hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可視光線重合型コンポジットレジンのフィラーに関する研究

最近の歯科保存修復領域で光重合型レジンが多く利用されるようになったが,光の照射深度が浅いため,深部で未重合レジンが残り易いなどの欠点がある.そこで本研究では,これらの点の改良を目的として光重合型レジン試作のための基礎的研究を行なったものである.1.試作レジンベースと開始剤の検討:各種多官能性モノマーならびに開始剤(光増感剤と還元剤)の各種組合わせによる重合性の検討の結果,ビス(1-メタクリロイルオキシー3-アクリロイルオキシー2-プロパントリイル)-N, N′-ヘキサメチレンジカルバメイト(MAP-HMDC), N-ペンチルグリコールジメタクリレート(NPG),ジアクリロイルペンチリデンペンタエリスリット(DAPPE)のコモノマーが,また開始剤としてカンファーキノン(CQ)をモノマーに対し5wt%,更に還元剤としてジメチルパラトルイジン(DMPT)5wt%添加したものが,物性ならびに残留モノマー,重合性の検討の結果,最も優れた組成成分であることが判明した.2.無機フィラーの検討:重合性を無機フィラーおよびベースモノマーの屈折率から検討の結果,両者の屈折率の差が小さい程,換言するとベースモノマーと無機フィラーの屈折率が近似している程レジン重合性の優れていることが判明した.ちなみに, Bis-GMAの屈折率1.5488, TEGDMA, 1.4589, MAP-HMDC-NPG-DAPPEコモノマー1.4719.これに対してシリカ系フィラー, 1.45,アルミニウム系フィラー1.56であった.重合性検討の結果,シリカ系フィラーを配合した試作光重合型コンポジットレジン(MAP-HMDC-NPG-DAPPEコモノマー組成)が最良の物性と重合性を示すことが判明し,臨床応用の可能性がえられた.最近の歯科保存修復領域で光重合型レジンが多く利用されるようになったが,光の照射深度が浅いため,深部で未重合レジンが残り易いなどの欠点がある.そこで本研究では,これらの点の改良を目的として光重合型レジン試作のための基礎的研究を行なったものである.1.試作レジンベースと開始剤の検討:各種多官能性モノマーならびに開始剤(光増感剤と還元剤)の各種組合わせによる重合性の検討の結果,ビス(1-メタクリロイルオキシー3-アクリロイルオキシー2-プロパントリイル)-N, N′-ヘキサメチレンジカルバメイト(MAP-HMDC), N-ペンチルグリコールジメタクリレート(NPG),ジアクリロイルペンチリデンペンタエリスリット(DAPPE)のコモノマーが,また開始剤としてカンファーキノン(CQ)をモノマーに対し5wt%,更に還元剤としてジメチルパラトルイジン(DMPT)5wt%添加したものが,物性ならびに残留モノマー,重合性の検討の結果,最も優れた組成成分であることが判明した.2.無機フィラーの検討:重合性を無機フィラーおよびベースモノマーの屈折率から検討の結果,両者の屈折率の差が小さい程,換言するとベースモノマーと無機フィラーの屈折率が近似している程レジン重合性の優れていることが判明した.ちなみに, Bis-GMAの屈折率1.5488, TEGDMA, 1.4589, MAP-HMDC-NPG-DAPPEコモノマー1.4719.これに対してシリカ系フィラー, 1.45,アルミニウム系フィラー1.56であった.重合性検討の結果,シリカ系フィラーを配合した試作光重合型コンポジットレジン(MAP-HMDC-NPG-DAPPEコモノマー組成)が最良の物性と重合性を示すことが判明し,臨床応用の可能性がえられた.最近の可視光線重合型コンポジットレジンは、その物性の向上を第一の目的とした研究の所産として、無機フイラーを高密度に配合したいわゆるハイブリッド型コンポジットレジンが主流となっている。その結果、光照射時の光深達性が悪く、深部で硬化不良を生じ易いのが欠点となっている。そこで本実験では、光重合型レジンを実験的に試作し、深部重合性の高い光重合型コンポジットレジン開発の基礎的研究として、開始剤ならびにフィラーの観点から検討を試みたものである。その結果以下のような結果をえた。1.試作レジンベースと開始剤の検討開始剤としてカンファーキノン(CQ),N,Nジエチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)を使用した場合、レジンペースとしてBisーGMAーTEGDM(トリエチレングリコールジメタクリレート)共重合体の最適量比は、60wt%BiS-GMA40wt%TEGDMであった。開始剤に関しては、光増感剤CQが0.5wt%,環元剤として、DMAEMA0.5wt%の場合が、最適重合率を示した。環元剤については、N,Nジメサルパラトルイジンよりも、DMAEMAが良好な重合性を示した。2.光重合型コンポジットレジンのフィラーの検討素材が同一の場合、多結晶よりも、単結晶無機物フィラーの方が光透過性に優れ、良好な重合性を示した。成分からみた場合、窒化ホウ素系粉末は、光透過性が不良で、重合が表在的であった。これに対して、アルミナ,シリカ系粉末は、光透過性に優れ、深部重合性に優れた。形状からみた場合、無定形フィラーに比較して、球状フィラーが、光透過状に優れ、配合率85wt%で、最大の物性(硬さ)を示した。
高温下のコンクリ-トのクリ-プ及び乾燥収縮変形を表す合理的な構成則に関する研究

