hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物集団の構造形成とその組織特異性に関する数理的研究

本研究は様々なレベルの生態的システムを「生物集団」という一定の枠組で捉え、生物集団の構成要素間の相互作用が構造形成にどのような影響を及ぼすかという側面に焦点を当てて研究を行った。特に、以下に述べる3つのレベルについて構造形成に関する動的モデルを構築・解析し、それらを比較検討することにより、生物集団の組織特異性について明らかにすることが出来た。1.食物網に関して、一見複雑に入り組んだネットワークを栄養段階に沿って"解きほぐす"手法を開発し、これにより与えられたエネルギープロセスの効率、エネルギー資源の分配過程の構造が時間と共にどのように変化するかを定量的に検討することが可能になった。また食物網のある部分での局所的変化の影響が直接のみならず間接的にも他の部分に伝わり全体構造をも変えるプロセスを解明した。(東、寺本)2.群集レベルでは、種間に働く競争、並びに被食、捕食の相互作用が系の種数や多様性にどのような影響を及ぼすかを構成種の特性と結びつけて解析し、一つの法則性を導いた。また捕食者間で直接相互作用がないにもかかわらず、間接的に互恵作用や干渉作用が働く場合についての理論的説明を与えることが出来た。(重定、寺本)3.細胞性粘菌の移動体における分化パターンの形成と調節機構について研究した。2種類の細胞の密度に依存した運動方程式の差を仮定することによって移動体の典型的なパターンが形成されること、さらに局所的な密度に依存した細胞型の転換規則を付加することによって移動体の大きさによらない比率の調節、パターンの維持が行なえることが示された。また赤血球細胞の集合体が作る連銭パターンの形成についての解析を行ない細胞凝集機構に関する浸透圧仮説を支持する結果を得た。(小渕)本研究は様々なレベルの生態的システムを「生物集団」という一定の枠組で捉え、生物集団の構成要素間の相互作用が構造形成にどのような影響を及ぼすかという側面に焦点を当てて研究を行った。(小渕)本年度は様々な生物集団における構成要素間に働く相互作用が構造形成にどのような影響を及ぼすかという側面に焦点を当て研究を行い,以下の成果を挙げた.1.食物網,特に栄養動態論に関して,一見複雑に入り組んだ食物網を栄養段階に沿って, "解きほぐす"手法を開発し,この解きほぐされた形で食物関係の全体構造の特定を定量化する幾つかの指標を導出した.これにより,与えられた系のエネルギープロセスの効率,エネルギー資源の分配過程の構造が時間と共にどう変化するかを定量的に検討することが可能になった(東)2.群集レベルでは,種間に働く競争,並びに被食,捕食の相互作用が系の種数や多様性にどのような影響を及ぼすかを構成種の特性と結びつけて解析し,一定の法則性を導びいた(重定,寺本)3.細胞性粘菌の移動体における分化パターンの形成と調節機構について研究した.2種類の細胞の密度に依存した運動様式の差を仮定することによって移動体の典型的なパターンが形成されること,さらに局所的な密度に依存した細胞型の転換規則を付加することによって移動体の大きさによらない比率の調節,パターンの維持が行なえることが示された. (小渕)様々なレべルの生態的システムを生物集団という一定の枠組の中でとらえ、その構成要素間に働く相互作用が構造形成にどのような影響を及ぼすかという側面に焦点を当て研究を進めた。特に組織化にともない生じる系の構造形成の動的過程について、以下の系でその特性を明らかにした。1.食物網、特に栄養動態論に関して、生産者と分解者を大きく結ぶ循環系に食物連鎖を組み合わせた系としてとらえ、力学系を定式化した。この生態系ネットワークにおいて、染養系あるいはエネルギーの流れを制御する因子に注目し、それらの協同進化について解析し、生態系の組織化のプロセスを解明した(東)。2.生物群集レべルの組織化を解析するために、互いに相互作用している多数の種からなる率のダイナミカルモデルを定式化し、それを解くことに成功した。

これによって、種間に働く競争、並びに被食・捕食の相互作用が系の構造形成に直接・間接に及ぼす影響について、構成種の特性と結びつけて説明できるようになった(重定)。3.細胞レべルでは、細胞集合体の形態形成が細胞の種類による差次的運動によって説明できる局面を捉え、具体的に細胞性粘菌の場合について、集合期から移動体期にかけての組織過程について解明を行った(小渕)。
ケモカインCCL20とそのレセプターCCR6の細菌感染防御における役割

マウスの個体におけるCCL20-CCR6系の役割を解析するために、CCL20の作用を阻害る実験系を計画した。そのためにまずマウスCCL20またはマウスCCR6に対する単クロン抗体をハムスターを用いて作製することを試みた。その結果CCL20に対する抗体産細胞は得られなかったが、CCR6に対する抗体産生クローン29.2L17を得ることができたしかしながら29.2L17はマウスCCR6に対して特異的には結合するが、CCL20の作用をブックする作用はないことが明らかになった。一方、サルモネラ菌のマウスへの感染実験系を作るために、経口免疫に用いる菌株菌数、免疫期間、およびchallengeに用いる菌株と菌数などを検討し、経口免疫の効が見られるような2次免疫応答を調べる系を構築した。その条件に基づいて免疫前後challenge後の各時間において腸管、肝臓および脾臓を採取し、凍結標本およびホルリン固定標本を作製した。現在サルモネラ菌感染局所におけるCCR6およびCCL20の発現と免疫担当細胞の増減をRT-PCRおよび免疫組織化学染色により解析中である。本研究は主にサルモネラ菌感染系における腸管でのCCR6およびCCL20の役割を調べことだが、さらに広く微生物感染に対する生体防御におけるCCR6-CCL20系の役割を調るために、我々はマウスの角膜組織でのCCL20産生とCCR6発現細胞の分布をRT-PCRと疫組織化学法によって解析した。その結果、角膜組織においては角膜上皮のみならず膜実質細胞でも炎症性サイトカインなどの刺激でCCL20を産生することが明らかとなた。また、産生されたCCL20が炎症の起きている角膜組織に樹状細胞などのCCR6発現胞を引き寄せることを単純ヘルペスI型の感染モデルで確認した。(A).マウスCCR6に対するモノクローナル抗体の大量精製既に我々は抗マウスCCR6ハイブリドーマを樹立したが、中和能と特異性はすでに確認した。当初、樹立したハイブリドーマをヌードマウスの腹腔に注射してもモノクローナル抗体を含んだ腹水が得られなかったのでハイブリドーマの培養上清から抗体を精製しなければならず、大量の抗体を得るのが困難であった。しかしその後、腹水から心抗体が得られるようになってきたので、培養上清と腹水の両者から抗体を大量に得ることができ、それらを精製した。(B).抗CCR6抗体投与マウスにおけるサルモネラ菌感染局所における免疫担当細胞の増減サルモネラ菌を抗CCR6抗体を投与していないマウスに経口感染させ、免疫組織化学的解析のためにマウスの腸管、各リンパ組織および肝臓などを経時的に採取した。現在解析中である。(C).抗CCR6抗体の感染防御能に与える効果抗CCR6抗体投与マウスおよび抗体未投与マウスにサルモネラ菌を経口感染させ、生存曲線に差があるか否かを調べる実験での抗体投与量と投与時期の条件検討を行っている。(D).抗CCR6抗体の免疫記憶成立に対する効果抗CCR6抗体投与マウスと抗体非投与マウスに、感染防御免疫能を与える最小量のサルモネラ菌弱毒株を経口投与し、3-4週間後に致死量以下の強毒株を経口感染させ生存曲線を作成し、免疫記憶が阻害されるか否かを明らかにする実験での抗体投与量と投与時期の条件検討を行っている。マウスへのサルモネラ菌感染実験は当施設のP3実験室で行わなければならないが、一度に飼育できる数には限度がある。現在まで当施設のP3実験室を使用する他の研究グループとの競合により我々の感染実験が遅れ気味である。

