hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜タンパク質の非天然状態の構造・物性と巻戻り中間体測定システムの構築

タンパク質の構築原理解明を最終的な目的として、膜タンパク質の代表的な基本構造である7本膜貫通ヘリックスをもつバクテリオロドプシン(bR)を対象に、本来機能の発現を引き起こす可視光照射が、光退色という機能不全につながることが報告されている、非天然状態の構造・物性、およびバクテリオオプシン(bO)からの再生に関する研究を行ってきた。本年度は、非天然状態に関する研究では、中性リン脂質Dimyristoylphosphatidylcholine(DMPC)に再構成したbRについて、レーザーフラッシュフォトリシスを用いて光機能サイクルを調べた。脂質二重膜がゲル相にある5°Cでは、bRの光サイクルは天然紫膜に類似したものであったが、液晶相に相当する30°Cでは、中間体の生成、消滅に顕著な違いが見られた。特に、プロトン移動に関連する、タンパク質の大きな構造変化が予想されるM中間体において、興味深い挙動が見られた。今後のさらに精密な実験と解析により、合成脂質膜中にある非天然bRの光サイクルの特徴を明らかにすることが期待できる。bOとレチナールの混合によるbR再生実験では、静電相互作用の遮蔽の影響を見るために、最終的な再生率および再生killeticsにおける塩(NaCl)濃度依存性を調べた。最終的な再生率は、いずれの塩濃度においてもほぼ一定であった。一方、再生の速度論的解析によると、いずれの場合も再生は2つの異なる速度成分で記述できるが、塩濃度の増加に伴い、遅い成分が増えることがわかった。遅い成分に対応すると考えられる、bO分子の構造揺らぎを考慮した解析を、現在さらに試みている。膜タンパク質の構築原理解明を最終的な目的として、膜タンパク質の代表的な基本構造である7本膜貫通ヘリックスをもつバクテリオロドプシン(bR)を対象に、本来機能の発現を誘導する可視光の照射が光退色という機能不全につながることが報告されているいくつかの非天然状態の構造・物性、およびバクテリオオプシン(bO)からの再生に関する研究を行った。非天然状態に関する研究では、紫膜の高温中間状態および界面活性剤により可溶化された状態のbRの構造および安定性を詳細に調べた。紫膜では、60°Cから70°Cの温度領域において、暗中での可逆な構造変化および光照射下での不可逆な光退色、70°C以上での熱退色がわかった。また光退色のkinetics解析から、紫膜中のbRには安定性の異なる分子種が混在していることが明らかになった。さらにヒドロキシルアミン反応性の実験から、高温中間状態のbRにおける、水分子のタンパク質内部への進入が急激に加速されていることが示唆された。一方、Triton X-100により可溶化したbRの安定性を暗中および光照射下で詳細に調べたところ、以前に報告されているオクチルグルコシドを用いた可溶化bRの場合と同様に、顕著な光退色が室温付近から見られた。ところが暗中では、オクチルグルコシドを用いた場合と異なり、50度付近まで安定であった。オクチルグルコシド可溶化bRの構造を赤外分光およびラマン分光により調べたところ、天然紫膜に比べて、発色団レチナールの異性化状態の変化および主鎖の構造変化が明らかになった。これらの構造変化は、高温紫膜において報告されている結果と類似しており、光退色の原因となる非天然状態の構造の共通の特徴である可能性がある。bOとレチナールの混合による再生実験からは、bOが熱変性状態にあるにもかかわらず、レチナールとの結合による再生が確認され、bO分子の構造揺らぎが示唆された。膜タンパク質の構築原理解明を最終的な目的として、代表的な基本構造である7本膜貫通ヘリックスをもつバクテリオロドプシン(bR)を対象に、本来機能の発現を誘導する可視光の照射が光退色という機能不全につながることが報告されているいくつかの非天然状態の構造・物性、およびバクテリオオプシン(bO)からの再生に関する研究を行った。非天然状態に関する研究では、高アルカリ領域の紫膜中のbR、合成脂質に再構成したbR、および界面活性剤により可溶化された状態のbRについて、構造・安定性を詳細に調べた。高アルカリ領域では、赤外、ラマン、可視円二色性の分光測定から、紫膜中のbRはpH10を境に、二次構造、発色団レチナールの異性化、三量体構造の崩壊が同時に起きることがわかった。また可視光照射により光退色が顕著に見られた。中性と同様に、アルカリ領域においても紫膜中のbRには安定性の異なる分子種が混在していることが示されたが、pH12ではその不均一性が観測されなくなった。人工脂質DMPCに再構成した場合は、25度付近の脂質膜の液晶相転移後は単量体として存在するにもかかわらず、光照射による退色は生じず、50°C付近まで安定であるという、興味深い知見を得た。Triton X-100により可溶化したbRでは、暗中では約50°Cまで安定であるのに対し、光照射下では室温においても、ゆっくりとした光退色が見られた。bOとレチナールの混合による再生のkinetics測定からは、bO分子の構造揺らぎを利用したbRへの再生を強く示唆する結果が得られた。

タンパク質の構築原理解明を最終的な目的として、膜タンパク質の代表的な基本構造である7本膜貫通ヘリックスをもつバクテリオロドプシン(bR)を対象に、本来機能の発現を引き起こす可視光照射が、光退色という機能不全につながることが報告されている、非天然状態の構造・物性、およびバクテリオオプシン(bO)からの再生に関する研究を行ってきた。本年度は、非天然状態に関する研究では、中性リン脂質Dimyristoylphosphatidylcholine(DMPC)に再構成したbRについて、レーザーフラッシュフォトリシスを用いて光機能サイクルを調べた。脂質二重膜がゲル相にある5°Cでは、bRの光サイクルは天然紫膜に類似したものであったが、液晶相に相当する30°Cでは、中間体の生成、消滅に顕著な違いが見られた。特に、プロトン移動に関連する、タンパク質の大きな構造変化が予想されるM中間体において、興味深い挙動が見られた。今後のさらに精密な実験と解析により、合成脂質膜中にある非天然bRの光サイクルの特徴を明らかにすることが期待できる。bOとレチナールの混合によるbR再生実験では、静電相互作用の遮蔽の影響を見るために、最終的な再生率および再生killeticsにおける塩(NaCl)濃度依存性を調べた。最終的な再生率は、いずれの塩濃度においてもほぼ一定であった。一方、再生の速度論的解析によると、いずれの場合も再生は2つの異なる速度成分で記述できるが、塩濃度の増加に伴い、遅い成分が増えることがわかった。遅い成分に対応すると考えられる、bO分子の構造揺らぎを考慮した解析を、現在さらに試みている。
金コロイド集合膜をゲート素子として利用する分子スイッチ検出器の開発

