hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コクサッキーウイルスB群3のin vivoにおける抗腫瘍免疫誘導の検討

2)免疫原性細胞死を誘導する物質Calreticulin、HMGB1をノックダウンした腫瘍細胞をin vitroの系で作製、3)CalreticulinまたはHMGB-1をノックダウンした腫瘍細胞をマウスに投与し、抗腫瘍効果を評価、4)担癌マウスにCVB3-miRTを投与し、経時的に腫瘍の大きさを測定して抗腫瘍効果を評価する計画を立てた。前年度に1)の検討を行い、CVB3の抗腫瘍免疫誘導をin vivoにおいて確認する実験系を構築した。しかしながら、樹立したCVB3の受容体を発現したマウス腫瘍細胞のCVB3感染による殺細胞効果が予想に反して小さかった。免疫誘導能を最大化してマウスに移植することで抗腫瘍効果、免疫誘導能が最も評価しやすくなると考え、CVB3の免疫誘導能を最大化する条件検討を更に詳しく行う必要が生じた。今年度は、相対的にCalreticulinが最も細胞表面に発現するCVB3処理条件の最適化を行った。また既存の抗がん剤との抗腫瘍効果の比較のために、Calreticulinが細胞表面に誘導される抗がん剤処理の条件をCVB3受容体強制発現マウス腫瘍細胞で検討した。抗がん剤である選択的サイクリン依存性キナーゼ阻害剤dinaciclibを終濃度4μMで24時間処理すると細胞表面にCalreticulinを誘導することが確認できた。また、in vivoで免疫誘導能を見るのに最適な投与細胞数の検討も課題となり、予備実験を行った。当初予定されたPD-L1とCVB3の併用投与実験については予備検討まで完了した。今後は、「現在までの進捗状況の理由」に記載した2免疫原性細胞死を誘導する物質Calreticulin、HMGB1をノックアウトした腫瘍細胞をin vitroの系で作製する。3Calreticulinをノックアウトした腫瘍細胞をマウスに投与し、抗腫瘍効果を評価する実験を進めると共に、HMGB1をノックアウトした腫瘍細胞をマウスに投与し、抗腫瘍効果の検討とCVB3の抗腫瘍免疫の増強を狙い免疫チェックポイント阻害剤である抗PD-L1抗体とCVB3の併用投与を行い、CVB3とPD-L1抗体の併用療法の開発を行う。具体的には、ウイルス初回投与時点から抗PD-L1抗体治療を開始する。治療には抗マウスPD-L1抗体とCVB3を腫瘍内に投与し、対照群には抗マウスPD-L1抗体投与のみ、CVB3投与のみ、生食投与のみの各群を用意し、各々の治療は隔日で5回行う。今後の研究の課題は、CVB3の抗腫瘍効果が既存の免疫原性細胞死を誘導すると報告されている抗がん剤と比べて、どの程度の効果を有するか評価すると共に、PD-L1との併用療法の開発ではCVB3の抗腫瘍効果、抗腫瘍免疫をより高めることができる点であると考えている。この課題を解決するために、in vivoにおいて免疫原性細胞死誘導能を有する抗がん剤投与群を設けて、CVB3群と比較する実験を行う。また予定よりも早くPD-L1抗体が準備できれば、当初の計画と順番を入れ替え、CalreticulinまたはHMGB1ノックアウト細胞を用いたin vivo実験より先にPD-L1抗体とCVB3の併用投与実験を進め、全ての実験の平成30年度内完了を目指す。平成29年度は学会参加がなかったため、計上していた旅費の100,000円を使用しなった。
微視的保温領域を活用した低温汚濁水処理技術の開発

付着微生物膜処理における低水温対策として,付着担体側からの加温によって,低水温原水と接する担体表面に微生物の付着・増殖が可能なmicrohabitatを形成し,これを用いて低温原水中から汚濁物質の除去を行う処理技術の開発を目指してきた。そこで,本研究では,この処理法の開発において重要となる加温担体の設計に関して,担体表面温度と装置特性や運転条件等の操作因子との関係を明らかにするとともに,実際に加温担体を充填することによって得られる水質浄化能に関して検討を行った。その結果,伝熱理論を用いた解析により,microhabitatの形成に重要な加温担体の表面温度は,担体の形状や寸法,担体表面からの整流束,流入原水の温度や流量,担体表面の流況等によって決定されることが示された。また,室内実験により,これらの操作因子を用いて計算される加温担体の表面温度は実測値を反映することが確かめられた。一方,原水水質として,BOD10mg/l,NH_4-N3mg/lに調整し,水温3°C,熱流束を700W/m^2,処理流量は1.81/hrに設定した処理実験を行った結果,BOD除去率は50%程度,NH_4-N除去率は3040%程度であり,加温の効果が期待されることが示された。しかし,加温担体の表面温度をより高く保つためには,曝気等による槽内流動は好ましくなく,本処理法が高濃度のBODを含む原水を対象とするよりも,低濃度原水への適用を考えるべきであることが示唆された。
交通基盤施設のライフサイクルアナリシスに関する研究

