hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人口減少社会における社会・経済政策の立案援助手法の研究

本研究では、システムダイナミックスを用い、2000年、2005、2010年の社会構造推計エンジンを開発し、世界、諸国、日本、都道府県、市区町村の個別のモデルを試作し、クラウドコンピューティングのデータベースに蓄積してきた。これまでの3種の推計エンジンの結果からは、将来の社会構造は驚く程確定的に定まることが明らかになった。この成果を本研究の仮想実施空間であるPost-Max-Network-Workshop(PMN工房)に提供した本研究は平成15年より平成18年にかけて本課題と同一名称で行われた科学研究費補助金基盤研究(B)の継続研究である。この研究は、人類社会が成熟に至る過程で、長期的には社会構造(人口・地勢・社会基盤)が社会機能(産業・経済・文化)を決定している原理を科学的に解き明かすことを目的としている。このために本研究組織で開発された社会構造推計モデル(特許申請中)を基盤に改良を重ねて、2005年モデルを開発することを目標とした。具体的には平成12年度と平成17年度の国勢調査のデータを使用し、2000年モデルによる全都道府県と全市区町村の社会構造推計結果と、2005年モデルの実データとの比較によって、モデルの修正・改良を行った。この成果を本研究の仮想実施空間であるPost-Max-Network-Workshop(PMN工房)に提供したこの研究では,人口減少の始まった2005年に行われた国勢調査の公表結果を利用し,社会構造推計2000年モデルによる都道府県および市区町村の推計結果と照合し,分析して,新しい地域社会構造推計2005年モデルを開発することを最終目標としている.このため1社会構造推計エンジン開発の対象を,国・道州および都道府県・市区町村の3種のサブシステムにわけ,システムダイナミックス言語を用いて新たな応用プログラムを開発した.この開発された応用プログラムを用いて,2005年モデルのプロトタイプを開発し,全世界・東アジア諸国・日本・都道府県の社会構造推計を行った.2新しい社会構造推計エンジンは,標準推計,線形推計,政策変数フィードバック入りの3モデルが作られ,47都道府県を対象として,人口の将来構造の変化に適合するか否かの評価を試み,モデルに改良を加えた.具体的には,死亡関数と,出生関数を理論的に定め,その論理をモデルで具現化し,従来のエンジン出力と実測データとの解離を解消を試みた.3平成14年以来,各種研究費で整備されてきた"Post-Max-Network-Workshop"(PMN工房)が研究の場であるが,これまでの研究で得られたデータベースを外部から利用できるようにするために,科学研究費の採択と共に,一度解消したWebDAV経由のネットワークを再構築し,外部の研究者や行政官が自由に利用できるよう整備が完了した.これを用いて政策研究院内部の大学院生に幾つかの県の市町村モデルを制作させ,推計結果をその市区町村の実情と照らして評価を行った.4この結果,2005年モデルでは,高齢化率28%を超える市町村で合計特殊出生率の減少が止まり,その地域独自に決まる定値となること,移動率が経済規模によって変化することなどが判り,新たなモデル制作の指針が得られた.この研究では、人口減少の始まった2005年に行われた国勢調査の公表結果を利用し、新しい地域社会構造推計2005年モデルを開発することを最終目標としている。このため本年度は、1昨年度開発した日本および都道府県の社会構造推計エンジン2005を市区町村のモデルに拡大し、システムダイナミックス言語を用いて新たな応用プログラムを開発し、これを用いて、2005社会構造推計モデルを、山梨県、香川県、沖縄県の各市町村について作成した。2市区町村の新しい社会構造推計エンジンは、特に将来の経済社会状態の推測から、政策変数を変えた場合に、容易にモデル内にフィードバックがかかるよう、政策変数の割り込み回路を挿入し、分析を行う回路が新しく付け加えられた。この結果、これまでは日本の全体の社会構造の変動と、その中での地域の政策の関わりが十分に分析できなかった欠点を大きく改良でき、政策の立案に点が新しい視点をもたらしうることがわかった。現在、47都道府県と、東京圏の各県、静岡県、岐阜県、長野県の市区町村の人口が将来構造の変化に適合するか否かの評価を試みつつある。3平成14年以来この研究は“Post-Max-Network-Workshop"(PMN工房)を場として、WebDAVの手法で政策モデルの開発を行ってきたが、工房内に張りめぐらされたネットワークによって、データベースの運用者とこのネットワークを利用する政策検討者の間で、コンピュータ相互の討論とモデルの共同開発が可能になるようリモートログイン手法の改良を行った。4この結果,2005年モデルでは、日本の市町村でもそろそろ合計特殊出生率の減少が止まることや、移動率と経済成長の関係を社会構造モデルに導入したことで、社会構造の変動の分析ができるようになった。平成21年度に開発された社会構造推計エンジンCSJ2.2pfに、まず地域の社会・経済機能の諸変量を結びつけるための付加モデルを開発し取り付けた。このモデルは主に都道府県単位で運用されるよう、県民所得と移動率の関係を採用し、都道府県単位で別位相空間にあるように設計した。

都道府県および区市町村の施策課題と地域社会の機能は、相互に位相空間の連関を持つよう、政策分析モデルによるリンクを設け、空間に時間を次元として加えた4次元データとして、地域経済と地域生活基盤の情報を組み込みうる新たな情報フィードバック路を開発した。このエンジンを、高度な高齢社会が招来される結果生ずる、都市特定地域への人口集中と、人口流出による限界集落や限界自治体の動向を分析するために、調査空間を小さくし、モデルに時空間にひろがる社会・経済・文化の変貌を組み込む回路を開発した。このために社会構造推計エンジンに地理情報システム(GIS)を加え、しかも任意の討論場所で電子的にポータルとなった行政データによる議論が可能となるシステム開発の検討を行った。できあがったエンジンとモデルは、クラウドコンピューティングの技術を使い、強力なユーザインターフェイスを加えて、本研究の仮想実施空間であるPost-Max-Network-Workshop(PMN工房)に提供し、研究者相互間のインタラクティブな作業空間モデルを検討し、目下開発中である。これらの結果を一般に公開し、テクノデモクラシーの方法論とすべく、新しいホームページ(http://www3.grips.ac.jp/depopulation/)を開発中である。都道府県単位の社会構造推計2005年モデルに空間に時間を次元として加えた4次元データとして、1990年2004年の出生・死亡・社会移動率の趨勢を諸関数に組み込み推計を行った結果と、2005年2008年のこれら諸関数に組み込んだ場合では大幅に社会構造の推計結果が異なることが判明した。この傾向は日本の出生率が固定或は漸増に転じたことを意味し、さらに、社会移動では首都圏への人口集中と北東から西南への人口移動が起こり始めていることが明らかになり、日本の社会構造が大きく変わる転機を迎えていることが明らかになった。このため2005年基本推計モデルの構造を2010年の国勢調査の結果で修正した社会構造推計2010年モデルを開発する必要が生じた。このモデルの開発のため、平成22年度に終了するプロジェクトについて平成23年度末までの繰越申請を行い、研究を実施した。この結果出された結論は、社会構造の将来が驚く程確定的に定まることであった。ことに、労働力については、15歳から64歳の生産年齢の枠を、10歳高年の25歳から74歳に移動する必要性があることが明らかになった。このような結果を多くの行政官や研究者が利用できるよう、クラウドコンピューティングの技術を使う方法を開発し、フィージビリティ研究を行った。開発したシステムのサインインコードはpolicyssolで、publicfileが公開され、大学院の行政官に使用してもらい実験を行った結果、その有用性は明確になった。使用したAppleのiDiskシステムが、平成24年6月に終了し、iCloudシステムに変更されるため、その対策も講じてある。
マランゴニ対流不安定に関する実験的・理論的研究

