hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性水頭症における頭蓋内圧脈波の意義ー頭蓋内圧、脳皮質静脈圧、上矢状洞圧における脈圧の検討ー

硬膜外圧脈圧(EDPーPP)が動脈拍動、頭蓋内構成要素および髄液腔complianceの影響を受けることは既に報告した。今回は頭蓋内静脈系がEDPーPPに及ぼす影響をみるため、脳皮質静脈圧(CoVP)および上矢状洞圧(SSSP)の脈圧(PP)とEDPとの関係を犬急性水頭症モデルにおいて検討した。後頭蓋窩硬膜外バルーン法により髄液路を6時間にわたって狭窄したH群(9匹)ではEDPの初期値は16.8±10.7mmHgで、対照群(C群:10匹)の初期値(6.9±2.9mmHg)に比べて著しく上昇した(P<0.02)。次に両群をhypercapniaとして、その際のEDP、CoVP、SSSPの値とそれぞれの脈圧を比較検討した。1.両群ともにCoVPはEDPとほぼ同一の値をとりながら上昇したことから頭蓋内圧EDPが50mmHgまでの上昇では皮質静脈は虚脱しない。2.SSSPの初期値は両群間で差はないが(C群3.75±4.23mmHg、H群4.89±4.49mmHg)、EDP上昇に伴うSSSP上昇の傾きはH群ではC群より小さかった(C群:0.67±0.35、H群:0.35±0.20、P<0.05)。閉塞性水頭症では脳血管床を増大させても、静脈流出抵抗が上昇しているためSSSPは大きく影響されない。3.EDPとEDPーPPの間には両群ともに直線関係があり、その傾きはH群で大きかった。(C群:0.33±0.10、H群:0.38±0.10)。4.EDPとCoVPーPPとの間には両群ともに直線関係があり、その傾きはC群:0.15±0.14、H群:0.21±0.15でありH群で大きかった。すなわち水頭症の存在によりCoVPーPPはEDPーPPと同様増大した。しかしEDPーPPと比べるとCoVPーPPの増大の程度は小さく、皮質静脈には狭小化と脳循環障害が存在することを示唆する。5.SSSPーPPは、EDPの上昇に伴って若干上昇し、その傾きはC群:0.071±0.086、H群:0.042±0.062であり、水頭症群で低かった。この差はSSSPの差によるものと考えられた。以上より、水頭症によるcomplianceの差が脳静脈系脈圧に若干反映されていることが示唆された。
上皮細胞間接着の制御に関わる新規蛋白質群の同定と機能解析

上皮細胞の細胞間接着の制御機構を分子レベルで解明するため、本研究では、局在を指標とする新しい発現クローニング法であるFluorescence localization-based retrtovirus-mediated expression cloning (FL-REX)法を適用することにより、上皮細胞間接着構造であるタイトジャンクション、アドヘレンスジャンクションに濃縮する新規分子の探索を行った。まず、様々な培養上皮細胞株からGFP融合発現cDNAライブラリーを作製してスクリーニングを行い、タイトジャンクション、アドヘレンスジャンクションの既知構造タンパク質をコードする様々なcDNAがクローニングされることを確認した。さらに、上皮細胞間接着構造に濃縮する新規タンパク質として本スクリーニング法で同定した二つの低分子量Gタンパク質のGTPase活性化タンパク質ARHGAP12とSPAL3の局在を、作製した抗体を用いて蛍光抗体法によって解析した結果、両分子がアドヘレンスジャンクションに濃縮することを明らかにした。このうち、Rap1GAPドメインをもつSPAL3は、線維芽細胞に強制発現させると細胞の形態が著しく伸長し、上皮細胞株に強制発現させると、上皮細胞接着構造の形成過程の遅延が認められたことから、SPAL3がアクチン線維形成を介して細胞接着過程の制御に関与することが示唆された。また、本研究において、トリセルラージャンクションに濃縮する新規膜タンパク質TRCXを同定することに成功し、TRCXが上皮細胞シートのバリア機能に関与することを明らかにした。トリセルラージャンクションは上皮細胞接着構造の中でもまた解析が進んでいない新しい分野であり、本成果が今後のトリセルラージャンクションの形成と生理機能の分子機構の解明に寄与することが期待される。1)ヒト大腸癌由来上皮細胞株T84よりcDNAを調製し、cDNA配列がコードするタンパク質をGFPとの融合タンパク質として発現させることができるレトロウイルスcDNAライブラリーを作製した。これを用いて、上皮細胞間接着構造に濃縮する遺伝子産物のスクリーニングを行った。その結果、20-3,CAR, angiomotin、caludinといったタイトジャンクションの既知タンパク質がクローニングされ、実験系がうまく動くことを確認した。このスクリーニングにおいて、タイトジャンクションと深い関わりがある3細胞結合(tricellular junction)に濃縮する新規の膜タンパク質をクローニングすることに成功した。3細胞結合に濃縮するタンパク質としてはこれまでにtricellularしか報告されておらず、今回得られた新規膜タンパク質は3細胞結合の形成機構と機能を研究する上できわめて興味がもたれる。その機能解析を目指して現在抗体作製を進めている。新たなスクリーングも続行している。2)平成15-16年度研究において、本研究と同様の方法で得られた2種のタンパク質ARHGAP12とSPAL3について解析を進めた。いずれもその構造から低分子量Gタンパク質のGAPタンパク質と考えられ、細胞間接着構造に濃縮するという意味では今回新規に同定されたものである。そこで、ARHGAP12とSPAL3に対する特異抗体を作製し、様々な組織においてこれらのタンパク質が上皮細胞間接着部位のアドヘレンスジャンクションに局在することを蛍光抗体法により明らかにした。細胞間接着部位における何らかのシグナル伝達に関与することが予想され、その観点から機能解析を続行している。平成18年度までに本プロジェクトで同定されたアドヘレンスジャンクションの新規分子SPAL3と3細胞結合(tricellular junction)の新規構成分子(ここでは暫定的にTRCXとよぶ)について機能解析を行った。1,SPAL3:最新のデータベース情報より前年度までに得ていたSPAL3のcDNAが部分長であることが判明し、その全長cDNAを取得した。全長SPAL3を線維芽細胞に強制発現させると細胞が突起を出して伸長し、また上皮細胞に強制発現させると、カルシウムスイッチアッセイにおいて、アドヘレンスジャンクション形成遅延がみられた。以上の結果から、SPAL3がアドヘレンスジャンクション形成の制御のシグナル伝達に関わる分子であることが示された。2,TRCX:TRCXを詔識するモノクローナル抗体を作製し、TRCXが培養上皮細胞やマウスの様々な上皮組織において内在性に発現し、かつ3細胞結合に濃縮することを確認した。

