hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大動物における滑膜幹細胞集合体移植による関節軟骨再生

動物実験委員会の承認後、マイクロミニピッグの両膝の滑膜を採取し、酵素処理後に得られた有核細胞を培養した。25万個の滑膜幹細胞を35μlの培養液に懸濁し、hanging drop法で3日間培養士集合体を作製した。両膝の膝蓋大腿関節の大腿骨側と大腿骨内顆に直径6mm・深さ1.5mmの骨軟骨欠損を作製した。片側の膝にそれぞれ16個の自家滑膜幹細胞集合体を移植した。対側の膝は細胞移植をしない対照群とした。移植後4・12週で再生関節軟骨組織を肉眼(ICRS score)、組織(Modified Wakitani score)、MRI(T1rho mapping)で評価した。さらに移植細胞の胴体を超常磁性酸化鉄粒子でラベルした滑膜幹細胞を使用してMRIで評価した。集合体は直径1mm程度で、鑷子で容易に骨軟骨欠損部に移植可能であった。移植後12週の大腿骨内顆において、肉眼、組織スコアともに移植群(肉眼スコア6.7±1.6、組織スコア9.8±2.5)が、対照群(それぞれ5.3±1.7、8.0±3.1)よりも良好な軟骨再生が得られた(p<0.05、n=6)。またT1rho mappingでは、移植群(71.6±5.5ms)が、対照群(85.5±11.3ms)よりも正常軟骨の値に近かった。またMRIを用いて術後1週後に移植細胞が骨軟骨欠損部に残存することを確認した。滑膜幹細胞集合体は、移植操作が容易で効率的に軟骨欠損部に接着させることが可能であり、対照群より良好な軟骨再生が得られることを確認できた。滑膜幹細胞は関節軟骨再生の有用な細胞源になりうる。新たな移植方法として滑膜幹細胞集合体移植の有用性をヒトに近い大動物であるマイクロミニピッグで検討した。マイクロミニピッグ由来の滑膜幹細胞は良好なコロニー形成能、増殖能、多分化能を有した。作成した集合体は直径1mm程度で、鑷子で容易に骨軟骨欠損部に移植可能であった。移植後12週において、肉眼、組織スコアともに移植群が対照群よりも良好な軟骨再生が得られた。またMRIを用いて再生軟骨の質が対照群よりも移植群でより正常軟骨に近いことを確認した。この成果により、従来法より効率の良い滑膜幹細胞移植が可能で、成績向上に貢献できる可能性がある。関節軟骨欠損モデルを作成し、移植後12週で肉眼・組織スコア及びMRIで評価した結果、滑膜幹細胞集合体投与側でより良好な軟骨再生が得られていることが示せた。論文作成を行う。整形外科マイクロミニピッグの頭数を増やし、統計学的処理を行い、学会発表、論文作成を行う。次年度の研究成果報告に向けて今年度は繰り越した。マイクロミニピッグの頭数を増やして、統計学的処理を行うほか、移植した細胞の追跡実験を行う予定。
複製開始と細胞周期を制御する染色体複製装置の構造と機能

染色体複製モニターシステムには、DNAポリメラーゼ構成因子の動態変移が細胞周期制御のキーシグナルとして機能する。申請者らは、大腸菌の染色体複製サイクルの制御システムにおいて、DNA上にロードされたスライディングクランプ(DNAポリメラーゼIIIβサブユニット)が複製開始因子DnaA蛋白質を不活性化するというRIDA(DnaAの制御的不活化)機構を見出している(Cell,1998;EMBO J.,1999)。また、RIDAにはHdaという、我々が新規に見出したタンパク質が直接関与している(EMBO J.,2001)。このDnaA不活性化は重複複製開始を防止し、細胞周期における1回性複製を維持するのに必須な機構である。本計画研究では、RIDAの分子機構とその制御機構の解明、および、複製異常を感知して細胞分裂を阻害する新しい制御系の機構解明を日指すものである。研究実施計画に沿って、本年度は、まず、RIDA因子間の相互作用機構、および、部位特異的変異導入法による各因子の機能構造に関する生化学的解析を進めた。その結果、Hdaタシパク質のドメイン構造とDnaAタンパク質のATP結合/水解モチーフとをアミノ酸残基レベルで明らかにすることができた(投稿準備中)。さらに、RIDAに必要な、DNA-Hda-クランプ複合体の基本構造を明らかにできた(投稿中)。これらはRIDAの素反応解明のため、必須な情報を供給する。また、新規のクランプ結合性因子を生化学的に探索、同定した。さらに、RIDA欠損により過剰複製を起こす株、およびその抑制変異株のジーンチップ解析・プロテオーム解析などにより、チェックポイント制御に関わる可能性がある因子を探索し、約20種の候補因子を見出した。これらの機能解析を個別に進め、複製サイクル制御機構に直接関わるものを見出した(Genes Cells,2003,他、投稿中)。本領域では、大腸菌の複製開始因子DnaA蛋白質がDNAポリメラーゼIIIとの相互作用により不活性化される機構(RIDA)を主に解析している。本年度は、まず、同調培養細胞を用いて、in vivoでも複製周期と共役したDnaA蛋白質の活性フォーム(ATP/ADP結合型)の変換が起こり複製開始後に不活性型に移行することを明らかした(Kurokawa et al.,EMBO J.,1999)。ATP型DnaAからADP型DnaAへの変換反応は染色体DNA複製に依存していた。これは既に発見していた「DNA上へロードしたDNAポリメラーゼ」のβクランプとDnaA蛋白質との相互作用」というin vitro解析の結果と良く一致する。また、RIDAの分子機構を解析し、DnaA蛋白質とβクランプとの相互作用には、ある長さを持った2重鎖DNA領域が必要であることがわかった。これはプライマー上にロードされたβクランプではなく、DNAポリメラーゼ後方に結合した(新生2重鎖DNA上の)βクランプとDnaA蛋白質とが相互作用することを示唆する。次に、RIDAに必要な第3の蛋白性因子(IdaB)の同定にかなり迫ってきた。候補遺伝子の産物にマルトース結合性蛋白質タグを付した精製標品を用い、試験管内RIDA再構成に成功した。また、複製周期の同調性維持に関わるActB蛋白質を解析した結果、DnaA蛋白質と直接相互作用しRIDAを阻害することが明らかになった。申請者は、大腸菌染色体複製系において、DNAポリメラーゼが複製開始反応の制御因子としての機能を持つことを明らかにした(Cell,1998;EMBO J.,1999)。この系(RIDA;DnaA蛋白質の制御的不活性化)では、DNAポリメラーゼのβサブユニットがDNA上にロードされること(βクランプ形成)が複製開始反応の抑制のシグナルとなる。本年度は、(1)このβクランプによる複製開始装置の不活性化に必要な蛋白質(ldaB)が、新たに見い出された蛋白質Hdaであることが強く示唆された。またHdaがβクランプと直接結合することも明らかとなった。この発見はRIDAの素反応の解明のため、大変意義あるものである。現在、HdaとDnaA蛋白質との相互作用、Hdaの機能構造の解析等の研究を並行して進めている。また、RIDAに必要なDnaA蛋白質のアミノ酸残基を明らかにし、その構造上の特徴から素反応の機構を推定している(Mol.Microbiol.,印刷中)。(2)細胞周期を制御するためβクランプと相互作用する新規因子を生化学的に探索したところ、候補因子の存在を認めその精製を進めた。この因子はin vitroで再構成されたRIDAを特異的に阻害するため、細胞周期依存的にDnaA蛋白質の不活性化を阻害し、複製開始スイッチをONにする機能をもつ可能性がある。(3)染色体複製と細胞分裂との共役に関わる新規遺伝子の探索を進め、候補因子を見い出した。当初申請時においては、in vitroの実験系を用いて、DnaAに結合したATPの水解を進める因子としてDNAポリメラーゼIII(大腸菌の染色体レプリカーゼ)のDNA結合型スライディングクランプが必要であることを明らかにしていた。さらに、未知因子(ldaB)を含むin vitroミニ染色体複製系において、DnaA結合性ATPがDNA複製と共役して水解されADP型DnaAが生じることも見出していた(Cell,1998)。これは複製開始後に、DnaA蛋白質が、DNA上にロードされたDNAポリメラーゼーIIIスライディングクランプによって直接、不活性化されうることを意味している。

