hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂肪の超音波検査で生活習慣病の病勢を計る

このように脂肪は、生活習慣病の病勢と関連し、超音波検査で容易に観察できる器官である。血中アディポカインなどで調べる病勢を超音波検査で捉えることができれば、身体に苦痛のある血液検査を強いることなく病勢を把握できると考えた。一方、超音波検査には、SWEのように臓器の硬さをみる技術があるが、組織の「質」をみる手段としての新たな可能性を考えた。具体的には以下を予定している。1脂肪のSWE値を計測し、血液の1)脂肪酸組成のほか、2)種々のアディポカイン値との相関性を調べ、SWEの計測値から病勢を数値で示す方法を確立する。21)腹部の内臓脂肪と皮下脂肪、2)心臓周囲の心外膜下脂肪と心膜外脂肪について比較し、検査すべき最適部位を決める。31)健常者/ 2)生活習慣病+合併症なし/ 3)生活習慣病+合併症ありの対象者を比較し、生活習慣病を発症する危険1)→2)、合併症の現れる危険2)→3)を示す境界値を明らかにする。平成29年度は、対象とする母集団の集積を開始し、年度末までに約12症例を集めた。今後も集積を継続し、次年度以降からの解析につなげる予定である。検討対象とする母集団は順調に集積されつつあるが、平成29年度後半に開始予定であった「SWEと清潔習慣病の病勢指標の関連性に関する検討」は、まだ始められていない。これは、以下に示すその他の研究発表(雑誌論文および学会発表)の準備に相応の時間を割くことになったためである。平成30年度には、更に1年間母集団の集積を継続するとともに、早々に解析を開始する予定である。また、学会や論文投稿を通じて、その成果を報告したいと考えている。一方、※うまくいかない場合の対応として予定していた、「脂肪肝関連遺伝子や炎症関連遺伝子が、生活習慣病におよぼす影響」に関しては、母集団が集積されつつあるが、対象者に遺伝子検査の了解を得る検討であるので、解析に十分な対象数は未だ確保できておらず、今後も引き続き母集団を集めつつ、適宜解析を開始する予定である。本研究は、1超音波のShear Wave Elastography (SWE)の技術を脂肪組織に適用し、その「質」を計ることに応用し、新たな病勢を知る方法として使用することを目的とする。同時に、2病勢を最も反映する脂肪の部位を明らかにし、3合併症を起こす可能性のある境界値を特定することを目指す。過去には、脂肪組織・肝臓・心臓を超音波診断装置で観察し、生活習慣病や合併症が発症する力、すなわち「病勢」との関連性を評価してきた。その結果、腹部の内臓脂肪が厚くなるほど、脂肪組織から出る生理活性物質(アディポカイン)の一つ、脂肪酸が病勢を強める組成へ変化し、心臓周囲の脂肪が厚くなるほど心臓の収縮力が弱くなることを明らかにしてきた。上記のように脂肪は、生活習慣病の病勢と密接に関連する上、超音波検査で容易に観察できる。現在、血中アディポカインなどで調べている病勢を超音波で捉えることができれば、侵襲性のある血液検査を強いることなく病勢を把握できる。一方、超音波検査には、SWEのような新たな技術があるが、現在は単に臓器の硬さをみるだけにとどまっている。そこで、組織の「質」をみる手段としての新たな可能性を考えた。本研究は、1脂肪のSWE値を計測し、血液検査による1)脂肪酸組成のほか、2)種々のアディポカイン値との相関性を調べ、SWEの計測値と病勢の関連性を調べる。2脂肪組織は部位により病勢との関与が異なるので、1)腹部の内臓脂肪と皮下脂肪、2)心臓周囲の心外膜下脂肪と心膜外脂肪などを比較し、検査すべき最適部位を明らかにする。
固体表面上の二次元および三次元凝縮相の物性と反応性に関する研究

新しい機能をもつ表面物質として、相互作用をもつ二次元凝縮相を規定された表面上に作製し、それらの物性および反応性を調べることを目的としている。そのために本年度実施した研究は1.Ni/Si(111)系の表面状態を反応性、2.Si表面でのトリメチルガリウム(TMG)の吸着と熱・光分解過と表面状態、3.複合酸化物表面の構造と反応性で、これらの研究はXPS、UPSなどの分光法により行った。その結果1.Ni/Si(111)系:既に報告したようにNiの被覆率θ_<Ni>≦2では、室温ではCoは解離と非解離の吸着状態が存在し、通常のNiと異なることを示した。この理由解明のため、清浄Si(111)上に予めH原子を単原子層吸着させた上にθ_<Ni>=1.4蒸着し、COの吸着を行った。このような表面にはCOは分子状でのみ吸着することが示された。この方法で表面Niの性質を変えることが可能となった。2.TMG/Si(111)系;清浄Si(111)面には7・7KでTMGは多層物理吸着層を形成、この形成過程は一層ごとに成長することが示された。120Kから多分子層から単分子層に移行し、室温付近で化学吸着へと移行した。620K付近では化学吸着しているTMGから分解が逐次的に進行することが明らかとなった。またレーザ光による分解は熱分解とは異なる機構で進行することが示唆された。3.複合酸化物表面;SiO_2/Al_2O_3:シラン化剤を利用して、よく規定されたAl_2O_3上にSiO_2膜を単分子層以下の膜厚で堆積成長させ、SiO_2膜の成長形態と界面の反応性を調べた。その結果のAl_2O_3表面でのSiO_2分散性はシラン化剤の性質に依存することが示された。シラン化剤CH_3Si(OGH_3)_3からSi(OCH_3)_4とSi(OC_2H_5)_4に代えると、表面での交換治生の低下は穏やかとなり、CH_3Si(OCH_3)_3で調製した平均サイズより大きいSiO_2層が成長する。しかもその表面にはプロトン酸点が発現し、反応活性が10^2オーダ増大した。今後さらにこれらの研究を進展させるべく努力する。
高齢者及び糖尿病患者の生活意欲と易感染性との関連性の探究

