hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
消火剤の時空間分散散布による最適消火戦略の確立のための基礎的検討

本研究の目的は,火災消火において火源への消火剤の輸送方法を工夫することで消火効果を向上させる手法を確立することにある。消火法はゴム風船を利用したカプセル消火法を採用する。具体的には,不活性ガスを充填したゴム風船を火炎に接触・破膜させることで高濃度の不活性ガスを火炎の直近から供給することで消火を行う。平成30年度は主に以下の二点について取り組んだ。一つは,昨年度までは不活性ガスとしてヘリウムのみを使用していたが,本年度は不活性ガスとしてヘリウムに加え,窒素,アルゴンの二種類の不活性ガスの消火特性を確認したことである。もう一つは,消火カプセルの火炎への突入速度に対する消火特性を確認したことである。実験は以下の手順で行った。まず,ゴム風船に不活性ガスとして窒素またはアルゴンを充填し,消火カプセルを作製する。この消火カプセルを電動スライダに固定し,指定した輸送速度で消火カプセルをメタン-空気拡散火炎へと突入させる。この際の消火過程をハイスピードカメラで撮影し,消火の原理を確認するとともに,消火の可否を統計的に調査し,消火特性を検討した。結果として,消火に最適な消火カプセルの輸送速度が存在することがわかった。すなわち,輸送速度は,遅すぎても早すぎても消火効率が減少する。また,消火に最適なゴム風船の輸送速度範囲は,不活性ガスの熱容量の増加とともに拡大することもわかった。一方で,速度が大きい場合は,理論値からのずれも大きくなることも確認された。これは消火カプセル輸送時にカプセルが揺れ,火炎との接触位置や破膜位置が変化することに起因するものと考えられる。当初予定では本年度の目的はカプセル数を増加した際の消火特性の解析にあった。しかし,カプセル数の増加に対応した消火特性の解析には,その基盤を得ることが必要であると認識し,上記の実験結果を得た。当初の予定通り,カプセル数を増加し,最適消火戦略を調査する。消火対象は多孔質バーナ上に形成したメタンの拡散火炎,消火剤は不活性ガスであるヘリウム,消火方法は不活性ガスカプセル消火法を採用し,消火実験を行った。この消火法の詳細は以下の通りである。まず,不活性ガスをバルーンに充填し,不活性ガスと空気の混合を抑制する。不活性ガスを充填したバルーンを不活性ガスカプセルと呼ぶ。このカプセルを火源まで何らかの方法で輸送する。そして,カプセルが火炎に触れ,破裂することで,高濃度不活性ガスを直接火炎に供給する。本研究におけるカプセルの輸送,すなわちカプセルの位置制御は,リニアアクチュエータ(直動機構:指定した速度・タイミングで直線方向の位置を制御できる機械)により,機械的かつ自動的に行った。この実験設定においては,カプセル数は,消火器数を意味する。平成29年度は,カプセル数2の場合の最適消火戦略を確立することを目指し,上述の消火実験を行った。具体的に,カプセル数2の場合について,与えられたバーナの形状・メタンの流出量に対して,最も消火効率の良くなるカプセルの三次元位置・移動方向・速度の条件を明らかにした。これは,カプセル数2の場合における最適消火戦略を確立したことを意味する。また,高速カメラを用いて,高速カメラから得られた映像を基に消火過程の詳細を観察し,消火過程の物理学的・化学的特徴を明らかにした。この成果は,今後,カプセル数を増加して最適消火戦略を調査する際の基盤となる。当初計画の通り,カプセル数2の場合の最適消火戦略を確立できた。また,今後,カプセル数を増加した状況での最適消火戦略を得るための基盤的成果も得ることができた。

しかし,カプセル数の増加に対応した消火特性の解析には,その基盤を得ることが必要であると認識し,上記の実験結果を得た。当初の予定通り,カプセル数を増加し,最適消火戦略を調査する。
イオン液体・抗菌薬共内封ミセルを利用した口腔内ケアの新規治療戦略

本研究は,口腔内細菌が形成するバイオフィルムを破壊し,歯周病及び種々の全身性関連疾患への罹患を予防する(口腔内ケア)ため,バイオフィルム破壊能を有するイオン液体と抗菌薬を,バイオフィルム近傍に特異的に送達できる浸透性(ナノ粒子化)・付着性(正電荷)に優れたミセルに内封させた製剤を開発し,新規洗口液(デンタルリンス)としての可能性を追求する.本研究は,口腔内細菌が形成するバイオフィルムを破壊し,歯周病及び種々の全身性関連疾患への罹患を予防する(口腔内ケア)ため,バイオフィルム破壊能を有するイオン液体と抗菌薬を,バイオフィルム近傍に特異的に送達できる浸透性(ナノ粒子化)・付着性(正電荷)に優れたミセルに内封させた製剤を開発し,新規洗口液(デンタルリンス)としての可能性を追求する.
ＳＭＰ３０／ＧＮＬとＧＬＯを例にした不安定中間代謝物の輸送メカニズムの解明

GLOの結晶構造解析における位相決定はSulfur-SAD (以下S-SAD)法にて行う計画であったため、S-SAD法の標準プロトコルをSphingobium sp. SYK-6株の脱メチル化酵素(LigM)を利用して検討してきた。S-SAD法による位相決定のための回折強度データの収集は、波長2.7 Åを用いてPhoton Factory BL-1Aにて行った。S原子座標の探索はSHLEXCとSHELXDを用いた。SHELXCの結果から、SHELXDにおけるS原子の探索の分解能は3.4 Åで行ったが、分解能3.4 ÅではS原子の位置が求まらなかった。そこで、SHELXDでS原子の探索を行う際の分解能とS原子の個数を細く設定しSHELXD-grid searchをかけてみた。SHELXD-grid searchの結果、多くの条件でS原子の位置を決定することができた。また、スケーリングの分解能を2.6から3.2Åまで0.1Åずつ変化させ、SHELXD-grid searchを行ったところ、S原子の位置が決定できたと判断できる分解能とS原子の個数組み合わせに相関が得られなかった。よって、スケーリングする際の分解能が0.1Å異なるだけで、SHELXD-grid searchの結果に影響することがわかった。S-SAD法による位相決定に向けて約2年間150以上もの回折強度データを収集し、試行錯誤データ解析を行っていたが位相決定には至っていなかったが、採用2年目にしてS-SAD法による位相決定に成功しS-SAD法の標準プロトコル作成の目標へと一歩近づいた。また、『S-SAD法による位相決定のための解析手法の検討』という新しい研究の展開も可能になると考えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はビタミンC合成系路のL-グロノ-γ-ラクトン酸化酵素(GLO)の精製条件の検討について実験を行った。共同研究先である東京都健康長寿医療センターからからGLO遺伝子をN末端に6個のヒスチジン(6×His)配列を持つpDEST17ベクター(インビトロジェン社)に組み換えた発現ベクターを供与していただいた。まず大腸菌BL21(DE3)を用いて6×His-GLOとして組換えタンパク質を作製したが、6×His-GLO組み換えタンパク質は不溶性であったため、8M尿素存在下でNi-NTAを用いて再度精製を試みたが改善が見られなかった。そこで、当研究室で使用実績のあるマルトース結合タンパク質(MBP)を用いた精製方法に切り替えた。GLO遺伝子をN末端に6個のヒスチジン(6×His)およびMBP配列を持つpOPTHMベクター(当研究室作製)に組み換え、大腸菌C41 (DE3)を用いて6×His-MBP-GLOとして組換えタンパク質を作製した。37°CにてOD600が0.8-1.0に達した後、0.3 mM IPTG添加し16°Cで24時間培養を行った。精製は以下のステップで行った、HisTrap (GEヘルスケア)< MBPTrap (GEヘルスケア)<TEVによるタグ切断< Histrap HP (GEヘルスケア)。今後はタンパク質のTm値の変化からより安定なBuffer条件みつけるdifferential scanning fluorimetryを用いて最適化を行う予定である。SMP30/GNLの精製条件の改善については、一度に大量に精製できないものの精製条件は確立しているため、現在はGLOの精製条件の検討を優先して行っている。GLOは精製条件が決まり次第、結晶化スクリーニングを行い結晶化条件の検討を行う予定である。

