hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2層カーボンナノチューブで特異に発生する融合現象に関する研究

1.P-DWNTとC-DWNTの孤立分散法を確立した。それを蛍光分析した結果、両チューブの内層チューブに起因する高強度の蛍光スペクトルを得ることに成功した。各サンプルの蛍光強度が大きく異なることが分かり今後さらなる詳細な検討が必要であることがわかった。また分散法の確立から今後の孤立化DWNTの熱安定性解析を検討する道筋を立てることができ、また孤立Bi-cableの特性解析も期待できる。2.P-DWNTsとC-DWNTsと構造安定性の比較検討した。その結果、C-DWNTは優れた熱安定性を有していることがP-DWNTと比較して分かった。この安定性の違いはP-DWNTの内層チューブが短く、部分的にSWNTとなっていることが大きく寄与していると考えられる。またP-DWNTの内層チューブが非常に不安定であると考えられ、Bi-cable構造が発生しても即座に内層同士が融合することが予想される。つまりC-DWNTの方がBi-cable構造を創製しやすいことがわかった。3.DWNTsにMo原子ワイヤーを内包させる方法を開拓した。これはDWNTsの直径制御に関する研究を行っている際に偶然発見した成果である。この知見によりDWNTsの内層チューブの電子状態の制御や、Mo原子以外の原子ワイヤーの創製の可能性もある。また原子ワイヤー内包によるDWNTsの融合に与える影響も興味深い。平成18年度は2層カーボンナノチューブの直径やバンドルサイズの違いにより、高温熱処理における微細構造の変化を解析することを目的とした。主に得られた研究成果を以下に示す。1.2層カーボンナノチューブを高純度に合成し、2100°Cの高温熱処理を施すことによりチューブ間で融合現象を起こさせラマン分光分析と透過型電子顕微鏡により詳細に構造解析を行った。熱処理したDWNTsバンドルの断面を透過型電子顕微鏡により詳細に観察した結果、今までにない新しい同軸構造であるOff-centered DWNTsが合成されていることがわかった。従来のDWNTsは同軸入れ子構造であり、内外層の層間距離は0.36nm程度である。一方、Off-centered DWNTsは内層が外層の片側に偏っており、一方では層間距離が0.36nmであり、もう片側は1.4nmであることが分かった。このOff-centered DWNTsの発生メカニズムを分子動力学計算によるシミュレーションを用い検討した結果、2本のDWNTs同士の外層同士が融合し(Bi-Cable構造)、その後に内層同士が融合することにより発生することを確認した。つまりBi-Cable構造は準安定な構造であり、内層同士が融合することが分かった。2.SWNTsにC60を内包させたnano-Peapodを合成させ、さらに高温加熱処理を加えることによりDWNTsを合成した。この方法で得られるDWNTsの内層はおよそ0.7nmであり、CCVD法で得られるDWNTs(内層はおよそ0.7-1.0nm)と比較し細い。Nano-Peapodから合成したDWNTsへ1800度の加熱処理を施すことにより、Bi-Cable構造を作成することができた。またPeapodから合成したDWNTsではDWNTsの外層とSWNTsが融合する箇所が発生することがわかった。
食品衛生管理のための低温性Pseudomonasの迅速同定

本研究では畜肉より低温性Pseudomonas属細菌を分離し、表現性状、化学分類学的性状、DNA類似度、16S rDNA塩基配列に基づく系統関係から正確で迅速な同定法の確立を行った。昨年度は畜肉より菌株を分離し、代表株を57株選択した。これらに対する系統解析の結果、すべてPseudomonas属に属していた。次に、代表株および基準株について約140項目の表現性質を調べた。この結果からInforBIOにてデンドログラムを作成した。その結果、20のフェノンが形成され、多くの分離菌株がP.fluorescensのフェノンに属していた。本年度はこの分離株に対してDNA類似度の点から考察を行った。57株およびPseudomonas属細菌各種の基準株から常法に従い、DNA抽出および精製を行った。次に、各分離株が所属するフェノンに含まれる基準株をプローブとしてDNA-DNAハイブリダイゼーションを行った。その結果、P.fluorescensのフェノンに所属する分離株はP.fluorescensの基準株に対してDNA類似度が種の基準とされる70%は超えていないものの、30%65%の値であった。さらに、この基準株に対する類似度が約30%の株をいくつか選択し、さらにDNA-DNAハイブリダイゼーションを行ったところ、先の結果と同様に3060%の値であった。また、他のフェノンに含まれた分離株は同じフェノンに所属する基準株と高いDNA類似度を示した。以上より、P.fluorescensのフェノンに所属する菌株はDNA類似度が70%を超えないものの近縁であり、他のフェノンはDNA類似度の点からもそれぞれ独立していることが明らかとなった。DNA類似度と表現性状の関連性がみられたため、InforBIOにて各グループの分別性状を決定した。その結果、15項目の試験で同定が可能であった。Pseudomonas属細菌の分離の効率化のため、Pseudomonas選択培地の検討を行った。結果より、NAC寒天培地では供試したPseudomonas属細菌17種全ての菌株で生育が確認され、Bacillus属細菌や大腸菌は生育が認められなかったため、分離にはこの培地を用いた。肉中の一般細菌数とPseudomonas属細菌数を調べるため畜肉11試料から分離を行った。結果、一般細菌数は10^410^6/g存在し、Pseudomonas属細菌はすべての試料で確認され、その数は0^210^5/gと全菌数の1%も存在した。また、各種試験用に畜肉34試料から低温性Pseudomonas属細菌121株分離し、その中ら代表株74株を選択した。食品の腐敗という面からこれらの菌株のタンパク質分解性と脂質分解性を試験したところ90%以上の菌株が分解性を示した。これらのことから、Psudomonas属細菌が畜肉の腐敗に大きく関与することが改めて確認された。また、29株について16S rRNA遺伝子の前半500塩基の配列を決定した。その塩基配列を基にClustalWを用いてNJ法にて系統樹を作成した。その結果、全ての菌株がPsudomonas属のクラスターに含まれていたため、Psudomonas属細菌と同定した。なお、解析の結果、塩基配列の特定領域に塩基配列のバラツキがあることも明らかとなった。代表株74株についてNF-18、API 20NE、Biologなどを利用して約140項目の生理・生化学的性質を調べた。これらの結果を利用してInforBIOにてデンドログラムを作成した。その結果、多くの菌株がP.fluorescensのフェノンに属していた。このことから畜肉に存在し腐敗の原因となりうるのはP.fluorescensと推測した。また、同定のための鑑別性状を同ソフトにて決定した。

