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III-N-V半導体における原子緩和に関する研究

GaInNAsに代表されるIII-N-V半導体は、半導体レーザ等の次世代半導体デバイスの基盤材料としての大きな可能性を内在している。熱処理(アニール)はIII-N-V化合物半導体の光学特性改善に欠かせない技術として定着しているが、未だにその結晶に与える影響については未解明な部分が多い。本研究では、放射光施設を利用して、X線吸収微細構造(XAFS)測定及び硬X線光電子分光(HXPES)の測定を行い、アニールが引き起こすIII-N-V半導体中の原子緩和について研究をおこなった。近年のIT社会の爆発的発展により、情報伝送の急速な高速化および大容量化が求められている。ユビキタス社会を実現するために端末の無線化が進行しているが、その裏側で光通信が高速・大容量伝送を支えており、光通信が今以上に重要な役割を果たすことに異論はない。研究代表者は、現在光通信用半導体レーザのブレークスルー材料と考えられているGaInNAs(ガリウム・インジウム・窒素・ひ素=ゲイナスと略称)という新しい半導体材料を提案・創造した。GaNAsやGaInNAs等のIII-N-V半導体は従来のIII-V族混晶半導体の物性の枠を打破できるので、素子設計に極めて大きな自由度を与える。研究代表者の先導的業績により、III-N-V半導体の研究は世界中で進展し、現在半導体研究の一分野となっている。研究代表者のGaInNAs関連の論文引用数は合わせて2000件を越えている。III-N-V半導体の独特な物性は窒素原子の添加による。窒素原子の原子半径は他のIII,V元素と比べて著しく小さい。その為、窒素原子は近接する原子の位置を変化させて極局所的な歪を引き起こす。(原子サイズでの組成変調や原子位置の変動は、ショートレンジオーダリングとか原子緩和とか呼ばれる。本研究では、以下、原子緩和と呼ぶ。)しかしながら、III-N-V半導体の原子緩和に関する実験的な研究は少なく、未解明のまま残っている。熱力学的に不/準安定なIII-N-V半導体の結晶成長は、相分離を抑制するため一般に低温で行われる。結晶の高品質化のためには、成長後の熱処理(アニール)が有効である。GaInNAsにおいては、このアニール時にバンドギャップが増大し、短波長化(ブルーシフト)する奇妙な現象が発生する。この原因解明は、長波長帯半導体レーザの材料であるGaInNAsにとって非常に重要である。本研究では、GaInNAs結晶のアニール時のバンドギャップのブルーシフトの原因を明らかにすることを最終目的とし、未だ解明されていないIII-N-V導体の原子緩和実験的に調べることを期間内の目標に定める。III-N-V化合物半導体の持つ結晶格子定数と光物性の大きな可変性は、低価格・高性能な光ファイバー通信次世代半導体デバイスの基盤材料としての大きな可能性を内在している。本研究は、従来に報告の無い、Ga-K端近傍のX線吸収微細構造(XAFS)スペクトルを測定することで、アニールが原子配列に与える影響について考察することを軸に展開する。また、そのための測定手法を確立する。通常GalnNAsに代表されるIII-N-V半導体はGaAs基板上に成長される。そのため、Ga元素のXAFS測定では、試料層からの情報がGaAs基板の情報に埋もれてしまい、観測できない。そこで本研究では、エピタキシャルリフトオフ手法を用いて特殊試料を準備することで、GaAs基板の情報を含まない、GalnNAs Ga-K端のXAFS測定を試みた。まず特殊試料の有効性を確認するため、基礎材料GaAsの試料を作製した。同試料に対してXAFS測定を行った結果、非常に正確に理論的に予測されるGaAsボンド結合長と一致する結合長が求められ、本研究で用いる試料の有効性が確認できた。低いIn、N組成をもつGalnNAsについても同様の試料を作製したところ、所望のGa-K端XAFSスペクトルの測定が可能であった。従って、今年度は基盤技術の確立に成功したといえる。来年度は、今回確立した試料作製手法を用いながら、組成依存性などの詳細な検討を行うことで、最終目標であるN周辺の原子緩和について新しい知見が得られると考えられる。

また、そのための測定手法を確立する。通常GaInNA sに代表されるIII-N-V半導体はGaAs基板上に成長される。そのため、Ga元素のXAFS測定では、試料層からの情報がGaAs基板の情報に埋もれてしまい、観測できない。そこで本研究では、エピタキシャルリフトオフ手法を用いて特殊試料を準備することで、GaAs基板の情報を含まない、GaInNAs Ga-K端のXAFS測定を試みた。まず特殊試料の有効性を確認するため、基礎材料GaAsの試料を作製した。同試料に対してXAFS測定を行った結果、非常に正確に理論的に予測されるGaAsボンド結合長と正確に一致する結合長が求められ、本研究で用いる試料の有効性が確認できた。従って、今年度は基盤技術の確立に成功し、報告した。また、赤外吸収分光測定より、InNP結晶中の、Nに起因したフォノン振動の観測に成功した。来年度は、上記の基礎知見、試料作製手法を用い、組成依存性などの詳細な検討を行うことで、最終目標であるN周辺の原子緩和について新しい知見が得られると考えられる。III-N-V化合物半導体の持つ結晶格子定数と光物性の大きな可変性は、低価格・高性能な光ファイバー通信次世代半導体デバイスの基盤材料としての大きな可能性を内在している。熱処理(アニール)はIII-N-V化合物半導体の光学特性改善に欠かせない技術として定着しているが、未だにその結晶に与える影響については未解明な部分が多い。本研究は、従来に報告の無い、Ga-K端近傍のX線吸収微細構造(XAFS)スペクトルを測定することで、アニールが原子配列に与える影響について考察することを軸に展開する。通常GaInNAsに代表されるIII-N-V半導体はGaAs基板上に成長される。そこで本研究では、特殊試料を準備することでGaAs基板の情報を含まないGaInNAsGa-K端のXAFS測定を試みた。測定したGa-K端のXAFSスペクトルからは、Ga-N結合の情報を直接観測することはできなかった。しかし、アニールによりGa-As結合が増加する結果を得た。また、In-K端のXAFSスペクトルからは、アニールによりIn-As結合が減少する結果を得た。これらは補完する結果であり、実験結果の再現性も高かった。上記結果より、アニールにより、In-N結合が増加しGa-N結合が減少すると推論できる。これは、他者の実験結果と整合する。残念ながら、XAFS測定の結果から定量的にIn-N結合の増加割合を議論するには至らなかった。アニールが原子配列に与える影響を違った角度から調べるために、X線光電子分光(XPS)の測定に着手した。来年度は、XPS法を中心にN周辺の原子緩和について調べる予定である。III-N-V化合物半導体は、次世代半導体デバイスの基盤材料としての大きな可能性を内在している。
書簡文研究資料としての明治期往来物の収集と資料的性格の分析

