hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類概日時計タンパク質の生化学的解析

概日時計の基本的性質である周期の温度非依存性(温度補償性)や非線形性をもたらす分子機構を明らかにすることを目的に、哺乳類概日時計タンパク質の生化学的解析を行った。その結果、温度に依存しないPERIODタンパク質のリン酸化を明らかにすることに成功し、さらにこの反応における酵素基質相互作用は、基質のリン酸化状態に依存して大きく変わることが明らかになった。これらの成果は、概日時計の基本的性質が、構成分子の生化学的性質に起因することを示唆するものである。我々は概日時計の基本的性質の一つである温度補償性(周期が温度に依存せず一定)が、caseinkinase Iε/δ(CKIε/δ)によるPERタンパク質のリン酸化反応が温度に非依存であることに起因することを明らかにした(Isoj ima, Nakajima, Ukai et al., 2009)。この成果は、概日時計の基本的性質が概日時計ネットワークを構成する少数の分子の生化学的性質に依存していることを示唆する結果である。今年度はこの成果を発展させることを目的に、1)酵素ー基質相互作用の解析、2)時計タンパク質PERIOD, CRYPTOCHROMEの大量発現系の構築を行った1)酵素ー基質相互作用の解析哺乳類時計タンパク質PERIOD2(PER2)のCKIε/δによるリン酸化部位を元に設計したペプチド(PER2-peptide)を基質としたCKIε/δリン酸化反応は温度に非依存であった(Isojima, Nakajima, Ukai et al., 2009)。この酵素反応の温度非依存性の原子レベルのメカニズムを明らかにするために、蛍光相互相関法によりPER2-peptideとCKIε/δの相互作用の測定を試みた。その結果、CKIε/δとPER2-peptideの相互作用は、PER2-peptideのリン酸化が進むにつれて強くなることが分かった。このCKIε/δとPER2-peptideとの相互作用の性質は、一般的な酵素ー基質相互作用とは異なることから、酵素反応の温度非依存性がPER2-peptideとCKIε/δの相互作用の特殊性に起因することを示唆するものである。2)時計タンパク質の大量発現系の構築哺乳類概日時計タンパク質PER、CRYPTOCHROME(CRY)の大腸菌発現系の構築を試みた。PER、CRYいずれも大腸菌細胞内での発現、可溶性画分への蓄積を確認し、CRYに関しては精製することに成功した。PERは可溶性画分への蓄積を確認したものの、特定の構造をとっておらず、aggregationした状態で可溶性画分に蓄積された。PERは単独では特定の構造を足らないことが予測されていることから、構造の維持には他のタンパク質との複合体形成が必須であると考え、現在、他の時計タンパク質との共発現系の構築を行っている。概日リズム発振に必須と考えられている非線形性・時間遅れや周期の温度非依存性(温度補償性)などの特性をもたらす分子機構の詳細な解析を目的として、1.時計タンパク質の精製、および2.時計タンパク質の生化学的解析を行った。1.時計タンパク質の精製哺乳類概日時計で中心的役割を担うPERIODタンパク質の発現・精製を試みた。大腸菌発現系を用いてPERIOD2単独もしくは他の時計タンパク質との共発現を試みたところ、Casein kinase Iε(CKIε)の共発現させることで、大腸菌内でのPERIODの安定な発現と精製に成功した。2.時計タンパク質の生化学的解析既に我々はPERIOD2のリン酸化部位由来のペプチド基質のCKIεによるリン酸化反応は温度非依存であることを明らかにしている(Isojima, et al., PNAS, 2009)。このペプチド基質内のリン酸化部位の同定を試みたところ、少なくとも6ヶ所のリン酸化部位がペプチド基質内に存在することが明らかになった。このうち最もリン酸化効率の高い2ヶ所のアミノ酸残基にリン酸機を導入したペプチドとの相互作用を測定したところ、リン酸化ペプチドとの相互作用は非リン酸化ペプチドと比べ強固であることが分かった。またリン酸化状態依存的に相互作用の強度が変わることも明らかになった。このリン酸化に依存したペプチド基質との相互作用の変化は、リン酸化反応が温度依存性を示す基質では観察されない。これらの成果は、他段階リン酸化反応とリン酸化状態依存的な相互作用変化が、反応の温度非依存性と非線形性を生み出す上で重要な役割を担っていることを示唆するものである。
選択酸化用担持ナノクラスター触媒の新規調製とキャラクタリゼーション

ゼオライト担持Re触媒を調製し、分子状酸素を酸化剤としたベンゼンからのフェノール直接合成反応に94%の高い選択性を持つ新規触媒の設計に成功した。メチルトリオキソレニウムを前駆体として、HZSM-5にCVD(化学蒸着)法で固定化した担持Re触媒をアンモニアで処理すると、中心に窒素原子を内包したRe10核クラスターが生成することを見出した。XPSやXANESから、ゼオライト中の担持Re種は、Reは3価から4価に還元されていることがわかった。ReL3吸収端のEXAFS解析からは、Re6核のオクタヘドロン構造が辺共有で2つ連なった構造をしており、これが分子状酸素を酸化剤としたベンゼンからのフェノール直接合成反応の触媒活性種であることを明らかにした。また、DFT密度汎関数計算により、触媒活性構造のモデリングを行った。この活性Re10核クラスターは、モルデナイト、ベータ、USYなどの他のゼオライトでは形成されず、これらのゼオライトの担持触媒はベンゼンからのフェノール生成活性も有さないことがわかった。ZSM-5でも、Alの含有率が高いほど、選択的に活性クラスターを形成したことから、ゼオライト骨格中のAlの酸点を中心として、Reクラスターが形成されることが示唆された。更に、界面活性剤を用いたCuナノクラスターによる選択酸化反応についても検討した。セリウム担持Cuナノクラスターが、水素の共存下、一酸化炭素の選択酸化反応に優れた触媒活性を持つことを見出した。担持ナノクラスターの構造について、XPS、XRD、XAFSを用いて詳細なキャラクタリゼーションを行った。メタノールの選択脱水素化反応に高い活性を示すCuナノクラスター触媒の新規調製に成功した。cetyltrimethylammonium bromibe共存下、CuとMo,Zn,Al,Si前駆体イオンを混合し、水熱合成法にて合成後、ヘリウム流通下加熱すると、MoO2,ZnOなどの結晶性化合物とCuメタルのナノクラスターが形成されることを見出した。XPS、EXAFS,XRDによるキャラクタリゼーションの結果から、Cuの価数は0価であり、ナノサイズのCuメタルナノクラスターが安定に形成されていることがわかった。CTAB界面活性剤の非共存下では、結晶構造もCuメタルクラスターも形成されず、Cu種は容易に酸化された。従来法で合成したCu担持触媒および合成した各種Cu触媒をメタノールの選択脱水素化反応に用いたところ、界面活性剤共存下で調製した各種Cuナノクラスター触媒が、高い選択性でホルムアルデヒドを生成することを見出した。特に、Mo担持Cuナノクラスター触媒が活性、選択性共に高かった。同種Cu/Mo比率の含浸触媒、界面活性剤非共存下で合成した触媒では、選択性が著しく低く、Cuナノクラスターが高い反応活性を有し、合成されたMoO2表面に安定に存在することを明らかにした。ゼオライト担持Reクラスター触媒の設計を行い、分子状酸素を酸化剤としたベンゼンからのフェノール直接合成反応に最高93%の高い選択性を示すことを見出した。シリカアルミナ比の小さいゼオライト担体を新規に合成し、CVD法にて固定化したRe種をアンモニア共存下処理すると、Re10核クラスターが形成され、これがフェノール合成反応の活性構造であることをEXAFSにより明らかにした。
イネおよびコムギの子実成長における塩耐性の解明と品種多様性

