hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学ポテンシャル図を基にした半導体成膜プロセスの構築ーSnS成膜を例としてー

当初予定していた,硫化物により化学ポテンシャルを積極的に制御し,反応拡散によりSnSの成膜を試みる研究は,ほぼコンセプトが実証されたため,今年度は研究遂行中に新たに見出した,SnSのバルク結晶育成,および薄膜作製プロセスに関する研究に注力した。このプロセスでは,予めSn/SnSの二相試料を作製しておき,SnとSnSとの蒸気圧差を利用してSnSを単離する。これにより,第二相の混在を防ぎ,純度の高いSnS単相を得ることができる。まず,バルク結晶育成に関しては,ブリッジマン炉を用いて単離したSnS蒸気を一方向から冷却することでセンチメートルオーダーのSnS単結晶を得ることができた。これは,従来の単結晶の数十倍の大きさである。得られた結晶はp型伝導であり,100 cm2V-1s-1を超える高いホール移動度を示した。また,SnSがいわゆる二次元(層状)物質であることから,グラフェンと同じようにスコッチテープにより剥離できることも確認した。以上は,太陽電池のみならず,他のデバイスへの展開も期待できる成果である。一方,薄膜作製に関しては,Sn/SnS二相試料を蒸発源とした真空蒸着法により,均一な組織を持つ緻密は薄膜が得られた。市販のSnS試薬を蒸発源とした場合に比べて,ラマンスペクトルにおけるピークの半値幅は狭く,高い結晶性を有していることがわかった。また,900°Cで蒸発させた場合の薄膜は特定の配向を示さないのに対し,800°Cで蒸発させた場合には,層が基板に平行になるように強い配向性を示す。これは,これらの温度の間でS-Sn系の相平衡関係が変わるためであると推察される。物性に関しては,薄膜に関してもp型伝導を示したが,移動度,キャリア濃度ともにバルク結晶に比べて2桁程度小さく,現在その要因を検討中である。反応拡散によるSnS成膜に関しては当初計画していた系に加えて,別の系への展開することでさらに高度なプロセスへと発展できたことから,ほぼ検討が終了し,投稿論文を準備中である。現在は,研究遂行中に見出したSnSの新しい作製プロセスに関する研究を遂行している。これに関しては当初計画したものではなく,今後,様々な展開が期待できる。以上のことから,当初の計画以上に進展していると判断した。Sn/SnSからの蒸留を利用した成膜法について,種々の成膜条件を検討し,最適なプロセスの確立を目指す。特に,現在はバルク結晶に比べてキャリア濃度,移動度ともに2桁程度低いため,その要因を明らかにするとともに,ドーピングなど光吸収材料に適した物性となるように制御する方法を検討する。さらに,この成膜プロセスとこれまでの研究で確立した界面構造の制御方法を組み合わせて太陽電池デバイスへの展開を図り,既存の太陽電池を超える変換効率の達成を目指す。本研究では,太陽電池材料として期待されている半導体SnSをモデルとして,化学ポテンシャルを積極的に制御することで,成膜および界面構造制御のプロセスを確立することを目的とした.具体的には, SnとMoS2, ZnとSnS2の反応拡散を利用したSnSの成膜を検討した.後者の系で説明すると,Zn-Sn-S2系化学ポテンシャル図から, Zn/SnS2積層構造を作製した場合,この界面は熱力学的に安定ではなく,平衡状態に移るに伴い, SnS2からZnに硫黄が移動するように反応拡散が起こり, ZnSとSnSが平衡したヘテロ界面が期待できることが期待できる.ソーダライムガラス上にDCスパッタリングにより成膜したSn薄膜と硫黄粉末を石英管に真空封入し, Sn側温度と硫黄側温度をそれぞれ制御して熱処理することでSnSx薄膜を作製した.続いて,その薄膜上にDCスパッタリングによりZnを成膜し, Zn/SnSx積層膜を作製した. Sn/MoSx積層膜についても同様に,硫化したMo薄膜上にSnを成膜することで作製した.熱処理前後のZn/SnSx積層膜断面のSTEM-DF像とEDSラインスキャン結果から,熱処理前ではZn/SnS2/SnSの積層構造であったのに対し,熱処理後ではZnS/SnS/SnS2/SnSと積層構造が変化した.このことから, ZnとSnS2の反応拡散によりZnSとSnSが生成し, SnSx薄膜中の硫黄の化学ポテンシャルを制御できることが示唆された.一方, Sn/MoSx積層膜については,熱処理によるSnSの生成が示唆されたが,その昇華性の高さからSnSの成膜が困難であることが分かった.以上2つの系の実験から,反応拡散を利用することでSnSx薄膜中の硫黄の化学ポテンシャルを制御できることが分かった.計画当初は,Sn/MoSx積層膜を用いたプロセスのみを計画していた。この系において,化学ポテンシャル図を用いた考察の通り,MoSxからSnに硫黄が拡散する形でSnSが形成されたことが示唆された。これらの研究を行う中で,過剰に硫化したSnSxから硫黄が抜ける形でもSnSの成膜が可能であることを着想した。化学ポテンシャル図を用いて検討を行ったとろ,Zn/SnSxが本モデルに適していることがわかった。実際に,実験を行ったところ,設計通りにZnS/SnSが形成された。

