hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
β-ガラクトシダーゼ欠損ノックアウトマウスの病態と治療

遺伝性ライソゾーム病、特にβ-ガラクトシダーゼ欠損を起こす病気の発生病理を検討し、更に中枢神経障害に対する分子治療法を開発するための材料として、標的破壊によるβ-ガラクトシダーゼ欠損ノックアウトマウスを作成した。臨床的には進行性運動障害の病像を示し、病理学的には中枢神経系の広範な神経細胞の基質蓄積、変性、脱落があり、細胞質内に同心円状封入体が観察された。この病変は生後2週から明らかになり、4週から8週にかけて急速に進んだ。生化学的にはすべての組織にβ-ガラクトシダーゼ欠損があり、生後1週から4週にかけて中枢神経へのガングリオシドG_<M1>とそのアシアロ体G_<A1>、の蓄積が急速に進んだ。これらはヒトG_<M1>-ガングリオシドーシスに対応する病態であり、モデル動物として有用であることが分った。新生児モデルマウスにβ-ガラクトシダーゼ遺伝子を大量に静注したところ、2週間後に脳組織で正常の10%程度にβ-ガラクトシダーゼ活性上昇を認めた。中枢神経系以外でも、ほとんどの臓器で活性が上昇した。そして神経系のG_<M1>蓄積量は未治療マウスの半分程度に改善しており、G_<A1>蓄積も軽度であった。臨床的には、生後3-4か月ごろより歩行障害が出現し、次第に進行した。数か月以内に痙性四肢まひ状態となり、生後11か月までに栄養失調のために死亡した。中枢神経系には広範な神経細胞の基質蓄積、変性、脱落が見られた。電子顕微鏡により、蓄積細胞にヒトのガングリオシドーシスに見られる同心円状封入体が観察された。すべての組織にβ-ガラクトシダーゼ欠損が確認され、中枢神経系にはガングリオシドG_<M1>の著しい蓄積を認めた。一般臓器には大きな病変がなかった。しかし病気の動物では、個体発生の比較的早期から、脾臓と胸腺に高度の萎縮がおこっていた。特に白脾髄の線維性萎縮が著明であった。胸腺リンパ球の数の著しい減少があり、上皮細胞には脂質蓄積を認めた。しかしそれぞれの免疫相当細胞の数の割合には異常を認めなかった。肝臓のクッパー細胞も蓄積物による膨満があった。このような所見から、形態的にはガングリオシドーシスの病像としてよいと考えられた。昨年度作成したガラクトシダーゼ欠損ノックアウトマウスの病態発生の分析ならびに遺伝子治療の試みを行った。脳組織のガングリオシドG_<M1>量は生後1週までは正常であったが、その後4週まで急速に蓄積が進んだ。病理学的には生後2週でほとんどの神経細胞内に封入体が出現し、4週から8週にかけて病変が進んだ。すなわち臨床症状が発現するよりも早い時期に病理学的・化学的変化が起こっていることが分った。新生児モデルマウスにβ-ガラクトシダーゼを組みこんだアデノウイルスを大量に静注したところ、2週間後に脳組織で正常の10%程度にβ-ガラクトシダーゼ活性上昇を認めた。そしてG_<M1>蓄積量は末治療マススの半分程度に改善しており、G_<A1>蓄積も軽度であった。マウスでも新生児期には血液脳関門は未完成であり、静脈に投与した高分子の異物が脳組織に到達した可能性がある。しかし5週後には末治療マウスと比較してG_<M1>含量に差がなく、酵素活性発現量も急速に減少した。この一過性の発現に対しては、より持続的な発現をめざした今後の検討が必要である。
重金属イオンによるフィトケチラン合成酵素の活性化と誘導機構の解明

植物の重金属耐性におけるフィトケラチン(PC)の機能についてはよく知られていたが、グルタチオンからPCを合成するPC合成酵素の詳細な性質と機能については不明であった。本研究では、まず、トマト細胞のPC高生産株から複数のPC合成酵素アイソザイムの分離に成功するとともに、酵素活性に対する金属イオンの特異作用を検出した。さらに、各アイソザイムの酵素化学的特性と生産状況を蛋白質レベルで詳しく調べると同時に、種々のトマト細胞を用いて、本酵素と金属耐性との関連性を明らかにした。本研究により、「トマト細胞の金属耐性が、既存PC_2合成酵素活性の金属イオン調節によってまず発現され、新規誘導酵素(PC_3,PC_4合成酵素)の適応的合成によりさらに増幅・安定化される」という結論を導くことができた。この結論は、高等植物全般におけるPC合成系と金属耐性機構を解く上にも極めて重要な知見である。方法論においても、PC酵素の抽出分離法と高感度活性検出法の両方に大きな改善がみられた。これらの技術の導入により、新たなPC関連酵素の発見の期待も大きい。PC合成酵素の遺伝子クローニングとともに今後の重要な研究課題である。植物の重金属耐性におれるフィトケラチン(PC)の機能についてはよく知られてるが、グルタチオン(GSH)からPCを合成する酵素(PC合成酵素)の働きと詳細な性質は不明のままであった。本研究では、トマト細胞のPC高生産株から複数のPC合成酵素アイソザイムの分離に成功するとともに、酵素の活性化に関する金属イオンの特異作用を検出することができた。これらは生体のPC合成調節と金属耐性の機構を解明する上で極めて重要な発見である。なお、複数酵素の分離のため、個々の蛋白質の構造解析、分布および発現機構については継続課題とした。従来の抽出・硫安沈殿法では極めて低いPC_2のみの合成活性しか検出されなかったので抽出分離法に改良を加えた結果、細胞1g以下から短時間で高い酵素活性を検出する方法と高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により酵素と反応生成物であるCd-PCn複合体を完全に分離する方法を考案した。また、これらの技術により、従来一つとされていたPC合成酵素に複数の酵素が含まれていることが判明した。即ち、少なくともPC_4とPC_3を合成する酵素はHPLCで完全に分離することのできる別種の酵素あるいはアイソザイムであることがわかった。両酵素ともメタルフリーあるいは銅イオンでは活性がなくCdイオン特異的に活性化された。これらの酵素活性はCd耐性の低い野生型細胞では殆ど検出されないので、Cd耐性を左右する重要な酵素であると思われる。分離した2種のPC合成酵素のその他の反応特性についても詳しく調べた。本研究により、「トマト細胞の金属耐性が、既存PC_2合成酵素活性の金属イオン調節によってまず発現され、新規誘導酵素(PC_3、PC_4合成酵素)の適応的合成によりさらに増幅・安定化される」という結論を導くことができた。
PI3K-Akt/PKBシグナルによる幹細胞システムの制御

