hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質異常凝集形成阻害を目指した未利用海藻からの成分同定と分子機構の解明

タンパク質の凝集は、その実験の困難さと不必要性からあまり着目されてこなかった。しかし、この十数年でタンパク質の凝集がさまざまな疾患の発症原因となり得ることが明らかになってから、その研究の重要性は増している。特に、加齢に伴い発症するアルツハイマー病等を含む難治性疾患や、II型糖尿病等を含む生活習慣病にはアミロイド線維と呼ばれるタンパク質の異常凝集が組織に沈着する場合がある。一度沈着した凝集物の除去は難しく、また、除去しても症状が緩和されにくいことも分かってきた。特に、難治性疾患に対する根治的な治療方法は開発されておらず、いかに疾患を発症させないかということが重要な課題となっている。本研究課題では、タンパク質の異常凝集形成を抑制・阻害することが将来的な疾患の発症予防につながると考えており、その阻害方法として日本に存在する資源から発見し、その作用機序の詳細を調べて貢献することを目指している。平成29年度は、その資源として日本に生育し、食用としてあまり流通していない海藻に着目して海藻抽出液の有用性を調べた。得られた実績として、海藻には緑藻、紅藻、褐藻の3種に分類されるが、褐藻から新たに数種類の海藻にタンパク質異常凝集形成を阻害する効果があることを見出した。新たに見出した褐藻の1種は、ごく一部の地域で食用として使われていることからその安全性が保証されやすい。また、魚や貝類の藻場造成で使用される海藻からも比較的に阻害効果が認められる効果が得られた。さらに、2種類の海藻抽出液を混合した試料の方がそれぞれ単独で使用するよりも阻害効果が高く、相乗的な効果が認められた。平成30年度は、これらの海藻を中心にモデルタンパク質との作用機序や、より効果的な抽出液の調製方法を確立し詳細な知見を得る予定である。平成29年度は、食用ではない未利用の海藻からタンパク質の異常凝集形成を阻害する効果を見出すことを当該研究計画とした。実施結果から、数種類の海藻がタンパク質異常凝集形成を阻害する有用成分を有していることがわかった。しかしながら、当初の予想では、もう少し多くの種類の海藻が得られると期待したがそれに至らなかった。平成30年度も引き続き鳥取県に生育する海藻を採集し、その有用性を評価する。他方、新規に獲得した一部の地域で食用して利用されている海藻やその類似種においては、比較的にタンパク質異常凝集抑制効果が高く、また、完全な非食の海藻ではないために、安全性評価等の基準を考えると今後の応用展開が期待できる。海藻抽出液には、高分子から低分子まで多くの化合物を含んでいる。そのため、タンパク質異常凝集に対するより効果的な抽出液を調製するための検討等を試みている。その一つとして、従来法で調製した海藻抽出液に対して加水分解処理を行い、その処理時間に応じてタンパク質の異常凝集抑制効果を調べたところ、処理時間に応じてその効果は異なることがわかった。現在、クロマトグラフィー等を駆使して海藻抽出液の何が変化したのかを調べている。
カーボンナノチューブを用いた電子デバイスの電極構造の評価と量子デバイスへの応用

本研究は、カーボンナノチューブの新しい電子デバイス応用を目指して、その電極構造に注目し、構造の作製プロセスや、カーボンナノチューブの電子輸送特性の評価を行ってきた。本研究開始当初、本研究では、カーボンナノチューブと良好な電気的接触を得るための電極材料や、電極構造について検討を行った。本研究では、カーボンナノチューブの新しい電子デバイス応用に適した、カーボンナノチューブの位置および方向を制御して形成する、新しい技術を提案した。カーボンナノチューブを電子デバイスに応用する場合、カーボンナノチューブの位置および方向を制御して形成することは非常に重要である。本研究では、化学気相成長法(CVD法)によるカーボンナノチューブの成長は、触媒金属部分に生じることを利用し、触媒金属に微細加工を行い、カーボンナノチューブの成長位置を制御する技術を提案した。さらに、電子デバイスへの応用では、同一面内にある電極同士を結ぶよう、基板の面内方向へのカーボンナノチューブ成長を促すことが重要である。そこで、本研究では、触媒金属の表面に不活性膜をもつ構造を微細加工技術により形成する手法を提案し、実験を行った。触媒金属構造の依存性や、成長条件について検討を行った結果、2つの電極を結ぶカーボンナノチューブを形成することが可能となった。また、この手法を応用してバックゲートを有するナノチューブトランジスタ構造を作製し、室温から液体ヘリウム温度の範囲で、その電気的特性を評価した。得られた電流-電圧特性は、観測された電流はナノチューブを流れるものであることが示され、また、ゲートバイアス変調特性も得られた。さらに、低温における特性には、単一電子トランジスタとしての動作を示す振る舞いも観測され、カーボンナノチューブが従来にはない新しいナノデバイス実現に有望な材料であることを示した。本研究は、カーボンナノチューブを用いた新しい電子デバイスを実現するために、主に電極構造や、カーボンナノチューブと電極と接触について検討する基礎研究である。本年は、ナノチューブの基本的な電気的特性を評価するために、シリコン/シリコン酸化膜上に、櫛形のAu/Cr電極構造を作製した。EB描画法を用いて、電極幅約2μm、電極間隔が約218μmの構造を作製した。この電極構造上に単層および多層のカーボンナノチューブを分散し、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡による観察や、電気的特性の評価を試みた。基板上に分散したカーボンナノチューブの電子顕微鏡観察では、電極上に単体のカーボンナノチューブが分散されている箇所もあったが、複数本のカーボンナノチューブが束になったバンドルや、ナノチューブ以外のグラファイトなどの不純物も認められた。作製した試料の電気的特性の評価を行った。室温での評価から、抵抗値にして数100Ω数10kΩの線形性のある電流-電圧特性が観測された。この特性が、ナノチューブを通った電気伝導かどうかを調べるため、伝導性カンチレバーを用いた原子間力顕微鏡を用いて、微視的に評価する実験を開始した。
大腸癌におけるLOHを考慮したTSプロモーター領域の多型性の検討

