hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市計画・地域計画における子ども・青少年の具体的参画方法の開発に関する研究

都市戦略として「子ども・青少年にやさしいまちづくり(CFC)」を成功させている海外の都市を調査したところ、ユニセフが掲げる9つのCFC基本条件を元に行政内の横断的連携体制があり、子ども・若者の参画を地域の大人も支えていた。CFCの導入により地域全体が活性化している。日本で実施するためには、国際的な基準を踏まえつつも、日本の社会システムにあった評価スケールの開発や国内ネットワークの整備などが必要である。近年は各地で「住民参加型のまちづくり」としてワークショップ等が盛んに開かれている。しかしその成果を実際のまちづくり計画に落とし込んで行くための方法については明確になっていない。特にそれが子どもの場合には、計画を作っただけで終わってしまう場合が少なくない。本研究では、計画策定に子どもの参画を進めるための具体的手法、そしてそれを行政の計画へ結びつける方法について、日本の社会システムに合ったものを開発することを目指している。まず、海外の先行事例として、ドイツ・ミュンヘンで25年前から行われている「ミニ・ミュンヘン」を調査した。これは子どもたち自身が子どもだけで疑似的な「まち」をつくって運営するという取り組みである。「まち」には様々な商店やサービスがあり、子どもたちはそこで働いてその中だけで流通可能な賃金を得、商品やサービスを購入し、選挙によって選ばれた子ども市長や議会のメンバーを中心にまちを運営することで、都市の様々なしくみを体験できるというもので、世界で最も早くから始められている、最も大規模な取り組みとして知られている。様々な体験をすることで、教育、自治、経済、労働など多様な効果が期待され、ドイツを中心にヨーロッパで広がっている。この影響を受け、日本では7年前から同様の取り組みとして「ミニさくら(千葉県佐倉市)」が開始され、近年では20数か所で様々な規模の「こどものまち」が実施されるようになってきている。そこで代表的な国内の事例についてもヒアリング調査を行った。その結果、子どもの参画を促進するためには、それを支える地域の大人や行政との連携などの要因があることが明らかになってきた。ユニセフでも「こどもにやさしいまちづくり」として子どもの参画を推進しようとしており、今回の調査研究は、日本国内の仕組みづくりのほか、今後は環アジア太平洋地域でのネットワークづくりにも発展できそうである。海外の先行事例として、米国・コロラド州ではじめられた「子どもにやさしいまちづくり」を調査した。これは大人が子どものための環境を整備するだけでなく、子どもたち自身が自分たちの環境について考え、その改善を提案・実行したり、行政の施策に対して意見を述べる機会を持ったり、大人に対してインタビュー調査を行い、より子どもが参画しやすいまちづくりに取り組んでいるものである。このような子どもたちの行動により、子どもたちを取り巻く環境に変化が起こり始めている様子が認められた。子どもの参画を促進するためには、それを支える地域の大人や行政との連携などの要因があることが明らかになってきた。ユニセフでも「こどもにやさしいまちづくり」として子どもの参画を推進しようとしており、今回の調査研究を元に、今後は、日本国内のしくみづくり、および環アジア太平洋地域でのネットワークづくりに発展させていきたい。近年「住民参加型まちづくり」として各地でワークショップが多数行われているが、それらの成果が必ずしも実際の計画に活かされているとは言いがたい。特に子どもを対象とした場合には、計画を作っただけで終わってしまうことも少なくない。「こどもにやさしい」とは「すべての人にとってやさしい」ことである。日本の都市が「子どもにやさしい都市」に移行していくための方法として、子ども・青少年の参画手法の開発が必要である。そこで、EU諸国では250都市以上、環アジア太平洋地域でも90都市以上の自治体が進めているユニセフの「こどもにやさしいまちづくり」施策を実施している都市について、子ども・青少年のまちづくりへの参画方法に関する調査を行った。調査では、行政がユニセフで示されている9つの基本条件を取り込んでおり、地域の大人が子ども・若者の参画を支え、行政内部でも連携が進められていることが成功要因のひとつであることが明らかになった。日本以外のアジア諸国では、ユニセフの基準を活用した「こども・若者の参画に関する都市の評価スケール」の開発にも取り組んでいた。都市戦略としてこのユニセフのしくみを導入している自治体は日本ではまだひとつもない。しかし市町村レベルとして施策に盛り込みたいと関心を持っている自治体は数は多くないながらも日本全国にあることも明らかになってきた。そこで今後は日本の社会システムに合った評価スケール、自治体のまちづくり計画策定に子どもの参画を進めるための手法、そして行政の計画へ結びつけるプロセス、の開発により日本国内のしくみづくりとネットワークの整備を進めるとともに、国際的な評価基準にも適合できるものに発展させることが必要である。
組換えBrevibacillus属細菌を用いたセルロースからの直接エタノール生産

