hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
障害者・長期疾病患者・要介護高齢者とその家族の経済分析

主要な成果として、ある地域での通所リハビリテーションの提供開始に着目し、アクセスの改善が要介護高齢者の介護サービスの利用に与える影響を分析した研究がある。分析の結果、通所リハビリテーションへの支出は増加する一方、他の居宅系の介護サービスへの支出は大幅に減少し、要介護度は悪化しないことがわかった。この結果は、介護サービスの提供体制の整備が効率的な介護サービスの利用につながることを示唆している。平成25年度は本研究の1年目として,倫理審査の申請,一部データの入手,一部データのマイニング,コンピュータ環境の整備,経済モデルでの描写,解析,論文執筆を中心に行った。研究計画に示した「経済的損失の計測」「制度変更・環境格差の影響の計測」「ソーシャルサポートの有無とその影響の計測」のうち,「制度変更・環境格差の影響の計測」の環境格差の影響を計測した研究で研究成果が出ている。鈴木・岩本・湯田・両角(2013,医療経済研究, 24(2), pp. 108-127)は,高齢者の社会的入院(医学的な管理・治療の必要がないまま,長期入院を続ける状態)に着目し,2007年度の福井県の国民健康保険の医療保険レセプトデータから,入院患者に占める社会的入院患者の割合や入院医療費に占める社会的入院患者の医療費の割合を計測したものである。福井県を4つのブロックに分け,ブロック間での比較も行った。この分析により,介護保険制度の導入後も依然として,入院医療費に占める社会的入院患者の医療費の割合が小さくないことや,地域間で違いがあることがわかった。両角・鈴木・湯田・岩本(2013,医療経済研究, 24(2), pp. 128-142)は,提供主体が偏在する通所リハビリテーションに着目し,新たな提供主体の登場が介護給付費や介護サービスの選択に与える影響を計測したものである。福井県の市町の2006年度と2007年度の介護保険レセプトデータを使用し,2007年4月から提供主体が登場した地域の住人を介入群,提供主体が存在しない地域の住人を非介入群とみなし,差の差分による推定から検証した。その結果,提供によって介護サービスの選択が変化し,一人あたりの通所リハビリテーションの介護給付費が増加する一方,それ以上に,一人あたりの他の居宅系サービスの介護給付費の合計額が減少することがわかった。平成26年度は本研究の2年目として,データの入手,データのマイニング,解析,論文執筆を中心に行った。研究計画に示した「経済的損失の計測」「制度変更・環境格差の影響の計測」「ソーシャルサポートの有無とその影響の計測」のうち,「ソーシャルサポートの有無とその影響の計測」で研究成果が出ている。両角良子・水内豊和・末村裕美(2015)「発達障害児・者の保護者は誰から嬉しい経験や不快な経験をしているのか:親支援アンケートに基づく実証研究」(『富山大学人間発達科学部紀要』, 9(2), pp. 67-77)は,様々な年齢の発達障害児・者の保護者を対象とした大規模なアンケート調査の個票データを使って,社会的支援を得た保護者・得られなかった保護者,支援を提供した主体・提供しなかった主体を分析した。分析で使用したアンケート調査の特徴は,保護者に,子どもの健診時や就学時の保護者本人の経験をたずねている点である。健診や就学時に保護者が嬉しい言葉や対応を経験した場合を社会的支援が良好な状態とみなし,保護者が不快な言葉や対応を経験した場合を社会的支援が劣悪な状態とみなした。分析の結果,不快な言葉や対応を経験したことがある保護者の割合は60.7%であった。また,比較的高い割合の保護者が,医師,保育士・幼稚園教諭,小・中学校(普通学校)の教員から嬉しい経験をしていたが,不快な経験もしていた。