高温加熱を受けるコンクリ-トの力学的特性は,温度のみならず加熱によって生ずる含有水分の急速な移動に大きく支配される。そこで本研究では,硬化セメントペ-スト,モルタル及びコンクリ-ト試験体を用いて,加熱による水分逸散過程,水分逸散と乾燥収縮の関係及びクリ-プ変形に及ぼす温度と湿度の影響等について理論的及び実験的に検討した。成果の概要は以下の通りである。1).モルタル及びコンクリ-トの円柱試験体を用いて数段階の加熱実験を行い,水分逸散過程や弾性係数及び強度に及ぼす加熱温度と調合の影響について検討を行うと共に,水分逸散過程について非線形拡散方程式を有限要素法により解く事により,その過程を支配するパラメ-タを値に及ぼす調合等の影響及び含有湿度分布の変化過程について論じた。2).高温加熱下のコンクリ-トの水分逸散過程,コンクリ-ト中の水分が逸散する事によって生ずる乾燥収縮,そして温度・湿度の影響を受けるクリ-プ変形挙動を解析的に予測する理論的方法について検討した。水分逸散過程は,拡散方程式によって解析する事が可能であるが,含有水分の変化に伴って時々刻々と場所毎に拡散係数が変化する為に,高度に非線形な現象となる。そこで有限要素法を導入し,非線形拡散方程式を解く事により,試験体内部の含有湿度分布の変化過程をシミュレ-トする方法を開発した。これを,コンクリ-トの高温加熱実験結果に適用し,加熱前の気乾養生が水分逸散過程に及ぼす影響等について検討した。次に,水分逸散量と乾燥収縮変形との関係を表す簡便式を提案し,実験結果と比較する事により適合性を検証した。更に,既往の実験的研究結果から二重べき関数クリ-プ表現式のパラメ-タ値と含有湿度との関係を関数に表現し,二重ベき関数クリ-プ則の一般化を図った。この様にして得られた関数を既往の実験結果と比較する事により検証した。加熱されたコンクリ-トの力学的特性、とくに弾性係数やクリ-プ挙動及び乾燥収縮に及ぼす温度及びコンクリ-ト中の含有水分の影響を明らかにするために、その基礎研究として今年度は以下の研究を行った。1.既に発表されている膨大な実験的研究結果を解析して、二重べき関数クリ-プ則のパラメ-タを推定し、それ等のパラメ-タ値と水セメント比等の調合条件や含有水分を支配する養成条件との関係を明らかにするために、パラメ-タ推定プログラムを作成した。2.クリ-プ変形及び乾燥収縮に及ぼす温度の影響を考慮するために必要な活性化エネルギ-について、既往の研究結果を検討した。3.温度の影響も考慮した水分逸散過程の解析プログラムを用いて、100°C以上まで加熱した例も含めた既往の実験結果の解析を行い、気中養生により加熱前に乾燥を受けた供試体の水分逸散傾向は、乾燥過程後米に於て標準養生の供試体の傾向と一致する事、気中養生期間の長い程全体として基準拡散係数が大きく、水分が移動し易くなる事等を明らかにした。4.乾燥収縮過程で供試体内に生ずる温度勾配とそれに伴う歪分布の発生を抑えるために、厚さ1mmの円筒供試体を作製し、中実円柱供試体と共に乾燥収縮試験を行い、比較検討した。その結果、薄肉円筒供試体と中実円筒供試体とではその乾燥収縮変形は乾燥初期より大きく異なる事を明らかにした。また、厚さ1mmの円筒供試体は、僅かな湿度変化に対しても敏感な膨張・収縮変化を示す事が確かめられた。

5.薄肉円筒モルタル供試体と薄肉円筒硬化セメントペ-ストとの比較により、骨材混入が乾燥収縮変形及び水分逸散過程に及ぼす影響について実験的に明らかにした。加熱されたコンクリ-トの力学的特性、とくに弾性係数や強度及びクリ-プ変形挙動や乾燥収縮に及ぼす温度とコンクリ-ト中に含まれる水分の影響を明らかにするために、今年度は以下の研究を行った。1.各々2種類の水セメント比を有するモルタル及びコンクリ-トを用いて、20°C200°Cの計6種類の温度による加温を受けた場合の水分逸散過程,弾性係数や超音波伝導率の変化,圧縮及び割裂引張強度の変化等を実験的に調べ,合わせて水分逸散過程の解析的検討も行った。その結果,この程度の加熱温度の範囲では圧縮・引張共に強度の低下は見られないものの,含有水分の低下による強度の上昇と内部の微細構造の損傷劣化による低下が複雑に絡み合った結果である事を明らかにした。また、弾性係数の低下には水セメント比及びモルタルとコンクリ-トの違いは影響を及ぼさないが,超音波伝播速度にはこれらの違いによる差が若干認められた。2.薄肉円筒供試体を用いたクリ-プ試験を行い,温度の影響について検討を加えた。3.薄肉円筒供試体を用いた水分逸散過程と乾燥収縮変形挙動の関係に関する実験的研究を行い,中実円筒試験体の実験結果と比較検討する事により、供試体内部に発生する温度勾配が乾燥収縮変形過程及びその機構について考察した。その結果,乾燥収縮と水分逸散との関係には23箇所の変曲点があり,微細ひび割れの発生に対応すると思われるアコ-スティックエミッションの発生率の変化点との相関性が認められる事を明らかにした。更に,硬化セメントペ-ストの水分含有率が低下する程、熱膨張係数が大きくなる事を明らかにした。4二重べき関数クリ-プ則のパラメ-タ推定プログラムを用いて,クリ-プ変形挙動に及ぼす温度の影響について解析的に検討を加えた。
ハイブリッド実験を用いた構造系全体の地震応答生状に関する研究

本研究はコンクリート構造物,地盤,杭などから成る全体系の地震応答性状を実験から求める手法(ハイブリッド実験)を開発して,模型鉄筋コンクリート(RC)供試体を用いたハイブリッド実験を行い,実RC橋脚全体系の,耐震補強後の地震応答性状および地震損傷程度とその箇所を明らかにしようとするものである。ハイブリッド実験手法は,基礎-構造物系を非線形相互作用の影響を考慮した3自由度系とし,橋軸直角方向に対する構造物の水平運動,基礎のスウェイおよびロッキングが生じると仮定してモデル化を行った。数値積分法にはオペレータ・スプリッティング(OS)法を用いた。本実験では,RC橋脚部分を実験部分とし,地盤・基礎部分は復元力モデルを仮定して,スウェイバネにはHardin-Drnevichモデルを,ロッキングバネには線形モデルを適用した。本研究から以下の事が明らかとなった。1)本研究で開発したハイブリッド実験手法は,地盤,杭を含めたコンクリート構造物の地震応答性状を実験的に求める手法として極めて有効である。2)ハイブリッド実験手法により,鋼板とフーチングの間に間隔を空け,塑性ヒンジを設けて補強したRC橋脚では,主に橋脚で地震エネルギーを吸収することが確認できた。一方,橋脚とフーチングを一体化した耐震補強では,主に基礎構造物で地震エネルギーを吸収することが確認できた。すなわち,橋脚から基礎構造物に損傷が移行することが実証された。近年,地震後に構造物に要求される耐震性能(または復旧性能)に基づいて耐震設計を行うことが一般的になってきている.このようなことから,構造物の地震応答を精度良く求めるためには,地盤,杭を含めた構造物全体系の地震応答性状を求める必要性が叫ばれている.しかし,現状では,ある程度の計算はできるものの,計算結果を実際の挙動と比較検討したものは極めて少ない.本研究は,これまでの研究成果に基づいて,1)ハイブリッド実験による全体系地震応答実験手法の開発,2)より精度の高い全体系地震応答解析手法の開発を行うものである.本研究の研究成果の概要は以下のようである.1)鉄筋コンクリート橋を対象にした,地盤-杭を含む構造全体系について,基盤に地震波を入力することによるハイブリッド実験手法の開発を行った.すなわち,実験部材を地盤上の構造物で,ここでは鉄筋コンクリート橋脚の模型供試体である.地盤,杭については,これまで研究代表者が開発してきた,2次元有限要素法を用いてモデル化して計算を行うものである.地震波は基盤入力とし,実験供試体の橋脚から得られた復元力を用いて,時刻毎に逐一,地盤,杭,基礎,橋脚の全体系応答性状を求めるものである.2)上記実験手法を適用するために,ハイブリッド実験を行った.その結果,実験から求まる応答性状が不安定になる場合があることが明らかとなった.この原因として,計算手法に有限要素法を用いたことが考えられる.これについては,来年度改良していく計画である.本研究はコンクリート構造物,地盤,杭などから成る全体系の地震応答性状を実験から求める手法(ハイブリッド実験)を開発して,模型鉄筋コンクリート(RC)供試体を用いたハイブリッド実験を行い,実RC橋脚全体系の,耐震補強後の地震応答性状および地震損傷程度とその箇所を明らかにしようとするものである。
運動観察法による思春期不器用時に生じる走動作変容の解明