本年度に行った研究は,以下の通りである。(1)資料的性格を分析するための定型表現の使用実態調査,および用例データベースの作成平成13年度に着手した以下の定型表現の実態調査を継続して実施し,その結果を用例データベースとしてまとめた。この調査の対象とした往来物は,調査文献データベースに登録した男子用・女子用往来物計250点である。男子用往来物:頭語・結語相手への依頼を表す「べく候」女子用往来物:文末辞「参らせ候」相手への依頼を表す「べく候」(2)明治期往来物の資料的性格の分析(1)で作成した用例データベースをもとに,調査収集した男子用往来物・女子用往来物の資料的性格について分析した。この分析は各往来物における定型表現の用例数をもとに行った。具体的には,男子用往来物では「拝啓」「敬具」を多く用いる往来物と「べく侯」をほとんど用いない往来物が,女子用往来物では「参らせ候」「べく候」をほとんど用いない往来物が,近世期とは異なる新しい形式の書簡文を収めたものと考え,明治期の書簡文の特色を研究する際に重点的に取り上げるべき往来物として指摘した。今回の分析では,収集した男子用往来物・女子用往来物それぞれ30点程度を,今後の調査で重点的に取り上げるべきものとした。分析結果のうち,女子用往来物についての結果を第199回近代語研究会(平成14年11月8日・徳島大学)で口頭発表した。なお男子用往来物の中から,当時の書簡文の文章構造を考えるにあたって注目される資料(『帝国用文章大成』(明治16))を取り上げ,明治期の往来物が書簡文の文章構造を研究する際に,どのように利用できるかについて述べた(「11.研究発表」記載の論文)。本年度に行った研究は、以下の3点である。(1)明治期往来物の調査・収集国立国会図書館において明治期往来物の調査を行うとともに、文献複写を行った。また、大阪府立図書館、大阪府立中之島図書館においても明治期往来物の調査を行った。これと調査と並行して、古書店からの明治期往来物の購入を進めた。以上の調査・収集の結果、調査・収集した明治期往来物の数は、本研究実施以前に調査したものもふくめて、合計250点となった。なお、国立国会図書館、大阪府立中之島図書館における調査では、明治期往来物の資料的性格の分析を行う際の参考とするため、近世期の往来物の調査も合わせて実施した。(2)明治期往来物の書誌的調査、整理・分類ならびに調査文献データベースの作成調査・収集した往来物については、随時、分類・整理を行い、調査文献データベースに登録した。なお、書誌的調査の調査項目は、以下のとおりである。調査項目:外題内題柱題編著者刊行者刊行年大きさ丁数本文の書体例文数所蔵目録番号・請求記号頭書付録その他なお、現時点で、調査・収集した250点の明治期往来物すべてについて、書誌的調査を完了している。(3)資料的性格を分析するための定型表現の使用実態調査調査文献データベースへの登録が終了した往来物を対象として、定型表現の使用実態調査に着手した。男子用往来物については、頭語・結語、および相手への依頼を表す「べく候」の使用実態調査を進めた。女子用往来物については、文末辞「参らせ候」の使用実態調査を進めた。
江戸幕府の演能データベース作成に向けた幕政史料・能楽史料の基礎的研究

江戸時代、能は江戸幕府の式楽として武家儀礼の中に位置づけられた。一方、将軍の慰みとしての能は、武家儀礼の場から切り離され、奥能・中奥能という別の場を与えられた。江戸幕府の能に関する従来の研究は、前者の式楽としての側面に焦点を当てたものが少なくなかったが、本研究では、将軍の私的な演能も含めて、江戸幕府の能を総合的に明らかにすべく、演能データベースを構築することをめざした。そのデータ収集のため、番組帳や日記類から演能記録を抽出し、従来研究の少なかった江戸後期の将軍家斉・家慶時代の奥能・中奥能について、基礎的なデータベースを作成した。江戸幕府の演能データベースについては、享保期以降の表能の番組集成である『触流し御能組』のデータベース化が法政大学能楽研究所のプロジェクトによって試みられているが、江戸時代を通じて表能・奥能を含めた総括的な演能データベースの完成はいまだ実現にいたっていない。本研究では、上記演能データベースの作成に向けて、東京大学史料編纂所・国立公文書館内閣文庫・法政大学能楽研究所・宮内庁書陵部・鹿児島県黎明館等所蔵の能番組、能役者関係資料、演出資料の調査、および江戸幕府日記からの演能記録の抽出など、基礎となるデータの収集に努め、そのデータ入力を行なった。この過程で、徳川御三卿の一、一橋徳川家関係の能番組、薩摩藩島津家文書の能楽資料など、これまで農学研究にほとんど用いられてこなかった新資料の発見もあり、大きな成果を得ることが出来た。ことに島津家文書には、徳川家と縁戚であった島津溪山の奥能出演に関する資料がまとまって残されており、徳川家内々の御能の実態解明に向けて大きな進展をもたらすものであった。とはいえ、江戸城奥能については、いまだ全ての催しを網羅するだけの資料を揃えるにはいたっていない。法政大学鴻山文庫には多くの年不明の奥能番組が残されているが、『触流し御能組』には奥能についての記載がほとんど見られないため、データベース化のために不可欠となる年次確定の作業がなかなか困難な状況にある。次年度以降も引き続いての資料収集が求められる。本年度は前年度に引き続き、法政大学能楽研究所、国立公文書館内閣文庫などに所蔵される江戸幕府関係の能番組や日記・記録をもとに、江戸幕府における演能データベースのデータ収集を行なうとともに、鴻山文庫や小鼓大倉家などに所蔵される、江戸幕府の能に出演した能役者側の記録をも幅広く収集した。これらの資料により、いくつかの催しについては、そこで演じられた能が、どのような演出で、どの部分が省略され、またどのような面・装束を用いて演じられたのか、といった細部にわたる情報を得ることが可能となった。もちろん、これらの情報はまだ断片的なものであるが、今後さらに番組・記録と能役者側の双方の資料を収集し、データベース化を行なって、相互に連関させることによって、江戸幕府における演能の姿は、従来に増して、より具体的なものとして把握することが可能になると思われる。そうした可能性が視野に入ってきたことが、本年度の最も大きな成果といえるが、これは単なる江戸幕府における演能史の把握のみならず、江戸時代の三百年にわたって、能がどのように変化していったのかを、明確に跡付ける一つの示準として、今後の能楽研究に資するところが少なくないと思われる。その基となる資料の収集とデータの入力にはなお多くの時間を必要とするが、これらの作業は次年度に引き続き行なうこととし、さらに幅広く資料収集につとめ、データベース化のための基盤を作っていくことにしたい。本年度は前年度に引き続き、国立公文書館内閣文庫、法政大学能楽研究所などに所蔵される江戸幕府関係の能番組や日記・記録をもとに、江戸幕府における演能データベースのデータ収集を行なった。これと平行して、江戸後末期を中心にこれまで収集してきたデータの入力作業を行ない、演能データベースの基礎を構築することが出来た。対象とした江戸中後期は、江戸城での御能が表能と奥能とに明確に分かれ、観世座をばじめとする五座の役者が中心であった表能に対し、奥向きでは将軍の御側に仕える役人による素人能が盛んに行われた時代であるが、従来、こうした奥向きでの素人能についてはほとんど注目されることがなかった。データの収集蓄積によって、そのような奥能の実態を明らかにしえたことが、今年度の研究の最大の成果といえる。これによって、江戸幕府の能が五座役者のみならず、幅広い素人によっても支えられていた実態が明らかになったわけで、武家式楽としての側面ばかりが強調されがちであった江戸幕府の演能史に新たな光を照射するものといえよう。しかしながら、今年度中に構築することが出来たデータベースの範囲は、三百年近くにも及ぶ江戸幕府の演能史からすれば、まだごく僅かな範囲にとどまっている。

