hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞間接着を分解するグルタミン酸特異的プロテアーゼスーパーファミリの解析

Glu特異的プロテーゼファミリー分子では自己消化によるプロ配列の段階的切断が起こり,この短縮化により活性化過程が効果的に起こることを示した.Glu特異的ETAの酵素活性の測定系を初めて開発し,表皮剥奪活性の発現にはプロテアーゼ活性が必須であることを明らかにした.さらに,ジペプチジルペプチダーゼ(DPP)11とDPP7の生化学的性質,基質特異性を明らかにし,これらの結果に基づく新たな分子系統分類法を報告した.Glu特異的プロテーゼファミリー分子では自己消化によるプロ配列の段階的切断が起こり,この短縮化により活性化過程が効果的に起こることを示した.Glu特異的ETAの酵素活性の測定系を初めて開発し,表皮剥奪活性の発現にはプロテアーゼ活性が必須であることを明らかにした.さらに,ジペプチジルペプチダーゼ(DPP)11とDPP7の生化学的性質,基質特異性を明らかにし,これらの結果に基づく新たな分子系統分類法を報告した.黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)は化膿性疾患や肺炎,腸炎,食中毒などの感染性疾患を引き起こす.また,その多剤耐性菌は院内感染の主要な原因細菌でもある.ゲノム解析から本菌は11種類のグルタミン酸(Glu)特異的プロテアーゼ遺伝子を保有しているものと推定されるが,なかでも細胞外分泌性のV8プロテアーゼ(GluV8)は,フィブロネクチンやコラーゲン等の細胞間接着因子を分解し,また,細菌表層付着性タンパク質を修飾することから,本菌に起因する多様な疾患の原因因子となっている.本研究では,Glu特異的プロテアーゼファミリーの酵素活性の詳細とその活性化機構を明らかにする目的で,コアグラーゼ陰性ブドウ球菌が発現するGluV8ファミリープロテアーゼの遺伝子配列を決定し,GluV8,及びStaphylococcus epidermidis由来酵素(GluSE)とともに,これらの酵素活性について検討し,以下の知見を得た.2.Glu特異的プロテアーゼファミリーのアミノ酸配列の比較検討から,活性型プロテアーゼのアミノ末端であるValは保存されており,Val_1はプロ配列-成熟酵素間の限定分解とプロテアーゼの基質特異性の発現に必須であることを明らかにした.3.GluV8では段階的な加水分解によってプロ配列の短縮化が起こり,プロ配列の短縮化により最終的な活性型酵素への転換が顕著に促進されることを明らかにした.黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)は化膿性疾患,肺炎,腸炎,食中毒などの疾患を引き起こす病原性細菌で,主要な院内感染原因菌でもある.一方,本菌は健康成人の口腔内にも分布することから,他の口腔細菌や宿主組織と相互作用し,その病原性を発揮するものと考えられる.細菌由来プロテアーゼは宿主防御分子を修飾し組織障害を引き起こすが,大量精製が困難なことから酵素活性化のプロセスやその産生条件,及び各々のプロテアーゼが病原性を発揮する分子メカニズムなどの詳細は不明である.そこで本研究では,我々が確立したS.aureusグルタミン酸(Glu)特異的V8プロテアーゼ(GluV8)自己消化抑制分子改変による大腸菌発現系を用いて,GluV8ファミリープロテアニゼ,Glu分解活性を有する表皮剥奪毒素(ETA),及び口腔細菌由来GlU特異的プロテアーゼの組換え体の発現と精製を試み,種々の検討を行い以下の結果を得た.・Glu特異的プロテアーゼファミリーの活性化過程とプロセシングの普遍性Enterococcus faecalis及び4種のコアグラーゼ陰性ブドウ球菌由来酵素を含むGluV8ファミリープロテアーゼの大量発現精製が可能になった.これらのプロテアーゼは,(i)25-40残基のプロ配列を持ち,いずれの分子においても活性化に先だってN末端プロ配列内部での段階的な加水分解が起こること,(ii)このプロ配列短縮によりメタロプロテアーゼによる活性型への最終転換(Xa_<-1>-Val_1間の加水分解)が著しく促進される共通の活性化機構が存在することを明らかにした.さらに,歯周病原性細菌由来のアスパラギン酸/グルタミン酸特異的ジペプチジルペプチダ」ゼ(DPP11)遺伝子を単離し,DPP11の性状と酵素活性を明らかにすると共に,本酵素ではN末端の短縮なしに活性型酵素となる可能性を示唆した.口腔細菌は齲蝕,歯周病などの歯科感染症の他に全身性の化膿性疾患や循環器障害等の起炎菌ともなる.細菌プロテアーゼは主要な病原因子の一つで,細菌の増殖に関与し,細菌間や宿主組織との相互作用,さらに宿主防御分子を修飾し組織障害を引き起こして病原性を発揮すると考えられる.しかし,これまでその活性により大量精製が困難なことから活性化のプロセスやその産生条件,及び各々のプロテアーゼが病原性を発揮する分子メカニズムなどの詳細は明らかでない.そこで本研究では,我々が確立したStaphyrococcus aureusグルタミン酸(Glu)特異的V8プロテアーゼ(GluV8)の自己消化抑制性の分子改変による大腸菌発現系を用いて,Glu特異的プロテアーゼの組換え体の発現と精製を試みた.その結果,コアグラーゼ陰性ブドウ球菌由来酵素を含むGluV8ファミリープロテアーゼ,細胞間接着分解性表皮剥奪毒素(ETA),及び歯周病原性菌由来ジペプチジルペプチダーゼ(DPP)の大量発現精製が可能になった.

GluV8ファミリープロテアーゼは25-40残基のプロ配列を持ち,いずれの分子も活性化に先だってN末端プロ配列の段階的な加水分解が起こること,このプロ配列短縮により,異種プロテアーゼによる活性型への最終転換過程(Xaa-1-Val1間の加水分解)が著しく促進されるという共通の活性化機構が存在することを明らかにした.さらに,ETAのGlu特異的酵素活性を蛍光標識合成ペプチド基質を用いたin vitro活性測定系で初めて示し,Ser233Ala置換及びα1欠失により酵素活性が消失すること,表皮剥奪活性の発現にはデスモソームの解離のみを対象とする限定的なタンパク質分解が必須であることを明らかにした.また,DPP11とDPP7の生化学的性質,基質特異性を明らかにし,これらの結果に基づく新たな分子系統分類法を報告した.Glu特異的プロテアーゼファミリーの活性化過程とプロセシングの普遍性を明らかにし,これらの成果を雑誌論文,学会発表等で公開した.24年度が最終年度であるため、記入しない。DPP11の認識配列とその他の酵素との比較検討はほぼ終了し,雑誌論文作成中である.また,DPP, ETAの酵素活性と病原性の関連に関する知見を得ており,研究計画通りに検討を実施する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
CSRを重視した持続可能な農業経営の構築に関する研究

