hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
方解石によるフッソ化物イオンの取りこみ機構の解明とその地球化学的応用

難溶性炭酸塩中のFをイオンクロマトグラフ法で定量するための前処理として、塩酸による溶解とH型強酸性陽イオン交換樹脂による溶解を比較した。前者は迅速であるが、大過剰の【Cl^-】共存下で微量の【F^-】を定量することになり、下の少ない炭酸塩には適用できない。イオン交換樹脂による方法は数hのかきまぜが必要であるが、方解石、プロトドロマイトは完全に溶解でき、しかもこれらの鉱物中の【Cl^-】も同時に定量できる利点がある。この方法で100mgの炭酸塩中のppmレベルのFの定量が可能である。この分析法を利用して、水溶液と方解石との間の【F^-】の分配を研究した。少量の【F^-】を含むCa【Cl_2】溶液に常温で【Na_2】【CO_3】溶液を加え、【F^-】を含む方解石を合成した。【F^-】の分配平衡が成立するのに15°Cで300h以上を要した。アラレ石の場合と同様に、方解石中の1個の【CO(-3^(2-))】が2個の【F^-】によって置換されることが確かめられた。このとき[F]/【a_F】【a(-(Ca)^(0.5))】は定数となる。ここで[F]は固相中のF濃度(mol/g),【a_F】,【a_(Ca)】は溶液中の【F^-】,【Ca^(2+)】の活量である15°Cにおけるこの値は10であった。アラレ石ではこの値が89であったことから、方解石よりもアラレ石に下が取りこまれ易いことが結論された。この結果を利用して、温泉水から生成した方解石型石灰華のF含量を説明した。温泉水は多くの場合、方解石について過飽和であることから、[F]/【a_F】【a(^(0.5)-(Ca))】よりも[F]【a(^(0.5)-(CO-3))】/【a_F】が定数となることを示した。[F]/【a_F】【a(-(Ca)^(0.5))】の実測値に方解石の溶解度積を代入して整理すると、[F]【a(^(0.5)-(CO-3))】/【a_】として15°Cで1×【10^(-3)】の値を得た。温泉水と石灰華の分析値から計算したこの定数は0.43.0×【10^(-3)】の範囲にあった。温度の効果、pH測定の不正確さを考慮すれば石灰華中の下はイオン交換機構による分配によってよく説明された。Mgに富で石灰華が比較的Fを濃縮していることから、方解石によるFの取りこみが陽イオン種にも影響を受けると考えた。

温泉水と石灰華の分析値から計算したこの定数は0.43.0×【10^(-3)】の範囲にあった。温度の効果、pH測定の不正確さを考慮すれば石灰華中の下はイオン交換機構による分配によってよく説明された。Mgに富で石灰華が比較的Fを濃縮していることから、方解石によるFの取りこみが陽イオン種にも影響を受けると考えた。
戦争災害記録の文化財化に関する研究－沖縄県渡嘉敷村を対象として

一人ひとりの戦災犠牲者の生きた人生の質を明らかにし、犠牲者の生きた証と、犠牲死者の死の状況、遺族や近親者の戦中・戦後史を明らかにする。島での犠牲死を解明することが、犠牲となった故人の尊厳を回復につながることを明らかにしたい。研究の成果は、比喩的であるが、戦争の犠牲者に伝わるものにしたい。無念の死を遂げた戦争の犠牲者に対して、故人がどのような状況で、どのような心情で末期に直面していたのかを明らかにし,その心情を共感的に理解し、故人の供養と尊厳の回復のために、手向けられるような記録であり、文化的な資源に仕上げたい。
重症心身障がい児施設における多重刺激が埋め込まれた環境づくりの実践と展開

当該年度は、H29年度に作成したピアジェの発達理論に基づく発達モデルを実際の生活の中で起こる現象と照合することで、更に精緻化した。更に施設環境について、入所者の生活スケジュール、プログラム、施設内の移動、各空間の設え及び、プログラムの具体的行為内容、温湿度、音環境について施設を構成する各空間と対応させた分析を行い、施設環境が内在する環境刺激の要素を把握した。この環境要素と前述の再構成した発達モデルとを重ねることで、施設環境の中で起こりうる重症児の認知の発達のフローを作成するとともに、環境刺激が通常の生活と異なる環境下である施設環境で課題となる物的要素や刺激の種類の少なさといった環境刺激要素の過少さやバギーによる移動と移動の際の照明状態や設えなどの環境要素の変化といった施設固有の環境刺激要素を活かせる可能性を明らかにした。また、H29年度実施した施設周辺環境の分析を発展させた。前年度は、施設に隣接する公園を含めた公園環境、市街地空間などについて分析を行ったが、今年度は、都市部で行われるマーケット空間の賑わいについて、環境を経験(観測)する主体を取り巻く環境刺激という観点から、調査・分析を行い、刺激要素の分散的配置、音、視覚、匂いという多様な刺激要素が、連関し、動きの流動性を生み出すこと、それらの関係しあう刺激の総体としてマーケットらしさが認識されることを明らかにした。この環境の“らしさ"に関する研究は、外部に出ることが少ない入所者が重症児施設内で様々な特性を持った環境についての経験をするための施設環境でのシーン作成と関わっている。H29年度では、研究対象とした重症児施設入所者の心理面、行動面の把握が困難であったため、医療・福祉関係者との間で領域横断的、かつインタラクティブな実践的研究の枠組みを構築し、研究を進めることで、医療・福祉関係者を媒介に観測しづらい重症児の状態を研究に結びつけた。H30年度はこのインタラクティブな枠組みに基づいて、研究の進展を図ってきた結果、ピアジェの認知発達理論を土台に重症児施設を対象として、重症児の障がいや時系列的発展を考慮した発達環境を評価する理論的枠組みを構築することができた。H30年度では、更に領域横断的研究を進めた。具体的には、共同する建築環境研究者による温湿度、音環境の計測データを施設の生活環境に関するデータ(生活スケジュール、プログラム、設えなど)に組み込み、協働し、多面的な視点から環境刺激要素の分析を行うことで、施設環境が内在する刺激要素について総体的な実態把握が可能となり、施設環境における認知発達の可能性の見取り図の作成につながった。本研究はこれまで、重症心身障がい児施設「S」を対象に、施設スタッフと協力して進めてきた。このインタラクティブな研究プロセスを進める中で、環境が内在する刺激要素に着目し、認知発達の理論と結びつけることで、施設環境総体を認知発達の装置として機能させるという“環境刺激装置"という概念を構築してきたことはここまでの研究の成果であるといえる。今年度、研究はハード、ソフトにわたる様々な環境刺激要素を既存の重症児施設に組み込むことで施設の“環境刺激装置"化を図り、その効果について調査分析を行う臨床段階に進める。しかし、開所後2年を経て、重症心身障がい児施設「S」の長期入所者は、ほとんど刺激に対して反応を示さないこと、療育を重ねても状況に変化が生じないことが明らかとなってきた。そこで生活環境の中での体験に対して、感情、認識、行動が反応として現わせる段階の障がい児が入所する施設に研究対象を再設定する必要がある。研究対象の再設定にあたっては、東海地区に研究対象の範囲を広げ、入所者の障がいの状態を考慮し、聞き取り調査などにより候補を選定する。更に選定した候補の中から本研究の視点の共有が可能で、研究・実践においてインタラクティブなプロセスを実施しうる対象を絞り込み、研究対象を決定する。これまで、障がい児が多重刺激を通してシーンを体験する。という視点で、研究を進めてきた。しかし、研究データの分析、対象施設とのミーティングを通して、シーンの体験は、単に感情を喚起する機会であるだけでなく、子どもの環境に対する認知的発達と深く結びついているという、気づきがあった。そこで、平成29年度は、以下に示す5つの視点で研究を進めた。1)ピアジェの発達理論は、子供が認知機能を発達させるメカニズムについて、生物学、認知科学、心理学にわたる分野の知識に基づき、ダイナミックに発達過程を捉えるものであり、重症児の発達もまた、ピアジェの理論との比較を通して捉えることが可能であると考えられる。そこで、ピアジェの発達理論を元に、発達モデルの構築を行った。2)様々な刺激を作用させ、重症児がその体験を通して、あるシーンを理解し、さらに複数のシーンの体験によって、シーンに共通する要素から、様々な発達レベルに対応したシェマ、シェムを得るための基盤として、外部環境を対象として観測者を取り巻く刺激環境の調査分析を行い、公園などの環境における刺激の種類、配置パターンを把握した。3)重症児に適した施設内環境について、知見を得るため、施設内の温湿度環境の調査・分析を行い、温湿度環境の特性について把握した。4)これまで、多重刺激床に様々な刺激を組み込むことで、多重刺激環境を実現しょうとしていたが、上記の研究に基づいて、概念を拡張し、対象施設内において多重刺激を作用させ、ある意味を持ったシーンの体験を通して、重症児の認知能力の発達を促すための多重刺激装置を立案した。5)研究チームと施設スタッフ間の議論を通した研究のプロセスについて分析を行い、双方の知識の共有・発見を通したインタラクティブなプロセスであることを明らかにした。

