による空気固有の柔らかさを積極的に利用するため,空気圧シリンダをアクチュエータとするパラレルリンクマニピュレータを試作した.通常,接触作業を行うには工具先端の力情報を必要とするため力センサの使用が不可欠となるが,装置が大型化するなどの問題が生じる.よって,できれば力センサを必要としない力制御手法が望まれる.そこで,まず,シリンダ単体において,力センサを必要としないインピーダンス制御手法を提案した.これは,制御則に外乱オブザーバを応用し,推定外乱から外力の推定値のみを抽出するもので,プラントのバンド幅内の周波数域において設定インピーダンスを精度よく実現可能なことを実験により確認した.パラレルリンクマニピュレータにおいて,工具先端の目標発生力を実現する各アクチュエータの目標力を解析的に求められれば,提案した手法を用いることにより力センサを必要としない接触作業が可能となり,現在,研究を進めている.
ヒグマ個体群保護管理モデルにおける経済的・行動学的アプローチ

ヒグマと人の軋轢(農業被害など)の減少と個体群の維持を同時に達成する管理手法の一つとして、クマを非問題グマ(軋轢を引き起こさないクマ)と問題グマに分けて管理することが挙げられる。一方、現行の管理方法では非問題グマから問題グマへの変心数が多いため今後も軋轢が抑制できないことが考えられる。この問題は、電気柵を設置する防除管理を新たに導入することで解決が期待できる。つまり、クマの農地への接触頻度を減らすことで、問題グマへの変心を防ぎ(変心率の低下)、軋轢を減少させることがヒグマ管理には必要である。しかし、この方法には費用がかかるという問題があるため、管理手法の検討では個体群存続といった生態学的要素、被害の性質や規模といった軋轢要素、管理費用などの経済的要素の3つの要素を考慮することが現実的かつ妥当である。本年度は、農地を電気柵で囲う防除管理方法の検討を行った。bioeconomicモデルを構築し、人身被害・費用対効果・3つのリスク(軋轢リスク、農業リスク、生態リスク)において、防除管理を用いたシナリオを定量的に比較・検討した。その結果、戦略的に設置すれば、小規模に電気柵を設置する場合でも3つのリスクを低減することができた。費用対効果は大規模に設置する場合と電気柵を設置しない場合では、電気柵を設置せずに捕獲し続けるほうが良いという結果となった。しかし、人身被害については大規模に設置しなければ、減少しないことが明らかになった。以上の成果は、ヒグマ管理の合意形成を行う上で、ステークホルダーの判断材料として役立つと考えられる。本成果は、投稿論文にて発表予定である(現在執筆中)。(抄録なし)ヒグマと人の軋轢(農業被害など)の減少と個体群の維持を同時に達成する管理手法の一つとして、クマを非問題グマ(軋轢を引き起こさないクマ)と問題グマに分けて管理することが挙げられる。(抄録なし)