hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超分子システム内での1分子機能・分子間協調の顕微画像化と解析

シャペロニンGroELはATP存在下でGroESと相互作用しながらタンパク質の折れたたみを助けている。そこで、GroELとGroESを異なる蛍光色素で標識し、1分子蛍光イメージング技術を用いて結合解離を解析した。その結果、結合時間の分布が単純な指数分布ではないことから、GroELとGroESは結合した後に構造変化を起こし、ある中間体を経て解離することが示唆された。分子モーター系の1分子計測:昨年度に引き続き、レーザー光ピンセット法を用いてアクチン・ミオシン、微小管・キネシンの滑り力、結合破断力(それらの温度依存性)、それに結合寿命に対する負荷依存性、破断力分布に対する負荷上昇速度依存性などを詳細に調べた。その結果、破断力分布は2つのピークをもち、しかも単頭ミオシンの破断力分布は小さい方のピーク(約7pN)に一致することから、単頭結合と双頭結合の間に平衡関係が存在することが裏付けられた。微小管・キネシンの場合には、硬直結合(ATP非存在下での結合)ではその平衡は単頭結合側に傾いており、AMP-PNP存在下では双頭結合側に傾いていた。キネシン分子の弾性率が1分子計測され、単頭結合では約0.4pN/nm、双頭結合では約0.8pN/nmと見積もられた。また、単頭結合から双頭結合への変換速度が0.3/sと見積もられた。これらの結果、キネシン分子モーターの運動機構の一端が明らかになった。心筋SPOC(自励収縮振動):Rhodamine-phalloidinラベルしたグリセリン処理心筋線維束を用いて、ADP-SPOC溶液中で筋節長振動周期を計測した。その結果、ウシでは20.8±1.4s、ブタでは16.7±2.6s、ウサギでは7.9±2.4s(それぞれ平均値±SD、n=5)となり、その心筋の由来する動物種の心拍数と強い相関を示した。このことは、ペースメーカー細胞による制御に加えて、心筋収縮系自体が(SPOC)自励振動系をなし、心臓が血液を効率よく送り出すためのポンプとして最適に機能するように構成されていることを示唆している。シャペロニン:GroEL-GroESの結合・解離サイクルと、シャペロニンによるGFPの折りたたみ過程を1分子蛍光イメージング法で可視化した結果、新たなcisATP複合体を発見した。GroELは2つの中間状態を利用して、効率よくタンパク質を折りたたむことが明らかになった。キネシン分子モーターの1分子力学と"歩く"仕組み:キネシンが微小管上を"歩く"仕組みについては、単頭・双頭結合とを繰り返すというhand-over-hand(HoH)モデルが提唱されている。ところが、直接的な証拠を提出すべき電顕観察の結果が互いに矛盾しており、新たな証拠が求められていた。そこで我々は、キネシンと微小管との1分子結合力を、1)ATP非存在下、2)AMP-PNP(ATPアナログ)とADPの共存下、そして、3)AMP-PNP存在下という、HoHモデルにおける鍵となる3つのヌクレオチド状態で顕微計測した。その結果、1)と2)での平均破断力が7pN、3)でのそれが15pN、さらに、キネシン分子の弾性率が、それぞれ約0.4pN/nmと0.8pN/nmと見積もられた。このことから、前者では単頭結合、後者では双頭結合であると結論でき、HoHモデルが強く支持された。このことは、キネシン分子モーターの歩く仕組みの中に"分子内双頭間分子協調性"が存在することを強く示唆する。
赤潮原因藻ヘテロシグマの環境における増殖ダイナミクスの分子細胞生物学的研究

赤潮は赤潮原因藻の異常増殖が原因である。通常赤潮は、一種の原因藻の異常増殖によるが、この限定された増殖促進のメカニズムはこれまでに明らかになっていない。私たちは、赤潮原因藻の一種であるヘテロシグマに着目して、ヘテロシグマ増殖を促進するバクテリアを数種単離した。その一種YF1株は、ヘテロシグマ増殖は促進するが、別の赤潮原因藻シャトネラの増殖には影響しない。また、ヘテロシグマとシャトネラが共存する場合、シャトネラ増殖がヘテロシグマにより抑制されることが知られてきたが、YF1は、この抑制効果をさらに増大させた。このような種特異的なバクテリアによる藻増殖促進は、赤潮の一種優占に貢献すると考えられる。本研究では、西日本近海で頻繁に発生する『赤潮』の形成過程の生物学的ダイナミクスを環境生態学的側面と細胞生物学的側面の双方から解明する。赤潮の正体は、植物プランクトンの爆発的異常増殖である。ヘテロシグマ(学名Heterosigma akashiwo)は、このような赤潮原因藻の一種であるが、その異常増殖を引き起こす要因はいまだに特定されていない。申請者は、最近、ヘテロシグマに随伴する細菌の分離に成功し、なかでもAltererythrobactar ishigakinesisがHaの増殖を大幅に加速することを見出した。この知見に基づき、(1)これまでに勘案されてこなかった、随伴細菌という新しい因子を取り入れて、Haの爆発的増殖の原因を明らかにすること、(2)異常増殖の原因遺伝子群を特定し、そのメカニズムを分子レベルで解明することを計画した。現在までに、我々は、A. ishigakinesisに加えて更にWinogradskyella priferorumとSpongiobacterium flavumがヘテロシグマの増殖を促進することを見いだした。A. ishigakinesisは、実験に供したヘテロシグマ全系統の増殖を顕著に促進したが、W. poriferorumとS. flavumは、実験に供したヘテロシグマのうち、数系統の増殖のみを促進し、他の系統の増殖速度には影響を与えなかった。つまり、A. ishigakinesisはヘテロシグマの全系統に、W. poriferorumとS. flavumは、ヘテロシグマの系統特異的に、増殖促進作用を持つと云える。また、上記3種のバクテリアは、ヘテロシグマに近縁のラフィド藻シャトネラには増殖促進能を持たないことが明らかになった。赤潮の正体は、異常増殖した赤潮原因藻の高密度群集である。通常は海水中に多種類の藻類がそれぞれ低細胞密度で共存するが、何らかのきっかけで一種類の赤潮原因藻が急速に増殖し、『赤潮』を形成する。つまり、赤潮形成とは、水域の生態系バランスが一時的に大きく崩れ、一種類の赤潮原因藻に限局した異常増殖が起こった状態と言える。赤潮原因藻の環境動態は、増殖・死滅の速度バランスで決定される。死滅の原因は、殺藻バクテリア・ウイルス、捕食者によることが解明されつつある。一方で、赤潮発生時に見られる急激な増殖の機序は未だ不明である。富栄養化や水温上昇と赤潮発生件数に正の相関がみられるが、実験室でこれらの状況を再現して赤潮原因藻を培養しても、赤潮発生時に見られる急激な増殖は起こらない。つまり、富栄養化・高水温は、赤潮発生時の赤潮原因藻の異常増殖の説明としては不十分といえる。我々は、赤潮原因藻の一種であるヘテロシグマに共生する海洋細菌で、増殖を加速し、最高培養密度増加させる細菌を数種単離した。このうちでも、Altererythrobacter ishigakiensisは、ヘテロシグマの増殖は促進するが、一方で、他の赤潮原因藻シャトネラの促進には影響しなかった。ヘテロシグマとシャトネラが共存した場合、シャトネラの増殖が抑えられ、ヘテロシグマが優占することは以前からしられていたが、ヘテロシグマとシャトネラの混合培養系にA ishigakiensisを添加すると、ヘテロシグマ特異的に増殖を促進すると共に、ヘテロシグマのシャトネラに対する優占性を強化することを見いだした。この知見は、ある種の細菌がヘテロシグマ特異的に増殖促進し、ヘテロシグマ優占要因として重要な役割を担うことを強く示唆する。現在までに、ヘテロシグマに対して増殖促進能を有する3種のバクテリアを単離同定した。また、これらのバクテリアが、ヘテロシグマに近縁のラフィド藻シャトネラの増殖にたいしては、促進能を持たないことが明らかになった。これらの知見は、ヘテロシグマ特異的に増殖促進能を有するバクテリアを同定したことを示しており、非常に興味深い結果と云える。

