hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ロジット・モデルによる消費者の購買地選択過程の分析

本研究では,ロジット・モデルを援用した文献を展望する一方で,買物行動に関する文献研究も行ない,研究動向の把握と調査分析方法の検討を試みた後,長崎,新潟,金沢をフィールドにした具体的な調査分析を行なった。その結果,次のことがわかった。1)文献研究ならびに数値実験データの分析から,マクロな空間的相互作用モデルは,個人の効用最大化行動を前提にするロジット・モデルによって,ミクロな理論的裏付けが与えられることがわかった。2)文献研究によって,段階的意志決定を扱うネスティッドロジット・モデルは,買物行動,居住地移動,リクレーション・トリップ,工場移転など様々な空間的行動の分析に応用され,その有効性が確認されていることがわかった。3)長崎の大学生と新潟の高校生のCDのレンタル・購買行動を分析した結果,1)店舗選択,2)商業中心地区選択,という2段階の意志決定の存在がほぼ確認され,利用者・購買者が,店舗選択の効用を最大にするように商業地区を選んでいることが推測された。4)非集計データにロジット・モデルを適用する場合,個人に関連する全ての選択肢について,与えられた属性ごとに評価させる作業を伴うため,アンケート票の設計には十分な工夫をこらす必要がある。本研究により,異なる観点のもとで行なわれてきた中心地理論と買物行動研究に統一的解釈を与えることが可能となった。また,(ネスティッド)ロジット・モデルを援用した地理学的研究の現況も明らかになった。今後の研究課題は,選択肢を限定する制約を重視するところの時間地理学との接点をさぐることにある。1.ロジット・モデルを適用した地理学の関連文献を収集し,地理学における研究動向を把握した。その結果,買物行動以外に,人口移動やリクレション行動等様々な分野でモデルの応用が試みられていることが明らかになった。ただし,購買地選択の段階的意志決定を扱った研究は海外にもなく,本研究の独創性が確認された。また,1990年7月に来日したアメリカ・オハイオ州立大学のL.A.Brown教授に,教授の南米での人口移動研究の経験に基づき,ロジット・モデルについての意見をいただいた。2.ロジット・モデルのプログラム・パッケ-ジを購入し,仮想デ-タや以前に調査した買物行動のデ-タを分析し,結果の解釈を通してモデルの理解を深めた。また,人口移動デ-タの分析も試み,ロジット・モデルとポアソン回帰モデルとの類似性も検討した。3.長崎と金沢にある大学の協力をえて,1990年12月ー1990年1月に,大学生・主婦を対象に買物行動調査を実施した。さらに,1991年3月には新潟での調査を予定している。4.収集したデ-タは目下電算機に入力しつつあり,入力済みのデ-タから順に解析にとりかかる予定である。5.1991年度はひき続きデ-タの分析を行ない,購買地選択行動にみられる段階的意志決定の存在を検証することにしている。また同時に,他の空間的行動デ-タを分析し,ロジット・モデルの広汎な応用性を確認したいと考えている。6.研究結果は,1992年3月までに『理論地現学ノ-ト』に公表するつもりである。今年度は,前年度収集した買物行動デ-タの解析とその結果の解釈,前年度にひきつづいての関連文献の展望,そして報告書の作成を行なった。結果の概要は次のとおりである。1.文献研究ならびに数値実験デ-タの分析から,商業中心地の利用行動も含め,個人単位の空間的行動をロジット・モデルで分析することは,個人デ-タを単位地区ごとに集計した地区間の相互作用を空間的相互作用モデルで分析することと同値であることがわかった。すなわち,空間的相互作用モデルは,個人の効用最大化行動を前提にするロジット・モデルによって,ミクロな理論的裏付けが与えられたのである。

2.文献研究によって,ネスティッドロジット・モデルは,買物行動,居住地移動,リクレ-ション・トリップ,工場移転など様々な空間的行動の分析に応用され,個々の場合における段階的意志決定(居住地移動ならば,移動の有無,移動先,入居住居タイプについての3段階の意志決定)の存在が確認されていることがわかった。3.長崎の大学生と新潟の高校生のCDのレンタル・購買行動を分析した結果,1)店舗選択(専門店か,(生協か),その他か),2)商業中心地選択(大学ないしは居住地周辺か,都心か,その他か),という2段階の意志決定の存在が確認された。すなわち,利用者・購買者は,店舗選択の効用を最大にするように商業中心地を選んでいるのである。なお,金沢の主婦の買物行動については目下分析中である。以上,2年次にわたる調査研究より,ロジット・モデルを援用した地理学的研究の現況の理解を深めることが可能になったとともに,この方法の問題点(適切なデ-タの収集のむつかしさ)も明らかにしえた。今後は,選択を規制する制約を重視した時間地理学との接点をさぐっていきたい。
ショウジョウバエの減数分裂組み換えを支配する遺伝子のクローニング

mei-41遺伝子の分子遺伝学的解析のために修復欠損をマーカーとしてトランスポゾン・タギング法によってP因子挿入突然変異系統を作製しゲノムDNAの一部をクローン化した。これをプローブとして成虫から抽出したRNAをノーザンブロッティングしたところ、約7kbのシグナルが観察された。このシグナルは3令幼虫、蛹では見られない。トランスクリプトの検出されたゲノムDNA断片をプローブとした卵期、3令幼虫期、蛹期、成虫雌から作製したcDNAライブラリーの各々約20万クローンをスリーニングしたが現在のところ対応するクローンは得られていない。別に行ったfine structure mappingからmei-41遺伝子座の大きさは約30kbであること、またノーザンブロッティング解析の示す約7kbのmRNAからmei-41遺伝子はショウジョウバエでは大きい遺伝子のひとつである可能性が高い。P因子の挿入部位付近のプローブに対応するcDNAクローンが見つからないことはP因子の挿入がmRNAの5'付近もしくは上流領域である可能性が考えられる。現在ノーザンロッティングによるトランスクリプトの探索の範囲をP因子挿入部位を中心にさらに広げて行っている。またmei-41遺伝子はSaccharomycesのRhoNUCタンパクと免疫的に相同と思われるDNA分解酵素の活性と密接に関係しているが別の遺伝子であることを我々は発見した。このDNA分解酵素の役割を調べるために遺伝的および分子遺伝学的アプローチで研究を進めている。前者ではmei-41とこの酵素の2重突然変異ではDNA修復欠損がマスクされるのではないかと予想してスクリーニングを行っている。後者ではRhoNUCタンパクに対する抗体を用いてショウジョウバエの発現ベクターに組み込まれたcDNAライブラリーのスクリーニングを行っている。
非アルコール性脂肪性肝障害に対する桂枝茯苓丸の効果

