hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
立位動作の運動学習に及ぼす筋シナジーの構築機序の解明

ヒトの巧みな動きは、運動の実行・修正を繰り返すことで獲得される(運動学習)。ヒトの静止立位は、内部モデルの修正(オフライン修正)だけでなく、動作中のフィードバック情報による修正(オンライン修正)にも大きく依存する不安定な運動である。本年度は、視覚運動変換課題を用いて、立位姿勢制御における視覚情報と運動との関係を反映した内部モデルがどのように修正されるのかを明らかにし、運動学習が立位姿勢制御に与える影響について検討することを目的とした。被験者は、ヘッドマウントディスプレイを装着した状態で床反力計上に立ち、画面に表示された自身の足圧中心位置を画面内を移動する標的に向かって追従させる視覚追従課題を行った。標的は、足圧中心変動の中心位置(基準点;閉眼30秒間の静止立位から測定)から身体の前後(矢状面)方向半径2cmの揺れに対応し、軸上を正弦波上(4秒間で1周期)に連続的に移動するものとした。被験者には足関節を中心として身体を前後に傾け、足圧中心を標的に追従させるよう指示した。課題の途中で、画面に表示された足圧中心位置が実際の足圧中心位置から基準点を中心として反時計回りに回転するような視覚回転外乱を与え、回転外乱に対する視覚運動変換の修正過程を定量した。その結果、視覚外乱に対して立位は不安定になったが、試行を重ねる毎に外乱に応じた立位制御を行うようになった。この結果より、視覚運動変換の修正が静止立位制御に与える学習効果について明らかになった。外乱による立位の運動学習について、視覚運動変換課題を採用した。当初は、被験者の前に設置したディプレイに運動課題を呈示する予定であったが、視覚のみに限定した外乱にするために、本年度、ヘッドマウントディスプレイによる視覚外乱を試みた。この試みにより、視覚のみに適切に外乱を与えることが可能となり、視覚運動変換課題による立位の学習効果を的確に捉える実験系を構築することができた。視覚外乱の回転角度が最終的に30度となり、視覚外乱による立位制御が難しい課題となった。視覚外乱の回転角度を小さく、足圧中心の移動距離を小さくし、さらに移動パターンを簡略化し、より簡単な立位課題にすることにより、立位制御の運動学習効果を検討する必要がある。また、視覚外乱だけでなく、床面の移動などの体性感覚外乱およびガルバニックスティムレーションによる前庭外乱などにより、前庭系・視覚系・体性感覚系外乱によるこれら系の統合した観点から立位の運動学習を捉える必要がある。
内分泌療法耐性乳癌におけるESR1遺伝子制御の解析とエストロゲン作用薬の治療応用

本研究は、ERα高発現の状態で内分泌治療抵抗性を獲得した乳癌に対してESR1遺伝子発現亢進機構を解明し、エストロゲンに対する応答性の変化を利用したエストロゲン様作用物質を治療薬とする臨床応用に展開するための基盤研究を目的として、これまでに以下のような研究結果を得た。1.エストロゲン枯渇培地で長期培養した乳癌細胞MCF-7(AI剤耐性乳癌モデルに相当)のESR1遺伝子領域上流と遺伝子内の非コード領域(イントロン2)からRNAが転写されていることを、リアルタイムPCRで確認した。転写産物のサイズをPCRで確認したところ、ESR1遺伝子上流で転写されたnon-coding RNAは少なくとも1.5kbのサイズであり、ESR1遺伝子転写産物との連続性は否定的であった。また、これらのnon-coding RNA転写は、エストロゲン様作用物質を添加するとERα依存的に消失することをリアルタイムPCRで確認した。(エストロゲン様作用物質としてResveratrolを使用)本研究は、ERα高発現の状態で内分泌治療抵抗性を獲得した乳癌に対してESR1遺伝子発現亢進機構を解明し、エストロゲンに対する応答性の変化を利用したエストロゲン様作用物質を治療薬とする臨床応用に展開するための基盤研究を目的として、これまでに以下のような研究結果を得た。(エストロゲン様作用物質としてResveratrolを使用)
差分進化アルゴリズムを応用し多細胞同時異方向制御を可能とする多目的培地の開発

単一細胞培養技術が著しく発展した今も、複数細胞をそれぞれ別目的へと「生体外の同一空間内で同時に」制御する技術は、未だ確立されていない。本申請は、申請者らが独自に開発している複合薬創生技術(FSC:情報工学と生物学的評価の融合技術)を駆使し、多目的培地開発の基盤を築く事を目的とした。特に、FSCを用いて数限りない組み合わせが考え得る複数の培地成分を迅速に最適化し、生体外で血管網を内包した骨様組織を、最小限の成分量で構築しうる培地の創製を目指した。本期間内では、FSCに適した細胞ソース、培地成分の探索に成功した。口腔癌、顎骨骨折などによって生じた骨欠損修復は、歯科における重要な検討課題となっている。特に、広域にわたる骨欠損では、患者の手術的および精神的負担は著しく、効果的な治療法の確立が可能となれば、患者の生活の質的向上へ大きく寄与できる。広域骨欠損の治療では、血管網の再構築が困難であり、骨再生担体または欠損中心部への迅速な栄養・酸素供給技術の確立が必須となる。従って、これまでも生体内で骨形成因子に加え血管新生因子を徐放させる試みや、幹細胞と血管内皮細胞を移植し、血管網と骨の両組織再生を促す方法などの試みが国内外で盛んに行われてきた。しかしながら、これらの手法はいずれも、生体内で初めて両組織再生が開始され、治癒期間が極めて長くなる点に大きな課題を残す。この課題を克服するため、生体外であらかじめ血管網を張り巡らせた骨様組織(血管網内包骨様組織)を構築し、その後移植を行う先駆的な試みが注目を集めている。しかしながら、これまでの報告では、未だ生体外で十分な血管網や骨組織の両方を構築するには至っていない。同目的を達成するためには、複数細胞を「生体外の同一空間内で同時に」それぞれ別目的へと制御する技術が必要となるものの、未だ確立されていない。本申請は、申請者らが開発を進めている革新的複合薬創生技術(FSC:情報工学と生物学的評価の融合技術)を駆使し、多目的培地開発の基盤を築く事を目的とする。特に、FSCを用いて数限りない組み合わせが考え得る複数の培地成分を迅速に最適化し、生体外で血管網の構築、かつ骨芽細胞分化を同時に促す二目的培地を創製する。同内容では、培地成分の選定が結果を大きく左右する。従って、本年度は文献調査を含め、培地成分の選定を慎重に行い、含有成分の候補を決定した。また、予備的検討によりプロトタイプとなる培地組成を決定した。特に、広域にわたる骨欠損では、患者の手術的および精神的負担は著しく、効果的な治療法の確立できれば、患者の生活の質的向上へ大きく寄与できる。同内容では、培地成分の選定が結果を大きく左右する事から、H25年度にプロトタイプとなる培地の成分を決定した。平成26年度は引き続きプロトタイプとなる培地が骨芽細胞に及ぼす影響を確認すると共に、差分進化で用いるアルゴリズムの修正を行った。口腔癌などによって生じた骨欠損修復は、歯科における重要な検討課題となっている。特に、広域骨欠損に対し、効果的な治療法の確立ができれば、患者の生活の質的向上へ大きく寄与できる。この課題を克服するため、生体外で血管網を張り巡らせた骨様組織を構築し、その後移植を行う先駆的な試みが注目を集めている。