6)上記1)、2)5)について、関係学会、研究会において発表を行った。研究の進行は概ね順調であるといえるが、その内容は、研究で得られた知見に基づいて再構築を行った。平成29年度は、多重刺激床を核とした装置を完成させ、臨床実験段階に進む予定であったが、研究データおよびそれに基づく、研究仮説についての施設スタッフとの議論を通じて、シーンの体験は、単に感情を喚起する機会であるだけでなく、子どもの環境に対する認知的発達と深く結びついているのではないかという、気づきがあった。そのため、当初の研究計画を変更し、新たに、多重刺激装置という概念を設定し、いかに述べるように、重症児の認知発達過程に踏み込んだ研究として再構築を行った。そこで、平成29年度は、ピアジェの発達理論に基づいて、重症児の認知の発達過程に関する仮説的なモデルを構築すること。公園や都市空間などについての調査を通して、環境の観測者(ここでは重症児)に対してシーンを作り出し、シェム、シェマの発達を促す環境刺激の配置・構成について把握すること。また、対象施設内で行われている様々な出来事も重症児の認知の発達に結びつけるために、多重刺激床を核とした研究コンセプトを、多重刺激床を一部として含みながら、施設環境全体も統合した多重刺激装置という研究コンセプトに拡張した。当該年度は、H29年度に作成したピアジェの発達理論に基づく発達モデルを実際の生活の中で起こる現象と照合することで、更に精緻化した。更に施設環境について、入所者の生活スケジュール、プログラム、施設内の移動、各空間の設え及び、プログラムの具体的行為内容、温湿度、音環境について施設を構成する各空間と対応させた分析を行い、施設環境が内在する環境刺激の要素を把握した。この環境要素と前述の再構成した発達モデルとを重ねることで、施設環境の中で起こりうる重症児の認知の発達のフローを作成するとともに、環境刺激が通常の生活と異なる環境下である施設環境で課題となる物的要素や刺激の種類の少なさといった環境刺激要素の過少さやバギーによる移動と移動の際の照明状態や設えなどの環境要素の変化といった施設固有の環境刺激要素を活かせる可能性を明らかにした。また、H29年度実施した施設周辺環境の分析を発展させた。前年度は、施設に隣接する公園を含めた公園環境、市街地空間などについて分析を行ったが、今年度は、都市部で行われるマーケット空間の賑わいについて、環境を経験(観測)する主体を取り巻く環境刺激という観点から、調査・分析を行い、刺激要素の分散的配置、音、視覚、匂いという多様な刺激要素が、連関し、動きの流動性を生み出すこと、それらの関係しあう刺激の総体としてマーケットらしさが認識されることを明らかにした。この環境の“らしさ"に関する研究は、外部に出ることが少ない入所者が重症児施設内で様々な特性を持った環境についての経験をするための施設環境でのシーン作成と関わっている。H29年度では、研究対象とした重症児施設入所者の心理面、行動面の把握が困難であったため、医療・福祉関係者との間で領域横断的、かつインタラクティブな実践的研究の枠組みを構築し、研究を進めることで、医療・福祉関係者を媒介に観測しづらい重症児の状態を研究に結びつけた。
ラマン分光を用いた非侵襲生細胞温度分布可視化法の開発

本研究は、生体分子そのものとレーザー光の相互作用により発生するラマン散乱光をもとに、プローブ分子などを用いず非侵襲的に細胞内物質の温度を直接計測する新たな細胞内部温度可視化手法の開発を行う。自家蛍光などの背景信号の強い生体試料においても正確かつ高速に温度分布計測が可能な測定法を確立し、もって多様な分子種が共存する複雑な化学環境である細胞内の化学反応場の理解に資することを目的とする。
トキシコリピドミクスの手法を用いた重金属の組織特異的毒性発現機構の解析

体内に取り込まれた重金属は、標的組織に運ばれ、酸化ストレスを誘導したり炎症反応を惹起したりすることにより毒性を発現する。重金属の毒性の多くは組織特異的であるが、必ずしも重金属が高蓄積した組織が標的となるとは限らず、重金属の組織特異的毒性発現機構については未だ不明な点が多い。そこで、本研究では、マウスに重金属を曝露した際に標的組織で生じる脂質組成や過酸化脂質・生理活性脂質産生等の脂質プロファイルの変化に注目する。脂質プロファイルを網羅的に解析するトキシコリピドミクスの手法と、脂質代謝酵素の遺伝子欠損マウスを用いた解析を組み合わせることにより、重金属の組織特異的毒性発現機構を明らかにする。
2本の回転軸の回転同期誤差の精密計測システムの試作