その後、DnaA免疫沈降法を改良してin vivoのDnaAのヌクレオチド結合型を初めて検出・定量した。これにより、細胞内のDnaA結合性ATPが染色体複製依存的に水解されADP型DnaAが生じること、また、DnaAのヌクレオチド結合型は複製サイクルと同調して変動し複製開始期には一時的に上昇することなどを解明し論文を発表した(EMBOJ.,1999)。これはin vitro解析で得た結論と大変良く一致するものである。また、RIDAによるDnaA結合性ATPの加水分解機構についても解析を進め、ATP水解に必要なアミノ酸残基を同定した(Mol.Microbiol.,2001)。この残基はいわゆるAAA^+蛋白質ファミリー特有のモチーフに属していた。平行して、未知因子ldaBの実体が新規な蛋白質Hdaであることを同定した。in vivo, in vitroで機能解析した結果、Hda蛋白質がRIDA反応に直接参加する必須因子であることを確証したのである(EMBOJ.,2001)。DnaA同様、Hda蛋白質もAAA^+蛋白質ファミリーに属しているので、複合体形成によりATP水解能を活性化するというこのファミリーの特徴から、RIDAの分子機構にも同様なステップがあると現在考えている。加えて、申請者は、細胞粗抽出液中にRDA特異的な阻害因子の存在を見出した。細胞周期に依存して、複製開始時期特異的にRDAを阻害し、活性型のDnaAを保持するシステムがあるかも知れない。染色体複製モニターシステムには、DNAポリメラーゼ構成因子の動態変移が細胞周期制御のキーシグナルとして機能する。申請者らは、大腸菌の染色体複製サイクルの制御システムにおいて、DNA上にロードされたスライディングクランプ(DNAポリメラーゼIIIβサブユニット)が複製開始因子DnaA蛋白質を不活性化するというRIDA (DnaAの制御的不活化)機構を見出している(Cell,1998;EMBO J.,1999)。また、RIDAにはHdaという、我々が新規に見出したタンパク質が直接関与している(EMBO J.,2001)。このDnaA不活性化は重複複製開始を防止し、細胞周期における1回性複製を維持するのに必須な機構である。本計画研究では、RIDAの分子機構とその制御機構の解明、および、複製異常を感知して細胞分裂を阻害する新しい制御系の機構解明を目指すものである。研究実施計画に沿って、本年度は、まず、RIDA因子間の相互作用機構、および、部位特異的変異導入法による各因子の機能構造に関する生化学的解析を進めた。その結果、Hdaタンパク質のドメイン構造とDnaAタンパク質のATP結合/水解モチーフとを明らかにすることができ、さらに、RIDAに関わるスライディングクランプの部位を推定できた。これらはRIDAの素反応解明のため、必須な情報を供給する。また、新規のDnaA結合性因子を生化学的に探索、同定した。さらに、RIDA欠損により過剰複製を起こす株、およびその抑制変異株のジーンチップ解析・プロテオーム解析などにより、チェックポイント制御に関わる可能性がある因子を探索し、約20種の候補因子を見出した。これは新たな制御系の解明に道をつけるものである。
新しい機能性遺伝子同定技術の創出と成人病性血管障害関連遺伝子探索への応用

本研究の目的は、任意の表現形質を担う遺伝子を機能面から系統的かつ簡便に同定する技術として代表者らが独自に考案したAntisense Display法を新しい機能性遺伝子スクリーニング技術として確立し、成人病性血管障害関連遺伝子、特に血管新生抑制性遺伝子の分離に適用することである。平成13年度の研究で、以下の成果を得た。1.平成12年度までに確立した改良Antisense Display法をヒト微小血管内皮細胞に適用し、内皮細胞の増殖促進を指標に血管新生抑制性遺伝子のスクリーニングを行ない、1プールあたり16種のASからなる計512のプールすべてのスクリーニングを完了した。その結果、i)増殖を促進すると思われるプール、ii)低酸素による増殖誘導を阻害するプール、iii)増殖を阻害するプールがそれぞれ複数プール見い出された。上記陽性プールのうち、i)は血管新生抑制性遺伝子が、ii)は低酸素応答に関与する遺伝子が、iii)は複製等に関わる遺伝子が、プール中のAS配列により抑制されたと考えられる。2.再現性確認の後、上記3種のカテゴリーより、最も顕著な変化を与えたプールを、i)より二種、ii)より二種、iii)より一種をえらび、二次スクリーニングを進行中である。具体的には、それぞれのプールに含まれていた16種のアンチセンス配列を単独で調製して(5プール×16配列=80アンチセンス)、内皮細胞の増殖促進を指標にスクリーニングを行ない、上記の形質変化を引き起したユニーク配列を決定し、この配列をもとに対応する遺伝子を分離する。
制御リアプノフ関数を用いた入力分配制御