以上より、P.fluorescensのフェノンに所属する菌株はDNA類似度が70%を超えないものの近縁であり、他のフェノンはDNA類似度の点からもそれぞれ独立していることが明らかとなった。DNA類似度と表現性状の関連性がみられたため、InforBIOにて各グループの分別性状を決定した。その結果、15項目の試験で同定が可能であった。
古環境解析に基づく現在より温暖な気候モードの存在と気候不安定性の検証

秋田沖MD-2408コアの上部27m(過去16万年分)についてのアルケノンおよび主要元素組成分析と、秋田沖PC-5コア後氷期および酸素同位体ステージ〔MIS〕6,5にかけての部分のより高時間解像度での砕屑物粒度分析を行った。そして、一昨年度に分析した隠岐堆、秋田沖の結果と比較する事により、黄砂粒径およびアルケノン古水温について、南北2地点差の時代変動の検討を行った。その結果、以下のような事が判った。1)秋田沖PC-5コアに記録された過去10万年間の黄砂粒径変動は、グリーンランドアイスコア〔GRIUP〕の酸素同位体比に記録された数百数千年スケールの急激な気候変動〔DOC〕を忠実に記録している。更に、PC-5コアの最終間氷期極相期部分の黄砂粒径変動記録は急激な変動を繰り返しを明確に示し、それは、信憑性が問われていたGRIPの最終間氷期部分の酸素同位体比変動記録とも良く対比できる。従って、最週間氷期における気候モードジャンプの繰り返しは、実在したと考えられる。2)秋田沖PC-5と隠岐堆MD-2407の黄砂粒径の過去13万年間の変動様式を比較した結果、夏季モンスーンが強化されたと考えられる北半球低緯度夏の日射量増大時には、南における黄砂粒径が北に比べて増大する事、DOCの亜間氷期にも同様な現象が起こる事が明らかになった。これは、気候モードジャンプが、夏季モンスーンフロントの南北移動を伴っている事を示す。3)秋田沖MD-2408と隠岐堆MD-2407におけるアルケノン古水温は、最終間氷期極相期に、現在より5度近く暖かかった。そして、対馬暖流第二分岐流の影響を定常的に受けていた隠岐堆では、DOCに連動した古水温変動は見られなかったが、対馬暖流第一分気流の影響を受けていた秋田沖では亜間氷期に古水温が上昇する傾向が、MIS3から5にかけて認められた。本年度は、以下の分析を行ない、以下のような成果を得た。1)秋田沖約100kmのKT94-15-PC5コアについて、砕屑物粒度分布を分析した。そして、粒度分布を複数の正規分布に分離する事により、大陸からの風成塵の粒度分布と日本列島から供給された砕屑物の粒度分布を分離し、其々の粒度および含有量を評価した。この結果は、主要元素組成を因子分析に基づく大陸起源風成塵含有量の推定結果と概ね一致し、特に最終間氷期(約13万年前7万年前)において、大陸起源風成塵粒度および含有量が数千年スケールで大きく変動する。これに対して、後氷期部分の大陸起源封成塵含有量および粒度は余り変動しない。この事は、最終間氷期においてアジア・モンスーンが大きく変動した可能性を示す。2)太平洋側における高時間解像度環境変動解析に適したコア試料を探す目的で、予察的に、三陸沖ODP1151地点の過去20万年をカバーする76試料について、アルケノン、主要元素組成、鉱物組成、有機炭素含有量、炭酸塩炭素含有量、全窒素含有量の分析を行った。

その結果、大陸起源風成塵の砕屑物への寄与は認められたが、その変動は予想されるパターンと異なり、アルケノン温度も氷期-間氷期に伴った変動を示さない事、風成塵寄与率と炭酸塩炭素および有機炭素含有量の間に正相関が見られる事が明らかになった。検討の結果、このコアは再堆積の影響が強いと判断された。3)堆積物コア主要元素組成の非破壊、高解像度、迅速分析を行う目的で購入したX線分析顕微鏡の定量性評価を行った。その結果、5x5mmの領域を、Al,Caについては相対誤差10%程度で、Si,P,K,Fe,Ti Mnについては相対誤差5%以下での定量が可能である事、含水率、堆積物の表面状態、粒度が定量性に大きく影響する事、が明らかになった。本年度は、6月に隠岐堆と秋田沖で全長53m、38mの堆積物コアが採取され、本研究の一環として、コアの記載、分割、試料採取が7、8月に延べ8日行なわれた。こうして分割された試料の内、本年度は、隠岐堆より得られたコアの上部15m(過去15万年分)について、1.252.5cm間隔で、色、主要元素組成、砕屑物粒度、酸素同位体比、有機炭素、アルケノンの分析を行なった。その結果、以下の事が明らかになった。1)最終氷期に、ダンスガードオシュガーサイクル(DOC)に対応する変動が、特に色、有機炭素含有量、Ca含有量に明瞭に認められ、それらは暗色層(亜間氷期)で高い傾向にあった。これは、日本海表層での生物生産性が亜間氷期に高まった事を示唆している。最終間氷期後半にも同様の変動が見られたが、前半には変動は顕著ではなかった。2)砕屑物粒度にもDOCに対応した変動が認められ、亜間氷期に粒度が減少する傾向が顕著だった。最終間氷期前半には、むしろ後氷期より粗くなると共に振幅の大きな変動が認められた。砕屑物粒度は日本海に飛来する黄砂の粒度を反映すると考えられ、亜間氷期に冬季モンスーン強度が減衰した可能性が高い。一方、最終間氷期の変動は、偏西風帯の北上に伴う変化を見ている可能性がある。3)最終氷期のアルケノン古水温は、DOCに対応した変動は余り顕著でなかった。最終間氷期のアルケノン古水温は後氷期より03°C高い水温を示し、最終間氷期が現在より温暖であった事を示唆したが、数百年数千年スケールの急激な水温変化は認められなかった。4)浮遊性有孔虫の酸素同位体比は、最終氷期極相期に軽くなる傾向が見られた。最終間氷期後半から最終氷期前半にかけては、酸素同位体比は比較的重い値で、最終間氷期前半のみ後氷期とほぽ同じ軽い値を示した。こうした傾向は、太平洋などのopen oceanで見られる傾向と大きく異なる。最終年度は、秋田沖MD-2408コアの上部27m(過去16万年分)についてのアルケノンおよび主要元素組成分析と、秋田沖PC-5コア後氷期および酸素同位体ステージ[MIS]6から5にかけての部分のより高時間解像度での砕屑物粒度分析を行った。そして、一昨年度に分析した隠岐堆、秋田沖の結果と比較する事により、黄砂粒径およびアルケノン古水温について、南北2地点差の時代変動の検討を行なった。その結果、以下のような事が判った。1)秋田沖PC-5コアに記録された過去10万年間の黄砂粒径変動は、グリーンランドアイスコア[GRIP]の酸素同位体比に記録された数百数千年スケールの急激な気候変動[DOC]を忠実に記録している。更に、PC-5コアの最終間氷期極相期部分の黄砂粒径変動記録は、急激な変動の繰り返しを明確に示し、それは、信憑性が問われていたGRIPの最終間氷期部分の酸素同位体比変動記録とも良く対比できる。従って、最終間氷期における気候モードジャンプの繰り返しは、実在したと考えられる。2)秋田沖PC-5と隠岐堆MD-2407の黄砂粒径の過去13万年間の変動様式を比較した結果、夏季モンスーンが強化されたと考えられる北半球低緯度夏の日射量増大時には、南における黄砂粒径が北に比べて増大する事、DOCの亜間氷期にも同様な現象が起こる事が明らかになった。
オートファジーに着眼したウエストナイル脳脊髄炎の発症機構の解明

