hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳卒中患者の歩行能力低下を改善するための運動療法の開発

脳卒中は我が国で介護が必要となった主な原因疾患の1位である。脳卒中発症後,後遺症である身体機能障害によって歩行能力が低下されることが多いからである。歩行能力を改善するためには継続した運動を行うことが必要であるため,自宅でも行える簡単な運動療法であることが望まれる。そこで,本研究では,脳卒中後遺症者の歩行能力低下を改善できる効果的な運動療法を開発するため,研究1.脳卒中後遺症者における歩行能力を低下させる身体機能障害を明確にし,2.脳卒中後遺症者の歩行能力低下を改善できると思われた運動療法の効果を検証することを目的とした。今年度は,研究1の1部をオープンアクセス誌で発表し,研究2の測定を完了させて学会発表にまとめた。また,追加測定を行い,現在論文にまとめているところである。研究2について,地域在住の脳卒中後遺症者を対象とし,歩行能力改善を目的とした運動療法の即時効果を調べた。本研究で使用した運動療法は,歩行時の麻痺側支持期に重心をスムーズに前方に移動することを目的とした麻痺側下肢の支持練習(立脚期の練習)と,麻痺側下肢の振り出しをスムーズに行うことを目的とした麻痺側下肢の振り出し練習(遊脚期の練習)の2種類とした。対象者を2群(A群とB群)に分類し,A群は立脚期の練習を受けた後,1か月後の2回目の測定で遊脚期の練習を受け,B群は遊脚期の練習を受けた後に立脚期の練習を受けた。それぞれの練習前後に,3次元動作解析装置と床反力,筋電図,光電管を用いて歩行動作と下肢筋の筋活動,歩行速度,歩幅を測定した。対象者の身体機能として,片麻痺機能評価(Fugl-meyer assessment),痙縮の程度(modified Ashworth scale),感覚,下肢筋力,関節可動域を測定した。16名の測定が終了し,現在まとめた内容を論文としてまとめているところである。26年度が最終年度であるため、記入しない。脳卒中患者では,身体機能障害によって歩行能力が低下されやすいことが影響していると考えられる。そのため,歩行能力を改善させる運動療法の開発が望まれる。そこで,本研究では,脳卒中患者の歩行能力低下に対する最適な運動療法の開発にあたり,研究1)脳卒中患者における歩行能力低下の原因を実験的横断研究により確かめ,2)脳卒中患者の歩行能力低下に対する運動療法の介入により,その効果を検証することを目的としている。今年度は,研究1)を実施し,データの解析と分析を行い,次年度より開始する研究2)の研究計画を再考した。研究1)に関して,地域在住の脳卒中患者と回復期病棟に入院している脳卒中患者を対象とし,脳卒中患者の歩行能力を低下させる身体機能障害の1つとされる病的共同運動の特徴を調べた。臨床では,病的共同運動を屈筋共同運動と伸筋共同運動の2つに分類して評価されることが多い。そこで,病的共同運動を,最大等尺性股関節屈曲筋力発揮時の前脛骨筋の筋活動とした屈筋共同運動,最大等尺性股関節伸展筋力発揮時のヒラメ筋の筋活動とした伸筋共同運動として定量的に評価した.また,片麻痺機能評価(Brunnstrom Recovery Stage)や痙縮の程度(modified Ashworth scale),感覚,股関節・膝関節・足関節筋力も併せて評価し,病的共同運動との関係を調べた。今年度で32名の測定が終了した.結果,屈筋共同運動は最大随意収縮の111.2%であったのに対し,伸筋共同運動は最大随意収縮の54.1%であり,屈筋共同運動の方が随意的な足関節筋力発揮時よりも大きな筋活動が生じた.足関節背屈筋力が大きいほど屈筋共同運動が小さく,足関節底屈筋力が大きいほど伸筋共同運動が小さかった.このことから,随意筋力が大きいほど共同運動が生じにくいという共通した特徴があることが示された.本研究の結果より,病的共向運動の大きさに随意筋力が影響している可能性が示唆された。つまり,脳卒中患者の身体機能障害で治療の対象とするべきなのは随意筋力低下であることを示唆する意義のある結果となった。今後は,この研究を発展させて病的共同運動と歩行能力との関係を明らかにし,研究2)で用いる運動療法を決定することとなる。歩行能力を維持するためには継続して運動を行う必要があり,自宅でも行える簡単な運動療法であることが必要である。そこで,本研究では,脳卒中後遺症者の歩行能力低下に対する最適な運動療法の開発にあたり,研究1.脳卒中後遺症者における歩行能力低下の原因となる身体機能障害を明確にし,2.脳卒中後遺症者において,歩行能力改善に有効であると考えられた運動療法の効果を検証することを目的とした。今年度は昨年度実施した研究1のデータを解析し,学会発表を行うと同時に研究2を開始した。今年度開始した研究2について,地域在住の脳卒中後遺症者を対象とし,歩行能力改善に有効であると考えられた運動療法を行い,その即時効果を調べた。本研究で使用した運動療法は2種類である。

歩行時の麻痺側支持期に前方へスムーズに体重を移動することを目的とした麻痺側下肢の支持練習(立脚期の練習)と,麻痺側下肢の振り出しをスムーズにすることを目的とした麻痺側下肢の振り出し練習(遊脚期の練習)とした。対象者を2群(A群とB群)に分類し,A群は立脚期の練習を受けた後,1か月後の2回目の測定で遊脚期の練習を受けた。B群は遊脚期の練習を受けた後に立脚期の練習を受けた。それぞれの練習前後に,3次元動作解析装置と床反力,筋電図,光電管を用いて歩行動作と歩行時の下肢筋の筋活動,歩行速度,歩幅を測定した。また,対象者の身体機能として,片麻痺機能評価(Fugl-meyer assessment),痙縮の程度(modified Ashworth scale),感覚,下肢筋力,関節可動域を測定した。今年度で7名の測定が終了し,現在進行中である。脳卒中は我が国で介護が必要となった主な原因疾患の1位である。脳卒中発症後,後遺症である身体機能障害によって歩行能力が低下されることが多いからである。歩行能力を改善するためには継続した運動を行うことが必要であるため,自宅でも行える簡単な運動療法であることが望まれる。そこで,本研究では,脳卒中後遺症者の歩行能力低下を改善できる効果的な運動療法を開発するため,研究1.脳卒中後遺症者における歩行能力を低下させる身体機能障害を明確にし,2.脳卒中後遺症者の歩行能力低下を改善できると思われた運動療法の効果を検証することを目的とした。今年度は,研究1の1部をオープンアクセス誌で発表し,研究2の測定を完了させて学会発表にまとめた。また,追加測定を行い,現在論文にまとめているところである。研究2について,地域在住の脳卒中後遺症者を対象とし,歩行能力改善を目的とした運動療法の即時効果を調べた。本研究で使用した運動療法は,歩行時の麻痺側支持期に重心をスムーズに前方に移動することを目的とした麻痺側下肢の支持練習(立脚期の練習)と,麻痺側下肢の振り出しをスムーズに行うことを目的とした麻痺側下肢の振り出し練習(遊脚期の練習)の2種類とした。対象者を2群(A群とB群)に分類し,A群は立脚期の練習を受けた後,1か月後の2回目の測定で遊脚期の練習を受け,B群は遊脚期の練習を受けた後に立脚期の練習を受けた。それぞれの練習前後に,3次元動作解析装置と床反力,筋電図,光電管を用いて歩行動作と下肢筋の筋活動,歩行速度,歩幅を測定した。対象者の身体機能として,片麻痺機能評価(Fugl-meyer assessment),痙縮の程度(modified Ashworth scale),感覚,下肢筋力,関節可動域を測定した。16名の測定が終了し,現在まとめた内容を論文としてまとめているところである。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,脳卒中後遺症者の歩行能力低下に対する最適な運動療法の開発を行うため,介入研究を開始した。介入に際し,対象者の負担を軽減するため対象者の移動方法や介助方法,測定スケジュールなど研究計画の修正を繰り返し,開始までに時間を要した。昨年度から実施している脳卒中後遺症者の身体機能と歩行能力については,今年度,学会発表2本にまとめ,1本の論文を作成中である。研究計画を完成させるのに十分な時間を設け,安全に測定を実施する体制を整えることが出来たので,今後は対象者の負担に十分に配慮しながら速やかに測定を進めていくこととする。
市民参加型スポーツのエスノグラフィー：社会的承認を獲得するスポーツ組織の諸要素

