hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
粒子サイズのバイモーダル分布制御による高温構造用in-situ MMCの設計

相TiB_2のみを10及び20vol.%で生成させたMMCの作製に成功した。このin-situTiB_2はサブミクロンサイズ(0.51nm)の微細粒子としてAlマトリックス中にほぼ均一に分散している。そこで、平均粒径約10nmのTiB_2粉末を粗大なex-situ粒子として予め先の反応原料に加えることによってバイモーダル分布制御を試み、これに成功した。更に比較のために、粗大なex-situTiB_2粒子のみを含むMMCも同様の熱処理条件(加工上限1000°C)により作製し、上記3種類のMMCを高温ヤング率測定及びクリープ試験の供試体とすべく、全て550°Cでの熱間プレスにより完全に緻密化した後、丸棒状試験片に加工した。これら供試体の準備と共に、新たに導入した光学式微小変位計測器による高温材料試験システムの改良・調整も進めでおり、次年度早々にヤング率測定・クリープ試験に着手する予定である。Al+Ti+B混合粉体の反応合成プロセスによるTiB_2粒子分散Al基複合材料(MMC)の組織制御を詳細に調査・検討した昨年度の成果を踏まえ、本年度は高温材料としての評価試験を実施した。2.剛性の評価試験:昨年度に改良・整備した高温材料試験システムを用いて、室温400°Cの温度域で動的ヤング率を測定し、(1)室温約150°Cではいずれの供試体もAl単体に比べ約40GPa高いヤング率を有すること、(2)この温度域を超えると、粒子サイズに依存する強化粒子の応力緩和(界面拡散)および多結晶Alマトリックスの粒界すべりによる擬弾性効果として、徐々にヤング率は低下すること、(3)しかし、いずれの供試体も400°Cの高温でAl単体に比べ3040GPa高いヤング率を有していることを明らかにした。3.耐クリープ性の評価試験:上記の試験システムを用いて、試験温度400°C、負荷モードを引張(一部のものについては引張と圧縮)とするクリープ試験を行って、(1)クリープ変形に対する'しきい応力'レベル、(2)最小クリープ速度の負荷応力依存性、(3)クリープ損傷(界面剥離、粒子破壊)の有無について、期待される粒子サイズ効果の観点から詳細に評価・検討した。本研究では、粉体原料の化学反応によりセラミック微粒子を金属マトリックス中に"その場"生成させるという新しい反応合成プロセスに注目し、これまでAl-Ti-B系の元素粉末原料から生成させたサブミクロンオーダーの微細なin-situ TiB_2粒子と、粗大粒子(平均粒径約10μm)として上記原料に添加したex-situ TiB_2粒子によるバイモーダルな粒子分散組織を有するAl基の金属基複合材料(MMC)を作製し、さらに比較材として準備した微細なin-situ TiB_2粒子およびex-situ TiB_2粒子のみから成るユニモーダル粒子分散MMCも含めて、室温400°Cの温度域における動的ヤング率の測定および400°Cでのクリープ試験を行い一連の系統的な実験データを取得してきた。本年度(最終年度)は異なる温度(300°C、500°C)でのクリープ試験データも追加取得し、これらの実験結果について筆者ら独自の微視力学解析を通じて定量的な検討を行った。
光パラメトリック変換を用いた光ゲート分光法の超短寿命発光測定への応用

新しい高利得・高時間分解能分光法として(1)非線形結晶を用いた光パラメトリック変換による方法,(2)金属蒸気を用いた2分光共鳴による方法,を試みた.これらの非線形媒質はある試料からの短寿命発光を強いポンプ光と共にこれらに入射し,パラメトリック過程又は2光子遷移により時間領域とスペクトル領域を両方同時にサンプリングする手法である.(1)ではKD*P(90°カット, 4cm)を用いモード同期YAGレーザーの3倍高調波をポンプ光としてローダミン6G等の色素溶液試料の発光をサンプリングした.位相整合条件により発光スペクトル中の一部の波長成分がサンプルされるがいわゆるnon-collinearな位相整合により,異なった空間方向に分布した種々のスペクトル成分が一回のパラメトリック変換であサンプリングされる条件を新しく見出した.今回の実験では当初の目的である新しい分光法の開発の他に,光パラメトリック発光の過程における出力の巨視的揺動効果も見出された.この効果は誘導ラマン散乱や色素の自発誘導放射について知られており,発光が量子力学的確率過程により起こるためこの確率に基く揺動が増幅後の出力に現われるものである.パラメトリック発光においても多モード発光の際,各モードの強度分布は全くランダムで,その光子統計を行った結果,指数関数型の分布が得られ量子力学過程による発光が確認された.(2)ではナトリウムや水銀,カドミウム等を用いて(1)と同様強いポンプ光と色素試料の発光を入射光とし,2光子遷移によるサンプリング分光を試みた.検出は励起状態からの螢光又は励起状態からのイオン化によるイオン電流を観測することによって行った. (1)と異なり発光スペクトルの任意の波長成分をサンプリングするにはポンプ光の波長を掃引する必要がある.このために光パラメトリック発振器を用い波長可変光源を得た.色素発光の寿命がこの方法で求められた.ひき続き実験を継続中である.新しい高利得・高時間分解能分光法として(1)非線形結晶を用いた光パラメトリック変換による方法,(2)金属蒸気を用いた2分光共鳴による方法,を試みた.これらの非線形媒質はある試料からの短寿命発光を強いポンプ光と共にこれらに入射し,パラメトリック過程又は2光子遷移により時間領域とスペクトル領域を両方同時にサンプリングする手法である.(1)ではKD*P(90°カット, 4cm)を用いモード同期YAGレーザーの3倍高調波をポンプ光としてローダミン6G等の色素溶液試料の発光をサンプリングした.位相整合条件により発光スペクトル中の一部の波長成分がサンプルされるがいわゆるnon-collinearな位相整合により,異なった空間方向に分布した種々のスペクトル成分が一回のパラメトリック変換であサンプリングされる条件を新しく見出した.今回の実験では当初の目的である新しい分光法の開発の他に,光パラメトリック発光の過程における出力の巨視的揺動効果も見出された.この効果は誘導ラマン散乱や色素の自発誘導放射について知られており,発光が量子力学的確率過程により起こるためこの確率に基く揺動が増幅後の出力に現われるものである.パラメトリック発光においても多モード発光の際,各モードの強度分布は全くランダムで,その光子統計を行った結果,指数関数型の分布が得られ量子力学過程による発光が確認された.(2)ではナトリウムや水銀,カドミウム等を用いて(1)と同様強いポンプ光と色素試料の発光を入射光とし,2光子遷移によるサンプリング分光を試みた.検出は励起状態からの螢光又は励起状態からのイオン化によるイオン電流を観測することによって行った. (1)と異なり発光スペクトルの任意の波長成分をサンプリングするにはポンプ光の波長を掃引する必要がある.このために光パラメトリック発振器を用い波長可変光源を得た.色素発光の寿命がこの方法で求められた.ひき続き実験を継続中である.
アンジオポエチン様因子2の切断を標的とする新規がん転移抑制法の開発