また、トータルな江戸幕府演能史の実態を明らかにするには、演能に際して能役者が書き留めた個々の演出資料をも参照し、演能データベースとリンクさせることにより、江戸城における能が具体的にどのように演じられていたかを明らかにする必要があろう。これらについては、データベースの拡充とともに、今後の課題としたい。
戦後期日本におけるアメリカ論の系譜-政治社会学的分析-

1.本研究は戦後期日本において,人々のあいだでアメリカがどのように理解されてきたのかを,(1)日本において論じられたアメリカ論と,その補強としてアメリカで論じられたアメリカ論を整理し,その歴史的・年代的資精をもとにして,インタヴィーをおこない, (2)面接調査による地域性・年令別・職業別のアメリカ・イメージの相違を調査しようとした.2.報告は以下の通りである.(1)アメリカにおける日本論・日本におけるアメリカ論については,相互の関心が一致しており,年代を3つに区分することができたが,第1期はアメリカは日本の文化を論じようとし,日本はアメリカの民主主義を問題にした.第2期は,アメリカは日本を近代化モデルの成功者ととらえ日本はアメリカを近代化モデルの目標ととらえた.第3期はアメリカは日本の近代化成功のカギを論じ,日本はアメリカに逆に経済発展のモデルを提示した.(2)面接調査については,以下のような構成でおこなった.被面接者=23名メディア関係=8名,研究者=6名,労働側関係者=5名,経営側関係者=2名,その他=2名.各面接については, 1名約1時間半から2時間の調査をおこなった.予測していたよりも,アメリカに対する関心はうすく,メディア関係者においても,かなり弱かった.地域性については,朝鮮戦争やベトナム戦争時における北九州地域との関係が深かったので,体験としてのアメリカ兵との接触などについては,かなり面白いものが引き出せた.3.評価について.日本の近代化・戦後の復興・国際化等々,アメリカとの関係をぬきにして語れない状況があるにもかかわらず,全体のイメージとしてはアメリカとの係りに関心が弱い.1.本研究は戦後期日本において,人々のあいだでアメリカがどのように理解されてきたのかを,(1)日本において論じられたアメリカ論と,その補強としてアメリカで論じられたアメリカ論を整理し,その歴史的・年代的資精をもとにして,インタヴィーをおこない, (2)面接調査による地域性・年令別・職業別のアメリカ・イメージの相違を調査しようとした.2.報告は以下の通りである.(1)アメリカにおける日本論・日本におけるアメリカ論については,相互の関心が一致しており,年代を3つに区分することができたが,第1期はアメリカは日本の文化を論じようとし,日本はアメリカの民主主義を問題にした.第2期は,アメリカは日本を近代化モデルの成功者ととらえ日本はアメリカを近代化モデルの目標ととらえた.第3期はアメリカは日本の近代化成功のカギを論じ,日本はアメリカに逆に経済発展のモデルを提示した.(2)面接調査については,以下のような構成でおこなった.被面接者=23名メディア関係=8名,研究者=6名,労働側関係者=5名,経営側関係者=2名,その他=2名.各面接については, 1名約1時間半から2時間の調査をおこなった.予測していたよりも,アメリカに対する関心はうすく,メディア関係者においても,かなり弱かった.地域性については,朝鮮戦争やベトナム戦争時における北九州地域との関係が深かったので,体験としてのアメリカ兵との接触などについては,かなり面白いものが引き出せた.3.評価について.日本の近代化・戦後の復興・国際化等々,アメリカとの関係をぬきにして語れない状況があるにもかかわらず,全体のイメージとしてはアメリカとの係りに関心が弱い.本研究は、1面接によって明らかにする方法、2日本で出版されたアメリカ論の整理の2つからなっているが、本年は特に1に焦点を当てた。その成果は次の通りである。1世代構成60代3人50代4人40代8人、30代2人計17人職業構成メディア関係7人労働組合関係5人研究者5人地域構成北九州または九州に関係のある人11人その他6名性別構成男性15人女性2人2世代的特徴。60代と50代の間には、アメリカ観が大きく異なった。60代は戦争体験が強く、終戦時には20代で反米感情が強い。特に教育の効果が大きく、戦時中の反米教育の影響が強かった。それに対して50代は終戦を10代で迎えており、反米感情も単に頭だけの様相が強い。進駐軍への感情も60代には強い反感が聞きとれた。50代はアメリカへの同化が早くすすんだ経緯を聞きとれた。逆に40代には安保経験、30代後半にはベトナム反戦経験があり、反米感情が50年代に比べ少し強かった。3職業的特徴。研究者(政治学中心)は当然アメリカへの関心が強かったがメディア関係の人々には予想したほどの関心を発見することはできなかった。労働組合(鉄工関係)にも予想したほどの関心はなかった。4地域的特徴。北九州中心部は、韓鮮戦争、ベトナム戦争時にアメリカ関係の軍施設があり、アメリカへの関心は強かったが、九州に拡大すると(例えば鹿児島出身者)格段にその関心は薄くなった。5性別的特徴。今回は米軍キャンプ労働経験のある女性に限ったので、当然関心は女性に高いものを見た。6次年計画。アメリカ論の文献整理。面接の経済界への拡大。地域差をもう少しフォローする予定。
精神疾患患者由来試料におけるハイドロキシメチルシトシンのゲノムマッピング

