hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インターロイキン２２を用いた新しい歯周組織再生療法開発のための基礎的研究

レセプターの発現は,real-time PCR法およびウェスタンブロット法を用いて遺伝子およびタンパクレベルで確認することができた。なお,IL22RA1遺伝子発現は,炎症性サイトカインであるIL-1βおよびTNF-α存在下において上昇すること,また両者が存在する場合,さらにIL22RA1遺伝子発現が亢進することが明らかとなった。さらに,それらPDL細胞株を用いて,IL-22がPDL細胞の細胞増殖および石灰化物形成能に及ぼす影響を調べた。PDL細胞を無血清培地で1日間培養を行った後,様々な濃度のIL-22存在下および非存在下で培養し,3H thymidine存在下で一定時間培養した後の3H thymidineの取り込み量を測定した結果,両者間に有意な差は見られなかった。また,PDL細胞をIL-22存在下および非存在下において骨形成誘導培地で培養を行ない,それぞれの条件における石灰化物形成を評価した結果,培養初期にIL-22が存在した場合,アリザリンレッド染色および破砕した細胞内外のカルシウム濃度定量において,その石灰化物形成能が促進されることが明らかとなった。本研究は,IL-22がPDL細胞に対して示す生物学的活性を明らかにすることを目的として, IL-22がPDL細胞の細胞増殖に及ぼす影響,またIL-22がPDL細胞の石灰化物形能に及ぼす影響を明らかにしてきた。その流れにおいて,本年度は,1.IL-22刺激を受けたPDL細胞の遺伝子プロファイルを網羅的に解析すること,および2.単クローン化したPDL細胞のIL-22の生物学的活性の評価を実施する計画を立て,1.については,結果を得るに至り,また2.についても単クローン化PDL細胞の準備を行うことができた。その一方で,炎症病巣局所において考慮すべきTNF-α等の炎症性サイトカインが存在することによってIL-22等のTh17サイトカインの作用が修飾されることが近年報告された。これらの報告およびTNF-αがPDL細胞のIL-22レセプター発現を上昇させるという前年度の結果,さらには歯周病巣局所におけるTNF-α濃度の上昇を考慮すれば,IL-22刺激PDL細胞の生物活性にどのような変化を及ぼすかについて把握することは不可欠である。これら遺伝子プロファイルおよびTNF-αが及ぼす影響に関する結果については,今後の計画を進めるうえで,重要な指標となる。本研究は,IL-22がPDL細胞に対して示す生物学的活性を明らかにすることを目的としている。その一環として,1.IL-22がPDL細胞の細胞増殖に及ぼす影響を明らかにすること,2.IL-22がPDL細胞の石灰化物形能に及ぼす影響を調べること,3.IL-22刺激を受けたPDL細胞の遺伝子プロファイルを網羅的に解析することを本年度に実施する計画を立てた。さらに本年度は上記項目を実施する準備として,PDL細胞株を樹立することを行った。本年度は5細胞株を樹立するにとどまったが(研究計画調書においては10細胞株を予定),上記項目1および2については「研究実績の概要」に示す成果を得るにいたった。これらの成果は,論文としてまとめられ,Cytokine誌において掲載予定である。本年度に行った遺伝子プロファイルの網羅的解析の結果から,IL-22刺激の有無によって発現量が異なる遺伝子群の多くが細胞の分化・増殖および代謝に関わる遺伝子であることが明らかとなった。
臨床診断用DNAチップを用いた食道癌に対する化学療法感受性予測システムの構築

ヒト全遺伝子型DNAチップによる網羅的遺伝子発現解析により、食道癌の化学療法の感受性に関わる遺伝子を約20遺伝子見出した。その結果を基に、現在最も汎用されている定量的RT-PCRによる遺伝子発現解析で、未知の食道癌症例に対する検証を行い、約70%程度の正診率で化学療法に対する感受性を予測診断することが可能であり、現在前向きな症例に対する検証を継続しているところである。1.25例の化学療法前の生検サンプルを用いたヒト全遺伝子型DNAチップによる網羅的遺伝子発現解析の結果を用いて、化学療法の感受性に関わる遺伝子群の同定を行った。感受性群・非感受性群のそれぞれ2群において発現が異なる遺伝子を1万回のpermutation法を用いて順位付けした。この順位に基づいてweighted-vote法による予測診断を行ったところ、上位10200遺伝子で診断性能が最も高く約80%の診断精度であり、かつ安定した診断能力を有していた。2.上位の200遺伝子の中からプライマーの設計が可能な遺伝子を無作為に17遺伝子を選択し、定量的RT-PCRを行った。先程用いた25例の生検サンプルによりPCRとDNAチップのデータ相関、および化学療法の感受性予測診断能を検討したところ、17遺伝子のうち7遺伝子において高い発現データの相関を有していた。これら7遺伝子の診断能力はDNAチップで得られた80%の診断能力とほぼ同等であった。さらに、新規の食道癌生検サンプルを用いた7遺伝子の発現パターンによる予測診断も70%程度の結果が得られた。さらにDNAチップとの相関の高い遺伝子の数を増やし、より高い診断能力を持つ診断システムを構築中である。3.定量的RT-PCRによる検証実験に平行して、新たにサンプリングした化学療法前の生検サンプル20例の採取を完了した。ヒト全遺伝子型DNAチップによる遺伝子発現解析を行い、このデータを用いて感受性予測診断モデルの再検証を行う予定である。臨床診断用DNAチップによる臨床応用に向けて、チップの改良を行っている。より汎用性を高めるために、インクジェット方式によるDNAプローブの基盤への配置を行い、チップ間でのグリッド形状の均一化、DNAプローブ濃度の高密度化と一定化を実現した。また、1チップあたりに8assayまで可能なチップを開発中である。1.全遺伝子型DNAチップによる網羅的遺伝子発現解析の結果から、化学療法感受性予測に有用な遺伝子を抽出し、新たな症例かおいて、検証実験を行った。RT-PCRによる発現解析において、新規食道癌サンプルにわいても70%の診断精度で化学療法の感受性を予測診断することが可能であった。さらなる症例の追加を行い、診断精度の検証を行っているところである2.新規食道癌21例に対して、全遺伝子型DNAチップによる網羅的遺伝子発現解析を新たに施行し、これまでの解析結果のvalidationを行っている。DNAチップによる網羅的遺伝子発現解析において、サンプリングやハイブリダイゼーションの時期や手法などかよる実験的バイアスが問題となることが多いため、まずこれまでの25例の遺伝子発現プロファイルと新規の21例の発現プロファイルのデータを解析した。食道癌と正常食道粘膜とのクラスター解析を行ったところ、正常と食道癌は明らかに異なるプロファイルを持つことが証明された。また、retroな症例とprospectiveな症例の発現プロファイルを比較検討したところ、これら2つの症例群間を分けることはできなかった。このことより実験間のバイアスは少ないものと考える、ことができ、新規21症例において化学療法感受性予測診断の精度を検証中である。3.ここでpick upされた化学療法感受性に関わる分子を蛋白レベルでも検証した。このなかでCK(サイトケラチン)18, CK8は遺伝子発現と蛋白発現との相関が極めて高い分子であることが判明した。この2つの分子を用いた蛋白発現においても化学療法感受性予測を行うことができる可能性が示唆された。これら分子のみでは7遺伝子を用いた診断精度より劣るが、遺伝子発現どの相関の高い蛋白発現を有する分子との組み合わせによって、蛋白発現での診断も可能となり、汎用性はさらに高まる可能性がある。
内部統制の透明性と行政処分が市場の信頼性に及ぼす影響の実験的検証

