hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小児期発症の1型糖尿病および自己免疫性甲状腺疾患における遺伝因子の解析

本研究は、1型糖尿病や自己免疫性甲状腺疾患の発症や病態に関与する新たな遺伝子についての検討を加えることを目的とした。昨年度に引き続き、FOXP3およびAIRE-1遺伝子について、NCBI(National Center for Biotechnology Information)を主として各種のデータベースを利用し、新規の遺伝子変異および遺伝子多型の検索を行い検討した。このうち興味深い遺伝子多型について検討を行うため、実験系を組み立てた。併行して、乳児期発症の1型糖尿病の男児で、血小板減少症、白血球減少症、リンパ節腫脹および慢性腸炎を呈し、FOXP3遺伝子異常をもつIPEX(Immnodysregulation, Polyendocrinopathy, and Enteropathy, X-linked)が疑われる男児例についての検討を進めた。方法は、末梢血から抽出したgenomic DNAを用いて、FOXP3遺伝子のエクソン・イントロンバウンダリ領域を含んだcodingregionおよびpromoter、polyadenylation領域をPCRで増幅した後、ダイレクトシークエンスすることによってFOXP3遺伝子変異の解析を行った。NCBIデータベース上のreferense sequenceと患児および健康成人4名のシークエンスを比較した。データベース上に報告されている既知の変異は患児および健康成人において認めなかった。また、新規の変異についても、今回シークエンスを行った領域に関しては認められなかった。引き続き、1型糖尿病や自己免疫性甲状腺疾患の患児において、研究を進めていく予定である。本研究において検討を加えるふたつの遺伝子、FOXP3およびAIRE-1遺伝子について、NCBI(National Center for Biotechnology Information)を主として各種のデータベースを利用し、既知の遺伝子変異および遺伝子多型の検索を行い検討した。このうち興味深い遺伝子多型について患者群での検討を行うため、実験系を組み立てた。本研究は、1型糖尿病や自己免疫性甲状腺疾患の発症や病態に関与する新たな遺伝子についての検討を加えることを目的とし、対象患者よりDNAを抽出して研究に用いる。このため、本研究に対して東京女子医科大学の遺伝子解析研究に関する倫理審査委員会への申請を進めている。申請許可を得た後、対象患者および保護者に対して十分な説明を行い、インフォームド・コンセントを得られたものについて遺伝子多型についての検討を進める段階にある。
チェルノブイリ原発事故を描いた文学の研究

チェルノブイリ原発事故がどのように描かれてきたのかを考察した。主にスベトラーナ・アレクシェービッチの『チェルノブイリの祈り』、グードルン・パウゼヴァングの『雲』、若松丈太郎の連詩「かなしみの土地」、チェルノブイリ原発事故を予見した映画としてタルコフスキー『ストーカー』を論じた。『チェルノブイリの祈り』は社会主義からの訣別と人間の生と愛への希望というテーマを証言集全体の構造を分析することで明らかにした。また、『雲』では登場人物の核に対する意識の差が主人公の父方、母方の意識の差と重なること、「かなしみの土地」では想像力の飛躍に基く詩法を明らかにし、福島原発事故への架橋の意味があることを評価した。今年は3.11から3年が経過したにもかかわらず、未だ避難民は8万人といわれ、福島原発事故後の処理は進んでいない。こうした不幸な事故から私たちは何を学び、今後どう生きるべきなのか。原発についての科学的な視点とは別に、この事故が私たちにもたらす意識の変化を考える際、原発史上最悪と言われたかつてのチェルノブイリ原発事故を人々がどのように受けとめ、文学者たちがどのように描いたのかを検証することは、今後の日本人の生き方を考える上で重要なことである。こうした意義に基づき、研究を開始した。今年度は、チェルノブイリ原発事故で最も被害が大きかったベラルーシの作家、スベトラーナ・アレクシェービッチの『チェルノブイリの祈り』を中心に研究を進めた。人々に内在する英雄思想や差別意識などを顕在化させたほか、師・アダモービッチから学んだ「証言集」という方法について、アダモービッチの作品に目配りしつつ、原爆やホロコーストなどの証言との比較を試みた。また、スベトラーナの他の作品の中での位置づけを行った。そこには旧ソ連の体制に抗する共通した主張が認められるが、他作品に比べ、証言の配列方法に強烈な作者のメッセージが込められていることを提示した。戦争と重なる記憶についても、旧ソ連圏の様々な民族紛争が複合的に内在していることを明らかにした。以上の成果は、7月の比較文学会東京支部会例会で研究発表を行った。大学の仕事の関係で、ベラルーシへの文献調査が3月になってしまったが、国立ベラルーシ大学文学部を訪問し、ベラルーシにおけるチェルノブイリ文学の状況についてタチアナ教授にご教示いただき、アダモービッチの貴重な文献も頂戴した。また、国立図書館では、日本では探すことのできなかったものを含めてチェルノブイリ文学リストの作成資料を集め、また、主要な文学作品も収集することができた。今後、これらの作品の読解を進めていきたい。今年度は、ドイツにおけるチェルノブイリ原発事故を描いた作品として、グードルン・バウゼヴァングの『雲』の研究を中心に行った。作品分析、研究の成果は「チェルノブイリ原発事故をめぐる言説(2)グードルン・パウゼヴァング『みえない雲』を読む」として、『国際関係研究』第35巻第1号(平成26年10月)に発表した。新旧二つの生き方の葛藤の中で、主人公の成長過程を描いた小説であることを明らかにした。ドイツの現在の原発政策への影響、及び背景にあるロベルト・ユングの思想など、ドイツの哲学や社会思想については、論文のページ数の関係で別稿に執筆予定である。3月にはドイツで作品に登場するグラーフェンファインフェルト原発をはじめ、いくつかの都市を巡り、作品の世界を検証することが出来た。また、ベルリンで行った作品発表以降の批評調査結果を、今後まとめて発表する予定である。また、日本におけるチェルノブイリ原発事故を描いた作品として、若松丈太郎の詩集『原発難民』収録の「連詩かなしみの土地」を取り上げ、作品の表現に沿って詳細な読みを試みた。その背景には様々なヨーロッパの戦争を巡る記憶や、映画の表象が背景にあることを明らかにし、それだけではなく、初出形には日本の近代文学者である北村透谷の存在があることを明らかにし、その複層性を指摘した。そして、その現実を直視し、想像力で二つの世界を往還する彼の詩的メカニズムを他作品との関連の中から抽出した。それは宮澤賢治の作風にも通底し、石川啄木などの詩人の使命とも重なってくる東北的なものであることが明らかになった。2月には、若松の原発への怒りを肌で感じるべく、福島のいわき市に原発被害の実態を知るためのスタディツアーにでかけ、作品理解の一助とした。論文は現在『日本近代文学』に投稿中。福島原発事故に際し、日本人はチェルノブイリ原発事故という前例を生かしてこなかったのではないか、という疑問が本研究の出発点である。では、文学はチェルノブイリをいかに描いてきたのか。その検証は、私たちの今後の核エネルギーへの対し方に示唆を与えてくれるはずである。私はこれまでにスベトラーナ・アレクシェービッチの『チェルノブイリの祈り』、グードルン・パウゼヴァングの『雲』を中心に、両作家の核への意識を追ってきた。本年度は、若松丈太郎の連詩「かなしみの土地」についての研究論文を執筆した。若松は福島原発を予言した詩人として注目されたが、本論文では、若松は決して予言者ではなく、チェルノブイリの現実を凝視し、想像力を駆使して福島原発をまなざし、そこに見えたものを言語化しているのだということを、詩の言葉に即して検証した。