交通基盤施設の中の重要な要素である橋梁のライフサイクルアナリシスとコストについて,通常の経済性や景観だけでなく環境負荷をも考慮したライフサイクル評価システムを構築した.本システムをいくつかの既設橋梁に適用し,システムの検証を行った.しかし,各部材の長期の寿命評価については,これまで信頼性のある基礎データがほとんど得られていないため,橋梁全体のライフサイクル評価が難しい.そこで,まず裸鋼材の腐食に関する環境促進実験を行い,その結果を屋外暴露試験の結果と比較した.環境促進実験は塩水噴霧・湿潤・乾燥の複合サイクル実験であり,JIS規程のS6サイクルを採用した.腐食量と飛来塩分量とは相関が高いことが明らかとなり,環境促進実験の促進倍率と飛来塩分量との関係を導いた.さらに,橋梁の設置地域の飛来塩分量から腐食量の長期予測が可能となる式を導出することができた.この予測式は,橋梁の寿命予測や最適な維持管理手法の構築に大きく貢献すると思われる.一方,橋梁の免震ゴム材料についても環境促進実験を行い,熱老化,光劣化,塩水噴霧複合サイクルなどの影響環境因子の絞り込みを試みている.光が劣化に対する支配的要因となる傾向は得られつつあるが,現在も長期実験中である.さらに,日本における適用成果を,今後,道路基盤施設の建設整備が急速に進むと思われるアジア地域へ適用する可能性を検討した。システムの考え方は十分適用可能であることがわかったが,ライフサイクルコストの基礎データや環境負荷を考慮する際の重みづけなどの課題は残っている。交通基盤施設の計画,建設,維持管理,廃棄段階までを考慮したライフサイクルアナリシスをコストおよび環境負荷について行えるモデル化とシステムを行い,より合理的な交通基盤施設の整備,維持管理手法を研究した.まず,橋梁を取り上げて,最近提案されているミニマムメンテナンス橋や少数桁橋梁について,コストおよび二酸化炭素排出量を指標にした地球環境負荷について,従来形式の多主桁橋梁との比較研究を行った.各種データを収集整理したが,不十分なものに対しては,熟練技術者にヒヤリングを行うことによって,合理的な仮定を設けた.その結果,ミニマムメンテナンス橋や少数主桁橋梁は,従来型の多種桁橋梁に比べて,ライフサイクルコストだけでなくライフサイクル環境負荷についても,有利な橋梁形式であることを明らかにした.ただし,橋梁のライフタイムの設定については,大きな問題があり,各部材ごとの寿命についての基礎的データが不足していることが分かった.特に,新防錆技術に関しての基礎データが払拭しており,亜鉛アルミ容溶射などの新防錆の環境促進実験のパイロット実験を開始し,従来防錆との違いを明らかにし始めた.また,地球環境負荷にも関連した廃棄物や建設副産物のリサイクルについても検討を開始,ライフサイクルにおけるコストと環境負荷に与える影響の検討を開始し,大まかな見通しを得た.道路舗装に関しては,最新の情報処理技術を用いて,ライフサイクルに情報が流れ,ライフサイクルシステムの設計が可能となるような枠組みを明らかにして,プロトタイプシステムを試作した.その結果,種々の段階でのライフサイクルのコストと環境負荷を考慮したシステムの可能性を明らかにした.今後の,研究により道路CALSに適用をはかり,その実用性を明らかにしていく予定である.交通基盤施設の中の重要な要素である橋梁のライフサイクルアナリシスをコストと環境負荷の観点から検討を行った.特に,橋梁部材の長期の寿命評価については,これまで信頼にたるデータがほとんどなかったため,普通鋼材,耐候性鋼材およびゴム支承のゴム材料の環境促進実験を行った.鋼材の環境促進実験は,塩水噴霧の複合サイクル実験であり,JIS規程のS6サイクルを採用した.ゴム材料については,熱老化,光劣化,塩水複合サイクルなど,影響環境因子を絞り込む実験を行っている.ゴム材料については,現在も長期実験中である.裸鋼材の腐食に関しては,暴露実験結果との比較により,腐食量と飛来塩分量は相関がよく,環境促進実験の促進倍率についても,飛来塩分量との関係を明らかにした.すなわち,橋梁の設置位置の飛来塩分量を測定して得られれば,長期の腐食量予測が可能になることを明らかにした.

この手法は,橋梁の寿命予測や最適な維持管理手法の構築に大きく貢献する可能がある.実橋として,最近開発が進められている少数主桁橋と従来型橋梁(多主桁橋)について,昨年度よりさらに種々のケースを検討することにより,劣化の進展具合とライフサイクルコスト,ライフサイクル環境負荷との関係を明らかにした.その結果,少数主桁橋が,コストだけでなく環境負荷の総量も少なくなる可能性を定量的に明らかにした.ライフサイクル管理データベースのシステム化によって,計画,設計,建設,供用・維持管理,廃棄・再建設の一連の構造物のライフサイクルの中での情報管理の在り方についても検討をすすめ,プロトタイプシステムの構築を行い,既存ソフトの組み合わせによるシステム化が効率的であることを明らかにした.交通基盤施設の中の重要な要素である橋梁のライフサイクルアナリシスとコストについて,通常の経済性や景観だけでなく環境負荷をも考慮したライフサイクル評価システムを構築した.本システムをいくつかの既設橋梁に適用し,システムの検証を行った.しかし,各部材の長期の寿命評価については,これまで信頼性のある基礎データがほとんど得られていないため,橋梁全体のライフサイクル評価が難しい.そこで,まず裸鋼材の腐食に関する環境促進実験を行い,その結果を屋外暴露試験の結果と比較した.環境促進実験は塩水噴霧・湿潤・乾燥の複合サイクル実験であり,JIS規程のS6サイクルを採用した.腐食量と飛来塩分量とは相関が高いことが明らかとなり,環境促進実験の促進倍率と飛来塩分量との関係を導いた.さらに,橋梁の設置地域の飛来塩分量から腐食量の長期予測が可能となる式を導出することができた.この予測式は,橋梁の寿命予測や最適な維持管理手法の構築に大きく貢献すると思われる.一方,橋梁の免震ゴム材料についても環境促進実験を行い,熱老化,光劣化,塩水噴霧複合サイクルなどの影響環境因子の絞り込みを試みている.光が劣化に対する支配的要因となる傾向は得られつつあるが,現在も長期実験中である.さらに,日本における適用成果を,今後,道路基盤施設の建設整備が急速に進むと思われるアジア地域へ適用する可能性を検討した.システムの考え方は十分適用可能であることが分かったが,ライフサイクルコストの基礎データや環境負荷を考慮する際の重みづけなどの課題は残っている.
動的スピン平衡が拓く新しい分子磁性の開拓

金属イオンの配位子場がスピンクロスオーバー領域にある集積型金属錯体では、電荷とスピンが連動した新しい物性現象が発現する可能性を持っている。このような観点から、我々は鉄混合原子価錯体(n-CnH2n+1)4N[M(II)Fe(III)(mto)3] (mto = C2O3S)を開発し、Fe(III)サイトの動的スピン平衡によって引き起こされる特異な2段階磁気相転移をM(II) = Mn(II)で見出し、またFe(III)サイトの動的スピン平衡によって引き起こされるFe(II)-Fe(III)間原子価揺動をM(II) = Fe(II)で見出した。(C4H9)4N[Fe(II)Fe(III)(mto)3]では、磁化率および57Feメスバウアー分光測定により、TN = 38 Kのフェリ磁性体であること、(n-C4H9)4N[Fe(II)Fe(III)(mto)3]の常磁性相においてFe(II)とFe(III)の間で原子価揺動が起こっていることを明らかにした。即ち、Fe(III)サイトの低スピン状態とFe(II)サイトの高スピン状態の間には強磁性相互作用が働き、Fe(II)の電子が隣のFe(III)に容易に移動することができることから、Fe(III)サイトの低スピン状態を媒介としてFe(III)サイトにおける速いスピン平衡とFe(II)-Fe(III)間原子価揺動の協同効果が起こっていることを明らかにした。(C6H5)P[Mn(II)Fe(III)(mto)3]では、30 KにおいてMn(II)のみが反強磁性的に磁気秩序化し、23 K以下でMn(II)とFe(III)が層内で反強磁性的に磁気秩序化していることが分かった。即ち、30 K23 Kの温度領域では、Fe(III)は動的スピン平衡のため磁気秩序を起こすことができず、Mn(II)サイトのみ磁気秩序化を起こすこと、23 Kで動的スピン平衡が凍結され、Fe(III)とMn(II)が共に磁気秩序化し、フェリ磁性体となることを明らかにした。化学
Web 広告における非集計アトリビューション解析

