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有機‐無機ハイブリッド界面による高感度光センシング技術の創出と光発電素子への応用

本研究では、有機-無機ナノ複合界面を有するハイブリッド型光電変換システムの構築により、一光子レベルで光をセンシングし電気エネルギーに変換する高感度光センシング技術の確立を目的とした。成果は大きくわけて二つである。1酸化チタン多孔膜と有機色素を界面で錯形成により融合した素子において、単セルで1.2Vという世界最高レベルの高電圧出力に成功した。2希土類イオンと有機分子からなる錯体を酸化チタン多孔膜の界面に導入した光電変換素子を作製し、紫外光領域の光に対し電流値を1000倍以上に増幅させることに成功した。本研究では、有機-無機配位結合型界面を有するハイブリッド型光電変換システムの構築により、一光子レベルで光をセンシングし電気エネルギーに変換する高感度光センシング技術の確立を目指したものである。本素子では、無機半導体の多孔膜表面に有機分子を配位結合させ、電荷移動型錯体を形成させることで、高感度・高密度な光捕集機能と光電変換機能を促すことができる。26年度は、光吸収特性および熱安定性に優れた錯体であるジチオレン錯体を本系に組み込んだ素子の構築と光電変換特性の評価を主におこなった。本系では、1.2V以上の高い出力電圧を保ったまま、光電流値を向上させることができた(A. Ishii, T.Miyasaka, ChemPhysChem, 15, 1028-1032 (2014).)。また、上記手法を適用し、近年高い太陽電池特性から注目を集めているハロゲン化鉛系ペロブスカイトの高電圧出力化のアプローチを試みた。具体的には、高配向型ペロブスカイト膜と結晶性有機正孔輸送層の接合で作製した素子構造において、1.1V以上の開放電圧を得ることに成功した(A. Ishii, A. K. Jena, T. Miyasaka, Appl. Phys. Lett. Mater., 2, 091102 (2014).)。これはヨウ化鉛系ペロブスカイト結晶を光吸収層とする固体薄膜太陽電池で最高値であり、全結晶型ハイブリッド構造の構築により光発電の電圧ロスを最小化することができた。ペロブスカイトを用いた太陽電池において1.2Vを超えるVocに届くことを示した本成果は、有機無機ペロブスカイトで20%を超える高効率が得られる可能性を示唆している。本研究では、有機-無機配位結合型界面を有するハイブリッド型光電変換システムの構築により、一光子レベルで光をセンシングし電気エネルギーに変換する高感度光センシング技術の確立を目指したのものである。これまでに、無機半導体の多孔膜表面に有機分子を配位結合させ、電荷移動型錯体を形成させることで、高感度・高密度な光捕集機能と光電変換機能を促すことに成功している。27年度は、界面で形成する錯体として、発光性希土類錯体を導入した。本素子では、希土類錯体の示す輝度の高い可視領域の発光を利用することで、紫外光領域における光電変換機能が著しく増大することが明らかとなった。また、ユウロピウムイオンの酸化還元特性を組み込むことで、蓄電特性も観測された。本成果は、現在論文投稿中である。本研究において得られた成果は、これまでに学術論文三報、解説一報、著書一報、特許出願一件にまとめることができた。現在、論文を一報投稿中、論文二報執筆をはじめた段階であり、おおむね順調に研究は進展しているといえる。11V以上の高電圧出力を示す新構造の薄膜太陽電池の開発2光電流増幅機能を有する光電変換素子の開発1として、有機低分子材料と金属酸化物をハイブリッド化した固体素子の開発を行った。例えば、酸化チタン(TiO2)膜とジチオレン錯体を融合した素子において、単セルで1.2Vという世界最高レベルの高電圧出力に成功した。この成膜法を適用し、有機結晶膜とのハイブリッド構造を有するペロブスカイト太陽電池を作製し、高電圧出力を達成した。こうして作製した太陽電池は、光発電層と正孔輸送層がともに結晶性であり、有機無機ハイブリッドのオールクリスタルの接合構造をもつ。光電変換特性において、このセルの電圧出力は1.2V以上まで高まることがわかった。この1.2Vを超える電圧は、ペリレンとペロブスカイト、そして緻密層のTiO2の電子レベルの比較から、論理的に取り出せる最大電圧に近いと考えられる。これは有機無機ペロブスカイトが無機半導体を用いた高効率太陽電池(GaAsなど)に並ぶ高効率の可能性を示唆している(APL. Mater. 2014, ChemPhysChem 2014)。2として、最終年度に、ユウロピウム(Eu)と有機分子からなる錯体をTiO2多孔膜の界面に導入した光電変換素子の開発を行なった。本素子では、紫外光領域の光に対し光電変換特性を示し、さらに1000倍以上に電流値が増幅できることが明らかとなった。さらに、太陽光の1/1000以下の光に対してもこの光電流増幅特性は保持される。すなわち、高感度に光をとらえ、電流に変換する素子の開発に成功した。本成果は現在論文投稿中である。

本研究では、有機-無機ナノ複合界面を有するハイブリッド型光電変換システムの構築により、一光子レベルで光をセンシングし電気エネルギーに変換する高感度光センシング技術の確立を目的とした。成果は大きくわけて二つである。1酸化チタン多孔膜と有機色素を界面で錯形成により融合した素子において、単セルで1.2Vという世界最高レベルの高電圧出力に成功した。2希土類イオンと有機分子からなる錯体を酸化チタン多孔膜の界面に導入した光電変換素子を作製し、紫外光領域の光に対し電流値を1000倍以上に増幅させることに成功した。本研究において得られた成果は、これまでに、学術論文二報、解説一報、著書一報、特許出願一報にまとめることができた。現在もあらたな論文執筆をはじめており、おおむね順調に研究は進んでいるといえる。本研究をさらに進めるにあたり、共同研究を含めた研究環境をさらに整えていく予定である。今後は光電変換効率および開放電圧の向上を目指しデバイス構造の最適化をおこなう。分子分光学、有機光エレクトロニクス、錯体化学今後は、有機-無機配位結合型界面に高い発光特性を有するランタニド錯体を組み込んだハイブリッド型光電変換システムを構築する予定である。出張予定が一部変更となったため。旅費として申請していたが、学内業務により予定していた出張ができなかったため。出張費(国内学会)とする。前年度予定していた出張(学会および学外実験)の費用および実験消耗品(金属酸化物材料)として使用する。
新規なジピリン錯体の合成と機能

