hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モンゴル人の乳製品多量摂取による口唇口蓋裂発現予防効果に関する研究

現在、口唇口蓋裂患者の母親220名、健常者の母親100名の調査を経て継続中である。6.本研究の成果の一部について、夏目長門(研究代表者)、新美照幸(研究協力者)、山田守正(研究協力者)が、インドで開催されたInternational Cleft Lip & Palate Foundationの学会にて本研究の成果を発表した。7.平成18年度は、8月16日より調査に赴く予定であるため、現地との準備を行った。モンゴル人の乳製品多量摂取による口唇口蓋裂発現予防効果に関する研究に関して,モンゴル国の国際調査で母親を対象とした妊娠中の食生活を始めとした生活習慣等に関するアンケート調査を行い,生活習慣と口唇口蓋裂発現との関係について調査した.対象は,モンゴル国立母子病院を受診した患者又は患者の母親で,口唇口蓋裂患児の母親97名(口唇口蓋裂群)と健常児の母親217名(コントロール群)とした.口唇口蓋裂群97例の裂型分類は,口唇裂36例,口唇口蓋裂47例,口蓋裂12例,裂型不明2例であった.調査方法は,母親自身が記入するアンケート方式を用い,調査項目は,妊娠中の食事(乳製品や緑黄色野菜の摂取等)や喫煙歴,飲酒歴等,生活習慣に関する内容とした.妊娠中に週に5回以上食べていた食品のなかで,「牛乳」と答えた母親は口唇口蓋裂群で61.9%,コントロール群で49.8%,「チーズ」と答えた母親は,口唇口蓋裂群で20.6%,コントロール群で%,「バター」は口唇口蓋裂群47.4%,コントロール群40.9%,「肉類」は口唇口蓋裂群94.9%,コントロール群96.8%,「卵」は口唇口蓋裂群27.8%,コントロール群21.2%であった.緑黄色野菜の摂取頻度では,「ほとんど毎日食べていた」と答えた母親は口唇口蓋裂群で47.4%,コントロール群で31.3%であった.一方,「ほとんど食べなかった」と答えた母親は,口唇口蓋裂群で19.6%,コントロール群で20.7%であった.野菜の嗜好においては,「好き」と答えた母親は口唇口蓋裂群で77.3%,コントロール群で79.3%,「嫌い」と答えた母親は口唇口蓋裂群で2.1%,コントロール群で0.5%であった.(1)2007年8月モンゴル国に赴き、口唇口蓋裂発生調査を行った。その結果、Arkhangai県2名、Bayan-Ulgii県1名、Bayankhongor県4名、Bulgan県1名、Govi-Altai県1名Orkhon県5名、Umnugovi県1名、Uvs県3名、Khovd県2名、Khentii県1名、僻地21名、Ulaanbaatar県2名の合計23名県確認した。(2)口唇・口蓋裂易発生系の実験モデルとして利用されているA/J系マウスを使用し、妊娠前からの乳製品の摂取が本症発生率に与える影響について調べ、乳製品による予防効果について検討した。A/J系マウスに妊娠2週間前より妊娠期間中を通してチーズ及びマウスの一般繁殖用飼料であるCA-1を自由摂取させ、チーズを摂取しないコントロール群と本症発生率を比較した。飼料はコントロール群にはCA-1のみ、実験群にはCA-1とチーズを与え、実験(1)では日本で製造、市販されているプロセスチーズを用い、実験(2)ではモンゴルで作られたチーズを用いた。妊娠18日目に、帝王切開にて母獣から胎仔を摘出し、実体顕微鏡下にて顔面、口腔の異常を検索した。その結果、コントロール群では、本症発生数は生存胎仔134例中11例(8.2%)となり、裂型別では口蓋裂6例(4.5%)、口唇口蓋裂5例(3.7%)であった。
中世イエメン社会へ流入する人々―新たなる社会秩序の創出と展開―

中世イスラーム世界においては、経済的政治的中心地に様々な人々が流入していたことが既に指摘されている。エジプトやシリアといった往時の中心より遠く離れたイエメンの状況を探る本研究では、関連するアラビア語史料を収集・読解し、他地域との共通性あるいは特殊性を見出すことを試みた。その結果、中世イエメンが対岸の東アフリカより多くの人々を受け入れ、社会における重要な要素として活用していたことを明らかにした。支配者層は東アフリカ由来の家内奴隷や宦官を積極的に活用し、彼らの中には支配体制の高位に登り詰める者も見られた。商人や知識人が行き来していたことも、見逃してはならない。一方で他地域出身者は限られていた。本研究は、ラスール朝下イエメンへ流入した人々と、彼らが権力構造ならびに社会秩序へ与えた影響について考察することで、中世イスラーム世界における人々の移動の歴史を「地方」史の視座より再検討することを目的としている。イスラーム世界の辺境に位置するイエメンに栄えた王朝に焦点をあて、そこで観察される外来の人々の諸相を中世イスラーム世界史の文脈に位置付ける。そのために、関連するアラビア語文献を網羅的に収集・分析し、史料上に頻繁に記録された人間集団の諸相を解明する。その結果、ラスール朝全体史の構築への寄与が可能となるど同時に、イエメンの他時代の王朝や中世イスラーム世界の他王朝に見られる人々の流入とその影響について相対的に分析することが可能となる。第一に、ラスール朝宮廷に仕えた奴隷身分と思しき人々ついて検討する。イエメン社会には古来、東アフリカより様々な人々が流入していた。彼らはアデン港税関において課税品として取り扱われ、奴隷としてラスール朝やイエメン社会へ至った。中には、宦官としてラスール朝の高位に登り詰める者も見られた。イスラーム世界の中心で培われた官僚制度や奴隷制度の受継や、外来からの流入者の受容の過程と結果を踏まえつつ、彼らの実態を明らかにする。第二に、軍事集団について検討する。ラスール朝下イエメンでは、東アフリカ出身者ではなく北方由来の人々が専ら軍事集団を形成した。彼らはラスール朝内外に存在し、ラスール朝の軍隊の主力であると同時に、政権運営にとっての不安要因でもあり続けた。そうした人々の実態について、イエメン山岳部族との関連に目を配りつつ、分析する。当初の計画に従って、ラスール朝関連史料を収集するとともに、それらの史料における外来の人間集団の記述を集めた。また、中世アフリカ史やインド洋交易史に関する研究書を収集し、長官的な視座よりイエメンにおける人間集団の流入を分析できるようにつとめた。その結果、ラスール朝下に特に東アフリカより流入した奴隷身分と思しき人々の特徴が明らかにされつつある。一方で軍事集団に関する検討が、最終年度の課題として残されている。昨年度に引き続き、中世イエメン史に関連するアラビア語史料や先行研究の収集、それらの分析に、注力した。中世イエメンにおいて著された年代記や人名録に目を通し、外部より到来したと思しき人々の記述を集め、彼らを著す単語がそれぞれどのような意図をもって用いられたものか、検討を重ねた。その結果、中世イエメンへ流入した奴隷には多くの東アフリカ出身者が含まれており、なかには宦官として支配者層に仕え、高位に登り詰める者もいたことを示した。また、他の中世イスラーム世界に見られるようなスラヴ人などの北方由来の奴隷がイエメンではほとんど確認されないことを明らかにした。さらには、他地域ではもっぱら奴隷を意味する語が中世イエメン史料では自由人を指す傾向に見られるなど、史料における用語の用いられ方についても、新たな指摘を行った。この研究成果については、2017年3月に刊行した書籍のうちの一章に反映されている。あわせて、中世イエメン史料において東アフリカに関する記述がどのように含まれているかという点から、当該研究課題について史料にもとづいた考察を加えた。東アフリカからイエメンへ流入した人々のうちには、奴隷の他にも知識人や亡命者が見られた。なかにはイエメンの知識人層と婚姻を重ね、東アフリカ出身者としてのアイデンティティーをその名前のなかに残しつつも、ひとつの家系を成立させる者も見られた。この研究成果については、2017年3月に論文として刊行した。上記の通り、軍事集団に関する検討が今後の課題である。特にラスール朝下イエメンにおいては北方由来の人々が集団を形成して軍事活動を行っていたことから、彼らとイエメン出自の人々、そして東アフリカ出身の人々の関わりに着目しつつ、具体的な状況を明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。中世イスラーム世界史28年度が最終年度であるため、記入しない。
合成金属触媒の創出に基づく効率的レドックス系の構築

