hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界二酸化炭素を利用した有機微粒子の工業的製造に関する研究

ポリマーの微粒子化において、従来の粉砕プロセスや有機溶媒を用いた再結晶化プロセスでは癒着や脱溶媒等の問題がある。近年、これらの問題を解決する方法として超臨界流体を用いたPGSS(Particles from Gas Saturated Solutions)プロセスが注目されている。この方法は、超臨界流体を溶解させた溶質をノズルから噴霧することにより急激に膨張させ、断熱冷却効果を利用して微粒子を生成するプロセスである。PGSSプロセスは超臨界流体中に溶質を溶解させる必要がないので適用範囲が広く、医薬品、触媒、顔料、生物高分子、食品などへの応用が検討されている。しかしながら、ポリマーに対する研究例は少なく、微粒化機構もよく分っていない。そこで、本研究では急膨張前の温度、圧力、二酸化炭素の濃度、ノズル内径が平均粒子径、粒度分布、粒子の形状に与える影響を実験的に検討することを目的とし、超臨界CO_2を用いたPGSS法によりpoly(ethylene glycol)(PEG)とpolyesterの微粒子化実験を行ない、生成微粒子の形状観察および平均粒径と粒度分布を算出した。これにより操作条件と生成物の構造の関係を検討した。実験の結果、分子量4,000のPEGではCO_2添加量70wt%以上,温度313K以上,圧力10MPa以上の条件で数十μm程度の微粒子を高速で製造することができた。温度の低下,圧力の上昇,二酸化炭素添加量の増加により平均径は減少し、形状は非球形へと変化した。エネルギー収支式より減圧時の温度-圧力過程を推算したところ、温度の上昇,圧力の上昇,二酸化炭素添加量の低下に従って液体で存在する時間が長くなり、このために平均径が増大し球形になることが明らかになった。しかしながら、圧力の影響に対しては実験の結果はこの推算結果と一致せず、これはノズル内の流速とせん断力の影響によると考えられた。溶融状態のポリマーや有機溶媒中に超臨界二酸化炭素を溶解させ、これをノズルから噴射させることによって有機微粒子を製造することを目的に、研究を行った。まず、実験装置を製作した。本装置は有機物中に超臨界二酸化炭素を飽和溶解させる部分と、圧力を一定に保ちながらノズルを通して噴射する部分から構成されており、最高使用温度は300°C,最高使用圧力は30MPaである。飽和溶解時の温度とノズルの温度は独立に設定・制御でき、ノズルの径と長さを自在に変更できる。この装置を用いてpoly(ethylene glycol)の微粒化実験を行い、粒子径に対する操作条件の影響を検討した。その結果、噴射直前の温度と圧力が粒径に大きく依存し、これらと有機物の融点の関係で粒径を制御できることが判明した。また、微粒化過程をシミュレーションするためのモデルの開発を行った。本シミュレーションモデルでは経時変化する温度と圧力に対応する超臨界二酸化炭素+有機物系の物性を正確に把握することが重要であるため、混合系の溶解度,密度,自由エネルギーを推算するための状態方程式を開発すると共に、拡散係数,粘度,界面張力などの推算法を検討した。結果として界面張力以外は新たなモデルあるいは既存のモデルで定量的に表現できたが、界面張力は実験値が少ないためにモデルの検討が十分に行えなかった。この方法は、超臨界流体中に有機物を溶解させて噴射するRESS(Rapid Expansion of Supercritical Solutions)法と比較して、超臨界流体中に溶解しないポリマーなどの高分子量物質や極性物質にも適用できるという利点があり、近い将来において工業的に重要な微粒子製造プロセスになり得ると考えられ、今後は多くの有機物に対して操作条件と粒径の関係を検討する予定である。

本研究では溶融状態にある有機材料に超臨界流体を溶解させ、これをノズルから噴射することによって微粒子の製造を試みた。有機材料として分子量4000と20000のポリエチレングリコール(PEG4000,PEG20000),および分子量7800のポリエステルを使用し、噴霧前の温度,圧力,二酸化炭素濃度を変化させて微粒化実験を行った。ノズルには直径0.1mm,長さ12mmのキャピラリーノズルを用いた。PEG4000に対する実験では二酸化炭素濃度を40wt%以上とすることで幅広い温度・圧力の条件で微粒化が可能であった。平均粒子径は50100μmであり、温度の低下,圧力の上昇,二酸化炭素濃度の上昇に従って粒子径が低下した。実験結果に対し、熱収支を計算することにより噴霧時の温度と圧力の変化の過程を推定した。この結果、噴霧前の温度・圧力が低いほど、また、二酸化炭素濃度が高いほどポリマーが液体で存在する時間が短いことが分かり、粒子径が小さくなるという実験結果と対応していた。一方、圧力の影響に対しては実験結果と熱収支計算の結果は逆であったが、これは、圧力の上昇によってノズル内のせん断速度が増加し、微粒化が促進されるためであると考えられる。なお、PEG20000とポリエステルの微粒化実験では生成物は大きな塊状固体か極細繊維となり、微粒化することができなかった。これはこれらのポリマーの粘度が高いためであると考えられ、これらを微粒化するためにはノズルの改造などが必要であると思われる。
膵液中の癌関連遺伝子異常を指標とした膵癌の早期診断に関する研究

ERCP下に採取した膵液とPTCなどで採取した胆汁において沈渣のみでなく上清からDNAを抽出して、p53分析を行い、その膵癌(PCa)診断における有用性を検討した。Pca患者におけるp53変異の陽性率は膵液上清で43%(9/21)であるのに対し、沈渣では29%(6/21)であり、いずれかでの陽性率は57%(12/12)に達した。一方、慢性膵炎(CP)25例では総て陰性であった。また、膵液細胞診陰性の膵癌でも47%(7/15)にp53変異が陽性であった。さらに、胆道癌患者におけるp53変異は胆汁上清で50%(15/30)、沈渣で33%(10/30)に検出されたが、胆石症20例では総て陰性であった。膵液、胆汁いずれでもp53変異の検出率は沈渣よりも上清で高く、p53変異の癌特異性は非常に優れていた。膵液中mesothein mRNAの発現を検討するとPCaで52%(11/21)、膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)で45%(5/11)、CPで14%(3/22)に陽性であり、PCaでCPに比して有意に高率であった。h-TERT mRNAの高感度な定量的測定法を開発し、血清と膵液で測定したが、良性疾患でもリンパ球由来のかTERTが検出され、癌特異性は高くなかった。膵液中各種癌関連遺伝子のメチル化を検討すると、pp ENKのメチル化はPCaで50%(14/28)、IPMNで27%(4/15)、CPで5%(1/20)に認められ、PCaでCPに比して有意に高率であった。SARP2のメチル化はPCaで74%(24/35)、IPMNで94%(15/16)、CPで11%(2/19)でPCaやIPMNではCPに比して明らかに高率であった。さらに、NPTX2のメチル化はPCaで77%(24/35)、IPMNで63%(10/16)、CPで46%(6/13)であり、PCaでCPに比して有意に高率であった。これら遺伝子のメチル化の検出率をIPMNの良・悪性群で比較しても明らかな差異はなく、これらの癌関連遺伝子のメチル化はPCaの発癌過程におけるearly eventであると推察され、現在、定量的測定により癌特異性を向上させようとしている。

