hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大腸菌をモデル生物とし、バクテリアの最大増殖速度が一定の値に収束するメカニズムを明らかにする研究を行った。まず、様々な合成培地あるいは天然培地等を多数入手し、複数の大腸菌株の増殖速度を精密に測定する実験を行った。その結果、既存の培地の増殖支持性能を網羅的にリスト化することができた。加えて、さまざまな化合物あるいは天然成分を抽出したものの中から、既存の培地の増殖促進能をよりよくサポート可能な添加剤のスクリーニングを行い、極めて良好な結果を得ることに成功した。続いて、遺伝学的なアプローチを用た、申請書記載のとおりの検討を行った。この実験のアプローチはシンプルであるものの、比較的大規模な実験を行う必要があったため、新型装置を新たに導入した。その結果、実験効率を大幅に高めることに成功した。本実験は順調に進行中である。ところでビブリオ属細菌一部は倍加時間約10分で増殖することが知られているほか、クロストリジウム属細菌の一部は10分を大幅に下回る倍加時間で増殖することが知られている。2018年度の研究では、そのような細菌ゲノムを解析し、大腸菌のものと比較するアプローチを用いて、大腸菌の増殖速度をより上昇させるための研究も開始しており、興味深いデータが得られ始めている。関連して、クロストリジウムが嫌気性細菌であることに着目して、嫌気条件下での大腸菌の増殖速度が最も早くなる条件の検討も行っており、その結果は現在解析中である。本研究テーマに関しては、北海道大学アカデミックファンタジスタ事業の一環として、北海道札幌南高校の生徒にアウトリーチ授業を行った。アンケート結果は非常に高評価であったため、2019年度以降も積極的にアウトリーチ活動を行っていきたいと考えている。バクテリアの最大増殖速度は基本的でありながらあまり注目されない表現型である。本研究では、バクテリアのそれぞれの株は固有の最大増殖速度を有し、その値は遺伝的に規定されていると仮定している。本研究では大腸菌をモデル生物とし、バクテリアの最大増殖速度が決定されるメカニズムを明らかにする研究を行ってきた。今年度の大きな進展の一つとしては、様々な合成培地あるいは天然培地等を用いて、複数の大腸菌株の増殖速度を精密に測定する実験を行った点である。このリストは、培地と一口に言っても増殖支持能はきわめて多様であり、培地の成分の組み合わせごとに特徴的な増殖支持能を発揮することを明確に示していた。一方で、本研究が仮定する最大増殖速度の固有性に関しても強く支持する結果であった。関連研究として、さまざまな化合物あるいは天然成分から添加剤をスクリーニングする研究では意外な素材が見つかったため、それを微生物の一般的な培養基剤として応用できないか検討を行っている。約10分の倍加時間で増殖することが可能なビブリオ属細菌を用いた研究も開始したが、この研究を通して、ガンマプロテオバクテリアの中でも特にビブリオ属近縁の細菌が高速で増殖可能なメカニズムを解明したいと考えている。一方、クロストリジウム属細菌の一部は10分を大幅に下回る倍加時間で増殖することが知られており、そのようなバクテリアを用いて同様の研究を行うこともよいアイデアなのではないかと考えている。クロストリジウムを用いた実験は様々な制約要因があり、実現に至ってはいないが、今後の方向性としてはクロストリジウムを用いた研究にもチャレンジしていきたいと考えている。申請書記載の実験項目に関しては順調に進行している。研究テーマをさらに広げるとともに奥行きを持たせるために、大腸菌以外のバクテリアも用いた研究を今後積極的に行っていく予定である。大腸菌を用いた遺伝学的な手法だけではなく、例えば環境中から増殖速度が速い微生物株をスクリーニングし、そのゲノムを大腸菌のものと比較するといったアプローチを用いれば、大腸菌をより早く増殖させることにつながるのではないかと考えている。アイデアは様々なものがあるため、一つ一つ検討していき、研究をさらに深堀していきたい。本研究では大腸菌(MG1655)をモデル生物として用いている。初年度の研究として、大腸菌の増殖曲線(増殖速度)を精密に測定するための実験条件と測定手法を決定することから始め、そのための手法を確立した。様々な培地あるいは培養条件を用いたときの大腸菌の増殖曲線を正確に測定し、最も大腸菌が良好に増殖可能な培養条件を決定した。サプリメントとして各種化合物を用いた実験を行い、大腸菌の増殖を有意に向上させる物質の候補を発見した(この結果は、今後の研究で詳細を調べる予定である)。申請書前半に記載した実験に関しては現在実施中であり、良好な結果が得られ始めている。大腸菌株を他のものに変えた実験も計画中であり、その実験により再現性をチェックしたい。研究を進めるにあたって、実験場所を確保を行った。実験の円滑な実施のため、インキュベーター付き振とう培養機、クリーンベンチおよびオートクレーブを新規に購入した。これらの機器は、現在有効活用されている。全体的には研究はよく進捗しており、次年度も順調にデータが得られることが期待される。研究費に関しては、初年度ということもあり、前述の通りの予期せぬ出費が発生した。しかしながら、他の物品や試薬の使用量を抑制することにより、悪影響は最小限に抑えられたと考えている。本研究はほぼ順調に進捗しているので、申請書記載の計画を大幅に変更することは行わない。
次年度以降の研究体制については、学内外から研究協力者が参加する可能性がある。基本的には申請書に記載したとおりの実験項目を行い、期待した通りの結果が得られ始めている。実験装置を新規に購入した影響で、一部の実験計画(資金繰り)が滞る場面もあったが、遅延は最小限に抑えられている。大腸菌をモデル生物とし、バクテリアの最大増殖速度が一定の値に収束するメカニズムを明らかにする研究を行った。まず、様々な合成培地あるいは天然培地等を多数入手し、複数の大腸菌株の増殖速度を精密に測定する実験を行った。その結果、既存の培地の増殖支持性能を網羅的にリスト化することができた。加えて、さまざまな化合物あるいは天然成分を抽出したものの中から、既存の培地の増殖促進能をよりよくサポート可能な添加剤のスクリーニングを行い、極めて良好な結果を得ることに成功した。続いて、遺伝学的なアプローチを用た、申請書記載のとおりの検討を行った。この実験のアプローチはシンプルであるものの、比較的大規模な実験を行う必要があったため、新型装置を新たに導入した。その結果、実験効率を大幅に高めることに成功した。本実験は順調に進行中である。ところでビブリオ属細菌一部は倍加時間約10分で増殖することが知られているほか、クロストリジウム属細菌の一部は10分を大幅に下回る倍加時間で増殖することが知られている。2018年度の研究では、そのような細菌ゲノムを解析し、大腸菌のものと比較するアプローチを用いて、大腸菌の増殖速度をより上昇させるための研究も開始しており、興味深いデータが得られ始めている。関連して、クロストリジウムが嫌気性細菌であることに着目して、嫌気条件下での大腸菌の増殖速度が最も早くなる条件の検討も行っており、その結果は現在解析中である。