hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アウトソース型データベースにおける類縁遺伝子の秘匿検索

本手法は,外部で管理されているグラフ構造のデータベースに対して利用者の部分的な遺伝子疾患ネットワークを問合せとして未知の関連性を予測する際に,自身の問合せ内容を保護しながら結果を得る問題に応用できる.更に,インターネット環境においてポリシーに基づいたデータ保護を実現する方法として,クライアントPCに設置されたソフトウェアでアクセス制御を実現する方式を提案した.従来のポリシーベースネットワーク管理(PBNM)方式では,LAN内の通信機器でポリシーに基づくアクセス制御を行うが,この方式では持込み端末や別の回線を経由した場合などLANで一元制御できない環境に適用できない.これに対し,提案方式では末端にあるクライアントで制御を行うため,インターネットサービスのアクセス制御に適用できる.データベース現段階では,当初想定していたより一般的な問題設定での手法の提案に至っていない.その場合の制限の方法は計画通りであるが,その後さらに研究を進めるにあたり今後の方針の決定に時間がかかり,当初計画よりやや遅れている.本年度は基本的な要素技術の組合せによって,本研究課題の要件の実現可能性を確認することが目的であり,この点では概ね達成できたと考える.効率性の改善と本SNP検索におけるプライバシー漏えい度の定量的評価が十分ではないが,次年度の研究目的としたい.今後は,一塩基多型の遺伝子検索を対象として,一塩基多型の特性を利用した索引構造の改善を進め,計算効率の改善を図る予定である.本成果をまとめ,海外の論文誌に投稿する.本年度の成果によって,提案方式において性能改善上問題となる点,また,関連研究の調査範囲がより明確になったため,引き続き本枠組みの中で提案手法の改良を目指す.次に,木構造型の索引などの他の索引構造を検討し,更なる効率性の改善を目指す.開発したアルゴリズムを計算機上に実装し,実データを用いた効率性の評価を行う.更に,提案方式を文字列以外の他のデータ構造に対する類似検索に適用できるように拡張する.研究成果を発表する費用として,年度末に国際会議参加のための旅費または論文掲載費として確保しておいたが,年度内にまとまった成果に仕上がらなかったために次年度使用額が生じた.今年度の研究成果をまとめ,主として論文掲載費として使用する.交付申請書に記載した通り,次年度は,設備備品として,研究成果公開用サーバ1台,技術調査のための専門図書を購入する.成果発表目的で,国際会議参加のための旅費および学会参加費として使用する.ただし本年度において,年度末に予定していた学会参加ができなかったため,これを別の学会に振り替えて次年度に使用する.
Wntシグナルを介した重度歯根吸収発生機構の解明と進行抑制への基礎的検討

研究の目的は、歯根膜線維芽細胞と破歯前駆細胞におけるシグナル伝達、特にWntシグナルに焦点を当て、矯正治療による歯根吸収発生メカニズムを解明するとともに、その抑制方法を検討することである。具体的には、ラットの実験的歯の移動において人為的に歯根吸収を惹起させ、歯根吸収部の歯根膜線維芽細胞と破歯前駆細胞におけるWnt5a発現、およびRANK/RANKL発現について検討した。In vitroでは歯根膜細胞圧迫モデルにて過大な荷重を加え、Wnt5aとRANKLの発現を検討した。In vivoにおいて1週目ではHF群で歯根吸収が認められた。さらに、歯根吸収部でWnt5a,、RANKL、IL-6、IL-17の陽性細胞の増加が認められた。さらに、カスパーゼ3および8陽性細胞は, 3日目および5日目に50 g群のセメント質表層で増加した。TRAP, RANKL陽性細胞数およびカスパーゼ3, 8陽性細胞率は, 10 g群と比較し50 g群で有意な増加が認められた。In vitroではヒト歯根膜線維芽細胞に4.0g/cm2と1.0g/cm2の持続的圧迫力を加えた時、Wnt5aの遺伝子発現は12時間でピークに達し、1.0g/cm2の加重を加えた時に比べて、4.0g/cm2の加重を加えた時の方が減少した。RANKL、IL-6の遺伝子発現は12時間でピークに達し、1.0g/cm2の加重を加えた時に比べて、4.0g/cm2の加重を加えた時の方が増大した。以上のことから、歯根吸収の発現にWntシグナルが関与していることが示唆された。矯正学的歯の移動は、機械的刺激に対する歯周組織の一連の生物学的反応であり、歯根膜及び歯槽骨のリモデリングによってもたらされる現象である。歯の移動時圧迫側において弱い矯正力では歯槽骨の直接性骨吸収を引き起こし、強い矯正力では歯根膜組織の細胞死、細胞外基質の硝子様変性、歯槽骨の穿下性骨吸収を誘発する。近年Wntシグナルによる骨形成と骨吸収の制御機構の解明が急速に進んでいる。Wntファミリーの一つであるWnt5aはreceptor activator of NF-kappaB ligand(RANKL)の発現を亢進し破骨前駆細胞の分化を促進すると報告されている。これまで我々はラット実験的歯の移動実験において、牽引側にWnt5aが発現することを報告してきた。しかしながら、矯正治療による歯の移動の際の圧迫側におけるWntシグナルの役割は解明されていない。そこで本研究ではラット臼歯に強い矯正力を加え、歯根吸収を惹起させ、Wntシグナルが歯根吸収に及ぼす影響について検討した。In vivoにおいて, 8週齢のWistar系雄性ラットの上顎第一臼歯の歯牙移動を行った。対照(control)群,至適矯正力(OF)群,強い矯正力(HF)群の計3グループに分け,力の強さはOP群で10 g , HF群で50 gとした。当該部の切片はHE染色,Wnt5a, RANKL, IL-6, IL -17抗体を用いて免疫組織化学染色を行った。その結果、in vivoにおいて, 1週目ではHF群において歯根吸収像が認められた。さらに,歯根吸収部でWnt5a, RANKL, IL-6, IL-17の陽性細胞の増加が認められた。以上の結果から,歯根吸収の発生にはWnt5a, RANKL, IL-6, IL -17の発現が関与していることが示唆された。in vivoにおいて, 1週目ではHF群において歯根吸収像が認められ、さらに,歯根吸収部でWnt5a, RANKL, IL-6, IL-17の陽性細胞の増加が認められたことから,歯根吸収の発生にはWnt5a, RANKL, IL-6, IL -17の発現が関与していることが明らかになった。平成28年度の計画がおおむね順調に進展していると考える。歯科矯正学的歯の移動による歯根吸収は、平均1.5mmの歯根吸収が研究対象患者の4.1%、2mm以上の歯根吸収もしくは上顎4前歯に1本以上の歯根吸収が15.5%の頻度で発生する。ひとたび吸収が起こると、これを抑制することは現段階では困難とされている。申請者は歯根吸収の発生にreceptor activator of NF-kappaB ligand(RANKL)が関与することを見出した。近年、Wntシグナルによる骨形成と骨吸収の制御機構の解明が急速に進んでいる。Wntファミリーの一つであるWnt5aはRANKLの発現を亢進し、破骨前駆細胞の分化を促進すると報告されている。これまで我々はラットの実験的歯の移動実験において、牽引側にWnt5aが発現することを報告した。しかしながら、矯正治療による歯の移動時の圧迫側におけるWntシグナルの役割は解明されていない。そこで、本研究はラット臼歯に強い力を加え、歯根吸収を惹起させ、Wntシグナルが歯根吸収に及ぼす影響について検討した。その結果、in vivoにおいて、1週目では強い矯正力において歯根吸収像が認められた。さらに、吸収部位ではWnt5a, RANKL, IL-6, IL-17の陽性細胞の増加が認められた。

