hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水素リサイクル貯蔵体としてのフラーレンの応用

本研究では、高圧状態を利用して、フラーレンに水素を吸蔵する研究のほかに、水素化フラーレンの圧縮挙動の研究をおこなった。その際、高圧下でさらに高温状態に保持することにより、水素化、脱水素化過程の研究が重要となる。高圧状態を直接観察するためには、その場X線回折実験が不可欠であり、軽元素であるため放射光X線の利用が有効である。今までに、高圧水素を圧力媒体にしたフラーレンをレーザー加熱することにより流体化した水素と反応することを示した。また、試料が一部透明化すると共に、C60H36で説明できる回折ピークが出現することを確認した。この試料を丁寧に一気圧下に回収し、高分解能走査型電子顕微鏡により観察したところ、自形を有する結晶が生成していることが明らかになった。この結果は、数GPaもの圧力下で水素化フラーレン結晶が合成された初めての例となった。また、水素化フラーレンを高圧アルゴンガス下で加熱したところ、フラーレン結晶が生成する代わりに、アモルファスかつ真球状のナノサイズのカーボン微小球(カーボンナノボール)が生成することが明らかとなった。これは、セレンデピティな産物であるが、このような形で導電性のある形の揃った微小球が生成されることは、今後の応用を考えても大変興味深いことである。その他、水素化フラーレンそのものおよび、その類似構造物質であるフッ化フラーレンについての高圧挙動についてその性質を明らかにした。鉱物物理本年は水素源を単体水素にして水素化実験をおこない、C60フラーレンの水素化のその場観察に成功した。ただし、水素脱離実験については、放射光実験のマシンタイムが充分に確保できなかったこともあり、まだおこなっていない。また、昨年度に発見された、水素化フラーレンからのカーボンナノボールについて、フッ化フラーレンを使用した実験でも、ナノボールが生成することが明らかになった。これらの特許出願については順調に推移している。ダイヤモンドアンビルセルによる、水素化リチウムアルミニウムを水素源とした、C60の水素化実験における、顕微鏡下観察は難航しているが、C60に相当する回折ピークは消失していることから、何らかの水素化反応は起こり、同時に融解しているものと推察される。これは、大容量ガス圧装置における結果と整合する。今後は、観察の妨害要因となる、アルミニウム等の副生成物の影響を取り除くために、単体水素による水素化実験を試みる必要がある。なお、本年の実験における、セレンディピィティな発見となったカーボンナノボールは副次的ながらも大きな成果である。なお、この成果の特許化のために、本年度は、他の成果発表は控えた。本年予定していた、500度程度の比較的低温での温度制御をおこなってのフラーレンの水素化反応の観察は、放射光実験時間が十分確保できなかった等の要因であまり進まなかった。本年は、その実験準備をおこなう。具体的には、ダイヤモンドアンビルの周りに、熱風吹きつけ型の装置を利用して、精密に温度制御をおこなう必要があると考えている。また、長時間の放射光実験時間を確保することが、近年来困難になっていることから、より均一なレーザー加熱場による実験を研究室で準備する。具体的には両面加熱型の光学系を導入し、さらに収差補正をおこなった観察系も構築する。
非火山地域における地殻内部反射面の研究

大阪府北部から京都府中部にかけては近畿地方でも最も微小地震活動の活発な地域のひとつである。このうち大阪府高槻市から京都府亀岡市にまたがる地域でおきる微小地震には、初動の912秒後に顕著な後続波をともなうものが多くみられる。京都大学阿武山観測所観測網による波形データを使用してこの後続波の解析を行った。ほぼ同じ深さの地震を比較すると、X相の走時は観測点を中心とした同心円分布にはならず、X相がなんらかの反射波であると考えると、その反射面は大きな傾斜をもつことを示唆している。水平動成分に卓越すること、地域的にごく限られた範囲に出現すること等から、X相は地殻内で反射してきたS波(SxS)であると考えて反射面の位置および傾斜をみつもると、深さ約20km、20度弱の傾きで北に傾斜している同一の反射面と考えてよいことがわかる。これらの反射面が北下がりに傾斜していることは、大阪平野部の地震にX相が現れないことや、ABUでX相がほとんど観測されない事実を幾何学的に説明する。X相の振幅は直達S波の1040%に達する。反射面への入射角が小さいことを考えると、コンラッド面のような小さな速度コントラストでこの振幅を説明することは難しい。しかし、現在火山活動のまったくみられない近畿地方においてこのような反射面が、日光等の火山地域と同様の溶融体によるものであるとも考えにくい。
理工系学部に必要となる基礎的数学の内容とCAIによる教育の研究

