hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミトコンドリア呼吸鎖酵素の超感度アッセイを実現する伝導性キノン修飾電極の開発

極微量のミトコンドリア試料を使って超感度で呼吸鎖酵素の活性を評価できるアッセイ方法論が確立できれば、呼吸鎖酵素阻害剤の開発研究を大幅に効率化できるだけでなく、ヒトの組織など、極めて限られた量のミトコンドリア試料を用いなければならない生体エネルギー研究全般に及ぼす波及効果は大きい。これを実現するために、呼吸鎖酵素活性を反映した"キノンプール"の平衡状態を電極反応に直結させ、電気化学的に解析することを可能にする伝導性キノン修飾金電極を開発することを目的として研究を行った。ミトコンドリア呼吸鎖酵素系は、優れた医農薬の作用ターゲットとして近年再評価されてきている。極微量のミトコンドリア試料を使って超感度で呼吸鎖酵素の活性を評価できる斬新なアッセイ方法論が確立できれば、呼吸鎖酵素阻害剤の開発研究を大幅に効率化できるだけでなく、ヒトの組織など、極めて限られた量のMT試料を用いなければならない生体エネルギー研究全般に及ぼす波及効果は大きい。これを実現するために、呼吸鎖酵素活性を電極反応に直結させ、電気化学的に解析することを可能にする伝導性キノン修飾金電極を合成・開発することを本研究の目的として研究を進めた。本年度はまず、伝導性ユビキノンワイヤー分子を設計・合成することを計画し、ユビキノンのアルキル側鎖構造の改変に取り組んだ。すなわち、天然ユビキノンが持つイソプレン構造をできる限り活かすために、キノン環直近には2つのイソプレン構造を残し、その末端にSH基などの任意の官能基に置換するために水酸基を導入した。また、イソプレン構造だけでは側鎖の疎水的相互作用が強すぎることが懸念されたため、イソプレン構造と末端水酸基の間にアミド構造を有するリンカーを導入した。また、自己集積単分子膜の絶縁性支持体として、末端にSH基を導入したポリエーテル化合物を合成した。合成過程でSH基の酸化が問題となったため、アセチル体(SAc)のまま残すことにし、金電極に結合させる戦略に変更した。予備的な結合実験を行ったところ、アセチル体でも充分に吸着することが確認できた。ミトコンドーリア呼吸鎖酵素系は、高性能の農薬の作用ターゲットとして近年再評価されてきている。極微量のミトコンドリア試料を使って超感度で呼吸鎖酵素の活性を評価できる斬新なアッセイ方法論が確立できれば、小型昆虫のミトコンドリアを対象とする呼吸鎖酵素阻害剤の開発研究を大幅に効率化できる。さらに、ヒトの組織など、極めて限られた量のミトコンドリア試料を用いなければならない生体エネルギー研究全般に及ぼす波及効果は大きい。本年度は、伝導性ユビキノンワイヤー分子の合成を完成に近づけることを計画し、ユビキノンのアルキル側鎖構造の改変に取り組んだ。天然ユビキノンが持つイソプレン構造をそのまま活かすために、キノン環直近には2つのイソプレン構造を残し、その末端に種々の疎水性を有するスペーサー(エーテル構造やアミド構造)を導入した。スペーサーの末端には、SH基や三重結合を導入した。三重結合はクリックケミストリーを利用して電極に結合させることを意図したものである。また、自己集積単分子膜の絶縁性支持体として、末端にSH基を導入したポリエーテルあるいはポリアミド化合物を合成した。合成過程でSH基の部分酸化が避けられず問題となったため、アセチル体(-SAc)として合成し、そのまま金電極に結合させる戦略に変更した。電極表面における酸化還元反応に対する効果を元に評価した結果、アセチル体でも充,分に吸着することが確認できた。
エネルギー学研究の体系化と今後の発展方策に関する研究

平成4年度までの6年間にわたる重点領域研究「エネルギー変換と高効率利用」においては,エネルギーに関する新しい物質,変換,利用技術及び社会経済的・システム的な研究が多分野にまたがって推進され,多くの有為な科学的ならびに工学的知見が蓄積された.しかし,グローバルなエネルギー利用とそれに伴う地球環境悪化の大規模な問題複合体に関しては,なお未解決の問題が山積していた.そのような状況を踏まえて,本研究では多機関にまたがる社会・人文・自然諸科学ならびに工学・技術分野の専門家を有機的に結合して,今後のエネルギー学における研究課題と研究体制,さらには教育のあり方について,体系的な整理を試みることを目的とした.3年間の研究によって得られた主な成果は,次のように概括することができる.1.現在までに明らかにされている多様な知識・知見及び見通しを社会経済学,自然科学(光・熱・電気・物質材料・バイオ等),エネルギー発生・変換・利用工学ならびにシステム工学の立場から整理し,今後の研究開発課題について一定の見解を得た.特に,都市におけるエネルギー利用の総合的効率化などの研究が今後重視されるべきである.エネルギー学においては,学・官・産の密接な協調による研究開発体制の整備が急務であり,近来その線に添ったプロジェクト研究などが実現しつつある.それらの中で,特に基礎研究・学理的研究を充実・進展させるために,大学サイドからの積極的な発言と提案が望ましい.これが今後,例えば日本学術振興会の未来開拓学術研究等において実現することが期待される.3.大学院研究科レベルのエネルギー学教育・研究機関の充実が強く望まれるが,本研究メンバーのうちかなり多くの者がコミットして,平成8年度に京都大学にエネルギー科学研究科が創設されるに至った.基礎科学・工学的応用・社会経済・環境影響の諸側面にまたがるユニークな研究科であり,さらに内外の機関との提携,社会人教育なども重視されているので,今後の発展が期待される.平成4年度までの6年間にわたる重点領域研究「エネルギー変換と高効率利用」においては,エネルギーに関する新しい物質,変換,利用技術及び社会経済的・システム的な研究が多分野にまたがって推進され,多くの有為な科学的ならびに工学的知見が蓄積された.しかし,グローバルなエネルギー利用とそれに伴う地球環境悪化の大規模な問題複合体に関しては,なお未解決の問題が山積していた.そのような状況を踏まえて,本研究では多機関にまたがる社会・人文・自然諸科学ならびに工学・技術分野の専門家を有機的に結合して,今後のエネルギー学における研究課題と研究体制,さらには教育のあり方について,体系的な整理を試みることを目的とした.3年間の研究によって得られた主な成果は,次のように概括することができる.1.現在までに明らかにされている多様な知識・知見及び見通しを社会経済学,自然科学(光・熱・電気・物質材料・バイオ等),エネルギー発生・変換・利用工学ならびにシステム工学の立場から整理し,今後の研究開発課題について一定の見解を得た.特に,都市におけるエネルギー利用の総合的効率化などの研究が今後重視されるべきである.エネルギー学においては,学・官・産の密接な協調による研究開発体制の整備が急務であり,近来その線に添ったプロジェクト研究などが実現しつつある.それらの中で,特に基礎研究・学理的研究を充実・進展させるために,大学サイドからの積極的な発言と提案が望ましい.これが今後,例えば日本学術振興会の未来開拓学術研究等において実現することが期待される.3.大学院研究科レベルのエネルギー学教育・研究機関の充実が強く望まれるが,本研究メンバーのうちかなり多くの者がコミットして,平成8年度に京都大学にエネルギー科学研究科が創設されるに至った.基礎科学・工学的応用・社会経済・環境影響の諸側面にまたがるユニークな研究科であり,さらに内外の機関との提携,社会人教育なども重視されているので,今後の発展が期待される.一昨年までの6年間にわたる重点領域研究「エネルギー変換と高効率利用」においては,エネルギーに関する新しい物質、変換、利用技術及び社会経済的・システム的な研究が多分野にまたがって推進され、多くの有用な科学的ならびに工学的知見と成果が積み上げられてきた。しかし、グローバルなエネルギー利用とそれと裏腹の関係にある地球環境の大規模な問題複合体に関しては、なお未解決な問題が山積している。そこで、本総合研究では、上記の重点領域研究で得られた成果を踏まえ、多機関にまたがる社会・人文・自然諸科学ならびに工学・技術各分野の専門家を有機的に結合して、基礎科学・工学の立場から大局的に課題を体系化し、今後のエネルギー研究体制のあるべき姿、さらにはエネルギー学の基礎学理を確立することを目的としている。具体的には、1.重点領域研究「エネルギー変換と高効率利用」で開発・蓄積された成果を中心にして、現在までに明らかにされている多様な知識・知見を社会経済学、自然科学(光・熱・電気・物質材料・バイオ等)、エネルギー発生・変換・利用工学ならびにシステム工学的座標系の中に分類・整理し、エネルギー学とその課題を体系化する。2.エネルギー利用に伴う地球気候の変動・温暖化、特に二酸化炭素の影響と排出低減策について知見と課題を整理し、現実的可能性のある手段へのアプローチをまとめる。の2点を目的として、(1)平成6年10月4日(京都)、(2)平成6年12月2日(東京)、(3)平成7年3月10日(京都)、の3回の会合を開き、今後、エネルギー学において取り上げるべき研究テーマについて、意見交換を行った。そして年度内には、エネルギー学に関する研究動向をまとめた報告書を作成する予定である。

