hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
語彙学習の概念を変える３次元語彙力診断テストと発表語彙学習システムの開発

これと同様の実験は来年度以降も継続し、開発する診断システムの診断結果の提示方法をさらに深く検討するための材料とする。本研究は、平成29年度から4年間で英語語彙力診断システムと、語彙学習システムを開発する計画である。当初計画では、初年度である平成29年度に語彙力診断システムのプロトタイプを開発し、平成30年度は、そのプロトタイプを完成させるのと並行して、語彙学習システムのプロトタイプを開発し、平成31年度にそのプロトタイプを完成させ、最終年度まで両システムの効果検証を継続した上で一般公開する、という流れで考えていた。この中で、初年度である平成29年度は、予定通り、語彙力診断システムのプロトタイプを開発できたため、本研究はおおむね順調に進展している、と判断した。平成30年度は2つの研究を遂行した。一つ目は、語彙学習を動機づける語彙力診断テスト開発のための基礎研究であり、具体的には、語彙力診断テストの実用性と受験後の学習へのプラスの波及効果を重視して語彙テストを選定する場合、どういった形式のテストが相応しいかを検討し、それを使用する際の留意点を観察することを目的とした研究である。テスト形式は、目標語を受験者に提示し、それらの語彙を知っているかどうかを答えさせるYes/No形式(Form A)、目標語の日本語訳を4つの選択肢から選ばせる形式(Form B)、文脈を与え、目標語のスペリングの一部を提示して目標語を記入させる形式(Form C)の3種であった。データを分析した結果、1)Form Aは実用性が高く、受験者にも好意的に受け入れられたが、低頻度語彙になるほど、「知っていると思っても実際には運用レベルに至っていない」語が多い傾向にあるため、慎重な解釈が必要とされること、2)Form CとTOEICスコアの間には高い相関関係があるため、テスト項目の作成や実施に時間がかかり実用性は低いもののプラスの波及効果を生み出せる可能性があること、などがわかった。二つ目は、英語のスピーキング技能を向上させられるアプリの開発である。学習システムは8ステップで構成されている。最初の学習ステップでは日本語の音声で会話を提示することで、学習者の興味を引きつけ、既習の知識を呼び出した後、学習者が学びたい英語表現を選定し、それらが適切な場面で発話できるように学習できる流れとなっている。このシステムは、音声データ、テキスト等を用意すれば、コンテンツを入れ替えられる仕組みになっているため、学習者のニーズや熟達度レベルに合わせることができ、幅広い学習者を対象として高い学習効果が期待できる。本研究では、平成29年度から4年間で英語語彙力診断システムと発表語彙学習システムを開発する計画である。当初の計画では、初年度である平成29年度に英語語彙力診断システムのプロトタイプを開発し、平成30年度は、そのプロトタイプを試用し、改修すべき内容を吟味し、システムを完成に近づけることと並行して、発表語彙学習システムのプロトタイプを開発する。
分子動力学法を用いた歪ＩＶ－ＩＶ族混晶半導体のＰＤＰ導出に関する研究

本年度は2体ポテンシャルによるC原子の再現可能性の検討と、昨年度に完成した2元系SiGeSnポテンシャルの3元系への拡張を行った。SiGe, GeSny, SiSn, GeSiSnおよびSiCの熱伝導率のSiおよびSn濃度依存性についてMD計算によって調査を行った。なお、SiCの計算にはTersoffポテンシャルを、その他の混晶にはSWポテンシャルを用いた。2元系混晶の結果について比較を行うと、最も平均質量が軽いSiCで熱伝導率の低下が一番小さく、最も質量差の大きい組み合わせであるSiSnが最も低い熱伝導率を示した。また、3元系混晶についてはSiSnと同等の熱伝導率低下率を示している。混晶における熱伝導率低下率は平均質量と構成原子の質量差に大きく依存しているが、最も平均質量が重いGeSnよりSiSnやGeSiSnの方が低い熱伝導率を示していることから、構成原子の質量差による寄与が大きいと考えられる。これらの傾向は先行研究の時間独立ボルツマン方程式による計算結果においても見られており、ボルツマン方程式の仮定に含まれる種々の散乱仮定の再現ができているものと考えている。また、SiCの計算結果については組成ごとに計算結果のばらつきが大きい。これはTersoffポテンシャルを用いたMD計算が原子組成や原子の初期配列に対して敏感であり、計算結果がばらついているものだと考えている。本ポテンシャルを用いた熱伝導率評価を行うためには複数の初期配置を計算して統計的な解析を行う必要がある。本年度はGeSiSn3元系混晶を再現可能なポテンシャルの開発を完了することができた。このポテンシャルを用いることでMD法を用いたIV族混晶のフォノン物性や熱伝導率の詳細な解析が可能になる。しかし、C元素についてはSi、Ge、Snと違って取り扱いが難しく、ポテンシャル関数の検討から行う必要があると考える。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究計画はSiGe系のモデルを用いて、実測とシミュレーションのすりあわせを行うことである。分子動力学(MD)シミュレーションではフォノン周波数が実測よりも高く見積もられる傾向にある。しかし、さまざまなモデルのフォノンについて確かめたところ、スペクトル同士の相対的な関係は実測を再現できていることがわかったため、当初の予定通り計算結果に対して補正係数をかけることによりこの問題を解決した。また、現在までに先行研究にて報告されているSiGeポテンシャルは純粋なSiおよびGeポテンシャルパラーメタの相乗平均となっており、その妥当性の検証についても行った。検証の結果、先行研究のポテンシャルは無歪時のフォノン振動数ω0の再現性は高いが格子定数aの再現性に欠けることが判明したため、本研究では分子軌道法(MO)シミュレーションを用いて新たなポテンシャルの構築を行った。原子間のポテンシャルとして用いたのは、Stillinger-Weber(SW)ポテンシャルである。このポテンシャルは結合長を表す2体項と結合角を表す3体項の和として原子間ポテンシャルをあらわす多体ポテンシャルである。MO計算にはHartree-Fock法を、基底関数には6-311 ++G**を用いた。本研究で作成したポテンシャルパラメータを用いた結果、格子定数およびフォノン周波数の計算結果が実測値により近くなり、不物性に対する再現性が向上したといえる。これらの結果からSWポテンシャルを用いたMD計算によりIV-IV族混晶の格子運動物性の一部を再現できることを示した。これらの結果は国内学会3件として発表している。また、本年度内には間に合わなかったが次年度の秋季国際学会への投稿を予定している。研究課題の進捗については、新しい原子間ポテンシャルを構築することで、分子動力学法によって混晶の格子運動とその特性を再現できる可能性を示せたことは一つの成果であると判断する。研究結果の発表については、国内学会3件の発表を行った。本年度内に国際学会や学術論文を発表することはできなかったが、これまでの成果を年度明けの4月に国際学会1件投稿予定および上半期中に学術論文を1通執筆予定である。本年度の研究計画はSiCおよびGeSnの2元系混晶のモデルをに対してポテンシャルを作成、分子動力学計算によるフォノン物性の解析を可能とすることである。GeSn混晶についてはSiSn混晶とともにポテンシャル作成が完了し、先行研究の実測で得られているフォノン振動数の組成依存性を再現可能とした。しかし、SiCについてはC単体のポテンシャル作成が難航し、本年度の進捗についてはC単体ポテンシャル作成完了までにとどまった。GeSnおよびSiSn混晶の結果について述べる。Sn濃度をx = 0.01.0まで変化させたGe(1-x)SnxおよびSi(1-x)Snx混晶モデルについてMD計算を行った。サイズは単位格子30×4×4個分で、3次元周期的境界条件を課している。また、SWポテンシャルのパラメータについてMD計算によって求めた格子定数、Γ点のフォノン周波数とMO計算によって求めた変形特性を再現するようにパラメータセットを調整した。MO計算にはHartree-Fock法を、基底関数にはDGDZVPを用いた。結果としてGe-Ge, Si-Siモードのフォノン周波数については先行研究の実験値をほぼ再現できた。しかし、そのほかの振動モードについては実験値が報告されていないため比較はできない。