本申請は、申請者らが開発を進めている複合薬創生技術(FSC:情報工学と生物学的評価の融合技術)を駆使し、多目的培地開発の基盤を築く事を目的とする。特に、FSCを用いて数限りない組み合わせが考え得る複数の培地成分を迅速に最適化し、生体外で血管網の構築、かつ骨芽細胞分化を同時に促す二目的培地を創製する。H27年度は、ヒト血管内皮細胞およびヒト間葉系幹細胞(MSC)の両細胞の増殖に適した培地条件を明らかにしたとともに、複数の濃度を持つ7種類の成長因子がそれぞれの細胞群に及ぼす影響を解析した。またFSCで用いるアルゴリズムの調整を完了した。MSCは分化速度が遅く培養日数が長くかかることから、費用対効果、作業対効果に課題があった。従って、FSCに先んじて新たに脱分化脂肪細胞(DFAT細胞)の利用を検討し、同細胞の多分化能(骨芽細胞分化能を含む)を解析して、2本の論文としてまとめた。DFAT細胞は一定条件下でMSCより迅速に骨芽細胞分化を示す事を明らかにし、本プロジェクトへの有望な細胞ソースであることを確認した。単一細胞培養技術が著しく発展した今も、複数細胞をそれぞれ別目的へと「生体外の同一空間内で同時に」制御する技術は、未だ確立されていない。本申請は、申請者らが独自に開発している複合薬創生技術(FSC:情報工学と生物学的評価の融合技術)を駆使し、多目的培地開発の基盤を築く事を目的とした。特に、FSCを用いて数限りない組み合わせが考え得る複数の培地成分を迅速に最適化し、生体外で血管網を内包した骨様組織を、最小限の成分量で構築しうる培地の創製を目指した。本期間内では、FSCに適した細胞ソース、培地成分の探索に成功した。再生歯学H26年度に遂行するはずであった培地の最適化を進めた後、27年度の研究計画に戻る予定である。培地に含有する成分候補や、プロトタイプとなる組成の決定が行われた事からおおむね順調に推移していると評価した。研究のカギである差分進化アルゴリズムに修正が必要であったことから、停滞した研究分を平成27年度に行うため。H26年度の研究計画に乗っ取り、差分進化を用いた2細胞同時制御培地の調製に取り組む予定である。アルゴリズムの修正が終わり次第、H26年度、27年度の計画に乗っ取り、当研究費を使用して差分進化を用いた2細胞同時制御培地の調製に取り組む予定である。研究計画はおおむね順調に推移しているが、一部消耗品の購入に関して継続して検討が必要であったことから、H26年度へと持ち越した。H26年度の研究計画に乗っ取り、当科研費を使用して差分進化を用いた2細胞同時制御培地の調製に取り組む予定である。
生体内誘導骨形成膜とハイブリッド人工骨の融合による新規骨再建法の開発

本研究は巨大骨欠損に対して生体内誘導骨形成膜と培養骨髄細胞を搭載した人工骨(ハイブリッド人工骨)を用いた新たな治療法を開発することが目的である。2018年度はラット大腿骨巨大骨欠損モデルを用いて生体内で骨形成膜を誘導した後にハイブリッド人工骨を移植することで骨欠損の治療が可能であるかどうかを検証した。実験はFischer344ラットを使用したが当施設での動物実験ガイドラインに従い愛護的操作、除痛、感染予防を徹底した。麻酔下に10週齢Fischer344ラットの右側大腿骨に6mmの骨欠損を作製し1.6mmの鋼線で髄内固定を行った後に、骨欠損部にPoly Methyl Methacrylate(PMMA)を充填し閉創した。同時に6週齢の同系ラット大腿骨から骨髄細胞を採取して2週間初期培養を行うことで骨髄間葉系幹細胞を増殖させた後に人工骨に播種し、骨形成因子を含む培地で2週間二次培養を行うことでハイブリッド人工骨を作製した。ハイブリッド人工骨の移植の際には、麻酔下に右大腿骨骨欠損部に充填したPMMA周囲に誘導された骨形成膜を切開してPMMAを除去し、同部にハイブリッド人工骨を移植し骨形成膜および創部を縫合閉鎖した。移植後2週、4週、8週における経時的な骨形成をレントゲン撮影で評価した。実験対照として培養細胞を搭載していない人工骨単独の移植も行い同様に経時的な骨形成をレントゲンで評価した。培養細胞搭載したハイブリッド人工骨移植群では、すべての個体において移植後4週で旺盛な仮骨形成を認め、移植後8週で骨癒合を認めていたが、人工骨単独移植群では、すべての個体で仮骨形成は乏しく、術後8週において骨癒合は認めなかった。当初の実験計画どおりに、2017年度に行った生体内誘導骨形成膜の形成時期とハイブリッド人工骨の至適移植時期を検討した結果を踏まえて、2018年度は動物実験モデルを用いて実際に生体内誘導骨形成膜とハイブリッド人工骨の融合による巨大骨欠損の治療実験を行うことが出来た。生体内誘導骨形成膜の内部にハイブリッド人工骨を移植した場合には人工骨単独移植と比して骨形成が大きいことがレントゲン計測で認めており、研究は順調に遂行出来ている。2019年度は実験個体数を増やして巨大骨欠損に対する生体内誘導骨形成膜とハイブリッド人工骨移植の融合治療の有用性をレントゲン評価だけでなく組織学的評価も加えて検証する予定である。さらに、ハイブリッド人工骨と自家骨移植の骨形成能の比較研究も行う予定である。平成29年度は生体内誘導骨形成膜の骨形成因子の解析を実施した。実験はFischer344ラットを使用したが当施設の動物実験ガイドラインに従い愛護的操作、除痛、感染予防を徹底した。麻酔下に10週齢Fischer344ラットの右側大腿骨に6mmの骨欠損を作製し1.6mmの鋼線で髄内固定を行った後に骨欠損部にPoly Methyl Methacrylateを充填し閉創した。手術後2週から8週までの間に1週間毎にPoly Methyl Methacrylate周囲に形成される生体内誘導骨形成膜を採取して組織学的評価を行った。Haematoxylin and eosin染色では手術後2週の時点で線維芽細胞を主体とする血管新生に富んだ薄い膜の形成を認めており、経時的に膜の肥厚と血管新生が増大する傾向であったが、手術後4週以降は大きな変化を認めなかった。骨形成因子であるBone morphogenetic protein-2の免疫染色では、手術後2週ではほとんど染色されなかったが、手術後3週より経時的に染色範囲が大きくなり6週以降では変化を認めなかった。以上の結果から生体内誘導骨形成膜の骨形成能活性のピーク期は手術後4週から6週であることが推測出来た。この結果を踏まえ、平成30年度では手術後5週に骨欠損部充填したPoly Methyl Methacrylateをハイブリッド人工骨にに置換する実験モデルを作製し骨形成能を評価する予定である。本研究は3年計画である。初年度の平成29年度は生体内誘導骨形成膜の骨形成因子の解析、平成30年度は前年度の結果を基にした生体内誘導骨形成膜の骨形成能活性のピーク期にハイブリッド人工骨を移植する実験、平成31年度は新規骨再建法と従来法の比較実験を予定している。研究実績に記載したように平成29年の研究は概ね計画どおりに遂行出来ており、平成30年度の研究を実施するために必要なデータを得られたため、今後の研究を計画に従って行うことが可能である。