導電性材料として注目を浴びている共役系高分子ポリアニリンの可逆的レドックス特性に基づいた、合成金属触媒システムが構築できた。効率的な電子伝達系により、酸化反応における有用な合成手法が開発された。酸素雰囲気下、触媒量のポリアニリンを存在させて、ベンジルアミンの酸化反応を行ったところ、脱水素酸化が触媒的に進行し、対応する酸化生成物であるイミンが良好な収率で得られた。この結果により、ポリアニリンが合成金属触媒として機能することが明らかになった。ジフェニルメチルアミンも同様に酸化された。さらに、ポリアニリンに対する置換基導入やドーピングは、その構造、電子状態に変化をもたらし、触媒酸化能力に大きな影響を与えることが見いだされた。ポリアニリンのレドックス過程を、紫外-可視吸収スペクトルで解明した。ポリアニリンの酸化体に基づく吸収は、窒素雰囲気下、ベンジルアミンで処理したところ消失し、還元体に変換することが示唆された。この系に酸素を吹き込めば、再び酸化体に相当する吸収が現われ、ポリアニリンがレドックスサイクルを形成することが判明した。ポリアニリンによる酸化反応の適用範囲を明らかにする目的で、他の基質についても検討した。アミノ酸である2-フェニルグリシン誘導体を、酸素雰囲気下、ポリアニリンで同様に酸化したところ、脱水素酸化とともに脱炭酸反応が起こり、ベンジルアミンの酸化で生成したイミンが得られた。カルボキシル基がまず一電子酸化され、脱炭酸反応でベンジルラジカルが生成し、さらに一電子酸化されることで反応経路は説明される。以上の如く、共役系高分子ポリアニリンは酸化反応において、合成金属触媒として有用であることが明らかとなり、概念的に新規な触媒システムが確立できたと考えられる。
ターゲット捕獲運動における、運動系神経回路動作様式の解明

動物の生存には、餌(ターゲット)を見つけて捕獲するという行動が必須である。本研究では、シンプルな脊椎動物であるゼブラフィッシュ幼魚を用い、餌捕獲運動を司る神経回路の解析を行う。特に、餌捕獲運動の第一フェーズをなす、対餌定位運動(視認識したターゲットに対して体を定位させる運動)の神経基盤の解明を目指す。イメージング、光遺伝学、行動解析を駆使して、以下の3つの課題に答えることを目標とする。1.脳内のどの神経細胞群が、対餌定位ターン運動に関わっているのか?2.ターン運動の強弱は、神経回路内ではどのように表現されているのか?3.対餌ターン運動に関わる神経細胞群の活動は、この運動に特異的なのか?それとも、ターン運動全般に活動するのか?上記の課題に答えるための第一歩として、リアルタイム画像処理によって、ゼブラフィッシュ仔魚の位置を捉え、適切なタイミングで餌となる動物性プランクトンを模した映像を提示する実験系を構築した。この実験系によって、ゼブラフィッシュの定位運動を誘発させられることが確認された。しかしながら、当実験系においてゼブラフィッシュは定位運動だけでなく自発的なターン運動も行いうるため、これら二つの運動を判別する基準を現在検討している。また、上記課題とは別に、共同研究として、コウモリの餌追跡運動における戦術性を探っている。餌となる飛翔昆虫とコウモリとの実際の相互作用を元にして、コウモリの餌追跡運動を仮想空間上で再現することに成功した。コンピューターディスプレイによる疑似餌提示により、幼魚にターン運動を誘発する系を立ち上げることはできた。このことは研究の大きな第一歩だが、誘発されたターン運動と、自発的なターン運動を判別することが難しく、その先のカルシウムイメージング実験へ進めるには、よりいっそう、系を洗練させる必要が生じている。このため、当初予定していた、カルシウムイメージング実験をまだ開始することができておらず、当初の計画に比べて遅れている。定位運動によるターン運動と、自発的なターン運動を区別することができる基準の同定に全力をあげて取り組む。それを達成した上で、平成29年度に取り組むつもりであった、2光子顕微鏡によるカルシウムイメージングを開始し、対餌定位ターン運動に強く関与する神経細胞群を同定する課題に取り組んでいく。
簡易位置センサ・位置センサレス駆動制御用磁気支持形リニア同期モータの状態推定方法

