hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ICT環境での説明技能を育成する方法に関する基礎研究

本研究の目的は,ICT環境において説明技能の指導法を実践するために必要な基礎知見を得ることである。3年間行った研究は,・説明技能の指導とその評価方法,・ICTで多用される非連続型テキストの理解,・プレゼンテーション技能の指導,の3つである。説明技能の指導とその評価方法では,説明文の作文練習を大学生に4ヶ月間実施した結果,特定の読み手を想定して説明文を書き直すrewrite練習が,最も効果があった。この結果に基づき,まず,児童向けに,説明文作文時に必要なメタ認知的知識の様相を測定する質問項目を作成し,その妥当性を確認した。そして,説明文の作文技能との関連をみた結果,説明のために「読み手を意識する」という重要な説明技能が,メタ認知的知識と強く関連していることが明らかになった。非連続型テキストの理解と説明技能では,未だ実態がよくわかっていない非連続型テキスト(図表を含む文書)の理解と産出の様相について,いろいろな教科,年齢,技能の側面から検討を重ねた。まず,児童を対象に非連続型テキストのわかりやすさ判断の影響要因を調べた結果,学習スタイルとの関連を見いだすことができた。また,眼球運動測定によって中学校社会科歴史教科書の読み取りのプロセスを詳細に分析した結果,文章と図表部分の見方のパターンには大きな個人差があり,それが非連続型テキスト全体の理解と関係していることが明らかになった。プレゼンテーション技能の指導では,児童と大学生を対象に,長期にわたるプレゼンテーション指導の前後で自己評価及び他者評価の重視点の変化を明らかにした。その結果,児童・大学生とも指導の重視点は大きく変容し,プレゼンテーションの「テーマ」「資料の厳選」「結論の明確さ」「リハーサル」が,指導のとともにその重要度の認識が高まった。本研究は,説明技能の育成・指導法を構築するための基礎知見を得ることを目的として実施している。平成18年度は,説明技能の指導に不可欠な評価方法を中心に検討した。(1)プレゼンテーション指導における評価項目の検討(日本教育工学会第21回大会p.839-840):児童及び大学生を対象に,長期にわたるプレゼンテーション指導の前後で自己評価及び他者評価の重視点の変化を明らかにした。その結果,指導の重視点は大きく変容し,プレゼンテーションの「テーマ」「資料の厳選」「結論の明確さ」「リハーサル」が,指導とともにその重要度の認識が高まった。同時に,この傾向は大学生でも同様であったが,大学生の場合,評価者間の分散の大きさが顕著であった(現在,学会誌に投稿準備中である)。(2)説明を目的とした文章の評価方法の検討(東京学芸大学紀要,57,93-102.):(1)でメディア使用による説明技能の評価を取り上げたのに対し,同時に文章表現の評価方法も検討した(この検討は前年度までの科研費研究を引き継いでいる)。研究では,説明文(意見文)について,文体・表現方法,テーマなどの違いによって評価がどのように変動するかを実験計画法に基づき検討した。その結果,学習指導要領に準拠した評価項目では,文末表現のあり方に大きく影響を受けることがわかり,説明に対する評価項目の設定をさらに検討する必要が生じた(成果は東京学芸大学紀要に報告)。(3)Web教材による説明のわかりやすさの評価(教育心理学会第47回総会,p.398.):Webでの教材提示に際して,提示のレイアウトによって読みのパターンが異なり,それがわかりやすさに影響することを示した(現在,学会誌に投稿中である)。平成18年度は,平成17年度に実施した研究知見を発展させ,児童を対象にした説明技能の様相を検討課題に加えて研究を進めた。

(1)児童がわかりやすい説明形態の解明(東京学芸大学紀要,58,91-100):昨年度は,大学生を対象に図による説明場面での図と文章との対応づけの影響を検討したが,引き続き小学5年生を対象に,教材用の図を使った説明で,わかりやすい説明形態を縦断的に検討した。その結果,文章と図との対応づけのべターンによって,わかりやすさを従属変数としたATIが検出され,適性要因として児童の学習スタイルの影響が大きいことが明らかになった。(2)Web画面上での説明図提示方法の違いによる読解パターンの特徴(日本教育心理学会第48回総会,p.525):(1)及び昨年度の研究との関連で,図と文章との対応づけ方により,Web画面上での読解しかたのパターンが,学習進行に伴ってどのような変化をみせるのかを検討した。対象は大学生である。その結果,学習進行とともに読解パターンが固定化すること(特定部分に注意が集中するこ、とのpositive-negativeの影響),図の情報量の判断がなされ,それによって参照情報を選択すること,が示された。(3)文章の評価におけるkey wordとkey sentenceの影響(日本教育心理学会第48回総会,p.349):昨年度に引き続き,説明技能指導の基礎をなす,文章のわかりやすさの評価方法についても検討した。結果は,key sentenceの長さと文体がわかりやすさ評価に影響することが示された。本研究は,ICT環境の下で,説明技能を育成するには何をどのように指導すべきか,また技能を構成する要素は何かなどについて基礎的な検討を重ねるのがねらいである。本年度は3年間の研究期間の最終年度にあたり,児童への説明技能の指導を実践する上で基礎となる知見の集積を意図した(なお,研究成果概略は報告書を参照願いたい)。(1)説明文の作成技能の指導方法について:実際に説明文作成指導を実施する上で,どのような練習課題が有効かを,大学生を対象に継続的な練習を通じて検討した。練習課題は,評価課題,添削課題,rewrite課題である。その結果,rewrite課題が,技能向上及び作文への動機づけの両面から有効であることが立証された。この方法は,読み手を詳細に想定した上である文章を書き換えるものであり,「読み手を意識する」「読み手に合わせる」という説明技能の基礎を習得するために有用であった。(2)児童を対象にした説明文作成指導方法とその評価について:(1)の成果を基に,児童を対象に,説明文を書く指導,特に「読み手を意識した」説明文を書くための指導には,児童にどのような発問や課題を実施すれば良いかを検討した。そこで,作文の様相をとらえるために「児童用説明文メタ認知質問紙」を作成し,妥当性を検討した。その結果,十分な妥当性が確認された。そこで,児童の作文とメタ認知を照合した結果,メタ認知の諸要素の中に,学年進行とともに変化する部分,作文の質と関連する部分などが見いだされた。この成果は,指導において,メタ認知のどの部分に働きかけるべきかを実証したものであり,極めて意義深いと判断する。(3)小学生向けのプレゼンテーション指導の評価項目の作成:ICT環境で説明技能がかなり要求されるのはプレゼンテーション場面であろう。
臓器移植に伴う拒絶反応の生体近赤外分光法による無侵襲計測