本研究テーマに関しては、北海道大学アカデミックファンタジスタ事業の一環として、北海道札幌南高校の生徒にアウトリーチ授業を行った。アンケート結果は非常に高評価であったため、2019年度以降も積極的にアウトリーチ活動を行っていきたいと考えている。バクテリアの最大増殖速度は基本的でありながらあまり注目されない表現型である。本研究では、バクテリアのそれぞれの株は固有の最大増殖速度を有し、その値は遺伝的に規定されていると仮定している。本研究では大腸菌をモデル生物とし、バクテリアの最大増殖速度が決定されるメカニズムを明らかにする研究を行ってきた。今年度の大きな進展の一つとしては、様々な合成培地あるいは天然培地等を用いて、複数の大腸菌株の増殖速度を精密に測定する実験を行った点である。このリストは、培地と一口に言っても増殖支持能はきわめて多様であり、培地の成分の組み合わせごとに特徴的な増殖支持能を発揮することを明確に示していた。一方で、本研究が仮定する最大増殖速度の固有性に関しても強く支持する結果であった。関連研究として、さまざまな化合物あるいは天然成分から添加剤をスクリーニングする研究では意外な素材が見つかったため、それを微生物の一般的な培養基剤として応用できないか検討を行っている。
ランニング傷害予防のためのリスクファクターに関する前向き研究

ランニングは愛好者が増加し、幅広い年齢層でスポーツとして認知されている。しかし、一方で、近年シンスプリントなどのランニング傷害の発生率の高さが問題となっている。従って、ランニング傷害の予防は健康・競技力向上に重要な意味合いをもつ。本研究の目的は、予防方法を開発するための科学的根拠を得るために、陸上選手を対象に前向き研究によりランニング傷害の原因となる身体構造・機能的因子と運動力学的な因子を明らかにすることである。本研究は従来の研究よりも簡易な、ステップ動作を用いて運動力学の計測(床反力と足圧分布)を行い、ランニング傷害受傷前後のデータを収集し、1受傷前後の状態、2受傷群と非受傷群の比較検討を行う。本研究の学術的独創性は動作解析とMRIの画像所見を併せて評価し、ランニング傷害受傷以前から受傷後までの経過を前向きに縦断的に解析することである。まずは、代表的なランニング障害の一つであるmedial tibial stress syndrome(MTSS)を発症したアスリートのリハビリテーションや再発予防のための動作指導に役立てるために、MTSSの既往がある男子長距離ランナーにおける前方ステップ動作中の着地衝撃パターンを明らかにすることを目的とした。対象は大学男子長距離ランナー15名とした。MTSSの既往がある群と既往がない群に分け、床反力パラメータを群間で比較した。MTSSの既往がない群と比較してMTSSの既往がある群の垂直最大床反力とフリーモーメントは有意に小さかった。省スペースで動作の評価が可能な前方ステップ動作を用いることにより、MTSSの既往があるアスリートの着地衝撃パターンの特徴を捉えることができた。この内容は日本臨床スポーツ医学会誌で査読中である。今後は、床反力データに加え、運動学・運動力学的データやMRI撮影を平行して行い、先行研究では示されなかった身体構造を明らかにする。1.計測機器の調整の遅れ:計測に用いる予定であった足圧分布測定機の選定、作成に時間を要した。計測で用いる予定であった三次元動作解析装置が故障していたため、調整に3ヶ月を要した。2.被験者選定の遅れ:被験者の募集に時間を要した。現在実業団駅伝部に研究被験者を了承していただいた。5月以降計測を進める予定である。1.データ計測5月中旬より実業団駅伝部に協力していただき、データ計測を進める。前向き研究であるため、5月の計測後、11-12月にも再度計測させていただく予定である。他の実業団チームや大学からも被験者募集を進める。2.データの解析と公表解析に関しては順じ進め、9月から12月に開催される第6回日本スポーツ理学療法学会学術集会、第74回日本体力医学会大会または第30回日本臨床スポーツ医学会学術集会にて研究成果の一部を公表すべく、抄録を提出する予定である。横断的データとして、ランニング傷害の既往の有無により群分けし、運動学・運動力学的特徴やMRI画像からの筋横断面積の結果を論文として英文雑誌(American Journal Sports Medicine、British Journal Sports Medicineなど)への投稿へと進める。

他の実業団チームや大学からも被験者募集を進める。2.データの解析と公表解析に関しては順じ進め、9月から12月に開催される第6回日本スポーツ理学療法学会学術集会、第74回日本体力医学会大会または第30回日本臨床スポーツ医学会学術集会にて研究成果の一部を公表すべく、抄録を提出する予定である。横断的データとして、ランニング傷害の既往の有無により群分けし、運動学・運動力学的特徴やMRI画像からの筋横断面積の結果を論文として英文雑誌(American Journal Sports Medicine、British Journal Sports Medicineなど)への投稿へと進める。使用機器を揃えるために2018年度内かかってしまったことと、被験者とのスケジュールが合わず2018年度内に計測ができなかった。2019年度から被験者を呼んでデータの収集を開始するため、研究謝金が今後必要となる。被験者データが一定数揃ってきてから、データの公表(国内スポーツ関連学会、理学療法関連学会)へ進むため、2019年度以降に公表に必要な旅費やその他の金額が必要となる。
コレステロール恒常性の鍵をにぎるABC蛋白質の作用機構解明

ABC蛋白質は、共通のATP加水分解ドメインをもつ膜蛋白質の総称で、人の健康維持に重要な役割を果たしている。本研究は、コレステロール恒常性に関わるABC蛋白質の輸送機構と生理的役割の解明を目的とした。その結果、HDL(いわゆる善玉コレステロール)の産生メカニズムに関して、これまで信じられてきた機構とは全く異なる新規機構を提唱するに至った。また、ABCA1が細胞膜中でコレステロールの分布を変化させ増殖シグナルを微調整していることを発見した。さらに、脂溶性化合物排出ポンプABCB1の高分解能での構造解析によって輸送機構を解明し、コレステロール輸送型ABC蛋白質の研究の基盤を構築することに成功した。コレステロール恒常性の破綻は動脈硬化の原因であり、日本人の死因の30%を占める血管系の異常を引き起こす。コレステロール恒常性は、生合成、取り込み、貯蔵によって綿密に制御されているが、近年それらに加えて細胞からのコレステロール排出が重要であり、複数のABC蛋白質がコレステロール排出に関与していることが明らかにされた。しかし、それらABC蛋白質の生理的役割や作用機構には多くの謎が残されている。本研究は、コレステロールダイナミクスに関与するABC蛋白質の作用機構を、生化学的解析、細胞生物学的解析、蛍光プローブを用いた1分子観察、結晶構造解析などを統合し解明することを目的として行った。