hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピニングデスクの動作解析・モデリングとロボットによる制御

本研究は、1つ目にスピニングデスクの動作解析・モデリングとロボットによる制御を目的としている。まず、人間の器用な技量としてスピニングデスクの操作を取り上げ、動力学モデルを構築する。その妥当性を検証するために計算機シミュレーションを行う。次に、導出したモデルに基づきスピニングデスクの操作を実現するための制御則を構築し、その有効性を計算機シミュレーションにより検証する。これと平行して、実験装置を製作し、実験により導出したモデルの妥当性と提案した制御則の有効性を検証する。さらに、本研究では、2つ目として音声を通じて人間とロボットが協調して、スピニングデスクの制御を行うことを目標としている。これは、ロボットと音情報処理に基づく人間とのコミュニケーションの研究のみならず、人間との力学的干渉を考慮したとロボットと人間との協調制御に関する研究を融合させなければ達成できない、非常に独創的な研究課題である。今年度はスピニングデスクの動作解析を行い、その動力学モデルの導出を行い、導出したモデルに基づいた制御系設計の設計とシミュレーションによる検証を行なった。また、ロボットと音情報処理に基づく人間とコミュニケーションに関しては、信号処理技術を用い、人間が発する音声が振動としてどのように脳に伝達されるかを解明することを試みた。ヨガのハミングを例にとって、ハミングにより脳がリラックスすることを検証し、そのメカニズムの解明に取り組んだ。鼻で発生した振動が頭蓋骨を介して、脳を振動させその結果、脳がリラックスするという仮説を立てた。脳磁波計やPDFフィルムを用い、アルファー波・ベータ波や頭蓋骨の振動などを計測し、その仮説の妥当性を確認した。その成果を国際会議での発表や特許出願することにより公表した。本研究は、スピニングデスクの動作解析・モデリングとロボットによる制御を目的としている。さらに、本研究では,音声を通じて人間とロボットが協調して,スピニングデスクの制御を行うことを目標としている.これは,ロボットと音情報処理に基づく人間とのコミュニケーションの研究のみならず,人間との力学的干渉を考慮したとロボットと人間との協調制御に関する研究を融合させなければ達成できない,非常に独創的な研究課題である.今年度は研究期間が4ヶ月と短いので、研究開発の準備の整える段階であり、以下のことを行なった。音声情報処理・信号処理アルゴリズムの開発スピニングデスクの動作解析・動力学モデルの構築スピニングデスクの動力学モデルをラグランジュの運動方程式を用いて導いた。本研究は、1つ目にスビニングデスクの動作解析・モデリングとロボットによる制御を目的としている。まず、人間の器用な技量としてスビニングデスクの操作を取り上げ、動力学モデルを構築する。次に、導出したモデルに基づきスビニングデスクの操作を実現するための制御則を構築し、その有効性を計算機シミュレーションにより検証する。さらに、本研究では、2つ目として音声を通じて人間とロボットが協調して、スビニングデスクの制御を行うことを目標としている。今年度はスビニングデスクの動作解析を行い、その動力学モデルの導出を行い、導出したモデルに基づいた制御系設計の検討を行なった。また、ロボットと音情報処理に基づく人間とのコミュニケーションに関しては、信号処理技術を用い、人間が発する音声が振動としてどのように脳に伝達されるかを解明することを試みた。脳磁波計やPDFフィルムを用い、アルファー波・ベータ波や頭蓋骨の振動などを計測し、その仮説の妥当性を検討した。

ヨガのハミングを例にとって、ハミングにより脳がリラックスすることを検証し、そのメカニズムの解明に取り組んだ。鼻で発生した振動が頭蓋骨を介して、脳を振動させその結果、脳がリラックスするという仮説を立てた。脳磁波計やPDFフィルムを用い、アルファー波・ベータ波や頭蓋骨の振動などを計測し、その仮説の妥当性を確認した。その成果を国際会議での発表や特許出願することにより公表した。
オルガネラの遺伝的制御

葉緑体やミトコンドリアなどの自己増殖性オルガネラにはそれぞれ独自のDNAゲノムがあり、眞核細胞の中にあって独自の遺伝系を形成しているが、一方また核遺伝子にも多くの構成蛋白質を依存している。本研究班は、このようなオルガネラを中心に、オルガネラに対する遺伝的制御の問題をオルガネラと核との両面から研究し、相互間の調節制御機構を明らかにしようとするものである。まずその基礎として、葉緑体ゲノムの全容を把握するため、ゼニゴケ葉緑体を1種のモデル系としてその全DNA塩基配列(121024bg)を決定した(小関,大山)。そしてDNAデータバンク等を利用した解析から、全体として136個の遺伝子が検出されたが、リボソーム,光化学系,ATpase系,RuBisCo酵素など、多くの蛋白質複合体のいずれについても葉緑体遺伝子のみでは完成しないことが明らかになった(小関,大山)。これら複合体のうち、ATPase系【F_1】や【F_0】の共通のサブユニットが、葉緑体とミトコンドリアの両者で核依存であるが、たとえばγとδサブユニットは両者の間で血清学的に異なることが示され、核はそれぞれのオルガネラ用の遺伝子をもっていることが示唆された(渡辺)。ATPase系は大腸菌などとも基本的に共通であり、変異体を利用した相補性や互換性の研究も進められている(二井)。また葉緑体のRuBisCo酵素については、エンドウの実生を用いた研究から光刺戟による協調的発現がmRNAレベルで調節されており、光照射によって葉緑体DNAの複製が促進されるために、葉緑体のL-サブユニット遺伝子については遺伝子量効果の増加がその一因となっている(佐々木)。一方、動物細胞のミトコンドリアについては、核遺伝子によるカルバミリン酸合成酵素(CPS)を中心に、肝細胞への分化やホルモン刺戟などに伴う遺伝子発現の調節や、ミトコンドリアへの局在化機構などについて興味ある結果が得られている(北川)。
フィジカル・コンピューティング環境を活用した実験教材の開発