回転2軸にポリゴンミラ-を取り付け,その鏡面の角度差の変化をオ-トコリメ-タの原理で読取る方式の回転同期誤差検出器の光学系を考案,設計,試作してその基本性能を調べた.光学系の設計では,二つのポリゴンミラ-の間の光路上に配置する固定鏡の位置を厳密に計算することで,光路幅縮小用のレンズを用いない形式の光学系を実現した.このことで,測定系が原理的に変位に感じない高剛性のシステムが実現出来た.また,試作システムでは二系統の光学系で,ポリゴン鏡1面15゚を7.5゚づつに分担して測定する方式を実現した.試作機で,一対の歯車をかみ合わせたときの2軸の回転同期誤差の測定を試みた.ボリゴン鏡の面が遷移するエッジ部を除いて,1回転中の全かみ合い周期について回転同期誤差の変化を計測できることを確認した.40rpmまでの速度では,1かみ合い周期での250"の変動波形が,1"2"の繰り返し誤差で再現された.なお,ドリフト特性から評価するとその精度は,約0.6"となった.これ以上の速度では次第に再現性が悪くなる.使用した歯車の精度不良で,かみ合いの振動が発生し,回転同期誤差も不安定になったものと推定される.結果のばらつきが大きくなるのでシステムの回転速度は100rpm以上にしなかったが,実現できたシステムでも,ロ-タリエンコ-ダを利用したシステム精度と速度に較べて,同等以上の性能を有する.なお,サンプリングでも,速度の評価からは,回転軸の速度で約1700rpmまでは対応できる.また,アナログ信号を一度デ-タレコ-ダに記録する方法をとれば信号の応答速度としては現実の歯車の速度には全く対応できる.今後の課題として,精度の良い歯車で,負荷を加えた状態で,高速回転で測定してみる必要がある.また,光源の投射ビ-ムを振って2軸の回転速度比が1でない場合に対応できることを実験で確認することも今後の課題として残った.回転2軸にポリゴンミラ-を取り付け,その鏡面の角度差の変化をオ-トコリメ-タの原理で読取る方式の回転同期誤差検出器の光学系を考案,設計,試作してその基本性能を調べた.光学系の設計では,二つのポリゴンミラ-の間の光路上に配置する固定鏡の位置を厳密に計算することで,光路幅縮小用のレンズを用いない形式の光学系を実現した.このことで,測定系が原理的に変位に感じない高剛性のシステムが実現出来た.また,試作システムでは二系統の光学系で,ポリゴン鏡1面15゚を7.5゚づつに分担して測定する方式を実現した.試作機で,一対の歯車をかみ合わせたときの2軸の回転同期誤差の測定を試みた.ボリゴン鏡の面が遷移するエッジ部を除いて,1回転中の全かみ合い周期について回転同期誤差の変化を計測できることを確認した.40rpmまでの速度では,1かみ合い周期での250"の変動波形が,1"2"の繰り返し誤差で再現された.なお,ドリフト特性から評価するとその精度は,約0.6"となった.これ以上の速度では次第に再現性が悪くなる.使用した歯車の精度不良で,かみ合いの振動が発生し,回転同期誤差も不安定になったものと推定される.結果のばらつきが大きくなるのでシステムの回転速度は100rpm以上にしなかったが,実現できたシステムでも,ロ-タリエンコ-ダを利用したシステム精度と速度に較べて,同等以上の性能を有する.なお,サンプリングでも,速度の評価からは,回転軸の速度で約1700rpmまでは対応できる.また,アナログ信号を一度デ-タレコ-ダに記録する方法をとれば信号の応答速度としては現実の歯車の速度には全く対応できる.今後の課題として,精度の良い歯車で,負荷を加えた状態で,高速回転で測定してみる必要がある.また,光源の投射ビ-ムを振って2軸の回転速度比が1でない場合に対応できることを実験で確認することも今後の課題として残った.本年度は,回転2軸にポリゴンミラ-を取リ付けその鏡面の角度差の変化をオ-トコリメ-タの原理で読取る方式の回転同期誤差検出器の光学系を設計,プロトタイプを試作してその基本性能を調べた。光学系の設計では,二つのポリゴンミラ-の間の光路上に配置する固定鏡の位置を厳密に計算することで,光路幅縮小用のレンズを用いない形式の光学系を実現した。このことで,測定系が原理的に変位に感じないものになったため,回転軸,光学系などの横振動の影響を受けない高剛性のシステムが実現出来た。ただし,このために一対のポリゴンミラ-の半径を変える必要が生じて光学系全体のコストはかなり増加した。プロトタイプ試作機の校正実験では,製作した差動角度検出系(設計分解能0.08秒)の分解能は,繰返し精度で,±2秒程度となった。また,ポリゴンミラ-の面精度が原因で,オ-トコリメ-タの角度出力特性が直線から10秒程度離れる現象が見られ,その直線からのずれの形も,面によって数秒変化することが判明した。そこでポリゴンミラ-全面の校正デ-タを記憶し,実際の回転むらの測定でそれを補正に使う必要があることが確認された。また,測定系のドリフトが1分以内の短周期の変動で±2秒程度あることが判った。このことから光源の半導体レ-ザ出力のドリフトが,繰返し誤差の主原因になっていることが明らかになった。このため,当初計画では省略していた光源の温度制御と変調駆動を実施するのが望ましいという示唆も得た。

また,プロとタイプの製作と調整から,次に作る実機では,光学系の微調整が容易な構造に改める必要が明らかになった。今後,もう少し,このプロトタイプでの基礎実験を行ない,実機製作の基礎デ-タを得る計画である。本年度は,光学系の固定鏡の配置などを昨年度の研究で明らかになった最適の位置に調整して,光軸の再調整を行った.これによって,当初の計画通り二系統の光学系で,ポリゴン鏡1面15゚を7.5゚づつに分担して測定する方式を実現した.試作機で,一対の歯車をかみ合わせたときの2軸の回転同期誤差の測定を試みた.その結果,ポリゴン鏡の面が遷移するエッジ部を除いて,1回転中の全かみ合い周期について回転同期誤差の変化を計測できることを確認した.1かみ合い周期での250"の変動波形が,1"2"の繰り返し誤差で再現された.なお,ドリフト特性から評価するとその精度は約0.6"/5分となった.歯車の偏心が大きく,測定範囲を広げる必要から角度分解能はこれ以上高められなかったが,測定範囲を狭くして倍率を上げることでドリフト特性は0.4"以内になった.測定点の位置の違いも含め,同じ速度での測定の繰り返し誤差は1"以下にならなかったが,ロ-タリエンコ-ダ方式で実現されている低速の歯車の回転誤差測定システムの最高精度に較べても同等以上の良い結果である.結果のばらつきが大きくなるので回転速度は100rpm以上にはしなかったが,この速度もロ-タリエンコ-ダによる測定システムの上限を超えている.システムのサンプリング速度の評価からは,回転軸の速度で約1700rpmまでは対応でき,アナログ信号を一度デ-タレコ-ダに記録する方法をとれば信号の応答速度としては現実の歯車の速度には全て対応できる.今後の課題として,精度の良い歯車で,負荷を加えた状態で,高速回転で測定してみる必要がある.光源の投射ビ-ムを振って2軸の回転速度比が1でない場合に対応できることを実験で確認することも今後の課題として残った.
内在性抗脳虚血機構発現に関する研究-特に細胞膜機構・リセプタチャネル機構からのアプローチ