初年度は、磁気浮上による運動の3自由度安定化制御の実現に注力し、ファジイ論理を応用し磁気浮上の非線形性を考慮した比較的広い範囲の磁気ギャップの変動を吸収できる制御方式の研究と実証を行った。しかし、この試験装置に二次元リニアドライブを実装し、本来の目的である位置測定が悪い条件のもとで位置情報を推定しリニアドライブのフィードバック制御に用いる実験を、推定性能を正しく評価するためのモニタ用位置情報の精度良い位置測定は困難だった。2年度目は、上記の一次元リニア同期モータ試験装置の、良質な位置情報の直接フィードバック基本的なフィードバック制御実験を行った。その中で、通常の位置決め実験に加え、柔軟な運動制御として機械的インピーダンスの制御実験も行った。最終年度は、当初検討の中心に据えた磁気支持ではなく、より厳密に位置制御の性能評価をするためリニアベアリング支持のリニア同期モータを供試機とし、汎用ビデオカメラからの信号に基づく位置の検出と、状態量の推定およびそれらを用いた状態フィードバック実験を3年間の研究の集大成として行った。汎用カメラを用いたリニア同期モータ位置制御実験を通じ、提案する無駄時間補償機能を持つオブザーバが正しく機能することを検証した。実装上の問題から、理論で予期しなかった3つめのサンプル周期が実験系に存在し悪影響を及ぼしていることがわかった。この点を解消するため、本成果の自然な延長上に、トリプルサンプルレートの状態推定を定式化することを今後の課題として進める必要がある。本年度は、制御そのものの詳細検討よりも、新しいリニアモータの構成を試行錯誤的に考案する作業に重点を置いた。すなわち、生体機構の模擬などを想定し、希土類永久磁石を組み合わせて比較的大きな推力を得ながら軽量化と推力脈動の軽減のために空心構造でモータを構成するリニアモータの概念設計を行い、その支持、および位置検知部の取り付け手段などハードウェア上の工夫について考察を行った。一方、当初想定したギャップ変動を伴う場合の実験を可能とする磁気浮上システムについて、3つの電磁石を組み合わせて三自由度の姿勢制御が可能な磁気浮上体を用いて、磁気浮上安定化および姿勢、運動制御に関して実験的検討を並行して進めた。この結果、浮上制御の安定性を保ったまま意識的に浮上ギャップを比較的大きく変動させることの出来る制御系設計に関する有益な知見を得た。さらに、研究目的の中心となる粗い位置情報しか得られない簡易形の位置センサを用いリニア同期モータの状態に関する信号を精度良く得る方法については、理論的討を中心に進めた。すなわち、デュアルレート・サンプル・オブザーバを用いたリニア同期モータ駆動における位置情報、速度情報の推定の特性を、動的な挙動のシミュレーションを通じて評価した。一周期十数パルス以上得られる位置センサをもつ構成で、駆動方向にあまり大きな外乱力が無い使用環境では、低速までの位置制御を含む駆動が、提唱したオブザーバを用いる方法のみで行える。一方、一周期にホール素子を3つだけ配するような非常に簡単な位置検知の方法では、低速駆動部に細かな位置情報を得る付随的な位置検知の手段が必要となる。そして、粗い位置信号からの推定情報とこの付加的な位置検知のつなぎ部分には、制御に用いる信号が不連続になることを回避するために工夫を要することを確認し、その方法論をまとめた。本申請研究における、簡易形位置センサとは、粗い位置情報しか得られないセンサを意味する。具体的には(1)安価なリニアエンコーダ(2)ホールセンサを少数電機子に取り付けることによるエンコーダの代替位置検出システム(3)スロット数の可動子検出コイルと積算誤差リセットのためのホールセンサによる検知、などを意味している。平成19年度には、適用対象として限定したリニア同期アクチュエータの設計、試作を行い、まずは十分な精度を持つ得リニアコーダからの情報をもとに基本的駆動試験を行った。そして、センサをどこに取り付けるとシステム構成上有利か、という問題を基本的に検討した。すなわち、小型、高推力の新構造の永久磁石形リニア同期モータを主たる適用対象とし、リニアモータの位置制御よび実験検知の研究を行い、今後デュアルサンプルオブザーバ理論に基づく位置推定実験を行うための基礎を固めた。

一方、コンピュータビジョンの応用については、当初予定よりも遂行が遅れ、実質的な研究、実験のための作業は進んでいないが、基礎的な背景技術の調査と、実験にむけた機材の調達を行った。最終年度は、当初検討の中心に据えた磁気支持ではなく、より厳密に位置制御の性能評価をするためリニアベアリング支持のリニア同期モータを供試機とし、汎用ビデオカメラからの信号に基づく位置の検出と、状態量の推定およびそれらを用いた状態フィードバック実験を3年間の研究の集大成として行った。汎用ビデオカメラはサンプリングレートが低く、画像処理によるむだ時間が位置信号に挿入されることで位相余裕を食いつぶす。サンプリングレート不足の問題に対し有効なデュアルサンプリングレートオブザーバを用いて、1秒間にわずか30コマという画像情報の時間的粗さに起因する位置情報の欠落を、モータの電流電圧情報と、制御対象のモデルに関する知識に基づき推定し補うことにした。そして、このオブザーバを、画像処理に伴うむだ時間に対応すべく、無駄時間相当のサンプル周期ごとの状態量を推定器内部のバッファに格納し利用する、あるいは推定対象の漸近安定性を仮定できる場合は、状態フィードバック制御系に直接出力するためのモデル情報による状態量計算値と、無駄時間のために遅れて、推定値出力後に初めて取得可能な位置情報を用い、状態量計算値を補正し持続的推定を可能とするためのオブザーバ内部で用いる推定値と、2種類の状態推定量を明示的に区別する状態推定の理論と設計法を導出し、拡張した。本理論的成果は全く新しいものため、今後対外発表に努めその有用性を訴えたい。汎用カメラを用いたリニア同期モータ位置制御実験を通じ、提案する無駄時間補償機能を持つオブザーバが正しく機能することを検証した。ただし、実装上の問題から、理論で予期しなかった3つめのサンプル周期が実験系に存在し悪影響を及ぼしていることがわかった。この点を解消するため、本成果の自然な延長上に、トリプルサンプルレートの状態推定を定式化することを今後の課題として進める必要がある。
タンパク質リン酸化修飾を介した光屈性制御機構の解明