シリコン単結晶の製造法の一つであるチョクラルスキ-法に関連して、回転場におけるマランゴニ対流に見られる流動特性につき実験的に研究した。すなわち、内径190mmの円筒を回転盤の上に置き、その中に入れたシリコンオイル表面の外周部分を加熱する一方、中央部分の直径100mmを一様に冷却し、この温度差によって生ずるマランゴニ対流の流動パタ-ンを観察した。この対流は、厳密には密度差に基づくものも含まれるが、表面のみの加熱と冷却であるため、その影響は相対的には小さなものとなっている。回数数(回転角速度)が小さい場合、流れは軸対称を保つが、回転数がある限界を越えると非軸対称の流れとなる。アルミ粉を用いた流れの可視化によると、星型の流動パタ-ンが観察される。本実験では、こうした流れの特性をつかむため、粘性の異なる3種のシリコンオイルを用い、シリコン表面温度差を060°Cに変化、回転角速度を060RPMで変え、また液表面の温度変動を測定した。そして上記流動パタ-ンが非軸対称となる限界の条件を求めた。関連する無次元数はテイラ-数、マランゴニ数、レイリ-数であり、限界曲線は粘度が小さい場合、つまりマランゴニ数が相対的に大きな場合には、マランゴニ数とテイラ-数の間の関係としてよくまとまり、従来得られている二重円筒間の流動の結果と差は見られない。しかし、粘度の大きな、マランゴニ数の小さな場合の結果はそれとはかなり異なったものとなることが判明した。これはシリコン表面冷却部下方の流れが非軸対称流の発生に重要であることを示しており、流動の観察を含め今後の研究課題として残された。
ミトコンドリア型シトクロムPー450依存性オキシゲナ-ゼ系の組織特性と生理機能

副腎皮質ミトコンドリアよりシトクロムPー450scc,シトクロムPー450μβ、NADPHーアドレノフェレドキシン還元酵素、アドレノフェレドキシンをそれぞれ精製し、これらの免疫抗体の作成並びに酵素化学的特性を研究した。特にシトクロムPー450sccはアドレノフェレドキシンが結合することにより、このヘム酵素のヘム近傍の構造変化が著明に起こることを見出した。この結果は、シトクロムPー450sccの酵素活性機構の解析並びに基質であるコレステロ-ル結合の際、ヘム近傍に存在する基質結合部位の構造変化の解析に重要な手がかりを与える。一方、ミトコンドリア型シトクロムPー450sccはアドレノフェレドキシンと結合するが、この結合部位がどこであるかを決定した。同様のことをシトクロムPー450μβについても検討すると、極めて類似性を示す蛋白質の一次構造が認められた。副腎皮質のミクロソ-ムからはシトクロムPー450sccを精製し、酵素化学的性質を見た。加えてこの免疫抗体を作成した。上記のシトクロムPー450アイソザイムの免疫抗体は、脳におけるシトクロムPー450sccの局右部位の決定に使用し、研究を進めている。特にミエリン領域にシトクロムPー450sccの局右が認められた。神経細胞には全く免疫学的反応は認められず、シトクロムPー450sccは局右していないことが分かった。我々は脳以外のミエリン領域についても検討中である。シトクロムPー450scc以外のミトコンドリア型シトクロムPー450であるシトクロムPー450μβやこの関連酵素についても検討している。
外国人生徒の教科学習支援の研究-中学校の学習内容理解と学習意欲の向上を促す支援-

1990年代以降日本の学校現場において急速に増大しつつある外国人生徒の教科学習の支援のあり方について、東京近郊において活動しているNPO団体における活動、および隣接する神奈川県の自治体の公立学校における調査を通して、支援の実態と課題を明らかにした。本研究の目的は、近年急増しつつある外国人生徒の教科学習に対して適切な教科指導の在り方を探ることで、外国人生徒が直面する学習達成と進路決定の問題について解決の方策を示すことにある。これまで外国人生徒に関して、言語教育や適応教育、アイデンティティの維持に重点が置かれ、教科学習そのものについては見過ごされがちであった。しかし長期間滞在する外国人の増加に伴い外国人生徒の学校での学習期間も長期化し、かれらの進学・就職問題が極めて大きな問題となっている。その問題の解決に向けては、単なる教材開発だけでなく教科学習の支援のあり方を検討する必要がある。本研究では問題関心を教科学習に特化し、かれらが学習へのモチベーションを落とすことなく積極的な授業参加が可能となるような学習支援のあり方を検討するものである。平成19年度においては先行研究の検討を進め、外国人生徒が教科学習を進めていく上でどのような課題を抱えているか、問題の把握を進めた。それと同時に外国人生徒の学習実態について、東京都近郊の市を拠点として活動するNPO団体が主催する外国人生徒を対象とした学習会をフィールドとして参与観察を行った。また、神奈川県内の公立小学校・中学校の国際学級にも調査に赴き、国際学級担当者から外国人生徒の学習指導上の問題点等について聞き取り調査を行った。その結果、外国人生徒の教科学習に当たっては、基本的な学習言語の習得が大きな鍵となっており、高校進学においても現段階で十分な対応ができているとは言えない状況にあることが明らかとなった。平成20年度は、19年度の調査を引き続き継続しながら、事例の収集にあたり、外国人生徒に対するより体系的かつ組織的な支援の在り方を明らかにしたい。本研究の目的は1990年代から急激に増加しつつある外国人生徒の教科学習について、適切な教材の運用と支援のあり方を明らかにすることで、外国人生徒が日々直面する学習達成と進路決定の問題に解決の方途を示すことにある。従来、外国人生徒の教育問題については日本語指導や適応教育に関心の重点が置かれてきた。しかし外国人生徒の滞在が長期化し、かれらの進学・就職問題が現実問題として生じつつある中で、日本語指導の問題にしても適応指導の問題にしても、外国人生徒自身の教科学習の問題を根本的に解決することが極めて重要であると考えられる。こうした問題に対しては、単なる教材開発だけでなく、かれらの学習をいかに支えるのかという観点から検討する必要がある。本研究では東京都町田市において活動するNPOの学習会と神奈川県大和市の公立小学校の国際教室においてフィールド・ワークを行いながら、外国人生徒の教科学習の様態について考察した。東京都町田市のNPOは、週1回学習会を開催しており、そこに学ぶ子供たちは進路選択(特に中学卒業後)に対して大きな困難を抱えている場合がほとんどである。そうした困難に対して日本からの「離脱」を選択する生徒や、学習1内容が理解できていると「装う」ことで問題の回避を図ろうとする生徒が見られた。そして、こうした生徒たちの選択に対して、当のNPOの対応には一定の限界があることが明らかになった。今後外国人生徒の学習環境を整えるという観点からは今後学校やNPO間の連携が求められる。中学校の学習内容理解という観点から、小学校における基礎の定着は欠かせない。そのため今年度は特に小学校における外国人児童の学習についても注目し、そのためのフィールド・ワークも行った。外国人児童生徒に対する対応は学校によって極めて多様で、日本語指導を目的とした国際教室の位置づけも多様である。ある大和市公立小学校の国際教室は当初極めて周辺的なものであったが、国際教室担当者の働きかけによってそのあり方が大きく変わることが明らかとなった。しかし、学校においても外国人児童生徒の学習環境は不十分で、教材やカリキュラム開発において依然として多くの課題を抱えていることが明らかとなった。
超音波によるナノカーボンの水中合成

