hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
博物館の新たな在り方を模索するための体験学習・ワークショップ評価の構築

本研究は、博物館の体験学習・ワークショップの企画運営の在り方に焦点を当て、システムズエンジニアリングの考え方をベースにしたフレームワークを構築し、従来と異なる視点による評価方法を開発する目的とするものである。以下は,3つの博物館/埋蔵文化財施設の協力を得て行った。まず,システムズエンジニアリングの考え方に基づき、博物館ミッションと,各ステークホルダーの価値という観点から,評価項目を導出する全体フレームワークを構想した。次に,個別の博物館ミッションをブレークダウンし,階層化し整理したのち,機能抽出を行った。次に,顧客価値連鎖分析により博物館を中心とする価値循環を可視化し、ステークホルダーを同定すると同時に、各ステークホルダーが博物館に求める価値を分析した。これにより、博物館がどのような関係性を地域と構築しうるかを模索しつつ,ステークホルダーが求める価値を満たしているかどうかという観点を,評価項目に組み込むことができた。また,参加者により,このフレームワークと手順についての利用性,理解性,有効性についての評価を行ってもらったところ,利用性については改善の余地があるが,理解性,有効性についての評価は高かった。研究成果の評価を行うためのワークショップを進めていくなかで、我々の評価フレームワークは、1.博物館ミッション、2.ステークホルダーへの価値提供、3.博物館の将来像という3つの観点を取り入れていることで特徴づけられるということが明らかになってきた。当初の予定では、本年度はフレームワーク作成を行うことろまでを予定していたが、フレームワーク作成が順調に進んだので、予定を前倒しして、評価まで行うことができた。今後は、利用者の利便性を向上させるため、フレームワークを用いた評価項目づくりの手順や必要とする評価項目を抜き出して作出できるよう工夫を行った上で、評価を進めていく。できれば2019年度中に、本研究の成果により作成した評価項目を用いた、博物館のワークショップ企画を行ってくれる協力施設を見つけたいと考えている。研究分担者による協力施設との打ち合わせや調整のための旅費を計上していたが、調整がスムーズに進んだため、旅費があまり必要ではなかった。2019年度は、大阪圏を中心とした博物館群との共同研究を行う予定なので、旅費として使用する予定である。
レオロジー測定によるナノセルロースのサイズ分布及び分散構造解析

今年度は前年度に引き続いて、レオロジーの手法によるナノセルロースの長さ分布評価について検討した。前年度には、ロックインアンプと動的複屈折測定装置を組み合わせることで、ナノセルロースの長さ分布と相関関係がある緩和時間分布を測定できることを明らかにした。今年度は、本実験手法の信頼性の確認を行い、実際にナノセルロースの長さ分布の評価を試みた。信頼性については、動的粘弾性測定のモデル物質の一つである臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB)/サリチル酸ナトリウム(NaSal)水溶液を用いた測定により確認した。次に、加重平均長が340 nmのナノセルロース/グリセリン分散液を動的複屈折測定に供し、ナノセルロースの緩和時間分布を実測した。剛直性棒状高分子の希薄域における粘弾性理論を適用すると、ナノセルロースの実測緩和時間分布は、顕微鏡観察により得た長さ分布から計算した緩和時間分布と良く一致していた。すなわち、ナノセルロースの長さ分布は動的複屈折測定により評価できることが明らかになった。一方、本分散液を動的粘弾性測定に供すると、動的複屈折とは異なり、半屈曲高分子に類似したスペクトルを示した。動的複屈折では主にナノセルロースの配向由来のモードが観測されるため、ナノセルロースを剛直棒と仮定することができ、剛直性棒状高分子の理論が適用可能であった。しかし動的粘弾性では、配向モードだけでなく引張や曲げなどの屈曲性由来のモードも観察されるため、このような違いが生じたと考えられる。得られた粘弾性スペクトルを半屈曲高分子の経験的粘弾性理論(ハイブリット理論)と比較したところ、ナノセルロースの屈曲性は熱運動によって長軸方向に生じた引張変形に起因することが新たに示された。以上の成果については、現在学術雑誌への論文投稿を準備中である。国内外での学会発表も精力的に行い、計三件の招待講演も行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。ナノセルロースとは、主に木材セルロースを水中で解繊することによって調製される新規バイオ系ナノ材料である。一般に、ナノセルロースは長さ分布を有しており、長さ分布はナノセルロース含有材料の物性に影響を及ぼすと考えられる。これまでに、長さ分布は主に顕微鏡観察法によって評価されているが、顕微鏡観察法では数百本のナノセルロースの分布しか評価できず、水中におよそ数億本あると言われる全ナノセルロースの長さ分布を評価することは困難である。そこで本研究では、分散液の動的複屈折測定により、ナノセルロースの緩和時間分布を評価することで、長さ分布の評価を試みた。はじめに、ナノセルロース/水分散液を用いて測定を行ったところ、非常に低粘度であったため、動的複屈折値を正確に測定することができず、極めて狭い周波数域でしか緩和時間分布を得ることができなかった。高分子の動的複屈折測定においては、時間あるいは周波数スケールと温度変化が互換となる経験則(時間ー温度換算則)が適用できることが報告されている。そこで本換算則に基づき、高沸点かつ高粘度の有機溶媒に分散したナノセルロースを用いて、幅広い温度域で動的複屈折測定を行うことで、ナノセルロースの緩和時間分布の評価を目指した。ナノセルロース/水分散液をグリセリンに溶媒置換したサンプルを用い、動的複屈折測定を行ったところ、幅広い温度域で動的複屈折を測定することができた。その結果、ナノセルロースの緩和時間分布を得ることができた。今後は、得られた緩和時間分布からナノセルロースの長さ分布の評価を試みる。高分子の粘弾性理論に基づき、緩和時間分布から長さ分布を見積もる。得られた長さ分布を、透過型電子顕微鏡法により評価した長さ分布と比較し、本評価手法の最適化および確立を目指す。本研究では、分散液の動的複屈折測定により、ナノセルロースの緩和時間分布を評価することで、長さ分布の評価を行うことを目的とした。ナノセルロース/水分散液の動的複屈折測定から長さ分布を評価するためには、1ナノセルロースどうしの相互作用の影響がみられない希薄分散液を用い、かつ2長さ分布と相関のある緩和時間分布が測定できる広い周波数域で測定を行う必要がある。しかし、ナノセルロース/水希薄分散液は非常に低粘度であるため、動的複屈折の値が微小であり正確に検出することができず、極めて狭い周波数域でしか測定ができなかった。この問題を解決するため、はじめに、動的複屈折値の計測システムを改良することで、ナノセルロース/水希薄分散液の緩和時間分布の評価を目指した。微小信号の測定に適したロックインアンプを動的複屈折測定装置と組み合わせ、ロックインアンプによって微小な動的複屈折値の検出を試みた。しかし、低周波数域ではロックインアンプが機能せず、予想とは反し、緩和時間分布を得ることができなかった。次に、高分子の時間ー温度換算則(時間あるいは周波数スケールと温度変化が互換となる経験則)に基づき、高沸点かつ高粘度の有機溶媒に分散したナノセルロースを用いて、幅広い温度域で動的複屈折測定を行うことで、緩和時間分布の評価を目指した。ナノセルロース/水分散液をグリセリンに溶媒置換したサンプルを用い、動的複屈折測定を行ったところ、幅広い温度域での動的複屈折を測定することができた。以上のように、サンプル種の選定および測定手法の改良において、当初の計画よりも長時間を要したため、進捗がやや遅れてしまった。

