hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深海生底生有孔虫の生物生産とオーシャンフラックスー観則と実験ー

本研究は低生有孔虫類が深海に沈降してきた有機物がどのように反応し,それをどのように消費していくのかを明らかにすることを目的としている。研究は海底表層における底生有孔虫類の経年変化の観測と,実験室における飼育実験とを行った。(1)海底表層部の経年観測...相模湾中央部の定点(35°C002'N,139°C23,3'E,1450m)において,1991年度に引き続き,1992年3,5,7,9,11,12月の計6回,表層未撹乱試料を採集し,Sediment-Water Intorfaceの構造と底生有孔虫の生産量の経年変化を観測した。定点の底質は軟泥で,表層23cmは鉄分が酸化して黄色を呈した酸化層からなる。酸化層は春に薄く,秋から冬にかけて厚い。これは春には,多量の有機物が沈降し,それが海底表層部で分解されるときに,周辺の酸素を消費し,その結果として酸化層の厚みが減少するためである。底生有孔虫は季節によって優占する種類と個体数が異なる。種によって生殖時期が異なるためである。春にはBolivina pacificaなどのShallow in faunaが繁殖し,冬にはGlobobulimina affinis,Chilostomella ovoideaなどのdeep in faunaが繁殖する。生息場所の違いによる繁殖時期のずれは,海底表層部に沈降した有機物の堆積物内への拡散と結びつけると理解しやすい。(2)有孔虫の飼育実験...相模湾の定点および実験室内で有孔虫類を飼育した。実験室内では,餌濃度と水圧を変えて飼育し,成長量を計測した。Glofoduimina affinisは,水圧150気圧の時,よく成長した。Balophilic Speciesである。また,餌濃度は2×10^7cell/mlで成長し,それより少ない餌の量では成長しなかった。定点における現場培養は,364日間継続して行った。培養は,4つの異なった底質に有孔虫が加入する状況を調べた。4つの底質のうち,2つ(ガラスビーズの人工培地・凍結処理した現場の底質)に有孔虫が生息していた。
SHG-ラマン分光による有機FET中の電界・電荷イメージングと素子動作モデル

有機デバイスを評価する新規な手法として、時間分解顕微SHG分光法により電界分布の過渡変化を、ラマン分光・電荷変調分光法より電荷分布をイメージングする手法を開発した。過渡的な電荷輸送については、絶縁膜依存性を実験的に評価し、デバイスシミュレーションにより理論的に見積もることで、トラップによる影響を検討した。また、それぞれの評価法で見積もられた電界分布と電荷分布から、これらの相補性について検討した。本研究課題では、これまで申請者が開発してきた時間分解顕微SHGイメージングという光学的手法を軸に、新たにラマン分光法によるキャリアの直接イメージングを併用することで、素子中の電界・電荷・移動度分布を画像化することを目的としている。まず本年度は有機FET用顕微ラマンイメージング測定系の立ち上げを行った。顕微ラマンイメージングは長焦点の顕微鏡対物レンズを用い、斜入射照明系でチャネル部のラマン散乱をイメージングするものである。ラマン信号は非常に微弱であるため、検出系については高感度冷却CCDを用いてラマン信号を直接画像化した。顕微鏡部分およびサンプルポルダを自作することで、柔軟性の高いシステムを構築することができた。サンプルポルダは温度制御ができるようになっており、キャリア分布の温度依存性を測定できるようにした。実際にラマンイメージングを評価したところ、キャリア注入によって散乱強度が変化し、実際のFET動作に伴ってキャリアの分布が変化する様子を捉えることに成功した。しかし、現段階ではラマン散乱が発光過程と区別が困難であるということと、その強度変化する原因が特定できていないため、光吸収の電荷注入依存性(電荷変調分光法)を評価した。その結果、同じく電荷変調分光によってもキャリア注入とFET動作の様子を評価できることが分かった。さらには、分子単体における電荷変調スペクトルについて量子化学計算的な予測を行った。本年度は昨年度に有効性が確認された電荷変調分光法(CMS)のイメージング測定系を立ち上げ、CMSイメージングによる、キャリア密度分布の可視化を試みた。キャリア注入による信号変化は微小であるため、ゲート電圧が印加されている状態と、されていない状態でそれぞれ反射像を取り込み、その差分を複数回積算するという操作により、変調イメージングを得た。デバイス動作状態における、チャネル間の変調強度分布は、理論的に計算されるデバイスのキャリア分布と良く一致していることが確認できたため、この手法によりチャネル中のキャリア密度分布を2次元イメージとして評価できることが明らかとなった。CMSイメージングによって得られる電荷密度分布と、SHGによって得られる電界分布を用いることで、電流連続の条件からチャネル間における移動度分布を測定することが可能となった。これまで、移動度のミクロ情報は得ることができなかったため、デバイス中の電荷輸送メカニズムを議論する上で、有用な情報が得られるようになったと言える。また、電子およびホールにより変調スペクトルが異なるという実験結果が得られており、今後本研究を進めることで、キャリアによる電荷密度分布評価が可能となると考えている。本年度は昨年度に引き続き、電荷変調顕微イメージング測定から、キャリアの状態(電子やホールなどのキャリア種や、トラップ状態など)、およびキャリア分布に関する評価を継続した。まずはキャリア種の区別に関する研究として、スペクトル測定と変位電流測定を組み合わせることにより、電荷注入の閾値とスペクトル変化を明確に議論できるようになった。これにより両極性動作における閾値の見積もりや、キャリア種によるスペクトルの違いを捉えることができた。また。ペンタセン、C60の2層構造を有する両極性FETにおいて、電子とホールの輸送経路をスペクトル的に決定することに成功した。一方で、時間分解顕微SHGイメージング測定により、キャリア輸送の温度依存性・電圧依存性を明らかにすることができた。これまで、デバイス中のトラップが電荷輸送や移動度に及ぼす影響がSHGによって明らかになっている。例えば、電圧依存性からは、ソースへのパルス印加に先立ってゲート電圧を印加し、トラップを予め埋めるという操作を行うと、移動度の向上が見られるが、この電圧依存性を細かく測定することで、移動度の飽和が観測され、そこからトラップ密度の算出等を行った。
スキャニング照射法の高精度化に向けたハニカム型リッジフィルタの開発

