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保育者に必要な「数学力」とその育成

幼児期に,遊びや生活の中で,数・量・形についての様々な数学的な活動を経験させることが重要である。そのためには、保育者が身に付けるべき数学力があると考えた。この「数学力」について、数学教育の研究者を中心に検討し、「a)数学の基礎知識」と「b)環境を構成する力」であると規定した。特に、b)については、「ア)幼児の遊びや生活の中に数・量・形に関することがらを見出す力」、「イ)数・量・形に関することがらを幼児の活動や生活に組み入れ,環境を準備する力」、「ウ)言葉かけ等によって幼児の活動を豊かにする力」と考えた。保育者の「数学力」については、算数・数学(以下、「数学」という)にかかわる素養としての単なる知識や技能にとどまらず、「数学にかかわる様々な活動場面を設定したり、日常の場面から数学的な内容を見い出したりする力」と規定し、その具体的な内容について検討した。その中で学生が身に付けておくべき具体的な資質・能力として、いくつかの提案があった。例えば「小学校3年生程度の数学的知識を持ち、その意味を知っている」「遊びや生活における数学的意味を理解している」「数学的な側面から学ぶ環境を構築できる」という3つの柱、「幼稚園教育要領や保育所保育指針に述べられている数学的な内容について理解している」「小学校の学習内容としての、数、量、形にかかわる内容を幼児の視点から見つめ直すことができる」「幼児の活動場面から数学的な要素を見い出すことができる」「幼児の活動に数学的な要素を組み入れることができる」「幼児に体験させておきたい算数的活動の知識を身に付けている」「数学の側面から採用試験に合格できる力を身に付けている」という6つの柱なども提案された。また、幼稚園長などへのアンケートでは、「幼児を理解する力」「柔軟な心と体」「確かな専門性」があげられた。これらについての具体的な検討を進め、現時点では、「保育者に身に付けるべき数学力」として次のような内容を重要視することを確認し合っている。1)保育者が身に付けるべき算数の基礎知識として、「幼児の知的発達のために知っておくべき数学的な内容」「事務処理にかかわる数学力」「数学の側面から幼稚園教諭として採用試験に合格できる力」を、2)環境を構成する力として、「幼児の活動や身の回りの環境の中に数学的な内容(要素)を見出す(気付く)力」「幼児が数学的な内容に触れられるような環境を構成する力」「数学的な活動を支援したり高めたりするための意図的な指導展開を立案する力」など。幼稚園教育に詳しい研究者や大学で保育者の教育を担当している研究者に、新たに連携研究者として参画いただき、研究を進めた。具体的には、4回の全体会では、各連携研究者が考える「数学力」を育成する教材を提案し、それについて実践的な立場から意見を交換することができた。また、調査では、県外で(香川県、静岡県、岩手、秋田県)研究実践や保育の工夫を進めている幼稚園やこども園等を訪問し、保育者の考えや環境構成、こどもの活動状況等の保育状況を調査し、昨年度までの「数学力」にかかわる検討事項についても様々な観点から協議することができた。これらの協議を踏まえ、保育者に必要な数学力について、その柱を次の1、2に整理した。(括弧内は観点を示している。)1保育者が身に付けるべき数学の基礎知識(幼児の知的発達のために知っておくべき知識、教材作成・研究・事務等を進めていくために必要な知識、採用試験のための知識)2環境を構成する力(見出す力、組み入れる力、教材等の環境を準備する力、言葉かけなどによって活動を豊かにする力)この柱や観点にかかわる数学の内容等については、奈良学園大学奈良文化女子短期大学部の紀要に登載した。その後、この「数学力」を持った保育者を育成するために必要な授業テキストの内容について、連携研究者がそれぞれの立場から様々に意見交換を行った。本研究の最終目的は、保育者に必要な「数学力」を規定するとともに、将来保育者となる学生に対して、その数学力を育成するためのテキストを作ることにある。昨年度中に「数学力」が確定し、現在、それぞれの「数学力」に応じた内容を整理して、テキスト作成に向けた検討を始めている。平成26年度には,「数学力」を数学にかかわる素養としての単なる知識技能にとどまらないで,数学にかかわる様々な活動場面を設定したり,日常の場面から数学的な内容を見いだしたりする力と定義して研究を進めた.その結果,具体的に保育者に必要な「数学力」として,二つの柱「保育者が身に付けるべき算数の基礎知識」と,「環境を構成する力」があると整理した.平成27年度には,現地調査や,研究者による意見交換などをとおして,保育者に必要な数学力について,精査し「保育者が身に付けるべき数学の基礎知識(幼児の知的発達のために知っておくべき知識,教材作成・研究.事務処理等を進めていくために必要な知識,採用試験のための知識)」と「環境を構成する力(見いだす力,組み入れる力,教材等の環境を準備する力,言葉かけなどによる活動を豊かにする力)」と整理し,紀要等にまとめた.また,この「数学力」の育成を図る学生向けのテキスト作成に着手した.

平成28年度には,幼稚園教育に詳しい研究者や大学で保育者養成を行っている研究者に,連携研究者として本格的に参画いただき,授業研究や保育観察を行い,保育者養成のテキストの柱立てについて具体的に検討を進めながら,「数学力」のリストを詳細に見直した.このリストを基に考察したテキストの具体的な構成は,1「幼稚園・子ども園での『数量と図形』」2「保育者にかかわる数量・図形」(保育者に必要な数学の基礎,園の行事や遊びにみられる数学)3「採用試験に向けて」という項目立てにし,連携研究者(数学教育関係6名,幼稚園教育関係2名)が執筆にあたった.今後は,このテキストを保育現場でも保育者が活用できるような内容に改善していく予定である.幼児期に,遊びや生活の中で,数・量・形についての様々な数学的な活動を経験させることが重要である。そのためには、保育者が身に付けるべき数学力があると考えた。この「数学力」について、数学教育の研究者を中心に検討し、「a)数学の基礎知識」と「b)環境を構成する力」であると規定した。特に、b)については、「ア)幼児の遊びや生活の中に数・量・形に関することがらを見出す力」、「イ)数・量・形に関することがらを幼児の活動や生活に組み入れ,環境を準備する力」、「ウ)言葉かけ等によって幼児の活動を豊かにする力」と考えた。研究協力者による7回の会議を開催し、「数学力」についての枠組みについて様々な意見交換ができた。リスト作成までには至っていないが、特に、活動や環境から数学を見つける観察眼や意図的に数学的な環境を構成する力の必要性について具体的に検討できた。また、複数の幼稚園の園長からの情報を踏まえた検討も進めることができた。テキスト作成に際しては、学生にとってどのような構成が適切なのかを踏まえる必要がある。その際、アクティブ・ラーニングの視点に立った授業が展開できるような内容にしたいと考えている。この検討に十分な時間をかけたい。今後、連携研究者と分担を決めて原稿執筆にかかる予定である。その際、適宜幼稚園を観察したり、学会や研究会などでの情報を収集したりして、興味深い内容となるよう工夫していきたい。数学教育今後は、さらに幼稚園や保育所の現場からの情報をできるだけ多く取り入れて、必要とされる数学力についてリストの形で整理していきたい。また、保育者になる学生に対する具体的な教科書作りに着手していきたい。その際、具体的な授業のモジュールなどを考えていきたい。全体会の開催場所を、研究代表者の研究室にしたこと、県外の調査訪問旅費が安価にすんだことなどから、次年度使用額が生じた。次年度使用額が生じたのは、次の三つの理由による。海外調査費が節約できたこと、研究会議場所が代表者所属大学に限られていたこと、研究協力者による現地調査が少なかったこと。次年度の旅費の1部として活用する。次年度は、幼稚園や保育所への訪問回数を増やして研究を充実させたいので、旅費等に活用する予定。
抗原受容体遺伝子組替えシグナル配列に結合するRBP-Jκの研究

