hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
好中球NETの酸化ミトコンドリアDNAは慢性肉芽腫症の自己免疫性炎症を増悪するか

好中球NETosisは抗核抗体の一因でありSLEなどの抗核抗体陽性自己免疫疾患の増悪因子である。NETosisがおこる機序には不明な点が多いが、NOX2の活性化による活性酸素種(ROS)の産生がその引き金となると考えられている。本研究課題はNOX2を欠損した慢性肉芽腫症モデルマウス(CGD)とwild type(wt)との比較によってROS産生がNETosisにもたらす影響を検討することを目的とする。本年度において我々は、NOX2依存的ROS産生とmtROS産生の関連について検討していたが、その結果、CGD好中球ではmtROS産生が通常wtのそれよりも高いレベルにあるが、核タンパクであるsnRNAまたはsnRNP/anti-RNP IgG immunocomplex(RNP-IC)による刺激が加わった場合にはこの関係が逆転しwtで活発にmtROSが産生されることを見出した。さらに、snRNPでwt好中球を刺激する際にアポトーシスを阻害するとNETの放出が著しく亢進するが、CGD好中球ではこの変化がないことを見出した。一般にapoptotic cellは炎症を抑制する作用があると考えられるため、アポトーシスを抑制するとNETosisが亢進するということは、正常固体ではNETosisを起こす刺激があった場合でも一部の好中球にはアポトーシスを起こして過剰な炎症を抑制するシステムがあることが示唆される。CGDではこの調節がうまく作用しないためSLEなどの自己免疫疾患を発症する個体が現れている可能性がある。また、mtROSはミトコンドリアDNAを酸化するが、酸化DNAはcGAS/STINGを介してIFNを放出して炎症を拡大することが知られている。我々はRNP-IC刺激により好中球がNETを放出する様子をtime lapseで捉えたが、今後はこのシステムにmtROS産生の経時変化を重ねて可視化していく予定である。NETosis研究はマウスよりヒトのサンプルで行われることが多く、マウス好中球のNETosis誘導はヒトのそれより難しいことが知られている。しかし、ヒトの好中球を常に同じ状態で実験に用いることは容易ではないため、マウスで確実にNETosisを誘導、解析するシステムを築くことは今後の好中球研究において重要なことである。前年度において我々は、好中球を刺激する因子の種類、濃度、計測時間、緩衝液の組成などの詳細な条件検討によりマウスの好中球に確実にNETosisを起こさせることに成功し、その様子を動画として採取することも可能にした。また、NETosisの定量法についても蛍光色素を用いて細胞外DNAの経時変化を細かく採取することで様々な比較検討に耐えうるデータを取得する方法を確立した。今後はこれらの組み合わせによりNETosisというeventが何をきっかけにしてどのように進行するのか、慢性肉芽腫症などの免疫不全とどのように関わってくるのかスムースに解析を進められると考えられる。また、マウス好中球にNETosisをよく誘導する因子として核タンパクsnRNPを我々は見出したが、既報によりsnRNPはB細胞上に発現するCD72のリガンドであり、BCRからのシグナルを抑制することが知られている。現在好中球とsnRNPとの関係に関する報告はないが、我々は、好中球のNOX2を活性化させると通常発現していないCD72が誘導されることを確認しており、今後好中球のCD72がNETosisの誘導または抑制に何らかの働きをしていないか検討してく予定である。我々は前年度までに、1.マウスの好中球を用いて確実にNETosisを誘導し蛍光染色で検出できる方法を確立した。2.再現性の高い細胞外DNAの定量法を確立した。3.NETosisが起こる様子をtime lapseで捉え、ミトコンドリアの活性化とDNA放出の前後関係を可視化できるようにした。今年度はこれらの方法を用いて、1.NOX2活性化によるROSの産生がsnRNPまたはRNP IC添加時のシグナル伝達においてどこで関わるのか、あるいはNOX2非依存的にNETosisを起こすことができるのか。2.NOX2活性化により産生されるROSとmtROS産生に関連があるか、3.CD72の発現誘導とNOX2活性及びミトコンドリアの活性化との関連はあるのか、4.アポトーシスなどのほかの制御性細胞死とNETosisとのバランスは抗核抗体陽性の自己免疫疾患の発症および増悪に関連しているのか、についてさらに検討を重ねる予定である。好中球Netosisは抗核抗体産生の一因である。好中球NADPHoxidase (NOX2)による活性酸素種(ROS)産生はNETosisのtriggerとなると考えられており、NOX2を欠損した慢性肉芽腫症の好中球ではNetosisを起こりにくく、一方でSLEなどの抗核抗体陽性疾患ではNetosisは亢進していると考えられている。我々は抗シトルリン化Histone抗体を用いて従来の方法よりも高い特異性でNETosisの頻度を定量することに成功した。この方法を用いてLupusモデルマウスのNETosis頻度を測定したところ、抗核抗体陰性の若年マウスは正常マウスと変わらないが、抗核抗体陽性のLupusマウスはNetosisの頻度が上がることがわかり、NETosisの起こしやすさは好中球そのものではなく血清の抗核抗体の存在等に依存することが分かった。そこで、in vitroにおいて抗体の存在しないRAG2KOマウスの好中球を分離し各種抗核抗体の存在下でNETosisを誘導したところ、抗DNA抗体存在下ではNetosisは亢進しないが、ROSによって障害された酸化DNAに対する抗体を加えると、NETosisが亢進することが分かった。