前年度には、ロックインアンプと動的複屈折測定装置を組み合わせることで、ナノセルロースの長さ分布と相関関係がある緩和時間分布を測定できることを明らかにした。今年度は、本実験手法の信頼性の確認を行い、実際にナノセルロースの長さ分布の評価を試みた。信頼性については、動的粘弾性測定のモデル物質の一つである臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB)/サリチル酸ナトリウム(NaSal)水溶液を用いた測定により確認した。次に、加重平均長が340 nmのナノセルロース/グリセリン分散液を動的複屈折測定に供し、ナノセルロースの緩和時間分布を実測した。剛直性棒状高分子の希薄域における粘弾性理論を適用すると、ナノセルロースの実測緩和時間分布は、顕微鏡観察により得た長さ分布から計算した緩和時間分布と良く一致していた。すなわち、ナノセルロースの長さ分布は動的複屈折測定により評価できることが明らかになった。一方、本分散液を動的粘弾性測定に供すると、動的複屈折とは異なり、半屈曲高分子に類似したスペクトルを示した。動的複屈折では主にナノセルロースの配向由来のモードが観測されるため、ナノセルロースを剛直棒と仮定することができ、剛直性棒状高分子の理論が適用可能であった。しかし動的粘弾性では、配向モードだけでなく引張や曲げなどの屈曲性由来のモードも観察されるため、このような違いが生じたと考えられる。得られた粘弾性スペクトルを半屈曲高分子の経験的粘弾性理論(ハイブリット理論)と比較したところ、ナノセルロースの屈曲性は熱運動によって長軸方向に生じた引張変形に起因することが新たに示された。以上の成果については、現在学術雑誌への論文投稿を準備中である。国内外での学会発表も精力的に行い、計三件の招待講演も行った。本年度の後半において、ナノセルロース/グリセリン分散液を用いて動的複屈折測定を行うことで、ナノセルロースの長さ分布と相関のある緩和時間分布を得られることを見出した。来年度前半では、得られた緩和時間分布から長さ分布を評価する手法の確立を目指す。具体的には、透過型電子顕微鏡法によりナノセルロースの長さ分布を評価し、高分子の粘弾性理論に基づき緩和時間分布から得た長さ分布と比較検討を行う。現段階では平均長の短いナノセルロースについてのみ検討を行っているが、本サンプルで長さ分布評価法を確立した後、平均長の長いナノセルロースについても同様の検討を行う。来年度後半では、申請時の年次計画に従い、二つ目の研究テーマである「ネットワーク型ナノセルロース分散液の流動特性とサイズ分布解析」を行う。申請者のこれまでの研究に従い、ずり粘度測定により求めたネットワーク型ナノセルロース/水分散液の流動特性(固有粘度)から、ネットワークドメインのサイズを評価する。動的光散乱法により、分散液中のネットワークドメインのサイズを求め、ずり粘度測定より求めたサイズと比較検討を行う。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
対話型授業における児童の学習形態と教師の指導方法に関する学習環境の開発的研究

児童の対話型授業における教師の対話指導方法を開発した。具体的には本研究で開発した授業を小学校教師に実践してもらうという手続きを重ね,新たな対話指導方法を開発した。この指導方法は,教師が児童同士の対話に積極的に参加し,児童とのやりとりをとおして児童の対話の質を高めるというものである。本研究ではこの指導方法を指導的参加と命名した。さらに新たな対話学習として,抽象命題を対話課題とする対話学習を開発した。本研究の目的は,学校現場で実践可能な対話型学習形態と教師の対話指導方法に関する対話型授業デザインを開発することである。こうした目的のもと,21年度の研究として提案した対話型学習形態は,児童自らが対話のなかで出された意見相互の関係づけを行う,という意見の構造化学習であった。また,教師の対話指導方法としては,従来のように児童の対話活動中は教師が傍観するだけという消極的な指導ではなく,教師が積極的に児童の対話のなかに入って,関与を強めるという指導的参加法を提案した。21年度は,研究協力者である小学校教師とともにこの学習形態の検証授業を実施し,その分析を行った。分析のなかでは,この学習形態での児童の対話活動の実相,およびこの学習形態がもつ児童の認知活動への有効性を確認した。さらに本研究で提案した教師の指導方法が実践へ活用可能であることが証明された。この学習形態は,本研究で提案している,対話をとおした児童の認知的力量の育成仮説に基づくものであり,従来の学校現場での授業実践にはなかった斬新な方法である。そしてこの学習形態は,本研究での検証授業による分析の後,鹿児島大学教育学部附属小学校における研究授業の場で一般公立小学校の教師に公開され,その普及を目指す活動が実施された。また本研究で提案された指導方法は,研究代表者が指導助言を勤めた公立小学校での研究授業のなかでも取り入れられた。以上のように21年度の研究成果は,学術論文としての発表のみならず,学校現場のなかに実際に導入され,生かされている点に価値があると言えよう。本研究の目的は,学校現場で実践可能な対話型授業デザインおよび教師の対話指導方法の開発である。こうした目的のもと,21年度には,対話型授業デザインとして児童による意見の構造化学習法を提案した。また教師による児童の対話への指導的参加法という新たな対話指導方法を提案した。これらの学習法と指導法の効果は,小学校での実際の授業のなかで検証された。22年度は,これらの実績に立ち,第一に,21年度に開発した指導的参加法を学校現場に普及させるため,この指導法を導入した場合の諸現象を整理し,実施にあたっての指導法モデルを作成した。このモデルは,今後,教師向けの対話指導法リーフレットを作成する際に用いる予定にしている。第二に,思考力を養成するために有効と考えられる対話のテーマを明らかにし,小学校での授業のなかで実践化した。本研究では,対話を単に表現や伝達の手段として捉えず,思考力育成のための学習形態として捉えている。そのため対話過程のどの部分に思考力育成のためのポイントがあるかを考察した。その結果,対話のテーマをどのような内容にするかが重要であることを仮説化し,この仮説を実際の授業をとおして検証した。第三に,対話の深まりを捉える具体的な指標を提案するために,対話が深まっていく機序を明らかにした。これらは,思考力を養成するための,対話にもとづく学習モデルの開発であると総括することができる。そしてこれらの研究上の成果を,論文と学会発表だけで公表しただけではない。小学校の教師に直接示すことができるようにするための授業研究会を発足させ,本研究成果の普及に努めた。過去3年間の研究の完成年度であった23年度には以下のような成果を得た。平成20年3月告示の学習指導要領のなかで言語活動,表現活動が重点項目とされて以後,小中学校の授業には対話活動が積極的に導入されるようになった。研究代表者は,こうした現状のなかで浮上してきた問題点を,第一に対話をとおして児童が習得する力量が曖昧であること,第二に対話に対する教師の指導方法が確立されていないこと,であると捉えた。これらの問題点を克服するために本研究代表者は,過去3年間(平成21年度から平成23年度)にわたる一連の研究のなかで児童への対話指導方法を開発し,教師の指導的参加と命名した。21年度,22年度の研究ではこの指導的参加の効果を授業実践のなかで検証し,この指導方法が対話型授業の新たな指導方法として有効であることを示した。23年度は,教師の指導的参加という指導方法をモデル化する作業を行った。その目的は,今後,この指導方法を対話指導経験が浅い教師に習得してもらうためのプログラム開発にあった。そのためにはこの指導方法の全体像を整理,体系化しておく必要がある。モデルは以下の6種類の視点から指導的参加の内容を分類した。