○研究目的:近年フィジカル・コンピューティング、パーソナルファブリケーションなど、ユーザー主導型のイノベーションが起こりはじめている。しかし、これらの実現にはあらゆる言語や環境に対するライブラリが提供されているわけではなく、相互に連携し日常生活のあらゆるモノや空間に遍く入り込みサービスを提供するユビキタス環境ではそれに適したハードウェア・ソフトウェア開発が必要である。早い段階で実際に動作するプロトタイプを素早く製作-評価するサイクルを繰り返して行うことは、高専学生においても、万能なモノづくりに効果的であり、本研究では次の時代を担う高専学生が自ら様々なセンサを有するコンピューティング演習を通じ、創造の自由度を向上させることで世界の広がりや楽しさにつなげることを目的としている。○研究方法:1.フィジカル・コンピューティング用教材の試作マイクロコントローラArduino+ライブラリと18種類のセンサ、3種類のLED、2種類のモータなどのモジュール群を使用し、ActionScript3/Processingを組み合わせ、ブレッドボード上での演習、また安価で簡単に扱える評価ボードの試作・マニュアルの準備、電子情報工学系以外の学生でも容易にデバイスのデザインを行える環境の整備を行った。2.オープンソースハードウェアのための手軽なミドルウェア開発マイクロソフトの.NET MicroFrameworkでプログラミング可能なマイクロコントローラNetduinoとWebブラウザープラグインSilverlightのOut-Of-Browser(OOB)で動作するサンプルアプリケーションを試作し、手軽に扱うことができるミドルウェアの開発・親和性を向上させる手法について評価検討を行った。○研究成果:高専学生が自ら様々なセンサ等に触れることで、実物があるコンピューティング演習に興味を持たせることができ、自由な発想で新たなモノづくりへの期待や楽しさを向上させることができた。IEEE802.15.4を用いたワイヤレス・データ通信は特に興味を引き、楽しく取り組めたようである。専攻科・高学年生用に応用例として総務省SCOPE(戦略的情報通信研究開発推進制度)で開発製作されたマイコンボードと連携させ、複数の計測モジュールとして教材を活用して開発に参加し、実用テストを開始することができた。
鳥類における成長に伴う脳形態の変化－恐竜の脳形態の理解に向けて－

○研究目的脳の形態は,恐竜の知能や能力,あるいは系統関係を考慮するうえで非常に重要な情報を提供するため,恐竜を研究するうえで脳形態を詳細に調べることは欠くことができない.成長に伴う形態変化を把握していないと,正しく脳形態を評価することが難しくなるが,それにも関わらず,恐竜の生き残りである現生鳥類においてすら,その脳形態が成長に伴いどのように変化するのかその詳細は調べられていない.よって本研究では,恐竜の脳形態における詳細な研究に役立てるべく,現生鳥類の脳が成長に伴いどのように変化するのか明らかにしようとした.○研究方法現生鳥類の様々な成長段階における脳形態に関するデータを, CTあるいはMRI撮影によって取得し,デジタルモデルを作製した.また,解剖前の頭部標本においては, CT撮影によってより高精度の画像を得ることを目的に,ルゴール液による染色を試みた.脳の各部位の体積比を算出するとともに,定量的に形態を評価するため,三次元幾何学的形態計測学的手法により,成長を通してどのように鳥類の脳形態が変化するかデジタルモデルを用いて調べた.○研究成果ルゴール液染色では,標本の状態や溶液濃度ニワトリの脳は成長に伴いより細長くなっていくことが明らかになった.この変化パターンは,種間でみられるサイズによる形状変化パターンと概ね一致していた.一方,脳の各部位の体積比を比較したところ,成長を通して顕著な変化が見られなかった.つまり,鳥類の脳は各部位の体積比は変化させずに形状は変化するということを示している.このことから,恐竜などの古生物においても,より厳密に脳の形状と体積の関係を議論する必要があることがわかった.○研究目的脳の形態は,恐竜の知能や能力,あるいは系統関係を考慮するうえで非常に重要な情報を提供するため,恐竜を研究するうえで脳形態を詳細に調べることは欠くことができない.成長に伴う形態変化を把握していないと,正しく脳形態を評価することが難しくなるが,それにも関わらず,恐竜の生き残りである現生鳥類においてすら,その脳形態が成長に伴いどのように変化するのかその詳細は調べられていない.よって本研究では,恐竜の脳形態における詳細な研究に役立てるべく,現生鳥類の脳が成長に伴いどのように変化するのか明らかにしようとした.○研究方法現生鳥類の様々な成長段階における脳形態に関するデータを, CTあるいはMRI撮影によって取得し,デジタルモデルを作製した.また,解剖前の頭部標本においては, CT撮影によってより高精度の画像を得ることを目的に,ルゴール液による染色を試みた.脳の各部位の体積比を算出するとともに,定量的に形態を評価するため,三次元幾何学的形態計測学的手法により,成長を通してどのように鳥類の脳形態が変化するかデジタルモデルを用いて調べた.○研究成果ルゴール液染色では,標本の状態や溶液濃度ニワトリの脳は成長に伴いより細長くなっていくことが明らかになった.この変化パターンは,種間でみられるサイズによる形状変化パターンと概ね一致していた.一方,脳の各部位の体積比を比較したところ,成長を通して顕著な変化が見られなかった.つまり,鳥類の脳は各部位の体積比は変化させずに形状は変化するということを示している.このことから,恐竜などの古生物においても,より厳密に脳の形状と体積の関係を議論する必要があることがわかった.
2次元無機有機ペロブスカイト物質の太陽電池材料への応用

近年注目を集めている無機有機ペロブスカイト物質の2次元構造(量子井戸)を太陽電池応用に適用するための研究を行った.具体的には,2次元構造の励起子物性と太陽光発電,および,3次元構造における励起子物性の研究を行った.3次元物質では励起子が存在しないと言われていたが,精密な光学測定により,励起子束縛エネルギーを評価し,臭素系では2040meV,ヨウ素系では1020meVであることが判明した.これにより,臭素系では室温においても励起子が安定であり,ヨウ素系では励起子が解離しているものと予想される.さらに2次元構造を用いて太陽電池構造を作製し,効率は低いものの,発電することが確認された.近年注目を集めている無機有機ハイブリッドペロブスカイト物質(HP物質と略す)の2次元構造(量子井戸)を太陽電池応用に適する材料に引き上げるための研究を行っている.2014年度は,2次元構造の励起子物性の確認のための実験,および,3次元構造における励起子物性の研究を行った.3次元物質では励起子が存在しないと言われているが,精密な光学測定により少なくとも臭素系においては励起子が安定に存在することが確認された.現在,ヨウ素系の試料についても研究を行っている状況である.近年注目を集めている無機有機ハイブリッドペロブスカイト物質(HP物質と略す)の2次元構造(量子井戸)を太陽電池応用に適する材料に引き上げるための研究を行っている.2015年度はそれを確認するために,低温における励起子散乱の測定に取り組み,散乱現象の確認に成功した.励起子散乱による発光(P発光と呼ばれている)が確認され,これにより,励起子束縛エネルギーが2040meVであることが判明した.また,ヨウ素系に関しては,明瞭な励起子散乱が確認されず,束縛エネルギーは10 meV程度と小さいものと予想される.2次元物質については,試料作製方法の改良を行った.この材料系は太陽電池材料として注目を集めるようになったため,これまで自ら合成していた原料の一部が,市販品として購入できるようになった.さらに,市販の原料は品質も高く,作製過程も大幅に簡略化することができたため,試料作製法は大幅に改善された.新たに得られた試料は,以前のものよりも,光学スペクトルに励起子構造が明瞭に現れるようになった.この試料を用いて,以前行った励起子の基礎光学特性の追試を行った.励起子分子の確認,励起子微細構造の確認など,順調に進んでおり,すべての追試の完了後に,励起子と自由キャリアの緩和ダイナミクスの測定に取りかかる.その後,太陽電池構造への発展に進む予定である.3次元物質については,室温でも励起子効果が顕著に表れることを確認し,さらに励起子束縛エネルギーを見積もるなど,着実に成果があがっている.しかし,研究の主目的である2次元物質については,新しい試料作製方法がほぼ確立した段階であり,2次元から3次元にかけてのハイブリッド物質の光学測定の実施と太陽電池応用への応用研究は2016年度に延長ということになった.近年注目を集めている無機有機ハイブリッドペロブスカイト物質(HP物質と略す)の2次元構造(量子井戸)を太陽電池応用に適用するための研究を行っている.2014年度までは,2次元構造の励起子物性の確認のための実験,および,3次元構造における励起子物性の研究を行った.3次元物質では励起子が存在しないと言われているが,精密な光学測定により,少なくとも臭素系においては励起子が安定に存在することを示唆する実験結果が得られていた.2015年度はそれを確認するために,低温における励起子散乱の測定に取り組み,散乱現象の確認に成功した.励起子散乱による発光(P発光と呼ばれている)が確認され,これにより,励起子束縛エネルギーが2040meVであることが判明した.研究期間を延長した2016年度は,ヨウ素系に関しても同様の測定を行い,ヨウ素系での励起子束縛エネルギーが,1020meVであることが判明した.これにより,臭素系では室温においても励起子が安定であり,ヨウ素系では励起子が解離しているものと予想される.2次元物質については,試料作製方法の改良を行った.この材料系は太陽電池材料として注目を集めるようになったため,これまで自ら合成していた原料の一部が,市販品として購入できるようになった.さらに,市販の原料は品質も高く,作製過程も大幅に簡略化することができたため,試料作製法は大幅に改善された.新たに得られた試料は,以前のものよりも,光学スペクトルに励起子構造が明瞭に現れるようになった.この試料を用いて,以前行った励起子の基礎光学特性の追試を行った.励起子分子の確認,励起子微細構造の確認などが完了して.さらに2次元構造を用いて太陽電池構造を作製し,効率は低いものの,発電することが確認された.近年注目を集めている無機有機ペロブスカイト物質の2次元構造(量子井戸)を太陽電池応用に適用するための研究を行った.具体的には,2次元構造の励起子物性と太陽光発電,および,3次元構造における励起子物性の研究を行った.3次元物質では励起子が存在しないと言われていたが,精密な光学測定により,励起子束縛エネルギーを評価し,臭素系では2040meV,ヨウ素系では1020meVであることが判明した.