高齢者や糖尿病患者、血液透析患者は感染を受けやすく、易感染宿主であると言われている。易感染状態は、一般に、末梢血白血球の数の減少により判断されているが、個々の細胞の有する殺菌能力の低下が易感染状態の本質であると考えられる。今回、血液透析患者の易感染性の原因を、好中球の殺菌能力、つまり、好中球の産生する殺菌物質である活性酸素や活性窒素の産生能力から追究し、健康静成人と比較した。慢性腎不全により血液透析を実施するに至った患者を対象とし、ヘパリン末梢血から、デキストラン法により赤血球を沈降させ、上清分画の細胞からパーコール法により単核球及び赤血球を除去し、好中球を分画精製した。好中球の産生する活性酸素(過酸化水素及びスーパーオキサイド)、活性窒素(ペルオキシナイトライト)量は、蛍光発光法及びルミーノール依存性化学発光法(NO消去剤の存在下、非存在下)、により測定した。対照として20歳台の健康成人を用いた。その結果、(1)末梢血中の白血球数は、血液透析患者と健康成人の間に有意な差が認められ、血液透析患者では数が少ない傾向にあった。(2)個々の好中球の産生する過酸化水素及びスーパーオキサイドの量について両群を比較したところ、有意な差は認められなかった。(3)個々の好中球の産生するペルオキシナイトライト量は、血液透析患者において個人差が大きかった。(4)血液透析患者の血清中には、ペルオキシナイトライトの産生を抑制する物質の存在が示唆され、この物質は血液透析により除去され、好中球のペルオキシナイトライト産生能が回復した。これらのことから、血液透析患者における易感染性の原因のひとつは、血液中に存在する、好中球のペルオキシナイトライト産生能を抑制する物質の存在であることが示唆された。高齢者や糖尿病患者は感染を受けやすく、易感染宿主であると言われている。易感染状態は、一般に、末消血白血球の数の減少により判断されているが、個々の細胞の有する殺菌能力の低下が易感染状態の本質であると考えられる。今回、高齢者の易感染性の原因を、好中球の殺菌能力、つまり、好中球の産生する殺菌物質である活性酸素や活性窒素の産生能力と、好中球内の緑膿菌殺菌能から追求した。70歳以上の整形外科的疾患を持つ非感染状態の高齢者を対象とし、ヘパリン末梢血から、デキストラン法により赤血球を沈降させ、上清分画の細胞からパーコール法により単核球及び赤血球を除去し、好中球を分画精製した。好中球の産生する活性酸素(過酸化水素及びスーパーオキサイド)、活性窒素(ペルオキシナイトライト)量は、スコポレチンによる蛍光発光法及びルミーノール依存性化学発光法(NO消去剤の存在下、非存在下)により測定した。好中球の緑膿菌殺菌能は、好中球に生菌を食菌させ、遠心洗浄後、ゲンタマイシンを含む培養液中におき、経時的に細胞を破壊して細胞内に生残した生菌数より測定した。コントロールに20歳台の健康成人を用いた。その結果、(1)末梢血中の白血球数は、高齢者と健康成人の間に有意な差は認められなかった。(2)個々の好中球の産生する過酸化水素及びスーパーオキサイドの量について両群を比較したところ、高齢者の産生量は、健康成人の約3分の1であり、有意に低下していた。(3)緑膿菌は高齢者の好中球内で殺されることなく増殖するが、健康成人のそれでは増殖がみられなかった。これらのことから、高齢者における易感染性の原因は、日和見感染に対する第一次的防御の役割を担う好中球の殺菌能力の低下にあることが示唆された。

これらのことから、血液透析患者における易感染性の原因のひとつは、血液中に存在する、好中球のペルオキシナイトライト産生能を抑制する物質の存在であることが示唆された。
SI住宅における置床と間仕切のインターフェイスに関する開発研究

近年、集合住宅の建設方式に関して、躯体や共用設備などのスケルトン部分と、住戸内部の内装や設備などのインフィル部分とを分離して扱う、いわゆるSI住宅が注目され、実際の建設例も増加している。しかし、インフィルに関しては、SI住宅にふさわしいシステムは未だに構築されていないのが現状であり、その原因のひとつに、内装床構法と間仕切構法との取り合いについて、適切な解が見出されていないことがあげられる。SI住宅では、床勝ちといって、先に住戸の大部分に二重床となる置き床を施工し、その上に間仕切りを施工する方式がとられている。この方式では、配管の自由度などは格段に向上し、改修工事等も容易となるが、間仕切りを設置する面の安定性を確保するため、間仕切りのくる部分の下は足の数を増やし、剛性の高い部材で床面を支えるなどの工夫がなされている。しかし、それでは間取りの可変性は低下することになり、SI住宅の特質の一部が削がれることになる。本研究は、この部分のインターフェイスについて、間仕切のスタッドのみを、置床を貫通させて躯体スラブ間に立て、壁の面材は床下地の上に構築する手法をとることにより、床勝ちと壁勝ちの双方の利点を生かそうとするものである。すなわち、間仕切りと置床を完全に独立したビルディングサブシステムとして扱うのではなく、相互の間に、寸法調整手法を含めた、あるルールを構築することにより、総体的な内装構法の配置の自由度を高めようとするものである。本年度は、主に置床と間仕切壁の複合化されたシステムの試設計を行うとともに、CAD画像や模型の拡大投影を試み、内装システムの検討を行った。本年度に得られた主な成果を、以下に示す。・置床パネル、及び間仕切壁を構成するスタッドと壁パネルの統合化されたシステムの試設計を行った。また、これらが集合住宅の内装として効率よく機能するようなモデュラーコーディネーションの検討を行った。・開発を行った内装システムを、既存の集合住宅住戸の平面に適用して内装の設計を試行したところ、ほぼ問題なく現況の平面を再現することができ、内装システムとしての適切さが確認された。次年度は、さらに本システムの詳細部分の設計を行うとともに、実大の試作品を製作し、検討を行う予定である。また、住戸の躯体の実大モデルを作成の上、内装の施工実験を行い、本システムのフィージビリティの検証を行う予定である。本年度は、前年度の成果をもとに、第二段階の開発設計として、内装システムの詳細部分の試設計を行った。特に、壁パネルを支えるスタッドと置床の取り合い、床パネルの形状、スタッドと壁パネルの取り合い、スタッドの断面形状等について、綿密な検討を行った。床パネルの形状については、5種類の異なったパネル形状をもつ置床パネルについて、いくつかの既存の集合住宅住戸に対する割付設計を行い、施行効率、発生する廃棄物量などに関する分析を行った上で、パネル形状を決定した。さらに、内装システムに適用する基準寸法の検討を行うため、置床パネルの場合と同様に、既存の集合住宅住戸に対する試設計を行い、基準寸法を決定した。このようにして開発した内装システムについて、そのおさまりや、施行上の問題点を検証するため、8畳ほどの内装システムの実大モデルを作成し、施行実験を行った。実験は、集合住宅の躯体を模した、木製の仮想躯体のなかに、アルミの押出成形で製作したスタッド、木製の床パネル、及び壁パネルによって構成される内装システムを組み立て、壁仕上げ、床仕上げまで行った。実験は、二度にわたって行われ、一度目の実験で、内装システムの問題点を抽出し、改良が加えられる点については改良を加えた上で、二度目の実験を行った。この実験により、本研究で開発を行った内装システムの有効性を確認するとともに、今後さらに改良を加えるべき課題を見いだすことが出来た。来年度は、本年度には検討を行わなかった、スタッドの躯体への固定方法について検討を行なうとともに、改良を加えた床パネルを製作し、いくつかの実験を行う予定である。