非営利組織がいかに社会的に承認を得ていくのかがNPO研究の重要課題となる中で、本研究では、地域スポーツという領域に焦点化し、地域スポーツクラブが地域社会で承認を獲得するために重要となる要素をフィールドワークに基づき検討した。ある地域の事例研究では、地域の諸団体との共同事業や、組織間を繋ぐコミュニケーションなど、クラブのスタッフたちが長い時間と多くの労力をかけて、地域からの評価を高めてきた経緯が明らかになった。この調査結果は、「ブリッジング・ソーシャル・キャピタル」を培養する当事者の取り組みといった研究視角と重なるものであった。本研究では、地域社会から社会的承認を獲得する市民スポーツの実相について、エスノグラフィックな調査に基づきながら明らかにすることを目指している。非営利組織がいかに社会から承認されるのかという問題については、近年の非営利組織研究における重要テーマであり、スポーツの領域でも敷衍すべき検討課題である。わが国では行政当局が主導する形で全国的に地域スポーツクラブという非営利組織が育成されてきたが、そうした諸組織はいかに社会的承認を得ていくのだろうか。そのプロセスの実態を明らかにすることが、本研究の目的である。研究プロジェクトの初年にあたる本年度においては、まず、調査対象となる地域のプロファイリングを行い、当該地域の社会構造を分析した。その結果、人口推移や市町村合併の経緯、まちづくり組織の活動実態、地域課題の変容といった観点を跡付けることで、当該地域が置かれたコンテクストを整理することができた。こうした要因は、現在のスポーツ活動の様子を象る重要な要素であると予測され、今後の個別的な事例研究を進めていくうえで重要な基礎資料を収集できた。また、本研究プロジェクトで焦点化する「地域スポーツとスポーツ政策」という事象をめぐって、高度経済成長期以降のわが国で実施されてきた政策のアウトラインをまとめた。同時に、そうした政策展開の裏側で蓄積されてきた先行研究を整理し、政策推進側と意図とは異なる住民の実態を照射することの必要性が提唱されてきた経緯を確認し、本研究の立ち位置を明確化した。こうした知見については、広く一般に周知するために、平易な言葉で表現したテキストとして執筆し、それを出版した。本研究の目的は、地域社会から社会的承認を獲得する市民スポーツの実相について、エスノグラフィックな調査に基づきながら明らかにすることである。非営利組織(NPO)がいかに社会から認められるのかという問題については、近年の非営利組織研究における重要テーマの一つであり、スポーツの領域でも敷衍すべき検討課題である。我が国では行政当局が主導する形で全国に「総合型地域スポーツクラブ」という非営利組織(地域住民組織)が設置されてきたが、そうした諸組織はいかに社会的承認を得ていくのだろうか、そのプロセスの実態を明らかにすることを目指している。研究プロジェクトの2年目にあたる本年度には、当該地域社会のスポーツ実践に大きな影響を与える政策に着目し、その形成・実施・評価のプロセスに関連するデータを収集することを主目的とした。先行研究における知見を整理するとともに、膨大に存在する行政文書の中から、地域スポーツクラブに関わるものを抽出し、データ整理を行った。今後の研究展開に重要となる基礎的データ(政策関連データ)が収集できたことは、本年度における大きな成果の一つである。また、本年度においては、この研究の重要なテーマの一つである「コミュニティ」という概念ついて、古典的な研究蓄積を検討しながら、理論的検討を深めた。その成果については、スポーツ推進委員など、全国の多くのスポーツ関係者が目にする地域スポーツ関連雑誌に「用語解説コミュニティ」という記事として寄稿した。平易な言葉でコミュニティの考え方を紹介することで、スポーツによるづくりの重要性と困難さを啓発することができた。当初からの計画通り、「政策プロセス分析」を実施し、翌年度の研究推進の基盤となるデータを整理できたため。この分析については、今後も継続的に検討を加え、精度を高めていく。本研究では、市民スポーツの実態についてフィールドワークに基づきながら明らかにし、スポーツ組織が地域社会で社会的承認を獲得するための諸要素を検討することを目的とする。我が国では行政当局が主導する形で全国に「総合型地域スポーツクラブ」という非営利組織(住民組織)が設置されてきたが、そうした諸組織はいかに社会的承認を得ていくのだろうか、そのプロセスの実態を明らかにすることを目指している。研究プロジェクトの3年目にあたる本年度には、対象事例となる地域社会の住民組織やスポーツ組織の活動経緯を整理しながら、総合型地域スポーツクラブの組織化プロセスに関するデータを収集した。まず、先行研究における知見を整理するとともに、既存の調査で収集してきたデータを再分析した。さらにそこで不十分なデータを洗い出しながら、新たな調査活動を進めた。その結果として、事例地域で実施されてきた住民組織の活動のプロセスついて幅広い視点から情報を収集し、最終年度で成果を取りまとめる際に活用可能なデータを構築することができたことは、本年度の大きな成果である。また、本年度においては、本研究の成果に基づきながら「地域スポーツとコミュニティ」について、初学者や一般の読者に向けたテキストを執筆することができた(分担執筆)。こうした執筆を通じて、地域スポーツ政策の実情と課題を広く発信することができたことも、本年度の成果の一つといえる。当初の計画通り、住民組織を対象としたリサーチ活動を進めることができ、最終年度における分析で活用可能なデータを収集できたため。

