hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎口腔系の機能異常の発現機序に関する臨床的並びに実験的研究

本研究は咬合異常が顎関節や頭頚部筋の症状にいかに関係しているかを明らかにすることを目的としたもので、臨床的研究と実験的研究とから成っている。I.痛みの部位と咬合との関係に関する臨床的研究:顎機能異常者のうち触診で圧痛があったものについて、1)圧痛が2か所のものが多く、両側性>片側性であった。2)圧痛部位は外側翼突筋部が最も多く約66%で、次いで側頭筋停止部、顎二腹筋後腹で、顎関節部は約33%であった。3)2か所以上圧痛があった例の部位的な組み合わせには特定のパターンはみられなかった。4)圧痛部位相互の関連性には概して部位的に近いものに関連があり、胸鎖乳突筋部は両側性の群で多くの部位と関連をもっていた。5)圧痛と咬合異常の関係は全例の約80%に認められ、そのうち咬頭嵌合位の異常に関係したものが49%であった。6)咬頭嵌合位での歯の接触異常のある群では閉口筋群の占める割合が水平的活動筋群より大きいが、他の咬合位での歯の接触異常のある群では逆の関係で、とくに外側翼突筋の占める割合が大きかった。7)咬頭嵌合位での歯の接触異常のうち片側の欠損のある群では同側に痛みが多くみられた。II.咬合高径の変更に伴う歯牙接触の経時的変化:咬合高径の変化により顎口腔系にいかなる反応が生じるか、歯の接触頻度、接触時間について検討した結果、1)自由行動時、睡眠時では全例に歯の接触があったが、集中作業、嚥下時には一部の例で接触が起きなかった。2)高径挙上に伴い長い接触時間の頻度が高くなった。低下させると逆の傾向がみられた。III.咬頭嵌合位における実験的早期接触が筋機能に及ぼす影響:厚さ100μmの実験的早期接触と下顎第1小臼歯から第2大臼歯まで遂次付与して最大咬みしめ時のEMG、ガム咀嚼時の運動を記録した結果、接触付与後、対側TPの筋活動の低下が著明で、それは位置が前方にある程、小さい傾向があった。本研究は咬合異常が顎関節や筋の症状に如何に関係しているかを明らかにすることを目的として行われているもので,臨床的研究と実験的研究とから成る. 62年度の実績は以下の通りである.1.臨床的研究:これは1970年以降の顎機能異常者の診査,治療記録を整理し, 1)顎関節,頭頚部筋群の触診で圧痛があった部位の相互関係,2)顎関節,頭頚部筋群の圧痛部位と症状との対応関係,3)咬合状態の診査結果を咬頭嵌合位,歯の接触の各異常に分類,4)顎関節,頭頚部筋群の圧痛と咬合異常との関係,について分析するものである.

現在まで行われたのは資料の整理と電算機への入力もほぼ終了して1)の各部の相互関係,2)の対応関係などを検討するためのソフトも完成した. 1)については目下分析を始めているが,概して部位的に近いものに関連性がみられる.また顎二腹筋後腹,胸鎖乳突筋停止部が比較的他との関連性が高い傾向があるなどの結果が得られた.2.実験的研究:これには2つの実験が計画されている.1)咬頭嵌合位における早期接触の影響に関する実験的研究:咬頭嵌合位で早期接触となるよう天然歯列者で第1小臼歯から第2大臼歯までの咬合面に微小突起を順次付与し,その後の筋活動の変化を測定して突起に部位によってどのような差違が生じるかを検討している.これまでに突起の付与の仕方,咬頭嵌合位での早期接触となりうる突起の大きさ等について検討し,0.1mmの高さで鋳造による可撤性のものがよいことが確められた.またこの方法に基づいて筋活動を記録したところ,最大咬みしめを行わせたとき突起が後方歯すら前方歯に移るに従って筋活動量が小さくなる傾向がみられた.2)側方運動時の最後方歯における咬頭干渉の影響に関する実験的研究:これについては最後方歯に付与する咬頭干渉の大きさ,その設置方法,また運動の記録方法について検討中である.本研究は咬合異常と顎関節や頭頸部筋との関係を追究するものであり、臨床的研究と実験的研究とから成っている。本年度はさきに行ってきた臨床的研究のデータ整理を主に行い、筋、顎関節の圧痛部位の頻度と各々の相互関係、咬合異常の分類と圧痛部位との関係などについて幾つかの知見を得た。また、実験的研究では当初本研究に組み込んでいなかった咬合高径と顎機能との関係についての検討を行い、興味ある知見を得た。つまり、咬合高径を正常な状態から増加、減少させたときに上下歯列の咬合接触の発現頻度、接触時間がいかに変化するかをテレメータ装置を使って調べた結果1)正常な咬合高径で自由行動時や睡眠時では8例の被験者全てに歯の接触があったが、集中作業や嚥下時には接触が起きない例があった。2)咬合を挙上すると長く接触する頻度が増加し、低下させると長い接触は少なくなる傾向がみられた。また実験的研究のその2として咬頭嵌合位における実験的早期接触が筋機能に如何に影響するかについての検討を行い、ある程度の知見をまとめることができた。つまり、厚さ100μmの実験的な早期接触を下顎第1小臼歯から第2大臼歯まで逐次付与して最大咬みしめを行わせたときの閉口筋の活動を咬筋、側頭筋後部についてEMGで記録し、またガム咀嚼時の下顎運動を記録した結果、早期接触付与後、対側の側頭筋後部の筋活動の低下が著明で、とくに接触の位置が前方にあった場合、活動は小さくなる傾向があった。
漢方薬"ヨクイニン"とその有用成分を応用した副作用の少ない口腔癌治療法の確立