植物が青色光によって成長方向を変化させる光屈性の分子メカニズムはこれまでの多くの研究がなされており、そこに関与するシグナル伝達因子も多数発見されている。しかしながら未だ、光屈性誘導に働くフォトトロピン青色光受容体がどのような生化学的反応によりシグナル伝達を行い、光屈性を誘導するのか、その全体像は明らかになっていない。本研究はこれまで応募者らが同定してきた光屈性シグナル伝達因子のタンパク質のリン酸化修飾の有無、リン酸化修飾のフォトトロピン及び青色光照射依存性、さらにリン酸化修飾を可能とする分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。光受容体フォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子RPT2はphot1の光感受性調節に働くことがこれまで明らかになっていたが、これがphot1 LOV1ドメインを介して、phot1 kinase活性の抑制を誘導することを2018年度明らかにした。本研究成果は2019年3月日本植物生理学会で口頭発表された。また論文としてまとめ、投稿した。現在審査後の改訂版作成を行っている。同じくフォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子NPH3のリン酸化状態による光屈性調節については、NPH3リン酸化部位を同定し、アミノ酸置換による機能解析を進めた。その結果、予想に反してNPH3リン酸化調節は光屈性誘導に必須ではなく、photの光寛容システムとして働くことが示された。本研究成果をまとめ、現在論文投稿準備中である。またイギリスの研究者との協同研究により、緑化芽生えにおけるNPH3リン酸化調節の意義について明らかにし、論文発表を行ったフォトトロピンの自己リン酸化とNPH3脱リン酸化反応が、光屈性誘導においてどのような役割を演じているのか更に理解することによって、光屈性誘導のトリッガー機構が理解できるものと考えられる。計画のうち、光受容体フォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子RPT2及びNPH3の解析は順調に進んだ。RPT2はphot1の光感受性調節に働くことがこれまで明らかになっていたが、これがphot1 LOV1ドメインを介して、phot1 kinase活性の抑制を誘導することを2018年度明らかにした。本研究成果を論文としてまとめ、投稿し、現在審査後の改訂版作成を行っている最中である。NPH3のリン酸化状態による光屈性調節については、NPH3リン酸化部位を同定し、アミノ酸置換による機能解析を進めた。またイギリスの研究者との協同研究により、緑化芽生えにおけるNPH3リン酸化調節の意義について明らかにし、論文発表を行った。計画に含まれていたオーキシン輸送調節に関与するタンパク質群のリン酸化解析については、上記のシグナル伝達因子の研究進展による注力により、遅れがでている。今後、RPT2によるphot1タンパク質キナーゼ活性調節及びNPH3リン酸化による光屈性調節のあり方についての、それぞれの研究成果を論文としてまとめ、成果発表を目指す。研究の次の展開として、NPH3のリン酸化と細胞内局在調節が光屈性の光寛容に働くという仮説を検証するため、NPH3の細胞膜局在が失われる変異体、脂質修飾によって細胞膜からはずれない変異体を作成し、これらの細胞内局在調節が失われたNPH3の光屈性における機能を調べ、そのリン酸化の意義と細胞内局在調節の役割について検討する。また黄化芽生えを用いて、リン酸化プロテオーム解析を行う。野生型、光屈性異常変異体における青色光照射ありなしでの芽生え内でのタンパク質リン酸化解析を網羅的に進めることによって、光屈性シグナリング依存的にリン酸化調節をうけるタンパク質を同定する。現在協同研究者とサンプル調整及び輸送について検討中である。植物が青色光によって成長方向を変化させる光屈性の分子メカニズムはこれまで多くの研究がなされおり、そこに関与するシグナル伝達因子も多数発見されている。しかしながら未だ、光屈性誘導に働くフォトトロピン青色光受容体がどのような生化学的反応によりシグナル伝達を行い光屈性を誘導するのか、その全体像は明らかになっていない。本研究はこれまで研究代表者らが同定してきた光屈性シグナル伝達因子のタンパク質のリン酸化修飾の有無、リン酸化修飾のフォトトロピン及び青色光照射依存性、さらにリン酸化修飾を可能とする分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。光屈性シグナル伝達因子NPH3のリン酸化修飾の意義を明らかにするため、7つのリン酸化セリン残基をアラニンもしくはグルタミン酸に置換した変異体を作成した。アラニン置換した変異体はnph3変異体の表現型をほぼ完全に相補した。この結果は、NPH3のリン酸化修飾は光屈性におけるNPH3の機能には不必要であることを示唆した。一方、グルタミン酸置換した変異体は、弱光誘導の光屈性を相補したが、強光誘導の光屈性は相補しなかった。これらの結果はNPH3のリン酸化修飾が光屈性シグナルのON/OFFに関与するのではなく、光感受性調節に働く分子機構であることが示唆された。その他の分子として、光屈性シグナリング下流で働くRPT2及びNPH4/ARF7がリン酸化修飾を起こしている可能性を明らかにした。しかしこれらの修飾は、青色光やphot1に依存せずにおきている修飾であることが分かり、光屈性反応のトリッガーとして働くわけではないことが示唆された。

Aux/IAA17及びTIR1においてもリン酸化修飾の可能性を検討したが、少なくともphostagを用いたウエスタンブロット解析ではその修飾は検出されなかった。NPH3リン酸化修飾の意義、及びphot1自己リン酸化におけるRPT2の役割については解析が当初の予定よりも進んでいる。一方、二次元電気泳動装置を用いた詳細なリン酸化解析については、未だ実験系が確立できておらず、条件検討が必要である。現在はphostag電気泳動法によって、研究の遅れを回避できており、全体としてはおおむね順調に進展していると言える。植物が青色光によって成長方向を変化させる光屈性の分子メカニズムはこれまでの多くの研究がなされており、そこに関与するシグナル伝達因子も多数発見されている。しかしながら未だ、光屈性誘導に働くフォトトロピン青色光受容体がどのような生化学的反応によりシグナル伝達を行い、光屈性を誘導するのか、その全体像は明らかになっていない。本研究はこれまで応募者らが同定してきた光屈性シグナル伝達因子のタンパク質のリン酸化修飾の有無、リン酸化修飾のフォトトロピン及び青色光照射依存性、さらにリン酸化修飾を可能とする分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。光受容体フォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子RPT2はphot1の光感受性調節に働くことがこれまで明らかになっていたが、これがphot1 LOV1ドメインを介して、phot1 kinase活性の抑制を誘導することを2018年度明らかにした。本研究成果は2019年3月日本植物生理学会で口頭発表された。また論文としてまとめ、投稿した。現在審査後の改訂版作成を行っている。同じくフォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子NPH3のリン酸化状態による光屈性調節については、NPH3リン酸化部位を同定し、アミノ酸置換による機能解析を進めた。その結果、予想に反してNPH3リン酸化調節は光屈性誘導に必須ではなく、photの光寛容システムとして働くことが示された。本研究成果をまとめ、現在論文投稿準備中である。またイギリスの研究者との協同研究により、緑化芽生えにおけるNPH3リン酸化調節の意義について明らかにし、論文発表を行ったフォトトロピンの自己リン酸化とNPH3脱リン酸化反応が、光屈性誘導においてどのような役割を演じているのか更に理解することによって、光屈性誘導のトリッガー機構が理解できるものと考えられる。計画のうち、光受容体フォトトロピンと結合して働くシグナル伝達因子RPT2及びNPH3の解析は順調に進んだ。RPT2はphot1の光感受性調節に働くことがこれまで明らかになっていたが、これがphot1 LOV1ドメインを介して、phot1 kinase活性の抑制を誘導することを2018年度明らかにした。本研究成果を論文としてまとめ、投稿し、現在審査後の改訂版作成を行っている最中である。NPH3のリン酸化状態による光屈性調節については、NPH3リン酸化部位を同定し、アミノ酸置換による機能解析を進めた。
日本列島を形成した弧－海溝系の進化：砕屑性ジルコン年代の時空分布から

