hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
倍数化を導く減数分裂:非還元性配偶子形成の遺伝機構の解明

本研究では、種間交雑-倍数化による新しい種の形成プロセスにおいて重要な役割を果たす、非還元配偶子形成の遺伝的メカニズムの解明を目指し、種間雑種の自殖種子稔性に関する遺伝分析を行なった。二倍体コムギと四倍体コムギの交雑に由来する3倍体植物を材料として、マイクロサテライト・マーカーを用いて連鎖解析を行なった結果、二倍体コムギゲノム上に、種間雑種の自殖種子稔性の高低に影響する遺伝子座が存在することが示された。本研究では、種間交雑・倍数化による新しい種の形成プロセスにおいて重要な役割を果たす、非還元配偶子形成の遺伝的メカニズムの解明を目指す。パンコムギ(Triticum aestivum、六倍体、AABBDDゲノム)の祖先野生種タルホコムギ(Aegilops tauschii、二倍体、DDゲノム)には、マカロニコムギ(T.durum、四倍体、AABBゲノム)と交配した場合、正常に成長し高い自殖種子稔性をもつF_1雑種(三倍体、ABDゲノム)を生じる系統(タイプA)と、正常に成長するがほぼ不稔となるF_1雑種を生じる系統(タイプB)が存在する。タイプAのタルホコムギ由来のF_1雑種は、特異な様式の減数分裂によって非還元配偶子を高頻度に形成し、F_2で安定な六倍体を生じる。本年度は、タイプAとタイプBの表現型の違いを利用し、非還元配偶子形成に関与する遺伝子を連鎖分析する系を構築する目的で、以下の2点に取り組んだ。【マッピング集団の親となるタルホコムギ系統の選抜】昨年度までに選抜済みのタイプA(1系統)とタイプB(3系統)を交配し、F_1雑種を作出した。現在、これらF_1雑種は大学非加温温室にて成育中であり、2007年春に稔性を調査する。そして、稔性に問題のないF_1雑種を生じる組み合わせをマッピング集団の親系統として選抜する。【分子マーカーの選抜】QTL解析に用いる分子マーカーを選抜する目的で、パンコムギSSRマーカー74個について、タイプA(1系統)とタイプB(3系統)での多型の有無を調査した。その結果、24個(32%)のマーカーが、タイプAとタイプBの間で明瞭な多型を示した。さらに、PCR条件を検討した結果、三倍体F1雑種(ABDゲノム)から抽出したDNAを鋳型する場合でも、アニーリング温度を標準(5060°C)よりも10°C高く設定することで、これらのマーカーを利用できること分かった。本研究では、種間交雑一倍数化による新しい種の形成プロセスにおいて重要な役割を果たす、非還元配偶子形成の遺伝的メカニズムの解明を目指す。パンコムギ(Triticum aestivum、六倍体、AABBDDゲノム)の祖先野生種タホコムギ(Aegilops tauschii、二倍体、DDゲノム)には、マカロニコムギ(T. durum、四倍体、AABBゲノム)と交配した場合、正常に成長し高い自殖種子稔性をもつF_1雑種(三倍体、ABDゲノム)を生じる系統(タイプA)と、正常に成長するがほぼ不稔となるF_1雑種を生じる系統(タイプB)が存在する。タイプAのタルホコムギ由来のF_1雑種は、特異な様式の減数分裂によって非還元配偶子を高頻度に形成し、安定な六倍体F_2を生じる。【タルホコムギ高密度連鎖地図の作成】QTL解析に用いる分子マーカーを選抜する目的で、SSRマーカー320個について、タイプA(1系統)とタイプB(1系統)での多型の有無を調査した。その結果、130個のマーカーが、タイプAとタイプBの間で明瞭な多型を示した。次いで、これらのマーカーを用いて、予備的な連鎖分析を行ない、QTL解析用のマーカー地図を作成した。【QTL解析のための予備的分離調査】タイプAとタイプBの交雑F_1を♂親としてマカロニコムギと交配して得た[マカロニxタルホF_1]F_1(昨年度作出)の20個体を栽培し、種子稔性について分離調査を行なった。その結果、種子稔性には明瞭な分離がみられ、この形質の遺伝分析が可能であることが確認された。さらに、これら個体からDNAを抽出し、QTL解析のための予備的なデータを収集した。本研究では、種間交雑-倍数化による新しい種の形成プロセスにおいて重要な役割を果たす、非還元配偶子形成の遺伝的メカニズムの解明を目指す。パンコムギ(Triticum aestivum、六倍体、AABBDDゲノム)の祖先野生種タルホコムギ(Aegilops tauscheii、二倍体、DDゲノム)には、マカロニコムギ(T. durum、四倍体、AABBゲノム)と交配した場合、正常に成長し高い自殖種子稔性をもつF

1雑種(三倍体、ABDゲノム)を生じる系統(タイプA)と、正常に成長するがほぼ不稔となるF1雑種を生じる系統(タイプB)が存在する。タイプAのタルホコムギ由来のF_1雑種は、特異な様式の減数分裂によって非還元配偶子を高頻度に形成し、安定な六倍体F_2を生じる。本年度は、タイプAとタイプBの表現型の違いを利用し、非還元配偶子形成に関与する遺伝子を連鎖分析する目的で、以下の実験を実施した。【三倍体F_1雑種の自殖種子稔性に関するQTL解析】三倍体F_1雑種の自殖種子稔性は、この植物における非還元配偶子形成頻度をよく反映する。そこで、タイプAとタイプBの交雑F_1を花粉親としてマカロニコムギと交配して得た[マカロニxタルホF_1]F_1の300個体を栽培し、自殖種子稔性について分離データを得た。その結果、昨年と同様、自殖種子稔性には明瞭な分離がみられ、この形質の遺伝分析が可能であることが確認された。また、各個体からDNAを抽出し、105のマイクロサテライト・マーカーを用いて、93個体の遺伝子型を調査し、自殖種子稔性データとともに、QTL解析に供した。区間マラピング解析の結果、統計的に有意なQTLが検出された。このことから、タルホコムギ・ゲノム上には、自殖種子稔性の高低に影響する遺伝子座が存在することが示された。
ラマン分光法による癌細胞のイメージング

