hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋骨格・骨のイメージベース力学解析の有機的連携構築と骨疾患の治療戦略抽出への展開

本研究では,1筋骨格シミュレーション,イメージベースモデリング,大規模FEMシステムの有機的連携プログラムの開発,2機械学習と高次元特徴量を生かしたセグメンテーション法の提案,3骨リモデリング計算の並列化,4人工股関節置換術前後の股関節周囲筋力・関節反力と骨の応力分布の定量評価,5術後の荷重条件を反映した骨リモデリング計算の実施と,骨密度測定との比較による計算結果の検証,6解析結果の統計データに対する主成分分析を行う.本研究では,1筋骨格シミュレーション,イメージベースモデリング,大規模FEMシステムの有機的連携プログラムの開発,2機械学習と高次元特徴量を生かしたセグメンテーション法の提案,3骨リモデリング計算の並列化,4人工股関節置換術前後の股関節周囲筋力・関節反力と骨の応力分布の定量評価,5術後の荷重条件を反映した骨リモデリング計算の実施と,骨密度測定との比較による計算結果の検証,6解析結果の統計データに対する主成分分析を行う.
蛍光色素呑食を応用した生体眼抗体標識及び画像化に関する研究

走査型レーザー検眼鏡観察下での抗体の可視化に関し、ラットマクロファージへの蛍光標識、抗体付加を行いて、研究を行った。活性化したマクロファージの回収はラット腹腔にチオグリコレートを注入して数日後に腹腔洗浄することにより行い、この活性化マクロファージ培養液中に、蛍光標識したゼラチンから作成したマイクロスフィアをラット血清によってオプソナイズした後加え、マクロファージに蛍光標識マイクロスフィアを貪食させた。3-6個の蛍光標識マイクロスフィアが貪食されていりことが蛍光顕微鏡下で確認されたこれらのマクロファージをラットの静脈内に投与したところ、走査型レーザー検眼鏡を用いることにより、生体眼で眼内を循環するマクロファージを蛍光点として観察することができた。以前、抗体を直接蛍光標識したものをラットの静脈内に投与したところ、走査型レーザー検眼鏡では蛍光を検出できなかったため、今回はこの蛍光標識マイクロスフィアを貪食させたマクロファージと抗体を結合することにより、生体内での抗体の可視化が可能であるか検討した。抗P-selectin抗体をラット抗体のFc断片を介してマクロファージに結合したところ、P-selectinへの親和性を維持していることが培養系にて確認された。この抗体付加蛍光標識マクロファージをラットの静脈内に投与したところ、走査型レーザー検眼鏡によって蛍光点として観察でき、またこの蛍光点は、免疫染色にて抗P-selectin抗体を結合したマクロファージであることが確認された。今後、この抗体付加蛍光標識マクロファージを用いた手法を用いて、様々な接着分子の発現の時間的、空間的な評のへの応用の可能性を検討する予定である。ラットマクロファージヘの蛍光標識、抗体付加を行い、走査型レーザー検眼鏡観察下での抗体の可視化に関する研究を行った。まず、ラット腹腔にチオグリコレートを注入して数日後に腹腔洗浄することにより、活性化したマクロファージを回収した。同時に、蛍光標識したゼラチンから作製したマイクロスフィアをラット血清によってオプソナイズした後、活性化マクロファージ培養液中に加え、マクロファージに蛍光標識マイクロスフィアを貪食させた。こうして得られたマクロファージには36個の蛍光標識マイクロスフィアが貪食されていることが蛍光顕微鏡下で確認できた。さらに、このマクロファージをラットの静脈内に投与したところ、走査型レーザー検眼鏡を用いることにより、生体眼で眼内を循環するマクロファージを蛍光点として観察することができた。以前、抗体を直接蛍光標識したものをラットの静脈内に投与したところ走査型レーザー検眼鏡では蛍光を検出できなかったため、今回はこの蛍光標識マイクロスフィアを貪食させたマクロファージと抗体を結合することにより、生体内での抗体の可視化が可能であるか検討した。この抗体付加蛍光標識マクロファージをラットの静脈内に投与したところ、走査型レ一ザー検眼鏡によって蛍光点として観察でき、またこの蛍光点は、免疫染色にて抗P-selectin抗体を結合したマクロファージであることが確認された。今後、この抗体付加蛍光標識マクロファージを用いて、網膜血管内皮上にP-selectinを発現するモデルにおいて、そのモデルでのP-selectinの発現の時間的、空間的な評価が可能かどうか検討する予定である。
トリメチルシリル化を手段とする活性種の反応性の制御

本研究は,ケイ素原子の特性を生かし,電極還元条件下生成するアニオンまたは,ラジカル活性種の反応性の制御を行うことを目的としている.この目的に従い,シリル化剤としてトリメチルクロルシランを用いイミニウム塩の電極還元により生成する活性アニオン種の反応性の制御を検討した.その結果,以下に示す様な有機合成上有用な結果が得られた.1.イミニウム塩類緑体として,カルボン酸より容易に得られるオキサゾリニウム塩を用い,この電極還元条件下での挙動を検討した.その結果,オキサゾリニウム塩の電極還元により窒素原子のα-位に活性アニオン種が生成し,このアニオン種が有機合成上有用なアシルアニオン等価体として種々の親電子剤と反応する事を見出し,この反応を用いたカルボン酸のアルデヒドおよびケトンへの変換に成功した.一方,このアニオン種の, α,β-不飽和エステルへのマイケル付加は簡便なγ-ケトエステル類の合成法と考えられるが,通常の条件下では進行しない.ところが系にトリメチルクロルシラン(CTMS)を共存させると反応が進行し,対応するγ-ケトエステルが高収率で得られることを見出した. 2.この活性アニオン種のα,β-不飽和ケトンへのマイケル付加反応も系にCTMSを加える事で進行し,対応する1,4-ジケトンが得られた.この反応を利用し,香料として有用なシスジャスモン及び,ジヒドロジャスモンの簡便な合成に成功した.以上の様に本研究においては,電極還元反応によるアシルアニオン等価体の合成に成功し,その反応性の制御をケイ素原子の特性を生かし達成するとともに,有用天然物合成に応用した点で有機合成上興味深い.本研究は,ケイ素原子の特性を生かし,電極還元条件下生成するアニオンまたは,ラジカル活性種の反応性の制御を行うことを目的としている.この目的に従い,シリル化剤としてトリメチルクロルシランを用いイミニウム塩の電極還元により生成する活性アニオン種の反応性の制御を検討した.その結果,以下に示す様な有機合成上有用な結果が得られた.1.イミニウム塩類緑体として,カルボン酸より容易に得られるオキサゾリニウム塩を用い,この電極還元条件下での挙動を検討した.その結果,オキサゾリニウム塩の電極還元により窒素原子のα-位に活性アニオン種が生成し,このアニオン種が有機合成上有用なアシルアニオン等価体として種々の親電子剤と反応する事を見出し,この反応を用いたカルボン酸のアルデヒドおよびケトンへの変換に成功した.一方,このアニオン種の, α,β-不飽和エステルへのマイケル付加は簡便なγ-ケトエステル類の合成法と考えられるが,通常の条件下では進行しない.ところが系にトリメチルクロルシラン(CTMS)を共存させると反応が進行し,対応するγ-ケトエステルが高収率で得られることを見出した. 2.この活性アニオン種のα,β-不飽和ケトンへのマイケル付加反応も系にCTMSを加える事で進行し,対応する1,4-ジケトンが得られた.この反応を利用し,香料として有用なシスジャスモン及び,ジヒドロジャスモンの簡便な合成に成功した.以上の様に本研究においては,電極還元反応によるアシルアニオン等価体の合成に成功し,その反応性の制御をケイ素原子の特性を生かし達成するとともに,有用天然物合成に応用した点で有機合成上興味深い.
クメール黒褐釉陶器の生産と流通に関する考古学研究

