hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
吃音者・児の発話における運動前野の役割－近赤外分光法による検証－

発話時の左前頭皮質における脳血液応答について近赤外分光法(NIRS)を用いて測定し、吃音者・非吃音者間で差異があるか検討した。その結果、被験者群と単語種類(高親密度単語、低親密度単語、無意味単語)の間で、ブロードマンエリア(BA)46における脳血液応答に有意な相互作用がみられた。一方でブローカ野では差がみられなかった。本研究より、左BA46が単語親密度と関連し、発話において吃音者・非吃音者間で応答が異なることが示唆された。本研究では発話に関わる神経応答を定量する新しい方法を示し、吃音の発達問題をより理解するために吃音児へ適用できる可能性がある。本研究の目的は、小児期の発話における運動前野の役割について明らかにし、吃音児と非吃音児で発話時の運動前野の反応に差があるという仮説を検証することである。成人を対象とした機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究において、日本語単語(無意味語)を音読した際に吃音者は非吃音者よりも左の運動前野の賦活が強いことが報告されている。吃音者では発話時において角回とブローカ野の活性が弱く、左運動前野がその機能を代償していると推察される。そこで幼小児においても同様の反応がみられるかどうか検証し、左運動前野の過活動により吃音となるのか、または吃音症状の固定化によって過活動となるのかを明らかにする。しかし、fMRIは身体の拘束性が強く、幼児での計測が困難である。本研究では非侵襲的かつ非拘束で脳機能を計測できる近赤外分光法(NIRS)を使用することで、幼小児期における吃音発症と運動前野との関係を明らかにできると考えられる。本年度では、先行研究におけるfMRI実験プロトコル(単語発話課題)をNIRS実験用に改変し、成人非吃音者3名について個別に検討した。脳賦活に伴う血液量変化(オキシヘモグロビン([Oxy-Hb])を解析対象)における平均ピーク値を計算して単語種類間(高親密度単語、低親密度単語、無意味単語、持続母音)で差があるかどうか被験者ごとに解析を行った。ブローカ野、運動野/運動前野に近い測定部位の[Oxy-Hb]変化は、発話終了後にピークがみられ、一部の被験者では運動前野において単語種類間でのピークの平均値に統計学的有意差が認められた。これらは、一部、先行研究におけるfMRI実験の結果を支持し、NIRSでもfMRIとほぼ同様の実験を実施できる可能性が考えられた。また、これらの成果はNIRSを使用することで、幼小児期における発話に関する脳機能計測が実施できる可能性を示すものである。平成26年度では、NIRSの集団解析時における解析手法の一提案および成人吃音者・非吃音者の発語時における脳機能の群間比較を行った。まず、NIRSの脳機能計測において測定チャンネルの位置は頭の大きさ・形による個人差の影響を受けることから、その問題を解消するための方法論について提案をした。本方法はチャンネル検出数が異なる場合でも脳領域ごとに解析でき、ブロードマンエリアに合わせた関心領域を設定し解析する際に有用であると考えられた。次に、成人吃音者・非吃音者間において発話に対する左前頭前皮質の脳血液応答を比較した。その結果、左のブロードマンエリア46は単語親密度に関係し、その処理過程は発語生成において吃音者と非吃音者で異なることが示唆された。本研究は発話生成における神経応答を定量化できる新しい方法を示し、NIRSを使った吃音者へのニューロフィードバックのターゲットとして使える可能性がある。

そこで幼小児においても同様の反応がみられるかどうか検証し、左運動前野の過活動により吃音となるのか、または吃音症状の固定化によって過活動となるのかを明らかにする。しかし、fMRIは身体の拘束性が強く、幼児での計測が困難である。本研究では非侵襲的かつ非拘束で脳機能を計測できる近赤外分光法(NIRS)を使用することで、幼小児期における吃音発症と運動前野との関係を明らかにできると考えられる。平成27年度では、前年度新たに得られた問題である幼小児への発語課題の修正と頭部に装着するNIRSプローブの3次元位置座標検出についての手法について調査した。発語課題の修正は、前年度に実施した小学校高学年児の黙読困難によって対応を余儀なくされたものである。今後、修正した課題についての検証と成人データとの整合性について解析を行う予定である。また、プローブの3次元位置座標データはMRIによる脳解剖画像がある場合にその画像と座標データを組み合わせることで脳のどの領域を測定しているかの詳細を知るために必要なものである。従来の座標検出手法では成人よりも動きの多い幼小児に対しての対応が難しい場合があり、頭が動いても比較的安定したデータを得られる方法について新たな手法のプログラムを作成中である。平成27年度は所属変更に伴い研究計画に遅れが生じた。全体の達成度については、これまでに得られたNIRSを用いた成人吃音者・非吃音者(合計20名)を対象にした検証結果について、国内外の学会でその成果報告を行った。また、その検証に伴いNIRSデータ解析における問題点への対処として、新たな解析方法(グループ解析手法)について提案した。本検査手法を幼小児へ拡張する目的で予備的に行った非吃音児(小学校高学年)を対象とした実験では黙読の難しさから提示課題の修正が求められている。本研究の目的は、小児期の発話における運動前野の役割について明らかにし、吃音児と非吃音児で発話時の運動前野の反応に差があるという仮説を検証することである。成人を対象とした機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究において、日本語単語(無意味語)を音読した際に吃音者は非吃音者よりも左の運動前野の賦活が強いことが報告されている。吃音者では発話時において角回とブローカ野の活性が弱く、左運動前野がその機能を代償していると推察される。平成28年度では、これまでの成果のまとめと次に説明するプログラムの作製を中心に実施した。小学校低学年に向けて年齢が低くなるほど頭が動くなど、体動が目立つことが多くなる。しかし、NIRSの送受光プローブ座標が正確に得られないと皮質のどの領域を測定しているか曖昧となってしまい、結果の解釈ができなくなってしまう恐れがあった。そういった状況でも安定した座標データが得られるようプログラムを制作する必要があった。従来利用されてきた3次元位置計測装置と異なり、簡易的なカメラデバイスより得られた画像データからプローブの3次元位置情報を計算する新たな手法を開発中であり、すでに3次元座標の取得には成功した。さらに、処理のリアルタイム化を図ることで、幼小児NIRS計測の実施をより簡便なものにすることができると考えられる。発話時の左前頭皮質における脳血液応答について近赤外分光法(NIRS)を用いて測定し、吃音者・非吃音者間で差異があるか検討した。
ロシア極東地域における経済体制転換と環域市場形成の現状と展望

