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脳内多感覚統合機構の解明を目指した理論・実験の融合的研究

そのために,まずは感覚情報が脳内でいつ統合されるのか,また何が推定されているのかに関する研究に重点を置く.本年度においては,「いつ」と「何が」を同時に研究可能な実験系の候補として,感覚運動統合に関する研究を行った.具体的には,時間的に精密な運動として例えば両手を同時に動かすといった運動があるが,このような運動がどのようにして生成されるのか,その際に感覚フィードバックがどの程度重要になるのかを解明するべく実験を行った.実験の結果,両手を同時に動かすタスクにおいてはおおよそ10msの高い精度で同時性を達成できることを示した.そして,この運動時間精度と感覚フィードバックとの関連性を調べるため,聴覚および触覚の左右弁別時間域を計測して,運動の精度との相関を見た.その結果は相関がみられず,一見すると感覚を用いた修正を行っていないという結果が得られた.さらに,両手の同時運動タスクではなく手と足の同時運動タスクを行った.足の運動は手の運動に比べて,運動・感覚情報の神経伝達に時間差が加わる.手足運動タスクにより,同時運動の際には,時間差のある運動指令や感覚情報のうちどれを同時にするように運動がなされているのかを分離することができる.実験の結果,運動の結果としての感覚フィードバックが脳に到達するタイミングの時間差をベースにして同時性を判断していることを示唆する結果が得られた.これは時間的な精密さが必要なタスクにおいて,何の情報がいつ統合されるのかの一例を示すと共に,そのような研究するための研究手法として重要な意義を持っている.本年度においては,「いつ」と「何が」を同時に研究しうる実験系に関する研究を遂行した.その結果として,時間的に非常に精密なタスクにおいては運動精度と感覚精度に特に相関がないこと,しかし神経伝達の時間差が重要になる場合には感覚フィードバックのタイミングが重要であることなどの重要な示唆を得た.さらにこのタスクは学習としての側面も持っている.理論研究に関してはまだ十分に進展していないものの,実験研究面で大きな成果があり,国際会議においても発表を行うなどの進展があるため,この評価とした.本研究は,多感覚情報の脳内統合機構を,心理実験及び数理モデルの融合的研究により解明することを目的としている.そのために,感覚情報が脳内でいつ統合されるのか,また何が推定されているのかに関する研究に重点を置く.複数の情報の統合においては,それらの時間的な関係が重要となる.特に,脳内で情報を保持しておかなければならないようなタスクにおいては,時間とともに情報が劣化することが予測されるということが本研究計画の一つの着眼点となっている.時間を計測するためにはその起点となる時間タイミングが必要となるが,脳内情報統合プロセスにおいて,何が起点となって時間が計測されているのかということは十分明らかになってはいない.そこで本年度においては,特に理論的観点から,時間の起点が情報統合にもたらす影響についての研究を行った.
ストレスの脳微細構造に与える影響-光学計測を中心にして-

本研究ではストレス負荷による神経細胞の形態学的変化ならびに信号伝搬機能の変化を光学計測の手法を用いて観察する計画である。昨年度は,これらの光学手法を実現するために,より取り扱いが容易である海馬スライスの培養法(オーガノティピックカルチャー)を確立した。今年度はこれらの成果をふまえ,ストレスホルモンであるコルチコイドならびにエストロゲン投与後の海馬を対象にした光学計測を実施し,報告書としてまとめた。すなわち,ラットの海馬スライスを顕微鏡のステージ上に設置された潅流槽にセットし,肝油に染色液(DiI)とホルモン(いずれも10μg/μl)を溶解しスライスのCA1上に小球(dye ball)として4時間静置した。エストロゲンは潅流液に溶解することも試みた。その後,共焦点顕微鏡により樹状突起とそれに連なるシナプス(スパイン)を撮影し,樹状突起の単位長さあたりのスパイン数(スパイン密度)を求めた。その結果コントロール条件(3.62±0.54)に比較して,コルチゾールを添加したスライス(2.30±0.32)のスパイン密度が有意に小さくなっていたが(p<0.05),エストロゲンは肝油に含ませた場合も潅流液に含ませた場合も有意な変動は示さなかった。このことから,ストレスにより誘導されるコルチゾールはその濃度が高い場合,わずか4時間でも神経組織にダメージを与えうることが示唆された。今後は,さらに詳しく検討するとともに,そのメカニズムについての研究を実施する予定である。今年度は,これらの光学手法を実現するために,より取り扱いが容易である海馬スライスの培養法(オーガノティピックカルチャー)の確立に努めた。培養切片は,動物から取りだしたものよりも薄く(300μmに対して100μm)表面の死んだ細胞がないため,対象の細胞が判別しやすい。また,1匹のラットから5から10枚を取りだし培養すれば,任意の時に使えるので,毎回解剖する煩雑さを回避することができる。オーガノティピックカルチャーには,比較的取り扱いが容易なフィルターメンブレイン法を採用した。生後23日齢の雄性ラットの海馬を摘出し,スライスを作成した後,培養液に下面を接した多孔性フィルター上に静置した。培養容器は35°C,5%CO_2に保ったインキュベーター内に移し,4週間以上にわたり培養を試みた。Propidium Iodide(細胞死により蛍光を発する)を指標にconfocal顕微鏡で観察をしたところ,コンタミさえなければ3週間程度は生存することが確認された。一方,海馬オーガノティピックカルチャーを用いて,高速撮影装置Deltaronにより信号伝搬機能の観察も試みた。その結果,長期増強に伴い,振幅及び反応面積の有意な増大が認められた。次年度はこれらの成果をふまえ,ストレス負荷ラットあるいは糖質コルチコイド投与中の海馬を対象にした計測を実施し,報告書としてまとめる。
ライマンアルファ輝線で探る宇宙の銀河・構造形成史の理論・観測的研究