従来の生体近赤外分光法では血中オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンが主な測定対象とされ、光源強度の制約から複数個のレーザーを用いた3波長、4波長測定が行われていた。しかし、これでは得られる情報量は少なく精度も悪い。私達は連続スペクトルの持っている潜在的情報量の多さに着目して、生体の連続スペクトルを測定し、多成分解析により生体内物質を定量する測定系を開発した。これにより、生体内で産生された一酸化窒素と血中ヘモグロビンとが結合した一酸化窒素ヘモグロビンを定量し、臓器移植後の組織の機能障害の起こる前の段階で拒絶反応の程度を評価し得ることを示した。連続波長光源には強度を犠牲にしてハロゲンランプを用いたため、体外から測定するには光量が少なく、やむなく、開腹して測定していた。従って、無侵襲測定とはいえず、そのためには強力な連続光光源が必要であった。そこで、近時、発達の著しい波長可変レーザーの開発、導入を試みた。私達の装置は、Nd:YAGレーザーの第2高調波を励起光とするチタンサファイアレーザーで、その共振器内に非同軸型の音響光学素子(AOTF)を導入した。AOTFに印可する超音波の周波数を変化させて得られた波長可変域は12nmと狭かったが、その原因はAOTFによる回折角の波長依存生のずれによることが判明した。その波長依存性がプリズムの屈折角の波長依存性と類似していることに着目して、共振器中に適切な特性を持ったプリズムを挿入してずれ角の補正を行った。その結果、波長可変域は700nm960nmに広がった。これを動物実験に用い、開腹することなく、体外から腹部に近赤外光を照射し、深部臓器からのスペクトルを得ることに成功した。現在、ラット肝移植モデルを用いて拒絶反応の進行状況の体外モニターを行っているところである。私達は生体近赤外分光法により一酸化窒素ヘモグロビン(HbNO)を定量し、臓器移植後、34日目の拒絶反応早期にHbNOが急激に増加することを観察した。移植手術後、HbNOを連続的にモニターすることにより、組織機能障害の起こる前の段階で拒絶反応の程度を評価して免疫抑制剤の投与量や投与時期を決定し、その効果などを判定し、的確な治療に資することができることを示した。従来の連続光光源のハロゲンランプを波長可変レーザーに変えることを試みた。私達の用いたものは、Nd : YAGレーザーの第2高調波を励起光とするチタンサファイアレーザーの共振器内に非同軸型の音響光学素子を導入した全固体波長可変レーザーである。この素子は複屈折性結晶の両端に圧電変換素子と超音波吸収体とを接着したもので、圧電変換素子に電気信号を印加すると結晶内に超音波が発生し、その波長間隔に等しい屈折率の周期的変化を生じ、これが回折格子と同様の作用をして、特定波長の入射光を回折(反射)する。回折光の波長や強度は超音波の波長や強度によって変化する。長時間使用すると結晶の温度が上昇し、フォノンの励起状態が変化して回折条件がずれたり結晶が破壊されたりして動作が不安定になり、実用的な生体分光測定が行えなくなる。そのため、音響光学素子の温度制御が重要であることが判明し、高感度の温度センサーにより効率よくフィードバックをかけるシステムを開発し、その安定化に成功した。

また、チタンサファイア結晶の温度制御の高効率化も行い、これまで不安定で実用に供し得なかった波長領域でのレーザー発振の安定化を行い、波長可変領域を7001000nmに広げることができるようになった。これにより、生体内の臓器の近赤外スペクトルを体外から完全無侵襲計測することに大きく近づくことができた。従来の生体近赤外分光法では血中ヘモグロビンの大部分を占めるオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンがその測定対象であったが、我々は臓器移植に伴う拒絶反応時にそれだけでは解析しきれない成分が存在することに気付き、それが一酸化窒素ヘモグロビンであることを示し、その動態に関して興味ある結果を得た。但し、生体が光の強散乱体であるため、生体に入射した通常の光は表面から12mm以上深部には入り得ないことから、動物を開腹し、直接、臓器に光を照射して測定した。これを完全に無侵襲で行うためには強力な光源が必要である。そこで、本研究では波長可変固体レーザーを用いて体外から光を照射することを試みている。昨年、再現性のよいスペクトルを得るのに必要な光源レーザーの出力の安定化を行ったが、今年度も前半はさらなる安定化を図った。しかし、その後、生体からの散乱光の検出感度が徐々に低下し、以前の半分以下にまで低下した。その原因を調べた結果、半導体検出器の性能が、強力なレーザー光を測定している影響で急激に劣化していることが判明した。そこで、将来のフォトン計測を考慮して電子増倍管を用いる方法などを広く検討したが、必要な波長範囲をスキャンして良好なスペクトルを短時間に得ることはできなかった。そのため、元の半導体検出器に戻り、これの更新を行った。その結果、従来よりも幾分か信号対雑音比のよいスペクトルが得られるようになった。これを用いて、正常ラットの低酸素応答を調べた結果、従来と同様の結果が得られることが判明した。従って、今後、ラットの移植モデルを用いた実験が行えるようになった。従来の生体近赤外測定においては、光源強度の制約から、複数個のレーザーを用いた3波長、4波長測定が行われていた。しかし、これでは得られる情報量は少なく、かつ、精度も低い。私達は連続スペクトルが潜在的に持っている情報量の多さに着目して、生体の連続スペクトルを測定し、多成分解析を行うことにより生体内物質を定量するシステムを開発した。連続波長光源には強度を犠牲にしてハロゲンランプを用いていたため、体外から測定するには光量が少なくS/N比の良いスペクトルが得られず、やむなく動物を開腹して測定していた。従って、無侵襲測定とはいえず、そのためには強力な連続光光源が必要であった。そこで、本研究においては、近時、発達の著しい波長可変レーザーの導入を試み、前年度までに、近赤外領域で広い可変領域を持つ波長可変レーザーを作製し、その安定化を図り、テスト測定を行った。今年度に入り、臓器移植モデルとして肝臓移植したラットを用いた長期測定に臨んだ。私達の使用している分光器はダイオードアレイを用いた多チャンネル測定システムで自走型であるため、波長可変レーザーとの同期が取り難いため、テスト段階では手動で両者を動かしていたが、本格実験に当たり効率的で正確な同期を取ることが重要になった。そのため、両者を統合的に制御するシステムを開発した。また、長期実験を進めている間に、スペクトルのS/N比が下がりだしたため、調べたところ、波長可変レーザー内のYAGレーザーを励起するためのレーザーダイオードが長時間の使用のため劣化していることが判明した。そのためレーザーダイオードを更新し、元通りの強力光が得られるようになった。
染色体脆弱部位の研究:線維芽細胞とリンパ球の差異

