hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精神遅滞児の肥満解消に必要視される運動能力開発に関する事例研究

しかし、身体活動を増やしたり、食事における摂取カロリーを大幅に制限することができなかったため、目標であった肥満程度の軽減化を達成することはでなかった。本年度も、フ-ブなわとびを継続的に実施し、さらに、教師記録、教師と両親との緻密なコミュニケーションに努めながら、肥満の程度が重度から再重度にならないように昨年同様最善の注意を払った。中等部2年生の事例児は、平成7年4月身長163cm、体重62kg、平成8年1月164cm、体重59kgで、肥満傾向児指数それぞれ118と111というように、昨年度末同様標準体重を維持することに成功した。しかし、急激な肥満解消のプログラムが食後に吐くといった症状を引き起こしたものと推定できる。昨年の9月以降はこうした症状が大幅に軽減化したと報告されている。昨年末から、情緒障害がより顕著になり、家庭内で祖母や母親に暴力をふるうため、本事例児は今年1月から病院に入院して現在に至っている。家庭での食事管理や運動実施がある程度成功しているため、体重の増加に対してブレーキをかけることができた。吐く行為や情緒障害の重症化に対する肥満解消プログラムの関与の有無程度を解消することは来年以降の重要な課題であると指摘できる。なお本年も、学校場面でフ-プなわとびを本事例児に定着させることができなかった。中学部3年次に在籍中の本事例児は,家庭内で祖母や母親に暴力を振るうようになったため,1996年1月より7月中旬まで,施設に入所していた.その期間,一週間に一回ほど養護学校に通学し,保健室などで指導を受けていた.夏休み前にその施設を退所後,新しい養護学校に転校している.したがって,身長と体重の測定は4月に一度しか実施できなかった.その時の身長と体重は164.3cm(全国値:165.0cm)と52.2kg(54.7kg)であり,肥満傾向児指数は過去最小の97.0であった.その後のレポートによると,11月になると,再び嘔吐が認められるようになり,薬を服用し出したとのことである.体重のさらなる低下や増加の認められない背景には,こうした頻繁な嘔吐や反芻が何らかのかたちで関与しているものと推察できる.しかしながら,医師も,嘔吐・反芻と体重の増減との因果関係をはっきり認定できない状態にある.さらに,精神医学的観点から,こうした頻繁の嘔吐の原因を下すことは難しいと診断している.今年度は研究成果報告書作成の年である.その報告書の前半では,昨年高等部を卒業した事例児が「フ-プとびなわ運動」をマスターするに至った軌跡を,高畑の「フ-プとびなわ驚異の教育力」といった実践記録より,精細に紹介する.特に本人の心身(肥満問題や体力問題を含む)や家庭の両親やクラスの仲間に及ぼした影響を詳述している.さらに,高畑の「フ-プとびなわでなわとびは誰でも跳ばせられる」といった著書より,精神遅滞児に対する「フ-プとびなわ」の指導ステップを要約している.報告書の後半では,「フ-プとびなわ」の導入には失敗したけれども,小学部から重度肥満であった事例児がどのような過程で肥満を解消したかを,家庭からの視点と養護教諭の視点から究明している.
連立LMIの非共通解に基づくディスクリプタシステムの多目的ゲインスケジューリング

近年,状態空間表現で表すことが可能なシステムをあえてディスクリプタ表現に変換することによって、パラメータの構造的変動に対するロバスト安定化やゲインスケジューリングなどを扱いやすい形で表し,コントローラを設計する方法が提案されている.本研究ではこの考えに基づき,昨年度までに,状態フィードバックにより多目的制御(極領域を拘束したH-infinity制御)を実現するためのLMIの解の構造について検討してきた.そこで,本年度は,出力フィードバックにより多目的制御を実現するための連立LMIの解の構造について検討した.本研究では,まず,あるディスクリプタシステムに対し,出力フィードバックにより閉ループ極を指定した極領域に配置するためのLMI条件を示した.つぎに,多目的制御の仕様として,複数の極領域への極配置を考えた.この場合,連立LMIの解をすべて共通に選ぶと,状態空間表現に基づく方法よりもディスクリプタ表現に基づく方法の方が保守的な設計となることが明らかとなった.その要因は,連立LMIの解の冗長な部分も共通としているためであると考え,本研究では,解の構造を限定し,冗長な部分を非共通とすることによって,少なくとも状態空間表現に基づく方法と同程度の保守性を保証する手法を提案した.以上の結果は,川田昌克:「ディスクリプタ表現を利用した多目的出力フィードバック制御」,第3回制御部門大会(計測自動制御学会主催),pp.5-10(2003)において発表した.ついで,提案法を多目的ゲインスケジューリングに拡張したとき,その有効性を実システムへの応用例で検証するため,非線形性や入出力間の干渉が強いツインロータヘリコプタ実験装置について検討した.ツインロータヘリコプタの非線形モデルを導出した報告はほとんどないため,本研究ではまず,ラグランジュ法に基づく非線形モデルの導出を行った.つぎに,導出された非線形モデルの妥当性を調べるため,最適レギュレータによるサーボコントローラを用いて非線形シミュレーションと実機実験を行った.その結果,両者はよく一致し,また,ツインロータヘリコプタを上昇させたまま大きく旋回させると,非線形性や相互干渉の影響により振動的な振る舞いをすることが確認できた.このことから,ツインロータヘリコプタが提案する多目的ゲインスケジューリングの有効性を検証するための対象となり得ることがわかった.ディスクリプタ形式のLPVシステム対するゲインスケジューリングでは,従来,ディスクリプタ変数を状態変数のみに選ぶことが多かった.この場合,パラメータpに関して高次のパラメータ依存LMIを解く必要があり,変動を保守性なく凸多面体で囲むことができないため,有限個のLMIに帰着すると各設計仕様を保守的に評価してしまうことになる.それに対し,ディスクリプタ変数を単に状態変数とするのではなく,状態変数の時間微分などもディスクリプタ変数に含ませることによって,各設計仕様に関するパラメータ依存LMIをpに関する1次式で表し,有限個のLMIに帰着する際の保守性に対処することが提案されている.また,多目的制御を行う場合,各設計仕様に関するパラメータ依存LMIを連立させる必要があるが,従来の方法では,本来共通でなくてもよい解も共通としているため保守的な設計となる.一方,状態空間表現の枠組みではあるが,LMIの共通解をコントローラのゲインのみとし,収束が保証される反復計算により保守性の少ないコントローラ設計を行う手法が提案されている.本研究では,この考え方をディスクリプタ形式のLPVシステムに拡張し,保守性の少ない多目的ゲインスケジューリング(特に,極配置条件つきH-infinity制御)を実現する手法を提案した.提案法では,従来の結果と異なり,ディスクリプタ変数の選び方を工夫してコントローラのゲインを見かけ上,定数とする.その結果,共通解をコントローラのゲインのみとすることが可能なパラメータ依存LMIはpに関して1次となり,有限個のLMIへ帰着する際の保守性に対処できる.また,提案法の有効性は,倒立振子への応用例により検証し,LMIの解を共通とした場合よりも保守性を改善できることを示した.近年,状態空間表現で表すことが可能なシステムをあえてディスクリプタ表現に変換することによって、パラメータの構造的変動に対するロバスト安定化やゲインスケジューリングなどを扱いやすい形で表し,コントローラを設計する方法が提案されている.本研究ではこの考えに基づき,昨年度までに,状態フィードバックにより多目的制御(極領域を拘束したH-infinity制御)を実現するためのLMIの解の構造について検討してきた.そこで,本年度は,出力フィードバックにより多目的制御を実現するための連立LMIの解の構造について検討した.本研究では,まず,あるディスクリプタシステムに対し,出力フィードバックにより閉ループ極を指定した極領域に配置するためのLMI条件を示した.つぎに,多目的制御の仕様として,複数の極領域への極配置を考えた.この場合,連立LMIの解をすべて共通に選ぶと,状態空間表現に基づく方法よりもディスクリプタ表現に基づく方法の方が保守的な設計となることが明らかとなった.その要因は,連立LMIの解の冗長な部分も共通としているためであると考え,本研究では,解の構造を限定し,冗長な部分を非共通とすることによって,少なくとも状態空間表現に基づく方法と同程度の保守性を保証する手法を提案した.以上の結果は,川田昌克:「ディスクリプタ表現を利用した多目的出力フィードバック制御」,第3回制御部門大会(計測自動制御学会主催),pp.5-10(2003)において発表した.ついで,提案法を多目的ゲインスケジューリングに拡張したとき,その有効性を実システムへの応用例で検証するため,非線形性や入出力間の干渉が強いツインロータヘリコプタ実験装置について検討した.