同時に6週齢の同系ラット大腿骨から骨髄細胞を採取して2週間初期培養を行うことで骨髄間葉系幹細胞を増殖させた後に人工骨に播種し、骨形成因子を含む培地で2週間二次培養を行うことでハイブリッド人工骨を作製した。ハイブリッド人工骨の移植の際には、麻酔下に右大腿骨骨欠損部に充填したPMMA周囲に誘導された骨形成膜を切開してPMMAを除去し、同部にハイブリッド人工骨を移植し骨形成膜および創部を縫合閉鎖した。移植後2週、4週、8週における経時的な骨形成をレントゲン撮影で評価した。実験対照として培養細胞を搭載していない人工骨単独の移植も行い同様に経時的な骨形成をレントゲンで評価した。培養細胞搭載したハイブリッド人工骨移植群では、すべての個体において移植後4週で旺盛な仮骨形成を認め、移植後8週で骨癒合を認めていたが、人工骨単独移植群では、すべての個体で仮骨形成は乏しく、術後8週において骨癒合は認めなかった。当初の実験計画どおりに、2017年度に行った生体内誘導骨形成膜の形成時期とハイブリッド人工骨の至適移植時期を検討した結果を踏まえて、2018年度は動物実験モデルを用いて実際に生体内誘導骨形成膜とハイブリッド人工骨の融合による巨大骨欠損の治療実験を行うことが出来た。生体内誘導骨形成膜の内部にハイブリッド人工骨を移植した場合には人工骨単独移植と比して骨形成が大きいことがレントゲン計測で認めており、研究は順調に遂行出来ている。研究実施計画に従い平成30年度は生体内誘導骨形成膜の骨形成能活性のピーク期にラット大腿骨に充填したPoly Methyl Methacrylateをハイブリッド人工骨に置換する実験を行う。ハイブリッド人工骨は7週齢Fischer344ラット大腿骨から骨髄細胞を採取し、標準培地で初期培養を行った後に人工骨に播種して骨芽細胞に分化させることで作成する。平成29年度で得られた研究結果より、ラット大腿骨骨欠損モデルの初回手術後5週に骨欠損部充填したPoly Methyl Methacrylateをハイブリッド人工骨に置換する。置換後2週、4週、8週で単純X線写真を撮影するとともに8週で摘出した大腿骨のマイクロCT撮影を行うことで3次元骨形成能を評価する。また骨形成部の組織を摘出し組織学的評価を行う。平成31年度は新規骨再建法と従来法(Masqulet法)との骨形成能の比較研究を行う予定である。評価は経時的なX線学的評価と組織学的評価を予定している。2019年度は実験個体数を増やして巨大骨欠損に対する生体内誘導骨形成膜とハイブリッド人工骨移植の融合治療の有用性をレントゲン評価だけでなく組織学的評価も加えて検証する予定である。さらに、ハイブリッド人工骨と自家骨移植の骨形成能の比較研究も行う予定である。動物実験に使用する手術器具が当初の購入見積もりより少ない予算で購入出来たため61900円の次年度使用額が生じた。これについては次年度において手術器具の中で劣化により再購入が必要になるであろうマイクロ鑷子や骨切り鋸の歯の購入に当てる予定である。翌年度分として請求した助成金は当初の予定どおりの実験動物や消耗品、検査費用に当てる予定である。動物実験に使用する人工骨や骨固定鋼線などの消耗品が当初の購入見積もりより少ない予算で購入出来たため71086円の次年度使用額が生じた。
日本の看護歴史関連史料の専門的基盤整備のための調査研究

研究目的:本研究は、日本の看護関連史料の保存機関、所蔵史料、保存状況、史料活用、生じている問題に関して実態調査を行い、史料保存、管理、活用および生じている諸問題を明らかにした。その上で、看護関連史料の保存に関する提言を行った。研究方法:1.質問紙法2.実地査察調査3.学会における交流セッションでの意見交換等を行った。1.質問紙法:対象機関は、看護教育機関(大学・短期大学・高等学校衛生看護学科・専修学校)と附属図書館(1400)、公的看護継続教育機関(10)、各県看護協会および各県助産婦(94)、日本赤十字社本社および支部(48)、平成14年度日本医学図書館協会加盟館(127)、博物館および郷土資料館(1285)、500床以上で救急を含む病院(335)、日本赤十字医療センターおよび日本赤十字病院(70)であった。2.実地査察調査:日本赤十字社情報プラザ、保健婦資料館、明治村を査察調査した。3.学会での交流セッション:日本看護歴史学会第17回大会、第23回日本看護科学学会にて、元司書・館長のプレゼンテーションと学会参加者の討論を行った。研究結果報告書:纏めたデータは全て「科学研究費補助金研究成果報告書(冊子体)」に収録した。本調査において対象諸機関と情報の公開に関する承諾書を交わしていなかったので、匿名性と機密保持を守るため、対象各機関毎の生データは掲載しなかった。調査中に寄贈された学校史・病院史・各地医療史・郷土館資料の目録類は、整理が間にあわなかったために掲載しなかった。それらは、整理し次第、公開すると同時に日本看護協会図書館に寄贈したいと考えている。今後の課題:集約すると3点挙げられた。1.看護歴史関連史料の収集、保存、活用に組織的に取り組んでいる機関が少ない。2.看護制度および看護教育制度が変化に際して、制度に関連する史料が、引き継がれないかあるいは破棄されるかして系統的に残されていない。3.看護歴史関連史料の収集、保存、活用に関する必要性を感じていない。あるいは必要性に関する認識が低い。研究目的:日本の看護歴史関連史料、特に文献・器物史料の保存機関、所蔵史料、保存状況、史料活用に関する調査を行ない、史料保存と管理、活用の実態及び史料保存に対する考え方の傾向を明らかにする。研究方法:質問紙調査。平成14年10月から平成15年3月にデータ収集。教育機関用質問紙内容は、(1)施設に関して施設名・所在地・設立者・設立年月日・沿革・沿革史及び同窓会関連出版物の有無等(2)看護関連史料の所蔵と保存に関して所蔵物の有無・所蔵場所・閲覧及び貸出・保存管理上の問題点、今後の収集計画と選択基準、寄贈及び収蔵依頼時の対応等(3)看護歴史教育に関して教育形態・史料の活用状況等(4)看護歴史関連の資料館の必要性(5)関連史料の保存と活用に関する意見等である。他施設用質問紙内容は、上記(1)、(2)、(4)、(5)と同じであり(6)普及活動及び図書館機能に関して普及活動の有無・機関誌発の有無・看護や医療関連団体との交流等を追加した。調査対象:史料保存と活用に関係する以下の諸機関及び施設を対象にした。(1)看護教育機関(大学・短期大学・高等学校・専門学校・各種学校)と附属図書館約1400校