本年度は、前年度の成果をもとに、置床の開発、及び試作を行った。置床は、約1,200mm角であり、実際にはプラスティックなどの合成高分子化合物で製作することを想定しているが、本年度は、試作品であることを勘案し、木材で試作を行った。また、試作を行った置床パネルについて、既存の置床パネル用脚を用い、3回に渡り置床の敷設実験を行った。これにより、パネルと脚の取り合いや、置床システムの施工性などに関する検証を行った。さらに、本年度開発した置床システム、及び昨年度開発した間仕切システムを統合した内装システムについて、そのおさまりや、施工上の問題点を検証するため、8畳ほどの実大モデルを作成し、施工実験を行った。実験は、集合住宅の躯体を模した、木製の仮想躯体のなかに、アルミの押出成形で製作したスタッド、木製の床パネル、及び壁パネルによって構成される内装システムを組み立て、壁仕上げ、床仕上げまで行った。実験は、二度にわたって行われ、一度目の実験で、内装システムの問題点を抽出し、改良が加えられる点については改良を加えた上で、二度目の実験を行った。この実験により、本研究で開発を行った内装システムの有効性を確認するとともに、今後さらに改良を加えるべき課題を見いだすことが出来た。
トランスジェニックメダカを用いた脊椎形成突然変異体のスクリーニングとその解析

申請者らが開発に成功した、twist遺伝子のプロモーターを用いたGFPトランスジェニックメダカ系統では、生きたまま硬節の挙動を観察することが可能である。twist-GFP陽性細胞は胚発生の過程で、予定椎間板領域の脊索周囲に局在するようになり、その局在は成魚の椎間板の周囲においても継続して観察される。透過型電子顕微鏡を用いて超微細構造学的な解析を行ったところ、twist-GFP陽性細胞は立方体もしくは楕円形で、いずれも粗面小胞体に富んでおり、哺乳類における典型的な骨芽細胞の特徴と一致した。これらの結果は、twist-GFP陽性細胞が椎体形成を担う骨芽細胞であり、椎間板領域が椎体形成の場として機能的であることを示唆している。また、脊椎融合の表現型を示す自然発生突然変異体であるダルマメダカとトランスジェニック系統との交配により、twist-GFPトランスジェニック"ダルマ"メダカを作製したところ、椎体同士の融合が認められる予定椎間板領域において、twist-GFPの発現が欠失していることが明らかとなった。この結果は、硬節細胞の椎間板形成への関与を支持するものであり、twist-GFPトランスジェニック系統を用いて、硬節および脊椎に異常を示す突然変異体の単離を行う本実験方法が有効であることを示した。さらに、化学変異剤ENU(N-エチル-N-ニトロソ尿素)を用いて突然変異を誘発し、脊椎形成に関わる突然変異体の単離を行った。その結果、脊椎の分節性が左右でズレが生じる変異体が2系統、脊椎融合を示す変異体を3系統、単離することに成功した。twist-GFP陽性細胞は胚発生の過程で、予定椎間板領域の脊索周囲に局在するようになり、その局在は成魚の椎間板の周囲においても継続して観察された。これらの結果は、魚類硬節の細胞が脊椎形成に関与し、さらに椎間板の形成および維持に関与していることを示唆している。申請者は本研究を遂行するに先立って、twist-GFPトランスジェニックメダカの有用性についての検討を行った。脊椎融合の表現型を示す自然発生突然変異体であるダルマメダカとトランスジェニック系統との交配により、twist-GFPトランスジェニック"ダルマ"メダカを作製したところ、椎体同士の融合が認められる予定椎間板領域において、twist-GFPの発現が欠失していることが明らかとなった。この結果は、硬節細胞の椎間板形成への関与を支持するものであり、twist-GFPトランスジェニック系統を用いて、硬節および脊椎に異常を示す突然変異体の単離を行う本実験方法が有効であることを示している。次にtwist-GFPトランスジェニックメダカ(qurt系統)の雄を、ENU(N-エチル-N-ニトロソ尿素)処理することで突然変異を誘発を行った。突然変異体の単離は古典的な3世代交配法により、ENU処理後3世代目の胚の表現型を調べることで劣性突然変異体の単離を行う予定である。現在、ENU処理後2世代目の個体を育成中であり、次年度からスクリーニングを開始する予定である。
サルコペニアと脊椎アライメント変化に着目した運動機能低下診断・予測ツールの開発

