hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞の糖代謝特性を利用した新規大腸癌治療法の開発

進行・再発大腸癌に対して治癒を期待できる治療法は未だ確立されていない.その理由の一つとして大腸癌細胞特異的な治療薬が存在しないことが挙げられる.申請者らは,大腸癌細胞のフコース(単糖類)の要求度が高いことに着目し,フコース結合nanoparticleによる新規治療法を考案した(Kato J, J Natl Cancer Inst 2016).一方,18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) -PET検査は,大腸癌の診断に有用であるのみならず,大腸癌細胞のFDGの取り込み率が高い症例では,その予後が不良であることが報告されている.つまり,FDG取り込みが亢進している癌細胞を標的とした治療薬が,大腸癌の治療成績を向上させうる可能性がある.本研究の目的は,FDG取り込みが亢進している大腸癌細胞の細胞特性の解析を行うとともに,FDG修飾抗がん剤による新規大腸癌細胞標的療法を開発することを目的とする.平成29年度は,まず大腸癌細胞におけるGLUT1およびHK2の機能をsiRNAを用いてそれぞれの遺伝子をknock-down (KO)することにより,細胞増殖能の変化について解析した.いずれの遺伝子のKOにより細胞増殖能は有意に低下した.特に、両遺伝子を同時にKOした際に最も細胞職能が顕著に抑制させた.また,GLUT1およびHK2発現とFDG-FITCの取り込み率および停滞率の関連性をin vitroで検討した.GLUT1の発現はFDG-FITCの取り込み率に,HK2の発現はFDG-FITCの停滞率に関連していた.さらに,FDG修飾抗がん剤(FDG-SN38-FITC)を設計・作製した.当該年度は計画通り研究は進捗しており,平成30年度の研究計画に変更なく当該研究を遂行可能と考えている.平成30年度は,平成29年度の研究結果をふまえ,in vivoにおいてのFDG-FITCおよびFDG修飾抗がん剤の腫瘍細胞への特異的送達性ならびに抗腫瘍効果を解析する.その際に重要なことは,FDGそのものは分子量が小さく,blood brain barrier (BBB)を通過し,脳組織にも取り込まれると考えられる.そこで,BBBを通過し得ないように分子量を高めるための最適なリンカーを検討し,さらにそのリンカーを付加したFDG修飾薬剤の腫瘍内への送達性が担保されているか否かを明らかにする.進行・再発大腸癌に対して治癒を期待できる治療法は未だ確立されていない.その理由の一つとして大腸癌細胞特異的な治療薬が存在しないことが挙げられる.申請者らは,大腸癌細胞のフコース(単糖類)の要求度が高いことに着目し,フコース結合nanoparticleによる新規治療法を考案した(Kato J, J Natl Cancer Inst 2016).一方,18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) -PET検査は,大腸癌の診断に有用であるのみならず,大腸癌細胞のFDGの取り込み率が高い症例では,その予後が不良であることが報告されている.つまり,FDG取り込みが亢進している癌細胞を標的とした治療薬が,大腸癌の治療成績を向上させうる可能性がある.本研究の目的は,FDG取り込みが亢進している大腸癌細胞の細胞特性の解析を行うとともに,FDG修飾抗がん剤による新規大腸癌細胞標的療法を開発することを目的とする.平成29年度は,まず大腸癌細胞におけるGLUT1およびHK2の機能をsiRNAを用いてそれぞれの遺伝子をknock-down (KO)することにより,細胞増殖能の変化について解析した.いずれの遺伝子のKOにより細胞増殖能は有意に低下した.特に、両遺伝子を同時にKOした際に最も細胞職能が顕著に抑制させた.また,GLUT1およびHK2発現とFDG-FITCの取り込み率および停滞率の関連性をin vitroで検討した.GLUT1の発現はFDG-FITCの取り込み率に,HK2の発現はFDG-FITCの停滞率に関連していた.さらに,FDG修飾抗がん剤(FDG-SN38-FITC)を設計・作製した.当該年度は計画通り研究は進捗しており,平成30年度の研究計画に変更なく当該研究を遂行可能と考えている.平成30年度は,平成29年度の研究結果をふまえ,in vivoにおいてのFDG-FITCおよびFDG修飾抗がん剤の腫瘍細胞への特異的送達性ならびに抗腫瘍効果を解析する.その際に重要なことは,FDGそのものは分子量が小さく,blood brain barrier (BBB)を通過し,脳組織にも取り込まれると考えられる.そこで,BBBを通過し得ないように分子量を高めるための最適なリンカーを検討し,さらにそのリンカーを付加したFDG修飾薬剤の腫瘍内への送達性が担保されているか否かを明らかにする.
小児の慢性根尖性歯周炎による歯肉膿瘍の診断-超音波検査法を用いた診断法の開発-

乳歯の感染根管治療は、その形態学的特徴から難しい。また、X線被爆の問題や、低年齢児では、X線撮影が困難な場合もあり撮影できないこともある。最近様々な分野で用いられてきている超音波診断法は、放射線被爆を伴わずに診断可能であるが、乳歯の歯内療法の分野ではまだ用いられていない。特に、永久歯と違い乳歯では慢性根尖性歯周炎から、根分岐病変を併発し、歯肉膿瘍を形成することが多い。今回、昭和大学歯科病院小児歯科外来患者の内、乳臼歯部に歯髄炎を有する者10名、同部位に根尖性歯周炎から歯肉膿瘍を形成した者10名を対象に保護者の同意を得、X線写真、および眼科様に開発されたNIDEK CO. L. T. D. 10MHZ OPHTHLMIC BIOMETORY Probeにて超音波検査法を用いて診査を行った。結果:歯肉膿瘍を形成した者のX線写真で直径2mmの病巣を有していたものの歯肉膿瘍形成部に超音波診査を行ったところ、深度9mmもあった。根管治療の際に超音波診断を行ったところ、徐々に病巣が浅くなるのが観察された。しかし、X線写真の透過像よりも歯肉膿瘍深度深かったため、根管治療の回数も10回となったが、根管治療中、超音波診断で歯肉膿瘍深度が浅くなったのが観察されたので感染根管治療にて保存を計った。しかし、X線写真で根分岐の透過像が直径7mmあり、また超音波診断で10mmの深度があるものは抜歯症例となるものが多かった。歯肉膿瘍を有する慢性根尖性歯周炎の診断、および治療経過を診断していく上で、超音波診断法は有効と思われる。今後、さらに症例を増やし、治療の診断基準や、予後観察等の検討を行う予定である。
磁性形状記憶合金の巨大磁気抵抗効果