理工系大学卒業者の製造業離れ,大学入学試験問題に対する数学の比重の低下,数学離れ現象の明確化など,数学学力の低下が大きな社会問題になっている.数学の学力を向上に向かわせる要因は少ない.大学生の学力の低下現象は最近始まった問題ではないが,多くの指導者が真剣に問題にするようになった.東海大学海洋学部は7年間の微分積分の学力を調査検討し,この学力低下に対する対策を講じてきた.その結果,個別学習をパソコンを使用することによって同じ時間帯に可能にすると共に,大学生にふさわしい数学学力の回復の指導方法を確立した.数学離れの現象は簡単な数学知識の理解不足,計算方法の誤りから始まり,その上に積み上げられる教育方法が,数学離れをより一層加速させている.理工学部(数学専攻をのぞく)の専門科目を学ぶ学生にとって,数学的知識は何が必要であるかを踏まえた数学教育の必要性を考えなくてはならない.この研究の報告は「基礎数学」講義の準備段階・実施段階の歴史を示すことにした.多くの試行錯誤は現場での実践によって作られたからである.CAIを利用した数学講義は個人指導を可能とした.数学の学力低下に対する処置としての方法は,(1)個別に指導をするCAIの活用が有効であること(2)確実に内容を消化することによって,数学に対する自信を付けることが必要である.基礎的数学を理解し自信を持って,専門科目に対処できるようにするためには,数学教育の研究が重要であり,高校との連携・学習指導方法・学習効果の測定等を談話会,研究会を開催した.1年生の出発点に数学の学力を回復しておくことは,理工学部における学習にとって絶対的に必要であることを基礎数学の講義が実証し,現在の数学教育の問題点の解決策を示していると考えられる.理工系大学卒業者の製造業離れ,大学入学試験問題に対する数学の比重の低下,数学離れ現象の明確化など,数学学力の低下が大きな社会問題になっている.数学の学力を向上に向かわせる要因は少ない.大学生の学力の低下現象は最近始まった問題ではないが,多くの指導者が真剣に問題にするようになった.東海大学海洋学部は7年間の微分積分の学力を調査検討し,この学力低下に対する対策を講じてきた.その結果,個別学習をパソコンを使用することによって同じ時間帯に可能にすると共に,大学生にふさわしい数学学力の回復の指導方法を確立した.数学離れの現象は簡単な数学知識の理解不足,計算方法の誤りから始まり,その上に積み上げられる教育方法が,数学離れをより一層加速させている.理工学部(数学専攻をのぞく)の専門科目を学ぶ学生にとって,数学的知識は何が必要であるかを踏まえた数学教育の必要性を考えなくてはならない.この研究の報告は「基礎数学」講義の準備段階・実施段階の歴史を示すことにした.多くの試行錯誤は現場での実践によって作られたからである.CAIを利用した数学講義は個人指導を可能とした.数学の学力低下に対する処置としての方法は,(1)個別に指導をするCAIの活用が有効であること(2)確実に内容を消化することによって,数学に対する自信を付けることが必要である.基礎的数学を理解し自信を持って,専門科目に対処できるようにするためには,数学教育の研究が重要であり,高校との連携・学習指導方法・学習効果の測定等を談話会,研究会を開催した.1年生の出発点に数学の学力を回復しておくことは,理工学部における学習にとって絶対的に必要であることを基礎数学の講義が実証し,現在の数学教育の問題点の解決策を示していると考えられる.現在,理工科系大学希望学生の減少と数学学力の低下が大きな問題となっている.理工系希望者の減少は産業界が将来を憂えて改善策を模索している.学力低下の問題点は入学試験が厳しく,学校教育だけではなく民間の塾教育が活発に教育効果を上げる努力をしているが,年々学力低下はひどくなる傾向がある.特に私学における推薦入学等は受験勉強という今までの学力維持に水をさした.数学学力の低下を大学入学後に解決する方法を今回の研究課題とし,目標として「必ず個人が扱う内容をその時その時で完全に理解する」ことを揚げて,教育内容とその方法を検討してきた.個々人に学力をつけることはクラスの平均の向上を問題にするのではなく,一人一人を対象とする学力はその都度,評価することによって必ず改善される.また,少人数クラス制であるが常に一人の個人を対象としている.個人対象を可能としたのはCAIの積極的使用である.現在使用しているCAIはドリル型であり,演習用かつ試験用として機能している.今度の研究は平成元年度からの実験的段階を踏まえ,学力回復のためのCAIソフトの改善を行った.高校教育の多様化が年々進むことと,三角関数等必ず学生がつまづく箇所が明確になったことが改善の理由である.学力低下の原因の一つにケアレスミスの結果から生じる自信喪失がある.本人が気付かない小さなミスが,学校教育の現在の方法では取り除くことが出来ない.個人を重視する教育こそ学力低下解決の対策に不可欠である.この個人を大切にした教育方法はCAIなしには不可能であることが明らかになった。数学学力の向大は数学の理解,研究だけに限らず,日常の大学生活の態度とも積極的に結びついている.

今回研究対象の学力回復を目指した数学講義の効果は近視眼的な数学学力のみを対象とするのではなく,将来の一人の理想的な社会人としての人間形成の役割を果たすと考えられる.大学生の学力の低下現象は最近始まつた問題ではないが,多くの指導者が気付き問題にたのは2-3年前からである.東海大学海洋学部は7年間の微分積分の学力を調査検討し,この学力低下に対する対策を講じてきた.とくに,CAIを利用した基礎数学を開講して4年が過ぎる.基礎数学は入学時の学力の低い学生を選抜し,個人的指導を行つた.個人指導はCAI利用によつて可能となつた.海洋学部の専門講義を理解できる実力をつけることを主眼とした.学力の低下が大学生生活に及ぼす影響は計り知れない.特に,数学の学力の無さは理工系の学科を卒業することは不可能に近い.基礎数学は,基礎的数学を理解し自信を持つて,専門科目に対処できるようにすることである.学力の低い学生が共通して理解し難い内容と誤り易い内容の検討から,CAIと組んだ教科書を作成して講義を実施した.その結果,1年間のCAI利用の個人的教授は,4年後に社会人としての実力を付けて卒業する動機付けに成りうることを実証した.入学後,数学の学力不足をはつきりと自覚し,自ら何らかの方法を見つけ,数学学力の回復に努めようとする意欲を持っている.この自覚に対する応答の場所を現在の大学教育は用意していない.基礎数学はこの自覚を持つた学生に対する講義としてふさわしい.今年度,基礎数学受講者の25%位は中位以上の成績で卒業できた.成績が低いまま回復できなかつた学生は当然残つたが,1年次の基礎数学の努力は自ら学ぶ意欲を学生に与えることができたと考えられる.また,学力の低い学生に対して,1.電卓の使用と数学教育計算の不得意な学生に対して,電卓を使用することを認めて,数学教育を進めることは大きな成果を期待できる.2.数学に興味を持たせること,数学がいかに社会で役立つてきたかを知らせること,自分で数学を作る訓練をする事から,数学の文化史の話題に興味を持つことによつて,数学の講義を楽しむようすることも大切であることを生かす方法を考える必要がある.大学入学試験問題に対する数学の比重の低下,数学離れ現象の明確化など,数学学力の向上に向かう要因は少ない。大学生の学力の低下現象は最近始まった問題ではないが、多くの指導者が真剣に問題にするようになった。東海大学海洋学部は7年間の微分積分の学力を調査検討し,この学力低下に対する対策を講じてきた。個別学習をパソコンを使用することによって同じ時間帯に可能にすると共に,大学生にふさわしい数学学力の回復の指導方法を確立した。数学離れの現象は簡単な数学知識の理解不足,計算方法の誤りから始まり,その上に積み上げられる教育方法が,数学離れをより一層加速させている。理工学部(数学専攻をのぞく)の専門科目を学ぶ学生にとって,数学的知識は何が必要であるかを踏まえた数学教育の必要性を考えなくてはならない。今年度も昨年同様に,CAIを利用した基礎数学を開講して4年が過ぎる。個人指導はCAI利用によって可能となった。学力の低下が大学生生活に及ぼす影響は計り知れない。特に,数学の学力の無さは理工系学科の準備段階にあたる数学教育が履修できないならば,専門科目の履修は不可能に近い。基礎数学は,基礎的数学を理解し自信を持って,専門科目に対処できるようにした。1年生の出発点に数学の学力を回復しておくことは,理工学部における学習にとって絶対的に必要だあることが,今回の基礎数学の講義が実証したといえる。
AIS非搭載船舶の自動捕捉とAISを用いた捕捉情報共有

