hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
走査型プローブ顕微鏡を用いた局所反応場制御リソグラフィー技術の開発

本研究課題では、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いた新しいリソグラフィー技術:SPM局所反応場制御リソグラフィーの開発を行い、新しいナノデバイス作製技術としての応用を目指している。本手法では、原子間力顕微鏡(AFM)などのSPM探針にバイアス電圧を加え、探針周囲の雰囲気環境を制御することで探針直下に局所的な化学反応場を誘起し、母材料を化学的に反応修飾させ、その後、得られた反応物質の選択的なエッチングによりナノメートル級リソグラフィーを実現する。平成12年度では、局所化学反応場として酸化反応場を、また、母材料として強磁性体薄膜であるNiFeやCrを選択し、これまでに報告例の無い強磁性体金属材料に対するSPM局所反応場制御リソグラフィー技術の開発を重点的に行った。これを受け、平成13年度では、本手法の更なる洗練化を行うとともに、新しいデバイスシステムとして強磁性単電子デバイスの提案を行い、以下の知見を得た。(1)酸化反応場を用いたSPM局所反応場制御リソグラフィー技術により強磁性体酸化物(NiFe酸化物やCr酸化物)からなるナノ構造の形成が可能であり、SPM探針での印加バイアス電圧や走査速度により、得られる強磁性ナノ構造のサイズを制御することが可能である。(2)様々な変調方式を有する強磁性単電子トランジスタの提案を行った。具体的には、ゲート電極と中央電極がキャパシタにより静電的に結合されている容量結合型強磁性単電子トランジスタと、ゲート電極と中央電極が抵抗体により結合されている抵抗結合型強磁性単電子トランジスタについて提案した。これより、磁性と単電子帯電効果を基礎とした、新しいナノデバイスとしての実現可能性を明らかにした。(3)(2)で提案した強磁性単電子デバイスの理論的検討を行った。解析にはモンテカルロ法を用い、単電子の挙動に伴うデバイスの電気的特性・トンネル磁気抵抗特性について、動作温度や印加電圧条件をパラメータとして詳細に検討した。これより、磁性と単電子帯電効果の競合作用により生じるトンネル磁気抵抗効果の増大という新しい現象を、デバイス機能として用いる事が可能であることを明らかにした。本研究では、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いた新しいリソグラフィー技術:SPM局所反応場制御リソグラフィーの開発を目指している。平成12年度では、特に、SPMを用いた微細ナノ構造作製手法の洗練化を行った。即ち、様々な化学反応場を用いて、実用化に有望と思われる各種基板物質(母材料)に対してナノ構造形成を行い、化学反応場条件に対する微細ナノ構造パラメータの関係を明確にすることを目的とした。具体的には、局所化学反応場として酸化反応場を、また、母材料として磁性体薄膜であるNiFeやCrを選択し、これまでに報告例の無い磁性材料に対するSPM局所反応場制御リソグラフィー技術の開発を重点的に行った。これより、以下の新たな知見が確認された。(1)酸化反応場を用いたSPM局所反応場制御リソグラフィー技術により磁性体酸化物(NiFe酸化物やCr酸化物)の形成が可能。(2)SPM探針への印加により酸化反応場を誘起するバイアス電圧により、磁性体酸化物の形状寸法制御が可能。具体的には、69Vのバイアス電圧を印加することで高さ515nm、幅50100nmのNiFe酸化物ドットの作製に成功し、また、24Vのバイアス電圧印加により高さ1nm、幅20100nmのCr酸化物細線の形成に成功した。(3)バイアス電圧を印加した状態でのSPM探針の走査速度により、磁性体酸化物の形状寸法制御が可能。具体的には、走査速度を50200nmとすることで高さ1nm、幅10070nmのCr酸化物細線の形成に成功した。今後は、これらの研究成果をもとに、磁性と単電子トランジスタを融合させた強磁性単電子トランジスタシステムの実現に向けて研究を進展させる。

(2)様々な変調方式を有する強磁性単電子トランジスタの提案を行った。具体的には、ゲート電極と中央電極がキャパシタにより静電的に結合されている容量結合型強磁性単電子トランジスタと、ゲート電極と中央電極が抵抗体により結合されている抵抗結合型強磁性単電子トランジスタについて提案した。これより、磁性と単電子帯電効果を基礎とした、新しいナノデバイスとしての実現可能性を明らかにした。(3)(2)で提案した強磁性単電子デバイスの理論的検討を行った。解析にはモンテカルロ法を用い、単電子の挙動に伴うデバイスの電気的特性・トンネル磁気抵抗特性について、動作温度や印加電圧条件をパラメータとして詳細に検討した。これより、磁性と単電子帯電効果の競合作用により生じるトンネル磁気抵抗効果の増大という新しい現象を、デバイス機能として用いる事が可能であることを明らかにした。
プライモソーム複合体による停止したDNA複製を再開するための分子メカニズムの解明