ただし、上記2モードが再現できたことからデータとしての価値は高いと考える。これらの結果よりSWポテンシャルを用いたMD計算によって2元系IV-IV族混晶のフォノン物性についての再現および予測が可能であることを示した。研究課題の進捗については、新しくポテンシャルのパラメータセットを作成することにより、予定通りGeSnおよびSiSnのフォノン特性について再現することを可能にした。SiCについてはC単体のSWポテンシャルを用いたフォノン特性再現が困難であることがわかり、今年度内に間に合わなかったが、完全な再現をあきらめて一定の指針を立てることで対応することとした。この成果は国内学会4件、国際学会2件として発表している。また、現在学術論文を1通執筆中であり、来年度上半期中には提出予定である。本年度は2体ポテンシャルによるC原子の再現可能性の検討と、昨年度に完成した2元系SiGeSnポテンシャルの3元系への拡張を行った。SiGe, GeSny, SiSn, GeSiSnおよびSiCの熱伝導率のSiおよびSn濃度依存性についてMD計算によって調査を行った。なお、SiCの計算にはTersoffポテンシャルを、その他の混晶にはSWポテンシャルを用いた。2元系混晶の結果について比較を行うと、最も平均質量が軽いSiCで熱伝導率の低下が一番小さく、最も質量差の大きい組み合わせであるSiSnが最も低い熱伝導率を示した。また、3元系混晶についてはSiSnと同等の熱伝導率低下率を示している。混晶における熱伝導率低下率は平均質量と構成原子の質量差に大きく依存しているが、最も平均質量が重いGeSnよりSiSnやGeSiSnの方が低い熱伝導率を示していることから、構成原子の質量差による寄与が大きいと考えられる。これらの傾向は先行研究の時間独立ボルツマン方程式による計算結果においても見られており、ボルツマン方程式の仮定に含まれる種々の散乱仮定の再現ができているものと考えている。また、SiCの計算結果については組成ごとに計算結果のばらつきが大きい。これはTersoffポテンシャルを用いたMD計算が原子組成や原子の初期配列に対して敏感であり、計算結果がばらついているものだと考えている。本ポテンシャルを用いた熱伝導率評価を行うためには複数の初期配置を計算して統計的な解析を行う必要がある。本年度はGeSiSn3元系混晶を再現可能なポテンシャルの開発を完了することができた。このポテンシャルを用いることでMD法を用いたIV族混晶のフォノン物性や熱伝導率の詳細な解析が可能になる。しかし、C元素についてはSi、Ge、Snと違って取り扱いが難しく、ポテンシャル関数の検討から行う必要があると考える。SiCおよびGeSnの2元系混晶モデルのPDPを導出する。
培養細胞の生理活性物質生産性の機能制御

様々な高分子膜上に生理活性物質であるインスリンを生産するMIN6細胞(ラット由来β細胞)を培養して、細胞の増殖とグルコース濃度に対応したインスリンの生産性から細胞の足場となる基板の細胞への影響を検討した.さらに、どのような細胞培養用膜が細胞増殖に適しているのか、MIN6細胞の成長並びにグルコース濃度に対応したインスリンの生産性と高分子膜の特性との関係を解明することが本研究の最終目的である。細胞培養膜基板として、フィブロネクチンの細胞接着活性ドメイン配列Arg-Gly-Asp (RGD)を含む絹フィブロイン模倣ペプチド膜基板を調製した。様々なRGD含有絹フィブロイン模倣ペプチドを、ヘキサフルオロアセトン(HFA)の溶媒でそれぞれcast法により製膜して、細胞培養膜基板として用いた。これらの基板上にMIN6細胞を培養して、細胞の増殖と形態観察を行なった。また、ELISA法を用いて高グルコース状態並びに低グルコース状態においてインスリン濃度を測定した。培地中に存在する異なるグルコース濃度(3.3mM並びに25.0mM)に対するMIN6細胞からのインスリン生産性と細胞培養基板である様々なRGD含有絹フィブロイン模倣ペプチド膜基板との関係を検討した。培地中のグルコース濃度が低グルコース濃度である3.3mMよりも高グルコース濃度である25.0mMと高い方が、MIN6細胞からのインスリンの生産性はin vivoの状態と同様に高くなることが観察された。また、絹フィブロイン模倣ペプチド中にRGD部位が存在する基板上での方が、インスリンのグルコース濃度に対応した生産応答性は優れていることが観察された。B-型肝炎ウィルス、多発性硬化症等に対して有効と報告されているインターフェロン-β(IFN-β)に着目して、細胞接着活性部位のアミノ酸配列を含む様々なペプチド膜基板上にIFN-β産生細胞であるヒト新生児皮膚由来正常線維芽(NB1-RGB)細胞を培養した。細胞増殖性、形態変化、さらにはIFN-β生産性について比較検討した。また、絹フィブロイン模倣ペプチド膜基板は、用いた溶媒の種類によって様々な2次構造を示すことが知られていることから、ペプチド膜の2次構造を円偏光二色性(CD)スペクトルを用いて測定し、これら膜の2次構造の相違がIFN-β生産性に与える影響を検討した。HFA溶媒で調製したペプチド膜基板上におけるNB1-RGB細胞のIFN-β生産性は、ペプチド中のArg-Gly-Asp(RGD)配列が末端から中心に配置されるに従い、増大する傾向が観察された。また、各基板により、ペプチドの2次構造に違いが有ることが観察された。さらに、ペプチド膜基板中のRGD配列と細胞接着に関与するインテグリンレセプターとの特異的結合によるIFN-β生産性を検討するために、抗インテグリンβ_1抗体を培地中に添加した際のNB1-RGB細胞によるIFN-β生産性について検討した。(AG)_<15>ペプチド膜基板並びに(AG)_6RGD(AG)_7ペプチド膜基板上におけるNB1-RGB細胞の細胞密度は、抗体添加の有無に関わらず同様であった。一方、IFN-β生産性について検討したところ、培地中に抗インテグリンβ_1抗体を添加したことにより、(AG)_6RGD(AG)_7ペプチド膜基板上でのIFN-β生産性が抑制されていた。これによりRGD配列が細胞のインテグリンレセプターを介してIFN-β生産性に関与していることが示唆された。
海水利用下水正浸透膜処理における下水起源クロラミンの膜通過による両側生物膜制御