RBP-Jk遺伝子は、マウス免疫グロブリンのJk組み替え配列に結合するタンパクをコードする遺伝子である。しかし、その発現は、免疫系に限局しておらず、広範な組織において発現が認められる。一方、ショウジョウバエの末梢神経系の発生・分化の制御因子であるsuppressor of hairless;Su(H)遺伝子は、RBP-Jk遺伝子と高い相同性を示死、マウスRBP-Jk遺伝子のショウジョウバエ相同遺伝子と考えられている。このことから、RBP-Jk遺伝子は、マウスにおいて、免疫系のみならず神経系なども含めた多様な組織の発生に重要な役割を有しているものと推測される。そこで、本年度は、RBP-Jk遺伝子を破壊したマウスを作製し、そのマウスの発生学的解析を主に行なった。前年度に作製したRBP-Jk遺伝子の片方のalleleの破壊された胚性幹細胞(ES細胞)を用いて生殖系列キメラを作製し、そのキメラを正常マウスと交配することにより片方のalleleの破壊された突然変異マウスを作製した。一方のalleleの破壊されたマウス(+/-マウス)は、形態学的ならびに免疫学的解析において異常を認めることができなかった。そこで、これらのマウスを交配し、両方のRBP-Jkのalleleが破壊されたマウス(-/-マウス)の作製を試みた。+/-マウスの交配により生まれたマウスの遺伝子型を調べたところ、-/-のマウスを認めることができなかった。このことから、-/-マウスが胎生期致死であることが強く示唆されたので、+/-マウスの交配実験により得られた胎児の遺伝子型を解析した。胎生8.5-9.5日のマウスでは、メンデルの法則どおりに胎児の25%が-/-の遺伝子型を示したが、10.5日ではその頻度が低下し、胎生12.5日では、-/-マウスを認めることができなかった。これらの結果から、RBP-Jk遺伝子はマウスの発生に必須であり、-/-マウスは胎生10日前後において致死であることが明かとなった。-/-マウスの異常すなわち致死になる原因をさらに詳細に調べるため、それぞれの日数における胎児の形態学的検索を行なった。胎生8.5日のマウスでは、+/+マウスおよび+/-マウスにくらべ、体節数が少なく体長が短かった。特に、尾部の形成が著しく障害されていた。胎生9.5日のマウスでは、正常マウスでは認められる神経管の融合および体軸の回転が認められず、全般的な成長障害は胎生8.5日にくらべて顕著になっていた。胎生10.5日目以降では、個体死によると考えられる個体全体におよぶ変性が認められた。胎生12.5日では、-/-マウスに由来すると考えられる吸収されつつある胎児が認められた。このように、胎生8.5日以後、個体全般におよぶ成長障害が観察された。組織学的には、胎生8.5日目において著しい成長障害の認められた尾部に硝子様変性が存在した。また、胎生9.5日目において、閉鎖不全のある神経管の細胞に核の凝集が認められた。これらの像は、非特異的なものであり、RBP-Jk遺伝子の欠損が直接的な影響を及ぼしているものかどうかの判定は困難である。以上のように、マウス個体レベルでの解析が比較的困難であったので、両方のalleleのRBP-Jk遺伝子の破壊されたES細胞の作製を行ない、その細胞を用いてのさらに詳細な解析を試みた。現在十数クローンの-/-ES細胞クローンを作製しており、in vitroにおけるリンパ球への分化誘導実験や、キメラマウスにおいて-/-ES細胞が、どのような細胞系列に分化しうるのかを調べる実験を行なっている。ショウジョウバエRBP-Jkは、転写調節因子として末梢ならびに中枢神経細胞の発生・分化を制御していることが明かとなりつつある。このことから、-/-

マウスが胎生期致死であることが強く示唆されたので、+/-マウスの交配実験により得られた胎児の遺伝子型を解析した。胎生8.5-9.5日のマウスでは、メンデルの法則どおりに胎児の25%が-/-の遺伝子型を示したが、10.5日ではその頻度が低下し、胎生12.5日では、-/-マウスを認めることができなかった。これらの結果から、RBP-Jk遺伝子はマウスの発生に必須であり、-/-マウスは胎生10日前後において致死であることが明かとなった。-/-マウスの異常すなわち致死になる原因をさらに詳細に調べるため、それぞれの日数における胎児の形態学的検索を行なった。胎生8.5日のマウスでは、+/+マウスおよび+/-マウスにくらべ、体節数が少なく体長が短かった。特に、尾部の形成が著しく障害されていた。胎生9.5日のマウスでは、正常マウスでは認められる神経管の融合および体軸の回転が認められず、全般的な成長障害は胎生8.5日にくらべて顕著になっていた。胎生10.5日目以降では、個体死によると考えられる個体全体におよぶ変性が認められた。胎生12.5日では、-/-マウスに由来すると考えられる吸収されつつある胎児が認められた。このように、胎生8.5日以後、個体全般におよぶ成長障害が観察された。組織学的には、胎生8.5日目において著しい成長障害の認められた尾部に硝子様変性が存在した。また、胎生9.5日目において、閉鎖不全のある神経管の細胞に核の凝集が認められた。これらの像は、非特異的なものであり、RBP-Jk遺伝子の欠損が直接的な影響を及ぼしているものかどうかの判定は困難である。以上のように、マウス個体レベルでの解析が比較的困難であったので、両方のalleleのRBP-Jk遺伝子の破壊されたES細胞の作製を行ない、その細胞を用いてのさらに詳細な解析を試みた。現在十数クローンの-/-ES細胞クローンを作製しており、in vitroにおけるリンパ球への分化誘導実験や、キメラマウスにおいて-/-ES細胞が、どのような細胞系列に分化しうるのかを調べる実験を行なっている。ショウジョウバエRBP-Jkは、転写調節因子として末梢ならびに中枢神経細胞の発生・分化を制御していることが明かとなりつつある。本年度は、1.マク博士と共同でのRBP-Jk遺伝子の破壊された胚性幹細胞の作成と得られた胚性幹細胞を用いたキメラマウスの作成、および、2.アシュバーナー博士と共同でのショウジョウバエにおけるRBP-Jk遺伝子座の決定をおこなった。RBP-Jk遺伝子座の破壊された胚性幹細胞の作成は、最初、Balb/cマウス由来の遺伝子破壊ベクターを用いて行なっていたが、遺伝子破壊の効率が極めて悪かった。そのために、胚性幹細胞と同一の系統である129/Svマウス由来の遺伝子破壊ベクターを作成し直し遺伝子破壊実験を繰り返した。新しい遺伝子破壊ベクターでは、効率が著しく向上し、一方のalleleのRBP-Jk遺伝子が破壊された胚性幹細胞株を数系統得ることができた。このうちの一株を胚盤胞に注入することにより得られたキメラマウスは、破壊されたRBP-Jk遺伝子座を子孫に伝達することができた。heterozygousにRBP-Jk遺伝子の破壊されたマウスを得ているが、表現形質の異常は認められていない。現在、homozygousに破壊されたマウスを作成中である。
対面相互行為分析による野生チンパンジー社会のエスノメソッドの解明

