hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学・生物の複合的素材：酵素の教材化と評価

この方法においては、用いたN-ヒドロキシフタルイミド誘導体の吸収極大が高波長側(295nm)が開環によって275nmに移動した。このことを用いて、メタノールによる開環反応速度を求めることができた。この結果はアルコール性水酸をもつモノグリセリドの定量にも利用できるかもしれない。平成28年度に、食器洗い機用洗剤酵素に含まれる(1)アミラーゼと(2)プロテアーゼを用いた教材の作製とその実践授業を行った。平成29年度には(1)アミラーゼを用いた教材を中学校で実践して、その効果を検証した。さらに,(3)リパーゼの反応によって生成するアルコール性水酸基を定量する方法として、N-ヒドロキシフタルイミド誘導体の開環反応を利用した吸光度変化を利用することを試みた。反応の前後では吸収極大の波長が変化し、反応速度定数を求めることができた。理科4科目(物化生地)は基本4概念:エネルギー,粒子(物質),生命,地球のすべてと関連するが,各科目は1概念だけで構成される印象を受ける。ある現象に興味を持つ学習者が,複数概念で学習することを阻み,多面的見方を困難にする。複数概念から多面的に考察する教材開発のため,本研究は生命と粒子の間に存在する「酵素」の教材利用を提案した。平成28年度,唾液と食器洗い機洗剤のαアミラーゼの反応を比較し,生命と粒子の両方に関わる教材を作った。生命由来の唾液のαアミラーゼと物質由来の食器洗い機洗剤αアミラーゼの反応を高温で比較し,授業展開を工夫した。唾液中のαアミラーゼは100°C近い高温で失活するが、食器洗い機洗剤のαアミラーゼは失活しないことから、酵素が生物外でも作用し、異なる生物も同様な反応をする酵素をもつ事実を確認できた。平成29年度,αアミラーゼの教材を,鳴門教育大学附属中学校での授業に使用し,生物と物質の関係,同じ働きをする酵素でも安定性が異なることを認識させられた。リパーゼの反応でトリグリセリドから生成するモノグリセリドの検出の候補物質に,N-ヒドロキシフタルイミド誘導体を利用し,メタノールでの開環反応をUVで検出できた。平成30年度,リパーゼによりトリグリセリドから生成するモノグリセリドの検出は,アルコール性水酸基の生成で確認可能と捉え,1エチレングリコール,2グリセリン,31-モノアセチンをモデル化合物とした。N-ヒドロキシフタルイミド誘導体のエチレングリコールによる開環反応が検出できた。塩基性フクシン,亜硫酸ナトリウム,1M-HClの混合液を定性試薬(無色)に,13を過ヨウ素酸ナトリウムで酸化後,アルデヒドとして検出した(紫色)。消化薬で生成する1-モノグリセリドの検出が可能である。今後はリパーゼによる反応生成物の検出と,授業への応用を試みることが課題である。平成28年度前半にはアミラーゼとプロテアーゼについて教材としての利用手順を確立できたが,実際に演示実験と授業で使用できる形として完成させる。平成29年度にかけては,リパーゼに教材化の中で,リパーゼによって中性脂肪から実際に生成するモノアシルグリセリド(モノグリセリド)またはグリセリンと脂肪酸の定性および定量を行う実験手順を開発する。教材の評価については,例年,徳島大学主催,化学会共催で開催されている「おもしろワクワク化学の世界」に平成29年度に出展して,小中学生に実験を体験してもらい,その反応と達成度をアンケート形式の調査票で調査する。
行動の進化をもたらす遺伝子と神経回路の変化を特定する

本研究ではDrosophila属の求愛行動の進化をもたらす遺伝子と神経回路を特定することを目的とし、特に求愛相手への選好性に関して、キイロショウジョウバエD. melanogasterと近縁種であるオナジショウジョウバエD. simulans、またこれらのF1雑種個体を用いて研究を進めてきた。前年度までの研究の結果、F1雑種個体の求愛活性はmelanogsterフェロモン(特に7,11-heptacosadiene, 7,11-HD)によって抑制され、simulansフェロモン(特に7-tricosene, 7-T)によって促進されていることがわかった。本年度は、遺伝的な操作によって体表フェロモンを持たないmelanogaster雌をターゲットとして用いることで、melanogaster, simulans, F1雑種個体のフェロモンに対する濃度依存的な反応を詳細に比較した。その結果、melanogasterではターゲットに塗布された7,11・HDの濃度依存的に求愛活性が上昇していったのに対し、simulansやF1雑種個体では、7,11・HDの濃度依存的に求愛活性が減少していくことがわかった。また、7,11-HDによる求愛活性抑制反応は、F1雑種個体よりもsimulansにおいて高く、さらにsimulans系統間における反応性の強弱は、次世代のF1雑種個体に引き継がれた。これらの結果から、F1雑種個体の求愛活性はsimulansの求愛活性と同様7,11-HDにより抑制されるが、その抑制はsimulansよりも弱いことがわかった。(抄録なし)本研究はDrosophila属の求愛行動をモデルとして、行動の進化をもたらす遺伝子と神経回路の変化を特定することを目的とする。特に求愛行動のマスターコントロール遺伝子とされるfruitless遺伝子に注目し、fruitless発現神経回路の種特異性とDrosophila属の求愛行動の種特異性との関連を調べる。材料としては、モデル生物であるD.melanogasterとその近縁種であるD.simulans、また種間交雑によって得られた不妊のF1を用いた。スクリーニングの結果、fruitless遺伝子はF1(♂)の交尾相手の選好性に関与している可能性が高いことがわかった。交尾相手の選好性は種分化や生物進化の理解において最も重要な課題の一つであり、この発見は選好性の分子・神経基盤を理解する重要な一歩となると考えられる。本研究はDrosophila属の求愛行動の進化をもたらす遺伝子と神経回路の変化を特定することを目的とし、D. melanogasterと姉妹種であるD. simulans、またこれらのF1雑種個体を用いて実験を進める。melanogasterとsimulansのオスには交尾相手の選好性に種特異性がある。第一年度までの研究でF1雑種個体は交雑に用いたsimulansの系統によって異なる選好性を示し、またfruitlessの変異がその選好性の種特異性に関与することを示唆する結果が得られた。本年度はこれらのF1雑種個体の選好性と体表フェロモンの関連性を調べた。フェロモン塗布実験の結果、F1雑種個体の求愛活性はmelanogasterフェロモンによって抑制され、simulansフェロモンによって促進されることがわかった。F1雑種個体に対するmelanogasterフェロモンの抑制効果はsimulansに対する効果よりも低く、一方F1雑種個体に対するsimulansフェロモンの促進効果はsimulansに対する効果よりも高かった。続いて、melangoasterにおいてメス特異的に存在する7,11-heptacosadiene(7,11-HD)と、simulansにおいてメスの体表に豊富に存在する7-tricosene(7-T)の効果を調べた。その結果、F1雑種個体の求愛活性はsimulansの求愛活性と同様に、7,11-HDにより抑制され7-Tによって促進されることがわかった。これらの結果からF1雑種個体のフェロモン選好性は基本的にsimulans型であると言える。一方、fruitlessの変異が求愛相手の選好性の種特異性に関与するという結果に関しては、掛けあわせに用いるmelanogaster系統を増やしたところ、再現性が得られなかった。今後は体表フェロモン受容に関与する遺伝子やニューロンに焦点を当てて、このF1雑種個体をsimulans型フェロモン選好性の細胞分子基盤を解析していく。