つまり、今まで抗DNA抗体として検出されていた抗体の中に、病原性の高いものとほとんど関係ないものがある可能性が示唆されるに至った。我々はさらに、過去の報告より酸化DNAはミトコンドリア由来であること、NOX2を欠損した慢性肉芽腫症でもミトコンドリアのROS産生はおこること、慢性肉芽腫症から抗核抗体陽性のSLE様自己免疫疾患が発症することがあることなどから、ミトコンドリアでのROS産生と酸化DNAの放出、およびその病原性についてさらなる検討を加える予定である。初年度の目標は、NETosisの特異性の高い定量法を確立し、その方法を用いて信頼に足る定量データを得ることであったので、当初の目標は概ね達成したといえる。ただ、申請者はその客観性においてNETosisの定量をFACSで行うのが理想的であると考えていたため、様々な抗体や固定法を試みたが適当な手法を確立するに至らなかった。NETosisを厳密に判定するには、最終的には独特の形態を顕微鏡下に確認する必要があり、細胞外DNAの存在によって完全に客観的な定量を行うことは不可能であり、定量データを他のデータを踏まえての参考程度にとどめるべきであると考えられた。NOX2の活性化とミトコンドリア由来ROS産生との関連については、現在実験が進行中であるが、NOX2活性を失うとミトコンドリアでのROS産生は亢進し酸化DNAの放出も促進するというデータが出つつあり、今後慢性肉芽腫症での炎過剰炎症との関連に迫る予定である。好中球NETosisは抗核抗体の一因でありSLEなどの抗核抗体陽性自己免疫疾患の増悪因子である。NETosisがおこる機序には不明な点が多いが、NOX2の活性化による活性酸素種(ROS)の産生がその引き金となると考えられている。本研究課題はNOX2を欠損した慢性肉芽腫症モデルマウス(CGD)とwild type(wt)との比較によってROS産生がNETosisにもたらす影響を検討することを目的とする。本年度において我々は、NOX2依存的ROS産生とmtROS産生の関連について検討していたが、その結果、CGD好中球ではmtROS産生が通常wtのそれよりも高いレベルにあるが、核タンパクであるsnRNAまたはsnRNP/anti-RNP IgG immunocomplex(RNP-IC)による刺激が加わった場合にはこの関係が逆転しwtで活発にmtROSが産生されることを見出した。さらに、snRNPでwt好中球を刺激する際にアポトーシスを阻害するとNETの放出が著しく亢進するが、CGD好中球ではこの変化がないことを見出した。一般にapoptotic cellは炎症を抑制する作用があると考えられるため、アポトーシスを抑制するとNETosisが亢進するということは、正常固体ではNETosisを起こす刺激があった場合でも一部の好中球にはアポトーシスを起こして過剰な炎症を抑制するシステムがあることが示唆される。CGDではこの調節がうまく作用しないためSLEなどの自己免疫疾患を発症する個体が現れている可能性がある。また、mtROSはミトコンドリアDNAを酸化するが、酸化DNAはcGAS/STINGを介してIFNを放出して炎症を拡大することが知られている。
海水準変動検出に向けた検潮所と汎地球座標系の結合に関する研究

東北地方の太平洋沿岸の検潮所(宮古、釜石、大船渡、鮎川)では、最近の40年間に1520cmの潮位の上昇が観測されている。潮位の時間変動を詳しくみると、1980年台はほとんど潮位の変化が見られないものの、1990年代に入ってから潮位の上昇の割合が大きくなっている。これらの変動のうち、汎地球的な海水準の変動と、地域的な地殻変動によって生じる見かけの潮位変動を分離するために、各検潮所の位置を汎地球座標系に結合するための観測を実施した。各検潮所に設けた基準点と国立天文台・水沢構内の基準点との間は、GPSにより座標結合を年2回程行った。また、水沢構内のGPS基準点は、汎地球座標系であるITRFの値が求められているVLBIアンテナとの結合観測を実施した。検潮所と水沢構内の基準点への結合精度のうち、鉛直位置の再現性は、1日ごとの観測では510mmの範囲でばらつくが、2週間程度の連続観測を行えば、23mm程度の精度で鉛直位置を決められることがわかった。また、国立天文台・水沢構内におけるGPS点とVLBI点のローカル・タイ(局所的な基準点の座標結合)は、水平・垂直位置とも1mm以内で再現されている。さらに、GPSによる観測位置推定において、湿潤大気による伝播遅延の傾度を考慮することにより、位置決定精度が改善されることが分かった。観測されている潮位変動のうち、1/22/3は地域的な地殻変動の結果による潮位変動と推定される。三陸はるか沖の地震に伴って、東北地方のGPS観測基準点が半年間にわたって余効的な位置変化を起こすことがあることがわかり(Heki and Tamura,1997)、長周期の現象である海水準変動を議論するには、この点も考慮すべきことが明らかになった。東北地方の太平洋沿岸の検潮所(宮古、釜石、鮎川)と国立天文台・水沢構内の基準点との座標結合観測を、GPSによって、平成8年度中に2回実施した。また、広域的(数百kmスケール)な変動を捕らえるために、国土地理院が実施しているGPS連続観測データの収集・解析、ならびに、長期の海水準変動を調べるために、世界の潮位データ(PSMSI,)の収集・解析を行った。対象とする現象が長周期の変動であるために、初年度のGPSによる座標結合観測からは結論的なことはまだ言えないが、収集した関連データの解析から、海洋には10年程度の周期的な海水準変動が見られること(Iwabuchi et al.,1997,投稿中)、三陸沖の地震に伴って東北地方のGPS観測基準点が半年間にわたって位置変化を起こすことがあること(Heki et al.,1997)が分かり、海水準変動を高精度で求めるために考慮すべき問題点が明らかになってきた。国立天文台・水沢構内におけるVLBI点とGPS点のローカル・タイ(局所的な基準点の座標結合)は、水平位置・垂直位置とも12mmの精度で再現されいるが、垂直位置をVLBI観測の基準点(方位軸と高度軸の交点)に引き直す際に78mmの誤差が生じている。相対的な上下変動のみを議論する場合には問題が生じないが、ITRF座標系との結合には問題が残った。本年度は、検潮所との座標結合観測が、太平洋沿岸に限られていたが、次年度は日本海側の検潮所にも基準点を設ける予定である。

これらの変動のうち、汎地球的な海水準の変動と、地域的な地殻変動によって生じる見かけの潮位変動を分離するために、各検潮所の位置を汎地球座標系に結合するための観測を実施した。各検潮所に設けた基準点と国立天文台・水沢構内の基準点との間は、GPSにより座標結合を年2回程行った。また、水沢構内のGPS基準点は、汎地球座標系であるITRFの値が求められているVLBIアンテナとの結合観測を実施した。検潮所と水沢構内の基準点への結合精度のうち、鉛直位置の再現性は、1日ごとの観測では510mmの範囲でばらつくが、2週間程度の連続観測を行えば、23mm程度の精度で鉛直位置を決められることがわかった。また、国立天文台・水沢構内におけるGPS点とVLBI点のローカル・タイ(局所的な基準点の座標結合)は、水平・垂直位置とも1mm以内で再現されている。さらに、GPSによる観測位置推定において、湿潤大気による伝播遅延の傾度を考慮することにより、位置決定精度が改善されることが分かった。観測されている潮位変動のうち、1/22/3は地域的な地殻変動の結果による潮位変動と推定される。三陸はるか沖の地震に伴って、東北地方のGPS観測基準点が半年間にわたって余効的な位置変化を起こすことがあることがわかり(Heki and Tamura,1997)、長周期の現象である海水準変動を議論するには、この点も考慮すべきことが明らかになった。
アークプラズマに与える陽極境界層中の金属蒸発原子の影響