タンザニア・マハレの野生チンパンジーを対象に、2018年8月の約1か月間フィールド調査を実施し、「リーフクリップ」や「パントグラント」を中心に行動データを収集した。個体追跡による連続記録とアドリブサンプリングを併用し、記録方法はフィールドノートへの筆記とビデオカメラによる撮影を併用しておこなった。「リーフクリップ」についてのデータの分析結果を文化人類学者や動物行動学者、会話分析研究者との共同研究会で2018年10月に発表し、2019年度中に出版予定の成果論集に寄稿する予定である。野生チンパンジーのオスの長期単独生活についての論文を、文化人類学者や生態人類学者との共同研究の成果出版の英語論集に出版・公表された。また、2018年の調査時に観察した、ヒョウによるチンパンジー母子の狩猟未遂事例について報告を執筆し、英文学術誌から公表された。2018年度は子の出産にともなって約3ヶ月の研究中断を余儀なくされたが、タンザニアでのフィールド調査を約1か月実施し、データの収集を進めることができ、また、英語論集への寄稿論文や、稀な観察事例の報告なども出版できた。データの分析や今後の出版方針もめどがたってきており、おおむね順調に進展しているといえる。育児のため長期の野外調査が難しい状況であるが、可能な限りフィールドでのデータ収集を進めたい。ただこれまで蓄積してきた動画データも豊富にあるので、データの上積みが困難であっても、分析と論文執筆は進めることができると考えている。2019年度は、共同研究の成果出版にリーフクリップの分析結果を寄稿する予定になっており、これと並行して長期データの分析結果も国際学術誌に投稿する予定である。本研究の目的は、野生チンパンジー社会における複数の相互行為を詳細に記述・分析することを通して、「チンパンジーのエスノメソッド(=社会的なやり方)」を解明することである。具体的には、「リーフクリップ」と呼ばれる道具使用をともなう相互行為、および、出会いのさいの「挨拶」とみなされる相互行為のそれぞれについて、詳細な相互行為分析にもとづいてチンパンジーのエスノメソッドを明らかにする。本研究の目的および実施計画にしたがい、タンザニア・マハレのチンパンジーの「リーフクリップ」行動について、動画資料を用いた相互行為分析をおこない、2017年8月に国際学会(Behaviour2017@Estoril, Portugal)で発表した。2018年1月から2月にかけてフィールド調査を実施する予定だったが、渡航直前の不測の病気によりキャンセルせざるをえなかったため、データの収集ができなかったが、これまで蓄積した映像資料の分析を進めており、また上記の学会報告の成果をまとめて論文を準備中である。リーフクリップの予備的な分析結果を国際学会で発表し、またこれまで収集した稀な事例についての論文や学会発表を進めることができたのは大きな成果だったが、2018年1月に予定していたフィールド調査が渡航直前の不測の病気によりキャンセルせざるをえなくなったのはデータ収集の面ではマイナスとなった。ただ、これまで蓄積したデータの分析は順調に進んでおり、本研究全体としてはおおむね順調に進展しているといえる。2018年1月のフィールド調査を断念せざるをえなかったため、今後のフィールド調査の期間や回数を増やすことで、この遅延を取り戻す必要がある。データの分析はおおむね順調に進んでいるので、今後は研究会や学会での発表を通して議論を深め、論文執筆を進める予定である。
蛋白質の立体構造のダイナミックスと統計力学基礎論からの検討

ミオシン分子は、ATP1分子を分解して得られるエネルギ-を分子内に蓄え、それを徐々に放出することによりアクチン繊維上を滑り運動する。1分子内にいかしてエネルギ-を蓄え、いかにして徐々に運動エネルギ-に変換し得るのか。これが滑り運動の最も基本的な問題と捉える。この問題に対する解答の鍵は、蛋白質分子の立体構造のダイナミックスにあると考える。運動は分子の位置の変化であり、それを分子自身が引き起こすためには、分子の形の変形が関与していると考えるのが自然であろう。立体構造のダイナミックスを考えた理由はそこにある。以上の観点から蛋白質分子の立体構造の運動を計算機シミュレ-ションの手法を用いて研究した。その結果、通常の蛋白質の動的立体構造には、一見矛盾する2つの側面があることがわかった。第一は、基準振動解析によっていろいろな性質が説明し得る調和的あるいは固体的側面である。この側面は運動を支配しているポテンシャル曲面が多次元放物面で表わされるときに見られる。第二は、非調和的あるいは液体的側面で、典型的には通常の蛋白質分子を200K以下に冷やしたときに個々の分子が微視的には異なる準安定状態に凍結してしまうことに現われる。通常の液体は急冷によって準安定なガラス状態に凍結する。これとの類似で液体的側面という。ミオシン分子の場合、ガラス転移温度が室温より上にあると考えると、エネルギ-のきわめて遅い緩和が説明できそうである。この観点を検証するにはどの様な実験をデザインしたら良いかを今後考えていく計画である。
中高齢者の下肢筋プロポーションが生活動作能力に及ぼす影響