MRIで観察される脊柱周囲筋群の評価基準を設定し、加齢に伴う姿勢不良(前傾姿勢)・腰痛との関連を解明することを目的とした。(1)地域住民794名に対し全脊柱X線とMRIを含む検診を実施した。(2)新規開発した画像計測ソフトを用いて1脊椎矢状面アライメント指標、2脊柱周囲筋群(傍脊柱筋と大腰筋)の横断面積ならびに脂肪変性割合、の性別・年代別標準値を算出した。(3)さらに椎体骨折や椎間板変性も加味して検討した結果、姿勢不良と腰痛に関連する因子が明らかとなった。【目的】加齢に伴う姿勢変化(主として前傾姿勢)は腰痛ならびにQOL低下の原因となることが指摘されている。しかし、日本人における疫学指標や症状との関連、姿勢変化の原因については不明の点が多い。本研究では一般住民を対象に全脊柱MRI、全脊柱立位側面像、腰痛・QOLに関するアンケート調査を主軸とする運動器検診を実施し、前述の不明点を明らかにすることを目的とした。【方法】和歌山県T町で2013年に実施されたROAD第3次検診への参加者952名のうち、全脊柱矢状面X-P像と腰椎MRI横断像で筋群の評価が可能であったもの794名(男性239名、女性555名、平均年齢63.6±13.1歳)を対象とした。画像計測を半自動的に行うためのソフトウェアを開発し、全脊柱矢状面単純X線像にてC7 sagittal vertical axis (C7 SVA、単位mm)、L1椎体上位終板レベルの傍脊柱筋(横突棘筋と脊柱起立筋)とL5椎体上位終板レベルの傍脊柱筋と腸腰筋(大腰筋と小腰筋)について、横断面積(mm2)と脂肪変性領域(%)を測定した。【結果】C7 SVAは男女とも年代の上昇と共に有意に増加していた。脊柱周囲筋群の左右平均横断面積は男女とも年代の上昇と共に有意に減少していたが、減少度は男性の方が大きかった。脂肪変性は腸腰筋よりも傍脊柱筋で有意に顕著であった。傍脊柱筋横断面の脂肪変性領域は男女とも年代の上昇と共に有意に増加していた。重回帰モデル検討の結果、L1後筋の脂肪変性領域(の増大)が腰痛の有病(単位オッズ比1.06)とVAS値の増加(標準偏回帰係数0.13)に有意に関連していることが判明した。また、L1レベルでの傍脊柱筋脂肪変性領域の増加がC7SVAの増加に有意に関連していた。偏回帰係数は2.45、標準偏回帰係数は0.27であった。【目的】加齢に伴う立位姿勢の前傾化(矢状面アライメント不良)は、高齢者のADL/QOL低下の原因となり得る。これには椎間板変性、骨粗鬆症性椎体骨折、傍脊柱筋変性などが関与するものと考えられるが、高齢者ではこれらが複数存在しているため、その影響度合いが不明である。本年度は平成26年度の研究成果をさらに発展させ、一般住民の脊柱画像所見を詳細に検討し、加齢に伴う矢状面アライメント不良の要因を明らかにすることを目的とした。【方法】和歌山県T町で2013年に実施されたROAD第3次検診参加者952名のうち、全脊柱のMRIと立位単純X線側面像の評価が可能であったもの794名(男性239名、女性555名、平均年齢63.6±13.1歳)を対象とした。立位単純X線側面像にて1)C7Sagittal Vertical Axis (C7 SVA)、Pelvic Incidence (PI)、Pelvic Tilt (PT)を計測した。また、MRI上胸腰椎の1)椎間板変性(Pfirrmann分類Grade1-5)、2)形態的椎体骨折(SQ法Grade0-3)、3)硬膜管横断面積(mm2)、4)傍脊柱筋(PVM)脂肪変性(L1上位終板高位横断面脂肪変性領域%)を評価した。腰椎椎間板Phirrmann gradeの総和をlumbar DD index (範囲5-25)、T1-L5椎体のSQ gradeの総和をMorphometric Fracture Index (MHI:範囲0-51)とした。統計解析は矢状面アライメント不良(C7 SVA 50mm以上と定義)の有無を目的変数、その他の測定評価項目(2値化したもの)を説明変数とする多重ロジスティックモデルを作成した(有意水準p<0.05)。【結果】矢状面アライメント不良ありのものは98名(12%)であり、うち53名(55%)が過去1ヶ月以内に腰痛を有していた。有意に関連する因子は1)年齢(70歳以上、オッズ比2.48[95%CI:1.33-4.69])、2)PT(18.7度以上、3.12[1.77-5.63])、3)椎体骨折(T1-L5椎体のSQ gradeの総和が4以上、2.01[1.15-3.51])、4)PVM脂肪変性(10.6%以上、4.98[2.74-9.27])であった。1.平成27年度中に予定されていた多面的な画像評価が終了し、高齢者の姿勢悪化に関連する傍脊柱筋変性の重要性が確認された。

2.傍脊柱筋の脂肪変性が10.6%を超えると姿勢が悪化する可能性が明らかとなった。3.平成27年度は和歌山県日高川町における住民コホート(約800名)の追跡調査が無事に完了した。【目的】平成27年度までの研究成果により傍脊柱筋加齢変性が高齢者の矢状面アライメント不良の重要な関連因子であることが判明した。PVM変性以外では骨粗鬆症性椎体骨折(VF)や椎間板変性(DD)が高齢者の姿勢不良や腰痛の原因となり得るが、その発症高位別の影響度合いについては不明の点が多い。平成28年度はこれまでに得られた成果をさらに発展させるべく、一般住民におけるVFとDDの影響を発症高位別に検討した。【結果】姿勢不良は12%、腰痛は39%の参加者に見られた。姿勢不良に有意に関連するVF高位(区分)はT11-L1のみであり、区分内のgrade総和3以上(基準2以下)のオッズ比2.3であった。姿勢不良に有意に関連するDD高位はL5/Sのみであり、grade 5(基準4)のオッズ比2.6であった。腰痛に有意に関連するVF区分もT11-L1のみであり、grade総和2以上(基準1以下)のオッズ比1.6であった。腰痛に有意に関連するDD高位はL5/Sのみであり、grade 5(基準4)のオッズ比1.8であった。MRIで観察される脊柱周囲筋群の評価基準を設定し、加齢に伴う姿勢不良(前傾姿勢)・腰痛との関連を解明することを目的とした。(1)地域住民794名に対し全脊柱X線とMRIを含む検診を実施した。(2)新規開発した画像計測ソフトを用いて1脊椎矢状面アライメント指標、2脊柱周囲筋群(傍脊柱筋と大腰筋)の横断面積ならびに脂肪変性割合、の性別・年代別標準値を算出した。(3)さらに椎体骨折や椎間板変性も加味して検討した結果、姿勢不良と腰痛に関連する因子が明らかとなった。平成26年度中に予定されていた画像計測が終了し、研究成果を国内外の学会で発表予定である。1.平成28年度は和歌山県太地町における住民コホート(約800名)の追跡調査を行う予定である。2.これまでの研究成果を国内外の学会で発表すると共に医学雑誌への投稿を行う予定である。整形外科学今後、同じコホートでの追跡調査結果や姿勢異常に対する手術患者データを含めた解析を行うことによりサルコペニア、姿勢悪化あるいは腰痛との関連、病的所見の閾値の設定、脊柱筋変性の危険因子の解明が可能になるものと考える。次年度使用額166,988は2016年5月16ー20日にシンガポールで開催される国際学会(発表予定あり)への旅費として、残したものである。1.コホートの追跡調査が平成26年度には行われず、平成27年度と28年度の2年間に実施されることが決定した。2.画像計測ソフトの開発費用が予想よりも少なく済んだ。2016年度は和歌山県太地町においてコホート追跡調査を行うと共に、研究成果を国内外にて発表することで全額使用する見込みである。平成27年度は海外発表3件が決定されている。また、コホート(追跡)調査を実施することが決定されている。これらの旅費に繰り越し分を使用する予定である。
網膜色素変性症の分子生物学的並びに電気生理学的研究

