hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衝撃風洞を用いた超音速燃焼流れのPIV計測に関する研究

特に,今回は,風車に関して,入口直径D=20cm,ディフューザ開き角12゚,ディフューザ長さL=1.25D,つば高さh=0.5D,ボス比0.2,翼端隙間h_t=3mm(ht/D=1.5%),周速比5.4(回転数3620rpm,翼車半径10cm),レイノルズ数0.9×10^5において実験を行った.PIVの画像は,光源(ダブルパルスNd-YAGレーザ)に同期して,10Hz,30枚連続で撮影される.この画像を基にして,PIV解析ソフトウエア(PIIVTEC社,PIVview-2c)を用いて,相互相関で速度ベクトルを求めた.この際,静止画像だけでなく,解析データを動画にすることで流れ場の時間的変化を可視化した.動画は0.1秒刻み,15枚の連続画で構成することが出来るよう改造した.以上のように,実験装置製作途中であるが,衝撃風洞およびPIV計測に関して多くの有用な知見を得つつある.来年度は,さらにこれらを統合して計測を行う予定である.前年度製作したPIV対応型衝撃波管に超音速ノズルとテストセクションを追加し,衝撃風洞を完成させた.完成した衝撃風洞は,高圧管1.2m,二重隔膜管0.1m,低圧管6mでアルミ製(内径φ80mm),ノズル部は0.2m,測定部は0.3mで□50mmである.これに前年度製作済みのダンプタンクを接続して実験を行った.駆動気体として空気とヘリウムで実験した結果,空気では高圧部0.92MPa低圧部11.2kPaで衝撃波速度744.8m/sを,ヘリウムでは高圧部0.90MPa低圧部10.5kPaで衝撃波速度1009.4m/sを得た.それぞれについて,測定部マッハ数を2.0とし,測定部圧力33.8kPa,104.8kPa測定部温度498.5K,995.1Kの予測値を得た.一方,PIV計測に関しては,PIVの基本的な測定技術の確立を目的として風レンズ風車(つば付きディフューザ風車)周りの流れ場の計測を行った.PIV計測はディフューザ内部および後流に適用した.このPIVの1回の計測では10Hz,34枚連続で解析画像が撮影される.これらのデータを用いて,風車後流の渦構造の解明を行った.動的解析では,解析データを動画にすることで流れ場の時間的変化を可視化した.動画は0.1秒刻みで150枚以上の連続画で構成される.さらに,これらのデータから時間平均を算出し時間平均流線を書けるようにデータ処理法を考案した.それにより,時間平均流れ場をCFD計算値と比較し明らかにした.風車の作動条件に依存するが,流れ場の特徴として,つば後方のカルマン渦的なものおよびディフューザ後方に大きなプロッケージの渦があることが分かった.以上,研究成果として,当初計画していた衝撃風洞を設計製作し完成させたこと,PIV計測において時間平均流れ場を算出できるようにしたことなど多くの新しい知見を得ることが出来た.
時空間統計解析の理論と応用

本研究では毎年分担者および本分野の専門家による研究集会を開催した。さらに最終年度には指導的研究者7人を海外から招聰し、国際シンポジウムを開催した。これらの研究集会を通して時空間統計解析手法およびその実際データへの応用可能性について一定の発展を遂げるとともに、今後解決すべき課題についての情報を共有することができた。次に分担者は大まかに5つのグループに分かれ研究を遂行したが、その研究成果は以下の通りである。確率場の推測理論と応用については、サンプリング間隔が不規則なデータに対してフーリエ解析理論の一般化およびその実際データへの応用可能性を示した。また多変量時系列に対してクロス・バリデーション法に基づくノンパラメトリックなモデル選択規準を提案しその漸近的性質を示した。時空間点過程の推測理論と応用については、時間相関と空間相関を同時に考慮した強度関数をモデル化し、地震データへ応用した。また閾値法による空間点過程の標本分散推定法を開発し、雨量データなどへの応用可能性を示した。さらに疫学データの時空間相関分析を行った。大規模データの推測理論と応用については、球面上の確率分布、角度データに対する回帰モデルなど時空間データ特有の性質を表現するモデルの理論的性質の導出およびその応用可能性を考察した。またマルコフ確率場におけ判別分析法を開発し、リモートセンシング・データなどへの応用可能性を示した。また3次元空間データにおけるホット・スポットを検出するためにEchelon法を開発した。さらに観測地域の異なる複数個のデータから未知の地域の値を予測する手法を開発した。小地域統計の推測理論と応用については,標本数が少ないときにミニマックスな経験ベイズ推定量を開発した。また多重共線性を回避する新しい推定量を開発した。最後にパネルデータの推測理論と応用では、空間的競争とそれから定まる立地均衡に関して歯科診療所などを例に取り実証分析を行った。また時間的相関および空間的分散不均一性が、実際には無関係なデータ間に見せかけの相関を生じさせる可能性についてシミュレーションにより明らかにした。また地域ごとの所得格差・不平等の実証分析を通じ、その空間的相互関係について議論した。本年度は研究期間の初年度に当たることから、新たな研究結果を導出するだけでなく、今後の研究方向を定めるため、分担者全員参加およびこの分野の専門家を招いた研究集会を1回、そしてグループごとの小規模なミーティングを随時開催した。確率場の推測理論と応用に関しては、回帰係数が地点ごとに変化するvarying coefficient modelに関して誤差項の時空間相関をどのように定式化するかなど、理論的に解決すべき問題を提起し、また首都圏の地価データに利用した解析結果を従来の回帰係数が固定された回帰モデルによる解析結果と比較した。時空間点過程の推測理論と応用に関しては、時間的空間的に生起確率が不均一なデータのモデリングについて理論的に考察し、地震データへ応用した。また降雨量のように、生起する地点およびそこで観測される量も確率的な法則にしたがうデータに対してマーク付空間過程を応用し、将来の値を予測する新たな方法を提案し、その理論的性質を明らかにした。大規模データの推測理論と応用に関しては、リモートセンシング、人工衛星などにより採取されるデータに対し、マルコフ確率場を用いた判別分析方法、また環境汚染の度合い、疫病の発生率などが特に高い方法を効率的に検出するための新たな統計的スキャン方法が提案された。パネルデータの推測理論と応用に関してでは、首都圏の住宅建築の実証分析などを通して、住宅の密集度合いを解析する新たなクラスタリング手法が提案された。