世界で塩害は重要な基幹作物であるイネやコムギ生産に深刻な影響を与えており,さらに温暖化にともなう海水面の上昇や降雨減少が塩害を増加させている.しかし,植物体内の吸収塩類による直接的な子実成長への影響と品種耐性はほとんどわかっていない.塩害では植物器官の脱水と塩集積による同化阻害が子実成長への影響と同時に起こり子実の塩耐性評価が大変難しいため子実成長の塩耐性は全く着目されてこなかった.そこで、本研究はイネとコムギにおける塩による子実成長阻害を,1.穂培養法を用いた子実成長の塩濃度反応,2.子実へ供給される塩濃度を低下させる塩排除機能の両面から子実成長の塩耐性とその遺伝的多様性を明らかにする.世界で塩害は重要な基幹作物であるイネやコムギ生産に深刻な影響を与えており,さらに温暖化にともなう海水面の上昇や降雨減少が塩害を増加させている.しかし,植物体内の吸収塩類による直接的な子実成長への影響と品種耐性はほとんどわかっていない.塩害では植物器官の脱水と塩集積による同化阻害が子実成長への影響と同時に起こり子実の塩耐性評価が大変難しいため子実成長の塩耐性は全く着目されてこなかった.そこで、本研究はイネとコムギにおける塩による子実成長阻害を,1.穂培養法を用いた子実成長の塩濃度反応,2.子実へ供給される塩濃度を低下させる塩排除機能の両面から子実成長の塩耐性とその遺伝的多様性を明らかにする.
相利と捕食などの複数の型の相互作用を含む生物群集の構造と動態

複数の型の相互作用が含まれることが生物群集の動態や安定性に及ぼす影響を明らかにした。相利系に捕食者や植食者を加えることは生物群集を複雑化することによって安定化の効果を持つこと、食物連鎖の基底栄養段階での競争は栄養段階の数によって連鎖の動的安定性を大きく変えること、共通の資源を利用する消費者間で捕食が起こるギルド内捕食系では餌の好適度によって高生産性環境でもギルド内被食者が絶滅しない謎を説明できることを示した。相利と捕食と競争などの複数の型の相互作用が関わることが生物群集の耕造と動態に及ぼす影響を明らかにすることを目的に研究を行った。相利と捕食が関わる系として、植物と相利関係にある植食者と捕食者からなる系、相利と競争が関わる系として、植物と相利者と植食者からなる系の、Lotka-Volterra型の個体群動態モデルを考えた。相利のLotka-Volterra型モデルは、相利の効果が強すぎると個体群密度が発散するという欠点を持つが、逆に、発散を抑える要因を明確にできるという利点を持つ。これらのモデルでは、コストが大きすぎなければ、相利に捕食や競争の相互作用が加わるために、安定に3種が共存できる場合があることが明らかになった。また、二つのモデルを結合した系として、植物、相利者、植食者、捕食者からなる系を考え、群集耕造が複雑化することによって、相利の発散効果が抑えられる場合があることを明らかにした。これは、単に種数が増えるだけではなく、異なる種類の相互作用が組み合わさることが群集の安定性に及ぼす影響を明らかにした先駆的研究である。植物間の競争と植食、捕食が関わる系として、うまい草とまずい草とシカとオオカミからなる系について、シカが年に1回しか繁殖しないことを考慮した離散力学系モデルを調べた。結果は連続力学系の場合とよく似ていて、うまい草とまずい草とシカの3種の動態は潜在的に不安定で、激しい個体数の振動を引き起こすが、オオカミの導入によってそれが抑えられた。しかし、離散力学系では、オオカミを除く3種系が不安定で個体群密度が振動する場合でも、オオカミの導入によって4種が安定に共存する場合があるなど、連続力学系には見られない振る舞いが現れた。世界各地で深刻な問題になっているシカの大発生の解決に有益な示唆を与える基礎研究である。本研究の目的は,複数の型の相互作用を含む生物群集の構造と動態を調べることにより,主に食物網と競争的群集の研究によって培われてきた群集観がどのような変更を迫られるかを明らかにすることである。本年度は,特に,複数の型の相互作用を含む系として,捕食と競争を含むギルド内捕食系に注目し,理論は生産性が高い環境ではギルド内被食者が絶滅することを予測するのに,実験室や野外での実証研究ではギルド内被食者は絶滅しないという謎を解明することを目標に研究を行った。ギルド内捕食者がギルド内被食者と資源の二つの餌に対してII型の機能の反応を示す数理モデルを作成し,ギルド内捕食者による資源と被食者の処理時間を増減することによって資源と被食者の好適度を変え,平衡状態の存在と安定性の解析によって,ギルド内被食者とギルド内捕食者の共存可能性を調べた。その結果,ギルド内捕食者に対する資源の好適度が低いときには,生産性の高い環境でも,資源だけではギルド内捕食者が存続できないため,ギルド内被食者は決して絶滅しないことが明らかになった。さらに,資源の好適度だけではなく,被食者の好適度も低いときには,ギルド内被食者ではなく,ギルド内捕食者が生産性の高い環境で絶滅することが分かった。餌の好適度を考慮しないLotka-Volterra型のモデルでは,生産性が高くなると,資源だけでギルド内捕食者の平衡密度が単調に増加するので,ギルド内被食者が絶滅する。また, II型の機能の反応を仮定したモデルでは,限られた範囲のパラメータの値についてしかモデルの性質が調べられてこなかったのに対し,本研究による詳細な研究によって理論研究の制約が破られることになった。ただ,II型の機能の反応を含むギルド内捕食のモデルでは,非線形性のために様々な分岐現象が起こり解析が難しいので,このモデルの解析の一部は次年度に引き継いだ。本年度は,研究実施計画にしたがって,以下の四つのテーマについて研究した。1.II型の機能の反応を含む資源とギルド内被食者とギルド内捕食者の3種系では,環境の生産性が高くなると個体数の振動が起こる。一方,昨年度までの研究によって,ギルド内捕食者にとって資源の好適度が低い場合には,生産性が高くなってもギルド内被食者が絶滅しないことが明らかになっている。