本研究では、走運動における思春期不器用の発生から消失までの動きの変化を横断的・縦断的に追跡し、急激な発育が走動作ならびに走パフォーマンスに与える影響を明らかにし、該当時期における運動指導上の新たな知見を得ることを目的とする。2016年度に神戸市内の公立小学校に在籍する4年生から6年生184名のうち,2017年度,2018年度の3年間に継続して調査可能であった134名(男子72名,女子62名)を対象に、2016年5月,2017年5月ならびに2018年5月に50m走の2535m区間の走動作を側方および前方より毎秒60コマで撮影した。また、光電管装置を用いて、10m区間の通過時間を測定した。撮影された走動作について、動作因果関係を考慮した38項目の動作観点について評価した。これらの動作の構造を明らかにするために,3年間の資料をプールしてカテゴリカル因子分析を行い、抽出した因子に対してプロマックス基準の斜交回転を施し、それぞれの走動作の因子得点を算出した。走速度変化パターンを検討するため, 3年間の10m区間の走速度の変化にクラスター分析を適用した。走速度変化と走動作の変化の特徴を明らかにするために,因子得点の変化,走速度変化パターンの2つを要因とした繰り返しのある2元配置の分散分析を実施した。因子分析の結果、6因子が抽出され、腕振りと体軸ねじれ動作、ドライブ動作,挟みこみ動作、スイング動作,離地動作、接地動作と解釈した。走速度の変化は,2年連続向上(A群),1ー2年目向上(B群),2-3年目向上(C群)の3群に分類された。分散分析の結果,腕振りと体軸ねじれ動作と挟みこみ動作は動作変化ならびに走速度変化パターンと有意な交互作用を示した。両動作とも,記録の向上期に記録の向上傾向しているときには動作も向上し,変化しないもしくは低下する時期には動作も悪化する傾向を示した。2016年度より、調査対象の小学校で1年に1回の全員の測定を実施するとともに、調査対象校の多くが進級する同一校区内の中学校にまで対象を拡張し,3年連続の資料をえることがた。私立学校への入学や他の地域への転出、転入、また調査協力書の未提出の場合などで継続的調査が不可能となった児童は2017年で22名,2018年で28名であった。しかし、合計で134名の継続調査が可能となった。中学校では教育的配慮を含めて中学生を全員計測するため,中学2年間の継続した資料があらたに尽かされた。しかし,身体の発育状況と走パフォーマンス(記録と動作)の変化の対応関係が必ずしも明確ではない。思春期不器用の発生は15%であるとの報告もあり,個別の発育パターンと走動作の変化を丹念に追跡する必要がある。以上のような課題を持ちつつも,調査資料が適切に蓄積しつつあり、また、解析、学会発表なども逐次行っており、研究はほぼ順調に進行しているといえる。身体の発育状況と走パフォーマンス(記録と動作)の変化の対応関係が必ずしも明確ではない。その原因として,発育の個人差が著しいために,思春期不器用の発生,消失も個人差が著しいことが考えられる。従来の研究計画では,3年間の資料収集の予定であったが,本年度も中学校において,継続して調査を行い,4年間の縦断的資料を完成させる予定である。これらの資料より,身長発育速度の変化パターン,走速度の変化パターン,動作の変化を総合的に検討し,思春期不器用の発生の特徴とその消失を検証する予定である。小学校4-6年生の児童184名を対象に、50m全力疾走動作の動作を撮影し,38観点について評価を行った。本年度は横断的資料に基づき走運動における思春期不器用の発現を検証した。まず,走速度と走動作の関連性について検証した結果,走速度と項目反応理論によって得られた走動作得点は、成長スパート期には直線的には発達せず,思春期不器用のために、小学校6年生の発育段階で走速度と走動作との関係は非常に低くなることが明らかとなった。次に,学年進級にともなう走動作因果構造の変化を明らかにし、走動作の調整不全を検討した。探索的因子分析によって因果構造を仮定できる14変数に絞り、動作因果関係を考慮した構造方程式を作成し、学年進行による変化を多母集団同時分析により検討した。その結果、因果関係が同一であり、パラメータが異なる配置不変モデルが採択された。学年進行に伴い、腕の振り下ろし動作と二軸動作の連動性が向上する一方で、スイング局面から着地準備局面の関連性は小学3・4年生までは向上するが、5・6年生には低下し、ブレーキ動作、プッシュ動作などの誤差分散は小学5・6年生で大きくなり、個人のばらつきが大きくなることが明らかとなった。小学校高学年における身長と走動作の関係性を探索的に分析した結果,身長と走速度を抑制変数とした走動作得点と走速度の間には、男子において脚接地準備動作、女子においては体軸の構成、腕振り動作,前腕位置には負の関連性が見られた。これらの結果は身長の伸びによって相対的に動作が不適切になってくる思春期不器用の可能性があると推察された。