当公募研究の目的は、ロシアにおける市場経済化と世界経済への統合の過程を、ロシア極東に即して調査研究すること、ロシア極東の地域コンセプトを描くことである。あわせて、旧ソ連邦構成地域の中から比較のためにアゼルバイジャンを選定し調査研究をすすめた。(1)資料の調査と収集旧ソ連邦諸地域は、国家体制、経済体制ともに形成過程にあることから資料入手と資料吟味の問題が付きまとう。国内においてロシアの研究機関・国家機関が作成した公式資料の収集に努めるとともに、ロシア極東の地域行政体間の統計比較の在り方を考察した。(2)統計データベース作成収集した統計資料は鋭意パソコン入力を行い、データベース化の準備を進めている。(3)研究会活動ほぼ10回にわたる当重点領域研究関連の研究会・研究集会に参加して研究報告、研究交流を行った。内、2回は岡山大学で実施した。(4)国家の統治秩序の体系(国家体制)と経済秩序の体系(経済体制)を再構築する上での初期条件とその特質について当該地域に即して方法的視点を得た。体制転換・市場経済化のタ-ムと並んで経済開発というタ-ムを導入することが必要でもあり有効でもある。そこでは、体制転換の初期条件と経済開発の初期条件とはその含意において重なりつつ相互に独自のタ-ムとなる。(5)当公募研究がその分析検討の対象の一つとしたロシア政府によるロシア極東開発長期計画(1996年4月15日付けロシア政府承認)は、資金規模において経済開発計画としての現実性に欠け開発方法にも不備があること、しかし同時に、このプログラムはロシア自身によるロシア極東観をほぼ網羅していることを明らかにした。
カレッジ級数学学習者を理解から定着へと導くための動的・静的幾何連携システムの開発

本研究では,動的幾何システムCinderellaによるインタラクティブな描画の出力をTeXにおける静的な描画を行なうためのコードに変換できるシステムとしてKeTCindyを開発し,これら2種類の描画の連携が持つ教育効果について検証を行った.主に高専・大学初年級の解析学を中心としてテーマを設定し,関連する図的提示や授業設計を用意して,学習者の解答行動や解答結果(ワークシート)の分析を試みた.結果として,数学的モデルの背後にあるメカニズムに対する理解の深化を,タスク解答行動の組織(カプセル)化や解答経過の簡素化によって逆に追跡できる可能性を見出すことができた.本研究の目的は、動的幾何ソフトウェアとして有名なCinderellaにおける描画のための手続きを、数学(教育)における紙媒体の代表的な編集手段となっているTeXの描画コードに変換するためのパッケージであるKeTCindyを作成し、Cinderellaにおける数学的対象の動的な提示と、TeXで編集された文書中の静的な提示との連携を可能にするシステムを構築すると同時に、こうした方法で作成された教材を実際の授業で用いた状況を画像等を通して分析することで、システムの有効な教育利用の方法を追求することである。KeTCindyの作成について、本年度は特に2次元描画に関する開発が中心となったが、円や多角形などの幾何図形や関数のグラフなどの描画に加え、TeXでは作成に手間がかかる表を手軽に作成する機能や、外部から取り込んだ画像をなぞる形で自由曲線を描画するためにBezier関数を利用する機能など、多くの機能を取り込むことができた。さらに、TeXを用いた場合非常に手間のかかる、PDF文書中のアニメーションの生成についても、非常に簡単にできるようになった。こうした機能を用いた教材事例を集積するためには、ユーザーを増やしてく必要があるため、日本国内はもとより、海外でもKeTCindyに関するワークショップを数多く開催した。現状では、参加者がKeTCindyによる教材を通常の授業で恒常的に利用するまでには至っていないが、研究代表者の所属機関では少人数のケースを含めた多くの授業で利用事例を積み重ね、その一部については録画などによる記録を行った上で、利用効果に関する分析を行った。その結果、特に微分積分などの変化する量を扱う分野で、PCの画面上で図形を動的に動かしながら概念を把握すると同時に、紙媒体上で数式表現との対応を確認するといった、異なる種類の提示の連携の重要性が示唆された。KeTCincyの開発について、2次元描画に関する機能については一通り整備され、授業などの教育現場で利用するのに必要な要素はほぼ網羅された。また、アニメーションなどの、動的幾何ならではの描画を、Cinderellaのスクリプト機能を利用してTeX文書中にうまくとりこめるようになり、KeTCindyならではの強力な描画手段となっていくと考えられる。数多くのワークショップの開催によって、この1年間にKeTCindyの機能に触れた数学教育関係者はかなりの数になり一定の成果を上げたが、参加者がその後、自身の授業の中で恒常的に教材作成に用いるまでに至っていないという問題もあって、今後検討すべき課題である。利用効果の検討については、完全とは言えないながらも、KeTCindyを用いた教材作成を積み重ね、かなり多くの授業で実際に使用し、その記録画像の等分析から、微分積分を中心とした多くのテーマで、KeTCindyならではの効果が期待されるとの手応えを得ることができた。分析のために本科研費で購入したStudiocodeシステムを利用して、授業の中で用いた動的な提示を解説音声とともにスクリーンキャプチャにより保存し、内容に応じたタグ付けをした上でひとつのファイルに保存するという作業フローも確立された。これは本研究から生じた副次的な成果であるが、今後、授業の振り返り用教材の作成手段として有効に活用できるのではないかと考えている。本年度は、動的幾何ソフトCinderellaによる動的な描画と、昨年度までに開発が一段落したKeTCindyによる静的な2次元描画との連携による教育効果の検証を行うと同時に、3次元の描画に関する開発を行うことが目標であった。前者については、昨年度に行った試行において、変量を扱う分野で上記の連携システムが効果を発揮しうることが示唆されたため、この分野を中心に利用事例を積み重ね、その一部について、学習者のワークシートの分析と、Studiocodeシステムによる学習者の行動の分析を進めた。その結果、高校から大学初年級にかけての学習者が苦手としがちな三角関数のグラフの描画課題において、教科書などでの静的な図の提示を行った場合と比べ、描画メカニズムに関するCinderellaでの動的な提示を組み合わせることにより、学習者の描画プロセスが組織化され、作業が著しく効率化されることが確認された。以上の内容については、ワークシート分析の状況を日本科学教育学会の課題研究セッション「数学教育におけるテクノロジー活用の将来像の考察7」で、またStudiocodeシステムによる描画行動の分析の状況を日本教育工学会のSIG03セッション「教育・学習支援システムの開発・実践」において、それぞれ報告すると同時に、分析結果を踏まえた効果的な授業フローに関する動画入りの情報をStudiocodeシステムを用いて編集し公開した(https://drive.google.com/file/d/0B200rbx3ihxGVXYxUk9OVmlWQ3c/view?usp=sharing)。後者については、稜線画法による曲面の描画の基本的部分は整備されているものの、描画効率の向上と、Cinderella本来に装備されている面画機能との連携の点で、解決すべき点が少なからず残されている。