ツインロータヘリコプタの非線形モデルを導出した報告はほとんどないため,本研究ではまず,ラグランジュ法に基づく非線形モデルの導出を行った.つぎに,導出された非線形モデルの妥当性を調べるため,最適レギュレータによるサーボコントローラを用いて非線形シミュレーションと実機実験を行った.その結果,両者はよく一致し,また,ツインロータヘリコプタを上昇させたまま大きく旋回させると,非線形性や相互干渉の影響により振動的な振る舞いをすることが確認できた.このことから,ツインロータヘリコプタが提案する多目的ゲインスケジューリングの有効性を検証するための対象となり得ることがわかった.
ヒートポンプレス地中熱利用融雪装置における熱交換井の採熱特性

これまで、ボーリングマシンを使わずにパワーシャベルを使った回転埋設型の鋼管杭を熱交換井として用いる方式を確立した。しかし、弘前大学で熱交換井の埋設を試みたが、地盤が固いため4m深までしか掘削できず、十分な地中熱が得られなかった。同時に研究過程でエアコンを水冷式に改造して性能評価を調べていったところ、地下水のように一定熱源温度が保たれれば寒冷地でも高いCOPが期待できた。このヒートポンプシステムをイチゴのベンチ栽培に適用した。GHEの深さがベンチ長に対して十分ではなかったため、鋼管杭内の水温は大きく増加したが、栽培環境を十部冷却していることが認められた。本研究課題である地中熱を利用した融雪装置は、雪国で多く使われている灯油を燃料とした装置よりもランニングコストが低い。従来のボーリング型融雪装置は、ヒートポンプの設置や熱交換井のためのボーリング工事によって初期投資が高額になるため、一般家庭への普及が遅れている。そこで本研究では熱交換井の短縮化といった特徴を有する地中熱利用型の融雪装置の採熱効率について検証した。実績については、2つの特許の出願を行った。1つは、回転埋設により施工される熱交換井の改良である。もう一つは、地中熱を用いた融雪槽の開発である。いずれもコストダウンを十分に考慮した。青森県のような雪国では、低ランニングコストによる融雪方法の確立が模索されている。本研究では、ランニングコストを抑えるために熱交換井の改良を行い、その効果を検討するものである。改良点は、熱交換井の長さを短縮する代わりに、杭表面に数センチメートルの孔を施した。これにより、長さの短縮に伴う採熱効率の低下を抑えることが期待できる。この熱交換井は、鋼管杭に何箇所か孔を施してあり、そこから地下水が流入するものであるが、井戸孔と同じ仕組みである。ただ、井戸はあらかじめボーリングを行ってアクリル製のパイプを挿入するが、この熱交換井は丈夫な鋼管であり、埋設しながらボーリングなしで挿入できるため、低い設置コストが可能である。また丈夫なため、スクリーン部分の孔径も大きくすることができ、地下水採水に伴う目詰まりが改善できる可能性がある。一方、熱交換井のみでは、採熱量は低く、融雪能力に対して限界が見られる。そこで、補助熱源としてのヒートポンプの性能を評価するため、エアコン(圧縮ポンプ1kw程度)を分解してヒートポンプをむき出しにした装置を用いて、加温能力の測定を行った。この結果、採熱側に低温の水源を用いた場合でも、水量を増やせばCOPが3程度の加温能力を有すことが分かった。本課題ではヒートポンプレスを謳っているが、本熱交換井とヒートポンプを組み合わせることにより、低コストで耐久性のより高い融雪システムを提案できる可能性が示された。今年度はボーリング孔を用いて地下水位等を測定した。また、本研究ではヒートポンプレスでの検討であるため、対照区であるヒートポンプを用いた検討を行った。改良点は、熱交換性の長さを短縮する代わりに、杭表面に数センチメートルの孔を施した。これにより、長さの短縮に伴う採熱効率の低下を抑えることができる。これまで、主に熱交換井の改良について検討を行ってきた。特に、ボーリングマシンを使わずにパワーシャベルを使った回転埋設型の鋼管杭を熱交換井として用いる方式を確立した。この方法により、施工費の削減や採熱効率の増加が可能となった。また、地中に埋設した融雪槽と採熱鋼管杭により、大きな雪塊を砕いて融かす技術も確立した(実願2014-4629)。他方、一連の実験で熱交換井のみでは採熱量が低く、融雪能力に対して限界が見られた。そこで、補助熱源としてのヒートポンプの性能を評価するため、エアコンを分解してヒートポンプを剥き出しにした装置を用いて、加熱能力の測定を行った。この結果、採熱側が5°C程度の低温の水源を用いた場合、COPが4前後であったが、水源を地下水温度の15°Cにした場合、5.5と増加がみられた。本課題ではヒートポンプレスであったが、本熱交換井とヒートポンプを組み合わせることにより、低コストで耐久性の高い融雪システムを提案できる可能性が示唆された。地盤の柔らかい青森市では本案により10m深まで掘削可能ということが既に分かっていたが、弘前市のような地盤の固い場所では、前もって掘削してから埋設する必要があり、大きなコスト低下が望めないことが分かった。例えば、弘前大学で熱交換井の埋設を行ったが、4m深程度まで掘削できず、十分な地下水が得られなかった。本研究では、地中熱を利用して融雪を行うに当たり、ヒートポンプを使わないことで初期投資やランニングコストの削減効果を図った。熱交換井の設置に当たり、掘削深度を大きくすることにより採熱量が多くなるが、掘削費が大きくなる。このため、10mより浅い深度範囲内で、熱交換井の改良により、地中熱の採熱効率の向上を目指した。まず、ボーリングマシンを使わずにパワーシャベルを使った回転埋設型の鋼管杭を熱交換井として用いる方式を確立した。また、地中に埋設した融雪槽と採熱鋼管杭により、大きな雪塊を砕いて融かす技術も確立した。