本年は、ABCA1が中枢神経細胞においてコレステロールの代謝物である24(S)-ヒドロキシコレステロールを排出していることを明らかにした。中枢神経においてはコレステロールは活発に24(S)-ヒドロキシコレステロールに酵素的に変換されており、この変換が学習などの神経活動にとって重要であることが示されている。本研究によって、ABCA1が24(S)-ヒドロキシコレステロールを能動的に排出し、神経細胞をアポトーシス死から保護していることを明らかにした。ABC蛋白質によって輸送される蛍光プローブを開発することによって、ヒト多能性幹細胞を効率的に同定することに成功した。また、高熱性藻類のもつABC蛋白質の結晶化によって、真核生物のABC蛋白質の3次元構造を最高の解像度で解明することに成功した。さらに、本研究経費で購入した全反射顕微鏡を用いた1分子観察によって、ABCA1の二量体化のメカニズムの解析が大きく前進した。本年度は、脂質輸送に関与するABC蛋白質が機能する細胞膜環境を中心に解析した。その結果、コレステロール恒常性に関与するABC蛋白質であるABCA1、ABCG1、ABCG4がそれぞれ異なる細胞膜マイクロドメインに局在すること、これらのABC蛋白質は細胞膜中で脂質を動かすことによってラフトと呼ばれるコレステロール豊富なマイクロドメインの再編を行っていることを示した(Sano, O. PLoS One)。これらのABC蛋白質はそれぞれ輸送基質が濃縮した膜ドメインで最も高い活性を発揮することが明らかになったが、それが輸送基質の濃度に依存しているのか膜環境が重要であるのか不明であった。次に、毛細胆管膜でホルファチジルコリンとコレステロールを胆汁中に排出するABCB4の活性を検討することにより、ABCB4が細胞膜中のスフィンゴミエリン豊富な膜ドメインに局在し、輸送活性がスフィンゴミエリンに依存していることが明らかになった(Zho, Y. J Lipid Res)。この結果によって、ABC蛋白質の輸送活性が膜環境に依存していることが明らかになった。さらに、小腸上皮中へのコレステロール吸収を担うNPC1L1の阻害剤の開発に成功した(Chiba, T.PLoS One)。ABCA1は小腸上皮から体内へのコレステロール輸送に関与しており、ABCA1とNPC1L1の機能の協調性の解明の進展が期待できる。HDL(善玉コレステロール)形成の鍵を握るABCA1の輸送活性の簡便な測定系の確立に成功した(Omura, R. J Lipid Res)。またABC蛋白質発現パターンの利用して多能性幹細胞を特異的に除去する化合物を開発した(Kuo, T-F. J Am Chem Soc)。さらに、本研究経費で購入した全反射顕微鏡を用いた1分子解析によって、二量体化できないABCA1変異体を作成することに成功した。本変異体の解析によって二量体のメカニズムと生理的意味の解明が進展しつつある。細胞中のコレステロールの60ー90%は細胞膜に存在している。コレステロール合成の調節は小胞体で行われるが、これまで細胞がどのようにして細胞膜中のコレステロール量を感知するかについては謎であった。本年度は、細胞膜上のABCA1は過剰なコレステロールをHDLとして細胞外へ排出するだけでなく、コレステロールの細胞膜から小胞体への逆輸送にも関与していることを明らかにした(Yamauchi Y. J Biol Chem 2015)。また、高度不飽和脂肪酸はヒトの脳に存在する脂質の25ー30%を占め、脳の発達や認知機能に重要であることが知られている。しかし、高度不飽和脂肪酸がどのような経路で神経細胞へ運ばれるのかは不明であった。本研究では、ラット大脳皮質から単離したグリア細胞に添加したDHAやEPAなどの高度不飽和脂肪酸が、まずグリア細胞の細胞膜の膜リン脂質の一部となったのち、アポEを脂質アクセプターとして形成されたHDL(LpE)のリン脂質の脂質部分として分泌されることを、質量分析解析によって明らかにした。さらに、LpEがLDL受容体を介するエンドサイトーシスによって神経細胞に取り込まれること、高度不飽和脂肪酸を含むLpEが海馬神経細胞の分岐数を増加させることによって、神経突起伸長を促進することを明らかにした(Nakato, M. J Lipid Res 2015)。

さらに、前年度に、真核生物のABC蛋白質としては世界最高の解像度2.4オングストロームで3次元構造を解明することに成功したCmABCB1の構造をもとにABCA1にアミノ酸置換を導入し、輸送活性に重要なアミノ酸残基を同定することにも成功した(Ito, S. Biosci Biotechnol Biochem 2015)。概要に記した内容以外に、野生型ABCA1が2つのサイズ(14 nmと10 nm)の新生HDLを産生するのに対し、本年度に新たに発見した二量体形成しにくいABCA1変異体主に小サイズのHDLを産生することを見出した。ABCA1の二量体化とHDL粒子の大きさの関係解明をさらに進めている。また、ABC蛋白質の構造中に内向き構造を安定化するアミノ酸側鎖ネットワークを発見した。そのネットワークに変異を導入することによって、これまで取得が困難であった外向き構造の結晶を取得することに成功した。今回取得したCmABCB1の外向き構造の結晶は非常によい結晶であり、2オングストローム近い高解像度での3次元構造の解析が進行中である。真核生物の外向き輸送を行うABC蛋白質で、外向きと内向きの構造の両方が解明されたものはいまだ存在しない。本研究によって、ATP結合が引き起こすATP結合部位の動き、それに伴う膜貫通へリックスの動き、基質結合部位への基質結合がATP加水分解を促進するメカニズムなどを世界で初めて明らかにできると期待される(投稿準備中)。研究は、順調に進展している。脳内のコレステロール恒常性とアルツハイマー病の関係が示唆されている。本年度は、中枢神経系の神経細胞とグリア細胞で発現し、脳内のコレステロール恒常性の維持に関与していると考えられているABCG1とABCG4の機能がアルツハイマー病の原因と考えられるアミロイドベータ産生に与える影響を検討した。その結果、ABCG1とABCG4の発現がアミロイドベータの分泌を抑制することを明らかにした。一方、ABCG1とABCG4の発現を抑制すると神経細胞からのアミロイドベータの分泌は増加した。さらに、ABCG1KOマウスでは脳脊髄液中のアミロイドベータ42の量が野生型と比較して増加した。ABCG1とABCG4がガンマセクレターゼの細胞膜中の局在性を変化させることも明らかにし、ABCG1とABCG4がアルツハイマー病予防のターゲットとなることを報告した(Sano, O. PLoS One, 2016)。さらに、これまでアルツハイマー病との関連が示唆されながら生理的役割が不明であったABCA7が、リゾホスファチジルコリンを輸送することを明らかにした(Tomioka, M. BBA in press)。また、これまで細胞膜中のリン脂質が脂質二重層の内層と外層で不均一に分布することは知られていたが、コレステロールについては不明であった。本研究によって、コレステロールが細胞膜外層に内層より10倍以上多く存在すること、その不均一なコレステロール分布にABCA1とABCG1が関与することを明らかにした。
