hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有限オートマトンの新しいモデルに基づくハイブリッドシステム制御論

本研究課題では,ハイブリッドシステムの制御における計算の効率化に取り組んだ.成果として,有限オートマトンの安定化に基づくモデル予測制御手法,およびオフライン計算とオンライン計算の両方を用いた精度保証付き近似解法を提案した.また,数値実験により計算の効率化が実現されたことを確認した.さらに応用として,ブーリアンネットワークモデルで表現される遺伝子ネットワークの解析と制御にも取り組んだ.本研究課題では,ハイブリッドシステムの制御における計算の効率化に取り組んだ.成果として,有限オートマトンの安定化に基づくモデル予測制御手法,およびオフライン計算とオンライン計算の両方を用いた精度保証付き近似解法を提案した.また,数値実験により計算の効率化が実現されたことを確認した.さらに応用として,ブーリアンネットワークモデルで表現される遺伝子ネットワークの解析と制御にも取り組んだ.本年度は初年度ということで,基礎研究を実施した.具体的には以下の通りである.(1)ブーリアンネットワークモデルの可制御性解析:ブーリアンネットワークモデルは遺伝子ネットワークのモデルの一つであり,離散ダイナミクスの一種である.ブーリアンネットワークモデルの可制御性判定条件は一般にNP困難であることから,多項式時間アルゴリズムにより判定可能な十分条件を提案した.(2)有向グラフで表現される離散ダイナミクスのモデリング:与えられた有向グラフを複数の有向グラフに分割し,切り替えにより離散ダイナミクスを表現する方法を提案した.(3)オンラインおよびオフライン計算を用いたハイブリッドシステムのモデル予測制御の近似解法:モデル予測制御ではオンライン計算またはオフライン計算のみに基づく解法が多いが,計算時間の観点からは両方を用いることが望ましい.また実用上,近似解法は重要である.提案手法では,オフライン計算で問題が可解となるモード系列を抽出し,オンライン計算では簡単な計算でモード系列を決定し,二次計画問題を解くものである.したがって,計算負荷を分散することが可能となる.(4)不確かなパラメータを含むハイブリッドシステムの解析・制御への区間法の適用:区間法は精度保証付き数値計算手法として広く用いられているが,制御系設計への応用は少ないことから適用を検討した.区間法を用いることで,不確かなパラメータを含むハイブリッドシステムは混合論理動的システムとして表現可能であり,既存のさまざまな手法が適用可能となる.以上の成果は,雑誌論文や国際会議に投稿中である.本年度は,これまでに取り組んだハイブリッドシステムの制御に関する結果を,確率システムへ拡張することを検討した.具体的には以下の研究に取り組んだ.(1)確率ハイブリッドシステムの制御一般的な確率ハイブリッドシステムの場合,連続ダイナミクスは非線形確率微分方程式,離散ダイナミクスは確率有限オートマトンで表現される.しかしながら,解析や設計の計算が煩雑となることから,本研究では連続ダイナミクスを離散時間線形システムに限定し,モデル予測制御則の導出を行った.この場合においても,システムの故障を考慮した制御などさまざまな応用が考えられる.提案する制御則では,離散状態(モード)の時系列に着目してモデリングすることで,計算の効率化を図っている.(2)確率ブーリアンネットワークの制御確率ブーリアンネットワークは遺伝子ネットワークのモデルの一つであり,確率的な離散ダイナミクスの一種である.また,確定的なブーリアンネットワークでは考慮できない雑音の影響を扱うことが可能である.最適制御問題の従来解法においては,確率ブーリアンネットワークを離散時間マルコフ連鎖に変換する必要がある.しかしながら,この変換は遺伝子数に関して指数時間の計算量を必要とすることから,大規模な遺伝子ネットワークへの適用が困難である.この問題を解決するために,本研究では整数計画法を用いた解法を提案した.提案手法では,離散時間マルコフ連鎖への変換が不要であり,大規模な遺伝子ネットワークへの適用が可能である.実際に,従来手法では計算が困難な規模のシステムに対して計算が可能であることを,計算機実験により示した.以上の成果は,雑誌論文や国際会議に投稿中である.本年度は本研究課題の最終年度として,実用的な視点から以下の課題に取り組んだ1.確率ハイブリッドシステムの確率的拘束付き制御確率システムの制御において,確率的拘束(拘束を満足する確率をある値以上にする)は重要である.しかしながら,確率ハイブリッドシステムにおいては確率的拘束を考慮した最適制御手法は提案されていなかった.そこで本研究では,可到達性解析を用いた最適制御手法を提案した.提案手法は2つの手順((1)可到達性グラフの作成,(2)最適制御入力の計算)からなる。(1)可到達性グラフの作成では,頂点に状態の領域,有向辺に状態,制御入力および遷移確率が割り当てられた可到達性グラフを作成する.可到達性グララを計算することで,ある状態から他の状態へ遷移させる制御入力の存在性およびその実現確率を求めることが可能となる.(2)最適制御入力の計算では,可到達性グラフから確率的拘束を満足する状態および制御入力を列挙し,そのなかから最適制御入力を求める.本研究課題のこれまでの成果を利用すると,この問題は混合整数計画問題に帰着される.2.モデル検査を用いた確率ブーリアンネットワークの解析確率ブーリアンネットワークは遺伝子ネットワークの代表的なモデルの一つであり,確率的な離散ダイナミクスの一種である.確率ブーリアンネットワークの解析や制御の従来手法では,離散時間マルコフ連鎖に変換する必要がある.しかしながら,この変換は遺伝子数に関して指数時間の計算量を必要であり,より簡便な手法が求められている本研究では,モデル検査を用いた簡便な解析方法を提案した.提案手法は,確率ブーリアンネットワークにおけるブール関数を直接,モデル検査ツール上で実装する方法であり,可到達性や安全性を検証することができる.最後に,本研究の総括を行い,実用化に向けた課題や理論面からの課題を整理した.
発達障害児の心の理解とその障害に関する研究