他方、一連の実験で熱交換井のみでは採熱量が低く、融雪能力に対して限界が見られた。また、弘前大学で熱交換井の埋設を試みたが、地盤が固いため4m深程度までしか掘削できず、十分な地中熱が得られなかった。同時に研究過程でエアコンを水冷式に改造して性能評価を調べていったところ、地下水のように一定熱源温度が保たれれば寒冷地でも高いCOPが期待できた。そこで、補助熱源としてのヒートポンプの性能を評価するため、エアコンを分解してヒートポンプを剥き出しにした装置を用いて、加熱能力の測定を行った。その結果、寒冷地でも15°C程を保っている地下水を熱源とすれば、空気熱源よりも高いCOPを示し、またデフロストによる消費電力のロスを抑制することが確認された。これまでの研究により、寒冷地において掘削による熱交換井を設置するよりも、地下水を熱源とした方が、より安定的で低コストの融雪ができるものと思われた。これまで、ボーリングマシンを使わずにパワーシャベルを使った回転埋設型の鋼管杭を熱交換井として用いる方式を確立した。しかし、弘前大学で熱交換井の埋設を試みたが、地盤が固いため4m深までしか掘削できず、十分な地中熱が得られなかった。このヒートポンプシステムをイチゴのベンチ栽培に適用した。GHEの深さがベンチ長に対して十分ではなかったため、鋼管杭内の水温は大きく増加したが、栽培環境を十部冷却していることが認められた。平成26年度の研究計画では、ボーリング井戸を設置し、コアサンプルの基礎物性値を測るところまでだった。現在まで、27年度に行う予定であった地下水位の変動を地下水位計を用いてモニタリングを行っているところであり、研究は順調に進展している。また、熱交換井の設置についても計画を前倒しして、既に工事を行った。これら工事等の予算は、前倒し申請を行い、執行した。昨年度に続き、対照区である地下水を用いたヒートポンプの加温効果についての検討を行う。次にヒートポンプを用いない場合との加温能力の比較を行っていくつもりである。最後に、加温能力を向上させるだけでは、融雪面直上に空間が生じて、融雪能力が低下してしまう問題が生じる。熱交換井やヒートポンプの性能向上のみを達成するのではなく、融雪側にも工夫を施す必要がある。例えば、融雪パイプを全てポリエチレン製にするのではなく、局所に金属製の熱伝導率の高い材料を用いる。すると金属パイプ周辺が優先的に融雪される。昼間に晴れた場合、今まで積雪で反射していた太陽光が、部分的な融雪面にまず吸収され、平面全体に熱が伝導されて融雪効率が改善する。以上な工夫も提案しながら報告していきたい。ヒートポンプの加熱能力は,凝縮器および蒸発器の環境温度や成績係数(COP)そして圧縮機効率などに影響される。そこで本研究では,まずこれら影響因子について,比較的測定が簡易な熱交換器の環境温度を変数にした近似式を求めることができた。今後は、圧縮機消費電力などの外部要因のみを用いて,加熱能力のシミュレーションについて検討を行う。農業工学融雪フィールドである弘前大学内は、地盤が固く、深度23m以深で礫層が見られる。
ストリゴラクトンによる植物の分枝抑制作用と栄養応答に関する研究

ストリゴラクトン(SL)は、寄生や共生のための根圏情報物質としてだけでなく、植物の分枝を抑制する。しかしながら、なぜ根圏情報物質のSLが、植物の分枝を抑制するのかは不明であった。野生型イネでは、リンなどの無機栄養が欠乏すると、SLが増加して分げつが抑制されたが、SL関連突然変異体ではその抑制効果は観察されなかった。したがって、SLはリン酸欠乏に適応するためのシグナル物質として機能すると考えられる。ストリゴラクトンは、さまざまた植物の根から分泌され、根寄生植物の種子発芽刺激物質かして、また宿主植物に無機栄養を供給するアーバスキュラー菌根菌(AM菌)の菌糸分岐促進物質として作用する根圏シグナル物質として知られていた。ところが、最近になって、枝分かれ過剰突然変異体の解析から、ストリゴラクトンが宿主植物の枝分かれを抑制する作用をもつことが明らかとなった。しかしながら、根圏シグナル物質であるストリゴラクトンがなぜ宿主値物の地上部の枝分かれを抑制するのか不明であった。ストリゴラクトンの生産量は、無権栄養、特にリン酸が欠乏すると増加することが知られている。一方、植物は貧栄養環境下では枝分かれを抑える。したがって、ストリゴラクトンは、根圏が貧栄養環境である場合、その情報を植物体地上部へ伝達して枝分かれを抑制し、無機栄養を効率的に利用するためのシグナルではないかと考えられる。そこで、イネの水耕栽培系を用いて、リン酸欠乏環境下のイネにおけるストリゴラクトンの生産量と枝分かれ制御との関係を調査した。その結果、リン酸濃度の低下に伴うストリゴラクトンの内生量の増加と枝分かれ抑制の程度に相関が認められた。一方、ストリゴラクトン欠損変異体の枝分かれは、野生型の枝分かれが抑制される低リン酸環境においても抑制されなかった。これは、ストリゴラクトンの生産がリン酸飢餓に応答して生産され、内生のストリゴラクトンが植物の腋芽伸長を抑制している可能性を示唆している。ストリゴラクトンストリゴラクトンに対する応答性はリン酸の有無で変化しなかったことから、枝分かれの制御はストリゴラクトンの生産量に依存するものと考えられる。また、これまでは、根の内生量のみで議論していたが、現存では植物体上部においてもストリゴラクトンの定量分析が可能となり、栄養応答時の量的な変動を解析することが可能となった。植物の枝分かれを抑制するストリゴラクトン(SL)は、リン酸が欠乏すると根で過剰に生産される。一方、リン酸を供給すると、SLの内生量が減少し、植物は枝分かれを開始する。このとき、SL関連遺伝子(D3,D10,D14,D17,D27およびOsMAX1)の遺伝子発現を調べたところ、SL生合成に関わるD10,D17,D27はリン酸を供給すると、1日以内に発現量が劇的に低下した。また、イネにはMAX1ホモログが5つあるが、このうちOs01g0700900とOs02g0221900の2つがリン酸を供給すると、1日以内に発現量が劇的に低下した。これらの結果は、複数のSL生合成関連遺伝子がリン酸濃度の変化に応答して変動することを示している。一方、SLの下流で働くD14の発現量は、リン酸を供給する増加した。D3はリン酸濃度の多少に関わらず、遺伝子発現の変化が認められなかった。植物体地上部におけるSL関連遺伝子の発現も調べたが、全体的に発現量が根よりも低く、リン酸濃度の変化に対する応答性も根より低かった。これまでの結果を考え合わせると、リン酸欠乏時の枝分かれ抑制には根における内生SLの増加が大きな影響をもつと考えられる。また、アーバスキュラー菌根菌(AM菌)をイネに接種したときの生育の観察、分げつ数の調査、SL分析を行った。今回の結果ではAM菌を接種しても生育や分げつの数に差が認められず、SL生産量に関しては、AM菌を接種すると増加する傾向が認められた。さらに、リン酸以外の栄養を欠乏した水耕液でイネを栽培したところ、窒素、硫黄欠乏下でSLの内生量が増加し、反対にカルシウム欠乏下ではSL生産が低下し、分げつの伸長が観察された。これらの結果から、SL生産と枝分かれ、周辺環境の無機栄養量に強い相関があることが示された。
共振DCリンクによるソフトスイッチング・マルチレベル電力変換装置の特性と性能評価