すなわち「教師参加時の児童の対話状況」,「教師参加時の児童の意見完成度」,「教師の参加の仕方」,「児童の対話への関わり方」,「指導方法」,「参加後のやりとり」という視点であった。この6種類の視点からみた場合,指導的参加にみられるバリエーションを全体像として明示した。このことによって,新たに指導的参加という指導方法を教師に習得してもらうための道筋を示すことができる。今後はこの全体像のモデルをもとに,指導的参加という対話指導方法の習得を目指した実践研究を行う予定である。
超音波スペクトロスコピーによる定量的骨質評価法の開発

安全・正確な次世代in vivo超音波骨計測を実現するために下記の研究を行った。各種の部位の骨を伝搬した超音波の波形情報からマイクロ-ミクロレベルの弾性異方性を把握した。また高密度な皮質骨では超音波伝搬速度と骨中のハイドロキシアパタイト微結晶配列の高相関を見出し,超音波によるナノレベル骨質測定を可能とした。またシミュレーションによる骨中の超音波伝搬挙動の可視化も実現し,骨計測の基本となる物性データ提供および計測技術開発支援の両側面から超音波骨計測法の改善の方向性を明示した。1)X線回折法による骨ミネラル微結晶の配向測定X線回折法(XRD)を用いて、皮質骨内のハイドロキシアパタイト(HAp)微結晶の配向性と異方性を検討した。特に2θ-ω法、極点図法などにより、ウシ・ヒト大腿骨皮質骨のHApと超音波音速の関連を検討し、Plexiform構造のウシ骨でHAp配向と音速の高相関を指摘した。2)ブリユアン光散乱法による骨梁中の音速測定手法の確立骨梁の薄片試料を作成し、ブリユアン光散乱法を用いて、骨梁部の高周波音速を測定した。骨試料は半透明なので、光散乱測定はノイズが多いが、2桁程度の音速測定に成功した。3)パルス超音波法による高精度音速測定手法の開発と海綿骨の骨梁構造と超音波伝搬特性の検討これまでに開発した高分解能超音波骨計測システムを用いて海綿骨の各部位の超音波伝搬特性の異方性を検討した。試料に応じて使用超音波パルスの中心周波数、音場を最適化した。特に海綿骨中を伝搬する縦波の高速波・低速波に着目して、ウシ・ヒト海綿骨の骨梁構造の異方性と音速の関係が類似していることを見いだした。骨梁構造の異方性は、滋賀医科大学のX線CT装置を借用し、その結果を市販のソフトウェアで解析して、3次元的に計測した。5)X線CTの3次元モデルを用いたFDTDプログラムの開発申請者の研究室で既開発の弾性FDTDプログラムを、X線CTデータから得られた3次元骨梁モデルに適用した。シミュレーション結果は、実際に伝搬した超音波の測定結果を比較検討し、よく似た傾向が得られた。6)試料のBMD、光学観察各試料について、DXA法によるBMD測定および硬組織標本による骨の光学観察を行った。1)X線回折法による骨ミネラル微結晶の配向測定X線回折法(XRD)の極点図法を用いて、ウシ・ヒト皮質骨試料のハイドロキシアパタイト(HAp)微結晶の配向を測定した。また、超音波縦波音速の異方性(入射方向依存性)を円環状皮質骨の円周-骨軸面内で詳細に検討した。これらの結果を比較検討し、HAp配向と音速の相関がR値で0.8程度と極めて高く、音速の異方性にHAp配向が大きく寄与していることを見出した。2)ブリユアン光散乱法による海綿骨骨梁の測定光学測定系の改良を行い、顕微システムによる正確な微小測定領域の設定手法を確立した。その結果、骨梁1本中の超音波縦波音速測定が可能となった。ウシ海綿骨の骨梁を測定した結果、骨梁中の音速は4400-4800m/s程度と皮質骨と同程度の値であることがわかった。3)ヒト海綿骨試料中の縦波超音波伝搬特性の検討フランスにおいて、ヒト海綿骨試料の超音波測定を行った。その結果、ヒト海綿骨試料においても縦波超音波の分離現象が確認された。高速波と低速波の音速は大きな異方性をもち、その音速値は骨体積比だけでなく、骨梁構造に大きく依存することを指摘した。4)X線CTの3次元モデルを用いた音波伝搬シミュレーションの検討19年度に作成した弾性FDTDプログラムを、X線CTデータから得られた海綿骨の3次元骨梁モデルに適用した。骨梁構造と高速波・低速波の音波伝搬特性の関係は実験結果とよく似た傾向となった。また、高速波の伝搬減衰は伝搬初期が最も大きく、複雑な海綿骨の場合、高速波が安定して生成するためにはある程度の初期伝搬距離が必要であることがわかった。1)X線回折法による骨ミネラル微結晶の配向測定20年度に引き続き、X線回折法(XRD)の極点図法をもちいて、ハイドロキシアパタイト(HAp)微結晶の配向と音速の異方性を検討した。ウシ・ヒトの密な構造の骨では、HAp微結晶配向と音速値にはR値で0.8の高い相関があるだけでなく、これらの値の最大方向が骨軸(体荷重の方向)からわずかにずれていることを見出した。このわずかなずれは部位により異なり、体荷重を支える力学的構造が複雑であることを指摘した。