一方で、計画期間2年間の間に、環境中で発生中のヘテロシグマ赤潮に随伴する細菌叢を解析することを計画しているが、計画1年目には、フィールドとしている瀬戸内海のサンプリングポイントにおいて顕著なヘテロシグマ赤潮の発生は観察されなかったため、最近叢解析は計画2年度目に行うこととした。赤潮動態今後は、特にA. ishigakinesisのヘテロシグマ増殖能促進メカニズムの理解を目指した研究を行う。また、ヘテロシグマ赤潮の発生過程における随伴細菌叢の変化を調べるために、フィールドにおけるサンプリングと16SDNA配列による細菌叢解析および随伴細菌の単離を計画している。本年度に使用しなかった特に環境サンプリングに必要とされる消耗品代が次年度使用額として生じた。環境サンプリングを行うに際して、植物プランクトンの捕集に必要はフィルターが必要となる。このサンプリング時に必要なフィルターを購入する費用分の余剰が生じたため。次年度の予算とともに、特に環境サンプリングに必要とされる消耗品代として利用することを計画している。
フグ類の稚魚期における餌生物環境と毒化

1.天然餌生物による無毒養殖クサフグ稚魚の毒化無毒の養殖クサフグ稚魚は特定の場所(例えば岩手県越喜来湾鬼沢漁港)で特定の時期に海中籠飼育することにより毒化した(2001-2004)。また同漁港内で分別濃縮した天然餌生物を与えて特定の時期に養殖クサフグ稚魚を飼育すると毒化した(2002-2004)。そこで毒化源と考えられる餌生物の絞り込みを目的として2005年も同様の飼育実験を行なった。籠飼育実験8月前期から毒化し、8月後期に37-65MU、9月前期に60-207MU毒化した。天然餌生物投与飼育実験0.3-2.0mmの大型餌では9月前期に43MU、0.1-0.3mmの小型餌では9月後期に29MU、0.1mm以下の極小型餌では10月前期に27MUのそれぞれ毒化ピークを示した。餌が小型になるに伴い、毒化時期が遅れる傾向がみられた。2.無毒養殖クサフグ稚魚の毒化時期に出現するプランクトン上記の天然餌生物投与飼育実験において2004年の養殖クサフグが毒化した時期に回収された天然餌料中に出現する餌料生物を調べ、毒の由来について検討した。養殖クサフグの毒化量が上昇した9月前期および9月後期の出現プランクトン中に出現したのは、大型餌料区では、ヒドロクラゲ類、立方クラゲ類、ヨコエビ類、クマ類、ヤムシ類、貝形虫類、橈脚類であった。小型餌料区では、橈脚類、ヨコエビ類、クマ類、べリジャー幼生であった。このうち、特に個体数が多かったのは橈脚類のカラヌス目とキクロプス目の種類、ヒドロクラゲ類、立方クラゲ類、所属不明の甲殻類であった。3.フグ毒結合タンパク質のフグ科魚類稚魚における分布クサフグの血漿からテトロドトキシン(TTX)と結合するTTX結合タンパク質(TBP)を先に同定した。そこで,TBPの生理機能を解明する端緒として、クサフグとヒガンフグにおけるTBPの分布をウェスタンブロッティング法と免疫組織化学法とで調べた。その結果、フグ科魚類ではTBPが血漿中だけではなく皮膚・粘液中にも存在することが判明し、それらのTBPがTTX分泌に関与することが示唆された。1.宮城県本吉町大谷漁港と日門漁港におけるフグ科魚類稚魚の成長と毒性9月5日から11月16日までに13日間の採集を行い、クサフグを計688尾、コモンフグを計167尾採集した。群れはこの間に大きく成長した。耳石から推定した孵化日はクサフグでは6月25日8月15日、コモンフグでは6月29日8月12日に分布した。孵化日が特定の日に集中することはなく、産卵は複数回行なわれることが示唆された。群れへの新規加入はクサフグでは多く、コモンフグでは少ない傾向があった。

全般的に毒化程度は前年より低かった。個体別毒量はクサフグでは9月下旬に高くその後減少する傾向、コモンフグでも同様の傾向が見られた。毒量の増減は餌生物中の毒源の増減を反映していると考えられるが、フグが取り入れた毒は排出されにくいことから、毒量の減少は解釈が難しい。群れの構成者が入れ替わるとの仮説は孵化日の移動が少ないことから考えにくかった。2.越喜来湾内での籠飼育による無毒養殖クサフグ稚魚の毒化試験越喜来湾内の鬼沢漁港と袖ノ沢沖の2ヶ所の海中で、7月20日11月11日に約半月間の養殖クサフグ稚魚の籠飼育を繰り返した。袖の沢沖では全期間毒化しなかったのに対し、鬼沢漁港では7月26日8月6日、8月9日8月21日、8月21日9月6日の3期間で毒化し、それ以降は毒化しなかった。3.プランクトン分離濃縮装置によるプランクトンの連続採集とそれによる無毒養殖クサフグ稚魚の飼育上記籠飼育試験における毒化原因餌生物を絞り込む目的で、鬼沢漁港で水中ポンプを使用して海水を汲み上げ、プランクトンネットで分離濃縮したプランクトンで養殖クサフグを半月間飼育する実験を7月9日11月1日に繰り返した。その結果、上述の籠飼育実験で毒化した時期はほとんど毒化せず、9月1日9月16日に強く毒化し、9月16日9月30日も毒化したが、それ以降は再び毒化しなかった。1.天然餌生物による無毒養殖クサフグ稚魚の毒化無毒の養殖クサフグ稚魚は特定の場所(例えば岩手県越喜来湾鬼沢漁港)で特定の時期に海中籠飼育することにより毒化した(2001-2004)。また同漁港内で分別濃縮した天然餌生物を与えて特定の時期に養殖クサフグ稚魚を飼育すると毒化した(2002-2004)。そこで毒化源と考えられる餌生物の絞り込みを目的として2005年も同様の飼育実験を行なった。籠飼育実験8月前期から毒化し、8月後期に37-65MU、9月前期に60-207MU毒化した。天然餌生物投与飼育実験0.3-2.0mmの大型餌では9月前期に43MU、0.1-0.3mmの小型餌では9月後期に29MU、0.1mm以下の極小型餌では10月前期に27MUのそれぞれ毒化ピークを示した。餌が小型になるに伴い、毒化時期が遅れる傾向がみられた。2.無毒養殖クサフグ稚魚の毒化時期に出現するプランクトン上記の天然餌生物投与飼育実験において2004年の養殖クサフグが毒化した時期に回収された天然餌料中に出現する餌料生物を調べ、毒の由来について検討した。養殖クサフグの毒化量が上昇した9月前期および9月後期の出現プランクトン中に出現したのは、大型餌料区では、ヒドロクラゲ類、立方クラゲ類、ヨコエビ類、クーマ類、ヤムシ類、貝形虫類、橈脚類であった。小型餌料区では、橈脚類、ヨコエビ類、クーマ類、ベリジャー幼生であった。3.フグ毒結合タンパク質のフグ科魚類稚魚における分布クサフグの血漿からテトロドトキシン(TTX)と結合するTTX結合タンパク質(TBP)を先に同定した。そこで,TBPの生理機能を解明する端緒として、クサフグとヒガンフグにおけるTBPの分布をウェスタンブロッティング法と免疫組織化学法とで調べた。その結果、フグ科魚類ではTBPが血漿中だけではなく皮膚・粘液中にも存在することが判明し、それらのTBPがTTX分泌に関与することが示唆された。
３Dマルチマテリアル・ブロックプリンティング技術の開発と応用

