hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品価格と栄養摂取のミクロ実証分析：栄養格差の経済学的考察

本年度は、世界的に肥満が増加するなか、日本人の肥満度がなぜ低位に留まっているのかを明らかにするために、日本における食品価格の長期的変化とその肥満度への影響を分析した。具体的には、まず、1975-2015年の「家計調査」の食品支出データに「小売物価統計調査」の価格データと「日本食品標準成分表」等の栄養データを連結したデータセットを構築し、都道府県別にカロリーと主要栄養素の平均摂取量を推計した。次に、国際比較が可能な食品の価格変化の指標として初めて、カロリー価格指数と栄養素価格指数を推計し、日本においては長期的にカロリーの実質価格が低下し、特に脂肪の食物繊維に対する相対価格が顕著に低下していることを明らかにした。また、都道府県間の比較も行い、カロリーおよび栄養素価格の水準と趨勢が地域によって異なることも明らかになった。最後に、都道府県別パネルデータを用いて、栄養素等の価格指数と児童の肥満度指数の関係を分析し、カロリー価格と児童のBMIの間には有意な負の相関があることを見出した。本研究は、日本においても欧米と同様にカロリーの実質価格が低下していること、さらにカロリー価格の低下は肥満を増加させる方向に働くことを示し、日本人の肥満の決定要因について新しい知見を与えるものである。また、カロリー価格指数および栄養素価格指数という指標を編み出し、その推計を行った点も革新的である。これらの研究成果は、稲倉典子・井深陽子・阿部修人・森口千晶「日本におけるカロリー価格指数と栄養素価格指数の長期的推計」として学術誌に掲載される予定である。初年度である本年は、「家計調査」と「小売物価統計調査」を用いた長期的分析を集中的に進めた。政府統計の連結作業などデータセットの構築には多大な労力を要したが、無事にこれを完了することができ、さらに都道府県パネルデータを用いた実証分析で興味深い結果を導き、大きな成果を得ることができた。食品価格の長期的分析に努力を傾注したために、「国民健康栄養調査」を用いた栄養格差の分析についてはまだデータ整備の段階に留まっているが、プロジェクト全体としては順調な進展がみられた。来年度は、本年度の研究で明らかになったカロリー価格指数と栄養素価格指数の推計上の問題点について、改善方法をみつけ、より精緻な実証分析を行う予定である。また、栄養格差の研究を重点的に行い、「国民健康栄養調査」の個票データと「国民生活基礎調査」の個票データを連結して、所得階層別の栄養素等摂取量と価格の推計を行う。
澱粉の老化に伴うゲル構造および結晶構造の形成が老化澱粉の物性に及ぼす影響

澱粉の老化は,硬く,消化性の悪い状態となり一般的に好まれないが,シリアル等,老化による特性を生かした製品も存在するため,老化によって生じる物性変化を把握し,老化を制御することが必要である。しかし,老化過程では様々な物理的な構造変化(ゲル構造や結晶構造の形成)が生じること,多数の要因が老化に影響すること,老化評価が難しいことが挙げられるため,老化による一連の物理的な構造変化と物性との関連性を系統的に明らかにした研究はみられない。本研究では,老化に影響を及ぼす要因(水分量,保存温度)を踏まえ,老化による物理的な構造形成機構(結晶構造,ゲル構造)と物性変化との関連性を明らかにすることを目的とする。
生活習慣病発症を予知する食事とエピゲノム修飾の解明

妊娠期の母親の栄養摂取状態は、子どもの成人期の健康状態に影響を及ぼす。母親のエネルギー摂取が不足すると血糖値およびコレステロール濃度が高値を示した。また、高脂肪食では低メチル化遺伝子が4%多く、肝臓の遺伝子発現は増加し、エネルギー制限では超高メチル化遺伝子が25%増加し、肝臓の遺伝子発現が低下していると考えられた。したがって、胎児の遺伝子発現に母親の栄養摂取が過剰であっても、また欠乏しても影響を与えることが明らかになった。パラチノース・オレイン酸の組み合わせ食(PO)及びその対照であるシュクロース・リノール酸(SL)の組み合わせ食をラット母体が摂取した場合の出生児の肥満、糖尿病発症に与える影響を膵臓Pdx1のエピジェネティクス制御に着目し検討した。食餌の種類によりPO、SL及びPOの50%カロリー制限POCR、SLの50%カロリー制限SLCRの4つの群に分けた。さらに、すべての群の出生児に肥満・2型糖尿病を誘発する高ショ糖高脂肪食を食べさせた。3週齢(離乳時)の時点では、血漿インスリン値及び膵臓のPdx1とInsulin1のmRNA発現はSL群に比べ、PO群、POCR群、SLCR群で低値がみられた。しかし、Pdx1に対するエピジェネティクス変化は認められなかった。続いて出生児に12週間高脂肪食負荷した15週齢の時点では、OGTTと膵島形態学的評価によりPO群とPOCR群はインスリン抵抗性をより誘導したことが示唆された。しかし、膵臓のPdx1とinsulin1のmRNAレベル及びPdx1のエピジェネティクス変化は認められなかった。以上より、妊娠期のCR及びPO食摂取は、出生児の肥満及び代謝異常を促進させた。また、膵臓Pdx1以外の因子がエピジェネティクス制御に関与していることが明らかになった。【目的】母親の栄養摂取が不十分で胎児の栄養不良のときに、子宮内発育不全がみられ、成人期に栄養代謝障害および生活習慣病の発症につながるといわれている。しかし、近年は母親が肥満や糖尿病のときにも胎児に影響を及ぼすことが明らかになってきている。そこで、母親の栄養摂取過剰および栄養不足のときの胎児への影響について検討した。【方法】10週令のメスSDラットを高エネルギー食(4.81kqal/g)群(HC群)、通常エネルギー食(3.95kcal/g)群(Cont群)、エネルギー制限食(1,98kcal/g)群(CR群)に分け、21日目に出産した。出生後は通常食を自由に食べさせて授乳させた。離乳前の3週で仔ラットを解析した。【結果・考察】体重および内臓脂肪はCR群で他群より低値を示した、CR群が、血糖値およびコレステロール濃度は高値を示し、中性脂肪およびレプチンは低値を示した。肝臓のメチル化DNAの平均値は、HC群、Cont群、CR群で、それぞれ3,26±0.79、3.23±0.78、3.31±0.86で、3群間で差はなかった。そこで、メチル化レベルのピーク値を基準に低、中、高、超高に分けて検討した。その結果、HC群は低メチル化遺伝子が4%多かった。このことは高脂肪食では肝臓の遺伝子発現は増加していると考えられた。さらにCR群では超高メチル化遺伝子が25%増加していた。このことはエネルギー制限によって肝臓の遺伝子発現が低下していると考えられた。
情報化社会における経済システムの変容と市場メカニズムに関する研究