脳虚血侵襲に対して、内在性抗脳虚血機構が存在する可能性が示唆されており、その抗虚血機構の解明と応用は脳蘇生研究に新しい可能性を供するものと考えられる。本研究では抗脳虚血機構を明らかにするために、特に細胞膜機構・リセプタチャネル機構から基礎的検索を行った。具体的には、脳微小損傷による脳虚血マウスの生存率改善効果や抗痙攣効果を証明し、されにその生理学的背景を検索すべく、脳損傷マウスの脳切片標本を用い、無酸素・無グルコース灌流(vitro虚血)を行い、損傷近傍の細胞内カルシウムイオン濃度やシナプス活動を検討した。その結果、機械的損傷に起因した虚血性細胞内カルシウムイオン濃度上昇の抑制、および再酸素化後のシナプス活動の高率回復が認められた。また、これらのvitro虚血に対して、軽度のアシドーシスは保護的に機能することを明らかにした。さらに、虚血負荷時のグルタミン酸遊離と細胞内カルシウム濃度の時間的関連についても検討し、虚血性神経細胞障害の機序の多様性が示唆された。また、虚血性の細胞内カルシウムイオン濃度上昇の主な機序とされるNMDA受容体について、遺伝子学的手法により変異体サブユニットを作製することにより、抗虚血作用を有する薬剤である解離性麻酔薬、MK-801、バルビタール酸誘導体、ブチロフェノン系薬剤などの受容体チャネルにおける作用機序を検索し、薬剤作用における特異的サブユニットの関与と抗虚血機序としてのチャネル閉塞機構の重要性を示した。さらに、NMDA受容体の特定のε1サブユニットを欠損するマウスを作製し、vitro虚血による神経細胞内カルシウムイオン濃度や脳虚血負荷による生存率や梗塞程度、さらに解離性麻酔薬のケタミンに対する感受性などにつき検索し、これらの発現におけるε1サブユニット関与の重要性を証明した。本研究により、抗虚血機構の多様性とそれを担う特異的分子群の重要性が示唆された。本年度は主に以下の検索を行った。1)脳損傷部位近傍における神経細胞の生理的変化に関する検索(1)定位脳固定装置を用い、マウス海馬CA1領域に25G針にて微小な損傷を負荷し、損傷後2時間、1日、3日、7日および14日後に同マウスの海馬スライス標本を作製し、虚血(無酸素+無グルコース)灌流による[Ca^<2+>]_i変化を損傷を負荷しないシャーム群と比較検討したところ、損傷2時間後のスライスでは損傷群とシャーム群との間に差はなく、また損傷近位と遠位との間に差はなかったが、1日および3日後に作製したスライスでは損傷部近位の[Ca^<2+>]_i上昇は抑制され、シャーム群のスライスにおける[Ca^<2+>]_i上昇に比較して有意に低かった。損傷後7日および14日後のスライスでは損傷近位の[Ca^<2+>]_i上昇はシャーム群と差が認められなかった。以上の結果から損傷部位近傍に虚血による神経細胞障害を抑制する機序が発生していることが示唆された。(2)マイクロダイアリシス法により損傷近傍組織における生理活性物質を検索したところ、熱ショック蛋白と思われるの免疫活性の増加が観測された。2)虚血による細胞障害に関与すると考えられるNMDAリセプタに関する検索(1)NMDAリセプタサブユニットのうちζとε_1、ε_2、ε_

3、ε_4のうちのいずれか一つを組み合わせて発現させたアフリカツメガエル卵母細胞を用い、アゴニスト投与(グルタミン酸+グリシン)により誘発される内向き電流を測定するしたところ、ζとε_1またはε_2を組み合わせたヘテロメリックリセプタに対して、ζとε_3またはε_4を組み合わせたヘテロメリックリセプタでは異なる性質を示すことがわかった。(2)また、ε_1、ε_2、ε_3、ε_4はそれぞれ異なった脳内分布を示しており、中枢ニューロンのグルタメート反応性に対するケタミンの作用が部位によって異なることや虚血に対する脆弱性との関連が示唆された。本年度は内在性抗虚血機構との対比として、薬物の抗虚血機構について分子生物学的検索を行った。グルタミン酸受容体は虚血性神経細胞死に関与することが示唆されていることから、虚血に対する神経細胞保護効果が示唆される薬物であるMK-801やペントバルビタールがグルタミン酸受容体のサブタイプであるNMDA受容体およびAMPA受容体に対してどのように作用するかを、分子生物学的手法により検索し、MK-801やペントバルビタールの抗虚血作用の機序を検討した。NMDA受容体チャネルでは、4種類のεサブユニット(ε1,ε2,ε3,ε4)がチャネルの機能的性質を決定しており、ε1とε2サブユニットは、シナプス可塑性に関与し、ε3とε4サブユニットはシナプス伝達に関与すると考えられている。NMDA受容体の非競合的阻害剤であり、虚血による神経細胞死に対する抑制効果の認められているMK-801(dizocilpine)は、ε1とε2サブユニットから構成されるチャネルをε3とε4サブユニットから構成されるチャネルよりも強く抑制した。このことは、虚血性神経細胞壊死に関与するサブユニットは、シナプス可塑性への関与が示唆されるε1とε2サブユニットである可能性を示唆する。また、点突然変異の手法により、MK-801の作用部位はサブユニットの2番目の推定膜貫通領域に存在するアスパラギン残基であることが分かった。この部位はMg^<2+>によるチャネルの閉塞部位を構成しており、MK-801はこの閉塞部位に直接作用してNMDA受容体機能を抑制することが示唆された。一方、従来より抗虚血作用を有すると考えられているペントバルビタールはAMPA受容体の作用を抑制することが分かった。点突然変異の手法により、その作用部位はAMPA受容体のα2サブユニットの2番目の推定膜貫通領域に存在するアルギニン残基であることが示された。2番目の推定膜貫通領域は、イオンチャネルの内壁を形成していると考えられるため、これらの薬物の抗虚血作用機械として、グルタミン酸受容体のチャネル閉塞機構の重要性が示唆された。グルタミン酸受容体は虚血性神経細胞死に関与することが示唆されていることから、虚血に対する神経細胞保護効果が示唆される薬物であるMK-801(dizocilpine)やハロペリドールがグルタミン酸受容体のサブタイプであるNMDA受容体チャネルに対してどのように作用するかを、分子生物学的手法により検索し、MK-801やハロペリドールの抗虚血作用の機序を検討した。NMDA受容体チャネルでは、4種類のサブユニット(ε1,ε2,ε3,ε4)がチャネルの機能的性質を決定しており、ε1とε2サブユニットは、マグネシウムによる閉塞阻害に対して感受性が高く、プロテインキナーゼの活性化剤により活性増強を受けることから、シナプス可塑性に関与していると考えられている。一方、ε3とε
虚血性脳障害と学習・記憶過程に共通する原理の探索研究

