hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
増殖因子による幹細胞制御のシステム統合解析による分子機構の解明

増殖因子による幹細胞ならびに癌幹細胞の制御を調べるために、その細胞内シグナル伝達を担うFRS2ファミリー分子、FRS2alphaとFRS2betaのノックアウトマウスならびに変異マウスを作出し、解析を行った。その結果、FRS2alphaは、主にFGFシグナルの欠損により、視神経の網膜への投射、内耳の形成ならびに神経の痛み刺激に関わる神経の発達に重要であることがわかった。一方、FRS2betaは、乳癌幹細胞の維持に重要であった。1.EGFシグナルの乳腺幹細胞と乳ガン幹細胞制御機構の解析MMTV-ErbB2マウスとFRS2betaノックアウトマウスを交配させたマウス(MMTV-ErbB2/FRS2beta-/-)の解析を行った。正常乳腺、授乳期乳腺、さらにそこに発症してきた乳ガンのスフェア形成能を調べたところ、いずれにおいても、FRS2betaノックアウトマウス由来の細胞は、野生型マウス由来の細胞に比較し、スフェア形成能が低下していた。FRS2betaの発現は、正常乳腺でも、癌化した乳腺でも、幹細胞性の維持に重要であることが示唆された。EGFシグナルの乳腺幹細胞および乳がん幹細胞の制御機構の解析授乳期乳腺細胞ならびに癌細胞の接着培養の系の立ち上げの条件検討を行い、数回パッセージ可能なところまで培養できる目処がついた。この授乳期乳腺ならびに癌細胞の接着培養系においても、IGF始めサイトカインは、WT>KOである一方、分化マーカのCK18、CD14はWT<KOであり、示唆された概念を支持した。エピゲノム解析を行ったところ、EZH2なるヒストン修飾因子の発現レベルが、授乳期ではWT=KOである一方、癌ではWT<KOとなっていた。また、接着培養系において、pERKの活性がWT<KOであることも確認し、この細胞系が、in vivoの乳腺ならびに乳癌をある程度反映した系であって、さらに解析することが可能であることが示された。MEK阻害剤であるU0126を投与することにより、IGF始めサイトカインレベルが上昇する可能性を調べたところ、U0126を溶解するDMSOにより結果が修飾されることがわかった。そこで、活性化MEKならびにドミネガMEKのレンチウイルスを用いた発現系を構築する必要が生じた。nestin-Creマウスとの掛け合わせを行い、脳より抽出したDNAを解析したところ、loxではさんだ部分が期待通り抜け落ちており、FRS2alphaコンディショナルマウスが完成した。今後、MMTV-ErbB2乳癌モデルにおいて、解析を進める予定。研究の業績1. EGFシグナルの乳腺幹細胞並びに乳癌幹細胞の制御機構の解析FRS2betaが、正常乳腺細胞では前駆細胞に、癌組織では癌幹細胞に発現することがわかった。FRS2betaが発現する癌幹細胞では、IGFを始めとする多くのサイトカインの発現が上昇し、これにより癌幹細胞維持並びに癌幹細胞によるニッチの利用が行われていることがわかった。FRS2betaKOマウスにできた乳癌は、癌幹細胞が少ないために、分化が促進され、良性化していることが示唆された。癌が出現する授乳期乳腺細胞ならびに癌細胞のスフェア培養を行うと、IGF始めサイトカインは、WT>KOである一方、分化マーカのCK18、CD14はWT<KOであり、示唆された概念を支持した。FRS2betaKOすると、細胞内ERKの活性化が上昇する。これと細胞分化、癌幹細胞の減少との関わりについて、今後、詳細な解析が必要になってくる。エピゲノム解析も行うために、授乳期乳腺細胞ならびに癌細胞の接着培養の系も立ち上げることが必要である。2. FRS2alphaコンディショナルマウスが完成した。防衛医大・佐藤泰講師との共同研究を開始、防衛医大へnestin-Creマウスとの掛け合わせのために、マウスを送付、先方にて掛け合わせを開始した。1.EGFシグナルの乳腺幹細胞と乳ガン幹細胞制御機構の解析FRS2betaの発現は、正常乳腺でも、癌化した乳腺でも、幹細胞性の維持に重要であることが示された。長年、我々はFRS2betaに着目して研究をやってきており、この分子の研究については世界的に我々が最も進んでいる。それが、正常でも癌でもその幹細胞そのものの機能を制御していることがわかったことは、画期的である。ほぼ完成に近い形まで持ってこれ、順調である。25年度が最終年度であるため、記入しない。理由FRS2betaが、癌幹細胞で機能していることは、予想外の発見であり、その分子機構を解明することにより、癌幹細胞たりえる仕組みが明らかになると考えられる。FRS2alphaコンディショナルマウスは、現在loxが入った状態であり、特に問題なく交配可能である。この解析により、がんの原因の本態が明らかになり、これまでになかった革新的な創薬へつながる可能性がある。今後の研究の推進

FRS2betaノックアウトマウスのさらなる解析と、ヒト臨床検体を用いてFRS2betaが癌幹細胞分画に発現しているのかどうかなど、ヒト癌での役割も詳細に調べる。FRS2alphaコンディショナルマウスと、各種モデルマウスとの掛け合わせを行い、FGFシグナルの組織特異的な役割を調べる。
星国降着流の不安定性の3次元数値シミュレーション