金属微粒子の1次元および2次元ナノ配列は現在最も活発に研究がなされている分野の一つであるが,導電性の制御および,その積極的活用法についてはまだあまり検討が進んでいない。本研究では,ナノ配列技術のこのような現状を考え,その規則的配列によって達成される高精度なセンサーの構築とそのアレイ化に対する知見を得ることを目的とする。今年度は金コロイドを自己組織化法によりレセプター分子で修飾して,センサーとしての応用が可能か検討を行った。前年度の研究で,ガラス基板上に作製した集合膜は導電性を持つことが分かっている。前年度まで検討の結果,ジチオールをブリッジとして適度な導電性を持つ金微粒子膜を絶縁体基板上に作製できることが分かっている。このチオール炭素鎖の長さを変化させたところ,膜の導電性に直接影響を及ぼすことが分かった。すなわち,チオールの長さが短いときには導電性が大きくなり,長いときには小さくなった。この長さを調節することで,各種レセプターと基質の間の導電率変化に合わせた感応膜を作製することができた。この集合膜では導電率を測定するだけでレセプターと基質の間結合状態を知ることが可能であり,従来法に比べて検出機構が大幅に簡素化できる可能性があることが分かった。また,アレイ化するときにも電子回路のみでチップが構成できる利点があり,装置全体の小型化,低価格化が期待でき,今後検討をさらに行う予定である。金コロイドは機能性ナノ材料として最近特に注目を集めている。この研究では金コロイドを自己組織化法により修飾し,ポリスチレンやガラス基盤上に吸着させた薄膜の電気的特性について検討を行い,分析化学的応用を考えた。集合膜の導電性は,コロイドを修飾するときのチオール濃度に依存し,最小値を持った。すなわち,最小値よりも濃度が高くても低くても絶縁性を帯びた。また,この最小値の電気抵抗はチオールの分子鎖長により変化し,長いチオールほど電気抵抗は大きくなった。とくにポリスチレンなどのプラスチック基板上に金コロイドを吸着させたときは非常に強固な金薄膜が生成した。このようにして,用いるチオールの種類,濃度をパラメータとして変化させることにより,膜の電気抵抗を金属領域から絶縁体領域まで制御することができた。この現象を利用すれば,対象分子の長さを関数とする分子スイッチができると考えられ,またセンサーに応用することが可能である。すなわち本法は,光学的,電気化学的な機器,操作を含まなくても,電気抵抗を測定するだけで簡単に対象とする物質のセンシングが可能となる画期的な手法となる可能性がある。実際にチオール濃度のセンサーとしてこの集合膜は機能する。この様な原理をさらに発展させ,DNAなどのセンシングに応用し,12塩基DNAの内,1塩基ミスマッチであってもきわめて明快な変化が得られ,DNAチップとして応用可能なことが分かった。
新人助産師のリアリティショックに効果的な職場サポート‐就職後1年に焦点をあてて‐

新人助産師が職場内で受けるサポート内容が、リアリティショックに及ぼす効果について検証した。2年目助産師を対象に研究を実施したところ、新人助産師は、就職後1年後、リアリティショックから回復している傾向にあった。新人助産師に効果的な職場内サポート内容では、同期からの評価的サポートが新人助産師の自律性を有意に高めていた。さらに、分娩介助件数28例は、就職後1年で到達する1つの目安になることが明らかになった。研究は、新人助産師が職場内で受けるサポート内容が、リアリティショックに及ぼす効果を検証することである。昨年度は、文献検討及び資料収集を通して、概念モデルの修正を行い、調査時期、研究対象者、使用尺度の検討を行った。さらに、研究内容についてスーパーバイズを受け、調査開始の基礎準備を行った。具体的な内容は以下の通りである。1、新人看護職員の教育体制が変化し、各施設・病院では新人看護職員(助産師)に院内外研修やプリセプターシップ・チューターシップ・メンターシップ・チーム支援型など様々な方法を採用していることが分かった。よって、研究対象条件から「プリセプターシップを採用している施設」を除外した。また、研究では、就職1年後の助産師に焦点をあてるため、2年目助産師を対象に横断的調査を行うことが妥当であると判断。現在、対象となりうる施設・病院の選定を行っている。2、文献検討と資料収集を通して、概念モデルを見直し、関連要因の整理を行った。また、使用する尺度の再検討をした。今後、調査内容の妥当性を確認するため、予備調査に向けて準備を行う予定である。3、さらに、就職後2年目の助産師では、リアリティショックから回復し、職場適応した助産師のみを対象とする可能性がある。よって、就職後1年目の新人助産師へのインタビュー調査を実施し、新人助産師のリアリティショックと職場内サポートの詳細についても見ていくことも検討している。昨年度は、文献検討と資料収集及びスーパーバイズを受け、更なる研究の見直しを行った。1、これまでの資料収集から、新人助産師のリアリティショックと職場内サポートの詳細についても見ていく事が必要であり、質的データが必要であると判断した。そこで、質的データの収集方法、分析方法について検討するため、研修等に参加した。2、全国の産科・産婦人科の傾向について資料収集を行い、対象となる施設・病院の選定を行った。3、研究方法の見直しを行ったため、研究方法についてスーパーバイズを受けた。近日中に倫理審査の承認を得、研究を開始する準備が出来ている。これまで、文献検討と資料収集及びスーパーバイズを受け、研究の見直しと修正を行った。具体的には、新人助産師のリアリティショックと職場サポートの詳細について検討するため、アンケート内に質的データが収集できるような項目の追加をし、研究対象者を全国の産婦人科病棟に所属する2年目の助産師に着目することとした。平成27年度は、修正した内容にそった内容で、所属機関の倫理審査の承認を得た。さらに、使用する尺度に関する責任者の許可を得た。また、本調査は、全国の産科・産婦人科に所属する2年目の助産師に着目することから、全国の産科・婦人科のある病院(約1233施設)を検索し、その中から研究対象となる病院を無作為に抽出した。なお、産科診療が閉鎖傾向にあるため、ホームページなどで、無作為に抽出した病院の産科病棟の有無について確認した。現在、抽出された病院に、文書にて研究協力の依頼中である。これまで、質的データの分析方法について検討に時間を要した。また、研究者の移動等により、2年目助産師が1年目の頃を早期しやすい時期にアンケートを実施することができなかったため。新人が就職時に経験するリアリティショックは、新人看護職員の早期離職の誘因の1つとして危惧され、職場内では、様々なサポート体制が組まれている。しかし、職場内でうけるサポート内容の具体的効果の検証は、十分に行われているとは言いきれない。研究は、新人助産師が職場内で受けるサポート内容が、リアリティショックに及ぼす効果を検証することを目的とする。就職後1年を終えた、2年目助産師161名を対象に研究を実施したところ、82名(50.9%)の回答が得られた。そのうち、欠損があったデータを除外し、最終的に73名(45.34%)のデータで分析を行った。その結果、新人助産師は、就職後1年後、リアリティショックから回復している傾向にあった。サポート源としては、プリセプターのほかに、同期、職場の先輩などであった。新人助産師に効果的な職場内サポート内容では、同期からの評価的サポートが新人助産師の自律性を有意に高めていたが、その他の内容においては、有意差が認められなかった。さらに、就職後1年に着目すると、助産師がリアリティショックから回復し、自律した助産師として成長していくためには、分娩介助などの助産師としての経験が必要であると示唆された。今後、新人助産師の成長の詳細を検討していくため、新人助産師の成長のプロセスを明らかにするための質的研究を行うことが必要であると考える。