高齢になると歩行などの移動動作が困難になることが多い。その動作の可否や遂行レベルは下肢(大腿部・下腿部)の筋量およびそれらの比率(下肢筋プロポーション)の加齢変化関係していると考えられる。本研究はその高齢者を中心に成人男女の下肢筋プロポーションを超音波計測システムによって計測し、下肢筋プロポーションの加齢変化を検討した。また、その下肢筋プロポーションは移動動作の遂行レベルに影響すること、下肢筋プロポーションは歩行フォームから推測できる可能性を示した。本研究は下肢筋プロポーションの(1)加齢変化、(2)各種生活動作の可否との関係、(3)移動動作(歩行などのモーション)との関係を明らかにすることである。初年度はこれらの研究の土台を構築するために、超音波筋量計測システムを拡張するとともに次年度以降の準備を進めた。1)下肢の各筋(大腿部・下腿部の伸筋群・屈筋群)の筋横断面積の計測システムの再構築これまで我々研究グループが開発してきた超音波筋量計測システムは、高齢者や要介護者でも安楽な姿勢で短時間に大腿部の筋面積を高精度に計測できる(Fukumoto et al.2011)。しかしながら、当装置は大腿部仕様になっていること、被験者によっては伸筋群や屈筋群の組織境界を識別できない場合があることなど課題があった。本年度はこの問題を解決するために、まず従来の計測システムを下腿部計測にも対応できるよう拡張(組織圧追の補正式の導入)するとともに画像合成を。さらに高鮮鋭な画像が得られる超音波装置を導入することによるシステムの再構築を行った。超音波プローブや画像出力仕様に応じて諸要素の最適化を行った。その結果、従来の計測システムと比べ組織境界が明瞭になるとともに、下腿部にも対応でき、目的とする下肢筋プロポーションの計測を可能にした。2)次年度以降の研究の準備(下肢筋プロポーションと歩行動作との関係)次年度以降の研究を見通し、健康な若年者男女30名を対象とし、下肢筋プロポーションと平地上での歩行動作との関係を検討した。歩行動作は8台の赤外線カメラによる三次元動作解析によって計測した。下肢筋プロポーションと歩行動作の一部のパラメーター(膝関節角度の可動範囲、足関節底屈速度等)に有意な関係が認めら、本研究の将来性を確認した。1、下肢筋プロポーションと生活動作の遂行レベルとの関係65歳以上の高齢者男女を対象に、超音波筋横断面積計測システムを用いて下肢筋プロポーション(各下肢筋群の面積、大腿部筋面積/下腿部筋面積、伸筋面積/屈筋面積など)を計測し、介護の有無や生活動作(走行、歩行、階段昇降)の遂行レベルとの関係性を検討した。身体的に自立している後期高齢者群(75歳以上)は、同じく自立している前期高齢者群(6574歳)と比べて下肢筋プロポーションの差が小さかった。一方で介護が必要な後期高齢者群(75歳以上)は大腿部および下腿部とも筋面積が小さかった。また、各生活動作の遂行レベルが低い者も同様に、大腿部および下腿部とも総筋面積が小さかった。特に女性において大腿部総筋面積における膝関節伸展筋群筋面積の割合が生活動作遂行レベルにより強く影響していた。以上のことから、自立や生活動作の遂行には望ましい下肢筋プロポーションがあることが示唆された。2、下肢筋プロポーションと歩行動作との関係自力での歩行な65歳以上の高齢者女性を対象とし、平地で裸足歩行(歩行速度は任意)を行わせ、下肢筋プロポーション(前述)と歩行動作との関係を検討した。歩行動作は赤外線カメラを用いた三次元動作解析システムにより計測し、歩行動作に関わる様々なパラメーター(歩行速度、ステップ長、歩調、遊脚・立脚期、股・膝・足関節角度の動態、爪先挙上高など)を解析した。その結果、下腿の底屈筋群面積が大きい者はステップ長や歩行速度が大きくなるなど、下肢筋プロポーションと歩行パラメーターに様々な有意な関係性が認められた。以上のことから、歩行動作から下肢筋プロポーションを推測できる可能性が示唆された。尚、上記研究以外に、高齢者女性と若年者女性の歩行動作を比較し、加齢の影響が表れやすい歩行パラメーターの検討も行った。本研究は下肢筋プロポーションの1加齢変化、2各種生活動作の可否との関係、3移動動作(歩行などのモーション)との関係を明らかにすることである。平成24年度は1の加齢変化と3の一部について研究を進めた。1)下肢筋プロポーションの加齢変化超音波横断面積計測システムを用い、下肢筋プロポーション(大腿部および下腿部の筋横断面積)の男性、女性ごとの加齢変化の特徴を検討した。

現在のところ、大腿部計測者は若中高齢者男女約800名,下腿部計測者は若中高齢者男女500名である。70歳の筋面積の減少率(20歳との比)は,大腿部の男性が20%,女性が10%,下腿部の男性が12%,女性が8%であり,加齢に伴い筋面積が減少した.また女性は大腿部・下腿部ともに50歳以降の筋面積の低下が著しくなった.さらに大腿部を伸筋群と屈筋群に分けて加齢変化を検討した。70歳の筋面積の減少率(最高値との比)は,伸筋群の男性が28%,女性が29%,屈筋群の男性が16%,女性が1%であり,伸筋群が選択的に萎縮することが示唆された.このため大腿部総筋面積の減少は,膝関節伸筋群の減少によるものであると考えられる.これらの年齢と各筋の面積との関係式は介護予防のための標準値として利用が可能である。2)下肢筋プロポーションと歩行動作(モーション)との関係高齢男性を対象とし、平地で歩行を行わせ、下肢筋プロポーションと歩行動作との関係を検討した。歩行動作は赤外線カメラを用いた三次元動作解析システムにより計測し、歩行動作に関わる様々なパラメーターを解析した。特に膝関節屈筋群の筋横断面積がいくつかの歩行パラメーター(歩行速度、歩幅、股関節の動きなど)と相関関係が認めらた。このことより歩行動作における膝関節屈筋群の筋量の重要性が示唆された。福祉人間工学目的とする下肢筋プロポーション計測システムの拡張はほぼ達成したが、一部課題が残った面があった。一方で予定より早く、下肢筋プロポーションと歩行動作との関係の検証を進めることができた。よって、総合的に(2)と評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度交付申請書に記載した研究計画はほぼ達成している。下肢筋プロポーションの加齢変化の検討は予定通り進んでいる。さらに下肢筋プロポーションと歩行動作との関係の検討は前倒しで進んでいる。当初は高性能の超音波装置一台を導入し、研究代表者および分担者間でその装置を共有して研究を進める計画であった。しかし、研究の中心となる研究分担者が遠方の大学に赴任したために装置の移動が必要になり、一方で事務手続きの面で必要なときにすぐに装置を移動できず、効率的に研究が行えていない問題が生じている。また移動には故障の危険性も伴う。そのため、従来の超音波装置を用いた計測システムの拡張も本研究の一部に加え、複数の超音波計測システムを用いて研究を実施していく。従来の計測システムの場合、下肢筋プロポーションの計測値が一部欠ける可能性があるが、大腿/下腿比などの有用な数値が得られることから、従来計測システム装置を用いた成果も加えていく予定である。応募書類においては、坂道や階段昇降の歩行動作と下肢筋プロポーションとの関係の検討を計画していた。階段昇降動作について予備実験を行ったが危険度(転落の可能性)や負荷が高く、また計測も非常に困難でかつ労力が必要であることがわかった。そのため、予定を変更し、平地歩行の速度(普段の歩行速度に加え、やや早めの歩行速度)を二条件設けて検討していくことを考えている。また、本研究を進めるにあたり、加齢による歩行フォームの変化も参考として検討しておくと、下肢筋プロポーションの加齢変化と歩行フォームの加齢変化の因果関係が理解しやすくなる考えられる。そのため時間的、経費的な余裕があれこれらの研究も加える。
資源価格・資本流入変動の為替レート政策への影響