昨年度の研究成果は横断的資料に基づくものであり,検討できる課題についての限界はあらかじめ予想されたものであった。走運動の動作の継続調査を4か月もしくは半年ごとに実施する予定であったが,参加希望者が十分に集まらず,被験者数としては不十分な結果となった。調査対象校と協議のうえ,年間1度ではあるが,5月に測定した対象差を継続調査できるよう,研究のレイアウトを変更した。既に平成二九年の調査予定は確定しており,身長の伸びが同定できるため,縦断的な資料として,発育ステージの変化を含めた資料収集が期待できる。また,3月の学会発表により,研究者からの指摘で,新たな走動作の分析観点を2点追加しており,過去の走動作に遡り,その評価をおこなっている。以上のように,計画の変更はあったものの,新たな評価観点の追加により,走動作評価の幅が広がり,継続調査が可能なため,概ね順調に進展しているといえる。本研究では、走運動における思春期不器用の発生から消失までの動きの変化を横断的・縦断的に追跡し、急激な発育が走動作ならびに走パフォーマンスに与える影響を明らかにし、該当時期における運動指導上の新たな知見を得ることを目的とする。2016年度に神戸市内の公立小学校に在籍する4年生から6年生184名のうち,2017年度に継続して調査可能であった156名(男女とも78名)を対象に、2016年5月ならびに2017年5月に50m走の2535m区間の走動作を側方および前方より毎秒60コマで撮影した。また、光電管装置を用いて、10m区間の通過時間を測定した。撮影された走動作について、動作因果関係を考慮した38項目の動作観点について評価した。これらの動作の構造を明らかにするために,2年間の資料をプールしてカテゴリカル因子分析を行い、抽出した因子に対してプロマックス基準の斜交回転を施し、それぞれの走動作の因子得点を算出した。2016年,2017年の動作の変化を検討するために,得られた走動作因子毎に,調査を繰り返し要因とし,調査,性,学年を要因とした繰り返しのある3元配置の分散分析を施し,走動作因子得点の学年別,性別の差ならびに調査による変化傾向を検討した。カテゴリカル因子分析の結果、8因子が抽出され、1ドライブ動作、2腕振り動作、3脚接地準備動作、4離地プッシュ動作,5挟み込み動作、6接地動作,7接地ープッシュの方向、8体軸の構成と解釈した。分散分析の結果,男子は女子より腕振り動作は良好で,男子小学生5-6年生間には改善し,小6-中1間には維持する一方で,女子は学年がすすむにつれ動作が悪化する傾向を示した。5挟み込み動作では、男子は挟み込み動作が調査間で向上する傾向を示すが,女子は低下する傾向を示した。2016年度には、希望者を募り、半年間に一度の調査をすることを企画したが、調査対象校では十分な協力が得られなかった。そのため、1年に1回の全員の測定を実施するとともに、前年小学6年生が進級する同一校区内の中学校1年生にまで対象を拡張した。私立学校への入学や他の地域への転出、転入、また調査協力書の未提出の場合などで継続的調査が不可能となった児童は22名であった。しかし、合計で162名の継続調査が可能となった。新たに調査を依頼した学校でも全ての1年生の測定が求められたため、合計で149人の測定を行い、調査負担が増加したが、同一の学校で来年度も調査可能のため、中学生の資料が追加可能となった。
オルガネラ間の連携を介したオートファゴソーム形成機構の解析

真核細胞が栄養飢餓等のストレスにさらされると細胞内分解システムであるオートファジーが誘導される。オートファジーが誘導されると、細胞質に出現した小さな袋状の膜が伸展して隔離膜(以下IM)となり、被分解物を内包した球状の二重膜胞であるオートファゴソーム(以下AP)が形成される。応募者らの研究により、IMは小胞体とCOP II小胞形成に関わる機能領域であるER exit site(以下ERES)を介して相互作用していることが明らかとなった。その相互作用部位(IM-ERES contact site。以下IMECS)において、小胞体側にはERESが、IM側にはAtg2-Atg18複合体が近接して局在し、相互作用していることが知られている(Suzuki et al. (2013)J. Cell Sci.; Graef etal. (2013) Mol. Biol. Cell)。我々は微生物科学研究所の野田展生博士・大澤拓生博士、東京工業大学の大隅良典博士・中戸川仁博士・小谷哲也博士との共同研究により、in vitroの実験でAtg2がリポソーム間で脂質輸送を行う活性を有することを発見した。また、この脂質輸送に欠損のある変異体では、AP形成が行われないことを見いだし、論文として発表した(Osawa et al. Nat. Struct. Mol. Biol. 2019)。本研究は、IM伸展の材料を供給する重要な分子機構を明らかにするものである。我々の研究室では脂質輸送に欠損のある変異酵母を作製し、オートファジー活性を測定するとともに、オートファジー関連構造体の形態定量解析を行った。今後はこの脂質輸送活性がIM伸展のどの段階で必要とされるのかを解明していく予定である。この解析には我々の有する形態定量解析技術が威力を発揮すると期待している。本研究提案では、IMECSとVICSの機能を解析することで、IM伸展時に小胞体および液胞が如何にして連携してIM伸展を行っているかを解明することを目的とする。また、IMECSの機能解析に加え、次年度はVICSの機能解析に取り組む予定である。本年度の研究を踏まえ、次年度ではIMECSの脂質輸送活性がIM伸展のどの段階で必要とされるのかを解明していくとともに、VICSの機能解析に取り組む。VICSはAtg17を含むタンパク質複合体が集積することで形成される。応募者の研究グループは蛍光顕微鏡で得られたVICS像の形態を数理科学的手法により解析するシステムを開発した(Kawaoka et al. (2017) Autophagy)。数十万個におよぶVICSの形態を解析した結果、VICSが2種類の形態を示すことが示唆された。VICSを構成するタンパク質をライブイメージングすることで、液胞膜上にVICSが形成される過程を可視化し、VICS形成のメカニズムに関する新たな知見を得る。

この解析には我々の有する形態定量解析技術が威力を発揮すると期待している。本研究提案では、IMECSとVICSの機能を解析することで、IM伸展時に小胞体および液胞が如何にして連携してIM伸展を行っているかを解明することを目的とする。我々は微生物科学研究所の野田展生博士・大澤拓生博士、東京工業大学の大隅良典博士・中戸川仁博士・小谷哲也博士との共同研究により、in vitroの実験でAtg2がリポソーム間で脂質輸送を行う活性を有することを発見した。また、この脂質輸送に欠損のある変異体では、AP形成が行われないことを見いだし、論文として発表した(Osawa et al. Nat. Struct. Mol. Biol. 2019)。本研究は、IM伸展の材料を供給する重要な分子機構を明らかにするものである。我々の研究室では脂質輸送に欠損のある変異酵母を作製し、オートファジー活性を測定するとともに、オートファジー関連構造体の形態定量解析を行った。今後はこの脂質輸送活性がIM伸展のどの段階で必要とされるのかを解明していく予定である。また、IMECSの機能解析に加え、次年度はVICSの機能解析に取り組む予定である。本年度の研究を踏まえ、次年度ではIMECSの脂質輸送活性がIM伸展のどの段階で必要とされるのかを解明していくとともに、VICSの機能解析に取り組む。VICSはAtg17を含むタンパク質複合体が集積することで形成される。応募者の研究グループは蛍光顕微鏡で得られたVICS像の形態を数理科学的手法により解析するシステムを開発した(Kawaoka et al. (2017) Autophagy)。数十万個におよぶVICSの形態を解析した結果、VICSが2種類の形態を示すことが示唆された。VICSを構成するタンパク質をライブイメージングすることで、液胞膜上にVICSが形成される過程を可視化し、VICS形成のメカニズムに関する新たな知見を得る。
液胞/リソソームにおける核酸分解過程の生理生化学的解析

