hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力学系理論を用いたラグランジュ点近傍軌道設計手法の実環境モデルへの適用

26年度は円制限三体問題から楕円制限三体問題への拡張に取り組み,楕円制限三体問題において周期軌道の設計アルゴリズムを構築した.設計された周期軌道から基準軌道を選定し,同軌道の維持手法についてまとめ,実モデルへの適応まで完成させた.楕円制限三体問題は,主要2天体が共重心周りを楕円軌道で公転する中で,質量を無視できる第3体の運動を取り扱うモデルである.従って,2天体の公転軌道を円軌道と仮定している円制限三体問題より現実的な力学モデルである.楕円制限三体問題は時刻依存性を持つために,円制限三体問題において設計される周期軌道であるハロー軌道と異なり,軌道の状態量のみでなく力学モデル自体が閉じている必要がある.したがって,多周回で位置・速度・時刻を復元するような軌道を設計することで周期軌道を設計した.一方で,系を閉じるために軌道の周期に制約が加わり,L点近傍に周期軌道を設計する場合は必要周回数が多くなり必然的に軌道周期が長くなることが分かった.力学的平衡点近傍は軌道運動が非常に不安定であり初期値依存性が強いので,長期間にわたる軌道を設計することは数値的に困難である.このような問題を解決するために,Multiple-Shooting法を用いることとした.Multiple-Shooting法は一般に,一つながりの軌道をいくつかの節に分割し,制約付き非線形最適化問題を解くことで軌道設計を可能にする手法である.本研究では通常の手法から一歩踏み込み,それぞれの軌道節を線形化することで,ロバストな設計手法の確立に成功した.また,不安定な軌道を長期間安定させるために,基準軌道近傍の力学的特性を明らかにした.フィードバック制御で不安定な挙動を示す誤差成分を取り除くことで,軌道を近傍に安定させる手法は特に有効で,同手法が詳細力学モデルにおいても成立することが示された.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,近年活発化している制限3体問題を用いた軌道設計の中でも,特に力学的な平衡点(ラグランジュ点)近傍軌道の設計について,実際のミッションにおいても有用と考えられる手法を構築することを目的としている.従って,本研究では以下のように研究の段階を定義する. 1)楕円制限3体問題を用いたラグランジュ点近傍基準軌道の設計. 2)楕円制限3体問題における基準軌道の効率的な軌道維持制御手法の確立. 3)基準軌道設計および制御手法の実モデルへの適用.段階1)の成果をまとめ国際シンポジウムである"The 29th International Symposium on Space Technology and Science"およびにて報告した.楕円制限3体問題は制限3体問題の中でもより現実的なモデルであり,当モデルにおいて設計された設計解は実モデルにおいて軌道を設計する際に非常に良い初期解を与えることが可能である.段階2)の成果についても同様に結果をまとめ, "The 23rd Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics"にて報告した,楕円制限3体問題における基準軌道は簡易モデルである円制限3体問題のように1周回で閉じた軌道の設計が困難である.必然的に複数回周回する軌道が設計され,周回ごとにわずかに異なる特性を示すことが明らかとなった.このようなわずかに異なる特性を吸収するために,本研究では複数周回の後系が閉じるまでを一つの力学系と考え,結果として軌道を効果的に安定化させることに成功した.段階3)では,実際の天体歴を用いた太陽地球系L2点近傍軌道の制御を大きな摂動要因となる月重力を含有した実モデルにおいて調査し,制御理論の有効性を示した.以上の成果を持って,博士論文を執筆し平成26年3月に博士の学位を取得した.26年度は円制限三体問題から楕円制限三体問題への拡張に取り組み,楕円制限三体問題において周期軌道の設計アルゴリズムを構築した.設計された周期軌道から基準軌道を選定し,同軌道の維持手法についてまとめ,実モデルへの適応まで完成させた.楕円制限三体問題は,主要2天体が共重心周りを楕円軌道で公転する中で,質量を無視できる第3体の運動を取り扱うモデルである.従って,2天体の公転軌道を円軌道と仮定している円制限三体問題より現実的な力学モデルである.楕円制限三体問題は時刻依存性を持つために,円制限三体問題において設計される周期軌道であるハロー軌道と異なり,軌道の状態量のみでなく力学モデル自体が閉じている必要がある.したがって,多周回で位置・速度・時刻を復元するような軌道を設計することで周期軌道を設計した.一方で,系を閉じるために軌道の周期に制約が加わり,L点近傍に周期軌道を設計する場合は必要周回数が多くなり必然的に軌道周期が長くなることが分かった.力学的平衡点近傍は軌道運動が非常に不安定であり初期値依存性が強いので,長期間にわたる軌道を設計することは数値的に困難である.このような問題を解決するために,Multiple-Shooting法を用いることとした.Multiple-Shooting法は一般に,一つながりの軌道をいくつかの節に分割し,制約付き非線形最適化問題を解くことで軌道設計を可能にする手法である.本研究では通常の手法から一歩踏み込み,それぞれの軌道節を線形化することで,ロバストな設計手法の確立に成功した.また,不安定な軌道を長期間安定させるために,基準軌道近傍の力学的特性を明らかにした.フィードバック制御で不安定な挙動を示す誤差成分を取り除くことで,軌道を近傍に安定させる手法は特に有効で,同手法が詳細力学モデルにおいても成立することが示された.26年度が最終年度であるため、記入しない。

自己評価では「おおむね順調に進展している」とした.理由として,目的とした結果が想定していたより早く得られたことをあげる.加えて,博士の学位を取得したことからも,結果の正当性が外部からも評価されたことも理由の一つである.区分が1ではない理由は,有用かつ正当な結果が得られたが有用な軌道に対してではなく,設計された軌道がそのままミッション軌道としては不十分であることをあげる.本研究に残された課題は,ミッション軌道としても有用な軌道の設計および維持手法を実現すること.また,太陽地球系以外によく用いられる地球月系制限3体問題についても結果を整理することである.前者は,同様のモデルにおいて方針が立っており,技術的な課題はいかに高負荷の計算を安定して解くかに依存している.後者についても,基本的な考え方は前者と同様であり異なる点は,主要2天体の質量比が近いことによる軌道の不安定性・大きな公転離心率である.離心率についてはすでに関係性を解明しており,不安定性を克服する手法も現在までの成果で達成している.従って,前者後者ともに目的達成までの道のりが見えており,今年度後半を論文執筆に当てられる見込みである.
資産バブルと経済政策