DNA構成塩基シトシンの修飾型の一つである5-ハイドロキシメチルシトシン(5-hmc)は、他の組織に比べて、脳組織に多く存在すると報告されているが、詳しい機能は不明である。我々は5-hmcが精神疾患の病因に関与する可能性を検証するため、ヒト死後脳を用いて5-hmcがゲノムのどの領域に多く含まれるか、ゲノムマッピングを行った。ヒト健常者1名の死後脳前頭葉組織から神経細胞・非神経細胞由来のゲノムDNAを調製し、それぞれを解析した結果、神経細胞において、LINE-1という反復配列の一部に5-hmcの蓄積が多く見られた。DNAを構成する塩基であるシトシンの修飾型の一つ、5-ハイドロキシメチルシトシン(5-hmc)は、メチル化シトシンが脱メチル化されて未修飾型シトシンに変換する際の中間産物と考えられているが、特有の機能などはまだほとんど分かっていない。5-hmcは脳組織に特に多く存在すると報告されているため、この塩基の動態が精神疾患の病因に関与する可能性があると考え研究を行っている。まず脳組織内の細胞種による5-hmc動態の相違について基礎データを得るために、健常者の大脳皮質から神経細胞および非神経細胞由来のDNAを抽出し、解析を行っている。5-hmcを検出する方法として、断片化したDNAの5-hmcに糖鎖付加を介してビオチンを付加したのち、アビジンビーズを使用して5-hmcを含むDNA断片を濃縮する手法を採用した。現在、次世代シーケンサーによるデータ取得が終了しており、両細胞群において5-hmcに富むゲノム領域を同定し、その相違について解析を行っている。また近年、さらに詳細に1塩基レベルで5-hmcの解析を行う方法が開発されてきており、これらも試す価値があると考えている。この新しい方法である酸化バイサルファイトシーケンス法はDNAの酸化処理を行ったのち、バイサルファイトシーケンスを行うことで、シトシン、メチル化シトシン、5-hmcの3種類の修飾型シトシンを区別することが可能になる。健常者小脳から抽出したDNAを使用してパイロット的に試験したところ、特定遺伝子領域において、3種類の修飾型シトシンの定量を行うことができた。将来的にはこれら2つの方法を用いて、患者サンプルの解析を行いたいと考えている。I.健常者死後脳からの神経細胞由来の核画分調整条件検討を行うために、まず健常者の死後脳1名分を使用して実験を行った。脳組織をホモジナイズ後、パーコール密度勾配遠心法を用いて、生化学的に細胞核画分を調整した。蛍光色素AlexaFluor 488で標識した、神経細胞の核を特異的に検出する抗NeuN抗体を用いて、核画分の染色を行った。セルソーター(BD社製FACSAria II)を使用し、NeuN陽性核を分画後、神経細胞分画としてDNAを調整した。また、同様にNeuN陰性核を、非神経細胞分画としてDNAを調整した。II.ビオチンーアビジン系を用いた5-ハイドロキシメチルシトシン(5-hmc)を含むDNA断片の濃縮得られたDNAをCovaris社製のアコースティックソルビライザーを用いて断片化を行った後、5-hmcのグルコシル化およびビオチン付加を行い、アビジンビーズを用いて5-hmcを含むDNA断片の濃縮を行った。III.次世代シーケンサーを用いた配列決定得られた5-hmc DNA断片は、アダプターに適切なタグをつけ増幅を行うことにより、シーケンス用のライブラリーを作製した。次世代シーケンサー(Illumina社製HiSeq)を用いて、シークエンス情報を得る時点まで終了している。現在、得られたリードに関して厳密なquality control後、ヒトゲノム参照配列にマッピングを行い、適切なpeak callアルゴリズムを用いて5-hmc化領域を決定している。DNAを構成する塩基の一つであるシトシンには様々な修飾状態が存在する。そのうちの一つであるハイドロキシメチルシトシン(5-hmc)は、メチル化シトシン(5-mc)が脱メチル化されて未修飾のシトシンに戻る際の中間産物と考えられており、特に脳組織に多く存在すると報告されているが、詳しい機能は不明である。我々は5-hmcが精神疾患の病因にかかわる可能性を検証するため、ヒト死後脳を用いて脳ゲノムにおける5-hmcの詳細なマッピングを行った。まず神経・非神経細胞それぞれに特異的な5-hmcの分布を知るために、健常者の前頭葉から神経・非神経細胞核を分画し、それぞれの画分のゲノムDNAについて5-hmcをグルコシル化したのちプルダウンするという手法で、5-hmcを含む100-500bpほどのDNA断片を濃縮した。得られた断片について、次世代シークエンサーを使用して配列情報の取得を行い、マッピングを行った。

その結果、非神経細胞と比較すると神経細胞のDNAでは、レトロトランスポゾンの一種、LINE-1のほぼ全てのサブタイプにおいて高メチル化状態であったが、進化的に新しいLINE-1のサブタイプでは、ハイドロキシメチル化が有意に亢進していることを見出した。我々は、統合失調症患者の死後脳DNAにおける有意なLINE-1コピー数上昇を報告しているが、この結果がLINE-1のハイドロキシメチル化と何らかの関連があることも推測される。また上記の方法では解像度が100-500bpと比較的低いが、近年5-hmc, 5-mcおよび未修飾のシトシンを1塩基レベルで識別できる酸化バイサルファイト法という手法が開発された。そこでこの手法を用いて、マウスのさまざまな脳部位について、修飾シトシンデータをゲノム網羅的に取得した。将来的にはこれらの基礎データをもとに、精神疾患患者の死後脳を使用して解析を行う予定である。精神疾患今後使用する予定である2種類の5-hmc検出手法で、健常者脳を用いた予備的な実験でデータの一部を得ることに成功しており、患者サンプルを使用した実験を行う下地が整ったといえる。24年度に予定していた死後脳からの細胞核調製、NeuNマーカーによる神経・非神経由来核のソーティング、5-hmcを含むDNA断片の調製までは終了しており、25年度分に予定していた次世代シーケンサーによる解析も一部前倒しで始めている。糖鎖付加を使用した5-hmcを含むDNA断片の解析については、すでに得られた健常者の神経細胞・非神経細胞の網羅的データを、さらに詳細に解析していく予定である。また酸化バイサルファイトシーケンス法に関しては、まず健常者サンプルにおける網羅的なデータの取得を進めていく予定である。これらの健常者を用いた研究から、今後の患者サンプル解析に有用なノウハウやデータを蓄積したのち、患者死後脳を使用した実験を進める。I.配列情報の解析1)5-メチルシトシン領域の情報を加味した解析。既に取得済みの5-メチルシトシン領域と、新たに得られた5-hmc領域の重複度合いや、量比などについて解析を行う。また、健常者と比較して変異が認められている5-mc領域に関して、その近傍の5-hmc修飾状態を定性的・定量的に解析を行う。2)全5-hmc量についての解析。患者・健常者について染色体ごと、あるいはより微細な染色体構造領域ごとに分割して比較を行い、5-hmc領域の量的な差異が体系的に認められるかどうかを検討する。3)領域特異的5-hmc変異についての解析。特定のゲノム領域について、患者群での変動が有意に認められるか、統計的に解析を行う。II.領域特異的な5-hmc変異の検証実験現在のところ領域特異的な5-hmc変異の標準的な定量法は存在しない。申請者らは5-hmcを含む配列を認識して切断する制限酵素PvuRts1Iと、定量PCRを組み合わせた定量系を確立している。本実験系を用いて、領域特異的な5-hmc変異についての検証実験を行う。次世代シーケンサー用ライブラリー調製試薬120万円、分子生物学用試薬30万円を使用予定である。
レドックス制御による敗血症性肝細胞アポトーシスの抑制