発達障害児の心の理解についての検討を行った。Baron-Cohenら(1985)とHappe(1994)を参考に,心の理解課題を作成し(花熊ら,2002),健常児(小学校1-3年生)や軽度発達障害児(小学校1年生-中学校3年生)に実施した。課題の物語を聞かせ登場人物の行動予測や言動の真偽を判断させ,なぜそう思うかの理由を回答させた。行動予測や言動の真偽の判断のような択一的な課題については健常児と軽度発達障害児との間には差は見られなかった。しかし,行動予測や真偽判断の理由については健常児と軽度発達障害児との間で差が見られた。特に高機能広汎性発達障害(以下,高機能PDD)児においては,健常児とは異なる回答が見られた。一方,知的障害養護学校中学部に在籍する軽度知的障害を伴う自閉性障害児の社会的行動と心の理解の発達について縦断的な検討を行った。授業の中で劇指導を行った。劇の中では,他者の視線を意識する活動,感情表現を豊かにする活動を行った。他者の視線を意識した行動がみられるようになっただけでなく,パートナーに対する自発的な援助行動もみられるようになった。また,状況による表情の弁別をさせたり,感情表現の上手な生徒の演技を注目させたりすることによって,対象児の感情表現が豊かになっていった。日常生活場面においても自発的な社会的行動・向社会的行動が観察されるようになった。1次の誤信念課題を3課題5試行を行ったところ,1課題で通過した。さらに課題内容の確認を行ったところ,もう1課題でも正解した。以上のように社会的行動と心の理解に発達がみられた。高機能PDD(広汎性発達障害)と判断された子どもに対し学校全体における指導全体についてコンサルテーションと指導を行った。特に通級指導教室においては、他者の感情の読み取り、間接発話の理解、語用を中心とした会話理解の指導を行った。その結果、心の理論課題を通過できるようになった一方で、クラス内の友人関係も改善した。一方、知的障害養護学校中学部に在籍する自閉性障害児に心の理解に関する課題を実施した。さらに劇を用いた支援を行った。その中で、他者の視線を意識する活動や他者を援助する活動、自己や他者の演技に言及する活動を行った。はじめ、他者の視線を意識することができなかったが、しだいに意識するようになった。また、他者を援助する場面では、名前を呼ぶだけであったり力任せに手をひくだけであったりした対象児が、しだいにことばかけをしながら手をひくような働きかけが見られるようになり、力加減をして手をひくようになった。一方、自己や他者の演技についての言及では当初、行動レベルの言及にとどまっていたが、しだいに身体感覚や心の状態への言及をするようになった。そこで、心の理解に関する課題を実施したところ、いくつかの一次の誤信念課題を通過するようになった。また、日常生活においても、他児の遊びに入れてもらうための発話や転んだ人に「大丈夫?」と尋ねるなどの自発的な社会的・向社会的行動がが見られるようになった。小・中学校期の高機能広汎性発達障害(以下,高機能PDD)児11名の心の理解について分析を行った。高機能PDD児は1次の誤信念課題(Baron-Cohenら,1985等)は通過した。「見る」-「知る」関係を正しく理解し,課題中の物語の登場人物の行動を正しく予測した。さらに,ほとんどの子どもが登場人物の行動予測の理由を正しく言及していた。しかし,1名だけ正しく言及できないものがいた。

これまで,多くの研究が1次の誤信念課題についてなされてきたが,被験者の回答の質的分析はあまりなされてきていない。本研究から,被験者の回答の質的な分析の必要性が明らかとなった。また,Happe (1994)の心の理解課題(比喩・嘘・配慮・冗談・皮肉)についても,多くの子どもが課題中の物語の登場人物の言動の真偽を正しく判断できた。しかし,その真偽の判断は,事実と言動が異なっていることのみに言及したものが多かった。事実と言動が異なっている理由についての回答も小学校1-3年生の健常児の結果(花熊ら,2002)とは異なり,登場人物の心情を正しく推論できた者は中学生の1名のみであった。登場人物の言動の真偽の判断における健常児との違いが,発達的未熟性によるものか,高機能PDDに特異的なもであるかは,今回の研究では明かではない。しかし,多くの者が登場人物の言動の真偽を正しく判断できる一方で,判断の理由を心的なものに帰属できなかったり,誤って帰属することが高機能PDD児の社会適応の困難と関連していると思われた。
遺伝性脊髄小脳変性症遺伝子の単離と診断法の樹立

遺伝性脊髄小脳変性症(spinocerebellar degeneration:SCD)とは、おもに小脳系の変性を中心とする複数の疾患群の総称である。30代後半になって発症し、小脳失調、歩行困難、痴呆など多彩な症状が徐々に進行する悲惨な疾患で、北海道には500人を超す患者が知られている。遺伝形式から常染色体上の1個の遺伝子の異常がSCDの原因を成すと推定でき、各疾患(病型)には各々特異的な原因遺伝子が想定されている。これまでの連鎖解析によってその原因遺伝子の局在が次々と決定され、現在SCA1SCA7の7型が明らかとなっている。うちSCA1、SCA2、SCA3(Machado-Joseph病;MJD)については原因遺伝子が既に同定され、中に含まれるCAG3塩基反復配列の異常増幅に基づくことが明らかにされている。一方このいずれにも属さない疾患も残されている。特に日本人のSCDの約30%を占めるHolmes失調症については遺伝子座位さえ不明であった。本研究によって我が国のHolmes型失調症の半数はSpinocerebellar ataxia type6(SCA6)であることが明らかにされ、その責任遺伝子は19p13に存在するα1A-電位依存性カルシウムチャンネル遺伝子(CACNLlA4)である事が分かった。SCA1、SCA2、SCA3など世代を重ねるに連れ重症化する、所謂遺伝的促進現象の見られる神経筋疾患では共通して不安定性3塩基反復配列の異常増幅が見られるが、Holmes失調症においても、患者ではCACNLlA4遺伝子の翻訳領域内にあるCAG反復配列が伸長していた。本研究により、日本人のSCDの殆どはSCA1、SCA2、SCA3およびSCA6のいづれかであり、その遺伝子診断法が確立できた。これらの疾患の遺伝子異常の本態は全てCAG反復配列の異常増幅を原因としていた。CAG3反復配列はpoly-glutamine鎖となり、神経系にubiquitousに発現されている。今後はpoly-glutamine鎖がどのような機序で選択的神経細胞死を起こすかを明らかにする必要がある。この研究は、日本人遺伝性脊髄小脳変性症(SCD)の遺伝子解析、特にHolmes失調症について、1)その責任遺伝子座位を決定し、遺伝子異常を明らかにする、2)その神経病理学的、臨床症候学的診断基準を確立すること、を目的に行われた。Holmes失調症は壮年期発症、緩慢進行性の小脳失調を主張とする疾患で日本人SCDの約30%を占める重要な病気である。我々は先ず、SCDの遺伝子について既にSCA1SCA5の5型が知られていたが、Holmes失調症はそのいづれでもない事を明らかにした。この研究の最中SCDの新たな亜型SCA6が報告された。SCA6は19p13に存在する。α_<1A>電位依存性Ca^<2+>チャンネル遺伝子(CACNL1A4)の異常を原因とする。我々は日本人Holmes失調症患者について検索し、直ちに本症がSCA6と同一である事を確認した。すなわちHolmes失調症患者ではCACNL1A4遺伝子内に存在するCAG反復配列が、健常人に比し著しく伸展していた。またCAG反復配列数と発症年齢、症状の重症度には逆相関が確認された。