内視鏡下経乳頭的に採取した膵液において沈渣のみでなく上清からもDNAを抽出して,p53分析を試み,膵癌診断における膵液中p53分析の有用性を検討した.膵癌におけるP53変異の陽性率は膵液上清で43%(9/21)であるのに対し,膵液沈渣では29%(6/21)であった.上清,沈渣いずれかの陽性率は57%(12/21)に達した.しかし,慢性膵炎16例では,上溝,沈渣いずれでも総て陰性であった.また,膵液細胞診との対比では細胞診陰性群の47%、(7/15)に膵液中p53,変異陽性例がみられた.さらに,血漿中p53変異の分析を試みたところ,2例に陽性例が認められ,膵液中p53変異陽性群の16%に該当した.以上のごとく,膵液中p53変異の検出率は沈渣よりも上清で高く,沈渣のみならず上清でも検討することにより膵液中p53変異の検出率が向上する,また,p53変異の癌特異性は非常に良好である.同様に膵液においてmesothelin mRNAの発現を検討し,膵癌診断における有用性を検討した.膵液中mesothelin mRNAの陽性率は膵癌で47%(7/15),慢性膵炎で5%(1/20),膵管内乳頭状粘液性腫瘍(IPMT;過形成か腺腫)で45%(5/11)であった.但し,慢性膵液やIPMTでは膵癌に比して,出現強度は弱かった.膵液のmesothelin mRNAの発現と膵癌の腫瘍径や病期分類との間には関連性は認められず,小膵癌や早期膵癌にも陽性例が認められた.一方,過形成か腺腫であったIPMTにもかなりの陽性例がみられ,膵腫瘍の良悪性の鑑別診断には問題は残るが,今後定量的な検討にてこの様な問題は克服できると思われる.内視鏡下経乳頭的に採取した膵液において、mesothelin mRNAの発現を検討した。膵液中mesothelin mRNAの陽性率は膵癌で52%(11/12)、膵管内乳頭状粘液性腫瘍(IPMT:過形成か腺腫)で45%(5/11)、慢性膵炎で14%(3/22)であった。但し、慢性膵炎やIPMTでは膵癌に比してmesothelin mRNAの出現強度は弱い場合が多かった。また、その陽性率は膵癌の腫瘍径や病期分類との間には関連性は認められず、小膵癌や早期膵癌にも陽性例がみられた。一方,過形成や腺腫であったIPMTにもかなりの陽性例がみられ、膵腫瘍の良悪性の鑑別診断には問題は残すが,今後定量的な検討にてこのような問題は克服できると思われる。同様に膵液においてppENK(proproenkephalin)のプロモーター領域のメチル化異常について検索し、膵癌診断における有用性を検討した。ppENKのメチル化は膵癌で41%(7/17)で認められたが、慢性膵炎15例ではいずれもメチル化は認められなかった。なお、メチル化が認められた膵癌7例中p53変異を検索した症例が2例あり、うち1例はp53変異は陰性であった。以上より、ppENKのメチル化異常は膵癌に対する特異性が高く、p53変異陰性例にも検出し得る事が判明した。ppENKはPC27例中14例(52%)、IPMN15例中4例(27%)、CP13例中1例(8%)でメチル化を認め、PC患者ではCP患者に比べ有意にメチル化の頻度が高かった。また、SARP2ではそれぞれ32例24例(78%)、20例中9例(45%)、19例中2例(11%)、CLDN5ではそれぞれ33例中10例(33%)、14例中7例(58%)、14例中3例(21%)、NPIX2ではそれぞれ31例中24例(77%)、16例中10例(63%)、13例中6例(46%)でメチル化を認め、SARP2ではPC患者とIPMN患者はCP患者に比し、NPTX2ではPC患者はCP患者に比し、有意にメチル化の頻度が高かった。なお、いずれの遺伝子についてもIPMNの良悪性別ではメチル化の頻度に有意差は認めなかったが、SARP2とNPTX2では良性群に比し悪性群で高い傾向がみられた。以上の結果より、膵液におけるppENKとSARP2のメチル化は比較的癌特異性が高く、PCの遺伝子診断法として有用と思われる。また、IPMNの良悪性の鑑別に関してはSARP2とNPTX2のメチル化が期待できるものと思われる。
臨床試験に向けた難治性肉腫標的破壊ウイルスの全構造決定とシードセルストックの作製

ウイルス遺伝子治療薬の開発には効力試験と生物学的評価試験が必要である。また、臨床試験に使用するウイノスのGMP準拠精製は、1)マスターセルバンクの構築と検定、2)マスターウイルスシードストックの作成とその検定、3)臨床試験用のウイルス産生とその検定、の3つのステップからなり、中でも、マスターセルバンクの構築は安全かつ効率的にウイルスストックを得るための最も重要なステップである。本研究では、臨床に即応した効力試験を実施するための患者検体からのヒト肉腫初代培養細胞の樹立と、ウイルス塩基配列の決定や生物学的評価試験を実施するためのウイルス産生細胞のマスターセルバンクの元となるシードセルストックの作製を目的とした。ヒト肉腫手術標本から初代培養肉腫細胞9クローンを樹立した後、SCIDマウスの背部皮下または胸腔内、腹腔内に移植可能な細胞株を選別しdl2. cALPΔRRのin vitroおよびin vivoでの効力試験を実施した。Hsv-1の産生細胞として用いられているアフリカミドリザル腎臓由来Vero細胞でのタンパク質発現系にあわせてコドンの使用頻度、GC塩基の含量などを最適化し塩基配列を設計した人工合成HSV-IICP4遺伝子(3897bp)の上流にHSV-1の内在性発現制御配列を連結し、下流にpolyA配列(74bp)、SV40エンハンサー/プロモーター、イントロン、ネオマイシン耐性遺伝子(795bp)、イントロン、PolyA配列の順で連結したDNAを全人工合成した。無菌環境下閉鎖系アイソレーターを用いて、エンドトキシン試験及び無菌試験を経た人工合成DNAをリポフェクション法で生物学的評価試験に合格した129継代Vero細胞に遺伝子導入した。ICP4mRNAと蛋白を安定に発現し得るG418耐性Vero細胞を選別クローン化し、高力価のICP4欠失HSV-1を産生するシードセルストック8本(8.80x10^6/本)を作成した。Real-time PCR法でシードセルストックのリボヌクレオチド還元酵素及びICP4 mRNAの発現を定量し、無血清培養条件での細胞特性を解析した。臨床試験用の薬剤として製造する場合、ウイルスの単一クローンから可能な限り均一なゲノムDNAを精製することが好ましい。大腸菌内で単一クローンのウイルスDNAを増幅可能なBACmid挿入ベクターを用いたゲノムDNAのクローニングと塩基配列決定を進めるため、上記シードセルストックの無血清培養に、肉腫標的破壊HSV-1、d12.CALPΔRRを、感染させ、そのゲノムDNAを精製した。ヒト肉腫手術標本から初代培養肉腫細胞5クローンを樹立した後、SCIDマウスの背部皮下または胸腔内、腹腔内に移植可能な細胞株を選別した。手術標本のパラフィンブロック標本および培養細胞の抽出液での平滑筋アクチン、カルポニンなどの平滑筋特異的遺伝子の発現や血管新生の情報伝達に係わる遺伝子産物の発現、活性化状態、さらにインターフェロン、Tリンパ球抗原などのウイルス感染の防御に係わる遺伝子産物の発現を免疫組織