マルチレベル電力変換装置をソフトスイッチング化するに必要となる回路及び特性上や制御性能への影響などについて評価を行った。また、大電流出力を高速制御する必要のあるMRI電源システムへの応用も一応用例として検討した本研究計画において主として検討を行う予定であった3レベル電力変換装置のソフトスイッチング化については共振インダクタに与える初期電流の適切な制御により共振キャパシタ電流の定値制御が行われていることが確認され、共振タンク回路の損失低減効果が期待される事を確認すると共に、共振パラメータの設定により主回路の制御性能に与える影響について検討を行った。以上の研究計画遂行上で得られた回路設計指針により大電力マルチレベル電力変換装置のEMIノイズの低減や高効率化と言った産業応用上のメリットとして活かされることが期待される。また、新たに4レベル、5レベルのスイッチングアームのソフトスイッチング化について検討を行い、提案の基本回路方式が高電圧大電力応用においても有効に適用可能であることを確認した。4レベルのソフトスイッチング化については、主スイッチングアームの電圧分割レベルが2から3となるためソフトスイッチング回路の構成には若干の拡張が必要となるが、動作シーケンスは3レベル方式と同様に極めて簡単なものであることを示している。また、5レベルの電圧分割レベルは4であることから、3レベル方式をそのまま転用する比較的簡単な回路変更のみで基本的なソフトスイッチング化が可能となり、回路動作も極めて単純であることを説明している。本方式の拡大適用は、さらに分割数の多いマルチレベル電力変換装置に適用可能であることから、大電力の処理を必要とする産業応用分野における変換装置の高性能・高効率化に効果が高いものと考えている。これらの評価は、インバータシステムではなくコンバータシステムである。これは、パワーフローが交流側より直流に流れる状況においては共振DCリンク回路の設計・運用(変換効率に最も影響する)が厳しい条件であることが判っているためである。また、大電流出力を高速制御する必要のあるMRI電源システムへの応用も一応用例として検討した。以上の検討結果より、共振DCリンクの動作時には固定損失が有る程度発生するが共振コンポーネントの適切な設計により比較的大電力用のマルチレベル電力変換装置が実現可能である事が判った。共振コンポーネントの損失にはインダクター部とスイッチの導通損が比較的大きく見積もられていたが、共振回路の設計によっては共振キャパシターの周波数特性が比較的大きな問題となる事が判った。大電力化にあたっては、共振キャパシタの周波数特性と電流変化率に着目して回路の設計を行う必要があると考えられる。また、共振DCリンク回路の動作により中点電位変動がより大きく発生することが予想されるが、従来より検討されてきている電位変動抑制手法により比較的良好に変動抑制効果が得られることが判った。上記の点を踏まえた回路設計により、大電力マルチレベル電力変換装置のソフトスイッチング化がEMIノイズの低減、高効率化に効果が期待できると考える。マルチレベル電力交換装置をソフトスイッチング化するに必要となる回路及び特性上や制御性能の影響などについて評価を行った。また、大電流出力を高速制御する必要のあるMRI電源システムへの応用も一応用例として検討したこれまでの検討結果より、共振DCリンクの動作時には固定損失がある程度発生するが共振コンポーネントの適切な設計により比較的大電力用のマルチレベル電力変換装置が実現可能である事が判った。本研究計画において主として検討を行う予定であった3レベル電力変換装置のソフトスイッチング化については共振インダクタに与える初期電流の適切な制御により共振キャパシタ電流の定値制御が行われていることが確認され、共振タンク回路の損失低減効果が期待される事を確認すると共に、共振パラメータの設定により主回路の制御性能に与える影響について検討を行った。

以上の研究計画遂行上で得られた回路設計指針により、大電力マルチレベル電力変換装置のEMIノイズの低減や高効率化と言った産業応用上のメリットとして活かされることが期待される。また、新たに5レベル、7レベルのスイッチングアームのソフトスイッチング化について検討を行い、提案の基本回路方式が高電圧大電力応用においても有効に適用可能であることを確認した5レベルのソフトスイッチング化については、主スイッチングアームの電圧分割レベルが2から3となるためソフトスイッチング回路と動作シーケンスに調整が必要となる。しかしながら、7レベルの電圧分割レベルは4であることから、比較的簡単な回路変更のみで基本的なソフトスイッチング化が可能となる。これらは、報告書において3レベル電力変換装置の研究結果と共に回路と動作原理等について記載し、その効果について議論する予定である。
欠陥への電子捕獲により動作するグラフェンメモリの原理解明と性能向上に関する研究