現在,情報の多様性と情報の共通認知の問題,情報の共有と共通認知との関連,情報の多様性と市場取引におけるスペキュレーションの可能性の問題,多様な情報の下での合理的期待均衡と情報の共有化現象,市場における情報の伝達と合理的信念等の問題を研究中であり,研究ノートDifferential Informationとしてまとめている.進行中の研究ノートの内容を第4群の成果公刊の企画に盛り込む予定である.現在,情報の多様性と情報の共通認知の問題,情報の共有と共通認知との関連,情報の多様性と市場取引におけるスペキュレーションの可能性の問題,多様な情報の下での合理的期待均衡と情報の共有化現象,市場における情報の伝達と合理的信念等の問題を研究中であり,研究ノートDifferential Informationとしてまとめている.進行中の研究ノートの内容を第4群の成果公刊の企画に盛り込む予定である.
三次元マイクロCTによる顕微仮想化内視鏡を用いた細気管支肺胞内の探索システム

研究の目的細気管支肺胞領域の観察システムの開発をはかり、肺気腫を中心とした肺病変の病理を観察して、細管支肺胞領域の構造変化について検討を行い、本システムの有用性を評価する。結果肺末梢組織の気腔を仮想化内視鏡システムを用いて探索し、顕微鏡的レベルで終末細気管支から呼吸細気管支、肺胞道、肺胞に至る経路を連続的に観察する方法を健常肺と病変肺に適応して、従来の病理学的連続切片法では実現不可能な、非破壊的三次元画像法による観察で疾患の特徴を明らかにした。まとめ伸展固定肺標本をマイクロフォーカスコーンビームCT画像で撮影してえられた高空間分解能三次元画像データに基づくVirtual Endoscopyの手法で細気管支肺胞領域の微細空間を顕微鏡的レベルで探索できた。画像表示条件の調整によって肺胞腔と肺胞壁の画像は変化するので、今後は一般化出来るような条件づくりを要すると考える。また、探索中の気道の計測精度についても検討を加える必要がある。今後は多数の症例の検討を背景とした研究を要すると思われるが、伸展固定肺標本の収集が必要で、現在さらに検討中である。COPDに対するComputer Aided Diagnosisによる慢性閉塞性疾患の肺の構造変化の理解、診断と病態の評価について、中枢気道についてはVirtual Endoscopyで、末梢領域については本研究で報告したMicroscopic virtual Endoscopyによって検討を進めている。方法:微細空間を顕微鏡的レベルで観察する方法として、Heitzman法によって気腔を保った状態で固定した伸展固定肺標本を、工業用マイクロフォーカスコーンビームCT装置で撮影し、計算機処理実験に供した。高空間分解能三次元画像データに基づき、森健策らが開発したNew VESを使用したvirtual endoscopyの手法を用いてパーソナルコンピュータDell Precision 670(Xeon 3.2GHz x 2CPU)上で表示させ、顕微鏡レベルで仮想的末梢肺構造内部の気道と血管内を高速にnavigationするシステムを構築した。結果:モニタ上に数10μmレベルの空間分解能を持った高精細画像の仮想的末梢肺組織を表示出来た。内部を探索すると終末細気管支から分岐後に、壁の薄い半球状くぼみを伴う呼吸細気管支と考えられる領域を越えると、壁の薄い管状構造に多数の肺胞と考えられる直径100200μmの半球状の構造が終端を形成していた。結論と今後の計画:本年度の研究で構築した顕微鏡的仮想化気管支鏡システム(mVES)により末梢気道を肺胞までnavigationし、末梢肺の微細構造を観察することが出来た。次年度は、正常構造と病変を比較するnavigation diagnosisへの応用について検討する。研究の目的:気腔を保った状態で固定する伸展固定肺標本をマイクロフォーカスコーンビームCT画像で撮影してえられた高空間分解能三次元画像データに基づくvirtual endoscopyの手法で細気管支肺胞領域の微細空間を顕微鏡的レベルで探索し、分析して医学的意義について検討する。材料と方法:Heitzmanの方法による伸展固定肺を10症例作成し、この内から10x10x10mmの大きさの標本を切り出してマイクロフォーカスコーンビームCTで撮影し、LANに接続したハードディスクアレイに保存した。末梢肺野の構造分析には、パーソナルコンピュータDell Precision 650(Xeon 3.6GHz x 2CPU)上で共同研究者の森、鳥脇らが開発したアプリケーションであるvirtual endoscopy system「New VES」を用いて微細肺構造を三次元的に観察し、気道内腔を探索した。結果:健常肺のみならず病的状態について検討する目的で病変肺のHeitzman伸展固定肺、10症例のデータを収集し、うち2症例について分析した。マイクロフォーカスコーンビームCTによる撮影条件の検討では、画像再構成関数に高空間周波数領域の輪郭強調処理等を行うとノイズが著しく現れるので、注意を要することが判明した。撮影条件と顕微仮想化内視鏡処理プログラム条件の最適化をおこなって、一般性の高い処理条件を得た。

肺末梢組織の気腔を仮想化内視鏡システムを用いて探索し、顕微鏡的レベルで終末細気管支から呼吸細気管支、肺胞道、肺胞に至る経路を連続的に観察する方法を健常肺と病変肺に適応して、従来の病理学的連続切片法では実現不可能な、非破壊的三次元画像法による観察で疾患の特徴を明かにした。仮想化内視鏡システム上で、計測機能の充実をはかった。肺胞道に至るまでの気道壁は連続性に面をなすが、肺胞道に達すると、気腔の壁は薄くなり、多数の肺胞腔が出現する。肺胞領域は微細な網目状構造の多面体からなる気腔の連続構造を示した。顕微仮想化内視鏡システムによる末梢肺探索の画像を医学部4年の医療情報科学と機器診断学の気管支内視鏡の講義、および5年の学生実習で供覧した。
有限単純群の構造と素数グラフ

