hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可溶性IGF-IR組み換え蛋白による卵巣癌腹腔内播種の分子標的治療 -臨床応用を目指したin vivo治療モデル-

I型インスリン様増殖因子受容体(IGF-IR)は細胞の増殖、分化を制御、悪性形質の獲得とその維持に必須である。また強力な細胞生存シグナルを伝達し、各種アポトーシスから強力に細胞を防御する。IGF-IR情報伝達系を遮断や減弱すると、悪性腫瘍細胞は獲得していた悪性形質を失い、in vivoで急速にアポトーシスを生ず。今回IGF-IRドミナントネガティブの一種であり、発現細胞外に分泌されることにより周囲の細胞にもバイスタンダー作用が期待される486/STOPの発現ベクターを作成し、これを卵巣癌由来細胞CaOV-3に恒久的に遺伝子導入して検討する方法と、また486/STOP組換え蛋白を精製して検討する方法を用いて、各々の抗腫瘍効果をin vivo, in vitroで比較検討した。まず486/STOP恒久発現クローンの単層培養での増殖能は差が認められなかったが、軟寒天培地における足場非依存性増殖能とヌードマウス皮下移植による腫瘍形成能は著しく抑制されていた。486/STOP組み換え蛋白の軟寒天培地への添加により親細胞の足場非依存性増殖能は抑制された。またヌードマウス皮下にあらかじめ形成したCaOV-3親細胞腫瘍に組み換え蛋白を毎週接種することにより、腫瘍増殖を抑制する事が可能であり、486/STOPに期待されたバイスタンダー効果がin vitro, in vivo両面で確認できた。486/STOP発現CaOV-3細胞と親細胞を様々な時間で単層共培養した後にヌードマウス皮下に接種して腫瘍形成能を比較検討した。48時間以上両者を共培養すれば強力な腫瘍形成抑制効果が得られた。一方486/STOP発現CaOV-3細胞をヌードマウス皮下に接種検討したところ、in vivoでは48時間以内に、広範にアポトーシスに陥ることが示された。これらの事より486/STOP遺伝子導入細胞は周囲の細胞に486/STOP蛋白を充分に分泌する以前にin vivoではアポトーシスに陥るため、充分なバイスタンダー作用が発揮できない可能性が示唆され、この点では486/STOP組み換え蛋白投与の方が、本蛋白が持つ利点であるバイスタンダー効果をより有効に活用するためには合目的であると考えられた。2各々のクローンの486/STOP蛋白発現量をcell lysateならびに培養上清を試料としてウエスタンブロット法にて検索し、細胞内ならびに細胞外にも486/STOP蛋白が分泌されていることを確認した。3 486/STOP発現クローンの培養上清添加により親細胞の軟寒天培地における足場非依存性増殖能が抑制されることを確認した。4 486/STOP発現クローンの培養上清を遠心炉過濃縮することにより目的蛋白を調整し、これをヌードマウス皮下に接種したCaOV-3細胞に直接投与し、腫瘍形成抑制効果を確認した。今後、Cell Free蛋白合成システムにより486/STOP等の蛋白を合成し、抗腫瘍効果を検討する予定である。昨年までの成果に加えて、ヒト卵巣癌由来細胞株CaOV-3細胞に、dominant negative IGF-1レセプターである486/STOP

遺伝子を導入して作成した、恒久的遺伝子発現クローンを用いて、またCHO-Ras細胞に同様の遺伝子導入をして作成した、恒久的遺伝子発現クローンの培養上清より作成したrecombinant proteinの両者を用いて、486/STOPの有する抗腫瘍効果のみならず、in vitroおよびin vivoにおけるbystander効果の有無を検討した。In vitro, in vivoの両者で486/STOPのbystander効果を確認しえたが、in vivoでは486/STOP発現細胞はおよそ48時間以内に急速にアポトーシスに陥ることが判明した。このため遺伝子導入では導入細胞周囲へのbystander効果が充分得られるのは疑問視され、むしろ486/STOP組み換え蛋白の投与の方が有用ではないかと考えられた。実際にCHO-Ras細胞による組み換え蛋白の投与は、既存のCaOV-3細胞によるヌードマウス皮下腫瘍の増大を有意に抑制しえた。1.dominant negative IGF-IRである486/STOPのcDNAを作成し、これを恒久的にヒト卵巣癌由来培養細胞であるCaOV-3細胞に遣伝子導入して作成したクローンを用いて、この培養上清から組み替え蛋白を精製した。2.この組み替え蛋白を添加することにより、CaOV-3細胞の軟寒天培地における足場非依存性増殖能を抑制することが可能であった。3.この組み換え蛋白をPBSに懸濁してヌードマウス皮下接種にて形成したCaOV-3腫瘍に直接投与したところ、腫瘍の増大を抑制することが可能であった。4.486/STOPのin vivoでの動態をヌードマウス皮下接種後に回収して検討したところ、486/STOP発現CaOV-3クローンは24時間以内に急激にアポトーシスに陥ることが示された。また実際に486/STOP発現CaOV-3クローンと親細胞を各々の時間共培養した後に、同様にin vivoにて検討したところ、最低48時間の間、共培養しないと、有効なバイスタンダー効果が得られない事が判明した。これらの事より、486/STOPの有するバイスタンダー効果を生かすためには、遺伝子導入よりも486/STOP組み換え蛋白の局所投与が合目的であると考えられた。6.一過性遺伝子発現によるclonogenicassayでは、150/STOPだけは他のdominant negativeと比較して、明らかに細胞毒性が低いことが確認された。
ダイマー系有機導体の電場下顕微分光