本研究では、マイクロ光造形・鋳型技術を用いて多彩なセラミックスブロック群を作製し、これらを3D形状モデリングとロボット工学を駆使して最適構造に組み立てることで、3次元機能デバイスを作製する「3Dマルチマテリアル・ブロックプリンティング技術」の開発に取り組んだ。マイクロ光造形によって作製したシリコーン樹脂鋳型を用いて、微小なバイオセラミックス製ブロックを作製した。微小ブロックを組み立てたブロック群の重心位置を考慮しながら、安定して自動組立を行うためのアルゴリムズを開発した。さらに、作製した微小ブロックをロボットアームと画像処理を組み合わせて、ブロックを自動的に組み立てるシステムを構築した。本研究では、マイクロ光造形・鋳型技術を用いて多彩なセラミックスブロック群を作製し、これらを3D形状モデリングとロボット工学を駆使して最適構造に組み立てることで、3次元機能デバイスを作製する「3Dマルチマテリアル・ブロックプリンティング技術」の開発を目指している。具体的には、マイクロ光造形・鋳型技術によって、βーリン酸三カルシウムなどのバイオセラミックからなるブロック群を作製する。また、形状モデリング技術によって、3Dモデルを表現するためのブロック群の最適配置を決定するソフトウエアを開発する。さらに、導出したブロックの最適配置に応じてブロック群を精密に組立てる3Dブロック組立システムの開発に取り組む。本年度は、上記の目的を達成するために、以下の研究項目を実施した。バイオセラミックス製ブロックの作製では、シリコーン樹脂型を用いてブロックの量産を実証した。作製したブロックの機械的強度を計測し、皮質骨よりも高い強度であることを確認した。さらに、焼結時のブロックの収縮を補正し、組立て可能なブロックの作製に成功した。ブロック配置を決定するソフトウエアの開発では、組立時に自立が可能なモデルを構築するために、組立てたブロック群の重心位置を調整し、安定して自立できるモデルを導出するアルゴリズムを構築した。また、組立てたブロック形状の空孔率と機械的強度を両立させるために、最適計算における重み関数を調整し、所望の機械的強度を得るためのパラメータを調査した。ブロック組立システムの開発では、基礎実験として、市販ブロックのピックアンドプレースを可能とするシステムを試作した。さらに、本システムを用いてブロックを安定に組立てるために、ブロック組立時に接触するブロックの安定性を評価し、ブリッジモデルのようなオーバーハング形状でも安定して組立て可能なブロック形状と組立手順を決定した。本研究の目的である、多彩なセラミックス材料を用いて作製したブロック群を用いて、マルチマテリアルからなる3次元機能デバイスを高速作製する「3Dマルチマテリアル・ブロックプリンティング技術」の開発に向けて、(1)ブロックの作製プロセスの確立、(2)3Dモデルを再現するためのブロック最適配置を決定するソフトウエアの開発、(3)ブロック配置に応じてブロックを自動的に組立てる組立システムの開発、それぞれの研究において、着実に成果をあげている。さらに、相互の連携も緊密に行っている。例えば、研究(1)で作製した微小なブロックを、研究(3)で開発中の組立システムに適用するために複数のブロックを作製・提供して、予備実験を開始している。また、研究(2)で開発したソフトウエアの暫定版を、研究(3)の組立て実験に適用し、組立時に生じる不具合を修正しながら、ブロック配置決定のアルゴリズムの改良を行っている。また、ブロック作製やブロック組立てに関しては、日本機械学会や日本ロボット学会などで研究成果発表を行っている。また、ブロック配置決定ソフトウエアの開発に関しては、国内学会発表に加えて、すでに学術論文を発表している。以上のことから、順調に研究が進展している。バイオセラミックス製ブロックの作製では、密度の異なるブロックを作製するために、セラミックス微粒子と水、分散剤からなる高濃度スラリーに加える消失粒子を探索し、高分子微粒子(ポリウレタンやポリエチレンなど)を用いて、熱分析によって完全消失可能な微粒子を選定した。次に、この微粒子を用いて多孔質ブロックを作製する工程を検討し、マイクロ光造形によって作製した樹脂マスター鋳型から作製したシリコーン樹脂型に、微粒子を含有した高濃度スラリーを注入・乾燥した後に、高分子微粒子のみを消失させる実験を行った。その結果、遠心充填を行うことで、連通気孔を有するバイオセラミックス焼結体の作製に成功した。しかしながら、連通気孔の口径を制御することが困難であること、機械的強度が非常に弱いことなどの課題もあることがわかった。ブロック組立システムの開発では、微小ブロックの自動組立に向けた基礎実験として、シリコーン樹脂鋳型によって複製した樹脂製ブロックを画像認識によって把持するロボットシステムを試作した。そして、実際に微小ブロックの把持に成功した。さらに、把持した微小ブロックの組立にも取り組んだ。ただし、ブロックの加工精度の問題から、正確な組立にまでは至らなかった。今後、微小ブロックの加工精度の向上し、微小ブロックの組立を実証する。また、3Dモデルから決定したブロック配置に応じて、ブロックを配置する最短経路を導出するアルゴリズムを開発し、ソフトウェアを試作した。密度の異なるブロック作製に関しては、消失するための高分子微粒子を決定し、多孔質セラミックス構造体を作製することができた。また、3Dモデルからブロック配列を決定し、それらを組み立てる際に時間を短縮するために、最短経路でブロックを組み立てる経路決定アルゴリズムを開発し、ソフトウェアを試作できた。