今年度は,振動解の分岐を詳細に調べることにより,前向きまたは後ろ向きのHopf分岐などが起こることにより,3種共存の平衡状態が不安定になっても安定な周期解が存在し,高生産環境でもギルド内被食者が絶滅しないことを明らかにした。2.植物と花粉媒介者の相利系に植食者と捕食者を加えた系で,植食者や捕食者が相利系の発散を抑える際に個体数の振動が起こる場合があり,この振動が起こるために相利の利益とコストが満たすべき条件は,相利の効果が無いときの系の性質に依存することを明らかにした。3.ウニとケルプとウニが食えないサンゴ藻の系では,磯焼けに対応する不毛な状態が長く続くが,これにラッコを加えると系が安定化し振動が抑えられる。さらに,ラッコの捕食者であるシャチを導入することにより,系が再び不安定化することを明らかにした。栄養段階の数により,栄養カスケードの効果が大きく変わることを示した先駆的な結果である。4.植物は,機能的に等価な多くの葉を持ち,その一部が失われても個体の存続が可能なモジュール構造をしている。学外の研究者との共同研究で,食われる側のモジュール構造を考慮した捕食者ー被食者動態モデルを構築し,既存の機能の反応のモデルとの関係を明らかにした。本研究の目的は,種間相互作用として相利と捕食,相利と競争を含む生物群集を中心に,複数の型の相互作用を含む生物群集の構造と動態を調べることにより,主に食物網と競争的群集の研究によって培われてきた群集観がどのような変更を迫られるかを明らかにすることである。相利と捕食が関わる系として,植物と送粉者または種子散布者の相利系に捕食者を加えたモデルを,相利と競争が関わる系として,植物と送粉者または種子散布者の相利系に植食者を加えたモデルを解析した。送粉者や種子散布者が植物に与えるサービスにはコストがかかることを仮定し,捕食者や植食者を加えることによって,個体数の無限増加が抑えられ相利系が安定化することを明らかにした。さらに,二つのモデルを混合した相利と捕食と競争の三つの相互作用を含む4種系を考えることにより,多様性の増加による群集の安定化効果も示すことができた。ただし,これらのモデルでは,非線形性にともなう振動現象などについて今後のさらに詳細な解析が必要である。捕食と競争を含む群集の例として,シカによる草食と,シカの食草とシカの食用には不適な植物間の競争を考慮したモデルと,シカの捕食者であるオオカミを加えたモデルを解析した。その結果,シカと2種の植物の系は本質的に不安定で,シカの食草とシカが激減し,シカの食用に不適な植物だけが優占する状態が長く続くことが分かった。しかし,この系にオオカミを加えると,シカの大発生と食草の枯渇が避けられ,系が安定化する。捕食と競争が働く系では,群集構造によって安定性が大きく変わることを示す好例を発見したことになる。捕食と消費型の競争を含む系としてのギルド内捕食のモデルでは,資源とギルド内捕食者の,餌としての好適度を考慮することにより,生産性が高い環境でギルド内被食者が絶滅するという理論の結果が現実と合わない矛盾を解決することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の最終年度にあたり,以下の諸点について研究を進める。1.これまでの研究によって,ギルド内捕食系では,ギルド内捕食者にとって基底資源の好適度が低ければ,生産性が高くなっても,資源だけではギルド内捕食者が存続できないために,ギルド内被食者が絶滅することはなく,実験室や野外での実証研究と矛盾のない結果が得られることを明らかにした。
多モード干渉カプラと半導体能動素子の集積化による光スイッチングデバイス

1)MMIカプラ解析用ソフトウェアツールMosimulの開発多モード干渉(MMI)カプラの動作特性解析と設計を行うためのシミュレーションソフトウェアを,固有多モード展開法に基づいて開発し,これをMosimulと命名した.これを利用して,種々のMMIカプラ構成の光伝搬特性を解析した.2)MMI導波路への広角結合の解析次にMosimulを利用して,入射導波路をMMIカプラ広角で結合した場合の特性を研究し,光集積回路上のコンパクトなベンディングデバイスとして利用可能であることを示した.3)能動素子/受動素子集積のためのテ-パ-導波路解析本研究では,有機金属気相エピタキシ-(OMVPE)による面積選択成長で,能動/受動集積を行うこととした.その際,能動素子と受動素子は,選択成長により自動的に形成されるテ-パ導波路で結合されることになる.このテ-パ導波路と量子井戸吸収損失と放射損失を,Mosimulを利用して解析した.その結果,吸収損失と放射損失はトレードオフ関係にあり,テ-パ-長には最適値のあることが明らかになった.4)OMVPE面積選択成長実験能動素子,受動素子一括形成のためのOMVPE選択成長の条件を研究した.選択成長酸化膜マスク幅を変えながら幅5μmのInGaAsバルクエピタキシャル層を成長し,その組成変化を顕微フォトルミネッセンスで調べた5)MMIカプラ半導体光スイッチングデバイスの波長多重光交換への適用可能性本研究の光スイッチングデバイスが光交換に適用された場合に,どの程度のメリットが生じ得るかを検討した.本研究のデバイスで交換ユニットを構成すれば,従来に比べ30dB以上の損失の改善が図られることがわかった.温度制御もユニット全体で一つであれば十分であり,素子間のアライメントも不要になる.このように,光交換にもたらす経済効果は多大であることが示された.1)MMIカプラ解析用ソフトウェアツールMosimulの開発多モード干渉(MMI)カプラの動作特性解析と設計を行うためのシミュレーションソフトウェアを,固有多モード展開法に基づいて開発し,これをMosimulと命名した.これを利用して,種々のMMIカプラ構成の光伝搬特性を解析した.2)MMI導波路への広角結合の解析次にMosimulを利用して,入射導波路をMMIカプラ広角で結合した場合の特性を研究し,光集積回路上のコンパクトなベンディングデバイスとして利用可能であることを示した.3)能動素子/受動素子集積のためのテ-パ-導波路解析本研究では,有機金属気相エピタキシ-(OMVPE)による面積選択成長で,能動/受動集積を行うこととした.その際,能動素子と受動素子は,選択成長により自動的に形成されるテ-パ導波路で結合されることになる.このテ-パ導波路と量子井戸吸収損失と放射損失を,Mosimulを利用して解析した.その結果,吸収損失と放射損失はトレードオフ関係にあり,テ-パ-長には最適値のあることが明らかになった.4)OMVPE面積選択成長実験能動素子,受動素子一括形成のためのOMVPE選択成長の条件を研究した.選択成長酸化膜マスク幅を変えながら幅5μmのInGaAsバルクエピタキシャル層を成長し,その組成変化を顕微フォトルミネッセンスで調べた5)MMIカプラ半導体光スイッチングデバイスの波長多重光交換への適用可能性本研究の光スイッチングデバイスが光交換に適用された場合に,どの程度のメリットが生じ得るかを検討した.本研究のデバイスで交換ユニットを構成すれば,従来に比べ30dB以上の損失の改善が図られることがわかった.温度制御もユニット全体で一つであれば十分であり,素子間のアライメントも不要になる.このように,光交換にもたらす経済効果は多大であることが示された.
競争的権威主義体制の比較研究