タンパク質X線結晶構造解析の位相決定方法は、現在セレノメチオニン置換タンパク質を用いた単長異常分散法(SAD)が主流であるが、当研究室で開発に力を入れているS-SAD法は、タンパク質に本来含まれる硫黄原子の異常分散効果を利用するため、セレノメチオニン置換タンパク質を作製する必要がなく、タンパク質結晶学の分野では次世代の位相決定法といえる。このような状況の下、GLOの位相決定はS-SAD法により行うことを予定している。しかし、S-SAD法による回折強度データの収集は、硫黄原子の異常分散効果が高い長波長X線を用いて測定を行う必要があり、また、空気、溶媒、ループ等におけるバックグラウンドの増加も加味しなければならない。GLOの結晶はまだ得られていないため、これまでSphingobium sp. SYK-6株の脱メチル化酵素(LigM)を用いてS-SAD法の回折強度データ収集と解析を行ってきた。LigMは分子量53 kDaで14個の硫黄原子( 0個Cys, 14個Met)を含んでいるため、S-SAD法による位相決定の良い例になると見込んだ。しかし、これまで150以上ものデータセットを集め試行錯誤データ解析を行っているが、位相決定が成功していない。S-SAD法という新しい位相決定法の開発に力を入れていたため当初の計画よりもやや遅れてしまった。27年度が最終年度であるため、記入しない。S-SAD法による回折強度データはタンパク質結晶の結晶性が非常に重要であるが、LigMの結晶性は安定しないことが多いので、結晶化スクリーニングを再度試し、結晶化条件の最適化を引き続き行う。また、リガンドや補酵素等を加えると結晶性が改善することもあるためLigMの補酵素であるテトラヒドロ葉酸をソーキング法や共結晶化法により加える実験も並行して行う予定である。また、当研究室で力を入れているS-SAD法による位相決定を目指しているが、今後は臭素(Br2)やヨウ素(I2)を用いたSAD法も同時に試し、S-SAD法による位相決定法との比較を行うことも視野に入れている。GLOの結晶化も同様に行い、今年度中に構造決定を目指す。
術中連続脳波分析装置の開発並びに実験的脳虚血における分析とその臨床応用

脳神経外科領域では、その術中に脳主幹動脈を一時的ないし永久的に遮断閉塞することがあり、その安全性の確保のために各種モニタが用いられている。我々は、内頚動脈閉塞症などの脳血管性病変に対する各種手術中に脳波モニタ(通常脳波、Power Array法、2次元脳電図、各種誘発反応)を行ってきたが、その術中変化を捉えることは必ずしも容易でない。血流遮断中の変化をより客観的にかつ簡便、確実に描出する連続脳波分析法をコンピュ-タ-システムを用いて開発した。記録方法は昨年度報告書を如く、通常脳波とHPAーEEGにてモニタリングを行い、術中の周波数帯域別の経時的脳波変化を観察した。その結果、脳血流の低下を示唆する異常脳波所見としてslow waveの出現ないし増加をみたものは36.4%あり、そのうち62.5%はαwaveの抑制がみられた。さてpower amplitudeの%表示では、増加・減少分を血流遮断前値との相対的な割合として表示するのであるが、比率としての表示としては、減少分が過小評価され適当でない。そこで、%表示を対数表示にすることにより増加・減少ともバランスのとれた表示法となった。また、amplitudeの変化がどの部位に強いのかを、二次元脳電図を応用した変化率二次元脳電図(Deviation Ratio Topography,DRーTopo)を用いてモニタリングを試みた。これは血流遮断前の基礎脳波の遮断後の脳波のamplitudeの変化を、各周波数帯域別にmappingし二次元表示することにより、脳波変化の局在を示すものである。対数表示したHPAーEEGと変化率二次元脳電図を、それぞれブラウン管の左側と右側に同時に併用表示することにより、客観的にまた視覚的により明瞭に表示できた。脳神経外科領域では、その術中に脳主幹動脈を一時的ないし永久的に遮断閉塞することがあり、その安全性の確保のために各種モニタ-が用いられている。我々は、内頚動脈閉塞症などの脳血管性病変に対する各種手術中に脳波モニタ-(通常脳波、Power Array法、2次元脳電図、各種誘発反応)を行ってきたが、その術中変化を捉えることは必ずしも容易でない。血流遮断中の変化より客観的にかつ簡便、確実に描出する連続脳波分析法をコンピュ-タ-システムを用いて開発した。まず10-20法にしたがって頭皮上に12ないし16個の電極を装着し、通常脳波を記録できるようにしておく。導出した脳波をsignal processorにinputし、高速フ-リエ変換して得られた各周波数帯域(δ,θ_1,θ_2,α_1,α_2)別のpower amplitudeを左右の半球別には算術平均した値を求め、麻酔安定時の血流遮断前値を各周波数帯域の基準値(100)として、その変化を経時的(20秒間隔)に各々その百分率を求める。これを縦軸を変化率(%)、横軸を時間にして折線グラフ状にブラウン管ないし記録紙に表示した(Hemispheric Power Amplitude-EEG,HPAーEEG)。この方法により周波数帯域別の変化がきわめて明瞭に示され、視覚的、客観的評価も容易に行い得た。脳血流の低下を示唆する異常脳波所見を(1)50%以上のαwave suppressionと(2)δ(orθ)waveの明かな出現ないし増加とした。本法により捉えられた脳波変化は、power amplitudeが遮断中も無変化であった型、遮断中に回復する型、遮断中低下が持続する型、遮断後も低下が持続する型に分類できた。我々の臨床例ではslow waveの出現ないし増加をみたものは36.4%あり、そのうち62.5%はαwaveの抑制であった。現在本法を更に発展させて、%表示を対数表示に変更し、変化率2次元脳電図を画面右側に、HPA-EEGを左側に表示させることにより、異常脳波の局在をも表示させる方法を開発中である。