2)ブリユアン光散乱法による海綿骨骨梁の測定ブリユアン光散乱法をもちいてウシやヒトの海綿骨骨梁中の音速測定を行った。各骨梁中の音速の分布を測定し平均値を求めたところ、音速平均値は骨梁形状に依存せず、どの骨梁も同程度の値であった。骨梁の弾性はこれまでナノインデンテーションが報告されているが、本手法では骨梁の長手方向に伝搬する音速(弾性)を測定している。どの骨梁の長手方向の弾性も同じであることは従来から知られていない新しい成果である。3)海綿骨中の縦波超音波伝搬特性の検討ウシ大腿骨の海綿骨を球状加工し、さまざまな方向から伝搬する超音波の音速測定を可能とした。X線CTにより3次元骨梁構造も解析し、各音波伝搬方向の平均骨梁長さやMILパラメータを算出した。その結果従来の指摘と異なり、高速波・低速波の分離伝搬は、骨軸方向以外にも生じることを見出した。この結果は、骨軸に垂直な方向に超音波を伝搬させて高速波・低速波を利用した海綿骨評価ができることを立証している。つまり海綿骨の骨梁構造に鋭敏な高速波を利用した高精度評価の可能性を示している。
間葉系幹細胞シートと組織移植を融合させたハイブリッド型自家神経作成の試み

神経再生誘導管(以下人工神経)や同種神経は、近年自家神経に代わる新たなマテリアルとして開発されているが、iPS細胞や各種成長因子を添加させても自家神経移植に及ばないのが現状である。しかし、その自家神経移植についても再生可能な距離は数cmと限界があり、長い欠損部やレシピエント側の神経が太い場合には移植片内部に供給される血流を確保できない。最も再生能に優れた神経移植は、自家神経に栄養血管を付加させた『血管柄付き神経移植』である。しかし、遊離血管柄付き神経移植術は極めて高度な技術が必要であり、一般的には臨床応用が進んでいない。本研究の目的は、再生医療技術と微小血管外科の手技を用いて自家神経の移植片に血流を付加させることである。具体的には、再生医療の技術を用いて作成した『間葉系幹細胞シート』と、微小血管外科の手技を用いて作製した『血管柄付き筋膜脂肪弁(Vascularized adipofascial flap)』を自家神経と組み合わせることで、『血管柄付き神経』に匹敵する『ハイブリッド型自家神経』(Vascularized tissue engineering nerve)を作成するための基礎的研究を行う。すでに『血管柄付き筋膜脂肪組織』を遊離自家神経移植術と組み合わせることで、有髄神経軸索数の増加や、有髄神経軸索径の増大、髄鞘の厚みの増大が報告されているが、『遊離血管柄付き神経移植術』との神経再生能を比較した報告はない。『ハイブリッド型自家神経』(Vascularized tissue engineering nerve graft)が我々の意図した方法で作成可能であるか、そして同神経移植が『血管柄付き神経移植』に匹敵できるかを明らかにする。7週齢Fischer344ラットの両側大腿骨から骨髄間葉系細胞を採取しT75フラスコを用いて初期培養を行う。細胞培養は、MEMに15%牛胎血清(FBS)と抗生剤を加えたものを標準培地として使用する。2週間後に、トリプシンを用いて細胞を培養皿から遊離させ、これを1×104cell/cm2の細胞密度で6cm径の培養皿に播種する。アスコルビン酸(AscP;82μg/ml)添加標準培地で二次培養を行い、2週間後にスクレパーを用いて『BMSCシート』を採取する。この『BMSCシート』の作製法は完成している。10mmの坐骨神経欠損モデルをラットで作成し、以下の6つの実験群を作製する。1同系ラットの坐骨神経を10mm採取し遊離自家神経移植術を行うAutologous nerve群;AN群、21で自家神経の周囲を『BMSCシート』で被覆するHybridnerve群;HN群、3遊離血管柄付き神経移植術(20mm)を行うFree vascularized nervegraft群;FVNG群、4自家神経の移植片をラットの背部皮下に移植する群negative control群;PC群、評価法として、まず術後4週で、坐骨神経内の軸索再生の評価を長軸像で免疫組織学的行った(成長円錐;GAP43、再髄鞘化部;NF-1、神経細胞;S-100、死細胞;TUNEL)。結果は、坐骨神経の移植片は背部皮下では軸索伸長がないことを4群で確認。これをもとに1、2、3群のシュワン細胞のアポトーシスの率、移植片の内部における軸索伸長の数、速度を比較している。現在免疫染色の結果待ちであり、1と3では明らかに有意差があった。2がどのくらい3と比較して、どのような結果が出るのかを評価していく予定である。上記の実験を、免疫染色の結果をもとに、術後早期である3, 7, 10, 14日での評価を行う。さらには術後4, 8, 12, 16週で、前脛骨筋の筋力、筋実質量、電気生理学試験で複合筋活動電位(compound muscle action potential;CMAP)、足関節の可動域、腓骨神経の組織形態計測を行い、神経再生を評価する。血管内内皮細胞に対してCD31、CD34、SMα-actinで染色し、その局在を評価する。血管新生の評価はICG(Indocyanine green)を用いた近赤外線蛍光イメージング手法を用いてラットに尾静注したICGを赤外線カメラで撮像することでも行う。最終的には、ヒト間葉系幹細胞を用いた研究として、ラットの細胞で得られた結果をもとに、ヒト間葉系幹細胞を用いて検証を進める。Lonza社(ロンザジャパン株式会社)から購入しシート』が作製できることは確認しており、微小血管外科手技の融合による自家神経との『ハイブリッド型自家神経』の実現の可能性が高い。免疫不全動物の坐骨神経欠損モデルを用いて、同様の実験を行いて臨床応用での手技の確立を目指す。