ラマン分光法にて、口腔扁平上皮癌の細胞レベルのイメージングを行った。サンプルは連続切片を作製し、一方をラマン分析に用い、他方をH&E染色し癌組織と癌細胞形態の確認をした。癌細胞の外径は10ミクロン程度で、ラマンスペクトル上の複数のピーク面積を反映したイメージングで、癌細胞形態を概ね表現することができた。ラマン分析によるイメージングは、分子の種類や構造を半定量的に示しており、癌細胞のイメージは、ラマンスペクトル上の個々のピークが帰属する分子や分子構造の癌細胞内での局在を示している。サンプルに特別な処理をせず、一度の分析で多くの成分の癌細胞内での局在の分析が可能であることが示唆された。ラマン分析機器を用いて、扁平上皮癌の凍結乾燥切片をサンプルに分析を行った。本年度の目標は、癌細胞を細胞単位で再現性良くイメージングし、細胞質と核を識別できるようなイメージングを得ることであった。扁平上皮癌細胞を細胞単位でラマン分析を行うための測定条件であるが、扁平上皮癌を組織レベルで分析した際の条件を参考にした。サンプルは、未加療の凍結扁平上皮癌組織を使用し、クライオスタットにて厚み8ミクロンの薄切片を作成し、ゴールドコーティングされたプレパラート上に設置した。ラマン分析機器の測定条件は、レーザー照射20秒、各測定位置での積算測定回数は2回、レンズは100倍を使用した。また、測定は、0.51ミクロン間隔で、格子状にマッピング測定を行った。また、連続切片を作成し、薄切片の一方はラマン分析に、他方はH&E染色を行い、サンプルの測定対象領域の組織・細胞形態を確認しならがら分析を進めた。測定結果は、60ミクロン平方の微小領域で、数個の扁平上皮癌細胞の形態をイメージングすることができた。再現性よく癌細胞形態のイメージングが可能であった、ラマンスペクトルのバンドは、1406-1466、1549-1579カイザーのピークであった。これらのピークの帰属であるが1445カイザーは、コラーゲンやphospholipidsに帰属され、1552カイザーのピークは、tryptophanやporphyrinに帰属される。前者のピークは、扁平上皮癌細胞の細胞質に、後者は核に優位に分布することが示唆された。これらのラマン分析機器により得られたイメージングは、癌細胞を構成するタンパク質やその構造の分布を半定量的示したものである。これらのラマン分析により得られた成分分布を示すイメージは、連続切片を作成したH&E染色による癌細胞の形態と一致していることが、ラマン分析によるイメージングの信頼性を高めている。1現代において癌は死亡原因の高率を占めており、口腔癌は、歯肉、舌、口唇、頬粘膜に発生する。その治療は化学療法、放射線療法、切除手術が適宜組み合わされ、切除手術が適用された場合、切除される組織や大きさは手術後の生活(咀嚼、嚥下、発音、顔貌など)に非常に大きな影響を与える。ラマン分光法は、非侵襲的に組織の情報を得る事が可能で、消化器癌では病理検査に加えて補助的に応用された報告がある。口腔癌でも侵襲を伴う生検による病理診断に代わる手法として、ラマン分光法を発展させたい。そのためには、口腔癌で最も発生頻度の高い扁平上皮癌組織の基礎的なラマン分光法による分析が必要である。ラマンスペクトルは、分子の指紋ともよばれ、分子の種類や構造がスペクトル上のピークとして検出される。扁平上皮癌の組織レベルの分析は、複数の分子成分や構造で、それらの局在をイメージングすることが可能となり、今回は、扁平上皮癌の細胞レベルの分析にいどんだ。サンプルは連続切片を作製し、一方をラマン分析に用い、他方をH&E染色し癌組織と癌細胞形態の確認を行った。同手法による扁平上皮癌細胞のイメージでは、phenylalanine、C-H結合やアミドI結合などの分子構造は癌細胞質に優位に存在し、核酸は、核の領域に分布していることを分析領域内の相対的な濃度変化を含めて表現することが概ね可能であった。ラマン分光法は、空間分解能が高く分析対象領域を1ミクロン単位で測定が可能で、その特徴を生かすことができた。また、10ミクロン程度の癌細胞内の複数の分子や分子構造の局在を、一度の分析でイメージングすることもラマン分光法以外では困難と考える。ただ、もう少し、緻密に細胞外形や、細胞質、核を描出できたらより望ましかった。ラマン分光法により未処理の組織サンプルを用いてそのイメージングを目的とした研究は、ほとんど行われていない。

多くのラマン分光法を用いた癌組織の研究は、正常組織と癌組織のスペクトルの違いに焦点をあてたものである。ラマン分析により得られたスペクトルには、多くのピークが含まれ、その各ピークの位置は、タンパク質の種類や構造に関する情報が、ピークの強度はその成分が含まれる相対的な量に関する情報が含まれる。測定ポイントを格子状に設定し、マッピング測定を行えば、面分析が可能となる。この、面分析を癌細胞単位で行えれば、癌細胞内部のタンパク質やタンパク質の分子構造の分布が明らかとなる。これまでは、タンパク質やその構造の分布には、主に免疫組織化学染色を行わなければならなかったが、ラマン分光法が確立すれば、一度の分析で多くの成分の分布が明らかとなり、非常に有用である。本研究初年度の目標は、ラマン分光法により癌細胞を細胞単位でイメージングすることであった。再現性良く癌細胞形態をイメージング可能であったラマンスペクトルのバンドは、1406-1466、1549-1579カイザーのピークであった。これらのピークの帰属であるが1445カイザーは、コラーゲンやphospholipidsに帰属され、1552カイザーのピークは、tryptophanやporphyrinに帰属される。前者のピークは、扁平上皮癌細胞の細胞質に、後者は核に優位に分布することが示唆された。これらの成分の分布で、表現された扁平上皮癌細胞形態は、連続切片を作成したH&E染色による癌細胞形態と、ラマン分光器に搭載された測定領域を確認するCCDカメラの癌細胞形態と概ね一致した。以上によりラマン分析機器により得られたイメージングは、癌細胞を構成するタンパク質やその構造の分布を半定量的に示したものであると解釈できる。医歯薬学ラマン分析により、扁平上皮癌細胞を再現性高くイメージング可能であったラマンスペクトルのピークは、コラーゲンやphospholipidsが帰属する1445カイザーと、tryptophanやporphyrinが帰属する1552カイザーであった。ここで、今後の研究の推進方策であるが、現段階で再現性高く扁平上皮癌細胞をイメージング可能なピークは二つであるので、このピーク数を増やさなければならない。ピーク数を増やすことができれば、新たな成分や分子構造の分布が明らかとなる。もう一つの課題は、1445カイザーのピークは、コラーゲンやphospholipids、1552カイザーのピークはtryptophanやporphyrinと、一つのピークに対して複数の成分を有する事である。これは、連続切片でサンプルを作成する際に、1ラマン分析用、2形態確認のためのH&E染色用と、3免疫組織科学染色を行うための切片を新たに作成することを考慮した。この免疫組織科学染色用の切片を使用して、コラーゲン、phospholipids、tryptophan、porphyrinの各成分の免疫組織科学染色を行えば、ラマン分光法によるイメージングがどの成分の分布を反映しているのかが、明らかになる可能性がある。ラマン分析を用いたイメージングにおいては、その分析領域を再現性高く明瞭なイメージを得る事がまず重要で、その次に、そのイメージが何を意味しているのかを解釈する必要がある。このラマン分析で得られた結果を、補完する分析法の一つに、FTーIR(フーリエ変換赤外分光高度計)を使用した分析法がある。ラマン分析でもFTーIR分析でも得られるスペクトルのピークの位置や、その帰属される分子の成分や構造はほぼ一致している。サンプルの分析であるが、望ましい手法は、同じ測定領域をラマン分光器とFTーIRでで測定することである。
ポリアルギニンを用いたタンパク質導入法による内耳性難聴の治療