ジピリンはポルフィリンの部分構造であり、特にそのホウ素錯体のBODIPYは強い発光特性をもつことから、基礎からバイオイメージングなどの応用にわたる非常に幅広い分野の研究者から注目を集めている。しかしジピリンは多様な金属や典型元素との錯形成が期待されるにもかかわらずホウ素以外の錯体の報告例は極めて限られている。そこで本研究においては、これをさらに一段進めて、ジピリン骨核に水酸基やチオール基などの配位性官能基の導入や、ピリジンあるいはチオフェンなどの複素環の導入による新規ジピリン錯体の構築、ジピリンのオリゴマー化による機能性超分子ジピリン錯体の創出、の二つを目標とした。すなわち、新規な光学特性をもつ分子群の創出に加え、分子認識能や触媒能を持つジピリン錯体の開発を目指した。本年度は実質3ヶ月と少しの研究期間であったため、基本となる骨核合成の検討を主体に行った。特に、ジピリンのメソ位にベンゼン環をもつ誘導体のうち、ベンゼン環のパラ位にチオフェン環を1つあるいは2つ以上有するジピリン誘導体や、直接チオフェン環で架橋したビスジピリン誘導体の合成について検討した。最も単純な骨核であるチオフェン環1つで架橋した目的化合物の前駆体である、ジピロリルメチル基を2,5位にもつチオフェン誘導体を合成し、目的分子への変換を試みたが生成物が不安定であったため化合物の単離には至っていない。その他の目的物についても次年度での合成に向けて種々の中間体の合成を検討中である。
安全性と快適性に重点をおいた都市交通に関する研究

本研究は、次の時代の都市交通として、必然的に要求される安全性と快適性に重点をおいた交通システムについて、問題点の摘出とその対応、計画手法の再検討、高齢者交通のあり方を研究するもので、研究期間を通して計画手法の確立と管理運営の要点を明確にすることを目的としている。本研究期間は2年間であり、平成3年度は最終年度にあたる。初年度は7つの研究グル-プに分かれ、異なった視点から都市交通における安全性と快適性の確保について検証してきたが、最終年度では6つの研究グル-プに分かれ、安全性と快適性を確保した都市交通システムのあり方について取りまとめた。その内容を以下の要約する。(1)都市交通の評価...安全性と快適性の面からみた都市交通システムの評価手法について検討した。(2)交通計画における安全性と快適性の確保...安全性と快適性を確保した交通計画のあり方について検討した。(3)都市交通における安全性と快適性の確保(1)...大都市において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。(4)都市交通における安全性と快適性の確保(2)...大都市近郊部において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。(5)都市交通における安全性と快適性の確保(3)...自立的地方都市において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。(6)都市交通における安全性と快適性の確保(4)...高齢社会において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。研究の取りまとめに際しては、加藤・中村を中心に、各分担者が研究グル-プ単位で相互に連絡を取りながら進めた。そして、各分担者は上記(1)(6)のいずれかの項目について研究を進め、そこで得られた研究成果を報告書にまとめた。本研究は、次の時代の都市交通として必然的に要求される安全性と快適性に重点をおいた交通システムについて、計画手法の確立と管理運営の要点を明確にすることを目的としている。初年度では、都市交通における安全性および快適性とは何か、それを担保するために計画段階で対応すべきことは何か、また管理運営段階で対応すべきことは何かといった観点から、各研究分担者が異なった地域(大都市、大都市近郊部、自立的地方都市)および異なった社会(高齢化社会)における都市交通について個々に検討してきた。その内容を以下に要約する。(1)安全性と快適性の面からみた都市交通システムの評価手法について(2)安全性と快適性を確保した交通計画のあり方について(3)都市交通において安全性と快適性を担保するための、歩行空間、私的交通手段、公共輸送等への対応について(4)大都市において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について(5)大都市近郊部において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について(6)自立的地方都市において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について(7)高齢化社会において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について各研究分担者は、分析対象地域の都市交通における安全性と快適性の現状の整理、問題の抽出、対応の検討を通じて、以上のいずれかの項目について研究を進め、その過程で得られた研究成果の一部を個々に発表してきた[11.研究発表参照]。

初年度では7つの研究グル-プに分かれ、異なった視点から都市交通における安全性と快適性の確保について検証してきたが、最終年度では6つの研究グル-プに分かれ、安全性と快適性を確保した都市交通システムのあり方について取りまとめた。その内容を以下に要約する。(1)都市交通の評価...安全性と快適性の面からみた都市交通システムの評価手法について検討した。(2)交通計画における安全性と快適性の確保...安全性と快適性を確保した交通計画のあり方について検討した。(3)都市交通における安全性と快適性の確保(1)...大都市において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。(4)都市交通における安全性と快適性の確保(2)...大都市近郊部において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。(5)都市交通における安全性と快適性の確保(3)...自立的地方都市において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。(6)都市交通における安全性と快適性の確保(4)...高齢化社会において安全性と快適性を確保した交通システムのあり方について検討した。研究の取りまとめに際しては、加藤・中村を中心に、各分担者が研究グル-プ単位で相互に連絡を取りながら進めた。そして、各分担者は上記(1)(6)のいずれかの項目について研究を進め、そこで得られた研究成果を報告書にまとめた。
高齢者における片脚立位時の体節間協調性の解明に基づいた転倒予防プログラムの構築

片脚立位を保持する能力は、高齢者の転倒の有無と関連していると報告されている。それゆえ、片脚立位の保持能力を明らかにすることは、転倒予防や介護予防を目的とした運動プログラム立案のために重要である。本研究は、加齢とともに片脚立位保持の能力が低下する要因に、足趾運動と股関節運動との協調関係が高齢者では稚拙であるという仮説を立て、高齢者における足趾運動と股関節運動との協調関係を定量的に評価し、より汎用性のある高齢者の転倒予防プログラムを立案することを目的とする。本研究で立案されたプログラムを高齢者に実施することで、高齢者の転倒予防や介護予防に寄与をして、増大し続けている医療費の削減に大きく期待できる。
アクティブセンシングによる橋梁維持管理のインテリジェントモニタリング技術の開発