まず、スパース最適化手法を用いた入力分配制御に関して、様々な結果を得た。制御リアプノフ関数で求めた安定化入力集合および制約集合の下で1-norm最適化でスパースな入力分配を行う方法を提案し、入力制約を重視することによる安定化入力集合の緩和項の付加、緩和の係数の最小化に関するコスト項の付加と大本の問題とのバランスを取るための問題改変と条件導出、チャタリングを防止する機構の提案などを行った。提案法は、入力制約を無視できるときにはSontag型制御則と類似なスパース入力を出力する明示的な制御則に変換できることも示した。さらに、原点近傍でデフォルトのアクチュエータのみの動作に限定するために、入力コストの入力要素毎の係数を状態によって可変にする方法も明らかにし、これにより無駄なアクチュエータ切り替えを防止できた。これらの制御則により、アクチュエータの待機パワー削減が可能になり省エネルギーに寄与できる。一方、動的入力分配において入力の優先度を考慮に入れた付加ポテンシャルを構成的に設計する方法に関しては、状態原点における安定性保証のための付加ポテンシャルの不連続性の問題を解消する方法を示した。不連続となる状態近傍では(制御リアプノフ関数の減少率に無関係な)入力の選択自由度を敢えて制限するような中間ポテンシャルを経由させ、付加ポテンシャルを連続的に変化させる方法を提案した。これにより、前年度までに提案した「最小ポテンシャル値計算を省略する方法」が原点近傍でも破綻することなく動作する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は以下の研究を行った。・冗長入力に関して動的拡張を行い、拡張した状態に関する作為的なポテンシャルを元の系の制御リアプノフ関数に付加し、拡大系の制御リアプノフ関数を作ることで、冗長入力を決定する方法において、複雑な場合の付加ポテンシャルの設計に関する条件の緩和を行った。すなわち、元の系の状態xを固定したときの付加ポテンシャルの最小値がゼロでない場合に拡張した。その最小値はxの関数となるが、その関数のxに関する偏微分の大きさの上界を見積もる方法を示し、それを元に制御則を構成した。得られた制御則は、拡大系の制御リアプノフ関数を厳密に求めることなく設計でき、仮のポテンシャルに基づいた制御則に求めた上界に応じたゲインを掛けることで得られる。・車のヨーレート・横滑り角・ロール角・ロール角速度の制御に本方法を適用した。本手法は、低次元化された車両モデルに対し設計されたものであり、そのモデルに対しシミュレーションで有用性を確認した。左右輪のトルク配分のみで制御しきれないときのみ、アクセルコントロールとハンドル角介入が行われる制御(スパースな入力選択)がシミュレーション上で実現できた。・作為的なポテンシャルを簡単な形に限定することで、チェックが必要な付加ポテンシャルに関する条件が自動的に満たされる場合があることを示した。この厳密な証明は次年度以降で行う予定である。・上記の簡便なポテンシャル設計における「傾き」パラメータを、制約・要求の優先度順に定める方法を提案した。提案アイデアの実用化における障害の1つであった、理論と設計のギャップが解消されつつある。具体的には、複雑な場合分けで構成された高次元空間上の仮のポテンシャルの最小点を求めることなく、最小値の時間変動の大きさの最大値を見積もることで、仮ポテンシャルをそのまま用いた制御則に見積もった値に応じたゲインを掛けることで入力分配の目的を達することができることを示した。また、応用の1つである車両のヨーレート・横滑り・ロール制御に関しては、必要最小限の低次元化モデルに対して実用的な入力分配(スパースな入力分配)をできることを示した。・冗長入力を持つ非線形システムにおいて、制御リアプノフ関数が与えられているときの、スパース入力を生成する入力分配が線形計画法で表現されることを示し、その対応する明示的な制御則がSontag型制御則に類似の形になることを明らかにした。スパース性を持つ入力は休止アクチュエータを導入することで省エネルギー性に寄与することが期待される。また、一次不等式で表現される複数の入力制約が存在するときの線形計画法に基づく入力分配法も明らかにした。入力制約のため制御リアプノフ関数の時間微分の目標を達成不可能な場合でも、入力制約集合内でのリアプノフ関数の時間微分の最小化を行うため、コスト関数に緩和項を付け加える。その緩和項の係数(状態の関数)の決定法をラグランジュの未定乗数の大きさを理論的に評価して求めた。さらに、近視眼的スパース最適化により発生するチャタリング現象は省エネルギー性を悪化させるが、そのチャタリング現象の抑制機構を提案した。・非凸な入力制約集合が与えられているときの入力の決定法を、前輪操舵の4輪車両システムの漸近安定化問題の例に対して、提案した。さらに、入力制約集合の非凸性に起因するチャタリングを抑制するlazy switching機構を提案した。・前年度提案したポテンシャル法における、状態原点における安定化制約の不連続性の問題を、「原点近傍で用いるアクチュエータを限定するなどして、事前設計した制御入力に漸近させる」ことによって解決した。現在までの進捗状況は以下のとおりである。・ポテンシャル法に基づく入力分配制御に関しては、その理論的なポテンシャル構成に関する検討はほぼ終えた。問題点であった状態原点における付加入力空間ポテンシャルの不連続性の問題に関しては解決の目途を得たところである。

・省エネルギーのためのスパース入力を生成する入力分配に関しては、改良可能と思われるいくつかの点を除きほとんどの部分が解決された。・非凸な入力分配に関しても、いくつかの結果が得られている。・車両系の制御に関しては初年度にいくつかの結果が得られている。まず、スパース最適化手法を用いた入力分配制御に関して、様々な結果を得た。制御リアプノフ関数で求めた安定化入力集合および制約集合の下で1-norm最適化でスパースな入力分配を行う方法を提案し、入力制約を重視することによる安定化入力集合の緩和項の付加、緩和の係数の最小化に関するコスト項の付加と大本の問題とのバランスを取るための問題改変と条件導出、チャタリングを防止する機構の提案などを行った。提案法は、入力制約を無視できるときにはSontag型制御則と類似なスパース入力を出力する明示的な制御則に変換できることも示した。さらに、原点近傍でデフォルトのアクチュエータのみの動作に限定するために、入力コストの入力要素毎の係数を状態によって可変にする方法も明らかにし、これにより無駄なアクチュエータ切り替えを防止できた。これらの制御則により、アクチュエータの待機パワー削減が可能になり省エネルギーに寄与できる。一方、動的入力分配において入力の優先度を考慮に入れた付加ポテンシャルを構成的に設計する方法に関しては、状態原点における安定性保証のための付加ポテンシャルの不連続性の問題を解消する方法を示した。不連続となる状態近傍では(制御リアプノフ関数の減少率に無関係な)入力の選択自由度を敢えて制限するような中間ポテンシャルを経由させ、付加ポテンシャルを連続的に変化させる方法を提案した。これにより、前年度までに提案した「最小ポテンシャル値計算を省略する方法」が原点近傍でも破綻することなく動作する。前年度得られた結果を元に、構成的設計法を煮詰めていく。入力分配制御は、さまざまな制約・目的を同時に達成する方法であるが、構成的設計法を考える際には典型的なパターンを定め、それに対し明示的な設計手法を提案する予定である。また、車両制御においては、高次元のシミュレータを低次元化し本手法で設計しても目的を達することができるかどうか検証する。また、付加ポテンシャル手法とは別に線形計画法に帰着できるL1最適化を用いて、スパースな入力分配を実現する方法を示す。今後は、いくつかの点について明らかにする。特に以下の事柄を明らかにする方策である。・原点近傍におけるスパース入力分配機構の挙動を制限し、用いるアクチュエータが原点近傍で切り替わらないような方法について研究する。・ポテンシャル法に基づく方法に関して、これまで得られたたくさんの知見をまとめ、設計手法の確立したフレームワークを提案する。・車両制御に関しては、より良い設計を求めてチューニングをさらに行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
一粒子・一細胞中の極微量元素定量分析法開発と全元素化学への応用に向けた基礎研究