同じ職種であっても,発達障害児・者の保護者への対応で個人差があるか,同一個人であっても,その時々で対応に差があることが考えられる。さらに,プロビットモデルによる推定で,嬉しい経験や不快な経験をする確率に子どもの障害の種類が影響することが確認された。これは発達障害の中でも障害の種類によって,保護者が受け取る言葉や対応に違いがあることを示している。平成27年度は、本研究の3年目として、引き続き解析作業・論文執筆作業を行うとともに、学会報告や、公刊済み・報告済み論文の研究結果等をまとめる書籍の執筆作業を行った。学会報告は、医療経済学会(2015年9月5日6日)・日本経済学会(2015年10月10日11日)で、訪問リハビリテーション・通所リハビリテーションの利用環境の違いが要介護高齢者の要介護度に与える影響についての実証結果を報告した。具体的には、福井県おおい町で起きた訪問リハビリテーション・通所リハビリテーションのサービスの提供開始を一種の自然実験とみなし、このイベントが要介護高齢者の要介護度に与える影響を、福井県内17市町の介護保険給付費データを使って計測した。計測の際には、要介護度を順序付けされた数値として読み替え、順序プロビットモデルを使用し、サービスの提供開始に、個人属性とは関係なく一律に影響する部分と、個人属性によって影響の仕方が異なる部分があることを想定する推定式を用いた。その結果、個人属性によって影響の仕方に差が生じる点や、サービスの提供開始が部分的に要介護度の悪化の抑制につながる点を観察した。

また、書籍の執筆作業では、1研究で使用したレセプトデータ等の特性、2複数のレセプトデータ等を使用することの研究上の意義、3分析対象とした福井県の特徴、4レセプトデータ等による分析によって得られたエビデンス、5使用した分析手法について、その重要性を改めて認識した。主要な成果として、ある地域での通所リハビリテーションの提供開始に着目し、アクセスの改善が要介護高齢者の介護サービスの利用に与える影響を分析した研究がある。分析の結果、通所リハビリテーションへの支出は増加する一方、他の居宅系の介護サービスへの支出は大幅に減少し、要介護度は悪化しないことがわかった。この結果は、介護サービスの提供体制の整備が効率的な介護サービスの利用につながることを示唆している。平成26年度は,研究期間の2年目として,1年目の作業を引き継ぐとともに,一部で研究成果が出ている。また,平成25年度の研究成果の一つである,両角良子・鈴木亘・湯田道生・岩本康志(2013)「通所リハビリテーションの提供体制の整備が介護費に与える影響」(『医療経済研究』(医療経済研究機構), 24(2), pp. 128-142)からヒントを得て,要介護度の分析を行っており,学会での報告を予定している。医療経済学、社会保障当初の計画表に基づいて,引き続き,「経済的損失の計測」「制度変更・環境格差の影響の計測」「ソーシャルサポートの有無とその影響の計測」を行う。本研究を遂行する上で,3年目は,1年目・2年目に雑誌に投稿した際にレフェリーから得たコメントや,これまでの学会報告や各種研究会等で得たコメントを生かし,引き続き,解析・論文執筆・発表・雑誌への投稿を中心とする。平成25年度は,研究期間の1年目として必要な準備作業を行うとともに,一部で研究成果が出ている。また,平成25年度の研究成果の一つである両角・鈴木・湯田・岩本(2013,医療経済研究, 24(2), pp. 128-142)は,平成26年度以降の研究で,要介護度を分析する際の参考資料となる。1書籍の費用が予想していたよりも、高額にならなかったこと、2次年度にソフトウェアの追加購入の必要性が予想されたことが理由としてあげられる。当初の計画表に基づいて,引き続き,「経済的損失の計測」,「制度変更・環境格差の影響の計測」,「ソーシャルサポートの有無とその影響の計測」を行う。