hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学プローブを活用した木質形成の動的イメージング解析法の開発と応用

本研究では、木質バイオマスの資源利用拡大に向けた基盤研究として、木質生産の根幹である細胞壁形成の分子機構解明を目指し、細胞壁構成成分特にリグニンの生合成過程や生体内動態を時間的・空間的に解析するイメージング手法の開発を行う。具体的には、独自に開発した化学プローブ群を活用し、植物体内における細胞壁リグニンの形成を直接観察するための新たな蛍光イメージング法の開発を行う。次に、その手法を活用したモデル植物における種々のイメージング解析を実施し、細胞壁リグニン形成のダイナミクスに関わる分子機構の解明を目指す。平成30年度は、前年度に引き続き、シロイヌナズナやイネをモデルとして用いたケミカルレポータータグ付きリグニン前駆体プローブならびに蛍光色素タグ付きリグニン前駆体プローブを利用したリグニン形成のイメージング解析を進めた。野生型シロイヌナズナに加えて、蛍光タンパク質を連結した細胞壁形成に関わる転写因子を発現する形質転換体を用いて、細胞壁関連遺伝子の発現とリグニン形成の多重蛍光標識による同時観察を試みている。また、シロイヌナズナ、イネ、ポプラなどリグニン形成に関わる種々の遺伝子の発現を制御した形質転換植物について、多次元NMR法などを用いた細胞壁構造の解析も実施した。さらに、本イメージング手法を活用した、針葉樹ヒノキやストライガ属における環境ストレス応答等による組織特異的なリグニン形成機構の解明を目的とした新たな共同研究も幾つか開始した。当初の計画通り、シロイヌナズナやイネをモデルとしてリグニン形成のイメージング解析を実施した。各種形質転換植物の細胞壁構造の解析、蛍光プローブの合成に加え、未だ解析条件のさらなる検討が必要であるものの、蛍光タンパク質の発現による細胞壁関連遺伝子の発現とリグニン形成の多重蛍光標識による同時観察も検討している。また、開発した蛍光プローブを利用したリグニン生合成機構解明に関わる新たな共同研究も複数開始している。引き続き、種々の植物種におけるリグニン形成のイメージング解析を進める。各種リグニン生合成改変組換え植物等を用い、細胞壁構造の解析と合わせて、リグニン形成の時空間制御機構の解明を目指す。平成28年度は、これまでに開発したケミカルレポータータグ付きリグニン前駆体プローブと生体内クリック反応を利用したリグニン形成のイメージング解析を中心に検討した。野生型シロイヌナズナの実生へとケミカルレポータータグ付きリグニン前駆体プローブを導入し、クリック反応で蛍光標識した後に継続的に蛍光観察する(リアルタイム観察)、あるいは複数の実生を一定時間おきにクリック反応による蛍光標識と蛍光観察を繰り返す(パルスチェイス観察)ことで、リグニン形成過程の経時的な解析を試みた。木部組織の直接観察が容易な根におけるリグニン形成に着目した検討を行い、特にパルスチェイス観察法を用いることで、根の発達に伴う原生木部道管と後生木部道管におけるリグニンの沈着過程を簡便に観察することが可能であった。また、次年度以降に計画する種々のイメージング実験の実施に向けて、リグニン前駆体プローブの大量合成も行った。当初の計画通り、シロイヌナズナの実生をモデル実験系としたケミカルレポータータグ付きリグニン前駆体プローブと生体内クリック反応を利用したリグニン形成のイメージング解析における実験・解析条件の最適化ができた。また、当初の計画通り、リグニン前駆体プローブの大量合成も実施した。平成29年度はまず、前年度に引き続き、シロイヌナズナをモデルとして用いたケミカルレポータータグ付きリグニン前駆体プローブならびに蛍光色素タグ付きリグニン前駆体プローブを利用したリグニン形成のイメージング解析を進めた。前年度に検討したパルスチェイス観察法を用いたリグニン形成過程の経時的解析を試みている。本年度は、野生型シロイヌナズナに加えて、蛍光タンパク質を連結した細胞壁形成に関わる転写因子を発現する形質転換体を用いて、細胞壁関連遺伝子の発現とリグニン形成の多重蛍光標識による同時観察を試みており、現在、解析条件の最適化を進めている。さらに、前年度に引き続き、リグニン前駆体プローブの大量合成も行った。当初の計画通り、シロイヌナズナの実生を用いたリグニン形成のイメージング解析を実施した。

各種形質転換植物の細胞壁構造の解析、蛍光プローブの合成に加え、未だ解析条件のさらなる検討が必要であるものの、蛍光タンパク質の発現による細胞壁関連遺伝子の発現とリグニン形成の多重蛍光標識による同時観察も検討した。また、開発した蛍光プローブを利用したリグニン生合成機構解明に関わる新たな共同研究も開始した。本研究では、木質バイオマスの資源利用拡大に向けた基盤研究として、木質生産の根幹である細胞壁形成の分子機構解明を目指し、細胞壁構成成分特にリグニンの生合成過程や生体内動態を時間的・空間的に解析するイメージング手法の開発を行う。具体的には、独自に開発した化学プローブ群を活用し、植物体内における細胞壁リグニンの形成を直接観察するための新たな蛍光イメージング法の開発を行う。次に、その手法を活用したモデル植物における種々のイメージング解析を実施し、細胞壁リグニン形成のダイナミクスに関わる分子機構の解明を目指す。平成30年度は、前年度に引き続き、シロイヌナズナやイネをモデルとして用いたケミカルレポータータグ付きリグニン前駆体プローブならびに蛍光色素タグ付きリグニン前駆体プローブを利用したリグニン形成のイメージング解析を進めた。野生型シロイヌナズナに加えて、蛍光タンパク質を連結した細胞壁形成に関わる転写因子を発現する形質転換体を用いて、細胞壁関連遺伝子の発現とリグニン形成の多重蛍光標識による同時観察を試みている。また、シロイヌナズナ、イネ、ポプラなどリグニン形成に関わる種々の遺伝子の発現を制御した形質転換植物について、多次元NMR法などを用いた細胞壁構造の解析も実施した。さらに、本イメージング手法を活用した、針葉樹ヒノキやストライガ属における環境ストレス応答等による組織特異的なリグニン形成機構の解明を目的とした新たな共同研究も幾つか開始した。当初の計画通り、シロイヌナズナやイネをモデルとしてリグニン形成のイメージング解析を実施した。各種形質転換植物の細胞壁構造の解析、蛍光プローブの合成に加え、未だ解析条件のさらなる検討が必要であるものの、蛍光タンパク質の発現による細胞壁関連遺伝子の発現とリグニン形成の多重蛍光標識による同時観察も検討している。また、開発した蛍光プローブを利用したリグニン生合成機構解明に関わる新たな共同研究も複数開始している。当初の計画通り、次年度は、本年度に確立した解析手法を用いて、シロイヌナズナの野生株および各種組換え体や変異株のイメージング解析を中心に検討する。また昨年度から取り組んでいるリグニン前駆体プローブの大量合成についても引き続き検討し、早急に完了する予定である。蛍光タンパク質と標識リグニンの同時蛍光イメージングについて、さらに条件検討を進める。また各種形質転換植物を用いたイメージング解析、イネや樹木培養細胞系などシロイヌナズナ以外の植物におけるイメージングについても検討を進める。引き続き、種々の植物種におけるリグニン形成のイメージング解析を進める。各種リグニン生合成改変組換え植物等を用い、細胞壁構造の解析と合わせて、リグニン形成の時空間制御機構の解明を目指す。
直流電場・電流：強相関電子系の新しい制御パラメータ