本研究は陶器窯の構造分析と消費地出土遺物の産地同定という二つの側面をから、クメール黒褐釉陶器の生産=流通システムの解明を目的とする。カンボジアで新たに発見された黒褐釉陶器窯を発掘し、長期滞在による出土遺物の徹底的な調査を実施することで、1)窯体構造に関する疑義解明とクメール黒褐釉陶器窯の窯体構造のモデルを明確にし、さらに2)消費地遺跡出土遺物の産地同定が計画されている。具体的な計画は次の通り。【1】発掘調査に基づく遺構研究・・・新発見の窯跡発掘調査による窯体構造の確認と解析を行う。空撮や3D計測による構造解析(必要機器はすでに所有)、14C年代測定、燃料材の樹種同定などの自然科学分析も行い、これまでの疑義に答えるとともにクメール黒褐釉陶器窯の基本構造を確定する。【2】窯跡・消費地出土遺物の型式学的研究と自然科学的分析・・・遺物の基礎整理・図化、データベース化を通じ、出土クメール黒褐釉陶器の形態および製陶技術を明らかにする。また、研究協力者に依頼し、窯跡出土遺物と消費地遺跡(寺院)出土遺物の蛍光X線分析を行う。消費地出土遺物は共同研究者から提供を受ける。【3】生産=流通モデルの構築・・・これらの分析結果に基づき、消費地遺跡(寺院)出土遺物の産地同定を行い、どのような窯がどのような寺院へ製品を供給していたのか、クメール黒褐釉陶器の生産=流通体制を解明する。2018年度は、2020年度に予定されている発掘調査にむけた予備調査年度と位置づけた。過去の窯後調査データをもとに3Dモデルを構築し、クメールの横炎式窯の基本構造を再解析した。さらに、調査予定地の空撮データから窯体マウンドの3Dモデルを構築し、座標値とともに3D点群データ化した。これをGISにより、TIN、DEMデータ処理を行うことで、高精度な窯体マウンドの地形測量図を作成、窯体の埋没位置を特定した。国際共同研究者との連携も順調であり、2020年度に予定されている現地調査のための基礎データも十分な量が集成できた。具体的には、発掘前の遺跡解析として、3Dデータ作成とそれによる地形モデルを作成した。まず、調査区には局地座標を設定し、対空標識に座標値をのせたうえで、これらが映り込んだドローンによる連続空撮写真(約300前)を撮影した。撮影した写真をSfM-MVS技術により処理し、遺跡地の3Dモデルを解析したが、これにはagi社のmetashapeを用いた。さらに3Dモデルから地形の3D点群データ(100×100mに約一千万点)を抽出し、これをGISで解析した。ESRI社のArcGISを用い、点群データから遺跡地の不整三角形網(TIN)モデルを構築し、点群を地形に即した面の集合体とした。そのうえで、TINモデルをから数値標高モデル(DEM)へと変換し、5cmコンターの詳細な地形測量図を作成した。図面の解析により、調査予定の窯跡は、南北軸で北に開口部をもつ単室窯である可能性が非常に高くなった。本年度の事前調査により、来年度に予定されている発掘調査がスムーズに行えることとなった。遺物については、図化、データベース化が進行中であり、蛍光X分析についても、消費地出土もものの選定が完了している。計画通り、次の3項目についての研究を推進する。内定年度:2017本研究は陶器窯の構造分析と消費地出土遺物の産地同定という二つの側面をから、クメール黒褐釉陶器の生産=流通システムの解明を目的とする。【2】窯跡・消費地出土遺物の型式

学的研究と自然科学的分析・・・遺物の基礎整理・図化、データベース化を通じ、出土クメール黒褐釉陶器の形態および製陶技術を明らかにする。また、研究協力者に依頼し、窯跡出土遺物と消費地遺跡(寺院)出土遺物の蛍光X線分析を行う。消費地出土遺物は共同研究者から提供を受ける。【3】生産=流通モデルの構築・・・これらの分析結果に基づき、消費地遺跡(寺院)出土遺物の産地同定を行い、どのような窯がどのような寺院へ製品を供給していたのか、クメール黒褐釉陶器の生産=流通体制を解明する。2018年度は、2020年度に予定されている発掘調査にむけた予備調査年度と位置づけた。過去の窯後調査データをもとに3Dモデルを構築し、クメールの横炎式窯の基本構造を再解析した。さらに、調査予定地の空撮データから窯体マウンドの3Dモデルを構築し、座標値とともに3D点群データ化した。これをGISにより、TIN、DEMデータ処理を行うことで、高精度な窯体マウンドの地形測量図を作成、窯体の埋没位置を特定した。国際共同研究者との連携も順調であり、2020年度に予定されている現地調査のための基礎データも十分な量が集成できた。具体的には、発掘前の遺跡解析として、3Dデータ作成とそれによる地形モデルを作成した。まず、調査区には局地座標を設定し、対空標識に座標値をのせたうえで、これらが映り込んだドローンによる連続空撮写真(約300前)を撮影した。撮影した写真をSfM-MVS技術により処理し、遺跡地の3Dモデルを解析したが、これにはagi社のmetashapeを用いた。さらに3Dモデルから地形の3D点群データ(100×100mに約一千万点)を抽出し、これをGISで解析した。ESRI社のArcGISを用い、点群データから遺跡地の不整三角形網(TIN)モデルを構築し、点群を地形に即した面の集合体とした。そのうえで、TINモデルをから数値標高モデル(DEM)へと変換し、5cmコンターの詳細な地形測量図を作成した。図面の解析により、調査予定の窯跡は、南北軸で北に開口部をもつ単室窯である可能性が非常に高くなった。本年度の事前調査により、来年度に予定されている発掘調査がスムーズに行えることとなった。遺物については、図化、データベース化が進行中であり、蛍光X分析についても、消費地出土もものの選定が完了している。計画通り、次の3項目についての研究を推進する。【1】発掘調査に基づく遺構研究・・・新発見の窯跡発掘調査による窯体構造の確認と解析を行う。空撮や3D計測による構造解析(必要機器はすでに所有)、14C年代測定、燃料材の樹種同定などの自然科学分析も行い、これまでの疑義に答えるとともにクメール黒褐釉陶器窯の基本構造を確定する。【2】窯跡・消費地出土遺物の型式学的研究と自然科学的分析・・・遺物の基礎整理・図化、データベース化を通じ、出土クメール黒褐釉陶器の形態および製陶技術を明らかにする。
自由生活性細菌ゲノムの縮小進化に迫る