これにより,臭素系では室温においても励起子が安定であり,ヨウ素系では励起子が解離しているものと予想される.さらに2次元構造を用いて太陽電池構造を作製し,効率は低いものの,発電することが確認された.試料作製方法はほぼ確立し,2次元から3次元にかけてのハイブリッド物質の光学測定ができるようになっている.特に,3次元物質について,室温でも励起子効果が顕著に表れることを確認するなど,着実に成果があがっている.沃素系,臭素系において,3次元物質での励起子の重要性は確認できたので,今後は,キャリアの緩和ダイナミクスを詳細に研究する.また,太陽電池効率の温度依存性なども測定する予定である.2次元構造については,2次元から3次元にかけてのクロスオーバー領域での光学特性を重点的に行う予定である.これらが順調に進めば,太陽電池応用への実験に取りかかる.2次元構造では,励起子束縛エネルギーが大きいので,このままでは電荷分離が生じない可能性が高い.そこで,1層,2層程度の試料については,無機層から有機層へのエネルギー移動もしくは電子移動を起こし,有機層において電荷分離することを目指す.光吸収は巨大な振動子強度を持つ無機層の励起子が担い,そこから効率良く有機層へエネルギー移動されることで,有機層に励起状態を移動させる.具体的には,有機層にナフタレン,アントラセン,共役系高分子などを導入する.アントラセンとナフタレンは臭素系の励起子と共鳴エネルギーが一致しており,共役系高分子は共役長を制御することにより,エネルギー位置を調整することができる.すでに単層の臭素系ではエネルギー移動効率を測定しており,それと同じ方法で,エネルギー移動効率を測定することができる.さらに,導入する分子と無機層との距離,および遷移双極子モーメントの方向をパラメータとして,これらを系統的に変化させた有機層を作製し,移動効率の最も高いものを見つけ出す.光物性沃素系,臭素系において,3次元物質での光学特性,キャリアの緩和ダイナミクスを詳細に研究する.太陽電池効率の温度依存性なども測定する予定である.また,2次元構造については,励起子束縛エネルギーが大きいので,このままでは電荷分離が生じない可能性が高い.そこで,1層,2層程度の試料については,無機層から有機層へのエネルギー移動もしくは電子移動を起こし,有機層において電荷分離することを目指す.光吸収は巨大な振動子強度を持つ無機層の励起子が担い,そこから効率良く有機層へエネルギー移動されることで,有機層に励起状態を移動させる.具体的には,有機層にナフタレン,アントラセン,共役系高分子などを導入する.アントラセンとナフタレンは臭素系の励起子と共鳴エネルギーが一致しており,共役系高分子は共役長を制御することにより,エネルギー位置を調整することができる.すでに単層の臭素系ではエネルギー移動効率を測定しており,それと同じ方法で,エネルギー移動効率を測定することができる.さらに,導入する分子と無機層との距離,および遷移双極子モーメントの方向をパラメータとして,これらを系統的に変化させた有機層を作製し,移動効率の最も高いものを見つけ出す.
イオン選択性電極の膜界面化学に関する基礎研究