学生を被験者とする実験によって,内部統制の監査が市場の信頼性を高める効果があることを確認した。また投資家の経営者に対する損害賠償訴訟に加えて,経営者に対する罰金という行政処分が存在すると,市場の信頼性はさらに高まることが確認された。さらに損害賠償訴訟と行政処分という経営者に対する「鞭」と,内部統制の整備コストの投資家による肩代わりという「飴」のいずれが,市場の信頼性について効果的かについても検証を加えた。第1に内部統制の監査が市場の信頼性を高めるシグナルとして機能できるかについて,実験市場を用いて検証した。その結果以前の実験で得られたより,一層はっきりとした形でシグナルとしての有効性が検証できた。実験市場は次の3つが設定された。いずれの市場も経営者は内部統制に投資をすることは可能である。最初の市場は経営者が内部統制に投資をしたかは開示されず,経営者は監査も購買できない。第2の市場は内部統制の投資の開示はされないが,監査は購買可能である。最後の市場は内部統制の投資が開示され,監査も購買可能である。実験の結果,第2の市場より最後の市場で,経営者の粉飾も減少し投資家の資産の購買も上昇した。内部統制の投資の開示は内部統制の監査の本質を単純化して表したものであり,そのシグナリング機能が有効に働くことを示したと考えられる。第2の実験では,損害賠償訴訟と行政処分のいずれが市場の信頼性を高めるのにより効率的かを検証した。この実験ではこれらの鞭の効果以外に,飴の効果についても検証が加えられた。それは,資産の購買が成功裡に終ったときに,投資家が経営者の代りに内部統制の投資コストを負担するというものである。実験の結果,損害賠償訴訟の方が行政処分より効率的であり,投資家による内部統制の投資コストの負担という飴は十分な効果を得られなかった。行政処分が思ったよるな効果を発揮できなかったのは,行政処分が発動された頻度が予想に反して少なかったためである。損害賠償訴訟が可能な市場では,被実験者が大半の場合訴訟を選択したため,訴訟の頻度が高くなり,充分な脅威となったと考えられる。内部統制の監査の意義については,市場のシグナリング機能という観点から,モデルに基づいた実験を前年度にすでに実施して検証した。その結果内部統制の監査の制度化は,市場の信頼性を高める傾向を確認するにとどまった。今回はこの実験の再試を行うと伴に,内部統制の整備コストを投資家が負担することによって,内部統制の整備を促進し市場の信頼性を高めことができるかを検証した。市場の信頼性を高める手段として近年特に強調されていることは,経営者に対する「鞭」の強化である。しかし今回の実験では,投資家による内部統制の整備コストの肩代わりという,経営者に対する「飴」の効果についても注目して検証した,また今回の実験では,経営者に対する「鞭」として損害賠償訴訟と行政処分のいずれが効果的かについても検証した。実験では次の結果が得られた。(1)経営者による内部統制の整備の有無が開示されると,経営者の誠実な行動と投資家の投資が促進され,内部統制の監査が市場におけるシグナリング機能を保持することが確認された。(2)投資家による内部統制の整備コストの肩代わりという「飴」は,経営者の誠実な行動と投資家の投資を増加させることはできなかった。しかし経営者に対して内部統制の整備を促進する傾向は確認された。(3)経営者に対する「鞭」のうち,損害賠償訴訟の方が行政処分による罰金より,経営者の誠実な行動と投資家の投資を促進する効果があった。損害賠償訴訟を受ける機会の多さが,経営者に対して不誠実な行動を抑止する効果があり,行政処分の一罰百戒的な性格の裏面が浮かび上がった。また損害賠償訴訟をためらわないことの重要性が示された。
転写活性因子としての核内レセプターの機能と相互作用-in situ PCR法を用いた微量遺伝子の細胞レベルでの発現-

エストロゲン,甲状腺ホルモン,活性型ビタミンD,レチノイドなどは標的細胞の核内に存在する特異的レセプターによって受容され,特異的遺伝子の転写効率を制御している。ヒト下垂体腺腫細胞において1)特異的ホルモンの転写活性に核内レセプターがどのように関与しているのか2)核内レセプターとその他の修飾因子の相互作用を明らかにすることを目的として本研究を行った。Estrogen Receptor(ER), Retinoid X Receptor (RXR), Thyroxin Receptor (TR)についてプローブを合成し、Northern blottingおよびPolymerase chain reaction(PCR)法を用いて正常下垂体および腺腫細胞におけるmRNAの局在を証明した。細胞内で微量遺伝子を増幅し(in situ PCR法)個々の細胞レベルの発現を証明した。酵素抗体法による蛋白の検出を組み合わせることにより、ERは下垂体細胞の中でもプロラクチン産生細胞、RXR,TRはTSH,GH細胞に特異的に発現し、これらの腫瘍細胞の機能分化・増殖に関与していることが明かとなった。さらに下垂体特異的転写活性因子Pit-1,Ptx-1,Prop-1と同一細胞に発現することがわかり、これらの協調作用を示唆する結果を得た。昨年までに我々はPit-1がGH,PRL,TSH3種の細胞の分化・転写に関与することを報告し、PRL細胞におけるエストロゲンレセプターとの協調作用を報告してきたが、今年度の結果を踏まえ、GH/TSHの細胞分化と増殖にPit-1と核内レセプターの相互作用が示唆された。Estrogen Receptor(ER),Retinoid X Receptor(RXR),Thyroxin Receptor(TR)についてプローブを合成し、Northern blottingおよびPolymerase chain reaction(PCR)法を用いて正常下垂体および腺腫細胞におけるmRNAの局在を証明した。
遠隔操作用油圧パワーショベルの高精度力覚提示法の開発