私がこれまでに開発してきた銀河形成の準解析的理論モデルである「小林モデル」を用いて、主体的に以下の研究を行ってきた:(1)ライマンアルファ輝線放射天体(LAE)の物理的性質への予言、(2)宇宙の星形成史における、ダスト減光補正および紫外線連続光光度と星形成率間の変換定数の不定性評価、(3)Ia型超新星の遅延時間を求める観測的導出法の妥当性評価。(1)は、LAEは銀河形成および宇宙の再電離を探るうえで重要なターゲットであるにも関わらず、観測的にはその物理的性質を求めるのが困難であるため、理論的に制限を加えることで観測への指針を与えるものである。研究結果は既に学会で発表し、現在論文を執筆中である。(2)・(3)は共に、これまで観測的に用いられてきた伝統的手法の妥当性を評価するものであり、結果は既に得られており、現在論文を執筆中である。また、小林モデル自体の質的拡張作業も行い、様々な望遠鏡のフィルターに対応した銀河光度の計算や、銀河内ダストの減光曲線の選択なども可能にした。この拡張によって、これまで以上に汎用性の高い、様々な観測データとの比較や予言を可能にするユニークなモデルにすることが出来た。その他にも小林モデルを用いて、日本が打ち上げを計画している天文衛星「SPICA」および「WISH」、また、日本が参加する次世代超大型地上望遠鏡「TMT」などによる遠方銀河探査における銀河の検出期待数評価も、依頼を受けて行ってきた。これらの結果はこれら衛星・望遠鏡のワークショップなどで既に発表しており、SPICA・WISHにおいては搭載フィルターの選定において重要な役割を担っている。これらの結果は査読付き論文雑誌に論文を投稿する予定である。これまで開発してきたライマンアルファ輝線放射天体(LAE)に関する理論モデルと、既存の赤方偏移z=3-7LAEの観測的統計量との詳細な比較を行った。私のLAE理論モデルは、これら観測量を全て再現できることが確認できた。特に、ライマンアルファ等価幅(EW)が240Åを越えるLAEの割合や、静止系紫外線連続光光度とEWの関係も自然に再現された。これらの結果を査読付論文雑誌ApJ誌に投稿し、受理・出版された。LAEは最初の発見から既に十余年が経過しているが、未だその物理的性質(星質量や年齢、金属量など)は明らかになっていない。既存の観測量を全て再現できた私のモデルは、LAEの物理的性質に対して信頼のおける予言を与えることができると思われる。この結果を論文にまとめつつある。同じ理論モデルを用いて、z=7LAEの新しい観測データとの比較を行い、理化学研究所の太田一陽氏らと共にApJ誌に論文を投稿した。また、日本が中心となって構想が練られている次世代宇宙望遠鏡のWISHやSPICAで、z>7LAEやhigh-zバルマーアルファ輝線放射天体がどれだけ検出されうるかを見積もり、研究会などで結果を発表した。私の理論モデルは、階層的構造形成の枠組みで構築された、銀河形成の準解析的モデルがベースとなっている。そのため、比較的容易な拡張によって銀河に関連する様々な観測量との比較や予言が可能である。その利点を生かし、ガンマ線バースト(GRB)母銀河の性質から探るGRB先駆天体の性質、ガンマ線背景放射に対する星形成銀河からの寄与の評価、WMAP衛星の観測結果から探る種族III星の星形成効率評価、などといった研究も、私の理論モデルを用いて共同研究者らとともに進めてきた。これらの結果はApJ誌に論文を投稿する予定である。私がこれまでに開発してきた「銀河形成の準解析的理論モデル」を用いて、主体的に以下の研究を行ってきた:(1)宇宙の星形成史における、ダスト減光補正および光度と星形成率間の変換定数の不定性評価、(2)Ia型超新星の遅延時間の観測的導出法の不定性評価、(3)ライマンアルファ輝線放射天体(LAE)の物理的性質への予言。(1)・(2)では共に、これまで観測的に取られてきた伝統的手法の妥当性を吟味した。(1)に関しては、伝統的手法を用いることで星形成史を最大で3倍程度過大評価するという結果を得ており、現在共同研究者らと議論を重ね、論文を執筆中である。(3)は、観測的に求めるのが困難な物理的性質に制限を加えることで、LAEが銀河の形成・進化史においてどのような段階にある銀河なのかを明らかにし、また観測への指針を与えるものである。こちらも現在共同研究者らと議論を深め、論文を執筆中である。また、同じ銀河形成の理論モデルを用いた共同研究として、以下のような研究も行ってきた:(4)LAEの新しい観測データを用いた当時の宇宙の銀河間物質の中性度に対する制限、(5)星形成銀河からのγ線背景放射への寄与評価、(6)フェルミ宇宙望遠鏡による遠方ブレーザー探査における赤外線背景放射による光学的厚み評価。私の理論モデルでは、任意の時代における個々の銀河の星形成史が評価できるため、こうした種々の理論的研究を行うことが可能である。これらの共同研究に関しては全て査読付論文誌に結果を出版済みである。私がこれまでに開発してきた銀河形成の準解析的理論モデルである「小林モデル」を用いて、主体的に以下の研究を行ってきた:(1)ライマンアルファ輝線放射天体(LAE)の物理的性質への予言、

(2)宇宙の星形成史における、ダスト減光補正および紫外線連続光光度と星形成率間の変換定数の不定性評価、(3)Ia型超新星の遅延時間を求める観測的導出法の妥当性評価。(1)は、LAEは銀河形成および宇宙の再電離を探るうえで重要なターゲットであるにも関わらず、観測的にはその物理的性質を求めるのが困難であるため、理論的に制限を加えることで観測への指針を与えるものである。研究結果は既に学会で発表し、現在論文を執筆中である。(2)・(3)は共に、これまで観測的に用いられてきた伝統的手法の妥当性を評価するものであり、結果は既に得られており、現在論文を執筆中である。また、小林モデル自体の質的拡張作業も行い、様々な望遠鏡のフィルターに対応した銀河光度の計算や、銀河内ダストの減光曲線の選択なども可能にした。この拡張によって、これまで以上に汎用性の高い、様々な観測データとの比較や予言を可能にするユニークなモデルにすることが出来た。その他にも小林モデルを用いて、日本が打ち上げを計画している天文衛星「SPICA」および「WISH」、また、日本が参加する次世代超大型地上望遠鏡「TMT」などによる遠方銀河探査における銀河の検出期待数評価も、依頼を受けて行ってきた。これらの結果はこれら衛星・望遠鏡のワークショップなどで既に発表しており、SPICA・WISHにおいては搭載フィルターの選定において重要な役割を担っている。これらの結果は査読付き論文雑誌に論文を投稿する予定である。
農学・農業技術の比較社会史的研究―国家・テクノクラート・地域社会―