本研究は、FO膜のファウリング防止薬剤として、下水に含まれているアンモニアをクロラミンに変えて用い、海水の塩分を駆動源とした正浸透(FO, Forward Osmosis)膜により下水を低動力で処理すると同時に有機物を濃縮する(濃縮することで効率的にメタンを回収する)ことを目指しているシステムにおいて、FO膜の両側にクロラミンを接触させ、効果的にバイオファウリングを防止することを狙った研究である。生下水をし渣を除去後、限外ろ過(UF)膜で固形物を取り除き、FSとして供給した。DSとしてはUF膜処理後の海水を用いた。膜面積30.5 m2の三酢酸セルロース製(東洋紡)の中空糸FO膜ユニットを用いて分離を行った。運転開始時点の膜面透過流束は0.27 L/m2Hr程度であったが、運転の経過とともに低下し240時間経過後は0.030 L/m2hr程度になった。FSタンク内の塩分濃度が低く浸透圧差が大きい初期は、膜面透過流束は高く、塩分濃度が高く浸透圧差が低くなると膜面透過流束は低くなった。また、膜面透過流束と浸透圧差は直線関係となったことからFS塩分濃度の上昇に伴う浸透圧差の低下は膜面透過流束低下の主たる原因であり、今回の実験条件では膜面のファウリング進行はなかったと考えられる。水TOC濃度2030 mg C/L程度に対してFS(濃縮水)のTOCは約230程度になり、目標としていた約810倍程度の濃縮水を得ることができた。処理水のTOC濃度は5 mg/L以下となった。以上のように、下水中のアンモニアを原料として次亜塩素酸ナトリウムを添加しクロラミンを生成させることで効果的にファウリングを防止できることを明らかにした。下水中のアンモニアを原料として次亜塩素酸ナトリウムを添加しクロラミンを生成させることで効果的にファウリングを防止できることを明らかにした。海水塩分濃度約3.5%と比較して、海水淡水化施設から排出される濃縮海水の濃度は、67%と高い。さらに、海水淡水化施設では前処理として海水中の懸濁成分をほぼ完ぺきに除去していることから、濃縮海水中にも懸濁物質は殆ど存在していない。このことは、FO膜(海水側膜面)への汚濁負荷が極めて小さくなりシステムの運転をより容易にしてくれるものと期待される。国内では福岡県と沖縄県において大規模海水淡水化施設が稼動しており、これらから排出される濃縮海水を有効利用すれば、本システムの優位性がさらに発揮される。今後は、単に海水だけでなく、海水淡水化施設との複合化および海水淡水化を実施している海外での適用検討も視野に、クロラミンのFO膜両側でのバイオファウリングの抑制効果の研究を進めていく。

今後は、単に海水だけでなく、海水淡水化施設との複合化および海水淡水化を実施している海外での適用検討も視野に、クロラミンのFO膜両側でのバイオファウリングの抑制効果の研究を進めていく。
リポペプチド系抗がん免疫アジュバントの新展開－がんワクチンにおける創薬視点の工夫

当センターでは患者由来がん細胞の培養技術の確立・その応用や発展に注力しており、新しい細胞バンクが構築されつつある。これらの生体試料の有効活用として、患者本人への研究成果の還元を目的として開始したのが本申請課題である。申請者のオリジナルな創薬戦略から人工設計したアジュバント「電荷依存的に細胞接着するリポペプチド(TLR2リガンド)」と患者由来の培養がん細胞を「がん抗原」として、新規がんワクチンの調製方法を中心に検討を開始した。近年、免疫原性の高い細胞死(Immunogenic Cell Death)の概念が認識され、単純な凍結がん組織・ホルマリン固定がん組織サンプルからでは不可能で、生きたがん細胞からしか作れない有効なワクチン調製法を開発できる可能性があった。これらは、患者がん細胞バンクを構築しつつある、当センターが取り組むべき重要課題と考えている。本年度は、前述した申請者オリジナルの人工アジュバントについて論文を発表した。当初の計画では、評価系の構築を先行し、改良アジュバントの検討を実施する予定であったが、これまでの研究成果から、新しいワクチン調製技術を開発できる可能性を見出したため、優先検討項目を変更し、研究を発展させている。申請当初の研究計画に関して履行度はあまり高くないが、研究成果から新たに発展させている部分が大きいため、研究課題の進捗度としては、概ね順調に展開していると判断した。次年度の当初計画は、構築したマウス自家がんワクチンモデルでの最終評価と自然発症がん罹患犬を対象とした自家がんワクチンの準備研究を予定していたが、評価系の構築については進めつつも、Immunogenic Cell Deathを応用したワクチン調製技術開発に注力する予定である。研究課題名にあるワクチン調製における創薬視点の工夫を追求していく。昨年度の検討において、評価系に用いるために作成した細胞株から、ワクチン能を有する細胞が偶然に得られていた。本年度は、これらの細胞を用いたマイクロアレイの比較解析から、新しい知見が得られており、新規ワクチン調製技術を考案するに至った。この検討に注力するため、研究の開始当初から計画していた評価系の構築が十分に進められなかった。研究計画の履行度としては不十分であると言わざるを得ないが、自家がんワクチン調製法の開発を目的とする研究課題の枠内として、この2年間の研究成果から新たに展開している部分が大きい。以上のことから、研究全体の進捗としては概ね順調と判断している。当初の研究計画としては、本年度までに評価系が完成し、実態に則したマウスでの新規自家がんワクチン治療モデルの評価へと進める予定であった。また、可能であれば、連携研究者との共同研究を進め、自然発症がん罹患犬を対象とした自家がんワクチンの準備研究を計画していた。しかしながら、これまでの研究成果より、より高い有効性が期待できる、新たな自家がんワクチン調製方法を考案するに至った。次年度はワクチン調製技術の検討を特に注力して、本申請課題を発展させる予定である。合わせて、市販の化合物ライブラリースクリーニングを併行して、作用機序の同定など、ワクチン調製技術開発に関する知見に厚みを持たせていく。なお、これらの新しい検討・展開は本申請課題の意義・目的と同一であり、この申請課題の枠内で応用展開していく予定である(一部は当初からオプションとして計画していた内容である)。本課題では、独自の創薬戦略から人工設計したアジュバント「電荷依存的に細胞接着するリポペプチド(TLR2リガンド)」と当センターで確立された患者由来がん細胞塊培養(CTOS)技術を融合させ、創薬基盤の新型自家がんワクチンを開発することを目的としている。全体計画として、1:CTOS株を用いた癌ワクチンの動物実験モデル・評価系の作成、2:培養癌細胞を用いたワクチン調製法の最適化・癌細胞の加工法の検討、3:免疫チェックポイント阻害剤を含めた、免疫制御系解除の検討、4:人工アジュバントの再設計・再検討、5:新規人工設計アジュバント+CTOS株の癌抗原応用+新規癌細胞加工法+免疫制御系の解除を組み合わせた新たな自家癌ワクチンを開発し、実際の生対応答と整合する独自評価系を確立し、有効性を判断する。本年度は、全体計画の2、3の基盤技術部分を検討した結果を合わせて、人工設計アジュバント(P2CSR11・電荷依存的に細胞接着するリポペプチド)の論文公表に至った。自家癌ワクチンは、患者由来の癌組織や癌細胞が内包している癌抗原をワクチンに応用する試みである。本研究戦略では、発展型自家癌ワクチンとして、効率的に患者由来の癌細胞(組織)を応用するために、A:脂質二重膜を維持させ、細胞の形を崩壊させない(内容物が漏れないように扱う)、B:癌細胞は不活化・殺処理する、C:これらの癌抗原の素材が効果的に免疫系から認識されるように加工する。これを簡便に実現させるツールとして人工設計したアジュバントがP2CSR11である。癌細胞を放射線照射によって殺処理(アポトーシス誘導)した後に、人工アジュバントP2CSR11と反応させると、P2CSR11のプラス電荷ペプチド配列が細胞膜表面に接着し、P2CSR11のTLRリガンド部分が樹状細胞の活性化や貪食・抗原提示を助けることで、効果的な免疫応答の誘導が期待できる。平成29年度の進捗として、本課題のベースとなる人工設計アジュバント(P2CSR11)の基礎検討が完了し、本成果をCancer Scienceで発表した(平成30年3月accept、4月publish)。