地震や火山,原子力発電所における災害復旧等で利用される建設ロボットでは,パワーショベル等が多用される.本研究では,汎用的なパワーショベルに小規模な改良を加えることで,力覚フィードバックを可能とし,作業対象物や地面に対する操作で生じる微妙な作業反力を操作レバーおよび映像・音声情報を用いて作業者にフィードバックするとともに,対象物を破壊せずに安全にハンドリングするための力覚および動作状況提示に関する研究を行った.実験により検証した結果,災害復旧で活用される油圧パワーショベルを用いて,対象物を破壊せずに安全にハンドリングするための力覚提示・制御法に関する研究成果を得ることができた.本研究では,汎用的なパワーショベルに小規模な改良を加えることで,力覚フィードバックを可能とし,操作の際に生じる微妙な作業反力を操作レバーおよび各種情報により作業者にフィードバックするとともに,対象物を破壊せずにハンドリングするための力覚提示・制御法に関する研究を行った.本システムでは,油圧シリンダの圧力信号に基づき,作業対象物からの反力の計測を行うが,油圧シリンダの摩擦力が操作者にフィードバックされると不必要な反力により操作性が損なわれるため,摩擦力の影響を精密に補償する方法を開発し,柔らかい(あるいは脆い)対象物を潰したり壊したりせずにハンドリングするのに十分な精度の確保することを目標に研究を行った.制御手法の面ではこれまでマスタ・スレーブ制御で基本となる位置ー位置制御(操作レバーの位置変位に対して,油圧シリンダの位置が対応して変位する)であったが,パワーショベルで汎用される位置ー速度制御(操作レバーに一定変位を与えると,油圧シリンダが一定速度で動く)を用いる制御系として再構築した.これにより,油圧ショベルとして一般的な操作体系となるため,多くの操作者にとって扱いやすいインターフェースとなった.また,上記システムの制御特性について詳細に検討するため,数学モデルを構築し,それに基づく動特性シミュレーションを行い,実験と比較しながら硬さ・脆さの異なる作業対象物の把持実験を行い,操作レバーに適正な反力提示が可能かどうかについての性能評価を行い,開発した制御法の有効性を検証した.前年度までの研究結果に基づき,遠隔操作建設ロボットの操作レバーの操作に対して,提示される操作力がそれを阻害しないよう,操作レバーからの力覚フィードバックを必要最小限に抑えつつ,対象物からの反力に基づく聴覚情報および視覚情報をフィードバックするための基本的な検討を行い,微妙な力覚の認識を可能にする手法を実現できた.まず,操作レバーからの力覚フィードバックに関しては,操作レバーの中立点近傍では制御法を従来の位置ー位置制御法に切り替えることで,上記の問題の克服できた.また,聴覚による力覚フィードバックでは,対象物からの反力を油圧シリンダ内の圧力センサで計測し,摩擦力等の外乱を補正した後,操作レバーへの力覚提示に加えて,作業反力の強さにより異なる音声情報を操作者にフィードバックし,操作レバーへの力提示を支援するためのより精度の高いシステムを構築した.さらに,力覚・聴覚に加え画像中にも力覚情報をゲージで提示するようにし,本システムの評価実験を行い,操作性を改善できることを確認した.遠隔操作建設ロボットの操作レバーに対して,操作力がそれを阻害しないよう,操作レバーからの力覚フィードバックを必要最小限に抑えつつ,対象物からの反力に基づく視聴覚情報をフィードバックするための改良されたシステムを構築し,その有効性を実験的に検証した.また,ビデオカメラ画像にCG(コンピュータ・グラフィックス)による付加情報を重畳して表示するAR(Augmented Reality:拡張現実)を導入し,CGにより視覚的に作業フィールドの地面等からの力覚情報を提示した.硬さ情報の重畳提示を行うと作業環境(障害物の有無,現場の色など)の把握がしづらくなるため,硬さ情報と作業環境情報の両立が可能となる最適な地面硬さの提示手法を開発した.さらに,油圧パワーショベルを用いて,対象物を破壊せずにハンドリングするため,油圧操作レバーの解析シミュレーションを構築し,その妥当性を実験およびME法による官能評価によって検証した.加えて,遠隔操作における建設機械への負荷低減を目的として,建設機械への力学的負荷の程度を表す指標を定義し,ARを用いてそれを操作者に視覚的に提示した.また,操作者に建機の動作状況を提示し,フォークグラブの手先が危険物体に接近した際に,操作者へ警告を行う危険物回避警告システムを構築した.そして,力覚および音による2つの提示手法について,実験によりその有効性を検証した.以上の結果より,本研究では災害復旧で活用される油圧パワーショベルを用いて,対象物を破壊せずに安全にハンドリングするための力覚・情報提示および制御法に関する研究成果を得ることができた.地震や火山,原子力発電所における災害復旧等で利用される建設ロボットでは,パワーショベル等が多用される.本研究では,汎用的なパワーショベルに小規模な改良を加えることで,力覚フィードバックを可能とし,作業対象物や地面に対する操作で生じる微妙な作業反力を操作レバーおよび映像・音声情報を用いて作業者にフィードバックするとともに,対象物を破壊せずに安全にハンドリングするための力覚および動作状況提示に関する研究を行った.実験により検証した結果,災害復旧で活用される油圧パワーショベルを用いて,対象物を破壊せずに安全にハンドリングするための力覚提示・制御法に関する研究成果を得ることができた.当初に目的としていた,遠隔操作建設ロボットの操作レバーの操作に対して,操作レバーからの力覚フィードバックを必要最小限に抑えつつ,対象物からの反力に基づく聴覚情報および視覚情報をフィードバックするための基本的システムを構築できた.また,微妙な力覚の認識を可能にするための手法を実現でき,その評価を行えた.

機械工学ビデオカメラ画像にCG(コンピュータ・グラフィックス)による付加情報を重畳して表示するAR(Augmented Reality:拡張現実)を導入し,CGにより視覚的に力覚情報を提示する.操作者には,奥行き感覚を有するビデオ映像を提示し,実写映像にCGによる力覚情報を含む作業支援情報を提示する.すなわち,操作者がパワーショベルにより作業対象物を把持すると,作業対象物からの反力をCGによるゲージで提示すると共に,作業反力と油圧アクチュエータの変位より対象物の硬さ情報を計算し,硬さに応じた色を作業対象物に着色して提示する.さらに,作業現場の状況(地面の硬さなど)も提示できるようにする.そして,操作者にとって最適な力覚提示が可能となるマンマシン・インターフェースのありかたを考察し,操作レバーへの力覚提示法,視覚・聴覚による力覚提示の援用手法を見直し,改良を加えていく.パワーショベルの油圧シリンダ内の圧力信号に基づき一般的な操作体系に基づく力覚フィードバックを実現し,数学モデルに基づく解析との両面で開発した制御法の有効性を検証できた.パワーショベルの操作レバーへの微妙な作業反力の提示が可能となったことから,今後は操作レバーからの力覚フィードバックを必要最小限に抑えつつ,対象物からの反力に基づく聴覚情報およびAR(Augmented Reality:拡張現実)を用いた視覚情報をフィードバックすることで,微妙な力覚の認識と操作性の両立を可能にする手法について検討するとともに,その有効性について行動的指標,主観的指標等によって評価を行う.
社会性相互作用誘導型Developmental Reaction Norm

