hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウェーブレットバイコヒーレンス法を用いた視床皮質再帰性回路の過渡的同期特性解明

ウエーブレット解析法を用いて、全身麻酔下のバイコヒーレンスのスペクトラムを算出した。セボフルラン濃度を1%から3%に変化させた時、脳波信号の2秒間のエポックから、ウエーブレットバイコヒーレンスを持続的に算出し、従来からのバイコヒーレンス解析法を用いたバイコヒーレンスのプロットと比較検討した。その結果、α、δ-θ帯域におけるバイコヒーレンスのピークが検出でき、それらのピークは従来のバイコヒーレンス法により算出されたピークとおおよそ一致していた。これら短時間の脳波信号からウエーブレットバイコヒーレンスの算出が可能であり、このことは、非定常の過渡的な信号からもバイコヒーレンスの算出が可能であることを示唆する。ダイナミックに変化する麻酔導入時の脳波の変化を,マクロなネットワークレベルでの神経活動の再帰的な統合の面から解析する目的で、ウエーブレット関数を用いた周波数間位相同期化解析手法を検討した。ニューロン活動は刻々と変化するので、フーリエ変換を使用したバイコヒーレンスの算出法では、ダイナミックな変化を検出することができない。そこで、短時間でneuronal oscillationsを検出できる方法を採用する必要性がある。ウエーブレット変換を用いたバイコヒーレンス解析法は、nonstationaryなダイナミックな神経ネットワーク活動動態を検出できる可能性がある強力な方法である。近年、wavelet bicoherenceが、ニューロンネットワークの一時的な神経振動の位相同期を検出できることが明らかにされた。しかしながら、検討の過程で、Morletを基調としたwavelet bicoherence法では、パーソナルコンピュータ側に相当な演算コストがかかることがわかってきた。そこで、こうした欠点を補うべく、short-time fourier変換とcontinuous wavelet変換を結合した、効率よく高自由度,高分解能の解析が可能なharmonic wavelet変換を使用する方法を現在応用中である。適切なharmonic waveletのパラメータを決定するためには、信号x(t)とウエーブレット関数φ(t)の類似性を、異なるタイムスケールを用いて、wavelet coefficientsと呼ばれる係数を算出することが必要であった。5second、24epochsの脳波信号を解析した試みでは、1-8 Hzと8-30Hz間の位相同期が、この手法で検出できた。脳機能は,異なる規模と分布のニューロンネットワーク制御に基づくさまざまな周波数間のオシレーションに関連しており,広範囲にわたるニューロンの同期制御は,ニューロンネットワーク制御を理解するのに重要である.これらニューロンネットワークの同期は,周波数間のphase couplingに反映される.本研究はquadratic phase coupling算出のために,wavelet transformを用いた脳波解析(wavelet spectrum)を用いるwavelet bicoherence法から,これら同期制御を検討するものである.Waveletbicoherence算出において,2secのepoch(75% overlapping)を用いた場合,加算epoch数が少数の時にはbicoherence算出値の変動が大きく,30-40以上の加算が必要であると思われた.解析法の安定性に関しては,更なる検討が必要であるが,従来のフーリエ変換を用いたbicoherence算出法よりも,短時間の脳波信号からbicoherence算出が可能と考えられる.深麻酔下のslow wave sleepでは,theta band(4-8Hz)間,alpha band(8-12Hz)間,更にtheta-alpha間でのphase couplingが認められ,これらは従来のbicoherence法における報告とほぼ一致している。睡眠や麻酔が、ニューロンの同期を変化させることが知られる.これらの同期制御は,脳波のα及びδ-θ帯域におけるバイコヒーレンスのピーク増強として検出される.しかし、従来のフーリエ変換を用いたバイコヒーレンス解析には数分の定常状態での脳波信号が解析に必要であり、ダイナミックな脳波のネットワーク制御を検討することはできない.ウェーブレット信号を用いた方法により、脳波のバイコヒーレンス解析をすることを試みた。中等度麻酔深度(sevoflurane2%)下の定常状態の脳波信号(2秒間、および8秒間,128Hzサンプリング)を複素数連続Morletウェーブレット(wavelet center frequency=1, bandwidthparameter=1)を用いて時間スケール情報に変換後、各スケールに対応する周波数のウェーブレット変換係数を算出し、これをバイコヒーレンス解析に必要なフーリエ変換情報の代わりに用いて、バイコヒーレンス算出を試みた.用いた複素Morletウェーブレットは、で表わされるウエーブレット関数で、フーリエ解析では困難な非周期的な非定常信号の解析が可能である。問題点として、低周波成分については、幅の広い窓は周波数分解能が良いが時間分解能は悪く逆に高周波成分については,幅の狭い窓は時間分解能は良いが周波数分解能が悪いと考えられた。
確率共鳴を用いた聴覚型ブレインマシンインターフェースの開発