NPOがいかに社会から承認を受けるのという問いが、非営利組織研究における重要な課題となる中で、本研究では、市民スポーツという領域に着目し、地域スポーツクラブが地域社会で社会的承認を獲得するために重要となる要素をフィールドワークに基づき検討することを目的とした。我が国では行政当局が主導する形で全国に「総合型地域スポーツクラブ」というNPO(住民組織)を設置してきたが、そうした組織はいかに社会的承認を得ていくのだろうか、そのプロセスの実態を明らかにすることを目指した。最終年度においては、これまでに実施してきたフィールド調査の結果を総括しながら、本研究の成果について、社会的承認を獲得するための諸要素という視点から検討した。あるクラブのケーススタディでは、地域の諸団体と共同で事業を実施したり、組織の間を繋いだりすることで、担当者たちが長い時間と多くの労力をかけて、地域から必要とされる存在としての評価を高めてきた経緯が明らかになった。この調査結果は、「社会関係資本を培養する当事者の取り組み」といった研究視角と重なるものであり、発展的な研究へと繋がることが期待できる。今後の研究推進の足がかりとなるこうした発見ができたことは、本研究の成果の一つといえる。また、成果の総括に向けて、本研究の成果を用いて学術的貢献を図るための活動も実施した。特に、政策分析と地域分析の成果を応用し、学術的シンポジウムで「地域の視点から見た現在のスポーツ政策」というテーマで発表することで、スポーツの研究者をはじめ、クラブ関係者や行政担当官、他領域の専門家とディスカッションすることができたことも、本研究の成果である。非営利組織がいかに社会的に承認を得ていくのかがNPO研究の重要課題となる中で、本研究では、地域スポーツという領域に焦点化し、地域スポーツクラブが地域社会で承認を獲得するために重要となる要素をフィールドワークに基づき検討した。ある地域の事例研究では、地域の諸団体との共同事業や、組織間を繋ぐコミュニケーションなど、クラブのスタッフたちが長い時間と多くの労力をかけて、地域からの評価を高めてきた経緯が明らかになった。この調査結果は、「ブリッジング・ソーシャル・キャピタル」を培養する当事者の取り組みといった研究視角と重なるものであった。第一段階としての「調査対象地域の社会構造分析」についておおむね計画通り実施でき、今後の研究の効率的な進展のために必要な資料を整理できたため。この分析については、今後も情報収集を継続的に行いつつ、より精度を高めていく。次年度においては、地域の中で社会的な承認を獲得してきた住民の活動経緯を分析する(「住民分析」)。これまで「地域構造分析」「政策プロセス分析」等を通じて蓄積してきたデータを活用しながら、あらたなフィールドワークを通じてデータを収集していく。最終年度には、本研究で蓄積してきた実証的データに最終的な分析を加え、成果として取りまとめる。スポーツ経営学次年度においては、これまで蓄積した基礎的データをもとに、現地調査に着手する。
非平衡現象の計算統計物理学的研究

本研究では、分子運動に基づく線形非平衡状態の解明および非線形非平衡現象の実現を目標とし、さらに現実の世界の複雑多様さを数理的および物理的に取り扱う可能性を精査した。その結果、線形非平衡状態とは熱力学量が分子運動の方向に依存した分布関数により記述されることが明らかとなった。また非線形非平衡現象が数百万で再現されることも明らかとなった。さらに分子とは異なる要素を現象論的に構成した研究により、材料の経年劣化による破壊では寿命が系の大きさにべき的に依存することを発見し、また生態系や自由経済社会の多様性が引き延ばされた指数分布で記述されることが発見された。本研究代表者らの近年の研究により初めて、線形輸送現象のミクロダイナミクスからの再現に成功し、ミクロダイナミクスに基づいた非平衡現象の究明に道を開いた。この可能性を発展させることにより、これまで経験的な現象論に頼っていた工学・科学の諸問題に対し、より確たる基礎を与え、あるいはこれまでの限界を超える新技術による新展開が期待される。と同時に、いわゆる「マルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション」に確たる基礎を与えるものと期待される。本研究の目標は、こうした応用研究の基礎となる非平衡現象の計算機シミュレーションをさらに研究し「計算機エミュレーション」にまで高めること、および非平衡緩和過程の計算物理学に基づいた非平衡統計力学の確立である。本研究代表者らの近年の研究により初めて,線形輸送現象のミクロダイナミクスからの再現に成功し,ミクロダイナミクスに基づいた非平衡現象の究明に道を開いた。この可能性を発展させることにより,これまで経験的な現象論に頼っていた工学,科学の諸問題に対し,より確たる与え,あるいはこれまでの限界を超える新技術による新展開が期待される。と同時に,いわゆる「マルチスケール,マルチフィジックスシミュレーション」に確たる基礎を与えるものと期待される。本研究の目標は,こうした応用研究の基礎となる非平衡現象の計算機シミュレーションをさらに研究し「計算機エミュレーション」にまで高めること,および非平衡緩和過程の計算物理学に基づいた非平衡統計力学の確立である。本研究初年度であった本年度はクラスタ計算機を導入し,3次元非線形格子系の異常輸送現象,および動的臨界現象の普遍性の検証などの成果がが得られた。粒子系では,1次元および2次元でこそ熱伝導率の系の大きさに伴う発散という異常輸送現象がみられたが,3次元では粒子の平均自由,行程の数十倍程度で巨視的な値に収束することが確認されていた。しかし非線形格子では数十格子間隔程度まででは発散を続けていた。この問題をさらに大きな系について調べ,200格子間隔程度まで発散を続けていることを確認した。臨界点での時空構造を規定する動的臨界現象の普遍性についてこれまで1次元イジングおよび2次元イジング模型で検証されていただけであった。この問題を2次元3状態ポッツ模型,3次元イジング模型で検証し,普遍性を確認した。また2次元イジング模型で2種類の相互作用を規則的に並べた系は一様な相互作用をもつ系とおなじ普遍性を持つことも確認した。この他に,剛体球のランダムパッキング,非平衡状態での流れの分布,熱励起破壊現象,双極子相互作用系ほかについても研究を進めた。この可能性を発展させることにより、これまで経験的な現象論に頼っていた工学・科学の諸問題に対し、より確たる与え、あるいはこれまでの限界を超える新技術による新展開が期待される。本研究第2年度となる本年度の成果は以下のとおりである:(2)臨界応力よりも小さい外力をうけている固体が経年劣化により破壊するまでの寿命が従うスケーリング則を、ファイバー束模型を使った計算機シミュレーションにより発見した。(3)動的臨界現象の普遍性を、2次元3状態ポツツ模型、3次元イジング模型に対し、非平衡緩和法をつかって数値的に確認した。また本研究の成果他、研究代表者のこれまでの非平衡統計物理学への寄与およびその展開研究に対し、アブドラ王立科学技術大学(サウジアラビア)より、GRP Investigators賞を受賞した。