欠失変異体を用いた実験から、TRCXの細胞質領域に3細胞結合への濃縮活性が存在することを明らかにした。また、RNAiにより、TRCXの発現抑制させたマウス上皮細胞を樹立することに成功した。この細胞におけるタイトジャンクションマーカーを用いた蛍光抗体法と細胞シートの電気抵抗値測定から、TRCXは3細胞結合の形態に大きな影響は与えないものの上皮バリア機能に関与することを明らかにした。TRCXの同定は、タイトジャンクション研究の新しい方向として最近開拓された3細胞結合の分子的理解を大きく進めるものであり、今後の発展が大いに期待できる。
好中球における活性酸素産生の制御

好中球の殺菌にはスーパーオキシド(02-)などの活性酸素が重要な働きをしている。この02-の産生を担っているNADPHオキシダーゼの構成成分としては細胞膜のシトクロムb558とともに細胞質に存在するp47-phox,p67-phox,p21-racが知られている。我々はNADPHオキシダーゼの無細胞系での活性化を促進する新規の低分子量化合物を好中球細胞質に見出した。今回、同様の促進活性をもつ低分子量化合物が脳にも存在することを明らかにし、この物質の性質を好中球由来のものと比較検討した。脳に存在する促進性の低分子化合物は、既存のFAD、GTPγS、DGを充分加えた時にも更に促進能が認められることから別の機構を介して働く別の化合物であることが明かとなった。しかし、好中球細胞質に存在する低分子化合物とは相加性が認められず、同じ種類の物質と思われた。また好中球の超音波処理による細胞膜と細胞質を調製する過程において超音波処理の強さに応じて低分子画分の促進能が増加した。この現象を検討した結果、低分子量化合物は細胞質の高分子量化合物に結合しており、超音波処理により高分子化合物から遊離することが推測された。一方我々は従来よりp47-phoxのリン酸化がオキシダーゼ活性化に重要であり,p47-phoxのリン酸化/脱リン酸化により活性化が制御されていることを報告してきた。今回p47-phoxのリン酸化とオキシダーゼ活性化との関係を更に詳細に検討した。その結果p47-phoxはリン酸化されれば活性化を引き起こすという単純な図式ではなく、p47-phoxのリン酸化の程度、リン酸化部位により逆に活性化が抑制される機構も存在することが明らかとなった。これらの結果は好中球の活性酸素産生の制御には複数の機構が関与しており、活性酸素の産生をきめ細かく制御しているものと思われる。好中球の殺菌にはOz^^-などの活性酸素が重要な働きをしている。我々は既に、Oz^^-を産生するNADPHオキシダーゼを無細胞系において活性化させるとき、さらにこの活性化を促進する新規の低分子量化合物を好中球細胞質に見出した。さらに脳を用いて低分子量化合物の精製も試みた。通常、無細胞系NADPHオキシダーゼ活性化は好中球の細胞膜ならびに細胞質にアラキドン酸を加えることで引き起こされるが、今実験では低分子量活性化促進因子を検出するために、細胞質の替りに細胞質のゲルろ過により分離された高分子量画分と低分子量画分の両方を加えた。

この現象を検討した結果、低分子量化合物は細胞質の高分子量化合物に結合しており、超音波処理により高分子化合物から遊離することが推測された。一方、これら活性化促進因子の構造解析を行うため精製を試みた。大量の試料が入手可能であるという点で出発物質を好中球よりも脳組織とした。また低分子量化合物が熱耐性であることより、精製を行う第一段階として細胞質を加熱処理し除蛋白質した。続くゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーの条件を決定した。現在これらの条件を用いて精製を進行中である。好中球の殺菌にはスーパーオキシドなどの活性酸素が重要な働きをしている。細胞質のp47-phoxはこのような活性酸素の産生をつかさどるNADPHオキシダーゼの構成成分の一つである。p-47phoxは休止期には細胞質に存在するが活性化されると細胞膜へ移行し活性型のオキシダーゼ複合体を形成することが知られている。我々は従来よりプロテインキナーゼC(PKC)によるp-47phoxのリン酸化に伴うオキシダーゼ活性化促進とプロテインフォスファターゼによるp47-phoxの脱リン酸化に伴うオキシダーゼ活性化抑制を報告してきた。今回我々はp-47phoxが更に過リン酸化を受けることにより逆に活性が阻害されることを発見した。無傷好中球をPKC活性化剤であるPMAあるいはプロテインフォスファターゼ阻害剤であるカリクリンAで前処理し、細胞膜と細胞質を調製し細胞膜に存在するオキシダーゼ活性と,細胞質に残存する無細胞系オキシダーゼ活性化能、細胞膜に移行したp-47phox量、並びに細胞全体でのp47-phoxのリン酸化程度を調べた。その結果PMA処理はp47-phoxをリン酸化すると同時に細胞質から細胞膜に移行させ、オキシダーゼを活性化した。一方カリクリンA処理ではPMA以上にp-47phoxをリン酸化(過リン酸化)するものの、細胞膜への移行は認められなかった。また、細胞質に残存するオキシダーゼ活性化能も非常に減少していることから、カリクリンAによるリン酸化はp47-phoxを膜に移行できない不活性型に導くものと思われた。細胞質に精製PKCを加え人工的にp47-phoxを過リン酸化状態にしたときにも同様にp47-phoxのオキシダーゼ活性化能は減少していた。これらの結果はp47-phoxがリン酸化されればオキシダーゼが活性化されるという単純な図式ではなく,その程度やリン酸化部位により活性化せれる方向にも阻害される方向にも動くという複雑な制御を受けていることを示唆している。
湿潤熱帯における持続可能な地域生態系モデルの開発

初年度である今年度(平成16年度)は,まず乾季である78月にインドネシア側の共同研究機関であるパジャジャラン大学生態学研究所を訪問し,対象地としたバンドン市近郊のKaramatmulya村の全1692世帯におけるセンサス調査を行った。これによって,対象農村の全世帯における土地所有や家畜頭数,収入などに関する基礎データを収集することができた。その中で,とくにKebun-talunシステムと呼ばれる伝統的な土地利用システムに注目し,それらの土地利用を行っている世帯の抽出も行った。平成17年2月の現地調査では,土地利用における物質循環の基礎データとして,リターの分解速度,土壌中の有機態窒素の無機化プロセスに関する調査,リタートラップの設置や降雨,土壌侵食などの物質循環プロセスに関する調査についてもデータ収集を開始した。このほか,対象地およびその周辺域のデジタル版地形図などの地理情報や高解像度衛星画像(Quick Bird)データなども収集した。これらと現地におけるグランドトゥルース調査結果と合わせて,すでに対象地とその周辺地域の地理情報システム(GIS)が構築されつつある。具体的な研究成果としては,GISを用いた農業的土地利用配置の最適化に関する論文を作成しており,国際誌(Landscape & Urban Planning)へ近日中に投稿する予定である。以上のように,研究の進捗状況は順調であり,カウンターパートであるインドネシア側共同研究者との協力体勢も極めて良好であった。上述の物質循環に関するデータは,1年を通して定期的に収集(1週間1ヶ月)することが必要であるが,現地調査の際に議論した調査計画に沿って,現在も現地の学生がデータの収集を継続しており,着実にデータの蓄積がされている。
病原性抗酸菌によるManLAMとスフィンゴ糖脂質との結合を介した細胞内寄生機構