網膜色素変性症は日本人の失明の原因として重要な疾患である。その中でもX連鎖性網膜色素変性症は頻度は比較的少ないものの、若年発症で重症例が多いため社会的にも重要な疾患である。われわれはX連鎖性網膜色素変性症(XLRP)の原因遺伝子であるRPGR遺伝子について解析した。家族歴や症状からXLRPが疑われた互いに無関係の日本人26家系においてRPGR遺伝子を解析した。その結果日本人6家系においてエキソンORF15の変異(g.ORF15+753-754insG, g.ORF15+833-834delGG, g.ORF15+861-862insGG, g.ORF15+651-652delGA(3家系))見出し、家系内において臨床所見と遺伝子変異が合致することを確認した。また、関東在住の日本人XLRP1家系の2人の男性患者において、大きな欠失が存在することを見出した。患者ではPCRによりエキソン1-11までが増幅されず、サザンブロッティングにおいてもシグナルが確認できなかった。エキソン12-19、ORF15では正常配列を確認した。欠失範囲をさらに特定するために各種プライマーを用いてPCRを行った結果、欠失の開始点はエキソン1の開始点より59から122bp上流の部位に位置し、終了点はエキソン12の開始点より114から325bp上流に位置することが推測された。この部位はRPGR遺伝子のRCC1 homology domainの大部分を含んでいる。今回の結果はRPGRタンパクの機能において、RCC1 homology domainの重要性を示唆するものであった。網膜色素変性は遺伝的異質性の高い疾患で、すでに100以上の原因遺伝子変異が報告されている。X連鎖性網膜色素変性(XLRP)は比較的頻度は少ないものの、若年発症で重症例が多いため社会的にも重要な疾患である。われわれはX連鎖性網膜色素変性(XLRP)の原因遺伝子であるRPGR遺伝子について解析し、すでに日本人5家系においてエキソンORF15の変異(g.ORF15+753-754insG, g.ORF15+833-834delGG, g.ORF15+861-862insGG, g.ORF15+651-652delGA(2家系))を報告した。今年度はこれまでの研究に続けて、家族歴や症状からXLRPが疑われた互いに無関係の日本人23家系においてRPGR遺伝子エキソンORF15とエキソン1-19について検索を行った。その結果、宮崎県の1家系の女性患者に先に報告したものと同様のORF15のフレームシフト変異g.ORF15+651-652delGAを認めた。発端者の兄と母が罹患者で、常染色体優性遺伝と混同されがちな遺伝形式の症例であった。東京都の1家系ではエキソン1-11がPCRにより増幅されず、この部分の欠失が考えられた。エキソン12-19,ORF15は正常に増幅された。この家系の臨床症状は既に報告しているが家系内に男性発症例2例、女性保因者4例がおり、男性症例は早期発症で進行も早く、女性保因者は異常の明らかとなる時期や進行が遅く、症例間の臨床所見の差が大きいという特徴が見られた。またこれらの患者をstandard ERGやmultifocal ERGをもちいて電気生理学的に検討した。このように日本人XLRP23家系のRPGR遺伝子を解析し、これまで報告した家系と合わせ6家系のORF15のフレームシフト変異を、また1家系においてはエキソン-11の欠失が疑われる症例を見出した。この事実から、XLRPの発症にRPGR遺伝子が深く関与していることが示唆された。

網膜色素変性は日本人の失明の原因として重要な疾患である。その中でもX連鎖性網膜色素変性は頻度は比較的少ないものの、若年発症で重症例が多いため社会的にも重要な疾患である。われわれはX連鎖性網膜色素変性(XLRP)の原因遺伝子であるRPGR遺伝子について解析した。家族歴や症状からXLRPが疑われた互いに無関係の日本人26家系においてRPGR遺伝子を解析した。その結果日本人6家系においてエキソンORF15の変異(g.ORF15+753-754insG, g.ORF15+833-834delGG, g.ORF15+861-862insGG, g.ORF15+861-862insGG, g.ORF15+651-652delGA(二家系))を見出し、家系内において臨床所見と遺伝子変異が合致することを確認した。また関東在住の日本人XLRP1家系の2人の男性患者において、おおきな欠失が存在することを見出した。患者ではPCRによりエキソン1-10が増幅されず、サザンブロッティングにおいてもシグナルが確認できなかった。エキソン11-19、ORF15では正常配列を確認した。欠失範囲をさらに特定するために各種プライマーを用いてPCRを行った結果、欠失の開始点はエキソン1の開始点より59から122bp上流の部位に位置し、終了点はエキソン11の開始点より114から325bp上流に位置することが推測された。この部位はPRGR遺伝子のRCC1 homology domainの大部分を含んでいる。今回の結果はRPGRタンパクの機能においてRCClhomology domainの重要性を示唆するものであった。
エージェント指向分散情報処理システムの開発支援環境

本研究の目的は,ソフトウェア部品(以下部品と略す)を組み合わせてシステムを開発する際に,ADIPSフレームワーク(エージェント指向分散処理システムを構築するための枠組み)に基づくエージェント技術を利用した効率的な開発を行うための開発支援環境を確立することにある.本年度では,初年度に定義した使用記述形式・部品獲得方式・部品蓄積管理方式・部品再利用方式のそれぞれに基づいて,「1.開発支援環境の設計」,「2.部品再利用支援環境の開発」,「3.実験・評価」の3項目について研究を進めた.「1.開発支援環境の設計」では,部品再利用支援環境を構成する,「(1)仕様記述支援エディタ」,「(2)部品検索支援ツール」,および「(3)動作確認支援ツール」の設計を行った.「2.部品再利用支援環境の開発」では,上記した各ツールの設計に基づいて部品再利用支援環境の開発を行った.「3.実験・評価」では,これらの開発環境を利用して,分散システムの開発を行った.これらの設計・開発・実験・評価を通じて得ることのできた新たな知見を以下に述べる.1.エージェント型再利用方式の有効性従来からソフトウェア工学の分野で研究されてきた部品再利用方式は,部品の仕様の精密さが問われる手法であった.しかし本研究で提案する部品再利用方式は,仕様記述形式にあいまいさを含んでいても,エージェントが協調しあって目的とするシステムを自動的に組み上げるという利点を持つ.これは多数の部品からなる大規模システムを開発する場合に特に有効な性質である.2.開発教育の重要性「エージェント」という新しい概念で部品の再利用を行うため,初心者に対する開発教育を十分に行う必要があることが明らかになった.そこで,開発教育を効果的に行うシステムの開発を行い,その成果を雑誌論文および図書として発表した.本研究の目的は,ADIPSフレームワーク(エージェント指向分散処理システムを構築するための枠組)に基づく分散システムの開発を効率的に行うための開発支援環境を確立することにある.本年度は,上記のシステムを構築するためのソフトウェア部品(以下,部品と略記する)に関し,「仕様記述形式」「部品獲得方式」「部品蓄積管理方式」「部品再利用方式」の4項目について研究を行った.その結果次のような新たな知見を得ることができた.1番目の定義項目である仕様記述形式については文献調査を行った.その結果,協調作業を行うエージェントの知識記述形式が部品の仕様記述,特に設計知識(部品を利用するためのノウハウ)の記述に向いていることが明らかになった.2番目の定義項目である部品獲得方式については,その方式を形式化するまでには至らなかった.しかし,部品となる多数のプログラム片を作成する過程において,前記した仕様記述に必要な記述項目が明らかになった.3番目の定義項目である部品蓄積管理方式については,現在までに開発されたADIPSフレームワークの部品庫では,蓄積した部品を検索する機能が不十分であることが明らかになった.このため,エージェント間協調を利用した部品検索システムを新たに試作し評価した結果,これが有効であることが明らかになった.4番目の定義項目である部品再利用方式については,部品間の組合せの整合をとるためにはエージェント間協調を用いることが有効であることが明らかになった.以上の定義項目の評価のためにADIPS開発支援環境の設計と試作を行った.上記の仕様記述形式および部品再利用方式の2つに関してはその妥当性を検証することができた.本研究の目的は,ソフトウェア部品(以下部品と略す)を組み合わせてシステムを開発する際に,ADIPSフレームワーク(エージェント指向分散処理システムを構築するための枠組み)に基づくエージェント技術を利用した効率的な開発を行うための開発支援環境を確立することにある.本年度では,初年度に定義した使用記述形式・部品獲得方式・部品蓄積管理方式・部品再利用方式のそれぞれに基づいて,「1.開発支援環境の設計」,「2.部品再利用支援環境の開発」,「3.実験・評価」の3項目について研究を進めた.「1.開発支援環境の設計」では,部品再利用支援環境を構成する,「(1)仕様記述支援エディタ」,「(2)部品検索支援ツール」,および「(3)動作確認支援ツール」の設計を行った.「2.部品再利用支援環境の開発」では,上記した各ツールの設計に基づいて部品再利用支援環境の開発を行った.「3.実験・評価」では,これらの開発環境を利用して,分散システムの開発を行った.これらの設計・開発・実験・評価を通じて得ることのできた新たな知見を以下に述べる.1.エージェント型再利用方式の有効性従来からソフトウェア工学の分野で研究されてきた部品再利用方式は,部品の仕様の精密さが問われる手法であった.しかし本研究で提案する部品再利用方式は,仕様記述形式にあいまいさを含んでいても,エージェントが協調しあって目的とするシステムを自動的に組み上げるという利点を持つ.これは多数の部品からなる大規模システムを開発する場合に特に有効な性質である.2.開発教育の重要性「エージェント」という新しい概念で部品の再利用を行うため,初心者に対する開発教育を十分に行う必要があることが明らかになった.そこで,開発教育を効果的に行うシステムの開発を行い,その成果を雑誌論文および図書として発表した.
生物指向型生産システムの基礎理論構築に関する研究