数学教育用のソフトとしては3次元描画の機能が必須であるが、特に曲面の描画における稜線や陰面処理の計算について、現在は数値計算ソフトScilabに担わせているものの、計算時間が非常にかかるため、Cinderellaにおけるインタラクティブな描画に結びつけるのが非常に厳しい状況である。また、そもそも線画のみによって3次元描画を行うこと自体に限界があり、Cinderellaに装備されるPhoto Realisticな描画とどのように両立させるかという点も大きな課題である。このように3次元描画については研究の進捗に遅れが見られる状況であるが、その一方で、Cinderellaの描画出力をhtml形式にフォーマットし、一般的なブラウザ上で動作させるための機構として最近開発が進められているCindyJSの利用により、動的幾何を用いた授業の分析の面で、研究に大きな進展がもたらされつつある。CindyJSについては、当科研費で参加したICMS2016において、ミュンヘン工科大学のチームの発表を聞いたことがきっかけでその存在を知り、本年度の外国人研究者招聘事業によりドイツ・ポツダム大学のUlrich Kortenkamp教授を招聘したことで、さらに深い理解を得るに至ったものである。CindyJSはたとえばiPad上などでも特段のアプリケーションなしでコンテンツを動作させることを可能にするが、iPadには画面上での操作の状況をQuickTimeなどで録画して簡単に保存できる特質があり、学習者が自ら動的幾何を操作することの効果を検証する上で、より幅広い可能性が広がりつつあると言うことができ、実際いくつかの試行も行っている。KeTCindyのシステムに関しては、MaximaやRとの連携が可能となったことが大きな進展で、KeTCindyの用途を当初の想定を超えて大きく広げる可能性を秘めている。KeTCindyの機能整備については,3次元の図形の稜線描画について計算の効率化をはかるため,Cによる計算プログラムの呼び出し機能を実装した.これにより計算時間の大幅な短縮が可能となったが,当初目的としたCindy3Dによるフォトリアリスティックな描画との連携はまだ難しく,今後検討を重ねる必要がある.教育効果の検証については,CindyJSによるコンテンツをiPad上で学習者に操作させることの効果の検証が中心となった.その結果,以下のような諸点が明らかとなった.(1)三角関数のグラフ描画課題について,描画メカニズムを提示するCindyJSによるコンテンツをiPad上で操作させ,その前後で学習者の描画行動に生じる差異を検証した.その結果,操作する指に及ぼされるリズミカルな触覚刺激が,周期的なグラフのパターンに関する意識を強く喚起しうることが示唆された.この結果については,日本科学教育学会年会の課題研究において報告した.(2)関数の多項式近似の意味について探索的に理解させるためのCindyJSによるコンテンツをiPad上で操作させ,行動分析ソフトSportscodeを用いて操作経過を可視化することを試みた.
脳動脈瘤破裂バイオマーカーとしての可溶型RAGEの検証

当院での治療症例から脳動脈瘤を採取し、検体を金沢大学に郵送して免疫染色などを行う計画を立てています。金沢大学倫理委員会の承認は速やかに得られ、検体受け入れ体制はすぐに整いました。しかしながら、手術症例から検体を採取するということに対し、埼玉医科大学国際医療センター倫理委員会からの承認が当初は得られませんでした。厳格な採取適応基準などを定めることにより、ようやく埼玉医科大学国際医療センター倫理委員会からの承認が得られました。その後もすぐに実験は開始できず、同院で前向き臨床研究を行うに際して、CRC介入が必須であることから、CRCとの契約等にも時間を要しました。最終的にはこれらの課題をすべてクリアし、ようやく検体を採取する実験が開始できることになりました。当院での検体採取に関する厳格な基準、かつ当然ながら患者さんの安全が何よりも優先されることから、現時点では1例のみからしか検体採取ができていません。今後は症例を蓄積しながら、研究を進めていきたいと考えています。受け入れ側の現状としては、1例の検体の免疫染色を行いましたが、細かな濃度設定などが必要な状態であることが判明しました。もともとRAGEは不安定かつ良好な免疫染色像を得るためには細かな条件設定を行う必要がありますので、現在その調整を行っているところです。こちらは症例が蓄積すれば解決できると考えておりますので、今後改善していくものと予想しております。当院での倫理委員会から承認を得るのに予想外の時間を要しました。倫理委員会の承認は得られたため、患者さんの安全を第一に優先し、安全性に問題がない場合に限り、治療後の動脈瘤検体を採取していきたいと考えております。現時点では1例のみですが、今後増やしていきたいと考えております。本研究では、1ヒト脳動脈瘤を根治的治療後に採取し、蛍光免疫染色、RT-PCR、Western blot法を用いてRAGEとの関連や破裂、未破裂脳動脈瘤間での差異を検討する2マウス脳動脈瘤モデルを用いた解析、の2点が研究のメインテーマであった。施設を移動したこともあり、現状では動物実験が困難な状況であるため、金沢大学での動物実験開始も検討しているが、現段階で具体的には進行していない。また、施設を移動したことにより、ヒト脳動脈瘤サンプルは当初の予定より多く採取できる予定であったが、こちらも本学では倫理委員会の認可承認に多大な時間を要することが判明し、現在その準備を行っている。サンプルを実際に解析する金沢大学での倫理委員会承認が、本学における倫理委員会申請の条件になることから、金沢大学での倫理委員会申請を行い、承認を得たところである。今後本学での倫理委員会承認を可及的速やかに目指し、サンプル採取に取りかかりたい。施設を移動したことにより、自身で動物実験を施行できなくなった。金沢大学の大学院生に同実験を指導してきたが、遠方のため頻回な指導はできず、動物実験を開始できる目途が立っていないため。またヒトサンプルを採取するにあたり、倫理委員会の承認を得る必要があるが、こちらも本学では当初の予定よりかなり多大な準備と時間を要することが判明したため。サンプルを採取するためには本学の倫理委員会の承認を得ることが条件となるが、そのためにはサンプルを実際に解析する金沢大学での倫理委員会承認が必須であることが判明、その準備を行った。金沢大学では倫理委員会の承認が得られたため、可及的速やかに本学での承認を得て、サンプル採取並びに実験を開始したいと考えている。施設異動に伴い、動物実験及びヒトサンプルを用いて実験が予定通り施行できなかったため。本学における倫理委員会の承認が得られれば、予定通りの実験を開始できる予定である。

倫理委員会の承認がなかなか得られず、検体を採取する実験が開始できなかったため、実験に算出した金額が未使用となってしまいましたが、倫理委員会の承認が得られ、現在実験を開始したところですので、今後使用できると考えております。
ナス科植物ステロイドグリコアルカロイドの化学進化

ステロイドグリコアルカロイド(SGA)は分子内に窒素原子を含むステロイド配糖体の総称であり、ナス科植物に広く含まれる化合物である。SGAはいずれも生物に広く毒性を示すため、防御物質の一つであると考えられている。SGAの代表的なものとして、ジャガイモの芽に高蓄積するα-ソラニンや、トマトに含まれるα-トマチンが挙げられる。生産するSGAは植物種ごとに異なっており、その構造は非常に多様である。本研究はナス科植物がどのようにして多様なSGA生合成系を進化発展させたのか、また多様なSGA生産のナス科植物における生物的意義についての研究である。
プレカラム誘導体化試薬としてのピリミジルアゾ化合物の性能評価