7月に久留米工業大学でキックオフ・ミーティングを行い、最新の研究成果とメンバーの役割分担について情報共有を深めた。そして、以下の物質系ごとに、電場・電流による非平衡定常状態での新奇現象の研究を進めた。2018年3月の日本物理学会(東理大、野田)でのシンポジウム「Control of Strongly Correlated Electron Systems with DC Current」に本基盤研究の分担者が4名登壇した。【1】4d電子系ルテニウム酸化物Ca2RuO4◆1-1電流誘起の反磁性とモット半金属状態(前野、中村、吉田、鈴木):定常電流下での導電性・磁性の詳しい温度-電流相図を構築した。発見した巨大反磁性について、《モット半金属》の概念を含めた論文をサイエンス誌に発表した。◆1-2電場誘起の絶縁体・金属転移(寺崎、中村、岡崎、前野、吉田、鈴木):電場・電流誘起の構造一次相転移を伴う絶縁体・金属転移の光電子分光による電子状態観測や、国際共同研究での表面相分離ドメイン構造イメージングで成果が挙がった。◆(岡崎、寺崎、中村):通電下でゼーベック係数が増大するという新しい熱電現象を発見して論文発表した。【2】4d電子系ルテニウム酸化物Ca3Ru2O7(前野、菊川):微量Ti置換したモット絶縁相に対し、Ca2RuO4と同様の非平衡定常現象が、ジュール発熱の効果が無視できる小さな直流電流で起こることを見出して温度-電流の相図を含めてその詳細を明らかにしたので、論文投稿準備に取り掛かった。【3】3d電子系酸化物(菊川、岡崎、中村、鈴木、寺崎、前野):ギャップの小さなモット絶縁体を選んで、ルテニウム酸化物と同様の効果を探索した。【4】5d電子系イリジウム酸化物(前野、寺崎):層状ペロブスカイト酸化物とパイロクロア型酸化物で研究を進めている。◆本研究の初期の柱となる成果論文が11月にサイエンス誌に出版された。その反響は大きく、招待される講演の数も次第に増している。また、米国、ドイツで我々の成果の再現実験が行われ、世界的にも注目を集め始めている。◆鈴木が提案した2018年3月の日本物理学会でのシンポジウム「Control of Strongly Correlated Electron Systems with DC Current」が採択された。8名の講演者のうち本基盤研究の分担者が4名、海外からの招聘が2名で、全て英語講演で行い、200名近い聴衆を集めた。このシンポジウムは、当初H30年度に予定していた「小規模国際会議」の役割を十分果たすのものとなった。◆久留米工業大学では、博士研究員(特別研究員)を1名雇用した。京都大学では、日本物理学会WEB等にも公募案内を出したが、適任者が決まらず、早急に再度、応募者を募る予定である。強相関電子系物質が非平衡定常状態(Non-Equilibrium Steady State;NESS)で生み出す創発現象の研究展開の世界的先駆けを目指して、引き続き4つの物質系での研究を推進する。7月初旬に、課題メンバーと共同研究者による第2回目の研究会を京都大学で開催する。技術的には、NESSの基本測定を分担者の複数研究室でできるよう装置の整備を図る。すなわち、通電下での輸送現象・磁化の同時測定を、超伝導量子干渉素子を用いた標準的な精密磁化測定装置で行うための試料ロッドを必要な分担者に配備する。物質系ごとの重点研究項目は以下の通りである。【1】4d電子系ルテニウム酸化物Ca2RuO4:単結晶試料を共同研究者に提供しての国際・国内共同研究の推進に一層力を注ぐ。【2】4d電子系ルテニウム酸化物Ca3Ru2O7:微量Ti置換したモット絶縁相では、NESSでのスイッチングが低温で可逆的に起こる。強磁場下での性質も含め、その詳細を明らかにする。【3】3d電子系酸化物:Ti、Mn、Co, Cu等を含む、ペロブスカイト酸化物からギャップの小さな絶縁体を選んでNESSでの新奇現象を探る。【4】5d電子系イリジウム酸化物:スピン軌道相互作用の増大で有効なJeffに基づくモット絶縁相に対する定常電場・電流の効果について研究を進める。国内外の研究協力者から提供の単結晶も用いる。

◆(岡崎、寺崎、中村):通電下でゼーベック係数が増大するという新しい熱電現象を発見して論文発表した。【2】4d電子系ルテニウム酸化物Ca3Ru2O7(前野、菊川):微量Ti置換したモット絶縁相に対し、Ca2RuO4と同様の非平衡定常現象が、ジュール発熱の効果が無視できる小さな直流電流で起こることを見出して温度-電流の相図を含めてその詳細を明らかにしたので、論文投稿準備に取り掛かった。【3】3d電子系酸化物(菊川、岡崎、中村、鈴木、寺崎、前野):ギャップの小さなモット絶縁体を選んで、ルテニウム酸化物と同様の効果を探索した。【4】5d電子系イリジウム酸化物(前野、寺崎):層状ペロブスカイト酸化物とパイロクロア型酸化物で研究を進めている。◆本研究の初期の柱となる成果論文が11月にサイエンス誌に出版された。その反響は大きく、招待される講演の数も次第に増している。また、米国、ドイツで我々の成果の再現実験が行われ、世界的にも注目を集め始めている。◆鈴木が提案した2018年3月の日本物理学会でのシンポジウム「Control of Strongly Correlated Electron Systems with DC Current」が採択された。8名の講演者のうち本基盤研究の分担者が4名、海外からの招聘が2名で、全て英語講演で行い、200名近い聴衆を集めた。このシンポジウムは、当初H30年度に予定していた「小規模国際会議」の役割を十分果たすのものとなった。◆久留米工業大学では、博士研究員(特別研究員)を1名雇用した。京都大学では、日本物理学会WEB等にも公募案内を出したが、適任者が決まらず、早急に再度、応募者を募る予定である。強相関電子系物質が非平衡定常状態(Non-Equilibrium Steady State;NESS)で生み出す創発現象の研究展開の世界的先駆けを目指して、引き続き4つの物質系での研究を推進する。7月初旬に、課題メンバーと共同研究者による第2回目の研究会を京都大学で開催する。技術的には、NESSの基本測定を分担者の複数研究室でできるよう装置の整備を図る。すなわち、通電下での輸送現象・磁化の同時測定を、超伝導量子干渉素子を用いた標準的な精密磁化測定装置で行うための試料ロッドを必要な分担者に配備する。物質系ごとの重点研究項目は以下の通りである。【1】4d電子系ルテニウム酸化物Ca2RuO4:単結晶試料を共同研究者に提供しての国際・国内共同研究の推進に一層力を注ぐ。【2】4d電子系ルテニウム酸化物Ca3Ru2O7:微量Ti置換したモット絶縁相では、NESSでのスイッチングが低温で可逆的に起こる。強磁場下での性質も含め、その詳細を明らかにする。【3】3d電子系酸化物:Ti、Mn、Co, Cu等を含む、ペロブスカイト酸化物からギャップの小さな絶縁体を選んでNESSでの新奇現象を探る。【4】5d電子系イリジウム酸化物:スピン軌道相互作用の増大で有効なJeffに基づくモット絶縁相に対する定常電場・電流の効果について研究を進める。国内外の研究協力者から提供の単結晶も用いる。
分裂酵母減数分裂関連遺伝子dhp2^+の機能とその制御の研究