研究代表者または研究分担者は下記の研究集会に参加し講演した。第22回代数的組合せ論シンポジュウム(6月27日29日、愛媛大学)京都大学数理解析研究所研究集会「有限群のコホモロジー論の研究」(8月29日9月2日)京都大学数理解析研究所研究集会「代数的組合せ論とその周辺」(10月2日6日)研究集会「有限群とその周辺」(10月31日11月1日、熊本大学)八牧宏美は偶数位数の群の位数は2-ランクが1でなければ、ある位数2の元の中心化群の位数の3乗で抑えられることを有限単純群分類定理を用いて証明した。これは原田耕一郎の予想を解決したことになる。証明の過程で1)有限単純群に対してはこの主張が正しい。2)有限単純群の位数2の元の共役類が全てその自己同型群で移り合うことはない。ことを示した。さらに「有限単純群では、任意の位数2の元の中心化群の位数の3乗が群の位数を抑えるであろう」という高城直也の予想を標数2の体上の特殊射影変換群と斜交群に対して確認した。平峰豊は伊藤昇によるSL(2,5)の研究に触発されて、5次交代群の中には2個の相対差集合が存在することを証明した。少なくとも1個存在することはChen, Liによって既に証明されていた。渡邊アツミは可換不足群を持つブロックのパーフェクトイソメトリーに関するBroue予想をある条件のもとで証明した。千吉良直紀は北詰正顕、原田昌明と共同でホール・ジャンコ群が作用する長さ100の自己相対符号を構成した。さらに自己同型群がホール・ジャンコ群の自己同型群となる2-(100,22,168)デザインを構成した。澤辺正人はp-根基部分群からなる順序複体のオイラー標数のP-部分の下限を決定した。ことを示した。研究代表者、研究分担者、は下記の研究集会に参加し、研究討論、研究情報の交換を行った。・第21回代数的組合せ論シンポジュウム、6月28日-30日(信州大学)・第16回有限群論草津セミナー、7月29日-8月1日(草津セミナーハウス)・第49回代数学シンポジュウム、8月2日-5日(仙台国際センター)・京都大学数理解析研究所研究集会「代数的組合せ論」、12月13日-15日八牧宏美(代表者)、平峰豊(分担者)、澤辺正人(分担者)、千吉良直紀(分担者)は講演を行った。八牧は素数グラフを応用して散在型単純群の極大部分群を簡明に分類する方法について研究した。飯寄は有限群の可解グラフが連結となることを、有限単純群の分類を用いないで証明した。さらに可換グラフの位数2の元を含む連結成分が2個以上存在すればフロベニウス群、L_2(2^n)、S_z(2^n)となることを証明した。平峰はA_5の中には非同値な自明でない2つの相対差集合が存在することを証明した。これは有限単純群の中で相対差集合を発見した最初の結果である。千吉良は北詰正顕(千葉大)、原田昌昭(山形大)と共同でホール・ヤンコ群J_2で不変な、長さ100の自己相対符号を構成した。さらに自己同型群がJ_2:2となる2-(100,22,168)デザインを構成した。

澤辺は簡約Lefschetz加群の直和因子と部分群複体についての研究を行った。研究代表者または研究分担者は下記の研究集会に参加し講演した。第22回代数的組合せ論シンポジュウム(6月27日29日、愛媛大学)京都大学数理解析研究所研究集会「有限群のコホモロジー論の研究」(8月29日9月2日)京都大学数理解析研究所研究集会「代数的組合せ論とその周辺」(10月2日6日>研究集会「有限群とその周辺」(10月31日11月1日、熊本大学)八牧宏美は偶数位数の群の位数は2-ランクが1でなければ、ある位数2の元の中心化群の位数の3乗で抑えられることを有限単純群分類定理を用いて証明した。これは原田耕一郎の予想の一つを解決したことになる。証明の過程で1)有限単純群に対してはこの主張が正しい。2)有限単純群の位数2の元の共役類が全てその自己同型群で移り合うことはない。ことを示した。さらに「有限単純群では、任意の位数2の元の中心化群の位数の3乗が群の位数を抑えるであろう」という高城直也の予想を標数2の体上の特殊射影変換群と斜交群に対して確認した。平峰豊は伊藤昇によるSL(2,5)の研究に触発されて,5次交代群の中には2個の相対差集合が存在することを証明した。少なくとも1個存在することはChen, Liによって既に証明されていた。2面体群の中にはアフィン型と非正則の相対差集合が存在しないことを証明した。可換p-群に対してMa-Schmidt予想が正しいことを証明した。渡邊アツミは可換木足群を持つブロックのパーフェクトイソメトリーに関するBroue予想をある条件のもとで証明した。千吉良直紀は北詰正顕、原田昌明と共同でホール・ジャンコ群が作用する長さ100の自己相対符号を構成した。さらに自己同型群がホール・ジャンコ群の自己同型群となる2-(100,22,168)デザインを構成した。澤辺正人はp-根基部分群からなる順序複体のオイラー標数のP-部分の下限を決定した。
樹状突起パターンの多様性を生み出す転写調節システムの解明

神経細胞の入力を担う樹状突起の形態は、神経細胞のクラスごとに非常に多様であり、入力情報の特異性に寄与する。ショウジョウバエ末梢神経系のdendritic arborization(da)neuronは樹状突起の分岐の複雑さと受容野の大きさに従ってクラスIからクラスIVに分類される。我々はこれまでに最も単純なクラスIで発現する転写調節因子Abrupt(Ab)と最も複雑なクラスIVで発現する転写調節因子Knot (Kn)が、それぞれのクラスに特徴的な樹状突起パターンの形成を担うことを明らかにした。KnとAbが、どのような遺伝子の発現を調節することで、クラスに固有の突起パターンを形作るのかを明らかにするために、生体内での転写因子結合部位を同定するDNA adenine methyltransferase identification(DamID)法を用いて、下流遺伝子の網羅的探索を行った。DamlD法によるAbあるいはKnの結合部位情報から、さらに、da neuronで転写調節を受ける遺伝子を同定する目的で、幼虫において全てのda neuronでAbあるいはKnを強制発現させた後、そのdaneuronを磁性ビーズによって単離してRNAを回収し、発現マイクロアレイ解析を行って、発現プロファイルをコントロールと比較した。DamIDと発現マイクロアレイ解析で抽出した遺伝子のうち約100遺伝子に着目し、RNAiを用いた機能喪失実験を行った。約30の遺伝子にクラス1あるいはIVでの表現型が観察された。現在、それらの遺伝子のより詳細な機能の解析を行っている。今後、AbやKnの標的遺伝子が樹状突起形態形成のどのような側面を担うことで、クラスに特徴的な樹状突起を形作るのか、分子的なメカニズムを解明したい。我々はこれまでに最も単純なクラスIで発現する転写調節因子Abrupt(Ab)と最も複雑なクラスIVで発現する転写調節因子Knot(Kn)が、それぞれのクラスに特徴的な樹状突起パターンの形成を担うことを明らかにした。KnとAbが、どのような遺伝子の発現を調節することで、クラスに固有の突起パターンを形作るのかを明らかにするために、DNA adenine methyltransferase identification(DamID)法を用いて、下流遺伝子の網羅的探索を行っている。DamID法は、生体内において転写因子結合部位を特異的メチル化により標識し、同定する手法である。具体的には、転写調節因子AbとKnの下流遺伝子を探索する目的で、DamID法を用いたマイクロアレイ解析を行った。まず、DamID法に用いるトランスジェニック系統の樹立、評価を行った後、それらの系統からゲノムDNAを調製した。DamID法によるタイリングアレイ実験を行い、転写調節因子の染色体上での結合部位について、ゲノム規模でのデータを取得した。バイオインフォマティクスにより開発したデータ解析プログラムを用いで、結合部位近傍に存在する下流遺伝子候補の探索、絞り込みを行った。現在、in situ hybridization法または抗体染色法による候補遺伝子群の生体内での発現パターン解析と、樹状突起形態形成における機能解析の実験を行っている。ショウジョウバエ末梢神経系のdendritic arborization (da)neuronは樹状突起の分岐の複雑さと受容野の大きさに従ってクラスIからクラスIVに分類される。KnとAbが、どのような遺伝子の発現を調節することで、クラスに固有の突起パターンを形作るのかを明らかにするために、DamID法を用いて、下流遺伝子の網羅的探索を行っている。具体的には、DamID法を用いたマイクロアレイ解析を行い、転写調節因子AbとKnの染色体上での結合部位について、ゲノム規模でのデータを取得し、結合部位近傍に存在する下流遺伝子候補の探索、絞り込みを行った。絞り込んだ標的候補遺伝子について、in situ hybridization法による生体内での発現パターン解析を行った。さらに、樹状突起形態形成における機能喪失実験を行い、クラスIニューロンやクラスIVニューロンの樹状突起形態形成に重要な働きを担うことが期待される遺伝子を複数得ることができた。DamID法によるAbあるいはKnの結合部位情報からさらに、da neuronで機能し、樹状突起の形態形成に役割を担っている遺伝子を同定する目的で、da neuronを単離してRNAを回収し、発現マイクロアレイ解析を行っている。