また、7,11-HDによる求愛活性抑制反応は、F1雑種個体よりもsimulansにおいて高く、さらにsimulans系統間における反応性の強弱は、次世代のF1雑種個体に引き継がれた。これらの結果から、F1雑種個体の求愛活性はsimulansの求愛活性と同様7,11-HDにより抑制されるが、その抑制はsimulansよりも弱いことがわかった。「Drosophila属の求愛行動の種特異性は、性行動のマスターコントロール遺伝子であるfruitless発現パターン、すなわちオス型神経回路の種特異性によってもたらされている」という作業仮説に基づき、行動形質のスクリーニングを行い、性行動の種特異性の・部(交尾相手の選好性)に対して、fruitless遺伝子が一定の機能を果たしていることを発見した。melanogasterとF1雑種個体の交尾相手の選好性の違いが、体表フェロモン選好性の違いによって決まっていることを明らかにし、さらに7,11-heptacosadieneと7-tricoseneという2つのフェロモン成分に対する選好性が異なることによるものであることを示した。今後は、交尾相手の認識に寄与するシグナルを行動実験に基づいて絞り込んでいくと同時に、F1とD.melanogasterのオス型神経回路をGAL4-UASシステム、FLP-FRTシステムを用いて可視化/活性化し、比較することで、交尾相手の選好性の分子・神経基盤を単一ニューロンレベルで理解することを目指す。また、性行動の誘起に中心的な役割を果たしているもう一つの因子doublesex遺伝子の影響に関しても同様にスクリーニングしていく。melanogasterで既に明らかになっている体表フェロモン(7,11-heptacosa(lieneや7-tricosene)受容に関与する遺伝子の発現パターンやニューロンの数、形態に関して、melanogasterとF1雑種個体で詳細に比較し、その違いを見出す。また、これらの遺伝子発現のノックダウンやニューロンの強制活性化、強制不活性化、カルシウムイメージングなどを用いて、melanogasterやF1雑種個体の選好性に対する影響やその違いに関して調べる。(抄録なし)
ヒトiPS細胞からの歯根膜細胞分化方法の確立と歯根膜付インプラント開発への応用

ヒト歯根膜細胞に初期化遺伝子を導入してヒトiPS細胞を樹立し、得られたiPS細胞を用いて歯根膜細胞を誘導し、将来的にインプラントに人工歯根膜を付与することを目的とする。本研究では、ヒト歯根膜から単離した細胞に、京都大学iPS研究所でサブクローニングされたiPS細胞作製用プラスミドをElectroporationによって遺伝子導入してiPS細胞樹立を試みた。遺伝子導入して3週間後、辺縁の明瞭なiPS細胞様コロニーが認められた。これまで、ヒト歯根膜細胞iPS細胞から歯根膜細胞への誘導を目指した条件検討を行った。現在、先天的および後天的歯の欠損部位への補綴治療として用いられているデンタルインプラント治療は、機能回復において有効とされているものの、歯根膜組織が欠落しているため、歯根膜機能や神経機能などの歯の生理的機能を有しておらず、完全な機能的咬合系の回復することはできていない。このような背景から、欠損歯の咬合機能回復に貢献する歯根膜機能を、幹細胞と組織工学技術よって補うことが可能となれば、天然歯とほぼ同等の生理機能を有する次世代のハイブリッド型インプラントとして、より生物学的な機能的咬合系の回復が可能であると考えられる。また、歯根膜線維を有したインプラントが患者の生活の質を向上させるだけでなく、人工歯根膜再生の知見が、歯周病の治療および歯周組織再生への応用も期待される。そのため、人工歯根膜再生の基盤的技術の開発は、患者および術者から切望されている。ヒト歯根膜から分離した細胞に、京都大学iPS研究所でサブクローニングされたiPS細胞作製用プラスミドを遺伝子導入してiPS細胞樹立を試みた結果、iPS細胞が得られた。得られたiPS細胞がES細胞と同様に多分化能を有しているか、RT-PCRおよび免疫化学染色を行った結果、多分化能を有していることが示唆された。また、ヒトiPS細胞から間葉系幹細胞への誘導を試みており、再現性の得られた実験系の確立を目指している。歯根膜は生理的条件下において歯の支持、感覚の受容、血管網による栄養の供給、歯周組織の維持・再生に重要な役割を果たしている。また、歯根膜は咀嚼力や咬合力といったメカニカルストレスから歯と歯周組織を保護し、恒常性を維持している。このような背景から、欠損歯の咬合機能回復に貢献する歯根膜機能を、幹細胞と組織工学技術によって補うことが可能となれば、天然氏とほぼ同等の整理機能を有する次世代のハイブリッド型インプラントとして、より生物学的な機能的咬合系の回復が可能であると考えられる。また、歯根膜繊維を有したインプラントが患者の生活の質を向上させるだけでなく、人工歯根膜再生の知見が、歯周病の治療および歯周組織再生への応用も期待される。ヒト歯根膜から分離した細胞に、京都大学iPS研究所でサブクローニングされたiPS細胞作製用プラスミドを遺伝子導入してiPS細胞樹立を試みた結果、iPS細胞様細胞が得られた。得られたiPS細胞様細胞がES細胞と同様に多分化能を有しているか、今後検討を進めていく予定である。今後予定している実験系は、ヒト歯源性細胞由来iPS細胞を用いる。ヒト歯根膜細胞由来iPS細胞の作製に成功したが、ES細胞と同様に多分化能を有しているか検討を行っている。多分化能を有していることが確認されたが、再現性の高い安定した結果を得る事に苦慮している。ヒト歯源性細胞由来iPS細胞の樹立は今回の研究の基盤となる実験であり、この系が確立したことにより、研究はやや遅れているが今後の実験の見通しが明るくなったと考えられる。歯科矯正学ヒト歯源性細胞由来iPS細胞から間葉系幹細胞誘導を介して歯根膜細胞への誘導を目指す。このようにして得られた歯根膜細胞について、形態学的検討、多重蛍光染色を用いた形態学的検討、蛍光退色法を用いた機能性の検討を行い、初代歯根膜細胞との比較検討を行う。また、ヒトiPS細胞由来歯根膜細胞がin vivoにおいて歯根膜の再生能を有することを検討するために、無胸腺ラットの歯周組織欠損モデルにヒトiPS細胞由来歯根膜細胞の移植を行い、歯根膜再生の評価を行う。
パラジウム触媒による付加反応を鍵とするタンデム型ヘテロ環構築反応の開発