1.実際の橋梁構造に積層圧電アクチュエータおよび加速度センサーを多数配置して,橋梁構造の一部の部材にボルトのゆるみを発生させ,損傷位置とその損傷程度を検出する実験を実施し,微小変状を検出できることを検証した.2.溶接欠陥の有無を測定するため、高精度レーザー変位計を用いた測定システムを構築し、T型の鋼桁の未溶接部分の検出を実証した.3.パワースペクトル密度や位相角変化に着目した解析手法を用いて損傷位置の同定を行い,実験結果との比較検討を行い解析手法の精度を確認した.4.イリノイ大学から帰国した研究グループの宮森保紀助教授を通じてネットワークを用いた仮想空間に構築する仮動的実験システムや無線LANを用いた遠隔モニタリングなどの研究の情報交換・収集を行った.5.無線方式加速度計を用いた遠隔操作計測システムの実用性について検証した.無線LANによる加速度測定システムの問題点として、多点測定の場合に同期にずれが生じる場合があり、無線状況によってデータ損失が発生することが分かった.6.無線方式傾斜計を実橋の振動試験に適用して測定を行い,実用性を確認した.7.実橋梁による振動加速度モニタリングを実施し、橋梁周辺の環境による影響と振動特性の変化について解析し、これらの記録の維持管理への応用を検討した.8.橋梁のモニタリングデータを劣化予測と関連づけるため、橋梁の維持管理に必要となる床版の劣化予測手法に関する検討を行った.1.実際の橋梁構造に積層圧電アクチュエータおよび加速度センサーを多数配置して,橋梁構造の一部の部材にボルトのゆるみを発生させ,損傷位置とその損傷程度を検出する実験を実施し,微小変状を検出できることを検証した.2.溶接欠陥の有無を測定するため、高精度レーザー変位計を用いた測定システムを構築し、T型の鋼桁の未溶接部分の検出を実証した.3.パワースペクトル密度や位相角変化に着目した解析手法を用いて損傷位置の同定を行い,実験結果との比較検討を行い解析手法の精度を確認した.4.イリノイ大学から帰国した研究グループの宮森保紀助教授を通じてネットワークを用いた仮想空間に構築する仮動的実験システムや無線LANを用いた遠隔モニタリングなどの研究の情報交換・収集を行った.5.無線方式加速度計を用いた遠隔操作計測システムの実用性について検証した.無線LANによる加速度測定システムの問題点として、多点測定の場合に同期にずれが生じる場合があり、無線状況によってデータ損失が発生することが分かった.6.無線方式傾斜計を実橋の振動試験に適用して測定を行い,実用性を確認した.7.実橋梁による振動加速度モニタリングを実施し、橋梁周辺の環境による影響と振動特性の変化について解析し、これらの記録の維持管理への応用を検討した.8.橋梁のモニタリングデータを劣化予測と関連づけるため、橋梁の維持管理に必要となる床版の劣化予測手法に関する検討を行った.1.実際の橋梁構造に積層圧電アクチュエータおよび加速度センサーを多数配置して,橋梁構造の一部の部材にボルトのゆるみを発生させ,損傷位置とその損傷程度を検出する実験を実施し,微小変状を検出できることを検証した.2.パワースペクトル密度や位相角変化に着目した解析手法を用いて損傷位置の同定を行い,実験結果との比較検討を行い解析手法の精度を確認した.3.イリノイ大学から帰国した研究グループの宮森保紀助教授を通じて研究の情報交換・収集を行った.4.無線方式加速度計を用いた遠隔操作計測システムの実用性について検証した.5.無線方式傾斜計を実橋の振動試験に適用して測定を行い,実用性を確認した.問題点として無線LANのトリガ計測を行う場合,無線LANの通信速度が遅いことによって遠隔操作の時間遅れが発生していることが考えられ今後検討が必要である.以上の結果より積層圧電アクチュエータによる局部振動加振方式による構造診断手法(アクティブセンシング)が将来性のある手法であり,実用化できることを確認した.平成18年度にはさらに実用化のためのシステム開発を実施する.遠隔操作診断システムについては技術開発段階であり,平成18年度にさらに実用化を目指した検討を行う.1.実際の橋梁構造に積層圧電アクチュエータおよび加速度センサーを多数配置して,橋梁構造の一部の部材にボルトのゆるみを発生させ,損傷位置とその損傷程度を検出する実験を実施し,微小変状を検出できることを検証した.2.溶接欠陥の有無を測定するため、高精度レーザー変位計を用いた測定システムを構築し、T型の鋼桁の未溶接部分の検出を実証した.3.イリノイ大学から帰国した研究グループの宮森保紀助教授を通じてネットワークを用いた仮想空間に構築する仮動的実験システムや無線LANを用いた遠隔モニタリングなどの研究の情報交換・収集を行った.4.無線方式加速度計を用いた遠隔操作計測システムの実用性について検証した.5,無線方式傾斜計を実橋の振動試験に適用して測定を行い,実用性を確認した.6.無線LANによる加速度計と有線配線した加速度計の測定結果を比較して実用性について検討した.無線LANによる加速度測定システムの問題点として、多点測定の場合に同期にずれが生じる場合があり、無線状況によってデータ損失が発生することが分かった.
高齢期の身体機能レベル別の骨格筋機能特性の解明と対応する介入プログラムの開発