KnとAbが、どのような遺伝子の発現を調節することで、クラスに固有の突起パターンを形作るのかを明らかにするために、生体内での転写因子結合部位を同定するDNA adenine methyltransferase identification(DamID)法を用いて、下流遺伝子の網羅的探索を行った。DamlD法によるAbあるいはKnの結合部位情報から、さらに、da neuronで転写調節を受ける遺伝子を同定する目的で、幼虫において全てのda neuronでAbあるいはKnを強制発現させた後、そのdaneuronを磁性ビーズによって単離してRNAを回収し、発現マイクロアレイ解析を行って、発現プロファイルをコントロールと比較した。DamIDと発現マイクロアレイ解析で抽出した遺伝子のうち約100遺伝子に着目し、RNAiを用いた機能喪失実験を行った。約30の遺伝子にクラス1あるいはIVでの表現型が観察された。現在、それらの遺伝子のより詳細な機能の解析を行っている。今後、AbやKnの標的遺伝子が樹状突起形態形成のどのような側面を担うことで、クラスに特徴的な樹状突起を形作るのか、分子的なメカニズムを解明したい。
力覚提示が可能な微細作業用マニピュレータのための液圧駆動による把持機構の開発

マニピュレータが対象を把持した手応えをオペレータに伝えるシステムを実現するため,液圧駆動を用いた把持機構を試作した.試作した把持機構を用いて対象を把持した際の把持力を検出できることを確認し,鉗子部および液供給部の機構を改善することで力の検出精度を向上することができた.また生体試料を用いた把持実験を行い,その結果より把持した生体の剛性等の機械的特性の差異を判別することが可能であった.マニピュレータが対象を把持した手応えをオペレータに伝えるシステムを実現するため,液圧駆動を用いた把持機構を試作した.本機構はベローズを駆動機構とし,ベローズに水を供給・吸引することで鉗子等を動かすことができ,かつベローズ内の内圧変化を測定することにより,外力を検知することができるセンシング機能を有するアクチュエータである.さらに試作した把持機構を用いて基本的な動作の確認と,液圧駆動の位置および検知する力の精度向上を確認した.試作機の評価によって,ベローズの伸張動作方向により把持力の検知精度に差異があることを明らかにした.また把持部の開閉時にかかる慣性モーメントの違いにより,ベローズ内の液圧変動に変化が生じることを確認した.これより機構のパラメータに液圧変動を最大化する最適値があることが判明した.改良の結果,従来よりも50%程度,把持力の検出値を高めることができ,より高精度に把持力を検出する機構を完成させた.今後は模擬血管等を用いて生体に近い対象物を把持した際の評価実験を行うと共に,力覚フィードバックを行うマニピュレートシステムの構築を進める予定である.平成27年度で予定していた把持機構の改良について,従来手法よりも高精度に把持力を検出することができ,目標を満たすことができた.平成28年度に予定しているマニピュレートシステムの構築に既に着手しており,今後も目標とする進捗度を達成するための目途を付けている.オペレータにマニピュレータが対象を把持した際の手応えを伝えるシステムを実現するため,液圧駆動を用いた把持機構を試作した.先行研究において申請者が開発した液圧駆動型関節機構の基本原理を用いて,把持部の開閉をベローズの伸張によって行う機構とした.試作機は生体組織を把持できるよう医療鉗子を模した物である.まず最初に鉗子部分の試作を行い,より微細な力を検出できるよう設計開発を行った.パスカルの定理により,原理的にはエンドエフェクター側と液供給を行う側での断面積比を大きくすることで計測する力を増幅することができる.試作機ではおよそ500倍程度のゲインが得られるものとした.この試作した鉗子機構を用いて,精度向上について評価実験を行った.その結果,理論値に近い増幅比が得られ,従来よりも50%程度,把持力の検出精度を高めることができ,より高精度に把持力を検出できる機構が実現できた.さらに液供給を行う機構についても,従来シリンダによる供給機構であったものを開発に3Dプリンタ等を用いることで,流路を一体化させる機構への設計改善を行った.これについても評価実験を行い,これまで精度低下を招く原因であった液漏れによる圧力低下をほぼ0に抑えることができ,またヒステリシスについても低減することができた.今後は本システムを用いて生体を把持する評価実験を行い,微細な力覚をフィードバックできるマニピュレートシステムの実用化を目指す.また一方で,生体を把持した際の剛性や粘弾性などの機械的特性をデータ化する生体組織の機械的特性の数値化を行う予定である.平成27年度で予定していた把持機構の改良について,従来手法よりも高精度に把持力を検出することができた.平成28年度に予定していたマニピュレートシステムの構築について,既にシステムを完成させ評価実験を行える段階である.平成29年度の評価実験について既に医学部と共同で行う生体を用いた評価実験を計画しており,そのための予備実験を既に行っている.今後,本申請課題の最終的な目標を達成する目途を既に付けている.マニピュレータが対象を把持した手応えをオペレータに伝えるシステムを実現するため,液圧駆動を用いた把持機構を試作した.本機構はベローズを駆動機構とし,ベローズに水を供給・吸引することで鉗子等を動かすことができる.加えてベローズ内の内圧変化を測定することにより,外力を検知できることから,センシング機能を有するアクチュエータである.さらに試作した把持機構を用いて対象を把持した際の把持力を検出できることを確認し,鉗子部および液供給部の機構を改善することで力の検出精度を向上することができた.また生体試料を用いた把持実験を行い,その結果より把持した生体の剛性等の機械的特性の差異を判別することが可能であった.加えて,これらの機械的特性を表現する数学的モデルを構築し,新たに生体の種類や病理的な違いを機械的特性より判別する手法を提案した.これより本システムにより把持することで,生体の機械的特性をデータ化することができることが明らかとなり,本システムの原理を用いたロボットによる触診による診断の実現性を示すことができた.これらの成果は評価の高い海外欧文誌論文に掲載,または国際会議において発表がなされ,特に臓器の把持力の違いを検出した成果については,国際会議3rd CIRP Conference on BioManufacturin(11-14,July,2017,Chicago, U.S.)においてBest Paper Awardを受賞するなど非常に高い評価を受けた.