NAFLDモデルマウスに対して、試験薬として桂枝茯苓丸を、陽性対照薬としてpioglitazoneを投与し、その病態進展予防効果を評価した。本実験では桂枝茯苓丸はNAFLDの進展予防効果は示さなかったが、陽性対照薬であるpioglitazoneの投与においてもまた、同様の結果であった。動物の飼育を無菌環境下で行ったことが、2種類の薬剤がNAFLDの進展予防効果を示さなかった原因ではないかと思われた。我々は、2008年に、ウサギNAFLD (nonalcoholic fatty liver disease,非アルコール性脂肪性肝障害)モデルを用いた実験で、漢方方剤である桂枝茯苓丸がNAFLDの進展予防効果を発揮することを報告した。今回の研究は、より人のNAFLDに近いモデルと考えられるマウスNAFLDモデルに桂枝茯苓丸を投与し、メタボリックシンドロームおよびNAFLDに対する桂枝茯苓丸の効果に関するデータを集積することを目的に実施した。最もNAFLDの病勢を評価するのに重要な病理学的評価において、桂枝茯苓丸群はコントロール群と比較して有意差を呈さなかったが、コントロール群と桂枝茯苓丸群は、いずれもpositive control群として設定したpioglitazone群よりも有意に肝脂質沈着が軽度であった。病理組織学的評価において、肝小葉内の炎症や肝細胞風船様膨化の評価項目については、コントロール群、桂枝茯苓丸群、pioglitazone群との間で有意差は見られなかった。血漿脂質については、中性脂肪はコントロール群よりも有意な低下が観察されたが、総コレステロールと遊離脂肪酸については同様の結果は得られなかった。血漿グルコース、インスリンについては、ウサギモデルで評価したときと同様、コントロール群との間には有意差は観察されず、この結果を反映して血漿レプチンはコントロール群と桂枝茯苓丸群との間で有意差は観察されなかった。肝体重比、内臓脂肪体重比ともにコントロール群、桂枝茯苓丸群、pioglitazone群との間に有意差は観察されなかったが、体重はpiglitazone群がコントロール群と桂枝茯苓丸群よりも有意に高値を示した。前年度の実験結果は、陽性対照群として設定したpioglitazoneを含め、薬剤投与群がいずれも病的モデル群よりも悪い結果を示したため、残ったサンプルを用いて再検を行った。しかし、桂枝茯苓丸投与群、pioglitazone投与群は血清adiponectin値がコントロール群(病的モデル群)よりも有意に低い値を示し、血漿総コレステロールはコントロール群よりも有意に高い値を示した。その他の血液評価項目である血漿インスリン、レプチン、レジスチン、フェリチン、ALT、遊離脂肪酸、肝体重比、脂肪体重比は有意差は観察されなかった。また、肝組織中の遊離脂肪酸、中性脂肪、コレステロールも有意差が観察されなかった。前年度に実施した非アルコール性脂肪性肝障害の評価で最も重要な病理組織学的評価結果と合わせると、桂枝茯苓丸の投与は肝組織中の中性脂肪沈着をコントロール群よりも有意に低下させることは明らかになったものの、そのほかの評価項目については無効であった。ただ、今回の実験では、pioglitazone群もまた、陽性対照薬としてまったく機能しておらず、これは我々の過去の実験だけでなく、他の研究機関の報告とも異なるものであった。我々が過去に行った実験系と今回の実験系との違いは、飼育環境の違いのみである。すなわち、今回の実験の飼育は外部動物飼育業者に委託し、クリーンルームにおいて放射滅菌処理をした飼料を投与したが、過去の実験ではそこまでの清潔環境下では飼育していなかった(本学の動物実験飼育施設内で実施した)ということである。NAFLDの進行と腸内細菌叢との関連が報告されているが、クリーン環境下での飼育は、非クリーン環境下での飼育とは、実験動物の腸内細菌叢が異なる可能性があり、今後、飼育環境を変えて実験を行うことによって、今回の実験結果の原因を解明できる可能性がある。
寝床内気候を整えることは乳児の良好な睡眠に寄与するか

寝床内湿度:同様に,背中と足の寝床内相対湿度の平均値および標準偏差を求め平均値の差を検定し3条件の間に差が認められた。絶対湿度でみると、Pasima(R) pad sheetsを使用した時に水分量が背中も足も低く保たれていることが分かった。データ収集:4月にベッドにポリエステル製の敷きパッドを用いて添い寝をしている母子一組を対象に母と子の寝床内気候と睡眠覚醒状況についてデータ収集を行った。学会発表:以下の内容を報告した。綿わたベビー用敷き布団を使用している生後25か月の乳児とその母親2組と対照としてポリエステルわたベビー用敷き布団を使用している3か月の母子2組を対象とし,夏の寝床内気候の比較を行った。データ収集は夏季79月に,対象宅において,敷き布団の背部・足部の温・湿度を1分毎に連続して3晩測定した。寝床内温度は3536°Cで,寝具による違いはみられなかった。綿布団を用いたときの寝床内湿度は高いときは90%を超えていたが持続時間は1時間以内であり,湿度が100%に達することはなく,概ね5080%で推移していた。ポリエステルわた布団に比べて綿わた布団は寝床内湿度を低く保つことが裏付けられた。また,夏季の寝床内湿度を調整する寝具として簡便に使用できるものとして,精製した脱脂綿とガーゼで作られたパッドシーツ(サニセーフ,竜宮株式会社製)を選定し検討した。普段は成人用寝具で添い寝をされており,敷き布団,ベビー用防水シーツ,敷きパットを使用していた。この時の寝床内湿度が90%を超える時間が2時間以上続き,3晩めには100%になることが2時間以上にわたり2回みられた。一方,サニセーフ使用時の寝床内湿度は7090%で夏季の寝床内高湿度を調整する寝具として,サニセーフの成績は良好であった。また,ポリエステル綿と綿布団で乳児の睡眠状況を比較したところ,綿布団での睡眠状況が良好であった。データ収集:夏季における4組の母子の寝床内気候と睡眠覚醒状況を測定した。寝床内気候には温度計(LT-8B,グラム社製)を寝具に装着し、睡眠覚醒状況の確認にはアクチグラフを装着した。さらに母親に睡眠を中心としたダイアリーの記載を求めた。普段の寝具,ポリエステルのベビー布団,綿わたのベビー布団,綿敷きパットの4種類の寝具に3晩ずつ寝てもらった。夏季の湿度のコントロールを目的として異なる寝具を用いた場合の睡眠状況に違いがあるか、分析中である。また、同様にこれまでデータが得られなかった冬季の母子の寝床内気候と睡眠覚醒状況を1例測定することができた。論文報告:乳児の睡眠を観察するための基礎資料となる論文を報告した。対象は月齢35ヵ月の乳児4例で,夏季における寝床内湿度の高さを調整する寝具を明らかにすること,ならびに湿度の調整が乳児の睡眠に影響を与えるか検索することを目的とした。方法は対象宅において,寝床内気候と睡眠・覚醒モニタリングを綿わた布団とポリエステルわた布団でそれぞれ三夜ずつ行った.寝床内気候はデータロガーLT-8B(グラム社)を用いて敷き布団の背部・足部の温・湿度を1分毎に,児の睡眠・覚醒状況はアクチグラフ(AMI社)を足首に装着し測定した.母親には睡眠ダイアリーの記載を依頼し,アクチグラフのデータと照合した。寝床内気候,睡眠覚醒状況はポリエステルわたのベビー布団,綿わたのベビー布団,ポリエステル綿のベビー布団の上に綿パッドを使用した場合の寝具ごとに分析した。寝具間の検定には一元配置分散分析を用いた(SPSS ver.22)。睡眠,覚醒状況は解析ソフトウエアAW2を用いて解析し,寝具ごとに比較した。4例のうち,2例はアクチグラフが破損し,睡眠状況の分析から除外した。寝床内気候は敷き寝具の違いで温度には差がなかった。湿度が顕著に高かったのは防水シーツを使用した場合であった。睡眠・覚醒状況についてはポリエステルわたよりも綿わたのベビー布団や綿パッドのほうが,覚醒時間が短く,途中覚醒回数が少なく,睡眠時間が長くなっていた。活動指数が低く,睡眠潜時が短く,睡眠効率が高かった。これらの結果からポリエステルわた布団に比べ綿わた布団や綿パッドを使用した場合のほうが睡眠によい影響があると考えられた。寝床内気候には季節差があるため、特に夏季の高い湿度をコントロールすると考えられる寝具を選定し、4例の対象に対し、データ収集を行った。この成果については以下の2つの学会で発表し、他の研究者と意見交換を行った。しかし、情報収集の過程でアクチグラフの破損や、温湿度計のセンサの断裂等の機器の不具合によって、予定よりも時間を要したため、論文報告に至らなかった。健康な乳児19例を対象に寝床内気候を測定した結果,温度に季節差はなかったが,湿度は夏に有意に高かった。そこで,湿度のコントロールに効果的と推測された綿パッド:パシーマRパットシーツ(精製された脱脂綿とガーゼを使ったパットシーツ,龍宮株式会社),綿わた布団を用いることで,乳児の寝床内気候を整えることができるか,その結果,乳児の睡眠に良い影響があるか検討した.対象は月齢35ヵ月の乳児である.夏季に4例の対象宅において,普段の寝具条件とパシーマRパットシーツ,対照としてポリエステルわたベビー布団を用い,それぞれ三夜ずつデータ測定を行った.