Holmes失調症はSCA1、SCA2、SCA3と同じくポリグルタミン鎖病に属するものであることが判ったが、これら3者に比し患者のCAG反復配列が際立って少ない。この事はHolmes失調症の発症年齢が高齢に偏る原因と推察された。また検索したHolmes失調症12家系全てにおいてCACNL1A4遺伝子エクソン部に存在する多型標識(D19S1150)が同一である事から日本人Holmes失調症患者は共通の祖先より派生した可能性が示唆された。この研究により日本人には少なくともSCA1、SCA2、SCA3、SCA6の4病型が存在し、その鑑別診断が可能となった。遺伝性脊髄小脳変性症(spinocerebellar degeneration:SCD)とは、おもに小脳系の変性を中心とする複数の疾患群の総称である。本研究では日本人のSCDの中で解析の遅れていた遺伝性小脳皮質変性症(Holmes型)を対象に遺伝的解析を行い以下の点を明らかにした。1) Holmes型失調症は成年期に発症し、緩慢進行性の小脳失調を主徴とする疾患で、他の神経徴候を伴うことは稀である。3) SCA6患者では19p13に存在するα1A-電位依存性カルシウムチャンネル遺伝子(CACNL1A4)翻訳領域内にあるCAG反復配列が伸長していた。4) CACNL1A4は小脳プルキニエ細胞および顆粒細胞に発現している。5) SCA6のCAG反復配列数は、健常人では418回、患者では2123回で、両者には重なりは無かった。7) CACNL1A4遺伝子内に存在するD19S1150は患者全員が同一遺伝子型を有し、SCA6は一人の祖先から由来すると想定された。8) SCA6のCAG反復配列数は、他の遺伝性小脳変性症と比して少なくSCA1、SCA2、SCA3では健常人にも見られる範囲であった。これはHolmes型失調症が他と比べて発症年齢が高く、症然が穏かで有る事と関連するものと思われた。
InAlAs酸化膜によるIII-V-OI MOS構造の作製および界面準位に関する研究

InAlAsのウェット酸化を利用したIII-V MOS界面の研究を行った。XPS分析、エリプソメトリー、TEM像解析等により、InAlAsの酸化機構を明らかにし、良好な界面特性を持つInAlAs/InP MOS界面を実現することに成功した。またInP酸化防止層を配した構造において、InAlAs層の自然酸化を抑制することで、良好なMOS界面が再現性良く得られることを明らかにした。これにより既存のSiトランジスタの性能を上回るIII-Vトランジスタを実現するための基盤技術を確立した。平成19年度においては、MOS構造を作製するためのInAlAs/InP構造の結晶成長技術およびInAlAs酸化手法の確立を目指した研究開発を行った。InAlAs酸化物/InP構造において良好なMOS界面を得るために最適な層構造を見出すために、MOVPEおよびMBEを用いて、InP基板の種類、InPバッファ層およびInAlAs層の厚みが異なる試料を作製して、結晶成長技術の最適化を行った。またInAlAs層を選択的に酸化するためのウェット酸化炉装置を作製した。これにより、成長したInAlAs酸化物/InP構造の作製に成功した。作製したInAlAs酸化物/InP構造の電流-電圧特性より、ゲートリーク電流を測定することで、InAlAs酸化物の絶縁性を評価した。これにより、InAlAsの酸化条件の最適化を行った。InAlAsが10nmの試料においては、525度での酸化が最適であり、60分の酸化時間において、ゲートリーク電流が6桁程度低減可能であることがわかった。また、作製したInAlAs酸化物をエリプソメトリー、段差計、XPSで分析した。この結果、ウェット酸化によるInAlAsの膜厚はほとんど増加せず、InAlAs層のAs原子が酸素に置換されて酸化が進行していることが分かった。最適な酸化条件で作製したInAlAs酸化物/InP構造のC-V特性を評価した結果、ゲート電圧によりゲート容量が変化するMOSキャパシタ構造が実現できていることを確認することに成功した。またコンダクタンス法による界面準位の評価も行った。測定されてたコンダクタンスピークから界面準位密度が2E12cm-3程度のMOS界面が得られることが分かった。得られたキャリア時定数から界面準位の捕獲断面積を評価した結果、InAlAs酸化物/InP MOS構造においてはクーロン誘引散乱が支配的要因であることが分かった。平成20年度においては、ウェット酸化を利用したInAlAs/InP MOS界面の特性改善を目指した研究開発を行った。これまで試作作製においてはMOVPEとMBEでの結晶成長を用いてきたが、MOVPEで成長した試料ではC-V特性が劣化することが判明した。様々な酸化条件や試料構造を検討した結果、酸化前におけるInAlAs膜中の酸素原子量によって、ウェット酸化後の絶縁特性やMOS界面特性が大きな影響を受けることを見出した。ウェット酸化前にInAlAsが自然酸化されてしまうことにより、リーク電流や界面準位が増大することが分かった。そこでInAlAsに薄膜InPキャップ層をつけることで、ウェット酸化後において大幅な特性改善が得られることを見出した。これによりMOVPEにおいても良好なInAlAs/InP MOS界面を再現性よく作製することに成功した。またウェット酸化機構を明らかにするため、ドライ酸化を利用したInAlAs/InP MOS構造の作製も行った。作製したInAlAs酸化膜をXPS等で詳細に分析した結果、ウェット酸化においてはAs原子がほとんどないのに対して、ドライ酸化においてはAs原子はそのまま膜中に存在していることが明らかとなった。ウェット酸化においては、単にInAlAsを酸化するだけではなくAsを脱理させる機構が働いており、これによりMOS界面特性が向上した可能性があることを明らかにした。ウェット酸化によるInAlAs/InP MOSのさらなるEOT低減やリーク電流の抑制を実現するため、酸化後SiO2薄膜でキャップしたMOS構造の作製も行った。キャップすることにより周波数分散が小さく、ヒステリシスもほとんどない良好なMOSキャパシタ特性が得られることが分かった。これらの研究により、ウェット酸化を用いたInAlAs/InP MOS構造の物理的特性、電気的特性を明らかにすることができた。
構造用高分子複合材料の疲労機構と寿命予測