本研究では、国内河川水から分離した自由生活性(自立的な増殖が可能)の極微小細菌Aurantimicrobium minutumのゲノム解析を行った。その結果、本細菌のゲノムサイズは約1.6 Mbpと極めて小さく、その代謝系は単純化ないし合理化されていた。他の細菌が作り出す代謝産物に依存してきた結果として、自身にとって負担の大きい代謝機能に関する遺伝子群を失うようにゲノム縮小が進んできたと考えられる。また、ロドプシン様の遺伝子を有することから、本細菌が光エネルギーをその増殖や生存に利用する可能性も明らかになった。研究代表者らの先行研究により、国内河川水から自由生活性(自立的な増殖が可能)の極微小細菌Aurantimicrobiumminutumを分離した。そのゲノムサイズは1.6 Mbp前後と推定され、近縁種のそれは34 Mbpであることから、本細菌がゲノム縮小の過程にあるという仮説に至った。本研究では、そのゲノム情報を精査し、寄生や共生性ではない自由生活性細菌のゲノムにおける縮小傾向を調べる。平成27年度においては、ゲノム解読に必要なDNAを抽出するために、極めて増殖の遅い本細菌の培養条件を最適化した。この生育特性の検討により、十分量のゲノムDNAを得ることができた。次に、そのゲノム解読を行い、完全ゲノム配列を取得した。事前に推定していた通り、そのゲノムサイズは1,622,386 bp(約1.6 Mbp)であった。予察的なゲノム情報解析の結果によると、本細菌の特徴としてタンパク質の合成に関わるrRNAオペロンが1個しかないことが見いだされた。たとえば、大腸菌ゲノムには7個のそれが存在する。もし一つのリボソームあたりのタンパク質合成の速度が概ね一定だとすると、細菌の増殖速度はリボソームの数によって制限される。このように、rRNAオペロンの数が本細菌の遅い増殖特性と関連していることが示唆された。現在、他の微生物ゲノムとの比較ゲノム解析を行っているところであり、普通の微生物ゲノムにみられる遺伝子群のうち、A. minutumゲノムには存在しないものを解明していく予定である。当初の計画通り、対象微生物の生育条件を最適化するとともに、その全ゲノム情報を取得することに成功した。そのため、進捗状況を「おおむね順調」と自己評価した。本研究では、このゲノム情報を精査し、寄生や共生性ではない自由生活性細菌のゲノム特性とその縮小傾向を調べる。最終年度である平成28年度は、昨年度に完全解読した本細菌ゲノムの情報解析(遺伝子機能付与および比較ゲノムの解析など)を進めた。その結果として、二成分制御系やシトクロムbd型呼吸系に関わる遺伝子など、近縁細菌のゲノムでは保存されている200以上の遺伝子が本ゲノム中では欠落していた。また、プロテオロドプシン様の遺伝子を有することから、本細菌が光エネルギーをその増殖や生存に利用する可能性が明らかになった。この細菌は自然環境中で遍在することが知られるが、その代謝系は驚くほどに単純化ないし合理化されている。さらに、ある種の機能を発揮するために、他の細菌が作り出す代謝産物に依存する系も見いだされた。そのような代謝産物に依存してきた結果として、自身にとって負担の大きい代謝機能に関する遺伝子群を失うようにゲノム縮小が進んできたと考えられる。得られた結果の一部については国際誌Genome Announcementsで論文公表した。今後も引き続き取得したゲノム配列の生物情報解析を進める。得られた研究成果については、論文として順次公表する予定である。研究を遂行する上での問題点は特になく、実験計画などの変更はない。微生物生態学
水ストレス下のマメ科作物の窒素・糖・水の動態解析による乾燥耐性メカニズム

