hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無現多倍長数値計算における数値解析学と数値計算手法の新しい展開

無限多倍長数値計算環境exflib等の次世代数値計算環境を活用した高精度な科学・技術計算の実現を目指し、理論と事例研究から数値解析学と数値計算法の研究を行ない、新たな知見を得て成果を挙げた。理論面ではBanach Scaleを利用して安定性評価を必ずしも伴わない差分スキームの収束証明を行ない、一方で現在の倍精度環境においては安定性評価をもつ差分スキームでも数値解が不安定となることを示した。多倍長計算を活用した事例研究では、素粒子物理における重要な積分が精度良く求められることを示し、またホモトピー法による行列固有値同時解法についての新たな可能性を示した。さらにGPGPUを用いた並列化による計算環境の向上についても検証を行なった。電子計算機内で扱われる浮動小数点数の精度は、一般的の数値計算環境ではIEEEの定める国際基準に従って固定されている。これに対して本研究では、代表者の先行研究で提案されている、この精度を可変とする新たな数値計算環境における高精度数値計算法を確立することを目的としており、平成22年度は逆Laplace変換の高精度数値計算法と、GPU(Graphic Processing Unit)の一般利用(いわゆるGPGPU)による計算環境の充実等に焦点を当てた研究を行ない成果を得た。逆Laplace変換の研究においてはSawano-Fuliwara-Saitoの方法とHosonoの方法との比較を高精度数値計算環境exflibを活用して数値実験を行ない、それぞれの方法の特徴を比較した。特に注目すべきことは、パラメータの選択如何によってはHosonoの方法の高精度性が確認された。GPGPUの研究では多数のGPUを活用した廉価な並列環境で、部分的にはexflibを越える計算効率を確認した。この他には、光トモグラフィを目指した輸送方程式に対する上流スキームの提案および大規模数値計算、Tricomi方程式の高精度数値計算の実現において成果を得た。なお、平成23年3月納入予定の計算機の納入が東日本大震災のために2週間程度遅れて4月初旬となり、また分担者の一人が被災したために平成22年度の本課題研究成果を含む多倍長数値計算環境に関する著書の準備に関する年度末の研究連絡の延期により、1,051,165円を繰越した。計算機は4月には当初予定通り稼働したために当初研究計画の遅延はなく、研究連絡は被災した分担者の環境が整うのを待って平成23年9月に行い今後の編集の方針を議論した。(ただし繰り越した旅費の端数(10,245円)の処理は平成23年12月に行なった。)以上のような事情で、経費繰越による研究計画の遅れは殆んどなかった。研究代表者および分担者(藤原宏志氏)によって環境整備が行なわれている高速な無限多倍長数値計算環境exflibは、インターネットで広く公開されていることもあり、先端的な科学・技術に関する数値シミュレーションを行なう研究者の間で高い評価を受けるに至っている。また任意の桁数の精度で科学・技術に関する各種の数値計算が行なえることになり、これまでには数値計算が不可と思われていた問題の扱いや、あるいは実際的ではないと考えられていたアルゴリズムの実現を再考する必要も生じている。このような諸問題を、「高精度計算」の視点から多角的に論じることが本課題研究の目的で、種々の成果を得るに至った。圧縮性流体の衝撃波の問題から派生するTricomi方程式については、スペクトル法と多倍長数値計算の組み合わせにより、これまでには困難であった解の数値シミュレーションを行なって可視化し、幾つからの新たな問題提起を行なった。素粒子物理の解析から派生する多重積分の極限計算に多倍長数値計算を利用し、これまでは常識とされていた極限値が誤りであったことを指摘した。また、行列の固有値問題に対するhomotopy法の新たな実装を行ない、この数値計算手法の有効性を再発見した。高精度計算環境のGPGPUに基づく並列計算による高速処理の研究も行ない、限られたケースに関してではあるが、極めて高い高速化を実現した。平成23年度からの継続の点では、Tricomi方程式対するスペクトル法と多倍長数値計算の組み合わせによるアプローチに関しては境界条件の組合わせを増やして数値例の一層の蓄積を図った。

一部の数値計算の収束の様子は従来理論では十分に説明することが困難であり、新たな問題提起を行なうに至っている。また関連して、偏微分方程式の解の存在・非存在の数値計算からの検証に関し、限定的な場合には、先駆的な成果を挙げた。平成24年度の重点項目として挙げた光トモグラフィ-の数値計算では、拡散方程式を数理モデルとしているこれまでの設定の問題点を数値計算を通して指摘すると共に、ラドン変換を利用するアプローチの再評価を行なった。また理論面では、数値計算の安定性と丸め誤差との関連について精密な議論を行ない、安定性理論についての見直しとなる成果を理論と数値計算の両面から行なった。高速多倍長数値計算環境に対する期待とニーズは、インターネットで広く公開されている無限多倍長数値計算環境exflibのダウンロード回数の増加を見ても分るとおり、本課題研究申請時よりも大きくなっている。このため、先端的な科学・技術に関して高精度の数値計算を行なう研究者からの研究上のコンタクトも増えており、当初計画以上に本課題研究に関連する個別の課題が増えている。このため、事例研究の積み重ねが当初計画以上となっている。また、GPGPUを利用した計算環境の高速化も、限定されたケースではあるが、研究協力者として参画した大学院生が顕著な成果を挙げている。またhomotopy法による固有値問題の数値計算においては、従来アルゴリズムの検証に加えて新たなアルゴリズムの提案も行なわれた。以上を総合し、本課題研究の達成度は「概ね順調」と判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度までに得られた成果を発展的に継続することに加え、未来の医用技術一つと考えられる光トモグラフィ(DOT)の基礎方程式の高精度数値計算を行ない、多倍長数値計算環境のトモグラフィへの適用についての新たな知見の獲得を目指す。また平成24年度が研究最終年度であることから、本課題研究で得られた事例研究の蓄積を国際会議等によって世界に向けて広く周知を図り、我が国発の高速多倍長数値計算環境exflibの活用を世界に向けて発信する機会を増やしたい。
遺伝子変異の機能評価による家族性滲出性硝子体網膜症の多様性の解析