小地域統計の推測理論と応用に関しては、経験ベイズ法における新たな事前分布の決定方法が提案され、アパート・マンションなどの賃貸料の時系列データへの応用が紹介された。またそれ以外に、球面上に存在するデータの分布、風のように向きが重要なデータに対する分布、特性の似通った地域に空間分割する統計的手法などについていくつかの理論的性質を導出し、今後の実際データへの応用可能性について議論した。なお上記研究集会では、分担者以外の専門家から、消費者の購買行動の空間的関連、気候データ、農作物データ、海洋環境データなどバラエティに富んだデータの解析例を講演いただき、学問横断的に汎用的に有効な統計解析手法の開発、また今後解決すべき問題について討論を行った。本年度は分担者全員参加による研究集会を1回、そして分担テーマごとの小規模な会合を随時開催した。本年度は研究期間の2年目にあたり、昨年度の成果を踏まえさらに深化した研究結果を発表し、意見交換、議論を行った。確率場の理論と応用に関しては、クロスバリデーション法による多変量時系列のノンパラメトリックあるいはセミパラメトリックなモデル選択への応用可能性をを明らかにした。特に近年注目を浴びている、グラフィカル・モデリングに於けるモデル選択にも応用できることを示した。時空間点過程の理論と応用に関しては、生起確率が空間的に独立性でない確率過程から計算された推定量の性質および生起確率が時間的空間的に定常性をみたすか否かを検定するための統計量の構築などに進展があった。大規模データの推測理論と応用に関しては、人口・産業集積が時空間的な相関をもってどのように変化していくかについて、ひとつのモデルが提案された。その適用例として東京都の人口変化の解析が紹介され、実際データの解析にも一定の有効性を持つことが示された。パネルデータの推測理論と応用に関しては、従来あまり考慮されていなかった空間的従属性を陽に取り入れたモデルが提案され、その小売店舗商圏の変遷への応用例が紹介された。小地域統計の推測理論については、空間的従属性を考慮した多項選択モデルが提案され、有効な応用例として都下のある地域に於ける学校選択が紹介された。なお上記研究集会では、fMRIデータにおける脳波からの応答、海洋の葉緑素濃度の時空間相関分析、美容室データの顧客行動分析に於ける空間的・地理的影響、空間的相関を考慮した樹木の生長モデルなど、多岐にわたる分野からの実際データ分析例が報告された。前年度に比べ、時間的相関と空間的相関を別個に考慮するモデリングから両者を統合するモデリングへ確実な進展が見られた。本年度は外国人研究者を招いた国際研究集会を1回、分担者ごとの小規模な集会を随時開催した。また9月広島で開催された統計関連学会連合大会において各分担者が成果を発表した。
ATM遺伝子産物とDNA依存性プロテインキナーゼの阻害剤による放射線増感効果

PI-キナーゼ阻害剤の一つwortmanninが癌細胞の放射線感受性や抗癌剤感受性を高めるかどうかを検討した。T98G(ヒト脳腫瘍細胞)を用いて毒性の検討を行った結果、96時間処理により50μMまでコロニー形成能に影響を与えなかった。そこで以後の実験は25-50μMの濃度で行った。T98G.A172(ヒト脳腫瘍細胞)、AT3BISV(ataxia telangiectasia(AT)患者由来線維芽細胞)、LM217(ヒト正常線維芽細胞)、SCF(scidマウス由来線維芽細胞)、CBF(正常マウス由来線維芽細胞)を用いて、放射線感受性に及ぼす影響を検討した。Wortmanninは、すべての細胞で放射線感受性を高めた。次に同じ細胞を用いて、bleomycin感受性に及ぼす効果を検討した結果、放射線と同様にすべての細胞においてbleomycin感受性を高めた。DNA-PK活性をもたないscidマウス由来の細胞でも、wortmanninは放射線感受性とbleomycin感受性を高めたことから、wortmanninはDNA-PK活性の抑制以外の機序でも放射線感受性を高めているものと考えられた。T98G細胞を用いて、mitomycin感受性と紫外線(UV)感受性に及ぼす影響を検討した。Wortmanninはそれらの感受性に影響を及ぼさなかった。次にwortmanninがDNA-PK活性に及ぼす影響を検討した。Scidマウス由来のSCF細胞ではDNA-PK活性は検出できなかった。マウス由来のCBF細胞のDNA-PK活性はヒト由来細胞の約1/100の値であった。Wortmanninは、T98G、A172、AT3BISV、LM217細胞のDNA-PK活性を50%程度抑制した。DNA-PKcsと同じくPI-3キナーゼファミリーに属するATの原因遺伝子ATMの遺伝子産物の活性にwortmanninが影響を与えるかどうかを検討するために、ATの特徴である放射線抵抗性DNA合成がwortmanninにより誘導されるかどうかを検討した。T98G細胞とSCF細胞を用いて実験した結果、wortmanninはこれらの細胞に放射線抵抗性DNA合成を誘導した。近年放射線感受性に関与する遺伝子として、ataxia telangiectasia(AT)の原因遺伝子ATMと、DNA依存性プロテインキナーゼの構成要素の遺伝子DNA-PKcs、Ku70、Ku80がクローニングされた。ATMとDNA-PKの塩基配列より予想されるアミノ酸配列の検索から、両蛋白ともにPI-3キナーゼと高い相同性を示すドメインを持つものと推定されている。本研究では、PI-3キナーゼの阻害剤の1つ、wortmanninが、癌細胞の放射線並びに抗癌剤の1つbleomycinに対する感受性を高めることを明らかにしたので報告する。まず培養脳腫瘍細胞T98Gを用い、wortmanninの毒性を検討した。その結果、75μM以上の濃度で毒性が認められた。このため以下の実験は50μMまたは25μMの濃度で実験を行った。次に、50μMwortmanninがT98G細胞のbleomycin感受性に及ぼす影響を検討した。その結果、wortmanninはbleomycin感受性を高めることが明らかになった。wortmannin投与量とbleomycin増感効果を検討した結果、wortmanninの増感効果は投与量依存的で、25μM以上の濃度で認められた。これらのbleomycin増感効果は、A172(脳腫瘍細胞)、TAT3(AT線維芽細胞)、LM217(正常線維芽細胞)、SCID-F(scidマウス線維芽細胞)、C.B.-17/Icr-F(正常マウス線維芽細胞)でも認められた。次に、T98G細胞を用い、50μM wortmanninがmytomycin C感受性に及ぼす影響を検討したが、増感効果は認められなかった。次に25μMwortmanninが放射線感受性に及ぼす影響を検討した結果、上記全ての細胞で放射線感受性を高めた。最後に、50μMwortmanninがT98G細胞の紫外線感受性に及ぼす影響を検討したが、影響は認められなかった。以上の結果から、PI-3キナーゼ阻害剤の1つwortmanninは、放射線や一部の抗癌剤の増感剤として有望であると考えられる。今後はより特異性が高く、毒性の低い薬剤の開発が期待される。