粒子線がん治療においては、腫瘍への線量集中性を向上させるために、ビームサイズを微細化させる傾向にある。この微細化されたビームにおいても、設計通りにエネルギーを変調できる2次元ハニカム型リッジフィルタを開発した。従来の1次元階段型リッジフィルタでは、ビームサイズが小さくなると目標とする線量分布を形成できなくなるが、2次元リッジフィルタではより小さいビームサイズでも目標線量分布を再現できることを線量分布計算から確認できた。目標線量分布の再現性は、2次元リッジフィルタを製作し、実際に照射試験を行った結果からも確認できた。1.ハニカムRGFの試作品製作本研究の目的は、スキャニング照射法においてより微細なビームを使った場合でも、線量分布の均一性を維持できるリッジフィルタを開発することである。従来のリッジフィルタは1次元方向に階段型の周期構造を有していたが、これを2次元のハニカム型周期構造に拡張した。2次元のハニカム型周期構造は、従来のリッジフィルタと比較して、ビーム径が同じである場合、リッジフィルタを構成する単一ユニットの工作精度を下げられると期待される。今年度では、ハニカム型リッジフィルタ製作の実証と製作の簡便化、低コスト化を検証するために、光造形方式の3Dプリンターを使用して、ハニカム型リッジフィルタを試作した。試作品の製作精度を検証するために、治療用ビームを使用し、線量分布の均一性を確認した。その結果、深部方向の線量分布が急峻な低エネルギービームについては、線量分布の設計値と測定値に差があった。これは使用した3Dプリンターの工作精度が設計された構造を一部再現できなかったためと推測される。本試験によって、3Dプリンターの工作精度を把握できたため、今後は要求される構造の精度を明確にした上で、次の製作を試みる。2. RGF形状の最適化のための計算コード開発上記の試作試験と並行して、ビーム径の大きさと要求されるリッジフィルタの製作精度の関係を明らかにするためのシミュレーションツールを開発した。本シミュレーションでは、ハニカム型の周期構造を計算上に取り入れて、そのリッジフィルタを通過した粒子の軌道を追跡するモンテカルロ計算を採用した。本ツールを使用して、ビーム径の変化、ハニカム構造の大きさの変化と線量分布の均一性の関係について調べた。当初の計画では、1年目終了時点でシミュレーションツールを使ったビーム径とリッジフィルタ製作精度の関係を明らかにする予定であったが、計算ツールの開発に予定よりも時間を要し、目標まで到達できていないため。本研究の目的は、スキャニング照射装置を使った粒子線がん治療において、高精細なビームを使用するために、従来とは異なるハニカム型周期構造を有したリッジフィルタを開発することである。ハニカム型リッジフィルタは六角柱を積み重ねたバーがハニカム状に2次元配置された構造をしている。リッジフィルタを通過したビームはそのエネルギー幅が拡がり、ブラッグピークの幅を広げることができる。前年度の研究では、ハニカム型のリッジフィルタを設計し、3Dプリンターを使用して実際に製作した。その後、照射試験を実施し、リッジフィルタ通過後の水中での深部線量分布を測定することで、製作精度を検証した。また、任意のビーム条件とリッジフィルタを使用したときの線量分布を検証できるよう、モンテカルロ計算を使ったシミュレーションツールを開発した。本年度は前年度に開発したシミュレーションツールを使って、ビームの側方サイズとリッジフィルタに求められる製作精度の関係を調べた。これらの関係はこれまで不明であり、制作において要求される工作精度が不明確だった。研究の結果、RMS値で表されるビームサイズに対して、必要なバーの間隔はその2倍以下であることがわかった。この関係が明らかになったことで、工作精度の過度な要求を防ぎ、製作コストを抑制することができる。また、従来のリッジフィルタを使って同様の計算を実行すると、必要なバーの間隔はハニカム型リッジフィルタよりも小さくなり、ハニカム型リッジフィルタが工作精度の観点からより優位であることが示された。これらの結果を含めた成果は、投稿論文として発表された。リッジフィルタは3Dプリンターで安価に製作できることが示されたが、出力できるサイズが小さく、バーの間隔も粗くなる問題があった。これらの問題を解決することが、今後の課題である。当初計画していた(1)ハニカム型リッジフィルタの製作、(2)照射試験、(3)側方ビームサイズとリッジフィルタの工作精度の明確化を達成することができ、これらの成果を投稿論文として発表することができたため、順調に進展したと言える。本研究の目的は、粒子線治療のスキャニング照射装置において、微細なサイズのビームを使った場合でも、線量分布の均一性を維持できるハニカム型周期構造のリッジフィルタを開発することである。より微細なビームを使用することで、腫瘍への線量集中性を向上させることができる。昨年度までの研究では、ハニカム型リッジフィルタの構造を設計し、これを3Dプリンタを使って試作した。この試作品は、実際のスキャニング照射装置を使って、ビーム照射試験を実施し、期待通りの線量分布が得られることを確認した。また、ビームサイズとリッジフィルタの単一ユニットの大きさをシミュレーション上で変化させ、使用するビームサイズに対して要求されるリッジフィルタユニットの大きさを定量的に明らかにし、設計すべきユニットの大きさを最適化することができた。これらの成果によって、過度な工作精度を要求することなく、安価にリッジフィルタを製作可能であることが示された。一方で、2つの問題点が残った。

1つは3Dプリンタを使った製作方法では造形サイズに制限があり、実機サイズを1度に製作できなかったこと、もう1つは、階段構造をしたリッジフィルタユニットにおいて、底面の大きさに対して高さが相対的に高くなりすぎると製作が難しいことである。2つの問題点のうち、最終年度では2つ目の問題点について解決策を検討した。この問題に対しては高さの低い2つのリッジフィルタを上下に重ね合わせる方法が有効であると考えた。まずは簡単のために、従来の1次元階段型構造のリッジフィルタを重ねる方法を試験した。高さの高いリッジフィルタを使った時に測定した線量分布とこれを分割して重ね合わせた時に測定した線量分布で相違ないことを確認し、本方法が有効であることを示せた。今後はこの手法をハニカム型リッジフィルタに拡張する。粒子線がん治療においては、腫瘍への線量集中性を向上させるために、ビームサイズを微細化させる傾向にある。この微細化されたビームにおいても、設計通りにエネルギーを変調できる2次元ハニカム型リッジフィルタを開発した。従来の1次元階段型リッジフィルタでは、ビームサイズが小さくなると目標とする線量分布を形成できなくなるが、2次元リッジフィルタではより小さいビームサイズでも目標線量分布を再現できることを線量分布計算から確認できた。目標線量分布の再現性は、2次元リッジフィルタを製作し、実際に照射試験を行った結果からも確認できた。当初の計画に大きな変更はないが、現在までの進捗状況がやや遅れているため、本研究に対するエフォートを上げ、研究の推進を加速させる。開発したシミュレーションツールを使って、ビーム径とリッジフィルタ製作精度の関係を明らかする。またその結果を実証するために、いくつかの条件についてリッジフィルタの製作および照射試験を実施する。その中で実際に要求されるビームサイズを想定し、実用上の設計値を決める。製作においては、3Dプリンターなどを使った低コスト化を目指しているが、製作可能な精度が設計を満たせるか確認し、その他の方法も含めた実機製作の具体的な方法を検討する。リッジフィルタの製作においては、3Dプリンタを使用することで安価に製作することができた。一方で、製作可能なサイズ、バーの間隔がある程度制限され、実用的なサイズのリッジフィルタを製作するためには不十分であった。これら製作精度の問題については、2つのRGFを上下に重ね合せ、1つ分のRGFを製作精度を落とすことで解決する方法を当初より考えていた。これにより、バーの間隔を粗く設計できる可能性があり、試行する予定である。医学物理学計画していた予算は主にリッジフィルタの製作に使用する予定であったが、シミュレーションを使った設計値の検討が当初の予定よりも遅れたため、多数のリッジフィルタを製作するに至らなかったことが主な理由である。リッジフィルタの試作において、当初は経験のある業者に依頼し、機械工作によって製作するつもりだった。しかし、試作の段階においては3Dプリンターでも要求する工作精度を達成できることがわかり、そちらを利用することにした。
軌道縮重系多環芳香族炭化水素分子を利用した高次機能性分子集合体の創成

