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地震災害からの復旧・復興過程に関する日本・トルコ・台湾の国際比較研究

2年目である平成14年度は,トルコでは平成14年9月に現地調査を実施した.公的セクターによって供給された被災者用の分譲住宅団地の建設状況と入居状況について現場調査を通して把握した.これら住宅団地の多くは被害の大きかった中心市街地から離れた丘陵地など地盤条件のよい土地に建設され,入居が開始されだした時期であったが,神戸の復興公的住宅とは対照的な示唆を得ることができた.国とは違う基礎自治体への聞き取り調査をとおして,市街地復興に向けた地域としての都市計画的対応の経緯について調査した.さらに,調査フィールドとしてコジャエリ県デールメンデレ市を設定し,被災者の個別の住宅再建実態のについてヒアリングによる調査を行った.台湾では,平成14年8月及び平成15年1月に現地調査を実施した.中央政府の復興委員会,及び台中縣,南投縣から,市街地復興事業の進捗状況について調査を行うとともに,復興まちづくり(重建社区営造)に取り組む民間地域組織を訪問し,現場調査を実施した.また,南投県集集をフィールドに,地方小都市の市街地復興過程を調査した.これらの現地調査から,日本の現地復興・公共賃貸住宅方式,台湾の現地復興・一部新社区移転方式,トルコのニュータウン開発・被災者移転復興方式の特徴を明らかにするとともに,成果の学会発表を行った.また3つの地震災害からの復興過程を総合的に評価するための現地研究者・専門家との研究集会に向けて準備を進めている.最終年度である本研究は、トルコ及び台湾における復興過程に関する追加調査を中心に現地調査を行った。トルコにおける復興過程調査では、平成14年度に引き続きデールメンデレ市を対象地域として、被災者に対する生活と住宅の復興過程をヒアリング調査し、50サンプル強の事例を把握することができた。その復興過程を、阪神・淡路大震災における被災者の復興過程と比較検討を進めている。他方、都市復興に関しては、被災自治体と中央の公共事業住宅省におけるヒアリングを通して4年目復興過程を把握した。トルコに特徴的な郊外開発による移転型復興住宅は入居段階にあるものの、被災市街地での復興は都市計画制限の強化から商業施設の復興が一部進み始めた段階であることが明らかになった。台湾における復興過程調査では、台中県及び政府重建委員会(復興本部)とともに、台湾の集合住宅復興の特徴となっている重建基金会へのヒアリング調査などを通して、4年目の震災復興過程の把握を行った。同時に、集集鎮を対象地域に、市街地の復興状況及び被災者の復興過程に関する補足的調査も行った。その上で、台湾での研究協力者である台湾大学陳亮全助教授を中心に、危機管理、仮設住宅問題、集合住宅の再建問題、断層周辺の土地利用問題、地域復興の課題などをめぐって台湾の研究者との公開研究会を台湾大学で開催した。阪神・淡路大震災については、重点地区を中心に9年目の復興状況を調査するとともに、トルコ・台湾との震災復興比較のために資料収集を行った。以上を踏まえて、最終報告書を作成した。
糖認識らせん型オリゴマーの開発とキラリティーの固定化・機能強化

申請者のグループは「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」の研究開発を続けてきた。その中で本研究課題が主眼とする側鎖の架橋について一定の成果がまとまったため、本年度に原著論文として発表した(Hajime Abe; Chihiro Sato; Yuki Ohishi; Masahiko Inouye, Eur. J. Org. Chem., 3131-3138, 2018)。これまで設計開発してきた、アルケン側鎖を持つピリジンユニットを4個持ち、分子内で2架橋が可能なオリゴマーを用いた。このオリゴマーにマンノースなどの糖をテンプレートとして作用させるとキラルならせん構造が安定化される。そこへGrubbs触媒を施したところ、エチレン2分子の遊離をともなうアルケンメタセシスが起こり、らせん構造とそのキラリティーに架橋による一定の安定化効果が、主にCDスペクトル上へ観測された。らせんのキラリティーには時間の経過によるCDの減衰、すなわちラセミ化が観測され、2架橋ではらせんの固定化までは及んでいないことが分かった。また、本年度の始めに申請者が異動したことを契機に、新しく「ジフルオロメチル含有オリゴマー」の分子設計を考え、研究を開始した。着目したのはジフルオロメチル基である。これはフッ素の高い電気陰性度により、水素結合を作ることが近年知られており、超分子構造の構築にも有用ではないかと期待された。ここまで、2-(ジフルオロメチル)-5-アルキル-1,3-フェニレンユニットをアセチレン結合でつなげた3量体、ピリジンと交互につなげた3量体の合成まで達した。「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」について、一定の成果が挙げられたため、原著論文の発表へ至った。本年度に研究を開始した「ジフルオロメチル含有オリゴマー」については目下、単量体のビルディングユニットの合成を確立した上で、薗頭反応による鎖長の伸長を進めている。「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」について、らせん構造のさらなる安定化および固定化を目指して分子設計、合成の検討を続ける。一方で、最終年度は「ジフルオロメチル含有オリゴマー」の研究に重心を置く。まず、2-(ジフルオロメチル)-5-アルキル-1,3-フェニレンユニットをアセチレン結合を介してつなげていき、一定の鎖長のオリゴマーが合成できるよう、薗頭反応の条件と、生成物の分離精製法の改良に取り組む。合成・精製法に確立の目処が立ったならば、長鎖オリゴマー、大環状オリゴマーの合成を目指す。得られたオリゴマーについて高次構造と分子認識機能を各種分光法により調べる。紫外可視吸収、蛍光発光、円二色性の各スペクトルの検討から着手し、可能性が示されたならば非線形光学材料や偏光発光材料としての評価へと進む。また、側鎖へアルケンを導入し、「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」と同様のらせん架橋を期待する。当研究グループが開発を行ってきた「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」は、糖質などのゲスト分子を強く取り込みながら、らせん型の高次構造を形成する。このとき、ゲスト分子のキラリティーがらせんのキラリティーへと転写される。本研究課題では、側鎖にアルケニル基を導入した「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」を設計・合成し、らせん型の高次構造をアルケンメタセシスにより架橋しながら安定化、さらに固定化が可能かどうか検討を行っている。本年度ではまず分子設計と合成を進め、アルケニル基を側鎖に持つピリジンユニットを4個含む、すなわち分子内で2架橋が可能なオリゴマーを得た。これはアルケンメタセシスを施される前の前駆体であり、この状態でも糖ゲストを加えるとらせんのキラリティーが誘起されたが、そのときのホスト・ゲスト会合はメタノールなどの添加により簡単に阻害されてしまった。その前駆体に糖テンプレートとGrubbs触媒を順次施したところ、エチレン2分子の遊離をともなうアルケンメタセシスが起こり、らせん構造とそのキラリティーに架橋による一定の安定化効果が観測された。観測の手段は主にCDスペクトルを用い、キラルならせん構造が形成した際に現れる特徴的なシグナルの強度を判断基準とした。意外なことに、らせんのキラリティーには時間の経過によるCDの減衰、すなわちラセミ化が観測され、2架橋ではらせんの固定化までは及んでいないことが分かった。設計と合成の進捗はほぼ予定通りであるが、らせんの固定化までは到達しておらず、分子設計に最適化の余地が見受けられる。現時点までの設計と合成、糖認識の機能評価と非対称性の発現までの成果はとりまとめ、2018年春に論文を欧文誌へ投稿、掲載される見込みである。