AIS非搭載船舶を自動的に捕捉しこの情報をAISバイナリメッセージを用いて船舶間で共有するシステムに関する研究である。HOGとSVMを用いて船舶検出アルゴリズムを評価した結果、コンピュータビジョンを用いた自動捕捉は困難であることが分かった。一方、ARPAを用いて手動捕捉したAIS非搭載船舶をAISバイナリメッセージで放送し簡易AIS受信器でトラッキングできることを示した。この様なシステムは簡易AIS受信器しか持たない小型船舶の安全性を向上させると期待できる。バイナリメッセージを用いたAIS非搭載船舶の情報の共有について汐路丸と搭載艇汐路丸2号を用いてAIS非搭載船舶の情報共有実験を行った。予算減額の都合で2船を動員することはできなくなった為、汐路丸から汐路丸2号を捕捉し、汐路丸2号に搭載した簡易型AIS受信機を用いて、汐路丸がレーダーで補足している汐路丸2号(AIS非搭載船舶)を汐路丸2号でトラッキングすることに成功した。実験は2013年10月17日、2014年1月21日、2014年3月6日に行い、2014年1月21日を除いてはGPSが不調で行うことができなかった。当該実験は平成26年に実施予定であったが、レーダーの捕捉情報のみのAISバイナリメッセージでの共有はもう一つの研究課題である船舶画像認識の成功を待たずに達成可能であったため、実行した。これについては2014年5月22日の日本航海学会において発表する。船舶画像認識について研究を進める中で1マイルの距離で汐路丸2号のような小型船舶を検出するためにははより高い解像度のカメラか、多数のカメラが必要であることが分かった。[日本航海学会論文集Vol.129, pp.105-112, 2013]よって、現時点で最高解像度を有するデジタル1眼レフカメラを購入(別の資金にて)し、3度の実験航海にて画像データを収集、学習データを作成し、HOG-SVMの評価を行った。その結果、船舶は非常に多様な形状を持っているためさらなる工夫が必要であることが分かった。この結果はWAC2014にて発表することが決まっている。なお、現時点では船舶画像認識システムは3つの点で上記AIS非搭載船舶の情報共有実験に利用できる質にない。1つはカメラの解像度の不足、2つはフレームレートの不足、3つは検出精度の不足である。クラスA AIS搭載船舶からレーダーで捕捉したAIS非搭載船舶の情報をAISバイナリメッセージにて放送し、これをAIS受信機のみを搭載した小型船舶で受信し、約70m程度の誤差でAIS非搭載船舶のトラッキングが可能であることを示した。現在AIS非搭載船舶の捕捉はARPAを用いてマニュアルで行う必要があり、これはARPAおよびマリンレーダーの自動捕捉能が極めて貧弱であるためで、これに関してコンピュータビジョンの併用を検討し、HOG(Histograms of Oriented Gradient)とSVM(Support Vector Machine)を組み合わせた、スライディングウィンドウ方式の物体検出アルゴリズムの船舶に対する効果を検証した。その結果、船舶の検出には検出対称船舶は幅100ピクセル以上の大きさで撮影されている必要があり、このことから、画角が約60度で水平画素数が約5000のカメラでは、小型船舶の場合、約300m程度の距離でしか検出できないことが判明した。また、処理速度も1フレームあたり5分程度の処理時間を要し、リアルタイム性に欠ける。今後は、1)コンピュータビジョンによる船舶検出精度の向上、2)レーダーとコンピュータビジョンの融合による船舶検出精度の向上、3)AISバイナリメッセージによる効率的な船舶情報共有プロトコルの検討を進める必要がある。1)に関しては、現在、USV(Unmanned Surface Vehicle)で効果が確認されているステレオビジョンを用いる実験を進めている。2)に関してはマリンレーダーの信号インターフェイスを自らのコンピュータシステムに引き込む手段が必要となり、これを検討している。3)については、複数の船舶を用いて実海域で試験をすることが非常に難しいので、シミュレーション技術の開発を検討している。海洋工学研究目的の達成について25年の計画にある画像認識のための正解データセットの作成及び、それを用いたHOG-SVMの評価は達成している。画像処理のハードウェアアルゴリズム化については、HOG-SVMの評価結果によると未だアルゴリズムが未成熟であるので行なっていない。一方、26年の計画の一部であるAISによるAIS非搭載船舶の情報共有実験を達成しており、これについては送信方式の選択等の新たな課題を生じているが、第一段階としては成功したといえる。成果発表についてHOG-SVMを用いた船舶画像認識の評価結果が日本航海学会論文集Vol.129,pp.105-112に掲載された。また、さらに高解像度のデータを用い物体検出の全プロセスを評価した結果がWAC2014に採択され2014年8月3日7日に発表予定である。

バイナリメッセージを用いた情報共有実験については、レーダーによって捕捉したAIS非搭載船舶の情報をAIS非搭載船舶で取得する実験にを行った結果を2014年5月22日の日本航海学会春季講演で発表することが決定している。バイナリメッセージを用いたAIS非搭載船舶情報の共有実験について昨年度の実験で判明したことに、AISバイナリメッセージで情報を送信するにも、様々な方式が考えられ、かつ、それぞれに利害得失が考えられる。この点について、より深く検討を進めるとともに、近年AISに新しく加わったバイナリメッセージであるMessage 25、26の活用も検討する。特にMessage26は連続してデータを送信することが想定されており、本研究の用途に適合すると考えられる。また、より一般的に複数のAIS搭載船舶で捕捉したAIS非搭載船舶を1)ネットワーク負荷を極力抑え、2)ネットワーク内で途切れなく追尾することを可能とすることを目指すが、AIS搭載船舶を複数用いた実験を行うことは難しいため簡易なシミュレーション手法を開発する。本年度はバイナリメッセージの送受信特性に関する統計(距離、ネットワークの混雑状況に関する)を取得し、バイナリメッセージの送受信モデルを構築する。船舶画像認識について先に述べたとおり船舶画像認識に関しては3点の問題がある。その中で、船舶検出精度を向上するために、物体認識の最新のアルゴリズムを順次実装し評価する予定である。現在DPM(Deformable Part Model)の実装を行っているが、昨今はディープラーニングを適用したアルゴリズムの成功例が増えているため、これの適用も検討する。ディープラーニングは計算量が非常に多いため、GPGPU等を用いる必要があり研究協力者との連携を強化する。一方で、センサの解像度やフレームレートの不足については、多数のカメラを用意することで対応できるが、今回はその用意がないため、単独のカメラでの船舶画像認識をさらに追求することとする。国際会議への投稿が遅れた為。また、WAC2014の投稿に際して英文校正を行わなかった為。クラスB AISトランスポンダの購入(45万円), GPSアンテナ・ケーブル(1万円)、AISアンテナ・ケーブル(1万円)、RS232C USB変換ケーブル(5千円)、収集したデータの保存の為のストレージサーバー(15万円)、ストレージサーバーのためのUPS電源(5万円)、WAC2014の発表(40万円),国際誌投稿料(30万円),日本航海学会論文投稿料(10万円)以上で合計147.5万円
独立成分分析によるマルチホップMIMOチャネルのブラインド推定