当初の目的であるグラフェンメモリの基礎となる単層グラフェンおよび多層グラフェンの作り分け技術を確立することができた。特に水素ガスの効果は重要であり、昇温時の水素はグラフェン核形成を促し、冷却時の水素はエッチング効果がある。水素によりグラフェンの形成した後すぐに欠陥導入をできるようになり、より再現性の高いメモリを作製することができた。欠陥の量が多くなるとメモリの性能が上がり、また電子の方が欠陥に捕獲されやすいことも明らかとなった。これらの結果から欠陥へ電子を捕獲することで動作するグラフェンメモリの動作と原理を明らかにすることができた。欠陥を用いたメモリの研究にはまず欠陥の無いグラフェンの成長条件の検討必要不可欠である。欠陥の無いグラフェンの成長のため、1ニッケル触媒の膜厚2成長温度3水素ガス濃度4冷却速度5アセチレンガスの流量6初期真空度7ガスの流速8窒素ガス中での冷却9昇温速度10成長時間などあらゆる角度から研究を行った。その結果冷却時間、水素の供給量、流速の3つが重要であることが明らかとなった。この実験を行う上でグラフェンの層数制御も可能となり、予想以上の研究成果が得られている。(1)冷却時間がグラフェンの成長、欠陥形成に影響を与える。購入備品である急速加熱冷却ユニットにより、冷却時間150分から急冷までグラフェンの成長を行った。その結果冷却時間を短くしていくにつれて、欠陥が少ない結晶性の高いグラフェンが形成し、急冷が最も良いグラフェンを形成できることが明らかとなった。(2)水素の導入は非常に重要である。マスフローコントローラーにより精密に流量を制御し、水素濃度3-20%までのを導入すると、水素はグラフェンの成長に必要な核形成を支援し、均一なグラフェンの形成に大きく影響を与えることが分かった。更に水素は濃度ではなくその供給量が重要であり、同じ水素濃度であっても流速が早ければ早いほど、1cm程度の基板では均一で欠陥の少ないグラフェンが成長することが分かった。単層グラフェン、多層グラフェンの作り分けは、水素と窒素とアセチレンガスの流量と濃度を変化させることで可能となった。今年度はグラフェンへの欠陥導入とトランジスタプロセスの確立を目指し研究を行ってきた。研究初期段階では欠陥のないグラフェンに対しエッチング装置により欠陥を導入することを行ってきたが、グラフェン合成時の冷却プロセス中に水素を加えることによって容易に欠陥導入が可能であることが明らかとなった。トランジスタのプロセス確立についてはバックゲート型トランジスタを作製し、グラフェン特有のV字型の特性を示しトランジスタ動作に成功している。更に研究をすることで従来の転写技術を用いない場合でも構造を工夫することで、トランジスタ動作する技術を開発し、当初の目的であるトランジスタ動作に加え、新たに新しい技術を開発することができた。本研究はこれまで実用化されているフラッシュメモリの動作原理とは異なり、グラフェン中の欠陥へ電子を捕獲することにより動作するグラフェンメモリの研究を行ってきた。研究期間全体を通して以下のことが明らかとなり、最終年度は678の成果が得られた。1Ni触媒が厚くなるにつれてグラフェンの層数が薄くなる。2冷却時間は真空中でできるだけ早く下げることで欠陥が低下する。3アセチレンと窒素の量を1:1の流量比により均一性が向上する。4昇温時の水素濃度を多くすると厚く、少なくすると薄い層ができ、水素の濃度で層数を制御することができる。5Niに固溶した炭素は冷却によってすべて析出せず一部Ni内に留る。6冷却時の水素によりグラフェンに欠陥を導入することができる。それにより同一チャンバー内でグラフェンの合成と欠陥導入が可能となり、このグラフェンを熱酸化膜が形成されたSi基板へ転写することで、欠陥層が浮遊ゲートになりメモリとして動作した7電子は欠陥に捕獲されやすく正孔側に比べ欠陥の影響を受けやすい8チャンバー内の残留酸素により転写しなくてもデバイス化が可能である。当初の目的であった欠陥へ電子を捕獲することで動作するグラフェンフラッシュメモリの動作と原理解明に成功した。従来の研究目標に加え、論文の執筆や新たな技術を開発したことや更なる発展のための新規の研究テーマを得ることができたので、当初の計画以上に進展しているといえる。半導体工学今後は今回欠陥導入したグラフェンをトランジスタ構造とすることで、メモリ動作を行う。それにより欠陥量とメモリ特性の関係を明らかにし、新原理で動作するグラフェンメモリとして学会等で世の中に情報を発信する予定である。当初の目的であった欠陥のほぼないグラフェンの形成に加え、グラフェンの形成メカニズムが明らかとなり、また単層、多層グラフェンの作り分けの技術を習得することができた。よって技術及び知識において当初の計画以上に進展していると言える。26年度は25年度の研究成果で得られた欠陥の無いグラフェンに対し欠陥を導入する。

本年度の購入備品であるRIEエッチング装置において酸素プラズマでエッチングを行う。このエッチング条件の検討と同時にデバイス化を行い、ラマン分光測定とデバイスによる電気特性の評価から、欠陥量と電気特性との関係を明らかにする。次年度使用額がプラスであるが、30万円前倒しをしているので本年度研究に必要な予算は十分に使用できている。その内訳は研究の進捗により20万程度のワイドレンジ真空計を購入した。残り10万は当初の予定ではラマン測定を研究協力者である豊橋技術科学大学で行う予定であったが、今年度より兵庫県工業技術センターに同様の装置が導入されその講習料、旅費、使用料のために主に使用し、研究の進度によってこの金額が次年度使用額となった。前倒しの目的の通り、ラマン分光測定に必要な使用料やデバイス作製に必要な消耗品に使用したい。
パルボウイルスB19抗原の作製

パルボウイルスB19は、現時点においても、実験室的にウイルスの増殖が困難で、診断用抗原は遺伝子工学的に作製が試みられ、製品の試作、比較検討が行われている。本研究ではウイルス粒子の増殖を、赤芽球系継代細胞;K562,KU-812-F,RO10,JK-1とヒト末梢血および臍帯血から得た単核細胞で試みた。その中では臍帯血から得た単核細胞が、骨髄単核細胞の培養による量は超えないが、B19ウイルス産生に最も適していた。大量のウイルス粒子の収穫は容易でないとしても、倫理的に問題なく入手可能な臍帯血細胞は、B19ウイルス産生の一つの手段として利用できる。ウイルス抗原蛋白の作製を、遺伝子工学的手法と合成ペプチドの面から検討した。遺伝子組み換えにより、EcoR1で両端を切断した、ほぼ全長に近いゲノムDNAから、大腸菌で可能な限り長いウイルス蛋白の作製を試みたが、必要な量を産生させることが困難であった。合成ペプチド作製は信越化学工業株式会社研究開発部に依頼した。VP2全領域とVP1の重点的な領域から、15個のアミノ酸残基からなるペプチドの抗原性を調べ、1625残基の人の抗体に強く反応する7種の合成ペプチドを選択した。抗体反応性の立ち上がり、ピーク、持続性、特異性を相互に比較した結果、相互に近似するものを含めて、VP1領域から2種類、VP2領域から、3種類の新しい特異抗原ペプチドが準備できた。この免疫うさぎ血清(抗体)は、ELISAで測定されるよりも高い濃度(約100倍)ではあるが、ヒトの赤芽球系前駆細胞(CFU-E)において、B19ウイルスの中和能を同等に示した。ELISA間接法で、組み換え部分蛋白を抗原としたキットの反応性と比較すると、カットオフ値が低く、より精細な反応性を認めた。基礎的な抗原エピトープの解析とともに、診断用抗原の作製に新しい成果を得た。1.合成ペプチド抗原:1991年にスエ-デンからB19ウイルスのVP2領域のアミノ酸284-307をサイクライズした抗原ペプチド(JB50)が報告された。本研究前に、我々はこの部位のリニアのペプチド(P60)およびその断片の抗原性をELISAでみたところ、短い断片にすると抗原性が発揮されない現象を経験していた。そこで合成ペプチドのサイズを変え、VP2全領域の合成ペプチドについて再検討したところ、あらたに、強い抗原性を発揮するペプチド(複数)を発見した。ペプチドがサイズによって抗原性を変えるのは、溶解液中での立体構造に起因するといわれるが、その法則性は不明である。新ペプチドには機能的に、中和抗体に対応する抗原エピト-プと想定されるものがある。中和に関する部位は抗原性が強くないとも言われているので、今回の発見は貴重な進展である(未発表デ-タ)。現在、新しいB19抗原ペプチドの機能と、ヒト血清(中の抗体)に対する反応性を検討しており、次年度の最も重要な継続的検討事項としている。とくに機能の解決は、単に検査のための抗原性の意義に留まらず、将来のワクチンの基礎につながる大きな意義がある。2.野生株の抗原部位は安定であることを前提に抗原ペプチドを選択する。いくつかの野生株のP60相当部位のDNAシ-ケンスはアミノ酸レベルでの変異を起こしている株がなかった。新しい抗原ペプチド相当部位の安定性の検討はこれからの課題である。