これは血流遮断前の基礎脳波の遮断後の脳波のamplitudeの変化を、各周波数帯域別にmappingし二次元表示することにより、脳波変化の局在を示すものである。対数表示したHPAーEEGと変化率二次元脳電図を、それぞれブラウン管の左側と右側に同時に併用表示することにより、客観的にまた視覚的により明瞭に表示できた。
歯周病と心血管疾患の関連性とそのメカニズムを解明するための研究

本研究は動物モデルを用いた基礎実験から、特定の歯周病原細菌感染が心血管疾患の病理変化を増悪するメカニズムを解明することを目的とした。具体的には実験的歯周炎モデル及び動脈硬化モデル(アポE欠損マウス(Apoe-/-))を用いて、歯周病と動脈硬化との相互的な影響と、その機序を解明することであった。平成29年度は計画に基づき、野生型マウスでの実験的歯周炎モデルを用いて、IKK阻害剤が歯槽骨吸収に与える影響を評価した。研究の結果、腹腔内投与ではあるが全身投与した薬剤が、歯周組織炎症の結果として起こる歯槽骨吸収を抑制する事を改名した。また、そのメカニズムとして、IKK投与群の歯周組織にはTRAP陽性細胞数が有意に少ないこと、RANKLの発現がmRNAレベルで有意に抑制されていることが明らかになった。同年度にはこれを日本歯周病学会60周年記念京都大会(2017年12月16日)にポスター発表を行った。平成30年度は上記研究内容を論文として発表した。研究計画では上記の研究を基に、遺伝子改変マウスでの実験を予定していた。しかしながら、遺伝子操作および繁殖、また他施設からの譲渡が諸事情により遂行できず、動物実験での研究報告は以上となった。30年度は上記に加え、臨床研究で得られたサンプルの解析を進め、歯周病と末梢動脈疾患との関連性を報告している。これは第104回アメリカ歯周病学でポスター発表を行った。また、この研究成果を論文発表した。一連の研究は、現在皮膚科等で臨床応用されている抗炎症薬によって歯周病の進行が抑制される可能性を示唆している。これは特定の歯周病リスクが高い患者に対し新たな予防・治療の糸口となるかもしれない。また、歯周病が循環器疾患でも、微小血管の疾患に得意的に影響を与える可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。上記のパイロット研究をまとめ、遺伝子改変マウス(動脈硬化モデル(アポE欠損マウス(Apoe-/-))での実験を試みた。外部協力者より、該当マウスを譲渡いただき、繁殖を試みた。しかしながら、遺伝子操作および繁殖、また他施設からの追加譲渡が諸事情により遂行できず、動物実験での研究報告は以上となった。したがって、上記のパイロット実験の研究成果をまとめ、学会発表と論文発表を行うこととした。

遺伝子改変マウスでの実験ができなかった分、循環器疾患と歯周病の関連性についての研究を追加で行うこととした(平成30年度)。予定通り野生型マウスでのパイロット実験を行い、その成果を学会、論文で発表した。本来の予定であれば、この後に、ApoE欠損マウスを用いて、歯周病と動脈硬化の関連性とそのメカニズムを解明するための研究・実験を行う予定であった。しかしながら、マウスの譲渡に際し、胚操作クリーニング・繁殖が技術的な問題から行えず、一時中断となった。その後、学外の研究協力者が研究活動が継続できないこととなり、予定の実験は行えなかった。そのため、我々は歯周病と関連性のある循環器疾患の新たなターゲットを見い出すため、これまでに行った臨床研究のサンプルの解析を行った。その結果、末梢動脈疾患と歯周病との関連性を見出し、その成果を学会・論文発表した。今後は末梢動脈疾患と歯周病の関連性についての研究を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。歯周病と抹消動脈疾患の関連・メカニズムについて研究を行う必要がある。先行研究では、バージャー病などの疾患が動物研究・疫学調査から歯周病と関連性が報告されている。しかしながら、こうした末梢動脈疾患は、動物実験のモデルが確立していないものが多い。まずは動物実験モデルの調査・確立を行い、その上で実験的歯周炎をそのモデルマウスで行うことが必要である。
オンチップロボティクスを基盤とする光合成細胞の機能計測と解析