本年度は、ブラインドMIMOチャネル推定の研究に必要な「MIMO実験システムの長距離化」と「独立成分分析によるMIMO受信加重推定プログラム」の開発に取り組んだ。まず、低雑音増幅器、帯域制限フィルタ、直交検波器を新規に開発した。開発したモジュールを用いてダイレクトコンバージョン受信機を構成し、通信実験を試みた。昨年の1 0 Cm程度の通信距離から、1m程度の通信距離へ拡張することができた。通信距離の拡張によって、MIMO通信予備実験が可能となった。任意のMIMO送信加重のもとで、独立成分分析により複数のチャネルを確保するごとが可能であることを確認した。さらに、独立成分分析をMIMO通信に適用した際の通信性能の変化についてシミュレーションにより検討した。その結果、従来の固有モード通信と比較して、チャネル推定誤差の増加に対する通信品質の劣化が少なくなることを確認した。以上の結果より、独立成分分析によりMIMO通信システムの性能を向上させることが可能であり、特に、チャネル推定誤差が過大な環境において良好に機能することを見出した。本年度は、ブラインドMIMOチャネル推定の研究に必要な「マルチホップMIMOシステム受信モジュールおよび送信モジュール」と「独立成分分析によるチャネル推定プログラム」の開発に取り組んだ。まず、システム構成モジュールとして、スロットアンテナ、PLL発振器、直交検波器を開発した。開発したモジュールを用いてヘテロダイン方式のレシーバおよびトランスミッタを構成し、個々のモジュール毎に通信実験を試みた。通信実験の結果、数10cm程度と距離は短かったものの、通信が可能であることを確認した。より通信距離を伸ばすために、トランスミッタのパワーアンプの開発、レシーバのプリアンプの開発が必要であることがわかった。また、トランスミッタとレシーバ間の同期を取るための同期信号の分配方法を検討しなければならないことがわかった。開発した受信モジュールを用いて短距離通信チャネル推定実験をおこなった。送受信間の同期問題が未解決であるから、電波信号源として負荷変調方式の簡易送信機を分散型MIMO送信機に見立てて実験を行った。実験にはfastICAによるチャネル推定プログラムを新しく開発して用いた。新しく開発したプログラムがMIMO送信機から送信された未知信号をブラインド推定できることを確認した。しかしながら、源信号の相関が大変高い場合や、アンテナ問相互結合により観測信号の相関が高くなってしまう場合に推定精度が低下する現象が観測されたため、これらを回避するハード的、ソフト的な対策を検討しなければならないことがわかった。
海洋起源有機物の生物指標化合物としての確立

本研究では、堆積物中の有機化合物をアルカリ酸化銅分解法により解析し,中でも海洋起源有機物と考えられるポリヒドロキシC18カルボン酸類を海洋起源有機物の生物指標化合物として用いる方法の確立を目指している。現在解析途中であるが,これまでに以下のことが明らかになった。海洋起源のものと考えられるポリヒドロキシC18カルボン酸類には、11,18-ジヒドロキシC18モノカルボン酸(飽和及び1不飽和2種)と7,11,18-トリヒドロキシC18モノカルボン酸の4種類あることが,大槌湾口から日本海溝にいたる堆積物(10地点)で確認された。しかしながら,大槌湾内堆積物(8地点)および東京湾内堆積物や東京湾口堆積物(以上12地点),また東京湾口におけるセジメントトラップ資料(沈降粒子:水深65-200mの17試料)では,11,18-ジヒドロキシC18モノカルボン酸(飽和)のみ見いだされた。一方,陸上の湖沼堆積物(琵琶湖,榛名湖,バイカル湖,木崎湖)や河川堆積物(大槌川,小槌川,多摩川)では,これらの化合物は全く見いだされなかった。したがって,ポリヒドロキシC18カルボン酸類は,明らかに海洋生物起源のものであることがわかった。もっとも主要な11,18-ジヒドロキシC18モノカルボン酸(飽和)の量的な分布をみると,上記試料の中では湾内堆積物や沈降粒子で0.2-7mug/g,沿岸域堆積物で6-26mug/g,外洋域堆積物で7-12mug/gと,沿岸域堆積物で多いことがわかった。現在、日本海堆積物やその他の海洋堆積物,また海藻類(10種程度)でこれらの化合物の存在確認,および他の分析値(ステロール類を中心として)と相関関係を調査している。
不働態化金属電極界面のメカノエレクトロケシストリ

1.チタン薄膜表面に形成されるアノード酸化皮膜の応用変化を、レーザービームデフレクション法を用いて測定し、応用に影響をおよぼす因子をメカノエレクトロケミカルな観点より検討した。マグネトロン・スパッタリング法によりガラス基板(厚さ:0.21mm,幅:5mm,長さ:40mm)の片面上に250nmのチタン薄膜を作成し、それをアノード酸化の電極試料とした。2.4種類の電解質水溶液中、チタン薄膜を電位ステップ法により自然浸漬電位から順次、高い電位に1時間保持してアノード酸化した時の応用変化と保持電位(皮膜形成電位)との関係を調べた。いずれの溶液においてもアノード酸化皮膜には圧縮応力がかかり、その圧縮応力は4V以上で急激に増加するが、8V以上でその増加は鈍化する傾向を示した。また、他の溶液に比べて硫酸中で形成されたアノード酸化皮膜に最も大きい圧縮応力のかかることが判明した。3.pH8.4ホウ酸塩水溶液中、6.7Vで形成されたアノード酸化皮膜の全圧縮応力の内、電気歪みによる圧縮応力の寄与を実験的および理論的に評価した。6.7Vでアノード酸化後、皮膜の電場が零になる皮膜のフラットバンド電位(約0V)まで電位をカソードスイープしたときの応力変化から電気歪みによる圧縮応力を求めた。電気歪みによる圧縮応力の実験結果と理論計算結果はほぼ一致し、皮膜の全圧縮応力の内、電気歪みによる寄与は2%に過ぎないことが明らかにされた。
問題適合型二次記憶入出力ドライバの基礎研究