脳腫瘍や神経変性疾患などほとんど全ての脳疾患において、脳内でミクログリア細胞の活性化および異常な増殖が見られる。このミクログリアの異常な増殖・活性化はDNA複製制御の異常から生じていると考え、それをコントロールしているものは何かを明らかにするために研究を計画した。これまでにミクログリアの活性化・増殖には、その表面に発現しているレセプターTREM2が重要な役割をもつことが示されていたので、TREM2タンパク質を調製し、その構造解析を目的として研究を開始した。前年度までに大腸菌pETベクター系を用いたTREM2の発現系を構築したが、封入体に発現し、リフォールディング条件を検討したものの本来の構造をもつTREM2の調製には至らなかった。今年度はカイコ幼虫や動物細胞、大腸菌コールドショック発現系を用いて検討を行った。その結果、大腸菌コールドショック発現系において可溶性画分として大量に調製することに成功した。得られた可溶性画分をNi-NTAアフィニティーカラムにより粗精製し、スロンビンまたは3Cプロテアーゼを用いてヒスチジンタグの切断条件を決定した。さらに、イオン交換カラムやゲルろ過カラムにより精製を行い、タグと目的のタンパク質を分離できることを確認した。また、SDS-PAGEで単一のバンドとして検出されるほど純度の高いサンプルを得る事ができた。このサンプルを用いて結晶化スクリーニングを行い、いくつかの条件で微結晶を得ることに成功した。プライモソーム複合体が、どのように停止したDNA複製フォークを認識し、再開させるのか、そのメカニズムを明らかにすることを目的として研究を行った。まず、プライモソーム構成因子DnaB、DnaG、DnaT、PriBのクローニングを検討した。大腸菌株DH5αのゲノムを鋳型としてPCRを行い、得られた増幅産物をpETベクターに組み込んだ。遺伝子配列を確認した後、発現用大腸菌株BL21(DE3)に組み込み、発現の確認を行った。IPTG添加による発現誘導後、1時間からそれぞれ目的の分子量のバンドが観察された。この菌体を超音波で破砕し、SDS-PAGEで分析すると、DnaB、DnaGは不溶性画分に多く見られたが、DnaTは可溶性画分に発現することが明らかとなった。次にDnaTに関して、精製条件の検討を行った。N末端のヒスタグを利用して、Niアフィニティーカラムによる精製を行ったところ、250mMイミダゾールで溶出されることが分かった。さらに、スロンビンによるヒスタグの切断条件を検討した。タンパク質1mgに対して0.01100Uのスロンビンを加え、室温で一晩インキュベートした。その結果、スロンビン0.1U/タンパク質1mgで、タグが完全に切断されることが判明した。また、陰イオン交換カラムでシャープな1本のピークを得ることに成功した。PriBに関してもNiカラムでの精製、ヒスタグの切断、イオン交換カラムでの精製の条件検討を終えている。不溶性画分に多く発現していたDnaBやDnaGについては、巻き戻し、またはコンストラクトの検討が必要であると思われる。来年度は、単体または複合体での結晶化条件の検討、相互作用解析、さらに真核生物の複製修復因子のクローニングについても進めていきたいと考えている。プライモソーム構成因子DnaB、DnaG、DnaT、PriBのうち、昨年度、クローニングし、大腸菌での発現、精製条件の決定に成功したDnaTに関して結晶化条件の検討を行った。Hampton社のスクリーニングキットを用いて結晶化条件を検討したところ、いくつかの条件で結晶が得られた。この結晶を用いて放射光施設にてX線を照射したが、X線回折像が得られなかったため、再度分解能の向上を目指して条件検討を行っている。また、ゲルろ過カラムクロマトグラフィーの結果からDnaTは多量体を形成しているように思われた。そこで、発現系の検討を行った。二次構造予測の情報を参照して、DnaT[1-154]、[1-157]、[1-160]、[1-165]、[1-170]の5つのコンストラクトを作製し、発現の確認を行ったところ、DnaT[1-154]の発現は見られず、DnaTの最小コンストラクトはDnaT[1-157]であることが判明した。これをDnaT(WT)と同様に精製し、現在結晶化を進めている所である。来年度は、他のプライモソーム構成因子についても結晶化条件の検討を進めていきたいと考えている。

今年度はカイコ幼虫や動物細胞、大腸菌コールドショック発現系を用いて検討を行った。その結果、大腸菌コールドショック発現系において可溶性画分として大量に調製することに成功した。得られた可溶性画分をNi-NTAアフィニティーカラムにより粗精製し、スロンビンまたは3Cプロテアーゼを用いてヒスチジンタグの切断条件を決定した。さらに、イオン交換カラムやゲルろ過カラムにより精製を行い、タグと目的のタンパク質を分離できることを確認した。また、SDS-PAGEで単一のバンドとして検出されるほど純度の高いサンプルを得る事ができた。このサンプルを用いて結晶化スクリーニングを行い、いくつかの条件で微結晶を得ることに成功した。
条件文推理における主観的効用の効果に関する研究

wason選択課題は、人間の推論と論理の関係を検討するのに適切な課題である。しかしこの課題を、条件文を違反とする可能性がある事例を選択する意志決定とみなすと、期待効用理論を適用することが可能である。この考え方は、人間の2種類の合理性、すなわち規範論理と期待効用最大化原理が推論のさいにどのように作用しあっているのかを検討しようというアプローチと一致する。今年度は、このアプローチに関すると思われる違反発見の確率についての期待効用(課題は違反がある可能性があるカードの選択だが、その可能性が高いほど違反への確率的な効用が高く、選択されやすい)や、違反発見の認知的期待効用(違反についての情報を多く獲得できるカードほど選択されやすい)、認知的努力(違反発見のための認知的努力が小さいほど選択されやすい)、などの原理を主張する諸理論をまず解説し、そのうちの確率的期待効用と認知的期待効用を検証する実験を行った。「右利き-左利き」は確率的に大きく異なり、条件文に項として含まれれば、自然な文脈で確率についての期待効用や認知的期待効用を操作することが可能である。実験の結果、確率についての期待効用仮説は支持されなかったが、認知的効用仮説が支持された。すなわち、「pならば,q」という条件文で、pの集合が小さければpの1事例から得られる条件文の真偽についての情報は多くなり、pが選択されやすいということである。このことはヘンペルの逆理の心理学的な説明にもなる。
自律分散型群知能ロボットシステムの構成法に関する研究

1.部品主導型協調プランニングシステムの研究機械・装置類の分解・組立作業を複数のマニピュレータで実行する際の作業手順生成問題を、自律分散の概念を用いて解決する方法を提案した。部品、マニピュレータ、作業台をそれぞれエージェントと考え、各エージェントは局所的な目的と情報に基づき、他のエージェントとの情報交換および交渉によりデッドロックを回避しつつ、それぞれの目標を達成していく仕組みを考案した。また、実システムで起り得る異常状態にオンラインで対処する方法についても検討した。2.環境理解と動的観測に基づく移動ロボットの行動計画狭隘環境において、周囲の空間構造解析と他のロボットの行動観測とに基づいて、すれ違い動作の計画を行う手法を開発し、この手法の効果と適用限界を明らかにした。また、平行2本指を有する6自由度マニピュレータについて、従来のPick-and-Place操作に加えて、対象物の滑らし操作を実装し環境構造に応じて適切に選択し動作を計画する手法を開発した。そして、ロボットに可能な作業を拡大する上で有効であることを確認した。更に、マニピュレータを搭載した移動ロボットの動作計画手法を開発し、上記手法と統合して人間社会共生型ロボットを実現する可能性についても検討した。3.マルチビジョンシステムによる対象物体の認識と計測CCDカメラやレーザレンジファインダといった異種画像センサから得られた情報を統合する能動的視覚システムの開発に成功し、3次元環境モデルの構築やパ-ツピッキングなどの作業を行う実験によりその実用性を確認した。また、これと同時に、階層的構造を持つ全方位画像における複数認識処理過程の協調アルゴリズムを設計し、ロボットアームの受け渡し操作と移動ロボットの環境認識といった具体的な目的に応用した。4.情報交換に基づく複数台マニピュレータの協調制御複数のマニピュレータによる部品の受け渡し作業および置き換え作業に関し、種々の状況下における効率的な把握位置・姿勢の決定並びに受け渡しのタイミングなど拡張された把握計画問題の解決策を与えた。また、複数のマニピュレータによる物体に押し操作やころがし操作についても研究し、柔軟性と信頼性に富んだ協調制御アルゴリズムの開発を行った。1.部品主導型プランニングシステムの研究機械・装置類の分解・組立作業を複数台のマニピュレータで行う際の作業手順生成問題の解決を目指し,基本的なアルゴリズムの検討を行った。各構成部品やマニピュレータをエージェントと考え,エージェント間の交渉により分解・組立を並列的に実行するモデルを考案し,シミュレーション実験によりその有効性を確認した。2.環境理解と動的観測に基づく移動ロボットの行動計画小型移動ロボット実験システムを製作した。大まかな環境地図に基づいて指定目標地までの経路を計画する手法を開発した。また,地図にない未知障害物を発見したとき,通路を確保するために自律的に片付け整理する作業の動作計画手法を開発した。3.マルチビジョンシステムによる対象物体の認識と計測複数の視点から対象物体を観測し,各視点で得られた情報を統合することによって,対象物体の位置と姿勢を計測する分散型ビジョンシステムを開発し,実験により,その実用性を確認した。また,これと同時に,階層的構造を持つ画像データにおける複数処理過程の協調作業についても検討を行い移動ロボットの環境認識へのその利用可能性を明らかにした。4.情報交換に基づく複数台マニピュレータの協調制御物体の受渡し作業に着目し,対象物体に依存する部分と,マニピュレータ間の拘束動作に関する部分とを分離することにより,それぞれに必要とする情報交換を局所的に定義した。すなわち,協調制御では,単体および二体間最適化の組み合せにより,アルゴリズムが記述可能であると考えられる。1.部品主導型プランニングシステムの研究