1.日本人の染色体の通常型脆弱部位を知るため、末梢血Tリンパ球をPHAで刺激し短期培養し、葉酸欠乏培地、BrdU添加、aphidicolin添加の3条件を用いた。誘発した脆弱部位の大部分は白人における報告に一致したが、葉酸欠乏による17q21,BrdUによる13q31は従来報告がない。2.Aphidicolin誘発性脆弱部位の頻度が溶媒として用いるethanolの濃度と比例して増加することを発見した。溶媒としてethanolの替りにDMSOを用いるとこの現象は観察されない(文献2)。3.脆弱部位の研究は末梢血のヘルパ-T細胞を対象としたものが大多数で、それ以外の細胞については殆ど研究がない。細胞の種類による差を知る目的で種々の条件を検討し、各種の細胞に比較的高頻度に脆弱部位を誘発するものとしてaphidicolin0.2μM、26時間処理を用いた(文献4,5)。a)末梢血ヘルパ-Tリンパ球、b)Epstein-Barrウイルスにより樹立したBリンパ球、c)骨髄細胞、d)皮膚由来線維芽細胞、の4者を比較した。その結果、4者の間で脆弱部位発現の頻度、部位は異なっていた。4者に共通の部位は3p14,16q23のみである。4.葉酸欠乏により生ずる通常型脆弱部位を4家系、19人について検索した。脆弱部位の頻度の遺伝性は認められず、年齢との相関もなかった。相同染色体を染色体多型によって判別し、双方の脆弱部位発現の頻度を比較したが、差はなっかた(文献3)。5.組織の差により脆弱部位の異なる現象はaphidicolinに限るか否かを知るため、過剰thymidine処理による脆弱部位をTリンパ球、Bリンパ球、線維芽細胞について行ない、3者で差があることを確認した(文献6)。6.脆弱X症候群の女性保因者の脆弱Xの複製時期を抗BrdU抗体を用いて測定する方法を考案した。この方法で6例のIQと末梢血の脆弱Xの不活性化(後期複製)との関係をみたが、両者に相関はなかった(文献7)。1)正常人15名の末梢血Tリンパ球をPHA刺激により短期培養し、葉酸欠乏培地、BrdU添加、aphidicolin添加時の脆弱部位の発現を検討した。28の脆弱部位が出現し、3p14、16q23の順に発現した。現在まで報告のない部位として、17q21、13q31を葉酸感受性、BrdU依存性部位として報告した。2)正常人5名の末梢血Tリンパ球をPHA刺激により短期培養し、皮膚由来の線維芽細胞とaphidicolin誘導性脆弱部位の発現を比較した。リンパ球は、3p14、16q23、xp22、7q32、14q24の順、皮膚由来の線維芽細胞では、3q26・2、7q11・23、16q23、1P31、10q11・2、12q23、7q31の頻度で発現した。このうち、7q11・23、10q11・21、12q23はリンパ球を使用した従来の研究では報告されておらず、皮膚由来の線維芽細胞に特異的だった。

さらに5名の脆弱×染色体陽性者の皮膚線維芽細胞についても同様の検討を行い、脆弱部位は正常人とほぼ同様の分布を示した。3)正常人4名と脆弱×染色体陽性者5名の皮膚線維芽細胞で、チミジンを過剰添加(脆弱部位の発現を検討した。1P13、2P11・2、3q26・2、6q13の順で発現し、このうち1P13、2P11・2はチミジン過剰添加時のみに発現するuniqueな脆弱部位だと考えた。4)正常人8名のEB-lymphoblastoid細胞を用い、aphidicolin誘導性脆弱部位を検討した。従来EB細胞で発現が確認された11q23以外に、3P14、16q23、7q11・2、4q23、9q13の順に発現した。9q13は現在まで報告がない新しい脆弱部位だった。5)寛解中の小児悪性腫瘍(ALL4名、リンバ腫2名)の末梢血リンパ球と骨髄細胞でaphidicolin誘導性脆弱部位の発現を検討した。リンパ球は正常人と同じ分布だった。骨髄細胞は、7q31、4q23、3p14、7q11・2、16q23、1p31、3q26・2の順に発現した。以上の結果から、脆弱部位は組織により発現部位と頻度に差があることを確認した。その差は、DNA複製様式、または組織間での遺伝子の活性の差を反映していると考える。前年度に引き続き、通常型脆弱部位の組織による発現の差異の研究を続行した。更に脆弱X症候群の保因者女性の脆弱Xの不活性化の頻度とその知能の関係を追求した。1.組織の差により、脆弱部位の異なる現象はaphidicolinに限るか否かを知るため、過剰thymidine処理による脆弱部位をTリンパ球、Bリンパ球、線維芽細胞について行ない、3者で差があることを確認した(文献6)。2. aphidicolin添加後、染色体標本作製前26時間aphidicolinを除くことによって、一旦生じた脆弱部位が修復される状態を観察した。6時間のaphidicolin除去によって、脆弱部位はほぼ完全に消滅する。24時間の除去では一部が修復される。その程度は脆弱部位によって異なる(未発表)。3.脆弱X症候群の女性保因者の脆弱Xの複製時期を抗BrdU抗体を用いて測定する方法を考案した。この方法で6例のIQと末梢血の脆弱Xの不活性化(後期複製)との関係をみたが、両者に相関はなかった(文献7)。
白血球接着不全症例の特定のリンパ球集団に出現した変異自然回復現象の遺伝的解析

【はじめに】白血球接着不全症(LAD)は先天性免疫不全症の一つで、CD18遺伝子の異常により白血球接着分子β2インテグリンの細胞膜への発現不全に伴う白血球機能の異常がその病態である。我々は1例の(LAD)症例のCD18について遺伝子解析をおこない、その遺伝子異常がアミノ酸置換(Pro178→Leu)を伴う1塩基置換(C605→T)と、mRNAの発現不全を伴う変異の複合ヘテロ接合体であることを既に明らかにした。今回その症例の末梢血中に正常にCD18分子を発現したCD3+CD8+CD57+リンパ球集団を見い出し、その集団について分子遺伝学的解析を行った。【方法】患者末梢単核球を免疫磁気ビーズで反応させ磁気装置を用いて非特異的付着細胞を除去、さらに陰性抗体であるB2D(細胞性腫瘍特異的抗体)を反応させ洗浄後、ビーズを加え同様の操作を行なった。その非付着細胞にF(ab)'2にしたMAY.035(CD11a)を反応させ洗浄後、1:4の免疫磁気ビーズを反応させた。磁気装置で分取された細胞を、さらに純度をたかめるため、F(ab)'2にしたMAY.0.17(CD18)でコートされた免疫磁気ビーズを反応させ同様に分取した。そのようにして得られた細胞よりtotalRNAを抽出、CD18cDNAを合成した後、C605→Tの変異を含む領域をCD18特異的プライマーを用いてPCR法により増幅し、そのダイレクトシーケンス法により塩基配列を決定した。【結果および考察】患者末梢血単核球1×10^7より前述の方法により純化された81個のCD11a/CD18陽性細胞が得られた。その細胞から合成されたCD18cDNAの塩基配列解析の結果、605番の塩基は変異のTであり、正常のCは認められなかった。この結果は再現性のあるものであった。以上の結果より患者におけるCD18陽性リンパ球は遺伝子レベルでは変異を有するものであった。今後は蛋白レベルに焦点をおいて患者CD18陽性細胞の解析を進めたい。
幼若期高脂肪食負荷の高血圧・腎障害メカニズムの検討