本年度は主に次の2つ点について研究を行った;2) Web時系列データにおける逐次異常検知モデルの構築前者については,意思決定において記述的な面から重要な要素であるIIA属性を緩和する目的で階層的な要素を取り入れたHierarchical Drift Diffusion Model(HDDM)を構築し,これがN-GEV Modelと整合的であることを示した.すなわちHDDMはランダム効用最大化と整合的であるといえる.また,このことからHDDMは選択行動としてN-GEVモデルと同様のある種の順番を持った意思決定を行っていると解釈可能であることを示した.後者については,Kalman Filterを基本とした逐次的な時系列における異常検知モデルを構築し,Webの時系列データに適用した.このモデルは教師なし学習であるため,対応方策として同種のKalman FilterによりNullモデルを構築し,そのNullモデルとの毎期の尤度比により異常を検知することとしている.システム・モデルに各種のWeb広告投入量や季節・曜日効果を取り込んでいる.これを実際のECサイトの時系列データ(ページビュー数)に適用したところ,メルマガ配信を実施した日を多く「異常」として検出しており,良好な結果が得られた.本年度は,離脱を考慮したアトリビューションの解析方法を提案した.具体的には,Abhishek et al.が提案している隠れマルコフ(HMM)モデルに動的な心理的効果である忘却,刷込み,擦切れの各心理効果を導入したモデルを構築した.さらに,アトリビューションにおける各広告媒体の予算の増減を示すアトリビューション・スコアにおいても離脱を考慮するため,コンバージョン,継続に新たに離脱という出力を加え,実広告接触経路上でCV確率,離脱確率双方の増分を考慮した方法により貢献度配分を行なった.離脱という出力は実際には直接観測できないため,一定期間サイトへのアクセスがない場合について,その最終接触時を離脱と本研究では定義している.また,忘却効果については下位レベルへの遷移確率に導入し,刷込み,擦切れ効果については,出力確率に導入している.このようにして構築されたモデルについて,実際の商用Webサイト上の非集計Web広告接触履歴データに適用したところ,モデルの適合度については,心理的効果を導入しないモデル,各単独の効果を導入したモデル,全ての効果を導入したものから, WAICにより全ての効果を導入したモデルが統計的に選択された.また,離脱を含めた貢献度配分を行なった結果,従来のモデルにおいて実際より非現実的なほど多くの予算配分を行うことが示唆された広告媒体(アフェリエイト)のスコアが減少し,妥当なものとなった.当初の計画どおり,モデリング,実データを用いた実証までを今年度に行うことができた.来年度以降は引き続き,階層化及びpMCMCフィルタを用いた逐次推定に取り組む予定である.本年度は主に次の2つの点について研究を行った;1)昨年度提案したモデルの消費者異質性を考慮するための階層化2)広告効果測定のための多椀バンディット・アルゴリズムの開発前者については,昨年度提案したモデルであるAbhishek et al.が提案したモデルに動的な心理的効果を導入した隠れマルコフ・モデルを,消費者(広告接触者)の反応について異質性を捉えるために,ベイジアンモデリングによりパラメータの階層化を行った.具体的には,最終接触からの時間に応じて広告効果が下がる忘却効果,累積接触回数に応じて上がる刷込み効果,逆に累積接触回数に応じて下がる擦切れ効果の3つについて検討した.この結果,総じて異質性が高く,広告の心理的効果については個別消費者の差異が大きいことが確かめられた.忘却効果については異質性が低いものの,刷込み効果,擦切れ効果については異質性が高いという結果となった.このような結果となった理由として,対象サイトのコンバージョンまでの平均接触回数が約2回程度と低く,ほとんど刷込み効果が発揮されないで擦切れ効果を起こし,なおかつすぐコンバージョンもしくは離脱しているということが考えられる.継続的な接触をするECサイトではまた違った結果となる可能性がある.また,異質性を考慮したアトリビューション・スコア(どの広告がコンバージョンにどのくらい寄与したのかを数値化したもの)についても算出したが,異質性を考慮した場合,そのスコアの幅はその絶対的な値と比較し大きなものとなった.後者については,昨年度提案したモデルを現実のサイト内で積極的に「制御」として活用する際に必要となるもので,実際のサイトで実運用が可能となるアルゴリズムを開発した.当初の予定どおり,モデリング,階層化までは順調に進展している.本年度は主に次の2つ点について研究を行った;2) Web時系列データにおける逐次異常検知モデルの構築前者については,意思決定において記述的な面から重要な要素であるIIA属性を緩和する目的で階層的な要素を取り入れたHierarchical Drift Diffusion Model(HDDM)を構築し,これがN-GEV Modelと整合的であることを示した.すなわちHDDMはランダム効用最大化と整合的であるといえる.また,このことからHDDMは選択行動としてN-GEVモデルと同様のある種の順番を持った意思決定を行っていると解釈可能であることを示した.後者については,Kalman Filterを基本とした逐次的な時系列における異常検知モデルを構築し,Webの時系列データに適用した.このモデルは教師なし学習であるため,対応方策として同種のKalman FilterによりNullモデルを構築し,そのNullモデルとの毎期の尤度比により異常を検知することとしている.システム・モデルに各種のWeb広告投入量や季節・曜日効果を取り込んでいる.

これを実際のECサイトの時系列データ(ページビュー数)に適用したところ,メルマガ配信を実施した日を多く「異常」として検出しており,良好な結果が得られた.来年度以降は,個人ごとのパラメータ設定である階層化及びpMCMCフィルタを用いた逐次推定に取り組む予定である.今後は,多椀バンディット・アルゴリズムの実装と,得られた研究成果の発表につとめる.今年度より所属となった大学のセキュリティー・ポリシーの関係で学内にHPを持てなくなったため,HP作成費用の支出がなくなった.当初計画になかった国際会議参加(OR2018)を次年度に行う必要が生じたため,その経費を捻出するため、一部を他経費で支出した.来年度以降は外部にサイトを構築することを計画している.
実環境と仮想物体の相互反射を考慮した拡張現実感の高階調プレゼンテーション