申請者は、エゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)幼生の発育過程で生じる「共食い多型」現象をモデルとして、「集団メンバー個体が有する同一のreaction normが、どのような集団内の相互作用によって、どのような共食い型と非共食い型の表現型集団を生じさせるか?それらは、相互作用が全くないときの個体の表現型とどのように異なるか?」に焦点を当てた実験研究を計画した。3月19日、エゾサンショウウオ生息地の産卵調査開始。3月30日4月14日、産卵された卵塊を採集し、実験室で保存。4月下旬から実験の用意にかかった。複数クラッチから孵化直後の幼生をランダムに選び、飼育タンクに30個体入れた共食いを誘発する高密度処理区と、1個体入れた低密度飼育環境の対照区を設けた。高密度処理区での実験経過に伴って起こった共食い件数を記録し、一定期間ごとに全ての個体を上面と側面から写真撮影をした。集団内で、共食いを行った個体とそれ以外の個体の形態の分化が進んでいると期待される12日目の個体の写真画像について、高密度処理区の共食いを行った個体とそれ以外、低密度対象区の個体の3つの個体タイプカテゴリーに分けて、幾何学的形態解析の手法で、sizeとshapeの特徴について調べる分析を行った。特に、shape解析では、個体ごとの上方からの頭部のshapeと側面からのshapeの関連性についてPartial Least Square解析法によって分析し、size-shape空間上で3つのタイプの分布を特徴づけた。形態分析の結果、3つのタイプカテゴリーで形態に差異が見られた。高密度処理区における個体は、頭部と背びれのshapeに高い相関があり、低密度対象区の個体ではそうした相関は見られなかった。実験において、形態発現過程を記録するための写真撮影が十分に行えなかった発生ステージがあり、本種が有するCannibalism ReactionNormに基づき、発生経過に伴い、実験処理区ごとに、個体と集団が示すであろう形態変化の様相を調べるためのデータ取得が不十分となった。そのため、本年度は、ある程度集団内で形態分化が進んだ、実験期間の最終日(12日目)のみの解析を行った。データ取得について:形態分化発現過程を調べるため、実験開始から日数経過にともなう個体の形態の写真データを確実に取得することに注力する。データ解析方について:幾何学的形態測定法は、1990年代から理論的面での発展が進んだ。Shapeに関する情報データが球面幾何空間にマップされることが特徴である。現在、多くの分野で応用的に用いられているが、何らかの形パターンの発見や、仮説の検定を行う上で、ユウークリッド空間上に情報データーを変換する。この変換に伴い、パターン探索、仮説検定などの解析場面で、場合に応じて理論的検討・配慮が必要になるが、その方法について十分な研究が行われていない。本研究においても、例えば、12日齢の個体を高密度処理区の共食い個体、非共食い個体、低密度対象区の個体で形態の差異のパターンを探索する場合、そうした問題が生じた。今後、この問題に対する理論的な探求を行う。

Shapeに関する情報データが球面幾何空間にマップされることが特徴である。現在、多くの分野で応用的に用いられているが、何らかの形パターンの発見や、仮説の検定を行う上で、ユウークリッド空間上に情報データーを変換する。この変換に伴い、パターン探索、仮説検定などの解析場面で、場合に応じて理論的検討・配慮が必要になるが、その方法について十分な研究が行われていない。本研究においても、例えば、12日齢の個体を高密度処理区の共食い個体、非共食い個体、低密度対象区の個体で形態の差異のパターンを探索する場合、そうした問題が生じた。今後、この問題に対する理論的な探求を行う。
有機トランジスタの電荷トラップ機構の解明

有機半導体は、機械的柔軟性を有する電界効果トランジスタ(FET)をシンプルな湿式プロセスにより形成可能であり、無機系半導体では達成しえなかった生体調和性の高いデバイスを実現可能である。本研究では、「有機トランジスタの電荷トラップ機構の解明」という目標を掲げ、有機FETにおける電気伝導阻害機構を定量的に評価することで、有機半導体の電荷輸送および有機-無機または有機-有機界面の相互作用を体系的に理解することが主な目的である。同時に、金属ナノワイヤ電極を用いたオール印刷による透明有機FETの開発を進める。これまでに開発を進めていた印刷透明電極を用いた有機FETにおいて、高い閾値電圧、素子ばらつき、素子特性のヒステリシス、バイアスストレス、高い接触抵抗が存在するという課題があった。今回、金属ナノワイヤ電極、蒸着電極、蒸着有機半導体を測定試料とし、熱刺激電流測定と四端子計測を行うための設計および試作を終えて、それら計測に着手している。同H29年度では、ソース・ドレイン・ゲートに用いる銀ナノワイヤ電極の電子伝導が向上すると、有機トランジスタ特性(移動度やON電流)が向上することを確認した。つまり、網状の導電性ネットワークを形成する銀ナノワイヤ電極において、ネットワーク増加によって電極内電流密度が向上または有機半導体との接触面積が増加したことにより、高いキャリヤ移動度と電荷トラップ低減へつながったことが想定される。さらに、銀ナノワイヤ電極を用いた透明有機FETのアプリケーションとして回路作製および評価まで行っている。本研究では、「有機トランジスタの電荷トラップ機構の解明」という目標を掲げ、オール印刷による透明有機FETの開発までを狙った計画である。H29年度では、金属ナノワイヤを用いた印刷透明電極の形成手法や表面処理手法を検討することにより、透明有機FETの高性化に成功した。これら形成技術を用いて実現可能な、熱刺激電流測定と四端子計測用の設計・試作を終えた。さらに、有機FET回路の設計・試作まで行い、金属ナノワイヤを用いたデバイスとしては初めてのフレキシブル電子回路を実現した。以上のように、オール印刷トランジスタの作製に向けて、作製技術および評価技術の構築が当初以上に進んでいる。H29年度から引き続き、有機半導体の単結晶薄膜の作製方法を検討や単結晶薄膜へのドーピングを検討する。加えて、銀ナノワイヤ透明電極の表面処理を検討し、オール印刷トランジスタの特性向上を目指す。段階的に、蒸着形成から印刷形成の透明有機FETへシフトしていき、15の作業を繰り返す。1熱刺激電流(TSC)測定と四端子測定を同時に計測可能な測定系を構築し、計測を行う。2測定で得たデータからトラップ電荷の活性化エネルギーや熱放出される電子の割合を求める。3補助的なデータとして配線インピーダンスや絶縁膜インピーダンスの温度依存性等を測定し、温度に依存した原子・分子揺らぎの大きさがキャリア伝導に与える影響を棲み分ける。4電荷トラップの定量的評価の関連データとして、トランジスタ特性やバイアスストレス評価する。5有機FETの電気伝導特性とトランジスタ特性を直接議論して有機半導体の理解を深める。印刷形成デバイスの形成手法を変更しながら15の繰り返す。H30年度では、蒸着から印刷形成に変更していくと、異なる形成手法による電荷トラップへ影響を定量的に評価可能となる。

