hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代CMOS技術のためのメタルゲート材料の探索

CMOS集積回路の微細化のためその絶縁膜に高誘電率絶縁膜用いられるようになりつつある。最近の研究結果からランタンオクサイドなどの希土類酸化物は次世代高誘電率絶縁膜としてもっとも有望であることが示され、ランタンオクサイドをCMOS集積回路技術用に導入するために必要となる電極材料の開発が急務となった。本研究では、希土類酸化物ランタンオクサイドを用いる次世代CMOS技術のためのメタルゲート材料の研究開発を行った。希土類酸化物材料のLa_2O_3が次世代高誘電率絶縁膜(high-k膜)として非常に有望であることが最近の研究で示されているため、次世代CMOS用ゲート絶縁膜材料としてLa_2O_3を導入するための研究が盛んになっている。La_2O_3をCMOS集積回路技術用に導入するためにはpMOSおよびnMOSトランジスタに適した仕事関数を持つ電極材料の開発が必要であり、次世代CMOSの電極材料に金属材料が用いられると予測されていることから、本研究では、La_2O_3をゲート絶縁膜に用いた次世代CMOS技術のために最適なメタルゲート材料の選定することを目標にゲート材料の探索研究を行っている。本年度は、まず本研究で薄膜作成に用いている「超高純度薄膜形成実験装置」で本研究の目的にあった実験が行えるように装置調整を行った。それからこの成膜装置を用いて電子ビーム蒸着法によりLa_2O_3の成膜実験を行い、堆積時の基板温度、堆積速度、熱処理条件など絶縁膜の膜質に影響を与えるパラメターを振ることにより、MOSキャパシタを作製し、C-V(キャパシティー電圧)および1-V(電流一電圧)特性を測定した。これらの実験データから、EOTが1nm前後の場合においても、膜質の再現性が得られる絶縁膜作成条件について検討を行った結果、絶縁膜としての特性のばらつきが少ないLa_2O_3が作成できるようになった。そこで、Pt, Wなど数種類の金属材料を電極として用いたMOSキャパシタを作成し、C-V特性の測定によりLa_2O_3上での各種金属材料の実効仕事関数の導出を試みた。La_2O_3を用いたMOSキャパシタ構造での金属電極の実効仕事関数に影響を与える各種因子について調べた結果、La_2O_3の吸湿性の問題、金属/絶縁体界面での界面層形成、膜中の固定電荷及び界面準位密度の問題なども検討すべき重要課題であることがわかった。平成18年度は主にEOTが1nm前後の場合においても、絶縁膜としての特性のばらつきが少なく再現性のよいLa203高誘電率ゲート絶縁膜が得られるようにLa2O3膜の成膜についての研究を行った。平成19年度は主に各種ゲートメタル材料のLa2O3上での実行仕事関数に関する基礎データを集める研究を行った。研究手法として各種金属材料を用いLa_2O_3上にC-V,I-Vなど電気特性の測定用の電極形成し、得られた電気特性のデータからLa_2O_3上での各種金属材料の実効仕事関数の導出を行った。金属電極の実効仕事関数に影響を与えると考えられるLa2O3の吸湿性の問題、金属/絶縁体界面での界面層形成、膜中の固定電荷及び界面準位密度などの問題以外にも界面に形成されるダイポールの影響も検討すべき重要課題であることがわかった。本研究ではまずEOTが1nm以下の場合においても、絶縁膜としての特性のばらつきが少なく再現性のよいLa2O3高誘電率ゲート絶縁膜が得られるためのLa2O3膜の成膜プロセスについて研究を行った結果、再現性の良い良質な絶縁膜が得られる成膜プロセスを確立させた。

平成20年度には主にゲート絶縁膜La2O3上のメタルゲート材料の選定・検討にターゲットをしぼり、界面層形成、ダイポール影響また電極材料の仕事関数の制御可能性なども考慮にいれながら研究を進めた。発表されているメタル電極材料についての文献データをも参考に、本研究で得られたメタル電極材料の電気特性のデータを分析し、La_2O_3を次世代高誘電率絶縁膜として導入のために欠かせないゲート電極用金属材料について検討を行った結果、La_2O_3に用いられる金属電極について多くの知見が得られた。
時間的に変動する音の変動感の測定と変動パタンの知覚

日常生活で発生する音の大半は時間的に変動する音である。この変動によって人は環境における変化を検知し,事象の認知を行う。刺激の時間的変化に対する鋭敏な情報処理能力は聴覚の重要な特性であるが,これについての研究は比較的少数であった。それは音の制御が困難であったためである。この度多チャンネルのDATレコーダを入手できることにより,多数刺激の時間的同期を取りながら種々のパタンの呈示が容易になった。そこで周波数,部分音構造,音圧レベルの変化を異にする種々のパタンを作成,種々の条件で組み合わせ呈示し,音が変化を伴って伝達される時,その音の流れの中から特定の音のパタンとして認知されるための変動パタンの特徴,および他のパタンとの分離のよさを規定する法則としてのゲシュタルトの法則の吟味を行った。また,コンピュータ・グラフィクスの手法を参考に,我々のこれまで開発してきた時間軸にそっての連続判断の手法を洗練させ,認知された音のパタンを線分を用いてコンピュータのCRT上に描く手法を開発した。また微細な時間変動が音の印象に及ぼす影響を調べるため,日常生活での音を録音したものを刺激として用い,種々の背景音のレベルの下で,刺激のレベル,発生パタンなどとの関係について検討し,ある時間範囲全体の印象を規定する法則としてのゲシュタルトの法則について吟味した。得られた結果は本年開催の国際音響学会議,日本音響学会,基礎心理学会の研究発表会などで報告する。
在宅ケアに必要なケアの要素に関する質的研究