In vitroではヒト歯根膜線維芽細胞に4.0g/cm2と1.0g/cm2の持続的圧迫力を加えた時、Wnt5aの遺伝子発現は12時間でピークに達し、1.0g/cm2の加重を加えた時に比べ、4.0g/cm2の果汁を加えた時の方が減少した。RANKL,IL-6の遺伝子発現量は12時間でピークに達し、1.0g/cm2の加重を加えた時に比べ、4.0g/cm2の果汁を加えた時の方が増大した。以上のことから、歯根吸収の発現にはWntシグナルが関与していることが示唆された。平成29年度の計画がおおむね順調に進展していると考える。研究の目的は、歯根膜線維芽細胞と破歯前駆細胞におけるシグナル伝達、特にWntシグナルに焦点を当て、矯正治療による歯根吸収発生メカニズムを解明するとともに、その抑制方法を検討することである。具体的には、ラットの実験的歯の移動において人為的に歯根吸収を惹起させ、歯根吸収部の歯根膜線維芽細胞と破歯前駆細胞におけるWnt5a発現、およびRANK/RANKL発現について検討した。In vitroでは歯根膜細胞圧迫モデルにて過大な荷重を加え、Wnt5aとRANKLの発現を検討した。In vivoにおいて1週目ではHF群で歯根吸収が認められた。さらに、歯根吸収部でWnt5a,、RANKL、IL-6、IL-17の陽性細胞の増加が認められた。さらに、カスパーゼ3および8陽性細胞は, 3日目および5日目に50 g群のセメント質表層で増加した。TRAP, RANKL陽性細胞数およびカスパーゼ3, 8陽性細胞率は, 10 g群と比較し50 g群で有意な増加が認められた。In vitroではヒト歯根膜線維芽細胞に4.0g/cm2と1.0g/cm2の持続的圧迫力を加えた時、Wnt5aの遺伝子発現は12時間でピークに達し、1.0g/cm2の加重を加えた時に比べて、4.0g/cm2の加重を加えた時の方が減少した。RANKL、IL-6の遺伝子発現は12時間でピークに達し、1.0g/cm2の加重を加えた時に比べて、4.0g/cm2の加重を加えた時の方が増大した。以上のことから、歯根吸収の発現にWntシグナルが関与していることが示唆された。平成30年4月30日付で退職するため、科研費補助事業を廃止。次年度使用額が生じた理由:実験が予定通りに遂行され,その他汎用試薬の補充が必要なくなったため。使用計画:平成30年4月30日付で退職するため、科研費補助事業を廃止。
グラム陰性菌の外膜の透過性を増大するカチオン性薬物の作用機構

グラム陰性菌の外膜の透過性を増大する薬物は数多く知られているが、本研究では特に抗生物質グラミシジンSをとりあげ、その作用機構の解明を目指して研究を進めた。まず初めにヒト赤血球を用いて検討した。赤血球を使用した大きな理由は、いわゆる「浸透圧保護実験」により薬物が膜に開けた穴のサイズを容易に決定することができたためである。その結果、膜損傷の度合は薬物濃度の増大と共に大きくなることがわかった。さらに、透過性変化が起こる濃度付近から赤血球膜リン脂質の遊離が確認された。赤血球の形態変化を観察したところ、脂質の遊離が起こる直前の濃度で細胞が金米糖状のエキノサイト型に変形することもわかった。以上の事実から我々は、グラミシジンSは膜脂質二重層の外層に優先的に蓄積したためにエキノサイトとなり、この状態では不安定なために膜が壊れ、透過性が増大したと考えた。黄色ブドウ球菌(グラム陽性菌)に対してのK^+イオンの透過性変化とリン脂質遊離との間にもよい相関関係がみられ、この場合にもリン脂質の遊離と共に透過性が増大したことが明らかとなった。大腸菌(グラム陰性菌)の場合にも同じ様な対応が得られたが、K^+流出量はブドウ球菌に比べて少量だった。グラム陰性菌は陽性菌とは異なり外膜構造をもっている。グラミシジンSは外膜の構成脂質であるリポ多糖の遊離を引き起こしたことから外膜に損傷を与えていることは明らかであった。しかし、外膜に形成された穴のサイズが小さかったために薬物がさらに細胞質膜には到達できず、そのためにK^+イオンの流出が抑えられたと考えられた。この考えは、外膜をエチレンジアミン四酢酸で処理し外膜に大きな膜損傷を与えてからグラミシジンSを添加するとK^+が流出が100%引き起こされたことからも支持された。グラミシジンS以外の種々の薬物の作用についても検討したが、それらについては発表論文を参考としてほしい。過去一年間,我々は種々のカチオン性薬物を合成し,それらの大腸菌外膜の透過性に及ぼす作用を検討してきた.その結果,薬物の疎水性部分のバルキネスが透過性増大を引き起こすために重要であることがわかった.一方,薬物の作用により,大腸菌外膜からリポ多糖が遊離してくることがわかった.リポ多糖の遊離量は薬物添加量の増加と共に増大した.そこで我々は薬物が膜に開ける穴のサイズに関心をもった.穴のサイズを決めるのには大腸菌を用いるよりも赤血球の方が容易であったので赤血球を用いた.過去の文献を調べてみるとカチオン性薬物であるグラミシジンSあるいはメリチンといったこれまで比較的よく研究されてきた物質ですら穴のサイズは詳細には検討されていないことに気がついた.これらの薬物の赤血球膜に開けた穴のサイズの薬物濃度依存性を定量的に検討した結果,穴を初めて形成する薬物濃度と赤血球細胞質膜からリン脂質を遊離する濃度はほぼ一致し,透過性変化は膜構成成分の遊離により引き起こされることがわかった.この新しい事実は専門誌に発表した.ところで,リン脂質は通常リンを分析することにより定量できるが,この方法は試料量を大量に必要とし時間もかかる.我々は間接的な方法としてケイ光プローブ(アニリノナフタレンスルホン酸塩, ANS)を使用することを考えた.ANSのケイ光強度はリン脂質存在下で著しく増大する.