脳障害時のヌクレオカインHMGB1の脳内動態が詳細に検討された。つまり、正常脳細胞においては、殆どのHMGB1は神経細胞あるいはグリア細胞の核内、特に核小体に局在していること、一定時間の脳虚血によって大きく、4つのパターンの局在変化を示すことが明らかになった。一つ目は、核内においてほぼ均質に分布していたHMGB1が、レンコンの断面様に非存在部位を作って再分布する様式を示すタイプ、二つ目は、核膜部位に凝集塊を作る形で集積するタイプ、三つ目は、虚血の極く早期から細胞質内に顆粒状に分布移動するタイプ、四つ目は、均一な細胞質分布変化と細胞収縮を伴うタイプであった。これらの四つのタイプは、脳神経核の特定の部位に見られる傾向があった。上記の変化は中大脳動脈2時間閉塞後に再灌流し、その2時間後に得られた所見である。上記のHMGB1局在変化を生じた細胞の細胞外部位には小か顆粒状のHMGB1陽性構造共焦点レーザー顕微鏡による観察では多数見出され、細胞外放出像をとらえたものと考えられていた。Macintosh tissue chopperで作製されたラット海馬スライスを用いて、シェイファー側枝の高頻度刺激により、CA1領域にLTPを誘導した。この時に回収された灌流液中のHMGB1をElisaとウエスタンブロット法で測定を試みたが、両方とも検出感度以下のレベルであった。従って、LTP時にHMGB1の放出が顆亢進する実験的証拠は、今回の実験条件では、得られなかった。ラットの中大脳動脈起始部を塞栓子で閉塞し、2時間後に再灌流を開始し、虚血再灌流障害による脳梗塞を作製した。この条件下に脳虚血後のHMGB1の局在変化について、免疫組織化学的に詳細に検討した。非虚血側では、細胞核内に種々の強さのHMGB1陽性反応が観察された。これらの反応は、グリア細胞と神経細胞にともに認められた。脳虚血12時間後には、虚血コア局所のアストログリアと神経細胞核のHMGB1の反応が消失していた。一方、虚血側の視床下部傍室核や視床下部前部のニューロンでは、細胞質を含む細胞全体にHMGB1の発現が上昇していた。また、視床下部前部では、血管周辺に、HMGB1強陽性の点状構造物が多数観察された。このような結果は、虚血側の特定の視床下部領域、特にストレス応答に関連する脳部位で、HMGB1が発現誘導されていることを物語っている。これらの結果は、FASEB Journal (Liu et al., 2007)に報告した。HMGB1の細胞外遊離を検討する目的で、ラットの大脳皮質切片0.2x0.2x0.4mmを作製し、高カリウムによる脱分極刺激と興奮性アミノ酸のグルタミン酸添加によるHMGB1遊離量をインキュベーション上清を濃縮後、ウエスタンブロットで定量した。その結果、脱分極ならびにグルタミン酸刺激ではHMGB1遊離は観察されなかった。一方、インキュベーション上清の濃縮に用いた硫安沈殿では、高カリウム条件の方がHMGB1沈殿を生じやすいことがわかった。現在、ラットの海馬切片を作製し、LTP誘発時のHMGB1遊離を測定中である。
非コンパクト型量子群SUq(1,1)の既約ユニタリー表現の完全分類

量子群SUq(1,1)は非コンパクト型量子群の典型的な実例である為、従来の純粋に代数学的な方法のみによっては既約ユニタリー表現の完全分類を行うことは出来ない。一つの近似的な方法は量子カシミア作用素のスペクトル解析から正則表現の分類の結果を予想することであり、これはある意味で量子群SUq(1,1)の場合のHarish-Chandra展開の理論を構築するということにもなる。これに関しては既に論文として発表済みである。(筧氏、及び上野氏との共著論文。)この問題はそもそも量子群の無限次元既約ユニタリー表現をどう定義するかという、かなり関数解析的に技術的な問題をその大元に含んでおり、先ずはその問題の解決から手を付ける必要があった。この点については既に数学的な結果は筆者、中神氏、及びWoronowicz氏との共同研究が完成し、現在はその論文の発表準備中である。これは一般の非コンパクト型量子群の場合に淡中-辰馬型の双対定理をC^*-代数の枠組みを使って証明するものであるが、この理論構成の前に双対定理が成立するような正しい無限次元既約ユニタリー表現の定義を与える必要がある。ここで我々の与えた定義は完成度の高いものであると考えており、これで量子群の無限次元既約ユニタリー表現の定義は確定したと我々は考えている。それで本題の「非コンパクト型量子群SUq(1,1)の既約ユニタリー表現の完全分類」であるが、これは実質的に先に筆者、中神氏、及びWoronowicz氏との共同研究の定式化の中に現れるKac-Takesaki作用素(或いはMultiplicative Unitary Operator)と呼ばれる作用素で上記の理論構成の中核をなすものが在るのだが、その具体的な表示を非コンパクト型量子群SUq(1,1)の場合に精密に計算することによって得られる。この作用素の具体的な形は現在の段階で既に決定されており、あとはこれを表現論的に解釈して目的の結果を得る部分が残るのみとなっている。この作用素の具体的な表示は球関数論に関する全ての情報を与えるものであり、既に表現論に非常に近いところにまで来ている。従って、この研究は未だ完璧には完成はしていないが、本研究の完成は正に目前といって良いと思われる。
要支援高齢者のための在宅健康の評価ツールと支援プログラムの開発