大きさ約2umのラン藻を対象として,細胞の局所環境制御とマルチパラメータ計測を高速かつ連続に行うため,細胞の粘弾性計測および酸素消費活性計測を行った.細胞の粘弾性計測では,マイクロ流体チップ内にロボットを組込み,光ピンセットのシステム上で用いることで単一のラン藻の搬送・計測が可能なシステムを構築した.構築したシステムを用いて,ラン藻に高浸透圧ストレスを加えることで浸透圧刺激の影響の調査を行った.また,酸素消費活性計測では,蛍光色素を用いた酸素センサーをマイクロ流体チップのマイクロチャンバー底面に対してストライプ状に配置することで酸素濃度分布を計測し,限定空間での酸素計測の基本原理確認を行った.大きさ約2umのラン藻を対象として,細胞の局所環境制御とマルチパラメータ計測を高速かつ連続に行うため,細胞の粘弾性計測および酸素消費活性計測を行った.細胞の粘弾性計測では,マイクロ流体チップ内にロボットを組込み,光ピンセットのシステム上で用いることで単一のラン藻の搬送・計測が可能なシステムを構築した.構築したシステムを用いて,ラン藻に高浸透圧ストレスを加えることで浸透圧刺激の影響の調査を行った.また,酸素消費活性計測では,蛍光色素を用いた酸素センサーをマイクロ流体チップのマイクロチャンバー底面に対してストライプ状に配置することで酸素濃度分布を計測し,限定空間での酸素計測の基本原理確認を行った.大きさ約2 μmのラン藻を対象として,細胞の局所環境制御とマルチパラメータ計測を高速かつ連続して行うために,マイクロ流体チップ内にロボットを組み込み,これを非接触で操作するシステムを構築する.ラン藻の粘弾性を計測するための微細なプローブをナノ加工により設計し,試作する.これをロボットの先端に取り付けて,マイクロ流体チップの内部に組み込む.また,ラン藻を一つずつ送り出して計測部に固定する搬送機能の基礎実験を進める.ロボットは磁気駆動によって位置決め制御を行い,浸透圧変化による細胞の粘弾性計測を試みる.本年度は以下の4つの項目を実施した.(1)微細加工技術・システム構築:力計測プローブ及び静電マイクロセンサを搭載したマイクロ流体チップを,シート状に微細加工した構造物を複数積層する積層マイクロ組立プロセスにより作製した.(2)細胞計測・制御:力計測プローブ及び静電マイクロセンサの設計及び試作を行った.プローブ及びセンサは我々が独自に開発した磁気駆動技術及び静電駆動を適用した.プローブ及びセンサはチップ内の摩擦の影響を低減し,プローブを高精度に位置決めするため変位縮小機構を導入した.計測時に俯瞰画像とラン藻の拡大画像を同時に取得可能な正倒立顕微鏡システムを構築し,高速ビジョンによる変位計測が可能なシステムを構築した.(3)環境計測・制御:マイクロ流体チップ内でラン藻を1つずつローディングするための流体制御システムを試作した.また,微細加工により作製した限定空間において単一のラン藻(野生株)を用いた呼吸速度及び光合成による糖(グルコース)合成速度を計測した.また,光強度の糖合成速度への影響についても単一ラン藻を用いて評価することに成功した.(4)細胞計測・評価・機能解析:ラン藻の遺伝子不活化株を用意し,浸透圧ストレス下でのラン藻のマルチパラメータを計測し,正常株と比較した.大きさ約2μmのラン藻を対象として,細胞の局所環境制御とマルチパラメータ計測を高速かつ連続に行うため,マイクロ流体チップ(チップ)内にロボットを組み込み,これを非接触で操作するシステムを構築する.ラン藻の粘弾性の計測のため微細なプローブを微細加工により試作する.これをロボットの先端に取り付けチップ内に組み込む.ラン藻を一つずつ送り出して計測部に固定する搬送機能の基礎実験を進める.ロボットは直接外部駆動により位置決め制御を行い,浸透圧変化による細胞の粘弾性計測を試みる.本年度は以下の4項目を実施した.(1)微細加工技術・システム構築:高剛性のチップを構築するために,ガラス材料とシリコン材料をシート状に微細加工した構造物を複数積層して接合することで,力計測プローブ及び力センサを有するチップを製作した.この方法により,チップの機械的剛性を向上した.(2)細胞計測・制御:ラン藻を1個単位で操作可能な光ピンセットを,細胞計測用プローブを組み込んだマイクロ流体チップで利用可能な計測システムを構築した.光ピンセットで任意のラン藻1個を計測プローブ先端に搬送し,プローブでラン藻に力を印加し,ラン藻の変形量及び印加力からラン藻の機械的特性を評価する.光ピンセットを利用したラン藻の力計測用のチップの設計を行った.(3)環境計測・制御:チップの流体制御と光ピンセットの単一微生物操作を組み合わせた,流路内に導入した中の任意のラン藻を計測位置に搬送・固定するシステムの設計を行った.また細胞の酸素消費活性を開放系で計測可能な蛍光計測システムの試作を行った.(4)細胞計測・評価・機能解析:標的輸送系の対象を拡げた.また,ラン藻の遺伝子不活化株を作成した後の確認テスト,浸透圧刺激に対するマルチパラメータ変化を計測,正常株との比較を行い.ラン藻の浸透圧調整機構の仕組みと機能の解析を行った.大きさ約2μmのラン藻を対象として,細胞の局所環境制御とマルチパラメータ計測を高速かつ連続に行うため,マイクロ流体チップ(チップ)内にロボットを組み込み,これを非接触で操作するシステムを構築した.このシステムを用いて細胞の粘弾性計測を行った.本年度は以下の4項目を実施した.(1)微細加工技術・システム構築:微細加工技術により,マイクロ流体チップを作製した.チップ全体の剛性をあげ,さらにモアレ干渉縞を利用した位置計測機能を組み込むことで計測精度を向上した.

(2)細胞計測・制御:計測系に光ピンセットを組み込んで細胞をトラップできるように改良した.また,力センサプローブはシリコンにすることで,レーザとプローブの干渉を避けることが可能となった.光ピンセットにより細胞を計測ポイントに搬送し,連続的に計測できるシステムを構築した.さらに,チップ内での気液界面の影響をなくすよう,センサとアクチュエータをチップ内に組み込む改良を施し,モアレ干渉縞の画像計測によりオンチップで粘弾性計測を行った.(3)環境計測・制御:マイクロ流体チップ内のラン藻に浸透圧ショックを与える機能を追加した.リアルタイム性がない問題はあるものの,環境変化の前後でラン藻の粘弾性を計測するシステムを実現することに成功した.また,蛍光色素を利用した酸素計測の実験を行い,限定空間での酸素計測の基本原理確認を行った.(4)細胞計測・評価・機能解析:浸透圧に関与する輸送体をターゲットとして,ラン藻の遺伝子不活化株を用意した.まずは,細胞への浸透圧刺激に対する細胞の体積変化をリアルタイムに評価することで,高浸透圧ストレス応答で機能するKtr系K輸送体とKdp系K輸送体の機能の違いを明らかにした.また,浸透圧刺激に対する粘弾性変化を計測し,正常株と比較した.これによりラン藻の機械的特性が浸透圧刺激後に変化することを見出した.26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の特色は,マイクロ流体チップ内にマイクロ・ナノロボットを組み込み,光合成細胞であるラン藻のマルチパラメータ(機械的特性:弾性・粘性,大きさ,電気・化学特性)をオンチップで高速かつ連続的に計測する点にある.今年度は機械的特性計測の計測精度向上のためにラン藻へ力を印可する可動プローブ部とマイクロ力センサを有するマイクロ流体チップの剛性を向上した.微細加工条件の調整及びプローブ周辺の流体解析により,オンチップでの可動プローブ及びマイクロセンサの安定な駆動を実現しており,チップのガラス及びシリコン基板の接合を工夫することで更なるチップの高剛性化が可能であり,ラン藻とプローブの力学的相互作用を計測するシステム構築に向けて順調に進展している.流体制御技術及び光ピンセットを用いたラン藻のローディング機構の試作も行っており,フロー系でのラン藻の連続計測に向けた準備が進んでいる.以上のように本研究はラン藻のマルチパラメータの高速・連続計測にむけて順調に進展している.ナノマイクロメカトロニクス,ロボティクス特に大きな問題点はないが,引き続き以下に沿って進める.(1)微細加工技術・システム構築:引き続き微細加工技術により,マイクロ流体チップを作製する.マイクロ流体チップに剛性を持たせるために,ガラス材料とシリコン材料を利用してシート状に微細加工した構造物を複数積層して,組み立てることで力計測プローブを有するマイクロ流体チップを作製する.これまでの加工法を改良し,接合を工夫することで漏れの問題を解決し,計測精度を向上する.(2)細胞計測・制御:計測系に光ピンセットを組み込んで細胞をトラップできるように改良する.また,力センサ
霊長類を用いた細胞動態追跡システムの開発

