hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プログラム教育支援システム群の有機的連携を司るプラットフォームの開発

本研究では,数多く開発されている既存のプログラミング教育支援ツールを,年間を通したプログラミング教育支援に有効に活用するためのメカニズムとシステム構築を目的とした.具体的には,学習者の状態,支援ツールのニーズ,教授者の意図に適応した支援ツール選出システムを開発した.これら3つの適応を実現するために,支援ツール選出オペレータのモデルを開発し,システム開発とは独立した形式的定義情報として扱うことにより,常に最適なツール選出が可能なメカニズムを実現した.本研究では,数多く開発されている既存のプログラミング教育支援ツールを,年間を通したプログラミング教育支援に有効に活用するためのメカニズムとシステム構築を目的とした.具体的には,学習者の状態,支援ツールのニーズ,教授者の意図に適応した支援ツール選出システムを開発した.これら3つの適応を実現するために,支援ツール選出オペレータのモデルを開発し,システム開発とは独立した形式的定義情報として扱うことにより,常に最適なツール選出が可能なメカニズムを実現した.本申請課題の目的は,支援システムの連携を司る教育支援プラットフォームを開発することである.本プラットフォームは,既存の支援システム群が搭載可能な基盤ソフトウェアであり,個々の学習者の学習状況に合わせた支援システムの効果的な提示ができる仕組みと,学習状況に合わせ支援システムが有機的に連携を図れる仕組み,学習者の計算機環境に合わせた柔軟な支援環境を学習者に提供する仕組みを有するものである.平成21年度は,「支援システム群のグリッド型連携手法の開発」に着手した.教育支援プラットフォーム上に搭載する,プログラミング教育支援システムの相互連携を図る仕組みを開発すること目的とし,各支援システムとプラットフォーム間通信の洗い出しを行い,その通信プロトコルを検討した.以下の2ステップを行った.(1)支援システム及びシステム間の関係の洗い出し現存するできるだけ多くのプログラミング教育支援システムについて,支援場面,支援内容,入出力,支援レベルなどを学習過程とシステム構成の両面から調査した.また,システム間の相互連携の可能性を精査した.さらに,国内・海外での教育支援の現状,標準化などの動向調査,データ収集も並行して行った.(2)支援システム間相互連携モデルの開発個々に独立した支援システムを何らかの要素で連携させ,相乗効果を期待する.上記(1)の調査結果をもとに,グリッド化も視野に入れ,相互共有すべき情報を精査し相互連携のための,支援システムとプラットフォーム間の通信プロトコルを検討した.本申請課題の目的は,支援システムの連携を司る教育支援プラットフォームを開発することである.本プラットフォームは,既存の支援システム群が搭載可能な基盤ソフトウェアであり,個々の学習者の学習状況に合わせた支援システムの効果的な提示ができる仕組みと,学習状況に合わせ支援システムが有機的に連携を図れる仕組み,学習者の計算機環境に合わせた柔軟な支援環境を学習者に提供する仕組みを有するものである.平成22年度は,学習者の学習状況に合わせ,プラットフォームに搭載された支援システムを効果的に提示可能にするコントローラ部を開発した.以下の3ステップを行った.(1)学習状況把握メカニズムの開発プログラミング教育全般にわたる支援には,個々の場面での断片的な学習環境では不十分である.学習が進むにつれ日々刻々と変化する学習者の理解状況を時間的な遅れなく取得する必要がある.そこで学習状況は,活動場面と理解状況の組み合わせの履歴から構成されるものとし,教育支援環境を構成するすべての支援システム間で共有され,支援システムの有機的連携の有用情報として用いた.そのため学習状況を形式的に記述した.(2)支援システムの効果的提示メカニズムの開発学習者への支援システムの効果的な提示を行うメカニズムを開発した.これは,活動場面による状態遷移モデルを基本とし,活動場面と理解状況もしくは学習者の活動要求によるに状態遷移を行うモデルとして開発した.(3)実装上記2つのメカニズムを実装した.本申請課題の目的は,支援システムの連携を司る教育支援プラットフォームを開発することである.本プラットフォームは,既存の支援システム群が搭載可能な基盤ソフトウェアであり,個々の学習者の学習状況に合わせた支援システムの効果的な提示ができる仕組みと,学習状況に合わせ支援システムが有機的に連携を図れる仕組み,学習者の計算機環境に合わせた柔軟な支援環境を学習者に提供する仕組みを有するものである.平成23年度は,本申請課題の目標であるグリッド型の教育支援プラットフォームを開発した.具体的には,以下の2ステップを行った.(1)グリッド型プラットフォームの設計支援システムの追加・削除がダイナミックに行える基盤ソフトウェアである,教育支援プラットフォームの設計を行った.設計には,以下の2つの要件を定めた.1.支援システムの追加/削除に合わせて,支援システムの相互連携が自動的に開始/停止すること.2/常に学習者に効果的な環境を提供するためにリアルタイムな学習状況の把握を行うこと.学習者の状況に適応的な支援システムの選出は,δ(V: L, T, I) →E ⊂Vによって表記されるオペレータを定義した.このオペレータδは,プログラミング学習支援ツールの集合Vに対して,学習者の学習状態L,支援ツールに対するニーズT,教授者の意図Iの3つのパラメータが作用し,対応した支援ツールの集合Eを選出するものである.これらパラメータの記述には,XML形式のテキストファイルで実装し,プラットフォーム開発と各種パラメータを独立に扱うことにした.(2)グリッド型プラットフォームの開発上記(1)で設計したプラットフォームを開発した.開発環境としてサーバはSolaris10,DBにMySQLを用い,学習履歴の収集にはPerlとC言語,支援ツールの選出アルゴリズムの実装にはPHPを開発言語として用いた.システムはWebブラウザ上で動作するものとした.本申請課題の目的は,支援システムの連携を司る教育支援プラットフォームを開発することである.

本プラットフォームは,既存の支援システム群が搭載可能な基盤ソフトウェアであり,個々の学習者の学習状況に合わせた支援システムの効果的な提示ができる仕組みと,学習状況に合わせ支援システムが有機的に連携を図れる仕組み,学習者の計算機環境に合わせた柔軟な支援環境を学習者に提供する仕組みを有するものである.個々の支援システムをグリッドコンピューティングのグリッドのように見立てることで,それらを柔軟に追加・削除ができ,さらにそれらを有機的に連携させることが可能な,教育支援プラットフォームを開発することで目的を達成する.グリッド型の考え方を導入することによって,学習者の計算機環境に応じたプログラミング教育支援環境の提供が図れる.今年度は以下の内容を遂行した.(1)支援システムの追加・削除可能なグリッド型プラットフォームの開発1グリッド型プラットフォームの設計:支援システムの追加・削除がダイナミックに行える基盤ソフトウェアである,教育支援プラットフォームの設計を行った.2グリッド型プラットフォームの開発:上記設計したプラットフォームを開発した.(2)グリッド型プラットフォームによる教育支援環境の実施評価1プラットフォームを用いた実践・評価:実際の教育環境上で,開発したプラットフォームを稼働し評価した.2開発システムのチューニングとして,上記評価結果をもとにシステムの改善を図った.3公開準備:システムの公開,研究成果の発表等の準備を行った.当初の計画通りのステップで,予定通りのスケジュールで進んでいると考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,当初の予定通りに遂行する予定である.具体的には,今回開発したプラットフォームを用いた実践・評価と開発システムのチューニングを予定している.評価は,授業実践によるものと,仮想空間上でシステム抽出パラメータの精度評価の2通りを検討する.その後は,システムおよび本研究成果の公開のステップに入る.24年度が最終年度であるため、記入しない。
人工超分子による金属酵素反応の研究