この可能性を発展させることにより、これまで経験的な現象論に頼っていた工学・科学の諸問題に対し、より確たる基礎を与え、あるいはこれまでの限界を超える新技術による新展開が期待される。と同時に、いわゆる「マルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション」に確たる基礎を与えるものと期待される。本研究の目標は、こうした応用研究の基礎となる非平衡現象の計算機シミュレーションをさらに研究し「計算機エミュレーション」にまで高めること、および非平衡緩和過程の計算物理学に基づいた非平衡統計力学の確立である。本研究では昨年度までの研究は分子集団の熱的挙動から輸送・非線形応答までにとどまっていた。第3年度となる本年度はこれまでの課題に加えてさらにその先、すなわち非線形応答する素子からなるシステムおよび多種システムが共存する生態・進化の問題でも成果があがりつつある。具体的には以下の業績を挙げた:(1)生物生態系を代表とする進化論的な多種共存系のふるまいには、普遍的な統計法則があることを示した。構成種の寿命の分布関数にはいわゆる「曲がった特性(skew profile)」があることが古生物学分野で化石に基づいて知られていたが、これが普遍的であることを強く示唆する結果が種々の数理モデルの解析より明らかとなった。この分布関数は指数1/2の引き伸ばされた指数関数であると推測される。(2)メソスケールの反応拡散流れ系では、反応の種類によりさまざまな空間分布が実現することを、計算機シミュレーションで実証した。その結果から、2種反応系が4次元以下で示す密度ゆらぎによるいわゆるヴィルチェック異常、2次元以下での拡散・輸送の異常などが現実の現象にどのように現れるかを明らかにした。本研究代表者はこれまでに線形輸送現象のミクロダイナミクスからの再現に成功し、ミクロダイチミクスに基づいた非平衡現象の究明に道を開いた。この可能性を発展させることにより、これまで経験的な現象論に頼っていた工学・科学の諸問題に対してより確たる基礎を与え、さらにこれまでの限界を超える新技術による新展開をもたらす可能性を模索することが本研究の目標である。具体的には、いわゆる「マルチスケール・マルチフィジックスシミュレーション」に確たる基礎を与え、応用研究の基礎となる非平衡現象の計算機シミュレーションを「計算機エミュレーション」にまで高めること、および非平衡緩和過程の計算物理学に基づいた非平衡統計力学の確立である。本研究では昨年度までの研究で分子集団の熱的挙動から輸送・非線形応答のシミュレーションを進めてきたが、最終年度である本年度はこれらに加えてさらにその先、非線形応答する素子からなるシステムおよび多種システムが共存する生態・進化の問題を解明した。第3年度の研究により生物生態系を代表とする進化論的な多種共存系のふるまいには、普遍的な統計法則があることを明らかにしたが、本年度はこれが指数1/2の引き延ばされた指数関数で記述されること、およびその理由を解明した。この同じ普遍性が人間の経済活動でも確認されており、この研究成果は単に生物生態系の進化のメカニズムの解明に留まらず、多種多様な物事が共存する系の設計と制御とに途を拓くものと期待される。
『鉄さい』を用いた考古学資料(出土鉄製品)の埋設・保存環境解析

本研究は、国内の遺跡から多く産出する「鉄さい」を、遺跡の埋設環境解析インディケーターとしてその腐食状態や保存状態を分析し、埋没・保存されていた(地下)環境の解析と、とくに土壌や地層の環境学的状態を推し量るための指標として用いる手法を構築することを目的として、次の3つの内容を段階的に実施している。●文献資料をもとにした日本各地の遺跡出土鉄製品・鉄さいの種類や分布の調査●出土資料の保存(腐食)状態の表面分析や成分分析調査●鉄製品や鉄さいが埋没している周辺の地層や土壌資料の地質・鉱物学的、地球化学的調査平成19年度の研究成果として、これまでに行った考古学的文献調査と併せて、遺跡周辺の地質学的現地調査を行った。また現地調査と併せて、産出した「鉄さい」の化学分析などの調査を行い、地質や地形・「鉄さい」の保存状態や成分などと、どういった相関が認められるかの検討を行った。その結果、「鉄さい」は有機質な土壌で還元環境の強いところほどよく保存されていることが判明した。とくに鉄酸化と微生物との相関について、鉄濃集を形成する微生物の同定を行い、それらの化学的反応系の解析を行った。その結果、微生物は鉄を腐食させるだけでなく、腐食膜を形成することで「鉄さい」の保存にも微生物を伴う土壌中での化学反応システムの関与していることが確認された。●文献資料をもとにした日本各地の遺跡出土鉄製品・鉄さいの種類や分布の調査●出土資料の保存(腐食)状態の表面分析や成分分析調査●鉄製品や鉄さいが埋没している周辺の地層や土壌資料の地質・鉱物学的、地球化学的調査平成17年度の研究成果として、まず日本国内でこれまでに産出した「鉄さい」の文献などの事前調査を行った。また、すでに化学成分分析などの情報のデータ解析を一部行った。また遺跡周辺の地質学的情報について、文献調査では不明な場合は簡単な現地調査を行った。現地調査と併せて、産出した「鉄さい」の化学分析などの調査を行い、既存の文献情報と予察的な現地調査、分析調査などのデータと併せて、地質や地形・「鉄さい」の保存状態や成分などと、どういった相関が認められるかの検討を行った。その事例として、今年度は、島根県出雲地域に見られる年代の明らかなたたら製鉄の遺構について、それらの遺跡から産出した「鉄さい」や遺跡周辺の地層や地質学的情報の整理を実施し、名古屋大学博物館紀要にその研究成果の一部を公表した。●文献資料をもとにした日本各地の遺跡出土鉄製品・鉄さいの種類や分布の調査●出土資料の保存(腐食)状態の表面分析や成分分析調査●鉄製品や鉄さいが埋没している周辺の地層や土壌資料の地質・鉱物学的、地球化学的調査平成18年度の研究成果として、これまでに行った考古学的情報に基づき行った「鉄さい」の文献調査と併せて、遺跡周辺の地質学的現地調査を行った。また現地調査と併せて、産出した「鉄さい」の化学分析などの調査を行い、既存の文献情報と予察的な現地調査、分析調査などのデータと併せて、地質や地形・「鉄さい」の保存状態や成分などと、どういった相関が認められるかの検討を行った。とくに鉄酸化と微生物との相関についての成果を欧文誌に発表した。また実際の「たたら製鉄」の実演を通して、「鉄さい」の形成過程などについての検討を行った。その研究成果の一部を豊橋市自然誌博物館からの報告書に公表した。

その結果、微生物は鉄を腐食させるだけでなく、腐食膜を形成することで「鉄さい」の保存にも微生物を伴う土壌中での化学反応システムの関与していることが確認された。
ソーシャルキャピタルとしてのスポーツNPOの課題に関する研究