しかも,Sn/MoSxでは形成されたSnSの蒸発を抑制することが困難であったが,Zn/SnSxの系ではこれを抑制することができた。以上のように,予定していた系だけでなく,別の系に展開することでプロセスの高度化が図れており,計画を超えてはるかに進展している。当初予定していた,硫化物により化学ポテンシャルを積極的に制御し,反応拡散によりSnSの成膜を試みる研究は,ほぼコンセプトが実証されたため,今年度は研究遂行中に新たに見出した,SnSのバルク結晶育成,および薄膜作製プロセスに関する研究に注力した。このプロセスでは,予めSn/SnSの二相試料を作製しておき,SnとSnSとの蒸気圧差を利用してSnSを単離する。これにより,第二相の混在を防ぎ,純度の高いSnS単相を得ることができる。まず,バルク結晶育成に関しては,ブリッジマン炉を用いて単離したSnS蒸気を一方向から冷却することでセンチメートルオーダーのSnS単結晶を得ることができた。これは,従来の単結晶の数十倍の大きさである。得られた結晶はp型伝導であり,100 cm2V-1s-1を超える高いホール移動度を示した。また,SnSがいわゆる二次元(層状)物質であることから,グラフェンと同じようにスコッチテープにより剥離できることも確認した。以上は,太陽電池のみならず,他のデバイスへの展開も期待できる成果である。一方,薄膜作製に関しては,Sn/SnS二相試料を蒸発源とした真空蒸着法により,均一な組織を持つ緻密は薄膜が得られた。市販のSnS試薬を蒸発源とした場合に比べて,ラマンスペクトルにおけるピークの半値幅は狭く,高い結晶性を有していることがわかった。また,900°Cで蒸発させた場合の薄膜は特定の配向を示さないのに対し,800°Cで蒸発させた場合には,層が基板に平行になるように強い配向性を示す。これは,これらの温度の間でS-Sn系の相平衡関係が変わるためであると推察される。物性に関しては,薄膜に関してもp型伝導を示したが,移動度,キャリア濃度ともにバルク結晶に比べて2桁程度小さく,現在その要因を検討中である。反応拡散によるSnS成膜に関しては当初計画していた系に加えて,別の系への展開することでさらに高度なプロセスへと発展できたことから,ほぼ検討が終了し,投稿論文を準備中である。現在は,研究遂行中に見出したSnSの新しい作製プロセスに関する研究を遂行している。これに関しては当初計画したものではなく,今後,様々な展開が期待できる。以上のことから,当初の計画以上に進展していると判断した。計画段階で予定していた成膜・界面構造制御プロセスに対し,そのコンセプトはほぼ実証できている。今後は,これをさらに精密に制御することを試みる。例えば,Zn/SnSx積層膜の熱処理においては,SnS2が残存しており,これを無くすような条件を確立する必要がある。加えて,本研究を進めるうえでSnSの新たな成膜手法およびバルク結晶作製方法を着想した。現在,特許申請を準備しており,次年度はこの方法を用いた研究を展開する予定である。さらには,新たな成膜手法と本年度確立した界面構造制御方法を組み合わせることで,太陽電池デバイスへの展開を図り,既存の太陽電池を超える変換効率の達成を目指す。Sn/SnSからの蒸留を利用した成膜法について,種々の成膜条件を検討し,最適なプロセスの確立を目指す。特に,現在はバルク結晶に比べてキャリア濃度,移動度ともに2桁程度低いため,その要因を明らかにするとともに,ドーピングなど光吸収材料に適した物性となるように制御する方法を検討する。
太陽光によるDNA損傷の新たな視点-グアニンと5-メチルシトシン

本研究は、M13mp2ファージの変異スペクトラムと5-メチルシトシンを含むオリゴヌクレオトチドを用いた5-メチルシトシンの光損傷性の研究により、新たな視点から太陽光によるDNA損傷を解析しようとするものである。ファージの実験では、以前の実験でグアニンでの変異が主に検出された。そこで、太陽光の遺伝子損傷作用の本体と考えられているUVB(紫外線B波)と太陽光の比較を行ったところ、UVBではピリミジンの変異が主に観測された。太陽光照射は何か通常の紫外線とは異なった作用を持っていることが示唆された。グアニンの変異の原因となる損傷としては、酸化的損傷が最も考え易く、M13mp2ファージに太陽光を照射すると、そのDAN中に8-オキソグアニンが、生成することも観察している。そこで8-オキソグアニンなどの酸化的損傷の修復に関与しているmutM遺伝子を欠損させた宿主大腸菌を作り、野生株と比較したが、両者に差はなかった。このことから、グアニンの変異の原因となっている傷は、8-オキソグアニンではないと考えられる。沖縄や北海道でのファージの太陽光照射の進めており、現在解析中である。一方、5-メチルシトシンの実験では、まず、モノマーにUV照射して反応性を比較した。その結果、5mdCよりもdCのほうがよく反応した。文献よりdCからの生成物は水化物と考えられる。5mdCからの生成物は、現在その構造を解析中である。dC-5mdCにUV照射を行ったところ、複数の光反応精製物が得られたが、主要なものは、6-4光産物と、それがさらに変化したDewar型異性体であることを示唆する結果が得られている。本年度は、研究計画1)大腸菌における変異の解析と5)5-メチルシトシンを含むジヌクレオチドの合成とその反応、について主に研究を行った。1)大腸菌における変異の解析では、UVBがM13mp2ファージに対する変異誘起スペクトラムの解析を中心に研究した。M13mp2ファージにUVBを照射して、これを大腸菌に感染させ、約100変異株について、変異箇所の塩基配列変化を同定した。その結果、UVB照射では、ピリミジン、特にシトシンのトランジション変異が顕著に観察された。これは、従来我々が太陽光の研究で得ていたもの異なっている。そこで、太陽光の実験を再度行って、太陽光が主にグアニンに変異を起こすことを確認した。これらの事実から、M13mp2ファージの変異でみる限り、太陽光と太陽光中の変異誘起成分と考えられているUVBとは、その作用が異なっていることが示された。また、8-オキソグアニンなどの酸化的損傷を切り出す修復酵素遺伝子mutMを欠く大腸菌を宿主としたときも、通常の修復能を持つ野生株を宿主としたときも、変異誘導にほとんど差が見られなかったことから、ここでの変異には、8-オキソグアニンなどの酸化的損傷は関係していないと考えられる。5)5-メチルシトシンを含むジヌクレオチドの合成とその反応では、5-メチルシトシン(mC)を含むジヌクレオチド、C-mC、対象となるC-Cの合成を行った。これに対し、基礎生物学研究所の大型スペクトログラフを用いて単色光照射を行い、現在その反応生成物(光二量体)や反応効率の解析を進めている。本研究では、M13mp2ファージの変異スペクトラムと5-メチルシトシンを含むオリゴヌクレオトチドを用いた5-メチルシトシンの光損傷性の研究により、新たな視点から太陽光によるDNA損傷を解析しようとするものである。

ファージの実験では、今年度は太陽光のスペクトル強度が毎正時に測定されている、札幌気象台と沖縄気象台においてM13mp2ファージに太陽光を照射し、変異スペクトラムを調べる実験を試みた。沖縄の実験では、変異スペクトラムの解析まで終了した。その結果、岡山で太陽光照射したデータとは異なり、グアニンの変異は多くなく、むしろジピリミジン部位の変異が多いという、興味深い結果が得られた。また、光照射したファージを4°Cで保存すると著しい失活が観察された。これは太陽光照射したDNA上の損傷がさらにより毒性の強いものに変化して行く可能性を示唆している。ファージやDNAを太陽光または紫外線で照射した際には、酸化的損傷の指標とされている8-オキソグアニンが生成することも見いだし、その解析も進めている。一方、5-メチルシトシン(5mC)の研究では、5mCをふくむジヌクレオチドCp5mCを合成し、そのUV反応性を検討した。その結果、ジヌクレオチドは主にふたつの生成物を与え、その一方はもう一方の前駆体らしい事がわかった。また、加熱処理で消失するピークも検出され、これは光水和物らしい。今後。これら生成物のできるスピードを種々の波長の光照射を行って測定し、DNA中の5mCの光損傷性の解析を進めたい。
企業統治と金融資産価格変動に関する研究