劣悪な状況下で在宅療養を支えた介入-在宅高齢者と家族のセルフケア能力の向上に焦点をあてて-目的:劣悪な状況下での在宅高齢者および家族に対してどのような介入が、セルフケア能力を向上させ、在宅療養の継続を可能とするのかを明らかにするために、劣悪な状況を構成する要素と介入について検討した。対象および方法:対象は、平成12年14年度のK県訪問看護職研究会で報告された、劣悪な状況下で在宅療養を行っていた8事例の高齢者・家族と、そのケア提供者である。方法は、報告された内容の中から劣悪な状況に関する記述、療養者・家族のセルフケア能力の向上と介入に関する記述を抽出し、質的に分析した。結果および考察:劣悪な状況を構成する要素には、<劣悪な生活環境><コントロールされない病状><精神機能の低下><生活リズムの乱れ><ケア提供者を振り回す療養者・介護者><まずい家族関係>が抽出され、これらが相互に関わり、劣悪さを構成していると捉えられた。また、劣悪な状況下でセルフケア能力を向上させた介入には、[バランスのとれた専門的関与]やケア提供者の[気がかり][こだわり][信頼を築く]ケアを基盤に、[感情の表出][力を強くする][調整][傾聴][共感][安心・安全の保証][まきこまれる][関わり続ける][臨床判断][意欲を高める][賭けに出る][距離をとる][わりきる][承認][環境整備]が抽出された。そして、8事例中5事例に、セルフケア能力の向上が認められ、向上が認められなかった要因の一つに、家族関係の調整不足が示唆された。本研究で認められたセルフケア能力の向上の多くは、数値で測定されたアウトカム改善の視点からは認識されにくく、事例検討によるセルフケア能力の向上と介入方法の詳細な分析が、劣悪な状況下での在宅療養を援助する方法に意義をもつと考えられた。【目的】M.メイヤロフは,ケアとはその人の成長を助けることと述べている.ケアのアウトカムについては,費用対効果などの研究があるが,成長を明らかにした研究はみあたらない.そこで本研究では,家族の成長が顕著に現れると考えられた在宅ターミナルケアの事例について,ケアのプロセスを追い家族の成長過程を検討した.【方法】平成1013年度の事例検討会に出された在宅ターミナルケアの6事例を対象に,事例に関する資料およぴ検討会の報告内容を分析対象とし,家族の成長過程について質的に分析した.【結果】事例1では,介護者である嫁は,ケアに関わらせない療養者に対して複雑な思いを抱いていたが,ケアの過程において,その思いが表出されることはなかった.しかし,安らかな死の看取りの後,嫁は気持ちを表出し,他の家族も介護を労うまでに成長した.事例2では,介護者である妻には,強い医療不信によるケアの拒否が認められた.しかし,信頼関係の深まりにつれ,看護婦に自己を表出し依存するようになる.死の間際には,死の受容の揺れが認められたが,最終的には良い看取りと満足を示した.事例3では,医療者への不信と偏見から,在宅ケアに失望し,看護婦との信頼関係も急激に崩れる.しかし,新しい訪間看護体制を受け入れ,結果的には良い看取りと満足を表した.事例4では,介護者は知識不足から,ケアに神経質となり,看護婦の能力を試したり,自立を妨げる過剰なケアを行っていた.在宅療養に対する揺れも認められたが,看護婦への信頼により徐々に安堵し,家族による看取りが達成された.事例5では,介護者は介護に関する様々なことが決断できず,療養者の死に関しても受容と揺れを繰り返した.しかし,ケア能力が向上し,最終的に良い看取りと感謝を示した.事例6では,介護者は療養者の死を受容できず,医療よりも民間療法を優先したケアを行っていた.しかし終末期であることを認めた家族は,死を受容し良い看取りと満足を表すまでに成長した.【考察】家族による終末期介護には,強いストレスと頻繁な揺れを伴う.この様な中,介護を中断せず死を看取ったことは,ケアがもたらした成長といえる.これは全ての事例に認められたが,その過程は家族の対処能力によって多様であり,提供するケアはその能力に応じて,待つ姿勢や揺れにつきあうなど「バランスをとる」必要性が示唆された.【目的】在宅での看取りを達成するために、家族がケアの過程で生じる困難な状況にどのように対処したか、家族対処の特徴と家族の成長、およびその家族対処を促すためになされた看護介入について検討した。【対象および方法】平成1013年度のK県訪問看護職研究会の事例検討会に出された、在宅ターミナルケア6事例の家族と、その事例を担当した訪問看護師6名である。方法は、事例検討会で報告された内容の中から、訪問看護師が捉えた家族の成長に関わる部分を抽出し、とられた家族対処の内容を質的に分析した。また家族対処を支えた看護介入についても分析し、それぞれの構造を明らかにした。【結果および考察】家族対処として、<情緒的支え合い><セルフケア能力の向上><介護者役割を引き受ける><自己表出><あきらめる><依存><揺れ><死の受容><こだわる><療養者の意向に添う>の10項目が抽出された。

その特徴は、核に<こだわる>があり、それを前提に<療養者の意向に沿う>と<介護者役割を引き受ける>があった。そして、これらがく情緒的支え合い><セルフケア能力の向上><自己表出><あきらめる><依存><揺れ><死の受容>という家族対処を支えていた。家族対処を促す看護介入として、[承認][安心の保証][受容][傾聴][待つ][力を強くする][関わり続ける][受けとめる][共感][専心][指示する]の10項目が認められた。その特徴は、核に[こだわる]と[専門的知識・技術]があり、これらを基盤にして在宅での看取りに向けて[関わり続ける]ために、[承認][安心の保証][受容][傾聴][待つ][力を強くする][受けとめる][共感][専心]といったケアが、[バランスをとる]ケアに支えられながら提供されていた。本研究の家族は、ターミナルケアという困難な状況を、様々な対処方法を用い、また看護師の専門的介入によって乗り越え、5家族が在宅死を看取り、1家族が死の数時間前まで在宅ケアを続けていた。すなわちケアの結果としての成長が、全家族に認められた。劣悪な状況下で在宅療養を支えた介入-在宅高齢者と家族のセルフケア能力の向上に焦点をあてて-目的:劣悪な状況下での在宅高齢者および家族に対してどのような介入が、セルフケア能力を向上させ、在宅療養の継続を可能とするのかを明らかにするために、劣悪な状況を構成する要素と介入について検討した。対象および方法:対象は、平成12年14年度のK県訪問看護職研究会で報告された、劣悪な状況下で在宅療養を行っていた8事例の高齢者・家族と、そのケア提供者である。方法は、報告された内容の中から劣悪な状況に関する記述、療養者・家族のセルフケア能力の向上と介入に関する記述を抽出し、質的に分析した。結果および考察:劣悪な状況を構成する要素には、<劣悪な生活環境><コントロールされない病状><精神機能の低下><生活リズムの乱れ><ケア提供者を振り回す療養者・介護者><まずい家族関係>が抽出され、これらが相互に関わり、劣悪さを構成していると捉えられた。また、劣悪な状況下でセルフケア能力を向上させた介入には、[バランスのとれた専門的関与]やケア提供者の[気がかり][こだわり][信頼を築く]ケアを基盤に、[感情の表出][力を強くする][調整][傾聴][共感][安心・安全の保証][まきこまれる][関わり続ける][臨床判断][意欲を高める][賭けに出る][距離をとる][わりきる][承認][環境整備]が抽出された。そして、8事例中5事例に、セルフケア能力の向上が認められ、向上が認められなかった要因の一つに、家族関係の調整不足が示唆された。本研究で認められたセルフケア能力の向上の多くは、数値で測定されたアウトカム改善の視点からは認識されにくく、事例検討によるセルフケア能力の向上と介入方法の詳細な分析が、劣悪な状況下での在宅療養を援助する方法に意義をもつと考えられた。
普及型風車数台と太陽電池パネルによる自然エネルギー複合発電システムの変動特性