磁性イオンを含むコロネン陽イオンラジカル塩(coronene)(FeBr4)を電解酸化法により開発した。+1価コロネン分子は積層構造を形成しており、半導体的ではあるが高い伝導性を示した。この塩は、FeBr4陰イオン由来の反強磁性転移(TN = 5.4 K)を示す。結晶構造データをもとに分子間交換相互作用を計算した結果、コロネン陽イオン...FeBr4陰イオン間のπ-d相互作用がこの磁気秩序の一因であることを見出した。FeBr4陰イオンの代わりに陰イオンFeCl4陰イオンを用いた場合には、5:2塩(coronene)5(FeCl4)2が得られた。多環芳香族炭化水素(PAH)系における光励起状態の準位構造と分子構造の関係について系統的な知見を得ることを目的に、PAH膜状試料の電場変調分光測定を行った。今年度は、コロネン分子をポリマーゲル中に孤立分散させた膜を作製し、電場変調吸収測定を行った。π共役が拡張したt-ブチル置換ヘキサ-peri-ヘキサベンゾコロネンについては、PMMAに分散させて電場変調吸収測定を行った。前年度までに測定済みの低対称ベンゾ[ghi]ペリレンの結果と合わせて解析を行った結果、電場変調吸収スペクトルは離散準位モデルによって再現され、一光子遷移禁制準位の位置を特定することができた。これにより、分子サイズと一光子遷移禁制準位の位置の相関を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)螺旋状[6]helicene分子を用いた物質開発:溶媒蒸発法や共昇華法を用いて、4種類のTCNQ誘導体との中性CT錯体を開発した。いずれの錯体もラセミ体であり、[6]heliceneの形状に起因して波状の交互積層を形成している。さらに、[6]helicene分子の形状が分子間相互作用(π-πや水素結合)に依存して大きく変化することを見出した。coroneneや[6]heliceneなどの多環芳香族炭化水素分子を用いて10種類以上の新規CT錯体の開発に成功した。特に、bper陽イオンラジカル固体の開発に初めて成功し、coronene(D6h)からbper(C2v)に対称性を低下させることにより交互積層型中性CT錯体中のbper分子の面内回転が抑制され、分離積層を有する陽イオンラジカル塩のエネルギーギャップが増大する(電荷不均一が関与)ことを見出した。また、coronene錯体とは異なり、結晶構造データ(結合距離)からbper分子の価数を概算できることを明らかにした。さらに、CT錯体中の[6]helicene分子の形状を分子間相互作用により変化させられることを見出し、pyranthrene単体結晶の構造解析やCT錯体の開発に初めて成功したことを鑑みると、本研究課題は当初の計画以上に進展していると判断できる。側面にπ共役系を有するリング状分子[6]cycloparaphenylene(以下[6]CPP)の電解酸化を試みたところ、Mo6O19陰イオン存在下で初の[6]CPP陽イオン塩が得られた。単結晶構造解析から、+2価[6]CPPは2次元面を形成するが、有意な分子間π-π相互作用は確認されなかった。[6]CPP分子のリンカー部のC-C結合長(1.40(3)Å)は中性分子の場合(1.490(2)Å)に比べ短く、陽イオン種において予想されるキノイド構造と一致している。表面がSiO2薄膜で覆われたSi基板上に微小電極をリソグラフィーによって作成し、その上に有機単結晶試料の薄膜を貼り付けて電界効果トランジスタを作成する方法の確立に取り組んだ。coroneneやbenzo[ghi]perylene(以下bper)をPMMA中に分散させた薄膜を作製し、電場変調分光法により電子状態の研究を行った。作製した薄膜に電場を印加し、電場による吸収スペクトルの変化を調べた。得られた電場変調吸収スペクトルを離散準位モデルにより解析し、励起準位構造を明らかにした。また、bper錯体のラマン散乱分光測定を行い、スペクトルの詳細な解析結果をもとに電子状態との相関について議論した。coronene、bper、[6]helicene、(t-Bu)6HBC、[6]CPPなどの多環芳香族炭化水素分子を用いて20種類以上の新規電荷移動(CT)錯体の開発に成功した。bper陽イオンラジカル固体の開発に初めて成功し、coronene(D6h)からbper(C2v)に対称性を低下させることにより交互積層型中性CT錯体中のbper分子の面内回転が抑制され、分離積層を有する陽イオンラジカル塩のエネルギーギャップが増大する(電荷不均一が関与)ことを見出した。さらに、CT錯体中の[6]helicene分子の形状を分子間相互作用により変化させられることを見出し、(t-Bu)6HBCならびに[6]CPP陽イオン固体の開発に初めて成功したことを鑑みると、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる。