新人助産師が職場内で受けるサポート内容が、リアリティショックに及ぼす効果について検証した。2年目助産師を対象に研究を実施したところ、新人助産師は、就職後1年後、リアリティショックから回復している傾向にあった。新人助産師に効果的な職場内サポート内容では、同期からの評価的サポートが新人助産師の自律性を有意に高めていた。さらに、分娩介助件数28例は、就職後1年で到達する1つの目安になることが明らかになった。質的データの分析方法について検討に時間を要したため。修正した研究に沿って、研究協力が得られた施設から、順次、研究対象となる2年目助産師へのアンケート配布をする。また、得られたデータから分析を開始する。看護学倫理審査の承認を得、本調査を開始する。文献検討・資料収集による概念モデルの修正、研究方法の検討に時間を要したため。質的データの分析方法の検討に時間を要した。また、研究者の移動等のため、2年目助産師が1年目の頃を想起しやすい時期にアンケート調査を実施できなかったため。平成26年度は、研究方法、特に分析方法について再検討し、研修等に参加していたため、調査まで至ることが出来なかった。平成28年度は、調査を実施し、分析を開始するため、調査に必要な各種印刷・郵送費・交通費、分析に必要なソフト、パソコン等に使用予定である。1、概念モデルと研究方法に変更と修正を行ったため、予備調査、本調査に向けて、専門家の助言を頂く。2、修正後は、倫理審査の承認を得、予備調査と本調査を開始する。今年度は、調査を実施し、分析を開始するため、調査に必要な各種印刷・郵送費・交通費、分析に必要なソフト、パソコン等に使用予定である。平成25年度では、文献検討・資料収集による概念モデルの修正、研究方法の検討に時間を要し、予備調査、研究協力施設の募集等まで至る事が出来なかったため。今年度は、予備調査と研究協力施設の募集等があるため、各種印刷・郵送費・交通通費等にて使用予定である。
イネ科自家不和合性の二遺伝子座制御機構の解明

(1)オオムギ野生種における花粉側S遺伝子候補の機能証明In vitroバイオアッセイ法による花粉側S因子の機能証明実験を実施した。花粉側S候補遺伝子(DUF247)のSハプロタイプ特異的多型領域の塩基配列(20nt)に相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチド(as-oligo)を合成してin vitro花粉発芽培地に添加し、自家および他家花粉の発芽・管伸長に対する効果を調査した。本アッセイでは、花粉散布後の培地に自家雌蕊の浸出液を加えてin vitro花粉に自家不和合性を誘起する。ここで、as-oligoに効果がなければ不和合性状態が維持され、花粉の発芽・管伸長は停止したままとなるが、as-oligoによって花粉側S遺伝子の発現がブロックされ、花粉側S因子の供給がなくなれば、不和合性状態が打破され、花粉の発芽・管伸長が回復すると予測される。これまでに、S1ハプロタイプ(S1-DUF247)のas-oligoの添加によって、S2・S3(他家)花粉の不和合性状態が維持されたのに対し、S1(自家)花粉の発芽・管伸長が回復し、Sハプロタイプ特異的に自家不和合性が打破されることを示唆するデータが得られた。(2)イネ科におけるS遺伝子オルソログおよびシンテニー領域の解析雌蕊側S遺伝子(HPS10)のオルソログにおいて従来得られた結果と同様に、花粉側S遺伝子候補(DUF247)のイネ科オルソログについても、花粉の自己認識特異性に必要な高い配列多型性を有し、それらがイネ科内で種を超えたハプロタイプのグループを形成することから、当該候補遺伝子が花粉側S遺伝子であることが支持された。一方、これとは別のクレードに属するDUF247パラログが、Z遺伝子の座乗領域に対応するコムギの第2同祖群染色体長腕(2AL, 2BL, 2DL)に共通に存在することが新たに発見された。本研究では、花粉側S遺伝子の同定を第一の目的として、オオムギ野生種から単離した当該有力候補遺伝子(DUF247)のin vitroバイオアッセイを進めている。本年度のアッセイ結果は、候補遺伝子の発現阻害によって花粉側のS認識特異性がブロックされることを示唆するもので、花粉側S遺伝子の機能証明に迫る結果が得られている。また、DUF247遺伝子のイネ科オルソログの多型性・系統解析からも、当該候補遺伝子がイネ科共通の花粉側S遺伝子であることを支持する結果が得られている。さらに、これまで未知であったZ遺伝子に関して、DUF247ホモログのゲノム・シンテニー解析から新規候補の糸口が得られつつある。当初研究計画からの大きな変更はなく、とくに研究遂行上の問題点はない。今後、バイオアッセイデータの再現性を高めるための条件検討をさらに進め、候補遺伝子が花粉側S遺伝子であることを証明する。また、新規Z遺伝子候補の解析に着手し、ハプロタイプ特異的な配列多型性の有無など、当該候補がZ遺伝子の要件を満たすかどうかを調査する。本年度のアッセイ結果は、候補遺伝子の発現阻害によって花粉側のS認識

特異性がブロックされることを示唆するもので、花粉側S遺伝子の機能証明に迫る結果が得られている。また、DUF247遺伝子のイネ科オルソログの多型性・系統解析からも、当該候補遺伝子がイネ科共通の花粉側S遺伝子であることを支持する結果が得られている。さらに、これまで未知であったZ遺伝子に関して、DUF247ホモログのゲノム・シンテニー解析から新規候補の糸口が得られつつある。当初研究計画からの大きな変更はなく、とくに研究遂行上の問題点はない。今後、バイオアッセイデータの再現性を高めるための条件検討をさらに進め、候補遺伝子が花粉側S遺伝子であることを証明する。また、新規Z遺伝子候補の解析に着手し、ハプロタイプ特異的な配列多型性の有無など、当該候補がZ遺伝子の要件を満たすかどうかを調査する。
分散型エネルギーとしての小水力の高効率利用に関する基礎研究

