hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
緑内障の眼圧下降に対する遺伝子治療および細胞移植による新しい治療法の探索

緑内障は眼圧上昇が視神経に不可逆的な障害を及ぼす疾患である。本疾患における眼圧上昇の主たる原因に房水流出路である隅角線維柱帯における細胞外基質の蓄積が考えられており、ウロキナーゼ(uPA)等それらを分解する線溶系酵素の臨床使用が検討されている。その基礎的実験として培養線維柱帯細胞へのウロキナーゼ遺伝子導入の可能性を検討した。方法は、ヒトuPAの遺伝子配列から特異的プライマーを合成し、購入したヒト細胞株のcDNAライブラリーを鋳型としてPCRを行いヒトuPAのcDNA断片をクローニングした。次にブタ眼球から線維柱帯組織を採取して5%ウシ胎児血清添加F12/DME培地を用いて線維柱帯組織培養を行いく遊走・増殖した細胞を蛍光標識低分子量リポ蛋白(LDL)染色して確認した。TRIzol^【○!R】でtotal RNAを抽出してcDNAを作製し、RT-PCR法でウロキナーゼ遺伝子発現を確認した。全長cDNAを発現ベクターにサブクローニングし、lipofectamine^【○!R】とeffectence^【○!R】を用いて培養ブタ線維柱帯細胞にウロキナーゼ遺伝子を導入した。対照として発現ベクター単独を導入した。ウロキナーゼの発現はenzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)キットを用いて検討した。培養ヒト線維柱帯細胞でウロキナーゼ遺伝子発現がみられた。ウロキナーゼの遺伝子が導入された培養ブタ線維柱帯細胞の培養液からウロキナーゼ(3.5ng/ml)が検出できた。対照ではウロキナーゼは検出されなかった。線維柱帯細胞へのウロキナーゼ遺伝子導入は可能であり、ケミカルトラベクロトミーへと応用できれば開放隅角緑内障の新しい治療法を開発できる可能性を示したことが本研究の実績と考える。TIGR/MYOC遺伝子は原発開放緑内障において房水流出抵抗の主座である隅角線維柱帯に強く発現し、異常な遺伝子に由来する異常な蛋白が眼圧上昇の大きな要因となる。またこの遺伝子は上流にグルココルチコイド反応部位を持っておりステロイドに反応して遺伝子発現が促進されることが分かっている。今回このTIGR/MYOC遺伝子に組織由来プラスミノーゲンアクチベーターの遺伝子を組み込み眼圧にどのような影響を与えるのかを検討する。まず線維柱帯細胞に遺伝子導入するために、ラット線維柱帯から線維柱帯細胞の組織培養を行った。ラット眼球から隅角線維柱帯組織を実体顕微鏡を用いて切除、採取した。採取した線維柱帯組織をDMEM培地で組織培養し、線推柱帯細胞を培養することができた。得られた細胞が、線維柱帯細胞であることを確認するために、線椎柱帯細胞のマーカーであるLDLを蛍光物質で標識して培養細胞と反応させそれらの培養細胞が線維柱帯細胞であることを確認した。以上よりラット線維柱帯細胞の組織培養系を確立することができた。今後はラットTIGR/MYOC遺伝子のcDNAのクローニングと遺伝子構造を解析し、これらの培養ラット線維柱帯細胞に遺伝子導入してラット生体へ移植し、ラット眼圧にどのような影響を与えるかを検討する。
高精度5軸制御非接触型空間座標測定機の実用化に関する研究

本研究では,これまでの基礎研究に基づいてより実用的で高精度な5軸制御非接触型空間座標測定機を実用化することを目的としている.新たに4軸制御の光学式CNC2.5次元測定機を購入して,この測定機の制御系の設計・試作および検出系のプログラムの開発を行った.XYテーブルの位置決め精度は,偏り0.1μm以内,標準偏差0.17μm以内である.主軸の角位置決め精度は、偏り-0.34秒以内,標準偏差1.21秒以内である.また,4軸制御の測定機を5軸制御非接触型空間座標測定機に改造するために,鏡筒傾斜角制御機構と鏡筒傾斜角検出機構のハードウェアおよびソフトウェアを新たに設計・試作した.鏡筒傾斜角位置決め精度は偏り2.01秒以内,標準偏差は2.50秒以内である.さらに測定機の応用性を高めるために,測定用プログラムの一例として,ねじおよび歯車用ホブの諸因子(外径・ねじ山の半角・累積ピッチ誤差・有効径)を測定する精度総合測定プログラムを開発し,測定精度を検討した.結果は,繰り返し精度が標準偏差で,外径0.21μm,ねじ山の半角2.1分,累積ピッチ誤差0.15μm,有効径0.50μmであり,従来のSIP測定機を用いた場合の10分の1程度となり,繰り返し精度が高いことを確認した.また,測定時間は10分程度であり,従来の手動測定と比べ大幅に短縮されている.以上の研究により,高精度5軸制御非接触型空間座標測定機の実用性を実証した.本研究では,これまでの基礎研究に基づいてより実用的で高精度な5軸制御非接触型空間座標測定機を実用化することを目的としている.新たに4軸制御の光学式CNC2.5次元測定機を購入して,この測定機の制御系の設計・試作および検出系のプログラムの開発を行った.XYテーブルの位置決め精度は,偏り0.1μm以内,標準偏差0.17μm以内である.主軸の角位置決め精度は、偏り-0.34秒以内,標準偏差1.21秒以内である.また,4軸制御の測定機を5軸制御非接触型空間座標測定機に改造するために,鏡筒傾斜角制御機構と鏡筒傾斜角検出機構のハードウェアおよびソフトウェアを新たに設計・試作した.鏡筒傾斜角位置決め精度は偏り2.01秒以内,標準偏差は2.50秒以内である.さらに測定機の応用性を高めるために,測定用プログラムの一例として,ねじおよび歯車用ホブの諸因子(外径・ねじ山の半角・累積ピッチ誤差・有効径)を測定する精度総合測定プログラムを開発し,測定精度を検討した.結果は,繰り返し精度が標準偏差で,外径0.21μm,ねじ山の半角2.1分,累積ピッチ誤差0.15μm,有効径0.50μmであり,従来のSIP測定機を用いた場合の10分の1程度となり,繰り返し精度が高いことを確認した.また,測定時間は10分程度であり,従来の手動測定と比べ大幅に短縮されている.以上の研究により,高精度5軸制御非接触型空間座標測定機の実用性を実証した.高精度5軸制御非接触型空間座標測定機を製作するために、まず測定機本体の購入を設備備品費でおこなった。研究費交付申請時には、(株)ツガミ製の万能測定顕微鏡(UM2D)を購入し、それを主体として、X軸、Y軸、Z軸の3軸座標、及びX軸回転角、Y軸回転角の2軸の回転角が検出・制御可能な機械本体部分及び駆動機構、座標及び回転角検出機構の設計を行う予定であったが、本年度ドイツのツァイス社より、X軸、Y軸、Z軸の3軸座標、及びX軸回転角が検出・制御可能な光学式CNC2.5次元測定機が発売されたので、種々比較検討の結果、これを購入し本研究の測定機本体として研究を進めることにした。測定機本体の購入は、設置場所の改修工事との関連でかなり遅れることが予想されたので、従来我々が開発してきた非接触型空間座標測定機を用いて、小型歯車精度測定用のプログラムを開発する研究を行った。まずサブピクセル画像処理式プローブの検出精度を検討する実験を行い検出精度を調べた。検出精度は画面の左右の端で良くないのでそれを考慮したホブの精度測定プログラムを開発した。測定機本体は12月に納入されたので、5軸目のZ軸コラムの傾斜回転機構の機械部分及びコンピュータ制御システムの設計を次のように進めている。1)Z軸コラムの傾斜回転角を精密に検出する機構の設計(購入したロータリエンコーダ使用)2)Z軸コラムの傾斜回転機構の設計3)Z軸コラムの傾斜回転角を駆動制御するプログラムの開発本研究の主な成果は次の通りである.1.昨年度購入した4軸制御測定機の制御系の設計・試作および検出系のプログラムの開発を行った結果,XYテーブルの位置決め精度は,偏りで,0.12μm以内,標準偏差0.17μm以内である.一方,主軸の角位置決め精度は,偏り-0.34秒以内,標準偏差1.21秒以内である.2.4軸制御の測定機を5軸制御非接触型空間座標測定機に改造するために,鏡筒傾斜角制御機構と鏡筒傾斜角検出機構を設計・試作した結果、角位置決め精度は,偏りで,2.01秒以内,標準偏差で,2.50秒以内である.