ホイスラー構造を持つNi-Mn-Z(Z=In, Sn)磁性形状記憶合金はマルテンサイト相にて巨大磁気抵抗効果を示す。上記合金の輪送、磁気特性の研究により、マルテンサイト変態温度における抵抗率の変化(△ρ)と磁化の変化(△M)の問に強い相関があることが分かった。上記合金の電子状態を調べる目的で、光電子分光実験と第一原理計算を行った。近年発見されたNi-Mn-Z(Z=In,Sn)磁性形状記憶合金のマルテンサイト(M)相に磁場を作用すると、磁場誘起逆マルテンサイト変態が観測されると同時に、巨大磁気抵抗効果が現れる。巨大磁気抵抗効果は見出されて間もないためその起因については現在全く不明である。その起因を調べる目的で、以下の研究を行った。50%Ni断面のNi-Mn-In磁性形状記憶合金に焦点を絞り、良質多結晶を作製した。化学量論比よりMn原子が多いNi-Mn-In合金の結晶構造解析、熱分析、磁気測定を行い、実験結果を基にして同合金系の磁気状態図を決定した。磁化とメスバウワー分光実験から上記合金のM変態温度以下の磁性が常磁性であること及び余分なMn原子の磁気モーメントがNi,Mn副格子の磁気モーメントと強磁性的に結合していることを明らかにした。磁気測定と結晶構造解析の実験結果を基にしてFe添加Ni-Mn-Sn磁性形状記憶合金の磁気相図を決定した。上記合金の電気抵抗率、熱起電力、磁気抵抗を測定した。強磁場下で70%を超える磁気抵抗率を観測した。Ni-Mn-Sn合金の光電子分光と第一原理バンド計算を行い、上記合金のM変態の機構について検討した。本年度の研究により、上記合金の母相とM相のフェルミ近傍における電子状態が著しく異なっていること及びM変態の機構に関する有力な情報が得られたので、研究課題は急速に進展すると予想する。Ni-Mn-Zn(Z=In, Sn)磁性形状記憶合金においては、マルテンサイト(M)相からオーステナイト(A)相への変態に伴い電気抵抗率が急激に減少する。また、上記合金のM相に磁場を作用すると磁場誘起逆マルテンサイト変態に伴い、巨大磁気抵抗効果が現れる。この巨大磁気抵抗効果発生の起因については現在不明である。上記合金に現れる巨大磁気抵抗効果の起因を調べる目的で以下の研究を行った。(1)新磁性形状記憶合金の発見熱弾性型のマルテンサイト変態を示すPd-Mn-Sn新磁性形状記憶合金を発見した。その磁気的、電気的、結晶学的特徴は上記Ni-Mn-Z(Z=In, Sn)合金のそれと類似している。すなわち、Pd-Mn-Sn合金のA相はL2_1構造を示し、温度の下降に伴いキュリー温度で常磁性A相から強磁性A相に転移する。さらに温度を下降させるとM変態に伴い強磁性A相から非磁性M相に転移する。M相の結晶構造は4倍周期をもつ斜方晶である。低温では小さな自発磁化を持つM相が現れる。(2)巨大磁気抵抗効果の観測Ni_<50>Mn_<37>(Sn_<0.8>In_<0.2>)_<13>合金にて、約45%の負の磁気抵抗率の変化を観測した。また、上記Pd-Mn-Sn合金においても負の大きな磁気抵抗効果を観測した。Ni_<50>Mn_<25+x>Sn_<25-x>合金のバルク敏感光電子分光実験と第一原理バンド計算を行い、バンドヤーンテラー効果によるフェルミレベルにおける状態密度の変化が巨大磁気抵抗効果の起因に関係していることを明らかにした。Ni-Mn-In磁性形状記憶合金の巨大磁気抵抗効果をパルス強磁場下で観測した。これらの研究成果は磁性形状記憶合金の輸送現象の理解に大きく貢献する。Ni-Mn-z(z=!n,Sn)磁性形状記憶合金においては、マルテンサイト(M)相からオーステナイト(A)相への結晶変態に伴い電気抵抗率が急激に減少する。また、上記合金のM相の現れる温度領域で、磁場を作用させると磁場誘起逆マルテンサイト変態が現れ、同時に巨大磁気抵抗効果が観測される。上記合金に現れる巨大磁気抵抗効果の起因を調べる目的で平成23年度は以下の研究を行った。1 Ni-Mn-ln磁性形状記憶合金の光電子分光実験をA相、M相を含む広い温度領域で行った。更に同合金のフェルミレベル近傍の電子状態を理論面から調べる目的で第一原理計算を行った。計算は共同研究をしている理論グループによって行われた。実験と理論計算の結果、Ni_2Mn_<1.5>In_<0.5>磁性形状記憶合金においてはM相において擬ギャップが形成されていることが分かった。擬ギャップの形成が上記合金のM相における高い電気抵抗率の起因、すなわち巨大磁気抵抗効果の起因に関係していると予想される。

2 Ni_2Mn_<1.38>In_<0.63>合金の磁気抵抗効果の実験を42Kから260Kの温度領域で行った。すべての温度領域で巨大磁気抵抗効果を観測し、M相からA相への磁場誘起逆マルテンサイト変態の臨界磁場の温度依存性を詳しく調べ、上記合金のカイネテックアレスト効果について熱力学的に考察した。3平成21年度、平成22年度に引き続き、新磁性形状記憶合金の探索を行った。平成21年度、22年度においては、巨大磁気抵抗効果を示すPd-Mn-Sn合金を発見した。平成23年度は基本的に反強磁性構造を持つ新磁性形状記憶合金Pd-Mn-lnを発見した。以上の研究成果は巨大磁気抵抗効果の電子論的理解に重要な知見を与える。
無線通信系におけるデータ駆動アルゴリズムデザインの新展開

本研究の目的は、無線通信系アルゴリズムに対するデータ駆動アルゴリズムデザインの原理を確立し、その原理に基づいて従前のアルゴリズムより優れた特性を持つアルゴリズムを創出することである。最適推定原理から演繹的に導出された反復推定アルゴリズムに対して、適切に学習可能パラメータを組み込み、さらに訓練データに基づいてそれらのパラメータを調整する手法をデータ駆動アルゴリズムデザインと呼ぶ。本研究では、様々な角度からデータ駆動アルゴリズムデザインの可能性を追求する。
湖沼堆積物コアの亜鉛同位体比に基づく中国大陸からの亜鉛の越境輸送評価