本研究は「農学・農業技術の比較社会史」という観点から、第二次大戦後の農業・農村開発の歴史的過程を実証的かつ比較史的に解明することを目的とした。2018年3月に研究成果報告書を作成、その内容の一部を2018年5月27日、北海道大学で開催された日本農業経済学会の特別セッションで報告した。(通常、当学会は毎年度末に行われるが、201年度は北海道開催となったために翌年度の5月に開催となった。このために本事業期間を延長し、延長分の補助金は主として報告者とコメンテータの往復旅費に充てた。)特別セッションの論題は「農業・農村開発政策の比較史的検討ー日本(北海道)と西ドイツの戦後経験を中心にー」である。西ドイツの経験を参照にしつつ、1950年代に実施された日本の農業・農村開発政策の歴史的評価について広く意見を交わし議論を深めることを目的とした。報告は3本で、第1報告は研究分担者の伊藤淳史(京都大学)による「PL480によるアメリカ農産物の日本市場開拓計画ー「アメリカ小麦戦略」論の再検討ー」と題する報告、第2報告は研究協力者の野間万里子(日本学術振興会特別研究員・広島修道大学)による「根釧パイロットファーム開発事業計画の再検討ー営農設計を中心にー」と題する報告、第3報告は研究代表者の足立芳宏(京都大学)による「戦後西ドイツにおける「辺境」農村開発政策(1950ー1962)ーエムスラント開発事業を中心にー」と題する報告である。これに対して北野学氏(北海商科大学)からは拓植政策史の観点から、名和洋人氏(研究分担者・名城大学)からは戦後アメリカの農政史・経済政策氏の観点からコメントをうけた。議論では、食生活との関連性、および、背景としての冷戦体制の意義の重要性が指摘された。なお、その他に本研究で課題として残された青森県上北パイロットファームに関する聞き取り調査を2018年6月に行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、本研究の初年度につき、既存研究のサーベイや刊行史料・文献の収集を重視した。特に戦後日本の農業開発プロジェクトに焦点をあてた。根釧PFについては共同研究者のうち、研究代表者の足立芳宏、分担者の伊藤淳史、および協力者の野間万里子(科研研究員)で共同研究会を何度か開催し、既存文献の検討を行った。また12月23日には、共同研究会を開催したが、その場に建築史分野で当該テーマにつて先駆的に研究を進める北尾靖雅氏(京都女子大学准教授)を招き、おもに八郎潟干拓プロジェクトの計画立案過程について研究報告をしていただき、あわせて討論を行った。。これらの共同研究会とは別に、研究分担者、研究協力者が各自の課題について現地資料調査を行った。研究協力者の大瀧真俊は、2014年9月に北海道道立図書館にて釧路・根室地方の戦後開拓に関する資料収集を行ったほか、2015年2月に宮崎県高鍋町・川南町の戦後開拓に関する現地資料収集を行った。また研究代表者の足立芳宏は2015年3月にキール大学図書館ほかにおいて、戦後西ドイツの北部開発プログラム(Programm Nord)に関する文献調査を行った。同時期、研究分担者の菊池は、戦後東ドイツの集団農場での農学受容のあり方をテーマとして、ベルリンの連邦文書館において史料調査を行った。また戦後アメリカ合衆国の農業技術発展を担当する研究分担者の名和洋人が、同じく2015年3月にアメリカ国立公文書館メリーランド州カレッジパーク分館ほかで現地史料調査を行った。研究成果報告としては、研究分担者の伊藤淳史が、2014年10月12日の日本史研究会の近現代史部会にて、「戦時動員・占領改革と戦後日本農政ー人と物の移動に着目してー」と題する報告を行った。重点となる根釧パイロットファーム事業に関して、野間万里子を本科研の研究員として雇用し現地調査を行った。6月14日18日に、足立、野間を中心に別海町の豊原地区・美原地区で聞き取り調査と資料文献の調査を行った。また同時期に大瀧が北海道道立図書館にて釧路・根室地方の戦後開拓とパイロットファーム事業に関する資料収集を行った。さらに9月と翌年2月には野間が別海町および札幌市にて引き続き関係者の聞き取り調査を続行、また同年3月中旬には、足立と野間が市立釧路図書館にて当時の現地新聞である北海タイムズと北海道新聞(釧路版)を閲覧し関連記事の採取を行った。同月末には、足立、野間、伊藤の3名で大潟村干拓博物館を訪れ、現地視察と関連資料の収集を行った。これとは別に研究協力者の大瀧真俊が軍馬補充部跡地の戦後開拓事業に関わって、宮崎県高鍋町・川南町に関する現地資料収集を行った。また研究分担者の伊藤淳史が世銀借款に関する外交文書の分析を、愛知用水事業や余剰農産物見返り資金をめぐる交渉などの関わりに着目しつつ行った。ドイツに関しては足立が、戦後期の西ドイツの農村開発事業について、昨年度に引き続き「北部事業」に関する資料文献の収集と解読を継続したほか、新たにもう一つの戦後の代表的な辺境地農村開発事業である「エムス河流域開発事業」に関する資料・文献の収集を行った。東ドイツについては、研究分担者の菊池が、エアフルト市公文書館にて、1950年代の農学と集団農場に関する資料調査を行った。アメリカについては研究分担者の名和が、カリフォルニア大学デービス校および同バークレー校にて主として水資源問題に関する資料・文献調査を行った。

研究発表に関しては、第13回日中韓農業史学会国際大会(南京大学)などで関連する内容の研究発表を行った。共同研究会を予定通り8月4日と1月30日に開催した。中軸となる根釧パイロットファーム事業に関しては、当時の入植者に関する聞き取り調査と地元新聞を対象とした新聞記事調査を行い、これをデータベース化することを本科研の課題の一つとしているが、これを精力的に進めることができた。聞き取りについては第一次入植者のほか、酪農家の婦人たち、営農指導員、当時の青年たち(後の後継者)などにも話を聞くことができた。新聞記事の調査については、北海タイムズは目標の8割程度、北海道新聞は1割程度が閲覧済である。これらの新たな資料に基づく本格的分析は今後に待たねばならないが、とくに本科研のテーマである農業技術に関しては、1機械開墾事業が当時の世界的な先端技術を導入してなされたのに対して(ランドスケープの改造という点では顕著な変化を引き起こしたと評価できる)、入植後の農業経営や農村社会の構築については、世界水準の酪農の「移植」は遙かに難しいこと、2戦後酪農は、多頭飼養による乳牛の管理能力と、近代的農業機械や大規模酪農施設を使いこなす能力の双方が求められるが、聞き取りから、前者に関しては「妻」の能力が、後者は「夫」の能力と大きく関わっていると推測されること、3八郎潟干拓事業・大潟村建設との比較では、巨大農業技術を導入ひた国策としての農業開発事業という点では同じだが、稲作技術の延長に営農できた八郎潟と、従来の日本の農業との落差が大きい酪農という点で、両者のあいだに顕著な対照性が存在すること、これらの点が注目すべき観点として浮かび上がってきた。内地の戦後開拓と酪農業との関わりでは、旧軍馬補充部跡地では、他の一般の戦後開拓地に比べ、その条件を生かし良好発展の可能性があるのではないかという論点、および開発資金調達に関して、いわゆる余剰農産物輸入の見返り資金も、アメリカ側の食料戦略によるよりも日本側の強い要請によって実現していく側面が大きいことが判明した。(1)重点となる戦後日本の農業開発事業に関しては、第1に、昨年度より新たに青森県上北パイロットファーム事業の調査に着手した。2016年11月下旬と2017年3月上旬に足立芳宏他が、現地視察のほか、青森県史編纂室、青森県立図書館、弘前大学において資料・文献調査を行った。第2に根釧パイロットファームについては研究協力者の野間万里子が、A農家所蔵の経営関係資料などを入手し入植初期の営農実態の分析に取り組んだ。第3に、アメリカ余剰穀物の受け入れをめぐる日米交渉に関して伊藤淳史が2017年3月にアメリカ国立公文書館新館で史料調査を行った。(2)日本の内地に関しては、第1に安岡健一が長野県のリンゴ農家を農薬防除技術の受容に関して、2017年3月に同地域で関連史料の調査を行った。第2に、大瀧真俊が、2016年8月に青森県立図書館において三本木地方の戦後開拓事業に関する史料調査を、2017年2月には宮崎県文書センター他において川南地方の戦後開拓事業に関する史料調査を行った。(3)海外に関しては、西ドイツのエムスラント泥炭地開発入植事業に関して足立が2017年2月下旬にコブレンツ連邦文書館において、また東ドイツの時代のエアフルト園芸に関しては菊池智裕が2016年9月にエアフルト市公文書館において史料調査を行った。
ロコモとメタボと認知症の相互作用の解明：住民コホート10年間の追跡