データベース処理,画像処理など、大容量データの高速処理を必要とする応用分野が急増しているが、このような二次記憶入出力負荷の重い分野では主記憶内のアルゴリズムの性能以上に二次記憶系への入出力性能が極めて重要である。即ち、メインフレームOS上の汎用入出力ドライバではその効率の低さから大容量データの入出力操作に極めて多大な時間が必要となり、著しく低い性能しか得られないのが現状である。本研究では大容量データベースなど入出力負荷の重い応用分野に対し、問題適合性を有する高性能二次記憶入出力ドライバの構築を行った。データベース処理を例にとり、ブロック長,エクステント長,アクセスパタン,ブロック数,ファイル編成情報,バッファ管理アルゴリズム,インデックスの有無など、大容量データアクセスに関する種々の情報を知識として取り込み可能な適合型入出力ドライバを設計し、現有の汎用ミニコンピュータ(MELCOM50)上に実装した。E-TIME,C-TIME,I/Oカウントなどの測定ルーチン,並びに、処理モジュール毎の入出力負荷,データセット毎のアクセス頻度等、性能評価解析ルーチンの開発を行い、試作ドライバの評価を行った結果、従来のドライバに比べて極めて性能が高いことが確認され、データベースシステム全体としては5倍以上の高速化が達成された。更に、ディスクの並列駆動機能を強化し、我々が数年来研究開発を進めている機能ディスクシステムに対し実装を行い、並列ディスクシステムの性能評価も行った。従来のOS/9カーネルのドライバを利用した場合に比べ10倍以上の性能向上が達成された。今回試作はデータベース応用に限定されており、より多くの応用に一般化することが今後の課題である。
自閉症におけるシナプスバランス不全機構の解明とシナプス競合誘導によるその回復

神経回路の精密化には不要なシナプスの除去が必須である。発達期におけるシナプス除去の不全は神経回路機能の低下につながり、自閉スペクトラム症(autism spectrum disorders; ASDs)の発症と関連することが示唆されている。本研究では、海馬神経回路に着目し、ASD発症におけるシナプス除去不全の関与とそのメカニズムを検証した結果、脳内免疫細胞であるマイクログリアによるシナプス貪食の不全がASD発症と関連することを明らかにした。よって、マイクログリアの活性化を制御することにより、ASD発症を抑制できる可能性がある。まず、本研究で利用するASDモデルマウス(母体免疫反応モデル)の確立をおこなった。具体的には、妊娠マウスへ二本鎖RNAであるpoly (Inosine:Cytosine) (poly(I:C))を投与して抗ウィルス様免疫反応を惹起し、その仔にASD症状を誘導した。マウスにおけるASD様行動を試験するための、各種動物行動試験法をおこなったところ、社会性行動の低下などの特徴的な行動が観察された。なお、同ASDモデルマウスにおいては、発達期における海馬CA3野における興奮性シナプス数の上昇が観察されたため、シナプス除去に変異が生じたことが予測できる。次に、将来的に利用する海馬切片培養系の立ち上げをおこなった。特に、ASDモデルマウス由来の海馬切片を培養したところ、CA3野におけるシナプス数の上昇が培養系においても保持されることが確認された。また、海馬切片培養系において、神経活動を制御するためのDREADDタンパク質を神経細胞に発現させることに成功した。脳が正常に機能するためには、発達期にシナプスの数と機能のバランスが制御された神経回路が形成される必要がある。発達期における神経回路の精密化には適切なシナプス競合による不要なシナプスの除去が必須である。シナプス除去の不全は神経回路機能の低下につながり、自閉スペクトラム症(autism spectrum disorder : ASD)の発症と関連することが示唆されている(Gatto et al., 2010)。特に、先行研究および過去の知見(Zhan et al., 2014)によって海馬が病態に関与することが疑われている。しかしながら、ASDにおいてシナプス除去不全が生じるメカニズムは未だ解明されておらず、根本的な治療には繋がっていない。本研究は、発達期の海馬に焦点を当て、ASDにおけるシナプス除去不全のメカニズム解明およびシナプス除去不全の阻止を目指す。本年度では、前年度中に確立したPoly(IC)マウスやこれより作成した海馬切片培養系を用いて、各種の実験をおこない、以下のことを示してきた。まず、in vivoにおいて発達期の豊かな環境や成体期の運動が、過剰に上昇したシナプス密度を正常レベルにまで低下させることに成功した。また、Poly(IC)マウスから作成した海馬切片培養系においてもシナプス密度の上昇が再現された。さらに、in vivoおよび培養切片系から、シナプス密度の上昇に神経活動の低下が関与する可能性を明らかにした。Poly(I:C)マウスにおける過剰なシナプスの上昇に神経活動が関与することを明らかにした点が評価できる。また、DREADDシステムを培養切片系で発現する系を確立した。本実験系は、神経活動依存的な各種タンパク質(カスパーゼを含む)のシナプスにおける動態を検証するために応用可能である。発達期の脳では、脳内免疫細胞であるマイクログリアが不要なシナプスを貪食により刈り込む。一方で、成体期の脳におけるシナプス再編成にマイクログリアが関与する可能性とそのメカニズムは未解明である。本研究では、シナプス密度の過度な上昇が病因の一つとされる自閉スペクトラム症(autism spectrum disorder, ASD)をモデルとして、成体脳におけるマイクログリアのシナプス刈り込み能力を海馬歯状回ーCA3野神経回路に着目し検証した。特に、運動がASD症状を緩和する可能性が示唆されているため、マウスの自発的な運動がマイクログリアによるシナプス刈り込みを誘導してシナプス密度を正常レベルに戻す可能性を検証した。本研究では、ASD様行動を示す母体免疫活性化モデルマウス(poly(I:C)マウス)を利用した。コントロールマウスでは、歯状回顆粒細胞の軸索である苔状線維のシナプスは生後2-4週において除去された。一方で、poly(I:C)マウスでは、苔状線維シナプスが除去されず、成体期において苔状線維シナプス密度が増加していた。また、成体期の運動により、poly(I:C)マウスにおいてシナプス密度がコントロールレベルにまで減少した。次に、これらの現象へのマイクログリアの関与を検証した。まず、発達期のpoly(I:C)マウスではマイクログリアによるシナプスの貪食度合いが減少していた。また、成体期の運動により、貪食度合いが増加した。さらに、運動と同時期にマイクログリアを抑制したところ、運動によるシナプス密度の減少が抑制された。以上の結果より、poly(I:C)マウスにおいて、成体期における自発的な運動が海馬のマイクログリアを活性化させ、シナプスの刈り込みを誘導することが示された。