国内古中生界の砕屑性ジルコン年代と世界の火成岩の年代(文献調査)から、後背地と日本列島形成過程を解明した。結果は次の通り。中部古生界はどれも中新原生代ジルコンをもつ多峰型年代分布をなし、後背地はゴンドワナ大陸と解釈された。ペルム系はほぼペルム紀ジルコンのみを含み,大陸から分離した島弧環境を示唆する。その後の、上部ペルム系中部ジュラ系は原生代ジルコンを含み、ペルム紀島弧の北東アジアへの癒合を示唆する。東北日本の下部白亜系は,古原生代のジルコンに乏しく韓半島の火成活動静穏期(158-110 Ma)のジルコンを多く含むため、日本の太平洋側の地質体は南下して南中国沿岸へ移動したと見られる。平成25年度は,富山大学においてジルコンのカソードルミネッセンス(CL)像の迅速な撮影を可能とした。富山大学に既設の電子線マイクロアナライザを用い,高画質のCL像を5分強で撮影するための最適条件を求めた。また,東北日本の南部北上帯,根田茂帯,及び北部北上帯と,西南日本の浅海成古生界中生界(飛騨外縁帯,舞鶴帯)及び白亜紀より古い付加体(蓮華帯,周防帯,秋吉帯,超丹波帯,丹波ー美濃帯,南部秩父帯)の試料を採取し,砕屑性ジルコン年代分布のデータベースを作成した。主要な成果として,南部北上帯に分布するオルドビス紀前期白亜紀の3.5億年分の地層の積み重なりから,砂岩24試料を満遍なく採取し,中に含まれる砕屑性ジルコンの年代分布より後背地の変化を推定した。その結果,以下の明瞭な変化が見られた。(1)オルドビス紀前期石炭紀(4.5億3.3億年前)の砂岩は,20億5億年前の砕屑性ジルコンを満遍なく含み,当時南半球に位置したゴンドワナ大陸の北東縁で堆積したと解釈した。(2)後期石炭紀前期ジュラ紀(3.3億1.8億年前)の砂岩は,堆積年代付近の砕屑性ジルコンのみを含み,大陸から離れた海洋性島弧で堆積したと解釈した。(3)中期ジュラ紀前期白亜紀(1.8億1億年前)の砂岩は,堆積年代付近と20億年前頃の砕屑性ジルコンを含み,北中国地塊から砕屑物が供給される場で堆積したと解釈した。以上より,南部北上帯の地層を堆積させた南部北上古陸は,ゴンドワナ大陸北東縁で誕生し,そこから分裂して海洋性島弧として挙動した後に,北中国地塊へ接合したものと考えた。日本の他地域の砂岩についても,南部北上帯の標準層序と比較することで,後背地を考察しつつある。研究の成果は,福井県立恐竜博物館紀要等に掲載した論文4編と,地球惑星科学連合大会及び日本地質学会での計11件の発表により報告した。平成26年度は,西南日本外帯の秩父累帯及び四万十帯を主要な研究対象とし,浅海成古生界中生界及びペルム紀白亜紀付加体の試料に含まれる砕屑性ジルコン年代分布のデータベースを作成した。具体的内容は,以下の通り要約される。ペルム三畳系砂岩は,概ね堆積年代付近に単一のピークをもつ年代分布を呈し,先カンブリア時代の岩石が広く分布する大陸域から離れた,島弧的環境で堆積したものと考えられた。ただ,例外的に北部秩父帯沢谷ユニット(新改層)の付加体砂岩は,堆積年代付近,約500 Ma,及び約1000 Maにピークをもつ年代分布を呈し,500 Ma,1000 Maの火成岩類が卓越するハンカ地塊との近縁性を示唆した。ジュラ系砂岩は,堆積年代付近と古原生代にピークをもつ年代分布を呈し,古原生代の火成・変成岩類が卓越する北中国地塊との近縁性を示唆した。下部白亜系(130120 Ma)砂岩は,いずれもジュラ紀前期白亜紀ジルコンを多く含み,同時代の火成岩類が広く分布する浙江省広東省を後背地にしたと見られた。従来から,これら下部白亜系は華南地方と共通する領石型植物化石群を産することが知られており,本研究はその知見と調和した。なお,北陸地方の同時代層である福井県の手取層群(120 Ma)は,ジュラ系砂岩と同様の砕屑性ジルコン年代分布を示し,北中国地塊を後背地にしたと解釈された。上部白亜系(8065 Ma)砂岩は,いずれも1堆積年代付近のピークが卓越し,2古原生代ジルコンを含み,3韓国の火成活動静穏期(158110 Ma)のジルコンを含まないことから,韓国に近い火成弧の前縁で堆積したものと考えられる。以上より,西南日本外帯の地質体は,ジュラ前期白亜紀にアジア大陸に対して相対的に南下した後,アジア大陸及び北陸地方に対して相対的に北上し,ほぼ現位置に至ったものと考えられる。「日本列島はどの大陸・島弧の縁辺域で進化してきたか」という問題を解くために,古中生界の後背地解析を行った。具体的には1日本各地の古中生界の砕屑性ジルコン年代分布データの収集・解析,2世界の火成岩ジルコン年代のコンパイル,及び3先行研究のレビューを行った。結果は以下の通り。

シルル下部石炭系は,飛騨外縁帯・蓮華帯・南部北上帯・黒瀬川帯に認められ,いずれも1500&#8211;750 Ma(Maは百万年前)のジルコンを含む多峰型年代分布をなす。これらの後背地は,新原生代火成岩類を多産するゴンドワナ大陸北東縁とみられる。ペルム系は,いずれも堆積時付近のジルコンからなる単峰型年代分布をなし,大陸から離れた島弧での堆積を示す。いずれの地帯でも,時代とともに島弧から大陸縁への変化を示すが,変化の様子は場所により異なる。飛騨外縁帯では三畳紀中葉に島弧→中国東北部(500 Ma・1000 Maの火成岩を多産),周防帯・秋吉帯・黒瀬川帯では後期三畳紀に島弧→韓半島(古原生代のジルコンを多産),南部北上帯では前期ジュラ紀末に島弧→北中国地塊という後背地変化が示された。丹波ー美濃帯・北部秩父帯・北部北上帯・南部秩父帯の前期中期ジュラ紀付加体は,概ね中国東北部北中国地塊縁辺に付加した蓋然性が高い。以上より,日本列島の主要な構成要素は,起源は異なるものの,中期ジュラ紀には中国東北部北中国地塊の大陸縁に集積した。西南日本内帯の上部ジュラ下部白亜系アプチアン階は,引き続き上記大陸縁を後背地とする。一方,西南日本外帯の後期ジュラ紀浅海成層及び付加体と東北日本の下部白亜系は,古原生代のジルコンに乏しく韓半島の火成活動静穏期(158-110 Ma)のジルコンを多く含む。後期ジュラ紀に,日本の太平洋側の地質体は恐らく南中国沿岸へ南下し,その後,再び北上して原日本を構成したものと見られる。国内古中生界の砕屑性ジルコン年代と世界の火成岩の年代(文献調査)から、後背地と日本列島形成過程を解明した。結果は次の通り。中部古生界はどれも中新原生代ジルコンをもつ多峰型年代分布をなし、後背地はゴンドワナ大陸と解釈された。ペルム系はほぼペルム紀ジルコンのみを含み,大陸から分離した島弧環境を示唆する。その後の、上部ペルム系中部ジュラ系は原生代ジルコンを含み、ペルム紀島弧の北東アジアへの癒合を示唆する。東北日本の下部白亜系は,古原生代のジルコンに乏しく韓半島の火成活動静穏期(158-110 Ma)のジルコンを多く含むため、日本の太平洋側の地質体は南下して南中国沿岸へ移動したと見られる。3年間で採取を予定していた試料をほぼ全て採取し終わり,採取した試料の砕屑性ジルコン年代も概ね測定できた。全国各地の古生代中生代砂岩の後背地が概ね解明され,日本列島を形成した弧ー海溝系の進化が理解されるようになった。本研究の最終目的にかなり近付いたと言える。地史学,構造地質学及びテクトニクス平成27年度は,当初計画では予定していなかった北海道の中生界砂岩に対象を広げ,より広い視野で,日本列島を形成した弧ー海溝系の進化過程とその原因・機構を考察していく予定である。3年間で採取を予定していた試料の内,7割以上の採取が終了し,採取した試料の砕屑性ジルコン年代も概ね測定できた。特に,日本列島で唯一,3.5億年という長期間の地層の積み重ねを保存する南部北上帯において,砕屑性ジルコン年代分布の標準的変化パターンを知ることができた。同時に,日本列島周辺の大陸における火成岩の年代毎の分布や,含まれるジルコンの化学的特徴もレビューしつつある。南部北上帯以外の砂岩の後背地及び堆積場についても,以上の結果を参考に考察しつつある。この様に,日本列島を形成した弧ー海溝系と,衝突・分裂を繰り返す世界の大陸との位置関係を概ね解明しつつあり,本研究の最終目的にかなり近付いたと言える。平成26年度は,18年目と老朽化した東京大学地震研究所の誘導結合プラズマ質量分析装置において,度々マシントラブルが発生した。そのため,予定通りの分析が行えず,物品費を繰り越すこととした。また,十分な結果が得られなかったため,折橋裕二(研究分担者)の富山大学への研究打ち合わせを一部平成27年度へと延期し,旅費も平成27年度へ繰り越すこととした。
分子探針を用いた電気伝導度計測によるグルコース単分子検出法の開発