さらに、画像フィードバックを用いて、微小セラミックスブロックを安定把持することにも成功したため。本研究では、マイクロ光造形・鋳型技術を用いて多彩なセラミックスブロック群を作製し、これらを3D形状モデリングとロボット工学を駆使して最適構造に組み立てることで、3次元機能デバイスを作製する「3Dマルチマテリアル・ブロックプリンティング技術」の開発を目指している。本年度は、上記の目的を達成するために、以下の研究項目を実施した。バイオセラミックス製ブロックの作製では、従来の水系スラリーを用いたバイオセラミックスブロックの機械的強度を向上させるために、光硬化性樹脂とセラミックス微粒子を混合した樹脂系スラリーを用いたバイオセラミックスの3D造形の基礎検討を行った。実験では、バイオセラミックスの1つであるβリン酸三カルシウムの微粒子を用いて樹脂系スラリーの濃度を最適化し、実際に3D造形物の試作に成功した。また、造形した3D造形物を脱脂・焼結することで、崩壊することなくセラミックス製の3D微小造形物を作製できることも実証した。さらに、開発した樹脂系スラリーを用いてペレットを作製し、細胞培養実験を行い、生体適合性に問題がないことも確認できた。ブロック組立システムの開発では、マイクロ光造形により作製した鋳型から複製した微小ブロック群を用いて、他自由度ロボットアームを用いた組立システムを構築し、実際にカメラを用いて微小ブロックを観察しながら、手動で組み立てることに成功した。さらに、画像処理システムを搭載し、ブロックを自動で認識して、組み立てることが可能な自動組立システムを構築し、微小ブロックの組立を実証した。本研究では、マイクロ光造形・鋳型技術を用いて多彩なセラミックスブロック群を作製し、これらを3D形状モデリングとロボット工学を駆使して最適構造に組み立てることで、3次元機能デバイスを作製する「3Dマルチマテリアル・ブロックプリンティング技術」の開発に取り組んだ。マイクロ光造形によって作製したシリコーン樹脂鋳型を用いて、微小なバイオセラミックス製ブロックを作製した。微小ブロックを組み立てたブロック群の重心位置を考慮しながら、安定して自動組立を行うためのアルゴリムズを開発した。さらに、作製した微小ブロックをロボットアームと画像処理を組み合わせて、ブロックを自動的に組み立てるシステムを構築した。バイオセラミックスを用いてブロックを作製するプロセスが構築できたため、今後は密度や強度の異なるさまざまなブロックの試作を行う。また、現在試作しているブロックの生体適合性評価を行うために、H28年度から新たに横浜市立大学の廣田准教授に研究分担者に加わっていただき、生体適合性の評価実験について検討し、細胞培養実験を行う予定である。
連続繊維ロープによるRC部材の機能回復を目指した補強方法の提案

本研究は、震災や老朽化などにより機能が低下したコンクリート部材を対象にして、高性能連続繊維ロープを用いてコンクリート部材の機能を回復させることを目的としている。最終年度にあたる今年度は、連続繊維ロープに緊張力を与えた場合の緊張材への影響について検討を行った。連続繊維ロープをエポキシ樹脂で硬化させた連続繊維ロット(FRP)の場合、リラクセーション率が15%と緊張用PC鋼材に比べ大きいと言われている。しかし、エポキシ樹脂を使わない連続繊維ロープ自体のリラクセーションに関しては、研究が行われておらず、リラクセーションについてまだ明らかにされていない。連続繊維ロープ自体のリラクセーションを明らかにするために、連続繊維ロープを長期的に緊張した状態にして、緊張力の減少量を定量的に評価したのが今回の研究である。本研究では、連続繊維ロープの緊張および定着を可能にするための緊張方法を検討し、定着治具を製作した。その後、内部に直径35mmの鋼製シースを配置した鉄筋コンクリートはり供試体を製作し、クリープ・乾燥収縮が連続繊維ロープの緊張力の変化に与える影響を少なくするために、3ヶ月間気中養生を行った。その後、製作した2体の鉄筋コンクリート部材のシース内に連続繊維ロープを導通し、連続繊維ロープの破断強度の約50%の緊張力を与えて、鉄筋コンクリート部材両端に定着を行った。1体はシース内をグラウトで充填させないアンボンドタイプ、もう1体はノンブリージングタイプグラウトでシース内を充填したボンドタイプとした。これらの供試体に対して、連続繊維ロープの緊張定着後、5ヶ月にわたる緊張力の経時変化を定着部と供試体端部の間に配置したロードセルにより測定した。今回の実験結果からは、2体の供試体において、緊張後3ヶ月までにの緊張力の減少は、アンボンド場合13%、グラウトを充填した場合15%の緊張力の低下が確認された。本研究は、震災や老朽化あるいはASR(アルカリシリカ反応)などにより機能が低下した鉄筋コンクリート(RC)部材を対象にして、高性能連続繊維ロープを用いて機能を回復させることを目的としている。本研究では、連続繊維ロープをRC部材に巻付けて利用する際の補強方法について実験供試体を製作して実験を行い、連続繊維ロープによる機能回復効果を定量的に検証するとともに、せん断力によって損傷を受けたRC部材の機能回復を目指した連続繊維ロープによる補強方法を提案するものである。当該年度は、せん断力により損傷を受けたRC梁供試体を連続繊維ロープで補強した場合の機能回復効果を明らかにするための実験を実施した。最初に、曲げ破壊に先行してせん断破壊が起こるRC梁供試体を製作し、1せん断力の影響により斜めひび割れが発生する荷重レベル、および2せん断補強筋が降伏する荷重レベルを設定して初期載荷を行った。その後、せん断区間に連続繊維ロープを巻付けて再載荷試験を実施した。連続繊維ロープを巻付けた場合のRC梁の挙動は、せん断破壊せずに曲げ破壊し、連続繊維ロープによる補強により、せん断力の影響で損傷を受けたRC梁の機能回復効果を確認することができた。さらに、ロープ1本当たりの断面積と巻付け間隔を変化させて実験を行い、せん断力により損傷を受けたRC部材の機能回復効果に必要なロープの補強量を定式化するためのデータの蓄積を図った。次に、せん断力に対して抵抗するせん断補強筋と連続繊維ロープとの異なる2種類の補強材による相互作用を明らかにするための実験を前述の同様な梁供試体を製作して実施した。以上の実験的研究から、連続繊維ロープを巻付けてせん断区間を補強する場合に必要な補強量を定量的に評価するためのデータの蓄積を図ることができた。当該年度に予定していた研究計画に対して、以下の通り、一定の成果が得られたものと判断している。1.せん断力の影響で斜めひび割れが発生する荷重レベル、およびせん断補強筋が降伏する荷重レベル、この2つのタイプのせん断力による損傷レベルにおいて実験を行い、連続繊維ロープを巻付けることにより、RC梁の機能回復効果を確認することができた。さらに、連続繊維ロープによる機能回復効果を定量的に評価するためのデータの蓄積を図ることができた。2.連続繊維ロープの補強量の違いが機能回復効果に及ぼす影響を調べるために、ロープ1本当たりの断面積と巻付け間隔を変化させた場合の実験を行い、RC梁のせん断耐荷力について検討を行った。機能回復に必要とされる連続繊維ロープの補強量を定量的に評価するためのデータの蓄積を図ることができた。また、連続繊維ロープによるせん断耐荷機構について明らかにすることができた。3.せん断補強筋と連続繊維ロープの異なる2つのタイプの補強材を配置した場合の相互作用を明らかにするための実験を行い,異なる2つのタイプの補強材による機能回復機構に関するデータの蓄積を図ることができた。本研究は、震災や老朽化などにより機能が低下したコンクリート部材を対象にして、高性能連続繊維ロープを用いて機能を回復させることを目的としている。連続繊維ロープをコンクリートに巻付けて補強する場合、ロープをコンクリート端部で定着することが必要となる。連続繊維ロープによる補強効果を十分に発揮するためには、十分な定着強度を確保することが求められる。平成29年度は、連続繊維ロープを用いたコンクリートの補強設計法を確立するために、連続繊維ロープをコンクリート端部で定着させた場合の力学的挙動を明らかにすることにした。