Wortmanninはそれらの感受性に影響を及ぼさなかった。次にwortmanninがDNA-PK活性に及ぼす影響を検討した。Scidマウス由来のSCF細胞ではDNA-PK活性は検出できなかった。マウス由来のCBF細胞のDNA-PK活性はヒト由来細胞の約1/100の値であった。Wortmanninは、T98G、A172、AT3BISV、LM217細胞のDNA-PK活性を50%程度抑制した。DNA-PKcsと同じくPI-3キナーゼファミリーに属するATの原因遺伝子ATMの遺伝子産物の活性にwortmanninが影響を与えるかどうかを検討するために、ATの特徴である放射線抵抗性DNA合成がwortmanninにより誘導されるかどうかを検討した。T98G細胞とSCF細胞を用いて実験した結果、wortmanninはこれらの細胞に放射線抵抗性DNA合成を誘導した。PI-キナーゼ阻害剤の一つwortmanninが癌細胞の放射線感受性や抗癌剤感受性を高めるかどうかを検討した。T98G(ヒト脳腫瘍細胞)を用いて毒性の検討を行った結果、96時間処理により50μMまでコロニー形成能に影響を与えなかった。そこで以後の実験は25-50μMの濃度で行った。T98G、A172(ヒト脳腫瘍細胞)、AT3BISV(ataxia telangiectasia(AT)患者由来線維芽細胞)、LM217(ヒト正常線維芽細胞)、SCF(scidマウス由来線維芽細胞)、CBF(正常マウス由来線維芽細胞)を用いて、放射線感受性に及ぼす影響を検討した。Wortmanninは、すべての細胞で放射線感受性を高めた。次に同じ細胞を用いて、bleomycin感受性に及ぼす効果を検討した結果、放射線と同様にすべての細胞においてbleomycin感受性を高めた。DNA-PK活性をもたないscidマウス由来の細胞でも、wortmanninは放射線感受性とbleomycin感受性を高めたことから、wortmanninはDNA-PK活性の抑制以外の機序でも放射線感受性を高めているものと考えられた。T98G細胞を用いて、mitomycin感受性と紫外線(UV)感受性に及ぼす影響を検討した。DNA-PKcsと同じくPI-3キナーゼファミリーに属するATの原因
高齢者におけるうつ症状の経時的変化に影響を与える食品および栄養素の探索的縦断研究

高齢者のうつは死亡率を増加させるため、予防や早期発見は重要である。本研究は、うつに影響する食品や栄養を探索する目的で行っている。本研究は三重県立看護大学の倫理委員会の承認を受けて実施した。2016年2月2017年2月の期間に計5回の質問紙調査を実施した。乳製品の摂取が無気力を改善することが示唆された。高齢者のうつ症状は死亡率を増加させるため、予防や早期発見が重要である。うつ症状である抑うつ気分、無気力、睡眠障害は短期間で症状が改善したり悪化するなど経過時的に変化する特徴がある。そのため、本研究は、うつ症状と食品および栄養素の摂取状況を3ヶ月に1回の複数回にわたって評価し、うつ症状の経時的な変化を明らかにした上で、うつ症状の悪化や改善などの経時的変化を予測する食品および栄養素を明らかにする目的で行った。本研究は三重県立看護大学の倫理委員会の承認を受けて、平成28年2月より調査を開始した。通所介護施設および訪問看護を利用する高齢者を対象に質問紙調査を計5回実施する予定である。平成27年度は2月に初回の調査を実施した。調査項目は、うつ症状として、抑うつ気分、無気力、睡眠障害を評価し、簡易型自己式食事歴法質問票を用いて食品および栄養素の摂取状況を評価した。初回の調査において、約150人の高齢者が参加された。その結果、参加者の約半数がうつ症状を呈していることが明らかとなった。今後は、残り4回の調査を引き続いて行っていく方向である。うつ症状である抑うつ気分、無気力、睡眠障害に関連のある食品および栄養素を探索するとともに、うつ症状の悪化や改善などの経時的変化について明らかにしていくための分析を行っていく方向である。さらに、うつ症状の悪化や改善などの経時的変化を予測する食品および栄養素についての分析を行っていく方向である。協力施設の事情により、開始時期が3ヶ月遅れたが、調査の受け入れは良好で予定通り調査が実施できている。本研究は三重県立看護大学の倫理委員会の承認を受けて、平成28年2月から平成29年2月の期間に調査を実施した。通所介護施設および訪問看護を利用する高齢者を対象に質問紙調査を計5回実施した。5回の調査において、約100150人の高齢者が参加された。また、1回目の調査を分析したところ、無気力と乳製品摂取の間に関連が認められた。この結果より、乳製品を摂取するほど無気力症状が改善する可能性が示唆された。今後は、無気力以外のうつ症状である抑うつ気分や睡眠障害などについても関連のある食品および栄養素を探索するとともに、うつ症状の経時的変化についても明らかにしていくため分析を行っていく方向である。計画通り、残りの4回の調査を実施していく方向である。28年度が最終年度であるため、記入しない。精神看護28年度が最終年度であるため、記入しない。
歯根膜線維芽細胞におけるGDF-5の特異的機能とシグナル伝達機構の解明

1.In vivoの歯根膜、腱におけるレセプター発現の調査:PDL-L2に多く発現し、Mc3T3-Elに発現が少なかったレセプターであるALK-1に着目した。In vivoでの発現状態の調査のために、ALK-1 DIG標識RNAプローブ用い、マウス歯周組織とアキレス腱の切片を用いin situ hybridizationを行ったところ、歯根膜にALK-1の発現が確認された。4.マイクロアレイによるGDF-5の未知標的遺伝子の検索:GDF-5の刺激でPDL-L2において発現量が上昇するがMC3T3-E1で不変もしくは減少する未知遺伝子・既知遺伝子をGene tipシステムにて検索、解析した。1.GDF-5の発現と石灰化の関係についての調査2.セリン・スレオニンキナーゼレセプターの発現状態の調査ALK-1はMCに発現がほとんどなく、PDL-L2で発現が多く認められた。他のレセプターはすべてMC3T3-E1とPDL-L2に同程度の発現が認められた。GDF-5との関係は不明だが、ALK-1がPDL-L2に特異的なシグナリングに関与している可能性もある。3.In vivoの歯根膜、腱におけるレセプター発親の調査ALK-1プローブ、マウス歯周組織、腱の組織切片を作製した。In situ hybridizationの実験条件の調整中である。4.レセプター発現状態が石灰化に及ぼす影響の調査現在、PDI-L2を用い、培養のタイムコース設定の予備実験を行っている。
動脈硬化の進展と破綻における新規の慢性炎症惹起機構の解明と治療法の開発

生活習慣病によって、どのようにして慢性炎症が惹起され、動脈硬化病変の進展をきたすのか不明な点が多い。申請者らは、肥満によって脂肪細胞に細胞死が生じており、自己DNA断片を放出して脂肪組織における慢性炎症を惹起し、インスリン抵抗性を生じさせていることを報告した。本研究では、動脈硬化病変の進展と破綻に重要な非感染性慢性炎症惹起機構を検討する。特に、傷害された血管細胞から放出されるDNAや低強度に活性化された凝固因子に注目して、その受容体と細胞内情報伝達系を含めて、各種遺伝子改変動物を用いて解析する。そして、生活習慣病によって活性化するリガンドと受容体を標的とした新しい動脈硬化治療法の開発を目指す。
脳における思考と言語のメカニズムの研究