スポーツNPOの現代的意味とその経営課題を、ソーシャルキャピタル(SC)の蓄積という視点から検討した。具体的には、研究対象となるスポーツNPOを、現在全国各地でその育成が行われている総合型地域スポーツクラブを対象に、そのアソシエーション特性とSCを検討した。SCのとらえ方としては、総合型クラブの育成段階から総合型クラブ設立後に形成された組織間ネットワークの状況として捉えた。調査は、704クラブを対象に郵送法にて調査票を配布し(2006年11月9日26日)、281クラブから回答を得た(有効回収率39.9%)。スポーツNPOとしての総合型クラブを、NPO法人格を持つ総合型クラブと所有しないクラブに分類し、また後者をクラブの規模別に分類し、クラブ特性、アソシエーション特性、組織間ネットワークの状況を検討した。法人格を取得したクラブほど住民の認知度は高く、会員数も増加していた。さらにクラブの運営も組織的に行われ、開かれたアソシエーション特性も持っていた。この傾向は、法人化組取得のクラブの中でも会員規模の大きなクラブにも同様の傾向が見られた。SCとの関連では、法人格取得クラブは、クラブ設立後も多様な組織に働きかけていたものの、協力関係の形成については規模別未法人格取得のクラブとに差は見られなかった。一方、地域のスポーツ振興体制の整備や住民間のつながりが高い地域ほど組織間の協力関係が形成されており、既存のSCの蓄積が総合型クラブの設立にとって重要な要因であることが示唆された。1998年の特定非営利活動促進法の施行により、スポーツ界においても数多くのスポーツ組織が特定非営利活動法人(NPO法人)として認証されている。NPOには、中央政府や地方政府の規制や指導によって民間部門の活動を管理していくシステムから、複合的な行為主体、パートナーシップ、政策ネットワークが機能するようなシステムへの変革や、行政がすべてのサービスを提供し、地域住民や市民が受動的にサービスの受け手となる関係性への転換が期待されている。本研究は、スポーツNPOの現代的意味を、ソーシャルキャピタル(social capital;社会関係資本)、すなわち信頼社会に向けた関係資本の蓄積という視点から捉える。本年度は、social capital論に関する内外の論文・文献を収集し、議論の流れや学派の整理を行った。あわせて、アソシエーション論やコミュニティ形成論とネットワーク論との関係についても検討を試みた。また、茨城県鹿嶋市におけるスポーツNPO法人「かしまスポーツクラブ」、千葉県柏市におけるスポーツNPO法人「スマイルクラブ」を対象に、スポーツNPO設立の経緯や展開されているスポーツ事業、NPO組織についてヒアリングを行った。これら2つのスポーツNPO法人へのヒアリングから、地域社会や地域の人材をベースとした「かしまスポーツクラブ」と、スポーツ事業に人材が集まる「スマイルクラブ」とではスポーツNPOの活動が大きく異なっている状況が整理された。このことから、スポーツNPOの成り立ちによってNPOと地域社会との関係性が異なり、その結果、スポーツNPOが生み出すソーシャルキャピタルの状況も異なることが予想された。スポーツNPOの現代的意味とその経営課題を、ソーシャルキャピタル(social capital;社会関係資本)の蓄積という視点から検討した。昨年度は、social capital論に関する内外の論文・文献を収集し、議論の流れや学派の整理と、アソシエーション論やネットワーク論との関係についても検討を試みた。今年度は、研究対象となるスポーツNPOを、現在全国各地でその育成が行われている総合型地域スポーツクラブを対象に、そのソーシャルキャピタルの特性を検討した。ソーシャルキャピタルのとらえ方としては、総合型クラブの育成段階から総合型クラブ設立後に形成された組織間ネットワークの状況として捉えた。総合型クラブ設立前と設立後でより協力的となった傾向になる関係組織は「地域住民」「公共施設運営者」「民間フイットネスクラブ」等であり、「行政」と「既存クラブ」は関係が希薄になる傾向にあった。

また総合型クラブが主体的にネットワーク形成を働きかけている組織としては「行政」が最も高く、次いで「学校教職員」「体育協会」「地域住民」「既存クラブ」であった。総合型クラブと「地域住民」とのネットワークが高いほど、住民ニーズの収巣、認知率の向上、会員の増力などの効果があり、「既存クラブ」とのネットワークが高いほど会員の増加、住民ニーズの収集などの効果が、「行政」とのネットワークが高いほどクラブ設立支援、財務的補助の効果が得られていることがわかった。このようにスポーツNOPとしての総合型クラブの設立からその後の運営においては、地域における関係団体とのネットワークの状況やその形成が重要であることが理解されるとともに、そのネットワークが地域のソーシャルキャピタルとして蓄積されていく可能性が示唆された。
洞結節細胞システムの熱力学的モデル構築とその分岐ダイナミクスの非線形力学的解析

本研究の目的は、1)洞結節ペースメーカー細胞の新しい熱力学的モデルを作成すること、2)モデル細胞の分岐構造解析手法を確立すること、3)モデル細胞の実験データ再現能と分岐構造を比較解析することによりモデル及び分岐解析の有用性を検証することであった。熱力学的モデルの作成では、Hodgkin-Huxley(HH)型洞結節モデルをベースに、形質膜イオンチャネル・トランスポーター機能を定常マルコフ状態モデルで記述し、状態転移速度を絶対反応速度論的に再定式化して、新しい熱力学的モデルを構築した。さらには、イオンチャネル電流阻害薬の状態依存性結合・解離動態をも組み込んだ拡張モデルを作成することができた。また、非線形力学系の分岐理論に基づいて、各パラメータに依存したモデル細胞の分岐構造を解析する手法を確立し、分岐構造解析システムを構築した。新しいモデル及びHH型モデルの有用性を検証するために、自発性活動電位・イオン電流動態とイオン電流抑制時の活動電位変化をシミュレートするとともに、自動能に対するL型Ca^<2+>電流(I_<Ca,L>)及び遅延整流K^+電流(I_<Kr>)阻害薬の作用を実験的に解析して、モデルの実験データ再現性を比較検証した。さらに、分岐解析システムを用いて分岐図を作成することにより、I_<Ca,L>・I_<Kr>抑制における新旧モデルの分岐構造を比較解析し、モデルの有用性を検証した。新しいモデルと旧HH型モデルとの比較検討により、1)I_<Kr>抑制時の活動電位変化の再現性においては新しいモデルの方が優れていること、2)I_<Ca,L>・I_<Kr>抑制における分岐構造も本質的に同じ(平衡点が安定化するHopf分岐により自動能が消失)であることが明らかとなった。HH型モデルと新しいモデルの分岐構造が同等であったことから、自動能発生機序解析システム或いは心臓モデル構築用モジュールとしてのHH型モデルの有用性が証明された。本研究の主目的は、Hodgkin-Huxley型(HH型)ウサギ洞結節モデルをもとに、イオンチャネル・トランスポーター機能の熱力学的(絶対反応速度論的)記述からなる新しい洞結節モデルを作成し、これらモデルシステムの分岐構造(自動能消失過程におけるダイナミクス)を非線形力学系の分岐理論に基づいて解析することである。本年度はまず、洞結節の熱力学的モデル作成とともに、洞結節モデルのデータ再現性・分岐構造に関する解析を行った。ShirokovらのL型Ca^<2+>チャネルモデルを始めとするイオンチャネルの定常マルコフ状態モデルを基に、その状態転移速度を絶対反応速度論的に再定式化し、新しい熱力学的モデルを作成した。次に、HH型モデルと新しいモデルを用いて自発性活動電位とイオン電流動態をシミュレートし、実験データの再現性を比較検証した。さらに、分岐図を作成することにより、L型Ca^<2+>チャネルまたは遅延整流K^+チャネルのコンダクタンス減少によるモデル細胞ダイナミクス(定常状態と周期軌道、その安定性)の変化を比較検討した。HH型モデルと新しいモデルによりシミュレートされた自発性活動電位とイオン電流動態は、実験で得られた活動電位波形とイオン電流波形をよく再現しており、データ再現性に本質的違いは認めなかった。L型Ca^<2+>チャネルまたは遅延整流K^+チャネルのコンダクタンス減少時のモデル細胞ダイナミクス・分岐構造にも明らかな違いは見出せなかった。HH型モデルの分岐構造については、詳細な解析が完了し、その成果の一部は既に報告済みである(Am J Physiol 285, H2804-H2819, 2003)。

