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Ｓ期における紫外線ＤＮＡ損傷応答に対する転写因子Ｆｏｘｏ１の新規機能の解明

本研究では、S期の紫外線DNA損傷応答機構である損傷乗り越えDNA複製(TLS)における転写因子FOXO1の新規機能の解明、及び生体レベルでの機能解析を目指している。これまでに、FOXO1がS期の紫外線DNA損傷に対して保護的に働くことや、FOXO1がTLSにおける足場タンパク質RPA1と相互作用することなどを見出しており、FOXO1が転写を介さずにTLSに寄与する可能性が示唆されている。昨年度は、細胞レベルでの複製ストレス依存的な相互作用の検出と線虫におけるFOXO1とRPA1の相同遺伝子であるDAF-16とRPA-1の遺伝学的な相互作用の解析を目指し、それらの実験系の確立及び検討を行った。複製ストレス応答の評価系の確立を目指し、細胞レベルで二分子間の相互作用を検出するProximityligationassay: PLAを用いたRPAとの相互作用解析系を確立した。実際に、複製期のDNA損傷応答因子CTF18とRPAの関連をPLAにより確認し、CTF18の複製期DNA損傷応答時特異的なRPAとの相互作用を確認した。本結果は、Molecular medicine reports誌に受理されており、複製ストレス応答におけるCTF18の新規制御機構解明の糸口として有用な研究成果を残すことが出来た。現在は、この解析法を用い、複製期の紫外線照射後のFOXO1-RPAの相互作用解析やそれに付随する因子の同定を行っている。線虫での解析においては、RPA-1とDAF-16の遺伝学的解析を目的に、ノックダウン法によるRPA-1発現低下を誘導し、そのノックダウン効率の検証を行った。今後は、DAF-16欠損線虫における紫外線抵抗性を、rpa-1とコントロールノックダウンで比較し、遺伝学的相互作用を検証する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。線虫を用いた遺伝学的解析から、インスリンシグナル伝達経路の最下流に位置するフォークヘッド型転写因子FOXOは長寿命や抗老化作用に関与することが明らかとなっている。しかしながら、決定的な下流の長寿遺伝子や分子メカニズムは未解明である。本研究室では、DNA損傷の蓄積が老化の一因であることに着目し、DNA損傷とFOXOの関連を検証し、これまでに4つのFOXOファミリー(FOXO1, FOXO3, FOXO4, FOXO6)の中でFOXO1のみが紫外線に対して保護的に働くこと、またこの現象はDNA合成期(S期)で特異的に見られることを明らかにした。さらに、当研究室では、FOXO1DNA損傷応答に関与する因子と複合体を形成していることを見出した。本研究では、「転写因子FOXO1がDNA修復因子と相互作用することで直接的にDNA損傷応答を制御する」という作業仮説を立て、その分子メカニズムや抗老化作用との機能的相関の解明を目的として検証を進めた。紫外線照射後の細胞を分画し、細胞質と核におけるFOXO1のタンパク量を検証したところ、紫外線照射後FOXO1は急激に核内に移行した。次に、FOXO1の直接的なDNA損傷応答への関与を検証するため、紫外線によって生じる損傷DNAとタンパク質の相互作用を検証した。既存のS期における紫外線DNA損傷応答因子は損傷DNAと相互作用を示し、それらの因子とFOXO1は相互作用を示した。興味深いことに、FOXO1をノックダウンした細胞において、その相互作用が減弱することを見出した。これらの現象は、FOXO1がDNA損傷応答因子と複合体を形成することで、損傷部位で機能することを示唆している。また、FOXO1のDNA損傷応答における機能と抗老化作用との相関を検証する為に、FOXOとDNA損傷応答因子の遺伝子欠損線虫やノックダウン系を構築した。本研究は、インスリンシグナル伝達経路の最下流に位置するフォークヘッド型転写因子FOXOの長寿命や抗老化の根底にある分子メカニズムを解明するため、培養細胞と線虫を用いた解析を中心に遂行されている。当研究室では、DNA損傷の蓄積が老化の一因であることに着目し、DNA損傷とFOXOの関連を検証し、4つのFOXOファミリー(FOXO1, FOXO3, FOXO4, FOXO6)の中で、FOXO1のみが紫外線に対して保護的に働くこと、またこの現象はDNA合成期(S期)において特異的に引き起こされることが明らかになっている。当該年度は特に、FOXO1がDNA損傷に関与する詳細な分子メカニズムを目指した。S期の紫外線DNA損傷は複製反応を停止させ、1本鎖DNAの露出を引き起こす。現在、FOXOが関与することを予想している損傷乗り越えDNA複製機構(TLS)はこの複製の停止を回避する機構であるため、TLSに関与する因子はこの1本鎖DNA上に集積し、機能する。そこで、FOXO1と1本鎖DNAとの結合性を検証した結果、DNA損傷に関与する特定のタンパク質の存在下でFOXO1が1本鎖DNAに結合することが明らかとなった。次に、線虫においてもこのタンパク質とFOXO1の相同遺伝子であるDAF-16が結合することが明らかとなり、このタンパク質と相互作用できないDAF-16の変異体を作製した。線虫において、DAF-16欠損変異体は紫外線照射後に顕著な成長遅延を見せるが、野生型DAF-16をレスキューした線虫はこの成長遅延が完全に回復した。一方で、タンパク質間相互作用欠失変異体のレスキュー線虫は、成長の遅延がレスキューされなかったのに対し、転写活性化能欠損DAF-16のレスキュー線虫は成長遅延が回復した。