H30年度は、サルコペニア・ダイナペニア高齢者をスクリーニングし、このように骨格筋機能が低下した高齢者に対する介入試験を実施した。H28-29年度に実施した研究により、サルコペニアとダイナペニアは共通して、筋の質が低下しており、位相角が減少しており、必須アミノ酸濃度(特にロイシン)が低下していることが分かってる。そこで本研究では、サルコペニア・ダイナペニア高齢者に対して低負荷運動とタンパク質摂取の介入を実施し、筋力および骨格筋の質の改善に及ぼす影響について検討した。介入候補者の中から適格基準を満たした112名を介入対象とした。対象者は、運動+栄養群、運動単独群、栄養単独群、コントロール群の4群に無作為に分類し、それぞれ3ヶ月間の介入を実施した。運動介入としては週2回の運動教室と、週5日の自宅での自主トレーニングを指導した。栄養介入としては、タンパク質10gが含まれたサプリメントを毎日摂取するように指導した。アウトカム指標としては、膝伸展筋力、大腿前面筋のエコー輝度、体組成による筋量および位相角、快適歩行速度、最大歩行速度、片脚立位、5回立ち座りテスト、握力とした。対象者の年齢は84.2±5.5歳、女性が73名(65.2%)であった。4群間で基本属性に差はなかった。両介入ともに3ヶ月間の介入期間で特筆すべき有害事象は認められておらず、両介入ともにアドヒアランスは中央値で80%以上と良好であった。各種アウトカムの変化量において、4群間で差を認めたのは、膝伸展筋力、位相角、大腿直筋エコー輝度であり、いずれも運動+栄養群で最も良好な改善を示した。サルコペニア・ダイナペニア高齢者に対しては、低負荷な運動であってもタンパク質を強化することで骨格筋機能を改善させるような効果が認められた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。加齢に伴う骨格筋量減少および筋力低下を示すサルコペニアは、高齢者の日常生活を阻害する要因の一つとなる。サルコペニアは死亡や能力障害、転倒などの事象へのリスクを高めることが知られており、その対策は重要である。また、サルコペニアの予備群のような位置付けに、骨格筋量減少のみを示すプレサルコペニア、筋力低下を示すダイナペニアと呼ばれる状態がある。しかし、サルコペニアも含め、それぞれの状態の詳細については不明な点も多く、各々の機能レベルの高齢者に対してトレーニングを実施する際には多くの課題がある。そこで本研究では、高齢者の機能レベル別の特性について検証を進めている。高齢者を、サルコペニア、プレサルコペニア、ダイナペニア、ノーマルに分類し、生体電気インピーダンス法や超音波画像診断法を用いた骨格筋量の評価、同じく生体電気インピーダンス法や超音波画像診断法を用いた骨格筋の質の評価、筋力やパフォーマンス能力の評価などを実施している。加えて、血清および血漿からの評価も実施している。このように、高齢者の機能レベル別に、骨格筋の量、質、機能をあらゆる面より計測し評価・比較を実施することで、今後のトレーニングプログラムの開発につなげていく予定である。なお、現時点で、約350名の測定・分析を終え、それぞれの機能レベルの特性が認められている。なお、この内容については、学会発表、論文発表を順次行っていく予定である。また、このような研究の中で得た知見は総説論文としてもまとめていく。平成28年度に実施予定であった、高齢者の機能レベルに応じた骨格筋機能特性の把握は順調に実施できている。今後は更に考察を重ね、今後予定しているトレーニングプログラムの開発に活かす。元来、サルコペニアは骨格筋量低下を示す用語として提唱されたが、近年では骨格筋量減少および筋力低下の両者を兼ね備える場合にサルコペニアと定義されることが一般的となった。このような背景により、サルコペニアの予備群(プレサルコペニア)の定義としては、骨格筋量減少は認めるが筋力の低下は認めない者とされることが一般的である。一方、骨格筋量については注視せず、あくまで筋力低下がある場合にダイナペニアと定義する場合がある。我々は、サルコペニアとダイナペニアを明確に区別するために、筋力低下は認めるが骨格筋量低下を認めない場合を操作的にダイナペニアと定義して、研究を進めている。H28年度は、サルコペニア、ダイナペニア、プレサルコペニア、ノーマルの4群で、骨格筋量、骨格筋の質、筋力などで差があるのかを検証し、サルコペニア、ダイナペニアではいずれも骨格筋の質の低下、筋力低下が認められることが示された。プレサルコペニアでは骨格筋の質、筋力ともにノーマルと同等レベルであった。H29年度は上記4群の血漿アミノ酸濃度の比較を実施した。約250名の高齢女性を対象に分析を行い、必須アミノ酸濃度の低下に伴いサルコペニアおよびダイナペニアの割合が増加することが示された。また、サルコペニアおよびダイナペニアではいずれもロイシン濃度がノーマルと比して低下していた。プレサルコペニアはノーマルと同等の濃度であった。これらのことから、サルコペニアのみならずダイナペニアも主要な介入対象とすべきであることが示唆された。これらの内容については順次、学会発表、論文発表を行うとともに、本研究で得た知見は総説論文等でも広く示していく。

H28-29年度に実施予定であったものは順調に実施できており、これらの内容を踏まえ、H30年度はサルコペニアおよびダイナペニア者に対する介入プログラムの効果検証を行う予定である。H30年度は、サルコペニア・ダイナペニア高齢者をスクリーニングし、このように骨格筋機能が低下した高齢者に対する介入試験を実施した。H28-29年度に実施した研究により、サルコペニアとダイナペニアは共通して、筋の質が低下しており、位相角が減少しており、必須アミノ酸濃度(特にロイシン)が低下していることが分かってる。そこで本研究では、サルコペニア・ダイナペニア高齢者に対して低負荷運動とタンパク質摂取の介入を実施し、筋力および骨格筋の質の改善に及ぼす影響について検討した。介入候補者の中から適格基準を満たした112名を介入対象とした。対象者は、運動+栄養群、運動単独群、栄養単独群、コントロール群の4群に無作為に分類し、それぞれ3ヶ月間の介入を実施した。運動介入としては週2回の運動教室と、週5日の自宅での自主トレーニングを指導した。栄養介入としては、タンパク質10gが含まれたサプリメントを毎日摂取するように指導した。アウトカム指標としては、膝伸展筋力、大腿前面筋のエコー輝度、体組成による筋量および位相角、快適歩行速度、最大歩行速度、片脚立位、5回立ち座りテスト、握力とした。対象者の年齢は84.2±5.5歳、女性が73名(65.2%)であった。4群間で基本属性に差はなかった。両介入ともに3ヶ月間の介入期間で特筆すべき有害事象は認められておらず、両介入ともにアドヒアランスは中央値で80%以上と良好であった。各種アウトカムの変化量において、4群間で差を認めたのは、膝伸展筋力、位相角、大腿直筋エコー輝度であり、いずれも運動+栄養群で最も良好な改善を示した。サルコペニア・ダイナペニア高齢者に対しては、低負荷な運動であってもタンパク質を強化することで骨格筋機能を改善させるような効果が認められた。今年度の調査で明確となった機能レベル別の特性を活かして、各機能レベルに応じたトレーニングプログラムの開発とその効果検証を実施する。特に、検証については、無作為化比較対照試験を実施する予定であり、その実施に向けた準備を進めている。介入プログラムの効果検証についての準備は順調に行えている。今後、3ヶ月間の介入効果を無作為化比較対照試験によって検証する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
生活習慣病予防の健康セルフチェックのための触覚ヘルスメータの開発