本研究では,現実のデータを用いた実証分析および最先端の情報技術や計算機科学において進展してきたエージェントベースモデルによる分析を通じ,企業統治が金融市場に与える影響について分析を行った.最終年度においては,研究の遂行および研究のとりまとめを行った.実証分析においては,企業統治において主要な役割を果たす経営者構成に焦点を当て,企業の取締役の継続・交代要因および社外取締役の決定要因について分析を行った.分析対象期間は,2004年から2013年とし,日本国内における株式市場上場企業を分析対象とした.分析の結果,データ解析を通じ中心的な役割を果たす企業を特定できること,外国人株主比率と社外取締役採用に強い関連性があることを見出した.これらの分析結果については,the 23rdAnnual Workshop on Economic Science with Heterogeneous Interacting Agentsにおいて成果発表を行った.更に本研究では,企業統治において主要な枠割を果たす代表取締役に焦点を当て,企業のアニュアルレポートの分析を通じ,企業経営のパフォーマンスと経営者のナルシシズムなどの経営者の属性に密接な関連性があることを見出している.これら分析については,International Conference on Innovation & Managementにおいて成果発表を行い,参加者から有益な助言を得た.更に,深層学習などの最先端の情報技術やエージェントベースモデルを通じ,企業活動と資産価格変動との関連性についても分析を実施しており,それら成果の一部は,証券アナリストジャーナルやSpringerなどの書籍への論文掲載や,学会,研究会等にて成果発表を実施した.本研究では、計算機科学において進展してきたエージェントベースモデルおよび現実のデータを用いた実証分析を通じ,企業統治が金融市場に与える影響について分析を行う.本年度においては,はじめに,実証分析およびモデル化において必要となる基礎分析にて用いるデータベースの構築を行った.具体的には,企業統治に関するデータとしては国内上場企業の企業属性データの収集整理を行った.企業属性としては,基本的な企業の財務指標に加え,企業統治と密接な関連性を有する役員構成に関するデータおよび企業活動に関するデータなどを対象としている.また,分析に必要となる金融資産価格データに関するデータの収集整理もあわせて行った.とりわけ,本分析では,実証分析において広く用いられている日次データに加え,日中価格変動に関するデータも対象としデータ分析環境の構築を行った.更に,現実の企業統治に関する活動の調査のために,金融市場参加者へのヒアリング調査もあわせて実施した.本年度においては,これらデータを用い企業統治と資産価格の関連性について基礎的な分析を行った.なお,本研究のデータ分析においては,基礎的な統計手法を用いた分析に加え,計算機科学分野において盛んに研究が行われている機械学習の成果を取り込んだ分析を実施し,金融資産との関連性について分析を実施した.分析の結果,企業活動に関する情報の発信と各個別の株式の間に強い関連性を見出しており,本研究の成果の一部は,学会,研究会等にて発表を実施している.本年度は,実証分析およびモデル化の基礎分析に必要となるデータベースの構築を予定通り実施.また,計算機科学における近年の成果を取り入れた手法による分析も実施しており,本研究課題は当初の計画以上に進展している.本研究では、計算機科学において進展してきたエージェントベースモデルおよび現実のデータを用いた実証分析を通じ,企業統治が金融市場に与える影響について分析を行う.本年度においては,実証分析およびモデル構築に必要となるデータベースの構築を昨年度より継続して実施した.情報技術の進展により大規模なデータを対象とした分析を効率的に実施できるようになっている.これらを背景とし,本研究では,資産価格の日中価格変動を対象とした大規模データのデータベース上への整備を実施した.具体的には,日本国内および韓国上場企業の主要企業に焦点を当て,高頻度データのデータ整理を行いデータベースの構築を行った.また,各個別銘柄のティック単位の詳細な取引データから,分析効率向上のため,分析間隔等を整えたデータベースを構築した.それらと並行して分析に不可欠である企業属性データについても収集整理を行った.更に,現実の企業統治に関する活動の調査のために,金融市場参加者へのヒアリング調査もあわせて実施した.本年度においては,これらデータベースおよび調査結果を用い企業統治と資産価格の関連性について分析を行った.本研究のデータ分析においては,基礎的な統計手法および近年関心を集めている深層学習などの機械学習の成果を取り込んだ分析を実施し,金融資産との関連性について分析を実施した.分析の結果,企業属性と各個別の株式の間に強い関連性を見出している.更に,情報の非対称性を考慮したエージェントベースモデルによる分析も実施している.本研究の成果の一部は,学会,研究会等にて意欲的に発表を実施している.本年度は,実証分析およびモデル構築に必要となるデータベースを拡張した.また,計算機科学における近年の成果を取り入れた手法による分析も実施しており,本研究課題は当初の計画以上に進展している.本研究では,現実のデータを用いた実証分析および最先端の情報技術や計算機科学において進展してきたエージェントベースモデルによる分析を通じ,企業統治が金融市場に与える影響について分析を行った.最終年度においては,研究の遂行および研究のとりまとめを行った.実証分析においては,企業統治において主要な役割を果たす経営者構成に焦点を当て,企業の取締役の継続・交代要因および社外取締役の決定要因について分析を行った.分析対象期間は,2004年から2013年とし,日本国内における株式市場上場企業を分析対象とした.分析の結果,データ解析を通じ中心的な役割を果たす企業を特定できること,外国人株主比率と社外取締役採用に強い関連性があることを見出した.これらの分析結果については,the 23rdAnnual Workshop on Economic Science with Heterogeneous Interacting Agentsにおいて成果発表を行った.