細胞移植等による再生医療の実現が目の前に迫ってきている昨今、その安全性・有効性を評価するためのシステム構築が求められている。我々は生体内における移植細胞の動態を確認するin vivoレベルのシステムの構築を目指し、MRI装置と超常磁性酸化鉄微粒子等を用いて生体内で細胞動態を追跡出来るシステムを霊長類において世界で初めて樹立した。現在様々な細胞への標識にも着手するなど今後樹立した本システムを用いた安全性・有効性評価を推進する予定である。さらに本システムをこれまで霊長類に特化して構築された知見・技術と融合させ、我が国独自の再生医療評価システムとして昇華させるべく本研究を継続する予定である。昨今、臨床分野では虚血性疾患等の新たな治療方法として、iPS細胞やES細胞、多様な幹細胞を用いた臨床応用の動きが活発化している。その一方で、移植細胞の腫瘍化や患部の悪化、疼痛の再燃等、少数ながらも有害事象の報告が認められている。こうした再生医療等の安全性・有効性を評価するためには、生体内における移植細胞の動態を確認するin vivoレベルのシステムが重要となる。これまでに、移植細胞の体内動態追跡評価法として、MRI装置と超常磁性酸化鉄微粒子等を用いた実験が、マウスやブタ等を用いて行われてきたが、ヒトと近縁な霊長類での報告はなされていない。そこで今回我々は、霊長類であるカニクイザルを用いて、世界初となるMRI装置を用いた細胞動態追跡システムの構築を目指した。これまでにカニクイザル末梢血より得た有核細胞を用いて、フェルカルボトラン等の超常磁性酸化鉄微粒子(SPIO)による標識・移植を行い、3T-MRIにて撮像を行った。その結果、生体内でのSPIO標識細胞の存在を確認し、組織学的検査においても同移植部位からSPIOを確認することで、移植細胞の定着を証明した。これにより、霊長類においてMRI装置を用いて移植細胞の体内動態追跡が可能である事を実証した。次いで対象細胞を再生医療等で用いられる骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)に変更し、さらに標識をSPIOから蛍光色素コーティングされた磁性体である蛍光磁性体粒子Fluorescent Iron Particles(FIP)に変更することで、より臨床応用に則した手法で動態追跡の条件検討を試みた。MSCがFIPで標識される過程をタイムラプス撮像することにより標識過程の確認を行った。これらの結果をもとに、次年度は再生医療における有効性および安全性の評価系としての細胞動態追跡システムの確立を目指す。昨今、臨床分野では虚血性疾患等の新たな治療方法として、幹細胞やiPS/ES細胞を用いた再生医療の動きが活発化している。まず始めに、カニクイザル末梢血より得た有核細胞を用いてフェルカルボトラン等の超常磁性酸化鉄微粒子(SPIO)による標識・移植を行い、3T-MRIにて撮像を行った。これにより、生体内においてMRI装置を用いて移植細胞の体内動態追跡評価を行うことができることを証明した。同時に虚血性心疾患モデルの作成を行いそれらの心機能、血液生化学的な検査からヒト疾患を忠実に反映しているモデルである事も確認している。さらに対象細胞を再生医療等で用いられる骨髄由来間葉系幹細胞に変更し、標識をSPIOから蛍光色素コーティングされた磁性体であるFluorescent Iron Particles(FIP)に変更することで、より臨床応用に則した手法で、動態追跡の条件検討を試みた。これらの結果をもとに、次年度以降、再生医療における有効性および安全性の評価系として、より完成された細胞動態追跡システムの確立を目指す。細胞移植等による再生医療の実現が目の前に迫ってきている昨今、その安全性・有効性を評価するための独自のシステム構築が求められている。我々はこれまでに生体内における移植細胞の動態を確認するin vivoレベルのシステムの構築を目指し、MRI装置と超常磁性酸化鉄微粒子等の組み合わせにより生体内で細胞動態を追跡出来るシステムを霊長類において世界で初めて樹立する試みを行ってきた。

当該年度までに、霊長類の末梢血由来有核細胞や骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)をターゲットとして超常磁性酸化鉄微粒子(SPIO)および蛍光磁性体粒子Fluorescent Iron Particles(FIP)による細胞標識の至適条件および動態追跡に最適なMRIの撮像条件を樹立した。さらに、今年度はそれら樹立された至適条件によりFIP標識されたMSCを、これまで維持されていた霊長類心不全モデルを対象に静脈経由での移植を施行した。その結果、心機能の改善は認められなかったものの、生体内でT1およびT2強調画像において磁性体反応の見られた組織の検出に成功し、静脈経由で移植された細胞の動態が生体内で経時的に追跡できることを明らかとした。この結果は本システムが霊長類において生体内で細胞動態を追跡出来るシステムとして世界で初めて樹立した事を示すものである。さらに現在検出された組織の免疫染色等詳細な検討も重ねているが、これまでの所見では肺や脳内からも移植細胞が検出されるなど、本システムが安全性評価法としても有用である事が明らかとなりつつある。今後は樹立した本システムを用いて霊長類モデルにおいてiPS細胞移植の安全性・有効性評価を推進する予定である。さらに本システムをこれまで霊長類に特化して構築された知見・技術と融合させ、まさに実現が迫り来る再生医療のより高度な評価システムとして昇華させるべく本研究を継続する予定である。循環器内科前年度までにカニクイザルの末梢血より有核細胞を分離し、継代培養、増殖法を確立する事に成功している。その後、標識された有核細胞をカニクイザル生体内に移植し3T-MRIにて経時的に撮像を行い生体内でのSPIOの存在を確認し、組織病理学的検索からもMRI撮像で確認された同箇所にSPIOの存在を確認した。これにより、MRIにより移植細胞の動態が追跡可能である事を実証した。すなわち、これまでに霊長類におけるMRIを用いた移植細胞のcellular tracking技術の基礎を確立した。本年度は対象細胞を再生医療で用いられる骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)に変更し、カニクイザル骨髄より分離した細胞の最適な継代培養および増殖方法を樹立した。さらに、より高感度で効率の良い細胞動態追跡を行うために標識をSPIOから蛍光色素コーティングされた磁性体であるFIPに変更し、標識効率やMRIによるT1、T2等の撮像の条件を樹立した。その結果、これまでに心臓、肝臓、筋肉等に移植したFIP標識細胞より顕著なシグナルを検出することに成功している。また、MSCのFIP標識過程を経時的にタイムラプス撮像し、FIPが効率的に取り込まれている像を確認することにも成功した。これにより標識に最適な培養時間の確立に成功し、さらに標識後の細胞を長期観察する事で、細胞の生死に関わらず、一度標識されたFIPが細胞より再放出されることなく細胞内に留まり標識が可能である事も確認している。これらにより、より効率が良く長期に渡る細胞の標識・検出方法が樹立された事となる。今後さらにこれらの技術を発展させ、疾患モデル等の生体内にFIP標識細胞を効率的に移植する方法の模索および、MRI装置での移植後の経時的な撮像、および組織学的検査での証明を試みる予定である。
RF制御による光周波数コムを利用した3次元顕微鏡の研究