本研究では,拡張現実感環境における光学的整合性の向上,および高品質な映像を提示する投影手法の開発を目的とした.まず光学的整合性の向上については,床平面に置いた立体マーカの反射像から,床面の反射率および粗さを実時間で推定する手法を提案した.また,投影像の品質向上については,一枚の画像を要素画像に分離し,複数台のプロジェクタで重畳して投影する手法を提案した.応用例としてインテリアデザインシミュレータを試作し,本研究の有効性を確認した.本研究では,拡張現実感環境における光学的整合性の向上,および高品質な映像を提示する投影手法の開発を目的とした.まず光学的整合性の向上については,床平面に置いた立体マーカの反射像から,床面の反射率および粗さを実時間で推定する手法を提案した.また,投影像の品質向上については,一枚の画像を要素画像に分離し,複数台のプロジェクタで重畳して投影する手法を提案した.応用例としてインテリアデザインシミュレータを試作し,本研究の有効性を確認した.本研究の目的は,拡張現実感(Augmented Reality : AR)環境における光学的整合性の向上,および高階調の映像を提示するプロジェクタシステムの開発である.AR環境において,カメラによって観測される実環境と,システムによって描画される仮想物体を違和感なく重ね合わせるために,両者には高い光学的整合性が求められる.また,生成したAR環境を,実環境の持つ臨場感を損なうことなく提示するためには,現状のディスプレイ装置では黒潰れや白飛びが発生する環境においても,自然な階調を提示できる装置が必要となる.本研究では,これまで実現されていない床面と仮想物体の相互反射を実時間で表現する手法を提案し,光学的整合性の向上を目指す.また,高階調映像提示のために,複数台のプロジェクタによる投影像を重畳させることで投影像の階調数を向上する手法を提案する.さらに上記の成果を統合し,高階調なAR環境を提示するシステムを実現する.平成22年度においては,光沢のある床面と仮想物体との相互作用に着目し,床面への仮想物体の映り込み表現手法を提案した.提案する表現手法は大きく分けて,映り込んだマーカの除去,床面の反射率推定および床面の粗さ推定から成る.これまでに提案してきた,床面に映り込んだマーカの除去手法に加え,映り込んだマーカの見え方から床面の反射率と粗さを実時間推定する手法を導入し,実験により提案手法の妥当性を検討した.なお,平成22年度において,本研究の成果は国内学会1件(HCGシンポジウム2010)において発表した.本研究の目的は,拡張現実感(Augmented Reality:AR)環境における光学的整合性の向上,および高階調の映像を提示するプロジェクタシステムの開発である.AR環境において,カメラによって観測される実環境と,システムによって描画される仮想物体を違和感なく重ね合わせるために,両者には高い光学的整合性が求められる.また,生成したAR環境を,実環境の持つ臨場感を損なうことなく提示するためには,現状のディスプレイ装置では黒潰れや白飛びが発生する環境においても,自然な階調を提示できる装置が必要となる.本研究では,これまで実現されていない床面と仮想物体の相互反射を実時間で表現する手法を提案し,光学的整合性の向上を目指す.また,高階調映像提示のために,複数台のプロジェクタによる投影像を重畳させることで投影像の階調数を向上する手法を提案する.さらに上記の成果を統合し,高階調なAR環境を提示するシステムを実現する.平成23年度においては,平成22年度において提案した光沢のある床面と仮想物体との相互作用の表現手法,および高階調プレゼンテーションを行うための枠組みについて,インテリアデザインシミュレータとしてアプリケーションを作成し,有効性を検討した.また,実環境の仮想物体の映り込みについて,GPU(Graphics Processing Unit)を導入した高速化手法を提案した.なお,平成23年度において,本研究の成果は国内学会1件(映像情報メディア学会冬季大会)において発表した.さらに,本研究の成果をまとめた論文を和文論文誌に投稿中である.
動作解析による熟練者のもつ暗黙知のディジタル化と解析データに基づく指導方法の確立

野球の打撃指導について研究を行った。被験者に打撃指導を行い、指導前の動作と指導後の動作について、専門のソフトを用いて定量的にデータ解析し、比較検討した。指導による有意差は認められなかったが、野球バットのヘッドスピードに対して身体のどの部位(筋)が関連しているか、特に下半身の筋力について貢献度を比較することができた。また、技術の差(熟練者と未熟練者)について発揮する筋パワーパターンの違いから考察することができた。本年度は以下の四つの活動を行った。1モーションキャプチャにかかわる機器の選定と購入。2筋電位計に代わるキャプチャ映像からの筋活動量推計プログラムの選定と購入3フォースプレートの機器選定と購入・設置4先行研究の研究発表リサーチと聴講(日本体力医学会への参加)これにより実験準備が整ったので、平成26年5月9日と19日に香川高専高松キャンパス野球部の部員を被験者として、打撃のスイングを撮影する実験を実施予定である。指導者がそのスイングを指導評価することによってどう変化していくか、実験データを基に考察を加え、暗黙知と呼ばれる一般に「コツ」や「カン」にあたる部分を打撃のスイングという動きを通じて、具体的、定量的に明らかにしていく予定である。研究主任者はこれまで,所属する香川高専(旧高松高専)の野球部監督として長年指導しており「経験知」に基づいた指導方法を確立している.一方,研究協力者らは,モーションキャプチャ技術や筋電位計を用いた立ち座り動作時の負荷推定や,体操選手の重心解析に基づいたロボットの制御系設計等の研究を行っている.本研究では、研究主任者が確立している野球選手のバッティング時における「暗黙知」をモーションキャプチャや筋電位システムを用いて数値データ化し、「定量的なアドバイス」をディジタルデータ化する事で、定量的な指導方法の確立を目的としている。本年度は、これからの実験の成果について十分期待できるだけの環境を整えることができた。本年度は実験機器のセッティングなどが完了し、いよいよ実験に向けて体制が整った年度であった。香川高専高松野球部低学年(13年)部員に被験者として協力してもらうこととなり、二回にわたって実験をおこなった。機器の操作など戸惑うことも多々あったが、実験チームは実験を行うにつれて熟練していき、スムーズに行えるよう成長していった。この二回の実験成果をまとめて論文の投稿と研究の発表を行った。論文の方は「野球打撃時における動作の定量的比較」としてまとめた。(平成26年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集,pp.83-86,2014.9.3-6)また、電気学会電子・情報・システム部門制御研究会にて、「人間の技能データの計測・解析・評価および制御技術一般」というテーマのもと「下半身の筋パワーに着目したバットスイング動作の定量的比」という題名で発表を行った。(CT-15-050, 2015.3.27)いずれも発表を聞いた研究者・学生からは内容について「わかりやすい」「面白い」という感想をいただいた。また、研究の進める方向についても有意義な示唆をいただくことができた。来年度の研究完了に向けて、さらなる実験が必要ということで、4月・5月にそれぞれ一回ずつ計二回の実験を予定している。これらの結果を踏まえて、さらに研究内容が深化していくよう、考察を深めていくようテーマを掘り進めていく所存である。研究計画最終年度にあたって、研究の成果を公表するために学会発表を行った。具体的には以下の四件である。[1]奥谷健太,逸見知弘,南部彰伸,十河宏行,吉澤恒星,筋パワーの変化に着目したバットスイング巧拙比較,電気学会C部門研究会,テーマ「制御理論・制御技術」,2016年3月4日,首都大学東京(東京都).[2]平山大貴,十河宏行,逸見知弘,吉澤恒星,南部彰伸,バットスイングにおけるバット挙動の特徴量抽出,電気学会C部門研究会,テーマ「人間の技能データの計測・解析・評価および制御技術一般」,2015年9月11日,愛媛大学(愛媛県).[3]南部彰伸,奥谷健太,平山大貴,十河宏行,逸見知弘,吉澤恒星,野球打撃時における熟練度の定量的比較,平成27年電気学会電子・情報・システム部門大会,2015年8月26日,長崎大学(長崎県).[4]奥谷健太,南部彰伸,逸見知弘,十河宏行,吉澤恒星:バットスイングの巧拙における筋パワー変化の比較,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'12講演論文集,2015年5月17日-19日,京都市勧業会館「みやこめっせ」(京都)また、平成28年度は雑誌論文二編を投稿し(掲載可否は査読中)、それに加えて継続実験を予定している。テーマをさらに深め、新たな論文作成ができるように計画を策定しているところである。さらに、今回の研究成果を海外の学会でも発表できるように、鋭意計画中である。今後も本研究をさらに発展していけるように努力していきたい。物品の選定や機材の設置など実験の準備が非常にスムーズに進んだこと。被験者の協力が良好な状態で得られて、実験自体も初年度、次年度とも多く実施できたこと。など、本研究をめぐる環境に比較的恵まれたため、おおむね順調に研究が進んでいる。