本科学研究費補助金による実績は以下の通りである。1.生物指向型生産システムのアーキテクチャ詳細検討および組立過程の検討疑似生態系としての生物指向型生産システムのモデル全体像を構築し、分子生物学におけるタンパク質合成過程との対応から多段階発現様式の詳細を検討した。生物指向型生産システムでの自律的組み立てを実現するのに必要な組み立てモデルの定式化を行い、それをCPRグラフとして簡潔に表現することを提案した。2.生産システム内エージェント群の進化・学習に関する検討生産システムにおける各構成要素を種、生産要求を大域環境、生産システム全体を疑似生態系として考えた数理モデルを開発した。一方、単純GA遺伝的アルゴリズムに分子進化の中立説に根ざした拡張を試み、大腸菌などにみられる定方向性進化を創発することに成功した。生産システム内の小集団の搬送車での協調学習問題を取り扱い、各搬送車の行動選択機構を3つの確率的学習オートマタを使って構成し、適切な群行動パターンが創発されることを確認した。動的環境で複数戦略に乗っ取って探索することのできる新強化学習アルゴリズム(EAHC)を開発し、計算機実験によりその有効性を確かめた。本年度の実績は以下の通りである。1.生物指向型生産システムのアーキテクチャ詳細検討(上田)研究全体を統括するとともに、疑似生態系としての生物指向型生産システムのモデル全体像を構築し、分子生物学におけるタンパク質合成過程との対応から多段階発現様式の詳細を検討した。さらに生物指向型生産システムと人工生命との深い関連性を明らかにした。2.機械加工過程・工具・工作機械のモデリング(真鍋)工作物からの形態発現要求を実現するために、加工・組立セル内におくと定めた各要素(工具・工作機械・検査装置・ロボット)間の役割分担を定めた。さらに、生産システム内の基本要求である切削加工過程の最適化をはかるため、計算機上にFEMを用いた切削加工シミュレータを作成した。本シミュレータは切削加工の初期段階から定常状態まで取り扱うことができ、切りくずの形状を予測することができる。3.生物指向型生産システムの進化に関する検討(大倉)生産システムにおける各構成要素を種、生産要求を大域環境、生産システム全体を疑似生態系として考えた数理モデルを開発した。このモデルは、生産スケジューリング問題をさらされた環境内で種がそれぞれ進化していくことによって問題を解いていくと考えている。さらに、計算機上にシミュレータを作成し、生産要求が変動する場合と加工セルが故障する場合について詳しく実験し、狙い通り進化を通して生産スケジュールング問題をといている様子を観察した。一方、進化するシステムモデルのひとつである遺伝的アルゴリズムの動特性の改善についても行った。単純遺伝的アルゴリズムに分子進化の中立説に根ざした拡張を試み、大腸菌などにみられる定方向性進化を創発することに成功した。1.生物指向型生産システムにおける製品モデルの検討生物指向型生産システムでの自律的組み立てを実現するのに必要な組み立てモデルの定式化を行い、それをCPRグラフとして簡潔に表現することを提案した。CPRグラフは組立過程の制約を簡潔に表現でき、遺伝的アルゴリズムなどによる自動生成も検討可能である。さらには、拡張を組み込むことや結合・分割操作もしやすいことから、様々な場面での利用が可能であると思われる。2.加工・組立セルにおける学習と搬送車の行動計画に関する検討生産システム内の各エージェントに持たせるべき学習機能の基礎的検討のために、小集団の搬送車での協調学習問題を取り扱った。各搬送車の行動選択機構を3つの確率学的学習オートマタで構成し、各行動毎に報酬が与えられる強化学習によって適切な群行動パターンが発現されることを確認した。生物指向型生産システムでは、環境は常に動的としているから、静的な環境で有効に働く従来型強化学習は使いにくい。
生物多様性の見えざる脅威：生物の広域分布への交通騒音の影響と緩和策の検証