更に本研究では,企業統治において主要な枠割を果たす代表取締役に焦点を当て,企業のアニュアルレポートの分析を通じ,企業経営のパフォーマンスと経営者のナルシシズムなどの経営者の属性に密接な関連性があることを見出している.これら分析については,International Conference on Innovation & Managementにおいて成果発表を行い,参加者から有益な助言を得た.更に,深層学習などの最先端の情報技術やエージェントベースモデルを通じ,企業活動と資産価格変動との関連性についても分析を実施しており,それら成果の一部は,証券アナリストジャーナルやSpringerなどの書籍への論文掲載や,学会,研究会等にて成果発表を実施した.当初の予定通り,構築したデータベースの拡張およびデータベースを活用した実証分析を実施予定.また,データ分析手法の改善および金融市場シミュレーターの構築・改善および分析も実施の予定.構築したデータベースの拡張およびデータベースを活用した実証分析を実施予定.また,金融市場シミュレーターの構築・改善および分析も実施の予定.また,研究の遂行に加え,成果発表およびとりまとめを実施する予定である.本研究における実データを用いた実証分析において当初の想定以上に研究成果がでていることから,研究発表を優先して実施しているため.理由:本研究における実データを用いた実証分析において当初の想定以上に研究成果がでていることから,研究発表を優先して実施しているため、企業属性に関するデータベースの拡張を次年度に持ち越している.使用計画:本年度においては,前年度から継続して,データベースの拡張および金融市場シミュレーターの構築を行う予定である.具体的には,企業の役員構成および企業属性に関するデータベースおよびワークステーションの購入を実施の予定である.また,分析と並行し、研究成果の発表およびとりまとめを実施の予定である.(学会参加費,原稿投稿料)本年度においては,分析環境構築として,データベースの拡張および金融市場シミュレーターの構築を行う予定である.また,研究成果の発表も積極的に実施する予定である.
プラズマプロセス用大面積プラズマ源の開発

次世代超大規模集積回路や大面積液晶パネルの達成にとって、大口径均一で高密度プラズマ源の開発が緊急の課題となっている。本共同研究においては、東北大学で行われてきたプラズマの大面積化やエネルギー制御技術と、韓国で行われてきたプラズマの高密度化技術及びラジカル測定技術を融合させ、大口径で均一な高密度プラズマの生成法を確立すると共に、プラズマの均一性と反応活性種との関係を中心に研究を進めた。この実験を東北大学で行うため、直径60cmの変形マグネトロン型高周波放電装置を製作し、大口径プラズマ生成に関する測定が行われた。その結果、高周波電極の長さ及び表面の磁場強度を変えることにより、直径55cm程度の大面積均一プラズマが生成できることが分かった。また、補助電極を挿入し共振させることにより、装置中心部でもプラズマ生成が可能となり、500Wで10^<11>/cm^3程度の高密度プラズマが生成できることが分かった。同様な実験を直径130cmの大型変形マグネトロン型高周波放電装置で行い、直径1m以上に亘って均一なプラズマ生成が明らかにされた。一方、CF_4プラズマ中の発光スペクトルからフッ素(F)ラジカル分布を測定する光プローブシステムを構築するため、韓国側が来日し、東北大学にあるECRプラズマ装置及び変形マグネトロン型高周波放電装置を用いて測定を行った。その結果、Fラジカルの半径方向分布が明らかになり、プラズマ密度分布及びポリシリコンエッチングの半径分布との関係を得ることが出来た。また、補助電極を挿入し共振させることにより、装置中心部でもプラズマ生成が可能となり、500Wで10^<11>/cm^3程度の高密度プラズマが生成できること分かった。
蛋白質の核―細胞質間輸送の可視化

セミインタクト細胞を用いたin vitro輸送系において、輸送反応中のGFP-importinβ(輸送担体)とGST-NLS-GFP(輸送基質)1分子の挙動を、アセンブルした核膜孔複合体上で直接捉えることに成功している。輝点の寿命と蛍光強度の定量的解析より、輸送反応中に分子が核膜孔複合体上に滞在する時間及び1つの核膜孔複合体がimportinβを結合しうる分子数とimportinβに対する結合定数を求めた結果、以下の知見を得た。1)核膜孔複合体上には、importinβに対して数pmolオーダーの極めて強い少数の結合サイトと、およそ70nMオーダーの100200の多数の結合サイトが存在する。2)importinβ単独(基質とRan非存在下)では、核膜孔複合体上に短く滞在するもの(約1s)と、長く滞在するもの(約610s)が見られるので、上記1)の両結合サイトと相互作用すると考えられる。3)importinβ/基質複合体(Ran非存在下)は短く滞在するもの(約1s)のみが見られ、核膜孔複合体上の弱い結合サイトのみと相互作用すると考えられる。4)importinβ/基質複合体(Ran存在下)は短く滞在するもの(約1s)と長く滞在するもの(約3s)がみられたが、長い滞在時間はimportinβ単独の滞在時間よりも短かった。1分子解析と同条件下において、輸送担体と輸送基質が核に集積する速度を求めたところ、輸送担体と基質ともに、長い滞在時間と核内集積速度が一致することが判明した。このことから、輸送担体が核膜孔複合体上の強い結合サイトに相互作用することが通過反応に重要であると考えられる。また、Ranの影響で滞在時間の変化が見られることから、強い結合サイトの性質がRanの影響で変化すると予想される。これら一連の結果は、一分子可視化技術を応用して得られた最初の知見であり、研究成果は十分に得られたと思われる。細胞内には多様な輸送経路が存在し、その輸送経路に乗って膨大な数の分子が核一細胞質間を流通する。多くの輸送経路に乗った分子が、核膜孔上を滞りなく流通する仕組みを知るには、分子が核膜孔を通過する基本概念を得る必要がある。分子が核膜孔を通過する動きをみることで、通過反応のステップ数や、通過の速度を知ることができれば、そうした基本概念に対して、有用な情報を得ることができる。一分子が一つの核膜孔を通過する過程を可視化するための準備を現在進めている。SV40T抗原のNLSを結合したCy3標識IgMや、GFPで標識した輸送担体importinβを作製し、セミインタクト細胞を用いたin vitro核蛋白質輸送再構成系において、基質や輸送担体が核内に集積する過程を対物レンズ型全反射照明法で観察したとき、どのくらいの感度で、基質と輸送担体が核膜孔複合休にターゲットし、ターゲットした核膜孔複合体をどの程度視野にとらえることができるかを調べた。IgM-NLS基質は2.5nM(Cy3で25nM)で、GFP-importinβは70pMで核膜孔にターゲットして核内に移入した。この条件下で、IgM-NLSは一つの核あたり、約700個の核膜孔複合体に結合することが確認された。対物レンズ型全反射照明法で、高感度で核膜孔複合体をとらえることができることが確認されたが、同時に、分子の核膜孔通過反応が非常に早いことが予想された。動いている1分子をとらえるためには、蛍光強度が強く、均一な基質を作製する必要がある。分子量約125MDaの巨大な蛋白質複合体である核膜孔複合体は,脂質よりも蛋白質成分に富む核膜に埋め込まれているため,機能構造体として単離することが困難である。また、遺伝学的アプローチによる解析から、通過反応そのもののメカニズムに迫ることが極めて困難である。assembleした核膜孔複合体上で通過反応中の個々の因子の動態を直接みることができれば,通過反応に関する多大な情報が得られると考えられる。対物レンズを使って全反射させる照明法を応用して開発されている細胞内で1分子イメージング可能な蛍光顕微鏡法を用いて、1つの核膜孔複合体上で、輸送反応中の個々の輸送因子の動態を可視化する試みをしている。この顕微鏡ではガラス表面に近いほど高感度観察ができるので,観察に用いる細胞として、接着の強いMadin-Darbybovine kidney(MDBK)細胞を選び、実験系としては、輸送因子やenergy sourceを添加することで,核膜孔複合体への結合や通過反応,或いは核内輸送や核外輸送反応を自由に操作できるセミインタク細胞を利用したin vitro輸送再構成系を用いた。本年度はGFP標識した輸送担体importin βとGFP標識したSV40T抗原のNLSをもつ輸送の基質を用いて観察した。核膜孔1個1個に対応すると考えられる点像からなる蛍光像を得た。更に,1つの核膜孔複合体上でGFP標識した輸送担体1分子と輸送基質1分子が観察できた。1分子イメージングと合わせた画像解析により、importin βのassembleした核膜孔への結合定数,1つの核膜孔がimportin βを結合しうる分子数、及び、importin βが1つの核膜孔を通過する速度といった、ごく基本的な、しかしきわめて重要な定量的情報をはじめて得ることができた。