1,昨年度研究実績に引き続き、本年度もさらに症例を集積した。進行大腸癌20症例に対し、手術標本または、内視鏡生検の腫瘍部の凍結標本からmRNAを抽出し、C-DNAライブラリーを作成した。2,Semi-quantitative real time-PCR法で,Thymidylate synthase(TS)遺伝子発現量を測定した。さらに、薬剤感受性を規定すると予測されるDPD, MDR1,TOP1,βtublin3の4種の遺伝子発現量についても測定した。S-1による化学療法を行ったStage IV大腸癌18症例においてTS-1の奏効率との関係について検討した。TS発現量が1.0x10^<-3>以上の症例の奏効率が0%(0/8)であったのに比べ、TS発現量が1.0x10^<-3>未満の症例の奏効率は60%(6/10)であり、有意に高値であった(p=0.01)。MDR1発現量が10x10^<-3>以上の症例の奏効率が0%(0/5)であったのに比べ、MDR1発現量が10x10^<-3>未満の症例の奏効率は46%(6/13)であり、高値であった。TS発現量とMDR1発現量がともに低い症例は18例中8例であり、その奏効率は75%(6/8)と高値であった。TS発現量とMDR1発現量のどちらか一方でも高値の症例は18例中10例であり、その奏効率は0%(0/10)であった。両群間に有意差を認めた(p=0.001)。DPD, TOP1,βtublin3の発現と奏効率には今回明らかな相関は認めなかった。腫瘍内TSとMDRI発現量はTS-1の感受性を規定する因子となる可能性が示唆された。特に両者の組合せにより精度の高い奏効率を予測できる可能性が示唆された。4,本年度追加症例分の20症例に関して、手術所見、病理所見、術後補助療法の有無等の臨床データを収集した。今まで集積した症例も含めて術後化学療法の評価、術後再発の経過、無再発期間、予後について経過を追い、TS遺伝子多型と臨床データとの関係について解析した結果、S-1化学療法を施行した2R/2Rまたは2R/lossの症例が2R/3Rまたは3R/3Rの症例に比べ、overall survivalが有意に延長していることが認められた。1,進行大腸癌40症例に対し、手術標本または、内視鏡生検の腫瘍部の凍結標本からmRNAを抽出し、C-DNAライブラリーを作成した。4,対象症例の進行大腸癌40症例に関して、手術所見、病理所見、術後補助療法の有無等の臨床データを収集した。今後、術後化学療法の評価、術後再発の経過、無再発期間、予後について経過を追って行く予定である。5,さらに来年度に向けて症例を蓄積していく予定である。進行大腸癌40症例に対し、手術標本または、内視鏡生検の腫瘍部の凍結標本からmRNAを抽出し、C-DNAライブラリーを作成した。4,本年度追加症例分の対象症例の進行大腸癌40症例に関して、手術所見、病理所見、術後補助療法の有無等の臨床データを収集した。今後、昨年集積した症例も含めて術後化学療法の評価、術後再発の経過、無再発期間、予後について経過を追い、TS遺伝子多型と臨床データとの関係について解析する。

4,本年度追加症例分の20症例に関して、手術所見、病理所見、術後補助療法の有無等の臨床データを収集した。今まで集積した症例も含めて術後化学療法の評価、術後再発の経過、無再発期間、予後について経過を追い、TS遺伝子多型と臨床データとの関係について解析した結果、S-1化学療法を施行した2R/2Rまたは2R/lossの症例が2R/3Rまたは3R/3Rの症例に比べ、overall survivalが有意に延長していることが認められた。
現代社会科学における合理的選択論の展開-80年代合衆国での方法論的転換を中心に

本研究は、合衆国を中心に政治学と社会学を中心に戦後社会科学に広がりを見せている合理的選択理論の史的展開を、経済学史の立場から、多様な方法論的広がりを持っアプローチとして、総合的・実証的に分析することを目的としている。採用第2年度目の研究は、次のように行われた。第1に、本研究の方法論的アプローチとなる近代経済学史の科学哲学的アプローチについて、近代科学哲学の哲学的基礎、20世紀科学哲学について、特にT.クーンのパラダイム論とI.ラカトシュのSRPに関する情報・知見を得て、研究に生かした。第2に、採用第2年度は、社会学と経済学の関係について研究を行い、その成果を『経済社会学会年報』へ投稿論文として提出し、掲載された。これにより、社会学では政治学とは異なるかたちで、特に新古典派とは異質なものとして合理的選択論を受け止めており、したがって合理的行為の理解も社会学独自で経済学と差異があることが明らかになった。第3に、経済学と政治学の関係について行った前年度の研究の成果を、第73回経済学史学会全国大会や研究会で報告した。第4に、本年度は研究の最終年度であるため、昨年度までの研究の成果(すでに発表済みの論文など)と合わせて研究を総合した学位論文を執筆した。2度の公開セミナーと学位審査の時期にあたる9月-3月までは、研究を完成させるために執筆に専念する必要があったので、資料整理や収集にアルバイトを雇用した。学位論文では、本研究の目的である、1950年代以降ミクロ経済学の方法を政治学・社会学に応用しようとする合理的選択論の展開が、80年代を境に方法論的な分裂状態に変様しており、かつそれが政治学と社会学の展開の仕方として異なっていたことを明らかにした。本研究は、合衆国を中心に政治学と社会学を中心に戦後社会科学に広がりを見せている合理的選択理論の史的展開を、経済学史の立場から、合理的選択論についてこれまで紹介されてきたような経済学帝国主義という一般的理解でも、政治学や社会学でのロビンソンクルーソー的人間観に基づくミクロ経済学方法論の一面的批判でもなく、多様な方法論的広がりを持つアプローチとして、総合的・実証的に分析することを目的としている。採用第1年度目の研究は、政治学と経済学の関係を中心に次のように進行した。1.戦後政治学の合理的選択論の展開整理と、その科学史的分析。戦後の合理的選択理論の展開を、近代経済学史の科学史的研究の視点を取り入れ、捉えなおした。本研究が基づく科学史的研究は、T.クーンやI.ラカトシュに代表される知識の成長の理論、特にD.ハウスマンのアプローチを研究の中心的視角として取り入れている。彼はミクロ経済学では「合理性rationality」概念が重要な意味を持つと考えており、この合理性概念は本研究の重要な概念となる。本研究は、80年代を境に、初期合理的選択論の方法と80-90年代の合理的選択論の方法を、合理性概念に注目して比較する上で重要である。また、経済学者による初期合理的選択論のアプローチを再評価できるという意味で意義がある。2.The American Political Science Review誌、The American Sociological Review誌の合理的選択論関係の論文の増加と、制度主義との関連した合理的選択論関係の論文の増加を調査した。これにより、80年代以降は制度主義との関連で合理的選択論の論文が学術誌レベルで増加したことが分かった。これは、制度と合理的選択論の結びつきを、80年代を中心に扱う基礎となる点で意義と重要性がある。
慢性痛患者の安静時脳機能的結合へのケタミンの影響