三年間の研究成果を踏まえて、本年度は国際会議(オーストラリア・メルボルン)に一件、国内会議(1.電気学会電子・情報・システム部門制御研究会「人間の技能データの計測・解析・評価および制御技術一般」愛媛大学、2.電気学会電子・情報・システム部門大会神戸大学)に二件の発表を行った。研究成果を国内のみならず国外にも公開することができ、一定の責任を果たすことができた。また、今後の研究をより展開するためには、熟練技術のモデルを提示できることが必須である。そこで、熟練者の動作解析のため、大学野球選手(國學院大學硬式野球部所属)右打者二名を招き、同条件での動作解析を行った。サンプル数としては不足しているが、今後も実験を積み重ねて、打撃技術熟練者のモデルを提示できるように発展させていきたい。打撃技術の暗黙知に対して、動作解析や指導者の指導という切り口からアプローチすることができ、暗黙知のデータ化の糸口をつかむことができた。さらなるデータの集積、サンプル数の増加を今後のテーマとしていきたい。野球の打撃指導について研究を行った。被験者に打撃指導を行い、指導前の動作と指導後の動作について、専門のソフトを用いて定量的にデータ解析し、比較検討した。指導による有意差は認められなかったが、野球バットのヘッドスピードに対して身体のどの部位(筋)が関連しているか、特に下半身の筋力について貢献度を比較することができた。また、技術の差(熟練者と未熟練者)について発揮する筋パワーパターンの違いから考察することができた。機器の購入、実験の進行、論文の作成、研究会の発表とすべて順調に進んでいる。平成28年度中に追加実験を行い、新たな論文作成に取り組む。研究を深化させて、テーマをより深く追求していくことに集中したい。また、海外学会での発表を予定している。スポーツトレーニング理論27年度も追加で実験を行い研究を進展させていく。データーを蓄積し、考察により深みを加えていきたい。機器の選定・購入がスムーズに進んだこと。先行研究を参考にして実験手法が明確になったこと。被験者や実験協力者の確保も含めて実験の準備が整ったこと。人件費・謝金に関して、当初予定していた被験者に対する謝金がなくなったこと。旅費に関して海外学会への参加が平成28年度にずれ込んだことなどが原因である。旅費は、次年度に学会発表を控えているので、そちらの費用として使用することにしている。雑誌への投稿(二編)と海外学会への参加を予定。実験を実施(計5回を予定)し、以下の七つを推進する。(1)複数の熟練者の技データ取得ならび各関節・筋肉に掛る負荷、各種データの推定。(2)複数の熟練者のデータを解析し、特徴を抽出。(3)抽出した特徴が暗黙知(コツやカン)であるかの選別。(4)初心者のデータ取得ならび各関節・筋肉に掛る負荷、各種データの推定。(5)初心者と熟練のデータを比較し、抽出した特徴を再現させるために必要な各関節・筋肉に掛る負荷の違いを抽出。(6)比較結果に基づいた各筋力不足の定量データ抽出とそれに基づくトレーニング法の確率。(7)トレーニング後のデータを解析し、暗黙知(コツやカン)を再現できているかの評価)からの分析、暗黙知の数値化と指導方法の確立。旅費で400000円、謝金で225000円、物品費で320000円使用予定である。
超音波水中映像ソーナーに用いる音響反射鏡の無収差化