本研究は、抗酸菌由来リポアラビノマンナン(LAM)とヒト好中球に発現するラクトシルセラミド(LacCer)との認識応答を明らかにすることで、結核菌の細胞内寄生機構を解明することを目的とした。本研究により、LacCerがLAMのα1,2-マンノース側鎖を認識すること、結核菌由来LAMが食胞上のLacCerクラスター形成を阻害することが示された。これらは新たな抗酸菌感染症治療薬開発の一助となる。結核菌やMycobacterium avium complex (MAC)などの抗酸菌は、好中球やマクロファージを含む自然免疫担当細胞へ貪食されると、食胞成熟を阻害することで細胞内寄生することが知られている。本研究では、結核菌やMAC特有に発現するマンノースキャップ型リポアラビノマンナン(ManLAM)と、好中球の細胞膜及び顆粒膜上に豊富に発現するラクトシルセラミド(LacCer)との関係に着目することで、結核菌やMACによる細胞内寄生機構を明らかにすることを目的とした。これまでの研究から、MACがLacCerと特異的に結合することが明らかとなっている。そのため本年度はまず、MAC由来、結核菌由来、あるいは非病原性抗酸菌として知られるM. smegmatis由来のLAMがLacCerと結合できるのかを検討した。その結果、いずれのLAMもLacCerと結合することが分かった。また、これらのLAMをポリスチレンビーズへコーティングし、ヒト好中球へ貪食させた。その結果、いずれのビーズも同程度好中球により貪食されることが分かった。この結果から、LacCerが抗酸菌間で共通のLAM構造を認識することが推定されたため、現在M. smegmatisの突然変異株由来のLAMを用いて、貪食実験ならびにスフィンゴ糖脂質との結合実験を行っているところである。今後はさらに研究を進め、貪食後形成されるファゴゾームではどのような現象が起こっているのかを、特にLacCerと細胞内シグナル伝達分子との関係を中心に明らかにしていく予定である。ヒト好中球による抗酸菌の貪食過程に、LacCerとLAMとの相互作用が強く関与しており、それらを結合実験及び生物学的実験により確かめることができたため。リポアラビノマンナン(LAM)は全抗酸菌種に発現する菌体表面糖脂質である。また、結核菌などの病原性抗酸菌はマンノースキャップ型LAM(ManLAM)を、M. smegmatisなどの非病原性抗酸菌はホスファチジルイノシトールキャップ型LAM(PILAM)を発現しており、病原性の有無によりLAMのキャップ構造が異なる。これまでに、結核菌はManLAMを利用して、貪食細胞における食胞へのリソソーム融合を阻害(食胞成熟阻害)し、殺菌を回避することが示唆されている。しかしながら、ヒトにおける分子機構については不明であった。本研究では、ManLAMとPILAMとスフィンゴ糖脂質との結合を検討した。その結果、各LAMはラクトシルセラミド(LacCer)と特異的に結合する一方で、α1,2マンノース側鎖を欠失したM. smegmatis変異株(ΔMSMEG_4247)由来PILAMはLacCerと結合しなかった。また、ヒト好中球はΔMSMEG_4247株由来LAMをコートしたポリスチレンビーズは貪食しなかった。抗酸菌あるいはLAMコートビーズ貪食後の食胞会合分子群について、生化学的手法と電子顕微鏡を用いて検討したところ、非病原性抗酸菌M. gordonaeあるいはPILAMビーズを含む食胞ではLacCerとSrcfamily kinaseのHckが共局在していたのに対し、結核菌あるいはManLAMビーズでは共局在していなかった。以上の結果から、ヒト好中球はLacCerとLAMのα1,2マンノース側鎖との結合を介して結核菌を含む抗酸菌種を貪食することが分かった。その一方で、取り込まれた結核菌は、ManLAMのマンノースキャップ構造を利用して、食胞膜上におけるLacCerの脂質ラフトとHckの会合を抑制し、食胞成熟阻害を引き起こすと考えられた。これまでの結果から、LacCerが抗酸菌間で共通のLAM構造を認識することが推定された。そのため今後は、M. smegmatisの突然変異株由来のLAMを用いて、貪食実験ならびにスフィンゴ糖脂質との結合実験を行い、どのようなLAM構造がLacCerと会合するのかを明らかにしていく。また、さらに研究を進め、貪食後形成されるLAMコーティングポリスチレンビーズを含むファゴゾームではどのような現象が起こっているのかを、特にLacCerと細胞内シグナル伝達分子との関係を中心に明らかにしていく予定である。生化学、糖鎖生物学、感染免疫学前年度までにsiRNAを用いる実験ができなかったため。また、そのために必要な抗体等を購入できなかったため。

本年度はsiRNAを用いる実験、またはそれに附随する実験を計画している。そのため、生じた差額分は本年度試薬の購入に当てる予定である。
光遺伝学的神経活動攪乱によるサル前頭葉－側頭葉間記憶ネットワークの解明