そこへGrubbs触媒を施したところ、エチレン2分子の遊離をともなうアルケンメタセシスが起こり、らせん構造とそのキラリティーに架橋による一定の安定化効果が、主にCDスペクトル上へ観測された。らせんのキラリティーには時間の経過によるCDの減衰、すなわちラセミ化が観測され、2架橋ではらせんの固定化までは及んでいないことが分かった。また、本年度の始めに申請者が異動したことを契機に、新しく「ジフルオロメチル含有オリゴマー」の分子設計を考え、研究を開始した。着目したのはジフルオロメチル基である。これはフッ素の高い電気陰性度により、水素結合を作ることが近年知られており、超分子構造の構築にも有用ではないかと期待された。ここまで、2-(ジフルオロメチル)-5-アルキル-1,3-フェニレンユニットをアセチレン結合でつなげた3量体、ピリジンと交互につなげた3量体の合成まで達した。「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」について、一定の成果が挙げられたため、原著論文の発表へ至った。本年度に研究を開始した「ジフルオロメチル含有オリゴマー」については目下、単量体のビルディングユニットの合成を確立した上で、薗頭反応による鎖長の伸長を進めている。ピリジンーフェノール交互型オリゴマーの構造や機能の改良・最適化へ向けて以下の研究に取り組む。主目的は、Grubbs反応によりらせん型高次構造のキラリティを固定化することである。(1)アルケンメタセシスによるらせん構造の固定化と光学分割:初年度に得られた2架橋型に関する知見に基づき、今後は3ヶ所以上の架橋によってらせん構造の固定化を図る。アルケン基を6個以上側鎖に持つオリゴマーを設計・合成し、糖質をテンプレートとしてらせん型高次構造をとらせながらGrubbs触媒により架橋する。らせん構造のキラリティーが、用いた糖質により任意に制御かつ固定化できる系を目指す。(2)キラリティーが安定化されたらせん型高次構造の特性評価:初年度からの検討で開発された2架橋型、今年度検討する3架橋型のらせん型高次構造の特性を調べる。安定化されたらせん構造が、そのキラリティやピッチ間のスタッキングから、どのような光学的特性、機能性を獲得したかを各種分光法により調べる。紫外可視吸収、蛍光発光、円二色性の各スペクトルの検討から着手し、可能性が示されたならば非線形光学材料や偏光発光材料としての評価へと進む。また、糖質の天然、非天然型のエナンチオマーなど、キラル識別が可能な認識場としての機能も調べる。申請者が今春に富山大学から姫路獨協大学へ移籍したため、研究環境を再構築しなければならない状況にある。富山大学に残した研究協力者とも連携しながら進めていきたい。「ピリジンーフェノール交互型オリゴマー」について、らせん構造のさらなる安定化および固定化を目指して分子設計、合成の検討を続ける。一方で、最終年度は「ジフルオロメチル含有オリゴマー」の研究に重心を置く。まず、2-(ジフルオロメチル)-5-アルキル-1,3-フェニレンユニットをアセチレン結合を介してつなげていき、一定の鎖長のオリゴマーが合成できるよう、薗頭反応の条件と、生成物の分離精製法の改良に取り組む。合成・精製法に確立の目処が立ったならば、長鎖オリゴマー、大環状オリゴマーの合成を目指す。得られたオリゴマーについて高次構造と分子認識機能を各種分光法により調べる。
心理物理学的手法を用いた、日本とスウェーデンの精神分裂病患者の時間知覚の研究

本研究では、日本とスウェーデンの精神分裂病患者の時間評価と再生の特徴を心理物理学的実験で明らかにすることを試みた。具体的な実験方法は次の通り。刺激は50Hzの純音で、呈示時間は1.320.0秒の10種類であった。刺激生成と実験制御はパーソナル・コンピューターで行った。実験に関する教示後、実験者がコンピューターのキーを押すと実験が開始した。毎試行、10種類の呈示時間のいずれかで純音が呈示された。時間再生課題では、刺激呈示終了から0.3秒後に純音が再呈示された。そして被験者が刺激の,呈示時間と主観的に同じ時間が経過したと判断したときにマウスをクリックした。すると純音が停止し、その持続時間が再生時間としてコンピューターに記録された。時間評価課題では、刺激呈示後、被験者はその呈示時間の主観的長さを常用時間単位(小数点以下の秒数も含む)で答え、それを実験者がコンピューターに記録した。時間再生、時間評価課題共に10種類の刺激持続時間がランダムに3回ずつ呈示された(計60試行)。以上の方法を用いて、昨年度は日本の精神分裂病患者のデータを収集した。そこで本年度は対照群として日本の健常者のデータを収集した。被験者は男子大学生13名で、全員が時間再生と時間評価の両方を行った。各被験者、各課題毎に10種類の刺激呈示時間に対する3回の反応の平均を計算した。両課題の結果は殆ど同じであり、刺激呈示時間が長くなるほど過小評価の傾向が顕著になった。また、被験者内及び被験者間の反応の分散は小さかった。この結果は精神分裂病患者の結果とは明らかに異なっている(詳細は森他、1998)。現在スウェーデンでも実験を行っており、日本のデータと比較検討した論文を準備中である。引用文献森周司・村田雅彦・斎藤治・岡部彰人・Anna D.Eisler・Hannes Eisler (1998)精神分裂病患者の時間知覚の心理物理学的研究.日本心理学会第62回大会、10月810日、東京.本研究では、日本とスウェーデンの精神分裂病患者の時間評価と再生の特徴を心理物理学的実験で明らかにすることを試みた。刺激は白色雑音で、呈示時間は1.320.0秒の10種類であった。実験に関する教示後、被験者がコンピューターのキ-を押すと実験が開始した。毎試行、10種類の呈示時間のいずれかで白色雑音が呈示された。時間再生課題では、刺激呈示終了から0.3秒後に白色雑音が再呈示された。そして被験者が刺激の呈示時間と主観的に同じ時間が経過したと判断したときにキ-を押した。すると白色雑音が停止し、その持続時間が再生時間としてコンピューターに記録された。本年度は、日本の精神分裂病患者を対象としてデータを収集した。被験者は専門医により精神分裂病と判定された患者11名であった。11名中2名が時間評価と再生を行い、8名が時間評価のみ、1名が時間再生のみを行った。結果にばらつきが多いものの、時間評価課題を行った10名中6名が刺激時間の明らかな過大評価を示し、2名が明らかな過小評価、2名が比較的正確な評価を示した。また、再生課題を行った3名とも比較的正確な再生結果を示した(詳細は村田他、1998)。次年度では、日本で精神分裂病患者と健常者のデータを継続して収集するとともに、スウェーデンでも同じ実験を行い、両国の結果を比較する予定である。引用文献村田雅彦・岡部彰人・斎藤治・森周司・谷野亮爾・Hammes Eisler(1998)慢性分裂病患者に対する薬物療法効果判定における精神機能評価の意義:非定型抗精神病薬リスペリドンの効果.第139回北陸精神神経学会、1月25日、金沢.本研究では、日本とスウェーデンの精神分裂病患者の時間評価と再生の特徴を心理物理学的実験で明らかにすることを試みた。