本年度は,エネルギー学の重点研究課題,研究体制および教育体制の在り方について検討を行った.エネルギー学の重点研究課題の一つとして,都市のエネルギー需給の在り方の検討することが提案された.今後,全世界的に都市化,あるいは都市の大規模化が予想される.従来,学問の領域別にそれぞれの立場で都市のエネルギー需給を検討してきたが,資源,環境制約の逼迫と都市化の進展に対して,領域横断的・総合的に都市のエネルギー需給に取り組み,都市の持続可能性を高めることを目標に研究を展開する必要があるという提言を行った.次に,エネルギー学の研究については,研究領域の性質上,産学共同の研究が重要であり,このようなプロジェクトが実際に多く検討されるようになって来ていることが報告され,研究形態の在り方について討論を行った結果,従来の研究形態にとらわれずに,積極的に研究プロジェクトを提案して行くことが望ましいという結論を得た.これに関連して,平成8年度より発足する京都大学大学エネルギー科学研究科の設立の主旨,運営形態などについてヒアリング調査を行った.同研究科の特色として,エネルギー学研究の学際性を踏まえて,基礎科学的側面,工学・応用的側面,社会・環境的側面の教育研究を行う4専攻から構成されること,内外の関係組織と密な連係を行うこと,社会人教育を重視することなどが挙げられることが調査結果として得られた.本年度は,いくつかの研究分野を取り上げてエネルギー学の観点から重点研究課題を検討した.(1)機械工学の分野においては,熱機関内における燃焼について,エクセルギー保存の観点から見直した等温燃焼という考え方がブレイクスルーをもたらす可能性があることが提言された.(2)電子工学の分野では,太陽光発電とパワーエレクトロニクスがエネルギー問題への寄与の大きな柱であるが、このうちパワーエレクトロニクスについてはSiCを用いたデバイスの開発が重要であるとの提言がなされた.(3)化学工学の分野では,廃プラスティクスのリサイクルの方法として,これをガソリンに変換するプロセスとそのシステム構成についての提言がなされた.(4)原子核工学の分野では,超長期のエネルギー源として,月面のヘリウム3を利用する核融合の可能性や,ビーム・ビーム衝突形式での核融合の可能性などの提言がなされた.(5)システム工学の分野では,環境負荷の低い都市形成について,これをシステム工学的に分析・評価するアプローチが望まれること,技術的にはその実現可能性が高いこと,これに向けてエネルギーのエンドユ-スに関するモデル化が必要なことが提言された.また,エネルギーを大量消費する社会のあり方について,幸福論などの観点からの検討が必要であるとの提言がなされた.
高温多孔質層における高熱流束除去に関する研究

本年度は,高温に加熱された均一粒子層および異なる粒子が積み重なる成層粒子層の二次元高熱流束除去問題を取り扱い,冷却液の注入による蒸発を用いた高温粒子層の高熱流束除去の可能性を理論的・実験的に追求し,以下の成果を得た。(1)二次元の高熱流束除去の除熱過程を明らかにするため,高温に加熱された矩形のガラス粒子層の表面の一部分に水分を供給する実験を行い,二次元均一粒子層における高温粒子層の冷却過程を供給水分温度,初期粒子層温度,供給水分フラックスおよび粒子径と関連づけて実験的に明らかにした。(2)昨年度行った一次元解析を二次元場へ拡張するとともに,多孔質体内における相変化(水分の蒸発)を伴う熱と流れの同時移動現象を解析するための解析手法を考案し,実験結果との比較により理論の妥当性を明らかにした。これにより,水分の蒸発により生じる蒸気の流動が高温多孔質層の除熱過程に大きく影響を及ぼすことを明らかにした。特に,冷却液の阻止効果の低減および熱流束除去の高効率化を蒸気の流動と関連づけて明らかにした。(3)二次元の高温成層粒子層についても上述の実験および解析モデルの構築を行い,粒子構造の変化と高熱流束除去の関係およびこれらの特性を考慮した最適な成層粒子構造を明らかにし,さらに,実験結果との比較により解析モデルの妥当性を明らかにした。今年度は,毛管力の作用が重要となる細かい粒子で構成される粒子層の高熱流束除去問題を対象として,単一の粒子のみで構成される単層粒子層および粒子径の異なる粒子が積み重なる成層粒子層の一次元高熱流束除去問題について取り扱い,冷却液の注入による蒸発を用いた高熱流束除去の可能性を理論的・実験的に追求し,以下の成果を得た。1.ガラスビーズを用いた高温単層粒子層に液滴を付加する実験を行い,蒸発前面の移動,温度分布,蒸発率および粒子層の冷却過程を明らかにするとともに,気液対向二相流を考慮した非定常一次元モデルによる解析と比較検討を行い,解析モデルの妥当性を検討した。2.二つの異なる粒子径の粒子層が積み重なる高温成層粒子層についても同様の実験を行い,含水飽和度が不連続になる特徴を示すとともに,相変化による蒸発前面の移動,温度分布,蒸発率および冷却過程を明らかにした。さらに,気液対向二相流を考慮した非定常一次元モデルによる解析と比較検討を行い,解析モデルの妥当性を検討した。3.液滴付加による不飽和粒子層内の高熱流束除去によって生じる粒子層内での相変北が,粒子層内の熱流束除去,蒸発前面の移動および二相領域での含水飽和度分布の形成に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。
代償的に誘導される転写の制御機構の解明：体節形成を制御するMespをモデルとして