フラーレン・カーボンナノチューブの水中超音波合成を目指し、本年度は以下の3つの観点より研究を進めた。1.ベンゼン水溶液およびアセチレン水溶液への超音波照射による生成物の同定ベンゼン・アセチレン水溶液への超音波照射で、不溶性のスス状物質が析出し、そのTEM観察から、固体はナノオーダーの微粒子が凝集したもので、一部グラファイト化していることがわかった。さらに、それをラマン分光し、生成物のラマンスペクトルは活性炭と非常によく似たピークを示し、低結晶性の炭素材料であることがわかった。また、赤外吸収スペクトルにより、固体中にフェニル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、メチル・メチレン基を持つ物質が含まれることがわかった。2.異なる炭素源による生成物および中間生成物の比較水中合成における炭素の供給方法を、溶解度以下の微量ベンゼンによる液体での供給およびアセチレンガスによる水上気体での供給と2通りの方法で行い、その生成物および中間生成物を比較した。その結果、析出固体は、TEM観察、ラマンスペクトル、赤外スペクトルとも大きな違いはなく、炭素源に大きく依存しないことがわかった。一方、中間生成物の分析により、初期生成物に違いはあるが、時間経過とともに同様の反応経路をたどることが示唆された。なお、ベンゼンではビフェニルが多く生成したが、アセチレンでは検出されなかった。3.異なる音場および媒質による超音波合成反応の比較検討有機溶媒では20 kHzのホーン型(進行波音場)で、水溶液では200 kHzの洗浄器型(定在波音場)で固体ススが生成されるが、それと逆の媒質と装置の関係では、数十時間の照射後もほとんど変化が見られなかった。さらに、20 kHzの洗浄器型を比較し、炭素固体生成が周波数への直接的な依存ではなく、音場によるキャビテーション・ダイナミクスの変化に大きく依存していることがわかった。ナノカーボンの超音波合成について、本年度は以下に示す3つの観点から研究を行った。1.有機溶媒中のフラーレン超音波合成の追試と異なる音場による反応効率の検討液体ベンゼンへの超音波照射によるフラーレンC_<60>の合成実験を追試した。その結果、固体は析出したが、質量スペクルにC_<60>は確認できなかった。高速液体クロマトグラフでの分取・精製が必須であるとの情報を得て、購入予定備品を変更して分取装置(フラクション・コレクター)を購入した。分取にはシステムコントローラーも必要であるため、次年度に購入次第、C_<60>の確認を行う予定である。また、この系について異なる音場条件の下で実験を行った。その結果、20kHzの超音波ホーン(進行波音場)では固体が析出したが、200kHzの定在波音場では何の変化も見られなかった。2.水中のナノカーボン超音波合成の検討微量濃度ベンゼン水溶液への超音波照射を行い、ナノカーボンの合成条件を検討した。水溶液は照射後数分で黄色に変化し、数時間後には固体が析出した。透過型電子顕微鏡観察により、固体はグラファイトのナノ粒子が凝集した形態だとわかった。また、質量スペクトル分析により、C_<60>の質量付近にピークを示す巨大分子が含まれていることが明らかになった。水溶液中では、有機溶媒と逆に、20kHzホーンでは何の変化も起こらず、200kHz定在波音場でのみ固体が析出した。また、ベンゼン濃度が低いほど固体の析出時間が早かった。3.ガスを炭素源とする水中ナノカーボン超音波合成の検討水中のナノカーボン合成実験に際し、一切の有機溶媒を使用せずに、ガスからの固体カーボン生成を検討した。その結果、アセチレンガスを用いると、ベンゼン水溶液と同様に固体カーボンが得られることを明らかにした。アセチレンとともに希ガスを加えることで、固体の析出時間およびナノ粒子の粒子サイズが変化した。3.異なる音場および媒質による超音波合成反応の比較検討

有機溶媒では20 kHzのホーン型(進行波音場)で、水溶液では200 kHzの洗浄器型(定在波音場)で固体ススが生成されるが、それと逆の媒質と装置の関係では、数十時間の照射後もほとんど変化が見られなかった。さらに、20 kHzの洗浄器型を比較し、炭素固体生成が周波数への直接的な依存ではなく、音場によるキャビテーション・ダイナミクスの変化に大きく依存していることがわかった。
ヒト肺動脈内皮細胞・平滑筋細胞特異的マーカーの探索と疾患特異的iPS細胞への応用