出芽酵母のSEP1遺伝子はDNA組換え、RNAプロセシング、染色体配分、テロメア代謝と様々な核酸代謝に関与している。そして、この遺伝子の破壊株は胞子形成率が低下すること、減数分裂時にテロメアがクラスターを形成することから、この活性が減数分裂においても重要な働きをしていることが示唆されている。我々は、このSEP1遺伝子の相同遺伝子、分裂酵母dhp2^+/exo2^+遺伝子及びマウスDHM2遺伝子を単離し、これらの遺伝子の構造と機能の解析を行った。分裂酵母では、dhp2^+遺伝子破壊株一倍体は、正常に接合し、胞子の形成が認められるものの、これらの胞子は発芽しなかった。また、二倍体細胞は、窒素飢餓による減数分裂の誘導がかからず、胞子形成は起きなかった。従って、この遺伝子は、分裂酵母の減数分裂過程において重要な働きをしていることが示唆された。この遺伝子は、第一イントロンのスプライシングのドナー配列が、通常とは大きく異なった構造をしていた。転写開始点の解析により、このイントロンは体細胞分裂期では、前駆体mRNAの約5分の1程度しかスプライシングされていないことから、減数分裂期に特異的なスプライシングが起こることによって発現が調節されていることが示唆された。また、マウスDhm2についても、単に構造的のみならず、機能的にも出芽酵母のSEP1と相同性を有していること、Dhm2の発現は精巣特異的に行われていること、が明らかになった。
睡眠指導プログラムが労働者の健康及び安全性・生産性に与える効果

短時間の睡眠指導プログラムが労働者のQOLやパフォーマンスを改善するかを調べた.プログラムは60分間の睡眠衛生教育(睡眠のメカニズムや健康的な睡眠のための望ましい生活習慣など)と,30分の不眠のための認知行動療法(刺激調整法,睡眠制限法,リラクセーション法など)から構成された.その結果,3カ月後の睡眠保健指導群の主観的なQOL(身体因子)やパフォーマンスは、非実施群に較べて有意に改善した.精密機械メーカーに従事する労働者を無作為に睡眠指導プログラム実施群と未実施群に割り付け、指導前後で、2群間の比較を行い、労働者の睡眠の改善、生活習慣病に関する指標の改善、安全性の向上に与える効果を検討した。まず、指導を担当する産業保健スタッフの教育用に、睡眠指導マニュアルを作成し、このマニュアルをもとに睡眠指導を行うためのスタッフ向け教育を実施した。その後、医療介入が必要なケースのスクリーニングを行い、睡眠呼吸障害や周期性四肢運動障害などが疑われる場合は対象から除外した。その後、自記式質問票、アテネ不眠尺度、Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI)の他、睡眠日誌や簡易睡眠計(タニタSL511SD)による睡眠状況、現在の睡眠習慣をチェックし、睡眠衛生指導及び不眠のための認知行動療法(CBT-I)を用いた睡眠保健指導を行った。睡眠衛生に関しては、睡眠の影響(不眠と健康問題の関係)、睡眠の生理(サーカディアンリズムと睡眠覚醒リズム、睡眠と体温・自律神経との関係など)について説明し、具体的に望ましい睡眠を導く方法(光の利用の仕方、体温勾配のつけ方、望ましい睡眠のための準備など)を説明した。CBT-Iとして、これまでの海外での研究で有用性が示されている、刺激コントロール法、睡眠制限法、リラクセーション法、不眠に対する認知療法を用いた指導を行った。ブースター効果を目的に2週間後、1ヵ月後にも電子メールにてフォローアップを行った。現在、介入3か月後の主観的睡眠評価(アテネ不眠尺度、不眠重症度尺度)、精神健康度(K-6)、パフォーマンス、、モチベーション等についてのフォローアップ調査と解析を行っている。短時間の睡眠指導プログラムが労働者のQOLやパフォーマンスを改善するかを調べた.プログラムは60分間の睡眠衛生教育(睡眠のメカニズムや健康的な睡眠のための望ましい生活習慣など)と,30分の不眠のための認知行動療法(刺激調整法,睡眠制限法,リラクセーション法など)から構成された.その結果,3カ月後の睡眠保健指導群の主観的なQOL(身体因子)やパフォーマンスは、非実施群に較べて有意に改善した.製造業、精密機械メーカー、鉄鋼業、サービス業に従事する労働者を無作為に睡眠指導プログラム実施群と未実施群に割り付け、指導前後で、2群間の比較を行い、労働者の睡眠の改善、生活習慣病に関する指標の改善、安全性の向上に与える効果の検討を開始した。まずは、指導を担当する産業保健スタッフの教育用に、睡眠指導マニュアルを作成し、介入開始までに、このマニュアルをもとに睡眠指導を行うためのスタッフ向け教育を実施した。教育後も必要に応じてスタッフ向けにサポートを行い、マニュアルの作成及びスタッフ教育は分担研究者である田ヶ谷が中心になって行った。睡眠指導は、主に事業場の産業保健スタッフが、1年を通して誕生月に実施される定期健康診断後の個人保健指導およびその後の事後フォロー面談を利用して行った。睡眠問診フローチャート(既に分担研究である田ヶ谷が作成)によって最初から医療介入が必要な睡眠呼吸障害や周期性四肢運動障害などが疑われる場合は対象から除外し、頻度が高い睡眠呼吸障害に対しては、必要に応じてパルスオキシメータを用いてスクリーニングを行った。医療的介入が必要なケースのスクリーニング及び医療への紹介等の対応は分担研究者である田ヶ谷が行った。睡眠状態の評価は、自記式質問票を用いた評価としてアテネ不眠尺度とPittsburgh Sleep Quality Index (PSQI)を用いた。その後、適格者に対して睡眠状態の評価及び睡眠習慣・行動チェックリストの結果を参考にしながら、当該労働者に必要な睡眠指導を行った。精密機械メーカーに従事する不眠労働者(ホワイトカラー、常日勤者)を対象に睡眠保健指導プログラムを実施し、健康やパフォーマンスに対する効果を調べた。まず、研究同意が得られた参加者に対してアテネ不眠尺度を用いて不眠症のスクリーニングを行った。その際、医療介入が必要なケース(睡眠呼吸障害や周期性四肢運動障害、睡眠行動障害が疑われる場合など)は除外した。その後、参加者を睡眠指導実施群と非実施群に無作為にわけ、睡眠指導実施群には、約60分間の睡眠衛生教育(睡眠のメカニズムや健康的な睡眠のための望ましい生活習慣など)と、睡眠日誌および簡易睡眠計を用いた3夜連続の睡眠測定を行った。そしててそれらの結果をもとに不眠のための認知行動療法(睡眠スケジュール法、リラクセーション法など)を用いた約30分の睡眠保健指導を行った。非指導群には介入群と同様の質問票調査と睡眠計を用いた測定のみ行った。睡眠衛生教育や睡眠保健指導は当該事業場の産業医が一人で実施した。解析は、ベースライン時と3ヶ月後の主観的な健康やパフォーマンスの変化を睡眠保健指導実施群と非実施群の2群間で比較した。その結果、3ヶ月後の睡眠保健指導群の主観的なパフォーマンスは、非実施群に較べて有意に改善していた。また、3ヶ月後の主観的な健康指標においても、睡眠保健指導実施群は非実施群よりも有意に改善していた。睡眠保健指導の実施によって、睡眠状態や心身の健康状態が悪化する等の有害事象は発生しなかった。