家族性滲出性硝子体網膜症は網膜の血管形成の異常を特徴とする遺伝性の眼疾患である。原因となる遺伝子とその異常の多様性によって、臨床像も多様である。これまで4つの遺伝子が知られているが、これは全症例の約4割を占めるにすぎない。我々は家族性滲出性硝子体網膜症の新規の原因遺伝子ZNF408を同定し、その機能評価を行った。新規にその関与が報告された遺伝子(ATOH7, KIF11)についてその臨床像を確立し、家族性滲出性硝子体網膜症の臨床像と遺伝子型の相関を明らかにした。家族性滲出性硝子体網膜症は遺伝的多様性が高い疾患である。既知の原因遺伝子として4種類の遺伝子があり、症例全体の50%を占めると考えられている。これらの遺伝子がコードする蛋白はWNTシグナルのリガンドー受容体の複合体を形成する。この複合体はWNTシグナルを介して網膜血管形成を制御する遺伝子の転写を促進する。遺伝子の異常は転写活性を低下させるが、家族性滲出性硝子体網膜症にみられる変異の多くはミスセンス置換であり、転写活性の低下度はさまざまである。また、遺伝子異常を機能的に中立なミスセンス置換と区別することは困難である。このため家族性滲出性硝子体網膜症の遺伝子診断では検出された変異を臨床像に対比して評価することが困難である。本研究の目的は家族性滲出性硝子体網膜症の原因となる遺伝子の機能異常とその臨床像の相関を明らかにすることである。これにより適切な遺伝カウンセリングが可能となり、治療方法の開発へ寄与することができる。本研究では家族性滲出性硝子体網膜症について、(1)日本人にみられた遺伝子異常をカタログ化する、(2)各変異による転写活性の低下度をレポーターアッセイによって評価し、遺伝子型と臨床像の相関を網羅的に解析する、(3)新規の原因遺伝子を同定することにより、家族性滲出性硝子体網膜症の原因の全体像を解明する、ことを推進する。今年度の実績の概要としては、(1)新たに6家系に遺伝子変異と思われるDNA変化を同定した。(2)4種類の遺伝子のうち3種類を標的として、レポーターアッセイに必要な遺伝子cDNAを導入した発現ベクターを確保した。(3)新規の原因遺伝子としてZNF408遺伝子を同定し、その日本人における遺伝子頻度を調査した。家族性滲出性硝子体網膜症の関連疾患である先天性網膜剥離の原因遺伝子であるATOH7の関与を検討した。(1)家族性滲出性硝子体網膜症の遺伝子変異の同定:新たに6家系(前年と合わせ12家系)に7の遺伝子変異を同定した。内訳はFZD4遺伝子4変異(既知3ミスセンス変異、新規1ナンセンス変異)、NDP遺伝子1変異(新規欠失変異)、LRP5遺伝子1変異(既知ミスセンス変異、ただし多型の可能性あり)、TSPAN12遺伝子1変異(新規ナンセンス変異)である。前年と合わせミスセンス変異のうち、新規3変異(FZD4遺伝子1、LRP5遺伝子2)及び既知1変異(FZD4遺伝子1)は、機能解析の標的として検討できる。(2)ルシフェラーゼレポーターアッセイ:既知ナンセンス変異(FZD4遺伝子W319*)により転写活性が消失することを確認し、過去の報告との整合性を確認した。既報の3遺伝子(FZD4, LRP5, NDP)にTSPAN12遺伝子を導入したプラスミドを加えると、転写活性が1.5倍に上昇することを明らかにした。各遺伝子導入プラスミドの変異作成のためのオリゴプローブを設計するためのプログラムを作成した。(3)家族性滲出性硝子体網膜症の関連遺伝子の検索:ATOH7遺伝子について、日本人での疾患頻度を調査した。この結果、重症の網膜剥離を呈する症例ではこの遺伝子変異がホモ接合性にみられ、他の症例ではヘテロ接合性に散見することが明らかとなった。(4)眼遺伝性疾患全般の解析の進捗:家族性小瞳孔の原因遺伝子GPR180の存在を明らかにし、海外4家系とともに日本人2家系の遺伝子変異を報告した。(1)家族性滲出性硝子体網膜症の遺伝子変異の同定:新たに4家系(前年度までと合わせて16家系)に4の遺伝子変異を同定した。16家系の内訳はFZD4遺伝子6変異(既知4ミスセンス変異、新規1ナンセンス変異、新規1挿入変異)、LRP5遺伝子1変異(既知ミスセンス変異、ただし多型の可能性あり)、TSPAN12遺伝子3変異(新規1ナンセンス変異、既知1ナンセンス変異、新規1挿入変異)、NDP遺伝子1変異(新規欠失変異)である。(2)家族性滲出性硝子体網膜症の新規の原因遺伝子ATOH7の頻度と臨床像を検討し、phenotype-genotypeの相関を明らかにし、論文として公表した(Ophthalmic Genet 2016)。(3)家族性滲出性硝子体網膜症の新規の原因遺伝子CTNNB1を同定し、その臨床像と病態生理について公表(投稿)中である。(4)家族性滲出性硝子体網膜症の新規の原因遺伝子KIF11の頻度と臨床像を検討し、その全体像を把握するために多数例で遺伝子変異の同定を継続している。一部の結果は学会にて報告した(ISGEDR meeting 2015, APRS meeting 2016)。(5)家族性

滲出性硝子体網膜症の鑑別診断の一つであるStickler症候群について、phenotype-genotypeの相関を検討した。主要な原因遺伝子であるCOL2A1について23家系40名について調査を行い、その全体像を公表した(Hum Genome Var 2016 in press)(6)家族性滲出性硝子体網膜症のWNTシグナル伝達に関する基礎研究:新規に同定した遺伝子変異を用いたルシフェラーゼレポーターアッセイについて遺伝子発現異常のレベルについて検討を継続している。家族性滲出性硝子体網膜症は網膜の血管形成の異常を特徴とする遺伝性の眼疾患である。原因となる遺伝子とその異常の多様性によって、臨床像も多様である。これまで4つの遺伝子が知られているが、これは全症例の約4割を占めるにすぎない。我々は家族性滲出性硝子体網膜症の新規の原因遺伝子ZNF408を同定し、その機能評価を行った。新規にその関与が報告された遺伝子(ATOH7, KIF11)についてその臨床像を確立し、家族性滲出性硝子体網膜症の臨床像と遺伝子型の相関を明らかにした。家族性滲出性硝子体網膜症の新規遺伝子の候補がみつかり、その解析に時間とコストを割いたため、レポーターアッセイの進捗が遅れている。実験室の立ち上げの際、プラスミドの増幅や配列確認(シークエンス)、ルシフェラーゼアッセイの測定値の変動などに予想より時間を要した。眼科学、網膜、遺伝性眼疾患レポーターアッセイには変更はない。我々が同定した変異を標的として、site-directed mutagenesisの手法により変異導入プラスミドを作成し、各変異のWNTシグナル転写活性の変化を明らかにする。現在、家族性滲出性硝子体網膜症の新規の原因遺伝子をexome解析の手法で探索している、この研究にも時間とコストを割く必要がある。(1)日本人にみられた遺伝子異常をカタログ化する、(2)各変異による転写活性の低下度をレポーターアッセイのよって評価し、遺伝子型と臨床像の相関を網羅的に解析する、(3)新規の原因遺伝子を同定することにより、家族性滲出性硝子体網膜症の原因の全体像を解明する、のうち(1)、(3)は計画通り進行した。(2)は今年度中に発現ベクターの配列確認と変異導入を計画したが、プラスミド抽出や配列確認(シークエンス)の条件設定に時間を要した。検体管理の費用が予想より少なくて済んだ。次年度は減額する予定であり、その分に補填したい。(1)日本人にみられた遺伝子異常をカタログ化する、(2)各変異による転写活性の低下度をレポーターアッセイのよって評価し、遺伝子型と臨床像の相関を網羅的に解析する、(3)新規の原因遺伝子を同定することにより、家族性滲出性硝子体網膜症の原因の全体像を解明する、のうち(1)は計画通り推進する。(2)は3遺伝子によるレポーターアッセイまで推進する。(3)については柔軟に対応する。検体管理費として実質的に増額して使用する予定である。
可視化技術によるナノ分子膜の動的特性の解明に関する研究