マメ科作物の乾燥ストレス応答について、ササゲおよびダイズを対象に調べた。ササゲの生殖成長期の摘莢処理により、葉の老化が進行しなかったことは、子実肥大期のササゲでは、シンクからの栄養要求が引き金となることを示した。乾燥ストレスを感受すると、気孔閉鎖と光合成の停止、糖の子実への転流と葉の糖含量の低下、葉におけるオートファジーの誘導とタンパク質等の分解、アミノ酸異化酵素による窒素源の子実への転流というスキームで起こることを明らかにした。また、ダイズの葉にROSを処理すると、気孔閉鎖を伴わずに葉の含水率を維持した。このことから、ガラクチノール系の合成促進により、乾燥ストレスを軽減することが示唆された。ササゲ(Vigna unguiculate (L.) Walp.)はアフリカを起源とするマメ科作物であり、サハラ砂漠南部のサバンナ・サヘル地域であるナイジェリアやニジェールなどでは貴重なタンパク源となっている。ササゲは子実肥大期に乾燥を受けても収量の低下が小さい。乾燥ストレスに伴い土壌含水率が低下し、それに伴いササゲは光合成速度が低下し、処理後3日目には光合成はほぼ停止した。また、植物体内の非構造性炭糖(NSC)の含量では、光合成が停止した処理後3日目以降で子実のNSCのみ増加し、莢、花柄、葉、葉柄、茎、根のNSCが乾燥区で処理後大きく減少した。これらのことから、乾燥ストレスによって子実以外のすべての器官が糖のソース器官として働くことが明らかになった。収量維持メカニズムの一つとして乾燥に応答した急速な葉の老化と葉から子実への速やかな栄養の転流について検討した。オートファジー(autophagy;自食作用)というバルクなタンパク質分解系を用い、ササゲの乾燥ストレスに伴う葉の老化促進のメカニズムにおけるオートファジーの役割を解析した。ATG8i</I>(オートファジー関連遺伝子)の発現量は、コントロール区に比べて乾燥区では早期に増加し、乾燥+摘莢区では増加しなかったため、乾燥ストレスによるオートファジーの促進と、シンク器官の除去によるオートファジーの抑制が示唆された。また、芽生えをスクロース処理したところ、の発現は抑制され、ATG8iタンパク質自体は増加したこれらのことから、糖はオートファジーを抑制するシグナルの一つであり、乾燥+摘莢区ではシンク器官の除去によって糖がササゲの植物体に蓄積しオートファジーが抑制されたことが示唆された。ササゲ(Vigna unguiculate (L.) Walp.)はアフリカ起源のマメ科作物であり、サハラ砂漠南部のサヘル地域では貴重なタンパク源となっている。ササゲは子実肥大期に乾燥ストレスを受けると、速やかな気孔の閉鎖による光合成の停止と、葉における糖含量の低下を起こすことが知られている。本研究では、子実肥大期における葉の栄養転流機構と乾燥耐性との関係について検討した。摘莢区では葉の老化は進行しなかったことから、子実肥大期のササゲは、糖含量の低下に続いて、窒素含量の低下が起こったことから、タンパク質と光合成器官に由来する窒素は糖の後に転流されることが示唆された。また、オートファジー関連遺伝子(ATGs)の発現増加は乾燥+摘葉区と乾燥区において特に顕著に観察された。即ち、オートファジーの誘導は乾燥ストレスによる葉の糖含量の低下によって引き起こされることが示唆された。また、葉における窒素含量の低下はスクロース含量の低下とATGsの発現の増加に引き続いて起こったことから、不溶性糖の分解と転流の時期とオートファジーによって分解された葉の栄養源が子実へと転流される時期は別々に調節されていることが示された。さらに、アミノ酸異化酵素関連遺伝子の発現は、オートファジー促進区においてオートファジーの発現と同時に促進された。このことから、葉における養分欠乏によってオートファジーが誘導され、その分解産物のアミノ酸プールが子実へ転流されるために、転流タイプのアミノ酸異化酵素関連遺伝子の発現が増加することが示唆された。以上のことから、ササゲでは、子実肥大期における乾燥ストレス下の葉の養分動態がオートファジーを調節していることを明らかにした。さらに、ダイズの発芽時における貯蔵物質の分解機構についても検討した。アフリカのサヘル地域において広く栽培されるマメ科植物のササゲの特異的な乾燥ストレス耐性の解析は、乾燥地域の農業体系を構築する上でも重要な情報となる。本研究では、ササゲの子実成分を構成する窒素や糖および水に着目し、葉や子実など各器官の動態を調べた。ササゲは、子実肥大期に乾燥を受けると急速な葉の老化と子実の登熟を引き起こすことで収量を維持できることが知られている。

そこで、ササゲの乾燥下での登熟機構を明らかにするために、葉の老化に着目して解析を行った。葉の老化の指標としては、高等植物における積極的な細胞内容物の分解機構として着目されているオートファジー(autophagy)を用いた。本研究では、乾燥・摘葉・摘莢の処理を行い、乾燥条件下におけるササゲの葉における栄養状態と葉の老化の誘導の関係性を解析した。その結果、ササゲの葉は乾燥区、乾燥+摘葉区、乾燥+摘莢区において光合成を速やかに停止させることが明らかした。また、葉の老化とATGの発現は、乾燥区と乾燥+摘葉区において促進され、乾燥+摘莢区においては抑制された。これらのことから、乾燥による急激な同化産物の供給停止が葉における糖飢餓状態を引き起こした結果、オートファジーが誘導され、葉における糖の分解と子実への転流が促進されるというメカニズムが示唆された。また、ダイズを対象に、糖飢餓シグナルに応答したダイズのbZIP型転写因子とアミノ酸転流関連遺伝子の発現誘導および発芽時の活性酸素の役割についても合わせて発表した。マメ科作物の収量増大を目指したササゲとダイズの栄養転流メカニズムにおける糖の転流とオートファジーの役割について、遺伝子発現、糖および窒素量、糖シグナルの関与など興味深いデータを得ることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本課題に関する原著論文を3報発表し、また、学会発表5件(国際会議1件を含む)で成果を公表しており、最終年度に向かってとりまとめを行っている。現在,植物の糖転流を制御するSUT1およびタンパク質分解・老化調節に関わる栄養シグナルの分子メカニズムについてTOR抗体、ATG13抗体,エチレンシグナル分子抗体、ABA応答転写因子抗体を作成したので、植物のオートファジーを制御する植物ホルモンシグナルの解明を進行中である。ダイズやササゲの分子レベルの機能解明や拡大するゲノムデータを有効活用する予定である。オートファジーの誘導は乾燥ストレスによって引き起こされる葉の糖含量に依存するかどうかについて、ササゲやダイズなどマメ科作物実生へのスクロース飢餓処理を行い、ATGsの発現について検討する。また、葉における窒素含量とスクロース含量の動態とATGsの発現の関係について、デンプン等の不溶性糖の分解の時期と転流とオートファジーにより分解されたアミノ酸が子実へと転流される時期との関係について検討する。これにより、乾燥ストレスにより誘導されるマメ科作物の糖とアミノ酸の転流機構を明らかにする。
干潟粒子を反応場として二次生成するハロゲン化PAHの網羅的探索とその生成機構解明