本研究では,分子探針を用いた走査型トンネル顕微鏡(STM)に立脚し,グルコースの単分子検出法を開発した.極めて簡便な単分子接合の電気伝導度の計測のみにより検出を行う.これにより,迅速な電気計測に基づく超高感度なグルコースセンシング技術の開発を目指した.本技術は単分子の高感度を有するため,血液よりもグルコース濃度の著しく低い唾液等の漿液を試料とした血糖測定が可能となり,採血不要な非侵襲血糖測定が実現できる.また検出は簡便な電気計測に基づいており,測定装置の小型化,低コスト化が容易である.以上により,糖尿病患者の身体的,および経済的負担が大幅に軽減されQOLの向上につながる.糖尿病の患者数は,潜在患者を含めると国内だけでも2,050万人にも達し,食生活などの生活環境の変化に伴い今後益々の増加が予想され,グルコースの高感度検出法の開発が喫緊の課題である.申請者らはこれまで,走査型トンネル顕微鏡(STM)の探針を機能性有機分子で化学修飾した探針(分子探針)を創案し,単分子に対する種々の新規分析法を開発してきた.ごく最近,分子探針を用いた,単分子ー単分子間に生起する電子移動の直接検出法を開発した.また申請者は,単分子の電子移動,すなわち電気伝導度は,その分子構造に依存することに着目し,伝導度計測に基づき単分子検出が達成できる可能性を着想した.本研究では,これをさらに発展させ,グルコースの単分子検出法を開発することを目的とする.グルコースなどの糖と可逆的に結合を形成できる分子探針を開発した.溶液中にて糖レセプターの認識サイトとして広く用いられているフェニルボロン酸に着目し,そのチオール誘導体(4-メルカプトフェニルボロン酸,MPBA)を探針分子として用いた.試料として,グルコースにリンカーを介してチオール基を導入した誘導体をモデル分子として用い,これをAu基板に吸着させてトンネル電流測定を行った.電流ー移動距離曲線を測定しところ,MPBA分子探針がグルコース部位と錯形成を生じ,これによって単分子検出が達成できることをみいだした.すなわち,MPBA分子探針を試料上の任意の位置で静止させた後,試料表面の数Å程度のごく近傍まで近接させる.その後,探針を鉛直上方に引き上げ,探針ー試料間の距離を増加させながらトンネル電流を計測した.MPBA分子探針とグルコース部位とが錯体を形成すると,これにより単一分子接合が生じ,分子探針の下地金属探針とAu基板とが架橋されるため,トンネル電流が増加した.これを指標として単分子検出を達成した.上述の通り,グルコースにリンカーを介してチオール基を導入したモデル系において計画したとおりの計測手法によって,グルコースの単分子検出が可能であることが実証された.本成果は,交付申請書に記載した計画に則って得られたものである.予定していた研究実施計画に沿って順調に成果が得られていることから概ね順調に進展していると評価できる.昨年度までに得られた知見をもとに,誘導体化を施さない天然のグルコースに対する単分子検出法を開発した.フェニルボロン酸のチオール誘導体(4-メルカプトフェニルボロン酸,MPBA)で修飾したSTM探針を用いるとともに,基板もMPBAを用い同様に修飾した.グルコースを含む溶液中にてMPBA分子探針とMPBA修飾Au基板を近接させ,探針を鉛直上方に引き上げ,探針ー試料間の距離を増加させながらトンネル電流を計測した.これにより,溶液中でよく知られているように,分子探針および修飾基板のMPBA 2分子とグルコースとからサンドイッチ型1:2錯体の形成を促す.その結果,この錯体が単一分接合を成すため,探針と基板とが架橋されることによるトンネル電流上昇が観測された.従って,グルコースの単分子検出が達成できた.ガラクトース,フルクトースなど他の糖の存在下でも同様に測定を行い,グルコースに対する選択性を評価した結果,グルコースの存在下においてのみ上記サンドイッチ型1:2錯体形成に伴うトンネル電流が観測され,優れた選択性が確認された.グルコースの検出には,従来,主としてグルコースオキシダーゼなどの酵素を利用したバイオセンサーが用いられており,酵素反応によるグルコースの酸化を電気,または光学信号に変換することによって検出を行っている.大幅な感度の向上は,酵素反応の効率を向上させるために酵素を遺伝子工学により改変する必要があり,困難である.一方,本手法は簡便なトンネル電流計測によって単分子の高感度にてグルコースを検出することができる.また,本手法は生体材料を用いておらず,長期保存,および長期計測が可能である.本研究で開発したグルコース検出法は高感度,簡便な計測にて実施可能であり,非侵襲血糖測定に貢献するものである.