単一細胞や単一微粒子中に含まれる極微量元素を分析するために,微小液滴を噴出できるドロプレットネブライザと,液滴試料用の脱溶媒装置,誘導結合プラズマ分析装置を組み合わせて,ドロプレット試料導入ICP分析システムを構築した。液滴試料用の脱溶媒装置の試料加熱部の最適化を行い,藻類細胞中に含まれるMgの分析において従来装置の約30倍の信号強度を得ることに成功した。磁性ラテックス粒子を用いて本システムの分析精度の評価を行った結果,相対標準偏差で19.5%の精度で分析できることが分かった。本システムを用いてヒト癌細胞の単一細胞分析を行い,一つの細胞にpgレベルで含まれるMgとCaの発光分光分析に成功した。単一細胞内の微少量元素分析が実現すると,iPS細胞の分化過程の解明等につながると期待されている。本研究では,一つの微粒子や一つの細胞に含まれる,主成分からアトグラムオーダーの極微量元素までの定量分析法の確立を目標として,新しい装置の開発を目指している。本年度は,ドロプレット射出装置と導入管を組み合わせてドロプレット試料導入系を試作し,誘導結合プラズマ分析装置(ICP-MS)に接続してドロプレット試料導入ICP分析システムの構築を行った。ドロプレット射出装置ではピエゾ素子の収縮を利用してドロプレットを射出するが,そのピエゾ素子に印加する電圧を最適化することで,サテライトの無い一滴のみのドロプレットを射出することに成功した。ドロプレット導入管にはT字型のガラス管を用い,ドロプレットの飛翔に合わせて二方向からガスをバランスよく導入することで安定した試料導入を達成した。そして,これらの装置を用いてドロプレット試料をICP-MSに一粒ずつ導入し,180 pLの微小液滴中に100 ppm含まれるCaの質量信号を検出することに成功した。また,共同研究者の協力の下,単一微粒子・細胞分析用の標準物質としてラテックス,磁性ラテックス,PMMA,ホウケイ酸ガラス粒子などのマイクロ粒子の使用を検討している。今後は,試作した装置を用いて標準物質の分析妥当性評価を行うと同時に,ドロプレット試料用の脱溶媒装置の改良,ドロプレット試料導入に適した高速信号取得の最適化を行う。ドロプレット試料導入装置の試作を行ったが,本年度実施予定であった高速信号取得のシステムの構築ができていない。しかし,共同研究者の協力の下,翌年度実施予定であった単一微粒子・細胞分析用の標準物質の開発が進んでいるため,全体的に見ればおおむね順調に進展していると言える。研究期間を通じて,単一細胞分析用ドロプレット試料導入ICP分析システムの構築を行った。まず,単一細胞のみをプラズマに導入するため,試料導入経路を加熱・冷却することで溶媒を除去するドロプレット用脱溶媒装置の開発を行った。以前に開発した脱溶媒装置では,十分な溶媒気化のための加熱温度を200°C以上の高温にすると細胞が破裂し,破砕した細胞が個々にプラズマに導入されることで分析の際のシグナルノイズ比が低下するという問題があった。そこで,加熱温度を90°Cと低く,加熱経路長を長くして長時間加熱できるような装置を開発し,細胞の形状を保ったままプラズマに導入できる装置を開発した。この装置とオシロスコープを用いた高速信号取得法を組み合わせた結果,藻類細胞中に含まれるMgの分析において,従来装置を使用した場合より約30倍の信号強度を得ることに成功した。さらに,粒子標準物質を用いて,開発した分析システムの分析精度の評価を行った。粒子標準物質として,体積偏差が小さく,酸化鉄の重量百分率が保証されている磁性ラテックス粒子を用いた。粒子に含まれるFeの質量分析を行って開発した分析システム由来の相対標準偏差を求めたところ,約42%となった開発した分析システムを用いて,ヒト細胞の単一細胞分析を行った。試料として,ヒト癌細胞であるHeLa細胞とU2OS細胞を使用した。HeLa細胞をプラズマに導入して発光分光分析を行った結果,それぞれの細胞において一つの細胞中にpgレベルで含まれるMgとCaからの発光を検出することに成功した。今後は1ドロプレット試料導入法用の脱溶媒装置の改良,2単一微粒子・細胞分析用の標準物質の開発,3ドロプレット試料導入に適した高速信号取得の最適化を行う。1ドロプレット試料導入法用の脱溶媒装置の改良:微粒子が飛翔する経路を直接ヒーターによって加熱する現在の脱溶媒装置では加熱後に細胞が破裂してしまうという問題があることがわかった。そこで,直接導入経路を加熱するのではなく,加熱したガスを導入経路の周辺に流して間接的に細胞を加熱するなどの手法を用いて改善を行う。2単一微粒子・細胞分析用の標準物質の開発:材料の選定が完了次第,産業技術総合研究所の協力の下,既知量の試料を含有した試料の作成を行う。

3ドロプレット試料導入に適した高速信号取得の最適化:オシロスコープを用いて単一微粒子由来のイオン電流の直接取得システムの構築を行い,最適な条件の検討によってアトグラムレベルの検出下限値達成を目指す。これらの検討が順調に進んだ場合,単細胞藻類中元素の定量分析や,実試料分析への応用を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。分析化学28年度が最終年度であるため、記入しない。
補体B因子分解産物Baのサイトカイン様作用の解析ならびに臨床への応用