幼若期における肥満並びに過食にともなう食塩過剰摂取の役割を調べる目的で、幼若期から肥満・高血圧・腎障害等が顕著であるモデル動物DahlS.Z-Leprfaラットに対して、食餌制限、低塩食、食餌制限+低塩食を行った。その結果、いずれの処置も高血圧・腎障害進展を改善し、幼若期における肥満・食塩過剰の重要性が示唆された。アルドステロンの関与に関するデータも得た。われわれはとくに幼若期からの食塩過剰摂取が不可逆的な腎障害を惹起・重篤化して、成人期の高血圧につながる可能性を示し、そのメカニズムとしてミネラルコルチコイド受容体(MR)刺激状態を提唱してきた(Kawarazaki H, Ando K, et al.Nephrol Dial Transplant 2010;25:2879;KawarazakiH, Ando K, et al.Am J Physiol Renal Physiol.in press)。ここで、小児肥満も高血圧をはじめとする生活習慣病の重要な要因であり、食塩高血圧は肥満高血圧とそのメカニズムにおいて共通点がある(Ando K, et al.Free Radic Biol Med.2009;47:213)。そこで、幼若(3週齢)ならびに成人期(10週齢)の正常ラット(Sprague-Dawley rats)に対して高脂肪食負荷を行い比較したが、食餌性の肥満は程度が軽く、血圧上昇で差を見いだせず、腎障害も認めなかった。Zucker肥満ラットにおける高脂肪食負荷も片腎摘を行っても腎障害を認めず、実験プロトコールの変更を考えた。ここで、われわれはDah1食塩感受性ラットとZucker肥満ラットを交配して作成したDahlS.Z-Lepr^<fa>ラットに注目した。本ラットは幼若時より、軽度高血圧、糖代謝異常、脂質代謝異常を示し、著明な腎障害を呈するモデルである。正常食塩食を投与しても低レニン性(食塩感受性)高血圧を呈し、MR刺激状態を示唆する所見も得られた。このモデルは、幼若期における肥満と食塩感受性の関連をMRという切り口から解明するモデルとして有用であると考えられ、今後この解析を続ける予定である。われわれは幼若期からの食塩過剰摂取が不可逆的な腎障害を惹起・重篤化して、成人期の高血圧につながる可能性を示し、そのメカニズムとしてのミネラルコルチコイド受容体(MR)刺激状態を提唱してきた(Kawarazaki H, Andn K,et al. Nephrol Dial Transplant 2010;25:2879;KawarazakiH,Ando K,et al. Am J Physiol Renal Physiol.2011;300:F1402).そこで、食塩高血圧は肥満高血圧とそのメカニズムにおいて共通点がある(Ando K,et al. Free Radic Biol Med.2009;47:213)ことから、小児肥満における高血圧について検討を行うべく、幼若(3週齢)ならびに成人期(10週齢)の正常ラット(Sprague-Dawleyrats)に対して高脂肪食負荷を行い比較したが、食餌性の肥満は程度が軽く、血圧で差を見いだせず、腎障害も認めなかった。さらにZucker肥満ラットにおける高脂肪食負荷も片腎摘を行っても腎障害を認めなかった。実験プロトコールを変更し、Dah1食塩感受性(Dah1S)ラットとZucker肥満ラットを交配して作成したDahlS肥満ラットで検討を行った。Dah1S肥満ラットはDah1Sラットに比べて通常(0.5%)食塩食で幼若期から肥満、糖代謝異常、脂質代謝異常(特に血清中性脂肪が著明増加)、高血圧を呈し、腎機能障害が顕著であった。食餌量制限(約60%に摂取量を減少)でこれらの改善を認めた。さらに、Dah1S肥満ラットは著明な低レニン血症を認めることから、食塩貯留があり、これが高血圧ならびに腎機能障害に大きな役割を果たしている可能性が考えられた。実際、低塩(0.05%)食にすると高血圧、腎機能障害の改善を認めた。なお、Dah1S肥満ラットでは血漿アルドステロン濃度はDah1Sラットに比べて低下しているが、血漿アルドステロン/血漿レニン活牲比をとると、著明に上昇しており、このモデル動物ではアルドステロン産生増加があり、これはこれらの異常の一因であると考えられた。このモデル動物で副腎重量の増加があることも、この仮説を支持する。今後は高アルドステロン薬の投与などを行い、さらに検討を進める予定である。われわれは幼若期からの食餌性要因が不可逆的な腎障害を惹起・重篤化して、成人期の高血圧につながる可能性をテーマに検討を行っている。すでに、幼若期食塩過剰摂取がミネラルコルチコイド受容体(MR)刺激状態を介して不可逆的な腎障害を惹起し、永続的な高血圧を引き起こすことを示唆する所見をえている。今回は幼若期の肥満について検討した。しかし、高脂肪食負荷モデルラットや高脂肪食負荷Zucker