腎疾患に対する超音波療法の有効性に関する研究

超音波療法による血管新生の促進効果が示されており、我々もマウス大腿動脈結紮後の血管新生に有効であることを明らかにした。さらに、超音波照射群では、大腿動脈結紮後の筋組織への炎症細胞の浸潤が抑制していたことから、超音波療法は炎症細胞の浸潤を抑制することで腎線維化を抑制できるのではないかと考えた。前年度までに、片腎+Angiotensin II負荷によるマウス高血圧性腎症モデルに対して、超音波照射療法を連日4週間施行したところ、炎症細胞の浸潤および腎線維化が改善することを明らかにした。さらに、肥満2型糖尿病の腎障害においても、腎障害を強めるため右腎摘出術を施行したdb/dbマウスに、超音波の照射を8週間連日で施行したところ、超音波照射開始6週間後より、非照射マウス(Control群)と比較して、超音波を照射した(PUS)群において尿蛋白/クレアチニン比(TP/Cr)の有意な低下が認められた。また、Control群に比べてPUS群において、TGF-β1およびα-SMAの発現は有意に減少していた。α-SMAの免疫染色およびTGF-β1の蛍光染色においても、Control群と比較して、PUS群において発現が有意に減少していた。本年度は、超音波療法による抗炎症作用の一部は、脾臓を介していることを示す報告が散見されており、脾摘後のマウス高血圧性腎症モデルに超音波照射療法を施行した。我々の超音波療法の照射条件では、炎症細胞の浸潤および腎線維化の改善が、脾臓の摘出によっても減弱しないことを明らかにした。さらに、ヒト近位尿細管細胞(HK-2 cell)にTGF-β1刺激を行った系に、超音波照射を施行し、超音波照射よってTGF-β1で誘導されるリン酸化Smad2,リン酸化Smad3が抑制することを明らかにした。超音波療法による血管新生の促進効果が示されており、我々もマウス大腿動脈結紮後の血管新生に有効であることを明らかにしている。そこで、片腎+Angiotensin II負荷によるマウス高血圧性腎症モデルを作製し、腎臓への超音波照射を連日4週間施行したところ、炎症細胞の浸潤および腎線維化が著明に改善していた。本研究では、腎線維化の抑制に最適な超音波の周波数を検討するとともに、超音波照射が炎症細胞の浸潤および線維化を抑制する機序を明らかにする。また、肥満2型糖尿病の腎障害においても超音波療法が有効であるかをdb/dbマウスを用いて検討する。平成28年度は、片腎+Angiotensin II負荷によるマウス高血圧性腎症モデルを作製し、腎臓への超音波照射を連日4週間施行する実験を施行し、超音波照射によって腎臓への炎症細胞の浸潤および線維化が改善していることを確認した。さらに、培養細胞実験系において、(1)超音波照射によって、Pro-inflammatory phenotype (M1)マクロファージからImmune-regulatory phenotype (M2)マクロファージの誘導が認められるかをFACS法を用いて解析したところ、超音波照射によるM2マクロファージの誘導は認められなかった。1超音波照射によるImmune-regulatory (M2)マクロファージの誘導2超音波照射が線維化を直接的に抑制しているかを検討する。HK-2細胞をAngiotensin II含有培地で24時間培養後に通常の培地に変更する。超音波照射を行い、24時間後にTGF-β1、α-SMAの発現量を比較したところ、これらのタンパクが抑制されていた。以上より、超音波照射による線維化抑制作用は炎症細胞浸潤を抑制することによる間接的な効果よりも直接的な効果であることが示唆された。本年度は、肥満2型糖尿病の腎障害においても超音波療法が有効であるかをdb/dbマウスを用いて検討した。腎障害を強めるため右腎摘出術を施行したdb/dbマウスに、超音波の照射を8週間連日で施行した。超音波照射開始6週間後より、非照射マウス(Control群)と比較して、超音波を照射したマウス(PUS群)において尿蛋白/クレアチニン比(TP/Cr)の有意な低下が認められた。さらに、8週間後に腎臓を採取し、ウエスタンブロット法にて、TGF-β1およびα-SMAのタンパクを測定した。Control群に比べてPUS群において、TGF-β1およびα-SMAの発現は有意に減少していた。

以上より、超音波照射療法は、高血圧による腎障害(腎硬化症)および肥満2型糖尿病による腎障害(糖尿病性腎症)の進行を抑制できることが示唆された。超音波照射療法は、高血圧による腎障害(腎硬化症)および肥満2型糖尿病による腎障害(糖尿病性腎症)の進行を抑制できることをマウスモデルで確認することができた。超音波療法による血管新生の促進効果が示されており、我々もマウス大腿動脈結紮後の血管新生に有効であることを明らかにした。さらに、超音波照射群では、大腿動脈結紮後の筋組織への炎症細胞の浸潤が抑制していたことから、超音波療法は炎症細胞の浸潤を抑制することで腎線維化を抑制できるのではないかと考えた。前年度までに、片腎+Angiotensin II負荷によるマウス高血圧性腎症モデルに対して、超音波照射療法を連日4週間施行したところ、炎症細胞の浸潤および腎線維化が改善することを明らかにした。さらに、肥満2型糖尿病の腎障害においても、腎障害を強めるため右腎摘出術を施行したdb/dbマウスに、超音波の照射を8週間連日で施行したところ、超音波照射開始6週間後より、非照射マウス(Control群)と比較して、超音波を照射した(PUS)群において尿蛋白/クレアチニン比(TP/Cr)の有意な低下が認められた。また、Control群に比べてPUS群において、TGF-β1およびα-SMAの発現は有意に減少していた。α-SMAの免疫染色およびTGF-β1の蛍光染色においても、Control群と比較して、PUS群において発現が有意に減少していた。本年度は、超音波療法による抗炎症作用の一部は、脾臓を介していることを示す報告が散見されており、脾摘後のマウス高血圧性腎症モデルに超音波照射療法を施行した。我々の超音波療法の照射条件では、炎症細胞の浸潤および腎線維化の改善が、脾臓の摘出によっても減弱しないことを明らかにした。さらに、ヒト近位尿細管細胞(HK-2 cell)にTGF-β1刺激を行った系に、超音波照射を施行し、超音波照射よってTGF-β1で誘導されるリン酸化Smad2,リン酸化Smad3が抑制することを明らかにした。平成29年度は、主に、肥満2型糖尿病の腎障害に対する超音波療法の効果を判定する動物実験を施行する。7週齢のdb/dbマウスに右腎摘出術を行い、8週齢より8週間連日で左腎へ超音波の照射を行う。超音波の周波数は、平成28年度に行う最適な周波数の決定実験で得られた周波数を用いる。超音波照射群および0MHz(非照射群)のマウスにおいて、代謝ケージ(Tecniplast社)を用いて1週間ごとに尿中アルブミン量を測定するとともに、超音波照射4週間後、8週間後に腎臓を採取し、炎症細胞浸潤および糖尿病性腎症の進展を免疫染色およびウエスタンブロット法にて評価する。超音波療法による抗炎症作用の一部は、脾臓による抗炎症作用を示す報告があり、脾摘後のマウス高血圧性腎症モデルに対して、超音波照射療法を施行する。超音波療法による炎症細胞の浸潤および腎線維化の改善が、脾臓の摘出によって減弱するかを明らかにする。さらに、ヒト近位尿細管細胞(HKー2 cell)にTGF-β1刺激を行った系に、超音波照射を施行し、超音波照射よる線維化抑制のメカニズムを明らかにする。購入した物品の予定金額よりも実際の購入金額が安かったため次年度使用額が生じました。次年度の研究に使用させていただきたいと存じます。