近年functional MRI(fMRI)でヒト、動物の中枢神経活動に関連した血流動態反応を評価する研究がすすめられており、健常人と比較して慢性痛患者やうつ病患者などで、脳機能的結合が変化している事が報告されている。また近年ケタミンの即効性・持続性の抗うつが世界的に注目されている。さらにケタミンはうつ病患者の臨床症状を改善させ、かつ脳機能的結合の変化を急速に正常化させる事が報告されている。本研究では、「ケタミンが痛みなどの慢性ストレスに伴ううつ症状を改善させかつその変化した脳機能的結合を正常化させる」と仮定し、慢性痛患者へケタミンを投与してその前後で痛みやうつ等の臨床症状変化を観察するとともに、fMRIを撮像しその変化を明らかにする。ケタミンは以前から痛みの治療に用いられているが、慢性痛患者におけるケタミンの脳機能的結合への影響の報告はまだ無く、本研究はその初期の知見になりうる。平成30年度はこれまでに当院で撮像したrs-fMRIデータを用いてケタミンによる治療前の脳機能的結合とケタミンによる治療効果がどのように関係しているかの検討を行った。当院で過去にケタミン治療を行った、NRSによる治療前の痛みの評価が3以上となっている、痛みの期間が少なくとも3か月以上ある慢性痛患者で、治療前のrs-fMRIデータを取得している患者を対象にして、matlab,SPM,CONN toll boxを用いて、治療前の脳機能的結合に関してケタミンによる治療が有効であった群とそうでなかった群との比較検討を行っている。当初は新規のデータを取得していく予定であったが、過去のデータからの検討も可能であることがわかり、そちらのデータを用いる事で、解析に必要なある程度のサンプル数を確保できたことにより、統計解析も行えまずまずおおむね順調に進行していると考える。得られたデータにより国内海外を問わず、学会発表や論文投稿によりこの研究の成果を発信していく予定である。rs-fMRIデータは、データが画像ベースであるため比較的解析に時間や解析機材の性能が必要である。今後も研究機材を強化するなどの方針をとっていく予定である。当初は新規データの取得により研究を行っていく方針であったが、過去のデータの後ろ向きの解析による検討も可能な事がわかり、まずはそちらによる検討を行っている。rs-fMRIデータは画像ベースであり比較的解析や保存に機材の能力を必要とする。解析機材の強化などに用いていく計画を立てている。
コーパスと統計的手法を用いた手話解析とその手話教育への応用の研究

平成14年度:初年度であり過去の研究の再検討に力点をおいた。過去に得た100例文を修正した。例文記述を再検討の結果、数箇所の誤りを発見し訂正した。また表記の不統一を訂正した。また手話技能検定試験データを購入し整理した。さらにNMSとうなずきの相関関係を発見した。平成15年度:手話技能検定試験の試験問題はコントロールされた表現であり、語彙と例文に分かれているので好都合なコーパスであることがわかった。そこで同試験問題のオリジナルを入手し、語彙と例文のみを切り出し、編集して手話コーパスを追加した。またデータを音韻、語彙、文法によって階層化を図った。とくに対話場面におけるコーパスを収集し、NMSとの関係を調べた。平成16年度:基本的に15年度の研究を継続した。手話コーパスをさらに追加すべく、データの入手、単語と例文の切り出し編集、整理、データベースへの格納作業をした。手話対話コーパスを分析しターンテイキングについて研究、発表した。また一定の動きを拘束した手話、手形を固定化したドラえもん手話など、条件を制限した実験を行い、NMSとの関連を調べて発表した。平成17年度:手話コーパスの語彙を分析し、同一語彙項目内の変異形のリストを作成した。これにより将来の手話標本作りの基礎ができた。また手話技能検定試験回答データとの比較により、学習難度の高い語彙リストを作成した。これは手話教育に貢献するだけでなく、機械による手話認識にも貢献できる。これらの研究の延長線として手話の類型語を抽出し、学習難度との関係を調べ発表した。こうした一連の語彙研究は将来の手話語形成と手話形態素抽出作業へと繋がっている。本年度は研究期間初年度であるから、過去の研究の再検討と調査に主眼を置いた。計画:(1)過去の成果を再検討する(長嶋、市川)。現在保有する100例文の記述を一貫性、統一性、整合性の面から再吟味する成果:例文記述を再検討の結果、数箇所の誤りを発見し訂正した。また表記の不統一を手直しした。計画:(2)標準形の抽出(神田、原)。新たに複数地域で既存の例文と同じ内容の手話表現を採集し、方言形の収集と同時に標準形の抽出を行う成果:資料提供者の調査がうまくいかずほとんど成果は得られなかった。計画:(3)日本手話文および日本語対応手話文を収録する(長嶋、神田、市川)。動画形式による手話文およびそれを構成する手話単語の収録を行う成果:手話技能検定試験の問題を入手し、画像編集により多量のデータを得た。計画:(4)日本手話の音韻論的構造の検討を開始する(原、神田、市川、長嶋)。確率・統計的手法と情報量の概念を用いて手話単語を構成する基本単位の推定手法の検討を行う成果:NMSのうちうなづきとまばたきに相関関係があり、区切り機能があるらしいkとおが推定された。計画:(5)手話教育現場の実態調査(神田、市川)、日本手話、日本語対応手話が教育されている現場の教育方法、教材等を調査する。成果:手話技能検定試験の実施現場の視察、教材等を調査した。以上の成果の一部を国内外の学会で発表した。本年度は手話コーパスの収集と整理分類に集中した。1.既存手話データの購入手話技能検定試験の対策教材が市販されており、各級のテキスト、過去問題集を購入して検討した結果、うまく編集すれば良い手話コーパスとなることがわかった。ただし市販品はVHSテープであり、画像的に問題があるため、交渉の結果、特別にマザーデータからDVDへの複写を依頼し、購入した。2.独自手話データの作成

基本例文の日本語表記データを整理し、基本と思われる例文を抽出、その手話データの作成をろう者に依頼して録画編集してデータとした。3.成果発表海外発表本年度は過去の成果を海外で発表する計画を立て申請受理されていたが、SARS問題で口頭発表を断念した。論文発表は受理されたので、講演論文集に記載された。国内発表第31回可視化情報シンポジウムにおいて発表した4.研究合宿研究協力者を中京大学セミナーハウスに集め、研究の打合せ及び中間発表をした。5.調査今後の研究のため、地域における手話の実態調査を実施した。本年度は和歌山県、三重県、広島県に限定した。これらの地域はこれまであまり調査されていない。6.手話教育実態調査手話技能検定試験受験者の公開データを元に学習実態を分析した。本年度は基本的に前年度の研究を継承した。(1)手話コーパスの作成(神田・長嶋)手話例文の追加収集を行った。sIGNDEX V.2のための例文収録と併せNMS解析のための例文を収集した。また手話技能検定試験の例文を購入した。手話技能検定試験問題の語彙、例文をそれぞれ1項目づつ切り分け、データベースの資料とするため各級、回数により分類し、切り分け作業に着手した。また古い手話についての記述を発見、復刻を試みて録画した。翻訳、解析は次年度になる。(2)手話対話コーパスの収集(神田・市川)対話場面における手話コーパスの収集についてはターンテイキング分析と併せ、長嶋班に委託し、主として分析を担当し討議を重ねた。その成果の一部を発表した。会話への介入の種類と干渉との関わりの分析、うなづきとの関連が分析された。(3)データの階層化(神田・原・木村)収集資料のデータ化の再検討、文法項目、語彙、音韻などについて、記述からはじめ語彙集の作成と文法構造の階層化について研究した。発表には至っていない。(4)手話教育システムの検討(神田・長嶋・原)手話の言語技能の分析と学習効果の測定については、手話技能検定試験結果をデータとして参照し、分析したが、受験者の個人情報についての了承の問題、試験モデルの肖像権などまだクリアできていない問題もあるので、発表について検討することにした。(5)成果の発表第32回可視化情報シンポジウムにおいて「ドラえもん手話」について初めて言及した。本年度は最終年度につき、成果をまとめることに努力した。1購入データの編集とデータベース化手話技能検定試験の試験問題の画像を1手話単語、1手話例文ごとに切り出し、インデックスラベルを付けてデータ化し、簡易辞書化した。データベースを統計的に分析した結果、1日本語ラベルに付き26個の変異形が見つかり、手話標準形の策定、手話標本の作成に貢献できる基礎データができた。併せて類似語も抽出できたので、将来の形態素辞書への手がかりを作った。問題点はデータ量が120GB近くになり、DVD等の配布手段がむずかしく、手段が限定されることにある。データの圧縮化、簡易化などは将来の課題としたい。2古手話の収集とコーパス化
スピン・バレートロニクス半導体の光励起状態の直接観測