これまで明らかにされてきた網羅的遺伝子発現プロファイルを比較し、有意に肺血管細胞にて発現上昇している遺伝子をピックアップし、それらの中で、その遺伝子がコードするタンパク質を認識する特異的抗体が市販で利用可能である遺伝子を選びだした。まずは、それぞれの候補遺伝子について、ヒト肺組織凍結切片を用いて、免疫組織染色にて発現の有無を実際に確認した。まず、肺血管内皮細胞特異的マーカー候補として同定した遺伝子A,B,Cの3種については、実際にヒト肺組織における肺血管内皮細胞で発現していることが確認できた。しかし、ヒト体血管内皮細胞でも発現していることが確認され、染色濃度の違いは認められるものの有用なマーカーとしての利用は困難であると考えられた。一方で、肺血管平滑筋細胞特異的マーカー候補として同定された遺伝子X,Yがコードするタンパク質はヒト肺組織を用いた免疫組織染色では、染色が確認できなかった。遺伝子Zについては、体動脈でも発現が確認されたため、マーカーとしては利用不可能であった。次に、ヒト肺動脈組織と体動脈組織からRNAを抽出した、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqを行い、網羅的な発現プロファイルの比較を行った。これらの中でも、有意に発現の異なる遺伝子がピックアップされ、それらにおいて肺血管と体血管での免疫組織染色により、血管内ので発現パターンの特定と、有意に差のある免疫組織染色結果が得られるかどうかを、現在検証している。現在利用可能である肺血管内皮細胞と体血管内皮細胞の網羅的遺伝子発現プロファイルと、肺血管平滑筋細胞と体血管平滑筋細胞の網羅的遺伝子発現プロファイルについて、コンピュータ上で比較し、有意に肺血管細胞にて発現上昇している遺伝子をピックアップした。それらの中で、これまでの発現部位報告から有望そうである遺伝子を選択し、さらにそれらの中から、その遺伝子がコードするタンパク質を認識する特異的抗体が市販で利用可能である遺伝子を選びだした。それぞれ、肺血管内皮細胞と肺血管平滑筋細胞について、まずは候補遺伝子を1つずつ選びだして、ヒト肺組織凍結切片を用いて、免疫組織染色にて発現の有無を実際に確認した。まず、肺血管内皮細胞特異的マーカー候補として同定した遺伝子Xがコードするタンパクについては、実際にヒト肺組織における肺血管内皮細胞で発現していることが確認できたが、ヒト体血管内皮細胞でも発現していることが確認され、いくぶんか染色の濃度は薄いものの、真のマーカーとして適切であるかどうかは疑問の残る結果であった。一方で、肺血管平滑筋細胞特異的マーカー候補として同定された遺伝子Yがコードするタンパク質は、実際にヒト肺組織を用いた免疫組織染色を行うと、染色が確認できず、現在最適な染色条件を検討中である。一方、ヒト肺組織から、肺血管をレーザーマイクロダイセクションにて選択的に回収し、そこからRNAを抽出した。現在マイクロアレイによる遺伝子発現解析を行っている。実際に発現プロファイルについて比較検討を行い、いくつかの候補同定までは進捗している。まず、肺血管内皮細胞特異的マーカー候補として同定した遺伝子A,B,Cの3種を同定したが、それらがコードするタンパクについては、実際にヒト肺組織における肺血管内皮細胞で発現していることが確認できたが、ヒト体血管内皮細胞でも発現していることが確認され、いくぶんか染色の濃度の違いは認められるものの、真のマーカーとして適切であるかどうかは疑問の残る結果であった。一方で、肺血管平滑筋細胞特異的マーカー候補として同定された遺伝子X,Yがコードするタンパク質は、実際にヒト肺組織を用いた免疫組織染色を行うと、染色が確認できなかった。また、ヒト肺組織から、肺血管をレーザーマイクロダイセクションにて選択的に回収し、そこからRNAを抽出したが、いくつかのサンプルはマイクロアレイによる遺伝子解析には不十分なクウォリティであるため、RNAのクウォリティを上げる工夫を行っている。いくるかの候補遺伝子を同定はしているものの、真のマーカーとして有用なタンパクをコードする遺伝子には現状では未だたどり着けていないため。網羅的遺伝子発現解析にたどり着けなかったぶん、研究予算の繰越しを行い次年度に使用する予定である。

一方で、肺血管平滑筋細胞特異的マーカー候補として同定された遺伝子X,Yがコードするタンパク質はヒト肺組織を用いた免疫組織染色では、染色が確認できなかった。遺伝子Zについては、体動脈でも発現が確認されたため、マーカーとしては利用不可能であった。次に、ヒト肺動脈組織と体動脈組織からRNAを抽出した、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqを行い、網羅的な発現プロファイルの比較を行った。これらの中でも、有意に発現の異なる遺伝子がピックアップされ、それらにおいて肺血管と体血管での免疫組織染色により、血管内ので発現パターンの特定と、有意に差のある免疫組織染色結果が得られるかどうかを、現在検証している。今後は、さらに検索範囲を拡げ、いくつかのマーカー候補について抗体を購入して、免疫組織染色にて特異性を確認していく予定である。レーザーマイクロダイセクションを用いた遺伝子発現プロファイリングについても、マイクロアレイで確認し、多方面から候補遺伝子についてピックアップしていく。ヒト肺組織をから、レーザーマイクロダイセクションと、single-cell cDNA合成に用いられる質の高い微量RNAの増幅技術を用いて、高品質のcDNAライブラリを作成する。細小肺動脈から得られる細胞数は少なく、それを平滑筋細胞成分と内皮細胞成分に分離することによって、よりRNAの量と質の低下を招いているため、マスとしての比較を体動脈血管細胞との間で行うことも考慮している。また最近得られた別のヒト検体も用いることで、保存状態が異なるサンプルからのより質の高いRNAの回収を試みる。質の良いサンプルが一定量以上得られれば、網羅的な遺伝子発現解析にかかり、目的の遺伝子の同定を試みる予定である。(理由)網羅的遺伝子解析に必要な質と量のRNAサンプルが取れなかったため、遺伝子発現解析に遅延が生じた。(使用計画)次年度に、より多くの質の高いRNAサンプルを採取することで、解析に用いる。
中世後期〜近世における宮座と同族に関する研究-主に丹波国山国荘地域を例に-