a-Si:H/c-Siヘテロ接合界面近傍のボイド構造解明

現在、水素化アモルファスシリコン/結晶シリコンヘテロ接合型太陽電池は高効率な太陽電池のひとつとして注目されている。同太陽電池の性能を決定付けている最も重要な特性の一つが水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)と結晶シリコン(c-Si)との界面における電子・構造物性である。本研究では、陽電子消滅と分光エリプソメトリーの手法を併用することにより、これまで困難であった、nm膜厚のa-Si:H層内におけるボイド(空隙)サイズを決定する新規な手法を確立した。水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)と結晶Si(c-Si)とにより構成されるa-Si:H/c-Siヘテロ接合太陽電池の変換効率は、現在Si系太陽電池の中で最も高い25.6%が達成され、また商業的にも普及が進展している優れた型式の太陽電池である。同太陽電池が高効率を達成できる一番大きな理由は、a-Si:H/c-Si界面における次の2点であることが現象論的に知られている:(1)c-Si表面において電気的欠陥となる未結合手をa-Si:Hが安定的に終端することによって再結合損失を抑制していること、および(2)a-Si:Hとc-Siのバンドギャップの大きな違い(それぞれ1.7 eVと1.1 eV)によって電気的障壁が形成されることにより、好ましくない電流の逆流を著しく低減していることである。しかしながら、原子レベルの微視的な視点では、a-Si:H/c-Si界面の構造とその電気的特性との相関が未解明であった。特に、a-Si:H側には、界面付近に「ボイド」と呼ばれるいわゆる「鬆(す)が入ったような状態」である空隙構造が形成されることが知られており、これが電気特性にどのような影響があるのか、ということがまだよくわかっていない。そこで、本研究ではそのボイド構造を解明し、同太陽電池のさらなる変換効率向上に寄与するための基礎的な知見を得ることを目的としている。これまでに得られた実績として、a-Si:H内に形成されるボイドのサイズを陽電子消滅によって特定するとともに、各ボイドサイズを有するa-Si:H各々に対応する光学定数の波長依存性(誘電関数)を分光偏光解析から求め、相関関係のデータベースを取得することができた。さらに、そのデータベースを用いることによって、a-Si:H/c-Si界面から表面に向かう膜厚方向での、ボイドサイズの変化を系統的に求めることに初めて成功した。研究計画の目標であった、a-Si:H/c-Siヘテロ界面近傍における、ボイドサイズの膜厚方向位置依存性を定量的に求めることを達成したこと、および、界面電気特性を評価するためのシステムを構築できたことにより、本研究課題はおおむね順調に進展している。水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)と結晶Si(c-Si)とにより構成されるa-Si:H/c-Siヘテロ接合太陽電池の変換効率は、現在Si系太陽電池の中で最も高い26.3%(株式会社カネカ、産業技術総合研究所)に到達した。同太陽電池が高効率を達成できる一番大きな理由は、a-Si:H/c-Si界面における次の2点の電気的特性に拠っている:(1)c-Si表面において電気的欠陥となる未結合手をa-Si:Hが安定的に終端することによって再結合損失を抑制している(2)a-Si:Hとc-Siのバンドギャップの大きな違い(それぞれ1.7 eVと1.1 eV)によって電気的障壁が形成されることにより、好ましくない電流の逆流を著しく低減している(逆飽和電流の抑制)。現象論的には上記の理由で高効率が達成できることがわかっているものの、実際原子レベルの微視的な視点では、a-Si:H/c-Si界面の構造とその電気的特性との相関が未解明であった。これまでに、陽電子消滅法により求めたボイド体積と、分光偏光解析から求めた光学定数(誘電関数ε=ε1-iε2における吸収に関する項ε2の最大値)が簡潔な線形関係となることを見出した。上述の相関関係に基づき間接的に求めたa-Si:H内ボイド体積が界面電気特性にどのような影響を与えるかについて解析を進めた。a-Si:H/c-Siヘテロ界面近傍におけるボイドサイズを陽電子消滅の測定結果に基づき求め、分光偏光解析により求めた光学定数との相関関係を確定した。また界面電気測定(電流ー電圧測定および容量ー電圧測定)を行いa-Si:H層のボイド構造状態が内部形成電位に影響を与えていることを観察した。また、共同研究者およびその他の研究者達とともに研究会を開催し、試料作製と計測や分析における研究体制の強化を進めることができた。

本研究は,水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)/結晶シリコン(c-Si)ヘテロ接合太陽電池の太陽電池特性を決定づけている重要な要因のひとつと考えられる,a-Si:H内におけるナノ・マイクロボイド(空隙)構造の詳細と太陽電池特性との相関を明らかにすることを目的としている.a-Si:Hにおけるナノ・マイクロボイド構造(以下,ボイド構造)サイズはSi原子数にして1原子から10原子程度の微細なものであり,そのサイズを定量的に決定するためには,透過型電子顕微鏡などの従来の形態観察手法では観察が困難であり,陽電子消滅法もしくはX線,小角散乱に限定されている.この中でも100 nm厚以下の膜厚で定量分析できる方法としては,陽電子消滅法に限られる.しかし,陽電子消滅法には大規模な装置が必要であり,研究室の製膜装置や生産現場に組み入れることは難しい.そこで,本研究では光学的手法を用いて簡易的にボイドサイズを同定可能な方法の開発を行った.具体的には,様々な製膜手法・条件でa-Si:Hを作製し,そのボイドサイズを陽電子消滅法で評価するとともに,分光エリプソメトリーを用いて光学定数を決定し,それらの値の相関関係を調べてきた.29年度は、上記の相関関係が作製装置や条件に依らず普遍的に成り立つのかに着目して研究を行った.その結果,「ドープを行わないa-Si:Hにおいては,作製方法・条件にかかわらず,膜中ボイドサイズと誘電関数の虚数項(光吸収要素)の最大値との間に普遍的な相関関係が存在する」ということを見出した.