記憶の情報処理メカニズムに関して、皮質層レベルの情報処理から記憶関連領域間の情報処理まで複数の空間スケールにおける情報処理に注目して引き続き研究を進め、論文発表を行った。我々は、目にしたものをもとに関連したものを思い出すことができる。こうした心のはたらきを支える脳内神経回路として、大脳の側頭葉が重要な役割を果たしていると考えられてきた。しかし、側頭葉ニューロン群が「ものを見た」知覚情報から記憶を想起する際にどのように協調して働くのか、その動作原理は明らかではなかった。そこで、視覚性記憶課題を学習したサルを用いて、「ものを見て、ものを思い出す」際の側頭葉神経回路のはたらきについて調べた。サルに対になった視覚図形を学習させ、ある図形を見たときに対の図形を思い出すように訓練し、課題遂行中に側頭葉の36野とTE野とよばれる二領域の神経活動を同時計測した。その結果、想起する図形そのものを表象している36野ニューロンの神経活動は、図形を見たときにはTE野の浅層とよばれる皮質層と協調的に働く一方、対となる図形を思い出す際にはTE野の深層とよばれる別の皮質層と協調的に働くことが明らかとなった。さらにこれらの領野間伝達信号が、TE野内の皮質層間をどのように伝達するかを明らかにした。本研究により、視覚知覚・記憶想起という異なる認知プロセスに依存して、側頭葉記憶神経回路は皮質層レベルで異なるダイナミクスを示すことが明らかとなった(Takeda et al, 2018, Nature Communications)。本年度は、脳領域間と皮質層間を接続する記憶神経回路が認知プロセスに依存して異なるふるまいを示すことを論文発表した。現在、この研究成果をもとに、記憶神経回路の動作原理に関する総説をまとめている。メゾスコピックスケールの記憶神経回路の動作原理についての研究成果をまとめることができたので、fMRIなどの脳機能イメージング法を用いたマクロスコピックスケールの記憶神経回路の動作原理に迫る研究を推進中である。記憶の情報処理メカニズムに関して、皮質層レベルの情報処理(メゾスコピック)から関連領野間の情報処理(マクロスコピック)まで複数の空間スケールにおける情報処理に注目して研究を進め、論文発表を行った。近年急速に発展しつつある、光遺伝学による神経活動操作はげっ歯類を対象とした研究では頻繁に用いられている手法であるが、よりヒトに近いサルに応用した研究例はほとんどない。そこで、本研究では、この光遺伝学的手法をサルに応用し、再認記憶における側頭葉ニューロンの活動の因果的役割について調べた。サルに視覚性再認記憶課題を学習させたのちに、AAVウィルスベクターを用いてサルの側頭葉36野ニューロンにチャネルロドプシンを発現させた。次に、視覚性再認記憶課題遂行中に光照射をすることによって、36野ニューロンの活動を人為的に高める実験を行った。その結果、サルの再認判断は、以前見たことのある視覚刺激でも以前見たことのない視覚刺激でもいずれでも、見たことがあると判断するようにバイアスが生じた。この傾向は36野内のどの領域でも一貫して見られた。一方、従来より良く用いられている電気刺激による神経活動操作も行い、光遺伝学的手法による刺激の結果と比較したところ、36野の前部では似た結果が得られた一方、36野の後部では異なる結果となったことから、36野の前部と後部では異なる神経回路の動作により再認記憶に関与していることが示唆された(Tamura et al)。本年度は、これまでほとんど報告がない、サルを用いた光遺伝学的手法による認知機能解明に関する研究発表を行った(Tamura et al., 2017, Science)。また、サルにおける光遺伝学的手法の応用のための、基礎的研究として、光照射に対するオプシンの反応性の関連を脳内の距離を軸に調べる研究を進めており、予備的な結果については、学会で報告している(Setsuie et al, 2017)。このように、研究成果は対外発表という形で実を結んでおり、着実に進捗している状況である。

本年度は、脳領域間と皮質層間を接続する記憶神経回路が認知プロセスに依存して異なるふるまいを示すことを論文発表した。現在、この研究成果をもとに、記憶神経回路の動作原理に関する総説をまとめている。平成30年度より、大学を異動し、新たな研究体制を構築する予定である。研究に必要な実験器具等を含む研究環境もおおむね整備済であり、大幅なタイムラグなしに、引き続き研究を推進していく予定である。また、新環境では高磁場MRIを使用可能であり、当該研究計画におけるfMRIによる機能イメージングの比重を高めることを予定している。メゾスコピックスケールの記憶神経回路の動作原理についての研究成果をまとめることができたので、fMRIなどの脳機能イメージング法を用いたマクロスコピックスケールの記憶神経回路の動作原理に迫る研究を推進中である。今年度は、Science誌に論文を一方発表し、また、進捗中の研究成果は一部学会発表を行ったように研究成果は順調に出ている。一方、今年度に所属研究機関の異動が決まったため、今年度に使用する金額が当初の予定より変更が生じた。次年度に新所属機関で研究を円滑にスタートさせるために、差し引き額を有効に使用する予定である。本務先が変更になり、当初の直接経費の使用時期に変更が生じたため。本年度に当初計画していた直接経費使用を実施する予定である。
平安時代前中期地方軍制の研究

9世紀-10世紀前半の地方軍制は健児と臨時の兵力からなり、諸国には武器や食料も生産・貯積されていた。しかし、11世紀になると国衙の武器や食料はほとんど失われてしまう。このため大規模な軍事動員の際には地方豪族の私的武力が利用されるようになる。平将門・藤原純友の乱は、承平年間と天慶年間とでは戦乱の規模が質的にも量的にも大きく異なっている。したがって、その呼称は承平天慶の乱ではなく、天慶の乱が適切である。論文「平安時代中期の地方軍制」は、これまでの地方軍制研究が軍制の担い手である兵士の性質や組織形態など、もっぱら人的側面を中心に考察がなされてきたのに対し、財政史の観点から、具体的には軍制を物質面から支えた武器・食料に焦点をあて、国衙におけるそれらの存在状況の検討を通じて当時の地方軍制について考えてみたものである。9世紀-10世紀前半の地方軍制は健児と臨時の兵力からなり、諸国では武器や食料が生産・貯積されていて、兵乱時にはそれらが動員された兵士に支給されていた。したがって、豪族の私的武力に頼る必要はほとんどなかった。しかし、国衙の武器や食料はその後次第に減少し、11世紀になるとほとんど失われてしまう。こうした結果、地方軍制のあり方も、受領の私的従者と「国ノ兵共」が国衙機構に組織されて日常的な国衙の警備や国内の治安維持にあたる一方で、大規模な軍事動員が必要な時には地方豪族の私的武力が利用されるという形態に変化するのである。論文「押領使・追捕使関係資料の一考察」は、押領使・追捕使に関する二つの史料、すなわち『朝野群載』巻22所収天暦6年越前国司解と『権記』長保5年4月23日条に考察を加え、前者の押領使・追捕使は越前国のそれではなく中央から派遣されるものであり、後者の押領使は武蔵国押領使ではなく越後国が停止を求めた押領使であるという新たな解釈を行い、平安時代中期の地方軍制の中心であった押領使・追捕使の存在形態の一側面を明らかにした。論文「古代伊予国の俘囚と温泉郡箟原郷」は、『日本後紀』弘仁4年2月甲辰条にみえる俘囚への賜姓記事をとりあげ、伊予国に移配された俘囚に賜与された姓がなぜ野原(のはら)なのかを、古代出土木簡を手がかりに考えたものである。俘囚の移配が本格化するのは宝亀5年から始まる蝦夷とのいわゆる38年戦争以降であり、とりわけ延暦13年に蝦夷の本拠地である胆沢地域が制圧されてからは多数の俘囚が各地に移された。四国では伊予国の他に讃岐・土佐国に俘囚が移配された。渡来人の改賜姓の例からすれば、移配後の俘囚に与えられた姓は地名に由来していたと考えられる。ただ、野原は『和名類聚抄』国郡部の郡郷名にはみえない。しかし、飛鳥池木簡には「湯評笑原五十戸」、西隆寺木簡には「伊與國湯泉都箟原郷」との記載がみえ、これらから伊予国温泉郡に笶原・箟原(のはら)郷が存在していたことがわかる。故に俘囚に賜与された野原はこの地名によっていたと思われる。また、これまで伊予国に俘囚が移配されたことは知られていたが、その具体的な場所は不明であった。しかし、以上の考察から少なくとも温泉郡には移配された俘囚がいたことがわかる。10世紀後半の伊予国海賊の首領に能原(のはら)兼信という人物がいた。この能原兼信は野原に改姓した俘囚の末裔であろう。諸国に移配された俘囚は軍事・警察力として用いられ、9世紀後半に瀬戸内海で海賊が横行した時には取り締まりのために彼らが動員されている。しかし、その一方で移配された俘囚がしばしば騒乱を起こすこともあった。海賊の首領能原兼信はその一つの事例であろう。論文「天慶の乱と承平天慶の乱(一)」は、平将門・藤原純友の乱の呼称が古代ー近世にどのように変化したかを考えたものである。古代中世の日記や古文書では、13世紀前半までは将門・純友の乱が天慶年間に起きたとし、乱の呼称も「天慶賊乱」「天慶乱」とするが、13世紀後半以降は将門の乱は承平年間に起きたとするようになる。一方、古代中世の歴史書・説話集などでは、純友の乱は天慶年間とするが、将門の乱は13世紀後半以降承平年間とするものが多くなる。