機械・装置類の分解・組立作業を複数のマニピュレータで実行する際の作業手順生成問題を自律分散の概念を用いて解決する方法を提案した。部品、マニピュレータ、作業台をそれぞれエージェントと考え、各エージェントは局所的な目的と情報に基づき、他のエージェントとの情報交換および交渉によりデッドロックを回避しつつ、それぞれの目標を達成して行く仕組みを考案した。実システムで起り得る異常事態にオンラインで対処する方法についても検討した。2.環境理解と動的観測に基づく移動ロボットの行動計画狭隘環境において、周囲の空間構造解析と他のロボットの行動観測とに基づいて、すれ違い動作の計画を行う手法を開発し、この手法の効果と適用限界を明らかにした。また、平行2本指を有する6自由度マニピュレータについて、従来のPick-and-Place操作に加えて、対象物の滑らし操作を実装し環境構造に応じて適切に選択し動作を計画する手法を開発した。そしてロボットに可能な作業を拡大する上で有効であることを確認した。更に、マニピュレータを搭載した移動ロボットの動作計画手法を開発し、上記手法と統合して人間社会共生型ロボットを実現する可能性についても検討した。3.マルチビジョンシステムによる対象物体の認識と計測CCDカメラやレーザファインダといった異種画像センサから得られた情報を統合する能動的視覚システムの開発に成功し、3次元環境モデルの構築やパ-ツピッキングなどの作業を行う実験によりその実用性を確認した。また、これと同時に、階層的構造を持つ全方位画像における複数認識処理過程の協調アルゴリズムを設計し、ロボットアームの受け渡し操作と移動ロボットの環境認識といった具体的な目的に応用した。4.情報交換に基づく複数台マニピュレータの協調制御複数のマニピュレータによる部品の受け渡し作業および置き換え作業に関し、種々の状況下における効率的な把握位置・姿勢の決定並びに受け渡しのタイミングなど拡張されたは把握計画問題の解決策を与えた。また、複数のマニピュレータによる物体に押し操作やころがし操作についても研究し、柔軟性と信頼性に富んだ協調制御アルゴリズムの開発を行った。
ウィルソンクォークを用いた現実クォーク質量でのＱＣＤ熱力学の研究

本研究では主に固定格子間隔アプローチを用いた状態方程式の計算を行った。まずはSU(3) gauge theoryにおけるテスト計算を行った。これにより固定格子間隔アプローチによって計算コストを抑えつつ従来と同程度の計算が行えることが確認できた。次にこの手法を非摂動改良されたウィルソンクォークによるNf=2+1 QCDに応用した。この計算はウィルソンクォークを用いた世界で初めてのNf=2+1 QCD状態方程式の結果となった。さらにPACS-CSによる物理点での有限温度配位生成を行った。共通コードBridge++を用いることによって奇数Ntまで含めた有限温度配位生成を行う事が出来た。この研究では、本研究代表者が中心となって開発した固定格子間隔アプローチにおける「温度積分法」を用いる事によって、高温・高密度のQCDで現れるクォーク・グルーオン・プラズマ状態の性質を格子QCDによって計算する。世界的に多く採用されている格子定式化のKSクォークよりも理論的な正当性が確保されたウィルソンクォークを用いて、QCDの熱力学量、特に状態方程式の計算を世界で初めて現実クォーク質量において行う事を目的とする。(1)クエンチ近似での温度積分法による状態方程式のさらに詳細な研究を行った。そして同じゲージ配位を用いて、ポリヤコフループの感受率の期待値の温度変化から相転移温度の見積もりを行い、固定講師間隔におけるオーダーパラメーターの振る舞いを調べた。また、共同研究者によって静的クォークの自由エネルギーの計算が行われ、これらの計算をまとめて学術論文の準備を行っている。(2)2+1フレーバーQCDの試験的計算本研究はWHOT-QCDグループとの共同研究として行っている。グループで申請をしているKEK(高エネ研)の計算機を用いて配位の生成を行った。このゲージ配位生成には、CP/PACS/JLQCDグループによって行われた非摂動改良したウィルソンフェルミオンを用いた2+1フレーバーQCDによるクォーク質量計算プロジェクトのパラメータを採用している。クォーク質量は比較的重いが、連続極限を取るために格子間隔3点での結果が存在する。3点の内もっとも細かい格子(beta=2.05)における有限温度配位において状態方程式を計算して国際会議などで発表した。また、次に細かい格子(beta=1.90)での配位生成をスタートさせた。この研究では,本研究代表者が中心となって開発した固定格子間隔アプローチにおける温度積分法を用いて,高温・高密度のQCDで現れるクォーク・グルーオン・プラズマ状態の性質を格子QCDによって計算する。世界的に多く採用されている格子定式化のKSクォークよりも理論的な正当性が確保されたウィルソンクォークを用いて,QCDの熱力学量,特に状態方程式の計算を世界で初めて現実クォーク質量において行う事を目的とする。本年度は2+1フレーバーQCDの試験的計算を進めた。我々の提唱した温度積分法を用いると,トレースアノマリーの期待値の温度積分によって様々な状態方程式が計算できる。このトレースアノマリーの赤外発散の繰り込みはCP-PACS/JLQCDグループのゼロ温度ゲージ配位を利用する。各温度(とゼロ温度)でのトレースアノマリーの計算には格子作用の値が必要になる。クォーク部分については(Z2)ノイズ法を用いてKEKにおける大型シミュレーションプロジェクトとして計算した。特にベータ関数の計算の改良と系統誤差の見積もりを行うことで,より定量的に結果の検討を行うことが出来た。さらに繰り込まれたポリヤコフループとその揺らぎ量を計算することによって相転移温度の見積もりも行った。ポリヤコフループの繰り込みは既に確立された手法であるが,固定格子間隔アプローチで2+1フレーバーの計算としては初めての物である。これらの結果は論文にまとめ現在学術雑誌に投稿中である。さらに,現実クォーク質量でのシミュレーションへ向けて,共通コードプロジェクトで開発された配位生成プログラムを採用し,スメアリングを取り入れた配位生成のテストを開始した。本年度も引き続き,現実クォーク質量でのシミュレーションへ向けた配位生成を進めた。共通コードプロジェクトで開発された配位生成プログラム(Bridge++コード)を採用しPACS-CSグループの研究により調べられた現実クォーク質量に相当するパラメータでの配位生成を行い,ほぼ初期条件の影響がない配位の生成まで行えた。さらにBridge++コードのマルチスレッド化を行い,計算速度の向上を達成した。また、固定格子間隔アプローチの欠点を解消するために新しく偏移境界条件を利用した有限温度格子QCDの研究を行い,クエンチ近似におけるテストを行った。