3.画像処理式プローブのCCDカメラから得たエッジの画像に,サブピクセル処理を行い,位置検出を精度良く行うプログラムを開発した結果,エッジの検出精度は,標準偏差で,0.034画素(0.14μm)以内である.また,光学系のひずみは,全体で,2.5μm以内,画面中央付近では,0.6μm以内である.4.ねじ精度の総合測定プログラムを製作し,本測定機を用いて測定した結果と,SIP万能測定器による測定結果とを比較・検討した結果,本測定機の繰り返し精度は,標準偏差で,外径0.21μm,ねじ山の半角2.1分,累積ピッチ誤差0.15μm,有効径0.50μmであり,SIPに比べ,一桁小さい値を示した.なお,1回の測定に必要な時間は約10分である.平成9年度の主な研究成果は次の通りである.1.昨年度設備備品費で購入したレーザ干渉測長器(東京精密DISTAX L-IM-20B)によりX,Yステージの位置制度の測定を行うために,新たにレーザ測長器の取り付け台を設計・試作すると共に,レーザ測長器によるステージ位置検出プログラムを開発した.2.X,Yステージの位置精度測定の結果,Xステージの位置誤差は100mmの範囲において,-0.991.49μm,Yステージの位置誤差は50mmの範囲において-1.981.38μmである.また,本測定機のX,Yステージの位置精度測定の結果に周期的な誤差が現れた.ホブの総合精度測定プログラムを開発し,歯車ホブの諸因子測定を行った.本測定機の繰り返し精度は,標準偏差で,全歯丈誤差σ=0.16μm,歯厚誤差σ=0.26μm,累積ピッチ誤差(右歯面)σ=0.17μm,累積ピッチ誤差(左歯面)σ=0.19μmであり,従来のSIP測定器による測定結果と比べ約5分の1の値であり,本測定機の繰り返し精度が高いことを確認した.なお,1つの切れ刃断面の10刃の測定に必要な時間は約10分である.以上の研究結果により,5軸制御非接触型空間座標測定機の実用性を実証した.今後の課題として,XYステージの周期的誤差の原因を明らかにして補正方法を開発することにより,さらなる高精度化を試みる必要があると考えられる.
ラマン散乱分光計測を援用した多細胞性シアノバクテリアの分化決定ダイナミクスの解析

研究代表者は、Anabaena sp. PCC 7120(以下、Anabaena)でほぼ10細胞おきに分化するヘテロシスト細胞が、近隣細胞との協調によってどのように運命決定されるか解析するため、顕微鏡下での長期培養観察系の構築を試みた。具体的に、Anabaenaの1フィラメントに含まれる各細胞の分裂や生長、分化を観察しながら、各細胞の光合成色素の含有量をラマン散乱分光計測によって解析する計測系の構築を目指した。そこで、研究代表者は、マイクロ流体デバイス工学を援用し、Anabaenaを培養しながら、各細胞の分裂や分化をタイムラプス観察できる微小流体デバイスを開発した。顕微鏡下にこの流体デバイスを設置し、Anabaenaを流し込んだ後、光を当てつづけながら新鮮な培養液を還流させることで、72時間以上にわたって培養と観察を継続できた。このとき、各細胞の平均的な分裂時間や、ヘテロシスト間の平均細胞数は、既存の培養方法によって得られる結果と有意差がなかった。次に、この流体デバイスでAnabaenaを培養しながら、各栄養細胞やヘテロシストにラマン散乱分光を照射し、1細胞ずつラマンスペクトルを得た。前年度の解析により、光合成色素に帰属されたラマンバンドの強度や波長は、流体デバイスを用いて計測しても変化しないことが確かめられた。さらに、ラマン散乱分光を照射した後、細胞の生理状態が変化せず、継続して分裂や分化させるための低負荷な計測条件を策定した。これらの一連の実験と解析により、複数の標的細胞のラマンスペクトルをタイムラプス計測するための準備が整った。現在、1時間おきに栄養細胞やヘテロシストからラマンスペクトルを計測し、光合成色素に帰属されたラマンバンド強度が、フィラメント内の細胞の位置情報(ヘテロシストからの距離)に応じてどのように時間変化するか解析を行っている。当初の年次計画通り、顕微鏡下でAnabaenaを長期培養・観察できる流体デバイスを開発できた。また、この実験系を用いることで、Anabaenaの各細胞の形態観察とラマンスペクトルの取得を同時並行で行えることも確かめた。この進展を踏まえ、標的フィラメントの全細胞から1時間おきにラマンスペクトルを計測し、各細胞の運命決定と光合成色素の変化を1細胞ずつ対応付ける解析に着手した。できるだけ多くの標的フィラメントを対象とし、そこに含まれる全細胞から一定時間ごとにラマンスペクトルを計測する。さらに、同時並行でフィラメントに含まれる全細胞を観察し、画像データを取得する。特に、新たなヘテロシストが分化したタイミングに注目し、そこから遡って近隣細胞の運命決定や大きさの変化を解析し、さらに光合成色素に帰属されたラマンバンド強度の変化も対応させることで、どのように周囲の細胞と協調して分化細胞が調節的に決定されるのか、光合成色素の増減から法則性を明らかにする。研究代表者は、785nmの励起波長レーザーを使用し、多細胞性シアノバクテリアAnabaena sp. PCC7120(以下、Anabaena)の栄養細胞とヘテロシストからラマンスペクトルを計測すると、生体分子に由来するラマンバンド成分が多く含まれていることを見出した。特に、ヘテロシスト特異的に強度が低くなるラマンバンドも含まれており、これらの由来する生体分子を明らかにすることで、分化マーカーとして使うことが可能となる。そこで、研究代表者は、Anabaenaの生細胞から得られたラマンバンドが光合成色素に由来すると考え、785nmの励起波長レーザーを使用し、市販されているクロロフィルa、ベータカロテン、フィコシアニン、アロフィコシアニンのラマンスペクトルを計測した。その結果、栄養細胞(とヘテロシスト)で確認されたラマンバンドのシフト(cm-1)が、これら4つの光合成色素で確認された共鳴ラマンバンドのシフトとほぼ一致することを見出した。さらに、これらの共鳴ラマンバンドを各色素に含まれる官能基の振動・伸縮モードと対応させることにより、生細胞で見られた計25個のラマンバンドが光合成色素の共鳴ラマンバンドによるものと結論づけた。以上の解析の結果、クロロフィルaとベータカロテンの1細胞あたりの含有量は、栄養細胞とヘテロシストの間で有意差がないことがわかった。また、フィコシアニンとアロフィコシアニンの1細胞あたりの含有量は、ヘテロシストに分化すると顕著に減少することがわかった。ここで、フィコシアニンとアロフィコシアニンにそれぞれ帰属されたラマンバンドの強度は、ヘテロシスト分化することにより、色素ごとに強度の低下度合いが同じであることもわかった。これらの結果は、フィコシアニンとアロフィコシアニンの自家蛍光を解析する方法に較べ、より微小な含有量の変化を追跡できることを示している。当初の年次計画通り、生細胞から計測されたラマンバンドを特定の生体分子に帰属させることができたため。これにより、ヘテロシスト特異的に強度が変化するラマンバンドの帰属を明らかにでき、このラマンバンドを分化マーカーとすることで、細胞が分化する兆候を従来の方法よりも早い段階で捉えることができるようになった。この進展を踏まえ、顕微鏡下でAnabaenaを長期培養・観察する系の開発にも着手し始めた。