オートファジーは細胞内タンパク質分解系の一つで、変性タンパク質の排除や感染微生物の排除等、様々な役割を持つ。ウエストナイル脳脊髄炎発症の原因の一つであることが予想されるウエストナイルウイルス感染によるオートファジーの抑制は、ウエストナイルウイルスの非構造タンパク質であるNS2B/3によって惹起されることが示唆された。また、オートファジーはウエストナイルウイルスのウイルスゲノム複製及び遺伝子発現過程を抑制し、ウイルス増殖を顕著に抑制することが明らかになった。本研究は脳脊髄炎を惹起するウエストナイルウイルス(WNV)と、細胞内タンパク質分解系の一つとして知られるオートファジーとの関係を明らかにすることで、ウエストナイル脳脊髄炎の発症機構を解明することを目的としている。平成24年度は、WNVの増殖におけるオートファジーの与える影響と、WNV感染によるオートファジーの抑制機構について解析した。1WNVの増殖におけるオートファジーの与える影響オートファジーに必須な因子であるATG5を欠損した細胞にWNVを接種し、ウイルスの増殖能を野生型の細胞と比較すると、ATG5欠損細胞では多くのWNVが産生されることが明らかになった。また、ATG5欠損細胞にATG5を強制発現させると、ウイルスの産生は野生型細胞と同程度であった。これらのことから、オートファジーはWNVの増殖を抑制することが判明した。今後は、オートファジーによって抑制されるWNVの増殖ステップを明らかにする。2WNV感染によるオートファジーの抑制機構の解明WNVを細胞に接種し、様々な時間でオートファジーの抑制をオートファジーマーカーであるLC3-IIの発現を指標に観察すると、オートファジーの抑制は感染後3時間までに生じることが明らかとなった。WNV感染後、ウイルスタンパク質の発現までの時間を考慮すると、オートファジーの抑制はウイルス粒子を形成するタンパク質と宿主因子の相互作用によって惹起される可能性が示唆された。現在、ウイルス粒子を形成するタンパク質の発現プラスミドを構築し、オートファジー抑制ウイルスタンパク質の特定を実施している。神経細胞に病原性を有するウエストナイルウイルスは細胞内タンパク質分解系の一つであるオートファジーを抑制する。オートファジーの低下は神経細胞死を誘導することが知られており、ウエストナイルウイルス感染によるオートファジー抑制機構を解明することを目的としている。ウエストナイルウイルスゲノムがコードする10個の遺伝子について、それぞれの塩基配列を哺乳類細胞発現ベクターにクローニングした。構築したウイルスタンパク質発現プラスミドを神経系由来細胞に導入し、オートファジーマーカーであるLC3-IIの発現をイムノブロットおよび、免疫細胞化学染色で評価している。また、変異体ウエストナイルウイルスを作出するために、米国ペンシルバニア大学のDoms教授から供与して頂いた956株のウイルスゲノムをコードしているプラスミドを鋳型として、NY99 6-LP株のウイルスゲノムに組換えたプラスミドを作製している。本年度はオートファジーに必須な因子であるATG5を欠損した細胞を用いて、オートファジーがウエストナイルウイルスの増殖に与える影響を調べた。その結果、オートファジーはウイルス感染後3-6時間で誘導され、ウイルスゲノムの複製および遺伝子発現を抑制することを見出した。これらの結果をまとめて英文雑誌Virus Researchに投稿し、現在revise中である。さらにオートファジーとウエストナイルウイルスの増殖性および神経病原性の関係を明らかにするために、理化学研究所より神経細胞特異的ATG5ノックアウトマウスを購入し、飼育・繁殖中である。必要な数のマウスを得られ次第、感染実験を実施する予定である。WNV感染によるオートファジーの抑制機構を解明することを目的としている。全部で10個のウイルスタンパク質発現プラスミドを構築する予定であったが、発現を確認できないプラスミドが認められたので、現在、異なったプライマーを用いて、発現プラスミドの作製に着手している。また組換えWNVの作製のため、変異を導入していないinfectious WNVゲノムをコードするプラスミドを293T細胞に導入し、感染性粒子が形成されることを確認している。25年度が最終年度であるため、記入しない。オートファジーを抑制するウイルスタンパク質の同定のために、それぞれのウイルスタンパク質発現系を構築する。構築した発現プラスミドを神経系由来の細胞に導入し、オートファジーマーカーの発現を抑制するウイルスタンパク質を特定する。続いて、オートファジー抑制ウイルスタンパク質のアミノ酸配列の一部を欠損、または他のアミノ酸に置換した変異体タンパク質を神経系由来細胞に導入し、オートファジーの抑制に重要な部位を決定する。オートファジーを抑制するウイルスタンパク質の野生型と変異型を、それぞれ神経系細胞に発現させ、ウイルスタンパク質の抗体を用いて免疫沈降を行い、質量分析を用いて相互作用する宿主因子の同定を行う予定である。infectious WNVゲノムをコードするプラスミドを鋳型に、オートファジー抑制に重要なアミノ酸に変異を導入したプラスミドを作製し、組換えWNVを作出する。作出した組換えWNVを神経系培養細胞に接種し、オートファジー抑制能の有無を確認する。また、アポトーシス関連タンパク質の免疫化学染色などを行い、変異体WNVの感染による神経系細胞でのアポトーシスの発生率を野生型WNVと比較、検討する。