新たな分子変換を可能とする触媒を設計する上から、金属酵素にみられる金属イオン間あるいは極性官能基との相互作用の解明は重要である。この様な観点より次の3種の反応の解明をモデル錯体を用いて行った。(1)酵素分子を活性化し,一酸素添加反応を行う上で重要である分子状酸素のO-O結合のヘテロリシスを人工的に再現するため,チトクロームP450活性中心の精密モデル錯体の合成を行った。'twin-coronet'ポルフィリンが面の上下に2つのポケットを有することを利用し,その内にチオレート配位子と酸素分子を安定化する水酸素をもつモデル錯体の合成を達成した。(2)酸素発生機能をもつマンガン含有酵素(マンガンカタラーゼ,酵素発生錯体)の反応の機能モデルによる解明を行った。この両者の反応を再現しうる機能モデル錯体として各種の金属間隔を有するポルフィリンニ量体を合成し、その距離と活性の相関を検討した結果4.OAの距離にあるとき最大の活性が得られた。速度論的解析等により,過酸化水素分子のO-O結合がホモリスシスし,マンガン(iv)二核錯体の生成が律速段階であると結論づけられた。また、この反応に重要な因子である窒素塩基の示す2種類の役割(一般塩基触媒および金属への軸配位子)をこの触媒の特性を生かして定量的な分離評価に成功した。(3)このボルフィリン二量体を触媒として含水アセトニトリル中での陽極酸化により酸素発生が観測された。各種電気化学的手法や反応論的研究によりこの酸素発生はマンガン錯体触媒により水の4電子酸化反応であることが明らかとされた。この反応は構造が明確なマンガン複核錯体触媒を用いた触媒的な水の4電子酸化に成功した世界で最初の例である。1.チトクロームP-450活性中心モデルの合成ポルフィリン鉄錯体に配位した酸素分子を2電子還元し高酸化状態を生成するチトクロームP-450における酸素分子活性化機構の解明のために、モデル錯体として鉄ポルフィリン上に不斉ポケットを持ち、同時にポルフィリンの両面を立体的に保護した錯体を合成した。この錯体においては配位した酸素分子の安定化とプロトン化のための水酸基をポケット内にもち、かつ強力な電子供与基であるチオレート配位子を持つことが特徴である。このモデル錯体を用いて酸素錯体の検討を予定している。2.マンガンカタラーゼの機能モデル研究マンガン2核錯体を反応中心に持ち、過酸化水素の不均化を触媒しているマンガンカタラーゼはマンガン含有酵素の中でも酸素発生機能との関連において非常に興味深い。これまでの検討によりマンガンイオン間距離が4・5Å程度に固定されたマンガンポリフィリン2量体は、対応する単量体と比べて極めて大きなカタラーゼ活性をもつことを見いだしている。この反応において適当な窒素塩基が共存することが高い活性発現のために必須条件であることが明かとなっている。そこでこの塩基の役割を解明するために各種の立体的、電子的効果をもつピリジンおよびイミダゾール類を合成しそのカタラーゼ活性にたいする効果を解析した。アントラセン1、8位で結合されたMnポルフィリン2量体と金属に配位できない2,6二置換ピリジン類を用いることにより添加した塩基の一般塩基触媒としての効果が明かとなり、不均化の速度定数と塩基のpKaに直線的な関係が見いだされた。一方、配位可能な窒素塩基の反応活性は【.encircled1.】一般塩基触媒と【.encircled2.】配位子としての電子供与能の2つの因子に分離できることが明かとなった。

次年度はこの反応中間体として予測されているマンガン(IV)二核錯体の合成とその反応性について明かにする予定である。金属酵素には複数の金属イオンを含有していたり、金属イオン周辺にポリペプチド鎖由来の極性官能基が存在することにより特異な物質変換や物性の発現を行っている。その反応の解明は新たな分子変換を可能とする触媒を開拓する上からも重要である。(1)チトクロームP-450活性中心の精密モデル錯体の合成酸素分子を活性化し一酸素添加反応を行うための重要な点の一つは、分子状酸素のO-O結合のヘテロリシスにある。そのためにチオレート軸配位子のような強い電子供与性配位子の存在が必須であるが、安定な酸素錯体の形成はこれまで困難であった。そこで'twin-coronet'ポルフィリンがポルフィリン面上下に2つのポケットを持つことを利用し、それぞれのポケット内にチオレイ-ト配位子と配位酸素分子を安定化する水素基を有するモデル錯体の合成を達成した。(2)マンガンポルフィリン二量体を用いたマンガンカタラーゼおよび水の酸化分解酵素の機能モデル化酸素発生機能を持つマンガン含有酵素(マンガンカタラーゼや酸素発生錯体)の反応の機能モデルによる解明を行った。この両者の反応を再現しうる機能モデル錯体として各種のマンガンイオン間間隔をもつマンガンポルフィリン二量体を合成しそのカタラーゼ反応活性を測定した。マンガンイオン間距離を広範囲に設定した各種二量体による検討結果、4.0Åの場合に最も高い活性を示した。この反応の速度論的解析、酸素同位体を用いた反応による生成酸素の解析等から、過酸化水素分子のO-O結合がホモリシスしマンガン(IV)_2錯体の生成が律速段階であると結論づけられた。この反応に重要な因子である窒素塩基の機能については、一般塩基触媒としての役割と、金属への軸配位子としての効果の2種類が考えられている。本研究においてはマンガンポルフィリン二量体の特性を生かしてこの2種類の効果の定量的分離評価に成功した。このようにして最適化されたポルフィリン二量体を媒体として含水アセトニトリル中で陽極酸化を行うと酸素発生が観測された。各種電気化学的手法を用いることによりこの酸素発生が、マンガン錯体触媒による水の4電子酸化であることが明らかとなった。
高齢者の知覚・身体機能の測定とそのデータに基づく高齢ドライバの再教育・訓練方法