連続繊維ロープがコンクリートに定着される部位をモデル化した実験方法を新たに考案して実験を行い、連続繊維ロープの定着強度の評価を行った。実験では、コンクリートブロックを2体製作して、この2体のコンクリートブロックの間に油圧ジャッキとロードセルを設置して、コンクリートブロックを連続繊維ロープで巻付けた後、油圧ジャッキによりコンクリートブロック間を押し広げることにより、定着部の強度と変形性能を評価した。連続繊維ロープの定着強度は、連続繊維ロープを巻付けてロープを束ねた箇所をステンレス製バンドで締付けて固定することによる引張抵抗力と隅角部におけるロープとコンクリートとの摩擦力から成る。最初に、ロープの締付部の引張強度を評価するために、ロープの種類(アラミド繊維ロープとビニロン繊維ロープ)と締付け箇所数を実験パラメータとして、ロープ締付け部の引張強度と変形特性を明らかにした。次に、ロープ締付け部と隅角部の摩擦力を含む引張抵抗力を実験により明らかにした。この引張抵抗力から、ロープ締付け部の引張抵抗力を差し引いた引張力が、隅角部の摩擦力として求めることができ、これらの実験結果から、ロープの種類やロープ締付け方法の違いが定着強度に及ぼす影響を定式化することができた。連続繊維ロープのコンクリート部材の補強材としての利用方法を確立するために、連続繊維ロープの補強効果について検討を行ってきた。当初の計画では、今年度は連続繊維ロープの緊張方法についての検討を行う予定であったが、緊張のための治具の構造の変更、連続繊維ロープと鋼管を一体化する特殊な膨張材料の確保などの問題から、時間を要することとなったために、連続繊維ロープをコンクリート端部で定着する際の定着強度の評価を前倒しで行うことにした。今年度の研究を通して、連続繊維ロープでRC部材のせん断補強する場合の設計情報の蓄積を図るとともに、それを実現するための施工方法の検証ができたと考えている。連続繊維ロープの緊張に関する研究は、当初の予定よりも進捗が遅れているものの、その他の部分が先行しているので、研究計画を遂行することができると考えている。本研究は、震災や老朽化などにより機能が低下したコンクリート部材を対象にして、高性能連続繊維ロープを用いてコンクリート部材の機能を回復させることを目的としている。最終年度にあたる今年度は、連続繊維ロープに緊張力を与えた場合の緊張材への影響について検討を行った。連続繊維ロープをエポキシ樹脂で硬化させた連続繊維ロット(FRP)の場合、リラクセーション率が15%と緊張用PC鋼材に比べ大きいと言われている。しかし、エポキシ樹脂を使わない連続繊維ロープ自体のリラクセーションに関しては、研究が行われておらず、リラクセーションについてまだ明らかにされていない。連続繊維ロープ自体のリラクセーションを明らかにするために、連続繊維ロープを長期的に緊張した状態にして、緊張力の減少量を定量的に評価したのが今回の研究である。本研究では、連続繊維ロープの緊張および定着を可能にするための緊張方法を検討し、定着治具を製作した。その後、内部に直径35mmの鋼製シースを配置した鉄筋コンクリートはり供試体を製作し、クリープ・乾燥収縮が連続繊維ロープの緊張力の変化に与える影響を少なくするために、3ヶ月間気中養生を行った。
金融リテラシーと家計の貯蓄・借入行動：日本・アメリカ・中国・インドの国際比較

日本人の金融リテラシーのレベルは高いとは言えない。アンケート回答者の多くが利子率に関する簡単な問題については正解することができたが、半分以上の回答者はリスク分散に関する質問に正しく答えることができなかった。多くの回答者が、金融リテラシーの問題に対して「分からない」と答えており、これは、日本人が非常に注意深く、答えに自信のある時にしか回答しないことを示唆しているのかもしれない。さらに、女性・若者・低所得者・低学歴者の金融リテラシーが低いという事や、金融リテラシーのレベルの高い人ほど、貯蓄計画を立てたり、株式を保有したりする傾向があり、その結果、より多くの資産蓄積を達成できるという分析結果を得た。金融リテラシーが資産蓄積に与える影響についての実証分析は、これまで、オランダやチリの家計データを用いてなされることはあったが、日本のデータを用いて行われたことはなかった。このテーマについて、日本のデータを用いて分析することは特に重要である。というのも、日本では少子高齢化が進んでおり、年金制度は高齢化に脆弱な賦課方式を取っているため、老後の生活を、公的年金のみに頼ることは難しく、より自己責任が求められているからである。もし、金融リテラシーが高い人ほど、より多くの資産蓄積を達成できるという結果が得られるのであれば、政策立案者は、より学校や職場において、金融教育が促進されるよう努力するべきだろう。そこで、本年度は、大阪大学21世紀COEプロジェクト「アンケートと実験によるマクロ動学」及びグローバルCOEプロジェクト「人間行動と社会経済のダイナミクス」によって、2010年に実施された「くらしの好みと満足度についてのアンケート」の個票データを用い、金融リテラシーと資産蓄積との関係について、実証分析を行った。その際、金融リテラシーの指標として、金融に関する問題への単純な正解数でなく、主成分分析を使ったより精緻な指標を使ったり、金融リテラシーの内生性の問題を考慮し、操作変数を用いて分析を行ったりした。その結果、予想通り、金融リテラシーが高い人ほど、資産蓄積が高いという結果となり、その数量的効果も顕著であることが分かった。金融リテラシーの定義は、文献によって異なるが、例えばHuston(2010)で示された定義を訳すと、「どの程度個人が個人金融に関する情報を理解し利用できるかを測定したもの」である。昨年度実施した、金融リテラシーが資産蓄積に与える影響についての実証分析を引き続き行った。昨年度の結果が頑健かどうかを確認するために、金融リテラシーの変数の定義を変更したり、金融リテラシーの内生性の問題を考慮するために使用される操作変数を変更したりしたが、主たる結果は変わらず、金融リテラシーのレベルが高い人ほど、より多くの資産を保有しており、その数量的効果も著しいことが分かった。また、金融リテラシーが資産蓄積を促すのは、金融リテラシーのレベルが高い人ほど、貯蓄計画を立てるから、というチャネルと、金融リテラシーのレベルが高い人ほど、危険資産を保有する傾向があるから、という2つのチャネルが先行研究では考えられている。それぞれについて確認したところ、両方のチャネルが確認された。さらに、日本で最初に行われた金融教育とされる「こども銀行」(小・中・高等学校で児童(生徒)が、定期的にお金を学校に持ってきて、銀行員の役を担当する児童(生徒)にそれを渡し、お金を預かった児童(生徒)は、実際の金融機関に預金をするという制度)が資産蓄積に与える影響についても分析した。この制度を通じて、児童(生徒)は、貯蓄習慣が身に付き、将来の資産蓄積にも正の影響を及ぼすことを予想したが、「こども銀行」は資産蓄積に統計的に有意な影響を与えるという結果は得られなかった。1996年に始まった日本版ビックバンや「貯蓄から投資へ」のスローガンのもとで行われた株式等に対する税制優遇などにより、以前と比べ個人が危険資産を購入しやすい環境になっている。また、少子高齢化に伴う年金不安、確定拠出年金(401k)導入によって、個人はより自己責任で保有資産を管理しなければならない状況にある。このような環境の中、複雑性を増す金融商品の内容やその投資方法を個人は理解しているのだろうか?また、十分に理解していないとしたらそれは、人々の経済的選択・行動にどのような影響を与えるのだろうか?これらを明らかにすることが、この研究課題の目的である。本年度は、1、日本人の金融リテラシーのレベルを3つの質問項目から測り、2、どのような属性を持った人々において金融リテラシーが低いのかを確認し、3、金融リテラシーと老後のための貯蓄計画を立てるか否かの関係について実証分析を行った。その結果、「複利計算」についての質問に対しては、71%の人が正解したが、「インフレ」については約60%、「リスク分散」について理解している人は全体の40%にすぎないことが分かった。また、どのような属性を持った人々において金融リテラシーが低いのかを確認すると、若い人、女性、低所得・低学歴の人において特にリテラシーのレベルが低いことが分かった。