本研究は小水力エネルギーの多目的利用法を提案し、各利用目的に最も適した高効率エネルギー回収システムおよび運転制御法を基礎的に研究することにより、小水力エネルギーの高効率利用法を総合的に提案しようとするものである。平成10年度および11年度の研究・調査により、中低落差で得られる小水力エネルギー資源の分散型エネルギーとしての高効率利用に対しては、構造がシンプルで安価なクロスフロー水車が適当と判断し、実験的研究を行った。種々の落差と流量の組み合わせに対する性能を総合的に検討し、さらに比較的未開な地での分散型エネルギーとしての利用を考慮して、構造の単純化を目指し、ガイドベーンを除去するなどして流路形状を簡素化して変落差・変流量特性について実験的に調べた.その結果、落差で無次元化された回転数に対して、各運転状態における効率は1本の包絡線上に乗り、最適な無次元回転数が存在することを見いだした。また、ランナ室内の流れ場を調べ、変流量・変落差における流動状態を解明し、更に多目的利用に応じて要求される電力や動力の質の点から、変落差・変流量時の発電特性に最も適合した運転制御法を検討するための発電システム全体の最適化を目指した。平成12年度は、ガイドベーンを除去したことにより無負荷運転時に生じる無拘束速度について調べ、またランナ室への空気供給法を従来よりも簡素化して、ランナ軸付近から供給すると同時に、ランナ室をコンパクト化して、システムの効率向上を目指した。ランナ室の形状は数値計算を用いて最適形状を検討した。その結果、ランナ中心から空気を供給しコンパクト化されたランナ室を用いることにより、従来よりも最高効率で約1.3%、高回転数側では最大9%もの効率上昇を達成した。更に、落差変動が大きいマイクロ水力資源の有効利用を目指して、汎用のインバータやコンバータを用いた安価で実用的な可変速マイクロ水力発電システムの開発を行った。分散型独立電源を想定した、同期発電機を用いた単独運転の場合と、かご型誘導発電機を用いて電力系統に連系する場合に分けて検討を行い、構築したシステムの有効性を実験により検証するとともに、簡素化に成功した低落差貫流水車の変落差特性を明らかにした。以上の結果から、本研究により小水力エネルギー高効率利用のための新しいシステム構成が提案されその有効性が実証された。本研究は、マイクロ水力エネルギの多目的利用を提案し、各利用目的に最も適した高効率エネルギ回収システムおよび運転制御法を基礎的に研究することにより、マイクロ水力エネルギの高効率利用法を総合的に提案しようとするものである。本年度は未開発のマイクロ水力エネルギの国内における分布と地理的制約を調査し、また実際に稼動している既設の小水力発電所についても水理・土木まで含めて調査を行った。次に、各利用目的に応じたエネルギー回収システムとして、多くの水車機種の中から目的に応じた最適な機種の絞り込みを行った。小水力水車として現在多く用いられているものには、ペルトン水車、クロスフロー水車、固定翼プロペラ水車等があり、特に小規模なマイクロ水力用の水車にはダリウス型水車、ストラフロー水車、一体型水車、周流型水車等がある。

これらの内で我が国の水力事情および標準化を考慮すると、ペルトン水車、クロスフロー水車および固定翼プロペラ水車が適していると考えられ、本年度はこの中から、構造がシンプルであるクロスフロー水車を選択し研究を行った。クロスフロー水車は、実験装置については本学既設の物を用い、より簡単な構造を目指し、ガイドベーンを取り外し流路形状を変更する等の改造を行った。この実験装置を用いてマイクロ水力資源の現状調査の結果から、必要性が高いと判断される落差・流量域に対するクロスフロー水車の最適パラメータを明らかにするため、変落差・変流量に対する水車特性を実験的に調べた。その結果、変落差・変流量に対するクロスフロー水車の最適パラメータを見いだした。本研究は,小水力エネルギーの多目的利用を提案し,各利用目的に最も適した高効率エネルギー回収システムおよび運転制御法を基礎的に研究することにより,小水力エネルギーの高効率利用法を総合的に提案しようとするものである.昨年度までの研究・調査により,一般に中低落差で得られる小水力エネルギー資源に対しては,その高効率利用に対する一手段として,構造がシンプルであるクロスフロー水車の利用が適当であると考え,研究を行った.種々の落差と流量の組み合わせに対する性能を総合的に検討し,また比較的未開な地での利用を考慮してより簡単な構造を目指し,ガイドベーンを用いないなどして流路形状を変更した装置を用いて変落差・変流量特性について実験的に調べた.本年度は昨年の研究を引き継ぎ,流量範囲をより広げ,低落差および高落差における変流量・変落差特性について調べた.その結果,落差で無次元化された無次元回転数に対して,効率曲線は一つの曲線で表され,最適な無次元回転数が存在することを見いだした.また,ランナ室内の流れ場を調べ,変流量・変落差における流動状態について把握した.更に,多目的利用に応じて要求される電力,あるいは動力の質の調査から,小水力発電で必要と考えられる変落差・変流量に対する発電特性に対する制御法を検討するために,三相交流発電機,ダミー負荷で構成される発電システムを構築し,小水力発電システム全体としての解析を行った.本研究は小水力エネルギーの多目的利用法を提案し,各利用目的に最も適した高効率エネルギー回収システムおよび運転制御法を基礎的に研究することにより,小水力エネルギーの高効率利用法を総合的に提案しようとするものである.昨年度までの研究・調査により,中低落差で得られる小水力エネルギー資源の分散型エネルギーとしての高効率利用に対しては,構造がシンプルで安価なクロスフロー水車が適当と判断し,実験的研究を行った。種々の落差と流量の組み合わせに対する性能を総合的に検討し,さらに比較的未開な地での分散型エネルギーとしての利用を考慮して、構造の単純化を目指し,ガイドベーンを除去するなどして流路形状を簡素化して変落差・変流量特性について実験的に調べた.その結果、落差で無次元化された回転数に対して、各運転状態における効率は1本の包絡線上に乗り、最適な無次元回転数が存在することを見いだした。また、ランナ室内の流れ場を調べ、変流量・変落差における流動状態を解明し、更に多目的利用に応じて要求される電力や動力の質の点から、変落差・変流量時の発電特性に最も適合した運転制御法を検討するための発電システム全体の最適化を目指した。
日本人インスリン依存性糖尿病の発症に関与するヒト主要組織適合性抗原遺伝子の解明