続いて、変異体WNVをマウスに接種し、マウスの生存解析、p62抗体を用いた脳組織の免疫染色など病理組織学的解析を行い、WNV感染による神経細胞の障害の程度を野生型WNVと比較、検討する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
製品意匠の群デザインのための対話型コンセプトモデル獲得支援システムの開発

本研究では工業デザインに活用可能なコンセプトモデルと呼ぶ感性的知識の獲得に取り組んだが、物理的特徴の印象への変換が困難な場合があることが分かった。このため、デザインの印象を調整するという視点から現実的にコンセプトモデル獲得を可能とするために、意匠デザインの対話的な生成とその印象の定量化、更に配色変更や装飾付与による感性的印象の調整といった新たなデザイン支援の枠組みの提案、システム構築を行った。本研究の目的は、コンピュータにより生成した製品の形の特徴情報を、概念の木構造の形式で表現された言語ネットワークとして整理し、同じ種類に属する他の製品の形の決定に活用できる感性的知識=コンセプトモデルを獲得する事を支援する手法およびシステムの構築である。研究1年目では、まずこれまでに開発した「対話型コンセプトデザイン生成支援システム」について再検討および拡張を行った。ファジィ理論により食器の部分毎のパラメータ値とその言語表現が一緒になった特徴表現ルールが提案・利用されているが、実際の食器の言語表現との関連を追及し、食器の平均的な大きさ等を調査検討した。提案システムでは次にデザイナーであるユーザが幾つかの物理的特徴を概念的、感性的な言語表現にまとめいく。研究計画調書で述べたように、本研究はこの操作に関する適切な手法およびインタフェースの提案が重要となる。システムはユーザ自身の入力のほか、これまでの事例を基にシステムがある程度推論し、自動的に入力する形式とするため、実際の食器の形状に関連する言語表現を調査した。これまで提案したシステムのように、側面の形状を確認するだけでなく、上部、底部など、3次元の形状特徴をルールとして保存する形式に拡張する事を検討した。また、システムでは人間の感性に基づくシンプルな主観評価と修正を繰り返すことで、同様の感性イメージを持つ2種類の食器の形状をデザインするが、評価の繰り返しによるユーザの疲労は常に問題となる。この解決策として、主観評価の獲得に、人間の脳波情報を利用できる可能性を検討した。検討の初期段階として複数の音楽の候補に対する聴取者の脳波状態の差が獲得できるかどうか簡易脳波計で計測した。音楽聴取ではある程度の差を計測し、評価を推測する手法を示せたことで、対話処理が欠かせない本システムにおいても、根本的な部分の改善が行える可能性がある。本研究の目的は、コンピュータにより出力された工業製品の形状の特徴情報を概念的な木構造の形式で表現された言語ネットワークとして整理し、特定の区分に含まれる他の工業製品の群の形状の設計や決定に活用できる感性的知識であるコンセプトモデルを獲得する事を支援する手法の考案とシステムの構築である。「対話型コンセプト・デザイン生成支援システム」では利用者とシステムが食器製品の形状の候補の生成と提示、主観的評価を繰り返し、2種類の製品の形状を次第に利用者の好みに近づけるように修正していく。形状の特徴を言語表現でまとめ、特徴表現をファジィ集合のメンバーシップ関数によるルールとする。研究2年目では、これまでの形状の特長の言語表現ルールの整理と、それらの概念を木構造で構築し、調整するためのフレームワークに関する研究を進めた。その一方で、工業製品の視覚的な印象に大きな影響を与える色彩情報についても研究を進めた。単色の持つ経験則的な誘目性と、複数の色の配色に基づく基本的な感性イメージによる印象を考慮した色彩の感性イメージの計算手法と、実際の配色の調整によって特定の感性イメージを強調、調整するための新たな計算手法を提案し、評価実験により有効性を示した。工業製品は通常、特定の材質によって製品を製作した後に、色、模様や装飾の付加を行うことで、元の工業製品の持つ基本的な感性イメージを様々に強調、調整できる。本研究の目的に照らすと、形状の特徴に加えて、色彩情報に関する知識や評価・調整の手法をシステムに活用することで、ブランドイメージの醸成を前提としたコンセプトモデルの獲得を促進する可能性がある。本研究では、工業製品の意匠(形状)情報に関して、その特徴を言語ネットワークを介した形式で蓄積し、同様の製品領域に含まれる工業製品を新たに設計する際に活用するために、コンセプトモデルと呼ぶ感性的知識の獲得のための手法を考案することを目的とする。当年度では、これまでコンセプトモデルとして検討してきた製品形状の特徴に関する概念階層の構築手法の検討に加えて、製品の色彩や配色の形成とその評価値を活用することで、製品のもつ印象を調整する手法について検討した。本研究で構築したコンセプトモデル獲得支援システムは、複数の種類の食器の形状を対象に、対話型進化計算手法を応用して構築されている。システムが複数自動生成する2種類のペアの食器の候補に対し、ユーザは自身の感性で似ていると感じる候補の選択を繰り返すことで、最終的に、似ている製品の形状をもつペアに進化する。これらの候補は特徴の概念階層で保存されているため、評価の高い食器のペアの形状の特徴情報は言語的な特徴情報に関する知識=コンセプトモデルとして獲得することができる。そしてこのコンセプトモデルをもつ別の種類の食器の形状の生成を実現することも可能となる。これまでは提示する候補に対して色の付与を行っていないが、当年度に発表した研究成果をもとに、複数の色を自動生成し、付与することで、各候補に対して、誘目性に関する一般的な視点から、自動的に個別の評価を与えることが可能になる。つまり具体的には、製品に付与した色のうち、特に目を惹く上位の色である「イメージカラー」を特定できる。そして、これらイメージカラーについて、提案した手法により色を変更することで、製品の印象を大幅に、あるいは小幅に調整することが可能になる。これらの色彩の印象に関する新たな知識は、本研究のコンセプトモデルの構成要素の1つとして活用することができるようになる。