[最終年度に実施した研究の成果]越境輸送の影響を強く受ける長崎県平戸市で年間を通して捕集されたエアロゾルのδ66Znを測定した結果、全データの平均値(±2σ)は-0.11±0.065‰であり、中国大陸からの越境輸送及びローカルな発生源のZnにはδ66Znに明確な違いはなく、いずれも負の値であることがわかった。次に宍道湖堆積物コアのδ66Znを測定した結果、δ66Znは+0.15+0.27‰の正の値を示した。2成分エンドメンバーモデルを適用して、新たに堆積物に付加された人為起源Znのδ66Znを算出し、+0.13‰の値を得た。上記で得られた大気起源Znのδ66Znは-0.11‰と低いことから、宍道湖における堆積物上層部の人為起源Znは、主として下水処理水等の排水を発生源としており、中国大陸からの越境輸送による可能性は低いと評価された。[研究期間全体を通じて実施した研究の成果]Zn汚染源となり得る自動車・道路粉じんとごみ焼却灰のδ66Znは、約+0.1‰の低い値を示し、下水処理水のδ66Znもそれらと同レベル(+0.050.11‰)であった。それに対して、越境輸送の影響を強く受ける長崎県平戸市で捕集されたエアロゾルのδ66Znは、負の値(-0.11±0.065‰)を示した。宍道湖堆積物コアのZn濃度とδ66Znから推定された人為起源Znのδ66Zn値は、+0.13‰であった。この値は、上記の大気起源Znのδ66Zn(-0.11‰)とは大きく異なり、下水処理水のδ66Zn(+0.05+0.11‰)に類似していることから、宍道湖における堆積物上層部の人為起源Znは、主として下水処理水等の排水を発生源としており、中国大陸からの越境輸送の可能性は低いと評価された。1.Zn同位体比に関する発生源データベースの構築Zn同位体比に基づくZnの汚染源推定に資するため、水域におけるZnの汚染源となる可能性がある各種粉じん(石炭灰、ごみ焼却灰、自動車・道路粉じん)と下水処理水について、Zn同位体比およびZn・Cd濃度を測定することにより、それらの発生源データベースを構築した。その結果、自動車・道路粉じんとごみ焼却灰にはZnが著しく濃縮しており、特に前者のCd/Zn濃度比は他の粉じんや下水処理水と比べて特異的に小さい値であることがわかった。このことから、Cd/Zn比はZnとCdの発生源指標として利用できる可能性がある。一方、石炭灰中のZn・Cd濃度は低く、非汚染土壌の値と大差がなかった。次に、各種粉じん試料のZn同位体比を測定した結果、Znの汚染源となる可能性があるごみ焼却灰(0.12±0.02‰)、自動車・道路粉じん(0.06±0.12‰)および下水処理水(0.12±0.09‰)は、その汚染源とはならない石炭灰(0.37±0.23‰)や非汚染土壌(0.25±0.17‰)に比べて小さい同位体比を示すことがわかった。このことから、Znが人為的汚染の影響を受けると、その同位体比が小さい値にシフトすることが予想される。2.日本国内の人為発生源に由来するZn同位体比の歴史トレンド解析現在、2003年12月に東京湾で採取した堆積物コアについてZn・Cd濃度の測定およびZn同位体比測定のための前処理(イオン交換分離)を行っている。堆積物コア中のZnとCdは、公害対策が本格化した1970年代以降においても濃度が高く維持されており、未だに汚染が継続していることが明らかとなった。東京湾の堆積物コアについては、平成28年度内にZn同位体比を測定することができなかったが、前処理はほぼ完了していることから、研究計画に沿っておおむね順調に進展しているとみなすことができる。1.亜鉛同位体比に関する発生源データベースの構築中国大陸から日本に輸送される大気エアロゾルのZn濃度およびZn同位体比に関するデータを取得するため、国立水俣病総合研究センターの丸本幸治氏が、2013年5月から2015年4月までの期間に毎週捕集したエアロゾル(ハイボリュームエアサンプラーにより石英繊維フィルター上に捕集)について分析を行った。これにより、季節毎のZn濃度の変動を明らかにした。なお、Zn同位体比の測定については、平成29年度内での実施はできず、平成30年度に実施することとした。2.日本国内の人為発生源に由来する亜鉛同位体比の歴史トレンド解析東京湾で採取された堆積物コアを対象にして、Zn濃度とZn同位体比の歴史トレンドを解析することにより、東京湾のZn汚染源を評価した。コア中のZn濃度は1950年代以降に急増しており、Zn同位体比の鉛直分布と類似していた。このことから、1950年代以降のZnの汚染源は、大きなZn同位体比を有することが示唆される。

そこで、2成分エンドメンバーモデルを適用して、そのZn同位体比を推定した結果、+0.49‰の高い値が得られた。発生源データベースを基に、Zn汚染源を評価した結果、ごみ焼却灰、自動車・道路粉じんおよび下水処理水のZn同位体比は上記の値よりも低いことから、それらの発生源は東京湾のZn汚染に寄与していないことがわかった。東京23区内には数多くの亜鉛めっき工場が存在し、その排水のZn同位体比は高いことが知られている。古い時代には法的規制が緩く、未処理の排水が直接河川に放流された可能性がある。また、東京湾に流入する主要河川水のZn濃度とZn同位体比との間には正の相関関係がある。これらのことから、東京湾のZn汚染源は、過去に亜鉛めっき工場排水のZnで汚染された河床堆積物が寄与していると考えられる。長崎県平戸市で捕集された大気エアロゾルのZn同位体比の測定について、平成29年度内に実施することはできなかったが、試料分解については終了しており、Znのイオン交換のみであることから、研究計画に沿っておおむね順調に進展しているとみなすことができる。[最終年度に実施した研究の成果]越境輸送の影響を強く受ける長崎県平戸市で年間を通して捕集されたエアロゾルのδ66Znを測定した結果、全データの平均値(±2σ)は-0.11±0.065‰であり、中国大陸からの越境輸送及びローカルな発生源のZnにはδ66Znに明確な違いはなく、いずれも負の値であることがわかった。次に宍道湖堆積物コアのδ66Znを測定した結果、δ66Znは+0.15+0.27‰の正の値を示した。2成分エンドメンバーモデルを適用して、新たに堆積物に付加された人為起源Znのδ66Znを算出し、+0.13‰の値を得た。上記で得られた大気起源Znのδ66Znは-0.11‰と低いことから、宍道湖における堆積物上層部の人為起源Znは、主として下水処理水等の排水を発生源としており、中国大陸からの越境輸送による可能性は低いと評価された。[研究期間全体を通じて実施した研究の成果]Zn汚染源となり得る自動車・道路粉じんとごみ焼却灰のδ66Znは、約+0.1‰の低い値を示し、下水処理水のδ66Znもそれらと同レベル(+0.050.11‰)であった。それに対して、越境輸送の影響を強く受ける長崎県平戸市で捕集されたエアロゾルのδ66Znは、負の値(-0.11±0.065‰)を示した。宍道湖堆積物コアのZn濃度とδ66Znから推定された人為起源Znのδ66Zn値は、+0.13‰であった。この値は、上記の大気起源Znのδ66Zn(-0.11‰)とは大きく異なり、下水処理水のδ66Zn(+0.05+0.11‰)に類似していることから、宍道湖における堆積物上層部の人為起源Znは、主として下水処理水等の排水を発生源としており、中国大陸からの越境輸送の可能性は低いと評価された。平成29年度は、東京湾の堆積物コアを対象にして、平成28年度に得られたCd/Zn比およびZn同位体比の発生源データベースに基づくZn汚染源の解析を行う。また、長崎県平戸市で捕集した大気エアロゾル試料について、Zn同位体比およびZn・Cd濃度を測定する。それらの値と、後方流跡線解析から得られたエアロゾルの捕集期間中にエアマスが当該地点に到達するまでの経路(エアマスが通過したエリア)との関係を明らかにする。この結果から、アジア大陸からのZn・Cdの越境輸送の影響を評価する上で必要なデータベース(Zn・Cd濃度、Cd/Zn比、Zn同位体比)を構築する。1.亜鉛同位体比に関する発生源データベースの構築長崎県平戸市で捕集した大気エアロゾル試料のZn同位体比を測定する。その値と、後方流跡線解析から得られたエアロゾルの捕集期間中にエアマスが当該地点に到達するまでの経路(エアマスが通過したエリア)との関係を明らかにすることにより、中国大陸からのZnの越境輸送の影響を評価する上で必要なZn同位体比の発生源データベースを構築する。2.宍道湖・中海堆積物コア中の亜鉛の発生源評価宍道湖・中海では、堆積物上層部(1980年以降)にZn濃度の上昇トレンドが観測される。
数値計算の品質制御用数値情報処理システムの試作研究