1.高齢ドライバの「感覚・知覚」機能の測定方法の開発(1)視野(静視野,有効視野),動体視力(DVA,KVA),深視力,白内障対応の静止視力を一括して測定する方法を開発した.(2)この測定方法を用いて高齢者の被験者を測定し,高齢者は若年者に比べて各視覚機能が有意に低下することを定量的に示した.定量的なデータにより,高齢者に運転時の視覚機能の低下を自覚してもらう効果があることも確認した.2.高齢ドライバの「認知・判断」機能の測定方法の開発(1)日常の運転場面に近い映像(運転模擬映像)を作成し,運転模擬状態で認知・判断機能を測定・評価する方法を開発した.(2)この測定方法を用いて高齢者の被験者を測定し,高齢者と若年者との運転時の認知・判断機能の違いを定量的に示した.本方法により加齢による認知・判断機能の低下を概ね判定できる見通しが得られた.3.高齢者向けの運転能力測定システムの試作開発(1)視覚および認知・判断機能の測定方法に基づき,それらの機能を総合的に診断する運転能力測定システムを開発した.(2)自動車教習所等での活用を目標として,加齢による低下が特に顕著な3項目の機能(視野,白内障対応の静止視力,運転時の認知・判断機能)に限定したコンパクトな簡易測定システムを開発した.(3)可搬型の簡易測定システムを開発し,後期高齢者(75歳以上)までのデータを収集し解析した.その結果,高齢者の運転能力(主として視覚と認知・判断機能)の診断に活用できる見通しが得られた.4.高齢ドライバの再教育・訓練方法の基礎検討(1)定期的な運転能力の診断と訓練により,運転能力を維持・向上する可能性について基礎検討を行った.(2)市販ゲーム機と既存の視覚や認知・判断のトレーニング方法が運転能力の訓練に対して有効であることを示した.定期的な運転能力の診断と訓練ができる新しいシステムの構築に向けて,さらに研究開発を進める予定である.1.高齢ドライバの「感覚・知覚」機能の測定方法の開発(1)視野(静視野,有効視野),動体視力(DVA,KVA),深視力,白内障対応の静止視力を一括して測定する方法を開発した.(2)この測定方法を用いて高齢者の被験者を測定し,高齢者は若年者に比べて各視覚機能が有意に低下することを定量的に示した.定量的なデータにより,高齢者に運転時の視覚機能の低下を自覚してもらう効果があることも確認した.2.高齢ドライバの「認知・判断」機能の測定方法の開発(1)日常の運転場面に近い映像(運転模擬映像)を作成し,運転模擬状態で認知・判断機能を測定・評価する方法を開発した.(2)この測定方法を用いて高齢者の被験者を測定し,高齢者と若年者との運転時の認知・判断機能の違いを定量的に示した.本方法により加齢による認知・判断機能の低下を概ね判定できる見通しが得られた.3.高齢者向けの運転能力測定システムの試作開発(1)視覚および認知・判断機能の測定方法に基づき,それらの機能を総合的に診断する運転能力測定システムを開発した.(2)自動車教習所等での活用を目標として,加齢による低下が特に顕著な3項目の機能(視野,白内障対応の静止視力,運転時の認知・判断機能)に限定したコンパクトな簡易測定システムを開発した.(3)可搬型の簡易測定システムを開発し,後期高齢者(75歳以上)までのデータを収集し解析した.その結果,高齢者の運転能力(主として視覚と認知・判断機能)の診断に活用できる見通しが得られた.4.高齢ドライバの再教育・訓練方法の基礎検討(1)定期的な運転能力の診断と訓練により,運転能力を維持・向上する可能性について基礎検討を行った.(2)市販ゲーム機と既存の視覚や認知・判断のトレーニング方法が運転能力の訓練に対して有効であることを示した.定期的な運転能力の診断と訓練ができる新しいシステムの構築に向けて,さらに研究開発を進める予定である.1.運転負荷を与えた場合の高齢ドライバの「感覚・知覚」機能の測定技術の開発高齢ドライバによる事故の多くは,本人が自分の運転能力(視覚などの「感覚・知覚」機能と「認知・判断」機能)の低下に十分気づいていないことが主原因と言われている.まず,運転能力のうち運転中に必要な視覚を検討し,運転との関係から視野,動体視力,深視力(まとめて運転視力とよぶ)に着目した.運転操作しながら(運転模擬状態で),複数の運転視力を1台のシステムでまとめて測定する方法,およびその方法を実現するシミュレータ(運転視力測定システムとよぶ)を試作開発した.このシミュレータは,運転操作部(ステアリング,アクセル,ブレーキ),円筒型スクリーン(水平視野角140度),プロジェクタ3台(運転模擬映像表示1台と運転視力の視標表示2台),処理装置から構成される.このシミュレータを用いて高齢者(60代)と若年者(20代)の運転視力を測定した結果,高齢者は若年者に比べて,運転操作したときの視野が著しく狭くなること,動体視力や深視力が有意に低下することを定量的に示すことができた.高齢ドライバに運転視力低下を自覚してもらう上で極めて有効であり,次年度はメーカと共同で自動車教習所などへ導入するためのプロト機を開発する予定である.2.運転負荷を与えた場合の高齢ドライバの「認知・判断」機能の測定技術の開発一般の高齢者の事故に加えて認知症の高齢者の事故が増え,免許証の更新が大きな問題になっている.

認知症の早期発見を主眼として,上記1)の運転視力だけでなく運転での認知・判断力を測定し,認知症を含む高齢ドライバの運転適性に活用できるシステムを目指す.これまでの高齢者(認知症を含む)の事故分析,研究事例などを調査し,新しい認知・判断力測定・評価方法の基本方針を作成した.次年度は,この方法を踏まえた試作システムを構築する予定である.1)運転負荷を与えた場合の高齢ドライバの「感覚・知覚」機能の測定技術の開発運転時に不可欠な視覚機能(有効視野,動体視力,深視力)に加え,高齢者に特有な老人性白内障(老化で発症し,60代で70%の人に著しい視力低下が認められる)の静止視力を測定する方法を開発した。高齢者(60代)と若年者(20代)の評価実験の結果,高齢者は若年者に比べて,低コントラストの対象やグレアとなる光源がある場合に静止視力が顕著に低下することが分かり,この測定によって白内障の程度を推定できる可能性が得られた.視覚機能全般にわたる評価実験により,高齢者の安全運転に最も重要な視覚機能として,有効視野と静止視力(低コントラスト対象,グレア環境)の二つを抽出し,メーカと共同で自動車教習所などへ導入するためのプロト機を開発した.次年度は,このプロト機を自動車教習所などで試行し,高齢者の視覚機能のデータベース化と課題抽出を行う予定である.2)運転負荷を与えた場合の高齢ドライバの「認知・判断」機能の測定技術の開発これまでの高齢者(含む認知症)の運転行動や諸特性を調査・分析し,高齢者の認知判断機能を測定・評価する新規の方法を開発した.これは,高齢ドライバの認知判断機能が低下して事故を起こしやすい日常の運転場面を作成し,その運転場面を組み込んだ運転シミュレータでの運転成績を測定することにより認知判断機能を評価する方法である.年代別(高齢者は80代まで含む)の評価実験の結果,加齢に伴う認知判断機能の低下を測定・評価できる見通しが得られた.次年度は,健常な高齢者だけでなく,認知症ドライバの危険な運転の予測と認知症患者の早期発見を主眼として,この方法を踏まえた測定システムを試作開発する予定である.1)運転負荷を与えた場合の高齢ドライバの「感覚・知覚」と「認知・判断」機能の測定技術の開発高齢ドライバの運転能力(視覚などの「感覚・知覚」機能と注意などの「認知・判断」機能)のうち,有効視野,老人性白内障を考慮した静止視力(視覚機能)および交差点付近での注意力(認知・判断機能)が重要であり,加齢によりこれらの機能の低下が顕著であることを実験的に検証した.これらの諸機能に限定し,自動車教習所で活用することを想定したコンパクトな運転シミュレータ(運転能力測定システムとよぶ)をメーカと共同で開発した.この測定システムでは,従来の特殊な運転場面(歩行者飛出しへの反応など)だけでなく,通常の市街地等の運転を模擬体験でき,運転という負荷がある状況で視野や注意力の低下を測定・評価できる点が新規かつ有用な特徴である.この測定システムを用いて,シルバー人材センター等で評価実験を実施し,高齢者の運転能力を診断できることを検証した.また,並行して認知機能の検査を行い,認知症の可能性のある高齢者の運転行動の特徴を把握することができた.今後,認知症専門医と連携して,この測定システムによる認知症スクリーニング技術の開発,ならびに認知症と運転の安全に関するガイドラインづくりを進める予定である.
ゼオライト修飾電極に固定した金属イオンをメディエータとして用いる有機電解