本研究の成果として、プロセシングによるANGPTL2の機能制御においては、ANGPTL2の切断に関わるBMP-1(bone morphogenic protein-1)/ TLD(tolloid)ファミリー分子のなかでもTLL1(tolloid-like 1)が主要な制御因子であると考えられた。さらに、ANGPTL2がO型糖鎖修飾を受けること、同修飾がTLL1による切断に対して保護的に作用していることを見出し、がん細胞におけるTLL1の活性や発現の亢進に加え、ANGPTL2のO型糖鎖修飾を抑制することが、ANGPTL2シグナルを介したがん転移に対する新規治療標的となる可能性が示唆された。TLL1発現を誘導する低分子化合物の探索・同定を行う目的で、CRISPR/Casシステムを用いたTLL1発現モニタリング細胞の作製を実施している。TLL1遺伝子のプロモーター下流にルシフェラーゼ遺伝子を挿入するため、TLL1遺伝子プロモーター領域を標的としたガイドRNAを複数設計し、ガイドRNAベクターの構築を行った。またルシフェラーゼ遺伝子をノックインするためのドナーベクターについても現在構築中であり、今後、構築したベクターを用いてTLL1発現モニタリング細胞を樹立し、TLL1発現を誘導する低分子化合物の探索・同定を行う。TLL1の発現制御に関わる転写制御因子については、TLL1遺伝子プロモーター領域の配列情報を基にin silico解析により候補因子の抽出を行っている。膵がん細胞では、プロモーター領域のDNAメチル化によってTLL1の発現が抑制されていることが報告されていることから、プロモーター領域内のCpGアイランド周囲の領域を中心に検討したところ、複数の候補因子が抽出された。TLL1の発現は低酸素刺激で誘導されることが報告されており、実際、候補因子の中には低酸素応答に関わるHIF1aとヘテロダイマーを形成するARNTが抽出されている。ANGPTL2の発現も癌細胞増殖に伴う低酸素によって誘導され、癌細胞の浸潤・転移に寄与することから、骨肉腫細胞ではDNAメチル化などによりHIF1a/ARNTによるTLL1発現誘導が抑制され、結果として癌転移促進活性を有する全長型のANGPTL2タンパク質が増加し、病態促進に繋がることが考えられた。今後、HIF1a/ARNTを中心にTLL1の発現誘導機構の解明を進める予定である。上記実績のごとく、概ね計画通りに進行中である。ANGPTL2は分泌タンパク質であるため、当初より糖鎖修飾が存在することが予想されていた。糖鎖修飾はN型およびO型糖鎖修飾に分類できるが、N型糖鎖修飾については、オリゴ糖トランスフェラーゼ(OGT)によって糖鎖修飾が行われることが知られている。OGTはAsn-X-SerまたはAsn-X-ThrのAsn残基に糖鎖を付加することから、ANGPTL2においてもOGTが認識するコンセンサス配列より2カ所にN型糖鎖修飾が付加されることがデータベース上においても明らかとなっていた。実際我々も、ANGPTL2を恒常的に高発現する培養細胞の培養上精より精製したANGPTL2タンパク質を用いてPNGase Fで処理した場合、SDS-PAGEにて解析した際に分子量が減少することを確認していた。最近、我々はANGPTL2タンパク質がN型糖鎖修飾に加え、O型糖鎖修飾を受けることを見出した。NeuramidaseとO-glycosidaseを用いて精製ANGPTL2タンパク質のO型糖鎖修飾を切断した場合、N型糖鎖修飾切断時に比べるとわずかではあるが、分子量の減少が認められた。さらに、in silico解析から、ANGPTL2のO型糖鎖修飾部位を予測し、各候補修飾部位に変異を導入した変異体を作製することで、ANGPTL2におけるO型糖鎖修飾部位の同定に成功した。このO型糖鎖修飾部位同定の過程において、培養上精中における当該変異体が、野生型に比べてより多く切断されていることを見出した。ANGPTL2はTLL1によって切断されることから、TLL1による切断感受性を検討したところ、野生型に比べ変異体タンパク質のTLL1による切断感受性が有意に増加していることが明らかとなった。この結果から、ANGPTL2タンパク質のO型糖鎖修飾はTLL1による切断に対して保護的に作用していることが示唆された。ANGPTL2は分泌タンパク質であるため、糖鎖修飾を受けていることは予想されていた。特にN型糖鎖修飾についてはANGPTL2のアミノ酸配列から修飾部位が既に明らかとなっている。最近、我々は、ANGPTL2タンパク質がN型糖鎖修飾のみならず、O型糖鎖修飾を受けていることを見出した。現在、O型糖鎖修飾部位の同定を進めており、今後、O型糖鎖修飾の有無とANGPTL2の癌転移促進作用との関連、TLL1の切断活性に対する感受性について検討する予定である。

また、前述したとおり、膵がん細胞では、プロモーター領域のDNAメチル化によってTLL1の発現が抑制されていることが報告されており、プロモーター領域内のCpGアイランド周囲の領域を中心に検討したところ、複数の候補因子が抽出されている。TLL1の発現は低酸素刺激で誘導されることが報告されており、実際、候補因子の中には低酸素応答に関わるHIF1aとヘテロダイマーを形成するARNTが抽出されている。ANGPTL2の発現も癌細胞増殖に伴う低酸素によって誘導され、癌細胞の浸潤・転移に寄与することから、骨肉腫細胞ではDNAメチル化などによりHIF1a/ARNTによるTLL1発現誘導が抑制され、結果として癌転移促進活性を有する全長型のANGPTL2タンパク質が増加し、病態促進に繋がることが考えられた。今後、HIF1a/ARNTを中心にTLL1の発現誘導機構の解明を進める予定である。腫瘍生物学
細胞内セカンドメッセンジャ-間相互作用の遺伝子工学的研究