含窒素複素環カルベンを母核とする新規C-S二座型配位子を設計、開発し、そのパラジウム錯体が有機ホウ素試薬を用いた1,2-付加反応において優れた触媒として機能することを見いだした。本触媒系は、水中でも活性を維持するので、環境調和的な反応条件の設定も可能である。また、本反応系を連続型骨格構築反応へと展開することで、高効率なタンデム型複素環形成法の開発に成功した。パラジウム触媒による付加反応を鍵とするタンデム型ヘテロ環構築反応の開発を目的として触媒系の最適化、付加反応の高効率化、およびタンデム型反応への応用を行った。本反応開発では、申請者によって開発されたC-S二座型配位子を用いることで反応効率向上及び優れた基質一般性の実現を試みた。本配位子は、主配位部として含窒素複素環カルベン、副配位部としてチオエーテル基を有し、その柔軟性に富んだ配位によって金属触媒の性能を高めることを可能とする。まず最初に、触媒系の最適化では含窒素複素環カルベン前駆体を基盤とするC-S二座型配位子を種々検討したところ、2, 6-ジイソプロピルフェニル基および2-ジフェニルチオエーテル基を有するものが最良の結果を与えた。また、基本となる付加反応の有用性を高めるために、合成が容易で安定性に優れる有機三フッ化ホウ素塩を用いた反応系を検討したところ、水を共溶媒とすることで反応が高効率的に進行することが明らかとなった。これらの検討により、触媒系の高効率化および反応系の基質一般性が優れたレベルで達成され、これらの成果をフタライド骨格構築を標的としたタンデム型付加環化反応へと応用した。初期検討段階にあるため収率は中程度ではあるが、本反応系を用いることでタンデム型ヘテロ環構築反応が進行することが明らかとなった。今後、反応条件を検討することで収率の向上および基質一般性の確立が可能であると期待される。C-S二座型配位子-パラジウム触媒による付加反応を基盤とするフタライド骨格構築を標的としたタンデム型ヘテロ環構築反応の開発を行った。本反応開発では、主配位部として含窒素複素環カルベン、副配位部としてチオエーテル基を有する二座型配位子を用い、その柔軟性に富んだ配位によって金属触媒の性能を高めることで、優れた反応効率および基質一般性の実現を試みた。合成ルートの選択肢を増やし、柔軟な合成計画を可能とするためにオルト位にアルデヒドもしくはボロン酸を有するベンゾエートを基質として検討した。オルト位にアルデヒドを有するベンゾエートを用いた場合は68%で目的とする付加環化体を得たが、オルト位にボロン酸を有するベンゾエートでは反応が全く進行しなかった。これらの結果を踏まえ、以後の検討はオルト位にアルデヒドを有するベンゾエートを用いて行うこととした。次に、反応条件の検討を種々行うと、溶媒にtolueneを用いたときに78%まで収率が改善された。さらに、フェニルホウ酸を2.5当量まで増やすことで反応が定量的に進行し、97%収率で目的とする付加環化体を得た。以上の検討から得た最適条件を用い、基質一般性に関して検討を行った。立体障害、置換基による電子的影響、配位性ヘテロ原子の有無に左右されず、良好に反応が進行することが明らかとなった。アルケニル基の導入や電子豊富なアルデヒドを用いた場合でも収率の低下は観測されず、優れた基質一般性を有するタンデム型ヘテロ環構築反応の開発に成功した。
家族成員の関係性に着目した未熟児を養育する家族への支援

本研究の目的は、早産・低出生体重児を養育中の家族に対する支援モデル構築のための基礎的データを収集し検討することである。対象となったのは、単胎で生まれ、早産で生まれた事に起因する以外の疾患や障害を有さない生後1ヶ月から35ヶ月までの早産・低出生体重児とその母親202組である。自記式質問紙法と半構造化された面接法(一部の対象者)により、早産・低出生体重児および両親の属性、入院時のケア経験、夫婦の関係性、母親の受けているサポート状況、子どもの気質、両親の健康状態、母親の被養育体験等と母親の育児木安・育児困難感との関連を検討した。1)早産・低出生体重児を養育する母親の育児困難感は、1歳児2歳児では高く、育児支援が必要とされる対象者は、1歳児45%、2歳児32%であった。しかし、0歳児では、10%を下回る割合であり、一般の母親と変わらなかった。2)育児支援の必要性が高くなるリスク要因は、母子家庭、父親の学歴が中学卒業であること、第1子であること、子どもの在胎週数、子どもの入院日数、発達の全般的な遅れがあげられた。子どもに慢性的な病気があるかどうかとは関連しなかった。また、支援の必要性が高い母親は、受けているサポートの満足感が有意に低かった。3)母親としての不適格感、育児のとまどいは、第1子を養育している母親、出生時体重が1000g未満、父親の学歴が中学卒業である場合に有意に得点が高かった。4)子どもに対するネガティブな感情や衝動性・攻撃性は、父親の教育歴が低い場合、妊娠中から出産に対する希望が少なかった場合に有意に高かった。5)育児支援の必要性、育児困難感は、いずれも母親の幼少時の被養育体験と関連し、自分の親から愛情ある養育を受けたと考えている母親は、支援の必要性も育児困難感が有意に低かった。乳児期における支援のみならず、幼児期での成長過程に応じた育児支援の必要性が示された。平成16年度は以下の調査を行った。1.早産、低出生体重児を養育中の母親の育児不安・育児困難感の実態調査茨城県、および北海道のNICUを有する病院の外来にて、0才から3歳未満の早産・低出生体重児を養育中の母親に対して自記式質問紙による調査を実施。調査項目は、(1)育児不安・育児困難感、(2)父親の状況、(3)母親の被養育体験(PBI)、(4)子どもの特性、(5)その他である。書面と口頭による説明で同意が得られた約170名のデータが集められた。各年齢100名程度(計300)のサンプルが集まるまで調査は継続される。データ収集終了後、以下の仮説を検証する。1)早産、低出生体重児を養育中の母親の育児困難感は高い。2)父親の協力が得られる母親ほど育児困難感は低くなる。3)父親の育児困難感は、被養育体験と関連する。4)自身の被養育体験が望ましいものでない場合でも、夫(父親)の協力により育児困難感は低くなる。また、入院中の看護ケアとの関連の他、母親の教育歴や世帯の収入、児の出生順位、児の健康状態との関連も検討する。2.早産、低出生体重児の母子の相互作用とその影響因子の検討早産・低出生体重児を養育中の家庭を訪問し、食事・遊び場面をビデオに撮影。