本研究は分子ふるい作用やイオン交換能を有するゼオライト薄膜で被覆した修飾電極が表面層にある種の金属イオンを選択的に保持する機能を持たせるには適しているのではないかと考えて,細孔径の異なる種々のゼオライトを用いた修飾電極を作成し,特定の金属イオンの保持能力に及ぼすゼオライトの細孔径の影響を調べるとともに,ゼオライト修飾電極に固定した金属イオンをメディエータとして用いる有機電解の可能性を検討したものであり,本研究によって得られた知見を要約すると次の通りである.1.ゼオライトの細孔径がおおきいほどイオン効換で取り込まれる鉄イオンの量が多く,ゼオライト修飾電極で電気化学反応に関与する鉄イオンの量も多い.2.ゼオライト修飾電極での鉄イオンの電気化学反応は電解液のpHが低いほど,支持電解質カチオンのサイズが小さいほど,またゼオライトの細孔径が大きいほど進行しやすい.3.銀イオン交換ゼオライト修飾電極ではより顕著な支持電解質カチオンのサイズの影響が見られる. 4.これらのことはゼオライト空孔中での水素イオンを含む平衡反応が電気化学反応に関与することおよび鉄イオンや銀イオンの電気化学反応に伴う電荷の過不足を補償するために支持電解質カチオンがゼオライトの細孔を経て出入りすることで説明される.5.鉄イオン交換ゼオライト修飾電極でベンゼンとトルエンの電解酸化を行なうと,短時間の実験ではゼオライト中の鉄イオンがメディエータとして有効に働くが長時間の実験では主に電解液中に溶出した鉄イオンがメディエータとして働き,ゼオライト修飾電極を使用する価値がなくなる.6.セリウムイオン交換ゼオライト修飾電極でナフタレンの電解酸化を行なうと,ゼオライト中のセリウムイオンがメディエータとして作用し,電解液中にセリウムイオンを添加した場合に比べてかなり高い電流効率でナフトキノンが生成する.本研究は分子ふるい作用やイオン交換能を有するゼオライト薄膜で被覆した修飾電極が表面層にある種の金属イオンを選択的に保持する機能を持たせるには適しているのではないかと考えて,細孔径の異なる種々のゼオライトを用いた修飾電極を作成し,特定の金属イオンの保持能力に及ぼすゼオライトの細孔径の影響を調べるとともに,ゼオライト修飾電極に固定した金属イオンをメディエータとして用いる有機電解の可能性を検討したものであり,本研究によって得られた知見を要約すると次の通りである.1.ゼオライトの細孔径がおおきいほどイオン効換で取り込まれる鉄イオンの量が多く,ゼオライト修飾電極で電気化学反応に関与する鉄イオンの量も多い.2.ゼオライト修飾電極での鉄イオンの電気化学反応は電解液のpHが低いほど,支持電解質カチオンのサイズが小さいほど,またゼオライトの細孔径が大きいほど進行しやすい.3.銀イオン交換ゼオライト修飾電極ではより顕著な支持電解質カチオンのサイズの影響が見られる. 4.これらのことはゼオライト空孔中での水素イオンを含む平衡反応が電気化学反応に関与することおよび鉄イオンや銀イオンの電気化学反応に伴う電荷の過不足を補償するために支持電解質カチオンがゼオライトの細孔を経て出入りすることで説明される.5.鉄イオン交換ゼオライト修飾電極でベンゼンとトルエンの電解酸化を行なうと,短時間の実験ではゼオライト中の鉄イオンがメディエータとして有効に働くが長時間の実験では主に電解液中に溶出した鉄イオンがメディエータとして働き,ゼオライト修飾電極を使用する価値がなくなる.6.セリウムイオン交換ゼオライト修飾電極でナフタレンの電解酸化を行なうと,ゼオライト中のセリウムイオンがメディエータとして作用し,電解液中にセリウムイオンを添加した場合に比べてかなり高い電流効率でナフトキノンが生成する.
カナリア諸島火山活動の地球化学的研究

本研究は、アフリカ大陸の西、大西洋上のカナリア諸島の火成活動の起源を明らかにすることを目的としている。この諸島ではネオジムなどの同位体比を用いた火成岩の研究が比較的進んでおり、下部マントルからのホットプルームの寄与が示唆されているが、リフトと関連した火成活動を唱える説もあり、火成活動の起源の論争は完全に決着がついたとはいえない。本研究では、より有力なヘリウム同位体比を用いて、この問題の解決を図った。またカナリア諸島は他の大洋島には見られない広い火山分布と長い火成活動期間を持ち、マントルの化学的性質の地域的な異方性やマグマ供給源の時間変化を研究するのに好適な場所である。本研究ではヘリウム同位体比を中心的なトレーサとしてこれらの研究を行った。本国際学術研究では、1995年9月にカナリア諸島の各島からのガス、水試料を採取するとともに、現地の研究者と協力して火山岩試料の採取を行った。ガス・水試料の分析は順調に進んでおり、40個以上のヘリウム同位体比データを得た。岩石試料に関しては、現在岩石の破砕法を改良しているところである。以下に本研究で得られた成果を列挙する。1.ホットスポット火成活動を示唆する高いヘリウム同位体比の検出諸島の最西端に位置するラパルマ島のカニアスカルデラ内の自噴井から沸きだす二酸化炭素中に大気の9.6倍の同位体比(^3He/^4He)を持つヘリウムを検出した。上部マントル由来のマグマのヘリウム同位体比は一般に大気の8倍以下であり、この結果はカナリア諸島の火成活動が下部マントル起源であることを示唆する重要なデータである。この地域は古い基盤岩で構成されているため、この地域の調査はあまり行われてこなかった。カナリア諸島で大気の8倍より高いヘリウム同位体比が検出されたのは初めてである。2.ヘリウム同位体比の地域分布の特徴a.諸島全般の分布本研究で一般に諸島の西側ほど高いヘリウム同位体比を持つ傾向が得られた。ハワイ諸島でも東西で岩石の同位体比の組成が変化することが報告されており、この原因は固定されたホットスポットに対する海洋地殻の運動により説明されている。本研究で得られたヘリウム同位体比の地域分布はカナリア諸島の火成活動が下部マントルを起源とするプルーム由来であるという説と調和的である。Tenerife島ではTeide火山を中心に三方に単成火山の列が延びる。この島の全般の地点で噴気ガス地下水を採取し、ヘリウム同位体比の分析を行った。その結果は中央のTeide火山では大気の7.2倍の、他の地下水試料でも大気成分の影響を取り除くと大気の7倍程度のヘリウム同位体比を得た。一般に日本などの島孤地域では、火山の中心から10km程度離れると顕著なヘリウム同位体比の低下が見られる。これに対して、ハワイの火山やシチリア島のEtna山などプルーム起源の火山では比較的広い範囲にわたって一定のヘリウム同位体比が観察される。本調査で得られた結果は、カナリア諸島の起源がプルーム火山活動であることと調和的であり興味深い。今後の問題点・岩石破砕法の改良本調査では現地ラグ-ナ大学のRodriguez教授と協力して、溶岩中のオリビン結晶の採取を行った。採取された試料は、ほとんどの島をカバーし岩石を用いたヘリウム同位体比の空間分布の研究に十分である。またテネリフェ島では多くの歴史溶岩試料を採取しヘリウム同位体比の時間変化の研究も計画している。採取分離されたオリビン結晶は真空中で破砕され結晶内の流体包有物に含まれるヘリウム同位体を測定する。現地調査の後、真空中での岩石破砕の予備実験を始めたが、破砕が不十分で測定に十分のヘリウムが抽出できなかった。今回の実験では真空ボールミル法を用いた。現在ダイヤモンドを真空破砕している、研究者と協力してより強力な粉砕装置を開発中であり、完成後実験を再開する。