この研究では,本研究代表者が中心となって開発した固定格子間隔アプローチにおける温度積分法を用いて,高温・高密度のQCDで現れるクォーク・グルーオン・プラズマ状態の性質を格子QCDによって計算する。世界的に多く採用されている格子定式化のKSクォークよりも理論的な正当性が確保されたウィルソンクォークを用いて,QCDの熱力学量,特に状態方程式の計算を世界で初めて現実クォーク質量において行う事を目的とする。本年度は現実クォーク質量でのシミュレーションへ向けた配位生成を進めた。共通コードプロジェクトで開発された配位生成プログラム(Bridge++コード)を採用しPACS-CSグループの研究により調べられた現実クォーク質量に相当するパラメータでの配位生成を開始した。また、状態方程式の計算に必要なベータ関数の計算の為に、再重み付け法による計算を計画している。この方法のテストのためにクエンチ近似における計算を行った。当初予定していた2+1フレーバーQCDの試験的計算を終えて論文を学術雑誌に投稿できた。現実クォーク質量へ向けた,別の物理スケールでのテスト計算が遅れているので次年度で進める予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定した通り、現実クォーク質量に相当するパラメータでの配位生成をスタートさせることが出来た。さらに状態方程式計算に必要な物理量計算の機能を配位生成コードに組み込むことが出来た。懸案であった奇数サイズの格子における配位生成が可能なBridge++コードを用いることによって高エネルギー加速器研究機構の大型計算機のBleuGene/Qにおいて当初予定していた程度の実効性能をクリアできた。今後は現実クォーク質量での配位生成を行うための共通コードのテストを進めると共に,新しいベータ関数の計算方法のテスト,異なる物理スケールでのテスト計算を進めていく予定である。今後は低温領域での配位生成の実効性能向上のために多段階の質量前処理をテストすることで必要な配位生成を目指す。また、現実クォーク質量での配位を用いたベータ関数計算のテストを行っていきたい。
頚部圧迫により特異的に応答する遺伝子の検索―新しい頚部圧迫の診断をめざして―

法医剖検の実際において、窒息は剖検所見のみでは診断が極めて困難である場合も少なくない。そこで、窒息時に応答する中枢神経での遺伝子発現を解析することにより、窒息の診断への応用が可能であるかの基礎的データを得る目的でこの研究を行った。今年度は、マイクロアレイ法を用いて窒息時のマウス脳における遺伝子発現を比較・解析し,窒息時の遺伝子発現動態を検討した。具体的には、各群2例のマウスに、麻酔下にて25分間頚部圧迫を行い死亡させ、死亡直後と30分後にそれぞれ脳を採取した(A0、A30)。対照例として断頭例を用い、同様に死亡直後ならびに30分後に脳を採取した(C0、C30)。RNAを抽出して逆転写後に蛍光ラベル化し、C0群を対照として、アレイスライドにハイブリダイズ後、スポット強度を測定し、各群におけるデータを比較検討した。なお、検討した遺伝子数は3786種類である。その結果、A30群のみに発現が4倍以上増加する遺伝子が93個得られ、また、発現が1/4以下に低下する遺伝子が50個得られた。C30群は発現が増加する遺伝子は23個で、101個の遺伝子は発現が減少していた。また、とくにストレス反応蛋白質99種類については、より詳細な解析を行った。熱ショック蛋白質はC0群では発現状態はほとんど変化していなかった。しかし、C30群、A0群、A30群では熱ショック蛋白質70は増加しており、クリスタリンはA0群のみで減少していた。また、恒常性熱ショック蛋白質やtumorrejectionantigen gp 96はA30群のみで増加していた。異物処理に関わる遺伝子の中でA0群やA30群で15個の遺伝子が増加しており、アルコール脱水素酵素やチトクロームp450のイソ蛋白が含まれていた。異物処理に関する遺伝子のなかでA0群やA30群で減少している遺伝子は24個であり、チトクロームp450のイソ蛋白が含まれていた。また、異物処理に関する25個の遺伝子に発現量に増減が認められなかった。従って、同様の機能を有すると推定される遺伝子でも死後に放置するかしないかでその発現状態が一定ではないことが疑われた。今後、得られたデータを詳細に解析し、窒息時において発現に変動きたす遺伝子の意義を明らかにし、法医実務への応用をめざしたいと考えている。
ラテント並びに臨床前立腺癌におけるアンドロゲン,ビタミンD受容体遺伝子の多型性