近世の歴史書は将門の乱、純友の乱ともに天慶年間とする。このうち『大日本史』は、純友が承平6年に海賊追捕の宣旨を蒙ったと『本朝世紀』にあることから、承平年間の純友は紀淑人とともに海賊追捕にあたっていたとしており、注目される。次に、論文「平安中期の海賊史料」は、平安時代中期の海賊が瀬戸内海中央部以外の地域にもいたことを明らかにしたものである。『小右記』寛和元年3・4月の各条には、右衛門尉源忠良らが海賊を捕らえたことが見えているが、関係史料を分析すると、それらの海賊は京周辺あるいは摂津国の海賊であることがわかる。そうした地域に海賊がいたことは、『平安遺文』2-370の「僧慶勢解」からもわかる。また、阿波国にも海賊がいたことは、『日本紀略』正暦3年11月30日条や『土佐日記』などからわかり、それらの海賊は小集団の連合体であった。このように、平安時代中期には海賊が瀬戸内海東端部にもいた。瀬戸内海は地形や潮流が場所によって大きく異なるため、地域ごとに集団が形成されていたのである。平安前期の地方軍制においては諸国に移配された俘囚が重要な位置を占めている。前記の論文は、伊予国のどこに俘囚が移配されたのか、その後俘囚がどのような動きをみせたかを明らかにしたものであり、平安前期地方軍制の一端を解明したものと評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。地方で騒乱・反乱等が生じた際、地方レベルで問題解決できない場合、中央から追捕使・追討使などが派遣された。9世紀末新羅海賊来襲時の討賊使清原令望、承平年間に海賊討伐のため派遣された藤原純友、平忠常の乱時の追討使源頼信などがそれである。彼らの身分・出身氏族などは、時代や騒乱内容によりさまざまである。今後はこうした中央派遣の追捕使・追討使などを分析することにより、平安時代前中期の地方軍制の特質を解明したい。
現代日本語形式名詞「の」に相当する方言表現の理論言語学的位置付け

本年度は,長野県松本市方言の「ノダ文」の調査を行い、調査結果をデータベース化する一方で、これまでの調査を合わせて形式名詞「ノ」の研究のありかたを考察した。・松本市の方言調査においては「行くダ」「見たダ」のような「ダ」の用法に注目して分析を行った。一見終助詞に見えるこの「ダ」は分布から言うと終助詞ではなく、ノダ文のノと同様の位置に現れ、焦点化の作用などの機能の点から見てもノダ文と同様の機能を持っている。そのためこの「ダ」はノダと対応するものと考えられるが、「ダ」の存在よりもノダの「ノ」が無いことが重要で、特に接続形で「ノデ」が「デ」になることなどから「ノ」の消去と終止形の導入というプロセスを仮定するほうが合理的であることが明らかになった。・「『ノ』が無いこと」を調査するためには単に一つの語や文を発話してもらうだけでは十分でなく、ノダ文全体を調査することが必要になったが、このように「存在しないこと」の体系性という見方は今後の方言研究の重要な視点になる。・松本市方言のノダ文の分析は、述語的なノダ文に限られ、名詞節に現れるノとは異なった位置の要素の議論となった。そのため、昨年度に得られた知見と今年度の調査結果はやや違ったレベルの問題が含まれており、その点をさらに一般化することが今後の課題である。・研究の過程で従属節の振る舞いに関して多くの知見が得られたため、名古屋地区言語学サークル、日本語文法談話会などで発表をした。本年度は,前半で形式名詞「ノ」の研究のための理論的基礎づくりと来年度における中部方言の調査のための予備調査を行い、後半で九州方言の「ノ」の分布と「ガノ交替」との関係を調査し、データをまとめた。年度前半では、国語学・日本語学・理論言語学においてどのように形式名詞「の」を位置付けているかについて文献調査を行い、データを集めた。集めたデータはコンピュータに入力し、後日の調査のときに利用しやすくした。長野市方言の予備調査では、形式名詞「の」の分布が、特に文末用法において特殊であるということを確認し、どこまでが文末用法になるかが問題であるということが明らかになった。年度後半では、本研究の成果の一部を平成10年度国語学会秋季大会及び第22回関西言語学会で口頭発表し、以後の調査のための指針を得た。また、福岡市、大分市、島原市、山口市などで方言調査を行い、北部九州方言で形式名詞が体系的に「と」という形式になっていること、形式名詞が「と」という形式である地域に限って主文の「ガノ交替」が起こること、主文のガノ交替が焦点の有無と連動していること、『Xのもの』というときの表現が共通語でおこる「の」重複の回避がないこと、などを明らかにした。特にガノ交替が焦点の分布と関わっていることと、形式名詞「の」の機能とは連動している可能性があり、来年度以降での理論的整理に役立つと思われる。調査は、新聞記事や小説を謝金によってデータベース化したものを参考にして行い、調査結果のデータベース化やインフォーマント自身によるデータの訂正なども謝金によって行った。
東南アジアにおける差別出生力構造に関する