そして、金融リテラシーが高いほど、老後のための貯蓄計画を立てる傾向にあることが実証分析により明らかになった。Sekita, Shizuka (2011) "Financial Literach and Retirement Planning in Japan," Journal of Pension Economics and Finance, vol. 10, pp. 637-656, DOI: 10.1017/S1474747211000527本年度は、金融リテラシーの指標の作成方法や、金融リテラシーの内生性の問題に配慮しつつ、金融リテラシーが資産蓄積に与える影響について、実証分析を行った。その結果をまとめた論文が、京都産業大学経済学部ディスカッションペーパーに掲載されている。本年度は、おおむね当初の計画通り、日本人の金融リテラシーのレベルを測定し、どのような属性を持った人々において金融リテラシーが低いのかを確認し、金融リテラシーと老後のための貯蓄計画を立てるか否かの関係について実証分析を行った。その結果をまとめた論文を、海外の査読付き雑誌に投稿し、アクセプトされ、掲載された。Sekita, Shizuka (2011) "Financial Literach and Retirement Planning in Japan," Journal of Pension Economics and Finance, vol. 10, pp. 637-656, DOI: 10.1017/S1474747211000527来年度は、Sekita(2013)を修正し、海外の査読付き雑誌に投稿する。その後、アメリカ・インド・中国データを用いた実証分析を行い、これまでの日本データを用いた分析の結果と比較する。<金融リテラシーと老後計画(国際比較)>平成23年度では、金融リテラシーが老後計画を立てるか否かについて、日本のマイクロデータを用いて、実証分析を行ったが、平成24年度においては、アメリカ・中国・インドのマイクロデータを用いて、国際比較を行う。<金融リテラシーと資産選択(日本)>金融リテラシーが、株式の保有確率や保有配分に与える影響を、「くらしの好みと満足度」というアンケート調査(日本版)の結果を用いて実証分析する。今年度は、妊娠のため、予定していた海外の学会・ワークショップに参加することができず、旅費が繰り越された。次年度においては、国内の学会・ワークショップで積極的に発表を行い、そこで得られたコメントに基づいて論文を改訂し、海外の査読付き雑誌に投稿する。よって、主に、旅費・英文校正代・雑誌投稿料で、研究費を使用する予定である。今年度の研究テーマの一部について、分析結果の目途がつかない部分があったため、物品費・旅費・英文校正代・雑誌投稿料が繰り越された。次年度においては、実証分析によって得られた結果の類似点や相違点が、各国の法律や制度・文化的要因・宗教・社会的規範などで説明できるのか考えるため、関連書籍を購入する。
プロ・スポーツ組織の現状とそのあり方に関する法的規律についての複合的考察