本研究の目的は,従来プログラム言語ごとに独立して定められていた数値のデータ型(整数,単・倍精度)をプログラム言語と切り離して確立し,新たに有理数,精度・指数部可変浮動小数点数,自動微分用の数,級数展開数,精度保証数等の数値用データ型を加え.ひとつの計算環境として提供することであった.昨年度当初はこの目標に向かって研究を進め始めたが,昨年度中に,計算の品質保証の基礎技術である「高速自動微分法」の「欠点」を一般的に解消するシステムの試作に成功し,本年度はその拡充を図り,論文としてまとめた.高速自動微分法により,計算誤差の大きさを精確に評価できることは以前から知られていたが,その反面,計算「時間」に比例する領域が必要であるという欠点があった.現在,メモリは安価になってきたとはいえ,巨大な計算に対してはメモリ不足により高速自動微分法を実行できなくなることは事実である.多少の計算時間の増加を許して,この欠点を解消する理論的な方法は,ドイツのA.Griewankにより与えられていたが,これを実行するには,プログラムの実行を凍結し,コピーし,解凍して再実行するという機能が必要である.一般的なコンパイラを利用しながらこの機能を提供することは,世界的に見ても未だ成功例がなかったが,今回,高速自動微分法の処理系とUNIXのプロセス処理を組み合わせて,一般的なFORTRAN77プログラムに対して,メモリ効率の良い高速自動微分法を適用できるようなシステムの試作に成功した.この結果は, Optmization Methods and Softwareという論文に投稿し,1998年12月に採録された.現在はシステムの改良中である.また,本研究を含めて,10年来の研究成果をとりまとめた著書「アルゴリズムの自動微分と応用」を中央大学理工学部伊理正夫教授と共著でコロナ社より出版した.本研究の目的は,従来プログラム言語ごとに独立して定められていた数値のデータ型(整数,単・倍精度)をプログラム言語と切り離して確立し,新たに有理数,精度・指数部可変浮動小数点数,自動微分用の数,級数展開数,精度保証数等の数値用データ型を加え,ひとつの計算環境として提供することである.本年度当初はこの目標に向かって研究を進め始めたが,結果的には計算の品質保証の根幹アルゴリズムを提供する「高速自動微分法」の「欠点」を一般的に解消するシステムの試作に成功した.高速自動微分法の利用により,高い精度で計算誤差の大きさを評価できることは以前から知られていたが,その反面,高速自動微分法を実行するには,計算「時間」に比例する領域が必要であるという欠点があった.現在では,手元に置くことのできるパーソナルコンピュータでも,かなり安価にメインメモリを500MB以上持つことができるようになっているので,その欠点も目立たなくなってきている.しかし,巨大な計算に対してはメモリ不足により高速自動微分法を実行できなくなることが事実である.多少の計算時間の増加を許して,この欠点を解消する理論的な方法は,ドイツのA.Griewankにより与えられていたが,これを実行するには,プログラムの実行を凍結し,コピーし,解凍して再実行するという機能が必要である.一般的なコンパイラを利用しながらこの機能を提供することは,世界的に見ても未だ成功例がなかったが,今回,高速自動微分法の処理系とUNIXのプロセス処理を組み合わせて,一般的なFORTRAN77プログラムに対して,メモリ効率の良い高速自動微分法を適用できるようなシステムの試作に成功した.これにより,従来2GB以上必要であったプログラムを半分以下にすることができた.この結果は,速報としては10月に早稲田大学で開催された国際ワークショップにおいて発表し,国内では,12月に龍谷大学で開催された平成9年度応用数学合同研究発表会にて発表した.本研究の目的は,従来プログラム言語ごとに独立して定められていた数値のデータ型(整数,単・倍精度)をプログラム言語と切り離して確立し,新たに有理数,精度・指数部可変浮動小数点数,自動微分用の数,級数展開数,精度保証数等の数値用データ型を加え.ひとつの計算環境として提供することであった.昨年度当初はこの目標に向かって研究を進め始めたが,昨年度中に,計算の品質保証の基礎技術である「高速自動微分法」の「欠点」を一般的に解消するシステムの試作に成功し,本年度はその拡充を図り,論文としてまとめた.高速自動微分法により,計算誤差の大きさを精確に評価できることは以前から知られていたが,その反面,計算「時間」に比例する領域が必要であるという欠点があった.現在,メモリは安価になってきたとはいえ,巨大な計算に対してはメモリ不足により高速自動微分法を実行できなくなることは事実である.多少の計算時間の増加を許して,この欠点を解消する理論的な方法は,ドイツのA.Griewankにより与えられていたが,これを実行するには,プログラムの実行を凍結し,コピーし,解凍して再実行するという機能が必要である.一般的なコンパイラを利用しながらこの機能を提供することは,世界的に見ても未だ成功例がなかったが,今回,高速自動微分法の処理系とUNIXのプロセス処理を組み合わせて,一般的なFORTRAN77プログラムに対して,メモリ効率の良い高速自動微分法を適用できるようなシステムの試作に成功した.この結果は, Optmization Methods and Softwareという論文に投稿し,1998年12月に採録された.現在はシステムの改良中である.また,本研究を含めて,10年来の研究成果をとりまとめた著書「アルゴリズムの自動微分と応用」を中央大学理工学部伊理正夫教授と共著でコロナ社より出版した.
Highly Porous BN-nanomembrane Foam for Water Cleaning and Gas Storage

この研究では、安価なホウ酸原料を使用し、窒化ホウ素の相分離という炭素発泡の手法を駆使し、新しい多孔性窒化ホウ素を合成した。この多孔性窒化ホウ素材料は、1400m2/gという高い表面積を実現した。この多孔性窒化ホウ素材料は、表面増強ラマン分光法の支持体として機能し、高容量で安定した水浄化用吸着剤および水素吸収が可能な高効率吸着剤として利用されることが期待されている。工学
学習順番に含まれる統計情報を自動抽出し自己組織的に物体認識する連想記憶モデル