75歳以上の他疾患病理解剖にて発見された微小(0.5ml以下)高分化型ラテント前立腺癌40例、並びに臨床的に前立腺癌と診断され根治的前立腺摘除術を施行した限局性前立腺癌(stage B,C)40例においてパラフィン包埋腫瘍標本、並びに同じ患者から得た血液あるいはパラフィン包埋正常組織標本から各々DNAを抽出した。アンドロゲン並びにビタミンD受容体遺伝子の多型性の解析として、FITC蛍光標識microsatellite polymorphic primersにより上述のDNAを用いてPCRを行った。アンドロゲン受容体遺伝子ではexon1におけるCAG microsatelliteを増幅させ、そのrepeat数を計測した。またビタミンD受容体遺伝子では3'-untranslated regionにおけるpoly-Amicrosatelliteを増幅させ、allele sizeを計測した。その結果、ラテント癌ではアンドロゲン受容体遺伝子におけるCAG microsatellite repeat数:<20の症例が34%であるのに対して、限局臨床癌では61%と多かった(p<0.05)。一方、ビタミンD受容体遺伝子におけるpoly-A microsatelliteのallele sizeは、長い方のallele size:>18の症例がラテント癌では62%であるのに対して、限局臨床癌では76%と高い傾向を認めた(p=0.09)。以上より、臨床前立腺癌はラテント前立腺癌と比較して両受容体遺伝子の多型性に相違を認める可能性が示唆された。また臨床前立腺癌で多く認めた多型性パターンを有する遺伝子の受容体活性は高いことが知られており、これらの受容体遺伝子多型性が臨床前立腺癌の成立に関与している可能性が示唆された。これまでに、75歳以上の他疾患病理解剖にて発見された微小(0.5ml以下)高分化型ラテント前立腺癌20例、並びに臨床的に前立腺癌と診断され根治的前立腺摘除術を施行した限局性前立腺癌(stag B,C)30例においてパラフィン包埋腫瘍標本、並びに同じ患者から得た血液あるいはパラフィン包埋正常組織標本から各々DNAを抽出した。その結果、ラテント癌ではアンドロゲン受容体遺伝子におけるCAG microsatellite repeat数:<20の症例が41%であるのに対して、限局臨床癌では56%と有意ではないが多かった。一方、ビタミンD受容体遺伝子におけるpoly-A microsatelliteのallele sizeは、長い方のallele size:>18の症例がラテント癌では72%であるのに対して、限局臨床癌では80%と若干高い傾向を認めた。平成11年度はさらに症例を増やし詳細な統計学的解析を行う予定である。これまでに、75歳以上の他疾患病理解剖にて発見された微小(0.5ml以下)高分化型ラテント前立腺癌30例、並びに臨床的に前立腺癌と診断され根治的前立腺摘除術を施行した限局性前立腺癌(stage B,C)40例においてパラフィン包埋腫瘍標本、並びに同じ患者から得た血液あるいはパラフィン包埋正常組織標本から各々DNAを抽出した。アンドロゲン

並びにビタミンD受容体遺伝子の多型性の解析として、FITC蛍光標識microsatellite polymorphic primersにより上述のDNAを用いてPCRを行った。アンドロゲン受容体遺伝子ではexon1におけるCAGmicrosatelliteを増幅させ、そのrepeat数を計測した。またビタミンD受容体遺伝子では3'-untranslated regionにおけるpoly-Amicrosatelliteを増幅させ、allele sizeを計測した。その結果、ラテント癌ではアンドロゲン受容体遺伝子におけるCAG microsatellite repeat数:<20の症例が37%であるのに対して、限局臨床癌では58%と多かった(p<0.05)。一方、ビタミンD受容体遺伝子におけるpoly-A microsatelliteのallele sizeは、長い方のallele size:>18の症例がラテント癌では68%であるのに対して、限局臨床癌では77%と若干高い傾向を認めた。以上より、臨床前立腺癌はラテント前立腺癌と比較して両受容体遺伝子の多型性に相違を認める可能性が示唆された。また臨床前立腺癌で多く認めた多型性パターンを有する遺伝子の受容体活性は高いことが知られており、これらの受容体遺伝子多型性が臨床前立腺癌の成立に関与している可能性が示唆された。
ストローマ細胞と細胞外マトリックス分子を介した造血調節の分子機構

造血幹細胞の造血組織における定着、あるいは、増殖・分化・生存・死などの細胞現象は、造血幹細胞周囲に存在するストローマ細胞や細胞外マトリックスにより制御されている。我々は、細胞外マトリックスの一分子であるフィブロネクチンがインテグリンVLA-^5を介して血球のアポトーシスを誘導し細胞増殖を抑制するという興味ある知見を得た。このフィブロネクチンがVLA-^5を介して血球のアポトーシスを誘導する事を直接的に証明するため、フィブロネクチンでアポトーシスが誘導されないVLA^4陽性VLA^5陰性(α_4^+α_5^-β_1^+)細胞株BALLへα_5遺伝子を導入し、VLA^4陽性VLA^5陽性BALL細胞を樹立した。このVLA-^5陽性BALL細胞をフィブロネクチンで刺激するとアポトーシスが誘導された。このフィブロネクチン/VL-^5を介したアポトーシスには、bcl-^2やICEは関与していないと考えられた。一方、正常造血幹細胞は、VLA-^4強陽性であるが、VLA-^5は極めて軽度にしか発現されていなかった。この造血幹細胞を無血清下に培養すると生存造血幹細胞の数は徐々に減少したが、フィブロネクチン添加により造血幹細胞の死滅が抑制された。さらに、各種ヒトVLA-^4陽性VLA-^5陰性細胞株をフィブロネクチンとともに培養すると、いずれの細胞株でも増殖は抑制されず、一部の細胞株では増殖の促進された。以上の結果より、ヒト血球に対して、フィブロネクチンはVLA-^4を介して生存や増殖を支持するシグナルを伝達し、VLA-^5を介しては死や増殖抑制のシグナルを伝達すると考えられる。
重度障害者の地域移行成立要件の検討

本研究は,特に医療的ニーズを有した重度障害者の地域移行を成立させる要件を検討することを目指し,グループホームにおける医療的ケア実施上の問題点と課題を明らかにすることを目的とする。先行研究の検討,ケア実践者へのインタビュー調査及び質問紙調査を実施し,生活支援の実態調査を通して生活の成立要件を探り,今後の地域社会で生活が継続できる可能性を具体的に提案していく。研究実施1年目の末に出産の為,産前産後休暇に入り2年目となる平成30年度は,1年間の育児休業を取得したため研究は一時中断している。これまでの研究遂行において,明らかになったグループホームにおける医療的ケア実施上の問題点と課題は以下の4点である。1.地域移行したいと希望する重度障害者がいても,法制度上に定められている事業所の人員配置や施設設備費の問題などが想定され,受け入れ先がない。もしくは,支援に結びつくまでに困難を要する。2.地域移行の受け皿となるグループホームは,主に夜間での生活支援が求められるが,短時間雇用を導入すると,有資格者で正規雇用とするには施設が負う経営上のリスクが大きい。3.介護福祉職員が医療的ケアを実施できるように法整備されていても,実際の養成には時間がかかることや費用の持ち出し発生など事業所側が負担すべき時間とお金の問題が生じる。4.訪問看護ステーションと協働しながら障害者の生活を支えたくても,障害者の医療的ケアを実施することは敬遠されがちである。平成29年度末より産前産後休暇の取得をし,平成30年度は一年間の育児休暇を取得した。これにより別途申請を行った通り,補助事業期間延長をし,当初計画していた研究遂行から一年遅れる形となっている。ただし,計画していたインタビュー調査及び反訳は既に終えており,一部インタビューの分析にも取りかかっていることから,やや遅れていると評価した。平成29年度2月から平成31年度4月末までの本務校における産休・育休取得に伴い,研究期間延長の申請を行い,令和元年5月より研究活動を再開することとしている。研究2年目となる2019年度では,残りの面接調査のデータ分析と,面接調査結果に基づく質問紙調査の実施に取り組む予定である。本研究は,特に重度障害者の住まいの場に着目し医療的ニーズを有した重度障害者の地域移行を成立させる要件を検討することを目指し,グループホームにおける医療的ケア実施上の問題点と課題を明らかにすることを目的とする。先行研究の検討,ケア実践者へのインタビュー調査及び質問紙調査を実施することで,生活支援の実態調査を通して生活の成立要件を探り,今後の地域社会で生活が継続できる可能性を具体的に提案していく。1年目となる平成29年度は,研究計画通りケア実践者へのインタビュー調査を行った。グループホームにおける医療的ケア実施上の問題点と課題に関する主な成果は,次の4点である。1.地域移行したいと希望する重度障害者がいても,法制度上に定められている事業所の人員配置や施設設備費の問題などが想定され,受け入れ先が無い。3.介護福祉職員が医療的ケアを実施できるよう法整備されても,実際の養成には時間がかかることや養成費用の持ち出し発生など事業所が負担すべき時間とお金の問題がある。4.訪問看護ステーションと協働しながら障害者の生活を支えたくとも,障害者の医療的ケアを実施することは敬遠されがちである。平成29年7月より妊娠し,当初予定した研究活動の継続が一時困難となった。これにより、面接調査時期を当初予定より年度の後半にスライドさせ,平成29年度は文献調査および面接調査の実施を中心に研究を進めて,逐語録作成までを取り組んだ。その結果,1年目に計画していたインタビュー調査及び反訳は予定通り実施することができたが,インタビューの内容分析を行うことまではできなかった。そのため,別途申請を行う通り,平成30年2月より産休および育休を取得したことに伴い,逐語録作成以降のデータ分類作業等について本研究は中断している。そのため,計画よりやや遅れていると評価した。