肥満ラットにおいては高脂肪食開始週齢による高血圧・腎障害進展の差異を認めなかった。そこで、発想を転換し、幼若期から肥満を伴い、高血圧を発症し、腎障害等が顕著であるモデル動物に対して、食餌制限などの処置を行いその影響をみることとした。モデルとして選んだのはDahl食塩感受性ラットとZucker肥満ラットをかけ合わせて作成されたDahlS.Z-Leprfa(DS/fa)ラットである。DS/faラットは過食があり、通常の食事でも肥満・高血圧・腎障害などを幼若期から呈する。このDS/faラットにおいては肥満のみでなくNa貯留も存在する。そこで、幼若DS/faラットにおいて食餌制限、低塩食、食餌制限+低塩食を行ったが、いずれも高血圧・腎障害進展を改善した。この成績から、肥満はそれのみでは高血圧・腎障害進展に関わる強力な因子ではないかもしれないが、食塩貯留と相乗的にはたらくと高血圧・腎障害進展の大きな原因となることが示唆された。抗アルドステロン薬もDS/faラットにおける高血圧・腎障害進展を改善したことから、この機序にもMR刺激状態が関与していることが考えられた。このことから、文明化社会におけるヒトにおける肥満の悪影響は食塩摂取量が多いという事実が重要である可能性が示唆された。当初の2つのプロトコールがうまくいかなかったが、肥満並びにそれにともなう血圧上昇や腎障害の顕著なDah1S肥満モデルに対象動物を切り替えることにより、期待通りアルドステロン-MR-系が幼若期の食塩感受性高血圧の腎障害のみでなく肥満を伴う高血圧の腎障害にも関連していることを示唆する所見を得たのみでなく、肥満と食塩感受性の密接な関係を仲介する因子としてのアルドステロン-MR系の役割に関する成績も得られそうであり、順調に研究は進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は抗アルドステロン薬投与の影響を見ることによって、アルドステロン・MR系の役割を確認するとともに、肥満に伴うアルドステロン産生増加(副腎重量増加)のメカニズムの解明を行う。特にアディポサイトカインの役割について検討を加える予定である。なお、DahlS肥満ラットに対する低塩食の効果は食事量制限の効果より弱く、その機序の一部にアルドスデロン・MR系が関与しているとしても、単一の機序で説明ができるとは限らない。脂質代謝の改善は低塩食より食事量制限の方が顕著であるので、こちらの観点からも腎障害のメカニズムについて検討を加えたい。
アンチゴライトの沈み込み機構の解明

1.白髪山地域の野外調査・分析初年度から引き続き,白髪山地域の野外調査とアンチゴライト(Atg)を含む蛇紋岩と周囲の変泥質岩に対して定方位による試料採取を実施した.採取試料はSEM-EBSD装置を用い構成鉱物の結晶軸の定向配列を測定・分析中であり,野外調査から得られた地質情報と比較することで,白髪山地域の蛇紋岩の沈み込み帯での力学的挙動を予想することが期待される.2年度までの実施成果から,EBSDを用いた蛇紋岩中のAtgの結晶方位測定では,測定試料の準備方法や解析条件によって同一岩石でのAtg結晶軸定向配列の結果が異なる可能性が明らかになった.そのため,3年度目は同一のAtg粒子にも関わらずEBSDの測定では異なる方位を認識した粒子に対して,FIB-TEMによる方位測定を行った.その結果,EBSDによる測定時に比較的低いMAD値を示すAtg方位とFIB-TEMによる測定結果が一致した.これは高いMAD値を伴う分析結果が,理論的にAtgの方位を誤認している可能性が高いことと整合的な結果である.3.地震波異方性モデリングこれまでの実施成果から,琉球弧における地震波異方性観測の説明には,Atg蛇紋岩が沈み込み帯の浅部ウェッジマントル(WM)に広く分布し,それらの領域での面構造が鉛直な領域から沈み込むスラブに近づくにつれ,スラブに平行な領域に変化する必要があることが明らかになった.3年度目では,このAtg蛇紋岩の配列モデルが形成される可能性を検証するため,力学的数値計算によって琉球弧浅部WMにAtg蛇紋岩が広く分布した場合のWMの流動パターンを予想した.その結果,浅部WMのAtg蛇紋岩の分布域では,スラブが左側から沈み込む断面図において反時計回りのマントル対流を示した.これは,地震波異方性モデリングから予想されるAtg蛇紋岩の配列モデルと調和的な結果である.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は以下の3項目を実施する計画であった。各項目に対して研究実績及び成果の概要を述べる。1.白髪山岩体及び周辺の野外調査今年度は計約1ケ月の野外調査を行い、基礎的な地質学的情報の収集に加え、実験室で使用する岩石試料の採取を実施した。地質学的情報から、岩相区分図、断面図の作成や構造地質学的情報の記載を行った結果、白髪山岩体及び周辺の空間的配置関係の把握に成功した。2.岩石試料の分析とアンチゴライト(以下、Atg)岩体に対する考察採取した岩石試料に対して、偏光顕微鏡、ラマン分光分析装置、SEM・EPMA装置を用いて、白髪山岩体内及び周辺の岩石の鉱物組合せと鉱物化学組成を明らかにした。これらの情報は、今後白髪山岩体とそれを構成するAtgの起源だけでなく、それらの地球内部からの上昇プロセスの解明に必要な情報となる。また、SEM-EBSD装置を用いて長野県八方地域の岩石試料の結晶方位を測定した。八方地域からの岩石試料の結晶方位測定の解析結果等から、沈み込み帯浅部のAtgは強い変形によって定向配列し、その後沈み込み深部の高温領域で分解し、かんらん石が形成される際、そのかんらん石は特定の結晶方位を持って配列し、上部マントルでの異方性の原因となる可能性が示された。これは、沈み込み帯でのAtgの振舞を理解する上で重要な成果である。加えて、Atgの沈み込み機構を解明するために、沈み込み帯上部マントルにおけるAtgの分布範囲とその含有量の制約は極めて重要であるが、本年度、測定したAtgの結晶方位パターンを用いて、地震波異方性の観測結果に対するモデリングを行った。その結果、琉球弧では沈み込み帯上部マントルの前弧域全体に渡ってAtgが広く分布しており、前弧域全体でAtgを含むマントルの大規模対流が生じている可能性が明らかになった。3.学術学会や論文誌等への投稿・発表1.白髪山地域のアンチゴライト、及びかんらん石の結晶軸定向配列白髪山岩体の野外調査から得られた蛇紋岩試料に対して薄片観察、ラマン分光分析、及びSEM-EPMA分析を行った。これらの分析結果からSEM-EBSDを用いた結晶方位測定に適した試料を選定し、かんらん石及び、アンチゴライトの結晶方位測定を実施した。加えて白髪山岩体で確認された含水鉱物であるブルーサイトの結晶方位測定も行い、方位データを得ることに成功している。現在これらの結晶方位測定結果の分析中であり、結晶方位の関係性から沈み込み帯浅部マントル構成岩の構造的制約に貢献できると期待される。また、アンチゴライトの結晶方位測定は、測定条件によって結晶方位の解析結果に影響を与えることが危惧されているため、アンチゴライトの結晶方位測定結果の再現性を定量的に評価した。その結果、SEM-EBSDによる結晶方位測定時のMAD値がアンチゴライトの結晶軸定向配列の解析結果に影響を与えている可能性を示し、測定方法に関しての提案を行った。2.沈み込み帯におけるアンチゴライトの深部沈み込みの可能性アンチゴライトの結晶軸定向配列を用いて地震波異方性観測に対するアンチゴライト分布モデリングを行った。その結果、琉球弧ではアンチゴライトを含むウェッジマントルが火山フロントの手前約30kmまで分布し、それらが前弧域で対流している可能性があることが明らかになった。また複数地域で同様のウェッジマントルの対流の可能性が示唆された。