マウスの個体におけるCCL20-CCR6系の役割を解析するために、CCL20の作用を阻害する実験系を計画した。そのためにまずマウスCCL20またはマウスCCR6に対する単クローン抗体をハムスターを用いて作製することを試みた。その結果CCL20に対する抗体産生細胞は得られなかったが、CCR6に対する抗体産生クローン29.2L17を得ることができた。しかしながら29.2L17はマウスCCR6に対して特異的には結合するが、CCL20の作用をブロックする作用はないことが明らかになった。一方、サルモネラ菌のマウスへの感染実験系を作るために、経口免疫に用いる菌株、菌数、免疫期間、およびchallengeに用いる菌株と菌数などを検討し、経口免疫の効果が見られるような2次免疫応答を調べる系を構築した。その条件に基づいて免疫前後、challenge後の各時間において腸管、肝臓および脾臓を採取し、凍結標本およびホルマリン固定標本を作製した。現在サルモネラ菌感染局所におけるCCR6およびCCL20の発現と免疫担当細胞の増減をRT-PCRおよび免疫組織化学染色により解析中である。本研究は主にサルモネラ菌感染系における腸管でのCCR6およびCCL20の役割を調べることだが、さらに広く微生物感染に対する生体防御におけるCCR6-CCL20系の役割を調べるために、我々はマウスの角膜組織でのCCL20産生とCCR6発現細胞の分布をRT-PCRと免疫組織化学法によって解析した。その結果、角膜組織においては角膜上皮のみならず角膜実質細胞でも炎症性サイトカインなどの刺激でCCL20を産生することが明らかとなった。また、産生されたCCL20が炎症の起きている角膜組織に樹状細胞などのCCR6発現細胞を引き寄せることを単純ヘルペスI型の感染モデルで確認した。
味覚・嗅覚刺激が味の嗜好性及び血中糖動態に及ぼす影響

味覚と嗅覚情報は、食の嗜好性を形成する上で重要な役割を果たしていると考えられている。野生型・嗅覚遮断ラットともに経管投与条件下では、血糖曲線は緩やかに上昇し、最大値は低下した。嗅覚遮断によって糖負荷後の最大血糖値は有意に低下した。嗅覚遮断ラットでは、全溶液摂取量及び全溶液摂取量中の糖液摂取量の比率は減少した。味覚及び嗅覚情報の遮断が、糖液摂取後の血中糖動態・甘味嗜好性を変化させることが明らかとなり、経口摂取に伴う味覚・嗅覚情報が血中糖動態に重要な役割を果たすことが示唆された。初年度には、味覚や嗅覚情報の遮断が糖動態や甘味嗜好性へ与える影響を検討した。次年度には3週齢雄性ICRマウスに約2か月間亜鉛欠乏食を摂取させ味覚障害モデルマウスを作成し、甘味嗜好性へ及ぼす影響について検討を行った。亜鉛欠乏マウスの体重あたりの水分摂取量(24時間)および5 mMサッカリン溶液摂取量は、コントロール群と比較し、有意に増加した。亜鉛欠乏食から普通飼料へ変更し、7週間後に再度、甘味嗜好性の評価を行うと、サッカリン摂取量は飼料変更前と比較して減少することが明らかとなった。今後は他の様々な匂い刺激を用いて、同様に甘味嗜好性や血中糖動態への影響を検討していく。最終的には、ヒトを対象として口腔内の味覚情報や嗅覚情報が糖動態に与える影響について動物実験結果をもとに検証した上で、味覚や嗅覚情報を様々に条件付けすることで,経管栄養を要する患者においてより効率的な栄養吸収と食の満足感が得られる方策を考案していく予定である。味覚と嗅覚情報は,食の嗜好性を形成する上で重要な役割を果たしていると考えられている.経管栄養患者では,食の感覚情報が乏しく,食に対する拒絶感を抱きやすい傾向にあるが,味覚や嗅覚情報が,栄養吸収に如何なる影響を及ぼしているか詳細は不明である.今回,雄性成獣ラットを用いて,嗅覚遮断を行う前後で経口糖負荷を行い,血中糖動態を比較検討した.また,野生型・嗅覚遮断ラットを用いて,経口投与条件・口腔内からの味覚情報を遮断した経管投与条件下で同様の糖負荷試験を行い,水とブドウ糖溶液による二瓶選択実験を実施した.嗅覚遮断によって糖負荷後の最大血糖値は有意に低下した.野生型・嗅覚遮断ラットともに経管投与条件下では,血糖曲線は緩やかに上昇し,最大値は低下した.嗅覚遮断ラットでは,全溶液摂取量及び全溶液摂取量中の糖液摂取量の比率は減少した.味覚及び嗅覚情報の遮断が,糖液摂取後の血中糖動態・甘味嗜好性を変化させることが明らかとなり,経口摂取に伴う味覚・嗅覚情報が血中糖動態に重要な役割を果たすことが示唆された.味覚・嗅覚情報が味の嗜好性さらには血中糖動態への影響について、科学的に解明するために、動物実験から始まり、最終的にはヒトを対象とし、解析・検討を行っていく。現在まで、申請書で予定していた通り、ラットを対象とし、1.味覚情報なし条件下による糖負荷後の血中糖動態への影響について検討を行った。また、2.味覚情報と味の嗜好性の関連性を明らかとした上で、3.嗅覚情報なし条件下での味の嗜好性の関連性について調べ、4.味覚・嗅覚情報ともになし条件下での血中糖動態への影響について検討を加えた。得られた結果より、味覚・嗅覚の感覚機能と味の嗜好性・糖動態の関連性を解明し、よりおいしく感じ食べることの重要性を明らかとし、嗜好性・糖動態の調節の方策を考案していく。本研究課題を遂行するにあたり、摂食行動・味覚の分野に詳しい大阪大学名誉教授である山本隆先生(現在は畿央大学教授)に、これまで協力を仰ぎアドバイスを得てきた。現在、摂食促進ペプチドであるオレキシンの研究でも共同研究しており、定期的に研究打ち合わせを行っているので、連絡調整等に問題はない。平成24年度にはデータ解析用のソフトを申請している。消耗品については、必要な実験動物、試薬、器具、外注検査に関わる費用をそれぞれ計上している他、研究成果公表にあたって必要な旅費、印刷費を別に申請している。