1熱刺激電流(TSC)測定と四端子測定を同時に計測可能な測定系を構築し、計測を行う。2測定で得たデータからトラップ電荷の活性化エネルギーや熱放出される電子の割合を求める。3補助的なデータとして配線インピーダンスや絶縁膜インピーダンスの温度依存性等を測定し、温度に依存した原子・分子揺らぎの大きさがキャリア伝導に与える影響を棲み分ける。4電荷トラップの定量的評価の関連データとして、トランジスタ特性やバイアスストレス評価する。5有機FETの電気伝導特性とトランジスタ特性を直接議論して有機半導体の理解を深める。印刷形成デバイスの形成手法を変更しながら15の繰り返す。H30年度では、蒸着から印刷形成に変更していくと、異なる形成手法による電荷トラップへ影響を定量的に評価可能となる。H29年度では、極めて順調に研究遂行が可能でありながら、在籍研究室の運営費等などで消耗品(ガラス用品、保存用プラスチック用品、配線等)を執行したため、残額がいくらか発生した。この執行した物品は、電極形成時や評価時に必要となり、本研究においても使用可能である。H30年度は、本研究をさらに加速すべく、H29年度の残額はH30年度に分析費・解析費に充てて執行予定である。
頭頸部がん患者に対する心理的介入の開発と効果の検討

頭頸部がん患者とは,頸部を中心に顎・顔面・咽頭・喉頭・口腔に発生する悪性腫瘍の総称であり,治療の影響により,嚥下・咀嚼・呼吸・発声などの重要な機能が障害される。したがって患者は食事やコミュニケーションなどの社会生活が困難となり,うつ病や自殺につながっていると指摘されている。本研究の目的は,1生活上の能力(機能)と能力に対する満足感(態度)の両面から測定可能なHead and Neck Cancer Inventory (HNCI)の日本語版標準化を行うこと(研究1),2HNCIにおける「態度」が社会的孤立に及ぼす影響を検討すること(研究2),3態度(能力に対する満足感)を向上させる治療コンポーネントを開発し,社会的孤立軽減に対する介入効果を検証すること(研究3),の3点であった。平成26年度の研究実施計画として,研究1では投稿している論文が受理されること,研究2では観察研究の統計的解析を終了して原著論文を投稿すること,研究3では開発されたプログラムを実施して効果検証を行うこと,を予定していた。研究1に関しては共同研究者とともに2本の論文を仕上げ,受理に至っている。研究2に関しては,現在投稿論文の結果待ちである。さいごに研究3については,プログラム開発から介入実施まで到達し,予備的研究としての効果検証を行うことができた。本研究で蓄積された研究成果から,頭頸部がん患者の多くが治療経過中に抑うつ症状が持続していること,このような抑うつ症状の持続には気分転換やサポート希求などのコーピングが影響していること,が明らかとなった。つまり,コーピング・レパートリーを広げていく心理介入を実施することで,抑うつ低減につながる可能性がある。今後,さらなる知見の蓄積により,頭頸部がん患者の抑うつ発症メカニズムが解明され,プログラムが精緻化されることが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。頭頸部がん患者においては,容貌,音声言語,嚥下,呼吸が障害され,食事やコミュニケーションなどが困難となることから,社会的孤立やうつ病の問題が指摘されている。本研究の目的は,(1)生活上の能力(機能)と能力に対する満足感(態度)の両面から測定可能なHead and Neck Cancer Inventory(HNCI)の日本語版標準化を行うこと(研究1),(2)田CIにおける「態度」が社会的孤立に及ぼす影響を検討すること(研究2),(3)態度(能力に対する満足感)を向上させる治療コンポーネントを開発し,社会的孤立軽減に対する介入効果を検証すること(研究3),の3点であった。平成24年度の研究実施計画として,研究1ではデータ収集・データ入力・データ解析を行うこと,研究2では先行研究の収集・データ収集,研究3では先行研究および資料の収集を予定していた。まず研究1に関しては,9月・11月の学会発表にて途中経過を報告し,すべての過程が終了した。現在共同研究者とともに議論を重ね,論文執筆中である。つぎに研究2および研究3に関しては,ともに先行研究やデータの収集が終了し,本学倫理審査委員会を通過した。現在はともにアンケート調査によるデータ収集を開始している。今後,これらの研究が蓄積されることで頭頸部がん患者の社会的孤立やうつ病の併発を予防するための心理社会的なメカニズムが解明され,心理社会的な介入を開発するうえでの一助となり得る。本研究の目的は, 1生活上の能力(機能)と能力に対する満足感(態度)の両面から測定可能なHead and Neck Cancer Inventory (HNCI)の日本語版標準化を行うこと(研究1), 2HNCIにおける「態度」が社会的孤立に及ぼす影響を検討すること(研究2), 3態度(能力に対する満足感)を向上させる治療コンポーネントを開発し,社会的孤立軽減に対する介入効果を検証すること(研究3),の3点であった。平成25年度の研究実施計画として,研究1では共同研究者と共に原著論文を国際学会誌に投稿すること,研究2では調査を終えて統計的解析を実施すること,研究3ではプログラムを開発して開始すること,文は最終推敲中である。また,研究3についてもすでにプログラムを開発し倫理審査委員会を通過している。現在,コントロール群のデータ収集を行いながら,病棟からの許可を待機している段階である。今後,これらの研究が蓄積されることで頭頸部がん患者の社会的孤立やうつ病の併発を予防するための心理社会的なメカニズムが解明され,対象者への心理的介入プログラムの基盤が作られるとともに,支援体制の強化に活かされると考えられる。

平成26年度の研究実施計画として,研究1では投稿している論文が受理されること,研究2では観察研究の統計的解析を終了して原著論文を投稿すること,研究3では開発されたプログラムを実施して効果検証を行うこと,を予定していた。研究1に関しては共同研究者とともに2本の論文を仕上げ,受理に至っている。研究2に関しては,現在投稿論文の結果待ちである。さいごに研究3については,プログラム開発から介入実施まで到達し,予備的研究としての効果検証を行うことができた。本研究で蓄積された研究成果から,頭頸部がん患者の多くが治療経過中に抑うつ症状が持続していること,このような抑うつ症状の持続には気分転換やサポート希求などのコーピングが影響していること,が明らかとなった。つまり,コーピング・レパートリーを広げていく心理介入を実施することで,抑うつ低減につながる可能性がある。今後,さらなる知見の蓄積により,頭頸部がん患者の抑うつ発症メカニズムが解明され,プログラムが精緻化されることが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では1年目の平成24年度には研究1のみが終了する予定であったが,研究2および3に着手することができ,データ収集を開始しているため。研究1,2,3ともに概ね当初の計画通りのスピードで実施されているため。研究1については,論文執筆に向けた作業を継続する。研究2および3については,引き続きデータ収集を実施する。平成25年度後半には研究2のデータ収集を終えることを目指すとともに,途中経過を国内外の学会にて発表する。研究1については,投稿先からの返答を待ち,随時対応していく。研究2については,現在執筆中の論文を投稿する。研究3については,引き続きコントロール群のデータを収集するとともに,病棟の準備ができ次第,認知行動的プログラムを開始する。
オートファジー・リソソーム系に着目した新たな脂質分解機構の解明