平成29ー30年度にまたがる研究計画では、論文公表に合わせて一部の実験計画を前後させているが、研究成果から判断すれば、全体計画の2、3が、予想通りに進んだと言える(具体的には、癌細胞の加工方法{一部}・免疫チェックポイント阻害剤との併用等を検討済み)。一方、1:CTOS株を用いた動物実験モデルの構築は現在も引き続き進行中であり、来年度までに確立したい。当センターでは患者由来がん細胞の培養技術の確立・その応用や発展に注力しており、新しい細胞バンクが構築されつつある。これらの生体試料の有効活用として、患者本人への研究成果の還元を目的として開始したのが本申請課題である。申請者のオリジナルな創薬戦略から人工設計したアジュバント「電荷依存的に細胞接着するリポペプチド(TLR2リガンド)」と患者由来の培養がん細胞を「がん抗原」として、新規がんワクチンの調製方法を中心に検討を開始した。近年、免疫原性の高い細胞死(Immunogenic Cell Death)の概念が認識され、単純な凍結がん組織・ホルマリン固定がん組織サンプルからでは不可能で、生きたがん細胞からしか作れない有効なワクチン調製法を開発できる可能性があった。これらは、患者がん細胞バンクを構築しつつある、当センターが取り組むべき重要課題と考えている。本年度は、前述した申請者オリジナルの人工アジュバントについて論文を発表した。当初の計画では、評価系の構築を先行し、改良アジュバントの検討を実施する予定であったが、これまでの研究成果から、新しいワクチン調製技術を開発できる可能性を見出したため、優先検討項目を変更し、研究を発展させている。申請当初の研究計画に関して履行度はあまり高くないが、研究成果から新たに発展させている部分が大きいため、研究課題の進捗度としては、概ね順調に展開していると判断した。次年度の当初計画は、構築したマウス自家がんワクチンモデルでの最終評価と自然発症がん罹患犬を対象とした自家がんワクチンの準備研究を予定していたが、評価系の構築については進めつつも、Immunogenic Cell Deathを応用したワクチン調製技術開発に注力する予定である。研究課題名にあるワクチン調製における創薬視点の工夫を追求していく。昨年度の検討において、評価系に用いるために作成した細胞株から、ワクチン能を有する細胞が偶然に得られていた。本年度は、これらの細胞を用いたマイクロアレイの比較解析から、新しい知見が得られており、新規ワクチン調製技術を考案するに至った。この検討に注力するため、研究の開始当初から計画していた評価系の構築が十分に進められなかった。研究計画の履行度としては不十分であると言わざるを得ないが、自家がんワクチン調製法の開発を目的とする研究課題の枠内として、この2年間の研究成果から新たに展開している部分が大きい。以上のことから、研究全体の進捗としては概ね順調と判断している。平成29ー30年度にわたる計画では一部前後させた検討があるが、平成30年度(2年目/研究期間3年)までの計画として予定通り完遂する。2:癌細胞の加工方法、3:免疫制御系解除については引き続き検討を進め、より有効な自家癌ワクチンを構築する。
エナジーポートフォリオ管理によるハイブリッド熱源ヒートポンプの最適運用

本研究では、温暖地の非住宅建築物を対象とした未利用熱(地中熱、河川水、貯留水)と空気熱とのハイブリッド熱源による空調用ヒートポンプシステムの設計および持続的な運用を可能にする「エナジーポートフォリオ管理」を開発する。各熱源の特性を考慮したシステムシミュレーションにより、20年間でのシステム全体の年間エネルギー効率および熱源サステナブル指数の変化を視覚的に把握できるポジショニングマップを作成し、未利用熱と空気熱の機器容量の比率、および負荷変動に応じた最適運用条件を明らかにする。これにより、汎用性の高い未利用熱の活用指針を確立することができ、真に再生可能なヒートポンプシステムの創造につながる。
波長可変スクイズド光源の開発とその分光への応用