本研究は、熱可塑性樹脂をマトリックスとしてガラス短繊維を含む高分子複合材料の疲労寿命のデータを集積するとともに、高分子複合材料の疲労のメカニズムを明らかにし、信頼性に富み、迅速な判断が可能な耐久寿命評価方法を確立することを目的とした。以下に、本研究で得られた主な成果をまとめた。1.疲労挙動は以下の3段階に分けられた。1)初期段階では、疲労進行とともにtanδおよびAE発生頻度が低下する。2)中期段階では、疲労進行とともにtanδおよびAE発生頻度は変化のない定常状態となる。3)後期段階では、疲労進行とともにtanδおよびAE発生頻度が増加する。2.上記1.の挙動は負荷応力レベルにより変化した。すなわち、負荷応力が低くなるほど、tanδおよびAE発生頻度は減少するとともに、全寿命にしめる後期段階の割合は著しく減少した。3.疲労進行中での平均音速変化においても上記1.の挙動と対応した。とくに、負荷応力が高いとき、平均音速は初期から低下し、後期段階に変わるとともにその減少度が著しくなった。それに対し、後期段階が少ない低負荷レベルになると、初期に音速が増加し一定値となり、後期段階の出現とともに音速は低下するようになる。4.上記3.の試験片空間中での音速分布は、負荷応力レベルにより異なる。すなわち、高負荷応力レベルでは、音速低下は、試験片中央部に局在化するのに対して、負荷応力レベルが低下すると、音速変化は小さくなるとともに、その分布は一様化した。5.上記1.から4.よりN66/SGF疲労破壊には下記に示すような二種類の機構が存在することを明らかにした。1)疲労損傷が局所化され破壊に至るTypeA型(負荷応力レベルの高い低寿命において現れる)2)疲労損傷が局所化されず、試験片全体に分散した後、破壊に至るTypeB型(負荷応力レベルの低い高寿命において現れる)本研究は、熱可塑性樹脂をマトリックスとしてガラス短繊維を含む高分子複合材料の疲労寿命のデータを集積するとともに、高分子複合材料の疲労のメカニズムを明らかにし、信頼性に富み、迅速な判断が可能な耐久寿命評価方法を確立することを目的とした。1)疲労損傷が局所化され破壊に至るTypeA型(負荷応力レベルの高い低寿命において現れる)2)疲労損傷が局所化されず、試験片全体に分散した後、破壊に至るTypeB型(負荷応力レベルの低い高寿命において現れる)短繊維ガラスで補強した熱可塑性高分子は軽構造用材料として用いられる。そのために疲労特性が重要な力学特性のひとつとなるが、材料の構造が複雑なこともあって疲労破壊機構も不明であり、また寿命評価方法についても未だ確立されていない。本研究では、ナイロン66に33wt%ガラス繊維を充填した射出成形品をモデル試料として、超音波を用いて疲労破壊機構の解明と疲労寿命の予測を行うことを試みた。一般に射出成形された繊維強化材料では、中心部で繊維が流動方向に対して平行に配向し表面では繊維が厚さ方向に配向する、いわゆる配向が異なるスキン・コア構造をとる。疲労過程ではコンプライアンス疲労初期に低下しその後徐々に増加し、AEの活動は疲労初期と破壊直前に大きく増加することが分かった。超音波による音速測定の結果では、疲労前の試験片の音速は中心部より表面部での音速が大きかった。また疲労破壊後の音速が最も小さく、疲労前の試験片に見られた中央部と表面部の音速の差は小さくなったが、疲労破壊直前の試験片では、流動配向層にクラック、また試験片端部に繊維の破損が確認でき、また、疲労破壊後の試験片では、クラックや繊維の破損が多数確認でき、音速の低下との相関を明らかにすることができた。音速がこのような材料の疲労損傷のインデックスになる可能性がある。本研究は、熱可塑性樹脂をマトリックスとしてガラス短繊維を含む高分子複合材料の疲労寿命のデータを集積するとともに,高分子複合材料の疲労のメカニズムを明らかにし,信頼性に富み,迅速な判断が可能な耐久寿命評価方法を確立することを目的とした。以下に本研究で得られた主な成果をまとめた。(1)疲労過程におけるアコースティック・エミッション(AE)のモニタリングにより、疲労初期段階および疲労破壊直前にAEが発生していることが明らかとなった。(2)疲労

途中段階の試験片の光学顕微鏡観察より、疲労初期段階で試験片端部において繊維破断およぴ樹脂クラックを生じ、疲労進行とともに樹脂クラックが試験片内部でも発生していくことが明らかとなった。(3)疲労途中段階における試験片厚さ方向の超音波を用いた音速測定により、(2)で述べたクラック発生に対応した音速低下がみられた。すなわち、超音波を用いた音速測定が疲労寿命予測手法として適用できることを明らかにした。
農村女性ネットワークにおけるSNSの導入に係るファシリティ手法の検討

女性は地域活動を行いたいが、家事、育児を担当するために家を離れることが出来ない、集まる時間が取れないということがネットワーク形成の支障となっている。インターネットのうち、特定の者のみが使用できるSNS(Social Networking Service)を活用し、農村女性のネットワーク構築を行い、その手法と問題点を導き出すとともに、農村における女性ネットワーク作りのためのマニュアルを作成することを目的とした。研究経過1女性の活動グループを選定するにあたり農業改良普及センター、農協等を通じてインターネット利用状況を把握するためアンケート調査を行った。2活動グループに対しての指導状況を農業改良普及センターから聞き取りを行った。3ファシリテータ育成のため、ゲーミング手法の検討を行った。成果の概要1インターネットの導入は、都市部(札幌圏(当別町・新篠津村を除く石狩管内))と郡部(札幌圏以外)で差異はなかった。2インターネット利用の多くは、物品の購入(ネット販売)である。3情報伝達手段として携帯メールが発生している。4自ら情報発信を行う活動グループ内では、情報量の多さから携帯ではなくインターネットメールが主たる通信手段であった。5ファシリテーター育成のための講習会を一般公募したところ、参加者に高齢者が多く、若年層はわずかであった。(2007、北海道農政部食品政策課)6ファシリテータの育成のためのゲームツールは、細部にこだわらなければ、集中させることが難しい。また、ファシリテーターの相当の力量がなければ感情移入が難しい。7ゲームツールは、地域活動を推進するにあたり障害となる事項を解決できるよう設問を精査する必要があり、安直な対応ではかえって活動の阻害要因となる。8 SNSを利用する際のインフラ(高速インターネット回線)が確保されていないことが普及上の課題であった。
日本産ユリ科植物の種子発芽習性に関する研究