以上の結果は、FOXOとDNA損傷因子との相互作用は損傷部位でのFOXOの機能に重要で有り、転写を介さないFOXOの新たな機能が明らかとなった。本研究では、S期の紫外線DNA損傷応答機構である損傷乗り越えDNA複製(TLS)における転写因子FOXO1の新規機能の解明、及び生体レベルでの機能解析を目指している。これまでに、FOXO1がS期の紫外線DNA損傷に対して保護的に働くことや、FOXO1がTLSにおける足場タンパク質RPA1と相互作用することなどを見出しており、FOXO1が転写を介さずにTLSに寄与する可能性が示唆されている。昨年度は、細胞レベルでの複製ストレス依存的な相互作用の検出と線虫におけるFOXO1とRPA1の相同遺伝子であるDAF-16とRPA-1の遺伝学的な相互作用の解析を目指し、それらの実験系の確立及び検討を行った。複製ストレス応答の評価系の確立を目指し、細胞レベルで二分子間の相互作用を検出するProximityligationassay: PLAを用いたRPAとの相互作用解析系を確立した。実際に、複製期のDNA損傷応答因子CTF18とRPAの関連をPLAにより確認し、CTF18の複製期DNA損傷応答時特異的なRPAとの相互作用を確認した。本結果は、Molecular medicine reports誌に受理されており、複製ストレス応答におけるCTF18の新規制御機構解明の糸口として有用な研究成果を残すことが出来た。現在は、この解析法を用い、複製期の紫外線照射後のFOXO1-RPAの相互作用解析やそれに付随する因子の同定を行っている。線虫での解析においては、RPA-1とDAF-16の遺伝学的解析を目的に、ノックダウン法によるRPA-1発現低下を誘導し、そのノックダウン効率の検証を行った。今後は、DAF-16欠損線虫における紫外線抵抗性を、rpa-1とコントロールノックダウンで比較し、遺伝学的相互作用を検証する予定である。本研究は、長寿命や抗老化に関与するフォークヘッド型転写因子FOXOとDNA損傷応答機構の解明を目的にしている。この課題において、培養細胞における生化学的、細胞生物学的解析と線虫を用いた遺伝学的解析を行い、培養細胞で明らかにした分子メカニズムを線虫個体にフィードバックすることを目指している。研究を始めるにあたり、FOXO1がDNA損傷応答に関与する因子と複合体を形成するという当研究室の先行解析に着目し、「転写因子であるFOXO1がDNA修復因子と相互作用することで直接的にDNA損傷応答を制御する」という作業仮説を立てた。昨年度までに、FOXO1が紫外線に応答して核内に応答することや、紫外線に応答したDNA損傷因子の挙動を解析する実験手法を確立してきた。しかしながら、その相互作用のDNA損傷応答における意義の解明や線虫を用いた個体レベルの解析には至っておらず、分子メカニズムの本質的な理解には不十分であった。そこで、昨年度、FOXO1とDNA損傷応答因子の相互作用の意義を解明することを目的に、始めに生化学的手法を用いた解析を中心に検証を行った。
生物による選択的な炭酸カルシウム結晶形成機構の解明

炭酸カルシウムにはカルサイト、アラゴナイトのように様々な多形が存在するが、その存在比は非生物系と生物系で大きく異なっていることが、いわゆる生体鉱物におけるカルサイト-アラゴナイト問題として知られている。本研究では合成条件を変化させながら炭酸カルシウムの合成を行い、合成環境と炭酸カルシウムの多形の関連について、粉末X線回折による検討を行った。通常のカルシウムイオンと炭酸ナトリウム水溶液を用いた合成実験ではカルサイトとファーテライトは確認されたがアラゴナイトの形成は確認されなかった。試薬濃度を変化させてもアラゴナイトの形成は確認できず、生物組織を使わない炭酸カルシウム合成系におけるアラゴナイト形成条件の探索を引き続き行う必要があると考える。また実際の生物の組織を形成する炭酸カルシウムについて基礎データを得るために、クロアワビ、アサリ、シジミ、カキなど、海水性・淡水棲の二枚貝類・腹足類・多板綱およそ10種類について殻体の粉末X線回折およびSEM観察を行い、それぞれの殻体の組織ごとに構成する鉱物種の半定量的な検討とその形態に関するデータの蓄積を行った。その結果、実際の貝殻を構成する炭酸カルシウムにはカキを除くすべての貝殻にアラゴナイトが確認された。特に真珠層と呼ばれる貝の内側しばしば見られる組織では、アラゴナイトのみ構成されていること、結晶がレンガ状に緻密に積み重なった組織を有していること、さらに組織化の際アラゴナイト結晶のc軸が整列していることがわかった。また、X線カメラ法で真珠層の結晶について詳細に調べたところ、a,b軸の配列はc軸ほど整って以内ながらも120°ごとにX線回折強度が強まる傾向があり、アラゴナイトが微視的には双晶を形成しながら板状に形成され、さらに巨視的にはC軸をそろえながら積層し、真珠層を形成してゆく様子が明らかとなった。炭酸カルシウムにはカルサイト、アラゴナイトのように様々な多形が存在するが、その存在比は非生物系と生物系で大きく異なっていることが、いわゆる生体鉱物におけるカルサイトーアラゴナイト問題として知られている。貝や珊瑚などの生物が鉱物種、結晶形態、穀体の中での分布の全てを制御しながら生体鉱物として炭酸カルシウム結晶を形成してゆくメカニズムには新規材料開発を考える上で模倣すべき点を多く含まれると考えられ、その解明が望まれて久しい。本研究では、二枚貝の外套膜上で人工的に合成された炭酸カルシウムがどのような影響を受け結晶成長をしてゆくかその場観察を行うために、微小送液システムとpHモニタリングシステムを連動させ、常に濃度の一定な状態でpHや温度を変化させ、炭酸カルシウムの結晶を形成するシステムを構築した。まず本年度は、炭酸カルシウム形成の試薬の種類、濃度、pHなどが炭酸カルシウム形成にどのような影響を与えるかを調べるために、合成条件に関する基礎データの収集に着手した。その結果、通常のカルシウムイオンと炭酸ナトリウム水溶液を用いた合成実験ではカルサイトとファーテライトは確認されたがアラゴナイトが形成されないことがわかった。また実際の生物の組織を形成する炭酸カルシウムについて基礎データを得るために、海水性・淡水棲の二枚貝類・腹足類・多板綱およそ10種類について殻体の粉末X線回折およびSEM観察を行い、それぞれの穀体の組織ごとに構成する鉱物種の半定量的な検討とその形態に関するデータの蓄積を行った。
ＢＣＣ型Ｔｉ合金の超高濃度水素化

