hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属ガラスのナノ準結晶化メカニズムの解明とその応用

その結果Ti-Zr-Hf-Ni合金においてナノ準結晶の析出を明らかにした他、Cu-Zr-Ti-PdのIn-situ構造解析によりナノ準結晶析出およびその分解過程を調査した。またNi-Zr-Ti合金においては非平衡Ni_<10>Zr_7ナノ結晶相の析出を見出した。Zr_<65>Al_<7.5>Cu_<27.5>金属ガラスでは結晶化のごく初期過程においてナノ準結晶が生成することを見出した。この結果はZr基合金において添加元素を用いなくても準結晶の析出が起きることを示したものである。これまでの研究の結果、金属ガラスからのナノ準結晶析出は過冷却液体状態で生成される二十面体局所構造がガラス固体中にも安定に存在することによるものと考察されてきている。このような考察に基づけば、急冷ガラス状態とナノ準結晶析出状態の局所環境の類似性が認められるはずである。昨年度、Zr_<70>Cu_<30>やZr_<70>Al_<10>Ni_<20>金属ガラスと初晶ナノ準結晶の析出するZr_<70>Cu_<29>Pd_1およびZr_<70>Al_9Ni_<20>Pd_1の局所環境をX線吸収端微細構造解析(EXAFS)を用いて解析し、ナノ準結晶析出状態においても局所環境がガラス状態のそれと大きな違いがないことを明らかにした。本年度は、過冷却液体の安定性の低いZr_<70>Ni_<30>アモルファス合金の局所環境を考察した結果、二十面体的局所構造ではなく、析出相である正方晶Zr_2Ni構造に近いものであることを明らかにした。以上の結果は、過冷却液体の安定性におよぼす二十面体局所構造の重要性を明確に証明した成果であると考えられる。換言すれば、従来のアモルファス合金と金属ガラスの違いが、その局所構造にあることを示唆する結果である。現在、Al基、Ni基、Cu基などの種々の合金系での初晶構造変化を系統的に調べており、次年度以降、上記の考察を総合的に裏付けるための研究を行なう予定である。二十面体局所構造が安定に生成すると考えられるZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>バルク金属ガラスの圧縮変形挙動を調べた結果、一般のバルク金属ガラスとは異なり7%近い塑性変形を示すことを明らかにした。このような大きな塑性変形能を発現するメカニズムを調査するため、圧縮変形破面を透過電子顕微鏡(TEM)で詳細にナノスケール解析を行なった結果、変形帯の移動にともなって動的な微細結晶析出が起きることを見出した。このようなナノスケールの動的構造変化はこれまでにも報告がなく、新しい現象であると考えることができる。次年度以降このような動的構造変化が起きるメカニズムを明らかにしていく予定である。このような考察をもとに、Zr_<70>Cu_<30>やZr_<70>Al_<10>Ni_<20>金属ガラスと初晶ナノ準結晶の析出状態の局所環境をX線吸収端微細構造解析(EXAFS)を用いて解析し、ナノ準結晶析出状態においても局所環境がガラス状態のそれと大きな違いがないことを明らかにしてきた。さらに、バルク金属ガラスに重要な元素であるAlの役割について、その局所環境を核磁気共鳴法(NMR)等によって明らかにした。以上の結果は、過冷却液体の安定性におよぼす二十面体局所構造や特定元素周囲の再配列の要否等、ガラスの安定性に係わる重要な知見を総合的に評価することができた成果である。二十面体局所構造が安定に生成すると考えられるZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>バルク金属ガラスの圧縮変形挙動を調べた結果、一般のバルク金属ガラスとは異なり、7%近い塑性変形を示すことを明らかにした。
マッハツェンダ変調器を用いた超高速イメージングシステムの研究

超高速単発過渡イメージング法として知られるSequentially Timed All-optical Mapping Photography (STAMP)法に適用可能な小型光源の実現に向けて、光通信用ファイバ素子を活用した等時間間隔多波長パルス光発生手法の開発を進めた。約100 psの半値全幅を有する電気パルス発生器を導入し、これをトリガとして強度変調器と位相変調器を動作させ、変調出力光を分散補償用のシングルモードファイバ中で伝搬させる実験構成を構築した。本構成を用いることで、15501551.5 nmまで0.5 nm間隔の波長差を有する4つのCWレーザ入力光を半値全幅約17 psの短パルス光へと変換することに成功した。パルス光の半値全幅は位相変調器によって加えるチャープ量によって制御され、各パルス光の相対的な時間間隔は入力光の波長とシングルモードファイバの長さによって制御できることがわかった。ここで、強度変調器と位相変調器はそれぞれ時間フィルタと時間レンズに相当し、これらの特性を決定する変調信号波形を適切に制御することで、所望の等時間間隔多波長パルス光が得られるものである。本パルス光を照明として用い、InGaAsカメラによってサンプル基板を観察したところ、スペックルパターンの少ない良好な像を確認することができた。今後、本研究で得られた知見を活かし、本光源のSTAMP法への適用を進めるとともに、フォトミキシング技術を活用したミリ波帯、テラヘルツ帯への光源波長の拡張を計画している。フェムト秒ピコ秒オーダの超高速単発過渡現象のイメージング測定のため、一定の遅延間隔を有する多波長パルス光を活用したSequentially timed all-optical mapping photography (STAMP)法が考案されている。本研究では、STAMP法で用いる光源を光通信用ファイバ型素子を駆使することで小型かつ簡便に実現することを目的としており、本年度は提案光源系の構築とその基本動作検証を進めた。多波長のCW光をニオブ酸リチウム型マッハツェンダ変調器に入力し、100MHzのクロック信号をトリガとした約100psのゲートパルス電圧を変調器に印加することで、各CW光を一括して約100psの光パルスに整形し、長さ6kmの光ファイバ中を伝搬させることで、各CW光の波長間隔に対応する光パルスの遅延時間制御が実現できることを光サンプリングオシロスコープを用いた波形測定結果から確認した。この遅延時間は光ファイバの分散と波長間隔の関係を考慮した値に一致し、過渡イメージング用光源としての基本動作を検証することができた。また、より高速な現象を捉えるための短パルス化に向けた指針として、マッハツェンダ変調器に加えるチャープ量(位相変調振幅)を増大させるか、位相変調器をマッハツェンダ変調器に直列に接続し、マッハツェンダ変調器と同期したチャープを与えることで短パルス化が可能であることを明らかにした。本研究成果を第65回応用物理学会春季学術講演会にて発表した。今後は、本光源を用いた過渡イメージング測定のデモンストレーションと光源系の集積化に向けた課題の明確化を進める。本研究では光通信用ファイバ型素子を用いた過渡イメージング用光源の構成を新規提案しており、その動作検証が本年度における重要な課題であったが、実験と計算の両側面からその動作を検証することができた。このことから、本研究はおおむね順調に進展していると言える。半導体素子のレーザ加工等を例とした過渡イメージング測定のテストを進める。過渡現象を誘起するポンプ光には、構築光源のパルス光の一部を光ファイバ増幅器を用いて増幅したものを利用し、イメージング用素子にはInGaAs近赤外カメラを用いる。本実験と並行して、光源系の半導体基板上への集積化に向けた検討を進める。具体的には、長い光ファイバを用いて実現している分散を半導体光導波路中で与えるための方法などを数値解析をベースに検討し、要素技術を明確化する。
知的障害児のバランス運動の指導において有用な指導系列