本公募研究の目的は、(1)ダイマーモット絶縁体β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6に電場を印加することによってその電子状態を空間的に変調し、(2)その不均一構造を可視から赤外領域の顕微分光を用いて調べ、(3)その誘電特性の特徴を明らかにすることであった。まず(1)については、β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6はダイマー系でありながらTc=70 K以下で電荷秩序相を基底状態に持ち、κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3の対極にある物質とみなすことができる。我々はこの系の非線形伝導を調べ、定電流印加によってこの系で電圧振動が生じること、さらに、定電圧印加によって電流がステップ状に変化するが電流振動は生じないことを見出した。(2)については、Tc以下でダイマーモット絶縁相と電荷秩序相が競合・共存することを見出した。赤外顕微マッピングは、同一試料内ではっきりと二相に分離していることを示している。この結果は、ダイマーあたり1個存在する電荷の自由度から生じる2つの電子相が競合していることを意味している。これはダイマーの内部自由度によって駆動された、我々が認識していなかった相転移である。(3)については、(1)で行った電圧振動の周波数から面内方向の試料のキャパシタンスを見積もることを試みた。すくなくとも誘電率のオーダーくらいは決めることができたと思っている。以上のように、本研究で目ざした研究成果を得ることに成功しただけでなく、ダイマーモット絶縁相と電荷秩序相の競合現象という予想外の発見にめぐまれ、期待以上の成果があった研究であると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,(1)ダイマー系有機導体β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6、κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3に電場を印加することによってその電子状態を空間的に変調し、(2)その不均一構造を可視から赤外領域の顕微分光を用いて調べ、(3)その誘電特性の特徴を明らかにすることである。以下に主な成果を列挙する。(a)Ca_2RuO_4を参照物質として、光学フォノンと電気伝導を同時計測し、試料温度を光学スペクトルを通じて計測するという手法を確立した。これにより、試料に電場を印加したときに生じるジュール熱の効果を見積もり、適切に試料を冷却することで自己発熱の効果を切り離すことが可能となった。(b)(a)のテクニックを用いて有機伝導体β-(meso-DMBEDT-TTF)_2PF_6の電荷秩序状態を赤外顕微分光を調べた。その結果、この系の電荷秩序相転移はこれまで信じられていたような単純なものではなく、ダイマーモット絶縁相から電荷秩序相への量子相転移とみなせることがわかった。さらに空間赤外イメージを計測することで、この二つの電子相が競合していることがわかった。この結果は、同種のダイマー系有機伝導体κ-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3の誘電応答の理解を深めるものである。(c)さらにβ-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6の非線形伝導状態を調べ、ある条件でkHzオーダーの電流発振が生じることを見出した。これは東工大の森グループがκ-(BEDT-TTF)2I3で見出した現象と極めて類似している。次年度は発振状態における光学スペクトルの計測、誘電率の計測に挑戦する。(d)β-(meso-DMBEDT-TTF)_2PF_6の低温の面内誘電率を計測し、面内誘電率の絶対値の評価法を検討した。得られたデータについては現在解析中である。

以上のように、本研究で目ざした研究成果を得ることに成功しただけでなく、ダイマーモット絶縁相と電荷秩序相の競合現象という予想外の発見にめぐまれ、期待以上の成果があった研究であると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画書に提案したβ-(meso-DMBEDT-TTF)_2PF_6の誘電率と光学反射は順調に計測できている。ダイマーモット相と電荷秩序相の競合という予想外の成果もあったが、面内の誘電率に関する定量的な評価は遅れており、全体としてはおおむね順調という自己評価である。可視領域でのイメージングや電場中での光学反射の計測を行うこと、また誘電率の測定結果から意味のある面内誘電率の値を決定することが主な方針である。電流発振状態での光学測定に強い関心を持って測定にのぞみたい。
グローバリゼーション下の途上国開発戦略の統合研究:「国際開発経済学」の構築

20世紀末には経済活動のグローバリゼーションの波に乗り所得増大・雇用創出の大いなる伸張を果たした諸国と、国際経済からマージナライズされる諸国の同時出現を見た。世界的な経済統合化、市場化・民主化の波の中では、発展途上諸国の取りうる経済社会開発政策、貧困削減戦略が、経済のみならず政治的・社会的要素を含んだ統合的政策展開であることが必要とされる。そこで本科研では、従来の「開発経済学」において対外経済関係が開発の部分的一諸相と捉えられてきたことと一線を画し、途上国経済社会開発を、グローバリゼーションや市場化、国際的制度調和の流れの中での安定的成長達成、貧困削減、所得・地域格差是正、持続可能な開発等に取り組む「国際開発経済学」として統合研究を行い、国際開発経済政策の政策マトリックスを構築提示した。本研究の成果をまとめて公表するため、研究代表者を編者として『グローバリゼーションと開発』(Leading Issues in Development with Globalization)を平成21年2月末に勁草書房より刊行した。研究実績の概要を以下に列記する。1.「国際開発経済学」統合フレームワーク構築のため、諸研究分野の有機的結合へ向けての文献サーベイと研究システムデザインを行った。2.研究参加者各自が、各自の分野において、国際化・グローバリゼーション化における開発の諸相についての研究を推し進めた。研究は以下の7分野において進められた。(1)貿易・投資・技術移転・人の移動などの国際経済活動が経済成長の加速・減速を通じて間接的に貧困に作用するのみならず、貧困の諸相、格差の展開など国内社会経済開発にも直接作用することを示し、これらを取り込む分析手法を検討した。(2)国内財政・金融政策や改革のグローバリゼーション下での波及の理論分析および実証分析の準備。(3)グローバル化時代の産業振興政策、即ちマクロ・ミクロ経済環境整備と連動した投資環境整備の諸策を検討。(4)発展途上国における経済成長と環境保護の問題を、貿易・環境政策、排出権取引の2側面から整理統合。(5)国際的制度調和の流れとグローバルガバナンスの議論を整理統合、研究分析分野の特定。(6)種々の地域経済協力(自由貿易地域、投資協調、地域通貨圏)の論点整理と政策シミュレーション分析。(7)グローバリゼーション下の社会変容を考察し、論点整理、研究対象の特定。3.インドネシア、インド、中国等で調査を行い、今後分析に必要となるデータの構築を行った。4.多くの研究分析題目において研究は未だ分析途中であるが、H18年度においては研究成果の一部が8本の雑誌論文(1本は科研費報告書の一部として)として公刊された。1.H20年度に編纂出版予定の「グローバリゼーションと開発の諸相」の本の構成、各章の執筆内容の吟味、執筆担当の割り振りを行った。「国際開発経済学」の統合フレームワーク提示に向けて合意形成の協議を行った。2.H18年度に引き続き、研究参加者各自が、各自の分野において、国際化・グローバリゼーション化における開発の諸相についての研究を推し進めた。3.ヨーロッパ、インド、中国、ブラジル等で調査を行い、各自担当章の基となるデータ、ケースの収集を行った。4。多くの研究分析題目において研究は未だ分析途中であるが、H19年度においては研究成果の一部が6本の雑誌論文として公刊され、学会報告も行われた。

1. H18-19年度に引き続き、研究参加者各自が、各自の分野において、国際化・グローバリゼーション化における開発の諸相についての研究を推し進めた。研究は以下の7分野において進められた。(1)貿易・投資・技術移転・人の移動などの国際経済活動が経済成長の加速・減速を通じて間接的に貧困に作用するのみならず、貧困の諸相、格差の展開など国内社会経済開発にも直接作用することを示し、これらを取り込む分析手法を検討した。(2)国内財政・金融政策や改革のグローバリゼーション下での波及の理論分析および実証分析の準備。(3)グローバル化時代の産業振興政策、即ちマクロ・ミクロ経済環境整備と連動した投資環境整備の諸策を検討。(4)発展途上国における経済成長と環境保護の問題を、貿易・環境政策、排出権取引の2側面から整理統合。(5)国際的制度調和の流れとグローバルガバナンスの議論を整理統合、研究分析分野の特定。(6)種々の地域経済協力(自由貿易地域、投資協調、地域通貨圏)の論点整理と政策シミュレーション分析。(7)グローバリゼーション下の社会変容を考察し、論点整理、研究対象の特定。2.『グローバリゼーションと開発』(Leading Issues in Development with Globalization)の編集会議を立上げ、10ヶ月に渡る検討会、執筆活動の結果、当初の予定通り、2009年2月に勁草書房より刊行した。これにより本年度は多くの研究参加者の成果発表が、学術論文発表というより本書での担当章執筆をもって行われた。3.次年度のなるがH21年度6月の国際開発学会全国大会において、本研究課題についての企画セッションを行うことが決定している。
硫黄架橋金属錯体を用いる反応性多元素環状化合物の創製