本研究では,光の量子的性質として必然的に生じる雑音を制御し,標準量子限界以下の雑音をもつ非古典的光(スクイズド光)を発生させる光源の開発と,それを用いた分光研究を目指した実験研究を行った.以下に各々の研究経過と得られた成果の概略を記す.1.波長可変スクイズド光源の開発:外部共振器型第二高調波発生(SHG)による光子数スクイズド光源を製作し,その特性を評価した.入力基本波として全固体構成Nd:YVO_4レーザー励起の単一周波数Ti:sapphireレーザを,非線形結晶として温度位相整合KNbO_3を用いることで430nm付近において波長可変かつ高効率なSHG発生と光子数スクイジングを観測した.観測されたスクイジング量(基本波入力300mW第二高調波出力95mW周波数20MHzで最大0.2dB程度)を理論解析から評価し,それが妥当な値であることを確認した.この値は,同じ方法を用いたスクイジングとして従来報告されている値よりもかなり小さいが,その相違については今後原因を究明する必要がある.また,光パラメトリック発振器を用いた直交位相スクイズド光源についても継続して研究を進めている.2.スクイズド光を用いた分光研究に用いるための半導体量子ドットの光学的性質:主としてI-VII族化合物半導体であるCuCl量子ドットおよびII-VI族化合物半導体であるZnCdSe量子ドットについて,スクイズド光をはじめとする非古典光を用いた分光実験を視野に入れ,まずこれらの物質における単一量子ドット分光を実現した.これらの個々の量子ドットからの発光が時間的に点滅する現象を見出した他,これらの半導体量子ドットにおける励起子の挙動,緩和過程に関する研究を行った.本研究では,光の量子的性質として必然的に生じる雑音を制御し,標準量子限界以下の雑音をもつ非古典的光(スクイズド光)を発生させる光源の開発と,それを用いた分光研究を目指した実験研究を行った.以下に各々の研究経過と得られた成果の概略を記す.1.波長可変スクイズド光源の開発:外部共振器型第二高調波発生(SHG)による光子数スクイズド光源を製作し,その特性を評価した.入力基本波として全固体構成Nd:YVO_4レーザー励起の単一周波数Ti:sapphireレーザを,非線形結晶として温度位相整合KNbO_3を用いることで430nm付近において波長可変かつ高効率なSHG発生と光子数スクイジングを観測した.観測されたスクイジング量(基本波入力300mW第二高調波出力95mW周波数20MHzで最大0.2dB程度)を理論解析から評価し,それが妥当な値であることを確認した.この値は,同じ方法を用いたスクイジングとして従来報告されている値よりもかなり小さいが,その相違については今後原因を究明する必要がある.また,光パラメトリック発振器を用いた直交位相スクイズド光源についても継続して研究を進めている.2.スクイズド光を用いた分光研究に用いるための半導体量子ドットの光学的性質:主としてI-VII族化合物半導体であるCuCl量子ドットおよびII-VI族化合物半導体であるZnCdSe量子ドットについて,スクイズド光をはじめとする非古典光を用いた分光実験を視野に入れ,まずこれらの物質における単一量子ドット分光を実現した.これらの個々の量子ドットからの発光が時間的に点滅する現象を見出した他,これらの半導体量子ドットにおける励起子の挙動,緩和過程に関する研究を行った.本研究では,発振閾値以下の状態にある光パラメトリック発振器から発生するスクイズド光(スクイズドバキウム)を利用した波長可変スクイズド光源を設計・製作し,スクイズド光を用いた固定分光研究を目指している.本年度は,波長可変スクイズド光発生装置全体の励起光源となる,単一周波数チタンサファイアレーザーの周波数安定化と,外部共振器型第二高調波発生装置の改良調製,ならびに光パラメトリック発振器の設計製作を行った.1.チタンサファイアレーザー:周波数変調法を用いてレーザー発振周波数を外部共振器の固有周波数にロックすることで,出力1W以上,周波数幅数十kHz以下で長時間安定させることが可能となった。2.外部共振器型第二高調波発生装置:非線型結晶としてLBOを用い、共振周波数を前述の手法で安定化したチタンサファイアレーザーの発振周波数にロックすることで,入力800mWにおいて50mW以上の第二高調波(単一周波数)出力を得た.基本波の波長が860nm以上の領域ではKNbO_3結晶を用いることで変換効率の更なる増大が期待でき,次に示す光パラメトリック発振器の励起光源として十分な性能をもつものと予想される.3.光パラメトリック発振器:スクイズド光を発生させるためのリング型光パラメトリック発振器を製作・調製中である.非線型結晶として,シグナル光の波長が860nm以上の領域では温度チューニングのKNbO_3を,それ以下の領域では角度チューニングのLBOを用いる.今後,この光パラメトリック発振器を用いてスクイズド光を発生させ,雑音低減率等の各種パラメータを測定する計画である.

本研究では,波長可変なスクイズド光源の開発とそれを用いた固体分光研究を目指している.スクイズド光の発生方法としては,当初予定していたパラメトリック発振器を利用した直交位相スクイズド光の他に,外部共振器型高効率第二高調波発生装置を利用した光子数スクイズド光の発生も試みる.本年度は,チタンサファイアレーザのポンプ光源変更,外部共振器型第二高調波発生装置の改良,平衡型ホモダイン検出器の製作を行った.1.チタンサファイアレーザ:励起レーザを従来のアルゴンイオンレーザーから半導体レーザー励起のNd:YVO_4レーザに変更することにより,低周波領域でのポンプレーザー由来の雑音を大幅に低減させ,次に述べる光子数スクイズド光の雑音低減率の向上を目指した.2.外部共振器型第二高調波発生装置:第二高調波発生のための非線型結晶を,従来のLBOからKNbO_3に変更し,結晶の温度制御による90°位相整合を用いることで変換効率の大幅な増大(入力300mWで,変換効率25%)を可能にした.続いて第二高調波光の雑音低減率を測定する予定である.また,従来のLBO結晶によって発生させた第二高調波(波長380nm付近)は,固体分光への応用の一例としてCuCl超微粒子の超高分解能分光に利用した.3.平衡型ホモダイン検出器:高量子効率フォットダイオード,超低雑音高周波増幅器およびハイブリッドジャンクションを利用したホモダイン検出器を製作した.この装置の雑音レベルは非常に小さく,上述の第二高調波発生装置から発生した光子数スクイズド光の雑音低減率を,0.5dBから測定することが可能な性能であることを確認した.
異種生物由来の遺伝子を発現するためのコドン同調化大腸菌の開発