1.ホットスポット火成活動を示唆する高いヘリウム同位体比の検出諸島の最西端に位置するラパルマ島のカニアスカルデラ内の自噴井から沸きだす二酸化炭素中に大気の9.6倍の同位体比(^3He/^4He)を持つヘリウムを検出した。上部マントル由来のマグマのヘリウム同位体比は一般に大気の8倍以下であり、この結果はカナリア諸島の火成活動が下部マントル起源であることを示唆する重要なデータである。この地域は古い基盤岩で構成されているため、この地域の調査はあまり行われてこなかった。カナリア諸島で大気の8倍より高いヘリウム同位体比が検出されたのは初めてである。2.ヘリウム同位体比の地域分布の特徴a.諸島全般の分布本研究で一般に諸島の西側ほど高いヘリウム同位体比を持つ傾向が得られた。ハワイ諸島でも東西で岩石の同位体比の組成が変化することが報告されており、この原因は固定されたホットスポットに対する海洋地殻の運動により説明されている。本研究で得られたヘリウム同位体比の地域分布はカナリア諸島の火成活動が下部マントルを起源とするプルーム由来であるという説と調和的である。Tenerife島ではTeide火山を中心に三方に単成火山の列が延びる。この島の全般の地点で噴気ガス地下水を採取し、ヘリウム同位体比の分析を行った。その結果は中央のTeide火山では大気の7.2倍の、他の地下水試料でも大気成分の影響を取り除くと大気の7倍程度のヘリウム同位体比を得た。一般に日本などの島孤地域では、火山の中心から10km程度離れると顕著なヘリウム同位体比の低下が見られる。これに対して、ハワイの火山やシチリア島のEtna山などプルーム起源の火山では比較的広い範囲にわたって一定のヘリウム同位体比が観察される。本調査で得られた結果は、カナリア諸島の起源がプルーム火山活動であることと調和的であり興味深い。今後の問題点・岩石破砕法の改良本調査では現地ラグ-ナ大学のRodriguez教授と協力して、溶岩中のオリビン結晶の採取を行った。採取された試料は、ほとんどの島をカバーし岩石を用いたヘリウム同位体比の空間分布の研究に十分である。またテネリフェ島では多くの歴史溶岩試料を採取しヘリウム同位体比の時間変化の研究も計画している。採取分離されたオリビン結晶は真空中で破砕され結晶内の流体包有物に含まれるヘリウム同位体を測定する。現地調査の後、真空中での岩石破砕の予備実験を始めたが、破砕が不十分で測定に十分のヘリウムが抽出できなかった。今回の実験では真空ボールミル法を用いた。現在ダイヤモンドを真空破砕している、研究者と協力してより強力な粉砕装置を開発中であり、完成後実験を再開する。
ディジタル衛星通信における混変調雑音に関する研究

衛星SCPC(Single Channel Per Carrier)システムでは、多数のキャリアが非線形特性を有する中継器で共通増幅されるため、相互変調雑音(混変調雑音、IM:Intermodulation)が発生し、チャンネル容量を制限する大きな要因となっている。また、周波数帯域を有効に利用するため、狭帯域変調方式であるMSKやQORCが提案されている。本研究はディジタル変調方式としてPSK,MSK及びQORCをとりあげ、そのパワースペクトルに注目してIMの特性を解析するものである。まず、各変調方式におけるIMの影響を比較するため、SCPCシステムのなかの変調波1波のスペクトルとIM成分の1つのスペクトルに注目し、変調方式に固有のキャリアー相互変調雑音比(固有C/IM)を提案し、帯域外放射IM電力特性、及び、隣接チャンネルに落ちるIM電力特性を求める。次に、実際のSCPCシステムの例としてN波のキャリアで満たされた最悪チャンネルについて検討し、固有C/IMの有効性を明らかにすると共にN→∞のときのC/IMの値を導出する。結果として、スペクトルの集中性の優れたQORCはIM成分のスペクトルも集中しており、帯域外に放射されるIM電力は少ないもののC/IMはPSKやMSKより小さく、最もIMの影響を受けやすい変調方式であることがわかった。また、固有C/IMは各変調方式におけるIM特性を比較する基準とすることができる。今後の研究の展開として、各変調方式に適したフィルタの帯域幅とガードバンド幅を見いだすことと、周波数帯域幅に余裕がある場合に周波数配列法を工夫することにより、TWT全体の通信容量を最大化させることを目的とした方向に発展させてゆく予定である。
リビング重合による架橋高分子ゲル多孔構造の精密制御