寝床内気候はデータロガー(LT-8B,グラム社)を用いて敷き布団の背部・足部の温・湿度を1分毎に測定した.睡眠・覚醒状況はアクチグラフを乳児の足首に装着し,母親にはダイアリーの記載を依頼し,アクチグラフのデータと照合した.寝床内気候は,背中の温度では綿わた布団35.2±1.6°C,ポリエステル布団34.5±2.1°C,パシーマRパットシーツ32.5±4.4°Cとそれぞれ有意差があり、パシーマRパットシーツを使用した場合に、最も快適な温度である33°Cに近かった。寝床内湿度では背中の相対湿度はポリエステル布団,綿わた布団はそれぞれ76.3±13.3%、76.8±10.8%に対し、66±17.6%と有意に低かった。背中と足の相対湿度では異なった傾向がみられたので、絶対湿度に換算し比較したところ、パシーマRパットシーツを使用した時に水分量が低く保たれていた。睡眠状況はポリエステルわたよりも綿わたのベビー布団や綿パットのほうが,覚醒時間が短く,中途覚醒の回数も少なく,睡眠時間が長くなっていた。夏季に綿わた布団や綿パッドを使用することは乳児の寝床内気候や睡眠に良い影響があると考えられた。寝床内湿度:同様に,背中と足の寝床内相対湿度の平均値および標準偏差を求め平均値の差を検定し3条件の間に差が認められた。絶対湿度でみると、Pasima(R) pad sheetsを使用した時に水分量が背中も足も低く保たれていることが分かった。協力の同意を得られる被験者が予定より多かったため、データ収集の比重が重くなり、分析や研究報告がやや遅れているが、ほぼ必要なデータを収集することができた。乳児の睡眠覚醒状況の観察方法について、以下の論文報告を行った。現在、夏季の乳児の寝床内気候における湿度のコントロールと睡眠について論文を作成している。さらに春、冬の状況についても論文にまとめていく予定である。今年度夏をめどに一つ目の論文投稿、秋に二つ目の論文投稿を行い、年度内に掲載される予定で進めている。助産学今後は分析、国際学会への報告、国際誌への論文投稿を行う。乳児の春、夏、秋、冬の寝床内気候の実態と睡眠との関連を探索する。特に寝床内湿度の高くなる夏季の睡眠に、寝具による湿度のコントロールはよい影響を及ぼすかどうかが分析の主眼である。データ収集については季節ごとに行っていく予定であり,今年度は1例とやや少なかったが,次年度は研究協力者にデータ収集における協力が得られる予定であり,温湿度計の機器も整ったので,複数のケースを同時に測定し,特に夏,秋,冬に実施予定である。データ分析は随時,データが追加されるごとに,寝具と季節に違いで比較していく予定であるが,今年度は現時点で比較可能なケースについて,睡眠覚醒状況の分析を行い1つの国際学会を含む2つの学会で報告した。この点については本研究課題の主要なテーマであり,着実に成果が得られている点と考える。データ収集の過程で生じた機器の不具合により予定よりもデータ収集に時間を要し、論文作成が遅れたため、英文校正料や投稿料等を使用できず次年度に持ち越したため。当初の計画では国際学会での報告とデータ収集を平行して行う予定であったが、同意の得られる被験者が想定よりも多かったため、データ収集に重きを置く形となり、国際学会への参加を延期したため、参加費、旅費等が使用額との差額となった。夏をめどに論文投稿の予定で論文を作成している。
澱粉粒の構造,特に種々酵素による分解パタ-ンとそれに伴う構造並びに物性変化の解析研究

澱粉は人間のみならず多くの生物のエネルギ-源である。また人間社会では澱粉はエネルギ-源としては勿論,種々の食品の加工に,また種々の産業素材として利用されている。他方澱粉は容勿に年々再生産可能な資源で,これのさらなる応用途の開発が種々観点から期待され,また行わなければならない。しかし澱粉の構造,その分子集団乃至澱粉粒の物理的,化学的,物理化学的性質についてはなお未知の点が多い。本総合研究では,澱粉の構造,生合成,分解などについて化学的,酵素化学的,遺伝学的見地から研究を行って次のことを明らかにした。すなわち,澱粉及び澱粉の構造については,まず澱粉粒表面の構造は必ずしも均一ではないこと,これはトウモロコシ,コメ澱粉で顕著で,例えばそれらの澱粉粒の比較的特定される面のみがグルコアミラ-ゼにより,ピンホ-ル状に集中的に攻撃されることが認められ,一方これらの澱粉粒は糖化型αーアミラ-ゼにより洞穴状を呈しながら分解されたが,澱粉一粒当りの洞穴は数個しか認められないことから,これら澱粉粒は少なくとも組織密度乃至それらのアミラ-ゼによる被分解性に於て構造的に不均一なことが證ざれた。また澱粉の主構成成分アミロペクチン中,B鎖は平均2本のA鎖を有するが長いB鎖程多くのA鎖を有し,必ずしも均一構造ではないなどから澱粉粒の物理的・化学的全体構造がかなり明かになった。澱粉乃至澱粉粒の構造研究目的のため,種々のアミラ-ゼが新たに発見され,中にはプルラナ-ゼ作用を併有するαーアミラ-ゼも見出され,またそれらの酵素の遺伝子の幾つかはクロ-ニングに成功して酵素の全構造が解明された。他方,新規な酵素によるマルト-ス製造法,或はαーアミラ-ゼのみによる澱粉からのブドウ糖の製造法,シクロデキストリンの酵素による物性の改変や化学修飾による研究でグルコアミラ-ゼの活性構造など本総合研究で解明された。次代植物のエネルギ-源である澱粉は人類は勿論、総ての陸上動物の直接的間接的エネルギ-源で人類による澱粉の生産とその合理的利用の重要性は論ずるまでもない。本研究は既往の澱粉に関する科学的知見に立って、なお未知である澱粉の構造、これの物理的、化学的処理による変化、特に酵素による被分解性等を追及するとともに澱粉に作用する新特異性の酵素の探索、さらに酵素の作用条件制御による特異性の制御等について研究を行ない、初年度に次のことを明らかにした。1)殻類澱粉の澱粉粒には、グルコアミラ-ゼによって特異的に侵蝕分解される部位があり、その侵蝕はα-アミラ-ゼとの協同作用により著しく促進されることを電顕的観察により明らかにした(山本、溝上)。