プレカラム誘導体化-逆相高速液体クロマトグラフ分離を用いた金属イオン(Cu^<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Fe^<2+>)の同時定量において、誘導体化試薬としてのヘテロ環アゾ化合物の構造の差異が金属錯体の保持に及ぼす影響を詳細に検討した結果、試薬置換基の位置、極性、かさ高さを任意に設定することにより錯体の保持をコントロールできる可能性がこれまでに見い出されてきた(ピリジルアゾ化合物系)。その中で、中性錯体を形成するニッケルおよび鉄の分離度は、ジエチルアミノ基(-N(C_2H_5)_2)を導入したとき最も良好であり、試薬の外郭に位置する窒素原子が、構造の似ているこの2つの錯体の性質に顕著な差を与えることが示唆された。そこで、本研究では、ヘテロ環として、窒素原子1個を含むピリジン環に対して、さらに金属への配位に関与しない窒素原子1個を含むピリミジン環を導入した2-(2-ピリミジルアゾ)-1-フェノール(PMP)を基本骨格とする類縁体の性能評価を行い、(1)Ni(II)とFe(II)の分離度の向上、(2)試薬置換基効果の一般性、を検証することにした。今年度は2-(2-ピリミジルアゾ)-1-ナフトール(α-PMAN)と1-(2-ピリミジルアゾ)-2-ナフトール(β-PMAN)を合成し、ODSシリカ固定相とアセトニトリル/水系移動相を用いて保持挙動を詳細に検討した。同条件下で行ったピリジルアゾナフトール(α-PAN,β-PAN)系との比較から、以下の知見を得た。(1)ピリミジル環を導入したことにより、すべての錯体の保持が小さくなるが、Ni(II)錯体の保持の減少する割合がFe(II)錯体に比べて大きいため、分離度が著しく向上した。α-ナフトールとβ-ナフトールの差異が各金属錯体の保持に与える影響はPANの場合と同じであった。すなわち、α-型では、β-型に比べて、Co(III)錯体およびLの保持は大きくなり、Cu(II)錯体の保持はほとんど変化しない。その結果、Cu(II)錯体とCo(III)錯体間の分離度が向上する。これらの結果は、他の置換基を有する類縁体への展開に大きな興味を与えるものである。
男性骨粗鬆症に対する大豆イソフラボン代謝産物の作用とその作用機序の解明

4週間のエクオール投与(EQ 0.50mg/日)は雄性骨粗鬆症モデルマウスにおいて、脛骨の骨量減少を抑制し、骨吸収マーカーを抑制する傾向を示した。加えて、エクオールはRAW264細胞から破骨細胞への分化を容量依存的(0.150μM)に抑制し、成熟破骨細胞のカスパーゼ3/7活性を促進した。これらの結果より、エクオールは骨吸収を抑えることで、男性骨粗鬆症の骨代謝を改善する可能性が示された。女性において、骨粗髪症の主な原因は閉経による血清エストロゲンの低下である。また、男性においても、エストロゲンは骨吸収を調節する重要なホルモンであることが報告されている。他方、大豆イソフラボンは弱いエストロゲン様作用を持つことで、閉経後の骨量減少を抑えることが示されている。さらに、近年はダイゼインの代謝産物であるエクオール(EQ)が、他のイソフラボンより強いエストロゲン様活性を示すこと、イソフラボンの生体影響に深く関与している可能性が示唆されている。そこで、本研究では、男性の骨粗鬆症に対するEQの影響を評価することを目的とし、アンドロゲン欠乏による骨粗髪症モデルマウスを用いEQの骨代謝への影響を検討した。EQまたは17β-エストラジオール(E2)を充填した浸透圧ポンプを、精巣摘出(ORX)マウスの皮下に埋め込み、EQ 0.25mg/日、EQ 0.50mg/日、またはE20.03μg/日の濃度で4週間投与した。飼料はAIN-93Gを基本組成とし、大豆油をコーン油に置換したものをpair-feedingで与えた。血中および尿中EQ濃度、脛骨骨密度(BMD)、尿中デオキシピリジノリン(DPD)濃度を測定した。4週間のEQ投与後、体重は全群間で差が認められなかった。EQ投与により、尿中EQ濃度は用量依存的に増加し、脛骨の骨量減少を用量依存的に抑制した。特に海綿骨の多い脛骨近位部、および遠位部において、EQのBMDへの影響が顕著であった。また、骨吸収マーカーである尿中DPD濃度はEQ 0.50mg/日投与群でORX群と比較し低い傾向を示した。これらの結果より、EQは雄性骨粗髪症モデル動物の骨吸収を抑制し、骨量減少を抑えることが示唆された。本研究において、男性骨粗霧症の予防に繋がる重要な結果が得られた。今後はその作用機序に関して研究を進める予定である。我が国における骨粗鬆症患者数のうち、およそ1/41/5が男性であり、その予防は重要な課題である。一方、大豆イソフラボンは弱いエストロゲン様作用を持つことで、閉経後の骨量減少を抑えることが示されている。近年はダイゼイン(Dz)の代謝産物であるエクオール(EQ)が、他のイソフラボンより強いエストロゲン様活性をもつことが報告されている。他方、初老の男性において骨吸収を調節する最も重要なホルモンはエストロゲンであることが示唆されている。我々は昨年度、雄性骨粗鬆症モデルマウスにおいて、EQの投与は脛骨の骨量減少、および骨吸収マーカーを抑制したことを報告した。そこで、本年度は男性骨粗鬆症に対する大豆イソフラボン代謝産物の作用機序を解明することを目的に行った。マウスマクロファージ由来RAW264細胞は破骨細胞に分化誘導するため、播種24時間後にRANKLを添加し、同時にDz、またはEQを添加した。分化誘導3日後にTRAP染色を行い、破骨細胞数を測定した。RAW264細胞を成熟破骨細胞に分化させた後、DzまたはEQを添加し、アポトーシスの指標であるカスパーゼ3/7活性を測定した。一方、骨芽細胞分化へのEQの影響を検討するため、マウス骨髄由来間葉系幹細胞ST2細胞にDz、EQを添加して培養した後、アルカリフォスファターゼ染色を行った。DzおよびEQはRAW264細胞から破骨細胞への分化を容量依存的(0.150μM)に抑制した。また、成熟破骨細胞へDz、EQを添加した12時間、24間後にDzおよびEQはカスパーゼ3/7活性を促進した。一方、ST2細胞から骨芽細胞への分化に対して、DzまたはEQの顕著な影響は認められなかった。これらの結果より、DzおよびEQは破骨細胞生成を抑制し、少なくとも一部は成熟破骨細胞のアポトーシスを促進することで、骨量減少を抑制している可能性が示された。
固体アルゴンを用いた「水の窓」3nm帯連続発生軟X線源の研究