今後は本システムの実用化に向け更なる評価実験を重ね,本研究成果が手術マニピュレータの安全性・正確性を高めることに寄与できるよう,研究を進めていく予定である.マニピュレータが対象を把持した手応えをオペレータに伝えるシステムを実現するため,液圧駆動を用いた把持機構を試作した.試作した把持機構を用いて対象を把持した際の把持力を検出できることを確認し,鉗子部および液供給部の機構を改善することで力の検出精度を向上することができた.また生体試料を用いた把持実験を行い,その結果より把持した生体の剛性等の機械的特性の差異を判別することが可能であった.平成28年度は試作した把持部を用いて,オペレータに把持する際の力覚を提示するマニピュレートシステムの開発を行う.先行研究において開発した関節の屈曲に関する抵抗力をフィードバックするインタフェースシステムの原理を基に,把持機構に合わせた操作システムと力検知のための反力の提示方法について検討を行う.また,生体組織を把持する際に,把持力と把持対象の変形量を推定することで,対象の粘弾性モデルを同定する.このモデル構築により把持対象の機械的特性を記録できるほか,力覚提示に粘弾性モデルを適用することで,より正確な手応えをオペレータに提示することができる.このようなプロセスに従い,当初の計画通り課題を推進する予定である.平成29年度は構築した力覚フィードバックできるマニピュレートシステムを用いて,評価実験を行い,把持する感覚の知覚や,把持する対象の機械的特性の判別の可否について調べる.評価については医師など医療関係者らが実験に参画し,実施する予定である.最終的にこれらの評価を基に,本システムの実用に対する有効性を示す.工学購入した装置や材料費が当初の見積もりよりも安く購入することができたため,残額が生じた.この額を翌年度分に加えることで,購入予算が増額し,研究計画をより充実させることができる.H28年度におけるフィードバックシステムの構築について,困難が予想された制御装置の開発が予想以上に順調に進み,当初,想定していたトライアルのための試作品の開発等が必要なくなったため,予定していた金額よりも少ない執行額であった.マニピュレートシステムの評価実験に必要な模擬血管等の把持実験試料を,予定より多く購入する予定である.H29年度における評価実験をより充実したものとするため,また本成果を国際的にアピールするため,当初の予算に対し実験試料の購入費と旅費を拡充させる.
耐タンパデバイスを利用した効率的な関数型暗号設計法および安全性検証法の研究

近年,ネットワークサービスからの情報漏洩問題が大きな社会問題となっており,その根本的解決手法の確立が求められている.本研究では,この問題に対処するために関数型暗号を応用した安全なアクセス制御方式の実現を目的とし,関数型暗号の実用化に必要となる基盤技術の研究開発を行った.本研究の研究成果として以下の2点が得られた.(1)関数型暗号を効率よく実装するための一つの方法として,耐タンパデバイスの部分的利用が有効であると考え,暗号実装の一部を耐タンパデバイス上で実施する際の安全性評価を行った.(2)関数型暗号自体の鍵漏洩対策として,復号鍵の更新が可能な効率的な関数型暗号を提案し,その安全性評価を行った.近年,ネットワークサービスからの情報漏洩問題が大きな社会問題となっており,その根本的解決手法の確立が求められている.本研究では,この問題に対処するために関数型暗号を応用した安全なアクセス制御方式の実現を目的とし,関数型暗号の実用化に必要となる基盤技術の研究開発を行った.本研究の研究成果として以下の2点が得られた.(1)関数型暗号を効率よく実装するための一つの方法として,耐タンパデバイスの部分的利用が有効であると考え,暗号実装の一部を耐タンパデバイス上で実施する際の安全性評価を行った.(2)関数型暗号自体の鍵漏洩対策として,復号鍵の更新が可能な効率的な関数型暗号を提案し,その安全性評価を行った.近年,ネットワークサービスが広く普及し,我々の生活に不可欠な社会インフラの一つとなっている.しかしながら,サイバー攻撃などによるネットワークサービスからの情報漏洩問題が大きな社会問題となっており,その根本的解決手法の確立が求められている.本研究では,この問題に対処するために,関数型暗号を応用した安全なアクセス制御方式の実現を目的とし,関数型暗号の実用化に必要となる基盤技術の研究開発を行った.本研究の研究成果として以下の2点が得られた.(1)関数型暗号を効率よく実装するための一つの方法として,耐タンパデバイスの部分的利用が有効であると考え,暗号実装の一部を耐タンパデバイス上で実施することを想定し,耐タンパデバイスの物理的な攻撃に対する安全性検証を行った.研究では,耐タンパデバイスに対する強力な攻撃であるサイドチャネル攻撃を対象とし,現実的な攻撃者がサイドチャネル攻撃を利用し耐タンパデバイスに対して攻撃を行うために必要となる計算量を実験により評価し,その困難さを示した.(2)関数型暗号自体の鍵漏洩対策として,フォワード安全性を持つ効率的な関数型暗号を提案した.フォワード安全性とは,ユーザの持つ復号鍵が万が一漏洩した場合においても,漏洩した復号鍵では過去の暗号文を復号できないという安全性である.さらに,提案方式は適応的選択暗号文攻撃に対しても安全性を持つ方式であり,これら2つの安全性を同時に満たす初めての関数型暗号方式である.
脊柱靭帯骨化症の成因に関する検討-全身性骨化に関する免疫学的・内分泌学的検討