本研究の主な成果は、要約すると以下の通りである。第一に、アジア太平洋地域において、金融リンケージと景気サイクルの連動が強まっている。第二に、東アジア域内において、各国の為替レート制度の柔軟性が高まるとともに、株式市場がグローバルに、かつ域内で統合が進んでいる。第三に、金融ショックは石油の国際価格の重要な決定要因であり、金融ショックによって生じた石油価格変動の各国マクロ経済へのインパクトは、需要ショックなどの他のショックによる石油価格変動のインパクトと同程度に重要である。第四に、東アジアの金融協力には著しい進展がみられるが、既存の国際金融システムを補完するという主な役割を維持するべきである。本研究の主な目的は、1資源価格や資本流入の著しい変動が為替レート政策やマクロ経済バランスに及ぼす影響の実証的分析、2マクロ経済安定や持続的な経済成長を確保する観点から、為替レート政策や資本流入管理のあり方についての政策提言、3ASEAN+3の金融協力の枠組みを為替レート政策や資本管理流入の相互監視・協調に拡大する可能性についての検討の3つである。本年度は、1に関連して、石油価格変動がマクロ経済安定に及ぼす影響をその要因別に分析し、その成果を国際学術誌(査読付)で公表した。また、2及び3に関連して、東アジアにおける金融市場育成の政策課題や地域協力のあり方に関する共同研究の成果を英文研究書(共編著)として刊行した。さらに、インドのICRIER(シンクタンク)主催の国際コンファレンスで、1及び2に関連して、金融ショック波及のマクロ的影響と金融制度改革への政策的含意について報告。本報告内容は、コンファレンス・ボリュームとして刊行予定。また、ベルギーのBruegel(シンクタンク)主催の国際コンファレンスで、3に関連して、アジア地域協力の課題とEUとの連携の可能性について報告。本報告内容は、コンファレンス・ボリュームとしてすでに刊行されている。このほか、シンガポールにあるASEAN+3 Macroeconomic Research Office(AMRO)を訪問し、アジアの金融協力に関して聞き取り調査を行うとともに、OECD-AMRO主催のコンファレンスで関連する内容の報告を行った。本研究の主な目的は、1アジアの新興市場国を主な対象として、資源価格や資本流入の著しい変動が為替レート政策やマクロ経済バランスに及ぼす影響の実証的分析、2マクロ経済安定や持続的な経済成長を確保する観点から、為替レート政策や資本流入管理のあり方についての政策提言、3ASEAN+3の金融協力の枠組みを為替レート政策や資本流入管理の相互監視・協調に拡大する可能性についての検討の3つである。本年度は、1に関連して、東アジアにおける証券市場統合の進展について定量的に把握するため、多変量GARCHモデルを用いて、債券・株式収益率の条件付き相関係数を推定。アジアの債券市場については、香港・シンガポールを例外としてグローバル市場との統合が進んでおらず、域内で分断された状態にある一方、株式市場は相対的にグローバル市場との統合が進んでおり、域内でも株価収益率の連動が強まっていること、ただし中国は、対外的な市場統合が遅れていることなどが示された。また、東アジアにおけるグローバル経済との連動やマクロバランスの改善に関する共同研究の成果を英文研究書(共編著)として刊行。この中で、中国の実質為替レートの決定要因について共和分を用いた分析を行い、生産性や対外純資産等の影響を明らかにした。この分析結果を踏まえ、中国のマクロバランス改善の必要性について分析を行い、その成果をインドのICRIER(シンクタンク)が主催した国際コンファレンスで報告。本コンファレンスでの報告は、コンファレンス・ボリュームとして刊行予定。さらに、3に関連して、シンガポールにあるASEAN+3 Macroeconomic Research Officeを訪問し、ASEAN+3の金融協力の現状と課題について、聞き取り調査を行った。その調査結果は、次年度に刊行を予定している英文研究書(共編著)に含まれる論文に反映される予定。本研究は、1東アジア新興国を中心に資源価格や資本流入の変動が為替レートやマクロ経済バランスに及ぼす影響の実証的分析、2上記1を踏まえて、資源国を含む新興国におけるマクロ安定・成長戦略のあり方の考察、3東アジア各国のマクロ経済安定・持続的成長を促すための地域経済協力の強化に関する考察の3つを柱とする。研究計画期間を通じた研究成果とその公表に関する概要は、以下の通りである。(1)石油価格変動がマクロ経済安定に及ぼす影響の要因別の分析、及びアジア太平洋圏における為替レート・株価・債券価格の連動の分析に関して、国際学術誌(査読付)での成果公表を行った。(2)東アジア証券市場統合に関する計量経済分析、及び資源国のマクロ経済運営のあり方の考察に関して、大学紀要での成果公表を行った。(3)東アジアにおける金融市場育成や金融協力のあり方に関する共同研究の成果を英文研究書(共同編集)として刊行した。

(4)中国の為替レート政策、金融ショックの国際的波及、東アジアの貿易・金融統合推進に関して、インド国際関係経済研究所及びブリューゲル研究所主催の国際コンファレンスで報告を行い(計3回)、各々の内容はコンファレンスボリュームの分担執筆の形で刊行または刊行予定である。(4)東アジアの金融市場の連動、労働者送金・金融発展の経済成長への影響、資源国におけるマクロ政策運営に関する共同研究の成果を英文研究書(共同編集)として、2015年中に刊行予定である。国際金融以下の理由により、研究計画に従って、研究目的の達成がおおむね順調に進展していると考えられる。すなわち、1研究成果が論文として国際学術誌で公表されている、2研究成果を国際コンファレンスで報告し、論文として刊行又は刊行予定である、3新たな研究成果を論文にまとめ、国際学術誌に投稿済みである。以下の理由により、研究計画に従って、研究目的の達成がおおむね順調に進展していると考えられる。すなわち、1主な研究目的に関連した実証分析を行い、論文を刊行していること、2研究成果の一部を国際コンファレンスで報告し、論文として刊行される予定であること、3海外現地調査を行い、その成果が次年度以降の研究成果に反映される見込みであること。平成26年度は本研究の最終年度となることから、研究成果を論文としてとりまとめ、学術誌への投稿及び英文研究書の出版(すでに出版社とは契約済み)に向けての準備を進める。研究費は、データベースの購入・海外現地調査・英文校正・論文投稿費などを中心に支出する予定である。第2年度以降も引き続き、研究計画に従って、資源価格や資本流入の著しい変動が為替レート政策やマクロ経済バランスに及ぼす影響の実証的分析を行っていくとともに、為替レート政策や資本流入管理のあり方やASEAN+3の金融協力の枠組みの改善についての検討を行っていく。そのため必要なデータベースの購入や海外現地調査の実施を中心に研究費の支出を行う計画である。現地調査については、初年度より対象国の数を増やす予定である。旅費の所要額が計画を下回ったため。平成26年度は、本研究の最終年度であり、やり残した海外現地調査の実施に加え、研究成果のとりまとめと公表のために必要な支出を通じて、着実な予算執行を図りたい。該当なし
拘束を伴う衝突振動系が安定化作用を失う要因は何か?