中耳正円窓経由でタンパク質を投与したときの内耳への導入効率をアダルトモルモットを用いて調べた。また、細胞死を抑制する蛋白質(XIAP)を投与し、騒音性難聴の抑制効果を検討した。運搬媒体としてはゼラチンスポンジを用い、細胞内への移行を良くするため細胞透過ペプチド(CPPs)をタンパク質に付加した。タンパク質を投与後、12時間から48時間後まで内耳内にタンパク質の発現を認め、2回投与の有用性と処置後内耳障害のないことを示した。また、騒音難聴処置前のモルモットに同様の方法でXIAPを投与し難聴処置をしたところ、コントロール群と比較して高音域で難聴抑制効果を認めた。本研究はポリアルギニン(9R)を用いたタンパク質導入による内耳性難聴の治療法の開発を最終目的としている。9R-PTDは作成が容易で安全なベクターであることが知られており、当教室三輪もマウス耳胞に対してEGFP-9Rの投与を行い、その有効性と安全性について過去に報告している(Neuroreport)。平成24年度には、EGFPとEGFP-9R(マーカーであるEGFPに9Rを付加してある)を用いて、単回投与の導入効率と安全性について検討を行った。方法は、それぞれのタンパク質を染みこませたスポンゼルを中耳正円窓に留置し、時間経過毎に蝸牛を摘出し評価を行った。処置後12時間から24時間をピークに蝸牛内にタンパク質の発現を認め、Labelling Indexという手法を用いて蛍光強度を測定した。また、平成25年度にはEGFP-9Rの2回投与の有効性の検討を行った。2回投与で発現持続時間の延長を認めた。また、処置後28日目の内耳障害の有無を調べるために聴性脳幹反応、前庭機能検査、形態学的調査を行い、術後に内耳障害がないことを示した。ここで、抗アポトーシス因子の投与により内耳傷害の発生が抑制されることがこれまでに報告されている。そこで本研究においては抗アポトーシス因子の一つであるX-linked Inh中耳正円窓経由でタンパク質を投与したときの内耳への導入効率をアダルトモルモットを用いて調べた。本研究はポリアルギニン(9R)を用いたタンパク質導入(9R-PTD)による内耳性難聴の治療法の開発を最終目的としている。9R-PTDは、作成が容易で安全なベクターであることが知られており、当教室三輪もマウス耳胞に対して9R-PTDを行い、その有効性と安全性について最近報告している(Neuroreport)。一方、内耳傷害の進行にはアポトーシスが関与しており、抗アポトーシス因子の投与により内耳傷害の発生が抑制されることがこれまでに報告されている。そこで本研究においては抗アポトーシス因子の一つであるX-linked Inhibitor of Apotosis Proteins(XIAP)に着目し研究を行う。XIAPに9Rを付加したXIAP-9Rを作製し、XIAPの内耳へのタンパク質導入による蝸牛機能保護作用・治療効果について、蝸牛傷害モデルを用いて検討を行う予定である。本研究における蝸牛内細胞へのタンパク質導入は、目的のタンパク質に9Rを付加し、これをゼルフォームに含浸させ蝸牛正円窓窩に留置することにより達成する。平成24年度には、EGFP-9R(マーカーであるEGFPに9Rを付加してある)を用いて、単回投与の導入効率と安全性について検討を行った。現在までに処置後12時間をピークとしてマーカータンパクの導入が蝸牛内に確認でき、また聴力閾値変化、有毛細胞の傷害を起こさないことを確認している。現在処置後1か月後の内耳傷害の有無の評価実験を行っている。同時に、XIAP-9Rの作成を行っている。ポリアルギニン(9R)を用いた正円窓経由でのタンパク質内耳内投与に関する研究を行った。実験は概ね予定通り終了したが、一部予定と変更した。基礎的な実験でEGFP-9Rの単回投与に加えて2回投与での有効性を示し、処置語内耳障害のないことを示した。追加実験で投与後の正円窓膜(内耳内へのタンパク質の主な投与経路)の厚さを調べることでスポンゼルを用いた複数回投与の限界の可能性を示唆した。また、実際の難聴モデル動物への抗アポトーシス蛋白の投与は共同研究という形で他大学にしていただいた。難聴モデルは騒音難聴とし、難聴処置前のみ抗アポトーシス蛋白の投与を行い、当初の予測どおり内耳内感覚細胞のアポトーシスを抑制し、一部難聴を抑制する結果が得られた。成果としては、H26年度だけでも2014年耳鼻咽喉科熊本県地方部会、2014年日本耳鼻咽喉科学会総会、2014年日本耳科学会総会などの国内学会での口頭発表に加えて、2014年Inner Ear Biologyの口頭発表、2015年Association for Reaserch in

Otolaryngologyへのポスター発表と国際学会での発表を行った。国内外問わず多くの学会で発表することで、多くの質疑応答や成果を広めることが出来た。現在データをまとめており、近日中に英語論文に投稿予定である。また、今後の展望としては手術処置を必要としない点耳でのタンパク質投与法を検討中である。歯科薬学予定通りEGFPの投与、EGFP-9Rの単回投与、EGFP-9Rの2回投与はすべて終わった。それぞれの内耳内へのタンパク質の発現の有無を時系列で行い、免疫染色を用いて評価をした。両群とも28日後に聴覚評価、前庭機能評価、形態学的評価をすべて行った。これで、EGFP-9Rの内耳内導入効率を確認する実験系はほぼ終了している。現在、追加実験として中耳正円窓膜の厚さを調べているところである順調に進行している。EGFP-XIAP-9R投与による内耳保護効果に関して検討を行う。また、難聴モデル動物を用いてEGFP-XIAP-9Rを投与することによる治療効果について検討を行う。現在処置後1か月後の内耳傷害の有無の評価実験を行っている。同時に、XIAP-9Rの作成を行っている。予定通り、平成25年度には、難聴動物モデルを用いて、XIAP-9R投与による蝸牛機能保護効果について検討を行う。また、平成26年度には、同様の難聴難聴モデルを用いて、XIAP-9Rの治療効果について検討を行う。実務に必要な資材の購入が予定より、一部遅れた為。上記の資材は、平成26年度早期に購入・搬入・納入予定である。平成25年度には、難聴動物モデルを用いて、XIAP-9R投与による蝸牛機能保護効果について検討を行う。
糖尿病網膜症診療戦略決定システムの構築-危険遺伝子診断の観点からのアプローチ-