時間再生、時間評価課題共に10種類の刺激持続時間がランダムに3回ずつ呈示された(計60試行)。以上の方法を用いて、昨年度は日本の精神分裂病患者のデータを収集した。そこで本年度は対照群として日本の健常者のデータを収集した。被験者は男子大学生13名で、全員が時間再生と時間評価の両方を行った。各被験者、各課題毎に10種類の刺激呈示時間に対する3回の反応の平均を計算した。両課題の結果は殆ど同じであり、刺激呈示時間が長くなるほど過小評価の傾向が顕著になった。また、被験者内及び被験者間の反応の分散は小さかった。この結果は精神分裂病患者の結果とは明らかに異なっている(詳細は森他、1998)。現在スウェーデンでも実験を行っており、日本のデータと比較検討した論文を準備中である。引用文献森周司・村田雅彦・斎藤治・岡部彰人・Anna D.Eisler・Hannes Eisler (1998)精神分裂病患者の時間知覚の心理物理学的研究.日本心理学会第62回大会、10月810日、東京.
第一線裁判官の役割認識に関する法社会学的研究

1.2年計画の調査である本研究の、今年度の予定の中心は、下記のとおりであった。(1)前年度に行った元裁判官に対する面接のテープ起こし、パソコン入力を継続する。(2)面接内容のパソコン入力が終了するつど、当該元裁判官の経験、経歴、判決傾向との対応関係を検討する。2.調査の実績は下記のとおりである。(1)元裁判官に対する面接調査のテープ起こし作業を継続したが、作業自体のほか、研究代表者と対象者の双方による校閲に予想外の時間を要したため、上記(1)の作業を完了して上記(2)の分析に進むことができなかった。(2)しかし、面接調査自体から知ることができた断片的な知見は、そのつど雑誌論文で活用した。(3)さらに、これらの論文を契機として、現職裁判官に調査を拡大することができた。最高裁事務総局当局者を除けば、司法行政に関して現職裁判官が発言することは稀であって、これ自体、大きな成果といいうる。その成果の一部は、ただちに雑誌論文で公表した。3.したがって、結論を報告する段階ではない。しかし、予備的報告としては、下記の知見を記しておきたい。(1)裁判の現状に対する評価の如何を問わず、国家機構としての裁判所の存在意義や、司法権と立法権・行政権との関係の在り方といった根本的問題について定見を有する裁判官は、きわめて少ないと思われる。(2)よりミクロな制度改革論議との関係では、裁判を、他の紛争処理機構と目的を共有するものととらえて処理の非公式性・迅速性を重視する立場と、権利保護という独自の目的をもつものと考えて判決を重視する立場との違いが、明らかに認められた。したがって、裁判所内部の政策決定過程の解明が、将来の研究課題となる。1.調査の概要2年計画の初年度である今年度は、基礎デ-タの収集に専念した。すなわち、昭和63年以降に裁判官を退官した者で、現在弁護士登録を行っていて所在の把握が可能な者の面接調査である。計画では、約80名の対象者中、約50名の面接を目標としていたが、実際には、関東と近畿で約30名の面接にとどまった。しかし、面接しえた場合の内容は豊富であり、学生アルバイトによって、録音テ-プからの原稿作成を進めている。2.面接デ-タの概要面接デ-タの分析は来年度に行う予定であり、まだ知見を報告する段階ではない。しかし、本研究の根本にかかわる問題で、従来必ずしも強調されていなかったものとして、下記の点を指摘しておきたい。(1)多くの回答者は、「最高裁・最高裁事総務局との比較における第一線裁判官の役割」という観点からの質問に対しては容易に回答することができたが、「立法権・行政権との比較における司法権の役割」という観点からの質問に対しては容易に回答できなかった。このこと自体に大きな問題が含まれているように思われる。(2)最高裁事務総局による影響力の基盤として人事権の存在があげられるが、大都市勤務への希望は、最高裁の動向に批判的な回答者にも強く見られた。この希望自体に変化がないかぎり、最高裁事総務局の影響を免れることは因難であると思われる。(3)第一線裁判官のより自由な判断に対する制約として、時間不足自体が根本的問題の一つであると思われた。第一線裁判官の積極的な法創造を期待する立場は、同時に裁判官の増員をも求めるべきものと思われる。
神経系誘導におけるフォリスタチンファミリーの役割

本研究では、初期発生におけるアクチビン-フォリスタチン系の解明を目的としている。本年度は特にアクチビンII型受容体と細胞内で相互作用する分子の同定と脳・神経系特異的に発現するアクチビン受容体の神経幹細胞.分化に伴う消長について検討を加え次のような成果を得た。1,アクチビンII型受容体と相互作用する分子の同定アクチビンII型受容体はリガンド結合能およびI型受容体のリン酸化活性をもつが、構造的に多様であり、これらの作用以外にさらに未知の機能を持つことが予想される。そこでIIA型受容体の細胞内領域と結合する分子を酵母2-ハイブリッド法により探索した。その結果、ARIP1を単離し、その構造を解析したところ、5個のPDZドメイン、2個のWWドメインおよび1個のグアニレートキナーゼドメインを有する分子であることが判明した。ARIP1はアクチビンIIA型受容体のC末端配列を認識して特異的に結合し、他のTGFβファミリーの受容体には結合しないことが分かった。また、ARIP1の過剰発現によりアクチビンの細胞内シグナル伝達が抑制された。神経系でのアクチビン作用の制御に関与していることが示唆された。2,神経細胞特異的アクチビン受容体我々が先に同定した脳・神経系特異的アクチビンII型受容体ヴァリアント(IIAN型)のマウス神経系多分化能幹細胞MEB5の分化過程における発現を追跡した。その結果、IIAN型受容体は未分化状態のMEB5細胞では発現は認められなかったが、分化を誘導すると、神経細胞にのみその発現が認められ、アストロサイトやオリゴデンドロサイトには発現は観察されなかった。また、LIFによるMEB5細胞のアストロサイトへの分化誘導がアクチビンにより促進された。アクチビンが神経系細胞の分化と深く関わっていることが示唆された。
可逆性を重視した新規フレイル改善プロクラムの地域実践型モデル開発と検証