本研究課題は、脂質を標的とする新たな選択的分解システムの分子機構ならびに生理学的意義を明らかにするものである。培養細胞において、我々が着目したリソソーム膜タンパク質の発現抑制により脂肪滴の蓄積が確認された。一方、上記タンパク質の過剰発現は脂肪酸により誘導される脂肪滴蓄積を減少させた。これらは、マクロオートファジーに非依存的な分解系であった。加えて、上記タンパク質に結合する脂質分子の一部を同定した。さらに、上記タンパク質の遺伝子欠損マウスの作製に成功し、現在表現型を解析中である。細胞内の脂質代謝は生体の恒常性維持に極めて重要である。細胞内構成成分の分解を担う細胞内小器官リソソームにも脂質分解酵素であるリパーゼが含まれており、その遺伝子欠損は重篤な脂質代謝障害を引き起こす。さらに近年、肝細胞などにおいてマクロオートファジーを介した細胞内脂肪滴成分の分解が報告されたことから、細胞内脂質の品質管理におけるオートファジー・リソソームシステムが注目されている。本研究課題では、我々が見出しつつある脂質分子を選択的に分解する新たなオートファジー・リソソームシステムの分子機構および生理学的意義を明らかにすることを目的とする。今年度は、培養細胞を用いた実験系により、新規脂質分解システムに重要と考えられる候補タンパク質の探索を試みた。複数の候補となるタンパク質の発現抑制や過剰発現により、新規脂質分解システムにおけるキーとなる分子を発見することができた。さらに、発見した候補タンパク質の合成ペプチドを用いたin vitro実験により、新規脂質分解システムにおける細胞内分解基質の一部を同定するに至った。また、阻害剤等を用いた実験結果より、我々が見出した新規脂質分解システムはこれまで報告されている膜輸送を介したマクロオートファジーとは異なる経路であることが示唆された。以上、今年度得られた結果より、細胞内の脂質分子を標的とする新たなオートファジー・リソソームシステムにおける分子機構の一端を明らかにすることができた。細胞内の脂質代謝制御は生体の恒常性維持に対して極めて重要である。生体内の恒常性維持機構の一つに、細胞小器官リソソームにおいて細胞内構成成分を分解するオートファジーと呼ばれる機構が知られている。リソソーム内には脂質分解酵素であるリパーゼが含有されることが報告されており、その遺伝子欠損は重篤な脂質代謝障害を引き起こすことが知られている。近年、肝臓組織などにおいて、マクロオートファジーを介した細胞内脂肪滴成分の分解、すなわちマクロリポファジーの存在が報告され、その詳細な分子機構が徐々に明らかになりつつある。このことから、細胞内脂質の品質管理におけるオートファジー・リソソームシステムが注目されている。本研究課題では、我々が見出しつつある細胞内脂質分子を選択的に分解する新たなオートファジー・リソソームシステムの分子機構および生理学的意義を明らかにすることを目的に行われた。今年度は、前年度に引き続き、我々が見出した新規脂質分解システムにおいて中心的な役割を持つリソソーム膜タンパク質の解析を中心的に行った。培養細胞系を用いた研究から、同分子と相互作用する因子を複数同定した。現在これらの相互作用因子の新規脂質分解経路における役割に関して解析中である。さらに、新規脂質分解システムの動物個体レベルでの生理学的意義に関して、同分子の遺伝子欠損マウスをCRISPR/Cas9ゲノム編集システムを用いて作製し、脂質代謝などを中心に表現型を解析中である。以上、今年度は、細胞内の脂質分子を標的とした新たなオートファジー・リソソームシステムのさらに詳細な分子機構および動物個体レベルでのその役割を明らかにすることができた。得られた研究成果に関しては、現在論文投稿準備中である。当初の計画通り、新規脂質分解システムに関係する候補タンパク質を見出すことができた。また、我々が発見した脂質分解経路は、これまで報告されているオートファジー・リソソーム経路とは全く異なる経路であることが確認された。さらに、細胞内における分解基質の一部を同定できたことは、本研究の進捗において重要な成果であると考えられる。細胞生物学平成27年度は、前年度に見出した候補タンパク質分子の遺伝子欠損マウスを用いた動物個体レベルでの解析を行うことにより、新規脂質分解システムの生理学的意義について検討する予定である。新規脂質分解システムの全容を明らかにし、得られた知見を学会発表や論文投稿により広く公表していきたい。平成26年度に新規脂質分解システムに重要な候補タンパク質を発見し、これを標的とした新たな遺伝子改変実験動物の作出が必要となったため。平成26年度の次年度使用額は、主に新たな遺伝子改変実験動物の作出や維持費に用いる。加えて、新たに作出された遺伝子改変実験動物の表現型解析に用いる消耗品等を購入する予定である。学会での成果報告のための旅費や論文投稿のための英文校正費や投稿費を予定している。実験設備は整っているため、設備備品の購入予定はない。
骨内非コラーゲン蛋白を指標にした骨粗鬆症の新しい血清診断法の開発

本研究の目的は、骨内非コラーゲン蛋白の中で、骨組織に特異的な蛋白であるBone Sialoprotein(以下BSP)を精製し、そのモノクロナール抗体を作製する。そして、BSPの血清診断としての定量法を確立することにある。この目的のために、まず牛脱灰骨よりFisherらの方法に準じて精製を行い、最終的には逆相クロマトグラフィーで単一バンドを呈する分画を得た。SDS-PAGEでの検定でも、分子量70Kに相当する単一バンドを呈していた。この分画を用いてKohler and Milsteinの方法でモノクローナル抗体を作製した。その結果、56、57、72の3種類の抗体を得た。この3種類の抗体はWestern Immuno-blotting法ではいずれも70K相当の精製BSPと高い特異性を有していた。得られた抗体56を用いた免疫組織化学的手法では、骨細胞、骨芽細胞の細胞質とともに類骨基質にその局在を認めた。次いで、ELISA-Captured assay法で、精製BSPを標準試料として3.0ng/mlより1.0μg/mlの間で安定した定量曲線が得られた。ヒト血清を用いた測定再現率は、日内変動が平均17.1%、日差変動が15.7%とほぼ満足できる測定精度を示した。50才以上の女性で単純X線で椎体骨折(+)群53名と骨折(-)群52名の2群間で血清BSP値を比較したところ、骨折(+)群は平均15.5ng/mlで骨折(-)群は12.1%と骨折(+)群が骨折(-)群に比べて有意に高値を示し、血清BSP値が新しい骨粗鬆症の診断マーカーとして有用と考えられた。
広宿主域ベクターを用いた有用酵素生産法の開発