日本産ユリ科植物のうち,Hemerocallis (ワスレグサ)属から,地理的分布とその生育地の環境が著しく異なるゼンテイカ(H.dumortieri var. esculenta)とハマカンゾウ(H.fulva var. littorea)を選び,種子発芽習性について究明した。ゼンテイカは,樺太,北海道,本州(中部,北部)の山地や亜高山帯の積雪地域に多く生育する。一方,ハマカンゾウは,本州(関東以西)から九州の日当たりの良い乾燥しやすい海岸斜面に多く生育する。したがって,当初,ゼンテイカの種子は,散布後,積雪による低温湿潤条件下におかれて後熟性がすすみ発芽すると予測した。逆にハマカンゾウの種子は積雪のない乾きやすい環境に多く散布されて,後熟性はないと予測した。後熟性とは,胚の未熟な状態であるのが視覚的にも判断できる状態であることから判断した。そして,種子採取後,異なる水分条件下に貯蔵し,定期的に取り出して行う発芽実験と,胚と胚乳の大きさの変化の観察によって後熟性の有無を決定した。この結果,ゼンテイカとハマカンゾウのいずれの種子も,予測に反して後熟性が有り,しかもその後熟性は低温湿潤条件下に置かれた時にすすむという共通点があった。ゼンテイカの種子は,散布後,積雪下におかれて種子の後熟性がすすむと考えられる。一方,ハマカンゾウの種子は,本州の関東以西の海岸地で,積雪が少なく周囲は乾燥しやすい場所に散布(重力散布)されるようであるが,実際は,他の草本(イネ科等)が生育している場所や岩の割れ目等の湿った場所に散布された種子のみ発芽生育しているのではないかと考えられる。そして,ハマカンゾウの場合は,湿った場所に散布された種子のみ,冬季の低温に曝されて後熟し,発芽,生育するのではないかと考える。さらに,本研究の結果と他研究者による同属異種に関する種子後熟性の結果から,Hemerocallis属では,地理的分布の違いに係りなく,多くが種子後熟性をもつと考えられる。本研究では,造園・緑化に用いることのできる新たな植物材料の生産や,自然保護地域における保護のために,日本産ユリ科植物の繁殖習性,特に種子発芽習性について明らかにする実験を行った。本年は特に,今まで続けてきたギボウシ,ゼンテイカ,ウバユリ,サルトリイバラに加えてカタクリ,アオヤギソウ,ハマカンゾウを実験対象種として選び,発芽所用期間(結実から発芽までの時間)や,種子の休眠(後熟性,発芽阻害物質の有無,硬実),地上子葉・地下子葉の別等の種子発芽習性について求めた。その結果,発芽所用期間について,ウバユリ,カタクリ,サルトリイバラは約1年,アオヤギソウは12ヶ月,ギボウシ,ゼンテイカ,ハマカンゾウは半年であることがわかった。また,(1)ゼンテイカ,ハマカンゾウは種子後熟性があり,しかもその後熟性がすすんだあとの発芽温度条件がゼンテイカは低温(10°C),ハマカンゾウは高温(25°C)内外であること,(2)ギボウシ種子は,極端な乾燥や湿潤条件で発芽力を失うこと,(3)ゼンテイカ種子は乾燥によって発芽力を失うこと等が,発芽実験や胚と胚乳の発達の様子の観察によってわかった。
膠原病におけるtoll-like receptorシグナル抑制分子群の寄与の解明

自然免疫系が膠原病の病態においても重要な役割を果たすことが示唆されている。本研究では、TLRシグナル抑制遺伝子および関連遺伝子の膠原病の疾患感受性への寄与を検討した。平成24年度は、IRF4およびIRF4の機能に関連する遺伝子を対象とした疾患関連研究を行った。IRF4は、TLRシグナルのアダプター分子であるMyD88とIRF5の結合に拮抗し、TLRシグナルを阻害する。IRF5は、全身性エリテマトーデス(SLE)、関節リウマチ、全身性強皮症に共通の感受性遺伝子であり、I型インターフェロンや炎症性サイトカインの産生に関わる。SLE 102例、対照健常群102例を用いた先行研究により、IRF4遺伝子のイントロンに位置する3つのSNPとSLEの関連を示唆する知見を得た。先行研究で検出された関連の確認を行うために、3つのイントロンSNPについて、SLE 289例、健常群475例を対象とした疾患関連研究を施行したが、統計学的に有意な関連は検出されなかった。近年、ゲノムワイド関連研究(GWAS)により、隣接するPRDM1、ATG5遺伝子領域とSLEの関連が報告された。IRF4は、PRDM1の形質細胞分化誘導にも関わることが報告されている。PRDM1-ATG5遺伝子領域のSLEへの関連を検討するために、PRDM1、ATG5遺伝子領域をカバーするタグSNPについて、SLE 502例、対照健常群451例を対象とした関連解析を施行した。SLE全群との比較では強い関連は認められなかったが、腎症合併SLE群と比較したときに、GWASにおいて関連の報告されているPRDM1下流のrs548234と有意な関連が検出され、PRDM1がSLE腎症発症に寄与する可能性が示唆された。近年、自然免疫系が膠原病の発症や病態に関与することが明らかになってきた。なかでも、膠原病の病態上重要なI型インターフェロン(IFN)を誘導するtoll-like receptor (TLR) 7、TLR9の関与が強く示唆されている。TLR7およびTLR9シグナルに対して抑制的に働く遺伝子群の発現低下や機能不全が膠原病の発症や病態に関与する可能性が考えられることから、TLRシグナル抑制遺伝子群の膠原病の疾患感受性への寄与を検討することを目的として疾患関連研究を施行した。LILRA4はleukocyte immunoglobulin-like receptor(LILR)ファミリーに属する分子で、形質細胞様樹状細胞(pDC)に特異的に発現している。TLR7およびTLR9を介したI型IFN、炎症性サイトカイン産生を抑制する。LAIR1もpDCに強発現しており、I型IFN産生を抑制することが報告されている。LILRA4およびLAIR1遺伝子は19q13.4に隣接して存在している。データベースに登録されている日本人集団におけるアリル頻度および連鎖不平衡をもとにLILRA4-LAIR1領域のタグSNPを選択した。タグSNPについて、SLE 502例、健常対照群550例を対象とした関連解析を行い、4SNPの関連(P<0.01)を検出した。4SNP間には連鎖不平衡は認められず、ロジスティック回帰分析を用いて互いの関連を調整した後も有意な関連が残ることから、それぞれのSNPが独立にSLEに寄与することが示唆された。当初の計画から遅れている大きな理由としては、東日本大震災の影響により実験の開始時期がおくれたことや、節電の影響により実験機器の稼働時間が大幅に制限されたこと、また、予定された研究費の全額が交付されるか否かが10月まで確定しなかったことから、それまでの期間、実験計画を縮小せざるを得なかったことなどがあげられる。また、交付申請書提出時の計画ではLILRA4, CLEC4C, IRF4遺伝子について解析を行う予定であったが、LILRA4に隣接するLAIR1も機能的に重要な遺伝子と考えられることから解析対象に加えた。そのためCLEC4C, IRF4の解析に遅れが生じている。LILRA4およびLAIR1はファミリー遺伝子間の相同性が非常に高く、LILRA4-LAIR1領域を特異的に解析する方法を確立するのに時間を要したことも原因となっている。1タグSNPを用いたLILRA4-LAIR1領域の関連解析により、LILRA4-LAIR1領域に存在する4SNPとSLEの有意な関連を見出したので、遺伝子の機能に影響を与え得るSNPの検出を試みる。次世代シークエンサーを用いて関連SNP周辺のリシークエンシングを行い、関連SNPと強い連鎖不平衡にあるSNPを探索する。検出されたSNPについて、SLE505例、対照健常群550例を対象とした関連解析を行いSLEとの関連を調べる。2関連SNPの遺伝子発現への影響を調べるために、リアルタイムPCR法を用いて遺伝子の定量を行い遺伝子型と発現量の関連を調べる。また、SNPの転写活性への影響を検討するためにレポーターアッセイを行う。3継続してCLEC4C、IRF4の関連解析を行う。4SLEとの関連が認められたSNPについて、RA(600例)、SSc(160例)を対象とした関連研究を行う。1当該研究費が生じた状況東日本大震災の影響により、研究費が全額交付されるかどうかが秋まで確定しなかった。