初年度はインドネシアの主要な島を中心に5地域に大分類して、出産児数、初婚年齢などの分析を進めた。第2年度は初年度に得られた知見をさらに進めて検討するために、州/特別地域単位の分析を特定年齢までの累積ASFR、既婚者割合などについて進め、相互の関連性を検討した。最終年度には第2年度の分析で解明されなかった点について、検討を進めるため家族計画を中心に出生力との関連を検討した。第2年度以降の分析単位は23の州とジャカルタ、ジョクジャカルタ、アチェの3つの特別地域の計26である。東チモール州は第2年度以降分析から除いた。なお、以下の表記では特別地域も含めて州とする。女性1人当たりの出産児数は大分類した5地域のいずれでも55-59歳が最も多かったが、ジャワで少なくスマトラで多く顕著な違いが見られた。20歳未満の出産児数はジャワが最も高かった。一方、ジャワは早婚の傾向を示した。州単位の分析から、5歳階級別のASFRが20-24歳で最高値を示したのは18州、25-29歳で最高値を示したのは7州、両年齢階級で同値であったのはジャカルタだけであった。TFRは州差が大きく2.9から5.7に分布していた。一方、既婚者割合は18歳で州差が最も大きくなり、24%から74%に分布していた。出生力と既婚者割合の関連性について検討した結果、19歳の既婚者割合と20歳未満ASFRには正の相関が見られたが、25歳未満、30歳未満、35歳未満、40歳未満、45歳未満の各ASFRの累積値およびTFRとの間にはいずれも相関は認められなかった。TFRの地域差をもたらしている要因として、既婚者割合では十分な説明ができないことがわかったため、家族計画との関係を検討した。家族計画実施割合は20%未満から60%を越える州まで多様であった。家族計画実施割合と出生力の関係について、20歳未満累積ASFRおよび25歳未満累積ASFRとの間にはそれぞれ有意な相関は見られなかったが、30歳未満、35歳未満、40歳未満のそれぞれの累積ASFRとの間に、またTFRとの間には有意な負の相関が見られた。以上の結果は、20歳までの出生力には既婚者割合が、20歳台後半あるいは30歳以降の出生力には家族計画実施割合が影響を及ぼしていることを示している。なお、20歳台半ばまでの出生力については説明できなかった。本年度(初年度)は、インドネシアの出生力の地域差を検討する上で、主要な島を中心に以下の5つの地域に分類した。

すなわち、スマトラ(8州)、ジャワ(ジャカルタ特別市とジョクジャカルタ特別州を含む4州)、カリマンタン(4州)、ウラウェシ(4州)、その他(6州、東ティモ-ルに関してはインドネシアの州とするどうかについて問題があるが、本報告では含めた)である。分析には主に、Penduduk Indonesia : Tabel Pendahuluan Hasil Sub-Sampel Sensus Penduduk 1990 (Biro Pusat Statistik Indonesia,1991)のデータを用いた。主な分析は、年齢階級別の出産児数、初婚年齢分布などである。結果の概要は以下のとおりである。女性1人当たりの出産児数は、いずれの地域でも55-59歳の女性が最も多く、インドネシア全体では5.20であった。地域別にみると、この年齢の出産児数はジャワが最も低値で4.95、スマトラが最も高値で6.04であり顕著な差が見られた。しかし、20歳未満の出産児数を見ると、ジャワが他のどの地域より高い値を示してる。一方、既婚女性の初婚年齢の分布はジャワで早婚の傾向を示した。すなわち、初婚年齢が18歳未満の女性の割合は、ジャワが57.7%で最も高く、"その他"が25.3%で最も低く、スマトラは"その他"に次いで低く40.3%であった。インドネシア全体では50.3%であった。これら2つの結果は、地域による結婚年齢と出産パターンの相違を反映していると推測される。こうした知見は、ジャワの女性の早婚(特に18歳未満)が全体として20歳までの出生力を他の地域より高めていること、ジャワではそれ以降の年齢で他の地域に較べて、より強い出生抑制が行われていることを示していると考えられる。次年度以降は、州単位での出生力の算出・分析などを行うと同時に、地域格差をもたらしている要因を検討したい。昨年度(初年度)はインドネシアの主要な島を中心に5地域に分類して分析を進めたが、本年度(第2年度)は初年度に得られた知見をさらに進めて検討するために、州/地域単位の分析を進めた。23の州とジャカルタ、ジョクジャカルタ、アチェの3つの特別地域の計26である。東チモール州は分析から除いた。なお、以下の表記では特別地域も含めて州とする。分析にはPenduduk Indonesia,Hasil Survei Penduduk Antar Sensusu 1985およびProyeksi Penduduk Indonesia Per Provinsi,1985-1995のデータを使用した。5歳階級別のASFRが20歳-24歳で最高値を示したのは18州、25-29歳で最高値を示したのは7州、前記両年齢階級で同値であったのは1州であった。TFRは地域差が大きく、2.9から5.7に分布していた。初婚年齢別人口から年齢別の初婚者割合を求め、その累積割合を既婚者割合として検討した結果、既婚者割合が州の間で最も差が大きくなる年齢は18歳であった。この年齢の既婚者割合が最も低いのはNusa Tenggara Timurの23.5%、最も高いのはJawa Baratの78.4%であった。また既婚者割合が50%を越えるのはJawa Baratで最も早く16歳、Nusa Tenggara Timur、Bali、Sulawesi Utara、Mulukuで最も遅く20-21歳であった。これらの結果にもとづいて、出生力と既婚者割合の関連性について検討した。19歳の既婚者割合と20歳未満ASFRには正の相関が見られたが、25歳未満、30歳未満、35歳未満、40歳未満、45歳未満の各ASFRの累積値およびTFRとの間にはいずれも相関は認められなかった。
景観水理設計の新機軸としてのCFDポストプロセッシング

