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高速に再構成可能なインデックス生成回路の設計に関する研究

CAMの機能をモデル化したものがインデックス生成関数である。申請者は、インデックス生成関数を汎用メモリと僅かなハードウエアを用いて実現する方法(IGU)を開発した。IGUを用いると、従来実現が困難であった大規模なCAMを、安価な汎用メモリを用いて実現できる。しかし、IGUの内容を高速に変更する方法は、知られていなかった。本研究は、1個あるいは複数個のIGUを用いて大規模な連想メモリを高速に更新する方法を開発する。本年度の主要成果は以下の通りである。1)インデックス生成関数を複数のIGUで実現する方法を開発した。本結果は、多値論理国際シンポジウム(ISMVL-2016 )に掲載された。また、その研究を発展させて、学会論文誌に投稿し、採録された。2)高速更新法に関する国際特許をJSTの支援を受け申請した。PCT出願中のものを、米国への移行手続きを行い、米国特許として受理された。3)インデックス生成関数の分解という新しい研究テーマを開発し、科研の新しプロジェクトとして申請し採択された。一部の成果を、IWLS-2017で発表し、それを発展させた研究が単行本に採録された。この方法は、イデックス生成関数をメモリのみで実現する際に有用である。4)海外から共同研究者を招聘し、インデックス生成関数の分解に関して理論的な研究を行った。連想メモリ(Content Addressable Memory:CAM)は、インターネットのルータ、パターンマッチング、コンピュータのキャッシュメモリ等で広く用いられている。CAMを用いると高速にパターンマッチングを実行可能であるが、CAMは高価であり消費電力も大きい。申請者は、インデックス生成関数を汎用メモリと僅かなハードウエアを用いて実現する方法(IGU)を発案したが、本研究では1個あるいは複数個のIGUを用いて大規模な連想メモリを高速に更新する方法を開発した。IGUの高速書き換え方法に関しては、既に国内特許を出願済みであり、現在、海外特許の出願のための準備を行っている。このため、更新方法の学会発表は控えているが、着実に成果が得られている。また、企業と共同で実用製品を開発する予定である。今期は、単行本1冊、査読付き雑誌論文10編、査読付き国際会議6編を公表しており、情報発信は十分と考えている。
脳構造画像と脳機能イメージングによる多系統萎縮症における中枢性呼吸障害の病態解明

平成30年度はまず、本研究計画について本学の倫理委員会へ倫理審査の申請を行い承認を受けた。承認後より、研究計画に基づいて多系統萎縮症患者における経皮血液ガスモニタ併用の終夜睡眠ポリグラフ検査データ、頭部MRI画像データ、血液ガス検査データ、呼吸機能検査データ、胸部レントゲンデータ、横隔神経の神経伝導検査データの集積を開始した。パーキンソニズムや小脳性運動失調の重症度、認知機能障害といった臨床データの蓄積もすすめている。承認後の10月から実際にデータ蓄積を開始したため平成30年度の時点で多系統萎縮症患者12症例のデータ集積を終了している。購入した経皮血液ガスモニタを併用することにより、睡眠中の高炭酸ガス血症の存在が実際の多系統萎縮症患者で適切に評価できることが確認された。また、頭部MRI画像データ、血液ガス検査データ、呼吸機能検査データ、横隔神経の神経伝導検査データについても、計画した方法によって、適切にデータ集積が行われていることを確認している。今後、現状のデータ蓄積をさらにすすめ、中枢性呼吸障害と他の症候や因子との関連を検討し、また中枢性呼吸障害についての画像解析(VBMによる皮質容積低下部位検索、拡散テンソル画像を用いたTBSS解析、グラフ理論を適用したネットワーク解析)を行うことで、多系統萎縮症における中枢性呼吸障害のリスク因子や病態生理などの解明が期待できる。また、多系統萎縮症における肺活量低下や横隔神経麻痺に関しても、その頻度や重症度を明らかにすることが可能となる。倫理審査の申請を行い、承認後より多系統萎縮症患者症例のデータ蓄積を開始したため、10月から12症例のデータ蓄積となっている。当初の予定では平成31年度までに60症例の蓄積が目標であったため、やや遅れていると考える。ただし、平成32年度に予定している実際のデータ整理や画像解析に要する時間が1年間よりも短縮可能であることを考慮すると、データ蓄積が平成32年度の途中まで及んだとしても、予定した期間での研究遂行は可能と考えられる。引き続きデータ蓄積の推進を行うとともに、画像を中心としたデータ解析のための準備(解析方法の確認、機器やソフトの購入など)をすすめていく。経皮血液ガスモニタと、その使用の際に必要なセンサ・架台・ケーブルなどの費用が当初予定したものよりも若干安かったたため次年度使用額が生じた。次年度に予定している画像解析環境整備のための備品購入や消耗品購入の費用に充当する予定である。
「近代」移行期の東アジアにおける知識人の人的ネットワーク形成に関する調査と研究