昨年度にひきつづき、岩田は、H_2^<15>O PETを用いて、漢字の読字時の脳血流量を測定したところ、有意に賦活されたのは、右小脳、両側側頭葉後下部、Broca野、左基底核、右上側頭回後部、左Heschl回、左後頭葉内側、帯状回前部であったが、頭頂葉は全く賦活されなかった。この結果は漢字の読字には左側頭葉後下部を介する経路が不可欠であるという岩田の仮説を支持するものである。松沢は、チンパンジ-にアラビア数字を用いた系列学習の訓練を行い、数の大小関係の理解を調べたところ、このチンパンジ-は、呈示された数字の間の関係を継続的に比較判断しているのではなく、はじめの数字を押す段階で、すでにこれらの数字の間の全体的関係を把握していることが示唆された。久保田は、サルが遅延反応を学習する過程で、GABAとド-パミンがどのように関与するかを調べ、GABAもド-パミンも遅延反応の遂行に関与していることを明らかにした。二木は、課題にとって適切な刺激の次元が色→形→位置と変化する課題を遂行中のサルの前頭前野ニュ-ロンの活動を分析し、前頭前野腹外側部では大部分のニュ-ロンが刺激の属性を越えて行動的意味の抽出を行っていることを明らかにした。安西は、多数の属性を持った情報を記憶/連想するための新しいネットワ-クモデルを提唱し、計算機によるシミュレ-ションを行った。村岡は、多数の形式ニュ-ロンから構成されているニュ-ラルネットワ-クのシミュレ-ションをデイジタル処理によって高速に行うための研究を行っている。
金属粉末射出成形品の高アスペクト比構造実現のための革新的プロセス構築

金属粉末射出成形(MIM)は,粉末冶金の焼結技術に加え,形状付与の際に樹脂の射出成形を利用することにより,小型の複雑形状部品をネットシェイプで量産可能な技術である.本研究では,射出成形時のバインダの流動を利用することを考え,炭素の短繊維を添加したMIM原料を作製し,材料の流動方向に繊維を配向させることで機械的特性の向上を図った.さらに,配向した繊維により,脱脂焼結時の変形の抑制も可能であると考え,調査.検討を行った.材料として,銅粉末および炭素短繊維と,ワックス系のバインダを使用した.銅粉末に対して炭素繊維を0,5,10 mass %添加し,バインダとの体積比を60:40として混練を行った.その後,ダンベル形状の金型を用いて射出成形を行った.成形体はヘプタン気相中で溶媒脱脂を行った後,窒素中で加熱脱脂を行い,連続してアルゴン雰囲気で焼結を行った.成形体および焼結体の繊維配向をSEMにより観察した.焼結体は,密度および酸素量,炭素量の測定を行った.さらに,引張試験に供した.また,脱脂・焼結中の試験片の収縮,変形挙動のその場観察も行った.通常のMIM成形体は粉末の周囲を樹脂が覆っているが,繊維を添加した場合,割断面には繊維が存在する様子と,割断時に繊維が引き抜けた穴が見られた.このことから,繊維が樹脂流動方向に配向していることが示唆された.焼結体表面のSEM観察では,焼結後も繊維が樹脂流動方向に配向して存在している様子が確認できた.繊維長は100300 μmであり,混練,成形,焼結過程での損傷はほとんど見られなかった.焼結体の諸特性としては,炭素繊維の増加により焼結体密度の低下が見られるが,比重の小さい炭素の添加により密度が低下したもので,相対密度はいずれも95 %程度であった.また,繊維量の増加に伴い炭素量の増加が見られたが,酸素量には大きな差は見られなかった.まず混練時の強化材の分散状態の評価について検討を行った.金属粉末とバインダとの材料に炭素繊維を添加するため,均質混練のための評価指標を決定するとともに,適切なバインダの組合せについても検討した.一方,バインダ樹脂と金属粉末,および強化材との濡れ性については,混練状態,脱脂時の炭素などの残存や変形に大きく影響を及ぼす.強化材の分散性を向上させるバインダ樹脂成分の選択についても検討した.また,成形条件の違いがどれだけ配向性に影響を与えるか検討した.既存のダンベル型引張試験片金型を用いて成形を行い,強化材の配向状態を確認した.成形条件の違いによりどの程度の配向を制御可能か調べた.その後,脱脂,焼結を施し,焼結体の引張試験を行って,強化材の弾性率への効果が確認できた.高アスペクト比のヒートシンク形状の金型を新規作製し,材料が完全充填した健全な成形体を得られる条件を検討する.粉末,強化材,バインダの配合比を様々に変更させた材料により,流動状態の異なるサンプルを準備し,金型内の流動先端まで均質な状態で充填しているかを確認する.なお,成形体の強度が弱く,離型が困難な場合は,樹脂型を使用して,一体脱脂・焼結を行う等の対策をとる.本材料は強化材が添加されていることより,通常の粉末のみの成形体に比べ,脱脂が困難となるうえ,金属母材の焼結温度に近接すると脱脂が十分行えない可能性があるため,効率的な脱脂方法を検討する.従来行っている溶媒脱脂および加熱脱脂による二段階脱脂の他に,これまで検討してきた超臨界二酸化炭素脱脂や紫外線脱脂についても,適用を検討する.MIM材の焼結時には,金属粉末の焼結による寸法収縮に加え,バインダの喪失による空隙を埋めるために収縮が生じ,一般にバインダを35 vol%程度添加した場合は,10 %程度の寸法収縮が起こる.この収縮により,強化材は母材と強固に接着できると考えているが,過剰な残留応力により,試料の変形などが生じる可能性もある.そこで,収縮時の強化材への残留応力評価手法を開発するとともに,強化材の特性発現のための材料設計,脱脂焼結条件等の最適条件を模索する.作製したヒートシンク材の性能を評価するため,熱伝導率測定装置を購入し,評価を行う.本研究では,銅母材への炭素繊維の添加により,高アスペクト比構造による特性の向上を検討するが,今後,原料による特性向上の観点から,カーボンナノファイバーやナノチューブ,グラフェンなどへの展開も予定している.まずは通常のMIM工程での混練・分散を試みるが,難しい場合には,分散媒を使用した方法なども検討し,MIMのさらなる応用展開のための学理を追及したい.金属粉末射出成形(MIM)は,粉末冶金の焼結技術に加え,形状付与の際に樹脂の射出成形を利用することにより,小型の複雑形状部品をネットシェイプで量産可能な技術である.本研究では,射出成形時のバインダの流動を利用することを考え,炭素の短繊維を添加したMIM原料を作製し,材料の流動方向に繊維を配向させることで機械的特性の向上を図った.さらに,配向した繊維により,脱脂焼結時の変形の抑制も可能であると考え,調査.検討を行った.材料として,銅粉末および炭素短繊維と,ワックス系のバインダを使用した.銅粉末に対して炭素繊維を0,5,10 mass %添加し,バインダとの体積比を60:40として混練を行った.