化学、ウェスタンブロット法、リアルタイムPCR法などを用いて解析し、d12.CALPΔRRのウイルスDNAの安定性試験を行うためのヒト平滑筋肉腫細胞のパネルを作成した。平成18年度で実施予定のd12.CALPΔRRのウイルスDNA全塩基配列決定のために、ET/FLP組換えBACmidシステムを構築した(pBeloBAC1ベクターのBACフラグメントと相同組換えの標識遺伝子としてpCMV-DsRed-ExpressベクターからCMV-DsRED-PolyAフラグメントを連結し、5'、3'両側にFRT配列を付加した。FRT配列のさらに5'側、3'側にそれぞれ、HSV-1ゲノムのUL1,UL2,UL3およびUL4,UL5遺伝子配列を連結した)。HSV-1の産生細胞であるアフリカミドリザル腎臓細胞由来Vero細胞でのタンパク質発現系にあわせてコドンの使用頻度、GC塩基の含量などを最適化し塩基配列を設計した人工合成HSV-11CP4遺伝子(3897bp)の上流にHSV-1の内在性発現制御配列を連結し、下流にpolyA配列(74bp)、SV40エンハンサー/プロモーター、イントロン、ネオマイシン耐性遺伝子(795bp)、イントロン、PolyA配列の順で連結したDNAを全人工合成し、pHSG299ベクターにクローニングした。エンドトキシン試験及び無菌試験を経た人工合成DNAをリポフェクション法を用いて生物学的評価試験施行済みの129継代Vero細胞に遺伝子導入した。ICP4mRNAと蛋白を安定に発現し得るG418耐性Vero細胞を選別クローン化し、高力価のICP4欠失HSV-1を産生するシードセルストック8本(8.80x10^6/本)を作成した。続いて、シードセルストックから1本あたり6.36x10^6個の細胞を含むマスターセルバンク100本を無菌環境下で作成した。ニュージーランド製FBSを含め全ての培養用試薬・培地は、品質試験を経たものを用いた。Real-time PCR法でマスターセルバンクのリボヌクレオチド還元酵素及びICP4 mRNAの発現を定量し、無血清培養条件での細胞特性を解析した。ウイルスを試験薬として製造する場合その規格を統一することが必要であり、そのためにはウイルスの単一クローンから均一なゲノムDNAを精製することが好ましい。それにより塩基配列決定の信頼性が高まる。肉腫標的破壊HSV-1ゲノムヘのBAC挿入ベクターを用いたゲノムDNAのクローニングと塩基配列決定を進めた。
エネルギー需要と政策の経済学的研究

1.石油および非燃料一次産品価格の中期予測エネルギー・非燃料一次産品世界貿易モデル作成の一環として,石油および非燃料一次産品世界価格決定の年次計量モデルを開発した.これを用いて198791年における一次産品世界価格の動向を予測した.またこの研究では,石油および非燃料一次産品の需給と価格の中期的な動向を明らかにするため,予測シミュレーションを行い, 7地域の輸出学に関する予測誤差の検定を行った.2.エネルギー需要の国内価格への影響モデルの推定とシミュレーション26部門の生産関数の2段階CES関数による推定を完了した.これによって,エネルギー価格の経済全体への波及過程の分析を行い, 197980年の石油価格上昇と198486年の石油価格下落がもたらす日本経済への影響の非対称性を検討した.「逆石油ショック」がもつプラスの影響は「石油価格ショック」のマイナスの効果にくらべて小さいことが明らかになった.3.エネルギー価格体系変化の分析と政策の評価産業連関分析の方法を利用して,原油等の輸入財価格ならびに労働資本などの諸要素投入価格変化の製品価格変化に与える影響を計測した.石油製品についてみると,全体として価格の変動はコストの変動にきわめてよく対応している.最近の下落局面においてもこのことは確かめられる.電力料金に関しては,かなり明瞭な規制ラブが存在する.1983年から87年にかけての石油価格の低下過程で,電力料金の理論値を現実値との乖離はやや拡大している.1.石油および非燃料一次産品価格の中期予測エネルギー・非燃料一次産品世界貿易モデル作成の一環として,石油および非燃料一次産品世界価格決定の年次計量モデルを開発した.これを用いて198791年における一次産品世界価格の動向を予測した.またこの研究では,石油および非燃料一次産品の需給と価格の中期的な動向を明らかにするため,予測シミュレーションを行い, 7地域の輸出学に関する予測誤差の検定を行った.2.エネルギー需要の国内価格への影響モデルの推定とシミュレーション26部門の生産関数の2段階CES関数による推定を完了した.これによって,エネルギー価格の経済全体への波及過程の分析を行い, 197980年の石油価格上昇と198486年の石油価格下落がもたらす日本経済への影響の非対称性を検討した.「逆石油ショック」がもつプラスの影響は「石油価格ショック」のマイナスの効果にくらべて小さいことが明らかになった.3.エネルギー価格体系変化の分析と政策の評価産業連関分析の方法を利用して,原油等の輸入財価格ならびに労働資本などの諸要素投入価格変化の製品価格変化に与える影響を計測した.石油製品についてみると,全体として価格の変動はコストの変動にきわめてよく対応している.最近の下落局面においてもこのことは確かめられる.電力料金に関しては,かなり明瞭な規制ラブが存在する.1983年から87年にかけての石油価格の低下過程で,電力料金の理論値を現実値との乖離はやや拡大している.
不飽和土の力学特性を考慮したトンネル掘削にともなう地盤変形予測の高精度化