研究終了後には、睡眠保健指導非実施群に対して睡眠衛生教育と簡易睡眠計を用いた睡眠保健指導を行った。産業精神保健現在、一事業場についての介入とフォローアップデータの収集まで終了している。しかしながら、当初計画していた他事業場での実施が睡眠保健指導を担う保健師の退職や産休等により遅れての実施となっている。本研究の目的は、事業場労働者を対象としたランダム化比較試験(Randomized Controlled Trial,以下RCTと略す)を行い、睡眠衛生教育及び睡眠認知行動療法(cognitive behavioral therapy for insomnia,以下CBT-Iと略す)を組み合わせた睡眠指導プログラムが、労働者の睡眠の改善を通して、精神健康、生活習慣病予防、労働安全性・生産性に与える効果を検証することであるが、すでに介入のための教育は全て終了し、一部事業場においては介入も終了している。睡眠保健指導を担う保健師の退職や産休等により遅れての実施となっている事業場においても、2014年7月からの研究実施の目途がたったため急いで研究準備を進めているところである。また、当初は簡易睡眠計として自律神経測定も可能な東芝製の簡易睡眠計を用いる予定であったが、生産中止となったためタニタ製の簡易睡眠計に変更した。24年度と同様の睡眠指導を26年3月まで実施する。対象事業場は誕生月健診を実施しているため、指導は原則として毎月行っていく。2週間後、1ヵ月後、6ヵ月後のフォローアップと、6ヶ月後、1年後のアウトカム測定を順次行っていく。26年6月までに測定されたアウトカムデータをもとに睡眠指導の効果を調べるための解析を行う。26年度には、対照群に対して睡眠指導群と同様の睡眠指導を行い、希望に応じて指導後の評価についても実施。フィードバックを行う。保健師の休職等により25年度に予定していた事業場での入研究が26年度に延長となった。介入研究に必要な質問票の準備、簡易睡眠測定計の購入、データ入力、学会等での発表にかかる旅費等に使用予定である。睡眠センサー及び睡眠時無呼吸のスクリーニングツール(簡易PSGモニター)を購入予定。また、研究結果を国内及び海外学会にて発表を行うための出張その他経費に使用する。
キャピラリー電気泳動-化学発光検出による特異的徴量タンパク質の分離・定量-色素包括リポソームを標識剤とする免疫分析-

色素包括リポソームでタンパク質を標識し、キャピラリー電気泳動で分離、そして化学発光検出するという新しいタンパク質の分離・検出法を検討した。標識剤としての色素包括リポソームは、泳動後キャピラリー先端での化学発光試薬(有機溶媒)と混合され、リポソーム膜の崩壊により、多量の蛍光色素を放出する。それらを化学発光検出することにより超高感度なタンパク質検出が可能となる(「増幅型」の検出)。まず、色素包括リポソームで標識されたタンパク質を泳動させるに先だって、泳動溶液中のpH、化学種組成などがリポソーム膜へ与える影響について調べた。色素包括リポソームは、化学発光検出するにあたり、その条件下で十分に安定であることがわかった。次いで、実際に色素包括リポソームで標識したタンパク質の泳動挙動を調べ、検量線を作成し検出下限を確認した。さらに、これらの実験の結果を踏まえて、抗体固定化ガラスビーズを用いて行う免疫分析法とキャピラリー電気泳動-化学発光検出装置との組み合わせを検討した。まず、坑-人血清アルブミンを固定化したガラスビーズを用いて免疫反応を行った(競合法)。この時、標識剤にはエオシンY包括リポソームを用いた。反応溶液をキャピラリー電気泳動-化学発光検出装置で分離・検出した。化学発光系はシュウ酸ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)オキサレート-過酸化水素系を利用した。人血清アルブミンの検出下限は5x10^<-6>M(15nM)で、定量濃度範囲は5x10^<-6>M5x10^<-4>Mであった。また、本法をヒトコントロール血清中のタンパク質定量に応用した。色素包括リポソームでタンパク質を標識し、CZEで分離、そして化学発光検出するという新しいタンパク質の分離・検出法を開発するにあたり、以下の基礎的実験を行った。(1)まず、色素包括リポソームで標識されたタンパク質を泳動させるに先だって、泳動溶液中のpH、化学種組成などがリポソーム膜へ与える影響について調べた。(2)次いで、実際に色素包括リポソームで標識したタンパク質の泳動挙動を調べ、検量線を作成し検出下限を確認した。標識剤としての色素包括リポソームは、泳動後キャピラリー先端で化学発光試薬(有機溶媒)と混合され、リポソーム膜の崩壊により、多量の蛍光色素を放出する。それらを化学発光検出することにより超高感度なタンパク質検出が可能となることが確認された(「増幅型」の検出)。(3)さらに、これらの実験の結果を踏まえて、抗体固定化ガラスビーズを用いて行う免疫分析法とCZE-化学発光検出装置との組み合わせを検討した。反応溶液をCZE-化学発光検出装置で分離・検出した。今後、抗体固定化ガラスビーズは用いないで、B/F分離をキャピラリー内で行う連続分析法を検討する。
江戸時代前半期幕府判例集・判例法の研究