近年、化学療法に漢方薬を併用すると抗腫瘍効果が高まり、副作用が減少するという報告が散見される。ハトムギ(Coix Lachryma-Jobi var. ma-yuen)は、漢方薬として中国や日本で古くから利用されてきた。近年、ハトムギの抗腫瘍効果・抗腫瘍免疫が注目され、中国ではこれを含んだ抗癌剤注射薬も開発され、ハトムギの抽出エキスであるヨクイニンにも抗腫瘍効果があることが示されている。ヨクイニンの有用成分の一つであるTrilinoreinは、lipopolysaccharide(LPS)によるcyclooxygenase-2 (COX-2)の発現を抑制し、細胞増殖活性を低下させるという報告がある。そこで2018年度は、口腔扁平上皮癌細胞株(HSC-3)におけるLPSとCOX-2との関連について予備的な検討を行った。まず、HSC-3細胞株にLPSやCOX-2 inhibitor(セレコキシブ)を作用させ、細胞増殖活性を測定した。HSC-3細胞株にLPS処理を行ったところ細胞増殖活性は増加し、セレコキシブを作用させることで細胞増殖活性は抑制された。次に、口腔扁平上皮癌背部皮下移植マウスモデルを作製し、セレコキシブの経口摂取による抗腫瘍効果について検討した。セレコキシブの経口摂取により腫瘍体積は減少し、TUNEL染色によりアポトーシスの誘導が確認できた。また、セレコキシブの経口摂取群ではサイクリン依存性キナーゼ阻害因子であるp21の発現量が増加した。これらの結果により、口腔扁平上皮癌におけるLPSとCOX-2との関連が明らかになった。次年度以降は、ヨクイニンとその有用成分であるTrilinoreinの抗腫瘍効果、それらの作用によるCOX-2や癌関連遺伝子との関連について検討していく。今年度は予備的な検討として、口腔扁平上皮癌細胞株(HSC-3)におけるLPSとCOX-2との関連についての実験を行った。口腔扁平上皮癌におけるLPSの影響、COX-2 inhibitorの抗腫瘍効果について一定の成果は得られた。しかしながら、予備実験を行なった関係で、ヨクイニンやその有用成分の抗腫瘍効果について検討することが困難であった。ヨクイニンやその有用成分の抗腫瘍効果についてin vitro、in vivoで実験を行っていく。その際、腫瘍微小環境への影響も調べるために、マウス扁平上皮癌細胞株を用いた実験も検討していく。今年度は口腔扁平上皮癌におけるLPSとCOX-2との関連についての実験的検討を行ったため、ヨクイニンやその有用成分の抗腫瘍効果、その作用機序に関する検討を行うための実験費は使用しなかった。繰越し分は、次年度に行う予定のreal-time PCRやウエスタンブロット法の試薬購入、ヌードマウス購入に使用する。
チトクロム酸化酵素における電子移動とプロトン輸送の共役機構

チトクロム酸化酵素は、呼吸鎖電子伝達系の末端におり呼吸基質に由来する電子を分子状酸素に渡してこれを水にまで還元する。この電子伝達反応は膜を隔てたプロトンの能動輸送と共役している。こうしてできたプロトンの濃度勾配はアデノシン三リン酸の合成に使われる。本研究では酸素分子を還元する活性部位であるヘムに注目し、共鳴ラマン分光法により反応中間体の振動スペクトルの時間変化を追跡した。完全還元型チトクロム酸化酵素と酸素分子を反応させると、571-、804-、356-、785-、450-cm^<-1>の順に新たなラマン線が現れた。^<18>O_2を用いた時の振動数シフトからそれぞれ、酸素化型のFe-O_2伸縮振動(571-cm^<-1>)、オキソ型のFe=O伸縮振動(804-cm^<-1>)、別のオキソ型のFe=O伸縮振動(785-cm^<-1>)、水酸化型のFe-OH伸縮振動(450-cm^<-1>)に帰属した。356-cm^<-1>のラマン線の帰属ははっきりしない。804-cm^<-1>を与える分子種(Fe=O_<804>)は785-cm^<-1>を与える分子種(Fe=O_<785>)より1当量だけ高酸化状態にあることが、半還元状態の酵素の反応との比較からはっきりした。さらに、Fe=O_<804>からFe=O_<785>への反応速度が重水中では約20%に低下することを見いだした。この反応ステップではスカラープロトン(酸素分子を還元して水にするのに使われるプロトン)は必要ないにもかかわらず重水中で反応速度が極端に遅くなっている。このことはFe=O_<804>へ電子が供給されてFe=O_<785>ができる段階がプロトン輸送と共役していることを強く示唆する。今後、紫外共鳴ラマン分光法や赤外吸収分光法によりタンパク中のプロトンの動きを追跡することが必要かつ重要である。
トロピカル数学とYoung盤の組み合わせ論の研究

トロピカル数学とは,通常の数学における「掛け算と足し算」を,「足し算とmax演算」に置き換えて作られる数学のことである.21世紀に入って,トロピカル数学の考え方を利用することで,これまでとは全く違う方法によって,数学応用上興味深い問題を証明できることが明らかになってきた.本研究では,この新しいトロピカル数学を,「可積分系」と呼ばれる古くから研究されている微分方程式の理論と組み合わせることで,「ヤング盤の組み合わせ論」という数学上の問題の解決に取り組む.トロピカル数学とは,通常の数学における「掛け算と足し算」を,「足し算とmax演算」に置き換えて作られる数学のことである.21世紀に入って,トロピカル数学の考え方を利用することで,これまでとは全く違う方法によって,数学応用上興味深い問題を証明できることが明らかになってきた.本研究では,この新しいトロピカル数学を,「可積分系」と呼ばれる古くから研究されている微分方程式の理論と組み合わせることで,「ヤング盤の組み合わせ論」という数学上の問題の解決に取り組む.
ベラ科魚類の配偶行動の性転換に関わる脳内シグナル分子の探索