冷戦終了後、世界の諸地域に広がりを見せている競争的権威主義体制の研究は国際的にもブームとなっていたが、そこでは、アジアの事例が少ない、機構論が弱い、地域紛争との関連が明らかにされていないなどの弱点があった。これら弱点を克服するために、本研究は、旧共産圏、東南アジア、アラブ諸国、アフリカ、南米を専門とする政治学者を結集して比較研究を行った。毎年2回の研究会と現地調査を行い、海外で活発に研究発表した。自分の専門国以外で現地調査することも含めて、広域間比較の端緒も築いた。研究遂行期間がアラブの春、ウクライナ動乱と重なったため、現状に密着した研究も行った。(1)研究会活動研究旗揚げの研究会を7月12日、東大駒場で行った。研究方法につき検討した後、鈴木、武内が研究発表した。メンバーの出張日程と重なってしまったので、第2回目の研究会を年度末に行うことができなかった。そのため、「既存の競争的政治体制論の弱点の把握」という課題は達成されたが、「競争的権威主義体制の大統領制、準大統領制、議会制への適応を研究」するという目標はあまり達成されなかった。(2)研究発表7月4-6日、北大スラブ研究センターで行われた夏期国際シンポジウムで競争的権威主義体制について3セッションを組織し、メンバーの中から鈴木、大串が、それぞれマレーシア政治について、ロシアとウクライナの支配政党の比較について報告した。また、石田、出岡が討論者を務めた。9月4-5日、コルカタで行われた第4回スラブ・ユーラシア研究東アジア大会でパネルを組織し、松里が南オセチアの政治体制について報告した。(3)来年度の研究発表目標としていたアメリカ政治学会でのパネル組織には失敗したが、そのかわり、全米スラブ学会(ASEEES)で、Ten Years after the Color Revolutions : Constitutional politics in Ukraine, Georgia, and Kyrgyzstanというパネルを行う。松里がウクライナについて報告する。(4)現地調査の重点的対象は、ラテンアメリカ、中東、ロシアであったが、前2者については、村上、池内が独自の財源で行った。松里は、ロシアに代えてウクライナ、南オセチアなどで現地調査を行った。(5)メンバーは欧文査読誌も含め、非常に活発に業績を発表した。1昨年度1回しか研究会が行えなかったことへの反省に基づき、今年度は7月6日と3月8日、それぞれ慶応大学と東大駒場で研究会を行った。慶応大学での研究会は公開とし、池内が「アラブの春以来のアラブ6か国の体制転換と非転換」、出岡が「競争的権威主義概念のラテンアメリカへの適用について」松里が「ウクライナの競争的権威主義体制への回帰と地域党」という題で報告した。2本年度の重点研究課題は、「アジアの競争的権威主義体制」と「競争的権威主義体制への揺れ戻し」であった。「揺れ戻し」の例としては、松里と大串がヤヌコヴィチ政権およびウクライナ地域党を研究したが、ユーロマイダン革命とクリミア事変という動乱に直面することになり、研究の緊要性が高まった。松里は8月と3月クリミアで、大串は3月にキエフとドネツクで現地調査を行った。38月のスラブ・ユーラシア研究東アジア・コンフェレンス(大阪)でロシア、ベラルーシ、ウクライナの競争的権威主義体制を比較するパネルを組織し、松里が報告し、鈴木がコメントした。東欧ユーラシア・スラブ研究協会(ASEEES)年次大会(ボストン)で「カラー革命から10年」と題してグルジア、ウクライナ、クルグズスタンを比較するパネルを組織し、松里が報告した。池内、村上も国際的な場で報告、講演(招待)した。4Nationalities Papersなど国際的査読雑誌で論文が発表され、村上編によるスペイン語論文集、池内によるUPの連載など活発に業績が発表された。現地調査:1.マレーシアのマハティール、シンガポールの李光耀のリーダーシップとの比較を行うため、2015年3月14ー22日、鈴木絢女がカザフスタンでナザルバエフ大統領、ヌル・オタン党に関する現地調査を行った。松里がガイド、通訳として同行した。2. 2014年8月、松里が、ウクライナ動乱と地域党支配の崩壊に関する現地調査をクリミアとドネツクで行った。同様の目的で、大串が2014年8月にリヴィウで現地調査を行った。3.池内が2015年2月7日--2月20日にチュニジアのチュニスで権威主義体制の崩壊後の新体制構築過程について調査した。武内が2014年7月28日から8月10日にかけてルワンダ、ブルンジで現地調査を行った。調査目的として、地域紛争と権威主義体制出現の相互作用・相乗作用を重視した。研究会活動:3年間の研究を総括する研究会を2月17日、慶応大学で行った。研究発表:スラブ・ユーラシア研究東アジア大会(2014年6月27ー28日、韓国外国語大学)においてロシア、マレーシア、ウクライナの競争的権威主義体制を比較するパネルを組織した。そのほか、スラブ・東欧・ユーラシア研究協会(北米)、世界銀行のコンフェレンス、アメリカ南部政治学会など、国内外で活発に研究発表を行った。出版:武内がRoutledge社から論文集Confronting Land and Property Problems for Peaceを出版した。日本語論文集の出版可能性につき検討を開始した。今年度は、主にウクライナ内戦のために平成26年度に実行できなかった研究課題を遂行した。