+1価コロネン分子は積層構造を形成しており、半導体的ではあるが高い伝導性を示した。この塩は、FeBr4陰イオン由来の反強磁性転移(TN = 5.4 K)を示す。結晶構造データをもとに分子間交換相互作用を計算した結果、コロネン陽イオン...FeBr4陰イオン間のπ-d相互作用がこの磁気秩序の一因であることを見出した。FeBr4陰イオンの代わりに陰イオンFeCl4陰イオンを用いた場合には、5:2塩(coronene)5(FeCl4)2が得られた。多環芳香族炭化水素(PAH)系における光励起状態の準位構造と分子構造の関係について系統的な知見を得ることを目的に、PAH膜状試料の電場変調分光測定を行った。今年度は、コロネン分子をポリマーゲル中に孤立分散させた膜を作製し、電場変調吸収測定を行った。π共役が拡張したt-ブチル置換ヘキサ-peri-ヘキサベンゾコロネンについては、PMMAに分散させて電場変調吸収測定を行った。前年度までに測定済みの低対称ベンゾ[ghi]ペリレンの結果と合わせて解析を行った結果、電場変調吸収スペクトルは離散準位モデルによって再現され、一光子遷移禁制準位の位置を特定することができた。これにより、分子サイズと一光子遷移禁制準位の位置の相関を明らかにした。(1) coronene分子の価数制御:類似した形状・サイズを有する異価陰イオン(例えば、-1価GaCl4と-2価ZnCl4、-2価W6O19と-3価VW5O19)存在下でcoroneneの電解酸化を行い、陽イオンラジカル塩中のcoronene分子の連続的な価数制御(化学ドーピング)を行う。結晶構造データを用いたバンド計算を駆使しながら、coronene分子の価数と電子物性(伝導性、磁性)の相関について知見を得ると同時に、金属相や超伝導相の探索を行う。また、中性とイオン性の相境界に位置する交互積層型coronene錯体への圧力印加を行い、中性-イオン性転移の発現を目指す。(2) D6h対称hexa-peri-hexabenzocoronene(HBC)誘導体を用いた物質開発:現在までに10種類以上のcoronene陽イオンラジカル塩を開発しているが、金属状態の実現には至っていない。そこで、拡張したπ共役系を有するD6h対称分子ならびにそれらの陽イオンラジカル塩の合成を推進する。HBC分子は難溶性のため、t-Bu基を導入したHBC誘導体を合成し、電解酸化による陽イオンラジカル塩の合成を行う。結晶構造と電子物性の相関について知見を得ると同時に、金属相や超伝導相の探索を行う。(3)低対称coronene誘導体の開発:前年度に引き続き、1,2-difluorocoroneneの合成を推進する。結晶中における面内回転挙動について検討し、冷却速度と誘電挙動の相関について知見を得る。(4)コロネンの励起状態の準位構造の解明:各種分光測定を用いてコロネン薄膜・錯体等およびコロネン等の高分子分散膜の光学的評価を行う。さらに、電子励起状態の性質を明らかにするために、ポンププローブ測定と電場変調分光測定を行う。
クロムカルコゲナイドの電子状態の研究

クロムカルコゲナイドの物性は組成比に依存することがわかっており、Cr_xY(Y=S,Se,Te)は転移点において構造相転移を起こす。また、帯磁率や電気伝導度の測定からCrSとCrSeについては半導体-金属転移がおこるといわれている。これらの諸性質はフェルミ準位近傍の電子状態によるものと考えられる。CrS,CrSe,Cr_xTeについては状態密度が計算されている。本研究ではこの系の電子状態を明らかにし、カルコゲン及び原子空孔の効果について調べるとともに、バンド計算によって得られた状態密度と比較検討を行った。Cr_xYの非占有状態におけるCr 3p-3d共鳴逆光電子分光実験を行い、伝導帯におけるCr 3d部分状態密度を得た。これらを比較した結果、Cr_xSe,Cr_xTeについては価電子帯の状態密度と同様に、クロムサイトの空孔に依存しないことがわかった。Cr_xSについては現在測定中である。また、カルコゲンの違いでは、カルコゲンがS→S→Teになるに従って交換分裂エネルギーは大きくなり、バンド計算と同じ傾向になっていることがわかった。しかし、交換分裂エネルギーの数値は実験値の方が大きくなっている。CrSの試料においては半導体-金属転移が報告されていることから、高分解能極低温光電子分光実験により低温相におけるフェルミ準位近傍の電子状態を調べた。この結果、温度が低くなるに従って、フェルミ準位付近の強度が低くなっていることがわかった。しかし、スペクトル中に温度変化とともに変化をする構造が見つかり、再度測定を行なう予定である。(Cr_xV_<1-x>)_3Te_4についてはすでに単結晶をつくり、測定待ちの状態である。これらの実験は広島大学放射光科学研究センターに設置された放射光ビームラインBL-9,BL-7およびRIPES装置を使って行なった。クロムカルコゲナイドの物性は組成比δに依存することがわかっていおり、Cr_<1-δ>Y (Y=S, Se)は転移点において構造相転移を起こす。また、帯磁率の測定からCrSとCrSeは転移点において半導体-金属転移がおこると言われている。Cr_<1-δ>Teについては状態密度が計算されている。本研究ではこの系の電子状態を明らかにし、カルコゲンの効果及び原子空孔の効果について調べるとともに、正・逆光電子分光実験から得られた状態密度を計算された状態密度と比較検討する。これまでCr_<1-δ>Y (Y=S, Se)の占有状態におけるCr 3p-3d共鳴光電子分光実験を行い、価電子帯におけるCr 3d部分状態密度を調べた。この結果、Cr 3d部分状態密度はクロムサイトの空孔に依存しないことがわかった。そこで、本年度は非占有状態におけるCr 3p-3d共鳴逆光電子分光スペクトルを測定することにより、伝導帯におけるCr 3d部分状態密度の抽出を試みた。CrSの単結晶をブリッジマン法で作成し、既に作成済みの試料(Cr_<1-δ>S, Cr_<1-δ>Se, Cr_<1-δ>Te)の逆光電子分光実験(IPES)を行い、解析途中である。CrSとCrSeの試料においては半導体-金属転移が報告されていることから、高分解能極低温光電子分光実験により低温相におけるフエルミ準位近傍の電子状態を調べて、高温相との違いを考察するために測定を継続して行っている。これらの実験は広島大学放射光科学研究センターに設置された放射光ビームラインBL-9,BL-7およびIPES装置を使って行なった。

クロムカルコゲナイドの物性は組成比xに依存することがわかっている。CrS, CrSe, Cr_xTeについては状態密度が計算されている。本研究ではCr_xY(Y=S, Se, Te)の非占有状態におけるCr 3p-3d共鳴逆光電子分光実験を行い、伝導帯におけるCr 3d部分状態密度を調べ、カルコゲンの効果及び原子空孔の効果について調べた。また、共鳴逆電子分光実験から得られた状態密度を計算された状態密度と比較検討した。この結果、Cr_xSe, Cr_xTeについては伝導帯のCr 3d部分状態密度は価電子帯と同様に、クロムサイトの空孔に依存しないことがわかった。Cr_xSについては現在測定中である。また、カルコゲンの違いでは、カルコゲンがS→S→Teになるに従って交換分裂エネルギーは大きくなり、バンド計算と同じ傾向になっていることがわかった。しかし、交換分裂エネルギーの数値は実験値の方が大きくなっている。CrSの試料においては半導体-金属転移が報告されていることから、高分解能極低温光電子分光実験により低温相におけるフェルミ準位近傍の電子状態を調べた。この結果、温度が低くなるに従って、フェルミ準位付近の強度が低くなっていることがわかった。しかし、スペクトル中に温度変化とともに変化をする構造が見つかり、再度測定を行なう予定である。(Cr_xV_<1-x>)3Te_4についてはすでに単結晶をつくり、測定待ちの状態である。これらの実験は広島大学放射光科学研究センターに設置された放射光ビームラインBL-9, BL-7およびRIPES装置を使って行なった。
超伝導温度センサーによる超高感度X線分光器の試作