当該年度では、確率共鳴を用いた聴覚型ブレインマシンインターフェース(BMI)の開発を進めるために、(1)確率共鳴を誘発するために聴覚刺激に付加する雑音の選定、(2)2値の意思を想定した2つの振幅変調音(付加雑音なし)の一方に選択的注意を払ったときの聴性定常反応の変調を適切に判別する方法の検討、の2項目について研究を執り行った。項目(1)は、白色雑音、ピンク雑音、ブラウン雑音(周波数fとしたとき、それぞれ1/f^0,1/f, 1/f^2の特性を有する)を用いた。健常者6名を対象として、搬送周波数500Hz,変調周波数40Hz、音圧4050dBの振幅変調音に各雑音を付加した刺激音に対する聴性定常反応について、雑音の音圧を0(雑音付加なし)56dBの範囲で変えたときの振幅対雑音比の雑音強度依存性をクラスター分析によって分類した。その結果、全720の雑音依存性データの内、背景雑音による確率共鳴の誘発の可能性がある単調減少型依存性(雑音無付加時の信号対雑音比が最大となる)を除いた499の雑音依存性データでは、78%がベル型依存性を示した。雑音別では、ピンク雑音で87%のデータがベル型依存性を示し、白色雑音では78%、ブラウン雑音の場合は71%であり、ピンク雑音が最も確率共鳴を誘発しやすい雑音であると考えられた。項目(2)については、畳み込みニューラルネットワークと長・短期記憶ユニットを持つ回帰型ニューラルネットワークを組み合わせた判別器により、サポートベクトルマシンを用いた判別器よりも健常者5名の被験者平均で10%以上(58%->69%)精度を改善できた。視覚型BMIと比べて判別精度自体にはまだ改善の余地がある。確率共鳴の出現は音刺激に付加する雑音の種類や被験者の個人差に依存したものの、比較的広いパラメータの範囲で高い割合で雑音共鳴が観測されたことと、雑音による誘発性の違いを見出すことができた。ニューラルネットワークによる判別器の精度がサポートベクトルマシンのそれよりも高い値を得ることができた。判別精度にはさらなる改善が必要であるが、下記の【今後の研究の推進方策】に記したような工夫を行うことにより、今後の精度の向上が期待できる。最終年度である2019年度では、(1)(2)の結果を踏まえて、より効率的に確率共鳴の誘発し、高精度判別器を備えた聴覚型ブレインマシンインターフェースの開発を計画している。現状で判別精度には課題が残っているが、ニューラルネットワークを使用した判別器には学習のために多数の試行が必要であるため、短時間で多くの試行を行うことにより、十分な量の学習データの蓄積を図る。本研究の主目的は「確率共鳴を用いた聴覚型ブレインマシンインターフェース(BMI)の開発」である。現在のBMIの主流である視覚型BMIを用いるためには視覚刺激を注視する機能が必要であり、進行した筋萎縮性側索硬化症患者などの眼球運動制御が困難なユーザは使用できない。本研究は、現時点で視覚型BMIよりも性能が劣っている聴覚型BMIに確率共鳴現象を応用することにより、その性能を視覚型BMIと同等レベルまで引き上げることを目的としている。本研究の研究期間は3年間であり、平成29年度では【1】聴覚刺激に対する定常応答(聴性定常反応)における確率共鳴現象の特性調査と、【2】確率共鳴を用いた聴覚型BMIの構築と評価の2項目について研究を執り行った。【1】に関しては、先行研究の成果を参考に、振幅変調音(変調周波数3545Hz、搬送周波数5004kHz、変調度100%、音圧60dB)に白色雑音(音圧3055dB)を加えた刺激音を提示した時の聴性定常反応の大きさを評価し、確率共鳴の起こる条件を調べた(健常成人被験者7名)。4名の被験者から確率共鳴と判断される雑音による振幅の増大が観測された。確率共鳴の起こる音刺激条件は変調周波数・搬送周波数共に個人に依存する部分が大きいが、雑音音圧は50dB以下であった。【2】では、健常成人9名を対象として、2つの振幅変調音(左:変調周波数44Hz、搬送周波数770Hz、右:変調周波数40Hz、搬送周波数500Hz、いずれも音圧60dB)に独立に白色雑音(音圧約30dB)を加えた音刺激を左右から提示し、一方の音に意識を向けた時の聴性定常反応の変調を用いたBMIを提案した。機械学習(サポートベクトルマシン)によって被験者の選択した音を判別したときの判別精度の被験者平均は、印加雑音なしの場合が67%、印加雑音を加えた場合が77%となり、10%の改善がみられた。振幅変調音に雑音を加えた場合に、聴覚型BMIの判別精度が被験者平均で約10%向上するとの結果を得ることができた。この結果により、提案したBMIのオンライン化の見通しがついたといってよい。ただし、被験者9名の内、3名は雑音付加によって判別精度の改善がみられなかった。この原因としては、刺激音の条件を雑音の音圧を含めて統一したため、最適な条件で行っていなかったことが考えられる。

当該年度では、確率共鳴を用いた聴覚型ブレインマシンインターフェース(BMI)の開発を進めるために、(1)確率共鳴を誘発するために聴覚刺激に付加する雑音の選定、(2)2値の意思を想定した2つの振幅変調音(付加雑音なし)の一方に選択的注意を払ったときの聴性定常反応の変調を適切に判別する方法の検討、の2項目について研究を執り行った。項目(1)は、白色雑音、ピンク雑音、ブラウン雑音(周波数fとしたとき、それぞれ1/f^0,1/f, 1/f^2の特性を有する)を用いた。健常者6名を対象として、搬送周波数500Hz,変調周波数40Hz、音圧4050dBの振幅変調音に各雑音を付加した刺激音に対する聴性定常反応について、雑音の音圧を0(雑音付加なし)56dBの範囲で変えたときの振幅対雑音比の雑音強度依存性をクラスター分析によって分類した。その結果、全720の雑音依存性データの内、背景雑音による確率共鳴の誘発の可能性がある単調減少型依存性(雑音無付加時の信号対雑音比が最大となる)を除いた499の雑音依存性データでは、78%がベル型依存性を示した。雑音別では、ピンク雑音で87%のデータがベル型依存性を示し、白色雑音では78%、ブラウン雑音の場合は71%であり、ピンク雑音が最も確率共鳴を誘発しやすい雑音であると考えられた。項目(2)については、畳み込みニューラルネットワークと長・短期記憶ユニットを持つ回帰型ニューラルネットワークを組み合わせた判別器により、サポートベクトルマシンを用いた判別器よりも健常者5名の被験者平均で10%以上(58%->69%)精度を改善できた。視覚型BMIと比べて判別精度自体にはまだ改善の余地がある。確率共鳴の出現は音刺激に付加する雑音の種類や被験者の個人差に依存したものの、比較的広いパラメータの範囲で高い割合で雑音共鳴が観測されたことと、雑音による誘発性の違いを見出すことができた。ニューラルネットワークによる判別器の精度がサポートベクトルマシンのそれよりも高い値を得ることができた。判別精度にはさらなる改善が必要であるが、下記の【今後の研究の推進方策】に記したような工夫を行うことにより、今後の精度の向上が期待できる。今後は、平成30年度において、提案した聴覚BMIのデータ蓄積及び判別手法の検討(ニューラルネットワークの利用を含む)を行うとともに、オンライン化を進めていく。特に、平成29年度には統一していた音刺激条件を、予備測定を行い、その結果を用いて最適化した上で、最大の確率共鳴が誘発される条件でBMIを適用するように工夫する。最終年度である2019年度では、(1)(2)の結果を踏まえて、より効率的に確率共鳴の誘発し、高精度判別器を備えた聴覚型ブレインマシンインターフェースの開発を計画している。現状で判別精度には課題が残っているが、ニューラルネットワークを使用した判別器には学習のために多数の試行が必要であるため、短時間で多くの試行を行うことにより、十分な量の学習データの蓄積を図る。当該年度(平成29年度)に予定していた論文投稿料の使用を次年度(平成30年度)に持ち越すことになったため。次年度では論文投稿料の一部に充当する予定である。
自律型実写アバタによるインタラクティブ提示の研究