本研究では、丹波国山国荘地域(現京都市右京区京北)を主なフィールドとし、他の地域の事例にも目配りをすることにより、中世後期近世の畿内及びその周辺の地域において、村の宮座と百姓の同族組織とはいかなる関係にあったか、また、両者の関係を機軸とする村落類型は、どのようなものとして把握できるか、といった問題の解明をめざした。そして、個人あるいは個々の家を単位とする宮座論とは異なる、同族組織を単位とした宮座論の構築をはかった。そのために、以下の諸点について調査・研究を行ない、一定の成果を得た。1.山国荘本郷地域の旧鳥居村の鳥居家文書と山国神社文書について、文書目録を作成した上で写真撮影し、宮座と同族に関わる史料をリストアップ(データベース化)した。また、旧鳥居村の辻家文書については文書目録を作成し、旧塔村の高室家文書については概要調査を実施した。2.山国荘地域の総鎮守であった由国神社の宮座の実態について、山国神社文書や鳥居家文書、辻家文書を用いて検討を加えた上で、同神社の宮座と同族の関係を解明した。3.京都府亀岡市の旧川関村と旧山階村、丹南市の旧日吉村における、同族を基礎とした宮座組織に関する民俗学の研究成果を学び、山国荘地域との比較検討を行なった。4.山国荘枝郷地域の旧黒田宮村春日神社の宮座と、旧上黒田村春日神社の宮座について、両神社の所蔵文書を中心に検討を加えた上で、両神社の宮座と同族の関係を解明した。5.山国荘地域における、宮座と同族を基盤とした村落類型に関する論文を執筆した。本研究は、丹波国山国荘地域(現京都市右京区京北)を主なフィールドとし、他の地域の事例にも目配りをすることにより、中世後期近世の畿内及びその周辺の地域において、村の宮座と百姓の同族組織とはいかなる関係にあったかという問題の解明を目指す。そして、個人あるいは個々の家を単位に構想されていた従来の宮座論とは異なる、同族組織を単位とした宮座論の構築をはかる。そのために本年度は以下の作業を行なった。1.山国荘本郷鳥居村の鳥居家文書と山国神社文書の仮目録を作成した。その上で、宮座や同族関係の文書を中心に、それ以外の文書も含めて、文書をデジタルカメラで撮影した。2.山国荘地域の総鎮守であった山国神社の祭祀組織について、聞き取り調査を実施した。また、山国神社の宮座の中で別格の位置を占めた有力百姓鳥居家の同族組織を取り上げ、山国神社の宮座と百姓の同族組織との関係を探った。3.京都府亀岡市の旧馬路村における、同族を基礎とした宮座組織に関する民俗学の研究成果を学び、山国荘地域との比較検討を行なった。4.鳥居家文書、山国神社文書の中から、宮座と同族組織に関係する史料をリストアップし、データベース作成するための基礎作業を行なった。5.年に2回(8月と11月)研究会を開催し、調査・研究の成果を全体で共有した。本研究は、丹波国山国地域(現京都市右京区京北)を主なフィールドとし、他の地域の事例にも目配りをすることにより、中世後期近世の畿内及びその周辺の地域において、村の宮座と百姓の同族組織とはいかなる関係にあったかという問題の解明を目指す。1.山国荘本郷旧鳥居村の辻家文書の仮目録を作成した。2.旧鳥居村の鳥居家文書と山国神社文書について、文書をデジタルカメラで撮影した。

3.山国本郷旧塔村の高室家文書の概要調査を行なった。4.山国地域の総鎮守であった山国神社の宮座の実態について、同神社の文書や鳥居家文書、辻家文書を用いて検討を加えた。5.京都府亀岡市の旧川関村と旧山階村、丹南氏の旧日吉村における、同族を基礎とした宮座組織に関する民俗学の研究成果を学び、山国地域との比較検討を行なった。6.山国荘枝郷旧下黒田村と旧黒田宮村の鎮守春日神社の宮座と、旧上黒田村の鎮守春日神社の宮座の実態について、両神社の所蔵文書を用いて検討を加えた。7.年に3回(5月、7月、11月)研究会を開催し、調査・研究の成果を全体で共有した。8.山国地域の宮座の構造と村落類型に関する論文を執筆した。本研究は、丹波国山国荘地域(現京都市右京区京北)を主なフィールドとし、他の地域の事例にも目配りをすることにより、甲世後期近世の畿内及びその周辺の地域において、村の宮座と百姓の同族組織とはいかなる関係にあったかという問題の解明を目指す。そして、個人あるいは個々の家を単位とする宮座とは異なる、同族組織を単位とした宮座論の構築をはかる。そのために今年度は以下の作業を行なった。1.山国荘本郷旧鳥居村の鳥居等家文書と山国神社文書の写真のうち、不鮮明なものを撮り直す.また、前回得た科研費で調査塗復なった、山国荘枝郷旧黒田3ケ村の諸家文書のうち、宮座と同族関係のものをリストアップし、写真撮影をする。2.枝郷旧黒田宮村の西家、旧下黒田村の井本家の同族組織について、民俗調査を実施する。3.近隣の川関(亀岡市)と日吉(丹南市)の宮座調査を行ない、宮座と同族の関係について検討する。4.鳥居等家文書目録と山国神社文書目録の確定版を完成させる。それをもとに、宮座と同族関係の史料をピックアップし、データベース化の作業を進める。5.年に3回(5月、8月、11月)研究会を実施し、報告書の執筆に向けた研究成果の集約をはかる。6.3年間の研究成果を踏まえて、研究報告書をまとめる。
関節リウマチハンドセラピーの治療効果評価用シミュレーション機能モデルの開発

関節リウマチは免疫系の異常による関節炎から,手指変形などの機能障害を引き起こす疾患である.ハンドセラピーによるリハビリテーションは最も低リスクの治療法であるが,継続的な施術を必要とする.しかし,患者の通院困難(身体的,金銭的)やセラピストの人手不足といった問題があった.そのため,自宅でも可能な中手指節(MP)関節亜脱臼用リハビリテーション装置の開発が考案された.この開発に当たり,ハンドセラピーをバイオメカニクス的な視点から,その力学を解析することが必要となった.本研究ではハンドセラピーをモーションキャプチャーと指先力センサで計測し,その計測値から関節のリハビリ効果を評価するモデルを考案した.日本には,約80万人の関節リウマチ患者がいるとされ,手指の症状では指の変形や脱臼が起きる.治療にはハンドセラピーによるリハビリがあるが,それを行うセラピストの数は不足している.先行研究において,初期の関節リウマチの症状である母指の中手指節(MP)関節の亜脱臼をリハビリする装置が開発された.これは空気圧アクチュエータにより治療を行う装置であり,これを用いて,患者5人の内,4人で成功している.この装置でのリハビリをよりハンドセラピーによるリハビリに近づけるためには,実際のリハビリ時のセラピストが与える力の大きさや作用点の計測が必要である.そのため,リハビリを計測する手段を提案し,第一段階として,実験者(セラピストでない医師の指導を受けた者)が健常者を対象に提案した計測法にてリハビリの模擬動作計測を行った.以下に本研究で得られた結論を示す.(1)ハンドセラピーによるリハビリ動作の計測法を提案した.(2)提案した方法により,健常者に対して,力の大きさや作用点位置,押し上げ量が計測できた.(3)牽引ありのリハビリ動作は牽引なしに比べ,リハビリ効果が高いことが得られた.(4)健常者で算出したリハビリ力は患者でも有効であると考えられ,装置にて再現可能である.整復の際患部に与えられる力の大きさと作用方向を解明し,バイオメカニクスの視点からリウマチ治療過程の力学モデルを構築して,セラピストが経験的に習得している技能と治療手法の定量化をはかることを目的として,セラピストの施術にバイオメカニクス的な視点を導入し,リウマチのシミュレーション機能モデルを開発した.本研究では以下の結論を得た.1ハンドセラピーを計測し,指モデルおよび作用ベクトルを算出し,3次元空間上での再構築を行った.2リハビリ動作中における関節の動きをバネ一要素でモデル化し,そのバネ定数は被験者ごとに異なる値を示し,関節の硬さの指標として用いることができる.以上のように,健常者ではあるが,指先力センサを用いた計測により作用力の大きさを,運動計測によって作用力の方向を同時計測し,3次元ベクトル図を用いて拇指,示指,中指が発生する作用力を時刻歴でバイオメカニクス的視点から運動学的かつ定量的にモデル化できた.関節リウマチは免疫系の異常による関節炎から,手指変形などの機能障害を引き起こす疾患である.ハンドセラピーによるリハビリテーションは最も低リスクの治療法であるが,継続的な施術を必要とする.しかし,患者の通院困難(身体的,金銭的)やセラピストの人手不足といった問題があった.そのため,自宅でも可能な中手指節(MP)関節亜脱臼用リハビリテーション装置の開発が考案された.この開発に当たり,ハンドセラピーをバイオメカニクス的な視点から,その力学を解析することが必要となった.本研究ではハンドセラピーをモーションキャプチャーと指先力センサで計測し,その計測値から関節のリハビリ効果を評価するモデルを考案した.平成26年度は,拇指亜脱臼症状を伴うリウマチ症状の計測手法の確立と精度検証を実施する計画であった.健常者に対する検証であるが,14名に対して実験を行い,関節牽引の有効性を実証するとともに,整復力の大きさ,作用点位置,実際の押上量を計測することができた.提案した指の運動計測手法により,関節の変位量と作用力が定量的に計測できたため,関節の剛性を推定することが可能となった.この計測データを元に,次年度計画しているシミュレーションプログラムSIMMによるモデル化を実施することが可能である.現在,SIMMのハンドモデルを構築中で有り,関節剛性として,推定された剛性値を利用することができる.罹患者に対する計測はできなかったが,おおむね計画通りに推移している.機械工学任意の関節まわりに解剖学的走行と一致するように筋要素を組み込んだ筋骨格モデルを用いて,リウマチハンドセラピーのシミュレーション機能モデルを構築する.Hillタイプの筋要素には筋の生理学的な特性(力-長さ関係,力ー速さ関係,最大発生筋張力,筋活性度など)が組み込まれており,筋張力とモーメントアームの外積である筋モーメントの総和がその関節の筋に由来するモーメントとなる.この筋骨格モデルでは逆動力学解析で得られた関節モーメントから,筋に由来するモーメントや各筋にはたらく筋張力を推定できる.