本研究では,分子探針を用いた走査型トンネル顕微鏡(STM)に立脚し,グルコースの単分子検出法を開発した.極めて簡便な単分子接合の電気伝導度の計測のみにより検出を行う.これにより,迅速な電気計測に基づく超高感度なグルコースセンシング技術の開発を目指した.本技術は単分子の高感度を有するため,血液よりもグルコース濃度の著しく低い唾液等の漿液を試料とした血糖測定が可能となり,採血不要な非侵襲血糖測定が実現できる.また検出は簡便な電気計測に基づいており,測定装置の小型化,低コスト化が容易である.以上により,糖尿病患者の身体的,および経済的負担が大幅に軽減されQOLの向上につながる.平成28年度で得られた知見に立脚し,誘導体化を施さない天然のグルコースに対する単分子検出法を開発する.すなわち,上記と同様にMPBA分子探針を用いるとともに,基板もMPBAを用い同様に修飾する.グルコースを含む溶液中にてMPBA分子探針とMPBA修飾Au基板を近接させ,探針を鉛直上方に引き上げ,探針ー試料間の距離を増加させながらトンネル電流を計測する.これにより,溶液中でよく知られているように,分子探針および修飾基板のMPBA 2分子とグルコースとからサンドイッチ型1:2錯体が形成されると考えられる.その結果,この錯体が単一分接合を成すため,探針と基板とが架橋されることによるトンネル電流上昇が観測される.従って,グルコースの単分子検出が達成できる.ガラクトース,フルクトースなど他の糖の存在下でも同様に測定を行い,グルコースに対する選択性を評価する.上記のようなフェニルボロン酸と糖との1:2錯体は,種々の単糖のうち,グルコース選択的に形成されることが溶液中の測定から知られている.従って,本法においてもこの選択的な錯形成に基づき,優れた選択性が獲得できるものと考えられる.以上によりグルコースを選択的に,かつ単分子感度で検出できる手法を開発する.本法の原理は,マイクロ流体デバイスなど他の分析システムに組み込むことが容易であり,社会的要請の非常に高い小型非侵襲型血糖測定器の実現につながる.分析化学測定方法の工夫により消耗品費の大きな割合を占めるAuの材料費を抑えることができたため.次年度以降はその方法が使えないため,Auの材料費に充てる.
理工系大学初年度物理受講生の思考過程調査に基づいた物理教科書開発の研究

本研究の目的は,理工系大学初年度生を対象とした物理教育研究(Physics Education Research: PER)による調査結果に基づき,物理スイート構想を念頭に置いた標準的な大学入門力学教科書を,紙媒体・デジタル,双方の形式で開発することにある。いかなる物理教科書が学生に高い学習効果をもたらすのか。学生の持つ誤概念を変容させ,問題解法スキルを向上させるなど,高い学習効果をもたらす教科書を構成する要素・教材は何か。物理スイート構想が含む教科書と授業形態,問題集,ワークブック,実験,教科指導書等の各構成要素のいかなる連携が学生に高い達成度をもたらすのか。これが本研究の学術的問いである。入門物理教育の目指す目標は1.問題解法スキルの育成,2.深い概念的理解,3.好ましい学習観の育成の3点にある。これらを実現させるために本研究グループは,(1)PERとして長年検討され,有効であると考えられてきた教材の導入(2)身近な問題・日常的な問題の導入(3)多様表現(Multiple Representations)の導入(4)多彩なモデル・アナロジーの導入(5)問題解法指導の導入,の5点を課題としている。初年度生対象の問題解法聞き取り調査結果,相互型演示実験授業(ILDs)の記録,力学概念調査(Force Concept Inventory, FCI),MPEX(Maryland Physics Expectations survey),CLASS(Colorado Learning Attitude about Science Survey)等の学習姿勢調査の解析結果,および各種文献調査に基づき,これらの課題を取り入れた入門力学教科書暫定版を執筆中である。今後これを入門力学コース履修者対象調査に投入し,その効果を検証する。また併せてデジタル教材を作成し,検証作業を続ける。上記目的を遂行するため,過去3年間に蓄積されている力学概念調査(FCI)プレ調査・ポスト調査,簡易MPEX・CLASSによる学習姿勢調査,ILDs授業記録等を解析した。これより,学生が持つ問題解法スキルと概念的理解との間には,コース終了からの時間が経過するほど,その相関係数が増大していることを見出した。こうした事実に基づき,入門物理教育における問題解法スキルの育成と深い概念的理解の確立は,共に最重要課題であるとの認識に至った。しかし学生が持つ学習姿勢と,問題解法スキルとの関連については,いまだ明確になってはいない。これらの研究成果は2018年度日本物理教育学会第35回物理教育大会(8月),日本物理学会第73回年次大会(2018年9月)で報告している。また,本学過去3年にわたる物理学概論の授業で実施したILDsの記録により,学生が概念的理解に至る思考過程が明らかになりつつある。その解明に向けて,2018年8月にILDs開発者の一人であるソコロフ(David Sokoloff)教授を都市大にお招きし,24名の参加者を得,ILDs研究会を実施した。その後,研究メンバーとの3度にわたる研究協議を経て,多様表現(Multiple Representations)の具体的導入に関するガイドラインを定め,研究実績の概要の(1)(5)の課題をベースとした理工系入門力学教科書執筆に入っている。多様表現導入に関する研究は第5回新潟大学レッスンスタディとアクティブ・ラーニングのシンポジウム兼ワークショップ(2019年3月)のシンポジウムにおける招待講演,日本物理学会第74回年次大会(2019年3月)で発表した。今後こうした研究成果を踏まえ,デジタル教科書開発にも着手する。本研究の特徴は,こうした入門物理教科書が,果たして学生の概念的理解獲得に対して有効か否かを検証しながら開発を遂行していく点にある。現在,入門力学の各単元について執筆が進んでいるが,「仕事とエネルギー」の単元についての暫定版テキストを今年度前半に完成させる。現在力学入門コース履修中の学生の中に協力者を求め,その暫定版の効果を検証する。評価問題を課したり,従来から蓄積されている半構成型聞き取り調査を実施したりすることにより,暫定版テキストで学習した学生の問題解法スキルを評価する。その評価を暫定版テキストの評価として用いることなどを検討している。また2019年度後半においては,暫定版テキストに実験・演示等の動画ファイルを埋め込んだデジタル教科書暫定版を作成する。そのために,上記調査に基づき順次必要な実験動画を作成する。CBT(computer based testing)も視野に入れながら,2020年度には,作成されたデジタル教科書暫定版の検証調査を実施していく予定である。これらを実現させるために本研究グループは,(1)PERとして長年検討され,有効であると考えられてきた教材の導入(2)身近な問題・日常的な問題の導入(3)多様表現(Multiple Representations)の導入(4)多彩なモデル・アナロジーの導入(5)問題