2)同澱粉の湿式加熱処理は酵素による被分解性を促進し(小巻)、小麦澱粉のアミロペクチン分子を構成するB鎖は長い鎖長のもの程A鎖を有し、最大4本のA鎖を有することを酵素的新解法で明らかにした(檜作)。酵素に関する研究では、α-アミラ-ゼの有する糖鎖再配列を利用すれば同酵素のみで澱粉を殆ど糖化し得ること(岡田)、耐熱β-アミラ-ゼを利用すれば条件により極めて高収率・高純度のマルト-スが得られると(不破)、或る種の細菌はアミラ-ゼ、プルラナ-ゼ両作用を有する酵素を分泌し(谷口)、環状デキストリン合成酵素の作用特異性は固定化の条件で制御でき(小林)、またデキストリンは酵素によりガラクトシド化されること(北畑)、他方新特異性の細菌アミラ-ゼを発見し(新家)、グルコアミラ-ゼ中の或る特定のTrpが酵素の構造と活性に必須であり(大西)、またα-アミラ-ゼ活性構造のため、2、3のα-アミラ-ゼ遺伝子のクロ-ニングを行ない成功した(山根、坂野)。澱粉は人間のみならず多くの生物のエネルギ-源である。また人間社会では澱粉はエネルギ-源としては勿論,種々の食品の加工に,また種々の産業素材として利用されている。他方澱粉は容易に年々再生産可能な資源で,これのさらなる応用途の開発が種々観点から期待され,また行わなければならない。しかし澱粉の構造,その分子集団乃至澱粉粒の物理的,化学的,物理化学的性質についてはなお未知の点が多い。本総合研究では,澱粉の構造,生合成,分解などについて化学的,酵素化学的,遺伝学的見地から研究を行って次のことを明らかにした。すなわち,澱粉及び澱粉粒の構造については,まず澱粉粒表面の構造は必ずしも均一ではないこと,これはトウモロコシ,コメ澱粉で顕著例えばそれらの澱粉粒の比較的特定される面のみがグルコアミラ-ゼにより,ピンホ-ル状に集中的に攻撃されることが認められ,一方これらの澱粉粒は糖化型αーアミラ-ゼにより洞穴状を呈しながら分解されたが,澱粉一粒当りの洞穴は数個しか認められないことから,これら澱粉粒は少なくとも組織密度乃至それらのアミラ-ゼによる被分解性に於て構造的に不均一なことが證ざれた。また澱粉の主構成成分アミロペクチン中,B鎖は平均2本のA鎖を有するが長いB鎖程多くのA鎖を有し,必ずしも均一構造でないなどから澱粉粒の物理的・化学的全体構造がかなり明かになった。澱粉乃至澱粉粒の構造研究目的のため,種々のアミラ-ゼが新たに発見され,中にはプルラナ-ゼ作用を併有するαーアミラ-ゼも見出され,またそれらの酵素の遺伝子の幾つかはクロ-ニングに成功して酵素の全構造が解明された。他方,新規な酵素によるマルト-ス製造法,或はαーアミラ-ゼのみによる澱粉からのブドウ糖の製造法,シクロデキストリンの酵素による物性の改変や化学修飾による研究でグルコアミラ-ゼの活性構造など本総合研究で解明された。
高尿酸血症によるABCG2の翻訳後修飾異常と代謝性疾患の連関による血管障害機構

心血管疾患及び慢性腎臓病の危険因子であるメタボリックシンドロームは内臓型肥満を基盤として高血圧,高血糖あるいは脂質代謝異常を併せ持ち、慢性炎症を背景とした臓器連関によって病態の悪循環を引き起こす。近年、高尿酸血症も慢性炎症の一因として考えられている.これまで申請者は,高尿酸血症に併発する心血管疾患が尿酸による血管内皮細胞傷害を起点として生じることに着目し,高尿酸血症に相当する尿酸濃度では血管内皮細胞において尿酸が酸化ストレスを惹起し,Aktのリン酸化を阻害することで尿酸排出トランスポーターABCG2が内在化し,細胞内尿酸の蓄積が亢進することを示した。そこで、ABCG2の局在調節メカニズムを明らかにすることを目的とし、翻訳後修飾の変化が局在に及ぼす影響を評価した。内在化が報告されているABCG2の変異体にQ141Kがある。K (lysine)残基はユビキチン化やアセチル化の翻訳後修飾を受けるアミノ酸残基であることから、Q141K変異体及び修飾を受けないモデルとしてQ141R変異体を作成し、比較検討した.Q141K変異体の内在化にはLys141上の翻訳後修飾が寄与し,修飾されたQ141K変異体はあるオルガネラで分解されている可能性が示された.従って,ABCG2の局在変化にlysine残基における翻訳後修飾の変化が寄与していることが示唆された.今後、Aktのリン酸化阻害がLysの翻訳後修飾の変化に及ぼす影響を検討する予定である.また、我々は高尿酸血症時に変化する他のトランスポーターを探索した.高尿酸血症モデルラットでは腎臓においてMate1及びOct2の発現が減少し、基質薬物metformin及びcephalexinの腎蓄積が亢進したことから、高尿酸血症で薬物の体内動態変化が引き起こされる事例を新たに示した(Nishizawa et al, PLoS ONE, 2019).高尿酸血症は慢性炎症を基盤とするメタボリックシンドロームと連関によって病態の悪循環を引き起こす。なかでも心血管疾患の独立した危険因子として知られている。尿酸は細胞外でラジカルをトラップすることで抗酸化作用を発揮する一方、細胞内ではNADPHを活性化して酸化障害を引き起こす。したがって、細胞内尿酸濃度の上昇が細胞障害の原因であると考えた。本課題では、血管の恒常性維持に重要な内皮細胞に焦点をあて、尿酸による血管障害メカニズムを明らかにすることを目的に、細胞内尿酸濃度変化を明らかにするとともに、その調節機構について検討した。平成29年度では血管内皮細胞モデルとしてヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いて、高尿酸血症状態の尿酸濃度で処置によって尿酸排出トランスポーターの一つであるABCG2の形質膜発現が減少することを示した。また、その機序として、細胞内酸化ストレスによるAktのリン酸化抑制が関与していることを報告した(Komori et al, Biochim Biophys Acta, 1860(5):973-980, 2018)。したがって、血管障害が引き起こされるメカニズムとして、高尿酸濃度により細胞内で増加した尿酸がABCG2の細胞膜発現を低下させ、尿酸蓄積を亢進させることが示唆された。ABCG2の局在を制御することができれば,基質の蓄積量を調節することができると考えた。転写から翻訳過程での調節は数分から数日をかけて起きる長期的制御であり,翻訳後修飾は数分から数時間で起きる短期的制御である.そのため,薬物を用いて輸送体の機能を調節するには,速やかに制御できる翻訳後修飾が有用なターゲットである.また、翻訳後修飾はフォールディング,トラフィッキング,安定性に影響を及ぼす.そこで,本申請課題では,翻訳後修飾に基づくABCG2の局在変化を明らかにすることを目的とした。また、高尿酸血症と合併する病態を想定し、HUVECにおいてABCG2の発現を変動させるリガンドを探索したところ、PI3K/Akt経路を抑制することで知られる別のリガンドでもABCG2の形質膜発現が減少する結果が予備的検討により得られた。したがって、PI3K/Akt経路がABCG2の形質膜発現に重要であることが示唆された。本経路の活性はリン酸化によって調節される。リン酸化は翻訳後修飾の一つであることから、ABCG2の発現減少が翻訳後修飾についても調節するか検討を進めている。しかし、HUVECにおけるABCG2の発現が低く翻訳後修飾を評価しづらいことから強制発現系によって検討する準備を進めている。タグ付きABCG2などDNAコンストラクトを作製済みであり、概ね準備は整っている。