PI3キナーゼ(PI3K)/Aktシグナルは、様々な増殖因子によって活性化され、細胞の増殖や生存を促進する。先行研究から、PI3K/Aktシグナルが、ES(胚性幹)細胞の未分化性を支持すること、始原生殖細胞からEG(胚性生殖)細胞の樹立を促進することがわかっている。しかし、組織幹細胞における、PI3K/Aktシグナルの影響についてはわかっていない。そこで本研究では、薬剤によりAktの酵素活性が可逆的に制御することが可能なトランスジェニックマウスを用いて、Aktシグナルが、組織幹細胞の1つである毛包幹細胞に与える影響を調べた。皮膚には少なくとも2種類の組織幹細胞が存在する。1つは、表皮基底層に存在し、表皮の多層構造を維持する幹細胞。もう1つは、バルジに存在し、毛包形成に寄与する毛包幹細胞である。成体の毛包幹細胞が活性化すると、前駆細胞であるTA(Transit Amplifying)細胞を産生し、毛髪を新生する。毛周期が休止期にあるトランスジェニックマウスに薬剤を投与し、Aktを活性化させたところ発毛が誘導された。組織学的解析の結果、毛包が成長期の構造であること、上皮組織と毛包が過形成をしていた。また、α6-integrinとCD34をマーカーとしたFACS解析により、TA細胞画分の細胞割合は増加しているが、幹細胞画分の細胞割合に変化がないことがわかった。さらに、コロニー形成アッセイから、このTA細胞画分のholoclone形成能が上昇していることがわかった。以上の結果から、上皮組織におけるAktシグナルの活性化は、毛包幹細胞を活性化することでTA細胞を産生し、毛周期を促進させることがわかった。また、表皮と毛幹に存在するTA細胞の増殖を促進し、表皮と毛包の過形成を引き起こすことがわかった。
骨肉腫細胞の微小環境との相互作用における液性因子の意義についての研究

骨肉腫の増殖や浸潤・転移など悪性形質発現には、腫瘍自身の性質のみならず、周辺微小環境が大きく影響することが知られており、骨肉腫細胞が周辺細胞の性質を変化させ利用していると考えられている。この現象には細胞間の直接接触が重要とされているが、本研究において我々は、細胞接触が不要な液性因子による相互作用が大きな役割を担うという仮説に基づき、その分子機構について解析した。即ち、骨肉腫の悪性形質発現における液性因子を介した微小環境内のsignal cross-talkの意義を解明することに注目した。腫瘍細胞から周辺間葉系細胞への作用に加えて、周辺間葉系細胞から腫瘍細胞への作用も同時に解析可能である。我々はhMSCから放出された因子を受け取った腫瘍細胞がさらなる生態変化もたらすことを網羅的な遺伝子解析で解析しており、それが微小環境で生じる腫瘍進展の分子機構の解明に繋がると考えた。腫瘍細胞だけではなく共培養したhMSCやHUVECのmicroRNAとmRNAも網羅的に解析したことで変化する液性因子の発現を網羅的遺伝子解析を用いて同定する。正常細胞が腫瘍側からの液性因子の影響を受け、いかにして腫瘍細胞をサポートする機能に変化するのか、即ち共培養状態で特有に変化する遺伝子と、それを上流からコントロールしているmicroRNAが、このcross-talk機構の中心である可能性が考えられる。本研究で同定した液性因子を抑制することで、骨肉腫の増殖および遠隔転移に対する新規治療モデルを確立し本研究課題の遂行により転移を有する骨肉腫の新たな知見と治療標的の探索に新たな理解が得られると考えた。我々は、骨肉腫細胞がより効率的に微小環境さらには遠隔転移先の状態を好腫瘍性に改変するために、液性因子が中心的に使われているという着想のもと、我々はヒト骨肉腫細胞株MG63とヒト間葉系幹細胞hMSCsおよびヒト臍帯静脈内皮細胞HUVECの共培養モデルを作成した。これらの細胞株を単独培養した場合と共培養した場合のmicroRNAおよびmRNA発現の変化をマイクロアレイ法により網羅的に解析し次のようなデータが得られた。1MG63において、単独培養と比較してhMSCと共培養した場合に2倍以上・1/2以下の発現異常を示すmicroRNAを2150個、mRNAを7378個、同定した。2hMSCsにおいて、単独培養と比較してMG63と共培養した場合に2倍以上・1/2以下の発現異常を示すmicroRNAを1881個、mRNAを6903個、同定した。3MG63において、単独培養と比較してHUVECと共培養した場合に2倍以上・1/2以下の発現異常を示すmicroRNAを3064個、mRNAを5307個、同定した。4HUVECにおいて、単独培養と比較してMG63と共培養した場合に2倍以上・1/2以下の発現異常を示すmicroRNAを836個、mRNAを707個、同定した。すでにいくつかのインターロイキンとケモカインも候補因子としてピックアップしており、予備的実験から骨肉腫細胞は正常細胞を自らのサポート役となるように変化させる因子を放出し、その刺激により周辺細胞から放出される因子を受け取るsignal cross-talkのループを構築している可能性が示唆されている。骨肉腫は最も発生頻度の高い代表的な原発性悪性骨腫瘍である。腫瘍細胞と隣接する細胞は直接接触するために影響を受けやすい状態にあり、実際に腫瘍周囲の間葉系細胞(間葉系幹細胞や血管内皮細胞など)は腫瘍からの影響を受け、腫瘍増殖を援助しているということが様々な悪性腫瘍で示されている。この現象には細胞間の直接接触が重要とされているが、本研究において我々は、細胞接触が不要な液性因子による相互作用が大きな役割を担うという仮説に基づき、その分子機構について解析する。即ち本研究の目的は、骨肉腫の悪性形質発現における液性因子を介した微小環境内のsignal cross-talkの意義を解明することである。これまで骨肉腫と周辺微小環境における液性因子の役割については全く知られておらず、非常に意義深い研究と考えられる。悪性腫瘍の病態には様々な周辺細胞や微小環境因子が関わっているため、腫瘍細胞のみの解析だけでは不十分である。生体内で腫瘍細胞と周辺細胞がどのように相互作用しているか、特に転移の成立を考えた場合、お互いが離れた状態でのsignal cross-talkについて、その意義を明らかにすることは非常に重要である。共培養モデルによるヒト骨肉腫細胞MG63、ヒト間葉系幹細胞hMSCs、ヒト臍帯静脈内皮細胞HUVECにおける遺伝子発現変化の網羅的解析から抽出した液性因子のリコンビナント蛋白質を細胞株に投与し共培養状態が再現できるか、検討する。