具体的に、Anabaenaの1フィラメントに含まれる各細胞の分裂や生長、分化を観察しながら、各細胞の光合成色素の含有量をラマン散乱分光計測によって解析する計測系の構築を目指した。そこで、研究代表者は、マイクロ流体デバイス工学を援用し、Anabaenaを培養しながら、各細胞の分裂や分化をタイムラプス観察できる微小流体デバイスを開発した。顕微鏡下にこの流体デバイスを設置し、Anabaenaを流し込んだ後、光を当てつづけながら新鮮な培養液を還流させることで、72時間以上にわたって培養と観察を継続できた。このとき、各細胞の平均的な分裂時間や、ヘテロシスト間の平均細胞数は、既存の培養方法によって得られる結果と有意差がなかった。次に、この流体デバイスでAnabaenaを培養しながら、各栄養細胞やヘテロシストにラマン散乱分光を照射し、1細胞ずつラマンスペクトルを得た。前年度の解析により、光合成色素に帰属されたラマンバンドの強度や波長は、流体デバイスを用いて計測しても変化しないことが確かめられた。さらに、ラマン散乱分光を照射した後、細胞の生理状態が変化せず、継続して分裂や分化させるための低負荷な計測条件を策定した。これらの一連の実験と解析により、複数の標的細胞のラマンスペクトルをタイムラプス計測するための準備が整った。現在、1時間おきに栄養細胞やヘテロシストからラマンスペクトルを計測し、光合成色素に帰属されたラマンバンド強度が、フィラメント内の細胞の位置情報(ヘテロシストからの距離)に応じてどのように時間変化するか解析を行っている。当初の年次計画通り、顕微鏡下でAnabaenaを長期培養・観察できる流体デバイスを開発できた。また、この実験系を用いることで、Anabaenaの各細胞の形態観察とラマンスペクトルの取得を同時並行で行えることも確かめた。この進展を踏まえ、標的フィラメントの全細胞から1時間おきにラマンスペクトルを計測し、各細胞の運命決定と光合成色素の変化を1細胞ずつ対応付ける解析に着手した。Anabaenaを顕微鏡下で長期培養・観察できる系を、マイクロデバイスによって構築する。この系を用いることで、1つのAnabaenaフィラメントに含まれる標的細胞群の形態を観察しつつ、各細胞のラマンスペクトルをタイムラプス計測することが可能となる。この計測技術により、可逆的に分化し始めた細胞群を見つけ出し、分化細胞が非可逆的に決定するまでの生体分子(光合成色素)の発現や局在・拡散を議論できるようにする。できるだけ多くの標的フィラメントを対象とし、そこに含まれる全細胞から一定時間ごとにラマンスペクトルを計測する。さらに、同時並行でフィラメントに含まれる全細胞を観察し、画像データを取得する。特に、新たなヘテロシストが分化したタイミングに注目し、そこから遡って近隣細胞の運命決定や大きさの変化を解析し、さらに光合成色素に帰属されたラマンバンド強度の変化も対応させることで、どのように周囲の細胞と協調して分化細胞が調節的に決定されるのか、光合成色素の増減から法則性を明らかにする。生細胞から取得されたラマンスペクトルの帰属を明らかにする際、本当に4種類の光合成色素で説明できるかを検証するため、解析作業に時間を費やした。実際、光合成色素で帰属できることが分かったため、他の候補分子を試す必要がなくなり、その分の費用を次年度に繰り越すことにした。
有機リン化合物からなる非線形光学材料の開発

1.二光子吸収色素は様々な応用が期待されていることから、その高効率化は有機エレクトロニクス・オプティクス材料開発における最も重要なトピックの一つである。筆者はこれまで典型元素の構造的および電子的な特徴を活かした新規光機能性分子の合成を行ってきており、本研究では典型元素の特性の活用による新規高活性二光子吸収材料の創製について検討を行った。2.分子設計として、強力な電子受容性を示すスピロビホスホニアフルオレンをアクセプター性コアとして採用し、その周縁部に複数の電子供与性置換基を連結した、八重極子型の色素を新たに設計・合成した。また、中心のスピロ構造の効果、および典型元素の効果について検討するため、比較化合物として、非スピロ型化合物であるジベンゾホスホニアフルオレン、およびリンをケイ素に置き換えたケイ素類縁体についても合成を行った。3.これらの含典型元素色素の光学特性について、紫外可視吸収スペクトルにより検討したところ、中心のスピロ構造を通したスピロ共役の効果が認められた。また、中心元素としてリンを導入することで、コアが非常に高いアクセプター性を発現し、光励起に伴って大きな分子内電荷移動が生じることが示され、合成したスピロビホスホニアフルオレンが高い二光子吸収活性を有することが示唆された。4.Open aperture Z-scan法により二光子吸収特性の評価を行ったところ、予想された通りに、スピロビホスホニアフルオレンが優れた二光子吸収特性を有することを見出し、含リンスピロ共役系分子が非線形光学材料の構成単位として有効であることを示すことができた。
光学的手法FRETの適用による膜機能分子の構造変化と分子間相互作用の研究の新展開