本研究では,実写アバタとのインタラクション性を高めるために,インタラクションを開始する前の実写アバタの振る舞いに関して研究開発を行った.このようなインタラクション開始前の実写アバタの待ち状態をより自然な状態にしておくことで,ユーザに違和感なく,インタラクションを開始させることを意図して,実写アバタに身体動揺を実装し,少ない実写データから多様な身体動揺を実写アバタに生成させる仕組みを構築した.また,実写アバタにセンサを搭載し,ユーザの接近を探知すると,そちらに着目してインタラクションを開始できるような仕組みを構築した.ユーザの主観評価により,本研究での提案手法が実際の人間により近いと判断された.今年度は,実写アバタによる遠隔システムを研究開発した.特に,自然な実写アバタの実現に向けて,実際の人物の身体動揺の計測と実写アバタによる身体同様の再現方法について研究開発を行った.単純な直立映像,同一身体動揺の繰り返し再生と我々の新しく開発した手法とを比較実験を行い,主観評価で他の比較手法より自然な動画に感じられることができるということが明らかになった.また,人体動作を計測するときに,身体の計測誤差により,実写アバタが不自然な動きをすることが頻繁に発生した.そこで,本研究では,実写アバタの再現シーケンスを自動的にチェックして,不自然な動きかどうかを評価し,不自然な動きと判断されたときには,自動的に映像を差し替えて滑らかな動作を表示できるようにシステムを改良した.これにより,実写アバタの計測誤差による不自然な動きを低減させることができ,主観評価でも良好な結果が得られた.身体計測誤差が大きく,実写アバタの再生時に非常に違和感を生じることが明らかとなった.そこで,本年度は違和感の除去をメインに研究開発を行った.そのため,表情・しぐさ・発話モジュールの研究開発がやや遅れることとなった.今年度は,前年度に引き続き実写アバタによる遠隔システムを研究開発を行った.特に,自然な実写アバタの実現に向けて,実際の人物の身体動揺の再現方法についてさらに改良を行った.また,主観評価を新たに行い,実写アバタに身体動揺を加えることでより自然な動画が再生できることが分かった.この成果は,今年度論文として発表した.また,実写アバタの指示がどの程度,ユーザーに伝わっているかの実験を行い,音声だけでなくジェスチャを加えたほうがユーザーの記憶に留まりやすいことを主観評価した.また,実写アバタの指示と,ユーザーの視線の関係を定量評価し,実写アバタの音声指示とジェスチャがユーザの視線を誘導することが示唆された.さらに,ユーザの内面的な状態を推定するために,微表情認識の研究を行なった.微表情は画像上ではわずかな変化しか表れないので,認識率が向上しておらず,改良の余地があることが判明した.微小変化を捕らえるために,ユーザの頭部運動を推定して補正していたが,その推定精度が十分ではなかったことが明らかとなったため,今後は頭部運動推定精度の向上を目指す予定である.今年度から微表情認識の研究を開始したが,微表情は画像上ではわずかな変化としてしか表れず,ユーザーの頭部運動と重なってうまく分離することができなかった.ユーザの頭部運動を推定して,補正する仕組みを導入したが,頭部運動の推定誤差が想定以上であり,この推定誤差の除去をメインに開発を行った.本研究では,遠隔講義などのインタラクティブシステムに自律型実写アバタを組み込み,この実写アバタとユーザの間のインタラクティブ性を高めることで,臨場感,緊張感や社会的振る舞いを実写アバタにより生み出す仕組みを研究開発した.また,ユーザとのインタラクションを滑らかに開始させるために,ユーザの視線や表情を読み取る手法の研究開発も行った.インタラクションを円滑に進めるためには,実写アバタとのアイコンタクトなどを実現する必要がある.そのため,ユーザにとって,どのような方向から見られるとアイコンタクトしているのかの調査を行った.また,ユーザの視線や表情を読み取るために,カメラを利用して顔の特徴点を追跡して,頭部の運動量を推定しつつ,目領域画像を取り出して,視線方向を推定する手法を研究開発した.この目領域画像と頭部の運動量から,ユーザがどの方向を見ているかを推定するシステムを構築した.屋内実験によって,顔が安定して検出されている限りは視線の方向を精度よく推定し,アイコンタクトの判定を高精度にできることが分かった.さらに,実写アバタは平面ディプレイで構成されているため,視線を常にカメラ方向に向けていなければならず,人間のように視線を自由に調整することができない.そのような制約の中で,ユーザにインタラクティブに離しかけるには,どのような仕組みを構成すればよいかの研究を行った.また,実写アバタをより自然に見せるために,身体動揺を実装してより自然な実写アバタを構築した.本研究では,実写アバタとのインタラクション性を高めるために,インタラクションを開始する前の実写アバタの振る舞いに関して研究開発を行った.このようなインタラクション開始前の実写アバタの待ち状態をより自然な状態にしておくことで,ユーザに違和感なく,インタラクションを開始させることを意図して,実写アバタに身体動揺を実装し,少ない実写データから多様な身体動揺を実写アバタに生成させる仕組みを構築した.また,実写アバタにセンサを搭載し,ユーザの接近を探知すると,そちらに着目してインタラクションを開始できるような仕組みを構築した.ユーザの主観評価により,本研究での提案手法が実際の人間により近いと判断された.今年度は,大学院生の研究協力者を加えて遅れていた表情・しぐさ・発話モジュールの研究開発を行い,WoZシステムで実写アバタシステムの評価・検討を行う.平成27年度半ばから病気休職していた研究分担者が当初研究計画通り,平成29年度から研究分担者として復帰する.

これにより,本来分担して頂く予定であり手付かずとなっていた実写アバタの音声信号処理の部分の研究を進めることができる.また,微表情認識に関しては,大学院生などの研究協力者を加えて研究開発を進める予定である.情報学
接触可能な動的生体内モデルシミュレーターの開発