フレイルは健康と要介護状態の間の虚弱状態のことであり、適切な介入により改善が見込める「可逆性」を含む概念である。本研究では、大規模調査データの分析等により、フレイル改善の仕組みを解明し、それに基づくフレイルの可逆性を促す改善プログラムを開発し、その有効性を様々な高齢者を対象に検証する。最終的に、出来上がったフレイル改善プログラムを複数の地域に導入する。
大規模情報を活用した市場の需給均衡分析に対する新たなアプローチ

情報技術の飛躍的な発達の恩恵を受け、膨大かつ多様な市場データが収集・蓄積されている。現在、そのようなビッグデータの分析に対し、学術・実務の両面から注目が集まっている。本研究の目的は、大規模な情報が観測・蓄積されている経済市場、特にオンラインプラットフォーム市場に焦点を当て、1.その分析のための新しい需要・供給均衡分析モデルの導入、2.市場の需要・供給間の相互依存性などを考慮したその推定法の構築、及びパラメータ推定量に関する漸近理論の確立、3.企業の価格戦略・顧客獲得戦略等を計量的に検討し、実際の大規模データに基づき実証分析をおこなうことにある。3年目となる平成27年度は、導入した新しい需要・供給均衡分析モデルに基づき、オンラインプラットフォーム市場の実証分析を推進した。一般に、市場の供給が需要に等しい場合、均衡状態にあると考える。しかし、オンラインプラットフォーム市場では供給の最大量が固定され、それは市場の不均衡につながっている場合が頻繁に観測されている。そのため、平成25年度、平成26年度に考案した新しい需要・供給均衡分析モデルに基づき実証分析を推進した。平成25年度、平成26年度において、最尤推定法によるモデル推定、推定されたパラメータの一致性、漸近正規性を導出していたので、その成果も実証分析に利用した。また、平成26年度における国際会議発表においての意見交換も反映させつつ実証分析、及び論文執筆を推進した。完成させた論文は国際学術誌に投稿した。その後、査読者のコメントと共に論文再投稿の招待についての通知が学術誌よりあり、査読者のコメントに基づき改訂した論文を再投稿中である。本年度は、まずその分析のための新しい需要・供給均衡分析モデルの導入をおこなった。しかし、オンラインプラットフォーム市場では供給の最大量が固定され、それは市場の不均衡につながっている場合が頻繁に観測される。不平衡にある市場の推定に関する従来の研究を参考にしつつ、本研究では市場の不平衡を考慮して新しいモデルを導入した。さらに、導入した供給・需要均衡分析モデルのパラメータの有意性について検討するため、最尤推定法でモデルを推定し、推定されたパラメータの一致性、漸近正規性を導出した。また、オンラインプラットフォーム市場の小規模な実証分析もおこない新たな知見を得た。本研究の目的は、大規模な情報が観測・蓄積されている経済市場、特にオンラインプラットフォーム市場に焦点を当て、1その分析のための新しい需要・供給均衡分析モデルの導入、2市場の需要・供給間の相互依存性などを考慮したその推定法の構築、及びパラメータ推定量に関する漸近理論の確立、3企業の価格戦略・顧客獲得戦略等を計量的に検討し、実際の大規模データに基づき実証分析をおこなうことにある。2年目となる本年度は、昨年度に引き続き、分析のための新しい需要・供給均衡分析モデリングについての検討を引き続きおこなった。本年度も、不平衡状態にある市場の推定に関する従来の研究を参考にしつつ、市場の不平衡を考慮した新しい計量モデリングについて検討した。また、導入した新しい需要・供給均衡分析モデルに基づき、オンラインプラットフォーム市場の実証分析をおこなった。昨年度において、最尤推定法によるモデル推定、推定されたパラメータの一致性、漸近正規性を導出していたので、その結果を実証分析に利用した。その結果、新たな知見を得、その結果は、国際会議の論文として採択され、口頭発表もおこなった。

平成25年度、平成26年度において、最尤推定法によるモデル推定、推定されたパラメータの一致性、漸近正規性を導出していたので、その成果も実証分析に利用した。また、平成26年度における国際会議発表においての意見交換も反映させつつ実証分析、及び論文執筆を推進した。完成させた論文は国際学術誌に投稿した。その後、査読者のコメントと共に論文再投稿の招待についての通知が学術誌よりあり、査読者のコメントに基づき改訂した論文を再投稿中である。本研究の計画は、1:関連する既存研究の整理、2:新しい需給均衡分析モデルの導入、3:市場の需要・供給間の相互依存性などを考慮したモデル推定法の構築、及びパラメータの一致性、漸近正規性などの理論的検討、4:数値実験による構築した理論の検証、5:実証分析、6:国際会議などでの研究成果発表などからなる。昨年度は、上記項目13を推進したが、本年度は、上記項目46を中心に研究を推進した。特に、大規模な情報が観測・蓄積されている経済市場に焦点を当て、その分析のための新しい需要・供給均衡分析モデルに基づき実証分析をおこない、新たな知見を得た。以上の理由から、研究は順調に推移していると考える。今後は、スパースな構造を導入したモデルへと拡張し、数値実験による構築した理論の検証、実証分析、国際会議などでの研究成果発表、論文執筆を推進していきたい。特に、構築した推定量の理論的性質が有効に機能することを確認するために、数値実験を通してさらに検証を行いたい。また、実際に観測・蓄積された大規模情報の分析をおこない、拡張したモデリング手法について検討していきたい。一連の研究成果は、国内外の国際会議等で発表して広く意見を求めて研究を発展させると共に、論文投稿をおこないたい。平成25年度は、上記項目23を中心に研究を推進した。特に、大規模な情報が観測・蓄積されている経済市場に焦点を当て、その分析のための新しい需要・供給均衡分析モデルの導入、市場の需要・供給間の相互依存性などを考慮したその推定法の構築、及びパラメータ推定量に関する漸近理論を確立した。また、変数の内部性を考慮した新しい漸近理論について考察し、推定量の漸近分布をある条件下で導出した。導出した推定量の漸近分布により、推定されたパラメータの統計的有意性についての検定がおこなえるようになった。数値実験においても、導出した理論との整合性が確認されている。海外出張旅費が計画より安くなったため。今後は、数値実験による構築した理論の検証、実証分析、国際会議などでの研究成果発表、論文執筆を推進していきたい。
体内時計に基づく死亡時刻推定法の確立ー分子生物学的手法で死者の体内時計を読むー