補体はその活性化の過程でさまざまな分解産物を生じ、それらが感染の防御や免疫反応に関与している。補体系は約30の活性化をになうタンパクと約10の補体受容体より形成されている。これら補体成分が活性化の過程で生じるBaの構造ならびに機能解析を中心として、我々は、補体タンパクの感染・免疫におよぼす役割を解析している。(1)Baの精製と機能解析Ba補体B因子の分解の結果生ずるタンパクで、その機能解析のためには大量の精製したBaが必要である。従来、Ba精製のためには補体系の他の多くの精製したタンパクが必要であり、それらのin vitroでの反応も多くの複雑なステップが必要であった。我々は遺伝子工学的にBaを産生させる系を確立し容易に大量のBaを得ることにより、Baの機能解析を行うことを目的とした。B因子cDNAに変異を導入してCHO細胞によりBaを大量に発現させることに成功した。さらに精製をすすめB細胞、T細胞に対するBaの機能解析を進める。(2)補体C6、C7、C9欠損症の遺伝子解析補体欠損症患者では易感染性が生じるが、原因となる遺伝子異常についての解析は進んでいない。B因子の活性化と関連の深い他の補体成分の機能解析も進めている。我々は世界で初めて、ヒト補体C6欠損症ならびにC7欠損症の原因を明らかにした。前者については、2種類の1塩基欠失が原因であり、後者については1塩基置換によるnonsense mutationと2塩基欠失が原因であり、C6、C7分子の機能的に重要な部分が明らかになった。さらに日本人で1000人に1人と極めて多いC9欠損症についても解析を進め、この遺伝子異常の原因の90%が1塩基置換によるnonsense mutationによること、そしてこれがfounder effectによることを明らかにした。これら補体成分が活性化の過程で生じるBaの構造ならびに機能解析を中心として、我々は、補体タンパクの感染・免疫におよぼす役割を解析する。(1)Baの精製と機能解析Baは補体B因子の分解の結果生ずるタンパクで、その機能解析のためには大量の精製したBaが必要である。(2)補体C6、C7欠損症の遺伝子解析補体欠損症患者では易感染性が生じるが、原因となる遺伝子異常についての解析は進んでいない。さらにC8、C9欠損症についても解析を進めている。

これら補体成分が活性化の過程で生じるBaの構造ならびに機能解析を中心として、我々は、補体タンパクの感染・免疫におよぼす役割を解析している。(1)Baの精製と機能解析Baは補体B因子の分解の結果生ずるタンパクで、その機能解析のためには大量の精製したBaが必要である。従来、Ba精製のためには補体系の他の多くの精製したタンパクが必要であり、それらのin vitroでの反応も多くの複雑なステップが必要であった。我々は遺伝子工学的にBaを産生させる系を確立し容易に大量のBaを得ることにより、Baの機能解析を行うことを目的とした。B因子cDNAに変異を導入してCHO細胞によりBaを大量に発現させることに成功した。さらに精製をすすめB細胞、T細胞に対するBaの機能解析を進める。(2)補体C6、C7、C9欠損症の遺伝子解析補体欠損症患者では易感染性が生じるが、原因となる遺伝子異常についての解析は進んでいない。B因子の活性化と関連の深い他の補体成分の機能解析も進めている。我々は世界で初めて、ヒト補体C6欠損症ならびにC7欠損症の原因を明らかにした。前者については、2種類の1塩基欠失が原因であり、後者については1塩基置換によるnonsensemutationと2塩基欠失が原因であり、C6、C7分子の機能的に重要な部分が明らかになった。さらに日本人で1000人に1人と極めて多いC9欠損症についても解析を進め、この遺伝子異常の原因の90%が1塩基置換によるnonsensemutationによること、そしてこれがfounder effectによることを明らかにした。
新興市場における共創的異文化マネジメントモデルの探求

29年度は28年度と比べると論文、書籍などの可視化された研究実績は少ないが、最終年度となる30年度の成果に大きく繋がる研究実績が質的に展開された年度であった。本研究課題の最大のプロジェクトは、日産とルノーの国際戦略提携(英語ではRNA:Renault-Nissan Allianceという)におけるクロスボーダー・インテグレーションに対する異文化マネジメント分析である。過去、アライアンス研究は長きにわたり外部化と内部化の挟間に存在するグレイゾーンの扱いを受けてきたが、近年はM&Aとアライアンスをセットで捉えるべきグローバルビジネス環境が増大しており、本研究課題でRNAのケーススタディに取り組んでいるのも、そうした認識に基づく。その導入的研究成果は既に28年度から29年度への移行時期に、日本経済新聞社から『カルロス・ゴーンの経営論』として印刷版そしてデジタル版の形式で発刊されている。他方、29年度はRNAがさらに三菱自動車を吸収してRNMA(Renault-Nissan-Mitsubishi Alliance)へと拡大された。この新展開は、本研究課題のアプローチが正しかったことを象徴するものであり歓迎すべきものである。同時に、リサーチのスコープとレベルが大きくなったため、太田、池上はRNMAのトップマネジメントに対する多重構造的なインタビューをはじめとするフィールドリサーチ活動を積極的に展開することになった。こうした29年度の研究活動から浮かび上がった最大の成果の一つは、「アライアンスはPMIの一形態である」との命題であり、その成果はすでにRNMAのコアを成すRNAの包括的なケースの叩き台として姿を現しつつあり、遅くとも30年12月までにはRNAの世界で初めての包括的かつ詳細なケースが完成する予定である。こうした研究対象と研究プロセスの合致は、クロスボーダー・アライアンスを理解するうえで重要である。M&Aはその46割が価値創造に失敗し、79割は失敗するとも評価されてきた。とりわけクロスボーダーM&Aに関しては、M&A先進国の欧米においても成功例はきわめて少ない。しかし21世紀のVUCA(Volatility, Uncertainty, Complexity, Ambiguity)と称されるグローバル競争環境の出現により、クロスボーダーM&Aさらにはその延長線上に位置するクロスボーダー・アライアンスに対するニーズが理論、実務の双方で急増しているが、その解決は研究者自身がそのフロンティアに立つことによって可能となるからである。本研究課題がスタートした28年時点では、フィールドリサーチの具体的プロジェクトとして、1)日産・ルノーの国際戦略提携(RNA)、2)ヤマト宅急便のアジア統合戦略、3)電通の英国Aegis買収を梃子にした国際M&A戦略、の3つを幅広に捉えていた。しかし、研究が進捗するにつれて、すでに述べたとおり、RNAの事例研究とその根底にあるクロスボーダー・アライアンスさらにはクロスボーダー・インテグレーションに焦点を定めたものとなり、この方向性は最終年度の30年度においてより明確なものとなる。RNAそして三菱自動車を包含したRNMA(Renault-Nissan-Mitsubishi Alliance)は、本研究課題が目指す分析対象としてベストだからである。第一に、クロスボーダー・アライアンスの事例として、理論的分析、実務的分析の双方にとって最も魅力的だからである。第二には、Renault-Nissan-Mitsubishi has become the world's biggest carmaker"(The Economist, March 17th 2018)と評されるように、日本におけるクロスボーダー・アライアンスの最大の成功事例となったからである。こうした方針のもと、RNAに関する世界で初めての包括的なケースを、日産、ルノー両社の支援を得て完成させるとともに、複数の論文・書物を執筆する。アライアンスは長きにわたり、外部化と内部化の挟間に位置するグレイゾーン的扱いを受けてきたが、M&Aとアライアンスをセットで捉えるべきグローバルビジネス環境が増大している。特にクロスボーダー・アライアンスの解明は、PMI(Post Merger Integration)に決定的影響を与えるという意味でも、本研究課題の成果は先進的なものとなろう。28年度は、それ以前の科研費(平成2527年度)の研究成果と、本科研費(平成2830年度)の成果が集中した年であり、後述する業績リストからも分かるとおり、論文、学会発表、図書の3領域においてそれぞれ複数の実績を残すことができた。特に、本研究課題の重要な柱である、日産・ルノー戦略提携におけるカルロス・ゴーンCEOの異文化マネジメントのメカニズムに関する研究成果は大きな成功を納めることができた。具体的には、文化を超えて効果を発揮するグローバルリーダーシップとは何かについて、Cross Cultural & Strategic Managementの特別号に英文査読論文としてアクセプトされたことは、本研究課題の妥当性が国際的に認知された証左であり、今後の研究の進捗に重要な意味をもっている。加えて、同論文を理論的に下支えする最も重要な国際研究成果と考えられる、GLOBE(Global Leadership and Organizational Behavior Effectiveness)が発表したStrategic Leadership Across Culturesを太田が監訳し、『文化を超えるグローバルリーダーシップ(邦題)』として刊行できたことは、本研究課題の進化のみならず、日本における異文化マネジメント関連の研究活動に優れた指針を与えることができたと自負している。二つめの特筆すべき成果は、ヤマトグループによるTA-Q-BINのアジア市場戦略について、太田が客員教授を務めたIMDのCarlos Cordon教授と英文ケースを刊行できたことである。さらには、日本経済新聞出版社より『カルロス・ゴーンの経営論』を出版できたことや、同文舘出版社から『異文化マネジメントの理論と実践』を出版できたという意味では、28年度の研究実績は大変満足のいくものであった。前段の「研究実績の概要」で述べたとおり、本研究課題は多くのプロジェクトが非常に順調に進捗している。