資産バブルの基礎理論に関する論文を世界的な学術誌に掲載することができた。さらに、基礎論文を景気循環理論に拡張し、資産バブルと救済についても分析を進め、マクロ理論のトップジャーナルに論文を掲載することができた。現在は、この基礎理論を元に、資産バブルに対する最適な政策について分析を進めている。これまでの分析から、どのようなときに資産バブルに対する金融規制が経済厚生の観点から望ましく、どのようなときにかえって有害になるのかについて明らかになってきた。リーマンショック以降各国中央銀行、金融監督当局では、資産バブルに対してどのような経済政策を採るべきかに関して大きな関心が寄せられている。資産バブルに対してどのような政策が望ましいのかに関しては二つの見方がある。一つの見方は、バブルはそもそもバブルかどうか分からず、仮に分かったとしても、バブルに対して何らかの金融規制を採るよりも、バブル期にはバブルを静観し、いざバブルが崩壊した後に目一杯救済政策を採れば良いという見方である。これは後始末戦略(clean up policy)と呼ばれ、金融危機以前では、米国の中央銀行を中心に大きな支持を集めていた。したがって、この見方はFed Viewとも呼ばれている。他方で、別の見方もある。それは、資産バブルの発生を防いだり、資産バブルが実体経済に与える影響や資産バブル崩壊の悪影響を緩和するためには、政府は資産バブルに対して何らかの事前規制を採るのが望ましいという見方である。これは事前規制戦略(lean against bubble policy)と呼ばれ、主にBISのエコノミストから大きな支持を集めている。したがって、この見方はBIS Viewとも呼ばれている。私の「資産バブルと経済政策」に関する一番の研究の目的は、資産バブルの発生と崩壊を前面に出した景気循環理論を構築した上で、バブル崩壊後の事後救済とバブル崩壊前の事前規制のどちらが経済厚生の観点から見て望ましいのかを、合理的バブル理論の観点から明らかにすることである。現在、理論分析に関しては6割程度終了した。特に、海外での研究セミナーを通じて多くのコメントを頂くことができた。海外の大学で研究発表を重ねることができた。そのおかげで、論文の問題点や不十分な点がクリアーにすることができた。そこを埋める分析を現在集中的に進めている。次に、上記の論文に基いて次のテーマに関して現在、分析中である。テーマは、バブル崩壊と長期の経済成長に関するテーマである。問題意識は次である。大きな銀行危機や通貨危機の後には生産レベルだけでなく、長期的な経済成長率が危機前のトレンドよりも下がってしまい、元のトレンドに戻らないことがよく見られる。資産バブル崩壊後にすぐに回復する経済があるのに対して、長期停滞に陥ってしまう経済があるのはなぜだろうか。資産バブル崩壊後の成長パスはどのような要因によって決まるのだろうか。現在、このテーマに関して集中的に分析を進めている。論文は、Tomohiro Hirano, Ryo Jinnai, and Pablo Guerron-Quintana "Bubbles and Trends"であり、今年の夏に米国で開催されるNBER Summer Instituteで発表予定である。このテーマは、世界的に注目されている長期停滞論にも大いに関係しているため、質の高い論文に仕上げた上で、米国で発表をしたい。順調に進んでいる。特に、当初予定していた内容よりも深いレベルまでに踏み込んでおり、質の高い論文に仕上げたい。1980年以前までの経済危機の大きな原因の一つはインフレ率の乱高下であった。ところが、1980年以降、先進国を含む多くの国でインフレ率は低位安定化した。その一方で、株価・地価などの資産価格が大きく乱高下するようになった。いわゆるバブルの生成とその崩壊である。日本や北欧諸国における1980年代後半から1990年代初頭にかけての株価・地価の乱高下、90年代後半におきたIT関連株の価格高騰とその後の暴落、2000年半ばにかけて生じた欧米における住宅価格の乱高下はその代表である。なぜバブルは生じるのか、金融市場はバブル発生とどのような関係があるのか。バブルは実体経済にどのような影響をもたらすのか。バブル崩壊後、すぐに回復する経済があるのに対して、日本のように停滞してしまう経済があるが、この違いは一体どこから来るのだろうか。バブル崩壊後の成長パスはどのような要因に依存しているのか。日本のようにバブル崩壊後にずっと停滞してしまう経済があるのに対して、比較的すぐにV字回復する経済があるのはなぜか。多くの人がバブルは良くないものと考えているが、バブルが経済厚生に与える影響はどうか。どういうときにバブルは悪いのか。逆に望ましいバブルがあるとすればそれはどのようなバブルなのか。このような問いにマクロ経済理論の観点から答える論文を進めることができた。この論文は、科研期間中に、世界的な学術誌に掲載された。Hirano, Tomohiro and NoriyukiYanagawa"Asset Bubbles, Endogenous Growth, and Financial Frictions," The Review of Economic Studies, 84 (1): 406-443, 2017.資産バブルの基礎理論に関する論文を世界的な学術誌に掲載することができた。

マクロ金融規制の経済厚生分析について、パレート改善になる場合があるかどうかを主に分析したいと考えている。その上で、海外の大学や研究機関にて発表をしフィードバックを得たい。現在は、Bubbles and Trendsというテーマに関して集中的に分析をしている。夏に幾つかのコンファレンスで発表し、2017年内に英文学術誌に論文を投稿予定である。マクロ経済学旅費に関しては、大学から支給される研究費でおおむねファイナンスできたため、予定していたよりも、旅費にかかる費用が少なく済んだのが主な理由である。主に、リサーチ・アシスタントへの謝礼金として使う予定である。
π共役結合の拡張と多分岐化に基づく多電子移動反応の1段階化