本研究は、CSR(Corporate Social Responsibility :企業の社会的責任)の理論を基に、農業経営の持続可能性を経済性・社会性・環境性から把握し、総合的な分析を行った。その結果、農業経営の持続可能性には、経済性・社会性・環境性の水準とバランスによって規定されること、および、農業経営に求められる水準とバランスは地域や時代によって異なることが明らかとなった。一般企業におけるCSR理論、ステークホルダー・マネジメント論に関する国内外の既存研究のサーベイを行い、農業経営への適用および応用が可能な理論と実践事例について抽出した。農業経営の持続可能性、持続可能発展論に関する国内外の既存研究のサーベイを行い、農業経営が直面する持続可能性問題の論点を整理した。上記の二点を総合することを通じて、農業経営の持続可能性問題にCSR理論のフレームワークを導入し、分析フレームワークの構築を行った。日本の農業経営におけるCSR活動の実態と課題を明らかにするための情報収集と実態把握を行った。とくに、環境保全、農業教育、都市住民の参加に関する取り組みに重点を置き、統計資料の分析と実態調査による分析を通じて、その特質を明らかにした。水田作経営の持続可能性を、経済性、環境性、社会性のバランスの問題としてとらえ、三者の相互関係および、水田作経営におけるイノベーションの問題との関係を明らかにした。経済発展段階の違いによってCSR活動の効果、課題が異なることが予想されるため、東アジア地域の中から、中国を比較対象として調査分析を行った。新疆ウィグル自治区において農業経営の実態調査を行った。CSR活動を重視する農業経営、農家集団、行政の取り組みを明らかにした。農村の貧困、地域振興、環境保全、バイオマス利用、教育等に関するCSR活動の実態を明らかにした。また、関係系機関から、農業農村に関わる統計データ・政策資料を入手し、地域ごとの農業構造、農業環境の概要について把握した。国内外の既存研究のサーベイを行い、農業経営への適用および応用が可能なCSR理論についての理論的検討を行った。特色あるCSR活動を行う農業経営の專例について全国的に収集を行い、整理、類型化を行った。一般企業におけるCSR理論、ステークホルダー・マネジメント論を基礎とする農業経営のCSR分析の枠組みを基に、以下のような農業経営の分析を行った。都市近郊における農業経営が直面する持続可能性問題を取り上げ、農業経営の持続可能性、持続可能発展論を基に分析を行った。環境保全、農業教育、都市住民の参加に関するCSR活動に重点を置き、統計資料の分析と実態調査による分析を通じて、その特質を明らかにした。地域共有資源の保全をめぐるCSR活動を取り上げ、農業用水路の保全活動に関する分析を行い、共同活動の形成要因と実施方法の選択要因を明らかにした。地域経済条件や経営部門の違いによってCSR活動の効果、課題が異なることが予想されるため、国内各地の事例の比較分析を行った。地域経済条件については、都市近郊と遠隔地との比較、経営部門の違いについては、耕種部門と畜産部門との比較を行った。とくに都市近郊の畜産経営については、エコフィード等によるバイオマス利用を通じたCSR活動の実態を調査し、その効果と課題を明らかにした。さらに、分析に国際比較の視点を加えるため、東京と中国上海市を事例として取り上げ、都市住民による都市農業の機能評価分析による、都市農業の持続可能性に関する国際比較分析を行った。国内外の関連する既存研究のサーベイと事例収集を基に、農業経営への適用および応用が可能なCSR理論に基づく分析枠組みを構築した。特色あるCSR活動を行う農業経営の事例の特性を抽出、整理、類型化を行うとともに、農業経営におけるCSR活動の形成論理を明らかにした。CSR理論、ステークホルダー・マネジメント論を基礎とする農業経営のCSR分析の枠組みを基に、以下のような農業経営の分析を行った。都市近郊における農業経営が直面する持続可能性の問題を取り上げ、農業経営の持続可能性、持続可能発展論を基に分析を行った。水田の維持管理、都市住民の参加に関するCSR活動に重点を置き、統計資料の分析と実態調査による分析を通じて、その特質を明らかにした。地域共有資源の保全をめぐるCSR活動を取り上げ、農地の保全活動に関する分析を行い、共同活動の形成要因と実施方法の選択要因を明らかにした。地域経済条件や経営部門の違いによってCSR活動の効果、課題が異なるため、国内各地の事例の比較分析を行った。地域経済条件については、都市近郊と遠隔地との比較分析を行った。都市近郊については、米粉を用.いた農商工連携による地域振興と水田管理の実態について分析し、中山問地域については、集落営農の機能と経営管理のあり方との関係について分析し、両地域における農業経営のCSRの機能と課題を明らかにした。経営部門については、水田農業、園芸農業、畜産業との比較を行った。
住宅における建物躯体性能と暖冷房設備のマッチング技術(最適導入方法)の開発

本研究の目的は、住宅におけるエネルギー消費と室内環境を指標とする暖冷房設備計画方法を作成することである。エネルギー消費は期間暖冷房一次エネルギー消費で、室内環境は、暖房開始時の室温の立ち上がり時間および作用温度で評価した。従来の暖冷房設備の計画方法は、建設地域(気候)や建物種別(集合住宅・戸建て住宅など)が主に考慮されてきたが、暖冷房負荷分布はそれらの要因に加えて生活パターンや躯体性能にも大きく依存する。本研究は、必要とするパラメータを増やしたより詳細な暖冷房設備選定方法を作成するとともに、暖房方式が異なる様々な機器を一律で評価する方法を提供するものである。年間の一次エネルギー消費量の計算を行うために、昨年度はエアコンおよび床暖房を対象とした機器効率に関する実験を行い、暖冷房負荷をもとにした一次エネルギー消費量の計算方法を作成した。本年度は新たに東北地方で良く使用されているFF暖房器について計算方法を作成した。これらの計算方法を用いて、暖冷房にかかる一次エネルギー消費量を計算し、エネルギー消費が選定した暖冷房方法に加え、機器容量や放熱器面積などに大きく依存すること、1日の暖冷房時間によりその選定方法が大きくかわることなどを明らかにした。また、暖冷房機器容量ごとに暖冷房開始から設定温度に達するまでの到達時間を計算した。計算結果から、エネルギー消費量と到達時間とはトレードオフの関係にあることを示し、両者をひとつの指標で評価するため、設定温度までの到達時間の遅さをエネルギー消費量の増加として換算する考え方を示した。住宅の建設地域や生活パターンごとに躯体性能に適した暖冷房設備計画方法を作成することを目的とし、(1)年間一次エネルギー消費量計算、(2)室内環境評価(ここでは、暖房開始時の室温の立ち上がり時間予測および作用温度の計算を対象とした)を行う。本年度は(1)年間一次エネルギー消費量の計算を行うために、以下に挙げる項目に取り組んだ。i)暖冷房設備のエネルギー特性の把握人工気候室内に建つ木造住宅において、ルームエアコンディショナおよびガス熱源の温水暖房を設置し、暖冷房負荷や設定室温、外気温湿度などの運転状況や運転方法を変えて、部分負荷ごとにエネルギー特性を把握した。ii)年間一次エネルギー消費量の計算方法の作成上記実験結果を踏まえ、暖冷房負荷から一次エネルギー消費量を計算する方法を作成した。その際、ルームエアコンディショナおよびガス熱源の温水暖房については上記実験結果を踏まえて作成した。温水パネル、電気床暖房などその他の暖房機器については既往文献をもとに作成した。iii)負荷計算条件の整理および負荷計算既往文献・調査等を参考に、暖冷房の運転パターンや内部発熱量パターンなどについて整理した。整理した負荷パターンおよび運転パターンに基づいて、建設地域、暖房パターン、建築種別ごとに年間負荷を計算した。iv)年間一次エネルギー消費量の計算iii)で求めた負荷計算結果とii)で作成した一次エネルギー消費量の計算方法を用いて、暖房機器ごとに年間一次エネルギー消費量を計算した。暖房機器容量や放熱器の大きさなどのパラメータを増やして年間一次エネルギー消費量を計算する予定であり、そのうち一部の計算を本年度に実施した。
ナトリウム二次電池に対する新たなオペランド量子状態センシング技術の確立