長寿社会を実現した日本をはじめとして世界各国ではライフスタイルや社会環境の変化に伴い、糖尿病などの生活習慣病の患者数が急増している。これらの疾病は、本人による自覚が乏しく、QOLを著しく低下させる合併症や障害などを誘発する場合が多い。そこで、本研究では、症状のなかで比較的早期に出現する末梢神経障害の予兆を簡便かつ高感度にチェックする触覚検査システム(触覚ヘルスメータ)の基礎研究を医工連携で行った。本年度(最終年度)は、これまでに実施した足底感覚に関する基礎知見および前年度にプロトタイプ開発したワイヤレス式触覚検査システムを統合して、末梢系の足底皮膚での触覚刺激(皮膚ずれ)に対する感覚特性を整理・考察した。特に、実用化に向けたベッドサイド臨床を考慮し、システム全体の低コスト化に資する触覚刺激(低速域の皮膚ずれ)にターゲットを定め、年齢・性別・体重・姿勢・部位・皮膚の硬さ等の各要因を含めた横断的データ収集を展開した。モノフィラメントや音叉を利用した異なる触覚モダリティ(圧・振動)との比較・検討も行った。その結果、足底の感覚閾値は、モノフィラメント(圧)の場合は皮膚の硬さに影響を受ける傾向が見られたが、本手法(皮膚ずれ)では見られなかった。従って、本手法では測定対象の皮膚の硬さに左右されずに末梢神経機能(感覚閾値)を定量評価できる可能性が示唆された。さらに、母趾・小趾・踵などに対する部位依存性は、低速域の場合でも他の速度域と同様の傾向であることを確認した。これらの足底感覚特性に関する医工連携での研究推進に加えて、タブレットPCを用いたタッチインタフェースで構成された本試作システムのユーザビリティ評価を行った。その結果、誰もが容易に本システムを用いて足底感覚を数値化でき、手技のスキルが必要なモノフィラメントに比べて、ばらつきの少ない計測が可能であることがわかった。本年度は、生活習慣病予防の健康セルフチェックを目的とした末梢神経障害の定量評価のための計測システム(プロトタイプ)の試作を主として研究課題を実施した。ここでは、末梢神経機能と関連のある皮膚知覚レベルを非侵襲的に心理物理計測により定量化する方式を採用し、着目する身体部位は、糖尿病の進行により諸症状(しびれや潰瘍等)の現れやすい下肢とし、測定対象は安定的な保持(信頼性)が可能な足底面とした。知覚レベル(閾値)を計測するための足底皮膚への機械刺激は、独自アイディアの皮膚表面に対して水平方向の「ずれ」(lateral stretch)を用いた。また、予備実験として、水平方向の「ずれ」に対する知覚レベルを末梢神経障害のない健常者に対して計測したところ、数10μmであった。これは、従来の触覚検査(例えば、二点弁別閾はmmオーダー)に比べて十分に鋭敏であり、本研究に適した皮膚刺激法であることが確認できた。さらに、医師や看護師等の医療従事者と連携するなかで、診察室等の臨床現場では、足底部の他に手掌部等でも計測ニーズのあることがわかった。そこで、足底面に加えて手指にも対応可能な上肢・下肢兼用サイズの計測システムを構築した。駆動機構には小型精密自動ステージを用いた。また、パソコンを利用してシステムをコントロールするための計測プログラムの開発も進め、研究初期の現段階でのプログラム開発は、検査者が被験者の反応を確認しながら、自由度が高く知覚レベルを探索できる仮想パネルによる操作インタフェースとした。その他には、皮膚知覚との関連が予想される年齢や皮膚の硬さ等に関するサーベイや触覚技術との親和性の高い道具(モノフィラメントや白杖等)についても調べることができた。本年度は、皮膚知覚レベルに着目した末梢神経障害の定量評価のための計測システムのプロトタイプ版をコンパクトな精密自動ステージを利用して試作した。また、従来の触覚計測法(二点弁別閾等)とは異なる皮膚刺激である「ずれ」(lateral stretch)の適用可能性を予備実験に基づいて調べ、生活習慣病予防の健康セルフチェックのための新しい触覚計測法の構築に資する基礎的な知見を得ることができた。さらに、ヘルスケアの臨床現場等の触覚検査で利用されているモノフィラメント法の課題点を明らかにし、糖尿病等で視覚障害のある人たちが日常生活で利用する白杖の機能性向上等についての副次的な研究展開にも発展した。以上より、概ね順調に進展していると判断した。本年度は、生活習慣病予防の健康セルフチェックを目的とした末梢神経障害の定量評価のための計測システム(触覚ヘルスメータ)の開発を行うと共に、感覚計測のデータ分析に着手した。システム開発では、計測システムの小型・軽量のための筐体デザイン等のハードウェア設計および直感的な検査に結びつく操作インタフェースのためのソフトウェア開発を進めた。また、計測プロトコルに必要な足底皮膚へのずれの機械刺激に関する物理的パラメータについて議論し、糖尿病性末梢神経障害の検査で利用される従来法(Semmes-Weinstein Monofilament Test)との比較検討を行った。その結果、この計測システムを使用した皮膚の水平方向へのずれ刺激による足底感覚の測定法とモノフィラメントを利用した従来法による測定データの比較分析から、両者で相関性の高い領域と低い領域が存在することがわかった。加えて、この相関性の低い領域の成因を探るために、従来法で利用するモノフィラメントの機械的特性を詳細に調べた。