バーナードの親子相互作用理論を用い、NCASTによる母子の相互作用を評定した。同時に、育児不安、父親の協力、児の発達を自記式質問紙で調査し、母親の育児不安や、父親の協力、児の発達と母子の相互作用との関連を検討する。ビデオの分析結果では、生後6ヶ月未満の早産・低出生体重児の母親は、児のcueに対する感受性は高いが、言語による応答が少ないという傾向がうかがえたが、データ数が十分ではなく今後データサンプルを増やし縦断的に経過を追う必要がある。本研究は、早産低出生体重児(未熟児)を養育する家族に対する育児支援の枠組みを考えることを目指し、父親の心理と家族関係性に着目し、その実際と育児への影響を明らかにすることを目的としている。平成17年度は、16年度に引き続き以下の内容の調査を行った。1)母親の育児不安とその関連要因について0歳から3歳までの早産未熟児を養育中の母親に対し、育児不安と他の因子との関連、父親の育児への協力の実際と影響要因について調査した。321人の早産低出生体重児(平均在胎週数32週、平均出生時体重1700g)の母親から回答を得ることができた。各項目間の相関を分析した結果、母親の育児不安は、父親の育児への協力の程度、家族のまとまりと密接な関係があることが示唆された。2)早産児の母子相互作用に関して協力が得られた母子の家庭を複数回訪問し、NCASTを用いた母子の相互作用をビデオ撮影し分析した。母親側の得点には健常児を育てている母親との明らかな違いはみられなかったが、児のcueの明瞭性や母親に対する反応性において健常児より得点が低くなる可能性がうかがえた。しかし、サンプル数が少なく現時点では分析に限界があるため、データ収集をさらに進め、育児不安や父親の協力体制、家族関係と母子相互作用との関連を今後検討する。3)父親へのインタビュー協力が得られた早産児の父親に対し、2時間程の半構造化された面接によるインタビューを行った。1)児の早産を知った時の心情とその後の変化、2)これまでの経過とサポートの必要性や困難を感じた事柄、3)妻への期待と自身の役割をどのように感じているか、4)早産児を育てる上での一般家庭との違い等について語ってもらった。インタビュー内容は随時逐語録におこされ、グラウンデッドセオリーの手法に乗っ取って、一次コーディングを行った。現在分析途中であり、今後は理論的飽和までサンプル数を増やし、父親の心理過程、家族関係の変化について検討する。本研究の目的は、早産・低出生体重児を養育中の家族に対する支援モデル構築のための基礎的データを収集し検討することである。対象となったのは、単胎で生まれ、早産で生まれた事に起因する以外の疾患や障害を有さない生後1ヶ月から35ヶ月までの早産・低出生体重児とその母親202組である。自記式質問紙法と半構造化された面接法(一部の対象者)により、早産・低出生体重児および両親の属性、入院時のケア経験、夫婦の関係性、母親の受けているサポート状況、子どもの気質、両親の健康状態、母親の被養育体験等と母親の育児不安・育児困難感との関連を検討した。1)早産・低出生児を養育する母親の育児困難感は、1歳児、2歳児では高く、「子ども総研式育児支援質問紙」で支援を必要とする対象は、1歳児の43%、2歳児の29%を占めた。しかし、0歳児(0ヶ月11ヶ月)では、10%程であり、育児困難感の程度や支援を必要とする割合は、一般の母親と変わらなかった。また、早産・未熟児が、第1子(初めての子育て)であるかどうかということでも有意な違いはなかった。2)0歳児の母親の育児困難の程度を児の生下時体重で検討した結果、困難の程度が高かったのは、1000g以上1500g未満の極低出生体重児で生まれた子どもの母親であった。
救急医療の場での精神的問題をもつ患者のニーズと高度実践看護師教育プログラムの検討

精神科救急病棟での実態調査から、精神科救急・急性期治療を担う看護師に求められる看護実践能力を抽出し「精神科救急・急性期における看護ケアガイドライン」を作成した。また、精神科救急病棟、精神科急性期治療病棟、大学病院の精神科病棟で3ヶ月間のガイドライン試用とインタビューを行い、新人看護師が治療経過を踏まえた看護を実践する指標としてガイドラインが有用性であること、経験豊富な看護師との実際の患者ケアについて考えられる機会を要望していることが確認された。救急救命ユニットでの調査結果とインタビューの結果から看護実践能力を強化するための現任教育の方法についての示唆を得た。研究開始の初年度であった本年度は、年度前半で研究メンバーの編成と研究計画の具体化を図り倫理審査を経て、7月からは精神科救急病棟での実態調査を、10月からは精神科的問題をもつ患者の受診・入院に関する救命救急ユニットでの調査を開始し、平成23年2月からは、収集されたデータについて、順次、分析作業を行っている。研究課題1および2「精神科救急病棟の入院患者および看護ケア実態調査」財)精神医学研究所附属東京武蔵野病院精神科救急病棟の看護師長および中堅の看護師の研究協力を得て、入退院患者名簿から平成21年の1年間に入院した患者の精神科診断名・年齢・性別・入院期間・転帰を把握し、精神科救急病棟の主たる入院対象患者の把握を行った。また、研究の主旨を説明し同意の得られた入院患者に対し、患者基礎情報(入院理由・身体および精神状態等)、看護アセスメント(看護問題)、実施した看護ケア、等に関するデータ収集を行い、平成23年3月の時点で、統合失調症、うつ病、老年期精神病、認知症などの13事例分のデータを収集している。平成23年8月までに合計2030事例分のデータ収集を予定し調査を継続している。■研究課題3「救命救急ユニットでの看護ケアの実態調査」川崎市立多摩病院の副看護部長や看護師長を研究協力者とし、研究分担者(桑原)が救命救急外来(およびICU)に、精神科的な問題(精神疾患または精神症状)をもち受診または入院となった患者数、患者基礎情報(受診理由・身体および精神状態等)・看護アセスメント(看護問題)・実施された看護ケアに関するデータ収集を実施している。また、連携研究者(加藤)が同様の調査を福島県立医科大学附属病院でも実施しており、平成23年6月頃まで実態調査を継続する予定である。■精神科救急病棟での研究(研究課題2および4)平成22年度から継続していた財)精神医学研究所附属東京武蔵野病院精神科救急病棟での看護ケアの実態調査は、平成23年8月の時点で目標としていた30事例(統合失調症21例、気分障害5例、その他4例)のデータ収集を終了し、9月以降から事例毎に看護問題(目標)、看護ケアの実施内容と実施期間、退院時の課題等についてデータを整理し、精神科救急病棟での看護実践の構造化(精神科救急・急性のケアガイドライン作成)を行った。■救命救急ユニットでの研究(研究課題3および4)3月11日に東日本大震災の発生後に研究代表者、連携研究者(加藤)が避難所支援・被災者支援に対応せざる得ない状況となったため、福島県立医科大学附属病院での精神科的な問題(精神疾患または精神症状)をもち受診または入院となった患者数、患者基礎情報(受診理由・身体および精神状態等)・看護アセスメント(看護問題)・実施された看護ケアに関するデータ収集とデータ分析の作業を中断した。平成23年度後半から収集したデータの単純集計の作業を再開しており、平成24年度からは記述された質的データの分析に着手する予定である。■欧州での精神科救急・急性期看護に関する情報収集Health Promoting Hospitals & Health Servicesの第19回国際学術集会では、精神科入院治療に関するワークショップや看護職からの演題発表がなったため、入院中のケアに関する具体的な情報は得られなかった。欧州での入院期間は23週間が一般的で、地域での予防と早期介入に力点が置かれていることは把握できた。精神科救急・急性期治療の場ではどのような臨床判断が必要かについて、調査結果をもとに作成した看護ケアガイドラインと照合しながらエキスパート・レビューを行い、激しい精神症状での入院患者が主であるため、初期での状態把握と危険性を査定する能力、地域生活で抱えていた課題と生活スキルを把握し、地域での支援者に情報提供すること、服薬継続に向けた援助を実践する能力が求められることが確認された。後半ではガイドライン使用の手引き作成後、精神科救急・急性期治療を行う病棟4ヶ所にガイドラインを紹介し、それぞれ約3ヵ月間の試用を行った。試用期間後、自記式質問紙を配布し、ガイドラインに掲載されている「ケアの内容」「行う理由」「重要度と実施時期」の理解が可能か、有用かを問う評価調査と新人看護師に対して看護実践上の困難と教育的ニーズを問うインタビュー(計12名)を実施した。