本研究では,無機固体膜,有機液膜,分子膜などの,膜界面で起こるイオンの認識と,それに伴うイオン選択的電荷分離について,今までの同分野の背景をふまえ,多くの点で明瞭でなかった,原子・分子レベルの基礎化学の機構の解明と,新しい認識機構に基づくイオンセンサーの開発に関する実験をいくつか行った.本研究の成果をもたらした研究の特徴は以下のようなものである.まず,今まで電荷-双極子相互作用に基づく,クラウン型イオン認識等が盛んに用いられ成功をおさめていたが,本研究では静電的相互作用,相補的塩基対,多点水素結合,疎水性肉孔への取り込み,π-π相互作用,あるいはそれらの複数を同時に用いる多点認識などの,今までのイオン選択性電極でのイオン認識に用いられることがほとんど或は全くなかった,新しい機構に基づく,イオンセンサーをそれぞれ初めて提案,基礎的開発を行った.また,今までの熱力学,動力学的アプローチによる膜電位の研究に続くものとして,有機液膜界面のμmスケールの深さを見るFTIA-ATR,同じくDebye半径程度を見ると思われる光第二高調波発生法,また固体膜界面の単原子層を観測できるion scattering分光法などを用い,膜界面で生起するイオン選択的電荷分離,パームセレクティビティーなどの機序について相互に,原子・分子レベルで論ずることを行った.膜界面でのイオン選択的電荷分離の現象は,基本的に界面の"ほとんど"二次元の空間的広がりしかない基礎化学現像であり,その系統的化学研究は,固体界面物性,液膜,分子膜,生体膜の膜電位,二相分配,種々の膜輸送現象等と関連し,重要であり,また新しい分子・イオン検出法,分離法の開発のメディアとしても引き続き重要である。申請書記載の実験計画に基づいた研究により以下の成果を得た.特に,1.については,本研究経費により購入したプラズマ発光分光装置を用いて得られたものである.1.固体膜イオン選択性電極の電位発生機構に関する知見を得るため,CuS,LaF_3固体膜ー試料溶液界面での物質収支をICP発光分光測定により観察した結果,固体膜界面で非対称的な組成イオンの溶離が起こっており,また,FTーIR,蛍光分析等の結果から,界面におけるイオンの選択的電荷分離挙動が直接観察された.2.シトシン残基を有するトリアミンホストに基づく液膜が,相補的塩基対形成及び静電的相互作用の二点認識によって,グアノシンとアデノシンヌクレオチドを電位応答識別する現象を見出した(Anal.Chem.,in press).3.リジッドな脂溶性内孔を有する長鎖カリックス[6]アレンに基づく液膜が,その内孔の大きさに基づいた有機アミン電位識別能を有することを見出した.4.サフィリン(拡張ポルフィリン)に基づく液膜が,水素結合とπーπ相互作用によって,種々の有機ゲストを電位応答識別することが見出され,液膜界面等のFTIR,UVーVIS吸光測定の結果より,応答機構に関する知見が得られた.5.発色団を有するクラウン化合物をプロ-ブとするPVC支持液膜を調製し,in sitoで膜電位とイオン抽出率の関係を調べた結果,Donnan failureを定量的に記述することができた.6.種々のキレ-ト試薬に基づくPVC支持液膜を調製し,その電位応答挙動について検討したところ,協同効果によって電位応答が生じる現象が見出された(Anal.Sci.,7,947,(1991)).7.種々の人工イオノフォア包埋脂質二分子膜電極を作製し,応答機構を研究した(Anal.Sci.,7,947,(1991))

.1.イオン選択性電極の電位発生機構を明らかにするために、CuS、LaF_3固体膜-試料溶液界面での物質収支を、ICP発光分光測定により観察し、固体膜界面で非対称的な組成イオンの溶離が起こっていることを見出した。固体膜界面のFTIRや蛍光分析を行なうことにより、イオンの選択的電荷分離挙動が直接観察された。また、液膜界面のFTIR-ATR測定の結果より、液膜界面のイオン選択的電荷分離(permselectivity)が直接観測された。2.シトシン残基を有するトリアミンに基づく液膜が、相補的塩基対と静電的相互作用の二点認識によって、グアノシンとアデノシンヌクレオチドを電位応答識別することを見出した(Anal.Chem.,64,1992(1992).また、脂溶性シトシン誘導体と脂溶性環状ジオキソN_4ポリアミンのダブルレセプターに基づく液膜も同様なヌクレオチド電位識別能を有することを見出した。(Sensors and Actuators,in press).3.リジットな脂溶性内孔を有する長鎖カリックス[6]アレン誘導体に基づく液膜が、その内孔の大きさに基づいた有機アミン電位識別能を有することを見出した(Anal.Chem.,in press).4.サフィリン(拡張ポルフィリン)に基づく液膜が、水素結合とπ-π相互作用によって種々の有機ゲストを電位応答識別することを見出し、FTIR,UV-VIS,NMR測定の結果より、応答機構に関する知見が得られた。5.種々のキレート試薬に基づく液膜が、協同効果によって電位応答が生じるという現象を見出し、さらにキレート試薬を脂溶化することにより、協同試薬なしで電位応答が生じることを見出した(Anal.Sci.,7,947(1991)).6.種々の人工イオノフォア包埋脂質二分子膜を調製し、電位応答挙動について検討を行なった結果、従来の液膜型電極とは異なる電位応答特性及びイオン選択性を有することを見出した(Anal.Sci.,7,853,(1991)).
高齢者の転倒予測のための立位バランス評価の開発〜予測的姿勢制御からのアプローチ〜

片足たち動作の動作開始から離床までの身体重心側方移動期の筋活動と姿勢変化及び床反力について解析を行い、若年群と高齢群の運動戦略の比較を行った。結果は、高齢者は健康青年に認められた挙上側中殿筋の活動が消失し、姿勢変化も離床時期に支持側へ有意に体幹を傾けることが明らかになった。骨盤を支持側へ移動させずに体幹を傾斜させ重心を支持側へ移動させる方法は、高齢者は挙上側下肢の床反力側方分力が小さく、身体重心位置(COG)の移動範囲が大きいことからも裏付けられた。次にこれらのことから、高齢者の片足たち動作の特徴として、動作開始から離床期にかけて体幹を支持側へ傾斜させることに着目し、この運動戦略と立位バランスおよび移動能力、柔軟性など身体機能との関連性を明らかにするために、福島県須賀川市で実施された高齢者の健康と転倒に関する検診に参加した高齢者、74名(男性36名、女性38名)を対象に、片足たち動作における離床期体幹傾斜角度を2次元動作解析システム(ローカス2D、アニマ社)で計測し、同時に身体計測と運動機能の測定を行いそれらの関連性について検討した。体幹傾斜角度は片足たち保持時間と体幹の柔軟性に有意に相関し、一方片足たち保持時間と年齢、10m最大歩行時間、歩数、Time Up-Go testは有意に逆相関を示した。体幹を支持側へ傾ける方法を取る者ほど立位バランスや移動能力が高い傾向を示し、高齢者は片足たち動作の動作開始戦略として体幹を支持側へ傾ける方法を取ることで片足たち動作課題に適応していることが示唆された。高齢者の動的立位バランス機能や転倒予測のための評価ツールを開発する一つの視点として、下肢挙上前の重心移動、いわゆる予測姿勢制御や動作の過程に着目すべきである。平成12年度は、健康成人を対象に片脚立ち動作における姿勢運動と意図的運動の協調性を同定することと高齢者における特異性を見出すことを目的に、姿勢変化と床反力、筋活動パターンの分析を行った。姿勢変化と床反力、筋活動の記録は、BTS社製動作解析システムエリートプラスとキスラー社製床反力計を用い同期させた。EMGは、左右の脊柱起立筋(ERS)、大殿筋(Gmax)、中殿筋(Gmed)、ひらめ筋(Sol)の8筋から導出した。動作課題は、左右対称な静止立位から、視線の高さに設置した信号発生装置による光と音を合図にできるだけ早く片足立ちとなり3-4秒停止する動作である。結果:COP(足圧中心軌跡)の経時的変化は、運動開始と伴に下肢挙上側へ移動し、その後支持側へ急速に方向を変え、COG(重心位置)移動を追い越す様に交差した後停止した。COPのX方向移動軌跡が動作速度に依存し変化するの対して、COGのX方向移動軌跡は一定の曲線を示し、COG移動開始からCOP・COGが交差するまでは、剛体である棒が自由転倒する際に見られる棒の質量中心のX方向軌跡に近似した。筋活動は、その運動を保証するように、立脚側のERSの活動増加、GmaxとSolの抑制もしくは非活動、挙上側のGmedの活動増加が認められた。その後、COP挙上側への変位のピークに達する直前から立脚側のGmaxとGmed、挙上側のERS、Solの活動が急激に増加した。前者の筋群の活動パターンは、意図的運動に先行する姿勢運動の活動で、後者は意図的運動と同時に活動する姿勢運動の活動であることが示唆された。