2018年度の研究は以下の(1)(5)のように進められた。(1)資料収集:2018年9月に、韓国国立中央図書館、韓国学研究院付属図書館蔵書閣、韓国ソウル大学附属図書館奎章閣にて共同で資料調査を行った。朝鮮の知識人の日本視察関連の文書・詩文・筆談記録など、今後の研究に裨益する資料の発掘ができた。日本国内では、研究グループメンバーそれぞれ個別に早稲田大学図書館、東京大学附属図書館、大東文化大学図書館、国立国会図書館にて資料を調査、収集した。(2)データベースの作成:昨年度に引き続き、収集した資料を整理し、「燕行使と清の知識人」、「近衛篤麿と朝鮮および清の人々」、そして「興亜会メンバーと清および朝鮮の人々」などのトピックごとにデータベースを作成している。(3)公開研究会を2回開催:12019年2月23日に東京大学の月脚達彦教授と東京外国語大学アジアアフリカ言語文化研究所の野田仁准教授を講師に招き、それぞれ日朝関係史、露・清関係史の視点から講演をしていただいた(於日本女子大学)。22019年3月9日に東京成徳大学教授の直井文子氏を講師に招請し、江戸後期の漢文・漢詩について講演をしていただいた(於日本女子大学)。(4)共同研究会の開催:2018年4月、6月、8月、11月、2019年1月、3月に、計6回の研究会を開催した。研究グループメンバー互いの進捗状況を確認し、情報を交換、共有した(於日本女子大学)。(5)研究成果の発表:後続項目10で示しているとおり、共同研究者が共著で興亜会・亜細亜協会の朝鮮と清の知識人の関わりについての基礎調査を行い、その一部を研究論文として発表した。また、1880年代に日本に派遣された朝鮮の「紳士遊覧団」メンバーの清国公使館を通して形成される人脈について、学会報告を行った。ほかに、知識人の間に交わされた書簡や手記についてのいくつかの論考を発表した。2018年度は本研究開始して二年目であった。年度始めに以下(1)(5)の項目にあるように、資料調査や研究会の開催などについて具体的な研究計画を立てた。目標を「一年目に引き続き、十九世紀後半「西洋の衝撃」を受けて、東アジアの知識人が各々どのようなことに関心を示し、それまでの人脈が情報の共有にどのように生かされたかを探求すること」と設定した。概ね計画通りに進めていたが、時間の制約などで充分に実現することができなかったものもあった。これらについては以下で項目別に具体的に述べる。(1)資料収集の面において、当初計画した資料はほぼ調査できた。また、新しい資料の発掘に努めた結果、未刊の筆談記録などの文献も入手できた。おおむね満足すべき内容ではあるが、明治初期の知識人の文通など、新資料調査の余地はまだ残っている。特に海外の図書館などは利用の制約が多く、閲覧や複写に時間がかかってしまった。この点については今後も継続して資料を調査し、補っていく予定である。(2)収集した資料を整理し、データベースの作成を行っているが、作業量が多く、予想以上に時間を要した。今後は単純作業を協力者の助力を得るなどして、効率アップを図りたい。(3)外部の講師を招聘し、公開研究会を三回程度の開催を目指していたが、依頼の都合などで二回にまとめて開催した。(4)年間六回の定期共同研究会を行うほか、メンバーの間でメールや電話、面談などの形で頻繁に情報を交換し、共有していた。この点については、計画以上に進められており、今後も維持していきたい。(5)所属学会などでの口頭発表や論文の公表によって、ほぼ計画通りに研究成果を発表したが、より多くの成果を挙げられるよう、今後も努力していきたい。2019年度は本研究の最終年度に当たり、これまでの経験を踏まえて、不足を補いつつ、引き続き共同資料調査、研究をさらに効率的、効果的に進めていく所存である。一年目、二年目の研究成果を踏まえて、日⇔清、日⇔朝、朝⇔清といった二国間の交流のみならず、三者が互いに媒介し合う関係から形成された東アジアの人的ネットワークの解明を目指す。また、研究の深化を図るべく、成果をまとめて、残されている課題をできるだけ明確にすることも目標の一つである。具体的には以下(1)(5)の手順で進める予定である。(1)資料調査:愛知大学にて東亜同文書院『中国各地調査報告書』等を中心に調査する。(2)収集した資料の整理、データベース作成を継続して行い、完成を目指す。(3)定期的に研究会(年間5回程度)を行い、進捗状況を確認し、情報を交換、共有する。(4)研究成果を所属学会などにおいて口頭発表し、あるいは論文として公表する。(5)研究成果を広く公表し、意見を求めるため、「東アジア知識人のネットワーク形成と詩文」(仮)をテーマにシンポジウム(ワークショップ)を開催する。共同研究者の崔蘭英、北原スマ子、平石淑子および連携研究者月脚龍彦、野田仁がそれぞれ文学的な視点、朝・清外交関係の視点、興亜会を中心の日・清・朝間、自由民権運動と連動しての日朝関係、ロシアから見る東アジアという視点からアプローチするほか、関連分野の研究者の参加を依頼し、より良い研究成果を出すよう、推進してしていく所存である。平成29年度の研究は以下の(1)(5)のように進められた。

(1)資料収集:2017年9月3日から7日、共同で北京第一档案館、北京国家図書館古籍館にて燕行使関連の文書・詩文・筆談記録を中心に資料調査を行い、今後の研究に裨益する資料の発掘ができた。日本国内では、研究グループメンバーそれぞれ個別に東洋文庫、東京大学附属図書館、国立国会図書館にて既存の研究成果や興亜会関連の資料を調査、収集した。(2)データベースの作成:収集した資料を整理し、データベース作成の方法を検討したうえで、「燕行使と清の知識人」、「近衛篤麿と朝鮮および清の人々」、そして「興亜会メンバーと清および朝鮮の人々」の交流、互いに唱和した詩文のデータベースを作成し(継続中)、公開する準備をしている。(3)公開研究会の開催:佐藤保氏(元お茶の水女子大学学長、元二松学舎大学理事長)を招き、黄遵憲と日本の知識人の交流をテーマとする公開研究会を開催した(於日本女子大学、2018年3月17日)。(4)共同研究会の開催:2017年4月、6月、8月、11月、2018年1月に、計5回の研究会を開催した。研究グループメンバー互いの進捗状況を確認し、情報を交換、共有した(於日本女子大学)。(5)研究成果の発表:朝鮮学会にて「燕行使」を介しての朝・清間知識人の人脈形成をテーマとする報告を行い(研究代表者崔蘭英、於早稲田大学、2017年10月8日)、東アジアの文化交流について講演を行う(研究分担者平石淑子、於九州大学、2018年1月24日)などで、関連学会にて研究成果をタイムリーに発表した。これらを土台にして、論文を公表した(後続項目10を参照)。また、「興亜会」メンバーと清・朝の知識人との関わりの実態についての研究成果を『人間科学研究』(常磐大学紀要)に掲載する準備をしている(研究分担者北原スマ子)。平成29年度は本研究開始して一年目である。当初の目標は、未刊資料を重点的に収集し、三国の知識人の間に成立していた人的ネットワークの実情を明らかにするために、まずは1清同治期以降の燕行使が清の知識人との間に交わした詩文を分析することと、2興亜会のメンバーが清と朝鮮にどのように関わったかを解明することであった。研究計画に沿って、概ね、この目標に近づくことができたかと思われるが、時間の制約などで充分に実現することができなかったものもある。以下の(1)(5)で具体的に述べる。(1)資料収集の面において、調査、発掘にはまだ余地がのこっている。特に海外の図書館は事情が異なり、万全の準備をしていても、利用の制約などで、閲覧や複写に時間がかかってしまった。今後は再調査や協力者の助力などで不十分なところを補う予定である。(2)収集した資料を整理し、データベースの作成を行っているが、質、量ともに現状よりもっと高いレベルのものを望んでいる。今後はより効率的な方法で、分かりやすいデータベース作りに努めたい。(3)2017年度は一回、外部の講師を招聘し、公開研究会を開催した。三回程度の開催を目指していたが、依頼の都合などで実現することができなかった。(4)年間5回の定期共同研究会を行うほか、メンバーの間でメールや電話、面談などの形で頻繁に進捗状況を確認し、情報を交換、共有していた。この点については、計画以上に進められており、今後も維持していきたい。(5)所属学会などでの口頭発表や論文の公表によって、概ね計画通りに研究成果を発表したが、より多くの成果を挙げられるよう、今後も努力していきたい。2018年度の研究は以下の(1)(5)のように進められた。
光脳機能イメージングによるパーキンソン病に対する脳深部刺激療法効果発現機序の解明