本研究の主たる目的は、(1)各地の図書館・史料館等に架蔵されている未公刊史料を採訪調査して江戸時代前半期(寛保2〔1742〕年以前)の幕府判例集を発掘し、(2)それに基づいて同時期における判例法形成の一端を究明すること、この二つであった。(1)については、「(第一部)江戸時代前半期幕府判例集の伝来」として、(1)従来「公事録」・「公法纂例」など数点の写本の存在が知られていたに過ぎなかった判例集について、これが享保2(1717)年の火災に焼け残った唯一の評定所判例集といわれる「御仕置部類」と同一系統のものであることを確認するとともに、同系統の写本9種19点を蒐集してそれらの系統関係をほぼ明らかにし、(2)「刑罰集抜萃」を新たに見出して、これが町奉行所の牢帳系判例集として知られる「御仕置裁許帳」・「厳牆集」の異本であることを明らかにした。(2)については、「(第二部)江戸時代前半期幕府判例法の形成」として、(1)刑事法に関して、幕府が公認していた私的刑罰権の一つである「敵討」・「妻敵討」の実例を発掘することにより当時の法制の一端を明らかにし、(2)私法史に関して、幕府民事裁判制度の基本概念の一つである「本公事」・「金公事」の分化の過程を相対済令との関係で究明した。更に、これらの研究のための史料調査の過程で、ハーバード・ロ-・スクール図書館所蔵日本法制史料コレクションの内容及び収蔵の経緯を明らかにすることができたので、その一部を「(補説)在外伝来史料の一斑」としてまとめた。当初の研究計画にしたがって,東京・京都・仙台・福岡など各地の図書館・史料館等に所蔵されている未公刊史料を採訪調査し,また主要設備として購入したマイクロフィルムの中からも,江戸時代前半期の幕府判例集で学界に知られていなかった写本類の存在を相当数確認することができた。具体的な成果としては,第一に,従来「公事録」・「公法纂例」など若干の写本の存在が知られていたに過ぎない判例集について,これが享保2年(1717)の火災に焼け残った唯一の評定所判例集たる「御仕置部類」の同一系統本であることを確認し,同系の写本あわせて9種19点を蒐集して比較検討し,それらの系統をほぼ明らかにした(後掲論文として発表予定)。第二に,町奉行所の牢帳系判例集として知られている「御仕置裁許帳」と同系統の写本を新たに発見したが,「御仕置裁許帳」には収録されていない判例を含む貴重なものであることが判明したので,平成6年度中に論文として発表すべく現在準備中である。第三に,江戸時代前半期の幕府民事訴訟制度に関する重要問題である「本公事」と「金公事」の分化について検討し,主要設備として購入したマイクロフィルム史料などの分析により,従来定説であった「明和四年評定所一座評決」説を批判し,更に享保改革期の新史料等を呈示することにより,江戸時代前半期の幕府判例法形成の一端を具体的に明らかにした(後掲論文として発表済)。第四に,主要設備として購入したマイクロフィルム「ハーバード大学ロー・スクール図書館所蔵日本史関係資料」に関連して,従来不明であり,又は誤解されていた同大学所蔵日本法制史料コレクションの全貌及び1930年代中葉における同コレクション収蔵の事情を明らかにした(平成5年6月12日法制史学会中部部会第10回例会において口頭発表済,現在論文を準備中)。

研究実施計画に従って、平成5年度に引き続き未公刊史料の採訪調査を継続するとともに、これまでこ蒐集した判例集の系統調査や内容の分析を行い、論文にまとめる作業を行なった。すなわち第一に、亨保2(1717)年の火災に焼け残った唯一の評定所判例集である「御仕置部類」の写本9種19点の存在を確認し、これら諸本の系統を書誌学的に明らかにするとともに、収集判例項目の詳細な対照表を作成した。第二に、町奉行所の牢帳系の判例集である。「御仕置裁許帳」・「厳牆集」の異本と考えられる「刑罰集抜萃」を発見し、これらの諸本の系統関係を可能なかぎり究明するとともに、やはり判例項目の詳細な対照表を作成した。以上は、平成5年度に蒐集した史料に基づき、これを整理・分析して、論文として発表したものである。第三に、今年度新たに、江戸時代前半期の「敵討」・「妻敵討」に関する史料を発見したが、これが近世刑事判例法形成の一側面を示す重要史料であることが判明したので、全文を紹介するとともに、その内容を分析する論文として発表した。さらに第四に、平成5年度に主要設備として購入たマイクロフィルム「ハーバード大学ロ-・スクール図書館所蔵日本史関係史料」に関連して、同ロ-・スクール所蔵日本法制史料コレクションの全容及びその収蔵の事情について従来明らかでなかったいくつかの点について新たな知見を得ることができたので、その内容を簡略にまとめて発表した。
異種類の金融市場間における動学的依存関係：コピュラを用いた実証研究