本年度は、ホンベラの性転換に伴ってリン酸化または脱リン酸化される脳内タンパク質群の同定を目的として、以下の実験を実施した。(1)性転換前後でリン酸化状態が変化するタンパク質群の同定ホンベラを大量捕獲して、解剖によって性転換前の雌と性転換完了後の二次雄を区別した後、脳を採取した。脳からタンパク質を抽出した後、リン酸化タンパク質をアフィニティ精製し(QIAGEN社PhosphoProtein Purification Kitを使用)、17年度に確立した二次元HPLC分析系に供した。性転換前後のサンプルでクロマトグラムを比較したところ、大きな変化が認められるタンパク質ピークは見つからなかった。(2)バソトシン・イソトシン受容体cDNAのクローニング当初計画した方法では目的のタンパク質の発見に至らなかったので、リン酸化タンパク質の候補となりうる分子のcDNAクローニングを試みた。これまでの研究から、バソトシンとイソトシンの2つの脳内神経ペプチドと魚類の性転換との関連が示されている。多くの神経ペプチドの受容体がリガンドと結合するとリン酸化されることから、バソトシンとイソトシンの各受容体が性転換に伴ってリン酸化を受ける可能性が考えられた。そこで、この仮説を検証するため、ホンベラ脳からのバソトシン・イソトシン受容体のcDNAクローニングを実施した。他の脊椎動物で既にクローニングされているバソトシン・イソトシン受容体のアミノ酸配列を比較し、保存領域に対応するdegenerateprimerを設計してRT-PCRを行ったところ、各受容体と高い相同性を示すPCR断片を得た。さらに、inverse PCRによって両受容体の全長の推定アミノ酸配列を明らかにした。今後は両受容体について、性転換前後のリン酸化状態の解析を進めていきたい。広島県倉橋島周辺でキュウセンを採取し、1匹の大型の雄と10匹前後の小型の雌を500リットル水槽内で同居飼育した。この中で、3日以上連続して雄と産卵行動を行った雌個体を、「性転換前の雌」のサンプルとした。これらの産卵雌の中から大小2匹を数組選んでペア飼育し、大きい雌が小さい雌に対して雄特有の求愛ディスプレイを示したら、この大きい方の雌を「性転換後の雌」のサンプルとした。得られた性転換前後の雌の生殖巣を固定し、切片を作成して顕微鏡観察した。その結果、性転換前の雌はいずれも発達した卵巣を持っていたが、性転換後の雌には、卵と精子が混在する両性生殖腺を持つ個体から、ほとんど精子だけの二次精巣を持つ個体まで存在し、個体によって性転換の進行度が大きくばらついていた。そこで、「性転換後の雌」として、性転換が完了した雄個体(二次雄)を野外から採取することにした。しかし、得られた雄個体の精巣の形態を観察したところ、大部分は一次精巣を持った生まれながらの雄(一次雄)であることが判明し、性転換を経た二次精巣を持つ二次雄は10匹中1匹しか見つからなかった。一方、キュウセンの近縁種であるホンベラについても同様の調査を実施したところ、大部分の雄は二次雄であった。さらに、ホンベラの方がキュウセンよりも大量捕獲が容易であったことから、実験材料としてホンベラを使用することにした。繁殖盛期である7月から8月の間に捕獲したホンベラの雌(約50匹)と二次雄(約20匹)から脳を採取し、-80°Cにて凍結保存した。その一部の脳を用いて、抽出条件の検討を行った後、予備的にSDS-PAGEによる総抽出タンパク質の分析を行った。さらに、抗ホスホセリン、抗ホスホスレオニン、抗ホスホチロシン抗体を用いてウェスタンブロッティングを行ったが、これまでのところ、雌と二次雄の間で変動が見られるリン酸化タンパク質は見いだされていない。広島県倉橋島周辺でサンプリングした繁殖盛期のホンベラの雌(約50匹)と二次雄(約20匹)から脳を採取し、-80°Cにて凍結保存した。その一部の脳を用いて、界面活性剤を含まない緩衝液によるタンパク質の抽出をおこなった。これを出発材料として、QIAGEN社PhosphoProtein Purification Kitを使用して、リン酸化タンパク質をアフィニティ精製した。その一部を二次元電気泳動に供して分析をおこなったが、雌と二次雄の間で変動が見られるリン酸化タンパク質のスポットは見いだされなかった。二次元電気泳動法では、泳動像が乱れたり、再現性が悪いなどの問題に直面し、また定量的な比較が困難であったことから、これに代わる方法として、再現性と定量性に優れた二次元高速液体クロマトグラフィー(HPLC)法によるプロファイリングを採用することにした。はじめに、タンパク質の分離に適したHPLCカラムと溶出条件の検討をおこなった。上記のホンベラ脳の粗抽出液の一部を、種々のカラムを用いたHPLCに供して分離をおこない、それぞれのクロマトグラムを比較した。その結果、一次元分離の陰イオン交換クロマトグラフィーでは、東ソー社TSK-GEL DEAE-5PWを用いて、0-600mM NaCl/20mM Tris-HCl buffer (pH7.8)のグラジェント溶出(20 mM/min)をおこなった場合に、良い分離を得た。二次元分離の逆相系クロマトグラフィーでは、GL Science社Inertsil Phを用いて、0-60%アセトニトリル/0.1%TFAのグラジェント溶出(1%/min)をおこなった場合に、良い分離を得た。以上の結果から、二次元HPLC法には、これらのカラムと溶出条件を使用することとした。

本年度は、ホンベラの性転換に伴ってリン酸化または脱リン酸化される脳内タンパク質群の同定を目的として、以下の実験を実施した。(1)性転換前後でリン酸化状態が変化するタンパク質群の同定ホンベラを大量捕獲して、解剖によって性転換前の雌と性転換完了後の二次雄を区別した後、脳を採取した。脳からタンパク質を抽出した後、リン酸化タンパク質をアフィニティ精製し(QIAGEN社PhosphoProtein Purification Kitを使用)、17年度に確立した二次元HPLC分析系に供した。性転換前後のサンプルでクロマトグラムを比較したところ、大きな変化が認められるタンパク質ピークは見つからなかった。(2)バソトシン・イソトシン受容体cDNAのクローニング当初計画した方法では目的のタンパク質の発見に至らなかったので、リン酸化タンパク質の候補となりうる分子のcDNAクローニングを試みた。これまでの研究から、バソトシンとイソトシンの2つの脳内神経ペプチドと魚類の性転換との関連が示されている。多くの神経ペプチドの受容体がリガンドと結合するとリン酸化されることから、バソトシンとイソトシンの各受容体が性転換に伴ってリン酸化を受ける可能性が考えられた。そこで、この仮説を検証するため、ホンベラ脳からのバソトシン・イソトシン受容体のcDNAクローニングを実施した。他の脊椎動物で既にクローニングされているバソトシン・イソトシン受容体のアミノ酸配列を比較し、保存領域に対応するdegenerateprimerを設計してRT-PCRを行ったところ、各受容体と高い相同性を示すPCR断片を得た。さらに、inverse PCRによって両受容体の全長の推定アミノ酸配列を明らかにした。今後は両受容体について、性転換前後のリン酸化状態の解析を進めていきたい。
その場観察法による金属ナノ粒子分散セラミックス材料の複合化メカニズムの解析

Al_2O_3/Wナノ複合材料は、数10nmの金属Wがマトリックス粒内に均一に分散し優れた機械的性質を示す。本研究では、この様な高性能アルミナ/金属ナノ複合材料の組織形成過程の解明を目的として、透過型電顕(TEM)中で焼結過程のその場観察を行った。WO_3とγ-Al_2O_3の混合粉末を調製し、これを水素気流中6001100°Cで還元処理を行なった。X線回折の結果、700°C以上でWO_3のピークは消失し900°C以上で金属Wが生成することが確認された。800°C還元処理粉末のTEMによるエネルギー分析ではWの存在が確認されたが、W粒子の存在は認められず、Wは非晶質で存在していることが示唆された。この粉末を直接加熱ホルダーにセットし、超高真空下のTEM内で加熱を行なった。本研究で用いたγ-Al_2O_3は高温でα-Al_2O_3へと相変態するが、約1000°C以上に加熱するとこの変態が生じると共に、Al_2O_3粉末の粒成長が開始し、形態が針状から等軸状粒子へと変化することが確認された。これに伴い成長したα-Al_2O_3粒子の内部や表面に数数10nmと非常に微細なWの析出が確認され、温度上昇と共にW粒子は成長することが確認された。これより、最終的な複合体中のナノW粒子はAl_2O_3のα-β相転移/粒成長に伴って粒内に取り込まれるものと考えられた。また本実験の過程で、Al_2O_3表面に吸着した有機溶媒が還元過程で炭化し、結晶性グラファイトが生成し、これが析出したナノサイズW粒子を取り囲み、数nmの金属W包含カーボンナノボールを形成することが分かり、その生成過程やボールの特徴的な運動などをVTRに記録することに成功した。カーボンナノボールはナノチューブなどと共に注目される新しい形態の炭素基材料であり、特異な構造から新規機能が期待されるものであが、従来のものは黒鉛の直流アーク法でしか作製されておらず、その生成メカニズムや特性は未知である。本研究ではTEM中でのその場反応を直接観察した最初の例であり、今後の研究の進展が期待される成果である。
グラフェンエッジ状態を利用した強磁性ナノ炭素粒子の作製とキャラクタリゼーション