平成19年度のマウスを用いた体内時計に基づく死亡時刻推定法に関する基礎的研究において、死体臓器から抽出したRNAを試料として正確に体内時計を読むことが出来ることを示した。平成20年度は、教室での剖検例に本法を適用し、遺体の腎から抽出したRNAを試料として体内時計を読むことが可能かどうか検討した。死亡時刻が明らかで、死後2日以内の遺体からの腎を試料として、2つの時計遺伝子、Per2とBmal1の発現比(Per2/Bmal1)に基づく方法により正確に体内時計を読むことが可能であった。また、剖検例の心臓血あるいは末梢血を試料としても同様の方法で体内時計を読むことが可能であり、腎の体内時計とは位相がずれていることから、腎と血液の両方を試料とすることでより正確な死亡時刻の推定が可能と思われた。剖検例の死因、性別および年齢の体内時計に及ぼす影響について検討を行ったが、これらの要因はいずれも検出される体内時計に大きな影響を及ぼさないことが示された。さらに、本年はreal-time PCRを用いた検討も行い、通常のPCR、アガロースゲル電気泳動およびデンシトメトリーを組み合わせた方法と比較を行った。real-time PCRによる方法は、通常のPCRによる方法に比較してより時計遺伝子の振動の振幅を大きく検出することが可能であり、且つより短時間で測定が終了することが明らかとなった。以上のことから、「分子生物学的手法で死者の体内時計を読む」という本研究の所期の目的はほぼ達成されたと考える。今後は研究結果を論文発表するとともに実用に向けたデータの蓄積に努める予定である。平成19年度は体内時計に基づく死亡時刻推定法を確立するための基礎的研究を行った。まず、死体臓器からのRNAを試料として時計遺伝子発現のサーカーディアンリズムが検出できることをマウスを用いて実証した。即ち、さまざまな時間に安楽死させたマウスの肝、腎、脾臓からRNAを抽出してRT-PCRを行い、mPer1/mBmal1およびmPer2/mBmal1の発現比を解析した。その結果、死体臓器から時計遺伝子発現のサーカーディアンリズムを正確に検出できることが判明した。肝、腎、脾臓のいずれの臓器を用いても検出が可能であり、位相のずれも認めなかったが、それらの臓器の内で腎が最も適していた。従って、以降の検討は腎を用いて行った。標的遺伝子の組み合わせとしてはmPer1/mBmal1に比較してmPer2/mBmal1がより大きな振幅で振動し、リズムの検出感度が高いことを明らかにした。更に、マウスを安楽死後24時間室温に放置してもmPer2/mBmal1の比に変化はなく、検出感度も十分であった。このことは、剖検時に得られた試料に対しても本法が適応できる可能性を強く示唆する。末梢血中の単核球細胞では肝、腎、脾臓とは時計遺伝子発現のサーカーディアンリズムの位相がずれていることが報告されている。本研究においてもマウス末梢血を用いてmPer2/mBmal1の検出を検討し、効率よく検出できること、および位相のずれの存在を確認した。現在、教室での剖検例において死亡時刻の明らかな例からの腎および末梢血の採取を進めており、次年度にはヒト剖検例に対して本法を応用し法医実務への有効性を明らかにする予定である。
二酸化炭素センサーの構造と機能

モデル生物「緑藻クラミドモナス」の無機炭素濃縮機構(CCM)を制御する因子CCM1複合体について、以下の知見を得た。(1)CCM1タンパク質は、細胞内で高分子複合体を形成していることが判明したので、CCM1タンパク質複合体を精製した。得られたCCM1タンパク質は、LC/MS/MS分析によって特定のアミノ酸残基がリン酸化を受けていることが判明した。細胞外のCO2濃度が変化することにより、このリン酸化の程度が変化するかどうかを検討したが、タンパク質の精製後に脱リン酸化を受けている可能性があり、明確な結論に至っていない。(2)CCM1に存在する2ケ所の亜鉛結合ドメインには、それぞれ1個の亜鉛原子が配位していた。また、亜鉛の配位に関わるアミノ酸残基に変位を導入すると、細胞のCO2濃度変化に対する応答反応(CCM関連遺伝子の誘導や光合成特性の変化)が失われたので、CCM1の亜鉛は細胞のCO2センシングならびにCCMの誘導に必須であることが判明した。(3)CCMを制御する因子CCM1と相互作用するタンパク質を、LC/MS/MS分析によって2種類同定し、それぞれP70ならびにP45と命名した。(4)CCM1タンパク質が、重炭酸イオンと結合する可能性が示唆されたので、平衡透析法を用いた重炭酸イオン結合性のアッセイを試みた。亜鉛結合部位を含むCCM1のN末端領域を大腸菌体内で融合タンパク質として発現させた。しかし、精製後のタンパク質は溶解度が低く、結合アッセイに使用することは難しかった。大腸菌体内で発現させるペプチド部位の検討を行っている。(5)P75およびP45について、RNAi法による発現抑制株を得るためのプラスミドコンストラクトを作製し、細胞に形質転換を行った。得られた形質転換体の生理学的特性とCCMの誘導(光合成特性の変化や遺伝子発現のCO2応答性の変化)について現在評価中である。無機炭素輸送体の制御に関わる制御因子CCM1の構造を明らかにした。CCM1タンパク質は、推定分子量が70kDaであるにも関わらず、抗体を用いたウェンスタンブロット解析で100kDaの分子量を与えることから、生合成の過程で修飾を受けると考えられた。また、細胞内で複合体を形成している事を明らかにした。可能性が高いので、細胞からCCM1タンパク質複合体を抗体を利用して単離精製し、CCM1は亜鉛結合ドメインをもつことが推定されるので、その部位に亜鉛が実際に結合しているのかどうかを明らかにするために、大腸菌で融合タンパク質を発現させ、種々の部位特異的変異を導入した変異型CCM1を作製し、亜鉛の結合状態を調べた。分子内には亜鉛結合部位が2ヶ所存在すること、その配位するアミノ酸残基を複数明らかにした。さらに、変異を導入することで二酸化炭素センシングに重要な部位を推定した。CCM1タンパク質の発現がない場合にはMYB転写因子LCR1が発現せず、その結果、3つの遺伝子Cah1,Lci1,Lci6の発現が低CO2条件で発現しなくなることから、制御因子CCM1は転写因子の上位で機能する事が明らかになった。新たに単離したCO2応答性の異常となった変異株を2株単離した。これらの変異は一遺伝子の変異に依ることが四分子解析の結果から明らかになった。今後は、その変異原因遺伝子を単離同定したい。さらに、この遺伝子産物が、既知のCCM1タンパク質と相互作用をする可能性もあるので、細胞内での複合体の形成の可能性、細胞内局在性を生化学的に明らかにし、二酸化炭素センシングの実体を解明したい。
回転球面上渦運動の新しい高速・高精度数値計算法の開発とその数理解析

