hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マウス歯周炎バーストモデルを用いた免疫組織学的研究

活性化T細胞はRANK ligandをその細胞表面上に発現して破骨細胞の形成を誘導する。その一方で活性化T細胞は、破骨細胞性の骨吸収を抑制するサイトカインであるIFN-γを産生する。このように相反する機能を活性化T細胞が有するにもかかわらず、in vlvoにおける骨吸収の誘導と抑制に関する報告はみられない。そこで本研究ではマウスの歯肉にE.coil LPSを48時間ごとに頻回注入し、骨吸収の状況とIFN-γ保有細胞とIL-1β保有細胞の変動を免疫組織学的に観察した。その結果、骨吸収は4回注入後から観察され、13回注入後に最大となった。骨吸収を誘導するサイトカインIL-1βを保有する細胞数も、IFN-γ保有細胞数も骨吸収の増加とともに上昇していた。しかし両者ともに注入1回後から上昇は始まっていた。すなわち骨吸収を抑制するIFN-γは、骨吸収を強力に促進するサイトカインであるIL-1βと同時に産生され、骨吸収を調節していることが明らかとなった。次に骨吸収がプラトーとなった状態でLPS濃度を5倍にして2次応答を起こすと、骨吸収は再度強くなり、その際にもIFN-γおよびIL-1β保有細胞数は上昇していた。さらに免疫組織学的にIFN-γ保有細胞をみるとほとんどはT細胞であった。これらの結果から、骨吸収を抑制するIFN-γは、促進するサイトカインであるIL-1βと同時にT細胞によって産生され骨吸収のネガティブ・フィードバックを行っていることが推測された。その一方活性化T細胞はサイトカインであるIFN-γを産生するが、IFN-γは破骨細胞性の骨吸収を抑制するといわれている。このように相反する機能を活性化T細胞が有するにもかかわらず、骨吸収の誘導と抑制に関しての報告はみられない。そこで今回はマウスの歯肉にE. coil LPSを48時間ごとに頻回注入し、骨吸収の状況とIFN-γ保有細胞とIL-1β保有細胞の変動を免疫組織学的に観察した。その結果経時的に骨吸収は増加しており、13回注入後に最も骨吸収の程度が最大となった。一方骨吸収を誘導するサイトカインであるIL-1β保有細胞数も骨吸収の増加とともに上昇していたが、骨吸収が4回注入後から観察されたのに対し1回注入後から上昇していた。意外なことであるが、骨吸収を抑制するサイトカインであるIFN-γ保有細胞数も骨吸収の増加とともに上昇しており、IL-1β同様に注入1回後から上昇ははじまっていた。今後はいわゆる2次応答の際に骨吸収、IFN-γおよびIL-1β保有細胞がいかなる変動をみせるのかについて検索してゆく予定である。さらにIFN-γ保有細胞の免疫組織学的同定と、活性化T細胞上のRANK ligand発現についても合わせて検索する予定である。このように相反する機能を活性化T細胞が有するにもかかわらず、in vivoにおける骨吸収の誘導と抑制に関する報告はみられない。そこで本研究ではマウスの歯肉にE. coil LPSを48時問ごとに頻回注入し、骨吸収の状況とIFN-γ保有細胞とIL-1β保有細胞の変動を免疫組織学的に観察した。

骨吸収を誘導するサイトカインIL-1βを保有する細胞数も、IFN-γ保有細胞数も骨吸収の増加とともに上昇していた。しかし両者ともに注入1回後から上昇は始まっていた。すなわち骨吸収を抑制するIFN-γは、骨吸収を強力に促進するサイトカインであるIL-1βと同時に産生され、骨吸収を調節していることが明らかとなった。次に骨吸収がプラトーとなった状態でLPS濃度を5倍にして2次応答を起こすと、骨吸収は再度強くなり、その際にもIFN-γおよびIL-1β保有細胞数は上昇していた。さらに免疫組織学的にIFN-γ保有細胞をみるとほとんどはT細胞であった。これらの結果から、骨吸収を抑制するIFN-γは、促進するサイトカインであるIL-1βと同時にT細胞によって産生され骨吸収のネガティブ・フィードバックを行っていることが推測された。
リ-ズニング能力育成のための科学のマインズ・オン・アプローチに関する研究

科学教育で育成する推理判断力の位置づけを明確にするために、まず文献研究として、理科問題解決過程での推理判断について従来別々に研究のなされてきたフォーマル・リ-ズニング(形式的推理判断)とインフォーマル・リ-ズニング(非形式的推理判断)の両面を理論的に統合するモデルを構築し、学会にて発表した。その際に、推理判断の多様な論拠を形式性が高いや低いかという相対的な尺度で位置づけて、科学教育において「推論の形式性のより高い根拠へ近づけるというメタ認知的な思考態度の育成」を強調した。論拠としては、形式性の比較的高いものから、「形式論理・記号」、「科学的知識・概念」、「検証もしくは反証」、「経験的事実」、「帰納的仮説」、「アナローグ(類似事象)」、「オーソリティー情報」、「ア・プリオリ命題」、「アド・ホック生成命題」、「社会的合意」、「社会的妥協」、「個人的思惟」、「個人的感覚」を捉えた。つぎに、自他の推理判断そのものを批判的に捉え、より明瞭な論拠を選択する能力を強化するための教授・学習方法の検討のため、リ-ズニング観察評価法を開発し、従来の二者間問題解決法(Pair Problem Solving)をさらに発展させ、大学生を対象として調査を実施した。その手法については学会にて発表を行ったが、メタ認知の成長を定量化する手段を開発するに至らなかったため、現在のところその効果を客観的に示すことはできていない。また、理科の実験観察と問題解決過程とを有機的に関連づけて、学習者に高度の推理判断力を成長させるための具体的教授・学習モデルとしてマインズ・オン・アプローチ(Minds-On Approach)に着目し実験調査を行い、特に実験観察の役割と教師の役割について有用な知見を得た。
分散電源に適した低コスト可変速発電機システムの開発