本研究では、海馬神経回路に着目し、ASD発症におけるシナプス除去不全の関与とそのメカニズムを検証した結果、脳内免疫細胞であるマイクログリアによるシナプス貪食の不全がASD発症と関連することを明らかにした。よって、マイクログリアの活性化を制御することにより、ASD発症を抑制できる可能性がある。poly(I:C)-ASDモデルマウスの確立はほぼ完了した。特に、各種行動試験法によって、妊娠中ストレスを受けたマウスより産まれた仔に、ASD様の行動変異および、苔状線維シナプスの構造学的な変異が確認された点は評価できる。また、本研究において重要な役割を果たす海馬切片培養系における神経細胞の活動操作については、培養切片内の神経細胞にDREADDタンパク質を発現させる方法の確立を達成した。コントロールおよびASDモデルマウスの歯状回門にDREADDタンパク質をコードしたAAVを注入し、一部の顆粒細胞にDREADDタンパク質を発現させる。次にCNOを腹腔内投与し、顆粒細胞間の神経活動頻度に差をつける。これにより、活動が弱い神経細胞にcaspase等のシナポトーシスマーカーが発現する可能性をin vivoで探る。神経科学コントロールおよびASDモデルマウスより海馬切片を摘出し、これを培養する。この海馬切片培養系において一部の顆粒細胞にDREADDタンパク質を発現させ、神経活動頻度に差をつける。これにより、活動が弱い神経細胞にcaspase等のシナポトーシスマーカーが発現する可能性を免疫染色法を用いて調べる。また、DREADDタンパク質に蛍光タンパク質を融合させたタンパク質をもちいることで、タイムラプスイメージングをおこない、神経活動の強弱によってシナプスの除去や維持が制御されている可能性を検証する。
わが国の医学部入試の妥当性と将来像に関する多面的国際共同研究

国際シンポジウムを開催し医学部入試の妥当性に関する情報を共有した。(1)医学部入試の方法や合否基準の妥当性を検証した研究は少ない。(2)教育格差を是正する入試制度や、学力以外の指標も重視する評価方法の開発が試みられている。(3)医学部に進むには不利な状況にある群が調査により示され、公正や機会均等の問題が明らかになりつつある。日本全国の高校の進路指導教員を対象に質問紙調査を実施した。半数以上の回答者が、経済的に困難な状況にある生徒は医学部に進学するのは比較的困難で、都市部に住んでいるほうが医学部に入学しやすいと回答した。4割を超える回答者が、経済的理由で医学部進学を断念した生徒がいたと回答した。本平成24年度は、「関連資料の検索と収集」「研究協力者の依頼」「国際シンポジウムの準備」を実施した。「予備調査」「1次調査の計画作成と倫理審査受審」については具体的な計画の策定を進めた。(1)関連資料の検索と収集研究分担者とともに関連資料の検索と収集を行った。また、後述する国際シンポジウムの講演者とも議論し、関連資料等に関する情報収集を行った。(2)研究協力者の依頼東京医大医学教育学講座の泉美貴教授、東京大医学教育国際協力研究センターの北村聖教授に当研究への協力を依頼し、関連資料等に関する情報収集や国際シンポジウムの開催に閥する助言を得た。(3)国際シンポジウムの準備国際シンポジウムの準備を開始した。研究協力者等からの助言により、当初の予想よりも経費が多くなることが判明した。このため、予備調査や一次調査の進行を遅らせ、同シンポジウムの準備と経費の確保を優先的に行うこととした。また、同シンポジウムの準備や運営に協力を得る目的で、次年度から北村教授(前出)に研究分担者として参画するよう依頼し、承諾を得た。同シンポジウムの講演者として、海外から4名(英国ロンドン大セントジョージ校ピーター・マックローリー教授、米国ハーバード大武田裕子医師(予定)、米国アイオワ大医学部クラレンス・クライター教授、台湾台北医大ネンチュン・チャン教授)を招くこととし、日程や旅程の調整を開始した。開催趣意書の作成と英訳、会場の選定と予約、経費の積算などの具体的な準備作業を進めた。(乙)予備調査と1次調査の計画作成と倫理審査受審予備調査(時間をかけた面接:deep interview)と1次調査(グループ面接:focus group interview)の具体的な計画を策定したが、倫理審査の受審と調査の実施は、国際シンポジウムの経費が増えることが判明したため、同シンポジウム終了後に研究経費の見直しを行い、それに基づいて進めることとした。1.研究分担者の追加:国際シンポジウムの準備に関する昨年度の検討の結果をもとに、東京大学医学教育国際センターの北村聖教授に研究分担者として参画していただいた。2.関連資料の検索と収集の継続:研究協力者と共に、医学部入試に関する資料を国内外から継続的に収集した。3.予備調査の継続:前年度に引き続き、各種の予備調査をさらに継続的に実施した。4.1次調査の計画策定:予備調査の結果を参考に、1次調査(グループ面接)の計画を再検討した。対象者を、非医療者の市民ではなく、医学部入試について現状をある程度理解している医学教育関係者に変更することが妥当であると判断し、調査計画をさらに検討することになった。5.国際シンポジウムの準備:国際シンポジウムを開催する準備を進めた。海外から4名(英国ロンドン大学セントジョージ校ピーター・マックローリー教授、米国ハーバード大学武田裕子医師、米国アイオワ大学医学部クラレンス・クライター教授、台湾台北医学大学ネンチュン・チャン教授)の研究協力者を招くとともに、多方面から発言者を招くために広報活動を行った。6.国際シンポジウムの実施:国内外の医学部入試の現状を俯瞰し複眼的視点から発信する目的で、平成25年10月26日(土)に東京大学伊藤謝恩ホールにおいて、本研究に関する国際シンポジウムを開催した。海外から招聘する4名の研究協力者(前述)と、多方面からの発言者による多角的な議論を行った。7.国際シンポジウムの記録作成と公開:国際シンポジウムでの発表や議論の内容を、報告書やインターネットを通じて公開する作業を行った。また、国際シンポジウムを通して得られた知見について、医学教育関連の学会等で発表する準備を進めた。(1)国際シンポジウムの成果の整理と公開:前年度に実施した国際シンポジウムで検討した内容について、前年度に継続して演者や参加者との議論や検討を行った。その議論や検討の過程も参考にして、シンポジウムの成果を整理し、ホームページなどで公開した。(2)日本の医学部入試の現状に関する資料の更新:各種の報告書などを検索することにより、我が国の医学部入試の現状に関する最新の情報を収集し整理した。(3)日本の医学部入試の妥当性に関連する全国調査:当研究班での議論や関連する資料の検討を通して、我が国の医学部入試の妥当性に関連する全国調査の具体的な計画を検討した。当初の計画では、非医療者の市民を対象として意識調査を想定していたが、前年度の検討では医療者に変更する方向で検討が進んだ。その後の更なる検討では、そのような対象者では、問題点を掘り下げることが困難であると推測するに至り、対象者を高等学校の進学校の進路指導担当教員に変更すると共に、調査項目について、さらに検討を続けた。この新たに計画した対象者で調査を行う場合には、予備調査として予定していた1次調査の実施が困難であるため、その代わりに関連資料の収集と検討や共同研究者との議論により、全国調査の準備を進めた。(4)学会発表:

国際シンポジウムの内容について、日本医学教育学会の年次学術集会のシンポジウムおよび、世界家庭医学会アジア太平洋地区学術集会(台湾)で発表し、他の演者や参加者と議論した。(5)論文発表:国際シンポジウムでの発表の一部を、当研究の研究協力者であり演者を担当した、クライター教授(米国アイオワ大学)と共同で、国際学術誌に投稿し掲載された。(1)ホームページによる成果の公開の促進:国際シンポジウムの成果等の情報を公開しているホームページの内容をさらに拡充すると共に、その構造を改良し、利便性を高めると共に、研究期間終了後も情報公開を継続可能にする体制の構築を検討し、新たなホームページの準備を開始した。(2)日本の医学部入試の現状に関する資料の更新:各種の報告書や論文などを検索することにより、我が国の医学部入試の現状に関する最新の情報を収集し整理した。(3)進学校の進路指導教員への全国調査:全国の進学校(高校1746校)の進路指導担当教員を対象に、医学部入試の妥当性に関する全国調査を実施した。その結果、1094校( 62.7%)から回答が得られた。それらの回答を集計し報告書を作成した。(4)調査結果の公開と学会発表:(3)の結果を新たなホームページで公開する準備を進めた。また、2016年3月22日にオーストラリアのパースで開催された、オタワカンファレンス(医学教育における評価に関する国際学会)に一般演題として応募し採択され、ポスター発表を行った。(5)ワークショップの開催:2015年6月13日につくば市で開催された、日本プライマリ・ケア連合学会の年次学術大会にワークショップとして応募し採択され、参加者と議論した。(6)研究体制の拡大と研究費申請:この研究で明らかになった研究課題に取り組むことを目指して、一連の研究活動を通して研究交流を行った研究者と共に新たな研究計画を整え、文部科学省科学研究費助成事業の基盤研究(B)に応募し、採択された。国際シンポジウムを開催し医学部入試の妥当性に関する情報を共有した。(1)医学部入試の方法や合否基準の妥当性を検証した研究は少ない。(2)教育格差を是正する入試制度や、学力以外の指標も重視する評価方法の開発が試みられている。(3)医学部に進むには不利な状況にある群が調査により示され、公正や機会均等の問題が明らかになりつつある。日本全国の高校の進路指導教員を対象に質問紙調査を実施した。半数以上の回答者が、経済的に困難な状況にある生徒は医学部に進学するのは比較的困難で、都市部に住んでいるほうが医学部に入学しやすいと回答した。4割を超える回答者が、経済的理由で医学部進学を断念した生徒がいたと回答した。国際シンポジウムの内容と、そこで明らかになった、医学部入試における教育格差や社会格差の問題について、研究分担者や研究協力者と研究ミーティングやメールなどによるやり取りを通してさらに深く議論し、その内容も含めて、国内の学会と、国際学会で発表することができた。
アファイン代数多様体上の代数群の作用

平成14年度の研究実績は以下のようである.1.前年度にひきつづき,アファイン代数曲面,特にQホモロジー平面上の加法群G_aの代数的作用について研究した."trivialなMakar-Limanov不変量をもつQホモロジー平面は,Bandman-Makar-Limanov超曲面の巡回群Z/mによるquotientと同型である"という我々の結果は,対数的Qホモロジー平面についても拡張されるということが,最近Gurjar-Miyanishiによって示された.乗法群G_mについても加法群G_aのときと同様に,G_m作用がアファイン代数曲面を特徴づけるということが言えるのではないかと研究を進めている.2.dihedral群D_nのベクトル束に由来する作用について調べ,4次元アファイン空間A^4上の線形化不可能なD_nの代数的作用について分類写像を構成した.これまでA^4上に線形化不可能なD_nの代数的作用が存在することは知られていたが,分類はされていなかった.有限群の代数的作用については,いまだほとんどわかっていないといってもよい.このD_nの代数的作用についての結果は、線形化可能性について調べる上でいろいろな示唆を含んでいる.また,2003年1月31日には,フランスボルドー大学代数幾何学セミナーにおいて,"The additive group actions on Q-homology planes"と題して講演した.出席していたボルドー大学のアファイン代数幾何学,変換群論研究者との議論は大変有意義であった.平成13年度の研究実績は以下のようである.1.4次元アファイン空間A^4上のdihedral群D_nの作用について調べ,A^4上には線形化不可能なD_nの代数的作用のfamilyが存在することを示した.この結果は,A^4上の線形化不可能なD_nの作用はこれまで考えられていたよりもはるかに多いということを示唆するものである.得られた結果についてはしかるべき学術雑誌に投稿すべく,現在準備中である.2.アファイン代数曲面特にQホモロジー平面上の加法群G_aの代数的作用について研究し,"trivialなMakar-Limanov不変量をもつQホモロジー平面は,Bandman-Makar-Limanov超曲面の巡回群Z/mによるquotientと同型である"という結果を得ることができた.これは,Qホモロジー平面上のG_α作用の存在が曲面の形を決めるということを意味する.結果はInstitut FourierのPrepublication seriesの一つとして発表した.3.2002年2月27日-3月3日にカナダのモントリオールで開催された"有理多様体上の群作用"に関するワークショップにおいて,"The additive group actions on Q-homology planes"と題して講演した.出席していた多くのアファイン代数幾何学,変換群論研究者から大きな反響があった.また,彼らとの議論は大変有意義なものであった.平成14年度の研究実績は以下のようである.1.前年度にひきつづき,アファイン代数曲面,特にQホモロジー平面上の加法群G_aの代数的作用について研究した."trivialなMakar-Limanov不変量をもつQホモロジー平面は,Bandman-Makar-Limanov超曲面の巡回群Z/mによるquotientと同型である"という我々の結果は,対数的Qホモロジー平面についても拡張されるということが,最近Gurjar-Miyanishiによって示された.乗法群G_mについても加法群G_aのときと同様に,G_m作用がアファイン代数曲面を特徴づけるということが言えるのではないかと研究を進めている.2.dihedral群D_nのベクトル束に由来する作用について調べ,4次元アファイン空間A^4上の線形化不可能なD_nの代数的作用について分類写像を構成した.これまでA^4上に線形化不可能なD_nの代数的作用が存在することは知られていたが,分類はされていなかった.有限群の代数的作用については,いまだほとんどわかっていないといってもよい.このD_nの代数的作用についての結果は、線形化可能性について調べる上でいろいろな示唆を含んでいる.また,2003年1月31日には,フランスボルドー大学代数幾何学セミナーにおいて,"The additive group actions on Q-homology planes"と題して講演した.出席していたボルドー大学のアファイン代数幾何学,変換群論研究者との議論は大変有意義であった.
心臓リハビリテーションによる脳由来神経栄養因子を介した心不全治療の検討