グレープフルーツ・桂花匂い条件下での味の嗜好性の関連性について雄性成獣Wistar系ラット(6-7週齢・体重200-250 g)を使用する。現在までに、糖負荷後の血中糖動態への影響について検討し、自律神経系を介した結果を得てきたグレープフルーツ(交感神経系を賦活化)、桂花(副交感神経系を賦活化)の匂い刺激を長期的に付与した際の、味の嗜好性への影響について検討する。実験2と同様に、味の嗜好性を確認するために、糖液の濃度を変えて二瓶法にて評価する。餌は自由摂取(ペレット食)とする。ヒトでの味覚情報ブロックによる糖負荷後の血中糖動態への影響についてラットを対象とした実験で得られた結果が、ヒトでも同様な結果が得られるのか検討する。基礎疾患を有さない健常人を対象とし、実験前日より絶食状態とする。両群ともに実験前日22時より絶食状態とする。実験当日は、糖動態の日内リズムへの影響を考慮し、午前9時より開始とする。キシロカインゼリーを鼻腔へ投与し、表面麻酔施行後、フィーディングチューブ(8Fr)を片側鼻腔より胃まで挿入し、留置する。手腕に22Gの留置針を留置し、採血可能となるように準備しておく。食前血糖値を測定した後、トレーランG75(グルコース75 g)を6分間で、1.経口投与群、2.経管投与群にて行う。糖液投与後、チューブは除去し、15・30・45・60・90・120分時に同様の手法にて採血し,血糖値・血清インスリン値を測定する。(血糖測定はテルモGR-102を使用、血清インスリン測定は外部業者:ファルコバイオシステムへ依頼)
ヨードサイロニン結合能の増大を示す新しいアルブミンバリアントに関する研究

甲状腺ホルモンに対して結合増大を示すアルブミン(ALB)バリアントの本態を明らかにするために,異常ALBの性状を検討し,最終的にその1次構造の異常を明らかにし,臨床上の特徴を含めて,この病態を内科学及び臨床検査診断学上の新しい症候群として位置づけることを目的として実験を行った.本研究は主としてトリヨードサイロニン(T_3)に結合増大を示すALBを対象として行った.T_3結合優位型ALBの臨床的特徴;患者はeuthyroidであるが,血中T_3濃度と遊離T_3指数の著明な上昇を示し,アナログ法のキットで測定した遊離T_3濃度は著明な(偽)高値を示し,平衡透析法の結果解離をした.T_3結合優位型ALBの生化学的特徴;精製した患者ALBは,ポリアクリルアミド電気泳動(PAGE)上で正常ALBとの間に荷重の差を認めず, SDS-PAGEでも易動度に差を認めなかった.患者ALBのT_3対する親和恒数は約8倍増大していた.この増大したT_3結合は, barbitone,ANS,Cl-により抑制された.T_3結合優位型ALBにおけるALB-T_3結合;精製したALBを^<125>I-T_3で標識し等電点電気泳動(IEF)を行った.患者及び正常ALBとも基本的に8本のT^3結合バンドを示した.内因性のリガンドを除去して出現するバンド,あるいは外因性にT^3をを添加して飽和されるバンドより,患者ALBのT^3結合の増大は,正常にも存在するT_3に対して親和性の高いALB成分が量的に多く存在することによるものと考えられた.又, T_3に対して親和性の高い結合部位にはS-S結合が関与していることが明かになった.アフィニティラベリングによるALBのT_3結合部位の同定; ALBのT_3結合部位をBromoacetyl^<125>I-T_3を用いてアフィニティラベリングを試みた.患者および正常ALB共,時間依存性に共有結合されるBrAc^<125>I-T_3は増加していったが,この結合は非標識T_3により抑制がかからず,かえって増強された. ALBをBrAc^<125>I-T_3でアフィニティラベリングすることは不可能であった.甲状腺ホルモンに対して結合増大を示すアルブミン(ALB)バリアントの本態を明らかにするために,異常ALBの性状を検討し,最終的にその1次構造の異常を明らかにし,臨床上の特徴を含めて,この病態を内科学及び臨床検査診断学上の新しい症候群として位置づけることを目的として実験を行った.本研究は主としてトリヨードサイロニン(T_3)に結合増大を示すALBを対象として行った.T_3結合優位型ALBの臨床的特徴;患者はeuthyroidであるが,血中T_3濃度と遊離T_3指数の著明な上昇を示し,アナログ法のキットで測定した遊離T_3濃度は著明な(偽)高値を示し,平衡透析法の結果解離をした.T_3結合優位型ALBの生化学的特徴;精製した患者ALBは,ポリアクリルアミド電気泳動(PAGE)上で正常ALBとの間に荷重の差を認めず, SDS-PAGEでも易動度に差を認めなかった.患者ALBのT_3対する親和恒数は約8倍増大していた.この増大したT_3結合は, barbitone,ANS,Cl-により抑制された.T_3結合優位型ALBにおけるALB-T_3結合;精製したALBを^<125>I-T_3で標識し等電点電気泳動(IEF)を行った.患者及び正常ALBとも基本的に8本のT^3結合バンドを示した.内因性のリガンドを除去して出現するバンド,あるいは外因性にT^3をを添加して飽和されるバンドより,患者ALBのT^3結合の増大は,正常にも存在するT_3に対して親和性の高いALB成分が量的に多く存在することによるものと考えられた.又, T_3に対して親和性の高い結合部位にはS-S結合が関与していることが明かになった.アフィニティラベリングによるALBのT_3結合部位の同定; ALBのT_3結合部位をBromoacetyl^<125>I-T_3を用いてアフィニティラベリングを試みた.患者および正常ALB共,時間依存性に共有結合されるBrAc^<125>I-T_3は増加していったが,この結合は非標識T_3により抑制がかからず,かえって増強された. ALBをBrAc^<125>I-T_3でアフィニティラベリングすることは不可能であった.Dysalbuminemic Euthyroid Hyperiodothyroninemia;type【III】は、3,3 ́,5-triiodothyronine(【T_3】)に結合増大を示す新しいバリアントアルブミン(ALBvar.)である。本年度の研究は主としてこのALBvar.について検討を行った。臨床上、代謝的に正常であるにもかかわらず、血中【T_3】濃度の著明な上昇、アナログ法のキットで測定した血中遊離【T_3】濃度の著明な(偽)高値で特徴づけられた。このALBvar.は【T_3】に対する親和恒数が5.1×【10^6】【M^(-1)】と正常アルブミンの約8倍に増大し、又thyroxine(【T_4】)に対しても2.5倍増大していた。精製したALBvar.はSDS polyacry amide