平成30年度は、セルラーゼ遺伝子を導入した組換えBrevibacillusについて、分泌するセルラーゼの活性を確認、比較した。エンド型セルラーゼとしては、平成29年度に発現、分泌が確認できたCelA、CelD、Cel5H、およびCel9Bの4種類を使用し、それらの遺伝子を導入したBrevibacillus choshinensis NBRC15518のセルラーゼ活性を比較した。それぞれの組換えNBRC15518株の培養液をCMC、およびαセルロースに作用させ、生成する還元糖の濃度を測定したところ、CMCではCel5Hが、αセルロースではCelAが最も高い還元糖濃度を示した。このことから可溶性であるか不溶性であるかによって、分解に最適なエンド型セルラーゼは変わることが示唆された。また、HPLCにより生成した糖を測定したところ、Cel9B以外の3種類の酵素はCMCとαセルロースの両方の基質から2糖を生産することが確かめられた。エキソ型セルラーゼとしては、平成29年度に構築はできたものの、発現が未確認であったCelK、Cel48y、Cel6Aの3種類の遺伝子をそれぞれ導入した組換えNBRC15518株の活性を確認、比較した。それぞれの培養液をαセルロースに作用させたところ、いずれのエキソ型セルラーゼも還元糖、2糖を生成することが確認できた。測定結果としては、還元糖、2糖のどちらの濃度も、CelKにおいて最も高く、Cel48yで最も低い値となったが、生成した濃度が低かったことから比較が困難な面もあり、最適なエキソ型セルラーゼをスクリーニングするためには、使用する基質や測定方法についての工夫が必要であると考えられた。平成30年度には、エタノール生産能を付与したBrevibacillusに、エンド型セルラーゼ、エキソ型セルラーゼの遺伝子を導入することにより、セルロースから直接エタノールを生産可能な組換えBrevibacillusを構築する研究計画であった。しかしながら、エタノール生産能を付与するために必要なアルコールデヒドロゲナーゼの遺伝子の発現が困難となっており、セルラーゼの遺伝子も最適なエンド型とエキソ型の組み合わせを決定することができておらず、当初予定していた組換えBrevibacillusの構築が達成できていない状況である。以上のことから、進捗状況はやや遅れていると判断した。エンド型セルラーゼとエキソ型セルラーゼについて、それぞれ活性の高い種類をスクリーニングする。不溶性で分解しやすい基質としてリン酸膨潤セルロースやビーズミル処理セルロースを使用し、平成30年度と同様の方法によりセルラーゼの活性を測定、比較することにより最適なセルラーゼの種類をスクリーニングする。その後、スクリーニングした遺伝子を組み合わせてNBRC15518株に導入し、構築した組換えNBRC15518株をセルロースに作用させ、培養しながらセルロースを2糖であるセロビオースに分解することを試みる。ここで、セルロースとしては、試薬の基質の他に実際のバイオマスとしてタケ粉末やホヤ被嚢粉末なども使用する予定である。なお、NBRC15518株がセロビオースを資化できないことを別途確かめているため、培養しながらセルロースを分解してもセロビオースを生産することが可能である。さらに、セロビオース以外の3糖以上のオリゴ糖が生成しているかどうかもTLCにより確認する。もし、3糖以上のオリゴ糖も生成しているようであれば、それらのオリゴ糖をセロビオースに分解する酵素も組み合わせることにより、セロビオースの生産量の向上を試みる。また、エタノールを生産可能な組換えBrevibacillusの構築が困難となっていることから、引き続き構築を試みることに加え、別のアプローチで市販の酵素を使用せずにセルロースからエタノールを生産するプロセスの確立にも取り組む。具体的には、セロビオースからエタノールを生産する酵母をスクリーニングし、セルロースを分解可能な組換えNBRC15518株との2種培養により、セルロースからのエタノール生産を試みる。平成28年度は、Brevibacillus choshinensisにエタノール生産に関わる遺伝子と、セルロースを分解する酵素であるセルラーゼの遺伝子を導入し、それらの発現の有無について確認した。まず、プラスミドベクターpHY300PLKにZymomonas mobilis由来のピルビン酸脱炭酸酵素(PDC)の遺伝子とアルコール脱水素酵素(ADH)の遺伝子を順に挿入した。その上流に、プロモーター領域を挿入することで、2つの遺伝子をオペロンとして発現させることを試みた。構築したプラスミドをBrevibacillus choshinensis NBRC15518に導入してそれらの発現を確認したところ、PDC活性は確認できたものの、ADH活性は確認できなかった。その後、ADH遺伝子上流のシャインダルガノ配列を変えたり、ADH遺伝子上流にもプロモーター領域を付加したりしたものの、ADHの発現は確認できなかった。一方で、Saccharophagus degradans由来のセルラーゼ遺伝子の導入も試み、適した遺伝子のスクリーニングをおこなった。Cel5D、Cel5H、およびCel9Bの遺伝子をそれぞれプラスミドベクターpNCMO2に挿入し、Brevibacillus choshinensis HPD31-SP3に導入した。それぞれの遺伝子を導入した組換え菌をAZCL-HE-celluloseを含む寒天培地で培養したところ、いずれもAZCL-HE-celluloseの分解による青色色素の遊離がコロニー周辺に確認され、セルラーゼを分泌していることが確かめられた。特に、Cel5Hを導入したもので色素が遊離した領域が最も大きく、AZCL-HE-celluloseの粒子の可溶化も確認されたことから、Cel5Hの遺伝子がセルラーゼ遺伝子として適していることがわかった。

エタノール生産能の付与については、研究計画において、平成28年度のうちにPDCの遺伝子とADHの遺伝子を発現させてエタノール生産能を付与する予定であった。しかしながら、Brevibacillus choshinensisにADHの遺伝子を発現させることが予想に反して困難であったことから、予定通り進めることができなかった。また、エタノール生産能のみならず乳酸脱水素酵素(LDH)の遺伝子を導入することでBrevibacillus choshinensisに乳酸生産能を付与することも別途試みたところ、LDH活性が確認できたのにも関わらず、乳酸を生産しないことが確かめられた。このことから、もしBrevibacillus choshinensisにADHの遺伝子を発現させることができたとしても、エタノールを生産しない可能性も考えられ、代謝経路などの遺伝子発現以外の部分も検討する必要があると予想された。しかしながら、エタノール生産能の付与が予定通り進まなかったものの、平成28年度に進める計画ではなかったセルロース分解能の付与についての検討を同時に進めた。外来遺伝子の高発現と発現タンパク質の大量分泌に適したベクターと宿主の組み合わせを使用したことからセルラーゼの分泌に成功し、Brevibacillus choshinensisに適したセルラーゼの遺伝子もスクリーニングすることができた。以上のように、研究計画通りに進めることができなかった部分があった一方で、計画に組み込まれていなかった部分を進めることができたことから、進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。平成29年度は、Brevibacillus choshinensisにセルロースを分解する酵素であるセルラーゼの遺伝子を導入し、その発現や酵素の分泌について確認した。なお、既に平成28年度の時点でセルラーゼ遺伝子の発現に成功していたが、使用するプラスミドベクターや宿主となるBrevibacillus choshinensisを変更して研究を進めた。まず、組換え酵素を発現、分泌させるためのプロモーター、シグナルペプチド、およびターミネーターを得ることを試みた。プラスミドベクターpHY300PLKにGeobacillus stearothermophilus由来のアミラーゼ遺伝子を挿入し、構築したプラスミドをBrevibacillus choshinensis NBRC15518に導入したところ、アミラーゼを発現、分泌させることに成功した。このことから、本遺伝子のプロモーター、シグナルペプチド、およびターミネーターを用いることで、NBRC15518株に外来遺伝子を発現、分泌させることが可能であることが確かめられた。次に、Saccharophagus degradans由来の4種類のセルラーゼ遺伝子、Clostridium thermocellum
人体動作データの運動学的スキル解析と可視化