培養液からELISA法にて、また回収した細胞からウェスタンブロットにてその因子の蛋白発現が上昇するか検索した。その結果、単独培養群と比較し共培養状態でのみ上昇するサイトカインを同定した。同定した液性因子の中和抗体を投与しsignal cross-talkが遮断されるか検証した。同定した液性因子のリコンビナント蛋白質および中和抗体を細胞株に投与する。共培養モデルとリコンビナント投与群が同様に細胞増殖し、中和抗体群は増殖が低下することを確認した。この研究で最も重要なことは転移能に与える影響の検証である。転移・浸潤能に関わる因子、RhoA, Rac, paxillin, Srcをウェスタンブロットにより蛋白質発現量およびリン酸化のレベルを定量し中和抗体使用群でこれらの蛋白質発現およびリン酸化が低下していることを示した。さらに転移能に関してはマウスを用いてin vivoでも検証した。骨肉腫細胞のみの群、共培養群、中和抗体投与群を作成しマウス尾静脈から投与する。そして肺転移の形成およびサイズの変化をマイクロCTにて経時的に定量した。以上の検証の結果、骨肉腫細胞と周辺細胞は直接的な接触によって情報伝達しているのではなく、液性因子によって骨肉腫の悪性形質発現に有利な状態に変化する機構の存在が明らかとなり、さらには骨肉腫の遠隔転移のメカニズム解明においても重要な知見になった。この結果は後述する論文が原著論文としてacceptされ、その現象が認められた。骨肉腫の増殖や浸潤・転移など悪性形質発現には、腫瘍自身の性質のみならず、周辺微小環境が大きく影響することが知られており、骨肉腫細胞が周辺細胞の性質を変化させ利用していると考えられている。この現象には細胞間の直接接触が重要とされているが、本研究において我々は、細胞接触が不要な液性因子による相互作用が大きな役割を担うという仮説に基づき、その分子機構について解析した。即ち、骨肉腫の悪性形質発現における液性因子を介した微小環境内のsignal cross-talkの意義を解明することに注目した。腫瘍細胞から周辺間葉系細胞への作用に加えて、周辺間葉系細胞から腫瘍細胞への作用も同時に解析可能である。我々はhMSCから放出された因子を受け取った腫瘍細胞がさらなる生態変化もたらすことを網羅的な遺伝子解析で解析しており、それが微小環境で生じる腫瘍進展の分子機構の解明に繋がると考えた。腫瘍細胞だけではなく共培養したhMSCやHUVECのmicroRNAとmRNAも網羅的に解析したことで変化する液性因子の発現を網羅的遺伝子解析を用いて同定する。正常細胞が腫瘍側からの液性因子の影響を受け、いかにして腫瘍細胞をサポートする機能に変化するのか、即ち共培養状態で特有に変化する遺伝子と、それを上流からコントロールしているmicroRNAが、このcross-talk機構の中心である可能性が考えられる。本研究で同定した液性因子を抑制することで、骨肉腫の増殖および遠隔転移に対する新規治療モデルを確立し本研究課題の遂行により転移を有する骨肉腫の新たな知見と治療標的の探索に新たな理解が得られると考えた。
地域の伝統産業に根ざした工学教育プログラムの構築

鈴鹿市の伝統産業で着物の染型として使用される伊勢型紙は,特殊加工した和紙を職人が刃物で彫り上げる。この研究では,工学的手法としてレーザー加工機を導入し,コンピューターを用いたデザインおよび加工によって伊勢型紙製作に挑戦する他,レーザーを利用することで型紙以外の製品づくりを行う教育プログラムを考案し試行した。これを通じてエンジニアリングデザイン能力を養う工学教育プログラムとしての有効性を検証した。ものづくりの原点でもある鈴鹿の伝統産業としての伊勢型紙の基本「彫る」「切る」技術をコンピュータによるパターンのデザイン、レーザーを彫道具とする「穿孔・カッティング」といった最新の工学的手法で再現しすることを軸に置き、工学による伝統技術の継承を動機付けに,学生の自主的な先進的・実践的加工技術,レーザーに関する基礎・応用知識,画像処理等のコンピュータ技術等を習得させるための教育効果の高い工学教育プログラムを構築することを目的としている。21年度において本研究を実施するための環境の整備、体制の整備を行った。具体的にはレーザー加工機の導入と伊勢型紙加工への応用について予備的な実施検討を行った。その結果として、伊勢型紙を作成する最適レーザー加工条件の情報を収集することができた。また、地元商工会議所を通じて伊勢型紙共同組合の連携協力体制を整えることができた。その連携を基に、有志として参加希望学生を対象に,伊勢型紙協同組合の理事長による伊勢型紙の歴史的背景、技術、関連業界が抱える問題等を中心とした講義を試行的に行った。また、レーザーの原理,数値制御(NC),コンピューターグラフィックス,画像処理の基礎知識の講義、さらにはレーザーによる伊勢型紙の基本技法の再現等を行いカリキュラム構成の基本的部分の試行を行った。その中から教育プログラムとしての問題点や改善点について検討を行ない、22年度以降の教育プログラム(創造工学)としての実施準備体制の検討を行った。ものづくりの原点でもある鈴鹿の伝統産業としての伊勢型紙の基本技術を,コンピューターによるデザインとレーザーによる「カッティング」といった最新の工学的手法で再現しすることで、学生の自主的な先進的・実践的加工技術,レーザーに関する基礎・応用知識,画像処理等のコンピューター技術等を習得させるための教育効果の高い工学教育プログラムを構築することを目的としている。22年度においては21年度に整備した教育実施環境(レーザー加工機導入を含む)を活用し,鈴鹿高専のエンジニアリングデザイン科目である4年次必修科目の「創造工学」で教育プログラムの実践を行った。具体的には伊勢型紙の伝統的デザインを応用した工業製品の企画と試作をテーマに15回(1回190分)のプログラムを実施した。試作品に付与する伝統的デザインにはレーザー加工機を使用した。また、実施にあたっては地元の伊勢型紙共同組合および業界内で唯一,伊勢型紙の先進的応用展開を模索する型紙卸業者の連携協力体制を活用し,伊勢型紙の歴史的背景、技術、関連業界が抱える問題,今後の伝統継承や展開を中心とした講義を導入することができた。また,学生の考案した製品のアイデア段階で意見交換会を実施し,貴重なアドバイスを製品試作に反映しながら試作を進める体制を確立することができた。さらに、学内ではレーザーの原理,数値制御(NC),コンピューターによる画像処理の基礎知識の講義を行い,教育プログラム構成の基本的部分の試行を行った。一連の教育の試行からプログラムの問題点や改善すべき点について検討を行ない、最終年度となる23年度の教育プログラム(創造工学)に反映させる基礎情報を収集することができた。鈴鹿の伝統産業としての伊勢型紙の基本技術をコンピュータ制御のレーザー加工を応用した最新の工学的手法で再現することにより,学生の自主的な先進的・実践的加工技術ならびにその関連知識等を習得させるための工学教育プログラムの構築とその有効性の検証を目的とする。平成23年度は,平成22年度に実施した教育実績を踏まえて,教育課程に組み込まれた「創造工学」(4年次必修科目)の中に継続して伊勢型紙のデザインおよびカッティングをテーマとして組み込んだ。型紙の再現のみならず,伊勢型紙をキーワードとする新たな地域特有の特産品の製作についてもものづくり教育の課題とし盛り込んだ。ここで製作した作品については鈴鹿の産学官連携活動組織が主催する技術サロンで紹介し,参加企業による多くのコメントや改善アドバイスを得つことができた。さらにこの研究成果の発展として,地域の型紙関連企業と連携し,学生を対象として伊勢型紙の伝統技術を応用したグリーティングカードのデザインコンテストを企画・実施した。レーザー加工した学生からの応募作品をパリで開催されたテキスタイル国際見本市『プルミエール・ヴィジョン・プリュリエルアンディゴ』に出展,ヨーロッパを中心に活躍するデザイナーへのアンケート調査を行った。この他,別の企業との連携で,カッティングした伊勢型紙のCDジャケットへの応用展開プロジェクトをスタートさせるきっかけも提供することができた。本研究は効果的な工学教育プログラムの構築のみならず,消えゆく伝統産業に対して地域の行政あるいは市民に新たな目を向けさせることができたこと,また地域産業の活性化につながる多くにきっかけを生み出すこととなった点で大きな成果を上げることができた。
柔軟性のある表面被覆と爪を有する人間型ロボット指の研究