3種類の手法Red相同組換え、FLP/FRT部位特異的組換え、およびP1形質導入)の最適な組み合わせにより、大腸菌の染色体DNAの任意の位置に自由自在に多数の遺伝子を導入する技術を開発した。遺伝子発現に関するプロモーターのバリアントを作製することで、染色体DNA上に挿入した遺伝子の発現量を制御することも可能となった。挿入する遺伝子のコピー数、プロモーターの種類、挿入位置の3つの条件を調整することで遺伝子発現量の厳密な制御を行うことができ、大腸菌のtRNAの発現量を自由に調整するための基盤技術が整った。したがって、本研究で作製した手法を用いることで、大腸菌のコドン使用頻度を自由に改良し、コドン同調化大腸菌を作製することが可能である。本研究は、宿主株の改良によりコドンの同調化を行い、異種生物由来の遺伝子(特に高GC微生物由来のもの)を簡便かつ網羅的に活性型タンパク質として発現可能な大腸菌発現システム(コドン同調化大腸菌)を開発することである。そのためには宿主となる大腸菌のtRNA遺伝子の発現量を時期特異的に調節することが重要であり、大腸菌の染色体DNAの改変を行う必要がある。具体的には、染色体上に点在する大腸菌のtRNA遺伝子の欠失と、大腸菌のレアコドンに対応するtRNA遺伝子の複数個導入が必要である。そこで本年度は、高GC微生物であまり用いられない不必要なtRNA遺伝子の欠失(個数の減少)と、よく用いられる必要なtRNA遺伝子の導入(個数の増加)を行った。遺伝子の欠失方法に関しては既存の方法があり、それを用いることで解決した。一方、遺伝子の導入方法に関しては、本研究課題に適した手法(ステップワイズで複数個の遺伝子を導入していく手法)がなかった。そこで、はじめに大腸菌の染色体上にStepwiseで遺伝子を導入可能な手法の開発を試みた。その結果、Red-recombinaseとflippaseを用いた遺伝子欠失法を改良し、任意の場所に任意の遺伝子をステップワイズで複数個導入可能な手法を開発した。さらに、当該手法を用いて、数種類のtRNA遺伝子を大腸菌ゲノム上に導入した。本年度の結論として、tRNA遺伝子の個数を変更した大腸菌を作製し、実際に高GC生物の遺伝子を発現させるための準備が整った。なお、これらのtRNA遺伝子の発現は、IPTGの添加によって、切り替わるようになっており、時期特異的にtRNA遺伝子の発現量を変更可能である。3種類の手法(Red相同組換え、FLP/FRT部位特異的組換え、およびPl形質導入)の最適な組み合わせにより、大腸菌の染色体DNAの任意の位置に自由自在に多数の遺伝子を導入する技術を開発した。これまでは、染色体DNA上に複数個の遺伝子を挿入することは困難であり、挿入可能な遺伝子数はかなり限定されていた。複数の遺伝子を導入する場合には、ファージなどを用いて、複数の遺伝子から構成される人工オペロンを導入する手法が用いられていた。しかしながら、そのような手法では、挿入する遺伝子を後から付け足したりするような作業は困難であった。本研究で開発した手法では、段階的に遺伝子を挿入するために、菌株の作製を自由自在にアレンジでき、ひとつの株から複数の株を派生させたり、菌株の改良を検討しながら進める場合に優れている。また、遺伝子発現に関するプロモーターのバリアンも作製することで、染色体DNA上に挿入した遺伝子の発現量を制御することも可能となった。挿入する遺伝子のコピー数、プロモーターの種類、位置の3つの条件から構成される遺伝子発現量の制御を可能としたことで、大腸菌のtRNAの発現量を自由に調整することが可能となった。また、本手法は従来の遺伝子欠失法により作製された株、たとえば、網羅的大腸菌1遺伝子欠失株ライブラリー(KEIOコレクション)をそのまま同一系内で利用することが可能なため、遺伝子挿入と欠失を組み合わせたコドン使用制御を行うことも可能である。
注視行動が着座動作に与える影響

着座動作を行う際,床や椅子の座面を注視(見つめること)することで頭部や胸郭の位置が変化し,着座する際の腰部や臀部の衝撃が軽減するように感じることができる.本研究では,この感覚的な点を3次元動作分析装置や表面筋電図測定装置を用いることで身体の動きや筋肉の活動を数値化する.第1段階として,被験者の体格に合わせて椅子の高さを調節し実験を行う.その得られた結果から注視場所を限定して,第2段階として車椅子(一般的に,対象者に合わせて高さ調節ができない)を用いた実験を行う.着座動作を行う際,床や椅子の座面を注視(見つめること)することで頭部や胸郭の位置が変化し,着座する際の腰部や臀部の衝撃が軽減するように感じることができる.本研究では,この感覚的な点を3次元動作分析装置や表面筋電図測定装置を用いることで身体の動きや筋肉の活動を数値化する.第1段階として,被験者の体格に合わせて椅子の高さを調節し実験を行う.その得られた結果から注視場所を限定して,第2段階として車椅子(一般的に,対象者に合わせて高さ調節ができない)を用いた実験を行う.
点過程の方法による関数型極限定理の研究

独立確率変数の有限列が与えられたとき、適当な時間軸の上にその値をプロットしていくことにより、ひとつの点過程が定義されるので、独立確率変数の列(3角列)が与えられると点過程の列が決まる。独立確率変数列に関する色々な極限定理の研究を、この点過程の列の収束とその凡関数の収束問題の観点から行うことにより、統一的で見通しの良い理論をつくるのが本研究の目標であるが、今回研究代表者および分担者は具体例としてとくに独立変数の3角列に関するconditionally trimmed sumの極限問題の場合について研究を行った。すなわち、中心極限定理が成立しないような独立確率変数の3角列についても、絶対値の大きいものをうまく除外して和をとることにより、正規分布に収束させたいというのがtrimmed sumの考え方であるが、その際、trimする個数を出来るだけ小さくするのが好ましい。その考えに立つ代表例がconditionallytrimmed sumである。本研究では、与えられた独立変数の3角列について、どのような個数を、またどのようなレベルで条件をつけてtrimすればいいかを調べた。結果は"Conditionally trimmed sums for triangular arrayof indepent ran dom variables"にまとめてあり、投稿準備中である。また、等スペクトルグラフの組で新しいcommuting squareを構成し、それに基づいて新たなJones indexをもつ規約部分因子環を構成した。この結果は"Commuting square based on somepairs of iso-spectral graphs"にまとめ、出版予定である。
血液網膜関門排出輸送に基づくアミロイドβ排出戦略