本研究は、磁気ディスク記憶装置やマイクロマシンなど微小機械要素の潤滑技術に必須である、数分子厚さの潤滑膜の動的特性を解明し、ナノトライボロジー技術の確立に関するものである。本研究では、ナノメートル膜厚の潤滑膜の動的な状態を、リアルタイムに画像として直接可視化する技術を確立し、これを用いて潤滑膜の動的特性を解明することを目的とする。特に、産業的にインパクトのある磁気ディスク上の潤滑分子膜の可視化をねらいとしている。本研究では、可視化の方法として最適なものを選択するために、光学的手法のうち汎用性に優れたブリュースター角を利用した方法の検討にリソースを集中し、重点的に研究を進めた。磁気ディスク面上の分子膜の可視化は,従来シリコン基板上の自己組織化膜など分子膜観測に用いられてきたブリュースター角顕微鏡およびエリプソメトリ顕微鏡では,十分なSN比が確保できず困難であることを理論的・実験的に示した。そこで、光学的に像の明暗を反転させ,差分処理をエリプソメトリ顕微鏡と組み合わせた新規な計測法を考案し、像のSN比を数倍程度向上させ、磁気ディスク上の1nmオーダの厚さの分子膜の可視化を可能とした。磁気デイスク装置の潤滑分子膜の膜厚は12nmであるので、本研究の結果は、実用領域の可視化技術の基礎を確立できたことを意味している。さらに、光源としてレーザ光源でなく白色光源を用いることによりさらに像のSN比を向上させ、1Åオーダの分子膜の直接可視化の可能性を示唆する結果を得ており、今後の本研究の展開が期待できる。さらに、開発した可視化技術を用いて、潤滑膜の流動現象を明らかにする。本年度は、極薄の潤滑膜の可視化技術の確立を試みた。本研究では、可視化の方法として最適なものを選択するために、次の2種類の新規な光学的手法を検討した。すなわち、(1)ブリュースター角を利用した方法、(2)表面プラスモン共鳴を利用した方法、を検討し,本年度は、これら2種の方法のうち、汎用性に優れたブリュースター角を利用した方法の検討にリソースを集中し、重点的に研究を進めるものとした。磁気ディスク面上の分子膜の可視化は従来のブリュースター角およびエリプソメトリ顕微鏡では,十分なSN比が確保できず困難であることを理論的・実験的に示した.そこで,光学的に像の明暗を反転させ,差分処理を組み合わせた新規な計測法を考案し,SN比を数倍程度向上させ,磁気ディスク上の1nmオーダの厚さの分子膜の可視化を可能とした.磁気ディスク装置の潤滑分子膜の膜厚は12nmであるので,実用的領域の可視化技術の基礎を確立できた.今後,光学系を改良し,1Åオーダの分子膜の直接可視化を試み,さらに流動特性の可視化を行う.本研究は、磁気ディスク記憶装置やマイクロマシンなど微小機械要素の潤滑技術に必須である、数分子厚さの潤滑膜の動的特性を解明し、ナノトライボロジー技術の確立に関するものである。

本研究では、可視化の方法として最適なものを選択するために、光学的手法のうち汎用性に優れたブリュースター角を利用した方法の検討にリソースを集中し、重点的に研究を進めた。磁気ディスク面上の分子膜の可視化は,従来シリコン基板上の自己組織化膜など分子膜観測に用いられてきたブリュースター角顕微鏡およびエリプソメトリ顕微鏡では、十分なSN比が確保できず困難であることを理論的・実験的に示した。そこで、光学的に像の明暗を反転させ、差分処理をエリプソメトリ顕微鏡と組み合わせた新規な計測法を考案し、像のSN比を数倍程度向上させ、磁気ディスク上の1nmオーダの厚さの分子膜の可視化を可能とした。磁気ディスク装置の潤滑分子膜の膜厚は12nmであるので、本研究の結果は、実用領域の可視化技術の基礎を確立できたことを意味している。さらに、光源としてレーザ光源でなく白色光源を用いることによりさらに像のSN比を向上させ、1Åオーダの分子膜の直接可視化の可能性を示唆する結果を得ており、今後の本研究の展開が期待できる。
バルク多結晶組織アーキテクチュアに向けた結晶成長技術開発と高効率太陽電池への応用