そして、若松に特徴的なことは風景描写の二重性、また、警世の詩人としての姿勢は同じ東北の石川啄木に通ずることを指摘した。若松が福島を以前から危惧していたとすれば、チェルノブイリを危惧していた者はいなかったのか。その点からタルコフスキーの映画『ストーカー』を取り上げた。この映画に登場するゾーンやちりばめられた原発とその事故のイメージに基く主題について考察し、論文にまとめ投稿中である。また、日本人の執筆したチェルノブイリについて、広瀬隆の『チェルノブイリの少年たち』、中沢晶子『あしたは晴れた空の下で』、名木田恵子『レネット』を中心に考察した。子供たちへの直接的な被曝の恐怖を描いた広瀬に対し、他の生物との共存意識へとつながる「生命」の尊さを重視した中沢。だが、名木田はこうした問題意識を捨象し淡い初恋を重ねることでチェルノブイリを装飾のための遠景として描いた。ここに第二のチェルノブイリである福島を招いた日本人の感性が象徴されているのではないか、との指摘を今年夏の学会で発表する。チェルノブイリ原発事故がどのように描かれてきたのかを考察した。主にスベトラーナ・アレクシェービッチの『チェルノブイリの祈り』、グードルン・パウゼヴァングの『雲』、若松丈太郎の連詩「かなしみの土地」、チェルノブイリ原発事故を予見した映画としてタルコフスキー『ストーカー』を論じた。『チェルノブイリの祈り』は社会主義からの訣別と人間の生と愛への希望というテーマを証言集全体の構造を分析することで明らかにした。また、『雲』では登場人物の核に対する意識の差が主人公の父方、母方の意識の差と重なること、「かなしみの土地」では想像力の飛躍に基く詩法を明らかにし、福島原発事故への架橋の意味があることを評価した。研究計画で挙げた項目への取り組みとしては順調に進んでいるが、調査報告や作品研究、分析結果などの研究結果をすべて論文にしきれていない。書きたいことはあるのだが、それをまとめることが出来ないでいる状態である。日本近代文学比較文学最後の一年であるので、これまでの研究成果を次々とまとめていくことを心掛けたい。日本のチェルノブイリに関する他の作品について論文としてまとめること。また、映画を比較し、日本人の感性を明らかにすること。ゲームや新しい娯楽小説の中に登場するチェルノブイリについてまとめること。以上はこれまでの研究もあるので遂行したい。放射能についての表現比較は、論文まで行かなくても、調査を終わらせたいと考えている。今年度は、主にスベトラーナ・アレクシェービッチを研究する予定であり、成果は、研究発表1回と論文1本にまとめ、ほぼ、計画通り達成することができたと考える。ただ、ベラルーシへの調査が大学の仕事の関係で、夏休みではなく、3月の春休みになってしまったために、現地調査の時間を十分に取ることができなかったことが悔やまれる。また、その際に集めた文献資料をまとめ、読解することが今後の課題として残っている。ロシア語のものはよいとしても、予想以上にベラルーシ語のものが多かったため、時間がかかると予想される。なお、すでに作品を読解したものについて、まだ論文にまとめていないので、急ぎたい。入試その他、勤務の関係で3月中旬にドイツの文献調査とフィールドワークが3月に行かざるを得なかった。帰国後に精算をしたため、3月分の申請に間に合わなかった。実質は計画通り、助成金を使い終わっている。
液胞型プロトンピロホスファターゼの局在から見る植物液胞形成の仕組み

植物の液胞形成初期過程を微細構造レベルで明らかにすることを目的に、液胞膜タンパク質V-PPaseを指標として、シロイヌナズナとタバコの根端組織を透過電子顕微鏡で観察した。小さい液胞が融合して巨大化する様子が見られた一方、前形成層の細胞ではV-PPaseが高密度で局在するリング状膜構造体が存在し、均一な粒子を含む液胞に融合していた。根端組織のうち、前形成層では、他の細胞層と液胞の形成過程が異なることが示唆された。液胞は、植物細胞の体積の90%を占め、タンパク質の貯蔵や分解だけでなく、細胞の伸長などの形態形成に重要な働きを担っている。電子顕微鏡による形態観察により、液胞は、ゴルジ体や小胞体の一部が分化して形成されると言われているが、その形成の仕組みは未だ明らかになっていない。これまでに、液胞膜タンパク質・Vacuolar H^+-Pyrophosphatase(液胞型プロトンピロポスファターゼ;V-PPase)を認識する抗体を用いて、高圧凍結/凍結置換したシロイヌナズナとタバコ根端組織で免疫電顕を行い、液胞膜の他にV-PPaseが局在する新規なリング状構造体を見出した。本研究課題では、V-PPaseが植物液胞形成、特に形成の初期段階で重要であると推定し、この新規構造体の形態解析を通して、液胞の由来や液胞形成の仕組みを明らかにすることを目的とする。本年度はシロイヌナズナとタバコの根端組織において、リング状構造体の形態と分布を確かめた。シロイヌナズナとタバコではリングの形態が異なり、タバコの方がより複雑で、2個以上のリング状構造体が融合したような構造体が見られた。タバコ、シロイヌナズナともリング状構造体は中心柱で観察された。現在、V-PPaseが局在する新奇構造体の形態を立体的に把握するため、連続切片による立体構築を試みている。今後はシロイヌナズナV-PPase強発現体、突然変異体での液胞の形態観察を行う。またオートファジーとの関連性を確かめるため、オートファジー関連タンパク質に対する抗体を用いて、抗V-PPase抗体との免疫二重染色を行う予定である。本年度は、V-PPaseが局在する新奇構造体の超微細構造を立体的に把握するため、タバコの根端組織について漣続切片法による立体構築を試みた。タバコ芽生えの根端、約1mmを高圧凍結固定した後、四酸化オスミウム/アセトン溶液による凍結置換法で電子顕微鏡試料を調整した。根端組織の異なる細胞層ごとに連続切片を作製し、透過電顕観察を行った。その結果、単一切片ではリング状に見えていた新奇構造体は、三次元的には、数100μmにわたって連続するシート状の膜構造体であること、シート状膜構造が23枚重なっている部分があることが分かった。この構造体の膜の由来を明らかにするため、電顕切片において、細胞質膜を特異的に染色するリンタングステン酸染色法を行った。さらに、新奇構造体の形態的特徴がオートファゴソームに類似することから、オートファジー関連タンパク質に対する抗シロイヌナズナ抗体を用いて、免疫電顕を行った。また、環境ストレス下に置かれた野生型植物個体では、V-PPaseが活発に機能している可能性があることから、塩ストレス処理(150mM NaCl、24時間)を行ったシロイヌナズナ根端について、高圧凍結/凍結置換法により、電顕試料を作製した。今後はオートファジー関連タンパク質に対する抗体と抗V-PPase抗体との、免疫二重染色を試みる。また塩ストレス処理下での野生型植物、およびシロイヌナズナV-PPase強発現体、突然変異体について、液胞の形態観察を行う。本年度は、液胞型プロトンピロホスファターゼ(V-PPase)に対する環境ストレスの影響を微細構造学的に解析した。V-PPaseは環境ストレス下に置かれた植物個体で活発に機能している可能性があることから、塩ストレスおよび高温ストレスを与えた野生型シロイヌナズナの根端組織について、透過電子顕微鏡観察を試みた。発芽14日目のシロイヌナズナ芽生え根端に対し、塩ストレス処理(150 mM NaCl、24時間)、および高温ストレス(37°C、24時間)を与え、高圧凍結/凍結置換法で電顕試料を調整した。構造観察の結果、高温ストレス処理個体において、変成したタンパク質凝集体を内部に含む、ミトコンドリアと考えられるオルガネラが増加していたものの、液胞膜状の構造体に関しては大きな変化は見られなかった。今後、抗V-PPase抗体による免疫電顕を適用する等、より詳細に解析していく必要がある。またV-PPaseが高密度で局在する複合膜構造体の形態的特徴がオートファゴソームに類似することから、オートファジー関連タンパク質ATG8に対する抗体を用いて、シロイヌナズナ・タバコの芽生え根端に対し免疫電顕を行った。しかし、これまでにポジティブな結果は得られていない。