時間的に変動する風力や水力の持つエネルギーを有効に利用するために、現在の可変速大型風力発電機では、ブラシ付きの巻線形誘導発電機を用い、その二次電力をインバータで制御するいわゆる二次励磁方式が広く採用されている。二次励磁方式は、インバータ容量が小さくて済み、経済的な利点がある反面、ブラシやスリップリングの定期的な保守が必要になる。したがって、近い将来、発電機設置台数が増加するにつれて、保守問題が大きくなることが予想される。そこで、本研究では、二次励磁方式のもつ経済性の利点を活かし、しかも、保守問題が大幅に軽減できるブラシレス二次誘導発電機を中心にした検討結果と、ブラシ付き発電機において低コスト化が図れる回路構成を検討した結果、当該年度に得られた主な成果は以下の通りである。1.カスケード接続誘導発電機は1,000kWを超える大型発電機に実用性がある。この場合、第2誘導機固定子を六相巻線とすることにより、安価なダイオード整流器を適用しても高調波障害を抑制できる。しかし、低力率特性は改善されないので、何らかの力率補償が必要になる。2.リラクタンス型フラックスバリア付き回転子の誘導発電機を試作して特性を検討したが、力率が悪い。一般に、希土類磁石を用いた永久磁石発電機が採用される傾向にある。しかし、希土類磁石材料は中国などの一部に資源が偏在することから、全面的に永久磁石発電機に移行することは技術戦略上大きな問題がある。鉄と銅を主材料とし、しかも構造が簡単なリラクタンス型誘導発電機の研究が今後とも必要になると考えられる。3.ブラシ付き巻線形誘導発電機において、電力回生用インバータを固定子に直列接続する新しい方式について、従来方式と同様な特性が得られることをシミュレーションで確認した。実際のシステムでは、過渡特性が問題になり、それに対応する新しい制御法の開発が今後の課題である。風力や水力を駆動源とする発電機では、駆動力の変動に対応して運転速度を変化させることにより、効率よくエネルギー変換を行うことができる。しかし、可変速発電方式では、発生電力を一定周波数の電力に変換するための変換装置容量が増大し、コスト高を招く問題がある。そこで、本研究では、変換器容量が小さくて済む二次励磁方式の特長をもち、かつ、ブラシレス方式であるカスケード誘導発電機に着目した。本年度は主としてシミュレーションツールの開発とそれを用いた研究及び次年度に向けた実験準備を実施した。その成果は下記の通りである。・2台の誘導機と多くの半導体スイッチングデバイスを含む複雑なシステムのシミュレーションを行うのに適したツールを開発した。・カスケード誘導発電機の第2誘導機固定子巻線を6相にすることにより、安価なダイオード整流器を適用しても高調波問題を克服できる方式を提案し、その効果をシミュレーションにより確認した。・欧米で研究が進められているリラクタンス形回転子をもつ一体化カスケード誘導機について、多くの文献調査により最近の技術動向を明らかにした。・単相交流を効率よく直流に変換できて、しかも高調波発生の比較的少ない多レベル整流回路を考案し、その効果を実験とシミュレーションにより確認した。カスケード方式の2つの欠点、(1)低力率、(2)マシンサイズの増大、を克服する手段を引き続き検討中である。しかし、通常の可変速発電方式では、発生電力を一定周波数の電力に変換するための変換装置容量が増大し、コスト高を招く問題がある。

そこで、本研究では、変換器容量が小さくて済む二次励磁方式の特長をもち、かつ、ブラシレス方式であるカスケード誘導発電機に着目した。本年度は主として実験機の試作と新しい制御法のシミュレーションツールによる検討を行った。その成果は下記の通りである。(1)リラクタンス形誘導機の試作回転子がスリット付き鉄心からのみで構成される新しい構造の誘導発電機を試作した。しかし、回転子製作上の問題のため、所期の性能が得られないことが実験結果からわかったため、改良した試作機を次年度に製作することを計画している。(2)外部カスケード方式誘導発電機制御のための新しい変換器方式二次励磁用変換器を低コスト化するために、PWMコンバータの代わりにダイオード整流器を使用し、これに伴って不足する機能をアクティブフィルタ用PWMコンバータで補完する新しい構成を提案した。本方式が良好な特性をもつことをシミュレーションにより明らかにした。(3)弱め界磁制御が可能な二次励磁誘導発電機従来は、固定子巻線に並列接続されていた回生用インバータを、固定子巻線に直列接続する方式を提案した。シミュレーションにより、従来方式と同等な特性が得られる他に、従来は不可能であった固定子電圧制御が可能になり、この結果、軽負荷時には弱め界磁制御を行って損失軽減が図られる見通しが得られた。次年度には、より詳細なシミュレーションと実験を行い、その効果を確認する予定である。効率良く風力エネルギーを利用するために、風力発電機には、1)風況に応じて可変速運転可能であること、2)タワーの上に設置され、しかも多数台設置されるようになってきていることなどから保守が容易であること(できれば無保守であること)、3)高効率であること、4)低コストであること、などが要求される。そこで、本研究では、可変速運転に不可欠なインバータシステムが高コストの要因であることに着目し、インバータ容量の低減と発電機の無保守化が可能なブラシレス誘導機二次励磁方式及びその関連課題の開発研究を行った。本年度に得られた主な成果は以下の通りである。(1)フラックスバリア形誘導機の試作とその実験的検討回転子に巻線を持たないリラクタンス構造の誘導発電機を前年度試作したが、予期した特性が得られなかった。回転子製作過程を工夫することにより、所期の回転子を製作できた。しかし、実験的検討により十分な磁気変調効果が得られて回転子構造は問題ないことがわかった。しかし、固定子巻線の巻数が不足したために発電機特性としては不十分であることが判明した。この問題は固定子スロットを大きくして、巻数を増やすことで比較的容易に解決できる。(2)外部カスケード方式誘導機のアクティブフィルタによる特性改善電力変換装置を低コスト化するために、主電力は安価なダイオード整流器で処理し、無効電力と高調波電流はアクティブフィルタで補償する新しい方式を考案し、良好な特性が得られることを、修正節点解析法を適用したシミュレーションにより確認した。(3)新しい回路構成の二次励磁誘導発電機ブラシ付き巻線形誘導発電機の改良方式として、二次側電力変換装置を固定子巻線と直列接続する方式を前年度考案した。
乱れのある系における電流誘起磁壁移動