多結晶の融液成長過程における結晶方位や結晶粒界の形成機構と制御因子を結晶成長学の観点から明確にし、得られた知見に基づき、結晶方位・粒界性格分布を制御したバルク多結晶の成長技術の開発を行った。実際に、結晶欠陥を低減したSiバルク多結晶を実現し、太陽電池の変換効率の向上を示すことで、多結晶組織を制御することがマクロ特性の改善に有用であることを実証した多結晶の融液成長過程における結晶方位や結晶粒界の形成機構と制御因子を結晶成長学の観点から明確にし、得られた知見に基づき、結晶方位・粒界性格分布を制御したバルク多結晶の成長技術の開発を行った。実際に、結晶欠陥を低減したSiバルク多結晶を実現し、太陽電池の変換効率の向上を示すことで、多結晶組織を制御することがマクロ特性の改善に有用であることを実証した本年度は、シリコンバルク多結晶の融液成長における結晶方位・粒界構造制御因子解明のためのモデル結晶成長実験と、結晶評価装置の整備を行った。モデル結晶成長実験として、複数の単結晶を組み合わせ粒界構造を規定した複合種結晶を利用して、シリコンバルク多結晶を、フローティングゾーン成長、およびブリッジマン成長により成長した。得られた結晶を、成長方向に平行かつ、粒界に垂直に切断し、成長過程における粒界構造の変化を、X線回折法により高角度分解能での評価を行った。成長過程における粒界構造の変化と、種結晶の粒界構造との関係を検討し、粒界構造の制御因子の解明を試みるとともに、粒界構造が粒界の電気的特性に与える影響を調べた。結晶成長に関する知見として、ずれ角を内包する対応粒界は、成長とともにずれ角を減少させ、粒界周囲に亜粒界を形成することを見いだした。この亜粒界形成は、複数の粒界転位の合成により、結晶粒内に転位が放出される過程によることを、透過型電子顕微鏡観察から明らかにした。また、粒界構造の電気的特性と、粒界転位密度との相関を調べることにより、粒界転位が粒界の電気的特性の制御因子であることを見出した。また、pn接合を形成したバルク多結晶に順バイアスを印加した際の発光像を、高感度CCDカメラによりイメージングする装置を導入し、立ち上げを行った。この装置を利用すると、結晶粒内の電気で気に活性な粒界や、亜粒界では、発光強度が弱いため、黒いコントラストとして視覚化でき、粒界や亜粒界の空間分布を反映した画像を取得できる条件を見出した。複数のシリコン単結晶から構成される粒界構造を規定した複合種結晶を利用して、成長初期の多結晶組織が、成長条件や、種結晶の組織に依存して、結晶成長過程でどのように変化するかを系統的に調べた。高い角度分解能を有するX線回折法を用いて粒界構造の評価を行ったところ、粒界を挟んでロッキングカーブのピーク位置が変化する様子が観測された。これに、結晶成長過程において、微細な粒界構造変化生じ、粒界近傍の結晶方位が変化することを示している。この結晶方位の変化は、転位もしくは歪みに由来すると考えられるが、エッチピット観察により、多数の転位、さらには転位が集合した亜粒界の存在を確認した。さまざまな構造の種結晶に対して同様の評価を行った結果、結晶成長に伴う、粒界構造変化、転位・亜粒界発生の程度と方向は、粒界構造に強く依存していることがわかった。等方的な歪みを結晶外周に加えた際の、粒界近傍の{111}すべり面にはたらくせん断応力の方向と大きさを有限要素法により求め、実験結果と比較したところ、大きなせん断応力が予想される粒界構造において、大きな結晶変形(亜粒界発生)が見られ、両者に明確な相関が確認できた。同様に、すべり面上のせん断応力の方向と、結晶変形の方向にも相関が確認された。したがって、結晶成長過程での亜粒界発生の原因は、粒界近傍に働くせん断応力であるといえる。亜粒界は、微視的に見れば転位の集合体であり、光励起キャリアの再結合中心となる。太陽電池の高効率化に向けては、本研究で得られた知見に基づいて亜粒界発生を抑制可能な結晶成長技術の開発が必要である。太陽電池の主材料であるSiバルク多結晶を研究対象として、エッチピット観察による転位密度と、粒界構造や粒界形状との関係を詳細に検討した。形状がほぼ直線の粒界においては、粒界を挟んで対向する結晶粒の相対方位関係に依存して大きく変化し、また転位が片側の結晶粒に偏在する場合があることを見出した。また、転位密度は粒界形状にも依存し、粒界の曲率の増加に伴い転位密度が増加する傾向が見られた。これらの現象は、粒界近傍のすべり面にはたらくせん断応力の大きさにより説明できることを示した。更に、これまでの結晶成長学の観点から得られた知見に基づき、結晶成長の初期過程と成長過程の適切な制御により、結晶方位・粒界性格分布が制御された高品質Siバルク多結晶の成長を行った。得られた結晶をウェハー状に加工し、フォトルミネッセンスイメージングにより評価したところ、暗線部の少ない高品質な結晶であることが確認できた。また、リン拡散による不純物ゲッタリングを行ったところ、通常の多結晶と比較して少数キャリア拡散長の増加率が大きく、不純物のゲッタリングが効果的に行うことができることがわかった。

これは、不純物をピニングするような結晶欠陥が少ないことに起因し、多結晶組織の制御は、不純物を多く含む低コスト原料を利用した太陽電池に対しても有用であることが示唆された。更に、簡便なプロセスにより太陽電池を試作し特性評価を行ったところ、通常の多結晶のベースライン値と比較してエネルギー変換効率の絶対値で1%以上の増加が確認できた。以上により、バルク多結晶組織の制御によりデバイスのマクロ特性の改善が可能であるという本研究のコンセプトの実証例が得られた。
異物解毒機構における肝臓のトランスポーターの役割の解析

ラット胆管側膜上には、グルタチオンおよびグルクロン酸抱合体を含む種々有機アニオン系化合物の胆汁排泄に関与するcanalicular multispecific organic anion transporter (cMOAT)が発現している。我々は正常ラットとcMOAT機能を欠損する遺伝的変異ラットEisaihyperbilirubinemic rat( EHBR)における胆管側膜透過機構を測定し、比較することによりcMOATの基質特異性を明かとした。cMOATの基質特異性は、多剤耐性癌細胞膜上に高発現される。multidrug resistance associated protein (MRP)と類似していること、およびcMOATも一部多剤耐性に関与する結果が得られていることから、特に抗癌剤の輸送について検討を加えた。その結果、methotrexateおよびtopoisomerase阻害剤CPT-11およびそのactive metaboliteであるSN-38のカルボン酸型がcMOATの基質となること、およびSN-38グルクロン酸抱合体がcMOATの基質となることを示すことができた。これらの結果は、cMOAT/MRPを高発現する癌細胞が、これらの抗癌剤に対して耐性を有することを示唆する点で、極めて重要なものである。更に、cMOATのcDNAクローニングを完了していたが、その機能解析は未だなされていなかった。そこで、cMOATcDNAを哺乳類発現ベクターpCXN2にsubcloningし、NIH3T3細胞にtransfectした。G418存在下で得られた安定遺伝子導入株より膜ベシクルを調整した。膜ベシクルにおけるcMOAT基質2,4-dinitrophenyl-S-glutathione (DNP-SG)の輸送を測定したところ、ATP依存性が観察され、cMOAT機能が再現できた。本研究結果は、クローン化されたcMOATcDNA産物の機能を定量的に評価した初めての例であり、今後抗癌剤を含む種々薬物がcMOAT基質となるか否かを判断する上で重要な実験系が確立された。我々は正常ラットとcMOAT機能を欠損する遺伝的変異ラットEisaihyperbilirubinemic rat (EHBR)における胆管側膜透過機構を測定し、比較することによりcMOATの基質特異性を明かとした。cMOATの基質特異性は、多剤耐性癌細胞膜上に高発現されるmultidrug resistance associated protein (MRP)と類似していること、およびcMOATも一部多剤耐性に関与する結果が得られていることから、特に抗癌剤の輸送について検討を加えた。その結果、methotrexateおよびtopoisomerase阻害剤CPT-11およびそのactive metaboliteであるSN-38のカルボン酸型がcMOATの基質となること、およびSN-38のグルクロン酸抱合体がcMOATの基質となることを示すことができた。これらの結果は、cMOAT / MRPを高発現する癌細胞が、これらの抗癌剤に対して耐性を有することを示唆する点で、極めて重要なものである。G418存在下で得られた安定遺伝子導入株より膜ベシクルを調製した。膜ベシクルにおけるcMOAT基質2,4-dinitrophenyl-S-