本研究では糖尿病網膜症(以下、網膜症)の発症、進展、視力低下をおこしやすい患者をなるべく早期に発見する臨床システム確立を目指した。網膜症の病態、病像、重症度を統計処理できるように眼底所見を網膜症重症度国際分類によりデータベース化し、重症度を定量化するシステムを確立した。これに基づいて糖尿病患者の網膜症の発症、進展に関連する因子をデータベースを用いて解析した。山形大学医学部倫理委員会の承認されたプロトコールで網膜症患者の眼科手術の際に採取した眼内液において網膜症の病態、発症、進展、視力低下に関連がある可能性のある生理活性物質(8-OHdG、IL-6、VEGF、NOx)の濃度を測定した。IL-6、VEGF、8-OHdG,NOxが網膜症の重症度と関連がみられた。すなわち網膜症の重症度には血管障害に関連するIL-6,VEGF眼内濃度が関連していた。また、酸化ストレスの指標である8-OHdG,NOxも網膜症の重症度と関連が見られた。網膜症患者の血液よりの白血球からゲノムDNAを抽出し、網膜症発症、進展に関連のある候補遺伝子多型解析をおこなった。遺伝子としては前項で最も網膜症の血管障害と関連のあったVEGF遺伝子のSNPについて検討した。遺伝子多型としては有意な結果を得ることはできなかった。糖尿病網膜症の発症、進展を予測する因子としては従来いわれている全身因子としての血糖、血圧、高脂血症に加えて、眼内因子として眼内IL-6、VEGF、8-OHdG,NOx濃度があげられることが本研究で明らかになった。しかし、本研究では遺伝子多型により網膜症発症、進展の予測のスキーム構築はできなかった。糖尿病網膜症による失明、視力低下を阻止し、治療するためには早期発見と早期治療が重要と考えられている。そのため、糖尿病網膜症危険因子(主に危険遺伝子)の探索すること、この方法を臨床の現場、特に住民検診など多数の患者に対応する現場でも応用できるようなスクリーニングシステムの開発、実用化を目指すことを目的とした。1)糖尿病網膜症(黄斑症を含む)の重症度判定システムの整備糖尿病網膜症(黄斑症を含む)の病態、病像、重症度を統計処理できるように所見をデータベース化し、重症度を定量化する。光学的干渉断層計(OCT)、画像処理により、前者により網膜浮腫評価の定量化、後者により白斑の検出が可能になっている。来年度もこの方向で網膜症の眼底所見をデジタル化する方法を開発する予定である。2)糖尿病網膜症患者血液よりの白血球サンプルの解析法確立糖尿病網膜症患者血液よりの白血球サンプルからゲノムDNAを抽出し、遺伝子のSNPsによる多型解析をおこなうシステムを確立して、現在薬80名分の血液の検査を行っている。SNPsのサイトは公開されたデータベース(東京大学医科学研究所遺伝子データベースなど)を使用して特にVEGF遺伝子のSNPsを検索する。また、糖尿病患者硝子体液の解析により酸化ストレスが病態研究で重要であることが判明した。今後は酸化ストレスに関連する因子についても検討の予定である。

IL-6、VEGF、8-OHdG,NOxが網膜症の重症度と関連がみられた。すなわち網膜症の重症度には血管障害に関連するIL-6,VEGF眼内濃度が関連していた。また、酸化ストレスの指標である8-OHdG,NOxも網膜症の重症度と関連が見られた。網膜症患者の血液よりの白血球からゲノムDNAを抽出し、網膜症発症、進展に関連のある候補遺伝子多型解析をおこなった。遺伝子としては前項で最も網膜症の血管障害と関連のあったVEGF遺伝子のSNPについて検討した。遺伝子多型としては有意な結果を得ることはできなかった。糖尿病網膜症の発症、進展を予測する因子としては従来いわれている全身因子としての血糖、血圧、高脂血症に加えて、眼内因子として眼内IL-6、VEGF、8-OHdG,NOx濃度があげられることが本研究で明らかになった。しかし、本研究では遺伝子多型により網膜症発症、進展の予測のスキーム構築はできなかった。
通信品質を考慮するサイバー攻撃防御システムに関する研究

サービス妨害や機密情報摂取などを目的としたサイバー攻撃が後を絶たず,その対策は急務である.サイバー攻撃に対する防御技術として,標的の特定を困難にするMoving Target Defense(MTD)がある.しかし,MTDの適用によってインターネット上のサービス継続が保証できなくなったり通信品質が低下するという課題が生じる.本研究ではこの課題を解決するため,移動透過通信技術を用いて正当な通信相手のみと通信を継続する機構を組み込んだMTDのシステムを新たに提案し開発する.また,試作システムにより被攻撃確率や通信品質に関する評価をし,提案システムが課題解決に有用であることを示す.サービス妨害や機密情報摂取などを目的としたサイバー攻撃が後を絶たず,その対策は急務である.サイバー攻撃に対する防御技術として,標的の特定を困難にするMoving Target Defense(MTD)がある.しかし,MTDの適用によってインターネット上のサービス継続が保証できなくなったり通信品質が低下するという課題が生じる.本研究ではこの課題を解決するため,移動透過通信技術を用いて正当な通信相手のみと通信を継続する機構を組み込んだMTDのシステムを新たに提案し開発する.また,試作システムにより被攻撃確率や通信品質に関する評価をし,提案システムが課題解決に有用であることを示す.
戦前および終戦直後の電気工学教育の日米比較と大学電気教官協議会の発足