この研究では、パーキンソン病に対して脳深部刺激療法という治療法がどのように影響を与えるかを明らかにすることを目的として、NIRS(ニルス)という近赤外光を用いた装置を用いて治療前後の脳活動状態を計測しました。結果として、脳深部刺激療法がパーキンソン病によって障害された体の動きを改善するだけではなく、脳を活性化させていることが明らかになりました。本研究はパーキンソン病の病態生理を光脳機能イメージング(Near-infrared Spectroscopy: NIRS)を用いて明らかにすることである。初年度では本研究の中核となるNIRSを使用したデータの有用性を試験するため、パーキンソン病をはじめとした様々な疾患で収集した。また、パーキンソン病に対する脳深部刺激療法の課題についても実臨床の現場から調査した。それらのデータから、中枢性脳卒中後疼痛について興味深いデータが副次的に得られたことから、その疾患の発症メカニズムについて新たな理論を提唱し治療方法を発展させた。その研究結果はJournal of the Neurological SciencesとFrontiers in Human Neuroscienceという査読有りのジャーナルに平成27年9月と平成28年4月にそれぞれ掲載された。パーキンソン病に対する外科治療の課題を、一つの合併症に基づき議論した論文についてはNMC case report journalというジャーナルに受理され、掲載されるのを待っている状況である。その他、本研究から派生した脳疾患や脳機能に関する論文を査読有りの英文のジャーナルに二本投稿し、それらはすでに掲載されている(Assistive TechnologyとJournal of the Neurological Sciencesにて報告)。パーキンソン病に対して脳深部刺激療法を行う前後での脳活動変化についてのデータを現在取りまとめており、近日中に査読有りの英文ジャーナルに投稿する予定である。脳深部刺激療法を行った一定数のパーキンソン病患者患者における短期データ収集が終了し、研究費申請時に目標としていた症例数に到達している。まずはこれらのうち初期のデータをpilot studyとしてとりまとめて論文として投稿すべく準備中である。また、本研究に派生した副次的な内容の研究については、上記の通りすでに何篇か査読有りの国際ジャーナルの誌面上にて報告している。そのため、本研究費によって助成されている課題の進展状況としてはおおむね順調と考えられる。一方で、本研究課題開始前には予想されなかった研究遂行上必要なNIRS機器を扱う上での技術的な問題点に直面しており、これを解決するために新たな備品の購入の必要性に迫られている。本研究はパーキンソン病の病態生理を光機能イメージング(Near-infrared Spectroscopy: NIRS)を用いて明らかにすることである。初年度に続き、次年度である平成28年度はパーキンソン病に対する脳深部刺激装置植込み術前後での脳活動変化をNIRSを用いて明らかとした。予備研究として、まずは進行期パーキンソン病患者6名を対象とし、抗パーキンソン病薬を12時間以上内服中止とした時点における脳活動の状態を手術前と手術後1ヶ月時点で比較した。ブロックデザインという手法を用いて安静時と課題遂行時における脳活動変化の度合いを評価した。その結果、手の開閉運動という課題遂行時において、手術後の方が一次運動野の活性化が強く認められた。この結果から、脳深部刺激療法が脳の活動に与える影響のの一部が解明され、今後の症例の積み重ねによりさらに脳深部刺激療法の効果発現機序が明らかになることが期待された。なお、本研究結果はFrontiers in Human Neuroscienceという査読ありのインパクトファクターのある国際ジャーナルに2016年12月に掲載された。現在も症例数を積み重ね、データの再現性および長期結果について検討中である。本研究に付随し、脳卒中後遺症である薬物抵抗性の難治性疼痛や痙縮などにおける治療前後での脳活動変化を上述の光脳機能イメージングを用いて明らかとし、査読ありの国際ジャーナルに複数掲載した。各論文の謝辞には本研究助成より一部サポートを得たことについて明記した。申請時の研究計画と比較して症例数が十分に得られず、当初の2年間の計画のうち約3分2を終えた状態と自己評価している。研究実績でも述べたように、pilot study結果は順調に論文化して発表することができた。今後はより多くのデータをまとめた形で、さらに多面的検証を行い研究を発展させる予定である。当該研究においては、パーキンソン病に対して用いられる脳深部刺激療法がどのように脳神経活動に影響を及ぼすかを、近赤外光を用いた脳活動計測機器であるNear Infrared Spectroscopy (NIRS)を用いて明らかにすることを目的とした。前年度では予備研究として行った6人のパーキンソン病患者において、手術前と術後1ヶ月時点での脳活動状態の比較を行った。手の開閉運動を課題とした脳活動計測において、術後は手足を動かす脳皮質運動野での活動が他の脳皮質部位よりも上昇していることが明らかになり、その結果は査読付英文誌に発表された(Morishita T etal. Front Hum Neurosci, 2016)。NIRSを用いた計測では、脳皮質活動変化があるかないかという点だけではなく、その振れ幅も定量化することができる。そこで、最終年度では前年度の研究をさらに推し進めて、脳活動の振れ幅の比較を手術前後で行った。手術適応となる進行期パーキンソン病患者では、抗パーキンソン病薬の内服の有無によって症状が劇的に変化する。そのため、抗パーキンソン病薬の内服した状態とそうでない状態に加え、術後半年時点での状態の比較を行った。

また、予備研究では6人のパーキンソン病患者を対象としたが、最終年度では被験者数を10人以上に増やしてデータを収集した。このように、被験者数を増やしてデータの信頼性を高めることに努め、上記の如く同一患者における3つの状態での脳活動状態の比較検討を行うべく解析をすすめた。現在、実験結果をとりまとめており、近日中に論文として発表を行う予定としている。この研究では、パーキンソン病に対して脳深部刺激療法という治療法がどのように影響を与えるかを明らかにすることを目的として、NIRS(ニルス)という近赤外光を用いた装置を用いて治療前後の脳活動状態を計測しました。結果として、脳深部刺激療法がパーキンソン病によって障害された体の動きを改善するだけではなく、脳を活性化させていることが明らかになりました。本研究結果の再現性および信頼性を確認すべく脳深部刺激療法を受けるパーキンソン病患者でのデータ収集をこれまで通り継続してゆく予定である。特に、術後長期経過観察後(術後半年)でのデータ収集が重要と考えられる。ただし、本研究対象であるパーキンソン病患者を積極的にリクルートするためには、アウトリーチ活動を精力的に行い、本研究について周知させる必要があると考えられる。本研究の一部は大学病院医療情報ネットワーク研究センター(UMIN)へと登録され、一般公開されているが、研究室ホームページでの被験者への呼びかけも行う。そして、現在あるデータをとりまとめて平成29年度にはさらに研究発表を行う予定である。脳神経外科学本研究費申請時には220万円を超える備品(NIRS用ビデオ撮影システム)購入のための予算を計上していたが、これは助成を受けた初年度予算を超えていたため、使用用途の変更が必要となったために次年度使用額が生じた。申請時の研究計画と比較して症例数が十分に得られず、当初の2年間の計画のうち約3分2を終えた状態と自己評価している。今後はより多くのデータをまとめた形で、さらに多面的検証を行い研究を発展させる予定であるため。次年度では基本的に高額の備品購入予定はなく、NIRS実験に必要な消耗品や論文投稿に必要な英文校正費用やopen access journal掲載などに予算をあてる。また、学会発表のための旅費にも使用する予定である。オープンアクセスジャーナルへの掲載費用や実験に必要な消耗品、そして現在予定している国際学会への出張費用に充てる予定である。
三次元パターンによる高分子スキャフォールドの硬さ制御