ナトリウム二次電池は、資源の偏在がないナトリウムが電荷担体となること、電極にコバルトなどの希少金属を使用しないことから大型蓄電池としての応用が期待されている。しかし、未だ本格的な実用化には至っておらず、最適な電極材料の探査が続いている。このような背景の下、反応下にある電極の電子状態の変化、すなわち電極の量子状態を計測する分析法の開発は、電子論に基づいた新たな電極材料の設計指針を与えうる。本研究は、コンプトン散乱法をナトリウムイオン二次電池の負極材料Na3Biに初めて適用し、電極の量子状態をセンシングする新たな分析手法の確立を目指す。
市販鯨肉の水銀汚染と安全性

和歌山県で販売されていた鯨内臓食品の水銀濃度は著しく高く、肝臓から最高で2000ppmの総水銀が検出された(Sci. Total Environ.,300,15-22,2002).最も一般的な鯨食品である赤身肉の水銀汚染度は鯨種により大きく異なること,また捕獲地域でも異なることを明らかにした(Endo et al., Environ. Sci.Tech.,37,2681-2685,2003).市販されていた赤身肉のなかで最も汚染度が高かったものには,81ppmの総水銀と26.2ppmのメチル水銀が含まれていた(Chemosphere,54,1653-1662).この鯨肉をラットに1週間連続経口投与したところ,急性毒性症状は認められなかったが,メチル水銀による特徴的な体内水銀分布が認められ,頻繁に摂取すれば慢性中毒になることが示されたChemosphere, in press).鯨脂肪食品からの抽出物は催奇性を有することをラット胎児培養を用いて明らかにした(Organohalogen Compounds,55,421-423,2002).マグロの水銀汚染にも明らかな種差が認められ,その汚染度は魚体の大きさと関係すると思われる(食品衛生学発表,東京,2004).和歌山県で販売されていた鯨内臓食品の水銀濃度は著しく高く、肝臓から最高で2000ppmの総水銀が検出された(Sci. Total Environ.,300,15-22,2002).最も一般的な鯨食品である赤身肉の水銀汚染度は鯨種により大きく異なること,また捕獲地域でも異なることを明らかにした(Endo et al., Environ. Sci.Tech.,37,2681-2685,2003).市販されていた赤身肉のなかで最も汚染度が高かったものには,81ppmの総水銀と26.2ppmのメチル水銀が含まれていた(Chemosphere,54,1653-1662).この鯨肉をラットに1週間連続経口投与したところ,急性毒性症状は認められなかったが,メチル水銀による特徴的な体内水銀分布が認められ,頻繁に摂取すれば慢性中毒になることが示されたChemosphere, in press).鯨脂肪食品からの抽出物は催奇性を有することをラット胎児培養を用いて明らかにした(Organohalogen Compounds,55,421-423,2002).マグロの水銀汚染にも明らかな種差が認められ,その汚染度は魚体の大きさと関係すると思われる(食品衛生学発表,東京,2004).国内各地で販売されているクジラ肉(イルカ肉を含む)を収集し、総水銀とメチル水銀濃度を測定した。またDNA分析を行い、収集した鯨肉の鯨種の特定を行った。ヒゲクジラの赤身肉中の総水銀濃度は、1点を除き、魚介類の規制値である0.4ppm以下であつた。一方、歯クジラの赤身肉中の総水銀濃度はすべてが0.4ppmを越え、その多くが1ppm以上、最高では約80ppmであった。メチル水銀の濃度もすべて規制値の0.3ppmを越え、最高で約20ppmであった。歯クジラ食品の多食による健康被害が懸念される。DNA分析の結果、9種類の歯クジラ(オキゴンドウ、スジイルカ、バンドウイルカ、ゴンドウクジラ、イワハイルカ、ハナゴンドウ、マダライルカ、ツチクジラ、イシイルカ)の販売が確認されたが、水銀汚染には明らかな種差が認められ、最も汚染度が高かったのはオキゴンドウ、次いでスジイルカで、イシイルカは最も低かった(上記の順)。国内4ヶ所で捕獲されているツチクジラとゴンドウクジラの総水銀濃度を捕獲地で比較すると、南で捕獲されてクジラほど水銀汚染が高い傾向(地域差)が認められた。クジラが捕食する魚やイカの水銀濃度差、ひいては海水中のわずかな水銀濃度差を反映した結果と考えられる。食品として販売されていた歯クジラ食品の水銀汚染度には明らかな種差と地域差が認められた。しかし、収集した鯨肉には表示の無いもの、不正表示のものが多く含まれていた。正しい表示が必要と思われる。前年度にひき続き、国内で食品として販売されている歯クジラ(イルカを含む)の赤身肉を収集し、総水銀とメチル水銀の測定を行なった。その結果、バンドウイルカの赤身肉から最高で98.9ppmの総水銀が検出された。メチル水銀の最高はスジイルカの26.2ppmで、これらの水銀濃度は食品としての魚介類の基準(総水銀として0.4ppm、メチル水銀として0.3ppm)を大きく上回っている。昨年(2003年)の6月厚労省は、妊婦に対して、6種類の鯨類の摂食を制限するように注意を促した。しかし、スジイルカは厚労省の調査対象に含まれておらず、当然注意の対象にもなっていない。食品として販売されている鯨類の水銀汚染調査の拡大と継続が必要である。厚労省の発表直後、FAOとWHOの合同会議(JECFA)は、メチル水銀の胎児毒性の強さを考慮して、メチル水銀の耐用量を約半分に下方変更した。妊婦に対して、より厳しい鯨類の摂食制限が必要となった。