生物の発生過程では遺伝子発現が精緻に制御されることが必須であるが、同時に生物には遺伝子機能が損なわれた際にも発生が適切に進行するためのセーフティネットが存在する。その一種として異なる遺伝子による機能的補填(代償性)がある。しかし、遺伝子の欠損を検知した後、どのように代償性をもつ遺伝子の発現を適切に誘導するのか、また検知してから代償的な誘導までにかかる時間については殆ど報告がない。本研究ではマウスの体節形成で重要かつ機能を補填することが既に明らかになっているMesp1/2遺伝子をモデルに、遺伝子の可視化・編集技術を組み合わせることで、代償性を持つ遺伝子の誘導される機構と時間的制約を明らかにする。
複合金属酸化物の高温反応を利用した高温用固体潤滑材料に関する研究

一般的な固体潤滑剤では潤滑効果が発揮できない400°C以上の高温環境下において,潤滑性を発揮する材料としてモリブデン酸塩に着目し,その潤滑性能および潤滑メカニズムを調べた.モリブデン酸銅は基材の主成分である鉄を触媒とした還元反応により,酸化していない銅を生成し,この低せん断物質の生成により潤滑性が向上したと考えられた.さらに,モリブデン酸銀では200°C程度の温度において,せん断力が加わることによって酸化していない銀を生成し,モリブデン酸銅よりもさらに低温から潤滑性を発揮することが分かった.本研究は高温雰囲気で擦れあう摩擦部品に対して,摩擦抵抗ならびに部品の摩耗量を低減するための優れた固体潤滑剤を得ることを目的としている.我々の先行研究で,モリブデン酸銅であるCu3Mo2O9およびCuMoO4は,CuOおよびMoO4混合粉末の加熱により得られることが明らかとなっており,ステンレス鋼同士の摩擦界面に供給することで500700°Cの高温環境下で優れた潤滑性を示すことが明らかになっている.また,この潤滑機構として,酸化金属が高温で軟化すること以外に,還元反応による純金属の生成が考えられたことから,加熱加圧試験を実施し,鉄系材料間に挟み込まれたモリブデン酸銅中の金属銅の生成を確認した.本年度はモリブデン酸亜鉛,モリブデン酸鉛,モリブデン酸銀(Ag2MoO4)を対象とし,これら材料の高温での潤滑特性をステンレス基材間の摩擦面に供給し,その潤滑特性を調べた.モリブデン酸銀については,室温から温度上昇とともに摩擦係数が低下し,500°Cで最も低い摩擦係数を示し,その後は温度の上昇とともに摩擦係数も上昇した.良好な摩擦係数を示した試料では摩擦面に酸化銀ではなく金属銀が検出され,温度の上昇とともに軟質な金属銀が生成されることが潤滑性向上の原因と考えられた.モリブデン酸亜鉛については,基材への付着性が乏しく,今年度調査した3種のモリブデン酸塩の中で潤滑性が劣っていた.モリブデン酸鉛についても室温から温度の上昇とともに摩擦係数が低下し,600°Cで3種類のモリブデン酸塩の中で最も低い摩擦係数を示した.本研究はモリブデン酸銅をメインに高温用の固体潤滑剤の潤滑メカニズムの解明と応用を目的としている.前年度は,我々の先行研究において,500700°Cの高温雰囲気下で優れた潤滑性を示したモリブデン酸銅以外に,同様のメカニズムで潤滑性を発揮しうるモリブデン酸塩を検討することを目的とした.その結果,モリブデン酸銀のようにモリブデン酸銅よりも低い温度領域で金属銀が生成し,潤滑性を発揮する材料があることが明らかとなった.本年度はさらにモリブデン酸ビスマスの潤滑特性の温度依存性を調べた.この結果,軟質金属となる元素を含むモリブデン酸塩においても,ことなる高温潤滑メカニズムを示すことが判明した.摩擦試験可能な温度域が700°Cまでであるため,室温から上限温度までの温度域に限られるが,1モリブデン酸銀やモリブデン酸銅のように銀や銅などの軟質金属が酸化していない金属として摩擦界面で生成され,モリブデン酸塩自体の軟化に併せて,軟質金属の生成により潤滑性が向上すると考えられるもの,2軟質金属を生成しなくてもモリブデン酸塩自体の軟化により優れた潤滑性を発揮するもの,3この温度域では十分な潤滑性を発揮できないものの大きく3種類に大別された.(ただし,3においても,さらに高温では潤滑性を発揮しそうな傾向を示す材料も見受けられた.)これらの摩擦試験の結果,低せん断物質の生成の他,モリブデン酸塩の基材への付着性が大きく潤滑性を左右していたことから,今年度はバインダーを用いた成膜にも取り組んだ.当初,水ガラスを用いた成膜を試みたが,モリブデン酸塩との反応が見られてしまい,良好な潤滑性が期待できなかったことから,試行錯誤の結果,ブチラール樹脂を用いた成膜を行い,目処をつけた.前年度までの研究で,酸素(空気)に触れにくい摩擦界面では,モリブデン酸銅は基材の主成分である鉄との還元反応により金属銅が生成され,これが潤滑性を向上させたというメカニズムを提唱した.しかしながら,摩擦試験に用いた試験片のしゅう動面から金属銅を検出することができなかった.この原因としては,多くのモリブデン酸銅が排出されてしまうことや,基材のステンレス鋼が600°C以上で軟化するために,もともと少量しか生成されない銅がさらに検出されにくかったと考えられる.そこで,本研究ではステンレス鋼よりも耐熱性にすぐれた合金SUHを基材として用い,高温化での摩擦面に金属銅の生成が認められないか,詳細な分析を行った.また,摩擦界面で生成された軟質金属が耐酸化性を有するものであれば,摩擦界面での検出が容易になることが予測される.そこで,前年度の実験においてモリブデン酸銅と同様に良好な潤滑性を示したモリブデン酸銀を再び摩擦試験に供し,その摩擦界面の生成物を分析することで,モリブデン酸塩の潤滑メカニズムを解明することを目的とした.この結果,モリブデン酸銅を潤滑剤として用いた摩擦試験後のしゅう動面から,酸化していない金属銅を検出することができ,我々が提唱していた潤滑メカニズムの直接的な証拠が得られた.また,モリブデン酸銀を潤滑剤として用いた場合にも,しゅう動面からは参加していない金属銀を検出することができた.