本研究では、干潟粒子に蓄積した多環芳香族炭化水素(PAHs)の光化学反応によって生成するハロゲン化体の構造とその二次生成プロセスに関する研究を行った。生成プロセスについては、特に溶存有機物および粒子種類が生成に及ぼす影響に着目して検証した。実験の結果、人工海水条件下では特に塩素化PAHsが生成しやすく、溶存有機物は濃度によってハロゲン化PAHsの生成を促進または阻害することが明らかになった。また、モデル粒子の中でもカオリナイトではハロゲン化PAHsの生成量が他の粒子(ガラスビーズやモンモリロナイト)よりも非常に高く、この粒子がPAHsの光化学反応を促進している可能性が示された。H28年度は、ガラスビーズをモデル粒子にした解析を実施した。まず、太陽光シミュレータによる照射実験を行い、ピレンから二次的に生成するハロゲン化PAHについて、GC/MSによってその化学構造を解析・確認した。次に、干潟の間隙水には高い溶存有機物(DOM)が含まれていることに着目し、DOMがハロゲン化PAHの二次生成に対しどのような影響を与えるか調べた。DOMのモデルには、腐植物質の標準試料として世界で使用されているスワニー川由来のフミン酸を採用した。フミン酸を0-100 mg/Lの範囲内で海水に添加して照射実験を行ったところ、50 mg/Lの範囲まではハロゲン化誘導体の生成量が概ね増加する傾向が得られた。我々の過去の研究から、PAHsのハロゲン化は光照射に伴って生成するカチオンラジカルによって進行することが示唆されている。今回の実験結果から、フミン酸の光増感作用によってピレンカチオンラジカルの生成が促進され、ハロゲン化が進行したと予想される。一方で、フミン酸100 mg/Lの条件下では、コントロール(フミン酸無添加)よりもハロゲン化誘導体の生成量が若干低下するという結果が得られた。その原因として、フミン酸による光の遮光効果が考えられたため、反応容器やフミン酸の吸収スペクトルから減衰の指標であるlight screening factorを算出し、この値を使ってフミン酸100 mg/L条件下における生成量を補正した。その結果、最大で4割程度がフミン酸によって吸収されていることが分かったが、100 mg/L条件下ではフミン酸による光吸収だけでは説明できない程ハロゲン化誘導体生成量が低下しており、これはフミン酸濃度が増加したことによって消光作用が働いたと予想された。この成果は、水質がハロゲン化PAHsの生成量を左右するということを示しており、PAHやハロゲン化PAHの動態を解明する上で重要な情報になり得ると期待される。概ね順調に進展DOMが化学物質の光化学反応に影響を与えるということはこれまでにも報告されてきたが、ハロゲン化PAHの二次生成に着目した研究はこれまで皆無であり、本研究が初の報告例となる。今回の実験によって、DOMがハロゲン化PAHの生成量に関与しているということと、その影響が濃度によって異なるということが示唆されたことで、実際環境におけるハロゲン化PAHの生成挙動解明に近づけたことから、順調に進展していると判断した。多環芳香族炭化水素(PAHs)は光反応性が高く、沿岸域に蓄積する性質をもつ。それらの一部は光化学反応によってさらに毒性の高いハロゲン化誘導体へと変化しうることがこれまでの研究で明らかになっている。そこで本研究では、干潟の粒子に蓄積したPAHsのハロゲン化プロセスについて研究を行った。特に、生成する物質の種類やその生成プロセスを調べ、水中に存在する腐植物質に代表される溶存有機物(DOM)の影響を検証するとともに、PAHsが蓄積した粒子の性質がハロゲン化反応に対してどのように影響するかを、室内実験を中心にして評価を試みた。その結果、PAHsのハロゲン化率は水中のDOM濃度によって異なっており、DOMが反応に関与する可能性が示された。しかしながら、DOMの影響はその添加濃度によって異なっており、促進および阻害の両方の作用をもちうることが明らかになった。また、粘土鉱物を含む複数のモデル粒子を用いてPAHsのハロゲン化率を求めたところ、ハロゲン化PAHsの生成量は用いる粒子によって大きく異なっていた。特にハロゲン化PAHsの生成量はカオリナイト上において高く、他の粘土鉱物よりも反応が進行しやすいことが示された。この理由として、表面酸性度など物理化学的性質がPAHsのハロゲン化反応に影響を及ぼしている可能性が挙げられる。本研究の成果は、沿岸域に蓄積しているハロゲン化PAHsの濃度予測やそのリスク評価を行う上で有用な知見であると考えられる。H29年度は、水質から底質へと研究対象を変え、底質中成分に着目した研究を実施する予定である。とくに、土壌底質の主要な構成要素である粘土成分や重金属成分に焦点を当てる。

各粒子に担持させたPAHに擬似太陽光照射して生成物を解析することで、粒子を反応場としたハロゲン化PAHの生成挙動を解析する。実際の干潟底質を用いた実験も実施する。これらの結果を総合することで、ハロゲン化PAHの二次生成が水性生物に与えるリスクやその低減手法について考究する。環境化学本実験専用で濃縮装置を購入することを予定していたが、既設の濃縮装置の稼働率が予想より低かったために新規設置を見送り、真空ポンプのみ更新した。これにより経費が抑えられた。H29年度は粘土鉱物などの試薬や消耗品の購入が予想されるため消耗品に宛てるほか、現地調査のための物品購入費用や旅費、実験補助のための謝金に多く使用する。
3次元非定型物体を認識・学習するための計算モデルの開発

本研究の目的は,人の顔や動物などの自然物体を含めた3次元非定型物体の視覚学習過程の計算モデルの開発である.本年度は,昨年度に提案したBスプラインを用いた閉曲面表現への直接当てはめ(B-spline Function toa 4D closedsurface model:BF4D)の検証を行った.BF4D法は,形状を表現する座標系として球座標を,表現する関数として一様なBスプライン関数を用いる.この表現方法は,閉曲面が球座標系の原点に関しての星型形状の曲面に限定される.しかし,多くの3次元非定型物体の表現に有効である.この表現方法を用いて,多視点から撮影したX線シネ心血管造影画像を統合し左心室内腔の形状を3次元再構成するシステムを構築した.昨年度は,コンピュータで生成した画像系列と形状が既知の風船を用いた実画像系列の実験を通して提案手法の検証を行った.本年度は,4つの臨床例による検証を行った.まず,前処理となるユーザーインターフェースを用いた左心室領域の輪郭抽出と3次元再構成パラメータの設定システムについて,放射線科専門医が手動でトレースした輪郭との比較や,被験者による調査を行った.次に,4つの臨床例について,BF4D法を用いて3次元再構成を行い,実画像であってもBF4D法が安定に収束すること,および2方向に固定するより視点を変化させて撮影した入力画像からの方が高精度に再構成できることを確認した.本研究の目的は,人の顔や動物などの自然物体を含めた3次元非定型物体の視覚学習過程の計算モデルの開発である.本年度は,具体的な3次元非定型物体として,人体の中でも重要な器官の一つである左心室を用いて,その形状の表現方法について研究を行った.閉曲面である左心室を表現する座標系として球座標系を,表現する関数として一様なBスプライン関数を用いた.この表現方法は,閉曲面は球座標系の原点に関しての星形形状の曲面に限定されるが,多くの3次元非定型物体の表現に有効である.この表現方法を用いて,多視点から撮影したX線シネ心血管造影画像を統合し左室内腔の形状を3次元再構成するシステムを構築した.この際,X線左室造影画像から通常抽出されるような不完全な輪郭に対処するために.2段階の繰り返し法を用いて,Bスプラインを用いた閉曲面表現への直接当てはめ(B-spline Fitting toa 4D closedsurface model:BF4D)を提案した.そして,生成画像系列と形状が既知の風船を用いた実画像系列の実験を通して,BF4D法が安定に収束すること,および2方向に固定するより視点を変化して撮影した入力画像系列からの方が高精度に再構成できることを確認した.次に,BF4D法を臨床で実用化するために,ユーザーインタフェースを用いて,左室領域の輪郭抽出と3次元再構成パラメータの設定,モデルの当てはめの3つのサブシステムから構成される左室形状の3次元再構成システムを実現した.そして,このシステムを実際の左室造影画像系列へ適用し,BF4D法が変形の強い左心室形状でも再構成できることを確認した.本研究の目的は,人の顔や動物などの自然物体を含めた3次元非定型物体の視覚学習過程の計算モデルの開発である.本年度は,昨年度に提案したBスプラインを用いた閉曲面表現への直接当てはめ(B-spline Function toa 4D closedsurface model:BF4D)の検証を行った.BF4D法は,形状を表現する座標系として球座標を,表現する関数として一様なBスプライン関数を用いる.この表現方法は,閉曲面が球座標系の原点に関しての星型形状の曲面に限定される.しかし,多くの3次元非定型物体の表現に有効である.この表現方法を用いて,多視点から撮影したX線シネ心血管造影画像を統合し左心室内腔の形状を3次元再構成するシステムを構築した.昨年度は,コンピュータで生成した画像系列と形状が既知の風船を用いた実画像系列の実験を通して提案手法の検証を行った.本年度は,4つの臨床例による検証を行った.まず,前処理となるユーザーインターフェースを用いた左心室領域の輪郭抽出と3次元再構成パラメータの設定システムについて,放射線科専門医が手動でトレースした輪郭との比較や,被験者による調査を行った.次に,4つの臨床例について,BF4D法を用いて3次元再構成を行い,実画像であってもBF4D法が安定に収束すること,および2方向に固定するより視点を変化させて撮影した入力画像からの方が高精度に再構成できることを確認した.
低分子量GTP結合蛋白質Ralを介した病態制御機構の解明