クジラの捕獲地(宮城県、千葉県、和歌山県、沖縄県)は有名なマグロの水揚げ地でもあるが、これら地域で販売されているマグロの水銀汚染調査はこれまで行われていなかった。これらの地域で捕獲されているビンナガマグロとキハダマグロの水銀濃度を測定したところ、季節による違いと地域により違いが推定された。季節差と地域差については、今後数年間の継続調査が必要である。水銀による汚染度が高い沖縄産の鯨肉と和歌山産の鯨肉を中心に水銀汚染調査を行った.また日本全国各地で捕獲されている天然および養殖マグロの水銀汚染調査も行った.沖縄産のバンドウイルカ,ゴンドウクジラ,スジイルカの赤身肉中の水銀濃度の平均は和歌山産のものより各々高く,南の海ほど海水中の水銀濃度が高いとする申請者らの仮説を支持する結果を得た.養殖クロマグロの水銀濃度は天然クロマグロより低く,これは販売されている魚体が小さいことが原因と思われる.養殖クロマグロの水銀濃度も南で養殖したマグロほど高い傾向を示した.天然のビンナガマグロも南で捕獲されたものほど高い傾向を示したが,キハダマグロでは一定の傾向が認められなかった.水銀濃度の高い鯨肉(総水銀として81ppm,メチル水銀として13.4ppm)をラットに毎日0.5g/kgの割合で1週間経口投与し,その毒性を検討した.この投与量はメチル水銀のPTWIの29倍に相当する.一週間後のラット体内水銀分布は,赤血球中の水銀濃度は顕著な上昇を示したにもかかわらず,血漿中ではほとんど検出されず,これは無機水銀でなくメチル水銀による特徴的な分布パターンである.脳内の水銀濃度もわずかではあるが上昇し,長期間摂取すればメチル水銀中毒になることは明らかである.
冪乗法則型流体の初期値境界値問題と自由境界問題の解析

本年度は、マルチンゲールの枠組みでの調和解析の研究と、幕乗法則型流体の二層流体問題の拡散界面モデルを記述する方程式の解の存在に関して研究を行った。マルチンゲールの枠組みでの調和解析の研究においては、正作用素と極大作用素に関して重み付き$p$乗可積分空間における有界性の研究を行った。分数積分作用素は正の核を持つ積分作用素であるが、それの二進格子を用いた離散化により、二進正作用素が得られる。Kerman-Sawer('86),Cascante-Ortega-Verbitsky('04, '06)の結果においては、二進正作用素に関する重み付きの評価からユークリッド空間における正作用素の有界性の評価を導いている。本研究においては、これらの結果をマルチンゲールの枠組みに一般化した。$\sigma$-有限の測度空間において、$\sigma$-有限の$\siglna$-代数からなるフィルトレーションが与えられた状況において、条件付き期待値を用いて、正作用素を定義し、それの重み付き有界性を調べた。また、Doobの極大作用素の重み付き評価に関する研究も行った。これらの結果は、研究の目的に挙げた幕乗法則型方程式の線形化方程式の最大正則性、より一般に放物型方程式の最大正則性と理論的な関連があると考えられ、実際、その理論のより深い理解を試みる過程でこの研究がなされた。また、幕乗法則型流体の二層流体問題の拡散界面モデルに関して、弱解の存在に関して研究を行った。先行する研究として、幕乗法則型流体方程式の弱解を幕が低い範囲で構成する仕事があり、その仕事で用いられたリプシッツ切断の手法を用いて、弱解を構成した。リプシッツ切断は、ソボレフ函数の列をリプシッツ函数で近似する方法であり、非線形項を軟化した、近似方程式の解からもとの方程式の弱解を得る際に用いられる。幕乗法則型流体の自由境界問題に関する研究を完成することができた。これは、交付申請書に記載した研究計画に沿っている。また、放物型方程式の最大正則性に関連する研究として、マルチンゲールの枠組みで正作用素と極大作用素の重み付き評価を行った。これは、研究計画にはなかったが、その方向に沿った研究であるといえる。就職により平成24年12月15日付け特別研究員辞退今年度は、冪乗法則型流体の方程式の二層流体問題のDiffuse Interface Modelに関して、二つの流体がその密度が同じでかつ同じ冪を持つ粘性法則に従う場合に弱解の構成を試みた。また、Positive Operatorに関連する、調和解析の研究を行った。前者の研究は、Helmut Abels氏とLars Diening氏との共同研究であり、本研究遂行のために、学術振興会特別研究員奨励費を使用して、ドイツへの渡航を5月から7月に及び11月から12月にかけて2回行った。同渡航では、レーゲンスブルク大学のHelmut Abels氏のもとに滞在したが、Lars Diening氏とも議論を行った。冪乗法則型流体とは、流体の粘性係数が流体の速度場の対称微分の大きさに依存して変わる流体であり、その法則が冪を用いて表されるため、冪乗法則型流体といわれる。冪乗法則型流体の例としては、高分子からなる流体があげられ、ジェルやコーンスターチが代表的な例である。冪が高い場合は、Ladyzhenskaya,J.LLions,Necas-Malek-Ruzickaなどの研究があり、冪が低い場合については、最近、Diening-Ruzicka-Wolf('10)により、弱解の構成がなされた。その仕事には、ソボレフ函数のリプシッツ切断と呼ばれる、ソボレフ函数をリプシッツ函数で適切に近似するという方法が必要になる。近似方程式の解をリプシッツ切断して、近似方程式にテストすることにより、必要な評価を得宇rが、リプシッツ切断を考える距離空間が、放物型距離を入れた空間で、その距離が解に依存して決まるパラメーターによって変わるようなものを考える必要がある点が、技術的に難しい点である。本研究では、その手法を二層流体のDiffuse Interface Modelに対して適用することによって、低い冪の場合に弱解の存在を示すことを目標にした。証明において困難な点は、近似方程式をどのように選ぶかに工夫を要する点とCapillary forceの効果を解のリプシッツ切断において考慮する必要がある点である。後者のPositive Operatorに関する研究は、調和解析の専門家である、田中仁氏との共同研究であり、一般のFiltrationを持つ測度空間でPositive Operatorの重み付き評価を行った。両研究については、近日中に、学術誌に投稿予定である。$\sigma$-有限の測度空間において、$\sigma$-有限の$\