本研究では、柔軟性のある表面被覆と爪を有する人間型ロボット指の開発により、器用な指先を工学的に実現し,その性能限界を明らかにすることを目的とするものである。指先端リンク基部に配置された6軸力モーメントセンサ,人工爪基部に配置された歪みゲージ,および関節角度エンコーダからの感覚情報を統合し,表面被覆の柔軟さと爪を含めた人間類似幾何形状情報とを利用した物体操作手法を研究し、以下の成果を得た。1.アルミ内殻にシリコンゴム製柔軟被覆を装着した指先を試作した。指先内蔵6軸力センサを用いた接触点位置計測において、柔軟被覆による精度劣化が実用上問題にならないことを明らかにした。さらに接触圧の違いによる摩擦係数の変化を利用して、指先による紙ページめくりが実行できることを示した。2.アルミ製の爪を試作し、その基部両面にひずみゲージを貼り付け、柔軟被覆指に装着した。柔軟被覆部によるなぞりでは弾性で吸収され検出できない物体表面の微小段差が、試作した爪によりなぞり検出できることを明らかにした。3.指先で操作中の対象物体に滑らかな平面とシャープなエッジとがあるとき、指先柔軟被覆の接触変形によるトルク伝達特性の変化に着目し、接触対象面を識別する新手法を開発した。4.柔軟被覆指先が把握中の物体のエッジで接触しているとき、そのエッジの方向を計測する新手法を開発した。5.多関節多指ロボットハンドの作業動作機能と、上肢および移動機構による大域運動機能とを組み合わせた作業動作を検証評価するシミュレーションシステムを開発した。本研究は、指先端リンク基部に配置された6軸力モーメントセンサ,人工爪基部に配置された歪みゲージ,操作対象の位置姿勢を検出する視覚センサ,および関節角度エンコーダからの感覚情報を統合し,表面被覆の柔軟さと爪を含めた人間類似幾何形状情報とを利用した物体操作手法を開発して,器用な指先を工学的に実現し,その性能限界を明らかにすることを目的とする。本年度は、柔軟表面被覆と内部骨格および爪で構成されたロボット指先を開発し、多関節ロボット指に実装して研究をすすめ、以下の成果を得た。1)柔軟被覆指先の試作とその基本特性の解明および紙ページめくり作業実験アルミ内殻にシリコンゴム製柔軟被覆を装着した指先を試作した。指先内臓6軸力センサを用いた接触点位置計測において、柔軟被覆による精度劣化が実用上問題にならないことを明らかにした。また、表面位置により異なる曲率を有する指先形状として、回転楕円体の指先を設計試作し、接触位置計測アルゴリズムを開発した。2)人工爪の試作とその微小段差センシング機能の実装アルミ製の爪を試作し、その基部両面にひずみゲージを貼り付け、柔軟被覆指に装着した。3)4関節指の試作とリアルタイムコントローラの開発3関節3本指ロボットハンド(既存)の各指基部に新規購入した関節を追加配置して人間型の4関節指ハンドに改造した。リアルタイムコントローラを開発した。本研究は、指先端リンク基部に配置された6軸力モーメントセンサ,人工爪基部に配置された歪みゲージ,操作対象の位置姿勢を検出する視覚センサ,および関節角度エンコーダからの感覚情報を統合し,表面被覆の柔軟さと爪を含めた人間類似幾何形状情報とを利用した物体操作手法を開発して,器用な指先を工学的に実現し,その性能限界を明らかにすることを目的とする.本年度は、柔軟被覆と爪を有するロボット指先を装着した多関節ロボットを用い、その作業技能について研究をすすめ、以下の成果を得た。1)指先作業スキルの開発指先で操作中の対象物体に滑らかな平面とシャープなエッジとがあるとき、指先柔軟被覆の変形によるトルク伝達特性の変化に着目し、指先の接触状態の変化を動的に検出する新手法を開発した。