土の強度定数は,各種構造物の基礎の設計や地盤・地山の安定性において最も重要なパラメータである.強度定数は,土の種類や環境条件によって異なることに加えて,間隙化,飽和度などの土の状態によって変化する.したがって,各種構造物の設計や地盤の安定性の検討に用いる土の強度定数を,唯一に決定することは容易ではない.まず,新潟県中越地震において,斜面災害を起こした地形や地質の特徴を取りまとめた.またこの地域では古くからどのような土砂災害が発生しているのかを明らかにした.雨により地盤がゆるんでいた影響を,原位置から採取した試料の含水状態を変化させることにより考慮すると同時に,地震時の繰返し載荷により土の強度がどのように変化するかについても評価した.次に,豊浦砂や,その他様々な試料で試験を行うことで,不飽和砂質土の強度発現機構の一般化を試みた.用いた試料は,純粋な砂である豊浦砂,非塑性シルトであるDLクレイ,実際の施工現場である東北新幹線三本木原トンネルより採取した砂である.試験の結果より,容易に粘着力や内部摩擦角などの地盤強度を算定できる指標を構築した.以上より,次のことが明らかとなった.1.密度が等しければ,飽和砂と同一サクションの不飽和砂の内部摩擦角は,ほぼ平行となる.2.不飽和土において,細粒分が多く,密度が大きく,サクションが大きくなるほど粘着力が増加する.3.サクションが空気侵入値AEVまでは,粘着力はサクションとともに飽和土の内部摩擦角の傾きで大きくなっていく.AEV以降は,粒度が均一であれば粘着力の増加は小さく,粒度が良ければ粘着力の増加は大きい.4.不飽和砂は定体積条件を除いては,繰返し載荷によりほとんど醸低下を起こさなかった.2004年7月13日新潟県中越地方を未曾有の豪雨が襲った.その時の降雨量は,三条市,見附市,長岡市,栃尾市を含む南北20km,東西100kmのエリアにおいて250mmに達した.新潟県によると,この豪雨は,破堤11箇所,300以上の斜面崩壊を引き起こし,死者15名(内,土砂災害は2名),26,000世帯が浸水した.そこで,三条市における五十嵐川の破堤と出雲崎町中山における斜面崩壊について,崩壊メカニズムを明らかにするために詳細な調査を行った.含水状態を変化させた土に関して一面せん断試験を行い,さらに,不連続面に着目したせん断強度を求めるために,リングせん断試験を行った.これらの試験から得られた強度定数を用いて,斜面安定解析を行った.最終的に,豪雨における土砂災害に関して,土質定数の決定,不飽和透水や斜面安定解析を用いた新しい簡易評価手法を提案した.次に,東北新幹線(八戸-新青森間)三本木原トンネルより採取した砂を用いて飽和砂および不飽和砂の三軸圧縮試験を行った.密度の異なる三種類の供試体を作製し,サクションを変えそれぞれのせん断特性について調べた.トンネル工事において,地下水位低下により切羽の安定性を評価することは,重要な課題である.ここで得られた結果は今後,トンネル工事に伴う切羽安定に関する研究を行うにあたりパラメータとして使用する予定である.土の強度定数は,各種構造物の基礎の設計や地盤・地山の安定性において最も重要なパラメータである.強度定数は,土の種類や環境条件によって異なることに加えて,間隙化,飽和度などの土の状態によって変化する.したがって,各種構造物の設計や地盤の安定性の検討に用いる土の強度定数を,唯一に決定することは容易ではない.まず,新潟県中越地震において,斜面災害を起こした地形や地質の特徴を取りまとめた.またこの地域では古くからどのような土砂災害が発生しているのかを明らかにした.雨により地盤がゆるんでいた影響を,原位置から採取した試料の含水状態を変化させることにより考慮すると同時に,地震時の繰返し載荷により土の強度がどのように変化するかについても評価した.次に,豊浦砂や,その他様々な試料で試験を行うことで,不飽和砂質土の強度発現機構の一般化を試みた.用いた試料は,純粋な砂である豊浦砂,非塑性シルトであるDLクレイ,実際の施工現場である東北新幹線三本木原トンネルより採取した砂である.試験の結果より,容易に粘着力や内部摩擦角などの地盤強度を算定できる指標を構築した.以上より,次のことが明らかとなった.1.密度が等しければ,飽和砂と同一サクションの不飽和砂の内部摩擦角は,ほぼ平行となる.2.不飽和土において,細粒分が多く,密度が大きく,サクションが大きくなるほど粘着力が増加する.3.サクションが空気侵入値AEVまでは,粘着力はサクションとともに飽和土の内部摩擦角の傾きで大きくなっていく.AEV以降は,粒度が均一であれば粘着力の増加は小さく,粒度が良ければ粘着力の増加は大きい.4.不飽和砂は定体積条件を除いては,繰返し載荷によりほとんど醸低下を起こさなかった.
複数のアリール基をもつ不斉炭素中心の構築