アークプラズマを用いた溶接現象は,作動ガスの組成や対象母材(陽極)の化学組成の影響を強く受けることは広く知られている.しかし,溶接現象がそれらになぜ影響されるのか,あるいは,どのようなメカニズムで影響を受けるのか等はほとんど理解されていない.そこで本研究では,溶融陽極から蒸発した金属原子がアークプラズマ中に存在する場合に研究のターゲットを絞り,光学的手法を用いてアーク・陽極境界層の形態に与える金属蒸発原子の影響を明らかにすることを目的としている.研究の方針としては,当研究室において本研究と平行して行っている,陽極が溶融しない場合(水冷銅陽極を用いた場合)のアーク・陽極境界層の観察結果と比較することによって,本研究で得られた実験データを研究成果にまとめ上げるものとする.なお,溶融純金属として,Cu,Al,Tiを選定し,溶融合金として軟鋼を選定した.アーク電流50Aの場合,分光計測の結果から,溶融金属の種類に関わらず,境界層において電子密度が減少することが示された.一方,アーク電流150Aの場合,同様の分光計測の結果から,溶融金属の種類に関わらず,境界層の電子密度はアーク電流50Aの場合に比べてかなり高く,境界層においてほとんど変化しないことが示された.これらの結果は共に水冷銅陽極を用いた場合と全く一致した.したがって,金属蒸発原子は境界層で生じている物理形態を本質的に変えるものではないことが結論づけられる.本研究では,アーク電流が50Aの場合と150Aの場合の2条件でしか実験を行っていないが,アーク・陽極境界層に与える金属蒸発原子の影響や金属種類の影響は,恐らく,低電流アークで見られる形態から高電流アークで見られる形態への遷移条件(電流値)がシフトすることにあると推察される.アークプラズマを用いた溶接現象は,作動ガスの組成や対象母材(陽極)の化学組成の影響を強く受けることは広く知られている.しかし,溶接現象がそれらになぜ影響されるのか,あるいは,どのようなメカニズムで影響を受けるのか等はほとんど理解されていない.そこで本研究では,溶融陽極から蒸発した金属原子がアークプラズマ中に存在する場合に研究のターゲットを絞り,光学的手法を用いてアーク・陽極境界層の形態に与える金属蒸発原子の影響を明らかにすることを目的としている.研究の方針としては,当研究室において本研究と平行して行っている,陽極が溶融しない場合(水冷銅陽極を用いた場合)のアーク・陽極境界層の観察結果と比較することによって,本研究で得られた実験データを研究成果にまとめ上げるものとする.なお,溶融純金属として,Cu,Al,Tiを選定し,溶融合金として軟鋼を選定した.アーク電流50Aの場合,分光計測の結果から,溶融金属の種類に関わらず,境界層において電子密度が減少することが示された.一方,アーク電流150Aの場合,同様の分光計測の結果から,溶融金属の種類に関わらず,境界層の電子密度はアーク電流50Aの場合に比べてかなり高く,境界層においてほとんど変化しないことが示された.これらの結果は共に水冷銅陽極を用いた場合と全く一致した.したがって,金属蒸発原子は境界層で生じている物理形態を本質的に変えるものではないことが結論づけられる.本研究では,アーク電流が50Aの場合と150Aの場合の2条件でしか実験を行っていないが,アーク・陽極境界層に与える金属蒸発原子の影響や金属種類の影響は,恐らく,低電流アークで見られる形態から高電流アークで見られる形態への遷移条件(電流値)がシフトすることにあると推察される.
葉層構造の総合的研究

3-次元多様体上Mの非特異な流れφで横断的にアフィン構造を有するものの研究を行った。これに対し、Mの普遍被覆空間Mから平面R^2への沈め込み写像Dおよび基本群π_1(M)からの準同型写像hが定まる。まずDがR^2への束写像の場合について、流れを分類した。次に像h(π_1(M))が原点を固定する面積保存変換より成っている場合を分類した。最後にφがホモトピー持ち上げ性を有しかつ、h(π_1(M))が面積保存変換より成っている場合を分類した。次にLodz大学のP.Walczak教授との共同研究において、葉層構造に対しその複雑さのひとつの目安として、横断的Hausdorff次元という概念を導入。余次元1の場合を研究した。またMenge多様体の同相写像の全体のなす群を考え、その非輪状なることを示した。これは、Grenoble大学のV.Sergiescu助教授との共同研究である。最後に、3次元多様体上の横断的に区分線形な葉層構造が円環面葉でのみ折曲がっている場合について、その離散特性類を具体的に計算する公式を得た。
日本の経済統制期における通貨発行を通じた財政ファイナンスの長期的影響について

本研究は,政府の資金調達手段として歴史上実施されてきた中央銀行券や政府紙幣の発行の長期的有効性について1937年から49年に経済統制下に置かれた日本経済を研究対象としてマクロ経済分析を行う。特に本研究は,中銀券発行の長期的効果について経済モデルでの理論的考察にとどまっている現在のマクロ経済学研究と,経済統制期の内地・外地における中銀券・政府紙幣(軍票)の発行の影響についてマクロ経済学的な検証が必ずしも十分でない日本経済史研究の狭間を埋めて,マクロ経済学的な視点から中銀券・政府紙幣発行の効果を理論的,実証的に分析していく。特に,1中銀券・軍票発行のシニョリッジによって政府・日本軍が戦中に獲得した購買力,2戦時中に中銀が引受けた政府債務を終戦後に実質返済するのに要した政府や国民の負担,3経済統制下で拡大した闇市場における中銀券の役割,特に正規市場と闇市場の間の資源配分機能に焦点を置く。2018年度は、特に、2の分析に必要となってくるマクロ経済モデルの構築に取り組んできた。日中戦争開始、とりわけ太平洋戦争開始以降、日銀券の増刷や国債の大量発行にもかかわらず、日銀券残高の伸びに比して物価水準が比較的落ち着いた背景に、終戦後の物価高騰による政府債務の返済を織り込んでいた可能性を考慮した理論モデルを構築した。2019年度以降は、1と3の要素を組み入れる方向で理論モデルを拡張し、実証的な研究を展開する予定である。本研究は、以下の方針のもとで順調に進捗している。2018年度は、研究実績概要の2に相当する研究として、戦中戦後の以下の3つのファクトを整合的に説明できる理論モデルの構築に取り組んだ。第1に、1937年から45年の戦中期に日銀券残高は24倍になったにもかかわらず、GNEデフレーターが7倍弱、名目GNEが5倍弱の上昇にとどまり、日銀券残高の名目GNE比は9.8%から48.4%に拡大した。第2に、45年から49年の占領期に日銀券残高が6.4倍にとどまったのに対してGNEデフレーターは30倍強、名目GNEは30倍弱に拡大し、日銀券残高の名目GNE比は10.5%まで低下した。第3に、37年から49年の経済統制期を通してみると、日銀券残高、名目GNE、GNEデフレーターはほぼ同速度で拡大した。すなわち、経済統制期を終えて戦前の貨幣市場環境に回帰した。本モデルの特徴は、経済統制期の前半と後半の全く異なるフェーズを別々に分析するのではなく、後半の物価高騰期の可能性を合理的な予想で織り込んで、前半の相対的な物価安定期がもたらされていたことを明らかにする。前半期だけを見ると、相対的な物価安定のもとで実質的なセニョリッジ収入が確保されたように見えるが、後半期の物価高騰による政府債務の強制的な返済がなされた。今後は、2018年度に取り組んだ研究に加えて、以下の2つの要素を組み入れたモデルに拡張していく。そうしたモデルをもとに、実証的な研究を進めていく。第1に、研究実績概要の3に相当する国内経済の追加的な要因に関する研究としては、経済統制期に発達した闇市場における現金需要の高まり(匿名性を利用した非合法取引)が、どの程度、セニョリッジの拡大に貢献したのかを明らかにする。第2に、研究実績概要の2に相当する国外的な要因に関する研究として、大陸や南方で展開した発券銀行を通じた資金調達は、セニョリッジの拡大にどこまで貢献したのか、あるいは、貢献しなかったのかを明らかにする。