我々は心不全患者における脳由来神経栄養因子(BDNF: Brain-derived neurotrophic factor)を評価し、心臓リハビリテーションによるBDNF値の変化と、抑うつ症状や運動耐容能の改善が相関するか検討した。BDNF値は心不全が重症になると低下し、その低下は予後不良因子であった。心臓リハビリテーションによりBDNF値は有意に上昇するが、運動耐容能やBNPの改善とは相関せず、抑うつ症状の指標と相関が見られた。本研究の結果から、心不全患者ではBDNFは低下しており、心臓リハビリテーションによるBDNF上昇は抑うつ症状改善と関連する可能性が示された。平成26年度は心不全患者における脳由来神経栄養因子(BDNF: Brain-derived neurotrophic factor)の変化やBDNFに影響を与える因子、急性心不全におけるBDNFの変化や予後に与える影響について検討を行った。結果、血漿BDNF値は心不全患者において非心不全群と比較すると有意に低値であり、心不全の重症度(NYHA機能分類)や血漿脳性ナトリウムペプチド値(BNP)と相関し、心不全が重症である症例において血漿BDNF値が低値であった。また急性心不全において治療前後でBDNF値を比較すると、退院時は入院時と比較し血漿BDNF値が有意上昇していた。安定期の血漿BDNF値が低値であることは総死亡率上昇と関連していた。以上の結果から心不全が重症であるほど血漿BDNF値は低下し、心不全の改善と共に上昇することが明らかになった。この結果は2015年4月日本循環器学会学術総会にて発表をおこない、論文をAmerican jornal of Cardiologyに投稿、2015年4月に受理された。上記の研究によって心不全と血漿BDNF値の関連が明らかとなったが、抑うつ症状との関連や心臓リハビリテーションによる運動機能改善が血漿BDNF値上昇と関連するのか、長期的な予後に与える影響については現在検討中である。当施設において研究を実行するための基盤を作り、順調に症例を重ねていくことができている。平成27年度は研究対象患者の選定、リクルートを行い目標症例100例に対して64症例をエントリーし、実際に心臓リハビリテーション前の抑うつ評価、筋力評価、運動耐容能評価、採血を実施した。本研究は3か月間の心臓リハビリテーションののち、再度上記評価項目を評価するプロトコールであるが3か月のリハビリテーションが継続できない、希望しない症例も多く、心臓リハビリテーション前後のデータが得られている症例は40症例程度である。継続できなかった症例に関しては「心臓リハビリテーション非施行群」として「実施群」と比較検討する予定である。実際に心不全患者を対象とした心臓リハビリテーション前後では運動耐容能、抑うつ症状、筋力も向上、改善傾向にあった。脳由来神経栄養因子(BDNF:brain-derived neurotorophic factor)に関しても心臓リハビリテーションによって仮説の如く上昇する傾向がみられた。しかし、その傾向が心臓リハビリテーションによる効果なのか今後さらなる検証が必要である。さらに心臓リハビリテーションの強度や参加実績、リハビリテーションの内容、運動耐容能や筋力向上とBDNFの変化において相関があるのか、またどのような因子がBDNFの変化に関連しているのかについては来年度以降症例数を増やしてさらなる解析が必要であると考える。本研究は2016年5月18日現在64症例が登録され3か月の経過観察も終了している。またデータの入力や解析も順次行っている。平成28年度は研究対象者のデータ固定を行い解析を行った。目標症例数100名に対して研究同意を頂いた症例は合計74症例であった。そのうち心臓リハビリテーションを3ヶ月継続し、3ヶ月後のBDNF測定が可能であった症例は49症例だった。血漿BDNF値[中央値(四分位)]はリハビリ前後で2477(1438-4340)pg/mlから5268(3126-7803)pg/ml (p<0.001)と有意に上昇していた。CPXがリハビリ前後で実施された39症例においてPeak VO2はリハビリ後に有意に上昇していた(18.2±5.7 vs. 19.8±7.0 ml/Kg/min; p=0.02)。また3ヶ月後にQOLおよび抑鬱のスコアは有意な改善が見られた[ミネソタ心不全QOLスコア(37.0±23.7 vs. 25.5±23.4; P=0.004)、ベック式抑うつ評価尺度(10.7±8.2 vs. 7.6±5.6; P=0.003)]。BDNFの変化率はPeak VO2やBNPの変化率や筋力、QOLのスコアの変化、心臓リハビリテーションの参加回数と相関は見られなかったがベック式抑鬱評価尺度の改善度とは有意な相関が見られた(p=0.01)。積極的に心臓リハビリテーションを行わなかった群を「心臓リハビリテーション非実施群」として「実施群」と比較を行ったがBDNFの変化率は変わらなかった(205±300 vs. 194±253%; p=0.89)。本研究で心不全患者を対象に心臓リハビリテーションを3ヶ月実施することでBDNF値の上昇が確認されたが、その上昇が心臓リハビリテーションの効果や運動耐容能の改善によるものかを明らかにすることはできなかったが、抑鬱症状の改善と相関を認めたことから、リハビリテーションによる抑鬱症状の改善がBDNFの上昇に関連している可能性が示された。

我々は心不全患者における脳由来神経栄養因子(BDNF: Brain-derived neurotrophic factor)を評価し、心臓リハビリテーションによるBDNF値の変化と、抑うつ症状や運動耐容能の改善が相関するか検討した。BDNF値は心不全が重症になると低下し、その低下は予後不良因子であった。心臓リハビリテーションによりBDNF値は有意に上昇するが、運動耐容能やBNPの改善とは相関せず、抑うつ症状の指標と相関が見られた。本研究の結果から、心不全患者ではBDNFは低下しており、心臓リハビリテーションによるBDNF上昇は抑うつ症状改善と関連する可能性が示された。平成26年度は当施設の倫理委員会にて本研究の内容を精査し、研究実施の承認を得た。また心臓リハビリテーション室のスタッフや採血室のスタッフの協力を得るなど研究実施に向けた体制を構築することができた。現在本研究に登録し追跡を行っている患者が2014年4月14日現在、36名(目標症例数100名)おり、おおむね順調に進展している。2016年度からは国立循環器病研究センターより熊本大学循環器内科に異動となったため、熊本大学でも本研究を遂行するための手続きを既に行っている。さらにBDNFの測定を進めていき仮説に合致した結果が得られるか検討し、学会発表や論文作成を行いたい。循環器内科当施設での研究推進におけるコンセンサスを得ることができた。今後も目標症例数に達するように患者の選択、フォローアップを行う。また患者データベースの作成、管理を行い、データ解析を行う予定である。近年骨格筋から放出される因子(Myokine)や心臓サルコペニアが注目されており、本研究で得られたデータからさらなる臨床的意義がある研究ができないか検討を行う。本年度は主に患者のリクルートを行ったため、実際に本研究で主な研究費の使い道である検体の測定のための支出がすくなかったことが原因である。BDNFやIL-6などのELISAキットの購入および論文作成の際の英文校正、学会発表の際の旅費に充てたいと考えている。