われわれは、ブラックホール、中性子星、白色わい星などのコンパクト天体と、巨星ないしは主系列星などの伴星からなる近接連星系を考え、そこでの降着流の数値シミュレーション的研究を行った。降着流には伴星から星風が吹き出して、コンパクト星に降着する星風降着の場合と、降着円盤の場合が考えられ。われわれは両者の場合の数値シミュレーションを行った。星風降着流に関しては、川崎重工の嶋、マックスプランク研究所のAnzer,Boerner、カ-ディフ大学のBoffinと共同研究を行った。その研究では、流れが厚み一定の空間に制限されていると仮定し、かつ流れが等温的の場合を考えた。その結果、流れは非常に不安定であり、降着コラムが蛇のようにのたくることを示した。これは、以前の我々の研究に対して、そのような不安定は数値的な現象であるという、スイスの研究者の批判に対して、そうではなく物理的な現象であることを示したことに研究の意義がある。流れは、はじめは定常に近く、コンパクト天体の背後に長い降着コラムを形成する。しかし長時間計算していくと、コラムはやがて左右に振れ出す。その振幅は時間とともに、非常大きくなる。そして時には、コンパクト天体の周りに降着円盤が形成される。われわれはそのほかに、降着円盤の3次元数値シミュレーション、太陽風と星間ガスの相互作用の数値シミュレーション、超新星爆発の数値シミュレーションなど、関連する研究も行った。巨星から星風がコンパクト天体に吹き付けてくる場合、つまり星風降着流の数値シミュレーションを行った。今までわれわれは2次元平板対称の場合に、バウ衝撃が大きく首を振り、流れが極めて不安定になることを示した。問題はこの現象が現実的な3次元の場合にも生じるのか、単に2次元という数学的な仮定によるものかということであった。本研究では、数値流体力学のもっとも進んだ方法ENO法を用いて、星風降着の3次元数値シミュレーションを行った。その結果、流れには多少の不安定性はあるものの、基本的には安定であることを見出した。またSPH法を用いて降着流を研究するために、われわれは東大教養学部の杉本研究室が開発したGRAPEボードを導入し、SUN互換機にすえつけた。これを用いての研究は現在進行中であり、今後の結果が期待される。われわれはここ数年間、星風降着流の数値シミュレーションをさまざまな側面から研究してきた。星風降着流は天体に一様な風が吹き付けるとして近似する。まず流れが軸対称の場合、つまり2次元の計算を行った。つぎに平面対称、ないしは薄板近似の2次元計算を行い、フリップ・フロップ不安定を見つけた。本研究の目的のひとつは、その不安定が3次元の場合にも存在するかどうかを確認することである。ガスが等温的と仮定した場合の3次元計算を行い、ながれは薄板近似の場合ほどは不安定でないことを見つけた。ということは、フリップ・フロップ不安定は計算が薄板2次元近似の場合のみ、起こるらしいことを示唆している。これらの計算はすべて、空間に格子を配置して離散化する有限体積法を用いてきた。天体物理学で多用されるSPH法とよばれる粒子法がある。われわれはSPH法の研究を行い、それが衝撃波を捉えるには不十分な方法であることを確認した。そこでその欠点を回避するために、SPH法にリーマン問題の手法を併用する犬塚の手法を研究した。これはまだテスト段階で、それが有用かどうかの結論を得るにいたっていない。つぎにわれわれは、軸対称の星風降着流に磁場の効果をいれる研究を行っている。計算手法はMHDのRoe法である。この研究もまだとりかかったばかりで、完全な成果は得ていない。
新種の海藻分解菌Myt-1株による廃棄海藻の減容化と持続可能な再活用法の開発

食品加工場などから年間数万tが廃棄されている海藻残渣や,沿岸域に漂着する流れ藻の持続可能な有効活用法の開発は重要な研究課題である。申請者は,複数種の海藻藻体を分解することができる新種のSaccharophagus属細菌Myt-1株を単離することに世界で初めて成功した。本研究の目的は, Myt-1株が産生する海藻分解産物の有効性を検証し, Myt-1株から海藻多糖分解酵素をクローニングしてそれらの特徴を解析することである。平成29年度には,各種藻体に対する分解活性の確認とその分解に必要な最小栄養素の探索に加えて,富山湾における海藻分解菌の分布状況を,分子生物学的手法を用いて検出する方法を確立した。平成30年度の実施状況について以下に報告する。1.次世代シークエンサーを用いた多糖分解酵素遺伝子の網羅的検出を行った。その結果,海藻藻体を構成するアルギン酸やセルロースなどの多糖類を分解することができる酵素遺伝子を93種類も保持していることが明らかとなった。これらの多糖分解酵素は,海藻分解だけでなく,医薬や農業など様々な産業でも利用されていることから,新規性の高い酵素の産業への応用に期待が持たれた。2. Myt-1株が保持する多糖分解酵素のうちの1つであるアルギン酸リアーゼ(AlgMytE)の大量発現系の構築とその発現産物の特徴を解析した。その結果, AlgMytEはこれまでに4報しか報告されていないPLfamily18に属することが考えられ,新規性の高い酵素であると予想された。また, AlgMytEの至適温度とpHはそれぞれ45°Cと8.0と他のPL family18の酵素と類似していたが,耐塩性が高く,様々な界面活性剤に対しても高い耐性も持っていた。この結果から,新規性の高い洗剤の開発につながる可能性が示唆された。申請者は,上述のように複数種の海藻藻体を分解できる新種の細菌Myt-1株を,富山湾の海底堆積物から単離した。そこで,平成2931年度にわたる本申請では,廃棄海藻の持続可能な有効利用を目指して,まず, Myt-1株を各種海藻藻体を含んだ培地中で培養した際の分解能を調べた。その結果, Myt-1株は褐藻,紅藻,緑藻全てを分解することができた。このように, 1種類の細菌株が複数種の海藻藻体を分解できる報告はこれまでにない。この結果から, Myt-1株は海藻藻体を構成する各種多糖類の分解酵素を複数持っている可能性が強く示唆された。そこで,Myt-1株のゲノム中に存在する多糖分解酵素遺伝子を次世代シークエンサー(miseq)を用いて網羅的に検出することを試みた。その結果,驚いたことに, Myt-1株は93種類もの多糖分解酵素遺伝子を保持していることが明らかとなった。今後これらの酵素のクローニングと特性解析を進めることで,様々な産業に利用できる可能性が考えられ,それらに強い期待が持たれた。本年はその第一歩として,その中でも新規性の高かったアルギン酸リアーゼ(AlgMytE)について,大量発現系の構築とその発現産物の特徴を解析した。その結果, AlgMytEはこれまでに4報しかないPLfamily18に属しており,塩化ナトリウムと界面活性剤に対して高い耐性を示した。これらの結果から, AlgMytEを含んだ新規性の高い洗剤の開発に期待が持たれた。平成31年度は,平成30年度に大量発現系を構築した新規アルギン酸リアーゼAlgMytEについて,さらに詳細な特性解析を行う。具体的には,各種金属イオンに対する耐性の確認とAlgMytEでアルギン酸を分解した際に得られる分解産物をTLCを用いて検出し,それらの有効利用の可能性について考察する。また, AlgMytEの熱力学的反応速度についても解析する。さらに,富山湾における海藻分解菌の群集構造の季節性や周年性を検証するために,平成29年度に確立した方法で引き続きモニタリングを行う。食品加工場などから年間数万tが廃棄されている海藻残渣や,沿岸域に漂着する流れ藻を「マリンバイオマス」として捉えた持続可能な有効活用法の開発は重要な研究課題である。申請者は,複数種の海藻藻体を分解することができるSaccharophagus属の「新種(Myt-1株)」を富山湾の海底堆積物から単離することに世界で初めて成功した。平成29年度の実施状況について以下に報告する。1.褐藻類(ワカメ・コンブ),緑藻類(アオサ),紅藻類(マクサ)に対する藻体分解活性を測定した。その結果, 3種全ての藻体の細粒化を再確認するとともに,特に褐藻類の分解が顕著であることが明らかとなった。さらに,培養液上澄中の還元糖量と分解に関与する多糖類分解酵素(アルギン酸リアーゼ,セルラーゼ,アガラーゼ)の活性を測定した結果,細菌の増殖や藻体の分解に伴って,酵素活性及び還元糖量が増加していくことが明らかとなり,酵素遺伝子の単離や糖類の機能性に期待が持たれた。2.廃棄海藻の持続可能な有効利用を目指して,分解に必要な栄養素の探索を行った。