細胞膜を特異的に染色するとされるリンタングステン酸染色法の結果からも、複合膜構造体の性質が細胞膜に近似することが示唆されており、複合膜構造そのものは隔離膜とは異なる可能性が考えられた。試料作製に用いている装置(高圧凍結装置)に昨年度末から不調があり、その修理と条件検討に時間がかかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題においては、観察対象となる電子顕微鏡試料の調整の可否が重要である。平成23年度中にその条件検討を改めて行ったことから、今後は網羅的な解析が進むと期待される。申請者は、本研究とは別の職務も行っているが、次年度には本研究課題に対するエフォートを上げて取り組む予定である。
干し芋の保存性と嗜好性は両立できるか？～食品の品質を決める水和とガラス転移～

水分量の変化に伴う干し芋の水分状態とガラス状態の変化を分子レベルで明らかにし、干し芋が保存性を損なわずに柔らかな食感を保持するための水分条件を決定することを目的とした。研究を通じて、おいしい干し芋が一年中どこでも食べられるような、嗜好性と保存性を両立した干し芋の作成方法を提案することを目指した。研究の結果、干し芋の水分状態が水分量によって変化し、それがガラス転移の挙動とも関係していることが分かった。これらは今後、品種による水分状態の違いは検出するための手掛かりとなる。また消費者は干し芋に対して、季節感などを感じているため、干し芋を販売する季節は食文化の観点からも考察が必要であることが分かった。本研究では、オーソドックスな食品分析法と中性子非弾性散乱実験および分子シミュレーションを組み合わせることで、水分量の変化に伴う、干し芋の水分状態とガラス状態の変化を分子レベルで明らかにすることを目指している。今年度はまず、でんぷんと干し芋(茨城県産)を用いて水分収着等温線を得た。その結果、干し芋については、水分量の変化に対して水分活性値の変化が少ない領域Aと、少しの水分量の変化でも水分活性値が大きく変化する領域Bに分けることができた。領域Aでは2週間程度でカビが発生し、領域Bに比べ保存性が低下していることが分かった。一方、でんぷんでは、干し芋で現れた領域Aに対応する領域が見られなかった。でんぷんを干し芋の単純なモデルとして利用するためには、今後試料調製に工夫が必要である。またTG/DTA測定で昇温に伴う干し芋の重量変化を調べた結果、約160°Cで重量の大きな減少を検出した。現在、DTAのデータと合わせて脱水過程を解析中である。本研究では、水分量の変化に伴う、干し芋の水分状態とガラス状態の変化を分子レベルで明らかにすることを目指している。今年度は、玉豊や紅はるかなど、さまざまな品種の干し芋について、水分活性値を測定した。どの品種も水分活性値は若干の個体差が見られたものの、おおむね約0.8近傍であることが分かり、中間水分食品の水分活性値を取ることが分かった。またそれぞれの干し芋の水分収着等温泉を測定した。その結果、約0.8という水分活性値は、水分量の変化に対して水分活性値の変化が少ない領域Aと、少しの水分量の変化でも水分活性値が大きく変化する領域Bに分けた場合、その境界付近から若干領域Bに位置していることが示された。このことから、乾燥によって必ずしも十分に保存性が高くなっているわけではないという結果が得られた。また水分の吸着挙動は、干し芋のミクロ構造と関連性があると考え、泉と紅はるかについて、そのままの状態とすりつぶした状態での水分収着等温線を測定した。その結果、いずれもすりつぶすと数%10%程度の上昇が見られた。これらのことから、干し芋のミクロ構造は水分の吸着状態と関係がある可能性が考えられる。今後、X線回折などの測定を検討中である。また120°Cまでの温度上昇により水分を取り除くことにより、水分量の測定も試みたが、厚みのある干し芋の場合、完全に水分を取り除くことができず、そのままの状態では水分量の精密な測定が難しいことが分かった。現在、測定の際の試料の形状を検討している。J-PARC/MLFの運転休止の影響で、2015年度後期の新規課題募集が実施されなかったために中性子散乱実験が実施できなかったものの、各種干し芋の水分状態の解析が進み、次年度の物性測定の条件検討が進んだため。本研究では、干し芋の水分状態とガラス状態を分子レベルのミクロ構造の観点から明らかにすることを目指している。今年度は、示差走査熱量計(DSC)やフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で干し芋の解析を行った。DSC測定では、-50°Cあたりでガラス転移が見られ、このガラス転移温度は水分量の低下により高温側にシフトすることが分かった。またFT-IR測定では、中赤外領域では水のピーク評価を行い、KBrプレート法で測定を行ったところ、3350cm^-1付近にOH基の吸収が得られ、干し芋の水分状態の解析に中赤外領域の計測が有効であることが分かった。また近赤外領域では、スライサーを用いて試料中心部の切片を切り出した試料をCaF2の窓板にはさみ、透過法で測定を行い、自由水と結合水のピークの高さの比を求めた。また同様にして試料中心部の切片を切り出して1日程度乾燥させた後、試料を同様にサンプリングして測定を行い、自由水と結合水のピークの高さの比を求めた。その結果、乾燥前よりも乾燥後の方が、水分子のクラスターが減少したことが分かった。また更に、試料の位置による違いを調べた結果、干し芋の外側は結合水よりも自由水が少なく、中央部にいくにしたがって自由水が増加することが分かった。また同様の測定を一日程度乾燥させた試料に対して行い、自由水と結合水のピークの高さの比を求めたところ、外側と中央部の自由水と結合水の割合には大きな差異はなく、干し芋の全体的に水分子クラスターが減少することが分かった。