本研究では,テニスの技能向上において重要なポイントを計測動作データの運動学的分析を通じて自動抽出し,3DCG技術を用いて効果的に可視化するための基盤技術を開発した.具体的には,1)テニス動作データベースの構築,2)熟練者と初学者の運動の差異の帰納論理による解析法,3)テンソル近似法による運動の主成分抽出法,4)運動特徴量の編集のための直観的なインターフェイス,5)運動タイミングの差異の平面図上への可視化技術,の5つの要素技術を開発した.本研究では,テニスの技能向上において重要なポイントを計測動作データの運動学的分析を通じて自動抽出し,3DCG技術を用いて効果的に可視化するための基盤技術を開発した.具体的には,1)テニス動作データベースの構築,2)熟練者と初学者の運動の差異の帰納論理による解析法,3)テンソル近似法による運動の主成分抽出法,4)運動特徴量の編集のための直観的なインターフェイス,5)運動タイミングの差異の平面図上への可視化技術,の5つの要素技術を開発した.本研究遂行のための基盤データベースとして,プロレッスンコーチと20代学生の男女総計40名を対象としたテニス動作計測を実施し,一般的なファイル形式で多数の動作データを収集した.このデータベースは開発中のシステムの評価に利用するとともに,課題期間終了後は外部の研究機関向けに一般公開する予定である.一方,運動スキル解析システムについては以下の3つの基礎技術を開発した.まず,帰納論理プログラム法に基づく動作データの特徴量解析法を開発し,複数の動作の本質的な差異を自然言語に近い形式で解析した.この技術は,スポーツ動作解析への適用に先立って,一般的な動作データの特徴解析と検索システムに応用し,その成果を国内外の会議において報告した.次に,複数のスポーツ動作が示す微小な差異を,2次元図上に可視化する手法を開発した.この技術により,プロとアマチュアとの運動タイミングの差異を直感的に理解でき,また2次元図上の簡易なマウス操作によって運動タイミングを編集することも可能とした.さらに,複数の動作データから運動スキルを示す動作特徴量を抽出し,別の動作データへ埋め込む技術を開発した.このシステムでは,マウス操作によるドラッグ・アンド・ドロップ機能を利用した直観的なインターフェイスを通じて,スポーツ動作が示す複雑な多様な運動特徴量を,複数の動作データ間で対話的に抽出して埋め込むことができる.この技術を発展させることで,例えばプロスポーツプレイヤーの運動特徴を初学者の動作に重ね合わせることで,両者の差異を明確にアニメーション表示するシステムを開発できると考えている.まず,昨年度構築したモーションキャプチャデータベースを整理し,長尺データの動作単位への切り出しと, XMLデータ形式への変換作業を行った.次に,それらのデータベースを利用し,複数のテニス競技者の運動の差異を解析するシステムを構築した.その過程で,複数の類似動作に共通する主成分を高階特異値分解法(テンソル近似法)によって抽出するアルゴリズムを開発した.これを応用することで,多重解像度制御を導入した動作補間法を開発し,従来法と比較して高速にCGアニメーションを生成できることを確認した.また,複数の運動データの差異を2次元マップ上に可視化する技法を開発している.この技術では,身体の複数部位が示す連動関係を解析し,その差異を反映した2次元マップ上で動作データのクラスタリングを行う.マップ作成方法としては,多次元尺度構成法のほかに,いくつかの手法を比較検討している.最後に,抽出した運動成分を直観的な方法で別のモーションキャプチャデータに反映させるための編集インターフェイスを開発した.このシステムでは,人体の運動波形を直接操作するのではなく, 2次元タイムライン上に表示されたキーフレーム姿勢へのペイントやマウスドラッグによって,運動の視覚的な特徴量を操作する.具体的には,タイムラインの伸縮による運動のタイミング編集や, 2次元アイコンのドラッグ,ドロップ操作による運動特徴量のコピーなどの機能を作成した.このプロトタイプインターフェイスをユーザビリティテストによって評価した結果,本研究で対象とする用途におけるアニメーション編集効率を向上できることを確認した.次に,昨年度開発した運動編集インターフェイスを発展させることで,スポーツ動作データから解析された運動スキルを表す特徴成分を,他の動作データに埋め込むシステムを開発した.提案システムでは,2次元タイムライン上でのマウス操作によって運動特徴量を操作する技術成果を応用し,テニスショット動作のスイング速度や運動軌道を直観的に編集できるようになった.さらにユーザテストを通じて,システムの操作性や有用性を評価した.その成果はコンピュータアニメーションに関する著名な国際会議である,Symposium on Computer Animation 2009に採録された.最後に研究の統括として,本研究遂行のために構築した,プロレッスンコーチと20代学生の男女総計40名のテニス動作データベースを整理し,外部研究機関向けに公開するためのホームページ(http://www.val.ics.tut.ac.jp/project/tennis/)を開設した.このホームページでは,コンピュータアニメーションの専門家以外の利用も想定し,様々なファイル形式で動作データを公開するとともに,基本的なデータ可視化ツールを提供している.
個別化精密がん免疫療法開発を目的とした腫瘍組織からのネオアンチゲン解析

2018年12月、免疫チェックポイント阻害薬(PD1抗体)ペンブロリズマブは「がん化学療法後に増悪した進行・再発の高頻度マイクロサテライト不安定性(MSI-High)を有する固形癌(標準的な治療が困難な場合に限る)」の効能・効果追加の承認を取得した。がん微小環境において、DNA損傷の修復に異常を来たしているがんでは腫瘍免疫の逃避機構が構築されていることが徐々に明確になりつつある。2018年度(平成30年度)は、がん微小環境に与えるがん遺伝子変異、遺伝子不安定について研究をすすめた。まず、乳癌において比較的遺伝子変異量が高いとされるトリプルネガティブ乳癌(TNBC)におけるMSIについて検討した。228例のTNBCについて検討したところ0.9%にMSI-highを認めた。他の癌腫に比べ比較的稀であることを2018年12月米国・サンアントニオ乳癌シンポジウムで発表し、日本乳癌学会トラベルグラント賞を受賞した。さらに、がん免疫の担い手である腫瘍浸潤リンパ球の機能解析の結果として転写因子T-betに着目し、T-bet高発現である腫瘍は化学療法の効果が高く、予後良好であることも同学会にて発表した。同時に、難治性・治療抵抗性がんを対象として、コントロールとして血液2ml(白血球)、腫瘍組織の生検・切除による採取と保存(RNAlater使用)を適宜行った。前年度に、全癌腫で32例、特に乳癌で18症例についてネオアンチゲンの解析を終了し、順調に症例を集積している。今後、変異抗原遺伝子の腫瘍組織での発現数、ネオアンチゲンペプチドの数・ペプチド配列・HLA親和性の評価を行い、それぞれの癌腫の病理組織学的特徴、遺伝子変異情報、治療効果などの臨床情報との突合を予定している。2018年度の研究計画は、以下の通りであった。順調に進展したため、項目3を追加した。1.情報・試料の管理:難治性・治療抵抗性がんを対象として年間約20例計50例を見込んでいたが、2018年度に18症例の集積を行うことができた。今年度中に乳癌だけで30症例を超え、まとまったデータ、知見を報告するのが目標である。今後も、コントロールとして血液2ml(白血球)、腫瘍組織の生検・切除による採取と保存(RNAlater使用)を継続する。2.ネオアンチゲンの解析:匿名化された試料をオンコセラピー・サイエンス社へ送付し、ネオアンチゲンの解析を開始した。変異抗原遺伝子の腫瘍組織での発現数、ネオアンチゲンペプチドの数・ペプチド配列・HLA親和性の評価は、18症例ですべて終了した。3.In vitroモデルの構築:樹立した細胞株とHLA typeがマッチするリンパ球を用い、ネオアンチゲンペプチド樹状細胞ワクチンの意義と予想される効果の解析を開始した。以上より、研究はおおむね順調に進展していると考えている。これまで同様、目標とした計50症例まで集積を続ける。さらに、本年は解析した結果を学会や論文といった形で公表し、その意義を明らかにしていく。癌腫の特徴を表現し、治療効果の指標となることが示せると確信している。本年度は、予定通り以下の作業をすすめていく。ネオアンチゲンの解析をin vitro、in vivoでモデル化、臨床応用への道筋を作ることは重要である。4.腫瘍免疫動物モデルの構築:C57BL/6マウスを用いて、マウス乳癌細胞E0771を乳腺脂肪パッドに移植する腫瘍免疫の動物モデルの構築を計画している。5.前臨床治療試験を開始(1)ネオアンチゲン・エピトープペプチドの合成(企業に委託予定)(2)樹状細胞ワクチンの作製と治療の実施:in vivoモデル2018年12月、免疫チェックポイント阻害薬(PD1抗体)ペンブロリズマブは「がん化学療法後に増悪した進行・再発の高頻度マイクロサテライト不安定性(MSI-High)を有する固形癌(標準的な治療が困難な場合に限る)」の効能・効果追加の承認を取得した。