「水の窓」と呼ばれる3nm帯軟X線は生体細胞観察の軟X線顕微鏡用や有機材料の微細加工光源として期待されている。この軟X線を放射して、放射光施設に代わる小型で安価なX線源として、我々は固体アルゴンをターゲットとしたレーザープラズマ軟X線源の開発を行った。市販のQスイッチNd:YAGレーザーを用いて「水の窓」軟X線で0.5Wの高平均出力を達成し、PMMAサンプルのミクロンサイズの微細加工も成功して実用的小型X線源である事を示した。アルゴンプラズマによる「水の窓」と呼ばれる3nm帯の連続発生軟X線源の光源特性を研究し、その応用を示して放射光光源に代わる実用的小型光源である事を実証する。本光源は、独自に開発した固体アルゴンを連続供給できるターゲット装置を用いて、新しい高輝度・高効率連続発生レーザープラズマX源を目指すものである。そのため、初年度は、開発してきた固体アルゴンを用いた「水の窓」3nm帯軟X線源を連続運転して、その光源特性の絶対値評価及び動作パラメーターの最適化を図った。X線モニター用の3nm帯フィルタ付き絶対エネルギー校正検出器、及びプラズマデブリとして光源周辺にダメージを与える恐れのアルゴンイオンを検出するためのファラディカップを準備して、発生軟X線特性及びイオン特性を求めた。レーザーから「水の窓」軟X線への変換効率が最大となるように、レーザー強度、エネルギー、ターゲット速度、アルゴンガス流量の動作最適化を行った。その結果、変換効率が最大になるのは平均レーザー強度3×E10W/cm2と見積もられた時であり、その全空間積分値は13% @2.3-4.4nmと非常に高効率であった。求めた最適動作条件で「水の窓」3nm帯プラズマX線連続発生実験を行い、その平均出力は130mW、その出力安定性は4%(1σ)という安定で高出力な連続軟X線が得られた。プラズマイオンデブリについては、イオンのピーク運動エネルギーがレーザーエネルギーに比例して最大でも6keV程度であった。これは十分、デブリスパッタを緩和できるレベルと考えている。以上、開発された「水の窓」3nm帯レーザープラズマ連続発生軟X線源が、放射光施設の代替えとなりうる高出力小型X線源である事を明らかにした。初年度は、開発された固体アルゴン「水の窓」3nm帯軟X線源を連続運転して、100mW以上の平均出力発生に成功した。本年度もスペクトル特性やイオン特性を引き続き調べ、より詳細にその光源特性を明らかにした。その結果、レーザー強度5×1012W/cm2の時、最大変換効率は14%と向上した。本年度はさらに、この発生X線を効率良く集光して応用実験に用いるための軟X線集光ミラーシステムを開発した。先ず、3nm帯X線ミラーの検討を行った。当初、斜入射金属ミラーを想定し、Ru、Au、Pt、Ni、Crミラーについて比較して「水の窓」X線領域ではNiミラーが最も高反射率で適している事を示した。しかし実際にNiコートのエリプソイダルミラーの設計を行ったところ、小さい入射角度のため現実的に制約が多いことが判明した。そのため入射角度が大きく反射率の高い多層膜ミラーについて検討し直し、結局NiCr/V2O5多層膜エリプソイダルミラーを用いる事とした。このミラーの焦点距離に合わせた集光ミラー真空チャンバー及び加工真空チャンバーを設計製作し、3nm帯軟X線集光加工システムを完成させた。ところで、本研究で用いる新ターゲット供給装置は冷却にクライオスタットを採用しており、これが振動を発する。この振動が集光ミラーに伝搬して集光X線スポットがぶれる恐れがあったため、この振動特性を評価した。光源真空チャンバー上に加速度ピックアップセンサを置き振動を測定した。その結果、何も対策をしないとクライオスタット特有の2.4 Hz周期の振動が伝搬しその変位は3μm程度あったが、防振材の使用により振動変位はμm以下とほとんど抑制できる事が分かった。これまで培われたレーザープラズマX線に関する知見・物品が有効に生かされ、予期せぬトラブルも起こらなかったため計画通りに研究を進めることができた。次年度もスペクトル特性やイオン特性を引き続き調べ、より詳細にその光源特性を明らかにした。さらに、この高出力軟X線を効率良く集光して応用実験に用いるために、NiCr/V2O5多層膜エリプソイダル軟X線集光ミラーを採用した3nm帯軟X線集光加工システムを完成させた。本年度は先ずこの軟X線集光システムの評価を行った。即ち、ミラー焦点にエネルギー検出器を置き絶対エネルギー値を測定して、その値がミラーシステムの設計値通りである事を確認した。

このことよりシステム設計則が確立できて、将来より反射効率の良いニッケル全反射ミラーに代えた時の増大出力予測が可能となった。次に集光スポット径のバーンパターンを測定し、軟X線集光強度が7kW/cm2である事を確認した。ここで用いた測定方法は比較的エネルギー密度の低い軟X線の微小径スポットのバーンパターンを得る方法で新たな技術が確立できた。このミラー焦点位置にPMMAサンプルとニッケルメッシュ(2000line/inch)によるコンタクトマスクをおいて、連続発生集光軟X線パルスによる微細加工を行った。また、テフロン、DLCサンプルでもコンタクトマスク法による軟X線加工実験を行なった。いずれの材料でも数ミクロンサイズの微細加工に成功した。以上の応用実験を通して、目標通りに本「水の窓」3nm帯連続発生軟X線源が実用的小型光源である事を実証した。大きなトラブルは起こらず多少の実験上の変更はあったものの、計画通り研究を進めることができた。固体アルゴンをターゲットとしたレーザープラズマX線源において、「水の窓」と呼ばれる3nm帯軟X線の連続発生特性を研究し、その応用を示して、本装置が放射光光源に代わる実用的小型光源である事を示した。光源特性として先ずレーザー強度の最適化を図り、5×10^12W/cm2の時に最大変換効率14%を得た。この時レーザーエネルギー1J、繰り返し数1Hzで励起していたので平均出力は0.14Wであった。実用的繰り返しパルス連続動作で懸念されたのがイオンデブリによる周辺光学系へのダメージであったため、アルゴンイオン特性も調べた。その結果、イオンエネルギーが数KeV以下と低い事が判った。この軟X線を効率良く集光して応用実験に用いるために、NiCr/V2O5多層膜エリプソイダル軟X線集光ミラーを採用した3nm帯軟X線集光加工システムを開発した。この集光焦点における軟X線集光強度が7kW/cm2である事を確認した。そこにPMMAサンプルとニッケルメッシュ(2000line/inch)によるコンタクトマスクを置いて、ミクロンサイズの集光X線微細加工に成功した。テフロン、DLCサンプルでも微細加工を実証した。最終年度は研究総括として、これまで得られた成果を基に本X線源の性能限界を検討した。即ち、ターゲット供給装置の動作パラメータを見直し最適化を行い、レーザー1.2Jで繰り返し数3.3Hzまで照射可能である事を明らかにした。この結果「水の窓」軟X線は0.5Wの高平均出力を達成した。さらにターゲット装置駆動系の改良により1W以上の高出力化も可能である事を示した。また、測定されたイオン特性から光学系ダメージを見積もり、コンタクト軟X線顕微鏡や集光加工実験では問題にならない事を示した。以上の研究成果により、目標通りに本「水の窓」3nm帯連続発生軟X線源が実用的小型光源である事を明らかにした。「水の窓」と呼ばれる3nm帯軟X線は生体細胞観察の軟X線顕微鏡用や有機材料の微細加工光源として期待されている。この軟X線を放射して、放射光施設に代わる小型で安価なX線源として、我々は固体アルゴンをターゲットとしたレーザープラズマ軟X線源の開発を行った。市販のQスイッチNd:YAGレーザーを用いて「水の窓」
文脈を反映できる感性モデルの構築と対語コンテンツの生成に関する研究