今年度は、前年度に行った成果を、主著・責任著者として論文2編を国際誌に発表出来た。1編は、騒音は注意力散漫・忌避の影響を介してエゾアカガエル雌の音走性(雄の声に向かう行動)を阻害し、この悪影響は騒音へ長期間暴露されても消えないことを室内実験により示した研究で、Functional Ecology誌に掲載された。もう1編は、都市に生息するニホンアマガエルは、路上で騒音に晒されると夜間の移動分散スピードが遅くなることを示した研究で、Global Ecology and Conservation誌に掲載された。さらに、複数分類群を対象とした野外での交通騒音の大規模プレイバック実験により、騒音の直接的な影響は低次動物(バッタ類)よりも高次動物(鳥類)で顕著なこと、騒音は聴覚を持つ分類群(鳥類・バッタ類)に直接影響するだけでなく、種間相互作用を介して聴覚を持たない生物(トンボ類)にまで影響することを示した論文をまとめ、国際誌に投稿した。また、過年度のデータを議論・解析し論文にまとめるにあたり、California Polytechnic State大学を訪問した。また、夏季には、過年度の結果を発展させる形で、騒音が鳥類の個体数(≒捕食圧)を変える結果として、バッタ類の食性が変わるのかどうかを調べた。具体的には、89月に過年度に確立したプレイバックシステムを用いて、騒音の再生前後で鳥類の密度を調べ、同時に多数のバッタ類の糞を採集した。バッタ糞については、現在までDNAメタバーコンディング技術を用いて、採集した糞から食性メニューを調べる手法を確立できた。今後は、詳細な解析を進めるとともに、バッタの食性への騒音の直接的な影響と捕食圧の変化を介した間接的な影響を明確に区別できる実験システムの構築を目指し、さらなる検証を進めていく予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。近年、生物多様性の脅威として交通騒音が認識されている。生物への騒音の影響を包括的に理解するためには、騒音がどの生活史特性・分類群の生物のどういった側面(種数・個体数)に影響するのかを解明する必要がある。さらに、有効な騒音対策を実施するためには、防音壁や低騒音舗装等の現実的な騒音対策が生物の保全にどの程度効果的なのかを解明する必要がある。そこで本研究の目的を以下の2点とする:1)騒音に脆弱な生活史特性・分類群を解明する、2)騒音の影響を地図化し、その緩和策を提案する。平成29年は、目的1に対し、69月に複数分類群(鳥類・バッタ類・トンボ類)を対象に、北海道勇払原野で騒音を長期間再生する野外実験を行った。そして各分類群のどの特徴(e.g.,種数・個体数)が騒音から影響を受けるのかを調べた。その結果、騒音は鳥類の種数や個体数に負の影響を及ぼすが、バッタ類とトンボの種数や個体数には影響しないか正の影響を及ぼすことが分かった。これらにより、騒音は複数の経路を介して生物に複雑な影響を与える結果、分類群に異なる影響を与えることを明らかにした。現在は一連の結果をまとめ、論文を執筆している。さらに、カエル類の音走性行動をモデルに、騒音への暴露経験が騒音の影響を緩和できるかどうかの追加的な研究を行った。その結果、カエル類は騒音に暴露された経験を経ても騒音の影響を完全に回避できないことを明らかにした。この成果をまとめた論文が英国生態学会のFunctional Ecology誌に受理された。平成29年度に目的1に対する野外調査を実施でき、十分なデータを取得できたため。今年度の当初の目標は研究1のデータを取ることであった。

これらは平成29年度に取得できたため、今年度は当初目的をさらに発展させた内容のデータ取得を目指す予定である。具体的には、サンプリングする分類群や対象を拡張し、騒音の長期間再生が食物網にどのように影響を及ぼすのかを明らかにする。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
植食性昆虫における植物加工行動の適応的意義と種多様性に及ぼす影響

ハムシ上科カタビロハムシが、若枝の新葉を全て切り落として産卵するという植物加工行動について、行動の適応的意義を調べるため、宮城県内の山林をフィールドとして野外操作実験を行った。実験には、以下の4処理を用意した。まず、野外でハムシが産卵した若枝から卵を採取し、(1)採取した卵を、ハムシが葉を切り落とした元の若枝に戻す処理、(2)採取した卵を、人為的に葉を切り落とした若枝へ挿入する処理、(3)採取した卵を葉がついたままの若枝に挿入する処理、そして(4)コントロールとして何も操作を加えずハムシが葉を切り落とし産卵したままの処理、である。操作の約1ヶ月後に採集して実験室顕微鏡下で茎内を解体・観察し、卵や幼虫が生存もしくは死亡しているかどうかを確認した。死亡の場合には可能な限り死亡要因の特定を行った。卵と幼虫の生存・死亡状況を4処理間で比較することにより、ハムシの葉を切り落とす植物加工がどのような適応的意義を持つのかが明らかになることを期待した。その結果、葉をつけたままの処理(3)において、有意に死亡率が高く、幼虫後期まで生存できた個体は0%であることが分かった。特に卵期と幼虫中期での死亡が顕著に多く、葉がついたままの茎内の卵は植物の傷口に対する防衛反応としての茎肥厚により、押しつぶされて死亡する可能性が高いこと、さらに葉がついたままの茎内を幼虫が摂食すると、途中で摂食障害などにより死亡する可能性が高いことが示唆された。これらのことから、茎内部を摂食する場合でも、植食性昆虫にとって葉が重要な影響を与えることが明らかになった。さらに、このことは、植物の防衛システムとして、茎での異常を感知してその信号が葉に伝わり、葉で何らかの物質が作られてそれがまた茎に戻って作用する、という仕組みが存在することを示唆しており、植物と植食者のせめぎあいの進化を考える上でも重要な知見と言える。植物を加工して産卵するハムシ上科の1種・カタビロハムシを対象として、野外実験により本種の植物加工行動の適応的意義を明らかにするための重要な示唆を得ることができた。30年度における野外実験での成果は、植食性昆虫が植物の防衛を克服するために植物加工を進化させたことを支持する結果であり、特に卵期と幼虫後期に加工の意義が存在することを明らかにした。これは、次年度以降の研究の土台となるものであり、この結果を元に31年度は産卵や幼虫摂食に反応して植物がどのような遺伝子発現の変化を起こすのか、その結果、どのような質的変化が植物に起こるのかという研究をにつながる重要な知見を得ることができた。今後は、H30年度に得られたカタビロハムシの卵期および幼虫期の死亡・生存率に関する結果を元に、そのメカニズムを探る研究を主に進めるものとする。具体的には、葉の有無により産卵・摂食を受けた植物の遺伝子発現がどのように違ってくるのかについてRNAseqを用いた実験を計画している。さらに、カタビロハムシ以外で同じように「葉の切り落とし」と「葉を切り落とした茎への産卵」を行う種についても、その適応的意義を探るため、昨年度にカタビロハムシに対して行ったものと同様の野外操作実験を行うことを計画している。この実験により、カタビロハムシにおいて明らかになった行動の適応的意義が、他種にも当てはまるのかどうかを確かめることができ、「剪定」行動の適応的意義が種によって異なるのかどうか、もしくは広い分類群間で共通の意義があるのかを明らかにすることができると期待する。