(2)公的な看護継続教育機関10箇所(3)各県看護協会及び各県助産師会94箇所(47箇所×2)(4)日本赤十字社本社及び支部48箇所(5)平成14年度日本医学図書館協会加盟館127箇所(6)博物館及び郷土資料館1285箇所(7)病院(500床以上で救急を含む)335箇所(8)日本赤十字医療センター及び日本赤十字病院70箇所進行状況:(1)看護教育機関に関してはデータ収集を終了しデータ分析中である。(2)(8)の施設に関しては、3月現在データ収集進行中である。研究目的:日本の看護歴史関連史料、特に文献・器物史料の保存機関、所蔵史料、保存状況、史料活用、生じている諸問題に関する調査を行い、史料保存と管理、活用の実態及び史料保存に対する課題と解決策を提示する。研究方法と結果:1平成14年度実施の調査結果の整理と分析:調査対象機関、看護教育機関(大学・短期大学・高等学校衛生看護科・専修学校)と附属図書館(1400)、公的な継続教育機関(10)、各県看護協会及び各県助産婦会(94)、日本赤十字社本社及び支部(48)、平成14年度日本医学図書館協会加盟館(127)、博物館及び郷土資料館(1285)、500床以上で救急を含む病院(335)、日本赤十字医療センター及び日本赤十字病院(70)に関して、所蔵史料、保存状況、史料活用、史料保存に関連する諸問題とそれに対する解決策について、整理し分析した。2主要施設実地査察調査の実施:日本赤十字社情報プラザの視察、保健婦資料館、明治村の実地査察を行い、設置者、設置目的、所蔵史料、保存状況、活用の実際、財源、運営組織、運営上の諸問題と今後の課題等に関して調査し、整理した。3 1の結果について、日本看護歴史学会第17回大会において研究者による学会発表を行い、研究者間の意見交換を行った。4 1と2の結果に基づき、第23回日本看護科学学会において研究者・日本赤十字社情報プラザの元司書・保健婦資料館館長と3者のプレゼンテーションと参加者の討論による交流集会を行った。5 1、2、3、4に基づき、史料保存の実態と今後の課題、解決策への提言を内容とした報告書を作成中である。
生物個体の特定環境部位での代謝反応解析を目指した分子プローブの開発

本研究では、化学的な工夫を埋め込んだ人工的な代謝物を利用して、特定の部位(環境)での代謝反応を高感度・高精度に得る手法の開発を目指した。どのような場所で起こった反応なのかを明らかにできる工夫として、分子ロジックゲートを用いた。ロジックゲートの選択条件には、特定の環境と、特定代謝酵素などの2条件以上を用い、複数条件が満たされるときのみ代謝されるAND型ロジックゲート人工代謝物の開発を目指した。目標の達成に向けて、昨年度は、1つのコンセプトモデルとして、いくつかの疾患に関与することが知られている酵素、ガンマグルタミルトランスフェラーゼ(GGT)を標的とした。GGTの立体構造、及び、実験データより、GGTの基質認識に重要な基質部位(アミノ基)を明らかにし、その部位を酸化刺激応答性の官能基によりマスクした分子を設計した。また、この人工代謝物は、GGTの反応前後で蛍光強度が変化するように設計した。合成した蛍光色素を含む人工代謝物は、酸化的環境とGGT共存という2条件がそろった際に、大幅な蛍光強度変化が観測され、ANDロジックゲート型人工代謝物として機能することを確認した。本年度は、昨年度確立した酸化的環境のGGTに対する分子設計指針を利用して、蛍光色素部位の代わりに薬剤部位を含む分子を設計・合成した。GGTの基質認識に重要なグルタミン酸のアミノ基を酸化刺激応答性のフェニルボロン酸を含む官能基によりマスクし、GGTの反応前後で細胞毒性を発揮することが期待できる薬剤を放出するように設計した。実際に、GGT発現量の多いがん細胞に対して、過酸化酸素の有無で酸化刺激を加えたものの、十分な応答差を確認できなかった。過酸化水素を分解する酵素カタラーゼを添加した条件では、細胞生存率に差が見られたことから、細胞が定常的に産生している過酸化水素に応答しているものと考察している。生体では代謝と呼ばれる酵素・化学反応によって、エネルギー産生・シグナル伝達などの恒常性を維持している。代謝反応は、私たちの生体機能と密接に関わっているため、代謝異常により疾患になることもあれば、疾患の結果として代謝に変動が生じる事もある。こういった代謝反応を血や尿を利用して解析する液体生検検査からは、生体機能の異常からくる代謝物の変動を知る上で重要な情報を得ることができる。しかし、この代謝物の変動は異常部位からでなく正常な部位からの通常の代謝物も含んでいるため、全体としての代謝物変動は小さいものが多い。また、変動がどういった部位・環境の異常に由来するものか、解析することは困難という問題があった。そこで、本研究では、化学的な工夫を埋め込んだ人工的な代謝物を利用して、特定の部位(環境)での代謝反応を高感度・高精度に得る手法の開発を目指している。具体的には、どのような場所で起こった反応なのかを明らかにできる工夫として、分子ロジックゲートを用いる。ロジックゲートの選択条件には、特定の環境と、特定代謝酵素などの2条件以上を用い、複数条件が満たされるときのみ代謝されるAND型ロジックゲート人工代謝物の開発を目指している目標の達成に向けて、本年度は、1つのコンセプトモデルとして、いくつかの疾患に関与することが知られている酵素、ガンマグルタミルトランスフェラーゼ(GGT)を標的とした。GGTの立体構造、及び、実験データより、GGTの基質認識に重要な基質部位を明らかにし、その部位を酸化刺激応答性の官能基によりマスクした分子を設計し、合成を行った。この人工代謝物は、GGTの反応前後で蛍光強度が変化するように設計した。GGTと基質との反応中間体の結晶構造データや、予備的な実験結果より、GGTからの基質認識に重要な基質側の部位を明らかにした。この知見を踏まえ、GGT用の人工代謝物を候補として設計し、合成した。反応の進行をモニタリングしやすいように、この人工代謝物は、GGTの反応前後で蛍光強度が変化するように設計した。In vitroの段階の評価ではあるが、設計した人工代謝物は、酸化的環境とGGT共存という2条件がそろった際に、大幅な蛍光強度変化が観測され、ANDロジックゲート型人工代謝物として機能することを確認できた。最初の設計としては、十分な知見を得ることができると想定される。