運動器障害による要介護予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において3ヶ所の地域コホート(都市部、山村部、漁村部コホート)では、ベースライン調査参加の住民3,040人に3,7,10年目の追跡調査として、問診票調査、栄養調査、整形外科専門医の診察、身体測定、握力測定、開眼片足立ち検査、いす立ち上がり検査、普通歩行時間測定、膝立位前後像、脊椎前後像、骨盤正面像のX線撮影、骨密度測定、認知機能検査を実施している。本年度は、ロコモの重要な原因疾患であるサルコペニア(SP)および、SPが主たる病院となりロコモ同様要介護原因疾患として重要なフレイルとの関連をみるために、ロコモ、SP、フレイルいずれもの調査を実施している第3回調査結果のデータセットを作成した。本研究の対象者は、ロコモ度テスト及び歩行速度、握力を含めたフレイル診断のための検査を完了した60歳以上の地域住民963人(男性321人、女性642人)である。ロコモの有無はロコモ度テスト(いす立ち上がりテスト、2ステップテスト、ロコモ25問診票)を用いて、ロコモ度1、2を診断した。SPはAsian Working Groupの基準に従い、フレイルの評価はFriedらの5項目(体重減少、主観的疲労感、活動量の減少、歩行速度の低下、握力の低下)のうち3項目を満たす場合とした。ロコモ度1対象者は81.0%、ロコモ度2対象者は34.1%であり、SPの有病率は8.7%、フレイルの有病率は4.5%であった。ロコモ度1とSP、フレイルのオーバーラップをみてみると、SPは99%、フレイルは100%、ロコモ度1に含まれ、SPの80%、フレイルの93%がロコモ度2に含まれていた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。運動器障害による要介護予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において3ヶ所の地域コホート(都市部、山村部、漁村部コホート)の第3回調査(2回目の追跡調査)を終了した。総数で2566人(男性837人、女性1729人)の参加を得た。本調査では、住民3,040人に第3回調査の内容を通知し、文書によるinformed consentを得られた検診参加希望者に問診票調査、栄養調査、整形外科専門医の診察、身体測定、握力測定、開眼片足立ち検査、いす立ち上がり検査、普通歩行時間測定、膝立位前後像、脊椎前後像、骨盤正面像のX線撮影、認知機能検査を行った。加えて、初回調査、第2回調査に参加していなかった住民でも、希望者には談3回からの検診を実施した。本年度は、第3回調査のデータ確認を行い、入力作業、X線読影を実施した。X線読影には、膝ではX線自動読影プログラムを使用し、股関節、脊椎においては、膝X線自動読影プログラムから発展的に開発した股関節、腰椎の読影プログラムを用いて、読影をすすめた。これによりX線フィルムから変形性膝関節症や変形性腰椎症、股関節症の観的指標を迅速に得るとともに、測定者間誤差を考慮に入れることなく診断結果の直接比較が可能となった。本年度は変形性股関節症の有無についてX線読影が終了し、一般住民における変形性股関節症(Kellgren-Lawrence>=2)の有病率を男性18.3%、女性14.4%であると推定した。これにより変形性股関節症の予防活動に貢献し得た。第3回調査からは、新たに手変形性関節症の検診も実施し、読影を行っている。今後リウマチとの関連についても検討を行う予定である。運動器障害による要介護予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において3ヶ所の地域コホート(都市部、山村部、漁村部コホート)では、ベースライン調査参加の住民3,040人に10年目の追跡調査となる第4回調査の内容を通知し、文書によるinformed consentを得られた検診参加希望者に問診票調査、栄養調査、整形外科専門医の診察、身体測定、握力測定、開眼片足立ち検査、いす立ち上がり検査、普通歩行時間測定、膝立位前後像、脊椎前後像、骨盤正面像のX線撮影、認知機能検査を実施している。本年度は、和歌山県山村コホートの10年目の調査を完了した。加えて、過去3回の調査のデータリンケージを実施し、筋量減少症(サルコペニア、SP)の有病率を推定した。SPの有病率を60歳以上でみると8.2%(男性8.5%、女性8.0%)であり男女差はなかった。ここからSPの有病者数は370万人(男性120万人、女性250万人)と推定された。同集団におけるOPの有病率は24.9%(男性6.9%、女性34.3%)であり、女性に有意に高かった(p<0.001)。SPとOPいずれも有りと診断されたのは全体の4.7%(男性1.9%、女性6.2%)であった。

SPの有病者でみると約6割がOPを合併おり、OPの存在はSPの存在リスクを2.9倍あげることがわかった。本年度からROADスタディの10年目の第4回調査を開始し、予定通り山村での調査を終了した。都市部と漁村部の10年目の調査は平成28年度に終了予定であり、本研究は予定通りに進捗している。さらに、過去3回にわたって実施したコホート調査のデータ確認を行い、データリンケージを実施した。本研究からすでにロコモの構成疾患の1つであるSPの有病率とOPとの関連を推定し得た。運動器障害による要介護予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において3ヶ所の地域コホート(都市部、山村部、漁村部コホート)では、ベースライン調査参加の住民3,040人に10年目の追跡調査となる第4回調査の内容を通知し、文書によるinformed consentを得られた検診参加希望者に問診票調査、栄養調査、整形外科専門医の診察、身体測定、握力測定、開眼片足立ち検査、いす立ち上がり検査、普通歩行時間測定、膝立位前後像、脊椎前後像、骨盤正面像のX線撮影、認知機能検査を実施している。本年度は、東京都板橋区および和歌山県漁村コホートの10年目の調査を実施し、調査時に同意の得られた参加者から、骨粗鬆症(OP)、変形性関節症(OA)、筋肉減少症(サルコペニア、SP)、骨折などロコモティブシンドロームの原因疾患の判定に必要な骨密度検査、X線検査、筋量検査、握力測定、歩行速度測定を行った。過去3回の調査のデータリンケージを実施し、SPの累積発生率を推定した。SPの累積発生率を60歳以上でみると2.0%/年(男性2.2%/年、女性1.9%/年)であり男女差はなかった。次にSPの発生と他の骨関節疾患との相互作用について検討した。OAの存在は将来のSPの発生に有意な影響を及ぼさなかったが、OPの存在はSPの発生のリスクを約3倍上昇させることがわかった(オッズ比2.99,95%信頼区間1.46-6.12, p=0.003)。本年は予定通り都市部および漁村での調査を終了し、これにより、住民コホートROADの10年目の調査が完了した。さらに、過去3回にわたって実施したコホート調査のデータ確認を行い、7年目の調査までのデータリンケージを実施した。ロコモの構成疾患の1つであるSPとOPとの関連が明らかになった。運動器障害による要介護予防のために設立された大規模住民コホート研究Research on Osteoarthritis/osteoporosis Against Disability(ROAD)において3ヶ所の地域コホート(都市部、山村部、漁村部コホート)では、ベースライン調査参加の住民3,040人に10年目の追跡調査となる第4回調査の内容を通知し、文書によるinformed consentを得られた検診参加希望者に検診を実施した。調査項目は、問診票調査、栄養調査、整形外科専門医の診察、身体測定、握力測定、開眼片足立ち検査、いす立ち上がり検査、普通歩行時間測定、膝立位前後像、脊椎前後像、骨盤正面像のX線撮影、認知機能検査、ロコモ度テスト、血圧測定、血液尿検査などである。本年度は、平成2728年度に終了した東京都板橋区における都市部コホート、和歌山県日高川町山村コホート、和歌山県太地町漁村コホートにおけるそれぞれ10年目の調査結果のデータクリーニングを行い、10年間の追跡調査のデータリンケージを行った。
Bedrock incision and bed configuration in curved channels