電気泳動(PAGE)で66Kの位置に1本のバンドとして泳動され、SDS free PAGEではmonomerとdimerに分かれ、正常(N-)ALBとの間に差を認めなかった。電気泳動上ALB分画には正常の2-3倍の【^(125)I】-【T_3】が結合するが、この増大した結合は80mM Barbitone,10mM ANSで抑制された。又、【Cl^-】によっても抑制をうけた。これらの性状は、typeI(FDH)のALBvar.が【T_4】に対して示す性状と非常によく一致し、症候群としての類似性が証明された。精製したALBを【^(125)I】-【T_3】で標識し等電点電気泳動で分画すると、N-ALB,ALBvar.とも8つの【T_3】結合バンドを認め、そのpI(等電点)は両者でそれぞれ一致した。しかし、強い【T_3】結合バンドはN-ALBでpIの高い方(5.63,5.40)に、ALBvar.ではpIの低い方(5.24,5.09)に認められた。内因性のヨードサイロニンを除去すると、特にALBvar.でpIの低い2本のバンドが増強され、又、外因性非標識【T_3】を添加すると、これらのバンドが先に飽和されることより、これらpIの低いバンドは【T_3】に対して親和性の強い成分と考えられた。N-ALBのこれら2本の結合バンドは少量の外因性【T_3】により先に飽和されることより、type【I】の場合と同様、type【III】のALBvarの【T_3】結合の増大も正常にも存在する【T_3】に対して親和性の強いALB成分が量的に増大している結果と推測された。現在、これらdys al buminemic syndromeにおけるiodothyronine結合増大にmixed disulfideの関与があるか否かにつき検討を始めた。
シロイヌナズナの遺伝子共発現データベースATTED-IIIの構築

シロイヌナズナの共発現データベースATTED-IIは、未知の機能グループを推察する手段として広く利用されてきた。しかしこの遺伝子共発現情報は遺伝子間の機能的関係の存在を支持するものの、それが具体的にどのような関係なのかについての情報をもたらさない。本研究では、共発現データの具体的な関係を明らかにするために、条件特異的共発現データを作成し、これらの共発現データの値と構造を調べるために2つのタイプのビューアと共にATTED-II上で公開した。申請者がこれまでに構築してきたシロイヌナズナの共発現データベースATTED-IIは、未知の機能グループを推察する手段として広く利用されてきた。平成21年度は、この共発現の関係性に寄与している生物学的背景を判断する為の、共発現成分を評価するパイプラインの構築ならびにそれを用いた各種成分の遺伝子共発現データを作成した。当初計画では公共のデータベースに登録されているマイクロアレイデータから、代表的な5組織ならびに7つの植物ホルモンに関する実験を手動で選別し、その主成分分析により12の仮想サンプルを作成する計画であったが、実際に行ってみると手動選別が難しいこと、並びに主成分分析で綺麗に分かれないことが分かった。この為シロイヌナズナのマイクロアレイプロジェクトのAtGenExpressから主要な6つ分類(成長段階、生物的処理、非生物的処理、植物ホルモン処理、化学物質処理、細胞周期)を用いることにした。各分類群について共発現データを作成し、それらを一度に比較できるビューアを開発中である。申請手法においては、各種成分は主成分分析を用いることで独立であることが確保できる見込みであったが、元来、5組織ならびに7つの植物ホルモンは独立でないため、返って理解が難しくなる可能性があった。それに対して今回用いた手法では、各共発現データがどの実験群に由来するのかが明確であるため、実験系生物学者にはより理解し易いデータを提示することが可能になった。現在開発中の複数の共発現データを比較するビューアを用いることで、「具体的な関係」の提示という当初目標を達成することが可能であり、引き続き平成22年度に取り組んでいく。平成22年度はこの各種成分の共発現データを一度に参照できる2タイプのビューアをATTED-II上に構築した。一つは値を直接比較するビューア(共発現リストツール、EdgeAnnotationツール)でもう一つは共発現の構造を比較するビューア(NetworkDrawerツール)である。どちらの場合にも、共発現データの直接比較するために、申請者のこれまでの研究に基づく独自の共発現指標MR (Obayashi and Kinoshita, 2009, DNA Res)を用い、「共発現の具体的な関係」の提示という当初目標は達成された。またこの成果に基づき共発現を導入する共通の転写因子の予測方法の研究も進めたが、予測の擬陽性が高くデータベースへの実装には至っていない。擬陽性が高くなる一つの可能性として、共発現データの不確実性が考えられたため、データの信頼性を向上される目的で、複数種の共発現データを比較するアプローチを試みており、中間的なデータではあるが擬陽性率を改善できる見込みである。種の比較は様々な植物への共発現データの利用の観点からも重要であることから、値を比較するビューアを開発し、ATTED-IIに実装した。
心筋虚血再灌流障害に対する抗接着分子療法の確立および心筋細胞応答の分子機構の解析