当年度では製品の印象を色彩の視点から獲得し、印象を調整する手法の提案を行ったため、コンピュータによる3次元形状の構成に関する進捗が遅れている。当年度の研究成果をもとに、具体的には色彩をもった3次元形状の表面(テクスチャ)を生成することを目標としているが、光源や反射による質感なども含め詳細な方法を検討する必要がある。本研究が提案するコンセプトモデルへの、色彩に関する情報の融合関する検討の進捗についても遅れているため、検討を進める必要がある。本研究では、工業製品の意匠デザインに活用可能なコンセプトモデルと呼ぶ感性的知識を、概念の階層構造を持った言語知識と定義し、このコンセプトモデルの獲得手法、すなわち形状の物理的特徴からなる下位の概念階層から、感性的イメージからなる上位の概念に上昇させるためのユーザーインタフェースを提案することを目的とした。これまで、様々な物理的特徴情報を一般的な感性イメージ語で表現するための研究を行ってきたが、実際に構築した対話型デザイン獲得支援システムによって生成されたデザインにおける試みでは、非言語的であったり、複数のイメージを併せ持つ複雑な感性的イメージである場合、現段階の構成では対応が困難な場合がある事が分かった。そこで本研究では、コンセプトモデルを検討する上で必須となる、デザインに関する各種経験則、例えば色彩・配色や構成に関する知識を数理的に活用した上で、デザインの感性的イメージの度合を求める感性的イメージ語に調整するための手法の提案を目指すこととした。前年度まででは、配色を調整することで感性的印象を調整する手法を提案したが、研究最終年度では、これに加えて、デザインの周囲に基本図形を新たに付加する装飾を行う対話型装飾デザイン支援システムを構築した。システムはデザイン構成に関する一般的な経験則を考慮しており更に利用者自身の主観を反映した装飾デザインを生成でき、有用性を示した。本研究により、(1)コンセプトモデル検討の元となる意匠デザインの対話的な生成、(2)その一般的印象の定量化、更に(3)色彩の変更や装飾付与による感性的印象の調整といった、新たなデザイン支援の枠組みを示した。これにより、感性的印象を調整するという視点から、より現実的に活用可能な方法でコンセプトモデルの獲得を可能とする事が示唆される。本研究では工業デザインに活用可能なコンセプトモデルと呼ぶ感性的知識の獲得に取り組んだが、物理的特徴の印象への変換が困難な場合があることが分かった。このため、デザインの印象を調整するという視点から現実的にコンセプトモデル獲得を可能とするために、意匠デザインの対話的な生成とその印象の定量化、更に配色変更や装飾付与による感性的印象の調整といった新たなデザイン支援の枠組みの提案、システム構築を行った。コンピュータによる具体的な3次元形状の出力と表示についての実装に関する進捗が遅れている。コンセプトモデルの獲得のためには工業製品に対して複数の言語表現からなる概念を利用者に提示する。
肺癌術後再発biomarkerの探索とその臨床応用

肺癌の治療としては外科治療、薬物療法、放射線治療などがある。根治という観点からいえば、未だに手術は治療のmainstayである。しかし、最大の問題は、完全切除し得て、根治と判断した場合においても、術後再発することが少なくないという事象である。肺癌は極めて早期の小型肺癌を除いて完全切除し得てもなお、一定の割合で再発する。したがって本研究は臨床検体を用いて分子生物学的手法を駆使し、術後再発のbiomarkerを探索し、その臨床応用を目的とする。我々は以前、肺癌の高転移株の樹立に成功した。この細胞株の分子間の異常の差により93の分子を候補として検出した。また進行癌にもかかわらず、再発なき症例の検体と早期肺癌にもかかわらず、再発した症例を比較し、1947の遺伝子群をとらえた。さらにその双方の重なりの解析から18分子が再発マーカーの候補として浮上した。する。まず、TSHZ2という分子に着目した。肺腺癌症117例についてTSHZ2免疫染色を行うと非癌部より癌部、非浸潤部より浸潤部でTSHZ2の染色性が低下する傾向にあった。またTSHZ2染色陽性率が低下している症例は再発率が高いという結果であり、我々の予想と逆であった。実はEGFR遺伝子変異がある症例ではTSHZ2染色陽性率が高いというデータもあり、関連性を探索している。また、以前、我々はPRDX4発現が低下しているStageIの肺腺癌症例は無再発生存率が低いことを見出していたが、PRDX4発現陽性はEGFR遺伝子変異がある症例に多い。微小環境における酸化ストレスに対する防御的役割を担うPRDX4低発現とMIB-1の高標識率の組み合わせはStage I肺腺癌の無病生存率の予測因子であることも報告した。倫理委員会に研究内容の承諾はすでに得て(整理番号I160)、上記のように、研究を継続中である。我々は以前、肺癌の高転移株の樹立に成功した(特開2015-228860 (P2015-228860A)。また進行癌(stage IIIA)にもかかわらず、再発なき症例の検体と早期肺癌(stage IA)にもかかわらず、再発した症例を比較し、1947の遺伝子群をとらえた。そのうちの一つであるTMPRSS4は肺腺癌161例の解析によって免疫組織学的手法にて57.8% (93症例)に陽性を示した。また生存に対する解析ではTMPRSS4陽性は独立した術後再発の予測因子であった((2016年:日本呼吸器外科学会シンポジウム)。まず、乳癌で進行に関与するTSHZ2という分子に着目した。肺腺癌症117例についてTSHZ2免疫染色を行った結果から、非癌部より癌部、非浸潤部より浸潤部でTSHZ2の染色性が低下する傾向にあった。現時点の解析では、TSHZ2染色陽性率が低下している症例は再発率が高いという結果を得た。この結果は以前の我々の予想と逆で興味深い。今後は肺腺癌の細胞株を使用し、(1)蛋白レベルでのTSHZ2の発現の有無を確認し、(2)TSHZ2をノックダウン(もしくはノックイン)し、(3)増殖能、浸潤能などの比較を予定している。さらに、実はEGFR遺伝子変異がある症例(n=153)ではTSHZ2染色陽性率が高い(EGFR wild type: 67.6%vsmutant: 82.4%, p value 0.035)というデータもあり、関連性を探索している。また、以前、我々はPRDX4発現が低下しているStageIの肺腺癌症例は無再発生存率が低いことを見出していたが、PRDX4発現陽性はEGFR遺伝子変異がある症例に多い(EGFR wild type: 23.2% vs mutant: 76.8%, p value <0.0001)。前述のTSHZ2のin vitroの実験で検証と同時に、SERPINに関しても再発マーカーとなり得るかどうか突き詰めていきたい肺癌の死亡数は1960年以降年代とともに増加し、1998年には悪性腫瘍の中で第1位となった。現在行われている肺癌の治療としては外科治療、化学療法、放射線治療などがある。化学療法に関しては分子標的治療薬また免疫チェックポイント抗体が臨床応用され、その生存に対する効果やQOLも向上している。また放射線治療に関しても新たな治療機器の開発や重粒子線治療などその進歩は目覚ましい。一方、根治という観点からいえば、未だに外科療法、すなわち手術は治療のmainstayである。しかし、最大の問題は、肉眼的、組織学的に完全切除し得て、根治と判断した場合においても、術後再発することが少なくないという事象である。肺癌による2015年の死亡者数予測は悪性腫瘍の中で77200人にも上り、第一位である。この理由は治療抵抗性にある。近年、禁煙活動や健康診断の推進、がん登録の精度向上、分子標的治療薬また免疫チェックポイント抗体の登場などによって見かけ上、全体の治療成績も改善している。