研究の結果、干し芋の水分状態が水分量によって変化し、それがガラス転移の挙動とも関係していることが分かった。これらは今後、品種による水分状態の違いは検出するための手掛かりとなる。また消費者は干し芋に対して、季節感などを感じているため、干し芋を販売する季節は食文化の観点からも考察が必要であることが分かった。水分収着実験により中性子非弾性散乱実験の実施の目処をつけることができたため。これまでの予備実験などの結果に基づき、中性子非弾性散乱実験の実施に向けて準備を進める。またDSC測定、赤外分光法、動的粘弾性測定の測定も実施し、干し芋の巨視的物性とミクロ構造・水和状態との関係性の解析を進める。食品物性干し芋の購入額が当初の想定よりも安価であったため。雇用を予定していた実験補助員の候補者が見つからなかったため。各種物性測定のための干し芋の購入費に用いる。実験補助員の候補者を探し、翌年度分の費用と合わせて人件費として使用する。
自閉症スペクトラム症のミトコンドリア障害と治療薬開発

自閉症スペクトラム症(ASD)の頻度は約1%で、男性有意に発症する難治性小児疾患である。対症療法以外に根本的治療法はない。病因の一つにミトコンドリア機能異常が知られており、ミトコンドリア関連遺伝子の変異も明らかにされている。本研究では(A)ミトコンドリア機能改善薬5-アミノレブリン酸(5-ALA)のASDマウスにおけるミトコンドリア機能および社会性行動改善の機序を明らかにする。(B) TAAR1受容体アゴニストのASDマウスの社会性行動改善作用とその機序を解明する。(C)自閉症者リンパ球のミトコンドリア機能がバイオマーカーになるか検証する。
ハイブリッド超音波によるナノレベル組織流動を利用した高強度異種材締結方法

ハイブリッド超音波を利用した新しい接合方法開発へ向け,今年度はまず,超音波応力振動が発現する超音波攪拌作用についてその発現メカニズムを明らかにするために,超音波振動応力が材料組織に与える変化を詳細な断面観察とFEM解析により調査した.その結果,微少な塑性変形の繰り返しが集中的に起きる箇所が存在し,振動の圧縮過程と除荷過程によりこの位置が変化するために振動の一周期後に微少な材料の移動が起き,これが超音波周期で繰り返されることが攪拌作用の駆動力であることを明らかにした.さらに,超音波振動応力の印加により,特定の方向に配向した新生結晶粒が極低い温度において成長する「超音波励起再結晶」という現象が発現する事を発見した.この現象を利用することで,これまでにはない結晶構造を持つ新規材料の創世が可能となり,今後の応用研究が期待される.また,超音波攪拌作用の発現メカニズムについて明らかとなったため,これを実際に異材接合へ応用した.その結果,アルミニウム板に対して軟鋼板をはじめ,ステンレス版,チタン,高張力鋼板,銅板など様々な材料に対して実用的な接合強度が得られた.また,被攪拌側の材料がアルミニウム以外の場合にも,銅やアルミニウム合金などでは良好な接合と構成が得られ,既存の接合方法には無い接合強度と材質に対するフレキシビリティーを有する新規接合法の開発に成功した.ハイブリッド超音波を利用した新しい接合方法開発へ向け,今年度は超音波応力振動が単独で接合加工に与える効果について調査を行った.ここで超音波応力振動とは,超音波加工位置で応力振幅が最大となる振動モードで超音波を印加する事を指している.まず,超音波応力振動を被加工部へ伝達するための振動系を開発し,目的の共振モードで振動させることに成功した.超音波応力振動の印加により,材料加工限度向上などの様々な効果が得られる事がこれまでにも示されていたが,振動系設計上の制約から実加工に応用された例は少ない,今回の成功は超音波応力振動をより自由な設計思想の下利用可能であることを証明した.また,この振動系を用いて,実際の接合加工(クリンチング加工)に超音波応力振動を応用した結果,大幅な接合強度の向上が得られた.この結果について材料の流動状況を詳しく調べたところ,超音波応力振動を印加しながら据込加工された材料内には渦状の材料流が発生し,この渦状流動が進行すると,その材料が激しく撹拌され,固相的に一体化することが明らかになった.超音波応力振動がこのような特異な材料流動を発生させる事は全く新しい発見であり,この現象はこれまでに接合が困難とされた材料同士の接合を可能とする新たな固相接合技術開発のための基礎現象となり得る可能性が高い.また,この現象は金属結晶粒を細かくする効果も持っており,素材の結晶構造を局所的に改善,制御する方法としても応用できる可能性を持っている.ハイブリッド超音波を利用した新しい接合方法開発へ向け,今年度はまず,超音波応力振動が発現する超音波攪拌作用についてその発現メカニズムを明らかにするために,超音波振動応力が材料組織に与える変化を詳細な断面観察とFEM解析により調査した.その結果,微少な塑性変形の繰り返しが集中的に起きる箇所が存在し,振動の圧縮過程と除荷過程によりこの位置が変化するために振動の一周期後に微少な材料の移動が起き,これが超音波周期で繰り返されることが攪拌作用の駆動力であることを明らかにした.さらに,超音波振動応力の印加により,特定の方向に配向した新生結晶粒が極低い温度において成長する「超音波励起再結晶」という現象が発現する事を発見した.この現象を利用することで,これまでにはない結晶構造を持つ新規材料の創世が可能となり,今後の応用研究が期待される.また,超音波攪拌作用の発現メカニズムについて明らかとなったため,これを実際に異材接合へ応用した.その結果,アルミニウム板に対して軟鋼板をはじめ,ステンレス版,チタン,高張力鋼板,銅板など様々な材料に対して実用的な接合強度が得られた.また,被攪拌側の材料がアルミニウム以外の場合にも,銅やアルミニウム合金などでは良好な接合と構成が得られ,既存の接合方法には無い接合強度と材質に対するフレキシビリティーを有する新規接合法の開発に成功した.
広禁制帯幅半導体による微弱紫外光検出素子の開発