地域在住の要支援高齢者の在宅生活の安全に寄与できるプログラムと評価尺度の開発を目指した。包括的家庭環境評価尺度SAFER-HOME(Chiuら2006)で収集した総計546名のデータから次の知見を得た。1年目は、当該スコアは、同居の有無では有意差を認めず、ADL遂行への自信の有無で有意差を検出できることが分かった。2年目は、当該尺度のテスト再テスト信頼性と、包括的QOL尺度SF36v2との相関関係を分析した。3年目は、自治体職員によるプログラム参加者選定が適切であったことを確認した。最終年度は、高齢者が、自らの住環境に潜在的障壁を見出し、効果的改善策を執るのは難しいということを確認した。本研究を平成23年度から平成26年度の4カ年計画で、研究代表者が所属する組織の倫理審査委員会から承認を得たプロトコルに従って実施している。平成25年度は、提供するプログラムの効果を検証する前段階として、プログラム参加者を適切に募集し選定しているかを検証することであった。家庭内の安全に関する包括的評価(The Safely Assessment of Function and the Environment for Rehabilitation-Health Outcome Measurement and Evaluation)と自覚的健康状態(Medical Outcomes Study 36-Item Short Form Health Surveyversion 2)のスコアを、被選出群と非被選出群で比較することで、行政職員が参加者を適切に選定しているかを確認した。本研究に参加した行政職員は女性8名(平均年齢49歳)であった。高齢住民168名で、被選出群(59%,平均年齢80歳)と非被選出群(41%,平均年齢77歳)であった。この2群で女性比率、独居者率に有意差が見られなかったが、被選出群の年齢が有意に高かった。2つの評価ツールのスコアを分析した結果、自覚的健康感のスコアには2群で有意差がなかった。家庭内の安全に関する包括的評価のモビリティ、環境的ハザード、家事で、被選出群が非被選出群より優位に高値を示した。行政職員が、自覚的健康状態ではなく、高齢住民が抱えるモビリティ、環境的ハザード、家事に対する問題に基づき、に関する情報から適切に参加者を選定していると考えられる。臨床への貢献として、本研究は、行政職員との協業を確認する一方法を示唆した。介護保険政策により、高齢者ができる限り長く自宅生活ができるよう多職種連携により支援することが、より一層強調されるようになった。介護が必要な高齢者については地域包括支援センターが把握し必要な支援を提供している一方で、要介護レベルに至らない高齢者をいかに支援するかという問題が浮上してきている。超高齢化社会に突入し、マンパワーが不足する一方となっている現状に鑑み、高齢者自身が在宅生活の安全と安寧を振り返り、そのための行動を起こすことができるプログラムと評価表の開発が必要であると考えた。在宅生活について、在宅健康(Home Health)としていち早く取り組んでいるアメリカに鑑み、作業療法士Scaffaが提供する6つの枠組み(2005)と、それを網羅した包括的評価ツール(Chiuら2006)を参考に、わが国の在宅高齢者とりわけ要支援レベルの高齢者の在宅生活の安全と安寧に貢献できるプログラムと評価表の開発を行う。平成23年度は在宅健康評価ツールの開発を掲げた。まず、評価ツール暫定版の表現について高齢者をパネラーに召集し検討した。次いで、都心部在住高齢者を対象にプログラムを提供した。後期高齢者が参加することを前提に、視覚教材を作成し20名を定員としたプログラムを15回実施した。一連の研究は、代表者が所属する機関の倫理審査委員会で承認されたプロトコルに従って実施している。研究フィールドが、独居生活高齢者への支援を高齢者対策の柱に掲げていることに鑑み、同居の有無で2群に分けてデータを比較したところ、評価ツールのスコアに有意差が認められなかった。しかし家庭内環境のリスクの認識の有無で分けた2群に有意差が認められた。当該プログラム提供のニーズは家庭内環境にリスクを認識している者に高いことが示唆された。最終年度として、地域在住高齢者を対象に、家庭訪問により、家庭内潜在的障壁に対する自覚的・客観的比較と解決策を調査した。先行研究を参考に、高齢者が自ら家庭内の物理的環境障壁に気づくこと、そして、そのための具体的行動を執るのは難しいという仮説を立てた。研究代表者の所属機関倫理委員会で承認されたプロトコルに従った。対象者は41名で、年齢は74(標準偏差6,範囲65-89)歳、83%が女性、43%が夫婦二人世帯であった。全員が都心部郊外の大規模集合住宅に居住しており、築50年の5階建て建築で、エレベーターはなかった。

対象者の希望する日時に家庭訪問をし、本研究でこれまでも用いているSAFER-HOME(Chiu Tら2006)で情報収集した。対象者が、潜在的物理的障壁を解消するために執ったとする方法についても聴取し、観察した。対象者の39%が、自身の家庭内転倒事故に関連する物理的障壁が有ると気づいていると回答した。具体的場所(複数回答)の上位5つは、共用部階段の手すりの不備と段差14.6%、トイレ出入り口の段差9.8%、バスタブの高さ7.3%、ガスレンジの高さ4.9%、玄関の狭さ2.4%であった。介護保険利用者は3名おり、うち2名は介護保険でトイレ内手すりを設置した。評価者が評定した問題点の上位5つは、常夜灯の不備85.4%、スリッパ使用による引き摺り歩行46.3%、散らかりによる導線確保不備31.7%、敷物のめくれ24.4%、ベランダへの屋外導線内整備不足4.8%であった。対象者が執った解決策は、敷物のめくれのための両面テープ使用、ビニールテープによる家具の固定であった。対象者による家庭内潜在的障壁の自覚は、段差や物体の高さという垂直方向に集中した。介護保険制度下に居宅改善サービスを促進するために、標準的評価尺度で個人の能力に鑑みた居宅改善を支援できることも広報して、高齢者支援に貢献すべきであると考える。総合領域予定サンプル規模100名に対し、有効データが106名となったことから、ほぼ予定通りのサンプル数となった。また、研究フィールドである都心部A区の協力を得て、当該プログラムの概要紹介としてパンフレットを二万部作成し配布した。予定サンプル規模を100名(各50名の2群)としていた。合計168名のサンプルを得ることができ、予定数を上回った。当初50名を被験者に予定していたが、研究フィールドの理解と協力により300名がプログラムを受講し、そのうち261名からデータを得ることができた。平成25年度は、提供するプログラムの効果を検証する前段階として、プログラム参加者を適切に募集し選定しているかを検証する。本研究は、都心部A区行政職員の協力のもと、コミュニティセンターで実施している。当該プログラムのパイロット版参加者の中に、研究代表者が寄稿する区報や区内ケーブルテレビから情報を得て自ら応募する者と、行政職員が個別に情報提供し促すことで応募する者とがいる。そのため、行政職員から情報提供を受けた高齢者50名と、情報提供を受けなかった高齢者50名の二群で、SAFER-HOMEv3スコアを比較する。行政職員によるプログラム参加者募集スクリーニングの適切さを検証できれば、自治体での多職種連携のあり方について示唆を得ることができると考える。平成26年度は、家庭訪問を行って、生活者50名と評価者のスコアを比較する。生活者と評価者のスコアの間に有意な差が認められれば、生活者が自身の環境に問題意識を持つことは難しく、その問題意識の欠如が家庭内安全に関するリスクを高めているというこれまでの知見を再確認することとなる。さらに、そのような再確認は、対象となった方々に、家庭内転倒の危険因子への意識づけの重要性を示す啓蒙的講座を実施する必要性に関する示唆をえられるものと考える。
酸化物同軸ナノファイバ不織布シートによるフレキシブル光発電・蓄電デバイスの創出