また、節電の影響により、年度の前半は、実験計画を縮小せざるを得なかった。予定していたTaqMan genotyping assay法のかわりにDigiTag2法を用いて遺伝子型決定を行ったため、当初よりも低コストでの解析が可能となった。2翌年度以降に請求する研究費と合わせた使用計画次世代シークエンサーを用いて関連が検出されたSNP周辺のリシークエンシングを行う。DigiTag2法の利用により節減が可能であった研究費を、次世代シークエンサー使用料および試薬購入費に充当する。リシークエンシングで見つかったSNPおよびほかの候補SNPの関連解析を行うために、試薬購入費およびプラスチック器具代として80万円を使用する。関連SNPの機能解析(発現解析、レポーターアッセイなど)の施行を目的に、試薬購入費、プラスチック器具代として60万円を使用する。そのほか論文掲載料として10万円を使用する。
灰重石型酸化物イオン伝導体の酸化物イオン伝導機構の解明

灰重石型構造を示すPbWO4は,Pb(1-x)La(x)WO(4+x/2)のようにPbサイトの一部をLaで置換すると格子間酸化物イオンを形成し,高温で高い酸化物イオン伝導性を発現する.これまで主として室温における中性子構造解析から,酸化物イオンの導電パスは格子間サイトを経由して正規の酸化物イオン間を結ぶものと考えてきた.しかし結晶内の詳細な経路については不明であり,高温のデータに基づいた研究は行っていない.また欠陥構造の異なるPb(1-x)La(2x/3)WO4や,酸化物イオン空孔をもつ同構造のCa(1-x)K(x)WO(4-x/2)でも高温で酸化物イオン伝導性を示すことも明らかになってきた.いずれも母体ではイオン伝導が生じないことから異なる欠陥構造がイオン伝導を引き起こしていることは疑いない.そこで本研究はこれらの灰重石型酸化物の欠陥構造とイオン伝導特性について,組成による欠陥構造制御や高温での構造解析から新たな知見を得ることにした.本研究の概要としては,(1)異なる灰重石型酸化物(PbWO4およびCaWO4)に価数の異なるイオンを共ドープして欠陥構造を制御し,イオン伝導率の変化を調べる,(2)高温中性子回折データをマキシマムエントロピー法で解析して導電パスをこれらの系の間で比較する,(3)さらにこのイオン伝導導電パスと結合原子価計算から予想されるパスとを比較して欠陥構造が及ぼす影響を考察するという3つの研究を行う.最終的にはこれらをまとめて灰重石型構造において欠陥構造が酸化物イオン伝導に果たす役割について議論する.これまでの研究結果から,CaWO4にKあるいはCsを置換した系の電気化学的測定および高温X線回折実験については完了し,Materials誌で報告している.また共ドープ試料の電気化学的性質についても実験は完了し,欠陥構造がイオン伝導にほぼリニアに影響を及ぼすことをつきとめ,現在このまとめを行っている.Pb(1-x)La(x)WO(4+x/2)系では格子間サイトに核密度分布を見いだし,これがab-面内およびc軸方向に伸びる導電経路を明らかにした.一方格子間酸化物イオンを含まないPb(1-x)La(2x/3)WO4系およびCa(1-x)K(x)WO(4-x/2)系では,核密度分布はc軸方向にのみ伸び,等核密度表面の密度を低くしても,Pb(1-x)La(x)WO(4+x/2)系で見られたような明瞭なa-b面内の連続的な分布は見られなかった.このことがイオン伝導率にも大きく影響を与えていると推定した.一方結合原子価計算の結果では,推定された導電パスは母体の構造に大きく支配されるため,欠陥構造が及ぼす影響を見積もることは困難であった.一昨年度および昨年度の研究期間内に当初予定した欠陥構造を制御したPbWO4およびCaWO4の導電率の欠陥濃度依存性,および前述の系の高温中性子回折にかんする実験については完了した.今年度はこれまでの結果の整合性をチェックしながら欠陥構造とイオン伝導に関してまとめてゆく予定である.さらにPbMoO4系やCsを置換したCaWO4系の高温中性子回折実験も予定しており,これらも合わせて欠陥構造がイオン伝導発現におよぼす影響について議論してゆく予定である.さらに第一原理計算等も含めて今後の研究の方向を明らかにしてゆこうと考えている.正方晶灰重石型構造をもつPbWO4のPbの一部をLaで置換すると格子間酸化物イオンを形成し、高温で高い酸化物イオン伝導性を示す。灰重石型構造はホタル石型から導かれるが、安定化ジルコニアや高温型の酸化ビスマスなどホタル石型構造を示す多くの酸化物イオン伝導体は、酸化物イオン空孔がイオン伝導に寄与することが知られている。このため、格子間酸化物イオンをもつPbWO4系酸化物イオン伝導体の導電機構はホタル石型のものから予想できないと考えられた。一方、近年我々のグループはCaWO4のCaの一部をアルカリイオンで置換したCa1-xAxWO4-d (A = K, Rb, Cs)が酸化物イオン伝導性を示すことを見いだし、灰重石型酸化物でも酸化物イオン空孔がイオン伝導に関与するすることを明らかにした。本研究では灰重石型酸化物の欠陥構造とイオン伝導機構に着目し、(1) PbWO4およびCaWO4にLaとKを共ドープしてイオン伝導率の欠陥濃度の依存性を調べる。(2)高温中性子回折データをマキシマムエントロピー法により導電パスを明らかにする。(3)得られた導電パスについて結合原子価計算を用いたモデルと比較する。という3つの研究を行い、最終的にこれらの結果から欠陥構造とイオン伝導パスの相間を明らかにすることにした。進捗状況で述べるように、現在までの研究で高温における導電率は欠陥濃度と強い相関をもち、高温中性子回折から推定された導電パスは、格子間酸化物イオンをもつ系と酸化物イオン空孔をもつ系では異なるものと考えられた。現在までにK添加CaWO4については包括的な電気化学的測定を行い、高温では輸率がほぼ1の酸化物イオン伝導体であることを明らかにした。高温X線回折の結果と合わせてEnergy and MaterialsScience and Engineering Symposiumでまとめて発表し、現在論文を作成中である。また共ドープ試料についてはイオン伝導率を測定しており、現在は密度測定により欠陥構造を調べている。