第1に、1937年から45年の戦中期に日銀券残高は24倍になったにもかかわらず、GNEデフレーターが7倍弱、名目GNEが5倍弱の上昇にとどまり、日銀券残高の名目GNE比は9.8%から48.4%に拡大した。第2に、45年から49年の占領期に日銀券残高が6.4倍にとどまったのに対してGNEデフレーターは30倍強、名目GNEは30倍弱に拡大し、日銀券残高の名目GNE比は10.5%まで低下した。第3に、37年から49年の経済統制期を通してみると、日銀券残高、名目GNE、GNEデフレーターはほぼ同速度で拡大した。すなわち、経済統制期を終えて戦前の貨幣市場環境に回帰した。本モデルの特徴は、経済統制期の前半と後半の全く異なるフェーズを別々に分析するのではなく、後半の物価高騰期の可能性を合理的な予想で織り込んで、前半の相対的な物価安定期がもたらされていたことを明らかにする。前半期だけを見ると、相対的な物価安定のもとで実質的なセニョリッジ収入が確保されたように見えるが、後半期の物価高騰による政府債務の強制的な返済がなされた。今後は、2018年度に取り組んだ研究に加えて、以下の2つの要素を組み入れたモデルに拡張していく。そうしたモデルをもとに、実証的な研究を進めていく。第1に、研究実績概要の3に相当する国内経済の追加的な要因に関する研究としては、経済統制期に発達した闇市場における現金需要の高まり(匿名性を利用した非合法取引)が、どの程度、セニョリッジの拡大に貢献したのかを明らかにする。第2に、研究実績概要の2に相当する国外的な要因に関する研究として、大陸や南方で展開した発券銀行を通じた資金調達は、セニョリッジの拡大にどこまで貢献したのか、あるいは、貢献しなかったのかを明らかにする。当初予定通りに予算を執行したが、物品価格の若干の変動で1,512円の次年度使用額が生じた。この次年度使用額と2019年度分の助成金を合わせた予算は、英文論文の校閲、学会報告の旅費、研究補助者への謝金に使用する予定である。
スポット溶接構造の減衰発生メカニズムの解明と周波数領域モデリング

スポット溶接などの接合部の存在は,接合接触面での摩擦により構造全体の振動減衰能を高めることが知られている.本研究では,部分的な重なりを有する薄板平板接合構造を検討対象として,最初に,固有値解析で得られた振動モードを基にモードごとに減衰特性が異なる理由を検討する.次に,静的有限要素接触解析を用いてモード形状に依存するモードごとの減衰特性を簡易に推定する方法を提案する.最後に,周波数領域での減衰評価が可能な減衰モデルを提示する.平成25年度は,平成24年度に引き続き,スポット溶接構造やボルト締結構造などの平板が部分的に重なる構造を取り上げ,その構造に特有な減衰特性の予測法を検討した.さらに,振動特性評価が容易な周波数応答解析に適した接合部の有限要素モデルについて検討した.減衰特性の予測については,平成24年度に接触解析を用いて接合接触部の摩擦によるエネルギー散逸を推定し,モードごとの減衰を算定する方法を提案した.提案した方法で推定したモード減衰比を実験結果と比較したところ,実験値より大幅に小さくなった.この原因として,接合面に付与する面圧を考慮していないことが考えられた.そこで平成25年度では,接合接触面に付与する面荷重について検討した.接合部のモデル化については,モデル化および解析の負荷を低減するために,平板をシェル要素で接合部をビーム要素でモデル化する方法を検討した.得られた結果は次のとおりである.減衰特性の予測については,適正な面荷重を設定することでモードごとの減衰を精度よく推定可能である.面荷重の適正値はモードごとに異なり,モード減衰比がモード次数順に大きくならないにもかかわらず,適正値はモード次数順に大きくなる.さらに適正値は角振動数の2乗にほぼ比例することが明らかになった.接合部のモデル化については,被接合平板を等価圧縮体と考えたときのシェル要素上の等価締結座面を多点拘束することで,固有振動数を精度よく再現できることが明らかになった.従来の研究では,基本曲げモードの減衰特性の推定に留まっていたので,複数モードの減衰特性を精度よく推定できることは,設計段階で従来より広い周波数範囲での減衰評価が可能となり,設計の効率化につながる.スポット溶接などの接合部の存在は,接合接触面での摩擦により構造全体の振動減衰能を高めることが知られている.本研究では,部分的な重なりを有する薄板平板接合構造を検討対象として,最初に,固有値解析で得られた振動モードを基にモードごとに減衰特性が異なる理由を検討する.次に,静的有限要素接触解析を用いてモード形状に依存するモードごとの減衰特性を簡易に推定する方法を提案する.最後に,周波数領域での減衰評価が可能な減衰モデルを提示する.平成24年度は,スポット溶接構造やボルト締結構造などの平板が部分的に接触する構造を取り上げ,その構造に特有な減衰の発生メカニズムを実験と有限要素解析で解明することを目的とした.特に,曲げ基本モードだけでなく,より高次の曲げモードに関してもそのモード形状と減衰発生の関係を明らかにした.具体的な検討対象として,1枚の長板を2枚の短板で上下から挟むように締結した3枚構造の試験片を用いた.最初に実験でモードごとの減衰特性(モード減衰比)を評価した.次に,線形振動解析で得られた振動モード形状を基にモードごとの減衰特性の違いを考察した.さらに,静的接触解析を用いた摩擦による散逸エネルギー推定法を提案し,推定法で得られた散逸エネルギーを基にモードごとの減衰特性の違いを考察した.得られた結果は次のとおりである.実験結果と振動モード形状から,試験片の長手方向中央の垂直面に対して対称なモードと逆対称なモードで減衰特性が大きく異なり,対称モードの減衰が大きくなることが明らかになった.散逸エネルギーおよび振動モード形状からその理由を検討した結果,対称モードは逆対称モードに比べて接触部での摩擦による散逸エネルギーが大きく,さらに構造全体の運動エネルギーが逆対称モードに比べて小さいためであると推察された.スポット溶接などの平板構造の減衰発生メカニズムを明らかにすることは,構造の減衰を制振材などの付加なしに増加させる設計に役立つ.従来の研究では,曲げ基本モードに対しては摩擦による散逸エネルギーの推定法が提案されていたが,より高次のモードまでの散逸エネルギーを推定する方法は提案されていなかった.提案した散逸エネルギー推定法を用いることで,より高次のモードの減衰特性の定性的な推定が可能になる.最終年度の平成26年度は,平成24・25年度に引き続き,スポット溶接構造やボルト締結構造などの平板が部分的に重なる構造を取り上げ,その構造に特有な減衰特性の予測法を検討した.平成24・25年度の検討で,接合構造の減衰の主要因は接合接触面でのすべり摩擦によるエネルギー散逸であり,接触解析を実施することですべり摩擦による減衰特性の評価が可能であることを示した.一方,接触解析は非線形時刻歴応答解析であり,計算負荷が高い.そこで平成26年度では,解析負荷が小さい周波数領域での特性評価が可能な接合部のモデル化について検討し,固有振動数だけでなく,減衰特性も適切に表現可能なモデル化とそのパラメータの設定指針を示した.得られた結果は次のとおりである.