本研究では、紫外波長領域に対応した広禁制帯幅を持つ半導体材料を用いて、微弱紫外光に高い感度を持つフォトダイオードの実現を目指した。前年度までの研究では、n-SiC上にエピタキシャル成長させたAlGaN基板やn-Si上に成長させたGaN基板などを用いて高感度化の方策を検討してきた。そこでは、基板洗浄、エッチング、オーミック電極形成の熱処条件等の最適化を図るとともに、出力信号増大のため、アバランシェ型ダイオードの開発を進めてきた。今年度は従来用いてきたAlGaN基板によるダイオード開発から得られた知見を基に、さらなる感度向上のために、より高耐圧で高増幅度を達成するアバランシェ型フォトダイオードの開発に狙いを定め研究開発を行った。まず、用いる広禁制帯幅半導体材料について、様々な観点から情報収集・検討を行い、膜厚や電気伝導性を正確に制御できる高品質SiC基板を用いることとした。研究では、種々の基板構造、プロセス条件に対してショットキー型ダイオードを試作し特性評価を行いながら、高感度のための方策について検討した。また、素子構造については、これまでの研究で確立したガードリング構造やフィールドプレート構造を取り入れ素子の高耐圧化を図った。その結果、4H-SiC上にSiCを1-2umの厚さでエピタキシャル成長させた基板(キャリア密度10^{16}10^{17}/cm^3)を用いて作製したダイオードにおいて、-70V以上の耐圧を得て、アバランシェ増幅を確認した。このとき、光感度として、波長260nmの紫外光に対して>1000A/W(10^4程度の増幅度)を達成した。本研究により、高感度紫外光検出用半導体素子の実用化のための基盤が確立したといえる。今後、素粒子物理学、天文計測、医療、環境など微弱紫外光検出が必須となる様々な分野において、本研究成果が生かされていくことになる。本研究では、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)や酸化亜鉛(ZnO)といった紫外波長領域に対応した広禁制帯幅を持つ半導体材料を用いて、微弱紫外光に高い感度を持つフォトダイオードの実現を目指している。今年度はまず、UVセンサ用としてn-SiC上にAlGaNをエピタキシャル成長させた基板(膜厚300nm)を用い、受光面への反射防止膜付与など光感度向上のための素子設計の検討を行いながらショットキー型のフォトダイオードを作製した。作製したフォトダイオードの電気特性評価を行ったところ、暗電流値が数10数100 nA/cm2であった。素子の耐圧評価では、-20V印加時に微少電流計の測定限界である10mAを超える電流が観測された。この素子の表面を分析したところ、マイグレーションによると思われる電極金属の拡散が観測されたことより、素子の耐圧も同程度であることがわかった。分光感度測定では、波長200-270nmの紫外領域で70mA/Wの感度を持つことが確認された。また、反射防止膜の有無により15%程度の感度の違いがあり、反射防止膜の有効性が証明された。これらの結果を受けて、感度向上について検討を行い、次の目標をアバランシェ型ダイオードの開発とした。アバランシェ型素子の実現には耐圧性能の大幅な向上が必須であり、それに向けた新たなエピタキシャル基板について検討し構造を決定した。一方で、素子構造についてもシミュレーション計算により多角的に検討をして、電極形状、配置、薄膜厚さの最適化を進め今後の開発方針を明らかにした。さらに、バルク型GaNやZnOなど、従来とは異なる基板材料の使用について、プロセス条件とも併せて検討を行った。紫外光フォトダイオード用に設計された高品質AlGaNエピタキシャル基板を用いて、ショットキー型ダイオードを作製し、電気的特性評価、紫外光に対する感度評価により素子性能を定量的に示した。そこから、現在の基板設計、素子設計に対して改良すべき点について明らかにした。それらを踏まえ、今後の光感度向上のための具体的な開発指針を得て、数値計算による設計の最適化など、改良型ダイオード作製の準備を進めている。今年度のこれらの成果は、当初の研究計画に照らし合わせたときに予定通りのものである。本研究では、窒化ガリウム(GaN)や窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)といった紫外波長領域に対応した広禁制帯幅を持つ半導体材料を用いて、微弱紫外光に高い感度を持つフォトダイオードの実現を目指している。前年度までの研究では、同材料によるショットキー型フォトダイオードを作製し、その特性評価から性能向上のための基板材料や素子構造の最適化を進めてきた。今年度は、従来の研究成果を踏まえ、n-SiC上にエピタキシャル成長させたAlGaN基板やn-Si上に成長させたGaN基板など多様な材料を用いて素子を作製し、それぞれの有用性を評価した。併せて、ダイオード作製プロセス条件について系統的な検討を進め、ダイオード特性向上のための、基板洗浄、エッチング、オーミック電極形成の熱処理方法等を最適化した。さらに、出力信号増大のため、アバランシェ型ダイオードの開発を行った。アバランシェ型ダイオードの実現には、素子の耐圧性能の向上が必須であり、そのための方策として、ショットキー電極端での電界集中を緩和するため、ガードリング構造やフィールドプレート技術を導入した。