レーザー光による全反射照明法を応用した、細胞内で1分子イメージング可能な蛍光顕微鏡法を用いて、GFP標識した輸送担体importinβの核膜孔複合体上での挙動を、セミインタクト細胞を用いたin vitro輸送系で観察した。その結果、核膜孔1個1個に対応すると考えられる点像からなる蛍光像と、核膜孔複合体に結合したGFPimportinβ1分子を捉えることにはじめて成功した。1分子イメージングと合わせた画像解析により、importinβの核膜孔への結合定数、1つの核膜孔複合体がimportinβを結合しうる分子数、及び、各々のimportinβ分子が核膜孔を通過する速度を、核膜孔上の滞在時間の寿命から求めることができた。1つの核膜孔複合体は最大100150分子のimportinβを結合し、各々のimportinβの核膜孔通過速度は、その滞在時間の寿命から、約2秒であることが判明した。これは、1つの核には約30004000個のimportinβが結合する核膜孔複合体が存在するので、1つの核あたり毎分900万1800万個のimportinβを通過させうることを証明したことになる。また、importinβと核膜孔の結合定数は、約70nMという、細胞内でおこる分子間相互作用としては、極めて高い結合定数を示すことが判明した。このように、これまでの生化学的、遺伝学的手法では得られなかった定量的情報から、核膜孔複合体が、輸送担体に対して、高いaffinityとcapacityを有することで、効率のよい核膜孔通過反応を担うといった、流通の場として機能する核膜孔複合体の基本的な性質を明らかにすることができた。現在、基質や低分子量G蛋白質Ran存在下でimportinβの挙動を比較しており、通過反応のメカニズムに示唆を与える結果が得られつつある。10nMオーダーのGFP-importinβを反応させて、核膜孔複合体に結合したGFP-importinβ1分子を捉えることにはじめて成功した。輝点の寿命から、GFP-importinβが核膜孔複合体に滞在する時間が求められる。反応させるGFP-importinβの濃度を増やすと、核膜孔1個1個に対応すると考えられる点像からなる蛍光像が得られた。蛍光輸送担体1分子と、核膜孔1個の蛍光強度を比較することによって、1つの核膜孔に結合するimportinβの分子数を定量することができる。様々な分子濃度のGFP-importinβと反応させた核膜孔複合体に結合するGFP-importinβの分子数を求めたところ、核膜孔にはimportinβに対する8個前後の非常に強い結合サイトと、およそ100個程度の比較的弱い結合サイトが存在することをはじめて明らかにした。GFP-importinβがRanの作用なしでは核膜孔を通過しない基質存在下では、強い結合サイトへの結合がみられなかった。GFP-importinβ1分子の滞在時間を詳細に解析すると、importinβ単独では、短く滞在するものと、長く滞在するものが見られた。基質をのせたimportinβの中に、核膜孔上で長く滞在するpopulationはみられなかった。このことから、短い滞在時間を示すものは、弱い結合サイトに結合し、長く滞在するものは、強い結合サイトに結合したものと考えられる。
臓器移植患者のMDR1及びCYP3A遺伝子情報に基づく個別免疫抑制療法の確立

臓器移植治療におけるタクロリムスなどを中心とした免疫抑制療法は、移植片生着のためには必須とされる。一方、タクロリムスの血中濃度を有効域に保っているにも関わらず、急性拒絶反応や、過剰な免疫抑制によると感染症の合併などが問題となっているため、タクロリムスに対する応答性(薬物感受性)の個別化が必要と考えられる。さらに、正確な薬物治療の指標となるバイオマーカーの特定が望まれている。本研究では、免疫抑制剤の薬効発現部位である末梢血白血球に着目し、生体肝移植直後の拒絶反応の発現をエンドポイントとして、術後3、7、14日目の抹消血検体よりtotal RNAを抽出し、様々な遺伝子発現について検討した結果、ステロイド薬の標的分子であるグルココルチコイド受容体(GR/NR3Cl)の発現量には、大きな個体間変動が存在すること、機能欠損型バリアントであるGRβはほとんど発現せず臨床的役割は小さいこと、GRのシャペロンとして機能するFKBP4または5の発現量に大きな個体間変動は認められないことなどが明確となり、ステロイド薬に対する感受性の個人差の分子機序解明につながる成果を得た。次に、肝移植直後の急性拒絶反応とタクロリムス血中濃度とを比較した結果、術直後4日間の血中濃度を十分に保たなければ拒絶反応発現の危険性が高いことが認められた。さらに、小腸MDR1 mRNAレベルはタクロリムス初期血中濃度推移に強く影響を与えるのみならず、拒絶反応発現と未設に関連するバイオマーカーであることが判明した。パイロット的に行った、術時小腸MDR1 mRNAレベルを参考にしたタクロリムスの初期用量設定法は、拒絶反応の縮減と良好な患者予後に貢献した。以上、本研究では小腸のMDR1や抹消血のMDR1、GRなど生体肝移植患者における免疫抑制療法に対する有用なバイオマーカーを発見することができ、当初の目標をおおむね達成することができた。臓器移植治療におけるタクロリムスなどを中心とした免疫抑制療法は、移植片生着のためには必須である。一方、タクロリムスの血中濃度を有効域に保っているにも関わらず、急性拒絶反応炉発症する場合もある。さらに、過剰な免疫抑制によると感染症の合併など、タクロリムスに対する応答性(薬物感受性)の個別化が必要と考えられる。本研究では、免疫抑制剤の薬効発現部位である末梢血白血球に着目し、P-糖蛋白質やCYP3Aなど肝臓や小腸における解毒因子が白血球において薬物の分布障壁として機能するという仮説の下、生体肝移植患者の末梢白血球を対象として、これらタンパク質をコードする遺伝子発現と臨床情報の比較解析から、有効治療域設定の個別化を目指して系統的な解析を行った。先ず、生体肝移植術直後の末梢血白血球由来total RNAを用いて、P-糖蛋白質をコードするMDR1やCYP3Aファミリー、及びタクロリムスの薬効発現に関わる種々遺伝子発現について定量数値化を行った。その結果、FK506 bindingproteinファミリーの発現レベルは、患者間においてほぼ一定であった。免疫抑制の指標ともなりうるインターロイキン(IL)2やインターフェロンγの発現レベルは、全ての患者において検出限界付近であり、タクロリムス-カルシニューリン阻害-IL-2産生阻害のカスケードは効果を発揮していること、拒絶反応を発症した症例では未知の情報伝達経路の関与が示唆された。さらに、末梢血MDR1 mRNA発現レベルの高い患者群の約30%では、タクロリムスの血中濃度が有効域(10ng/mL以上)にコントロールされているにも拘わらず拒絶反応発症が認められた。一方、低MDR1発現群では拒絶反応は一例も認められず、本遺伝子発現レベルがタクロリムスの有効治療域を患者別に設定する際の有用な分子生物学的情報となり得ることが強く示唆された。次年度以降、本結果の客観的妥当性、遺伝子多型の影響の有無、分子メカニズムの解明を進めることによって個別化免疫抑制療法の確立に繋がることが期待ざれる。その結果、末梢血白血球においては、CYP3Aサブファミリーの内CYP3A5及びCYP3A43の発現か認められたが、CYP3A4やCYP3A7の発現は検出できなかった(108症例、200測定ポイント)。一方、末梢血におけるCYP3A5やCYP3A43の発現は、同一患者に置いても術後経過によっては発現しない場合があることから、何らかの臨床状態と関連する可能性が示唆され、解析を進めている。また、188例の患者群及び192例の移植肝を用いた-塩基多型(SNP)解析の結果、肝臓で認められたCYP3A5*3多型によるCYP3A5mRNA発現の低下は、小腸組織に置いても認められた。さらに、小腸CYP3A5