その結果、操作(押し付け)回数に比例してモノフィラメントの発生力が徐々に減少する現象が明らかになり、本手法と従来法の測定結果に相関性の低い領域(ばらつき)の生じる一要因である可能性が推察された。さらに、従来法と比べた場合、足底部でのずれ刺激で得られる閾値はとても小さく、皮膚の感覚特性を高精度に定量化できることが示唆された。また、ユーザビリティの観点から大切な測定時間については、手操作による従来法の検査に比べて、パソコンを利用した本手法が短時間であった。その他には、触覚技術との親和性の高い視覚障害者のための道具である白杖や末梢神経障害との関わりのある疼痛についても議論した。本年度は、皮膚知覚レベルに着目した末梢神経障害の定量評価のための計測システム(触覚ヘルスメータ)の研究開発をユーザビリティの視点を含めて展開すると共に、当該の計測システムを使用したずれ刺激による足底感覚の測定法に関する基礎データの収集および分析を行った。本手法は新規であるため、糖尿病管理の臨床現場で使用される従来手法との比較検討も併せて進めた.さらに、ヘルスケアの臨床現場等の触覚検査で利用されているモノフィラメントの機械的特性を定量的に明らかにし、糖尿病等で視覚障害のある人たちが日常生活で利用する白杖を介した感覚情報処理や末梢神経障害との関わりのある疼痛リハへの研究展開の芽も生まれた。以上より、概ね順調に進展していると判断した。本年度は、生活習慣病予防の健康セルフチェックを目的とした糖尿病等に伴う末梢神経障害の定量評価のための計測システム(触覚ヘルスメータ)に対する改良を行うと共に、人間工学実験による計測データの分析を行った。まず、システム開発では、計測システムの臨床現場でのユーザビリティを高めることを目的として、筐体デザイン等の工夫による軽量化、刺激呈示部(小型モータステージ)と操作部(パソコン)のワイヤレス化を進めた。その結果、検査者は、設置場所による制約がなく、刺激呈示部の遠隔操作で対象者の足底部や手指部の手軽な感覚計測が可能になった。また、計測プロトコルに必要な皮膚へのずれ(lateral skin stretch)の機械刺激に関する感覚特性の各種パラメータの影響について、健常若年者・壮年者を対象にした心理物理実験で調べたところ、ずれの刺激速度や呈示部位(母趾や踵など)に対して依存性のあることがわかった。例えば、刺激速度が増大すると感覚閾値は低下する傾向を示し、呈示部位では足アーチの形態に依存せずに接触状態が安定で良好な部位の閾値が小さい傾向にあった。さらに、個人差はあるが、計測された感覚閾値の平均に対する標準偏差は10%程度であった。また、ハードウェアの最適設計を目指し、小型モータステージの位置決め精度や安定した初期刺激の変位速度を検証する過程では、比較的低速な領域においてもずれ刺激の感覚閾値が安定して取得可能であることが明らかになった。その他には、視覚障害者のための生活支援技術である白杖を介した触覚情報処理の機序や触覚ヘルスメータのリハビリテーション応用の可能性等について議論を行った。本年度は、昨年度に引き続き、皮膚に対する微小機械刺激(ずれ)を利用した末梢神経障害の定量評価のための計測システム(触覚ヘルスメータ)の研究開発を臨床応用でのユーザビリティの視点を含めて推進し、当該の計測システムを使用したずれ刺激による足底感覚等に関する各種データの収集および分析を総合的に行った。
オステオポンチン蛋白多型の機能的差異を規定するドメインの解析

オステオポンチン蛋白多型が膠原病疾患群の発症・進展にどのような機序で関連するかについて明らかにするため、OPN蛋白の多型構造を遺伝子工学的に改変することにより、どのドメインの多型が糸球体腎炎発症・進展に繋がるかを解明、さらにOPN遺伝子座特異的コンジェニックマウス作成により、生体に於けるOPN多型の役割を解析した。1.OPN蛋白多型の構造解析と結合能差異の解析(1)MRL/Mp系およびC3H/HeJ系マウス由来のOpn cDNAをもとに、無細胞蛋白合成システムによりMRL型およびC3H型のオステオポンチンを合成し、(2)合成OPNの蛋白性状をSDS-PAGE, Western blotを用いて解析した。2.機能差異誘導ドメイン同定のための改変合成蛋白の作成・解析3.OPN蛋白多型の機能差異誘導ドメインの同定MRL/Mp-+/+マウスの脾細胞,Mφを採取し、改変合成OPNを加えて短期、mRNAを採取。これをもとにリアルタイムRT-PCRにより、蛋白多型によるサイトカイン発現誘導能の差異を解析し、少なくとも1カ所のアミノ酸置換が機能差を誘導することを見出した。4.OPN遺伝子座特異的コンジェニックマウスの確立と病態解析これらの結果は、Opnの1アミノ酸置換がMRL/lprに於ける糸球体腎炎感受性を規定している可能性を示唆した。申請者らは、オステオポンチン(OPN)蛋白多型が膠原病疾患群の発症・進展にどのような機序で関連するかについて明らかにするため、以下の解析を行った。1.OPN蛋白多型の構造解析と結合能差異の解析(1)無細胞蛋白合成システムによる合成OPN多型蛋白の作成:MRL/Mp系およびC3H/HeJ系マウス由来のOpn cDNAをもとに、無細胞蛋白合成システムによりMRL型およびC3H型のオステオポンチンを合成した。2.機能差異誘導ドメインの同定(2)改変合成蛋白の構造解析:これら合成蛋白を用いて1.(2)項と同様の解析を行った。(3)合成多型OPNによる脾細胞、および骨髄由来マクロファージに対するサイトカイン分泌誘導の定量的解析:マウスの脾細胞および骨髄由来マクロファージを採取し、改変合成OPNを種々の濃度で加えて培養、時間軸を追って細胞を採取し、RT-PCRにより蛋白多型によるサイトカイン発現誘導能の差異を解析した。3.OPN遺伝子座特異的コンジェニックマウスの作成[MRL/lpr×(MRL/lprかけるc3H/lpr)F1]-N2マウスを作成し、5番染色体のOpn遺伝子座領域がC3H型となっている個体を選別した。これをさらにMRL/lprと戻し交配を繰り返し、コンジェニックインブレッドマウスを第9世代まで作成した。オステオポンチン蛋白多型が膠原病疾患群の発症・進展にどのような機序で関連するかについて明らかにするため、(1)合成多型OPN蛋白を作成してその構造的差異を解析、(2)OPN蛋白の多型構造を遺伝子工学的に改変することにより、どのドメインの多型が糸球体腎炎発症・進展に繋がるかを解明、さらに(3)OPN遺伝子座特異的コンジェニックマウス作成により、生体に於けるOPN多型の役割を確定するための解析を行った。1.OPN蛋白多型の機能差異誘導ドメインの同定(2)合成多型OPNによる脾細胞、及び骨髄由来マクロファージに対するサイトカイン分泌誘導の定量的解析:MRL/Mp-+/+マウスの脾細胞,腹腔マクロファージおよび骨髄由来マクロファージを採取し、改変合成OPNを加えて短期培養し、mRNAを採取する。これをもとにリアルタイムPCRによる遺伝子発現定量システムを用いたRT PCRにより、蛋白多型によるサイトカイン発現誘導能の差異を解析した。2.機能差異誘導ドメインの確定前年度2.の(1)作成した改変合成蛋白のうち、上記(2)で機能改変を誘導し得たものにつき解析を行い、少なくとも、ある1カ所のアミノ酸置換が機能差を誘導するドメインであることを見出した。3.OPN遺伝子座
微生物由来がん遺伝子機能抑制物質の研究