順調に進展したため、項目3を追加した。1.情報・試料の管理:難治性・治療抵抗性がんを対象として年間約20例計50例を見込んでいたが、2018年度に18症例の集積を行うことができた。今年度中に乳癌だけで30症例を超え、まとまったデータ、知見を報告するのが目標である。今後も、コントロールとして血液2ml(白血球)、腫瘍組織の生検・切除による採取と保存(RNAlater使用)を継続する。2.ネオアンチゲンの解析:匿名化された試料をオンコセラピー・サイエンス社へ送付し、ネオアンチゲンの解析を開始した。変異抗原遺伝子の腫瘍組織での発現数、ネオアンチゲンペプチドの数・ペプチド配列・HLA親和性の評価は、18症例ですべて終了した。3.In vitroモデルの構築:樹立した細胞株とHLA typeがマッチするリンパ球を用い、ネオアンチゲンペプチド樹状細胞ワクチンの意義と予想される効果の解析を開始した。以上より、研究はおおむね順調に進展していると考えている。これまで同様、目標とした計50症例まで集積を続ける。さらに、本年は解析した結果を学会や論文といった形で公表し、その意義を明らかにしていく。癌腫の特徴を表現し、治療効果の指標となることが示せると確信している。本年度は、予定通り以下の作業をすすめていく。ネオアンチゲンの解析をin vitro、in vivoでモデル化、臨床応用への道筋を作ることは重要である。4.腫瘍免疫動物モデルの構築:C57BL/6マウスを用いて、マウス乳癌細胞E0771を乳腺脂肪パッドに移植する腫瘍免疫の動物モデルの構築を計画している。5.前臨床治療試験を開始(1)ネオアンチゲン・エピトープペプチドの合成(企業に委託予定)(2)樹状細胞ワクチンの作製と治療の実施:in vivoモデル腫瘍免疫動物モデルの構築:C57BL/6マウスを用いて、マウス乳癌細胞E0771を乳腺脂肪パッドに移植する腫瘍免疫の動物モデルの構築を計画している。さらに前臨床治療試験を開始するために使用する予定である。
電動義手用肩関節機構の筋電位をベースとしたマルチセンサ制御システムの開発

本研究は,義手や人間形のロボットアームの肩関節をより直感的に操作する方法として,肩甲骨の姿勢と肩甲骨につながっている筋肉の筋電位信号を測定し,信号の変動パターンから肩関節動作を推定する制御方法を提案する.この基礎実験として,加速度センサと筋電位センサの取り付け方や信号処理の方法などの影響を調べた.また,センサの信号から実際に行った動作の判定確度を1名の被験者について調べ,概ね良好の結果を得た.本研究は,義手や人間形のロボットアームの肩関節をより直感的に操作する方法として,肩甲骨の姿勢と肩甲骨につながっている筋肉の筋電位信号を測定し,信号の変動パターンから肩関節動作を推定する制御方法を提案する.この基礎実験として,加速度センサと筋電位センサの取り付け方や信号処理の方法などの影響を調べた.また,センサの信号から実際に行った動作の判定確度を1名の被験者について調べ,概ね良好の結果を得た.近年,運動・感覚障害者の自立と社会進出のために,ユーザやその支援者の視点に立ちロボティクス・メカトロニクス技術を開発・応用する研究が活発である.なかでも,肩離断などの高位切断者や高位頸髄損傷者は,腕と手の機能が協調したより自然な操作系で動かしうる多機能な上肢機能を代行しうるシステムへの強い要望がある.問題は,残存する身体部位に制約を設けることなく,失った関節部位を独立に操作しうる信号源と信号源の数を確保する点にあり,適切なセンサと信号処理系の設計がキーとなる.本研究の目的は,義手や生活支援用ロボットアームの3自由度肩関節機構のhuman-machine interfaceとして,肩甲骨の姿勢と周辺筋から筋電位信号をセンシングし,パターン判定した肩関節動作を実行するコントローラを開発することで,多機能義手の直感的で独立な入力系の基礎技術を確立することである.本年度は,肩甲骨の周辺筋の筋電位信号と肩甲骨の姿勢角度の計測実験を行い,データの蓄積と解析を進めた.筋電位信号は,電極位置などの設定により信号の特性が大きく変動する.このことから,直交表実験計画法の手法を用いて影響を及ぼす要素の特性分析を行い,変動を抑制することを目的とし,電極の設計の最適化を試みた.また,得られる多チャンネルの筋電位信号から動作パターンを高速・高確度で判別するアルゴリズムが必要なため,ファジィを用いた既報告のアルゴリズムを中心にマイコンへの実装可能性を調べた.近年,運動・感覚障害者の自立と社会進出のために,ユーザやその支援者の視点に立ちロボティクス・メカトロニクス技術を開発・応用する研究が活発である.なかでも,肩離断などの高位切断者や高位頸髄損傷者は,腕と手の機能が協調したより自然な操作系で動かしうる多機能な上肢機能を代行しうるシステムへの強い要望がある.問題は,残存する身体部位に制約を設けることなく,失った関節部位を独立に操作しうる信号源と信号源の数を確保する点にあり,適切なセンサと信号処理系の設計がキーとなる.本研究の目的は,義手や生活支援用ロボットアームの3自由度肩関節機構のhuman-machine interfaceとして,肩甲骨の姿勢と周辺筋から筋電位信号をセンシングし,パターン判定した肩関節動作を実行するコントローラを開発することで,多機能義手の直感的で独立な入力系の基礎技術を確立することである.本年度は,選定した電極位置にて得られる肩甲骨の周辺筋の筋電位信号と肩甲骨の姿勢角度の情報に対し,より安定した信号処理系を確立し,また,個人毎に設定を最適化するために,筋電信号には適応フィルタを導入し,動作判定用のアルゴリズムなども含め,オンラインでリアルタイムにPCのソフトウェア上で評価を行える計測実験用シミュレータを構築した.また,肩甲骨用ソケットの採型方法として3次元形状計測装置を用いる方法に関する基礎実験を行い,ソケット制作方法について検討した.また,シリコンソケットの外装のシェルとして軽量強剛性の新材料を導入するため,材料の基礎実験を進めた.
出荷前(加速)試験データと使用中inspectionデータを統合した新寿命推定法