まず、三次元パターン上へ高分子膜を均一に貼り付ける方法を確立した。この方法は、PVAが水に溶解する性質を利用し、非常に薄いスピンコート膜をパターン上へたわみなく貼り付けることのできる画期的なものである。次に、パターンの凸と凹が埋まっている部分で、パターンに貼り付けられた膜の弾性率が異なることを明らかにした。この膜上で細胞培養を行ったところ、細胞がパターンの凸が埋まっている部分に集まることが確認された。カバーガラス上に作製された軟らかい高分子膜の厚さを、10 μmから0.5 μmの間で変化させたところ、細胞増殖速度に大きな差異が観察された。このことは高分子膜の“厚さ"を変化させたことによって“弾性"が変化したためではないかと推察している。高分子膜を硬くすれば、細胞増殖が速くなることが一般的に知られているからである。また、3Dパターン上に貼りつけられた厚さ約50 μmの平坦な高分子膜(PCL)の上で細胞培養を行ったところ、細胞が3Dパターンの凸が埋まっている部分に集まることが確認された。この原因を明らかにするため、AFMによって膜の形状像と位相像が観察された。その結果、膜は平坦であるにも関わらず、パターンの凸と凹が埋まっている部分で、位相が大きく異なることが分かった。この位相の違いは、パターンの凸と凹が埋まっている部分で“弾性"が異なっていることを示している。すなわち、この膜上の細胞の局在は、細胞が十分な“弾性"を求めて、硬い部分に集まったためと考えられる。別の形状の3Dパターンでも、パターンの凸と凹が埋まっている部分で“弾性"が異なることが分かった。当面、この技術は再生医療用ポリマーへの展開を目指したいと考えている。細胞機能は細胞の接着するソフトマテリアルの“弾性"に大きく影響を受けることが知られており、再生医療の分野ではその“弾性"の調節が大きな課題となっている。本手法を用いれば、材料を問わず、平坦な膜上で細胞を望む形に配置し人工生体組織を形成させることもできる。通常の技術では開発が困難な毛細血管や適度なサイズの凝集塊になって初めて安定した機能を出す人工肝臓や人工膵島の開発を目指す。将来的には、人工関節のような平滑性や柔軟性、摩耗耐性、機械的強度などが同時に要求される有機・無機ハイブリッドな人工生体組織の開発も目指したい。複合領域
血液結晶化法による病気診断システムの開発研究

塩化銅の水溶液に微量の血液を添加し、塩化銅の水和物の結晶を成長させた際、血液との相互作用により結晶の成長形態(晶相)が大幅に異なる。この現象は、疾病の種類によって結晶の成長形態が異なることが知られているものの、反応機構は解明されていない。我々は、この現象の反応機構を明らかにし、医学への応用を検討することを目的として、結晶成長過程を制御する育成装置および画像解析ソフトウエアの開発の研究を行った。今年度は、成長した結晶の成長形態を解析するソフトウエアの開発を行った。市販の画像解析ソフトウエアを改良することで、画像の入出力はPICTファイルもしくはJPEG圧縮のファイルとし、結晶成長中心の座標、多結晶体により生成した多角形(ポリゴンおよびオープンポリゴン)の各頂点および辺の長さ、角度、重心座標を求めるソフトウエアを完成させた。解析結果に関してはSILKファイル形式により表計算ソフトウエア内に取りこめるようにした。扱える座標は正規直交系および極座標系とし、それぞれ結晶成長容器の中心もしくは任意の点を原点として座標変換可能である。これにより、成長させた結晶の形態の解析を効率良くかつ正確な解析を行うことができるようになった。更に、示差走査熱分析(DSC)により、血液を添加して成長させた塩化銅の結晶では-100C付近にガラス転移点と思われる吸熱のピークが観察され、純粋な塩化銅と比較して、大幅に異なった構造を呈することが明らかとなった。血液結晶化法とは過飽和水溶液に微量の血液を添加し、その溶質を結晶の形で成長させる方法である。この場合、疾病の種類に応じて結晶成長の形態(晶相)が異なるとの報告がある。本研究はこの晶相と血液成分との相関を解析し、医学への応用を検討することを目的としている。本年度は厳密に環境相を制御して結晶成長過程を収録する結晶育成装置の製作および制御システムの開発を行った。【結晶育成装置および制御システム】育成装置は防振台にのせた育成槽と、空調制御装置、パーソナルコンピュータによってプログラムに従って稼働する電気制御装置から構成される。パーソナルコンピュータからの指令により温度、湿度、風量などを調整し、結晶育成シャーレからの水分の蒸発量を結晶育成に最適な値に保持するように構築した。結晶育成シャーレは硝子円盤とテフロン枠の組合せで取外し自在のものを製作した。これにより育成後に硝子円盤のみを分析装置内に入れて結晶を分析することが可能となった。育成槽および反応容器の制御はそれぞれ独立に行えるようにした。また、各反応容器には温湿度センサーと成長した結晶を写真撮影するための間隔および透過照明を内蔵させた。【データベース】一方、結晶像との相関を解析するための基礎となる種々の反応条件および患者の血液に関する情報を入力するためのデータベースとして、市販のリレーショナルデータベースである4th Dimensionをカスタマイズして使用することにした。目下、一連の機器の調整を行っており、今年度と次年度にわたってこの装置の完成とこれを用いて研究を推進していく予定である。血液結晶化法とは過飽和水溶液に微量の血液を添加し、温湿度を一定に保ち析出する結晶を成長させる手法である。その際、疾病の種類に応じて結晶の成長形態(晶相)が異なるとの報告がある。本研究はこの晶相と血液成分、疾病との相関を解析し、医学への応用を検討することを目的としている。本年度は昨年度に引き続き、結晶成長過程を制御する育成装置の整備を行った。結晶の成長には厳密な環境の制御が必要となる。そこで、コンピュータで制御できる恒温恒湿槽の中に、空気の気流が一定となる反応槽を設置する2重構造とした。本年度は、結晶反応装置の改造、調整を行った。温湿度は温度湿度コントローラにより、空気の流量はインバータにより調整できるようにした。撮影用の照明を含め装置全体はFAパソコンにより制御し、外部のパソコンによりそれらを一括制御できるような構造とした。また、制御に必要なソフトウエアの開発を行った。さらに、マクロな結晶成長の形態変化をミクロな視点からも観察する目的で、原子間力顕微鏡(AFM)により血液を添加せずに成長させた結晶および血液を添加して成長させた結晶の表面構造の観察を試みた。その結果、血液を添加した結晶では、明瞭な結晶面を持つ錐が観察され、血液の添加はミクロな表面構造も変化させていることが明らかとなった。次年度は、この装置を用いて画像処理ソフトウエアの開発を含め患者の血液と結晶成長の相関を明らかにしていく予定である。