イオンチャネル、受容体は生体の機能に重要な役割を果たす分子である。その構造機能連関の解明は、生理学的にも、生物物理学的にも興味ある課題である。本研究では、代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)の動的構造変化を、光学的手法FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)法の適用による解析を試みた。我々は、これまでに、mGluR1が、グルタミン酸のみならず細胞外のCa2^+やGd3^+といった多価陽イオンによっても活性化される性質を持つこと、さらに、その感受性がアフリカツメガエル卵母細胞、HEK293細胞等の発現系に依存して異なることを見いだし、その差異を生み出す分子基盤としてリン酸化状態の差異、糖鎖付加状態の差異、クラスター化分子の有無等を想定した。mGluR1はホモ2量体で構成されグルタミン酸の結合によりサブユニット間の揺らぎの平衡がシフトすることにより活性化がおこると考えられている。そこで、FRET法によりこのサブユニット間の相互作用を測定し、さらにこの過程に対するクラスター化分子や多価陽イオンの存在の影響を評価することを目的として、本研究を開始した。mGIuR1のカルボキシ端の細胞内領域に遺伝子工学的にECFPとEYFPを付加した分子を作成し、その構成するヘテロ2量体において、FRETを検出した。FRET効率が低かったので、その効率を高めるためにlinkerを挿入する等の改良を行った。今後、このFRET効率に対する多価陽イオンやクラスター化分子の存在の影響について解析を進めていく計画である。分子内構造の変化を光学的に解析するためには、目的とする場所に特異的に蛍光ラベルを導入することが鍵となる。そこで、研究の第一歩としてクローン化された内向き整流性K^+チャネルIRK1を対象としてこの点についての検討を進めた。点変異により導入したCys残基を利用する方法により化学ラベルを試みたところ、IRK1チャネルのCys149といったポアの外側入り口に、チャネル機能を障害することなく導入することができた。この際、発現系に内因的に存在する他の膜蛋白へのラベルの非特異的導入がバックグラウンドとして起きた。しかし、IRK1チャネルをpCXN_2高発現ベクターに組み入れHEK293T細胞に導入し、チャネルの発現密度を飛躍的に高めることにより、他の蛋白によるバックグラウンドと識別することに成功した。今後、チャネルの状態変化に伴う導入した蛍光強度の変化について定量的な解析を進め、さらに2種の蛍光色素をラベルしてエネルギー転移の評価による構造変化の解析を行う。一方、研究の主対象である、IRK1チャネルについて、そのポア内側の構造を探る電気生理学的実験を行った。その結果、細胞内領域と想定されてきた長いC端のチェーンの遠位部にあるE299が,内向き整流性とイオン透過を決定する新たな構造基盤であること、すなわち,E299がポア内側部のイオン透過路に面していることが明らかになった。このことは、IRK1チャネルのポア内側部が、これまでの想定を遙かに超える大きなものであることを示唆する。そこで、今後、IRK1チャネルのポア内側部を対象として、FRET法による構造解析を進めていく。昨年度は、点変異により導入したCys残基を利用する方法により化学ラベルを試みた。バックグラウンドを減少させる種々の努力を試み、進展を遂げたが、現時点で(Fluorescent Energy Transfer (FRET)の検出までは至っていない。今年度は、もうひとつのアプローチである、GFP融合蛋白の作成による蛍光ラベルを試みる以下の実験を行った。「代謝型グルタミン酸受容体(mGLuR)のサブユニット間相互作用の検出」構造解析の結果から、mGluRは、ホモ2量体で構成され、リガンドの結合により構造変化がおこること、リガンドの非存在化でもその揺らぎがあり、basal activityを引きおこしていることが推定されている。

このdynamicな構造変化を生理学的に捉えるために、mGluRの細胞内領域に2色の蛍光蛋白CFPもしくはYFPを融合させた分子を作成した。現在、2分子を共発現させることにより、FRETがおきるかどうかを、蛍光分光光度計による測定蛍光波長スキャン、acceptor bleaching法などにより解析中である。Preliminaryな実験結果として、リガンド非存在下で若干のFRETを検出している。今後、さらに、FRET効率が、リガンドの投与やクラスター化分子Homer 1cの共存により変化するかどうかについて解析を進める。また、コンストラクトについても、CFPやYFPの位置を変える、適当なリンカーを導入するなどの手法により、FRETをより効率よく記録できるよう改良する計画である。分子内構造の変化を光学的に解析するためには、目的とする場所に特異的に蛍光ラベルを導入することが鍵となる。昨年度より、GFP融合蛋白の作成による蛍光ラベルを試みる以下の実験を進めている。構造解析の結果から、代謝型グルタミン酸受容体(mGluRl)は、ホモ2量体で構成され、リガンドの結合よリ構造変化がおこること、リガンドの非存在化でもその揺らぎがありbasal activityを引きおこしていることが推定されている。このdynamicな構造変化を生理学的に捉えるために、まず、mGIuR1のC端細胞内領域の末端に2色の蛍光蛋白CFPもしくはYFPを融合させた分子をまず作成した。そして、HEK293細胞に2分子を共発現させることによりFRETがおきるかどうかを、蛍光分光光度計による測定蛍光波長スキャン、acccptorb1eaching法などにより解析した。その結果リガンド非存在下で若干のFRETを検出した。しかし、その強度が微弱だったため、mGluR1の様々螂位にCFPもしくはYFPを融合させた分子を系統的に作成した。その中で、第7膜貫通部位の直下、第1と第2の膜貫通部位間の細胞内チェーンに融合させたコンストラクトにおいて、明確なFRETを検出した。さらに、リガンド投与によるFRET効率の変化(分子構造変化)の解析を目的として、膜表面の分子由来の蛍光に限定して測光するために全反射顕微鏡下におけるFRET解析を試み既に成功している。今後、膜上のmGluR1の各種リガンド投与による構造変化の解析を行う。
第四紀後期における氷期ー間氷期サイクル出現の解明