解法指導の導入,の5点を課題としている。初年度生対象の問題解法聞き取り調査結果,相互型演示実験授業(ILDs)の記録,力学概念調査(Force Concept Inventory, FCI),MPEX(Maryland Physics Expectations survey),CLASS(Colorado Learning Attitude about Science Survey)等の学習姿勢調査の解析結果,および各種文献調査に基づき,これらの課題を取り入れた入門力学教科書暫定版を執筆中である。今後これを入門力学コース履修者対象調査に投入し,その効果を検証する。また併せてデジタル教材を作成し,検証作業を続ける。上記目的を遂行するため,過去3年間に蓄積されている力学概念調査(FCI)プレ調査・ポスト調査,簡易MPEX・CLASSによる学習姿勢調査,ILDs授業記録等を解析した。これより,学生が持つ問題解法スキルと概念的理解との間には,コース終了からの時間が経過するほど,その相関係数が増大していることを見出した。こうした事実に基づき,入門物理教育における問題解法スキルの育成と深い概念的理解の確立は,共に最重要課題であるとの認識に至った。しかし学生が持つ学習姿勢と,問題解法スキルとの関連については,いまだ明確になってはいない。これらの研究成果は2018年度日本物理教育学会第35回物理教育大会(8月),日本物理学会第73回年次大会(2018年9月)で報告している。また,本学過去3年にわたる物理学概論の授業で実施したILDsの記録により,学生が概念的理解に至る思考過程が明らかになりつつある。その解明に向けて,2018年8月にILDs開発者の一人であるソコロフ(David Sokoloff)教授を都市大にお招きし,24名の参加者を得,ILDs研究会を実施した。その後,研究メンバーとの3度にわたる研究協議を経て,多様表現(Multiple Representations)の具体的導入に関するガイドラインを定め,研究実績の概要の(1)(5)の課題をベースとした理工系入門力学教科書執筆に入っている。多様表現導入に関する研究は第5回新潟大学レッスンスタディとアクティブ・ラーニングのシンポジウム兼ワークショップ(2019年3月)のシンポジウムにおける招待講演,日本物理学会第74回年次大会(2019年3月)で発表した。今後こうした研究成果を踏まえ,デジタル教科書開発にも着手する。本研究の特徴は,こうした入門物理教科書が,果たして学生の概念的理解獲得に対して有効か否かを検証しながら開発を遂行していく点にある。現在,入門力学の各単元について執筆が進んでいるが,「仕事とエネルギー」の単元についての暫定版テキストを今年度前半に完成させる。現在力学入門コース
ストックを用いた運動に着目した生活習慣病および介護予防の効果とそのプログラム構築

本研究は生活習慣病、メタボリックシンドロームや要介護状態の予防として、ストックを用いたウォーキングやストックを用いた体操の生理的効果を検証した。中年者のノルディックウォーキングはノーマルウォーキング群に比べ、脂肪量の減少、血中脂質の改善、動脈硬化の抑制、有酸素能力の改善が大きく、生活習慣病およびメタボリックシンドローム予防に効果的であった。高齢者のノルディックウォーキングは骨密度の低下予防,外肋間筋や横隔膜の呼吸筋力および換気能力の向上、筋力、瞬発力、敏捷性の改善、形態値および血圧値の安定維持が認められた。これらのことから、ストックを用いたウォーキングや体操は要介護状態や転倒の予防として、有効であることが示唆された。さらに地域・施設への定着化のためのプログラムや支援システムの構築を行った。高齢者を対象にストックウォーキングおよびストック体操を地域で実施し、その効果を検証した。研究は日頃、運動を実施していない高齢者を対象として、ストックウォーキングおよびストック体操の運動プログラムを実践した。運動処方の内容はウォーキングの場合、最大持久力の4050%強度程度で、ウォーキング体操の場合、数種類の内容を各個人に選定し、運動時間は1回2030分程度、運動頻度は34回/週を目標とした。但し、その実施に関しては各個人の意志に任せた。実施状況は運動の内容とその量を運動日誌として記録し、把握した。また、各個人の体力の現状に応じて個別に運動内容を検討、処方した。運動開始12カ月間は教室を開催し、その後は各個人で実施した。また、期間中は支援プログラムとして高齢者自らが作成したプログラムを実践し自己点検した。支援態勢のもと数週間に1回程度は高齢者が集まり、運動継続のための目標や内容の修正と啓発を一方的に行うのではなく被験者間の情報交換と自立を促し行った。なお、アウトカム評価として、プログラム開始・経過・終了時に血液検査、形態および機能測定を行い、ヘルスプロモーションとしての効果を検討した。その結果、ストックを用いた運動の実施は形態値および血圧値を安定維持させていた。加速度脈波測定値からみた血管の老化度は、その進行を防ぎ、改善させることが推察された。骨質については踵骨の骨密度の低下を防止し,骨密度の維持・増加に有効であった。呼吸器における換気能力の向上および内外肋間筋や横隔膜の呼吸筋の筋力向上が認められた。一方、体力水準では全身の筋力とも関連する握力の改善効果が認められ、素早い身のこなしや機敏な動きと関連する瞬発力や敏捷性にも改善効果が認められた。ストックを用いたウォーキングや体操は高齢者のヘルスプロモーションとしてその実用性は高いと考えられる。本研究では生活習慣病、メタボリックシンドロームや要介護状態の予防として、ストックを用いたウォーキングやストックを用いた体操の生理的効果を検証し、さらに用具の改良、動作解析、地域・施設への定着化のためのプログラムや支援システムの構築を行うことを目的とする。本年度は地域住民を対象に生活習慣病およびメタボリックシンドローム予防として6ヶ月間のウォーキングを実施した。対象者はメタボリックシンドローム(内臓脂肪症候群)の診断基準を超えた危険因子を一項目でも有している3172歳の中高年者50名(男29名、女21名)であり、被験者は個人の希望により通常のウォーキングを行うノーマルウォーキング群とストックを用いたウォーキングを行うストックウォーキング群に分けウォーキングを主体とした健康づくり教室を行った。プログラム開始時、3ヶ月後および6ヶ月後の形態、機能、血液性状、骨質等の測定を行い、生理的な効果について比較検討を行った。ストックウォーキングは体重、腹囲、BMI、体脂肪率において有意に低下を示し、ノーマルウォーキングでは体重とBMIに低下が認められたが、ストックウォーキングと比べてその低下率は小さかった。血清脂質において、ストックウォーキングはTC、TG、AIで有意な低下を示し、HDL-Cでは増加していた。ノーマルウォーキングはTG、AIで有意な低下を示し、HDL-Cでは増加した。ストックウォーキングではノーマルウォーキングに比べその変化率は大きく、血清脂質への改善効果が夫きい。骨質において超音波伝播速度および骨質ランクには改善傾向が見られるが、有意な変化ではなかった。骨梁面積率はストックウォーキングで、ノーマルウォーキングより有意に大きな上昇を示した。これらのことよりストックウォーキングは中高年者にとって生活習慣病やメタボリックシンドロームの危険因子を安全に改善する可能性のある運動と考えられる。生活習慣病、メタボリックシンドロームや要介護状態の予防として、ストックを用いたウォーキングやストックを用いた体操(以下ストック体操)の生理的効果を検証する。さらに用具の改良、動作解析、地域・施設への定着化のためのプログラムや支援システムの構築を行うことを目的とした。