これにより、成長させた結晶の形態の解析を効率良くかつ正確な解析を行うことができるようになった。更に、示差走査熱分析(DSC)により、血液を添加して成長させた塩化銅の結晶では-100C付近にガラス転移点と思われる吸熱のピークが観察され、純粋な塩化銅と比較して、大幅に異なった構造を呈することが明らかとなった。
雪層の温度・濃度複合融解に関する研究

本実験で用いた散液水溶液の種類は塩化カルシウム水溶液と塩化ナトリウム水溶液の二種類である。特別な場合として純水についても実験を行った。雪層の融解に及ぼす散液水溶液の温度および濃度効果を検討するため、全ての実験において雪層の密度と散液量を一定にした。融解初期においては雪層内部の温度降下を伴った融解量の多く見られる融解初期領域が観察された。これは、水溶液のもつ凝固点降下のため雪層内部においても融解が進行するからである。雪層内部の温度降下が落ち着くと、雪層の内部融解が停止して融解速度の比較的安定した雪層表面付近でのみ融解する一様融解領域が存在することが認められた。以下、この一様融解領域の雪層の融解について述べる。例えば、散液温度が0°Cのとき、純水を散液しても当然のごとく雪層は融解しないが、水溶液の場合は、たとえ散液温度が0°Cであっても、かなりの量が融解する。すなわち、散液温度0°C、濃度20wt%の水溶液による場合の融解量は散液温度が10°Cの純水による融解量にも匹敵する。また、濃度20wt%の場合について見ると、散液温度20°Cの場合の融解量は0°Cの場合の融解量の約3倍もの融解量が得られることが認められた。また、濃度20wt%以下の濃度範囲では、塩化カルシウム水溶液と塩化ナトリウム水溶液の間にはあまり融解量に差が無いことが確かめられた。これは、この濃度範囲内では両者の固液平衡曲線の傾向にはあまり差がないためであると考える。一様融解領域における時間的雪層の融解厚さは次の式によって推定されることがわかった。△【h_s】/△t=[【G_1】【C_1】(【T_1】-【T_e】{【C_1】})]/(L【ρ_s】)ただし、【h_s】:雪層厚さ、t:時間、【G_1】:単位時間、単位面積当たりの散液水溶液の質量、【C_1】:散液水溶液の比熱、【T_1】:散液水溶液の温度、【T_e】{【C_1】}:濃度【C_1】のときの平衡温度、L:氷の融解の潜熱、【ρ_s】:雪層密度本実験で用いた散液水溶液の種類は塩化カルシウム水溶液と塩化ナトリウム水溶液の二種類である。△【h_s】/△t=[【G_1】【C_1】(【T_1】-【T_e】{【C_1】})]/(L【ρ_s】)ただし、【h_s】:雪層厚さ、t:時間、【G_1】:単位時間、単位面積当たりの散液水溶液の質量、【C_1】:散液水溶液の比熱、【T_1】:散液水溶液の温度、【T_e】{【C_1】}:濃度【C_1】のときの平衡温度、L:氷の融解の潜熱、【ρ_s】:雪層密度
神経幹/前駆細胞移植による周生期脳損傷の修復

周生期脳損傷の新規治療法として、自己再生能、多分化能をもっ神経幹/前駆細胞移植が有効であるか否かを検討することが本研究の目的である。新生児低酸素性虚血性脳症(hypoxic-ischemic encephalopathy ; HIE)モデルラットを作製し、受傷翌日に神経幹/前駆細胞移植を行い、1週間後に脳梗塞領域を計測した。移植した神経幹/前駆細胞はラット脳内特に梗塞領域に生着しやすい傾向があったが、神経幹/前駆細胞移植による梗塞の軽減効果はみられなかった。一方、神経幹/前駆細胞とともに、発達期脳の細胞環境分子のひとつであるコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの糖鎖を切断する酵素(コンドロイチナーゼ)を脳内に投与すると、意外なことに脳梗塞巣が明らかに減弱することがわかった。一方、コンドロイチナーゼ単独では、効果がなかった。本研究の成果は、新生児仮死の病態に大きく関わる低酸素性虚血性脳症の治療戦略を考えるうえで意義深いと考えられる。これまでに、in vivoの脳虚血モデルにおいて神経幹細胞とコンドロイチナーゼを併用投与することにより脳梗塞が軽減されたという報告はなく、全く新しい知見である。今後は、この機序について詳細に検討していくことが重要であると思われる。また、神経細胞死を抑制する新規分子の探索をめざして、培養系での神経細胞死誘発実験を行った。特に、発達期脳の細胞環境分子のひとつであるコンドロイチン硫酸の糖鎖に着目して、実験を行ったところ、哺乳類の脳では微量構成成分であるCS-Eというグリコサミノグリカンに神経細胞死を抑制する効果があることがわかった。この機序についても今後、検討していく予定である。周生期脳損傷の治療法として、自己再生能、多分化能をもつ神経幹/前駆細胞移植が有効であるかどうかを明らかにするために、脳性マヒモデルラットを用いて検討した。ヒトの新生児期に相当する生後7日令のラットに頸動脈結紮・低酸素処理をした新生児期脳損傷(Hypoxia-ischemia)モデルラツトを作製した。受傷翌日に、胎生14日令のGFPトランスジェニックラット終脳由来の神経幹/前駆細胞をNeurosphere培養で増殖させておいた細胞群を、脳室内投与した。受傷8日後に、脳室内投与したGFP陽性神経幹/前駆細胞が生着しているか否かを検討するとともに、梗塞巣への影響を比較した。移植したGFP陽性神経幹/前駆細胞は、ラット脳内に生着しうること、また梗塞巣に生着しやすい傾向があることが観察されたが、神経幹/前駆細胞投与による梗塞巣の軽減効果はみられなかった。一方、生着する細胞が少数であったため、Neurosphere培養でプレートへの接着性の促進が観察された細胞外マトリックスに対する酵素を神経幹/前駆細胞とともに脳室内投与してみた。酵素を同時投与した細胞群では、細胞のみ投与群に比較して、梗塞巣が軽減している傾向が観察された。最近、脊髄損傷などで細胞外マトリックスに対する酵素処理によって細胞外環境を制御することにより、神経再生が促進されることが報告されている。発達期脳にも様々な細胞外マトリックス分子が豊富に存在しており、損傷脳においてこの酵素が細胞外環境を変えることにより、何らかの作用で周生期脳損傷を軽減していることが示唆された。この酵素処理による脳梗塞の軽減が、どのような機序によるものかを明らかにするとともに、神経幹/前駆細胞の生着および神経細胞への分化を促進する移植方法の検討を行っていくことが今後の課題である。自己再生能、多分化能をもつ神経幹/前駆細胞を脳内に移植することが、周生期脳損傷の治療法として有用であるかどうかを調べるために、新生児期脳損傷(Hypoxia-ischemia)モデルラットを用いて検討している。