常に連続観測される観測像は、同一物体の各方位からの観測像である可能性が高く、逆に、連続観測されてもそれが一過性である場合は、互いに無関係な物体の観測像である可能性が高い。本研究では、Hopfieldモデルを改良したAmitモデルに様々な観測物体を学習させると、観測順番の統計性によって、自己組織的に物体を区別するアトラクタ構造が獲得されることを、統計力学解析と計算機シミュレーションを用いて示した。常に連続観測される観測像は、同一物体の各方位からの観測像である可能性が高く、逆に、連続観測されたとしてもそれが一過性である場合は、互いに無関係な物体の観測像である可能性が高い。そこで、観測順番に関する統計性を使って、観測物を自己組織的に認識するモデルの構築が本研究の目的である。学習順番の近さを相関の近さに変換して記憶するモデルにAmitの連想記憶モデルがある。本研究の22年度の研究目的は、Amitモデルの学習順番にランダム性を入れることで、獲得アトラクタ相互の相関性がくずれ、相関のないアトラクタに変換されるかを調べることとした。解析の結果、学習順番に入れるランダム度合いに応じて以下の3つのアトラクタが存在することが分かった。学習順番に完全な連続性がある場合は、従来から知られているように獲得されるアトラクタ間の相関の強さが学習順番の近さに応じて変換された。一方、学習順番がほぼランダムであると、相互に無相関のアトラクタに変換されて記憶されることが分かった。また、学習順番の連続性とランダム性が同程度含まれると、獲得されるアトラクタは相互に相関はあってもその相関値に違いはなく、学習順番の情報は保存されないことが分かった。学習順番に連続性が強いと、それらの記憶パターンが順番の情報も含んだ状態で保存され、連続性が中程度になると順番情報は失われて関連があるということだけの情報が残り、連続性が非常に弱くなる記憶パターンは相互に関係がないことを表現するようになり、リーズナブルな情報表現がなされていると考えられる。この3状態の変化は、学習順番の連続度合いによって、一次相転移が生じるように変化した。以上から、学習順番情報が、自己組織的な情報処理モデルの構築に有効な情報となりうることが分かった。オーソドックスな連想記憶モデルに相関構造を持つ記憶パターンを学習させた場合の獲得アトラクタの性質を統計力学で解析した。記憶パターンへの相関の入れ方は様々考えられるが、まず、記憶パターンを1次元に並べて、各記憶パターンが隣り合う2つの記憶パターンと強い相関を持つように生成し、獲得アトラクタがどのように変化するか調べた。次に、記憶パターンを2次元に並べて、隣り合う4方向の記憶パターンと強い相関を持つように生成し、獲得アトラクタがどのように変化するか調べた。2次元の広がりを持つ観測物体は、実世界でも多く見られるため、その解析は重要である。1次元状の相関を持つ記憶パターンを学習した場合については、統計力学によって精密な解析を行った。一方で、2次元状の相関を持つ記憶パターンを学習した場合については、記憶パターンの生成方程式を求めることが難しくかなりの時間を要したため、計算機シミュレーションで性質を概観するのみで、統計力学による解析は着手していない。上記研究はイジングスピンを用いた連想記憶モデルでの解析であるが、XYスピンや位相振動子を用いた連想記憶モデルに展開を行ったところ、解の性質がこれまで知られているものとは大きく異なることが分かった。特に興味深いのは、記憶パターンが鉢状の引き込み領域を持つ点アトラクタとなるだけでなく、複数の記憶パターンが雨樋状の引き込み領域でつながった連続アトラクタにもなる点である。連続アトラクタは脳の情報処理として必要と考えられているが、それがどういうモデルで現れるか知られていなかった。来年度以降、この点についても詳細に研究を重ねる予定である。記憶パターン(外部刺激)の学習順番が相互に近い時刻で繰り返し提示されるものは相互に関連のあるパターンである可能性があり、近い時刻の提示が一過性であるものは、独立した無関係なパターンである可能性が考えられる。過年度において、この統計性を自動抽出して学習順番が近い記憶パターン同士を混合したアトラクタを自己組織的に格納する連想記憶モデルを構築することができ、その性質の解析をうことができたが、±1の2値表現を持つisingスピンで構成された連想記憶モデルであったため、モデルの持つ情報表現の広がりが乏しかった。そこで本年度は、ーπ+πまでの連続値を状態変数に持つ、XYスピンで構成された連想記憶モデルに発展させ、さらに実際のニューロンに近づけるために位相振動子系で構成された連想記憶モデルに発展させることを目的とした。XYスピン系の連想記憶モデルの解析を行うには、学習順番の統計性を入れる前に、まず基本モデルでのアトラクタ構造を解析する必要がある。基本モデルの解析の結果、XYスピン系連想記憶モデルでは、isingスピン系連想記憶モデルと性質が大きく異なり、記憶パターンが連続アトラクタとなった相互につながることが分かった。

連続アトラクタは、認識モデルを作るために重要なアトラクタ構造であると考えられるため、他の研究者にも研究指針を与える可能性がある。このように、新たな研究の方向性が発見された。位相振動子系連想記憶モデルの解析は、その解析理論がなく、この開発を行う必要があった。そこで、XYスピン系連想記憶の解析結果を利用して、位相振動子系で構成された連想記憶モデルの解析法の開発を試みた。その結果、位相振動子系のモデルを解析するための解析手法の基礎理論を開発することができた。これにより、位相振動子系の研究者に新たな研究手法を与えられると考えられる。統計力学を用いた解析が予定通り進んでおり、その結果から得られて新たな研究課題の発掘もできており、さらに、翌年度の研究のための環境整備も進んでいるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。理論的な解析では予測していた結果が得られているが、実画像での実験は困難が予想される。実画像での実験は申請書でも記述示したようにチャレンジ課題であるため、まずは、トイモデルでおおまかな結果を確認し、認識モデルとして動作するための必要な条件を探る計画である。また、脳の情報処理として興味深い連続アトラクタを生み出すモデルも発見されたため、このモデルについても統計力学を用いて解の性質を調べる。
遺伝子のde novo誕生の機序に迫るバイオインフォマティクス研究