第一に、こちらから行く現地調査が困難になったことを受けて、8月に幕張で開催されたICCEES(国際中欧・東欧研究協議会)世界大会に、ウクライナ紛争関連の研究者・実務家4名を招聘した。具体的には、アメリカのベイロー大学からセルヒー・クデリヤ教授、ウクライナのキエヴォ・モヒラ・アカデミー大学からワレンチン・ヤクシク教授、ロシア正教会モスクワ総主教座からドミトリー・ペトロフスキーとペオトル・シュリガである。クデリヤ教授は、ウクライナ危機をクリミア・ドンバスの現地の観点から検討する本部企画およびパネルで報告した。ヤクシク教授は、ウクライナの政治体制を検討するパネルで、ロシア正教会からの2名は、教会間関係の視点からウクライナ危機を検討する個性的なパネルおよびロシア正教会と中国などとの関係を検討する本部企画で報告した。情勢を反映して、ウクライナ関連の企画が多い世界大会であったが、本研究から招聘された4名は、全体の議論を牽引した。なお、世界大会後は、これら招聘者と今後の研究協力について話し合った。上記の招聘以外に、本研究は、ウクライナのリージョンレベルでのエリートの伝記調査に貢献した。先日ウクライナ首相となったグロスマンの出身地であるヴィンニツァ州の2002年以降の知事と州議会議長の伝記を、キエフの戦略研究所「新しいウクライナ」に委託して調査した。この結果は、露語・ウクライナ語サイト「ウクライナのリージョン・エリート」において公開される。冷戦終了後、世界の諸地域に広がりを見せている競争的権威主義体制の研究は国際的にもブームとなっていたが、そこでは、アジアの事例が少ない、機構論が弱い、地域紛争との関連が明らかにされていないなどの弱点があった。これら弱点を克服するために、本研究は、旧共産圏、東南アジア、アラブ諸国、アフリカ、南米を専門とする政治学者を結集して比較研究を行った。毎年2回の研究会と現地調査を行い、海外で活発に研究発表した。自分の専門国以外で現地調査することも含めて、広域間比較の端緒も築いた。研究遂行期間がアラブの春、ウクライナ動乱と重なったため、現状に密着した研究も行った。当初の目標であった研究対象国の相互乗り入れ(東南アジア研究者である鈴木によるカザフスタンの調査)を達成した、最終年度ということで、研究成果を国内外で活発に発表したことがプラスである。日程の調整の失敗から、研究会を年2回ではなく、1回しか行えなかったことがマイナスである。27年度が最終年度であるため、記入しない。政治学本来は平成26年度が最終年度であったが、ウクライナとアラブ諸国の動乱のため、予定していた現地調査が十分に達成できなかった。そのため、予算の一部を平成27年度に持ち越し、情勢の沈静化を待って現地調査を再開するか、危険状態が続く場合は、現地から研究者を招いて実証研究を完遂する。優れた点は、メンバーが国内外で活発に研究成果を発表したことである。弱点は、研究会を1回しか開催しなかったため、各メンバーが従来通りの実証研究を個別に進め、理論的な凝集性が生まれなかったことである。対象地域ごとの実証研究が進展し、国内外で活発に研究発表がなされていることは特記したい。
カサガイ類の分子系統と生物地理

海生軟体動物であるカサガイ類は,最も原始的な巻貝類として,近年その系統進化史が注目されている.現生のカサガイ類は,これまでの分類学的研究により,5つの科に分類されているが,これらの科の系統関係は明らかにされていない.また,全世界的なサンプルを網羅した生物地理学的なこれまでに前例がない.そこで本研究では,分子系統学的手法を用い,カサガイ目全体の系統関係を明らかにする事と,海洋生物の生物地理学的発展過程の規範的なシナリオを提示する事を目的とした.本研究では世界各地から入手した5科23属140種を解析の対象とし,mtDNAの12S,16S, COI領域,核DNAの18S,28Sの一部の塩基配列を決定し,分子系統解析を行った.その結果,新たに得られた分子データに基づく系統関係は,これまでの形態学に基づく分類体系の修正をせまる結果となった.Patellidae, Nacellidae, Lepetidaeの単系統性は高い統計的信頼性で支持されたものの,AcmaeidaeとLottiidaeは多系統である事が判明した.AcmaeinaeはLottiidaeに包含される事が判明し,亜科の分類的正統性を失う事となり,Pectinodontinaeは科のグループとして繰り上げる事となった.またLottiidaeに属する、Patelloida profundaグループはカサガイ類の中でもっとも祖先的な種群である事が判明し,形態的にも遺伝的にも他の種群と異なる事から,新科Eoacmeidae新属Eoacmeaを提唱した.さらに推定された分岐年代と古地理,化石記録,現在の分布を総合的に考察されると,カサガイ類の種の多様性や現在の生物地理は,中生代以降の超大陸パンゲアの分裂とそれに伴う新たな海流系の成立と海洋気候の変化に密接に関連している事が判明した.海生軟体動物カサガイ類は、最も原始的な巻貝類として、近年その系統進化史が注目されている。現生のカサガイ類は、これまでの分類学的研究により、5つの科に分類されているが、これらの科の系統関係は明らかにされていない。また、最近になって大西洋の種群については、その起源や分散過程が議論されたものの、全世界的な生物地理学的研究はこれまでに前例がない。そこで本研究では、分子系統学的手法を用い、カサガイ目全体の系統関係を明らかにする事と、海洋生物の生物地理的発展過程の規範的なシナリオを提示する事を目的とした。本研究では世界各地から入手した5科23属140種を解析の対象とし、mtDNAの12S、16SとCOI領域の一部の塩基配列を決定し、計1030bpの塩基配列データに基づき分子系統解析を行った。その結果、新たに得られた分子データに基づく系統関係は、これまでの形態学に基づく分類体系の修正をせまる結果となった。Patellidae、Nacellidae、Lepetidaeの単系統性は高い統計的信頼性で支持されたものの、AcmaeidaeとLottiidaeは多系統である事が判明した。AcmaeinaeはLottiidaeの中に包含される事が判明し、亜科の分類的正当性を失う事となり、Pectinodontinaeは科のグループとして繰り上げる事となった。また、Lottiidaeに属するPatelloida profundaグループはカサガイ類の中で最も祖先的な種群である事が判明し、形態的にも遺伝的にも他の種群と異なる事から、新科新属を提唱する予定である。さらに、推定された分岐年代と古地理、化石記録、現在の分布を総合的に考察すると、カサガイ類の種の多様性や現在の生物地理は、中生代以降の超大陸パンゲアの分裂とそれに伴う新たな海流系の成立と海洋気候の変化に密接に関連している事が判明した。海生軟体動物であるカサガイ類は,最も原始的な巻貝類として,近年その系統進化史が注目されている.現生のカサガイ類は,これまでの分類学的研究により,5つの科に分類されているが,これらの科の系統関係は明らかにされていない.また,全世界的なサンプルを網羅した生物地理学的なこれまでに前例がない.そこで本研究では,分子系統学的手法を用い,カサガイ目全体の系統関係を明らかにする事と,海洋生物の生物地理学的発展過程の規範的なシナリオを提示する事を目的とした.本研究では世界各地から入手した5科23属140種を解析の対象とし,mtDNAの12S,16S, COI領域,核DNAの18S,28Sの一部の塩基配列を決定し,分子系統解析を行った.その結果,新たに得られた分子データに基づく系統関係は,これまでの形態学に基づく分類体系の修正をせまる結果となった.Patellidae, Nacellidae, Lepetidaeの単系統性は高い統計的信頼性で支持されたものの,AcmaeidaeとLottiidaeは多系統である事が判明した.AcmaeinaeはLottiidaeに包含される事が判明し,亜科の分類的正統性を失う事となり,Pectinodontinaeは科のグループとして繰り上げる事となった.またLottiidaeに属する、Patelloida profundaグループはカサガイ類の中でもっとも祖先的な種群である事が判明し,形態的にも遺伝的にも他の種群と異なる事から,新科Eoacmeidae新属Eoacmeaを提唱した.