昨年度はプテリン誘導体である6-ホルミルプテリン(6FP)をラットの初代培養肝細胞に腫瘍壊死因子(TNFα)と抗がん剤アクチノマイシンD(ActD)を負荷して細胞傷害を惹起した肝不全モデルに投与し、6FPがTNFαとActDによって誘発される肝細胞のアポトーシスを抑制することにより肝細胞傷害を緩和することを明らかにした。本年度は、この機序を解明すべく以下の実験を行った。方法1.細胞内活性酸素の検出:ラットの初代培養肝細胞に6FPを投与し、電子スピン共鳴法(EPR)を用いて、活性酸素種(ROS)が産生するか否かを検討した。2.細胞内還元型ならびに酸化型グルタチオンの比(GSH/GSSG)の測定:ラットの初代培養肝細胞に6FPを投与し、細胞内GSH/GSSGにおよぼす影響を検討した。3.6FPの細胞内濃度の測定:ラットの初代培養肝細胞に6FPを投与し、その細胞内濃度の変化を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて測定した。結果6FP投与により、肝細胞に濃度依存性のROSの発生が観測された。同じく濃度依存性のGSH/GSSGの低下が見られた。また、500μMの6FPを肝細胞に投与した場合、その細胞内濃度は、4、8,16時間後でそれぞれ26.0、22.2、7.4μMであった。以上より、6FPは細胞内にROSを産生させることによりGSH/GSSGの低下、すなわちレドックスの変化をもたらすことが分かった。また、6FPの細胞内濃度は細胞外濃度よりはるかに低く、その低い濃度ではカスパーゼ3などのアポトーシス関連酵素の活性を直接抑制することはない。したがって、6FPは細胞内でROSを産生しレドックスを変化させることにより、間接的にアポトーシス関連酵素の活性を抑制し、その結果アポトーシスによる細胞死を抑制したと考えられた。年度はラットの初代培養肝細胞における肝不全モデルを作成し、活性酸素種(ROS)産生剤の肝細胞アポトーシスに及ぼす影響を検討した。方法1.肝細胞傷害モデルの作成:まず、ラットの肝臓にコラゲナーゼを灌流し、肝細胞を分離精製しインスリンを加えてインキュベータ内で2時間培養した。次いで、敗血症ショックにおける肝不全を想定して、培地に腫瘍壊死因子(TNFα)と抗がん剤であるアクチノマイシンD(ActD)を加え細胞傷害を惹起し16時間培養した。細胞内ROS産生剤である6-フォルミルプテリン(6FP)を培地に加え、これらの薬剤が肝細胞アポトーシスならびに細胞内還元型グルタテオン(GSH)含量に及ぼす影響を検討した。2.培養細胞における細胞傷害の評価:まず、培養液中の肝細胞逸脱酵素を測定した後、培地にMTT(正常細胞に取り込まれて発色する)を加えてマイクロプレートリーダを用いで測定し、生存細胞をを定量した。次いで、アポトーシスの評価するため、培養細胞を回収し、蛍光色素ヨウ化プロピジウム(PI)を加えた後、フローサイトメータを用いてDNA断片化を定量的に評価した。回収した培養細胞の抽出液のアポトーシス関連酵素の活性を蛍光マィクロプレートリーダを用いて測定し評価した。3.細胞内還元型グルタチオン(GSH)の定量培養細胞を剥離回収したのち細胞質を抽出し、細胞内のGSHの含量をキットを用いて測定した。結果TNFαとActDによって肝逸脱酵素は上昇し、生存細胞は減少した。また、DNA断片化は亢進しアポトーシス関連酵素の活性は上昇した。6FPの投与により、肝逸脱酵素の上昇ならびに生存細胞の減少は抑制さた。DNA断片化ならびにアポトーシス関連酵素活性の上昇も抑制された。6FP投与により、細胞内GSが減少した、以上より、6FPはTNFαとActDによって誘発される肝細胞のアポトーシスを抑制することにより肝細胞傷害を緩和することが明らかとなった。アポトーシス関連酵素活性の上昇には、GSHが必要なので、6FPは細胞内GSHを減少させることによりアポトーシスを抑制したと考えられた。

以上より、6FPは細胞内にROSを産生させることによりGSH/GSSGの低下、すなわちレドックスの変化をもたらすことが分かった。また、6FPの細胞内濃度は細胞外濃度よりはるかに低く、その低い濃度ではカスパーゼ3などのアポトーシス関連酵素の活性を直接抑制することはない。したがって、6FPは細胞内でROSを産生しレドックスを変化させることにより、間接的にアポトーシス関連酵素の活性を抑制し、その結果アポトーシスによる細胞死を抑制したと考えられた。
老人性痴呆における微量元素代謝

老人性痴呆患者における微量元素代謝を研究する一環として、生体試料として採取容易な頭髪及び血清を用い、微量元素を測定し、対照と比較検討した。研究方法1)被検者老人性痴呆症のみを収容している専門病院の入院患者57人(男性、平均年令70才)とその対照者(健康男性、平均年令70才)52人である。2)試料と測定方法患者頭髪はすき鋏で採取し、対照は理容店で収集した。これらはアセトン洗浄、硝酸一過塩素酸灰化後、ICAP(日本ジャーレルアッシュ社)により、後述の20元素を分析した。血清も同様方法で灰化、分析した。結果1)測定した頭髪中20元素のうち患者が対照よりも高値を示したものは一つもみられなかった。3)患者頭髪中Mnを病型別にみると、血管性及び老人性痴呆において特に低値であった。4)血清中Ca、Cu、Fe、K、Mg、Na、P、Znを対照(大学職員1864才)398人と比較したが、患者に特記するような変化はみられなかった。5)病院の諸資料(採取栄養、血清生化学検査結果、投薬等)を検討したが、微量元素代謝に特に影響を及ぼす要因が見当たらず、上記の成績は老人性痴呆症の病因に微量元素代謝異常が係わっており、それを観察するのに血清よりも頭髪分析が有用であることを示唆していた。
南極海の物質循環に果たす小型動物プランクトンの役割に関する研究