1.(1)心筋虚血再灌流障害に対する抗接着分子療法の効果を確立するため、ラットの左冠動脈を30分間結紮後解除することにより心筋虚血再灌流モデルを作成し、selectin familyの接着分子のligandである糖鎖のsialyl-Lewis^X(SLEX)に対する抗体をin vivoに投与したところ、全心筋組織に対する心筋壊死巣の割合は、コントロール群に対して有意の減少が認められた。このことから、心筋虚血再灌流により比較的短時間のうちに心筋細胞や血管内皮細胞上に発現誘導されるSLEXは、好中球によるselectinを介する接着・心筋障害に重要な役割を果していると考えられ、抗SLEX抗体のin vivo投与は虚血再灌流障害の予防に有効であると考えられた。(2)また、合成SLEX分子の心筋虚血再灌流障害に対する効果を検討したところ、有効であることを確認した。(3)さらに、Na^+-H^+ antiporter阻害薬のin vivo投与による著明な再灌流障害抑制効果も確認した。2.心筋虚血再灌流障害のin vitroのモデルとして、ラットの培養心筋細胞に低酸素負荷および低酸素負荷後再酸素化刺激を行ない、細胞内情報伝達系の賦活化を解析した。低酸素刺激および低酸素負荷後再酸素化刺激によってp21^<ras>→Raf-1キナーゼ→MAPキナーゼ・キナーゼ→MAPキナーゼ→S6キナーゼという一連のリン酸化カスケードおよびP13がキナーゼ活性化することを明かにした。また、細胞が細胞外基質に接着する時に重要なfocal adhesionに関連するチロシン・キナーゼ(FAK、paxillin)やRac1キナーゼの下流にあってストレス反応で重要な経路(p65^<PAX>)がこれらの刺激によって活性化することも明かにした。さらに、低酸素刺激によるこれらの細胞内情報伝達系の賦活化は、Src familyのチロシン・キナーゼの活性化によって分泌される成長因子によって媒介されていることを明かにした。
根治的広範肝切除のために必須な手術侵襲の定量化

従来我々が提唱してきたRedox理論を肝臓外科の周術期管理に導入することにより、拡大肝切除の安全性を高めるべく努め、以下の成果を上げた。1.術中の血中ケトン体比の変動による手術侵襲の定量化の試み。術中のケトン体比の連続測定に基づいて、その病的意義の境界と考えられた0.7を境に、術中にそれ以下に低下した部分の面積(時間×深さ)をもって肝ミトコンドリアに対する手術侵襲の程度を定量化し、術中侵襲スコアを設定した。このスコアの値が、術後の代謝栄養変動とよく一致し、術後の合併症、臓器不全の発生をも予測し得ることが明かとなった。2.術中侵襲スコアの術中術後管理への応用。詳細な多変量解析の結果、術前の肝機能、肝硬変、年齢といった因子が術中侵襲に対するケトン体比の低下の感受性に複雑に影響しており、この術中侵襲スコアは手術侵襲を個々の患者の肝機能予備力の側から捉えた総合的指標であることが明かとなった。従って、術中のケトン体比連続測定が、手術術式の安全域の決定と術後病能の予知のために必要不可欠であることが明かとなった。3.術中侵襲スコアを最小限とするような手術手技の工夫。術中ケトン体比の低下を最小限にとどめるため、肝葉の脱転を軽減する術式(門脈水平部からの到達法、経横隔膜的到達法等)を考察し、また、従来切除困難とされてきた門脈内、或は肝静脈から下大静脈に至る腫瘍栓例に対して、自家静脈移植片によるバイパスやBiopumpによる体外循環回路を用いた安全な手術を確立した。更に、肝灌流化に肝切除を行う術式についても検討中である。4.その他。臨床例において、肝の針生検によりcytochrome coxidase活性を測定し、手術侵襲の大きさを捉え、術中侵襲スコアの妥当性が明らかとなった。また、動物実験において、肝切除の際のミトコンドリア膜の脂質機構の変化、肝組織及びミトコンドリアにおけるvitamin k量の変化も解明された。4.その他。Redox理論にもとづいて統一的な管理対策を行うことにより、肝癌手術の安全性と根治性を高め、その治療成績を向上すべく、系統的な研究を続けてきた。前年度においてはRedox Tolerance Testによる肝の代謝的capacityの評価、Bio-Pumpを用いた体外循環下における拡大肝切除術の確立等を行った。今回はさらに安全性の高い肝切除術のために、術中Redox Stateを経時的にモニターすることにより術中のmetabolic stressの定量化とその解析を行った。AKBR(動脈血中acetoacetate/β-hydroxbutyrate比)が0.7以下で経過する時間を統計処理してscore化した。この術中のscoreと術後のAKBRの回復の程度、術後の合併症の発生率等との関連性を検討した。術中のscoreが増加している場合、即ち術中のAKBRの低下が著しい程、あるいは、その低下の経続時間の経過が長時間の場合、術後のAKBRの回復、正常化がおくれ、術後合併症の発症頻度の高いことが判明した。このscoreの増加に伴い、乳酸代謝、アミノ酸代謝、糖代謝等に著しい異常がひきおこされた。

次いで、このscoreの増加を防止するためには、残存肝の脱転や圧迫をさけること、肝門部の処理を簡略化すること、肝の阻血時間を最短とすること、Bio-Pumpを頻用して、門脈うっ滞を防止すること、肝へのmetabolic loadを最少とすること、等が重要であることが判明した。今後はこれまでの系統的な研究成果の蓄積を基礎として、scoreの増大を防止すると言う予防的手段にとどまらず、術前、術中、術後を通じて、Redox Stateの積極的な維持保護を目的とした治療手段を開発、臨床に導入することにより、さらに安全な根治的広範肝切除術の確立と、その適応の拡大を求めたい。従来我々が提唱してきたRedox理論を肝臓外科の周術期管理に導入することにより、拡大肝切除の安全性を高めるべく努め、以下の成果を上げた。1.術中の血中ケトン体比の変動による手術侵襲の定量化の試み。術中のケトン体比の連続測定に基づいて、その病的意義の境界と考えられた0.7を境に、術中にそれ以下に低下した部分の面積(時間×深さ)をもって肝ミトコンドリアに対する手術侵襲の程度を定量化し、術中侵襲スコアを設定した。このスコアの値が、術後の代謝栄養変動とよく一致し、術後の合併症、臓器不全の発生をも予測し得ることが明らかとなった。2.術中侵襲スコアの術中術後管理への応用。詳細な多変量解析の結果、術前の肝機能、肝硬変、年齢といった因子が術中侵襲に対するケトン体比の低下の感受性に複雑に影響しており、この術中侵襲スコアは、手術侵襲を個々の患者の肝機能予備力の側から捉えた総合的指標であることが明らかとなった。従って、術中のケトン体比連続測定が、手術術式の安全域の決定と術後病態の予知のために必要不可欠であることが明かとなった。3.術中侵襲スコアを最小限とするような手術手技の工夫。術中ケトン体比の低下を最小限にとどめるため、肝葉の脱転を軽減する術式(門脈水平部からの致達法、経横隔膜的致達法等)を考案し、また、従来切除困難とされてきた門脈内、或は肝静脈から下大静脈に至る腫瘍栓例に対して、自家静脈移植片によるバイパスやBiopumpによる体外循環回路を用いた安全な手術を確立した。更に、肝灌流下に肝切除を行う術式についても検討中である。4.その他。臨床例において、肝の針生検によりCytochrome coxidase活性を測定し、手術侵襲の大きさを捉え、術中侵襲スコアの妥当性が明らかとなった。また、動物実験において、肝切除の際のミトコンドリア膜の脂質構成の変化、肝組織及びミトコンドリアにおけるvitamin k量の変化を解明された。
リン酸塩ガラス電解質を用いた中温作動燃料電池の開発