低分子量GTP結合蛋白質Ral阻害薬が開発され、抗腫瘍効果が報告され(Nature, 2014)、Ralの制御は大きく注目されている。本年度は、Ralおよび、われわれの研究室で見いだしたRalの抑制性活性制御因子RalGAPの癌悪性化制御に関する研究で成果を上げた。RalGAPの発現低下が前立腺癌悪性下に関与するという研究成果の論文が採択された(Carcinogenesis , in press, 2019)。また、口腔内扁平上皮癌についてもRalGAP発現低下と悪性化について、また、RalGAP発現低下に影響するエピジェネティックな変化を明らかにした(論文リバイス中)。さらに、炎症性大腸癌におけるRalおよびRalGAPの役割についても明らかにし、論文を投稿した。リバイス中である。RalGAPβコンディショナルKOマウスを用い、膵臓特異的RalGAP欠損マウスの作製に着手し、今後、膵癌発症におけるRalおよびRalGAPの関与について解析を行う。膵癌はK-Rasの変異がドライブとなって発症する。Ralの下流では、ERK、Akt、RalGEF(Ralの活性化因子)が3つの主要経路とされる。膵癌では、ERKやAktと比べて、Ralが著明に活性化していることが報告されており(Curr Biol, 2006)、どのような膵癌が発症するのか注目される。インスリンの刺激により、Akt依存性にリン酸化され、活性が抑制されることが示されている。リコンビナントRalGAPをAktリン酸化してもin vitroでは活性が変わらなかった。RalGAPのAktリン酸化による局在変化等、解析中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。低分子量GTP結合蛋白質Ralはがんや代謝等において重要な働きをしていることが明らかにされてきた。Ralの抑制性活性制御因子RalGAPは長らく不明であったが、我々は世界に先駆けて、分子同定し、報告した(JBC, 2009)。作成したRalGAP KOマウスの組織中ではRalの活性が数倍に上昇しており、生存可能な系等があり、有効に利用しつつ研究を進めている。新規Ral結合蛋白質として、DBC1を見出し、本年度は、この結合のDBC1の活性に与える影響について解析を重ねた。RalGAPは活性サブユニットα1あるいはα2と共通のβサブユニットとのヘテロ複合体として機能する。βサブユニットコンディショナルKOマウスを導入し、繁殖した。このマウスを用いることで、組織特異的にRalGAP活性を完全にゼロにすることが可能であり、本年度は、今後膵癌と口腔内癌に焦点を当てることを決め、準備を進めた。さらに、すでに保有しているRalGAP α2KOマウスで、DSS実験腸炎をマウスに導入し、急性炎症への影響を解析し、RalおよびRalGAPが免疫制御にも重要な働きをしていることを見出した。さらに、Ralは細胞内栄養感知の重要因子であるmTORを間接的に制御することが示されているが、本年度は、mTOR系およびオートファジー制御の研究を進めた。さらに、悪性度の高い膀胱がんでRalGAPα2サブユニットの発現低下が生じていることを報告した(Oncogene, 2013)が、その一端がエピジェネティック制御であることを見出しており、その解析を進めた。RalGAPβコンディショナルKOマウスを用いての実験の目処が立った。DBC1とRalの関係性についての解析が進んだ。RalおよびRalGAPの腸炎発症に関する解析が進み、免疫系への関与を解明できた。また、細胞内栄養感知機構の解析が進んだ。低分子量GTP結合タンパク質Ral及びその抑制性活性制御因子RalGAPの癌や代謝、炎症等における役割を解明することを目的とした研究である。Ralの活性化因子RalGEFの多くはRasの下流エフェクター分子であり、Rasが活性化すれば、Ralが活性化する。そのため、特に癌の領域でRalは注目されている。RalGAPは我々が世界に先駆けて見いだした分子である(J Biol Chem, 2009)。活性サブユニットであるα1サブユニットあるいはα2サブユニットと、共通のβサブユニットからなる複合体としてはじめて機能的になる。われわれは膀胱癌の悪性化において、RalGAPの発現低下によるRalの活性化が重要な働きをすることを報告した(2013,Oncogene)が、海外より、血糖値調節における重要性も報告されている。我々は、ralGAPを同定したアドバンテージを最大限生かし研究を進めているが、平成29年度には以下の研究が進んだ。これまで、臨床的にRalの関与が示されている膀胱癌や膵癌は、Rasの変異の頻度が高い癌であるが、Rasの変異の頻度が低い癌である口腔内癌について、Ralの関与を解析した。口腔内癌においてもRalの活性化が生じており、主としてRalGAPの発現低下によるものであった。また、このRalGAPの発現抑制についてエピジェネティック制御を解析した。これらの結果を現在、まとめており、平成30年度中に誌上発表する計画である。炎症性大腸癌におけるRalの関与についてRalGAP欠損マウス等を用いて研究を進めている。膵癌の発症および転移、および膵機能におけるRalの機能について、本年度はツールの準備を終え、来年度に本格的な実験を行う計画である。