水素を含む高温雰囲気中で炭素粉末をレーザー蒸発させると,強磁性を示すナノ炭素粒子が得られる.しかし,原料には100ppm程度の鉄が含まれるため,このような磁性が得られる可能性がある.この不純物鉄を10 ppm以下まで除去すると,強磁性を示さなくなり,検出した強磁性は鉄元素に起因すると考えられる.しかし,グラフェンのジグザグ端に関わる磁性は,高濃度窒素をドープしたグラフェン膜でも微弱ではあるが検出でき,炭素強磁性の実験的検証に関する手掛かりを得た.水素を含む高温雰囲気中で炭素粉末をレーザー蒸発させると,強磁性を示すナノ炭素粒子が得られる.しかし,原料には100ppm程度の鉄が含まれるため,このような磁性が得られる可能性がある.この不純物鉄を10 ppm以下まで除去すると,強磁性を示さなくなり,検出した強磁性は鉄元素に起因すると考えられる.しかし,グラフェンのジグザグ端に関わる磁性は,高濃度窒素をドープしたグラフェン膜でも微弱ではあるが検出でき,炭素強磁性の実験的検証に関する手掛かりを得た.強磁性的な振る舞いを示す泡状ナノ炭素(カーボンナノフォーム: CNF)粒子を水素ガスを含む雰囲気中で作製し,磁性元素であるFe, Co, Niの含有量を,本計画で購入した原子吸光分光光度計を用いて詳細に調べた.その結果,CNF試料にはFeが数100ppm含まれていることを確認したが,SQUIDで検出されるCNFの強磁性を説明できる量ではなく,炭素系の強磁性であることが明確になった.その後,原料炭素粉末に同程度のFe元素が含まれることを見出し,塩酸処理を行い原料粉末のFe含有量を10ppm以下に抑えた炭素粉末を作製し,CNF試料を作った.その結果,そのような炭素粉末を用いて作製したCNFでも0.2emu-G/g程度の飽和磁化を持つ強磁性を示すことを明らかにした.SQUIDによる磁性測定では,磁化は4000ガウス程度の磁場で飽和し,磁化曲線は4.2から400Kまでの広い範囲で温度依存性を示さず,かつ,ヒステリシスも示さないという特異な挙動を見出した(ただし4.2Kでは微量常磁性成分による磁化曲線の重畳を確認することができる).また,試料にはCNF以外に小さなフレーク状のグラファイト粒子も含まれる.これらの粒子の除去は,CNF粒子をエタノール中に超音波分散させ,遠心分離することにより行った.CNF粒子ではグラファイトの(002)面からのX線回折線が極度に広がるのに対し(二層面からの回折のため),フレーク状グラファイト粒子では鋭い回折線を与える.この様なX線回折の特徴を利用し,分離度を定量的に取り扱い,500G程度の遠心加速度でCNF粒子とフレーク状グラファイトが効率よく分離できることを見出した.このような成果に伴い,CNF粒子の分級やそれに伴う磁性の変化を研究する基盤を確立することができた.カーボンナノフォーム(CNF)作製における水素濃度の決定は重要であり,磁性を有するCNF粒子が効率良く生成する条件を決定した.その結果,1%以下の水素含有量では強い磁性を有する試料を得ることはできず,1%を超えると急激に強い磁性を示す試料成分が増加することを見出した.さらに,出発原料に含まれる400ppm程度のFe不純物も,磁性CNFの生成には重要であることが分かった.しかし,CNFで検出されている強磁性は,不純物として混入しているFeの磁性の寄与だけで定量的に説明できる大きさではない.このようなFeは,六員環結合する炭素ネットワークに欠陥を生成させ,そこに強磁性に寄与する局在電子が存在するものと解釈している.CNF粒子は二次凝集しているため一次粒子への分割を行った.各種分割方法を試した結果,ジェットミルによる粉砕が良い結果を与えることが分かった.1500回のジェットミル粉砕では,平均粒径150nm程度の粒子に分級することができる.同様に,3000回では80nmの平均粒径を持つCNFへの分級,5000回ではポリカーボネート系フィルターにより65nmのCNFへ分級を行うことができた(DLSで測定).ただし,TEMでは20-40nm程度のCNFが確認できるため,再凝集した可能性がある.65nmまで分級したCNFの分散安定性を調べると,3日後には1800nmの粒径を示す成分が見られるようになり,CNFは凝集して行くことが分かった.H23年度の実験計画でもこのことを予測し,界面活性剤等を用いて分散性安定性を増す実験を完結させる計画であったが,年度内に終了させることはできなかった.ただし,エタノールにDMFを1%添加することにより凝集を抑制し,3日後でも200nmの粒径までしか凝集しないことを確認している.H24年度は,分散性を保ったまま一次粒子に分級した磁性CNFの磁気測定を行い,磁性の本質を解明すると共に,グラフェン膜上に磁性炭素ナノ粒子を薄膜状に担持させ,グラフェンの伝導性を炭素磁性体で制御可能かどうかを調べる実験を行いたい.水素ガスを数%含む1気圧の高温(1000°C程度)雰囲気中(Ar, N2)で,炭素粉末をレーザー蒸発させると,強磁性を示す泡状ナノ炭素粒子が得られる.しかし,炭素粉末には数100ppm程度のFeが含まれ,このFeが強磁性の起源となる可能性がある.