何といっても、日産・ルノー戦略的提携における異文化共生型マネジメントの調査研究は先進的かつ独創的である。Cross Cultural & Strategic Managementに英文査読論文としてアクセプトされたことがトリガーとなり、太田・池上が過去数年、日産財団、University of Pennsylvania Wharton School、IMDと共同運営してきたGlobal Resilient Leadership Programの成果が『カルロス・ゴーンの経営論』として2017年2月中旬に刊行された。発売2カ月足らずで4万部に達したことが追い風となり、今後はルノーのトップマネジメントならびに日産・ルノー戦略提携の関係者へのインタビュー調査、質問票調査が両社のグローバルネットワークの中で展開できることになったからである。さらに言えば、昨年11月に日産・ルノー連合は三菱自動車も傘下に納めることになり、3社間でのグローバル戦略提携の進展を直接調査できることになる。本研究課題が飛躍的に進捗する基盤が完成したと言えよう。今ひとつは、ヤマトグループによるTA-Q-BINのアジアリージョナル戦略に大きな変化が生じた点である。ネット販売の急激な増大に伴い、ヤマト運輸がSales Drivers不足を理由に宅配の受注拒否、再配達の回数の制限などの窮余策に追われ、ヤマトグループにとっては初期のアジア進出の戦略の見直しが迫られている。しかし、こうした出来事は日本型サービスビジネスが今後、アジアリージョナル戦略、さらにはグローバル戦略を視野に入れるときには避けて通れない潜在的課題であり、本研究課題がヤマトプロジェクトを積極的に進める必要があると言える。29年度は28年度と比べると論文、書籍などの可視化された研究実績は少ないが、最終年度となる30年度の成果に大きく繋がる研究実績が質的に展開された年度であった。本研究課題の最大のプロジェクトは、日産とルノーの国際戦略提携(英語ではRNA:Renault-Nissan Allianceという)におけるクロスボーダー・インテグレーションに対する異文化マネジメント分析である。過去、アライアンス研究は長きにわたり外部化と内部化の挟間に存在するグレイゾーンの扱いを受けてきたが、近年はM&Aとアライアンスをセットで捉えるべきグローバルビジネス環境が増大しており、本研究課題でRNAのケーススタディに取り組んでいるのも、そうした認識に基づく。
高効率真空紫外レーザーの開発と分子の高励起状態の研究

現在までのところ真空紫外光の発生は,水銀蒸気に4波混合を行なうことにより170nmから200nmの領域で波長可変の真空紫外レーザー光の発生に成功した.発生方法はYAGレーザー励起の色素レーザーの第2高調波(280.3nm)の2光子で水銀の6d←6s遷移に共鳴させ,更に第2の波長可変レーザーを集光し差周波として真空紫外光を得る方法である.入射レーザー光,数mJに対して得られた真空紫外光は数十MJ程度と見積られ,効率は10^<-2>10^<-3>となり分光測定には十分の光量であった.高励起状態およびイオン状態の研究はおもに一酸化炭素(NO)や窒素分子(N_2)に対して行なっており、NOでは超音速ジェット中のNO分子に187nmの真空紫外光を照射してD^2Σ^+V=0、A^2Σ^+V=4の領域を波長掃引して、蛍光と1光子共鳴2光子イオン化スペクトルの同時測定を行なった。その結果D^2Σ^+V=0状態は蛍光、イオン信号ともに強く観測されたが、A^2Σ^+V=4状態はイオン信号のみが強く観測され蛍光は非常に弱いものであった。このことよりA^2Σ^+状態がV=4以上で前期解離しているが、同じエネルギ-領域のD^2Σ^+V=0は前期解離していないことが分った。更に現在は気体条件において、衝突によるこれらの状態間の電子エネルギ-移動について研究中である。N_2分子においてはRydberg状態を最終共鳴状態とした二重共鳴イオン化で特定の振動回転状態に励起されたN_2^+イオンを生成した。イオン化の初期分布はレ-ザ-誘起蛍光法で測定し、またイオン化レ-ザ-光とイオンモニタ-光の遅延時間を変化することにより衝突回転緩和の研究を行なった。その結果イオン化過程そして衝突による回転状態間の遷移ともに分子の再運動量や対称性により厳しく制限されていることが明らかとなった。
教員養成の質保証に向けた教職実践演習のモデル開発に関する研究