これまでの硫黄架橋金属クラスター錯体の研究の主眼は,金属部位における置換反応・酸化還元などに注がれていたが,本研究では,架橋硫黄の反応性について注目し,モリブデンおよびタングステンを含む硫黄架橋3核金属クラスター錯体ヘアセチレン類が付加反応するに際して起こる,炭素-硫黄結合の生成・切断に関する多様性を追求した。成果を以下の二分野に分けて記す。1かご型錯体の合成・構造決定・物性測定架橋硫黄に付加したアルキンには二重結合性が残っている。この二重結合性を利用して,硫黄架橋モリブデン錯体[Mo_3(μ_3-S)(μ-S)_3(μ-OAc)(dtp)_3(CH_3CN)]のメチルプロピオレイト(MP)との反応より,モリブデン・硫黄・炭素からなる9個の頂点をもち,閉じたかご型構造の錯体[Mo_3(μ_3-S)(μ_3SCH(CO_2CH_3)CHS_2)(μ-OAc)_2(dtp)_3]を合成し,X線構造解析するとともに特異な性質を見出した。このタイプのかご型錯体の報告例はこれまでなされていない。そのほか,ニトリロ三酢酸を配位子とする錯体[Mo_3(μ_3-S)(μ-S)_3(Hnta)_3]^<2->のアセチレンおよびアセチレンジカルボン酸(ADCA)との反応生成物の単離・X線構造解析・物性測定も行った。2 DFT計算硫黄架橋モリブデンおよびタングステン3核錯体[M_3(μ_3-S)(μ-S)_3(H_20)_9]^<4+>(M=Mo, W)のアセチレンとの反応性の相違に関するDFT計算を行った。
訓点資料における点図情報の共有と書誌情報データベース基盤の整備

本研究課題は、訓点資料と呼ばれる古典籍を対象とし、情報工学的アプローチから訓点の特性を明らかにするものである。本研究では、訓点の中でも平安・鎌倉時代に広く使われたヲコト点を対象として、以下を行う。(1)実在する訓点資料から帰納した点図の電子化、(2)点図と関連する書誌情報を連携するためのデータベース基盤の整備、(3)訓点研究者が作成した点図を公開・共有するためのプラットフォームの整備。これらを行うことで、訓点研究を行う研究者間でコンピュータを用いた情報共有を容易にし、情報工学分野から訓点研究の推進に貢献する。
昆虫における表現型多型のメカニズムと進化

本研究課題では,環境依存的に形質を変える表現型多型という性質を顕著に示すシロアリとアブラムシを材料に,カースト分化などのメカニズムを探ることを目的として研究を進めている.本年度は,社会性昆虫であるシロアリ類の分業や,カースト分化に伴う生理状態の転換機構に関して,コロニーの状況に応じた制御機構の解明を目指し,オオシロアリとネバダオオシロアリを用いて研究を進めた.特に,兵隊や繁殖カーストで特異的に発現する遺伝子の検索を行い,発生プログラムのどのような制御がこのような表現型を作り出すのかを解明することを目標とした.いくつかの遺伝子の単離や発生組織形態学的な知識がえられ、目標に向かい着実な成果をあげている.現在、兵隊特異的遺伝子の単離に成功しており,その機能の解析を行っている.兵隊分化に伴う形態学的および組織学的な基礎の確立に成功し,特に顕著に発達する大顎の伸長機構に現在取り組んでいる.また,winglessやEcRなど,いくつかの発生や変態に関する遺伝子のシロアリホモログも単離している.また,有翅虫(繁殖カースト)の分化における複眼の形成など,シロアリの社会行動を構築する他のカースト分化やそれらの相互作用についても,生態学的な知見とも合わせて研究を開始した。これらの研究成果は幾つかの論文にまとめ,国際誌に発表した.また,8月に行われた国際社会性昆虫学会議では,シンポジウムを企画し,その中で成果の報告を行った.アブラムシに関しては,卵における発生と単為生殖胚の発生の比較を詳細に観察し,特に共生バクテリアの垂直感染プロセスが,多型個体間で異なることを示した.成果は国際誌に発表することができた.本研究課題では、環境依存的に形質を変える表現型多型という性質を顕著に示すシロアリとアブラムシを材料に、カースト分化などのメカニズムを探ることを目的として研究を進めている。これまで、オオシロアリHodotermopsis japonicaで兵隊特異的発現遺伝子をDifferential Display法により検出し、大顎で発現するSOL1遺伝子を同定している。本年度はこの遺伝子のタンパク産物の局在を調べた結果、このタンパク自体は体外へ分泌されるのではなく、フェロモンの産生または輸送に関わる可能性が示唆された。オオシロアリのカースト分化時の組織観察では、本種は特異的な有翅虫産生方法をとることも明らかになった。Differential Displayによる新規遺伝子の解析も進み、更なる兵隊特異的遺伝子の候補がいくつか得られている。また、ネバダオオシロアリZootermopsis nevadensisを用いた幼若ホルモン類似体による兵隊誘導実験および組織形態学的観察の結果、兵隊形質の発現と有翅虫(繁殖虫)の形質発現にはトレードオフの関係があることが認められた。これら研究結果は現在国際誌に投稿準備中である。前年までの研究成果はいくつかの学会誌に発表し、これまでのシロアリのカースト分化研究をまとめた総説的な論文をInsectes Sociaux誌に発表した。また、日本昆虫学会、日本生態学会で研究成果を報告した。アブラムシにおいては、胎生無性生殖虫の卵巣小管を解剖し、いくつかの形態形成因子の抗体を用いて免疫染色を行い、単為生殖胚の発生を詳細に観察した。この結果は論文にまとめ、現在投稿中である。また、国際アブラムシシンポジウムにて研究成果を発表した。更に、兵隊カーストを産生するアブラムシにおいても同様の胚発生の研究を開始し、結果が得られ始めている。これらの研究成果は幾つかの論文にまとめ,国際誌に発表した.また,8月に行われた国際社会性昆虫学会議では,シンポジウムを企画し,その中で成果の報告を行った.アブラムシに関しては,卵における発生と単為生殖胚の発生の比較を詳細に観察し,特に共生バクテリアの垂直感染プロセスが,多型個体間で異なることを示した.成果は国際誌に発表することができた.
衝撃波管を利用した流体の相変化現象に関する分子流体力学的研究