glutathione (DNP-SG)の輸送を測定したところ、ATP依存性が観察され、cMOAT機能が再現できた。本研究結果は、クローン化されたcMOATcDNA産物の機能を定量的に評価した初めての例であり、今後抗癌剤を含む種々薬物がcMOAT基質となるか否かを判断する上で重要な実験系が確立された。
窒化シリコン系リング共振器によるオンチップ広帯域周波数もつれ光子対源の実現

複数の状態が古典論では説明できない相関を持つ「量子もつれ」は、特定の問題に対して古典計算より圧倒的に高速な量子計算において不可欠である。また近年,半導体技術で作製できる導波路によるオンチップ周波数もつれ光子対源が,コンパクトかつ安価なため着目されている.しかし,これまで研究されてきたシリコン導波路には,二光子吸収により光子対発生量が飽和するという問題があった.そこで本研究では,二光子吸収の影響が無視できるほど小さい窒化シリコン系材料を用いたリング共振器による,オンチップ広帯域周波数もつれ光子対源の実現を目指す.複数の状態が古典論では説明できない相関を持つ「量子もつれ」は、特定の問題に対して古典計算より圧倒的に高速な量子計算において不可欠である。また近年,半導体技術で作製できる導波路によるオンチップ周波数もつれ光子対源が,コンパクトかつ安価なため着目されている.しかし,これまで研究されてきたシリコン導波路には,二光子吸収により光子対発生量が飽和するという問題があった.そこで本研究では,二光子吸収の影響が無視できるほど小さい窒化シリコン系材料を用いたリング共振器による,オンチップ広帯域周波数もつれ光子対源の実現を目指す.
ワクチン抗原を分泌する組換えマレック病ウイルスを用いたワクモ防除法の開発

日本を含め多くの国々の養鶏場において、ワクモによる被害は深刻な問題となっている。ワクモ対策に貢献するため、殺虫剤に変わる新たな手法として、ワクモ防除用ワクチンの開発を目指して研究を行っている。これまでに複数のワクチン抗原候補を同定しており、その有用性を評価してきた。加えて、ワクチン接種時にかかる負担を軽減させるため、ワクチン抗原遺伝子を挿入したウイルスベクターの応用についても、組換えマレック病弱毒生ワクチンを用いて検討を行ってきた。本研究では、これまでに作製したワクチン抗原遺伝子挿入組換えマレック病弱毒生ワクチンの効果増大を目指し、従来型ワクチンに改良を加え、抗原分泌型の弱毒生ワクチンの作製とその効果検証を行うことを目的とした。本年度は、ワクチン抗原分泌型のマレック病弱毒生ワクチンゲノムの作製を行った。本研究では、マレック病ウイルス強毒株であるRB1B株のmeq遺伝子とワクチン抗原遺伝子を置換させたウイルスゲノムプラスミドを用いた。meq遺伝子はマレック病ウイルスの病態形成に必須であるため、ワクチン抗原遺伝子の挿入に伴い、meq遺伝子が欠損することとなり、マレック病ウイルスの病原性も欠失する。ワクチン抗原分泌型とするため、ウイルスゲノム中のワクチン抗原遺伝子上流に分泌シグナルを挿入し、改良型のマレック病弱毒生ワクチンゲノムプラスミドを作製した。さらに抗原の細胞外分泌時に宿主細胞への影響を低減させるため、ワクチン抗原のタンパク質機能を失活させる点変異をワクチン抗原遺伝子中に挿入した。以上より、ワクチン抗原分泌型の弱毒マレック病生ワクチンゲノムプラスミドが完成した。本研究計画では、今年度はワクチン抗原分泌型弱毒マレック病生ワクチンの作製を主に実施することとしていた。ワクチン抗原を分泌タンパク質として発現させるため、まずマレック病ウイルスの分泌タンパク質遺伝子の分泌シグナルをクローニングした。次にすでに作製してあるワクチン抗原遺伝子を挿入してあるマレック病弱毒生ワクチン株ゲノムに、En Passant Mutagenesis法により、ワクチン抗原遺伝子の上流に分泌シグナルを挿入した。得られたクローンのうち、ウイルスゲノムプラスミド中の目的の領域に分泌シグナル配列が挿入さているかとどうか、RFLP、PCR及び塩基配列解析により確認した。その結果、ワクチン抗原遺伝子上流に分泌シグナル配列が挿入されたクローンを複数得ることができた。続いて、ワクチン抗原遺伝子のタンパク質機能を失活させるための点変異をワクチン抗原遺伝子中にEn Passant Mutagenesis法により挿入した。得られたクローンについては、上記と同様にRFLP、PCR及び塩基配列解析により目的箇所への変異の挿入を確認し、複数のクローンを得ることに成功した。以上より、ワクチン抗原分泌型の弱毒マレック病生ワクチンゲノムプラスミドが完成し、目的とする組換えワクチンゲノムを得ることができた。今後の研究については、組換えウイルスゲノムプラスミドから組換えウイルスの再構成を行い、組換えウイルスの性状を解析した後、ワクチン効果の判定を実施する。まず、リン酸カルシウム法により組換えウイルスゲノムプラスミドを培養細胞に導入し、組換えウイルスを再構成させる。この際に従来型の組換えウイルス(細胞内発現型)についても同様に再構成させる。抗原分泌型および細胞内発現型の組換えウイルスは、in vitroにおける性状解析(ウイルス増殖能、抗原タンパク質の発現解析など)の後、鶏を用いた感染実験により、マレック病発症予防効果およびワクモに対するワクチン効果を解析する。まず、組換えウイルスを初生ひなに接種し、その後、マレック病ウイルス強毒株による攻撃を行う。経時的に血液を採取し、ウイルス増殖、サイトカイン産生、抗ワクモワクチン抗原に対する抗体産生を解析する。観察期間中は、鶏の死亡率および剖検により腫瘍発生率を観察し、マレック病に対する発症予防効果を確認する。観察終了時には血液を採取し、人工吸血装置を用いてワクモに対するワクチン効果の評価を行う。以上の試験について、細胞内発現型の組換えMDVと比較することで、抗原分泌型組換えMDVの有効性を明らかにする。