しかし、他の癌腫に比べて、古くて新しい問題が残されている。それは術後の再発に関することである。つまり、大腸癌、胃癌、乳癌は根治的な手術をした場合、再発率は一般に低率である。一方、肺癌は極めて早期の小型肺癌を除いて完全切除し得てもなお、一定の割合で再発する。したがって本研究は臨床検体を用いて分子生物学的手法を駆使し、術後再発のbiomarkerを探索し、その臨床応用を目的とする。産業医科大学の検体でのdataと今回赴任した金沢医科大学での検体のvalidationとして前述のTMPRSS4の免疫組織学染色を施行する。この結果の解析によって、異なる施設で再現性があるかどうかを検証する。倫理委員会に研究内容の承諾はすでに得て(整理番号I160)、上記のように、研究を継続中である。肺癌の治療としては外科治療、薬物療法、放射線治療などがある。根治という観点からいえば、未だに手術は治療のmainstayである。しかし、最大の問題は、完全切除し得て、根治と判断した場合においても、術後再発することが少なくないという事象である。肺癌は極めて早期の小型肺癌を除いて完全切除し得てもなお、一定の割合で再発する。我々は以前、肺癌の高転移株の樹立に成功した。この細胞株の分子間の異常の差により93の分子を候補として検出した。また進行癌にもかかわらず、再発なき症例の検体と早期肺癌にもかかわらず、再発した症例を比較し、1947の遺伝子群をとらえた。さらにその双方の重なりの解析から18分子が再発マーカーの候補として浮上した。する。まず、TSHZ2という分子に着目した。肺腺癌症117例についてTSHZ2免疫染色を行うと非癌部より癌部、非浸潤部より浸潤部でTSHZ2の染色性が低下する傾向にあった。またTSHZ2染色陽性率が低下している症例は再発率が高いという結果であり、我々の予想と逆であった。実はEGFR遺伝子変異がある症例ではTSHZ2染色陽性率が高いというデータもあり、関連性を探索している。また、以前、我々はPRDX4発現が低下しているStageIの肺腺癌症例は無再発生存率が低いことを見出していたが、PRDX4発現陽性はEGFR遺伝子変異がある症例に多い。微小環境における酸化ストレスに対する防御的役割を担うPRDX4低発現とMIB-1の高標識率の組み合わせはStage I肺腺癌の無病生存率の予測因子であることも報告した。我々は以前、肺癌の高転移株の樹立に成功した(特開2015-228860 (P2015-228860A)。また進行癌(stage IIIA)にもかかわらず、再発なき症例の検体と早期肺癌(stage IA)にもかかわらず、再発した症例を比較し、1947の遺伝子群をとらえた。そのうちの一つであるTMPRSS
ナノカーボン機械共振器の非線形応答とその制御

本研究では、ナノカーボン機械共振器において非線形振動の発生機構解明と制御の実現を目的とし、実験、分子動力学計算の両面から、機械的振動の非線形応答やこれらを利用したQ値の制御の可能性について検討した。その結果、ナノカーボン振動子近傍にポテンシャル場を設けることで容易に線形振動から非線形振動へ変移させることに成功した。さらに、ポテンシャル場に遅延効果を導入することで見かけの損失項に作用しQ値制御が可能であることを見出した。これにより、力検出感度のさらなる向上や非線形効果を利用した新奇ナノ電気機械デバイスへの展開が期待できる。本研究では、ナノカーボン機械共振器において非線形振動の発生機構解明と制御の実現を目的とし、実験、分子動力学計算の両面から、光誘起熱歪みによる非線形応答、機械的歪みに起因した非線形応答、振動損失と非線形性の関係を明らかにし、これらを利用したQ値の制御の可能性について検討する。現有の測定系では線形振動の高感度測定は可能であるが、非線形振動の高感度計測も容易になるように測定系の改良を行った。(クロスドメインアナライザの購入)さらに、光干渉系や電気的な検出法での測定が可能なように改良を行った。また、広範囲での温度の因子を検討するために、高温対応可能な測定容器の開発を進めた。カーボンナノチューブによるナノ機械振動子の光熱誘起歪みによる非線形応答に関して、バイメタル効果(論文1報)、系全体の熱緩和時間、光強度勾配に着目して詳細なデータを蓄積した。一方で、さらに高精度な解析のためには測定系の揺らぎをさらに抑圧することが必要である子が分かった。従来から報告されている機械的非線形性から来る共振の非線形応答に関して検討するために、非線形共振が発現する大振幅条件を容易に実現できる両もちハリの駆動方法を開発し、これがナノリレーへの応用が可能であることを見出した。非線形性の要因として、カーボンナノチューブの保持部分の振幅に依存した界面エネルギーが重要な因子である事を指摘し、保持力がvan-der-Waalsエネルギーと振動エネルギーの単純な差ではなく、振動エネルギーが等価的に熱エネルギーと同様に作用することを見出した。これに関して行った分子動力学計算および実験結果について論文誌に2報、報告した。これらの結果を元に機械的なひずみに起因した非線形性についてナノカーボン系の特徴を抽出した。また、グラフェンに関しても検討を開始した。前年度に引き続き測定系の改良を行った。特に光学的な検出では大きな誤差を生む要因となるナノスケールの試料ドリフトを、市販のナノ・ポジショナを画像処理によりクローズドループ化し、高い位置再現性と安定性(1時間当たり数nm以下のドリフト)を実現した。また、光干渉を用いた方法により振動状態のマッピングが可能なシステムを構築した。本年度はグラフェンや2次元原子層膜のMoS2に関しても研究を開始した。光誘起熱歪に起因した非線形性だけでなく、電子線誘起の非線形性見い出した。これの原因として、大きな静電気力による局所歪であることを指摘した。また、この非線形性および距離に依存した力の制御により従来のナノチューブ機械振動子の室温のQ値(機械共振器の性能パラメータ)が約10倍向上する現象を見出した。さらに、単層ナノチューブの共鳴吸収に関して検討したが、熱による擾乱の影響が光の輻射力よりも極めて寄与が大きいことを明らかにした。振動損失と非線形性の関係を明らかにするために、静電気力による引っ張り応力を誘起し共振状態を変調した。また、応力制御のために、振動子支持部の修飾(金属の酸化、原子層堆積法による極薄膜形成)を行った。また、ナノチューブ機械振動子上に3nmのインジウムを堆積し共振周波数の温度依存性を計測した結果、アトグラムスケールの熱重量天秤測定が可能であり、さらに、バルクでは蒸発しない温度で薄膜状のインジウムは蒸発するものの、加熱過程で微粒子化するとバルクの状態に近くなり、低温で蒸発しないことを明らかにした。これらの研究の過程でグラフェンントランジスタの異常な光応答を見出した。この現象は、グラフェンと接触する金属表面の酸化膜が重要な役割を果たしていることが分かった。また、光応答感度が市販の光電子増倍管程度と極めて高い感度が一枚の原子層で実現できることを明らかにした。本研究では、ナノカーボン機械共振器において非線形振動の発生機構解明と制御の実現を目的とし、実験、分子動力学計算の両面から、機械的振動の非線形応答を明らかにし、これらを利用したQ値の制御の可能性について検討した。昨年度までに蓄積したデータをもとに、強い非線形効果が期待できる両持ちハリ構造のグラフェンおいて光熱誘起効果と機械的に誘起した非線形振動をカップリングさせ新たな振動制御方法への展開を図った。その結果、非線形振動領域において、定常光照射の波長を変化させ共鳴光の効果を確認したところ、従来報告されていないような振幅が増大するにもかかわらず非線形性が弱くなる振動モードの遷移を見出した。また、ナノチューブ・グラフェン複合系においてミクロな観点から分子動力学計算により人為的な機械的ポテンシャル井戸を形成することで極めて小さな振動においても非線形性が容易に発現することを見出した。さらに、昨年度見出した帯電電荷による非線形の起源やQ値の増強に関して、実験結果を説明できる定性的な理論モデルを提案した。また、この方法の制御性を高めるために新奇なデバイス構造を提案し、理論的な解析によりその動作が説明可能であることを示した。