重合反応の高度な制御が可能なリビング重合を用い、様々なジビニル化合物からなる多孔性架橋高分子を合成した。重合誘起相分離に基づく多孔構造形成により、マイクロメートル領域に整ったマクロ孔を有する架橋高分子が得られた。また、特にジビニルベンゼンから得られた多孔体を不活性雰囲気下で焼成し、その後二酸化炭素で賦活処理することにより、大比表面積をもつ活性炭を得た。マクロ孔を有する活性炭は、電気化学デバイスとしての応用が期待される。平成20年度は、2種類のリビングラジカル重合法を用い、ビニル化合物を出発物質とした多孔体合成を行った。原子移動ラジカル重合法(ATRP)を用いた1,3-グリセロールジメタクリレート(GDMA)の重合では、N,N-ジメチルホルムアミドを溶媒とし、ポリエチレンオキシドを相分離誘起剤として用いることでスピノーダル分解を誘起し、マイクロメートル領域に鋭い細孔径分布を持つ多孔体とすることができた。有機テルル化合物を用いたリビングラジカル重合(TERP)を用いた系では、1,3,5-トリメチルベンゼンを溶媒、ポリジメチルシロキサンを相分離誘起剤としてジビニルベンゼン(DVB)の重合を行った。本系においても、同様の機構で鋭い細孔径分布を有するマクロ多孔性ポリジビニルベンゼン(PDVB)を得ることができた。通常のラジカル重合系では、生じる重合体の分子量分布が広く、重合過程で核生成・成長過程により重合体粒子が偏析して不均一構造に至ることが知られている。本研究で検討したリビングラジカル重合系では、重合体の分子量分布が比較的狭く、均一な架橋構造中においてスピノーダル分解が誘起されることによって整ったマクロ孔を有する多孔体が得られたと考えられる。また、後者の系で得られたポリジビニルベンゼン(PDVB)多孔体に対し、不活性雰囲気下で熱処理を行うことで炭化させ、炭素状化合物とすることができた。この際、熱分解を伴う炭化により多少の収縮はみられるものの、マクロ孔の形態は保持されたまま炭化が起こることが確認された。炭化によりミクロ孔が増大し、比表面積は1500 m2 g-1に達することが分かった。平成21年度は、有機テルル化合物を用いたリビング重合法(TERP)を用い、様々な種類のモノマーからの多孔体合成を行った。平成20年度にはジビニルベンゼン(DVB)や1,3-グリセロールジメタクリレート(GDMA)を出発物質とする多孔体合成を行ったが、TERPは極性モノマーの重合にも有効であることから、N,N'-メチレンビスアクリルアミド(BIS)からの多孔性ポリアクリルアミド合成を試みた。溶媒としてN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)を、相分離誘起剤としてポリエチレンオキシド(PEO)を用いることで重合中にスピノーダル分解を誘起し、DVB系やGDMA系と同様にマイクロメートル領域に整ったマクロ孔を有する多孔体が得られた。また、平成20年度に作製したポリジビニルベンゼン(PDVB)多孔体を用い、炭素化・賦活処理を行った。得られたPDVB多孔体に対して濃硫酸を用いてスルホン化した後、窒素雰囲気下600°C-1000°Cで炭素化を行い光その後二酸化炭素を10vol%混合した窒素雰囲気下で賦活処理を行った。スルホン化を行うことで熱分解反応中にスルホニル架橋が生成し、過剰な熱分解反応を防ぐことで収率を上げることができた。炭化後の比表面積はスルホン化を行わない場合と同等(150m2g-1)であったが、賦活処理後には2360m2き-1に達した。また、前駆体PDVB多孔体に対してスルホン化を行わなかった場合は、前駆体マクロ孔骨格中に存在する数十nmの細孔は崩壊し、炭化後の骨格中にはミクロ孔のみが存在することが分かったが、スルホン化を行うことで骨格内の細孔は保持されることが明らかとなった。このように、様々な大きさの細孔を有する多元細孔活性炭が得られることを明らかにした。
鋼・コンクリートによる各種混合構造骨組の耐震性能の比較および評価法

高軸力で繰り返し水平力を受けるRC柱は,軸力を保持できず,早期に崩壊するのに対し,芯となる鉄骨が挿入された合成柱は,高軸力下で大変形に至っても,曲げ耐力は徐々に落ちるが,軸力保持不能となる崩壊には至らない設計が可能であろうとの予想をたて,芯鉄骨挿入合成柱の耐震性能を把握する目的で載荷実験を行った.鉄骨は曲げに効かせず,主に軸力に抵抗できる要素とするために,せいの小さな断面とした.試験体は,コンクリート断面が20x20(cm)の断面で,せん断スパン比4の柱部材とした.試験体数は14体である.実験変数には,(1)内蔵鉄骨の有無,(2)鉄骨形状(H形鋼と鋼棒),(3)鉄骨量(鉄骨断面のコンクリート断面に対する比で3%と5%),(4)軸力比(SRC規準に定める制限軸力および鉄骨圧縮耐力の1.3倍の軸力),(5)フ-プ筋量(帯筋比で0.8%と0.4%)である.コンクリート断面せい20cmに対し,内蔵H形鋼のせいを6cmとした.加力は,軸力を柱部材に載荷し,一定に保持した状態で,部材角0.5%を単位とし,各変位振幅で一回繰り返す漸増変位振幅で,準静的に水平力を載荷した.柱の載荷実験を行った結果,以下のことが明らかとなった.SRC規準に定める制限軸力が作用する場合,RC柱は部材角2%で軸力を保持できず,崩壊したのに対し,芯鉄骨挿入合成柱の場合は,部材角が4%に至っても,軸力保持不能の崩壊とはならなかった.さらに,芯鉄骨として,鋼棒を挿入した柱が,H形鋼を挿入した柱に比べ,最大耐力発揮以降の耐力の低下の割合が少なく,軸方向の縮みも小さい結果となった.芯鉄骨挿入柱であれば,せん断補強筋比が0.4%程度の帯筋量でも,載荷軸力が芯鉄骨の圧縮耐力の1.3倍程度の軸力比であれば,軸力を保持できない崩壊形とはならなかった.高軸力で繰り返し水平力を受けるRC柱は,軸力を保持できず,早期に崩壊するのに対し,芯となる鉄骨が挿入された合成柱は,高軸力下で大変形に至っても,曲げ耐力は徐々に落ちるが,軸力保持不能となる崩壊には至らない設計が可能であろうとの予想をたて,芯鉄骨挿入合成柱の耐震性能を把握する目的で載荷実験を行った.鉄骨は曲げに効かせず,主に軸力に抵抗できる要素とするために,せいの小さな断面とした.試験体は,コンクリート断面が20x20(cm)の断面で,せん断スパン比4の柱部材とした.試験体数は14体である.実験変数には,(1)内蔵鉄骨の有無,(2)鉄骨形状(H形鋼と鋼棒),(3)鉄骨量(鉄骨断面のコンクリート断面に対する比で3%と5%),(4)軸力比(SRC規準に定める制限軸力および鉄骨圧縮耐力の1.3倍の軸力),(5)フ-プ筋量(帯筋比で0.8%と0.4%)である.コンクリート断面せい20cmに対し,内蔵H形鋼のせいを6cmとした.加力は,軸力を柱部材に載荷し,一定に保持した状態で,部材角0.5%を単位とし,各変位振幅で一回繰り返す漸増変位振幅で,準静的に水平力を載荷した.柱の載荷実験を行った結果,以下のことが明らかとなった.SRC規準に定める制限軸力が作用する場合,RC柱は部材角2%で軸力を保持できず,崩壊したのに対し,芯鉄骨挿入合成柱の場合は,部材角が4%に至っても,軸力保持不能の崩壊とはならなかった.さらに,芯鉄骨として,鋼棒を挿入した柱が,H形鋼を挿入した柱に比べ,最大耐力発揮以降の耐力の低下の割合が少なく,軸方向の縮みも小さい結果となった.芯鉄骨挿入柱であれば,せん断補強筋比が0.4%程度の帯筋量でも,載荷軸力が芯鉄骨の圧縮耐力の1.3倍程度の軸力比であれば,軸力を保持できない崩壊形とはならなかった.
悪性腺腫およびその類縁疾患の診断と治療に関する包括的研究