加速劣化試験は、新製品が市場に出る前までに寿命を推定するための唯一の手段である。しかし、出荷前での加速劣化寿命予測と使用環境下でのinspectionによる余寿命を比較した場合、両者の乖離は大きく、加速劣化試験そのものの意義が問われている。両者の試験法を結びつける方法として提案されているcumulative exposure modelを用いてパラメータ推定についての実現性について調査を行った結果、パラメータ推定については、1.故障履歴(一定期間内に故障した個数やさらに正確には故障時間)を計算に取り込むことができれば、あらかじめ設定しておいた「べき乗則」のパラメータを推定できることが分かった。2.しかし、故障履歴が分からず、生き残った製品を用いての破壊試験によって「べき乗則」のパラメータを推定するには、条件付き確率による数値計算上の不安定さが確認され、この状態のときには推定不能の可能性が高いことが判明するなど、このモデルを用いたパラメータ推定については種々の困難性があることが分かり、一定期間使用後のinspectionから得られたサンプルを用いて破壊強度を求めるための「上昇法による破壊値推定」の基本的な問題から取り組まなければならないことが分かった。そこで、この基本的な問題の解決について検討を行った結果、背後に種々の確率分布を仮定したときに、得られた見かけ上の破壊値をそのまま利用するのではなく、背後の確率分布にフィットするパラメータを使うことで普遍性が得られるということが分かった。しかし、思わぬ劣化要因が発生するため劣化は促進される傾向にある。出荷前での加速劣化寿命予測と使用環境下でのinspectionによる余寿命を比較した場合、両者の乖離は大きく、加速劣化試験そのものの意義が問われている。まず、両者の試験法を結びつける方法として提案されているcumulative exposure model (Nelson,1990)を用いてパラメータ推定についての実現性について調査を行った。パラメータ推定については、1)故障履歴(一定期間内に故障した個数やさらに正確には故障時間)を計算に取り込むことができれば、あらかじめ設定しておいた「べき乗則」のパラメータを推定できることが分かった。2)しかし、故障履歴が分からず、生き残った製品を用いての破壊試験によって「べき乗則」のパラメータを推定するには、条件付き確率による数値計算上の不安定さが確認され、この状態のときには推定不能の可能性が高いことが判明した。従って、今後はcumulative exposure modelそのものを見直し、新しいモデルの提案の方向性を探る。なお、この研究成果の実績は平成15年度開催の国際会議*で公表済みである。先に、両者の試験法を結びつける方法として提案されているcumulative exposure model(Nelson,1990)を用いてパラメータ推定についての実現性について調査を行うことから始めた。検討の途中、このモデルを用いたパラメータ推定については種々の困難性があることが分かり、一定期間使用後のinspectionから得られたサンプルを用いて破壊強度を求めるための「上昇法による破壊値推定」の基本的な問題から取り組まなければならないことが分かった。そこで、16年度は主にこの基本的な問題の解決について精力的に検討を行い、多くの研究成果を得ることができた。その最も重要なポイントは、上昇法試験データ解析の新しい知見は、背後に種々の確率分布を仮定したときに、得られた見かけ上の破壊値をそのまま利用するのではなく、背後の確率分布にフィットするパラメータを使うことで普遍性が得られるということである。加速試験データとinspectionデータとを組み合わせた新しいモデルについて知見を得るには、今年度得られた成果が重要な基礎資料となる。
複数のバイオメトリクス個人情報を利用したロバストな話者認識手法に関する研究

本研究では,音声や行動様式に含まれる個人性を利用したバイオメトリクス個人認識について以下の検討を行った.(1)混合因子分析に基づく話者モデルのパラメータの共有構造について我々は前年度までに,話者認識のモデルを混合因子分析に基づいて構築することによって,従来の混合正規分布に基づく話者モデルに比べて高い認識性能が得られることを報告した.本年度は,この混合因子分析における共分散行列のパラメータの共有方法の違いについて検討した.混合因子分析における共分散行列の因子負荷量,もしくは対角成分のパラメータを混合要素間で共有する場合と,パラメータを共有しない場合の三つの方法について比較した結果,対角要素のパラメータのみを共有する場合に最も良い認識結果が得られた.また,比較的小さい因子数でも高い認識性能が得られることがわかった.(2)最小分類誤り学習による話者モデルのオンライン学習法について音声で人を識別する家庭用ペットロボットのためのオンライン話者識別学習について検討した.ロボットが話者を誤って識別した場合に,不正解であるという情報のみがロボットへフィードバックされる状況を想定し,不正解であるという情報を有効利用するための最小分類誤り学習を提案した.実験の結果,不正解の情報を利用しない場合に比べ,約1.5倍の速度で学習ができることがわかった.また,過去に入力された音声データを複数まとめて,再度学習に利用することによって,より高速な学習が可能であることがわかった.(3)運転行動信号を用いた個人認識について自動車のアクセルやブレーキ,ハンドル操作などの運転行動に表れる個人性を利用して運転者を認識できれば,運転者に合わせた運転支援や車内環境の自動設定などへの応用が期待できる.アクセルペダル・ブレーキペダル踏力の分布を混合正規分布でモデル化し,30名の運転者の認識実験を行った結果,アクセル,もしくはブレーキのみでは30%程度の識別率であったのに対し,これらの信号の時間変化を動的特徴量として加え,さらにアクセルとブレーキを組み合わせて用いることにより73%まで識別率が向上した.また,動的特徴量を求める時間窓幅について検討した結果,800ms程度が最も有効であることがわかった.識別実験に加えて照合実験も行ったが,識別実験と同様の特徴量が有効であり,8%の等誤り率が得られた.運転行動信号を用いた個人認識の研究はこれまでに報告されていないが,本研究によってその可能性が示された.本研究では,音声に加えて他のバイオメトリクス情報を個人認識に利用することにより,個人認識システムの性能を改善することを目的とし,以下の点について検討を行った.(1)音声の認識部における話者モデルの学習法に関する検討ここでは,テキスト独立型話者認識における混合ガウスモデル(GMM)に基づく話者モデルの学習法として,確定的アニーリングEM (DAEM)アルゴリズムの有効性について検討した.実験の結果,DAEMで学習した話者モデルは,乱数でパラメータを初期化した場合のEMと比較して,尤度,認識性能ともに高い結果となり,ベクトル量子化によりパラメータを初期化したEMと比較しても,同等以上の認識性能が得られ,初期化も含めた統一的な学習法としてDAEMの有効性を確認した.(2)混合因子分析に基づく話者認識モデルの最小分類誤り学習の検討混合因子分析に基づいてGMMの共分散行列を適度なパラメータ数で表現することによって,特徴ベクトルの次元間の相関を考慮していない対角共分散行列の場合や,学習データ量に対してモデルパラメータ数が多いために学習が十分に行えない全共分散行列の場合に比べて,高い認識性能が得られることを確認した.また,最小分類誤り学習を混合因子分析モデルに適用することによって,さらに認識性能が向上した.(3)音声と顔画像を用いたバイモーダル個人認識に関する検討音声の認識部では,GMMに基づくテキスト独立型の話者認識を行い,顔画像の認識部では,静止顔画像を短冊状に切り出したフレームの縦方向と横方向の変化を時系列とみなして隠れマルコフモデル(HMM)を用いてモデル化し認識,照合を行った.まず顔画像の縦方向と横方向のHMMのスコアを統合した結果,顔画像の縦方向もしくは横方向のHMM単独の場合に比べて,顔画像の認識性能が向上した.更に,音声と顔画像のスコアを組み合わせることで,より高い認識性能が得られた.また,話者照合実験においては,バックグラウンド話者モデルによる尤度正規化や話者別の閾値設定によって更に認識率が向上した.本研究では,音声や行動様式に含まれる個人性を利用したバイオメトリクス個人認識について以下の検討を行った.(1)混合因子分析に基づく話者モデルのパラメータの共有構造について我々は前年度までに,話者認識のモデルを混合因子分析に基づいて構築することによって,従来の混合正規分布に基づく話者モデルに比べて高い認識性能が得られることを報告した.本年度は,この混合因子分析における共分散行列のパラメータの共有方法の違いについて検討した.混合因子分析における共分散行列の因子負荷量,もしくは対角成分のパラメータを混合要素間で共有する場合と,パラメータを共有しない場合の三つの方法について比較した結果,対角要素のパラメータのみを共有する場合に最も良い認識結果が得られた.また,比較的小さい因子数でも高い認識性能が得られることがわかった.(2)最小分類誤り学習による話者モデルのオンライン学習法について音声で人を識別する家庭用ペットロボットのためのオンライン話者識別学習について検討した.ロボットが話者を誤って識別した場合に,不正解であるという情報のみがロボットへフィードバックされる状況を想定し,不正解であるという情報を有効利用するための最小分類誤り学習を提案した.実験の結果,不正解の情報を利用しない場合に比べ,約1.5倍の速度で学習ができることがわかった.