昨年度、研究の過程で見出したグラフェンントランジスタの異常な光応答に関して、定性的なモデルを提案し、電極界面における電荷トラップがこれに重要な働きをしていることを明らかにした。本研究では、ナノカーボン機械共振器において非線形振動の発生機構解明と制御の実現を目的とし、実験、分子動力学計算の両面から、機械的振動の非線形応答やこれらを利用したQ値の制御の可能性について検討した。その結果、ナノカーボン振動子近傍にポテンシャル場を設けることで容易に線形振動から非線形振動へ変移させることに成功した。さらに、ポテンシャル場に遅延効果を導入することで見かけの損失項に作用しQ値制御が可能であることを見出した。これにより、力検出感度のさらなる向上や非線形効果を利用した新奇ナノ電気機械デバイスへの展開が期待できる。当初の目標である非線形性の解明だけでなく、電子線誘起による異常なQ値の向上など、これまで期待していなかった効果を発見した。さらに、グラフェン振動子の研究の過程で、電極界面を修飾することで単一光子の検出に迫る感度を示すことが明らかになった。以上のように、当初の目標は達成しつつ、目標以外にも重要な発見があったため当初の計画以上に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。ナノデバイス1.原子層膜への光照射効果原子層膜を両もちはり構造の電界効果トランジスタとし、この電気特性から振動を検出する。この場合、片持ちはりに比べて強い非線形効果が期待できる。さらに強度変調した光を照射することで熱緩和および光の輻射力に関する検討を行い、電荷による非線形性、熱による非線形性、機械歪による非線形性について総合的に検討する。また、光熱励振によるパラメトリックな発振を目指す。集光ビームおよび光共振効果を利用することで振動の制御を試みる。2.機械歪に起因した非線形応答と振動損失制御前年度発見した機械歪に起因したQ値制御に関して分子動力学計算等の計算も加味して検討を進める。さらに、引っ張り応力下における非線形効果についても同時に検討を進める。本年度の目標であった下記の項目についてほぼ計画通りに研究は進展した。項目ごとに詳細を述べる。・測定系の改良:クロスドメインアナライザ(新規購入)による振動波形の周波数ドメインにおける解析を可能とした。また、現有の光学顕微鏡用クライオスタットへ100 MHz程度の高周波が導入可能となるように電気系を改良した。また、単層CNTやグラフェンFETによる電気的な共振特性測定系も同様の改良を行いその動作を確認した。・光誘起熱歪みによる非線形応答:バイメタル構造の振動子により光誘起熱振動が増幅されることを確認しこれが高精度な熱計測へ応用可能なことを見出した。また、大振幅条件では非線形振動することを確認した。・機械的歪みに起因した非線形応答:強光励起条件下での機械振動を行い振動特性を計測した。その結果、光誘起力や熱誘起力では説明できない周波数シフトや振動の増強を発見した。RAとして学生を雇用予定であったが学内でRAとして雇用され、当該学生を雇用できなくなり人件費・謝金を繰り越した。
骨特異性血管と骨芽細胞系細胞の細胞連携に関する組織化学的アプローチ

これまで申請者は、軟骨内骨化の過程で骨特異性血管(CD31high/endomucinhigh: Nature 2014)が存在し、その血管内皮細胞が周囲に存在するperivascular cell(septoclast)との細胞連携により軟骨細胞カラム内の軟骨基質へ侵入することや、軟骨内骨化部位(骨・軟骨移行部)における骨形成はリモデリングではなく、モデリング部位として知られていることから、骨芽細胞分化・骨形成は破骨細胞のカップリングではなく、骨特異性血管に起因する可能性が推察される。そこで、平成29年度では、申請者は、CD31high/endomucinhighを示す骨特異性血管がEphB4陽性静脈内皮細胞であることを明らかにしてきた。EphB4と結合することが知られている膜結合型ephrin B2の局在を解析したところ、成熟した骨芽細胞にephrinB2陽性反応が出ていることから、骨血管連関の1つとして、骨特異性血管と骨芽細胞はEphB4/ephrinB2を介して作用しあう可能性が得られた。また、骨・軟骨移行部では、CD31陽性血管内皮細胞はMMP-9陽性反応を示しており、肥大化軟骨細胞層に侵入する一方、DBA陽性septoclastは血管内皮細胞の侵入端より骨幹側に局在した。septoclastは大型の水解消体を有することから取り込み能をもつと推察されたが、F4/80陽性を示さずマクロファージ系細胞ではないこと、また、c-fos-/-マウスに存在するがRankl-/-マウスには存在しないことから、その分化過程にはRANKシグナルを必要とすることが推測された。更に、骨・軟骨移行部のseptoclastと破骨細胞のいくつかはPDGF-bbを有しており、血管内皮細胞の血管新生を局所的に誘導・支持する可能性が推察された。29年度が最終年度であるため、記入しない。
環境理解のためのインテンショナルセンシングとその発現機構に関する研究