天然海水を基本として,様々な濃度・種類のリン源,窒素源,ビタミン源を添加することで,細菌が増殖し,且つ,海藻を分解できる最小の栄養素を探った結果, 0.1% (w/v)無機態窒素を添加するだけで速い増殖と強い分解が見られた。3. DGGEを用いて富山湾表層海水中に生息する海藻分解菌の分布調査を開始した。その結果,複数種の海藻分解菌が年間を通して生息しており,それらの群集構造は湾全体で比較的均一で,緩やかに季節変動している可能性が示唆された。申請者は,上述のように複数種の海藻藻体を分解できる新種の細菌Myt-1株を,富山湾の海底堆積物から単離した。そこで,平成2931年度にわたる本申請では,廃棄海藻の持続可能な有効利用を目指して,まず, Myt-1株を各種海藻藻体を含んだ培地中で培養した際の分解能,還元糖量の変化,分解酵素活性を調べた。その結果,上述のように3種全ての海藻藻体を分解することができ,分解に伴う還元糖量の増加と複数種の分解酵素活性を検出した。これら分解酵素遺伝子のクローニングや糖類の機能性に期待が持たれた。さらに,細菌が増殖し,且つ,海藻を分解できる最小の栄養素を探った結果, 0.1% (w/v)無機態窒素を添加するだけで速い増殖と強い分解が見られた。この結果は,廃棄海藻の持続可能な有効利用に繋がる有用な知見となると考えられた。さらに,海洋の炭素循環にも大きく寄与していると考えられている海藻分解菌の分布を調べる第一歩として,上述のように,富山湾の表層海水中の海藻分解菌を遺伝子を用いて捉えることに成功した。その結果,富山湾の表層海水中には複数種の海藻分解菌が年間を通して生息しており,それらの群集構造は湾全体で比較的均一で,緩やかに季節変動している可能性が示唆された。食品加工場などから年間数万tが廃棄されている海藻残渣や,沿岸域に漂着する流れ藻の持続可能な有効活用法の開発は重要な研究課題である。申請者は,複数種の海藻藻体を分解することができる新種のSaccharophagus属細菌Myt-1株を単離することに世界で初めて成功した。本研究の目的は, Myt-1株が産生する海藻分解産物の有効性を検証し, Myt-1株から海藻多糖分解酵素をクローニングしてそれらの特徴を解析することである。平成29年度には,各種藻体に対する分解活性の確認とその分解に必要な最小栄養素の探索に加えて,富山湾における海藻分解菌の分布状況を,分子生物学的手法を用いて検出する方法を確立した。平成30年度の実施状況について以下に報告する。1.次世代シークエンサーを用いた多糖分解酵素遺伝子の網羅的検出を行った。その結果,海藻藻体を構成するアルギン酸やセルロースなどの多糖類を分解することができる酵素遺伝子を93種類も保持していることが明らかとなった。これらの多糖分解酵素は,海藻分解だけでなく,医薬や農業など様々な産業でも利用されていることから,新規性の高い酵素の産業への応用に期待が持たれた。2. Myt-1株が保持する多糖分解酵素のうちの1つであるアルギン酸リアーゼ(AlgMytE)の大量発現系の構築とその発現産物の特徴を解析した。その結果, AlgMytEはこれまでに4報しか報告されていないPLfamily18に属することが考えられ,新規性の高い酵素であると予想された。また, AlgMytEの至適温度とpHはそれぞれ45°Cと8.0と他のPL family18の酵素と類似していたが,耐塩性が高く,様々な界面活性剤に対しても高い耐性も持っていた。
第三級アミンを発生する光塩基発生剤の開発とそれを利用した硬化系の構築

1.新規第四級アンモニウム塩(QAS)型光塩基発生剤の開発QASのカチオン部位を1-フェナシル-(1-アザニア-4-アザビシクロ[2.2.2]オクタン)に固定し対アニオンの及ぼす効果を検討した。対アニオンにチオシアナートを持つQASでは、254nm光照射で生成したジアザビシクロオクタン(DABCO)は、副生成物とチオラート/アンモニウム錯体を形成した。このQASを添加したポリグリシジルメタクリラート(PGMA)薄膜は後加熱条件を選択することで光照射部分のみ架橋し、選択的にテトラヒドロフランに不溶化できた。セレノシアナートアニオン、フタルイミドアニオンを有するQASは融点、熱分解温度とも低かった。2,4-ジニトロフェノラートアニオンを有するQASを添加したPGMAは光照射後加熱しても架橋しなかった。tert-ブチルベンゾエート、ジフェニル酢酸、ベンゾイルギ酸の各アニオンを有するQASはいずれも有機溶媒等に優れた溶解性を示し熱分解温度も高く、光照射でDABCOを生成することも1H NMRスペクトルおよび色素の呈色反応から確認した。これらのQASを含むPGMAは光照射後加熱で架橋した。さらにカチオン部位を変え1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセンを生成するQASの合成にも成功した。2.QAS型光塩基発生剤の長波長感光化第一級アミンを光照射で生成する0-アシルオキシムや、加熱を併用する架橋系に有用な0-カルバモイルオキシムの365nm光や405nm光で増感効率の高い増感剤を探索したところ、チオキサントン誘導体やケトビスクマリン誘導体が候補に上がった。これらの知見をQASに応用し増感効果を試して見たところ、イソプロピルチオキサントン存在下366nm光照射でベンゾイルギ酸アニオンを有するQASが光反応し、PGMA膜も不溶化させることができた。1.チオシアナートアニオン型光塩基発生剤の光および熱反応対アニオンにチオシアナートを持つ第四級アンモニウム塩(QAS)型光塩基発生剤は、対応するジチオカルバマート型に比べ溶液中では全く分解せず、熱分解温度も高いことがわかった。しかし、ポリ(グリシジルメタクリラート)(PGMA)中では60°C以上の温度で膜の不溶化をもたらし、エポキシ樹脂中での保存安定性には課題を残した。光反応性はジチオカルバマート型より低下したので各種スペクトルで反応を追跡したところ、副生成物の環化反応が生成するアミンによって促進され、最終的にチオアラート/アミン錯体を形成することを確認した。以上の興味深い特性を踏まえた上で硬化剤としての挙動を検討したところ、光照射と後加熱条件をうまく選択すると、光照射部分のみ選択的に不溶化できることができた。2.対アニオンの影響の検討対アニオンにこれまで用いてこなかったものを合成し、光反応性と熱安定性を検討した。チオシアナートアニオンの硫黄原子をさらに原子半径の大きいセレンに替えたセレノシアナートアニオンをもつQASは、チオシアナート型より光反応性は優れるものの、PGMA膜中での熱安定性は劣る結果となった。ジチオカルバマート型より硫黄原子の電子密度が低いチオ酢酸イオン(CH_3COS^-)をもつQASは、化合物自身の熱分解温度が100°C以下になり、PGMA膜中での安定性は低いものであった。