体心立方晶(BCC)に類似したCsCl型構造を有するTiFe合金を、GPa級の超高圧・高温下で水素を吸蔵させて高水素濃度を有する新規金属水素化物の合成を試みた。5 GPa, 600°Cの条件で水素吸蔵すると、常圧近傍とは異なる反応プロセスを経てBCC構造を有する新規な水素化物が形成することを見出した。高温高圧下ではTiとFe原子が定まったサイトのCsCl型構造の規則相から各原子がランダムに配置したBCC構造へ、規則ー不規則変態を生じたことが分かった。水素吸蔵量は常圧近傍で調製される水素化物と同一であると見積もられ、高水素濃度の水素化物は合成されなかった。最終年度は初年度に発見した体心立方晶(BCC)型TiFe水素化物の水素吸蔵量を調べた。高温高圧水素化反応によって新規に見出されたBCC構造の水素化物は、水素吸蔵に伴う体積膨張が常圧近傍の場合よりも大きな値を示した。一般に、侵入型の金属水素化物は水素吸蔵量に比例して体積が膨張する。そのためBCC水素化物の水素吸蔵量は、常圧近傍で調製される水素化物(γ相)よりも多いことが示唆された。BCC水素化物は高温高圧下でのみ存在したため、定量的な水素吸蔵量の評価が困難であった。そこで間接的な評価ではあるが、水素吸蔵量が既知のγ相の格子体積とBCC水素化物の格子体積を同一の高温高圧下で比較することで、水素吸蔵量を見積もることとした。BCC水素化物の格子体積が大きければ、水素吸蔵量が増加したと考えることができる。本実験を行うには高温高圧実験の前に、γ相を調製することが必要である。しかし二元系TiFe合金の場合では、活性化処理が煩雑で時間もかかりγ相の調製が難しい。そこでFeの一部をMnで置換した三元系TiFe0.8Mn0.2合金に着目した。この合金は活性化処理をしなくても水素を吸蔵し、γ相を簡単に調製できるメリットを有している。さらに水素吸蔵量はH/M=0.9と二元系合金に近い。両水素化物の格子体積は以下の条件で行った。温度は400°Cに固定し、圧力範囲は6-4GPa(0.5GPa毎に測定)であった。その結果、いずれの圧力においてもBCC水素化物の格子体積は、γ相の格子体積の誤差の範囲内であり、優位な差はなかった。この結果より、BCC水素化物とγ相はほぼ同一の格子体積を有することが明らかとなった。同時にこれは、BCC水素化物の水素吸蔵量はγ相にほとんど等しいことを示している。われわれは二元系合金の場合でも同様の結果が得られるものと考えている。体心立方晶(BCC)型構造はその結晶構造中に、水素の格子間侵入サイトを1原子あたり9個も有している。しかし、BCC型Ti合金の常圧近傍における水素化反応ではこれらの多くが非占有で残存する。本研究はGPa級の超高圧力下で水素化反応を行い、常圧近傍では空席の侵入サイトへ強制的に水素を吸蔵させてBCC型Ti合金の高水素濃度化を図るものである。本年度はBCC型Ti合金の中でも最も典型的な水素吸蔵合金のTiFeに着目して研究を遂行した。このTiFeはBCC類似構造のCsCl構造を有している。TiFeを5GPa, 600°Cの高温高圧下で水素化させると、これまでに報告されている常圧近傍の水素化反応とは異なるプロセスを経て、新規なBCC構造の水素化物を形成することを発見した。常圧近傍の水素化の場合、TiFeはCsCl型構造の水素固溶体(α相)を形成した後、水素吸蔵とともに格子を歪ませて正方晶構造の水素化物(β相)、さらに格子を歪ませて単斜晶構造の水素化物(γ相)を形成する。一方、高温高圧下の場合では、CsCl構造の水素固溶体を形成した後、立方晶構造を維持したまま水素吸蔵による格子膨張を生じて水素化物を形成した。水素固溶体から水素化物相への構造変化は、規則相のCsCl構造から不規則相のBCC構造へ規則ー不規則変態であることが分かった。高温高圧水素化反応によって、生成される水素化物相はBCC水素化物の1つのみであった。BCC水素化物相は常圧近傍のフル水素化物γ相よりも水素吸蔵に伴う体積膨張が大きかった。この結果は高温高圧水素化反応により、常圧近傍よりも高濃度の水素量が吸蔵していることを示唆している。

以上より本年度の研究成果は、高温高圧水素化反応によってTiFeの新規水素化物を発見し、その水素吸蔵量が常圧近傍の水素化よりも増加する可能性を示したということにまとめられる。交付申請書に記載した通り、初年度にはTiFeに着目して実験を行った。その結果、高温高圧下で生成される新規なBCC構造の水素化物を発見した。このBCC水素化物は常圧近傍の水素化条件で調製される最大水素量のγ相よりも、水素吸蔵に伴う体積膨張が大きかった。この結果からBCC水素化物がγ相より高濃度の水素量を吸蔵していることが示唆される。加えて高温高圧水素化反応では水素によって金属格子中に空孔が多量に導入され、空孔が水素をトラップすることで水素量が増加することが報告されている。そのため体積から見積もられる水素量よりも多くの水素が吸蔵されている可能性がある。以上より新規水素化物を発見し、高水素濃度化の可能性を示唆する成果が得られているため、本課題はおおむね順調に進展しているものと判断する。これらの成果は国内学会(2件)および国際学会(2件)で発表し、論文発表も行っている。次年度はまず、初年度に発見したBCC型TiFe水素化物の水素吸蔵量を調べることを予定している。それは高温高圧水素化反応によって、TiFeの水素量が常圧近傍の水素化よりも増加するのか否か明らかにするためである。BCC水素化物は高温高圧下でのみ存在する。そのためBCC水素化物の水素量を評価するためにBCC水素化物の格子体積と、常圧近傍で得られる最大水素量のγ相の格子体積を同一高温高圧条件下で比較することで見積もることを計画している。加えて水素によって導入される空孔の影響についても明らかにする。この他には申請書で記載した通り、TiFe系以外のBCC型Ti合金も調べることを予定している。着目する合金は周期表でFeと隣接しているCo, Niと合金化した、TiCoおよびTiNiである。これらの合金試料は初年度に導入したIR炉を用いて既に作製済である。これらの高温高圧水素化反応の調査には、初年度のTiFeで得られた実験手法・技術を適用して研究を推進するものとする。申請書の予定通りに実験に必要な消耗品に10万円を計上する。国内学会および国外学会発表のために、旅費を45万程度を計上する。論文校閲費として5万円を計上する。初年度からの繰越金は主に消耗品および論文校閲費として使用する予定である。
熱硬化性樹脂の硬化時の構成式の確立と内部応力評価への応用