養護学校に在籍する中等部・高等部の生徒を対象として、代表的なバランス運動である片足立ちの測定を、言語教示にのみ基づいて行う場合と、高さ20cmの台の上に軸足を載せて行う場合との2つで行った。また、一方、同一の被験者で、言語による行動調整の水準をGarfieldのmotorimpersistence testの3項目で測定した。片足立ちの成績の、言語教示にのみ基づいて行う場合と台の上で行う場合の差を調べたところ、一般的には、台の上で行う場合の方が成績が高くなることが示された。そして、ビデオ記録によってその際にフォームの変化が見られるか否かを解析したところ、大きな変化はなく、このことから、その差は主に、台を用いることによる心理学的な変化に起因するものと考えられた。そして、言語教示にのみ基づいて行う場合と台の上で行う場合の差を、言語による行動調整の水準と相関させてみたところ、言語による行動調整の水準の低い者ほど、言語教示にのみ基づいて行う場合と台の上で行う場合の差が大きいことが明らかになり、このことから、台を用いることによる心理学的な効果とは、内的に不十分な行動調整能力を、外的な状況が補償するということにあるのではないかと考えられた。このことを確認するため、片足立ちと同様の運動行動である立ち幅跳びを、同一の被験者を対象として、言語教示にのみ基づいて行う場合と目標点を設定して行う場合とで測定したところ、一般に目標点を提示して測定を行うほうが、高い成績が得られることが示され、そこで特に高い成績を示した者は、台の上での片足立ちで特に高い成績を示した者と一致していた。
中空薄肉鉄球分散による鋳物の軽量化

鋳物に新しい手法で発泡構造を形成し,超軽量鋳物をつくることを試みた.具体的には,鋳型の中に,中空かつ薄肉の小径鉄球(直径24mm)を充填しておき,そこへ,真空中で溶融金属を含浸させた.含浸させる金属として,マグネシウム合金,アルミニウム合金,銅合金を用いた場合,最も軽量化したものの密度比は,それぞれ27%,52%,42%であった.いずれも,既存の発泡金属と同様に,比較的低い応力で大きな塑性変形が得られた.鋳物に新しい手法で発泡構造を形成し,超軽量鋳物を実現するための要素技術を実験的に検討した.具体的には,JFEテクノリサーチ社が開発した中空薄肉鉄球「TECーBALL」(直径2,3,4mm)を予め鋳型内に分散させておき,そこに溶融金属を含浸させることで,粒度分布の狭い球形空隙群が分散した鋳物を作成した.得られた知見は以下のとおりである.始めに,高周波溶解炉と金型を用いて,大気中でのアルミニウム合金溶湯の重力鋳造(含浸)を試みたが,鋳型内の空隙への含浸が不十分であり,欠陥の無い鋳物を得るのは困難であった.これは,TECーBALLと溶融金属との濡れ性や,含浸のための押湯圧が十分ではなかったためであると考えられた.それらを改善するために,放電プラズマ焼結機内での溶解,含浸を試みた.具体的には,黒鉛ダイ(鋳型)にTECーBALLと所定の金属バルク材を挿入して黒鉛パンチで押さえ込み,そのパンチに荷重を与えながら真空中で通電加熱をした.その結果,アルミニウム合金,マグネシウム合金,銅合金を用いた場合において,温度の上昇とともにバルク材の軟化,溶融が起こり,同時に付与されている圧縮荷重によって,溶湯が鋳型内の空隙に十分含浸された.得られた鋳物(直径30mm,高さ35mm)の見かけの密度は,含浸した金属の半分程度であった.この軽量化は,含浸不足による残存気孔ではなく,主にTECーBALL内の空隙によるものであることが,X線CTおよび断面組織観察から確認された.また,これらの圧縮試験を行ったところ,先行技術による発泡金属と同様に,低い応力で降伏し,その後,一定の応力で大きな塑性変形を起こすプラトー領域が確認された.一方,鋳鉄を含浸した場合は,TECーBALLの損傷が著しく,溶解および注湯に改善が必要であることが認められた.鋳物に新しい手法で発泡構造を形成し,超軽量鋳物をつくることを試みた.具体的には,鋳型の中に,中空かつ薄肉の小径鉄球(直径24mm)を充填しておき,そこへ,真空中で溶融金属を含浸させた.含浸させる金属として,マグネシウム合金,アルミニウム合金,銅合金を用いた場合,最も軽量化したものの密度比は,それぞれ27%,52%,42%であった.いずれも,既存の発泡金属と同様に,比較的低い応力で大きな塑性変形が得られた.JFEテクノリサーチ社の中空薄肉鉄球「TEC-BALL」を鋳型内に分散させ,そこに注湯することで,鋳物に発泡構造を形成し「超軽量鋳物」を実現するための要素技術を実験的に検討している.当初,初年度で,溶湯とTEC-BALL単体との相互作用について調べ,次年度で,TEC-BALLを分散させた小型単純形状の鋳物を試作する計画であった.しかし,初年度に予備実験として行ったTEC-BALL分散アルミニウム鋳物の試作で,予想以上に良い結果が得られたため,研究の主な流れを変更し,まずは,種々のTEC-BALL分散鋳物を試作し,それらの機械的性質を調べ,最後に溶湯とTEC-BALL単体との相互作用について調べることとした.研究計画・方法(概要)で示した4項目に関する成果は,次のとおりである.1.大気圧不活性ガス雰囲気におけるアルミニウム溶湯とTEC-BALL単体との濡れ性・界面組織:互いにはじく状況であり,界面組織の評価は難しい.2.放電プラズマ焼結機によるTEC-BALL単体の鋳ぐるみ:これに先んじて,予備実験的に計画3を実行したところ,良好な結果が得られたので,現段階では未実施である.3.放電プラズマ焼結機によるTEC-BALLの鋳ぐるみ:黒鉛型の下部にTEC-BLLを充填し,上部にアルミニウム合金型を挿入したものを,焼結機に設置し,真空中でアルミニウムを溶解,型のプレスにより含浸させたところ,鋳造欠陥の少ないTEC-BALL分散鋳物が得られた.この鋳物は,見かけ密度がアルミニウムの約1/2となり,圧縮試験において低荷重の塑性変形領域が著しく広い結果が得られた.この時点で,本研究が目標とする特性の鋳物として,達成度は高い.4.高周波溶解炉を用いたTEC-BALLの鋳ぐるみ:予備実験的には,欠陥の多い鋳物となった.これは計画1の結果と共通する要因によると考えられる.当初,初年度で,溶湯とTEC-BALL単体との相互作用について調べ,次年度で,TEC-BALLを分散させた小型単純形状の鋳物を試作する計画であった.しかし,初年度に予備実験として行ったTEC-BALL分散アルミニウム鋳物の試作で,予想以上に良い結果が得られた.すなわち,本研究が目標とする鋳物の試作が成功している.そこで研究の主な流れを変更し,まずは,種々のTEC-BALL分散鋳物を試作し,それらの機械的性質を調べ,最後に溶湯とTEC-BALL単体との相互作用について調べることとした.