高温中性子回折実験はPb1-xLaxWO4+x/2系、Pb1-xLa2x/3WO4系およびCa1-xKxWO4-x/2系について800°Cに至る温度領域で測定した。このうちPb1-xLaxWO4+x/2系はElectrochemical Societyおよび電池討論会で、Pb1-xLa2x/3WO4系は固体イオニクス討論会で発表し、現在データをまとめている。Ca1-xKxWO4-x/2系については一部を上記学会で報告しており、現在は組成を変えるなどして再実験を行っている。Pb1-xLaxWO4+x/2系の格子間酸化物イオンは室温中性子回折で推定されたサイトに近いサイトに存在し、これをつかって2次元的な導電ネットワークが存在することがわかった。さらに高温でのみ存在する第2の格子間サイトも見いだした。一方結合原子価計算から予想される導電パスは格子間サイトを再現していないことがわかった。これは欠陥構造が構造全体で平均化されるためと考えられた。灰重石型構造を示すPbWO4は,Pb(1-x)La(x)WO(4+x/2)のようにPbサイトの一部をLaで置換すると格子間酸化物イオンを形成し,高温で高い酸化物イオン伝導性を発現する.これまで主として室温における中性子構造解析から,酸化物イオンの導電パスは格子間サイトを経由して正規の酸化物イオン間を結ぶものと考えてきた.しかし結晶内の詳細な経路については不明であり,高温のデータに基づいた研究は行っていない.また欠陥構造の異なるPb(1-x)La(2x/3)WO4や,酸化物イオン空孔をもつ同構造のCa(1-x)K(x)WO(4-x/2)でも高温で酸化物イオン伝導性を示すことも明らかになってきた.いずれも母体ではイオン伝導が生じないことから異なる欠陥構造がイオン伝導を引き起こしていることは疑いない.そこで本研究はこれらの灰重石型酸化物の欠陥構造とイオン伝導特性について,組成による欠陥構造制御や高温での構造解析から新たな知見を得ることにした.本研究の概要としては,(1)異なる灰重石型酸化物(PbWO4およびCaWO4)に価数の異なるイオンを共ドープして欠陥構造を制御し,イオン伝導率の変化を調べる,(2)高温中性子回折データをマキシマムエントロピー法で解析して導電パスをこれらの系の間で比較する,(3)さらにこのイオン伝導導電パスと結合原子価計算から予想されるパスとを比較して欠陥構造が及ぼす影響を考察するという3つの研究を行う.最終的にはこれらをまとめて灰重石型構造において欠陥構造が酸化物イオン伝導に果たす役割について議論する.これまでの研究結果から,CaWO4にKあるいはCsを置換した系の電気化学的測定および高温X線回折実験については完了し,Materials誌で報告している.また共ドープ試料の電気化学的性質についても実験は完了し,欠陥構造がイオン伝導にほぼリニアに影響を及ぼすことをつきとめ,現在このまとめを行っている.Pb(1-x)La(x)WO(4+x/2)系では格子間サイトに核密度分布を見いだし,これがab-面内およびc軸方向に伸びる導電経路を明らかにした.一方格子間酸化物イオンを含まないPb(1-x)La(2x/3)WO4系およびCa(1-x)K(x)WO(4-x/2)系では,核密度分布はc軸方向にのみ伸び,等核密度表面の密度を低くしても,Pb(1-x)La(x)WO(4+x/2)系で見られたような明瞭なa-b面内の連続的な分布は見られなかった.
温度応答性界面への細胞接着力の定量評価と細胞分離システムへの応用

温度変化に応答し低温で親水性、高温で疎水性を示すポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PIPAAm)誘導体を固体表面に導入し、この表面を用いた新規な疎水性細胞クロマトグラフィーの確立を目指した。今年度は、生理条件下で負荷電を有する細胞と静電相互作用するアミノ基をIPAAmとともに導入した表面を作製し、この表面とリンパ球との相互作用を作用場流動分画法により解析した。IPAAmとN,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(DMAPAA)をその混合比を変化させて50w/w%イソプロピルアルコール溶液とし、この所定量を組織培養用ボリスチレン表面に塗布後、直ちに電子線(150kV.0.3MGy)を照射することでポリマーの重合と表面への固定を同時(こ行った。表面へのポリマーの導入はESCAとFT-IR/ATRにより確認し、その導入量は約1.5μg/cm^2であった。表面電位測定から、PIPAAmの導入により表面の負荷電が中和され、さらにDMAPAAを導入することで正に転じた。さらに、低温で親水性、高温側で疎水性となることを接触角測定から明らかとした。この表面とラット腸間膜リンパ節リンパ球との相互作用を作用場流動分画法を用いて解析した。いずれの表面でも剪断応力の増大につれてリンパ球の回収率は増加し、かつ、37°Cよりも4°Cで高い回収率を示した。これは、低温側でより親水性の表面とリンパ球とが弱い相互作用をすることを示している。興味深いことに、DMAPAAを5mol%仕込んだ表面では37°Cでも著しく弱い相互作用を示し、60-80%のリンパ球が回収された。さらなるDMAPAAの導入でリンパ球と表面との静電相互作用が強く発現し、4°Cでも回収率が減少した。少量のアミノ基を導入した表面は、正荷電を有するにも関わらず水和構造が著しく変化するために37°Cでもリンパ球ときわめて弱い相互作用をしたと考えられた。以上から、温度変化とアミノ基の導入量を変化させることでリンパ球との相互作用を任意に制御できることが示された。温度に応答して32°Cを境により高温で水溶性から不溶性に変化するポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PIPAAm)を固定表面に導入するとこの表面は温度に応答して低温で親水性、32°Cより高温で疎水性になる。このような表面を用いて我々は既に酵素を用いることなく培養細胞を回収するシステムを構築している。本研究ではこのPIPAAm修飾表面を用いて、この表面上での細胞の接着力を作用場流動分画法を利用して定量的に評価することを目的とした。メルカプトプロピオン酸を連鎖移動剤としてIPAAmのラジカル重合を行うことにより片未端にカルボキシル基を有するPIPAAmを合成した。分子量はGPC、末端基滴定により定量し、約10000のものを実験に用いた。PIPAAmの末端カルボキシル基を用いてアミノ化スライドガラスにアミド結合を介して導入した。PIPAAmの導入は表面のESCAを用いた解析により確認した。さらに、Wilhelmy平板法を用いた動的接触角の測定からPIPAAm修飾表面が低温で親水性、高温側で疎水性を示す温度応答性表面であることを確認した。このスライドガラスと2つの小孔を有するガラス板を用いて厚さ0.3mmのテフロンスペーサーを挟んだリボン型チャンネルを作製した。このチャンネル内にラット腸間膜リンパ節より採取したリンパ球を注入し所定時間静置することによりPIPAAm修飾表面と相互作用させたのち、所定流速で緩衝液を流すことにより脱着してくる細胞数を計数した。温度を4°Cと37°Cとで実験を行った結果、4°Cでは剪断応力が2.7dyne/cm^2で80%以上のリンパ球が回収できるのに対し、37°Cでは50%程度しか回収できず、さらに静置時間を延長すると回収率が低下することも判明した。以上のことからPIPAAmの水和により親水性になった表面で細胞はきわめて弱い力で接着していることが明らかとなった。