熱硬化性樹脂の硬化時の基本的な物性の構成関係を温度効果をも考慮して定式化を行い、その結果を用いて樹脂単体のモデルや樹脂と金属板の接合体のモデルの、樹脂硬化時の内部応力を評価し、温度効果の影響をも調べた。1.熱化性樹脂の硬化過程での物性値の評価(1)種々の温度一定のもとで樹脂を硬化させたときの、樹脂の体積収縮を測定し、硬化温度と樹脂の硬化収縮の関係式を導いた。〈2〉高い温度で樹脂を硬化させると、硬化収縮の速度が速くなり、収縮量が大きくなった。2.熱化性樹脂の硬化過程での構成式の誘導(1)種々の温度一定のもとでの樹脂のクリープ変形を測定し、硬化開始後の経過時間と硬化温度がクリープ変形に及ぼす影響を明らかにした。(2)実験から得られたクリープ変形を非線形粘弾性モデルを用いて定式化できた。3.樹脂モデルの内部応力評価(1)金属板と樹脂の二層複合体の樹脂が硬化するときの内部応力を解析し、硬化温度が高いほど内部応力が大きくなり、内部応力による反りが大きくなる。(2)硬化時の内部応力による変形を弾性解析で行うよりも、粘弾性解析で行うほうが、より実際に近い値が得られた。(3)樹脂を直方体の型に入れて硬化させたとき、樹脂内部の温度が一様であると仮定して解析した内部応力よりも、樹脂内部に温度勾配があると仮定して解析した内部応力の方が大きくなった。熱硬化性樹脂の内部応力の評価に材料力学的な手法を系統的に応用するため,熱硬化性樹脂の硬化時の基本的な物性の実験的測定とその構成関係を定式化を行った.1.熱硬化性樹脂の硬化遇程での物性値(1)樹脂の硬化時に生ずる体積変化を浮力変化から測定する方法と,樹脂表面の位置の変化をギャップセンサーを用いて測定する方法を提案し,樹脂硬化時の体積変化を測定した.(2)樹脂硬化時の体積変化は硬化温度に影響されることを見いだし,種々の一定温度下での樹脂の体積変化を実験的に定めた.(3)温度が変動する場合の樹脂硬化時の体積変化を,種々の一定温度下での樹脂の体積変化から決定する方法を提案し,変動温度下での樹脂硬化時の体積変化を定めた.2.熱硬化性樹脂の硬化過程での粘弾性特性(1)樹脂硬化時の粘弾性特性を2重円筒のレオメターによってクリープ変形を測定し,種々の一定温度下でクリープ変形を実験的に定めた.(2)得られたクリープ変形を粘弾性モデルを用いて,定式化することが出来た.(3)種々の一定温度下でのクリープ変形から,変動温度下でのクリープ変形を計算する方法を提案し,変動温度下でのクリープ変形を計算出来た.これらの研究結果から,樹脂硬化時に樹脂に発生する内部応力を計算するための基礎資料が得られた.熱硬化性樹脂の硬化時の基本的な物性の構成関係を温度効果をも考慮して定式化を行い、その結果を用いて樹脂単体のモデルや樹脂と金属板の接合体のモデルの、樹脂硬化時の内部応力を評価し、温度効果の影響をも調べた。(2)高い温度で樹脂を硬化させると、硬化収縮の速度が速くなり、収縮量が大きくなった。3.樹脂モデルの内部応力評価

(1)金属板と樹脂の二層複合体の樹脂が硬化するときの内部応力を解析し、硬化温度が高いほど内部応力が大きくなり、内部応力による反りが大きくなる。(2)硬化時の内部応力による変形を弾性解析で行うよりも、粘弾性解析で行うほうが、より実際に近い値が得られた。(3)樹脂を直方体の型に入れて硬化させたとき、樹脂内部の温度が一様であると仮定して解析した内部応力よりも、樹脂内部に温度勾配があると仮定して解析した内部応力の方が大きくなった。
ヒッチ点位置制御によるけん引作業の効率化

本研究の目的は、運転に習熟を要するトラクタによる農作業を簡略化または自動化ずることにある。けん引作業時の運転操作には、大きく2つの問題がある。第一は、旋回時にけん引作業機がトラクタより内側に踏み込む(内輪差・オフトラッキング現象)である。第二は、トラクタが後退するときにはトレーラの運動が不安定になる現象である。これらの問題を解決するため、まず、内輪差をなくすか、または減少させるために、トレーラのヒッチ点を油圧装置で移動させる、ヒッチ点位置制御を提案した。研究では、主として車体の幾何的な関係からトラクタ・トレーラの運動方程式から内輪差を消去する条件と運動の制約条件を求めた。その結果、一定の操舵角度までは内輪差を消去でるが、限界を超えると内輪差が増大し、最後には制御不能になることを示した。しかし、その性能は従来提案されてきた車輪操舵方式とほぼ同程度であった。さらに提案したヒッチ点位置制御装置を試作し、実際の内輪差減少機能を実験し、ほぼ理論通りの結果を得ることができ、実験条件下では内輪差を最大でも5cm程度に減少することが確認できた。続いて、トレーラの後退制御の研究を行った。ここでは極座標系上でトレーラの軌跡を多項式で表すことにより、局所的なフィードバックを組み合わせることで安定した状態で目標地点にトレーラを誘導するための制御系を設計した。続いて、外乱が存在する条件下での後退走行のシミュレーションを行い、最適レギュレータによるフィードバックによって精度良くトレーラを目標点まで誘導可能であること検証できた。トラクタにけん引されるトレーラは,旋回時に内輪差による巻き込みが問題となる。農業生産に於いては,内輪差により小回りが効かないことも,作業の効率性を低下させる要因となる。そこで,ヒッチ点の位置を制御することでこうした問題を解決する新たな考え方を提案した。従来,トレーラの車輪を操舵することで問題を解決する方法が提案されてきたが,この場合にはトレーラの改造が必要となった。本論文で提案されたヒッチ点移動の場合には,トレーラ側の改造は必要なく,トラクタにヒッチ点の移動機構を導入することのみで,追従性を改善し,内輪差を最小化できる。本年度は,従来から蓄積してきた理論的研究の深化させ,ヒッチ点移動の考え方,制御の理論のとりまとめを行った。そして,コンピュータシミュレーションと実機を使用した旋回試験により,ヒッチ点制御の性能確認を行った。シミュレーションの結果,従来提案されていたトレーラ車輪操舵方式に比べて,ヒッチ点位置制御では,内輪差が小さな角度で生じ始めるが,内輪差の増加速度も小さくなった。その結果,トレーラが不安定になる操舵角度は,ヒッチ点位置制御の方が車輪操舵方式よりも大きくなった。実験の範囲では,トラクタ軸距と,トレーラヒッチ点から車軸中心までの比が1.221.35まででは,操舵角度が35°になるまで内輪差は生じなかった。さらに,堆肥散布機にこの制御法を導入して,旋回半径の減少,内輪差の減少が可能であることを確認した。続いて,従来は一方向の旋回において内輪差を減少できたのに対して,両方向とも応用できる2号機を製作するとともに,圃場でもトラクタの12Vバッテリだけで駆動できる制御装置の開発に向けて準備を行った。本研究は、トレーラの追従性を向上させるために、トレーラのヒッチ点を移動させる機構及び制御を提案したものである。けん引されるトレーラは通常トラクタの旋回半径より内側に入り込む現象、内輪差を生じる。内輪差を減少させるため方式はトレーラの車輪を操舵する方法が提案された。しかし、この方式では操舵機構を持つトレーラを購入する必要があった。提案したヒッチ点位置制御によれば、トレーラを改造することなく、追従性の向上が実現できるものである。