生体の複雑な構造や動きは、書籍などの2次元的な教材だけでは学びにくい。そのため理解の補助として動画や造形物などを利用した教育がなされている。本研究では、CT画像のDICOM-DATAから3Dプリンター用のモデルシミュレーターを作成することで、生体の構造的理解を深めることを目的としてモデルの作成を行った。試作品としてPLA素材からの心臓モデルの作成を行った。これらの工程を初学者に体験してもらうことで、生体構造を学ぶ上で、モデルが教材になるだけでなく、モデル作成の工程も構造を学ぶモチベーションの向上、維持に役立つことが確認された。医療人への育成には、基礎科目として生体内の構造を学ぶことが必修である。しかし、動きのある生体は、平面的な媒体だけの教材もしくは、静止したモデルでは動的な機能を理解しがたい問題が残る。そこで、本研究は、動きのあるモデルを作成し生体構造の理解を深める教育ツールの作成に向けたモータを利用せずに生体のようなしなやかな動きを作るための仕組みを作るための基礎段階の検討である。本年度は動きを作る要となるバイオメタルの、特性の検索であり、支持体になる樹脂との適合性を検索することも課題の一つである。バイオメタルは、電流による発熱で金属が収縮する特性をもち、電流量と発熱は相関するため、収縮力も電流量に依存する。目的とする生体の俊敏な動きを作るためには、急激な金属の温度変化が必要であり、そのために、高電圧をかける必要であることが分かった。一度にバイオメタルに負荷をかけると金属が摩耗してしまうこと、支持体とする樹脂は熱耐性の高いシリコンを利用しているが、生体の柔軟性の特性を持つシリコンの種類は限定されるため、今回の高電圧の環境の設定は利用したシリコンにとっても変性を伴うものになっていることが分かった。また、柔軟性の高いシリコンを利用した筋肉モデルの作成の基礎段階として、バイオメタルの周囲に樹脂を充填したモデルを作成し、収縮力の検討を行ったが、利用したバイオメタルの収縮力でシリコンを収縮させるためには、高電圧が必要であり、バイオメタル、シリコンの両方が変性してしまうことが分かった。今後、別素材のシリコンの利用や構造の工夫について検討していく予定である。27年度は、1造形技術の習得と心臓3Dモデルの試作品の作成、2電気制御スイッチ回路作成に取り組んた。1造形:予算の関係上高額な3Dプリンターの購入は難しく、今回購入した3Dプリンターの機能を生かし造形する条件検索に取り組んだ。心臓CT画像はDICOMーDATAというファイル形式のため3Dプリンター造形用ファイル形式(STL)に変換しなければならない。専用のSTL変換ソフトを利用して変換しても、3Dプリンターに不向きな情報部分が残るためSTLファイル上で再度適合化し、さらに3Dプリンターが駆動するためのgーcode形式に変換しなければならない。今回の造形の試作では、STLファイルをソフト上で機械的な変換を行っても、意図しない造形面や意図しない空洞などが作成され、改善の必要が生じ、進行を遅延した。STLファイルの適合化は、複数の造形ソフトを試用し、各種ソフトの利点を組み合わせることで、不完全ではあるが心臓様の形状を造形することを可能とした。まだ、不完全であるためさらなる試行を必要としている。27年度に試作した3Dプリンターの心臓モデルは、硬質のPLA材質を利用したが、本研究の目的は柔軟性の高い樹脂での造形を目指しているため、既存の3Dプリンターの改良を合同会社GENKEIに依頼した。27年度末にプリンターの改良試作品が完成し現在運用準備中である。2制御回路:昨年度の問題点としてバイオメタルが高い収縮力と俊敏な動きを作るためには、高電圧をかける必要があること、高い電流は周囲の柔軟性の高いシリコンでは変質の可能性があることがわかっている。高い収縮力は、現段階では未解決ではあるが、周期的な動きを制御するためにarduinoを用いた回路を作成した。2系列までの同時制御までは可能になった。しかし、実働させるためには、バイオメタルの収縮力の問題が残っている。初年度に、バイオメタルの特性が予想以上に限定された条件を必要としていたため、最適条件の検索に時間を要している。まだ、代替えの解決策は見つかってはいないが、先に進めるべく、別の角度から昨年度はアプローチした。バイオメタルはシミュレーター作成の駆動力の技術であり、今回の動くモデル作成の動きの主軸の課題であるため、今年度も条件検索、代替えなど両面から完成を目指す予定である。生体の構造と動き、機能を学ぶことは、複雑で理解しにくい。教育ツールの臓器モデルは既製の正常構造モデルが一般的で、疾患を学ぶためには費用がかかる。本研究は、生体のCTやMRIのDICOM-DATAを3D-プリンターを利用して臓器モデルを作成し、教育への利用をすることで構造の理解を深める目的で行うものであった。そのため2つの方向性として取り組んできた。1)柔軟性の高い樹脂で動く臓器を作成すること、2)学習者が造形の工程を学ぶことによって、構造を細部に着目する機会と疾患を深く理解する機会を与えること。学習者は、この学習から3Dプリンターの医療におけるready-made医療への応用の可能性を学ぶことである。これまで、DICOM-DATAを利用し既製の3Dプリンターを利用して心臓のモデルを作成するところまで行った。既製の3Dプリンターは、造形に利用できる素材がPLAやABSなど硬質の樹脂で、柔らかい樹脂に対応したものはなかった。

本年度は、1柔軟性の高い素材で心臓を作成し、動きをつけること、2硬質素材で3Dプリンターを利用した心臓モデルを学習者に作成させることで、より深い学びを体験してもらうことであった。1柔軟性の高い素材の3Dプリンターは、既製品プリンターの改良から始めた。素材には2液性硬化タイプシリコンを利用し、ノズルの改良や2液シリコンのシリンジ押し出し部品の改良を繰り返した。2液シリコンの添加物についても検討した。ノズルからの2液の分注による滲みと硬化までの時間の最適条件が見つからず、精密な立体造形に至らなかったが、バイオメタルを用い心筋様の収縮を可能とした。2心臓モデルを3Dプリンター使用し、造形する工程を学ぶアクティブラーニングを実施した。参加者からは良好な回答を得た。本研究は、柔軟性の高い樹脂での高精度の臓器造形には至らなかったが、構造を理解する良い教育手法となった。生体の複雑な構造や動きは、書籍などの2次元的な教材だけでは学びにくい。そのため理解の補助として動画や造形物などを利用した教育がなされている。本研究では、CT画像のDICOM-DATAから3Dプリンター用のモデルシミュレーターを作成することで、生体の構造的理解を深めることを目的としてモデルの作成を行った。試作品としてPLA素材からの心臓モデルの作成を行った。これらの工程を初学者に体験してもらうことで、生体構造を学ぶ上で、モデルが教材になるだけでなく、モデル作成の工程も構造を学ぶモチベーションの向上、維持に役立つことが確認された。バイオメタルの特性が予想以上に、限定された環境や条件を整備を必要とし、本目的の利用に最適条件が見つけられていないため、次の段階の造形について検討する段階に移行できていない。昨年度は造形についても検討を予定していたが、素材の選択によって購入3Dプリンターを検討しなくてはならず、条件検索に進行が遅れている。次年度は、柔軟性の高い樹脂での造形と造形物への動きの付与を中心に作成を行う。1)造形:3Dプリンターの柔軟性の高い樹脂での造形技術は、まだ世の中に広く普及しておらずメーカの既製品も樹脂の硬度が生体の硬度に近いモデルとして利用するには乖離している。そこで、昨年度企業に依頼して既成の3Dプリンターを柔軟性の樹脂対応した3Dプリンターへの改良の試作を依頼した。今年度は試作プリンターの運用のための条件設定から開始する予定である。造形スピードや温度管理、材料となる樹脂の適正硬度と3Dプリンターで造形した後の樹脂硬度の条件設定を行う。基本的な条件設定を行った後に、心臓用の複雑構造体を作成するための条件について検索する。心臓のように中空の構造体は別の角度から条件設定をする必要性があると予測される。2)動き:今回の最終目標は1)で作成した柔軟性の高い造形物への動きの導入であり、そのために当初は造形物へのバイオメタルの導入を予定していた。バイオメタルは前述した通り、単体での駆動力は弱く、利用には条件を限定されてしまうことがわかっている。
極性ナノ空間場による超不安定分子の反応制御法の開発