本研究を遂行する上で,2年目以降は,個票データの特性を生かし,本研究における学術的な特色や独創性を生かした分析を行う。2年目と3年目は,解析・論文執筆・発表・投稿を中心とする。使用しているソフトウェアで新しいバージョンが登場したため、その購入費用にあてる予定である。大きく二つの理由による。第一に、本研究課題の申請時にデータ加工費として想定していた額面よりも、実際の契約額が大きくなることが、平成25年度途中の見積結果から予想されたため、前倒し支払請求でオーバー分に備えていたが、最終的な契約時の額面が見積時の額面よりも小さくなった点があげられる。これにより、前倒し支払請求分をそれほど使わずにすんだ。第二に、平成25年度中にデータ加工費をすべて処理する予定であったが、データ加工の一部が平成25年度中に完了しなかったため、未加工のデータは加工後の平成26年度中に、支払うことになった点があげられる。加工済み分と追加加工分とを、平成25年度と平成26年度とで分割払いで処理することにしたため、予算の一部を平成26年度に残している。使用目的1:分割払いで処理する予定の追加加工分のデータ加工費として使用する。
イヌの悪性腫瘍のゲノム解析による臨床ゲノム診断法の確立に向けた先駆的研究

本研究は、イヌのがんゲノム解析により臨床ゲノム診断検査の構築、イヌのがん体質・がん化の解明を目的とした。その成果として、微量のDNAとマルチプレックスPCR法を組み合わせ、次世代型シークエンサーを用いて、DNA抽出後最短24時間でがんゲノムデータ取得を可能にし、迅速がんゲノム解析プラットフォームを構築した。7種類のがん52症例を解析した結果、ヒト遺伝性乳がんの原因遺伝子であるBRCA2のゲノム変化が26種類検出され、遺伝子タイピングより乳がん好発するチワワ固有のゲノム多型であることや、がんの悪性化等に関連することが示唆された。今後、イヌのがんの理解や医療への貢献が可能であると考えられた。平成27年度は、臨床獣医がん研究領域において診断型の次世代型シークエンサーを用いたがんゲノム解析のプラットホームの構築を主な目的とした。まずは、臨床症例を用いたがんゲノム解析を行うためのサンプル採取工程の構築を行い、主に手術症例からのサンプル採取・保存法を確立した。次に、採取サンプルからのゲノム抽出法の検討を行い、固形腫瘍からの安定的な高い品質を有すゲノムDNAを得ることが可能となった。ゲノム解析を行うに当たり、標的とするがんゲノムを決定するためにがん関連分子を様々ながんゲノム・遺伝子関連情報を用いて選抜を行い、本研究で対象にするがん関連分子群の標的ゲノム領域の選定を行った。また選定したゲノム領域のライブラリー作成に関して、マルチプレックス法を用いたPCRを用いたライブラリー作成により多数の標的ゲノム配列由来のPCR産物の効率的な増幅を検討した結果、同方法を用いて効率良く増幅を行うことが可能となり、ゲノム解読に適切なライブラリーの作成法を確立した。上述のライブラリーを用いて、採取したがんゲノム解読を行い、各ライブラリーで安定したシークエンスタグ数、十分なカバレージ、ターゲットゲノム領域への高いマップ率を確認している。また、これらのシークエンスデータを用いたゲノム変異解析において、正常部位と比較したがん組織内のみで検出される一塩基変異、ゲノム増幅、ゲノム欠損等が抽出され、各臨床がん症例でのゲノム変異の詳細を明らかにできた。イヌ臨床腫瘍症例の採取として、平成27年度の予定として、臨床がん症例の採取であるが、約180症例のサンプルを採取することができた。がんの種類の内訳として当初予定していたがんの種類は、手術症例に左右されるため予定した種類どおりには採取できていないが、ある程度症例数の確保できたがん種を対象に解析を進めている。マルチプレックスPCR法を用いた次世代型シークエンサー用ライブラリー作成として、診断型の次世代型シークエンサーを用いたがんゲノム解析を行うにあたり、既知のがん研究情報を元にがん関連分子の選別を行った結果、約180種類のがん関連遺伝子群を候補として絞り込みを行うことができた。