4.訪問看護ステーションと協働しながら障害者の生活を支えたくても,障害者の医療的ケアを実施することは敬遠されがちである。平成29年度末より産前産後休暇の取得をし,平成30年度は一年間の育児休暇を取得した。これにより別途申請を行った通り,補助事業期間延長をし,当初計画していた研究遂行から一年遅れる形となっている。ただし,計画していたインタビュー調査及び反訳は既に終えており,一部インタビューの分析にも取りかかっていることから,やや遅れていると評価した。平成29年度2月から平成30年度3月までの本務校における産休・育休取得に伴い,平成31年度4月より研究活動を再開し,研究期間延長の申請をする予定である。2年目となる平成31年度には,当初平成29年度及び平成30年度に実施を予定していた面接調査のデータ分析と,面接調査結果に基づく質問紙調査の実施に取り組む予定である。平成29年度2月から平成31年度4月末までの本務校における産休・育休取得に伴い,研究期間延長の申請を行い,令和元年5月より研究活動を再開することとしている。研究2年目となる2019年度では,残りの面接調査のデータ分析と,面接調査結果に基づく質問紙調査の実施に取り組む予定である。産休および育休を取得したことによりデータ分析の実施を見合わせた。そのため論文投稿にかかる費用や英文校閲にかかる費用等に未使用額が生じた。また,インタビュー調査に出向いた場所が当初予定から近隣に集中したことにより未使用額が生じている。研究中断期間が1年以上あるため,研究期間を延長する予定である。それに伴い,助成金の使用計画もスライドさせる予定である。産休及び育休を取得したことによりデータ分析の実施を見合わせた。そのため,論文投稿にかかる費用や英文校閲にかかる費用等に未使用額が生じている。また,インタビュー調査に出向いた場所が当初予定地から本務校の近隣に集中したことにより未使用額が生じている。研究中断期間が一年以上あることから,研究期間を延長しており,それに伴って助成金の使用計画もスライドして延長届を提出済である。
大陽爆発現象の研究

2001年11月から2002年11月までの京都大学花山天文台滞在中、以下の研究を行った。1.SOHO衛星の極紫外線望遠鏡の観測により、コロナ質量放出(CME)に伴う波動現象(EIT波)が発見されており、その発生メカニズムは大きな謎であった。我々はCMEの数値シミュレーションから、EIT波はCMEの上昇に伴って周囲の磁力線が次々に開いた結果であることを示した。(The Astrophysical Journal 2002,572,L99)3.シミュレーション結果に基づいて輻射輸達方程式を解き、水Hα線のプロファイルを計算した。輻射強度は衝撃波のマッハ数に対して指数関数的に増大すること、また大気モデルに強く依存し、プリフレア大気モデルでは大きく、VAL-C大気モデルでは非常に弱いことを示した。論文は現在準備中。4.磁気再結合流入流が初めて観測されたとされる1998年3月18日のフレアを再解析し、流入流がとして見える運動がX点の上昇によるみかけの運動である可能性を指摘した。論文は現在執筆中。5.日本の次期太陽観測衛星Solar-Bにの極紫外線分光装置(EIS)で成果をあげるための予備的な研究として、磁気リコネクションに伴う流れを検出するのに適した輝線の選択を行った。論文は現在準備中。論文は現在準備中。論文は現在執筆中。論文は現在準備中。
血液脳関門の機能的実体解明に基づいた薬物中枢移行性評価法の確立

本研究では、血液脳関門に存在するトランスポーターの分子的・機能的探索と新規評価系の確立を試みた。二年間の研究を通じて、血液中から脳内への栄養物輸送に働く種々のトランスポーターの同定に成功した。まず、乳酸やピルビン酸輸送に働くモノカルボン酸トランスポーターMCT1である。二番目はアミノ酸輸送に働くLAT1、LAT2およびその補助因子4F2hcであり、三番目はカルニチントランスポーターとして働くOCTN2である。いずれのトランスポーターも脳内への物質取り込みに働くタイプであり、これらが安息香酸、L-DOPAやアセチルカルニチンなどの薬物の脳内移行にも働くことを示した。また、薬物の中枢移行についてはH1アンタゴニストのエバスチンおよび代謝産物カレバスチン、さらにキノロン系抗菌薬のグレパフロキサンに着目した。その結果、いずれの薬物もP-糖タンパク質による排出により脳内移行性が低く保たれており、中枢性副作用が低いものと推定された。さらにグレパフロキサシンについてはP-糖タンパク以外の排出輸送機構の存在が示唆され、複数の排出輸送系により脳内の恒常性が維持されているものと考えられた。本研究を通じて、新たな評価系として脳毛細血管内皮の不死化細胞RBEC1の樹立を行い、研究成果を得る上で有用な実験系となった。さらに、より生理的機能を維持できると考えられるin viro血液脳関門評価系として、脳毛細血管内皮細胞とアストロサイトの共培養系の導入を行った。共培養により血液脳関門マーカーや密着結合性の向上が見られたが、さらなる改善の必要性を示す結果となった。以上、本研究成果として新たな血液脳関門機能を分子・機構論的に見いだすことに成功するとともに、マススクリーニングに適した評価系の確立を試みた。評価系についてはさらなる改善が必要であるが、見いだされた新規血液脳関門機能は今後の脳内への薬物デリバリーに有用な情報を与えるものとなった。血液脳関門を境界とした脳内は体循環系とは隔絶された環境を維持しているが、中枢機能発揮・維持に必要な物質の積極的な体循環系からの摂取、生体異物の侵入遮断、及び脳内不要代謝産物などの体循環系中への排除は、全て血液脳関門を形成する脳毛細血管内皮細胞による厳密な制御下にある。本研究では、中枢機能維持のために、体循環系と脳の間で栄養物質、神経伝達物質、薬物を含む生体異物の物質交換を制御するなどダイナミックインターフェースとして作用する血液脳関門機能の実体解明に基づいた、薬物の中枢移行性制御機構の解析と、in vitro血液脳関門評価系の樹立を試みた。今年度は、中枢移行性の低い薬物であるキノロン系抗菌薬のグレパフロキサシン(GPFX)に着目し、そのメカニズム解析と同時に、in vitro血液脳関門モデル構築を開始した。GPFXは高脂溶性にもかかわらず中枢移行性が低い。そこで、血液脳関門様活性を持つ不死化細胞RBEC1細胞やin vivoでの脳移行動態解析から、そのメカニズムとしてP-糖タンパクおよびアニオン感受性を有する排出型トランスポーターによって脳内から血液中に汲み出されていることが示された。アニオン輸送系としてはMRPの関与が示唆されたが、MRPの血液脳関門における存在は明確ではなく、in vivoにおけるMRPの存在や活性の程度についての解析が必要である。一方、脳毛細血管内皮細胞(BCEC)と星状膠細胞の共培養系の樹立を試みた。共培養によりBCEC型酵素活性の増大と細胞間透過の低下による密着結合性の改善が見られた。