新しいモデルについては、現在さらに完全なイオン輸送機構の熱力学的モデル構築を目指し、トランスポーター(Na^+-K^+ポンプ、Na^+-Ca^<2+>交換体)の定常マルコフ状態モデルを用いた絶対反応速度論的記述を試みている。また、家兎洞結節細胞を用いた電気生理学的手法による実験的検証も現在進行中である。来年度は、より完全な熱力学的モデルを作成し、その分岐構造の詳細な比較解析を行うとともに、電気生理学的手法による実験的検証を進めていく予定である。本研究の目的は、我々が作成したHodgkin-Huxley型(HH型)ウサギ洞結節細胞モデル(Kurata et al., Am J Physiol 283,H2074-H2101,2002)をベースに、イオンチャネル・トランスポーターによるイオン輸送機構の熱力学的(絶対反応速度論的)記述からなる新しい洞結節モデルを作成し、モデルシステムの分岐構造(自動能消失過程におけるダイナミクス)を非線形力学系の分岐理論に基づいて比較解析することである。昨年度は、イオンチャネルの定常マルコフ状態モデルを基に、その絶対反応速度論的定式化を行って新しい熱力学的モデルを作成し、実験データ再現性と各イオン電流抑制時の分岐構造を比較検証した。HH型モデルの分岐構造に関しては既に報告済みである(Am J Physiol 285,H2804-H2819,2003)。本年度の目標は、さらに完成度の高い熱力学的モデル(トランスポーターの定常マルコフ状態モデルを組み込んだもの)を構築するとともに、イオンチャネル阻害薬の状態依存性結合・解離動態を記述する拡張モデルを作成し、薬物投与におけるモデル細胞の分岐構造を比較解析すること、また、洞結節細胞の分岐構造に関する理論的予測と新しいモデルの有用性を実験的(電気生理学的)に検証することであった。トランスポーター(Na^+-K^+ポンプ、Na^+-Ca^<2+>交換体)の定常マルコフ状態モデルを組み込んだ(より完成度の高い)熱力学的モデル、さらにはイオンチャネル阻害薬の結合・解離動態をも組み込んだ拡張モデルを作成することができた。この新しいモデルと従来のHH型モデルとの比較検討により、1)単一イオンチャネル電流データの再現性においては新しいモデルの方が優っているが、自発性活動電位・イオン電流動態の再現性は同等であること、2)L型Ca^<2+>チャネル・遅延整流K^+チャネル電流抑制時(イオンチャネル阻害薬投与時)のモデル細胞ダイナミクス・分岐構造も本質的(定性的)に同じであること、が明らかとなった。また、HH型モデルの分岐構造が、はるかに複雑(大規模)かつ精巧な非線形力学系モデルの分岐構造とほぼ同等であったことから、心臓モデル構築用モジュールとしてのHH型心筋細胞モデルの有用性が証明された。
高等学校の多様化を支援する校舎計画の再構築化に関する研究

近年における公立高等学校のカリキュラムの多様化は、選択授業と習熟度別授業の導入によるところが大きく、これらを円滑に推進するためには、教室数の整備が不可欠である。また、展開授業数の増加は教科教室型運営方式への移行に繋がる可能性があり、その場合、教科教室数の算定方法の開発が重要となる。1.普通科高等学校と総合学科高等学校について、現状の特別教室型運営方式を前提に分析を行った。(1)普通科高等学校については次の結果を得た。1)時間割のデータを基に、選択授業や習熟度別授業等の展開授業に必要な教室数の算定する方法を開発した。2)時間割を完全に作成する以前に、展開授業の方式を決定する段階で抽出可能な超過講座数別及び展開比別の展開授業数を説明変数として、重回帰分析により必要展開教室数を予測するモデルを作成した。(2)総合学科高等学校については次の結果を得た。1)総合学科の系列は、芸術系、情報・商業系、福祉系、工業系、農業系等、各学校の特性により多岐にわたることを考慮しながら、時間割から展開授業に必要な教室数の算定方法を開発した。2)ただし、総合学科はかなり多様であるため、必要展開教室数の予測は若干困難になるが、重回帰分析により系列の特性を考慮しながら必要展開教室数を予測するモデルを作成した。2.普通科高等学校について、教科教室型運営方式を前提にさらに分析を行った。(1)学校別の時間割に対応する必要教科教室数を正確に算定する方法を開発した。これより、従来の教科教室数の概算方法が必ずしも適切でないことを示した。(2)各教科教室数の予測については、通常、普通教室で授業が行われていた国語、社会、数学、英語の教科教室数の推定が鍵となる。これらの教科について、時間割を作成する前の段階で、設定可能な各講座数、総授業時限数、2・3年次展開授業講座数を説明変数とする重回帰分析により推定モデルを作成した。1.総合学科及び普通科高等学校を対象に多様化した授業の実態に関わる次のような基礎的資料の収集を行った。1)全国の都道府県の教育委員会を対象に、総合学科高等学校、及び選択授業や習熟度別授業を大幅に導入している普通科高等学校に関する所在調査を行った。2)各高等学校に対して、学級数、生徒人数、時間割、校舎平面図、学校案内、教育課程表、選択授業や習熟度別授業の受講者人数等に関する資料を収集した。3)収集した資料を基に各高等学校における校舎平面、時間割、使用教室等の相互関係について確認を行った。2.時間割は、基本的に各学級別時間割、各教師別時間割、各教室別時間割の3種類ある。しかし、時間割は、形式が定められていないため学校毎に少しずつ異なり、3種類の時間割が全て揃っている学校はほとんどない。しかし、これらの3種類の時間割は、相互に変換可能である。通常、各学校には上記の内2種類の時間割が用意されている。そこで、各学校毎に時間割のデータ化を行い、3種類の時間割を同じ形式のデータとして揃えた。2.高等学校の多様化した授業の実態を把握するために、基礎的分析として、時間割のデータを基に、選択授業と習熟度別授業の展開形式、授業数、受講者人数、学年、教科、総合学科の系列、教室種類・数等の関連について集計を行った。公立高等学校の多様化に対応した校舎計画を再構築するために、普通科62校及び総合学科45校を対象に研究を並行して進めた。1.普通科高等学校では、展開授業の導入状況、保有教室等を分析すると次のとおりである。