本年度は株価と国債価格の動学的依存関係をコピュラを用いて検証する研究を実施した。とりわけ国債は、リスクが高まった際に避難資産として価格が上がる傾向がある。本研究ではどの国の国債が避難資産としての性質を有しているかをコピュラならびに統計的検定を用いて特定する試みを行った。分析対象は先進8か国(オーストラリア、カナダ、フランス、ドイツ、日本、スイス、イギリス、アメリカ)の国債とした。また、株式データはこれら8か国の株価指数に加え、世界全体の株価指数も採用した。すなわち本研究では、国内の株式投資に対する避難国債と、国際的な分散投資に対する避難国債を分けて考え、それぞれの投資戦略に応じて8か国のうちどの国の国債が避難国債に該当するかを検出している。対象期間は1999年から2018年までとした。また、手法としてはレジーム・スイッチング・コピュラを採用した。株価と国債価格は正の関係だけでなく負の関係があるとも予想される。特に本研究の焦点である避難国債の性質は、リスクが高まった際に株価と国債価格の関係が負になることを前提としている。レジーム・スイッチング・コピュラは複数のコピュラ関数を組み合わせることで、正と負の関係をともにモデル化できる。分析の結果、以下の点が明らかになった。まず、国内株式投資に対してはカナダ以外のすべての国の国債が避難国債としての性質を有していることが分かった。次に、国際分散投資に対しては、アメリカの国債のみが避難国債としての役割を全標本期間で有していることが分かった。また、ドイツ、日本、イギリスの国債は一部の期間のみ国際分散投資に対して避難国債としての役割を果たしていた。以上の分析結果は、国内向けの株式投資のケースと国際分散投資のケースとでは避難国債が異なることを示唆しており、投資家のリスク・マネジメントにとって貴重な情報となるであろう。平成30年度の研究計画は、株価と金利の動学的依存関係をコピュラを用いて明らかにすることだった。実際の研究では金利を国債価格の変化率に置き換えた上で、「研究実績の概要」に記した通り、株価と国債価格の関係をコピュラを用いて分析し避難国債を特定できた。よって、研究計画通りに順調に進展しているといえる。これまでの自身の研究では2変数間または3変数間の関係をコピュラを用いて分析してきた。しかし現実には金融資産の種類は非常に多く存在し、同種類の金融市場内(例えば株式市場内)あるいは異種類の金融市場間(例えば株式市場と国債市場)の分析を行う際には、高次元にも適用できるコピュラモデルが必要となる。今後の研究では高次元コピュラの習得・開発・応用を行っていく予定である。平成28年度は、コピュラを用いて株価と為替レートの関係を分析した。特に、米・英・ユーロ圏の株式に投資している投資家にとっての避難通貨(Safe haven currency)とヘッジ通貨(Hedge currency)の特定を行った。コピュラの手法を通じて、2変数がともに極端に大きな値をとる確率(Tail dependnece)を測定することができるが、これは避難通貨を特定する際に有用である。さらにコピュラは、2変数間の平均的な依存関係を相関係数以外の指標で表すことができるが、これはヘッジ通貨を特定する際に有用である。第一に、英・ユーロ圏の株式市場では複数かつ同一のヘッジ通貨が使用されており、特にスイスフランが最も重要な役割を果たしていた。第二に、英国の株式市場には避難通貨が存在しなかったが、ユーロ圏の株式市場においてはいくつかの避難通貨が存在した。この違いが生じた要因としては、ユーロ圏の株式市場の方が英国の株式市場よりもボラティリティーが大きかったことが考えられる。第三に、米国の株式市場では日本円が避難通貨およびヘッジ通貨として共に有力な役割を果たしており、その傾向は2007年に発生したグローバル金融危機以降に見られるようになった。これは米・欧と比べ日本はグローバル金融危機の直接的な影響が比較的小さかったことによると考えられる。以上の研究結果を論文にまとめ、本学経済学研究科のディスカッションペーパーに登録した。また、学術雑誌にも投稿中である。平成28年度は研究実施計画に沿って、株価と為替レートの関係をコピュラを用いて分析できたため。株式市場は国際間で強い依存関係があることが知られている。平成29年度はこの国際的な株式依存関係を考慮した上で、株価と為替レートの間にどのような関係があるのかを検証した。株式市場と為替市場の関係を説明する理論としては2つの枠組みが存在する。一つは国際貿易理論に基づく関係、もう一つはポートフォリオ・バランス理論に基づく関係である。しかし両理論はあくまで国内要因に基づいた株価と為替レートの関係を説明するにとどまる。先述したように、現実の国際金融市場には国際間で強い依存関係があり、その関係を考慮することなしに株価と為替レートの関係を評価しようとすると推定値にバイアスが生じる可能性がある。そこで、本研究では米国株式市場を世界の株式市場を代表する変数と仮定したうえで、米国の株式収益率およびある国の株式収益率と通貨収益率の3変数からなるコピュラ・モデルを構築し、2つの理論で説明可能な株価と為替レートの関係を推定するという試みを行った。対象国は22カ国である。まず、米国の株価と分析対象国の株価あるいは通貨価値の間には正の強い相関が見られた。

その結果、米国株式市場の影響を取り除いたうえでの分析対象国の株価および通貨価値の間の相関は、影響を取り除かないケースと比べて低くなることが示された。これは国際的な株式市場の依存関係を無視して株価と為替レートのみで分析すると、その関係性の推定値には正のバイアスが生じることを意味している。この分析結果は既存の関連研究の結果が変わる可能性を示唆している。また、本研究の分析結果は比較的多くの国における複数の金融市場間の関係を明らかにしているため、国際投資家や政策担当者にとって有益な情報を提供するだろう。さらに平成29年度後半からは、株式市場と国債市場の関係にも焦点をあてた分析も行った。当研究は現在も進行中である。平成29年度は予定通り、株価と為替の関係に関する分析を掘り下げることができたため。さらに株価と国債との関係についても研究にとりかかることができたため。本年度は株価と国債価格の動学的依存関係をコピュラを用いて検証する研究を実施した。とりわけ国債は、リスクが高まった際に避難資産として価格が上がる傾向がある。本研究ではどの国の国債が避難資産としての性質を有しているかをコピュラならびに統計的検定を用いて特定する試みを行った。分析対象は先進8か国(オーストラリア、カナダ、フランス、ドイツ、日本、スイス、イギリス、アメリカ)の国債とした。また、株式データはこれら8か国の株価指数に加え、世界全体の株価指数も採用した。すなわち本研究では、国内の株式投資に対する避難国債と、国際的な分散投資に対する避難国債を分けて考え、それぞれの投資戦略に応じて8か国のうちどの国の国債が避難国債に該当するかを検出している。対象期間は1999年から2018年までとした。また、手法としてはレジーム・スイッチング・コピュラを採用した。株価と国債価格は正の関係だけでなく負の関係があるとも予想される。特に本研究の焦点である避難国債の性質は、リスクが高まった際に株価と国債価格の関係が負になることを前提としている。レジーム・スイッチング・コピュラは複数のコピュラ関数を組み合わせることで、正と負の関係をともにモデル化できる。分析の結果、以下の点が明らかになった。まず、国内株式投資に対してはカナダ以外のすべての国の国債が避難国債としての性質を有していることが分かった。次に、国際分散投資に対しては、アメリカの国債のみが避難国債としての役割を全標本期間で有していることが分かった。また、ドイツ、日本、イギリスの国債は一部の期間のみ国際分散投資に対して避難国債としての役割を果たしていた。以上の分析結果は、国内向けの株式投資のケースと国際分散投資のケースとでは避難国債が異なることを示唆しており、投資家のリスク・マネジメントにとって貴重な情報となるであろう。平成30年度の研究計画は、株価と金利の動学的依存関係をコピュラを用いて明らかにすることだった。実際の研究では金利を国債価格の変化率に置き換えた上で、「研究実績の概要」に記した通り、株価と国債価格の関係をコピュラを用いて分析し避難国債を特定できた。よって、研究計画通りに順調に進展しているといえる。
教育方法の多様化にともなう学習集団の規模と教育効果についての研究