我々は、超伝導体の転移温度での急俊な抵抗変化を利用した超高感度温度センサーを使った超高感度のX線分光器の開発を行なっている。今年度はアルミニウム超伝導薄膜の温度センサーを製作してその特性を調べ、新しいタイプのX線分光器の可能性を調べた。温度センサーは0.3gのガラス板の上に幅約3mm長さ15mmのアルミニウム薄膜を蒸着して製作し、4端子法で抵抗の温度特性を測定した。抵抗は300Kで43Ωであった。超伝導転移温度付近では図に示すように、約7mKの温度幅で30ΩからゼロΩに抵抗変化をした。したがって、転移点近傍ではΔR/ΔT4×10^3ΩK^<-1>の値を持つことが明らかになった。この温度のセンサーの熱容量は約0.2mJ/mol/Kである。ここでエネルギー5.5MeVの粒子一個をセンサーが吸収した場合、温度センサーの抵抗変化は約3mΩ(δR/R>10^<-4>)と見積ることができる。したがってこの超伝導センサーでも粒子線を十分に観測できることが明らかになった。そこで現在、この超伝導センサーを使った分光器用のクライスタットと温度コントローラーなどのエレクトロニクスを準備中である。また超伝導温度センサーについても、蒸着膜のパターンエッチングにより抵抗変化を数桁上昇させたり、超伝導転移温度の低い物質を使う等の検討を行なっており、来年度実行する予定である。
量子論的生体認証：生体情報の新たな物理的様相に踏み込む微細生体認証技術

生体認証には、「生体情報は生涯不変であり、任意に更新できない」という物理的性質に起因する、なりすましと追跡可能性の問題が存在する。本研究では、微細生体部位の利用というアプローチによって生体情報の「生涯不変であり、任意に更新できない」という物理的性質の壁を突破し、なりすましに関する問題(問題1)と追跡可能性に関する問題(問題2)を解決する生体認証技術の確立を目指す。問題1の解決:一般に、模倣品をより細部まで作り込むにつれて、その製造にかかる手間が非常に高くなるが、(光の波長程度までのサイズの物体であれば)ズームレンズを使って対象物の細部を撮影することは、模造に比べはるかに容易である。この「撮影と偽造のコストの非対称性」を利用し、ある微細部位の生体情報を認証情報とすることによって、たとえその部位の情報が盗まれたとしても偽造に大きなコストを要する生体認証が実現される。問題2の解決:我々の身体は、指紋のパターンや骨格の形状などは比較的長期に渡って変化しないが、皮膚組織や骨組織のレベルでは新陳代謝によって日々入れ替わっている。このように、生体情報も、取り扱うサイズが微細になれば、その物理的様相が変わる。ユーザがある時点で生体情報を登録したとしても、生体部位が入れ替わる度に、その生体情報自体が消滅し、追跡可能性が分断されることになる。拡大鏡によって撮影される微細「爪」画像、微細「皮膚」画像を用いた生体認証システムの設計・実装・評価と、利便性・安全性の強化を行う。物理的な生体情報そのものの保護を達成する本研究と、既存のテンプレート保護技術(ビット列に符号化された生体情報を保護する技術)を融合し、プライバシを保ちながら生体認証の安全性を確保する。2018年度は、μmレベルの微細生体部位の利用によって、問題1(なりすまし耐性:偽造生体作成の困難化)と問題2(追跡困難性:登録生体部位の消失)を同時に達成する生体認証技術の実現を検討した。具体的には、1mm角の爪の表面の微細凹凸模様を200倍に拡大した画像を用いた生体認証システムを実装し、実証実験を通じてその性能を評価した。その成果については国際会議および国内研究会にて発表を行った。また、爪表面の半鏡面反射と高倍率の撮影が、認証精度を低下させていることを突き止め、撮影用治具を開発することによってこの課題への対処を開始した。3Dプリンタを使って撮影用治具を作成し、トライアンドエラーを通じて、治具の性能を高めている。以上より、達成度は「概ね順調に進展している」に区分されると考える。2019年度は前年度の研究成果を引き継いで、以下の研究を推進する。(1)微細爪画像を用いた生体認証システムの評価と改良:拡大鏡によって撮影される微細「爪」画像を用いた生体認証システムに対し、大規模なユーザ実験を実施する。実験結果を通じて、認証方式の改良を検討する。(2)微細爪画像を用いた生体認証システム用の治具の完成と評価:拡大鏡によって撮影される微細「爪」画像を用いた生体認証システムの認証精度と利便性を高める認証用治具を完成させ、実験を通じてその有効性を評価する。(3)微細生体情報を用いた生体認証システムにおける生体検知方式の検討:微細爪画像を用いた生体認証システムに対しては、爪床下の皮膚組織の反応(末梢血管における血流途絶や反応性充血による色調変化)を利用した生体検知技術を検討する。(4)微細皮膚画像を用いた生体認証システムの改良:拡大鏡によって撮影される微細「皮膚」画像を用いた生体認証システムに対し、より拡大率を高めるための方法を検討する。

2018年度は、μmレベルの微細生体部位の利用によって、問題1(なりすまし耐性:偽造生体作成の困難化)と問題2(追跡困難性:登録生体部位の消失)を同時に達成する生体認証技術の実現を検討した。具体的には、1mm角の爪の表面の微細凹凸模様を200倍に拡大した画像を用いた生体認証システムを実装し、実証実験を通じてその性能を評価した。その成果については国際会議および国内研究会にて発表を行った。また、爪表面の半鏡面反射と高倍率の撮影が、認証精度を低下させていることを突き止め、撮影用治具を開発することによってこの課題への対処を開始した。3Dプリンタを使って撮影用治具を作成し、トライアンドエラーを通じて、治具の性能を高めている。以上より、達成度は「概ね順調に進展している」に区分されると考える。2019年度は前年度の研究成果を引き継いで、以下の研究を推進する。(1)微細爪画像を用いた生体認証システムの評価と改良:拡大鏡によって撮影される微細「爪」画像を用いた生体認証システムに対し、大規模なユーザ実験を実施する。実験結果を通じて、認証方式の改良を検討する。(2)微細爪画像を用いた生体認証システム用の治具の完成と評価:拡大鏡によって撮影される微細「爪」画像を用いた生体認証システムの認証精度と利便性を高める認証用治具を完成させ、実験を通じてその有効性を評価する。(3)微細生体情報を用いた生体認証システムにおける生体検知方式の検討:微細爪画像を用いた生体認証システムに対しては、爪床下の皮膚組織の反応(末梢血管における血流途絶や反応性充血による色調変化)を利用した生体検知技術を検討する。(4)微細皮膚画像を用いた生体認証システムの改良:拡大鏡によって撮影される微細「皮膚」画像を用いた生体認証システムに対し、より拡大率を高めるための方法を検討する。
都市における知的障害児・者の地域生活の支援システムに関する実証的研究