当教室では厚生省脊柱靭帯骨化症調査研究班に所属し本疾患の調査研究を行っている。我々は本疾患が全身的骨化素因を有し、その部分現象として脊柱靭帯骨化が認められるという仮説を立てた。そこで当教室で現在行っている培養靭帯細胞が産生する各種増殖因子の測定の続行、および全身的骨化素因の1つとして末梢単核球に着目し、健常人と骨化症患者の末梢単核球増殖能の比較やそれらのエストロゲン存在下での比較検討を行った。1、まず脊柱靭帯骨化症患者の非骨化部靭帯組織を手術時に摘出し培養、3-5代経代後の細胞に各濃度に希釈した3,17-Estradiolを1-7日間連続添加しその上清中のTGF-β、b-FGF、IL-1,2.6.TNF-α,GM-CSFなどを測定した。その結果、対照に比較し患者群においてTGF-β、b-FGF産生比はエストロゲン添加で有意に上昇した。また、研究の続行として靭帯細胞の長期継代を試みており、これは本研究終了後も継続して検討する。2、全身的な骨化を導く一つの因子として末梢リンパ球の細胞性免疫能の異常を想定し、これを証明する研究を行った。まずT細胞機能異常の指標として末梢単核球のPHA反応性、およびplate-coatした抗CD3抗体反応性を検討した。その結果、患者群では健常者に比しこれらの反応性が低下していた。ここでT細胞をさらにCD4陽性T細胞に分画しその抗CD3抗体反応性および刺激時のIL-2産生能を検討した。その結果、息者群では抗CD3抗体反応性および刺激時のIL-2反応性が対照に比較して明らかに低下しており末梢T細胞異常はCD4陽性細胞の異常であることが明らかとなった。また、B細胞機能の指標としてPWM、SAC1の反応性を検討したところ、これらも患者群で健常者より低下していた。一方、リンパ球表面マーカー(CD3,4,8,19,25)およびT/B比には異常は見られなかった。さらに末梢単核球のエストロゲンやTGF-β,b-FGF反応性では、エストロゲン添加時には異常が見られなかったものの、その他の増殖因子添加時では患者群で健常者に比較して反応性の低下が見られた。これらのことからOPLL患者では末梢単核球の機能そのものが低下していることが示唆された。3、血清中の各種増殖因子を測定したところTGF-β,b-FGFが患者群で低下していた。4、脊柱靭帯骨化症のタイプ別にこれまでの結果をまとめると、症状の重い分離分節型で免疫能の低下、増殖因子の産生がより強いことが明らかとなった。

4、脊柱靭帯骨化症のタイプ別にこれまでの結果をまとめると、症状の重い分離分節型で免疫能の低下、増殖因子の産生がより強いことが明らかとなった。脊柱靭帯骨化症は厚生省難病特定疾患に指定されており、当教室が所属する厚生省脊柱靭帯骨化症調査研究班を中心に各施設において調査研究が行われている。我々は脊柱靭帯骨化症は全身的骨化素因を有し、その部分現象として脊柱靭帯骨化が認められるという仮説を立てている。そこで今回は、当教室で現在行っている培養靭帯細胞が産生する各種増殖因子の測定やエストロゲン存在下での測定を継続して行った。さらに全身的骨化素因の1つとして末梢単核球に着目し、健常人と骨化症患者の末梢単核球増殖能の比較やそれらのエストロゲン存在下での比較検討を行った。1、まず脊柱靭帯骨化症患者の非骨化部靭帯組織を手術時に摘出し、RPMI-1640medium中で細切後培養した。5代継代後の培養靭帯細胞を24wells plateにて各wellに5X10^5個になるよう調整、分注した後、各濃度に希釈した3,17-Estradiolをそれぞれのwellに1-7日間連続添加した。これらのwellから培養上清を回収し、各wellの培養上清中のTGF-β、b-FGF、IL-1,2,6,TNF-α,GM-CSFなどを測定した。その結果、TGF-β産生はエストロゲン添加で増加し、いずれのエストロゲン濃度でも産生比は3-5日目がピークとなった。また、エストロゲン7.3X10^<-8>M添加時に産生比は最大となり、7.79まで増加した。対照群ではestradio17.3X10^<-6>M添加時に5日目をピークとして産生比が2.21まで増加したが、他の濃度では変化がなかった。また、estradio17.3X10^<-9>M添加時には培養5日目と7日目に対照群で産生比が0.6まで低下したが、患者群では4-5と有意に上昇した。b-FGFも同様に患者群でエストロゲン添加によって増加し、産生比は培養3-5日目をピークとして上昇した。産生比はエストロゲン7.3X10^<-8>添加時の培養3日目に最大となり9.25であった。対照群においても3日目にピークを示したが、最大3.67でいずれのエストロゲン濃度でも患者群は対照群より高値を示した。現在エストロゲンレセプターを染色にて同定することを試みている。2、脊柱靭帯骨化症患者の比骨化部靭帯細胞をエストロゲンや各種増殖因子添加群と非添加群に分けての長期継代培養については、まず腫瘍細胞以外での長期培養が困難であることから培養法を検討中である。これと平行して、手術時に骨細胞を採取し、破骨細胞の継代培養が可能かを検討している。培養法が確立されればエストロゲンやTGF-β、BMP、b-FGF等の各種増殖因子添加群と非添加群に分けてRPMI-1640+10%FCS medium中で長期継代培養し、その形態学的変化を光顕、電顕レベルで観察する予定である。脊柱靭帯骨化症は進行すると脊髄圧迫症状が出現し、患者のQ.O.Lを著しく低下させるだけでなく、症状が現れない時点でも軽微な外傷をきっかけとして脊髄症状を出現させることがある。現在本疾患は厚生省難病特定疾患に指定されており、当教室が所属する厚生省脊柱靭帯骨化症調査研究班を中心に各施設において調査研究が行われている。我々は脊柱靭帯骨化症は全身的骨化素因を有し、その部分現象として脊柱靭帯骨化が認められるという仮説を立てた。そこで今回はまず、当教室で現在行っている培養靭帯細胞が産生する各種増殖因子の測定やエストロゲン存在下での測定を継続して行った。
情報通信技術を活用した多職種連携による臨床研究リテラシー修得支援に関する実践研究