このモデルを用いるとすべての筋張力を物理・数学的手法で推定することが可能であり,「亜脱臼」状態を表現するために最も重要な筋張力を考慮した関節間力を算出できる.実験結果とシミュレーション結果を比較することによって,リウマチの諸症状に対するリウマチハンドセラピーのシミュレーション機能モデルの精度を検証する.有効性が確認されれば,機能モデルを用いてリウマチの治療効果の定量的評価とともに,治療法の体系化が可能となる.次年度に,各指の運動を含む「手の運動計測システム」の試作を検討している.加速度,ジャイロ,地磁気を一体化した最新ICチップの購入が本年度間に合わなかったため,次年度に繰り越し,試作費に充当する.「手の運動計測システム」の試作費および,搭載予定のCPUからのインターフェイス用ソフトウェアの開発費用に充当する.
潜熱蓄熱輸送によるコンビナートの再構築及び超広域熱輸送システムの開発

1)実現可能なコンビナートモデルの開発製鉄所内のシステム解析を検討した結果として、廃熱を有効利用可能な新規製鉄システムを提案し、その可能性を調査した。製鉄所では,コークス製造過程において、高温のタール含有COGが副産されるが、熱回収できず、冷却によりCOGとタールに分離している.一方、高品位炭、鉱石の枯渇が深刻であり、低品位鉱石の有効利用法確立が切望されている。本研究では、COGのタールを化学気相浸透法(CVI)により低品位多孔質鉱石細孔内へ析出させ,炭素含有部分還元鉱を製造するCVI製鉄法を提案し、熱・物質シミュレーションにより,CVI製鉄法を用いた場合の鉄鉱石還元に利用するコークス量(Reducing Agent Ratio : RAR,単位: kg-cokes/t-pig iron)削減効果及びシステム成立条件を調査した.本提案のCVI製鉄法はCOG廃熱を利用してタールを多孔質鉄鉱石に炭素として転換可能である.また,COG中に含まれる水素,一酸化炭素,メタン等の還元性ガスにより,鉄鉱石中の酸化鉄を部分的に還元する.従って,COG廃熱とタールの化学エネルギーを用いた炭素,鉄鉱石の複合材料が製造できる。解析の結果、本提案システムはRARを最大12%削減可能であった。2)潜熱熱蓄熱材の過冷却制御法の開発過剰な過冷却は、潜熱放熱時の放出潜熱量の低下を引き起こす。また、潜熱蓄熱材の蓄放熱温度は、使用材料に固有の物性値であり、幅広い温度域を持つ廃熱回収へ適用する場合、多数の潜熱蓄熱材が必要となる。本研究では、ナノオーダーの多孔質材料に潜熱蓄熱材を含浸担持させることで、潜熱蓄熱材の過冷却度及び相変化温度を制御可能であることを見出した。特に、細孔径を小さくするほど、潜熱蓄熱材の融点は低下し、多孔質材の細孔により、融点を自在に制御可能であった。潜熱蓄熱とは物質の相変化時の潜熱を用いた蓄熱法で、高密度蓄熱、一定温度での蓄放熱が可能である。本研究では、1)直接接触型潜熱蓄熱装置の伝熱促進及び蓄熱材の凝固形態の観察を目的とした熱交換実験を実施、及び2)低温廃熱利用型氷輸送システムを提案、その可能性調査を実施した。1)ではエリスリトール(融点118°C、潜熱量340kJ/kg)を潜熱蓄熱材として用いて、蓄熱材堆積高さ及び流入熱媒体流量が直接接触型潜熱蓄熱装置における熱交換速度に及ぼす影響を調査した。その結果、蓄熱材堆積高さが熱交換速度に及ぼす影響は小さいが、流入熱媒体流量にほぼ比例して熱交換速度が増大することを明らかにし、熱媒体流量増大による高速熱交換の可能性を示唆した。また、可視化装置を用いた実験では、放熱初期中期には凝固蓄熱材粒子が蓄熱槽底部に堆積し、流入熱媒油を蓄熱材層中に分散させ、熱伝達率を向上させる効果があることを明らかにした。2)では廃熱源に熱駆動型冷凍機を設置し、200°C以下の低温廃熱投入により氷を製造し、民生へと輸送、冷熱を供給する低温廃熱利用型氷輸送システムを提案するとともに、従来の化石燃料燃焼型冷熱供給システム及び熱輸送システムに対する提案システムの優位性を投入エネルギー量;INH、エクセルギー損失量;EXL及びCO_2排出量;ECO_2の観点から評価じた。その結果、冷凍機の成績係数に関わらず提案システムは従来システムより少ないINH、ECO_2を可能とするシステムであることがわかった。また、EXLに着目すると、成績係数が0.57以上の時他のシステムよりもEXLが少ないシステムが成立することを明らかにした。また、輸送距離50km以上においても従来システムよりEXLが小であった。即ち、本提案システム適用することで、従来システムよりINH、EXL、ECO_2を大幅に削減可能かつ長距離熱輸送可能なシステムが成立することが明らかになった。本年度の成果は以下の通りである。1)直接接触式潜熱蓄熱熱交換器の熱交換性能予測モデルの開発潜熱蓄熱とは相変化物質(Phase Change Material :PCM)の固液相変化時の潜熱を利用して高密度に蓄放熱する技術である。PCMと熱媒体との直接接触熱交換は高速熱交換の点で有利であるが、その構造上、熱交換性能の予測が困難であった。本研究では直接接触式潜熱蓄熱熱交換器の放熱性能を予測する簡易モデルを作成した。その結果、最重要項目である潜熱放熱時間、潜熱放熱温度の点で実験値と整合性のあるモデルの開発に成功した。本研究の成果により、PCM、熱媒体、蓄熱槽形状等から直接接触式潜熱蓄熱熱交換器の熱交換性能予測が可能となった。2)環境温度の変化を考慮したエクセルギー評価コンビナートの再構築にはエネルギーと物質の流れを一括して定量的に評価する指標の導入が不可欠である。本研究ではエクセルギーに着目した。エクセルギーは通常環境温度を25°C一定として評価する。しかし、現実的には、季節、分野等によって環境温度は変化し、その影響を考慮する必要がある。本研究では環境温度の変化を考慮したエクセルギー評価を提案した。その結果、従来法では現れなかった価値の定量化が可能となった。3)潜熱蓄熱材としてのエリスリトールの過冷却特性調査PCMの過冷却現象利用により、長期間の熱貯蔵が可能となる。