本研究の主題である地域生活支援システムの1つとして、今年度は障害者自立支援法が市町村に設置を義務付けている「地域自立支援協議会」に焦点を当てた。具体的には次の3つのアプローチを選択した。第1に、制度改革以前に圏域単位で公私協働によりシステムを開発してきた事例として滋賀県を取り上げ、その歴史的展開について調査した。滋賀県のシステム化を主導したのはコーディネーターである。コーディネーターは地域に不足するサービス資源を開発する役割を担ったが、その資源開発は新たなサービス開発だけを想定するものではなく、組織的なサービス調整による解決と、既存サービスの再編・統合化を前提としたことが特徴といえる。そして、その条件となったのが、自立支援協議会のモデルとなった「サービス調整会議」という公私の協議の場であった。第2に、自立支援協議会の計画化に関する実態把握である。愛知県下の全市町村を対象に調査を実施した。結果、多くの市町村では構成メンバーや協議体の構造をどう設計するかについて試行錯誤の状況であること、またすでに設置している市町村においても、協議会がシステム運用を担うという認識が乏しいことが判明した。第3に、自立支援協議会の計画化およびその運用段階への参与観察である。調査対象は、愛知県豊田市である。豊田市は、支援費制度の導入を契機に、市独自の「障がい者生活支援ネットワーク」を構築するなど、相談支援体制を強化してきた経緯がある。そこで自立支援協議会は、こうした既存のネットワークを基盤として、重層的な独自の3層構造で設計した。それは、相談支援事業における個別支援の経験を地域課題へと集約させる「ボトムアップ」と、自立支援協議会そのものの「自律性」を担保しようという市の判断がある。こうした自立支援協議会の独自の構想が有効に機能するかを、実際の運用過程で検証することを今後の研究課題としたい。次の2つの作業を並行して行った。1.地域生活支援の実態へのアプローチこれまでの地域生活支援は、自発的な事業体が中心的にその役割を担ってきた経緯があり、それを中心として実態把握のためのヒアリング調査および文献研究を実施した。これまでの研究では、(1)知的障害者の地域生活支援が通所系サービスを基点としたサービスパッケージが形成していること、(2)その形成プロセスは核となる事業体の事業展開に依拠することを指摘してきた。本申請研究では、施設を核としないサービスの利用構造とそれを担うコーディネーターの実績に注目した。それはコーディネーターによる個別の相談支援体制のみではなく、支援のネットワーク化やイノベーション的要素を含むものであり、これまで先駆的に取り組んできた事業体および自治体を調査対象とした。2.都市におけるシステム設計へのアプローチ都市の障害福祉行政が、地域ケア推進のための分権的な計画空間をどのように形成しうるのかについて、行政職員との共同研究として、次の2点を取り組んだ。なお、研究対象には、研究計画に挙げた愛知県豊田市に加え、新たに高浜市を設定した。本研究が特に重視したのは、「市町村障害福祉計画」の策定のための審議会や、制度運用を担う「地域自立支援協議会」といった「協議の場」である。協議の内容や結果が計画上にどのように盛り込まれたか、あるいは「協議」機能をどう計画化したかについて、行政職員との共同研究会の中で検討した。なお、障害福祉計画は2市ともに本年3月に策定されたばかりであり、自立支援協議会については3月末に試行的に始まった段階にあって十分な分析には至っていない。地域自立支援協議会の全国動向も踏まえながら、2市の相対的な比較の中で分析を進めているところである。
足場との静電気的結合による線維芽細胞増殖因子-2の徐放化を利用した歯周組織再生

ビーグル犬を用いた歯周組織欠損モデルにおいて実験を行った。β-TCPゼラチンスポンジとの静電気的結合による線維芽細胞増殖因子-2の徐放化は、歯肉退縮における根面被覆術において有効であった。酸性のβ-TCPゼラチンスポンジと線維芽細胞増殖因子-2の併用は、塩基性のβ-TCPゼラチンスポンジと線維芽細胞増殖因子-2の併用と比べ、歯槽骨再生に有効であった。歯周組織再生療法において、β-TCPゼラチンスポンジと線維芽細胞増殖因子-2の併用はβ-TCPと線維芽細胞増殖因子-2の併用と比べ、有効性は認められなかった。我々の研究室ではβ-TCP・ゼラチン複合体をリコンビナントヒト線維芽細胞増殖因子-2(rhFGF-2)と併用することにより歯槽骨再生、歯周組織再生を報告してきた。更なる追加実験として、根面露出に対し上記材料を使用した根面被覆術の有効性を大型動物実験で評価した。結果として、実験群において有意に大きな新生骨形成及びセメント質形成を認め、審美治療における有効性が示唆された。これらの結果を、第1回日本骨免疫学会および第37回日本バイオマテリアル学会にて報告し、現在論文を執筆中である。これら一連の報告は、rhFGF-2の徐放化システムが今後のヒトを対象とした歯周組織再生、歯槽骨再生、根面被覆術において有効となる可能性を示唆しており、重要な意義を持つと考えられる。さらに、歯周組織再生において、足場の等電点を変化させることによりrhFGF-2の効果が変化するかを明らかにするため、酸性ゼラチンあるいは塩基性ゼラチンから構成されるβ-TCP・ゼラチン複合体を作製した。大型実験動物に歯槽骨欠損を作成し、rhFGF-2と併用する足場として等電点の異なるβ-TCP・ゼラチン複合体を使用し実験を行った。現在、組織切片作製を行っており、今後歯槽骨再生量を評価し、学会報告していく予定である。またrhFGF-2の足場としてβ-TCP・ゼラチン複合体とβ-TCP顆粒との比較検討を行った。大型実験動物にて歯周組織欠損を作成し、それぞれの材料を補填した。組織切片を作成し、新生組織の評価を行った。β-TCP・ゼラチン複合体とβ-TCP顆粒において差は認められなかったため、新規材料の有効性を示すことはできなかった。H27年度は足場の等電点を変化させることによりrhFGF-2の効果が変化するかを明らかにすることを目的としていたが、大型実験動物を一度に飼育できる頭数に限度があり、秋季からのスタートとなってしまった。そのため組織切片作成が間に合わず、H27年度中でのデータ解析が間に合わなかった。β-TCP・ゼラチン複合体内に歯根膜細胞、骨芽細胞、線維芽細胞を播種し、rhFGF-2を添加し細胞培養を行うことを目的としたが、スキャフォールド内での同一環境下での三次元培養が現在の設備では困難であり、比較検討し得るデータが得られなかった。歯周組織再生において、足場の等電点を変化させることによりFGF-2の効果が変化するかを動物実験で比較検討した。結果として、FGF-2と静電気結合する酸性ゼラチンを使用した群で、塩基性ゼラチンを使用した群に比べ、多くの歯槽骨再生が認められた。本データは現在論文執筆中である。FGF-2と併用する理想的な足場を検討するため、従来用いられてきた足場との比較として、β-TCP・ゼラチン複合体とβ-TCP顆粒との比較検討を動物実験で行った。結果として、歯周組織再生における差異は病理組織像における組織構造のみであった。研究計画書に記載した異種骨Bio-Ossと自家骨との比較は、動物の個体数の制限があるため、実行することができなかった。ゼラチンの等電点を利用したrhFGF-2の徐放化の有効性は現在解析中であり、H28年度の学会発表を目指していく。本研究では、rhFGF-2の足場としてのβ-TCP・ゼラチン複合体とβ-TCP顆粒との比較検討において、差は認められず、既存材料に比べたときの新規材料の有効性は示せなかった。rhFGF-2は新規材料であり、未だにどの足場が有効であるのかといったデータは乏しい。そのため、研究計画を一部変更し、rhFGF-2の足場として、異種骨、人工骨を使用した大型動物での実験を行いデータを採取していく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。歯周病学28年度が最終年度であるため、記入しない。
Suz12及びスプライシング因子欠損マウスからポリコーム群複合体機能を理解する