数種類のペプチドの中から最良のものを選択し、その部位を遺伝子工学的にB19抗原蛋白を作製する目処がたった。3.赤芽球系継代細胞で、B19ウイルス接種量を超えて増殖する系はまだ見いだしていない。4.デナシスは特に1、2の作業にきわめて有用であるが、ペプチドの立体構造解析にはまだ不十分である。1.パルボウイルスB19の抗原エピトープを探索しペプチド抗原を作製する目的で、当初10個のアミノ酸残基によるリニアーの合成ペプチドでテストしていたが、抗体にたいする反応性が全般に弱いため、15残基のペプチドに変えて、その抗原性を酵素抗体法によってテストした。VP1、VP2共通のC末端(塩基4786)から56種のペプチドを調べ、反応の程度は異なるが、B19抗体に反応する10種のペプチドを確認した。その中から、反応性のよいものを選び、その部位を中心に16ないし25残基のペプチドを合成し、B19抗体反応の強い7種を決定した。この7種は、相互にオーバーラップする部分を含むものがあるので、相互に独立したものと、部位的に近似のものではより反応性の強い方の合成ペプチドを、計5種選定した。1種はVP1、4種はVP2蛋白の領域にある。後者のうち2種は、抗原エピトープとして、Fridellらと、Satoらが報告した部位に一致し、他は未知のもので、かつ抗原としての反応性が既報のものより強いことを確認した。これらのペプチド抗原は、相互の機能的な差異が明らかでないが、感染急性期のIgG、IgM抗体に対する反応性では、ウイルス粒子抗原よりもVP1、VP2組み替え蛋白に類似して、優れた一面を有している結果をえている。この5種の合成ペプチドそれぞれの抗体を、兎でつくらせ、現在その抗体の中和活性を検討している最中である。それぞれの合成ペプチドに、B19ウイルス粒子で認められる赤血球凝集能は認められない。この5種のペプチドの抗体検出用抗原としての優劣を検討中である。2.細胞レベルにおける、収量のよいウイルス粒子の増殖は依然困難で、継続検討中である。パルボウイルスB19は、現時点においても、その実験室的ウイルスの増殖ができず、診断用抗原は分子生物的な手法による作製が試みられ、製品の試作、比較検討が行われている。本研究ではウイルス粒子の増殖は、ヒトの臍帯血から得た単核細胞でも可能である。ただし、骨髄単核細胞の浮遊培養によるウイルス量を超えない。選択的に赤芽球系前駆細胞(CFU-E)を増殖させてウイルスを接種しても、増殖量が増加しない。従って、大量のウイルス粒子を収穫することは、倫理的に問題なく入手可能な臍帯血細胞を用いても、容易でない。パルボウイルスB19の、Shade ROらの解析によるVP2全領域とVP1の重点的な領域から、20個ずつの合成ペプチドを作製し、感染した人の血清に対して反応性を示す、抗原エピトープ部位を選択した。それを修飾し、より強い抗原性を示す合成ペプチドを準備し、抗体反応性の立ち上がり、ピーク、持続性、特異性を相互に比較した。その結果、VP1領域から1種類、VP2領域から、相互に近似するものを含めて、5種類の特異抗原ペプチドが準備できた。このうち5種類の合成ペプチドにより免疫したうさぎの血清(抗体)は、ELISAで測定されるよりもかなり高い濃度(約100倍)ではあるが、ヒトの赤芽球系前駆細胞(CFU-E)において、B19ウイルスの中和能をほぼ同等に示した。しかし、それぞれの合成ペプチドの抗体は、ウイルス粒子の凝集性は示さない。
脊椎動物の眼の初期発生機構の解析

我々の生活にとって、視覚は欠くことの出来ない重要な機能であり、視覚という極めて緻密な機能を司る眼の形成の分子機構は、重要な研究課題である。本研究では、近年我々を含むいくつかのグループにより同定された転写因子raxに着目した。Raxは、眼の形成過程の最上流で機能する分子の1つであることから、raxにより誘導される因子の同定、機能解析は、眼発生分子機構の解明につながると考えられる。近年、アフリカツメガエルの系において、raxの大量発現による、眼胞由来の組織である網膜色素上皮の異所的形成が報告された。そこで我々は、raxを大量発現させたツメガエル由来の培養組織片(アニマルキャップ)を用いてraxの下流因子の探索を試みた。まず、raxとsmad10の共発現により、アフリカツメガエル初期胚において眼の異所的形成が引き起こされること、アニマルキャップ中において神経、眼のマーカーとなる遺伝子が誘導発現することを見い出した。これにより、正常発生における眼の遺伝子発現がアニマルキャップ中に再現されていると考え、raxとsmad10が共発現したアニマルキャップを材料として用いてアフリカツメガエルcDNAのマクロアレイをスクリーニングし、raxにより誘導される遺伝子を2つ同定して、1つがHMG遺伝子であることを明らかにした。さらに、アフリカツメガエル初期胚を用いてHMGの大量発現、遺伝子機能欠損実験を行い、HMGが眼の初期発生に非常に重要な役割をもつことを明らかにした。また、HMGを大量発現させたアフリカツメガエル初期胚が眼の巨大化という表現型を示したことから、HMGが網膜前駆細胞の増殖に関与することが強く示唆された。これまで、HMGの固体発生における機能はよく分っていない。本研究は、転写因子raxがHMGを介して細胞増殖を制御することと、HMG遺伝子の固体発生における機能の一端を示唆した。1.アフリカツメガエルにおける眼の誘導申請者はアフリカツメガエルの系において、RaxとSmad10の共発現により異所性に眼様構造の形成が引き起こされることを見出した。さらに、その構造の内部は、パラフィン切片を作製し染色法を用いて観察すると、眼の内部構造と著しく類似していた。このことから、Raxは眼の形成の最上流の因子のひとつであることが示された。2.アニマルキャップアッセイを用いた眼の初期形成に関わる因子の誘導システムの確立RaxとSmad10をともにアフリカツメガエルの受精卵動物極に注入した。22°Cで6時間培養した後、動物極先端の領域(アニマル・キャップ)を切断し、アニマルキャップを22°Cで約1日間培養。その後、全RNAを精製しcDNAを合成した。cDNAの一部を鋳型として、眼のマーカーであると考えられる遺伝子に対するプライマーを用いたRT-PCRを行い遺伝子発現を検定した。RaxとSmad10をともに注入した胚から得たアニマルキャップにおいて、神経マーカー及び眼のマーカーの発現が認められた。これらの結果から、我々はアニマルキャップアッセイを用いた眼の初期発生に関わる分子の誘導システムを確立した。このシステムは眼の初期発生に関わる分子の発現誘導解析に利用可能である。3.眼の初期発生に関わる分子のマイクロアレイによるスクリーニングRax, Smad10により発現が誘導される遺伝子を効率的にスクリーニングするために、最近急速に発展しているアレイシステムを用いる。共同研究により、岡崎基礎生物学研究所の上野直人教授らの開発したアフリカツメガエルの初期胚のマクロアレイをスクリーニングしている。
γ(Ni)-α(W)系共晶合金の組織制御による繊維強化型超耐熱合金の設計