反応性に富むホルムアルデヒドなどの不安定小分子がゼオライト中の金属カチオンに吸着することにより,不安定分子を保護することなくその形態のままで安定に保持しつづける研究を行ってきた.その研究展開として,常温では単離不可能な超不安定(中間体)分子種を,ゼオライトの極性ナノ細孔中で発生させて安定に保持し,常温でその化学種が存在していることを分光化学的に確認できるかについて探索した.そこでまず,不安定な分子種の安定化に必要なゼオライトの骨格構造,交換カチオンの種類などの予測化を計算化学を用いて行った.N-無置換アルジミンを得るためにアルデヒドとアンモニアから誘導する方法について,Gaussian 98を用いて構造最適化およびシングルポイントエネルギーを計算した結果,脂肪族および芳香族アルデヒドのどちらを出発物とした場合も,N-無置換アルジミンは出発物よりも5-6 kcal/mol不安定であった.すなわち,N-無置換アルジミンを安定物として得ることは困難なことを意味した.一方、N-メチルベンズアルジミンは原系よりもエネルギー的に安定であり,実際にN-メチルベンズアルジミンは常温・常圧で単離可能な化合物であった.次にゼオライトの細孔骨格格子を切り出した10Tモデルをつくり,N-無置換アルジミンを吸着させた状態を計算した結果,アルデヒドとアンモニアの原系とほぼ同じ状態になることが示され,アルジミン体の確認が可能であることが示唆された.しかし,実際にゼオライトにベンズアルデヒドとアンモニアを吸着させてみたが,固体13-C NMRのスペクトルがブロードで,アルジミン体を確認するまでは至らなかった.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,NaイオンをもつY型ゼオライト(NaY)を使用した.NaYの細孔は大空洞(直径1.3nm)を12員環からなる窓(直径0.74nm)で連結した構造をとる.重合物のparaformaldehyde((HCHO)n)の熱分解で発生させたHCHOをNaYに吸着させたものをHCHO@NaYと表示する.利用可能な計算機環境の制限から,ゼオライトの周期的な構造からNaイオン周辺骨格のみを切り出し,分子系として扱う10Tクラスターモデルを採用し,計算にはMP/6-31+g(d,p)//B3LYP/6-31G(d,P)を用いた.NaY細孔の大きさからHCHOの重合物として環状三量体のtrioxane((HCHO)_3)が生成可能と考え,3HCHO〓(HCHO)_3の三量化平衡の熱力学的量を,気相とゼオライトへの吸着状態で見積もった.気相中では(HCHO)_3側に有利なエンタルピー項によりΔGは負となり,平衡は三量体側に有利となり,重合が進むことが納得できる.一方,NaYに吸着すると,エントロピー項とNaイオンへの吸着エネルギーを3分子分稼ぐ要因により,ΔGは正となり,単量体側が有利となり,安定に存在する理由が明らかになった.ゼオライト細孔内では,3HCHO〓(HCHO)_3、の化学平衡が左側に偏っていることが計算化学的に証明されたことから,次にゼオライト細孔に環状三量体を吸着して,細孔内で単量化し,そのまま保持することが可能か検討した.固体の(HCHO)_3と乾燥NaY粉末を室温で混ぜて数時間おくと,(HCHO)_3はNaY中に自然に吸着されて(HCHO)_3@NaYが容易に得られた.この試料を,60,93,110°Cで3時間加熱し,^<13>C DDMAS NMRでゼオライト中の化学種を同定した.60°C加熱では,(HCHO)_3の炭素(94 ppm)のみであったのに対し,93°C加熱試料中には,203 ppmにHCHOの炭素が少量ながらも観測され,さらに110°Cでは(HCHO)_3のピークが完全に消失し,単量体にほとんど変換されていることがわかった.なお,このとき少量ながらMeOHとHCOOH(あるいはHCOOMe)の生成も観測された.この実験事実から,吸着状態での量子化学計算によるΔG値が示すように,環状三量体からも単量体を発生,保持する手法を確立できた.反応性に富むホルムアルデヒドなどの不安定小分子がゼオライト中の金属カチオンに吸着することにより,不安定分子を保護することなくその形態のままで安定に保持しつづける研究を行ってきた.その研究展開として,常温では単離不可能な超不安定(中間体)分子種を,ゼオライトの極性ナノ細孔中で発生させて安定に保持し,常温でその化学種が存在していることを分光化学的に確認できるかについて探索した.そこでまず,不安定な分子種の安定化に必要なゼオライトの骨格構造,交換カチオンの種類などの予測化を計算化学を用いて行った.N-無置換アルジミンを得るためにアルデヒドとアンモニアから誘導する方法について,Gaussian 98を用いて構造最適化およびシングルポイントエネルギーを計算した結果,脂肪族および芳香族アルデヒドのどちらを出発物とした場合も,N-無置換アルジミンは出発物よりも5-6 kcal/mol不安定であった.すなわち,N-無置換アルジミンを安定物として得ることは困難なことを意味した.

一方、N-メチルベンズアルジミンは原系よりもエネルギー的に安定であり,実際にN-メチルベンズアルジミンは常温・常圧で単離可能な化合物であった.次にゼオライトの細孔骨格格子を切り出した10Tモデルをつくり,N-無置換アルジミンを吸着させた状態を計算した結果,アルデヒドとアンモニアの原系とほぼ同じ状態になることが示され,アルジミン体の確認が可能であることが示唆された.しかし,実際にゼオライトにベンズアルデヒドとアンモニアを吸着させてみたが,固体13-C NMRのスペクトルがブロードで,アルジミン体を確認するまでは至らなかった.気相中およびゼオライト細孔内で,短鎖アルデヒドの三量化平衡(3RCHO〓(RCHO)_3)が示す特異的な熱力学的関係に関して,実験事実を説明する理由付けを可能とする,量子化学計算を用いた理論的考察を予定通り進めることができた.25年度が最終年度であるため、記入しない。理論化学計算の予測通りに実験結果が得られれば,それはより効率的な実験研究が可能となる.このような実験戦略の可能性を追求する.25年度が最終年度であるため、記入しない。
無線センサネットワークのための高効率高信頼双方向通信プロトコルの研究開発