ホルモンや神経伝達物質による細胞内情報伝達の仕組みの中で、種々のセカンドメッセンジャ-の作用点である蛋白質燐酸化酵素の重要性は確立されているが、セカンドメッセンジャ-間の相互作用については不明は点が多い。本研究はセカンドメッセンジャ-の一つであるcAMPの細胞内における主要な標的分子であるcAMP依存性蛋白質燐酸化酵素の制御サブユニットを遺伝子工学的に改変し、cAMP系を細胞内で阻害するブロッカ-として利用し、cAMP系を中心とした、セカンドメッセンジャ-間相互作用の解析を目的とした。(1)cAMP依存性蛋白質燐酸化酵素制御サブユニット変異体の作製:ラット脳cDNAライブラリ-からI型制御サブユニットの全長をコ-ドするcDNAを得た。1つのサブユニット内に2つ存在するcAMP結合部位A及びBに点突然変異を導入し、1サブユニット当り1つのcAMPしか結合しない変異体を作製した。(2)変異体の発現と特性解析:野性及び変異体制御サブユニットを大腸菌において発現させ、cAMPアフィニティ-カラムを用いて精製した後、ウシ心臓から精製した触媒サブユニットとのホロエンザイム形成とそのcAMPによる活性化について調べた。その結果変異体制御サブユニットでは、高親和性のcAMP結合は認められるものの、変異体制御サブユニットが形成するホロエンザイムでは野性のもので最大の活性化が認められる濃度の100倍量のcAMPを加えても殆ど活性化されなかった。以上の結果は本研究において作製された変異体がcAMPを介したセカンドメッセンジャ-系を阻害することを示している。このことはアフリカツメガエル卵を用いたモデル系でも確認され、有用なバイオブロ-ブとして種々の細胞系での利用が期待される。
乳癌の個別化治療を目指した新しい感受性診断

乳癌術前化学療法における抗癌剤感受性について検討した。多遺伝子発現解析において免疫系の23遺伝子の発現が非常に優れたpCR予測因子であることが明らかとなった。また血中メチル化DNAや、総DNA量はpCRの予測因子になりえなかったが、無病生存率および全生存率において両マーカーは予後不良の予測因子であった。さらに、化学療法前に撮影した造影MRI検査における乳癌の形態分類(round + oval vs. irregular)も、pCRの有力な予測因子であることが明らかとなった。また、この形態分類は、他の病理組織学的因子と組み合わせるとさらに予測診断能が向上することが示された。本研究の目的は、乳癌の個別化治療を目指した新しい感受性診断法の開発であり、現在乳癌治療においては最も汎用されているタキサン系とアンスラサイクリン系抗癌剤のsequential治療の効果予測診断を目指している。Outcomeとして、術前化学療法の前後で撮影したMRIによる臨床的効果判定と、手術標本での病理組織学的効果判定を用いる。各バイオマーカーと臨床的および病理組織学的治療効果との相関について検討を行い、乳癌のsubtype別に抗癌剤感受性予測診断が可能なツールを構築したい。現在、症例の集積を行っているところで、最終的には計100例のエントリー数を目標としている。本研究の目的は、乳癌の個別化治療を目指した新しい感受性診断法の開発である。対象は、腫瘍径が3cm以上の浸潤性乳癌か、腋窩リンパ節転移を有し術前化学療法が必要と考えられる原発性乳癌患者。術前化学療法施前に吸引補助下針生検を行い乳癌組織の採取を行い、乳癌組織中のエストロゲン受容体(ER)、プロゲステロン受容体(PR)、humanepidermalgrowthfactor receptor 2 (HER2)、Ki-67 labellingindex、Cell Cycle Profiling (C2P)法によるC2P-riskscore (C2P-RS)の測定や、マイクロアレイを用いた多遺伝子発現解析を行った。また、血中のメチル化DNAと総DNA量も測定を行った。さらに、化学療法前に乳房造影MRI検査を行い腫瘍の画像診断を行った。術前化学療法は、paclitaxel (80 mg/m2, weekly, 12回)→FEC (500/75/500 mg/m2, q3w, 4回)を施行した。Outcomeとして、手術標本での病理組織学的完全奏功(pCR)を用いた。pCRと臨床病理学的因子や各バイオマーカーとの相関について検討を行った。検討の結果、多遺伝子発現解析において、intrinsic subtypeが強いpCR予測因子であったが、免疫系の23遺伝子の発現から非常に高い確率でpCRを予測することが出来ることが明らかとなった。また血中メチル化DNAや、総DNA量はpCRの予測因子になりえなかったが、non-pCR症例において両マーカーは予後不良の予測因子であった。また、この形態分類は、ERやHER2等と組み合わせるとさらに予測診断能が向上することが示された。外科学吸引補助下針生検のサンプルを用いてのER、PR、HER2(FISH法)、Ki-67(IHC)の測定、およびC2P-RS, GSTP1, pAktのアッセイ系は確立しており測定は順調に進行している。症例数もH25年度にはほぼ予定通りの30例を集積した。吸引補助下針生検のサンプルを用いてのER、PR、HER2(FISH法)、Ki-67(IHC)の測定、およびC2P-RS, GSTP1, pAktのアッセイ系は確立しており測定は順調に進行している。症例数もH24年度にはほぼ予定通りの40例を集積した。H26年度には症例をさらに追加し、抗癌剤感受性予測診断を進展させる。さらに、現在測定しているバイオマーカー以外に、新規のマーカーの測定の追加も検討する。H25年度には症例をさらに追加し、抗癌剤感受性予測診断を進展させる。該当なし
短時間強雨の増加に対応した盛土構造物の安定性評価に関する基礎的研究