1)選択授業の導入は、学年が上がるほど授業数が増え、選択の対象となる教科数、展開クラス数も多種になる。習熟度別授業の導入は、数学と英語が主であり、学年が上がるほど少なくなる。2)普通科でも展開教室を保有している学校はかなり多い。教室の使用状況をみると、専門外の科目での使用が見られ、教室数の不足を反映している。3)展開授業では、教室の規模を決定する要因として、展開クラス数に対する講座数の割合(展開比)が各講座の受講数との関係を検討し、展開比2以上では20人規模の小教室、展開比2未満では25人規模の中教室、展開比が1以上では、50人規模の大教室が必要であることを示した。2.総合学科高等学校では、展開授業の導入状況、保有教室等を分析する次のとおりである。1)学校毎にばらつきが大きいが、1年生は必修科目が多いため展開授業が少なく、2、3年生は選択科目が中心で展開授業が多くなる。習熟度別授業の導入は、1年生の数学、英語、国語の必修科目でみられる。2)総合学科でも展開教室を保有している学校はかなり多い。3)展開講座の受講人数は40人以下で、展開教室として必要な受講者数では30以下で分布しており、展開比2未満では20人を越えるが、展開比2以上では20人を越えないので、展開授業は中規模の教室で対応できる。4)総合学科では、実習室を必要とする場合もあるため、系列は内容から11分類できるが、実習室の特性からは5分類でき、それぞれについて保有数を整理した。3.普通科、総合学科共に現行の時間割から特別教室等の専門外の科目による使用を避けるように考慮し、必要展開教室数を算出する方法を検討した。近年における公立高等学校のカリキュラムの多様化は、選択授業と習熟度別授業の導入によるところが大きく、これらを円滑に推進するためには、教室数の整備が不可欠である。また、展開授業数の増加は教科教室型運営方式への移行に繋がる可能性があり、その場合、教科教室数の算定方法の開発が重要となる。1.普通科高等学校と総合学科高等学校について、現状の特別教室型運営方式を前提に分析を行った。(1)普通科高等学校については次の結果を得た。1)時間割のデータを基に、選択授業や習熟度別授業等の展開授業に必要な教室数の算定する方法を開発した。2)時間割を完全に作成する以前に、展開授業の方式を決定する段階で抽出可能な超過講座数別及び展開比別の展開授業数を説明変数として、重回帰分析により必要展開教室数を予測するモデルを作成した。(2)総合学科高等学校については次の結果を得た。1)総合学科の系列は、芸術系、情報・商業系、福祉系、工業系、農業系等、各学校の特性により多岐にわたることを考慮しながら、時間割から展開授業に必要な教室数の算定方法を開発した。2)ただし、総合学科はかなり多様であるため、必要展開教室数の予測は若干困難になるが、重回帰分析により系列の特性を考慮しながら必要展開教室数を予測するモデルを作成した。2.普通科高等学校について、教科教室型運営方式を前提にさらに分析を行った。(1)学校別の時間割に対応する必要教科教室数を正確に算定する方法を開発した。これより、従来の教科教室数の概算方法が必ずしも適切でないことを示した。(2)各教科教室数の予測については、通常、普通教室で授業が行われていた国語、社会、数学、英語の教科教室数の推定が鍵となる。
核子のツイスト3スピン構造関数の量子色力学による研究

g_2(x,Q^2)のフレーバー一重項部分の任意次数のモーメントの場合に、対応するツイスト3局所複合演算子の独立な組の異常次元行列の計算を進めた。"射影の方法"により、ゲージ不変でない演算子のoperator mixingを完全に除く事が可能となった。フレーバー非一重項部分の場合に比べ計算は格段に複雑であったが、11個の1ループ・ダイアグラムのうち7個のダイアグラムの計算を完了し、これらの結果はBukhvostov,Kuraev,Lipatovの軸性ゲージでの計算結果と一致する事を確認した。残りの4個のダイアグラムの計算も今後完成させていく。また、g_2(x,Q^2)と同様の手法で解析が可能な2つの問題に取組み成果をあげた:1.ベクトル中間子の光円錐波動関数の系統的解析を行い、ツイスト2及び3の独立な波動関数の組をQCDに基づいて導出した。特に、波動関数のコンフォーマル部分波展開の方法を発展させた。QCD和則による非摂動的な行列要素の評価も行い、QCDの運動方程式が与える関係式を各コンフォーマル部分波ごとに完全に満たす光円錐波動関数を求めた。結果は現象論的応用に直接役立つ解析的な表式で提出した。2.ベクトル中間子のツイスト3光円錐波動関数のQ^2-依存性を導出した。波動関数の任意のコンフォーマル部分波に対して、対応するツイスト3局所演算子の独立な組の異常次元行列を"射影の方法"を用いて計算した。得られた異常次元行列のN_e→∞及びj→∞極限を考察し、光円錐波動関数のQ^2-依存性においても、構造関数の場合と同様の著しい簡単化が起こる事を示した(ただし、jはコンフォーマル・スピン)。また、QCDの持つ近似的対称性に基づいて、光円錐波動関数と構造関数の間には、Q^2-依存性について一般的な対応関係がある事を明らかにした。この結果から、核子のツイスト3構造関数g_T(x,Q^2)の奇数次のモーメントに対する異常次元行列も決定、確立した。本年度前半:g_2(x,Q^2)のフレーバー一重項部分の一番低次のモーメントに対応するツイスト3局所複合演算子のくりこみを行い,異常次元を計算した。これにより,フレーバー非一重項部分の計算で我々が開発した"射影の方法"を,フレーバー一重項部分の場合に拡張した。グル-オン場がボ-ズ統計に従うため,グル-オン場のみからなるツイスト3演算子の場合への拡張には注意を要した:1.射影のための補助的なベクトルとして,2つ独立なものを用意する必要がある事が明らかとなった。2.これら2つのベクトルが互いに直交するように付加条件を課した場合にゲージ不変でない演算子のoperator mixingを完全に除く事が出来,特に取り扱いが簡単化できる事がわかった。また,我々の結果を他のグループの計算結果と比較した:1.我々の求めた異常次元は他のグループの結果と一致し,我々の方法の有効性が示された。2.Bukhvostov,Kuraev,Lipatovの軸性ゲージでの非局所演算子のくりこみに基づく計算は,最も標準的かつ今回我々の用いた方法である局所演算子の共変ゲージでのくりこみに基づくものと,計算の具体的手続きが大きく異なる。このためこれら2つの方法の関係は明確でなく,特に,QCDの運動方程式に比例する演算子の扱いについて専門家の間でも混乱があった。我々は,この点を掘下げるために,ツイスト3演算子の非前方行列要素を考察し1粒子可約なダイアグラムを計算した。これに基づいて,2つの方法の関係を明らかにした。本年度後半:g_2(x,Q^2)のフレーバー一重項部分の任意のモーメントの場合に,対応するツイスト3局所複合演算子の独立な組の異常次元行列の計算を進めた。フレーバー非一重項部分の場合に比べ計算は格段に複雑になる事が判明したが,いくつかのダイアグラムについては計算を終了した。今後,平成10年度前半にかけて残りのダイアグラムの計算を完成させ,Bukhvostov,Kuraev,Lipatovの軸性ゲージでの計算結果と比較していく。