いずれの表面でも剪断応力の増大につれてリンパ球の回収率は増加し、かつ、37°Cよりも4°Cで高い回収率を示した。これは、低温側でより親水性の表面とリンパ球とが弱い相互作用をすることを示している。興味深いことに、DMAPAAを5mol%仕込んだ表面では37°Cでも著しく弱い相互作用を示し、60-80%のリンパ球が回収された。さらなるDMAPAAの導入でリンパ球と表面との静電相互作用が強く発現し、4°Cでも回収率が減少した。少量のアミノ基を導入した表面は、正荷電を有するにも関わらず水和構造が著しく変化するために37°Cでもリンパ球ときわめて弱い相互作用をしたと考えられた。以上から、温度変化とアミノ基の導入量を変化させることでリンパ球との相互作用を任意に制御できることが示された。
免疫能、炎症、老化に関する制御機構の解析と運動・栄養による予防医学的介入研究

前年度に引き続き、免疫能、炎症、老化に関する機序の解析と運動・栄養による予防医学的介入研究を進めた。前年度は極端な激運動について検討を行ったが、本年度は運動処方を念頭に置いた健康増進運動についても検討を進めた。健常若年者を対象とした歩行運動の介入研究(1日30分、週6日、3週間)では、トレーニングによって白血球・リンパ球サブセット、NK細胞活性、Tリンパ球幼弱化反応に有意な変化は認められなかったが、血漿インターロイキン12p40濃度に有意な減少が認められ、細胞性免疫が活性化されやすい状態になる可能性が示唆された。高齢者を対象とした12週間の低強度筋力トレーニングでは、CRP、SSA、HSP70に有意な低下が認められ、筋肥厚とCRP、TNF-αの変化率に逆相関が認められたことから炎症の軽減が筋肥大にも関わる可能性が示唆された。前立腺癌がん患者を対象とした筋力トレーニングの介入研究では、インスリン濃度が低下した以外にはホルモン、サイトカインに顕著な影響は認められなかったものの、筋力改善によるADLの改善効果が示され、運動トレーニングががん患者においても有用であることを示した。なお、運動・トレーニングの影響を評価するためのバイオマーカーの検索も試みたが、現状では実用化に値するような研究結果を得ることはできなかっだ。今後も引き続き研究を行う予定である。筋の損傷・炎症を誘導する伸張性運動負荷、鉄人トライアスロン、暑熱環境下での持久性運動負荷の実験を行い、血液・尿サンプルの臨床生化学検査値やサイトカイン濃度の変動を解析した。その結果、一般的な臨床生化学検査項目と比較し、激運動によって抗炎症性サイトカイン(IL-1ra、IL-6、IL-10など)、熱ショック蛋白70、血清アミロイド蛋白Aが激変し、ストレスの評価指標となりうることが示された。介入研究としては、糖質と水分の摂取が運動時の炎症反応、サイトカインの変動に及ぼす影響を評価し、IL-6の反応を制御できることを示した。国際共同研究としては、オーストラリアのEdith Cowan University、Queensland University、Australian Institute of Sportと上記の運動関係の研究が軌道に乗り、今後も共同研究を進めていくこととなった。また韓国啓明大学とも、寒冷環境下での持久性運動時の免疫変動の実験を行い、サンプルを解析しつつある。デンマークのRibe CountryHospitalとは高齢者の運動に対するアミノ酸摂取の介入研究を行い、炎症反応を解析していくこととなった。一方、運動による筋損傷と炎症に関して、先行研究の知見を文献的に整理したが、血中のサイトカインの関与は少なく、むしろ白血球の産生する活性酸素の関与の重要性が示唆され、その方向で今後の研究を進める必要性が考えられた。前年度にシステム構築した免疫学的測定系(酵素免疫測定法、好中球の遊走能・貧食能・活性酸素産生能、リンパ球の増殖能、ナチュラルキラー細胞活性、フローサイトメーターによる細胞表面分子の解析、PCRによる遺伝子発現)を応用し、炎症、老化に関する機序の解析と運動・栄養による予防医学的介入研究に着手した。具体的には、筋炎を誘導する伸張性運動負荷と鉄人トライアスロンのような激しい持久性運動負荷によって血中で変動する免疫指標、サイトカイン・炎症マーカーについて検討し成果を論文として発表するとともに、さらにこれらの指標は筋損傷でなくエネルギー代謝に関連して変動すること、物質によって変動ピークが経時的に異なること、運動処方レベルの中等度運動ではほとんど変動しないことを追加実験にて特徴づけた。これらの結果をふまえ、熱中症、筋損傷予防のための水分・糖質補給法の基礎検討を進め、浸透圧調節性の水分・糖質補給によりストレスホルモンや免疫抑制性のサイトカインの応答を制御できる可能性を認めた。また運動の継続で生じる適応、すなわちトレーニング効果についても免疫学的側面から検討を進め、高齢者・がん患者を対象とした筋力トレーニングの介入研究を行い、高血圧や貧血、高脂血症等が改善したほか、炎症マーカーの血清アミロイド蛋白Aが低下することを見出し、筋肥厚との関連を検討している。また、スポーツ選手の強化鍛錬期には感染抵抗力が低下することを免疫学的に評価し、免疫活性化サプリメントである牛乳の初乳(bohne colostum)を用いた介入研究を行い、スポーツ選手のコンディショニングに有益な知見を得た。以上の研究成果は、米国生理学会、米国スポーツ医学会、国際運動免疫学会等の国際的学術雑誌に掲載された。

なお、運動・トレーニングの影響を評価するためのバイオマーカーの検索も試みたが、現状では実用化に値するような研究結果を得ることはできなかっだ。今後も引き続き研究を行う予定である。