得られた泡状ナノ炭素粒子に含まれるFeの含有量を原子吸光,EELS,X線光電子分光で詳細に調べたが,Fe元素を検出することはできなかった.しかし,He+イオンを用いたラザフォード後方散乱分光法では,数100ppm程度のわずかなFeが検出され,今までの測定で得た飽和磁化の大きさを説明できる程度の量であることがわかった.つまり,泡状ナノ炭素粒子が示す強磁性は,sp2結合した炭素原子ネットワークのジグザグエッジの電子状態に起因するものとは断言できないことになる.そこで,CVD法によりCu箔上へグラフェン膜を作製し,細孔状の欠陥を導入することにより,ジグザグエッジを形成し,磁性を調べる実験を行った.細孔状の欠陥導入は,メチル化メラミン樹脂を溶解したメタノールに超音波振動を与えることによりミスト化し,反応炉に導入する方法で行った.高濃度(1-2%程度)のメチル化メラミン樹脂を溶解したメタノールを用いると,グラフェン膜に細孔状欠陥を作りながら,窒素原子がドープされることを見出し,その細孔領域にジグザグエッジが形成されるものと推定できる.そのような試料の磁気測定を行ったところ,4.2Kにおいて3000G以下の磁場で微弱ではあるが,ヒステリシスと思われる磁気特性が検出された.研究計画では,泡状ナノ炭素粒子をグラフェン膜上に配列させ,磁気応答特性を調べる予定であったが,Fe起因の磁性では本研究の目的から逸脱するものである.炭素磁性を追求する上で,グラフェン膜中に形成された細孔の周りのジグザグエッジの磁性探究は学術的に深い意義を持つ.レーザー蒸発法を用いたカーボンナノフォーム試料の作製では,一回の実験に6時間程度かかり,得られる試料量としては10mg程度である.試料の分級実験では,同じ試料を用いて各種分割方法(超音波,ジェットミル,ビーズミルなど)を行い,その結果を比較検討する必要がある.このため,分級実験用の試料として100mg程度作製する必要があり,試料作製に予想以上の時間がかかり,分割方法の具体的な評価への取り掛かりが数カ月遅れたことがあげられる.さらに,原料炭素粉末の精製・調整に手間取り,磁性を発現するカーボンナノフォーム試料作製条件の最適化に時間を要することになった.24年度が最終年度であるため、記入しない。磁性CNF試料の作製条件の最適化や既設の実験装置を用いたときの生成量も把握した.さらに,一次粒子への分割・分級もジェットミルを用いて行う事ができる目途を立てた.ただし,一次粒子の分散安定性の面で解決しなければならない問題が生じたため,各種分散剤を用いて一次粒子の凝集を防ぐ方法を確立する必要がある.現在,DMFを用いる方法である程度目途を立てているため,今後,SDS等の界面活性剤を用いて分散安定性の向上を調べる.申請当初の計画に従って,CNF粒子の薄膜化処理を行う.実施方法としては,数%のPMMA(アクリル樹脂)等をCNF分散溶液に添加し,基板上へスピンコートすることにより行う.作製した膜の磁気特性(磁場を膜に平行と垂直に印加)を調べる.さらに,本研究室で作製したグラフェン膜上への磁性CNF粒子の付着を行い,CNFの磁性がグラフェンの伝導性に与える影響を調べ,炭素を基盤としたトンネル磁気抵抗効果が可能かどうかも調査する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
気液界面を通しての物質の輸送に及ぼす風波の崩壊現象の効果の流体力学的解明

本研究は、風波の崩壊時の物質輸送が何によって促進されるのかを風波気液界面下の乱流構造と関連づけて解明することを目的とした。さらに、風波海水面を通しての炭酸ガスの輸送機構を解明すること、及び、表層の風波の崩壊現象及び物質の輸送に及ぼす温度成層効果についても水槽実験及び三次元直接数値計算DNSにより解明することをめざした。本年度は、風波界面下に存在する温度成層が物質の輸送に如何なる影響を与えるかを主に明らかにすることを試みた。その結果、強い安定成層乱流場においては熱と物質の逆勾配拡散現象が発生し、この現象に熱および物質の分子拡散の効果が強く現れ、密度成層が温度差で作られるか塩分のように濃度差で作られるかによって拡散の度合いがかなり異なることが明らかにされた。この結果は大気境界層中で従来使用されていた物質の拡散モデルをそのまま海洋中での物質の拡散予測には使用できないことを示すに至った。さらに、この逆勾配拡散現象をDNSを用いて予測することに成功した。一方、風波の崩壊に伴う気泡の混入が物質移動に如何なる影響を与えるかを検討するために高風速状態の風波の崩壊時に対して物質移動速度を計測した。その結果、風波の崩壊時においては気泡の巻き込みによる物質移動よりも風波の崩壊によって生成される乱流渦の表面更新による物質移動の方が支配的であることが証明された。さらに、これらの結果を基にして炭酸ガスの移動速度を現実の海洋に対して評価する方法を風波のスペクトル特性を用いて提案した。本研究は、風波の崩壊時の物質輸送が何によって促進されるのかを気泡と水滴の径、速度、体積率等の正確な測定、及び、界面領域での小スケール乱流表面更新渦の発生周波数の測定をもとにして解明することを目的とする。さらに、海水を含む気液界面を通しての炭酸ガスの輸送機構を解明すること、及び、表層の風波の崩壊現象及び物質の輸送に及ぼす温度成層効果についても水槽実験及び三次元直接数値計算DNSにより解明することをめざす。初年度は風波の崩壊時の乱流構造と気泡の巻き込み及び水滴の飛散機構の解明のための実験を風波水槽を用いて行った。この風波水槽乱流場で、熱線風速計及びLDVによる気流速と液流速の測定実験を行い、得られた乱流速度信号に数値処理報(条件付き平均化法)を施すことにより風波の崩壊時の気流側と液流側の乱流構造を解明することを試みた。その結果、風波界面の上の気流側には組織的な上昇渦が波の周波数よりもはるかに大きな頻度で発生することが明らかになった。また、この組織的乱流渦が風波界面に与える大きなシア-により、風波界面下の液側に表面更新渦が作られることが明らかになった。さらに、波の周波数程度の低頻度で旋回を伴う下降バーストが発生することも明らかになった。この渦構造の変化は、風波が2次元から3次元に変化することに起因することが風波気液界面に対するDNSの結果から明らかになった。さらに、海水をも含む気液界面を通しての物質輸送機構を解明するため振動格子乱流水槽を用いて炭酸ガスの吸収実験を行い、液側の物質移動係数が海水の場合には真水の場合の半分に減少する事実を明らかにした。本研究では海洋表層乱流場のシミュレーション装置であるウインドシア-によってのみ風波乱流場を形成することができる風波水槽を制作し、風波気液界面を通しての炭酸ガスの輸送実験を行うことにより、炭酸ガスの物質移動係数のウインドシア-に対する変化を明らかにした。その結果、従来の地球温暖化予測モデルで使用されてきた物質移動係数と風速の比例関係式は全く成立しないこと、および、従来の評価式では移動速度を数倍過小評価する危険性があることが明らかになった。また、激しい風波の崩壊時の物質輸送が気泡の混入によって促進されるという従来の通説には信頼性がなく、風波の崩壊に伴うリップル状の乱流渦が物質移動を促進させることが明らかになった。