これにより視覚情報に頼ることなく、操作対象形状に応じて安定に物体を操作できる可能性を開いた。2)人間型ロボット上肢の作業動作計画手法の開発多関節指を有するロボットアームのための自由動作空間の記述および生成法を考案した。これは、人間が操縦したロボットアームおよびハンドの掃引空間を衝突のない安全な空間として3次元作業空間内で再構成するもので、環境内の障害物の幾何学モデルを必要としないため、危険な非整備環境での遠隔作業システムの自律制御を可能にするものである。生成された空間記述を用いた障害物回避動作計画システムを開発した。3)人間型多関節多指ロボットハンドの構造評価人間が指を使って行う多様な作業を分類し、その実行の可否により人間類似構造の4関節指ロボットハンド構造を評価した。本研究は、指先端リンク基部に配置された6軸力モーメントセンサ,人工爪基部に配置された歪みゲージ,操作対象の位置姿勢を検出する視覚センサ,および関節角度エンコーダからの感覚情報を統合し,表面被覆の柔軟さと爪を含めた人間類似幾何形状情報とを利用した物体操作手法を開発して,器用な指先を工学的に実現し,その性能限界を明らかにすることを目的とする。本年度は、柔軟被覆と爪を有するロボット指先を装着した多関節ロボットを用いて、以下の成果を得た。1.柔軟被覆を利用した新感覚機能の実現と性能評価6軸力モーメントセンサを内蔵し表面を柔軟被覆で覆った指先が、把握中の物体のエッジで接触しているときに、そのエッジの方向を計測する新感覚機能を実現した。さらに、エッジの鋭さ、把握力の大きさ、柔軟被覆の厚み、柔軟被覆の硬度などのパラメータとエッジ方向計測精度との関連について実験を行い、知見を得た。2.多関節多指ロボットハンドと人間型上肢つき移動機構とによる作業動作の実現と評価多関節多指ハンドの作業動作機能と、上肢および移動機能による大域運動機能とを組み合わせた作業動作を検証評価するシミュレーションシステムを開発した。
運動ニューロン疾患における神経細胞質内封入体の生成機序の解明

運動ニューロン疾患(MND)は、大部分が孤発生でありその発生機序の解明には、MNDに特異的あるいは特徴的なskein様封入体(SLI)、Lewy小体様ヒアリン封入体(LBHI)、Bunina小体(BB)など神経細胞質内封入体からのアプローチが必要と思われる。本研究では、これら特異的封入体の構成成分・形成・分解過程、相互関係を明かにする目的で、ヒト剖検組織を用い光顕・電顕レベルでの免疫細胞化学的検索を行った。まずSLIとBBは光顕的・電顕的に類似していると報告されているが、前者がubiquitin(Ub)陽性、cystatinC(CC)陰性であるのに対して後者はUb陰性、CC陽性と反対である。SLIは単一のフィラメント状のものから、それらがネットワークを形成したり、高度に集簇し類球形をしたものまで種々の生成段階がみられ、Ub陽性所見は共通するものの、neurofilament(Nf)、Cu/ZnSODともに陰性であり分子組成はLBHIとは異なる。SLIは電顕的にはリソゾーム系の関与が疑われているが、リソゾーム系酵素のcathepsinDとはとくに強い関連はなく、Ub系の方とより強く関係していると思われた。しかし、Ub hydrolaseやproteasomeはほとんど陰性であり、このUb形は十分に機能していない可能性が示唆された。孤発生MNDの円形封入体をround inclusion(RI)として、家族性MNDでみられる真のLBHIから区別し、SLIおよびLBHIとの相互関係を検索した。RIは、大部分が輪郭不整で内部も不均一であり、電顕的にSLIによく似ていた。免疫細胞化学でも、RIは、NF、Cu/ZnSOD、Ub hydrolaseのいずれも陰性のことが多く、SLIと同様の反応性を示した。すなわち、RIは"round"な形のSLIそのものであるともいえることが明らかとなった。この過程で、従来陰性とされてきたNfが一部には存在することを電顕的・免疫細胞化学的に明らかにした。SODとの関連で酸化ストレスの関与を検索したところ、上位運動ニューロンの変性にnitrotyrosineすなわちNOを介する酸化ストレスが関与していることを初めて証明した。これらの業績は世界的にも認知されており、第12回国際神経病理学会(1994年、Toronto)での招待講演をはじめとして様々な形で発表された。本年度は、運動ニューロン疾患症例の脊髄標本を用い、各種封入体とくにskein様封入体(SLI)、Lewy小体様ヒアリン封入体(LBHI)およびBunina小体について免疫細胞化学的に検討した。その結果、まずSLIとBunina小体は光顕的にも電顕的にも類似していることが報告されているが、前者がubizuitin陽性、cystatinC陰性であるのに対して後者はubiquitin陰性、cystatinC陽性であり、両者はそのmolecular natureが異なることが明らかとなった。

多数のフィラメント状のSLIが集合したような集簇型SLIはしばしばヒアリン封入体と混同されるが、ubiquitin陽性所見は共通するものの、neurofilament、Cu/Zn superoxide dismutaseともに陰性であり、そのmolecular natureはやはりLBHIとは異なる。また、SLIは超微形態的にはリソゾーム系の関与が疑われているが、リソゾーム系酵素としてのcathepsinDはとくに強い関連はなく、ubiquitin systemの方とより強く関係していると思われた。一方、SLIは単一のフィラメント状のものから、それらがnetworkを形成したり、さまざまな程度に集簇したものまで種々の生成段階がみられたが、いずれもubiquitin化はされているものの、ubiquitin C terminal hydrolaseやproteasomeはほとんど陰性であり、このubiquitin systemはdefectiveである可能性が示唆された。これらの結果は、一部業績欄に示すように、平成6年度に第35回日本神経学会(福岡)、8th International Congress on Neuromuscular Diseases(Kyoto),12th International Congress of Neuropathology(Toronto)などで一般演題あるいは招待講演として発表された。現在さらに、家族性ALSにおけるLBHIと孤発性ALSにおける「ヒアリン封入体」との異動も含めて検討を進めている。なお、関連する研究として、Alzheimer病の分子遺伝学的研究や、蓄積物質の研究、HTLV-Iによる神経障害の動物モデルの研究などでも進展がみられた。孤発性運動ニューロン疾患におけるubiquitin化封入体は、その形状から後索型家族性筋萎縮性側索硬化症で記載されたLewy小体様ヒアリン封入体と同じ名称で呼ばれることが多いが、よく観察するととその形状はLewy小体様ヒアリン封入体とはかなり異なっているようにみえる。本年度は、孤発性運動ニューロン疾患におけるubiquitin化封入体をround inclusionとしてLewy小体様ヒアリン封入体からいったん区別し、skein様封入体およびLewy小体様ヒアリン封入体との相互関係を明らかにするよう研究を進めた。その結果、round inclusionは、大部分が正円でなく、輪郭が毛羽立つなど不整であり、内部も小空胞があったり、線維状になっていたりとかなり不均一であった。電顕的には、neurofilament、それよりやや太いフィラメント、顆粒状物質に加え、太いフィラメントの束が認められた。後者はskein様封入体にみられるフィラメントの束と区別できず、逆に集簇したskein様封入体ではフィラメント束の間隙にround inclusionのものとよく似たフリーのフィラメントや顆粒状物質が存在しており、両者は密接に関係しているものと思われた。免疫細胞化学でも、round inclusionは、neurofilament、Cu/Zn SOD、ubiquitin C terminal hydrolaseのいずれも陰性のことが多く、これらが陰性のLewy小体様ヒアリン封入体とは異なり、skein様封入体と同様の反応を示した。すなわち、round inclusionは"round"な形のskein様封入体そのものである可能性が高い。
アポトーシス誘導能を指標にした口腔癌の放射線治療感受性判定法の開発