内在化が報告されているABCG2の変異体にQ141Kがある。K (lysine)残基はユビキチン化やアセチル化の翻訳後修飾を受けるアミノ酸残基であることから、Q141K変異体及び修飾を受けないモデルとしてQ141R変異体を作成し、比較検討した.Q141K変異体の内在化にはLys141上の翻訳後修飾が寄与し,修飾されたQ141K変異体はあるオルガネラで分解されている可能性が示された.従って,ABCG2の局在変化にlysine残基における翻訳後修飾の変化が寄与していることが示唆された.今後、Aktのリン酸化阻害がLysの翻訳後修飾の変化に及ぼす影響を検討する予定である.また、我々は高尿酸血症時に変化する他のトランスポーターを探索した.高尿酸血症モデルラットでは腎臓においてMate1及びOct2の発現が減少し、基質薬物metformin及びcephalexinの腎蓄積が亢進したことから、高尿酸血症で薬物の体内動態変化が引き起こされる事例を新たに示した(Nishizawa et al, PLoS ONE, 2019).平成30年度では、これまでに報告したABCG2の局在変化についてさらに詳細なメカニズムを検討する。具体的には、まず尿酸あるいはPI3K/Akt阻害剤で処置した際の翻訳後修飾を評価する。タグ付きABCG2をHUVECにトランスフェクションし、リガンド処置後に免疫沈降によってABCG2を回収し、各種抗体を用いて翻訳後修飾されたABCG2を検出する。また、実際にその翻訳後修飾がABCG2の内在化に寄与するかを明らかにする。さらには、ABCG2の翻訳後修飾部位についても検討する予定である。加えて、タンパク質発現量の低下および形質膜からの内在化が報告されているABCG2 Q141Kに焦点をあてる。この分子は日本人においてSNP頻度が高いことで知られ、GWASによって血清尿酸値を増大させる原因遺伝子として報告されている。そこで、Q141K変異体その翻訳後修飾を調査することによって内在化機序を評価する。また薬剤を用いて翻訳後修飾を制御することでQ141K変異体のレスキュー方法について探索する予定である。
神経細胞保護作用を示す新規シクロペンテノン分子プローブの創製と活用

神経細胞保護作用を示す新規シクロペンテノン型プロスタグランジン類縁体の設計・合成と、その分子プローブを用いた活性発現分子機構の解析研究を行った。1.神経細胞保護作用を示すNEPPの構造修飾体を種々合成し、パーキンソン病の細胞モデルの一つであるPC12細胞におけるマンガンイオン誘発アポトーシスの阻害作用について構造活性相関を行った。その結果、交叉共役ジエノン構造と親油性のω側鎖が必須であることを明らかにした。また、5員環部のトポロジカルな修飾により、NEPPより抗アポトーシス活性が高く、細胞毒性の低い新規化合物を創製することに成功した。2.NEPPの酸化ストレスに対する神経保護作用がストレス応答タンパク質の一つであるHO-1をタンパク質および遺伝子のレベルで誘導するためであることを明らかにした。また、NEPPのビオチン化プローブを創製し、その活用によって、NEPPの細胞内標的分子がHO-1誘導に関わる転写因子Nrf2の制御タンパク質Keap1であることを証明した。さらに、ビオチン化プローブを用いてNEPPがニューロンに特異的に集積することを示した。3.NEPPの5員環部に置換基を導入した新規類縁体を設計・合成し、マンガンイオン誘発アポトーシス抑制作用の検証を行った。その結果、ケトンα位にフェニルチオ基を導入した化合物がNEPPより高い抗アポトーシス作用を示すことを見いだした。さらに、ベンゼン環上に様々な置換基を導入した類縁体を合成し、構造活性相関解析を行った。これにより、最も高活性で毒性の低い類縁体として、パラ位にアミノ基を持つ化合物を創製することに成功した。また、細胞内シグナル解析により、フェニルチオ置換体はNEPPと異なりJNKの活性化を阻害せず、c-Junのリン酸化からカスパーゼ-9の間のシグナルをターゲットとしていることを明らかにした。本研究では,神経保護作用を示すシクロペンテノン化合物について,活性発現にかかわる細胞内の標的タンパク質の同定やシグナル伝達経路の解明を目的に,種々の修飾体および分子プローブの設計・合成研究を展開している。本年度は,神経細胞死抑制活性における構造活性相関を明らかにするため,NEPP11およびNEPP6を構造修飾した化合物の設計・合成を行った。まず,5員環部について,交差共役ジエノンの一方および両方の二重結合を飽和にした化合物を合成した。また,J型の骨格を持つNEPP類縁体を設計し,オルトエステルをアニオンユニットに用いた三成分連結PG合成法により合成を行った。さらに,これら化合物のω鎖に置換ベンゼン環を導入した化合物を同様に合成した。パーキンソン病の細胞モデルの一つであるPC12細胞におけるマンガンイオン誘発アポトーシスに対して,化合物の抑制活性を評価したところ,交差共役ジエノンを持たない化合物は活性を示さないことが明らかとなった。また,J型の類縁体もNEPP11と同等の活性を示し,高濃度における細胞毒性もNEPP11より低いことがわかった。J型のω側鎖へのベンゼン環の導入も活性にはほとんど影響しなかったが,若干毒性が低減する傾向が認められた。続いて,標的タンパク質捕獲のための標識プローブとしてNEPP6およびNEPP11にビオチンを結合させた化合物を合成した。まず,HT22細胞におけるグルタミン酸誘発細胞死の抑制作用について,NEPP11を用いてシグナル解析を行ったところ,ストレスタンパク質のHO-1が遺伝子の転写レベルで誘導されていることがわかった。また,ビオチンプローブを用いたタンパク質標識実験により73kDaのタンパク質Keap1に結合していることが明らかとなった。一方,PC12細胞系での標識実験でもいくつかのバンドが検出された。