発現群(CYP3A5*1/*1または*1/*3)におけるタクロリムス投与量は、非発現群(CYP3A5*3/*3)に比して高いことから、術後のタクロリムス投与量設定に対し有用な知見を得ることができた。さらに、小腸移植患者に対する小腸MDR1レベルのモニタリングが、投与経路の選択のみならず投与量設定にも有効であることが判明した。臓器移植治療におけるタクロリムスなどを中心とした免疫抑制療法は、移植片生着のためには必須とされる。一方、タクロリムスの血中濃度を有効域に保っているにも関わらず、急性拒絶反応や、過剰な免疫抑制によると感染症の合併などが問題となっているため、タクロリムスに対する応答性(薬物感受性)の個別化が必要と考えられる。さらに、正確な薬物治療の指標となるバイオマーカーの特定が望まれている。本研究では、免疫抑制剤の薬効発現部位である末梢血白血球に着目し、生体肝移植直後の拒絶反応の発現をエンドポイントとして、術後3、7、14日目の抹消血検体よりtotal RNAを抽出し、様々な遺伝子発現について検討した結果、ステロイド薬の標的分子であるグルココルチコイド受容体(GR/NR3Cl)の発現量には、大きな個体間変動が存在すること、機能欠損型バリアントであるGRβはほとんど発現せず臨床的役割は小さいこと、GRのシャペロンとして機能するFKBP4または5の発現量に大きな個体間変動は認められないことなどが明確となり、ステロイド薬に対する感受性の個人差の分子機序解明につながる成果を得た。次に、肝移植直後の急性拒絶反応とタクロリムス血中濃度とを比較した結果、術直後4日間の血中濃度を十分に保たなければ拒絶反応発現の危険性が高いことが認められた。さらに、小腸MDR1 mRNAレベルはタクロリムス初期血中濃度推移に強く影響を与えるのみならず、拒絶反応発現と未設に関連するバイオマーカーであることが判明した。パイロット的に行った、術時小腸MDR1 mRNAレベルを参考にしたタクロリムスの初期用量設定法は、拒絶反応の縮減と良好な患者予後に貢献した。以上、本研究では小腸のMDR1や抹消血のMDR1、GRなど生体肝移植患者における免疫抑制療法に対する有用なバイオマーカーを発見することができ、当初の目標をおおむね達成することができた。
麻酔薬に対する急性耐性形成機構の研究

笑気を長時間吸入していると笑気の中枢神経作用が減弱する現象、即ち急性耐性が発現することを我々は以前に報告した。本研究はこの現象を電気生理学的に明らかにし、発現の機序を神経化学的に検討することが目的である。1.電気生理学的検討:脳波像(ネコ)へ笑気が及ぼす作用は2-3時間で減弱し、睡眠-覚醒の体内時計の作用が表出した。ハロセン麻酔下での笑気付加により脳波(ヒト)に徐波が出現したが徐波は2-3時間で減弱した。エンフルレン麻酔下での笑気付加により脳電気活動(ネコ)は30分を頂点として増加したが以後徐々に減少した。エンフルレン痙攣に対する笑気による抗痙攣作用(ネコ)は30分を頂点として以後減弱したが統計学的には有意ではなかった。しかし、笑気付加を中断した後には反跳現象として易痙攣誘発度が増加した。エンフルレンによる体性誘発電位増幅に対する笑気の抑制作用(ネコ)は60-90分を頂点として以後減弱した。笑気による鎮痛作用(ラット)は2時間の笑気吸入の間変化しなかった。ビククリン痙攣に対する笑気の抗痙攣作用(ラット)は約60分の周的変動を示した。扁桃核燃え上がり痙攣に対する笑気の抗痙攣作用(ネコ)は30-60分を頂点として以後減弱した。以上の結果は、動物の種と観察した笑気の中枢神経作用によって急性耐性形成の時間的経過が異なり、作用によっては急性耐性の形成も認められないことを示している。これは中枢神経作用毎に異なった神経回路と神経伝達物質を介して作用が発現するためであると考えられる。2.神経化学的検討:笑気吸入によりラットの脳内ノルアドレナリン,ドパミン,及び5HT濃度は変化しなかったが、DOPAC及びHVAは30分後を頂点として増加し、以後減少した。しかし12時間後に再び増加した。従って、急性耐性形成とこれら脳内ドパミン代謝の変化とは直接の相関性は認められなかった。本研究の目的は、長時間麻酔をかけていると麻酔薬の作用が次第に減弱してくる現象(耐性)を解明しようとするものである。昨年度までは麻酔薬に対する耐性発現の時間的経過に関する神経生理学検討を行った。今年度よりラットを用いて、麻酔薬笑気吸入が脳内カテコラミン含有量の時間的変動へ及ぼす作用について検討を開始した。しかし生化学的検討を行なうに当って種々の問題があることが判明した。まず、空気吸入時を対照群として脳内カテコラミンの測定を行なった。脳内カテコラミンは死後も脳内酵素の働きによって減少するため、マイクロウェーヴを使用しラットの死亡と同時に脳内酵素の不活性化を図った。また、日内変動や飼育温度の影響が考えられるため、本年度特定の飼育ボックスを作成した。カテコラミンの測定は液体クロマトグラフにて行なうが、本装置の安定がなかなか得られず、データ結果に信頼性が乏しいため、その調整に多くの時間を費やしてしまった。現在は、内部標準物質を用いて計算すると70%以上の回収率が得られることが判明した。したがって、現在は笑気の脳内カテコラミン含有量へ及ぼす作用を発表するまでの結果は得られていない。耐性に関する神経生理学的研究では、扁桃核燃え上がりネコにおける笑気の抗痙攣作用の時間的変動を観察した。その結果、笑気の抗痙攣作用はネコの本痙攣モデルに対しては1時間以内が強く、以後減弱していくことが判明し、ラットにおけるビククリン痙攣とは様相が異なっていた。