そのため,研究全体として,これから実施するものもあり,進捗状況はおおむね順調,という程度であると考える.研究計画・方法(概要)で示した4項目における達成度所見は以下のとおりである.1.大気圧不活性ガス雰囲気におけるアルミニウム溶湯とTEC-BALL単体との濡れ性・界面組織:互いにはじく状況であり,界面組織を評価することは困難.2.放電プラズマ焼結機によるTEC-BALL単体の鋳ぐるみ:未実施.3.放電プラズマ焼結機によるTEC-BALLの鋳ぐるみ:本研究が目標とする特性の鋳物として,達成度の高いものが得られた.今後,他の溶湯成分による鋳ぐるみを実行する.4.高周波溶解炉を用いたTEC-BALLの鋳ぐるみ:予備実験の段階で,欠陥の多い鋳物を得ている.まずは,放電プラズマ焼結機を用いて,アルミニウム合金以外(マグネシウム合金,銅合金等)のTEC-BALL分散鋳物を試作し,それらの機械的性質を調べる.あわせて,放電プラズマ焼結機を用いた鋳ぐるみにおける,各種溶湯とTEC-BALL単体との相互作用について調べる.最後に,高周波溶解炉(重力鋳造あるいは低圧鋳造)によるTEC-BALL分散鋳物の実現性について検討する.研究計画・方法(概要)で示した4項目に関する今後の方針は,次のとおりである.1.大気圧不活性ガス雰囲気における溶湯とTEC-BALL単体との濡れ性・界面組織:手作業で,溶湯の中にTEC-BALLを押し込むことを試みる.2.放電プラズマ焼結機によるTEC-BALL単体の鋳ぐるみ:各種溶湯成分について実施する.3.放電プラズマ焼結機によるTEC-BALLの鋳ぐるみ:アルミニウム合金の場合と同様に,マグネシウム合金や銅合金でTEC-BALLを鋳ぐるみ,機械的性質を調べる.4.高周波溶解炉を用いたTEC-BALLの鋳ぐるみ:鋳型内を不活性ガス雰囲気にする,押し湯を利用する,湯から型への熱伝達を抑える,等の対策を行う.H24年度の直接経費残\525千が発生した主な理由は次による.1)放電プラズマ焼結機の使用料が想定よりも安価になった(依頼先を変更した),2)放電プラズマ焼結機の使用回数が少ない段階で初年度としては必要十分な成果が得られたため,焼結機使用料,供試材料・加工費,黒鉛型作成費等が抑制された,3)黒鉛型の損傷・消耗が想定よりも少なく,追加の作成費用が抑制できた.H25年度の直接経費は\1,425千となり,次のとおり使用する予定である.1)物品費:鋳物用各種合金試料等=\330千,2)旅費:(放電プラズマ焼結実験出張@\90千)×4回+(分析等出張@5千)×3回=\375千,3)他:(放電プラズマ焼結機使用料@90千)×8日=\720千.
高頻度データによる株価・為替レートの計量ファイナンス分析

本研究の研究成果は大きく分けると以下の3点に集約される。(1)ファイナンス理論から導き出される金融商品の価格と計量ファイナンスのモデルから導出される価格の比較を行い、計量ファイナンスのモデルからの価格の方が現実の市場で観察される価格に近い。(2)高頻度データから計算されるRVに対して時系列分析を行うと長期記憶性を有する。(3)実際のデータに対して時系列モデルを使って長期記憶性のパラメーターを推定すると推定期間毎や推定方法によって異なり、安定していない。18年度は、研究課題の研究に必須な高性能パソコンを導入し、株価及び為替レートの高頻度データの購入した。為替レートの高頻度データを用いて、以下に示す実証的研究を行った。(1)為替収益率に関する1次元ジャンプ付拡散モデル(Kou Model)を推定し、モデルから計算されたオプション価格とブラックショールズモデルから推定されたそれとを実証的に比較した。この結果はMathematics and computers in simulationに掲載予定である。(2)2国間の為替収益率に関する2次元ジャンプ付きGARCGモデルを推定し、2国間の為替収益率のジャンプに相関があることを示した。この研究の過程において最尤法はしばしば計算上の困難に遭遇したため、MCMC法による計算を試みその有効性を確認した。(3)高頻度データから計算されるイントラデイVaRによるGARCHモデルの比較実証をおこなった。(4)最近10年間の為替高頻度データから、Realized Volatility(RV)を計算し、何種類かのGARCHモデルから計算されたモデルボラティリティ(MV)と比較した結果、MVはRVの変動をかなりよく表現していることが検証された。今後さらに比較検討を行う予定である。上の研究成果(1)(3)は、2006年度に開催されたFar Eastern Econometric Society(北京)、日本統計学会(東北大学)、日本経済学会(大阪市立大学)等で発表された。(4)は19年度の主要研究テーマとして集中的に研究を進める予定である。また研究課題に関連した小規模な研究報告集会を19年3月に広島大学において開催した。本年度は、前年度に引き続き高頻度データを利用して以下の研究を行った。1.18,19年度に購入した為替と株価の高頻度データを研究目的に合わせてデータベース化した。2.金融時系列データにおけるボラティリティの推定及びその長期記憶性に関する研究。これはボラティリティ変動モデルとして、従来から利用されてきたGARCHモデルにおけるボラティリティの持続性と高頻度データから計算されるRealized Volatilityの長期記憶性どの関連性について実証的な研究を行った。また、GARCHモデルが非定常領域に近い場合(IGARCHに近い場合)、長期記憶系列との判別が困難になることをシミュレーションによって示した。さらに理論モデルによる説明を検討した。3.長期記憶性を持つ時系列を定式化するモデルの一つであるARFIMAモデルに関する推定手法の比較を行った。ARFIMAモデルの推定手法としてよく用いられるGPH、最尤法、非線形最小二乗法をシミュレーション分析によって比較した。その結果は以下の2点である。(1)ウェーブレット分散による方法は下方バイアスがあり、定常領域で顕著である。(2)最尤法は他の手法に比べて推定値の平均が真の値に近く、標準偏差も小さいが、非定常領域では標準偏差が大きくなる傾向がある。ウェーブレットを用いた手法は、下方バイアスがあるが他の方法に比べて圧倒的に計算時間が速いため、バイアス修正が可能であるならば強力な推定方法になる可能性があることが確認された。4.東証一部上場銘柄の個別株価時系列を用い、網羅的に調べた結果、ほとんどすべての銘柄において長期記憶性が観察された。(1)18,19,20年度に購入した為替と株価の高頻度データを研究目的に合わせてデータベース化した。(2)高頻度為替データから計算されるRealized Volatilityの長期記憶性を示すパラメーターと金融危機との関連性について実証的な研究であり、さらに、ボラティリティ変動の非対称性に関しても検討を行った。K.Maekawa,Lu Xinhong(2009)によって、1.高頻度為替データを用いて計算されたRealized Volatilityは長期記憶性を有し、非対称性が存在する、2.ARFIMAモデルにおける長期記憶性を示すパラメーターと金融危機のショックの大きさはかなり関連している、3.期間を変化させながら長期記憶性を示すパラメーターを推定すると期間毎に推定されたパラメーターはかなり異なることが公表されている。(3)Realized Volatilityの時系列構造に関する研究。Realized VolatilityにARFIMAモデルを当てはめて長期記憶性を示すパラメーターを推定すると推定されたパラメーターからに長期記憶性が検出される。しかし、この結果は想定誤差による見せかけの長期記憶の可能性とも考えられる。そこでARFIMAモデルに情報流入の代理変数として1日の約定回数を外生変数に導入して推定を行った。