これはアンチゴライトの沈み込みから上昇までの一連のプロセスを追う上で重要な結果となることが期待される。1.白髪山地域の野外調査・分析初年度から引き続き,白髪山地域の野外調査とアンチゴライト(Atg)を含む蛇紋岩と周囲の変泥質岩に対して定方位による試料採取を実施した.採取試料はSEM-EBSD装置を用い構成鉱物の結晶軸の定向配列を測定・分析中であり,野外調査から得られた地質情報と比較することで,白髪山地域の蛇紋岩の沈み込み帯での力学的挙動を予想することが期待される.2年度までの実施成果から,EBSDを用いた蛇紋岩中のAtgの結晶方位測定では,測定試料の準備方法や解析条件によって同一岩石でのAtg結晶軸定向配列の結果が異なる可能性が明らかになった.そのため,3年度目は同一のAtg粒子にも関わらずEBSDの測定では異なる方位を認識した粒子に対して,FIB-TEMによる方位測定を行った.その結果,EBSDによる測定時に比較的低いMAD値を示すAtg方位とFIB-TEMによる測定結果が一致した.これは高いMAD値を伴う分析結果が,理論的にAtgの方位を誤認している可能性が高いことと整合的な結果である.3.地震波異方性モデリングこれまでの実施成果から,琉球弧における地震波異方性観測の説明には,Atg蛇紋岩が沈み込み帯の浅部ウェッジマントル(WM)に広く分布し,それらの領域での面構造が鉛直な領域から沈み込むスラブに近づくにつれ,スラブに平行な領域に変化する必要があることが明らかになった.3年度目では,このAtg蛇紋岩の配列モデルが形成される可能性を検証するため,力学的数値計算によって琉球弧浅部WMにAtg蛇紋岩が広く分布した場合のWMの流動パターンを予想した.その結果,浅部WMのAtg蛇紋岩の分布域では,スラブが左側から沈み込む断面図において反時計回りのマントル対流を示した.これは,地震波異方性モデリングから予想されるAtg蛇紋岩の配列モデルと調和的な結果である.1.当初技術の習得に時間を要すると予想していた申請者所属の研究室が所有するSEM-EBSDを用いたアンチゴライト及びブルーサイトの結晶方位測定は既に成功しており、アンチゴライトのSEM-EBSDを用いた測定方法に関する研究成果は国内シンポジウムで発表している。この研究成果に関しては現在査読付き国際誌に投稿準備中である。2.白髪山地域から得られた岩石試料に対しては、既に薄片試料作成、ラマン分光分析、SEM-EPMAによる分析を実施、SEM-EBSDによる結晶方位マッピングを実施しており、アンチゴライト、かんらん石及びブルーサイトの結晶軸定向配列の測定は大方終えている。またこれらの分析結果及びその重要性に関して3年度目に公表予定である。3.地震波異方性観測を用いた沈み込み帯におけるアンチゴライトの分布予想に関する研究は、既にAtg CPOを取り込んだ地震波異方性理論数値計算用プログラムコードの作成から理論数値解析、地震波異方性観測結果を説明可能な分布モデルの構築まで終えており、筆頭著者として国内外の学会及びシンポジウムで発表している。また、現在査読付き国際誌「Nature Geoscience」にて査読中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.白髪山岩体から得られたアンチゴライト及びかんらん石の結晶方位測定結果の解析結果からかんらん石の結晶方位定向配列の形成メカニズムに関して推定を行う。
シアノバクテリア信号伝達タンパク質の分子アーキテクチャー

シアノバクテリアにおけるゲノム解析は、すでに3種類のラン藻において塩基配列がほぼ決定された。全ゲノム解析の次の段階として、全タンパク質の構造解析と機能解析が期待される。構造が未知のタンパク質については、既知のタンパク質のX線解析データを基にアミノ酸配列の相同性からコンピューターによる構造予測が可能である。我々は、CyaGの触媒部位をGSTとの融合タンパク質として大腸菌で大量発現させ、アフィニテイークロマトグラフィー、ゲル濾過などの方法によってタンパク質の精製した。次に触媒部位の3つのアミノ酸を置換した変異体を作り、ATP,GTPを基質として酵素活性を測定したところ、変異体はアデニル酸シクラーゼではなくグアニル酸シクラーゼを合成していることが明らかとなった。アミノ酸を置換した触媒部位と置換する前の触媒部位について、ホモロジーモデリングにより、基質との結合の構造予測を行ったところ、アミノ酸置換によって基質特異性が変化したことが確認された。一方、cAMP分解酵素であるcAMPホスホジエステラーゼに関しては、活性の存在は報告されているものの遺伝子の構造や活性調節機構についても全く不明であった。我々は、大腸菌のcAMPホスホジエステラーゼ遺伝子cpdAと相同性を持つorfを見つけた。大腸菌においてこのorfを(His)x6タグ融合タンパク質として発現させ、精製を行った。この精製タンパク質はcAMP分解活性を示した。そこで大腸菌のホスホジエステラーゼをモデルとしてこの酵素の構造を予測したシアノバクテリアにおけるゲノム解析は、すでに3種類のラン藻において塩基配列がほぼ決定された。そこで大腸菌のホスホジエステラーゼをモデルとしてこの酵素の構造を予測した
導電率10^<-4>S/cmを越えるポリエーテル系固体電解質

導電率が10^<-4>S/cmを越える高分子固体電解質の分子設計を行い、エチレンオキシド(EO)と1,2-ジエポキシ-4,7,10-トリオキサウンデカン(TO)の共重合体(ETO)を合成した。モノマーTOはエピクロロヒドリンと、ジエチレングリコールモノメチルエーテルのナトリウム塩から収率約70%で合成できた。ポリマー合成は、バンデンベルグ系触媒であるジブチル酸化スズとリン酸トリブチルの縮合物を用いる配位アニオン重合により行った。共重合は減圧下150°Cで約1時間触媒を熟成した後、20°CでEOとTOの混合物を添加し1020時間行った。水により重合を停止させ、ポリマーをろ過により分離して後50°Cで減圧下乾燥させた。過塩素酸リチウムをドープしたポリマーフィルムと、していないフィルムをテトラヒドロフラン溶液からキャスト法により作製した。ポリマーフィルムをアルゴン気流下白金板にはさんでホルダーに装着し、交流インピーダンス法により導電率を評価した。ETOとしてTO含量5.9モル%のものを用いた。両者ともに重量平均分子量は10^6を越え、ガラス転移温度は-30°C付近であった。ETO-5およびETO-9の両者共ドープなしでは導電率が10^<-10>S/cm以下の絶縁体であったが、ETO中のエーテル酸素に対して5モル%過塩素酸リチウムのドープにより、25°Cにおいてそれぞれ3.0X10^<-5>および2.3X10^<-4>S/cmの導電体を示した。EOの単独重合体の値は1.4X10^<-6>S/cmであったことから、TOを共重合して分岐を有するポリエーテルを含成することにより、分子設計通りの高イオン伝導性が実現できたと考えられる。
統合失調症の分子病態解明に関する研究