本研究は、プロ・スポーツというあまり法的次元でとらえられていない文化事象を、法的なレベルでとらえ直し、その規律のあり方を明らかにしようとした点で、スポーツ科学の分野に見られるような基本的には国民の健康増進、余暇活動としての側面からの研究やまた、営利活動としてのプロ・スポーツについての経営学的研究との異なり、EU法におけるスポーツ法という法学領域の研究分野の検討として、今後のスポーツ組織のあり方についての法的なレベルでの理論的根拠の提供を可能にすることが明らかになった。また、本研究は、研究対象をEU法に特定することで、EUにおける経済統合や金融危機問題による影響の下にあるプロ・スポーツ・クラブのあり方についての法的問題を含めることにより、経済や資本のグローバル化の流れの中での具体的な文化事象の法的規律を問題として取り上げ、その点で、特に会社組織や資金調達手段としての証券取引についての法的規律の検討をも含めて考えることの重要性が確認できた。さらに、EU法の下での公的機関の活動ではなく、EU法の規律を受ける国際的な私的団体のあり方、国際的法秩序に統括されながらも一定の独自性を発揮しうる国内法秩序の下での私的団体のあり方を重層的に、しかも公法的な視点だけでなく、私法的な視点をも取り入れて複眼的に考察したことから、公法・私法の二元論を超越するEU法の下での具体的な事象の考察と、比較研究としての意義を見出すことができた。プロ・スポーツというあまり法的次元でとらえられていない文化事象を、法的なレベルでとらえ直し、その規律のあり方を明らかにしようとする第一段階として、EUとなる前から存在していたヨーロッパ・レベルでのスポーツ組織が、どのような法的基盤に基づいて設立されたのか、国境を越えた組織設置の根拠となる法はいかなるものかを検討するために、研究代表者・井上は、日本との比較におけるプロ・スポーツ組織の競争的あるいは競争制限的な仕組み、さらにそのマネジメントの下にあるプロ選手の法的地位に関する考察についての論文を比較法的な観点からの文献を掲載するフランス・ボルドー大学の比較法雑誌に公表した。また、研究分担者・志谷は、ヨーロッパのプロサッカーのビッグ・クラブも例外ではないデリバティブ取引での巨額の被害を被った事例を検討するための比較法的な観点での法的評価をまとめた論文を公表した。なお、研究代表者・井上は、連携研究者・春名の市民社会における個人の位置づけに関する研究も参照しながら、スポーツという文化事象に対する財政的援助の仕組みであるスポーツクジに対する国家独占の問題性についての欧州司法裁判所の判例を素材に、プロ・スポーツクラブのガバナンスのあり方を検討する報告も行うと共に、来年度に向けて、研究分担者・志谷と共に、文化的公共財としてのスポーツの法的問題、とりわけ私的団体が公共的な事象にどこまで関与するのか、その目的によって営利企業であるスポーツクラブがどのような制約を受けるのかという問題に取り組む準備を始めた。プロ・スポーツの組織・ガバナンスに関する現状を法的事象として明らかにすると共に、そのあり方に関する法的規律について考察するという本研究の目的から、初年度の研究成果をうけて、本年度は、研究代表者・井上は、EUにおいてスポーツという文化事象の財政的援助の仕組みであるスポーツクジについての国家独占の問題を、特に欧州司法裁判所の判決に誘発された,ドイツ連邦憲法裁判所での違憲判決を中心に、競争制限的な国家による経済活動の規律のあり方に関して考察すると共に、その結果としてのプロ・スポーツクラブの運営のあり方についての研究を進めた。また、研究分担者・志谷は、EUにおいて株式会社形式で運営されているスポーツクラブの問題に関心を高め、商事法の観点からの会社およびデリバティブにかかわる犯罪についての研究を進めた。それらは、学界誌や他大学の機関誌において公表された。また、研究代表者・井上は、日本の女子サッカーの世界での活躍を契機に、特にヨーロッパの組織をモデルにしたプロ・サッカーの仕組みに関しての法的視点からのガバナンスについて講演を依頼され、欧州サッカー協会の仕組みの下で展開されているプロ・リーグの法的基盤についての報告を行った。

なお、研究代表者・井上と研究分担者・志谷は、これまでの研究成果の確認と、研究最終年度の課題としての私的団体による公共的活動のあり方に関するEUでの法的基盤とそこで発生する法的問題、営利企業としてのプロ・スポーツクラブやそれを統括する団体の法的性格を研究するための資料収集として、ドイツ・バイロイト大学ヨーロッパ法研究所、デュッセルドルフ大学法学部に赴き、同時に、ヨーロッパ憲法の権威であるペーター・ヘーベルレ教授、ドイツ憲法・ヨーロッパ人権法講座のロター・ミヒャエル教授と意見交換を行った。本研究は、EU法の中に文化事象としてのスポーツに対するその法的規律のあり方に関する問題を、プロ・スポーツの組織ガバナンスという観点から、その法的規制のあり方や内容に関して検討するものである。その成果としては、プロ・スポーツという文化的側面についてはEU加盟国の法秩序の規律に服しながら、経済的側面については国内法の規律とともにEUという超国家的共同体の規律に服し、その複合的法秩序の中で全体として多様性を維持しながら統一性を形成しようとするものになっていることが明らかになった。具体的な内容としては、研究代表者・井上により、ヨーロッパにおいてプロ・スポーツの代表といえる各国のプロ・リーグの組織が株式会社や組合という団体法制の形態をとりながら、各リーグの構成員であるクラブは株式会社という形態を取るものもあれば功績法人を主体とするものもあり、その点で、加盟国内の法制度に依存しながらも、EUレベルではUEFAという上部団体によって統一的に統制され、更に、そのガバナンスとしてはヨーロッパ市民の形成に寄与するようEU法によって規律されている点が確認された。また、研究分担者・志谷によって、各クラブのガバナンスの中で最も重要となる資金確保の手段としての金融商品取引に関する法的問題の内容が確認された。以上の確認から、欧州統合の過程において、「欧州市民」の形成に重要な役割を果たしているプロ・スポーツの分野には、公共性と経済性の複合状態がEU法の規律対象としてリスボン条約でもテーマ化され、1つの重要な法的事象として、EU基本権・EU競争法・EUにおける団体法制の規律対象となっていることが分かる。さらに、その検討が、EUという超国家的共同体の「多様性における統一」という原則の一例として今後考察を進めるべき分野であることが確認できた。以上の研究成果の報告のため、ドイツ・ベルリンへの出張を行った。EU法の中に文化事象としてのスポーツに対するいかなる法的規律が存在するのか、EU法の規律の下で経済的な営利活動としてのプロ・スポーツがどのようにコントロールされるのか、という点について徐々にではあるが、その内容が明らかになってきている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、最終年度に向けて、EU法による統一的コントロールを必要とされながら、ヨーロッパ各国ではスポーツ団体やその構成員たるクラブをどのような法的基準でコントロールし、どのような法的根拠を提供しているのかを明らかにするために、国境を越えたEU法という国際的法秩序の中での法的規律のあり方を具体的に検討することを予定している。なお、スポーツという事象の持つ文化的・経済的・社会的なレベルでの多面性から、公法的側面と私法的側面の融合可能性という観点でのEU法の研究も進める。
プラグイン機能とプログラム多読教育法を取り入れた創造性育成実験セットの開発

ロボカップ世界大会では、強豪チームが欧米勢からアジアや中東勢へと急速に推移してきた。コストで太刀打ちできないため創造性の開発が急務である。創造性を育成するには、基礎技術の習得が必須かつ学生が興味を示すテーマが重要である。ロボカップはロボット工学と人工知能の融合、発展のために自律移動ロボットによるサッカー題材として生まれ、創造性育成実験セットとしては最適である。ロボカップシステムを元に創造性開発実験セットを開発した。セットは人工知能、画像処理、ロボットから構成される。人工知能部分は基本プラットフォームを準備し、プラグイン機能により戦略分のみ記述する事により制作できる。またプログラム多読(短い基礎プログラムを大量に読むことにより基礎を理解させる)を用いている。画像処理部分はカーネギーメロン大学が開発したSSLVsionを使用した。ロボットは2017年ロボカップ世界大会(名古屋)用に開発したものを使用した。創造性及び性格を定量的に計測するために、S-A創造性テスト及びYG性格検査を実施した。S-A検査の結果、特筆すべき点はロボカップ経験学生が独自さにおいて1年生に比べ1.6ポイント、4年生に比べても0.8ポイント高い点である。次にS-AとYAの度数分布はS-Aの偏差値を5段階にYG性格検査の性格別に表した結果、情緒不安定外向型と情緒不安定内向型に創造性の高い学生のピークが見られた。情緒不安定内向型の学生は一般的に教職員の印象は悪く、授業中寝ている、レポートを提出しない等の特徴があるが、創造性の高い可能性がある。このため彼らの能力を発揮できる環境を整え、彼らを認めることを心掛けてきた結果がS-Aの独自さの高さと自負している。しかし彼らとの対応は非常にデリケートであり労力が多いが、彼らの能力を活用する事を考慮していただければ幸いである。
運動神経電気刺激法による新たな疼痛管理法の検証