サブミクロン領域の強磁性体における磁壁の電流駆動に関して、素子表面の乱れの効果のモデル化と時間発展方程式の数値解析、及び強磁性体素子の形状効果とそれによる磁壁運動の制御に関する理論的研究を行い、より効率的な電流誘起磁壁移動を実現するための指針を与える。本研究課題は、スピントロニクスの舞台となるサブミクロン領域の強磁性体において、磁壁の電流駆動に関し試料中の様々な乱れに起因する現象を、理論的に解明することを目的としている。最近、形状を人為的に変調させた非一様な磁性金属細線にパルス電流を印加した場合、一様細線の場合とは逆方向に動く磁壁の報告がなされた。印加電流のパルス幅が数ナノ秒であることから、熱的な揺らぎめ効果は小さく、通常のスピン角運動量移行のみでは説明がつかない現象である。そこで平成20年度はく強磁性金属系における磁性細線形状の変調(乱れ)が電流誘起磁壁運動に与える影響を詳しく調べた。磁壁のエネルギーが磁性細線の断面幅に依存するため、空間的に非一様な細線中では、磁壁はそのエネルギー勾配に応じた圧力の作用を受ける。この効果を位置に依存した有効磁場として取り扱う手法を提案した。この形状効果を磁壁の集団座標の方法に取り込んだ一次元モデル、及び二次元モデルを開発し、シミュレーションを行った。その結果、磁壁が電子の流れと同方向のみならず、逆方向に進むもの、また位置を変えない電流密度領域があることを明らかにした。さらに磁壁を動かす最小電流密度である、閾電流密度近傍では、磁壁の位置が電流密度の値に対して敏感に変化することも見出した。これらの振る舞いは、反磁界と形状効果の両者の非線形性の競合がもたらす現象であり、最近の観測結果とも一致する。今回開発したモデルは、細線断面積や電流パルスなどのパラメータが異なる状況を定量的に説明でき、通常用いられるマイクロマグネティクスのような大規模な計算資源を必要としないため、実験結果を整理するうえで非常に有効である。なお、本研究を協同で行った大学院生の杉下裕樹氏は、修士論文「非一様細線における電流誘起磁壁移動の理論」において、東北大学理学研究科物理学専攻賞を受賞した。印加電流のパルス幅が数ナノ秒であることから、熱的な揺らぎの効果は小さく、通常のスピン角運動量移行のみでは説明がつかない現象である。これまで、強磁性金属系における磁性細線形状の変調(乱れ)が電流誘起磁壁運動に与える影響を詳しく調べてきた。この効果を位置に依存した有効磁場として取り扱う手法を提案している。21年度は、これまでに得られた成果を整理し、論文誌上及び国内外の学会等で成果報告を行った。磁壁のもつ磁気エネルギーは磁性細線の断面幅に依存する。そのため、空間的に非一様な細線中では、磁壁はそのエネルギー勾配に応じた圧力の作用を受ける。この効果を位置に依存した有効磁場として取り扱う手法を提案し、これまで集団座標の方法による一次元モデル、及び二次元モデルを開発してきた。22年度は、これまでに得られたモデル計算の有効性を検証し、磁性細線の形状効果が磁壁の運動に与える影響をより詳細に調べるため、実際の試料形状に即したマイクロマグネティックスによる数値シミュレーションを実施した。また、本数値シミュレーション手法を応用することで、磁性細線中のスピン波励起の解析を行い、スピン波によるスピン流生成とその電気的検出実験の検討を行った。さらに、発展的な課題として、近年スピントロニクス分野において注目を集めている磁壁運動に伴う起電力(スピン起電力)の計算も実施した。特に、これまで十分に検討されていなかった、外的な駆動力を一切用いることなく、磁壁の持つ内部エネルギーのみを用いたスピン起電力の存在を数値計算によってはじめて実証した。非一様磁性細線の形状を様々に変化させることで、スピン起電力を用いた磁気エネルギーから電気エネルギーへの変換効率の試料形状依存性を系統的に調査した。
複素解析学の理論とその応用

研究実施計画の役割分担に従って,下記の研究成果が得られた。1.解析学研究班では,研究代表者山本裕陸が,A_p条件のついた重さ付きP次極値的距離とP次容量との関係を研究した。新関章三は,微分の考えの拡張であるDini導来数の性質を調べ、その応用例を示した。徳永浩雄は,楕円曲面のMordellーWeil群のtorsionを用いて,nonーGalors被覆の研究を行った。2.幾何学研究班では,小林貞一が,四元数球型空間形からユ-クリッド空間の中への埋め込み可能性についての結果を得た.また,四元数球型空間形の商空間の安定ホモトピ-型に関する結果を得た。逸見豊はホモトピ-結合的かつホモトピ-可換なホップ空間の2/3コホモロジ-上のγ^n作用を決定した。加藤和久は,流れに対するある種の位相安定性をその双曲型集合に関連して調明した。また,その結果を用いて双曲型集合の近傍で擬軌道追跡性が成り立つことを証明した。3.代数学研究班では,長沼英久が,テ-タ群の実指標を具体的に構成し,実2次体上のヒルベルト・モジュラ-群の実指標を再構成した。また,基本P拡大の自己共役な基底をもつイデアルを見つけ,基本P拡大のモジュラ-うめこみを構成した。塩田研一は、モジュラ-曲線のヤコビ多様体のテ-タ級数の起因する分解についての計算デ-タの整理を行った。4.研究発表と討論のための集会が、それぞれの研究実績に基いて本研究課題の観点から行われ,総合的研究としての実績が得られた。成果は,国内外の学術雑誌に,一部は既に発表され,残りは発表予定である。
公共事業における紛争解決過程の社会心理学的分析