また,過去に入力された音声データを複数まとめて,再度学習に利用することによって,より高速な学習が可能であることがわかった.(3)運転行動信号を用いた個人認識について自動車のアクセルやブレーキ,ハンドル操作などの運転行動に表れる個人性を利用して運転者を認識できれば,運転者に合わせた運転支援や車内環境の自動設定などへの応用が期待できる.アクセルペダル・ブレーキペダル踏力の分布を混合正規分布でモデル化し,30名の運転者の認識実験を行った結果,アクセル,もしくはブレーキのみでは30%程度の識別率であったのに対し,これらの信号の時間変化を動的特徴量として加え,さらにアクセルとブレーキを組み合わせて用いることにより73%まで識別率が向上した.また,動的特徴量を求める時間窓幅について検討した結果,800ms程度が最も有効であることがわかった.識別実験に加えて照合実験も行ったが,識別実験と同様の特徴量が有効であり,8%の等誤り率が得られた.運転行動信号を用いた個人認識の研究はこれまでに報告されていないが,本研究によってその可能性が示された.
腸管洗浄液DNAメチル化を応用した大腸がんリスク予測・超早期診断法の開発

便中DNAの大腸がん診断への有用性が多くの研究から示されているが、普及には至っていない。申請者らのグループはこれまで、経口腸管洗浄液から腫瘍特異的なDNAメチル化を検出することで大腸がん診断に応用しうることを報告した。本研究はこの知見を発展させ、大腸がんのリスク予測・超早期診断法を開発することを目的としている。大腸がんによる死亡を減らすためには早期発見が重要である。本邦では免疫学的便鮮血反応検査(FIT)が大腸がんスクリーニング検査として普及しているが、偽陰性や、2次スクリーニング(全大腸内視鏡検査)の低受診率が問題となる。従って高精度かつ非侵襲的な大腸がんスクリーニング方法の確立は重要な課題である。また全大腸内視鏡検査で大腸腫瘍を認めた際には、大腸がんを予防するために内視鏡的に切除することが有用であることが明らかとなっているが、どのような患者さん、大腸腫瘍が癌化のポテンシャルの高いのかを明らかとすることは重要である。これまでの症例で、前回検査から急速に発育進展したことが確認できるインターバル大腸がん症例について検討したところ、約40%で鋸歯状病変を有していることが明らかとなった。また鋸歯状病変を有している患者さんの担癌率は約20%以上と高率であった。以上から鋸歯状病変を有する症例は正常に見える背景大腸粘膜において、発癌の素地となる分子異常が既に存在することが示唆される。そこでInfinium Methylation 450から鋸歯状病変の背景粘膜で特徴的にメチル化する遺伝子を抽出した。臨床的因子の解析に時間がかかった。臨床的データーを基盤として分子解析を行い、多数検体において抽出した遺伝子群の検討を進める。臨床的因子の解析に時間がかかり、詳細な分子解析が進まなかった。マイクロアレイや高速シークエンス解析、多数の臨床検体の解析に使用する。
歯周組織線維芽細胞とサイトカインによる細胞機能発現機序の解析ー

サイトカインが歯周組織線維芽細胞の機能に及ぼす影響を検討した。1,歯肉線維芽細胞の代謝に及ぼすILー1βおよびTNFαの影響1)ILー1βは歯肉線維芽細胞の細胞増殖,DNA合成およびコラ-ゲン合成を抑制した。一方,TNFαはDNA合成および非コラ-ゲン蛋白合成を促進した。2)ILー1βおよびTNFαは歯肉線維芽細胞のPGE_2産生を促進した。3)インドメタシンによってPGE_2合成を阻害した状態では,ILー1βは線維芽細胞のDNA合成や非コラ-ゲン蛋白合成をむしろ促進した。また,TNFαはDNA合成,コラ-ゲン合成および非コラ-ゲン蛋白合成をさらに促進した。2,歯根膜由来細胞の代謝に及ぼす増殖因子の影響1)PDGF,FGF,EGF,InsulinおよびTGFβは,歯根膜由来細胞のDNA合成を促進した。FGF,EGFにInsulinあるいはTGFβを協同して作用させた場合,それぞれの因子を単独で作用させた場合よりDNA合成が促進された。2)IsulinおよびTGFβは歯根膜由来細胞のコラ-ゲン合成を促進した。3)TGFβは歯根膜由来細胞のアルカリフォスタ-ゼ活性を上昇させた。3,歯肉線維芽細胞が産生するサイトカインの検討1)ILー1βおよびTNFαの刺激を受けた歯肉線維芽細胞は,ILー6およびILー8のmRNAを発現し,ILー6およびILー8を分泌した。2)歯肉線維芽細胞のILー6産生は,自ら産生するPGE_2を介して調節されることが示された。3)歯肉線維芽細胞のILー6レセプタ-のmRNA発現は検出されなかった。4)炎症歯肉においても線維芽細胞がILー6陽性細胞であることが確かめられた。以上の結果から,ILー1βあるいはTNFαの刺激を受けた歯肉線維芽細胞は,自ら産生するPGE_2によって増殖および高分子基質合成を調節し,歯周組織の恒常性維持に関与すること,さらに,ILー6,ILー8を産生することによって炎症反応に関与することが示唆された。また,歯根膜由来細胞に関しTGFβがその増殖および分化に重要な役割を果たすことが示された。歯周病の病態を,サイトカインネットワ-クにおける歯周組織線維芽細胞の役割から解析することを試みた。以下に得られた知見を列挙するとともに,今後の研究の展望を述べる。1.サイトカインの歯肉線維芽細胞の機能への影響1)ILー1βは供試細胞の細胞増殖,DNA合成およびコラ-ゲン合成を抑制した。TNFαはDNA合成および非コラ-ゲン蛋白合成を促進した。2)ILー1βおよびTNFαは供試細胞のPGE_2産生を促進した。3)ILー1βによるDNA合成の抑制効果は細胞周期や細胞密度,血清の添加濃度を変化させても影響を受けなかった。