本研究では第四紀における氷期ー間氷期サイクルにおけるヒマラヤ/チベット山塊の役割に重点を置いて研究を遂行した.その結果、次のような成果が得られた.中国の洛川、日本海の795地点、ネパールの力トマンズおよび地中海の974地点における過去240万年間の乾湿変動に基づいて、現在の大気循環が110万年前60万年前にかけて成立したことが明らかになった.しかし、10万年周期や大さな振幅を持つ氷期ー間氷期サイクルは出現しないが、4万1千年2万3千年周期の小さな振幅を持つサイクルはすでに約250万年前以降に出現している(Tiedemann et al.,1994).そして、Hann and Manabe(1975)の見解に基づきながら、ヒマラヤ/チベットベット山塊の急激な隆起・上昇の前後のアジア大陸周辺の大気循環を復元した.中国洛川のレス-古土壌堆積物から求められる、ヒマラヤ/チベット山塊の急激な隆起・上昇時期は60万年前であるが、日本海の深海堆積物から求められる隆起・上昇時期は80万年前であり洛川から得られた年代に比べて先行している.間氷期における古土壌の成因はモンスーン活動による水蒸気の大陸内部への運搬によるものである.乾湿変動の時期的なずれは、中国洛川と795地点がある日本海北部周辺がモンスーン活動域に含まれたか否かを示している.西南アジアや東アジアのモンスーン活動で、大陸内部へ海洋の湿潤な空気を運搬するものは夏季のモンスーンで、その影響する範囲の北限は偏西風ジェット流路である.すなわち、80万年前から60万年前にかけて、日本海北部(795地点)は偏西風ジェット流路の南方であったのに対して、中国洛川は流路の北方にあったことが明らかになった.本研究では第四紀における氷期ー間氷期サイクルにおけるヒマラヤ/チベット山塊の役割に重点を置いて研究を遂行した.その結果、次のような成果が得られた.中国の洛川、日本海の795地点、ネパールの力トマンズおよび地中海の974地点における過去240万年間の乾湿変動に基づいて、現在の大気循環が110万年前60万年前にかけて成立したことが明らかになった.しかし、10万年周期や大さな振幅を持つ氷期ー間氷期サイクルは出現しないが、4万1千年2万3千年周期の小さな振幅を持つサイクルはすでに約250万年前以降に出現している(Tiedemann et al.,1994).そして、Hann and Manabe(1975)の見解に基づきながら、ヒマラヤ/チベットベット山塊の急激な隆起・上昇の前後のアジア大陸周辺の大気循環を復元した.中国洛川のレス-古土壌堆積物から求められる、ヒマラヤ/チベット山塊の急激な隆起・上昇時期は60万年前であるが、日本海の深海堆積物から求められる隆起・上昇時期は80万年前であり洛川から得られた年代に比べて先行している.間氷期における古土壌の成因はモンスーン活動による水蒸気の大陸内部への運搬によるものである.乾湿変動の時期的なずれは、中国洛川と795地点がある日本海北部周辺がモンスーン活動域に含まれたか否かを示している.西南アジアや東アジアのモンスーン活動で、大陸内部へ海洋の湿潤な空気を運搬するものは夏季のモンスーンで、その影響する範囲の北限は偏西風ジェット流路である.すなわち、80万年前から60万年前にかけて、日本海北部(795地点)は偏西風ジェット流路の南方であったのに対して、中国洛川は流路の北方にあったことが明らかになった.
DNA塩基配列認識部位を持つアルキル化分子の創製

わらびの究極発癌物質はDNAを塩基選択的にアルキル化し切断するが、極めて不安定な化合物であり、その化学的研究が著しく制限されている。本研究では、わらびの究極発癌物質に基づき安定な人工求電子活性分子を設計・合成し、この分子によるDNA切断の活性と選択性を検定した。1-ナフトールより17段階の反応によりベンゾジエノン型求電子活性分子を合成した。ベンゾジエノン型求電子活性分子はわらびの究極発癌物質よりも非常に安定であり、かつ、わらびの究極発癌物質と同程度のDNA切断活性を示した。ついで、DNA切断の塩基選択性を検討すると、わらびの究極発癌物質がグアニンとアデニンの位置で選択的にDNAを切断するのに対し、ベンゾジエノン型求電子活性分子はグアニンの位置でのみDNAを切断することが分かった。また、ベンゾジエノン型求電子活性分子はDNAのグアニンのN-7位のみをアルキル化し、熱加水分解するとN-7アルキルグアニンが生成することを明らかにした。グアニンの修飾(アルキル化)は変異原性や発癌性に重要であると考えられめているので、ベンゾジエノン型求電子活性分子が天然物と異なるグアニンのみを選択的にアルキル化・切断する事実は非常に興味深い。さらにDNA切断活性を向上させる目的で、DNA親和性部としてディスタマイシン/ネトロプシン誘導体を連結したベンゾジエノン型求電子活性分子(17種)を合成した。これらの分子のDNA切断活性を検定すると、正電荷を有するDNA親和性部を導入することにより、ペンゾジエノン型求電子活性分子の活性が約100倍増加することが分かった。
中枢神経シナプス剤終末カルシウム濃度のレ-ザ-顕微鏡を用いた直接測定

研究実施計画に従い、海馬スライス標本の特に苔状線維にCa感受性色素を負荷した後、Ca上昇を捉える試みを行ったが、シナプスが小さく色素の蛍光強度を十分にあげることにまだ成功していない。備品として購入した防震台はシナプス電位を低ノイズで記録するのに有効に使用している。そこで、この様な困難を解決し、研究の目的を達成するために、脊椎動物のシナプスの中で格段に大きく、また扱い易い鶏胚毛様体神経節の杯型シナプスを用いることを試みた。この研究には、同じ重点領域の班員である八尾寛(京大)と共同で行った。その結果、この標本はCaイメ-ジングをするのに絶好の標本であることがわかった。Ca感受性色素は動眼神経の切断端より注入し、逆行性輸送によってシナプス終末に特異的に負荷した。こうして、動眼神経を吸引電極により一回刺激すると、その刺激に伴うCa上昇が観察された。現在まで、シナプス終末のCaイメ-ジングを行った研究は幾つかあるが、それらの標本では、Ca上昇を捉えるのには頻回刺激が必要で、実際にシナプス伝達の時間経過とCa上昇を直接対応させることのできる本実験系はこれが初めてである。この解析の結果、シナプス局所のCa濃度は刺激後2ミリ秒以内にピ-クに達し、その上昇は500ミリ秒程も持続することがわかった。また、頻回刺激を行うとこのCaの上昇は蓄積し、持続も数秒に延長した。更に、この標本のシナプス小胞をRH414でラベルしたところ、頻回刺激によってこの蛍光が減少し、小胞の放出を直接モニタ-できることも明かとなった。この様に、この標本はシナプス機能の研究に絶好であることがわかってきたので、今後更に、平均加算を用いた詳細なCa上昇の解析や細胞内CaストアからのCa動員の検討を行っていく予定である。
「読解力」育成のための足場づくりに関する基礎的研究