本研究は多指ハンドを用いた曲面状物体の把持に対する運動学,高コンプライアンス形触覚センサによる接触センシング機構,そしてこれらの成果に基づくインテンショナルセンシング機構の解明である.物体表面が触覚センサのセンシング表面と接触したとき,触覚センサの各々のセンシング要素が物体の接触の大きさや形状に応じて変化する力並びに変位量の検出が可能で,各センシング要素の力と変位の関係は,センシング機構に基づくコンプライアンスで与えられることが示された.つぎに,高コンプライアンス形の触覚センサの試作が行われ,センシング要素と接触する物体表面形状の識別について実験的に検証を行っている.物体表面の形状識別は微分幾何学の手法を用いて触覚センシングによって取得された変位分布に第1基本量ならびに第2基本量を導出し,接触点における局所的な物体表面形状のガウス曲率,平均曲率を導出し,また形状識別が可能であることを示した.触覚センシングに基づくインテンショナルセンシング機構は物体表面上を探索する指の行動指標を求めるもので,その手法の指針を得ることができた.本研究は多指ハンドを用いた曲面状物体の把持に対する運動学,高コンプライアンス形触覚センサによる接触センシング機構,そしてこれらの成果に基づくインテンショナルセンシング機構の解明である.物体表面が触覚センサのセンシング表面と接触したとき,触覚センサの各々のセンシング要素が物体の接触の大きさや形状に応じて変化する力並びに変位量の検出が可能で,各センシング要素の力と変位の関係は,センシング機構に基づくコンプライアンスで与えられることが示された.つぎに,高コンプライアンス形の触覚センサの試作が行われ,センシング要素と接触する物体表面形状の識別について実験的に検証を行っている.物体表面の形状識別は微分幾何学の手法を用いて触覚センシングによって取得された変位分布に第1基本量ならびに第2基本量を導出し,接触点における局所的な物体表面形状のガウス曲率,平均曲率を導出し,また形状識別が可能であることを示した.触覚センシングに基づくインテンショナルセンシング機構は物体表面上を探索する指の行動指標を求めるもので,その手法の指針を得ることができた.本研究はロボットハンド・指の操作とその触覚センシングに基づく「インテンショナルセンシング」とその発現機構の解明を目的とする.本研究では,ロボットハンド・指の物体把持とその接触状態の検出に,平行2本指ハンドとその指に搭載する触覚センサを開発した.指は平行に開閉し,物体把持によって指と触覚センサ間の接触状態が取得される,指の把持面に搭載された触覚センサは34x22mmの範囲においてセンシング要素として17x11個のアレイ状に構成され,各センシング要素に加わる圧力が検出可能である.従来,物体把持理論は指表面と物体表面の接触が摩擦あり点切職の形で行うものが多いが,触覚センサを用いた場合には面接触になる場合が多く,そのための理論構成が必要となる.本研究では物体把持モデルを構築するために,摩擦あり点接触の形に仮定された把持理論の拡張を行った.基本的には物体表面と触覚センサ表面の初期接触点と物体把持後に移動した位置を触覚センサで検出することにより,物体把持状態に関する理論構築を試みた.また,同時に試作された分布形触覚センサのモデル化を行い,センサ表面に作用する力成分検出について明らかにした.今後,平行2本指ハンド・指に対する物体把持理論の構築とその実験的実証が課題として残されており,次年度以降の課題となる.「インテンション」の発現機構を考えるために,ロボットハンド・指による物体のあやつり作業と触覚センシングに注目する.ロボットハンドが物体表面に接触したとき,両者間に生ずる幾何学的,また力学的な拘束について注目し,以下のような成果が得られた.(1)ロボットハンド・指を用いた物体のあやつり作業は,指と物体表面が1点接触するという仮定のもとに接触基礎方程式が表現されている.しかし,一般には両者の接触状態は触覚センサのコンプライアンス特性により分布接触となる.本研究ではその分布接触状態が静的に推移するものと仮定し,分布接触の重心位置を導出し,それを接触点として定式化する手法を与えた.(2)触覚センサ付き平行2本指ハンドを昨年度の研究で試作したので、物体把持時の分布接触状態の評価と接触点の導出を実験的に検証した.(3)指が物体表面と接触したとき,その接触点の近傍について表面形状を微分幾何学を用いて評価する手法を提案した.分布触覚像から接触点における第一基本量,第二基本量を求め,ガウス曲率,平均曲率を計算することにより,物体表面形状が分類できることを示した.(4)指が物体に作用するとき,その接触力を触覚センサによって評価する手法について与えた.指の作用力として力ベクトルで表現し,物体表面の法線方向,接線方向成分に分けられるが,触覚センサはその構成から法線成分を検出することを示した.本研究は,ロボットハンド・指を用いた物体のあやつり作業に生ずる物体と指との,接触状態に注目し,その接触状態を触覚像として検出する手法,その触覚像から物体の表面形状を推定する手法,そして指の操作を決定するインテンション機構の解決を目的とする.本年度では産業用ロボットの手首部に搭載可能な触覚センサ付き手掌を開発し,2台の産業用ロボットを両腕として構成して,物体把持操作,その触覚像の検出等について研究を実施し,つぎに示す研究成果を得た.

(1)試作した手掌形触覚センサのサイズは,90mm x 120mm x 44mmで,触覚センサのセンシング表面は90mm x 120mmである.このセンシング表面は,その要素が38x50個のアレイ状(要素間隔2mm)に構成され,触覚像として各要素が変位量ならびに圧力量として取得する.(2)触覚像で与えられる分布形状を微分幾何学を用いて,その形状を推定するための定式化を行い,接触点近傍における物体表面形状の推定法を与え,実験的に検証した.(3)指と触覚センサの接触点における触覚像分布に対して,その第一,第二微分形式の第一基本量,第二基本量を求め,ガウス曲率,平均曲率から物体表面形状の曲率半径と形状分類法について与えた.(4)指が物体に作用するとき,その作用力を触覚センサの触覚像を用いて評価する手法を与えた.指の作用力を力ベクトルで表現し,物体表面の法線方向,接線方向成分に分解し,触覚センサによる法線成分の検出法について示した.(5)物体の把持操作において,指の操作方向を決めるインテンションは,触覚像を用いて物体表面上の測地線に沿うように指操作行動を生成することが最適であり,この実験的な検証は今後の課題である.