その結果、手技的看護行為は半年程度で遂行可能となるが、観察・聴取した情報から精神状態を査定することや精神状態に影響する人的・物理的刺激を調整し「活動と休息のバランス」を保つケアを実施する際に難しさを感じていること、教科書や文献で得た知識があっても、具体的な現象(患者の状態)と照合して解釈していくことが難しく、経験豊かな先輩看護師からの助言や事例検討での学びの機会を求めていることが明らかとなった。一方、救急救命ユニットの看護師は、自殺未遂のケースや自傷行為を繰り返し受診してくるケース、動揺し不安状態にある家族に関して精神的問題があると感じているが、13日程度で精神病院や精神科病棟への転科する状況下では、病院内でリエゾン精神科医やリエゾン精神看護師を利用できる場合には、相談機能を活用し対応していることが確認された。調査結果からは、必要な処置・検査・身体ケアが容易に遂行できれば、患者への対応で困難さを感じない傾向が認められた。精神科救急病棟での研究に関しては、30事例分のデータ収集期間の延長に加え東日本大震災後の被災地支援活動への従事などが影響し、看護実践の構造化の作業が平成23年度後半での実施となった。また、救急救命ユニットでの研究に関しては、研究協力者(桑原)が育児(1歳未満の乳児)中のため、原発事故に伴うリスクを回避し福島県内での研究会議を見送ったことで計画からの遅れを招いた。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画よりも研究の進展が半年程度遅れているため、平成23年度中に看護実践の構造化の第一段階が終了している精神科救急・急性期医療を担うエキスパートナースを育成する教育プログラムの検討と提示を平成24年度での目標とする。救急医療を担う看護師を対象とした研究に関しては、精神科的な問題をもつ患者に対する看護ケアの実際の把握と看護師が抱える実践上の困難の抽出までを平成24年度中に実施することに変更する。また、北米での救急看護および精神科救急看護領域にAdvanced Practice Nurseの教育プログラムに関する情報収集は文献レビューで対処する。本研究の最終課題である救急医療・精神科救急医療を担う専門性の高い看護師を育成する教育プログラムの検討については、平成25年度も現連携研究者らと調整し、新たな共同協力者や研究協力者を募り、研究を継続する。
ネットワーク環境における学術情報メディアの変容の実証的研究

本研究は、ネットワーク環境下に移行する中で、学術情報伝達メディアの役割の変容を明らかにしようとするものである。科学コミュニケーションのモデルを前提とし、さらには研究過程を含む学術研究全体におよぼす電子メディアの影響を明らかにする。自然科学、社会科学、人文科学の各分野に視野を広げ、電子メディア調査と面接調査に質問紙調査を組み合わせた手法を用い、具体例と全体像とを明らかにした。平成9年度には、方法の開発を行いつつ、心理学分野の調査を行った。平成10年度には、心理学の調査結果の分析を進める一方、物理学分野の調査を行った。また、電子メディアの中で特に重要である電子雑誌の実態を調査した。平成11年度には、物理学の調査結果の分析とともに、新たに人文科学として歴史学、社会科学として経済学における調査を行った。また電子雑誌の調査を継続した。調査結果からは、大学ではインターネットの利用環境は比較的よく整備され、コンピュータや電子メディアの利用は浸透しつつあること、科学コミュニケーションの観点からするとフォーマルコミュニケーションよりもインフォーマルコミュニケーションにおいて電子メディア利用が進んでいることが明らかになった。物理学におけるe-print-archiveは、ネットワークとデータアーカイブ機能を用いた新しい学術情報伝達システムであるが、他の分野に広がるわけではなく、学術雑誌を中心とした既存の伝達システムに組み込まれていると言える。電子版のみの学術雑誌が成り立たない現状から見て、電子メディアは、学術情報の公的な伝達過程には大きな影響を与えたいと考えられる。しかし、研究過程における電子化は定着している。その利用態度について、経済学では、電子メールなどによる情報交換を重視する研究者とWWWによる情報検索と入手を重視する研究者とに分かれる傾向がみられた。本研究の目的は,自然科学,社会科学,人文科学の各分野において,ネットワーク環境下に移行する中で,学術情報伝達メディアの役割の変容を明らかにしようとするものである。本年度は,全体の研究の基礎を固めるために,まず,この問題を扱った文献調査を行い,ネットワーク情報源の調査を行った。次に自然,社会,人文の各分野にかかわる文領域である心理学を対象として,各メディアの現状を調査し,6名の研究者に対してネットワーク及び電子的情報源の利用と研究の関わりに関する面接調査を行った。さらに,ここから得られた知見をもとに仮説を作成し,1238名の国内の心理学研究者に対する郵送調査を実施し,450名からの回答を得た。これと並行して,医学分野についても同様な面接調査と郵送調査を実施した。回答者のほぼ全員がインターネットを利用しているが,研究に最も影響を与えているのは電子メールであり,データベース検索にも使用されているものの,WWWの影響は乏しく,電子雑誌の利用は極めて少ない。コンピュータの利用に関しては,原稿作成やデータの分析,学会発表手段として不可欠のものとなっているなどの結果が得られた。本年度は,前年度に行った心理学分野の調査結果の分析を行うとともに,電子化に関して極めて特徴のある分野である物理学分野の研究者の調査を行った。この分野ではe-print archiveが存在しているが,このシステムについて調査をするとともに,6名の研究者に対してネットワーク及び電子的情報源の利用と研究の関わりに関する面接調査を行った。さらに,ここから得られた知見をもとに仮説を作成し,1070名の国内の物理学研究者に対する郵送調査を実施し,517名からの回答を得た。これと並行して,論文発表を活発に行っている国外の物理学研究者に対して,e-print archiveを中心としたメール調査を実施した。物理学研究者のコンピュータやインターネットの使用率は極めて高い一方,e-print archiveの利用は一部の領域の研究者にすぎず,冊子体の学術雑誌は9割近い回答者が「無くならない」と答えている。