2018年度は資料調査を進めながら、その成果を段階的に研究発表した。全体として、本研究テーマは当初期待していたよりも戦後日本の科学技術・産業政策全体の歴史と包括的に密接に関連していることが明らかになってきた。外部での資料調査としては、国立国会図書館を中心に、米国公文書館、日本学術振興会、三重県立図書館(鈴鹿電気通信学園関係)などで資料調査を進めた。例えば、全国に何校かあった電気通信学園での逓信教育とその大学昇格への思惑、それに対する教養教育を不可とするGHQの方針、それと大学の電気通信教育の方針との関係について調査を進めた。また、ESS(経済科学局)が1950年から51年にかけて進めた米国の工学教育関係者の日本視察・情報交換の内実についても調査した。この情報交換ではmoral educationも議題にあがっていたが、この内実については史料を見いだせていない。さらに、戦後の電気通信研究所の再編にあたってまったく新しい概念として導入された「実用化」という日本語について、戦前での用例として日本学術振興会の事例についての資料調査を行った。学会発表としては、まずは2017年度の研究成果を5月の日本科学史学会で発表した。それに続いて、国内では11月の科学技術社会論学会で「実用化」をテーマとして、さらに米国で10月のEthics Across the Curriculum学会および3月のAPPE実践専門職倫理学会で日本における技術者倫理の導入の歴史全体に本研究テーマを位置付けた発表をおこなった。これは本研究の米国からの評価を知るためであったが、基本的に高評価を得られ、とくにAPPEでの発表では複数の出版社からも注目していただき、本研究内容を英文で書籍化することを検討することになった。戦後日本の工学教育改善運動の最初期について、大学電気教官協議会の活動を中心に調査と分析を進めている。2017年度の研究でこの協議会の運営実態やそれとCCS経営者講座などとの関係が明らかになってきた。2018年度はこれらの研究成果を踏まえてさらにGHQの電気通信系R&D政策について調査を進めた。これらは1948年8月にその部長として来日したFrank A. Polkinghornを中心としたCCS(民間通信局)のR&D部門の活動による。このR&D部門の活動について今年度はまず電気通信研究所の設立に注目し、その初代所長となった吉田五郎が重視した「実用化」(development)概念をめぐって調査を進めた。吉田はGHQの重視する“development"を日本にはない概念として従来の「開発」ではなく「実用化」という訳語を与えて積極的に推進した。これはPolkinghornらとの共通認識になっており、Polkinghornはさらにこの“development"体制が20世紀の科学技術・産業の発展とともに組織化されるようになったことを指摘していた。この体制の変化が当時の日米の理解の相違になっていたとも考えられる。もっとも、戦前においても日本学術振興会の設立案(当初「産業技術振興院」という名称で進められた)において「実用化」という言葉が用いられていたことがわかった。そのため、日本社会におけるこの「実用化」の実態の戦前と戦後での相違について研究を進めている。また、これらの政策の推進はPolkinghornが来日した1948年8月が転換点となっており、この時期はちょうど占領政策全体としても日本の経済復興へ向けた転換点となっていた。この歴史的経緯から、工学教育改善運動および技術者倫理と戦後日本社会の民主化政策との関係についても注目するようになった。2019年度は最終年度であり、これまでの調査結果を包括的にまとめていくことが一番の課題となっている。まずは、研究成果として注目するようになった「実用化」と「民主化」という二つの観点から研究成果の再分析を進めることにした。従来から技術者倫理の日本社会への導入にあたっては、それが西洋文化に特徴的なものとして理解され、ときに敬遠されてきた。民主化という観点から分析することで、戦後日本における技術者倫理導入の歴史全体を包括的に説明できる可能性があると考えている。資料調査としては、とくに2017年度に改修工事のため十分に行えなかった東京工業大学の古賀逸策資料について再調査が必要となる。また、米国側の資料調査を進めることも検討している。その他、これまでの学会発表を通じて、1950年に勃発した朝鮮戦争との関係において、また技術者の現場主義の戦前戦後比較において、それぞれ当時の大学教官の理解や実態の解明が2019年度の課題となった。また、吉田五郎の「実用化」の問題について、戦前の解釈や戦後の他機関との比較についても2019度の課題となっている。大学電気教官協議会(大学の電気系教員の情報共有や調整など)と通信工業教育懇談会(電気通信工業連合会の経営トップと大学電気通信担当教授との意見交換)との関係、およびその設立過程におけるGHQ-CCSフランク・ポーキングホーンの影響が、かなり明確になってきた。前者は日本の大学教育に対するポーキングホーンの問題意識がきっかけとなり、彼の来日直後から吉田五郎(電気通信研究所長)の紹介による大学関係者との交流の中で組織されていった。後者は日本の大学における産学連携の希薄さを問題視したポーキングホーンによる産学関係者への呼びかけにより実現した。それぞれのきっかけはGHQ-CCSの主導によるものだが、いずれも日本側関係者がかなり主体的に展開・継続していったことも確認した。なお、これらの背後には逓信省・電気通信省の鈴鹿電気通信学園の開設運営(1948-)やCCS経営者講座(1949-50)との影響関係がさまざまな形で浮かび上がってきた。

これらを推進したのもGHQ-CCSの関係者であったことから、これらが関連する考え方によって展開されたことは容易に予想できる。とくにCCS経営者講座は品質管理などで戦後の企業経営に大きな影響を与えたとされており、これまでは経営学分野では知られてきたが、これらの先行研究は企業側の視点からの一面的な歴史認識である。それに対して本研究では工学教育の視点から分析を進め、それらの影響関係についての総合的な再評価を進めている。国内の1次資料調査について、まずは東京工業大学博物館に保管されている古賀逸策関係資料の調査を進めた。ただし、東工大博物館は改修工事をおこなっているため2018年7月末まで休館中であり、閲覧許可が得られた資料は整理済みのもののみであった。関係者によると未整理資料が残されているとのことで2018年度の課題としたい。古賀の執筆を中心とする大学電気教官協議会の記録は当時の『電気学会雑誌』や『電気通信学会雑誌』、『大学基準協会会報』、さらに電気学会の『電気工学年報』や『四半世紀における電気工学の変貌と発展』などが基本資料となっており、これらの資料と他の資料との相互比較による分析を進めながら理解を深めているところである。国外資料について、米国クレアモント大学院のピーター・ドラッカー研究所ケネス・ホッパー文書の一部として保管されているフランク・ポーキングホーンに関係資料の調査を進めた。同研究所では関係資料のすべてを大学図書館のデジタル・ライブラリーでウェブ公開しており、アーキビストとも相談して分析はこれらを用いることで進め、現地調査は不要との判断になった。このような事情に加えて、研究代表者の健康上の懸念もあったため、当初予定していた2017年度中の海外調査は米国国立公文書館など別の場所を充実させることにして2018年に延期することにした。2次資料の調査についてもいろいろと進展した。とくにCCS経営者講座の関係が次第に明らかになることで、ケネス・ホッパーの研究など経営学分野での先行研究にはいろいろと学ぶところがあった。さらに、品質管理については1942年の日本能率協会の発足にさかのぼり資料調査をおこない、戦前との比較についての分析も進めている。2018年度は資料調査を進めながら、その成果を段階的に研究発表した。全体として、本研究テーマは当初期待していたよりも戦後日本の科学技術・産業政策全体の歴史と包括的に密接に関連していることが明らかになってきた。外部での資料調査としては、国立国会図書館を中心に、米国公文書館、日本学術振興会、三重県立図書館(鈴鹿電気通信学園関係)などで資料調査を進めた。例えば、全国に何校かあった電気通信学園での逓信教育とその大学昇格への思惑、それに対する教養教育を不可とするGHQの方針、それと大学の電気通信教育の方針との関係について調査を進めた。また、ESS(経済科学局)が1950年から51年にかけて進めた米国の工学教育関係者の日本視察・情報交換の内実についても調査した。
新型固体レ-ザ-による単一周波数発振と高効率波長変換