また、前者の立脚側ERSの活動増加とGmax、Solの抑制もしくは非活動は、立脚側への重心移動の可動域を保証するものと推察された。一方健康高齢者は、全体の運動速度が遅く、支持側へ重心を移動させる姿勢運動の活動が不明瞭で、体幹を支持側へ大きく傾けて片脚立ちのバランスを制御するという特異性を示すことが推察された。平成13年度は、昨年に引き続き健康高齢者11名を対象に、片足たち動作の動作開始から離床までの身体重心側方移動期の筋活動と姿勢変化及び床反力について解析を行った。結果は、高齢者は健康青年に認められた挙上側中殿筋の活動が消失し、姿勢変化も離床時期に支持側へ有意に体幹を傾けることが明らかになった。骨盤を支持側へ移動させずに体幹を傾斜させ重心を支持側へ移動させる方法は、挙上側下肢の床反力側方分力と身体重心位置(COG)の移動範囲が健康青年に比べ有意に低下することからも裏付けられた。次にこれらのことから、高齢者の片足たち動作の特徴として、動作開始から離床期にかけて体幹を支持側へ傾斜させることに着目し、この動作戦略と立位バランスおよび移動能力、柔軟性など身体機能との関連性を明らかにするために、福島県須賀川市で実施された高齢者の健康と転倒に関する検診に参加した高齢者、74名(男性36名、女性38名)を対象に、片足たち動作における離床期体幹傾斜角度を2次元動作解析システム(ローカス2D、アニマ社)を用いて計測し、同時に身体計測と運動機能の測定を行いそれらの関連性について検討した。体幹傾斜角度は片足たち保持時間と体幹の柔軟性に有意に相関し、一方片足たち保持時間と年齢、10m最大歩行時間、歩数、Time Up-Go testは有意に逆相関を示した。なお、過去1年間の転倒経験者(1回)と非転倒経験者では、体幹傾斜角度および運動機能には関連性が認められなかった。これらのことから、高齢者は片足たち動作の動作開始戦略として体幹を支持側へ傾ける方法を取ることで片足たち動作課題に適応していることが示唆された。また、高齢者の動的立位バランス機能評価の視点として、動作開始に伴う重心移動、いわゆる予測姿勢制御に着目する必要性が示唆された。
アドホックネットワークにおけるルーチング法に関する研究

本研究は,インフラを必要とせず端末の自律分散制御により通信を可能とするアドホックネットワークにおいて,リンク間およびノードの多様性を複合的に考慮したルーチングプロトコルの開発を目指している.本年度は昨年度の成果をふまえ,これまで提案してきた負荷分散型のアドホックルーチングプロトコルであるBNARの改良を行った.具体的には,MAC層をp-persistent CSMAからIEEE 802.11 DCFに変更した.これにより,衝突による負荷の分散は,ネットワーク層ではなくMAC層でその大部分を解決している.さらに,MAC層の変更に伴い,BNARのルーチングメトリックであるビジー割合を再定義した.具体的には,各ノードが送受信している時間だけでなく,IEEE 802.11 DCFで定義されるNAV (Network Allocation Vector)も考慮している.シミュレーションによる特性評価の結果,これまでのBNARの到達率や遅延を劣化させることなく,各ノードの負荷を分散できていることが確認できた.次に,アドホックルーチングプロトコルの特性評価に用いられる移動モデルに着目し,ノードの移動度を表現するモビリティ・メトリックを定義/分類した.具体的には,Pause Time,相対速度,通信可能時間,隣接ノード数,リンク状態変化度の5つを取り上げ,各モビリティ・メトリックの特長とそれらを用いたときのルーチングプロトコルの特性表現に与える影響を明らかにした.本研究は,インフラを必要とせず端末の自律分散制御により通信を可能とするアドホックネットワークにおいて,リンク間およびノードの多様性を複合的に考慮したルーチングプロトコルの開発を目指している.本年度はまず,リンクやノードの多様性として要求される条件がルートの安定度におよぼす影響について明らかにする.我々は,これまでの研究成果からリンクの要求条件として通信可能時間(任意の2ノード間の相対速度と送信半径から算出した,今後そのリンクが有効に使用できる予測時間)を用いたルーチング法(rlet_sum)検討してきたので,ここでは特にノードの負荷に関する調査を行った.ノードの負荷を指標としたルーチングプロトコルには,ノードの所属するアクティブなルート数を用いるLBAR,バッファにあるパケット数を用いるDLAR,そして我々が提案したビジーレートを用いるBNARがある.これらを同一条件の元で比較した結果,BNARがノードの負荷を効率良く分散できていることが確認できた.次にこれらの成果を踏まえて,リンクの要求条件の1つである通信可能時間とノードの要求条件の1つであるビジーレートを複合的に考慮したルーチング法について検討した.その結果,高トラヒック時はBNARが,低トラヒック時はrlet_sumが優れていることが分かった.そこで,ネットワークのトラヒック状況に応じて,2つの要求条件を切り替えるDMSR/BRを提案し,良好な特性力得られることを確認した.本研究は,インフラを必要とせず端末の自律分散制御により通信を可能とするアドホックネットワークにおいて,リンク間およびノードの多様性を複合的に考慮したルーチングプロトコルの開発を目指している.本年度は昨年度の成果をふまえ,これまで提案してきた負荷分散型のアドホックルーチングプロトコルであるBNARの改良を行った.具体的には,MAC層をp-persistent CSMAからIEEE 802.11 DCFに変更した.これにより,衝突による負荷の分散は,ネットワーク層ではなくMAC層でその大部分を解決している.さらに,MAC層の変更に伴い,BNARのルーチングメトリックであるビジー割合を再定義した.具体的には,各ノードが送受信している時間だけでなく,IEEE 802.11 DCFで定義されるNAV (Network Allocation Vector)も考慮している.シミュレーションによる特性評価の結果,これまでのBNARの到達率や遅延を劣化させることなく,各ノードの負荷を分散できていることが確認できた.次に,アドホックルーチングプロトコルの特性評価に用いられる移動モデルに着目し,ノードの移動度を表現するモビリティ・メトリックを定義/分類した.具体的には,Pause Time,相対速度,通信可能時間,隣接ノード数,リンク状態変化度の5つを取り上げ,各モビリティ・メトリックの特長とそれらを用いたときのルーチングプロトコルの特性表現に与える影響を明らかにした.
基質認識型有機分子触媒による次世代分子変換反応の開発