これまでの研究で、tetraphenylethene誘導体の電気化学測定において、1段階2電子移動する有機化合物について、1, 2-bis(4-methoxyphenyl) 1, 2-bis(4-dimethylaminophenyl)-ethene(MAE)が最適な分子構造であることが分かった。(1) MAEをπ共役を介して結合した高分子(2) MAEをアルキル鎖を介して結合した高分子について検討した。(1)について、昨年度の検討より、1段階2電子移動サイト間の相互作用が強いため、最初の2電子移動だけ1段階で進行し、3電子目移行の移動は、段階的に生起することが判明した。(2)について、MAE2量体、3量体からなるオリゴマーのアセトニトリル溶液中の電気化学測定を行った。拡散律速の電流であることを確認し、電流値の立ち上がりからNernstの式を用いて電子移動数nを計算すると、それぞれ、2. 1, 2. 2となり、MAEユニット間の相互作用が無く、それぞれ独立して1段階2電子移動することが分かった。1段階2電子移動分子を高分子化するためには、ユニット間の相互作用を考慮して、アルキル鎖を介した結合が最適であり、1段階で複数の2電子移動を生起する分子が実現出来ることが分かった。高速に1度で複数電子を授受出来る有機物質の電極反応の律速(電位逆転)機構を応用し、複数電子が関与する電子メディエータ、光電応答・電荷分離材料、高速応答電極に用いることを目的としている。テトラフェニルエテンを基本ユニットとする1段階2電子移動応答分子の性質を保ちながらπ共役分子または、アルキル基で連結して高分子化し、構造の大きな1段階多電子移動高分子を実現したい。Tetrakis (4-dimethylaminophenyl)-ethene (TAE)誘導体は、etheneを介して反対側にN原子が有るとき、有機溶媒中サイクリックボルタンメトリー測定においてAg/Ag^+参照電極に対してOV付近で電位逆転に基づく1段階2電子酸化還元反応を示す。TAE誘導体を複数結合することで、電子移動数が増大出来ると考えた。π共役を介して結合したオリゴマー2量体(ABA)と3量体(ABBA)と、エタンで結合した2量体(E2)と3量体(E3)を合成し、電気化学測定、分光電気化学測定により電子移動数を決定した。π共役分子でTAEを結合したオリゴマーのABAとABBAは、2電子移動サイト間の相互作用が強いため、最初の2電子移動だけ、1段階で進行し、3電子目移行の移動は、段階的に生起した。ABBAでは、2電子移動ユニットは、高酸化電位でも閉殻構造を取って安定なため、-0.11.0Vの電位を掃引することで、10電子移動できることが確認出来た。一方、エテン分子でTAEを結合したオリゴマーのE2とE3は、2電子移動サイト間の相互作用が全くないことが分かり、E2では、4電子、E3では、4電子+2電子が、同時に移動することが分かった。(1)について、昨年度の検討より、1段階2電子移動サイト間の相互作用が強いため、最初の2電子移動だけ、1段階で進行し、3電子目移行の移動は、段階的に生起することが判明した。拡散律速の電流であることを確認したが、拡散定数が、分子模型の大きさからの見積もりに対して、10倍程度小さいという問題が解決できず、現在原因を探っている。電流値の立ち上がりからNemstの式を用いて電子移動数nを計算すると、それぞれ、2.1,2.2となり、MAEユニット間の相互作用が無く、それぞれ独立して1段階2電子移動することが分かった。分子量約5000の高分子を合成し、膜の電気化学測定を行った。1電子移動に対して応答性の鋭い良い酸化還元ピークを0V付近に1つ示した。酸化還元ピーク電位差は、10mVと小さく、ピークの半値幅から求めた電子移動数nは1.4となった。

分光電気化学測定においても、酸化還元サイクルを増やしたり、過電圧を加えたりしても、高分子は安定で、良好な電気化学応答性が持続した。1段階2電子移動分子を高分子化するためには、ユニット間の相互作用を考慮して、アルカンを介した結合が最適であり、1段階で複数の2電子移動を生起する分子が実現出来ることが分かった。
高硬度・超低摩擦薄膜創成に向けた先進カーボン材料複合薄膜の研究

本研究ではカーボンオニオン(OLC)の高硬度・超低摩擦薄膜の創成を目的として、OLCの薄膜強度を向上させることで、特に高負荷の摩擦環境下で使用できる固体潤滑膜の形成を目的としている.研究期間の最終年度である本年度は、主にプラズマイオン注入法(PBII)により初めて形成された,OLC集積ナノ粒子薄膜の機械特性についてナノインデンター等を用いて解析した.イオン注入によりAg内部において形成したOLCは,Agをゆっくりと昇華させることでSi基板上で集積薄膜化され、またその薄膜構造は鋭い粒度分布を有し,部分的に粒子が細密充填化されることが確認されている.このことは,OLC粒子間の相互作用が比較的弱いファンデルワールスカによることを示唆する.集積薄膜のインデンテーション硬さおよび圧縮弾性係数は,押し込み深さ50nm付近まではほぼ一定であり,70nm付近ではSi基板の影響を受けて値の上昇が見られる.すなわち供試試料の膜厚200nmを考慮すると,押し込み深さ50nm付近まで基板の影響がほぼ見られずインデンテーション硬さおよび圧縮弾性係数はそれぞれ,1.5GPa,、57GPaと見積もられた.このように樹脂等をバインダーとして用いない,純粋なファンデルワールスカにより支持されるナノ粒子薄膜として高い値を示すことが明らかとなった.このようにPBIIにより形成したOLC集積ナノ粒子薄膜において,粒子間のファンデルワールスカによる弱い束縛と鋭い粒径分布を持つことにより,ナノ粒子集積度が極めて高くなることで,特徴的な機械特性が発現することが初めて明らかとなり、さらにOLCナノ粒子固有の固体潤滑性を併せ持つことによる、高耐久性と潤滑性を有した新しい潤滑システムを創成した.今後、成膜の大規模化によって実産業界における活用が期待される.本年度はカーボンオニオンの高集積化により、一般に予想される以上の特異な薄膜の高硬度特性が発現しており、当初の計画であったDLCとの複合化によらず、高耐久・高潤滑性薄膜が創成されるなど、計画以上の進展が認められる。本研究において、新規カーボンオニオン薄膜の合成に加え、粒子の高集積化による特異な薄膜高度の上昇が確認されており、ファンデルワールスカに起因した粒子間の相互作用に支持された薄膜強度の物理的解析が今後の課題となる。本系においては、粒子間にバインダー等の強い結合は導入されておらず、粒子配列により薄膜強度が支持されているものと考えられる。さらに、摩擦摺動下での粒子挙動は興味深く、粒子の転がり挙動などその潤滑メカニズムの解明が急がれる。カーボンオニオンの高硬度・超低摩擦薄膜の創成を本研究の目的として、既知の課題であるカーボンオニオンの薄膜強度を向上させるとともに、特に高負荷の摩擦環境で使用できる固体潤滑膜の合成すため、カーボンオニオン=ダイヤモンドライクカーボン(DLC)を複合化させることを試みた.本年度は、DLCの薄膜合成で用いられる、プラズマイオン注入によるカーボンオニオンの合成手法の開発を行った.DLC成膜等に用いられるプラズマイオン注入法(PBII)では、炭化水素ガスをプラズマ化することで生成したイオンを注入することが可能であり、貴金属中に低エネルギーイオンを注入することでカーボンオニオンの合成を試みた.本手法では生成したプラズマ中のイオンを直接注入するため各生成イオン種の質量分離はなされず、一般のイオン注入方と比べプロセスが単純化される.また既存の成膜手法を適用してカーボンオニオン合成を行うことで、その応用範囲の拡がりが期待される.銀薄膜をテンプレートとして用いることで、まず銀中にカーボンオニオンを合成し、その後銀を加熱除去することで純粋なカーボンオニオン薄膜の合成に成功した.本手法の確立により来年度以降は同様のプロセスを用いることでDLCとの複合化を行うことが可能であるとともに、この成果はDLCとの複合化のみならず、これまでにないカーボンオニオン単独の薄膜合成が可能となったことで、カーボンオニオンの特異な構造に起因した潤滑機構の解明のために、適した試料となり得ることから、AFM等を用いて原子レベルの摩擦機構の解明も複合薄膜化と平行して行う.本研究ではカーボンオニオン(OLC)の高硬度・超低摩擦薄膜の創成を目的として、OLCの薄膜強度を向上させることで、特に高負荷の摩擦環境下で使用できる固体潤滑膜の形成を目的としている.本年度は、昨年度確立したプラズマイオン注入によるOLC合成法を用い、高集積OLC薄膜の形成を試みた.本手法では、貴金属内部においてOLCが孤立形成することを特徴としており、粒子間の結合が形成しないことから、不活性なOLC表面のファンデルワールス力を介した相互作用を利用した、ナノ粒子の集積化が可能であると考えた.貴金属薄膜表面へのイオン注入後にPBIIによってプラズマ電子を加速・照射することで、Si基板上のAg薄膜を表面から低速で昇華し、OLCナノ粒子薄膜を得た.処理後EDXにおいて膜中でのAgの残存は確認されず、FE-SEM観察から膜厚200nm程度のOLCナノ粒子薄膜の形成が確認された.