本研究では、まず既存の宿主-ベクター系が通用しない多くのグラム陰性菌において遺伝子操作技法を広く利用できるようにするため、広宿主域ベクターの開発とグラム陰性菌での汎用遺伝子操作系の確立を行った。広宿主域ベクターの開発では広宿主域プラスミドRSF1010を素材としててpMFY31(Ap,Cm,Tc,13.2kb)およびpMFY40(Ap,Tc,11.6kb)を作成した。P.putida株への導入を行い、ベクターの広宿主域性と接合伝達性が確かめられた。汎用遺伝子操作系の確立では、大腸菌における広宿主域コスミドベクターを用いたジーンライブラリーの作成→接合伝達法を利用した目的の宿主へのジーンライブラリーの導入とクローンの選択→大腸菌におけるサブクローン化と組換体の解析および接合伝達法を利用した目的の宿主での遺伝子活性の検定、を骨子としたシステムを検討して確立させた。次に、この汎用遺伝子操作系を利用した有用酵素生産法の開発を目的として2種の有用酵素遺伝子の単離を進めた。【n!_】-アルカンおよびアルキルベンゼンに広い基質特異性を持つ酸化酵素系を支配するalk遺伝子の単離を試み、P.putida株からクローン化に成功した。更にサブクローン化とP.putida株への導入を行ない遺伝子領域の限定と発現試験を行った。この過程にはpMFY40が力を発揮し、その有用性が示された。菌体外プロテアーゼ遺伝子を目的としてP.fluorescens株のジーンライブラリーを作成し、P.putida株に導入して本酵素を分泌するクローンを検索したが得られなかった。そこで合成オリゴヌクレオチド・プローブを使用する遺伝子単離法を用いる事にし、本酵素の部分精製を行ない、その蛋白がほぼ固定できた。これらの研究過程で汎用遺伝子操作系の有効性が確かめられた。有用酵素生産法についてはalk遺伝子群のコピー数増加を試みたが、形質での増強は認めなかった。転写プロモーターや発現制御系の改変を考えている。1.有用酵素遺伝子のクローニング幾つかの有用酵素の遺伝子のクローン化を試みた結果、n-alkane資化に関する初発酸化系酵素群の遺伝子のクローニングに成功した。まず、n-alkaneの資化能を宿主菌に付与するCAM-OCTプラスミドを保持するPseudomonas putida(P.putida)株の全DNAから広宿主域コスミド・ベクターを用いて大腸菌でジーン・バンクを調製した。このジーン・バンクを用いてn-alkane初発酸化系に変異を持つCAM-OCTプラスミドを保持するP.putida株に対して相補性試験を行い、初発酸化系酵素群の遺伝子をクローン化した。一方、変異株やクローン化した遺伝子を用いた解析により、n-alkane初発酸化系酵素群が同時にアルキルベンゼンの初発酸化にも関与することが示唆された。クローン化した遺伝子群が支配する酵素の極めて広い特異性が示唆されたことになり、その有用性を示すものと考えられる。また、その他の有用酵素についての研究も進んでおり、赤色酵母Rhodotorula glutinis由来の菌体外酸性プロテアーゼの一部アミノ酸配列を解明した。2.広宿主域ベクターの改良既に広宿主域プラスミドベクターpMF31(Ap,Cm,Tc,13.2kb)ならびにpMF40(Ap,Tc,11.6kb)を素材として更に改良を加えてプロモーター検索用ベクターを開発した。

即ち、pMF40をPstIとBamHIで切断して得られる大きい断片にpPV33HのPstI-BamHI小断片を連結してpMF50を作成した。pMF50(Ap、11.6kb)ではテトラサイクリン耐性遺伝子の上流のEcoRIあるいはHindIII部位に插入したDNA断片にプロモーター活性があれば、その活性の強さに応じてテトラサイクリン耐性が発現することになる。広宿主域ベクターであるので、Pseudomonasを始めとして大腸菌以外のグラム陰性菌において特異的に活性を持つプロモーターの検索が可能であると考えられる。
P27KIP1の網膜障害と網膜前駆細胞移植における役割の検討

p27^<Kip1>ノックアウト(KO)マウスは細胞周期のG0-G1サイクルを制御しているp27が存在しないために視細胞など神経細胞への誘導をしやすい可能性を考えて、網膜よりニューロスフェアー法で網膜前駆細胞を調整して、網膜変性動物に移植することを目的とした。まずこのマウスのヘテロを交配させることにより、安定してホモのp27KOマウスが生まれる状態にまでシステムを確立させた。最初に、このマウスを組織学的に、また電気生理学的に継時的な検討することをおこなった。P27(-/-)マウスはp27(+/-)あるいはwild typeに比較して網膜全層が厚くなっており、統計学的に有意差が見られた。また視神経も太くなっていた。この差はマウスが年齢を重ねるたびにより明らかになっていった。また、興味深いことに網膜が厚いp27(-/-)マウスは網膜電図で振幅を比較するとp27(+/-)マウス、wild typeマウスよりも有意に低下しており、この差も年齢とともにさらに明らかになっていった。眼底写真撮影後に比較するとし神経乳頭はp27(-/-)マウスはwild typeと比較して有意に拡大しており、また網膜血管径が拡大していた。このマウスの網膜最周辺部、毛様体との境界部、虹彩を切り出し、既報に従いニューロスフェアー法で網膜前駆細胞の作成を試みた。nestin陽性細胞が免疫染色で確認されたために、他の神経細胞マーカーでも染色で確認し、さらに培養を継続した。プレート上に進展する細胞は一部が強くネスチン陽性であった。この細胞をDiIで染色後に正常ラット網膜下に移植したが、1、2週後に細胞の確認はできなかった。同じ東北大学創生応用センター発生分化解析分野の中山教授が作製したp27^<Kip1>ノックアウト(KO)マウスを用いて、網膜よりニューロスフェアー法で網膜前駆細胞を調整して、網膜変性動物に移植することを目的とした。このマウスの網膜最周辺部、毛様体との境界部、虹彩を切り出し、既報に従いニューロスフェアー法で網膜前駆細胞の作成を試みているところである。現時点での試みでは、一部の細胞にnestin陽性細胞が免疫染色で確認されたために、フローサイトメーター(FACS)とreal-time PCRで各種神経マーカー陽性細胞の割合を確認する予定である。また、ホモ接合で網膜変性を持つマウスがなかなか入手できない状況であり、これは今後もできるだけ早く入手し、本マウスと掛け合わせる予定である。