植物を加工して産卵するハムシ上科の1種・カタビロハムシを対象として、野外実験により本種の植物加工行動の適応的意義を明らかにするための重要な示唆を得ることができた。30年度における野外実験での成果は、植食性昆虫が植物の防衛を克服するために植物加工を進化させたことを支持する結果であり、特に卵期と幼虫後期に加工の意義が存在することを明らかにした。これは、次年度以降の研究の土台となるものであり、この結果を元に31年度は産卵や幼虫摂食に反応して植物がどのような遺伝子発現の変化を起こすのか、その結果、どのような質的変化が植物に起こるのかという研究をにつながる重要な知見を得ることができた。今後は、H30年度に得られたカタビロハムシの卵期および幼虫期の死亡・生存率に関する結果を元に、そのメカニズムを探る研究を主に進めるものとする。具体的には、葉の有無により産卵・摂食を受けた植物の遺伝子発現がどのように違ってくるのかについてRNAseqを用いた実験を計画している。さらに、カタビロハムシ以外で同じように「葉の切り落とし」と「葉を切り落とした茎への産卵」を行う種についても、その適応的意義を探るため、昨年度にカタビロハムシに対して行ったものと同様の野外操作実験を行うことを計画している。この実験により、カタビロハムシにおいて明らかになった行動の適応的意義が、他種にも当てはまるのかどうかを確かめることができ、「剪定」行動の適応的意義が種によって異なるのかどうか、もしくは広い分類群間で共通の意義があるのかを明らかにすることができると期待する。
日常生活環境における潜在的装着型ロボット起因型転倒リスクの評価と低減方策の検討

本研究では,装着型ロボットの装着が転倒回避動作および転倒リスクに与える影響を評価するため,日常生活環境を模した転倒要因を歩行中に与え,その際の反応動作を計測することにより転倒回避戦略の同定を行った.また,計測した動作の外挿シミュレーションにより,接地部位および速度の推定を行い,転倒時危害の見積もりを行った.因子分析による転倒回避戦略の分類および検定を用いたそれらの動作の比較により,主に接触のタイミングの差により生じる複数の転倒回避戦略の特徴の抽出および機序の解明を進めた.さらに,それらの戦略と転倒時危害の関連づけを行い,特徴的な転倒危害の推定およびその軽減方策の提案を行った.本研究は,装着型ロボットの実用化に際して問題となる,ロボットの装着から生じる動作制約を原因とする転倒(以下,装着起因型転倒)の中でも日常生活環境における転倒に注目し,転倒要因の抽出,模擬日常環境における実験に加え,転倒挙動のシミュレーションを行うことで装着起因型転倒リスクの特定および軽減方法の提案を行うことを目的としている.本年度は,リスクアセスメントにより,高い頻度での発生が予想される転倒要因として床面設置物へのつまずきとドア通過時の側面接触を抽出した.次に,実験室環境での再現を行うため,金属フレームを主体とした転倒惹起装置を開発した.これらは,任意のタイミング,位置で転倒を惹起するための可動性と,接触時にも移動しないための固定性を有する構造とした.また,被験者の歩行速度,テンポを固定するため,それらを被験者にリアルタイムに提示する歩行安定化装置を開発した.さらに,装着型ロボットにも改造を加え,障害物との接触に対する強度を向上すると共に,接触部位にプレートを追加し,安定的な接触を可能とした.それらの日常生活環境再現装置を用いて,名古屋大学工学部倫理部会の許可の下,外部の被験者を用いた歩行実験を実施した.実験は複数の衝突状態についてそれぞれ複数回行い,接触後の動作の計測を通じて転倒回避戦略の分類および定量評価を行った.その結果,特定のタイミングにおいて大きくバランスを崩しやすいこと,衝突の部位によって回避戦略が変化する事等が明らかとなった.これらは部分的にはすでに知られている転倒回避戦略と一致するものの,条件によってはこれに一致しないケースが見られ,装着型ロボットに特有の条件も存在することから,装着型ロボット装着時に固有の転倒回避動作・転倒モードの存在が示唆された.本研究は,装着型ロボットの実用化に際して問題となる,ロボットの装着から生じる動作制約を原因とする転倒(以下,装着起因型転倒)の中でも日常生活環境における転倒に注目し,転倒要因の抽出,模擬日常環境における実験に加え,転倒挙動のシミュレーションを行うことで装着起因型転倒リスクの特定および軽減方法の提案を行うことを目的としている.本年度は,昨年度製作した転倒惹起装置および歩容安定化装置にさらなる改修を加え,実験条件の安定性を高めると共に一試行に要する時間を短縮し,有効試行数の増加を可能とした.次に,開発した転倒惹起装置を用いて,名古屋大学工学部倫理部会の許可の下,外部の被験者を用いた転倒実験を実施した.実験は,衝突時の歩行位相および衝突部位を変数として複数の条件に対して行い,それぞれの条件について複数回の計測を行うことで,それらの影響を統計的手法によって検証した.その結果,特定の条件において高頻度で転倒が発生することが明らかとなった.次に,被験者の安全への配慮のために実験では取得できない,接地までの転倒動作を推定するマルチボディシミュレータを改造し,今回の実験において計測された転倒様態に対応したシミュレーションを行った.それにより,転倒惹起時の動作パラメータおよび実験条件と,転倒時接地部位および衝突速度の関係を明らかにした.また,実験においてこれまで予想されていなかった新たな動作戦略が観測され,相応の転倒リスクを伴うと推定されたことから,当該戦略を安定的に計測し,その機序を明らかとするため,予備実験を行い実験条件の選定を進めた.それにより,転倒惹起方法の変更が必要と判断し,実験装置の改修を進めている.本年度の研究計画において予定していた,転倒動作計測実験およびその結果を用いた転倒動作解析を実施した.計測された結果からは,影響因子と転倒動作の間に強い非線形性が見られ,当初予定していた重回帰分析による動作機序の解明は実現象の説明に適さないことが明らかとなった.一方,t検定によって条件間に有意な差が見られ,転倒様態に影響する動作パラメータが特定された.また,転倒シミュレーションによる転倒部位および重篤度の見積もりについても,計画通り実施し,これまでの統計的検討で明らかとなった負傷部位およびその際に予想される衝突速度,姿勢と対応する結果となった.本研究は,装着型ロボットの実用化に際して問題となる,ロボットの装着から生じる動作制約を原因とする転倒(以下,装着起因型転倒)の中でも日常生活環境における転倒に注目し,転倒要因の抽出,模擬日常環境における実験に加え,転倒挙動のシミュレーションを行うことで装着起因型転倒リスクの特定および軽減方法の提案を行うことを目的としている.本研究では,リスクアセスメントによって日常生活環境における危険源の抽出を行い,主要なハザードについて実験的検討を行った.具体的には,足元突起物に対するつまずきおよびドア通過時の側面接触を想定し,それらを実験室環境で模擬し,その際の動作を計測・評価した.実験は,名古屋大学工学部倫理部会の承認の下に行った.被験者を対象とした実験により,同じハザードであっても特定のタイミング・部位において特に大きくバランスを崩すことが明らかとなった.