本年度は、昨年度確立した酸化的環境のGGTに対する分子設計指針を利用して、蛍光色素部位の代わりに薬剤部位を含む分子を設計・合成した。GGTの基質認識に重要なグルタミン酸のアミノ基を酸化刺激応答性のフェニルボロン酸を含む官能基によりマスクし、GGTの反応前後で細胞毒性を発揮することが期待できる薬剤を放出するように設計した。実際に、GGT発現量の多いがん細胞に対して、過酸化酸素の有無で酸化刺激を加えたものの、十分な応答差を確認できなかった。過酸化水素を分解する酵素カタラーゼを添加した条件では、細胞生存率に差が見られたことから、細胞が定常的に産生している過酸化水素に応答しているものと考察している。今後、現在合成したANDロジックゲート型人工代謝物が機能するか検討を引き続き行うとともに、生体条件の中で有効に機能するロジックゲートを種々検討する。検討の結果を分子設計にフィードバックし、様々なタンパク質や分子種が多数存在する環境下で有効に機能するANDロジックゲート型人工代謝物の開発を目指す。有効に機能するANDロジックゲート型人工代謝物を用いて、細胞、動物を用い、特定環境下での代謝反応の解析を目指す。
ドーパミン細胞の活動生成に対するグルタミン酸、コリン、GABA作動性入力の寄与

これまでの研究で、ラットの中脳スライス標本においてパッチクランプ法を用いて中脳ドーパミン細胞に対するコリン作動性入力の作用を解析し、ニコチン受容体の活性化によって細胞内に流入するCa^<2+>によって活性化されるfulfenamic acid (FFA)感受性でnegative slope conductanceを有する内向き電流が、ムスカリン受容体の活性化によるSKチャンネルの抑制によるafterhyperpolarizationの減弱と協同的に作用してドーパミン細胞の脱分極応答を顕著に増強し、発火パターンを孤発モードからバーストモードに変換することを示してきた(Yamashita & Isa,2003a,2003b)。今年度の研究では、ドーパミン細胞においてシナプス前線維の電気刺激によって誘発させたEPSPにアセチルコリンのパフ投与を1-2秒先行させるとEPSPが顕著に増強されることを観察した。この増強効果はNMDA受容体の活性化や低閾値Caチャンネルの活性化には依存せず、FFAやphenytoinによって顕著に抑制された。従ってこのアセチルコリンによるEPSP増強効果は上記のFFA感受性電流の活性化によって起きることを明らかにした(Yamashita & Isa,2004)。この結果は、コリン作動性入力によってドーパミン細胞の発火パターンが持続発火モードからバースト発火モードに切り替わるためのメカニズムを説明したものといえる。
グリコーゲンの新たな機能の解明ー歯胚・骨形成促進剤としての臨床応用に向けてー

歯胚発育過程におけるグリコーゲン代謝調節機構およびその役割を解明し、さらに酵素合成グリコーゲン(ESG)が歯胚形成に及ぼす影響とその作用メカニズムを明らかにし、ESGを歯胚・歯槽骨形成促進剤として臨床応用することを目指した。マウス歯胚発育過程において、グリコーゲン代謝関連分子が時期特異的に厳密に発現調節されており、グリコーゲン代謝が歯胚細胞の増殖および分化を制御していることが示された。さらに、細胞外から投与した酵素合成グリコーゲン(ESG)が歯胚細胞のグリコーゲン代謝を促進することにより、歯胚再生を促進することが明らかとなり、ESGの歯科再生医療への応用の可能性が示唆された。本研究では歯胚における細胞内グリコーゲンの蓄積意義を解明するとともに、細胞内グリコーゲン蓄積作用を持つ酵素合成グリコーゲン(ESG)を歯胚・歯槽骨形成促進剤として臨床応用することを目指して、作用メカニズムの解明からin vivoでの有効性の検証までを行うことを目的とした。平成25年度には以下の研究結果が得られた。1. ESG添加による歯髄細胞の細胞増殖、分化誘導実験:生後マウス臼歯の歯髄初代培養細胞を樹立後、ESG添加の有無による細胞増殖、分化への影響について検索した。その結果、ESG添加により、象牙芽細胞分化マーカーであるDSPPとALP,細胞増殖マーカーのサイクリンD1、ならびにグリコーゲン代謝関連分子の遺伝子発現の上昇が確認された。2. ESG添加による歯胚器官培養実験:胎生13日齢のマウス下顎臼歯歯胚を摘出し、ESG添加の有無による歯胚発育への影響を検討した。その結果、ESG添加により歯胚発育が促進され、エナメル芽細胞分化も促進されることが明らかとなった。3. ESG全身投与下での歯胚移植実験:ESGを飲水にて全身投与した状態で歯の移植実験を行い、ESG飲水群および非飲水群で歯髄治癒過程を比較した。その結果、ESG飲水群で有意に歯髄治癒が促進された。前項までの実験結果より、ESGがマウス歯胚発育ならびに歯髄創傷治癒を促進されることが解明された。次年度は、さらにESGの臨床応用を見据えた動物実験を追加し、論文作成により国内外に公表したい。本研究では歯胚における細胞内グリコーゲンの蓄積意義を解明するとともに、細胞内グリコーゲン蓄積作用を持つ酵素合成グリコーゲンを、歯胚・歯槽骨形成促進剤として臨床応用することを目指して、作用メカニズムの解明からin vivoでの有効性の検証までを行うことを目的としている。平成24年度には以下の研究結果が得られた。1.歯胚におけるグリコーゲンの局在と代謝:各発育段階のICRマウスの歯胚組織について、グリコーゲン・グルコース輸送体・グリコーゲン合成・分解酵素について免疫組織学的解析を行った。その結果、グリコーゲンは胎生期歯胚の歯堤上皮、エナメル器および歯小嚢に時期特異的に強陽性を示し、とくにエナメル芽細胞の分化過程において、グルコース輸送体・グリコーゲン合成・分解酵素が時期特異的に発現調節がなされていることが示された。2.細胞内グリコーゲンの蓄積と細胞増殖、細胞分化との関連性の解明:マウス歯胚組織において、グリコーゲン陽性細胞は、Ki67陽性は示さず、細胞増殖部位とは一致しないことが明らかとなった。また、生後歯胚におけるエナメル芽細胞および象牙芽細胞分化との関係については、前エナメル芽細胞はグリコーゲンを蓄積していたが、形成期エナメル芽細胞への分化に伴い、細胞内グリコーゲン顆粒は消失していた。一方、歯髄組織では、歯髄中央部にはグリコーゲン陽性細胞が認められるものの、分化した象牙芽細胞にはグリコーゲンの蓄積は確認されなかった。以上より、歯胚細胞では、最終分化の直前にグリコーゲンが一過性に蓄えられ、細胞分化に必要なエネルギーを貯蔵している可能性が明らかとなった。前項までの実験結果より、マウス歯胚発育とグリコーゲン代謝との関連性が解明されつつある。次年度はその作用メカニズムの解析を具体的に検証するとともに、酵素合成グリコーゲンの歯胚再生への応用を目指した基礎データを揃えていきたい。平成26年度にはESGのin vivo投与実験を実施し、以下の研究結果が得られた。1.マウス歯の再植実験系へのESGの応用:生後3週齢マウス臼歯の再植実験において、歯を抜去した後にESG溶液に浸漬後に再植を行った。