ロジウム触媒を用いたアリールホウ素化合物の不斉付加反応を基盤として,複数のアリール基を持つ不斉炭素中心を立体選択的に合成する反応系の開発を行った.独自に開発したロジウム/キラルジエン触媒は,アリールおよびアルキルホウ素化合物の不飽和結合への不斉付加反応において高い触媒活性とエナンチオ選択性を示すことを明らかにした.また,イリジウム触媒を用いたC-H結合活性化を伴う環化反応においてアリール置換不斉炭素中心をもつ化合物の新しい合成反応を開発した.本研究では,一般的に合成が困難とされている水素以外の4つの異なる置換基を持つ不斉炭素中心を効率的かつ立体選択的に構築する反応系の開発を行った.今年度行った研究の実績を以下に示す.(1)ロジウム触媒による不斉アリール化反応を利用した環状スルファミデートおよび環状スルファミドの不斉合成:ロジウム/キラルジエン触媒存在下,アリール基をもつ五員環環状スルファミデートケチミンとアリールボロン酸エステルを反応させるとアリール基のイミン部位への不斉付加反応が効率よくかつ高いエナンチオ選択性で進行し,対応するジアリール置換環状スルファミデートが得られた.得られた環状スルファミデートは,その不斉中心の立体化学を損なうことなく様々な鎖状のアミン類に変換できた.(2)ロジウム触媒による不斉アリール化反応を利用したアミノ酸誘導体の不斉合成:ロジウム/キラルジエン触媒存在下,エステル基をもつ六員環環状スルファミデートケチミンとアリールボロン酸を反応させるとアリール基のイミン部位への不斉付加反応が高いエナンチオ選択性で進行し,対応するα-ジアリール置換環状スルファミデートが得られた.得られた環状スルファミデートは,アミノ酸誘導体であり,環構造の切断によってアミノ酸へと変換可能であると考えられる.(3)イリジウム触媒によるC-H活性化を伴う環状ケチミンと1,3-ジエンの環化反応:昨年度,イリジウム触媒を用いた環状N-スルホニルケチミンと1,3-ジエンとの[3 + 2]環化反応を開発し報告した.今回,ヘミアミナール構造を持つ3-アリール-3-ヒドロキシイソインドリノンが反応系中でN-アシルケチミンを生じ,イリジウム触媒存在下,1,3-ジエンとの環化反応を起こすことが明らかになった.キラルジエン配位子を使うとエナンチオ選択的反応が可能となり,スピロアミノインダン誘導体が高い収率および高い立体選択性で得られた.ロジウム触媒を用いたアリールホウ素化合物の不斉付加反応を基盤として,複数のアリール基を持つ不斉炭素中心を立体選択的に合成する反応系の開発を行った.独自に開発したロジウム/キラルジエン触媒は,アリールおよびアルキルホウ素化合物の不飽和結合への不斉付加反応において高い触媒活性とエナンチオ選択性を示すことを明らかにした.また,イリジウム触媒を用いたC-H結合活性化を伴う環化反応においてアリール置換不斉炭素中心をもつ化合物の新しい合成反応を開発した.炭素原子に水素以外の異なる置換基を持つsp3不斉炭素中心をエナンチオ選択的に構築することは,天然物や医薬合成における重要な基礎反応の一つであり,有機合成化学における挑戦すべき課題である.本研究では,一般的に合成が困難とされている水素以外の4つの異なる置換基を持つ不斉炭素中心を効率的かつ立体選択的に構築する反応系の開発を目的として研究を行った.今年度は,トリアリールメチルアミン類のエナンチオ選択的な合成反応の開発を主に行った.ロジウム/キラルジエン触媒存在下,アリール基で置換された環状N-スルホニルケチミンとアリールボロキシンを反応させるとアリール基のイミン部位への付加反応が効率よくかつ高いエナンチオ選択性で進行し,対応する環構造を持つトリアリールメチルアミンが得られた.本反応は,基質に含まれるアリール基とアリールボロキシンの組み合わせによって,様々な官能基を持つトリアリールメチルアミン類が合成できる.生成物の環構造は還元的に切断可能であり,鎖状のトリアリールメチルアミンへと変換できた.また,3-アリール-3-ヒドロキシイソインドリノンを類似のロジウム触媒系で反応させると,脱水反応によって生じたN-カルボニルイミンへのアリール化反応が進行し,対応するキラルなイソインドリノンが高い収率かつ高いエナンチオ選択性で得られた.さらに,ロジウム/キラルジエン触媒を用いたアルケニルスルホニル化合物の不斉アリール化反応が効率よく進行することを見つけた.この反応では,様々なアルケニルスルホン,スルホナートおよびスルホンアミドの不斉アリール化が可能であり,キラルなジアリール置換メチン炭素中心が触媒的に構築できる.また,イリジウム触媒を用いた環状N-スルホニルケチミンと1,3-ジエンとの[3 + 2]環化反応を開発し,スピロアミノインダン誘導体が高い収率および高い立体選択性で得られた.本研究は,一般的に合成困難な水素以外の4つの異なる置換基を持つ不斉炭素中心を効率的かつ立体選択的に構築する反応系の開発を目的として行った.(1)ロジウム触媒によるアリールボロン酸のケチミンへの不斉付加反応を利用したα,α-ジアリールアミノ酸誘導体の不斉合成:ロジウム/キラルジエン触媒存在下,エステル基をもつ6員環環状スルファミデートケチミンとアリールボロン酸を反応させるとイミン部位への不斉付加反応が高い

エナンチオ選択性で進行し,対応する環状スルファミデートが高収率で得られた.合成した環状スルファミデートは,ニッケル触媒とジエチル亜鉛を用いる還元的な炭素ー酸素結合の切断によって,その立体化学を保持したまま鎖状のα,α-ジアリールアミノ酸エステルに変換できた.(2)ロジウム触媒によるシクロプロピルボロン酸の不斉1,4-付加反応:ロジウムなどのアルキル金属種はそのβ位に水素を持つ場合, β-水素脱離を起こして分解しやすい.そこで,β-水素脱離が起こりにくいシクロプロピル金属種に着目し,シクロプロピル基の不斉付加反応を試みたところ,ロジウム/キラルジエン触媒存在下,アルケニルスルホン,エノン,エノエート,ニトロアルケンなどの電子不足アルケンに対するシクロプロピルボロン酸の不斉付加反応が効率よく進行することを見つけた.(3)イリジウム触媒によるC-H活性化を伴うイミンと1,3-ジエンやアルキンとの環化反応:カチオン性イリジウム触媒存在下,N-アシルケチミンとアルキンとの反応を行うと,C-H活性化を伴う環化反応が進行しスピロアミノインデン誘導体が高い収率および高い立体選択性で得られた.一方,これまで反応が効率よく進行しなかったアルジミンと1,3-ジエンの反応が,触媒前駆体としてのイリジウムシクロオクテン錯体と酢酸カリウムを塩基として用いると速やかに進行することを見つけた.有機化学当初の目的通り,複数のアリール基で置換された不斉炭素中心構築法の開発として,ケチミンへの不斉アリール化反応を行い,その結果は学術誌に掲載された(Chem. Commun. 2013, 49, 5504-5506).一方,エステル基をもつ六員環環状スルファミデートケチミンの不斉アリール化反応においても,2つのアリール基で置換されたα-アミノ酸誘導体の合成ができることを明らかにし,現在はその変換反応開発を行っている.また,イリジウム触媒による不斉環化反応においても2つのアリール基で置換された不斉炭素中心を持つスピロアミノインダン誘導体の合成を行った.当初の目的通り,複数のアリール基で置換された不斉炭素中心構築法の開発として,ケチミンへの不斉アリール化反応を達成し,それらの結果は学術誌に掲載された(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5056; Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1777).一方,アルケニルスルホニル化合物の不斉アリール化反応においても,2つのアリール基で置換された不斉炭素中心の立体選択的構築法を開発し,その結果も学術誌に掲載されている(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9086).これらの報告のなかで,3-アリール-3-ヒドロキシイソインドリノンの不斉アリール化反応とアルケニルスルホニル化合物の不斉アリール化反応はSynfacts (Highlights in Current Synthetic Organic Chemistry)に紹介されており,特に後者はSynfacts of the monthとして選ばれ,高い評価を得ている.今後の研究方針として,エステル基をもつ六員環環状スルファミデートケチミンの不斉アリール化反応をさらに発展させ,得られた光学活性環状スルファミデートをアミノ酸へと変換する反応の開発を行う.
多元情報受容系の研究