(1)コム発生系の広帯域化と深さ分解能の改善コム発生器の後段に試作した等価フィルタと光増幅器を設置し、コムのスペクトル帯域が約3倍広帯域化した。これを光源として光干渉計へ適用した結果、適用前に100μmだった深さ分解能は、40μm以下に改善された。次に、非共振器型周波数コム発生器とパルスシンセサイザによりジッターとチャープの少ない種パルスを生成し、これを高非線形分散シフトファイバに導入して、コム間隔の可変化と広帯域化が可能なスーパーコンティニュウム光発生を言った。2kmのときにはピークパワー5.5Wのときに今回の最大帯域幅60nmまで拡大された。また200MHzの掃引コム間隔周波数が可能であった。これにより、深さ分解能は、30μmまで改善された。(2)空間光学干渉計の設計と構築1次元イメージセンサを用いた空間光学干渉計の設計と製作を行った。シリドリンカルレンズと対物レンズを導入することにより、顕微鏡干渉光学系を構成した。横(水平)方向空間分解能は8μmとなり、光コヒーレンストモグラフィへ応用できることを確認した。(3)3次元顕微鏡の基本動作の確認コム間隔周波数の掃引、イメージセンサの制御とデータ取得を一括してコンピュータ制御する系を構築して、3次元顕微鏡の基本動作を確認した。コム間隔周波数は25GHzを中心に10MHz掃引することで、約1mmの深さを観察することができた。3次元画像の取得時間約1分の性能を確認した。基本的な3次元画像として10円玉表面の凹凸形状を計測して"十"文字を深さ分解能40μm以下、水平方向分解能8μm程度で鮮明な画像が得られることを示した。また、ガラス膜の膜厚測定も精度数ミクロンでおこなえることを確認し、トモグラフィへの応用も可能なことを確認した。(1)コム発生系の広帯域化と深さ分解能の改善研究開始当初に得られていたコム発生器の3dB帯域(高々1THz程度)を3倍以上に広帯域化した。まず、シミュレーションにより、コムスペクトルのエンベロープを平坦にするための適切なフィルタ特性の設定を行った。さらにシミュレーション結果を元に、実際に多層膜フィルタを試作した。コム発生器の後段に試作した等価フィルタと光増幅器を設置し、コムのスペクトル帯域が約3倍広帯域化したことを確認した。横(水平)方向空間分解能は8μmとなり、光コヒーレンストモグラフィヘ応用できることを確認した。基本的な3次元画像として10円玉表面の凹凸形状を計測して"十"文宇を深さ分解能40μm以下、水平方向分解能8μm程度で鮮明な画像が得られることを示した。本研究の目的は、固体イメージセンサ(CCD)を検出器として導入し、深さ方向に垂直な面内の顕微鏡画像を実時間(ビデオレート)で観察する3次元顕微鏡システムを開発することにある。

そのために、高強度の周波数コム光源と機械的可動部の無い干渉計を用いた新しい光学方式を導入する。LD等スペクトル幅の広い光源と可動鏡を用いた白色干渉の原理による従来のOCTに対して、本研究では光源に周波数コム光を導入するという従来とはまったく異なる方式を提案した。本研究で実際に検討を行った内容と結果を以下に要約する。・コム広帯域化:光共振構造のコム発生器を導入するとともに、コムのスペクトル特性と逆の形状のフィルタを導入して増幅することにより、25GHz間隔、帯域幅約13THzの広帯域光周波数コムの発生に成功した。・イメージセンサを導入した空間光学干渉計:1.5μm帯の2次元CCDを導入した3次元顕微鏡光学系を設計、構築した。・3次元顕微鏡システムの構築と評価:コム間隔の掃引、イメージセンサの制御とデータ取得を一括してコンピュータ制御するシステムを構築した。深さ分解能30μm、3次元画像の取得時間約1分の性能を確認した。
急性型間質性肺炎合併筋炎における自己抗体の病因的意義解明と治療法確立に関する研究

抗MDA5抗体は難治性急性間質性肺炎を合併する無筋症性皮膚筋炎患者に特異的に検出される。抗MDA5の直接病原性を検討するために、間質性肺炎自然発症SKGマウスに抗MDA5抗体陽性患者IgGを投与したが、有意の肺変化は認められなかった。抗MDA5抗体と同時に出現する新たな自己抗体を見出し、その対応抗原はDNA修復やスプライシングに関与しRNAウイルス感染などの自然免疫にも関与する核内分子と同定した。同抗体陽性患者に病初期から強力な免疫抑制薬併用療法(ステロイド大量+タクロリムス+シクロホスファミドパルス療法)を導入する前向き臨床試験を行い、従来治療に比して生命予後が改善する可能性が得られた。致死的急性型間質性肺炎を合併する皮膚筋炎(DM)および「筋症状のない」皮膚筋炎(CADM)においては、ウイルスRNAの細胞質内受容体であるMDA5(IFIH1)に対する特異自己抗体が検出される。本研究は抗MDA5抗体およびその対応抗原MDA5の病因的意義と病態形成における役割を追究し、同疾患の生命予後改善を図ることを目的とする。1.抗MDA5抗体が認識するエピトープと抗体検出法の開発: MDA5-cDNAをN末端側とC末端側に2分して組換え蛋白を作成、抗MDA5抗体陽性血清はN末側・C末側の両者と反応し、複数の抗原エピトープを持つことを示した。このC末側組換え蛋白を精製、ELISAプレートに固相化し、抗体検出用ELISAを作成した。抗MDA5抗体陽性血清での高い特異性を確認し、死亡例では治療前の抗体価が有意に高く、また治療反応例では経時的に抗体価が低下することが証明された。2.抗MDA5抗体と関連する新規自己抗体の検討:抗MDA5抗体陽性患者の一部に未知の120kDa蛋白を同時に免疫沈降する症例があり、しかも病初期は陰性でも経過中に新たに出現することを見出した。この未知の抗体陽性患者は特に生命予後が不良であり大多数の患者が死に至る。自己抗原120kDa蛋白の同定を行っている。3.抗MDA5抗体産生モデルマウスの作成: MDA5欠損マウスにMDA5を免疫し、抗MDA5抗体を産生させた。抗体陽性マウス血清を同系統のワイルドタイプマウスに投与して、その表現型を検討中である。4.抗MDA5抗体陽性患者の生命予後を改善する治療法の多施設臨床研究:抗MDA5抗体陽性DM/CADM患者に対し、プレドニゾロン大量療法、タクロリムス、シクロホスファミド大量間歇静注療法の3者併用療法を行う治療プロトコールを作成し、研究代表者施設の倫理委員会へ申請した。当初計画のシクロスポリンを最近保険適応となったタクロリムスに変更した。致死的急性型間質性肺炎を合併する皮膚筋炎(DM)および無筋症性皮膚筋炎(CADM)においては、ウイルスRNAの細胞質内受容体であるMDA5(IFIH1)に対する特異自己抗体が検出される。本研究は抗MDA5抗体およびその対応抗原5の病因的意義と病態形成における役割を追究し、さらにこれまでの治療法を改良した新たな治療法を確立することにより同疾患の生命予後改善を図ることを目的とする。1.抗MDA5抗体の定量的測定法の開発:ヒトMDA5-cDNAより発現精製したC末側組換え蛋白を用いて抗体検出用ELISAを作成した。この測定法を用い抗MDA5抗体陽性例の血清抗体価を経時的に測定すると、死亡例では治療後も抗体価が低下せず、治療反応例では経時的に抗体価が低下することが証明された。2.抗MDA5抗体と関連する新規自己抗体の検討:抗MDA5抗体陽性患者の一部に未知の100kDa蛋白を同時に免疫沈降する症例があり、しかも病初期は陰性でも経過中に新たに出現することを見出した。この未知の抗体陽性患者は特に生命予後が不良であり大分の患者が死に至る。自己抗原100kDa蛋白を同定し、DNA修復などに関与する蛋白であることを突き止めた。3.抗MDA5抗体陽性患者の生命予後を改善する治療法の多施設臨床研究:間質性肺炎を持つDMまたはCADMと診断され抗MDA5抗体陽性の患者をインフォームドコンセントの元に、プレドニゾロン大量、タクロリムス、シクロホスファミド大量間歇静注療法を同時に開始する研究プロトコールを策定し(当初計画のシクロスポリンを保険適応薬であるタクロリムスに変更)、研究代表者施設および研究参加施設の倫理委員会の承認を得て患者登録を開始した。6ヶ月生存率を主要評価項目として、ヒストリカルコントロール(3者併用を行っていないこれまでのすべての症例)と比較検討する。本年度中に7例を登録し、既に3例が主要評価項目を達成している。さらに患者登録を進め、年度内に解析する。本研究は抗MDA5抗体およびその対応抗原の病因的意義と病態形成における役割を追究し、さらにこれまでの治療法を改良した新たな治療法を確立することにより同疾患の生命予後改善を図ることを目的とする。1.抗MDA5抗体の病原性の検討:抗MDA5抗体陽性患者