ゲノム研究の進展にともない、多くの遺伝子がde novoに誕生していることが明らかになった。しかし、その誕生のシナリオはほとんど分かっていない。ここでは、遺伝子がde novoに誕生した前後の祖先配列を推定し、それらの祖先配列の間の変化を観察することで、遺伝子のde novo誕生のシナリオを描くことを試みた。そして、出芽酵母に至る系統における観察では、次のような遺伝子のde novo誕生のシナリオを描くことに成功した。(1)はじめに高GC含量のゲノム領域ありき、(2)そのゲノム領域に中立な突然変異が蓄積する。そして、(3)ORF長の伸長が起こり、続いて、(4)翻訳開始シグナルが生成される。遺伝子の転写や翻訳の実態が詳らかになると、多くの遺伝子がde novoに生み出されていることが明らかになった。ここでは、遺伝子のde novo誕生の機序に迫るバイオインフォマティクス研究を展開する。そこで、まず、モデル生物の祖先ゲノムについて、遺伝子がde novoに誕生した領域を同定する。次に、さまざまな視点から、それらの領域を特徴付けるとともに、特徴間の因果関係を推定する。そして、それらの特徴をモデル生物の間で比較し、de novoに遺伝子を生み出したゲノム領域の種を越えた共通性と種に依存した特異性を明らかにする。さらに、それらの特徴に基づいて、遺伝子のde novo誕生の予測が可能かどうかを検証する。平成25年度は、出芽酵母をモデル生物にして、モデル生物の祖先ゲノムを推定し、de novoに遺伝子が誕生したゲノム領域を塩基レベルの解像度で同定した。次に、それらの領域を染色体や塩基のレベルで特徴付けるとともに、特徴間の因果関係を類推することで遺伝子のde novo誕生の機序を考察した。さらに、上述の特徴に基づいて、遺伝子のde novo誕生の予測が可能かどうかを検討した。以上により、出芽酵母では既存の遺伝子に重複した形で遺伝子がde novoに誕生する傾向があること、そこでは、ORFが遺伝子間領域に向けて伸長する傾向があることを明らかにした。遺伝子の転写や翻訳の実体が詳らかになると、多くの遺伝子がde novoに生み出されていることが明らかになった。そこで、de novoに誕生した遺伝子がゲノムワイドに同定されているモデル生物に着目し、近縁生物種とのゲノム比較を行ない、遺伝子がde novoに誕生した前後の共通祖先のゲノム配列を推定し、続いて、de novoに誕生した遺伝子の相同領域をそれらのゲノム中に同定する。そして、遺伝子がde novoに誕生する前後にそれらの相同領域に蓄積した突然変異やそれらの相同領域の塩基配列に観察される統計的な性質を調べる。こうして、遺伝子がde novoに誕生したゲノム領域を特徴付けるとともに、特徴間の因果関係を推定する。そして、それらの特徴をさまざまなモデル生物の間で比較し、遺伝子をde novoに生み出すゲノム領域の種を越えた共通性と種に依存した特異性を明らかにする。さらに、それらの特徴に基づいた遺伝子のde novo誕生の予測が可能かどうかを検証する。今年度の大きな発見は、Saccharomyces cerevisiaeゲノムにおいて、de novoに遺伝子が誕生した領域は、誕生の前から、高いGC含量が保たれていたことである。すなわち、一般に、遺伝子はGC含量の高い領域に存在する傾向があるが、それは、このような領域から遺伝子が生まれやすい傾向を反映したものであると考えられる。このことは、GC含量の高い塩基配列は弱いながらもプロモーター活性を持つという観察と合わせると、興味深いde novo遺伝子誕生のシナリオを考えることができる(後述)。ゲノムプロジェクトの進展にともない、さまざまな生物種の遺伝子がカタログ化されてくると、多くの遺伝子がde novoに生み出されていることが明らかになった。具体的には、体系的で網羅的な解析によるde novo遺伝子のカタログ化研究が行なわれたSaccharomyces cerevisiaeについて、まず、de novo遺伝子の相同領域のゲノム配列を近縁種間で比較して、遺伝子がde novoに誕生した前後の共通祖先のゲノム配列を推定する。そして、それらのゲノム配列について、遺伝子のde novo誕生の前後に蓄積された突然変異や塩基配列に観察される統計的な性質を調べ、それらの性質から、遺伝子のde novo誕生に関するシナリオを導出する。統計的な性質として、ここでは、(a)蓄積された突然変異の種類と頻度、(b)GC含量の変化、(c)ORFの伸長と縮退、(d)翻訳開始シグナルの生成と消滅を調べた。その結果、(a)遺伝子のde novo誕生の前後に蓄積される突然変異は、中立であること、(b)遺伝子のde novo誕生の前後のゲノム配列は、いずれも、統計的に有意に高いGC含量を示すこと、(c)遺伝子のde novo誕生の前後で、統計的に有意な数のORF長の伸長が観察されること、(d)遺伝子のde novo誕生の前後で、統計的に有意な数の翻訳開始シグナルの生成は観察されないことが明らかになった。これらの知見に先行研究による知見(de novo遺伝子は、その年齢が増すにつれて、翻訳開始シグナルを持つ割合いを増す)を加えることで、遺伝子のde novo誕生に関する次のようなシナリオを導出することができた。(1)はじめに高GC含量ありき、(2)そのゲノム配列に中立な突然変異が蓄積する。続いて、(3)ORF長の伸長が起こり、遅れて、(4)翻訳開始シグナルが生成される。

ゲノム研究の進展にともない、多くの遺伝子がde novoに誕生していることが明らかになった。しかし、その誕生のシナリオはほとんど分かっていない。ここでは、遺伝子がde novoに誕生した前後の祖先配列を推定し、それらの祖先配列の間の変化を観察することで、遺伝子のde novo誕生のシナリオを描くことを試みた。そして、出芽酵母に至る系統における観察では、次のような遺伝子のde novo誕生のシナリオを描くことに成功した。(1)はじめに高GC含量のゲノム領域ありき、(2)そのゲノム領域に中立な突然変異が蓄積する。そして、(3)ORF長の伸長が起こり、続いて、(4)翻訳開始シグナルが生成される。今年度の発見により描くことができる遺伝子のde novo誕生のシナリオは、以下の通りである。GC圧にさらされているゲノム領域では、高いGC含量が維持される。また、限定された領域に蓄積した中立な突然変異は、偶然、高いGC含量をもたらす場合がある。これらの領域は、弱いながらもプロモーター活性を持つので、転写される。そして、転写された領域中にある翻訳開始のシグナル配列を持つORFが翻訳され、翻訳されたORFの中で淘汰圧がかかったものが遺伝子へと進化する。ゲノム配列のGC含量と遺伝子のde novo誕生の関係については、以下のことも明らかになった。遺伝子間領域のGC含量に比べ、de novoに誕生した遺伝子のコドンの3文字目は有意に高いGC含量を示した。そして、その値は、誕生してからの時間に関わらず、ほぼ同じ値を示した。このことは、遺伝子がde novoに誕生した領域は、絶えず一定のGC圧にさらされていることを示している。一方、de novoに誕生した遺伝子全域のGC含量は、誕生してからの時間に従って増加する。これは、コドンの適合を反映したものであると考えられる。ゲノム情報生物学今年度は、Saccharomyces cerevisiaeゲノムにおいて、遺伝子がde novoに誕生する前後に、その共通祖先ゲノムの相同領域に蓄積した突然変異の頻度分布も明らかにしたが、他の遺伝子間領域と比べ、統計的に有意な頻度分布の違いを観察することができなかった。今後は、共通祖先のゲノム配列の推定精度を指標にしてデータを精査し、再度、蓄積した突然変異の頻度分布を調べる。また、遺伝子がde novoに誕生する前後に蓄積した突然変異により、最長のORF長がどのように変化したか、翻訳のシグナル配列が生成されたか、プロモーター領域の塩基組成はどのように変化したか、などについても調べる。出芽酵母についての解析を一通り終えたことから、研究はおおむね順調に進展していると考えている。ただ、以下のような検討課題も明らかになった。出芽酵母は、思いのほか進化速度が速く、遺伝子のde novo誕生前後の祖先ゲノム配列の推定が難しい。
明末清初の商業出版における同族書坊の広域的経営の実態の研究