この場合、東証一部上場の個別株価時系列の長期記憶性を示すパラメーターの平均値は有意に低下するという結果が得られ、得津(2009)によって公表された。(4)Integrated Volatilityの一つ推定量としてRealized Volatilityが考えられるが、そのほかにもフーリエ推定量、ウェーブレット推定量など様々な推定量が存在する。どういった場合にどの推定量が有効であるかについても検討を行った。
間質性膀胱炎の遺伝子発現解析とバイオマーカーの検討

対象は潰瘍型間質性膀胱炎(IC)患者の9例と対照群の9例とし,採取した膀胱粘膜からTotal RNAを抽出し,DNAマイクロアレイを用いて,遺伝子発現を検討した。IC患者群と対照群と比べると389遺伝子が対照群で発現量が多く,175遺伝子がIC患者群で発現量が多かった。Ingenuity Pathway Analysisによるネットワーク解析では細胞間の情報伝達・相互作用が優位に認められた。定量的RT-PCRによる検討ではICにおいてCXCR3関連ケモカイン遺伝子の増加を認められ,バイオマーカーとして有用である可能性が示唆された。間質性膀胱炎(IC)は、現在のところ明確な病因は特定されていない。潰瘍型IC患者の生検膀胱粘膜を分子生物学的に解析することにより、その病因および診断方法としての特異的バイオマーカーの探索を行ってきた。膀胱粘膜の生検サンプルよりTotal RNAを抽出し、DNAマイクロアレイを用いて網羅的遺伝子発現プロファイルを取得した。さらにGene Springを用いて発現変動遺伝子を抽出した後、Ingenuity Pathway Analysisでネットワーク解析を行った。遺伝子の発現の有為な変動を認めたものは定量的RT-PCRで追加検討を行った。その結果潰瘍型IC群で564遺伝子がコントロール群と比して有意に変動していた。うち膀胱粘膜上皮細胞のマーカー(KRT20、Uroplakin Ia, Ib)、間質性膀胱炎のマーカー候補遺伝子(HB-EGF)で遺伝子発現の減少を認め、細胞間シグナルと相互作用に関する遺伝子群の増加を認めた。これらはRT-PCRにおいても同様の結果であった。以上よりこれらの変動遺伝子は間質性膀胱炎のマーカー遺伝子の候補となる可能性があるものと考えられる。対象は潰瘍型間質性膀胱炎患者の9例と前立腺肥大症または膀胱癌患者9例の対照群とした。膀胱鏡で観察し,肉眼的に正常な膀胱粘膜を採取した。膀胱粘膜組織よりTotal RNAを抽出し,DNAマイクロアレイを用いて,潰瘍型間質性膀胱炎患者群と対照群における遺伝子発現様式を取得した。潰瘍型間質性膀胱炎患者群と対照群と比べると41094遺伝子中564遺伝子が有意に変動した。その内訳は389遺伝子が対照群で発現量が多く,175遺伝子が潰瘍型間質性膀胱炎患者群で発現量が多かった。有意に変動した遺伝子の関わりについて、IPA(Ingenuity Pathway Analysis)によるネットワーク解析を行った。ネットワークの有意差についてはスコア化で表示し,ネットワークの有意差がP<0.01であれば2点,P<0.001であれば3点とした。細胞間の情報伝達・相互作用,血液系の発達・機能,免疫リンパ系の発達機能に関わる遺伝子ネットワークが30点以上のスコアであった。続いて,DNAマイクロアレイまたネットワーク解析において,遺伝子の発現増加を認めたものについて定量的RT-PCRで追加検討を行った。潰瘍型ICでDNAマイクロアレイの結果と同様にCXCR3,CXCR9,CXCR10,CXCR11,および関連遺伝子(IFNγ,TNFα)の増加を認めた。CXCR3関連ケモカインに関する遺伝子は潰瘍型間質性膀胱炎におけるバイオマーカーとして有用である可能性が示唆された。同意を得られた潰瘍性間質性膀胱炎患者13名を対象として膀胱膀胱生検組織を用いて免疫組織学的検討を行った。膀胱生検組織を4%パラフォルムアルデヒド・4%スクロースリン酸緩衝液に浸漬し,4°Cで一晩浸漬固定した。その固定した組織をパラフィン包埋し,厚さ3μmの薄切組織標本を作製した。組織標本に対して,脱パラフィン処理,抗体賦活化,ブロッキングを行った。この膀胱粘膜組織にIP10抗体(Santa Cruz Biotechnology,Inc.,rabbit polyclonal,FL-98)を一次抗体とし,4°Cで一晩,抗体反応を行った。引き続き,Donkey anti-rabbit Alexa Fluor 594(Molecular Probes)を二次抗体として,4°Cで1時間,抗体反応を行った。DAPIによる核染色を行い,組織標本を封入した。続いいて,蛍光顕微鏡下観察を行い,IP10陽性部位を確認し,その発現の局在部位について検討した。また,5観察視野(400倍レンズ)からCXCL10陽性部位の表面面積を画像解析ソフトにより解析した。免疫組織学解析において,間質膀胱炎患者の膀胱上皮には,IP10抗体に陽性な細胞の存在が確認された。さらに,IP10発現の局在部位は,尿路上皮細胞内および粘膜下層と確認された。さらに,潰瘍性間質性膀胱炎患者13名と対照群8名の尿を用いて,ELISA(酵素結合吸着法:RayBio^【○!R】Human IP-10 ELISA Kit)により尿中IP10濃度の定量を行った。