1.ハ-ビハイシン(HMA)のSrcチロシンキナ-ゼ上の結合部位の同定及びヒト扁平上皮がん細胞に対する作用HMAが結合するp60^<vーsrc>上の部位の同定を試みた。^<35>SーMet(または-Cys)標識したp60^<vーsrc>の免疫複合体をHMA処理してSDSーPAGEで解析すると、p60^<vーsrc>の移動度が対照に比べ高分子側にシフトすることが認められた。S.aureus V8プロテア-ゼによる限定分解および臭化シアン分解により移動度が変化する断片を解析した結果から、HMAが結合する部位はキナ-ゼ領域を含むC末端領域であるらしいことが分かった。HMAはEGF受容体が過剰発現しているヒト扁平上皮癌A431細胞の形態をフラットに変化させEGFに対する増殖のレスポンスも変化させた。この時、EGF受容体の自己燐酸化レベルが低下したが、これはHMA処理によりEGF受容体の生合成が途上の160KDaまでしか進行せず、その後急速に分解することが原因であった。2.がん遺伝子機能抑制物質の探索と新しい活性評価法、探索法の開発癌遺伝子srcまたはras等を組み込んだマウスやラットの細胞(NIH3T3,NRK)を用い、形態変化の他、新たに確立した増殖因子要求性の獲得を指標に探索を行なった。約2000株の放線菌、糸状菌培養ろ液について調べたところ、src,Kーras細胞共に形態をフラットに変化させるものが1株、増殖因子要求性を高めるものが1株得られた。それぞれ、既知抗生物質radicicolとbafilomycinsであることが判明した。NIH3T3/vーsrc細胞の低張バッファ-破砕液の遠心上清にホルボ-ルエステル、Ca^<2+>、cAMPなどの活性化剤を加え、γー^<32>PーATPと反応させ、リン酸化された蛋白をSDSーPAGEで解析することにより、Aキナ-ゼ、Cキナ-ゼ及びチロシンキナ-ゼ活性を同時に検出する方法を開発した。キナ-ゼ型のがん遺伝子機能抑制物質の活性評価、探索への応用が考えられた。
IT技術を活用した大学における学生相談活動の新しい自己評価アセスメント法の開発

我々は、発展段階モデルに基づき、これまでに学生相談機関の自己評価に活用できる「学生相談機関充実イメージ表」と学生相談プログラム評価ができる「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」を開発してきた。その結果、評価者自身にとって機関やプログラムの発展のイメージが明確になり、組織・活動の見直しを未来志向で行うことが可能になることがわかっている。本研究では、これらの評価法を発展させ、より包括的・簡便に学生相談活動を評価し、結果を他大学の現状と即時的に比較しつつ可視化することを可能にする、ITを活用したWeb版「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」システムを開発することを目的とする。平成30年度は、Web版「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」システムのプロトタイプの開発を目的とした。Web上で入力し結果を簡単に可視化できるようなインターフェイスをもち、データをオンラインで自動送信し集計したものを、評価者にフィードバックすることで自己評価に反映させることができるITを活用したシステムを開発する計画であった。まず、プログラム改良チームにおいては、「学生相談機関充実イメージ表」をオンラインで入力できるためには、最初に項目を分解してフローチャートを組む必要があった。また、プログラム評価を行う「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」についても、基礎データを入力した結果を統合するためのフローチャートを作成した。それらの結果を反映させた仕様書を作成した。テクノロジーチームでは、Web上で動かすシステムは何が適切かを検討し、試行初期段階としてMoodleを採用して試作することが決定した。2019年5月に開催される日本学生相談学会第37回大会で成果の一部を発表する予定である。当初は「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」をそのままweb画面上に表示して、評価者が直接クリックすることで評価をすすめていくシステムを開発する計画であり仕様書を作成したが、「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」を画面で表示するにはフォントが小さくなってしまい、入力も出力もしにくいという不具合があることが判明した。また、研究チームの意見から、評価者の労力を下げるためには基礎データを入力して自動計算できるほうがいいのでは、という意見がでて、システムの自動化に対応する部分が大幅に増えた。そこで表示の形式を一から検討し直すことを余儀なくされ、プログラム改良チームがパッケージの構造を分解して新たに「データ入力」「計算」「結果の表示」「評価」に合わせて新たにフローチャートを組み直した。また、それに伴い、プログラム評価を行う「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」についても、同様の新たなフローチャートを作成した。それらの結果を反映させた新しい仕様書を作成した。テクノロジーチームは、当初考えていたシステムよりもデータベースや計算をかなり複雑な構造にしなければならなくなり、試行初期段階としてMoodleを採用して試作することが決定し、現在作成中である。評価者をエンパワーメントするための自己評価経験そのものを共有できるシステムの実装については、本体の完成後にずれ込むことになった。平成31年度は、少なくとも試行的にでも「データ入力」「計算」「結果の表示」「評価」の流れをもった「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」の基本的なwebシステムを開発する予定である。具体的には、テクノロジー担当の研究分担者チームが試行版「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」をMoodleで作成し、それをweb上で作動できるようにする。その後、研究協力者に依頼し、実際に使ってもらい、システムを評価してもらう試用調査を行う。そのためには、10校程度に協力を依頼し、あらかじめ比較用のデータを入力してもらい、データベースに入力する。これらの試用調査の結果、「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」をテクノロジー・パッケージ表の両方から改良する。改良後、平成32年度に調査協力者を広げて、本調査を行う予定である。評価者をエンパワーメントするための自己評価経験そのものを共有できるシステムについては、平成31年度後半に実装を予定する。