特にモリブデン酸銀の場合には,鉄が触媒となる点ではモリブデン酸銅と同様のメカニズムであるものの,酸素に触れる雰囲気であっても還元反応が起きること,また,200°C程度の比較的低い温度域においても,せん断力などが作用することによっても金属銀が生成され,モリブデン酸銅よりも低い温度域から潤滑性を示すというメカニズムが明らかにされた.モリブデン酸銅の高温潤滑メカニズムについては,多角的な分析や検証実験を元に考察したが,摩擦面の分析による直接的な証拠を得るには至っていなかった.今年度は高温でも優れた機械的特性を有する耐熱合金SUHを基材に用いることにより,高温での基材の変形を防止するとともに,再度,詳細な分析を実施した.この結果,700°Cで摩擦試験を行ったしゅう動面から酸化していない金属銅を検出することができ,「モリブデン酸銅が高温環境下での摩擦において,基材の鉄との還元反応により軟質な金属銅を生成し,これが潤滑性に寄与した」というメカニズムの直接的な証拠を得るに至った.さらに,軟質金属である銀を含むモリブデン酸銀についても一連の実験,分析を行い,この場合,同様に酸化していない金属銀の生成が潤滑性に寄与することが示唆され,更に,モリブデン酸銀の場合は比較的酸素に触れる機会が多い環境においても容易に金属銀が生成されること,また,基材に鉄を含まなくても,200°C程度の温度であればせん断力等によっても金属銀が生成されることを明らかにした.油やグリースが使えないような高温環境下でしゅう動する部品に,モリブデン酸塩を固体潤滑剤として適用することを目的としてきた.最終年度は,前年度の実験で,潤滑性を示す可能性が見られたモリブデン酸銀について,高温での基材との反応機構などを詳細に調べること,また,コスト面での問題を考慮し,適切な合成条件について調べることを目的として研究を行った.なお,昨年度の研究では市販のモリブデン酸銀粉末を使用している.その結果,比較的安価な酸化銀(Ag2O)および三酸化モリブデン(MoO3)の粉末を混合し,大気中で400°C以上に加熱することで,モリブデン酸銀が得られることが分かった.また,その反応プロセスについても以下のように推定された.まず,比較的低い200°C程度では,酸化銀の還元反応が起こってAgが形成される.温度が400°C程度まで上昇すると,2種類のモリブデン酸銀,Ag2Mo2O7およびAg2MoO4が形成される.ここで,酸化銀と三酸化モリブデンが直接反応するのではなく,一旦,還元反応で形成される銀と三酸化モリブデンが反応することになる.さらに,900°Cまで温度が上がると,反応が進み,最終的にはAg2MoO4が得ることが明らかとなった.前年度までの研究により,モリブデン酸塩の潤滑メカニズムとして,モリブデン酸塩自体の軟化にあわせ,金属銅や金属銀の形成が潤滑性向上に寄与したと考えられている.今年度のモリブデン酸銀の合成温度が最終的に900°Cに達していることを考慮すると,特に,モリブデン酸銀で200300°Cで軟質金属である金属銀が形成されるメカニズムとして,単なる分解ではなく,基材との反応や荷重・せん断力による反応であることが,明らかとなった.一般的な固体潤滑剤では潤滑効果が発揮できない400°C以上の高温環境下において,潤滑性を発揮する材料としてモリブデン酸塩に着目し,その潤滑性能および潤滑メカニズムを調べた.モリブデン酸銅は基材の主成分である鉄を触媒とした還元反応により,酸化していない銅を生成し,この低せん断物質の生成により潤滑性が向上したと考えられた.
普及型携帯端末のセンサ・カメラで実現可能な高精度屋内測位・姿勢推定システムの開発

AR(AugmentedReality)と呼ばれる、現実世界の映像にその場の説明情報を付加するサービスを実現するには、ユーザが何処にいてどの方向を向いているかを正確に推定するといった測位・姿勢推定技術が不可欠となる。本研究ではスマートフォンのカメラ映像およびセンサ情報を活用して、大阪梅田周辺地下街で実験した結果、屋内測位誤差の最大値は約4m、平均値と中央値は約1mとなった。姿勢推定についてはあらかじめ撮影した背景パノラマ写真の範囲内に概ね収まる結果を得た。本研究はスマートフォン等の普及型携帯端末に搭載されるカメラやセンサ(Wi-Fi、地磁気、加速度)を活用し、AR(Augmented Reality)によるナビゲーションアプリケーション(以下、ARナビ)のための高精度な屋内測位・姿勢推定を実現する。現状のARナビは、センサの単独出力値が屋内で低精度なため実映像上のコンテンツ表示位置が大幅にずれる問題がある。我々はこれに対し、全天球パノラマ写真上の正確な位置にコンテンツを重畳表示するシステムを開発している。本提案によってその場のパノラマ写真(=ユーザ位置)と写真内座標(=姿勢)が特定できれば高精度なARナビが実現可能となる。本提案はインフラ構築コストが低く、普及型携帯端末を利用可能な実現可能性の高い手法である。研究期間内にライブラリ等の成果物を公開し多くの開発者に利用してもらうことで、現在のARナビの高精度化が可能で、またその他の高精度な測位・姿勢推定を要するアプリケーション(避難経路誘導や迷子案内、施設管理、ライフログ、エクササイズ、ゲーム等)にも応用可能である。平成24年度は、昨年度に作成したセンサフュージョン、テンプレートマッチングによる屋内測位・姿勢推定システムを統合して、測位・姿勢推定システムをサーバとして構築した。また、カメラ画像のマッチング対象となる大阪梅田周辺地下街の背景パノラマ写真を9月に再撮影して測位実験の準備を行った。更新結果単体の成果は大阪地下街株式会社が運営している「うめちかナビ」内で動作するパノラマビューワに反映されている(http://www.umechikanavi.jp)。Android端末に測位クライアント機能を実装し、3月に大阪梅田周辺地下街にて実証実験を行い、最大測位誤差が4m、姿勢推定については概ね背景パノラマ写真の範囲内に収まるという結果を得た。平成23年度は、センサフュージョン、テンプレートマッチングによる屋内測位・姿勢推定システムを並行開発した。その結果、センサフュージョンによる大まかな測位・姿勢推定の基礎技術開発が概ね完了した。具体的には、センサログのヒストグラムや平均値、中央値を確認することによって大まかな指針を得ることができた。具体的には加速度データによる鉛直方向の推定はそのままセンサデータの値を信用してよいことが分かった。水平方向については地磁気センサの出力値が屋内で不安定なことが分かり、バッファを考慮すると180度程度の信頼度しかないことが分かった。その結果は平成24年5月の情報処理学会論文誌に掲載予定の論文に記載した。平成23年度は測位・姿勢推定システムの下地となる、センサフュージョンによる大まかな測位・姿勢推定の基礎技術開発およびテンプレートマッチングによる詳細な測位・姿勢推定の技術開発を行った。センサフュージョンによる大まかな測位・姿勢推定については、研究実績の概要でも示した通り、センサログの信頼度について概ね概算が完了し、候補画像選出システムもこの知見を元に構築できた。テンプレートマッチングによる詳細な測位・姿勢推定の技術開発については当初の予定通りに開発が進まず、歩行者のクリーニング機能が実現できなかった。スマートフォンをユーザが固定できないため手ぶれ補正に相当するソフトウェア処理が事前に必要だが、手ぶれ以外にスマートフォン内蔵カメラの出力に残像があるため、理論通りの処理が適応できなかった。それ以外のひずみ耐性のあるテンプレートマッチングについても上記の開発が遅れたため未着手となった。姿勢推定は従来の開発物があるため、上記未着手部分をキャッチアップできればすぐに実現可能である。また、校内・ショッピングモールの全天球パノラマ撮影を機会があればやることとしていたが、結局平成23年度内に要求がなく実現しなかった。