周期的な境界を伴う衝突振動系に生じる拘束を伴う周期解の分岐現象について議論した。まず、境界の周期にあわせて解軌道を4種類に分類し、FloquetおよびFilippovの理論を用いた安定性解析手法を提案した。次に、バウンシングボールモデルに提案手法を適用し、拘束を伴う周期解は超安定であることを示した。最後に、バウンシングボールモデルを模擬した回路モデルを用い、その分岐メカニズムを議論した。研究目的を念頭に、以下の研究を行った:1.拘束を有する系に対する安定性解析手法の基礎的検討乾燥摩擦を伴う強制自励系、電流不連続モードが生じるDC-DCブーストコンバータ、周期的な境界に解軌道の一部が拘束される1自由度衝突振動系の3種類を具体的な例として、拘束を伴う衝突振動系の安定性解析手法を検討した。まず、安定性解析手法の根幹となるPoincare写像の構成法を検討した。次に、先に我々が提案した手法を拘束を伴う衝突振動系に適用できるよう拡張した。また、前記のアルゴリズムを数値解析手法を絡めつつコンピュータ実装した。その結果、1周期の解軌道に関しては安定性の解析が可能となった。2.実験系による拘束を伴う衝突振動系の再現および考察周期的な境界を有する1自由度衝突振動系を作成した。その結果、拘束が解軌道の振る舞いに大きな役割を担う可能性があることを確認した。また、得られた実験結果を用いてパラメータ同定を行い、コンピュータシミュレーションにおいても同様の結果を得た。その結果、境界の変曲点や振幅の最大および最小値が拘束を有する解軌道と衝突することが、安定化作用が失う要因の一つになりうることを確認した。また、拘束を伴う超安定周期の発生や様々な周期軌道への遷移も確認した。「研究実施計画」に基づき、以下の研究を行った。1.拘束を有する系に対する安定性解析手法の検討:前年度の結果をふまえ、手法を拡張することでm周期解にも適用可能な安定性解析手法を確立した。一方、より容易な安定性解析を可能にするため、モノドロミ行列を用いた安定性解析手法に関しても基礎的な検討を行った。2. 1.のバウンシングボールモデルへの適用:拘束を伴う衝突振動系の最も簡素な例であるバウンシングボールモデルに提案手法を適用し、コンピュータ実装により確認した。その結果、拘束を有する解軌道はその特性乗数がゼロとなることがわかった。つまり、拘束を伴う周期軌道は超安定であることを示した。3.境界の形状変化が拘束を伴う衝突振動系に与える影響の基礎的検討:境界の形状変化が衝突振動系にどのような影響を与えるのか、の検討を開始した。申請者の所有する加振機は境界の周波数もしくは振幅のみを変化させることが困難であるため、電気回路系においてバウンシングボールモデルを模擬した実験環境を構築した。また、分岐現象を容易に観測しやすいよう、実験およびシミュレーションにおいて、状態平面、Poincare写像およびワンパラメータ分岐図を作成し、正しい実験環境が構築できていることを示した。現段階では、境界の形状が正弦波とノコギリ波においてのみ若干の比較検討を行っているにすぎないが、拘束を伴う安定な周期解が安定化作用を失う要因にとくに変化がみられなかった。最終年度に行った研究を下記する。1.昨年度までに確立した、境界が時間的に変化し、かつ拘束を有する系に対する安定性をより容易に行うための手法を検討した。具体的には、FloquetおよびFilippovの理論を応用した安定性解析手法およびブルートフォース法を用いた安定性解析手法を構築した。また、計算機により提案手法を実装し、シミュレーション結果との比較により手法の正当性を示した。2. Poincare写像および1.で提案した安定性解析手法を用いて、バウンシングボールモデルにみられる安定性を調査した。また、拘束現象を伴う周期軌道の分岐メカニズムを解析した。3.境界の形状の違いが拘束を伴う衝突振動系の安定化作用に及ぼす影響を検討した。具体的には、バウンシングボールモデルを模擬した実験系において、解軌道およびワンパラメータ分岐図を用いて周期外力を正弦波および三角波と変化させた際の分岐現象の差異を検討した。その結果、本質的に同じ現象がどちらの系にも観測され、同様のメカニズムで安定化作用を失うことを確認した。本研究課題は、衝突振動系において、系に生じる拘束が振動の抑制に大きな役割を担っており、また、何らかの力学的影響でその安定性が失われる可能性が高いと考え、そのメカニズム解明を試みた。解析を進めた結果、拘束面の速度の極値を境界とする分岐現象により、拘束現象を伴う周期軌道の定性的性質が変化すると結論づけた。申請書の研究目的に記述した「研究期間内に明らかにすること」は下記である。(1)安定解析手法の検討(2)拘束により安定化作用が失われる要因の検討(3)境界の形状の違いが解軌道の拘束と安定化作用に及ぼす影響(1)については手法を確立した。(3)に関しても前記したように、実験環境の構築および若干の検討は終了している。(2)に関してはバウンシングボールモデルを用い分岐条件の数値計算を進めており、検討可能であると予想している。

非線形力学現在までの達成度を念頭に、今後は以下を推進する:1.拘束を伴う衝突振動系にみられる周期解が不安定化する、つまり分岐現象の発生要因を調べ、分岐点の計算方法を実装する。2. 1.の実験系およびシミュレーションによる再現3.境界の形状が拘束を伴う系に与える影響の更なる調査平成25年度の研究計画は下記である。(a)安定性解析手法の確立および安定化作用が失われる要因の解明(b)実験系による拘束を伴う衝突振動系の再現および考察。(a)に関しては1周期解の安定性解析手法は確立できており、次年度はm周期解に適用できるよう拡張すればよい。(b)に関しては、系の再現はもちろんのこと、拘束要因を考察し実験およびコンピュータシミュレーションにおいて確認済みである。拘束要因は1種類とは限らないが、観察を続けることにより他の拘束要因を検討可能であると予想している。現在までの達成度を念頭に、今後は以下を推進する:1.安定性解析のm周期解への拡張2. 1.をより効率的な安定性解析手法へと発展3.電気回路系における拘束を有する系の再現と検討4.境界の形状の違いが拘束を伴う系の安定化作用に及ぼす影響まず、研究に関連して研究打ち合わせの出張が予定額よりも多くなった。それに伴い、本年度の設備備品として高速度カメラの購入を申請していたが、他研究室の備品を借り入れにより対応した。引き続き研究打ち合わせが申請時の予定より多くなると予想されるため、旅費として使用する予定である。
充放電下での単粒子Ｘ線異常散乱によるリチウムイオン蓄電池反応の可視化