その結果、コントロール群のPBS浸漬群と比較して、ESG浸漬群では有意に歯髄治癒が促進された。2.ESG経口投与下での歯の再植実験:ESG経口投与下にてマウス臼歯の再植実験を行い、歯髄治癒過程を観察した。その結果、ESG投与群では神経組織の再生を伴った歯髄組織の治癒が早期に生じた。以上の結果より、細胞外から投与したESGが歯髄細胞のグリコーゲン代謝を促進することにより、歯髄組織の再生を活性化することが明らかとなり、ESGの歯科再生医療への応用の可能性が示唆された。口腔解剖学平成25年度の研究計画の一つである、マウスを用いたin vivoでのESGの歯胚発育、骨組織促進効果の判定実験において、実験手技によるデータのバラツキが生じている。新たな動物実験モデルを追加して、研究データの再現性を確認する必要性が生じたため、期間延長により平成26年度にも動物実験を追加した後、論文投稿による研究成果の公表をすることになったため。当初に提出した研究計画調書の年次計画通りにすすんでいるため。追加実験;酵素合成グリコーゲンの歯周病モデルマウスを用いたin vivo解析:歯周病モデルマウスの歯槽骨欠損部にESGの添加する実験を各種手法で検索する。研究期間全体の結果を総括し、マウス歯胚発育とグリコーゲン代謝との関連性を解析し、細胞内グリコーゲン代謝の促進作用を持つESGが歯胚発育に及ぼす影響について、作用メカニズムの解析およびマウスモデルを用いたin vivo投与実験による有効性について論文発表を行う。平成25年度は、研究計画調書通り、以下の項目を遂行する。1.酵素合成グリコーゲンによるin vitro系での細胞内グリコーゲン代謝への影響1酵素合成グリコーゲン(ESG)添加による歯胚上皮・間葉細胞の細胞増殖、分化誘導実験、2酵素合成グリコーゲン添加による歯胚器官培養実験。とくに、歯胚エナメル器、歯胚周囲の骨形成に着目し、細胞内グリコーゲン蓄積の有無の歯胚形成への影響を具体的に解明する。2.酵素合成グリコーゲンのマウスモデルを用いたin vivo系への応用(歯周病モデルマウスを用いた解析):歯周病モデルマウスの歯槽骨欠損部にESGの添加実験を行う。同実験系ではESGの持つ免疫賦活作用にも焦点を当てて、骨形成状態の検索に加えて炎症性細胞の動態を含めた歯周組織の経時的な治癒パターンについても病理組織学的に検索する。さらに各種担体の組合せによる歯槽骨再生効果の違いについても判定し、臨床応用に効果的なESGの投与方法を見いだす。前項までの実験結果より、マウス歯胚発育とグリコーゲン代謝との関連性を解析し、細胞内グリコーゲン代謝の促進作用を持つESGが歯胚発育に及ぼす影響について、作用メカニズムの解析およびマウスモデルを用いたin vivo投与実験による有効性を検証する。平成25年度の研究計画の一つである、マウスを用いたin vivoでのESGの歯胚発育、骨組織促進効果の判定実験において、実験手技によるデータのバラツキが生じている。新たに追加する動物実験にかかる費用、ならびに論文作成時の外国語論文の校閲料、研究成果投稿料に使用する。
熱容量スペクトロスコピ-による不整合相の緩和過程の研究