RNAはリン酸と糖、塩基からなるヌクレオチドがリン酸ジエステル結合で連結した生体高分子であり、rRNA、tRNA、mRNAやノンコーディングRNAなど、多種多様な構造・機能をもつRNAが存在する。代表者は細胞質内にリボソーム構成成分として存在するRNA、rRNAが飢餓条件下でオートファジーにより分解されることを示すことに成功し、オートファジーは細胞内のタンパク質分解系であるとともに、主要なRNA分解系でもあることをこれまで明らかにしてきた。本研究課題では、オートファジーによるRNA分解機構についての全容解明に向けて、まず進化的に保存された液胞/リソソームに局在するRNaseであるRny1/Rnaset2に着目し、生化学と生理学の両面から解析を行うこととした。初年度は、最初に酵母Rny1に着目し、単離液胞や精製したRny1と基質RNAを用いたin vitro RNA分解系を構築し、Rny1の輸送経路、至適pH、基質特異性、酵素の活性化・阻害機構等の生化学的特性を調べた。またRny1を酵母から高度に精製し、相互作用する因子を質量分析により同定する実験を行った。また、共同研究で連携研究者とゼブラフィッシュの解析を進めた。Rny1のホモログであるRnaset2を欠失したゼブラフィッシュ個体をCRISPRシステムを利用して作成しつつある。酵母Rny1の生化学的解析は順調に進展し、精製したRny1単独でATP非依存的にモノヌクレオチドを生じることをin vitroで確認できた。その際、塩基配列の特異性、または塩基そのものの特異性が多少ある可能性が示唆された。塩基配列の特異性があるとRNAの完全分解が阻害され、未分解のRNAが液胞内に蓄積してしまう可能性がある。メタボローム解析からは、RNA分解の結果生じる塩基(4種類)について、それぞれほぼ同じ量を検出できていたことから、Rny1と協調して働く因子が、RNA分解を補助している可能性がある。Rny1と結合する因子の同定を免疫沈降法で試みたが、これまで特異的な結合因子は確認できていない。そこで液胞成分の入れ戻し実験を行い、RNaseの活性を指標にRny1の機能を補強するアクセサリー因子(ヘリケースなど)の同定を試みることを次年度予定している。酵母Rny1については、RNaseの活性を指標にRny1の機能を補強するアクセサリー因子(ヘリケースなど)の同定を試みることを計画している。また脊椎動物におけるRNA分解機構を解明するためRNaseT2ゼブラフィッシュ欠損変異体の作成を完了させ、その表現型を細胞、組織、器官、および個体レベルで解析を進める予定である。
コトバの形而上学－ヘルマン・ブロッホ『ウェルギリウスの死』の文化史的研究－

2018年度は、ブロッホの最後の長編小説『ウェリギリウスの死』を文化史的に解明することを目的とした。この作品は、ドイツ・ロマン派の時代に提起された世界の調和の喪失とその再獲得の問いに、言語論として(「言葉」die Spracheと「コトバ」das Wort使い分けとして)答えようとする、極めて存在論的な小説である。「コトバの形而上学」研究では、この作品を文化史的観点からできる限り具体に即して分析・解釈し、何故ブロッホが「天球の音楽」のモチーフを多用し、「歌人の責任」を問題とするのかを解明しようとした。「コトバの形而上学」という概念は、存在論の一つの型である。ブロッホがプロティノスの影響を受けていることはよく知られている。プロティノスは存在者の根源に「一者」を想定し、それが「個体化の原理」により「流出」し、現象界が生じると考える。ブロッホはプロティノスの思想を引き継ぎながら、「コトバ」という、言語的性格を強調する概念を敢えて用いている。ここにプロティノスとの違いがある。ブロッホは存在という絶対的無分節者から個別の存在者が分節され生まれ出る過程を「言語」によるものと考えているのである。このような思想にはユダヤ神秘主義思想カバラ』の影響が認められる。カバラとブロッホの思想との関連を精査し、『ウェルギリウスの死』の中心概念である「純粋なコトバ」が存在論概念であることを解明し、また、『ウェルギリウスの死』で存在が「コトバ」として考えられていることから、そのことと、この作品に頻出する「意味」「声」「象徴」という語の関連を明らかにした。この成果を研究代表者は、2018年8月15日18日スイス・アスコナで開催されたヘルマン・ブロッホシンポジウムで発表することができた。(詳細は以下のURLを参照。http://iab.dickinson.edu/symposien.htm)本研究は、2018年度末で終了の予定であったが、上に記した2018年8月開催のヘルマン・ブロッホ学会で発表した講演が、Walstein出版社から出版される論文集に掲載が決まった。細部をさらに詰めるために4月はじめにウィーンで資料収集をし、6月はじめオーストリア・インスブルック大学で開催されるヘルマン・ブロッホ学会で、他の研究者と情報交換する予定。上に記したように、今回の科研費研究の大枠はすでにできている。後は細部を詰めるのみの段階になっており、6月はじめのインスブルック大学での学会で必要な情報は得られると予想している。2016年度については「コトバの形而上学」に関する存在論的研究と「声」の問題に関する基礎的研究を行うこととしていた。「コトバの形而上学」についてはユダヤ神秘主義思想カバラの重要な書である『ゾーハルの書』を参照し、ブロッホが『ゾーハルの書』の、とりわけ言語神秘主義(セフィーロート思想)に影響を受けていることを確認することができた。また作品の中に現れるいくつかのモチーフが『ゾーハルの書』に由来することも解明できた。『ゾーハルの書』の特徴は、G.ショーレムが指摘するように、神の創世の過程を「言語的展開」(p.235)と捉えるところにある。エン・ソーフEn-Sofと言われる神以前の存在=無の創造エネルギーは、徐々に神の「最も内なる自己意識」(p.227)を形成する際に、10のセフィーロートを形成する。それぞれのセフィーラーには名前があり、それらの力が結集して神の自意識が完成し、そこから現象界が生まれてくると考える。ユダヤ神秘主義はその言語的な文節過程によって特徴付けられる。『ゾーハルの書』に代表されるユダヤ神秘主義は、さらに、神の創造行為を徹底的に言語的に理解する。コトバが現象界を創造するのである。HermannBrochの『ウェリギリウスの死』では、「コトバ」das Wortが神の自意識に相当し、現象界の成立は「言語」die Spracheの文節による。この観点からすれば言語がモノに名を付与するというような言語観は本末転倒でありコトバがモノに存在を付与するのである。Brochはこのようなコトバの形而上学をウェリギリウスに悟らせることによって、ナチズムの時代における存在の軽視=人間を超える存在を認めようとしない人間中心主義が災厄をもたらしていると警告を発したのである。2016年度はHermann Brochにおける「声」の問題を十分に扱うことができなかったが、「声」の問題が生じる背景をなしているBrochにおける「コトバの形而上学」をおおむね解明することができた。今年度はヘルマン・ブロッホ『ウェリギリウスの死』における「天球の音楽」のモチーフの研究をおこなった。「天球の音楽」のモチーフは、ピュタゴラス以来、書かれたものとしては遅くともプラトンの『国家』第10巻エルの物語(ミュトス)以来、宇宙の調和の象徴としてヨーロッパ文化において繰り返し取り上げられてきた。ダンテ、ケプラー、ゲーテ、ノヴァーリスと挙げるときりがない。『ウェルギリウスの死』においてこのモチーフが「純粋なるコトバ」に纏綿して用いられていることは、現象界(モノresの世界)における断片化=不調和の背後・根底には調和が存在することをブロッホは確信していたように思われる。モノ化した現象界では、ホーフマンスタールを引用するまでもなく、言語ですら、細部はさらなる細部に崩壊し、「渦」の中に形をとどめない。