この際、電極やフィールドプレートの配置構造に対して、有限要素法によるシミュレーションを用いて、ダイオード内部の電場を評価し、局所的な電界集中を最も低減できる素子設計を定めた。この設計により実際にダイオードを作製し特性を評価したところ、フィールドプレート導入によって逆方向電圧印加時(-10V)の暗電流が1/101/100程度に抑制されることが確認された。また、逆方向電圧に対する耐圧は-20V程度であった。従来型に比べて極端な改善は観られなかったものの、フィールドプレートの効果が示されたものと言える。今後の基板条件(エピ構造、抵抗率等)の改良やプロセス条件のさらなる見直しによって、より高耐圧のダイオードの実現が見込まれる。紫外光フォトダイオード用に設計された、基板構成等が異なる複数のGaN/AlGaNエピタキシャル基板を用いて、様々なプロセス条件によってショットキー型ダイオードを作製し、電気的特性評価、紫外光に対する感度評価を行い、それぞれの素子性能を定量的に検証した。基板条件については、GaN/AlGaNのエピタキシャル膜の導電性基板材料の種類、抵抗率の条件がフォトダイオード動作上の非常に重要な要因であることが、電気的特性評価から示された。また、プロセス条件のうち、特にショットキー電極形成時の熱処理条件が素子性能に影響を与えることがわかり、今後の条件最適化の指針が得られた。また、光感度増強を目指してアバランシェ型フォトダイオードの開発も進め、そのための逆方向電圧に対する耐圧向上、フィールドプレート技術の導入等により図った。これまでのところ、-20V程度までの逆方向電圧印加に対して、波長250-270nmの紫外領域で5A/W以上の感度を持つことが確認されている。この光感度は、前年度試作したフォトダイオードに対して約10倍以上向上している。今後は、ここまでの研究により得られた課題、今後の光感度向上のための具体的な開発指針に基づき、改良型フォトダイオードの試作・試験を行っていくことになる。今年度のこれらの成果は、当初の研究計画に照らし合わせたときに予定通りのものである。本研究では、紫外波長領域に対応した広禁制帯幅を持つ半導体材料を用いて、微弱紫外光に高い感度を持つフォトダイオードの実現を目指した。前年度までの研究では、n-SiC上にエピタキシャル成長させたAlGaN基板やn-Si上に成長させたGaN基板などを用いて高感度化の方策を検討してきた。そこでは、基板洗浄、エッチング、オーミック電極形成の熱処条件等の最適化を図るとともに、出力信号増大のため、アバランシェ型ダイオードの開発を進めてきた。今年度は従来用いてきたAlGaN基板によるダイオード開発から得られた知見を基に、さらなる感度向上のために、より高耐圧で高増幅度を達成するアバランシェ型フォトダイオードの開発に狙いを定め研究開発を行った。まず、用いる広禁制帯幅半導体材料について、様々な観点から情報収集・検討を行い、膜厚や電気伝導性を正確に制御できる高品質SiC基板を用いることとした。研究では、種々の基板構造、プロセス条件に対してショットキー型ダイオードを試作し特性評価を行いながら、高感度のための方策について検討した。また、素子構造については、これまでの研究で確立したガードリング構造やフィールドプレート構造を取り入れ素子の高耐圧化を図った。
高齢者のプロダクティブエイジングで発揮される身体資質に関する国際研究

(1)調査研究活動急速に進行しつつある高齢社会は、ともすれば「依存」、「介護」、「社会的コスト」などの問題が論議の前面に出されているが、高齢者を高い生産性を発揮しうる存在としてポジティブに捉え直し、その重要な要因として身体資質をとり上げた研究を展開してきた。高齢者のライフスタイルと身体活動についてプロダクティビティとの関わりについて、北海道と地理的に最も近接し寒冷環境を共有しながら社会体制、社会経済的環境要因のまったく異なるロシア連邦サハリン州、中国黒竜江省ハルピン市の研究者の協力で調査を実施した。その結果、社会奉仕活動への参加とライフスタイル、身体活動との関係は3地域で異なっていたが、社会奉仕活動へ参加している高齢者は同じ年齢層の高齢者達よりも若い時期に活発に運動したと答えた者の割合が多いという特徴が3地域男女いずれも共通して見られた。北海道においては、高齢者のプロダクティビティと身体資質との関係について調査および体力測定を実施した結果、女性高齢者において自立能力を維持しボランティア活動に参加するなどの生き方に身体的資質が決定因子の一つであることが明らかにされた。(2)国際シンポジウムの開催本研究の研究協力者を含むロシア極東、中国東北部、韓国など北東アジア地域の研究者による「北東ユーラシア健康体育スポーツ国際会議」を始めて開催した(平成14年8月)。さらに高齢者の「社会的生産性」の身体活動との関連性でどのようなイメージで捉えているかについて、2003年に研究協力者であるカナダのアルバータ大学のSandy O'Brien C.教授および神戸大学長ケ原誠助教授を招聘して「身体活動と生産性」をテーマのシンポジウムを開催した(平成15年1月)。(3)研究成果の発表(1)調査研究活動急速に進行しつつある高齢社会は、ともすれば「依存」、「介護」、「社会的コスト」などの問題が論議の前面に出されているが、高齢者を高い生産性を発揮しうる存在としてポジティブに捉え直し、その重要な要因として身体資質をとり上げた研究を展開してきた。(3)研究成果の発表1.調査および測定:研究課題に関する調査,体力測定を,(1)平成13年11月,広尾町において一般高齢者の調査,大樹町において一般高齢者の調査及び体力測定,平成13年11月,札幌市において剣道愛好高齢者の体力測定,平成14年2月,名寄市において歩くスキー愛好高齢者の調査及び体力測定を実施した。(2)中国ハルピン市において一般高齢者の調査を,平成13年11月実施した。2.海外共同研究者との研究打ち合わせおよびシンポジウムの開催:平成13年7月12日20日,アルバータ大学Spence助教授を招聘し,研究課題に関わるカナダの資料収集等研究協力を依頼し,7月18日,北海道大学において,シンポジウム「北方圏地域における高齢者の運動」を開催し,「アルバータ州の老人施設における運動プログラム」(J.Spence),「北海道における高齢者のライフスタイルと運動」(須田力),「ロシア連邦サハリン州における高齢者の運動と体力」(浅尾秀樹)の報告とディスカッションを行った。次いで,平成13年8月19日26日,海外共同研究者ロシア連邦サハリン大学Shidlovsky教授及び中国ハルピン学院董勤廣教授を招聘し,研究交流,打ち合わせを行った。1.研究課題に関する調査及び測定:海外研究協力者による調査および測定は、ロシア連邦サハリン州ユジノサハリンスクにおいてShidlovsky(サハリン大学)が、高齢者の体力測定、中国黒龍江省ハルピン市において董勤廣(ハルピン大学)が高齢者のライフスタイル調査および体力測定を実施した。カナダのアルバータ州においてはO'Brien Cousins(アルバータ大学)が高齢者の運動とプロダクティビティに関する調査を実施した。北海道においては須田らが、各地域においてプリダクティビティの高い高齢者の調査を行った。3.研究成果の発表:本研究による成果を、日本体育学会第53回大会において須田が、北東ユーラシア健康・体育・スポーツ国際会議において、須田、浅尾、森田が発表した。また、上記のシンポジウムにおいてO'Brien Cousinsが調査結果を報告した。