重力波検出用光源には半導体レ-ザ-励起固体レ-ザ-が適している。中でもネオジウム添加YVO_4レ-ザ-はYAGレ-ザ-により更に高効率であり、しかも高吸収係数を有していることから、はるかに単一縦モ-ドが得やすい現象が見られ、興味あるレ-ザ-材料である。重力波検出用光源の安定縦モ-ド発振のための基礎的研究として新固体レ-ザ-YVO_4を用いた単一縦モ-ドの高出力化の研究を行なった。YVO_4に添加するネオジムの量を1%3%まで変え、さらにレ-ザ-素子の厚みを1mmから0.3mmまで変化させ半導体レ-ザ-励起パワ-100ー800mwに対し、単一縦モ-ドの得られる領域を測定した。共振器ミラ-構造は、平面一平面型のものと平面ー曲面型のものについて検討した。その結果、まず単一モ-ドの得やすい平面ー平面型を用いた時には厚み1mm,ネオジム濃度2%の場合に最大出力200mwの単一縦モ-ドが得られた。しかし共振器長のわずかな変動に対して、すぐに単一モ-ド発振からマルチモ-ド発振に変化する傾向があった。これに対し3%の濃度のものを用いた時には得られる最大出力は約150mwと少なくなったが、単一モ-ドは、はるかに得やすくなり、少々の共振器長変動に対しても安定であることが分った。YVO_4の厚みを0.5mmと薄くした時には、出力はそんなに減少せずさらに単一モ-ドが得やすいことが分った。この場合には、平面一曲面型ミラ-構成を用いても単一モ-ドを得ることができた。これらはすべて材料の高吸収係数による単一モ-ド化の現象で説明できる。以上高吸収係数を有するネオジム添加YVO_4材料を用いることにより共振器が往復型の簡単な構成で安定な単一モ-ド発振が得られることが分った。
アジア諸国における教育開発政策の政治経済学的研究・職業技術訓練教育をめぐる政府・民間部門の役割変化と労働市場メカニズム

本研究は、アジア諸国の教育開発において、政府の役割が変化し市場メカニズムを重視した需要サイドの民間部門を積極的に活用しよううとする傾向を背景に、労働市場ニーズと密接に関連する職業技術訓練教育における政府の役割と市場メカニズムのバランスを比較考察することを目的とした。そこで、1.日本及び韓国、台湾、シンガポール(先発国と新興工業国)、2.タイ、フィリピン、マレーシア、インドネシア(アセアン4諸国)、3.中国、ベトナム(社会主義市場経済国)、の三つの範疇に分類し、まず、教育開発過程における各国の政府介入、民間部門の役割、労働市場の特徴を明らかにすることに努め、次に、職業技術訓練教育政策をめぐる政府・民間部門の役割変化と労働市場メカニズムの関係を検討した。方法論的特色としては、従来の人的資本論をベースにした教育部門分析手法によって教育部門比較行うこと。そして、教育開発過程における政治的、法的、制度的、歴史的要因の影響を視野に入れた政治経済学的アプローチによって、異なる経済発展局面における職業技術訓練教育政策の時系列比較を行ない、前者との融合を試みることであった。その結果、政府介入の程度、民間部門の役割、労働市場の特徴から上記の三範疇は妥当な分類であり、マクロ経済指標でみる経済発展局面と職業技術訓練教育の普及度における正の相関関係と新興工業国からアセアン諸国、更に社会主義市場経済国へ及ぶ重層的な追跡過程を抽出することがきでた。更に、新たな形態として注目されている「技術開発基金」「二重システム」「技術学院方式」はシンガポールとアセアン4諸国に適応されているが、その定着度は、職業技術訓練教育へ対する社会的認知度や民間部門における内部労働市場の成熟度等の「社会的吸収能力」の程度によって差異が認められた。今後は、より体系的にアジア諸国の教育開発過程の構造と特質を解明し、アジア型の教育開発モデルと戦略を新たに導き出す研究へと発展させていくことを計画している。
哺乳類卵巣の成熟卵胞液に蓄積する新規プロテアーゼの生化学的・免疫組織化学的研究

我々は哺乳類の生殖器官におけるプロテアーゼの役割を明らかにする試みの過程で、ブタ卵巣において卵胞の成熟に伴って卵胞液に蓄積されるプロテアーゼ活性を見いだした。本プロテアーゼによる活性は未熟な卵胞由来の卵胞液では低く、卵胞の成長・成熟過程で次第に高まり、排卵直前の卵胞液内の酵素活性は、未成熟な卵胞のそれと比較すると45倍にも達することから、この卵胞液プロテアーゼが卵胞の成長、排卵、受精に至るまでの過程で重要な役割を担うタンパク質であることが強く示唆された。そこでこのプロテアーゼの生理作用を明らかにすることを目的として、平成4年度では卵胞液プロテアーゼの精製法を確立するとともに、得られた標品について酵素学的特性や性状を詳細に調べた。雌ブタ50頭の卵巣から卵胞液を採取し、硫安分画法(0-40%飽和で生じる沈殿)、DEAE-セルロース、続いてCM-セルローズのイオン交換カラムおよびベンザミジン-セファロースのアフィニティーカラムクロマトグラフィーにより約0.3mgの完全精製酵素標品を再現性よく得る方法を確立した。得られた標品を用いて本酵素の性状を検討したところ、Mr=35kDaとMr=45kDaの2本鎖ポリペプチドがジスルヒド結合で結合した2量体構造の糖タンパク質であり、Arg-X結合を特異的に切断するセリンプロテアーゼであることが判明した。平成5年度では、全体の約15%に相当するアミノ酸配列を決定し、これまでに一次構造が明らかにされているタンパク質との相同性を検索したところ、本酵素は血液凝固系プロテアーゼのヒト血漿カリクレインやヒト第11因子と構造上の相同性をもつ分子であることが明らかとなった。さらに基質特異性等の詳細な検討から上記の2つのタンパク質とは異なる分子であることを証明して、この新規の卵巣プロテアーゼをFollipsinと命名した。この他、特異的抗体の作製にも成功したので、免疫組織学的手法による本プロテアーゼの組織分布の調査が可能となった。ブタ卵巣においては、成熟卵胞の卵胞腔のみならず間質に存在する細胞が強い陽性を示した。我々は哺乳類の生殖器官におけるプロテアーゼの役割を明らかにする試みの過程で、ブタ卵巣において卵胞の成熟に伴って卵胞液に蓄積される新しいタイプのセリンプロテアーゼを見いだした。そこで平成4年度は、その本質的な生理作用を明かにすることを目指して、卵胞液プロテアーゼの精製法を確立するとともに、得られた標品について酵素学的特性や性状を詳細に調べることを目的とした。試行錯誤の結果、雌ブタ卵巣の卵胞液を採取し、硫安分画法(0-40%飽和で生じる沈澱)、DEAE-セルロース、続いてCM-セルローズのイオン交換カラムおよびベンザミジン-Sepharoseのアフィニティーカラムクロマトグラフィーにより完全精製法を確立した。