画像・音響・言語などは、われわれ人間にとって最も重要な入力情報である。本研究は、これらを多元的に理解することを目標とし、対象世界の知識に基づいて推論しながら、多様の形式の情報理解の方式を探究した。1.高次知能センサの研究高次知能センサの情報伝送,パターン処理と推論の構造,必要な知識表現などの問題について以下の研究を行った。(1)移動ロボットの環境理解のためのセンサ情報の融合と理解。(2)動的計画法を用いるステレオマッチングの高速ハードウェアの試作。(3)知的処理協調のため戦略ルールを用いる推論方式の実現。(4)3次元画像データの処理・表示とエキスパートビジョン。(5)音楽理解システムの実現と感性情報の抽出処理(6)2値画像の形状・構造解析と3次元情景解析(7)人体を対象にした3次元物体の特徴表現と認識2.多元入力情報の総合的理解の研究多元入力から得られる事実や仮説,対象世界で成立する法則を利用して、その世界を総合的に理解する研究を、以下のように行った。(1)天気図の記述・蓄積と検索,天気図理解システムの構成。(2)気象衛星多元画像と地形モデルの較正。(3)階層モデルに基づく言語音声の理解。(4)図面・文書画像の適応処理と知識処理。(5)総一した言語処理系による画像・文書解析.(6)ランドサット画像の知識に基づく理解(7)視覚情報と言語情報の接続と理解。
アイルランド文化における「トランスレーション」の役割-同一性から他者への出口

平成16年度は、この課題に関連しだ口頭発表をふたつと論文二点を発表(平成17年4月、9月発行予定)した。また萌芽研究の最終年度に当たり、まとめとしての博士論文作成を中心に活動した。7月末、アイルランドのゴルウェイ大学で開催されたアイルランド文学国際学会(IASIL)で行った口頭発表では、現代女性詩人Vona Groarkeの作品の中に見られる芸術家の社会的責任と自由について、グローバル化していく社会の中でのローカルな文化の重要性と関連させて分析した。GroarkeはFlightという詩集で、産業革命後コロニー開発を推し進める英国社会批判を詩作品の中で行った18世紀の詩人Goldsmithを「トランスレーション」している。10月のIASIL日本支部学会ではアイルランド現代女性詩人の「ホームシックネス」というテーマの取り扱いについて論じ、「ポスト・コロニアル」の世界での望ましい「ホーム」の形態、他者が内在している自己と言う形を認めるという「ホーム」のありかたを目指す、男性中心的文化の中では「他者」でありながら、「母国・ホーム」のイメージを担ってきた女性作家たちの意識を分析した。科学研究費使用による8月の英国サセックス大学での研究では、北アイルランド女性詩人Medbh McGuckianの「トランスレーション」の意識についての博士論文の第5章を作成した。この章では、北アイルランド紛争のひとつの節目となるIRAの「停戦宣言」が1994年に出された事により社会政治的な発言が行いやすくなった状況で、McGuckianが明確に政治文化的な背景に言及するようになった動きを分析した。McGuckianは1990年代に入って以降ゲルニカを描いたピカソの言葉に触発されて、直接暴力・反暴力を描くのではない形で暴力的な状況を伝える事に専心している。虎岩は彼女の「芸術」による社会政治状況の「トランスレーション」を分析研究した。平成14年度は「アイルランド文化における『トランスレーション』」というテーマに関連して3篇の論文を発行し、2つの口頭発表を行った。9月発行のTranslation as an Exit : Medbh-McGuckian's on Ballycastle Beachは、McGuckianが20世紀前半のロシアの女性詩人Maria Tsvetaevaの作品からの詩行を自分の作品に移植することによって、オリジナルからの多様性の展開を示している様子を、両者の死の詳細な読解によって論じたものである。12月発行の'Most foreign and cherished reader' : On Medbh-McGuckian's Ideas of LanguageはMcGuckianの詩を材料に、「観念」を「翻訳」するメディアとしてだけではなく、それ自体ものとしての意義を使用する状況・場所によって多様に変化させていく言葉の力を探ることによって、歴史的一回限りの存在の重要性を確認する。3月発刊の「Shelmalierにおける『声』について」はMcGuckianの第6詩集における歴史性の問題を過去のテキストの「翻訳」ということをテーマに論じた。また、7月の末にブラジル、サンパウロで開催される世界アイルランド文学研究学会において、McGuckianの詩における肉体性ということをテーマに歴史的一回性の意義の問題を論じたが、そのあとブラジル、アルゼンチンにおけるアイルランド移民の影響をリオデジャネイロ及びブエノスアイレスで取材した。それぞれの土地でコロニーを作り故国の文化を守ると同時に、土地の文化と混ざり合い多彩に展開している模様をこの度はとりわけ舞踊から取材した。平成15年度は「アイルランド文化における『トランスレーション』」というテーマに関連して、3つの口頭発表を行った。第1発表は5月開催の日本英文学会においてのA Particular Body : Medbh McGuckian's Marconi's Cottageで、1980年代半ば以降北アイルランド紛争の解決策が探られる中で、現実の社会政治的な問題への関心を積極的に示し始めた文学者たちについて考察した。第2発表は7月上旬ハンガリーで開催された国際アイルランド文学会においてのもので、北アイルランドで「トランスレーション」の観念・行為が政治的メッセージと深くかかわりを持ち始める1980年代を主題に発表した。またハンガリーでは、東ローマ帝国、ソ連などの大国からの支配を経験しながら、様々な文化の接触による文化を生み出してきたハンガリーに同種の経験を持つアイルランド文化との共通点を探った。第3発表は10月中旬の日本アイルランド文学会にて、アイルランド共和国出身の若手詩人(1960年代生まれ)Voana GraorkeのFlightについて行い、ヨーロッパ社会が経済発展を遂げヨーロッパ社会外の文化に関心を広げ始める18世紀初頭とグローバリズムが進展する現代世界を比較し、「トランスレーション」によって図ろうとするコミュニケーションとその限界、また限界の中から生まれる新しい可能性につい考察した。この発表は16年度発行のInternational Association for the Studies of Irish Literaturesの機関雑誌Journal of Irish Literatureに掲載の予定である。