また、ブロッホは自らの作品に自注を加え、それが「叙情的コメンタールという方法」を使用し、「交響曲」の原理から構成されていると述べている。ブロッホはこの作品自体に音楽的要素を組み込んだと考えられる。研究を進めて行くうちに、「天球の音楽」の他に「オルペウス神話」のモチーフが重要であることが彰となった。プロティノスの新プラトン主義では、神は「一者」と呼ばれるのに対し、ブロッホの作品においては神は「コトバ」das Wortと名づけられる。すなわち、ブロッホは、世界は「コトバ」に発出し、「言語」die Spracheによって存在者が生み出されると考えている。ここにはユダヤ神秘主義カバラの影響が見て取れる。ここから「音楽」と「歌」がもつ意義が解明される。音楽を「天球の音楽」のモチーフが担い、「歌」のモチーフをオルペウスが担うのである。両者が出会うところで世界は交響するということをブロッホはこの作品で示している。今年度には最初予想していなかった「オルペウス神話」が『ウェリギリウスの死』において大きな意味を持っていることを発見し、論文にまとめることができた。2018年度は、ブロッホの最後の長編小説『ウェリギリウスの死』を文化史的に解明することを目的とした。この作品は、ドイツ・ロマン派の時代に提起された世界の調和の喪失とその再獲得の問いに、言語論として(「言葉」die Spracheと「コトバ」das Wort使い分けとして)答えようとする、極めて存在論的な小説である。「コトバの形而上学」研究では、この作品を文化史的観点からできる限り具体に即して分析・解釈し、何故ブロッホが「天球の音楽」のモチーフを多用し、「歌人の責任」を問題とするのかを解明しようとした。「コトバの形而上学」という概念は、存在論の一つの型である。ブロッホがプロティノスの影響を受けていることはよく知られている。プロティノスは存在者の根源に「一者」を想定し、それが「個体化の原理」により「流出」し、現象界が生じると考える。ブロッホはプロティノスの思想を引き継ぎながら、「コトバ」という、言語的性格を強調する概念を敢えて用いている。ここにプロティノスとの違いがある。ブロッホは存在という絶対的無分節者から個別の存在者が分節され生まれ出る過程を「言語」によるものと考えているのである。このような思想にはユダヤ神秘主義思想カバラ』の影響が認められる。カバラとブロッホの思想との関連を精査し、『ウェルギリウスの死』の中心概念である「純粋なコトバ」が存在論概念であることを解明し、また、『ウェルギリウスの死』で存在が「コトバ」として考えられていることから、そのことと、この作品に頻出する「意味」「声」「象徴」という語の関連を明らかにした。この成果を研究代表者は、2018年8月15日18日スイス・アスコナで開催されたヘルマン・ブロッホシンポジウムで発表することができた。(詳細は以下のURLを参照。http://iab.dickinson.edu/symposien.htm)本研究は、2018年度末で終了の予定であったが、上に記した2018年8月開催のヘルマン・ブロッホ学会で発表した講演が、Walstein出版社から出版される論文集に掲載が決まった。
省電力オフィス照明を実現する昼光・人工光併用照明の設計・評価法の確立

大幅な省エネルギーが実現できる、昼光を積極的に利用したタスク・アンビエント方式(視作業照明と環境照明を分離して設計する方式)のオフィス照明を実現するため、その設計指標を提案することを目標に、実際の昼光を導入した条件を含めた被験者実験を行った。その結果、(1)輝度画像を分析することで、タスク作業についても、空間全体についても、光の不足を感じるどうか、まぶしく感じるかどうかを判定できることを明らかにし、(2)省エネルギーを実現する昼光と人工光を併用した照明設計に利用できる具体的な指標を提案し、(3)昼光と人工光を組み合わせた照明設計が輝度画像を利用することで可能となることを明らかにした。これまでの研究成果より、輝度分布が正確に把握されていれば,自然昼光であれ疑似昼光であれ同じ結果となることが示されたため、本年度は、実際のオフィスに近く、北側に窓が設置された実際に使われている部屋を改装し、窓が開閉でき、さらに天井照明、壁照明を自由に調光できるような実験室を作成して、窓を閉めた状態で、輝度画像を分析するツールについての確認と、そのデータを補強するための追加実験を行った。比較的確認が容易な視作業性(モニター作業、紙面作業)について追加実験を行い、ウェーブレット変換を用いてコントラスト画像と近似画像に分解する方法を適用したところ、実験結果をリーズナブルに表現できるが、分解する際の分解レベルの設定によって値や解釈方法が変化し、この分解レベルを客観的、明示的に決めにくいことが判明した。そこで、コントラスト・プロファイル法という申請者が以前に開発した方法に戻り、様々な空間周波数について輝度コントラスト値を算出して検討してみたところ、分析する空間周波数をあらかじめ設定することで、この輝度コントラスト値を用いて表現できることが明らかになった。次に空間全体、すなわちアンビエント環境として光の不足を感じるかどうかについて、縮尺模型をつくり内部の輝度分布を自由に操作する実験を追加し、さらに新たに作成した実験室でも、有機ELパネルなど、その他の実験条件も付加し実験を進め、被験者実験を行った。その結果、視認性の場合と同様に、ウェーブレット分解では分解レベルを客観的に設定することかできず、一方輝度コントラスト値を用いればこの問題が回避できることが明らかになった。なお、本年度は分析方法について検討を進めたため、安定した輝度分布の下で確認する必要があり、そのため当初の予定であった北側からの自然昼光については実験変数に加えていない。まず,時間的な変動が大きい自然昼光を使った実験に不可欠な高速輝度画像測定システムを開発し,自然昼光を使った被験者実験を可能とした.次に,南側採光の昼光実験室を整備し,被験者を使った照明環境評価実験を実施した.実験は,夏季(8/269/9) ,秋季(9/2510/20),、冬季(11/2812/19)といった当初予定した季節すべてについて行い,実験に参加した被験者は,夏季11名,秋季7名,冬季11名で,実験の結果得られたデータは,さまざまな昼光条件,人工照明条件で下ではあるが,不足感0の評価(不足を感じるぎりぎりの状態)を689ケース,また不足感2(やや不足を感じる状態)については128ケースを収集した.実験の結果得られたデータを,既往研究のデータとし比較検討した結果,自然昼光を用いた実験結果と疑似昼光(蛍光灯と乳白パネルを使用)を用いた実験結果には構造的な違いはなく,輝度分布が正確に把握されていれば,自然昼光であれ疑似昼光であれ,その光環境を同様の方法で評価できることが示された.次に,研究成果を世界的にも利用させるための方策として,明るさ画像を作成する前段階で抽出できるコントラスト画像と近似画像を用いた検討を加えることとした.明るさ画像はこの二つの画像を重みづけ加算したものと定義できるが,この重みづけ係数についてはまだ国際的な合意が形成されていないためである.検討の結果,まず視作業性については,紙面,モニタによらず,周辺とのコントラストが大きい場合は視対象の輝度を下げることができることが明らかになり,不足感0の状態を一つの関数で予測できることが明らかになった.しかしながら,部屋全体の光の不足感については,明るさ画像との組み合わせで予測精度は向上したものの,まだ完全に予測できるという状況ではなく,さらに研究を進める必要があることが明らかになった.本年度はまず、オフィスで行われる、紙面、およびモニターを併用する視作業に対する性能を評価するため、CA図を用いて分析する方法を試みた。CA図とは、筆者が新たに提案した輝度画像の解析方法で、視対象を検出サイズとするフィルタリングによって得られるコントラスト値(C値)と、視対象と背景を含む領域(視対象サイズの3倍程度の範囲)の対数輝度平均(A値)を用いて分析する。