本研究では、近軸部分において、平行に入射する音線に対し、球面収差とコマ収差をほぼ完全に除去できる、アプラナート音響反射鏡の設計を、光学レンズの設計に用いられる光線追跡法を用いて行った。また、設計したアプラナート・シュトラウベル音響反射鏡の集束特性を数値計算で評価した。さらに、実際に製作したアプラナート・シュトラウベル反射鏡、また受波器の影響の軽減を目指した軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡について、その集束特性を水槽実験で実証した。前年度に製作したシリコンレンズと真鍮反射鏡から成る直径20cmの軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡と、同じく前年度に整備した、3次元自動計測が可能な超音波データ収集アプリケーション・ソフトウエアを用い、周波数500kHzにおける集束特性を水槽で実測した。今までの軸対称レンズあるいは反射鏡では、軸を通る面の2次元の音圧分布の計測で十分であったが、今回は非対称形状の軸外し反射鏡であるので、3次元の音圧分布を計測する必要がある。しかしながら、水槽の大きさに制約があるので、十分な広さの計測領域が確保できないため、以下のようなことを考えた。レンズを半径方向に0度から90度まで5度毎に回転させ、それぞれの位置で、垂直入射から30度の斜め入射までの集束特性を計測し、それらを3次元的に合成することにより、最終的な集束特性を得る。今年度は手始めとして、半径方向0度における、斜め入射10度までの集束特性を計測した。この実験結果と前年論文発表した理論計算結果とを比較し、妥当な結果が得られていることを確認した。来年度からの水槽実験にそなえ、シリコンレンズと真鍮反射鏡から成る軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡と、3次元自動計測が可能な超音波データ収集アプリケーション・ソフトウエアを整備した。そのために、3次元の自動計測ソフトを整備し、より詳細な音圧分布の計測ができるようにした。成果の公表としては、まず、軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の設計と理論計算の結果を応用物理学会英文誌に投稿し掲載された。また、アプラナティックおよびハイパーボリック・フレネルレンズのカバーの影響について考察し、日本音響学会英文誌に投稿し掲載された。また、軸対称のアプラナートシュトラウベル反射鏡の集束特性の理論計算と水槽実験を行い、その結果を、エジンバラで開かれたECUA(ヨーロッパ水中音響会議)で発表した。また、平凹面アクリルレンズとシリコンフレネルレンズによるアプラナート・ダブレットの実験を行い、その集束特性の実験結果とFDTD(有限差分時間領域)法を用いて行った計算結果との比較を、超音波エレクトロニクス・シンポジウムで発表した。初年度に製作した、シリコンレンズと真鍮反射鏡からなる直径20cmの軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の周波数500kHzにおける3次元集束特性を水槽で実測した。今までの軸対称レンズあるいは反射鏡では、軸を通る面の2次元の音圧分布の計測で十分であったが、軸外し反射鏡は非対称形状であるため、3次元の音圧分布を計測する必要がある。しかしながら、水槽の大きさに制約があるので、十分な領域の計測エリアが確保できない。そこでレンズを半径方向に回転させ、それぞれの位置で、レンズを従来通りの水平方向に回転させて平面的な測定を行い、2方向に回転させることによって3次元的な計測を行うことにした。前年度は装置の故障のため、レンズを回転させた計測はできなかったが、今年度は装置を改修し、焦点の3次元的な分布をあらかじめ数値計算によって予想を付け、そのあたりを重点的に計測することによって、効率的に実験を進めることを考えた。数値計算で音源の位置を変化させて入射方向を変えるのに対し、実験では音源の位置は固定で、反射鏡を半径方向および水平方向に回転させて入射方向を変えるので、座標の取り方が異なるため、両者の比較は座標変換によって行った。その結果、焦点面の音圧分布は概ね良く似た結果が得られ、軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の有効性が実証された。水中音響軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の集束特性を水槽で測定した。しかし実験の途中で計測装置の一部であるオシロスコープが故障したため、データの取得が不可能になった。斜め入射の測定は30度まで行う予定であったが、10度までしかできなかった。ここまでの成果をまとめ、学会発表を行った。当初の予定であった、反射鏡と自動計測ソフトの整備は完了し、試験的に実験をしてみた結果では、音波が集束することを確認できた。軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の設計と理論計算の結果の論文が掲載された。また、フレネルレンズのアクリルカバーの効果について考察した論文が掲載された。

軸対称のアプラナートシュトラウベル反射鏡の集束特性の理論計算と実験の比較について、また、平凹面アクリルレンズとシリコンフレネルレンズによるアプラナート・ダブレットの集束特性についての実験と理論の比較について学会発表を行った。計測装置を改修し、軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の斜め入射特性を30度まで測定する。レンズを5度毎回転させ、それぞれの位置で斜め入射30度まで測定し、それらを合成して3次元的な集束特性を計測する。これらの成果を、国内および国際学会で発表する。、今年の整備した反射鏡と自動計測ソフトを用いて、軸外しアプラナート・シュトラウベル反射鏡の集束特性の計測を行い、あらかじめ計算した理論値の比較を行い、その結果を考察する。外国出張旅費が予定より少なく済んだため。計測システムを変更するため、計測ソフトウェアの改修に使用する。実験用消耗品の購入と、国内および外国出張旅費に使用する。
ウリ科植物の苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析

ウリ科植物ニガウリ(Momordica charantia)の苦味配糖体サポニン生合成経路と生合成酵素(OSC、水酸化酵素、配糖化酵素など)の全貌を解明することを目指し、次世代シークエンサーを用いて、ニガウリの10種類の器官(葉、茎、果実、根など)のRNA-Seq解析を行い、4種類のoxidosqualene環化酵素(OSC)遺伝子を見出した。それらの全長配列を取得後、酵母GIL77株を用いて発現機能解析を行った結果、それぞれcucurbitadienol、cycloartenol、β-amyrinおよびisomultiflorenolを単一生成物として与えるOSCであることが明らかとなった。キュウリゲノム情報から、cucurubitadienol骨格を直接酸化する酵素にCYP81が関与している可能性が示唆されたことより、ニガウリ由来のcucurubitadienol合成酵素(McCBS)遺伝子及びMcCYP81遺伝子がトリテルペン生合成遺伝子クラスターを形成すると仮定すると、同じ遺伝子発現制御を受ける事が推測される。そこで、RNA-Seq解析での各植物器官のRPKM(Reads per kilo base per million)を利用した相関解析により、ニガウリ由来のMcCBS遺伝子と同じ遺伝子共発現パターンを示すMcCYP81-6の遺伝子クローニングを行った。McCYP81-6遺伝子機能解析に関しては、cucurubitadienol生産酵母に導入して、質量分析機器分析を行った。LC-MS分析結果により、m/z=441[M+H]のcucurubitadienolの酸化物と思われる酵素反応生成物を検出した。現在、酵素反応生成物詳細な構造解析中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。ウリ科植物の苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析本研究では、次世代シークエンサーによるEST(Expression Sequence Tag)情報の整備及び質量分析機器による代謝物の網羅的解析を通して、ウリ科ニガウリ(Momordica charantia)の果実に含まれる苦味配糖体サポニン生合成に関与する酵素群[オキシドスクアレン環化酵素(OSC)、酸化酵素(P450等)及び糖転移酵素(GT)]の遺伝子を同定し、生合成経路を解明することを目的とする。二次代謝生合成研究の推進にオミックス(次世代シークエンサーによるトランスクリプトーム及び質量分析機器によるメタボローム)解析を最大限活用する新たな手法を提案する。ウリ科植物に特有のcucurubitadienol合成酵素(McQ)遺伝子をNested-PCR法及びRACE法により行い、762アミノ酸残基をコードするcDNAをクローニングした。酵母発現系を用いGC-MS分析によりMcQ活性を検出した。また、Real-time PCR手法によりMcQ遺伝子発現の組織間比較解析を行い、葉において高いMcQ遺伝子発現を確認した。さらに、キュウリゲノム情報からトリテルペン生合成遺伝子クラスターの存在が示唆され、cucurubitadienolのトリテルペン骨格を直接酸化する酵素にCYP81が関与している可能性が示唆された。ニガウリ由来のCYP81遺伝子を単離するために、次世代シークエンサー(Roche 454 GS FLX及びIllumina GAIIx)にて、種々の植物器官(葉、果実等)でのmRNA-Seq解析及びCYP遺伝子の相同性配列ネットワーク解析より、499アミノ酸残基をコードするニガウリ由来CYP81(McCYP81)遺伝子の情報を得ることができた。現在、本McCYP81 cDNAのクローニングを行っている。二次代謝生合成研究の推進に対し、次世代シークエンサーによるEST情報の有効活用を提案しており、今回、CYP遺伝子の相同性配列ネットワーク解析という新しい手法を取り入れ、目的の遺伝子の情報を得ることに成功している。また、現在、ウリ科植物に特有のcucurubitadienol合成酵素(McQ)遺伝子の単離と機能同定も終了している。