平成16年度は、紛争当事者の利害関心に関する一般市民の認知が公共事業における紛争解決手続きの選好に与える効果を検討した。分析に使用したデータは全国の一般成人を対象におこなった質問紙調査であり、有効回答数は791名であった。分析の結果、第1に、公共事業の策定や実施にかかわる中央省庁、地方自治体、議会、業界の自己利益に対する関心が利害対立を生じさせていると知覚する一般市民ほど、住民投票や直接投票、意見聴聞、調停、裁判といった当事者どうしあるいは第三者による手続きを選好していた。第2に、社会全体の効率性や地域の利便性向上といった利他的な関心が利害対立に含まれていると知覚していた市民は、行政主導の手続きへの選好を強めた。ただし、こうした公共事業賛成にかかわる利他的関心は、意見聴聞や調停、裁判といった手続きとも関連していた。第3に、反対当事者の利己的な関心が公共事業における利害対立を招いていると知覚している市民は裁判を好む傾向があり、予想に反して行政主導との関連は認められなかった。第4に、公共事業に反対する当事者の主張には利他的な関心が含まれていると知覚した市民は、住民投票や直接交渉、意見聴聞、調停、裁判といった当事者どうしや第三者による解決手続きへの選好を強めた。全体として、本研究で仮定した利害関心に関する認知は紛争解決手続きの選好に影響することが示され、こうした要因は一般市民の手続き選好を理解する上で考慮すべきであることが示された。このことは公共事業をめぐる利害対立を目にする一般市民が、紛争当事者の主張内容だけでなくその背景にある動機や社会的関心にまで注意を向けていることを示唆する。これらの研究成果は現在、「公共事業における紛争解決手続きの選好利害関心の認知の効果」という題目で「実験社会心理学研究」に投稿中である。また研究成果の一部は次の学会で発表した。福野光輝(2004)合意形成における公正研究の応用可能性.土木学会第29回土木計画学発表会(春大会)ワークショップ松正研究の展開と公共受容への応用」(神戸大学,神戸市,2004年6月5日)福野光輝(2004)公共事業における紛争解決手続きの選好:対立状況の認知の効果.日本心理学会第68回大会ワークショップ「社会的合意形成の心理学」(関西大学,大阪市,2004年9月13日)福野光輝(2004)最終提案交渉における決定ルールと役割経験の効果日本社会心理学会第45回大会発表論文集,548-549.平成14年度は公共事業における紛争解決研究の文献研究を進めるとともに実験アプローチをもちいて公共事業における紛争解決を困難にする要因を明らかにする研究をおこなった。実験で操作した第1の要因は情報非対称性の源泉である。非対称情報下の交渉では、分配総額などの交渉情報をもつ当事者は、もたない当事者より有利で、合意も促進されやすい(福野,1999;Straub & Murnighan,1995)。一般に公共事業の執行は行政主導で行われやすく、その情報は地域住民より行政側に偏っており情報の非対称性が存在する。しかし現実の紛争状況では、このような情報の非対称性はむしろ合意を困難にする。たとえ行政が情報公開を誠実に行ったとしても、地域住民はしばしばそれを信頼しない(渡部・春名・北田,1994)。その原因のひとつは、情報の非対称性それ自体というより、そのような情報操作が利害対立の相手によってもたらされていることから生じる不信であろう。そのため情報の非対称性が当事者によってコントロールされているときは、そうでないときより、交渉による合意は達成されにくいと予想される(仮説1)。本研究で検討した第2の要因は決定ルールである。現実の紛争は行政と地域住民のようにしばしば集団間で生じ、その帰結は集団全体に影響する。そのため個人は自分自身だけでなく内集団の他成員がうけとる交渉結果にも考慮しながら意思決定を行う必要がある。自分自身の意思決定が他成員の利益に影響する度合いが強まるほど、人々は譲歩しやすくなる(Miller,1989)。このことから交渉結果が当事者個人の判断のみで決まるときより関係当事者の多数決によって決まるとき、さらに多数決より全員一致によって決まるときに、合意は達成されやすくなるだろう(仮説2)。またこの傾向は合意が困難な状況で顕著になると予想されることから、情報の非対称性が当事者によってもたらされているときに、より強まるだろう(仮説3)。大学生412名を対象とした実験の結果、仮説2は支持されなかったが、仮説1および仮説3は支持された。本研究の結果は、情報の非対称性の存在が必ずしも合意を促進しないことを示した。さらに当事者条件の提案受容率に決定ルールの効果がみられたことは、紛争当事者が内集団の他の成員に対する自分自身の行動の影響を強く意識していることを示している。このことは交渉行動を理解する上で、当事者どうしの孤立した2者関係だけでなく、その2者関係がおかれている集団状況にも注目するアプローチの必要性を強く示唆している。平成15年度は、公共事業における紛争解決手続きの選好を規定する要因を調査データの分析を通して検討し国内での学会発表をおこなった。また紛争解決の基礎過程に関する実験研究結果の一端を2つの国際学会で発表した。本研究は、公共事業の実施過程に関する行政手続きの公正さと、たとえ一部の住民に負担が生じるとしても社会全体の利益の向上をどれだけ優先するかという効率志向性が紛争解決手続きの選好に与える効果を検討した。

全国の一般成人を対象に質問紙調査を実施し872名から回答を得た。調査では、まず公共事業における行政の対応に関する手続き的公正評価と回答者自身の効率志向性の評価をおこなわせ、次に公共事業の実施において行政と住民の利害が対立した場合、それを公正に解決するためにはどのような手続きを重視すべきかを評価させた。分析の結果、公共事業に関する行政手続きの公正さは、行政主導の意思決定手続きへの選好を強め、直接交渉や調停といった解決手続きへの選好を弱めた。また効率志向性は行政主導の意思決定手続きと住民投票への選好を強めた。これらの結果から、公共事業における紛争解決手続きの選好は、行政側の手続き的公正とその事業がどのくらい社会利益をもたらすかに規定されることが示唆された。手続き的公正評価が行政主導の意思決定に対する選好を高めたことから、従来の知見と一貫して、手続き的公正と権威者による決定への受容的態度は強く関連していることが確認された。その一方で、行政に対する手続き的公正が低く評価される場合には、人々は、行政主導の意思決定手続きを支持しなくなるばかりでなく、市民の側に決定コントロールもしくは過程コントロールを積極的にとりもどそうとする傾向が認められた。このことは、人々が権威者の決定に対する受容的態度を強めたり弱めたりするだけではなく、権威者に対して能動的なはたらきかけをおこなうという研究視点の重要性を示唆する。裁判はいずれの変数からも影響を受けなかった。裁判はそのコストが大きいとともに紛争当事者間の関係を悪化させやすいことが知られている。本研究の対象者は一般市民であり、公共事業に対する関心は比較的高かったものの、かならずしもその当事者として回答したわけではなかった。裁判への選好が強まるためには、公共事業にともなう負担に対して、より焦点が向けられる必要があるかもしれない。平成16年度は、紛争当事者の利害関心に関する一般市民の認知が公共事業における紛争解決手続きの選好に与える効果を検討した。分析に使用したデータは全国の一般成人を対象におこなった質問紙調査であり、有効回答数は791名であった。分析の結果、第1に、公共事業の策定や実施にかかわる中央省庁、地方自治体、議会、業界の自己利益に対する関心が利害対立を生じさせていると知覚する一般市民ほど、住民投票や直接投票、意見聴聞、調停、裁判といった当事者どうしあるいは第三者による手続きを選好していた。第2に、社会全体の効率性や地域の利便性向上といった利他的な関心が利害対立に含まれていると知覚していた市民は、行政主導の手続きへの選好を強めた。ただし、こうした公共事業賛成にかかわる利他的関心は、意見聴聞や調停、裁判といった手続きとも関連していた。第3に、反対当事者の利己的な関心が公共事業における利害対立を招いていると知覚している市民は裁判を好む傾向があり、予想に反して行政主導との関連は認められなかった。第4に、公共事業に反対する当事者の主張には利他的な関心が含まれていると知覚した市民は、住民投票や直接交渉、意見聴聞、調停、裁判といった当事者どうしや第三者による解決手続きへの選好を強めた。
ペット動物の化学汚染：有機ハロゲン化合物および代謝物の暴露実態解明とリスク評価