これらの結果を基にして室内実験の結果から実際の海洋海水面での炭酸ガスの輸送速度の高精度評価モデルを提案した。さらに、海洋表層に頻繁に現れる密度成層が物質輸送に及ぼす効果についても小型水槽を用いた室内実験および直接数値計算(DNS)により明らかにした。その結果、強い安定成層乱流場においては熱と物質の逆勾配拡散現象が発生し、この現象に熱および物質の分子拡散の効果が強く現れ、密度成層が温度差で作られるか塩分のように濃度差で作られるかによって拡散の度合いがかなり異なることが明らかにされた。この結果は大気境界層中で従来使用されていた物質の拡散モデルをそのまま海洋中での物質の拡散予測には使用できないことを示すに至った。さらに、この逆勾配拡散現象をDNSを用いて精度良く予測することに成功した。
シアル化・非シアル化アポE各アイソフォームとβアミロイドとの結合性に関する研究

apoEは、アルツハイマー病(AD)に特徴的な老人斑中にAβと共に沈着が認められることからその発症に密接に関連していると考えられている。また、apoEの唯一の糖鎖結合部位である194番スレオニンにはシアル酸が結合し、その結合量は血液中より髄液中で多いことが知られている。本研究では、apoEのシアル酸残基がAβ_<1-42>との相互作用にいかに影響を及ぼすか、表面プラズモン共鳴分析法を原理としたBIACORE3000にて検討を行った。さらに、DMPC-リポソームと正常および非シアル化apoE3の相互作用についても解析を加えた。その結果、次の結論を得た。1.ウエスタンブロットより、正常apoE3(シアル化apoE3)と変異apoE3(非シアル化apoE3)の発現が確認された。3.ヒト血清apoE含有リポ蛋白を試料とした場合もAβ_<1-42>との相互作用が認められ、その親和力はノイラミニダーゼ処理により減弱した。これらの結果より、apoE分子の194番スレオニンのシアル酸残基がapoEとAβとの相互作用に影響を及ぼしている事を証明し、ADの発症、特にADの主病変である老人斑形成には、apoEの遺伝的性質だけではなく、脳神経系由来のapoEがシアル酸付加を受け易いという性質が密接に関係していることを示した。
慢性腎不全下の骨代謝異常に対する増殖因子・炎症性サイトカインの影響に関する研究

目的:透析療法を受けている慢性腎不全患者が増加の一途をたどり,中でも腎性骨異栄養症は患者の社会復帰を妨げる重大な問題となっている中で,血液透析施行中の慢性腎不全患者の骨代謝異常に対する増殖因子・サイトカインの影響について検討する.対象:慢性糸球体腎炎を原疾患とする血液透析患者をintact-PTH300pg/m以上と以下の2群に分類し,それぞれ10名ずつを対象とする.方法:血清中intact-PTH(RIA法),1α,25-(OH)_2D_3(RRA法),Al-P(PNP基質法),オステオカルシン(RIA法),酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(RIA法),エストロゲン(E1,E2,E3)(RIA法)を測定する.また血液透析前後の血清中およびアセトニトリル(0.1%トリフルオロ酢酸を含む)で血液透析膜(PMMA膜)より抽出した吸着物質中のIL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-IをELISA法にて測定する.結果:(1)2群いずれも1α,25-(OH)_2D_3は低値であった.(2)intact-PTH高値群で血清中Al-P,オステオカルシン,酒石酸抵抗性酸フォスフォターゼが高い傾向を示した.(3)血清中IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-Iはいずれの患者でも検出されなかった.(4)血液透析膜吸着物質中IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-βはintact-PTH高値群において高い傾向であった.考察:intact-PTHが高い群ではAl-P,オステオカルシン,酒石酸抵抗性酸フォスフォターゼも高いことから,骨形成および骨吸収がともに亢進していると考えられた.一方intact-PTH低値群ではAl-P,オステオカルシン,酒石酸抵抗性酸フォスファターゼいずれも低く,骨形成,骨吸収ともに抑制された低回転性骨であると考えられた.血清中IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-Iはいずれの患者でも検出されず,血清中には微量しか存在しないと考えられた.しかしこれらが,透析膜吸着物質中では骨形成および骨吸収がともに亢進していると考えられるintact-PTH高値群において高い傾向を示したことから,IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-Iは血液透析施行中の慢性腎不全患者の骨形成および骨吸収に関与していることが示唆された.目的:透析療法を受けている慢性腎不全患者が増加の一途をたどり,中でも腎性骨異栄養症は患者の社会復帰を妨げる重大な問題となっている中で,血液透析施行中の慢性腎不全患者の骨代謝異常に対する増殖因子・サイトカインの影響について検討する.対象:慢性糸球体腎炎を原疾患とする血液透析患者をintact-PTH300pg/m以上と以下の2群に分類し,それぞれ10名ずつを対象とする.方法:血清中intact-PTH(RIA法),1α,25-(OH)_2D_3(RRA法),Al-P(PNP基質法),オステオカルシン(RIA法),酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(RIA法),エストロゲン(E1,E2,E3)(RIA法)を測定する.また血液透析前後の血清中およびアセトニトリル(0.1%トリフルオロ酢酸を含む)で血液透析膜(PMMA膜)より抽出した吸着物質中のIL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-IをELISA法にて測定する.結果:(1)2群いずれも1α,25-(OH)_2D_3は低値であった.(2)intact-PTH高値群で血清中Al-P,オステオカルシン,酒石酸抵抗性酸フォスフォターゼが高い傾向を示した.(3)血清中IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-Iはいずれの患者でも検出されなかった.(4)血液透析膜吸着物質中IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-βはintact-PTH高値群において高い傾向であった.考察:intact-PTHが高い群ではAl-P,オステオカルシン,酒石酸抵抗性酸フォスフォターゼも高いことから,骨形成および骨吸収がともに亢進していると考えられた.一方intact-PTH低値群ではAl-P,オステオカルシン,酒石酸抵抗性酸フォスファターゼいずれも低く,骨形成,骨吸収ともに抑制された低回転性骨であると考えられた.血清中IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-Iはいずれの患者でも検出されず,血清中には微量しか存在しないと考えられた.しかしこれらが,透析膜吸着物質中では骨形成および骨吸収がともに亢進していると考えられるintact-PTH高値群において高い傾向を示したことから,IL-1β,IL-6,TNF-α,TGF-β,IGF-Iは血液透析施行中の慢性腎不全患者の骨形成および骨吸収に関与していることが示唆された.
文字列圧縮技術を基盤とした知識発見アルゴリズムの開発