50頭のブタ卵巣から精製酵素約0.3mgを再現性よく単離でき、この精製法によって得られた標品を用いて本酵素の性状を検討したところ、Mr=35kDaとMr=45kDaの2本鎖ポリペプチドがジスルヒド結合で結合した2量体構造の糖タンパク質であり、Arg-X結合を特異的に切断するプロテアーゼであることが判明した。また部分一次構造解析から、本酵素は血漿カリクレインと構造上の相同性をもつ、セリンプロテアーゼファミリーに属する新しいタンパク質であることが明らかになった。我々は哺乳類の生殖器官におけるプロテアーゼの役割を明らかにする試みの過程で、ブタ卵巣において卵胞の成熟に併って卵胞液に蓄積される新しいタイプのセリンプロテアーゼを見いだした。本プロテアーゼによる活性は未熟な卵胞由来の卵胞液では低く、卵胞の成長・成熟過程で次第に高まる。排卵直前の卵胞液内の酵素活性は、未成熟な卵胞のそれと比較すると45倍にも達することから、この卵胞液プロテアーゼが卵胞の成長、排卵、受精に至るまでの過程で重要な役割を担うタンパク質であることが強く示唆された。そこで、卵胞液プロテアーゼの精製法を確立し、得られた標品を用いて酵素学的特性や性状の予備的調査を行った結果については昨年度に報告した。平成5年度では、さらに基質特異性の詳細な検討から、血漿カリクレインや第11因子の特異性とは異なることを明らかにした。また、全体の約15%に相当するアミノ酸配列を決定し、構造的にも上記の2つのタンパク質とは異なる分子であることを示した。この他、特異的抗体の作製にも成功したので、免疫組織化学的手法による本プロテアーゼの組織分布の調査が可能となった。ブタ卵巣においては、成熟卵胞の卵胞腔のみならず間質に存在する細胞が強い陽性を示した。
運動に対するモチベーションの形成・維持の神経機構の解明

運動に対するモチベーションの形成・維持の仕組みを解明し、健康増進、脳機能の低下防止に貢献することを目的とする。そこで本研究では、マウスがランニング・ホイールを好んで回転させる特性に着目し、運動に対するモチベーションの形成、維持機構を細胞・シナプスレベルから動物個体レベルで明らかにすることを目指す。様々な実験手法を駆使して、特にモチベーションや学習に関連する脳部位におけるセロトニン(5-HT)神経伝達に焦点を当てて解析する。5-HTがどの脳部位の、どの細胞の活動・シナプス伝達をどのように調節することがモチベーションの形成・維持に重要であるのかを因果関係を含めて明らかにする。
高親和性カルニチントランスポーターの機能特性と薬物誘導型毒性発症機構との関連

カルニチン欠乏症は、最終的には心機能異常など致死的症状を示す病態であるが、主に遺伝性の全身性カルニチン欠乏症と、また臨床的な薬物投与や食事等栄養状態による二次性カルニチン欠乏症に分けられる。本研究では二次性カルニチン欠乏症の中で、薬物誘導型カルニチン欠乏症におけるOCTN2の寄与の可能性について、腎を中心とした臓器におけるOCTN2の有機カチオン輸送や薬物によるカルニチン輸送活性変動について解析を行うことにより、OCTNトランスポーターの生理的・薬物動態的役割ならびにカルニチン欠乏症との関連について解析を行った。ヒトならびにマウスOCTN2は、カルニチンをNa^+依存的に、有機カチオンの一種であるテトラエチルアンモニウム(TEA)をNa^+非依存的に輸送した。また、TEA以外にもメピラミンやベラパミル及びキニジンなどのカチオン性薬物を輸送した。一方、これらカチオン性化合物に加え、中性ならびにアニオン性化合物によってもカルニチン輸送活性は機能阻害を受けた。OCTN2が存在する腎臓においては、カルニチンはNa^+を駆動力とした再吸収に働くが、このような臨床的に使われる医薬品によって機能阻害を受けるということは、薬物誘導型の二次性のカルニチン欠乏症発症原因の一つとしてOCTN2が関与することを示すものであることが明らかになった。一方、他のOCTNメンバーOCTN1ならびにマウスOCTN3についても解析を行った結果、OCTN3精巣特異的な発現であり、またOCTN1は低いカルニチン輸送活性しか有せず、全身性カルニチン欠乏症としてはOCTN2が最も重要であることが示唆された。カルニチンは生体内脂肪酸代謝に必須な水溶性低分子物質であり、その組織移行はトランスポーターに大きく依存している。生体内カルニチン量の低下に伴うカルニチン欠損症は、最終的には心機能異常などの致命的症状の原因となり、また臨床的な一部の薬物投与により同様の症状発症が報告されており、薬物誘導型の二次性カルニチン欠乏症として問題となっている。研究代表者等は既に、カルニチンの腎での再吸収や組織分布に必須なカルニチントランスポーターOCTN2の遺伝子クローニングならびにその生理的役割について報告した。本研究ではOCTN2を介したカルニチンおよび薬物輸送機構を詳細に検討することにより、薬物によるOCTN2を介したカルニチン動態異常の可能性について明らかにすることを目的にした。ヒトOCTN2遺伝子をHEK293細胞に発現させ、その機能解析を進めた。その結果OCTN2を介したカルニチン輸送は種々の薬物によって阻害されることが示された。特に脂溶性の高いベラパミル、キニジンあるいはメピラミンなどによって強い阻害を受けた。またカルニチン欠乏症を引き起こすことが知られているバルプロ酸のような酸性薬物によっても阻害を受けた。また、これらカチオン性化合物は実際にOCTN2によって輸送されるが、その輸送機構はカルニチンとは異なりナトリウム依存性を示さないことがわかった。すなわちOCTN2はカルニチンとカチオン性薬物を異なるメカニズムで輸送する多機能性を有することが示唆され、新しいトランスポーター機能の概念を示唆するものとなった。今後は、そのメカニズムの詳細を解析するためにOCTN2安定発現細胞を作製し、阻害剤スクーリニングを簡便化するとともに、大量調整した細胞を基に膜小胞を調整し、輸送駆動力の解明や生理的輸送方向性を明らかにする予定です。カルニチン欠乏症は、最終的には心機能異常など致死的症状を示す病態である全身性カルニチン欠乏症の原因となり、また臨床的な薬物投与による同様の症状発症が二次性カルニチン欠乏症と呼ばれ薬物副作用として問題となる。本研究では薬物誘導型カルニチン欠乏症におけるOCTN2の寄与の可能性について、腎を中心とした臓器におけるOCTN2の役割について有機カチオン輸送や薬物によるOCTN2機能変動について解析を行うことにより、OCTNトランスポーターの生理的・薬物動態的役割についてより詳細な解析を行うことを目的とした。