本研究では、国内のペットのイヌ・ネコ血清中有機ハロゲン化合物を分析するとともに、甲状腺ホルモン(THs)の恒常性へ及ぼす影響について検証した。分析の結果、ペットのネコはイヌよりも有意に有機ハロゲン化合物を高蓄積しており、DecaBDEによる汚染が顕著であった。また、ネコにおいては、複数の有機ハロゲン化合物とTHsの間に有意な負の相関関係が認められ、とくにDecaBDEはT4, T3, FT4, FT3に対して最も強い影響を示した。生体内で甲状腺ホルモン作用を示すのはFT3であることから、恒常的なDecaBDEの曝露により、ペットネコの甲状腺機能は撹乱されていることが示唆された。1)有機ハロゲン化合物および水酸化代謝物による汚染の実態解明:ペットのイヌ、ネコの血中有機ハロゲン化合物とその代謝物を分析した結果、イヌでは高塩素化OH-PCBsが、ネコでは低塩素化体が高濃度であり、イヌのPCBs代謝力はネコよりも強いことが推察された。イヌ、ネコ血中PBDEsは両種ともにBDE209が主要異性体であり、餌やグルーミングによるハウスダストからの経口曝露が示唆された。ネコ血中にはキャットフード由来と考えられる高濃度のOH-PBDEsが残留しており、天然生成物の取り込みやPBDEs、MeO-PBDEsの代謝が示唆された。ネコは、フェノール化合物の代謝を担うグルクロン酸抱合能が欠損しているため、水酸化代謝物のハイリスクアニマルであることが推察された。2)甲状腺ホルモンの分析と影響解析:本年度は当初計画していたイヌ・ネコ血清中の総T4,T3の分析に加えて、遊離T4とT3を計測するために分析法の開発を進めた。3)in vitro試験による代謝能の解析:ネコの肝ミクロソームにPCBsを添加した結果、低塩素化PCBsの優先的代謝が明らかとなった。一方、高塩素化OH-PCBsの生成は認められなかった。イヌでは3-8塩素化の多様なOH-PCBsが代謝され、ネコに比べ高濃度のOH-PCBsが検出されたことから、イヌのPCBs水酸化代謝能はネコに比べ強いことが示唆された。イヌおよびネコの肝ミクロソームにPBDEsを添加したところ、水酸化代謝物の生成は確認できなかった。しかしながら、イヌでは2,4,5-TBPと2,4,6-TBPが、ネコでは2,4,6-TBPが検出された。このことから、PBDEs代謝はエーテル結合の開裂によるブロモフェノールの生成が主要経路と推察された。本年度はペットネコの有機ハロゲン化合物およびその水酸化代謝物の汚染実態解明と甲状腺ホルモンへ及ぼす影響を明らかにするため、ネコ血清中PCBs, PBDEs, OH-PCBs, OH-PBDEs, MeO-PBDEs、BPhsを分析するとともに、液体クロマトグラフタンデム質量分析計(LC-MS/MS)を用いて甲状腺ホルモンを高精度で測定し、有機ハロゲン化合物が甲状腺ホルモンの恒常性に及ぼす影響について検証した。1)有機ハロゲン化合物および水酸化代謝物による汚染の実態解明:日本の動物病院で採取したペットネコの血清を分析した結果、すべての試料からPCBs, OH-PCBs, PBDEs, OH-PBDEs,およびBPhsが検出され、Deca-BDEが最も高値を示した。日本におけるPBDEs製剤の使用はDeca製剤が主体であり、キャットフードやハウスダストも同様の組成を示していることから、ペットネコに対するDeca製剤の影響が推察された。2)甲状腺ホルモンの分析と影響解析:甲状腺ホルモンと各有機ハロゲン化合物濃度の関係を解析した結果、PBDEsとT4, T3, rT3との間に強い負の相関関係が認められた。この原因として、Deca-BDEが甲状腺におけるT4の生成を阻害したことで、関連するT3およびrT3の血中レベルも低下したことが示唆された。一方、天然起源のハロゲン化フェノール類であり、ペットフードからの高曝露が指摘されているOH-PBDEsは、甲状腺ホルモンとの有意な相関関係がみられなかった。また、複数の有機ハロゲン化合物がrT3と有意な負の相関関係を示した。rT3はホルモン活性をもたないが、肝臓において過剰に生成されたT4の量を調節する働きを担っている。このことから有機ハロゲン化合物によるrT3の撹乱は、甲状腺ホルモンの恒常性に影響を及ぼすことが推察されそのリスクが懸念された。国内のペットのイヌ・ネコを対象に有機ハロゲン化合物および水酸化代謝物による汚染実態の解明と甲状腺ホルモン(THs)へ及ぼす影響を明らかにするため、血清中有機ハロゲン化合物を分析するとともに、LC-MS/MSを用いてTHs濃度を高精度で測定し、THsの恒常性へ及ぼす影響について検証した。1)分析の結果、ネコのDecaBDEによる高濃度汚染が明らかとなった。日本におけるPBDEs製剤の使用はDeca製剤が主体であり、ペットフードやハウスダストも同様の組成を示したことから、Deca製剤によるペット動物への遍在的な汚染が明らかとなった。2)イヌ・ネコ血清中のTHsと有機ハロゲン化合物濃度の関係を解析した結果、ネコで複数の汚染物質とTHsの間に有意な負の相関関係が認められた。さらに、PLS解析を用いてこれらの汚染物質がTHsに及ぼす影響の強さを評価した結果、DecaBDEが最も強い影響度を示した。。これらの結果より、恒常的なDecaBDEへの曝露がペットネコの甲状腺機能を撹乱している可能性が示された。