しかし、過冷却現象が系統的に整理された報告は皆無である。そこで本研究では、温熱供給用PCMとして有望であるエリスリトール(融点118°C、潜熱量340kJ/kg)の熱分析を実施し、過冷却特性を調査した。その結果、アルミニウム容器上でエリスリトールは約7°C程度まで過冷却することが明らかとなった。この結果は過冷却状態でエリスリトールを常温でも保存可能であることを意味し、エリスリトールによる長期間熱貯蔵の可能性を示唆した。1)実現可能なコンビナートモデルの開発製鉄所内のシステム解析を検討した結果として、廃熱を有効利用可能な新規製鉄システムを提案し、その可能性を調査した。製鉄所では,コークス製造過程において、高温のタール含有COGが副産されるが、熱回収できず、冷却によりCOGとタールに分離している.一方、高品位炭、鉱石の枯渇が深刻であり、低品位鉱石の有効利用法確立が切望されている。本研究では、COGのタールを化学気相浸透法(CVI)により低品位多孔質鉱石細孔内へ析出させ,炭素含有部分還元鉱を製造するCVI製鉄法を提案し、熱・物質シミュレーションにより,CVI製鉄法を用いた場合の鉄鉱石還元に利用するコークス量(Reducing Agent Ratio : RAR,単位: kg-cokes/t-pig iron)削減効果及びシステム成立条件を調査した.本提案のCVI製鉄法はCOG廃熱を利用してタールを多孔質鉄鉱石に炭素として転換可能である.また,COG中に含まれる水素,一酸化炭素,メタン等の還元性ガスにより,鉄鉱石中の酸化鉄を部分的に還元する.従って,COG廃熱とタールの化学エネルギーを用いた炭素,鉄鉱石の複合材料が製造できる。解析の結果、本提案システムはRARを最大12%削減可能であった。2)潜熱熱蓄熱材の過冷却制御法の開発過剰な過冷却は、潜熱放熱時の放出潜熱量の低下を引き起こす。また、潜熱蓄熱材の蓄放熱温度は、使用材料に固有の物性値であり、幅広い温度域を持つ廃熱回収へ適用する場合、多数の潜熱蓄熱材が必要となる。本研究では、ナノオーダーの多孔質材料に潜熱蓄熱材を含浸担持させることで、潜熱蓄熱材の過冷却度及び相変化温度を制御可能であることを見出した。特に、細孔径を小さくするほど、潜熱蓄熱材の融点は低下し、多孔質材の細孔により、融点を自在に制御可能であった。各項目共に当初計画した事項は順調に進展している。更に、環境温度の変化を考慮したエクセルギー評価等、当初計画には無かった新しい概念を提案、検討し、知見を得た。以上より、当初の本研究は現在のところ、当初の計画以上に進展している。次年度は本研究の最終年度となる。まず、次年度前半期は特に過冷却利用型潜熱蓄熱システムに関する基礎データを収集する。一方、後半期ではそれまでの成果を元に、本研究で提案した各システムの総合評価を精力的に実施する。当初予定では、室蘭・苫小牧地区に限定したシステム解析を実施する予定だったが、より一般的、汎用性の高いデータベース構築のため、モデル一貫製鉄所のシステム解析、システム再構築を実施する。
SiO_2薄膜に埋め込まれた金属・半導体ナノ結晶の電気伝導特性に関する研究

本研究は、ナノメーターサイズの粒子を用い、室温付近の高温でクーロンブロッケードやクーロンステアケースといった単電子トンネリング現象を示す構造を作製することを目的としています。これまでに、同時スパッタリング法により、Au,Ag,Ge,Si等のナノメーターサイズの結晶を埋め込んだSiO_2薄膜を作成し、その断面方向の電流-電圧特性について研究を行ってきました。本年度は、以下の2つのテーマについて研究を行いました。(1)ナノ結晶のサイズを小さくすることにより、単電子トンネリング現象の発現する温度を高くする。(2)Siナノ結晶へ不純物(P)のドーピングを行い、単電子トンネリング現象への影響を調べる。(1)のテーマに関しては、Siナノ結晶のサイズを2nm程度まで小さくすることにより、室温付近でもクーロンステアケースを示す試料を作成することに成功しました。(2)のテーマに関しては、Pをドーピングすることにより、ドーピングしていない場合に比べて非常に単純で明瞭なクーロンステアケースが現れることを明らかにしました。この原因として、Pドーピングにより、ナノ結晶中に十分な数の自由電子が供給されたこと(Pドーピングを行っていない場合は、ナノ結晶中の自由電子の数はほとんど0であると考えられる)及び、ナノ結晶とSiO_2マトリックスの界面の欠陥が減少すること(発光測定より界面のダングリングボンドの減少を確認)を考えています。
日本で働くベトナム人看護師、介護福祉士、その候補生に対する有効な認知症教育の検討

本研究では、ベトナムでの看護教育機関の教員と共同で、日本で働くベトナム人看護師や介護福祉士、ならびに看護・介護の教育機関に在籍するベトナム人学生を対象に認知症に関する認識調査を実施する。また、同教育機関の教職員に対して、ベトナム人学生に対する認知症教育に関しての面接調査を実施する。それらの調査結果をもとにベトナムの看護教育機関において、認知症に関する集中講義を実施し、その教育効果を検証する。以上をふまえ、最終的には日本で働くベトナム人看護師・介護福祉士の教育やベトナムにおける高齢者看護学教育について提言を行う。
水泳力学シミュレータ・筋骨格モデル・GAの統合による自由形最速泳フォームの解明