1.直径27m,定格出力1kWの小型水平軸風車3台よりなる研究用小型ウィンドファームを琉球大学工学部エネルギー機械工学ビル屋上に建設し,約1年にわたって性能特性,出力変動特性を調べた.その結果小型風車はその構造上,各風車毎の出力変動特性に独立性がかなり高く,複数台風車の出力を合計すればその変動率は単機の較べてかなり小さくなることを,理論的,実験的に確認した.2.同上ウィンドファームに出力800Wの多結晶太陽電池パネルを増設し,風力発電システムと同一系統にした場合の各発電装置の出力特性および相互干渉を調べた.その結果太陽電池パネルの出力変動成分は風力発電のそれに比して,およそ2.0Hz以上の高周波数成分が多く,逆に低周波数成分は少ないという新しい知見を得,結果的に異種発電装置間の複合化も出力変動の減衰に効果的であることがわかった.3.今後の普及型小型風力発電装置への提案として,直径40m,定格出力3kWの可変ピッチ小型風力発電装置を設計し,その製作を8割方完了した.これは,従来固定ピッチが大半であった小型機についても可変ピッチ方式を導入し,ステッピングモータ,ウォーム・ギアおよびマイクロコンピュータ制御によってより安定かつ安全な風力発電装置の開発をめざすものである.4.以上の研究と並行して,沖縄県宮古島において実際に系統連系運転中の250kW風力発電機2機システムの出力変動特性を詳細に解析した.その結果,同島の5万kW系統容量に対して,1万kWすなわち20%までの風力発電システムの浸透は可能との結論を示した.1.直径27m,定格出力1kWの小型水平軸風車3台よりなる研究用小型ウィンドファームを琉球大学工学部エネルギー機械工学ビル屋上に建設し,約1年にわたって性能特性,出力変動特性を調べた.その結果小型風車はその構造上,各風車毎の出力変動特性に独立性がかなり高く,複数台風車の出力を合計すればその変動率は単機の較べてかなり小さくなることを,理論的,実験的に確認した.2.同上ウィンドファームに出力800Wの多結晶太陽電池パネルを増設し,風力発電システムと同一系統にした場合の各発電装置の出力特性および相互干渉を調べた.その結果太陽電池パネルの出力変動成分は風力発電のそれに比して,およそ2.0Hz以上の高周波数成分が多く,逆に低周波数成分は少ないという新しい知見を得,結果的に異種発電装置間の複合化も出力変動の減衰に効果的であることがわかった.3.今後の普及型小型風力発電装置への提案として,直径40m,定格出力3kWの可変ピッチ小型風力発電装置を設計し,その製作を8割方完了した.これは,従来固定ピッチが大半であった小型機についても可変ピッチ方式を導入し,ステッピングモータ,ウォーム・ギアおよびマイクロコンピュータ制御によってより安定かつ安全な風力発電装置の開発をめざすものである.4.以上の研究と並行して,沖縄県宮古島において実際に系統連系運転中の250kW風力発電機2機システムの出力変動特性を詳細に解析した.その結果,同島の5万kW系統容量に対して,1万kWすなわち20%までの風力発電システムの浸透は可能との結論を示した.研究実施計画に沿って、今年度は以下に述べる成果を得た。1.普及型風力発電システム数機による小型ウィンドファームを建設すべく、直径2.7m、定格出力1KWの米国製小型風力発電機2機を新たに購入し、既設の同型風力発電機1機に加えることによって計3機よりなる集合型風力発電システムを本学工学部エネルギー機械工学科ビル屋上に建設した。2.風車3機の諸出力及び同一屋上に設置されたプロペラ式風向風速計出力の計測システムとして、屋上と四階研究室を結ぶ計測ケーブルを付設し、研究室コンピュータにおいて刻々の各種情報を網羅的に収集するシステムを完成させた。3.太陽光発電システムについては、今年度は購入及び連系回路の製作のみにとどめた。4.小型ウィンドファームについては予備的実験ではあるが、(1)米国製小型風車3機はそれぞれほぼカタログ通りの出力特性を有する。しかし、同一ビル屋上ではあるが、設置個所のわずかの差異によつて、特に風向条件により、作動状態が大きく変化する。(2)3機の出力変動はそれぞれ0.01Hzから10Hzに渡る幅広い変動周波数成分を有するが、その合計の変動エネルギースペクトル密度は、各単一風車のそれに対して約1/3にまで減衰する。等の新知見を得ることができた。1.直径2.7m,定格出力1KWの小型水平軸風車3台よりなる研究用小型ウィンドファームを琉球大学工学部エネルギー機械工学ビル屋上に建設し,約1年にわたって性能特性,出力変動特性を調べた.その結果小型風車はその構造上,各風車毎の出力変動特性に独立性がかなり高く,複数台風車の出力を合計すればその変動率は単機の場合に較べてかなり小さくなることを実験的に確認した.2.同上ウィンドファームに出力800Wの多結晶太陽電池パネルを増設し,同一系統における各発電装置の出力特性および相互干渉を調べた.その結果太陽電池パネルの出力変動成分は風力発電のそれに比して,約2.0Hz以上の高周波数成分が多く逆に低周波成分は少ないという新しい知見を得,結果的に異種発電装置間の複合化もシステム出力変動の減衰に効果的であることがわかった.3.今後の普及型風力発電装置への提案として,直径4.0m,定格出力3KWの可変ピッチ

小型風力発電機を新しい考案のもとに設計し,その製作を8割方完了した.4.以上の研究と並行して沖縄県宮古島において実際に系統連系運転中の250KW風力発電機2機システムの出力変動特性を詳細に解析した.その結果,同島の5万KW系統容量に対して,1万KW即ち20%までの風力発電システムの浸透は可能との結論を示した.
不均一反復磁気刺激法の長期効果と脳機能連関：正常者と薬剤抵抗性てんかん患者の比較