3)イヌおよびネコを対象にPCBs 12異性体のin vivo曝露試験を実施し、体内動態および代謝に関わる酵素や遺伝子を解析した。曝露開始後から経時採血した血清中PCBsおよびOH-PCBsを分析し、両種を比較した結果、低塩素化異性体と高塩素化異性体の残留パターンに差がみられ、ネコは低塩素化OH-PCBsの毒性影響を受けやすいことが推察された。さらに代謝酵素活性を解析した結果、両種ともにPCBs曝露によりシトクロムP450(CYPs)の活性は上昇するが、ネコのグルクロン酸抱合酵素、硫酸抱合酵素活性は変化せず、PCBs曝露がネコの抱合化能に影響しないことが明らかとなった。ネコは有機ハロゲン化合物に対しても特異な体内動態を示す可能性があり、ネコの代謝能や薬物動態に関してさらなる研究が必要である。本研究では、国内のペットのイヌ・ネコ血清中有機ハロゲン化合物を分析するとともに、甲状腺ホルモン(THs)の恒常性へ及ぼす影響について検証した。分析の結果、ペットのネコはイヌよりも有意に有機ハロゲン化合物を高蓄積しており、DecaBDEによる汚染が顕著であった。また、ネコにおいては、複数の有機ハロゲン化合物とTHsの間に有意な負の相関関係が認められ、とくにDecaBDEはT4, T3, FT4, FT3に対して最も強い影響を示した。生体内で甲状腺ホルモン作用を示すのはFT3であることから、恒常的なDecaBDEの曝露により、ペットネコの甲状腺機能は撹乱されていることが示唆された。H25年度に引き続き、動物病院の協力を得て採取したペットのイヌ・ネコの血清分析が順調に進展した。また、比較対象としてポルトガルで採取したネコ血清を分析することで、日本国内のペットネコは、Deca-BDEと天然起源のハロゲン化フェノール類として知られる6OH-BDE47の汚染が顕著なことを明らかにできた。また、「甲状腺ホルモンの分析と影響解析」においても、LC-MS/MSを用いた甲状腺ホルモンの高精度分析法を適用することで、PBDEsとT4, T3, rT3との間に強い負の相関関係を認めたこと、さらには複数の有機ハロゲン化合物はrT3と有意な負の相関関係を示すことを明らかにできた。現在、飼い主の協力や市販品の購入によって収集したペットフード(海産物や加工肉を原材料とする固形乾燥餌や缶詰、パウチ餌)とハウスダストを分析し、ペット動物の汚染物質暴露経路の解明を進めている。以上の結果から、平成26年度の研究計画は順調に進展し、年度目標はほぼ達成できたと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境化学1)新規環境汚染物質による汚染の実態解明:既存BFRs・新規POPsの規制にともない、デカブロモジフェニルエタン(DBDPE)やビストリブロモフェノキシエタン(BTBPE)、ジクロレインプラス(DP)などのハロゲン化難燃剤、および非ハロゲン化難燃剤として知られるリン酸エステル系難燃剤等の代替物質の使用が近年増加傾向にあることから、これら新規環境汚染物質によるペット動物の汚染実態解明を試みる。2)ペット動物を対象とした有機ハロゲン化合物および水酸化代謝物の体内分布:愛媛大学の生物環境試料バンク(es-BANK)に冷凍保存されているイヌおよびネコの生体組織を分析に供試し、新たな試料採取が不調に終わっても対処できるよう計画している。
幾何変形にロバストな印刷型ステガノグラフィとそのユビキタスサービスへの応用

近年普及しているQRコードに代表される二次元コードは、無機質なパターンであることから、紙面のデザイン性を低下させてしまうという問題点がある。この問題を解決するため、二次元コードに用いる色を微小に変更することで情報を埋め込み、紙面のデザイン性を維持しつつ情報の付加をユーザが知覚可能な二次元コードの生成手法を提案した。生成した二次元コードを印刷紙、実際に携帯電話で撮影・抽出を行う検証実験を行った結果、提案手法により生成された二次元コードは実用に耐えうる高精度で読み取り可能であることがわかった。近年、QRコードと呼ばれる2次元コードが普及し、主に印刷物への情報埋め込みに利用されている。QRコードは専用読取端末のみならず携帯電話の読取機能により手軽に利用することができ、現在はWebサイトや広告媒体への誘導、食品等のトレーサビリティ管理などに利用されている。QRコードは360度どの方向からでも読み取ることができ、またスケールの変化にもロバストである。一方で、印刷物等のデザイン性を損ねるデメリットがある。本研究の主たる目的は、QRコードのような人工的なコードに代わり、イメージや写真そのものにデザイン性を大きく損ねることなく情報を埋め込むことである。研究計画に従い、今年度は幾何変形に耐性を有する印刷型ステガノグラフィの検討を行った。今回はまず色相成分を変更することで情報を埋め込む手法について検討を行った。提案手法に基づいて情報を埋め込んだ画像を印刷し、スキャナで読み込んで情報抽出を行ったところ、高い抽出率が得られた。次に、研究計画とは若干異なるが、情報の埋め込みをある程度ユーザに認識させる方法について検討を行った。QRコードはデザイン性を大きく損ねているが、情報の埋め込み場所をユーザに認識させる点においては優れている。そこで、デザイン性を大きく損ねず、一方である程度情報の埋め込みをユーザに認識させる手法について検討を行った。スキャナ、及び携帯電話で印刷物を読み取り埋め込み情報の抽出を試みたところ、良好な結果が得られた。今年度は、幾何変形への耐性に関する検討が不十分であったので、次年度以降の検討課題としたい。今年度は、昨年度提案した、情報の埋め込みをある程度ユーザに認識させることが可能な印刷型ステガノグラフィについて、更なる検討を行った。昨年度、幾何変形への耐性に関する検討が不十分であったため、今年度は主にSIFT特徴量など、回転不変な特徴量の利用についての検討を行った。従来の携帯電話では、SIFT特徴量の利用は計算量やメモリ量の問題などから不適切とされてきたが、近年の携帯電話の高性能化、スマートフォンの普及などにより、十分に利用可能な環境が整いつつある。そこで、SIFT特徴量を利用した埋め込み領域抽出が、携帯電話を利用して実用的な時間で可能かどうかの検証を行った。その結果、十分実用的であることが確認できた。まだ抽出成功率の点で若干問題があるが、改善の見通しは立っており、研究結果については、2011年度に国際会議での発表、及び論文誌への投稿を予定している。一方で、無機質なパターンであるため、印刷物等のデザイン性を大きく損ねるデメリットがある。本研究の主たる目的は、QRコードのような人工的なコードに代わり、紙面のデザイン性を大きく損ねることなく情報を埋め込むことを可能とする印刷型ステガノグラフィ手法を提案することである。今年度は、本研究課題実施当初より提案してきた、情報の埋め込みをある程度ユーザに認識させることが可能な印刷型ステガノグラフィ生成手法について詳細な検証を行い、提案手法の有効性を確認した。提案手法は、色を微少に変化させることにより情報の埋め込みを行う。埋め込みコードに使う画像は、ロゴマークなど様々なものを利用することが可能であり、また色の設定も自由であるため、印刷物のデザイン性の劣化を最小限に抑えることが可能である。

今回、実際に印刷物に提案手法で埋め込んだ二次元コードをスマートフォンで撮影し、読み取り精度を測定したところ、提案手法で埋め込んだコードは幾何変形にもある程度ロバストであり、十分実用的な精度であることが確認できた。
対称分岐型オリゴグリセロールによる中性の水溶性カンプトテシン系抗癌剤の合成