本研究は、湾曲部における部分的に砂礫被覆した岩盤河床の浸食について理解するための初期階段の基礎研究として実施された。一様湾曲水路を用いた室内実験により岩盤河床が完全に被覆された箇所と完全に露出した箇所を同時に有する場合における、岩盤河床の浸食発生箇所及び地形形状の変化を再現した。実験により岩盤河床についていくつか特徴を捉えることができた。本研究による主な結論は以下の通りである。1)本実験では、湾曲部内側で流砂の摩耗による浸食、湾曲部外側でプラキングによる浸食を再現できた。2)湾曲部では二次流により横断面内の砂礫の被覆状態が変化する。そして、砂が堆積している位置と岩盤が露出位置の境界付近で流砂の摩耗による浸食は局所的に大きく発生した。3)岩盤河床の浸食発生箇所は流砂の体積と基岩盤の露出を繰り返す位置で発生するため、湾曲部内側に運搬された砂の体積領域の変化に伴い横断方向に対する摩耗による浸食の発生位置が変化する。4)実験では、被覆率と浸食率のパラメータを定義されて、そのパラメータの関係について特徴をとらえた。5)砂の体積形状は、円形に近い形状と円周方向に蛇行するような形状の2種類が観測された。6)蛇行するような形状で観測された砂州は時間の経過と共に、数を変化させながら水の流れと同じ方向へ流砂として移動していた。近年、多くの河川において基盤岩の露出による岩盤河床の浸食が深刻な問題となっている。岩盤河床の浸食は流砂の摩耗現象のより引き起こされるため、河床上の砂礫堆積箇所と基盤岩の露出を知ることは岩盤河床の浸食を本研究のように考える際に重要となる。研究は予定通り進むことができた。実験により観測された岩盤河床の浸食発生個所及び地形形状の特徴について、査読付き学術論文集・国際と国内学会発表会の講演会・北大工学部雑誌で報告できた。2018年10月2019年10月ポルトガルへ長期海外渡航し、海洋環境技術について、共同研究及びイノベーションプロジェクト活動を行うため。
磁性体・超伝導体等の高エネルギースピン励起とその局所構造の研究

本研究は、我が国の文科省高エネルギー加速器研究機構、(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。同事業は、日本と英国が協力してCCLRC所属のラザフォードアップルトン研究所にある大強度パルス中性子源ISIS施設に単結晶試料専用高性能チョッパー型中性子分光器MAPSを建設し、中性子散乱による先端的物質科学研究を行うものである。日本側は主として、中性子検出器の開発及び設置を分担した。MAPS分光器は平成9年に着工、平成12年度に建設を完了し、平成13年6月より本格実験に入った。本研究本年度で特に進めた研究は、酸化物高温超伝導体(HTCSC)のフォノンについての研究とスピン励起の研究である。HTCSCの超伝導機構についてはスピンを媒介としたものと、従来のBCS理論による考え方がある。BCS理論立場からは銅酸素2次元超伝導面でのハーフ・ブリージングモードの挙動を研究することがもっとも重要とされてきた。特に電子-格子相互作用が直接観測できるフォノンのエネルギー幅の研究が重要である。研究の結果、電荷濃度を変化させ、超伝導温度を変えたいくつかの試料において、系統的な観測が世界で初めてなされた。非常に重要な知見が得られたといってよい。一方、スピン励起の詳細な研究により、波数-エネルギー空間に広がる特徴的な構造が明らかとなった。この特徴は、フェルミ面の形状を表していることが理論的にも予想されており、実験と理論が非常に整合性よく理解できることとなった。これらの研究により、同物質の超伝導機構の理解が非常に進んだといってよい。過去10年以上続いて来た日英中性子散乱研究は本年から色々の意味で新しいフェイズに入って来た。この間共同研究では「MARI」と名付けられた非弾性中性子散乱を目的とする新しい分光装置の建設とそれに依る研究が主たる目標であったが、特に磁性体研究の分野で待望された高エネルギー中性子散乱の重要なデータを世界に初めて出す事が出来、大きな反響を得た。この研究の成果は単に新しい装置の完成に止まらず、単結晶を用いて、しかも低次元磁性体では最も効率良く実験できる事を世間に示す事が出来たことである。この研究成果に刺激されて、日英を中心に新しく磁性研究をターゲットに置いて、依り先端的な研究が可能と成る2次元検出器を隙間なく小角の散乱面に隙間なく並べ、かつ単結晶からの散乱を効率良く測る「MAPS」分光器を製作する事になり、予定では本年度に完成し引き続き装置の調整に入る事に成っていた。装置の特性を知る為の予備的な実験が始る予定であったが、予定外の中性子検出器の性能不良の為に調整に多くの時間を取られて未だに装置全体の性能を知るデータ採取迄には至っていない。一方、「MAPS」以外の分光装置を使用する研究は例年通りの成果が出た。この研究の多くは日英中性子散乱研究として研究班を初めとして、国内の物性研究者に実験課題申請公募をしこれらの研究提案を装置利用を進めるイギリス側のプログラム委員会を通す過程を経て、採用された実験課題のみが実施されることに成っている。本年度に採用されて、成果の出た研究は1次元梯子物質や2次元量子磁性体で代表される低次元反強磁性体のスピン励起や磁気多層膜の磁気構造研究、さらに銅酸化物の高温超伝導体のスピン揺動などの研究成果が出されて世界のトップの水準を維持する新しい結果が産まれている。本研究は、我が国の文部省高エネルギー加速器研究機構(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。同事業は、日本と英国が協力して、CCLRC所属のラザフォードアップルトン研究所の大強度スポレーションパルス中性子源ISIS施設に単結晶専用高性能チョッパー型中性子分光器MAPSを建設し、中性子散乱による先端的物質科学研究を行うものである。MAPS分光器は1997年より建設に入り、予定通り本年度(平成12年度)に建設を完了した。平成12年度11月より試験運転に入り、設計性能が達成されていること、データー解析のチェックがなされつつある。本研究班は「磁性体・超伝導体等の高エネルギー・スピン励起とその局所構造の研究」を受け持っている。試験運転では、一次元反強磁性体であり、スピン・パイエルス転移を有するCuGeO3の実験を行い、MAPSが有する二次元一便感検出器の性能が予想以上であることを確認した。また、本研究班の中心的課題であると位置づけられる酸化物高温超伝導体の磁気励起、フォノン・ダイナミックスの観測がなされ、これまでの研究と比べいかに精度良く観測しうるか試験研究を行った。その結果、観測結果は、これまで、いかなる研究施設でもなしえなかった、観測が可能であることを証明しつつある。平成13年度以降の本実験により、本研究が最も力を入れている同超伝導の機構の解明に大きな貢献ができることが非常に期待できる。本研究は、我が国の文科省高エネルギー加速器研究機構(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。