本研究では、小学校教員養成系大学・学部の教職志望学生・大学教員・大学事務職員を対象に質問紙やインタビューによる調査を実施した。その結果、教職実践演習の内実、それらが教職志望学生の最小限必要な資質能力の形成に及ぼす影響等を明らかにした。さらに、得られた知見をもとに、教職志望学生の最小限必要な資質能力形成に資する教職実践演習モデルを提案するとともに、一部を実践し、1これまでの学修成果や今後の学修課題の明確化を促していること、2教科指導力等のフォローアップにつながっていること、3教職に就く上で、自身の社会的なミッションの明確化を促していることなどの知見を得た。本研究の目的は、教員養成の質保証に向けた教職実践演習のモデルを開発することである。具体的には、小学校教員養成系大学・学部の教職志望学生・大学教員・大学事務職員を対象とした質問紙調査(調査1)及び、先駆的に教職実践演習を行っている国内の教員養成系大学・学部や、先進的な教員養成プログラムを展開している国外の教員養成系大学・学部を対象とした訪問調査(調査2)を行う。それら調査によって得られたデータを量的・質的に分析し、教職実践演習が教職志望学生の「最小限必要な資質能力」の形成に及ぼす影響等を多角的に明らかにする。さらに、得られた知見をもとに、教職志望学生の「最小限必要な資質能力」形成に資する効果的な教職実践演習のモデルを開発・提案することを目指している。平成26年度(1年目)は、教職実践演習に関連する先行研究や文献をレビューし、研究分担者(2名)との協議を通じて、「教職実践演習の内容及び方法」、「履修カルテの運用・活用方法」、「教員養成スタンダードの内実」の現状と課題を、サプライサイド(小学校教員養成系大学・学部)の視点から把握する必要性を指摘できた。そこで、上述の協議を踏まえ、「教職実践演習の内容及び方法」、「履修カルテの運用・活用方法」、「教員養成スタンダードの内実」に関する調査項目を作成し、2015年3月初旬に国公私立の小学校教員養成系大学・学部約200校(大学教員1名ないし2名と事務職員1名ないし2名)を対象に調査を行った。その結果、大学教員82名、事務職員52名から回答を得ることができた。今後は、得られたサプライサイドの視点から教職実践演習の全国的な現状や特徴について統計分析を通じて量的に検討する。本研究では、教職志望学生の「最小限必要な資質能力」形成に資する効果的な教職実践演習のモデルを開発・提案することを目指している。平成27年度(2年目)は、まず、平成26年度に実施した小学校教員養成系大学・学部の大学教員・大学事務職員を対象とした質問紙調査の分析を行った。その結果、教員養成スタンダードについては、その作成状況を把握するとともに、各大学・学部の特性や状況を取り入れながらスタンダードを構築していくことの必要性を指摘した。さらに、履修カルテについては、紙媒体での運用が多く、電子媒体での運用の困難さが明らかとなった。内容としては,これまでの学修の成果を確認し、自己評価に活かすためのものが多く挙がっていた。また、教職実践演習の内容・方法については、学校現場に出て行く上で最小限必要な実践的指導力の基礎・基本に当たる内容を重視していること、講義形式が中心であり、学校や関連施設・関連機関との連携・協力に関しての課題があることを明らかにした。つづいて、デマンドサイドの視点として、小学校教員養成系大学・学部の教職志望学生(4年生)6名を対象に、1)教職実践演習のやり方や進め方について、2)履修カルテの作成・活用について、3)教員養成スタンダードの内容や活用について、4)大学4年間で身に付けた力について、インタビュー調査を実施し、そのデータの基礎的な整理を行った。最後に、先進的な教員養成プログラムを展開しているTeachers College Columbia Universityに訪問調査を実施した。その成果として、Teachers Collegeにおける教員免許資格の獲得に向けた取組や教員養成の質保証に向けた取組について意見交換を行い、教職実践演習のモデル開発に向けて有用な情報を得ることができた。平成27年度(2年目)は、平成26年度に実施した小学校教員養成系大学・学部の大学教員・大学事務職員を対象とした質問紙調査の分析・考察を行い、サプライサイドの視点から、教員養成スタンダードの作成・運用、履修カルテの運用・活用、教職実践演習の内容・方法に関する有用な情報を得ることができた。さらに、これらの成果を学会発表や学術論文を通じて発信することができた。また、研究分担者2名と協議し、小学校教員養成系大学・学部の教職志望学生を対象とした調査を質問紙調査からインタビュー調査に変更し、大規模の小学校教員養成系大学・学部の4年生2名、中・小規模の小学校教員養成系大学・学部の4年生4名を対象にインタビュー調査を実施できた。これにより、デマンドサイドの視点からの具体的なデータを得ることができた。この他に、教職実践演習のモデル開発に向けて、平成26年度(1年目)に実施できなかったTeachers College Columbia Universityへの訪問調査も実施し、先進的な教員養成プログラムに関する情報を得た。以上のことから、教職志望学生の「最小限必要な資質能力」形成に資する効果的な教職実践演習のモデル開発という、本研究の目的の達成に向けて「おおむね順調に進んでいる」と判断した。本研究の目的は、教職志望学生の「最小限必要な資質能力」形成に資する効果的な教職実践演習のモデルを開発・提案することである。