申請者は最近、強誘電体亜硝酸ナトリウムの不整合相内で温度をステップ状に時間変化させるとその後熱容量が数十秒にわたって時間変化することを見いだした。熱容量がこのような動的緩和現象、すなわち、『熱分散』を示すことは非晶質やガラス転移点近傍などのごく限られた場合に観測されているが、不整合相について見つかったのはこれが初めてである。不整合相と非晶質状態という、一見かけはなれた2つの系の間に何らかの共通点があるのかもしれない。この様な考えから本研究は出発した。◎測定装置の整備......測定においては温度を極めて精密に安定化する必要がある。当初の装置は精度が不十分であったので、熱浴の温度の測定を交流駆動ブリッジに変更し、温度制御の安定度を向上させるなどの改良を行なった。当補助金はその際必要となったロックインアンプ、ディジタルマルチメ-タなどの購入に用いた。◎亜硝酸ナトリウムについての測定......緩和法による測定の結果、不整合相における緩和は初期の測定で観測されていたよりもさらに長時間にわたっており、緩和の終了までには数百秒以上が必要であること、緩和過程の初期を除けば緩和の進行は単純な指数緩和からは外れていることが明らかとなった。また、熱容量及び誘電率の緩和の同時測定を行ない、熱容量と誘電率における緩和の進行は様子がよく一致することが明らかとなった。◎リン脂質についての測定......リン脂質膜の主転移近傍における熱緩和の測定をまず熱緩和法を用いて行ない、DSPにおいて100秒程度かけて進行する緩和がみられることを見いだした。続いてDMPCとDPPCについての交流法で測定を行なって緩和時間および多分散の程度を示すパラメタβを決定した。とくに、緩和時間は側鎖の長さに大きく依存することがわかった。1.測定装置の整備......緩和法熱量計の超低周波領域での精度向上のために、熱浴の温度制御を交流駆動のホイ-トストンブリッジを用いる方式に変更することによって温度制御の安定度を改善した。この際、備品としてロックインアンプおよびダイアル抵抗器を購入した。また、誘電率との同時測定の際、インピ-ダンスブリッジの出力をコンピュ-タに取り込むため用いるデジタルマルチメ-タを備品として購入した。2.NaNO_2についての測定......緩和法熱量計の改良が予定より早く完了したので、NaNO_2についてすでに得られていた緩和法による予備的測定の結果の確認及び精密化を目的として、まず緩和法による再測定を行なった。その結果、不整合相における緩和は初期の測定で観測されていたよりもさらに長時間にわたって起きていることが明らかとなった。この事は併せて行なった熱容量と誘電率の同時測定で確認された。特に、この同時測定の結果は、熱容量と誘電率における緩和の進行の様子がよく一致しており、それらが同一の原因により生じていることを裏付けるものであり重要である。同時測定の結果については日本物理学会(90年秋)で口頭発表を行なった。またこれに関連した議論を同じく日本物理学会(91年春)で発表の予定である。3.その他の物質についての測定......NaNO_2以外でも不整合相をもつ他の物質において同様な熱的緩和現象が観測される可能性があるが、緩和時間が適当な長さである必要である。今年度申請者らはリン脂質膜の主転移点近傍における熱緩和の測定を行ない、DSPCにおいて100秒程度のタイムスケ-ルで進行する緩和がみられることを見いだした。

この緩和の起源その他詳細についてはまだ不明であるが、この系では鎖の部分を変えることにより緩和時間をコントロ-ルできるものと期待され、今後研究を進めていく予定である。本年度においては、以下に述べるような極めて有益かつ興味深い収穫が得られた。ただし、当初目指していたのとはやや異なる方向に研究が進展したことを初めに申し添えておく。すでに前年度の報告の中で述べたように、NaNO_2について行なった緩和法による再測定の結果、不整合相における緩和は初期の測定で観測されていたよりもさらに長時間にわたって起きていることが明らかとなった。このため、はじめに計画していた超低周波交流法での測定は現段階では測定可能な周波数範囲が十分でないと判断し、今の所測定の開始には至っていない。一方で、これもやはり前年度報告したように、申請者らはリン脂質膜の主転移点近傍における熱緩和の測定を行ない、100秒程度のタイムスケ-ルで進行する緩和がみられることを見いだしたが、この方面では予想以上の進展がみられた。今年度は鎖の長さの異なる2種のリン脂質DMPCとDPPCについて系統的な測定を進めた。測定は周波数0.00050.1Hzの交流法で行ない、熱分散の様子を定量的に調べた。その結果、DMPCについては、緩和時間が約50秒であり、多分散の程度を示すパラメタβが約0.7であること、またDPPCでは緩和時間が約250秒、βが約0.5であることがわかった。とくに、緩和時間は側鎖の長さに大きく依存することがわかった。他のリン脂質についても測定を計画中であり、今後さらに多くの成果が得られると期待される。ただし、測定はつねに測定精度の限界付近で行なわれており、よりいっそうの装置改良が必要であると判断される。
周波数領域設計での入力外乱推定オブザーバによるアクチュエータのロバスト制御

精密三軸位置決め系(三次元測定機)の縦軸に焦点を絞り、その軸先端の振動抑制を主目的とした。具体的には、提案した周波数領域設計でのオブザーバ(推定器)が振動外乱に対しその抑制にどれだけロバスト推定が可能かを、部分空間法モデルを用いたシミュレーションと実機による検証を行った。その結果、オブザーバ設計の3ステップにおけるパラメータの適宜設定により、振動抑制に十分なロバスト性が得られることが確認された。精密位置決めは今後最も期待される技術の一つであり、種々のアクチュエータが用いられる中で、いかにアクチュエータの特徴を生かし、かつ外乱の影響下でロバストな制御系を構築するかがカギである。提案した周波数領域でのロバストな入出力外乱推定オブザーバを併合したシステムとして、(1)超精密を目指した三軸位置決め系、(2)精密を目指した脳波信号によるマニピュレータの制御、そして(3)ミリメートルオーダの位置決めを目指した車椅子制御、の三つの系を取り上げた。その狙いは、本オブザーバが対象としている系の要求精度に関係なく、いかなるシステムに対しても有効であることを追求するためである。オブザーバはそれぞれの系に制御系として組込まれ、そして制御系設計の一ステップとして効力を発揮する。そこで初年度は、設計したオブザーバが入力外乱に対し、その抑制にどれだけロバスト性を示すかについてシミュレーションを行い、良好な結果を得ている。と同時に、上に述べた三つの系についてハードウエアの設計と製作を行った。特に(2)の脳波信号による三関節型マニピュレータの制御では、まずオブザーバを併用しない場合についての、マニピュレータの各関節の角度位置決めによる追従制御を行った。外乱を入れず、またマニピュレータの動作を比較的低速で駆動させた場合には、おおよそ基準の運動軌跡に追従していることが確認できた。しかしそれを高速駆動すると各関節の慣性力が外乱として作用し、運動に影響を及ぼす。マニピュレータはDCモータで駆動されているが、次年度はロバストな入出力外乱推定オブザーバを組込み、実機にて外乱除去の効果を検証する。なお(1)と(3)のシステムについてはハードウエアの構築中であり、次年度も引続きその製作を実施して行く。本申請領域が実施しているシンポジウムによれば、新アクチュエータの開発と応用についての需要は極めて高いことがあらためて実感した。しかしいかにアクチュエータそのものが優れていてもそれらが単体で用いられることは無く、システムに組込まれた場合に本来の性能を発揮できなければ意味がない。つまり種々の外乱の影響下でロバストなアクチュエータ制御系をいかに構築するかがカギである。提案した周波数領域でのロバストな入出力外乱推定オブザーバを併合したシステムとして、平成17年度は超精密を目指した三軸位置決め系を対象に、まずそのX軸(一軸)のみに焦点を絞り、その軸の振動制御を実施した。具体的には、実機のX軸先端に小型の加速度センサを装着し、と同時に軸の振動状態を測定するため、高精度レーザ変位センサを用いた。X軸のダイナミクスとしてARXモデルを適用して解析し、実験との比較を行うようにした。その結果このモデルの有効性が確認された。次にX軸について負荷をかけた場合の高速による往復運動を繰り返し、制御なしの状態その軸の振れについて測定した。一方設計したオブザーバが、入力外乱に対しその抑制にどれだけロバスト性を示すかについて、ARXモデルで求められたダイナミクスを用いてシミュレーションを行い、良好な結果を得た。これらの確認を基に、オブザーバ組込みのための若干のハードウエア設計と製作を行って実機に組込んだ。まずオブザーバを併用しない場合について、X軸位置決めによる追従制御を行った。外乱を入れ比較的低速で駆動させた場合には、おおよそ目標に追従していることが確認できた。しかしそれを高速にすると軸の振れが大きくなり、その場合にロバストな入出力外乱推定オブザーバを効かせて駆動すると外乱除去の効果が発揮され、オブザーバ併用の有効性が検証できた。精密を目指した位置決め系についてX軸に焦点を絞り、その振動制御を実機にて遂行するためX軸先端に超小型の加速度センサを装着し、と同時に軸の振動状態を測定するため高精度レーザ変位センサを用いた。まず、X軸のダイナミクスとしてARXモデルを適用して運動解析を行い、実験との比較を行うことにより、ARXモデルの精度追求を行って妥当性を確認した。そのロバスト性を検証するため、軸に負荷をかけた場合の高速往復運動を繰り返し、その結果負荷が特に大きい場合を除いては、ある程度のロバスト性があることを確認した。次に、研究のキーポイントとなる本提案のオブザーバが、入力外乱に対しその抑制にどれだけロバスト推定が可能かについて、ARXモデルを用いてシミュレーションを行い、実験結果との比較を行った。それによるとオブザーバ設計の祭のパラメータを適宜選択することにより、十分なるロバスト性が得られることが分かった。ただ課題としてそのパラメータの設定法が残っている。