10月のIASIL日本支部学会ではアイルランド現代女性詩人の「ホームシックネス」というテーマの取り扱いについて論じ、「ポスト・コロニアル」の世界での望ましい「ホーム」の形態、他者が内在している自己と言う形を認めるという「ホーム」のありかたを目指す、男性中心的文化の中では「他者」でありながら、「母国・ホーム」のイメージを担ってきた女性作家たちの意識を分析した。科学研究費使用による8月の英国サセックス大学での研究では、北アイルランド女性詩人Medbh McGuckianの「トランスレーション」の意識についての博士論文の第5章を作成した。この章では、北アイルランド紛争のひとつの節目となるIRAの「停戦宣言」が1994年に出された事により社会政治的な発言が行いやすくなった状況で、McGuckianが明確に政治文化的な背景に言及するようになった動きを分析した。McGuckianは1990年代に入って以降ゲルニカを描いたピカソの言葉に触発されて、直接暴力・反暴力を描くのではない形で暴力的な状況を伝える事に専心している。虎岩は彼女の「芸術」による社会政治状況の「トランスレーション」を分析研究した。
石炭のクリートネットワークにおける流体流動の解明とCO_2-ECBM/Sへの応用

本研究では、CO2-ECBM/Sへの応用を念頭に、石炭のクリート(き裂)ネットワークにおける二相流体流動特性を解明することを目的とした。上下面がかみ合ったき裂に対する封圧下二相流動実験を実施し、相対浸透率の顕著な毛管圧依存性を明らかにした。また、き裂開口幅分布を用いた二相流動モデル解析を実施し、どの既存モデルとも異なる相対浸透率曲線を得た。今後、より広範な条件での二相流動特性に関する研究の必要性が明らかになった。炭層メタン貯留層において二酸化炭素の固定とメタンの増回収とを同時に実施するCO_2-Enhanced Coal Bed Methane/Sequestration(CO_2-ECBM/S)のプロセスを精度よく予測するためには、石炭化の進行により生じるクリート(天然フラクチャー)ネットワークにおける流体流動を解明する必要がある。そこで本研究では、貯留層環境下のフラクチャーに対して二相流体流動実験を実施し、この結果に基づいてフラクチャーネットワークにおける流体流動を数値モデル解析により解明する。また、この知見に基づき現実に即したプロセスモデルを構築し、従来のプロセスモデルにおける問題点を明らかにする。本年度はまず、最大10MPaまでの封圧下において5cmx5cmの単一引張フラクチャーに対して二相流体流動実験を実施した。その結果、非濡れ性流体の相対浸透率は毛細管圧力に依存することが明らかになった。つまり、既存の相対浸透率カーブのうち、毛細管現象の影響を無視したXカーブとViscous couplingモデルカーブは実フラクチャーには適用できないことが明らかになった。そこで今後、さらに広範な条件(応力やせん断変位)下において二相流体流動実験を実施し、特に毛細管圧力と相対浸透率の関係を明らかにするため、直径50mm、長さ50100mmのフラクチャーを含むサンプルに対して最大50MPaの封圧を作用させた状態で、二種類の流体の圧力と流量の測定が可能な岩石コア浸透試験装置を新たに開発した。また最大600cm^2の異なる寸法のフラクチャーに関して封圧下の開口幅分布を測定し、フラクチャー面同士の接触面積はフラクチャー寸法に依存しないことを明らかにした。このことにより、フラクチャーネットワークにおける流体流動解析に必要なフラクチャーのマルチスケールモデリング法が明らかになった。CO2-ECBM/Sへの応用を念頭に、特に石炭のクリート(フラクチャー)ネットワークにおける二相流動特性を明らかにすることを目的とした。Semi-dynamic法による相対浸透率測定が可能な新開発の二相流動実験システムを用い,フラクチャーの上下面同士が良くかみ合ったフラクチャーに対する封圧下二相流動実験を実施したところ,相対浸透率の顕著な毛管圧依存性が明らかになった。すなわち,封圧下のフラクチャーにおいては,毛管現象が無視できないほど開口幅が小さく,二相流動特性は既存の模擬フラクチャーを用いた研究から得られたXモデルおよびViscous couplingモデルでは再現できないことがわかった。加えて、フラクチャー開口幅分布を用いた非定常二相流動モデルを新たに開発,毛管現象および粘性の影響を考慮した二相流動解析を実施し,実験で使用したフラクチャーの相対浸透曲線を求めたところ,やはりXモデルやViscous couplingモデルとは全く異なる相対浸透率曲線が得られた。さらにこの相対浸透率曲線は,毛管圧の影響が顕著な多孔質岩の相対浸透率曲線(Coreyモデル)とも大きく異なっており,三次元的な流路を形成できる多孔質岩よりも,二次元的な流路しか形成できないフラクチャーにおいては,相間の相互干渉が大きいことが示唆された。本研究を実施することにより,既存の相対浸透率曲線では,フラクチャーの二相流動特性を表現することができないことが明らかになった。しかしながら本研究では,フラクチャーの上下面が良くかみ合ったフラクチャーのみを使用しており、また封圧条件も限られている。フラクチャーの上下面のかみ合い(せん断変位)の変化や封圧により開口幅分布が変化した場合,二相流動特性も本研究のものとは異なる可能性があるため,今後より広範な条件での二相流動特性の評価が必要であることが明らかになった。本研究課題は追加採択課題であったため進展がやや遅れているが、当初目標の3分の2以上は達成できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の進展はやや遅れているものの、当初目標の3分の2以上は達成できている。したがって、研究計画の大幅な変更は必要ではなく、また研究を遂行する上での問題点も今のところ見当たらない。今後もおおむね当初の計画通りに本研究を推進する。
ヒト静止立位姿勢における足および股関節の協調運動制御