不均一反復磁気刺激法(quadripulse transcranial magnetic stimulation, QPS)による1次運動野(M1)刺激は、健常者のM1にhomotopic effectを、1次感覚野にはheterotopic effectを誘導する。また、刺激間隔を50msにしたQPS(QPS-50)によるM1刺激は、健常者の脳機能を抑圧する。平成2829年度には、ミオクローヌスてんかんや難治性てんかんを有する患者の、QPS-50によるM1刺激の治療効果を検討した。その結果、健常者とは逆に、脳機能が賦活化され、運動閾値(active motor threshold, AMT)が低下し、患者の脳の異常な興奮性が示された。一方、同様の刺激を健常者に対して施行すると、M1機能は抑圧され、AMTは変化せず、QPS-50によるM1の長期刺激効果は、健常者とてんかん患者とで異なることが明らかとなった。以上の結果について、平成30年度は論文を作成し、国際誌に投稿した(査読中)。研究成果をまとめ、論文を国際誌に投稿しており(査読中)、順調に進展していると考える。これまでの研究成果をふまえ、発展研究の予備実験や準備を行う。我々は、ミオクローヌスてんかんや薬剤抵抗性てんかんを有する患者のM1をQPS-50で刺激することにより、てんかん抑制効果を呈するのではないかと考えた。しかし、逆に、脳機能を賦活化させるというパラドキシカルな結果に終わった。興味深いことに、QPS-50による脳刺激は、薬剤抵抗性てんかん患者の運動閾値(active motor threshold, AMT)を継続的に低下させており、患者脳の異常な興奮性が示唆された。従来、健常者に対するQPSのM1刺激はAMTに影響しないと考えられていた。しかし、健常者において、QPSによる定期的なM1刺激が脳に与える長期的効果は今まで検討されておらず、患者群での長期効果が疾患特異的なものなのか、健常者でも生じる変化なのかという点は不明であった。平成29年度は、週に1回のQPS-50刺激を4人の健常者に対して連続12週間行い、健常者の脳機能に与えるQPS-50の長期刺激効果を検証した。その結果、QPS-50は健常者のM1機能を抑圧したが、AMTは全く変化させなかった。QPS-50によるM1の長期刺激効果は、健常者とてんかん患者とで異なることが明らかとなり、難治性てんかん患者の脳機能の恒常性に、健常者とは異なる変化が生じているものと推察された。4人の健常者に対して12週間のQPS刺激を行った。薬剤抵抗性てんかん患者のAMTは継続的に低下したが、健常者のAMTは全く影響を受けず、両者の違いは明らかであった。被験者数は少ないが、十分に論文化可能な結果であり、論文作成を開始した。今後は、QPSの大脳刺激が脳波に与える影響を検証する。また、抗てんかん薬の薬効を明らかにするために、QPS刺激による脳機能の変化を検証する。ディスポーザブルの電極やアースの使用量が当初の計画よりも少なかったため、差額が発生した。今後、精力的に実験を進める予定であり、文献収集や論文校正などの費用に充てる予定。論文作成のための資料や英文校正などに生じる費用、実験で要する消耗品の購入費用などが、当初の予定よりも少なく、次年度使用額が生じた。論文掲載時に発生する費用、予備実験に要する消耗品の購入、研究資料の収集などに使用する予定である。
肺胞再生サイトカインを産生する細胞シートの開発、および肺気腫に対する治療への応用

近年、肺気腫をはじめとする閉塞性肺疾患COPDの患者は増加しており、慢性呼吸不全に対する新たな治療戦略の構築が必要である。脂肪細胞特異的発現蛋白であるアディポネクチンAPNがCOPDの病因にアディポネクチン発現の低下が関連することを報告した。実際、APNノックアウトマウスでは、肺気腫を併発することを証明した。このマウスに対して、ワイルドタイプの脂肪補充によって、肺気腫の進行を抑制できる可能性を示した。さらに、組織中のAPN発現を上昇させる薬剤として、PGI2アナログに注目し、同薬剤の投与によりAPNを通して肺再生を促すことができた。本研究により臨床応用につながる解析であると考えている。重症臓器不全の治療には、臓器移植置換型治療が最も有効である。しかしながら脳死ドナー数は限られており、脳死体からの臓器移植の機会は未だ数少ない。近年、肺気腫をはじめとする閉塞性換気障害の患者は増加しており、2020年には全世界の死亡原因の第3位になることが予測されている。したがって慢性呼吸不全に対する新たな治療戦略の構築が必要である。我々は慢性呼吸不全に対する治療手段の可能性の一つとして再生医療に注目してきた。その結果、(1)ラットを用いた左肺全摘モデルにおける代償性肺再生には肝細胞成長因子HGFが関与していること、(2)ラット肺気腫モデルにおいてHGFの外的補充が肺胞・肺血管の再生をもたらすこと、(3)肺気腫モデルにおいて肺容量減少手術に脂肪組織由来幹細胞を投与することで肺胞が再生すること、を明らかにした。このように、動物実験レベルでは肺再生医学の可能性を証明してきたが、肺実質へどのように再生因子を誘導するかなどの問題から、いまだ臨床応用には至っていない。当院内分泌代謝内科が同定した脂肪細胞特異的発現蛋白であるアディポネクチンが心筋再生機能を有し、また呼吸器内科がCOPDの病因にアディポネクチン発現の低下が関連することを報告した。今後、アディポネクチンなどの新規肺胞再生因子の候補を探索し、効率的な投与法を検証することを目的として、COPD肺を対象とした肺再生医学にチャレンジすべくアディポネクチンによる肺再生研究を企画した。現在、COPDモデルマウス実験を通して、アディポネクチンの安全な投与・補充法、投与効果を解析中である。また同時に、われわれ肺移植実施施設として診療にあたる重症呼吸不全患者の血清や手術で得られた生体材料におけるアディポネクチン発現を解析し、学会発表・論文発表をおこなっていく方針である。現代医療の限界である重症臓器不全に対する治療としては、臓器移植置換型治療が最も有効である。近年、肺気腫をはじめとする閉塞性肺疾患COPDの患者は増加しており、2020年には全世界の死亡原因の第3位になることが予測されている。