スピンバレー結合状態を持つ半導体3R-MoS2をはじめとする空間反転対称性の破れた半導体を対象とし、その電子構造構造が示す高速光応答の解明を行った。フェムト秒レーザーを光源に用いた角度分解光電子分光測定を行うことにより、エネルギーと運動量を分解した電子構造の高速ダイナミクスの観測に着手した。MoS2においてはパルス励起直後の時間領域において、価電子帯から伝導帯への電子励起とともにバンドギャップが小さくなる様子を観測することに成功した。一方極性半導体BiTeBrにおいては、表面電荷蓄積層におけるサブバンド構造の高速な変化を捉えた。本研究は、単層MoS2と同様のスピン・バレー構造を有するバルク3R-MoS2試料や極性構造による巨大ラシュバスピン分裂を持つBiTeBrをはじめとする空間反転対称性の破れた半導体を対象とし、その光応答の過程を電子構造の観点から明らかにすることを目的として行った。光源にフェムト秒レーザーを用いたポンププローブ型角度分解光電子分光実験により、運動量およびエネルギーで分解した電子の超高速現象を時分割測定により観測することが可能である。3R-MoS2においては、3 eVのポンプ光と28 eVのプローブ光を用いた測定を行った。バレーを構成する価電子帯頂点があるK点(運動量空間におけるブリュアンゾーン端)に着目した測定を行ったところ、100 fsでフェルミ準位直上の伝導帯底部へと電子が励起される様子が観測された。価電子帯のバンドは平衡状態と比べてブロードになると同時に0.1eV程度低束縛エネルギー側にシフトしており、この時間領域においてバンドギャップが5%程度小さくなることを示唆する結果を得た。一連の時分割測定により、このバンドギャップの減少は光電場による非線形光学過程や電子温度の上昇によるものではなく、電子ーホールのキャリア励起状態を反映したものであると考えられる。以上の得られた結果をもとに、現在論文を投稿準備中である。一方極性半導体BiTeBrにおいては、1.5 eVのポンプ光と6 eVのプローブ光を用いた測定を行った。バルクの極性構造を反映し、表面で形成される量子井戸状態に着目した光応答を観測したところ、高速のバンドシフトが生じる様子を確認した。これは、光照射による分極構造の高速変化を捉えたものであると考えられる。今後偏光依存性の測定によりメカニズムを明らかにし、論文発表を行う予定である。物性物理実験
微小反応場を利用した難培養微生物のシングルセルゲノム増幅法の開発

本研究では、シングルセルゲノミクスの高精度化・ハイスループット化に向け、コンタミネーションと増幅バイアスの最小化を実現した全ゲノム増幅法を開発することを目的とした。微生物シングルセルまたはそのDNAをピコリットル容量の微小液滴内に網羅的に封入し、全ゲノム増幅反応を行うことで、増幅精度を大幅に改善することに成功した。本手法は難培養微生物の網羅的なゲノム解析に向けて、解析精度の向上と解析コストの削減に有効なツールとなり得る。(研究目的)生物圏のダークマターと呼ばれる難培養微生物の実態を明らかにし、生物の進化系統の理解を深めるため、シングルセルから完全なゲノム情報を獲得する「シングルセルゲノミクス」が潮流となりつつある。本研究では、難培養微生物のシングルセルゲノミクスの高精度化・ハイスループット化に向け、コンタミネーションリスクと増幅バイアスの最小化を実現した全ゲノム増幅法を開発する。(研究方法)微生物をピコリットル容量の微小反応場(マイクロドロップレット)に網羅的に封入し、10万個胞以上のシングルセルに対して全ゲノム増幅反応を同時多並行に行うことで、シングルセルゲノムに由来するシークエンスライブラリーを迅速に構築する手法を確立する。(研究成果)本年度は、シングルセルゲノム増幅反応場生成デバイスの設計・開発を行い、マイクロドロップレットへのシングルセル封入とゲノム増幅法の条件検討を行った。開発したデバイスを利用することで、試料から1細胞をドロップレット内へ単離することができ、さらにその内部で培養や微生物の産生する酵素の活性評価が可能であることを確認した。デバイスの構造として、ドロップレット同士の融合やダブルエマルジョン化等の機能を備えたシステムを開発し、試薬混合やFACSへの適用を可能とした。また、ドロップレット形成に利用するオイル組成や表面改質剤を最適化することで、ドロップレットサイズの均一化と作製安定性を向上した。マイクロドロップレットを用いた全ゲノム増幅法としては、MDAの応用を試みた。大腸菌をモデルとした検討の結果、MDAを従来のμLスケールの反応からドロップレットスケールの反応へとサイズダウンすることで、増幅バイアスを低減した産物が得られ、高いゲノムカバレッジを実現できることが明らかとなった。次年度から本システムを環境微生物のゲノム増幅に適用する。(研究目的)生物圏のダークマターと呼ばれる環境中の難培養微生物の実態を明らかにするため、シングルセルから完全なゲノム情報を獲得する「シングルセルゲノミクス」が潮流となりつつある。本研究では、シングルセルゲノミクスの高精度化・ハイスループット化に向け、コンタミネーションリスクと増幅バイアスの最小化を実現した全ゲノム増幅法を開発することを目的とした。(研究方法)微生物シングルセルまたはそのDNAをピコリットル容量の微小液滴内に網羅的に封入し、全ゲノム増幅反応を同時多並行に行うことで、シングルセルゲノムに由来するシークエンスライブラリーを迅速に構築する手法を確立する。(研究成果)初年度には、ピコリットル容量の均質な反応場を作製するため、液滴形成に利用するオイル組成や表面改質剤の最適化を行い、液滴サイズの均一化と作製安定性を向上した。また、シングルセルゲノム増幅反応場生成のためのデバイス設計・開発を行い、微小液滴内へのシングルセル封入とゲノム増幅の条件検討を行った。全ゲノム増幅法にはMDA法を応用し、1分子DNAからのゲノム増幅とDNA結合蛍光色素による増幅産物の検出を可能とした。本手法を用いて、シングルセル由来の大腸菌DNA断片を微小液滴に封入し増幅を行った場合では、従来法と比べて増幅バイアスとコンタミネーションリスクが大幅に抑制される。この結果、シングルセルから高いゲノムカバレッジが得られることを実証した。最終年度に、2種の液滴を融合させる技術を開発し、シングルセルの液滴への封入、溶菌、全ゲノム増幅まで一連の行程を一貫して行うシステムを構築した。本システムにより、理論的に10万個以上のシングルセルを対象として同時多並行な全ゲノム増幅が可能となった。大腸菌をモデルとして1細胞由来の増幅産物の評価を行った結果、研究実施計画にて定めたゲノムカバレッジ80%以上を達成できた。当初の研究実施計画に従って研究を進め、次年度以降に必要な評価を完了した。大腸菌をモデルとしたゲノム増幅の精度評価など、次年度に計画していた一部の研究項目を前倒しして進めることができた。プロセス工学、生物機能・バイオプロセス研究実施計画に従って、本手法を環境微生物のゲノム解析に応用する。環境サンプルを元に、微生物単離から全ゲノム増幅、増幅産物のライブラリー化までの一連の解析を実施できるシステム構築を完了させる。また、ゲノム増幅の精度評価を引き続き進め、本手法の適用可能範囲を明らかにする。
接ぎ木苗生産ロボットシステムの開発に関する研究