さらに推定された分岐年代と古地理,化石記録,現在の分布を総合的に考察されると,カサガイ類の種の多様性や現在の生物地理は,中生代以降の超大陸パンゲアの分裂とそれに伴う新たな海流系の成立と海洋気候の変化に密接に関連している事が判明した.
デジタルファブリケーションによる反射特性の制御法の開発

3Dプリンタや切削機を用いて所望の造形物を個人で制作するデジタルファブリケーションが普及しつつある中、物体表面の反射特性を制御する手法はいまだ確立されていない。本研究では、そこに貢献するために、任意の反射特性を付与する印刷法を開発する。本研究の成果により、ホログラフィ装置を用いず、ホログラムと同等の効果を有する印刷面の作成や構造色を持つタマムシのような昆虫の模型の制作が可能になる。また、看板に複数の情報を埋め込むことが可能になり、街の景観を損なわず、情報量を増やすことが可能になる。
転写因子Keap1-Nrf2系に着目した統合失調症の予防に関する研究

多くの疫学研究から、妊娠期における母体免疫活性化(例えば、ウイルス感染、ストレスや栄養低下による免疫系異常)が、生まれてくる子供の発達障害(自閉症や統合失調症など)の発症リスクを高めることが知られている。このような背景から、これらの発達障害の動物モデルとして、妊娠マウスに合成二本鎖RNAアナローグでToll-like受容体リガンドであるPoly(I:C)が使用されている。すなわち、Poly(I:C)を妊娠マウスに投与すると、生まれてくる仔マウスが、自閉症様行動異常および統合失調症様行動異常を示すことが知られている。これまで、我々は、妊娠マウスにPoly(I:C)を投与して生まれた仔マウスの4週齢から8週齢まで、Nrf2活性化剤(スルフォラファン:野菜に含まれる抗炎症作用を示す化合物)を餌として与えると、10週齢時以降の行動変化(新規物体再認識テストによる認知機能試験)や組織化学的変化(前頭皮質におけるパルブアルブミン陽性細胞の低下)を予防できることを見出した。この結果は、2018年に国際誌に発表した。2018年度、スルフォラファンを含む餌を妊娠期から離乳時期(3週齢)まで与えると、生まれてきた仔マウスの自閉症様行動や統合失調症様行動異常が抑制されることを見出した。今回の知見は、小児期・思春期だけでなく、妊娠期の栄養の重要性を示した研究成果である。さらに、今回の研究成果は、発達障害の予防を目的とした、妊娠期の栄養学の重要性を提唱する重要な知見である。小児期・思春期の栄養の重要性に関する論文は、2018年にScientific REportに原著論文として発表した。またスルフォラファンを妊娠期から離乳時期(3週齢)まで餌として与えると、生まれてきた仔マウスの自閉症様行動や統合失調症様行動異常が抑制されることを見出している。現在、脳-腸相関の役割を検討中であり、計画以上に進んでいる。2019年度は、前年度に採取したマウス糞の腸内細菌叢解析を実施し、栄養学による脳-腸連関の役割を調べ、論文発表を行う。多くの疫学的研究から、妊娠期における母体のウイルス感染、ストレス等の環境要因が、生まれてくる子供の思春期、成人期における統合失調症の発症と深く関わっていることが知られている。このことは、早期に診断・治療することにより、精神疾患の発症を予防できる可能性を示している。統合失調症などの神経発達障害の動物モデルとして、妊娠期に合成二本鎖RNAアナローグでToll-like受容体のリガンドであるPolyI:Cと投与すると、マウス成熟期(10週齢以降)に統合失調症と類似した症状を引き起こすことが報告されている。本研究では、Poly I:CモデルにおけるKeap1-Nrf2シグナルの役割を調べると共に、統合失調症の予防を目的としたNrf2化合物スルフォアラファンの前駆体であるグルクロファニン(ブロッコリー等に含まれる化合物)を含む餌による早期介入に関する基礎研究を実施した。妊娠ddYマウスにPoly I:C (5 mg/kg/day for 6 days)を投与すると、生まれた仔マウスが成熟期になると認知機能障害を含む統合失調症様症状を引き起こすことを確認した。次に、生後4週から8週までグルクロファニン含有餌を食べた群、通常の餌を食べた群に分けて飼育すると、成熟期(10週齢以降)における認知機能障害、前頭皮質におけるパルブアルブミン陽性細胞の低下が起きないことを見出した。さらに、RNA-seq解析により、グルクロファニン含有餌による予防効果には、中心体(Centrosome)に関係している遺伝子群が関与していることを明らかにした。今回の知見は、小児期・思春期における栄養の重要性を示した研究成果である。さらに、今回の研究成果は、将来、精神病の高リスク児を対象とした早期介入臨床試験を視野に入れた、トランスレーショナル研究として期待される。。本研究成果は、平成30年2月に国際誌に掲載されており、当初の研究計画以上に進展した。

小児期・思春期の栄養の重要性に関する論文は、2018年にScientific REportに原著論文として発表した。またスルフォラファンを妊娠期から離乳時期(3週齢)まで餌として与えると、生まれてきた仔マウスの自閉症様行動や統合失調症様行動異常が抑制されることを見出している。現在、脳-腸相関の役割を検討中であり、計画以上に進んでいる。今後は、同じ動物モデルを用いて、母親の栄養学の重要性について調べることを計画している。2019年度は、前年度に採取したマウス糞の腸内細菌叢解析を実施し、栄養学による脳-腸連関の役割を調べ、論文発表を行う。
指数的理論の決定可能性について