平成28年8月の台風15号に伴う降雨により,筑後川の河川堤防では川表法肩からの深い表のり面すべりが発生した.この原因は天端舗装の排水不良により,縦断方向からも排水がすべり箇所に集中したためと推定された.全国的に,集中豪雨が増加する傾向にある中,同様の被災は全国の河川堤防で頻発している.本研究は,降雨による法面への浸透水のみでなく,天端舗装からの排水の集中に伴う表流水の影響も考慮して,盛土構造物の大規模な変形の発生過程をシミュレーション可能な解析プログラムの開発を目的として実施している。平成30年度は植生の根茎を含めて,降雨と天端舗装からの排水の集中による河川堤防の深いすべり発生への影響を,小型模型実験により把握した.その結果,植生の根茎の密度が高いとすべりが発生しなくなる傾向があることが明らかになった.一方,植生の根茎の厚さが深くなると,同じ根茎の密度でもすべりが発生しやすくなる傾向も確認された.根茎の厚さが深い場合,その崩壊モードも浅い場合と異なることが観察された.また,非定常飽和不飽和浸透流解析と円弧すべり解析を用いて,実験結果の定量的評価を試みた.その結果,植生の根茎の密度の増加により,安全率が上昇する傾向を再現することができた.一方,植生の根茎の深さの増加では,実験の傾向と異なり安全率が上昇する傾向が結果として得られた.これは,前述の崩壊モードの違いによるものと考えられる.当初の計画通り,植生の根茎を模擬した土層構成の模型実験を実施済みであり,河川堤防の降雨と天端舗装からの排水の集中によるすべりへの影響を把握することができた.また,非定常飽和不飽和浸透流解析と円弧すべり解析,SPH法を用いた実験の定量的評価についても,順調に実施している.以上から,「おおむね順調に進展している」と評価した.平成31年度は,これまで得られた実験の結果をSPH法により再現することに注力し,河川堤防の降雨と天端舗装からの排水の集中によるすべりの定量的評価方法を提案する予定である.平成28年8月の台風15号に伴う降雨により,筑後川の河川堤防では天端法肩からの深い表のり面すべりが発生した.この原因は天端舗装の排水不良により,縦断方向からも排水がすべり箇所に集中したためと考えられ,同様の被災は全国の河川堤防で頻発している.そこで,本研究は、浸透水のみでなく雨水集中に伴う表流水の影響も考慮して、盛土構造物の大規模な変形の発生過程をシミュレーション可能な解析プログラムの開発を目的として実施している。平成29年度は降雨と天端舗装からの雨水集中による河川堤防の深いすべり発生への影響を,植生の根茎の影響や基礎地盤を含めない単純な土層構成の模型実験により把握した.その結果から,筑後川と同様に降雨の法面への均質な浸透のみでは,深いすべりが起こる可能性は低く,天端舗装からの排水が集中することにより,大規模な変形が発生することが示唆された.また,非定常飽和不飽和浸透流解析と円弧すべり解析を用いて,実験結果の定量的評価を試みた.その結果,実験と同様に降雨のみでは深いすべりが発生する可能性は低いことが明らかになった.次に,天端舗装からの排水の集中を降雨に換算して与えたところ,実験における深いすべりの発生の有無を再現できた.さらに,研究代表者が開発した粒子法(SPH法)の解析ソフトウェアに,非定常飽和不飽和浸透流解析により求めた間隙水圧分布を与えたところ,実験で観察された深いすべりを伴う河川堤防の変形状況をよく再現することができた.当初の計画通り,単純な土層構成の模型実験を実施済みであり,河川堤防の降雨と天端舗装からの雨水集中による深いすべりへの影響を把握することができた.また,非定常飽和不飽和浸透流解析と円弧すべり解析,SPH法を用いた実験の定量的評価についても,順調に進んでいる.以上から,「おおむね順調に進展している」と評価した.平成28年8月の台風15号に伴う降雨により,筑後川の河川堤防では川表法肩からの深い表のり面すべりが発生した.この原因は天端舗装の排水不良により,縦断方向からも排水がすべり箇所に集中したためと推定された.全国的に,集中豪雨が増加する傾向にある中,同様の被災は全国の河川堤防で頻発している.本研究は,降雨による法面への浸透水のみでなく,天端舗装からの排水の集中に伴う表流水の影響も考慮して,盛土構造物の大規模な変形の発生過程をシミュレーション可能な解析プログラムの開発を目的として実施している。平成30年度は植生の根茎を含めて,降雨と天端舗装からの排水の集中による河川堤防の深いすべり発生への影響を,小型模型実験により把握した.その結果,植生の根茎の密度が高いとすべりが発生しなくなる傾向があることが明らかになった.一方,植生の根茎の厚さが深くなると,同じ根茎の密度でもすべりが発生しやすくなる傾向も確認された.根茎の厚さが深い場合,その崩壊モードも浅い場合と異なることが観察された.また,非定常飽和不飽和浸透流解析と円弧すべり解析を用いて,実験結果の定量的評価を試みた.その結果,植生の根茎の密度の増加により,安全率が上昇する傾向を再現することができた.一方,植生の根茎の深さの増加では,実験の傾向と異なり安全率が上昇する傾向が結果として得られた.

これは,前述の崩壊モードの違いによるものと考えられる.当初の計画通り,植生の根茎を模擬した土層構成の模型実験を実施済みであり,河川堤防の降雨と天端舗装からの排水の集中によるすべりへの影響を把握することができた.また,非定常飽和不飽和浸透流解析と円弧すべり解析,SPH法を用いた実験の定量的評価についても,順調に実施している.以上から,「おおむね順調に進展している」と評価した.今後,植生の根茎の影響や基礎地盤も含めた河川堤防の土層構成の影響についても実験し,より現実の河川堤防に近い条件での挙動を把握する予定である.また,非定常飽和不飽和浸透流解析,円弧すべり解析とあわせて,SPH法によりそれらの実験結果の定量的評価も実施する予定である.平成31年度は,これまで得られた実験の結果をSPH法により再現することに注力し,河川堤防の降雨と天端舗装からの排水の集中によるすべりの定量的評価方法を提案する予定である.
階層形ニューラルネットワーク学習の収束性の改善とサーチエンジンへの応用