口腔内扁平上皮癌・大腸がんについての研究がほぼまとまり、膵癌・膵機能を解析するための準備が整った。低分子量GTP結合蛋白質Ral阻害薬が開発され、抗腫瘍効果が報告され(Nature, 2014)、Ralの制御は大きく注目されている。本年度は、Ralおよび、われわれの研究室で見いだしたRalの抑制性活性制御因子RalGAPの癌悪性化制御に関する研究で成果を上げた。RalGAPの発現低下が前立腺癌悪性下に関与するという研究成果の論文が採択された(Carcinogenesis , in press, 2019)。また、口腔内扁平上皮癌についてもRalGAP発現低下と悪性化について、また、RalGAP発現低下に影響するエピジェネティックな変化を明らかにした(論文リバイス中)。さらに、炎症性大腸癌におけるRalおよびRalGAPの役割についても明らかにし、論文を投稿した。リバイス中である。RalGAPβコンディショナルKOマウスを用い、膵臓特異的RalGAP欠損マウスの作製に着手し、今後、膵癌発症におけるRalおよびRalGAPの関与について解析を行う。膵癌はK-Rasの変異がドライブとなって発症する。Ralの下流では、ERK、Akt、RalGEF(Ralの活性化因子)が3つの主要経路とされる。膵癌では、ERKやAktと比べて、Ralが著明に活性化していることが報告されており(Curr Biol, 2006)、どのような膵癌が発症するのか注目される。インスリンの刺激により、Akt依存性にリン酸化され、活性が抑制されることが示されている。リコンビナントRalGAPをAktリン酸化してもin vitroでは活性が変わらなかった。RalGAPのAktリン酸化による局在変化等、解析中である。今後、以下を重点的に進めたいと考えている。1.p53制御に重要なDBC1活性制御におけるRalの役割の解明2.腸炎発症におけるRalおよびRalGAPの役割の解明3.RalおよびRalGAPの膵癌・口腔内癌の発症・悪性化に関する役割の解明4.RalGAPα2遺伝子発現のエピジェネティック制御の解明5.細胞内栄養感知機構の解明とRalの役割の解明平成30年度は以下を重点的に解析を進める。・Ralの口腔内扁平上皮癌における役割の論文化。・Ralの大腸癌における役割の論文化。・Ralと膵癌の関係のデータ集積。・Ralと膵機能の関係のデータ集積。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
カイコ卵におけるエクジステロイドの生合成と代謝の研究

(1)未同定エクジステロイドの精製純化と化学構造の解析カイコの卵に新たに見いだされたエクジステロイドの化学構造を決定するために,約9Kgのカイコ卵を出発材料としてエクジステロイドを精製純化し,質量分析(FAB-MS)と核磁気共鳴(NMR)法を用いて構造解析を行った。その結果,10種類のエクジステロイドの化学構造が明らかとなった。それらは,22-デオキシ-20-ヒドロキシエクジソン,22-デオキシ-20-ヒドロキシエクジソン-3ーリン酸,3-エピ-22-デオキシ-20-ヒドロキシエクジソン,3-エピ-22-デオキシ-20-ヒドロキシエクジソン-2ーリン酸,3-エピ-22-デオキシ-20,26-ジハイドロキシエクジソン,3-エピ-22-デオキシ-20,26-ジハイドロキシエクジソン-2ーリン酸,3-エピ-22-デオキシ16(β),20-ジヒドリキシエクジソン,3-エピ-22-デオキシ-16(β),20-ジヒドロキシエクジソン-2ーリン酸,2,22-ジデオキシ-23(s)-ヒドロキシエクジソン,2,22-ジデオキシ-23(s)ジドロキシエクジソン-3ーリン酸であった。これらのエクジステロイドは,これまで報告の例はなく新しいエクジステロイドであった。さらに,これらのエクジステロイドの生合成経路について考察を行った。(2)エクジステロイドの代謝系の解析カイコ卵の発生に伴うエクジステロイド代謝を調べるために、エクジステロイド代謝系の中間体である(^3H)ケトジオールまたは(^3)エクジソンをカイコ卵(休眠卵と非休眠卵)に注入し,その代謝産物を高速液体クロマトグラフィーで分析した。その結果,休眠卵ではエクジステロイドはリン酸化(抱合型化)され,逆に非休眠卵では20-ヒドロキシエクジソンを経由して代謝される傾向のあることが明らかとなった。この結果は,卵におけるエクジステロイドの代謝は胚発生と密接に関連していることを示している。(1)未同定エクジステロイドの精製純化と化学構造の解析カイコ卵に検出された未同定エクジステロイドの化学構造を決定するために,約9kgの卵を出発材料として,未同定エクジステロイドを精製純化し,NMRとMassスペクトルによる構造解析を試みた。この結果未同定エクジステロイドは,22-deoxy-20-hydroxyecdysone,22-deoxy-20-hydroxyecdysone3-phospate,3-epi-22-deoxy-20-hydroxyecdysone,3-epi-22-deoxy-20-hydroxyecdysone2-phosphate,3-epi-22-deoxy-20,26-dihydroxyecdysone,3-epi-22-deoxy-20,26-dihydroxyecdysone2-phospateであることが明らかとなった。またこれらの解析の途中で,他にも22-deoxy型の未同定エクジステロイドの存在が明らかとなったので,現在それらの精製と化学構造の解明を進めている。(2)エクジステエロイドの生合成系と代謝系の解析choolesterolからエクジステロイドの合成への中間体である〔^3H〕ketodiol(2,22,25-trideoxyecdysone)を用いて,ketodiol以降のエクジステロイド合成系について,また〔^3H〕ecdysoneを用いてecdysoneの代謝系を調べた。