この結果は,a-Si:H/c-Si界面近傍における数nm厚のa-Si:H内のボイドサイズを製膜中に決定できる新手法の開発に道を開くものであり,前年度までの結果と併せて,基礎的な知見から産業応用まで一貫して重要となる情報を得ることができたと考えている.これまでに、最も標準的なa-Si:H/c-Siヘテロ界面近傍における作製初期状態でのボイドサイズ分布を定量評価しその手法の有効性を確認した。今後は、a-Si:Hを高温加熱することにより膜内水素を脱離させた状態や、不純物を添加した状態での界面を解析すること、また、界面電気容量・インピーダンス特性の解析によってボイド構造と界面電気特性との相関を明らかにすることを推進する。より広範な作製条件により形成したa-Si:H/c-Siヘテロ接合構造に対して陽電子消滅計測、分光偏光解析、電気特性計測を行い、界面構造と太陽電池特性との相関についての考察を進める。また、文部科学省ナノテクノロジープラットフォームにおける計測支援を利用するととともに研究会における議論を通じて研究の深化を促進させる。薄膜機能材料、太陽電池為替変動により購入物品予算が不足する可能性を想定し、確実性を得るために多少拡大した予算計画をしていたが、実際には予算不足は生じなかったため次年度使用額として繰越すことにしたため。当初購入を予定していた理化学系消耗品の使用方法を再検討した結果、消費量を減少させることができたため、次年度に購入を繰り下げることとして次年度使用額が生じた。実験試料の作製に必要な材料と試薬の購入に充当する計画である。試薬、基板、ガス、払拭用不織布、保護衛生品(手袋)を含む理化学系消耗品の購入費として充当する予定である。
肺がん療養者の生活調整に向けた在宅ケア介入プログラムの開発と検証

本研究は研究者らが開発した「肺がん患者生活調整力尺度:LーLAS」について,在宅療養者への適応に向けた介入プログラムを開発することを目的としている.このモデルは,患者の肯定的自己評価と生活調整力を高める介入を組み合わせて行うことによって,QOLの向上が期待できることが検証されていた.平成28-29年度は,このモデル構築時に取り上げていない要因の変数を充実させることを目的に取り組み,壮年期のケース,認知症のケースについて検討した.その結果を変数に加え,がん看護専門看護師,訪問看護認定看護師の助言を得ながら,譫妄や認知症のないケースに限って,介入プログラムの試案を検討した.基本とした介入方法は,通常の肺がん療養者1名には,PILテストを実施して肯定的自己評価を高める介入を行い,出張療養者塾と称して,ご家族も含めて生活調整力(自分らしさを発揮,社会関係の維持,負担の軽減,症状管理,最期の過ごし方の決定)を高める介入を行った.その結果,介入前(ベースライン時)と介入後1か月の生活調整力においては統計的な有意差は認めなかったが(p=0.24),介入後1か月のQOL(SF-8)は,統計学的に有意(p=0.03)で,効果量は中等度(0.59)であった.ターミナル期の肺がん療養者1名とその家族には,ディグニティセラピーを用いて肯定的自己評価を高める介入と出張療養者塾を通して生活調整力を高める介入を行った.このケースは残念ながら介入後24日目にお亡くなりになってしまったため,介入後1か月の効果は測定できなかった.しかし,ご遺族の反応から,ターミナル期のディグニティセラピーが家族のグリーフケアに繋がることが確認できた.次年度に向けては,介入群,対照群で群間比較できるケース数を確保し,介入プログラムの効果を検討する.肺がん療養者のリクルートに際し,肺がんだけのケースが少なく,肺転移の方が多いこと.肺がんだけの方は,治療後に十分に社会復帰をされていて,介入の対象にならない方が多いこと.一方,ターミナル期の方は,倫理的に協力が得られにくいことから,対象者のリクルートが非常に困難で,全体として研究遂行に遅れが生じている.平成30年度の計画では,「肺がん療養者への生活調整に向けた在宅ケア介入プログラム」の作成をし,実施と評価をする予定であった.しかし,対象者のリクルートに時間を要し,まだ,介入方法の試案を検討して介入を始めたばかりであり,効果の検証には至っていない.次年度は,自宅にいる療養者だけにとらわれず,特養などの入居者も視野に入れ,場を拡大し,引き続き対象者をリクルートしながら,在宅に特化した生活調整支援モデルを検討していく.本研究は研究者らが開発した「肺がん患者生活調整支援モデル」について,在宅療養者への適応に向けて検討を進め介入プログラムを開発することである.平成28年度は,本モデル構築時に,取り上げていない要因について変数を充実させることを目的として取り組んだ.モデル構築時の対象者はほとんどが老年期の方が多かった.そこで壮年期の通院患者(在宅療養者)を対象に面接調査を実施した.対象者は平均年齢60.6(SD4.5)歳で,男性6名/女性3名,ステージ3が3名/4が6名,PSは02であった.伝統的グランデッドセオリー法に基づき分析した結果,『主観的普通の生活を創り出していく』というコアカテゴリーが,3つのカテゴリー【普通と思える生活に調整していく】【病気に向かう構えを創り出していく】【見通しをもった生き方を選択していく】に関連づく中心テーマとして抽出できた.これらの結果から,状態悪化や生活の狭小化が進む中で,どの時期においても当事者たちは『主観的普通の生活』を創り出す調整をしていると考えられた.以上の結果を,「肺がん患者生活調整支援モデル」の変数と比較検討した結果,〈今の生活が普通と思えてくる〉という生活感覚が新たに見出され,研究者らはこれを「上手なあきらめ」という自己受容(上田;1993)と解釈し,変数として加えることにした.本研究の対象者はPS02と限られた全身状態であり,PS34との類似・相違の検討も課題と考えている.肺がん療養者からのデータ収集に際し,施設側との調整や,対象者の選択に予想以上の時間を要した.今回は壮年期の肺がん療養者を対象にすることを目的として,いくつかの訪問看護ステーションに依頼をしたが,該当者が見つからなかった.結局,病院の呼吸器外来に通院している壮年期の肺がん患者(在宅療養者)を対象にしてデータ収集(面接)を行った.本研究は研究者らが開発した「肺がん患者生活調整支援モデル」について,在宅療養者への適応に向けて検討を進め介入プログラムを開発することである.平成28年度および平成29年度は,このモデル構築時に取り上げていない要因の変数を充実させることを目的に取り組んだ.平成28年度は壮年期のケース,平成29年度は肺がん療養者には高齢者が多く認知症を少なからず併発しているケースを散見するため,より療養者の暮らしに密着した介入を目指し,認知症のあるがん患者の介護者15名に対し半構造化面接を行い生活調整の実態を把握した.結果,認知症による【介護のしづらさ】【在宅介護継続への不安】【経済面への心配】に加え,【本来の自分らしい生活ができないストレス】や【変貌する親を受け止める難しさ】が療養者の生活調整の障害になっていることが推測された.