児童・生徒の「読解力」育成のために、小学校から高等学校までの児童・生徒の読者反応を多角的に分析し、読者反応の個人的構成と社会的構成との関係性を解明し、「読むこと」の授業における足場づくりのための枠組みを構築することを目的とした。国内外の国語教育学及び読者反応研究関連の文献をもとにして研究を進めた。絵本などをもとにした「読解力」育成のための学習開発論を構築した。米国の理解方略指導論に学びながら「読解力」の足場づくりとしての理解方略指導のあり方を探り、さらに多様な学習ニーズに応じて「読解力」を育成するための支援策を提言し、「読むことの指導」をどのように教えるのかということについての見通しを示した。国内外の国語教育学及び読者反応研究関連の文献をもとにして、幼児期から青年期初期の読者反応を捉えるための理論的・仮説的枠組みを検討し、その成果を学会等で発表した。「ヴィジュアル・リテラシーと審美的理解-Barbara Z. Kieferの所論を手がかりとして-」(第116回全国大学国語教育学会秋田大会)「読解力」育成のための支援に関する基礎的研究-米国の理解方略指導論を中心に-」(第117回全国大学国語教育学会愛媛大会)「読むことにおける「学習の手引き」の一源流」(大村はま記念国語教育の会・鳴門大会)がそれである。「読解力」育成の足場づくりのための知見を得ることができた。とくに、次のような諸点にわたって、「読解力」育成の上で有効な学習への働きかけを見出した。(1)思考発話する(先生が読み手や書き手として頭の中で考えていることを子どもに話してやる)、(2)モデル化する(読み手や書き手はどのようにふるまうか、その手本を先生が示す)、(3)デモンストレーション(読み手と書き手はどのようにやりとりするか、その手本を先生が子どもと一緒になって示す、(4)カンファレンス(うまくいかない場合の解決法ややり方を知りたい子どもの相談に乗る)、(5)さまざまなシェアリング(分かちあい)の機会を営む(子ども同士、互いに教えあう機会を持つ)、といったことがらである。とくに絵本に対する読者反応研究文献の分析・検討をおこなった。「ポストモダン絵本論からみた文学教育の可能性」(第118回全国大学国語教育学会東京大会)「ことばの力を育てる絵本と国語教育-絵本は、子どもが読者となるのを、どのように励ますのか-」(第119回全国大学国語教育学会鳴門大会)がそれである。米国他のリテラシー教育における絵本の活用の実際を詳細に検討し、「読解力」育成の足場づくりのための知見を得ることができた。(1)あらゆるテクストが意図的に組み立てられていることの理解、(2)テクストの多様な表象形式の理解、(3)社会とテクノロジーの変化がテクストの表象形式を変化させることの理解、(4)テクスト受容に複数の方法があることの理解、(5)テクストに多様な意味があることや、どのような読者に向けてどのように組み立てられているのか、またそれはなぜかということの理解、などといった、今日求められている多様な「理解」の力が、絵本テクストを用いた教育的働きかけによって育成可能であることを明らかにした。平成22年度までの研究で取り組んだ国内外の国語教育学及び読者反応研究関連の文献等の分析をふまえながら、「読解力」育成のための足場づくりについての理論的・仮設的枠組みを構築することができた。また、若干の授業記録等の分析に基づいて、その理論と仮説を検証した。また、『「読解力」育成のための足場づくりに関する基礎的研究』というタイトルでA4版178頁の報告書を作成した。この報告書のなかに、3年間の研究の成果として、「読解力」育成のための理論をおもに読者反応研究の成果や交流理論に学びながら構築し、絵本やポストモダン絵本などの視覚的素材をもとにした「読解力」育成のための学習開発論を展開した。さらに、米国の理解方略指導論やブッククラブ実践やリーディング・ワークショップ実践に学びながら「読解力」の足場づくりとしての理解方略指導のあり方を探り、さらに多様な学習ニーズに応じて「読解力」を育成するための支援策を提言した。リテラシー教育における「コーチング」の必要性の問題、文学ワークショップを通して、「読むことの指導」をどのように教えるのかということについての見通しを示し、「読むこと」の力を育てるための発達支援を行うための枠組みを描いた。この報告書に、本研究で築いた理論的・仮設的な枠組みが反映されている。
哺乳類概日リズムの光同調の分子機構の解析

概日リズムとその環境への同調は、生物が環境に適応し体内環境の恒常性を維持するために必須のシステムである。哺乳類では、視床下部視交叉上核(SCN)によって約24時間周期のリズムが作り出され、それが明暗周期などの外界からの刺激に同調することにより、環境に同調した日周リズムが形成されている。これまでに我々は、ラットにおいて概日リズムの光同調のメカニズムの解析を行い、光刺激に伴ってBIT/SHPS-1と呼ばれる細胞膜一回貫通型蛋白質がSCNにおいてチロシンリン酸化することを見出し、本研究課題においてその機能解析を進めてきた。その結果、まず、BIT/SHPS-1が光刺激とともにSCNのみならず網膜でもチロシンリン酸化し、光刺激がとまると速やかに脱リン酸化されることを明らかにした。さらに、このBITのチロシンリン酸化が、光刺激のみならず、寒冷曝露などのストレス条件下でも亢進することを見出し、さらに、モノクローナル抗体によって脳内においてBITのチロシンリン酸化を誘導することにより、リズムの同調並びに、交感神経の活性化を誘導することを見出した。我々の研究室では、SCNが概日リズムの中枢であるのみならず、自律神経の制御にも中心的な働きをしていると考えているが、上記の実験結果は、BITがSCNにおいて概日リズムの同調とともに自律神経制御にも関わることを示唆しており、これらを通じてBITが体内環境の恒常性維持のために重要な役割を担うことが示唆された。さらに、BIT/SHPS-1はSrcファミリーの基質であることから、SRCファミリーが概日リズムや体内恒常性に関与すると考え、その解析を行った結果、beta-adducinが視床下部において摂食などのホメオスタシス維持にかかわっていることが判明した。これらの結果から、視床下部による概目リズムと恒常性維持機構にBIT/SHPS-1ならびにSrcファミリーチロシンキナーゼが関与することが示唆された。概日リズムは生物の日々の活動や環境への適応に不可欠のしくみであり、その中枢は哺乳類では視床下部視交差上核(SCN)に存在する。我々はSCNによる概日リズムの発振並びにその環境への同調機構について解析を行っている。最近我々は、SCNにおいて一回膜貫通タンパク質BITのチロシンリン酸化が昼と夜で変化することを見いだし、これが概日リズムの光同調などの関与することを見いだした。そこで、BITの機能をさらに明らかにするため、BIT結合タンパク質をラット脳より精製し、同定を行った。同定したタンパク質のなかでクラスリンとAP2はクラスリン依存性エンドサイトーシスに必須なタンパク質であり、詳細な解析の結果、これがリン酸化していないチロシン残基を認識して結合し、リン酸化すると結合しなくなることが明らかになった。さらに、細胞内ドメインの4カ所のチロシンリン酸化サイトをフェニルアラニンにかえると、リソゾームへの輸送されなくなることが明らかになった。このことから、BITのチロシン残基は、リン酸化状態ではSHP-2と結合してMAPKカスケードを活性化する一方、脱リン酸化状態ではAP-2と結合してクラスリン依存的エンドサイトーシスによってリソゾームに運ばれることが明らかになった。一方、BITの細胞外ドメインに対する抗体を脳内に投与してBITのチロシンリン酸化を誘導する実験により、BITが交感神経系を活性化することが示唆された。現在さらにBIT結合タンパク質の解析を進めるとともに、BITの視床下部の細胞における機能とエネルギー代謝調節への関与についてさらに解析を進めている。概日リズムは生物が環境に適応するために必要とする最も基本的な性質の一つである。