まず放射性のketodiolを合成するために,ergosterolから9工程の化学反応を経て3beta,14alpha-dihydrox-5beta-choresta-7,22,24-trien-6-oneを合成し,さらにトリチウムガス接触還元法によって〔^3H〕ketodiolを得た。次に〔^3H〕ketodiolを卵に注入して,エクジステロイドへの^3Hの取り込みを調べたところ,非常に短時間のうちに,22,25dideoxyecdysone,22,25-dideoxyecdysone 3-phosphate,2,22 dideoxy-20-hydroxy-ecdysone,2,22-dideoxy-20-hydroxyecdysone 3-phosphate,および2種の未同定エクジステロイドへ取り込まれることが明らかとなった。また〔^3H〕ecdysoneはecdysone 3-phoaphate,3-epie-cdysone,3-epi-ecdhsone 3-phosphateへ代謝されることが明かとなった。現在(1)で明らかにしたエクジステロイドの生合成系について、〔^3H〕-ketodiolを用いて検討中である。(1)未同定エクジステロイドの精製純化と化学構造の解析昨年度に引き続いて,カイコの卵に新たに見いだされたエクジステロイドを精製純化し,質量分析(FAB-MS)と核磁気共鳴(NMR)法を用いて構造解析を試みた.その結果,今回新たに6種類のエクジステロイドの化学構造が明かとなった.それらは,3-エピ-22-デオキ-20,26-ジヒドロキシエクジソン,3-エピ-22-デオキシ-20,26-ジヒドロキシエクジソン-2ーリン酸,3-エピ-22-デオキシ-16(β),20-ジヒドロキシエクジソン,3-エピ-22-デオキシ-16 (β),20-ジヒドロキシエクジソン-2ーリン酸,2,22-ジデオキシ-23(S)-ヒドロキシエクジソン,2,22-ジデオキシ-23(S)-ヒドロキシエクジソン-3ーリン酸であった.これらのエクジステロイドはこれまで報告の例はなく,新しいエクジステロイドであった.(2)エクジステロイドの代謝系の解析カイコ卵の発生に伴うエクジステロイド代謝を調べるために,まず,エクジステロイドの水酸化反応で,現在のところ最も上流の前駆体と考えられているketodiol(2,22,25-trideoxy-ecdysone)の放射性(^3H)ラベル体を化学合成した.つぎに,[^3H]ketodiolをカイコ卵(休眠卵と非休眠卵)に注入し,その代謝産物をHPLC-ラジオアナライザー系で分析,定量した.その結果,休眠卵,非休眠卵ともに[^<3H>]ketodiolは22,25-dideoxyecdysone,2,22-dideoxyecdysone,3-epi-2,22-dideoxyecdysone,22-deoxyecdysone,3-epi-22-deoxyecdysone,22-deoxy-20-hydroxy-ecdusone,ecdysone,20-hydroxyecdysoneなどの遊離型エクジステロイドとそれらのリン酸エステル(包合型)に代謝された.しかし,概して,休眠卵では抱合型が蓄積する傾向があり,非休眠卵では20-hydroxyecdysone合成の方向に進む傾向が見られた.このような結果は,卵におけるエクジステロイド代謝と胚発生が密接に関連していることを示唆している.
スラスターを用いた劣駆動衛星の3次元位置・姿勢制御

本研究では,少数のスラスタを用いて衛星の3次元の位置・姿勢をロバストに制御する手法を扱う.非ホロノミック制御則と実システムへの適用可能な制御系とのギャップを埋め,宇宙ミッションにおける厳しい制約下でも高精度の軟着陸誘導制御手法を確立することを目的とする.衛星のフォーメーションフライトにおける相対軌道再配置(位置・姿勢制御)は,フォーメーションフライトミッションを達成するために必要不可欠な制御手法のひとつである.これまでに提案されてきた手法は,衛星が十分な数のスラスタを備え,任意の方向に推力が発生できるという仮定をおいている.それに対して本研究では, 2つのスラスタのみを用いて衛星の位置と姿勢の同時制御を可能にする手法を導出した.これまで軌道再配置制御において,陽に考慮されることがなかった衛星の姿勢制御を同時に扱うことで,マニューバ中における衛星の姿勢角制約を満たす燃料最適制御を可能にした.これによりマニューバ中に地上局との通信にアンテナを向ける,太陽電池パネルを太陽方向に向けるといった現実的な姿勢制約問題を解決できる.提案手法の有効性は数値シミュレーションにより検証し,燃料最適を達成し,かつ与えられた姿勢制約を満たすマニューバとして有効であることを示した.この研究成果について「5th International Conference on Spacecraft Formation Flying Missions and Technologies」にて発表を行った.また,フォーメーションフライトにおけるランデブー問題では,カメラを用いた相対軌道推定が用いられる.そこで,カメラで常に目標衛星を捉えつつ,目標衛星ヘランデブーする燃料効率のよい手法を導出した.少数スラスタは限られた方向にのみ推力を発生するため,まずモード解析を用いて可制御性と燃料効率を議論した.それによりドリフト速度を用いた場合,より燃料効率が良くなることを解析的に示し,ドリフト速度を利用したマニューバ手法を提案した.数値シミュレーションによりドリフト速度を利用したマニューバでは大幅に必要燃料を低減できることを示した.(抄録なし)本研究では,少数のスラスタを用いて衛星の3次元の位置・姿勢をロバストに制御する手法を扱う.非ホロノミック制御則と実システムへの適用可能な制御系とのギャップを埋め,宇宙ミッションにおける厳しい制約下でも高精度の軟着陸誘導制御手法を確立することを目的とする.衛星のフォーメーションフライトにおける相対軌道再配置(位置・姿勢制御)は,フォーメーションフライトミッションを達成するために必要不可欠な制御手法のひとつである.これまでに提案されてきた手法は,衛星が十分な数のスラスタを備え,任意の方向に推力が発生できるという仮定をおいている.それに対して本研究では, 2つのスラスタのみを用いて衛星の位置と姿勢の同時制御を可能にする手法を導出した.これまで軌道再配置制御において,陽に考慮されることがなかった衛星の姿勢制御を同時に扱うことで,マニューバ中における衛星の姿勢角制約を満たす燃料最適制御を可能にした.これによりマニューバ中に地上局との通信にアンテナを向ける,太陽電池パネルを太陽方向に向けるといった現実的な姿勢制約問題を解決できる.提案手法の有効性は数値シミュレーションにより検証し,燃料最適を達成し,かつ与えられた姿勢制約を満たすマニューバとして有効であることを示した.この研究成果について「5th International Conference on Spacecraft Formation Flying Missions and Technologies」にて発表を行った.また,フォーメーションフライトにおけるランデブー問題では,カメラを用いた相対軌道推定が用いられる.そこで,カメラで常に目標衛星を捉えつつ,目標衛星ヘランデブーする燃料効率のよい手法を導出した.少数スラスタは限られた方向にのみ推力を発生するため,まずモード解析を用いて可制御性と燃料効率を議論した.それによりドリフト速度を用いた場合,より燃料効率が良くなることを解析的に示し,ドリフト速度を利用したマニューバ手法を提案した.数値シミュレーションによりドリフト速度を利用したマニューバでは大幅に必要燃料を低減できることを示した.(抄録なし)