本継続年度の当初研究実施計画として下記の項目を予定した:1.NiーWーMo系を対象とし、a)γーαー変系共晶組成の探査、b)最適一方向凝固条件の把握、c)室温1100°Cの温度域における一方向凝固材の引張試験による強度評価、および2.折出β相を対象とし、a)折出強化機構の理論的考察の実験的探究、b)β相の溶解・折出に伴う寸法変化の測定、が主な項目である。これらの項目別に研究成果の概要を述べると以下のようである。1ーa)については、本研究で考察した簡便な熱分折法により、本三元系の12原子%Moレベルまでのγーα共晶組成線を実験的に決定した。1ーb)については、上記結果に基づいてNiー15原子%Wー9原子%Mo合金を選択し、種々の条件で一方向凝固実験を行った。その結果、温度勾配200°C/cm、凝固速度=1cm/hの条件下で極めて良好な組織制御がなされ、{110}ファセットを有する角柱状のα(WとMoの固溶体)ウィスカーが凝固軸方向に沿って整列晶出することが判明した。1ーc)については、上記一方向凝固材より採取した引張試験片がすでに用意されており、近日中に高温引張試験が実施できる状況となっている。2ーa)については、Niー16原子%W合金単結晶を用いた実験ならびに理論的考察を行ったが、これに関しては予想外の好結果が多数得られ、本研究の立場から多少逸脱した基礎的研究領域、すなわちDlaー規則化変態に係わる未解決問題にまで言及することとなった。本研究では"応力時効"という特殊な実験手段を駆使したために、短範囲規則化に関するマイクロドメイン説の否定的検証、Dlaーβ相の折出形態の解明に成功した。さらに2ーb)の項目とも関連し、この方面の研究を継続発展させることも必要と思われる。
職場における非尊重的態度と従業員の健康・医療安全との関連：多施設コホート研究

近年、海外の先行研究で職場におけるインシビリティ(非尊重度)が従業員の精神的健康に影響を及ぼすことが明らかになりつつあるが、わが国ではこれらの要因による従業員への健康影響や労働生産性・医療安全についての検討は皆無である。そこで本研究では、医療機関の職員を対象に、インシビリティを含む職場の心理社会的要因と、精神的健康、そして国際的にもまだ明らかにされていない身体的健康(特に循環器疾患の危険因子)、および医療安全・作業安全との関連を調べる前向きコホート研究を実施することにより、医療職における精神的及び身体的不調の未然防止と、職場の安全構築に貢献することを目的とするものである。最終年度である本年は、年初に実施した質問紙調査のアウトカム指標として定期健康診断データより身長、体重、腹囲、血圧、血糖値、HbA1c、LDL、HDL、中性脂肪等の身体健康情報を取得し、連結データセットの作成を行った。最終年度も質問紙調査の実施を予定していたが、代表者が産休に入ったため実施を断念し、これまで得られた1年間のコホート調査(2時点での質問紙調査、3時点での身体指標に関するアウトカムデータ取得)をもって研究を終了することとした。近年、海外の先行研究で職場におけるincivility(非尊重度)が従業員の精神的健康に影響を及ぼすことが明らかになりつつあるが、わが国では、これらの要因による従業員への健康影響や労働生産性・医療安全についての検討は皆無である。そこで本研究では、医療機関の職員を対象に、incivilityを含む職場の心理社会的要因と、精神的健康、そして国際的にもまだ明らかにされていない身体的健康(特に循環器疾患の危険因子)、および医療安全・作業安全との関連を調べる前向きコホート研究を実施することにより、医療職における精神的及び身体的不調の未然防止と、職場の安全構築に貢献することを目的として実施するものである。初年度である平成28年度は、関西地方の総合病院を持つ機関へ研究説明を行い、調査実施の同意を得た。平成29年1月の調査開始時に説明文書・記式質問紙を配布し、対象者から記入済みの調査票回収を持って研究参加の同意を得た。自記式質問紙を機密文書保管ボックスお呼び料金受取人払郵便にて回収し、最終的に1,481名から回答を得た(回答率6割)。健康診断データより身体・血圧測定、血液・尿測定の結果を取得し、ベースライン調査は終了とした。調査終了後、自記式質問紙によって得られた回答内容を外部委託して電子化し、データセットを作成した。抑うつ症状得点が高かった参加者の中で、事前に連絡を希望した人には個別にフィードバックを行った。今後、集団での解析結果について調査施設に報告する予定である。初年度に予定していた調査を全て終えることができた。近年、海外の先行研究で職場におけるincivility(非尊重度)が従業員の精神的健康に影響を及ぼすことが明らかになりつつあるが、わが国ではこれらの要因による従業員への健康影響や労働生産性・医療安全についての検討は皆無である。そこで本研究では、医療機関の職員を対象に、incivilityを含む職場の心理社会的要因と、精神的健康、そして国際的にもまだ明らかにされていない身体的健康(特に循環器疾患の危険因子)、および医療安全・作業安全との関連を調べる前向きコホート研究を実施することにより、医療職における精神的及び身体的不調の未然防止と、職場の安全構築に貢献することを目的とするものである。2年目である平成29年度は、平成28年度に調査実施への協力が得られベースライン調査を実施した関西地方の総合病院を持つ機関の全職員に対し、平成29年1月に調査の説明文書と自記式質問紙を配布し、記入済みの質問紙回収を持って研究参加の同意を得た。自記式質問紙は機密文書回収ボックス及び料金受取人払い郵便にて回収し、最終的に1404名から回答を得た。調査終了後、データ入力作業を行い、電子化したデータセットを作成した。また、抑うつ得点が高かった回答者で連絡を希望していた対象者には結果のフィードバックを行った。現在は入力済データのダブルチェック作業を行っており、完了次第ベースラインデータ及び健康診断データとの統合、解析等を行う予定である。また、同じ尺度を用いたカナダとの二国間比較を目的とした多母集団同時解析を実施し、英文論文として発表した(Tsuno et al., J Occup Health, 2017)。今年度予定していた調査を全て終えることができたことに加え、二国間比較に関する成果を発表することができた。