siglna$-代数からなるフィルトレーションが与えられた状況において、条件付き期待値を用いて、正作用素を定義し、それの重み付き有界性を調べた。また、Doobの極大作用素の重み付き評価に関する研究も行った。これらの結果は、研究の目的に挙げた幕乗法則型方程式の線形化方程式の最大正則性、より一般に放物型方程式の最大正則性と理論的な関連があると考えられ、実際、その理論のより深い理解を試みる過程でこの研究がなされた。また、幕乗法則型流体の二層流体問題の拡散界面モデルに関して、弱解の存在に関して研究を行った。先行する研究として、幕乗法則型流体方程式の弱解を幕が低い範囲で構成する仕事があり、その仕事で用いられたリプシッツ切断の手法を用いて、弱解を構成した。リプシッツ切断は、ソボレフ函数の列をリプシッツ函数で近似する方法であり、非線形項を軟化した、近似方程式の解からもとの方程式の弱解を得る際に用いられる。冪乗法則型流体に関する研究として、二層流体モデルの弱解の構成に取り組んだ。当初の目的は、冪乗法則型流体の適切性の研究であったので、それは、順調に進展している。今後の課題としては、最大正則性を応用した、冪乗法則型流体の適切性の研究がある。それに関連して、調和解析とマルチンゲールの関係が重要であるが、その方面に関する研究についても、Positive operatorの研究を行った。最大正則性に関連して、特異積分作用素の有界性が重要となるが、その重み付き評価の研究に役立つと期待される。幕乗法則型流体の自由境界問題に関する研究を完成することができた。これは、交付申請書に記載した研究計画に沿っている。また、放物型方程式の最大正則性に関連する研究として、マルチンゲールの枠組みで正作用素と極大作用素の重み付き評価を行った。これは、研究計画にはなかったが、その方向に沿った研究であるといえる。冪乗法則型流体のDiffuse Interface Modelに関して、低い冪に関しての論文を近日中に投稿する。線形化方程式の最大正則性を用いた強解の構成を今後の目標にしたい。そのために、Bothe-Pruss('07)の冪乗法則型流体に関する論文の結果および4階の放物型方程式に関する最大正則性の結果が必要となると考えられる。また、調和解析に関する研究としては、最大正則性に関連する研究として、特異積分のマルチンゲール理論における対応物である、マルチンゲール変換の重み付き評価の最良定数に関して、研究を行いたい。また、それに関連して、時間方向に重みをつけたp乗可積分空間における放物型方程式の最大正則性の最良定数による評価に関して、マルチンゲール理論の手法を使って研究を行いたいと考えている。就職により平成24年12月15日付け特別研究員辞退
負の光非線形係数を利用した光波界分布整形装置

負の光非線形係数の利用により、光波界分布の波形整形が可能である。この効果はハイパワー用の小型CWレーザーとして注目されているアレイ形半導体レーザーからのアレイ状空間分布を平担化し、単純な単峰分布に変換・整形するデバイスとして応用できる。種々の光波界分布をもつ光波を、負の光非線形係数を有する非線形材料中においてコヒーレントに波形整形する光波界分布整形装置に対するデバイス設計上の指針を得るため以下の検討を行った。(1)計算機シミュレーション光波界分布整形に対する非線形係数の大きさと光強度の関係を検討するために、光波伝搬に対して、非線形波の過渡的振舞いをも含めた形で解くことができる固有モード展開法及びビーム伝搬法を用いて計算機解析を行った。これにより負の非線形屈析率に基づく波面操作によって光波が如何に整形、再配分されるかの過程が明らかとなり、さらに分布平担化もしくは単峰化のための諸条件が明らかとなった。(2)光波伝搬特性測定実験実験系システムの構成として、コンピュータを用いた光強度波形処理装置の整備を行った。光導波路測定系として、対物レンズを用いた近視野像観察、画像処理による光強度分布測定システムを構築した。これにより光導波実験系及びその技術はほぼ確立でき、数μmのコア厚のGaAs系薄膜試料に対する1.15μm赤外光の単一モード伝搬(尊波)を確認した。具体的デバイスをGaAs多重量子井戸(MQW)光導波路で構成することから、現在、さらに、非線形性確認のために、MQW光導波路の光吸収ピーク波長より長波長側の半導体レーザーを用いて、光強度の変化に対する負の光非線形性の確認実験を行うベく準備を進めている。
配偶子の雌雄性に関する進化生物学的研究

昨年度、葉緑体コードの複数遺伝子合計6021塩基対に基づく47株(OTU)の系統解析を実施した結果、.群体性ボルボックス目のボルボックス科の中では異形配偶のPleodorinaは2系統群であり、片方の系統群がVdvoxの3種(節)と共に単系統群を形成し、その末端に位置することが解析された(Nozaki et al. 2000, Mol. Phylog. Evol.)。ところが、この系統解析では用いたVolvoxの種数は非常に限られていた。特に原形質連絡のないMerrillosphaera節に関しては7種が認められているにもかかわらず、Vdovx carteri 1種のみを扱っていた。本年度は、より詳細なボルボックス科内部の系統関係を推測する目的で、新種と思われるPleodorina 1種と11株のVolvoxを新たに加えた系統解析を実施した。その結果、ボルボックス科の中で4個の分離したVolvoxの系統群の存在が明らかとなった。また、Pleodorinaの2個のグループのどちらも、Volvoxの系統の末端には位置しなっかた。更に、EudorinaはVolvoxとPleodorinaの根元に位置する側系統群と解析された。従って、ボルボックス科の中では配偶子の雌雄性(異形配偶)を獲得した後、細胞数の増大と卵生殖化が平行進化したものと推測される。これらの系統群の中で系統的に分離して存在するrbcLgroup IAイントロンの進化を分子系統学的に解析したところ、これらの系統的分離は遺伝子水平伝達に加えて多くの系統群での脱落が原因であることが推測された(Nozaki et al. 2002, Mol. Phylog. Evol.in press)。また、雌雄性を獲得する段階まで進化していない群体性ボルボックス目の同形配偶のGoniumと雌雄性を獲得したPleodorinaの有性生殖に発現する遺伝子の探索するための方法論を確立した。群体性ボルボックス目のボルボックス科の中では異形配偶が進化した後、Eudorinaから細胞数が増大してPleodorina、更にVolvoxという一方向的進化の可能性が示唆されているが(Nozaki & Ito1994,J.Phycol.)、その後実施されたrbcL遺伝子1128塩基対、更にatpB遺伝子1128塩基対を付加した系統解析においても支持または否定されなかった(Nozaki et al.1995,1999,J.Phycol.)。本年度、psaB遺伝子1494塩基対、psaA遺伝子1491塩基対、pabC遺伝子780塩基対をrbcL-atpB遺伝子に付加した計6021塩基対に基つく47OTUsの系統解析を実施し、形態学的データに基づく群体性ボルボックス目の配偶子に関連する進化仮説を検証した。その結果、1994年の形態学的データに基づく系統解析と同様にテトラバエナ科が他の群体性2科からなる単系統群に対する姉妹群であるとNJとMPの両者の解析で高いブートストラップ値を伴って示唆された。従って、これら群体性の3科全体は単系統であり、共通の祖先が群体性を獲得したことが推測される。更に群体性獲得後、配偶子の接合構造がuniateral mating papillaeからbilateral mating papillaeへ進化し、細胞数の多いボルボックス科とゴニウム科の共通の祖先が進化し、ボルボックス科で雌雄性が誕生したものと推測された。また、雌雄性を獲得する段階まで進化していない群体性ボルボックス目の同形配偶のGoniumとPandorinaの配偶子の接合過程を細胞学的に観察した。その結果、両配偶子の葉緑体DNAが接合後24時間の段階でも存在することがDAPIで蛍光染色して明らかとなった。このことは近縁の単細胞生物Chlamydomonas reinhardtiiとは基本的に異なり、両者は配偶子の接合構造の差異ばかりでなく、母性遺伝に関しても異なる進化段階であることが示唆された。