本研究では、人がさまざまな情報環境と相互作用する動的な過程に注目し、相互作用を通して動的に変化する人の感性のモデル化を試みた。そして、構築した動的感性モデルを利用して、オンラインショッピングやライフプランニングのための新しい情報環境を提案した。具体的には、最初は曖昧なイメージや要求しか持たない利用者を対象として、利用者が様々な情報環境と相互作用を繰り返しながら意思決定する過程を支援するための文脈情報つきの対話コンテンツを生成し、利用者が感性的に満足できる決定を行えるようなEコマース用情報環境を試作した。また、就職活動中の利用者の自己発見や戦略的思考を支援するためのライフプランニング支援システムへの適用をはかった。人間の感性をモデル化し、利用者の感性に即した製品開発へと応用しようとする感性工学の研究は、日本が欧米に先駆けて推進してきた領域である。近年は欧米でも製品開発における感性的側面の重要性が認識され、デザインやヒューマンインタフェースが消費者の感性に受け入れられるようにするための工学的な手法(Affective Design)の探求が、活発になりつつある。しかしながら、感性モデルに関する従来研究の多くは感性を静的・固定的なものとして捉えてきた。情報環境との相互作用の影響の大きさを考えると、動的な感性モデルの研究が必要な状況になっている。本研究はこのニーズに応えるために、相互作用による動的変化を反映できる感性モデルを提案した。その意味で本研究は、感性モデルに関する新しい枠組を与える先進的な取組をおこなったと言える。本研究では、人がさまざまな情報環境と相互作用する動的な過程に注目し、相互作用を通して動的に変化する人の感性をモデル化する。そして、構築した動的感性モデルを利用して、Eコマース用の新しい情報環境を提案する。具体的には、最初は曖昧なイメージや要求しか持たない利用者(消費者)を対象として、利用者が様々な情報環境と相互作用を繰り返しながら意思決定する過程を支援するための文脈情報つきの対話コンテンツを生成し、利用者が感性的に満足できる決定を行えるようなEコマース用情報環境を提供する。本年度は研究の初年度にあたり、次の項目について研究を行なった。(1)動的な感性のモデル化手法文脈を反映できる感性をモデル化するための基礎として、まず時系列に沿った順序を有する情報に対する人の応答特性の工学的な仕組みを解明し、動的な感性のモデル化に関する枠組を構築した(庄司,田中,加藤)。(2)複合感性オントロジーの構成法マルチメディア情報に接した場合の人が抱く多様なイメージが相互にどのように関係するかを記述するために、本研究ではイメージ語間の関係を感性オントロジーを用いる。そのための基盤となる複合感性オントロジーの構成法を提案した(庄司,堀)。本年度は、昨年度に引き続き、動的な感性のモデル化の枠組みに基づいて実証用Eコマースシステムの開発し、実証システムを完成させた。次に、作成したシステムを用いて実証評価のための実験を開始した。本年度は評価方法を考案し、予備実験をおこなった。来年度はこの結果を踏まえて、より本格的な評価実験をおこなう。具体的には以下の項目について研究をおこなった。(1)時系列の影響を反映できる動的な感性のモデル化(庄司,加藤)(2)複合感性オントロジーの構成法提案(庄司,堀)(3)実証用Eコマースシステムの構築(庄司)(4)実証用Eコマースシステムの評価実験(庄司,田中)

本研究では、人がさまざまな情報環境と相互作用する動的な過程に注目し、相互作用を通して動的に変化する人の感性のモデル化を試みた。そして、構築した動的感性モデルを利用して、オンラインショッピングやライフプランニングのための新しい情報環境を提案した。具体的には、最初は曖昧なイメージや要求しか持たない利用者を対象として、利用者が様々な情報環境と相互作用を繰り返しながら意思決定する過程を支援するための文脈情報つきの対話コンテンツを生成し、利用者が感性的に満足できる決定を行えるようなEコマース用情報環境を試作した。また、就職活動中の利用者の自己発見や戦略的思考を支援するためのライフプランニング支援システムへの適用をはかった。上記の内容を達成するため、本研究では以下の項目について研究を進めた。平成17年は特に5.および6.について研究に取組んだ。1.時系列に沿った変動を反映できる、動的な構造を有する感性のモデル化手法の開発2.情報に接した場合の人のイメージを言葉に翻訳して表現するための、感性オントロジーの構成法の開発3.実証用オンラインショッピングシステムの構築と、対話コンテンツの生成および提示手法の考案4.実証用オンラインショッピングシステムの評価実験5.実証用ライフプランニング支援システムの構築と、対話コンテンツの生成および提示手法の考案6.実証用ライフプランニング支援システムの評価実験本研究では、人がさまざまな情報環境と相互作用する動的な過程に注目し、相互作用を通して動的に変化する人の感性のモデル化を試みた。上記の目標を達成するため、本研究では以下の項目について研究を進めてきた。1.時系列に沿った変動を反映できる、動的な構造を有する感性のモデル化手法の開発2.情報に接した場合の人のイメージを言葉に翻訳して表現するための、感性オントロジーの構成法の開発3.実証用オンラインショッピングシステムの構築と、対話コンテンツの生成および提示手法の考案4.実証用オンラインショッピングシステムの評価実験5.実証用キャリアプランニング支援システムの構築と、対話コンテンツの生成および提示手法の考案6.実証用キャリアプランニング支援システムの評価実験昨年度までに1.4.を完了し、5.のシステム第一版を作成し、6.の評価実験に着手した。本年度は研究の最終年度にあたり、引き続き6.の評価実験をおこなった。
訪問看護における看護業務分類のための基礎調査