そのため撮影に必要な機材を購入する必要がなく、多くの予算を平成24年度に繰り越す結果となった。ほか、国際会議での発表を1件計画していたが、上記開発遅れの影響で実現できなかった。基本的には昨年度の遅れを取り戻した上で、申請時の計画通りに研究開発を進める。遅れが生じたテンプレートマッチングによる詳細な測位・姿勢推定の技術開発中に気がついた点として、現在までの達成度に記載した通り、歩行者が写っていない領域を撮影してテンプレートマッチングをしても現在地の推定が可能な可能性がでてきたため、方針を変更して研究開発・検証を行う。現在までの達成度の最後に示したように、全天球パノラマ撮影と国際会議発表が遅れたため160万円程度の繰り越しが発生した。撮影(予算120万円程度)は平成24年度の7月に大阪梅田周辺地下街を対象に行う予定である。国際会議(予算40万円程度)についても年度内の挽回の発表を行う。今年度入金分については申請時の予定通り執行する予定である。
骨形成タンパク質(BMP)のシグナル伝達系の解析

骨形成タンパク質(BMP)はTGF-βスパーファミリーに属するタンパク質であり、発生過程でさまざまな組織の分化に関与している。また、動物実験では成獣ラット,マウスなどに移植すると、移植部位に、異所性に軟骨、骨組織を誘導する。本研究は、BMPによる軟骨、骨組織の分化誘導のメカニズムを分子レベルで解明することを目的として、さまざまな方向から共同研究を行ったものである。この研究には、実験に用いるBMPが必要であり、従来の骨組織から抽出、精製したもののほかに、単離したBMP遺伝子からリコンビナントBMPをバキュロウイルスの系で作製した。また、BMPのシグナル伝達の経路を追求するために有効な実験系を求めて、数多くの方法や、動物実験系、培養細胞系がテストされた。以上の基礎実験をベースとして、本研究期間中に、BMPが作用する最初の分子である。BMPレセプター遺伝子の単離に成功した。培養細胞系を用い、その機能を検討し、現在、レセプターから骨形成のマーカー遺伝子の発現に至るまでのシグナル伝達の経路を解析中である。動物への移植実験ではBMPにより異所性に骨組織が形成されるとき、クラスタータイプのホメオボックスとMsx1,2のホメオボックス遺伝子が発現することを発見した。その後さまざまな場所に移植して、これらのホメオボックス遺伝子の発現を調べた結果、Msx1,2はどの部位で骨形成に先だって発現が認められたが、クラスタータイプのものは、移植部位によってそのタイプが異ることが示唆された。このことから、Msx1,2は未分化関葉系細胞から骨芽細胞への分化の過程で重要な役割をはたしている分子ではないかと考え、現在Msx1,2と骨形成の関系をさらに追求中である。骨形成タンパク質(BMP)のシグナル伝達系の解析に関する研究で、平成6年度研究計画のうち次の目標が達成され、それぞれ論文として発表した。発表論文は全部で4編で裏面に記載した。(1)BMPのレセプター遺伝子のクローニング(2)BMPによって発現する遺伝子(ホメオボックス遺伝子)の同定、およびクローニング(3)シグナル伝達系の解析実験に用いる培養系の検討(4)実験に用いるリコンビナントBMPの準備現在、クローニングした遺伝子についてはin situハイブリダイゼーションでその発現部位を調べている。これらの結果から、レセプターのから何に情報が伝わるか、ホメオボックス型転写調節因子はBMPのシグナル伝達に重要な役割を果たしているかなど、実験的研究を進めて行く基礎ができた。平成7年度はこれらの結果をもとに、予定どうりBMPのシグナル伝達系の解析を進めて行く。骨形成タンパク質(BMP)はTGF-βスーパーファミリーに属している。このスーパーファミリーに属するタンパク質は既に20種類近くが報告されており、そのほとんどは細胞の増殖分化に関与している。これらの分化増殖因の基本的な立体構造が類似していることから、これらのレセプターもファミリーを形成していることが予想された。そのため、すでにクローニングされていたTGF-β及びアクチビンにたいするレセプターの構造からホモロジーの高い部位のプライマーを作製し、PCRで何種類かの遺伝子をクローニングした。さらにcDNAライブラリーより全長をクローニングし、発現ベクターにつなぎ、細胞に組み込み、BMPで細胞内シグナル伝達系が起動されるクローンを選択した。シグナル伝達が起動したかどうかは細胞増殖抑制とプラスミノーゲンアクチベータ-インヒビター1(PAI-1)の指導で決定した。これらのシグナル伝達はTGF-βスーパーファミリーには共通にみられる伝達経路である。我々はさらにBMPにより細胞が骨芽細胞に分化誘導される時に用いられる特異的シグナル伝達経路を解析する系を確立し、骨芽細胞の分化マーカーであるオステオカルシンの遺伝子発現調節領域におけるBMP応答部位を検索中である。

動物への移植実験ではBMPにより異所性に骨組織が形成されるとき、クラスタータイプのホメオボックス遺伝子とMsx1,2のホメオボックス遺伝子が発現することを既に報告した。その後、さまざまな場所に移植して、これらの遺伝子発現を調べた。その結果、Msx1,2の発現はどの部位でも認められたが、クラスタータイプは移植する場所により異なったタイプを示すことが示唆され、頭部顔面領域への移植では、骨組織は形成おこるが、クラスタータイプのホメオボックス遺伝子の発現はなかった。Msx1,2の骨形成との関わりをさらに追求中である。
敦煌本経巻と正倉院本経巻とに基づく漢字字体史の基礎的研究