本研究は,南極海において普遍的に分布し,個体数において大型植食性カイアシ類を大きく凌ぐといわれている体長1.5mm以下の小型カイアシ類(例えばOithona, Oncaea, Ctenocalanus, Microcalanusなど)の生態学的な役割について基礎的な知見を得ることを目的として行った.ものである。一連の調査研究から,南極海では,小型カイアシ類の現存量は大型植食性カイアシ類に匹敵するほど高いことが明らかとなり,南極海の物質循環において小型カイアシ類もまたは極めて重要な役割をもっていることが示唆された.本研究は,南極海において普遍的に分布し,個体数において大型植食性カイアシ類を大きく凌ぐといわれている体長1.5mm以下の小型カイアシ類(例えばOithona, Oncaea, Ctenocalanus, Microcalanusなど)の生態学的な役割について基礎的な知見を得ることを目的として行った.ものである。一連の調査研究から,南極海では,小型カイアシ類の現存量は大型植食性カイアシ類に匹敵するほど高いことが明らかとなり,南極海の物質循環において小型カイアシ類もまたは極めて重要な役割をもっていることが示唆された.南極海では,ナンキョクオキアミをはじめとしてサルパ類やカイアシ類などの大型植食性動物プランクトンが生物量で卓越して分布する。これまでの多くの研究によって,南極海の物質循環た果たすこれら大型植食性動物プランクトンの果たす役割についてはくり返し強調されてきた。しかし,他方,南極海には個体数において大型動物プランクトンをはるかに凌ぐ小型動物プランクトン(たとえば,Oithona属,Oncaea属カイアシ類,尾虫類など)が普遍的に分布しているが,これらの南極海における生態学的な役割についてはほとんどわかっていない。本研究の目的は、南極海における小型および微小動物プランクトンの生熊学的な役割を明らかにすることである。この目的のために、本年度は,以下の研究・作業を実施した。(1)南極海インド洋区における小型動物プランクトン生物量の経年変化1972年以降日本南極観測隊の定常観測の一環として行なわれてきているノルパック鉛直採集試料(100μm目合)の整理と生物量の測定を実施した。その結果、小型動物プランクトン現存量の経年的な変動傾向は先に明らかにした目合330μmでえられた動物プランクトン現存量のそれとほぼ似た経年的傾向があることがわかった。(2)南極海インド洋区における小型動物プランクトン調査共同研究者(小達)の東京海洋大学練習船「海鷹丸」による南極海インド洋区の調査航海への参加を通して、リュッツオホルム湾沖の4測点において小型動物プランクトン採集を実施した。南極海では大型動物プランクトンが生物量において卓越して分布しており、それらの生態学的役割についてはこれまで多くの研究により強調されてきた。しかし、個体数においてそれらを大きく凌ぐ小型動物プランクトンについての研究は少なく、生態学的役割はほとんどわかっていない。本研究の目的は南極海における小型動物プランクトンの群集構造を明らかにすることである。今年度は,2006年1月(夏季)に東京海洋大学練習船「海鷹丸」の南極海調査航海によって採集された南極海インド洋区リュツォ・ホルム湾沖4観測点の目合いの異なる2種類のNORPACネット(目合330μm、110μm)を用いて水深0-150mの鉛直採集によって得られた標本の検鏡と解析を中心に行った。全ての標本においてカイアシ類が優占しており、目合330μmネット、目合110μmネット共に氷縁付近で最大個体数密度を示した。目合110μmネットで得られた標本の個体数密度は、目合330μmで得られたそれの最大で約150倍も高かった.目合110μmネットで得られた標本中には、目合330μmネットでは小さすぎて採集できないMicrocalanus pygmaeusや、Ctenocalanus citer、Oithona spp.などの体長1.5mm以下の小型動物カイアシ類が多く出現した。またこれらのカイアシ額は氷縁付近に多く出現し、個体数において大型植食性カイアシ類の数百倍の密度で卓越して分布していることが明らかとなった。また,これら小型カイアシ類の炭素に換算した生物量は,大型植食性カイアシ類(Calanus propinquss, Calanoides acutus, Rhincalanus gigas, Metridia gerlaschei)のそれと同等あるいは場所によっては3倍も高いことが明らかとなった.南極海では大型動物プランクトンが生物量において卓越して分布しており、それらの生態学的役割についてはこれまで多くの研究により強調されてきた。本研究の目的は南極海における小型動物プランクトンの生態学的役割を明らかにすることである。今年度は,1993年の昭和基地周辺の定着氷下において,盛夏の太陽が水平線下に沈むことがない白夜期に,NIPRサンプラーによって4時間間隔で7回の海氷直下から海底までの7層で得られた標本に基づいて,小型カイアシ類のOithona similisおよびOncaea curvata2の夏季定着氷下における鉛直移動と摂餌速度について解析を行った。白夜期,Oithona similisおよびOncaea curvataは,小さなスケールの日周期的な鉛直移動を行った。

しかし,その移動パターンは,通常の動物プランクトンの鉛直移動のパターンと異なり,昼間表層に分布し,夜間深層に移動することが明らかとなった。こうした移動パターンを示すのは,海氷の融解に伴って放出される餌生物(アイスアルジー)の日周期的な変化に起因していることが示唆された。また,夏季これら小型カイアシ類2種の個体群の消費する1日当たりの炭素量は,融解に伴って海氷下部から放出されるアイスアルジー起原の総有機物のおよそ1/3に相当することが示唆された。さらに,今年度は,東京海洋大学練習船「海鷹丸」によるリュツォ・ホルム湾域の小型動物プランクトンの調査を実施した。南極海では,ナンキョクオキアミをはじめとしてサルパ類やカイアシ類などの大型植食性動物プランクトンが生物量で卓越して分布する.これまでの多くの研究によって,南極海の物質循環に果たすこれら大型植食性動物プランクトンの果たす役割についてはくり返し強調されてきた.しかし,他方,南極海には個体数において大型動物プランクトンをはるかに凌ぐ小型動物プランクトン(たとえば,Oithona属,Oncaea属カイアシ類,尾虫類など)が普遍的に分布しているが,これらの南極海における生態学的な役割についてはほとんどわかっていない.本研究の目的は,南極海における小型および微小動物プランクトンの生態学的な役割を明らかにすることである.本年度は,以下のフィールド調査と解析を実施した.(1)南極海インド洋区における小型動物プランクトンの調査本年度は,「オーロラ・オーストラリス」(第50次日本南極地域観測隊)と「海鷹丸」(東京海洋大学)による南極海インド洋区のリュツォ・ホルム湾沖での小型動物プランクトンの調査を実施した.とりわけ,東経38度線にそって,南緯60度から68度30分に至る開水面域から氷海域での小型動物プランクトンの調査および海洋観測を実施し,多くの資・試料を得た.(2)リュツォ・ホルム湾沖における小型動物プランクトンの解析昨年度の東京海洋大学練習船「海鷹丸」南極海調査航海で行った南極海インド洋区の西端にあたるリュッツオホルム湾沖で得られた小型動物プランクトンの種組成と生物量の解析を行った.さらに,極地研究所に保管されている標本・資料を用いて,大陸沿岸域での小型動物プランクトンの役割についても解析を行った.リュツォ・ホルム湾沖においても100μmおよび330μm目合で得られた動物プランクトン群集を比較した結果,その現存量は数十倍から100倍異なり,100μmで得られた小型動物プランクトン群集はバイオマスにおいても大型群集に匹敵するものである事が示唆された.
長期研修による体育教師の学びと成長