血清よりIgGを精製し、関節炎と間質性肺炎を自然発症するSKGマウスに投与したが、間質性肺炎の発症率や重症度にはコントロール群に比して有意の変化は認められなかった。新生児マウスやインターフェロン投与マウスなどを用いてさらに検討する必要がある。2.抗MDA5抗体と関連する新規自己抗体の検討:抗MDA5抗体陽性患者の一部に未知の110kDa蛋白を同時に免疫沈降する症例があり、しかも病初期には陰性で経過中に新たに出現することを見出した。この対応抗原が、DNA修復やスプライシングに関与し自然免疫にも関与するとされる分子であることを突き止めた。3.抗MDA5抗体陽性患者の生命予後を改善する治療法の多施設臨床研究: DMまたはCADMと診断され抗MDA5抗体陽性の患者をインフォームドコンセントの元に、プレドニゾロン大量、タクロリムス、シクロホスファミド大量間歇静注療法を同時に開始する研究プロトコールを策定し、研究代表者施設および研究参加施設の倫理委員会の承認を得て患者登録を開始した。6ヶ月生存率を主要評価項目として、ヒストリカルコントロール(3者併用を行っていないこれまでのすべての症例)と比較検討する。これまでに12例を登録し、10例で主要評価項目を達成したが、1例が6カ月以内に死亡した。この成果をもとに同疾患の生命予後を改善する治療戦略を構築する。抗MDA5抗体は難治性急性間質性肺炎を合併する無筋症性皮膚筋炎患者に特異的に検出される。抗MDA5の直接病原性を検討するために、間質性肺炎自然発症SKGマウスに抗MDA5抗体陽性患者IgGを投与したが、有意の肺変化は認められなかった。抗MDA5抗体と同時に出現する新たな自己抗体を見出し、その対応抗原はDNA修復やスプライシングに関与しRNAウイルス感染などの自然免疫にも関与する核内分子と同定した。同抗体陽性患者に病初期から強力な免疫抑制薬併用療法(ステロイド大量+タクロリムス+シクロホスファミドパルス療法)を導入する前向き臨床試験を行い、従来治療に比して生命予後が改善する可能性が得られた。筋炎患者の疾患感受性遺伝子の探索を行う予定であったが、厚労科研費で同様のプロジェクトがあり研究参加施設が多く規模が大きいため、当方で集積した検体はそちらに提供することとした。他の研究計画は概ね順調に進行している。特に抗MDA5抗体陽性患者の生命予後を改善する治療法の多施設臨床研究については順調に患者登録が進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学抗MDA5抗体陽性DMおよびCADMは急速に進行する間質性肺炎を高率に合併し極めて生命予後の悪い膠原病難治性病態である。早期の強力な治療介入は予後を改善する可能性が示唆されたため、3剤併用による免疫抑制療法の有効性と安全性を検証する目的で多施設共同臨床研究を推進しているが、本年度中に目標症例数を達成したい。また、抗MDA5抗体の病因的意義および産生機序についてもモデルマウス、患者検体を利用して研究を進める。今回の研究過程で新たに発見した抗MDA5抗体と関連する新規自己抗体についても、その対応抗原の同定と臨床的・病因的意義の検討を進めたい。精製患者抗MDA5抗体を用いた抗MDA
質の高い睡眠を得るための大学生の身体活動のあり方の検討