平成28年度は、平成27年度に実施した小学校教員養成系大学・学部の教職志望学生(4年生)6名を対象としたインタビュー調査のデータをもとに、デマンドサイドの視点から分析・考察を行った。その結果、1)教職実践演習を通じて、教職や自分自身について問い直す契機、学生同士の相互作用の創出、他者からの多様な視点の獲得につながり、学生の学びを深めている可能性があること、2)履修カルテに関しては、学びの履歴の蓄積による大学4年間の学びの確認に留まらず、それを基にした振り返りを促進させ、自己の成果や課題を見出すことに役立つ可能性があること、3)スタンダードを明示することで,大学が身につけて欲しいと考えている資質能力を学生に意識化させること、4)教職実践演習全体を通じて、形成された資質能力が、使命感、教育的愛情、対人関係能力、責任感等であることを明らかにした。これらの成果は日本教師教育学会や研究紀要において発表した。さらに、これまでの研究成果をもとに、「振り返り」→「実践力向上」または「理念追求」→「振り返り」から構成される教職実践演習モデルの原案を作成した。具体的には、「振り返り」段階は自己省察と対話的省察を促す授業内容で構成され、「実践力向上」段階は教科指導力を向上させる授業内容、「理念追求」段階は教育観の醸成を促す授業内容で構成されている。平成28年度は、平成27年度に実施した教職実践演習受講生を対象としたインタビュー調査の分析・考察を行い、デマンドサイドの視点から、1)教職実践演習のやり方や進め方、2)履修カルテの作成・活用、3)教員養成スタンダードの内容や活用、4)教職実践演習(大学4年間)で身に付けた力について有用な知見を得ることができた。これらの研究成果は、日本教師教育学会での発表や研究紀要において発信した。さらに、これまでの研究成果をもとに教職実践演習モデルの原案を作成した。しかし、実効性のあるモデルであるか検証することができていない。そこで、研究期間を延長し、教職実践演習モデルを試行することで、実効性の高い教職実践演習モデルを開発し、研究目的をより精緻に達成したいと考えた。以上のことから、教職志望学生の「最小限必要な資質能力」形成に資する効果的な教職実践演習のモデル開発という、本研究の目的の達成に向けて「やや遅れている」と判断した。本研究の目的は、教職志望学生の「最小限必要な資質能力」形成に資する効果的な教職実践演習のモデルを開発・提案することであった。最終年度は、これまでの研究成果をもとに策定した「振り返り」→「実践力向上」または「理念探求」→「振り返り」から構成される教職実践演習モデルを研究代表者あるいは研究分担者が担当する教職実践演習の授業において実際に実践した。「振り返り」の授業では、自己省察と対話的省察を促す授業を行った(研究代表者の授業においては他の共同研究で開発した「抽出ポートフォリオ」等も活用した)。「実践力向上」の授業では、模擬授業等を活用して教科指導力を向上させる授業を行った。「理念探求」の授業では、ケースメソッド等を活用して教育観の醸成を促す授業を行った(研究代表者の授業においては実務家教員とのTT形式で行った)。受講生を対象としたヒアリングを通じて、次のような成果を得た。1)これまでの学修成果の確認と今後の学修課題の明確化を促していること
正弦波負荷を用いた体力・健康評価法の開発

運動負荷を正弦波状に変化させ、それに対する生体反応の応答特性(反応の大きさ、反応の速さなど)から健康や体力を評価できないかと考えた。本研究では、生体反応として心拍数を用い、平成14年度は様々な体力レベルの者を対象として評価法の確立を、また平成15年度はトレーニングの効果を検討した。1、評価法の確立複数回繰り返した正弦波負荷運動時の心拍数を1秒間隔値に補完して,1周期分に加算平均し、それを心拍数の反応とした。正弦波負荷に対する最高及び最低心拍数を決定するために、それぞれに最適な2次関数を導出し、最高及び最低心拍数とした。反応の大きさを評価するために、得られた最高及び最低心拍数の差を求め、振幅とした。また、反応の速さを評価するために、最大負荷と最高心拍数、最低負荷と最低心拍数のそれぞれの時間差を求め、遅れ時間とした。2、遅れ時間遅れ時間は運動習慣の多い者ほど短く、また、最高値よりも最低値における遅れ時間の方が短かった。3、振幅振幅は運動習慣の多い者ほど大きかった。4、トレーニング効果運動習慣のある者(対照群)とない者(トレーニング群)を対象に週に平均2-3回程度のジョギングを6ヶ月間実践させた。トレーニング群の正弦波負荷テストによる心拍数の応答は、トレーニング以前に比べ、より大きく、かつより速くなり、トレーニング前には対照群と大きな差があったが、トレーニングによってその差は小さくなった。以上の結果から、負荷変化に対する心拍数の応答特性は、よく運動する者ほど反応が大きく、かつ速いことが明らかとなった。このような応答特性は、最大酸素摂取量などの持久力指標よりも、運動習慣(時間や頻度)とより関係が強く、正弦波負荷テストによる心拍数の応答特性が健康・体力の新たな指標となりうる可能性が示唆された。平成14年度は、正弦波運動負荷テストの方法論を整備することを第一の目的に以下の研究活動を行なった。1)コンピューターによる自転車エルゴメーターの外部制御プログラムを作成した。2)beat-by-beatで心拍数を連続測定するために、心電計(フクダ電子社製)を購入し、それをコンピューターで自動分析する。3)広範な体力レベル被検者に対し、のプロトコールによる正弦波運動負荷テストを実施した。4)3)で明らかになった内容について、第15回ランニング学会において「ランナー・ジョガーの健康や体力の優秀性及び特殊性をいかに評価するか?新たな健康・体力の評価法の試み」と題して研究発表を行ない、正弦波負荷運動テストの可能性を提言した。3)について、日常的にランニングやジョギングを行なっている者5名、日頃特別な運動を行なっていない者7名に対し、1回の正弦波周期を4分に固定し、負荷の中央値が最大酸素摂取量の40%、負荷の振幅が最大60%最低20%になるような正弦波を5回繰り返す運動負荷テストを実施した。その結果、運動負荷に対する心拍数の応答特性をみてみると、ランナー・ジョガーほど変化の反応が速く、また、変化の大きさ(振幅)も大きくなることが明らかになった。現在、この正弦波負荷運動の再現性を合わせて検討中であり、次年度には、周期の長さの検討を加え、様々な被検者・状態における正弦波負荷運動に対する心拍数の応答特性を明らかにし、正弦波負荷運動による健康・体力の評価法を検討していく予定である。

本研究では、生体反応として心拍数を用い、平成14年度は様々な体力レベルの者を対象として評価法の確立を、また平成15年度はトレーニングの効果を検討した。1、評価法の確立複数回繰り返した正弦波負荷運動時の心拍数を1秒間隔値に補完して、1周期分に加算平均し、それを心拍数の反応とした。正弦波負荷に対する最高及び最低心拍数を決定するために、それぞれに最適な2次関数を導出し、最高及び最低心拍数とした。反応の大きさを評価するために、得られた最高及び最低心拍数の差を求め、振幅とした。また、反応の速さを評価するために、最大負荷と最高心拍数、最低負荷と最低心拍数のそれぞれの時間差を求め、遅れ時間とした。2、遅れ時間遅れ時間は運動習慣の多い者ほど短く、また、最高値よりも最低値における遅れ時間の方が短かった。3、振幅振幅は運動習慣の多い者ほど大きかった。4、トレーニング効果運動習慣のある者(対照群)とない者(トレーニング群)を対象に週に平均2-3回程度のジョギングを6ヶ月間実践させた。トレーニング群の正弦波負荷テストによる心拍数の応答は、トレーニング以前に比べ、より大きく、かつより速くなり、トレーニング前には対照群と大きな差があったが、トレーニングによってその差は小さくなった。以上の結果から、負荷変化に対する心拍数の応答特性は、よく運動する者ほど反応が大きく、かつ速いことが明らかとなった。このような応答特性は、最大酸素摂取量などの持久力指標よりも、運動習慣(時間や頻度)とより関係が強く、正弦波負荷テストによる心拍数の応答特性が健康・体力の新たな指標となりうる可能性が示唆された。