また、P-糖タンパクによる輸送にもpolarityが観測され、モデル樹立の可能性が示唆された。今後、さらに他の機能解析を行うことにより、総合的な評価が必要がある。昨年度に続き、血液脳関門に存在するトランスポーターの分子的・機能的探索と新規評価系の確立を試みた。本年度は新たに、血液中から脳内への栄養物輸送に働くアミノ酸トランスポーターLAT1、LAT2およびその補助因子4F2hc、ならびにカルニチントランスポ一夕ーOCTN2が、血液脳関門として機能することを見いだした。本研究は、脳毛細血管内皮の初代培養ならびに不死化細胞、トランスポーター遺伝子欠損動物を併用したin vivo実験などの組み合わせにより得られたものである。いずれのトランスポーターも脳内への物質取り込みに働くタイプであり、これらがL-DOPAやアセチルカルニチンなどの薬物の脳内移行に働くことを示した。また、薬物の中枢移行については新たにH1アンタゴニストのエバスチンに着目し、経口投与後の代謝産物カレバスチンとともに解析した。その結果、これらH1アンタゴニストはP-糖タンパク質による排出により脳内移行性が低く保たれており、中枢性副作用が低いものと推定された。一方、カレバスチンに比べエバスチンは脳内移行性が高かったが、それは脳内取り込みに働くカチオントランスポーターへの親和性の相異によって説明できるものであった。さらに、新たなin viro血液脳関門評価系として、脳毛細血管内皮細胞とアストロサイトの共培養系の導入を行った。共培養により血液脳関門マーカーや密着結合性の向上が見られたが、さらなる改善の必要性を示す結果となった。以上、本研究成果として新たな血液脳関門機能を分子・機構論的に見いだすことに成功するとともに、マススクリーニングに適した評価系の確立を試みた。評価系についてはさらなる改善が必要であるが、見いだされた新規血液脳関門機能は今後の脳内への薬物デリバリーに有用な情報を与えるものとなった。
イネいもち病抵抗性遺伝子の単離とそれを利用した耐病性植物の育種

イネいもち病菌に対する抵抗性関連遺伝子を単離するため、植物の抵抗性遺伝子の間で高度に保存されている核酸結合部位の配列を用いたPCRクローニングにより抵抗性遺伝子の核酸結合部位に似た領域をもつイネ遺伝子を単離した。イネいもち病抵抗性準同質遺伝子系統を用いた解析により、単離した遺伝子は、既知のいもち病抵抗性遺伝子Pi-taとの関連が示唆された。そこで、この遺伝子の全塩基配列を決定したところ、この遺伝子は核酸結合部位とロイシンリッチリピートをもつ抵抗性遺伝子の1つのクラスに属することがわかった。この遺伝子を強制発現させた形質転換イネを作成し、いもち病菌の接種試験をおこなったが、顕著な抵抗性の向上は見られなかった。また、詳細なマッピングの結果、この遺伝子はPi-taとは異なることがわかった。しかし、この研究の過程で、抵抗性反応時に一過的に発現が誘導される遺伝子を単離した。この遺伝子はテルペン合成酵素の相同性をしめし、新規な抵抗性関連遺伝子であることがわかった。現在、この遺伝子を利用した抵抗性育種を検討している。日本における主要穀物であるイネは、毎年、いもち病に対して多くの被害を受けており、いもち病に強いイネの育成が望まれる。しかし、いもち病抵抗性遺伝子の単離に向けた研究はほとんどなされていない。そこで、本研究においていもち病抵抗性遺伝子の単離とそれを利用した耐病性の誘導機構についての解析を行う。植物の抵抗性遺伝子の間で高度に保存されている核酸結合部位の配列を用いたPCRクローニングにより、抵抗性遺伝子の核酸結合部位に似た領域をもつイネ遺伝子を単離した。イネいもち病抵抗性同質遺伝子系統を用いた解析より、単離した遺伝子(NBS6)と数種の病原体に対する抵抗性遺伝子座との関連が示唆された。そこで、イネcDNAライブラリーからNBS6の全長のcDNAの単離を行い、さらに塩基配列を決定した。その結果、NBS6は966個のアミノ酸からなるタンパクをコードしており、多くの抵抗性遺伝子で保存されている核酸結合部位とロイシンリッチリピートをもっていることが明らかになった。遺伝子データーベースにより相同性検索をおこなったところ、NBS6はトマトの抵抗性遺伝子である12Cと最も高い相同性を示すことがわかった。現在、このcDNAをカリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーターで強制発現させる遺伝子を構築し、形質転換イネを作成中である。今後、いもち病に対する抵抗性検定を行う予定である。
快適かつ健康な生活リズムを実現する室内照明環境制御法の開発