OCTN2は、カルニチンをNa^+依存的に、有機カチオンの一種であるテトラエチルアンモニウム(TEA)をNa^+非依存的に輸送した。即ち、OCTN2が存在する腎臓においては、カルニチンはNa^+を駆動力とした再吸収にOCTN2が働くが、有機カチオン輸送にとっては、尿細管分泌機構としての関与が示唆された。そこでOCTN2遺伝子変異を有するjvsマウスを用いたTEAの体内動態解析を行ったところ、尿細管分泌の半分程度がOCTN2を介していることが示唆された。現在、腎尿細管上皮細胞管腔側細胞膜トランスポーターの実体は不明であり、OCTN2は初めて管腔側有機カチオントランスポーターの分子的実体として示されたものである。マウスOCTN2を用いた解析では、有機カチオン輸送とカルニチン輸送が相互にtrans-stimnulation効果を示した。即ち、一つのトランスポーター分子が基質によって異なるメカニズムで物質輸送に働くことを示しており、合目的で効率的なトランスポーターとして位置づけられる。また、OCTN2が薬物認識性を有していることから、OCTN2を介した薬物とカルニチンの相互作用が生じ、その結果として薬物誘導型カルニチン欠乏症が生じることが示唆された。
人間を模擬した歩行・走行運動が可能な２足ヒューマノイドロボットの開発

本研究では,人間と同等な運動能力を有するヒューマノイドロボットを用いた新しいスポーツコーチング学の創出を目指し,人体運動を模擬した“歩行運動"と“走行運動"が可能な2足ロボットを開発することを目的とする.初年度は,人間の走行運動計測の結果から前額面における骨盤動揺が地面の蹴り出しの補助および着地衝撃吸収に寄与している可能性があることを発見した.そして,骨盤を含めた新たな走行運動モデルを考案し,シミュレーションおよびロボット実機での実験を通して,その有効性を検証した.昨年度は,その人体計測データおよびモデルを元に,人間のような膝関節弾性を有する2足ロボットを開発した.本年度は,未だ能動化を実現できていなかった足関節部の改良を目的とした.まず,走行中の足関節の挙動について人体運動解析を行った.その結果,立脚時のPitch軸には高い弾性が見られ,これが高出力の発揮に寄与していると考えられる.また,Roll軸では足部の小指球付近で着地し,その後外反することで拇指球に重心が移るが,その間の足関節Roll軸での発揮トルクが非常に低いため,低い関節剛性で着地することで地面への受動的な倣いを実現していると考えられる.そこで,これらの特徴および得られた関節トルクなどのデータを要求仕様とし,これらを模擬可能な足部・足関節機構を開発した.足関節のPitch軸とRoll軸の駆動には出力軸の伝達効率を高めたウォームギアを用いることで弾性の発揮と能動駆動を両立させた.弾性要素の模擬には摩擦低減を施したCFRP重ね板ばねを用い,Pitch軸周りのたわみおよびRoll軸周りの捻れにより,面接地に伴う路面への倣い動作が可能な足部機構を考案し,成人女性と同リンク比・同程度の質量特性を持つ足部・足関節機構を開発した.評価実験により,Roll軸において人間と同程度の倣い動作を実現した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では人間の走行運動に着目し,これまでに実現されていない2足ヒューマノイドロボットによる人間らしい歩行および走行運動の実現を目的とする.本年度は,人体運動計測に基づく走行モデル考案および制御アルゴリズムの構築,さらにはそれらの有効性を検証するためのシミュレータおよびプロトタイプロボットの開発を計画していた.人間の走行時の特徴として,立脚が圧縮コイルばねのように振る舞い,ばね質点系でモデル化できることが挙げられる.これは走行時の床反力と人間の重心位置の高さ変位が比例関係にあるためである.また,立脚の関節の動きに注目すると膝・足関節はねじりばねでモデル化でき,これが脚全他のばね性に寄与している.これらは関節の腱などの弾性要素の他,筋肉の伸縮も含めて関節としてばねのように動くことによる.また,走行運動中の立脚の弾性は,直動および回転弾性ともに走行速度に応じて変化する.また,同大学スポーツ科学学術院の共同研究者とともに走行時の人体運動計測を行ったところ,人間は前額面において骨盤を正弦波状に動かしており,その動きが跳躍の補助などへ寄与しているというこれまで発見されていなかった知見を得た.そこで,従来の質点・脚ばねから成る走行モデルを基に,新たに骨盤を組み合わせたSLIP^2(Spring Loaded Inverted Pendulum using Pelvis)モデルを構築した.このモデルにおいて,立脚の膝・足関節を回転ばねとしてモデル化し,骨盤の前額面の運動による共振を利用して,跳躍力を得る.このモデルに基づき,可動骨盤と脚関節の弾性を有する2脚ロボットのプロトタイプを製作し,骨盤の動揺と脚弾性により跳躍運動を実現した.これにより,歩行運動に比べ走行運動時に必要になる地面を蹴る力を骨盤と脚弾性により得られることを確認した.この結果より,人間と同等の速度での走行の実現に近づき,また,人間のスポーツ競技者に応用することで競技能力の向上も期待できる.本研究では,人間と同等な運動能力を有するヒューマノイドロボットを用いた新しいスポーツコーチング学の創出を目指し,人体運動を模擬した歩行運動と走行運動が可能な2足ロボットを開発することを目的とする.昨年度は,人間の走行運動計測の結果から前額面における骨盤動揺が地面の蹴り出しの補助および着地衝撃吸収に寄与している可能性があることを発見した.そして,骨盤を含めた新たな走行運動モデルを考案し,シミュレーションおよびロボット実機での実験を通して,その有効性を検証した.今年度は,その人体計測データおよびモデルを元に,人間のような膝関節・足関節弾性を有する2足ロボットを開発した.走行中の人間の脚は,立脚時には直動ばねのように振る舞い,またそのばね性は膝や足関節の回転ばね性によることが分かっている.また,遊脚時には膝を高速に屈伸することで,地面からのクリアランスを確保し,かつ遊脚の慣性モーメントを小さくしながら,脚を前に振り出す.このような動作について,関節駆動部にセルフロック機構を持つウォームギアと膝・足関節の立脚中の回転弾性を模擬するCFRP製板ばねを用いることで,立脚時に要求される大出力と遊脚中に要求される高速屈伸を実現した.弾性を取り入れたことにより,大出力の発揮が可能でありながら,脚の各部の寸法や質量は日本人成人女性と同程度となった.