反復q差分体はHardouin氏によって提唱された代数構造であり、差分作用素とねじれた反復微分作用素を持つ体として定義される。Hardouin氏は、この反復q差分体でもガロア理論の一般化であるPicard-Vessiot理論が展開できることを示している。今年度、私は反復q差分体の理論がモデル随伴理論を持つかという課題の下、研究に取り組んだ。自身の結果としてすでに反復q差分体の理論は、ある種の微分差分体と同値であることを得ている。この結果によると、特に興味の対象である「qが1のN乗根の場合」における反復q差分体の理論は、差分の位数がNである微分差分体の理論DF_{C_N}と同値になる。したがって、反復q差分体の理論がモデル随伴理論を持つかという問題を、特に、理論DF_{C_N}がモデル随伴理論を持つかという問題に置き換えて研究を行ってきた。与えられた理論に対するモデル随伴理論の古典的な例は、体の理論に対する代数閉体の理論、微分体の理論に対する微分閉体の理論である。モデル随伴理論を考える重要性はこれらの例を考えるだけでもどれほどの役割を担っているか明白であろう。本研究を通して得られた結果は、DF_{C_N}の存在閉モデルが持ついくつかの性質で、具体的には体Kを理論DF_{C_N}の存在閉モデル、Fをその差分でのKの固定体とするとき、(a)KとFは擬微分閉体(b)ガロア群Gal(K/F)はN次巡回群C_Nと同型(c)Fの絶対ガロア群G(F)はN進整数全体がなす群Z_Nと同型である。最終的には、これとSjogren氏の先行研究の結果を合わせることによって、上記の(a)(c)を満たすDF_{C_N}のモデルKが存在閉であるという確信的な予想を得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。Moosa氏とScanlon氏の結果である次の定理「定理有限自由代数スキームDに関するD-体の理論はモデル随伴を持つ.」はこれまでの先行研究で得られている結果を,いくつか包含する形で一般化されている.言い換えると,現在得られている微分体や差分体の理論がモデル随伴を持つといういくつかの結果はこの定理の系として導かれるのである.しかしこの定理は万能ではない.つまり,ある微分体の理論でそれがモデル随伴を持つということがMoosa-Scanlonの定理からでは導けないものが存在するのであるのである.本研究における第一目標はこのギャップの解消することである.具体的には,有限代数スキームDに対してどのような変形を施したD'に対するD'-体の理論が再びモデル随伴を持つかということである.今年度は増岡氏と共同研究である反復q差分環に対するPicard-Vessiot理論を元に反復q差分体の理論IqDFがモデル随伴を持つかという問題に取り組んだ.この理論がモデル随伴を持つかどうかの問題は先のMoosa-Scanlonの定理の適応範囲外であるため,得られる結果は研究目標の解明に繋がる.反復q差分作用素は互いに非可換な1つの差分作用素と無限個の微分作用素からなるのだが,増岡氏との共同研究を元に実は,標数0において反復q差分体の理論は,互いに可換な1つの巡回的差分作用素と1つの微分作用素からなる理論DFC_Nと本質的に同じであるということがわかった.これにより,DFC_Nがモデル随伴を持てばIqDFもモデル随伴を持つことが判明した.さらにDFC_Nがモデル随伴を持つということも証明可能であるという確信を得るまでに至った.反復q差分体はHardouin氏によって提唱された代数構造であり、差分作用素とねじれた反復微分作用素を持つ体として定義される。

最終的には、これとSjogren氏の先行研究の結果を合わせることによって、上記の(a)(c)を満たすDF_{C_N}のモデルKが存在閉であるという確信的な予想を得た。本研究課題は指数関数をある微分方程式の解として捉え,その解を添加した微分体の理論を研究することを目的としている.現在は反復q差分体の理論についてそれがモデル随伴を持つかということに着目し,またその一般化を試み,より一般的な状況を考察しようとしているところである.この研究も概ね順調に進んでいると思われ,当初の研究課題に向けて次の段階に移行している段階である.27年度が最終年度であるため、記入しない。得られた結果はガロア群を用いた記述がなされているため,このままではMoosa-Scanlonの定理との関係が分かりづらい.したがって,目標達成のためにはこの結果を幾何的な記述で表す必要がある.これについてはいくつかアイデアがあり,現在それを元に研究を進めている.27年度が最終年度であるため、記入しない。
ヘドロブロックの溶出栄養塩が海藻の成長・生残へ及ぼす効果

培養実験研究成果(平成9年度)ブロックの各供試体を28日間ろ過海水に浸漬した時、礁から溶出する栄養塩量は日数の経過に伴い増大し、特にNO_3-N,NO_2-Nでは約10日後に飽和状態になった。また、セメント含有率の低いほど、すなわちブロックの脆いほどNH_4-NとPO_4-Pの溶出量が多い。アラメの成長(配偶体や幼胞子体の最大長)はセメント含有率の最も少ない30%の浸漬液で最大であった。生残率は日数と共に直線的に低下し、その割合はモルタルブロックよりヘドロブロックで小さい傾向を示した。以上から、溶出栄養塩の効果が判明した。屋外実験(現場海水使用)研究成果(平成10年度)各ブロックの表面に珪藻類が付着しアラメ配偶体の成長はみられず、満足する結果が取得できなかった。その主因は供試体の圧縮強度が天然基質のそれに比べて小さいことにある。今後の課題として、強度70-150kgf/cm^2を作製して成長・生残の研究を行うを必要がある。海底堆積泥(以下ヘドロと呼称)を利用した再生式海藻礁が考案されている(陳・荒川・森永、1995)。この礁のブロックから溶出する栄養塩の量と、その栄養塩が褐藻アラメの成長・生残に及ぼす効果について調べた。ヘドロにセメント、硬化剤および蒸留水を練り混ぜ、ヘドロブロックを作製した。セメントの含有率(へドロ重量比)は30,50,70,100%とした(H30,H50,H70,H100と呼称)。対照として砂を用い、セメント含有率30%としたモルタルブロック(M30)も作製した。これらのサンプルを濾過海水に一定期間浸して、ブロック浸漬液を作製し、溶出した栄養塩量をオートアナライザで計測した。アラメ遊走子を着生(約46個/mm^2)させたスライドグラスを上記の浸漬液中に設置し、インキュベータ(水温20°C、照度7000lx)内で培養させ、アラメ配偶体の生長量と生残数を調べた。浸漬液は10日毎に新しい物と交換した。結果は以下のようであった。(1)各浸漬液の栄養塩量は日数の経過につれて増大し、約10日後飽和状態になった。(2)NO_3-N,NO_2-Nの各溶出量はHl00のブロックで最大値23.2μg/lおよび8.0μg/l、また、NH_4-N,PO_4-Pの各量はH30で最大16.13μg/lおよび4.2μg/lをそれぞれ示した。すなわち、ブロックが脆いほどNH_4-N,PO_4-Pの溶出量が多い。(3)成長量(配偶体の最大長)はどの浸漬液でも40日後まで指数関数的に増大した。最大はH30であり、H50,Hl00ではほとんど成長しない。(4)生残率は経過時間(日)と共に直線的に低下した。その割合はモルタルで大きく、ヘドロブロックで小さい傾向である。栄養塩に富む海底堆積泥(以下ヘドロと呼称)を利用した再生式海藻礁が考案されている(陳・荒川・森永、1995)。この礁のブロックから溶出する栄養塩が、ブロックへ着生する海藻類の成長・生残に及ぼす効果を培養実験と屋外水槽実験の双方から調べた。ヘドロにセメント,硬化剤および蒸留水を練り混ぜ,ヘドロブロックを作製した。セメントの含有率(ヘドロ重量比)は50,85および125%とした(H50、H85、H125と呼称)。又、H85とH125には、粗骨材(ガラスビーズ)が入っている。アラメ遊走子を着生(約56個/mm^2)させたブロックをPESI培地に設置し、インキュベータ(水温20°C、照度7000lx)内で培養した。培地の交換日数は10日である。又、屋外では沿岸水を汲み上げた流水中にブロックを設置した。(1)成長はH125のみで観察され、日数の経過につれて増大した。