質の高い「チーム医療」の実現には、「多職種連携教育」が重要である。「根拠に基づいた医療」を実践するために「臨床研究リテラシー」は全ての医療者に必須の能力として求められている。「臨床研究リテラシー」の習得のためには、知識の学習だけでなく実際にデータを用いて臨床研究を実践することが非常に効果的であるが、データの入手、整備や構築が困難なことが少なくない。本研究は「多職種連携教育」の一環として情報通信技術を活用した「臨床研究リテラシー」修得のための実践研究である。「系統的レビュー」英文原著臨床研究論文出版活動を継続的に支援し、「臨床研究リテラシー」の普及と次世代の指導的人材育成を行う。
死別を体験した子どもの心理・社会的サポートの構築と検証に関する研究

1.全国の遺児支援団体の協力を得て遺児と保護者の現状や抱えている問題を調査した。結果、母子家庭の貧困が明らかとなった。2.20142016年の間に大切な人を亡くした子どもを支えるボランティア養成講座を10回開催し、、全国に26カ所にまで子どものグリーフプログラムの場が広がった。3.グリーフキャンプの海外での実績をレビューし国内での展開を模索した。4.自尊感情を育むグリーフプログラムを構築した。各コミュニティで子どものグリーフプログラムをワンデイの形で提供すると同時に保護者のグリーフケア、社会的支援を行うことがグリーフサポートとして有効であることが確認された。1.実態調査全国の遺児支援団体の協力を得て遺児と保護者の現状や抱えている問題点を調査した。結果、母子家庭の貧困の実態が明らかとなった。2.現行のグリーフサポートの評価1保護者らに現在のグリーフサポートの評価をしてもらい、不足している内容について意見をもらった。学習支援に関してケーススタディを行った。結果、1対1での丁寧なかかわりが遺児たちの自尊感情を上げ学習意欲を高めている様子が伺えた。2グリーフプログラムに関する文献レビューを行った。結果、グリーフキャンプや認知行動療法などいくつかの介入においてその効果が示された。特に、子どもとその保護者を対象としたグリーフキャンプに関して、その効果が示されている研究文献をレビューした結果、2000年以降の英文と和文の検索の結果、USAにおける6件のグリーフキャンプの研究が抽出された。研究対象となっているすべてのグリーフキャンプにグリーフワークの時間が必ず設けられており、トラウマティックグリーフやPTSDに関連した症状の軽減・家族間における死に関する会話の増加・孤独感の軽減・コーピングスキルに関する学びなどの効果が見られ、グリーフに関連した知識やスキルを持つスタッフによるグリーフワークを組み込むことはグリーフキャンプの絶対条件であると考えられた。本邦で、今後、グリーフキャンプを展開するにあたっては、従来のキャンプの中にいかにグリーフワークを組み込んでいくかによってより効果的なグリーフキャンプが可能であると思われた。3USA Dougy Centerによるスーパーバイズ全米ナショナル子どもグリーフサポートセンターであるDougy Centerにおいて、事例検討およびプログラムに関するスーパーバイズをもらった。結果、日本の特性を踏まえたプログラムの展開の示唆を得た。今後はこれらの示唆をプログラム運営に反映する予定である。1子どものグリーフプログラムの実践と評価:現在、仙台、石巻、陸前高田、東京、福岡、大阪、札幌で開催している大切な人を亡くした子どものグリーフプログラムの運営を続行し、その評価を行った。困難なケースに関しては個別介入をし、ナラティブな情報収集を行った。新たに富山おいてグリーフプログラムを開催できるように「大切な人を亡くした子どもをサポートするボランティア養成講座」を2回行い、山口において「子どもの喪失体験と自尊感情の育み」というテーマで基調講演を行い、プログラム開始にむけて運営指導を実施した。富山と山口は平成28年度からスタートで切る予定である。2地域への啓発:仙台市において「子どもの自尊感情・レジリエンスに関する連続講演」を開催した。1回目のテーマは「子どもの自尊感情と心的外傷後成長(PTG)&#12316;喪失体験を成長に変える&#12316;」2回目のテーマは「生きる力&#12316;レジリエンスの醸成&#12316;」で述べ100名ほどが参加した。また、講演録を現在テープ起こししており、平成28年度に講義録冊子を作成しさらなる啓発を行う予定である。3子どものケアプログラムについてUSAダギーセンターにおいてスーパーバイズをもらうと同時に、全米子どもグリーフ集会においてUSAのグリーフサポートの現状と課題について情報収集をし、今後の研究の示唆を得た。4喪失体験後の子どものサポートについて自尊感情の視点で論文をまとめ投稿した。また震災後の遺児の変化を「東日本大震災被災地・子ども教育白書」に概説として寄稿した。ケアプログラムを評価するための尺度の設定が遅れているため、ケアプログラムに参加している子どもの変化、プログラムの効果の評価が遅れている。今後は既存の自尊感情尺度を利用してプログラムの効果を評価していく予定である。大切な人を亡くした子どものグリーフサポートの場を北海道・岩手・宮城・福島・埼玉・東京・千葉・大阪・福岡で継続すると同時に、山口・富山でのプログラムをスタートさせた。また、宮崎でのプログラムのスタートのための啓発講演およびボランティア養成を行った。啓発講演によりコミュニティのグリーフに関する理解は深まり、他の地域からもグリーフサポートの場を作りたいとオファーが来るなど、各地域で丁寧な活動をし紹介していくことで結果として日本全体的にグリーフサポートの必要性を浸透させていけた。ボランティア養成講座は2日間で10時間の講座で構成し、子どもの自尊感情を醸成する関わり方、子どものグリーフの物語を子どもが主導権を持って語れるようなファシリテーションの仕方を伝えた。結果、プログラムに通う子どもたちの多くがプログラムにリピーターとして利用するようになり、子どもたちにとってグリーフサポートプログラムの場が安心で安全な場であることが伺えた。一方で、プログラムがスタートしても、子どものリクルートが困難な地域も多く、どのように子どもに情報を届け、支援に結び付けるか?ということは今後の課題である。そのためには学校の連携は不可欠で、教員への啓発を重点的に行う必要が示唆された。保護者のプログラムは場所の確保が困難であったり、保護者のプログラムのためのスタッフの養成が課題となった。