流体の相変化現象を分子レベルで解明することを目的として,蒸気の凝縮速度から凝縮係数を決定する新しい実験技術を開発した.主な結果をまとめると以下のようになる.1.理論解析衝撃波管の低圧管管端面で,蒸気中を伝ぱする衝撃波が反射した際に,管端面上に形成される液膜の成長過程を摂動法により理論解析して,液膜の成長を記述する方程式を導いた.また,液膜の成長に関する遷移現象の存在を理論的に証明し,そのメカニズムを明らかにするとともに,遷移時間を定量的に求めた.その結果,凝縮係数の決定は遷移時間程度の時間領域で行わなければならないことを明らかにした.この理論研究により,衝撃波管による凝縮係数の決定方法に対する理論的根拠を与えた.2.衝撃波管による実験と分子動力学シミュレーション強い水素結合を有する会合性液体の一つであるメタノールの蒸気を試料気体として,衝撃波管を用いた凝縮係数の測定に関する実験および分子動力学法によるシミュレーションを行い,以下のことを明らかにした.(1)上記1で理論的に明らかにした液膜成長の遷移現象を実験的に検証した.(2)凝縮係数は気液界面での蒸気の熱的非平衡度に強く依存しており,例えば,蒸気が過飽和状態にあるときには小さく,過熱状態にあるときには大きくなる.また,飽和状態では凝縮係数の値は0.30.4である.飽和状態での凝縮係数のこの値は分子動力学シミュレーションによる計算値とほぼ一致している.(3)気液界面での蒸気温度を測定する光学的方法の原理,理論を構築し,メタノール蒸気を用いて予備実験を行った.流体の相変化現象を分子レベルで解明することを目的として,蒸気の凝縮速度から凝縮係数を決定する新しい実験技術を開発した.主な結果をまとめると以下のようになる.1.理論解析衝撃波管の低圧管管端面で,蒸気中を伝ぱする衝撃波が反射した際に,管端面上に形成される液膜の成長過程を摂動法により理論解析して,液膜の成長を記述する方程式を導いた.また,液膜の成長に関する遷移現象の存在を理論的に証明し,そのメカニズムを明らかにするとともに,遷移時間を定量的に求めた.その結果,凝縮係数の決定は遷移時間程度の時間領域で行わなければならないことを明らかにした.この理論研究により,衝撃波管による凝縮係数の決定方法に対する理論的根拠を与えた.2.衝撃波管による実験と分子動力学シミュレーション強い水素結合を有する会合性液体の一つであるメタノールの蒸気を試料気体として,衝撃波管を用いた凝縮係数の測定に関する実験および分子動力学法によるシミュレーションを行い,以下のことを明らかにした.(1)上記1で理論的に明らかにした液膜成長の遷移現象を実験的に検証した.(2)凝縮係数は気液界面での蒸気の熱的非平衡度に強く依存しており,例えば,蒸気が過飽和状態にあるときには小さく,過熱状態にあるときには大きくなる.また,飽和状態では凝縮係数の値は0.30.4である.飽和状態での凝縮係数のこの値は分子動力学シミュレーションによる計算値とほぼ一致している.(3)気液界面での蒸気温度を測定する光学的方法の原理,理論を構築し,メタノール蒸気を用いて予備実験を行った.流体の相変化現象を分子レベルで解明することを目的として,蒸気の凝縮速度および凝縮係数を測定する新しい実験技術を開発した。主な結果をまとめると以下のようになる。1.理論解析結果衝撃波管の低圧管管端表面で蒸気中を伝ぱする衝撃波が反射した際に,管端表面上に形成される液膜の成長過程を特異摂動法により理論解析して,液膜成長を記述する方程式を導出し,差分法による数値解析結果と比較してこの方程式の精度を明らかにした。また,液膜成長に関する遷移現象の存在を理論的に証明し,この現象を遷移時間を求めた。さらに,理論の適用限界についても考察を加えた。2.衝撃波管による実験と分子動力学シミュレーションの結果強い水素結合を有する会合性液体の一つであるメタノール蒸気を試料気体として,衝撃波管を用いた凝縮係数の測定に関する実験および分子動力学法による数値シミュレーションを行い,以下のことを明らかにした。(1)メタノール蒸気の凝縮係数は0.17±0.01である。(2)分子動力学法による理論計算値は0.2±0.1であり,上の実験値と良く一致している。(3)メタノール蒸気の凝縮係数が1よりも十分小さい理由は,従来言われていたような蒸気分子の液面での反射によるものではなく,衝突分子が液体分子を追い出す粒子交換によるところが大きい。流体の相変化現象を分子レベルで解明することを目的として,蒸気の凝縮速度から凝縮係数を決定する新しい実験技術を開発した.主な結果をまとめると以下のようになる.1.理論解析衝撃波管の低圧管管端面で,蒸気中を伝ぱする衝撃波が反射した際に,管端面上に形成される液膜の成長過程を摂動法により理論解析して,液膜の成長を記述する方程式を導いた.また,液膜の成長に関する遷移現象の存在を理論的に証明し,そのメカニズムを明らかにするとともに,遷移時間を定量的に求めた.その結果,凝縮係数の決定は遷移時間程度の時間領域で行わなければならないことを明らかにした.この理論研究により,衝撃波管による凝縮係数の決定方法に対する理論的根拠を与えた.2.衝撃波管による実験は分子動力学シミュレーション強い水素結合を有する会合性液体の一つであるメタノールの蒸気を試料気体として,衝撃波管を用いた凝縮係数の測定に関する実験および分子動力学法によるシミュレーションを行い,以下のことを明らかにした.