体長は培養開始後56日に10mm、70日に25mm、86日に39mmであり、後者の値は並行して調べたスライドグラスの場合の約3倍に相当する。(2)屋外水槽では、各ブロックの表面に珪藻類が付着し、アラメ配偶体は成長しなかった。(3)ブロックの圧縮強度はH50、H85およびH125ではそれぞれ57.5、51.4および60.9kgf/cm^2であった。満足するデータが取得できなかった主な原因は、供試ブロックの圧縮強度が海中群落形成の天然基質(70150kgf/cm^2)に比べその値が小さいことによると考えられる。
センサフィードバックに基づく柔軟多指ハンドの動的安定把持と操作

人間は何気なく物をつかみ、器用に操作できるが、多指ロボットハンドに同じことをさせようとすると非常に困難であることに気づく。ロボットの手が人間のそれと同じようなメカニズムをもち、関節に高性能のアクチュエータを配しても、困難であることに変わりはない。他方、物体把持に関しては、摩擦の無い指が何本あれば2次元(あるいは3次元)物体を2次元空間中(あるいは3次元)に固定できるかというフォーム閉包や力/トルク閉包の問題を中心にして沢山の論文が発表されている。今迄の研究によると3角形状の2次元の物体固定には3本の指が必要であり、平行四辺形状の物体については4本必要である。本研究の成果は、これらの研究結果とは異なって、指先を適当な半径をもつ半球にすると、任意の多角形状の物体が最少の2本の指で固定でき、かつ安定的に把持でき、かつ、姿勢角も制御できることを理論的に示すことに成功し、実験による確証も得た所にある。この成功の要因は、転がり拘束を用いると、指先と物体との間の拘束点で物体面に対して法則方向の力と接線方向の力がそれぞれ発生し、これらを指側から知覚フィードバックと容易に計算可能なヤコビアン行列を用いて自由に制御できることが、理論的かつシミュレーションで確認ができたことから来る。本研究では、2002年度においては、物体の側面が平行でない場合についても、安定把持を実現する知覚フィードバック信号を見出し、また、物体の姿勢角を制御する信号も見出した。これらの有効性は、2自由度の指ロボットを2本製作し、これらの一対を用いた物体把持と物体操作の実験を通じて、確認することができた。また、詳細なコンピュータシミュレーションによって、各フィードバック利得の設計指針を与えることにも成功した。最後に、3次元物体の知覚フィードバックに基づく把持と操作についても、2002年末に至って基本的な手がかりを発見し得た。本年度で得られた研究結果の概要をまとめる。1)柔軟2本指の1対と物体の運動が鉛直面にあるときは、重力の影響を直接的に受けるが、この場合に重要な役割を果すセンソリーフィードバック信号を見出し、安定把持と物体の姿勢制御が可能になることを理論的に示した。また、シミュレーション結果でもこのことを確認した。2)新たに、2自由度の柔軟指2本を製作し、DCサーボモータによる安定把持(目標内力f_d=1ニュートン)の実験を行うとともに、物体(60g)の姿勢角についても制御できることを確認した。しかし、物体を載せたアクリル板と物体の底との間に働く静摩擦の影響でY_1-Y_2が零にならないうちに運動は停止した。但し、この場合、目標角に関する位置決めはほぼ成功した。物体を軽量にし(約15g)、内力を0.1ニュートンとしたときは、Y_1-Y_2はほぼ零になった。3)今迄は、運動が停止した接触状態から目標値を変えて実験をスタートさせたが、今度は指が物体から離れた状態から近づき、接触し始めた瞬間に制御入力を切り換える実験を試み、安定把持と目標角への姿勢制御が達成できた、この場合、約0.1秒の高速安定把持が実現できた。これらの結果はDVDに記録された。4)更に、自由度2と3の2本指を用いて器用な物体操作がどこまでできるか、その可能性をシミュレーションによって探った。内力f_dを一定にして、姿勢角θを周期的に変動させることがほぼ可能になることを確認した。ロボット指一対と対象物体の全体のダイナミクスが生成する運動が垂直

2次元面に限定される場合について、安定把持と姿勢角制御のセンソリーフィードバック信号を見出し、ロボット指を製作してその確認実験を行った。運動が垂直面にあると、指と物体はともに重力の影響を受ける。それにもかかわらず、知覚フィードバック信号は物体の大きさや重心位置を用いることなく構成できることが示され、実験によっても姿勢角さえ測定できれば、安定把持と姿勢制御が同時に実行し得ることが確認された。この結果は、3角形状の安定把持には3本の指が必要であり、平行四辺形の物体については4本が必要であるとされた従来の研究結果と異なる。それは、指先を半球にし、物体と転がり接触が起こるようにした結果、接触点では物体表面に対して法線方向と接線方向の二つの方向に力が生じることから来る。本年度では、転がり接触をもつ指2本によって力/トルク閉包が実現できることも示し、これと実際にロボット指一対によるピンチングの実現によって、理論と実験が完全に対応し得ることを示した。本研究では、2002年度に入って、物体の側面が平行でない場合についても、安定把持を実現する知覚フィードバック信号を見出し、また、物体の姿勢角を制御する信号も見出した。これらの有効性は、2自由度の指ロボットを2本製作し、これらの一対を用いた物体把持と物体操作の実験を通じて、確認することができた。また、詳細なコンピュータシミュレーションによって、各フィードバック利得の設計指針を与えることにも成功した。最後に、3次元物体の知覚フィードバックに基づく把持と操作についても、2002年末に至って基本的な手がかりを発見し得た。