インスリン依存性糖尿病(IDDM)は自己免疫機序により膵B細胞が破壊され発症するものと考えられており、特定のHLA抗原との関連が報告されてきた。近年、遺伝子レベルでの解析によりHLAーDQ抗原、特にDQβ鎖57位(非アスパラギン酸)がIDDM発症感受性に密接に関与することが白人において指摘された。しかしながら、日本人IDDMではDQβ鎖57位はアスパラギン酸であるものが多く、白人とは異なっている。本研究では日本人IDDMの感受性部位を明らかにするため、HLAクラス抗原(DRβ、DQα、DQβ)の遺伝子解析を行った。99例のIDDM患者、86例の対照者について検討し以下の結果を得た(有意な所見のみを述べる)。(1)HLAーDR抗原に関しては、DR4,DR9との正相関とDR2,DRw11との負相関を認めた。(2)DR4のサブタイプでは、Dw15との正相関、Dw13、DwKT2との負相関を認めた。(3)DQα(DQA1)に関しては、A3(*0301)との正相関、A1,A4との負相関を認めた。(4)DQβ(DQB1)に関しては、B4(*0401,0402),B3.3(*0303)との正相関、B1.2(*0602),B1.12(*0601)、B3.1(*0301)との負相関を認めた。これらのalleleはいずれもDQβ57位はAspである。(5)ハプロタイプでは、DR4(Dw15)ーDQw4,DR9ーDQw9、DRw8ーDQw8との正相関、DR2ーDQw6,DRw11ーDQw7との負相関を認めた。興味深いことに、DQβ57位がnonーAsp(アラニン)であるDR4(Dw13,DwKT2)ーDQw8はIDDM群で減少していた。(6)genotypeでは、[DR4(Dw15)ーDQw4]/[DRw8ーDQw8]の相対危険率がもっとも高かった(RR14.0)。以上から、日本人IDDMの発症にはDRβ、DQα、DQβの三者が関与しており、HLAの著明な人種差により日本人IDDMの臨床的特徴(発症率が低い、緩徐発症が多い)が生じていることが示唆された。(2)IDDM複数発症家系(兄弟発症4家系、親子発症3家系)について、HLAタイピングを行った。親子発症例では2家系がDRB1^*0405ーDQA1^*0301ーDQB1^*0401を共有していた。1家系は抵抗性とされるDR2ーDQA1^*0103ーDQB1^*0601を共有していた。兄弟発症例では3家系は2つのハプロタイプが同一であり(DRB1^*0405ーDQA1^*0301ーDQB1^*0401のhomo、DRB1^*0901ーDQA1^*0301ーDQB1^*0303のhomoおよび[DRB1^*0403ーDQA1^*0301ーDQB1^*0302]/[DRB1^*0405ーDQA1^*0301ーDQB1^*0401])、1家系はDRB1^*0405ーDQA1^*0301ーDQB1^*0302のみを共有していたがこのハプロタイプは通常では稀でありIDDM発症感受性を有するDRB1^*0405とDQB1^*0302を両方有している点興味深い。(3)HLAと臨床像との関連について検討した。性別、発症年齢(20歳未満と以上)でHLAに差は見られなかった。食後あるいは負荷後の血中CPR値によりインスリン枯渇群と残存群に分けると、DR9,DQA1^*0301(p〈0.05),DQB1^*0303が枯渇群に多くDRB1^*0405,DRw8,DQA1^*0401(p〈0.005),DQB1^*0402が残存群に多かった。甲状腺自己抗体陽性でDRB1^*0405,DRW13,DQA1^*0102,DQB1^*0604が少なく、DR9,DQB1^*0303が多い傾向が見られた。DRB1^*0405のみを有する例とDR9のみを有する例での比較では、後者で枯渇例が多く(P〈0.05)、甲状腺自己抗体陽性例が多い傾向が見られた。以上からHLAタイプにより臨床像が相違することが示唆された。
クラミドモナス光合成遺伝子の翻訳システム

植物の光合成遺伝子の機能発現と発現調節を司る翻訳システムの分子構成を理解するためには、葉緑体ゲノムコード光合成遺伝子の葉緑体翻訳系と、核ゲノムコード光合成遺伝子の細胞質翻訳系の全構成成分の把握が不可欠である。本研究代表者はこれまでに、高等植物(ホウレンソウ)と緑藻(クラミドモナス)をモデルとして葉緑体70Sリボソームのプロテオームを明らかにしてきた。本研究では、バイオインフォマティクスによりクラミドモナス葉緑体翻訳関連遺伝子群(葉緑体特異的翻訳因子、一般的翻訳因子、およびリボソームタンパク質をコードする遺伝子群)を明らかにし、葉緑体翻訳系とバクテリアの翻訳系には従来考えられていた以上に大きな相違があることを示すと共に、葉緑体特異的翻訳因子とリボソームタンパク質が、SD-配列に依存しない葉緑体に固有の翻訳開始反応や光依存的翻訳に関与することを示唆した。さらに、クラミドモナス細胞質80Sリボソームのプロテオーム解析(2D-PAGE/Edman分解,SDS-PAGE/LC-MS/MS, FPLC/PMF等)によりこれまでに少なくとも78個のラット肝80Sリボソームタンパク質オルソログを同定した。また、リボソームタンパク質のアイソフォームの存在や翻訳後修飾を複数見出した。本研究成果の一部は、既に雑誌論文(Manuell et al., JMB 2005)に公開されている。最近、アラビドプシス80Sリボソームのプロテオーム解析が海外の2つの研究グループから報告されたが、本研究代表者らによる解析は同定数、精度においてこれらに優り、より有用な分子基盤情報を与える。以上、本研究では、植物の光合成遺伝子の機能発現と発現調節を司る翻訳システムの分子構成を高い精度で明らかにすることができた。本研究成果は、葉緑体特異的リボソームタンパク質の機能解析、およびリボソームタンパク質のアイソフォームや翻訳後修飾によるリボソーム不均一性の生理的意義が今後の重要な課題となることを示している。植物の光合成遺伝子の機能発現と発現調節を司る翻訳システムの分子構成を理解するためには、葉緑体ゲノムコード光合成遺伝子のデコーダー(葉緑体翻訳系)と、核ゲノムコード光合成遺伝子のデコーダー(細胞質翻訳系)の全構成成分の把握が不可欠である。本研究代表者はこれまでに、緑藻クラミドモナスをモデルとして葉緑体70Sリボソームのプロテオームを明らかにしてきた。本研究では、クラミドモナス80S細胞質リボソームのプロテオーム解析を行った。すなわち、多段階のショ糖密度勾配超遠心分離により高純度に精製した80Sリボソームの全蛋白質を電気泳動分離後、エドマン分解またはシークエンスタグ法によって部分アミノ酸配列を決定し、BLASTサーチにより全蛋白質の同定を行った。その結果、RACK1ホモログを含め、少なくとも計76個のラットオルソログが存在すること、また植物特異的リボソーム蛋白質は存在しないことが明らかとなった。すなわち、クラミドモナス80Sリボソームの蛋白質組成はラットおよび酵母の80Sリボソームのものとほぼ同一であることが強く示唆された。葉緑体70Sリボソームが細菌型70Sリボソームを土台として複数の葉緑体特異的リボソーム蛋白質を獲得して分化(おそらくは光合成関連遺伝子の翻訳に特化)してきたのに対して、細胞質80Sリボソームは10億年以上にわたる真核生物の多様化の間、その蛋白質構成を変えずにいることは興味深い。一方で、クラミドモナス80Sリボソーム蛋白質の遺伝子構成は、2コピー存在するRps27を除いて全てシングルコピーであり、ほとんどのリボソーム蛋白質を多重遺伝子としてコードしている酵母および高等植物や、多数の偽遺伝子をもつ哺乳動物のものとは大きく異なっていた。さらに光合成遺伝子翻訳に必須な翻訳因子の同定を行うために、アフィニティー精製による葉緑体ポリソーム分離を現在検討している。