光はヒトの概日時計に作用し、睡眠・覚醒リズムのみならず、全身において恒常性の維持に多大な影響を及ぼす。夜間の光は、生活リズムの混乱と同時に莫大な電力の消費を引き起こしている。一方、光環境への生理応答作用に関する基礎研究から得られる知見を生活リズムの改善に利用する研究は少ない。そこで本研究では、体内時計の調節、快適健康な生活環境の実現と電力エネルギー消費の抑制等を目標とし、視覚の生理応答特性を利用した光環境制御技術の開発を目指した。その結果、光量変動を意識させないまま減光することを可能にする光制御方法を考案することができた。近年、ブルーライト問題や社会的時差ボケなど、光環境が生体リズムを乱すことによる社会的損失が注目されている。本研究は、このような問題に独自の解決手段を提供すべく、研究代表者のこれまでの基礎研究の成果を踏まえて、体内時計および光に対する視覚応答の分子特性を考慮しながら、室内照明を制御するプログラムを開発し、生活リズムの安定化と健康の維持を目指している。具体的には、(1)入眠のための適切な光プロトコルの開発・改良と(2)視覚順応モデルを利用した体内時計調節のための光プロトコルの開発を進めている。初年度は、申請書に記載の研究計画(1)に沿って研究を行い、入眠のためのプロトコルとして従来検討したプロトコルの光パターンの組み合わせの変更、ならびに色調を変えながら光パターンの検討を行なった。その結果、これまでに決定したジグザグパターンに比べて有意により眠気を引きおこすプロトコルは見いだされなかった。このことから、眠気誘発効果は照度によるところが大きく、変化パターンの観点に加えて、照度変化の知覚や色調に着目しつつ研究を進める必要性が感じられた。また、研究計画(2)に沿って、視覚の暗順応曲線に基づいた曲線的な変光プロトコルを多数作成し、被験者が感じる照度変化を経時的に記録した。その結果、興味深いことに、光量を一定にしたときよりも照度変化を感じにくいパターンが存在することがわかった。以上の実験は、予備実験として行なったものであるため、外部被験者を用いたより客観性の高いデータを得るための、実験条件の決定、実験スペースの整備と記録装置およびプログラムの開発等を完了した。平成29年度は、上記の曲線パターンをさらに改良するとともに、十分な数の外部被験者に対して複数の独立した実験を行い、本研究の目的に即した光制御プロトコルの開発を目指す。本研究では、【1】入眠のための最適な光プロトコルの開発・改良と【2】視覚順応モデルを利用した体内時計調整のための光プロトコルの開発の2つを研究課題とした。課題【1】はこれまでの研究で、一定の成果が出ており、その有効性を初年度に検討した。その結果、眠気誘発に関してはすでに十分な効果が得られているものと考えられた。さらに有効なパターンを開発するにあたり、速い光量変化を組み合わせて強力な眠気効果をもたらすことよりも、本研究で新しく着手した課題【2】を進めることによって、より実用性の高いプロトコルが実現できることが判った。さらに、課題【2】は、当初の目的には含まれていないものの、光エネルギーの節約という重要な問題に対しても従来プロトコルよりも有効であり、本研究課題に含めていなかった副次的な効果も期待できる。初年度には、臨床実験までは至らなかったものの、最終年度に客観的に説得力のあるデータを揃えることができると十分期待できる状況であり、以上を踏まえて、おおむね順調に進展していると判断した。申請書に記載の研究計画に沿って、下記の研究【1】および【2】を行い、記載の成果を得た。【1】入眠のための最適な光プロトコルの開発・改良初年度研究【2】「視覚順応モデルを利用した体内時計調整のための光プロトコルの開発」で作成した照明制御プログラムを活用し、どのような光パターンがヒトにどのような影響を与えるかを予測しながら、体内時計調整に有用であろうと期待されるプトロコルを考案した。それぞれについて初年度にひきつづき、予備実験を行い複数の候補を絞り込んだ。有用性が期待されたプロトコルについてさらに、その有用性をはっきりと示すための比較実験を多数設定し、予備実験およびのべ100名以上のボランティアを募りデータを取得した。【2】視覚順応モデルを利用した体内時計調整のための光プロトコルの開発初年度に作成したプログラムを元に、明るさや色調の変化を気づかせずに、照度やスペクトル分布を経時的に変化させるパターン光を考案した。これを被験者に与え、光への感じ方について、事後アンケート、スイッチ入力によるリアルタイム主観記録、脳波測定による客観記録、を組み合わせて解析した。得られたデータをプログラムのアルゴリズムあるいは、要素定数にフィードバックして反映させ、主成分分析ならびに相関分析により光の効果を予測した。また、開発プロトコルの住空間への実装、ならびにヒトを用いた実証実験を念頭においた、光環境制御のための制御プログラムならびにプロトタイプ光源を作製した。以上の研究を通して、光量の変化を意識させることなく、徐々に減光させることができる光変化のプログラムパターンをほぼ完成することができた。この結果は、体内時計調節と同時に、減光によるエネルギー消費の節約効果も期待され、後は基礎臨床データと実証データをプログラム開発に還元することにより、健康かつ効率的な光環境の提供を実現できる道筋が明確となった。

一方、光環境への生理応答作用に関する基礎研究から得られる知見を生活リズムの改善に利用する研究は少ない。そこで本研究では、体内時計の調節、快適健康な生活環境の実現と電力エネルギー消費の抑制等を目標とし、視覚の生理応答特性を利用した光環境制御技術の開発を目指した。その結果、光量変動を意識させないまま減光することを可能にする光制御方法を考案することができた。初年度に行なったプロトコルの開発と予備実験による検討結果に基づき、当初の研究計画通り、臨床データを蓄積する。特に、視覚順応モデルによる光量変化パターンは有用であると期待されるため、概日時計への詳細な影響を検討するよりも効率的にパターン開発ができると考えられる。また、初年度の結果において、眠気の誘発効果は照度を落とすことで十分に得られることが判ったため、それも踏まえて、照度変化を感じさせずに曲線的に照度を落とすパターンの開発に集中する。これを受けて、被験者を長期に拘束する体内時計のモニタリングによる効果の検証ではなく、より短期の光パターンへの曝露実験による主観的効果の検証を多数の被験者に対して行う予定である。これらと並行して、光量変化の主観的な認識は、光パターンに曝露される前の光環境および体内時計の時刻の影響を受けると考えられるため、光曝露前の光強度・色調および実験を行う時刻を変えての実験も試みたい。当初の計画では、HEMSへの連携を新宿実証センター内で行う予定であったが、研究代表者が常駐する先端生命医科学センター(TWIns)実験室内の整備が完了したため、TWIns内で効率的に実施する。光生物学本研究では、初年度に外部被験者への謝礼を30万円計上していた。成果に記載の通り、初年度は予備実験において、研究課題(2)において予想以上に興味深い結果が得られたたため、その結果を検証するための予備実験に集中した。そのため、2年度に外部被験者に対する実験を集中的に行うことになり、30万円を2年度に繰り越した。また、予備実験と実験室整備に集中したため、学会出張旅費と論文出版費用を2年度に繰越すことになった。平成29年度に繰越す金額のうち30万円は、当初予定通りに外部被験者への謝礼に充てる予定である。残りの金額の一部は、外部発表のための旅費に充てる。また、個人情報保護のために、データ処理用のコンピュータとデータ保管用の記録媒体が必要となるため、それらの購入に充てる。