薬物自身が妨害しないことは, ANSが薬物の臨界ミセル濃度付近からでないとケイ光強度を増大しないことから確認された(生理条件下での薬物の臨界ミセル濃度は備品として購入した表面張力計により調べた).ANSを用いる方法はリポ多糖の分析にも有効であることを見いだしている.今後は,赤血球および大腸菌外膜の膜の違いにより薬物の作用の違いがあるかどうかを中心に検討していく.抗生物質グラミシジンSがグラム陰性菌の外膜の透過生を増大することはすでに報告した。この薬物は外膜のみならず、種々の細胞質膜の透過生も増大することができる。ヒト赤血球を用いた検討では、膜透過生変化は膜からリン脂質を含む膜破片の遊離により引き起こされることを見いだした(前年度実績報告書参照)。今年度はグラミシジンSの細菌に対する作用を中心に検討した。黄色ブドウ球菌(グラム陽性菌)を用いて細胞質内に存在するK^+イオンの流出と膜リン脂質の遊離の用量・応答曲線を測定した結果、両者の対応はよく、この場合にもリン脂質の遊離と共に膜の透過性が増大したことが明らかとなった。大腸菌(グラム陰性菌)の場合にも同じ質な対応が得られたが、K^+流出量はブドウ球菌に比べて少量だった。グラム陰性菌は陽性菌とは異なり外膜構造をもっている。グラミシジンSは外膜の構成脂質であるリポ多糖の遊離を引き起こしたことから外膜に対しても細胞質膜と同じ様な作用様式で損傷与えていることは明らかであった。しかし、形成された穴のサイズが小さかったためにグラミシジンSがさらに細胞質膜に到達することは困難であり、そのためにK^+イオンの流出が抑えられたと考えられた。この考えは、外膜をエチレンジアミン四酢酸で処理し外膜に大きな膜損傷を与えてから、グラミシジンSを添加するとK^+流出が100%引き起こされたことからも支持された。ところで我々は、細胞膜から遊離したリン脂質をリン分析により定量したが、この分析法の欠点は定量操作に長い時間を必要とすることである。我々は、これに代わる新しい分析方法を開発しようと考え、イオン選択性電極と酵素反応を組み合わせることによりリン脂質の定量を試みた。この新しいシステムでは膜破片中のリン脂質を検出する感度までには至らなかったが、血清リン脂質を定量することには成功した。
食道切除術を体験した食道がん患者の術後生活再構築過程を支援する看護モデルの構築

食道がんのために食道切除術を受けた患者が、食道切除術に伴う困難体験に対してどのように自ら対処しているかを明らかにし、そのことから、食道切除術を体験した食道がん患者の術後生活再構築過程を支援する看護モデルの構築を行う。本研究の目的は、食道切除術を体験した食道がん患者の術後生活再構築過程を支援する看護モデルを構築することである。そのため、本年度は、食道がんのために食道切除術を受けた患者が、手術に伴い生じた様々な症状に対してどのように対処しながら生活しているかを明らかにすることを目的に研究を実施する。対象者2名に、自由回答法による半構成面接を実施した。面接内容の逐語録を作成し、修正版グラウンデッド・セオリーアプローチの手法を用いて、継続比較分析を行った。その結果、前年度までに明らかとなっていた、食道がん術後患者の抱える、術後生活における困難体験、すなわち、【生活圏の狭小化】【ボディー・イメージの変化】【予想をはるかに超えて苦痛と化した摂食行動】【予期せぬ症状出現時の動揺】【胃液・食物の逆流に伴う苦痛】【再発・転移の不安】【社会生活継続への心配】の7つの困難体験に対して、《命と引き換えに変化を受け入れ行動する》《時間をかけて変化に慣れる》《生きるために自分流の食べ方を体得する》《情報を集める》《逆流を防ぐための方策を捜し求める》《定期的に病院を受診しながら用心し生活する》《今出来ることを行なう》の7つの対処行動を実施していた。中でも、【生活圏の狭小化】は、術後思考のQOL(Quality of Life;生活の質)を低下させる要因につながっていた。対象者2名に、自由回答法による半構成面接を実施した面接内容の逐語録を作成し、修正版グラウンデッド・セオリーアプローチの手法を用いて、継続比較分析を行った。平成19年度からの継続として、3名の患者に面接を実施した。患者の食道切除術後の困難体験への7つの対処方法である、≪命と引き換えに変化を受け入れ行動する≫≪時間をかけて変化に慣れる≫≪生きるために自分流の食べ方を体得する≫≪情報を集める≫≪逆流を防ぐための方策を捜し求める≫≪定期的に病院を受診しながら用心して生活する≫≪今出来ることを行なう≫より、食道切除術を体験した食道がん患者の術後生活再構築過程を支援するための看護支援として、【術後の様子がイメージできるような情報提供】【変化に適応するための時間の必要性】【嚥下困難に対する食事摂取方法の指導】【術後起こりやすい変化・障害に対する事前の情報提供】【体力増強へ向けた運動療法】の5つが明らかとなった。昨年度までの研究結果より、食道切除術を体験した食道がん患者の術後生活再構築過程を支援するための看護支援として、【術後の様子がイメージできるような情報提供】【変化に適応するための時間の必要性】【嚥下困難に対する食事摂取方法の指導】【術後起こりやすい変化・障害に対する事前の情報提供】体力増強へ向けた運動療法】の5つが明らかとなった。具体的な支援方法として、【術後起こりやすい変化・障害に対する事前の情報提供】の必要性から、術後に起こりやすい、【嚥下困難に対する食事摂取方法の指導】など、食事摂取、嚥下状態に関する情報の提供、下痢や逆流に関する症状などについて、発生しやすい時期や状況などについて、【術後の様子がイメージできるような情報提供】を行うことが必要である。また、手術に伴い生じた変化に慣れるためには、時間が必要であり、【変化に適応するための時間の必要性】について説明を行い、既手術患者の状況から、目安となる時間経過についても情報提供することが、変化を実感しながら生活する患者にとっては、長期的な術後生活のイメージ化につながると考えられる。また、侵襲の大きな手術を受け、体力の低下を実感する患者がほとんどであることから、術後の早期離床、退院後の体力向上に向けた運動プログラムの開発も必要と考えられる。本研究の結果より、今後は、術前から術後早期、長期的な生活も視野に入れた、食道がん患者に対するがん看護リハビリテーションプログラムの構築につなげていきたい。
多層モデルの階層間密統合に基づく音声理解フレームワークの研究