本研究では,主に第一年度にデ-タの収集にあたり,第2年度にデ-タを分析し,報告書にまとめた。研究成果は次のようである。1.茨城県の全小学校を対象として,教師アンケ-トを行った。小学校では各学年主任に対して,学習指導,学級経営,生活指導の則面での適正な学習集団規模についてたずねた。栃木県の全中学校を対象として,教師アンケ-トを行った。中学校では各教科主任に対して,小学校と同じ内容についてたずねた。小学校では,21人から25人あるいは26人から30人の間の学級を適正規模と教える教師が多く,中学校でも,ほぼ同じ傾向にあるが,教科による違いもみられた。2.小学校4年,5年,6年の40人,30人,20人学級,それぞれ約200人を対象として算数の一つ一つの単元を選び,テストとアンケ-トを行った。テストの結果は,学年による多少の違いがあるものの,全体としては30人学級が20人,40人学級に比ベて,やや学習効果を上げているといえる。アンケ-トの結果については,学習集団の規模の違いが反映しているとは言えない。3.中学校2年の40人,30人,20人学級,それぞれ約200人を対象として創造性テストを行い,集計を行った。テストの結果は20人学級が30人,40人学級に比べて高いことがわかった。4.世界の28カ国,約200人の教師に対して,彼らが教えている学級について規模をたずねた。ヨ-ロッパ系諸国では学習集団は20人前後であるのに対して,アジア諸国では40人前後であることがわかった。本年度は次の四つの研究を行った。1.小学校4年、5年、6年の40人、30人、20人学級、それぞれ、約150人を対象として算数の一つの単元を選び、テストとアンケ-トを行った。2.中学校2年の40人、30人、20人学級、それぞれ、約200人を対象として創造性テストを行い、集計を行った。3.茨城県の全小学校を対象として、教師アンケ-トを行った。小学校では各学年主任に対して、学習指導、学級経営、生活指導の側面での適正な学習集団規模についてたずねた。栃木県の全中学校を対象として、教師アンケ-トを行った。中学校では各教科主任に対して、小学校と同じ内容についてたずねた。4.世界の47カ国、約400人の教師に対して、彼らが教えている学級について規模をたずねた。次年度はこれらの研究を継続し、集計、分析、検討を行う。他方、教育方法を多様化した場合の学習集団の規模について、教育効果を測定し、その適正規模を追求することとする。文年度は次の四つの研究を行い,研究成果を得た。1.小学校4年,5年,6年の40人,30人,20人学級,それぞれ,約200人を対象として算数の一つの単元を選び,テストとアンケ-トを行った。テストの結果は,30人学級が20人,40人学級に比べて,やや学習効果を上げているといえる。2.中学校2年の40人,30人,20人学級,それぞれ約200人を対象として創造性テストを行い,集計を行った。3.茨城県の全小学校を対象として,教師アンケ-トを行った。小学校では各学年主任に対して,学習指導,学級経営,生活指導の側面での適正な学習集団規模についてたずねた。

小学校では,21人から25人あるいは26人から30人の間の学級を適正規模と教える教師が多く,中学校でも,ほぼ同じ傾向にあるが,教科による違いもみられた。4.世界の28ヵ国,約200人の教師に対して,彼らが教えている学級について規模をたずねた。ヨ-ロッパ系諸国では学習集団は20人前後であるのに対して,アジア諸国では40人前後であることがわかった。
痛みの性差と鎮痛機序-fMRI研究

ヒト成人における甘味誘発鎮痛(sweet-substance induced analgesia : SIA)効果のメカニズムをfunctional MRI : fMRIを用いて全容解明を試みた。甘味摂取時の疼痛脳活動は、無味摂取時の脳活動反応に比して抑制された。甘味摂取後、眼窩前頭野と腹側線条体の活動が検出された。甘味による鎮痛効果は確かに存在し、痛み関連脳領域の活動も、甘みによって抑制されている。甘味摂取時の眼窩前頭野と腹側線条体の活動は、SIAのメカニズムに報酬系の脳活動を介したドーパミンの分泌、下行性抑制系賦活の関与を強く示唆する。平成22年度計画として、【目的1】脳機能画像法[functional MRI (fMRI)]を用いて、Cold Pressor Test(CPT:氷当てによる冷痛)による痛み刺激時の脳活動表現と、その男女差(性差)、臨床心理スコア(psychophysics)の性差を併せて調査し、痛みの性差とその背景を解明すると【目的2】代表的な味覚:甘味の持つ、甘味誘発鎮痛(Sweet-taste induced analgesia : SIA)効果の鎮痛機序と、SIAの性差を、fMRIを用いてヒトの大脳・脳幹レベルで解明し、鎮痛機序にも性差があるかどうか調査する、の2つを挙げており、その研究成果をNeuroReport誌においてpublishすることができた(Kakeda T, Ogino Y, Moriya F, Saito S. Sweet taste-induced analgesia : an fMRI study. Neuroreport 2010 ; 21 : 427-431.)。その具体的内容、意義、重要性は以下の通り:「甘みで癒される」ことは経験的によく理解できることだが、実は、心だけでなく身体的な痛みも癒されることを我々は最近のfMRI研究によって示すことに成功。痛み刺激を加える前に、甘みを摂取すると、主観的な痛み・甘味による情動変化と共に、痛み関連脳領域の活動が小さくなることを見いだした。なぜ甘味が、痛み受容に影響するのか。甘味摂取時には、やはり報酬系領域の活動を認めることから、同領域のドーパミン性、内因性オピオイド性の活動から脳幹下行性抑制系の活動につながり、痛み体験の修飾を生じている可能性を推察している。報酬系領域は、下行性抑制系と共に今後最も注目され、研究対象となるであろう。fMRIを用いて前年度確立したCold Pressor Test(CPT)による痛み刺激時の男女差(性差)、甘味の持つ、甘味誘発鎮痛(Sweet-taste induced analgesia:SIA)効果の鎮痛機序を示した。甘味摂取時には報酬系領域の活動を認め、ドーパミン性・内因性オピオイド性の活動から脳幹下行性抑制系の活動につながり、痛み体験の修飾を生じている。報酬系領域・下行性抑制系は注目しているターゲット脳領域であり、今後の研究対象としている。加えて女性被験者も撮像し、鎮痛の男女比を精査した。加えて、次の研究テーマにも踏み込み、準備段階のdataを取得した。具体的には、熱中症が毎年の社会的関心事になり、脱水状態の健康への悪影響は知られているが、体性感覚への影響を脳科学的手法で探求した。その結果、運動前後のPhysical dataでは、脱水状態では補水状態よりも大きく体重を失い(p=0.001)、有意な心拍数上昇(p=0.034)、より高めの鼓膜温(p=0.011)と高い尿浸透圧(p=0.02)を呈した。主観的なdataでは、被験者は脱水状態で有意に強い口渇感を訴えた。Kraepelin-test(計算テスト)では、脱水状態は補水状態に比して、計算作業量の低下が認められた。Cold pressor testは著明な「痛み関連脳領域」の活性化を認めたが、脱水状態は、痛み閾値の短縮と共に補水よりも大きく脳活動反応が見られた。、さらに現在構想中である、機能的磁気共鳴画像:Functional Magnetic Resonance Imaging(fMRI)を用いて、線維筋痛症に代表される「慢性広範囲疼痛症候群」の脳活動表現を観察し、その病態の鍵となる中枢性(脳)機序を明らかにするプロジェクトを進捗中である。
心筋虚血・再灌流時のNa・Ca濃度と活動電位のシミュレーション