球面上における渦運動の数理と高速数値計算法の研究計画の最終年度として,下記の成果を得た.(1)これまでに展開してきた極渦点を回転の効果とするハミルトン系としての渦点方程式の数理解析では,カオス的軌道が存在することを示した.この解析はサドルセンター型不動点を持つハミルトン系に対して成立するメルニコフ解析と"AUTO"と呼ばれる数値計算パッケージを併用することで実行された.これは球面渦点運動にカオス的軌道が存在するという,これまでに知られることのなかった事実である.本研究は現在査読付き雑誌に投稿・受理され印刷中である.(2)次に回転効果をより正確に取り込み,渦運動と回転の効果を調べるため,コンター渦法(Contour Method)によって回転の効果を球面の剛体回転に対応する流れ場として取り込み,それと渦点の運動の相互作用を数値的に調べた.その結果,回転球面においては回転のエネルギーが点渦運動にエネルギーを与えたり,逆にエネルギーを吸収したりして渦点運動に大きな影響を与えることがわかり,これまで行ってきた理論的研究との類似点と相違点がはっきりしてきた.(3)回転球面上の点渦運動を高速・高精度に計算するアルゴリズムの開発は成功し,現在査読付き論文誌に投稿・修正中・まもなく出版される予定である.本方法は渦層運動の数値計算に応用され,計算精度および計算速度ともに満足するものであることがわかっている.今後はこのアルゴリズムをベースにして,ポテンシャル渦法がラグランジュ保存量であることに注目した「ポテンシャル渦法」を開発中であり,とれを地球流体力学における問題に応用するために準備を行っている.また,これらの成果をフランスのオイラー方程式の研究集会やスイスの国際応用数学者会議,イギリスの球面流体方程式に関する国際会議で発表し,今後の研究の方向性や発展について活発な議論を行った.研究計画に基づき、球面にある渦運動の数値解析と数理解析を行った。理論解析においては、N個の渦糸が同一緯度に等間隔に並んだ渦糸環配置(N-ring)を扱った。回転の効果として球面の北極と南極に渦糸を固定し、それらによる誘導速度を用いた。先行研究によって行われていた渦糸環の線形安定性解析によって求められた固有値と固有ベクトルを用いて、渦糸の和が奇数の場合の系の分割について論じた。さらに、その部分系から、系にヘテロクリニックな解軌道の存在を数学的に示し、その周辺ではカオス的な運動や再帰的な運動などが発生することを数値的に示唆し、そこに潜む力学的構造を部分系への分解により説明した。この部分力学系への分解については、渦糸系の持つ群作用の対称性から、任意のN点渦糸環に対して、Nの約数に応じた不変力学系が存在することを数学的に示すことに成功した。本結果は現在投稿中である。数値的研究においては、回転の効果として一定渦度を持つM個の渦帯を球面上の緯線に沿って配置したものを用い、そこでの渦糸環の運動を考えた。理論研究において極渦を回転効果としたが、これは強さが固定され、さらにその位置も固定されていることから、渦糸環の運動がおこっても回転の効果が変化しない片方向の相互作用であるのに対して、一定渦帯の場合は渦糸環の運動にともなって渦帯の構造も時間発展するので双方向の相互作用が起こる系である。数値計算によれば、渦糸環の運動は相互作用する渦帯の存在によって、全体が極の方向に移動しながら、渦糸環自身の相対的な回転方向がロスビー波の影響により時計回りになったり反時計回りになったり、周期的に変化することがわかった。これは、極渦の場合とは異なる挙動であり、回転効果の理論的取り組みには新たな要素を考えることが必要であることがわかった。本年度の研究計画に基づき,回転球面上の渦運動の理論的・数値的研究を推進した.具体的な研究実績は以下の通りである.(1)球面のN点渦糸環の運動に関する不変力学構造の研究N個の渦点が球面の赤道上に等間隔に並んだ配置(N点渦点環)の運動について,昨年度行った安定性解析の結果を用いて,その中に含まれる不変部分力学系の構造を数学的に明らかにした.その結果,Nの整数としての性質(約数)に応じて不変力学系が存在することが示された.このことは.すなわち素数個の渦の場合は不変な力学系は存在しないが,2の冪の場合は多くの不変な力学系が存在するといった具合に,渦点の個数に応じてその挙動が大きく異なることを示唆している.本結果は論文誌PhysicaDに掲載済みである.(2)回転球面上における渦点系の運動渦点の運動に球面の回転が与える効果を調べるため,剛体回転の渦度分布を球面に与えた中にN点渦点環を配置した時の相互作用時間発展を数値的に調べた.数値計算法は,この方向でよく用いられる等渦度帯領域近似に基づくContour Methodである.その結果,渦点環自身が持つ回転運動が背景流のロスビー波の影響でいったん方向を変えられた後,再び背景渦の渦度を渦点環が巻き取ることで,もとの運動を回復するというものである.この知見は新しいものであり,また,これまで極渦近似で行っていた回転流の影響についてさらに理論的精密化を促す結果となった.本研究は南カリフォルニア大学Paul Newton教授と共同で行われ.すでにProc.Roy.Soc.に掲載が決定している.(3)球面渦点系の高速計算アルゴリズムの開発