潰瘍群の尿中に含まれるIP10濃度は対照群と比較して有意に高値を示した。以上の結果から,膀胱組織でのCXCL10 mRNA発現,あるいは蛋白レベルでのIP10発現および尿中IP10濃度増加は間質性膀胱炎の診断のバイオマーカーとして有用であると考えられた。
環状オレフィンモノマーの革新的合成と高耐熱性アクリル樹脂ライブラリーの構築

N-ヘテロ環状カルベン(NHC)触媒によるオレフィン極性転換の概念を用いて、耐熱性ビニル系高分子を合成するための重要な原料である環状オレフィンモノマーの新規合成法の開発を行った。まず極性転換を進行させるNHC触媒の選定を行い、この知見に基づき、分子内反応1種類、分子間反応2種類の新規反応形式を検討し、5つの環状オレフィンを生成させることに成功した。特に、アクリル酸エステルの環化四量化反応からはシクロペンテノン骨格を持つ生成物が得られた。さらに、この触媒反応に対して、極性転換が関与する反応機構を実験的に立証し、NHC特有の触媒作用について解明した。本研究では、環状オレフィンモノマーの新規合成手法の開発を行っている。一般的な汎用高分子材料は耐熱性が低いものが多く、材料として所望の性能を発揮できない時がある。高分子材料の耐熱性向上のためには、高分子の主鎖に環状構造を導入することが有効である。それにより主鎖の分子運動が抑制され、結果的に耐熱性が向上する。しかし、環状オレフィン化合物の系統だった合成法はこれまで確立されていないのが現状である。本研究では、この課題を克服するために、Nーヘテロ環状カルベン(NHC)触媒を用いた極性転換手法に基づく新規環状オレフィンの合成法を提案している。平成24年度では、NHC触媒によるアクリル酸メチルの環化4量化反応を見出した。平成25年度においてはまず、その反応機構を明らかにした。具体的には中間体へのプロトンもしくは重水素化試薬を添加することで、中間体の構造を明らかにした。また、各中間体をESI-MS測定により観察することで、ビニル基の極性転換が関与する反応機構を明らかにした。加えて、反応基質の適用範囲を拡張し、アクリル酸エチル、i-ブチル、2-メトキシエチルの環化4量体の合成に成功した。さらにこの反応を具体例として考えることで、中性な求核剤であるNHCとトリアルキルフォスフィン触媒との相違点を見出すことができている。また、これまでの本研究室での知見と比較することで、代表的NHC触媒である、トリアゾール型とイミダゾール型NHCの求核性に基づく相違点を考察することで、環化反応が進行する理由を明らかにした。汎用ビニル系高分子は一般に耐熱性が低い。しかし、主鎖に環状構造を導入することで、主鎖の剛直性が増加し、分子運動性が低下する。これにより高分子のガラス転移点を向上させることができる。このような高耐熱性ビニル系高分子は、有機材料の可能性を大きく拡張できる。しかし、共重合させる環状オレフィンの種類は限定的であるため、高分子の一次構造と耐熱性との詳細な関係はこれまで検討されていない。そこで現状では、多様な環状オレフィンを合成する新規手法の開拓が強く望まれる。本研究では、求核性の高い有機塩基であるN-ヘテロ環状カルベン(NHC)を触媒に用いた環状オレフィンの新規合成法の開発と、それをモノマーとして用いた(共)重合反応による耐熱性アクリル樹脂を合成することを目的としている。これまで我々はNHC触媒によるメタクリル酸メチルの二量化反応を報告している。今回、アクリル酸メチルに対してNHC触媒を作用させたところ、環化四量化反応が進行し新規環状オレフィンである三置換型のシクロペンテノン化合物を与えることを見出した。生成物の構造は、各種NMR測定により決定した。この反応は、原料として安価なアクリル酸メチルのみを使用している点で価値が高い。反応条件を検討したところ、かさ高い置換基を有するイミダゾール型NHCを用い、60°C以上の高温条件が必要であることが分かった。反応機構の考察を行ったところ、NHCとニ分子のアクリル酸メチルから成る極性転換中間体が反応に関与していることが分かった。一般に汎用高分子の耐熱性は低い。しかし、高分子の主鎖中に環状構造を導入しその剛直性を増加させ分子運動性を低下させることにより、そのガラス転移温度を向上させることができる。ただ実際には、汎用的に利用されている環状オレフィン類の種類は非常に限定的であるため、多様な環状オレフィンを創製できる新規合成手法の開発が望まれている。そこで本研究では、N-ヘテロ環状カルベン(NHC)を有機分子触媒でとして用い、汎用的なビニルモノマーから環状モノマーを合成する全く新しい方法論を開発することを目的とする。我々は、NHC触媒をアクリル酸メチルに作用させたところ、環化四量化反応が進行し、新規環状オレフィンである三置換型シクロペンテノン誘導体を与えることを見出した。この反応はアクリル酸エチル、i-ブチル、2-メトキシエチルにも適用可能であった。反応中間体のプロトン付加体を単離することなどにより、アクリル酸エステルの極性転換が関与する反応機構であることが明らかとなった。

最終年度においては、二成分の反応基質から環状モノマーを合成することを検討した。NHCとメタクリス酸メチル(MMA)もしくはクロトン酸メチルを反応させ、その中間体とイソシアネート類を反応させると、環化反応が進行し、三成分生成物が得られることが分かった。また、ビニルモノマーとしてチグリン酸メチルを用いたところ、NHCからの脱離反応が進行し、環状モノマーの生成が確認された。また、メタクリル酸2-ブロモエチルを塩基存在下、NHC触媒で作用させたところ、分子内SN2反応が進行し環状オレフィンモノマーが生成することが確認された。以上、新規有機合成手法であるNHC触媒によるオレフィンの極性転換反応により、6種類の環状モノマーを生成させることに成功した。高分子合成化学、有機合成化学平成25年度においては、環化反応の基質を増やすことに成功したことに加え、機構解明により、環化反応を進行させることができる触媒の種類を見出し、その理由を考察することができたことは、今後の反応開発のために有意義であった。これらの結果は、学会発表だけでなく、Org. Lett. 2013, 15, 5916に掲載させることができている。今回、概念的に新規な合成手法を提案できた。NHC触媒により極性転換を起こし引き続き環化反応を起こすという触媒サイクルは、alpha, beta-不飽和エステルと各種求電子試薬から各種環状オレフィンを合成できる可能性を示している。この知見が得られたことは、本研究を展開するうえで、大きな意義を持つ。また、研究成果に直接現れてこない触媒合成などを効率よく進めることができた。今回得られた環化反応を進行させるための触媒構造の知見を応用し、他の基質の環化反応を検討する。またこれまでは同一分子間での反応による環化反応であったが、これに加え、今後は二種類の分子間で選択的に反応させることで、多様な環状物質の合成を行うことも検討する。そして、得られた環状物質の重合性と得られた高分子を評価することにより、耐熱性樹脂への展開を図る。平成24年度に見出したアクリル酸メチルの環化四量化反応の基質適用範囲をメタクリル酸エステル誘導体へと適用し、新たな環状オレフィンの合成を行う。および、ジビニル化合物の分子内環化反応により新規環状オレフィンを合成する。さらに、alpha, beta-不飽和エステルとイソシアネートや二硫化炭素などの不飽和化合物からの環状オレフィンの合成を検討する。得られたモノマーの重合反応により耐熱性高分子の合成と評価を行う。合成化学で使用する試薬・溶剤、ガラス器具、その他実験器具補助機材類、測定機器使用料が、想定した金額より少なくて済んだため。今年度においても、計画している合成実験を行うために必要な試薬・溶剤、ガラス器具、その他実験器具補助機材類、測定機器使用料を支払うために、使用する予定である。試薬・溶剤、ガラス器具、実験用補助器具類などの消耗品の購入に使用する。また、一部は、核磁気共鳴装置や質量分析装置の測定使用料に充てる。
敗血症病態におけるサイトカインのバランス解析と遺伝子治療の確立