本研究では,データ圧縮を単に保存領域の削減にとどまらず,処理の効率化を目指して,圧縮文字列のための文字列アルゴリズムの開発を行った.とりわけ,文字列の繰り返し構造に着目し,圧縮文字列から繰り返し構造を検出するアルゴリズムの開発を目指して研究を行った.ひとつに,繰り返し構造に込められた制約をより明確にするために,繰り返し構造から,もとの文字列を推測するという逆問題に取り組んだ.本年度は,繰り返し構造の中でも局所周期に着目して逆問題に取り組み,部分的な成果を得た.結果として,計算複雑性がアルファベットサイズに依存して変化し,アルファベットサイズに制約がない場合か,アルファベットサイズが2以下であるとき,効率良く逆問題を解くアルゴリズムを与えた.アルファベットサイズが3以上の定数である場合の計算複雑性を明らかにすることが今後の課題である.本研究の成果は,学術論文誌Discrete Applied Mathematicsの特集号に投稿済であり,査読中である.ふたつに,圧縮文字列照合について,文字列に含まれる繰り返し構造を求めるアルゴリズムの開発に取り組んだ.既存研究として,圧縮データ長をn,展開文字列長をNとしたとき,繰り返し構造の存在判定を行う0(nlogN)時間アルゴリズムが知られている.本研究では,この結果をベースとして,スクエア(2回繰り返し部分文字列)および連(極大な周期的部分文字列)の個数を求めるアルゴリズムに拡張した.この成果について,国際学会への投稿を準備している.取り扱うデータ量が爆発的に増加しているなか,データ圧縮を単に保存領域の削減にとどまらず,処理の効率化を目的とした,圧縮文字列のための文字列アルゴリズムの開発を行うことが本研究のテーマである.今年度は,圧縮の基本構造である繰り返しに着目し,以下の2つの研究を行った.1つに文字列の繰り返し構造が与えられたとき,入力に無矛盾な文字列を推測する問題について解析を行った.結果として問題の難しさがアルファベットサイズに依存することを明らかにした.アルファベットサイズが無制限もしくはバイナリのとき,高速に解くアルゴリズムを示し,アルファベットサイズが4以上のとき,NP完全となることを示した.この成果は昨年8月にLAシンポジウムにて口頭発表した.2つに圧縮文字列照合について,すべての移調パタンを多項式時間で検出するアルゴリズムを提案した.移調パタンとは,パタンに文字の置換関数を任意の回数だけ適用して得られるすべてのパタンを指す.移調パタンを見つけることにより,楽譜から特定の旋律を見つけ出す,音楽検索が実現できる.提案アルゴリズムでは,周期性補題を拡張することにより,特定の位置に現れるパタン出現位置を等差数列表現で効率良く保持できることに着目した.この性質を用いて圧縮テキスト長をn,圧縮パタン長をm,アルファベットサイズを\sigmaとして,0(\sqrt{\sigma}n^4)時間,0(n^2)領域で動作するアルゴリズムを示した.この成果は本年4月に行われるコンピュテーション研究会にて発表予定であり,国際学会への投稿を準備中である.取り扱うデータ量が爆発的に増加しているなか,データ圧縮を単に保存領域の削減にとどまらず,処理の効率化を目的とした,圧縮文字列のための文字列アルゴリズムの開発を行うことが本研究のテーマである.昨年度に続き,圧縮の基本構造である繰り返しに着目して研究を行った.ひとつに,文字列の繰り返し構造からの文字列推測問題を解析し,問題の難しさがアルファベットサイズに依存することを明らかにした.アルファベットサイズが無制限もしくはバイナリのとき,高速に解くアルゴリズムを示し,アルファベットサイズが4以上のとき,NP完全となることを示した.この成果は9月に国際学会PSC2010にて口頭発表を行った.ふたつに,圧縮文字列照合について,すべての移調パタンを多項式時間で検出するアルゴリズムを提案した.移調パタンとは,パタンに文字の置換関数を任意の回数だけ適用して得られるすべてのパタンのことであり,例として音楽の旋律などが挙げられる.この成果は電子通信情報学会コンピュテーション研究会にて口頭発表した.みっつに,連の個数の最大値を求める問題について,アルファベットサイズを3に拡張することを検討した.具体的な取り組みとして,計算機を用いた探索実験を行うとともに,狭義エピスターミアン文字列における連の個数の最大数について上界と下界を理論的に導いた.現在投稿に向けて準備を進めている.また,これまでの研究成果をふまえ,文字列に含まれる繰り返し構造に関する研究について包括した内容のサーベイを招待講演にて行った.本研究では,データ圧縮を単に保存領域の削減にとどまらず,処理の効率化を目指して,圧縮文字列のための文字列アルゴリズムの開発を行った.とりわけ,文字列の繰り返し構造に着目し,圧縮文字列から繰り返し構造を検出するアルゴリズムの開発を目指して研究を行った.ひとつに,繰り返し構造に込められた制約をより明確にするために,繰り返し構造から,もとの文字列を推測するという逆問題に取り組んだ.本年度は,繰り返し構造の中でも局所周期に着目して逆問題に取り組み,部分的な成果を得た.結果として,計算複雑性がアルファベットサイズに依存して変化し,アルファベットサイズに制約がない場合か,アルファベットサイズが2以下であるとき,効率良く逆問題を解くアルゴリズムを与えた.アルファベットサイズが3以上の定数である場合の計算複雑性を明らかにすることが今後の課題である.本研究の成果は,学術論文誌Discrete Applied Mathematicsの特集号に投稿済であり,査読中である.ふたつに,圧縮文字列照合について,文字列に含まれる繰り返し構造を求めるアルゴリズムの開発に取り組んだ.既存研究として,圧縮データ長をn,展開文字列長をNとしたとき,繰り返し構造の存在判定を行う0(nlogN)時間アルゴリズムが知られている.本研究では,この結果をベースとして,スクエア(2回繰り返し部分文字列)および連(極大な周期的部分文字列)の個数を求めるアルゴリズムに拡張した.この成果について,国際学会への投稿を準備している.
超超並列構造を持つ1msビジョンチップを用いた超高速マニピュレーション