学術雑誌の将来については,冊子体形態と査読制は維持されると考えられる。また,e-print archive形態が他の分野にまで拡がる見込みは薄い。しかしながら,物理学のごく一部の分野には論文形式の研究発表方式に関心を示さなくなっている傾向が認められた。さらに電子雑誌の調査を行い,冊子体雑誌の電子化が急速にに進んでいるが,研究者による利用は少ないことなどが判明した。本研究の目的は,自然科学,社会科学,人文科学の各分野において,ネットワーク環境下に移行する中で,学術情報伝達メディアの役割の変容を明らかにしようとするものである。本年度は,平成9年度に行った心理学分野の調査を踏まえ,平成10年度の物理学分野の調査結果の分析を行うとともに,新たに人文科学として歴史学,社会科学として経済学における調査を行った。歴史学分野では,『研究者ディレクトリ』から大学所属の歴史学研究者904名に対して郵送調査を行った。質問項目はコンピュータやインターネットの利用環境,コンピュータの習熟度,電子メールなどのインターネットツールの利用状況である。回収率は40.5%で,これを集計,分析した。歴史学では,物理学との差は大きいものの心理学とほぼ同様な結果となった。専門領域では,考古学の利用が高く,西洋史では低い。一方,経済学分野では,4名に対して面接調査を行った後,1,161名に郵送調査を行い,323名から回答を得た。面接調査では,電子メディア利用について,情報交換を中心とするものと,情報入手を中心とする研究者に大きく分けることができ,これは郵送調査の結果でも確かめられた。計量経済学のような専門領域が存在しているためもあり,経済学研究者の中のかなりの部分がコンピュータやインターネットを利用しており,特にWWWの利用が高いという傾向がみられた。電子雑誌の利用も他の分野や調査に比べても比較的高いと言える。
高校生物における光合成色素の吸収スペクトルの教材化

高校では植物が光合成に利用する光の種類(波長)と光合成色素の持つ特徴とを合わせて学習するが、その指導の中で、光と色の関係においてはスペクトルなど重要な概念は、生物分野ではきちんと教えられているとは言えない。また、光合成色素の特徴として吸収スペクトルを学習する際には、色素の抽出・分離や分光器を用いた吸収スペクトルの実験・観察を行うことが多いが、その後吸収スペクトル(曲線)へは説明だけとなり,実験的,経験的なつながりはない。上記の問題点を解決するためには、生徒が自らの手を使って実験をし、吸収(率)スペクトル(曲線)を描き、その特徴を学ぶことが有効であると考え、本研究では、吸収(率)スペクトルを描くための測定装置(透過率測定用装置(通称「葉さむ君」),反射率測定装置(通称「葉ねる君」))を、LEDとフォトセル(CdSセル)を利用して開発した。これらの装置を用いて各種の葉(ツバキ,イチョウ,ハナミズキなど)の透過率や反射率を測定し、以下の点を確認することができた。(1).緑葉では、スペクトルの青,赤領域(クロロフィルの吸収領域)の吸収率が高く、緑領域の光の吸収率は低かった。しかし、緑もかなりの率で吸収されている。(2).黄葉や紅葉では緑葉と異なり、クロロフィルの赤色吸収領域(光合成機能領域)が著しく低下し、透過率が上昇した。黄葉と比べて紅葉では、新たに合成されたアントシアニンによるものと考えられる緑色領域の吸収が見られた。また、生徒がツバキおよびイチョウの葉(緑葉,黄葉)を用いて、透過率を測定し、吸収(率)スペクトルを描く授業実践を行い、その授業効果を調べたところ以下の結果が得られた。(1).短時間で測定を終えることができ、計算も簡単にできた。実験に対する生徒の評価も良かった。(2).葉の色の変化を含まれる色素の変化と意味づけて考察することができた。以上の結果から、本研究で開発した装置は光合成の指導に十分利用できることが確認できた。
単一細胞内ＤＮＡ分子数の新規デジタルカウンティング手法の開発