本研究では、階層形ニューラルネットワーク学習の収束性の改善とサーチエンジンへの応用に関する研究を行った。その結果の概要は以下の通りである。1.カテゴリー間で例題数に偏りのある問題の学習バッチ学習において、全例題に対する2乗誤差の分布に比例した確率で学習を行う方法を開発した。結合荷重の更新に寄与する例題数のバランスを取ることにより、例題の少ないカテゴリーの例題も学習が可能となった。2.結合荷重の対称性の破壊を想起に起こさせる方法についての研究結合荷重をランダムに1個選択し、更新する、という学習法を開発し、学習の停留が発生しないことを計算機シミュレーションにより確認した。3.マージンを用いたパーセプトロン学習に関する研究単純パーセプトロンをパーセプトロン学習によって学習する場合、学習則にマージンを導入することにより、学習の初期においてヘブ学習則より汎化誤差が小さくなる現象を発見した。4.アンサンブル学習の汎化誤差の解析に関する研究性能の劣るニューラルネットワーク(ウィークラーナー)を多数用いることにより、単一のニューラルネットワークより優れた性能を得る学習法であるアンサンブル学習の汎化誤差をニューラルネットワークが線形のパーセプロトンである場合について解析した。その結果、ウィークラーナーの数が無限大の極限では単一の場合の汎化誤差の1/2に収束する事がわかった。本年度は,サーチエンジンの学習機能、柔軟な検索機能を付与するために用いる階層形ニューラルネットワークの収束性の改善に関する研究を行なった。具体的には次の項目について、研究を行なった。1.カテゴリー間で例題数に偏りのある場合でも学習が可能なアルゴリズムの開発カテゴリー間で例題数に偏りがある場合、カテゴリーの境界が偏って形成される可能性が高い.そこで,この現象を回避するため,我々は,学習が進み,全例題に対する2乗平均誤差が小さなると,誤差の小さな例題の数が支配的となるため,学習は小さな誤差を発生する例題に対してのみ行なわれる,と言う現象を発見し,注目した.開発した学習法では,誤差分布に比例した確率で学習を行なう.したがって,誤差の小さな例題と大きな例題に対する例題数のバランスを取ることができ,誤差の大いな例題の学習が可能となる.この方法は,カテゴリー間で偏りがある場合においても,誤差の大きな例題の数はほぼ同等であると仮定できる場合,有効である.この内容は,IEEE/INNS International Joint Conference on Neural Networks 2001において発表した.2.結合係数の対称性の破壊を早期に起こさせる方法についての検討階層形ニューラルネットワークにおいて,隠れユニットが複数存在する場合,結合係数の入れ換えに対する対称性が発生することが,学習の停留現象の原因の一つである.そこで,我々は勾配法のように,全結合係数を同時に更新するのではなく,ランダムに選択した1個の結合係数のみ更新する方法を開発した.閉発した学習法では,結合係数が常に一方向にのみ修正されるため,対称性が形成されにくい.数値シミュレーション実験では,勾配法でプラトーの現われる問題に対し,開発した方法ではプラトーが発生しないことを確認した.この内容は,IEEE/INNS International Joint Conference on Neural Networks 2001において発表した.サーチエンジンに学習機能、柔軟な検索機能を付与するために用いる階層形ニューラルネットワークの収束性の改善と汎化能力の改善のための研究を行った。具体的には次の項目について研究を行った。1.単純パーセプトロンをオンラインで学習する場合に用いられる学習則としては、ベブ学習則、パーセプトロン学習則などが用いられる。ヘブ学習則は汎化誤差の収束性が早いことが知られている。一方、ヘブ学習則は正解を出力した例題も学習するため,効率が悪い。そこで我々は、パーセプトロン学習則にマージンを導入し,正解を出力しても,出力が小さいときはさらに学習をするように学習法を変更したところ,学習の初期においてヘブ学習則より収束が早くなるという現象を発見した。また,マージンを結合荷重の長さに応じて変更することにより、常にヘブ学習則より汎化能力の収束が早くなることを発見した。この内容は電子情報通信学会論文誌D-II vol.J85-D-II No.10pp.1563-15702002年10月に掲載された.2.単純パーセプトロンを複数用いるアンサンブル学習法について検討した。

複数の単純パーセプトロンを有効に用いるため、各単純パーセプトロンの初期の結合荷重は独立であり、その長さは1に規格化されている、との条件のもとでは用いる単純パーセプトロンの数Kに対して、Kを無限大とした場合の汎化誤差は1個の場合に対して半分になること、その値に対して1/Kで収束することを示した。この内容は情報論的学習理論ワークショップ(富士吉田2002年)で発表した。
高純度多機能型ファインコンポジット設計のための多元系微細複合粒子の開発研究

本研究は、金属/セラミックスのように、粉体特性の異なる複合材料を開発する場合にネックとなっている偏析をなくし、機械的性質に優れた複合材料を開発するための、複合粒子を調製することを目的とする。ここで開発する複合粒子の形態は、複合化する異種粒子のうち、相対的に粒子径の大きい粒子を核にし(以下核粒子と呼ぶ)、この周囲に他の微細粒子(以下ゲスト粒子と呼ぶ)を付着させた被覆型のものである。これまでステンレス/ジルコニア系複合粒子を用いた焼結体の機械的性質に関する研究を行った結果、複合粒子を用いることにより均一な組織の複合焼結体が得られることがわかっている。しかしこれらの機械的性質をボールミル混合したそれと比ベると、耐摩耗性などの点で優位な傾向がみられるものの、4点曲げ試験についてはむしろ下回る結果となっている。この理由は破面のSEM観察結果などから、粒界が脆いセラミックスで占有されることによる粒界破壊であることがわかっている。本研究ではこの点を改善する一つの手法として、粒界の組織制御すなわち、粒界に微細な金属粒子を分散させた焼結材料や溶射材料を得ることを目的として、2重被覆型および多相分散被覆型の複合粒子の調製を試みた。この結果、1次複合粒子の被覆層の組織が固結状態にあり、これに塑性変形しやすいCuの被覆を試みた場合には2重被覆型複合粒子が、また凝集状態の組織のものにステンレスのフレーク粒子を被覆させた場合に、ステンレスが微細に分散された被覆層をもつ多相分散被覆型複合粒子を調製することができた。この場合メカニカルアロイングに類似したニーディング効果が微細分散過程に重要な役割をもつことなど重要な多くの知見を得た。この研究の成果は、機械的性質を要求される機械材料としての耐摩耗材料、耐熱材料などの開発に寄与できるものと考えている。本研究は、偏析がなく機械的・物理的特性に優れた金属/セラミックス系ファインコンポジットを実現するため、核粒子と被覆層の接合界面の接合改善ならびに被覆層の組成を多層化した多元系被覆複合粒子を試作することを目的とする。はじめに核粒子にステンレス粒子を用い、これに部分安定化ジルコニアならびにSi_3N_4をそれぞれ被覆させたものを用意した。これにそれぞれ核粒子と同種のステンレス粉末やFe、Cu、Niなどの超微粉末などを被覆させ多層化を試みた。その結果、予め一次被覆層を形成しているセラミックス層の組織が凝集状態であるか、固結状態であるかによって多層化の形態が異なるものの、目的とした多元系複合粒子を試作することに成功した。得られた主要な知見を以下にまとめる。1、一次被覆層の状態が凝集層を呈している場合には、粒子分散型の多層複合粒子を得た。被覆過程はMA法のニ-デイング効果に類似した過程を経て被覆層内の粒子が微細化することもわかった。2、一次被覆層の状態が固結層を呈している場合には変わり玉のような重層の被覆層をもった多層複合粒子となることがわかった。3、互いに反応しやすい金属粉、たとえばFe-Niのようなものの被覆を試みたが、被覆過程で互いの反応により独自の凝集粒子を造り偏在し、現時点で多層複合粒子を得ることはできなかった。これまでの研究結果からいろいろな多元系複合粒子を作成することができる可能性があることがわかった。このほかにも被覆過程や界面の接合状態にも極めて興味ある知見を得た。これらの複合粒子は真空中で作成されるので高純度で被覆層内部の空隙も少ない。今後は多元系複合粒子の安定化を図る計画である。