その他の数種類のアニオンについても合成を試みているが、アニオン交換しにくいものが多く、合成ルートを含めて検討しているところである。第四級アンモニウム塩(QAS)型光塩基発生剤において種々の対アニオンを有するものを新たに合成し、それらの光反応性と熱安定性を検討した。対アニオンにベンゾエートを用いると、高い熱分解温度を示したものの極性の高いメタノールや水にしか溶解しなかった。そこでパラ位にtert-ブチル基を導入すると、熱分解温度がそれほど低下せず極性の低い有機溶媒やポリマーにも溶解度の高いQASを合成できた。光照射前後の^1H NMRスペクトル変化からtert-ブチルベンゾエートを対アニオンに持つQASの254nm光分解の量子収率を求めると、0.7程度の高い値を示した。また、生成するアミン由来のピークの出現も確認できた。このQASをポリ(グリシジルメタクリラート)(PGMA)中を添加した薄膜は、光照射と後加熱によりテトラヒドロフランに不溶化した。対アニオンにフタルイミドアニオンを有するQASは有機溶媒に対する溶解性に優れていたが、融点、熱分解温度とも低かった。対アニオンに2,4-ジニトロフェノラートを有するQASは、熱分解温度は高く光反応も従来のチオシアナートアニオンを有するQASと同等の速さであったが、有機溶媒に対する溶解性はやや低くかった。またPGMA中に添加して光照射と後加熱を行っても膜の不溶化は起こらなかった。第1級アミンを生成するO-カルバモイルオキシムについて光反応性と熱分解性について検討した。この中で、チオキサントンを増感剤として添加したり光塩基発生ユニットに組み込むことにより実用化に有用な365nm光照射で塩基を生成させることができた。これらの知見をQASに応用し、366nm光に高い感度で第三級アミンを発生する分子あるいは分子系を構築してゆく予定である。光塩基発生剤の開発において、耐熱性と光反応性、有機溶剤に対する溶解性を併せ持つ第四級アンモニウム塩(QAS)として、カルボキシラートアニオンを有するものが優れていることが昨年の研究でわかったので,アニオンとしてtert-ブチル安息香酸アニオン、ジフェニル酢酸アニオン、ベンゾイルギ酸アニオンを有するものを合成し、比較検討した。これらはいずれも、有機溶媒や高分子マトリックス中に優れた溶解性を示した。熱分解温度は示差熱・熱重量同時測定装置で測定し、以上の3つのうちベンゾイルギ酸アニオンのQASが高い耐熱性を有することがわかった。今回合成したQASを含むポリグリシジルメタクリラート(PGMA)薄膜を高温に加熱すると架橋するが、その温度はベンゾイルギ酸アニオンを有するQASが最も高く、熱分析の傾向と一致した。今回合成した3種のQASをアセトニトリル中で254nm光を照射すると、触媒能に優れた1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を生成することが、^1H NMRおよび色素の呈色反応からそれぞれ確かめられた。また、これら3つのQASをそれぞれ含むPGMAに254nm光照射し、加熱処理することにより、架橋反応が進行し、テトラヒドロフランに不溶になった。これらのQASは366nm光には感光しないが、第一級アミンの光塩基発生剤の増感剤として効果のあったイソプロピルチオキサントン存在下では366nm光照射で反応し、PGMA膜も不溶化した。また、ベンゾイルギ酸アニオンを有するQASが熱安定性に優れていることを利用し、アミジンを生成するQASの合成にも成功した。
多様な学習者のための実践的英語リスニング訓練法の行動分析学的研究

本研究の目的は語いの習得に着目した、パソコンによる英語リスニング訓練プログラム「聞記耳ちゃん」の効果を、行動分析学のアプローチを用いて検証することであった。英語教育分野では新規語彙を直接学習させ、そのリスニングへの効果を検証した実証研究が極めて手薄であり、また行動分析学のシングルケースデザインを用いた研究も非常に珍しい。本研究では研究代表者の構想のもと、研究分担者がパソコンで個別学習できる訓練プログラムを開発し、個別学習者に使用してもらった。まず平成18年度には測定法と実験デザインについての研究の後、実験1として大学生33名に週2回、計16回のリスニングテストを行ないつつ、その中で訓練参加に同意した8名の訓練効果をマルチベースラインデザインにより検証した。訓練を受けなかった参加者の得点を用いた標準化により、複数回測定による学習効果を相殺した。結果として英文リスニング中での目標語彙の認識は顕著に向上し、文全体のリスニング得点にも訓練効果があった。ただしリスニングにおいては般化文への効果が見られなかった。平成19年度のプログラムの部分的使用の効果(実験2)と、やや英語力の低い学習者への効果(実験3)検証においては、部分的使用では、英文中の語彙認識効果は期待できるものの、文全体の聞き取りは顕著には向上しなかった。また実験3では、参加者5名中特に英語力が低いと思われる2名で学習の効果が極めて低いことが確認された。これらの結果から意味と音声のマッチング、ディクテーションの学習のみでは、語彙の認識効果および英文の聞き取りの向上があまり期待できないことが示された。さらに習熟度の低い学習者においては、語い学習と英文中の語彙認識訓練以外に、何らかの方策を施してやる必要性が示唆された。研究成果として3編の論文を公刊し、それを含めて東矢は日本大学大学院に博士論文(報告書掲載)を提出し、博士号を取得した。本研究では、パソコンによる英語リスニング訓練法の実証研究を行なうのに、行動分析学で用いられるシングルケースデザインの手法を用いることとしたため、従属変数の複数回測定が懸案となっていた。つまりリスニングのテストを繰り返していくと、それ自体が訓練として機能し、介入を行なわなくともテストの得点が向上するのでは、という懸念があった(1)。その解明と解決策の提案として、平成18年度前期には英語専攻の大学3年生2クラスを対象に、日本語による内容再生とディクテーションから構成されたリスニング小テストを、学期中7回および10回実施した。同時にTOEIC形式のリスニングテストを同じ参加者に実施し、そのデータを元にテストの信頼性と妥当性を検証した。この調査により、クラスのデータを標準化し、素点の代わりにZ得点を用いることで、複数テスト間の難易度に左右されず測定が出来ることが保障され、また各リスニング小テストとTOEICデータの有意な相関結果より、テストの信頼性と妥当性が検証された(2)。この結果にしたがい、平成18年度後期には、マルチベースラインデザインにより、訓練の実証実験に入った。訓練はパソコン上で、語彙を学習するセクションと、学習した語彙を英文中で素早く認識するセクションに分かれる。訓練ソフトは東矢(研究代浅者)が内容と構成をデザインし、眞邊(研究分担者)が作成した。データ収集は週2回の小テスト16回の測定と、開始時期をずらした被訓練者8名の訓練プログラムの使用をメインとし、事前・事後のストラテジー使用の質問紙調査、語彙知識テストなどを含む。またパソコン上には、英文中の語彙認職の反応時間を含む学習履歴が、ログとして残る仕組みになっている。データは全て、現在分析中である。なお(1)は今年度の研究発表欄参照、(2)は論文として印刷中である。