機能性を高めた新規触媒の設計開発は環境負荷の軽減を目的とした有機変換反応の高効率化と高選択性を実現する上で、益々重要となってきている。Bronsted酸ならびに塩基は有機変換反応にいて古くから汎用されてきた触媒であるが、この最もポピュラーな触媒に不斉認識や分子認識などの基質認識能を付与することで、効率的かつ選択的な有機変換反応の開拓を目的として新規触媒反応系の開発を目指した。その結果、基質認識型Bronsted酸ならびに塩基触媒の設計開発ならびにいくつかの触媒反応系の開発に成功した。Bronsted酸ならびに塩基は有機変換反応にいて古くから汎用されてきた触媒であるが、この最もポピュラーな触媒に不斉認識や分子認識などの基質認識能を付与することができれば、酸/塩基触媒反応における革新的なアプローチが期待される。また、触媒分子そのものを化学的に安定な共有結合で構築でき、本来的に酸あるいは塩基触媒であることから、回収再使用系の構築も容易である。加えて穏和な反応条件の確立、効率的かつ選択的な有機変換反応の開拓など、環境への負荷軽減を図る新規触媒反応系の開拓は火急の用件である。本研究はこうした時代要請に応えうる基質認識型Bronsted酸ならびに塩基触媒の設計開発を目的とする。申請者らはすでに光学活性ビナフトールより誘導される環状の不斉リン酸をBronsted酸触媒として用いることによりイミンの活性化を経る炭素-炭素結合の不斉触媒化に成功している。一方、不斉Bronsted塩基触蝶として、グアニジンに軸不斉を導入した新規軸不斉グアニジン塩基を設計開発し、炭素-炭素結合ならびに炭素-ヘテロ元素結合生成反応の不斉触媒化に成功している。これらキラルリン酸ならびにキラルグアニジン塩基触媒の適用範囲を拡充するとともに、新たな酸ならびに塩基に由来する不斉触媒の設計開発を目的とし、平成20年度は以下のように、(1)酸触媒反応と(2)塩基触媒反応の双方について、適用範囲の拡充に焦点を絞り検討した。(1)不斉リン酸による触媒反応は、これまで塩基性の高い求電子剤であるイミンを中心に、その活性化を検討してきた。そこで、イミンとならび代表的な求電子剤であるアルデヒドの活性化を中心に検討した。その結果、ジエン類を用いることで不斉ヘテロDiels-Alder反応の開発に成功した。また、リン酸がBronsted酸であることに着目し、電子豊富多重結合のプロトン化を経る結合生成反応も並行して実施した。その結果、電子豊富多重結合としてビニルエーテルを用い、そのプロトン化により生成するオキソカルベニウムイオンとアズラクトンとの直接的アルドール型反応の開発に成功した。(2)軸不斉グアニジン塩基による触媒反応は、これまで、求核剤の開発を中心に進めてきた。その結果、これまで1, 3-ジカルボニル化合物、ジアルキルボスファイトなどの活性化に有効であることを示してきた。この求核剤の拡充を目的として、活性プロトンを有する求核剤の幅広い検討した。α-ケトエステル、シアノエステル、フラノンなどの活性化を検討した結果、いずれも高い選択性で生成物を得ることに成功した。一方、不斉Bronsted塩基触媒として、グアニジンに軸不斉を導入した新規軸不斉グアニジン塩基を設計開発し、炭素-炭素結合ならびに炭素-ヘテロ元素結合生成反応の不斉触媒化に成功している。これらキラルリン酸ならびにキラルグアニジン塩基触媒の適用範囲を拡充するとともに、新たな酸ならびに塩基に由来する不斉触媒の設計開発を目的とし、平成21年度は以下のように、(1)酸触媒反応と(2)塩基触媒反応の双方について、適用範囲の拡充に焦点を絞り検討した。(1)不斉リン酸による触媒反応は、イミンの前躯体となるヘミアミナールエーテルの活性化を経るアザPetasis-Ferrier転位反応を検討した。その結果、不斉リン酸触媒がヘミアミナールビニルエーテルを効率的に活性化し、転位生成物であるβ-アルキル-β-アミノアルデヒドを収率良く、高立体選択的に得らることに成功した。

その結果、これまで1,3-ジカルボニル化合物、ジアルキルホスファイトなどの活性化に有効であることを示してきた。この求核剤の拡充を目的として、活性プロトンを有する求核剤の幅広い検討した。α-ケトエステル、シアノエステル、フラノンなどの活性化を検討した結果、いずれも高い選択性で生成物を得ることに成功した。申請者らはすでに光学活性ビナフトールより誘導される環状の不斉リン酸をBronsted酸触媒として用いることによりイミンの活性化を経る炭素-炭素結合の不斉触媒化に成功している。一方、不斉Bronsted塩基触媒として、グアニジンに軸不斉を導入した新規軸不斉グアニジン塩基を設計開発し、炭素-炭素結合ならびに炭素-ヘテロ元素結合生成反応の不斉触媒化に成功している。これらキラルリン酸ならびにキラルグアニジン塩基触媒の適用範囲を拡充するとともに、新たな酸ならびに塩基に由来する不斉触媒の設計開発を目的とし、平成22年度は以下のように、塩基触媒反応に焦点を絞り検討した。軸不斉グアニジン塩基による触媒反応は、これまで、求核剤の開発を中心に進めてきた。その結果、これまで1,3-ジカルボニル化合物、ジアルキルボスファイトなどの活性化に有効であることを示してきた。α-ケトエステル、シアノエステル、フラノンなどの活性化を検討した。その結果、α-ケトエステルとアゾジカルボキシラートとの反応では、β-アミノーα-ケトエステルが高いエナンチオ選択性で得られることを見出した。また、フラノン誘導体との反応では、アルデヒドと反応させることで、ビニロガスアルドール生成物を高いジアステレオならびにエナンチオ選択性で得ることに成功した。これらキラルリン酸ならびにキラルグアニジン塩基触媒の適用範囲を拡充するとともに、新たな酸ならびに塩基に由来する不斉触媒の設計開発を目的とし、平成23年度は以下のように、不斉リン酸触媒反応に焦点を絞り検討した。不斉リン酸触媒の反応では、これまで、イミンの活性化を中心に検討を進めてきたが、不斉リン酸触媒が本来、Bronsted酸触媒であることに着目し、電子豊富二重結合の活性化ならびに安定カチオン種の生成に基づく分子変換を中心に検討を進めた。まず、電子豊富二重結合の活性化については、平成21年度にすでに、ビニルエーテルの活性化において、研究成果を挙げていたが、23年度は、電子豊富多二重結合としてビニロガスエナミンを部分構造に有するビニルインドールを反応基質として検討した。その結果、不斉リン酸触媒存在下、アズラクトンをプロ求核剤とすることで、付加生成物を高いジアステレオならびにエナンチオ選択性で得ることに成功した。得られる生成物は天然アミノ酸の一つであるトリプトファンの誘導体となり、合成的な有用性も示した。
暴力に抗するラテンアメリカ社会：リージョナル・ガヴァナンス構築の視点から