以上、本研究を通して寒冷環境を共有する北東ユーラシアおよびカナダにおいて高齢者の身体活動のプロダクティビティ向上に果たす役割という新しい課題を提起し、これに国際的に取り組む活動が芽生えた。1.研究活動(1)大学生と高齢者の身体資質と身体パフォーマンスの関係の差異に関する研究積雪地の日常生活の中で遍く行われているショベル除雪は、運動強度が高く筋力とパワーが要求されるにもかかわらず若い年齢層よりも高年齢者層の方が従事している。そこで、北海道内の大学生と高齢者を対象に体力とショベル除雪作業を模した投擲パワーを測定した結果、除雪のような一見単純な動作の積み重ねの運動においても身体資質の低い高齢者が大学生と同等以上のパフォーマンスを発揮している特徴が見られ、高齢者は身体資質が低くてもそれを有効に生かす潜在力を備えていることが明らかにされた。(2)積雪地における高齢者の身体資質と社会的プロダクティビティ北海道各地の市町村の高齢者のライフスタイルと身体活動の調査と体力を実施し、積雪地における高齢世帯の自立生活に大きな影響力を持つ除雪能力には、筋力、脚パワー、持久力の体力要素の関わりが大きいこと、女性高齢者においてボランティア活動など社会的生産性に関わる活動に参加している群は参加していない群に比較して筋力、持久力および身体的ADLが有意に高い特徴が見られる一方、男性の場合、このような関係が見られないことが明らかになった。2.成果の発表ロシア連邦サハリン大学、中国ハルピン学院の海外研究協力者と行った高齢者のライフスタイルと身体活動に関する調査結果を第8回ヨーロッパスポーツ科学会(ECSS))で発表(須田ら)、サハリンの高齢者の自立生活能力(ADL)と体力に関する研究結果を第8回ヨーロッパスポーツ科学会(ECSS))で発表した(浅尾ら)。北海道における高齢者の体力と自立生活に関する調査測定結果を第11回日本運動生理学会(須田ら)、北海道における高齢者の身体資質とプロダクティビティについて日本体育学会第54回大会で発表(須田ら)
非線形現象の偏微分方程式に関する研究

非線形現象を記述する偏微分方程式は多岐にわたるが、その数学的構造には未解決の問題が多い。その一つに同じ現象があっても、考察の対象とする側面が異なったり、モデル化の方法が異なれば、異なった方程式が得られるが、それら方程式の相互関係の数学的解析がある。本研究の目的は、応用上も重要で有用な流体力学と気体運動論の基礎方程式の相互関係を、漸近理論の立場から明らかにする事である。本年度の主な研究成果は気体運動方程式であるボルツマン方程式と非圧縮粘性ナビエ・スト-クス方程式との漸近関係をはじめて数学的に厳密に明らかにした事である。本研究代表者はすでに前者の方程式に含まれる平均自由行程と呼ばれるパラメ-タが0に近ずくとき、その解は圧縮性非粘性流体方程式の解に時間局所的に収束する事を証明した。従ってそのままではナビエ・スト-クス方程式は得られない。そこでまずパラメ-タである平均自由行程による時間変数のスケ-リングを行うと、初期値が小さいという条件の下で、ボルツマン方程式は時間大域的に、パラメ-タの値に依らず一様に、解を持つ事を示した。証明には線形化方程式の生成する半群の一様な時間減衰評価と不動点定理を用いた。さらに得られた解はパラメ-タが0に近ずくとき時間大域的に収束する事、及びその極限はナビエ・スト-ク方程式の解を与える事を、先の半群のパラメ-タに関する漸近挙動とコンパクト性を用いて示した。さらに初期層が現れないための必要十分条件を得た。さらに確率論的立場から分担者内山らはより単純なモデルにたいして同様の研究を行った。すなわち、1次元排他過程はその粒子数が大きくなればある非線形放物型方程式の解に収束する事を証明した。
日本側地学研究の変遷と動向

本研究は二十一世紀を眼前にして測地学の分野が新しい地球観をめざして飛躍的な発展が期待されるに鑑み、過去において測地学研究の節目毎に重要な役割を果してきた測地学審議会の歴史をふりかえり新しい展望を求めるものである。そのためには初年度においては、1)資料の収集:明治22年、我が国が政府代表機関の集りである万国測地学協会に加盟した当時の条約やそれに関連する事項と明治31年に設置された測地学委員会発足以来の資料の収集、整理に努力した。その結果上記資料については明治20年以来大正末までの資料の存在が確認された。その多くは外務大臣とドイツ公使、また在独特命全権公使間の文書や、水沢万国緯度観測所に関する測地学協会との条約の件、特に観測所の器機整備や観測事項等である。これらの資料は膨大な量であるため、その整理、保存収集の方法を検討している。なお戦後の測地学審議会の資料については収集より整理に努力した。2)資料の整理、解析:上記の資料整理解析のため研究協力者による会議が開かれ整理解析について一つの指針を定めそれぞれの研究項目に対する分担者を決めた。測地学委員会は日本の代表機関として明治31年に発足し測地事業のみならず測地学に関する学術上有益な事実を調査したが、それは創業期、明治期、大正期、昭和前期にわけてまとめることが可能となった。研究事業内容は緯度観測、基線測量、三鷹菱形基線測量、平行圏測量、重力偏差測定、口際報時事業等である。戦後から現在までは測地学審議会としてまとめることが出来、その研究事業内容は国際地球観測年、国際地球内部開発計画、地球大気開発計画、世界磁気測量、中層大気国際協同観測計画、地震予知噴火予知計画、国際リリスフェア探査開発計画等である。これらの資料は本研究の基礎を与えるもので次年度に詳細な解析が行われる。
変位筋音信号と筋電位信号を用いた筋の二次元収縮様相の解明