本研究ではヒト静止立位時における神経制御戦略を明らかにすることを目的とし,健常者およびパーキンソン病患者の姿勢動揺計測実験,および数理モデルのシミュレーションを行った.計測実験により,静止立位時にける股関節が大変柔軟であること,また数値シミュレーションにより,その股関節の柔軟性が姿勢維持に重要な役割を果たすことを明らかにした.健常者とパーキンソン病患者の姿勢動揺の差異より,パーキンソン病患者の姿勢の不安定化が,健常者の柔軟な姿勢制御メカニズムの崩壊によって引き起こされている可能性が示唆された.ここで得られた知見は,パーキンソン病重症度の定量的な診断指標の構築などへ応用できることが期待される.本研究ではヒト静止立位時における神経制御戦略を明らかにすることを目的とし,健常者およびパーキンソン病患者の姿勢動揺計測実験,および数理モデルのシミュレーションを行った.計測実験により,静止立位時にける股関節が大変柔軟であること,また数値シミュレーションにより,その股関節の柔軟性が姿勢維持に重要な役割を果たすことを明らかにした.健常者とパーキンソン病患者の姿勢動揺の差異より,パーキンソン病患者の姿勢の不安定化が,健常者の柔軟な姿勢制御メカニズムの崩壊によって引き起こされている可能性が示唆された.ここで得られた知見は,パーキンソン病重症度の定量的な診断指標の構築などへ応用できることが期待される.平成24年度は,申請者が提案する立位姿勢制御の新仮説の検証,およびパーキンソン病の立位姿勢障害に関する仮説の検証を目的とし,(A)健常者の静止立位時における関節角度,筋活動,足圧中心点の同時計測が可能な計測環境の構築,ならびにヒト静止立位時の姿勢動揺計測,(B)パーキンソン病患者の静止立位時における筋活動,足圧中心点の同時計測,ならびに足圧中心点の時間変化から足および股関節の関節角度を推定するアルゴリズムの構築を行った.(A)で得られた計測データをヒト身体が倒立二重振子で近似できるとする仮定の下で解析した.ヒト身体上に貼付されたマーカの時空間情報から推定される足および股関節角度の時間変化を周波数領域で解析した結果,およそ1Hzから2Hz程度の周波数帯域において逆位相で運動していることがわかった.これにより,ヒト身体重心の運動の高周波数成分が除去され,足および股関節の逆位相運動がヒト静止立位姿勢の安定化に寄与している可能性が示唆された.1Hzから2Hzの周波数帯域は,数理モデルを用いた解析により逆位相の運動が中枢神経系からのフィードバックの介入なしに受動的に生じる振動帯域である.中枢神経系がこの身体特性を巧みに利用している可能性が示唆された.(B)で得られた計測データを解析し,静止立位時におけるパーキンソン病患者の足関節筋の活動度が,健常者に比べて大変大きいことがわかった.これは,パーキンソン病患者が静止立位姿勢を硬く維持している可能性を示唆する.パーキンソン病患者が足関節のみならず股関節などの他の関節も硬くすることにより立位姿勢を維持している可能性を探るため,モーションキャプチャシステムのような大規模装置を必要としない関節角度推定アルゴリズムが必要である.そこで,足圧中心点の時間変化から足関節ならびに股関節の時間変化の推定を行うアルゴリズムの開発を行い,一定の成果を得た.本研究ではヒトの静止立位時における神経制御メカニズムの解明を目的とし,計測実験および数値シミュレーションの面からヒト静止立位姿勢を解析した.計測実験では,床反力系,モーションキャプチャシステム,無線筋電図を統合的したシステムを用いて健常者の静止立位姿勢を,床反力系と無線筋電図を統合したシステムを用いてパーキンソン病患者の静止立位姿勢を計測した.集められたデータを解析することにより,健常者の静止立位姿勢が大変柔軟な制御によって実現されており,また神経制御戦略がこれまで考えられてきた戦略(例えばUncontrolled Manifold戦略)などとは異なる可能性が示唆されつつある.数値シミュレーションを用いた解析では,ヒト静止立位姿勢を足関節と股関節を持つ倒立二重振子でモデル化した.状態空間内に存在する安定多様体に注目した神経制御戦略を実装することにより,姿勢制御のフィードバックループ内に大きな時間遅れが含まれる場合でも,立位姿勢を維持できることを明らかにした.この制御戦略は,我々の研究グループ固有のものである.この制御戦略を基盤としたパラメータスタディにより,股関節の柔軟性が姿勢動揺ダイナミクスおよびHip-StrategyやAnkle-Strategyに代表される姿勢制御戦略に対して大きな差異を与えることを明らかにした.パーキンソン病患者の姿勢動揺計測実験により得られたデータと健常者の姿勢動揺計測実験により得られたデータを比較することにより,パーキンソン病患者の姿勢制御戦略が健常者の姿勢制御戦略に比べて剛直なものであることが明らかにされつつある.これは,継続的にパーキンソン病患者の姿勢動揺計測実験を行ってきた結果であり,得られた知見は今後有効活用されることが期待できる.本研究は,申請者が提案する立位姿勢制御の新仮説の検証,およびパーキンソン病の立位姿勢障害に関する仮説の検証を目的としている.これを達成するために,平成24年度および平成25年度を通して,(A)健常者の静止立位制御メカニズムを探るための計測システムの構築,計測,およびデータの解析,(B)パーキンソン病患者の姿勢動揺計測,およびデータの解析を行う.平成24年度は,(A)の計測システムの構築,姿勢動揺計測の一部,およびデータ解析の一部,(B)の姿勢動揺計測,およびデータ解析の一部を行った.

これにより,平成25年度に実施予定であった,健常者への摂動実験,およびパーキンソン病患者の姿勢ダイナミクスに含まれる特徴の考察と再現を行うための基盤が構築できた.平成24年度に得られた成果により,平成25年度においては研究がおおむね計画通りに実施できることが期待される.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は,1足関節および股関節の協調運動が失われた際に見られる姿勢動揺ダイナミクスの変化の理解,2継続的な摂動による姿勢の不安定化の可能性の評価,ならびに3パーキンソン病患者の静止立位時における関節間協調運動障害の評価を目的とし,以下の研究を実施する.研究1を行うため,足関節あるいは股関節を固定した状態での静止立位姿勢の計測実験,および計測実験の結果を再現することが可能なヒト立位姿勢数理モデルの構築を行う.軽量かつ剛直な関節固定器具を作成し,それを装着した状態での計測実験を行う.ヒト身体運動を倒立二重振子モデルで近似し,装具の装着時・未装着時における計測実験データに対して足関節および股関節の運動を評価する.これらを再現することが可能な,神経フィードバック制御で安定化される倒立二重振子モデルを構築し,申請者が提案する新仮説を検証する.研究2を行うため,フォースプレートから得られる足圧中心点の状態,およびモーションキャプチャシステムから得られるヒト姿勢の状態をリアルタイムで処理し,トレッドミルに入力を加えられるシステムを構築する.これを用いて,静止立位中の被験者に継続的な摂動を作用し,姿勢動揺ダイナミクスの変化を考察する.能動的フィードバック制御の持続的な活性化あるいは持続的な不活性化を引き起こす摂動を作用することにより,静止立位姿勢の不安定化を引き起こすことが可能であるかどうかを評価する.研究3を行うため,パーキンソン病患者の姿勢動揺計測を行う.フォースプレートから得られる静止立位時の足圧中心点の時間変化より,足関節および股関節角度の時間変化を推定するアルゴリズムを確立する.計測データより推定されるパーキンソン病患者の足関節および股関節角度の時間変化と,健常者のそれらを比較することにより,立位姿勢障害が見られるパーキンソン病患者の関節間協調運動障害の可能性を評価する.25年度が最終年度であるため、記入しない。