本研究では,音声認識における信号処理から言語理解までの各層における制約について,低次から高次までの制約を互いに相互作用させる枠組みの研究を行った.階層ごとの統計モデルの研究では,言語・音響・対話の各層における高精度な統計モデルの研究を行い,各層からの制約統合について検討を行った.制約の統合手法の研究では,ベイズリスク最小化探索および対話制御における音声情報の統合等について研究を行った.これらの成果は音声対話システムを構築するための基盤システムとして,オープンソースツールキットMMDAgentおよび音声認識エンジンJuliusの一部として公開されている.本研究では,音声認識における信号処理から言語理解までの各層における制約について,低次から高次までの制約を互いに相互作用させる枠組みの研究を行った.階層ごとの統計モデルの研究では,言語・音響・対話の各層における高精度な統計モデルの研究を行い,各層からの制約統合について検討を行った.制約の統合手法の研究では,ベイズリスク最小化探索および対話制御における音声情報の統合等について研究を行った.これらの成果は音声対話システムを構築するための基盤システムとして,オープンソースツールキットMMDAgentおよび音声認識エンジンJuliusの一部として公開されている.本研究課題の目的は、音声言語理解において、信号処理から意味理解、ユーザモデルまでの各層の実際的な関係や統計的性質を明らかにし、それに基づいて処理を確率的に密統合することで、より高度かつ柔軟な音声言語処理と、高度な音声言語インタフェースを実現することである。H21年度は、研究計画の初年度として、主に各層における研究および確率的な制約表現方法、他層との接続可能性について研究を行った。1、制約条件の調査では、全メンバーによる集中的な研究ミーティングを8月と12月に開催し、各階層の内部仕様および外部仕様、今後の方向性とターゲットについて討議を行った。2、言語モデルについては、国会音声や講演といった自然発話の自動書き起こしの研究において得られた、認識結果の可読性、状況・話題といった知識を探索過程へ動的な組み込む方について検討した。また幅広いタスクにおける言語モデルの話題依存性についても調査した。3、ベイズリスク最少化深索においては、最小化探索において組み込む外部制約の高精度化のために、単語重要度推定や認識誤りのシミュレーションを提案し検証した。4、音響モデルについては、日本語話し言葉コーパス(CSJ)の音響モデルの異なるタスクに対する頑健性を調べ、タスクと音響モデルの関連性について調査した。5、データ収集用音声対話システムについては、大規模で広いインタラクティブなデータ収集のために、Webベースの音声入力アプリケーションの開発と改善を行った。6、統計的ユーザモデル及び統計的対話モデルについては、ユーザの発話履歴や想定文パターン(文法)とのマッチ度合いを応答候補選択に反映させる手法、ならびに統計的な対話管理手法として近年注目されているPOMDP(Partially observable Markov decision process)に基づく音声対話システムについて研究を行った。本研究課題の目的は、音声言語理解において、信号処理から意味理解、ユーザモデルまでの各層の実際的な関係や統計的性質を明らかにし、それに基づいて処理を確率的に密統合することで、より高度かつ柔軟な音声言語処理と、高度な音声言語インタフェースを実現することである。H22年度は、初年度の成果をもとに、各層における確率的な制約表現方法、ならびに他層との接続に関する研究を遂行した。1)制約条件の調査では、昨年度の討議をもとに、各層ごとのモデルユニットについて討議を行った。また、言語情報と認識処理の融合の一つとして、辞書情報に基づいて認識結果を早期確定する手法を検証・評価した。2)言語モデルについては、言語・発音モデルの統計的変換手法を探索過程へ動的に組み込む方法について検討した。また言語モデルの話題依存性、タスク適応、効率的なワードスポッティング手法についても研究した。3)ベイズリスク最少化深索においては、音声認識エンジンJuliusへ手法の組み込みを行い、それに基づく情報検索システムを試作して評価を行った。4)音響モデルについては、多様な話者層や言語に対応する音声認識システムの構築を通じて音響モデルの多様性を検証するとともに、様々な特徴量やモデルパラメータの動的な制御について調査した。5)データ収集用音声対話システムについては、音声対話システムを用いた自然な対話発声データの大規模収集のためのシステムの開発と改善を行っており、プロトタイプを完成させつつある。6)統計的ユーザモデル及び統計的対話モデルについては、対話制御の効率的な統計的モデル化の検討を行うとともに、目標である他層情報との密結合の試行として、発語行為(音声の発話タイミング)を対話制御に直接反映させてモデル化する手法を検討し、評価した。H23年度は、昨年度までの成果をベースに、各層間で制約や処理の統合を推し進めるとともに、研究成果をまとめる次世代対話システムの構築を開始した。1)制約条件の調査では、昨年度までの各層における議論を元に、各層でのリアルタイムな制約や照合・予測情報の関連付けについて討議を行った。また、音声区間検出が音声認識性能に与える影響の調査や、逆に音声認識処理中の情報から音声終了区間を判定(早期確定)する手法の有効性検証など、フロントエンド処理との密統合について研究・検証を進めた。2)言語モデルについては、言語・発音モデルの統計的変換手法を探索過程へ動的に組み込む方法を検討するとともに、音声対話向けのコーパス改良、Web知識を利用した言語モデルのタスク適応の高度化等について研究した。

3)ベイズリスク最少化深索においては、昨年度開発した情報検索システムにおいて、タスクにおける単語重要度をベイズリスクとして組み入れる試みを行い、タスク知識等の上位知識との密統合について実証と検証を進めた。4)音響モデルについては、話者や環境、コンテキストなど、モデルの制約条件の変化に対応できる音響モデルの構造について、その設計と検証を試みた。5)データ収集用音声対話システムについては、研究代表者らが構築した音声インタラクションシステム構築ツールキット「MMDAgent」をベースに、実験評価用の音声対話システムを構築した。特に、信号処理から音声認識、応答の表象までを統合した高度なインタラクションを行うためのモーション制御等について考案し実装した。6)統計的ユーザモデル及び統計的対話モデルについては、対話制御の効率的な統計的モデル化の検討を引き続き行った。本研究課題の目標は、音響信号処理から対話モデルまで、音声言語理解における各処理層の統計的性質を明らかにし、それらを密統合することで高度で柔軟な統合的音声対話システムを実現することである。最終年度であるH25年度は、前年度までの成果をもとに実際のタスクを想定した実験評価を行うとともに、統合の基盤となる音声対話ツールキットの構築・拡張、さらに音声インタフェースへの応用について検証を行った。(統合システム)音声対話システム構築ツールキットMMDAgentのアーキテクチャを様々な情報を扱えるよう改善した。また、腕時計型スマートデバイスの検討を行った。(対話エージェント)システムの適応の一つとして、性別や年齢層に応じて対話対象のエージェントを切り替えることで対話が活性化することを検証した。また音声入力を用いるUIデザインの指針をユーザビリティ評価により検討した。(対話管理)ターンテイキングの誤り修復について、昨年度開発した提案手法をMMDAgentのプラグインとして実装し,デモシステムを構築した.さらに機械学習によりそのような修復が必要か否かを高精度に判別する手法を開発した.(音声認識)多層の制約を音声認識に直接組み入れるベイズリスク最小化探索を音声認識エンジンJuliusへ組み込み、層間の統合の基盤を構築した。また、複数認識結果の統合および各単語の誤りリスク自動決定法について研究し、音声ドキュメント検索システムにおいて評価を行った。(音声モデル)ニューラルネットワークを用いた音声モデルについてメモリ量や計算量を削減する手法に取り組み、それらの削減量と認識精度の関係を明らかにした。
固有ジョセフソンフォトニックデバイスの数値的研究：新奇テラヘルツ帯デバイスの提案