以上、本研究では、植物の光合成遺伝子の機能発現と発現調節を司る翻訳システムの分子構成を高い精度で明らかにすることができた。本研究成果は、葉緑体特異的リボソームタンパク質の機能解析、およびリボソームタンパク質のアイソフォームや翻訳後修飾によるリボソーム不均一性の生理的意義が今後の重要な課題となることを示している。
少数キャリア-強相関電子系の極端条件下回折実験法による研究

CeモノプニクタイトCeX(X=P,As,Sb,Bi)は,磁場・圧力下で多段に変化する特異な磁気相図および異常な伝導状態を示す.本研究の目的は,中性子回折およびX線回折を用いて,これらの現象のより正確な理解を目指すことにある.本年度は特に,昨年度以来準備を進めてきた,CeSbの高圧下におけるX線回折と電気抵抗の同時測定を,約3.2GPaまでの高圧下で成功させた.その結果,電気抵抗の急速な増大と格子定数の異常な現象が同じ温度で起こっていることを確認した.さらに,SPring8において,CePについて14Tまでの高磁場下のX線回折の実験を行なった.これは,Ceモノプニクタイドの特異な磁気構造が,特有の超格子変調を伴っていることを利用し,超格子変調構造の観測結果から磁気構造を推定することを試みたものである.実験の結果,6T以下の低磁場側でも,G_8Ce強磁性2重層のCe面で11枚周期の磁気構造を新しく見出すとともに,高磁場側で9枚および8枚周期の磁気構造が存在が存在することを明らかにした.この実験結果は,CePにおいては,磁場が圧力と同様に,特異な磁気構造の周期を段階的に少なくする役割を担っていることを示している.以上の研究結果は,Ceモノプニクタイトにおいては,系のキャリアー数が極めて少数である事による磁気ポーラロン効果と,これに対する磁場あるいは圧力印可の効果が,系の特異な物性に寄与していることを明らかにしている.CeモノプニクタイトCeX(X=P,As,Sb,Bi)は,磁場・圧力下で多段に変化する特異な磁気相図および異常な伝導状態を示す.本研究の目的は,中性子回折およびX線回折を用いて,これらの現象のより正確な理解を目指すことにある.本年度は特に,昨年度以来準備を進めてきた,CeSbの高圧下におけるX線回折と電気抵抗の同時測定を,約3.2GPaまでの高圧下で成功させた.その結果,電気抵抗の急速な増大と格子定数の異常な現象が同じ温度で起こっていることを確認した.さらに,SPring8において,CePについて14Tまでの高磁場下のX線回折の実験を行なった.これは,Ceモノプニクタイドの特異な磁気構造が,特有の超格子変調を伴っていることを利用し,超格子変調構造の観測結果から磁気構造を推定することを試みたものである.実験の結果,6T以下の低磁場側でも,G_8Ce強磁性2重層のCe面で11枚周期の磁気構造を新しく見出すとともに,高磁場側で9枚および8枚周期の磁気構造が存在が存在することを明らかにした.この実験結果は,CePにおいては,磁場が圧力と同様に,特異な磁気構造の周期を段階的に少なくする役割を担っていることを示している.以上の研究結果は,Ceモノプニクタイトにおいては,系のキャリアー数が極めて少数である事による磁気ポーラロン効果と,これに対する磁場あるいは圧力印可の効果が,系の特異な物性に寄与していることを明らかにしている.
細胞周期とそのサーカディアン制御モデル

最新の知見を基に哺乳動物細胞の細胞周期の分子制御ネットワークのモデルを構築した。その基本構造はCyclin, CDK, CKI, CDC, Cyclin-CDK(MPF : M期促進因子),weel, APC, SKP2、およびそれらの分解、リン酸化過程からなる。これは基本的にG2/M期のモデルである。細胞サイズの成長曲線が、細胞周期と概日リズムとの相互引き込み特性への影響について調べ、線形成長やべき成長などの場合に細胞分裂サイクルと細胞周期の相互引き込み特性を調べた。その結果、指数成長と線形成長の場合にBMAL1とCyclin-CDKの頂点位相が一致し、生物学的なリアリティが高いことが分かった。また、未分化中胚葉(PSM)の分節時計の分子メカニズムのモデル化を行い、自律振動するWntシグナル系に減衰振動するDelta-Notch系が駆動されて分節化の2時間リズムが作られていることが明らかになった。さらに、Wnt系の分岐特性がAxinの産生率に依存しており、特にSuper-critical Hopf分岐を与える条件下で、PSMにおける分節遺伝子発現波の尾側から吻側への伝播が再現されることが分かった。また、分節化領域とPSM領域がWntの空間的な濃度勾配によって分離することを示した。分節化の従来モデルとしてClock and Wavefrontモデルがあるがこれでは分節化領域でのLfngとHesの空間的な棲み分けが説明できず、我々のモデル化からLfngの活性化レベルを低下させるメカニズムが予定分節領域において必須であることが示唆された。本研究を通じて、細胞周期と分節時計といういずれも発生過程を支配する分子時計メカニズムをモデル化したが、これらと日周リズムの同期関係をさらに調べることにより、時間薬理学的なガン治療のヒントが得られるかもしれない。その基本構造はCyclin, CDK, CKI, CDC, Cyclin-CDK (MPF : M期促進因子), weel, APC, SKP2、およびそれらの分解、リン酸化過程からなる。ここでは細胞サイズはCyclinの生成率を比例的に上昇させるとした。細胞サイズの変化は従来のモデルのように完全な外部変数とせず、細胞分裂はMPFがある閾値を下回った時に生起するとした。細胞サイズの成長曲線が細胞周期ダイナミクスに与える影響について、特に相互引き込み特性への影響について調べた。特に次従来のモデルで想定されているような指数関数的成長の場合は、見かけ上、位相反応性を示さないにとを示した。また、線形成長やべき成長などの場合に細胞分裂サイクルと細胞周期の相互引き込み特性を調べた。我々は分子時計機構の詳細なネットワークが呈する振動ダイナミクスの定性的な性質(各変数の振動位相関係と位相反応曲線)を保存した分子レベルの縮約モデルをすでに構築している。モデル変数のうちCLOCK-BMAL1とPER-CRYが、WEE1の生成率を上昇および下降させるとした時の日周リズムと細胞周期の引き込みの安定性と位相関係を明らかにした。これによれば、べき成長時には細胞分裂が日中に生起するにとになり、生物学的なリアリティが損なわれるにとが明らかになった。
Sytl1により分泌制御されるAMLエクソソームの骨髄定着における役割の解明