接合部のモデルとして,平板をシェル要素で接合部をビーム要素でモデル化する簡易モデルでも,ビーム要素とシェル要素の結合において,ビーム要素節点と適切な領域のシェル要素節点(等価結合座面上の節点)を多点拘束することで,曲げ剛性および面内ねじり剛性が的確に表現可能となるために固有振動数を精度よく再現できる.さらに,すべり摩擦による減衰を表すモデルとして,部分的に重なる上下のシェル要素の節点間を面内方向ではなく面外方向の相対速度に対するダッシュポット要素で結合することで,モード形状に依存した減衰を表現可能であり,周波数に反比例する減衰係数を設定することでモード減衰比を精度よく再現できることが明らかになった.周波数領域で振動特性の評価が可能な接合部の有限要素減衰モデルを提案し,その妥当性を示したことは,設計段階での減衰評価を容易にすることにつながる.これは,設計の効率化に寄与する.機械工学,機械力学・制御,モード解析平成25年度は,平成24年度に引き続き,スポット溶接構造やボルト締結構造などの平板が部分的に重なる構造を取り上げ,その構造に特有な減衰特性の予測法を検討した結果,基本曲げモードだけではなく,複数モードの減衰特性の推定が可能となった.さらに,振動特性評価が容易な周波数応答解析に適した接合部の有限要素モデルについて検討し,固有振動数を精度よく再現可能な多点拘束モデルの構築が可能となった.したがって,おおむね順調に進展していると評価できる.ただし,モードごとの減衰比は精度よく推定可能となったが,有限要素モデルに組み込み可能な等価減衰要素については,さらに検討が必要である.平成24年度は,スポット溶接構造やボルト締結構造などの平板が部分的に接触する構造に特有な減衰の発生メカニズムを実験と有限要素解析で解明することを目的とした.実験で得られたモード減衰比と線形振動解析で得られた振動モード形状さらに静的接触解析を用いた摩擦による散逸エネルギーを基に,曲げ基本モードだけでなく,より高次の曲げモードに関してもそのモード形状と減衰特性の関係を明らかにした.その結果,試験片の長手方向中央の垂直面に対して対称なモードと逆対称なモードで減衰特性が異なる理由が明らかになり,モードごとの減衰特性の推定が可能になった.したがって,おおむね順調に進展していると評価できる.ただし,静的接触解析を用いた摩擦による散逸エネルギー推定法においては,曲げ振動による慣性力が考慮できない問題点がある.平成26年度は,平成25年度に検討した有限要素モデルに組み込み可能な接合部の等価減衰要素を確立し,振動特性評価が容易な周波数応答解析に適した接合部の多点拘束有限要素モデルに組み込む方法を検討する.そのために,接触解析で得られた接合接触部の散逸エネルギーと等価減衰要素のパラメータとの関係を明確にする.さらに,多点拘束有限要素モデルの等価締結座面などのモデルパラメータを適正に設定するための指針を検討し,スポット溶接構造やボルト締結構造などの平板接合構造の振動特性予測評価法を確立する.なお,モデル化の検証においては,複数個の試験片を製作し,固有振動数,減衰比の変動を調べる.平成25年度は,慣性力を考慮した静的接触解析法および,慣性力が考慮される動的接触解析法を検討し,摩擦による散逸エネルギーをより精度よく推定する法を提案する.さらに,設計に利用可能な周波数応答解析が可能な接触部の減衰モデルを提案する.また,接触解析で得られた接触位置,接触面積などを基に適切な減衰モデルの配置・寸法を検討し,最終的には固有値解析で得られたモード形状を基に減衰モデルの適切な配置決定法を提案する.
磁気秩序と超伝導が共存する鉄系超伝導体の核共鳴小角散乱と磁場下メスバウアー分光