本研究では、BaO-ZnO-P_2O_5ガラスにおいて、添加元素や合成温度がリン酸構造やプロトン伝導性に及ぼす影響について詳しく調べた。BaをZnで置換するとリン酸分岐構造から直鎖構造に変化し、プロトン移動度が向上した。また、合成温度の低下に伴ってプロトン濃度が上昇した。800°Cで合成した30 mol%ZnO-70mol%P_2O_5ガラス電解質を用いて燃料電池を試作したところ、250°Cで1×10^<-3>S/cmの導電率および0.4 mW/cm^2の出力が得られた。ガラス構造は、プロトン伝導性に強く影響を及ぼすことが明らかになった。リン酸塩ガラスはプロトン伝導性を示すことが知られているが、これまで添加元素が導電率に与える影響について詳しく調べられていなかった。本研究では、xmol%BaO-(40-x)mol%ZnO-60mol%P2O5ガラスに着目し、固体MRやラマン分光によってガラス構造を分析し、プロトン伝導性との相関について検討した。31PMAS-NMRスペクトルにおいて、-30ppm付近にメインピークが現れ、BaO-ZnO-P2O5ガラスの基本骨格は架橋酸素数2のメタリン酸構造(Q2)であることを確認した。x=10のガラスでは0ppm付近にオルトリン酸構造(Q0)、-10ppm付近にピロリン酸構造(Q1)に起因するピークがそれぞれ強く表れたことから、BaとZnの共存下では-O-P-O-結合の一部が切断されていることが考えられる。また、ラマンスペクトルにおいて、700cm-1付近に-O-P-O-結合の対称振動に起因するピークが、1150cm-1付近にP02結合の対称振動に起因するピークがそれぞれ現れた。Baの添加によってそれぞれのピークが低波数側にシフトしたことから、-O-P-O-の結合力が弱くなったことが予測される。また、x=10のガラスではP02ピークの強度が低下しており、非架橋酸素の増加が示唆された。ZnO,BaOの配位数はそれぞれ4,8であることから、異なる配位数のZnとBaが共存する条件では-O-P-O-結合が切断されやすくなることが考えられる。ラマンピークシフトはプロトン移動度に、P02ピーク強度はプロトン濃度と相関があると考えられ、実際x=10のガラスが最も高い導電率を示すことを確認した。ガラス構造と導電率の相関を明らかにしたことにより、今後更なる高プロトン伝導性の実現が期待される。1高プロトン伝導性電解質の最適化昨年度は、ZnO-BaO-60 mol%P2O5系について、ガラス構造とプロトン導電率の相関を調べたが、10^-7 S/cm程度の導電率しか得られなかった。そこで、リン酸濃度を70 mol%まで増加させ、さらに合成温度の影響について調査した。1000°Cで合成したZnO-70 mol%P2O5ガラスの導電率は、250°Cで10^-6 S/cmオーダーであったが、800°Cで合成すると導電率は2桁以上向上し、250°Cで1×10^-3 S/cmに達した。ラマン分光や核磁気共鳴(NMR)によってガラス構造を解析したところ、非架橋酸素数が増加しているのを確認した。低温合成によってガラス内の残留水分が増加し、リン酸直鎖構造が短くなることによってプロトン濃度が向上したためであると考えられる。70mol%P2O5では、Ba置換量の増加に伴って、プロトン導電率が低下した。Baは配位数が大きく、リン酸分岐構造が増えるため、プロトン濃度だけでなく移動度も低下することが明らかになった。2水素濃淡電池,燃料電池の評価最も導電率が高かったZnO-70 mol%P2O5ガラス電解質において、電気化学測定を行った。20 %H2参照極に対して5100 %H2ガスを作用極に供給しながら測定した起電力は、ネルンストの式に従って変化した。これは、ZnO-P2O5ガラス電解質のプロトン輸率がほぼ1であることを示している。Pt/C電極を用いて水素ー酸素燃料電池を作製したところ、250°Cで0.4 mW/cm2の出力を得ることに成功した。今後、電解質の薄膜化や高性能電極の開発を行うことにより、更なる性能向上が可能であると考えられる。

固体NMRやラマン分光等によってガラス構造の解析を行うことができ、かつ交流インピーダンス法等によって導電率や電気化学特性との相関付けができたことから、高プロトン伝導性電解質材料の開発に向けておおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。燃料電池等、実用電解質材料としてリン酸塩ガラスを用いるためには、さらなるプロトン導電率の向上が望まれる。今後は、BaやZn以外の添加元素の効果についても調べるとともに、P2O5濃度や合成温度等の最適化によって、高プロトン伝導性電解質材料を開発する。また、センサーや燃料電池等の電気化学デバイスの実現に向けて、ナノ電極製造プロセス技術の確立にも取り組む。
高圧下の気流噴射弁噴霧形成メカニズム解明のための２次元ノズル開発と実験研究