日本側は主として、中性子検出器の開発及び設置を分担した。MAPS分光器は1997年より建設に入り、平成12年度に建設を完了し、平成13年度6月より本格的実験研究に入った。本研究で特に進めた研究は酸化物高温超伝導体のスピン励起の研究である。酸化物高温超伝導体で最も重要とされている点は、電子とスピンとの相互作用であるといわれている。また、電荷とスピンが縞状(ストライプ構造)に分離することが特徴とされ、このような不均一な状態に於けるダイナミックスがいかなるものか研究することが焦点となっている。本研究では、そのために、ストライプ構造が与えるあろう磁気励起(非整合磁気励起)についての研究をすすめ、その詳細をこれまでの研究に比べ飛躍的にクローズアップすることが出来た。一方、本研究の予算は、MAPS分光器の実験に必要な経費として主に使用されており、研究者の渡英旅費に関しては、基盤研究(A)「日英科学技術協力による大強度パルス中性子実験研究」(代表:新井正敏)により執行した。本研究は、我が国の文科省高エネルギー加速器研究機構(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。同事業は、日本と英国が協力してCCLRC所属のラザフォードアップルトン研究所にある大強度パルス中性子源ISIS施設に単結晶試料専用高性能チョッパー型中性子分光器MAPSを建設し、中性子散乱による先端的物質科学研究を行うものである。MAPS分光器は平成9年に着工、平成12年度に建設を完了し、平成13年6月より本格実験に入った。本研究で特に進めた研究は、酸化物高温超伝導体のスピン励起の研究である。我々は電子固有のスピンが高温超伝導に重要な役割を担っていると考え、ミクロかつダイナミカルな磁性研究に最強のプローブである中性子散乱を駆使し、高温超伝導発現の機構解明を目指している。具体的には、超伝導の性質を左右する電荷(ホール)量が異なる試料を順次作成し、その磁気スペクトルを系統的に調査している。最近の我々の研究では、超伝導が実現する寸前のホールを少量だけ含むLa2-xSrxCuO4単結晶を大量に育成し、MAPSにて実験を行った。低エネルギー領域では、ホールの周期的な配列を受けてスピンの運動も長周期構造を成しているが、高エネルギー側では恰も2次元反強磁性的な運動へと移り変わる様相を捉えた。これまでのパルス中性子実験の懸案であったバックグランド散乱の補正無しに、一挙にそして明確に高エネルギー磁気信号を観測した。これは、MAPS分光器の高性能に大きく起因している。現在、La2-xSrxCuO4超伝導試料を用いたMAPSでの新しい実験を計画しており、更なる理解が得られるものと期待している。本研究は、我が国の文科省高エネルギー加速器研究機構、(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。
人には存在しない下肢の筋肉部位への人工筋装着による足先出力特性への影響

高負荷作業を支援する身体装着型ロボットの多くは,一関節筋の配置に基づいた,力の増強を主たる目的としている.本研究では一関節筋と二関節筋との協調制御により力の伝達方向調整や姿勢維持などの機能が実現することに着目し,二関節筋が存在しない脛前面部への人工筋の装着による足先出力への影響を調査し,動作支援の新たな方法を検討した.人工筋として膝・足関節を跨ぎワイヤにより力を伝達する牽引機構を構築し,足先の力や変位を計測する実験装置を開発した.人工筋の付与張力や膝・足関節角度を複数組み合わせて行った調査結果を踏まえ,装着者が関節角度を変化させることで足先出力や姿勢維持を調節する操作方法を見出した.高負荷作業を支援する身体装着型ロボットの多くは,大きな力を発揮する一関節筋の機能に基づいて設計されている.一方本研究では,拮抗する複数の筋肉の協調により,力の伝達方向調整や外力に対する姿勢維持などの機能を実現する,2つの関節に跨って位置している二関節筋に着目する.そこで,有蹄類には存在するが人には存在していない,腓腹筋と拮抗関係にある脛前面の部位に人工筋を装着し,それによる足先出力への影響を調査する.平成28年度においては,足関節と膝関節を跨ぐように装着する人工筋により力を付与した際の,足先で発揮する力,ならびに外部から力を加えた際の足先位置の変化のしにくさを調査する実験システムの開発に取り組んだ.主に,制御可能な牽引力を付与する人工筋アクチュエータ,所定の位置に各関節を固定するための足・膝関節角度調節機構,そして足先に外部から力を与える機構を開発した.人工筋アクチュエータにおいては,静的状態における実験を想定していることから,ギヤドモータの軸に取り付けたボールねじにより回転運動を直線運動に変換し,ワイヤを介して張力を下肢に伝達する機構を構築した.なおワイヤと身体への締結ユニットとの間には張力制御用のロードセルを組み込んだ.そして足・膝関節角度調節機構においては,各回転軸周辺の構造材に一定間隔で穴を開け,そこにピンを差し込むことで容易な関節角度の調節を可能とした.足先位置には,足先の力の大きさと方向を計測する6軸力センサを組み込めるようにした.また,外力付与機構は,ギヤドモータの回転軸に取り付けたドラムにワイヤを巻きつけることで,ワイヤを牽引して足先に外力を付与する仕組みとし,プーリ位置を変更することで牽引角度を調節可能とした.以上により,人工筋装着による足先出力特性への影響を調査するための,実験システムの基本構造を構築した.有蹄類には存在するが人には存在していない下肢部位に人工筋を装着することで,A.足先で発揮する力の大きさと方向への影響と,B.足先への外力付与による足先位置の変位のしにくさ(剛性)への影響を明らかにし,C.アクチュエータ出力,足・膝関節角度,足先出力の関係モデルを構築して,新たな動作支援の方法を示すことが本研究のねらいである.当初の計画では,平成28年度は上述したAの課題,平成29年度はB,Cの課題と分けて進める基本方針であったが,A,Bの課題で共通する実験システムの開発が順調に進んだことから,Bの課題で使用する実験システムも平成28年度において先んじて開発することにした.Aの課題における人を対象とした主たる実験は平成29年度に実施するものの,実験デザインの検討は進んでおり,また平成29年度に開発予定であった実験システムも概ね構築できていることから,順調に進んでいるといえる.高負荷作業を支援する身体装着型ロボットの多くは,各関節それぞれにアクチュエータを配置してトルクを付与するという,一関節を跨ぐ筋の機能に基づいた設計となっている.一方で実際の身体動作は,こうした一関節筋と2つの関節を跨って作用する二関節筋との協調制御により実行されており,特に二関節筋の配置構造により力の伝達方向調整や外力に対する姿勢維持などの機能が実現する.本研究ではこの二関節筋の機能に着目し,有蹄類には存在するが人には存在していない,腓腹筋と拮抗関係にある脛前面の部位への人工筋の装着による足先出力への影響を調査し,動作支援の新たな方法を検討した.平成29年度においては,膝・足関節を跨ぐように装着する人工筋により力を付与した際の,足先で発揮する力,ならびに外部から力を加えた際の足先位置の変化のしにくさを調べる実験システムの構築と,それらの調査に取り組んだ.実験システムは平成28年度に開発した構造を基に,実験を実施する際のユーザビリティを考慮して構築した.人工筋アクチュエータは新たな機構として,ギヤドモータの動力を直線運動に変換するボールねじを2本平行に配置して連動させることで小型化し,実験中の関節角度の変更に伴う人工筋の位置調整の労力を軽減した.また,足先の力の大きさと方向の計測には6軸力覚センサ,足先位置の変位の計測にはモーションキャプチャ,周辺部位の筋活動の計測には筋電センサを用いた.各計測・制御の信号はアナログ入出力ボード介して同期させ,PCを介して人工筋の張力制御を行った.人工筋の付与張力と膝・足関節角度を段階的に変更した条件で体験し,それぞれの足先発揮力と足先位置の変位を計測した.