その後,ダンベル形状の金型を用いて射出成形を行った.成形体はヘプタン気相中で溶媒脱脂を行った後,窒素中で加熱脱脂を行い,連続してアルゴン雰囲気で焼結を行った.成形体および焼結体の繊維配向をSEMにより観察した.焼結体は,密度および酸素量,炭素量の測定を行った.さらに,引張試験に供した.また,脱脂・焼結中の試験片の収縮,変形挙動のその場観察も行った.通常のMIM成形体は粉末の周囲を樹脂が覆っているが,繊維を添加した場合,割断面には繊維が存在する様子と,割断時に繊維が引き抜けた穴が見られた.このことから,繊維が樹脂流動方向に配向していることが示唆された.焼結体表面のSEM観察では,焼結後も繊維が樹脂流動方向に配向して存在している様子が確認できた.繊維長は100300 μmであり,混練,成形,焼結過程での損傷はほとんど見られなかった.焼結体の諸特性としては,炭素繊維の増加により焼結体密度の低下が見られるが,比重の小さい炭素の添加により密度が低下したもので,相対密度はいずれも95 %程度であった.また,繊維量の増加に伴い炭素量の増加が見られたが,酸素量には大きな差は見られなかった.まず混練時の強化材の分散状態の評価について検討を行った.金属粉末とバインダとの材料に炭素繊維を添加するため,均質混練のための評価指標を決定するとともに,適切なバインダの組合せについても検討した.一方,バインダ樹脂と金属粉末,および強化材との濡れ性については,混練状態,脱脂時の炭素などの残存や変形に大きく影響を及ぼす.強化材の分散性を向上させるバインダ樹脂成分の選択についても検討した.また,成形条件の違いがどれだけ配向性に影響を与えるか検討した.既存のダンベル型引張試験片金型を用いて成形を行い,強化材の配向状態を確認した.成形条件の違いによりどの程度の配向を制御可能か調べた.その後,脱脂,焼結を施し,焼結体の引張試験を行って,強化材の弾性率への効果が確認できた.高アスペクト比のヒートシンク形状の金型を新規作製し,材料が完全充填した健全な成形体を得られる条件を検討する.粉末,強化材,バインダの配合比を様々に変更させた材料により,流動状態の異なるサンプルを準備し,金型内の流動先端まで均質な状態で充填しているかを確認する.なお,成形体の強度が弱く,離型が困難な場合は,樹脂型を使用して,一体脱脂・焼結を行う等の対策をとる.本材料は強化材が添加されていることより,通常の粉末のみの成形体に比べ,脱脂が困難となるうえ,金属母材の焼結温度に近接すると脱脂が十分行えない可能性があるため,効率的な脱脂方法を検討する.従来行っている溶媒脱脂および加熱脱脂による二段階脱脂の他に,これまで検討してきた超臨界二酸化炭素脱脂や紫外線脱脂についても,適用を検討する.MIM材の焼結時には,金属粉末の焼結による寸法収縮に加え,バインダの喪失による空隙を埋めるために収縮が生じ,一般にバインダを35 vol%程度添加した場合は,10 %程度の寸法収縮が起こる.この収縮により,強化材は母材と強固に接着できると考えているが,過剰な残留応力により,試料の変形などが生じる可能性もある.そこで,収縮時の強化材への残留応力評価手法を開発するとともに,強化材の特性発現のための材料設計,脱脂焼結条件等の最適条件を模索する.作製したヒートシンク材の性能を評価するため,熱伝導率測定装置を購入し,評価を行う.本研究では,銅母材への炭素繊維の添加により,高アスペクト比構造による特性の向上を検討するが,今後,原料による特性向上の観点から,カーボンナノファイバーやナノチューブ,グラフェンなどへの展開も予定している.
乳幼児期の細菌刺激および化学物質曝露による成長後のTh1/Th2バランスへの影響

本研究では、乳幼児期におけるグラム陽性菌性の経気道感染や刺激が成長後のTh1型応答の発達やアレルギー抑制へと導くかどうかを明らかにするとともに、化学物質過敏症やシックハウスの原因物質の一つでもあるトルエン等による二次的な刺激がTh1/Th2バランスにどのような修飾作用を持つのかをアレルギーモデル動物を用いて解明することを目的とした。その結果、(1)グラム陽性菌細胞壁成分ペプチドグリカン(PGN)による経気道刺激はアレルギー誘発マウスのTh1機能の発達やアレルギー抑制へとは導かなかった。(2)ウシ型結核菌BCGワクチンの皮下接種では、アレルギー誘発マウスにおいてTh1反応(血中IgG2a,肺や脾臓のIFN-γ)を高める結果が示され、経気道刺激とは異なるがBCGワクチン接種がTh1反応の亢進に有用であることが確認できた。(3)胎仔期から新生仔期にかけての低濃度トルエン曝露は、幼若マウスにおいて全身性のTh2機能を高める方向に作用したが、PGNとトルエンの併用では、Th1/Th2の両方の免疫を抑制的方向にシフトさせる結果が示された。(4)マウス乳仔期でのトルエン曝露およびPGN刺激との併用はTh1系およびTh2系の血中Ig抗体レベルをかく乱することが示唆された。当該年度は、乳幼児期におけるグラム陽性菌性の微生物経気道刺激(又は感染)が成長後のTh1型応答の発達やアレルギー抑制へと導くかどうかを明らかにするために、離乳直後(34週齢)のBALB/c系雄マウスに黄色ブドウ球菌由来のペプチドグリカン、(PGN)4μg/50μlを3日おきに計5回点鼻投与(対照群は生理食塩水を投与)すると共に、アレルギー誘発(Th2側に偏向したマウスの作製)のため、これらのマウスに6週齢時より卵白アルブミン(OVA)をアジュバントである水酸化アルミニウムゲルと共に2週間おきに2回または4回腹腔内投与した。そして、マウス成長後(8,12週齢時)の血中総IgE,IgG1,IgG2a抗体産生量や肺および脾臓でのTh1系サイトカイン(IL-12,IFN-γ)・Th2系サイトカイン(IL-4,IL-5)の産生量、肺でのToll様受容体TLR2,TLR4の遺伝子発現レベル等を測定し、グラム陽性菌性の経気道刺激によるTh1型応答の発達やアレルギーの抑制作用の有無について解析した。なお、次年度以降の研究遂行のため生菌(BCGワクチン)を用いての予備的検討も行った。マウス12週齢時において、OVA処置マウスでは血中総IgE,IgG1抗体や脾臓IL-4,IL-5産生量の有意な増加が見られ、Th2系反応の亢進が示唆された。一方、幼若期におけるPGN刺激は、肺でのTLR2の発現を高めたが、OVA処置マウスにおいてTh1機能の発達やアレルギー抑制へとは導かなかった。予備的に行ったBCGワクチンの皮下接種では、OVA処置マウスにおいてTh1反応(血中IgG2a,肺や脾臓のIFN-γ)を高める結果が示され、経気道刺激とは異なるがBCGワクチン接種がTh1反応の亢進に有用であることが確認できた。当該年度の年度計画では当初、(1)3週齢(離乳直後)のBALB/c系雄マウスにPGNおよびLTAを3日おきに24週間点鼻投与(又は気管内投与)する。同期間中、同マウスにトルエン等の揮発性有機化合物を複数回腹腔内投与または吸入暴露する。同時にこれらのマウスにOVAを投与して、Th2側に偏向したマウスを作製する。