漢字字体史研究の基礎資料とするために、敦煌本中国南北朝・隋・初唐経巻及び正倉院本隋・初唐・日本奈良朝経巻の本文をデータベース化し、漢字字体とその揺れを実証的に示し、『干禄字書』等の字書と比較可能な資料を作成した。楷書字体の形成定着期にあたる中国南北朝・隋・初唐経巻は敦煌本と正倉院本とに多数存し、それらに基づく日本写経も正倉院に存し、近時これらの原本画像が公開・出版され、有益な研究資料となっているが、文字列の検索に不便があり、字書との比較も困難度が高い。本研究では、本文データベース構築により所用の漢字字体検索と字書記述との比較の基礎資料を作成した。漢字字体史研究の基礎資料とするために、当初の研究計画に従って平成25年度中に、以下の研究を実施した。1.敦煌本(大英図書館蔵スタイン本及びフランス国立図書館蔵ぺリオ本)初唐宮廷写経20点の本文文字データベースを作成した。2.正倉院本唐経30点の本文データベースを構築した。3.敦煌本・正倉院本唐経の本文データベースと本文画像とのリンクを構築した。4.字様書スタイン本S.388の字体規範と敦煌本初唐宮廷写経・正倉院本唐経との字体比較対照資料を作成した。以上から得られた研究成果の一部を、東洋文庫講習会(石塚)及び第108回訓点語学会研究発表会(池田)に於いて公表した。漢字字体史研究の基礎資料とするため、中国南北朝・隋・初唐および日本奈良朝の経巻の本文をデータベース化し、この時期の字体とその揺れを実証的に記述し、『干禄字書』等の字様書と比較するための基礎資料とする。楷書字体の形成期にあたる中国南北朝・隋・初唐の漢文写本は敦煌本と正倉院聖語蔵本に多数存し、それらに基づく日本写本も正倉院聖語蔵(天平十二年御願経・神護景雲二年御願経)に存する。これら日中の古経巻は原本画像が公開・出版され、有益な研究資料となっているが、文字列の検索に不便があり、字様書との比較も困難度が高い。本研究では、経巻の本文データベース構築によりその改善を図って、所用の漢字字体を記述し、各種字様書との比較の基礎資料とする。本年度は次の研究を遂行した。(1)敦煌本の年紀・料紙・書体等の書誌的特徴から書写年代が明確な経巻10点を選択して、その本文テキストデータベースを構築した。(2)正倉院聖語蔵隋写本のすべてについて、本文テキストデータベースを構築した。(3)敦煌本・正倉院本経巻の本文データベースと本文画像の情報をリンクして、検索して得られた文字列を本文画像でその字体を容易に閲覧・確認できるシステムのプロトタイプを構築した。(4)敦煌本・正倉院本経巻の実用例と字書記述との比較対照資料のプロトタイプを構築した。(5)敦煌本・正倉院本経巻を含む「漢字字体規範データベース(HNG)」(代表者石塚晴通)を利用して、漢字字体の実用例と字書記述との対照研究の方法論提示を主眼として研究書『漢字字體史研究』を刊行した。1.敦煌本について、長安宮廷写経以外の初唐経巻の本文文字データベースを作成した。特にP.2444及びP.3233の洞淵神呪経(664年)、P.2881法華経(670年)はフランス国立図書館において原本調査を実施し、テキストデータベースに加えて、文字画像データベースも作成した。2.正倉院聖語蔵の天平十二年御願経・神護景雲二年御願経について、敦煌本と比較すべきテキストの選定を行い、一部について本文テキストデータベースの構築を試みた。3.敦煌本・正倉院本経巻の本文データベースと本文画像とのリンクを構築・整備した。このシステムは、HTML文書においてPerlスクリプトを実行することで本文テキストと原文画像とを対照するもので、簡易なものであるが、十分な実用性を持つものである。また、画像ファイルから一文字ずつ切り出すためのPerlスクリプト等の作成も行った。4.字書・韻書・音義の字体規範の記述との対比するために、原本『玉篇』、『切韻』残巻(P.2011)、天治本『新撰字鏡』、観智院本『類聚名義抄』、図書寮本『類聚名義抄』のデータベースを整備した。5.漢字字体資料の原本調査について、国内では京都国立博物館・東洋文庫・高山寺等所蔵の字体資料の原本調査を行うとともに、大英図書館所蔵の字様書スタイン本S.388の調査を実施し、字体比較資料の精度を高めた。

以上から得られた研究成果を、中文論文(石塚)および訓点語学会研究発表会(池田)において公表した。日本語学、敦煌学研究実施計画通り敦煌本及び正倉院本の本文テキストデータを作成し、本文テキストデータと本文画像とのリンクを構築し、字様書記述との対象資料を作成し得た。敦煌本と正倉院本との公開画像を駆使して本研究の目的に適うデータベースを構築することは、おおむね順調に進展している。24年度は、漢字字体の実用例と字書記述との対照研究において、研究協力者の積極的協力を得て当初の予想以上に研究を進展させることを得た(『漢字字體史研究』の刊行)。敦煌本初唐宮廷写経10点及び正倉院本奈良時代写経10点の本文テキストデータを更に構築し、それらと本文画像とのリンクを構築し、字書・韻書・音義の字体記述との対比を行い、研究成果を国際会議・学会に於いて公表する。敦煌本の内、公的性格の強い初唐宮廷写経と同時期の私的写経との本文文字データベースを構築し、又正倉院本聖語蔵唐経のデータベースを構築する。又、敦煌本・正倉院本聖語蔵経巻の本文データベースと本文画像のリンクを構築する。又、敦煌本・正倉院本聖語蔵経巻の実用例と字書記述との比較対照資料を作成する。これらに基き、研究協力者の協力も得て研究書を編纂する。敦煌本・正倉院本聖語蔵経巻データベース構築の為の入力謝金に使用し、又、それに伴う若干の物品費に使用する。又、研究協力者との打ち合わせや資料調査の旅費に使用する。
森林破壊が永久凍土の熱的安定性に及ぼす影響に関する研究