本学内分泌代謝内科が同定した脂肪細胞特異的発現蛋白であるアディポネクチンが心筋再生機能を有し、また本学呼吸器内科がCOPDの病因にアディポネクチン発現の低下が関連することを報告した。昨年度の解析により、アディポネクチンが発現していないアディポネクチン・ノックアウトマウスでは、50週齢を越えたあたりより、肺気腫を併発することを証明できた。このマウスに対して、ワイルドタイプ・マウスの脂肪を補充(皮下脂肪採取+皮下移植、皮下脂肪採取+脂肪幹細胞採取+細胞移植)することによって、血中のアディポネクチン濃度を上昇させ、肺気腫の進行を抑制できる可能性を示した。また脂肪細胞を抽出して細胞シートにすることで、肺実質に貼付する方法の開発を行い、同様に血中のアディポネクチン濃度を上昇させることを示した。しかし、脂肪補充によるアディポネクチンの誘導は時間的量的には微量であり、肺再生を誘発するためには不十分である。そこで、組織中のアディポネクチン発現を上昇させる薬剤として、プロスタグランディン(PG)I2アナログに注目し、同薬剤の投与によりアディポネクチン発現の上昇を通して肺再生を促す結果を得た。脂肪補充に加えて、PGI2アナログを投与することで肺再生を相乗的に誘導する可能性があり、いずれも臨床応用につながる可能性があると考えている。肺再生医療1HGF、アディポネクチンを用いて肺胞再生に適した条件を検討し、2脂肪組織由来幹細胞を用いて肺胞再生因子産生細胞シートを作成する。3さらに動物モデルにおける肺胞再生因子産生シートの局所貼付の治療効果を動物モデルで検証して、新たな肺再生法を提唱することを目的に研究をすすめてきた。肺胞再生因子産生細胞シート作成に関しては、心臓外科と共同で開発し、実際にHGF、アディポネクチンを産生する細胞種の採取、分化誘導法を確立した。同シートを全身麻酔、人工呼吸下のマウスを開胸し、COPD誘導マウスやアディポネクチン・ノックアウトマウスの気腫肺に貼付した。呼吸機能、ガス交換能はアディポネクチンシート貼付群と対象群で差を認めなかった。パラクライン効果だけでは、同モデルで効果を発揮することは困難と考え、アディポネクチン全身投与モデル(遺伝子導入による過剰発現)を考案中である。また、現在ヒト検体で、COPD肺実質や難病である原発性肺高血圧症での血管内皮におけるアディポネクチンの発現やアディポネクチンレセプター(Tカドヘリン)の発現を探索しており、正常肺に比して高発現しておりその役割を検討していく。1HGF、アディポネクチンを用いて肺胞再生に適した条件を検討し、2脂肪組織由来幹細胞を用いて肺胞再生因子産生細胞シートを作成する。
環境リスクを伴う施設立地の意思決定システムにおける民主性と科学性の統合

本研究では産業廃棄物の処分場立地を事例として、環境リスクを伴う施設の立地選定プロセスを民主性と科学性の観点から検討し、望ましい社会的意思決定手法を構築することを目的とした。「立地選定をめぐる地域住民の意識調査」では、宮城県と新潟県の各1市1町を対象として質問紙調査を行い、立地選定問題における地域住民の意識を把握した。その結果、白石では、自然環境から人体への影響に至る全ての環境リスクに対して、白石での回答が高いという大きな相違点があるものの、両地域とも人体への影響に対する確信度が他のリスクに比べ低下していたり、関連主体への信頼度はほぼ同様の結果であったなど、共通性も少なくなかった。また、国外の事例についてカナダを中心に取り上げ、合意形成に求められる課題を整理した。さらに、「既設の工場等におけるリスクコミュニケーション」では、施設立地の際に論争の主要課題となる環境リスクに関するコミュニケーションのあり方について、化学工場および産業廃棄物の中間処理施設を対象に、施設の地域住民に面接調査を行い、コミュニケーションの成果と課題を抽出した。最後に、「長野県における新たな立地選定プロセスの試み」では、「はじめに立地ありき」という従来の立地選定プロセスではなく、廃棄物問題の政策段階、すなわち廃棄物の減量化の可能性から検討を始め、廃棄物処理の計画を検討し、さらにやむを得ず処理・処分せざるを得ない廃棄物のための処理施設の立地を検討する国内では極めて意欲的なプロセスを紹介し、科学的な観点とともに、民主的な視点も踏まえた新しい立地選定プロセスを実現する可能性についてまとめた。11年度は、主にこれまで実施された意思決定プロセスを類型化し、他国と比較しながらわが国のプロセスの特性を分析するとともに、立地が決定し既に操業している地域の周辺に居住する住民を対象に質問紙調査を行った。具体的には、要綱等の独自制度による廃棄物の扱い、決定プロセスのタイプ、住民の合意レベルなどの点から、わが国の意思決定システムの概要を把握し、既に実施していた北米地域における意思決定システムとの比較を通じて、わが国のシステムの特徴や今後の課題を整理した。また、住民投票によって建設の是非を問うた宮城県白石市の住民に対して10年度に行っていた質問紙調査の解析を進めるとともに、ヒアリング調査によって結果を補完した。この事例と対照するため、処分場の建設が実施された地域に対してヒアリング調査、および質問紙調査を実施した。ヒアリングを行ったのは、岩手県江刺市と新潟県出雲崎町である。いずれも、公共関与型の処分場が既に完成しているが、江刺市の事例は完成後かなりの年月が経過していたため、より詳細な調査を出雲崎町の事例に対して実施した。町役場や計画当時に活動していた住民団体の代表らに対してヒアリング調査を実施した後、選挙人名簿から500名を抽出し、質問紙調査を実施した。質問紙の内容は、白石市で実施したものと比較できるように設計したが、一部の内容は、出雲崎町の事例の特性に即して変更した。郵送による配布回収の結果、4割5分程度の回収率が得られた。本年度は昨年度以前に産業廃棄物を対象とした最終処分場の立地計画地周辺の地域住民に対して行った質問紙調査の結果を様々な角度から分析し、地域住民がリスクを伴う施設立地に対して抱く意識や行動の特性を把握することを試みた。地域住民の決定参加としての住民投票システムは廃棄物問題や自治意識の喚起に一定の効果をもたらしている一方で、立地計画に対して判断を下すのに十分な情報が提供されているとはいえない側面がみられる。海外の事例を踏まえると、こうした点を改善するためにはこれまで一般に実施されてきた多人数を対象とした大会場型のコミュニケーション手法を再検討する必要が示唆される。この内容については、リスク分析学会(The Society for Risk Analysis)の年次学会で発表した。一方、最終年度に構築することを目指している施設立地の意思決定システムにおいては事業者と地域住民との十分なコミュニケーションが不可欠である。しかしながら、現時点では施設立地をめぐるコミュニケーションが実現している事例は極めて少なく、仮に行われていたとしても意思の伝達や情報の交流と呼べるものは少ない。