さらに、その粒子配列は部分的に細密充填構造(hcp)をとることが明らかとなり、本手法によってこれまでにない高集積なOLC薄膜が形成された.OLCの高集積薄膜化は、形成したOLCが鋭い粒径分布を持つことと、粒子間の弱い相互作用に起因するものと考えられる.FE-SEMにより粒子膜を形成するOLC粒径は17.4±1.7nmと見積もられ、また、OLC粒子間相互作用はグラフェンを介したファンデルワールス力による弱い力であると考えられることから、個々の粒子がある程度表面を拡散し安定なサイトに達することで細密充填化されたものと考えられる.これは、Ag内においてOLCが孤立成長することで、成長時に粒子間でのsp^2結合などの化学結合の形成が抑制されたためである.この低い粒子の"束縛力"がOLCの転がり等の潤滑特性に影響するものと考えられる.本研究ではカーボンオニオン(OLC)の高硬度・超低摩擦薄膜の創成を目的として、OLCの薄膜強度を向上させることで、特に高負荷の摩擦環境下で使用できる固体潤滑膜の形成を目的としている.研究期間の最終年度である本年度は、主にプラズマイオン注入法(PBII)により初めて形成された,OLC集積ナノ粒子薄膜の機械特性についてナノインデンター等を用いて解析した.イオン注入によりAg内部において形成したOLCは,Agをゆっくりと昇華させることでSi基板上で集積薄膜化され、またその薄膜構造は鋭い粒度分布を有し,部分的に粒子が細密充填化されることが確認されている.このことは,OLC粒子間の相互作用が比較的弱いファンデルワールスカによることを示唆する.集積薄膜のインデンテーション硬さおよび圧縮弾性係数は,押し込み深さ50nm付近まではほぼ一定であり,70nm付近ではSi基板の影響を受けて値の上昇が見られる.すなわち供試試料の膜厚200nmを考慮すると,押し込み深さ50nm付近まで基板の影響がほぼ見られずインデンテーション硬さおよび圧縮弾性係数はそれぞれ,1.5GPa,、57GPaと見積もられた.このように樹脂等をバインダーとして用いない,純粋なファンデルワールスカにより支持されるナノ粒子薄膜として高い値を示すことが明らかとなった.このようにPBIIにより形成したOLC集積ナノ粒子薄膜において,粒子間のファンデルワールスカによる弱い束縛と鋭い粒径分布を持つことにより,ナノ粒子集積度が極めて高くなることで,特徴的な機械特性が発現することが初めて明らかとなり、さらにOLCナノ粒子固有の固体潤滑性を併せ持つことによる、高耐久性と潤滑性を有した新しい潤滑システムを創成した.今後、成膜の大規模化によって実産業界における活用が期待される.本年度までは、研究計画通りカーボンオニオン複合薄膜化のための新規カーボンオニオン合成手法の確立に取り組んでおりその薄膜化にも現段階で成功しているため、おおむね当初の計画通り研究が進展していると評価できる.本年度はカーボンオニオンの高集積化により、一般に予想される以上の特異な薄膜の高硬度特性が発現しており、当初の計画であったDLCとの複合化によらず、高耐久・高潤滑性薄膜が創成されるなど、計画以上の進展が認められる。次年度においては、計画通りカーボンオニオン薄膜とDLCの複合化に取り組む計画である。具体的にはカーボンオニオン薄膜の粒子密度を制御し、連続してDLC成膜を行う予定である。カーボンオニオンの分散状態の評価を行うとともに、特に過酷な環境下におけるトライボロジー特性評価を行う計画である.本研究において、新規カーボンオニオン薄膜の合成に加え、粒子の高集積化による特異な薄膜高度の上昇が確認されており、ファンデルワールスカに起因した粒子間の相互作用に支持された薄膜強度の物理的解析が今後の課題となる。本系においては、粒子間にバインダー等の強い結合は導入されておらず、粒子配列により薄膜強度が支持されているものと考えられる。さらに、摩擦摺動下での粒子挙動は興味深く、粒子の転がり挙動などその潤滑メカニズムの解明が急がれる。
知的機能を持つ歩行者工一ジェントの空間行動モデリング