そして、マウス成長後(8,12,16週齢時)の肺でのTh1系サイトカイン(IL-12,IFN-γ)・Th2系サイトカイン(IL-4,IL-5)の産生量や遺伝子発現レベル、トール様受容体TLR2,TLR4の遺伝子発現レベル、血中の総IgE,IgG1抗体産生量などの変化を調べ、幼児期におけるグラム陽性菌性の経気道刺激(菌体細胞壁成分による刺激)下での化学物質暴露がTh1/Th2バランスをどちら側に修飾するのかについて解析する。(2)3週齢(離乳直後)のBALB/c系雄マウスに黄色ブドウ球菌(又は連鎖球菌)を7日おきに4週間点鼻投与又は気管内投与する(対照群は生理食塩水を投与する)。同時にこれらのマウスに卵白アルブミン(OVA)をアジュバントである水酸化アルミニウムゲルと共に2週間おきに34回腹腔内投与し、Th2側に偏向したマウスを作製する。マウス成長後(8,12,16週齢時)の肺でのTh1系サイトカイン(IL-12,IFN-γ)・Th2系サイトカイン(IL-4,IL-5)の産生量や遺伝子発現レベル、トール様受容体TLR2,TLR4の遺伝子発現レベル、血中の総IgE,IgG1抗体産生量などのレベルを対照群と比較し、Th1型応答の発達やアレルギーの抑制に対するグラム陽性菌経気道感染の作用の有無について解析する等を予定していた。しかしながら、(1)についてはトルエン曝露(5ppm,50ppm)時期を胎児期(妊娠14日-18日目)および乳児期(1週齢-2週齢時)に変更し、曝露方法は吸入曝露で行った。また、PGN刺激は胎児期が吸入曝露(計3回)とし、乳児期は腹腔内投与(計5回)とした。OVAによる感作は乳児期のみの腹腔内投与(計5回)で行った。そして、マウス3週齢時および11週齢時に解剖し、Th1/Th2バランス形成等への影響について、Th1,Th2反応に関係する血中Ig抗体や脾臓、肺でのサイトカイン産生(又はmRNA発現)等を指標に解析した。その結果、胎児期から乳児期にかけてのトルエン曝露は、マウス3週齢時にTh1反応を抑えてTh2反応を高める傾向を示した。PGN刺激との併用では、特に50ppmトルエン曝露群でTh1およびTh2系両方の反応を抑制した。(2)については、離乳直後の黄色ブドウ球菌投与はマウス成長後の肺においてアレルギー反応を我々は、これまでに車の排気粒子や揮発性有機化合物などに対する健康影響、特に免疫系への影響について研究を行ってきたが、これらの化学的刺激はTh1/Th2バランスをかく乱しアレルギーを悪化させる方向に作用する結果を示している。近年、環境中の有害物に対する小児の脆弱性が注目されるようになってきたが、特に、乳幼児期における免疫系は発達の途上にあり、そこに、微生物感染や化学物質などによる複合的な刺激が加わると成長後の免疫系の発達、特にTh1/Th2バランスに様々な影響を引き起こす可能性が推測される。本研究では、乳幼児期におけるグラム陽性菌性の経気道感染や刺激(特にTLR2のリガンドである菌体細胞壁成分のPGNやリポテイコ酸(LTA)による刺激)が成長後のTh1型応答の発達やアレルギー抑制へと導くかどうかを明らかにするとともに、化学物質過敏症やシックハウスの原因物質の一つでもあるトルエン等による二次的な刺激がTh1/Th2バランスにどのような修飾作用を持つのかをアレルギーモデル動物を用いて解明することを目的とする。本年度は、黄色ブドウ球菌の代わりにペプチドグリカン(PGN)を用いマウス乳仔期でのトルエン吸入曝露(50ppm;6h/日,5日間)とPGN刺激(腹腔内投与)によるマウス成長後の免疫系への影響について検討した。その結果、マウス1週齢時からのトルエン吸入曝露は、3週齢時において総IgG1および総IgG2a抗体の産生レベルを高めた。PGNとの併用はトルエンによって増加した総IgG2aのレベルを低減させた。3週齢時および6週齢時での肺および脾臓ホモジネート上清中のサイトカイン産生レベルは低値であり、トルエンやPGN又は併用による影響はみられなかった。以上の結果から、マウス乳仔期でのトルエン曝露およびPGN刺激との併用はTh1系およびTh2系の血中Ig抗体レベルをかく乱することが示唆された。
骨髄由来ペリサイト前駆細胞の解析と脳梗塞細胞治療への応用