大学における長期研修が体育教師にどのような学びと成長をもたらすか、また、それはどのような要因に支えられているかを明らかにするため、長期研修の実態解明および長期研修による体育教師の学びのプロセスを検討した。4つの課題に対応する調査研究を行い、次の知見を得た。第1に、長期研修制度と派遣者数の実態は、自治体ごとに大きく異なることが明らかになった。第2に、学校現場を離れることに対する負担意識が長期研修への参加を阻害していることが明らかになった。第3に、長期間現場を離れる経験が、持続的な越境経験として機能することで深い省察と認識変容が促されることが明らかになった。本年度は、研究の全体的な枠組みを構築するために、先行研究の収集と検討及び長期研修制度の実態把握を目的とした基礎的な研究を実施した。まず、教員研修および教師の学習に関わる諸研究を収集し分析枠組みの検討を行った。教師の研修環境については、教育経営学および教育行政学分野における研究を収集し実態把握のための枠組みを検討した。その結果、教師の研修環境は教師個人、教科教員集団、学年集団、学校、行政といった様々な研修主体によって重層的に構成されていることが示唆された。一方、教師の学習については、その中心的な概念といえる「省察」の構造を検討した国内外の研究を検討した。そして省察のレベル(深さ)が3段階に構造化できることを明らかにした上で、教師の学習の質や深まりを捉える枠組みを構築した。次に、教育委員会によって異なる研修制度のバリエーションと学校種別・教科別の派遣者数の推移を把握する予備的な調査を実施した。具体的には、X県教育委員会の研修担当者に対するヒアリング調査を実施し、実際に、同県の長期研修派遣者数に関する詳細なデータを収集した。X県教育委員会における平成15年度から平成24年度までの大学における派遣者数を分析した結果、長期研修への派遣者数は10年間でおよそ3分の2に減少している実態が明らかになった。ただし、学校種別・教科別にその推移を検討したところ、小学校教員と中学校教員については、体育科を研修テーマとして派遣された教師の割合は増加傾向にあった。なお、高等学校教員については全体的な派遣者数が少なく明確な傾向は確認されなかった。したがって、全国的な資料収集および本調査の実施にあたっては、長期研修の実態が学校種や教科によって異なることを踏まえ、特に、体育教師に特徴的なニーズやイメージまたは学びの在り方を視野に入れた調査分析を進める必要がある。本年度は、全国の保健体育教師を対象とする質問紙調査結果の詳細な分析および長期研修に参加した経験を有する教師を対象とした事例研究を行った。体育教師の研修活動の実態を把握するために行った質問紙調査結果を分析したところ、体育教師による研修機会への参加状況は概ね停滞していることが明らかになった。また、教師個人、教科教員集団、学年集団、学校、行政といった研修機会の重層性を踏まえた分析の結果、体育教師が重視する研修ならびに実際に参加する研修はインターネット等による個人的な情報収集や同じ教科を担当する同僚教師との情報交換に偏っていることが明らかになった。なお、長期に現場を離れて行う研修については体育教師として成長する機会と捉えられている反面、およそ半数の教師が参加に消極的な態度を示していた。また、経済的条件(学費の負担免除など)、家族の承諾、勤務校への負担、派遣先の自由度等が長期研修への積極的参加の条件となっていることが明らかになった。さらに本年度は、過去に長期研修に参加し飛躍的な学びと成長を経験したと自覚している現職教員を選定した上で事例調査を行い、長期研修における学びを支えている経験とその経験が生じる条件あるいは文脈を検討した。調査に際しては、2014年5月6月に長期研修参加者を受け入れている大学教員の協力を得て、事例抽出に向けた予備的なヒアリングを行い、2014年7月10月にかけて9名の現職体育教師に対するインタビュー調査を実施した。事例調査の結果、長期研修を通じた深い省察には、大学教員のもとで論理的な思考様式を学びつつ理論的な知識や客観的な情報に触れることで、自身が抱いてきた日常的な知識や経験知が否定されるジレンマの生起が関わっていた。さらに長期間にわたって現場や家庭から距離を置く越境経験がそのジレンマを反復的・継続的に生じさせる環境として機能していることが示唆された。本年度は、2つの調査を行い長期研修の実態と自治体間の差違を検討した。第1に、67都道府県・政令指定都市が公開している教員研修関連資料(教員研修体系や教員研修関連予算資料など)を収集・分析し、長期研修の実施状況に関する自治体間の差異について検討した。派遣者数や研修事業費を公表している自治体の資料から、その推移を分析した結果、1派遣者数が一定数で推移あるいは微減傾向にある自治体、2予算規模を拡大しており長期研修に積極的な自治体、3教員研修費全体の規模は拡大しているが長期研修事業を縮小している自治体、4派遣者数の人数は減少傾向にあるが、体育・保健体育に関わる派遣者数は一定数で推移している自治体の存在が示された。第2の調査では以上の自治体間差異を踏まえて制度の内容・実施状況を明らかにするため、都道府県・政令指定都市教育委員会に対する質問紙調査を実施した。調査の結果、教師が自由に研修先を選ぶことのできる自治体は限られていること、多くの自治体が「教職経験年数」と「校長・教育委員会からの推薦」を条件としていること、参加者には事前説明会と研修中の報告、事後報告書の作成・提出が義務付けられていることが明らかになった。