具体的には、再生医療の技術を用いて作成した『間葉系幹細胞シート』と、微小血管外科の手技を用いて作製した『血管柄付き筋膜脂肪弁(Vascularized adipofascial flap)』を自家神経と組み合わせることで、『血管柄付き神経』に匹敵する『ハイブリッド型自家神経』(Vascularized tissue engineering nerve)を作成するための基礎的研究を行う。すでに『血管柄付き筋膜脂肪組織』を遊離自家神経移植術と組み合わせることで、有髄神経軸索数の増加や、有髄神経軸索径の増大、髄鞘の厚みの増大が報告されているが、『遊離血管柄付き神経移植術』との神経再生能を比較した報告はない。『ハイブリッド型自家神経』(Vascularized tissue engineering nerve graft)が我々の意図した方法で作成可能であるか、そして同神経移植が『血管柄付き神経移植』に匹敵できるかを明らかにする。7週齢Fischer344ラットの両側大腿骨から骨髄間葉系細胞を採取しT75フラスコを用いて初期培養を行う。細胞培養は、MEMに15%牛胎血清(FBS)と抗生剤を加えたものを標準培地として使用する。2週間後に、トリプシンを用いて細胞を培養皿から遊離させ、これを1×104cell/cm2の細胞密度で6cm径の培養皿に播種する。アスコルビン酸(AscP;82μg/ml)添加標準培地で二次培養を行い、2週間後にスクレパーを用いて『BMSCシート』を採取する。この『BMSCシート』の作製法は完成している。10mmの坐骨神経欠損モデルをラットで作成し、以下の6つの実験群を作製する。1同系ラットの坐骨神経を10mm採取し遊離自家神経移植術を行うAutologous nerve群;AN群、21で自家神経の周囲を『BMSCシート』で被覆するHybridnerve群;HN群、3遊離血管柄付き神経移植術(20mm)を行うFree vascularized nervegraft群;FVNG群、4自家神経の移植片をラットの背部皮下に移植する群negative control群;PC群、評価法として、まず術後4週で、坐骨神経内の軸索再生の評価を長軸像で免疫組織学的行った(成長円錐;GAP43、再髄鞘化部;NF-1、神経細胞;S-100、死細胞;TUNEL)。結果は、坐骨神経の移植片は背部皮下では軸索伸長がないことを4群で確認。これをもとに1、2、3群のシュワン細胞のアポトーシスの率、移植片の内部における軸索伸長の数、速度を比較している。現在免疫染色の結果待ちであり、1と3では明らかに有意差があった。2がどのくらい3と比較して、どのような結果が出るのかを評価していく予定である。上記の実験を、免疫染色の結果をもとに、術後早期である3, 7, 10, 14日での評価を行う。さらには術後4, 8, 12, 16週で、前脛骨筋の筋力、筋実質量、電気生理学試験で複合筋活動電位(compound muscle action potential;CMAP)、足関節の可動域、腓骨神経の組織形態計測を行い、神経再生を評価する。血管内内皮細胞に対してCD31、CD34、SMα-actinで染色し、その局在を評価する。
集団スポーツ競技の標的到達行為における熟練者の視覚と運動制御に関する実験的検討

本研究では、集団スポーツ競技であるバスケットボールのリバウンド状況における熟練者の視覚探索活動を実験的に検討した。熟練者は複雑に変化する戦術下においても、シューターやマークマンの行為を予測するために、熟練者は視支点を置き周辺視を使って情報を迅速にかつ広域に獲得していることを示唆された。さらに実際のゲーム中において、コート上における熟練選手をボールの動きに基づいて、リバウンド行為を制御する変数の抽出を試みた。その結果、選手の運動を質的に示す運動の様子(運動パターン)を行動分析により分類することが出来た。本研究の目的は、集団スポーツ競技であるバスケットボールのリバウンド行為(標的到達行為)を対象に、集団における熟練選手の行為システムをモデリングし、知覚システムとの関係を可視化することである。集団スポーツ競技は時間的・空間的な制約だけではなく、競技のルールやチーム戦略などの制約が常に存在するため、ヒトの高次な行為を検討するのに適している。平成24年度は、実際のバスケットボールゲーム中においてリバウンド行為が行われた局面に注目し、コート上における熟練選手をボールの動きに基づいて、リバウンド行為を制御する変数の抽出を試みた。そこでまず、バスケットボールのリバウンド状況における熟練者の視覚探索活動を実験的に計測し検討した。男性熟練バスケットボール選手を用いて、3種の戦術が異なる3対3プレイパターン状況下を設定し、マークマンに対してボックスアウトをする(抑える)ことを課題とした。その結果、複雑に変化する戦術下においても、シューターやマークマンの行為を予測するために、熟練者は視支点を置き周辺視を使って情報を迅速にかつ広域に獲得していることが示唆された。平成25年度は、大学体育会バスケットボール部の協力により、選手とバスケットボールの運動学変量を獲得するために、実際の公式ゲームをデジタルビデオ撮影した。ゲーム中においてリバウンド行為が行われた局面に注目し、コート上における熟練選手をボールの動きに基づいて、リバウンド行為を制御する変数の抽出を試みた。その結果、選手の運動を質的に示す運動の様子(運動パターン)を行動分析により獲得することが出来た。そこで、これらの評価特徴変数をデータベース化するところまで研究の進めることが出来た。研究成果は、原著論文とし1本載録(投稿中2本)、また国外学会等で発表を行った。その結果、熟練者はほとんどシューターを視野に入れずに、シューターがシュートする前にマークマンに対して迅速にボックスアウトをしていた。熟練者の注視活動は、3つのプレイパターンによる影響を受けず一定であった。熟練者の視線はシューターではなく、シューターとマークマンの間の空間領域に配置していた。これらの結果は,複雑に変化する戦術下においても、シューターやマークマンの行為を予測するために、熟練者は視支点を置き周辺視を使って情報を迅速にかつ広域に獲得していることを示唆された。また、大学体育会バスケットボール部の協力により、選手とバスケットボールの運動学変量を獲得するために必要十分であろうゲーム数をデジタルビデオ撮影した。以上の結果を用いて、原著論文を一本載録、また国外学会にて発表を行った。本研究は、集団における熟練選手の行為システムと知覚システムとの関係を可視化することである。平成24年度は、男性熟練バスケットボール選手を用いて、3種の戦術が異なる3対3プレイパターン状況における熟練者の視覚探索活動を実験的に計測し検討した。その結果、集団競技において複雑に変化する戦術下での、熟練者の視覚のふるまいを可視化することが出来た。この研究成果を、原著論文一本にまとめ、国外学会にて発表したが、平成24年度では視覚システムと行為システムの関係を可視化するところまでは至っていない。しかし、リバウンド行為を制御するであろう運動学的変数は獲得しているため、次年度では視覚探索活動とそれらの運動学変数の関係を考察することが課題である。また、実際のバスケットボールゲーム中においてリバウンド行為が行われた局面に注目し、コート上における熟練選手をボールの動きに基づいて、リバウンド行為を制御する変数の抽出を試みた。そこで、これらの評価特徴変数をデータベース化し分類することが次年度での課題となる。