TNF-α及びIL-6の中和の検討TNF-α濃度はコントロールに比べ、mAbIL-6では約半減値を示した。mAbTNF-α添加とrIL6+rTNF-αを添加では有意な減少が認められた。(2) IL-6濃度はコントロールに比して、mAbTNF-α添加では約2割を示した。mAbIL-6添加では更に半減を示した。rIL6+rTNF-αを添加では有意な減少が認められた。グラム陰性菌(LPS)感染モデル(敗血症病態)におけるTNF-α/IL-6バランス制御の機序抑制因子を分子生物学的、タンパク化学的、および免疫組織学的見地より統合的に解明し、同定された抑制因子を分子生物学的手法で調節し炎症反応の制御を行うことを目的とし本研究をすすめてきた。本年は以下の方法で実験を行い有用な結果が得られた。グラム陰性菌(LPS)感染モデル(敗血症病態)におけるTNF-α/IL-6バランス制御の機序,が重要と考えマウスLPS敗血症モデルを作成しDIC治療薬であるrTMを投与することによりTNF-α/IL-6バフンスの制御機構を解明することにより、敗血症に効果があることを示すものである。【結果】ELISA法でそれぞれTNF-α、IL-6を測定した。TNF-α、IL-6のいずれもliverとkidneyにおいてコントロール群と4mg/kg群には優位差が認められた。【考察」rTMはDICの治療薬として開発され、抗DIC作用を示す特徴があるが、今回の結果からTNF-α、IL-6炎症性サイトカインの発現抑制効果が認められたことから、抗炎症作用を有するものと考えられる。来年度は敗血症病態におけるSTAT3とSOCS3の活性化の検討、TNF-αa/IL-6バランスにおけるSTAT3とSOCS3の役割の検討を加え、今後の更なる研究によって作用機序が明らかにされ、敗血症の治療に寄与するものと考えられた。炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインのバランスは自然免疫、獲得免疫を含めた免疫システムの全体を制御していると考えられる。有効な感染防御反応を誘導するには、感染初期に産生された炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインのバランスの制御機構の解明が重要である。
新しい細胞塊培養による婦人科癌の抗癌剤感受性試験の確立と応用

婦人科癌の患者に対し予め薬剤感受性を調べることにより効果の期待できる薬剤の選択ができれば大きなメリットがある。本研究は手術で摘出した癌細胞を塊のまま培養するCTOS (cancer tissue-originated spheroid)を用いて薬剤感受性試験を確立し、治療方針決定に役立てることを目的として研究を行った。その結果子宮体癌のうち漿液性腺癌は高率にCTOSが作製・維持されることが明らかとなった。また癌の増殖に関係するシグナルを阻害する薬のうち、mTOR阻害剤、NF-kB阻害剤による増殖抑制効果が認められた。現在婦人科癌治療において抗癌剤の選択は過去の臨床データの蓄積によって行われているが、個々の患者に対し予め抗癌剤感受性を行うことにより効果の期待できる薬剤の選択が可能であれば患者および医療サイドの双方に大きなメリットがあると考えられる。我々はCTOS (cancer tissue-originated spheroid)を婦人科腫瘍に応用し、抗癌剤感受性試験を確立し難治性婦人科悪性腫瘍患者の治療方針決定に役立てることを目的として研究を開始した。研究初年度である平成23年度は婦人科悪性腫瘍組織からCTOSを作製することを当面の目標として研究を開始した。手術により摘出された子宮体癌組織からCTOSが得られることを確認した。得られたCTOSをマウスに移植しxenograftから腫瘍の増殖を確認した。平成24年以降、PCRおよび免疫染色を用いてマウスに移植し増殖した腫瘍の上皮がヒト由来であり、間質はマウス由来であることを確認している。CTOS形成はほぼ全例にみられるものの腫瘍増殖スピードが遅いため抗癌剤感受性試験を全例に行える状況に至っていない。これは生体内に比べ増殖因子が欠如しているためと考えられる。そこで癌間質との共培養を行いCTOSの増殖スピードに違いがあるか比較検討した。その結果癌間質からの液性因子がCTOS増殖を促進することが明らかとなった。手術摘出の日にCTOS調製を施行し、82/88 (93%)と高率にspheroid形成が確認された。その状態で2週間以上継続培養できるのは53/88 (60%)であった。Type I子宮体癌からは50%台のCTOS維持率であったが、Serous adenocarcinomaを含むType II子宮体癌からは90%と高率にCTOSが維持されることが確認された。また、維持可能であったCTOSをNOD/SCIDマウスへ移植した45例のうち、22例(49%)が腫瘍を形成した。これら移植されたXenografted腫瘍は免疫染色を含む病理組織の検討からOriginalの腫瘍の特徴を保持していた。作製したCTOSのうち最も増殖速度の速いCTOS (類内膜腺癌G3由来)を用いて種々のシグナル経路を標的とした阻害実験、すなわちNF-kB, mTORC1, mTORC1+mTORC2, RAF, HER2, Src, EGFR, PI3Kを標的とした阻害剤:BMS345541, RAD001, OSI-027, Sorafenib, Lapatinib, Dasatinib, Erlotinib, LY294002を用いて増殖抑制効果を検討した。阻害実験は薬剤投与1週間後にルシフェラーゼ活性を用いてATP活性を測定し、day0の断面積を用いて標準化し、比較・検討した。このうちNF-κB阻害剤であるBMS345541の用量依存性に細胞増殖を抑えることが確認され、8種類の子宮体癌CTOSを用いて同様の増殖阻害実験を行っている。増殖抑制効果の認められたCTOSおよび抑制効果の認められないCTOSを比較検討することによりバイオマーカーの同定ができると考えられ、現在NFκB経路関連分子のウェスタンブロッティングを施行している。他の薬剤についても子宮体癌CTOSに対して増殖抑制効果を示すものがあり、バイオマーカーを同定することにより治療法を個別化できる可能性がある。現在、癌の治療戦略において抗癌剤治療は重要な役割を果たしている。婦人科癌治療において抗癌剤の選択は過去の臨床データの蓄積によって行われているが個々の患者に対し予め抗癌剤感受性を行うことにより効果の期待できる薬剤の選択が可能であれば患者および医療サイドの双方に大きなメリットがあると考えられる。我々は新たに開発された初代培養法:CTOSを婦人科腫瘍に応用し抗癌剤感受性試験を確立し難治性婦人科悪性腫瘍患者の治療方針決定に役立てることを目的とした。初年度である平成23年度は婦人科悪性腫瘍組織からCTOSを作製することを当面の目標として研究を開始した。手術により摘出された子宮体癌組織・卵巣癌組織に機械的・化学的処理を加えたのち篩にかけ直径が数十から数百マイクロメーターの腫瘍細胞塊(オルガノイド)を回収。幹細胞培地で数時間浮遊培養したのちピペット操作を繰り返し表面が平滑な球状の構造物(CTOS)が得られることを確認した。