私が所属する研究室では、これまでに急性骨髄性白血病(AML)関連遺伝子Meis1の標的としてSytl1を同定し、Sytl1がHoxa9/Meis1関連白血病細胞の骨髄定着に必須であることを明らかにした(J Clin Invest. 126, 1664-78, 2016)。そこでAML細胞がSytl1活性化を介して細胞内小胞をエクソソームとして分泌し、骨髄微小環境を教育することでAML細胞の骨髄定着を促進するモデルを着想し、これによりAML細胞が骨髄定着する分子基盤を明らかにすることを目的とした。まずSytl1ノックアウト(KO)マウスの骨髄細胞をHoxa9で不死化したSytl1 KO細胞株と、これにSytl1遺伝子を再導入したSytl1過剰発現細胞株をそれぞれ樹立し、超遠心法を用いてエクソソーム分画を確認した。次にMeis1非関連AML細胞の骨髄定着にもSytl1が必須であることを示す目的で、NUP98-HOXA9とFlt3 ITDをSytl1KOマウス骨髄細胞に導入し、ここにSytl1遺伝子を再導入することでSytl1 KO、および過剰発現AML細胞株を樹立した。これらを間質細胞株OP9と共培養したところ、Sytl1 KO AML細胞株ではCobblestone area forming cell形成が阻害され、Sytl1がMeis1非関連AML細胞の骨髄定着にも作用することが示唆された。一方、これらの細胞をC57BL/6Jマウスに移植しても移植後48時間の骨髄中AML細胞の割合に差は認めず、2週間後にはいずれのマウスもAMLを発症した。以上からSytl1はMeis1非関連AML細胞の骨髄定着に一定の役割を担っているものの、必須の因子ではないと考えられた。現在はshRNAスクリーニングを用いて、Sytl1以外の骨髄定着に必須の因子を探るべく研究を進めている。Sytl1がMeis1非関連AML細胞の骨髄定着にも必須であることを証明した後、Sytl1が分泌制御するAMLエクソソームの解析に進む予定であったが、Meis1非関連AML細胞の骨髄定着におけるSytl1の役割は限定的であることがわかり、進捗状況としてはやや遅れているとした。一方で、Hoxa9/Meis1を発現するAML細胞株であるH9M1細胞を用いた、全遺伝子に対するshRNAスクリーニングは今年度内に終了し、Sytl1に代わるAML細胞の骨髄生着に重要な遺伝子候補として450遺伝子を同定している。現在、別のAML細胞株として樹立したMLL/ENL AML細胞を用いて、全遺伝子に対するshRNAスクリーニングを行なっている。これらの細胞株間で共通するAML細胞の骨髄生着に必須の遺伝子を抽出することにより、遺伝子候補の絞り込みを行なっていく予定であり、本研究課題の目的である「AML細胞が骨髄定着する分子基盤の解明」に向けては確実に前進しているものと考えている。現在、Hoxa9/Meis1の上流にある白血病原因遺伝子であるMLL/ENL融合遺伝子を発現するAML細胞株を用いたshRNAスクリーニングを行なっており、これによりAML細胞の骨髄定着に必須の遺伝子候補の絞り込みを行なっている。shRNAスクリーニングにより同定した遺伝子に対しては、今後、CRSPR/Cas9システムを用いたSgRNAスクリーニングによるセカンドスクリーニングを行い、これによりSytl1に代わるAML細胞の骨髄定着に必須の遺伝子を同定する予定である。

Sytl1がMeis1非関連AML細胞の骨髄定着にも必須であることを証明した後、Sytl1が分泌制御するAMLエクソソームの解析に進む予定であったが、Meis1非関連AML細胞の骨髄定着におけるSytl1の役割は限定的であることがわかり、進捗状況としてはやや遅れているとした。一方で、Hoxa9/Meis1を発現するAML細胞株であるH9M1細胞を用いた、全遺伝子に対するshRNAスクリーニングは今年度内に終了し、Sytl1に代わるAML細胞の骨髄生着に重要な遺伝子候補として450遺伝子を同定している。現在、別のAML細胞株として樹立したMLL/ENL AML細胞を用いて、全遺伝子に対するshRNAスクリーニングを行なっている。これらの細胞株間で共通するAML細胞の骨髄生着に必須の遺伝子を抽出することにより、遺伝子候補の絞り込みを行なっていく予定であり、本研究課題の目的である「AML細胞が骨髄定着する分子基盤の解明」に向けては確実に前進しているものと考えている。現在、Hoxa9/Meis1の上流にある白血病原因遺伝子であるMLL/ENL融合遺伝子を発現するAML細胞株を用いたshRNAスクリーニングを行なっており、これによりAML細胞の骨髄定着に必須の遺伝子候補の絞り込みを行なっている。shRNAスクリーニングにより同定した遺伝子に対しては、今後、CRSPR/Cas9システムを用いたSgRNAスクリーニングによるセカンドスクリーニングを行い、これによりSytl1に代わるAML細胞の骨髄定着に必須の遺伝子を同定する予定である。
高齢者の特性と家庭内転倒リスクを考慮した衣服型ウェアラブル端末の開発と検証