哺乳類では、視床下部視交差上核(SCN)によって約24時間のリズムが作り出され、それが明暗周期などの外界からの刺激に同調することにより、24時間周期のリズムが作り出されている。我々は、哺乳類概日リズムの光による同調に、BIT/SHPS-1が関与することを見出し、その機能解析を行ってきた。最近我々は、このBITのチロシンリン酸化が、光刺激のみならず、寒冷曝露などのストレス条件下でも亢進することを見出し、さらに、モノクローナル抗体によって脳内においてBITのチロシンリン酸化を誘導することにより、リズムの同調並びに、交感神経の活性化を誘導することを見出した。我々の研究室では、BITが、概日リズムの中枢であるのみならず、自律神経の制御にも中心的な働きをしていると考えているが、上記の実験結果は、BITがSCNにおいて概日リズムの同調とともに自律神経制御にも関わることを示唆しており、これらを通じてBITが体内環境の恒常性維持のために重要な役割を担うことが示唆された。これまでに我々は、ラットにおいて概日リズムの光同調に伴い、BIT/SHPS-1と呼ばれる細胞膜一回貫通型蛋白質が、概日リズムの中枢である視床下部視交叉上核でチロシンリン酸化することを見出し、本研究課題においてその機能解析を進めてきた。その結果、BIT/SHPS-1が視床下部による概日リズムと自律神経の調節に密接に関与することがわかってきた。今年度の本研究課題では、まず、BIT/SHPS-1のリン酸化型を特異的に認識する抗体を調整し、これを用いて脳のいかなる部位でBIT/SHPS-1のどの部位がリン酸化されるかを免疫組織化学的手法を用いて検討した。また、BIT/SHPS-1の細胞内ドメインの働きを詳細に解析するため、細胞内ドメインを大腸菌に発現させ、NMRにより水溶液中での構造を解析し、非常にフレキシブルな構造のままSHP-2のSH2ドメインと結合し、いわゆるnatively unfolded proteinとしてはたらくことが示唆された。さらに、BTT/SHPS-1とともにSrcファミリーの基質であるbeta-adducinが視床下部において摂食などのホメオスタシス維持にかかわっていることが判明した。以上の研究により、BIT/SHPS-1が概日リズムの光同調とそれに伴うエネルギー代謝の恒常性維持において非常にユニークな働きをしていること、また、こうした視床下部による概日リズムとホメオスタシスの調節にBIT/SHPS-1のみならず他のSrcファミリーの基質が関与することから、Srcファミリーチロシンキナーゼの脳における新たな役割が示唆された。
運動部活動における不適応生徒の予防的指導のための尺度の開発

運動部活動における不適応生徒の予防的指導のための尺度の開発に関する平成30年度の主な実施状況は、以下の通りである。関連学会への参加及び文献検索を中心に行った情報収集の結果、運動部活動は、中学生の65%、高校生の42%が参加し、不参加生徒よりも学校適応や自己評価が高いという優れた教育効果を有する一方で、運動部活動にみられる1勝利至上主義、2非科学的精神論、3封建制といった問題から、支配ー服従関係、劣等感、人間関係の軋轢といった弊害をもたらすという二面性を有することを明らかにした。また、先行研究を検討した結果、退部やバーンアウトといった運動部活動への不適応の実態や原因を把握する試みが散見されるものの、予防的指導といった観点からの研究は見当たらないことから本研究の意義を確認した。さらに、部活動参加者を理解し、部活動指導の改善や予防的指導を実施するための適切な情報収集のあり方を検討した結果、1調査協力者に心理的抵抗を与えない内容であること、2実施と集計そして活用が簡単であること、3実践内容や学級の善し悪しを評価させる内容ではないこと(河村・田上,1997)、が重要であることを確認した。以上のことから、部活動参加者の適応状態を把握し、活動指導の改善を図るための情報として、動機づけの自己決定理論に基づく心理的欲求、すなわち、自律性への欲求、有能さへの欲求、および関係性への欲求の充足の程度を把握することが、間接的ではあるが有望であるとの結論に達し、質問紙の作成、本学倫理委員会への実施計画の申請を含む31年度の円滑な調査実施に向けての準備態勢を強めることとした。運動部活動における不適応生徒の予防的指導のための尺度の開発に関して情報収集を行った結果、部員並びに指導者の実践場面における利用可能性と運動部指導の改善のための情報提供の観点から、動機づけの自己決定理論における中心的な概念である心理欲求の充足の程度に着目することが有効であることが明らかとなり、質問紙作成のための準備態勢が整ったと判断されるため。まず、心理欲求の充足を測定する項目を作成するとともに、妥当性を検討するための尺度を特定し、本学倫理委員会への実施計画を申請する。その後、調査協力校への依頼を経て調査の実施と分析を行う予定である。次年度使用額が生じた理由は、参加を予定していた2つの学会の日程が重なったためであり、今年度の学会参加費用にあてがう予定である。
同所性をもつ自生ナタネと遺伝子組換えナタネ間の生殖的隔離機構の解明

セイヨウナタネは、様々な遺伝子組換え作物が開発され日本に輸入されている。日本に輸入される遺伝子組換えセイヨウナタネは生物多様性影響評価が行われ、日本の生態系へ影響を与えないとされている。しかし、遺伝子組換えに対する関心は高く、遺伝子組換えセイヨウナタネによる自生セイヨウナタネへの悪影響が懸念されている。このような懸念はあるが、多型解析において遺伝子組換えセイヨウナタネと自生セイヨウナタネとの間で交雑が行われていないとの結果が得られている。このように交雑が行われない原因は、何らかの隔離機構があると考え、この隔離機構の解明を目的に研究を進めている。
横断歩道兼用型自動車速度抑制ハンプの最適設計に関する総合的研究