睡眠の同調因子の一つである身体活動が睡眠の質・量にどのように影響しているかを明らかにし、大学生の適切な睡眠のための身体活動のあり方を検討することを目的とした。大学生の睡眠の質・量を客観的指標で評価し、睡眠と身体活動や心身の健康状態などの要因との関係を検討した。その結果、身体活動や体力、心身の健康状態がそれぞれ大学生の睡眠の質・量に影響していることを示唆していた。適切な睡眠習慣の獲得に身体活動は必要であるものの、その効果には性差を含む個人差が大きく、運動の強度や実施時間については逆効果にもなり得る可能性を示唆するデータも得られた。スマートフォン、インターネットなどのメディアの普及により、大学生では夜型のライフスタイルが蔓延している。これらのライフスタイルの変化は睡眠の質・量の低下をもたらし、様々な健康問題の誘因となることが容易に推察できる。大学生は、全世代の中で最も遅寝・遅起きであるとともに、睡眠・覚醒リズムが不規則であると言われており、適切な睡眠習慣を促す手立てを早急に検討する必要がある。本研究では、大学生が適切な睡眠・覚醒リズムを獲得し、睡眠の質を高めるための身体活動あり方を検討することを目的する。本年度の目的は、大学生の睡眠・覚醒リズムを、大規模サンプルを対象とした横断的研究によって客観的指標で評価することであった。高性能加速度センサーを用いて身体活動量を測定し、得られた日常における身体活動データを睡眠-覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析し、総睡眠時間(TST)・睡眠潜時(SL)・入眠後覚醒時間(WASO)・睡眠効率(SE)などの睡眠変数を指標とし、身体活動のタイミングと睡眠の質の関係について検討している。既に、複数の大学の学生を対象に測定を実施し、現在もデータ収集および分析中である。来年度以降も継続して測定を実施する計画である。睡眠時間の短縮や睡眠の質の低下は、現代人が抱える新たな健康問題となっている。新しいメディアの普及やその多様化により、若年層を中心に夜型のライフスタイルが蔓延しており、大学生ではその傾向が顕著である。夜型のライフスタイルは睡眠時間を短縮させ、睡眠の質も低下させる。これらの変化は様々な疾病の誘因にもなっている。本研究は、大学生が適切な睡眠・覚醒リズムを獲得し、睡眠の質を高める手立てとしての身体活動の種類や強度を検討することを目的として実施している。本年度の目的は昨年度に引き続き、大学生の睡眠・覚醒リズムを、大規模サンプルを対象とした横断的研究において客観的指標を用いて評価することである。高性能加速度センサーを用いて身体活動量を測定し、得られた日常における身体活動データを、睡眠-覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析し、総睡眠時間(TST)、睡眠潜時(SL)、入眠度覚醒時間(WASO)、睡眠効率(SE)などの睡眠変数を指標として、睡眠の質と身体活動の関係について検討している。既に、複数の大学の学生を対象に測定を実施し、さらに現在も継続してデータ収集と分析を実施している。現在までに分析を終えたデータについて検討したところ、睡眠の質・量を示す客観的指標と身体活動レベルの関係、昼間の眠気と身体活動レベルの関係について、有意な相関関係があることを明らかにしている。また、これらの関係には性差がある可能性もあり、身体活動によって睡眠の質・量を高める方策は性別で異なる可能性を示唆している。得られた成果は、別項に記載の通り、次年度、国際学会での発表を行う(発表確定済)。さらに、次年度も引き続き、上述の課題について継続して詳細に検討を行う。当初の計画以上の対象者数について測定を終えており、収集したデータの分析を継続して実施している。来年度以降のデータ収集の計画もすでに立てており、収集を終えたデータの一部をまとめ、学会発表も行う(発表確定済)。よって、研究計画は順調に進展しているものと評価できる。睡眠の質・量からみると、ライフスタイルの多様化に伴って大学生では個人差が著しく大きくなっている。中高生と比べ授業時間割の自由度が増し、スマートフォンなどの新しいメディア環境が更に拡がっていることからも、適切な睡眠環境を得るには難しい社会背景となっている。本研究では、睡眠の同調因子の一つである身体活動が睡眠にどのように影響しているかを明らかにし、大学生の適切な睡眠のための身体活動のあり方を検討することを目的とした。本年度も昨年度に引き続き、大学生の睡眠の質・量を客観的指標で評価し、身体活動・心身の健康状態などの要因との関係を検討した。加速度センサーを用いて大学生の睡眠を2週間にわたって測定し、睡眠ー覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析した睡眠変数、質問紙調査によって得られた睡眠尺度やライフスタイル、エネルギー消費量や歩数などの身体活動状況、抑うつ傾向などの心身の健康状態との関係についてそれぞれ検討した。測定した対象者のうち、既に分析を終えた対象者85名について検討したところ、有意な相関関係がPHQ9スコア(抑うつ傾向の尺度)と昼間の眠気、PHQ9スコアと身体活動の変数の間で認められた(p < 0.05)。さらに、PHQ9スコアとVO2maxの間にも認められた(p < 0.05)。昨年度までの結果と考え併せると、これらの結果は身体活動や体力、心身の健康状態がそれぞれ大学生の睡眠の質・量に影響していることを示唆している。適切な睡眠習慣の獲得に身体活動は不可欠であるものの、その効果には性差を含む個人差が大きく、運動の強度や実施時間によっては逆効果でもある可能性を示唆するデータも得られた。睡眠にとって適切で詳細な身体活動の内容について、今後も得られたデータを継続して詳細に検討する。

睡眠の同調因子の一つである身体活動が睡眠の質・量にどのように影響しているかを明らかにし、大学生の適切な睡眠のための身体活動のあり方を検討することを目的とした。大学生の睡眠の質・量を客観的指標で評価し、睡眠と身体活動や心身の健康状態などの要因との関係を検討した。その結果、身体活動や体力、心身の健康状態がそれぞれ大学生の睡眠の質・量に影響していることを示唆していた。適切な睡眠習慣の獲得に身体活動は必要であるものの、その効果には性差を含む個人差が大きく、運動の強度や実施時間については逆効果にもなり得る可能性を示唆するデータも得られた。大学生のライフスタイルと睡眠・覚醒リズムや睡眠の質の関係を評価するために、横断的調査によってデータの蓄積にを行っている。当初の研究計画以上の対象者について測定を終えており、現在、収集したデータの分析中である。来年度以降のデータ収集の計画も既に立てており、既に収集したデータの一部をまとめ、学会発表を予定している。よって、研究計画は順調に進展しているものと評価できる。交付申請書に記載のとおり、大学生のライフスタイルと睡眠・覚醒リズムおよび睡眠の質の関係について検証する。本来、睡眠の質は脳波(EEG)検査や終夜睡眠ポリグラフ(PSG)検査を実施することによって判定される。しかし、これらの方法を実施するには煩雑で高価な上、対象者の負担も非常に大きく、多数例を検討するには適していない。本研究では被験者数を飛躍的に増加させるために、高性能加速度センサーによって収集した日常身体活動データを近年開発された睡眠-覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析する。睡眠-覚醒リズム研究用プログラムによって算出された総睡眠時間(TST)・睡眠潜時(SL)・入眠後覚醒時間(WASO)・中途覚醒回数・睡眠効率(SE)・入眠後の平均覚醒時間・10分以上の覚醒回数などの睡眠変数を指標とし、また、ペリオドグラムによる行動周期・睡眠周期解析結果を用いてライフスタイルとの関連を明らかにする。スポーツ科学交付申請書に記載のとおり、大学生のライフスタイルと睡眠・覚醒リズムおよび睡眠の質の関係について検証する。次年度に研究費が繰り越されたのは、本研究の測定に用いる消耗品等の購入を延期したためである。