これまでに、移植した神経幹/前駆細胞はラット脳内特に梗塞巣に生着しやすいが、神経幹/前駆細胞移植により梗塞巣の軽減効果はみられないこと、また、細胞外マトリックスに作用する酵素を神経幹/前駆細胞とともに脳室内投与すると、梗塞巣が軽減する傾向があることがわかっている。今年度は、神経幹/前駆細胞がどのような機序で脳損傷軽減効果をもたらすのかを明らかにするために、培養ニューロンのグルタミン酸毒性に対する神経幹/前駆細胞の保護効果を検討した。Poly-L-lysineをコートしたプレートに大脳皮質ニューロンを培養し、培養13日目にNeurosphere由来の神経幹/前駆細胞をtranswellを介して、共培養した。その翌日、NMDAを投与し、ニューロンの細胞死をLDH assayを用いて検討した。神経幹/前駆細胞と共培養したニューロンでは、明らかに神経細胞死が抑制されたが、細胞外マトリックスに作用する酵素の分解産物等には神経細胞死抑制効果は観察されなかった。以上の結果から、Neurosphere由来の神経幹/前駆細胞には神経細胞死を保護する何らかの成分が含まれていることがわかった。しかし、細胞外マトリックスに作用する酵素の分解産物には神経保護効果がなかったことから、モデルラットを用いた系で観察された梗塞巣の軽減効果は、酵素が働くことにより脳内環境が変わり、神経幹/前駆細胞由来の神経保護因子が梗塞巣に到達しやすくなっているためであることが推測される。今後は、神経幹/前駆細胞由来の神経保護因子の同定および単独投与では梗塞軽減効果の得られない理由について、さらに検討していく予定である。周生期脳損傷の新規治療法として、自己再生能、多分化能をもっ神経幹/前駆細胞移植が有効であるか否かを検討することが本研究の目的である。これまでに、新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルを用いて、神経幹/前駆細胞移植とともにコンドロイチナーゼというコンドロイチン硫酸糖鎖を分解する酵素を投与すると、脳虚血による梗塞が軽減することがわかっている。今年度は、神経細胞死を抑制する新たな分子の探索をめざして、培養系での神経細胞死誘発実験を行った。胎生16日目のラット胎仔大脳皮質神経細胞を2週間培養し、発達期脳の微細細胞周囲環境分子であるコンドロイチン硫酸などを前投与した24時間後に、NMDAなどの興奮性アミノ酸を投与し神経細胞死を誘発した。神経細胞死は遊離してくるLDH活性を測定することにより定量した。その結果、哺乳類の脳では微量構成成分であるCS-Eというコンドロイチン硫酸糖鎖を前投与しておくと、神経細胞死が抑制されることがわかった。このCS-Eによる神経細胞死抑制効果は、容量依存性であった。パッチクランプ法を用いて、NMDAに対する応答を比較したところ、CS-E存在下でも神経細胞のNMDAに対する反応性は変わらなかった。また、CS-Eを前投与しておくとNMDAによるcaspase-3の上昇が減弱した。以上のことから、CS-Eは神経細胞に何らかのシグナルを伝えることにより、細胞死を起こさないようにしていることが推察される。今後、さらにこの機序について、検討していく予定である。
薄肉弾性体の非線形振動応答を活用した実験的外力分布同定手法の構築

本研究では,薄肉連続弾性体の振動におけるひずみ応答を用いた外力分布の同定について検討を行った.まず,集中周期荷重をうけるはりの線形応答から,荷重位置を同定する手法と,その雑音に対する影響を明らかにした.続いてはりの線形振動におけるひずみ応答からの外力分布形状の同定法を定式化を行った.さらに,任意外力分布の周期加振をうけるはりの非線形振動応答の解析法を示し,外力分布による非線形振動応答の特徴を明らかにした.近年,MEMS(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれる,集積電子回路の技術を応用した微小機械が盛んに用いられている.MEMSを利用した微細なセンサやアクチュエータの中には,MEMS内の微小なはりや板構造に変形や振動を生じさせ,動作するものが多く存在する.MEMSを利用したセンサやアクチュエータの精密設計では,微小薄肉要素に作用する静電力や電磁力の分布を精度良く求めることが重要である.しかし,微小な薄肉要素に作用する外力を実験的に求めることは難しく,実際の開発ではCAEによるシミュレーションが多用されるものの,その検証を行う手段が無い現状にある.そこで本研究では,薄肉連続弾性体の微小振動におけるひずみ応答を用いた集中周期荷重位置の同定について基礎的な検証を行った.具体的には,薄肉連続弾性体の微小線形振動の一例として片持ちはりを取り上げ,集中周期加振が片持ちはりに作用した際の定常振動応答を理論計算により求め順解析を行った.特に,加振位置を変えたことによるひずみの応答の特徴を考察し,ひずみの観測位置や加振振動数による影響をも明らかにした.また,上述の順解析で得られた結果より,ひずみの定常応答を逆解析することによる周期外力の印加位置の同定を行った.具体的には,観測されたひずみ応答と仮定したひずみ応答の差を表すコスト関数を定義し,その最小値を探索する方法を提案した.その結果,高次モード共振時のコスト関数は複数の局所的最小点を有するのに対し,最低次のモードでは正しい加振位置のみに最小点を有し,初期推定値に依存しない同定が可能となることを示した.さらに,加振力やひずみ計測位置に誤差が生じた場合の,同定結果に及ぼす影響をも明らかにした.近年,MEMS(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれる,集積電子回路の技術を応用した微小機械が盛んに用いられている.MEMSを利用した微細なセンサやアクチュエータの中には,MEMS内の微小なはりや板構造に変形や振動を生じさせ,動作するものが多く存在する.MEMSを利用したセンサやアクチュエータの精密設計では,微小薄肉要素に作用する静電力や電磁力の分布を精度良く求めることが重要である.しかし,微小な薄肉要素に作用する外力を実験的に求めることは難しく,実際の開発ではCAEによるシミュレーションが多用されるものの,その検証を行う手段が無い現状にある.そこで本研究では,薄肉連続弾性体の微小振動におけるひずみ応答を用いた集中周期荷重位置の同定について検討を行った.具体的には,薄肉連続弾性体の微小線形振動の一例として片持ちはりを取り上げ,ひずみの定常応答を逆解析することによる周期外力印加位置の同定における,加振力の変化,ひずみの観測位置の誤差,観測信号への白色雑音の混入などのモデル化誤差が同定結果におよぼす影響について特に考察を行った.具体的には,観測されたひずみ応答と仮定したひずみ応答の差で定義されるコスト関数の最小点から同定される加振位置について,微小なモデル化誤差による感度を解析的に求めた.これより,モデル化誤差に起因した加振位置の同定誤差について,加振振動数,観測位置,加振位置の依存性を明らかにした.例えば,観測信号に白色雑音が重畳した際には,観測位置がはりの先端部や固有振動形の変曲点付近にある際に誤差が生じ易い,現実とモデル化で仮定した加振力に差異が生じた際には,たわみ角が小さい位置に加振位置が存在すると誤差が生じ易いことなどを示し,良好な同定結果を得るための有効な資料を得た.近年,MEMS(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれる,集積電子回路の技術を応用した微小機械が盛んに用いられている.MEMSを利用した微細なセンサやアクチュエータの中には,MEMS内の微小なはりや板構造に変形や振動を生じさせ,動作するものが多く存在する.MEMSを利用したセンサやアクチュエータの精密設計では,微小薄肉要素に作用する静電力や電磁力の分布を精度良く求めることが重要である.しかし,微小な薄肉要素に作用する外力を実験的に求めることは難しく,実際の開発ではCAEによるシミュレーションが多用されるものの,その検証を行う手段が無い現状にある.そこで本研究では,薄肉連続弾性体の微小振動におけるひずみ応答を用いた周期荷重分布形状の同定について検討をはじめに行った.具体的には,薄肉連続弾性体の微小線形振動の一例として片持ちはりを取り上げ,分布荷重を固有振動モード展開することで表現し,共振時のひずみ計測結果にもとづく分布荷重同定の定式化を行った.同定結果より,仮定した分布荷重の形状およびひずみの観測位置が同定に及ぼす影響について検討を行った.さらに,より複雑な分布荷重の表現とその同定のため,連続体の振動問題を複数の区分や要素に分割して多自由度系の振動問題としてモデル化し,順解析とその結果に基づく逆解析の定式化を行った.