そこで、既に実施されているコミュニケーション事例として化学工場を取り上げ、関係主体へのヒアリングを中心とした調査に基づいて、コミュニケーションの成果と課題を整理した。その結果、従来から実施している地域貢献活動や地域の代表を対象とした交流活動を通じて工場の活動に対する地域住民の信頼が醸成されつつある一方で、環境リスクに関する情報の非公表、住民間で異なる認識への未対応、コミュニケーションを円滑に進めるためのファシリテーターの確保などが課題としてあげられることを示した。この内容の一部は、リスク研究学会の年次大会で発表した。本年度は、まず立地が進められた事例とそうでない事例を比較し、地域住民を含めた多様な主体間の対話に基づく施設立地のための意思決定システムに必要な要件を抽出することを試みた。具体的には、立地がなされた事例として新潟県出雲崎町、立地されなかった事例として宮城県白石市を対象に、情報提供、環境リスク、廃棄物処理や立地選定に対する考え方、関係主体への信用の4点から比較検討した。その結果、以下の点が両者の共通性として挙げられる。情報提供に対する満足度はおおよそ類似しており、環境リスクについては、両者とも河川汚濁や飲料水の汚染への懸念に比べ、人体に対するリスク認知は低い傾向にあった。さらに、廃棄物処理の責任主体としては地方自治体に比べ国を重視しており、立地選定にあたっては、立地点の安全性が最優先で土地の確保可能性は低い優先順位となっていた。一方、国、県、市・町の順に信用度が増す傾向にあり、民間事業者に対する信用は行政に比べ、1ポイント程度低かった。これに対し、両者の相違点として以下の点が挙げられる。環境リスクに関しては、出雲崎の方がリスク発現の認知度が低いのに対し、白石では処分場による影響がより広い地域に及ぶと認識していた。また、廃棄物処理の責任主体として、出雲崎では排出事業者よりも産廃業者の責任を重くみるのに対し、白石では逆の結果であった。さらに、立地選定の基準として、出雲崎では廃棄物の発生量に対する応分の負担を求める意見が多いのに対し、白石では処分場の分散がより高い基準であった。これらの結果をもとに、リスク認知を始めとする両者の違いを踏まえ、処分場立地がもたらす環境影響をできるだけ客観的かつ理解が容易な情報システムを考案し、モデル的なケースを用いて科学的情報が関係主体間の意思に基づく民主的決定プロセスに生かされるための意思決定支援システムの構築を試みた。
アセチル化修飾によるmTORシグナルの陰陽制御機構と老化制御

最近健康寿命を延ばすためにはインスリンシグナル系がその中心シグナルであることが明らかにされつつあるが、その詳細な制御機構については未だ不明な点も多く残されている。中でもインスリンシグナル系の下流で作用するAktを中心とした活性制御にはmTORC1およびmTORC2と共にmTORを含む2種類の複合体が深く関与している。しかしながら、その活性制御の詳細な分子機構は明らかになっておらず、本研究では細胞質に存在するアセチル化修飾関連酵素が2種類のmTOR複合体の活性制御を行い、さらに抗老化作用だけでなく生活習慣病や神経変性疾患などにも影響を及ぼすことを培養細胞や実験動物を用いて検証を行う。
珪素-珪素、珪素-酸素結合を繰り返し単位に有する新規立体規則性高分子の合成

両末端に水酸基を有する光学活性ジシロキサンを合成し(Org.Lett.,1,549(1999))、ビス(ジメチルアミノ)シラン化合物と重縮合を行った。得られたポリマーは、光学活性ジシロキサンの立体化学を損なうことなくジアイソタクチックでありかつ光学活性であることがわかった(Macromolecules,in press(2000))。また、光学活性ジヒドロキシジシロキサンとジヒドロジシロキサンの脱水素重縮合により、シンジオタクチックポリ(シロキサン)の合成にも成功した(Macromolecules,in preparation)。新しい珪素求核試薬として、光学活性シリルリチウムの合成を検討した。光学活性クロロシランと金属リチウムからの直接反応ではラセミ体が得られた。光学活性ジシランの金属リチウムによる珪素-珪素結合切断反応、光学活性シリルスタナンのアルキルリチウムによる珪素-スズ結合切断反応は、いずれも95%以上立体特異的に進行し、光学的にほぼ純粋なシリルリチウムを生成することを見いだした。生成した光学活性シリルリチウムの立体配置の温度および時間による安定性を評価したところ、温度の上昇とともにラセミ化に伴う光学純度の低下が認められたが、THF中、-78°Cに保てば、5時間以上放置しても光学純度はほとんど変化せず、合成した光学活性シリルリチウムが新しい求核試薬として、それぞれの原子上に不斉中心を有する珪素-珪素結合や珪素-炭素結合を形成する反応に用いることができることを明らかにした(J.Organomet.Chem.,submitted)。
農山漁村経済更生計画書に見る生活習俗の指針とその実態に関する民俗学的研究

本研究は1930年代前半、すなわち昭和10年代にさしかかる時期における生活習俗のあり方を記した農山漁村経済更生計画書の記述を考察するものである。1937年日中戦争や1938年国家総動員法施行など戦時体制にさしかかる直前の農村における生活習俗のあり方とその意味の考察を行った。農山漁村経済更生運動における「農民精神の作興」というスローガンのもと、この当時の生活習俗がどのような行政側からの改善指導がされていったかについて明らかにし、国家と民俗の関わりを戦時体制が確立する直前の動きについて、茨城県、長野県を事例に検討を行った。今年度の本研究は、戦時体制下に入る1930年代を中心に、農山漁村経済更生運動における指定町村の更生計画書を考察し、この時期の生活習俗に関わる指針、目標の意味を探ることを目的とした。特に更生運動第1期にあたる昭和7年からの5年間において、茨城県を対象に、各指定町村が目標とした冠婚葬祭をめぐる生活指針のあり方を分析し、学会発表および研究論文において報告を行った。本研究では昭和10年代にさしかかる時期における生活習俗に対し、公的組織より指針として出されたことの意味について検討を行った。たとえば冠婚葬祭における冗費の廃止、入退営時における贈答慣行の廃止、そして寄合における時間の励行など、更生計画書からは、生活習俗に対してより具体的な改善目標を掲げ、行政村単位に統一化された指針が出されている点がうかがえる。いわゆる「模範的な町村」であるあり方を示すことで、行政村のもとその下部組織であるムラ組織が系統化される流れを読み取ることができる。たとえば冠婚葬祭に関わる冗費を防ぐため、葬式の際使用する道具は、膳椀小屋をムラ単位で共有することで効率的に管理することや、葬式の運営や出席も明確な近隣関係の中で行うよう取り決めが文書化されるなど、各指定町村で目標が明文化されている。もちろんスローガン以上のものはなく、かけ声倒れであろうことも推測できる事例も見かけたが、少なくともこれまで字や組合など比較的各ムラで独自に慣習化され伝承されていたことが、何かしら行政村単位で系統だった生活習俗(いわゆる民俗的慣行)に整えられていく契機になったことは読み取ることができるのである。本研究は、戦時体制下に入る1930年代を中心に、農山漁村経済更生運動における指定町村の更生計画書を考察し、この時期の生活習俗に関わる指針、目標の意味を探ることを目的とした。平成23年度は、特に更生運動第1期にあたる昭和7年からの5年間の茨城県内更生指定村の更生計画書に記載された生活改善に関わる事項を総合して分析し、学会発表および研究論文において報告を行った。あわせて長野県内の更生指定村における満州分村計画を実施した更生指定町村を対象に、その概要と経緯そして分村後の生活習俗の実態について予備的調査を行った。たとえば冠婚葬祭における冗費の廃止、入退営時における贈答慣行の廃止、そして寄合における時間の励行など、更生計画書からは、生活習俗に対してより具体的な改善目標を渇げ、行政村単位に統一化された指針が出されている点がうかがえる。もちろんスローガン以上のものはなく、かけ声倒れであろうことも推測できる事例も見かけたが、.少なくともこれまで字や組合など比較的各ムラで独自に慣習化され伝承されていたことが、何かしら行政村単位で系統だった生活習俗(いわゆる民俗的慣行)に整えられていく契機になったことは読み取ることができるのである。以上あげた成果は、平成22年度から引き続き行ってきたものである。引き続き来年度にかけては、23年度に資料化できなかった長野県における更生指定村の生活改善について系統立てた項目の整理をつける予定である。本研究は、戦時体制下に入る1930年代を中心に、農山漁村経済更生運動における指定町村の更生計画書を渉猟、考察し、この時期の生活習俗に関わる指針、目標の意味を探ることを目的とした。平成24年度は、23年度に引き続き更生運動第1期にあたる昭和7年からの5年間の茨城県内更生指定村の更生計画書に記載された生活改善に関わる事項を総合して分析した。