1.一昨年度構築した,泳者の全身運動および骨格筋の筋活動状態を測定する測定システムを用い,3名の一流大学スイマーの被験者について実験を行った.2.昨年度開発した,測定された全身運動データを筋骨格シミュレータへの入力データに変換するアルゴリズムを用い,測定データをシミュレータに入力し,筋骨格シミュレーションを行った.3.シミュレータによる解析結果と,実験により測定した筋活動状態を比較した結果,平泳ぎにおいては全身の主要筋の筋力発揮タイミングがシミュレーションと実験で良く一致する傾向が得られた.ただし,下肢のキックにおける引きつけ時や,バタフライにおけるダウンキックにおいて,両者がやや異なる傾向を示した.これは関節の受動抵抗がモデル化されていなかったためであることが判明した.4.上記の問題点に対し,シミュレータに関節の受動抵抗のモデルを組み入れる改良を施したところ,改良したシミュレータによる解析結果は実験結果とより良く一致し,シミュレータの改良の妥当性が示された.5.改良された筋骨格シミュレータを用いて,自由形(クロール)における上肢運動の関節角の範囲において,各筋が発揮しうる筋力から,関節トルク特性を算出した.そして上記の関節トルク特性を,水泳力学シミュレータに組み入れ,さらに最適化をGA(Genetic Algorithm)で行う,統合シミュレータを開発した.6.開発した統合シミュレータを用いて,自由形における最速泳フォームを求めた.その結果,比較的現在の競泳におけるフォームに近い結果が得られた.筋力発揮特性まで考慮し,最適化計算により最速フォームを求めることに成功したのは世界初の画期的な成果である.7.以上までの内容について,1件の雑誌論文にその成果が掲載され,1件の国内会議で講演発表を行った.1.研究代表者らがこれまでに開発した水泳力学シミュレータと,市販の筋骨格モデル解析ソルバーとの統合シミュレータを開発した.具体的にはまず,水泳力学シミュレータの人体寸法データを,筋骨格モデル解析ソルバーの人体寸法データに変換するスケーリングアルゴリズムを構築した.次に水泳力学シミュレータの関節運動データを,筋骨格モデル解析ソルバーのデータに変換するアルゴリズムを構築した.そして,水泳力学シミュレータより得られる,全身に働く流体力を筋骨格モデル解析ソルバーに代入し,水泳時の筋骨格シミュレーションを,クロール,平泳ぎ,背泳ぎ,バタフライの4泳法すべてについて行なった.さらに,上記のデータ変換アルゴリズムを自動化し,水泳力学シミュレータと筋骨格モデル解析ソルバーの統合化も実現した.2.先行研究でのクロール泳時の筋電測定結果とシミュレーション結果とを比較したところ,定性的に良い一致が見られ,本シミュレータの定性的妥当性が確認された.3.筋骨格モデル解析とは別個に,水泳力学シミュレータにGA(遺伝的アルゴリズム)を組み込み,試験的な最適化計算を行なった.最適化の目的関数としては泳速度と推進効率とし,クロール泳動作の一部(水中をかいている間のみ)を最適化の対象とした.また最適化の制約条件としては,筋骨格モデル解析のかわりに,単純に関節トルクの上限を設けた.最適化計算の結果,従来にない特徴を有する泳フォームが得られたが,本結果の詳細な考察および検証は次年度以降の課題である.4.以上までの内容を3篇の国内会議論文にまとめ,講演発表を行なった.1.回流水槽中における泳者の全身の運動および骨格筋の筋活動状態を測定する測定システムを構築した.具体的には,まず運動の測定については,泳者にマーカーを貼付し,保有している三次元動作解析システムを使用して行った.筋活動状態の測定には,本申請研究経費で購入した筋電位計(2ch)を使用した.保有している6ch分の筋電位計と合せ8chとして防水処理を施し,データロガーにデータを記録するようにした.また,泳者に貼付するマーカーの作成や,カメラの設置用装置などの製作も行なった.カメラ設置法については,固定式か移動式かを検討した結果,回転移動式とし,回転用カメラフレーム,およびキャリブレーション用マーカーの製作も行った.2.運動測定結果をシミュレーションへ入力する手法の構築を行った.具体的には,運動測定結果はあくまでマーカーの三次元座標のみであるので,これより,各関節の関節角および全身の姿勢を算出するアルゴリズムを構築した.3.構築した測定システムを用いて被験者実験を行い,遊泳中の泳者の筋活動状態および上肢の運動を測定し,筋力発揮タイミングを統合シミュレータによる計算結果と比較検討した.その結果,シミュレーションと実験ではやや開きがあることがわかった.この原因については,筋骨格モデルの問題による可能性もあるが,実験の被験者数もまだ1名のみであるので,今後より多くの被験者について,構築した測定システムを用いて実験を行い,原因を明らかにする必要がある.4.以上までの内容について,2件の国際会議および1件の国内会議で講演発表を行った.1.一昨年度構築した,泳者の全身運動および骨格筋の筋活動状態を測定する測定システムを用い,3名の一流大学スイマーの被験者について実験を行った.2.昨年度開発した,測定された全身運動データを筋骨格シミュレータへの入力データに変換するアルゴリズムを用い,測定データをシミュレータに入力し,筋骨格シミュレーションを行った.3.シミュレータによる解析結果と,実験により測定した筋活動状態を比較した結果,平泳ぎにおいては全身の主要筋の筋力発揮タイミングがシミュレーションと実験で良く一致する傾向が得られた.ただし,下肢のキックにおける引きつけ時や,バタフライにおけるダウンキックにおいて,両者がやや異なる傾向を示した.これは関節の受動抵抗がモデル化されていなかったためであることが判明した.

4.上記の問題点に対し,シミュレータに関節の受動抵抗のモデルを組み入れる改良を施したところ,改良したシミュレータによる解析結果は実験結果とより良く一致し,シミュレータの改良の妥当性が示された.5.改良された筋骨格シミュレータを用いて,自由形(クロール)における上肢運動の関節角の範囲において,各筋が発揮しうる筋力から,関節トルク特性を算出した.そして上記の関節トルク特性を,水泳力学シミュレータに組み入れ,さらに最適化をGA(Genetic Algorithm)で行う,統合シミュレータを開発した.6.開発した統合シミュレータを用いて,自由形における最速泳フォームを求めた.その結果,比較的現在の競泳におけるフォームに近い結果が得られた.筋力発揮特性まで考慮し,最適化計算により最速フォームを求めることに成功したのは世界初の画期的な成果である.7.以上までの内容について,1件の雑誌論文にその成果が掲載され,1件の国内会議で講演発表を行った.