したがって、動物の種および中枢神経作用毎に急性耐性形成の時間的経過も異なっている。本年度より開始した脳内化学物質含有量の笑気による時間的変動を次年度も継続することにより、笑気の中枢神経作用のいずれの作用が脳内カテコラミンの変動と相関しているかを推測することができると思われる。
悪性グリオーマ患者に対する抗癌剤有効性の新しい評価法

本研究では、化学療法剤に対する感受性を評価する指標として姉妹染色分体交換(sister chromatid exchange:SCE)を取り上げ、グリオーマ患者の化学療法に頻用されるニトロソウレア剤ACNUを対象とし、グリオーマ細胞及びリンパ球を用いた研究を行った。無処理C_6ラットグリオーマ細胞のSCEは7.3/細胞で、ACNU濃度1.55.0μg/mlで濃度依存性にSCEの増加を認めた。SCEの増加は、コロニー形成能試験による殺細胞効果とよく相関するが、SCEの方が軽微な変化まで捉えることができた。手術材料から得たヒトグリオーマのearlypassage cultureを用いてACNU有効性のSCEによる評価を試みたが、遅い発育速度や細胞のheterogeneityのため困難であり、今後の課題として残された。PHA賦活健常人リンパ球のSCE頻度は7.6/細胞であり、ACNU投与(in vitro)によりSCEが直線的に増加した。(ACNU3.0μg/ml投与で35.2/細胞)。ACNU投与後培養液中に保つことによりSCEが減少した(傷害からの回復)。次いで、グリオーマと病理診断されACNU投与を受けている患者の末梢血リンパ球誘発SCEを測定し、ACNU静脈内投与後1日最長75日にわたってSCEの顕著な増加を認めたが、個人差も存在した(投与前6.39.1/細胞、投与後17.046.9/細胞)。ACNU投与後日数の少ない時点でのSCE数の方が、日数の多い時点より多い傾向を示した。ACNUの脳脊髄液腔投与ではSCEの軽度増加(11.716.4/細胞)を示したが。放射線照射によるSCEの増加は認めなかった。以上、リンパ球SCEの測定により、ACNUによるリンパ球のDNA傷害が鋭敏に捉えられた。本研究により、ACNU投与による正常細胞傷害の一指標として、リンパ球誘発SCE数の測定が臨床的に有用と考えられる。個々の症例について、化学療法前にin vitroで行ったSCE試験の結果から、実際上の変化を予測できるかが今後の研究課題である。ラットC6グリオーマ細胞株の姉妹染色分体交換(sister cbronatid exchange;SCE)に及ぼす抗癌剤ACNUの効果(培養細胞)を測定した研究(日本癌治療学会誌22(2):283,1987)では,無処理C6細胞のSCEは7.3/細胞で, ACNU濃度1.55.0μg/mlで濃度依存性にSCEの増加を認めた.SCE数の増加は,コロニー形成能試験によるACNUの殺細胞作用の評価と正の相関を示した.SCEにより,低濃度域におけるACNUの作用が捉えられた.heterogeneousな細胞集団であるヒトグリオーマ組織から得た細胞については,細胞周期時間にあわせた長期のBrdU作用時間,より均一な集団である樹立細胞株を用いた予備実験などを試みている.正常細胞のSCEに対するACNUの作用を検討するため,培養条件下でPHA(phytohenaglutinin)賦活した健常人リンパ球を用いた.(医学のあゆみ,投稿中)対照としたリンパ球の誘発SCE頻度は7.6±0.2/細胞で,試験菅内で投与したACNUによりSCE数が増加した. ACNU濃度に対するSCE数の増加度はほぼ直線に回帰された.

統計学的に有意にSCE頻度の増加を検出できる最低ACNU濃度は0.60.8μg/mlと推定された.高濃度ACEUによるSCE検出は困難であり,これは薬剤によるリンパ球の細胞回転遅延などが原因と考えられた.さらに, ACNU投与後に同剤を含まない培養液で培養を続けることにより, ACNU投与により増加したSCE数の回復過程を観察した. 3または6μg/mlのACNU投与後に6時間の培養機関を置くことにより,有無な誘発SCE数の回復傾向を示した.臨床の場における検討として,悪性グリオーマに対する化学療法剤としてACNU投与を受けている患者のリンパ球を経時的に採取し誘発SCEを測定した.現在までの4症例はすべてACNU投与により,投与前に較べて有意に高いSCEを示した.症例を増やし,詳細な分析を開始している.ACNU投与による正常細胞の傷害を検出する指標として,リンパ球誘発SCEが有用ではないかと予想している.前年度において、健常人から採取したリンパ球でPHAで賦活化し測定したSCE頻度は、(SCE:Sister chrnuitid exchomge妊娠染色分体交換)7.6±0.2/細胞であり、試験管内で投与した抗癌剤ACNVによりSCEが直線的に増加することを示した。ACNV3.0μg/ml2時間投与で、SCEは35.2/細胞に増加した。また、ACNV投与後に、薬剤を含まない培養液中に保つことにより、誘発SCE数の減少を認めた。(傷害からの回復)。今年度は、主にグリオーマと病理組織診断されACNV投与による治療を受けている患者(8名、計13回)の末梢血リンパ球誘発SCEを測定した。ACNV投与後1日最長75日にわたって誘発SCEの顕著な増加を示した。ACNV投与前6.39.1/細胞のSCEが、投与後17.046.9/細胞に増加した。ACNV投与後日数の少ない時点でのSCE数の方が、日数の多い時点よりSCE数が多い傾向を示した。なかには、ACNV投与後2ヶ月半でも高いSCEを示す症例もあった。以上は、ACNVの経静脈投与の結果である。ACNVの脳脊髄液腔投与でも、SCEの軽度増加(11.716.4SCEs/cell)を示したが、放射線照射による誘発SCEの増加は認めなかった。以上の結果は、in vitroにおけるACNVの効果とin vitroにおける変化がよく相関していることを示す。ACNVを投与されているグリオーマ患者のリンパ球誘発SCEを測定することにより、ACNVによるリンパ球のDNA傷害が鋭敏に捉えられた。リンパ球誘発SCE数の測定は、正常細胞傷害の一指標として臨床的に有用と考えられる。ラットC_6グリオーマ細胞株のSCEは、培養下に投与したACNVにより濃度依存性に増加した。SCEの増加は、コロニー形成能試験によるACNVの殺細胞効果とよく相関するが、SCEの方が軽微な変化まで捉えることができた。手術材料から得たグリオーマのearly passage cultureを用いた、SCEによるACNV有効性の評価を試みたが、遅い発育速度や細胞のheterogeneityのため困難であり、今後の課題として残された。
定量的身体機能計測指標に基づいた虚弱高齢者の転倒予防ための縦断的介入研究