(1)上記1で理論的に明らかにした液膜成長の遷移現象を実験的に検証した.(2)凝縮係数は気液界面での蒸気の熱的非平衡度に強く依存しており,例えば,蒸気が過飽和状態にあるときには小さく,過熱状態にあるときには大きくなる.また,飽和状態では凝縮係数の値は0.30.4である.飽和状態での凝縮係数のこの値は分子動力学シミュレーションによる計算値とほぼ一致している(3)気液界面での蒸気温度を測定する光学的方法の原理,理論を構築し,メタノール蒸気を用いいて予備実験を行った.
水熱合成法による単結晶PZTの合成とその応用

圧電材料は、電気機械エネルギー変換を行う機能性材料であり、薄膜化によるマイクロアクチュエータやセンサ、超音波トランスデューサの研究が進められている。薄膜プロセスには多種多様なものがあるが、その中でも水熱合成法は150°Cという極めて低い温度で圧電薄膜を合成できる。今までに、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)やチタン酸鉛(PTO)の超高品質なエピタキシャル圧電薄膜を合成し優れた強誘電性を実証してきた。本研究の目的は、これらの薄膜の圧電特性を評価し、圧電アクチュエータ・センサへ応用する礎を築くことにある。本年は、昨年までに明らかにした大面積均一成膜と厚膜化プロセスを取り入れ、430nmのPTOエピタキシャル薄膜を合成した。PTO薄膜は機械的減衰が小さく超音波トランスデューサに適していると期待される。この薄膜の圧電特性を原子間力顕微鏡のZVモードで評価したところ、極めて優れた線形性を有した圧電バタフライ曲線を示した。また、圧電定数は97pC/Nと理論予想値を大きく上回る優れた結果となった。しかし、強誘電特性は100nm厚の約60%にあたる60μC/cm^2に留まり、インプリント電界も上昇した。これは、非線形誘電率顕微鏡の観測から明らかになったように、ドメイン構造が100nm厚の薄膜が完全c軸配向であったのに対してaドメインを若干有していることが原因である。また、基板として用いたSrRuO_3/SrTiO_3単結晶基板との界面層の影響も考慮しなくてはならない。圧電バタフライ曲線の測定に加えて、水熱合成法により成膜したPZTエピタキシャル薄膜のGHz帯での超音波特性を評価した。この結果、PZTにより超音波を発生させることに成功し、基板裏面からの超音波反射を4次エコーまで観測することができた。水熱合成法は水溶液中での化学反応を利用した強誘電体成膜方法で、200°C以下という従来にない低温合成が可能である。申請者は、基板としてチタン酸ストロンチウム単結晶基板を用いて、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の超高品質エピタキシャル薄膜を成膜することに成功している。本研究では、この薄膜をセンサやアクチュエータへ応用するために、大面積に厚いエピタキシャル薄膜を合成し、その評価と改良を行うことである。今年度は、まず水熱合成法の成膜プロセスの解明の手掛かりを得るため、透過型電子顕微鏡(TEM)による薄膜断面の観察を行った。試料はPZTの固溶体組成の一部であるチタン酸鉛(PTO)とした。その結果、薄膜は完全に分極が成膜面に対して垂直な方向に向いている完全単一配向膜であることを確認した。PTOは正方晶でc/aが1.06と大きいため、通常は高温結晶化プロセスに起因する複雑なドメイン構造を有するのに比べ、本手法が超高品質な薄膜合成に有利であることを再確認した。ただし、界面においては、エピタキシャル性は完全に確保されているが、基板とPTOとの固溶体としての化学組成を持つ界面層が約20nm存在することが明らかになった。水熱合成法は高いアルカリ濃度環境下での反応であるため、基板への浸食が行われている為であると予想される。成膜速度については、PTO成膜において24時間の反応では100nm厚であったのに対して、成膜速度が鉛イオン濃度に依存することを明らかにしすることで1μmと10倍に改良した。さらに、反応溶液内での乱流を抑制する基板支持方法を開発し、7.5mm角の基板を用いた場合、従来の約4倍の5mm角で均一な成膜が実現された。今後は、これらの薄膜を用いて圧電効果の検証を行っていく予定である。

圧電バタフライ曲線の測定に加えて、水熱合成法により成膜したPZTエピタキシャル薄膜のGHz帯での超音波特性を評価した。この結果、PZTにより超音波を発生させることに成功し、基板裏面からの超音波反射を4次エコーまで観測することができた。
鋼構造物の組立寸法精度の定量的評価法に関する研究

本研究では,工作精度の予測技術向上のため熱切断および溶接により生じる変形量を定量的に予測する手法の確立を目指し,平成10年度は下記の項目に関する検討を実施した。1.熱切断により生じる変形量の計測鋼管パイプ及び平鋼板を,代表的熱切断法であるガスおよびプラズマ切断を用いて切断し,切断により生じる変形及び残留応力を調査した。この結果,熱切断による変形および残留応力は,溶接の場合に比べ,熱が加えられた領域に集中して生じており,加熱領域から離れるに従って急激に減少していることを確認した。また熱切断では,切断部のみを溶融切断することが理想であるが,実際には被切断材に残存熱量と呼ばれる熱が残るために変形を生じるため,残存熱量をいかに精度良く推定できるかということも重要である。そこで,上記切断実験と平行して,残存熱量と切断溝幅の関係についても調査した。2.切断変形予測のための固有応力分布形状の同定上記切断実験で得られた変形量の計測結果より,変形発生源として定義される固有応力の同定を行った。今後,変形計測結果より同定された固有応力分布を用いて残留応力分布の推定を行い,変形と残留応力の両者の推定が可能である固有応力分布が得られているか否かの確認を行う。
麹菌で機能するRNA干渉誘導システムの構築

本研究では、Aspergillus属糸状菌において、その遺伝子機能の効率的な抑制技術を開発し、機能不明遺伝子の機能を明らかにする基盤技術を開発することを目的とする。本年度行った研究内容と研究成果を以下に記す。(1)RNA干渉による機能抑制標的遺伝子の決定。糸状菌では遺伝子機能が明らかにされていない推定細胞壁ストレスセンサータンパク質WscAを標的とたRNA干渉による遺伝子機能抑制を試みた。比較のためにA.nidulans wscA遺伝子破壊株を構築した。wscA破壊株では低浸透圧培地での菌糸伸長抑制、細胞壁合成阻害剤や高温に対し高感受性を示した。(2)二本鎖ヘアピンRNAを発現する糸状菌ベクターの設計・開発二本鎖ヘアピンRNA(hRNA)を発現する糸状菌ベクターを構築するため、まずA.nidulansのalcAプロモーター(PalcA)及びbipAターミネーター(TbipA)を連結した。このPalcAとTbipA間に、wscAの開始コドンから下流500bpまでの断片(A)、大腸菌uidA遺伝子の一部(B)、そしてAを逆方向(C)に順次導入し、二本鎖hRNAを発現するプラスミドベクターを構築した。また、対照としてCを含まないプラスミドを構築した。各プラスミドでA.nidulansを形質転換した。各形質転換体において、導入したプラスミドが染色体に組込まれていることを確認した。ついで、PalcAの誘導条件下で、wscAを標的としたhRNAが発現していることを確認した。しかし、標的wscA mRNAの発現量の減少は認められなかった.さらに、表現型を調べたが、wscA-hRNA発現株は、wscA遺伝子破壊株の様な表現型を示さず、野生株と同様の表現型を示した。従って、得られた形質転換体ではRNA干渉は生起していなかった。A.nidulansはRNA干渉に必要とされる遺伝子のホモログを有するが、それらのうちRdRP及びDNA helicase遺伝子の発現は十分ではなかった。RNA干渉を起こすには、これら遺伝子の発現量の調整が必要であることが示唆された。また、形質転換体の数を増やし、選抜することも重要である。本研究では、我が国の醸造及び酵素生産に永く活用されている麹菌において、その遺伝子機能の効率的な抑制技術を開発し、機能不明遺伝子の機能・役割を明らかにする基盤技術を開発することを目的とする。(1)RNA干渉確認用レポーター遺伝子の麹菌への導入RNA干渉による遺伝子機能抑制が生じているかを簡便に観察するため、黒麹菌Aspergillus awamoriにコロニー色の有無で判別を可能とするレポーター遺伝子としてβ-グルクロニダーゼ遺伝子を導入し、MG301株を構築した。本菌株は4-メチルウンベリフェリル-β-グルクロニド存在下で青色のコロニーを形成したため、RNA干渉によるβ-グルクロニダーゼ遺伝子機能の抑制により、RNA干渉効果を簡便に測定することができるものと考察した。(2)二本鎖RNAを発現する糸状菌ベクターの設計・開発標的RNAと相同な二本鎖RNAを発現させるためのヘアピンRNA発現用染色体組込み型ベクターを構築中である。(3)非相同組換え欠損株(KU80株)の構築と遺伝子破壊ヒトのKu80タンパク質はKu70タンパク質とヘテロダイマーを形成し、非相同配列末端同士の結合、すなわち非相同組換えに関与する。Aspergillus nidulansのKu80オーソログ遺伝子AnkuBを薬剤耐性aurA遺伝子で置換し、AnkuBを破壊したKU80株を構築した。KU80株では生育阻害等の特徴は認められず、野生株と同様の表現型を示した。KU80株を宿主とした相同組換えにより、機能解析の進んでいないpmtB、pmtC遺伝子の破壊株を極めて高効率に短期間に取得することができた。