神経保護作用を示すシクロペンテノン型プロスタグランジン類縁体であるNEPP11の構造を基に,5員環部のトポロジーに着目した分子設計を行い,三成分連結PG合成法により種々の新規化合物を合成した。PC12細胞におけるマンガンイオン誘発アポトーシスに対する各化合物の効果を検証した結果,NEPP11より強いアポトーシス抑制作用を示し,毒性も低い化合物を見いだした。さらに,種々の構造修飾体による構造活性相関研究の結果,(1)5員環部のトポロジーは抗アポトーシス作用には影響しないが,J型の方が毒性が低下すること,(2)抗アポトーシス作用発現には交差共役ジエノン構造が必須構造であること,(3)ω側鎖には適度な疎水性の炭素鎖が必要であり,ω鎖を除くと活性が消失すること,などの知見を得た。続いて,シクロペンテノン化合物の神経保護作用発現においては,共役付加反応を受けやすいエノン構造と標的タンパク質のシステイン残基との共有結合形成が重要な役割を果たしていると考えられることから,5員環エノン部を修飾し,化学反応性と活性との相関を検証した。具体的には,5員環エノン部のカルボニルα位にフェニル基,メチル基,ベンジル基,フェニルスルファニル基,メチルスルファニル基,フェノキシ基,フェニルアミノ基を導入した新規類縁体を設計した。炭素置換体は,シクロペンテノン化合物から調整したαヨード体とのカップリング反応により,またヘテロ置換体は対応するエポキシドの求核置換-脱離反応により合成した。合成した化合物の抗アポトーシス活性を評価した結果,スルファニル置換体のみが活性を示すことがわかった。一方,細胞内シグナル解析を行ったところ,スルファニル置換体はNEPP11の場合と異なり,JNK経路は阻害せず,下流にあるカスパーゼの活性化を阻害していることがわかった。現在,さらに詳細なシグナル経路の解析を進めると共に,ビオチン基を導入した親和性標識プローブの合成を試みている。PC12細胞におけるマンガンイオン誘発アポトーシスを抑制するフェニルチオ置換シクロペンテノンプロスタグランジン類縁体について、ベンゼン環上に様々な置換基を導入した誘導体や側鎖修飾体を合成し、アポトーシス抑制作用における構造活性相関を検証した。具体的には、パラ位にメトキシ基、アセトアミド基、ニトロ基、アミノ基、カルボキシ基を導入したアリールチオ誘導体、ベンゼン環をナフチル環、ベンズイミダゾール環、ベンゾフラザン環に置き換えた誘導体を設計し、それぞれ対応するアリールチオールとエポキシシクロペンタノン中間体との塩基条件下での開環-脱離反応によって合成した。さらに、12位の立体異性体、ω側鎖を水素に置き換えた化合物、ω側鎖とα側鎖を入れ換えた誘導体、ω側鎖にエーテル酸素を導入した誘導体などを、三成分連結PG合成法を鍵反応として合成した。合成した化合物の抗アポトーシス活性を評価した結果、アミノ置換体、カルボキシ置換体、ニトロ置換体が無置換体に比べて活性が向上し、細胞毒性も著しく低下することがわかった。その他のアリールチオ誘導体は抗アポトーシス活性は認められるものの、毒性が強くでることが明らかとなった。
競争環境と競争選好：経済実験による検証

競争的な環境において女性は能力をうまく発揮できなかったり、女性は競争自体を避けることが知られている。こうした要因が、女性の高学歴化が進んでいるにもかかわらず、女性の管理職割合が低いことの行動経済学的説明と考えられている。本研究では、どのような競争環境であれば、女性は能力を発揮でき、また、競争を避けなくなるのかを経済実験を用いて明らかにする。
微生物の産生する新規なジペプチジルペプチダーゼIV阻害物質に関する研究

Streptomyces sp.MK251-43F3株から得られたジペプチジルペプチダーゼIV(DPP-IV,EC3.4.14.5)阻害物質は、各種機器分析により3-アミノ-1-[アミノ(スルホアミノ)ホスフィニル]-2-ピペリドン(C_5H_<13>N_4O_5PS)であることが明らかとなった。この阻害物質は新規な化合物であり、スルフォスチンと命名した。スルフォスチンは3位炭素とリンの2つの不斉中心を有している。天然から得られたものは各種NMRスペクトルによって等量の立体異性体の混合物であることが示唆された。その塩酸加水分解物は等量の(S)および(R)-オルニチンを与えた。また、HPLC光学異性体分離カラム(CHIROBIOTIC T)による分離においても、2種類の立体異性体が等量存在し、両物質ともにDPP-IVに対して同程度の阻害活性を有していた。スルフォスチンは精製過程で立体異性化する可能性が考えられたため、新たに緩和な精製を行ない、得られたものを機器分析したところ、3(S)体と3(R)体の存在比は4:1であった。また、化学合成されたすべての立体異性体と比較検討し、天然物に存在する2立体異性体のリンの絶対配位はともに(R)であることを証明した。更に、pH8.0において3(S)体がエピ化し、精製過程で立体異性化が起きたことを明らかにした。以上より、放線菌が産生するスルフォスチンの立体構造は3位炭素が(S)、リンが(R)であることを明らかにした。スルフォスチンと精製過程でエピ化した3(R)体はそれぞれ濃度依存的にDPP-IVを阻害し、同程度の阻害活性を有していた。両物質の阻害活性はDPP-IV阻害剤として知られるジプロチンAに比べ約100倍強いものであった。また、スルフォスチンとその3(R)体は他の数種のプロテアーゼに対して阻害活性をもたず、DPP-IVに対してのみ高い選択性を有していた。Steptomyces sp.MK251-43F3株が産生するジペプチジルペプチダーゼIV(DPP-IV)阻害物質は新規な化合物であり、スルフォスチンと命名した。スルフォスチンはラット脾臓より部分精製したDPP-IVを強力に阻害した。スルフォスチンによる阻害は濃度に依存し、50%酵素阻害濃度(IC_<50>)は約30nMであった。7-アミノ4-メチルクマリンを蛍光プローブとする合成基質によるアッセイ系を構築し、酵素阻害機構の解明を試みた。スルフォスチンは反応時間に伴いDPP-IV活性を減衰した。また、DPP-IV反応速度も反応時間に伴い減衰した。これらの知見により、スルフォスチンは不可逆的にDPP-IVを阻害することが示唆された。更に明細な阻害機構を検討している。スルフォスチンの立体構造を決定するために、Steptomyces sp.MK251-43F3株を液体培養した。精製過程においてスルフォスチンは立体異性化する可能性が示唆されたため、緩和な精製を試みた。23Lずつ27回培養し、濾過して菌体を除去した。DPP-IV阻害活性を含む培養濾液は個別に活性炭で処理、エタノ一ルそしてメタノール沈殿させた後、結晶性セルロース・カフムクロマトグラフィーによって緩和に精製した。活性炭未吸着画分101.4L(乾燥重量約200kg)からDPP-IV阻害活性を含む画分約25gを得ており、純粋なスルフォスチンとして5mgを見込んでいる。また、当研究所の阿部・村岡らがスルフォスチンを含む4種の立体異性体の合成に成功した。生物学的評価のため、これらの化合物を合成している。