両端固定はりの非線形振動において,分布荷重がひずみ応答に与える影響を調べ,逆解析による分布荷重同定により,良好な同定結果を得るための有効な資料を得た.本研究では,薄肉連続弾性体の振動におけるひずみ応答を用いた外力分布の同定について検討を行った.まず,集中周期荷重をうけるはりの線形応答から,荷重位置を同定する手法と,その雑音に対する影響を明らかにした.続いてはりの線形振動におけるひずみ応答からの外力分布形状の同定法を定式化を行った.さらに,任意外力分布の周期加振をうけるはりの非線形振動応答の解析法を示し,外力分布による非線形振動応答の特徴を明らかにした.薄肉弾性体に生じるひずみの動的応答から,弾性体に作用する外力を同定する手法において,モデル化誤差の影響を明らかにできたため.機械力学薄肉連続体に作用する分布外力の同定方法の確立のため,連続体の振動問題を複数の区分や要素に分割して多自由度系の振動問題としてモデル化し,順解析とその結果に基づく逆解析を試みる.そこでは,ひずみ応答の多点での測定データの活用について検討する.さらに,集中周期外力および分布外力により誘起された非線形振動応答をひずみにより測定した結果から,外力分布を測定する手法を確立するため,複数の外力分布による非線形振動応答の解析と実験を行う.薄肉弾性体に生じるひずみの動的応答から,弾性体に作用する外力を同定する基礎的な方法が確立できたため.今年度購入した研究用機器類が予定より安価に購入できたこと,および国際会議出席予定を次年度に変更したために次年度使用額が生じたものであり,次年度の研究経費の一部として使用する.薄肉連続体に作用する分布外力の同定方法の確立のため,連続体の振動問題を複数の区分や要素に分割して多自由度系の振動問題としてモデル化し,順解析とその結果に基づく逆解析を試みる.そこでは,ひずみ応答の多点での測定データの活用について検討する.さらに,集中周期外力および分布外力により誘起された非線形振動応答をひずみにより測定した結果から,外力分布を測定する手法を確立するため,複数の外力分布による非線形振動応答の解析と実験を行う.実験用消耗品,センサー類等の購入とともに,研究調査などの旅費に使用する.今年度購入した研究用機器類が予定より安価に購入できたために若干の次年度使用額が生じたものである.次年度の研究経費の一部として使用する.
虚血性心疾患患者の二次予防を目指した包括的介入プログラムの開発と評価

本研究では、冠動脈インターベンション後の虚血性心疾患の再発を防ぐために、患者の保有する危険因子を是正し、健康的な生活習慣を獲得するための二次予防を目指した包括的介入プログラムを開発しその評価を行っていくことを目的とし、多職種による包括的アプローチ法を土台とした患者のリスクファクター是正を検討するものである。作成した包括的介入プログラムは臨床適用させ、その妥当性・実用性について検討した。本研究は、PCI後の虚血性心疾患の再発を防ぐために、患者の保有する危険因子を是正し、健康的な生活習慣を獲得するための二次予防を目指した介入プログラムを開発し、その評価を行っていくことを目的とし、多職種による包括的アプローチ法を土台とした患者のリスクファクター是正を検討するものである。初年度となる今年度は、わが国における虚血性心疾患二次予防への取り組みの現状と課題を明確にするために、外来通院治療部門を中心とした二次予防プログラムの構造的・機能的要素について、基礎調査をもとに検討を行った。第一段階として、統合的文献レビューを通して、虚血性心疾患患者に対する二次予防を目指した有効な看護支援の方策を抽出した。レビューの結果、二次予防に特化した介入プログラムの開発のためには、厳密なコントロールがなされ、介入の効果が判定できるようなデザイン構築をしていく必要のあることが分かった。第二段階として、わが国における虚血性心疾患患者の特徴を反映した介入プログラムを作成するにあたり、二次予防に力を入れている循環器専門病院での視察調査を行った。そこで運用されている療法および対象者へのアプローチ方法、スタッフ間の連携・協働に関して見学を行った結果、EBMの手法を参考とした包括的介入プログラム試案を考案するためには、マルチプルリスクファクターを有する患者の特徴や、生活習慣の見直しのあり方などについて、People-centered careの要素も含め、対象者の様相を浮き彫りにしていかなければならないことが明らかとなった。また、今後の課題としては、包括的介入プログラム試案の妥当性・実行可能性を高めるために、多職種の中での看護師の役割・機能および他の職種とのコラボレーションに関して更なる探求が必要であり、引き続き調査を重ねていく。本研究は、PCI後の虚血性心疾患の再発を防ぐために、患者の保有する危険因子を是正し、健康的な生活習慣を獲得するための二次予防を目指した介入プログラムを開発しその評価を行っていくことを目的とし、多職種による包括的アプローチ法を土台とした患者のリスクファクター是正を検討するものである。2年目となる今年度は、エビデンスに基づいた科学(EBM)の技法をもとにして、虚血性心疾患患者の二次予防を目指した包括的介入プログラム試案の検討を行った。介入プログラムの最終案に関して、循環器専門医や看護師、保健師、研究者で構成された外部評価者とともに、研究と評価のためのガイドライン吟味(AGREE:Appraisal of guidelines for research & evaluation)を用いた評価を行った。評価は10名に依頼し、5名からの評価結果が得られた。AGREEは、作成過程に関する評価として6領域を設定し、領域ごとに標準化スコアを求めるものである。本プログラムは、領域4のスコアが54%、領域6が44%であったが、領域5・領域2・領域3に関するスコアはそれぞれ38%、32%、30%であり、領域1については23%と低い評価であった。併せて、わが国における二次予防の現状、ケア提供のあり方と課題などについて、看護職を中心としたワーキンググループを形成しディスカッションを行った結果をもとに、最終的なプログラムの修正を行った。今後は、早急に包括的介入プログラムの実施・運用に向け、対象施設との連携化を行いながら、プログラム試案の臨床適用とその評価を行っていく予定である。本研究は、PCI後の虚血性心疾患の再発を防ぐために、患者の保有する危険因子を是正し、健康的な生活習慣を獲得するための二次予防を目指した介入プログラムを開発しその評価を行っていくことを目的とするものである。最終年度となる今年度は、虚血性心疾患患者の二次予防を目指した包括的介入プログラムを臨床適用し、前向き調査によってプログラムの妥当性・実用性について検討した。先行研究をもとに、二次予防に関する看護介入で変化が期待できる自己効力感とメンタルヘルスに焦点をあて、情報提供(知識の強化)及びセルフマネジメント力の向上を目的とした包括的介入プログラムを作成した。このプログラムのアウトカムは、虚血性心疾患の危険因子の軽減・除去を示すデータの改善と、メンタルヘルス及び自己効力感の向上である。具体的な内容としては、患者のPCI治療終了後から退院までの間に、研究者がパンフレット教材及び手帳を用いてその使用法を説明し、対象者にプログラムの実施を促した。調査は対照群を設置しない非無作為化前後比較デザインを採用し、対象施設において包括的介入プログラムを導入する事前と事後の「デモグラフィックデータ」、「生活習慣データ」、「メンタルヘルス」、「自己効力感」、「プログラムの活用度」について経時的な測定および評価を行っている。現段階で目標症例数の約半数からデータの回収が終了しており、今後も継続して必要症例数の確保を目指す。データは多変量統計アプローチによる分析を行い、包括的介入プログラムの妥当性