4)インドメサシンによりPGE_2合成を阻害した状態では,ILー1βは供試細胞のDNA合成や非コラ-ゲン蛋白合成をむしろ促進した。一方,TNFαではDNA合成およびコラ-ゲン,非コラ-ゲン蛋白合成がさらに促進された。以上より,ILー1βおよびTNFαは供試細胞のPGE_2産生を誘導することにより,細胞増殖,DNA合成および基質合成を制御していることが示唆された。今後,ILー1βとTNFαの協同作用についても検討する予定である。2.歯肉線維芽細胞が産生するサイトカインの検討1)ILー1βおよびTNFαは供試細胞のILー8,ILー6,ILー1βのmRNAを速やかに発現させた。2)培養上清中にILー8およびILー6活性が認められた。ILー1活性は検出できなかった。以上より,歯肉線維芽細胞はILー1βやTNFαの刺激により,ILー8,ILー6,ILー1βを産生することにより炎症反応に関与していることが示唆された。今後,さらにサイトカイン産生の調節機構やサイトカインレセプタ-の解析を進め,サイトカインネットワ-クにおける歯肉線維芽細胞の役割から,歯周病の病態解析を進める予定である。歯周病の発症と進行のサイトカインネットワ-クの中で,歯周組織線維芽細胞が果たす役割について検討した。以下に,得られた知見について列挙する。1,歯肉線維芽細胞が産生するILー6の動態1)ILー1βあるいはTNFαの刺激を受けた歯肉線維芽細胞はILー6mRNAを発現し,ILー6を分泌した。2)ILー6産生は細胞自らが産生するPGE_2によって調節を受けることが示された。3)ILー6は歯肉線維芽細胞のDNA合成およびコラ-ゲン合成に影響を及ぼさなかった。4)歯肉線維芽細胞のILー6レセプタ-のmRNA発現は検出されなかった。5)炎症歯肉においても線維芽細胞がILー6陽性細胞であることが確かめられた。以上の結果から,炎症歯肉において歯肉線維芽細胞はILー6産生細胞として歯周病の炎症反応の調節に関与することが示唆された。2,歯根膜由来細胞の細胞機能に及ぼす増殖因子の影響1)PDGF,FGF,EGF,InsulinおよびTGFβは,歯根膜由来細胞のDNA合成を促進した。また,FGFとInsulinあるいはTGFβ,EGFとInsulinあるいはTGFβを協同して作用させた場合,それぞれの因子を単独で作用させた場合よりDNA合成が促進された。2)InsulinおよびTGFβは歯根膜由来細胞のコラ-ゲン合成を促進的に作用した。3)TGFβのみが歯根膜由来細胞のアルカリフォスファタ-ゼ活性を上昇させた。以上の結果から,歯根膜由来細胞の増殖および分化を調節する増殖因子の中でTGFβがとりわけ重要な役割を果していることが示唆された。
ヘテロ環を有する有機遷移金属錯体による新しいリビング重合

エチレンやプロピレン野重合触媒としてはKaminsky触媒,Brookhart触媒やGrubbs触媒等により、低分子から高分子量ポリマーが水中でも合成できるようになってきた。一方、光学材料として有用なノルボルネンやジシクロペンタジエンのビニル型重合体は機能性材料として有用なこれらの開環重合体の研究は未だ緒についたばかりである。従って、本研究ではこれらのモノマーを用いて開環重合やビニル重合を行い分子量が大きく、シスまたはトランス選択性の大きなポリマー合成を目的としている。特にヘテロ環を含むようなリジッドな構造が必要と考えられる。ピリジン-ビスイミノ基を有するモリブデン錯体を用いてノルボルネンの重合を行うと、シス選択性が90%以上の高分子量ポリマーが得られ、エチレンの重合も可能であった。しかし、ノルボルネンとエチレンの共重合は進行しなかった。さらにビフェノレート配位子を含むモリブデンおよびタングステンを用いMMA0を助触媒とした系でもノルボルネンのシス選択的開環重合が進行した。またカテコラート配位子を有するタングステン錯体にMMAOを添加した系でも、ノルボルネンのシス選択的開環重合が実現した。またカルコゲンを架橋材としたチタンのヘテロアトム含有錯体は単独でも、カプロラクトンやラクチドの開環重合機能を有することを見出した。ターピリジン配位子を有する鉄錯体にMMAOを添加した系では、イソプレンやブタジエンに対して高い重合活性が認められた。1)Me_2Si基で2つのシクロペンタジエン環を架構したサマリウムやネオジウム錯体を合成し、X線解析を行なったところ、2価錯体は単量体として、3価錯体は2量体として存在することが判明した。いずれの錯体もエチレンやオレフィンに対して高い重合活性を有し、2価錯体を用いたときには-M(CH_2CH_2)_mM-の形で重合し、3価錯体を用いたときは-M(CH_2CH_2)_mMe形に重合した。引き続きメタクリル酸メチルやカプロラクトンを作用させると、2価錯体からはABA型トリブロック共重合体が、3価錯体からはAB型ジブロック共重合体が生成した。2)Moのビスイミノピリジン錯体にメチルアルモキサンを助触媒として加えた系でオレフィン類の重合を行なったところ、ノルボルネンに対して優れた活性と高いシス選択性が見られた。また同触媒を用いてエチレンの重合も実現した。ただし、これら2つのモノマーのランダムおよびブロック共重合は進行しなかった。3)タ.ピリジルを配位子とする鉄錯体を用いてイソプレンの重合を行なったところ、3,4-重合が選択的に進行し、ブタジエンを用いたときにはトランス1,4-重合が進行した。またイソプレンとブタジエンを同時に加えて重合した時にはランダム共重合が進行し、イソプレン部分からは3,4-重合体が、ブタジエン部分からはトランス体が生成した。
強磁性FePtナノ粒子を用いたスピン制御素子の研究