あわせて長野県内の更生指定村における満州分村計画を実施した更生指定町村を対象に、その概要と経緯そして分村後の生活習俗の実態について予備的調査および関連資料の渉猟調査を行った。本研究では、昭和10年代にさしかかる時期における生活習俗に対し、公的組織より指針として出されたことの意味について検討を行った。たとえば冠婚葬祭における冗費の廃止、入退営時における贈答慣行の廃止、そして寄合における時間の励行など、更生計画書からは、生活習俗に対してより具体的な改善目標を掲げ、各部落(ムラ組織)を統合した行政村単位の統一化された指針が出されている点がうかがえる。いわゆる「模範的な町村」であるあり方を示すことで、行政村のもとその下部組織であるムラ組織が系統化される流れを読み取ることができる。もちろんスローガン以上のものはなく、かけ声倒れであろうことも推測できる事例も見かけたが、少なくともこれまで字や組合など比較的各ムラで独自に慣習化され伝承されていたことが、何かしら行政村単位で系統だった生活習俗(いわゆる民俗的慣行)に整えられていく契機になったことは読み取ることができるのである。それは、満洲分村を多く出した長野県の更生指定村でも読み取ることが可能であった。以上あげた成果は、平成22年度から引き続き行ってきたものである。引き続き来年度の新規研究課題において、茨城県、長野県における更生指定村で生活改善同盟会の活動があった事例を中心に項目の整理をつける予定である。本研究は更生指定町村の生活改善指針を資料化し、対象とする指定町村の聞き取り調査を計画している。長野県に関しては23年度(平成24年1月から3月)に行う予定であったが、所属部局の本務(外部評価委員会の資料作成と準備)におわれ、十分に取材準備ができず予備調査にとどまってしまった。24年度が最終年度であるため、記入しない。対象としている更生指定村の計画書をデータ分析する。現地調査の時間を多く割くようにして、現在行われている生活習俗の実態について、あわせて検討対象としてすすめる。
陽子線治療における実効密度分布のテーラーメード化

高エネルギー陽子線を用いたがん治療の良し悪しは、体内での陽子線の停止位置(飛程)を精度よく制御できるかに強く依存する。本研究では、陽子線治療計画において、体内の阻止能比の決定精度を向上させることで飛程の計算誤差を軽減することを目的とする。阻止能比は陽子線エネルギーに依存するが、これを70 MeVと仮定することで、飛程誤差を軽減できることを明らかにした。また、CT値校正用ファントムのサイズの違いが体内の阻止能比の決定精度に与える影響を調べ、直径21 cmのファントムを用いることで飛程誤差を軽減できることを示した。これらの研究成果については英文誌PMBに掲載(一遍は投稿中)された。本件は、陽子線治療の治療計画において、患者のCT画像から患者内の陽子線に対する実効的な密度(阻止能比)分布を求める変換処理をテーラーメード化することで、この変換に起因する飛程誤差を軽減するための汎用的なアルゴリズムの開発を目的とする。阻止能比は陽子線のエネルギー(速度)に依存するが、一般的な治療計画装置では、ある固定エネルギーを仮定して阻止能比が決定されており、飛程誤差の一つの要因となっている。そこで、体内での飛程誤差を軽減するために、阻止能比の計算で仮定する陽子線の最適なエネルギーを決定した。ICRPの人体数値ファントムを用いてエネルギー依存性を無視すること生じる阻止能比の誤差を見積もり、その誤差を最小にする陽子線のエネルギーが70 MeVであることを明らかにした。この結果は、原著論文としてまとめ英文誌Physics in Medicine and Biologyに投稿中である。次に、任意の被写体のCT画像が作成可能なシミュレーション体系を構築した。タングステン標的・アルミフィルターからなるX線発生装置から管電圧120 kVpの連続X線を発生させ、反応断面積データをもとに被写体内のX線の減弱を計算し、ラドン変換によりプロジェクション像を作成する。これをFBPにより再構成することで被写体のCT画像が作成できる。このシミュレーション体系を用い、校正用ファントムのサイズの違いが体内の阻止能比に及ぼす誤差を見積もった。誤差は当初想定していたよりも小さいことが明らかになった。この結果については、原著論文を執筆中である。更に、上記シミュレーション結果を踏まえ、CT値から阻止能比への変換テーブルを構築するためのCT校正用ファントムを作成した。阻止能比の計算で仮定するべき最適な陽子線エネルギーを決定し、この成果を原著論文としてまとめ英文誌に投稿した。任意の条件下で、様々な被写体のCT画像が作成可能なシミュレーション体系を構築し、CT校正用ファントムのサイズの違いが体内での阻止能比に及ぼす誤差を見積もり、CT値から阻止能比への変換処理をテーラーメード化することで、飛程誤差をどの程度へ軽減できるかを明らかにした。また、このシミュレーション結果を踏まえ、大きさの様々に異なるCT校正用ファントムを設計・制作した。CT値から阻止能比への変換処理をテーラーメード化することで軽減される飛程誤差は当初の想定よりも小さいことが明らかになったものの、研究自体はおおむね順調に進展している。本件の目的は、陽子線治療計画における飛程誤差要因をつぶさに見直すことで治療の高精度化に資することである。特に、患者のCT画像から患者内の阻止能比分布を求める変換処理をテーラーメード化することで、この変換に起因する飛程誤差を軽減するための汎用的なアルゴリズムの開発を目指す。阻止能比は陽子線のエネルギーに依存するが、一般的な治療計画装置では、ある固定エネルギーを仮定して阻止能比を決定しており、飛程誤差の一つの要因となっている。そこで、飛程誤差を軽減するため、まず、阻止能比の計算で仮定するべき陽子線の最適なエネルギーを決定した。ICRPの人体数値ファントムを用い、エネルギー依存性を無視することで生じる阻止能比の誤差を見積もり、その誤差を最小にする陽子線のエネルギーが70 MeVであることを明らかにした。この結果は、原著論文としてまとめ英文誌PMBに掲載された。これをFBPにより再構成することで被写体のCT画像を得る。構築した体系を用い、CT値校正用ファントムのサイズの違いが体内の阻止能比に及ぼす誤差を見積もった。この結果については、原著論文としてまとめ英文誌PMBに投稿中である。上記シミュレーション結果を踏まえ、CT値から阻止能比への変換テーブルを構築するためのCT値校正用ファントムを作成しCT撮影実験を行った。