本研究の目的は、ラテンアメリカ各国における市民社会と民主主義が様々な種類の「暴力」から挑戦を受けている現実を踏まえ、この「暴力」とそこから生じている「不安」を市民主導型の安全保障の構築を通じて克服し、市民社会と民主主義の防衛・発展・深化を如何に進めるのか、この問題を課題とした。とりわけ、グローバル化と新自由主義の影響と密接に結びついた今日の「21世紀型暴力」は、地域社会のあらゆる領域に浸透し、また、国境を越えた拡がりを持っている。それゆえ、ローカルなレベルでの民主的なガヴァナンスの構築を基盤とし、国境を越えるリージョナル・ガヴァナンスとの連携を形成する必要性が確認された。平成25年度は9月3日28日の期間にメキシコ・シティー、カラカス(ベネズエラ)、キト(エクアドル)、ボゴタ(コロンビア)を訪問し、大学をはじめとした諸機関の研究者、JAICAの現地スタッフ、NGOの活動家と交流し、またスラムを含む現地の社会状況を調査した。以上の訪問国は、本研究課題の「暴力に抗するラテンアメリカ」についての研究を遂行するうえで焦点となってきた地域である。すなわち、越境型暴力の拡大、麻薬や武器の拡がりが市民社会を脅かし萎縮させるメカニズム、ポピュリズム型民衆動員と市民社会及び民主主義が緊張する社会状況、民主的ガヴァナンス構築に対する「左翼」政権の評価、新自由主義的政策の社会への浸透と関連した政府の社会・経済政策における市場の位置づけなど、現地社会状況と市民意識の現地調査を踏まえなければ分析できなかった研究成果を得ることができた。『世界開発報告2011』は「紛争、安全保障と開発」をテーマとして設定し、暴力の連鎖を打破するためには、ガヴァナンスの弱さ、貧困、暴力の反復的な連鎖の克服を緊急課題に挙げている。これは本研究課題と一致しており、上記の現地調査の積極的意義を確認するものとなっている。なお、本研究では分析アプローチとして「人間の安全保障」概念有効であると考える。具体的な研究実績としては以下のものがある。1「交差するガヴァナンスと「人間の安全保障」ーグローバル・サウスの視点を中心にー」(松下冽・山根健至編『共鳴するガヴァナンス空間の現実と課題:「人間の安全保障」から考える』晃洋書房,2013年10月、1-22ページ)2「市民社会と民主主義は越境型暴力に耐えられるかーNAFTAにおける平和的ガヴァナンス構築ー」(松下冽・山根健至編『共鳴するガヴァナンス空間の現実と課題:「人間の安全保障」から考える』晃洋書房,2013年10月、186-207ページ)本研究の目的は、新自由主義政策の圧力とグローバル化の展開に関わる多様な「暴力」に脅かされているラテンアメリカ諸国が、市民社会と民主主義の防衛・発展・深化を如何にして進められるのか、この点にあった。そして、この課題を分析する視点としてローカル・ガヴァナンスの形成を基盤とし、リージョナル・ガヴァナンスとの連携構築に注目した。ラテンアメリカにおける越境型の犯罪(テロ、人身売買、違法ドラッグ、武器輸出などの問題群)は地域住民の生活、政治制度、法の支配など民主主義の根底を蝕んでいるのである。平成24年度はメキシコにおける「暴力」と「犯罪」の現状、またそれらが如何に市民の生活を圧迫し、民主主義と市民社会の発展を阻害し、窒息・萎縮させているのか、またメキシコと米国との深刻な政治的争点となっているのか、これらの論点を取り上げた。とりわけ、メキシコでは越境型の組織犯罪がこの国における最大の国家的課題の一つになっている。これに関する研究成果は「市民社会と民主主義を蝕む越境型暴力ー岐路に立つメキシコのガヴァナンス構築の視点からー」(『立命館国際研究』25-3、2013年3月,15-49ページ)で公表した。また、ローカル、リージョナル、グローバルな重層的レベルでのガヴァナンスというより広い視点から問題にアプローチした単著『グローバル・サウスにおける重層的ガヴァナンス構築ー参加・民主主義・社会運動ー』(ミネルヴァ書房、2012年、全342ページ)を「立命館大学学術図書出版推進プログラム」の支援により公表できた。2015年2月21日から3月11日までメキシコ・シティ、ブエノスアイレスおよびラプラタ市、モンテビデオ、そしてサンティアゴを訪問し、本研究課題である「暴力に抗するラテンアメリカ社会」をリージョナル・ガヴァナンス構築の視点から有効な調査を行った。。マフィアによる麻薬や武器の取引による暴力の拡散を抑止できないメキシコでは、研究者、市民との交流や関係資料の収集に成果があった。アルゼンチンではラプラタ大学の教員・学生、議員とリージョナル・ガヴァナンス構築におけるメルコスールの役割、可能性について意見交換を行った。チリではピノチェト軍政後に進められた民主化の現状および限界を実感できた。チリの「左派」政権は「埋め込まれた自由主義と萎縮する民主主義」ともいえるのが現状であろう。ラテンアメリカの「左派」政権の実態は多様であり単純化できない点は、昨年度のベネズエラ、エクアドル訪問に続く、今年度の調査でも確認できた。こうした「左派」政権の多様性を分析するには、いわゆる「ポピュリズム」概念で分析するのではなく、各国の国家・市民社会・市場の相互関係を具体的に検討する必要がある。この視点からの具体的な研究実績として次の論文がある。1「ラテンアメリカ「新左翼」はポピュリズムを超えられるか?(中)ーポスト新自由主義に向けたガヴァナンス構築の視点からー」(『立命館国際研究』