以上より、放線菌が産生するスルフォスチンの立体構造は3位炭素が(S)、リンが(R)であることを明らかにした。スルフォスチンと精製過程でエピ化した3(R)体はそれぞれ濃度依存的にDPP-IVを阻害し、同程度の阻害活性を有していた。両物質の阻害活性はDPP-IV阻害剤として知られるジプロチンAに比べ約100倍強いものであった。また、スルフォスチンとその3(R)体は他の数種のプロテアーゼに対して阻害活性をもたず、DPP-IVに対してのみ高い選択性を有していた。
高密度プロチウム合金中のプロチウム占有機構

高密度プロチウム合金におけるプロチウムの高密度化や高速活性化を図るために、またプロチウムのナノプロセス機能を理解するために、現時点で解明すべき課題はプロチウム拡散やプロチウム占有位置、プロチウム誘起格子欠陥や脆化などである。本研究はこれらの重要課題を理論的・実験的研究により多面的にかつ包括的に解決することを目的とする。このため、飯島、毛利、森永、乾の各研究者は、(1)プロチウム拡散機構、(2)プロチウム配置相関関数の計算、(3)プロチウム占有状態と占有サイトの解析、(4)プロチウム化合物の形成ならびに脆化機構に関する研究を行なった。その結果以下のことが明らかになった。(1)LaNi_<5-x>Co_x-HおよびLaNi_<5-y>Al_y-H合金の水素化および脱水素化挙動を高圧示差走査熱量測定を用いて調査した結果、CoおよびAl置換により脱水素化反応の活性化エネルギーは増大し水素化物相が安定化することを見いだした。(2)Pd-H系状態図の相分離状態を計算し、実験で報告されているものと極めてよい一致を示した。(3)中・低水素圧用PCT測定装置(特許出願中)を用いて、バナジウム系合金の低水素圧領域での水素吸蔵特性を系統的に調べた。一連の実験により、プロチウム化合物(β相(V2H, VH))の安定性に及ぼす合金元素の影響を初めて明らかにした。(4)プロチウム化合物の形成過程は初期ではRim(表面突起)の形成により不均一に起こるが,Rimの密度が増加した後期にはRimに囲まれた領域での母相/プロチウム化合物相界面の移動により起こる.いずれの過程でも,高密度の転位が導入されるが,クラックの形成はRim形成時に顕著に起こり,Rim形成過程が第1吸蔵サイクルでの吸蔵圧が高い原因であることを突き止めた.高密度プロチウム合金におけるプロチウムの高密度化や高速活性化を図るために、またプロチウムのナノプロセス機能を理解するために、現時点で解明すべき課題はプロチウム拡散やプロチウム占有位置、プロチウム誘起格子欠陥や脆化などである。(4)プロチウム化合物の形成過程は初期ではRim(表面突起)の形成により不均一に起こるが,Rimの密度が増加した後期にはRimに囲まれた領域での母相/プロチウム化合物相界面の移動により起こる.いずれの過程でも,高密度の転位が導入されるが,クラックの形成はRim形成時に顕著に起こり,Rim形成過程が第1吸蔵サイクルでの吸蔵圧が高い原因であることを突き止めた.高密度プロチウム合金におけるプロチウムの高密度化や高速活性化を図るために、またプロチウムのナノプロセス機能を理解するために、現時点で解明すべき課題はプロチウム拡散やプロチウム占有位置、プロチウム誘起格子欠陥や脆化なとである。特に、高密度プロチウム合金中のプロチウムの吸放出過程での長範囲拡散挙動の解明、プロチウム占有位置や電子状態の理論的研究、プロチウム化物中に導入された種々の格子欠陥の電子顕微鏡による直接観察など、従来の研究に欠如している課題を重点的に取り組むことは重要である。(1)La-Ni、V-Ti-Ni系においてNiを添加することにより相境界が導入され、プロチウム拡散が促進された。(2)Pd-H系の1:1組成においてChalcopyrite構造が安定化され、低温において規則-不規則変態の可能性が示唆された。(3)プロチウム化物形成元素の存在がプロチウム化物非形成元素とプロチウムの結合を強くする。また、プロチウム化物が安定なバンド範囲が明らかになった。

(4)La-Ni系においですべり方向を<1100>と推定した。粉砕時に[0001]転位が導入され、プロチウム化後高密度の転位のタングルが観察される。高密度プロチウム合金におけるプロチウムの高密度化や高速活性化を図るために、またプロチウムのナノプロセス機能を理解するために、現時点で解明すべき課題はプロチウム拡散やプロチウム占有位置、プロチウム誘起格子欠陥や脆化などである。本研究はこれらの重要課題を理論的・実験的研究により多面的にかつ包括的に解決することを目的とする。特に、高密度プロチウム合金中のプロチウムの吸放出過程での長範囲拡散挙動の解明、プロチウム占有位置や電子状態の理論的研究、プロチウム化物中に導入された種々の格子欠陥の電子顕微鏡による直接観察など、従来の研究に欠如している課題を重点的に取り組むことは重要である。このため、飯島、毛利、森永、乾の各研究者は、(1)プロチウム拡散機構、(2)プロチウム配置相関関数の計算、(3)プロチウム占有状態と占有サイトの解析、(4)プロチウム化合物の形成ならびに脆化機構に関する研究を行った。その結果以下のことが明らかとなった。(1)La-Ni、V-TiーNi系においてNiを添加することにより相境界がネットワーク状に導入され、プロチウム拡散が促進されることを見い出した。(2)Pd-H系状態図の相分離状態を計算し、実験で報告されているものと極めてよい一致を示した。(3)プロチウム吸蔵合金の電子状態を分子軌道法により計算し、合金の結合次数の比と合金の構成元素の組成比との相関を求め、各種のプロチウム化合物の安定性の度合いを明らかにした。(4)LaNi_5のプロチウム導入過程を透過電顕法で詳細に調べ、初期活性化過程における転位発生状況の観察に成功した。このため、飯島、毛利、森永、乾の各研究者は、(1)プロチウム拡散機構、(2)プロチウム配置相関関数の計算、(3)プロチウム占有状態と占有サイトの解析、(4)プロチウム化合物の形成ならびに脆化機構に関する研究を行なった。その結果以下のことが明らかになった。(1)LaNi_5合金のα相およびβ相におけるプロチウムの拡散係数を決定し、転位の影響を明らかにした。
装着型人支援機器による恒常的身体拡張技術に関する研究開発