研究代表者らは前年度までに2重被覆層および多相分散被覆型の複合粒子の調製法を明らかにした。今年度は、多相分散型の複合粒子を工業化に対応できうる粒末とするため、不定形核粒子への適用の検討と、ファイン化を計るため超微粉末被覆の可能性、ならびに同複合粉末の応用化研究として焼結特性とその界面反応について検討した。そのうち不定形核粒子については、球形核粒子と同様にフレーク状粒子を被覆させた場合にメカニカルアロイングに類似のニーディング効果により多相分散相がえられたが、核粒子の付着は不規則で組識制御までは至らなかった。固結状態の被覆層をもつ1次複合粒子に微細球状ステンレス粒子を被覆させた場合には、1次被覆層の剥離が生じ2次複合粒子は得られなかった。1次被覆層(ジルコニア)に、より微細なステンレス相を分散させるため超微粉末の直接被覆を検討した。はじめ凝集状態にある超微粉末は複合化処理に伴う発熱により、それ自体が早期にそのまま融合して大きな焼結塊となる。一旦塊状となった超微粉末は核粉子に付着しにくく、2時間複合化処理した場合でも2次複合粒子は得られなかった。以上まとめれば、球状核粒子にフレーク状粒子を被覆させた場合にかぎり、多相分散被覆型の複合粒子を開発することができ、またこれを焼結することによって粒界にステンレスとジルコニアが混在した複合焼結体を得ることができた。これは機械的性質を向上させた耐摩耗材料の開発に大きく寄与できるものと考えている。
慢性腎臓病における内因性バゾヒビンファミリーの腎保護効果と臨床的意義に関する検討

慢性腎臓病(CKD)は末期腎不全・心血管疾患の危険因子である。本研究では、内在性血管新生制御因子Vasohibin-1のCKDの病態における機能的解析を行った。Vasohibin-1欠損マウスにおいて野生型マウスに比して、糖尿病性腎症、尿細管間質病変、急性腎障害が増悪した。CKD患者にて、腎組織でのVasohibin-1発現は半月体形成、間質炎症細胞浸潤と相関し、血・尿中Vasohibin-1濃度高値群では、将来的な腎機能低下進展のリスクが増加した。内因性Vasohibin-1のCKD病態における腎保護的効果並びに新規バイオマーカーとしての可能性が示唆された。本邦にて慢性腎臓病(CKD)患者は1,330万人と推計され,CKDから末期腎不全に至り透析療法を施行される患者数は年々増加し30万人超となっている。このような背景から、CKDについての臨床及び基礎研究による進展機序の解明と新規治療法の開発は,医療経済的にも重要な課題である。CKDの主要な原疾患は、糖尿病性腎症、腎硬化症、慢性腎炎等であるが、末期腎不全に至る際に糸球体硬化・尿細管間質病変(間質線維化)が共通して観察されるVasohibin-1 (VASH-1)は東北大学佐藤教授らにより同定された血管新生抑制因子で、血管内皮細胞をVEGF-A等で刺激した際に発現が増加する。本研究では,内因性VASH-1発現変化が腎糸球体・尿細管間質病変の進展に関与する、そしてその発現調節は腎障害進展を制御し得る、との仮説の下に以下の検討を行った。VASH-1ノックアウトマウスにおける尿細管間質障害モデル惹起による腎障害変化の検討を行った。常法により、VASH-1へテロKOマウス,野生型マウスに片側尿管結紮(UUO)モデル、葉酸腎症モデルを作成した。UUOモデルでは、VASH-1 +/-群にて野生型マウス群に比して、間質単球浸潤、間質線維化、ケモカイン発現増加の増悪を認めた。葉酸腎症モデルでは、VASH-1 +/-群にて野生型マウス群に比して、腎機能障害、間質単球浸潤、尿細管上皮細胞障害の増悪を認めた。さらに、培養腎線維芽細胞を用いた検討で、VASH-1 siRA導入により、間質型コラーゲン、TGF-β1発現増加ならびにpSmad3レベルの増加が観察された。以上の検討結果より、内在性VASH-1は腎線維化ならびに急性腎障害を制御しうる可能性が示唆された。本邦にて慢性腎臓病(CKD)患者は1,330万人と推計され, CKDから末期腎不全に至り透析療法を施行される患者数は年々増加し30万人超となっている。CKDの主要な原疾患は、糖尿病性腎症、腎硬化症、慢性腎炎等であるが、末期腎不全に至る際に糸球体硬化・尿細管間質病変(間質線維化)が共通して観察される。Vasohibin-1 (VASH-1)は東北大学佐藤教授らにより同定された血管新生制御因子で、血管内皮細胞をVEGF-A等で刺激した際に発現が増加する。常法により、VASH-1へテロKOマウス,野生型マウスに片側尿管結紮(UUO)モデルを作成した。UUOにより、野生型マウス腎間質にVASH-1陽性細胞が増加した。VASH-1 +/-UUO群にて野生型マウスUUO群に比して、間質単球浸潤、間質線維化、ケモカイン発現増加の増悪を認めた。培養腎線維芽細胞を用いた検討で、VASH-1 siRNA導入により、間質型コラーゲン、TGF-β1発現増加ならびにpSmad3レベルの増加が観察された。ヒト生検組織を用いた検討で、VASH-1は内皮細胞、メサンギウム細胞、間質浸潤細胞に発現し、VASH-1陽性細胞数は半月体形成、間質炎症細胞浸潤と正の相関を示した。さらに、血・尿中VASH-1高値群ではその後の腎機能低下進行リスクが有意に高かった。以上の検討結果より、内在性VASH-1は腎線維化を制御し、CKDにおける予後不良予知に有用なバイオマーカーとなり得る可能性が示唆された。