本研究では、都市空間において歩行者にみられる多種多様な空間行動のモデリング研究の体系化を前進させるために構成論的アプローチから高次知的機能を有する歩行者工一ジェントをモデリングし、平常時の商業地回遊行動シミュレーションと非常時の大規模群集シミュレーションの二つの軸の試作作業を行うとともに、実測作業上の新しいアプローチやパフォーマンス評価枠組みの検討を試み、相応の成果を得た。今年度の研究成果として,およそ三点を挙げる。第一に,計画・代替・随時・迂回の諸行動を模擬する歩行者回遊行動エージェントモデルによるシミュレータASSAを,立体複合商業施設である名古屋市金山駅前「アスナル金山」の空間モデルを用いて実装し,シミュレーション実験を行い,後述の評価枠組に基づく多面的なパフォーマンス評価を通じて,その含意と改良を探った。また,商店街複合地区である名古屋市大須地区の平成15年度調査データを用いたシミュレーションにも着手した。第二に,東海地震注意情報発令時における名古屋駅周辺地区の混雑分析のための17万規模のエージェントシミュレーションを行うにあたり,スペース=リンク型エージェントシミュレータSLAS-LS(Space-Link type Agent Simulator for Large-Scale Crowd Analysis)をモデリング支援ソフトウエアSOARS上で試作し,その基本性能を確認した。第三に,知的機能を有する歩行者回遊行動エージェントのパフォーマンス評価枠組として,立寄り施設数や歩行距離などの平均値や標準偏差といった統計量,歩行経路長にみる各種行動の冗長性を求める冗長性指標に加えて,調査データとシミュレーション結果の双方の施設立寄りシークエンスの類似性の指標化を新たに試み,レーベンシュタイン距離を導入したシークエンス類似性指標を提案した。また,基礎文献の整理と探索の作業を進め,その整理に一応の成果をみた。第一に,商店街複合地区である名古屋市大須地区の平成15,20年度調査データを用いて、計画・代替・随時・迂回の諸行動を模擬する歩行者回遊行動エージェントモデルによるシミュレータASSAの妥当性評価ならびに政策シミュレーションを実施した。今年の実験においてもASSAの基本性能は確認されたものの、パラメータ設定などに課題が残っている。第二に,スペース=リンク型エージェントシミュレータSLAS-LSの東海地震注意情報時における調査データの入手に基づいて政策実験版への改良を続行した。第三に,従来の歩行者シミュレータに置かれたメンタルモデル完備の仮定を緩め、メンタル不完備状況における問題解決としての経路探索実験(小規模調査)を試み、歩行者の空間認知-行動メカニズムのモデリングへの手掛かりを得た。また,基礎文献の整理と探索の作業をさらに推し進め,その体系化整理を試みた。今年度の研究成果として、およそ三点を挙げる。第一に、回遊行動エージェントシミュレータASSAver.3の評価枠組みならびにパフォーマンス評価に関する研究成果を順次公表した。エージェントのパフォーマンス評価のために新たに冗長性指標や立寄り施設シークエンス指標のシミュレーション結果と実調査結果との突合せの試みについてである。また,政策シミュレーションも実施している。また,規模乗換駅の非常時の滞留を予測するスペース=リンク型エージェントシミュレータに関する研究成果を公表した。第二に、GPSロガー、プロトコル解析により,メンタルモデル不完備状況下における経路探索実験をさらに発展させて、名古屋市大須地区を対象として回遊行動に特徴的な,探索的に複数の用事を達成するプロセスを明らかにする目的物探索実験を実施し、商業地来訪者の空間認知-空間行動のメカニズムのモデリングへの手掛かりを得た。併せて、東京都秋葉原地区において従来型の回遊行動調査を行う機会を得ることができたため,有効回答数250票規模の回遊行動データを収集し、基本集計・分析を通じて、界隈性の多様性や来訪者層の多様性の関係を解明した。この調査データは回遊行動エージェントシミュレータのパラメータ設定の際に基礎知見の積み上げを供する。第三に、研究成果のとくに国外会合での発表時にあわせて,基礎文献の収集探索と整理作業を行い,歩行者エージェントモデルの体系化を推し進めた。
破骨細胞分化における活性化アダプター分子DAP10の生理的役割に関する研究

DAP10遺伝子欠損マウスの解析において,DAP10遺伝子欠損マウスが加齢に伴う破骨細胞の分化障害により骨硬化を呈することを明らかにした.さらに,破骨細胞におけるDAP10会合分子の探索を行ったところ,Myeloid DAP12-associating lectin (MDL)-1を同定し, MDL-1/DAP10/DAP12の三量体を形成することを示した.このようにDAP10はMDL-1を介してDAP12と協調的にはたらき,破骨細胞分化を制御していることを明らかにした.DAP10遺伝子欠損マウスの解析において,DAP10遺伝子欠損マウスが加齢に伴う破骨細胞の分化障害により骨硬化を呈することを明らかにした.さらに,破骨細胞におけるDAP10会合分子の探索を行ったところ,Myeloid DAP12-associating lectin (MDL)-1を同定し, MDL-1/DAP10/DAP12の三量体を形成することを示した.このようにDAP10はMDL-1を介してDAP12と協調的にはたらき,破骨細胞分化を制御していることを明らかにした.破骨細胞の分化および活性化機構を明らかにすることは骨疾患の発症機序の理解に必要である。本研究では,破骨細胞分化における活性化アダプター分子DAP10の生理的役割を解明するため,DAP10遺伝子欠損マウスの解析を行った。実験1.DAP10遺伝子欠損マウスを用いた解析による破骨細胞分化におけるDAP10の生理的役割の解明DAP10遺伝子欠損マウスの骨組織切片を作製し,ヘマトキシリン、エオジン染色および酒石酸耐性酸性フォスファクーゼ(TRAP)染色によりin vivoにおける骨量と破骨細胞数を野生型マウスと比較した.さらに,DAP10遺伝子欠損マウスの骨髄細胞をin vitroにおいてRANKL/M-CSFで培養し,破骨細胞誘導能と骨吸収能をTRAP染色および骨吸収アッセイにより検討した.その結果,DAP10欠損マウスは加齢に伴い,骨量が増加することが判明した.また,骨芽細胞数や骨形成能に異常は認められなかったが破骨細胞数および骨吸収能において有意な減少が観察された.また,in vitroにおいて破骨細胞数および骨吸収能が野生型マウスと比較して有意に低下していることが明らかとなった.これらの結果から,DAP10は破骨細胞の分化・活性化に必要であり,その欠損は骨量の増加を導くことが明らかとなった.実験2.破骨細胞に発現する新規DAP10会合受容体の検索破骨細胞における新規DAP10会合受容体を検索するため,まずリコンビナントDAP10を作製し,ウサギに免疫することで抗DAP10抗体を得た.この抗体を用いて破骨細胞溶解物の免疫沈降を行い,共沈してくる分子を同定する.破骨細胞の分化および活性化機構を明らかにすることは骨疾患の発症機序の理解に必要である.昨年度,遺伝子欠損マウスの解析により,活性化アダプター分子DAP10が破骨細胞分化・活性化に必要であることを明らかにしているが,その機序は不明である.周辺細胞を含めた総合的な破骨細胞の分化・活性化機構を明らかにするため, DAP10会合受容体の探索を試みた.前年度作製したDAP10抗体を用いた免疫沈降法により破骨細胞前駆細胞におけるDAP10会合分子を単離し,質量分析法を行ったところ, DAP10の新規会合分子としてDAP12に会合することが報告されていたMyeloid DAP12-associating lectin-1(MDL-1)を同定した.さらに,これらはMDL-1/DAP10/DAP12の三量体を形成し,細胞膜へ発現することが明らかになった.また, MDL-1の抗体による刺激は破骨細胞分化を亢進させることを示した.このようにDAP10はMDL-1を介してDAP12と協調的に破骨細胞分化・活性化を制御することが示された.これらMDL-1/DAP10による新規破骨細胞分化経路の発見は骨粗鬆症や関節リウマチなど骨関節疾患の新規治療法の開発に貢献することが期待される.また,破骨細胞およびその前駆細胞においてMDL-1/DAP10/DAP12の三量体形成の発見は新たなシグナル伝達様式の存在を示唆し,骨関節疾患のみならず,様々な免疫疾患の発症機序の解明と理解に繋がることが期待される.
コンドロイチン硫酸の構造多様性と網膜軸索路形成

コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの糖鎖(CSs)は網膜神経節細胞の軸索伸長を抑制し、軸索が終脳へ侵入することを妨げる。しかしCSsが軸索伸長に及ぼす直接の効果は区別されておらず、CSsの構造多様性と機能特異性は不明である。研究代表者はポリスチレンビーズの表面にCSs脂質誘導体を吸着させたCSsビーズを作製し、CSsが成長円錐の行動に及ぼす効果を検討するタイムラプス培養実験系を確立した。異なった組成(ユニット含有率)を有する標品を利用してCSs脂質誘導体を合成し、CSsの構造多様性が成長円錐行動に及ぼす機能多様性を検討した。CSをコートしない無処理のポリスチレンビーズとA, C, D, E unitを多く含むCSをそれぞれ結合させたビーズ(A, C, D, Eビーズ)を用いてビーズに遭遇した際の網膜軸索の行動変化を観察した;網膜軸索の行動は、(1)行動変化をしない場合、(2)ビーズから逃れるように進行方向を変える場合、(3)後退する場合、の三様式に分類された。これまでの観察で顕著なことは、軸索反応の多様性であった;全ての軸索が特定のビーズに対して全か無かの反応をするというよりも、確率的な反応をした。これは用いられたビーズはユニット含有率の多寡で区別されているが、糖鎖内に含まれるユニットの配列などの高次の多様性をさらに含むため、軸索がこのような高次の多様性を区別する可能性が考えられる。加えて軸索のCSに対する感受性が多様なことを示唆している;しかしながら、軸索は多様性を示しながらも、CSビーズの種類に依存して、行動を変えているようであり、網膜軸索はEビーズを避ける反応をする割合が大きかった。現在例数を増やした詳細な観察を行っており、CSの直接の作用と構造多様性と機能特異性の関係を明らかにすることが期待される。コンドロイチン硫酸(CSs)の構造多様性が軸索路形成に及ぼす機能特異性は不明である。CSsの効果を調べるためにはスポットアッセイが従来から用いられてきたが、限界を明らかにし、新しいアッセイを確立した。CSsスポットの上にlaminnをコートした場合、スポット内部のlamininの吸着が減少した;スポット内部のlaminin密度が低下しているので軸索が外部にとどまった可能性があり、スポット境界に於ける侵入阻止にCSsが寄与したとは言えない。lamininをコートした上に、スポットを作製した場合は、スポットが拡散し、境界が不明瞭になる等の問題が生じた。加えて、培養には無血清培地を用いるが、網膜の細胞が培地中に分泌する因子による条件付けを考慮する必要がある;条件付けられた因子のスポット内CSsへの結合を無視できないが、排除する方法はない。スポットアッセイは実験系として適当ではなかった。スポットアッセイの問題は軸索の伸長を基礎的にサポートする培養基質(laminin)と実験の対象となる因子(CSs)が同一平面上に存在することにあると考えられる。CSsの末端に脂質を共有結合させたCSs脂質誘導体を合成し、ポリスチレンビーズの表面に疎水性に結合させ、CSsビーズを作製した。CSsビーズをアルブミン溶液であらかじめ処理することで、網膜の細胞から培地中た放出される因子の非特異的吸着を抑制した。このCSsビーズを培養基質上に散布し、網膜軸索が接触する際の行動変化をタイムラプス観察し、糖鎖CSsが成長円錐行動に及ぼす直接の効果を検討することが可能となった。

異なった組成(ユニット含有率)を有する標品を利用してCSs脂質誘導体を合成し、CSsの構造多様性が成長円錐行動に及ぼす機能多様性の検討が可能となった。さらに、CSsビーズを蛋白質性ガイダンス因子とインキュベーションし、複合体を形成させ、成長円錐行動に及ぼす相互作用を検討することが可能となった。コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの糖鎖(CSs)は網膜神経節細胞の軸索伸長を抑制し、軸索が終脳へ侵入することを妨げる。しかしCSsが軸索伸長に及ぼす直接の効果は区別されておらず、CSsの構造多様性と機能特異性は不明である。研究代表者はポリスチレンビーズの表面にCSs脂質誘導体を吸着させたCSsビーズを作製し、CSsが成長円錐の行動に及ぼす効果を検討するタイムラプス培養実験系を確立した。異なった組成(ユニット含有率)を有する標品を利用してCSs脂質誘導体を合成し、CSsの構造多様性が成長円錐行動に及ぼす機能多様性を検討した。CSをコートしない無処理のポリスチレンビーズとA,C,D,E unitを多く含むCSをそれぞれ結合させたビーズ(A,C,D,Eビーズ)を用いてビーズに遭遇した際の網膜軸索の行動変化を観察した;網膜軸索の行動は、(1)行動変化をしない場合、(2)ビーズから逃れるように進行方向を変える場合、(3)後退する場合、の三様式に分類された。これまでの観察で顕著なことは、軸索反応の多様性であった;全ての軸索が特定のビーズに対して全か無かの反応をするというよりも、確率的な反応をした。これは用いられたビーズはユニット含有率の多寡で区別されているが、糖鎖内に含まれるユニットの配列などの高次の多様性をさらに含むため、軸索がこのような高次の多様性を区別する可能性が考えられる。加えて軸索のCSに対する感受性が多様なことを示唆している;しかしながら、軸索は多様性を示しながらも、CSビーズの種類に依存して、行動を変えているようであり、網膜軸索はEビーズを避ける反応をする割合が大きかった。現在例数を増やした詳細な観察を行っており、CSの直接の作用と構造多様性と機能特異性の関係を明らかにすることが期待される。
低次元鎖金属錯体における鎖内・鎖間相互作用及び外場応答制御による磁気的相互作用