ならびに適切性を評価する予定である。本来ならば、調査施設において対象者への介入調査を開始している時期であるが、その前段階の介入プログラムの構築に予想以上の時間と労力を要した。今後は、早急に介入プログラムを実施し、その前後の経時的な測定および評価を行う予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の方向性としては、多少時期が遅れているものの、ガイドラインをもとにした介入プログラムを実施していくということで変わりはない。最終的には、介入研究の分析結果に基づき、包括的介入プログラムの妥当性ならびに適切性を評価していく。
マイコプラズマ肺炎におけるリンパ球関連宿主免疫応答の解析

これまでの医学臨床の現場での観察から「マイコプラズマ肺炎は患者の免疫反応が過剰に起こっているのではないか、また、マクロライド系抗菌薬は、抗菌薬としてではなく、その過剰な免疫反応を抑制しているのではないか」と予想された。そこで、マイコプラズマ肺炎マウスモデルを3種類作成し解析した結果、重症のマイコプラズマ肺炎では免疫反応が関与していること、さらに、クラリスロマイシンには免疫調整作用があることが判った。マイコプラズマ肺炎は一般には自然経過で治癒することもあり、通常はマクロライド系抗菌薬を用いて治療する。近年、M.pneumoniaeが喘息の原因となる可能性が指摘されている。そして、マクロライド耐性マイコプラズマによる感染症がマクロライドで治療可能であることも報告されている。また、マクロライド投与により気管支肺胞洗浄液中のリンパ球のCD4/CD8比が変化したり、少量マクロライド長期投与によりびまん性汎細気管支炎diffuse panbronchitis(DPB)が改善が知られており、マクロライドには抗菌作用に加えて免疫調整作用があると考えられた。以上より、マイコプラズマ肺炎の治療とは「マイコプラズマが惹起したホスト・ディフェンスの免疫異常をマクロライド系抗菌薬の免疫調整作用で整えた」という仮説を導いた。そこで、マイコプラズマ菌体成分でも充分ヒトマイコプラズマ感染を再現できるのではないかと考え、マイコプラズマの可溶化精製物をマウスの気道に投与してマイコプラズマの肺炎モデルを作成した。本マウスモデルでは、気管支肺胞洗浄液中にリンパ球の有意な上昇を認め、気道に好中球のみならずリンパ球が集籏することを見出した。このマウスの気管支肺胞洗浄液のサイトカインを網羅的に解析することにより、本リンパ球の集籏には、IL-17、IL-6とKCも発現が増加していたことから、これらのサイトカインによるリンパ球の遊走が考えられた。本研究は、マイコプラズマの生菌を用いたマウス肺炎モデルとほぼ同じ結論であり、IL-17を刺激する為にはマイコプラズマの菌体成分だけで充分であることが示された。以上より、本反応は感染に惹起された反応ではなく、Host defenseの免疫反応であることが示され、マイコプラズマ肺炎発症機序が明らかになったと考えられた。マイコプラズマ肺炎はマクロライド系抗菌薬を第一選択の治療薬として用いるが、臨床現場での検討より、「マイコプラズマ肺炎の菌体成分が惹起した過剰な宿主免疫反応をマクロライド系抗菌薬の免疫調整作用で抑制」しているという仮説が得られた。そこで、我々は、まず肺炎マイコプラズマの菌体成分を用いて、マウスモデルを作成し宿主免疫反応が惹起されるかを検討した。モデルマウスは、肺炎マイコプラズマ菌体成分を一回気道投与するモデルC、3回投与するモデルK、アジュバントとともに3回投与するモデルSを作成し比較検討した。モデルKでは、モデルCと比較し好中球性炎症が強く出現しており、気管支肺胞洗浄液の検討でもIL-23やIL-17の濃度が上昇しており、IL-17系の賦活化による炎症が考えられた。これは、ヒトのマイコプラズマ肺炎での知見と一致した。さらに、モデルSでは、リンパ球と形質細胞の浸潤を認め、ヒト重症マイコプラズマ肺炎と同様の組織像が得られた。次に、マクロライド系抗菌薬であるクラリスロマイシンの免疫調整作用を検討した。気管支肺胞洗浄液中のサイトカインを網羅的に解析したところ、クラリスロマイシン投与により増加するサイトカインの一群があった。これらの共通点としてNF-kBを賦活化するシグナル伝達により遺伝子発現がされていることが報告されており、マイコプラズマ肺炎でもNF-kB賦活化が関与すると考えられた。以上より、マイコプラズマ肺炎の宿主免疫作用の検討が可能なマウスモデルが作成できた。この宿主免疫反応をクラリスロマイシンはNF-kBを介して調節すると考えられた。