平成18年度の結果を分析した結果、語いの習得に着目したパソコンプログラム「聞記耳ちゃん」の効果がマルチベースラインデザインにより実証された。その結果を受け、平成19年度前期には別の学習者を対象に、プログラムの部分的使用の効果(N=7)およびやや英語力の低い学習者への効果(N=5)を、マルチベースラインデザインで検証した。その結果、部分的使用(実験2)においては英文中の語彙認識効果は期待できるものの、文全体の聞き取りは顕著には向上しなかった。またやや英語力の低い学習者が「聞記耳ちゃん」で学習した場合(実験3)、特に英語力が低いと思われる2名で学習の効果が極めて低いことが確認された。これらの結果から意味と音声のマッチング、ディクテーションの学習のみでは、語彙の認識効果および英文の聞き取りの向上があまり期待できないことが示された。さらに習熟度の低い学習者においては、フルプログラムを使ってもリスニングの向上が見られなかったことから、このカテゴリーの学習者に関しては、語い学習と英文中の語彙認識訓練以外に、何らかの方策を施してやる必要性が示唆された。そしてパソコンプログラムでの学習後に行なった個別インタビューにおいては、このようなアプローチが目新しく、学習の動機づけになっていたことが明らかになった。なお平成18年度前期に収集した「複数回測定の信頼性・妥当性検証」のためのデータ分析の結果は、「行動分析学的アプローチにおける英語リスニングの複数回測定の妥当性・信頼性について」というタイトルの論文として公表している。また今回の研究成果を東矢は博士論文としてまとめ、日本大学大学院総合社会情報研究科より博士号を取得した。報告書にはこの博士論文が掲載されている。
ヒト人工染色体構成蛋白因子の解析と人工染色体を用いたマウス個体の形質転換

ヒト人工染色体構成蛋白因子の解析と人工染色体を用いたマウス個体の形質転換ヒト21番染色体セントロメア領域から約80kbのアルフォイドDNA断片を酵母人工染色体(YAC)を用いてクローン化し、このYACをヒト培養細胞へ導入すると宿主染色対外で複製され安定に分配維持されるミニ人工染色体(MAC)が高い頻度で形成された。本研究ではこの人工染色体技術を用い、1.染色体安定維持に必須な機能領域、特にセントロメア・キネトコア、構成因子の解明、2.マウス受精卵へのMACの導入と、増殖、発生過程での導入MACの挙動と安定性の解析、等を目的として研究を進めた。A)人工染色体の安定維持に関わる領域に関する研究YACに挿入されでいる80kbのアルフォイドDNAの断片化クローンシリーズを作成し、各断片化YACクローンDNAをHT1080細胞へ導入し人工染色体形成能を解析した結果、50kbの挿入アルフォイド配列を持つYACでは元の80kbYACと同程度の形成能が観察されたが、30kbYACでは形成効率が低下し、10kbYACではほとんど形成されなかった。安定な人工染色体形成には50kb以上のアルフォイド配列の繰り返しが必要であることが判明した。B)セントロメア・キネトコア機能に必須な蛋白因子の解析セントロメア・キネトコア蛋白(CENP-A,-B,-C)に対するモノクローナル抗体を作製し、細胞核抽出物を解析した結果、これら蛋白は同一の複合体に含まれることが判明した。ヒト培養細胞中で人工染色体を形成したアルフォイドYACDNAをマウス受精卵へ導入し、この受精卵を母体に戻し子マウスを多数得た。これら子マウスの尻尾DNAをPCRで解析した結果、導入YACを保持した個体(トランスジェニックマウス)を得ることに成功した。導入YACがマウス染色体外に人工染色体として維持されているかどうか現在解析中である。ヒト21番染色体セントロメア領域から約100kbのアルフォイドDNA断片を酵母人工染色体(YAC)を用いてクローン化し、このYACをヒト培養細胞へ導入すると高い頻度でミニ人工染色体が形成されることを発見した。本研究ではこのミニ人工染色体技術を用い、1.染色体安定維持に必須な機能領域、特にセントロメア・キネトコア、構成因子の解明、2.マウス受精卵へのMACの導入と、増殖、発生、分化過程での導入MACの挙動と安定性の解析、等を目的として研究を進めた。1.(1)人工染色体の安定維持に必須なDNA配列に関する研究YAC中の100kbのアルフォイドDNA配列中のセントロメア機能に必須な配列を限定するために、酵母細胞内での相同組み換えにより右アームからのアルフォイドDNA断片化YACクローンのシリーズを得ることに成功した。現在各断片化YACクローンをHT1080細胞中へ導入し人工染色体形成能について検定を進めている。(2)セントロメア・キネトコア機能に必須な蛋白因子の解析ヒト染色体セントロメア蛋白質CENP-A,CENP-B,CENP-Cに対するモノクローナル抗体を作成した。またCENP-BのN末側のDNA結合領域とC末側の二量体形成領域に対するモノクローナル抗体はそれぞれin vitroで機能阻害を引き起こすことが判明したので、現在それぞれの抗体を細胞に顕微注入しセントロメア構造形成及び染色体分配機能にどのような影響を生じるか解析を開始した。(モノクローナル抗体の作製は野崎が担当)

2.MACによるマウス個体の形質転換と安定維持の解析アルフォイドYACをマウス受精卵へ導入するために、受精卵を採取し培養、YACの導入、染色体の観察を行う条件を確立した。今後、導入YACが受精卵内で安定に複製分配されるかどうか解析する。(受精卵保存にプログラムフリーザ-を使用)ヒト人工染色体構成蛋白因子の解析と人工染色体を用いたマウス個体の形質転換ヒト21番染色体セントロメア領域から約80kbのアルフォイドDNA断片を酵母人工染色体(YAC)を用いてクローン化し、このYACをヒト培養細胞へ導入すると宿主染色対外で複製され安定に分配維持されるミニ人工染色体(MAC)が高い頻度で形成された。本研究ではこの人工染色体技術を用い、1.染色体安定維持に必須な機能領域、特にセントロメア・キネトコア、構成因子の解明、2.マウス受精卵へのMACの導入と、増殖、発生過程での導入NACの挙動と安定性の解析、等を目的として研究を進めた。A)人工染色体の安定維持に関わる領域に関する研究YACに挿入されている80kbのアルフォイドDNAの断片化クローンシリーズを作成し、各断片化YACクローンDNAをHT1080細胞へ導入し人工染色体形成能を解析した結果、50kbの挿入アルフォイド配列を持つYACでは元の80kb YACと同程度の形成能が観察されたが、30kb YACでは形成効率が低下し、10kb YACではほとんど形成されなかった。安定な人工染色体形成には50kb以上のアルフォイド配列の繰り返しが必要であることが判明した。B)セントロメア・キネトコア機能に必須な蛋白因子の解析セントロメア・キネトコア蛋白(CENP-A,-B,-C)に対するモノクローナル抗体を作製し、細胞核抽出物を解析した結果、これら蛋白は同一の複合体に含まれることが判明した。ヒト培養細胞中で人工染色体を形成したアルフォイドYAC DNAをマウス受精卵へ導入し、この受精卵を母体に戻し子マウスを多数得た。これら子マウスの尻尾DNAをPCRで解析した結果、導入YACを保持した個体(トランスジェニックマウス)を得ることに成功した。導入YACがマウス染色対外に人工染色体として維持されているかどうか現在解析中である。
超低消費電力設計における遅延テスト設計技術に関する研究