【研究目的】従来の経皮的神経電気刺激(TENS)を用いた疼痛管理法では、術後リハに応用するにはいくつかの問題点があった.そこで、片側下肢の筋収縮によって、即時的に反対側にまでおよぶ疼痛閾値が上昇する現象を術後リハに応用すべく、電気刺激を手術肢と反対側の運動神経に適用する方法を独自に考案した。本研究では、本法を用いて1. TENSによる新たな疼痛管理法での鎮痛効果、2.実際の機能訓練に併用した際の有用性を明らかにしようとした。【研究方法】健常人を対象に2種類の強度のTENSを用いて対側への鎮痛効果の検証を行い、より鎮痛効果のある刺激強度を用いて、術後疼痛症例を対象に有用性を検証した。1.健常人:健常成人25名を対象とした。刺激強度は、電気を感じ始める強度(感覚レベル)と筋収縮が起こり始める1.5倍の強度(運動レベル)とした。TENSは利き足下腿に30秒間通電した。疼痛評価は圧痛閾値を用い、計測部位は対側の下腿および上肢とした。各刺激強度で刺激中の鎮痛効果を比較した。2.術後疼痛症例:人工膝関節全置換術(TKA)症例11名を対象とした。運動レベルの刺激強度のTENS実施中に膝関節屈曲の機能訓練を実施した。TENSは非術側下腿に30秒間通電し、術側の下腿、上肢にて圧痛閾値を計測した。また、主観的疼痛強度をVAS (Visual Analogue Scale)を用いて計測し、機能評価は膝関節の屈曲可動域を計測した。【研究成果】健常人においては、感覚レベルよりも運動レベルの強度での刺激中に、より大きな鎮痛効果が得られた。これにより健常人においては、運動レベルの刺激強度のTENSで対側にまで及ぶ鎮痛効果が短時間で得られることが明らかとなった。TKA症例では、5名でVAS、6名で膝関節屈曲可動域が改善し、鎮痛効果だけでなく機能的改善が得られた。TKA症例における効果においては個人差も大きくあり、適応症例を選択する必要があるが、本法も有効な疼痛管理法の一つであることが示された。
高機能エンドエフェクタと3Dナビゲーションを備えた低侵襲胎児外科支援システム

本研究では安全で高度な内視鏡下胎児手術をサポートするシステムとして、低侵襲性の向上と術具機能の確保を両立させるために、腹腔内で先端部が変形することで内視鏡手術用デバイスとしての機能を持つエンドエフェクタ「変形駆動」機能を開発し,挿入時φ8mmから体内でφ14mmに大型化する把持鉗子を開発した.また3次元超音波画像診断装置と手術ナビゲーションを用いて、手術ナビゲーションとしての術野情報・術具位置姿勢提示機能のみならず、子宮内組織と術具との距離(接近度)を術者に提示する「近接覚」提示機能を備えたリアルタイム3D超音波ナビゲーションを開発した.本研究では安全で高度な内視鏡下胎児手術をサポートするシステムとして、低侵襲性の向上と術具機能の確保を両立させるために、腹腔内で先端部が変形することで内視鏡手術用デバイスとしての機能を持つエンドエフェクタ「変形駆動」機能を開発し,挿入時φ8mmから体内でφ14mmに大型化する把持鉗子を開発した.また3次元超音波画像診断装置と手術ナビゲーションを用いて、手術ナビゲーションとしての術野情報・術具位置姿勢提示機能のみならず、子宮内組織と術具との距離(接近度)を術者に提示する「近接覚」提示機能を備えたリアルタイム3D超音波ナビゲーションを開発した.本研究では安全で高度な内視鏡下胎児手術をサポートするシステムとして、(1)低侵襲性の向上と術具機能の確保を両立させるために、腹腔内で先端部が変形することで内視鏡手術用デバイスとしての機能を持つエンドエフェクタ「変形駆動」機能を持つ新しい手術デバイスと、(2)3次元超音波画像診断装置と手術ナビゲーションを用いて、手術ナビゲーションとしての術野情報・術具位置姿勢提示機能のみならず、子宮内組織と術具との距離(接近度)を術者に提示する「近接覚」提示機能を備えたリアルタイム3D超音波ナビゲーションの開発を行った.本年度は(1)細径鉗子本体の幅を超えた大きく幅のある開口部を持つ把持監視の変形駆動機構の検討を行い,概念設計を実施した.また(2)超音波診断装置から専用伝送バスを介して送られたリアルタイム3D超音波画像データをマルチスレッドで処理しリアルタイムに直交三断面画像,術具先端位置,そして近接覚を提示するシステムの構築を行った.近接覚提示には,これまでの距離マップ作成法を見直し,画像ベースにあらかじめ胎内画像ボリューム内に距離マップを作成する方法ではなく,リアルタイム術具先端位置から画像内を操作し近接距離閾値内に閾値を超える画素が存在する場合に警告を発する術具ベースの計算アルゴリズムを実装した. PC(EPSON Endevor, CoreDuo 3GHz, 3GBメモリ)を利用し3D超音波画像(スキャンアングル60deg)を3Hzで取得している状態でナビゲーションシステムを稼働し,情報アップデート能力を測定した.その結果,ナビゲーション画面は平均200msec以内(通信40msec,レンダリング160msec)で更新可能であり,ほぼ実時間での術具誘導情報提示が可能となった.本研究では安全で高度な内視鏡下胎児手術をサポートするシステムとして、(1)低侵襲性の向上と術具機能の確保を両立させるために、腹腔内で先端部が変形することで内視鏡手術用デバイスとしての機能を持つエンドエフェクタ「変形駆動」機能を持つ新しい手術デバイスと、(2)3次元超音波画像診断装置と手術ナビゲーションを用いて、手術ナビゲーションとしての術野情報・術具位置姿勢提示機能のみならず、子宮内組織と術具との距離(接近度)を術者に提示する「近接覚」提示機能を備えたリアルタイム3D超音波ナビゲーションの開発を行った.本年度は(1)細径鉗子本体の幅を超えた大きく幅のある開口部を持つ把持監視の変形駆動機構の検討を行い,φ8mmでの開発・試作を実施した.評価の結果,市販の内視鏡鉗子に匹敵する十分な把持力が得られ,1分程度で変形・分解が可能であり,in vivo実験にて臓器把持が可能であったことから,本機構が把持鉗子として有用であることを確認した.また(2)昨年度開発したシステムの基本特性として,ナビゲーションシステム精度と更新速度の評価を行った.超音波プローブ面中心から10cm直下周辺80mm四方のエリアにおける,ターゲット点ポイント誤差は平均約3mm・最大4.5mmであった.子宮・胎児ファントムと胎児内視鏡を用いたファントム実験(3D超音波ボリュームデータは2Hzで取得)において,すべてのレンダリングウィンドウを含む画像更新速度は約200ms500msとなり,3D超音波診断装置の撮像速度に匹敵する更新速度を達成した.