アポトーシス系のシグナル伝達機構を調べる中で、オカダ酸により誘導された口腔癌アポトーシス細胞では、鍍銀染色に陽性反応を示す核小体形成帯が消失すること、アポトーシス誘導の際に、鍍銀染色に陽性反応を示す110kDa核内蛋白が消失し、80kDaの鍍銀染色に陽性反応を示す蛋白が出現することを発見した。更に、cell-freesystemにおける解析の結果、110kDaの蛋白の変化はアポトーシスの実行機構であるDNA fragmentaionと密接な関係があることも発見した。しかも、ニュークレオリンモノクローナル抗体を用いたWestern blotting法及び免疫組織化学の結果から110kDa及び80kDaの蛋白は両者ともニュークレオリンであることが証明した。しかも、その経過はDNA fragmentationが惹起する時間と極めて連動性を示すものだった。上記したオカダ酸誘発アポトーシス細胞におけるニュークレオリンの分解は、抗癌剤及び紫外線照射によっても惹起されることが確認され、アポトーシス細胞における普遍的変化としてその指標となりうるものである。つまり、ニュークレオリン含む細胞内核内蛋白の変化がアポトーシス実効機構において、極めて重要な役割を示すことを意味するものである。一方、in vivoにおける実験モデルの作成を目的に、ヒト舌癌由来の細胞株(VX2)を兎の下顎歯肉に移植し下顎歯肉癌を惹起させる実験系を作成した。同腫瘍に放射線照射した際、癌組織は縮小しその一部はTUNEL法を用いた組織学的所見からアポトーシスによるものであることが判明した。また、in vitro上で生じたニュークレオリンの分解が、in vivoにおける照射後アポトーシスを誘導が認められた実験モデルから得た組織抽出液からも確認された。以上の結果は更にニュークレオリンの分解がアポトーシス誘導を簡易に表す指標になりうることを意味する。同時に放射性感受性を示す指標となりうる可能性を示唆するものである。更に、僅か6症例ではあるが患者からの口腔癌細胞株を用いた研究から培養株細胞でニュークレオリンの分解が生じやすいものは、放射線感受性が高いという結果も得ている。我々は、口腔癌の発生メカニズムの解明及び放射線治療感受性の評価の確立を目的に、ヒト口腔癌細胞のアポトーシス機構について検討を行ってきた。そして、昨年度迄に様々なstimulator誘発のアポトーシス細胞で、鍍銀染色に陽性反応を示す核小体形成帯が消失すること及び110kDa核内蛋白が消失し、80kDaの蛋白が出現することを報告していた(Morimoto Y. et al. 2001)。同時に、この110kDaの蛋白分解を誘導する物質の同定を行うために、cell-freesystemを作製し、解析した。結果として、110kDaの蛋白は脱リン酸化酵素の一つであるPP1γと作用しDNA fragmentationを誘導するエンドヌクレアーゼ活性に関係する可能性が確認していた。その後の実験により平成14年度の期間中に、in vitroの実験系において、110kDaのエンドヌクレアーゼと関連を示す蛋白が細胞内核小体に存在するニュークレオリン(Kito S. et al. in press)であることを発見した。更に、ニュークレオリンがアポトーシス細胞ではエンドヌクレアーゼの作用と平行して分解され80kDaに変化することも発見した。加えてアポトーシスの間にニュークレオリンが核小体における局在性を失い細胞質内にdiffuseに広がることも発見した。来年度は更にin vivoの実験系でも同様の現象が生じるか否かについて検討していく予定である。更に、放射線誘発アポトーシスだけではなく同様の機序を持つと考えられる抗癌剤でも同様の変化の惹起について検討している。我々は、口腔癌の発生メカニズムの解明及び放射線治療感受性の評価の確立を目的に、ヒト口腔癌細胞のアポトーシス機構解析の検討を行ってきた。そして、平成14年度迄にオカダ酸誘発アポトーシス細胞で、110kDaのニュークレオリン蛋白が消失し、80kDaのニュークレオリン蛋白が出現することを報告してきた。同時に、cell-free system用いた解析から、ニュークレオリンが蛋白質脱リン酸化酵素の一つであるPP1γと作用しDNA fragmentationを誘導するエンドヌクレアーゼ活性に関係する可能性が確認した(Morimoto Y.et al.2001,Kito S.et al.2003)。平成15年度では、ニュークレオリン蛋白の変化がDNAに直接作用する抗癌剤や紫外線によって誘発されるアポトーシスによっても同様に生じることを発見した。この結果は、ニュークレオリンの変化がアポトーシスの実行機構における指標の一つであることを示唆し、我々の提唱してきた内容を肯定するものである。来年度は更にin vivoの実験系でも同様の現象が生じるか否かについて検討し、ニュークレオリンの変化が放射線治療感受性の評価に有効か否かを検討する。

しかも、その経過はDNA fragmentationが惹起する時間と極めて連動性を示すものだった。上記したオカダ酸誘発アポトーシス細胞におけるニュークレオリンの分解は、抗癌剤及び紫外線照射によっても惹起されることが確認され、アポトーシス細胞における普遍的変化としてその指標となりうるものである。つまり、ニュークレオリン含む細胞内核内蛋白の変化がアポトーシス実効機構において、極めて重要な役割を示すことを意味するものである。一方、in vivoにおける実験モデルの作成を目的に、ヒト舌癌由来の細胞株(VX2)を兎の下顎歯肉に移植し下顎歯肉癌を惹起させる実験系を作成した。同腫瘍に放射線照射した際、癌組織は縮小しその一部はTUNEL法を用いた組織学的所見からアポトーシスによるものであることが判明した。また、in vitro上で生じたニュークレオリンの分解が、in vivoにおける照射後アポトーシスを誘導が認められた実験モデルから得た組織抽出液からも確認された。以上の結果は更にニュークレオリンの分解がアポトーシス誘導を簡易に表す指標になりうることを意味する。同時に放射性感受性を示す指標となりうる可能性を示唆するものである。更に、僅か6症例ではあるが患者からの口腔癌細胞株を用いた研究から培養株細胞でニュークレオリンの分解が生じやすいものは、放射線感受性が高いという結果も得ている。
刑罰拡散化時代における刑事的規制の前提条件