本研究では、細胞中に含まれる低コピーのウイルスDNAをデジタル精密計測する技術を開発することを目的とした。このために、マイクロ流体デバイスで形成したピコリットル容量のマイクロドロップレットを用いてDNA分子を増幅・検出するシステムを開発した。本システムの応用として、HIV-1を模倣したレンチウイルス感染細胞をサンプルとし、感染後の細胞内でのウイルスDNAの動態を経時追跡した。細胞中に含まれる遺伝子情報は、その多様性から発現数までさまざまである。さらに、個々の細胞活性によってその遺伝子発現も変化に富んでいる。細胞内で低コピーに存在する遺伝子情報(mRNA)の重要性は指摘されているが、確実に計測する方法に乏しかった。本研究では、単一細胞中に含まれる低コピーのDNA分子をデジタル精密計測する手法論を開発することを主な目的とし、それらの実証をHIVの感染過程の解明研究で行うこととした。ウイルスの潜伏は、個々の細胞活性が大きく影響することもあり、細胞ごとに計測することが望まれている。本手法を用いれば初期感染で導入されたウイルスの遺伝子情報や、感染後期過程における核から翻訳されたHIVmRNAも低コピーで計測が可能であり、感染プロセス解明に大きく寄与する。具体的には、本研究は、3年間の研究期間で10コピー以下の低コピーDNA分子をターゲットとしたデジタル精密計測技術を確立し、HIVウイルス感染初期過程におけるX4型、R5型ウイルスの存在量を細胞ごとに計測し、細胞活性との相関を得ることを目的としている。具体的には、DNA一分子計測システム(デジタルカウンティング)を確立し実証する。さらには、それらの原理を応用して、よりハイスループット性の高い、一機貫通プロセスシステムの完成を目指す。HIVの感染過程は、感染細胞の活性を受けることが示唆されており、本研究で確立する技術により単一細胞レベル計測することでHIV感染機構の解明につなげる。本年度は、竹山はDNA一分子計測システムの開発を行った。一つは、ターゲットDNA分子をキャピラリープレートチャンバーに一分子ずつ導入し、チャンバー内でPCR増幅後、ターゲット分子の可視化による分子カウントを行う手法、もう一つは、マイクロ流体工学技術を用いた核酸一分子計測を可能とするマイクロドロップを用いたデジタルカウント手法である。横田は、HIV感染機構の解明を行うためにT細胞株を用いてGFP発現レンチウイルスを作成し、細胞感染モデルを作製した。さらに、ターゲットウイルスの逆転写産物のRT-PCR定量系を最適化した。そして、竹山は、そのモデル系を用いたデジタルカウントシステムの検討を行った。本研究では、単一細胞中に含まれる低コピーのDNA分子をデジタル精密計測する手法論を開発することを目的としている。本技術の実証として、HIVをモデルとしたウイルス感染過程におけるウイルス由来核酸の動態追跡を行うことを目指した。これまでに、DNA1分子計測システムとしてマイクロドロップレットを用いたデジタルPCR法を開発した。本手法では、マイクロ流体デバイスを利用してPCR溶液をピコリットル容量の液滴に分配し、個々のドロップレット内でPCRを行い、DNA分子を可視化・カウントを行う。研究代表者の竹山は、主にデバイスの開発・実証実験を担当した。実際の精度評価には、HIV-1をモデルとしたプラスミドDNAおよびレンチウイルス感染細胞を利用した、これらは研究分担者の横田が行った。プラスミドDNAレベルでは、当初の目的として掲げた10コピー以下の低コピーDNA分子の定量が可能であり、理論値と実測値が一致することを確認できた。感染細胞を利用した評価では、ウイルス接種後24時間までの初期逆転写産物であるプロウイルス量の経時的変化を評価することができた。また、界面活性剤を含まない細胞溶解液では核内で形成される2-LTR DNAは検出されないことが示唆され、現在の系で細胞内のプロウイルスのみを定量可能であると判断された。しかしながら、単一細胞レベルでのデジタルPCRのさらなる高精度化には、ドロップレット化、PCR、検出を行うシステムの改良・高度化が必須である。一方、単一細胞レベルでの解析が可能となった場合を想定して、ヒト末梢血単核細胞から調整した初期培養CD4陽性T細胞を分化・活性化マーカーと増殖レベルで様々な亜集団細胞に分画するため、多重染色フローサイトメーターのプロトコールを作成した。細胞中に含まれる遺伝子情報は、その多様性から発現性まで様々である。本研究では、単一細胞中に含まれる低コピーのDNA分子をデジタル精密計測する手法の開発を主な目的とし、本年度においては、過去2年間で開発した分子カウントシステムの高度化を行った。DNAの微小液滴への封入と液滴への加熱を連続して行えるマイクロ流体デバイスを設計し、On-chipでのPCR反応を試みた。また、2種のプローブをドロップレットに包埋することにより、液滴内における2遺伝子の同時検出について検討した。開発したシステムの応用として、HIV-1を模したレンチウイルス(X4型とR5型)を同時感染させた細胞をモデルとして使用し、細胞内ウイルスDNAのコピー数をマルチプレックスPCR法により測定可能か検証した。

開発したマイクロ流体デバイスの使用により、DNA分子を約10万個のピコリットル容量の微小液滴に封入し、同一デバイス上でPCRの熱サイクルを印加することで液滴内部のDNA分子を増幅・検出できる構造とした。本年度は、デバイスの設計・送液の条件を最適化することで、液滴のサイズや数を簡易に制御可能とした。次に、モデルDNAを用いて液滴ベースのデジタルPCRの定量性を評価し、標的DNAの希釈段階に応じて蛍光を示すドロップレットの割合が変化することを確認した。さらに、2色の蛍光色素を指標とすることで、2種の遺伝子の同時検出が可能であることを確認した。本システムを利用し、ウイルス感染細胞をサンプルとしてウイルスDNAの感染動態を追跡した結果、細胞内におけるウイルスDNAのコピー数の経時的な増加が確認された。実験結果からは、細胞内のウイルスDNA数は想定以上に少ないことが示された。以上の結果から、本技術はウイルスの感染進行過程の解析に利用できることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。プロセス工学26年度が最終年度であるため、記入しない。それぞれの機関が、本研究で必要な要素技術の確立が順調に行われた。本研究で開発したドロップレットデジタルPCR法の精度検証実験を行った結果、プラスミドDNAレベルでは、目的として掲げた10コピー以下の低コピーDNA分子の定量が可能であり、理論値と実測値が一致することを確認できた。感染細胞を利用した評価では、ウイルス接種後24時間までのプロウイルス量の経時的変化を追跡することができた。しかしながら、今後T細胞亜集団での感染進行の違いを単一細胞で評価するためには、ある程度の数の検体を再現よく定量する必要がある。25年度以降は、より低コピーの分子を細胞溶解駅から正確にデジタルカウントできるかを、細胞を調整する横田とデバイスを用いたデジタルカウント技術を開発した竹山とでより緊密に連携して研究を推進する。単一細胞レベルでの低コピー遺伝子の定量にはデジタルPCRのさらなる高精度化が必須であると考えた。そこで本年度は、分子カウントシステムの高度化を目的として、分担者として細川を加えてシステム開発を進める。具体的には、単一細胞中のウイルスDNA分子を定量するためにオンチップでドロップレット形成、PCR、デジタルカウントを行うためのデバイス改良に取り組む。X4型とR5型HIV-1の同時感染でそれぞれのウイルスの感染進行過程をモニターする系をT細胞株で確立する。これまでは初期逆転写過程のプロウイルスのみで行ったが、これを核内移行(2-LTR)やintegration formの解析、更にはHIV-1 mRNAの測定系も確立したい。最終的にはこれらの手法を様々な細胞内環境を有する初期培養CD4陽性T細胞の単一レベルでの解析に応用していく。
自閉症児の学校教育プログラムの開発に関する行動的研究