まずこのマウスのヘテロを交配させることにより、安定してホモのp27KOマウスが生まれる状態にまでシステムを確立させた。最初に、このマウスを組織学的に、また電気生理学的に継時的な検討することをおこなった。P27(-/-)マウスはp27(+/-)あるいはwild typeに比較して網膜全層が厚くなっており、統計学的に有意差が見られた。また視神経も太くなっていた。この差はマウスが年齢を重ねるたびにより明らかになっていった。また、興味深いことに網膜が厚いp27(-/-)マウスは網膜電図で振幅を比較するとp27(+/-)マウス、wild typeマウスよりも有意に低下しており、この差も年齢とともにさらに明らかになっていった。眼底写真撮影後に比較するとし神経乳頭はp27(-/-)マウスはwild typeと比較して有意に拡大しており、また網膜血管径が拡大していた。このマウスの網膜最周辺部、毛様体との境界部、虹彩を切り出し、既報に従いニューロスフェアー法で網膜前駆細胞の作成を試みた。nestin陽性細胞が免疫染色で確認されたために、他の神経細胞マーカーでも染色で確認し、さらに培養を継続した。プレート上に進展する細胞は一部が強くネスチン陽性であった。この細胞をDiIで染色後に正常ラット網膜下に移植したが、1、2週後に細胞の確認はできなかった。
小径管内壁検査マイクロロボットの研究

原子力発電所や石油化学プラントなどの施設のパイプラインの検査および修理は致命的な事故を未然に防ぐために必要不可欠である.また,一般家屋のガス管や上下水道などのライフラインの点検保守作業も社会生活を維持するために必要不可欠である.このために,管内を移動ロボットの開発が数多く行われてきたが,大径管に対するものがほとんどで,直径20mm程度の小口径管内を移動し,かつ作業可能なロボットはいまだ実現していない.そこで本研究では,直径20mm程度の小径直管および曲管内を移動しつつ,管内壁を目視検査することのできるマイクロロボットを開発することを目的とした.まず,既に報告者らが開発してきた「ねじの原理に基づく細管内移動ロボット」をさらに小口径曲管に対応できるよう改良した.複数の「ねじの原理」の移動機構ユニットの間を接続する矩形断面ばねを小型化し,その接続部の構造を改造して可撓部を長くすることにより,最小曲率半径50mmの曲管路通過を可能にした.そして,数値シミュレーションならびに試作ロボットによる管路内での負荷走行実験を行って,走行速度の影響,付加の影響,管の曲率半径の影響などについてのロボットの走行性能を明らかにした.次に,超小型CCDカラーカメラヘッドをロボット先端に装着するとともに,その信号線がロボット本体および本体自転駆動用のフレキシブルワイヤ中をねじられることなく通過して受像機に接続する機構を考案試作した.また,CCDカメラヘッドの周辺に数個の超小型電球を配置した超小型管内照明装置を設計製作し,ロボットに搭載し,管内検査ロボットを完成した.さらに,試作検査ロボットにより,直径24mm,曲率半径130mmの曲管路の管内移動検査を実行したところ,管内壁の鮮明なカラー画像が得られ,開発したロボットが実用上十分な管内壁検査能力があることがわかった.原子力発電所や石油化学プラントなどの施設のパイプラインの検査および修理は致命的な事故を未然に防ぐために必要不可欠である.また,一般家屋のガス管や上下水道などのライフラインの点検保守作業も社会生活を維持するために必要不可欠である.このために,管内を移動ロボットの開発が数多く行われてきたが,大径管に対するものがほとんどで,直径20mm程度の小口径管内を移動し,かつ作業可能なロボットはいまだ実現していない.そこで本研究では,直径20mm程度の小径直管および曲管内を移動しつつ,管内壁を目視検査することのできるマイクロロボットを開発することを目的とした.まず,既に報告者らが開発してきた「ねじの原理に基づく細管内移動ロボット」をさらに小口径曲管に対応できるよう改良した.複数の「ねじの原理」の移動機構ユニットの間を接続する矩形断面ばねを小型化し,その接続部の構造を改造して可撓部を長くすることにより,最小曲率半径50mmの曲管路通過を可能にした.そして,数値シミュレーションならびに試作ロボットによる管路内での負荷走行実験を行って,走行速度の影響,付加の影響,管の曲率半径の影響などについてのロボットの走行性能を明らかにした.次に,超小型CCDカラーカメラヘッドをロボット先端に装着するとともに,その信号線がロボット本体および本体自転駆動用のフレキシブルワイヤ中をねじられることなく通過して受像機に接続する機構を考案試作した.また,CCDカメラヘッドの周辺に数個の超小型電球を配置した超小型管内照明装置を設計製作し,ロボットに搭載し,管内検査ロボットを完成した.さらに,試作検査ロボットにより,直径24mm,曲率半径130mmの曲管路の管内移動検査を実行したところ,管内壁の鮮明なカラー画像が得られ,開発したロボットが実用上十分な管内壁検査能力があることがわかった.
文芸的プログラミングを用いた教育用動画製作支援システムの開発

研究目的:本研究はプログラミング教育を目的とする動画を製作する際の動画編集などの負担を軽減するため、文芸的プログラミングにより、コーディングと解説文を同時に記述する手法を提案する。そのために必要な日本語環境に対応したツール群を開発、整備する。研究方法:まずは現在すでに開発されている、文芸的プログラミングのためのWEBシステム:cweb,1hs2TeX,nowebを実際に試用した。それぞれの長所を取り入れ、ソースコードの出力が美しく、汎用的なプログラミング言語に対応し、かつ日本語環境で利用できるWEBシステムを開発する事とした。実装の方法としては、文字処理が簡潔なpythonで字句解析し、listing.styを利用して整形し、シェルスクリプトを組み合わせた。本研究では撮影した動画の配布には動画投稿サイトの利用を想定しているため、投稿時に必要な技術的課題について検証した。動画投稿サイトでの再エンコードを考慮して、文字の可読性を維持してのエンコード方法は職人的手法を要した。これらの試行錯誤に加え、プログラミング教育用動画において必要と思われる、倍速における出力、倍速出力時の音声、BGMの挿入などもエンコード時に行えるよう、情報を整理し、スクリプトとして整備した。研究成果:プログエラミング教育のための動画製作に活用できるWEBシステムを開発し、配布までに必要な一連のツールを開発、整備した。現在このソフトを利用してのOpenGL学習のための動画集を製作している。また、日本語による文芸的プログラミングに関する情報を整理し、順次インターネット上で公開した。目的外の成果としてCWEBの日本語化も行った。