CSMAに基づくマルチホップ型無線センサネットワークでは、隠れ端末問題に起因するパケット衝突やパケット再送により、双方向通信のスループットが低下するという問題があった。そこで本研究では、双方向通信環境において高効率・高信頼なパケット伝送を実現することを目的として、IFNCとPassive ACKを組み合わせたIFNCPA方式の開発に取り組んだ。制御パラメータであるエンコード待ち時間の最適化PassiveACK衝突回避の仕組みを検討し、IFNCPA方式の性能改善を図った。計算機シミュレーションから、収集率とエンド・ツー・エンド遅延の観点からIFNCPAが有効であることを明らかにした。申請者は、無線マルチホップネットワーク技術を無線センサネットワークに応用することを試みている。本申請では、双方向フロー間でのNC(Network Coding)とPAを組み合わせるIFNCPA(Inter Flow NC with PA)の開発し、高効率かつ高信頼な双方向通信が実現することをねらった計画を立てている。本年度は、研究実施計画に照らし合わせて、1)ネットワークシミュレーションによる基礎検討と2)マルチエージェントシミュレーションによるシステムレベル評価に取り組んだ。1)については、検討を進める過程において、エンコード待ち時間を適切に設定しなければ、特に低負荷時に遅延が大きくなるという問題が見出された。またPassive ACKの衝突回避も必要であることが明らかなった。そこで、パケット到着間隔の実測値から算出される平均パケット到着間隔およびその平均偏差を用いてエンコード待ち時間を動的に設定する仕組みや、エンコードパケットを受け取った隣接ノードのうち一方が送信タイミングをずらすためのオフセット時間を適切に設定することでPassive ACKの衝突を回避する仕組みを開発した。この成果については、電子情報通信学会モバイルネットワークとアプリケーション研究会において発表した。2)については、まず、IFNCPAと組み合わせる経路制御方式について検討を進めた。AODVは頻繁にルート消失が発生することから、OLSRを選択することとした。さらに、IFNCPAの応用例として無線センサネットワークを用いた避難・救助支援システムにおける双方向通信を模擬したシナリオとして、大型ショッピングモールである埼玉県のイオンレイクタウンを模擬した100 ×450 mの環境を想定した計算機シミュレーションを行い、配信率と遅延の観点からIFNCPA方式の有効性を確認した。研究計画書に照らし合わせて、概ね順調に進展している。検討を進める過程で、当初、想定していなかったエンコード待ち時間を適切に設定しなければ、特に低負荷時に遅延が大きくなるという問題や、Passive ACKの衝突回避も必要であることが明らかになり、基礎評価については時間を要した。また、AODVにおいて頻繁にルート消失が起こり、ルート発見が繰り返される現象の原因追求に時間を要した。このため、エージェントシミュレーションについては十分な時間を割いて行うことはできなかったものの、エージエントシミュレーションのAPI等の調査は完了しており、エージェントシミュレーションに関する成果発表も実施した。また、実応用を意図し、大型ショッピングモールである埼玉県のイオンレイクタウンを模擬したシミュレーションシナリオによる評価を行うことにより、IFNCPAの有効性の検証を行うことができた。このため、概ね、順調に進展しているといえる。本年度は,研究実施計画に照らし合わせて,エージェントシミュレーションの動作検証を行うとともに,Raspberry Piを用いた実機実装のための調査を行なった.また,IFNCPAのシミュレーション実験を行なっている過程において,IFNCPAと組み合わせる経路制御のメトリックを決定づけるための基礎検討が必要であり,二つのフローを一つの経路にマージして双方向経路とすべきか,経路を分けるべきかを判断するための指針を明らかにしておくことが重要との考えに至った.シミュレーション結果からノード間の隠れ端末関係が深刻かどうかを受信電力から判断するメトリックが重要であることを突き止め,AODV方式と組み合わせる方法を考案した.また,無線マルチホップネットワークにおいては,どのフローもある程度のスループットで安定して通信を保てるかどうかは重要な課題である.そこでリンク間干渉を考慮したMax-min Fairnessを保ちつつ各フローのトラフィック量を徐々に増加させていったときにスループットが飽和し始めるトラフィック量を推定するアルゴリズムも合わせて開発した.本年度は,研究実施計画に照らし合わせて,エージェントシミュレーションの動作検証を行うとともに,Raspberry Piを用いた実機実装のための調査,加えて経路制御メトリックの基礎検討を行なった.エージェントシミュレーションにおいて避難モデルの実装には至らず,その基礎検討として主に車両モデルを用いて実施した.実証実験で利用する端末として普及が進んでいるRaspberry Piを選定し,マルチホップ網を構成することを試みた.昨年度の引き続き,IFNCPAのシミュレーション実験を行い,経路制御アルゴリズム開発のための基礎検討の過程において,二つのフローを一つの経路にマージして双方向経路とすべきか,経路を分けるべきかを判断するための指針を明らかにしておくことが重要との考えに至った.基礎検討を通じて,シミュレーション結果からノード間の隠れ端末問題が深刻かどうかを受信電力から判断するメトリックが重要であることを突き止め,AODV方式と組み合わせる方法を考案した.このため,エージェントシミュレーションの実装面では遅れがみられるが,隠れ端末問題の深刻さを経路制御メトリックに取り入れるという重要かつ新たな研究の方向性を見いだすことができた.また,無線マルチホップネットワークにおいては,どのフローもある程度のスループットで安定して通信を保てるかどうかは重要な課題である.そこでリンク間干渉を考慮したMax-min Fairnessを保ちつつ各フローのトラフィック量を徐々に増加させていったときにスループットが飽和し始めるトラフィック量を推定するアルゴリズムも合わせて開発した.本年度は,経路を分けるべきかを判断するための指針を明らかにしておくことが重要との考えから,フローのスループットに大きな影響を与える深刻な隠れ端末数をメトリックとする経路選択制御方式に関する検討を行った.