1.研究成果(日本機械学会論文集に投稿予定)(1)横断歩道を設置するための平面部を上面に有し,その横断歩道面から車道面に至る斜面部分には二つの円筒面を滑らかに繋いだ形状を持つハンプを横断歩道兼用型ハンプとして提案した.このハンプを特定のホイールベースを有するパッシブサスペンション搭載の軽量車が通過する場合について最適設計を行った結果,在来の円弧ハンプとほぼ同等の自動車速度抑制効果を持つハンプ断面形状が得られた.(2)前記提案のハンプについて,ホイールベースが大,中,小の各パッシブサスペンション搭載軽量車が通過する場合の多目的最適設計を行い,これら三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致し,かつ在来円弧ハンプと同等の抑制効果を有する最適ハンプ寸法を明らかにした.またこのハンプと車道面に車体が接触しないことを確認した.(3)ERダンパを有するセミアクティブサスペンション搭載の軽量車が円筒面の斜面を有する横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面寸法を交互に最適化し,セミアクティブサスペンション搭載車に対しても速度抑制効果のある最適ハンプ寸法を明らかにした.2.今後の研究の展開に関する計画(日本機械学会学術講演会発表予定及び同会論文集に投稿予定)(1)前記三種類のパッシブサスペンション搭載車とセミアクティブサスペンション搭載車が横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面寸法を交互に最適化する.ハンプについては,三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致するように多目的最適化を行う.さらに重量車に対する速度抑制効果について検討する.(2)以上の研究で確立されたハンプを救急車が通過する場合を想定し,車体サスペンション及び防振ベッドサスペンションの最適化を行う.1.研究成果(日本機械学会論文集に投稿予定)(1)横断歩道を設置するための平面部を上面に有し,その横断歩道面から車道面に至る斜面部分には二つの円筒面を滑らかに繋いだ形状を持つハンプを横断歩道兼用型ハンプとして提案した.このハンプを特定のホイールベースを有するパッシブサスペンション搭載の軽量車が通過する場合について最適設計を行った結果,在来の円弧ハンプとほぼ同等の自動車速度抑制効果を持つハンプ断面形状が得られた.(2)前記提案のハンプについて,ホイールベースが大,中,小の各パッシブサスペンション搭載軽量車が通過する場合の多目的最適設計を行い,これら三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致し,かつ在来円弧ハンプと同等の抑制効果を有する最適ハンプ寸法を明らかにした.またこのハンプと車道面に車体が接触しないことを確認した.(3)ERダンパを有するセミアクティブサスペンション搭載の軽量車が円筒面の斜面を有する横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面寸法を交互に最適化し,セミアクティブサスペンション搭載車に対しても速度抑制効果のある最適ハンプ寸法を明らかにした.2.今後の研究の展開に関する計画(日本機械学会学術講演会発表予定及び同会論文集に投稿予定)(1)前記三種類のパッシブサスペンション搭載車とセミアクティブサスペンション搭載車が横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面寸法を交互に最適化する.ハンプについては,三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致するように多目的最適化を行う.さらに重量車に対する速度抑制効果について検討する.(2)以上の研究で確立されたハンプを救急車が通過する場合を想定し,車体サスペンション及び防振ベッドサスペンションの最適化を行う.1.今年度の成果本研究では,横断歩道を設置するための平面部を上面に設け,その横断歩道面から車道面に至る部分には二つの円筒面を滑らかに繋いだ形状のハンプを横断歩道兼用型ハンプとして提案した.このハンプを特定のホイールベースを有するパッシブザスペンション搭載の軽量車が通過する場合について最適設計を行った結果,在来の円弧ハンプとほぼ同等の自動車速度抑制効果を持つハンプ断面形状が得られた.2.今後の研究の展開に関する計画(1)ホイールベースが大,中,小の各パッシブサスペンション搭載軽量車が通過する場合について横断歩道兼用ハンプの最適設計を行い,これら三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致し,かつ在来円弧ハンプと同等の抑制効果を有する最適ハンブ形状を探索する,その際にハンプ製作上の精度に関するロバスト性を考慮に入れる.(2) ERダンパを有するセミアクティブサスペンション搭載の軽量車が横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面形状を交互に最適化し,最適ハンプ形状を確立する.その際に(1)の方法をも利用する.(3)以上の研究で確立されたハンプを救急車が通過する場合を想定し,車体サスペンション及び防振ベッド用ERダンパの最適化を行う.以上の研究において,ハンプや車道面に対する各種車体の接触について検討する.1.今年度の成果(1)前年度は,横断歩道を設置するための平面部を上面に有し,その横断歩道面から車道面に至る斜面部分には二つの円筒面を滑らかに繋いだ形状を持つハンプを横断歩道兼用型ハンプとして提案した.今年度は,前年度提案の横断歩道兼用ハンプについて,ホイールベースが大,中,小の各パッシブサスペンション搭載軽量車が通過する場合の多目的最適設計を行い,これら三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致し,かつ在来円弧ハンプと同等の抑制効果を有する最適ハンプ寸法を明らかにした.またこのハンプと車道面に車体が接触しないことを確認した.

(2) ERダンパで構成されるセミアクティブサスペンション搭載の軽量車が円筒面の斜面を有する横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面寸法を交互に最適化し,セミアクティブサスペンション搭載車に対しても速度抑制効果のある最適ハンプ寸法を明らかにした.2.今後の研究の展開に関する計画(1)前記三種類のパッシブサスペンション搭載車とセミアクティブサスペンション搭載車が横断歩道兼用型ハンプを通過する場合について,ERダンパの減衰力特性とハンプの断面寸法を交互に最適化する.ハンプについては,三種類の自動車に対する速度抑制効果ができる限り一致するように多目的最適化を行う.さらに重量車に対する速度抑制効果について検討する.(2)以上の研究で確立されたハンプを救急車が通過する場合を想定し,車体サスペンション及び防振ヘッドサスペンションの最適化を行う.
ヒト型ロボットにおける可変拘束性を考慮したロバスト最適軌道計画・制御手法の構築

本研究ではヒト型ロボットの運動生成問題に対し,多様な拘束状態の切り替えとロバスト性を考慮したオンライン実行可能な最適軌道計画及び制御手法を構築する.ヒト型ロボットは接地状態によって拘束が切り替わる「可変拘束性」とシステムの自由度が制御入力の個数よりも多いために直接制御できない状態が存在する「劣駆動性」という2つの性質を有しており,これらが運動生成問題を困難なものにしている.本研究では最適化における相補性条件とシステムのゼロダイナミクスと呼ばれる概念に着目した軌道計画・制御手法を考えることで,安定性を保証しつつ計算コストを抑えた運動制御系を構築する.本研究ではヒト型ロボットの運動生成問題に対し,多様な拘束状態の切り替えとロバスト性を考慮したオンライン実行可能な最適軌道計画及び制御手法を構築する.ヒト型ロボットは接地状態によって拘束が切り替わる「可変拘束性」とシステムの自由度が制御入力の個数よりも多いために直接制御できない状態が存在する「劣駆動性」という2つの性質を有しており,これらが運動生成問題を困難なものにしている.本研究では最適化における相補性条件とシステムのゼロダイナミクスと呼ばれる概念に着目した軌道計画・制御手法を考えることで,安定性を保証しつつ計算コストを抑えた運動制御系を構築する.