これを用いてこれまでの実験データを再分析したところ、モニター、紙面によらず、光の不足を感じる条件、まぶしさを感じる条件とも、CA図上で直線として示されることが明らかになり、CA図を用いれば、タスク照明の適不適を客観的に判定できることが明らかになった。次に、空間全体について、光の不足を感じる条件を検討するため、今年度は全方位カメラを用いて測定範囲を広げた輝度画像を用いることとし、実験条件を追加した上で、これまでのデータと合わせて、空間の不足感を推定できる方法を検討した。全実験データを改めて分析したところ、輝度画像より変換される明るさ画像において、特定の範囲の値をもつ領域(7.59NB、および46.5NBの範囲)の割合を用いれば、高い精度で不足感の程度を推定できることが明らかになった。さらに、推定値と異なる条件を精査したところ、明るさ画像の分散が小さい場合には明るめになることがが明らかになった。本研究の全体を通しての成果は次のようである。まず、(1)輝度画像を分析することで、タスク作業についても、空間全体についても、光の不足を感じるどうか、まぶしく感じるかどうかを判定できることを明らかにした。次に、(2)省エネルギーを実現する昼光と人工光を併用した照明設計に利用できる具体的な指標を提案した。以上より、(3)昼光と人工光を組み合わせた照明設計が輝度画像を利用することで可能となることを明らかにした。建築環境工学今年度は、北側の実際の昼光を利用した効果は確認できていない。しかしながら、もっとも重要な分析方法について、ウェーブレット変換を用いてコントラスト画像と近似画像に分解する方法には分解レベルの客観的設定という点で限界があることを明らかにし、これを回避するため、あらかじめ定めた空間周波数ごとに輝度コントラスト値を求めるという方法を採用することで、タスク照明(視認性)についても、アンビエント照明についても、光環境の適否をほぼ確実に決定できることを明らかにした。次の段階としては、設計に利用できる具体的な値をこれまでの実験結果を抑えて提示し、さらに補強のため、北側採光の自然光についても実験を行えばよく、当初の目標はほぼ達成できていると考えられる。今年度目標とした事項についてはほぼ達成できた.特に視作業性については,紙面作業,モニタ作業によらず,ほぼ確実な予測が可能となった.一方,空間の全体を見た際の光の不足感については,もう一段進んだ検討が必要であることが明らかになった.自然昼光の条件は,出現した条件を使わざるを得ず,その光環境を実験者が統制できない.したがって自然昼光を扱うかぎり,実験条件の違いと被験者の個人差が混在したデータとなる.視作業性については評価視点が明確で個人差が少ないためはっきりとしたデータを得ることができたが,部屋全体の明るさが十分かどうかについては,判断に個人差が大きく,はっきりしたデータを出すことができなかったのではないかと考えられる.これまで収集された輝度画像と被験者実験のデータ全体をコントラスト・プロファイル法を使って分析し、光環境を評価するための具体的な周波数、周波数ごとに問題となるコントラスト値、を明らかにする。また必要であれば、これに周波数ごとの平均対数輝度値も加える。そしてこれらのデータを補強するという位置づけで、北側採光の実験データも収集し、最終的に輝度画像を使った昼光照明設計方法の確立を目指す。
精神障害者の生活の変化とその影響要因及び保健師の支援との関連に関する研究

本研究の目的は、地域で生活する精神障害者に対する保健師の支援技術の明確化に向けて、精神障害者の生活の変化とその影響要因及び保健師の支援との関連を明らかにすることである。在宅精神障害者及びその対象者を支援している行政保健師に聞き取り調査を行った。在宅精神障害者の生活は、段階を追って変化し、主に人との出会いが影響要因となり、保健師は、支援方針や支援内容を柔軟に変更しながら支援していることがわかった。地域で生活する精神障害者に対する支援は、精神障害者本人のニーズや社会情勢の変化に伴う影響を踏まえ、社会資源等の多少に関わらず、同じ質の支援が受けられるべきであると考える。そのためには、保健師の支援技術の明確化が必要であると考える。従って、本研究ではまず精神障害者の生活の変化とその影響要因及び保健師の支援との関連を明らかにすることで、支援技術の明確化の基盤を得ることを目指す。本研究は、3つの調査で構成される。本年度は初年度として調査1に取り組んだ。調査1では、精神障害者本人も支援する保健師もともに生活が好転したと捉えている精神障害者を対象とし、生活の変化とその影響要因を明らかにすることを目的としている。方法として、国内外の文献および先行研究の知見の整理を行うとともに、本研究に関連する自らの先行研究を学術集会にて発表することで、本研究に関連する意見交換や情報収集を行った。それらより、精神障害者を取り巻く社会的背景、精神障害者とその周辺の人達に対する看護等について整理を行った。また精神障害者の個別支援や体制づくりに保健師が熱心に取り組んでいる事例を選定した。次年度は、調査1を実施しながら、随時調査2と調査3を進めていく。調査2では、調査1で明らかになった影響要因の中で、人物以外の影響要因も含めて、生活の変化に対しての促進要因と停滞要因を明らかにし、また調査3では、支援している保健師を対象とし、精神障害者本人および影響要因に対しての支援内容を明らかにする予定である。地域で生活する精神障害者の対する支援は、精神障害者本人のニーズや社会情勢の変化に伴う影響を踏まえ、社会資源等の多少に関わらず、同じ質の支援が受けられるべきであると考える。本研究ではまず精神障害者の生活の変化とその影響要因及び保健師の支援との関連を明らかにすることで、支援技術の明確化の基盤を得ることを目指す。昨年度に引き続き、調査1として在宅精神障害者にインタビューを実施した。対象者の選定条件として「在宅にて生活を送る中で、自らの生活が好転していると捉えていること」、「担当の保健師も、その本人の生活が好転していると捉えていること」等を挙げ、保健師より紹介を受け、2名の対象者にインタビューを実施し、自分の病気に対する思い、日常生活の様子、病気になってから今までの生活についてよくなったと実感すること、これから送りたい生活等について聴取した。本研究では「生活」という用語を、「本人の価値観、習慣、人とのつながり、社会的役割、居住環境、経済状況に関連した生きるための日常の営み」と定義した。分析過程では、用語の定義に沿って、逐語録より生活の変化とその影響要因を導き出した。調査2では、調査1の対象者の生活の変化に対する影響要因となる人物にインタビューを実施する予定であったが、本人の了解を得られない等の倫理的配慮より、実施できなかった。調査3では、調査1の対象者を担当している行政保健師2名にインタビューを実施し、調査1の対象者への支援について、支援内容、その意図等について聴取した。分析過程では、調査1の結果と対比させ、生活の変化と保健師の支援がどのように関連しているのかを導き出した。
可変ブレーキを用いた下肢荷重トレーニング機器の開発