本研究では、恒常的に装着可能な装着型人支援機器を目指し、装着型支援機器の親和性を向上させる技術の研究開発を行った。具体的には、アクティブエアマットによる着脱性の改善、接触圧力の動的分散、湿度上昇の抑制を静止時および運動時において確認を行った。また、支援力を一定の割合で分散させる新しい外骨格構造を提案し、指先力精度を低下させることなく指に加わる負荷を低減した。装着型支援機器の装着性を向上させる技術を確立することで,恒常的に装着可能な装着型人支援機器を開発し,健常者および障害者が恒常的に身体拡張を可能とすることを本研究の最終目的としている.そこで初年度は、長時間装着時に生じる違和感および褥瘡(床ずれ)の原因となる血行不良とムレの改善手法について研究を行った.まず,アクティブエアマットを試作し,その効果を実験により確認した.このアクティブエアマットの構造は,フィルムを溶着することで製作したエアチューブを並行に配列し,各エアチューブ内の圧力を3系統に分けて独立に制御可能な構造とした.この各圧力系統の内圧が位相差を持って変化する様にコンピュータにより制御することで,皮膚表面にある方向に向かって移動する空間的な圧力分布の波を発生することを,購入した圧力計測シートを用いて実験により確認した.また,エアマットを駆動した後に電磁バルブから排出される空気をエアチューブ間の隙間から皮膚側に漏らすことで,皮膚表面の湿度の低下に効果があることを実験により確認した.更に,圧力制御性能を低下させることなく,より簡単にアクティブエアマットの製作が可能な構造となるように,空気の流路の再設計および製作,実験による性能確認を行ったが、各系統間の空気流路の干渉により圧力変化が十分でないエリアが存在することが明らかとなり,今後の課題となっている.また,本アクティブエアマットを用いることによる支援機器の着脱性の向上効果についても、今後,実験により確認する.装着型支援機器の装着性を向上させる技術を確立することで,恒常的に装着可能な装着型人支援機器を開発し,健常者および障害者が恒常的に身体拡張を可能とすることを本研究の最終目的としている.21年度は,アクティブエアマットを試作し,長時間装着時に生じる違和感および褥瘡(床ずれ)の原因となる血行不良とムレの改善効果を実験により確認した.このアクティブエアマットの構造は,フィルムを溶着することで製作したエアチューブを並行に配列し,各エアチューブ内の圧力を3系統に分けて独立にコンピュータにより制御可能な構造としている.22年度は,手および手関節,肘関節の運動を支援する上肢作業支援システムに昨年度に設計製作および基本性能評価を行ったアクティブエアマットを搭載可能なように,上肢作業支援システムおよびアクティブエアマットを再設計し,製作した.このアクティブエアマットを搭載した上肢作業支援システムにおいて,上肢への簡単な着脱が可能であることを着脱時間により評価を行い,また,システムが腕にしっかり固定されていることを相対加速度から確認を行った.また,エアマットを駆動した後に電磁バルブから排出される空気が,今回製作した支援システムにおいてもアクティブエアマット間の隙間から皮膚側に必ず流れ,皮膚表面の湿度の低下に効果があることを実験により確認した.また,新たに,左右の手の温度を長時間測定し,その温度変化から血流が確保されていることを確認した.今後は,手部など筋肉が少なく,皮膚の内部がすぐに,腱及び靱帯,骨からなる部位の恒常的親和性の向上技術に取り組む.本研究では、健常者および障害者が恒常的に装着可能な装着型人支援機器の実現に必要となる装着性を向上させる技術を研究開発することで、恒常的に身体拡張を行うことを最終目的としている.そこで、人の腕の皮膚表面に作用する圧力を時空間レベルで分散させ、換気および血行の促進効果の高いアクティブエアマットを21年度に製作し、22年度には上肢支援システムの前腕部に本アクティブエアマットを搭載した。これにより、上肢への容易な着脱が可能であることを着脱時間により確認し、支援機器の腕への確実な拘束が行われていることを両者間の相対加速度から確認した。また、電磁バルブから排出されるエアマット駆動用空気を皮膚表面の換気に利用することで、皮膚表面の湿度の低下に効果があることを実験により確認した.23年度には、装着者の運動時および運動直後の発汗の多い期間にて上記のシステムによる換気が十分であるか評価を行い、運度時には湿度の低下には効果があるものの、十分ではないことが明らかとなり、換気量を増やすことになった。また、支援機器の腕への固定力も運動時には不足することが判り、供給空気圧力を上げることなく固定力を増やすエアマット構造を提案し、実験によりその効果を確認した。更に、22年度に行った血流計測実験の被験者を増やすと共に、実験設備を拡張しアクティブエアマットの接触領域が変化した場合の左右手先温度の変化を長時間計測することで、アクティブエアマットの接触部位おいても確実に血流が確保されていることを確認した.また、手の指部用に小型のエアマットを開発し、従来のマジックテープと比較して、装着が容易な外骨格プロトタイプを製作した。このプロトタイプでは、指の長さについて個人差を吸収する構造と有している。

今後、本プロトタイプの評価および構造改良を引き続き実施する。平成24年度は、恒常的身体拡張技術として重要な外骨格の装着動作簡略化技術と力支援時の把持力精度向上技術について研究を行った。装着動作簡略化技術では、指の動作を支援する外骨格の容易な着脱を実現するアクティブ拘束装置の研究開発を行った。各指へ外骨格が容易に装着できるように、エアマットを用いることで拘束装置を自動的に開閉する装置を研究開発した。指を拘束する力は、形状記憶合金により発生し、その形状記憶合金を変形させるためにエアマットを用いる。これにより、エアマットを膨張させることで指拘束部位が大きく開き、指を拘束部位に入れた後、エアマットを収縮させることで形状記憶合金が元の形に戻り、指を拘束する。本アクティブ拘束装置を模擬外骨格装置に搭載し、5指への容易な装着が可能であることを装着時間にて比較・確認した。また、把持力精度向上技術では、指先の把持力を支援する外骨格における新しい構造を提案した。この構造では、外骨格からの支援力を常に一定比率にて分配し、人と把持対象に伝えることができる。これにより、指への負荷を軽減しつつ、指先の力制御精度を低下させることなく、通常より大きな把持力を発生できることを実験により確認した。また、このシステムを用いて、親指の把持力感覚も把持力を制御するために重要な役割を果たしていることを実験により確認した。上肢への恒常的身体装着技術の研究開発は予定どおり進めらており、装着性、湿度、血行、拘束力の点では大幅に改善されている。一方、下肢への身体装着技術については、若干遅れ、未実施事項がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度となる24年度は、下肢への身体装着技術を担当する研究者を増やし、当初計画どおり研究を進める。