血液網膜関門を介したアミロイドβ排出の分子実体は加齢黄斑変性症などの疾患の治療ターゲットとなりうる。申請者は外側血液網膜関門の実体である網膜色素上皮細胞に[^<125>I]ヒトアミロイドβ(1-40)(hAβ(1-40))は一部担体介在型で取り込まれることを見出した。これまで肝臓などにおいてhAβ(1-40)の輸送を担うという報告のあるLRP-1を標的とし、western blotを行った結果、ヒト網膜色素上皮細胞のin vitroモデルであるARPE-19細胞のサンプルにおいて、目的の位置にバンドが検出された。従って、ARPE-19細胞ではLRP-1がhAβ(1-40)輸送に関与する可能性が考えられた。しかし、LRP-1に対する選択的な阻害剤が無いため、化合物共存下による阻害効果の検討は非常に困難であると判断された。そこで、ARPE-19細胞を用い、small interfering RNA(siRNA)導入法の確立を目的とし、In vitro内側血液網膜関門において遺伝子抑制効果が認められたSR-BI siRNAを用い、導入条件の検討を行った。なお、SR-BIのARPE-19細胞における発現を抗SR-BI抗体を用いたwestern blotによって、目的の位置にバンドが検出されたことから、ARPE-19細胞にはSR-BIタンパク質が発現することが示唆された。SR-BI siRNAの導入条件を検討した結果、25nM siRNAの6時間処理によって、ARPE-19細胞においてSR-BIタンパク質発現が十分に抑制されることを見出した。ARPE-19細胞におけるRNA interference法を確立したことから、今後本手法を用い、ヒト網膜色素上皮細胞におけるhAβ(1-40)輸送の分子機構、特にLRP-1の関与を明らかにする予定である。アミロイドβ(1-40)は薬物による根治療法の確立されていない加齢黄斑変性症時に網膜色素上皮細胞への異常蓄積、緑内障患者における神経節細胞への毒性への関与が見いだされており、正常時の網膜において、アミロイドβが蓄積しないことから、血液網膜関門(BRB)に何らかのアミロイドβ(1-40)の排出輸送機構が備わっていると考えられる。そこで、BRBにおけるアミロイドβ(1-40)の排出輸送を担う分子を同定し、BRBを介した網膜から循環血液中へのアミロイドβ排出輸送機構を解明することを目的とした。In vitro内側BRB(inner BRB)モデル細胞として条件的不死化ラット網膜毛細血管内皮細胞株(TR-iBRB細胞)及び外側BRB(outer BRB)モデル細胞であるヒト網膜色素上皮細胞株(ARPE-19)細胞を用い、[^<125>I]アミロイドβ(1-40)の取り込み輸送解析を行った。TR-iBRB細胞およびARPE-19における[^<125>I]アミロイドβ(1-40)の取り込みは時間依存的に上昇し、TR-iBRB細胞において20分においてcell/medium比として10μL/mg proteinであり、ARPE-19細胞では、5分で8μL/mg proteinであった。TR-iBRBにおける[^<125>I]アミロイドβ(1-40)の取り込みは、取り込み温度を37°Cから4°Cに低下させても取り込み量に変化は示されなかった。さらに、過剰量のアミロイドβ(1-40)(5μM)添加しても変化は示されなかった。一方、ARPE-19細胞における[^<125>I]アミロイドβ(1-40)の取り込みは、温度低下、過剰量のアミロイドβ(1-40)(5μM)添加に伴い低下することが示された。従って、ARPE-19細胞における[^<125>I]アミロイドβ(1-40)の取り込み輸送には、温度依存性および自己阻害効果が示され、担体介在型輸送が示唆された。網膜からのアミロイドβ(1-40)の排出輸送には、inner BRBよりもむしろouter BRBの関与している可能性が示された。

SR-BI siRNAの導入条件を検討した結果、25nM siRNAの6時間処理によって、ARPE-19細胞においてSR-BIタンパク質発現が十分に抑制されることを見出した。ARPE-19細胞におけるRNA interference法を確立したことから、今後本手法を用い、ヒト網膜色素上皮細胞におけるhAβ(1-40)輸送の分子機構、特にLRP-1の関与を明らかにする予定である。
リニア電磁アクチュエータを用いた外力に対する柔軟性を変更可能なシステムの実現

本研究では,生物の筋が外力に対する粘弾性特性を変化させられることに着目し,制御によって出力の粘弾性を変化できるリニア電磁アクチュエータを複数搭載したロボットを用いて,人や物と物理的インタラクションが可能なシステムを実現する.このシステムによって,多様な外乱が存在する実環境において,人との接触を伴うタスクにおける安全性向上,跳躍のようなダイナミックな動作の実現が可能となる.本年度は,昨年度に提案したリニアバーニアモータを試作した.このリニアバーニアモータは,先に開発した埋込磁石型のリニア電磁アクチュエータと比較して,同じ電流を励磁したときに2倍以上の推力を発生できることをシミュレーションによって確認している.この成果は国際学会にて報告している.試作機を用いて推力およびディテント力(電流を励磁しなくても発生する力)の基本特性および位置制御時の応答性を評価するとともに,外力に対する柔軟動作が実現できることを確認した。また,リニア電磁アクチュエータを複数搭載した筋骨格上肢ロボットの制御を行った.柔軟物を押すタスクに対して,事前に様々な推力値をアクチュエータに与えたときの,関節角度,角速度と手先圧力のデータを集め,そのデータセットを元に適切なアクチュエータの推力の組を推定するようなノンパラメトリックモデルを用いた制御法を適用した.今回は集めたデータを基に手先の圧力が推定できることを実験により確認した.さらに,昨年度に続き,米国・ジョージア工科大学にて研究留学を行い,ロボットの制御への応用を目的に,人の動作の特性を調べる研究を行った.この成果をまとめ,国際学会へ投稿した.その他,リニア電磁アクチュエータ駆動型下肢ロボットの連続跳躍に関する研究について,国際学会での発表を行い,1件の学術論文が論文誌に掲載された.本研究では,制御によって出力特性を変化できるリニア電磁アクチュエータに着目し,本アクチュエータを複数搭載したロボットを用いて,外力に対して柔軟に応答できるシステムを実現する.すなわち,制御によってリニア電磁アクチュエータの出力にバネやダンパのような特性を持たせることで,物理的インタラクションが可能なシステムを実現する.このシステムによって,人との接触を伴うタスクにおける安全性向上や,複雑な環境において歩行や跳躍動作の実現が可能となる.本年度では,大きな推力が必要なロボットのタスクに対応するため,構造の改良とセンシング方法の変更により性能を向上させたリニア電磁アクチュエータの設計および試作を行った.また,動作中にアクチュエータの柔軟性を制御することができるロボットでの連続跳躍を実現するため,人の大腿部の3対6筋を模擬しリニア電磁アクチュエータを搭載した一脚ロボットを提案した.この一脚ロボットの動作解析のためにシミュレータを作成し,アクチュエータの出力の弾性係数を変化させることにより,一脚ロボットの脚先の弾性特性(楕円で表すことができ,その楕円は弾性楕円と呼ばれる)を容易に調整可能であることを示した.また,脚先の弾性楕円の傾きを変化させると,一脚ロボットの跳躍方向が制御できることを明らかにした.さらに,この跳躍方向制御を応用し,アクチュエータの出力の弾性係数を変化させるだけで,一脚ロボットによる連続跳躍を実現した.この跳躍シミュレーションでは,一脚ロボットにネガティブフィードバックの効果が存在していることが示唆され,フィードフォワード制御であっても跳躍の安定性が得られることが分かった.この結果を元に,一脚ロボットを試作した.今後は試作した一脚ロボットを用い,弾性楕円の制御によって連続跳躍を実現する.本研究では,生物の筋が外力に対する粘弾性特性を変化させられることに着目し,制御によって出力の粘弾性を変化できるリニア電磁アクチュエータを複数搭載したロボットを用いて,人や物と物理的インタラクションが可能なシステムを実現する.このシステムによって,人との接触を伴うタスクにおける安全性向上や,複雑な環境において歩行や跳躍動作の実現が可能となる.本年度は,平成22年度に開発したリニア電磁アクチュエータを一関節および二関節筋として用いた筋骨格一脚ロボットによる連続跳躍を実現した.このロボットはアクチュエータの出力の弾性係数を変化させることにより,一脚ロボットの脚先の剛性特性(楕円で表すことができ,その楕円は剛性楕円と呼ばれる)を容易に調整可能である,着地時の脚先に対する重心の位置に応じて剛性楕円の長軸の傾きを変化させることで,重心位置を調整し転倒せずに再び跳躍を行うためのフィードバック制御を提案した.シミュレーションおよび実機実験で,本フィードバック制御により,連続跳躍が実現できることを示した.また,外力の変化が複雑で長時間のインタラクションが必要となる様々な作業を行う腕に着目し,手先剛性楕円の調整による柔軟な物理的インタラクションを行う筋骨格上肢ロボットを開発した.実機において手先の剛性楕円を計測し,リニア電磁アクチュエータの弾性を変化させることで手先の剛性楕円が調整可能であることを確認するとともに,外乱のある環境下でのリーチングタスクを実行した.さらに,アクチュエータの推力/重量比の向上のため,低速高トルクを実現するバーニアモータの原理をリニアモータに応用したリニアバーニアモータを提案した.提案構造は,軸方向に着磁された磁石を用いることにより,堅牢性が高く,小型高推力のアクチュエータが実現できる.有限要素法を用いた磁界解析によって推力を計算し,構造の最適化を行った.本研究では,生物の筋が外力に対する粘弾性特性を変化させられることに着目し,制御によって出力の粘弾性を変化できるリニア電磁アクチュエータを複数搭載したロボットを用いて,人や物と物理的インタラクションが可能なシステムを実現する.