また、これらのがんゲノム解析候補遺伝子群のライブラリー作成を、マルチプレックスPCR法に基づいてPCRプライマーのデザインなどを検討し、最終的に1度のPCR反応で数千種類のPCR産物を作成することが可能となった。診断型シークエンサーでのゲノム解読データを元にしたゲノム解析として、上述の研究工程に基づいてイヌ乳腺腫瘍臨床例6例のゲノム解読を行った結果、十分なゲノムデータ量が得られ、イヌゲノムへのマップ率をはじめとして事後のゲノム解析に十分な質よび量が確認できた。ただし、一部では十分なシークエンスタグ数が得られていないため、改良の余地が見受けられた。これらの解読データを用いたがんゲノム解析の結果、乳がんに関連するゲノム変異の検出し、このゲノム変異が同遺伝子への影響を予測することができた。本研究は、イヌ臨床腫瘍検体・liquid biopsyを用いたがんゲノム解析により、臨床ゲノム診断検査の確立を目的とした。その成果として、がん関連遺伝子約180種類を対象にPCRプライマーを設計し、1チューブ内で約5000セットのマルチプレックスPCRに成功し、次世代型シークエンサーを用いてDNA抽出後最短24時間でデータ取得を可能にし、迅速がんゲノム解析プラットフォームを構築した。臨床検体332例を採取・保存し、7種52例(乳腺腫瘍16例、肝臓腫瘍11例、肺部腫瘍9例、膀胱腫瘍9例、肛門部腫瘍4例、脾臓腫瘍2例、骨部腫瘍1例)を解析に供した結果、平均カバレージ2,020、平均on target率98.7%、平均アンプリコン増幅率99.2%(5091/5132セット)であり、十分な解読結果を得ることができた。乳腺腫瘍16例の解析の結果、ゲノム変異検出数は正常3244カ所、腫瘍3953カ所、cell free DNA(CfDNA)3546カ所であった。また、ヒト遺伝性乳がんの原因遺伝子であるBRCA2のゲノム多型・変異が検出され、他のがん6種を加えた包括的解析の結果、26種類のミスセンス変異が確認された。同ゲノム多型の一つは、遺伝子タイピングより乳腺腫瘍好発犬種であるチワワ固有のゲノム多型であることが実証された。さらに、ラパチニブ治験乳腺腫瘍症例を対象にしたがんゲノム比較解析の結果、中断例に共通してラパチニブ標的分子のファミリー分子であるHER3のkinase domainでの有害なゲノム多型を検出した。本研究で確立したがんゲノム解析プラットフォームおよびがんゲノム解析の結果を臨床ゲノム検査として活用するとともに、イヌがんゲノムデータをヒトのがんの適切なモデルとして比較解析することで、新しい研究領域としてヒトのがんの理解・医療に貢献することが可能であると考えられた。

その成果として、微量のDNAとマルチプレックスPCR法を組み合わせ、次世代型シークエンサーを用いて、DNA抽出後最短24時間でがんゲノムデータ取得を可能にし、迅速がんゲノム解析プラットフォームを構築した。7種類のがん52症例を解析した結果、ヒト遺伝性乳がんの原因遺伝子であるBRCA2のゲノム変化が26種類検出され、遺伝子タイピングより乳がん好発するチワワ固有のゲノム多型であることや、がんの悪性化等に関連することが示唆された。今後、イヌのがんの理解や医療への貢献が可能であると考えられた。平成28年度は、まず、臨床がん症例採取件数の追加を行う予定である。H27年度でイヌの様々ながん種の採取に成功しているが、同一がん種においてある一定量以上のサンプル採取が進んでいない。各症例での個別のがんゲノム解析は可能であるが、ある任意のがん種の傾向を解析することは現時点の症例数では非常に難しい。この点を打開するために、各がん種10症例程度を目標に引き続き採取を行う予定である。つぎに、がんゲノム検体のゲノム抽出精度の上昇である。