庭園の滝や流水,公園内の水のオブジェなど,都市内には水流を利用した造形が多く見られ,それらの周辺には例外なく憩う人々の姿が見られる.このように都市内の水辺空間は人々に安らぎを与え,都市に潤いをもたらす必須の施設である.水辺は,都市景観の要素であり,いわゆるハイドロスケープデザインの重要性は景観工学的な観点から広く認識されているが,従来の設計では水理学的な側面が重視されず,流水・落水の表情を経験的に予測する方法論が採られてきた.落水・流水が多彩な表情を見せるのは,水と空気の界面としての自由水面の複雑な物理的性質に拠っており,この種の複雑機構を表現する水理学的手法が必ずしも充分に発達していなかった時点では,経験的設計もやむを得なかったであろう.本研究では,落水・流水表情の構成要素の中から,基本的かつ汎用性の高い要素として,落水の着水時の飛沫の発生および落水の分裂と気泡混入(ジェットブレークアップ)に注目し,水流の物理モデルによって計算された骨格にレイトレーシングによるCGによって描き出したディテールを重ねて,物理的に意味があり,しかも真実味のある落水・流水表情を構成するという課題に取り組んだ.数値流体力学的な観点からのこの種の試みが,景観水理設計上の要求に如何に応えることができるかを明らかにして,将来の合理設計のツールとしての本研究の方法論の検討課題を浮き彫りにすることも本研究の狙いの一つである.本研究で得られた落水CGの作成手法をSPS(サブ粒子スケール)表情モデルと呼び,その構成の詳細と適用例に関して論文に取りまとめて公表した.庭園の滝や流水,公園内の水のオブジェなど,都市内には水流を利用した造形が多く見られ,それらの周辺には例外なく憩う人々の姿が見られる.このように都市内の水辺空間は人々に安らぎを与え,都市に潤いをもたらす必須の施設である.水辺は,都市景観の要素であり,いわゆるハイドロスケープデザインの重要性は景観工学的な観点から広く認識されているが,従来の設計では水理学的な側面が重視されず,流水・落水の表情を経験的に予測する方法論が採られてきた.落水・流水が多彩な表情を見せるのは,水と空気の界面としての自由水面の複雑な物理的性質に拠っており,この種の複雑機構を表現する水理学的手法が必ずしも充分に発達していなかった時点では,経験的設計もやむを得なかったであろう.本研究では,落水・流水表情の構成要素の中から,基本的かつ汎用性の高い要素として,落水の着水時の飛沫の発生および落水の分裂と気泡混入(ジェットブレークアップ),薄層流水面に形成される3次元的水面波の2つに注目する.前者に関しては,水塊の分裂の巧妙な記述が鍵となり,後者に関しては,開水路流れの非線形性の取り扱いが焦点となる.水流の物理モデルによって計算された骨格にレイトレーシングによるCGによって描き出したディテールを重ねて,物理的に意味があり,しかも真実味のある落水・流水表情を構成するという課題に取り組む.数値流体力学的な観点からのこの種の試みが,景観水理設計上の要求に如何に応えることができるかを明らかにして,将来の合理設計のツールとしての本研究の方法論の検討課題を浮き彫りにすることも本研究の狙いの一つである.庭園の滝や流水,公園内の水のオブジェなど,都市内には水流を利用した造形が多く見られ,それらの周辺には例外なく憩う人々の姿が見られる.このように都市内の水辺空間は人々に安らぎを与え,都市に潤いをもたらす必須の施設である.水辺は,都市景観の要素であり,いわゆるハイドロスケープデザインの重要性は景観工学的な観点から広く認識されているが,従来の設計では水理学的な側面が重視されず,流水・落水の表情を経験的に予測する方法論が採られてきた.落水・流水が多彩な表情を見せるのは,水と空気の界面としての自由水面の複雑な物理的性質に拠っており,この種の複雑機構を表現する水理学的手法が必ずしも充分に発達していなかった時点では,経験的設計もやむを得なかったであろう.本研究では,落水・流水表情の構成要素の中から,基本的かつ汎用性の高い要素として,落水の着水時の飛沫の発生および落水の分裂と気泡混入(ジェットブレークアップ)に注目し,水流の物理モデルによって計算された骨格にレイトレーシングによるCGによって描き出したディテールを重ねて,物理的に意味があり,しかも真実味のある落水・流水表情を構成するという課題に取り組んだ.数値流体力学的な観点からのこの種の試みが,景観水理設計上の要求に如何に応えることができるかを明らかにして,将来の合理設計のツールとしての本研究の方法論の検討課題を浮き彫りにすることも本研究の狙いの一つである.本研究で得られた落水CGの作成手法をSPS(サブ粒子スケール)表情モデルと呼び,その構成の詳細と適用例に関して論文に取りまとめて公表した.
遺伝性脳白質変性症の脳障害の病因:特に情報伝達機構との関連に関して

1)Gaucher病、MLDの遺伝子解析:遺伝子異常と臨床症状との関連を明らかにした。神経症状の強い症例ほどグルコセレブロシダーゼ遺伝子のdeletion、或いはL444P等の遺伝子型となる。2)脳障害の病因:サイコシンの関連性を明らかにし、サイコシンの細胞内の蓄積は細胞内カルシウムを増加させている。本研究では、神経細胞障害のメカニズムを明らかにするため、実験的ゴ-シェ病細胞としてHuman Oligodendroglioma(HOG)細胞において、β-グルコシダーゼの特異的な阻害物質であるconduritol-B-epoxide(CBE)を添加し、細胞内でのグルコスフィンゴシンの蓄積を起こさせた。この細胞に於ける細胞内カルシウム濃度をfura-2-AMを加えて測定すると、経時的に細胞内カルシウム濃度が上昇した。この事から細胞内のグルコスフィンゴシンの蓄積は恐らくERからの細胞内カルシウムを放出し、細胞内Caの上昇がカルパイン等のプロテアーゼ活性を上昇させ細胞障害を来すことが推測される。以上より遺伝性脳変性疾患の脳障害のメカニズムを遺伝子的側面並びに細胞内情報伝達機構のカスケードの障害のメカニズムから明かにし更に今後、MAP kinase,PKU活性、IP_3等の中間代謝系の課題を検討する予定である。遺伝性ロイコヂストロフィー症として、Globoid Cell Leukodystrophy(GLD)、Metachromatic Leukodystrophy(MLD)、ゴ-シェ病等が知られている。しかしながら、何れの疾患においても広汎な脱髄を来すにもかかわらず、脳障害のメカニズムは明らかでない。従来、我々はこれらの疾患の病因、病態に関して生化学的分析、或いは遺伝子解析を行ってきた。脳障害の病因を更に神経細胞膜の代謝異常の側面から観察すると、当然細胞膜での情報伝達機構の異常を研究することが必要になり、患者神経細胞或いはグリア細胞に蓄積する物質がスフィンゴリピドの内、リゾスフィンゴリピドのが重要な細胞障害の役割を果たしていることに気づいた。先ず、我々はゴ-シェ病の患者での脳障害のメカニズムとして、患者脳に蓄積しているglucosylsphingosineの蓄積を定量し、患者脳では著明に蓄積していることを明らかにした。glucosylsphingosineは、細胞内でのプロティンキナーゼC活性或いは、カルシウム代謝に関与し、細胞内障害を来すことが推測される。本研究では、神経障害のメカニズムを明らかにする為、実験的ゴ-シェ病細胞として、Human Oligodendroglioma(HOG)細胞に於いて、β-グルコシダーゼ活性の特異的な阻害物質であるConduritol-B-epoxide(CBE)を添加し、細胞内でのグルコスフィンゴシンの蓄積を起こさせ使用した。この事から細胞内のグルコスフィンゴシンの蓄積は恐らくERからの細胞内カルシウムを放出し、細胞内Caの上昇がカルパイン等のプロテアーゼ活性を上昇させ、細胞障害を来すことが推測される。遺伝性ロイコヂストロフィー症として、Globoid Cell Leukodystrophy(GCL)、Metachromatic Leukodyatrophy(MLD)、ゴ-シェ病等が知られている。しかしながら、何れの疾患においても広汎な脱髄を来たすにも関わらず脳障害のメカニズムは明かでない。従来我々はこれらの疾患の病因、病態に関して生化学的分析、或いは遺伝子解析を行ってきた。脳障害の病因を更に神経細胞膜の代謝異常の側面から観察すると、当然細胞膜での情報伝達機構の異常を研究することが必要になり、患者神経細胞或いはグリア細胞に蓄積する物質がスフィンゴリピドが重要な脳障害の役割を果たしていることに気がついた。glicosylsphingosineは、細胞内でのプロティンキナーゼC活性或いはカルシウム代謝に関与し、細胞内障害を来たすことが推測される。我々は各種脳変性疾患の内ゴ-シェ病の脳障害の病因に関して検討した。ゴ-シェ病患者で神経障害が重篤な新生児型での遺伝子解析を行いdeletionタイプの遺伝子変異を見出した。神経障害の有無と遺伝子変異との間には相関があることを明らかにした。又脳障害のメカニズムとして重篤な遺伝子変異は患者脳組織でのglucosylsphingosineの蓄積程度が多い。