第27巻2号、2014年10月。51-83)2「ラテンアメリカ「新左翼」はポピュリズムを超えられるか?(下)ーポスト新自由主義に向けたガヴァナンス構築の視点からー」(『立命館国際研究』第27巻3号、2015年2月。71-116)平成27年度は、本研究課題「暴力に抗するラテンアメリカ社会:リージョナル・ガヴァナンス構築の視点から」の最終年度であった。この研究課題は、グローバル化した今日的な緊急のテーマであると同時に、ラテンアメリカのみならず世界的な解決を要請されるテーマでもある。それゆえ、『世界開発報告2011』では「紛争、安全保障と開発」のテーマが設定され、暴力の連鎖を打破するためには、ガヴァナンスの脆弱性、貧困、暴力の反復的な連鎖の克服を緊急課題に挙げられた。この世界銀行の課題と本研究課題とは同じ問題意識を持ち、市民社会と人間の安全保障のアプローチを重要する点で類似する視角をもっていた。本研究課題を具体的に遂行するために、ラテンアメリカの多くの地域で現地調査を行う機会が頂いた。平成25年度はメキシコ・シティー、カラカス、キト、ボゴタを、そして平成26年度はアルゼンチン、チリを訪れた。平成27年度はメキシコ・シテイーとハバナを調査した。その他、4年間の研究機関にはブラジル、ペルー他の現地調査を経験できた。こうした現地調査を踏まえて、越境型暴力、麻薬や武器のの拡がりが市民社会を萎縮させているメカニズム、ポピュリズム型民衆動員の現状、新自由主義的社会政策に対する市民の反応、民主的ガヴァナンス構築に向けた「左派」政権と社会運動との関係などを確認できた。平成27年度の具体的な研究成果は以下のものであるが、それ以外に印刷中の6点ほどの研究成果がある。1「「南」から見たグローバル化と重層的ガヴァナンスの可能性」(諸富徹編『資本主義経済システムの展望』岩波書店、2016年2月、167-202ページ)。2「グローバルな世界における<サウス>のゆくえ」(『立命館国際研究』29巻1号、2016年6月発行予定)本研究の目的は、ラテンアメリカ各国における市民社会と民主主義が様々な種類の「暴力」から挑戦を受けている現実を踏まえ、この「暴力」とそこから生じている「不安」を市民主導型の安全保障の構築を通じて克服し、市民社会と民主主義の防衛・発展・深化を如何に進めるのか、この問題を課題とした。とりわけ、グローバル化と新自由主義の影響と密接に結びついた今日の「21世紀型暴力」は、地域社会のあらゆる領域に浸透し、また、国境を越えた拡がりを持っている。それゆえ、ローカルなレベルでの民主的なガヴァナンスの構築を基盤とし、国境を越えるリージョナル・ガヴァナンスとの連携を形成する必要性が確認された。調査研究対象地域への訪問機会が与えられ基本的資料は収集できている。しかし、21世紀型暴力の典型ともいえるラテンアメリカの越境型暴力はグローバル化の一面を反映しており複雑かつ重層的である。また、この暴力は物理的であるのみならず、「リスク社会」の社会的・精神的要因をも考察する必要がある。加えて、現状把握を前提に暴力の歴史的・理論的考察が不可欠になる。この面での研究の不十分さを認識している。
脳梗塞治療を革新するスマートDDS製剤FA-Snapの創製

脳血管疾患は我が国の死因別死亡率第4位、要介護5に至る患者数第1位の疾患であり、脳血管疾患の約6割が虚血性の脳梗塞である。臨床では急性期に組織プラスミノーゲン活性化因子(t-PA)を用いた血栓溶解療法の有効性が認められるが、治療可能時間が発症4.5時間以内と短く出血性副作用の危険性などから、適用患者は5%程度に限られる。我々はラットモデルにおいて、脳梗塞時に血液脳関門(BBB)が破綻しナノ製剤が虚血部位に集積することから、脳細胞保護効果を有するリポソーム化ナノ製剤の調製に成功した。この製剤はラットモデルにおいて、脳細胞死の抑制と運動能低下の改善効果を示した。本研究では、t-PAによる血栓溶解と血液再灌流を可能とするPITモデルを用い、DDS製剤によるt-PAの治療時間延長と併用療法による治療効果の増強について検討を行った。脳保護薬としては、くも膜下出血後の遅発性脳血管攣縮(スパズム)抑制薬であるファスジルを使用した。リポソーム化ファスジル(Fasudil-Lip)を梗塞下に投与し、その後t-PA処理を行った結果、Fasudil-Lip前投与によりt-PA処理後の脳障害部位が明らかに減少し、本製剤の脳梗塞治療効果を示唆した。また患部への標的化薬物送達ならびに脳虚血障害増悪化を抑制する機能性分子を作製することを目的に、PDGFRαに親和性を有するPDGF-AAのドミナントネガティブ体を調製し、検討に用いたが、高い結合活性が得られなかったので、こちらは途中で断念した。本研究では、リポソームによりRhoキナーゼ阻害剤を効率的に梗塞巣に送達することで、t-PAによる血栓溶解療法の有効性を最大限に発揮させることを可能とすることが示唆された、本研究成果が脳梗塞治療研究やDDS製剤開発に貢献することを期待する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。脳血管疾患は要介護5に至る患者数第1位の疾患であり、その約6割が虚血性の脳梗塞である。臨床では急性期に組織プラスミノーゲン活性化因子(t-PA)を用いた血栓溶解療法の有効性が認められるが、治療時間の制限や出血性副作用の危険性などから適用患者は5%程度に限られる。我々はラットモデルにおいて、虚血時に血液脳関門(BBB)が破たんしナノ製剤が虚血部位に集積すること、脳細胞保護効果を有するFK506等の封入リポソームにより、脳細胞死の抑制と運動能低下の改善効果を明らかとした。本研究では、まず脳梗塞治療とDDS製剤のアクティブターゲティングを可能とするプローブ開発を目指した。脳梗塞部位では、血小板由来成長因子(PDGF)が遊離し、神経細胞やアストロサイト等のPDGF受容体(PDGFR)の発現が亢進する。PDGF-AAはPDGFRαに親和性を有し、PDGFRβには結合しないため、PDGF-AAのドミナントネガティブ体は、PDGFRαシグナリンに働き、t-PAの治療時間を延長するプローブとなると考えた。実際にはPDGF-AAのドミナントネガティブ体の作成に至ったが、大量調製の難しさなどから、リポソーム製剤の改良を優先した。リポソームDDS製剤としては、脳梗塞への有効性が報告されるファスジルを内封したリポソーム(Fasudil-Lip)を用いた。まずFasudil-Lipが急性期に脳保護効果を発揮する可能性が示された。次に脳出血への関与が報告されているMMP活性の阻害効果を明らかとした。最後にt-PA誘発脳出血の抑制についても示唆した。これらの結果は、虚血後早期からのリポソームFasudilの送達が、BBBを保護し脳出血リスクを低減することを示唆する。本研究で、目指した脳梗塞治療とDDS製剤のアクティブターゲティングを可能とするプローブ開発に関して。脳梗塞治療については十分な実績を上げることができたと考えている。すなわち調製した一過性中大脳動脈閉塞ラットモデルを用い、脳梗塞への有効性が報告されるファスジルを内封したリポソーム(Fasudil-Lip)を投与することにより、Fasudil-Lipが急性期に脳保護効果を発揮する可能性が示された。また脳出血への関与が報告されているMMP活性の阻害効果を明らかとし、t-PA誘発脳出血の抑制についても示唆することができた。これらの結果は、虚血後早期からのリポソームFasudilの送達が、BBBを保護し脳出血リスクを低減することを示唆している。一方で、脳梗塞部位へのアクティブターゲティングを含め、神経細胞やアストロサイト等のPDGF受容体(PDGFR)の発現が亢進する血小板活性化因子に着目し、PDGFRαに親和性を有しPDGFRβには結合しないPDGF-AAのドミナントネガティブ体を作成することに成功はしたが、大量調製の難しさなどから、リポソーム製剤の改良を優先した。そのため、当初の計画以上に進展したとは言い難い。ただし、前半部に関してはかなり良い成果を報告できたので(2)の評価とした。脳血管疾患は我が国の死因別死亡率第4位、要介護となる原因の第2位であり、そのうち脳梗塞は脳血管疾患の6割を占める。申請者らは脳梗塞時に患部に集積し、脳保護作用を示すDDSナノ製剤の調製に成功した。