その結果,関節角度のセンサや足先への力センサを利用することなく,人工筋の装着者が自身の関節角度を変化させるだけで,発揮したい足先の力や姿勢維持の剛性を調節できるような操作方法を見出した.高負荷作業を支援する身体装着型ロボットの多くは,一関節筋の配置に基づいた,力の増強を主たる目的としている.本研究では一関節筋と二関節筋との協調制御により力の伝達方向調整や姿勢維持などの機能が実現することに着目し,二関節筋が存在しない脛前面部への人工筋の装着による足先出力への影響を調査し,動作支援の新たな方法を検討した.人工筋として膝・足関節を跨ぎワイヤにより力を伝達する牽引機構を構築し,足先の力や変位を計測する実験装置を開発した.人工筋の付与張力や膝・足関節角度を複数組み合わせて行った調査結果を踏まえ,装着者が関節角度を変化させることで足先出力や姿勢維持を調節する操作方法を見出した.平成28年度に構築した実験システムを利用して,人工筋アクチュエータの張力付与により,1足先で発揮する力の大きさと方向への影響を調査する実験,また,2足先への外力付与による足先位置の変位のしにくさへの影響を調査する実験を実施する.人を対象とした実験をより円滑に進めるため,ユーザビリティを考慮した実験システムへの改善をはじめに行い,予備実験により各種条件を明らかにした上で実施する予定である.そして,これらの実験によって得られる,人工筋アクチュエータの張力,付与する外力,足・膝関節角度,筋活動量,足先の力,足先の変位量の関係を,一関節筋・二関節筋それぞれの拮抗関係を考慮した筋構造配列モデルを参照して整理し,足先出力特性モデルの構築に取り組む.また,本研究に関する成果に関し学会発表を行う予定である.人間デザイン工学当初の年度交付額では,使用予定のセンサシステムの購入が困難であったため前倒し支払いの手続きを行った.一方で,実験システムの開発に関し,外注を予定していたいくつかの部品加工が自らできたため発注せずに済み,残額が発生した.人を対象とした実験をより円滑に進めるため,ユーザビリティを考慮した実験システムへの改善に使用する.
接触燃焼式ディーゼルパティキュレートセンサに関する研究

本研究では、ディーゼル排ガス中に存在する有害なパティキュレート(PM)量を直接的に測定できる新規のPMセンサとして、排ガス中でセンサ素子にPMを捕集し、その燃焼熱によるセンサ素子の温度上昇からPM濃度を測定する『接触燃焼式PMセンサ』の開発を目的とした。そのための基礎的検討として、PM捕集能とPM燃焼性能を併せ持つセンサ素子の作製と熱起電力測定によるセンサ素子の温度上昇の直接測定について検討した。センサ素子はPMをトラップするための多孔体と燃焼を促進する触媒の組み合わせが不可欠であり、成形性と機械的強度等の観点から、天草陶土を基材としたセラミックス多孔質体にディップコート法によりAg触媒を担持したものが適していた。Ag担持セラミックス多孔質体素子(センサ素子、S)、およびセラミックス多孔質体素子(参照素子、R)を熱電対とともに反応管に設置し、500°Cに加熱しながらディーゼルエンジン排ガスを流通させた。ディーゼルエンジンの負荷を変化させ、エンジンのON、OFFに伴うS、R素子の熱起電力を熱電対により測定し、その差(S-R)をPM燃焼に由来するセンサ信号とした。センサ素子がPMを酸化できる温度(TPM)に保持する定温作動型PMセンサ、PM中のススは酸化できないが可溶性有機成分(SOF)は酸化できる温度に保持し、一定時間毎にTPMに加熱する温度パルス駆動型センサによるススとSOFの分離センシングの可能性を示すことに成功した。独自の発想に基づくPMセンサを提案し、2つのモードの新しいセンサの可能性を提示でき、萌芽研究の主旨に合致した成果が得られた。ディーゼル車から排出されるパティキュレート(PM)による環境汚染を抑制するため、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)が実用化されている。また、触媒を用いた除去も検討されているが、それらPM除去装置の効率的な作動の保証や排出PMの監視のためには、PM量を簡便に測定できるセンサが不可欠と考えられるが、現在小型かつ簡便に使用できるPMセンサは存在しない。本研究では、排ガス中でセンサ素子にPMを捕集し、その燃焼熱によるセンサ素子の温度上昇から排ガス中のPM濃度を測定する『接触燃焼式PMセンサ』の開発を目的としている。本年度はそのための基礎的検討として、PM捕集能とPM燃焼性能を併せ持つセンサ素子の作製と燃焼熱によるPM検出の可能性について検討した。センサ素子材料として、PM燃焼活性を有するLa_<0.9>K_<0.1>CoO_3(LKC)を取り上げ、PM捕集能をもつ多孔体を作製した。孔形成剤としてのポリビニルアルコール(PVA)とLKC触媒前駆体を混合、成型後に1000°C以上で5時間焼成することにより、センサ素子として使用可能な機械的強度を有する多孔質体が得られた。また、PVAとLKC前駆体の混合比により多孔性、孔径の制御も可能であった。LKC多孔質体(1100°C、5h時間焼成)に、PM代替品のカーボンブラック(CB)を担持させて、空気中で加熱したところ、500°C700°Cの範囲でPMが燃焼し、その燃焼熱による素子の温度変化を熱電対の電圧変化として検知でき、センサ信号はCB量に比例することから、原理的に接触燃焼式PMセンサの構築が可能であることを確認した。素子の多孔性はPM捕集に必須であるが、多孔度とともにセンサ信号が減少することから、PM捕集能とセンサ感度が両立する多孔度の最適化が課題である。また、PM燃焼を制御する触媒成分の検討も必要である。
TLR7制御によるSLEの病態解明と新規抗体治療薬の開発