ワクチン抗原を分泌タンパク質として発現させるため、まずマレック病ウイルスの分泌タンパク質遺伝子の分泌シグナルをクローニングした。次にすでに作製してあるワクチン抗原遺伝子を挿入してあるマレック病弱毒生ワクチン株ゲノムに、En Passant Mutagenesis法により、ワクチン抗原遺伝子の上流に分泌シグナルを挿入した。得られたクローンのうち、ウイルスゲノムプラスミド中の目的の領域に分泌シグナル配列が挿入さているかとどうか、RFLP、PCR及び塩基配列解析により確認した。その結果、ワクチン抗原遺伝子上流に分泌シグナル配列が挿入されたクローンを複数得ることができた。続いて、ワクチン抗原遺伝子のタンパク質機能を失活させるための点変異をワクチン抗原遺伝子中にEn Passant Mutagenesis法により挿入した。得られたクローンについては、上記と同様にRFLP、PCR及び塩基配列解析により目的箇所への変異の挿入を確認し、複数のクローンを得ることに成功した。以上より、ワクチン抗原分泌型の弱毒マレック病生ワクチンゲノムプラスミドが完成し、目的とする組換えワクチンゲノムを得ることができた。今後の研究については、組換えウイルスゲノムプラスミドから組換えウイルスの再構成を行い、組換えウイルスの性状を解析した後、ワクチン効果の判定を実施する。まず、リン酸カルシウム法により組換えウイルスゲノムプラスミドを培養細胞に導入し、組換えウイルスを再構成させる。この際に従来型の組換えウイルス(細胞内発現型)についても同様に再構成させる。抗原分泌型および細胞内発現型の組換えウイルスは、in vitroにおける性状解析(ウイルス増殖能、抗原タンパク質の発現解析など)の後、鶏を用いた感染実験により、マレック病発症予防効果およびワクモに対するワクチン効果を解析する。まず、組換えウイルスを初生ひなに接種し、その後、マレック病ウイルス強毒株による攻撃を行う。経時的に血液を採取し、ウイルス増殖、サイトカイン産生、抗ワクモワクチン抗原に対する抗体産生を解析する。観察期間中は、鶏の死亡率および剖検により腫瘍発生率を観察し、マレック病に対する発症予防効果を確認する。観察終了時には血液を採取し、人工吸血装置を用いてワクモに対するワクチン効果の評価を行う。以上の試験について、細胞内発現型の組換えMDVと比較することで、抗原分泌型組換えMDVの有効性を明らかにする。
超電導マグネットを利用したダイヤモンド膜の高速気相合成

陰極と陽極とを直角に配置したアーク放電プラズマジェット発生装置によって水素アルゴンからなるプラズマを発生させ,それに周囲から原料のメタンガスを混入させてモリブデン基板上に吹き付けることによってダイヤモンドを合成する方法に磁場を重畳させることにより,プラズマ径を拡大して大面積にダイヤモンドを合成することを目的として,合成条件の検討を行った.まず,大面積に均質なダイヤモンドを合成するために酸素の添加効果について検討した.酸素はメタンとともにプラズマジェットの周囲から流入させ,そのメタンに対する流量比によって膜の品質と結晶性がどのように変化するかを検討した.その結果,酸素の添加量を増加させるとダイヤモンドの合成速度は減少するが品質は向上し,メタンの50%の酸素を添加するとダイヤモンドは合成されず,33%の酸素を流入させることにより,品質が良くかつ厚さの均質なダイヤモンドが60mum/h程度の合成速度で得られることがわかった.そして,この条件で20時間合成を行うことにより,表面粗さ100mum以下で,厚さ1.2mmのダイヤモンド薄板が得られた.これに磁場を加えてプラズマを拡大させるためには3T程度の強磁場が必要であり,そのためには超電導磁石が必要不可欠である.そして,高温のプラズマ近傍でそれを用いるためには,臨界温度の高い酸化物超電導体を用いることが望まれる.そこで,酸化物超電導体を用いてマグネットを作製することを考え,超電導薄膜気相合成装置の設計を行った.今後この装置の試作を行う予定である.陰極と陽極とを直角に配置したアーク放電プラズマジェット発生装置によって水素アルゴンからなるプラズマを発生させ,それに周囲から原料のメタンガスを混入させてモリブデン基板上に吹き付けることによってダイヤモンドを合成する方法に磁場を重畳させることにより,プラズマ径を拡大して大面積にダイヤモンドを合成することを目的として,合成条件の検討を行った.まず,大面積に均質なダイヤモンドを合成するために酸素の添加効果について検討した.酸素はメタンとともにプラズマジェットの周囲から流入させ,そのメタンに対する流量比によって膜の品質と結晶性がどのように変化するかを検討した.その結果,酸素の添加量を増加させるとダイヤモンドの合成速度は減少するが品質は向上し,メタンの50%の酸素を添加するとダイヤモンドは合成されず,33%の酸素を流入させることにより,品質が良くかつ厚さの均質なダイヤモンドが60mum/h程度の合成速度で得られることがわかった.そして,この条件で20時間合成を行うことにより,表面粗さ100mum以下で,厚さ1.2mmのダイヤモンド薄板が得られた.これに磁場を加えてプラズマを拡大させるためには3T程度の強磁場が必要であり,そのためには超電導磁石が必要不可欠である.そして,高温のプラズマ近傍でそれを用いるためには,臨界温度の高い酸化物超電導体を用いることが望まれる.そこで,酸化物超電導体を用いてマグネットを作製することを考え,超電導薄膜気相合成装置の設計を行った.今後この装置の試作を行う予定である.
リンパ行性転移の微細・分子機構解明と腫瘍リンパ管を標的とする新たな癌治療法の開発