得られたCTOSをマウスに移植しxenograftから腫瘍の増殖を確認した。PCRおよび免疫染色を用いてマウスに移植し増殖した腫瘍の上皮がヒト由来であり間質はマウス由来であることも確認している。CTOS培養液に抗癌剤(シスプラチン)を添加しATP法を用いて感受性試験を行った。この方法は細胞のviabilityの判定を細胞内のATPを定量することにより行い抗癌剤非投与のCTOSと比較する。ATP活性は専用のルミノメーターで測定を行った。上記の標本採取から抗癌剤感受性試験までの一連の研究過程の中で子宮体癌の29例中29例全例でCTOS作成に成功している。そのうち15例はCTOSの増大を認め抗癌剤感受性試験を行った。卵巣癌においては12例中10例でCTOS作成しえたがそのうち9例は培養ディッシュに接着したため抗癌剤感受性試験に至っていない。子宮体癌のCTOS形成はほぼ全例にみられるものの腫瘍増殖スピードが遅いため抗癌剤感受性試験を全例に行える状況に至っていない。これは生体内に比べ増殖因子が欠如しているためと考えられる。そこで癌間質との共培養を行いCTOSの増殖スピードに違いがあるか比較検討した。その結果癌間質からの液性因子がCTOS増殖を促進することが明らかとなった。高文化型類内膜腺癌よりも低分化腺癌あるいは漿液性腺癌においてCTOS増殖が速いことからこれらにターゲットを絞ることを考えている。子宮体癌組織からのCTOS作成および感受性試験は順調に進んでいる。しかし卵巣癌組織からはCTOS作成は困難な状況が続いている。これは卵巣癌細胞の性質が子宮体癌細胞と異なり接着性が高く、球状(spheroid)の形態をとる前に培養ディッシュに張り付く状態になってしまうことによる。これを解決するためにマトリゲル内での培養を開始している癌間質との共培養を行いCTOSの増殖スピードに違いがあるか比較検討した。また、エストロゲンについては類内膜腺癌において腫瘍増殖促進効果がみられるが漿液性腺癌においては逆に腫瘍の増殖を抑制する現象が見られた。これらの知見をもとにCTOS増殖の条件をみなおし、高確率でCTOSを用いた抗癌剤感受性試験を行う。トラブルシューティングに関しては連携研究者の大阪成人病センター井上らと検討を行い培養条件を変えてみる。抗癌剤感受性試験がうまくいかないときはATP法以外の方法を行ってみる。主として培養液、試薬、ディッシュなどの消耗品に研究費を使用する予定である。
ゴールベースシナリオ（ＧＢＳ）理論によるメタボリック症候群向けｅラーニングの開発

メタボリック症候群の予防・改善に、食と運動の是正は不可欠である。しかし、平成12年から健康日本21を実施・介入したにもかかわらず、運動量や糖尿病患者数は悪化している。この結果は、従来型の情報提供による介入・健康教育の限界を示唆している。加えて、支援対象の大多数を占める中年男性勤労者を取り巻く環境には、以下のような問題がある。1.高血圧、高脂血症、高血糖などの危険因子が集積していても、病識に乏しく、生活習慣改善のモチベーションも低い傾向にある。2.そのため検査データの現状把握、疾病・合併症理解による危機感を「あおる」従来型介入や啓発では対象者の興味を喚起できず、成果も期待できない。3.地方では都市部のような質の高い対面型保健指導の機会が少ないという地理的格差が存在。4.小規模事業所では就業時間内の対面型保健指導の実施が困難である。5.特に中小の健保組合・事業所では、メタボリック症候群対策の予算が確保できない。このような状況のもと、我が国のメタボリック症候群を予防・改善するためには、モチベーションの低いハイリスク者であっても結果が期待でき、低コストかつ時間的・地理的制約が少ない保健指導プログラムの開発が喫緊の課題である。そこでeラーニングを開発。内容は、より多くの方が取り組めるよう、食事「和食・よく噛む・摂るなら至福の間食」、運動は自体重を負荷にしたスローで実施する4秒筋トレ(スクワット、腕立てふせ、腹筋)に絞って設定した。4週間継続した72名については、男性の開始時が腹囲88.3cm・体重72.3kg・BMI24.7であったのに対し、4週間後には腹囲-2.7cm・体重-1.9kg・BMI -0.6、女性の開始時が腹囲82.0cm・体重56.7kg・BMI22.8であったのに対し、4週間後には腹囲-2.6cm・体重-1.6kg・BMI -0.5であった。本研究の目的は、「行動・経験を通じて能動的な学びを促すシナリオ型教材の設計理論」であるゴールベースシナリオ(GBS)理論を取り入れることで、・病識に乏しく、生活習慣改善のモチベーションが低いハイリスク者であっても成果が期待でき、・低コストかつ時間的・地理的制約も少ないeラーニング(遠隔型保健指導)を開発し、メタボリック症候群の予防・改善、ひいては我が国の医療費削減へ寄与することである。そこで初年度は、シナリオ作成の準備とパイロットスタディを目的に、1863歳の男性を対象に、自分の体重を負荷にした筋力トレーニング3種目と「和食・よく噛む・お茶お水」もしくは「和食・よく噛む・とるなら至福の間食」の3課題を1ヶ月間実施した。保健指導は、対面が初回の1回のみ、残りは自宅で各自実施した。継続を支援するために、2,3日に1回の支援メールを送付した。参加者34名のうち、事後アンケートを回答したものが17名。筋力トレーニングについては、65%が週に3回以上実施。食事については、和食の継続が難しいと回答した参加者が65%みられたが、よく噛むについては半数が、お茶お水・至福の間食については7割が実施できたと回答した。腹囲についても7割が減少した。我が国のメタボリック症候群、ひいては動脈硬化性疾患を予防・改善するためには、(1)モチベーションが必ずしも高くないハイリスク者であっても興味を抱く、(2)かつ結果が期待でき、(3)低コストかつ時間的・地理的制約が少ない保健指導プログラムの開発が喫緊の課題と考えているが、初年度はより多くの対象者の興味を引きつけるために“生活習慣病の予防ではなく、体を引き締める方法"を紹介する対面型の保健指導を1回実施、その後はメールによる継続支援を行い、参加者の7割において腹囲減少という効果が得られたため。および参加者とのやりとりを通じて、ゴールベースシナリオを作成するにあたって必要なアプローチのヒントも得られたため。本研究の目的は、「行動・経験を通じて能動的な学びを促すシナリオ型教材の設計理論」であるゴールベースシナリオ理論を新たに取り入れることで、・病識に乏しく、生活習慣改善のモチベーションが低いハイリスク者であっても成果が期待でき、低コストかつ時間的・地理的制約も少ないeラーニング(遠隔型保健指導)を開発し、メタボリック症候群の予防・改善、ひいては我が国の医療費削減へ寄与することである。2年目は、eラーニング学習管理システムLMS(Learning management system)による保健指導の効果を検証した。自分の体重を負荷にした筋力トレーニング3種目と「和食・よく噛む・お茶お水」もしくは「和食・よく噛む・とるなら至福の完食」の3課題を1ヶ月間実施したところ、参加188名のうち89名(47.3%)が1ヶ月間継続し、腹囲(84.3cm→81.5cm)、体重(62.7kg→61.4kg)、BMI(23.3→22.7)といずれも有意な改善が認められた。その一方、半数は途中で脱落したが、その多くはLMSによる保健指導の受講が初めての実施者であった。今後はn数を増やしての検証するとともに、脱落者の実態調査、インタビュー、LMSの使い方ガイドの充実など、脱落者防止を検討し、効果が期待でき継続を促す方法を検討する。あわせて最終年度の平成29年度は、本研究の主要な目的である、ゴールベースシナリオを活用したプログラムを作成し、その効果を検証する予定である。