平成10-11年度にわたって二つの訪問看護における看護業務分類のための基礎的調査を実施した。10年度に実施したのは,訪問看護ステーションにおける看護活動の実態調査であり,その目的は,訪問看護婦の思考過程の実施,看護問題と看護介入の範囲を明らかにすることであり,主として業務内容と頻度,およびそれらの判断根拠となる看護問題との関連性を問うものであった。回答は202施設の訪問看護婦523名からえられた。看護介入は,日常生活のケアではクライエントの身体清潔保持が中心であり、問題は健康関連行動領域,皮膚など生理的領域が多い。身体的ケアでは,バイタルサイン評価,排便・排尿の調査,脱水・浮腫の症状のケアが多く,問題は,呼吸,循環,消化・水分調節など生理的領域が多い。心理・行動的ケアでは,睡眠,服薬,感染防止のケアが多く,問題は薬剤管理などの健康関連行動領域,痒通など生理的領域,そして情緒の安定など心理・社会的領域に同程度に存在した。11年度は,看護の成果とそのケア内容を明らかにすることを目的として,前年度の調査結果から主疾患として最も多い脳血管疾患に対象者を限定し,65歳以上の身体的状態としては落ち着いた状況にある82名について,開始時の状態と2ヶ月後予測される状態,および2ヶ月後の終了後に看護内容と目標達成度を追跡調査した。目標とケア内容との関連では,特に循環のケア,リハビリテーション,身体の症状/徴候の3つのケアは,どの看護目標にも関連して高頻度で実施されていた。利用者・主介護者双方の状態にそれほどの大きな変化はなく,概ね予測通りの経過であったと言えよう。両調査から訪問看護婦の業務について豊富なデータがえられたので,業務分類策定を次の課題としていきたい。平成10年度は,わが国の訪問看護活動の実態調査を実施した。調査目的:訪問看護業務分類の体系化のための基礎的知見をえるために,訪問看護婦の業務内容と頻度,およびそれらの判断根拠との関連に関する実態調査調査対象:全国訪問看護ステーション759ヵ所の常勤の訪問看護婦.調査期間:平成10年9月-10月調査方法:郵送による質問紙法.調査内容:設置主体,看護職員,患者,看護活動に関する項目.看護活動項目はセルフケア,心身のケア,リハビリテーション,管理・調整・紹介に分類し,各項目について直接ケア,本人と家族からの情報収集,本人と家族への指導・教育・相談に分類し,選択回答とした.調査結果:施設回収率26.6% 202施設,回答者数523名看護職員:常勤・非常勤を含め職員数は平均3.3であり,そのうち看護婦83.0%,准看護婦8.6%,保健婦7.8%.平均年令39.5,平均看護経験14.7年,平均訪問看護経験3.1年.患者:平均年令;74.6,主罹患疾患;脳血管疾患が最も多く,次いでがん,痴呆,筋・骨格系疾患,ALS,パーキンソンの順に多い。慢性期78.3%,終末期12.4%,寝たきり度:ランクCが74.7%.看護活動:セルフケアではオムツ交換,清拭,着衣・シーツ交換が高く,直接ケアと家族指導の両面で実施されている。心身のケアではバイタルサイン,意識レベル,脱水・浮腫,呼吸,皮膚などの症状観察,排尿・排便の調整,褥創,感染防止などが高い。リハビリでは間接可動域訓練,管理では病室内の清潔が高率であった。平成11年度の学会に発表する予定である。

次年度は実際事例に調査のモデルとしたオマハ訪問看護業務分類を適用し,その効果と調査結果を考察し,わが国で活用できる看護業務分類を示唆したい.平成11年度には、全国の訪問看護ステーションの看護職を対象とした質問紙調査の結果から、訪問看護ステーションの設置主体,対象者の主疾患,疾患のステージ,高齢利用者の痴呆の度合いと寝たきり度による看護ケアの内容と手法の特徴を明らかにした。12年度は,訪問看護が対象者にもたらす成果とケア内容を明らかにすることを目的として,訪問看護ステーションにおける2カ月間にわたる経時的調査を実施した。調査対象:昨年度の調査結果から,利用者の主疾患を最も頻度の高い脳血管疾患に限定し、福井と北海道道東の訪問看護ステーション13ヵ所の高齢利用者82名。調査方法:調査に参加した訪問看護婦に調査用紙の記入を依頼した。調査内容は,本調査開始時の訪問で利用者の状態,2か月後の予測達成目標を調査し,さらに2ヶ月後に2ヶ月間の看護内容と看護目標達成度を調査した。調査結果:利用者の開始時と終了時の状態の差は大きな変化はみられないが,皮膚の状態,血圧値の安定,清潔保持への改善,感情の安定などが改善率が高く,また家族の介護技術の改善も認められた。神経機能の麻痺,拘縮は予測目標は維持であったが,改善しなかった割合が高い。予測目標の達成状況については,改善を予測したもののうち50%以上が終了時に改善していたものは、血圧,皮膚,清潔,家族の介護技術,怒りの感情,外出,服薬であった。改善率が50%未満のものは,悲観的見方,役割,家族・知人からのいたわり・配慮,栄養,排便などである。維持と悪化の予測は結果に近い数値であり,看護婦は対象の変化をほぼ正確に予測できていた。
上肢切断者の残存機能探索と開拓のための能動型適応システム構築