1:大腸癌リンパ節転移における腫瘍細胞のCD44発現とリガンドであるヒアルロン酸との相互作用について解析した。ヌードマウス同所移植で、CD44強発現株であるLS174T、LS174T-NEOは90%のリンパ節転移形成率を示し、CD44無発現株であるLS174T-AS2(antisense CD44遺伝子導入株)、Colo320はリンパ節転移を形成しなかった。リンパ管免疫染色では、LS174T-NEOで高度リンパ管侵襲像が観察されたが、LS174T-AS2、Colo320ではほとんど認めなかった。LS174T、LS174T-NEOは正常リンパ節に対して著明な接着を認め、この接着はヒアルロニダーゼ処理で抑制された。一方LS174T-AS2は、リンパ節に対する接着性が有意に低下していた。2:ヒト大腸癌細胞株23種のin vivoでのリンパ節転移能を評価し、転移能に相関(逆相関)する遺伝子群をcDNA microarrayにより抽出することで、転移関連遺伝子群の検索と解析を行った。23種の大腸癌細胞株について、ヌードマウス同所移植でリンパ節転移能を検討したところ、KM12c 100.0%(7/7),CloneA 100.0%(9/9),HT29 94.4%(17/18)からSW1116 25.0%(2/8),DLD10.0%(0/13)まで種々の転移率を認めた。in vivoでのリンパ節転移率から、細胞株を高転移群、中間群、低転移群の3群に分け、各細胞株のcDNA microarray結果からリンパ節転移に強く相関(逆相関)する遺伝子として107遺伝子が抽出された。一部の候補遺伝子は、real-time RT-PCRで発現の差を確認し、更に大腸癌組織においても発現の差を確認したところ、satgeIIとstageIIIで有意に発現に差のある遺伝子が認められた。本研究では、大腸癌リンパ節転移における腫瘍細胞のCD44発現とそのリガンドであるヒアルロン酸との相互作用についてヌードマウス同所移植自然転移モデルを用いて解析した。大腸癌細胞株におけるリンパ管侵襲、リンパ節転移にはCD44の発現とそのリガンドであるヒアルロン酸との相互作用が重要であることが示唆された。大腸癌リンパ節転移における腫瘍細胞のCD44発現とそのリガンドであるヒアルロン酸との相互作用について、ヒト大腸癌細胞株LS174T、LS174T-NEO、LS174T-AS1,-AS2、Colo320、CloneAを用いて解析した。LS174T-AS1,-AS2はLS174Tにantisense CD44を組み込んだ発現ベクターを導入して樹立された細胞株、LS174T-NEOはコントロールとしてantisense CD44を含まない発現ベクターを遺伝子導入した細胞株である。マウス盲腸組織のリンパ管像を観察するために抗マウスVEGFR-3抗体を用いて、免疫染色を行った。CD44発現とリンパ節との接着性との関連性を検討する目的で正常リンパ節の凍結切片を用いてStamper-Woodruff assayを行った。ヌードマウス同所移植で、CD44強発現株であるLS174T、LS174T-NEOが90%にリンパ節転移を形成した(n=10)。CD44弱発現株であるLS174T-AS1、CloneAはそれぞれ40%、30%(いずれもn=10)のリンパ節転移形成率であった。

CD44発現がほぼ完全に抑制された細胞株あるいは無発現株であるLS174T-AS2、Colo320は、リンパ節転移を形成しなかった。さらに"リンパ管浸潤関連遺伝子群の同定"に向けて、リンパ行性転移微細動態の生体内リアルタイム解析を行った。GFP導入ヒト大腸癌細胞株VEGFR-3-GFPをtransgenic nude mouseに移植(dorsal skin-fold chamber法および同所移植法)し、生体蛍光顕微鏡システムを用いて、腫瘍リンパ管新生・リンパ管浸潤・リンパ節転移の初期像のリアルタイム観察を行ってきた。リンパ管浸潤関連遺伝子群を同定するために、上記のin vivoによる実験を、複数の大腸癌細胞株(LS174T, MIP101, CloneAなど)にて進めてきたが、リンパ節非転移株、高転移株についてmRNAを抽出、マイクロアレイによる発現解析を進め、両者で異なる発現様式を示す遺伝子群を明らかにした。これらの遺伝子のいくつかについて、RT-PCRあるいはin situ hybridization法による結果の再現性が得られた。DNAフラグメント解析システムGenePhor(Amersham)を併用することで、大腸癌細胞株のgenotypeの決定と、解析侯補遺伝子群の多型性をスクリーニングできた。2:ヒト大腸癌細胞株23種のin vivoでのリンパ節転移能を評価し、転移能に相関(逆相関)する遺伝子群をcDNA microarrayにより抽出することで、転移関連遺伝子群の検索と解析を行った。23種の大腸癌細胞株について、ヌードマウス同所移植でリンパ節転移能を検討したところ、KM12c100.0%(7/7),CloneA 100.0%(9/9),HT29 94.4%(17/18)からSW1116 25.0%(2/8),DLD1 0.0%(0/13)まで種々の転移率を認めた。in vivoでのリンパ節転移率と各細胞株のcDNA microarray結果からリンパ節転移に強く相関(逆相関)する遺伝子として107遺伝子が抽出された。一部の候補遺伝子は、real-time RT-PCRで発現を確認した。
こども同士の遊びが筋力，模倣行動に与える影響