テクノロジーチームでは、Web上で動かすシステムは何が適切かを検討し、試行初期段階としてMoodleを採用して試作することが決定した。2019年5月に開催される日本学生相談学会第37回大会で成果の一部を発表する予定である。平成30年度は、Web版「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」システムのプロトタイプの開発を目的とした。Web上で入力し結果を簡単に可視化できるようなインターフェイスをもち、データをオンラインで自動送信し集計したものを、評価者にフィードバックすることで自己評価に反映させることができるITを活用したシステムを開発する計画であった。当初は「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」をそのままweb画面上に表示して、評価者が直接クリックすることで評価をすすめていくシステムを開発する計画であり仕様書を作成したが、「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」を画面で表示するにはフォントが小さくなってしまい、入力も出力もしにくいという不具合があることが判明した。また、研究チームの意見から、評価者の労力を下げるためには基礎データを入力して自動計算できるほうがいいのでは、という意見がでて、システムの自動化に対応する部分が大幅に増えた。そこで表示の形式を一から検討し直すことを余儀なくされ、プログラム改良チームがパッケージの構造を分解して新たに「データ入力」「計算」「結果の表示」「評価」に合わせて新たにフローチャートを組み直した。また、それに伴い、プログラム評価を行う「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」についても、同様の新たなフローチャートを作成した。それらの結果を反映させた新しい仕様書を作成した。テクノロジーチームは、当初考えていたシステムよりもデータベースや計算をかなり複雑な構造にしなければならなくなり、試行初期段階としてMoodleを採用して試作することが決定し、現在作成中である。評価者をエンパワーメントするための自己評価経験そのものを共有できるシステムの実装については、本体の完成後にずれ込むことになった。平成31年度は、少なくとも試行的にでも「データ入力」「計算」「結果の表示」「評価」の流れをもった「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」の基本的なwebシステムを開発する予定である。具体的には、テクノロジー担当の研究分担者チームが試行版「学生相談活動充実イメージアセスメントパッケージ」をMoodleで作成し、それをweb上で作動できるようにする。その後、研究協力者に依頼し、実際に使ってもらい、システムを評価してもらう試用調査を行う。
社会・生活における主体価値の動態解明

1.「主体価値・基底生活行動・脳のスパイラルモデル」の検証:1生活活動と脳構造の関連を、24時間生活活動記録表および、voxel-based morphometry法を用いて調べた。結果、女性の家事の時間と、上前頭回体積の間に正の相関を認め、家事は好ましい脳の可塑的変化に寄与すると考えられた。また、現代特有の生活行動としてのインターネット使用に関し、健康被験者のインターネット使用と、安静時のモチベーション・ネットワークの活動との関連を調べた。結果、ネットワーク内の機能的結合とインターネット使用の程度は正の相関を示し、通常のインターネット使用はモチベーション・ネットワークに好影響を及ぼすと考えられた。2.リアルワールド神経行動計測:思春期における安静時の周波数特異的ネットワークにおいて、β帯域波は年齢とともにネットワークの分離segregationが進み、γ帯域波は統合integrationが進む。思春期に発症する統合失調症について、安静開眼7分のMEGデータについてグラフ解析を行うと、γ帯域波についてはネットワークsegregationの指標であるlocal efficiencyが統合失調症において増加しており、β帯域波については変化を認めなかった。3.個人・社会のルールダイナミクスの解明:思春期主体の高い認知的柔軟性に着目し、確率的逆転学習課題を用いて思春期主体を被験者とする実験を実施した。実験データの解析より、課題の潜在構造を学習することが柔軟な意志決定の基盤になることを示唆する結果を得た。また、思春期に遭遇する複雑な選択状況を表すモデルとして採用した少数派ゲームを用いて、各主体が他者を参照して形成するネットワークの構造が協調状態の創発に与える影響を計算機実験で調べた結果、参照先を少数の主体に偏らせず分散させることが協調状態の創発に必要であることを発見した。1.「主体価値・基底生活行動・脳のスパイラル・モデル」の検証:運動習慣、インターネット使用、睡眠等の生活活動について、各種質問紙やウェアラブルデバイスを用いた計測を進め、サンプル数としては120強にて実施済である。横断的研究の成果は順に学術論文としての報告ができており、かつ、経時的変化の検証のための縦断的データも取得は順調であるため、これらの成果も発信していく準備は整ってきている。2.リアルワールド神経行動計測:今回得られた結果は、統合失調症においては脳機能分化には問題を認めないものの脳機能統合において変化が生じていることを示している。こうした脳機能ネットワークの変化を示せたことで、発達とともに主体価値が内在化・個別化される過程の背景を明らかにすることができた。3.個人・社会のルールダイナミクスの解明:2017年度に行った確率的逆転学習課題の計算機実験で得た成果を検証すべく、2018年度は思春期のヒト被験者で実験を行い、課題の潜在構造を学習・獲得することが柔軟な意志決定の基盤になることを示唆する結果を得た。また、思春期の複雑な選択状況をモデル化した計算機実験では、他者参照ネットワーク構造と協調状態との関係性を明らかにした。更に思春期と依存症の関連性調査から内部報酬系による学習異常が原因の1つであるという仮説を立て、検証方法等の検討段階に移行しており、順調に進展している。以上より、総じて本研究班の研究は順調に進捗しているものと見積もられる。1.「主体価値・基底生活行動・脳のスパイラル・モデル」の検証:各種の生活行動と脳の可塑的変化の関連という点において、運動時間・睡眠をはじめとする未解析の生活行動指標と、注意力等に関する未解析の脳内ネットワーク等に関心をおき、脳機能・脳構造学的指標等との関連を横断的・縦断的に解析していく。また、新たに導入された高磁場・高解像度の7テスラMRIを用いた新規のデータ取得も推進していく。さらに、主体価値に関する質問紙による評価指標と生活習慣、あるいは脳MRIによる指標との関連についても同様に解析をすすめていく。特に、縦断研究により、スパイラル・モデルにおける主体価値、基底生活行動・脳可塑性という三者間の関連・因果関係に迫ることを目指していく。2.リアルワールド神経行動計測:今回は周波数特異的な脳機能ネットワークについて、グラフ理論解析におけるglobal efficiency、local efficiency、small worldnessを検討したが、さらにリアルワールドの行動指標とより直接関連する指標について検討を行っていく。3.個人・社会のルールダイナミクスの解明:2018年度中に数回に分けて思春期のヒト被験者による実験を実施した。これらの後半部分の追加実験のデータ解析を進めると共に、精神疾患患者や老年期の被験者による実験も計画している。これらの比較研究により思春期主体の特異的な認知的柔軟性の理解を試みる。また、引き続き思春期に好発する依存症に着目し、これらの関連性調査を進めると共に、2018年度の同調査から得た知見に基づき立てた、主体の内部報酬系による過学習等の学習異常が原因の1つであるという仮説の検証を行う。B01班のうち研究代表者グループ(京都大学、村井)は主体価値、基底生活行動、脳の可塑性変化の3要因をスパイラルモデルとして捉え、その実証研究を行っている。平成28年度は健康被験者42名に対し、各種主体価値指標、生活行動評価、構造的・機能的MRI画像検査を実施、予備的解析を行った。また神経系無食欲症における課題関連fMRIにより、神経性無食欲症のうち過食排出型において、損失予測中の神経活動の変化を見出した(Murao et al., in press)。