本研究の目的は“Plug-in Method"を基本とする接ぎ木苗生産システムの開発である.穂木および台本の加工機から搬出される苗を接合し,プラグトレイに入れる操作部を試作し,その性能を求めた結果,手接ぎと比較して作業者1名で39.2%,2名で32.7%の時間で接ぎ木苗生産が可能であることが明らかとなった.その他,接ぎ木用苗の形状や性状について認識するためのアルゴリズムを開発し,苗のハンドリングにおいて重要となるグリッパの設計の基礎となる植物物性データを収集し,ハンドリングの進入経路を決定するためのアルゴリズムを開発した.育苗装置には底面潅水法と不織布の水の拡散性を利用したシステムの試作を行い,プラグトレイ内の土壌の団粒構造に着目し,土壌の透水性・吸水性・保水性から土の物理性を評価し,土壌の構造は撹拌装置を用いて粒化度を設定し,栽培試験を行い,地上部と地下部の生長度合いを評価した.そして,台本の摘心処理の効果を科学的に評価した.接ぎ木後の順化環境には,光環境の明暗周期に着目し,活着の程度を引張試験と炭酸ガス吸収量から評価し,その特性と有効性を明らかにした.さらに,接ぎ木の養生環境の最適化をめざし,気孔開度の制御を炭酸ガス濃度を変化させることによる試みを行ったが単純なオン・オフ制御ではその安定性は得られなかった.そして,穂木内水分状態に着目した環境要因を抽出し,気流・加湿方法・光強度などの環境に対する苗の活着に関わる反応を明らかにした.さらに,接合部の道管形成の可視化について染料選択・染色環境設定・三次元構造形成の方法論を示し,その特性と有効性を明らかにした.接ぎ木の活着生理で,アスコルビン酸の動向を検討し,接ぎ木後1.5倍までその定常状態値は上昇することかわかった.本研究の目的は“Plug-in Method"を基本とする接ぎ木苗生産システムの開発である.穂木および台本の加工機から搬出される苗を接合し,プラグトレイに入れる操作部を試作し,その性能を求めた結果,手接ぎと比較して作業者1名で39.2%,2名で32.7%の時間で接ぎ木苗生産が可能であることが明らかとなった.その他,接ぎ木用苗の形状や性状について認識するためのアルゴリズムを開発し,苗のハンドリングにおいて重要となるグリッパの設計の基礎となる植物物性データを収集し,ハンドリングの進入経路を決定するためのアルゴリズムを開発した.育苗装置には底面潅水法と不織布の水の拡散性を利用したシステムの試作を行い,プラグトレイ内の土壌の団粒構造に着目し,土壌の透水性・吸水性・保水性から土の物理性を評価し,土壌の構造は撹拌装置を用いて粒化度を設定し,栽培試験を行い,地上部と地下部の生長度合いを評価した.そして,台本の摘心処理の効果を科学的に評価した.接ぎ木後の順化環境には,光環境の明暗周期に着目し,活着の程度を引張試験と炭酸ガス吸収量から評価し,その特性と有効性を明らかにした.さらに,接ぎ木の養生環境の最適化をめざし,気孔開度の制御を炭酸ガス濃度を変化させることによる試みを行ったが単純なオン・オフ制御ではその安定性は得られなかった.そして,穂木内水分状態に着目した環境要因を抽出し,気流・加湿方法・光強度などの環境に対する苗の活着に関わる反応を明らかにした.さらに,接合部の道管形成の可視化について染料選択・染色環境設定・三次元構造形成の方法論を示し,その特性と有効性を明らかにした.接ぎ木の活着生理で,アスコルビン酸の動向を検討し,接ぎ木後1.5倍までその定常状態値は上昇することかわかった.本研究おける当年度の目的は,"Plug-in Method"を基本とする接ぎ木苗生産システムの開発について次の4つの研究課題を設けた.1.超音波切削法を原理として"Plug-in Method"による接ぎ木ロボット操作部を試作する.2.ロボット操作部に整合する接ぎ木用材料苗の穂木・台木育苗装置を試作する.3.完全人工環境型接ぎ木苗順化装置を試作し,順化環境と順化過程の解析を行う.4.接ぎ木活着過程における生理活性の評価に関する植物の形質転換手法を開発する.この中で接ぎ木操作部の試作については穂木および台木の加工機から搬出される苗を接合し,プラグトレーに入れる操作部について試作を行った.また,育苗装置については底面灌水法と不織布の水の拡散性を利用したシステムの試作を行い,プラグトレー内の土の団粒化に関する実験を行い,透水性,保水性と生育について考察した.さらに,接ぎ木後の順化環境については,光環境の明暗周期に着目し,活着の程度を引張試験と炭酸ガス吸収量から評価した.なお,植物体内の水分推定方法として萎れの画像計測を試みた.