この研究は、虚血・再灌流の際、心筋細胞内Na・Ca濃度と活動電位変化を予測することを目指す。そのため、22年度のミトコンドリア酸化的リン酸化モデルの数核的解析、ATP/ADP濃度の変化に最も大きな依存性を持っているNa+/K+ATPaseの新しいモデルの開発に続け、ヒト心筋細胞モデルの開発、膵臓β細胞モデルの開発を行った。1.ヒト心筋細胞モデルの開発とミトコンドリア酸化的リン酸化モデルの導入。虚血・再灌流の影響を正確に予測することを目指し、ミトコンドリア酸化的リン酸化モデルをヒト心筋細胞モデルに加えた。去年行った、酸化的リン酸化モデルの数学的な解析(bifurcation analysis)の結果を元にparameterの再調整を行い、正常の広い範囲の心臓拍動頻度に対して細胞の機能が正常に働くことを成功的にシミュレーションできた。それに加え、去年発表した新しいNa+/K+ATPaseモデルを心筋細胞モデルに導入した。このモデルは虚血・再灌流の際、細胞外の酸素・グルコースの濃度などが変わる時に細胞のATP/ADP変化を予測するのに基本ベースになると期待できる。2.膵臓β細胞モデルの完成とNa・Ca濃度と活動電位変化の数学的解析activityの変化である。去年発表した新しいNa+/K+ATPaseモデルをβ細胞に加えることで、細胞外グルコースによって変化する細胞内Na・Ca濃度と活動電位をミュレーションすることができた。その原因になるメカニズムを明らかにするため、我々独自に開発したlead potential analysisとbifurcation analysisを適用し、Na・Ca濃度と活動電位変化に対する細胞各要素の役割を数学的に示すことができた。虚血・再灌流(ischemia/reperfusion)に際して、心筋に最も重大な障害を与える要素は、細胞内外のpHとATP/ADP Pi濃度の急激な変化である。すなわち、ミトコンドリア酸化的リン酸化では、H^+濃度勾配を使ってATPを産生するため、細胞内のpHとATP濃度は緊密につながっている。22年度の研究は、細胞内のpH・ATPの変化が細胞に与える影響を調べるための前段階として、Na/H交換機転と同様に重要な役割を担うNa/K pumpのkinetic modelを完成・発表した。更に、ミトコンドリア酸化的リン酸化モデルの数学的な解析を行った。新規の膵臓β細胞モデルにNa/K pumpモデルを加え、エネルギー代謝とポンプ活性共役による細胞機能変化を解析した。NaK pumpは細胞内Ca^2+・Na^+濃度調節に重要な役割を演じている。今回の新しいモデルは、既存の細胞内のNa^+、K^+、ATPだけではなく、細胞外Na^+、K^+、グルコース、細胞内、ADP、Pi、K^+、H^+濃度依存性をすべて説明できる。2)ミトコンドリア酸化的リン酸化モデルの数学的な解析酸化的リン酸化を細胞モデルに加えることは虚血・再灌流の影響を正確に予測するために必須である。私はbifurcation analysisを用いて、2008年Dzbekらによって開発された酸化的リン酸化モデルのpH・ATP依存性を調べた。今後その結果を元にparameterの再調整を行う計画である。上記の二つのモデルは最終的に他の分子モデルと共に細胞モデルに統合し、シミュレーションをすることを目的としている。我々は独自にβ細胞モデルを開発し、NaK pump modelを加え、NaK pumpの役割を定量的に示すことができた。
高齢者の咀嚼力をアシストするパワーデンチャーロボットの開発

本研究の目的は,障害を持たない高齢者の咀嚼・嚥下動作をアシストするロボット「パワーデンチャーロボット」を開発することである.その第一歩として,本研究では臼歯の役割である物を圧縮する機能と,摩擦によってすりつぶす機能を実現する機構を試作した.試作した機構の咀嚼値を測定した結果,衝撃による粉砕は減少する傾向を示したが,回転と溝を組み合わせて咀嚼する事は有効であることが示唆された.近年,医療の発達により人間の平均寿命が伸びている.しかし,自立した生活ができる状態の寿命を表す「健康寿命」は寿命より短く,その差は10年ほどである.この健康寿命に関わる要因として咀嚼が挙げられる.年を重ねると咀嚼能力と唾液の分泌量が低下する.その結果,摂食・嚥下障害,脱水・低栄養状態を起こす可能性が高くなり,健康状態を保つことが困難となる.食事の内容は健康と生活の質に大きな関わりがあり,摂食の改善は生活の質を高める重要な要因である.歯科医学分野では,顎運動計測器や食物物性測定器が開発されている.早稲田大学では人間の咀嚼運動を工学的に解明するために,咀嚼ロボットが開発され,顎運動障害者の治療を可能にしてきた.一方で,障害を持たない高齢者の自立支援機器として摂食をアシストする研究は進んでいない.障害を持たない高齢者用の咀嚼アシストロボットを実現させることで,寿命と供に健康寿命の延伸を望むことができ,その意義は大きい.そこで本研究では,咀嚼・嚥下動作と一連の機能を実現するためのロボットであるパワーデンチャーロボットの咀嚼アシスト機構の動きを検討し,どの程度咀嚼能力が向上するのかを検証した.本研究では,障害を持たない高齢者の咀嚼能力をアシストするパワーデンチャーロボットの咀嚼アシスト機構の設計・試作・評価を行った.試作は,設計仕様に沿った形状を得ることができ,回転量やばねの反発力も理論値通りの結果を得ることができた.咀嚼値の実験より,咬合面が加工されていない圧縮のみの機構の咀嚼値は低くなるという結果が得た.今後の課題として,摩擦によるすりつぶし効果の検証をするための篩を選定し,再度実験を行い咀嚼アシスト機構の評価を行うことが挙げられる.また,機構の小型化や,唾液に代わるものを使用しての実験を検討し,より実際の環境に近い実験を行う.本研究の目的は,障害を持たない高齢者の咀嚼・嚥下動作をアシストするロボット「パワーデンチャーロボット」を開発することである.その第一歩として,本研究では臼歯の役割である物を圧縮する機能と,摩擦によってすりつぶす機能を実現する機構を試作した.試作した機構の咀嚼値を測定した結果,衝撃による粉砕は減少する傾向を示したが,回転と溝を組み合わせて咀嚼する事は有効であることが示唆された.福祉工学