これらの系統群の中で系統的に分離して存在するrbcLgroup IAイントロンの進化を分子系統学的に解析したところ、これらの系統的分離は遺伝子水平伝達に加えて多くの系統群での脱落が原因であることが推測された(Nozaki et al. 2002, Mol. Phylog. Evol.in press)。また、雌雄性を獲得する段階まで進化していない群体性ボルボックス目の同形配偶のGoniumと雌雄性を獲得したPleodorinaの有性生殖に発現する遺伝子の探索するための方法論を確立した。
ES細胞の分化開始にともなうアポトーシス関連蛋白の動態解析

最近の研究で、ES細胞を胚様体形成法により分化させると管腔構造を形成するが、内腔になる部位の細胞にアポトーシスが起こることが知られている。我々は、腎臓形成に必須の核内因子Sall1を発見し、そのファミリー遺伝子Sall4はES細胞に多く発現し、受精卵の初期発生に必須であることをすでに報告している。さらに、Sall4-/-ES細胞では、胚様体作成時に管腔構造を形成せず、ヘテロマウスではアポトーシス異常に特徴的な表現型を示した。Sall4の結合蛋白の探索の結果、核蛋白のPARP-1を発見したが、PARP-1はカスパーセ3の基質であり、同時にカスパーセ非依存性アポトーシスにも関与しているため、Sall4を中心にES細胞とアポトーシスとの関連について解析を行った。まず我々PARP-1、Sall1、Sall4の全長と変異コンストラクトを作成し、結合実験を行った。その結果全長Sall1,Sall4はともに全長PARP-1と結合した。また、Sall1,Sall4では、その酵素活性部位ではなくDNA結合部位がPARP-1と結合することがわかった。次にSall1,Sall4自身がPARP-1の基質であるかを確認したところ、両者ともにpoly-ADPリボシル化されており、同時にそれら自身がPARP活性の標的であることがわかった。一方、主要なアポトーシスの経路に、カスパーセ経路と非カスパーセ経路があるが、種々のアポトーシス惹起物質を用いて人為的にES細胞にアポトーシスを起こさせてみた。その結果、ES細胞では過酸化水素によるPARP-1依存性の非カスパーセ経路でアポトーシスを起こすことが出来た。しかしカスパーセ経路依存性経路のうち、エトポシドではアポトーシスを起こすことが出来たがTNF-αではアポトーシスが起きないことがわかった。また、Sall4-/-ESでは正常ESに比べて過酸化水素への感受性が顕著に亢進していることがわかった。この際のカスパーセ3活性を測定したところ、活性化されていないことがわかった。現在さらにノックアウトマウスを用いた解析を継続中である。ES細胞を胚様体形成法により分化させると管腔構造を形成するが、内腔になる部位の細胞にアポトーシスが起こることが知られている。我々は腎臓形成に必須の核内因子Sall1を発見したが、そのファミリー遺伝子all4はES細胞に多く発現し、受精卵の初期発生に必須であることを明らかにした。さらに、Sall4-/-ES細胞では、胚様体作成時に管腔構造を形成せず、ヘテロマウスでは、アポトーシス異常に特徴的な表現型を示した。Sall4の結合蛋白の探索の結果、核蛋白のPARP-1を発見したが、PARP-1はカスパーセ3の基質であり、同時にカスパーセ非依存性アポトーシスにも関与しているため、Sall4を中心にES細胞とアポトーシスの関連を解析を行った。またSall1,Sall4では、その酵素活性部位ではなくDNA結合部位がPARP-1と結合することがわかった。

次にSall1,Sall4自身がPARP-1の基質であるかを確認したところ、両者ともにpoly-ADPリボシル化されており、同時にそれら自身がPARP活性の標的であることがわかった。一方、主要なアポトーシスの経路に、カスパーセ経路と非カスパーセ経路があるが、種々のアポトーシス惹起物質を用いて人為的にES細胞にアポトーシスを起こさせてみた。その結果、ES細胞では過酸化水素によるPARP-1依存性の非カスパーセ経路でアポトーシスを起こすことが出来た。しかしカスパーセ経路依存性経路のうち、エトポシドではアポトーシスを起こすことが出来たがTNF-αではアポトーシスが起きないことがわかった。また、Sall4-/-ESでは正常ESに比べて過酸化水素への感受性が顕著に亢進していることがわかった。この際のカスパーセ3活性を測定したところ、活性化されていないことがわかった。現在さらにノックアウトマウスを用いた解析を継続中である。
超音速境界層の受容性に関する研究