これまで,透明導電体であるスズドープ酸化インジウム(ITO)をコアとし,その表面を酸化チタンなどで被覆した同軸ナノファイバ(NF)を,電界紡糸法で同軸型スピナレット(ノズル)を用いて作製し,色素増感太陽電池の光電極,もしくは単一電極で光発電と蓄電を実現できる光蓄電池(PRB)の電極に用いたときの発電および蓄電特性からその効果を調べてきた.本年度は以下の成果を得た.(1) ITO-NFをコアに,蓄電材であるWO3をシース層とした同軸NFを用いたナノ構造PRB電極において,WO3の表面を直接N719色素で増感することで,電解液中のLiイオンのWO3内への移動を妨げることなく光吸収帯域を広げることができ,結果的に光蓄電電荷量を従来の20倍向上させることができた.(2) ITOは高温処理によって伝導性が低下し,耐酸性にも乏しいことから,フッ素ドープ酸化スズ(FTO)のNFからなる不織布の作製を行った.将来の不織布型デバイスの構築に向けて,FTO-NFの自立したフレキシブル導電基板の実現に向けた導電性とフレキシビリティの改良を行った.(3) (1)のITO-コアNFをFTO-コアNFに置き換えた多層同軸NFによってナノ構造PRB電極を作製した.これにより酸性電解液中のプロトンの蓄電材への挿入が可能になり,蓄電容量と充放電速度が大幅に改善された.さらに,光電変換材として無機系のαFe2O3でさらに同軸NFの表面を薄くコーティングすることで,光蓄電電荷量を飛躍的に向上させた.(4)将来の全固体型多層同軸NFフレキシブル光蓄電池の実現に向けて,リン酸トリリチウム(LiPO)で被覆したNF膜の試作を行った.残念ながら,LiPO層の形成過程でコアNFと反応し消失することが分かったが,LiPO/WO3平坦積層膜ではLiイオンのWO3内への拡散移動を確認した.これまで,電界紡糸法を用いて酸化チタン(TiO2)およびそれにニオブをドープした透明導電体であるTNOの直径数十nmのナノファイバ(NF)からなる不織布を色素増感太陽電池(DSSC)のTiO2多孔体層に挿入することによって,電荷移動特性と発電効率が改善されることを示した.28年度はTNOおよびスズドープ酸化インジウム(ITO)のNFを同軸型スピナレット(ノズル)を用いてその表面を被覆した同軸ナノファイバ(CSNF)の作製条件を探索し,得られたCSNFを用いて作製したDSSC光電極の発電特性から,その効果を調べた.(1) TiO2緻密層/ITO-CSNF:パルス光応答測定から同軸型にすることで電解液の分極の影響を受けにくくなり,電子の拡散速度が飛躍的に向上することが分かった.しかし,同軸型にしたことによってNFが太くなり,不織布中へのTiO2ナノ粒子の浸透量が減少し色素担持量が減るため,DSSCの導電路として用いるには改良が必要であることがわかった.(2) TiO2緻密層/TNO-CSNF:同軸型になったことにより光励起電子の取り込み量が増え,量子効率の向上が見られた.しかし,TiO2被覆層の結晶化が進みすぎて表面からの漏れ電流が大きくなるという問題点が明らかになった.(3) WO3ナノ粒子/ITO-CSNFの光蓄電池への応用:WO3ナノ粒子を光電変換材兼蓄電材に用いた同軸型光蓄電池の作製を行った.WO3ナノ粒子のサイズが小さくなったことでカチオンの挿入・脱離が促進され,光蓄電効率の増大が見られた.光蓄電過程はこのカチオンの挿入・脱離によって律速されていることから,WO3ナノ粒子の担持量の増大によってさらなる効率の向上が見込めることが明らかになった.以上のように,ナノファイバを同軸型にした場合の得失が明らかになり,今後の改良の方向性を定めることが出来た.年度当初には以下の3点を目標に掲げた.(1)電界紡糸法によるITOナノファイバをコアにした各種コア・シースナノファイバ(CSNF)の作製,(2) TiO2/ITO-CSNF不織布シートを用いたDSSCの評価,(3)WO3層/ITO-CSNF不織布シートを用いた同軸型二次電池電極の評価.それぞれについて現在までの進捗状況を示す.(1)原料液の組成や紡糸条件を変化させることにより,ITOコアナノファイバの周りをTiO2ナノ粒子層やTiO2緻密層,WO3層で被覆した同軸コア・シースナノファイバ不織布を作製することができた.しかし,不織布を厚くすると焼成時に断裂を生じたり,被覆層を厚くすることが困難であったり,改良すべき点があることが分かった.(2) CSNF不織布シートを用いたDSSCにおいて,電荷移動速度や量子効率の向上などコア・シース同軸構造の効果が認められ,一定の成果を上げることが出来た.しかし,不織布シート内にナノ粒子を均一に拡散させることが難しい,シース層の結晶性が良すぎて逆に漏れ電流が増加するなど,当初想定しなかった困難があることも分かった.(3) WO3層で被覆したCSNFにおいて光充放電特性を調べたところ,平坦膜に比べて格段にWO3の体積が小さいにもかかわらず優れた充放電特性が得られ,WO

3蓄電層がナノメートルオーダーになったことでカチオンの挿入速度が速くなり,当初の予想通りこの挿入速度が光蓄電反応全体を支配していることを明らかにすることができ,一定の成果を得た.しかし,WO3層によってナノファイバの一部しか被覆できていないため改良の余地があり,逆にこの点が改良できれば,充放電レートを格段に向上できることが分かり,今後の研究の方向性を定めることが出来た.以上の状況から,一部想定しなかった困難があるものの,概ね順調に進展しているものと判断した.これまで,透明導電体であるニオブドープ酸化チタン(TNO)もしくはスズドープ酸化インジウム(ITO)をコアとし,その表面を酸化チタン(TiO2)などで被覆した同軸ナノファイバ(CSNF)を,電界紡糸法で同軸型スピナレット(ノズル)を用いて作製し,色素増感太陽電池(DSSC)の光電極に用いたときの発電特性からその効果を調べてきた.本年度は以下のような成果を得た.(1) TiO2緻密層/TNO-CSNF不織布のDSSC電極への応用:結晶配向性と表面平滑性を改善させたTNOコアNFを緻密なTiO2層で覆うことに成功し,CSNTの表面からの漏れ電流を低減させ,キャリアの移動特性を向上させることができた.(2) TiO2多孔膜層/WO3層/ITO-CSNF3層同軸型光蓄電池電極の作製と評価:これまで研究を行ってきたWO3/ITO-CSNFをさらにTiO2多孔膜層でコーティングすることで,3層同軸型NF光蓄電池を実現させた.この構造によって蓄電電荷の外部回路への拡散係数と光蓄電効率が向上することを見いだした.ただし,電子の光励起量が少なく外部量子効率が低いため,改良の余地がある.(3)フッ素ドープ酸化スズ(FTO)のNF不織布の作製:導電コアNFの材料としてこれまで用いてきたITOは高温で不安定であり,複合材料として活用する際は問題になることが多い.代替材料としてFTO-NFからなる不織布を作製し,低抵抗化にもある程度成功しCSNFへの応用が可能であることを示した.(4) CSNF不織布シートの吸着剤への応用:広い表面積と不織布というナノ粒子とは異なった扱いやすい形状を活かし,吸着剤としての効果を調べた.コアにアルミナ・シリカNFを用い酸化鉄でコーティングしたCSNFからなるフレキシブルな不織布によって,飛躍的に吸着量が大きくなり,これまで他にない大きさになることを示した.年度当初には以下の4項目を目標に掲げた.(1) TiO2多孔膜層/WO3層/ITO-CSNF不織布シートを用いた同軸型光蓄電池電極の作製と評価,(2)フッ素ドープ酸化スズ(FTO)のNFの作製,(3) NF不織布の機械強度向上のための検討,(4) CSNF不織布シートを用いた新奇なデバイスの提案と試作.それぞれについて現在までの進捗状況を示す.(1)実際に電界紡糸法で同軸型スピナレット(ノズル)を用いることで,3層同軸型光蓄電池NF電極を実現させることができ,当初のもくろみどおり蓄電電荷の外部回路への拡散係数と電解液中のカチオン取り込みの促進による光蓄電効率の向上が見いだした.しかし,WO3層を完全にTiO2多孔膜層で覆うことで,電解液中のカチオンの挿入が妨げられることと,TiO2多孔膜層が薄いために光発電量が少ないことが課題として残ったため,電極構造を工夫する必要がある.(2) FTO-NF不織布の作製に成功し,作製時の基板温度と原料液中の糊の役割を果たすアルコキシドの濃度によってシート抵抗が変化することを示した.ある程度,低抵抗化のための作製条件を絞り込むことができた.このことで,FTO-NFをコアにした同軸型NF不織布の熱処理温度をより高い範囲で設定できるようになったため,今後の幅広い展開が期待される.
下肢装着センサ情報を用いた脳卒中片麻痺患者歩行機能回復訓練支援システムの開発