近年、情報処理LSI回路の消費電力を下げるために、様々な研究が行われてきた。一方、既存の超低消費電力LSI回路における高信頼化設計手法は、電源電圧ごとの遅延テストまたは電源間の遅延テストを行うために、非常に複雑になる。そのため、超低消費電力LSI回路に対して高い信頼性を保つ設計技術の確立が強く求められると考えられる。そこで、本研究は、上記の問題点を解決するために、1)サブスレッショルド回路における高信頼化設計、2)配線遅延を考慮した低消費電力化設計、及び3)ロジック回路遅延予測によるタイミングエラー検出可能なLSI設計技術について低消費電力回路における高信頼化設計の研究開発を行ってきた。情報通信機器が高性能化するにしたがい、消費電力の増大が大きな問題になりつつある。LSI回路(大規模集積回路)の低消費電力化には、パワーゲーティング、多電圧、およびダイナミック電圧/周波数スケーリング(DVFS)など低消費電力化設計テクニックが提案されたが、電源ごとの遅延テストまたは電源間の遅延テストを行うために、スキャンテストが非常に複雑になる。もう一方、低電圧の条件下ではCMOS回路の動作が不安定になり、LSIの製造ばらつきやノイズなどに影響され、動作マージン減少、誤動作などの障害が、現状と比較して極めて増大する。このため、超低消費電力LSI回路におけるオンラインテスト設計技術の確立が強く求められると考えられる。本研究では、将来、安心かつエコな環境を実現させるための要素技術として、超低消費電力LSI回路における遅延テスト設計技術の開発を目指す。本年度には、前年度に得られた成果を基にして、「オンラインディレイ変動を検出・制御可能なLSI設計技術」を中心に研究を実施した。提案手法は、演算回路・制御回路において処理途中段階で回路が正しいタイミングで動作しているか否かを予測する技術を開発するものである。提案手法は様々な演算回路に実装し、評価実験を行った。既存技術に比較して、ほぼ2倍のクロック周波数で正常動作可能であることを確認した。本研究成果を用いれば、「環境変動(電圧・温度等)に対応し、その状況下で最大の性能をいつも発揮するロバスト超低消費電力チップ」が実現できることを考える。バッテリー式の無線ネットワーク機器では、消費エネルギーの削減を重視するため、供給電圧を下げる設計手法が広く用いられる。サブスレッショルド回路においては、しきい値下の電圧で制御することで大幅なエネルギー削減を達成できるが、性能の低下や環境変動による遅延ばらつきの問題が生じる。そこで、低電力化かつ高信頼化大規模集積回路(LSI回路)設計の要求が高まっている。平成25年度は、前年度に得られた成果を基にして、「サブスレッショルド回路における遅延・エネルギーの温度依存性」、「配線遅延予測による低電力化設計」、及び「ロジック回路遅延予測によるタイミングエラー検出可能なLSI設計技術」の3つのテーマについて研究開発を行い、優れた研究成果を得ることが出来た。まず、スーパーパイプラインを用いて、16bit非パイプライン乗算器と、5段および6段のパイプライン乗算器を設計、論理合成し、回路シミュレーションでサブスレッショルド電圧における消費エネルギーの評価を行った。この結果からエネルギー最小点の最も低い乗算器を最適なパイプライン段数とした。また、乗算器の温度変動に対する遅延のばらつきと、温度のワーストケースにおける遅延を用いた。消費エネルギーのばらつきを測定し、スーパーパイプライン乗算器の温度依存性について考察した。また、オンライン遅延予測による低消費電力化設計技術を提案した。更に、開発した技術を用いて、中規模機能モジュール(乗算回路、加算回路)を実チップ試作を通して提案設計技術全体を実証した。従来のワーストケース設計と比べて、1)最大動作周波数は71.43MHzから100MHzに上がり;2)スループットが1.31Xに向上することができた。LSI回路(大規模集積回路)の低消費電力化には、パワーゲーティング、多電圧、およびダイナミック電圧/周波数スケーリング(DVFS)など低消費電力化設計テクニックが提案されていましたが、電源ごとの遅延テストまたは電源間の遅延テストを行うために、スキャンテストが非常に複雑になる。しかし、現存の超低消費電力LSI回路におけるテスト設計技術手法、特に遅延テスト技術に関する研究が極めて少なかった。以上により、本研究では、将来、安心かつエコな環境を実現させるための要素技術として、超低消費電力LSI回路における遅延テスト設計技術の開発を目的とする。今年度では、主に「超低消費電力多電圧LSI回路における遅延故障モデリング技術の確立」に関する研究を行ってきた。

具体的には、(1)既存のプロセスライブラリを用いて、トランジスタレベルでシミュレーションを行い、多電圧回路における遅延と電圧の解析モデル化;(2)多電圧回路における遅延故障モデルの構築、及び(3)低電圧回路における動作時の遅延モニタリング技術などの研究を取り込んだ。提案手法は暗号回路に実装し、評価実験を行った。本年度には、前年度に得られた成果を基にして、「オンラインディレイ変動を検出・制御可能なLSI設計技術」を中心に研究を実施した。研究成果としては、演算回路・制御回路において処理途中段階で回路が正しいタイミングで動作しているか否かを予測する技術を提案した。提案回路は32ビット乗算器中に実装し、VDD 1.8V、25度で2^16のランダムな入力ベクトルを使用しシミュレーションした。従来のワーストケースLSI設計と比べて、1)最大動作周波数は83MHzから156MHzに上がり;2)スループットが1.41Xに向上することができた。以上より、本研究は当初の計画通り進んでいる。本年度は、主に「遅延モデリング化」の研究を行った。研究成果として、構築したモデルを用いて、回路動作時の遅延、温度変化および電源電圧変化により、遅延解析が可能となった。また、電圧変動により、ディレイ変動を検出・制御する技術の研究も行った。初期成果として、理論面から、80%以上の論理パス上発生した遅延エーラの検出ができていることを確認した。以上より、最初年度である本年度において、研究は当初の計画通り順調に進んでいる。今後、いくつかの実チップ試作を通して提案設計技術全体を実証する。特に動作環境(電圧・温度)や処理要求の変化に対してチップの性能を評価する。今後、本年度に得られた成果を基にして、「多電圧LSI回路におけるディレイ変動を検出・制御可能なLSI設計技術」を中心に研究を取り組む。最後に、実チップ上で提案手法の有効性・妥当性などを実証する。次年度は、主に研究成果を発表するための国内・海外旅費を計上している。また、提案技術を実証のため、チップ試作料金も計上している。次年度、本研究の遂行のため、超低消費電力多電圧LSI回路の設計・解析・テスト・評価を行うにあたり高性能なワークステーションが必要とする。そのため、次年度計画のうち、「ワークステーション1台」を予算計上する。最先端の低消費電力設計技術、タイミング解析技術、テスト技術を調査及び研究成果を発表するための国内外旅費を計上している。また、多くのプログラム、データを保存するために、ポータブルHDD、USBメモリなどの消耗品費も計上している。
魚類組換え生殖腺刺激ホルモンの作製と供給