本研究では、研究代表者らの超並列・超高速ビジョンチップ並びに1ms感覚運動統合システムの開発の実績をもとに、高速ビジュアルフィードバックを用いた新たな原理に基づく超高速マニピュレーション技術の体系化を目的とする。実際に、集積化ビジョンシステムの研究開発と、それに対応した高速ハンドアームシステムの研究開発を同時に進め、システムレベルでの超高速マニピュレーション技術を実現することが研究の特色である。具体的な研究成果としては次のことを実現することができた.1.1msビジョンチップに基づく1msアクティブビジョンシステムの開発ビジョンチップの高速性に対応して,高速動作が可能な2自由度アクティブビジョンシステムを開発した.また,開発したシステムを用いて,三次元形状認識と対象追跡を同時に行うことができるアクティブビジョン制御手法を開発した.2.1msビジョンを備えた高速ハンドアームシステムの開発ロボットハンドアームと高速アクティブビジョンを同時に高速に制御するために,それぞれの処理演算を並列に実行することが可能な並列構造を持つリアルタイムDSP処理システムを導入した.これにより、より多種・多数のセンサに対する階層的並列処理を施すことが可能となった.開発したシステムのもと,1msビジョンシステムの出力により,高速ハンドアームの実時間視覚フィードバック制御を実現することができた.3.超並列性と超高速性を利用した視覚情報処理アルゴリズムの開発高速性を考慮した視覚制御のための並列画像処理アルゴリズムを開発した.また,2台のビジョンシステムを用いた3次元位置形状情報の獲得手法を提案し,楕円体などの対象に対する実時間認識を実現した.4.ダイナミクスを考慮した高速ビジュアルフィードバック制御理論の構築視覚により対象のダイナミクスをリアルタイムで計測し,それを用いることで高速作業が可能な視覚フィードバック制御理論を構築した.具体的には,接触作業を考慮した視覚によるロボットのダイナミクス制御法を開発した.本研究では、研究代表者らの超並列・超高速ビジョンチップ並びに1ms感覚運動統合システムの開発の実績をもとに、高速ビジュアルフィードバックを用いた新たな原理に基づく超高速マニピュレーション技術の体系化を目的とする。具体的な研究成果としては次のことを実現することができた.1.1msビジョンチップに基づく1msアクティブビジョンシステムの開発ビジョンチップの高速性に対応して,高速動作が可能な2自由度アクティブビジョンシステムを開発した.また,開発したシステムを用いて,三次元形状認識と対象追跡を同時に行うことができるアクティブビジョン制御手法を開発した.2.1msビジョンを備えた高速ハンドアームシステムの開発ロボットハンドアームと高速アクティブビジョンを同時に高速に制御するために,それぞれの処理演算を並列に実行することが可能な並列構造を持つリアルタイムDSP処理システムを導入した.これにより、より多種・多数のセンサに対する階層的並列処理を施すことが可能となった.開発したシステムのもと,1msビジョンシステムの出力により,高速ハンドアームの実時間視覚フィードバック制御を実現することができた.3.超並列性と超高速性を利用した視覚情報処理アルゴリズムの開発高速性を考慮した視覚制御のための並列画像処理アルゴリズムを開発した.また,2台のビジョンシステムを用いた3次元位置形状情報の獲得手法を提案し,楕円体などの対象に対する実時間認識を実現した.4.ダイナミクスを考慮した高速ビジュアルフィードバック制御理論の構築視覚により対象のダイナミクスをリアルタイムで計測し,それを用いることで高速作業が可能な視覚フィードバック制御理論を構築した.具体的には,接触作業を考慮した視覚によるロボットのダイナミクス制御法を開発した.本研究では,研究代表者らの超並列・超高速ビジョンチップ並びにlms感覚運動統合システムの開発の実績をもとに,高速ビジュアルフィードバックを用いた新たな原理に基づく超高速マニピュレーション技術の体系化を目的とする.実際に,集積化ビジョンシステムの研究開発と,それに対応した高速ハンド-アームシステムの研究開発を同時に進め,システムレベルでの超高速マニピュレーション技術を実現することが研究の特色である.具体的には,(1)ビジョンチップアーキテクチャに基づくlmsビジョンチップシステムの研究開発,(2)lmsビジョンに対応した高速ハンド-アームシステムの研究開発,(3)超並列性・超高速性を前提とした視覚情報処理アルゴリズムの研究.(4)ダイナミクスを考慮した高速ビジュアルフィードバック制御理論の研究を進め,最終的にこれらの基盤技術を融合することにより,従来にはない超高速マニピュレーションの実現を目的とする.平成11年度は,以下の研究を進めた。1)高速視覚による超高速マニピュレーションシステムの設計を行った.2)ビジョンチップアーキテクチャを基づくlmsビジョンシステムの設計・開発を行った.3)超並列処理構造に対応した視覚情報処理アルゴリズムの開発を行った.4)高速アクティブビジョンを導入し,制御用DSPシステムと接続して動作を確認した.5)ビジョンシステムの3次元情報の獲得アルゴリズムの設計を行った.6)高速視覚に対応したアクティブビジョン制御法を開発した.7)5),6)の開発に基づいた高速な対象追跡を実現した.本研究では,研究代表者らの超並列・超高速ビジョンチップ並びに1ms感覚運動統合システムの開発の実績をもとに,高速ビジュアルフィードバックを用いた新たな原理に基づく超高速マニピュレーション技術の体系化を目的とする.実際に,集積化ビジョンシステムの研究開発と,それに対応した高速ハンドアームシステムの研究開発を同時に進め,システムレベルでの超高速マニピュレーション技術を実現することが研究の特色である.具体的には(1)ビジョンチップアーキテクチャに基づく1msビジョンチップシステムの研究開発,(2)1msビジョンに対応した高速ハンドアームシステムの研究開発,(3)超並列性・超高速性を前提とした視覚情報処理アルゴリズムの研究,

(4)ダイナミクスを考慮した高速ビジュアルフィードバック制御理論の研究を進め,最終的にこれらの基盤技術を融合することにより,従来にはない超高速マニピュレーションの実現を目的とする.平成12年度は以下の研究を進めた.1)高速アームシステム/制御用DSPの導入を行い,動作を確認した.2)1msビジョンシステムと高速アームシステムの接続を行い,動作を確認した.3)高速性を考慮した視覚制御のための画像処理アルゴリズムを開発した.4)2台のビジョンシステムを用いた3次元位置形状情報の獲得手法を提案し,動作を確認した.5)高速3次元認識視覚に対応したアクティブビジョン制御法を設計した.6)3),4)の開発に基づいた超高速のマニピュレーションの設計を行った.7)接触作業を考慮した視覚によるロボットのグイナミクス制御方を開発した.本研究では、研究代表者らの超並列・超高速ビジョンチップ並びにlms感覚運動統合システムの開発の実績をもとに、高速ビジュアルフィードバックを用いた新たな原理に基づく超高速マニピュレーション技術の体系化を目的とする。実際に、集積化ビジョンシステムの研究開発と、それに対応した高速ハンドーアームシステムの研究開発を同時に進め、システムレベルでの超高速マニピュレーション技術を実現することが研究の特色である。具体的には、(1)ビジョンチップアーキテクチャに基づくlmsビジョンチップシステムの研究開発、(2)lmsビジョンに対応した高速ハンドーアームシステムの研究開発、(3)超並列性・超高速性を前提とした視覚情報処理アルゴリズムの研究、(4)ダイナミクスを考慮した高速ビジュアルフィードバック制御理論の研究を進め、最終的にこれらの基盤技術を統合することにより、従来にはない超高速マニピュレーションの実現を目的とする。平成13年度は以下の研究を進めた。1.高速ハンドシステム制御用DSPシステムの導入:これにより、より多種・多数のセンサに対する階層的並列処理を施すことが可能となった。2.高速ハンドシステムの動作検証:高速ハンドの制御システムを中心として、研究開発を進めた。3.高速ハンドシステムとlmsビジョンシステムの接続・動作確認:lmsビジョンシステムの出力を用いて、高速ハンドシステムの動作確認を行った。4.高速性を考慮した高速把握のための画像処理アルゴリズムの開発:5.高速視覚による高速把握制御法の開発:6.4)5)に基づく、高速把握制御の実現