本年度ではLiを電気化学的挿入脱離したリチウムイオン電池正極材料Li1.11Ni0.89O2を対象に,層間のLiサイトとホストNiO2層をそれぞれ占有するNiの価数状態と局所構造を,新たに開発したP-DAFS法を用いてサイト選択的に調査した.その結果,層間Niはホスト層Niに比べ電気化学的活性が非常に低いことが明らかとなった.また,これまで技術的に非常に困難とされていたextended-DAFS解析を実用材料である電極材料に初めて適用した.その結果,サイト選択的なNiの局所構造変化から,初回充電時に層間Ni周りでの岩塩型のNiO-likeドメインが形成されることが示唆された.層間でのNiO-likeドメインの形成により,層間の距離は減少し,Li1.11Ni0.89O2とNiO-likeドメイン間の格子ミスマッチに起因する歪エネルギーが生じる.このことにより,後続のLiの挿入は速度論的にだけでなく熱力学的にも阻害される.このような効果はNiO-likeドメインの電気化学的活性をも低下させていると考えられ,結果的に初期充電後の相当量の不可逆容量の引金となるだけでなく,隣り合うNiO2層を強固に繋ぐピラーとなると考えられる.P-DAFS法を用いて,異なる結晶学的サイトを占有しLiと位置交換が可能な遷移金属を区別できるようラベリングすることにより,電池電極材料における電荷補償機構並びに劣化機構の包括的な理解を行うことで,リチウムイオン電池中で逆格子欠陥を積極的に用いた新たな材料設計が行えると期待される.また本手法を基にした,異常散乱を用いたその場測定や単粒子試料を対象とした測定手法開発に対して指針を示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,第一にX線異常散乱測定手法の一つである, DAFS (Diffraction anomalous fine structure)法の測定及び解析手法の開発を行った.DAFS法はXRD (X-ray dithaction)とXAFS (X-ray absorption fine structure)を組み合わせた回折分光手法であり,観測する回折線を選ぶことで, XAFS法の特徴にさらに原子のサイト選択・空間選択性が付与された局所構造解析手法である.このようなDAFSの特徴は,蓄電池電極材料のような,複相・多元系が一般的な実用材料の解析に極めて有効である.本年度はこの手法を蓄電池材料に適用するための,実験手法の開発及び解析手法の開発を行った.実験面では,多結晶試料,入射光エネルギー変更に伴う光軸位置の変化が微小な光学系,さらに多次元検出器を用いることで質の高いDAFSスペクトルを短時間で測定する手法を開発した.また解析面では,これまでのフィッティングを用いた解析手法で問題となっていた解析の任意性を除するために,対数関数のKramers-Kronigの関係であるLogarithmic dispersion relationを用いて直接解を求める新たな解析手法を提案し,測定・解析手法の両面で新手法の妥当性の検証を行った.第二に上記のDAFs法をリチウムイオン電池の典型的な正極材料の一つであるLi_<1-x>Ni_<1+x>0_2 (LNO)に適用し,充放電初期における顕著な劣化のメカニズムを調査した.LNOは次世代型の高容量電極であるLi過剰系正極材料の母材となる材料である.この材料では, Niが本来のNiサイトに加え, 10%程度のLiサイトを占めるカチオンミキシングが起こることが知られている.そこで本研究では開発したDAFS法を用いて,充放電に伴うNiイオンの価数変化挙動や配位環境変化を異なる結晶学的サイトを区別して解析を行うことで,これらの系で問題となっているカチオンミキシング量の増加に伴う充放電初期の劣化メカニズムを調査した.本年度ではLiを電気化学的挿入脱離したリチウムイオン電池正極材料Li1.11Ni0.89O2を対象に,層間のLiサイトとホストNiO2層をそれぞれ占有するNiの価数状態と局所構造を,新たに開発したP-DAFS法を用いてサイト選択的に調査した.その結果,層間Niはホスト層Niに比べ電気化学的活性が非常に低いことが明らかとなった.また,これまで技術的に非常に困難とされていたextended-DAFS解析を実用材料である電極材料に初めて適用した.その結果,サイト選択的なNiの局所構造変化から,初回充電時に層間Ni周りでの岩塩型のNiO-likeドメインが形成されることが示唆された.層間でのNiO-likeドメインの形成により,層間の距離は減少し,Li1.11Ni0.89O2とNiO-likeドメイン間の格子ミスマッチに起因する歪エネルギーが生じる.このことにより,後続のLiの挿入は速度論的にだけでなく熱力学的にも阻害される.

このような効果はNiO-likeドメインの電気化学的活性をも低下させていると考えられ,結果的に初期充電後の相当量の不可逆容量の引金となるだけでなく,隣り合うNiO2層を強固に繋ぐピラーとなると考えられる.P-DAFS法を用いて,異なる結晶学的サイトを占有しLiと位置交換が可能な遷移金属を区別できるようラベリングすることにより,電池電極材料における電荷補償機構並びに劣化機構の包括的な理解を行うことで,リチウムイオン電池中で逆格子欠陥を積極的に用いた新たな材料設計が行えると期待される.また本手法を基にした,異常散乱を用いたその場測定や単粒子試料を対象とした測定手法開発に対して指針を示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の基礎技術となる, X線異常散乱手法の一つであるDAFS法の簡便な測定法と新たな解析法を行い,モデル系での実証実験とともに,同手法の電池材料への応用が進められたため.比較的容易に測定が可能な吸収端近傍構造に基づく価数・構造の議論だけでなく,高精度な測定が必要である広域x線吸収端微細構造の測定を行い, Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2中で異なる結晶学的サイトを占有するNi原子の配位環境を定量解析する予定である.また,単粒子解析を目指し単結晶でのDAFS測定技術の開発を行う.
知的障害を持つ肢体不自由児のための入力機器の開発