研究期間全体の成果として、長期研修は越境経験を通じた主体的な学習環境が長期的に維持されることで、体育教師の飛躍的な成長をもたらすことが明らかになった。だが一方で、運動部活動指導からの離脱をはじめ、現場から離れること自体によって生じる変化への意識が、体育教師の積極的参加を阻害している状況も明らかになった。体育教師の学びと成長を促すためには、長期研修によって生じる短期的なコストに対する意識を長期的なベネフィットに向かわせること、また、長期研修に参加した教員の経験や成果(知識)を学校現場に還元・還流させることが、学校および教育委員会における研修経営上の課題となることが示唆された。大学における長期研修が体育教師にどのような学びと成長をもたらすか、また、それはどのような要因に支えられているかを明らかにするため、長期研修の実態解明および長期研修による体育教師の学びのプロセスを検討した。4つの課題に対応する調査研究を行い、次の知見を得た。第1に、長期研修制度と派遣者数の実態は、自治体ごとに大きく異なることが明らかになった。第2に、学校現場を離れることに対する負担意識が長期研修への参加を阻害していることが明らかになった。第3に、長期間現場を離れる経験が、持続的な越境経験として機能することで深い省察と認識変容が促されることが明らかになった。本年度は計画通り、前年度に実施した質問紙調査の分析および本年度の主たる課題であった事例調査を実施した。当初、希少性の高い事例の選定に多くの時間を費やすことが予想されたが、研究代表者が有する学校関係者とのネットワークに加えて、長期研修生を受け入れている大学教員の協力を得ることができたため、円滑な事例選定と調査を実施することが出来た。都道府県・政令指定都市教育委員会の研修制度に関する実態把握はやや遅れているものの、本年度は研究の目的として設定した長期研修の成果ならびに成果を規定している要因の解明に向けた重要な知見を得ることが出来た。以上のことから、研究目的の達成については概ね順調に進んでいるといえる。スポーツ経営学最終年度にあたる平成27年度は、主に2つの課題を設定し作業を進める。第1に、課題として残されている都道府県・政令指定都市教育委員会の研修制度および研修体系の資料収集である。資料収集の手続きについては前年度に計画済みのため順次、作業を実施する。第2に、本年度までの調査研究によって得られた知見を現行の研修制度や実態と対比させて考察し、長期研修はもとより体育教師の研修に資する実践的なインプリケーションを提示する。具体的には実証的な分析で得られた知見を一般経営学における組織学習論や教育経営学における研修経営論の枠組みに基づいて考察する。最終的には、参加者の希少性や限定性の高い長期研修に関する研究成果から、体育教師の研修全般に対する示唆を提示する予定である。当初の計画によれば、本年度は全国の都道府県・政令指定都市教育委員会を対象に長期研修制度の実態を把握するための資料収集を行う予定であったが、特定の教育委員会に対するヒアリングと詳細なデータ収集を実施した。この予備的調査によって、教育委員会が保有している長期研修に関する資料の特定と入手可能性が判断でき、全国規模の資料収集活動を効率化することが出来ると考える。
容量結合式浴槽内組込電極による完全無意識型心電・呼吸計測システムの先駆的開発研究

本課題は、家庭内事故が急増している浴室に着目し、浴槽壁内部に完全に埋め込まれ、入浴者には外見上全く見えないセンサ(電極)で、心電図・呼吸情報を検出する完全無意識型システム開発を目指した開発研究である。平成28年度は、当初研究計画書で記載した次の項目について研究開発を実施した。1入浴者の心電図・呼吸情報検出方法の検討、2実用プロトタイプ試作開発と性能評価。これらの実施内容から研究成果として、容量結合方式による完全無意識型浴槽心電図・呼吸計測システムの開発を行い、そのシステムの妥当性に関する研究成果を国際学会および国際論文誌に公表した。平成27年度は,当初研究計画書で記載した次の項目について研究開発を実施し,以下の成果を得た。(1)家庭内設備の材料を介した生体電気信号検出技術の基礎的開発浴槽壁や家庭内の設備で現在頻繁に用いられている材料(Fiber Reinforced Plastics; FRP材,など)を利用して,容量結合によって生体の電気信号を得る信号処理回路とセンサ構造の試作開発を行った。また,浴槽での計測に向けて,身体のどの部位(手,背中,臀部,下肢などの部位から様々な位置での検出を検討)から信号検出すべきかを,信号レベルやノイズの大きさ等から決定し,浴槽への電極設置位置の決定に向けた実験的検討を行った。その結果,実験により得られたデータは,学会発表用資料としてまとめられ,第54回日本生体医工学会大会(名古屋)およびThe 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (イタリア)に公表した。学会発表により,医学・工学的分野の研究者からコメントを得られ,今後の検討課題を明確にすることが出来た。(2)実用プロトタイプ試作開発と性能評価研究協力機関である総合せき損センター(飯塚市)に訪問し、実用プロトタイプ試作開発について医師・看護師を交え意見交換を行い,今後予定している実施計画に向けて具体的な進め方を決定した。本年度の目標であった,容量結合手法によって生体の電気信号を得る信号処理回路とセンサ構造の試作開発が順調に進み,国内外の学会で発表できるレベルのデータを取得できたことは大きな成果だと言える。以上より,本研究はほぼ当初計画通りに順調に進展しており,相応の研究成果も達成していると言える。超高齢社会が進行する中、高齢者にとって負担なくセルフケアができ、安心で健康な生活を支援してくれる新規ヘルスケア機器の開発が急務となっている。しかし、従来機器はセンサの身体装着や機器操作が必須で、使用者にとって負担であり、継続的計測は極めて困難である。申請者らは、これまで家庭用調度(ベッド・トイレ・浴槽)にセンサを内蔵することにより、センサ装着や機器操作を一切必要としない「無意識生体計測法」の開発を進めてきた。この技術は、普段の暮らしで自動的に生体情報が得られるが、センサがあることへの違和感や緊張感を完全に取り除けたとは言い難かった。そこで、本課題は、家庭内事故が急増している浴室に着目し、浴槽壁内部に完全に埋め込まれ、入浴者には外見上全く見えないセンサ(電極)で、心電図・呼吸情報を検出する全く完全無意識型システム開発を目指した開発研究を実施した。平成28年度は、当初研究計画書で記載した次の項目について研究開発を実施し、以下の成果を得た。(1)入浴者の心電図・呼吸情報検出方法の検討:浴槽壁の内部へのセンサの内蔵方法(最適な電極の大きさや設置位置、ノイズ対策方法)を検討し、入浴者の心電図や呼吸情報を検出するシステムの具現化と精度評価。(2)実用プロトタイプ試作開発と性能評価:浴室スペースに内蔵可能な計測システムのプロトタイプを完成させ、日常生活下での実測から、信号検出精度や有効性を実証。これらの実施内容から研究成果として、容量結合方式による完全無意識型浴槽心電図・呼吸計測システムを開発した。また、システムの妥当性に関する研究成果を国際学会および国際論文誌に公表した。以上、本研究課題から得られた成果・学術的知見を基盤とし、これからも目的とする無意識生体計測法を継続的に研究開発していく予定である。今後の研究の推進方策は,基本的には当初研究計画通り,1)入浴者の心電図・呼吸情報検出方法の検討,2)実用プロトタイプ試作開発と性能評価,3)総括,について研究開発を行う。特に(2)では,研究協力機関の総合せき損センター(飯塚市)とH27年度に行われた会合で,信号検出精度よりも簡便にモニターできるシステムを医師・看護師らは強く望まれていることから,今年度は新たにスマートフォン等を用いたシステム構築の導入を検討していきたい。具体的には,ARMプロセッサが搭載された小型シングルボードコンピュータ(Raspberry Pi)を導入し,様々な機器にも接続できるシステムを設計していく予定である。また,研究協力者との協力を得て医学的有用性を評価し,これらの成果を日本生体医工学会誌等への論文掲載を目指す。

生体計測分野予定していた研究計画よりも順調に開発を進められたため、消耗品等に余計な出費がなくなり使用額に差異が応じた。予期せぬ物品購入の予備費として計上。また、積極的な国内・国際学会への参加や論文投稿費として計上する予定である。