その結果,経路を中途半端に分離することによって深刻な隠れ端末が生じるよりは,経路を近づけて互いにキャリアセンスできるようにすることが有利であり,深刻な隠れ端末数を経路選択メトリックに取り入れることでより高いスループットが選択される可能性が高まることを明らかにした.また最終年度でもあることから,IFNCPAの研究成果を取りまとめて学術雑誌に投稿することに注力した.査読委員からの要求を満足するために,シミュレーション実験を繰り返し,提案方式の有効性をより明確にすることに時間を割いた.例えば,ITU-T Recommendation G.114ならびにG.1010では,多くのインタラクティブアプリケーションでは,遅延上界が150ms以下が好ましく,ネットワーク設計においては400 ms以下となるようにターゲットを定めることを示していることから,エンコード待ち時間の最大値Wmaxを変更することでこのことが達成できることを示した.その結果,最終的に採択となった.CSMAに基づくマルチホップ型無線センサネットワークでは、隠れ端末問題に起因するパケット衝突やパケット再送により、双方向通信のスループットが低下するという問題があった。そこで本研究では、双方向通信環境において高効率・高信頼なパケット伝送を実現することを目的として、IFNCとPassive ACKを組み合わせたIFNCPA方式の開発に取り組んだ。制御パラメータであるエンコード待ち時間の最適化PassiveACK衝突回避の仕組みを検討し、IFNCPA方式の性能改善を図った。計算機シミュレーションから、収集率とエンド・ツー・エンド遅延の観点からIFNCPAが有効であることを明らかにした。IFNCPA方式の基礎評価をさらに進めるとともに、マルチエージェントシミュレーション実装を完了させ、避難誘導時間などのシステムレベル評価を行う。これと平行して、IFNCPA方式の実機実装の準備を行う。Scenargie CommNodeの他にも、Raspberry PiやEdisonなどの小型無線デバイスの普及が進んでいることから、実験に利用する端末の選定を行い、シミュレータに実装したIFNCPA方式の実機への移植準備を進める。
水産系廃棄物ホタテガイ貝殻より単離した脂肪分解促進因子の構造および作用機構の解明

水産系廃棄物であるホタテガイ貝殻の新規有効利用法の開発を目指し、貝殻中に含まれる有機成労が脂肪分解を促進することを明らかにした。特に貝殻粉末を含む餌をラットに食餌させることにより白色脂肪組織重量が有意に減少することから、その作用機構の解明と生理活性物質の同定を目指し下記の実験を実施した。・1)脂肪細胞に分化することが知られている3T3-L1細胞を用い分化に伴い発現量が増加する脂肪酸結合タンパク質AP2のmRNA発現量の変化を貝殻抽出成分の存在下、非存在下でRT-PCRを用いて検討したところ、貝殻抽出成分はAP2の発現を抑制することを明らかにした。また、脂肪細胞への分化に伴って生じる中性脂肪の蓄積も貝殻抽出成分が顕著に抑制することからも、貝殻抽出成分が脂肪細胞への分化を抑制することがわかった。・2)脂肪分解促進因子として分子量約1万の糖タンパク質の単離に成功した。このタンパク質のアミノ酸組成分析を行ったところSer, Glyおよび酸性アミノ酸を多く含むタンパク質であることがわかった。貝殻粉末を食餌することによる白色脂肪組織重量の減少は、貝殻抽出成分による中性脂肪分解の促進に加え、脂肪細胞への分化の抑制によるものであると推定された。しかし、脂肪分解促進因子の構造決定についてはその収量の低さから全構造決定を行うことができなかった。・脂肪分解促進因子として分子量約1万の糖タンパク質の単離に成功した。このタンパク質のN末端アミノ酸配列分析から新規タンパク質であることをあきらかにするとともに、生理活性を示す領域が糖鎖に存在することを示した。・貝殻粉末を含む餌を食餌させることによって白色脂肪組織中の脱共役タンパク質1(UCP1)の発現量が顕著に上昇していることを見出した。UCP1の発現量の上昇は脂肪分解促進に働くことが数多く報告されていることから、貝殻粉末を食餌させることによって、生体内の脂質代謝系が活性化されていることが明らかになった。この結果は、ホタテガイ貝殻粉末は、オリゴ糖のように脂肪を生体内に吸収させるのを抑制することによって脂肪重量を減少させるのではなく、脂質代謝系の亢進を介して脂肪分解を促進させていることを示唆した。・脂肪細胞に分化することが知られている3T3-L1細胞を用い分化に伴い発現量が増加する脂肪酸結合タンパク質AP2のmRNA発現量の変化を貝殻抽出成分の存在下、非存在下で検討した。その結果、貝殻抽出成分は培養脂肪細胞の分化を抑制することが明らかになった。本研究成果は、従来報告されている脂肪分解促進因子とは異なる作用機構によって働いていることを示唆しており、健康食品としての利用可能性を示す重要な結果と考えられる。水産系廃棄物であるホタテガイ貝殻の新規有効利用法の開発を目指し、貝殻中に含まれる有機成分が脂肪分解を促進することを明らかにした。このタンパク質のアミノ酸組成分析を行ったところSer,Glyおよび酸性アミノ酸を多く含むタンパク質であることがわかった。
正常心筋及び心不全心筋における不均一収縮の病態生理の解明〜カルシウム波との関連〜

ラット右心室から取り出した多細胞心筋標本(トラベクラ)を用い、局所灌流法を用いた不均一収縮モデルを作成し、張力・細胞内カルシウム濃度・サルコメア長を測定し、以下の実験成果を得た。1.トラベクラにButanedione Monoxime(BDM)含有液を局所還流した不均一収縮の実験系を用い、局所還流の有無での刺激頻度を0.2/0.5/1/2Hzに変えたときの張力変化を細胞外カルシウムが1及び2mMの条件下で測定した(n=6)。細胞外カルシウムが1mMの時には局所還流の有無にかかわらず陽性の刺激頻度-張力関係を示した。細胞外カルシウムが2mMの時には、局所還流無しで陰性の刺激頻度-張力関係を示したが、局所還流ありでは刺激頻度にかかわらず張力変化を認めなかった。カルシウム過負荷状態及び不均一収縮が存在する非生理的状態では、不均一収縮の存在が刺激頻度-張力関係を障害すると考えられた。2.同様にBDM添加局所灌流液を用いた不均一収縮モデルのトラベクラ(n=15)において、7.5秒間の2.5Hzペーシングでカルシウム波を誘発した。最終ベーシング後にサルコメア長2.1から2.2μmまで伸展する伸展パルス(210ms)を加え,張力変化と細胞内カルシウム濃度及びカルシウム波の伝播速度を検討した。伸展パルスに伴う張力変化とカルシウム波伝播速度の変化は有意な正相関を認めた(n=12)。細胞外液に1mMカフェインを加えるとカルシウム波が消失するが、カルシウム波発生部位の局所還流部境界域で収縮弛緩期に一致して局所細胞内カルシウムの上昇を認めた。伸展パルスを加えた時の境界域の局所カルシウム濃度変化は、先行する収縮張力の変化と正の相関を示した。境界領域の局所カルシウム変化がカルシウム波発生直前の発生張力と密接な関係が示され、クロスブリッジに伴うカルシウムの結合と解離の関与が示唆された。ラット右心室から取り出した多細胞心筋標本(トラベクラ)を用いて、局所灌流法を用いた不均一収縮モデルを作成し、以下の実験成果を得た。1.局所灌流液にButanedione Monoxime (BDM)を添加した不均一収縮の実験系を用い、刺激頻度-張力関係を測定した。健常心筋を用いた場合(n=4)と比較し、不均一収縮の実験系(n=5)では1Hzから2Hzペーシングに刺激頻度を増加させたときの張力増加率が約37%減少した。すなわち不均一収縮状態での刺激頻度依存性の張力増強作用が、不均一収縮が存在する場合には減弱することが示唆された。刺激頻度を3-4Hzに増加した場合、不均一収縮モデルでは後収縮が出現した。後収縮を認めた場合の発生張力は後収縮を伴わないときの発生張力に比べ有意に減少し、不均一収縮に伴う後収縮の存在が発生張力の更なる減少要因になることが示唆された。2.同様にBDM添加局所灌流液を用いた不均一収縮の実験系において、カルシウム波と伸展刺激との関係を検討した。カルシウム波を2.5Hzペーシング(7.5秒間)で誘発した。最終ペーシング後に10%心筋を伸展する200msの伸展パルスを加えた場合のカルシウム波の伝播速度を検討した。伸展パルスを加えた場合、パルス無しと比較しカルシウム波の伝播速度が約30%増加した(n=6)。伸展パルスを加えたときのカルシウム波伝播速度の増加率は伸展時の発生張力と正の相関関係を示し、カルシウム波の伝播とカルシウム波発生直前の発生張力の密接な関係が示された。クロスブリッジに伴うカルシウムの結合と解離の関与が示唆された。