24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の今後の推進方策について、McCYP81遺伝子の機能同定及び次のステップのアセチル化酵素、配糖化酵素のcDNAクローニングを行う予定である。二次代謝生合成研究の最も重要な課題として、酵素遺伝子の単離に続き、酵素機能同定を検証する上で、酵素基質の同定が必要不可欠である。本研究では、植物より粗代謝物抽出を行い、大腸菌発現系及び酵母発現系と加水分解した粗代謝産物分画を用いて、質量分析機器による網羅的代謝物(メタボローム)解析を通して、酵素基質の同定を行う予定である。
近代日本の「科学」と伊波普猷――科学思想史から「沖縄学」を照射する

これまでの伊波普猷研究は、伊波の思想を日本への同化主義とみるか否かといった二項対立的な枠組みにとどまっていた。本研究は、そうした従来の研究とは異なり、伊波の「沖縄学」を日本の科学思想史からとらえ返そうとするものである。東京帝国大学で学んだ伊波は当時の最先端の「科学」によってその「沖縄学」を形成していった。そこで鍵となるのは歴史学や言語学のみならず、進化論、優生学あるいは遺伝学といった自然科学的知見も含み込んだ「科学」である。この点をふまえ、本研究では、伊波の「沖縄学」を科学思想史からとらえ返すことで新たな伊波の姿を浮かび上がらせ、同時に、近代日本の科学思想の意義と限界もあわせて剔抉する。
シグナル伝達系におけるレセプター・G蛋白質相互作用の原子レベルでの解析

生体内の情報変換系の一つであるG蛋白質を介する情報変換機構について、光受容体とそれに共役するG蛋白質を研究試料として、その相互作用機構を原子レベル・アミノ酸残基レベルで検討した。その結果、以下の成果が得られた。1.光受容体・G蛋白質複合体形成過程の研究ロドプシンがG蛋白質と相互作用する過程を分光学的に検討した。その結果、G蛋白質との結合、活性化に対応する2つの中間状態を同定した。また、振動分光法を用いて、結合に必須な蛋白質の領域とその構造を明らかにした。また、ロドプシンと他の受容体とのキメラ変異体を作製することにより、G蛋白質活性化に必要な領域、また、G蛋白質サブタイプ選択性に関与する領域を特定した。また、エンドセリン受容体についても変異蛋白質による機能解析を行った。2.光受容体およびその類縁体の構造解析と分子内情報変換の研究ロドプシンの精製・結晶化条件を検討し、X線解析に利用できる結晶の作製に成功した。また、2次元結晶化と電子線回折の技術を利用して、バクテリオロドプシンの立体構造を決定した。また、種々の分光法や分子動力学シミュレーションを用いて、光吸収後の発色団および蛋白質部分の構造変化の情報を蓄積した。また、好塩菌に存在する光走性の受容体フォボロドプシンを大腸菌で大量に発現することに成功し、変異体解析によりその機能に必須なアミノ酸残基を同定した。3.新規な光受容体の同定および情報調節蛋白質の機能解析松果体の光受容体であるピノプシンに続いて、脳深部(視床下部)に存在する光受容体を同定した。また、ピノプシンの光受容機構およびG蛋白質活性化機構を視細胞に存在する光受容体の場合と比較検討した。さらに、光受容体のリン酸化反応を制御する蛋白質、ホスホジエステラーゼの機能解析を行った。多くの生体内情報伝達系の中核を担う受容体-G蛋白質の相互作用機構を解明するために、視覚系の光受容体であるロドプシンと、G蛋白質トランスデューシンの相互作用機構を生物物理学的、生化学的手法により、検討した。その結果、下記の成果が得られた。(1)ロドプシンなどの光受容蛋白質内部における光情報伝達機構・膜貫通領域に存在するアミノ酸残基のうち、桿体及び錐体の光情報伝達効率を制御するアミノ酸残基を同定した。・バクテリオロドプシン(bR)を偏光で励起し、異方性を経時的に測定した結果、bRが励起される分子運動が遅くなることがわかった.・C_<13>=C_<14>を固定した発色団レチナ-ルを組み込んだバクテリオロドプシンの励起状態ダイナミックスを解析した結果、C_<13>=C_<14>のねじれる動きは100fs過ぎてから本格的に進行する事がわかった。(2)ロドプシンとG蛋白質の相互作用脊椎動物視細胞ではロドプシンの中間体メタロドプシンIIが、G蛋白質を活性化する。・メタII生成時のFTIRスペクトルを測定した結果、G蛋白質と結合したときに蛋白質で生じる構造変化を分子振動のレベルで検出することができた。・無脊椎動物では、メタロドプシンでなくその前駆体がG蛋白質を活性化することを見いだした。

(3)細胞内光情報伝達機構・桿体のトランスデューシンは、4種類の脂肪酸によって不均一に修飾されているが、その局在を検討した結果、4種類のT_αは一つの桿体視細胞に共存していると推定された。・桿体の信号伝達についてモデルを用いて検討した結果、通常の拡散を基本にした信号伝達メカニズムでは、測定されている膜電流変化の速い時間経過を説明できない可能性を示した。(4)受容体-G蛋白質結合構造の解明・ウシ桿体細胞外節膜の可溶化過程を検討し、ロドプシンのみを選択的に得る条件を決めた。その試料を用いて、2種類以上の赤い3次元単結晶が得られた。受容体-G蛋白質相互作用に基づく細胞内情報伝達機構について、光情報を伝達するロドプシン-トランスデューシン(Gt)相互作用をモデル系として検討した結果、以下の知見が得られた。1.ウシロドプシンがG蛋白質と相互作用する動的過程を分光学的に解析した結果、結合と活性化に対応する二つの中間体が存在することを明らかにした。また、タコロドプシンでもG蛋白質を活性化する中間体を同定した。さらに、相互作用したときの構造変化をFTIRで検出し、GtのC末端の残基による変化を同定した。2.ウシロドプシンの精製/結晶化条件を更に改善して新たな三次元結晶を得ることに成功した。また、天然の状態に近いGtの2次元結晶を作製して膜表面に吸着する姿勢について解析した結果、X線結晶学を用いて予測された結果とは異なることが明らかになった。3.古細菌の負の走光性の受容体を大腸菌の膜に発現させることに成功し、中間体を同定した。また、バクテリオロドプシンの光中間体の安定性を変性実験と立体構造予測により検討した結果、M中間体では他の中間体と異なった構造になりやすいという結果が得られた。4.ハトとヒキガエルの脳から脳深部(視床下部)に存在する光受容体をコードするcDNAを単離することに成功した。また、ヒト赤色光受容体と緑色光受容体の色変化に関与するアミノ酸残基のうち、3つの直接的に効くアミノ酸残基の間の協力現象と、4つの間接的に効くアミノ酸残基の役割があることを明らかにした。5.視物質のリン酸化反応を制御するSモジュリンの変異体を作成してその性質を調べた結果、膜結合性とカルシウムイオン結合に関与するアミノ酸を同定した。また、ROS内信号伝達についてモデルを用いて検討し、通常の拡散を基本にした信号伝達機構では実験結果を説明できないことを示した。本年度の研究実施計画に基づいて研究を行い、以下の成果を得た。1,レセプターの機能を司るアミノ酸残基のうち、G蛋白質の活性化やG蛋白質サブタイプの選択性に関与するアミノ酸残基の同定を試みた。具体的には、ロドプシンとムスカリン受容体のキメラ蛋白質を作成することにより、G蛋白質の選択性には細胞内第3ループに存在する残基が、また、ロドプシンのG蛋白質活性化には細胞内第2ループのN端7残基が必須であることを明らかにした。また、ロドプシンとG蛋白質との相互作用部位の構造解析にフーリエ変換赤外スペクトル法を適用し、両蛋白質の相互作用構造を検討した。さらに、発色団のシス-トランス異性化反応の効率に影響するアミノ酸残基を、部位特異的変異と分光法を用いて同定した。また、G蛋白質と相互作用するタコロドプシンの中間状態を同定した。さらに、ウシロドプシンの3次元結晶を作製し、X線回折パターンを得た。2.分子動力学シミュレーションにより、バクテリオロドプシンにおける発色団の高効率光異性化反応を解析し、この反応に関与する発色団周りの原子配置について考察した。また、バクテリオロドプシンの光反応中間体におけるヘリックス構造の変化について理論計算を行った。さらに、ファラオニスフォボロドプシンを大腸菌中で発現させることに成功し、変異蛋白質の作製により、吸収極大や中間状態の寿命に関与するアミノ酸残基のいくつかを同定した。
バイオミメティック筋電義手の開発