本研究は,上肢切断者の運動機能再建を支援するために,切断者に残されたあらゆる可能性を自動的に探索し,さらに,新しい機能を開拓するような能動型適応システムの構築を目的として行なった.平成18年度に得られた研究成果は以下のとおりである.1)時間変化する個性への適応機能を実現する動作意図推定法を確立した.16年度の自己組織化マップを用いた残存機能の能動的探索理論に加え,変化に応じて訓練データの取得削除,再学習を行うことで,長時間使用においても識別率を低下させず安定な識別が可能となった.2)モバイル筋電義手システムの大幅な改良を行うために,小型UNIXサーバgumstix及びEMG取得用マイコンrobostixを用いて8動作識別器を開発した.これにより,高性能PCべ一スで開発された動作識別器を遜色なくモバイル筋電義手システムに実装することに成功し,最大8動作識別を0.1Hz以上の応答で制御可能となった.3)さらに,これら個性適応機能を有するモバイル筋電義手の長期(6ヶ月)の連続使用環境を整備し,実験を開始した.現在,上肢前腕切断者(50代女性)に適用している.4)前年度実施した脳機能計測(f-MRI)環境を整備し,モバイル義手の有する個性適応機能が使用者に与える影響の更なる調査を行った.その結果,義手へ適応したことにより,被験者の大脳一感覚運動野の賦活が明確化し,他の領野の賦活が不活性化した.また錯覚現象を再度確認した.これらは視覚と触覚情報の適切なフィードバックによるものだと考えられる.残存機能の能動的探索理論の応用として,下半身麻痺者に残存する機能を用いた歩行補助システムを開発した.これは下肢麻痺者に残存する反射系を利用することで麻痺肢を駆動し,歩行改善を目指すものである.この結果,飛躍的に歩行が改善され歩行速度の向上が見られた.本研究は,上肢切断者の運動機能再建を支援するために,切断者に残されたあらゆる可能性を自動的に探索し,さらに,新しい機能を開拓するような能動型適応システムの構築を目的として行なった.平成18年度に得られた研究成果は以下のとおりである.1)時間変化する個性への適応機能を実現する動作意図推定法を確立した.16年度の自己組織化マップを用いた残存機能の能動的探索理論に加え,変化に応じて訓練データの取得削除,再学習を行うことで,長時間使用においても識別率を低下させず安定な識別が可能となった.2)モバイル筋電義手システムの大幅な改良を行うために,小型UNIXサーバgumstix及びEMG取得用マイコンrobostixを用いて8動作識別器を開発した.これにより,高性能PCべ一スで開発された動作識別器を遜色なくモバイル筋電義手システムに実装することに成功し,最大8動作識別を0.1Hz以上の応答で制御可能となった.3)さらに,これら個性適応機能を有するモバイル筋電義手の長期(6ヶ月)の連続使用環境を整備し,実験を開始した.現在,上肢前腕切断者(50代女性)に適用している.4)前年度実施した脳機能計測(f-MRI)環境を整備し,モバイル義手の有する個性適応機能が使用者に与える影響の更なる調査を行った.その結果,義手へ適応したことにより,被験者の大脳一感覚運動野の賦活が明確化し,他の領野の賦活が不活性化した.また錯覚現象を再度確認した.これらは視覚と触覚情報の適切なフィードバックによるものだと考えられる.残存機能の能動的探索理論の応用として,下半身麻痺者に残存する機能を用いた歩行補助システムを開発した.これは下肢麻痺者に残存する反射系を利用することで麻痺肢を駆動し,歩行改善を目指すものである.この結果,飛躍的に歩行が改善され歩行速度の向上が見られた.本研究は,上肢切断者の運動機能再建を支援するために,切断者に残されたあらゆる可能性を自動的に探索し,さらに,新しい機能を開拓するような能動型適応システムの構築を目的として行なった.平成16年度においては,1)機能的電気刺激を応用した触覚及び力覚バイオフィードバックシステムの構築を行なった.システムは,フォトカプラを用いて,刺激装置とフィードバックシステムを電気的に切り離すことにより,筋電位計測や接触センサー情報計測に影響を与えない安定した刺激装置を開発した.2)残存機能の能動的探索理論として,SOM(自己組織化マップ)を用いたフィルターリング手法の構築し,従来手法と比較することによって,高い識別能力(90%)を有すること,および,時間経過に対して識別精度が低下しないことなど,その有効性を検証した.3)個性適応機能を有する制御システムとして,筋電位センサーとその増幅回路および情報処理回路を小型化し,20,000円以内で製作可能な低価格システムを実現した.本システムにおいては,12chの筋電位センサーを用いて4動作を識別可能であることが確かめられた.しかしながら,識別精度については,未だ調整中である.4)ヒトの手のメカニズムを模倣することにより,パラレルワイヤー型干渉駆動機構を開発し,母指関節(2自由度)と手首部(3自由度)に適用することにより,軽量高出力を同時に実現する多機能電動義手を実現した.また,その他,示指から小指までの干渉駆動機構については,現在開発中である.これらの研究成果は,英文誌および国際ワークショップなどに発表した.

本研究は,上肢切断者の運動機能再建を支援するために,切断者に残されたあらゆる可能性を自動的に探索し,さらに,新しい機能を開拓するような能動型適応システムの構築を目的として行なった.平成17年度においては,1)個性適応機能を有するモバイル義手システムを構築し,長期(6ヶ月)の連続試用実験を開始した.1-1.この実験を行うために開発したモバイル義手システムは,パラレルワイヤー干渉駆動を2-5指のMP関節にも適用し,16年度に開発した拇指と手首を合わせて,全指による握力を飛躍的に増大させた.結果としては,全指による握力が10kgw以上となり,日常生活における必要十分な片手での保持機能を実現した.1-2.接触の有無をフィードバックするために,小型の電気刺激装置を開発し,義手コントローラシステムへの組み込みを行った.1-3.Hitachi製マイクロチップM32Cを用いて4動作識別器を作成し,義手コントローラシステムのモバイル化を行った.1-4.これら,刺激装置,コントローラ,義手メカ部の全システム一式をまとめて製作するための手続きを整備した.1-5.ここで開発したモバイル義手システムを上肢前腕切断者(50代女性)に適用し,連続試用実験を開始しており,現在6ヶ月を経過して,日常生活の補助具としての役割を果たしている.2)モバイル義手の有する個性適応機能が使用者(被験者)に与える影響を調べるために,f-MRI(機能的磁気断層撮影装置)による解析を適用し,使用前と使用後の被験者の大脳一次感覚運動野および,頭頂連合野の賦活状態を定量化した.その結果,錯覚と適応の現象が顕著に見られることが判明し,その差が接触のフィードバックの有無に関係があることがわかった.これらの研究成果は,英文誌および国際ワークショップ,新聞報道,テレビ報道などに発表した.本研究は,上肢切断者の運動機能再建を支援するために,切断者に残されたあらゆる可能性を自動的に探索し,さらに,新しい機能を開拓するような能動型適応システムの構築を目的として行なった.平成18年度に得られた研究成果は以下のとおりである.1)時間変化する個性への適応機能を実現する動作意図推定法を確立した.16年度の自己組織化マップを用いた残存機能の能動的探索理論に加え,変化に応じて訓練データの取得削除,再学習を行うことで,長時間使用においても識別率を低下させず安定な識別が可能となった.2)モバイル筋電義手システムの大幅な改良を行うために,小型UNIXサーバgumstix及びEMG取得用マイコンrobostixを用いて8動作識別器を開発した.これにより,高性能PCベースで開発された動作識別器を遜色なくモバイル筋電義手システムに実装することに成功し,最大8動作識別を0.1Hz以上の応答で制御可能となった.3)さらに,これら個性適応機能を有するモバイル筋電義手の長期(6ヶ月)の連続使用環境を整備し,実験を開始した.現在,上肢前腕切断者(50代女性)に適用している.4)前年度実施した脳機能計測(f-MRI)環境を整備し,モバイル義手の有する個性適応機能が使用者に与える影響の更なる調査を行った.その結果,義手へ適応したことにより,被験者の大脳一感覚運動野の賦活が明確化し,他の領野の賦活が不活性化した.また錯覚現象を再度確認した.これらは視覚と触覚情報の適切なフィードバックによるものだと考えられる.5)残存機能の能動的探索理論の応用として,下半身麻痺者に残存する機能を用いた歩行補助システムを開発した.