伸展パルスを加えた時の境界域の局所カルシウム濃度変化は、先行する収縮張力の変化と正の相関を示した。境界領域の局所カルシウム変化がカルシウム波発生直前の発生張力と密接な関係が示され、クロスブリッジに伴うカルシウムの結合と解離の関与が示唆された。
就学を終えた重度脳性麻痺児・者を抱えた家族の発達課題―父親が認識する家族の変化―

青年期の重度脳性麻痺児者をもつ家族の発達課題を父親の視点から明らかにすることを目的に、脳性麻痺児・者の中で中等教育を終えた20歳代の重度脳性麻痺児・者をもつ父親3名に中等教育卒業後の変化について半構成面接を行い、質的記述的に分析し、家族の発達課題は4つのカテゴリーが抽出された。子どもの【子どもの健康の維持】のために医療的ケアを導入することで、外部からの刺激を受け【地域・社会とつながり続けること】を実感した。これらを乗り越えてきたことで、子どもが健康で【今を笑って過ごすこと】が大切なことであると認識された。本研究の目的は就学を終えた重度脳性麻痺児・者を抱える家族の発達課題を明らかにし、さらに、その家族の発達課題の発達課題に影響を与えた要因について父親の視点から明らかにすることであり、家族発達に即した看護支援の手掛かり得ることである。青年期の重度脳性麻痺児・者をもつ母親が認識する家族の発達課題とその要因に関する先行研究において、【地域・社会とつながり続けること】という家族の発達課題は【子どもの健康の維持】という発達課題に影響を受けていた。さらに【地域・社会とつながり続けること】と【子どもの健康の維持】という家族の発達課題が達成に向かうことで、【今を笑って過ごすこと】という家族の発達課題も認識されるようになり、家族の発達課題の達成へと向かっていた。また、母親の負担が増大しながらも【子どもの健康の維持】をすることで、一般的なこの時期の家族の発達課題である【家族のライフイベントの危機を凌ぐこと】という家族の発達課題を乗り越えようとしていた。また、家族の発達課題の達成に影響を与えた5つの要因は【家族内での支援】、【情報のアクセシビリティ】、【ソーシャルサポート】、【親の健康】、【自己解決力】であった。これらの要因がどの発達課題の達成に影響を与えたかは事例毎に異なるが、それぞれの発達課題の達成に影響を与えた要因が充足されていれば、家族の発達課題は達成に向かい、充足されていなければ家族の発達的危機に陥ってしまうという関係が示された。また、重症心身障害児・者をもつ父親に関する文献検討において、父親は母親の盾となり、母親の負担を軽減するために責任を調整して、母親を支える存在になっていた。また、子どものきょうだいも大切にし、子どもの養育としごろを調整するなど家族成員全体の調整と社会との調整をしていた。本研究の目的は青年期の重度脳性麻痺児・者をもつ家族がどのような家族発達課題を認識し、その発達課題をどのように乗り越えてきたかを父親の視点から明らかにすることであり、家族発達に即した看護支援の手がかりを得ることである。研究方法は重度脳性麻痺児・者をもつ父親3名に対して、重度脳性麻痺児・者が特別支援学校を卒業してから20歳までに家族の生活がどのように変化したか、またその変化をどのように乗り越えたかについて半構成面接を行い、面接により得られたデータを質的記述的に分析した。研究結果として、父親は家族の発達課題を『子どもの健康の維持』、『地域・社会とつながり続けること』、『今を楽しく過ごす』と認識していた。特別支援学校の卒業前から気管切開による呼吸管理や経管栄養による栄養管理が必要になり、重度脳性麻痺児・者の健康を維持することが家族にとって乗り越えるべき課題となっていた。また、家族は特別支援学校を卒業する前から重度脳性麻痺児・者が卒業後に通所サービスを受けられるように調整し、卒業後も地域・社会とつながりを大切にしていた。しかし、重度脳性麻痺児・者の健康状態によって地域・社会とのつながりを変化せざる負えない状況であっても、家族が気管切開による呼吸管理や経管栄養による栄養管理を受け入れることで、重度脳性麻痺児・者のケアの負担が軽減されたと感じるようになり、新たな『ソーシャルサポート』を得ることで、地域・社会とのつながりを再構築していった。そうした変化を乗り越えていくことで、家族はとにかく今を楽しく過ごすことを考え、『自ら(親)の健康』についてが影響することを認識していた。さらに父親は『自己解決力』だけでなく、『親の調整力』を駆使し、重度脳性麻痺児のきょうだいや母親がこの時期の変化に対応できるように支援していた。発達看護学本年度に先行研究である青年期の重度脳性麻痺児・者をもつ母親への研究の学会発表を行い、重度脳性麻痺児・者をもつ母親に関する新たな知見を得た。現在、先行研究の論文投稿の準備中であり、次年度に投稿を予定している。本研究目的である重度脳性麻痺児・者をもつ父親を対象とした研究においては、先行研究の文献検討及び関係学会の学術集会や勉強会に参加し、各発達段階の重度脳性麻痺児・者をもつ父親の抱える問題を検討した。その文献検討を基に研究計画書の再検討を行い、関係機関での倫理審査の申請を行い、許可を得た。