その為glucosylsphingosinehaは、細胞内でのプロティンキナーゼC活性或いは、カルシウム代謝に関与し、細胞内障害を来たすことが推測される。現在、細胞内情報伝達機構のカスケードの障害のプロセスをPCK活性、MAP kinase、IP3の経路を検討中である。同様の方法で我々は、Krabbe病、Metachromatic Leukodyatrophyの動物モデル、Twitcherマウス、ArylsulfataseA欠損マウスを用いて、脳障害のメカニズムの情報伝達機構の異常を検討中である。
群飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術

本研究の目的は,複数の無人飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術の獲得である.研究目的に向け,よりダイナミックな飛行を可能とする可変ピッチ搭載型クワッドロータUAVの設計・開発と飛行制御則の構築および線状柔軟物の数理モデルに基づく障害物回避飛行戦略の構築を行った.線状柔軟物の数理モデルでは,端点を原点とするカテナリー曲線を導出し,このモデルを元に、拘束条件を伴う環境下での障害物回避飛行戦略を構築した.本研究の目的は,複数の無人飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術の獲得である.研究目的に向け,よりダイナミックな飛行を可能とする可変ピッチ搭載型クワッドロータUAVの設計・開発と飛行制御則の構築および線状柔軟物の数理モデルに基づく障害物回避飛行戦略の構築を行った.線状柔軟物の数理モデルでは,端点を原点とするカテナリー曲線を導出し,このモデルを元に、拘束条件を伴う環境下での障害物回避飛行戦略を構築した.本研究の目的は,複数の無人飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術の獲得である.平成25年度は,検証用の機体開発と動力学シミュレータ開発を精力的に実施した.検証用の機体には,複数の無人飛行ロボットを利用する.様々な仕様の機体がある中で,本研究では,姿勢の安定性が高いクワッドロータ機を採用した.また,任意の移動方向により大きな推力を出力できるように可変ピッチプロペラを搭載することとした.本研究開始時点において,可変ピッチプロペラを搭載した既製品のクワッドロータ機は存在しないため,本研究では検証用機体を開発するという結論に至った.機体開発では制御基板の設計・開発と機体構造物の設計・構築を行った.機体構造物には中密度繊維板(MDF)と呼ばれる安価で加工がしやすいファイバーボードを採用した.構造物の選定に関しては,重量が比較的大きいため,軽量化と強度を考慮した設計を試みているが,今後機体の全体構成がしっかりと出来上がった時点で,更なる軽量化の必要性がある.開発した機体を用いた基礎飛行実験において,ホバリング飛行が可能であることを確認した.今後は機体の制御応答性能等を高め,検証機として実用に耐えうる機体とする.また,制御則やアルゴリズムの検証のための可変ピッチプロペラ搭載型クワッドロータUAVの動力学シミュレータを構築した.ここでは,可変ピッチプロペラのピッチ角と推力の関係や消費電力の関係を実機より計測し,モデリングした.それらの結果をもとに,高効率な飛行戦略の検証ができる動力学シミュレータの構築をした.本研究の目的は,複数の無人飛行ロボットによる線状柔軟物の空中マニピュレーション技術の獲得である.平成26年度は、準静的な運動を伴う線状柔軟物の形状をカテナリー曲線を用いて推定するアルゴリズムを構築した.一般に、端点が静的に固定されたチェーンのような伸長のない線状柔軟物の形状はカテナリー曲線で表現できる.本研究では,飛行ロボットの動作速度を準静的な運動をする動作範囲に限定し、両端が飛行ロボットによって固定された線状柔軟物の形状をカテナリー曲線によって表現することとした.その際、一般的なカテナリー曲線は線状柔軟物の最下点を原点とした数理モデルであるため、本研究のように最下点の位置が変動する問題に対して、適切ではない.そこで、本研究ではまずカテナリー曲線を一端を原点とする数理モデルとして導出した.また、カテナリー曲線を導出する際に必要となるカテナリー数は、理論的には端点に働く張力とその向きにより導出される.しかし、重量の比較的軽い線状柔軟物を対象とした場合、張力の正確な計測が困難となる.そこで、本研究では,カテナリー数の導出には数値解析を用いた.開発した形状推定アルゴリズムを用いた線状柔軟物の形状と実験による実形状を飛行試験を実施して比較検討を行った.実験結果より、提案するアルゴリズムによる形状推定が有効であるということが確認された.また、線状柔軟物の形状推定を用いて、障害物が近づいてきた場合に、飛行ロボットのみならず、線状柔軟物との接触を回避する飛行アルゴリズムを開発し、その飛行検証実験を実施した.検証実験より開発した飛行アルゴリズムの有用性が示された.ロボティクス初年度は検証のための実飛行ロボット機と動力学シミュレータを開発した.ここでは,姿勢の安定性を考慮し,クワッドロータ機を採用した.また,任意の移動方向により大きな推力を出力できるように可変ピッチプロペラを搭載する機体開発を行った.本研究開始時点において,可変ピッチプロペラを搭載した既製品のクワッドロータ機は存在しない.したがって,機体開発は制御基板の設計・開発と機体構造物の設計・構築を行った.基礎飛行実験において,ホバリング飛行が可能であることを確認した.また,制御則や可変ピッチプロペラ機の性能の検証のための動力学シミュレータを構築した.ここでは,可変ピッチプロペラのピッチ角と推力の関係や消費電力の関係を実機より計測し,それらのモデルも動力学シミュレータ内に実装した.また,サーボ応答の遅れ等もモデリングし,限りなく現実のシステムに近いモデリングを行った.開発したシミュレータをもとに,高効率な飛行戦略の検証や目的とする空中マニピュレーションの検証シミュレーションが実施できる.機体のパラメータチューニングや実験環境の整備等にやや遅れがみられるが,概ね良好に研究は遂行している.本報告書提出

現在において,可変ピッチプロペラ搭載クワッドロータUAVの開発は概ね良好ではあるが,性能の向上を目指した種々のパラメータのチューニングや機体改良,実験環境の整備が必要である.それらの遅れに関しては,平成26年度初めに取り組み,柔軟物マニピュレーションの実証実験を目指す.柔軟物マニピュレーションに際し,線状柔軟物を理想的な懸垂線でモデリングすることにより,柔軟物の形状と機体に加わる荷重等を計算し,目標とする飛行を実現する最適な飛行経路戦略を構築する.平成25年度は機体の開発にやや遅れが生じたため,必要台数の機体開発に至っていない.また,実験環境の整備がまだ完了していないため,経費使用に遅れが生じた.次年度は,複数の機体開発と実験の際の計測機器等に係る経費,また,成果発表のための各種学会への参加費および論文投稿費を計上する予定である.