我々はこれまでにバキュロウィルス-カイコ幼虫を用いた組換えタンパク質作製法により、魚類の組換え生殖腺刺激ホルモン(GTH)(濾胞刺激ホルモンと黄体形成ホルモン)の作製を行ってきた。これまでコイ科魚キンギョの組換えGTHおよびサケ科魚マンシュウマスの組換えGTHを作製し、in vivoおよびin vitroにおいて生物活性を確認した。今年度は、マンシュウマスのGTHを量産・精製を行い、国内外の研究者(5グループ:アメリカ、オランダ、イスラエル、日本の2グループ)に精製したマンシュウマスGTHを供給した。また昨年に引き続き、キンギョ組換えGTHによる雄ウナギの精子形成促進効果を調べ、その生物活性を再確認した。さらにウナギの性成熟促進効果の向上を期待し、ウナギ自身の組換えGTHを作製した。組換えウナギGTHに生物活性については、今後の課題である。我々はこれまでにバキュロウィルス-カイコ幼虫を用いた組換えタンパク質作製法によりコイ科魚キンギョの生殖腺刺激ホルモン(GTH)を作製し、生物活性を確認した。当初、2量体であるGTHの2つのサブユニットを、カイコに別々に作らせる共感染法により組換えGTHを作製してきたが、本年は、2つのサブユニットを結合させた一本鎖組換えタンパク質を作製し、その生物活性を調べた。その結果、一本鎖組換えキンギョGTHは、共感染法の場合と同様、キンギョ、タナゴにおいて生殖腺の発達を促す生物活性がみられた。さら雄のウナギにおいても精子形成促進作用がみられた。またサケ科魚マンシュウマスの一本鎖組換えGTHを作製し、ニジマスにおける生物活性を確認した。一本鎖GTHは共感染法より作製手順が減るため、今後の組換えホルモン生産の効率が向上すると考えられる。さらにウナギの組換え一本鎖GTHをつくるために、ウナギGTHの遺伝子コンストラクトを作製した。このウナギGTHの生物活性は来年度測定の予定である。これまでに二つの研究グループから組換えGTHの供与依頼が来ており、来年度は、あらたにキンギョ、マンシュウマスの組換えホルモンの作製を行い、これらの組換えGTHを内外の研究者に供給する予定である。我々はこれまでにバキュロウィルスーカイコ幼虫を用いた組換えタンパク質作製法により、魚類の一本鎖組換え生殖腺刺激ホルモン(GTH)の作製を行ってきている。これまでコイ科魚キンギョの組換えGTHおよびサケ科魚マンシュウマスの組換えGTHを作製し、生物活性を確認した。今年度は、マンシュウマスのGTHを量産・精製を行い、国内外あ研究者(5グループ:アメリカ、オランダ、イスラエル、日本)に精製したマンシュウマスGTHを供給した。さらにウナギの性成熟促進効果の向上を期待し、ウナギ自身の組換え一本鎖GTHを作製した。
うつ病はDBSで治るのか?:科学的根拠の蓄積を目指して

視床下核などに対する深部脳電気刺激療法(DBS)は、パーキンソン病(PD)患者のwearing-offを改善し、ADL、QOLの向上をもたらすことが可能なため、重度のPD患者に対する有用な治療手段として確立している。近年、諸外国より、認知行動療法、薬物療法などのいかなる治療によっても十分な効果を得られなかった重度のうつ病患者に対してDBSが有効だったという報告が相次いで寄せられている。しかし、我々日本の脳外科医の立場からすると、動物実験に基づくscientificなデータの乏しさゆえ、DBSでうつ病を治療することが、医学的にも倫理的にも妥当なのか判断できないのが現状である。このような背景から、本研究ではうつ病に対するDBSの効果について、動物実験によるscientificな評価を行うことを目標として、今年度はうつ病モデルとしてどのモデルを利用するか検討した。これまでの報告では、うつ病モデルとしては、Tail suspension model、Forced swim model、Learned helplessness modelといったものがあり、これらはすでに抗うつ薬の評価などで用いられており、うつ病モデルとしてすでに十分に確立されているが、検討を重ねた結果、モデル作成から治療効果の評価といった一連の過程において安定した実験結果を得るためにはForced swimならびに,learned helplessnessを利用した市販システムを用いて実験を組むのがベストという結論を得た。
歯周病菌の細胞内侵入機構の解明

歯周病原因菌の一つであるグラム陰性菌Porphyromonas gingivalisは細胞傷害性を有する小胞を分泌する。我々はP.g.-小胞の細胞内侵入機構について検討したところ、小胞の細胞内侵入にはRac1、アクチン、PI3P、脂質、及び膜脂質ドメインであるラフトを利用したエンドサイトーシス機構が関与していることが示唆された。歯周病原因菌の一つであるグラム陰性菌Porphyromonas gingivalis(以下P.g.)の主要な病原因子としてGingipain(cystein protease : Kgp及びRgp)、線毛、及びLPSが報告されている。P.g.はエンドサイトーシスを介して細胞内に侵入し、多種多様な細胞機能傷害を引き起こす。一方、グラム陰性菌においては宿主細胞に対し病原性因子小胞を放出し様々な毒性を発揮する。P.g.においてもGingipain、線毛、及びLPSを含む小胞を分泌することが報告されているが、この小胞の機能については未解明な部分が多い。我々は小胞の細胞内侵入機構、及び細胞傷害性機構について検討したところ、小胞の細胞内侵入にはRacl、アクチン、PI3P、脂質、及び膜脂質ドメインであるラフトを利用したエンドサイトーシス機構が関与していることが示唆された。さらにKgpやRgpをそれぞれ欠失させたP.g.変異株小胞において、Rgp欠損株小胞は細胞内に侵入できず、またRgb阻害剤処理した野生株小胞の細胞内侵入が阻害されたことから、小胞の細胞内侵入にはRgpが関与している可能性が示唆された。加えて野生株小胞を処理した細胞では増殖能、及び運動能低下が認められたが、Rgp欠損株小胞処理の細胞はこれらがほぼ正常であったことから、MVはRgp依存的に効率的に細胞内に侵入し細胞傷害性機能を発揮していることが示唆された。P.g.はエンドサイトーシスを介して細胞内に侵人し、多種多様な細胞機能傷害を引き起こす。我々は小胞の細胞内侵入機構、及び細胞傷害性機構について検討したところ、小胞の細胞内侵人にはRac1、アクチン、PI3P、脂質、及び膜脂質ドメインであるラフトを利用したエンドサイトーシス機構が関与していることが示唆された。さらにKgpやRgpをそれぞれ欠失させたP.g.変異株小胞において、Rgp欠損株小胞は細胞内に侵入できず、またRgp阻害剤処理した野生株小胞の細胞内侵入が阻害されたことから、小胞の細胞内侵入にはRgpが関与している可能性が示唆された。加えて野生株小胞を処理した細胞では増殖能、及び運動能低下が認められたが、Rgp欠損株小胞処理の細胞はこれらがほぼ正常であったことから、P.g.-小胞はRgp依存的に効率的に細胞内に侵入し細胞傷害性機能を発揮していることが示唆された。
EMGを用いた操作意図の推定と新しい操作支援のあり方