SN38は抗癌剤の基本骨格の1つであり、多くの誘導体が合成され研究されてきた。日本発の市販抗癌剤であるイリノテカンは、そうした誘導体の1つであり、水溶性化のためにアンモニウム塩部位を有する。しかし非イオン型のSN38の水溶性誘導体は例が無かった。こうした分子を設計合成するために、我々はSN38とBGLの共有結合性新規分子の合成を試みた。BGLとはグリセリンのオリゴマーで3量体(BGL003)とBGL007(7量体)を所有している。3種類のSN38ーBGLの誘導体の合成に成功した。実用的な共有が出来るようにと、BGLの新規な製造法を新たに開発した。この方法は未公開であり、まもなく特許出願する。カンプトテシンを元に医薬市販品となったイリノテカンの活性部分(SN38)に対称分岐型オリゴグリセロール(BGL)を連結し、高水溶性誘導体の合成を行った。BGLの3量体を連結したSN38-BGL003はすでに合成法が確立していたが、本研究期間に数百mgまでの増量を達成した。一方、BGLの7量体を連結したSN38-BGL007は、本研究期間に初めて試み十数mgの合成を成功した。2つの標的化合物ともに、SN38のA環の水酸基に選択的にpropargyl基を導入した化合物(SN38-prp)を共通の中間体とした。SN38-prpはSN38と異なり各種溶媒に溶けやすいため、精製と続く反応利用が簡便になった。大量合成に向けては、対となるBGLの供給も重要になるが、BGL003は合成法が確立しており数年前に市販されるに至ったため、本研究期間ではBGL007に関して大量スケールのための改善を行い成功した。これは従前エピクロロヒドリンを使用していた方法を1,3-dihydroxypropan-2-oneの2量体に変更する試みであり、収率や対応する反応スケールの拡大が達成できた。カンプトテシンを元に医薬市販品となったイリノテカンの活性部位(SN38)に、高水溶性化試薬である対称分岐型オリゴグリセロール(BGL)を連結したSN38-BGL003,SN38-BGL007の合成の大量化と高再現性を進めた。該当年度はBGLの安価大量合成の手法を進め、従来の特許化された手法を大きく改善した製造法に成功した。従来の特許では、ホルムアルデヒドで1.3位を保護した原料を用いていたが、1,2位の保護体が20%程度混ざるため、その分離に化学反応を2段階要した。一方、今回はアセトアルデヒドで1,3位を保護した原料を試した。これらは1,3位:1,2位=50:50で混ざるが、精留により1,3位体が>99%で分離できるため、精留中に固体酸を共存させ異性化しながら精留することで化学収率も選択性も>95%以上となった。以上の手法で1回の操作で700gの原料を簡便に入手できた。これを元に容易にBGL003, BGL007の大量供給ができた。大量合成を目指す上でのBGLの安価で簡便な大量製造法が完成した。イリノテカンは日本発市販抗癌剤である。活性本体「SN38」は難水溶性であるため、イリノテカンを含む多くのアンモニウム塩誘導体が研究されてきたが、非イオン性での水溶性化の例は無かった。こうした非イオン性水溶性化法を実現化するために、我々はこれまでに対称分岐型オリゴグリセロール(BGL)の開発を続けてきた。低価格かつ世界規模で余剰を抱えるグリセリンを原料とするので低コストであり有効利用にもなる。またBGLは製法が重合反応を経由しない高純度合成工程であり、かつ対称構造を有しているので、最終目的の水溶性誘導体が1種類の高純度分子とすることが出来る。こうしたBGLを利用し、当該抗癌剤の活性本体部分であるSN38の新規水溶性誘導体の合成を計画し、実際にBGL003(グリセリン3量体)とBGL007(グリセリン7量体)を連結した新規SN38誘導体の合成に成功した。BGL003誘導体に関しては、リンカーを2種類とし、一方は体内代謝でSN38をリリースし易い構造、もう一方はリリースしがたい構造の2種類を合成し、BGL007誘導体と合わせて3種類の合成に成功した。この間にBGLの大量合成に関しても検討を進め、新しい製造方法を開発した(未公開:特許出願準備中)。これらの成功により、実験室インフラ内でさえ、2段階で700gを一気に製造出来るようになった。またBGL007の製造工程も改良を進め、1,2-dihydroxxyacetone(グリセリンの真ん中の水酸基がカルボニルになったものでグリセリン等価体)のオキシムを活用する方法で総収率の改善に成功した。

BGLとはグリセリンのオリゴマーで3量体(BGL003)とBGL007(7量体)を所有している。3種類のSN38ーBGLの誘導体の合成に成功した。実用的な共有が出来るようにと、BGLの新規な製造法を新たに開発した。この方法は未公開であり、まもなく特許出願する。合成標的およびそのための合成中間体の合成方法は、申請書記載の目標と一致するところまで達成した。ただし大量合成として目指した自身の量目標よりやや少なめの達成度である。この点は来年度に十分カバー出来るため、概ね順調と判断した。標的化合物の大量生産の下地が整ったので、その製造を進める。活性試験などを行ってもらう共同研究先と検討を開始する。有機合成順調に標的化合物の合成法が確立したので、来年度はスケールアップをはかり、再現性の吟味も含めて安定した製造法となるように留意しながら研究を進める。また少量ながら2つの標的化合物が完成したので、28年度目標の前倒しで、共同研究先を探して活性試験などを実施出来る体制を確立したい。原材料費を安価なもので行える製造方法が新たに開発できたため、想定より試薬代金が安く済んだ。標的化合物の製造量を予定より増やすことを計画している。あるいは標的化合物の種類を増やす方向も検討する。
副腎皮質刺激ホルモン受容体の遺伝子多型が睡眠薬の効果に及ぼす影響