超音速境界層の入射する振動マッハ波(音波)に対する受容性に関する基礎研究として,平成13年度は主に以下の研究を行った.(1)外乱の影響超音速風洞側壁に形成される乱流境界層から放射される振動マッハ波を,局所撹乱源から放射される微小撹乱としてポテンシャル流理論の解で表し,撹乱源の位置,スケールを変え,境界層の受容性に及ぼす影響を数値計算で調べた.境界層平板の前縁位置を撹乱源中心から引いたマッハ線上に置いた場合,撹乱源と反対側の境界層内では,どの場合でも固有撹乱が卓越することが確認されたが,撹乱源側の境界層では,撹乱源のスケールによって,固有撹乱が卓越する場合と強制撹乱が支配的になる場合のあることがわかった.また,固有撹乱は,前縁から約1/2波長程度でその生成が確認された.これは,固有撹乱が平板前縁近傍領域でどのように形成されているかを考える上で非常に重要な結果であるといえるが,固有撹乱の波長が境界層厚さに比べて長い(約10倍程度)ため,固有撹乱の形成されている位置を具体的に特定することは出来なかった.(2)マッハ数の影響主流マッハ数が4を越えると,境界層固有の撹乱は,T-S波動タイプから高次モードと呼ばれる撹乱が支配的になることが知られている.そこで,振動マッハ波による超音速境界層の受容性に及ぼすマッハ数および周波数の影響を,主流マッハ数4.5の流れ場で調べた.その結果,T-S波動,高次モードそれぞれの増幅率がほぼ最大となる周波数の振動マッハ波が前縁に入射する場合,撹乱源と反対側の境界層内で固有撹乱が支配的となることが確認された.超音速境界層の受容性に関する基礎研究として,平成12年度は以下の研究を行った.(1)ポテンシャル流の解で表される振動マッハ波を用い,それが境界層平板の前縁に入射する場合の流れ場を数値シミュレーションで調べ,超音速境界層の受容性に対する主流マッハ数(M=2.2,4.5)やマッハ波の振動周波数,入射方向などの影響を調べた結果として,マッハ波が平板下方から入射する場合,平板下面側境界層の応答は強制解がほとんどを占めるのに対し,平板上面側境界層には同次解すなわちT-S波動や高次モード(second mode)と呼ばれる変動が卓越することがわかった.この結果は,振動マッハ波に伴う境界層外縁近傍の撹乱が,平板下面側では平板前縁と下流側であまり差が無いのに対し,平板上面側では平板前縁で最も強く下流に向かって急速に減衰し,前縁で形成されるT-S波動やsecond modeなどの固有撹乱が卓越して現れるためであると考えられるが,主流マッハ数4.5の場合には,平板下面側に現れる境界層内の変動の構造が固有撹乱のそれに近く,より詳細な研究を継続して行う必要がある.(2)超音速境界層の受容性を実験で調べるときに加える外乱として,超音速キャビティ流の振動衝撃波に着目し,振動周波数や変動の強さを決定する振動メカニズムについての知見を得るため,キャビティの長さと深さを固定し,スパン方向の幅を変えて実験を行った結果,強い粘性が働くと予想される非常に狭いキャビティ(上流側境界層厚さとほぼ同じ幅,0.8mm)においても流れが振動しキャビティ振動がキャビティ内の音波の共鳴によって生じること,幅を狭くしてキャビティ内の渦運動を抑制すると支配的振動モードが変化することから支配的振動モードを決める上でその渦運動が重要であることなどがわかった.超音速境界層の入射する振動マッハ波(音波)に対する受容性に関する基礎研究として,平成13年度は主に以下の研究を行った.(1)外乱の影響超音速風洞側壁に形成される乱流境界層から放射される振動マッハ波を,局所撹乱源から放射される微小撹乱としてポテンシャル流理論の解で表し,撹乱源の位置,スケールを変え,境界層の受容性に及ぼす影響を数値計算で調べた.境界層平板の前縁位置を撹乱源中心から引いたマッハ線上に置いた場合,撹乱源と反対側の境界層内では,どの場合でも固有撹乱が卓越することが確認されたが,撹乱源側の境界層では,撹乱源のスケールによって,固有撹乱が卓越する場合と強制撹乱が支配的になる場合のあることがわかった.また,固有撹乱は,前縁から約1/2波長程度でその生成が確認された.これは,固有撹乱が平板前縁近傍領域でどのように形成されているかを考える上で非常に重要な結果であるといえるが,固有撹乱の波長が境界層厚さに比べて長い(約10倍程度)ため,固有撹乱の形成されている位置を具体的に特定することは出来なかった.(2)マッハ数の影響主流マッハ数が4を越えると,境界層固有の撹乱は,T-S波動タイプから高次モードと呼ばれる撹乱が支配的になることが知られている.そこで,振動マッハ波による超音速境界層の受容性に及ぼすマッハ数および周波数の影響を,主流マッハ数4.5の流れ場で調べた.

その結果,T-S波動,高次モードそれぞれの増幅率がほぼ最大となる周波数の振動マッハ波が前縁に入射する場合,撹乱源と反対側の境界層内で固有撹乱が支配的となることが確認された.
社会福祉教育のナレッジデザインへの利用者の参画とコミュニティ形成に関わる研究

身体障害、精神障害、発達障害、認知症等についての利用者参画の視覚教材を開発するとともに、以上の視覚教材を活用した利用者参画の授業や研修会を実施した。また、障害当事者が継続参加する授業をカリキュラムに位置づけて実施し、学生と障害当事者の相互作用分析を行うとともに、教育における利用者の権利やリソースについての考察を行った。なお、以上の成果については学術論文や学会発表および学会での自主シンポジウムの開催等をとおして公開した。研究目的は、保健・医療・福祉サービスの利用者(以下:利用者)が参画する社会福祉教育のナレッジデザインを開発すること、開発したデザインを活用してインタープロフェッショナル教育を実施するための福祉コミュニティを形成することである。今年度は、「教材開発」と「教育実施」に関わる研究のスパイラルアップを図かるために、既に開発した教材を用いて、当事者参画の社会福祉専門教育を実施すると同時に、福祉サービス利用者が提供したスクリプトに基づいてさらなる教材を開発した。今年度開発した教材は精神科デイケア場面や家族療法場面に関する視覚教材であり、いずれもサービス現場から提供を受けたスクリプトをもとに作成したものである。以上の教材を活用しながら学生、援助専門職、住民向けの利用者参画の社会福祉教育を継続・発展させると同時に、教材開発から教育・研修の実施に至るプロセスについて参加者間の相互作用分析を行い、その成果の一部を学会発表や論文により公開した。さらに、援助専門職の現任者たちの教育においては実際の場面のビデオ分析とロールプレイを用いた「状況的学習」を重視した研修方法を開発して、教員、看護職、介護職の研修において実施したほか、英国における利用者参加の社会福祉教育のデータ収集を行った。以上は「利用者が参画する社会福祉教育」や「地域住民を巻き込んだインタープロフェッショナル教育」という主に2つの目標を実現するためのプロジェクトの作業として行ったが、その意義は「インターエージェンシー、インタープロフェッショナルな構成員が参加するプロジェクト方式を採用していること」「利用者の日常生活や実践現場での現実のやりとりに基盤を置いたボトムアップ形式のデータ収集を行っていること」「サービスの利用者や提供者が日常的に体験している軋礫や葛藤を素材とした現実的なテーマや、具体的な場面力動をデータとして使用すること」にある。2010年度は2009年度に引き続いて「利用者が参画する社会福祉教育」や「地域住民を巻き込んだインタープロフェッショナル教育」という主に2つの目標を実現するために、新たな教材と研修方法を開発して学生、援助専門職、住民などを対象に利用者参画の教育研修を継続実施した。具体的には、(1)認知症の当事者やケアラー、介護職が参画する教材づくりと研修の実施、(2)教育現場における保護者と教員の葛藤場面についての映像化教材づくり、(3)サービス提供場面における「利用者/専門職」間の葛藤を、DVD教材と障害当事者の語りに基づいて参加者全員が再構成と再体験を行うプレイバックシアター方式での研修会の実施などである。また、既に開発した身体障害、精神障害、発達障害に関わるDVD教材を用いて、当事者参画の社会福祉専門教育や事例検討会を広範囲の対象者(学生・研究者・援助専門職の現任者・地域住民)に実施することによって当事者参加のインタープロフェッショナル教育の充実を図った。以上の教育・研修の実施に至るプロセスについては2009年度に引き続いて参加者間の相互作用分析を行うとともに、福祉コミュニティ形成過程を明らかにする目的で、障害児とその母親や地域住民、療育者、認知症当事者とそのケアラーなどを対象としてインタビュー調査や事例検討を行い、その成果の一部を学会発表や論文により公開した。さらに、近畿圏の社会福祉専門職の養成校における利用者参画の教育の実態を明らかにする目的でアンケート調査を実施するとともに、昨年に引き続いて英国における利用者参加の社会福祉教育のデータ収集と分析を行った。平成23年度はより広範囲の対象に利用者参画の社会福祉教育や教育研修を実施した。具体的には、(1)認知症の当事者やケアラー、介護職が参画する映像教材づくりと事例検討会の実施、(2)教育現場における保護者と教員の葛藤場面についての映像化教材づくりと教育研修の実施、(3)サービス提供場面における「利用者/専門職」間の葛藤を、DVD教材と障害当事者の語りに基づいて参加者全員が再構成と再体験を行うプレイバックシアター方式での研修会の実施等である。また、既に開発した身体障害、精神障害、発達障害に関わるDVD教材を用いて、当事者参画の社会福祉教育や事例検討会や教育研修を広範囲の対象者(学生・研究者・医療福祉サービス従事者・地域住民)に実施することによって、当事者参加のインタープロフェッショナル教育の充実を図った。以上の教育・研修の実施に至るプロセスについては参加者間の相互作用分析を引き続き行うとともに、福祉コミュニティ形成過程を明らかにする目的で、障害児の母親や地域住民、療育者、認知症当事者とそのケアラー等を対象としてインタビュー調査を行い、その成果の一部を学会や論文発表により公表した。