最後に形質転換方法についてはGR遺伝子導入による耐水ストレス性植物の育種法の開発に着手している.その他,接ぎ木用苗の形状や性状について認識するためのアルゴリズムを開発し,苗のハンドリングにおいて重要となるグリッパの設計の基礎となる植物物性データを収集し,ハンドリングにおける進入経路を決定するためのアルゴリズムを開発するために苗の形状特性について調査した.本研究は,接ぎ木苗生産の自動化を目指したもので,それを構成する育苗・接ぎ木・養生(活着と順化を伴う)過程があり,それぞれを最適化はするための手法の開発を試みている.本年度は,接ぎ木操作ロボットのハンドリングにおける把持特性について明確にし,さらに,養生過程においては,接ぎ木の活着機構の解明や活着過程の追跡を非破壊的に計測できるようなシステムを構成することを目的とした基礎的研究を行った.具体的には,接ぎ木苗加工を行う際における,グリッパの設計上に必要なパラメータを圧壊と滑りの防止を制限条件として回転および上下方向についてそれぞれ求め,その許容範囲を決定した.また,苗質により苗の非把持特性も異なるため,これについても検討した.また,養生環境においては,光の周期と強さなどの環境と活着関係を求めるとともに,活着の評価方法についても,道管形成の可視化や炭酸ガス吸収速度による評価などを行い,その特性と有効性について明らかにした.さらに,接ぎ木の養生環境の最適化をめざし,気孔開度の制御を炭酸ガス濃度を変化させることによる試みを行ったが単純なオン・オフ制御ではその安定性は得られなかった.炭酸ガスを含めた養生環境の制御には非干渉系のシステムを構築する必要があることが明らかとなった.そして,現在試作した接ぎ木ロボットの性能の評価中であり,最終的には育苗から接ぎ木苗の出荷までの自動化を行う予定である.本研究は,接ぎ木苗生産の自動化を目指したもので,それを構成する育苗・接ぎ木・養生(活着と順化を伴う)過程があり,それぞれを最適化するための手法の開発を試みている。本年度は,育苗については,土壌構造と根の発達に着目し,接ぎ木操作では,試作ロボットの性能評価を中心に取り組み,養生過程では,接ぎ木の活着機構を仮説し,それに基づいた環境の設定と苗の反応・活着への影響について評価した。具体的には次の通りである。育苗では,土壌の団粒構造に着目し,土壌の透水性・吸水性・保水性から土の物理性を評価し,土壌の構造は攪拌装置を用いて粒化度を設定し,栽培試験を行い,地上部と地下部の生長度合いを評価した。そして,台木の摘心処理の効果について科学的に評価した。また,接ぎ木苗ロボットでは,加工速度の限界を求めるため,回転速度と上昇速度の組合せと加工結果・切削抵抗・接ぎ木後の活着率・成苗率・結合強度による評価を行った。この結果については来年度に公表する予定となっている。また,グリッパの進入・把持・保持の設計アルゴリズムについても明確化しており,苗の操作と加工も含めたロボット全体の効率と能率についても求め,その範囲における実用性について評価した。最後に,養生環境においては,前年度までに明らかにした活着の評価方法に基づいて,穂木内水分状態に着目した環境要因を抽出し,気流・加湿方法・光強度などの環境に対する苗の活着に関わる反応について,しおれ状態も含め調べた。さらに,生体内部情報において,道管形成の可視化について染料選択・染色環境設定・三次元構造形成の方法論を示し,その特性と有効性について明らかにした。以上のように,育苗・接ぎ木・養生(活着と順化を伴う)過程における最適化手法の開発の基本的原理についての手がかりが明らかとなった。
日本沿岸に来遊するアカウミガメの個体群構造の定量的な解明

本研究はアカウミガメの北太平洋個体群の生態、生活史、資源状況の解明を目的としている。そのために、本年度は以下の項目を実施した。1、性成熟のはじまる甲長と性成熟が完了する甲長の解明日本で産卵するアカウミガメについて、生殖腺の性成熟状態から性成熟がはじまる甲長と性成熟が完了する甲長の範囲はそれぞれ636-750mmと738-853mmであることを明らかにした。また、これらの範囲の中で半数の個体が成熟段階を進めるのはそれぞれ660mmと821mmと求められた。2、繁殖海域である日本沿岸への再加入サイズの解明高知県室戸市の大型定置網で無作為に捕獲された1392個体のうち、亜成体が全体の77.7%(1081個体)を占めた。主に甲長560-750mmの幼体の後期から亜成体の個体が日本近海に再加入すると推察され、北太平洋のアカウミガメが東太平洋から日本までおよそ1-2年で太平洋を横断することが示唆された。3、北太平洋における成長速度と性成熟年齢の解明性成熟を完了する年齢を骨年代学的手法で推定した。成熟する年齢は二通りのprotocolを用いて推定し、protocol(1)では37歳、protocol(2)では雄が38,46,47歳(n=3)で雌が43±11歳(n=15,22-61)と推定された。同様に、日本近海に再加入する年齢はprotocol(1)で18-31歳、protocol(2)で16歳以上と推定された。4、日本沿岸における性比の解明剖検によりアカウミガメの性比は雌が61.0%を占め、有意に偏っていることを明らかにした。この性比は経年的、季節的、甲長による有意な違いは検出されなかった。5、日本沿岸における生残率の解明先に求めた甲長の分布と年齢推定の結果を基に、Catch-curve analysisにて生残率を85.7%と求めた。日本はアカウミガメ北太平洋個体群にとって唯一の繁殖地であり、本研究では北太平洋個体群の生態、生活史、資源状況の解明を目的としている。そのために、1)日本近海再加入時の成熟状態、2)成熟未成熟の割合、3)雌雄・性成熟状態ごとの甲長、4)性比、5)繁殖サイクル、6)成熟年齢、7)再加入後繁殖までの期間、8)年間成長量、9)回遊経路と利用海域、の解明が重要となり、本年度は以下の項目を実施した。◇調査地の設置-関連項目:2)・4)・9)調査地は黒潮流域の定置網とした。漁業者と良好な関係を築き、本年度は333個体の記録・計測を行った。定置網はウミガメの資源量に最も影響を与える要因の一つであり、またその構造からランダムに入網すると期待された。定置網を用いて研究を行うことは生態や生活史を明らかすることに適し、漁業者と共に資源保護の方策を考える上でも有効な手段である。◇年齢推定-関連項目:1)・3)・6)・7)年齢情報は最も基礎的な情報の一つであるが、北太平洋では成熟年齢も未知情報であった。本研究で79個体の上腕骨から骨年代学的手法で年齢を推定した結果、早ければ22歳、多くは35歳以降に順次成熟することが示唆された。また、日本近海に再加入する年齢は16・17歳以降であることも示唆された。◇年間成長量の実測と推定-関連項目:3)・6)・7)・8)年齢とともに成長量も重要な基礎情報の一つである。本研究では標識再捕獲法による実測と骨年代学的手法による推定を行った。年間成長量は個体差は大きいが日本近海に生息するサイズでは平均すると13.6±14.8mm/yearあるいは13.9±7.8mm/yearであった。この結果は成長速度を解明したと共に、実測値と推定値が一致したことで推定年齢の信頼性を担保した。