脳血管障害後の神経機能回復を目的として、種々の幹細胞を用いた再生医療的手法が注目されている。我々は脳梗塞の細胞治療に有効な細胞分画の候補として、Neurovascular unitを構成する血管周皮細胞(ペリサイト)に分化しうる血管周皮細胞前駆細胞が、骨髄細胞内にあるCD45low/CD44(-)のHemangioblast様の分画であるという研究成果を得た。本細胞はペリサイトのみならず血管内皮細胞にも分化するため、脳梗塞の血管再生を目指した細胞治療に役立つ細胞であることが示唆された。我々は脳梗塞の細胞治療に有効な細胞分画の候補として、Neurovascular unitを構成する血管周皮細胞(ペリサイト)に分化しうる前駆細胞分画が骨髄細胞内にあることを見いだした。本研究ではこの分画より骨髄由来血管周皮前駆細胞を同定解析し、脳梗塞の細胞治療に応用することを目的とする。ペリサイト前駆細胞の特性解析および機能解析(in vitro)脳梗塞マウスの骨髄細胞を神経幹細胞の調整法(特許第4905719号)に準拠して2%FBS/FGF/EGFを含むDMEM培地で培養することで幹細胞特有のSpheroidを得た。このSpheroidは接着培養でCD31陽性血管内皮細胞あるいはPDGFRb陽性ペリサイトに分化することがわかった。この細胞をFACS解析すると、CD45陽性/CD44陽性/CD105陰性/PDGFRb陰性の造血細胞の一分画であり、コロニーアッセイ培地(MethoCult)で培養するとコロニー形成し血球細胞に分化した。脳梗塞後マウス骨髄中からCD45陽性/CD44陽性/CD105陰性細胞をFACS sortingしMatrigel培地で分化させると、Tube formationを示し、CD31陽性血管内皮細胞あるいはPDGFRb陽性のペリサイトになることが分かった。本細胞は脳梗塞を起こしていない正常マウス骨髄には極めて少量しか同定できないが、脳梗塞後の骨髄からは容易に得られることを見出している。以上のことより、本研究の主目的である骨髄中の血管周皮細胞前駆細胞分画はほぼ同定できたと考えている。骨髄細胞からin vitroで血管内皮細胞と血管周皮細胞に分化する新たな造血細胞分画を見出したので、GFP標識(GFP-Tgマウス由来)されたペリサイト前駆細胞を脳梗塞マウスに移植し、生体脳内トレーシング解析を進めている。細胞投与の神経機能改善効果判定本年度中に兵庫医療大学との共同研究で、脳梗塞細胞治療のための非臨床試験を実施できる体制を立ち上げたので、当該細胞投与の神経機能に及ぼす影響を行動学的に解析する準備が整っている。このSpheroidは接着培養でCD31陽性血管内皮細胞あるいはPDGFRbeta陽性ペリサイトに分化する。この細胞をFACS解析すると、CD45陽性/CD44陽性/CD105陰性/PDGFRbeta陰性の細胞でありFlk1(VEGFRbeta)陽性の造血幹細胞の特性を持つ細胞集団であることがわかった。この細胞分画をコロニーアッセイ培地(MethoCult)で培養するとコロニー形成を示して血球細胞に分化し、Matrigel培地で分化させると、Tube formationを示してCD31陽性血管内皮細胞あるいはPDGFRbeta陽性のペリサイトになる。以上のことより、本研究の主目的である骨髄中の血管周皮細胞前駆細胞分画はほぼ同定できたが、さらにその後の検討で、本細胞はCD41陽性とCD41陰性の2分画に分かれることが判明し、現在その特性を解析している。骨髄細胞からin vitroで血管内皮細胞と血管周皮細胞に分化する新たな造血幹細胞分画を見出したので、GFP標識(GFP-Tgマウス由来)されたペリサイト前駆細胞を脳梗塞マウスに移植し、生体脳内トレーシング解析を進めている。(2)細胞投与の神経機能改善効果判定本年度中に兵庫医療大学との共同研究で、脳梗塞細胞治療のための非臨床試験を実施できる体制を立ち上げたので、当該細胞投与の神経機能に及ぼす影響を行動学的に解析する準備が整っている。ペリサイト前駆細胞の特性解析および機能解析(in vitro)脳梗塞マウスの骨髄細胞を2%FBS/FGF/EGFを含むDMEM培地で培養することで細胞を得た。

この細胞をFACS解析すると、CD45陽性/CD44陽性陰性/CD105陰性/ VEGFRbeta陰性の細胞でありFlk1陽性の造血幹細胞の特性を持つ細胞集団であることがわかった。しかし、その後の検討で、CD45陽性分画はさらにCD45high/CD44(+)とCD45low/CD44(-)分画に区別できることが判明した。この両分画をコロニーアッセイ培地(MethoCult)で培養するとコロニー形成を示して血球細胞に分化し、Matrigel培地で分化させると、ともにCapirally formation (管腔形成)してCD31陽性血管内皮細胞あるいはPDGFRbeta陽性のペリサイトになるが、より血管に近いTube formationを示すのはCD45low/CD44(-)分画の方であった。以上のことより、本研究の主目的である骨髄中の血管周皮細胞前駆細胞としては、CD45陽性細胞であるが、CD45low/CD44(-)分画はより未熟な血管内皮細胞にもなるHemangioblast様の分画である可能性も出てきた。今後この細胞の特性を解析することで、脳梗塞の血管再生を目指した細胞治療につなげていくことが重要と思われた。脳血管障害後の神経機能回復を目的として、種々の幹細胞を用いた再生医療的手法が注目されている。我々は脳梗塞の細胞治療に有効な細胞分画の候補として、Neurovascular unitを構成する血管周皮細胞(ペリサイト)に分化しうる血管周皮細胞前駆細胞が、骨髄細胞内にあるCD45low/CD44(-)のHemangioblast様の分画であるという研究成果を得た。本細胞はペリサイトのみならず血管内皮細胞にも分化するため、脳梗塞の血管再生を目指した細胞治療に役立つ細胞であることが示唆された。同定されたペリサイト前駆細胞を投与し、脳梗塞後のNeurovascular unitに及ぼす影響(機能維持、神経保護、幹細胞ニッチとしての役割など)を検討し、脳卒中の細胞移植治療の有効性を高める細胞分画であることを証明する。さらに、ヒト骨髄ペリサイト前駆細胞を同定し、臨床試験に繋げる。再生医学マウスの行動テストの実施体制を整えるため、兵庫医療大学との共同研究が必要となり、準備に時間がかかった。行動テストに使用するマウスは一回のテストで30匹が必要であるが、本年度には使用しなかったため、その分が次年度使用額となった。マウス行動テストの実施計画を整え、実施したが、他の細胞との比較検討など、追加の行動テストが必要となった。また、ペリサイト前駆細胞を含む造血幹細胞分画をより精密に行うための培養実験も必要である。行動テストのための動物費用として、計20万円(1匹5,000円x30匹と細胞培養諸費用)を次年度に使用する予定である。行動テストのための動物費用として、計20万円(1匹5000円x30匹)を次年度にも使用する予定である。
仮想毛筆書道システムの構築

本研究の目的は、実際の毛筆による筆記動作をコンピュータに取り込み、その動きから毛筆の変形や墨の紙への伝搬をシミュレートすることで、仮想の書道を実現するシステムを構築することである。システム構築に必要な穂先の変形シミュレーション、筆跡の生成、毛筆の位置、姿勢計測を統合し、毛筆筆記そのものを電子データとして記録、生成する技術を実現することで、筆記中の動作や筆の運びまでを体感できる書道学習コンテンツの実現や、書家の作品を制作過程も含めて電子的に記録することが可能となる。
コンピュータシミュレーションを用いた種々の跳躍動作中の筋・腱協調に関する研究