平成30年度、研究代表者においては、主に、センサーの無線化およびタッチセンサーのプリント基板化に取り組んだ。また、研究分担者においてはタッチセンサーを利用した教育支援用ソフトウェアの開発に力を入れた。センサーの無線化は、省電力型Bluetoothデバイスを利用することにより、小型電池3個で動作する9軸センサー(加速度、ジャイロ、コンパス各々3軸)の無線化に成功し、これをヘッドギア型の装着具に取り付けて、学習者の頭部に大きなストレスをかけることなく装着することに成功した。また、タッチセンサーのプリント基板化は従来標準で約20mmの厚みがあったセンサーを約3mm程度の厚みに抑えることに成功した。またこのセンサーを利用して、USBキーボードと互換のある、ごく薄い入力スイッチも作成している。今後、このセンサーを利用した、多くの障がい者に対応した入力装置が開発できるものと考えている。研究分担者においては、上記スイッチを利用した、教育支援用ソフトウェアの開発を行っており、実際に障がいをもつ学習者に利用してもらっている。その他、計画には無かったが、支援校の先生の要望に基づき、ハンドベルを模倣した電子楽器やペットボトルのキャップを締めるトレーニング機器など、数種の機器の開発を行った。一方、私事のため、入力機器の開発が遅れ、十分な実地検証が行えなかった。今後は、今回開発した機器を実地で検証し、改良を進めてゆく予定である。また、その結果を学会等で発表する事も課題の一つである。なお将来的には、入力機器の種類を増やし、障がい者の特性に応じた入力機器をアドバイスできるコンサルティングシステムの開発に繋げて行きたいと考えている。研究費の申請が当初認められず、後期に追加採択となったため、本研究で開発した機器を特別支援校での授業に使用する事が出来なかった。そのため、研究代表者は28年度以降特別支援校で使用していただく機器の開発に集中して取り組んだ。具体的には(1)これまで手作りしていた装置の電子回路基板をプリント基板化し、小型化を図る。特にタッチスイッチにおいては、現在3cmほどある装置の厚みを5mm程度まで縮小できる見込みが立っている。障がい児の中には机上に置いた手をあまり高くまで持ち上げる事が出来ず、従来のタッチスイッチを使用する事が出来ないものがいたため、そのような児童の学習に使用可能となる。(2)新たな入力機器の開発。任意の関節に取り付ける形の入力機器を開発している。既に腕の角度を検出し、タブレットPCに送信できる機器の開発には成功しており、健常者が利用する写真撮影アプリも開発している。ただし、消費電力が大きく、大きな電池を取り付ける必要があるため、障がい児の任意の関節に取り付けるには至っていない。現在申請時に予定していた機器構成を小型・省電力機器に置き替える設計変更を行っており、28年度前期中にプロトタイプを完成させ、後期から特別支援校での実証授業に使用したいと考えている。また研究分担者は、従来から使用している入力機器や新たに開発したソフトウェアを使った特別支援校での授業をサポートしつつ(別途科研費の助成を受けている)、新たな入力機器に対する要望を聞き取ったり、特別支援校に設置している機器のメインテナンス作業に当たっている。これまでに得られた成果に関しては、まだ研究発表を行っていないが、28年度夏季期間に開催される学会に研究発表を申し込んでおり、その席において中間発表を行いたいと考えている。概要に示した通り、研究費が当初採択されなかったため、特別支援校における支援授業は新たな入力機器を想定することなく進んでしまっていた。追加採択された際に新たな機器を使用するかどうか検討したが、開発が間に合う見込みが少なかったため27年度は、新たな機器を想定することなく支援授業を行った。そのため、27年度に開発した入力デバイスは健常者が使う事を前提に開発を行った。その過程で消費電力の大きさによる装置の大きさの問題に行き当たった。健常者が使用する分には問題のない、取り付けている事が分かる程度の大きさにはできたが、障がい児が取り付けるには支障が生じる可能性が高く、当初予定した機器構成を大幅に変更して障がい児に取り付けても支障のない程度の大きさにするよう設計を変更した。新たな機器を検証授業に使用できなかった事、並びに機器の設計変更に伴う遅れは半年程度と見込まれる。平成28年度は主に新たな入力機器の開発に取り組んだ。取り組んだ機器は以下の2つである。(1)昨年度開発した腕の角度を検出し、タブレットPCに送信する機器の改良。従来WiFiを使って送信していたものをBlueTooth通信に改め、機器の小型化、省電力化を図っている。現在設計を終了し、機器の製作に取り組んでおり、29年度前期での完成を目指している。(2)手に装着し指関節の折曲げを検出する機器。いわゆるデータグラブと同等の機器である。従来のデータグラブが指の折曲げをワイヤ等を使った複雑な機構を有するのに対し、本研究では圧力センサーを用いた簡単な機構を使って、関節の折り曲げを検出する。そのため小型軽量化が図れるという特徴がある。一方で関節とセンサの位置関係がずれると精度が出ないため、センサの固定を図る必要がある。このような課題を克服してプロトタイプを作成し、音楽の演奏に成功した。ただし(1)と同じWiFiを使って通信を行っているため、これをBlueTooth通信に改める事が次の課題である。一方、計画しているプリント基板化による機器の小型化は前述の機器開発に重点をおいたため、前年度から大きな進展はしていないものの、複数のセンサを接続して面積の大きなセンサとして動作させることには成功している。

29年度は全ての機器の小型化・省電力化が課題となるため、その一環としてプリント基板化も実施する予定である。また研究分担者は、従来から使用している入力機器やソフトウェアを使って特別支援校でのサポート活動を続けており、新たな要望の聴取やメインテナンス活動を続けている。平成27年度までに得られた研究成果は2件の論文として8月教育情報システム学会において成果発表を行った。引き続き28年度および29年度の研究成果発表を計画している。概要に示した通り、機器の開発で遅れているのはプリント基板化であるが、これは新たな入力機器の開発や従来機器の改良を優先させたためである。とはいえ、H29年度は機器の小型化・省電力化が中心の課題となるため、その一環として取り組んで行きたい。一方、新たに開発した機器を検証授業で使用する計画も遅れている。これは検証授業の計画が本研究で開発する機器を使用せずスタートしてしまった(昨年度報告済み)ためである。今後も本格的に使用してもらうことは難しい状況となっており、抜本的に考える必要がある。平成29年度は平成28年度に引き続き、入力機器の開発に取り組んだ。取り組んだ機器は腕の角度を検出し、タブレットPCに送信する機器である。今回は、機器とタブレットPC間の通信方法を再度改めることとした。もともと、この機器にはWifi通信を行える小型コンピュータを使用する予定であったが、消費電力が大きくて大きな電池を使用する必要があったため、被験者の負担になると指摘され、昨年度Bluetooth通信のできる小型デバイスに置き換えた。しかし最近WiFiにもBluetoothにも対応できる新たな省電力デバイスが開発されたため、再度取り換えることにした。この改良により、機器からの情報を受け取れるタブレットPCが、より汎用的なものが使用できると期待している。機器の完成は29年度初頭を目指していたが、諸般の事情のため、デバイスの動作確認の段階にとどまっており、30年度初頭の完成を目指している。動作確認自体は良好な結果が得られ、腕に取り付けた心拍センサから得られたデータをWifiを領して送信することに成功している。また、もう一つの入力機器であるデータグラブ型入力機器についても通信方法の改良が課題となっており、両者とも同じ通信方法を利用することで、開発の効率を上げて行く予定である。また29年度中は、開発した機器を実際に肢体不自由児に使ってもらう活動ができなかったため、平成30年度に実地での検証を行いたいと考えており、研究分担者を通じて特別支援学校との話し合いを行っている。また研究成果の発表についても29年度は行うことができなかったので30年度は積極的に行ってゆきたい。昨年度提出した延長申請書にも記載したが、昨年度初頭に研究者の父が急死し、その事業を引き継いだ母の手伝いをしなければいけない状況になり、研究に割ける時間が確保できなくなったためである。