これらの結果と,平成27年度の研究成果である,「どの時期においても当事者たちが『主観的普通の生活』を創り出す調整ができる」ように,状態悪化や認知症の併発・進行を想定し,【療養者を混乱させない対応】【社会資源の選択】【自分の介護スタイルの獲得】【介護者としての自分を確立する】【認知症の親を捉えなおす】等の内容について介入プログラムに入れる試案を作成し,現在,がん看護専門看護師,訪問看護認定看護師,認知症看護認定看護師の専門的助言を得ながらプログラムのブラッシュアップ中である.肺がん療養者からのデータ収集に際し,施設側との調整や,対象者の選択に予想以上の時間を要した.今回は認知症のあるがん療養者の介護者15名を対象にデータ収集を行ったが,一昨年の対象者のリクルートの困難が影響し,全体として研究遂行に遅れが生じている.本研究は研究者らが開発した「肺がん患者生活調整力尺度:LーLAS」について,在宅療養者への適応に向けた介入プログラムを開発することを目的としている.このモデルは,患者の肯定的自己評価と生活調整力を高める介入を組み合わせて行うことによって,QOLの向上が期待できることが検証されていた.平成28-29年度は,このモデル構築時に取り上げていない要因の変数を充実させることを目的に取り組み,壮年期のケース,認知症のケースについて検討した.その結果を変数に加え,がん看護専門看護師,訪問看護認定看護師の助言を得ながら,譫妄や認知症のないケースに限って,介入プログラムの試案を検討した.基本とした介入方法は,通常の肺がん療養者1名には,PILテストを実施して肯定的自己評価を高める介入を行い,出張療養者塾と称して,ご家族も含めて生活調整力(自分らしさを発揮,社会関係の維持,負担の軽減,症状管理,最期の過ごし方の決定)を高める介入を行った.その結果,介入前(ベースライン時)と介入後1か月の生活調整力においては統計的な有意差は認めなかったが(p=0.24),介入後1か月のQOL(SF-8)は,統計学的に有意(p=0.03)で,効果量は中等度(0.59)であった.ターミナル期の肺がん療養者1名とその家族には,ディグニティセラピーを用いて肯定的自己評価を高める介入と出張療養者塾を通して生活調整力を高める介入を行った.このケースは残念ながら介入後24日目にお亡くなりになってしまったため,介入後1か月の効果は測定できなかった.しかし,ご遺族の反応から,ターミナル期のディグニティセラピーが家族のグリーフケアに繋がることが確認できた.次年度に向けては,介入群,対照群で群間比較できるケース数を確保し,介入プログラムの効果を検討する.肺がん療養者のリクルートに際し,肺がんだけのケースが少なく,肺転移の方が多いこと.肺がんだけの方は,治療後に十分に社会復帰をされていて,介入の対象にならない方が多いこと.一方,ターミナル期の方は,倫理的に協力が得られにくいことから,対象者のリクルートが非常に困難で,全体として研究遂行に遅れが生じている.平成28年度の計画は,「肺がん患者生活調整支援モデル」の在宅への適応に向けて,モデル構築時に検討できていない要因を確認し,変数を充実させることであった.しかし,対象者のリクルートに時間を要したこと,リクルートした壮年期の対象者の全身状態に偏りがあることが課題として残った.