本研究は、明末清初に同じ一族の営む書坊が離れた地域間で連携しながら広域的経営を行っていた事例がどの程度あるのかを精査することで、当時における同族書坊による広域的経営の実態を把握することを目的とする。当該年度には、前年度内に執筆した論文「虎林容与堂の小説・戯曲刊本とその覆刻本について」(『アジア遊学218中国古典小説研究の未来』、2018.5)で得られていた課題について調査と分析を進め、その成果を口頭発表「「李卓吾先生批評」戯曲刊本の刊行状況をめぐって」(東方学会平成30年度秋季学術大会、2018.11)で報告し、先行研究では容与堂が五種の戯曲刊本に続いて刊行したものとされることの多かった、刊行者不明の「二刻五種伝奇」と「三刻五種伝奇」について、容与堂の戯曲五種とは異なり覆刻本が全く現存しないことや、微妙に版式が異なる部分があることなどから、それらが容与堂の刊行したものであるかどうかに再考の余地があることを指摘した。また、清代の康熙年間に南京の蒋氏石渠閣が明刊本を補刻した『忠義水滸傳』の第2の伝本が発見されたのを承けてその詳細な調査を行い、荒木達雄氏との共著論文「石渠閣補刻本『忠義水滸傳』の補刻の様相について」(『中国文学報』91、2018.10)を発表した。なお、この石渠閣の補刻した明刊本は杭州刊本であったとの説が主流で、そうであれば南京の書坊が杭州から版木を入手した例となるが、南京刊本だった可能性もあることを指摘し、どちらの蓋然性がより高いかは今後の検討課題であることを確認した。更に、本研究計画の土台となった論文「明末の商業出版における異姓書坊間の廣域的連携の存在について」(『東方学』131、2016.1)を中国語訳してドイツで開かれた国際学会で口頭発表をしたり、前年度に行ったシンポジウム報告の成果を英文誌に発表したりと、研究成果の国際的な発信にも努めた。当該年度には、福建省・江蘇省・江西省の地方誌の検索が可能なデータベースソフトを購入して利用したほか、東京大学、蓬左文庫、愛知大学、国立公文書館、京都大学などへの出張調査を行って、以下の研究成果を得た。論文「いわゆる舒載陽本『封神演義』の刊行者について」では、あまり研究が進んでいなかった太末舒氏の書坊について調査し、この一族が営む書坊が明末清初に南京と蘇州に存在したこと、わけても舒文河(冲甫)という人物はその両方で出版活動を行っていたこと、舒氏はこのほか杭州でも出版活動を行っていた可能性もあることを明らかにした。東方学会秋季学術大会における口頭発表「明末清初の坊刻における江西の位置付けについて」では、宋代から出版が盛んであった江西の出身者が、明代後期に南京に移住して商業出版を始めて嘉靖末以降の商業出版の興隆の主要な担い手となったことを指摘し、異姓書坊間の広域的連携と同族書坊による広域的経営という両面への注意を促した。また、本研究計画の出発点のひとつである2016年の口頭発表「関于容与堂刊本小説、戯曲」を、2018年5月刊行予定の『中国古典小説研究の未来』(勉誠出版)に収録される論文「虎林容与堂の小説・戯曲刊本とその覆刻本について」の形にまとめ、杭州の書坊容与堂の手がけた現在知られる6種の刊本(小説1種と戯曲5種)の全てに覆刻本も現存すること、戯曲についてはそれぞれに2版以上の覆刻本が現存することを示し、容与堂が各地の異姓書坊と広域的連携を持っていた可能性のほかに、広域的経営を行っていた可能性も考えられることを指摘した。このほか、関連する問題を扱う口頭発表3つを行った。計画時点で重点的な調査対象として想定していた葉氏や劉氏の書坊については論文にまとめられるほどのはっきりした事例を年度内に見出すことは出来なかったが、その一方で研究計画を立てた段階では広域的経営の事例としては把握出来ていなかった太末舒氏の事例を論文にまとめて公表するところまで進んだのは、当初の計画を大きく上回る成果である。これらを差し引きすれば、当初の計画で見込んでいたのと同等以上の水準の成果が得られていると言えよう。また、計画の出発点となった容与堂刊本の覆刻事例について論文の形にまとめることが出来たのも順調な成果であり、次年度にはこれを発展させた更なる進展が見込める。計画時点で年度内に参加する予定だった中国における2つの国際学会がいずれも日程が変更になったために参加することが出来なかったが、それらとは別の3つの国際学会または国際シンポジウムで口頭発表を行ったので、国内外の研究者との情報交換の進展という面でも、差し引きすれば当初計画と同等以上の成果を得られている。

中国における国際学会に参加出来なかったことでそれに伴う開催地近隣の図書館の調査も流れてしまったことと、次年度から研究代表者が他の研究機関に移ることになってその準備に時間を割く必要が生じたために冬休みまたは春休みに予定していた海外出張が行えなかったこととによって、海外の図書館の所蔵資料の調査に関しては当初計画に比べて遅れが生じてしまっているが、国内での調査と購入したデータベースの活用だけでも上記の成果を挙げることが出来たので、総合的に見ておおむね順調に進展していると考えている。本研究は、明末清初に同じ一族の営む書坊が離れた地域間で連携しながら広域的経営を行っていた事例がどの程度あるのかを精査することで、当時における同族書坊による広域的経営の実態を把握することを目的とする。当該年度には、前年度内に執筆した論文「虎林容与堂の小説・戯曲刊本とその覆刻本について」(『アジア遊学218中国古典小説研究の未来』、2018.5)で得られていた課題について調査と分析を進め、その成果を口頭発表「「李卓吾先生批評」戯曲刊本の刊行状況をめぐって」(東方学会平成30年度秋季学術大会、2018.11)で報告し、先行研究では容与堂が五種の戯曲刊本に続いて刊行したものとされることの多かった、刊行者不明の「二刻五種伝奇」と「三刻五種伝奇」について、容与堂の戯曲五種とは異なり覆刻本が全く現存しないことや、微妙に版式が異なる部分があることなどから、それらが容与堂の刊行したものであるかどうかに再考の余地があることを指摘した。また、清代の康熙年間に南京の蒋氏石渠閣が明刊本を補刻した『忠義水滸傳』の第2の伝本が発見されたのを承けてその詳細な調査を行い、荒木達雄氏との共著論文「石渠閣補刻本『忠義水滸傳』の補刻の様相について」(『中国文学報』91、2018.10)を発表した。なお、この石渠閣の補刻した明刊本は杭州刊本であったとの説が主流で、そうであれば南京の書坊が杭州から版木を入手した例となるが、南京刊本だった可能性もあることを指摘し、どちらの蓋然性がより高いかは今後の検討課題であることを確認した。更に、本研究計画の土台となった論文「明末の商業出版における異姓書坊間の廣域的連携の存在について」(『東方学』131、2016.1)を中国語訳してドイツで開かれた国際学会で口頭発表をしたり、前年度に行ったシンポジウム報告の成果を英文誌に発表したりと、研究成果の国際的な発信にも努めた。計画段階では参加を予定していたものの開催日程が変更されたため平成29年度には参加することが出来なかった「中国古代小説・戯曲文献及数字化国際研討会」が、平成30年には8月にドイツとオーストリアで開催されることが決まっているので、それに参加して研究成果の発信と情報交換を図る。それから、研究代表者が平成30年度から研究機関を移ることになった影響で平成29年度には行えなかった北京や上海への出張調査を実施して、明末清初に同族書坊が異なる地域に展開していた事例の更なる把握に努める。また、現存する容与堂刊本はいずれも「李卓吾先生批評」と銘打った小説または戯曲なのだが、容与堂の関与が確認出来ないものも含めて、明末清初に「李卓吾先生批評」を銘打って刊行された現存する全ての戯曲刊本についての覆刻本の有無の様相が、これまでの調査でかなりのところまで明らかになって来ている。その全容を把握することが出来れば容与堂の経営規模や経営方針についての解明に役立つことが見込まれるため、平成30年度はまずこの問題について重点的に調査を進めて、東方学会平成30年度秋季学術大会において口頭発表を行いたい。その上で、その成果を年度内に論文にまとめ、公表の目途を立てることを目指す。なお、これに関連して、「李卓吾先生批評」と銘打つ戯曲刊本のひとつである『李卓吾先生批評無双伝明珠記』の影印を初めて収めた叢書『大連図書館蔵珍秘戯曲古籍叢刊』がちょうど中国で刊行されたところである。他にも本研究に資する資料が影印されている叢書なので、購入を検討中である。
人の居る場で走行可能な搭乗型前後左右全方向移動体の開発と人・移動体共存条件の解明