低次元鎖金属錯体は低次元鎖有機物や無機物に比べていろいろな電子状態や構造を持つように設計することが容易であると考えられる。すなわち、金属イオンの特微と設計が容易な有機配位子の特徴せ合目的的に組み合わせと錯体分子を合成し、それを目的に応じて一次元、二次元、三次元に並べる。更にこの場合、分子同士を直接つないだり、架橋分子(原子)によりつないだり、また異なる分子同士を並べる。このような低次元鎖金属錯体において鎖内・鎖間相互作用を制御したり、外場(光、圧力、温度等)を加えたり、ドーピングを行うことにより、磁性と伝導や磁性と光の相互作用などによる新しい磁気的相互作用を開発することが本研究の目的である。具体的には一次元S=1/2、S=1,S=3/2系と二次元S=1/2系の合成を行い研究を進めている。S=1/2系として単核一次元Ni(chxn)_2X_3(chxn=dianinocyclohexane:X=C1,Br.mixed-halide)および二核一次元M_2(dta)_4I(dta=dithioacetato:M=pt,Ni)を合成した。Ni(chxn)_2X_3化合物では各Ni^<3+>上のdz^2軌道(一次元方向)にあるスピン間に非常に強い反強磁性的相互作用が働いている。また、M_2(dta)_4Iは二核分子内どは(dσ)^2(dσ^*)^1の電子状態を持ち、各二核分子上の1個のスピン間に強い反強磁性的相互作用が働いている。これらはいずれも架橋ハロゲンが金属間の中央にあり、パイエルス歪のないモット・ハバード状態である。特にpt_2(dta)_4Iは室温付近で金属的挙動を示している。これらの化合物は酸化物銅高温超伝導体の一次元モデル化合物と考えられ、ドーピングによる伝導電子と局在電子の関係を調べている。S=1系はハルデンギャップを持ち系として最近盛んに研究が行われている。金属イオン、面内配位子、架橋子のハルデンギャップに対する効果を調べている。s=3/2系として二核一次元化合物Ru_2(carboxylato)_4X(X=Cl,Br,I)を合成した。現在、磁化率測定中である。
高度実践看護師の倫理調整能力強化のための継続教育カリキュラムの開発

本研究は、高度実践看護師(APN)の倫理調整能力強化のための継続教育プログラムを開発することである。本年度は専門看護師が倫理調整役割を開発する契機となる4つの経験の特徴(相手の本当の声に耳を傾け続け、手だてを尽くす経験:今、ここでの自分の判断と行為に全力でかける経験:自分の存在・価値観が患者やスタッフにもたらす影響を自問する経験:組織・職種間の価値観の違いを超えようと模索する経験)及び、継続学習ニーズを明確化した。倫理調整遂行力については「実践の中にある倫理的課題に気づく」「自分が所属する専門領域に起こりやすい倫理的課題を把握する」など課題状況の認識と分析については遂行力が高かった。その一方で「コスト抑制等財政的要因によって生じる倫理的課題に対処する」「倫理的な実践のためにシステムや仕組みを変える」「尊厳を損なわれやすい人々の健康政策に対して問題提起する」「倫理的な実践のために所属する組織の上司や倫理委員会に働きかける」「所属部署や組織全体で倫理的課題に向き合えるよう職場風土を改善する」といった組織全体への働きかけやしくみづくりに関する遂行力は低いことが明らかになった。以上の研究結果および、先行研究より、専門看護師の倫理調整に関する継続教育プログラムのモデル案を作成した。このモデル案は、成人学習理論、ナラティヴ学習法を理論的基盤とした変容的学習によって倫理調整役割獲得の契機を創ることを目指すものである。プログラムは学習ニーズとして高かった「看護スタッフに対する倫理的実践のためのアプローチ法」「組織や上司に対する倫理的実践のためのアプローチ法」「家族に対する意思決定支援のアプローチ方法」「倫理カンファレンスの運営・ファシリテーションの技法」「患者に対する意思決定支援のアプローチ法」「他職種に対する倫理的実践のためのアプローチ法」を盛り込んだワークショップ形式とした。本年度は専門看護師の倫理調整役割の開発の契機となる経験がどのように起こるのか、継続学習ニーズの明確化について再度検討することに時間を要した。それらに基づき、専門看護師の倫理調整に関する継続教育プログラムの理論的基盤、教育内容、評価の視点に関する原案を作成した。国内の学会において専門看護師らと意見交換を行い、プログラムの理論的基盤、内容の妥当性についても検討を要し、プログラム案の一部試行にまでは至らなかったため、研究の進行はやや遅れている。今後は、(1)作成した継続教育プログラム・モデル案の中でも、特に、専門看護師資格取得後5年目を迎え、役割開発を求められる時期の専門看護師らを対象に、プログラム案を実施する。(2)プログラムの理論的基盤、内容、方法、教育効果を評価し、専門看護師の倫理調整に関する継続教育プログラム・モデル案の課題を明確化する。平成28年度は、(1)専門看護師(CNS)の倫理調整に関する実践事例経験の特徴、役割開発プロセスの特徴の明確化、(2)CNS、Doctor of Nursing Practiceレベルの倫理教育の現状と課題の明確化、(3)CNSの倫理調整実践の実態・特徴、役割開発における学習ニーズに関する質問紙枠組案を検討した。(1)6名にインタビュー調査を実施した。倫理調整に関する経験として、「大切にしたいケアがつながらない」「患者・家族・医療者の思いをつなげる」「患者の生き方に関わる責任・自己の存在の意味を問われる」「患者に良いケアを届けるにはナースが安心してケアできること」「患者の権利を守るには時には闘い、筋を通す」「どんな決断になってもケアしていく」というモチーフが語られた。これらより、事象の本質を`考える'ことと、ケアの質を高め、よりよいケアを探すこととがじかに結び合って展開され、患者・家族の生の物語の連鎖の中でCNSが自己の存在の意味を問い、`自らをひらき、自ら破れて変容する'ような経験の深まりを経験していると特徴づけられた。(2)CNSの継続教育ニーズには、倫理的合意形成の話し合いにおけるファシリテータの役割、倫理カンファレンスの運営・ファシリテーション、スタッフのリフレクションを促す力、組織/職場風土の改善・形成に関わる力が明らかになった。大学院修士課程教育の中では取り上げられていない移植医療、法的・ビジネス・保険に関する倫理的課題、多職種間で生じる倫理的問題、公平な医療の提供に関する問題などの知識が求められ、リサーチエシックス、クリニカルエシックス、ビジネスエシックス、リーガルエシックスが必要と示唆された。(3)以上より`経験にひらかれた実践知'を開発するのに適した学習/教育方法が必要であること、既存の研究結果から抽出されたニーズをもとに質問紙調査の枠組みを検討した。平成28年度に計画していた(1)専門看護師(CNS)の倫理調整に関する実践事例経験の特徴、役割開発プロセスの特徴の明確化については、インタビューと分析を並行して実施しているため、半数にとどまっているが、CNSの倫理調整経験の特徴が明らかになりつつある。CNS取得後5年未満および看護管理経験者のインタビューを追加し、合計1213名程度までインタビューを継続予定である。(2) CNSの継続教育の現状と課題については、文献検討より明らかにすることができた。倫理調整に関するCNSの実践は、統合的な実践力であるため、継続的に幅広く、CNSの実践力に関する文献を検討していく必要があると考える。平成28年度は国内外の学会等に参加し情報収集を行う予定であったが、平成29年度以降の計画に延期した。(3) CNSの倫理調整実践の実態・特徴、役割開発における学習ニーズに関する質問紙枠組案の検討についても、今後の教育プログラムの基盤となる理論(実践知、状況との省察的対話等)の検討と並行して進めることができている。