全身性エリテマトーデス(Systemic lupus erythematosus,SLE)は、何らかの免疫異常によって皮膚、関節、腎臓などに全身の臓器障害が生じ、ステロイドを中心とした種々の免疫抑制剤の併用が治療に使用されているが、それらの副作用による障害や治療抵抗例が大きな課題である。これまでの研究結果から、SLEの病態形成にToll-like receptor7 (TLR7)とその下流シグナルが重要であることが判明している、本研究では、SLE患者におけるTLR7の発現とその制御効果の解析を行い、より効果的なSLE集団を見極め、副作用を最小限に、効果を最大にする抗TLR7抗体の開発を行う。
非古典的光学活性有機発光体の創製と発光特性制御

一般的に、光学活性材料のキラリティーに基づく光学特性を反転させるには、逆のキラリティーを有する光学活性分子を用いる。本研究では、同じ絶対配置を有する軸不斉ビナフチル化合物の非古典的CPL特性制御について検討を行った。軸不斉ビナフチル化合物として、光学活性な(S)-2,2'-Diethoxy-1,1'-binaphthyl [(S)-1]および(S)-2,2'-(1,4-Butylenedioxy)-1,1'-binaphthyl [(S)-2]を用いた。はじめに、(S)-1, 2のchloroform溶液中の蛍光スペクトルの測定を行ったところ、極大蛍光波長= 365、368 nmでそれぞれ蛍光特性を示した。次に、(S)-1, 2のchloroform溶液中でのCPLスペクトルを測定した。興味深い事に、g-因子約+0.001, -0.0014と、同じ軸不斉を有しているにもかかわらず、(S)-1と(S)-2では、CPLスペクトルの符号が反転していた。これらCPLスペクトルの符号の反転について検討するため、円偏光二色性(CD)スペクトルを同様に、chloroform溶液中で測定した。その結果、g-因子約+0.0002, -0.00096と、CDスペクトルの最長波長の符号にも反転が観測された。これは、同じ絶対配置を有する軸不斉ビナフチル化合物の置換基の種類を変えることにより、ビナフチルの二面体角が変化し、CD及びCPLスペクトルの符号が反転したものだと考えられる。同様に、(S)-1, 2における固体film状態でのCD及びCPLスペクトルの符号の制御にも成功した。以上、軸不斉ビナフチル化合物において、軸斉キラリティーの違いではなく、ビナフチルユニットの二面体角の違いによる左右のCPLの作り分けに成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、1/(R)-2系超分子錯体(I)を、1と(R)-2のMeOH混合溶液を調整し、室温中、静置する事により得る事に成功した。X線結晶構造解析を行ったところ、構成分子1と(R)-2は、水素結合及びイオン結合による1次元カラム構造を構築していた。錯体は、この1次元カラム構造が、集合することにより形成していた。1/(R)-3系及び1/(R)-4系超分子錯体(II及びIII)についても同様に、MeOH混合溶液からの超分子・錯体化により得られた。X線結晶構造解析の結果、これら錯体II及びIIIも、2つの構成分子は、水素結合及びイオン結合による1次元カラム構造を構築していた。しかしながら、すべての錯体で、パッキング構造には違いが見られた。固体状態円偏光二色性(CD)・円偏光発光(CPL)スペクトルを測定したところ、IとIIでは符号が同じであったがIIIでは符号が逆転していた。これら符号の反転は、上記結晶構造の違いに起因すると考えられる。以上、本研究では、同じキラリティーを有する光学活性アミン分子を用いているにもかかわらず、置換基の種類を変えることにより、スペクトルの符号を制御することに成功した。当初の研究計画通り、同じキラリティーを有する光学活性分子を用いているにもかかわらず、置換基の種類を変えることにより、スペクトルの符号を制御するという、非古典的光学特性制御に成功したため。

今年度の研究では、同じキラリティーを有する光学活性分子を用いているにもかかわらず、置換基の種類を変えることにより、スペクトルの符号を制御ことに成功した。引き続き、研究計画に沿って、置換基の位置、あるいは、同じ構成分子で、分子配列様式を制御することにより、固体状態円偏光二色性(CD)・円偏光発光(CPL)の制御を試みる。
自律神経障害を介した自己免疫性消化管運動障害の病態解明

自己免疫性消化管運動障害は種々の自己抗体介在性の難治性消化管疾患で,胃不全麻痺や慢性偽性腸閉塞症などの一部がこれに含まれる.本症では自己免疫性自律神経障害の病原性自己抗体である抗自律神経節アセチルコリン受容体抗体など複数の自己抗体が検出される.今回の研究では本症の症状,検査所見(自律神経機能,消化管検査),自己抗体プロファイル,治療を解析し,その臨床的特徴を把握する.また抗自律神経節アセチルコリン受容体抗体陽性の本症症例血清IgG移送による動物モデルを作製し,抗自律神経節アセチルコリン受容体抗体の病原性検証に取り組む.自己免疫性消化管運動障害は種々の自己抗体介在性の難治性消化管疾患で,胃不全麻痺や慢性偽性腸閉塞症などの一部がこれに含まれる.本症では自己免疫性自律神経障害の病原性自己抗体である抗自律神経節アセチルコリン受容体抗体など複数の自己抗体が検出される.今回の研究では本症の症状,検査所見(自律神経機能,消化管検査),自己抗体プロファイル,治療を解析し,その臨床的特徴を把握する.また抗自律神経節アセチルコリン受容体抗体陽性の本症症例血清IgG移送による動物モデルを作製し,抗自律神経節アセチルコリン受容体抗体の病原性検証に取り組む.