さらに、近畿圏の福祉専門職の養成校における利用者参画の教育の実態を明らかにする目的でアンケート調査を実施するとともに、前年度に引き続いて英国における利用者参加の社会福祉教育のデータ収集と分析を行った。なお、以上の成果については学術論文や学会発表および学会での自主シンポジウムの開催等をとおして公開した。
樹木の形状に柔軟に対応可能な枝打ちロボットの開発

本研究では,切断機を小型化することによって,湾曲や凹凸のある樹木に対しても損傷を与えることなく作業を行うことができる枝打ちロボットの開発を目指す.切断機を小型化することによる切断可能領域の縮小にともなつて,検出した枝に対して切断機を移動する能動的な切断の概念が必要になる.これに対して以下の開発を行った.1.移動プラットフォームら旋昇降を行う移動プラットフォームを4台製作した.この結果,安定して樹木を昇降することが可能になった.2.計測システム枝を検出し,その位置を認識するための計測システムとして,距離計測システムおよび直径計測システムを開発した.距離計測システムは樹木の根元方向から鉛直上向きに枝までの距離を計測する.また,直径計測システムは,移動プラットフォームが設置されている高さにおける樹木の直径を計測する.3.枝認識システム各計測システムから得られた情報を用いて,Occupancy Gridのモデルに基づいて確率的に枝の位置を推定する.このとき,樹木の表面のような曲面における計測特性を実験を通して明らかにし,枝検出に特化したモデルを提案した.また,実際の森林への同システムの適用を意識して,マップ圧縮手法およびセンサ位置補正手法を提案した.4.切断ユニット小型な切断機を選定するために,各種切断機の特性を比較した.また,3種類の切断機について切断時の抵抗を計測し,最も小さな力で安定して切断可能である切断機としてラフィングエンドミルを見出し,それを用いた切断ユニットを開発した.5.切断機の動作計画枝認識システムによって認識された枝とそれらの上方に存在して検出することができない隠れ枝とに分類して,小型な切断ユニットを用いて,能動的な切断を実現するための動作計画アルゴリズムを提案した.本研究では,切断機を小型化することによって,湾曲や凹凸のある樹木に対しても損傷を与えることなく作業を行うことができる枝打ちロボットの開発を目指す.切断機を小型化することによる切断可能領域の縮小にともなつて,検出した枝に対して切断機を移動する能動的な切断の概念が必要になる.これに対して以下の開発を行った.1.移動プラットフォームら旋昇降を行う移動プラットフォームを4台製作した.この結果,安定して樹木を昇降することが可能になった.2.計測システム枝を検出し,その位置を認識するための計測システムとして,距離計測システムおよび直径計測システムを開発した.距離計測システムは樹木の根元方向から鉛直上向きに枝までの距離を計測する.また,直径計測システムは,移動プラットフォームが設置されている高さにおける樹木の直径を計測する.3.枝認識システム各計測システムから得られた情報を用いて,Occupancy Gridのモデルに基づいて確率的に枝の位置を推定する.このとき,樹木の表面のような曲面における計測特性を実験を通して明らかにし,枝検出に特化したモデルを提案した.また,実際の森林への同システムの適用を意識して,マップ圧縮手法およびセンサ位置補正手法を提案した.4.切断ユニット小型な切断機を選定するために,各種切断機の特性を比較した.また,3種類の切断機について切断時の抵抗を計測し,最も小さな力で安定して切断可能である切断機としてラフィングエンドミルを見出し,それを用いた切断ユニットを開発した.5.切断機の動作計画枝認識システムによって認識された枝とそれらの上方に存在して検出することができない隠れ枝とに分類して,小型な切断ユニットを用いて,能動的な切断を実現するための動作計画アルゴリズムを提案した.平成16年度はコンセプト設計として今後の研究の方向性を策定するとともに、以下の開発を行った。1)プラットフォームの設計・試作枝打ちロボットの移動プラットフォームについて2台の試作を行った。既存市販機器を調査した結果、重量問題としてその重さ自身に加えて重量の偏りがスムーズな昇降の妨げの大きな要因であることを見出し、プラットフォームの重心が機体のほぼ中心となるよう点対照な3点支持の螺旋昇降機構を設計した。このとき、1台目の試作プラットフォームについて、車輪の樹幹に対する摩擦力、サスペンションの伸縮幅に関する性能評価を行った結果に基づいて2台目の設計を行った。結果として、重さの問題は未解決であるものの、安定して樹木を昇降可能な移動プラットフォームを開発した。2)枝検出システムの設計・試作枝検出システムとしては、検出のためのハードウェアの開発および枝の存在を表す枝マップを構築するためのアルゴリズムの開発を行った。ハードウェアとしては、超音波センサを3台用いることとし、それらを用いて排他的かつ分散的なセンシングを行うシステムを構築した。また、枝マップ構築アルゴリズムとしては、超音波センサから得られた距離情報に基づいて樹幹表面の枝の存在を確率的に求める手法を開発した。同手法は占有グリッドに基づいているが、樹幹の表面という曲面におけるセンシングの性質を考慮し、センサの特性を計測することによって、新たな確率演算手法を確立した。同アルゴリズムの性能評価の結果,精度の向上のためには,樹幹の直径の変化を考慮する必要があり,それらを計測するシステムの開発が不可欠であることを見出した.平成17年度は、コンセプト設計として平成16年度の成果をふまえた今後の研究の方向性を策定するとともに、以下の開発を行った。1)プラットフォームの改良平成16年度で試作した移動プラットフォームの性能評価に基づいて改良を施した新しい移動プラットフォームを作成した。すなわち、車輪の樹幹への接地方法が起因するプラットフォームの重心位置と樹幹断面の中心との一致を確保することが困難である問題に対して、車輪の樹幹への接地方法を再検討し、改良を行った。この結果、重量問題は未解決であるものの、従来よりも安定して昇降可能であることを確認した。