本年度はテラヘルツ円偏光への応答を可能にする固有接合フォトニックデバイスの提案に向けて、高温超伝導体固有接合から放射されるテラヘルツ(THz)円偏光の特性を調べた。また、新たな固有接合フォトニックデバイスの提案を念頭に、鉄系超伝導体からなるジョセフソン接合の量子トンネル特性について調べた。昨年度はメサ型固有接合における温度の不均一性に着目し、レーザー照射等を用いた局所加熱によってTHz波放射強度を自在に制御できる事を明らかにした。まず、本年度はその成果を更に発展させ、局所加熱によるTHz円偏光の発生と偏光特性の変化について調べた。申請者は正方形に近い長方形型メサ型固有接合に局所加熱を行う事で、THz円偏光が放射される事を明らかにした。また、局所加熱の位置を変化させる事で、直線偏光から円偏光へと自在に制御可能である事を明らかにした。本研究ではこれまで困難であったTHz円偏光の発生とその制御技術を提案しており、THz波工学分野において大変重要な成果である。更に、本年度は近年新しい固有接合系として注目を集めている鉄系超伝導体に着目し、鉄系超伝導体からなるジョセフソン接合の巨視的量子トンネル現象を調べた。鉄系超伝導体は複数の超伝導ギャップが開く多ギャップ超伝導体として知られ、その多ギャップ性に由来する新奇な量子電磁場応答の発現が期待されている。申請者は異なるギャップ間に生じる位相差揺らぎであるレゲットモードの存在がトンネル率を著しく変化させる事を見出した。本研究の成果は新たな量子光デバイス研究に繋がる大変有意義な成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目的である固有ジョセフソンフォトニックデバイスのシミュレーションに向けて、本年度は単一の固有接合の示すテラヘルツ(THz)波放射特性について詳細に調べた。1)メサ構造内部の温度分布とTHz波放射強度の関係近年メサ型固有接合において、自己発熱に起因する不均一な温度分布の出現が報告されている。しかし、その温度分布がTHz波放射に与える影響については十分に理解されていない。そこで申請者はメサ内部の位相ダイナミクスを記述するSine-Gordon方程式と熱伝導方程式を同時に解く事により、温度分布とTHz波放射強度の関係を詳細に調べた。計算の結果、メサ内部に存在する大きな温度の不均一性がJosephsonプラズマを強く励起し、THz波放射強度を高めている事がわかった。2)様々な形状のメサ型試料からのTHz波放射特性近年様々な形状のメサ型固有接合からのTHz波放射が報告されている。申請者は筑波大学の実験グループ(門脇研究室)と共同研究を行い、実験に用いられているメサ型試料(正三角形、二等辺三角形、正五角形等)からのTHz波放射のシミュレーションを行った。計算結果は実験で観測されたTHz波放射特性を良く再現しており、本計算により様々なメサ型試料内部に発生する電磁場モードとTHz波放射の関係が明らかになった。3)パッチアンテナと結合した固有接合の示すTHz波放射特性これまで盛んに研究が進められているメサ型固有接合を用いたTHz波放射デバイスは、放射効率が著しく低い(0.010.1%)という問題点を抱えている。そこで申請者はこの問題を解決する新たなデバイス構造として、パッチアンテナと結合した固有接合デバイスを提案し、そのTHz波放射特性を数値的に調べた。計算の結果、新たなデバイス構造はサブmWの高出力なTHz波を放射し、また20%を超える高い放射効率を持ちうる事がわかった。本研究課題の目的である固有ジョセフソンフォトニックデバイスの提案に向けて、本年度は固有ジョセフソン接合の示すテラヘルツ(THz)波放射特性を調べ、またジョセフソン接合系からなる新奇なメタマテリアル構造の電磁場応答特性を調べた。1)熱制御による固有接合からのTHz波放射強度の増大申請者は昨年度の研究において、メサ型固有接合内部の温度分布とTHz波放射強度の関係を詳細に調べ、メサ内部に存在する温度の不均一性がTHz波放射強度を高めている事を明らかにした。本年度はその成果に基づき、熱制御によるTHz波放射の増大を目指した新たなデバイス構造を提案した。申請者の提案した新デバイスでは、外部からのレーザー照射によってメサ構造の温度分布を制御する。申請者はレーザーの照射強度や照射位置による放射強度の変化を数値解析により調べ、このデバイス構造が1mWに達する高出力のTHz波放射が可能である事を示した。2)ジョセフソン接合メタマテリアルの示す異常な電磁場応答近年、新たな電磁波制御技術としてメタマテリアルが注目されている。メタマテリアルは対象とする電磁波の波長に比べて十分小さな「人工原子」と呼ばれる微小構造体から成る人工物質で、人工原子の形状や配置によって光学特性を自在に制御する事ができる。申請者は、この人工原子として固有撞合を用いた新たなフォトニックデバイスの提案を目指して、Loughborough大学のA. M. Zagoskin教授らと共同研究を行った。本年度は固有接合メタマテリアルの理論構築に向けて、従来型のジョセフソン接合を用いたメタマテリアルに関する数値解析を行った。ジョセブソン接合を人工原子としたメタマテリアルは接合の量子状態を反映した極めて多彩な電磁場応答を示す事が明らかになった。

また、新たな固有接合フォトニックデバイスの提案を念頭に、鉄系超伝導体からなるジョセフソン接合の量子トンネル特性について調べた。昨年度はメサ型固有接合における温度の不均一性に着目し、レーザー照射等を用いた局所加熱によってTHz波放射強度を自在に制御できる事を明らかにした。まず、本年度はその成果を更に発展させ、局所加熱によるTHz円偏光の発生と偏光特性の変化について調べた。申請者は正方形に近い長方形型メサ型固有接合に局所加熱を行う事で、THz円偏光が放射される事を明らかにした。また、局所加熱の位置を変化させる事で、直線偏光から円偏光へと自在に制御可能である事を明らかにした。本研究ではこれまで困難であったTHz円偏光の発生とその制御技術を提案しており、THz波工学分野において大変重要な成果である。更に、本年度は近年新しい固有接合系として注目を集めている鉄系超伝導体に着目し、鉄系超伝導体からなるジョセフソン接合の巨視的量子トンネル現象を調べた。鉄系超伝導体は複数の超伝導ギャップが開く多ギャップ超伝導体として知られ、その多ギャップ性に由来する新奇な量子電磁場応答の発現が期待されている。申請者は異なるギャップ間に生じる位相差揺らぎであるレゲットモードの存在がトンネル率を著しく変化させる事を見出した。本研究の成果は新たな量子光デバイス研究に繋がる大変有意義な成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の目標としていた、単一の固有ジョセフソン接合の示すTHz波特性の解析、及び複数の固有接合を取り扱う計算プログラムの作成、はほぼ達成する事ができた。受け入れ研究者である川畑主任研究員や筑波大学の門脇グループとの議論を行いながら、順調に研究活動を進める事ができた。25年度までの研究で、単体の固有ジョセフソン接合の光学特性を明らかにすることができた。また、多数の従来型ジョセフソン接合からなるメタマテリアル構造の電磁波応答を調べる数値計算プログラムを作成し、メタマテリアル構造における特異な光学特性を明らかにした。これらの成果を基に、固有ジョセフソンフォトニック結晶の光学特性を調べる数値計算プログラムの作成も進んでいるため、本研究課題の達成に向けておおむね順調に進展していると考えられる。本年度は複数の固有接合が示すTHz波応答特性について詳細に調べて行く。特に、固有接合の示す巨視的量子特性によって引き起こされる特異な電磁波応答特性を調べる。しかし、申請者はこれまで主に古典電磁気学的な電磁波応答の研究を行っており、現状では微視的理論を用いた量子特性の議論は不慣れである。そこで本年度は英国のLoughborough大学へ短期滞在し、超伝導接合系の微視的理論に関して世界最先端の研究を行っているAlexandre_Zagoskin博士と共同研究を行う予定である。今後はこでの研究に用いた数値計算プログラムを拡張し、多数の固有ジョセフソン接合からなるフォトニック結晶構造やメタマテリアル構造の電磁場応答特性を調べていく。
無意識下クレンチング常習者の脳構造変化とその活動特性