成熟する年齢は二通りのprotocolを用いて推定し、protocol(1)では37歳、protocol(2)では雄が38,46,47歳(n=3)で雌が43±11歳(n=15,22-61)と推定された。同様に、日本近海に再加入する年齢はprotocol(1)で18-31歳、protocol(2)で16歳以上と推定された。4、日本沿岸における性比の解明剖検によりアカウミガメの性比は雌が61.0%を占め、有意に偏っていることを明らかにした。この性比は経年的、季節的、甲長による有意な違いは検出されなかった。5、日本沿岸における生残率の解明先に求めた甲長の分布と年齢推定の結果を基に、Catch-curve analysisにて生残率を85.7%と求めた。
英語教育と連携した日本語教師養成プログラム開発のためのデータベース構築と教育実践

本研究の目的は、日本語教師養成プログラムと大学における英語教育分野が連携し、日本語だけでなく、英語で日本語指導を行うことができる日本語教師養成プログラムの開発を行うことである。現在、日本語教師養成課程では直接法による指導法を教えるのが一般的であるが、海外では学生の母語を使用する場合も多いほか、国内においても特に大学機関において英語を媒介語として教えるコースが増えてきている。しかし、英語を柔軟に、効果的に用いた指導法の研究や実践、日本語教師プログラムの開発は十分に行われているとは言えない。そこで、本研究では英語を効果的に用いた指導法を探るためのデータベースを構築するとともに、そのデータ結果をもとに英語教育分野と連携し、日本語だけでなく、英語で日本語指導を行うことができる日本語教師養成プログラムを考案する。平成30年度は、平成29年度までに集めた教室動画のデータ(教師の媒介語使用状況や、目的、英語表現などを得るためのもの)、及び、教師向けアンケート調査(教師の英語使用状況や使用に対する態度・ビリーフを調べるもの)の結果を整理・分析し、研究成果として学会及び論文として発表した。また、さらに、ニュージーランドの高等教育機関において、新たに動画調査及び学生向けアンケート調査を実施し、データとして加えた。学生向けアンケートでは、学生の言語学習に対するビリーフ、不安に注目し、これらとクラス内の英語使用に対する考えとの関連を調査した。教室における動画データ収集・文字化、学生・教師向けアンケートの実施・分析を進めたが、動画データ収集に関しては、データを収集するための倫理申請に当初の予定より時間がかかり、調査実施時期が遅れた。また、データ収集後も、英語を含むデータの文字化及び分析に時間がかかっている。学生向けアンケートに関しては、動画と同じく倫理申請に時間がかかったためである。量的な研究・分析を目指しているために、引き続き、データを増やし、客観的かつ質の高い分析ができることを目指している。最終年度の目標である、教授項目のリスト化・教授シラバスの作成・実践に重点を置きながら、その前提となるデータの収集・分析も同時進行で進め、より質の高いデータの分析と、教育への実践ができることを目指す。本研究の目的は,日本語教師養成プログラムと大学における英語教育分野が連携し,日本語だけでなく,英語で日本語指導を行うことができる日本語教師養成プログラムの開発を行うことである。現在,日本語教師養成課程では直接法による指導法を教えるのが一般的であるが,海外では,学生の母語を使用する場合も多いほか,国内においても特に大学機関において英語を媒介語として教えるケースが増えてきている。しかし,英語を効果的に用いた指導法の研究や実践,日本語教師養成プログラムの開発は十分に行われているとは言えない。そこで,本研究では英語を効果的に用いた指導法を探るためのデータベースを構築するとともに,そのデータ結果をもとに英語教育分野と連携し,日本語だけでなく,英語で日本語指導を行うことができる日本語教師養成プログラムを考案する。1年目となる平成27年度は,当初の予定通り,英語を用いた初級日本語クラスのデータベース構築のため,主にそのデータ収集及びデータ整理・分析を行った。英語を用いた初級日本語クラスと言っても幅広いため,調査協力者の協力を得て,まずは英語圏で英語母語話者である教師が行うクラスを録画した。データ収集の方法や分析作業を慎重に行うため,まずは予備調査としてデータを録画し,書き起こしを実施した。その書き起こしデータについて,今後の分析作業の参考とするため,どのような場面で英語・日本語を使用しているか先行研究の分類に沿って分類を行った。当初の予定通り,データ収集を開始したが,英語と日本語を含むデータの書き起こし・確認に時間がかかっていることや,調査先によって倫理申請も異なるため,その対応などに時間を要し,データ収集が遅れた。また,別途,申請を行う通り,9月以降産休・育休を取っていたため,その期間,研究を行うことができなかった。現在、日本語教師養成課程では直接法による指導法を教えるのが一般的であるが、海外では学生の母語を使用する場合も多いほか、国内においても特に大学機関において英語を媒介語として教えるケースが増えてきている。しかし、英語を効果的に用いた指導法の研究や実践、日本語教師プログラムの開発は十分に行われているとは言えない。平成28年度は、英語を用いた初級日本語クラスのデータベースの構築のため、引き続き、海外でデータ収集を行った。また、英語母語話者と非英語母語話者が混在する多国籍クラスにおいて、どのように英語が使用されているかを調べるため、国内の日本語クラスにおけるデータの収集も行った。これらのデータも参考に、英語教育分野と日本語教育分野の先生が集まり会議を実施し、英語による日本語クラスにおける教授項目のリスト化・教授シラバスの作成もスタートした。さらに、学生・教員向けに英語使用に関するアンケートを実施するため、研究協力者とともにその作成を行った。当初の予定では、データ収集・文字化を行ってから、教師・学生へのインタビュー(アンケート)、教授項目のリスト化・教授シラバスの作成・実践へと進める予定であったが、データ収集・文字化に時間がかかっていることから、スケジュールを見直し、同時進行ですすめているため、全体の進行がやや遅れている。

現在、日本語教師養成課程では直接法による指導法を教えるのが一般的であるが、海外では学生の母語を使用する場合も多いほか、国内においても特に大学機関において英語を媒介語として教えるコースが増えてきている。しかし、英語を柔軟に、効果的に用いた指導法の研究や実践、日本語教師プログラムの開発は十分に行われているとは言えない。そこで、本研究では英語を効果的に用いた指導法を探るためのデータベースを構築するとともに、そのデータ結果をもとに英語教育分野と連携し、日本語だけでなく、英語で日本語指導を行うことができる日本語教師養成プログラムを考案する。平成29年度は、平成28年度までに集めた動画データの整理・分析のほか、学生向けアンケート及び教師向けのアンケートの作成及び実施を行った。学生向けアンケートでは、学生の言語学習に対するビリーフ、不安に注目し、これらとクラス内の英語使用に対する考えとの関連を調査した。教師向けアンケートでは、教室内での教員及び学生の英語使用の現状とそれに対する考えを中心に調査を行った。また、これらに加えて、外国語及び日本語の教授法における媒介語に対する考え方を振り返り、現在の日本語教育にこれらの考えがどのように影響を与えているのか考察した。当初の予定通り、データ収集・文字化、学生・教師向けアンケートの実施をすることができたが、データを収集するための倫理申請に当初の予定より時間がかかっていることや、英語を含むデータの文字化に時間がかかっていることから、目標とするデータ数による分析ができていない状況である。本研究の目的は、日本語教師養成プログラムと大学における英語教育分野が連携し、日本語だけでなく、英語で日本語指導を行うことができる日本語教師養成プログラムの開発を行うことである。平成30年度は、平成29年度までに集めた教室動画のデータ(教師の媒介語使用状況や、目的、英語表現などを得るためのもの)、及び、教師向けアンケート調査(教師の英語使用状況や使用に対する態度・ビリーフを調べるもの)の結果を整理・分析し、研究成果として学会及び論文として発表した。
軌道上無人輸送機の自律ドッキングハイブリッドシミュレーション