成果報告の場において、他の同分野の研究者からのアドバイスを受け、上記の課題だけでなく、次年度で改善する予定である様々なデータ、特に運動学変量を簡便に獲得する手法の手がかりをみつけることができ、平成24年度の遅れを次年度では充分に取り戻せる段階にある。今後の推進方策として、平成24年度の結果を鑑み次の2点を予定している。一つ目は、実際のゲームを再現した環境下(日本バスケットボール協会公認コート、リング、ボール等)で多人数同時計測し、熟練選手のリバウンド行為の動作パターンを定量的に検証する。熟練選手のリバウンド行為中の眼球運動を計測し、時間的・空間的な制約、競技のルールや戦略などの制約を考慮し、平成24年度で得られた結果と比較することで、リバウンド行為の理解を深める予定である。現段階では、光学式モーションキャプチャシステムを用いて、熟練者の詳細な運動学変量を獲得する予定であるが、計測環境やデータ処理環境を更なる拡充させるための物品の購入も検討している。二つ目は、実際のバスケットボールゲームを撮影し、更なるデータの拡充を継続することで、データベースの信頼性や、可視化したモデルの妥当性を向上させることを目指す。平成24年度と同様に研究成果は、適宜公の場(国内・国外学会、原著論文等)で発表する予定である。また、協力して頂く大学体育会バスケットボール部だけではなく、所属大学の地域クラブや学校(高校、中学等)に情報を発信し、アウトリーチ活動を充実させる。次年度の研究費の使用計画として、主に2つに分けられる。一つ目が、物品購入費である。次年度も同様に、計測環境の充実のために、物品を購入する必要がある。研究の進捗具合に応じて、光学式モーションキャプチャシステム、または眼球運動計測器のいずれかの物品に絞り購入する予定である。一般的に光学式モーションキャプチャシステムは非常に高価であり、計測プログラムの変更が不可能である。しかし、購入予定であるシステムは安価かつ筆者が計測プログラムを自由に作成することが可能であるため、研究活動を充実させる経費として妥当であると考える。また、眼球運動計測器もまた高価であるが、研究の特徴である多人数同時計測のために複数台必要となる。しかし、これらの物品購入は、更なる計測環境の拡充のためであるため、研究計画に支障をきたすことはない。二つ目は、成果発表や情報収集に必要な旅費である。次年度は本研究の最終年度にあたるので、2年で得られた研究成果を国内、あるいは国際会議で報告する予定である。本研究は学術的にはもちろん、様々な競技レベルのデータを確保することで、人材発掘のためのスキル判別に応用でき、コーチングの基礎資料として指導現場への貢献度が非常に高いと考えている。質の高いアウトリーチ活動のためにも、これらの経費を計上した。
発現誘導システムで制御するRNA干渉を用いた糖尿病黄斑浮腫の治療

本研究の目的は、レトロウィルスベクターを遺伝子導入手技に用いて、抗vascular endothelial growth factor (VEGF)作用を持つSiRNAを持続的にかつ誘導性に眼内で発現させて、糖尿病網膜症を治療する方法の開発を試みることである。レトロウィルスベクターによる遺伝子導入は、増殖細胞にのみ行われる。このため、眼球内に増殖細胞を作り出す工夫として、レーザー光凝固を採用した。VEGF過剰発現により糖尿病網膜症様の網膜変化を生じるKimbaマウスにおいて、VEGF過剰発現およびその抑制効果を経時的に評価する目的で、マウスにおいて蛍光眼底造影、光干渉断層計検査も確立した。本研究ではレトロウィルスベクターを遺伝子導入手技として用いる。導入された遺伝子の発現は長期間維持されるが、遺伝子導入効率をあげる事が、一つの大きな課題となる。レトロウィルスベクターは、増殖する細胞にのみ、遺伝子を導入するので、眼球内に増殖細胞を作り出す工夫として、レーザー光凝固を採用した。まず、信州大学の動物舎で、マウスに網膜のレーザーを行うシステムを構築した。ヒトに用いるレーザーで、マウスを散瞳して、カバーグラスを接眼レンズとして角膜に接触させることで眼底観察が可能で有り、通常のレーザーシステムを用いて、網膜のレーザー凝固が可能であった。さらに、網膜神経線維層を破壊せず、外層のみに障害をとどめる凝固条件を検討し、第一報として報告した。(Effect of Laserwavelength on delivering appropriate laser burns through theopaque lens usinga pattern scan laser. Hirano T, Murata T. Ophthalmic Res. 2014;51(4):204-9)次に、糖尿病網膜症類似の病変を発症する、網膜でVEGF(vascular endothelial growth factor)を過剰発現するマウスであるKimbaマウスで、蛍光眼底造影、光干渉断層計の所見を採る主義を確立した。眼底撮影には前置レンズを、マウス用のコンタクトレンズを工夫し作成すること、散瞳を撮影直前に行い前房の混濁を避けることなどの工夫で、ヒトを撮影した場合と同程度の、精度の高い画像を撮影可能となった。特に、蛍光眼底造影で、無灌流領域を検出できるようになったので、眼底所見と併せて、摘出眼より灌流正常の部位と、無灌流領域をわけて、標本を採取できるようになった。これらの手法を用いて、siRNAで眼球内のVEGF活性を抑制することを直接的に試みることができるようになった。特に、real time PCR、western blotでのVEGF産生および活性の抑制を確認できることは、今後の研究で極めて有用な手技となると期待される。レトロウィルスベクターを遺伝子導入手技として用いて、抗VEGF作用を持つSiRNAを持続的にかつ誘導性に発現させて、糖尿病網膜症を治療する方法の開発を試みた。レトロウィルスベクターは、増殖する細胞にのみ遺伝子を導入する。このためまず通常定常状態にある眼球内に増殖細胞を作り出す目的で、マウスに網膜のレーザーを行うシステムを構築した。Hirano T, Murata T. Ophthalmic Res. 2014;51(4):204-9)この過程で種々の通常ではOCTで網膜を観察できない。次に網膜でVEGF(vascular endothelial growth factor)を過剰発現するマウスであるKimbaマウスは、糖尿病網膜症類似の病変を発症する。Kimbaマウスにおいて、レーザー凝固だけでなく、蛍光眼底造影、光干渉断層計の所見を採る手技を確立した。これらの手法を用いてマウス網膜でreal time PCRをもちいて、VEGF産生および活性の抑制を確認する手技が確立でき、SiRNAでVEGF産生を抑制できていることを確認することを目指して研究を継続して行った。残念ながら未だin vivoでVEGF産生を、遺伝子導入した細胞で作らせたSiRNAで抑制できることを確認できていない。本萌芽研究は終了するが、今後も継続して研究を行っていきたい。kimbaマウスはヒト型VEGF過剰発現により、糖尿病網膜症に類似した網膜浮腫と血管新生をおこすことが報告されたマウスである。当研究室では、kimbaマウスを飼育観察するシステムの開発を今年度ほとんど完成させることができた。すなわち、以下のような点を可能とした。1)安定したマウス数の確保。自家で妊娠出産をおこない、実験に必要なマウス数を確保できる体制を確立した。2)蛍光眼底造影の高画質撮影を可能とした。