本研究は、磁気秩序と超伝導の共存状態の解明のために核共鳴小角散乱と磁場下メスバウアー分光を用いて、磁性と超伝導の共存状態の描像を明らかにすることを目指すものである。あいにく、本研究の目的の一つである磁場下メスバウアー分光の実験については、近年、ヘリウムの入手が困難になっており、多量の液体ヘリウムを必要とする超伝導マグネットを使用するため、本年度の実施は難しい状況となった。本年度においては、核共鳴小角散乱の実験を中心に実施し、磁気秩序と超伝導の共存領域において、どのようなサイズの磁気秩序相の微細組織が存在するのかを確認する研究を進展させた。実験結果の詳細については解析が進展しつつあるところであるが、核共鳴小角散乱の実験結果においては、着目した数ナノメートルから数十ナノメートルのサイズにおいては、磁気秩序と超伝導の共存状態において、特定の大きさの磁気的な微細組織が観測されなかった。このことから、磁気秩序と超伝導の共存状態においては、特定の微小なサイズでそれぞれの相が存在しているという描像ではなく、非常に複雑なサイズや形状を持っている可能性を示唆する結果が得られた。さらい、本年度においては、本研究で確立した核共鳴小角散乱の手法が他の実験にも応用可能であることを生かし、鉄合金中の磁気的な微細組織の観測などの、他の実験へとその成果を展開することができた。また、本研究をより効率よく進めるための検出器についても開発を進展させることができた。本研究の実験の一つとして、ヘリウムを多量に使用する磁場下のメスバウアー分光を計画していたが、本年度はヘリウムの入手が非常に困難な状況となっており、実験計画が予定通りには遂行できなかった。しかしながら、放射光を用いた核共鳴小角散乱の実験についての研究が進展し、研究成果を公表するなど、一定の成果が得られた。また、本実験に密接に関係する検出器の開発などの実験手法の開発においても、研究を進展させることができたと考えられる。本研究において確立した核共鳴小角散乱の手法は、さまざまな実験に応用できるため、本研究から派生した研究として、鉄合金の微細組織の研究などの、多くの応用研究へと発展させることを目指す予定である。また、本研究で必要な、時間分解能の高い多素子アバランシュフォトダイオード検出器については、検出効率を高めて実験の効率を上げることで、より多くの成果を上げられるように、開発を進展させる予定である。本研究は、磁気秩序と超伝導の共存相が存在するBa1-xKxFe2As2などの鉄系超伝導体を対象に、核共鳴小角散乱と磁場下メスバウアー分光を用いて、両分光法をもとに磁性と超伝導の共存関係の詳細な描像を明らかにすることを目指すものである。本年度においては、対象となる単結晶試料の作成の確立、およびメスバウアー分光を用いた研究を主として行う計画として遂行している。本研究において作成する試料は、Fe57でエンリッチしたBa1-xKxFe2As2などの単結晶であるが、エンリッチ試料は少量しか用いることができないため、通常の試料の作成手法をそのまま適用することができない。作成手法を確立するため、フラックスの種類や、試料を封入する方法などを変えていくつもの作成手法を試み試行錯誤を行った。本年度の試行により、KAsフラックスを用いて、SUS管で封入する方法で、ある程度の大きさと質の単結晶を作成する見込みをつけることができた。今後の測定をさらに効率よく行うために、より大きなサイズの、より質のよい単結晶を作成するための試行を続ける予定である。作成した試料は磁化率測定で超伝導転移温度や超伝導体積の評価を行い、メスバウアー効果の測定により、磁性や電子状態の評価を行った。メスバウアー効果の温度変化の詳細な測定を行った結果、超伝導と何らかの関係があると予想されているネマティック秩序相と関連が考えられる結果が得られつつあることから、本研究から派生した成果として研究を進展させる予定である。また、本研究手段の一つである核共鳴小角散乱についても準備を進展中であり、実験機材の準備や解析手法の開発の準備を行った。本年度の研究計画における単結晶の作成手法の確立については、なるべく少量でなるべく大きな単結晶を作成するという難しい点があるが、ある程度の作成の見込みをつけることができた。さらに試行を重ねて、よりよい条件で作成できるよう試行を継続する予定である。本研究を進めるうち、当初の本研究課題の目的とした超伝導と磁気秩序の共存に加えて、ネマティック秩序相についての情報も得られる可能性があることがわかった。ネマティック秩序相も、超伝導と何らかの関連があると考えられていることから、磁気秩序相に加えて、ネマティック秩序相を含めた超伝導メカニズムの解明に向けた研究を拡大することで、より深く超伝導の真相の追究を目指すことができると考えられる。本研究では、磁気秩序と超伝導の共存相が存在するBa1-xKxFe2As2などの鉄系超伝導体を対象に、核共鳴小角散乱と磁場下メスバウアー分光を用いて、磁性と超伝導の共存関係の詳細な描像を明らかにすることを目指すものであるが、本年度は、昨年度に引きつづき、Ba1-xKxFe2As2などの鉄系超伝導体の良質な単結晶を作成する手法の確立と、核共鳴小角散乱実験手法の実験装置の開発を進展させた。

本研究で用いる単結晶では、Fe57でエンリッチすることにより実験の効率を格段にあげることができるが、Fe57は少量しか使用できないため、通常の単結晶の作成法とは異なり、少量の原料で作成可能な手法を確立する必要がある。通常のFeAsフラックスを用いる手法では、多量のFeを使用する必要があるため、KAsフラックスを用いて単結晶を作成する手法により単結晶試料の試作を行い、良好な超伝導特性を示す試料の作成に成功した。作成した試料のサイズはやや小さめであるため、ビームサイズを小さくすることができる放射光実験においては測定可能であるが、従来手法のメスバウアー分光の測定には、さらに大きな試料を作成するための試行が必要である。さらに、小角散乱実験のための検出器系の開発を行い、時間分解能を向上させ、エネルギー情報も同時に取得可能な測定系の開発を行った。これを核共鳴小角散乱に応用して実験を展開することが可能になるが、さらなる実験効率の改善のため、素子を多素子化して同時に異なる角度の測定が可能な測定系の開発を試みているところである。本年は単結晶試料の作成においては、おおむね順調に進展しており、実験可能な試料の作成に成功している。一方、今年度は、放射光施設のマシンタイムの申請を行ったが採択にいたらなかったため、予定の実験を行うことができなかった。しかしながら、測定系の開発においては順調に進展してきており、応用実験において効率的な実験が可能となる測定系開発が進展している。本研究は、磁気秩序と超伝導の共存状態の解明のために核共鳴小角散乱と磁場下メスバウアー分光を用いて、磁性と超伝導の共存状態の描像を明らかにすることを目指すものである。あいにく、本研究の目的の一つである磁場下メスバウアー分光の実験については、近年、ヘリウムの入手が困難になっており、多量の液体ヘリウムを必要とする超伝導マグネットを使用するため、本年度の実施は難しい状況となった。本年度においては、核共鳴小角散乱の実験を中心に実施し、磁気秩序と超伝導の共存領域において、どのようなサイズの磁気秩序相の微細組織が存在するのかを確認する研究を進展させた。実験結果の詳細については解析が進展しつつあるところであるが、核共鳴小角散乱の実験結果においては、着目した数ナノメートルから数十ナノメートルのサイズにおいては、磁気秩序と超伝導の共存状態において、特定の大きさの磁気的な微細組織が観測されなかった。このことから、磁気秩序と超伝導の共存状態においては、特定の微小なサイズでそれぞれの相が存在しているという描像ではなく、非常に複雑なサイズや形状を持っている可能性を示唆する結果が得られた。さらい、本年度においては、本研究で確立した核共鳴小角散乱の手法が他の実験にも応用可能であることを生かし、鉄合金中の磁気的な微細組織の観測などの、他の実験へとその成果を展開することができた。また、本研究をより効率よく進めるための検出器についても開発を進展させることができた。本研究の実験の一つとして、ヘリウムを多量に使用する磁場下のメスバウアー分光を計画していたが、本年度はヘリウムの入手が非常に困難な状況となっており、実験計画が予定通りには遂行できなかった。しかしながら、放射光を用いた核共鳴小角散乱の実験についての研究が進展し、研究成果を公表するなど、一定の成果が得られた。また、本実験に密接に関係する検出器の開発などの実験手法の開発においても、研究を進展させることができたと考えられる。本研究の目的である磁気秩序と超伝導の共存相についての研究を進展させるため、Ba1-xKxFe2As2の単結晶試料の作成手法を確実なものとする予定である。
個別性のある保健指導のための状態遷移確率に基づく健康プロセスモデルの構築