本研究では、刑罰権の適切な適用領域を、刑罰の有する抑止効及び刑罰の有するスティグマ付与機能とに着目しつつ確定した。特に、刑罰の有する規範形成機能を一定程度肯定し、社会において受容可能な規範形成を刑罰が促進することを認めつつ、刑罰が有するスティグマ付与機能が、一定の条件の下では行為者に対する誤った形での非難として受け止められてしまうことを実証的に論じた。本年度は、刑罰による規範形成を巡ってなされている欧米の議論を検討対象とし、とりわけ積極的一般予防論に対する研究を進めた。その結果、積極的一般予防論の前提となる「規範」それ自体について、解決を要すべき問題があることが判明した。即ち、ここで問題となる規範とは、そもそも我々において既に受容されている規範に限定されるのか、それとも従来は必ずしも受容されていない新たな規範をも含むのかという点である。従来我々が(暗黙にしろ)受容してきた規範のみが、刑罰によって確証されるべき規範であるとすることは、刑罰による規範形成に対して一定の枠組みを提供する点で考慮に値する。しかし、新たな立法を行う際には、必ずしもこのような理解は明確な指針を提供しないのみならず、そもそも我々に受容されてきた規範のみが刑罰による確証に値すると解する理論的根拠自体が十分に示されていないことが明らかとなった。かかる理解を前提に、刑罰は積極的に新たな規範を形成することができるとする場合に問題となるのは、形成可能な規範の限界である。積極的一般予防論においては、刑法の目的を法益保護とすることに批判が向けられているが、むしろ法益論こそがかかる限界を設定する機能を有すべきものである。法益論のかかる機能は従来余り意識されてこなかったものの、規範論と法益論との接合こそが目指されるべきである。したがって、次年度は、かかる基本的視座を具体的な刑事立法の検討において展開する予定である。本年度は、前年度における研究によって得られた規範論及び法益論における知見を前提に、刑罰実効性に関する議論を深めるべく、主として二つの研究領域、すなわち(1)近時の刑事立法に関して具体的な検討を行うと共に、(2)刑法解釈論においてとりわけ刑罰実効性が問題となる過失犯に関して検討を行った。(1)に関しては、特に児童買春・児童ポルノ法やストーカー規制法などにおける保護法益のあり方について、従来の刑法解釈学からは正当化しにくい大きな問題があるとの理解に至った。前者に関しては、そもそも問題となる保護法益自体が明確に確定しがたい点があり、個人的法益としても社会的法益としても理解しにくい側面があることが明らかになった。後者に関しては、いわば生命・身体への保護を相当に前倒ししたものであるとの理解に至ったが、そのような理解はとりもなおさず本法の規範的な正当化の困難さをも浮き彫りにするに至った。(2)に関しては、特に医療事故と過失犯処罰との関係を問題とする中で、過失責任の追及が有効な医療システムの構築と正面から抵触しかねない事例を検討し、過失犯処罰が逆に刑罰の目的たる法益保護と矛盾しかねない状況にあるとの認識に至った。また、医療システム内で生じた結果に対して個人責任を追及する際に問題となる責任分配原理につき、より具体的な検討を行う必要性を感じた。このような刑罰実効性の観点からして問題のある犯罪について、いかなるアプローチが有効なのかを具体的に模索するためには、刑罰の意義に遡った検討が不可避である。この点は次年度の研究対象とする。本年度は、前年度までの研究によって得られた規範論・法益論に関する知見、及び近時の刑事立法に関する知見を元に、重罰化・犯罪化の進行、すなわち刑罰拡散化時代を象徴する事例の一つである路上喫煙条例・ポイ捨て禁止条例に関して刑罰論の観点から研究を行い、更に児童ポルノ法についても分析を深めた。路上喫煙条例・ポイ捨て禁止条例は、いずれも1990年代以降に制定されるようになったが、後者に関しては刑罰たる罰金を科すものが相当数見られるのに対し、前者に関しては非刑罰的制裁である過料を科すに過ぎないものが殆どであり、「刑罰回避傾向」が見られる。こうした差異は、両条例を一元的に理解することの不当性を示すものであり、むしろ、両条例は刑罰論という観点から決定的に異なった構造を有するのではないかとの結論に至った。すなわち、刑罰が他の非刑事的制裁と異なる点は、行為者に国家ないし地方自治体が公的に「非難」というメッセージを伝達する点にあるが、路上喫煙条例においては、路上喫煙という行為を非難するというメッセージが「喫煙者」を非難するというメッセージに誤変換される構造にあり、この点が、ごみのポイ捨ての一環として吸殻のポイ捨てについても処罰するに過ぎないポイ捨て条例と決定的に差異があることを論じた。また、こうしたメッセージの誤変換という議論が、他の刑事立法の妥当性評価においても有効なことを明らかにした。例えば、児童ポルノ法を巡って近時問題となっている単純所持の犯罪化については、当該行為の法益侵害性の実質を明確化しない限り、児童ポルノを所持するような人間の人格それ自体を非難することに繋がりかねず、妥当な立法となりにくい点を論じた。
不随意運動制御による運動教示システムの実現