合計112症例の検討では、MRIの特徴的所見や細胞診、円錐切除術による生検により、90%以上の確率で子宮頸部悪性腺腫(MDA)や腺癌と分葉状頸管腺過形成(LEGH)などの良性疾患を術前に鑑別可能であった。クローン性解析ではMDA・腺癌を伴うLEGH部分は、4/6例が単クローン性で、そのアンドロゲン受容体遺伝子不活化パターンは、悪性部分と同一であり、その内1例のMDA部分のみにSTK11遺伝子の変異を認めた。LEGHの一部は、MDAや腺癌の前駆病変となる可能性が考えられた。子宮頸部悪性腺腫(minimal deviation adenocarcinoma, MDA)とその良性類縁疾患である分葉状頸管腺過形成(LEGH)の鑑別は極めて困難であり、とれまでの我々の研究でLEGHの約半数はMDAと診断され治療されていたことが明らかとなった。本研究では、これまで集積した症例を詳細に解析し、MDAとその良性類縁疾患であるLEGHや深部ナボット嚢胞(NC)各病変の臨床病理学的特徴を見出した。MDAとLEGHはともにHIK1083抗体で認識される胃型粘液の分泌を特徴とし、それのみでは鑑別が困難であるが、「中心に充実性部分、辺縁部に粗大な嚢胞構造をもち、間質への浸潤を示さない境界明瞭な病変」という特徴的なMRI所見を示し、さらに細胞診では軽度の細胞異型までしか認めない場合には92%(24/26)がLEGHであった。またMRIで充実腫瘍を示す場合には100%(5/5)MDAもしくは腺癌であった。このような細胞診、胃型粘液の検出、MRI所見は、LEGEとMDAの術前診断の精度を高め、これまでMDAと診断され拡大手術を施行されていたEGH症例を大幅に減少させえると考えられた。従来、子宮頸部悪性腺腫(MDA)と良性疾患である分葉状頸管腺過形成(LEGH)は、よく似た病態を示すために術前の鑑別は困難とされてきた。我々はMDAおよび術前診断でMDAと混同されやすい類縁疾患の合計112例を集積して中央病理診断および、画像や細胞診・組織診結果を検討した結果、MRIの特徴的所見や細胞診、円錐切除術による生検により、90%以上の確率でMDAや腺癌とLEGHなどの良性疾患を鑑別可能なことを示した。平成23年度では、さらに、この結果に基づき、18例に術前診断を行い、MDAとLEGH1例ずつに子宮摘出術、LEGH1例に円錐切除術を施行したところ、いずれも術前診断と同一の診断であった。またLEGHと診断し、患者の同意を得て、手術せずに経過観察した15症例についても、進行する例は認めていない。このことから、現時点でMRIや細胞診・組織診による術前診断の正確性は高いと判断しており、さらなる臨床的検討が必要である。上記症例検討から、腺癌やMDA症例の約半数がLEGHを伴っており、LEGHが癌の前駆病変となる可能性が考えられた。そこで、MDA部分および隣接するLEGH部分のDNAをレーザーマイクロダイセクション法で採取し、アンドロゲン受容体遺伝子の不活化パターンからクローン性を解析したところ、解析可能な4例中3例で、LEGHはMDA部分と同様の不活化パターンの単クローン性を示し、その内1例のMDA部分のみにSTK11遺伝子の変異を認めた。一方、MDAなどの悪性腫瘍を伴わないLEGHの4/9例は多クローン性を示した。これらのことから、LEGHの一部は単クローン性で腫瘍としての性格を持ち、MDAの前駆病変となる可能性が考えられ、その悪性化にSTK遺伝子変異が関与することが考えられた。一方、LEGHには、多クローン性で腫瘍としての性格をもたないものも多く存在すると考えられた。しかしながら、LEGHの自然史は未だ不明であり、先の検討でも腺癌やMDA症例の約半数がLEGHを伴っており、LEGHが癌の前駆病変となる可能性が考えられることから、LEGHに対して未治療の経過観察が可能か不明である。そこでLEGHの腫瘍としての性格についてクローン性の観点から検討した。

まず、MDAもしくは腺癌を伴うLEGH6例、単独で存在するLEGH9例でLEGH部分と悪性部分のDNAをレーザーマイクロダイセクション法で採取し、アンドロゲン受容体遺伝子(AR)の不活化パターンからクローン性を解析したところ、LEGH単独例では多クローン性4/9例、単クローン性5/9例であり、一方、解析可能な4例中3例で、LEGHはMDA部分と同様の不活化パターンの単クローン性を示し、その内1例のMDA部分のみにSTK11遺伝子の変異を認めた。一方、MDAなどの悪性腫瘍を伴わないLEGHの4/9例は多クローン性を示した。一方、MDA・腺癌を伴うLEGH部分は、多クローン性2/6例、単クローン性4/6例であったが、単クローン性のLEGHのAR不活化パターンは、悪性部分と同一であった。LEGHの一部は単クローン性で腫瘍としての性格を持ち、MDAや腺癌の前駆病変となる可能性が考えられ、その悪性化にSTK遺伝子変異が関与することが考えられた。MDAやLEGHの手術症例自体がまれなため、サンプル数集積は不良であるが、これらのクローン性解析やSTK11遺伝子変異解析が進められ、LEGHとMDAの関連やLEGHからMDAの発癌過程等を明らかにできつつあり、おおむね当初計画の通りに進捗している。24年度が最終年度であるため、記入しない。基本的に当初の研究計画の通りに遂行する。形態的には同一のLEGHにも、単クローン性の腫瘍的性格をもつものと、多クローン性の非腫瘍的性格のものが存在しており、両者を簡便に鑑別できる方法についても、検討を開始する。研究遂行上、現時点で大きな問題は特にない。
抗がん剤治療を受ける患者の静脈穿刺困難をなくす-硬結の予防のための新戦略の開発‐