統合失調症の病態仮説として、グルタミン酸受容体のサブタイプであるNMDA受容体を介する神経伝達が低下している可能性が指摘されている。本研究では、統合失調症のモデル動物を用いて、NMDA受容体を活性化す薬剤(NMDA受容体のグリシン部位に結合する細胞外グリシン濃度を調節しているグリシントランスポーターの阻害薬や内在性アゴニストであるD型セリンと分解酵素阻害薬の併用)が新しい治療薬として有効であることを明らかにした。NMDA受容体を介するグルタミン酸神経伝達の異常は,統合失調症などの精神疾患の病態に関与していることが示唆されている。このようなことよりNMDA受容体拮抗薬フェンサイクリジン(PCP)は,統合失調症の動物モデルとして頻繁に使用されている。我々はPCPの繰り返し投与によって引き起こされる認知機能障害のモデルにおいて,非定型抗精神病薬クロザピンは改善作用を示すが,定型抗精神病薬ハロペリドールには改善作用が無いことを見出した。以上のことより,PCP誘発認知機能障害モデルは新規非定型抗精神病薬の開発に有用であると思われる。NMDA受容体のグリシン調節部位の内在性リガンドであるグリシンは,NMDA受容体の近傍に存在するグリシントランスポーター(GlyT-1)によってグリア細胞に取り込まれる。今回,PCP誘発認知機能障害モデルにおけるGlyT-1阻害薬の効果を調べたところ,有意に改善することが判った。またPCP投与によって,マウス海馬におけるGlyT-1が有意に増加していること。さらに細胞外グリシン濃度が有意に減少していることが判明した。これらの結果はGlyT-1の増加はNMDA受容体の機能低下を引き起こすことから,GlyT-1過剰発現マウスは統合失調症の動物モデルとして有用である可能性が示唆された。さらに,ラットにおいても,NMDA受容体拮抗薬MK-801の投与によって引き起こされる認知機能障害モデルにおいても,GlyT-1阻害薬は改善作用を有することが判った。以上の結果より,GlyT-1阻害薬は統合失調症の新しい治療薬として有用である可能性が示唆された。以前我々は、統合失調症の病態にD型アミノ酸の一つであるD型セリンを介するNMDA受容体機能低下が関与していること、およびD型セリンの合成・分解の過程に異常がある可能性を指摘した。米国ハーバード大学のDr.Tsaiらのグループは、統合失調症患者におけるD型セリンの二重盲検プラセボ対照試験を施行したところ、D型セリンはプラセボ投与群と比較して、統合失調症の陽性症状、陰性症状、および認知機能障害を有意に改善することを報告した。しかしながら、経口投与されたD型セリンは末梢臓器においてD型アミノ酸酸化酵素(DAAO)で代謝されるため、精神疾患患者の治療には高用量のD型セリンが必要である。本研究では、統合失調症の治療におけるD型セリンの投与量を軽減することを目的として、DAAO阻害作用の併用投与の効果を検討した。KMDA受容体拮抗薬HK-801投与によるプレパルス抑制障害に対するD型セリンの効果は、DAAO阻害薬の同時投与により増強した。さらに、インビボ脳内透析法により、マウス前頭皮質における細胞外D型セリン濃度は、D型セリン単独投与に比べて、DAAO阻害薬の同時投与の方が有意に高いことが判った。D型セリンはD型アミノ酸酸化酵素(DAAO)によって分解されることが知られており、DAAO阻害作用を有する薬剤を同時投与することにより、D型セリンの投与量を軽減することが可能になった。本研究成果は、p型セリンの副作用の軽減にも繋がる重要な薬理学的アプローチである。米国ハーバード大学のDr.Tsaiらのグループは、統合失調症患者におけるD型セリンの二重盲検プラセボ対照試験を施行したところ、D型セリンなプラセボ投与群と比較して、統合失調症の陽性症状、陰性症状、および認知機能障害を有意に改善することを報告した。NMDA受容体拮抗薬MK-801投与によるプレパルス抑制障害に対するD型セリンの効果は、DAAO阻害薬の同時投与により増強した。

さらに、D型セリン合成酵素セリンラセマーゼ(SRR)欠損マウスでは、覚せい剤の繰り返し投与による逆耐性の形成が起きない事を見出し、覚せい剤関連精神障害にSRRが関与している可能性を示唆した。本研究成果は、統合失調症や覚せい剤関連精神障害の病態におけるD型セリンが関与している可能性を示唆しており、さらにD型セリンの副作用の軽減にも繋がる重要な知見である。
荷重立位揺動運動における電気刺激応答筋電検出器を用いた筋肉の質評価システムの開発