本課題は運動学習において重要な主体性を失わない運動学習システムの実現を目指すものである.手法として,触覚の錯覚現象であるハンガー反射現象を用いる.ハンガー反射とは針金ハンガーを頭部に装着すると強力な力覚を生起させ,装着者の頭を思わず回す現象である.本現象はこれまでの研究において,手首,腰,足首でも類似の現象が発生することが確認されている.本研究では,強力な力覚及び運動を誘発させる本現象を運動学習に応用し主体性を失わない運動学習システムの実現を目指す.本年度は昨年度までに開発してきたデバイスを実際のゴルフパターへの応用を行った.昨年度までにハンガー反射を用いて手首に対して強力な力覚を生起させる装置を開発した.本装置は事前に手首にハンガー反射を発生させた状態で装置を装着させ,任意のタイミングで振動刺激を重畳することで,力覚を増強させることで強力な力覚を提示するものである.ゴルフパターへの応用では,本装置を被験者の手首に装着させた状態でパターをさせ,力覚提示条件での打球到達位置への影響を調査した.実験の結果,両手首を左方向へ回転させる力覚を提示させながらパターを行わせた条件において,有意に打球到達位置が左に偏ることが確認され,本装置のパターへの応用可能性が示された.研究全体を通して,ハンガー反射現象及び付随する振動重畳による力覚増強現象の詳細解明,ハンガー反射を用いた力覚提示装置の開発,開発した装置のゴルフパターへの応用を行い,研究成果の実応用可能性も示すことができた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は主にスポーツへの応用を念頭に置いた、主体性を失わない運動教示・学習システムの実現を目的とする。皮膚せん断変形提示によって回旋運動を誘発する「ハンガー反射」を用いて、記録された動作をユーザ自身の発揮力によって再生することでシステムを実現する。本年度はより詳細な「ハンガー反射」現象の発生条件の調査を行うため、皮膚せん断及びその調整を可能とする装置開発を行った。しかし、発生条件であるユーザへの入力である皮膚せん断変形量と出力である不随意運動又は知覚力覚の定量的な調査は行われていなかった。そこで、本年度はベルトを2つのDCモータによって巻き取ることで皮膚せん断変形を提示し、AC信号をDCモータへ入力することで振動をベルトに伝えることで振動提示を実現する。全身への拡張の前に手首用の本装置を開発した。また本年度は将来的な全身での不随意運動・擬似力覚提示を見据え、身体各所での擬似力覚に関する調査を行った。すでに手首で報告した「ハンガー反射」現象へ振動刺激を重畳することで知覚力覚が増強する現象を頭部及び足首で確認した。頭部及び足首に圧迫及び皮膚せん断変形を発生させるデバイスによってハンガー反射を発生させ、振動刺激を重畳し、ユーザは知覚する力覚の増強を認識した。また、本年度は「ハンガー反射」現象以外の擬似力覚提示手法に関する調査も行った。特にこれまでの身体の四肢といった大きなパーツだけでなく、手掌部への擬似力覚提示手法の調査を行った。従来、把持した振動子から非対称性加速度を提示すると牽引力が生起することが確認されてきたが、その機序や原因は未確認であった。そこで申請者は刺激提示時刻差による知覚のマスキングに着目し調査を行った。実験の結果数名の被験者において対称加速度波形で力覚が生起し、本現象への刺激時刻差による知覚マスキングの関与が示唆された。本年度は「ハンガー反射」現象を生起させる皮膚せん断変形及び調整を行う振動を同時に提示可能な装置の開発を「ハンガー反射」現象の詳細な発生条件の調査を目的に行った。当初の予定では本装置を用いて提示皮膚せん断変形量と振動刺激に対する生起運動や知覚力覚の関係性を調査する予定であったが、本年度中に完遂することができなかった。しかし、本装置は翌年度に開発を予定していたハンガー反射を生起させるデバイスであり、本装置の開発は翌年度の研究内容をすすめる形となった。本研究は主にスポーツの姿勢や動きといったフォームの教示・学習の際の主体性を失わない学習システムの実現が目的である。手法として、本研究ではヒトの錯覚を利用した不随意運動や知覚として力を感じる疑似力覚を利用する。特に特定部位への圧迫により対象部位が回旋してしまうほど強い疑似力覚生じる「ハンガー反射」現象に着目した。本現象は頭部・手首・足首・腰部で確認されており、圧迫によって生じる皮膚のせん断変形が発生に寄与していることが確認されている。さらに、昨年度の成果として、ハンガー反射現象下の部位に振動刺激を重畳すると、知覚する力覚が増加することが確認されている。そこで、昨年度から巻取り機構を用いた振動及び皮膚変形を提示するデバイスを開発している。デバイスは2つのDCモータと軽量なベルトで構成され、ベルトが対象部位にふれることで触覚提示を行う。DCモータに正弦波などのAC信号を印加すると振動提示が行われ、DC信号を印加するとベルトが一方向に巻き取られ皮膚を変形される。本デバイスを用いて、ハンガー反射に必要な皮膚変形を発生させつつ、振動刺激を重畳することで強い力覚を提示することが可能となる。さらに本年度はベルト巻取りを利用した振動及び力覚を提示するデバイスの改良と応用を行った。デバイスはスマートフォン、手首、頭部へ応用し、アプリケーションの開発を行った。

申請書に記載した手首への力覚提示デバイスの開発を行ったことになる。これは、今後の姿勢や動きの教示を行うための装置であり、手首以外の部位にも手法を適用することで、適用可能な動きを増やすことが可能となった。本年度は昨年度開発したベルト巻取りを用いた疑似力覚提示装置の改善とアプリケーション開発を行った。今年度の終わりより、実際にゴルフのパターへの応用を試しており、今後も引き続き行っていく。また、ベルト巻取りを用いた力覚提示装置をスマートフォンや頭などにも応用しており、アプリケーションの開発なども並行して行った。当初予定していたハンガー反射現象の解明についても進んでいるため、概ね順調に進展していると判断する。本課題は運動学習において重要な主体性を失わない運動学習システムの実現を目指すものである.手法として,触覚の錯覚現象であるハンガー反射現象を用いる.ハンガー反射とは針金ハンガーを頭部に装着すると強力な力覚を生起させ,装着者の頭を思わず回す現象である.本現象はこれまでの研究において,手首,腰,足首でも類似の現象が発生することが確認されている.本研究では,強力な力覚及び運動を誘発させる本現象を運動学習に応用し主体性を失わない運動学習システムの実現を目指す.本年度は昨年度までに開発してきたデバイスを実際のゴルフパターへの応用を行った.昨年度までにハンガー反射を用いて手首に対して強力な力覚を生起させる装置を開発した.本装置は事前に手首にハンガー反射を発生させた状態で装置を装着させ,任意のタイミングで振動刺激を重畳することで,力覚を増強させることで強力な力覚を提示するものである.ゴルフパターへの応用では,本装置を被験者の手首に装着させた状態でパターをさせ,力覚提示条件での打球到達位置への影響を調査した.実験の結果,両手首を左方向へ回転させる力覚を提示させながらパターを行わせた条件において,有意に打球到達位置が左に偏ることが確認され,本装置のパターへの応用可能性が示された.研究全体を通して,ハンガー反射現象及び付随する振動重畳による力覚増強現象の詳細解明,ハンガー反射を用いた力覚提示装置の開発,開発した装置のゴルフパターへの応用を行い,研究成果の実応用可能性も示すことができた.本年度は昨年度完遂が出来なかった、提示皮膚せん断変形及び振動刺激に対する生起運動及び知覚力覚との関係性の調査を行う。また得られた関係性を用いた装置の駆動アルゴリズムの構築などを行っていく。今年度でゴルフのパターへの応用を行う実験を開始した。翌年度は引き続き手首に装着したデバイスによって手首回旋方向の擬似力覚を提示し、ゴルフパターのぼーる到達位置への影響を調査する。また、教示のタイミングや強度などの検討を行い、適切な教示パタメータを調査していく。さらに、デバイス適用群と非適用群で学習効率を比較し、システムの有用性を調査していく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。