慢性腎臓病(CKD)患者は本邦にて1,330万人超と推計され、CKDから末期腎不全に至り透析療法を施行される患者数は本邦にて年々増加し約29万人に至る。CKDは心血管系合併症危険因子でもあり進展制御法の開発が国家的課題である。慢性腎障害の進展過程にて糸球体硬化・尿細管間質病変(炎症細胞浸潤・線維化)が共通して観察される。内因性血管新生抑制因子の一つであるVasohibin-1(VASH-1)は活発な血管新生時には発現が低下し、血管新生終息部位にて発現増加し、血管新生の終息/血管成熟に寄与すると考えられる。VASH-1のホモログVASH-2は、主として単核球等に由来するが、sprouting等の血管新生を促進する作用を持つ。本研究では、VASH-1ノックアウトマウスを用いて、糖尿病性腎症、尿細管間質障害等の腎疾患モデルを作成し、内因性VASH-1の腎保護機能と作用機序について検討した。野生型マウスに比してVASH-1へテロ欠損マウスでは、1型糖尿病に伴うアルブミン尿、糸球体肥大、メサンギウム基質増加等の増悪が観察され、腎皮質における繊維化促進因子TGF-beta1・ケモカインMCP-1発現の増加、VEGF発現の増加、angiopoietin-1/2比の低下が観察された。糸球体スリット膜密度の低下や、nephrin発現異常がVASH-1欠損群にて観察され,アルブミン尿増加との関連が示唆された。また、片側尿管結紮(UUO)モデルを用いた検討にて、野生型マウスに比してVASH-1へテロ欠損マウスでは、腎間質線維化、間質I・III型コラーゲン蓄積、間質単球浸潤、腎皮質でのTGF-beta1発現・MCP-1発現増加が観察された。ヒト腎生検組織を用いたVASH-1発現の免疫組織化学による検討を75例にて実施し,腎組織学的変化や臨床指標との関連について検討を行っている。平成24年度は、VASH-1欠損マウスを用いた腎疾患モデルの作成並びに基礎的検討を予定していたが、UUOモデルならびに葉酸腎症モデルについて予定通りに検討が進んでいる状況である。あまた、培養腎線維芽細胞を用いたin vitroの検討も進んでいる。本研究にてVASH-1へテロ欠損マウスを用いた解析を実施しているが,糖尿病性腎症モデル、さらには片側尿管結紮モデルを作成し、野生型マウスとの比較検討が順調に進行している。腎組織学的指標、腎機能等に関する指標や、腎障害進展に関与する各種増殖因子,炎症性サイトカイン等、メカニズムに関する検討も進展しつつある。さらに、ヒト腎生検切片を用いたVASH-1発現の免疫組織化学による検討も順調に進展し、各種腎組織変化のみならず、臨床指標との関連性などについても検討を進行している。さらには、血中、尿中VASH-1濃度と腎組織におけるVASH-1発現との関連性についても合わせて検討を進めている。上記の様に、概ね研究計画に則って研究が進行している状況である。今後の研究計画として、平成24年度の疾患モデルを用いた検討の詳細な解析をさらに進めていく予定である。また、VASH-1のホモログであるVASH-2は血管新生促進に作用する可能性が最近報告されている。VASH-2欠損マウスに腎疾患モデルを惹起することによる、腎障害進展に対する内在性VASH-2の機能的役割に関しての検討を、糖尿病モデル、UUOモデル等を用いて検討する予定である。VASH-1欠損マウスを用いた糖尿病性腎症モデル、片側尿管結紮モデルの検討を継続し、内因性VASH-1による腎保護作用についてその分子メカニズムの解明を行う。
魚類と両生類から明らかにする新型アドレノメデュリンの機能：免疫・造血系に着目して

脊椎動物において新規に発見されたアドレノメデュリン(Adrenomedullin, AM)の造血への関与について解析した。硬骨魚類のメダカにおいて、赤血球を特異的に破壊するとAM3の遺伝子発現が誘導されたことから赤血球産生への関与が示唆される。また、両生類のネッタイツメガエルでは胚の腹部血島にAM5のmRNA局在が観察され、成体においてはAM5遺伝子が造血幹細胞において発現していることが示唆された。アドレノメデュリン(Adrenomedullin,以下AM)ファミリーは哺乳類で3種類、硬骨魚類で5種類の遺伝子からなる。哺乳類で研究例の多いAM(AM1)以外のタイプの機能を解明するため、硬骨魚類でAM15の5種類すべてが保存されているメダカを用いて解析を行った。その結果、メダカにおいて、全てのAM遺伝子の各組織における発現分布を硬骨魚類で初めて定量化し、AM3とAM5が肝臓と腎臓、他のタイプが腎臓において高発現していることを見出した。また、外部塩濃度を変化させることにより、各々のタイプが独立した発現変動を示すこと、とりわけAM2とAM4が体液調節に関与することを示唆する結果を得たため、論文として報告した。同じファミリーに属する遺伝子群ではあるが、独立した機能をもつ異なる生理活性物質であることが示唆される。また、ヒトでは変異しているAM5の機能を解明するため、平成27年度に予定していた両生類を用いたAM5遺伝子に関する解析を平成26年度に前倒しして行った。その結果、ネッタイツメガエルの発生において、尾芽胚期にAM5遺伝子が腹部血島に発現していることをin situ hybridization法によって見出した。腹部血島は造血幹細胞が集まり血球の分化が行われる部位であり、また成体においても造血器官である肝臓にAM5遺伝子の発現がみられたため、AM5遺伝子が両生類において造血に関与する可能性が示された。アドレノメデュリン(Adrenomedullin, AM)ファミリーに含まれるAM2およびAM5はその機能に関する研究例が少なく、とりわけAM5の機能はほとんど明らかになっていない。申請者はこの機能を解明するべく、両生類ネッタイツメガエルの胚においてin situ hybridization法によってAM5遺伝子の発現部位を調べたところ、血球分化の場である腹部血島にシグナルを検出した。また、成体の各組織におけるAM5遺伝子の発現分布を解析したところ、肝臓、脾臓、腎臓、肺、および血液などで発現がみられた。両生類において肝臓と脾臓は造血器官であるため、AM5遺伝子は両生類の胚発生から成体に至るまで造血に関与することが示唆される。血液においても発現がみられることから、血球細胞の分化や成熟に関わる可能性が考えられた。そこで、Percollを用いた密度勾配法およびセルソーターによって血液細胞を分離し、AM5遺伝子の発現を調べた。分画Aはb-globin遺伝子を特異的に発現することから赤血球と推定され、分画Bは造血幹細胞の増殖に関わる転写因子gata-2を多く発現する細胞集団であった。AM5遺伝子は分画Bにおいてより高い発現がみられたことから、造血幹細胞に発現しその増殖と分化誘導に関わる可能性が示された。今後は、造血幹細胞を単離・培養し、AM5の投与による増殖の変化を解析する予定である。また、魚類においては、AM2/AM3タイプの機能を解明するため、メダカを用いてより発現量の多いAM3遺伝子のノックアウトを作出しており、今後表現型の解析を行う。平成26年度計画の一部を達成し、さらに平成27年度の研究計画を一部前倒しして行い、成果を得た。比較内分泌学研究計画に基づき、小型魚類においてAM5遺伝子のノックダウン/アウト動物を作出し、表現型の解析を行う。また、両生類におけるAM5の造血機能を解明するため、発現する血球細胞の同定および造血幹細胞の分離と培養を行う。
不動由来の痛みに対するリハビリテーションの治療戦略開発に向けた実験研究