本研究は、ガスタービンエンジン等に用いられる気流噴射弁を模擬した2次元ノズルを開発し、高圧下における噴霧形成のメカニズムを解明する技術課題解決と実験研究を行うことを目的とした。本研究による噴霧形成メカニズムの知見は、気流噴射弁及びガスタービンエンジンの設計に重要な指針を与えるものである。本研究は、以下の方法で噴霧形成メカニズムを解明する技術開発と実験研究を実施した。1)水に増粘剤(ポリビニルアルコール)と界面活性剤を添加し、粘度と表面張力をジェット燃料と等しくした燃料模擬液を開発。2)気流噴射弁を模擬した2次元ノズルを3Dプリンターにより製作する技術開発と耐久性の評価。3)2次元ノズルを用いた0.7MPaまでの高圧下における燃料模擬液噴霧の高速度撮影による噴霧形成過程の解明。5)液膜分裂過程における圧力の影響を明確にして、メカニズムを考察。3Dプリンターによる実験装置の製作は従来工作法と比較して精密性に劣るが、製作過程でX-Y平面となる面だけは充分精密であり、精度が実験に大きく影響する液出口がX-Y平面となるような姿勢で製作することで、液体を均一に噴射できる2次元ノズルの製作を可能とした。2次元ノズルを用いた燃料模擬液噴霧実験により、空気の慣性力に比べて液粘度が大きい場合、噴射された液膜、液柱は分裂しにくく、液糸が多くなり、液滴の粒径も大きくなるが、雰囲気圧力の増加により空気の慣性力が支配的になると分裂が促進されることが確認された。また、気流噴射弁の旋回流によるせん断力を模擬した交差流2次元ノズルは、模擬しない直流型2次元ノズルよりも噴霧の圧力依存性が気流噴射弁のものと近いことから、気流噴射弁において旋回流のせん断効果が微粒化過程に影響を与えていることが推測された。
医療の質と医療費と原価との関係の解明－医療の可視化と効率化の推進を目指して－

国家財政・医療保険財政が危機的状況になる一方で、国民の医療への期待はますます高まる今日において、わが国の医療介護制度・医療提供体制は変革を迫られている。限られた医療費・医療資源を最適な形に再配分しようとする医療制度の再設計において、わが国は全体的な質の向上と経済性・効率性の向上の両立の実現を目指している。本研究は、わが国の多施設・広域の大規模・観察データに基づいて、医療・介護に関わるパフォーマンス・質・資源・医療費・原価の実態とその格差の評価法を開発した上で、それら相互の関係と関連要因を明らかにすることを目的とした。研究に用いたデータは、全国レベルの大規模な医事管理データベースおよび各種質問紙調査を通して得たものである。それらのデータを様々なレベルで統合・連結して統計解析処理した。具体的には以下のように独創的な学術的成果を上げることができた。様々な評価方法の開発・研究に取り組んだ。病院という組織のパフォーマンスに大きな影響を及ぼすと考えられている組織文化の定量的評価の尺度の開発に成功した。急性期慢性期の医療・介護資源消費の評価方法を脳梗塞患者集団において吟味・確立した。またそれらの新規に開発した評価方法と既存の評価方法を用いて、医療のパフォーマンス・質・医療費のそれぞれの間の関係やそれらのばらつき・格差に影響する関連要因を探索した。例えば、医療の質と医療費がどれだけ相関するのかについて脳梗塞患者集団と終末期がん患者集団において明らかにした。心筋梗塞診療と脳梗塞診療の質に関連する様々な要因を解明するとともに、多様な疾患背景を持つ患者のプロセス・アウトカムを評価するときに必須となる手法であるリスク調整方法の開発・吟味に取り組んだ。組織文化の新規開発した定量スケールを用いて、病院の組織としての文化が病院全体のパフォーマンスにどう影響するかを実証した。27年度が最終年度であるため、記入しない。限られた医療費・医療資源を最適な形に再配分しようとする医療制度の再設計において、全体的な質の向上と経済性・効率性の向上の両立の実現を目指している。本研究は、わが国の多施設・広域の大規模・観察データに基づいて、医療・介護に関わるパフォーマンス・質・資源・医療(介護)費・原価の実態とその格差の評価法を開発した上で、それら相互の関係と関連要因を明らかにすることを目的とした。研究に用いたデータは、全国レベルの大規模な医事管理データベースおよび、各種質問紙調査、訪問調査を通して得たものである。まず、さまざまな評価方法の開発・研究に取り組んだ。医療の原価の計算方法を開発した。組織文化を定量的に評価する新規に開発したスケールを用いて、病院の組織としての文化が病院全体のパフォーマンスにどう影響するかを実証した。本年度1年間をすべて在外研究として英国インペリアル・カレッジ・ロンドンでの研究生活に充てた。英国はわが国に先駆けて、医療の質の全体的な向上と効率性の向上の両立を達成した医療制度改革で世界で知られている。英国では医療機関単位、地域単位での様々なパフォーマンスデータが政府などによって公表されている。それらを利用して医療・介護に関わるパフォーマンス・質・資源利用の医療機関間・地域間の格差を明らかにした上で、それら相互の関係と関連要因を明らかにした。また、多様な疾患背景を持つ患者のプロセス・アウトカムを評価するときに必須となる手法であるリスク調整方法の開発・吟味に取り組んだ。さらに、英国の医療制度では医療の質の向上を促す仕組みが多数開発され実行されているが、これらを体系的に調査した。これらの成果は、わが国の学術研究の手法に影響を与えるとともに、わが国の医療介護等の制度・政策立案に少なくない示唆を提供することができた。

本研究は、わが国の多施設・広域の大規模・観察データに基づいて、医療・介護に関わるパフォーマンス・質・資源・医療費・原価の実態とその格差の評価法を開発した上で、それら相互の関係と関連要因を明らかにすることを目的とした。研究に用いたデータは、全国レベルの大規模な医事管理データベースおよび各種質問紙調査を通して得たものである。それらのデータを様々なレベルで統合・連結して統計解析処理した。具体的には以下のように独創的な学術的成果を上げることができた。様々な評価方法の開発・研究に取り組んだ。病院という組織のパフォーマンスに大きな影響を及ぼすと考えられている組織文化の定量的評価の尺度の開発に成功した。急性期慢性期の医療・介護資源消費の評価方法を脳梗塞患者集団において吟味・確立した。またそれらの新規に開発した評価方法と既存の評価方法を用いて、医療のパフォーマンス・質・医療費のそれぞれの間の関係やそれらのばらつき・格差に影響する関連要因を探索した。例えば、医療の質と医療費がどれだけ相関するのかについて脳梗塞患者集団と終末期がん患者集団において明らかにした。心筋梗塞診療と脳梗塞診療の質に関連する様々な要因を解明するとともに、多様な疾患背景を持つ患者のプロセス・アウトカムを評価するときに必須となる手法であるリスク調整方法の開発・吟味に取り組んだ。組織文化の新規開発した定量スケールを用いて、病院の組織としての文化が病院全体のパフォーマンスにどう影響するかを実証した。医療の質の評価方法の開発、医療の質・パフォーマンスと医療費の相互関係の解析が、計画以上に進み、論文発表・学会発表も順調に進んでいるため。27年度が最終年度であるため、記入しない。わが国の臨床現場での専門家とのインタラクションの加速を通じ、現場に妥当で学術的にも重要な課題の研究遂行を強化する。国際的な視野も取り入れることによって、わが国の医療・介護に関連する問題点を明らかにする。
水中ビデオを用いた水泳指導支援システムの作成