最終年度の本年は,これまで蓄えられた観測データを基にした研究成果のまとめを主とした.一方,多くの共同研究者が関わるプロジェクト研究として,今後も観測研究が継続される事となったため,同時進行でこれまでの観測の継続も行った.得られた知見を包括的に統合し,さらに発展させるため今年度の大半はロシア・モスクワ大学の凍土学研究部門に在籍し,研究を進めた.計画2)の森林サイト,伐採地,火災跡地においてのフラックス測定および活動層の観測は,本年度に至り,伐採実験地で森林伐採後5年目,火災跡地では火災後4年目の観測に対応する.表面攪乱を受けた実験地では,昨年度に続き表面植生の回復が継続した.このため,地表面における熱・水輸送の特徴も昨年と同様であった.実験伐採地では,昨年度に引き続き地表面が冠水し,その面積も増加した.真夏から終期にかけて非常に大きな降水量が観測されたことが主な原因となり,対象地域全体の凍土融解深が増加したことは,今年度新たに得られた知見である.この年変動による降水量の変化が土壌水分量の変化,ひいては凍土融解深に及ぼす影響を地表面状態の攪乱による影響から分離して評価するための解析的計算を実施中である.モスクワ大学地質学部地球雪氷学科での在外研究中には,当初の研究目的を達成するために必要な情報の収集と,すでに得られている観測データを基に研究成果をまとめる議論を,ロシア側の多くの研究者の協力を得て,約1年間行った.観測データの解析結果の発表は,まず,昨年度投稿中であった伐採実験後2年目の対照区と伐採地における活動層エネルギー収支解析および水収支解析の結果を比較したものを公表した.これに続き,地表面のエネルギーバランス観測の解析結果についての論文を準備中である.ロシアでの凍土学の蓄積が予想以上に多く,本研究の目的をより高いレベルで実現するためにはさらに時間を要することは否めない.本年度の研究実施計画のうち,1)冬季の積雪および土壌水分移動が活動層の熱・水収支に与える影響ついては,平成15年の初春(融雪前)に成熟森林サイト,伐採地,火災跡地およびアラスにおいて空間的に積雪深と密度プロファイルの分布を測定した.これにより,活動層の熱・水収支に与える積雪プロファイルおよび分布の違いによる影響を評価するための初期条件を取得することができた.また冬季の土壌水分移動量については継続調査が必要である.2)森林サイト,伐採地,火災跡地においてのフラックス測定および活動層のモニタリングについては,昨年度から続く観測を継続し表層部のエネルギー・水収支解析を行い,その特徴を比較した.伐採直後の1年目においては融解深の増加がみられるものの,翌年からは土壌水分の維持による永久凍土の大規模融解抑制が起こることがわかった.火災直後には伐採直後よりも多くの地中熱流量が観測されたが,火災後2年目には急速な表面植生の回復によって正味放射量の地中熱流量への配分が抑えられる傾向が見られた.3)活動層の土壌熱物理係数の測定については,現地のピット調査および採取したサンプルから数値実験に必要な基礎データを収集した.さらに今年度まで森林攪乱後様々な年数を経過したサイトでの微気象観測をまとめることによって,植生が回復する場合の地表面熱・水収支特性の変化傾向について示すことができた.以上の基礎情報をもとに来年度は表面状態の変化に伴う永久凍土の熱的状態の変化に着目した数値実験を行うため,既存のモデルの適用および改良を中心に研究を進める.本年度の研究実施計画は,2)森林サイト,伐採地,火災跡地においてのフラックス測定および活動層のモニタリングの継続が中心で,伐採実験地で森林伐採後4年目,火災跡地では火災後3年目の観測を行った.伐採実験地では3年目からみられた表面植生の回復がさらに加速し,実験地土壌からの回復植生による顕著な水分の吸い上げが,タワー観測によって潜熱フラックスとして確認された.伐採後3年間続いた実験地での土壌水分の増加あるいは維持によって,4年目の春にはサイトの所々が冠水する結果となった.伐採地の最大融解深の空間分布はこの表面の冠水によって大きなばらつきを生み,コントロールサイトの平均最大融解深との差が増加した.現在この最大融解深の空間分布特性について統計解析を行い,論文執筆中である.エネルギー収支インバランスの問題解決のために表面更新法を導入した測定をする計画であったが,必要な測器をそろえることができずに保留した.一方,3年目の火災跡地では,昨年度でタワー観測は終了し,地中の観測のみの継続を行った.火災跡地では,表面有機層がすべて消失し,鉱物層がむき出しになっているために伐採地よりも2年程度早い植生の回復がみられている.火災後1年で最大融解深が約1.5倍にも達したが,2年目・3年目に正味放射量のほとんどが地表面での蒸発散として消費され最大融解深の増加がみられなかった.投稿論文に関しては,伐採実験後2年間のコントロールサイトと伐採地における活動層エネルギー収支解析および水収支解析の結果を比較したものを投稿中である.最終年度の本年は,これまで蓄えられた観測データを基にした研究成果のまとめを主とした.一方,多くの共同研究者が関わるプロジェクト研究として,今後も観測研究が継続される事となったため,同時進行でこれまでの観測の継続も行った.

得られた知見を包括的に統合し,さらに発展させるため今年度の大半はロシア・モスクワ大学の凍土学研究部門に在籍し,研究を進めた.計画2)の森林サイト,伐採地,火災跡地においてのフラックス測定および活動層の観測は,本年度に至り,伐採実験地で森林伐採後5年目,火災跡地では火災後4年目の観測に対応する.表面攪乱を受けた実験地では,昨年度に続き表面植生の回復が継続した.このため,地表面における熱・水輸送の特徴も昨年と同様であった.実験伐採地では,昨年度に引き続き地表面が冠水し,その面積も増加した.真夏から終期にかけて非常に大きな降水量が観測されたことが主な原因となり,対象地域全体の凍土融解深が増加したことは,今年度新たに得られた知見である.この年変動による降水量の変化が土壌水分量の変化,ひいては凍土融解深に及ぼす影響を地表面状態の攪乱による影響から分離して評価するための解析的計算を実施中である.モスクワ大学地質学部地球雪氷学科での在外研究中には,当初の研究目的を達成するために必要な情報の収集と,すでに得られている観測データを基に研究成果をまとめる議論を,ロシア側の多くの研究者の協力を得て,約1年間行った.観測データの解析結果の発表は,まず,昨年度投稿中であった伐採実験後2年目の対照区と伐採地における活動層エネルギー収支解析および水収支解析の結果を比較したものを公表した.これに続き,地表面のエネルギーバランス観測の解析結果についての論文を準備中である.ロシアでの凍土学の蓄積が予想以上に多く,本研究の目的をより高いレベルで実現するためにはさらに時間を要することは否めない.
液晶性生体分子複合体の構造解析