本研究の目的は,クレンチングの発現に関与する中枢でのメカニズム解明を行い,無意識下で生じるクレンチングを中枢から抑制する治療方法を開発することであった.今期間ではブラキシズムの習癖の有無が脳の容積量に及ぼす影響についてMagnetic resonance imaging(MRI)画像を用いて検討した.実験結果より,ブラキシズムの習癖が一次運動野,一次体性感覚野,前頭前野の白質,灰白質における容積量の変化を引き起こすことが示唆された.本研究の目的は,貼付型簡易筋電計等を用いて,不良習癖としてクレンチングを行う者,行わない者の2群に分類し,経頭蓋磁気刺激法(TMS),機能的核磁気共鳴装置(fMRI)を用いて脳内活動,脳の構造の比較を行う.更にその結果を応用し経頭蓋直流刺激(tDCS)にてクレンチング行為を抑制させる原因療法の開発を試みることである.平成25年度は被験者に対してRDC/TMD,OHIPによる診断,貼付型簡易筋電計を使用した日中での咀嚼筋筋活動の測定を2日間行い、日中にクレンチングを習慣としない正常者と日中にクレンチングを習慣としている者の2群への振り分けを行うことを予定していた.しかしながら前述した2群間への振り分けにて実験を遂行したとしても,他の因子によって実験結果へ影響を及ぼす可能性が考えられる.そこで,被験者の選出段階において,咀嚼筋筋痛を有する者など更に複数の因子を除外基準として設け,2群間へ振り分けを行う基準をより詳細に設定することから本実験を開始した.現時点において,約30人に対して上記の診査を行い2群間への振り分けを完了した.しかしながら,現時点で設定した2群間への振り分けの基準では日中にクレンチングを習慣としている者への振り分け人数がしない者と比較して少人数となっているのが実情である.そこで,被験者数の更なる確保を進めながら2群間への振り分け基準の再考などを行っている.並行してfMRIを用いた測定中に被験者が行う運動課題の運動強度の定量化を図ることを目的として作製する非金属の装置の改良を行い,予備実験を進めている.クレンチングとは無意識下で行われる非機能的な顎運動の一つであり,顎関節症,咬合性外傷歯根破折の一因と考えられている。しかしながら,クレンチングを無意識下で生じる発現機序は未だに解明されておらず,臨床現場では対処療法のみとなっている。本研究の目的は,貼付型簡易筋電計等を用いて,不良習癖としてクレンチングを行う者,行わない者の2群に分類し,経頭蓋磁気刺激法(TMS),機能的核磁気共鳴装置(fMRI)を用いて脳内活動,脳の構造の比較を行う。更にその結果を応用し経頭蓋直流刺激(tDCS)にてクレンチング行為を抑制させる原因療法の開発を試みることである。平成26年度はTMS, fMRIを用いた実験を開始する予定であった。しかしながら,TMSを用いたブラキシズムを有する被験者と有さない被験者の運動誘発電位を比較した論文が他のグループより発表されたことから申請書に記載した実験を遂行する計画を一部変更することとした。また,本実験に参加する被験者に対して用いる貼付型簡易筋電計の使用において機械の問題点が生じていることから日中にクレンチングを習慣としない正常者と日中にクレンチングを習慣としている者への2群間への振り分け方法の基準に変更を加えた。fMRIを用いた測定中に被験者が行う運動課題の運動強度の定量化を図ることを目的として作製する非金属の装置の改良を行い,予備実験を進めている。これらの実験に加えてクレンチングが中枢に及ぼす特異的な影響の有無を検討するため舌運動と顎運動の中枢へ及ぼす影響の比較をTMSを用いて検討する実験を追加して進めた。クレンチングとは無意識下で行われる非機能的な顎運動の一つであり,顎関節症,咬合性外傷歯根破折の一因と考えられている。平成26年度に申請書が予定していた実験と類似した報告が論文に掲載されたため,研究計画を一部変更した。平成27年度はfMRIを用いた測定中に被験者が行う運動課題の運動強度の定量化を図ることを目的として作製する非金属の装置の改良を行い実験のセッティングを調整している測定を進めている段階である。また,クレンチングが中枢に及ぼす特異的な影響の検討としてTMSを用いて舌運動と顎運動の両運動を行った場合と単独で行った場合の舌運動および下顎運動に関与する運動野に生じる可塑性変化の違いについて検討を行った。