まずヒッチ点位置制御機構の検討を行い、ヒッチ点をトラクタの中心性に対して垂直方向に駆動する方法が追従性向上に優れることを示した。さらに、トラクタとトレーラとの旋回半径を一致させるための必要条件を求めた。続いて、提案したヒッチ点制御と車輪操舵による制御との性能比較を行った。その結果、ヒッチ点位置制御、車輪操舵制御ともトレーラの追従性を向上させることを確認できた。ヒッチ点位置制御では、操舵角度が一定角度を超えると内輪差が生じ、操舵角度が増加すると内輪差は徐々に増加しジャックナイフ現象が生じるに至った。一方、車輪操舵制御では、限界を超えるとすぐにジャックナイフ状態に至った。ボールねじと油圧モータによるヒッチ点位置制御装置を作成し内輪差現象の確認を行った。その結果、定常旋回時には内輪差は5cm程度以下になり、実作業では問題ない範囲になった。また、トレーラのヒッチ点位置を一定の時間遅れをもって行う方法を提案し、U字旋回、8字旋回を行っても10cm以下で追従が可能であることを実証できた。さらにトレーラを後退させ、指定した地点まで誘導するための制御、特に90度以上の旋回を伴う誘導制御理論を検討した。トレーラの後退時の運動方程式を導出し、これと出発地点と最終地点とを連結する多項式を極座標上で生成させることで操舵角度を求める方法を提案し、シミュレーションによって確認した。
黄色ブドウ球菌由来ヘム鉄輸送蛋白質のヘム輸送機構の解明

黄色ブドウ球菌がヘム取り込みをする際に用いる、Isdシステムの鉄輸送機構を解析した。Isdシステムを構成する蛋白質IsdCからIsdEへのヘム輸送機構を解析した。IsdCとIsdEの親和性を等温滴定型熱量測定法によって測定したところ、IsdCとIsdEは非常に弱い親和性で相互作用していた。その相互作用様式を、フォトクロスリンク法によって解析した結果、IsdCとIsdEは互いのヘム結合部位を近づけて相互作用していた。また、IsdCはIsdEのみではなく、IsdC同士でもヘムを輸送することがわかった。その際、IsdC同士が互いのヘム結合部位を近づけるようにして相互作用していた。黄色ブドウ球菌は抗生物質耐性を容易に獲得する性質があり、現在までにほとんどの抗生物質に耐性を持つ株が報告されている。そのため、黄色ブドウ球菌への新規な抗生物質の開発は急務となっている。Isdシステムは黄色ブドウ球菌の生育に必須であり、そのヘム輸送機構を解明した本研究は非常に意義深いといえる。IsdC、IsdEのヘム結合部位周辺が機能していることから、ヘム結合部位に結合する小分子の発見がIsdシステムの機能阻害、ひいては黄色ブドウ球菌の生育阻害につながることが示唆される。また、Isdシステムは黄色ブドウ球菌のみではなく、グラム陽性細菌に広く保存されていることが知られており、本研究成果は汎用的な抗生物質の開発につながることが示唆される。
ノンパラメトリックベイズ法のセミパラメトリックモデルへの拡張とその応用

ノンパラメトリックベイズ法にセミパラメトリックモデルを組み合わせ,種々の実データに応用する研究を行った.その結果,セミパラメトリックモデルにおける推定関数法の最適な推定関数は情報幾何学によって与えられるが,本研究で扱ったデータには適用できないことがわかった.そこでCRPSやそれを拡張した評価方法を開発し,予想時間の長短に依存しないロバストな予測方法を開発し,その有効性をAMeDASデータによる風況予測問題で実証した.また,運転行動データ解析,姿勢・荷重データ,Webデータ,マウス行動データなどに,ノンパラメトリックベイズ法を中心とした機械学習手法を応用し,その有効性を確認した.本研究では,変分ベイズ法およびMCMC法を利用したノンパラメトリックベイズ法をセミパラメトリックモデルに適用し,実問題でその有効性を実証することである.25年度は,実データに基づくデータドリブンモデルの構築と基本的機械学習技術に基づく理論ベースモデルを構築する予定であった.データドリブンモデルの構築については,運転行動モデリングと神経軸索伸長モデルを対象に行った,また十姉妹の歌のデータも入手できたので,そのパイロット実験も行った.運転行動モデリングについては,ノンパラメトリックベイズ法の一種であるBP-AR-HMMを用いてモデリングを行った.その結果,従来のHMM,AR-HMM,HDP-AR-HMMに比べ,優れた予測性能を示すことが確認された.神経軸索伸長については,不良設定問題となる線形回帰モデルでモデリングを行い,いくつかの回帰手法を試すことで,神経軸索伸長に関与するキナーゼの特定を行った.その結果,PLS(部分最小二乗回帰)などで予測性能が高く,キナーゼの特定にも成功することが示された.十姉妹の歌についてはノンパラメトリックベイズ法によるモデル化を終えたところである.理論ベースモデルについては,風況予測を対象としたモデリングを行った.風況はワイブル分布でよくモデル化できることが知られているため,気象庁AMeDASよりデータを収集し,その予測法を提案した.計算機実験の結果,従来法よりも予測精度が向上することが確認された.現在は,ワイブル分布に撹乱パラメータを導入し,セミパラメトリックモデルで推定を行うことを検討しているところである.上記の結果は,国内外の会議・シンポジウム・ワークショップで発表しており,さらにジャーナルにも投稿中である.本研究では,変分ベイズ法およびMCMC法を利用したノンパラメトリックベイズ法をセミパラメトリックモデルに適用し,実問題でその有効性を実証することである.25年度は,実データに基づくデータドリブンモデルの構築と基本的機械学習技術に基づく理論ベースモデルを構築する予定であった.データドリブンモデルの構築については,運転行動モデリングと神経軸索伸長モデルを対象に行った.また十姉妹の歌のデータも入手できたので,そのパイロット実験も行った.運転行動モデリングについては,ノンパラメトリックベイズ法の一種であるBP-AR-HMMを用いてモデリングを行った.その結果,従来のHMM,AR-HMM,HDP-AR-HMMに比べ,優れた予測性能を示すことが確認された.神経軸索伸長については,不良設定問題となる線形回帰モデルでモデリングを行い,いくつかの回帰手法を試すことで,神経軸索伸長に関与するキナーゼの特定を行った.その結果,PLS (部分最小二乗回帰)などで予測性能が高く,キナーゼの特定にも成功することが示された.十姉妹の歌についてはノンパラメトリックベイズ法によるモデル化を終えたところである.理論ベースモデルについては,風況予測を対象としたモデリングを行った.風況はワイブル分布でよくモデル化できることが知られているため,気象庁AMeDASよりデータを収集し,その予測法を提案した.計算機実験の結果,従来法よりも予測精度が向上することが確認された.現在は,ワイブル分布に撹乱パラメータを導入し,セミパラメトリックモデルで推定を行うことを検討しているところである.上記の結果は,国内外の会議・シンポジウム・ワークショップで発表しており,さらにジャーナルにも投稿中である.本研究では,変分ベイズ法およびMCMC法を利用したノンパラメトリックベイズ法をセミパラメトリックモデルに適用し,実問題でその有効性を実証することである.27年度はノンパラメトリックベイズ法が対象とする無限次元モデルに撹乱パラメータを導入したモデルを効率よく構築するため,データドリブンのアプローチと理論ベースのアプローチを並行して進める予定であった.データドリブンモデルの構築については,運転行動および車両の挙動データ,適応支援ロボティクス,血管成長のデータのモデル化に取り組んだ.撹乱パラメータが存在する場合にはセミパラメトリックモデルを導入する予定であったが,本年度に扱ったモデルでは現れなかった.運転行動モデリングについては,ノンパラメトリックベイズ法の一種であるBP-AR-HMMによるモデル化が従来のHMM,AR-HMM,HDP-AR-HMMに比べて優れた予測性能を示すことを確認し,論文投稿中である.さらにドライビングシミュレータを用いてデータ収集を行い,車両の挙動データをも含めたデータがオプティカルフローと最適制御によるモデルによく一致することを確認した.適応支援ロボティクスのデータについては,着衣支援行動のモーションキャプチャデータがガウス過程隠れ変数モデル(GPLVM)でよくモデル化できることを確認した.血管成長のデータについては現時点では力学モデルで説明できることがわかり,セミパラメトリックモデルもノンパラメトリックベイズ法も不要であった.