高齢者の転倒骨折予防が急務である.転倒予防には身体機能の観点から下肢筋力,歩行機能,バランス機能が密接に関連している.本研究では,これら3項目の定量的計測システムを開発し,虚弱高齢者を含む1035名の高齢者の身体機能について縦断的介入研究を行った.本成果より定量的計測結果に基づいた転倒リスク指標の構築を行った.その結果,開発した転倒リスク指標の有効性が確認された.さらに,歩行機能と足部の機能向上を行うことが医療費の抑制効果に寄与することが確認された.以上より,開発した身体機能計測システムと転倒リスク指標を組み合わせ,足部や足爪の機能向上と歩行支援が有益であることが明らかになった.1.下肢筋力,歩行機能,バランス機能の評価指標による統合的転倒リスク指標の構築:本研究では,下肢筋力計測システム,靴型歩行機能計測システムを独自に開発し,足圧分布計測装置等を組み合わせることでその有効性を明らかにし,転倒リスクが高まる下肢筋力等の閾値を明らかにしてきた.さらに深い転倒リスク指標を構築するにあたり,Closed kinetic chain(CKC:閉鎖運動連鎖)の観点から足底部の筋骨格系の機能性,足爪や外反母趾などの前足部の形状と運動性,膝関節の変形等の要素を加え分析を進めた.下肢筋力等の3要素に,下肢・足部の解剖学的見地,足底部の筋機能に着目した運動学的見地,姿勢制御能を評価する指標を加えて,統合的転倒リスク指標の構築を試みた.2.糖尿病を含む足部の変形者の足部機能を転倒リスク指標に盛り込むための基礎研究:足部・足爪に変形がある対象者の足部ケアを行うことによる転倒リスクに影響する要素について定量的計測を試みる介入研究を実施した.対象者はA.1次予防対象者40名,B. 2次予防から介護予防対象者30名,C.認知症を含む身体機能の低下した高齢者10名である.その結果,A,B群では身体機能の改善が明らかになり,C群では維持された.さらに,B,C群では前向きな行動変容が観察された.さらに継続的事業として足部ケアを実施した176名の身体機能の追跡,医療費の動向を解析した.3.足部の筋骨格系のダイナミクス解析による変形性膝関節症のスクリーニング方法とリスク推定方法の確立:CKCの観点から変形性膝関節症を分析するために,医療機関と連携し膝関節のFTA(大腿脛骨角),理学療法学的評価,本研究の計測項目について変形性膝関節症患者27名に横断的調査実験を行った.その結果,変形性膝関節症は解剖学的特徴と計測結果の観点から分類できることがわかった.H27年度の概要を述べる・下肢筋力,歩行機能,バランス機能の評価による統合的転倒リスク指標の構築と糖尿病を含む足部・足爪変形者の足部機能改善の実践的研究本研究では,下肢筋力計測装置,靴型歩行機能計測装置を開発し,有効性を明らかにし,転倒リスクが高まる下肢筋力等の閾値,足部機能低下が転倒リスクをさらに高めることを示した.本年度は転倒リスクの高い糖尿病と軽度認知症を含む高齢者に縦断的介入研究を実施した.追跡したのは,フットケア群など534名である.その結果,フットケア群は下肢筋力等で構成した転倒リスク指標を改善させ,SDA法で評価した姿勢制御能も改善した.運動指導群は歩行機能を特に強化するノルディックウォーキングを導入し,足底部の筋骨格系の改善が大きく,それに伴って下肢筋力の向上が確認された.合わせて74歳までの前期高齢者については国保医療費の分析を行った.本成果に基づく,Closed kinetic chain(CKC:閉鎖運動連鎖)の観点から総合的転倒リスク指標の構築を進めている.・足部の筋骨格系のダイナミクス解析による変形性膝関節症のリスク推定方法の確立変形性膝関節症の発生リスク予測を目的に,FTA角が明らかな変形性膝関節症と膝が痛い地域の未受診者・痛みを感じていない群を比較検討した.その結果,歩行中のCOP軌跡と足底部の筋骨格系の変化がリスク予測に有効であることが推察され,地域の中で膝が痛いと回答した対象者についても,パタン分類が可能であることがわかった.本研究では足底部筋骨格系を靴型歩行機能計測装置のセンサ位置で評価しているが,歩行中の足底部のダイナミックな骨格変化は圧力値の変化による予測の域を出なかった.そこで,SFM(Structure from motion)技術を用いた足部外形の評価システムを新たに開発し,表面情報まで評価できるところまでたどり着いた.計画した研究はすべて順調に進展している.A.統合的転倒リスク指標を構築するための横断的・縦断的調査・計測研究から十分な人数のフィールドテストを実施し,運動学的,解剖学的,足底部に特化した観察の見地から正しいと考えられる転倒リスクを高める要因が明らかになりつつある.さらに定量的で具体的な転倒リスク指標の構築も進められている.B.足部・足爪に問題がある対象者の足部機能を改善する介入研究では身体機能の向上,行動変容,医療費の改善効果が確認され新しい知見を明らかにすべく論文投稿を行っている.ここには軽度認知症や変形性膝関節症対象者を含め,要介護レベル別にも調査を進めている.