結果として,継続した舌運動および下顎運動はそれぞれの運動を司る運動野のみでなく,解剖学的に近接した運動野においても可塑性変化が短期間に生じることが示唆された。当初は平成27年度内に終了する予定であったが,一部の実験においてデータ解析に時間を要しており,実験結果を確認している段階である。また,データ解析終了後に実験データの再精査を行い並行して進めている論文作成を終了し論文投稿を予定している。以上の遅延が生じたことによって平成28年度までの期間延長を申請した。本研究の目的は,貼付型簡易筋電計等を用いて,不良習癖としてクレンチングを行う者,行わない者の2群に分類し,経頭蓋磁気刺激法(TMS),機能的核磁気共鳴装置(fMRI)を用いて脳内活動,脳の構造の比較を行う。更にその結果を応用し経頭蓋直流刺激(tDCS)にてクレンチング行為を抑制させる原因療法の開発を試みることである。平成28年度はTMSを用いて運動誘発電位(MEP)を測定し,ブラキシズムの習癖によって運動野に生じる神経可塑性変化について検討した.被験者は脳疾患の既往がなく,顎口腔領域に異常を認めない成人9名を対象とした.被験者は,7日間連続で夜間睡眠時に携帯型筋電図装置(Grind Care)を用いて,睡眠中における側頭筋筋活動を測定した.1時間におけるブラキシズムの平均回数20回を閾値として設定し,睡眠時ブラキシズムを行うグループ(ブラキサー群)と睡眠時ブラキシズムを行わないグループ(ノンブラキサー群)に分類した.被験者は右側第一大臼歯での噛みしめ動作を運動課題とした58分間のトレーニングに参加した.TMSを用いたMEPの測定はトレーニングの前後の2回行った.表面電極を右側咬筋部および右側第一背側骨間筋(FDI)上に貼付し,各部位よりMEPを導出した.睡眠時における側頭筋筋活動の測定結果から,夜間睡眠時にブラキシズムを認めたブラキサー群は7名,睡眠時ブラキシズムを認めないノンブラキサー群は2名であった.ノンブラキサー群におけるトレーニング後の咬筋MEP振幅の上昇値はブラキサー群と比較して高い傾向を認めた.一方,FDIのMEP振幅は2群間においてほぼ差を認めなかった.以上より,ブラキシズムを習癖として有する被験者は有さない被験者と比較して神経可塑性変化が異なることが示唆された.本研究の目的は,クレンチングの発現に関与する中枢でのメカニズム解明を行い,無意識下で生じるクレンチングを中枢から抑制する治療方法を開発することであった.今期間ではブラキシズムの習癖の有無が脳の容積量に及ぼす影響についてMagnetic resonance imaging(MRI)画像を用いて検討した.実験結果より,ブラキシズムの習癖が一次運動野,一次体性感覚野,前頭前野の白質,灰白質における容積量の変化を引き起こすことが示唆された.本研究申請時に記載したTMSを用いたブラキシズムを有する被験者と有さない被験者の運動誘発電位を比較した実験が他のグループよりほぼ同様の実験ぜザインを用いて発表されたことから実験計画を一部変更することとしたため。現在データ解析が終了していない実験のデータ解析を優先して行う。また,データ解析の結果,追試が必要と判断された場合は実験デザインの一部変更または被験者数の増加によって追試を行う予定である。現在並行して論文作成を進めておりデータ解析が終了した段階で早期に論文投稿を行う予定である。歯科補綴学fMRIを用いた測定中に被験者が行う運動課題の運動強度の定量化を図ることを目的として作製する非金属の装置の改良を行い,予備実験を進めている。
可干渉アンジュレータ超放射の光電場重畳による偏光制御の研究

本研究は電子加速器をベースにした特徴あるTHz光源の確立を目指すものであり、垂直と水平の2方向に電子ビームを蛇行させるプラナー型アンジュレータをタンデムにおいた交叉型アンジュレータと呼ぶシステムを構築して、偏光状態を高速で操作できる光源の開発研究を推進している。短パルス電子ビームが放つ位相が揃った互いに偏光面が直行する2つの直線偏光について、位相を制御した光電場の重畳によって直線偏光から楕円偏光及び円偏光を生成する。前年度までに開発・整備した数値シミュレーションコードを用いて、本年度は理論的にどの程度の偏光度を得られるか検討した。数値シミュレーションも含めて、光の横方向モードの特性を示すストークスパラメータを用いて偏光状態や偏光度を詳しく調べた。また共鳴波長を約150μm(周波数では2THz)として、実証実験に用いる周期長8cm、周期数7の交叉型アンジュレータシステムの詳細設計を行い、プロトタイプ器を製作した。実証実験に最適化するために、2台とも全く同一構造の固定ギャップのシンプルな構造とした。シミュレーション調査では、波長が理想的な電子ビームと周期数が無限大アンジュレータを用いた場合、観測臨み角が約2mradの範囲で100%の円偏光度が得られる事が明らかになったが、実験室のスペースの制約が厳しいために、周期数7の交叉アンジュレータシステムでは円偏光度が92%程度に低下すると見積もられたが、本質的に影響を及ぼすほど大きな量ではないことから、システム全体に大きな問題がないと判断した。1初年度(平成29年度)に購入予定であったテラヘルツカメラが販売中止となり、予算を繰り越して2次元ステージを用いたイメージング装置を予定より早く完成し、テスト実験を行い良好に動作する事を確認した。2交叉型アンジュレータシステムのアンジュレータ部について磁気回路の設計が順調に進み、得られる放射スペクトルも評価が終了し、年度内に製作することができた。完成後の大雑把磁場測定結果は良好であったが、精密測定は次年度に行う予定である。32つのアンジュレータの間に置く位相調整器(1番目からのアンジュレータ光を遅延し電子ビームにオバーラップさせる。機械的に遅延時間を制御する機構を持つ。)が、当初案ではビーム輸送路が相当に長くなりt-ACTS実験室に入らないことが判明したが、偏光制御実証実験に特化したシンプルな構造の代替案を構築することができた。1製作した交叉型アンジュレータの精密な特性評価を早期に行い、機能的に不都合があった場合に対処する時間を確保する。2平成31年度中に今年度に提案した代替案の位相調整器のコンポーネント(電磁石、真空槽、ビームモニター)を製作するために、ビームダイナミクスの詳細に調べ、磁場の高次の非線形効果や自由電子レーザーでも問題視されている現象、すなわち電子バンチが放つコヒーレント放射が自らビーム性能を劣化させる影響を多体系シミュレーション計算で評価することをできる限り早期に遂行し、問題点を洗い出す。近年急速な高度化を遂げているテラヘルツ(THz)光源ではあるが、偏光特性の操作を容易に行うことはできない。

本研究は電子加速器をベースにした特徴あるTHz光源の確立を目指すものである。2つのプラナー型アンジュレータを垂直と水平の2方向にタンデムにおいた交叉型アンジュレータと呼ぶシステムを構築して、偏光状態を高速で操作できる光源の開発研究を推進する。短パルス電子ビームが放つ位相が揃った互いに偏光面が直行する2つの直線偏光の光電場を重畳することで、原理的に直線偏光から楕円偏光及び円偏光を生成できる。本年度は交叉型アンジュレータのパフォーマンス評価をを睨んで、電子からの放射の数値シミュレーション計算を行うために波動方程式からLienard-Wiechertポテンシャルを積分するコードを3次元磁場計算コードであるRadiaと結合したプログラムを開発・整備した。また本研究で用いる超短パルス生成用加速器t-ACTSから安定にコヒーレントTHz放射を得るために運転パラメータの最適化に加え、電子ビームの診断系を整備した。t-ACTSにおいてはVelocity Bunchingによりバンチ圧縮を行い、放射スペクトルが3.5THzにおよぶ広帯域のコヒーレント遷移放射と狭帯域のコヒーレントアンジュレータ放射の発生を確認した。このような3THz以上のコヒーレント放射を安定に得られる施設は世界的に僅かしかないことから、t-ACTSは特徴的なTHz光源施設とされる。また、チェレンコフ光を用いたバンチ長測定を試みた研究では、従来にない高効率な方法で集光する光学系は極めて有用である事が実験的に示された。購入予定であったイメージング実験のためのテラヘルツカメラが、メーカーの事情によって販売停止とされたために、THz光の利用実験装置の構築に支障がでたが必要経費を繰越すことで、小型検出器と2次元ステージおよびマイケルソン干渉分光計を組み合わせた代替可能な独自の装置を開発する事として、重大な支障を避けることができた。本年度で開発したコヒーレント放射の強度や角度広がり等の特性を数値計算するプログラムコードは、任意の磁場分布における電子の運動を求める非常にユニークなものであり、研究遂行に極めて有用である。t-ACTS電子加速器によるコヒーレントTHz放射の発生が非常に安定に行えるようになり、研究の進展に大きく寄与することになる。1製作した交叉型アンジュレータの精密な特性評価を早期に行い、機能的に不都合があった場合に対処する時間を確保する。2平成31年度中に今年度に提案した代替案の位相調整器のコンポーネント(電磁石、真空槽、ビームモニター)を製作するために、ビームダイナミクスの詳細に調べ、磁場の高次の非線形効果や自由電子レーザーでも問題視されている現象、すなわち電子バンチが放つコヒーレント放射が自らビーム性能を劣化させる影響を多体系シミュレーション計算で評価することをできる限り早期に遂行し、問題点を洗い出す。原理実証のための交叉型アンジュレータシステムのプロトタイプの詳細設計を早期に着手する。平成30年度中には完成させたい。アンジュレータのみであれば概ね見込みが良好である。しかしながら、位相調整(phase shifter)と呼ぶ一台目のアンジュレータ放射と電子バンチのタイミングを操作する機能については、詳細なビーム輸送計算が終わっていない。t-
人工呼吸器装着患者へのリハビリテーション展開に必要な新たな酸化ストレス指標の確立