理論ベースモデルについては,風況予測に用いた方法をさらに一般化し,ヘビーテイルな分布に対してロバストな推定が可能な手法を提案し,信号処理分野で最高レベルのジャーナルであるIEEE Trans. Signal Processingに発表した.ノンパラメトリックベイズ法にセミパラメトリックモデルを組み合わせ,種々の実データに応用する研究を行った.その結果,セミパラメトリックモデルにおける推定関数法の最適な推定関数は情報幾何学によって与えられるが,本研究で扱ったデータには適用できないことがわかった.そこでCRPSやそれを拡張した評価方法を開発し,予想時間の長短に依存しないロバストな予測方法を開発し,その有効性をAMeDASデータによる風況予測問題で実証した.また,運転行動データ解析,姿勢・荷重データ,Webデータ,マウス行動データなどに,ノンパラメトリックベイズ法を中心とした機械学習手法を応用し,その有効性を確認した.本研究の目的は,変分ベイズ法およびMCMCを利用したノンパラメトリックベイズ法をセミパラメトリックモデルに適用し,実問題でその有効性を実証することである.データドリブンモデルの構築については,昨年度から実施している運転行動モデリングおよび十姉妹の歌のノンパラメトリックベイズ法によるモデル化について,さらにデータを増やすことでそれぞれ工学的および理学的な見地からの有効性を高め,論文投稿の準備をしているところである.一方,理論ベースモデルの構築については,ワイブル分布に撹乱パラメータを導入しセミパラメトリックモデルで推定することを試みた.その結果,ワイブル分布はこの方法では推定できないことが判明した.対数正規分布などならば推定できることもわかった.さらに,ロバストな推定をすることができる評価関数のクラスの導出にも成功した.これらの成果はジャーナル論文および国際会議論文として採録され,さらに進展した結果をジャーナルに投稿中である.27年度が最終年度であるため、記入しない。機械学習これまでの研究では,ノンパラメトリックベイズ法を用いた応用問題について,撹乱パラメータを導入することには成功していない.これは,現在対象としている問題ではモデルが複雑になりすぎて実用性に欠ける可能性があるからである.そこで今後は,特定の応用先にとらわれず,できるだけシンプルなモデルでノンパラメトリックベイズ法における撹乱パラメータの導入を試みる.一方で,ノンパラメトリックベイズ法の有効性は多くの応用例で確認されてきた.そこで,新たに応用できそうな分野があれば,今後も積極的に本研究に取り込んでいく予定である.本研究の目的は,変分ベイズ法およびMCMC法を利用したノンパラメトリックベイズ法をセミパラメトリックモデルに適用し,実問題でその有効性を実証することである.データドリブンモデルの構築については,予定していた運転行動モデリングとシステム生物学(現時点では神経軸索伸長モデル)のモデル化を概ね終え,その有効性が示された,また,十姉妹の歌のノンパラメトリックベイズ法によるモデル化も終えており,予定以上に進展していると言える.
大気中の硝酸の気相反応過程およびエアロゾルとの相互作用の研究