水泳技能は,スイマーの発揮する推進力と水の抵抗のバランスが重要な要素の一つと考えられる.したがって,水中の動作と水から受ける力を評価することは,初心者や選手を問わず,その指導にとって重要な課題である.そこで,本研究では,次の2点を目的とした:(1)水泳時の水中映像と水から受ける力を同時にグラフィカルに表示するシステムの作成(2)上記システムを利用した指導による水泳技能の習熟効果の検討ハードウエアのシステム構築:水中ビデオ映像をPCに取り込むには,リアルタイム処理では,CPUに負担がかかりすぎるため,汎用PCでは適切でない.そこで,水中モニターシステムの映像とリールアップシステムのパソコン出力をビデオエフェクタにより合成し,結果をビデオデッキで録画するシステムを構築した.ソフトウェアの開発:データの入出力,グラフィカルなデータのリアルタイム描画などのソフトを作成した.表示方法,タイマーの精度などを工夫した.水泳指導場面でのシステム運用を鑑み,計測後にもデータを読み出し,結果を描画,グラフの各点の数値参照ができるようにプログラムを改良した.本システムを利用した指導による水泳技能の習熟効果の評価:水泳指導現場で本システムを運用し,計測後ビデオを再生し,水中映像と抵抗値グラフを対応させることによって,問題点を発見した.その課題について練習後再び撮影し改善できたかどうかを確認した.このとき、水泳技能の評価尺度として、ストリームライン姿勢での抵抗値を検討した.その結果,問題点を具体的捉えることによって,練習後,姿勢制御に関して短期にスキルの向上が伺われた.水泳技能は,スイマーの発揮する推進力と水の抵抗のバランスが重要な要素の一つと考えられる.したがって,水中の動作と水から受ける力を評価することは,初心者や選手を問わず,その指導にとって重要な課題である.そこで,本研究では,次の2点を目的とした:(1)水泳時の水中映像と水から受ける力を同時にグラフィカルに表示するシステムの作成(2)上記システムを利用した指導による水泳技能の習熟効果の検討ハードウエアのシステム構築:水中ビデオ映像をPCに取り込むには,リアルタイム処理では,CPUに負担がかかりすぎるため,汎用PCでは適切でない.そこで,水中モニターシステムの映像とリールアップシステムのパソコン出力をビデオエフェクタにより合成し,結果をビデオデッキで録画するシステムを構築した.ソフトウェアの開発:データの入出力,グラフィカルなデータのリアルタイム描画などのソフトを作成した.表示方法,タイマーの精度などを工夫した.水泳指導場面でのシステム運用を鑑み,計測後にもデータを読み出し,結果を描画,グラフの各点の数値参照ができるようにプログラムを改良した.本システムを利用した指導による水泳技能の習熟効果の評価:水泳指導現場で本システムを運用し,計測後ビデオを再生し,水中映像と抵抗値グラフを対応させることによって,問題点を発見した.その課題について練習後再び撮影し改善できたかどうかを確認した.このとき、水泳技能の評価尺度として、ストリームライン姿勢での抵抗値を検討した.その結果,問題点を具体的捉えることによって,練習後,姿勢制御に関して短期にスキルの向上が伺われた.水泳技能は,ヒトが発揮する推進力と水の抵抗のバランスが重要な要素の一つと考えられる.平成12年度に水泳時の水中映像と水から受ける力を同時にグラフィカルに表示するバイオメカニクス的にコーチングを支援するシステムを作成した.システム概要は,次のとおりである.水中映像撮影部分:遠隔操作可能な水中モニターシステムを用いることにより,水泳ストロークのズーム及びパン画像を長時間にわたって得ることができた.水中牽引抵抗測定部分:多目的電動リールに速度センサーと張力センサーを装着し,泳者にハーネスを装着しアラミド繊維により牽引した.データ処理部分:牽引速度と牽引張力のRS232-C出力をノート型パソコンに取り込み,Visua1 Basic(c)によって,データ取り込み,グラフィカルなリアルタイムデータ表示,平均抵抗値の算出,データ保存,データ呼び出し,グラフ印刷のプログラムを自作した.水中映像とPC出力の同期部分:ビデオミキサーを用い,水中映像とPCの牽引抵抗値の経時変化グラフ画面のビデオ出力を一画面に合成し,ビデオデッキに出力した.これによりと両者の対応を詳細に示すことができるシステムが構築できた.選手,コーチへ本年度構築した動画によるフィードバックに加え,印刷出力による要点提示を工夫すると,一層理解が促進されるものと推察される.以上のシステムを用い,25m牽引実験を行った.水面でストリームライン保持姿勢における牽引では安定した結果が得られた.水泳時には,ハーネスの装着状態により泳動作の上下動が牽引張力に影響することが伺われ,来年度の改良課題となった.水泳技能は、スイマーの発揮する推進力と水の抵抗のバランスが重要な要素の一つと考えられる.したがって,水中の動作と水から受ける力を評価することは,初心者や選手を問わず,その指導にとって重要な課題である.そこで,本研究では,次の2点を目的とした:(1)水泳時の水中映像と水から受ける力を同時にグラフィカルに表示するシステムの作成(2)上記システムを利用した指導による水泳技能の習熟効果の検討ハードウエアのシステム構築:水中ビデオ映像をPCに取り込むには,リアルタイム処理では,CPUに負担がかかりすぎるため,汎用PCでは適切でない.そこで,水中モニターシステムの映像とリールアップシステムのパソコン出力をビデオエフェクタにより合成し,結果をビデオデッキで録画するシステムを構築した.ソフトウェアの開発:データの入出力,グラフィカルなデータのリアルタイム描画などのソフトを作成した.表示方法,タイマーの精度などを工夫した.水泳指導場面でのシステム運用を鑑み,計測後にもデータを読み出し,結果を描画,グラフの各点の数値参照ができるようにプログラムを改良した.

本システムを利用した指導による水泳技能の習熟効果の評価:水泳指導現場で本システムを運用し,計測後ビデオを再生し,水中映像と抵抗値グラフを対応させることによって,問題点を発見した.その課題について練習後再び撮影し改善できたかどうかを確認した.このとき,水泳技能の評価尺度として,ストリームライン姿勢での抵抗値を検討した.その結果,間題点を具体的捉えることによって,練習後,姿勢制御に関して短期にスキルの向上が伺われた.