本研究は強磁性L10-FePtナノ粒子層を強磁性金属と金電極で挟み込んだ構造の新規スピントロニクスデバイスの作製を目指したものである。本年度は、我々の既に得ている新規物質、強磁性L10-FePtナノ粒子を金電極部に固定するための実験を、昨年度に引き続き行った。ナノ粒子を電極に固定する方法は様々報告されているが我々が注目したのは特殊な有機物である。この有機物を用いることによって、我々はナノ粒子を電極上へ固定することに成功し、さらにその磁化容易軸も配向させることに成功した。これらの結果はスピン依存伝導を用いたデバイスを作製する際に大変重要なもので、複数の学会においても発表を行った。今後は、これらの結果を論文としてもまとめていく予定である。また、本研究では、鉄酸化物をシリカ被覆し、カルシウムハイドライドを用いて還元することによって、耐酸化性の強い、シリカに被覆された金属Feナノ粒子を合成することに成功した。この結果についても日本物理学会において発表を行った。本研究では、強磁性L10-FePtナノ粒子層を強磁性金属と金電極で挟み込んだ構造の新規スピントロニクスデバイスの作製を目指し実験を行っている。本年度はまず、強磁性L10-FePtナノ粒子を金電極部に固定するため作業を行った。ナノ粒子の固定剤として我々が注目したのは「ジチオール化合物」である。チオール基は、金やプラチナと共有結合性の高い堅固な結合を形成することが一般的に知られている。そのため、この官能基を両端にもつジチオール化合物は金電極とL10-FePtナノ粒子の間でバインダーとしての役割を果たすのではないかと期待される。具体的には以下のように実験を行った。L10-FePtナノ粒子をクロロホルム溶媒に分散させておき、その粒子表面をジチオール化合物を用いて修飾した。次に微細加工技術を用いてシリコン基板上に金のドット及び細線を作製した。この基板を、あらかじめ用意しておいた粒子の分散したクロロホルム溶媒中に外部磁場を印加した状態で深沈させた。次にこの基板をブタノン中で超音波洗浄し、大気中で十分乾燥させた。その結果、強磁性L10-FePtナノ粒子が金ドットおよび金細線上にのみ付着している様子を、原子間力顕微鏡によって観察した。シリコン上にはナノ粒子が付着していなかったことから、これは我々のストラテジーどおりジチオール化合物がナノ粒子と金の間でバインダーとして働いていることを意味している。また、そのX線回折パターンを測定したところ、強磁性L10-FePtナノ粒子の磁化容易軸が配向していることが明らかとなった。これは、本研究の目的である強磁性ナノ粒子を用いた室温動作する新しいスピン制御素子を開発する際に大変有用な結果である。
高齢者の健康・体力を維持・増進するための運動量、運動強度及び血流量に関する研究

高齢者を用いて最大努力での大腿屈曲及び伸展筋力、大腿部の血流量、酸化ストレス度を測定した。さらに最大努力による筋運動の効果を検討した。加齢に伴い屈曲及び伸展筋力が低下した。筋力と血流量の間には高い相関が認められた。60歳代と70歳代では、運動前と比較して運動後に屈曲及び伸展筋力、血流量が増大した。60歳代では、運動により酸化ストレス度が減少した。以上の結果より、年齢が若いほど筋運動の効果が顕著に認められること、筋力の増大には血流量の増大が関係していること、運動により活性酸素の産生が抑制されることが明らかになった。本研究では、高齢者の健康や体力を維持・増進させるための運動量と運動強度を血流量との関係から明らかにすることを目的とした。そのために、60歳以上の男性と女性を用いて、最大筋力、酸素飽和度、血流量、酸化ストレス度、抗酸化物質などの広範な測定から高齢者の健康や体力を把握した。60歳代(男性14名、女性15名)、70歳代(男性10名、女性12名)、80歳代(男性5名、女性8名)の被験者に実験に参加してもらった。すべての被験者には実験内容を十分に説明して、実験に参加して頂くことの承諾を得た。各被験者について、最大努力での大腿屈曲及び伸展筋力、血液中酸素飽和度、大腿部の血流量、酸化ストレス度、抗酸化物質を測定した。大腿屈曲及び伸展筋力は、研究室で独自に開発した運動装置を使用して測定した。血液中の酸素飽和度は、酸素飽和度測定装置(コニカミノルタ株式会社:PULSOX-300i)を用いて測定した。大腿部の血流量は、非接触型レーザー血流計(株式会社ニューロサイエンス:FLO-N1)を使用して測定した。酸化ストレス度と抗酸化物質は、FRAS4(株式会社ウイスマー)を使用して測定した。加齢に伴い最大努力での大腿屈曲及び伸展筋力の低下が認められた。さらに、これらの筋力の低下と大腿部における血流量の低下には高い相関が認められた。一方、酸化ストレス度、抗酸化物質については、年齢や性別との関係は認められなかった。これらの結果より、加齢に伴う筋力の低下には、血流量の減少が関係していることが明らかになった。本研究には、60歳代(男性10名、女性15名)、70歳代(男性10名、女性13名)、80歳代(男性5名、女性7名)の被験者を用いた。すべての被験者に研究の内容を説明して、研究に参加して頂くことの同意を得た。被験者には、1ヵ月間にわたり運動を継続してもらった。10秒間の最大努力による随意収縮と10秒間の休息を「膝の屈曲動作」で20回繰り返し、3分間の休息を挟んで、さらに10秒間の最大努力による随意収縮と10秒間の休息を「膝の伸展動作」で20回繰り返した。これを1セットとして、セット間に5分間の休息を挟んで計3セット行った。この運動を月曜日から金曜日まで「毎朝」と「毎夕」に行った。各被験者の運動前後における最大努力での大腿屈曲及び伸展筋力、血液中の酸素飽和度、血流量を測定した。また、血漿中の酸化ストレス度と抗酸化力を分析した。60歳代と70歳代では、運動前と比較して運動後に最大努力での大腿屈曲及び伸展筋力に増大が認められた。同様に大腿部の安静時血流量に増大が認められた。60歳代では、運動によって酸化ストレス度の減少が認められた。これらの結果から、年齢が若いほど最大努力による筋力トレーニングの効果が著明に認められること、筋力の増大には血流量の増大が関係していること、筋力トレーニングによって活性酸素の産生が抑制される(酸化ストレス度が低くなる)ことが明らかになった。なお、酸素飽和度と抗酸化力については、年齢、性別、運動の有無による違いは認められなった。今後は、運動期間の長短によりどのような効果の違いが認められるのかを検討したい。