身に付けられる操作支援システムとして,ウェアラブルダンパを開発した.ダンパには,電場の強さに応じて見かけ上の粘性が変化する電気粘性流体(ER流体)を用いた.ER流体は電場を印加することで,粘性を可逆的にしかも高応答で制御できることが特徴である.試作機は,外形φ132mm,高さ97mmである.可変ダンパはユニット化されており,既存のブレースと呼ばれる装具に装着し使用することができる.本試作機では,ER流体を充填する際に気泡が混入しないような流路設計および流体の漏れを抑えた機構設計を施した.気泡の混入はER効果を低下させるので注意が必要であり,適切な充填技術が要求される.また,製造コストの観点から円盤(ディスク)構造を採用した.電極面積を拡大するためには多段化が望まれるが,摺動抵抗との兼ね合いから単盤とした.なお,単盤であれば流体の充填は容易である.ER流体には,200[1/s]のせん断速度に対し14000あるいは7000[PA]の均一系流体を使用する.これにより,40[Nm]程度の粘性トルクが発生する予定である.電場ゼロの場合と比べ1020倍程度の粘性トルクが得られる.消費電力が小さいのでバッテリ駆動可能である.開発したウェアラブル・ダンパは,次のような特徴を有する.1.装着部位は膝関節に限らず,肘,手首などへ適用可能であり,ユニットのサイズ,力特性など若干の仕様変更により,容易に対応可能である.2.日常生活のあらゆる場面で,場所を選ばず運動の支援を行うことが可能である.3.操作支援,モーションガイドなど様々な活用が,ソフトの変更により可能となる.4.内蔵したセンサ使って,負荷や支援状況をモニタリング可能で,日常生活の中での様々な行動,動作,運動状態を把握することができ,個人の運動能力に合った適切な支援が可能である.本研究では,腕のインピーダンス調整から逆に人間の操作意図を推定し,操作意図に応じた新しい操作支援手法を提案した.検証実験では,位置決め動作を操作タスクとして取り上げた.また,位置決め精度を3段階に設定し,どの精度で人間が位置決めしようとしているのか推定した.さらに,推定結果に基づき操作支援を行った.以下に得られた結果をまとめる.1.意図した位置決め精度の推定機構をNNを用いて構築した.NNの教示信号として,連続摂動法により得られた手先インピーダンスを用いた.2.支援方法として,機械システム側のインピーダンス(慣性・粘性)を調整し,人間機械系の運動を適切に生成した.3.実現された操作性について評価した結果,提案した操作支援法は,同一の難易度に対して作業時間が短く,さらにNASA-TLXに基づいた主観的作業負荷評価でもその有効性が示せた.さらに,電気粘性流体(ER流体)を用いた身体に装着可能な可変ダンパユニットを試作し,その基本性能の評価を行い,日常的な様々な動作の支援ができる可能性が高いことを確認した.身に付けられる操作支援システムとして,ウェアラブルダンパを開発した.ダンパには,電場の強さに応じて見かけ上の粘性が変化する電気粘性流体(ER流体)を用いた.ER流体は電場を印加することで,粘性を可逆的にしかも高応答で制御できることが特徴である.試作機は,外形φ132mm,高さ97mmである.可変ダンパはユニット化されており,既存のブレースと呼ばれる装具に装着し使用することができる.本試作機では,ER流体を充填する際に気泡が混入しないような流路設計および流体の漏れを抑えた機構設計を施した.気泡の混入はER効果を低下させるので注意が必要であり,適切な充填技術が要求される.また,製造コストの観点から円盤(ディスク)構造を採用した.電極面積を拡大するためには多段化が望まれるが,摺動抵抗との兼ね合いから単盤とした.なお,単盤であれば流体の充填は容易である.ER流体には,200[1/s]のせん断速度に対し14000あるいは7000[PA]の均一系流体を使用する.これにより,40[Nm]程度の粘性トルクが発生する予定である.電場ゼロの場合と比べ1020倍程度の粘性トルクが得られる.消費電力が小さいのでバッテリ駆動可能である.開発したウェアラブル・ダンパは,次のような特徴を有する.1.装着部位は膝関節に限らず,肘,手首などへ適用可能であり,ユニットのサイズ,力特性など若干の仕様変更により,容易に対応可能である.2.日常生活のあらゆる場面で,場所を選ばず運動の支援を行うことが可能である.3.操作支援,モーションガイドなど様々な活用が,ソフトの変更により可能となる.4.内蔵したセンサ使って,負荷や支援状況をモニタリング可能で,日常生活の中での様々な行動,動作,運動状態を把握することができ,個人の運動能力に合った適切な支援が可能である.
量子代数とその表現論

ここ数年、ヤン・バクスター方程式の無限次元解である完全Z対称なR行列を、関数空間上に実現することにより得られる楕円型R作用素の満たす性質について研究している。本年度に主として研究したのは、楕円型R作用素に付随した可換な差分作用素族の構成である。ヤン・バクスター方程式の解である楕円型R作用素である適切な有限次元部分空間上に制限すると、Belavinにより構成されたヤン・バクスター方程式の有限次元解が得られる。そこで「Belavinにより構成された有限次元解の性質は、楕円型R作用素の性質から導かれるのではないか」という問題が生じる。研究代表者が以前に示した楕円型R作用素に関するVertex-IRF対応も、上記の問題を肯定的に解決したものであると捉えられる。ヤン・バクスター方程式の有限次元解は、多くの数理物理学者により研究されている。特に、有限次元解に付随した可換な差分作用素族の構成は、現在、活発に研究されている分野の1つである。昨年度の科学研究費補助金実績報告書に記載したように、楕円型R作用素から可換な差分作用素族を構成する方法の1つは知られていた。Belavinによる解では、これ以外の構成方法が知られている。そこで本年度は、この方法を一般化して楕円型R作用素に付随した可換な差分作用素族を構成しようと試みた。現在、簡単な結果が得られている。今後は、これをさらに発展させ、論文にまとめていきたいと考えている。