このシステムによって,多様な外乱が存在する実環境において,人との接触を伴うタスクにおける安全性向上,跳躍のようなダイナミックな動作の実現が可能となる.本年度は,昨年度に提案したリニアバーニアモータを試作した.このリニアバーニアモータは,先に開発した埋込磁石型のリニア電磁アクチュエータと比較して,同じ電流を励磁したときに2倍以上の推力を発生できることをシミュレーションによって確認している.この成果は国際学会にて報告している.試作機を用いて推力およびディテント力(電流を励磁しなくても発生する力)の基本特性および位置制御時の応答性を評価するとともに,外力に対する柔軟動作が実現できることを確認した。また,リニア電磁アクチュエータを複数搭載した筋骨格上肢ロボットの制御を行った.柔軟物を押すタスクに対して,事前に様々な推力値をアクチュエータに与えたときの,関節角度,角速度と手先圧力のデータを集め,そのデータセットを元に適切なアクチュエータの推力の組を推定するようなノンパラメトリックモデルを用いた制御法を適用した.今回は集めたデータを基に手先の圧力が推定できることを実験により確認した.さらに,昨年度に続き,米国・ジョージア工科大学にて研究留学を行い,ロボットの制御への応用を目的に,人の動作の特性を調べる研究を行った.この成果をまとめ,国際学会へ投稿した.その他,リニア電磁アクチュエータ駆動型下肢ロボットの連続跳躍に関する研究について,国際学会での発表を行い,1件の学術論文が論文誌に掲載された.本年度はリニア電磁アクチュエータを搭載した一脚ロボットの脚先端の剛性を制御することで安定した連続跳躍を実現するメカニズムを提案し,国際学会での発表や学術論文誌への投稿を行った.同時に高推力のリニアバーニアモータについて研究し,国内学会にて研究奨励賞を受賞するなど,複数の研究テーマで重要な成果をあげることができたため.平成23年度に開発した手先剛性楕円の調整による柔軟な物理的インタラクションを行う筋骨格上肢ロボットを用い,外乱のある環境下でロバストに動作する上肢ロボットを実現する.制御を考えるにあたり,人の腕のダイナミクスを調べるため,動作中の筋電位計測実験を実施する予定である.リニアバーニアモータについては,実機を製作しシミュレーションによって確認した推力特性が実現できることを確認するとともにロボットへの搭載を検討する.
「冨家法」による低温X線単結晶カメラの試作

室温以下の低温で逆格子空間の広い範囲の情報を得るため単結晶用の低温X線回折カメラを試作した。試作機器では、振動写真、ワイゼンベルグ法、プリセッション法の全ての標準的なえ方法が可能である。カメラ部分には故冨家教授によって開発された試作品を使用した、この「冨家法」では試料は動かずX線管球とフィルムカセットとが連動して運動するため、低温装置に適してる。試料を低温に保ったまま、フィルムの運動パターンを選び回転機構を切り替えるだけで上記の方法を選択することができ、試料方位を設定しなおす必要がない。試料の冷却には汎用の高圧ヘリウムガス循環による冷凍機を使用した。測定温度は室温から約15Kの範囲で任意に設定することができる。温度調節を容易にするため、高圧ガス配管にバイパスを設け、冷凍能力の大きな高温領域での使用を容易にした。冷凍機の位置や方位の調節を容易にするため、高圧ガス配管には剛性の小さなフレキシブチューブを使用した。冷凍機を搭載する架台を試作した。この架台上で冷凍機の位置をカメラ本体とは独立に調整可能とした。その結果、冷凍機とその搭載機構の重量についての制限が除かれた。試料の位置方位を架台の上で調節するため、冷凍機のZ位置、自転軸の周りの回転角とX腺ビームを軸とする回転角の微動機構を試作した。複雑な機構がないため、使用中のトラブルが少なく、長時間の無人運転が可能となった。複雑な機構を持たないため、使用時のトラブルも避けられる。普通の室温で使う写真法と同様に、結晶の位置や方位を調整できるため、特別の熟練を必要とせず、初心者や学生が容易に使いこなすことができる。測定速度・精度を高めるため、フィルムをイメージングプレートで置き換えた。その読みとり装置を試作した。