周期的身体揺動刺激と筋電気刺激を同期して加えると運動負荷レベルが低くても遅筋と速筋の両方が活動し、下肢筋群全体に筋収縮を引き出すことが出来る。電気刺激がパルス波で刺激を行うことを利用して刺激の合間をぬって筋電図を拾う電気刺激応答筋電検出器を製作した。周期的身体揺動刺激と筋電気刺激の併用によって下肢全体の筋群を収縮させて筋電図を計測し、下肢筋の筋肉の質を評価できる非侵襲システムを開発した。計測した筋電波形の積分値は筋量を反映し、wavelet周波数解析による高周波成分は速筋の活動、低周波成分は遅筋の活動を反映する。このシステムを用いれば、筋の質的評価が行えるためサルコペニアの予防に有効である。加齢性筋肉減弱症(サルコペニア)では加齢や不活動により筋繊維の再生能力が低下し筋量が減少するだけでなく、速筋繊維が選択的に萎縮して筋肉の質そのものが変化する。その予防のためには筋量だけでなく筋肉の質の評価が強く求められている。我々は周期的身体揺動刺激とそれに同期した電気刺激を同時に加えることにより、低レベルの刺激でありながら下肢筋群全体の遅筋と速筋の両方を活性化する方策を研究してきた。本研究の目的は、荷重立位揺動運動時の電気刺激筋電応答を計測することにより筋肉の質評価を行うことのできる安全な非侵襲システムを開発することである。荷重立位で周期的身体揺動刺激とそれに同期した筋電気刺激を同時に加えた場合、電気刺激が太い神経繊維を先に刺激して速筋が収縮することもあり、その刺激条件の設定によって誘発される筋収縮は極めて多彩なパターンとなる。電気刺激の部位、タイミングなどを変化させて下肢筋群全体を活性化する最も効果的な条件を見出す必要がある。その上で電気刺激がパルス波で刺激を行うことを利用して刺激の合間をぬって筋電図を拾う電気刺激応答筋電検出器を新たに製作することで、周期的身体揺動刺激と筋電気刺激の併用によって下肢全体の筋群を収縮させて筋電図を計測し、下肢筋の筋肉の質を評価できる非侵襲システムを開発することを計画した。揺動運動において電気刺激を併用した時の筋活動を計測するために『電気刺激応答筋電検出器』を一次試作した。製作したシステムは電気刺激がパルス波で刺激を行うことを利用して、刺激の合間をぬって筋電図を拾うものである。筋動作時には筋電が全体的に重畳したような波形となるため、低周波出力後の乱れ部分を無視して、筋電応答時間だけ電位を出力するシステムを組み筋収縮による電気活動を捉えることが可能となった。筋電検出はより多くの筋活動を捉えるために4チャンネルとした。サルコペニアでは加齢や不活動により筋繊維の再生能力が低下し筋量が減少するだけでなく、速筋繊維が選択的に萎縮して筋肉の質そのものが変化する。その予防のためには筋量だけでなく筋肉の質(muscle quality)の評価が強く求められている。平成26年度には電気刺激併用型荷重立位周期的揺動装置の二次試作を行う予定であったが、平成25年度に二次試作で予定していた機能まで完成することができたため、初年度の一次試作機の解析結果および基礎実験の結果などを反映して電気刺激応答筋電検出器の調整を行った。周波数解析が行えるレベルの精密な計測が行えるように調整を加えた。さらに、本学に整備されたMAC 3D動作解析システム(Motion Analysis)を利用して電気刺激併用型荷重立位周期的揺動装置による姿勢制御の解析を行うために、3次元動作解析装置基幹ソフトウェアCortexを導入した。Cortexは揺動装置の上に設置した床反力計の計測に対応しており、電気刺激併用型荷重立位周期的揺動装置による運動時の動きと床反力を正確に計測することが可能となった。筋肉の質を解析するには刺激に反応した筋電図の周波数解析が必要となる。電気刺激が太い神経繊維を先に刺激して速筋が収縮することを利用して下肢筋群全体を活性化した上で、パルス波である電気刺激の合間をぬって筋電信号を拾う電気刺激応答筋電検出器を新たに製作した。20Hzの電気刺激に合わせて電気刺激出力と筋電信号測定のタイミングを同期させるための信号である基本クロックを20Hzに設定し、電気刺激出力中には筋電信号は遮断して電気刺激の行われていないタイミングで計測を行った。信号をBNCケーブルで引き出し、TRIASシステム(DKH)においてUSB接続AD変換ユニットを用いてAD変換を行い、1000Hzのサンプリング周波数で筋電計測を行いノートPCにデータを記録保存した。保存されたデータをCSVファイルフォーマットでエクスポートし、解析を行った。得られた筋電信号は20Hzの基本クロックによって切り出されたものであり20Hzの定間隔で隙間を持つため、まず筋電信号部分のみを切り出して連結し、通常の連続した筋電図の形に変換した。その筋電データをwavelet周波数解析の手法を用いてノイズの影響を極力排除して周波数解析を行った。使用したのはリアルタイムwavelet周波数解析&積分解析ソフトKm-Mercury(メディエリアサポート企業組合)であり、0.125秒の単位時間で解析を行った。wavelet周波数解析の手法を導入したことにより、目的である筋肉の質解析ができるシステムが完成した。

周期的身体揺動刺激と筋電気刺激を同期して加えると運動負荷レベルが低くても遅筋と速筋の両方が活動し、下肢筋群全体に筋収縮を引き出すことが出来る。電気刺激がパルス波で刺激を行うことを利用して刺激の合間をぬって筋電図を拾う電気刺激応答筋電検出器を製作した。周期的身体揺動刺激と筋電気刺激の併用によって下肢全体の筋群を収縮させて筋電図を計測し、下肢筋の筋肉の質を評価できる非侵襲システムを開発した。計測した筋電波形の積分値は筋量を反映し、wavelet周波数解析による高周波成分は速筋の活動、低周波成分は遅筋の活動を反映する。このシステムを用いれば、筋の質的評価が行えるためサルコペニアの予防に有効である。平成26年度には初年度の電気刺激応答筋電検出器一次試作による解析結果および基礎的研究の成果に基づいて改良を行った。筋肉の質を解析するには刺激に反応した筋電図の周波数解析が必要である。電気刺激がパルス波で刺激を行うことを利用して刺激の合間をぬって筋電図を拾う電気刺激応答筋電検出器を製作したが、20Hzの電気刺激に合わせて電気刺激出力と筋電信号測定のタイミングをすべてのチャンネルで同期させるための信号である基本クロックを20Hzに設定したところ、筋電信号に20Hzの倍数のノイズが発生することが判明した。そこで20Hzの周波数を遮断するフィルターを追加したが、ノイズを完全に除去できるまでには至っていない。一方、電気刺激応答筋電の積分値は十分実用性があり、電気刺激時の筋収縮の強さを評価できることが確認できた。さらに、3次元動作解析装置基幹ソフトウェアCortexを導入して、荷重立位揺動運動時の身体の運動と床反力を計測するシステムが確立できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション科学平成27年度には、筋電信号に基本クロック20Hzの倍数のノイズが発生する問題の解決に取り組む。フィルターでは十分なノイズ対策ができないことから、得られた計測データをソフト的に処理して基本クロックで信号を切り出すときに生じるノイズを除去する予定である。ノイズを除去した筋電波形の周波数解析を行い、本研究の目的である筋肉の質の解析を行う。さらに、3次元動作解析装置基幹ソフトウェアCortexを導入して、荷重立位揺動運動時の身体の運動と床反力を計測し、得られたデータを筋骨格モデル動作解析ソフトウェアnMotion musculousにて逆動力学解析を行いシミュレーションで筋張力を求める。平成25年度に電気刺激併用型荷重立位周期的揺動装置の一次試作を行い、健常若年者を対象にして計測した筋電波形の積分解析を行い、平成26年度に二次試作を行い周波数解析が行えるレベルの精密な計測が行えるように改良を加え、被験者を高齢虚弱者まで拡大し計測を行う計画であった。そのため、平成26年度に高齢被験者における転倒事故防止用として牽引免荷装置を整備する計画であった。しかし、計画を見直して、一次試作で周波数解析が行えるレベルの装置を製作して、牽引免荷装置も装置本体と一体化して製作することができた。次年度以降の筋電図の計測において、装置そのものを二次試作として製作しなくても、設定を変更することで様々な調整を加えることができるシステムが完成したため、平成26年度以降の研究は当初計画通り、順調に行える見通しである。