従来、ヒト様の眼底カメラを用いると、マウスの眼底が全体を一度に写すことができず、暗い部分は血流が途絶えているのか、写真が写っていないだけなのかの判定が難しかった。我々はコンタクトレンズと、光学経路に2枚のレンズを追加した特殊な眼底カメラを用いて、マウスの眼底をヒトの眼底カメラで、全体を高画質で撮影できる技術を完成した。3)網膜浮腫の観察を確認する上で必須の、光干渉断層計をマウス用のアダプターを設置することで、高画質のEllipsoid zoneやcystoid macular edemaを詳細に観察できるカメラを完成させた。4)研究代表者は以前、レトロウィルスベクターを用いて、網膜光凝固斑に選択的に遺伝子導入し、その治療効果を高めることが可能であると報告している。眼科学レトロウィルスでVEGF発現をブロックするsiRNAを持続的に網膜で発現させることで、糖尿病網膜症類似の網膜浮腫と網膜血管新生を治療できることを証明する事が最終目的である。なお、レトロウィルスの遺伝子導入効率の低さは、網膜レーザー凝固を行い、網膜内に増殖する細胞を誘導して、ここに遺伝子を導入することで効率を高め、更に浮腫が起きる病巣の近傍で、SiRNAを発現させることが可能となると考えている。Kimbaマウスは人間と同様に、網膜症は無治療だと牽引性網膜剥離となり、最終的には病勢が燃え尽きる。この時期にVEGF発現抑制し続けることは、survival factorとしてのVEGFの活性を抑制してしまうので、糖尿病網膜症類似の病変が治療終了後は、遺伝子発現誘導システムを利用して網膜でのsiRNA発現を止める技術を確立することを計画している。ウィルスベクターによる遺伝子発現は、テトラサイクリンによるTet-On/Off発現誘導システムをはじめとして、種々の発現誘導システムで制御できる。その発現は付加するテトラサイクリン(ドキシサイクリン)の用量依存性に、siRNAの産生が制御できる。抗生物質を長期間使用することは副作用が懸念されるが、現在あらゆる物質(蛋白質、有機化合物質、無機化合物質)を誘導物質として誘導が可能とされている。例えば、カロリー0食品のアステルパームなどを用いれば長期発現で副作用なく、しかも摂取をやめれば遺伝子発現が止まる。
糖代謝制御機構を標的とする抗癌治療戦略の構築

Na/グルコース共役輸送担体-1(SGLT-1)を標的因子とする、癌治療戦略の構築を念頭とする検討を行った。副腎皮質癌細胞では、SGLT-1/ 3/ 5/ 6、EGFRの発現を認めた。EGFR阻害剤は単独添加により、濃度依存性に腫瘍細胞死を誘導した。一方でSGLT-1阻害剤は、単独添加では有意な腫瘍細胞死を認めずも、EGFR阻害剤との併用下で腫瘍細胞死を相加的に増強した。またPCR Arrayでは、SGLT-1阻害剤とEGFR阻害剤は相加的にPPAR関連遺伝子(PPARγ, PGC-1α)やSNAP25、IFN-γ、Insulin receptorの発現を増加させた。細胞内糖代謝制御に関わるSGLT-1阻害剤は腫瘍細胞死をEGFR阻害剤との併用条件下で相加的に誘導することが明らかとなった。副腎癌に対する分子標的療法の試みとして,上皮成長因子受容体(EGFR)阻害剤の臨床応用が報告された(JCEM, 2008).EGFRはNa/グルコース共役輸送担体-1(SGLT-1)に結合することでSGLT-1を安定化し,細胞内へグルコースを輸送し続けていることが明らかとなり,癌治療戦略の標的因子として注目されている(Cancer Cell, 2008).そこで我々は副腎皮質癌細胞における糖代謝酵素の発現を検討し,SGLT-1阻害剤の同細胞に及ぼす効果を検討した.方法として,1.ヒト副腎皮質癌細胞(H295R, SW-13)におけるSGLT-1/2及びEGFR (variant 1-4)の発現解析を行った.2.同細胞を用いて,EGFR阻害剤:AG1478及びSGLT-1阻害:Phlorizinの腫瘍増殖に及ぼす効果をApopercentage assayで,糖代謝関連遺伝子に及ぼす効果をPCR Arrayを用いて検討した.3.2の条件下において,細胞内に蓄積したApopercentage Dyeを蛍光光度計を用いて定量化した.結果,副腎皮質癌細胞において,SGLT-1,EGFRの発現を認めたが,SGLT-2の発現は認めなかった.EGFR阻害剤は単独添加により,濃度依存的に腫瘍細胞死を誘導した.SGLT-1阻害剤は,単独添加では有意な腫瘍細胞死を認めなかったが,EGFR阻害剤により誘導された腫瘍細胞死を相加的に増強させた.またPCR Arrayでは,SGLT-1阻害剤とEGFR阻害剤は相加的にPPAR関連遺伝子群の発現を増加させた.副腎皮質癌細胞を用いた実験系において,細胞内糖代謝制御に関わるSGLT-1阻害剤は腫瘍細胞死をEGFR阻害剤との併用条件下で相加的に誘導することが明らかとなった.副腎癌に対する分子標的療法の試みとして;上皮成長因子受容体(EGFR)阻害剤の臨床応用が報告された(JCEM,2008).EGFRはNa/グルコース共役輸送担体-1(SGLT-1)に結合することでSGLT-1を安定化し,細胞内へグルコース輸送を行うことが明らかとなり,癌治療戦略の標的因子として注目されている(Cancer Cell,2008).そこで我々は副腎皮質癌細胞における糖代謝酵素の発現を検討し,SGLT-1阻害剤の同細胞に及ぼす効果を検討した.方法として,1.ヒト副腎皮質癌細胞(H295R,SW-13)におけるSGLT-1/2/3/4/5/6及びEGFR(variant1-3)の発現解析を行った.2.同細胞を用いて,EGFR阻害剤:AG1478及びSGLT-1阻害:Phlorizinの腫瘍増殖に及ぼす効果をApopercentage assayで,糖代謝関連遺伝子に及ぼす効果をPCR Arrayを用いて検討した.3.2の条件下において,細胞内に蓄積したApopercentage Dyeを蛍光光度計を用いて定量化した.結果,副腎皮質癌細胞において,SGLT-1/3/5/6,EGFRの発現を認めたが,SGLT-2/4の発現は認めなかった.EGFR阻害剤は単独添加により,濃度依存的に腫瘍細胞死を誘導した.SGLT-1阻害剤は,単独添加では有意な腫瘍細胞死を認めずも,EGFR阻害剤により誘導された腫瘍細胞死を相加的に増強させた.またPCR Arrayでは,SGLT-1阻害剤とEGFR阻害剤は相加的にPPAR関連遺伝子(PPARγ,PGC-1α)やSNAP25,IFN-γ,Insulin receptorの発現を増加させた.副腎皮質癌細胞を用いた実験系において,細胞内糖代謝制御に関わるSGLT-
ERK経路阻害剤による半月体形成性腎炎抑制効果の検討