平成17年度から研究代表者が京都大学大学院人間・環境学研究科から京都大学高等教育研究開発推進センターに移籍した。したがって、研究内容をジャンプのバイオメカニクス研究から、ジャンプ動作のバイオメカニクス研究をスポーツ現場に応用する教育的バイオメカニクス研究にシフトさせたため、申請時の研究内容と異なる研究内容になった。バスケットボールなどでは、早くかつ高く飛ぶジャンプが要求される。上肢挙上指先端高付近のパスに対しては、最初から両手を高く上げたスクワットジャンプを、それよりも高い地点へのパスに対しては、両手の位置を下げた状態からのスクワットジャンプを行うことによってカットすることが出来る可能性が高くなることがわかった。いずれにしても、早くかっ高く跳ぶことが求められる状況では、スクワット状態で構えておくことが重要であることがわかった。テニスなどにおいて横方向へのステップを伴う左右選択リーチング動作が必要とされるが、予備ホップを行うHop条件及び予備ホップを行わないNoHop条件で、被験者に左右選択リーチング動作を行わせ、予備ホップの効果についてバイオメカニクス研究を行った。Hop条件において、NoHop条件よりも有意にトータルリーチタイム(刺激提示からターゲットに到達するまでの時間)が短縮した。その内訳は、レスポンスタイム(刺激提示から移動開始までの時間)、リーチタイム(ステップ脚が着地してからターゲットに到達するまでの時間)の短縮ではなく、ステップタイム(移動開始からステップ脚が着地するまでの時間)の有意な短縮であった。また移動開始後100msの身体重心の移動方向への速度は、Hop条件にがNoHop条件に比較して約2倍高い値を示した。これらの研究成果の一部は、国内学会で発表し、別紙に掲げた学術雑誌に公表した。4つのセグメント(足、下腿、大腿、胴)と摩擦のない3つの蝶番関節(股、膝、足)からなる平面剛体リンクモデル、及び9つのHill-type筋モデル(臀筋群、腸腰筋群、ハムストリングス、大腿直筋、膝関節広筋群、大腿二頭筋短頭、腓腹筋、ヒラメ筋、前脛骨筋)用いて、スクワット姿勢からの垂直跳動作のコンピュータシミュレーションを行った。遺伝的アルゴリズムによる最適化手法を用いて神経刺激入力の推定を行った。跳躍方向を様々に変化させた場合、前方への跳躍動作では前頸骨筋の発揮張力が大きく、腓腹筋やヒラメ筋の張力は小さかった。後方への跳躍動作では逆のパターンが観察された。このことから、スクワットジャンプの跳躍方向は、主に下腿の筋の活動によって調節されることが明らかになった。ハムストリングス、大腿直筋を単関節筋に置き換えた場合、最適化された跳躍高は増大した。これは、二関節筋が屈曲トルクを発揮するためだと考えられる。これに対し、腓腹筋を単関節筋に置き換えた場合跳躍高は減少した。腓腹筋の二関節性によって動作終盤においても収縮速度が低く抑えられ、発揮張力の低下がほとんど生じないためだと考えられる。二関節性による効果が腓腹筋においてのみ見られたのは、大腿部の筋が主に張力を発揮する動作前半では動作速度がそれほど高まっていなかったためであろう。下腿の筋は大腿部の筋に遅れて活動を開始するため、収縮速度抑制による発揮張力の維持がパフォーマンス増大につながったのだと考えられる。17年度から研究代表者が大学院人間・環境学研究科から高等教育研究開発推進センターに移籍したため、研究内容をジャンプの基礎研究から、ジャンプ動作のバイオメカニクス研究をスポーツ現場に応用する教育的バイオメカニクス研究にシフトさせた。バスケットボール選手6名を被験者とし,LED(視覚刺激)が点灯すれば出来るだけ早くかつ出来るだけ高く跳ぶという教示のもと,バスケットボールのディフェンスジャンプを想定して、以下の4条件のジャンプを17試行ずつ計68試行行った。

1)手を挙げた状態からスクワット・ジャンプ(upSJ),2)手を挙げた状態からカウンタームーブメント・ジャンプ(upCMJ),3)手を下げた状態から腕を振らずに体幹に沿うように挙げるSJ(downSJ),4)手を下げた状態から腕を振らずに体幹に沿うように挙げるCMJ(downCMJ)。跳躍高はupSJが他の条件に比べて小さな値を示した.downSJとupCMJおよびdownCMJの間には有意な差はみられなかった.一方,LED点灯から最高到達点までの時間は,upSJおよびdownSJがupCMJおよびdownCMJに比べて短かった.LED点灯から上肢挙上指先端高より10cm高い地点への到達時間は,upSJが最も短く,続いてdownSJが短くなった.upCMJとdownCMJの間には有意な差はみられず,いずれもupSJおよびdownSJよりも有意に長かった.以上より、上肢挙上指先端高付近のパスに対してはupSJを,それよりも高い地点へのパスにはdownSJを行うことによってカットすることが出来る可能性が高くなることがわかった。いずれにしても,早くかつ高く跳ぶことが求められる状況では、スクワット状態で構えておくことが重要であることがわかった。被験者内・条件内で,4条件全てで膝関節トルクパワーの最大値と跳躍高の間には正の相関関係がみられたが,CMJ条件では足関節トルクパワーの最大値と跳躍高の間には負の相関関係がみられた.また,CMJ条件では膝関節トルクパワーの最大値と足関節トルクパワーの最大値の間には負の相関関係がみられた。これは,二関節筋である腓腹筋の収縮が,足関節トルクパワーを大きくすると同時に,CMJにおける膝関節の急激な伸展を妨げたことが一因として考えられた。17年度から研究代表者が大学院人間・環境学研究科から高等教育研究開発推進センターに移籍したため、ジャンプ動作のシミュレーション研究から、ジャンプ動作のバイオメカニクス研究をスポーツ現場に応用する教育的バイオメカニクス研究に研究内容をシフトさせた。18年度は、テニス経験者9名を被験者とし、横方向へのステップを伴う左右選択リーチング動作を、予備ホップを行うHop条件及び予備ホップを行わないNoHop条件で行い、予備ホップの効果について、バイオメカニグス研究を行った。Hop条件において、NoHop条件よりも有意にトータルリーチタイム(刺激提示からターゲットに到達するまでの時間)が短縮した。その内訳は、レスポンスタイム(刺激提示から移動開始までの時間)、リーチタイム(ステップ脚が着地してからターゲットに到達するまでの時間)の短縮ではなく、ステップタイム(移動開始からステップ脚が着地するまでの時間)の有意な短縮であった。また移動開始後100msの身体重心の移動方向への速度は、Hop条件にがNoHop条件に比較して約2倍高い値を示した。Hop条件試行のうち、NoHop条件での移動開始時刻より遅い時刻にホップの着地がなされた試行は着地前に移動方向の判断を行い、着地と同時に移動を開始していることが着地時の力積及び着地前の内側腓腹筋の予備活動の分析により確認された。