しかし、標的wscA mRNAの発現量の減少は認められなかった.さらに、表現型を調べたが、wscA-hRNA発現株は、wscA遺伝子破壊株の様な表現型を示さず、野生株と同様の表現型を示した。従って、得られた形質転換体ではRNA干渉は生起していなかった。A.nidulansはRNA干渉に必要とされる遺伝子のホモログを有するが、それらのうちRdRP及びDNA helicase遺伝子の発現は十分ではなかった。RNA干渉を起こすには、これら遺伝子の発現量の調整が必要であることが示唆された。また、形質転換体の数を増やし、選抜することも重要である。
難治性創傷に対するレーザの治癒促進効果

我々は、昭和62年度一般研究(C)「レーザの創傷治癒促進効果特に歯槽骨について」の研究を通じて、健常なラットに作成した抜歯窩創傷に対する低出力Nd:YAGレーザあるいは半導体レーザの照射は、対照群と比較して必ずしも創傷の治癒促進効果をもたらさないことを経験した。一方、レーザの創傷治癒促進効果を示す臨床治療経験の報告を検討した結果、レーザの治癒促進効果はいわゆる難治性創傷(潰瘍等)に対してレーザを照射した際に観察されている傾向が認められた。そこで、本研究課題では、創傷の治癒が著しく遅延する糖尿病ラットに、創傷として作成した抜粋窩に各種レーザを照射し、照射後の抜歯窩の変化を経時的に非照射群のそれと比較することによって、レーザの治癒促進効果について解明することを目的とした。動物は生後3週齢Wistar系ラットを用い、これを2群にわけ一方のStreptozotocin誘発糖尿病ラットを糖尿病群とした。健常群と糖尿病群のラットの上下顎第2臼歯を抜歯し、健常群と糖尿病群をそれぞれ2分してレーザ照射群と非照射群とに分け、経時的に各群のラットの顎を採取し、通法に従って脱灰あるいは非脱灰研磨組織標本を作成し、各種染色(免疫組織化学的手法を含む)を施し病理学的に観察した。一部の研磨標本についてはラジオマイクログラムも作成し石灰化についても観察した。実験に用いたレーザは半導体レーザ、ヘリウムネオンレーザおよびNd:YAGレーザであり、照射条件はそれぞれ[出力60mW、spot size φ1.8mm、1分間][出力15mW、spotsize φ2.0mm、3分間]および]出力5W、spotsize φ2.0mm、0.6秒間]とし抜歯直後に1回照射した。現在までのところ、糖尿病群においてレーザ照射群において非照射群には認められない肉芽組織の誘導、再上皮化および新生骨の形成に至る創傷の治癒過程が進行する傾向が認められ、難治性創傷におけるレーザの創傷治癒促進効果が明らかとなりつつある。
ホスファチジルセリンの細胞小器官への局在化機構