半月体形成性腎炎は急速に進行する予後不良な急速進行性糸球体腎炎の典型的病理像である。その病態に細胞内シグナル伝達機構の一つであるExtracellular regulated kinase(ERK)1/2およびERK5が関連していることがこれまでの研究でわかってきている。本研究は、ラット半月体形成性腎炎モデルにERK1/2のリン酸化を阻害するMEK1/2阻害剤およびERK5のリン酸化を阻害するMEK5阻害剤を投与することにより、その腎炎進展の抑制効果を検証するものである。
多品種極少量生産における製品モデルに基づいた機械部品の再利用支援環境の構成

以下の方法で,幾何品質記述をもった機械製品モデルのコンピュータ上への構築法を提案し、この製品モデルを利用して製品の挙動から劣化状態を予測するシステムを構成した。さらに、製品モデルベースの機械部品の再利用支援環境の構成を提案した。1.劣化状態を表現するために既存の幾何公差の概念を拡張し、部品形状の偏差や劣化による変形を表現するためのパラメータである「形状公差」表現と、幾何要素同士の接続関係を表す構造に対応する「幾何関係拘束」表現からなる「幾何品質表現」の枠組みを、製品モデル内に導入する方法を提案した。2.異なる部品間の2つの幾何要素が接触した状態で相対運動をする部分に定義された幾何関係拘束に対して、「可動要素」表現を規定した。通常、ひとつの製品機能発現単位である「機構」は、複数の可動要素で構成されている。ひとつの機構に対してひとつの原因リストを生成し、このリストに、対応する機能要求に影響を与える機構の可動要素の組み合わせを列挙し、その挙動への影響を機構挙動シミュレーション用ソフトウェアを用いて算出し、リスト中に記述した。3.製品の使用履歴から満たされていない機能を見つけ、その元の機構に対応する原因リストから、各可動要素の劣化状態を推定した。4.幾何関係拘束に対して推定された変形を、可動要素を構成している各幾何要素の形状公差に配分し、各幾何要素の最大劣化量を予測した。5.予測結果を部品の構成幾何要素の幾何品質記述として各部品モデルに付加した。6.この部品モデルを素材ライブラリに登録し、新造の無垢な素形材のモデルと一度使用され再利用を待つ部品モデルの両方のモデルが、混在して登録できるように素材ライブラリを構成することにより、再利用される部品は以前に使用されていた製品種別とは無関係に別の製品でリユースすることを前提にした循環型生産システムを構成できることを示した。本年度は、幾何品質記述をもった機械製品モデルのコンピュータ上への構築法を検討し、この製品モデルを利用して製品の挙動から劣化状態を予測するシステムを構成するための準備を行なった。その方法は、次のとおりであった。1.市販の3次元CADソフトウェアを用いて、例題製品の形状モデルを作戌した。2.劣化状態を表現するために既存の幾何公差の概念を拡張し、部品形状の偏差や劣化による変形を表現するためのパラメータである「形状公差」表現と、幾何要素同士の接続関係を表す構造に対応する「幾何関係拘束」表現からなる「幾何品質表現」の枠組みを、製品モデル内に導入する方法を提案した。3.磨耗等の幾何的な劣化が生じるのは、異なる部品間の2つの幾何要素が接触した状態で相対運動をする部分である。このような部分に定義された幾何関係拘束に対して、さらに「可動要素」表現を規定した。4.次に、運用段階を経た製品の使用履歴から満たされていない機能を見つけ、その元の機構に対応する原因リストから、各可動要素の劣化状態を推定した。選ばれた原因リスト内で、各可動要素について予測された複数の組み合わせの中から、最大の幾何的変形量を選び、対応する幾何関係拘束に対する推定変形とした。5.さらに、幾何関係拘束に対して推定された変形を、可動要素を構成している各幾何要素の形状公差に配分し、各幾何要素の最大劣化量を予測する方法を提案した。本年度は、前年度の研究結果を反映した製品モデルを計算機内に構築し、製品モデルベースの機械部品の再利用支援環境の構成を提案した。

さらに、この環境を循環型生産ラインに取り込み循環型製品ライフサイクル全体を支援することを提案した。その方法は、次のとおりであった。1.前年度の研究結果により製品を構成する各部品の幾何品質表現の枠組みが与えられたので、この幾何品質表現をもった製品モデルを、二つの例題製品について実際に計算機内に構成した。2.各例題製品について、前年度の研究結果として提示されている原因リストと製品モデルを利用して、製品を構成する各部品の幾何的劣化状態を予測し、結果を部品の構成幾何要素の幾何品質記述として各部品モデルに付加した。これにより、製品がその使用期間を終えて部品に分解された場合、最終使用時の製品挙動や製品の使用履歴から、各構成部品の劣化状態として部品モデルに反映する方法を提供した。3.劣化状態が部品の幾何要素に反映された部品モデルを素材ライブラリに登録し、新造の無垢な素形材のモデルと一度使用され再利用を待つ部品モデルの両方のモデルが、混在して登録できるように素材ライブラリを構成することにより、多品種極少量生産において、再利用される部品は以前に使用されていた製品種別とは無関係に別の製品でリユースすることを前提にした循環型生産システムを構成できることを示した。すなわち、工程設計システムにおいて、組立て部品としてそのまま使えるものがあるか、ない場合には加工量(ないし加工工程)が一番少ないものはどれかということの検索のために、工程設計システムが素材ライブラリを参照するようにシステムを構成することにより、部品のリユースラインを従来の生産ラインに接続することが可能となった。以上により循環型生産システム構成の基礎を与えた。