健診受診者への個別性のある保健指導を行う上で、彼らがどの様な健康状態の遷移をしやすいのかを、多様かつ合理的な遷移モデルとして示す「健康プロセスモデル」の構築に取り組んだ。某健診実施事業者にて経年で健診を受けた受診者の健診データについて、基準値に基づく2値化と、検査項目の因子分析に基づく論理和による16状態の健康状態表現を考案し、時系列として見たときの受診者らの健康状態間の状態遷移確率を算出した。さらに、受診者の年代別に状態遷移確率を用いて状態遷移の傾向を分析し、Androidアプリとして活用できる状態遷移確率に基づく健康プロセスモデルのプロトタイプを構築した。本申請課題の達成に向けて、次の1、2について研究を遂行した。1.経年健診データのマルコフ過程を応用した時系列分析と状態遷移確率の算出:某健診実施事業者にて経年で健診を受けた受診者の健診データについて、時系列として見たときの受診者らの健康状態の取り得る状態について検討を行い、健康状態の遷移がマルコフ過程に従うと仮定したときの健康状態間の状態遷移確率を算出する。受診者らの健康状態については、健診データの基準値に基づく2値化と、検査項目の因子分析に基づく論理和による16状態の健康状態表現を考案し、その健康状態間の状態遷移に焦点を当てて256通りの遷移確率を算出した。2.受診者の状態遷移確率に基づく健康プロセスモデルの構築:受診者の年代別に1.の状態遷移確率を用いて状態遷移の傾向を分析した。これにより受診者の年代が異なる場合には状態遷移の傾向も異なることが明らかになり、受診者への保健指導の際に、年代によって異なるアプローチが必要となることが示された。さらに、受診者の初期健康状態が異なることで、状態遷移の傾向が異なることも示され、状態遷移確率に基づく健康プロセスモデルのプロトタイプと呼べるものが構築できた。ここまでで得られた新知見について中間報告として学会(第3回看護理工学会学術集会、第35回医療情報学連合大会)での報告を行った。データヘルス計画における保健事業の大規模かつ年々増加するビックデータに対応し、健診受診者への個別性のある保健指導を行う上で、彼らがどの様な健康状態の遷移をしやすいのかを、多様かつ合理的な遷移モデルとして示す「健康プロセスモデル」の構築という本研究の目的の達成に向けて、本年度予定していた計画内容がほぼ遂行できたため。本申請課題の達成に向けて、初年度に1,2、最終年度に3.4についての研究を遂行した。1.経年健診データのマルコフ過程を応用した時系列分析と状態遷移確率の算出:某健診実施事業者にて経年で健診を受けた受診者の健診データについて、基準値に基づく2値化と、検査項目の因子分析に基づく論理和による16状態の健康状態表現を考案し、時系列として見たときの受診者らの健康状態遷移をマルコフ過程としたときの健康状態間の状態遷移確率を算出した。2.受診者の状態遷移確率に基づく健康プロセスモデルの構築:受診者の年代別に1.の状態遷移確率を用いて状態遷移の傾向を分析し、受診者の初期健康状態による状態遷移の傾向を表現できる状態遷移確率に基づく健康プロセスモデルの原型を構築した。3.健診データを格納するデータベースと、暗号化処理するデータ入出力システムの開発:次の健康プロセスモデルシステムの状態遷移確率を計算するシステム開発の前準備として、健診データを格納するデータベースサーバーを構築した。臨床応用とユーザビリティを考慮し、次段階で健康プロセスモデルのインターフェイスシステムをAndroidアプリとして実現するために、データベースの設計はWebデータベースSQLサーバーとした。その上でデータベースの入出力時に暗号化処理を行うWebサーバーの演算システムを開発し、セキュリティ面での保障を行った。4.健康プロセスモデルの状態遷移確率を自動計算・更新するシステムの開発:前ステップで開発した暗号化処理を行うWebサーバーに対するインターフェイスシステムの役割を担うAndroidアプリのプログラミング開発を行った。そして、Webサーバーの演算システムに状態遷移確率を自動計算・更新する機能を追加し、データベース、演算システム、インターフェイスシステムを備える健康プロセスモデルシステムのプロトタイプの開発を終えた。本年度に引き続き、当初の計画通り健診データを格納するデータベースと、暗号化処理するデータ入出力システムの開発、及び健康プロセスモデルの状態遷移確率を自動計算・更新するシステムの開発を進め、健診データを取り込むほど精度と信頼性がより向上していく仕組みを実現し、「健康プロセスモデル」を健診受診者への個別性のある保健指導に活用できるものにしていくこととする。保健医療情報のデータマイニング的アプローチによる情報利活用に関する研究本年度に予定していたデータ処理補助等の人件費に関して、研究代表者にて実施ができたため。次年度の使用計画における学会参加の費用として充当する。
高度感覚機能を有し生体による随意運動可能な次世代人工肢開発に関する基礎的研究