テイラー展開に基づいた,N点渦の相互作用の高速,高精度計算評価アルゴリズムの開発を実施し,その開発に成功した.来年度の本格的な運用に向けて現在多くのテストを行っている.球面上における渦運動の数理と高速数値計算法の研究計画の最終年度として,下記の成果を得た.(1)これまでに展開してきた極渦点を回転の効果とするハミルトン系としての渦点方程式の数理解析では,カオス的軌道が存在することを示した.この解析はサドルセンター型不動点を持つハミルトン系に対して成立するメルニコフ解析と"AUTO"と呼ばれる数値計算パッケージを併用することで実行された.これは球面渦点運動にカオス的軌道が存在するという,これまでに知られることのなかった事実である.本研究は現在査読付き雑誌に投稿・受理され印刷中である.(2)次に回転効果をより正確に取り込み,渦運動と回転の効果を調べるため,コンター渦法(Contour Method)によって回転の効果を球面の剛体回転に対応する流れ場として取り込み,それと渦点の運動の相互作用を数値的に調べた.その結果,回転球面においては回転のエネルギーが点渦運動にエネルギーを与えたり,逆にエネルギーを吸収したりして渦点運動に大きな影響を与えることがわかり,これまで行ってきた理論的研究との類似点と相違点がはっきりしてきた.(3)回転球面上の点渦運動を高速・高精度に計算するアルゴリズムの開発は成功し,現在査読付き論文誌に投稿・修正中・まもなく出版される予定である.本方法は渦層運動の数値計算に応用され,計算精度および計算速度ともに満足するものであることがわかっている.今後はこのアルゴリズムをベースにして,ポテンシャル渦法がラグランジュ保存量であることに注目した「ポテンシャル渦法」を開発中であり,とれを地球流体力学における問題に応用するために準備を行っている.また,これらの成果をフランスのオイラー方程式の研究集会やスイスの国際応用数学者会議,イギリスの球面流体方程式に関する国際会議で発表し,今後の研究の方向性や発展について活発な議論を行った.
NO合成遺伝子導入によるクローン病腸管狭窄予防に関する研究

本研究の目的は、腸管を標的臓器にした直接的遺伝子導入によってクローン病腸管の狭窄、炎症を抑制する効果発現を検証することである。具体的には研究期間内に次の2点を中心に研究を行った。腸管への直接的な遺伝子導入法として超音波・造影剤併用遺伝子導入法を用い、腸管管腔側より直接的にレポーター遺伝子を導入して、導入時の超音波・造影剤濃度などの条件決定、導入細胞、導入後の発現期間を検討した結果、超音波条件は出力1W/cm2、周波数1MHz、パルス条件は50%、照射時間は120秒が最も導入効率が良く再現性があった。遺伝子導入用マイクロバブル(オプジゾン;Nycomed-Amersham社)のマイクロバブル濃度は最終濃度で30%が最も導入高率が良かった。これらの条件設定で超音波照射装置:Sonitron1000(Rich Mar社)を使用して各種疾患動物モデルで検討した。遺伝子導入にベクターとして大腸菌のプラスミド(pCAGGS;阪大の宮崎教授より供与)を使用し、大腸菌にpCAGGS+遺伝子を組み込みnaked-DNA遺伝子として、遺伝子大量調整を行い、経肛門的アプローチによる遺伝子導入法にてヒトクローン病モデルであるTNBS注腸腸炎モデルの腸管に超音波遺伝子導入を行った結果、プラスミドに組み込まれた神経型NO合成酵素遺伝子が腸管壁に導入され、正常より潰瘍瘢痕の強い狭窄部位における遺伝子導入高率は高かったが、局所における治療的効果および狭窄予防的効果は一部観察されたが、有意な効果は認められなかった。超音波の条件とマイクロバブルの濃度を各種上皮細胞株の培養細胞を利用した検討1)細胞:小腸上皮細胞ヒトIntestine 407、ラットIEC-6をトリプシンで浮遊細胞の状態にして12×106cells/ml(PBS)を48well plate、各1mlで1020wellに分注し、超音波照射装置:Sonitron 1000(Rich Mar社)プローブ先端6mmで検討した結果、1W/cm2 3分以内であれば細胞への障害は認められなかった。2)マイクロバブル(オプジゾン;Nycomed-Amersham社)の原液を最終濃度で5,10,20、30%の4群を作成。目的遺伝子をマイクロバブルに混入し、超音波を照射した結果、濃度依存性に遺伝子導入効率が上昇した。3)超音波照射条件の設定は臨床応用を前提に安全性を考えて出力は最低有効出力である1W/cm2に固定。また、深部到達度が最も高い周波数1MHzに固定し、連続波では生体の温度上昇につながるので断続的なパルス条件(Duty比;1090%)と照射時間(10120sec)を変動させて検討した結果、パルス条件は50%、照射時間は120秒で導入効率はもっとも良好であった。遺伝子導入が動物レベルでの検討導入部位を評価するレポーター遺伝子としてLacZ遺伝子。遺伝子導入・発現の効率を評価するレポーター遺伝子として造血効果という生理活性を示すエリスロポイエチン遺伝子。ベクターは大腸菌のプラスミド(pCAGGS;阪大の宮崎教授より供与)を使用。大腸菌にpCAGGS+遺伝子を組み込みnaked-DNA遺伝子として、遺伝子大量調整を行い、経肛門的アプローチによる遺伝子導入(全身麻酔下で、ラットを開腹し、大腸内に経肛門的にチューブを挿入、挿入されたチューブを挟むように腸管をクランプし、長軸2cmの閉鎖腸管を作成、1mlのnaked DNA(プラスミドDNA;40μg/ml)溶解液を投与し、超音波で腸管の粘膜細胞内に遺伝子を導入)、その結果、レポーター遺伝子、エリスロポイエチン遺伝子共に、大腸粘膜上皮細胞に導入されていることが組織学的に確認できた。17年度で得られた超音波条件とマイクロバブル濃度を各種疾患動物モデルで超音波照射装置:Sonitron 1000(Rich Mar社)を使用して検討した。照射条件は出力1W/cm2、周波数1MHzに固定しパルス条件は50%、照射時間は120秒とした。遺伝子導入用マイクロバブル(オプジゾン;Nycomed-Amersham社)の原液を最終濃度30%とし、目的遺伝子をマイクロバブルに混入し、超音波を照射した。導入部位を評価するレポーター遺伝子としてLacZ遺伝子、遺伝子導入・発現の効率を評価する造血作用を示すエリスロポイエチン遺伝子、また今回の実験目的であるNOという生理活性を示す構成型NO合成酵素遺伝子を作成した。大腸菌にpCAGGS+遺伝子を組み込みnaked-DNA遺伝子として、遺伝子大最調整を行い、経肛門的アプローチによる遺伝子導入法は、全身麻酔下でラットを開腹し、大腸内に経肛門的にチューブを挿入、挿入されたチューブを挟むように腸管をクランプし、長軸2cmの閉鎖腸管を作成、1mlのnaked DNA(プラスミドDNA;40μg/ml)溶解液を投与し、超音波で腸管の粘膜細胞内に遺伝子を導入。その結果、レポーター遺伝子、エリスロポイエチン遺伝子、NO合成酵素遺伝子共に、大腸粘膜上皮細胞に導入されていることが組織学的に確認できた。正常腸管に比べてヒト潰瘍性大腸炎モデルであるDSS腸炎、クローン病モデルであるTNBS腸炎モデルの腸管においてより強い発現が認められた。炎症部位において特に強い発現が認められた。19年度ではさらに検討を加えて、導入された遺伝子によって合成されたNOの生理活性、病態に対する影響を検討する。