我が国のメタボリック症候群、ひいては動脈硬化性疾患を予防・改善するためには、(1)モチベーションが必ずしも高くないハイリスク者であっても興味を抱く、(2)かつ結果が期待できるプログラムが欠かせない。今回188名が実施し、統計学的にも優位な改善が認められたことから、順調に進展していると判断した。本研究の目的は、「行動・経験を通じて能動的な学びを促すシナリオ型教材の設計理論」であるゴールベースシナリオ理論を新たに取り入れることで、・病識に乏しく、生活習慣改善のモチベーションが低いハイリスク者であっても成果が期待でき、低コストかつ時間的・地理的制約も少ないeラーニング(遠隔型保健指導)を開発し、メタボリック症候群の予防・改善、ひいては我が国の医療費削減へ寄与することである。3年目は、eラーニング学習管理システムLMS(Learning management system)による保健指導の効果を検証した。自分の体重を負荷にした筋力トレーニング3種目と「和食・よく噛む・お茶お水」もしくは「和食・よく噛む・とるなら至福の完食」の3課題を1ヶ月間実施したところ、参加332名のうち約4割が1ヶ月間継続し、腹囲2.1cm減、体重1.0kgと改善が認められた。継続率は、開始時に2時間半の対面指導(スクーリング)を受講した者が60%、不参加者は30%と大きな差が認められた。対象者が332名と多人数になり分析に時間がかかったこと、シナリオの作成・形成的評価に時間がかかったため。メタボリック症候群の予防・改善に、食と運動の是正は不可欠である。しかし、平成12年から健康日本21を実施・介入したにもかかわらず、運動量や糖尿病患者数は悪化している。この結果は、従来型の情報提供による介入・健康教育の限界を示唆している。加えて、支援対象の大多数を占める中年男性勤労者を取り巻く環境には、以下のような問題がある。1.高血圧、高脂血症、高血糖などの危険因子が集積していても、病識に乏しく、生活習慣改善のモチベーションも低い傾向にある。2.そのため検査データの現状把握、疾病・合併症理解による危機感を「あおる」従来型介入や啓発では対象者の興味を喚起できず、成果も期待できない。3.地方では都市部のような質の高い対面型保健指導の機会が少ないという地理的格差が存在。4.小規模事業所では就業時間内の対面型保健指導の実施が困難である。5.特に中小の健保組合・事業所では、メタボリック症候群対策の予算が確保できない。このような状況のもと、我が国のメタボリック症候群を予防・改善するためには、モチベーションの低いハイリスク者であっても結果が期待でき、低コストかつ時間的・地理的制約が少ない保健指導プログラムの開発が喫緊の課題である。そこでeラーニングを開発。内容は、より多くの方が取り組めるよう、食事「和食・よく噛む・摂るなら至福の間食」、運動は自体重を負荷にしたスローで実施する4秒筋トレ(スクワット、腕立てふせ、腹筋)に絞って設定した。4週間継続した72名については、男性の開始時が腹囲88.3cm・体重72.3kg・BMI24.7であったのに対し、4週間後には腹囲-2.7cm・体重-1.9kg・BMI -0.6、女性の開始時が腹囲82.0cm・体重56.7kg・BMI22.8であったのに対し、4週間後には腹囲-2.6cm・体重-1.6kg・BMI -0.5であった。
ロボットの知能と自律性に関する総合的研究

本研究の主目的は重点領域研究を申請するための予備研究である。本研究では、ロボットの知能と自律性について、(1)動作及び移動のためのロボット知能、(2)認識及びたい和のためのロボット知能、(3)学習及び記憶のためのロボット知能、(4)ロボット個体における自律性発現のメカニズム、(5)複数のロボット及びロボット群による自律性発現のメカニズム、という5項目について総合的に調査研究した。研究協力者それぞれの最近の研究成果の紹介と関連分野における重要な研究課題ならびに新しいアプローチ等について、の総合的討論を行うための研究会を5回開き、併せて電子メイルを活用した意見交換、情報収集と研究のとりまとめを行った。以上の調査研究の結果、「感覚と行動の統合による機械知能の発現機構の研究」という題目の重点領域研究申請書をまとめた。この研究は機械の知能と自律性についてその発現機構を総合的に研究することを目的とし、『機械の“知"は外界との相互作用の中で発現するものこそが本質的なものである』という観点に立ち、感覚と行動の密な統合により発現される機械特有の知能のメカニズムを解明し、実世界で知的に認識し行動する機械システムを創造することまでを重点的に取り上げる。研究を体系的に推進するために、研究課題を、A)技量の力学的理解、B)感覚と行動による実環境の理解、C)人間機械協調システム、D)生物型自律システム、という4本の柱に集約する。AおよびBではそれぞれ行動及び感覚における知能のメカニズムを解明し、CおよびDではシステムの自律性を創発する知能の原理と枠組みを探求する。Cは人間と協調するための知能を、Dは自然環境で個体の自律性を保つための知能を取り扱う。感覚と行動を密に統合し外界と相互作用するプロセスの中に実世界で自律的に動く機械の“知"を創出することを目指す。この枠組みのもとで機械特有の知能の発現機構の解明のための詳細な研究計画を立案した。