また、CT値校正用ファントムのサイズの違いが体内の阻止能比の決定精度に与える影響を調べ、直径21 cmのファントムを用いることで飛程誤差を軽減できることを示した。これらの研究成果については英文誌PMBに掲載(一遍は投稿中)された。CT装置や撮影条件別に、作成したCT校正用ファントムの撮影を行いデータを収集するとともに、対応する変換テーブルを作成することで、ファントムサイズと変換テーブルの相関関係を導く。収集したデータや相関関係をもとに、患者のCT画像から実効的な被写体サイズを求める方法や、求めた被写体サイズから、変換テーブルを補正するアルゴリズムを開発する。また、開発したアルゴリズムの精度や様々な症例に対する有用性を検証するとともに、将来の臨床応用に向けたシステムの検討を行う。医学物理学CT校正用ファントムが当初予定よりも安価で作成できたため。本件で開発する、CT値-阻止能比の変換処理をテーラーメード化する手法の有用性を示すための人体模擬ファントムの作成する。また、データ収集用のノートパソコンを購入する。
冗長性を有する筋・骨格系のフィードバックFES制御に関する基礎研究

機能的電気刺激(FES)による筋・骨格系の制御においては,電気刺激時の筋・骨格系の入出力関係(刺激強度-関節角度特性)に冗長性があり,刺激強度の決定が不良設定問題になることが多い.本研究では,そのような系のフィードバック制御を実現するための検討を行い,今年度は以下の成果を得た.1.手関節の2自由度運動に加え,前腕の回内外,肘関節の屈曲・伸展を計測可能にするために,磁気式の3次元位置角度センサを用いて計測システムを構築した.この計測システムを用いてフィードバック制御を行うために,パルスモジュレータを製作し,プログラムの改良を行った.健常被験者での表面電気刺激による制御実験で,これまでの電気角度計を用いたシステムと同様の制御結果が得られることを確認し,フィードバック制御システムの拡張に成功した.2.改良したシステムを用いて,片麻痺患者1名で,健常被験者で行ってきた実験と同様に,手関節2自由度運動の表面電極による4筋刺激によるフィードバック制御実験を行った.電気刺激に対する筋の応答が不適切であることや表面電極ゆえの問題が生じたが,本研究で提案してきた手法により,簡単なパラメータ調整だけでフィードバックFES制御を実現できることを確認した.3.健常被験者で,肘関節の角度が異なる条件で手関節の制御実験を行い,姿勢変化により制御能力に差が現れることを確認した.制御対象に2関節筋を含む場合には,制御器のパラメータを変更する必要があることが示唆された.また,制御中の刺激振幅値に応じてPID制御器のパラメータを変化させる方が,より適切な制御を行える可能性があることも確認された.機能的電気刺激(FES)による筋骨格系の制御においては、電気刺激時の筋骨格系の入出力関係(刺激強度-関節角度特性)に冗長性があり、刺激強度の決定が不良設定問題になることが多い。本研究では、そのような系のフィードバック制御を実現するための検討を行い、本年度は以下の成果を得た。1.健常被験者での刺激実験を想定し、4チャネルの刺激が可能なプログラマブル刺激システムを構築した。パーソナルコンピュータ、信号入出力ボード、アイソレータを中心に構成し、制御アルゴリズムをソフトウェアで記述できるようにした。2.健常者の手関節の2自由度運動を4筋により制御することを対象に、多チャネル刺激データの一括調整法を検討した。ここでは、最初に、各筋の電気刺激に対する入出力特性(刺激強度-関節角度)を電気角度計を利用して計測し、制御時の刺激閾値と最大値を決定して、その間を直線近似した。この直線の傾きを要素とすることにより、刺激強度と関節角度とを関係付ける行列を求めた。制御を行う際には、その行列の一般化逆行列を利用し、制御中の関節角度を電気角度計により計測して、目標関節角度との差から刺激強度の調整量を規定した。この方法について、表面電極を用いた刺激実験により、遅い速度の運動については良好に制御できることを確認したが、目標動作の速度が大きくなると遅れが問題になることが明らかになった。3.応答の遅れの問題を解決するために多入力多出力のPID制御器を構成し、そのパラメータ決定法を提案した。この方法では、CHR法を拡張して多入力多出力の系に適用し、先に求めた一般化逆行列とあわせて、PID制御器のパラメータを決定した。この方法を用いて、健常被験者での刺激実験を行い、目標動作の速度が大きい場合でも、おおむね良好な制御が実現できることを健常被験者での表面電気刺激実験により確認した。機能的電気刺激(FES)による筋・骨格系の制御においては,電気刺激時の筋・骨格系の入出力関係(刺激強度-関節角度特性)に冗長性があり,刺激強度の決定が不良設定問題になることが多い.本研究では,そのような系のフィードバック制御を実現するための検討を行い,今年度は以下の成果を得た.1.手関節の2自由度運動に加え,前腕の回内外,肘関節の屈曲・伸展を計測可能にするために,磁気式の3次元位置角度センサを用いて計測システムを構築した.この計測システムを用いてフィードバック制御を行うために,パルスモジュレータを製作し,プログラムの改良を行った.健常被験者での表面電気刺激による制御実験で,これまでの電気角度計を用いたシステムと同様の制御結果が得られることを確認し,フィードバック制御システムの拡張に成功した.2.改良したシステムを用いて,片麻痺患者1名で,健常被験者で行ってきた実験と同様に,手関節2自由度運動の表面電極による4筋刺激によるフィードバック制御実験を行った.電気刺激に対する筋の応答が不適切であることや表面電極ゆえの問題が生じたが,本研究で提案してきた手法により,簡単なパラメータ調整だけでフィードバックFES制御を実現できることを確認した.3.健常被験者で,肘関節の角度が異なる条件で手関節の制御実験を行い,姿勢変化により制御能力に差が現れることを確認した.制御対象に2関節筋を含む場合には,制御器のパラメータを変更する必要があることが示唆された.また,制御中の刺激振幅値に応じてPID制御器のパラメータを変化させる方が,より適切な制御を行える可能性があることも確認された.