遺伝子抑制型クロマチン因子ポリコーム群複合体は構造的,機能的に2つに大別される.クラス1複合体はヒストンH3K27メチル化活性を持つ.クラス2複合体はメチル化H3認識および遺伝子抑制を担う.本研究では、両複合体の新しい機能を同定することを目的とした.<クラス1解析>生化学的研究からクラス1の主要成分としてEzh2, Eed, Suz12,そしてRbAp48が同定されていた.我々は,Suz12-/-ES細胞の解析からSuzl2はクラス1の維持に必要であることを見出しており,一方,他研究室のin vitro実験系においてRbAp48はメチル化活性には必要ないことが示されていた.(1)Suz12-/-ES細胞にSuz12のC末保存領域を戻すことによりクラス1およびH3K27メチル化レベルは回復したが,その回復複合体にはRbAp48が含まれていなかった.これはクラス1の維持及びメチル化機能にはRbAp48は必要ないことを意味し,RbAp48の不必要性はin vivoでも証明されたと考える.(4)未分化ES細胞においてヒストンH3K9のトリメチル化レベルは野生型とSuz12-/-とで相違ない.しかし,そのレベルは分化誘導Suz12-/-細胞で低下していることがわかった.したがって,新規機能としてSuz12は分化依存的H3K9メチル化に関与しているという可能性を示した.<クラス2解析>我々はクラス2の新規機能としてmRNAスプライシング反応と共役した遺伝子抑制を提唱していた.その主な証拠は,スプライシング必須因子Sf3b1およびSf3b2の遺伝子ノックアウトマウスはポリコーム群変異特有の背骨後方化異常を示すこと,他スプライシング因子PSFの遺伝子変異はポリコーム群変異効果を打ち消すことなどである.本研究では,この仮説を分子レベルで追求するために,新たなポリコーム群-スプライシング因子パートナーを探索した.その結果,PSFとポリコーム群の1つが同定された.興味深いことに,両者の結合はRNAを介するという結果を得た.今後,両者の結合特性および結合条件を調査することにより分子レベルでの実験的証拠を得ることができ,さらに結合に重要なアミノ酸部位の点変異ノックインマウスは,我々の主張の証明に役立つと信じている.哺乳類ポリコーム群複合体は構造的・機能的に2つの複合体(クラス1,クラス2)に大別される.クラス1タンパク質Suz12の役割Suz12-/-ES細胞(Suz-KO)では,クラス1複合体の不安定化とそれに付随したH3-K27メチル化レベルの著しい低下が起きる.そこへSuz12 Znフィンガードメイン(RbAp48結合領域)を含む(suz-1)あるいは含まない(suz-2)C末領域を発現させると,どちらもクラス1複合体の安定化と共にH3-K27メチル化も正常値まで回復する.そこで,これらES細胞のマイクロアレイ解析を行った.Suz-KOでは264個の遺伝子で野生型と比べ5倍以上の脱抑制が起こっていたが,そのほとんど(230遺伝子)でsuz-1およびsuz-2の発現によって野生型レベル(回復率80-200%)まで再抑制されることがわかった,また,期待に反して,suz-1とsuz-2に顕著な違いが見られなかった.概して,ES細胞未分化状態を維持する条件下でのクラス1複合体による発現抑制には,Suz12のC末領域だけあれば十分であり,RbAp48非依存的であることが示唆された.しかしながら,ES細胞を分化状態にした時に,Suz12N末領域およびRbAp48の役割が見えてくるのではないかと思う.クラス2複合体とmRNAスプライシング因子との機能的リンクスプライシング反応の前期で作用する必須因子Sf3b1およびSf3b2の各ヘテロ欠失マウスはポリコーム群変異体と同じようにHox遺伝子群の脱抑制に伴う背骨の後方化異常を示す.では,後期で作用するPSFではどうなるか?これを調べるために,PSF欠失マウスを作製した.同じようにPSF+/-個体の背骨を調べたところ,全く正常であった.さらに興味深いことに,PSF変異はSf3b1+/-,Sf3b2+/-,ポリコーム群変異マウス(Me118+/-,Rnf2+/-,Phc2+/-)による後方化異常を抑えた.この理由として,ポリコーム群複合体の機能不全によりHox遺伝子群は誤転写されたが,PSFの不足によってその転写産物はスプライシングされなかったと考える.これらの結果は,クラス2複合体とスプライシング因子との機能的リンクがスプライシングの前期に存在していることを示唆するものである.遺伝子抑制型クロマチン因子ポリコーム群複合体は構造的,機能的に2つに大別される.クラス1複合体はヒストンH3K27メチル化活性を持つ.クラス2複合体はメチル化H3認識および遺伝子抑制を担う.本研究では、両複合体の新しい機能を同定することを目的とした.<クラス1解析>生化学的研究からクラス1の主要成分としてEzh2, Eed, Suz12,そしてRbAp48が同定されていた.我々は,Suz12-/-ES細胞の解析からSuzl2はクラス1の維持に必要であることを見出しており,一方,他研究室のin vitro実験系においてRbAp48はメチル化活性には必要ないことが示されていた.