本研究は,通常行われているセラピストとこどもとの1対1での理学療法に加え,移動能力が相対的に異なる児同士の組み合わせを作り,お互いに遊ぶ場を設定することで,相対的に移動能力の低い児側が模倣行動を通してより高い移動能力を発揮することができるかどうかを定量的に検討することを目的とした.本研究の結果より,対象児が模倣行動を通してより高い移動能力を発揮するとは言えない可能性が示された.この理由は,対象児の他人との関わりに個人差があったことや,対象児の人数が不足していたことが考えられた.しかし,模倣行動の前段階となる相手の行動観察に関しては有意に長い時間がかけられていたことが分かった.本研究は,通常行われているセラピストとの1対1での理学療法に加え,こども同士による遊びを通した運動を行うことにより,被験者であるダウン症児がモデルの行動に注目しその動作を模倣することで,身体活動量と模倣能力が向上するかどうかを定量的に検討することを目的とした.25年度の主な実施計画項目は,24年度に購入した3軸加速度計センサーを装着しての予備実験,被験者の選定,対象となる施設での研究の打ち合わせ,倫理委員会申請であった.これらの過程のうち,身体活動量の測定として3軸加速度計センサーを実際に装着しての予備実験を行った経過では,当初,児の両手と腰部にセンサーを固定する予定であったが,いずれもしっかり固定ができず,また児本人が取り外してしまう行為が相次いだため,3軸加速度計センサーでの動作解析は難しいと判断した.そこで,こども同士の遊びが身体活動量に与える影響をもっと簡単に,かつ定量的に測る目的のため,実際の粗大運動によって評価を行うよう計画を変更した.具体的には,対象となる児を歩行可能な児と,歩行不可能だが伝い歩きは可能な児の2群に分け,それぞれの群において110m移動時間2各高さの台を用意しておき,時間内に上れた台の高さの最高値3模倣行動評価表によって評価を行うものとして,研究計画を作成した.また,被験者の選定としては,療育センターに通所中の2歳から6歳のダウン症児とし,あらかじめ全対象者の運動・認知・言語機能評価を「新版K式発達評価」にて検者が実施し,各群の中でモデルに相応しい児を選定した.さらに,倫理委員会提出用の別紙研究計画書を作成し,実施施設の職員に対し説明を行った.現在,倫理委員会提出書類を作成中であり,承認後に対象となる児の保護者に向けた説明会を開く予定である.本研究は,通常行われているセラピストとこどもとの1対1での理学療法に加え,移動能力が相対的に異なる児同士の組み合わせを作り,お互いに遊ぶ場を設定することで,相対的に移動能力の低い児側が模倣行動を通してより高い移動能力を発揮することができるかどうかを定量的に検討することを目的とした.本研究の結果より,対象児が模倣行動を通してより高い移動能力を発揮するとは言えない可能性が示された.この理由は,対象児の他人との関わりに個人差があったことや,対象児の人数が不足していたことが考えられた.しかし,模倣行動の前段階となる相手の行動観察に関しては有意に長い時間がかけられていたことが分かった.本研究は,通常行われているセラピストとの1対1での理学療法に加え,こども同士による遊びを通した運動を行うことにより,被験者であるダウン症児がモデルの行動に注目しその動作を模倣することで,運動機能が向上する過程を定量的に検討することを目的とした.24年度の主な実施計画項目は,実験計画と被験者選定,研究の打ち合わせ,予備実験の実施と実験手順の見直し・修正,倫理委員会申請であった.これらの過程のうち,こども同士による遊びの設定については,対象となる児の認知機能や運動機能の多様性から実験としての統制がとりにくいことが挙げられ,こどもに似せたモデル人形の導入を検討した.しかし,児の症状や運動発達レベル,認知レベルが多様であった点が課題となり,さらには被験者に対し人形の動きがモデルとして妥当ではない可能性が考えられた.そこで,被験者自身の手足,または体にセンサーを着け,その動きがモニター上にスケルトンとして表示されるジースポート社製の三次元動作解析装置を使用することで,児に自分の動きを他者のような動きとして認知させて運動をしてもらい,そのときの運動量を定量的に解析する方法を考えた.これに伴い24年度は予備実験の前段階として,ジースポート社の3軸加速度計センサーを2個購入し,実験場面での具体的な使用方法を健常成人にて検討した.小児の理学療法の臨床場面では,セラピストが患児に対して粗大運動を教示する際,模倣を促しながら1対1の環境で行うことが多い.一方,療育センターなど,発達障害を呈するこどもが集団で過ごす場において,こども同士で遊ぶことによりお互いの模倣行動に基づいて運動量が増加し得る可能性があることが示唆されている.本研究は,通常行われているセラピストとこどもとの1対1での理学療法に加え,移動能力が相対的に異なる児同士の組み合わせを作り,お互いに遊ぶ場を設定することで,相対的に移動能力の低い児側が模倣行動を通してより高い移動能力を発揮することができるかどうかを定量的に検討することを目的とした.本研究の結果より,移動能力の低い児側が模倣行動を通してより高い移動能力を発揮することはできないことが示唆された.しかし,模倣行動の前段階となる相手の行動観察に関しては有意に長い時間がかけられていたことが分かった.

本人にとって新しい模倣を行う際には,必ず観察学習が必要であると先行研究で示されていることから,本研究を長期介入にて実施することにより,観察した相手の動作を模倣する段階まで到達することも可能と考えられた.現在,療育施設での障害児療育の必要性は広く認められ,またその効果も報告されている.児がお互いの運動の観察を通して模倣能力を向上させていく環境として,このような療育施設はとても適していると思われる.療育施設においてより有益的に児の粗大運動能力を促すため,今後は,被験者数を増やすとともに,模倣能力を引き出すための長期介入なども考慮しさらなる検討を重ねていく必要性が求められる.本研究ではメインとなる結果について有意差は認められなかったが,療育を受ける児の模倣行動を通した粗大運動機能について定量的に示した研究が国際的にも非常に少ない現状において,本研究は意義のある取り組みであったと考えられる.小児の理学療法25年度の計画では測定の開始を25年度末を目標としていたが,その時期から遅れてしまった理由は大きく2つあると考えられる.一つは,25年度に購入した3軸加速度計センサーを使用しての研究が難しくなった点である.3軸加速度センサーを,実際に児の両手足・腰部に着用した上で予備実験を行った際,成人を対象とした予備実験で行ったときとは異なり,児の体へのセンサーの取り付けがかなり不安定となり,また,児本人がセンサーを取り外してしまうという行為が相次いだ.その結果,3軸加速度計センサーを使用した研究計画の遂行は難しいと判断し,身体活動量を定量的に評価することにふさわしい指標を改めて考え直すこととした.二つ目に,被験者の選定において当初の対象人数が確保できなくなった点が挙げられる.当初,療育センターに通所中で,独歩が獲得されたダウン症児10名以上を対象としていたが,普通保育園との併用や家庭の事情などにより一時的に対象人数が減少してしまい,研究デザインとして成立しない状況が生じてしまった.療育センターの職員と相談の結果,26年度から,療育センターを利用する児の年齢や人数が大幅に変わるとの見通しだったため実際の測定を26年度に行うこととした.ただし,独歩可能なダウン症児10人の確保は難しいため,独歩は獲得されていないが物に伝って歩くことはできる児も対象に含めるよう計画を変更した.また,これらの動作を行っている児の様子は,動作を定量的に解析することができるカメラを使用して収録し,歩行時や段差昇降時の動作軌跡,または筋トルクなどを解析することも加えて検討している.これらの理由により,当初の計画より遅れが生じてしまったものと考える.24年度の実験計画として,こども同士の組み合わせによる遊びの設定を想定していたが,実験的統制の困難さから,モデル人形の導入を検討した.しかし,実際には対象となる児童デイサービスのダウン症児の症状,運動発達レベルが様々であったことから被験者間比較を行いにくい可能性が明らかになった.さらに,現時点における児の認知レベルが低かったため,研究内容を理解しモデルの動きを模倣するという課題に取り組める状態ではなかったことも分かった.また筋力に関しては,一般的に行われる筋の最大収縮の50%の負荷をかけての測定が難しいことから,代案として定量的指標には児の自発的な運動量の測定を行い,質的指標としては行動の変化を評価することで,目的に合った研究としての妥当性が得られると考えた.そこで課題の遂行方法について変更を加え,児に自分の動きを他人のような動きとして客観的に認知させた上で,自発的な運動量に変化があるかを検討する方法を考案した.