本研究では人工呼吸患者に対するリハビリテーション介入の影響を肺の酸化ストレスの観点から検証するために、基礎的検討として喫煙者および非喫煙者を対象に検討を行った。酸化ストレス指標として過酸化水素濃度を選択し、急性運動負荷や喫煙が肺の酸化変化を検証し、中等度運動が肺の酸化損傷リスクを高めないことを明らかにした。基礎的検討の後、人工呼吸患者における安静時の呼気凝縮液採取方法を検討し、リハビリテーション前後の過酸化水素濃度の変化を検証した。リハビリテーション介入により肺の酸化ストレスを増加させる可能性が示唆された。喫煙者および非喫煙者を対象に、呼気凝縮液中の酸化ストレス指標の選定を行った。検討の結果、酸化ストレス指標として過酸化水素濃度を選択した。喫煙が呼気凝縮液中の酸化ストレス指標に及ぼす急性効果を検討するために、喫煙者5名(平均年齢29.8±2.5歳、喫煙歴4.9±1.2 pack-years)を対象に、喫煙前、喫煙直後、喫煙後1時間後、2時間後、4時間後、8時間後、12時間後に呼気凝縮液を採取した。採取した呼気凝縮液中の過酸化水素濃度を測定した結果、過酸化水素濃度は喫煙直後、1時間後に有意に増加した。このことから、喫煙により肺の酸化ストレスは増加し、12時間以内に徐々に喫煙前のレベルに戻ることが明らかになった(Taito S., etal. Reactive Oxygen Species (ROS): Formation Mechanisms, Physiological Roles and Common急性運動負荷が呼気凝縮液中の酸化ストレス指標に及ぼす急性効果を検討するために、喫煙者10名(平均年齢27.4±4.4歳、喫煙歴6.8±4.5 pack-years)、非喫煙者10名(平均年齢26.7±3,1歳)を対象に、中強度運動前後の呼気凝縮液を採取し、過酸化水素濃度を測定した。運動前後の過酸化水素濃度の変化は喫煙者と非喫煙者で有意差を認めなかった。このことから喫煙者が中等度運動を行うことは、肺の酸化損傷のリスクを増加させない可能性が明らかとなった(Taito S., et al. J Phys Ther Sci, 2014)。人工呼吸器装着患者における安静臥床時の呼気凝縮液中酸化ストレス指標の選定のために、人工呼吸器装着患者5名(平均年齢:79.2±9.5歳)を対象に、呼気凝縮液の採取方法の検討を行った。人工呼吸器と呼気凝縮液採取機器(R-Tube device)を接続し-20°Cで冷却することで、20分間の採取時間で1-2mLの呼気凝縮液を採取できることを確認した。得られた呼気凝縮液から過酸化水素濃度の測定が行えることを確認した。人工呼吸器装着患者3名(平均年齢:81.0±12.2歳)を対象に、リハビリテーション前後の呼気凝縮液中過酸化水素濃度の変化を検討した。リハビリテーションとして端座位を10分間実施した。端座位前と端座位後に呼気凝縮液を20分間ずつ採取した。呼気凝縮液中過酸化水素濃度は、端座位前は2.51±0.94μmoL/L、端座位後は3.74±0.26μmoL/Lと端坐位後に3名とも増加した。このことから、単回のリハビリテーション介入により肺の酸化ストレスが増加する可能性があることが明らかとなった。一方、人工呼吸器装着患者を対象とした研究実施に関しては、平成26年度当初予定した研究実施場所が変更となり、使用していた人工呼吸器が変更となり調整に時間を要したことに加え、変更した対象施設での対象者の調整に予想以上に時間を要したことから新たな対象者の測定を実施することが困難であった。次年度は、対象者数の増加と結果の解析を行い、未使用額はその経費に充てる予定である。平成26年度に当初予定していた研究実施場所が変更となり、使用していた人工呼吸器が変更となったため調整に時間を要したことに加え、変更した研究対象施設での対象者の調整が予想以上に時間を要し、研究実施が大幅に遅れた。また、平成27年も研究に十分な時間を費やすことが困難となった。次年度は対象者数の増加と結果の解析を行い、未使用額はその経費に充てる。本研究では、人工呼吸器装着患者に対するリハビリテーション介入の影響を肺の酸化ストレスの観点から検証するため、基礎的検討として喫煙者および非喫煙者を対象に、呼気凝縮液中の酸化ストレス指標の選定を行った。続いて急性運動負荷が呼気凝縮液中の酸化ストレス指標に及ぼす急性効果を検討し、喫煙者が中等度運動を行うことは、肺の酸化損傷のリスクを増加させない可能性を明らかとした。加えて、喫煙や急性運動負荷による呼気凝縮液中の酸化ストレス変化や血液中の酸化ストレスの変化について明らかにした。基礎的検討の後、人工呼吸器装着患者における安静臥床時の呼気凝縮液中酸化ストレス指標の選定のために、人工呼吸器装着患者5名を対象に、呼気凝縮液中の採取方法の検討を行った。人工呼吸器と呼気凝縮液採取機器(R-Tube device)を接続し冷却することで、20分間の採取時間で1-2mLの呼気凝縮液が採取でき、得られた呼気凝縮液から過酸化水素濃度の測定が行えることを確認した。人工呼吸器装着患者7名を対象に、リハビリテーション前後の呼気凝縮液中過酸化水素濃度の変化を検討した。リハビリテーションとして端坐位を10分間実施した。