側方抵抗レッグリーチやスプリットスクワットは、膝関節への力学的ストレスは小さく、下肢筋の強化には有効であることを明らかにした。これらのトレーニングをより安全かつ効果的に行うため、ER流体を負荷器としたトレーニングシステムを開発した。システムはコンピュータにより抵抗と速度が制御でき、力学的データの計測も可能とした。側方抵抗レッグリーチの運動解析の結果、新システムでのトレーニングは、従来の装置での運動に比べてトレーニング効果が高まることを示唆した。さらに、運動解析の結果を踏まえて速度制御性を高め、力学データのレポート出力機能も付加した。本研究の目的は、可変ブレーキを負荷器とした負荷量を柔軟に調整でき安全かつ汎用性の高い荷重トレーニング用の抵抗機器を開発し、荷重位での駆動力や制動力などの複合的な筋力評価を可能にすることである。1.側方レッグリーチ動作の解析:トレーニング機器を使用して行う側方抵抗レッグリーチの運動解析を行い、本動作は荷重位において膝関節外反モーメントを抑制しながら股関節外転筋と膝関節伸展筋を強化できるトレーニングであることが明らかとなった。2.スプリットスクワット動作の解析:下肢を前後に開いて行うスプリットスクワット動作の後脚に着目して解析を行った。体幹の前傾と前脚の下腿の前傾を抑制することで、後脚の股関節伸展モーメントの発揮が抑制されて膝関節伸展モーメントが高まり、大腿四頭筋の活動も顕著に増大した。さらに関節間力の算出による圧縮力は両脚スクワットよりも小さく、また後方剪断力が作用したから、関節面への圧縮負荷と前方剪断力を抑制しながら大腿四頭筋に高負荷を与えることができるトレーニングであると考えられた。以上、1.および2.の結果から、可変ブレーキを負荷器としたトレーニング機器によって同様の運動を行うことで更に安全で効果的なトレーニングが可能になると推察された。3.可変ブレーキを用いた抵抗機器の作成:トレーニング機器のシステムを構築し、試作機を作成した。機器は(1)足を載せる可動式の台と、(2)これをスライドさせるレールを配置した土台および(3)可変ブレーキシステムから構成した。ER流体ブレーキを利用した下肢用の荷重トレーニング装置はこれまでになく、上記システム構築に予想以上の時間を要したため、健常人における本試作機を用いたトレーニング動作の運動解析を行うまでには至らなかった。機器が完成し、計測環境は整っているため、次年度から順次計測を行う予定である。1.本研究の目的本研究の目的は、可変ブレーキを負荷器とした負荷量を柔軟に調整でき安全かつ汎用性の高い荷重トレーニング用の抵抗機器を開発し、荷重位での駆動力や制動力などの複合的な筋力トレーニングと評価を可能にすることある。平成22年度にトレーニング装置の試作機を完成した。本年度はパソコンによる抵抗値と速度制御のシステムを付加し、健常者の運動解析から本装置によるトレーニング動作が下肢関節に与える力学的影響を明らかにした。2.研究の成果1)パソコンによる抵抗および速度制御のシステム付加本装置の抵抗値と速度のパソコン制御を可能にする専用のソフトを開発した。まず、抵抗値の制御が可能となり、パソコン制御下での等負荷での抵抗トレーニングが実施可能となった。さらに、運動中に装置に加わった速度、最大速度、最大速度到達時間、パワーなどのパラメータがソフトにより算出可能となった。このことから、荷重位での下肢の駆動力のトレーニングと定量的評価が可能となり、これまでにはなかったトレーニングと評価の方法が開発された。しかし、速度の制御は、下肢の力に対する制動力が不足するために運動を制御しきれなかった。2)健常者を対象としたトレーニング動作の運動解析本装置の等負荷モードにおいて、健常者の側方抵抗レッグリーチ動作における支持脚の運動解析を行った。本装置での運動は従来のゴムバンドを用いた抵抗装置による運動に比べて、運動の開始初期から股関節外転モーメントが高まり、最大値が有意に高値を示すとともに、仕事量も増大した。さらに、膝関節の外反モーメントの発生も抑制された。このことから、本装置を用いた側方抵抗レッグリーチ動作は、荷重位での動作に重要な股関節外転筋の活動を高め、また膝関節の外反モーメントを抑制しながら大腿四頭筋、大殿筋、腓腹筋などの抗重力筋を強化できるトレーニングであることが示唆された。以上の結果から、本装置でのトレーニングはこれまでにはないトレーニング効果が得られることが示唆され、本研究は荷重位での新たなトレーニング方法やその体系を確立することに寄与すると考えられた。1.本研究の目的と経過本研究の目的は、ER流体を負荷器とした安全かつ汎用性の高いトレーニング装置を開発し、荷重位でのトレーニングや複合的な筋力評価を可能にすることである。平成22年から23年は、装置の試作機を作成して抵抗値や速度制御のパソコン制御システムも付加し、運動中に装置に加わった力学的パラメータの計測を可能とした。

さらに健常者に対する等抵抗負荷でのトレーニング動作を解析し、従来の装置に比べて優れた運動効果が得られる可能性を示唆した。しかし、速度の制御は、下肢の力に対する制動力が不足していた。2.本年度の研究成果1等速度制御の実現:パソコンによる速度制御システムを改変して速度の制御性能を高めた。健常者による動作検証実験の結果、1.0m/s未満の速度における等速度制御が可能であることを示した。制動力は117Nが最大であった。さらに装置の電気回路系の配線を改修した結果、制動力は132Nまで高まった。2力学データ出力機能の付加:ソフトの改変により装置から得られる力学情報の表示機能を高め、結果のチャート式の出力機能も付加して被験者へのフィードバックを可能にした。以上の研究成果から、本装置によるトレーニングは、運動中に変化する下肢関節角度に対して適切な負荷を常に与えることが可能であり,実際の動作に直結する筋力の強化が可能と考えられた。したがって本研究は、荷重位での新たなトレーニング方法やその体系を確立することに貢献すると考えられた。パソコンによる速度の制御について、下肢の力に対する制動力が不足するために運動を制御しきれなかったため、制御方法について検討して装置の改変を行う必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究分担者の施設においても速度制御の方法について検討を行い、本年度中にパソコンによる速度制御を可能とし、健常者での運動解析へと進める。トレーニング装置が1台のみであるため、研究代表者の施設における実験の進行が遅れることを防ぐため、新たに試験用の装置を作成して研究分担者の施設に配置する。