最終年度も質問紙調査の実施を予定していたが、代表者が産休に入ったため実施を断念し、これまで得られた1年間のコホート調査(2時点での質問紙調査、3時点での身体指標に関するアウトカムデータ取得)をもって研究を終了することとした。本研究は前向きコホート研究であるため、平成29年度中に追跡調査を行う。また平成28年度に取得したベースラインデータを用いて、職場のincivilityと、1精神健康(抑うつ)、2血圧等を含む虚血性心疾患危険因子、3健康リスク行動(大量飲酒・喫煙・肥満など)、4労働生産性(Presenteeism、疾病休業、離職)、5医療安全・作業安全(インシデント、アクシデント)との関連を横断的に明らかにする。ベースラインデータとの統合作業、及び平成29年度、平成30年度の健康診断データの収集を進め、職場のincivilityと、1精神健康(抑うつ)、2血圧等を含む虚血性心疾患危険因子、3健康リスク行動(大量飲酒・喫煙・肥満など)、4労働生産性(Presenteeism、疾病休業、離職)、5医療安全・作業安全(インシデント、アクシデント)との関連を縦断的に明らかにする。必要経費の一部を他の研究費から支出したため。データ入力を企業へ外注するのではなく個人に依頼することにより、金額が抑えられたため。次年度の研究発表予算として使用する。平成29年度に実施する追跡調査費用として用いる。
視線追尾・計測システムによる内視鏡手術における新しいトレーニング方法の確立

本研究の目的は視線追尾システムを用いてシュミレーターなどを用いたドライボックスでのトレーニングを行い、エキスパート(日本内視鏡外科学会技術認定医)とビギナー(若手外科医及び医学生)との比較検討を行い、新しいトレーニング方法の確立である。ビギナーとエキスパートにおいては、やはりビギナーにおいて一点(片方の手)に視線が集中する傾向にあった。しかし、現時点でこの部分を修正するのに有効なトレーニング方法の確立には至っておらず、様々な方法を考案試験中である。本研究では、最終的には有効な鏡視下手術のトレーニング方法の確立を目指す。鏡視下手術においては、開腹手術と全く異なる要素を獲得しなければならないという技術的問題点が存在するからと考えられる。この技術的問題点の根底にあるのが、『eye-hand coordination』と『bi-hand coordination』という2つの要素であり、これをモニター上で獲得しなければならないという点である。この2つの要素の獲得には、鏡視下での縫合結紮の練習を行うことが有効である。しかし、縫合結紮トレーニングのみでこの2つの要素を同時に獲得しようとすると個人的な能力の差によって、そのラーニングカーブに差が出てしまうのが現実である。このトレーニング方法の確立が内視鏡外科医を目指す若手のレベルアップに繋がるだけでなく、今後日本の内視鏡外科医の裾野を広げることに繋がると考えられる。本研究では、視線追尾システムを用いてシュミレーターなどを用いたドライボックスでのトレーニングと豚を用いたウエットトレーニングを行い、エキスパート(日本内視鏡外科学会技術認定医)と若手外科医および医学生との比較検討を行い、有効なトレーニング方法を確立するのが目的である。平成25年度は、eye-hand coordination(目と手の協調運動)とbi-hand coordination(両手の協調運動)について、エキスパート(日本内視鏡外科学会技術認定医)と若手外科医及び医学生との相違点をそれぞれ分析し、そのメカニズムを解明を試み、『eye-hand coordination』についてのドライボックスでのモニタリングの解析を行った。エキスパートとビギナーでは、視線の動きにかなりの差がでた。エキスパートにおいては画面の中を幅広く視線が動くのに対して、ビギナーでは一点に集中する傾向にあった。本研究では、最終的には有効な鏡視下手術のトレーニング方法の確立を目指すものである。この技術的問題点の根底にあるのが、『eye-hand coordination(目と手の協調運動)』と『bi-hand coordination(両手の協調運動)』という2つの要素であり、これをモニター上で獲得しなければならないという点である。しかし、縫合結紮トレーニングのみでこの2つの要素を同時に獲得しようとすると個人的な能力の差によって、そのラーニングカーブに大きな差が生じてしまうのが現状である。本研究では、視線追尾システムを用いてシュミレーターなどを用いたドライボックスでのトレーニングと豚を用いたウエットトレーニングを行い、エキスパート(日本内視鏡外科学会技術認定医)とビギナー(若手外科医及び医学生)との比較検討を行い、有効なトレーニング方法を確立するのが目的である。平成25年度は、『eye-hand coordination』と『bi-hand coordination』についてエキスパートとビギナーとの相違点を分析し、そのメカニズムの解明ついて試み、『eye-hand coordination』についてのドライボックスでのモニタリング解析を行った。平成26年度は、25年度に引き続き解析を行うとともに『bi-hand coordination』についての解析に取り組んだ。本研究では、最終的には鏡視下手術において有効なトレーニング方法の確立を目指したものである。鏡視下手術においては、開腹手術と全く異なる要素を獲得しなければならないという技術的問題点が存在する。この技術的問題点の根底にあるのが『eye-hand coordination(目と手の協調運動)』と『bi-hand coordination(両手の協調運動)』という2つの要素であり、これをモニター上で獲得しなければならないという点である。今回の研究によって、ビギナーとエキスパートにおいては、やはりビギナーにおいて一点(片方の手)に視線が集中する傾向にあり、この部分を修正していくことがレベルアップに繋がると考えられた。

ビギナーとエキスパートにおいては、やはりビギナーにおいて一点(片方の手)に視線が集中する傾向にあった。しかし、現時点でこの部分を修正するのに有効なトレーニング方法の確立には至っておらず、様々な方法を考案試験中である。実験に要する時間が当初の計画より大幅にかかっていることと、実験タスクのモデル作成に時間がかかっている。また、参加してもらう人数の確保に依然難渋している。消化器外科学、内視鏡外科学実験タスクに関する素案が出来つつあるので、これを早急に仕上げることとこれまで以上に実験参加可能な人数の確保に努める。実験に要する時間が当初の計画より大幅にかかっている。また、実験に参加してもらう人数の確保にもやや難渋している。購入器機の価格の値下げによるもの実験参加の募集をより積極的に行うことと、実験に要する時間の確保につとめる。実験器具の作成に使用。購入器機の価格の値下げによるもの。実験器具(新たなドライボックス)の作成に使用。