保護者の中には子どものグリーフの反応に戸惑いをもったり、不登校など二次的な問題を抱えるなど、心理社会的な困難を多く抱えていた。保護者にはわかちあいだけではなく、ソーシャルサポートも必要で、実際にその問題を解決できるような相談先につなげることが重要であった。1.全国の遺児支援団体の協力を得て遺児と保護者の現状や抱えている問題を調査した。結果、母子家庭の貧困が明らかとなった。2.20142016年の間に大切な人を亡くした子どもを支えるボランティア養成講座を10回開催し、、全国に26カ所にまで子どものグリーフプログラムの場が広がった。3.グリーフキャンプの海外での実績をレビューし国内での展開を模索した。4.自尊感情を育むグリーフプログラムを構築した。各コミュニティで子どものグリーフプログラムをワンデイの形で提供すると同時に保護者のグリーフケア、社会的支援を行うことがグリーフサポートとして有効であることが確認された。アンケート調査に関しては調査団体への調整が遅れており、準備段階にとどまっており全国調査実施まで至っていない。平成27年度に調査予定である。また個別のヒアリングに関しても今後、継続する予定である。1.調査の継続。得たデータの解析を進める。現行のグリーフプログラムについては「自尊感情尺度「PTG尺度」「レジリエンス尺度」を用いて調査をする。2.全国でグリーフプログラムを提供している団体別に評価を行う、効果が表れているグループの分析を行い、それらをもとにガイドラインを作成する。3.保護者のプログラムについてもナラティブに情報収集をし、子どもとその家族も含む心理社会的な支援についてガイドラインに加えていく。精神看護1.調査の継続遺児家庭の実態や抱えている問題点に関して継続して調査を行う。また現行のグリーフプログラムに関しては「自尊感情尺度」「PTG尺度」「レジリンス尺度」を用いて調査する予定である。学習支援についてはこれらの尺度に追加して「学習動機づけ尺度」を用いる。USAの全米子どもグリーフシンポジウムに参加し遺児支援を先駆駅に実践しているUSAにおける遺児支援の現状を調査する。2.全国の遺児支援団体のプログラムの評価全国で行われている遺児の心理プログラムに関して1で示したような調査を行い、効果を査定すると同時に、効果が現れているプログラムの要因を抽出する。3..グリーフサポートの構築これらの調査をもとに遺児の心理プログラム、保護者の心理プログラムおよび社会支援のガイドラインつくりに着手する。分担研究者佐藤利憲先生が今年度、研究機関を移動となり分担研究分を代表研究者の方で遂行した。結果、分担研究費の残額が生じた。全国の遺児支援団体の調査の進捗が計画よりやや遅れており、アンケートにかかる郵送費、人件費・謝金などが計画していた額より使用額が少なくなっている。
日常生活活動における階段昇降運動時エネルギー消費量推定方法の開発

本研究は、階段昇降運動およびその後の歩行運動時の酸素摂取量(oxygen uptake, Vo_2)・心拍数(heart rate, HR)を測定し、速度・高度変化との関連、および両運動の組合せによる影響を明らかにし、階段昇降運動時のエネルギー消費量推定の方法を検討することを目的とした。対象は成人男性・女性各10名で、実験の目的・方法等について十分な説明を行い、実験参加の承諾書を得た。また、実験前には問診、健康診断結果の確認等を行い、実験に伴う危険性の回避に努めた。実験条件は(1)快適速度で階段昇降運動・歩行運動を連続して実施、(2)各運動を別個に分けて実施の2通りで、各々呼気ガス分析装置+GPS unit (K4b2,Cosmed Co.Ltd, Italy)と心拍モニター(Heart rate monitor, Polar, Finland)を用いて、階段昇降運動時のVo_2・速度・HRを測定し、Vo_2から求めたエネルギー消費量とその経時的変化、HR変化および速度変化との関係を検討した。また、階段昇降運動・歩行運動の単独実施を組合せた場合、連続実施の場合を比較・検討した。その結果、Vo_2・HRの変化量と階段昇降速度には有意な相関がみられた。また、階段昇降運動後のVo_2・HR安静値回復時間は昇降速度と有意な相関がみられ、昇段・高速時に大きくなることが確認できた。階段昇降運動、歩行運動を各々単独で実施したものを組合せた場合、両者を連続して実施した場合と比較し、エネルギー消費量は2030%の差異があることが認められた。これらの結果は、性別によらず同様の傾向であった。従来、安静時の代謝当量(metabolic equivalent, MET)を基準(1MET)とし、各運動・動作のMETsを算出し、それらを組合せることにより運動処方等に利用してきた。しかし、本研究結果より、階段昇降運動時のエネルギー消費量推定には、単にこれらを組合せるだけでなく、連続した運動の影響を考慮すべきであると考えられる。なお、研究の実施に先立ち東京都立保健科学大学倫理審査委員会の承認を受けた。本研究は、階段昇降運動時の速度、高度(段数)を変化させた場合の酸素摂取量、心拍数を測定し、速度、高度変化との関連を明らかにし、階段昇降運動時のエネルギー消費量推定の方法を検討することを目的とした。被験者は成人男性、女性各7名で、実験の目的・方法・中途離脱の権利等について十分な説明を行い、実験参加の承諾書を得た。本研究の第1段階において、昇降速度を60 steps/minに規定して既知の段差(60段)の階段昇降運動を行わせ、携帯型呼気ガス分析装置(K4b2,Cosmed Co.Ltd, Italy)と心拍モニター(Heart rate monitor, Polar, Finland)および加速度計付歩行計(Lifecorder,スズケン)を用いて、階段昇降運動時の酸素摂取量、心拍数およびエネルギー消費量を測定した。酸素摂取量から求めたエネルギー消費量、心拍数の変化の検討および加速度計付歩行計で計測したエネルギー消費量との比較・検討を行った。その結果、酸素摂取量と心拍数の安静時水準までの回復には、階段昇降運動のいずれにおいても時間的なずれが生じており、昇段時において大きくなっていることが確認できた。また、呼気ガス分析により算出したエネルギー消費量と加速度計付歩行計から求めたエネルギー消費量を比較すると、階段昇段運動時、降段運動時ともに後者の値が小さく、前者の3040%の値であった。階段昇降運動時のエネルギー消費量推定には、これらの結果を反映すべきであると考えられる。しかし、当初使用予定であったK4b2用GPSユニット(移動速度・高度情報)は、今年度中の使用は不可能であった(納入遅延)。このことにより、移動速度、高度情報を加えた検討および第2段階の実験(快適速度での階段昇降)は次年度に実施の予定である。

また、階段昇降運動後のVo_2・HR安静値回復時間は昇降速度と有意な相関がみられ、昇段・高速時に大きくなることが確認できた。階段昇降運動、歩行運動を各々単独で実施したものを組合せた場合、両者を連続して実施した場合と比較し、エネルギー消費量は2030%の差異があることが認められた。これらの結果は、性別によらず同様の傾向であった。従来、安静時の代謝当量(metabolic equivalent, MET)を基準(1MET)とし、各運動・動作のMETsを算出し、それらを組合せることにより運動処方等に利用してきた。しかし、本研究結果より、階段昇降運動時のエネルギー消費量推定には、単にこれらを組合せるだけでなく、連続した運動の影響を考慮すべきであると考えられる。なお、研究の実施に先立ち東京都立保健科学大学倫理審査委員会の承認を受けた。