本年度は,三次元化学輸送モデルを用いて東京およびその近郊域の硝酸と硝酸塩エアロゾルの動態解析を行った.そのために,関東域において3次元気象モデルと化学輸送モデルを計算するシステムを構築して,2004年の冬季(1-2月)と夏季(7-8月)の期間の計算を行った.この計算では,気象庁の観測ネットワークのデータに同化させながら計算するなどの工夫により,関東平野での風系やオゾIン・窒素酸化物濃度を概ね再現することに成功した.この計算結果を観測と比較することにより,現在広く用いられている3次元化学輸送モデルで使用されている全硝酸(硝酸+硝酸塩エアロゾル)の生成過程・消失過程の計算スキームの妥当性を調べた.まず,N_2O_5+H_2O(aq)の不均一反応の反応速度定数の不確定性による全硝酸の濃度推定誤差を10-40%と推定した.この上で,硝酸の乾性沈着速度に対する全硝酸濃度の依存性を計算した.現在のモデルで用いられている乾性沈着速度では観測された全硝酸の消失を再現できず,現在のスキームはこの速度を約5倍過小評価していることを見出した.この結果は,全硝酸濃度の数値計算を行う際に,モデルにおける全硝酸の除去過程の計算法を改善する必要があることを強く示唆している.平成14-15年には、都市大気においてオゾン・エアロゾルの重要な前駆物質である硝酸の挙動解明のために硝酸測定用の化学イオン化質量分析計を開発した。本年度は、その装置を用いた大気観測により以下の2点を明らかとした。1.平成15年の5月、8月、10月、1-2月に東京都目黒区で行った観測データから、気相の硝酸と硝酸塩エアロゾルとの交換反応が主に温度と相対湿度の熱力学パラメタで支配されていることを見出した。そのために夏季には硝酸が、冬季には硝酸塩エアロゾルが支配的であるという明確な季節変動、および夜間に比べて日中に硝酸の割合が大きくなるという明確な日変動を示していた。また、熱力学平衡モデルを用いた解析から、硝酸と硝酸塩エアロゾルとは夜間は熱力学平衡状態にあるものの、日中には温度の鉛直勾配が強い大気境界層内(高度1.5km程度)での対流性の鉛直混合によって熱力学平衡が成立していないことが分かった。この鉛直混合の効果を定量化するために1次元モデルを考案し、その計算結果より、地表に比べて気温が低くエアロゾルが生成されやすい上空からの気塊の流入が地表におけるエアロゾル濃度を増大させていることを発見した。2.平成16年の7-8月に東京都目黒区と埼玉県騎西町の2点で観測を行った。私はこの観測データから夏季日中に特徴的な広域海風によって都市から郊外へ輸送される間の硝酸の生成・変質過程を明らかにする予定である。初期解析の結果から、オゾンの直接の前駆物質である反応性窒素酸化物は東京から埼玉に輸送される間に水酸化ラジカルによる酸化反応によって硝酸に変換していることが分かった。この結果は、都市の汚染大気中の反応性窒素酸化物が郊外に輸送される間に硝酸に変換されることによってオゾン生成能が減少していることの直接的な証拠であると言える。1.データ解析私は平成14-15年に硝酸測定用の化学イオン化質量分析計を開発し、その装置を用いて平成15年5月から平成16年8月にかけて東京都目黒区と埼玉県騎西町で行われた地上観測に参加してデータを取得した。また、このデータ解析のために熱力学平衡モデルを大気境界層の鉛直拡散モデルと結合させた1次元モデルの開発を平成16年度に開始していた。本年度にはこのモデルを完成させて計算を行い、観測データとの比較を行った。その結果、鉛直拡散の効果を加えた1次元モデルでは、熱力学平衡モデルと比較して硝酸塩エアロゾルの濃度が良く再現された。また、2つのモデルを比較したところ、大気境界層内の鉛直混合によって地表の硝酸塩エアロゾル濃度は夏季に140%、秋季には30%増大するという計算結果が得られた。以上のように、硝酸塩エアロゾルの濃度に鉛直混合が重要な役割を果たしていることが本研究により初めて示された。この結果をまとめた論文は、Journal of geophysical researchに受理され出版準備中である。また、エアロゾル相の塩化物の濃度も、硝酸と同様に鉛直拡散を考慮した1次元モデルではより良く再現されることを発見した。これは、鉛直混合が地表のエアロゾル濃度に大きな影響を与えていることを支持する重要な結果である。2.3次元化学輸送モデルによるシミュレーション国立環境研究所や米国大気科学研究センターとの共同研究により、関東域において3次元気象モデルと化学輸送モデルを用いて硝酸と硝酸塩エアロゾルを含む化学成分のシミュレーションを行った。この計算では、気象庁の観測ネットワークのデータに同化させながら計算するなどの工夫により、関東平野での風系やオゾン・窒素酸化物濃度が概ね再現された。今後、この計算結果を解析することにより、都市から郊外へと輸送される際の硝酸の変質過程を定量的に研究することができる。本年度は,三次元化学輸送モデルを用いて東京およびその近郊域の硝酸と硝酸塩エアロゾルの動態解析を行った.そのために,関東域において3次元気象モデルと化学輸送モデルを計算するシステムを構築して,2004年の冬季(1-2月)と夏季(7-8月)の期間の計算を行った.この計算では,気象庁の観測ネットワークのデータに同化させながら計算するなどの工夫により,関東平野での風系やオゾIン・窒素酸化物濃度を概ね再現することに成功した.

この計算結果を観測と比較することにより,現在広く用いられている3次元化学輸送モデルで使用されている全硝酸(硝酸+硝酸塩エアロゾル)の生成過程・消失過程の計算スキームの妥当性を調べた.まず,N_2O_5+H_2O(aq)の不均一反応の反応速度定数の不確定性による全硝酸の濃度推定誤差を10-40%と推定した.この上で,硝酸の乾性沈着速度に対する全硝酸濃度の依存性を計算した.現在のモデルで用いられている乾性沈着速度では観測された全硝酸の消失を再現できず,現在のスキームはこの速度を約5倍過小評価していることを見出した.この結果は,全硝酸濃度の数値計算を行う際に,モデルにおける全硝酸の除去過程の計算法を改善する必要があることを強く示唆している.
近代における世界志向システムと地域社会の相互的ダイナミクス

本研究会は平成7年度より平成8年度まで行われた。主題は、グローバリゼーションの進行によって、世界をおおうかたちで広がろうとするシステムの動きと、地域社会の自立を目指そうとする運動との、相互的なダイナミクスの現れと意味を探ることにあった。研究の開始が交付金の内定の遅れに伴いやや遅れたが、最終的に現在のグローバリゼーションとそれに取り組む人類学の位置について理解が得られた。すなわち、システムの周辺である日本において西欧と関係を持ちつつも独自の発展を遂げた日本の文化人類学(民族学)は、今後、いわゆる国際化によって、同一の国際学会というシステムの中で活動を行った方がよいのか。それは、かえって、世界システムといいながら実は「西欧」という一地域の世界大のヘゲモニ-の中に取り込まれていくことにすぎないのか。この議論の対立は、理論におけると共に、実践の難しい問題をふくんでいる。田辺の提出したタイにおけるエイズに対する、タイの宗教・文化の中での独自の取り組みも、それは西欧の医療を否定するものではないが、それをふくみつつ、その医学に対しては異なる評価を行いつつ世界志向システムと一線を画した対処だとも言える。山下のバリにおける観光、関本のインドネシアのバティック産業にも同様の構図を持った問題が見いだされる。これらの「日本の人類学」「タイのエイズに対する取り組み」などが、世界志向システムとしての国際的なアカデミズム、西洋医学による医療活動と、どのようなダイナミズムを今持ち、これからその関係はどのような形に向かうのか、は今後の議論にゆだねられた。15EA03:以上の経過を経て、ほぼ一年遅れで始まった本研究会は、ちょうど同時期に研究代表者の船曳建夫や分担者の山下晋司等によって企画された、全13巻にわたる文化人類学の研究シリーズ、『岩波講座文化人類学』(岩波書店199698)の中にその成果を結実させることとなった。平成7年度の科研費補助金交付内定通知が10月末であったため、研究組織全体としての当該研究の進展は遅れたが、研究参加者の個々の研究はそれぞれの進度において行なわれた。すなわちその実績を個別の例に即して一部を述べれば、研究代表者である船曳健夫は、山形県庄内平野黒川地区に出張し、民俗芸能が日本国内における伝統としての意味のみならず、国際的な文化ネットワークの中における自らの価値に目覚めることの萌芽的局面にあることを調査した。また、山下普司はグローバライゼーションと文化の生成に関する考えをまとめ、著した。床呂郁哉は、越境する海域民の資料のまとめを行いつつある。また古谷嘉章はブラジルにおいて行った調査の資料を本研究課題の問題意識の下にまとめることを開始した。これらの役割分担に基づく研究の内、船曳と床呂の研究は、研究会において発表され、また、山下、古谷の成果も次回の研究会の発表に向けて準備された。以上の結果、すでに購入され、東京大学に設置されこととなる、映像資料や図書を利用することでさらに深化することが期待される。また、パソコンもそのデータ整理に有効に使用される。上記のごとく、開始の遅延という不利な条件はあったが、当初に企図した平成7年度の研究を遂行するべく十全な努力が行われ、一定程度の実績があったことを報告する。平成8年度は2回の研究会と個別の討議、そして、アメリカ人類学総会でのワークショップを行った。まず、平成7年度に引き続き、各分担者の専門調査地域の社会における世界志向システムの現れと働き、並びに、地域社会のそれに対する応答としての活動と表現、の双方に関するデータについての考察を行った。