最近の障害児教育の現場で、自閉症児に対して、さまざまな手法・手技(行動療法や感覚統合訓練など)で治療・訓練が行われているが、その効果についてはすべてが必ずしも有効であるとは言い難い。これは、現場によって、ある特定の手技・手法が、「自閉症」と診断された子供すべてに一義的に実施されているためである。これらの原因は、自閉症研究において、1.病因が明らかにされていない、2.症候群として規定されていながら、症候の構造的記述が成されてこなかったこと、3.自閉症児の「発達」が症候との関連で捉えられてこなかったこと、が挙げられよう。我々は上記の2.および3.を検討可能なN式自閉傾向測定尺度(Nakatuka Scales of Autistic Tendencies;NSAT)を軸として、個々の子供に最適な手技・手法で治療・訓練を行うための教育プログラムの開発を目的としている。現在、各種の手技・手法に含まれるいろいろな領域での課題について、その目的、方法、対象児の最適年齢および有効性などの検討を行い、随時、パ-ソナルコンピュ-タに入力(デ-タベ-ス化)している。一方、同じコンピュ-タ上で、NSATの尺度得点の自動算出、自閉症の類型の自動判定などは、既に可能になっている。今後、子供の側の条件(たとえば、暦年齢、発達の程度、NSATによって判定された自閉症類型や重症度など)から、その子供に適した(必要な)課題(群)が検索できるよう、デ-タベ-スを統合していく必要があろう。関連研究して、自閉症のリスクがあると考えられる乳幼児をスクリ-ニングする尺度を構築し、リスク児と判定された対象に対し、先のデ-タベ-スの課題にて治療・訓練を実施し、その有効性の検討を実施中である。
実時間動力学計算に基づく人間型ロボットとのインタラクションシステムに関する研究

平成17年度は,人間型ロボットに対する効果的なマンマシンインタフェースを構築することに取り組んだ.これらの概要について以下に報告する.●人間型ロボットの数値モデルおよび運動情報の可視化これまで構築してきた動力学計算サーバに対し,これにネットワーク接続されたビジュアルワークステーションに相当する計算機を用意し,動力学計算サーバ上の数値モデルと連係したグラフィックス描画を行うことにより,数値モデルとその運動情報を可視化してオペレータの操作を支援する一連のシステムを構築した.この構築には,主にOpen Inventor, Java3D等のグラフィックスアプリケーションを利用した.●効果的なマンマシンインタフェースの構築上記のグラフィックス描画による運動情報の呈示に加えて,オペレータからの動作介入を行う手段として,注目部位の重心位置に対応したボール状のGUIを用意し,このGUIを通じた操作が数値モデルの運動に反映するマンマシンインタフェースを構築した.これは,運動情報のグラフィックス描画と並行してモニタ上に表示されるものであり,マウスによる直感的なロボットの操作を支援するものである.●数値モデルと実機を併用した多自由度の運動生成上記のマンマシンインタフェースを用いた数値モデルの操作,およびロボット実機の操作等を通じてロボットが備えた多自由度の運動機能を活用した運動の生成を行った.生成した運動については,数値モデルでの解析に加え,ロボット実機に搭載した各種センサからの情報による評価を行った.平成15年度は,「人間型ロボット実機の構築」および,「人間型ロボット数値モデルの構築」の二つについて取り組んだ.これらの概要について以下に報告する.・人間型ロボット実機の構築机上で人間を摸倣した様々な多自由度の運動が実行できること,ロボット自身に制御用コンピュータを塔載し,外部のコンピュータネットワークに接続できること等の基本仕様に基づくスモールサイズの人間型ロボットプロトタイプを試作した.組み立ての容易さ,メンテナンス性等を考慮し,このハードウェアは,極力簡単な部品によって構築し,これに,制御システムを実装した.制御システムは,上位レベルの処理を行う主制御ユニットと下位レベルの処理を行う副制御ユニットからなる構成とし,主制御ユニットには,開発が効果的に行えるシステムとなることを重視し,LinuxがOSとして採用されたボードコンピュータを利用した.さらに,人間とロボット間の有効なインタラクションを確立することを視野に入れ,ロボット外部のコンピュータネットワークに接続できるネットワークベース制御システムの基本部分を構築した.これらの予備実験として,静歩行の動作,ネットワークを経由したオペレータの指令に対応する単純な動作等を実現した.・人間型ロボット数値モデルの構築ロボットの外部に用意したパーソナルコンピュータに前述の人間型ロボット実機に対応する数値モデルを構築した.動力学計算アルゴリズムには,実時間での処理を念頭におき,対象としている人間型ロボットのようにベースが固定されていない多体系に対して,漸化的な処理によって高速な動力学計算が期待できるRosenthalの手法を採用した.この演算過程においては,各ボディ毎に加えられる外力の項が用意されており,人間あるいは,環境とのインタラクションを力情報として動力学計算に取り込むことが容易な仕組みを備えている.平成16年度は,人間型ロボットの実機および数値モデル間のインタフェースを構築することに取り組んだ.これらの概要について以下に報告する。・運動情報の共有化実機に搭載された各種センサの情報を外部コンピュータに取得し,これを数値モデルから参照できるシステムを構築した.また,オペレータが外部コンピュータ上のGUIを利用して数値モデルを操作できるシステムの一連を構築し,これを通じて生成された運動情報を実機の運動計画に参照して,その動作に反映できるようにした.なおロボット実機および数値モデル間の運動データの送受信には,無線LANを用いている.これらは,デスクトップ上で,人間型ロボット実機と数値モデルがリンクして,効果的な運動を生成するための基本部分として今後拡張していく計画である.・外部センサ情報の取得ロボット実機の外部に用意したステレオカメラの情報を用いてロボットの運動情報を取得するビジョンシステムを構築した.これは,ロボット実機の胴体に取り付けられたマーキングをステレオ視によって追尾し,ロボット運動時の胴体の位置および姿勢の変化を算出する処理を核としたシステムである.加えて,オペレータによって入力された力/トルク情報を6軸力覚センサおよびレシーバを介して計算サーバ内の数値モデルに取り込む力/トルク指令型の運動指令システムの基本部分を構築した.これらは,人間とロボット間の,効果的なインタラクションを確立するための基本部分として今後拡張していく計画である.平成17年度は,人間型ロボットに対する効果的なマンマシンインタフェースを構築することに取り組んだ.これらの概要について以下に報告する.●人間型ロボットの数値モデルおよび運動情報の可視化これまで構築してきた動力学計算サーバに対し,これにネットワーク接続されたビジュアルワークステーションに相当する計算機を用意し,動力学計算サーバ上の数値モデルと連係したグラフィックス描画を行うことにより,数値モデルとその運動情報を可視化してオペレータの操作を支援する一連のシステムを構築した.この構築には,主にOpen Inventor, Java3D等のグラフィックスアプリケーションを利用した.●効果的なマンマシンインタフェースの構築上記のグラフィックス描画による運動情報の呈示に加えて,オペレータからの動作介入を行う手段として,注目部位の重心位置に対応したボール状のGUIを用意し,このGUIを通じた操作が数値モデルの運動に反映するマンマシンインタフェースを構築した.これは,運動情報のグラフィックス描画と並行してモニタ上に表示されるものであり,マウスによる直感的なロボットの操作を支援するものである.●数値モデルと実機を併用した多自由度の運動生成上記のマンマシンインタフェースを用いた数値モデルの操作,およびロボット実機の操作等を通じてロボットが備えた多自由度の運動機能を活用した運動の生成を行った.