本研究の目的は、細胞の膜を構成する脂質の1種であるホスファチジルセリン(PS)が、リサイクリングエンドソームと呼ばれる細胞内小器官において、どのように局在制御され、それがどのような生命現象に関与するのかを明らかにすることである。昨年度までの研究によって、「フリッパーゼ」と呼ばれる酵素が、ホスファチジルセリン(PS)を細胞質側へと局在変化させるのに必要であることは明らかになった。また、この局在変化が、リサイクリングエンドソームから細胞表面へと種々の受容体を輸送するのに必要であることも分かった。フリッパーゼが過剰に働くと受容体の輸送は過剰になり、受容体を介した細胞応答には狂いが生じる。逆に、フリッパーゼが過度に抑制されると、受容体の輸送は細胞の欲求を満たせなくなり、細胞の生存にダメージを生じる。従って、フリッパーゼの働きの調節のメカニズムを知ることは、ホスファチジルセリンという脂質が、細胞の生存のために適切に働くためのメカニズムを知るために重要である。そこで本年度においては、フリッパーゼの働きが、どのようなメカニズムで制御されているのかを明らかにすることを目指した。その結果、フリッパーゼは「リン酸化」という化学修飾を受けること、このリン酸化が、フリッパーゼの働きの高低を調整することが示唆された。リン酸化は、生命において、細胞内のシグナル伝達に広く用いられる化学修飾である。フリッパーゼがリン酸化を受けて機能調節を受けることは、細胞内シグナル伝達の枠組みの中に、PSとフリッパーゼによる受容体の輸送調節が入ることを意味している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、リン脂質の1種ホスファチジルセリン(PS)が細胞内小器官の1種リサイクリングエンドソーム(REs)の細胞質側の膜に豊富に局在する分子基盤を明らかにすることである。私は修士課程において、flippase familyの一つ(ここではXと呼称する)がREsに局在することを見出していた。そこでまず博士課程では、このFlippaseの機能阻害により、REs膜上のPSの配向性がどのように変化しているのかをPS可視化プローブ等を用いて解析した。その結果、通常は非常に少ないREsの内腔側のPSの量がflippase XのRNAiによって著しく増加するということを見出した。この結果は、flippase XがREsにおいてPSを細胞質側へと局在変化させる分子本体であることを強く示唆する。私は修士課程において、鉄輸送タンパク質TfnのREsから細胞膜への輸送がflippase XのRNAiにより著しく遅延すること、さらに、この輸送の遅延がflippase Xの活性依存的にレスキューされることを見出していた。すなわち、flippase Xが細胞膜側へとPSを動かすことがREsから細胞膜への物質の輸送に必要であると示唆されたが、PSと、REsからの輸送とをリンクさせる分子基盤は不明であった。そこで私は、PSに結合することが当研究室により示されていたEというタンパク質に着目した。その結果、flippase XのRNAiによりEのREsへの局在が失われること、およびEのRNAiによってもXのRNAiと同様にTfnのREsからの輸送が遅延することを見出した。さらに、Eをexogenousに過剰発現させることで、XのRNAiによるREsからの輸送異常を部分的にレスキューできることも見出している。すなわちこれらの結果は、Eが膜切断分子ダイナミンに類似したタンパク質であることも鑑みて、Xが細胞膜側へと動かしたPSによってEがREsへとリクルートされ、続いてEがREsで膜を切断することでREsからの分子の「出発」を起こす、という分子基盤の存在を強く示唆する。以上が博士課程1年次の研究成果である。次の1年間では、上記の分子基盤が持つ生理学的な意義を解明することを目指す。本研究の目的は、ホスファチジルセリンがリサイクリングエンドソームという細胞内小器官の細胞質側の膜に豊富に存在する機構を解明することであった。現在までに、ATP8A1というホスファチジルセリンフリッパーゼ(酵素の1種)がホスファチジルセリンをリサイクリングエンドソームの細胞質側に局在させるのに必要であるということを見出しており、研究の目的の最も主要な部分は達成されている。さらに、ATP8A1によるホスファチジルセリンの局在制御が、EHD1という分子の局在を制御することによって、リサイクリングエンドソームからの膜輸送を制御するということも見出している。現時点でまだ残る課題として、ATP8A1の活性がどのように制御されているかというものがある。この課題は、今後1年間で解決していけると考えている。当初の計画を超えて、ATP8A2というフリッパーゼがATP8A1と同様の役割を持つこと、ATP8A2の遺伝子変異による遺伝病の発症が、リサイクリングエンドソームからの膜輸送の破綻に起因することを示唆する結果も得ている。これらの結果は、既にヨーロッパ分子生物学会誌(EMBO Journal)上にオープンアクセスで発表している。以上の結果は、ホスファチジルセリンの局在化機構を示すのみならず、ホスファチジルセリンの生理的意義も示すものとして重要である。フリッパーゼの遺伝子変異による遺伝病は多数報告されているが、その発症メカニズムはほとんど不明のままである。本研究を端緒として、フリッパーゼ変異による遺伝病の発症メカニズムの解明に繋がることが期待される。

本研究の目的は、細胞の膜を構成する脂質の1種であるホスファチジルセリン(PS)が、リサイクリングエンドソームと呼ばれる細胞内小器官において、どのように局在制御され、それがどのような生命現象に関与するのかを明らかにすることである。昨年度までの研究によって、「フリッパーゼ」と呼ばれる酵素が、ホスファチジルセリン(PS)を細胞質側へと局在変化させるのに必要であることは明らかになった。また、この局在変化が、リサイクリングエンドソームから細胞表面へと種々の受容体を輸送するのに必要であることも分かった。フリッパーゼが過剰に働くと受容体の輸送は過剰になり、受容体を介した細胞応答には狂いが生じる。逆に、フリッパーゼが過度に抑制されると、受容体の輸送は細胞の欲求を満たせなくなり、細胞の生存にダメージを生じる。従って、フリッパーゼの働きの調節のメカニズムを知ることは、ホスファチジルセリンという脂質が、細胞の生存のために適切に働くためのメカニズムを知るために重要である。そこで本年度においては、フリッパーゼの働きが、どのようなメカニズムで制御されているのかを明らかにすることを目指した。その結果、フリッパーゼは「リン酸化」という化学修飾を受けること、このリン酸化が、フリッパーゼの働きの高低を調整することが示唆された。リン酸化は、生命において、細胞内のシグナル伝達に広く用いられる化学修飾である。フリッパーゼがリン酸化を受けて機能調節を受けることは、細胞内シグナル伝達の枠組みの中に、PSとフリッパーゼによる受容体の輸送調節が入ることを意味している。当初の目的通り、ホスファチジルセリンが細胞内小器官(リサイクリングエンドソーム)の細胞質側の膜に豊富に存在するのに必要な遺伝子を見出している。さらに、ホスファチジルセリンのそのような局在制御によって制御される細胞内の現象も見出している。27年度が最終年度であるため、記入しない。ホスファチジルセリンを制御するフリッパーゼATP8A1の活性を制御するメカニズムについては、まだ不明な点が残されている。このメカニズムを解明するにあたり、ATP8A1に対するキナーゼによるリン酸化の既報に着目し、リン酸化を受け得るアミノ酸がATP8A1の機能に必須かを検証していく。細胞内小器官の一つリサイクリングエンドソームにおいて、ホスファチジルセリンを細胞質側への膜へと局在化させるのに必要な遺伝子の同定に成功したから。同定した遺伝子Xが、ホスファチジルセリンを局在化させることが、生理的にどのような意義を持つのか、その解明をマウスを用いた研究により目指す。また、遺伝子X以外にも、ホスファチジルセリンを局在化させるのに働いている遺伝子が存在するか、引き続き解析を進める。
GHz帯膜厚差型一方向性すだれ状電極を用いた広帯域低損失弾性表面波フィルタ

次世代移動体通信に必要となる、GHz帯低損失弾性表面波フィルタについて研究を行った。膜厚差型一方向性すだれ状電極は、電極に同種或いは異種金属の異なる膜厚を用いることによる反射係数の違いを利用して一方向性を得るものであり、高効率な励振特性を有し、低損失、広帯域特性を得ることが可能である。これについて、以下の研究成果を得た。1.等価回路によるシミュレーション及び実験を行い、低損失特性を得るために重要となる「すだれ状変換器の一方向性化」に必要な、電極材料と膜厚の関係を明らかにし、実用的な膜厚の範囲内で、良好な特性を得ることが可能であることが確認された。2.この電極を用いたGHz帯フィルタの作製プロセスの研究を行った。これには、5GHz帯(波長0.72μm)の場合は0.18μm、10GHz帯(波長0.36μm)の場合は0.09μm、15GHz帯(波長0.24μm)の場合は、0.08μmといった非常に微細で、かつ膜厚差を有する周期電極を電子ビーム露光装置を用いたリソグラフィ技術を用いて作製する必要がある。この構造を、重ねあわせ露光を用いずに作製する方法について研究を行い、斜め蒸着を用いることにより、作製可能であることを示した。3.実際に、5GHz帯、10GHz帯、15GHz帯のフィルタの試作を行った。これにより、5GHz帯で、挿入損失4.1dB、10GHz帯で9.4dBの今までにない低損失特性を得た。また15GHz帯では、未だ完全な電極が得られておらず、挿入損失は約40dBであったが、今までにこの周波数帯で報告されている弾性表面波フィルタの中では、最良の特性を得た。今後、作製プロセスの最適化を行うことにより、20GHzを越える周波数帯の弾性表面波フィルタが実現可能である。
多次元行動情報を付加したセマンティックマップによるロボットサービス