(1)Suz12-/-ES細胞にSuz12のC末保存領域を戻すことによりクラス1およびH3K27メチル化レベルは回復したが,その回復複合体にはRbAp48が含まれていなかった.これはクラス1の維持及びメチル化機能にはRbAp48は必要ないことを意味し,RbAp48の不必要性はin vivoでも証明されたと考える.(4)未分化ES細胞においてヒストンH3K9のトリメチル化レベルは野生型とSuz12-/-とで相違ない.しかし,そのレベルは分化誘導Suz12-/-細胞で低下していることがわかった.したがって,新規機能としてSuz12は分化依存的H3K9メチル化に関与しているという可能性を示した.<クラス2解析>我々はクラス2の新規機能としてmRNAスプライシング反応と共役した遺伝子抑制を提唱していた.その主な証拠は,スプライシング必須因子Sf3b1およびSf3b2の遺伝子ノックアウトマウスはポリコーム群変異特有の背骨後方化異常を示すこと,他スプライシング因子PSFの遺伝子変異はポリコーム群変異効果を打ち消すことなどである.本研究では,この仮説を分子レベルで追求するために,新たなポリコーム群-スプライシング因子パートナーを探索した.その結果,PSFとポリコーム群の1つが同定された.興味深いことに,両者の結合はRNAを介するという結果を得た.今後,両者の結合特性および結合条件を調査することにより分子レベルでの実験的証拠を得ることができ,さらに結合に重要なアミノ酸部位の点変異ノックインマウスは,我々の主張の証明に役立つと信じている.
人間型ロボットの円滑な動作実行手法の研究

人間型ロボットは,人に類似した機能・形状を有するため,人が行っている様々な作業を代替することが求められている.近年,人間型ロボットは,いくつかの作業を実行するにいたってきたが,まだ,基本動作をシーケンシャルに実行するレベルにとどまっている.例えば,机の上の缶を取るという作業の実行を考えると,「缶を見つけて→机の傍まで歩いて→手を伸ばして缶を取る」といった具合に基本動作を組み合わせて作業を実行している.ここで,矢印で表された部分で基本動作は分断されており,このことが,作業の断続性をもたらしており,また作業の実行に時間を要する原因となっている.この作業を「机の方に歩きながら缶を見つけて手を伸ばして缶を取る」といった具合に,複数の基本動作を滑らかに連続実行・並列実行することにより,目標作業を円滑に行う人間型ロボットのための動作実行手法を確立することを目的とする.平成19年度は,昨年度に引き続き,作業空間での拘束運動とロボット自体の姿勢の制御を同時に行うことのできる動作制御アルゴリズムを,昨年度開発した人間型ロボットの上半身と両腕を模擬した枝分かれした構造を持つ冗長ロボットモデルを用いた動力学シミュレータにより検証した.実行させた動作は,枝分かれした片方の端で円運動をさせ,もう片方の端で直線運動を行わせるというものである.シミュレーション結果より,本研究で開発した手法により,どちらの動作も干渉することなく滑らかに行えることを確認した.次に,基本動作を組み合わせ,それらを時間的な重なりを持って実行することにより,円滑な作業実行を図るために,人間型ロボットシミュレータOpenHRPを使用する前段階として,人間型ロボットの有する冗長性をどのように利用すればよいかについて人間型ロボットHRP-2のモデルを用いて検討を行った.人間型ロボットは,人に類似した機能・形状を有するため,人が行っている様々な作業を代替することが求められている.近年,人間型ロボットは,いくつかの作業を実行するにいたってきたが,まだ,基本動作をシーケンシャルに実行するレベルにとどまっている.例えば,机の上の缶を取るという作業の実行を考えると,「缶を見つけて→机の傍まで歩いて→手を伸ばして缶を取る」といった具合に基本動作を組み合わせて作業を実行している.ここで,矢印で表された部分で基本動作は分断されており,このことが,作業の断続性をもたらしており,また作業の実行に時間を要する原因となっている.この作業を「机の方に歩きながら缶を見つけて手を伸ばして缶を取る」といった具合に,複数の基本動作を滑らかに連続実行・並列実行することにより,目標作業を円滑に行う人間型ロボットのための動作実行手法を確立することを目的とする.平成18年度は,人間型ロボットに人が行うような作業シーケンスで作業を実行させるために,人間型ロボットが作業実行のために行わなければ低レベルの動作に実行優先順位をつける手法を検討した.これと同時に,作業空間での拘束運動とロボット自体の姿勢の制御を同時に行うことのできる動作制御アルゴリズムをシミュレーションにより検討するために,枝分かれした構造を持つ冗長ロボットモデルを用いた動力学シミュレータを開発した.これを使用して,作業空間での拘束の優先順位が高い場合には,ロボットの姿勢制御は作業空間のゼロ空間で行うといった,既に提案されている手法について検討を加えた.人間型ロボットは,人に類似した機能・形状を有するため,人が行っている様々な作業を代替することが求められている.近年,人間型ロボットは,いくつかの作業を実行するにいたってきたが,まだ,基本動作をシーケンシャルに実行するレベルにとどまっている.例えば,机の上の缶を取るという作業の実行を考えると,「缶を見つけて→机の傍まで歩いて→手を伸ばして缶を取る」といった具合に基本動作を組み合わせて作業を実行している.ここで,矢印で表された部分で基本動作は分断されており,このことが,作業の断続性をもたらしており,また作業の実行に時間を要する原因となっている.この作業を「机の方に歩きながら缶を見つけて手を伸ばして缶を取る」といった具合に,複数の基本動作を滑らかに連続実行・並列実行することにより,目標作業を円滑に行う人間型ロボットのための動作実行手法を確立することを目的とする.平成19年度は,昨年度に引き続き,作業空間での拘束運動とロボット自体の姿勢の制御を同時に行うことのできる動作制御アルゴリズムを,昨年度開発した人間型ロボットの上半身と両腕を模擬した枝分かれした構造を持つ冗長ロボットモデルを用いた動力学シミュレータにより検証した.実行させた動作は,枝分かれした片方の端で円運動をさせ,もう片方の端で直線運動を行わせるというものである.シミュレーション結果より,本研究で開発した手法により,どちらの動作も干渉することなく滑らかに行えることを確認した.次に,基本動作を組み合わせ,それらを時間的な重なりを持って実行することにより,円滑な作業実行を図るために,人間型ロボットシミュレータOpenHRPを使用する前段階として,人間型ロボットの有する冗長性をどのように利用すればよいかについて人間型ロボットHRP-2のモデルを用いて検討を行った.