そこでは、現在のグローバリゼーションの進行の認識と、それによる、文化人類学自体をふくむ、世界の各国家・地域における個別の文化・社会活動の発展についての評価が分かれた。すなわち、システムの周辺である日本において西欧と関係を持ちつつも独自の発展を遂げた日本の文化人類学(民族学)は、今後、いわゆる国際化によって、同一の国際学会というシステムの中で活動を行った方がよいのか。それは、かえって、世界システムといいながら実は「西欧」という一地域の世界大のヘゲモニ-の中に取り込まれていくことにすぎないのか。この議論の対立は、理論におけると共に、実践の難しい問題をふくんでいる。田辺の提出したタイにおけるエイズに対する、タイの宗教・文化の中での独自の取り組みも、それは西欧の医療を否定するものではないが、それをふくみつつ、その医学に対しては異なる評価を行いつつ世界志向システムと一線を画した対処だとも言える。山下のバリにおける観光、関本のインドネシアのバティック産業にも同様の構図を持った問題が見いだされる。こられの「日本の人類学」「タイのエイズに対する取り組み」などが、世界志向システムとしての国際的なアカデミズム、西洋医学による医療活動と、どのようなダイナミズムを今持ち、これからその関係はどのような形に向かうのか、は今後の議論にゆだねられた。しかし、ここまでの成果の一部、日本の人類学についての考察は、1996年11月のアメリカ人類学総会においてワークショップの形で発表された。
子どもの高い光感受性と概日リズムの夜型化・成熟に関する研究

昨年度の夏に実施した子どものキャンプ実験のデータを使って、メラトニンを指標に用いて、夜の光による影響の受けやすさと概日リズム位相や睡眠習慣の関係を調べた。実験参加者は914歳の健康な子ども21名であった。実験はキャンプ初日と二日目に実施した。1日目は家庭の照明に近い条件下で(目の位置での鉛直面照度約200 lx)、夜間に1時間間隔で唾液を採取した。2日目は光の影響のないDimライト条件(<30lx)で一日目と同様に唾液を採取した。唾液中のメラトニン濃度は放射免疫測定で分析した。概日リズム位相の指標として二日目のメラトニン分泌開始時刻(Dim Light Melatonin Onset;DLMO)を用いた。相関分析の結果、メラトニン抑制率とDLMOの間に有意な正の相関が認められ、メラトニンの抑制率が小さい人は概日リズム位相が朝型であった。この結果より、子どもでもメラトニンの光感受性には個人差があり、その個人差が概日リズムや睡眠と関連している可能性が示された。昨年度に実施した初経発来時期と小児期の睡眠習慣との関係性を明らかにするためのアンケート調査の分析を進めた。対象は関東地方に住む女子高生603名であった。平日の就寝時刻と初経発来時期については、小学生の時に就寝時刻が遅くなるにつれて、また、睡眠時間の短い児ほど、初経発来時期が早まる傾向にあった。夜更かしとの関係については、夜更かしを始めたのが、中学生や高校生と答えた児に比し、小学校中学年や高学年と答えた児ほど、初経発来が早かった。以上より、初経が始まる前の睡眠習慣が初経発来時期に影響を与える可能性が示唆された。今年度にも追加でアンケートを実施し、合計900名ほどのデータを使って分析を進めている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。一つ目の実験として、子どもの概日システムの光感受性の高さが光の波長特性によって異なるかどうかを明らかにするための実験を行った。大人17名(平均年齢41.5歳)と小学生の子ども19名(平均年齢8.9歳)を被験者とし、宿泊施設を利用した二泊三日の実験を行った。一日目の夜はベースラインとして薄暗い部屋での唾液中メラトニン濃度を測定した。二日目の夜に、被験者を半々に分けて、それぞれ昼白色の光条件(6300K)と電球色の光条件(3000K)に曝露した(照度は約270 lx、光源はLED天井照明)。光によるメラトニンの分泌抑制の大きさを比較した結果、子どもにおいてのみ両光条件とも有意なメラトニンの分泌抑制が認められた。さらに、電球色条件より昼白色条件の方が有意に強いメラトニン抑制が生じた。以上の結果より、仮説通りに子どもは短波長の光成分を多く含む光に特に敏感であることが分かった。二つ目の実験は、次年度に子ども睡眠に関するフィールド調査を行うにあたり、加速度センサー付きの携行型の行動量計を用いることによって、子どもの睡眠を客観的に測定できるかを検証するための実験も行った。約30名の子どもを対象に、実験室にて夜間睡眠中の睡眠ポリソムノグラムと行動量計の同時計測を行った。現在、行動量計による睡眠覚醒判別の合致率を求めるための分析を行っている。また、本実験では、子どもの概日リズムの位相をdim light melatonin onset (DLMO)から測定し、概日リズムの夜型化と睡眠の関係についても分析を進めている。研究一年目に、子どもが受ける光の影響が大人よりも強く、短波長の光を多く含む高色温度の光で特に顕著であることがわかった。本来は二年間で実験を行い成果を出す予定だったが、一年目でその目的を達成することができた。携行型行動量計を用いた睡眠評価の妥当性の検証については、予定通り約30名の子どものデータを測定することができた。小学校をフィールドとした研究では、一年目にベースライン調査を行う予定であったが、フィールドの確保と調整に時間を要したため、次年度からの実施となった。本年度は人工照明の少ない自然の中でキャンプ生活を行う子どもたちの概日リズムを測定するための実験を実施した。夏休みの30泊31日キャンプに参加する21名の子どもを対象に、キャンプ開始前の概日リズム位相とキャンプ中の概日リズム位相を調べた。概日リズムの位相の評価は唾液中のメラトニン濃度を用いた。概日リズム位相以外の調査項目として、睡眠日誌、腕時計型の行動量計を用いた睡眠評価、日中と夜の光曝露量、尿中のメラトニン代謝産物の分析を行った。調査はキャンプ初日とキャンプ中盤(11日目)の2回実施した。メラトニンの分析はRIA法で分析した。キャンプ中、夜の日没後は白熱電球を利用し、睡眠と覚醒のスケジュールは原則として消灯時刻が19:30、起床時刻が4:00であった。キャンプ中はキャンプ前に比べて概日リズムの位相が平均で約2時間前進していた。この前進量はキャンプによる就寝と覚醒時刻が早まった量とほぼ一致していた。また、概日リズムが夜型の子どもほど位相の前進量も大きいことが分かった。概日リズムの位相の前進は、キャンプ中の早寝早起きと早朝の強い太陽光への光曝露および夕方の薄暗い環境が影響していたと考えられる。