本研究の目的は,下肢装着の運動感知センサを利用して、低廉・コンパクトな歩行訓練システムを開発することにあった。この目的のために、三次元画像解析、および、運動感知センサを用いて脳卒中麻痺患者の歩行動作の解析を行い、その結果を利用して下肢装着センサを用いた歩行訓練支援システムを開発した。まず、歩行動作画像解析の結果、麻痺患者の歩行評価にしばしば用いられる歩行速度と高い関連性を持ち、センサで計測可能な項目を調べたところ、立脚時間、ステップ長、膝角度、大腿・下腿角速度などで関係が見られた。中でも,歩行中の立脚時間は,歩行速度との間に,双曲線関数で近似できる反比例の関係にあった。このことは,発症後間もない,リハビリテーション開始期に見られるような麻痺程度の強いために歩行速度の低い患者においては,歩行速度そのものよりも,立脚時間で評価する方が,評価の精度のよいことがわかった。次に、それらの項目が、実際に下肢装着のセンサで、計測評価が可能であるかを、調べたところ、荷重センサによる健側肢立脚時間、および角速度センサによる遊脚期下腿振り出しの角速度ピーク値による評価が可能であることがわかった。これらの知見をもとに、開発した歩行機能回復訓練支援システムは、下肢に装着の荷重センサにより、接地/遊脚時間を判別し、遊脚中の麻痺肢下肢筋に振動刺激をフィードバックし、歩行機能の回復促進を図るものである。同時に、このシステムは、荷重センサにより判別した接地時間、遊脚時間、および下腿側面に装着する角速度センサ情報を用いて、歩行訓練成果をリアルタイムでフィードバックを行うシステムであった。鹿児島大学医学部・歯学部附属病院霧島リハビリテーションセンターでのテストの結果、システムの動作を確認し、複数の脳卒中片麻痺患者に、このシステムが有効であることがわかった。本研究の目的は,下肢装着の運動感知センサを利用して、低廉・コンパクトな歩行訓練システムを開発することにある。このシステムでは、下肢に荷重センサ,ジャイロセンサ,加速度計を装着して、足の接地状況や動きを患者自身に直接フィードバックする。本年度は、(1)片麻痺患者歩行の下肢位置計測データの収集により、各センサを使ったときの歩行評価方法の検討、(2)健常者に前記各センサを装着して,正常歩行および異常歩行の模擬歩行(棒足歩行および分回し歩行)を行わせ,センサによる異常歩行判別可能性の検討,を行った。その結果,以下のような知見を得た。1患者の歩行動作計測と同時に10m歩行時間の計測を行った。歩行動作計測から求めた歩行速度と10m歩行時間から求めた平均歩行速度との関係を調べたところ,高い相関関係が見られた。このことから,短い歩行距離から求めた歩行速度でも,評価として妥当性のあることがわかった。2歩行速度と有意な相関を示したいくつかの評価項目をみいだすことができたが,中でも,歩行中の立脚時間は,歩行速度との間に,双曲線関数で近似できる反比例の関係にあった。3下腿角速度と歩行速度との間に有意な相関関係が認められた。このことから,下腿装着ジャイロセンサにより,歩行評価が可能であることが示唆された。4健常者に麻痺模擬歩行をさせたところ,棒足歩行の判別は,下腿装着のジャイロセンサが有効であることがわかった。以上の知見により,次年度は,下肢装着センサを使用した歩行機能回復訓練システムのソフトおよびハードを開発し,患者に対する実装テストにより有効性の検討を行う予定である。本研究の目的は,下肢装着の運動感知センサを利用して、低廉・コンパクトな歩行訓練支援システムを開発することにある。

このシステムは、下肢に装着の荷重センサにより、接地-遊脚時間を判別し、遊脚中の麻痺肢下肢筋に振動刺激をフィードバックし、歩行機能の回復促進を図るものである。同時に荷重センサにより判別した接地時間、遊脚時間、および下腿側面に装着する角速度センサ(ジャイロセンサ)情報を用いて、歩行訓練成果をリアルタイムでフィードバックを行うシステムの実現を目指している。本年度は、(1)前年度の健常者による麻痺模擬歩行で調べた下肢装着センサによる歩行評価項目の麻痺患者への適用の可能性の検討、(2)荷重センサ情報フィードバックによる歩行機能回復訓練システムのプログラム作成、を行った。その結果、以下のような知見を得た。1片麻痺歩行患者、および健常者の歩行で下腿側面に装着した角速度センサの一歩ごとのピーク値平均値と歩行速度の間には、相関関係が見られた。このことから、映像装置等で位置計測を行わなくとも、角速度センサ情報のみで、歩行の評価が可能であることが確認できた。2荷重センサから判別した立脚時間と遊脚時間は、歩行麻痺の程度と関係が見られた。片麻痺患者健側の立脚時間は、歩行速度の大きさとの関係を見たところ、双曲線関数に近似できることがわかった。このことは、発症間もない、リハビリテーション開始期に見られるような、麻痺程度が強いために歩行速度の低い患者においては、歩行速度そのものよりも、立脚時間で評価する方が、評価の精度が高いことを意味する。3荷重センサから判別した遊脚時間をリアルタイムにフィードバックし、麻痺側肢に振動刺激を与える歩行訓練支援システムのプログラムを作成した。今後も鹿児島大学医学部附属病院霧島リハビリテーションセンターにおいて、データ収集を続け、システムの評価を継続の予定である。