2,6-ジアミノピリジン誘導体(nAPy)は、安息香酸誘導体などと複合化することにより二重水素結合を形成し、さまざまな液晶相の発現をはじめとした自己組織化構造の形成が見られる。それゆえ、新しい分子材料の創製に有効なパーツであると言えるが、これらの系に関して、結晶学的な見地からの研究はなされていない。そこで、水素結合パターンや分子のパッキングに関する情報を得ることで、nAPyの分子認識プロセスに関する知見を明らかにすることを目指し、nAPyとその複合体のX線結晶構造解析を行った。nAPyの結晶は、n=14では単斜晶系であり、n=5では斜方晶系であった。また、2APyの結晶には、水和物の形になっているもの(2APy・2H2O)と無水物の2種類が存在した。無水物の結晶では、アミド基のN-H, C=O間の分子間水素結合が形成されているのに対し、水和物では、2APyのアミド基と水分子の間の水素結合も同時に形成されていることがわかった。このことから、nAPyでは、アミド基間の水素結合を崩すことで、他の水素結合性分子をゲストとして取り込むことができると考えられる。3APyについては、アミド基間の水素結合だけでなくピリジン環の窒素原子とアミドのN-Hの間の相互作用も同時に見られた。nAPyのアルキル鎖長が変化すると、柔軟なアルキル鎖の運動により、アルキル鎖のパッキング様式が異なってくる。このアルキル鎖のパッキング様式の変化が、剛直なピリジン環のパッキング様式、あるいは、アミド基のN-H, C=O間の分子間相互作用に影響を与えていると考えられる。現在、複合体形成におけるアミド基およびアルキル鎖長の効果を調べるためnAPyと2-ホルミルアミノピリジンとの複合体の作製を試みている。得られた結晶はいずれも薄くて弱いものであり、X線結晶構造解析に適したものはこれまでのところ得られていないが、偏光顕微鏡観察により、それぞれの化合物単独の結晶とは異なる結晶形態を示していることがわかったので、複合体は形成されていると考えている。
ロット分割とGAによる多目的な生産スケジュール改善サイクルの開発

ロット分割は、生産スケジュールの改善に有効な手法の一つである。しかし、ロット分割を繰り返すにしたがって、ロット数が増える。その結果として、総段取り時間が増加するだけではなく、スケジューリング問題をより複雑にしてしまう。そこで、総経過時間と総納期遅れ時間の多目的最適化を目指した生産スケジュールの改善サイクルを開発した。このサイクルには、ロットの選定、遺伝的アルゴリズムによるスケジューリング、段取りの改善、ガントチャートによる確認の4つの機能がある。そして、受け入れ可能な生産スケジュールが得られるまで繰り返される。また数値実験を通じて、生産スケジュール改善サイクルの有効性を明らかにした。製造業において設備の稼動率の向上や納期順守は、重要な課題である。この課題に対して、ロットサイズ決定とスケジューリングの両方からアプローチできれば、より柔軟に対応することができる。ロット分割を実施すれば遊休時間を短縮することができるが、段取り回数を増加させることになり総所要時間の短縮に悪い影響を与える。また、ロット数が増加することにより生産統制が複雑になる。そのため、必要な総所要時間を得るために最小の分割に留めることが不可欠となる。そして、段取り回数の軽減を考慮したスケジューリングシステムが重要である。そこで、総所要時間の短縮を目的としてロット分割とスケジューリングを繰り返す生産スケジュール改善サイクルの開発を行った。このサイクルでは、遺伝的アルゴリズムによる局所的な遅れのないスケジュールの生成に基づくスケジューリング手法を適用している。そして、生産スケジュール改善サイクルを効率化するための研究を実施した。具体的には、1遊休時間の短縮に最も効果的なロットの選択方法、2ロット分割による段取り回数の増加を軽減する手順としてRLP(Repetitive Lot Procedure)があり、それを遺伝的アルゴリズムに組み込むことで段取り時間や負荷などに応じて柔軟に適応するための方法、3スケジューリング後に段取り回数を軽減するための手順、4作業の到着前段取りの導入などを検討し、それらのアルゴリズムを組み込んだ。さらに、遺伝的アルゴリズム以外のメタヒューリスティクスとの組み合せを検討するために、タブー探索法による局所的な遅れのないスケジュールの生成に基づくスケジューリング手法を開発し、探索能力とCPU時間の観点から有効性を検証した。総所要時間の短縮を目的とした生産サイクル改善サイクルの基本的なプログラムは完成している。しかし、より短いサイクルで大きな短縮効果を得るためには、さまざまなアルゴリズムを組み込む必要がある。それらのアルゴリズムの検討と予備実験の繰り返しに時間がかかり、サイクル全体を評価するための数値実験は実施できていない。また、最終年度に取り組む計画であったタブー探索法に基づくスケジューリングのアルゴリズムを前倒しで開発したこともあり、やや遅延している。生産スケジュール改善サイクルは、受け入れ可能な生産スケジュールを柔軟に得るための概念であり、ロット分割とメタヒューリスティクスによるスケジューリングを基調としている。ロット分割は総所要時間の短縮だけでなく、納期順守に対してもよい影響をあたえることが分かっている。しかしながら、ロット分割は処理すべきロット数を増やしてしまうことになり、その結果、段取り回数を増加させるとともにスケジューリング問題を複雑にしてしまう欠点がある。そこで、分割数を抑えるために分割効果の大きいロットの選定方法や効率のよいスケジューリングのためのメタヒューリスティクスの開発が重要となる。すでに、前年度の研究により総所要時間の短縮を目的とした生産スケジュール改善サイクルの基本モデルは完成していた。当該年度では、まず、得られたスケジュールをモニタ上でガントチャートとして表示させ、目視によって最終調整ができる機能を追加した。そして、総納期遅れを評価尺度に加えた多目的な生産スケジュール改善サイクルに拡張した。このために、1納期遅れの短縮に効果的なロットの選定方法、2多目的な探索を効率的に行える遺伝的アルゴリズム、3スケジューリング後に段取り回数を軽減するための手順、4作業の到着前の段取り替えアルゴリズムの開発を行った。特に2では、スケジュール生成時の一部でSLACKルールの導入と多目的化のための世代交代などを検討した。これにより、パレート解が得られるようになった。さらに、さまざまな数値実験を実施することで、開発された生産スケジュール改善サイクルの有効性と性質を検証した。総所要時間と総納期遅れの最小化を図った生産スケジュール改善サイクルの開発が概ね完了している。数値実験による評価も実施していることから、順調に進展していると考えている。製造業において設備の稼動率向上や納期遵守は重要な課題であり、受け入れ可能な生産スケジュールを迅速に策定できることが望ましい。この問題に対してロット分割とスケジューリングの両方からアプローチできれば、よりよい生産スケジュールを柔軟に作成することができる。そのために、ロット分割と遺伝的アルゴリズム(GA)によるスケジューリングを繰り返す多目的な生産スケジュール改善サイクルを開発した。生産スケジュール改善サイクルは、1.分割するロットの選定(フェーズI)、2.GAによるスケジューリング(フェーズII)、3.段取り時間の改善処理(フェーズIII)、4.目視によるスケジュールの改善(フェーズIV)の四つのフェーズを繰り返す。ロット分割を繰り返すにしたがって、さまざまな評価尺度に対してよい影響を与えるが問題点もある。分割によるロット数の増加に伴って、総段取り回数と総段取り時間を増やす結果になってしまう。またスケジューリング問題および生産統制を複雑にしてしまう。そのために、分割効果が高まる方策を検討・導入することで、はやい段階で受け入れ可能なスケジュールが得られなければならない。