本研究は、副腎皮質刺激ホルモン受容体の遺伝子多型の違いによるコルチゾール分泌の違いが睡眠薬の効果に及ぼす影響を調べ、効果的な睡眠薬の選択へ応用することを目的とした。筑波大学附属病院に入院中の患者を対象に、セントマリー病院睡眠質問票を用いた聞き取り調査を行った。対象は、ゾルピデム(ZOL)服用172名およびブロチゾラム(BRO)服用157名である。ZOL群およびBRO群について、さらにそれぞれの群を患者の満足感(不満あり・不満なし)で2群に分類して、患者背景、総睡眠時間、中途覚醒回数および睡眠に影響をおよぼす薬剤の併用割合を調べた。ロジスティック回帰分析は、男性、65歳未満、総睡眠時間6時間未満、中途覚醒回数、副腎皮質ステロイド剤の併用を独立変数、不満ありを従属変数としてオッズ比と95%信頼区間を求めた。その結果、ZOL群とBRO群に共通した不満要因は、総睡眠時間6時間未満であることと中途覚醒回数の多いことであった。また、ZOL群では男性であること、BRO群では65歳未満であることと副腎皮質ステロイド剤の併用が不満要因であった。これより、睡眠薬の種類によって、患者の満足感に副腎皮質ステロイドが影響を及ぼすことが示された。睡眠薬服用によるコルチゾールの分泌変動について健常成人を対象に検討を行った。尿中17-ハイドロキシコルチコステロイド(17-OHCS)濃度はPorter-Silber反応を、尿中コルチゾール濃度はHPLCを用いて測定した。その結果、ゾルピデム服用において尿中コルチゾール/17-OHCSの低下がみられた。これより、睡眠薬服用時のコルチゾールの分泌低下が睡眠薬の効果に影響を及ぼしている可能性が示され、副腎皮質刺激ホルモン受容体の遺伝子多型の違いにより、睡眠薬の効果が異なる可能性が考えられた。
平面減衰機構を適用した高速高精度精密位置決め装置の分数階微積分モデルと制御

積層型圧電素子と変位拡大機構を組み合わせた精密位置決め装置の性能向上は,ナノテクノロジーを支える基盤技術として重要な項目の一つである.本研究では,この装置を高速高精度に位置決めするための制御手法の開発を行い,その有効性を実験的に検証することを目的とする.本手法の特徴は,分数階微積分という数学を導入した従来にない新しい制御法を整備し,位置決め装置の高性能化を図ることである.積層型圧電素子と変位拡大機構を組み合わせた精密位置決め装置の性能向上は,ナノテクノロジーを支える基盤技術として重要な項目の一つである.本研究では,この装置を高速高精度に位置決めするための制御手法の開発を行い,その有効性を実験的に検証することを目的とする.本手法の特徴は,分数階微積分という数学を導入した従来にない新しい制御法を整備し,位置決め装置の高性能化を図ることである.
脚部運動神経刺激による転倒防止装置の開発

つまずき前方転倒は骨折等の傷病を誘発するため,転倒防止策が強く望まれている.我々は転倒危険性が高じたときに脚部筋を電気刺激し転倒防止運動を促す方法を検討し,装置設計の前段階として模擬的に転倒の原因となる初期身体角を与え,転倒防止を行う踏み出し足の運動並びに股関節,膝関節の挙動解析を行った.また大腿四頭筋の電気刺激において周波数,振幅に対する主観的痛覚と伸展時の膝関節動作・トルクの動特性解析を行った.つまずき前方転倒は骨折等の傷病を誘発するため,転倒防止策が強く望まれている.我々は転倒危険性が高じたときに脚部筋を電気刺激し転倒防止運動を促す方法を検討し,装置設計の前段階として模擬的に転倒の原因となる初期身体角を与え,転倒防止を行う踏み出し足の運動並びに股関節,膝関節の挙動解析を行った.また大腿四頭筋の電気刺激において周波数,振幅に対する主観的痛覚と伸展時の膝関節動作・トルクの動特性解析を行った.高齢者のつまずき前方転倒は寝たきりの原因となり,防止策が強く望まれている.そこで我々は転倒防止策の1つとして,脚部運動神経刺激による転倒防止法について検討を行っている.本年度ではつまずき後の体幹角度変化を強制的に与えた状態から転倒防止動作の試験を行い,力学的な解析より踏出し足の関節トルク挙動を解析し,転倒防止を行う踏出し足挙動を調べる.身体を5リンクモデルに基づき矢状面内での踏出し足の関節トルク解析を行った.原点は軸足(左足)とし,踏出し足(右足)の膝関節トルク,右股関節トルクの解析式を導いた.各関節の矢状面位置は画像解析より取得し,床反力は荷重計より取得した.各部身体質量,慣性能率は被験者身長と体重から求めた統計値を用いる.試験は,つまずき後の身体角θを立位状態でロープ把持にて与え,その後離す.被験者は荷重計を設置した足置き(角度θ)から右足を荷重計に踏み出し,転倒防止動作を行う.試験条件は20deg, 40deg., 5deg.刻みで行い,被験者は4名の20歳の健康男子である.踏出し足は膝を曲げ,大腿を前に動かす動作が主であり,40deg,の場合は20deg.に比較し,足置き台の荷重変化から約0.25秒速めに離床し着床も同時間程度短い,また歩幅が長くなっているが,着床後の床反力はほぼ同変化であった.足置き台の初期荷重値はロープ離しが瞬時でないと考えられる.なお,40deg.においては,転倒した被験者もいた.解析式による踏出し足の膝,股関節トルクの時間挙動は,踏出し足の離床とともに股関節の正トルクが増加し,踏出し足が前方へ動かされていることがわかった.膝関節は発生トルクが小さく,踏出し開始は屈曲動作のため負トルク,その後,転倒防止を行う着床準備の伸展動作のため,正トルクに転じている.両間接トルクともに40deg.は立上りが鋭く,最大値も増加していた.脚部筋の電気刺激による転倒防止装置の開発を目的として,大腿四頭筋に対する電気刺激について,刺激波形の周波数と振幅に対する主観的痛感痛覚と膝関節動作・トルクの動特性について実験解析を行った.この結果,次の2つの結論を得た.(1)電気刺激の周波数10Hzにおいては,振幅100mA程度で,主観的痛感痛覚が8程度の「針で刺されるような痛み」が生じたが,他の周波数と比較して,3倍程度の振幅値の刺激が可能であった.50mA以上の比較的大きな振幅値による刺激が可能であったため,同条件下の膝関節動作は,被験者によっては,0.4s程度の動作遅れ,73.9deg.の最大動作角度,24rad/s2の最大角加速度,最大関節トルク5.5Nmを得ることができた.しかし,刺激初期の関節移動において,筋収縮が間欠的に発生し,振動現象が見られた.(2)電気刺激の周波数100,77,50Hzの高い周波数は30mA程度の低い刺激振幅においても主観的痛感痛覚が強く,特に「筋肉が絞られるような痛み」が生じることがわかった.同条件下の膝関節動作については,5Nm程度の高関節トルクを得られるが,関節動作は角加速度が8rad/s2程度で遅く,被験者によっては刺激開始から1s程度遅れて動作が開始されることがわかった.また,初期動作における振動動作は発生していなかった.今回得た試験結果から関節動作特性と主観的痛感痛覚を考慮した結果,適当な条件は刺激周波数10Hzで電流振幅70mA程度であった.ただし,初期動作で振動現象が残ることより,関節駆動状況に応じて周波数,振幅を変化させる手法を検討する必要もあると考えられる.