2.ベクトル中間子のツイスト3光円錐波動関数のQ^2-依存性を導出した。波動関数の任意のコンフォーマル部分波に対して、対応するツイスト3局所演算子の独立な組の異常次元行列を"射影の方法"を用いて計算した。得られた異常次元行列のN_e→∞及びj→∞極限を考察し、光円錐波動関数のQ^2-依存性においても、構造関数の場合と同様の著しい簡単化が起こる事を示した(ただし、jはコンフォーマル・スピン)。また、QCDの持つ近似的対称性に基づいて、光円錐波動関数と構造関数の間には、Q^2-依存性について一般的な対応関係がある事を明らかにした。この結果から、核子のツイスト3構造関数g_T(x,Q^2)の奇数次のモーメントに対する異常次元行列も決定、確立した。
一分子計測による回転分子モーターＦ型ＡＴＰ合成酵素の回転機構の解析

本研究は、ATP合成酵素(以下、FoF1)のプロトン輸送と回転運動の共役機構の解明を目的としている。これを行うため、一分子レベルでこれら二つを同時に可視化することが有力な手段と考えられる。これまでに、微細加工技術を用い、脂質二重膜により閉ざされたチャンバー(体積: fL)をアレイ化したデバイス(ALBiC)を開発した。この実験系により、ATP合成酵素一分子のプロトン輸送活性だけでなく、様々な一分子膜輸送体の輸送活性を高感度に検出する事が可能になった。また、さらなる高感度・高速検出を目指し、リポソームと同等の体積である100 aLまで小さくしたaL-ALBiCを開発し、原著論文として発表された。この脂質膜デバイス上におけるATP合成酵素の回転運動観察も成功している。しかし、ATP合成酵素の脂質膜デバイスへの再構成が制御出来ないため、再現性が著しく悪いという問題点があった。そこで、特殊な界面活性剤を用いた新規再構成方法を開発した。この手法により、再構成効率が向上しただけでなく、これまで制御できなかった再構成される膜輸送体の方向性までも制御が可能になった。また、この手法は脂質膜デバイスだけに限らず、人工膜小胞においても容易な膜輸送体の再構成が可能になる事から汎用性に優れており、今後原著論文として投稿する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。ATP合成酵素F_0F_1は生体膜を介したH^+の輸送と回転運動を共役させる分子モーターである。本研究はその回転運動とH^+輸送の共役機構の解明を目的とする。この共役機構を解明するために、回転運動とH^+輸送の同時観察を行う事が有用な手段だと考えられる。しかし、これまでに回転運動を可視化する実験系は多数開発されてきたのに対し、F_0F_1を含むイオン輸送速度が極めて遅いトランスポーター蛋白質一分子によるイオン輸送の観察は技術的に困難とされ、なされてこなかった。そこでまず、F_0F_1一分子のH^+輸送活性測定系の開発を行った。微小加工技術を用いて、ガラス上に体積が数fL (f=4μm, h=0.5μm)の微小チャンバーをアレイ化したマイクロデバイスを作製した。このマイクロデバイス上に3種(水溶液、脂質を溶かした有機溶媒、水溶液)を順々に流し込む事で、微小チャンバーの開口部に脂質二重膜を展開し、脂質二重膜で覆われた微小チャンバー(ALBiC)を形成した。また、ALBiCの形成効率は99%と非常に高効率であった。pHに応答する蛍光色素をALBiC内へ封入し、F_0F_1を再構成したリポソームと形成したALBiCの脂質二重膜の膜融合を利用してF_0F_1をALBiCへ再構成させた。F_0F_1の再構成後、ATP添加によりH^+輸送を行わせた。反応開始から数千秒後に、幾つかのチャンバーからpHの減少示す明確なシグナルが見られた。また、pH減少速度のヒストグラムを描いたところ、ピークが等間隔に並ぶ事がわかった。これらのピークは再構成されたF_0F_1の分子数を反映していると考えられることから、初めてトランスポーター蛋白質一分子によるイオン輸送活性の定量計測を行えたと結論づけた。また、上述のALBiCには測定時間が極めて長い事から回転運動との同時観察が難しいと考えられる。そこで、ALBiCの改良を行い、体積を数fLから数百aLまで減少させ、測定時間が、10倍以上短縮する事が予想された。実際に、a-hemolysinを用いた受動輸送活性を測定したところ、体積に応じて受動輸送活性が速くなる事がわかった。本研究は、ATP合成酵素FoF1(以下、FoF1)のH+輸送と回転運動の共役機構解明を目的としている。これを行うにあたり、FoF1のH+輸送と回転運動の同時観察が有用な手段と考えられる。しかし、これまでに回転運動を可視化する実験系は多数開発されてきた一方で、FoF1等のイオン輸送速度が極めて遅い膜輸送体一分子によるイオン輸送の観察は技術的に困難とされ、成されてこなかった。そこでまず、FoF1一分子のH+輸送活性測定系の開発を行った。微小加工技術を用いて、ガラス上に数fL程度の微小孔がアレイ化されたマイクロデバイスを作製し、その微小孔を脂質二重膜で閉じる事で、微小な資質二重膜チャンバー(ALBiC)を形成した。その形成効率は99 %と非常に高効率であった。FoF1の再構成後、ATP添加によりH+輸送を行わせたところ、反応開始から幾つかのチャンバーからH+が輸送された事を示す明確なシグナルが見られた。また、H+輸送速度のヒストグラムにおけるピークそれぞれが等間隔に並ぶ事より、再構成されたFoF1の分子数を反映していると考えられる。よって、初めてトランスポーター蛋白質一分子によるイオン輸送活性の定量計測を行えたと結論づけた。そこで、体積の減少による測定時間の減少を図った。チャンバー径を減少した場合、体積が効率的に減らせる一方、脂質二重膜の面積が減少し膜輸送体の再構成効率が低下することが予想される。