本研究では,微小距離が計測できるフォトリフレクタを5×5の格子状(50×50mm)に配置した変位筋音(MMG)アレイセンサを製作し,10kHzサンプリングが可能なMMGの多点計測技術および解析手法を提案した.すなわち,本アレイセンサを用いて上腕二頭筋の変位MMGの二次元的マップを描き,また筋線維の走行方向を考慮した伝搬速度等を算出する方法を提案した.また,等尺性随意収縮や電気刺激による単収縮を行った際の筋線維の収縮伝搬様相について報告を行った.本研究では,微小距離が計測できるフォトリフレクタを5×5の格子状(50×50mm)に配置した変位筋音(MMG)アレイセンサを製作し,10kHzサンプリングが可能なMMGの多点計測技術および解析手法を提案した.すなわち,本アレイセンサを用いて上腕二頭筋の変位MMGの二次元的マップを描き,また筋線維の走行方向を考慮した伝搬速度等を算出する方法を提案した.また,等尺性随意収縮や電気刺激による単収縮を行った際の筋線維の収縮伝搬様相について報告を行った.筋電位信号(EMG)は筋を収縮させるための入力であり,出力である筋の側方変形,すなわち筋音信号(MMG)を同時に計測して,筋の収縮機能を評価することは重要である.本研究ではEMG(入力信号)とMMG(出力信号)を多点同時計測し,これらの解析結果から,筋の二次元的な収縮様相を解明することを目的とする.さらに本法を神経・筋疾患や高齢者のリハビリテーション,スポーツ科学等の分野に適用する.本研究の目的を達成するために,(1)光反射型MMGセンサを基に,多点計測用変位MMGアレイセンサを開発,(2)アレイセンサを用いて変位MMGの多点計測および解析手法を確立,(3)EMG多点解析結果を参照して,EMGとMMGから見た筋収縮メカニズムを二次元的に考察,(4)本手法を神経・筋疾患に伴う運動神経の消失・再支配などの臨床診断,高齢者や術後患者の廃用性筋萎縮やリハビリテーション効果の評価,スポーツ科学における筋力トレーニング効果の評価に適用する.研究遂行に当たって,研究分担者(吉田正樹:大阪電気通信大学,および市橋則明:京都大学),並びに連携研究者と研究グループを構成して実施した.平成22年度に行った内容は,(1)多点計測用変位MMGアレイセンサの開発:小型のフォトリフレクタを近接して配置し,隣接するフォトリフレクタ同士の干渉の有無,測定精度など,センサの基礎特性を検討した.その結果をもとに,変位MMGアレイセンサ(フォトリフレクタを5mm間隔に,5×5個,計25個並べ,フレキシブル基板に配置)を設計・製作し,多点MMGが計測できることを確認した.(2)変位mmGの多点計測技術および解析手法の確立:研究分担者らが開発した「三次元テンプレート適用運動単位同定法」をもとに,本手法を多点計測された随意収縮剛Gに適用し,剛Gの二次元的な伝搬の様子を可視化するための,二次元解析手法について検討を行った筋電位信号(EMG)の多点計測および信号処理技術はこれまでに多くの提案があり,かなり詳細なレベルで解析が行えるようになった。しかし,筋電位信号は筋を収縮させるための入力であり,出力である筋の側方変形,すなわち筋音信号(MMG)を同時に計測して評価する必要がある。本研究の目的は,フォトリフレクタを格子状に配置した変位MMGアレイセンサを製作し,MMGの多点計測技術および解析手法を確立し,次いで多点計測されたEMGとMMGの解析結果から,神経・筋接合部帯の分布や運動単位の動員様式,筋線維の走行方向を考慮した伝搬速度などを算出し,筋の二次元的な収縮様相を明らかにすことである。さらに,本手法を神経・筋疾患に伴う運動神経の消失・再支配,高齢者や術後患者の廃用性筋萎縮やリハビリテーション効果の評価,スポーツにおける筋力トレーニング効果の評価に適用することである。平成22年度において,多点計測用変位MMGアレイセンサを開発・試作し,筋音信号の多点計測技術および解析手法を手掛けたが,本年度は複雑な筋線維配列を持つ大腿直筋の収縮様相を考察するために,購入した超音波装置上を用いて筋線維配列を確認した後,変位MMGアレイセンサを設置した。そして,骨格筋の随意収縮,および経皮的に電気刺激して単収縮を誘発した場合の,それぞれの変位MMGを計測した。また多点計測用筋電計を用いて筋電位を測定し,両者の関係を比較して,筋電位(入力)と筋音信号(出力)から見た筋の収縮様相について二次元システム関数的に考察した。さらに,超音波画像から得られた筋線維配列や走向方向との関係についても検討した。その結果,20代男性(健常者,特に上肢の運動はしていない)の上腕二頭筋における筋音信号の伝搬速度は,5.58.5m/sであり,その伝搬方向も筋電位信号の伝搬方向とほぼ同じ方向を推定できることがわかった。本研究の目的はフォトリフレクタを格子状に配置した変位MMGアレイセンサを製作し,MMGの多点計測技術および解析手法を確立し,次いで多点計測されたEMGとMMGの解析結果から,神経・筋接合部帯の分布や運動単位の動員様式,筋線維の走行方向を考慮した伝搬速度などを算出し,また筋の二次元的な収縮様相を明らかにして,本手法を医療・福祉分野,スポーツ科学等に適用することである。平成2223年度に多点計測用変位MMGアレイセンサを開発

・試作し,筋音信号の多点計測技術および解析手法を開発してきた。また,骨格筋の収縮様相を考察するために,超音波装置を用いて筋線維配列を確認し,変位MMGアレイセンサでの計測結果から,筋線維伝搬速度や筋線維走行方向を同定する手法も開発してきた。平成24年度は,これまでに開発した変位MMGの多点計測技術を用い,研究代表者が所属する岡山大学,および研究分担者が所属する京都大学を中心に,筋の二次元的な収縮様相を計測・解析した。なお,サンプリングを1msにして時間分解能を上げることによって,より収縮様相を詳細に検討できるように改善した。1右上腕二頭筋において,ランプ状に徐々に収縮力を増加させていったときの5×5点の収縮様相を測定した。また2同筋において,経皮的に筋皮神経の電気刺激を行い,単収縮を誘発したときの5×5点の収縮様相を測定した。いずれにおいても,上腕二頭筋はその筋線維配列から平行筋あるいは紡錘筋と称されるが,5×5点の範囲(少なくともその直上の皮膚面)では,神経筋接合部を中心に収縮が伝搬する様子がわかった。このように二次元的な変位MMGの伝搬を簡便に測定できたのは,これまで国内外にほとんど報告はない。今後,スポーツ科学,臨床医学や福祉・介護領域等の分野にも適用する計画である。取りまとめた研究成果は,国内外において成果発表した。本年度は,多点計測用変位MMGアレイセンサを用いて変位MMGの多点計測および解析手法を確立し,さらに筋電位の多点解析結果を参照して,筋電位と筋音信号から見た筋収縮メカニズムを二次元的に考察することにしていたが,変位MMGアレイセンサによるデータ収集システムに一部不具合が生じ,その解消に幾ばくか時間を費やした。一方,購入した装置を使って,超音波画像から得られた筋線維配列や走向方向についてはデータを得られたものの,上記筋音信号,筋電位信号を用いて運動単位別に分離された活動電位の伝搬など,筋の収縮様相について二次元システム関数的な考察を十分に行うことができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はこれまでに開発した変位MMGの多点計測技術を用い,(1)羽状筋等,筋線維走行方向が複雑な骨格筋の二次元的な収縮様相(伝搬)を可視的に明らかにし,(2)スポーツ科学などへの適用例として,エルゴメータ運動などによる一過性の筋疲労を与えた場合,また筋力トレーニング等を行った前後での二次元的な筋収縮様相の変化を捉え(筋電図も同時に計測),(3)本法を神経・筋疾患に伴う運動神経の消失や再支配.高齢者や術後患者の廃用性筋萎縮の評価などに適用する場合の最適な評価法について検討を行う。以上の結果をまとめて,「変位筋音信号と筋電位信号を用いた筋の二次元収縮様相の解明」の研究を総括する。今年度は新たに研究分担者2名を加え,さらに昨年度同様,連携研究者4名の協力を得ることによって上記実験・研究の実施体制を盤石なものとする。