本研究の目的は,軌道上サービスを対象とした微小重力下での浮遊物体の自律ドッキング制御の確立である.同研究の検証のために,柔軟ワイヤと剛体の接触力学モデルを実験的に導出し,実軌道上で運用されたH-II Transfer Vehicle (HTV)の宇宙ロボットアームSSRMSによる捕獲時のデータと比較・検証することで,導出した接触力学モデルの妥当性を示した.また,ワイヤの柔らかさを活かした接触維持制御の構築を実施し,任意の浮遊物体の動力学パラメータに対しても,上記の係数を適切に設定することで接触維持を可能とする制御を構築した.本研究の目的は,軌道上無人輸送機のドッキングや構造物組立等の軌道上サービスを対象とした微小重力下での浮遊物体同士の必然的な衝撃,および偶発的な衝突の際の安全性を考慮した自律ドッキング制御の確立を行うことである.同研究の検証には地上微小重力模擬環境であるハイブリッドシミュレータと空気浮上テストベッドを用いている.平成24年度は,平成23年度に構築した計算コストの少ない柔軟物の接触力学モデルの拡張をめざした.平成23年度時点では,ワイヤの初期形状やめり込み量に対する反力の関係式を実験式により構築していた.平成24年度は,理論的数理モデルと実現象の整合性の検証を空気浮上テストベッドを用いて行った.数理モデルでは,ワイヤの初期形状がワイヤの全長とたるみ量から楕円積分によって理論的に導出できるに至った.ワイヤの力とめり込み量の関係式は,理論的な導出は非常に困難かつ現実的にな計算コストの少ない力学モデルを導出するまでには至らなかった.しかし,幅広いめり込み量やたわみ量の条件化において成立する実験式を導出することができた.一方,ハイブリッドシミュレータでは,軌道上宇宙ロボットアームSSRMSによる無人宇宙ステーション補給機HTVの捕獲を対象として,スケールダウンした数理モデルの構築と実軌道データとの整合性を検証した.また,ハイブリッドシミュレータ特有の時間遅れによるシステムの不安定性と実現象の再現の困難さを克服する手法の構築を進めた.今後は,開発したシステムをもとに物体を弾き飛ばさない自律閉空間把持を実現する手法の検討を行う予定である.本研究の目的は,軌道上無人輸送機のドッキングや構造物組立等の軌道上サービスを対象とした微小重力下での浮遊物体同士の必然的な衝撃,および偶発的な衝突の際の安全性を考慮した自律ドッキング制御の確立である.同研究の検証には地上微小重力模擬環境であるハイブリッドモーションシミュレータと空気浮上テストベッドを用いている.平成24年度終了時には,ワイヤの初期形状がワイヤの全長とたるみ量から楕円積分によって理論的に導出できるに至った.接触力とめり込み量の関係は,幅広いめり込み量やたわみ量の条件化において成立する実験式を導出することができた.平成25年度は,平成24年度の研究成果をもとに,現実に即した数値シミュレータを構築した.対象として,実軌道上にて運用されているH-II Transfer Vehicle (HTV)の宇宙ロボットアームSSRMSによる捕獲シミュレータを開発した.実軌道上データと比較・検証することで,数値シミュレータの妥当性を示した.さらに,ケーススタディとして,シミュレータを用いて,捕獲危険条件の検証を実施した.一方,ハイブリッドモーションシミュレータでは,宇宙ロボットアームSSRMSによるHTVの捕獲を対象として,スケールダウンした数理モデルを用い,数値シミュレーション同様に捕獲危険条件の検証を実施した.ハイブリッドモーションシミュレーションを用いることにより,数値シミュレーションでは,正確にモデリングされ切れていない摩擦・すべりや多点接触等の影響を含んだ接触現象を再現でき,数値シミュレーションのみでは検証できない捕獲危険条件の細分化ができる.今後は,開発したシステムをもとに3本のワイヤによる閉空間把持機構の柔らかさと宇宙ロボットアームの関節が有する柔軟性の両方を利用した柔らかい把持の手法のまとめを行う予定である.本研究の目的は,軌道上サービスを対象とした微小重力下での浮遊物体の自律ドッキング制御の確立である.同研究の検証のために,柔軟ワイヤと剛体の接触力学モデルを実験的に導出し,実軌道上で運用されたH-II Transfer Vehicle (HTV)の宇宙ロボットアームSSRMSによる捕獲時のデータと比較・検証することで,導出した接触力学モデルの妥当性を示した.また,ワイヤの柔らかさを活かした接触維持制御の構築を実施し,任意の浮遊物体の動力学パラメータに対しても,上記の係数を適切に設定することで接触維持を可能とする制御を構築した.本研究の目的は,軌道上無人輸送機のドッキングや構造物組立等の軌道上サービスを対象とした微小重力下での浮遊物体同士の必然的な衝撃,および偶発的な衝突の際の安全性を考慮した自律ドッキング制御の確立を行うことである.同研究の検証には地上微小重力模擬環境であるハイブリッドシミュレータと空気浮上テストベッドを用いる.平成23年度は,当初の予定の通り,計算コストの少ない柔軟物の接触力学モデルを構築を目指し,空気浮上テストベッドによるスネアワイヤと浮遊物体の接触特性に関しての検証を行った.スネアワイヤとは宇宙ロボットアームに標準的に搭載されるエンドエフェクタの把持機構であり,同機構がモデル化が難しい柔軟性を有するため,衝突後の運動予測等を行うことが困難とされてきた.特に,スネアワイヤは微小にたるんだ状態で対象物と接触を開始するため,その特性をモデル化することが,衝突後の運動予測に不可欠である.空気浮上テストベッドでは,剛体の接触力学モデルを基に,ワイヤのひずみ量をめり込み量と仮定し,その特性とキーパラメータの推定を行った.同実験より,任意のワイヤとの接触特性のモデル化が概ね可能であることが分かった.今後はその一般性に関して詳細に検証し,モデル化の精度を向上させる予定である.