本提案のオブザーバは制御対象が異なっても、有効でなければ意味がない。そこで脳波信号による三関節型マニピュレータの操作に適用した。オブザーバを併用しない場合と併用した場合について、マニピュレータの角度位置決めによる追従制御性を追求した。この場合マニピュレータを高速駆動すると各関節の慣性力が外乱として作用し、その運動に影響を及ぼすことをこれまでに確認している。そこでロバストな入出力外乱推定オブザーバを組込み、まずシミュレーションによって外乱除去の効果を検証した。それによると、シミュレーション上では良好な結果が得られているが、実機によるテストでは必ずしも満足行く結果とはならなかった。これはやはりマニピュレータ関節間の干渉が影響していると考えられ、今後はこの点を明らかにして研究を進める必要がある。精密を目指した三次元測定機の位置決めについて、プローブ先端の振動抑制を目的とした。振動制御を実機にて遂行するためプローブ先端に超小型の加速度センサを装着し、同時に軸の振動状態を測定するため高精度レーザ変位センサを用いた。ある程度早い振動特性を示す系の制振制御を想定し、モデル同定からの予測速度と逆位相の動きを、微細駆動により制振効果をもたらす制御法を提案した。一種の予見制御法で、まずオフラインでプローブ先端位置までの振動特性を、離散有理関数モデルによりモデル化した。このモデル化にARX法と部分空間法(4SID)を適用した。特に前年度において、プローブ軸のダイナミクスとしてARXモデルを適用して運動解析を行い、実験との比較を行うことで、ARXモデルの精度追求を行ってある程度の妥当性を得た。しかし今年度さらに検討を重ねた結果、低次元モデルによる同定性能においては、部分空間法が有理であることを確認した。本手法により得られた低次離散有理関数モデルと、予備実験で得たむだ時間解析結果を基に、制御信号から駆動系の駆動時刻と、その時点におけるプローブ先端位置の速度を推定し、逆位相の駆動量を微細駆動として与えることで制振を試みた(この方法を初期型制約条件付予見制御法と名づけた)。その結果、プローブ先端の制振効果として従来法に比較して振幅換算で14%の低減が得られた。次に研究のキーポイントとなる本提案の周波数領域設計におけるオブザーバが、入力外乱に対しその抑制にどれだけロバスト推定が可能かについて、部分空間法で得られたモデルを用いてシミュレーションを行い、実験結果との比較を行った。その結果、オブザーバ設計の3ステップにおけるパラメータを適宜設定することにより、十分なロバスト性が得られることが分かった。ただ課題としては前年度同様、そのパラメータの設計法(基準)が残っており、今後さらに追及して行く必要がある。精密三軸位置決め系(具体的には三次元測定機)の縦軸(プローブ)に焦点を絞り、その軸先端の振動抑制を実施した。プローブ軸のダイナミクスとしてARXモデルを適用して運動解析を行い、実験との比較を行うことでARXモデルの精度追求を行い、ある程度の妥当性を得た。
理科教育の内容とその配列に関する評価・開発研究

本研究は,今後の理科の教育課程における指導内容とその配列について提言を行うことを目的とした平成14年度からの継続研究である。過去3年間の関連研究(平成14年度特定領域研究「理科教育の内容とその配列に関する基礎的・実証的研究」および平成15・16年度特定領域研究「理科教育の内容とその配列に関する総合的研究」)によって,わが国の児童・生徒が苦手とする内容,教師が指導しにくい内容,各国のカリキュラムにおいて重視されている「イオン」や「遺伝」や「進化」などわが国の中学校以前の教育課程での履修の是非が問われている内容,等が明らかとなった。平成17年度からの2か年の研究では,それらの内容を理科の教育課程においてどのように配列すればよいか,という課題に応えるため,スーパー・サイエンス・ハイスクール(SSH)指定校やサイエンス・パートナーシップ・プログラム(SPP)などでそれらの内容を積極的に取り上げて実践している事例や新たに開発されたカリキュラムを調査・収集し,その成果や課題を分析することとした。平成18年度は,平成17年度に引き続き,わが国の児童・生徒が苦手とする内容,教師が指導しにくい内容,各国のカリキュラムにおいて重視されている内容,等の内容を理科の教育課程においてどのように配列すればよいか,という課題に応えるため,サイエンス・パートナーシップ・プログラム(SPP)等においてそれらの内容を積極的に取り上げて実践している事例や新たに開発されたカリキュラムを調査・収集し,その成果や課題を分析した。また,5年間の継続研究のまとめとして,研究代表者および研究分担者全員が各自の立場から,理科の内容およびその配列のあり方に関する提言を行い,最終成果報告書に掲載した。平成17年度は,前年度までの研究成果をもとに,わが国の児童・生徒が苦手とする内容,教師が指導しにくい内容,各国のカリキュラムにおいて重視されている「イオン」や「遺伝」や「進化」などわが国の中学校以前の教育課程での履修の是非が問われている内容,等について特に焦点を当て,それらの内容について積極的に実践を行っている全国のSSH指定校やSPP事業等の情報を収集・整理しているところである。