高齢者が自身で運動機能や転倒リスクを評価できる指標が求められる。本研究は、1運動機能と年齢、転倒履歴との関連および加齢に伴う身体感覚、運動機能の認識の変化の調査、2運動機能を評価可能な動作特性データの抽出、日常生活動作がモニター可能なウェアラブル端末の試作・検証、32の端末による動作測定データから転倒リスク要因となる動作特性を抽出する。本年度は、研究1の結果をもとに研究2を行った。測定は、運動機能に障害のない若年男女を対象とし、背景要因として研究1をもとに作成した質問紙調査(体力、身体感覚および運動機能の認識等)、握力・下肢筋力測定等を行った。課題動作は、身体感覚の変化を認識されていた、バランス、立ち上がり、歩行に着目し、静的・動的バランス能力(開眼片脚立ちなど)、歩行速度、下肢筋力(5回椅子立ち上がり(FTSST))とした。各動作は、3軸加速度と、マーカーから姿勢変化、動作速度を測定した。マーカーと加速度計から算出したデータの適合度および身体感覚と動作測定結果との関係を評価した。開眼片足立ちの姿勢角では、ノイズの影響を受けやすい姿勢角変化が小さかった4名を除いた回帰分析の結果、決定係数r2は0.61(p <0.01)を示した。FTSSTの課題時の動作時間においても、高い適合度(決定係数r2=0.92, p<0.01)を示した。身体感覚とFTSST1動作毎時間の標準偏差との相関は、弱い正の相関関係が認められた項目があった。今回、FTSST課題と片脚立ち課題において、マーカー軌跡と加速度計各々から算出された値は類似傾向を示すことが推測され、加速度計を用いた各運動評価を簡便に実施できる可能性が示された。開眼片脚立ち課題では、姿勢変化の小さい場合が課題として上がったが、今回の対象者は筋力・体力も十分であったことから、必要な分解能について検討後、高齢者も含めた検証を行う。若年者群を対象として実験を行った結果、動作速度は加速度計からある程度判断可能なこと、静的バランス力は抽出可能なことが確認できた。一方、動的バランス力(歩行時の左右方向動揺など)の解析は、日常動作においては歩行様態の個人差などの影響を避けることができず、解析の前処理や歩行条件統制について追加で検討する必要性が生じたため。研究2の若年者を対象とした測定実験により、マーカー軌跡と加速度計各々から算出された値との適合度から、双方の算出値は類似傾向を示すことが推測され、加速度計を用いた各運動評価を簡便に実施できる可能性が示された。研究1・2の結果をふまえ、運動機能を評価可能な動作特性データの抽出精度を向上させる必要がある。解析の前処理や動作条件統制について追加で検討し、高齢者を対象とした測定実験を実施し、研究3「動作測定データから転倒リスク要因となる動作特性を抽出」を行う。解析の前処理や動作条件統制については、測定した加速度のパターンから、歩行様態のグルーピングとグループごとの前処理や、最大努力歩行による動作の条件統制を行うことを検討する。高齢者を対象とした測定実験は、若年群よりも動作パターンが多くなる(個人差が大きい)ことが想定されるため、腰部の加速度計だけではなく、他部位の加速度計などからも歩行変動係数を算出して用いるなどの対応を行う予定である。加えて若年者との比較分析により、加齢による影響とウェアラブル端末に必要な精度も検討する。当初測定環境は、住宅内での測定を行うこととしていたが、その結果の信頼性を確保するため実験室内での測定とする。また、同対象者に対し、研究1の結果をもとに作成した質問紙調査により、身体感覚、運動機能の認識、転倒履歴に関するデータを収集する。これらの結果から、転倒リスク要因となる動作特性と主観特性と関連、加齢の日常生活動作特性への影響、ウェアラブル端末による運動機能評価の可能性を検討する予定である。高齢者の転倒・転落事故防止対策は高齢者のQOLの維持・向上および医療費低減において急務である。本研究は、高齢者が生活する居住空間内での動作特性に着目し、1運動機能と年齢、転倒履歴および身体感覚と運動機能の認識との関連についての検討、2日常生活動作がモニター可能なウェアラブル端末の試作・検証、32のウェアラブル端末を用いた居住空間内動作の測定データからリスク要因となる動作特性を抽出する。本年度は、本研究期間に挙げている3つの課題のうち、研究1「在宅高齢者の身体感覚と居住空間内環境についての実態調査」を行った。調査は、地域在宅高齢者32名を対象に運動機能測定(握力、開眼片足起立時間、ADL評価など)、身体感覚や運動機能の認識、転倒履歴に関する面接調査を行い、運動機能と年齢、転倒履歴および身体感覚と運動機能の認識との関連を検討した。その結果、年齢との相関分析から、日常生活が自立している場合も加齢に伴いADLは徐々に低下し、転倒不安感は増大する傾向が示された。また、片足立脚時間はADLを反映することが推察され先行研究と同様の傾向を示した。一方、転倒不安尺度と開眼片足起立時間との関連性は、転倒不安感尺度とADLとの関連性に比べ低く、立位時のバランス能力の低下は、日常生活場面での感覚に比べ、転倒不安感の増大にはつながりにくい可能性が示唆された。

転倒経験は、70歳代で最も多く、転倒状況として挙がった歩行時のつまずきや動作時のバランスの崩れは、身体感覚の変化として認識した状況と類似しており、基本動作の運動機能の低下や緩慢化が転倒に結び付いている傾向が示された。高齢者の運動機能の維持と転倒・転落事故防止対策へ、高齢者の身体感覚特性や加齢による変化をふまえた運動機能評価が加わると、より日常生活に即した介入が可能となる。今後は、動作分析により転倒リスク要因となる動作特性の抽出を行う。研究計画のスケジュールとしていた、平成28年度後半期までの調査を遂行し、研究1の目的および目標の示唆を得ており、平成29年度前半期の学会発表の準備中である。高齢者が自身で運動機能や転倒リスクを評価できる指標が求められる。本研究は、高齢者が生活する居住空間内での動作特性に着目し、1運動機能と年齢、転倒履歴および身体感覚と運動機能の認識との関連についての検討、2運動機能を評価可能な動作特性データの抽出、日常生活動作がモニター可能なウェアラブル端末の試作・検証、32のウェアラブル端末を用いた居住空間内動作の測定データから転倒リスク要因となる動作特性を抽出する。本年度は、本研究期間に挙げている3つの課題のうち、研究1のデータ分析およびその結果をもとに、研究2「運動機能を評価可能な動作特性データの抽出、日常生活動作がモニター可能なウェアラブル端末の試作・検証」を行った。研究1で収集したインタビューデータは、身体感覚、運動機能の認識、転倒履歴について質的分析の結果、自らの身体感覚が、変わったと認識したのは、あらゆる動作の速度低下、体力の低下、筋力の低下、身体の各部位の痛み(主に関節運動の障害に起因)、末梢感覚の鈍化が主であり、これらの身体感覚の変化は年代が異なっても同様の傾向にあった。また、転倒の不安を感じる動作は、近距離の移動、屋内での移動、階段昇降が多く、いずれも片足立脚を要する動作であった。実験は、地域在宅高齢者7名を対象に開眼片足起立時における挙上肢足部の加速度および座位時と起立時の体表面血流の測定を行い、開眼片脚起立時間、ADL評価得点、転倒不安感尺度得点との関連を検討した。加速度は、試作した無線式の3軸および地磁気センサ仕様の加速度計を用いた。その結果、開眼片足起立中の挙上肢足部加速度の絶対値の平均値は、開眼片脚立ち時間との間に負の相関の傾向が示された。研究1の結果と同様に、基本動作の運動機能低下や緩慢化が転倒に結び付く傾向が示され、動作効率や筋活動の評価を行う必要性が示唆された。研究計画のスケジュールとしていた、平成29度後半期までのデータ収集・分析を遂行したが、一部(ウェアラブル端末の検証)実施中であるため。なお、研究1の成果を示した論文は投稿準備中である。本研究は、1運動機能と年齢、転倒履歴との関連および加齢に伴う身体感覚、運動機能の認識の変化の調査、2運動機能を評価可能な動作特性データの抽出、日常生活動作がモニター可能なウェアラブル端末の試作・検証、32の端末による動作測定データから転倒リスク要因となる動作特性を抽出する。本年度は、研究1の結果をもとに研究2を行った。測定は、運動機能に障害のない若年男女を対象とし、背景要因として研究1をもとに作成した質問紙調査(体力、身体感覚および運動機能の認識等)、握力・下肢筋力測定等を行った。課題動作は、身体感覚の変化を認識されていた、バランス、立ち上がり、歩行に着目し、静的・動的バランス能力(開眼片脚立ちなど)、歩行速度、下肢筋力(5回椅子立ち上がり(FTSST))とした。