感覚系については、感覚受容ユニットに対する電気刺激のモード(主に繰り返し周波数)と生成される感覚強度、及び、圧受容器に対する機械的刺激と神経線維に生じるパルス周波数との間の定量的評価を行うためのシステムの作成と、同システムを用いた解析、さらに、複数の感覚受容ユニットを同時刺激した際に、個々の受容ユニット刺激により生じる感覚がどのように相互作用を及ぼしあうかについての解析を行った。また、これらの結果を用いて感覚伝達システム(ロボットハンドの手指に装着した感圧ゴムセンサーに加えられた圧刺激を電気刺激の周波数に変換し、被験者の感覚神経線維に入力する事によって被験者に圧感覚を生じさせるというシステム)の改良を行ない、良好な作動結果を得た。運動系に関しては、マイクロニューログラム法を用いて、被験者の正中神経から遠心性の運動神経信号の計測を行ない、逆にこの遠心性運動神経を電気パルス列で刺激する事によって望む手指の運動を起こさせるという試みを行ったが、この神経刺激による運動系の制御に関しては、手首以下の正中神経中には運動神経の線維の数が多くないことや筋肉収縮の際に生じる筋電などのノイズの問題等により、まだ、成功症例数が少なく、現在、これらの問題の解決に努めている。電極に関しては、ポリイミドフィルム上にリフトオフ法によって白金のパターン層を形成し、カバーレイ層は液体ポリイミドをコートして、エッチングによって電極部を露出させるという方法を試み、この改良によって、より微細化と電極金属の生体適合性の向上が可能となった。長期安定、多チャンネル化、微細化、生体適合性を目標とし、種々のサイズ・形状の試作品を作成し、適宜ラットヘの埋め込み実験を行って形状などに関して設計へのフィードバックを行っている。電極と神経の接合部における神経再生促進因子塗布や人工シナプス素子などに関しても検討中である。我々の最終的な目標は、装着している患者が、あたかも自分の手を動かすような感覚で動かすことができ、また、自分の手で対象物に触れているような感覚で、対象物に触れている圧感覚や温度感覚を感じうるような人工肢の開発することにあるが、本年度は、まず、1)多チャンネルの生体神経信号導出用電極として神経再生型電極のプロトタイプの開発、および、2)マイクロニューログラム法を用いた神経線維刺激による人工感覚創出、および、同じく、3)マイクロニューログラム法を用いて導出した神経信号を用いた外部機器制御の試みを行った。1)に関しては、ポリイミド基盤上にマイクロマシニング技法を用いて4チャンネル、および16チャンネルの神経再生型電極を作成し、ラットの座骨神経に12か月埋め込んだ後に、再生神経からの神経信号の導出の確認を行い、作成した電極の電極孔の径や材料の影響に関する検討を行った。また、2)に関しては、マイクロニューログラム電極を被験者の正中神経に刺入し、感覚神経線維をマイクロ刺激することによって感覚を人工的に創出させる試みを行い、基本的には、神経線維刺激により種々の感覚を生じさせる事が可能という結果を得、今後、任意の感覚をえるための刺激の強度や刺激のパターンなどについて検討を行う予定である。3)に関しては、上記の2)と同じマイクロニューログラム法で、覚醒状態の人の正中神経から導出した神経信号(主に交感神経信号)をフィードバックすることにより、外部機器(人工臓器や環境温湿度制御装置など)の制御を自動的にかつ合目的に行わせる実験を行い、これが可能な事が示された。本年度は、主に感覚系について、ロボットハンド側に加えられた刺激を感覚として生体にフィードバックする系の研究開発を行った。

健常なボランティアを用いて、まず、生体側の正中神経に経皮的にタングステンマイクロ針電極を刺入し、体表の圧感覚受容器から中枢に信号を伝達する求心性感覚神経線維の1本のみの信号が記録出来る状態で固定し、次いで、ロボットハンド側で、上記の感覚神経線維が支配している(手指の)領域に圧センサ(感圧ゴム)を装着して、この圧センサに加えられた圧によって生じる電圧をマイクロコンピュータを用いて電気刺激パルス列の周波数に変調した後、前述のマイクロ針電極を介して感覚神経線維に入力し、生体に現実に感覚受容器に刺激を加えた際に生じるのと同じ人工感覚を生じさせるというシステムの構築を行った。また、本システムを実際に作動させ、ロボットハンド側に加えられた圧と生体(被験者)側が感じる主観的な圧感覚の比較・検討を行い、ロボットハンドの圧センサ出力から神経線維の電気刺激パルス列を決定する変調アルゴリズムの改良を行った結果、ロボットハンド側に加えられた圧と生体側が感じる主観的圧感覚の関係についても良好な相関を得るに至った。現在は、1)上記システムの改良を行うと共に、2)切断肢における(再生してくる)残存神経線維と人工肢(ロボットハンド)の信号線(センサ類やアクチュエータ作動系関連の入出力電線)を結合しうる多チャンネルマイクロ神経電極(神経再生型電極)の開発、3)生体からの遠心性運動神経線維信号の測定と、同信号によるロボットハンドの作動、に関して、同時並行的に研究開発を行っている段階である。感覚系については、感覚受容ユニットに対する電気刺激のモード(主に繰り返し周波数)と生成される感覚強度、及び、圧受容器に対する機械的刺激と神経線維に生じるパルス周波数との間の定量的評価を行うためのシステムの作成と、同システムを用いた解析、さらに、複数の感覚受容ユニットを同時刺激した際に、個々の受容ユニット刺激により生じる感覚がどのように相互作用を及ぼしあうかについての解析を行った。また、これらの結果を用いて感覚伝達システム(ロボットハンドの手指に装着した感圧ゴムセンサーに加えられた圧刺激を電気刺激の周波数に変換し、被験者の感覚神経線維に入力する事によって被験者に圧感覚を生じさせるというシステム)の改良を行ない、良好な作動結果を得た。運動系に関しては、マイクロニューログラム法を用いて、被験者の正中神経から遠心性の運動神経信号の計測を行ない、逆にこの遠心性運動神経を電気パルス列で刺激する事によって望む手指の運動を起こさせるという試みを行ったが、この神経刺激による運動系の制御に関しては、手首以下の正中神経中には運動神経の線維の数が多くないことや筋肉収縮の際に生じる節電などのノイズの問題等により、まだ、成功症例数が少なく、現在、これらの問題の解決に努めている。電極に関しては、ポリイミドフィルム上にリフトオフ法によって白金のパターン層を形成し、カバーレイ層は液体ポリイミドをコートして、エッチングによって電極部を露出させるという方法を試み、この改良によって、より微細化と電極金属の生体適合性の向上が可能となった。長期安定、多チャンネル化、微細化、生体適合性を目標とし、種々のサイズ・形状の試作品を作成し、適宜ラットへの埋め込み実験を行って形状などに関して設計へのフィードバックを行っている。電極と神経の接合部における神経再生促進因子塗布や人工シナプス素子などに関しても検討中である。