快適な移動を実現するため、前後、左右、斜め方向に移動できる搭乗型全方向移動体が求められており、この開発を目的として本研究を行った。全方向駆動車輪の構造の検討を行い、最適と考えられる全体構造を明らかにした。この車輪を試作し、実験を行い、その有効性を確認した。また、この車輪を用いた全方向移動体の全体構造の設計を行い、試作した。試作した移動体の実験を行い、前後、左右、斜めの方向に移動できることを確認した。快適な移動を実現するため、搭乗型移動体が求められている。しかしながら、従来の移動体は、前後方向に移動することや向きを変えながら斜め方向に移動することは可能であったが、左右方向に移動することはできなかった。また、向きを変えずに斜め方向に移動することもできなかった。これからの搭乗型移動体には、前後方向に移動することができるだけでなく、左右方向にも移動でき、また、向きを変えずに斜め方向にも移動できることが要求される。そこで、本研究では搭乗型前後左右全方向移動体を開発することを目的とする。これまでに、搭乗型前後左右全方向移動体に用いる全方向駆動車輪の設計を行い、理論に基づく検証を行なった。これにより、設計した移動体用全方向駆動車輪の有効性を確認することができた。また、その問題点を明確化することができた。まず、移動体用全方向駆動車輪の構想設計を行った。移動体用全方向駆動車輪の全体的な構造について複数の可能性をとりあげ、それらを強度などの面から比較することによって、最適と考えられる全体構造を明らかにした。次に、駆動系の構想設計を行った。駆動系の全体的な構造を検討し、各部に必要とされる強度を満足するための理論を明らかにした。これらの検討を基にして、移動体用全方向駆動車輪の全体構造と駆動系について詳細設計を行った。また、移動体用全方向駆動車輪構造の一部については基礎実験による検証を行ない、有効性を確認した。次に、基礎実験による検証結果を考慮して、移動体用全方向駆動車輪のより詳細な設計を行った。また、移動体用全方向駆動車輪の試作を行った。試作品を用いた実験を行なうことにより、移動体用全方向駆動車輪の全体構造、駆動系の検証をした。この結果、試作した移動体用全方向駆動車輪の有効性を確認した。また、全方向駆動車輪構造の一部については基礎実験による検証を行ない、有効性を確認した。全方向駆動車輪の試作を行った。試作品を用いた実験により検証を行い、この結果、試作した全方向駆動車輪の有効性を確認した。次に、試作した全方向駆動車輪を用いた搭乗型前後左右全方向移動体の全体構造、駆動系の構想設計を行った。全方向移動体の全体構造について複数の可能性を検討し、適していると考えられる構造を選定した。駆動系の構想設計では、搭乗型前後左右全方向移動体に必要とされる力を検討し、それに適したモータを調査し、選定した。また、全方向移動体の各部の詳細な検討を行った。次に、設計結果を基にして、搭乗型前後左右全方向移動体を試作した。これまでに、移動体用全方向駆動車輪の設計と理論に基づく検証を行ない、有効性の確認と問題点の明確化を行った。

また、車輪構造の一部については基礎実験による検証を行ない、有効性を確認した。移動体用全方向駆動車輪の詳細な設計を行い、試作を行った。試作品を用いた実験により、試作した移動体用全方向駆動車輪の有効性を確認した。また、試作した全方向駆動車輪を用いた全方向移動体の設計を行い、設計結果を基にして、全方向移動体を試作した。しかし、全方向移動体の基本性能確認などの実験や全方向移動体の改造を実施できていないことから、やや遅れていると判断する。快適な移動を実現するため、搭乗型移動体が求められている。しかしながら、従来の移動体は、前後方向に移動することや向きを変えながら斜め方向に移動することは可能であったが、左右方向に移動することはできなかった。また、向きを変えずに斜め方向に移動することもできなかった。これからの搭乗型移動体には、前後方向に移動することができるだけでなく、左右方向にも移動でき、また、向きを変えずに斜め方向にも移動できることが要求される。そこで、本研究では搭乗型前後左右全方向移動体を開発することを目的とする。これまでに、搭乗型前後左右全方向移動体に用いる全方向駆動車輪の設計、理論に基づく検証、試作、実験を行い、有効性を確認した。また、全方向駆動車輪を用いた全方向移動体の全体構造、駆動系の設計を行い、それを基にして、搭乗型前後左右全方向移動体を試作した。次に、試作した搭乗型前後左右全方向移動体を実際に移動させて基本性能を確認する実験を行った。この結果、前後方向、左右方向に移動できることや、向きを変えずに斜め方向に移動できることを確認した。また、搭乗時の実験を行い、その場合でも前後、左右、斜めの方向に移動できることを確認した。次に、試作した搭乗型前後左右全方向移動体の性能を改善するために問題点の調査を行った。この調査により明らかになった問題点を解決するための方法を検討し、それを基にして搭乗型前後左右全方向移動体の調整と改造を行った。快適な移動を実現するため、前後、左右、斜め方向に移動できる搭乗型全方向移動体が求められており、この開発を目的として本研究を行った。全方向駆動車輪の構造の検討を行い、最適と考えられる全体構造を明らかにした。この車輪を試作し、実験を行い、その有効性を確認した。また、この車輪を用いた全方向移動体の全体構造の設計を行い、試作した。試作した移動体の実験を行い、前後、左右、斜めの方向に移動できることを確認した。これまでに、移動体用全方向駆動車輪の設計と理論に基づく検証を行ない、有効性の確認と問題点の明確化を行った。当初の研究実施計画をおおよそ実施できていることから、おおむね順調に進展していると判断する。平成28年度は、平成27年度に試作した全方向移動体の基本性能確認などの実験を行う。これにより、試作した全方向移動体の有効性の確認と問題点の調査を行う。