人を支援するロボットにサービスを適切に提供可能にするためには、従来のロボットのための環境地図だけではなく、人の行動に関するセマンティックな情報が必要となる。そこで、三次元環境地図に意味情報を付加したセマンティックマッフプを提案する。さらに、人の三次元行動情報を認識し表現する手法について研究を行い、行動履歴を記録する手法を明らかにする。さらに、セマンティックマップからロボットの行動を生成する手法について探求する。人を支援するロボットにサービスを適切に提供可能にするためには、従来の移動ロボットのための環境地図だけでなく、人の行動に関するセマンティックな情報が必要となる。本研究では、環境の情報に限らず人の行動データを含んだ情報を基にサービスを実現する手法の確立を図る。そのために、セマンティックマップの生成手法、人の行動履歴の認識と記録手法、セマンティックマップに基づく行動の生成手法について研究を行う。平成24年度は下記の内容について研究を行った。(1)セマンティックマップの生成手法三次元距離センサと全方位カメラを搭載し、従来のシステムより高精度・高速の地図作成が可能な計測システムを構成した。また、これに行動情報を付加する手法について検討を行った。(2)人の行動履歴の認識と記録基本動作を蓄積するための類似動作の認識について研究を行った。モーションキャプチャのマーカ情報について、類似動作分類を行うことにより動作分類し記録する手法を検討した。対話ロボットシステムに対して、この手法を元に動作のデータベース化を行った。また、汎用性、広い空間での計測を考慮して3次元距離センサを使用した入力システムを試作した。(2)セマンティックマップに基づく行動の生成セマンティックマップの情報を基に、人を支援するサービスを実現するための行動生成法について取り組んだ。下記の手法について、セマンティックマップに基づく処理方法について検討を行った3-1三次元環境地図から、ビューベーストナビゲーションに必要なビューシーケンスを生成する手法3-2平面内での人の移動情報を組み込んだ地図により、動線情報を参照しながら経路計画を行う手法人を支援するロボットにサービスを適切に提供可能にするためには、従来の移動ロボットのための環境地図だけでなく、人の行動に関するセマンティックな情報が必要となる。そのために、セマンティックマップの生成手法、人の行動履歴の認識と記録手法、セマンティックマップに基づく行動の生成手法について研究を展開している。平成25年度は下記の内容について研究を行った。セマンティックマップの生成手法:屋内および屋外においてセマンティックマップの生成法を検討した。オフィスの会議室スペースおよび駐車場を対象に三次元マップの生成を試みた。屋内においては人の行動に意味付けを行い、これを環境地図にタグ付けしたセマンティックマップを生成した。屋外においては広範囲な環境地図の生成を行い、移動物体の検出を行うことができた。人の行動履歴の認識と記録:基本動作を蓄積するために類似動作の認識を行った。モーションキャプチャのマーカ情報を周波数鵜スペクトル成分を評価尺度として類似動作分類を行うことにより動作分類し記録する手法により、全身運動を記録した。また、認識した全身行動をデータベースに記録する手法について取り組んだ。セマンティックマップに基づく行動の生成:セマンティックマップの情報を基に、人を支援するサービスを実現するための行動生成法について取り組んだ。人の行動情報を考慮した安全な行動の生成手法に関して取り組んだ。距離画像からの情報を基に、ロボットと人との最短距離と人の運動の方向性を考慮して、安全な回避動作を生成する手法を構築した。そのために、セマンティックマップの生成手法、人の行動履歴の認識と記録手法、セマンティックマップに基づく行動の生成手法について研究を行った。平成26年度は、前年度までの成果を基に、下記の内容について研究を行った。(1)セマンティックマップの生成手法:セマンティックマップについては、今年度は、セマンティックマップの性能の向上を試みた。具体的には、セマンティックマップの広範囲化および詳細化について検討した。広域のマップを生成するために、ドローンを用いた環境情報の収集方法について検討し、試作システムにより計測実験を行った。(2)人の行動履歴の認識と記録:行動履歴の認識をより細かく行えるように認識手法の改良を行った。一作業者の頭部に搭載された三次元距離センサにより、一人称視点情報から行動履歴の認識と記録を行う手法について取り組み、テーブル上での作業の認識の認識実験によりその性能の評価を行った。一人称視点映像を用いることにより、作業主体である人の行動を意図との関連づけの可能性について確認できた。(3)セマンティックマップに基づく動作の生成:建物内および屋外におけるセマンティックマップを基に、人に対して支援サービスを行うロボットシステムの検討を行った。

屋外では駐車場のような場所でのモニタリングへの応用を検討した。また、屋内では、家庭やオフィスでの人への給仕動作を効率的に行うシステムについて検討した。26年度が最終年度であるため、記入しない。知能ロボットシステム26年度が最終年度であるため、記入しない。人の行動履歴の認識に関して、対話ロボットに関する動作のデータベース化を行うことができた。また、セマンティックマップとしては単純であるが、人の関心度を二次元地図上に重畳することにより、車いすの走行支援を実現し、人を支援するサービスのプロトタイプを構成することができた。これは当初の計画にはなかったものである。屋内においては人の行動情報を組み込んだセマンティックマップの構築に成功した。また、屋外でも広範囲な三次元マップ生成手法を確立することができた。これと同時に、動作情報に基づいた安全な行動の生成手法について検討を行い、その基本的な手法を確立することができた。安全な行動の生成手法については、当初の想定以上の成果をだすことができた。現在まで順調に進展している。来年度以降も当初計画に従って研究を進める予定である。現在まで順調に進展しいる。来年度は最終年度にあたるが、当初計画に従って研究を進める予定である。セマンティックマップを生成する手法については確立してきており、最終年度としては、セマンティックマップをどのように使うかについて検討を行ってゆく予定である。今年度予定していた環境計測装置の一部の購入を先延ばしにしており、これを購入するとともに、成果発表のための旅費として使用する予定である。来年度、セマンティックマップの有効性を検証するため、ロボットサービスの実験を行う予定である。これに必要なロボットやセンサの仕様が現時点では確定しておらず、来年度購入する予定である。このため、基金の一部を来年度に持ち越した。ロボットサービスの実験システムを構成するロボットやセンサを購入する予定である。