本研究の目的は、腸管を標的臓器にした直接的遺伝子導入によってクローン病腸管の狭窄、炎症を抑制する効果発現を検証することである。具体的には研究期間内に次の2点を中心に研究を行った。腸管への直接的な遺伝子導入法として超音波・造影剤併用遺伝子導入法を用い、腸管管腔側より直接的にレポーター遺伝子を導入して、導入時の超音波・造影剤濃度などの条件決定、導入細胞、導入後の発現期間を検討した結果、超音波条件は出力1W/cm2、周波数1MHz、パルス条件は50%、照射時間は120秒が最も導入効率が良く再現性があった。遺伝子導入用マイクロバブル(オプジゾン;Nycomed-Amersham社)のマイクロバブル濃度は最終濃度で30%が最も導入高率が良かった。これらの条件設定で超音波照射装置:Sonitron1000(Rich Mar社)を使用して各種疾患動物モデルで検討した。遺伝子導入にベクターとして大腸菌のプラスミド(pCAGGS;阪大の宮崎教授より供与)を使用し、大腸菌にpCAGGS+遺伝子を組み込みnaked-DNA遺伝子として、遺伝子大量調整を行い、経肛門的アプローチによる遺伝子導入法にてヒトクローン病モデルであるTNBS注腸腸炎モデルの腸管に超音波遺伝子導入を行った結果、プラスミドに組み込まれた神経型NO合成酵素遺伝子が腸管壁に導入され、正常より潰瘍瘢痕の強い狭窄部位における遺伝子導入高率は高かったが、局所における治療的効果および狭窄予防的効果は一部観察されたが、有意な効果は認められなかった。
マイクロサージェリーのための術者支援ロボットの開発

正確な手技を続けることが求められる顕微鏡下脳神経外科手術において、術者の腕を自動的に保持する装置を開発した。本装置は手台と手台保持装置からなるコンピュータ制御のブレーキを持つ受動型ロボットである。移動状態では、手台は常に術者の腕を下から持ち上げるように支え、術者の腕との摩擦により移動する。臨床使用において、数名の患者に本装置を使用し、合併症無く手術は成功した。本装置は術者の腕を快適に支えることで、術者の疲労を軽減し、手術の正確性を達成させた。顕微鏡下手術を容易にする支援装置として有用であると判断した。顕微鏡下手術における手の震えや術者の疲労を軽減させるための手台を、ロボット技術を用いて稼動させることで自動追従する装置を製作することを研究の目的としている。実験室にて顕微鏡下シミュレーションを行い、自動運動機能を持たない手台の有用性を検討した。結果手台を使うと、手術手技自体を改善させなかったが、手術の安定感が増すこと、手術の疲労が軽減することが確認された。自動追従手台ができればより脳神経外科手術が安全にできることが示唆された。前腕可動範囲を脳神経外科領域で行われる種々の術式毎の、術具交換にかかる時間の測定と、術者の利き手の動きの範囲を測牢するとともに、周囲の術具や頭部固定器具の相対的位置関係を測定し、手台の動作範囲を検討した。解析では術中術者は広い範囲に手や肘を動かしていたが、その動作は手術操作と関連ないものであった。また術中に必要な手台の位置は手肘の下から上のみであり、保持装置は5自由度の確保で良いことが分かった。すべての術者の手肘の動作範囲に追従させると保持装置は他の手術装置と干渉してしまうことが分かった。このため手台可動範囲はコンピューターシミュレーションで最適の大きさを導き出した。動作方法は会議で検討を重ねた結果、患者への安全性の面からパッシブ制御とし、各関節にバネを用い、ブレーキをコンピューター制御することで自動追従を可能とした。術者からの入力を計測するために手台と保持装置のあいだに6軸センサーを選択した。ブレーキ、バネの選定、設計を行い、試作一号機を製作した。さらに試作機の制御方法をプログラミングした。試作機の動作確認を行った。結果いくつかの問題点があがった。今後問題点を改善するための改修を行う予定である。(1)手台保持装置について試作一号機の改良を行ったうえで、実験室にて、顕微鏡下シミュレーションを行い、有用性を検討した。問題点を抽出し、試作2号機の設計へ反映させた。具体的にはパウダーブレーキ、ハーモニックドライブのヒステリシス特性の検討、保持装置の動作範囲の検討、立位手術への応用、自走式マイクロチェアーへの適応などである。本装置の主要点について特許申請を行った。(2)手台について昨年度作成した手台を用いて手台の改良を行った。保持装置を効率的に動作させるために必要な接触位置を検討したところ、その位置は外科医の肘直下であったが、手台の安定は逆に腕中央であった。最適な手台の保持装置への取り付け位置は保持装置の動作性能に依存するため、保持装置の改良毎に検討しなければいけないことがわかった。手台の滅菌脱着、保持装置のドレーピング方法を検討した。手台は絶縁医療用プラスチック、保持装置は全面滅菌ビニール保護とすることとした。(3)安全性の追求:本装置の非接触式センサーについての主要点について特許申請を行った。(4)術具交換装置の検討:グランドデザインを行ったが、予算内で具体的な解決策を見つけることは出来なかった。(1)手台保持装置について試作2号機を完成させ、問題点について改良を行った。具体的には強度の確保、配線の取り回し、関節のぐらつきの減少、おもり量の調節機構の作成などである。完成した試作2号機改良型を用いて実験室にて、顕微鏡下シミュレーションを行った。術者の疲労について、ふるえの程度について、手技時間について検討し、有用性を確認した。またカセンサーからの入力によるブレーキのロボットコントロールについて検討し、改良した。具体的にはこれまで検討してきた粗動、微動による動作方法ではないその中間の動作方法を検討し、仕様に組み込んだ。(2)手台について完成させた手台保持装置を使用して、経験を積んだ脳神経外科医に手術シミュレーションを行ったところ、全く同じタスクであっても手台の使用され方、手台への力のかけ方が異なり、また術者の手台に対する形状要求も異なっていることが判明した。臨床使用に向けて手台と手台保持装置のドレープを作成した。手台保持装置を容易に衝動させるための、ドレープと術衣の抵抗をげる研究を行った。(3)安全性の追求完成した試作2号機改良型の臨床使用について信州大学医学部倫理委員会に提出し、承認された。

臨床使用に先立ち手術室にて手術シミュレーションを行った。本装置一式は平成22年3月、信州大学附属病院にて臨床使用され、目標とする精巧な手術を支援することを確認、さらに手術室での使用に問題ないことを確認し、研究終了時までに2例の臨床手術に使用した。(4)術具交換装置研究期間内に研究費内で目標とする装置は完成できなかった。