本研究は,不活動由来の痛みに対するリハビリテーションの新たな治療戦略を開発することが目的である.実験モデル動物にラット足関節不動モデルを用い,治療介入として,1つ目に電気刺激や関節運動といった末梢組織からの感覚刺激入力を,2つ目に不活動部位以外の運動として,両上肢を用いた自発運動をおこなった.その結果,双方の治療介入とも,痛覚閾値の低下が軽減し,不活動由来の痛みの発生予防効果を発揮する可能性が示唆された.これらの結果から,末梢組織からの感覚刺激入力や不動部位以外の運動は,不活動由来の痛みに対するリハビリテーションの治療戦略に活用できることが明らかとなった.今年度は「不活動由来の痛みの発生予防としての関節運動や電気刺激,温熱刺激といった刺激媒体の効果検証」を主目的として掲げ,不活動由来の痛みの発生予防としてのリハビリテーションの治療戦略として,これらの感覚刺激入力は有効か否かを検証した.実験動物には8週齢のWistar系雄性ラット60匹を用い,無処置の対照群(n=16),右側足関節を最大底屈位でギプスで不動化する不活動群(n=22),足関節の不動期間中に患側(右側)の足関節に関節運動を負荷する関節運動群(n=7),電気刺激を負荷する電気群(n=7),温熱刺激を負荷する温熱群(n=8)に振り分けた.刺激方法として,関節運動は小動物用の持続的他動運動装置を用い,足関節底背屈運動を行った.電気刺激は伊藤超短波製の経皮的電気刺激装置を用い,右側腓腹筋に対して刺激周波数1Hz,刺激強度4mAの条件で電気刺激し,筋収縮を誘発させた.温熱刺激はOG技研製の赤外線加熱装置を用い,下肢全体に負荷した.なお,それぞれの実施時間は30分間,頻度は週5回,実験期間は4週間とした.実験期間中は1週毎にvon Freyfilamentを用いた不動側足底部の痛覚閾値の評価を行った.その結果,不活動群では不動を開始して2週目から痛覚閾値の低下が認められ,それは不動期間に準拠して顕著となった.一方,関節運動群と電気群は,不動2週目から痛覚閾値の低下が認められたものの,不動4週目においては不活動群に比べ痛覚閾値の低下が軽減していた.しかし,温熱群は実験期間を通じて不活動群の痛覚閾値と有意差を認めなかった.これらの結果から,臨床で用いられていることの多い関節運動や電気刺激により不活動由来の痛みの発生予防効果を発揮する可能性が示唆された.つまり,これらの刺激媒体を用いた感覚刺激入力は不活動由来の痛みに対するリハビリテーションの治療戦略に活用できると推察される.本年度は「不活動由来の痛みの発生予防としての関節運動や電気刺激,温熱刺激といった刺激媒体の効果検証」を主目的として研究を進めてきた.その結果,関節運動や電気刺激を負荷することによりに不活動由来の痛みが軽減することが明らかとなった.つまり,これらの成果から本年度の研究目的は概ね達成されていると考えられ,本研究課題は当初の計画通りに進展していると判断した.今年度は「不活動由来の痛みの発生予防としての不活動部位以外の運動効果の検証」を主目的として掲げ,ラット足関節不活動モデルに対して上肢運動を負荷し,不活動肢に発生する痛みに対する効果を行動学的解析により評価した.実験動物にはWistar系雄性ラット15匹を用い,無処置の対照群(n=5),両側足関節を最大底屈位で4週間ギプス固定する不活動群(n=5),両側足関節のギプス固定期間中に上肢運動を負荷する運動群(n=5)に振り分けた.ラットに対する上肢運動は,自作した小動物用拘束器でラット体幹部を固定し,ギプス固定した両側下肢を浮かせた状態でラット用回転ケージ(夏目製作所製)に両側上肢をのせ,自発運動を促すことで実施した.運動時間は1日1時間,頻度は週5回とし,延べ4週間実施した.実験期間中は週に1度,電子式Von Frey痛覚測定装置(IITC社製)を用いて両側足底部の痛覚閾値の評価を行った.その結果,不活動群ではギプス固定を開始した1週後より痛覚閾値の低下が認められ,これはギプス固定期間に準拠して顕著となった.一方,運動群ではギプス固定を開始した2週後より痛覚閾値の低下が認められたものの,3週後以降は不活動群に比べ痛覚閾値の低下が有意に軽減していた.これらの結果から,下肢の骨折などによってギプス固定や創外固定が施されている時期でも,上肢運動を行うことによって,不活動由来の痛みの発生を予防できる可能性が示唆された.そして,このメカニズムには不活動部位以外の運動によっても運動誘発性疼痛抑制効果(Exercise-induced hypoalgesia:EIH)が生じることが影響していると推察され,不活動由来の痛みに対するリハビリテーションの治療戦略に活用できることが明らかとなった.本研究は,不活動由来の痛みに対するリハビリテーションの新たな治療戦略を開発することが目的である.実験モデル動物にラット足関節不動モデルを用い,治療介入として,1つ目に電気刺激や関節運動といった末梢組織からの感覚刺激入力を,2つ目に不活動部位以外の運動として,両上肢を用いた自発運動をおこなった.その結果,双方の治療介入とも,痛覚閾値の低下が軽減し,不活動由来の痛みの発生予防効果を発揮する可能性が示唆された.

これらの結果から,末梢組織からの感覚刺激入力や不動部位以外の運動は,不活動由来の痛みに対するリハビリテーションの治療戦略に活用できることが明らかとなった.本年度の研究結果から,臨床で頻繁に用いられている関節運動や電気刺激は不活動由来の痛みに対し,発生予防効果を発揮することが明らかになった.来年度はこれをさらに発展させ,不活動部位以外の運動によって疼痛抑制効果が発揮されるかを明らかにする.具体的には,ラットの一側足関節をギプスで不動化する不活動モデルを用いて,上肢のみの運動によって運動誘発性疼痛抑制効果(exercise-induced hypoalgesia:EIH)が発現するか否かを行動学的解析によって確かめ,さらにそのメカニズムを探るため,中脳の生化学・免疫組織化学的解析を行う予定である.そして,本年度と次年度の研究成果を総括し,不動由来の痛みに対する効果的なリハビリテーションの治療戦略に関して提言を行いたいと考えている.28年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション科学・福祉工学28年度が最終年度であるため、記入しない。長崎大学大学院医歯薬学総合研究科運動障害リハビリテーション学研究室