本研究は、高度実践看護師(APN)の倫理調整能力強化のための継続教育プログラムを開発することである。平成29年度は、(1)平成28年度からの継続としてがん看護・慢性疾患看護・重症救急看護専門看護師(以後CNSと表記)取得者6名のインタビューを追加実施した(平成28年度と合わせ合計12名)。CNSの倫理調整に関する実践事例経験の特徴、役割開発プロセスにおける経験の特徴を明確化した。倫理調整に関する実践力の発達契機を示す経験には、4つの特性が見いだされ、1患者に対する責任を引き受けることを強く自覚した経験であるという特徴、2自分の存在・価値観が患者やスタッフにもたらす影響を自問するという特徴、3「いま、ここで」の判断と行為が求められる経験であるという特徴、4組織、職種間の価値観の違いを超えようと模索する経験に直面しているという特徴であった。これらの経験の特徴を踏まえ、資格取得後510年CNSの倫理調整能力の向上に向けた継続教育では、倫理的な実践・システムを創造するため自己洞察、リフレクションする力、組織・職種間の価値観を超える力がキーワードとなると考えられた。(2)CNS取得者(がん看護・慢性疾患看護・重症救急看護)975名(417名より回答、回答率42.8%)を対象に、先行研究および面接調査結果等に基づき、倫理調整に関する実践活動・自己研鑽の実態、教育ニーズについて質問紙調査を実施した。(3)(1)(2)と並行して、国内外の文献および専門看護師らと意見交換をすることにより、高度実践看護師の役割開発における意思決定支援に関する役割開発と日本の専門看護師が実施している倫理調整に関する障壁、課題等について情報収集、検討を行った。平成29年度に計画していた(1) CNSへのインタビューの追加については、計画通り実施し、合計12名のインタビューが終了し、CNSの倫理調整に関する実践事例経験の特徴、役割開発プロセスの特徴を明確化した。ただし、CNSかつ看護管理経験者が集まらなかったため、平成30年度に継続する予定である。(2)CNSに対する倫理調整に関する実践・ニーズ調査については、計画通り実施した。(3)今後検討するCNSの倫理調整に関する教育プログラムの基盤となる理論については、成人学習理論、実践知等を検討したが、(2)の調査結果も合わせて、平成30年度に継続検討する。本年度は専門看護師が倫理調整役割を開発する契機となる4つの経験の特徴(相手の本当の声に耳を傾け続け、手だてを尽くす経験:今、ここでの自分の判断と行為に全力でかける経験:自分の存在・価値観が患者やスタッフにもたらす影響を自問する経験:組織・職種間の価値観の違いを超えようと模索する経験)及び、継続学習ニーズを明確化した。倫理調整遂行力については「実践の中にある倫理的課題に気づく」「自分が所属する専門領域に起こりやすい倫理的課題を把握する」など課題状況の認識と分析については遂行力が高かった。
足部内在筋収縮トレーニングによる足部外在筋への抑制効果

歩行中のMLAの動態測定方法を開発し,その妥当性と信頼性を検討した。我々はMLAの頂点に位置する舟状骨の高さを,足底面を基準にした三次元空間上で測定する方法を開発し,歩行中のMLAの動態測定方法としての妥当性および信頼性,精度を検討した。妥当性については三次元的な足部運動との関係から検討を行った。足部運動の測定には世界的に広く用いられているOxford Foot Modelを利用し,開発した方法によって測定した歩行中の舟状骨高の動態が,MLAの動態に関係する主要な足部運動である前足部の背屈と後足部の回内を反映したものであることを確認した。また,電気刺激による介入効果の検証を同時に進めている。課題であった足部内在筋の活動評価について再現性の確認ができた。さらに電気刺激によるMLA作用の検証を始めている。歩行時におけるMLAの動態に関係する足部内在筋の強化についての効果検証をさらに行う予定ヒトの足部内在筋,特に母趾外転筋や短母趾屈筋はサルに比べ非常に発達しており,ヒトの足部に特徴的なアーチ構造の支持への貢献が報告されている。しかしこれまでの報告は静的環境下での検証に限られており,歩行や走行などの動的場面における足部内在筋の機能的役割は明らかにされていない。そこで本研究では,歩行における足部内在筋の機能的役割を解明する目的で,電気刺激を用いて再現した足部内在筋の収縮力の強化が歩行立脚期の足部・足関節に及ぼす運動学的影響を検証した。足部内在筋への電気刺激によって,舟状骨高が最小値に達するタイミングの遅延(73.7±6.7%stance→76.7±5.9%stance)およびその瞬間における前足部内転角度(8.3±3.8deg→7.5±3.8deg)と内返し角度(3.1±3.5deg→3.9±3.7deg)の増加,最大足関節外返しモーメントの増加(118.0±76.2Nmm/kg→164.4±70.3Nmm/kg),床反力上方成分の減少(112.9±5.9%BW→110.7±5.8%BW)が確認された。前足部内転角度と内返し角度,足関節外返しモーメントの増加は,電気刺激によって母趾外転筋を主とする足部内在筋の収縮力が増加したことと,電気刺激に対する逃避が生じなかったことを意味する。本研究で再現した足部内在筋の収縮力の強化は,舟状骨高が最小値に達するタイミングの遅延と床反力上方成分の減少を引き起こし,足部内在筋には立脚終期における足部への衝撃を吸収する作用があることが示唆された。足部内在筋トレーニングの効果検証は,動的場面におけるこれらの変化にも着目すべきだと考えられる。本研究成果の一部は論文投稿済みである。継続して内在筋個別強化および即時効果以外の視点で検証を続ける予定。いわゆる正常なアーチに対する電気刺激においての変化は確認できたが,扁平足に対する変化については被験者の振り分けに課題を残した。当初研究計画に基づき,母趾外転筋の筋活動が電気的に強化された際の歩行中の足部運動を三次元的に解析する。また,トレーニング直後に、歩行中の足部運動が1の変化に近づいているか確認する(即時効果),トレーニング直後に、歩行中の母趾外転筋の筋活動が増加しているか調べる(即時効果)そしてトレーニングの継続による長期効果および持続効果について、機能・構造上の変化に加え動作場面(歩行)における変化の視点から明らかにする予定。歩行時におけるMLAの動態に関係する足部内在筋の強化についての効果検証をさらに行う予定扁平足条件等被験者募集において想定した数を集めることが困難であった。被験者条件については再検討を行う。研究進展の都合により,学会参加ができなかったため。