無意識な歩行の変化を通じて環境に潜在する転倒リスクを顕在化する技術

本研究の目的は,人の歩行を通じて環境に潜在するリスクを評価し,それを地図上に表示することで転倒リスク地図情報システム(Geographic Information System : GIS)を作成することである.これを実現するために慣性計測装置(Inertia Measurement Unit : IMU)によって転倒リスクと関連があるとされている歩行特徴を算出する.歩行特徴算出のため,IMUから得られる加速度と角速度から足部の軌跡を算出し,得られた軌跡を用いて歩行特徴を算出した.足部に貼付したIMUセンサから歩行の相(荷重応答期,静止期,前遊脚期,遊脚期)を識別し,それを基に1歩行周期の長さ(ストライド時間) ,1歩行周期中における両脚で接地している時間の割合,1歩行周期中に足の移動した距離(ストライド長)の算出を行った.この時IMUから得られる加速度にはノイズが含まれていると考えられ,単純に積分を行っただけでは位置情報が発散することが確認されたことから,位置の算出に関しても歩行の相情報を利用し補正を行った.光学式のモーションキャプチャとIMUによる比較を行ったところ,実験室環境中ではIMUによる計測でも十分な計測精度で歩行特徴が算出されることが確認された.そのため屋外での計測を行ったところ,屋外の環境のうち復路(特に歩行路が斜面上になっている環境)では歩行特徴が大きく異なっていることを見出した.この時,歩行としては異常な値(ストライド長が3000mm以上)が確認された.前年度課題としていた被験者数と歩行箇所の増加を目指した.合計で5名の被験者のデータを収集し,実際の地図上での評価を行った.得られた結果を計測中に撮影した歩行映像とあわせて解析を行ったところ,歩容の変化が見られた箇所は目視でもその要因が判別できる箇所であった.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。本研究の目的は,人の歩行を通じて環境に潜在するリスクを評価し,それを地図上に表示することで転倒リスク地図情報システム(Geographic Information System : GIS)を作成することである.これを実現するために慣性計測装置(Inertia Measurement Unit : IMU)によって転倒リスクと関連があるとされている歩行特徴を算出する.歩行特徴算出のため,IMUから得られる加速度と角速度から足部の軌跡を算出し,得られた軌跡を用いて歩行特徴を算出した.足部に貼付したIMUセンサから歩行の相(荷重応答期,静止期,前遊脚期,遊脚期)を識別し,それを基に1歩行周期の長さ(ストライド時間) ,1歩行周期中における両脚で接地している時間の割合,1歩行周期中に足の移動した距離(ストライド長)の算出を行った.この時IMUから得られる加速度にはノイズが含まれていると考えられ,単純に積分を行っただけでは位置情報が発散することが確認されたことから,位置の算出に関しても歩行の相情報を利用し補正を行った.光学式のモーションキャプチャとIMUによる比較を行ったところ,実験室環境中ではIMUによる計測でも十分な計測精度で歩行特徴が算出されることが確認された.そのため屋外での計測を行ったところ,屋外の環境のうち復路(特に歩行路が斜面上になっている環境)では歩行特徴が大きく異なっていることを見出した.この時,歩行としては異常な値(ストライド長が3000mm以上)が確認された.GPSとの連携によりIMUから得られた値を地図上に描画することは既に可能であるため,今後は確認された誤差に対する精緻な検証と日常生活環境中での精度検証を行い,さらに,描画する指標の拡張,データ数の増加を目指す.小型の慣性計測装置(Inertia Measurement Unit: IMU)による歩行特徴を抽出するため,IMUから取得できる加速度と角速度を用いて,現在の歩行の相を荷重応答期,静止期,前遊脚期,遊脚期の4つへ識別を行い,得られた相の情報を基に両脚支持期の長さおよび割合,ストライド長そしてストライド時間などといった歩行の特徴の推定する手法を開発した.また,GPSから得られる現在位置を同時に取得することで得られた歩行特徴が確認された位置を地図上に描画した.数人の被験者を対象として実際に日常生活環境中での歩行計測を行ったところ,斜面中や転回時といった,実験室環境中では計測を行っていなかった動作中に歩行としては異常と考えられる歩行特徴が算出されることが見いだされた.さらに,平面中での歩行であっても,実験室環境内での計測と屋外環境内での計測では歩行特徴が異なることが確認された.また,当初目標にしていた傾き角の算出には足部に貼付した2つのIMUだけは精度向上に限界があり,センサを増やす必要があることを見出した.そのため,IMUの数を従来想定していた両足部の2つから下肢(足部,下腿,大腿)と骨盤の各部位7つへと増やすことにより対策し,この問題を解決する手法を提案し,計測を行うことができる段階までシステムでを作り上げた.これらの知見をまとめ,1年間で共著を含み学術論文発表3件(うち発表済み2件),国内学会発表6件,国際学会発表2件を行った.また,投稿発表論文が評価され,バイオメカニズム学会から学会賞・奨励賞を授与された.さらに,日刊工業新聞に研究の記事が掲載された.センサ数の変更に迫られ方針を転換した分,進展がやや遅れた部分はあるが,既に対策をとっているため,今年度中にシステムの精度検証とデータの追加を行うことで研究の遂行が見込まれる.

本研究の目的は,人の歩行を通じて環境に潜在するリスクを評価し,それを地図上に表示することで転倒リスク地図情報システム(Geographic Information System : GIS)を作成することである.これを実現するために慣性計測装置(Inertia Measurement Unit : IMU)によって転倒リスクと関連があるとされている歩行特徴を算出する.歩行特徴算出のため,IMUから得られる加速度と角速度から足部の軌跡を算出し,得られた軌跡を用いて歩行特徴を算出した.足部に貼付したIMUセンサから歩行の相(荷重応答期,静止期,前遊脚期,遊脚期)を識別し,それを基に1歩行周期の長さ(ストライド時間) ,1歩行周期中における両脚で接地している時間の割合,1歩行周期中に足の移動した距離(ストライド長)の算出を行った.この時IMUから得られる加速度にはノイズが含まれていると考えられ,単純に積分を行っただけでは位置情報が発散することが確認されたことから,位置の算出に関しても歩行の相情報を利用し補正を行った.光学式のモーションキャプチャとIMUによる比較を行ったところ,実験室環境中ではIMUによる計測でも十分な計測精度で歩行特徴が算出されることが確認された.そのため屋外での計測を行ったところ,屋外の環境のうち復路(特に歩行路が斜面上になっている環境)では歩行特徴が大きく異なっていることを見出した.この時,歩行としては異常な値(ストライド長が3000mm以上)が確認された.前年度課題としていた被験者数と歩行箇所の増加を目指した.合計で5名の被験者のデータを収集し,実際の地図上での評価を行った.得られた結果を計測中に撮影した歩行映像とあわせて解析を行ったところ,歩容の変化が見られた箇所は目視でもその要因が判別できる箇所であった.今年度に行った実験室環境中での精度検証と日常生活環境中の歩行計測の結果から足部に貼付した慣性計測装置(Inertia Measurement Unit : IMU)を用いて算出した歩行特徴は実験室環境のような平面上においてはストライド長,ストライド時間が精度よく算出可能であるのに対して,斜面上や転回時の歩行ではIMUセンサから得られる加速度中にスパイクが存在し,ストライド長に通常歩行時から逸脱した値が確認された.これに対する対策として,スパイクが確認された環境を実験室環境中に再現し,光学式モーションキャプチャなどと同時に計測することでスパイクが発生する要因の特定とその処理方策を設けることを予定している.また,力学的な身体安定性を解析するために当初算出を予定していた傾き角に関して,両足部に貼付したIMUのみでは足部よりも骨盤に近位の部位(下腿,大腿)の運動を復元することは困難であることを見出した.これに対しては必要と考えられる部位にIMUを追加で貼付することによって対策を講じる予定である.具体的には下腿と大腿にも追加でIMUを貼付することで下腿と大腿の姿勢を復元し,身体重心位置の推定を行う.一般的に歩行中の人体は身体を推進させるためのロコモータ(骨盤,大腿,下腿,足部)と姿勢保持を担うパッセンジャ(骨盤,体幹,腕,頭)に大別されるため,ロコモータである下肢のみの姿勢を復元し,身体重心位置を推定する.さらに,地図の信頼性を向上させるために被験者および歩行路の増加を予定している.現在計測を行った歩行路は平面だけでなく斜面や階段を含む歩行路を選定していた.