本研究は、抗がん剤の投与中に滴下部位のサーモグラフィー画像を撮影することにより血管外漏出を早期に発見し、漏出後早期に抜針するなどの対処を行うことによって、抗がん剤の漏出後に発生する皮下組織内の硬結を予防する方法を開発することを目的としている。2016年度は、アウトカム指標を明確にすることを目指し、その初期段階として、臨床における血管外漏出の現象を明らかにすることを試みた。臨床における血管外漏出をサーモグラフィーで観察し、基礎研究において一定量を漏出させた際の画像と比較した。その結果、健常人の腕に作成した漏出モデルにおいて臨床の血管外漏出と同様の特徴を持つサーモグラフィー画像が得られたケースは、漏出量が40ml/時で、滴下された量に比し漏出量はかなり少なかった。このことから、臨床における血管外漏出は、滴下された薬液の極一部が皮下組織内に漏出しているにすぎず、ほとんどが静脈内に注入されていることが推察された。2017年度は、これらの結果をもとに本研究のアウトカム指標である血管外漏出による硬結を同定する指標を開発することを試みた。超音波診断装置を使用した硬結の検出方法を確立するためのプレ調査を行ったが、検出には至らなかった。2018年度は、超音波診断装置を用いたプレ調査を行い新たなアウトカム指標を模索したが、硬結の描写には至らず、有効な指標は得られなかった。機器の精密さの問題もしくは静脈の弾力性による障害が考えられ、現時点で新たなアウトカム指標の同定には至っていない。これまでの研究で血管外漏出をサーモグラフィーで描写することに成功したが、アウトカム指標が明確ではなかったため、サーモグラフィーを用いた抗がん剤の血管外漏出による硬結の予防効果の検証にあたり、アウトカム指標を同定しようと試みた。超音波診断装置を用いてプレ調査を行ったが、明確な指標にはならなかった。さらに、この期間に、調査施設において改築工事が開始されたことにより、調査が遅れた。2018年度には、本研究における明確な評価指標を明確にすることを試みたが、成果が得られなかったことから、2019年度には、従来の用手的な評価指標に立ち戻り、評価を行う予定である。現在、これまでの調査により得られた血管外漏出時の皮下組織の特徴や、皮膚障害が悪化しやすい状況などの情報を組み込んで、新たな調査プロトコールを作成中であり、これにより、臨床現場に即した硬結予防プログラムの作成を目指す。本研究チームは、抗がん剤の点滴静脈内注射後に静脈周囲に発生する硬結が、血管外漏出に関連することを明らかにしてきた。本研究は、抗がん剤の投与中に撮影したサーモグラフィーにより血管外漏出を早期に発見し硬結を予防する方法を開発することを目的とした。本研究は、硬結を評価するためのアウトカム指標の同定、抗がん剤の投与中に血管外漏出を高い確率で予測するための手法の開発、予防的介入の評価の3ステップから成る。今年度は第1段階であるアウトカム指標を明確にすることを目指した。その初段階として、臨床における血管外漏出の事象を基礎研究により明らかにすることに取り組んだ。本研究チームがこれまでに行った臨床調査で得られた血管外漏出時のサーモグラフィー画像の特徴と、健常人の上腕に作成した血管外漏出モデルのサーモグラフィー画像を比較したところ、漏出モデルにおいて臨床の血管外漏出と同様の特徴を持つ画像が得られたケースは、漏出量が40ml/時でかなり少なかった。従って、看護師が肉眼的に皮膚の腫脹の有無を観察することにより血管外漏出ならびに硬結を予測することには限界が多いと言え、サーモグラフィーや超音波診断装置を使用した血管外漏出の有無の評価が効果的であることが示唆された。なお、上記の結果は第30回日本がん看護学会学術集会において口演演題として報告した。当初は、本研究の評価に必須である超音波診断装置を企業からレンタルする予定であったが、レンタルにあたっての金額交渉が難航したために期間を要した。このため、現在、近隣の研究機関に借用を依頼中である。現時点で貸出可能との返答を得ており、借用可能な時期を調整中である。

このことから、臨床における血管外漏出は、滴下された薬液の極一部が皮下組織内に漏出しているにすぎず、ほとんどが静脈内に注入されていることが推察された。2017年度は、本研究のアウトカム指標である血管外漏出による硬結を同定する指標を開発することを試みた。調査を開始するにあたり、共同研究者の所属施設の支援を得ながら技術訓練を行い、超音波診断装置を使用した硬結の検出方法を確立するためのプレ調査を行ったが、検出には至らなかった。調査者の技術的な問題ならびに皮下組織内の静脈の走行が影響していることが考えられた。今後は、新たなアウトカム指標の検索を行う予定である。本研究の計画当初にアウトカム指標としていた超音波診断装置による硬結の評価について、予備実験を行った結果、硬結をとらえるには不確実であると判断した。その理由として、調査者の技術的な問題に加え、血管外漏出の発生部位の特徴が考えられた。今後は、新たなアウトカム指標の探索を行う。本研究は、抗がん剤の投与中に滴下部位のサーモグラフィー画像を撮影することにより血管外漏出を早期に発見し、漏出後早期に抜針するなどの対処を行うことによって、抗がん剤の漏出後に発生する皮下組織内の硬結を予防する方法を開発することを目的としている。2016年度は、アウトカム指標を明確にすることを目指し、その初期段階として、臨床における血管外漏出の現象を明らかにすることを試みた。臨床における血管外漏出をサーモグラフィーで観察し、基礎研究において一定量を漏出させた際の画像と比較した。その結果、健常人の腕に作成した漏出モデルにおいて臨床の血管外漏出と同様の特徴を持つサーモグラフィー画像が得られたケースは、漏出量が40ml/時で、滴下された量に比し漏出量はかなり少なかった。2017年度は、これらの結果をもとに本研究のアウトカム指標である血管外漏出による硬結を同定する指標を開発することを試みた。超音波診断装置を使用した硬結の検出方法を確立するためのプレ調査を行ったが、検出には至らなかった。2018年度は、超音波診断装置を用いたプレ調査を行い新たなアウトカム指標を模索したが、硬結の描写には至らず、有効な指標は得られなかった。機器の精密さの問題もしくは静脈の弾力性による障害が考えられ、現時点で新たなアウトカム指標の同定には至っていない。これまでの研究で血管外漏出をサーモグラフィーで描写することに成功したが、アウトカム指標が明確ではなかったため、サーモグラフィーを用いた抗がん剤の血管外漏出による硬結の予防効果の検証にあたり、アウトカム指標を同定しようと試みた。超音波診断装置を用いてプレ調査を行ったが、明確な指標にはならなかった。さらに、この期間に、調査施設において改築工事が開始されたことにより、調査が遅れた。機器の借用の具体的な時期が決定次第調査を開始する。本研究のアウトカムとして血管外漏出による皮膚の変化を的確にとらえることのできる新たなパラメーター(pH、角質水分量、皮脂、マイクロスコープによる表皮の画像など)を検索する。その後、新たなパラメーターをアウトカム指標として臨床調査を行い、赤外線サーモグラフィーが抗がん剤の血管外漏出の早期発見のための指標として臨床において有用であることを検証する。2018年度には、本研究における明確な評価指標を明確にすることを試みたが、成果が得られなかったことから、2019年度には、従来の用手的な評価指標に立ち戻り、評価を行う予定である。
新撮像法の拡散尖度画像による、躁うつ病と大うつ病患者群間の大脳白質構造差異の検出

双極性障害と大うつ病性障害に出現する抑うつ症状は非常に類似しており、横断的に臨床症状のみで鑑別することは困難であり、熟練した医師が詳細な診察をもってしても鑑別に苦慮することも少なくない。そのため、客観的かつ非侵襲的な指標により、この両疾患の判別を行うことが非常に臨床上重要と考えられている。本研究の目的は、双極性障害および大うつ病性障害患者における大脳白質構造異常の差異を、磁気共鳴画像の新規の撮像手法である拡散尖度画像を用いて検討することである。今回の研究の結果により大脳白質構造の差異が確認されれば、今後の診断確定および治療選択の予測につながることが期待される、萌芽的だが革新的な研究である。