本研究は、ヒトの手の運動制御機構の動特性を取り入れ、かつ感覚フィードバックの機能を備えたバイオミメティック筋電義手を開発し,その有用性と限界を示すとともに,実用化の可能性を明らかにすることを目的とした。バッテリ駆動で駆動し小型かつ軽量な義手制御システムを試作した.また,皮膚が持つ粘弾性を取り入れ,機構部の保護と装飾性を備えた筋電義手グローブを試作した.本グローブは,従来のものと比べ柔軟性に優れており,義手の負荷になりにくく,本義手が持つ優れた機能を損なわず動作することを示した.皮膚振動刺激を用い,義手の把握力を使用者伝達するための感覚フィードバック装置を試作した.本研究では振動周波数の異なる2種類の装置を試作した.一つは使用者に提示する刺激のダイナミックレンジが大きくなるように,皮膚振動感覚の閾値が最小となる振動周波数を用いたものであり,もう一つは,振動が音として生じない可聴周波数以下の振動周波数を用いたものである.試作した装置を本義手に備えることで,義手の操作性が向上することを示した.また,筋電義手の試用,体験が可能な筋電義手シミュレータを構築した.シミュレータは入力信号である使用者の筋電図に応じて,ワークステーションに3次元CGで表示された義手が開閉動作を行うものである.健常者が本シミュレータを用いて,仮想的に物体把握が可能であることを示した.本年度は次の通り研究成果を得た。1.携帯可能な電動手先部の試作:手先部は、母指と示指、中指が連動して動くことにより指が開閉する1自由度の機構である。これを試作した。DCモータ、オプテイカルエンコーダ、張力検出のセンサー、電子駆動回路、能動型筋電図用電極、筋電処理回路などについて、電池駆動が可能で、かつ小型化、省電力化を図った回路設計を完了し、試作を行った。マイクロプロセッサを含む周辺回路については回路設計が完了した。2.エミュレータ装置の試作:義手の形態を簡単化し、そして指の開閉を3DのCGで表示できるソフトウェアを開発した。筋電図を入力として与えるまでには至っていない。3.ソケットの作製:まず試作する義手が安全にかつ所望の動作をすることを確認し、その有用性を調べるために、まず健常者に疑似的に義手を装着することを考えている。そのために健常者のためのプラステイック・ソケットを作製した。感覚フィードバック:小型スピーカを改良した機械的振動による感覚フィードバックシステムを検討した。閥値,適切な振動数について検討を行なった。バッテリ駆動で駆動し小型かつ軽量な義手制御システムを試作した.また,皮膚が持つ粘弾性を取り入れ,機構部の保護と装飾性を備えた筋電義手グローブを試作した.本グローブは,従来のものと比べ柔軟性に優れており,義手の負荷になりにくく,本義手が持つ優れた機能を損なわず動作することを示した.皮膚振動刺激を用い,義手の把握力を使用者伝達するための感覚フィードバック装置を試作した.本研究では振動周波数の異なる2種類の装置を試作した.一つは使用者に提示する刺激のダイナミックレンジが大きくなるように,皮膚振動感覚の閾値が最小となる振動周波数を用いたものであり,もう一つは,振動が音として生じない可聴周波数以下の振動周波数を用いたものである.試作した装置を本義手に備えることで,義手の操作性が向上することを示した.また,筋電義手の試用,体験が可能な筋電義手シミュレータを構築した.シミュレータは入力信号である使用者の筋電図に応じて,ワークステーションに3次元CGで表示された義手が開閉動作を行うものである.健常者が本シミュレータを用いて,仮想的に物体把握が可能であることを示した.申請者らは,ヒトの手の運動制御機構の動特性を取り入れ,かつ感覚フィードバックの機能を備えた筋電義手を試作し,その有用性と限界を示すとともに,実用化の可能性を明らかにすることを目的とし,研究を行ってきた.具体的には,以下の項目について研究を行なった.1.感覚フィードバックの試作本研究で試作した感覚フィードバック装置は,義手の把握力の情報を,振動刺激を用いて義手の使用者に伝達するものである.本研究では,振動周波数の異なる2種類を試作した.一つは皮膚振動感覚の闘値が最小となる振動周波数を用いた装置である.この装置では,長所として提示可能な刺激のダイナミックレンジが大きくなることが挙げられるが,振動による音を発生しる欠点がある.もう一つの装置は可聴周波数以下の振動周波数装置を用いたものである.本装置は,ダイナミックレンジが小さいという欠点があるが,振動が音として使用者に聞こえないという長所がある.情報の伝達は,前者では振動振幅の大小により行い,後者では刺激パターンの違い(断続刺激と連続刺激)により行う.本研究では,振動周波数の異なる2種類を開発することで,切断者の希望,使用環境に応じて使い分けることを可能している.2.義手エミュレータ装置の開発使用者に適切な義手の制御パラメータを決定するための義手エミュレータ装置を開発するため,本研究では,筋電義手のダイナミックスのモデル化を行った.