昨年度行った次世代型シークエンサーを用いたがんゲノム解読時に、一部のサンプルにおいて解析に必要な十分なシークエンスタグ数が得られずに、再解析が必要な場合があり、このような事態が起こることにより貴重な臨床検体由来サンプルを失う可能性がある。そこで、がん組織からのサンプル採取・保存法からゲノム抽出までの再検討を行うことでさらに効率良く高品質なゲノムが得られるような改良を行う予定である。最後に、上述のように各がんの種類で一定量の症例数の採取と共にがんゲノム解読を行い、各がん種で共通する特異的なゲノム変異を抽出し、他のがん種での同ゲノム変異の有無や、変異による遺伝子やアミノ酸置換等の予測を行う。これらの結果より、新たながんの分子メカニズムの発見、既知の分子標的薬の標的部位での変異発見による分子標的薬を用いた新規化学療法の奏効性の予測、がん種と犬種でのがん関連ゲノム変異の相関解析の探索により、診断型シークエンサーを用いた実際のゲノム診断法の確立や分子標的薬の導入による抗がん剤療法の実践によるがん治療への応用に貢献することにより、がんの治癒率の上昇を目指す。分子診断治療学H27年度はおもに本研究の一連の研究プラットホームの構築に研究の大半を使用したため、また解析対象のがん種が手術検体として予定以下のサンプル数しか採取できなかったことより、当初予定していたがん検体のシークエンス解読数と実際に解読をおこなったがんサンプル数が異なったため。現時点で解析に必要ながんゲノム情報が得られていないために、引き続き臨床がんサンプルの採取を行うとともに、サンプルからのゲノムDNA抽出、ライブラリー作成、ゲノム解読に関する一連の工程においてライブラリー作成やシークエンサー稼働用消耗品が必要となる。また、これらのがんゲノムデータの包括的な頻度解析等を実行するにあたりコンピュータープログラムの作成や情報処理環境整備用の費用が必要となる。さらに、得られたがんゲノム変異とがん病態の相関を検討するために、網羅的な遺伝子発現解析、免疫組織科学染色、western blotting、抗がん剤投与試験などの分子腫瘍学的実験が必要となる。
接触分析法の半自動化に関する研究

接触分析法は高感度簡易法として有用であるが、反応温度や時間、試薬濃度を厳密に制御する必要である。近年、反応試薬を細管内に連続的に流し微量試料溶液を注入して反応や測定を行う流れ方式の分析法が開発され、この方式を用いると上記の因子の制御が容易となり操作性が向上した。しかし、流れ分析方式によって新たに起こる問題についてはまだ十分研究されていなかった。本研究は、流れ方式による接触分析の問題を明らかにし、その問題点のない新しい方式の半自動接触分析装置(吸光度測定)を開発した。1.流れ方式接触分析の問題点:報告者の開発したCuやMnの接触定量法を用い、流れ分析方式の問題を研究した。その結果、反応管を短くして感度のよい流れ系にすると、細管内にポンプで溶液を送る際生ずる脈流が反応物質の混合比を変え接触反応により増幅されて脈動が現れ、定量を困難にすることが分かった。また、遅い反応では長い反応管を使うため、目的成分が注入時の1/10以下に希釈され、バッチ法よりも相対感度が悪化することがわかった。2.接触分析法の半自動化の試み:1のような問題点のない方式として空気をキャリャーに用いる半自動接触分析装置を開発した。このために反応室兼吸光度測定用セル(光路長1cm、約0.3ml)を試作し用いた。反応の制御が特に難しかった硫黄の接触定量(10秒台の反応)に本装置を用いたところ、手操作によるバッチ方式に比べて、絶対感度で10倍よく、硫黄の定量誤差も約1桁小さく、良好な結果が得られた。3.長光路細管セルを用いる高感度接触分析:2の方式を使えば細管内でも試料の希釈を最低限に抑えることができる。長さ30cmの長光路細管セルを試作し、このような測定ができる半自動接触分析装置を開発した。バナジウムの接触定量に応用し、従来の手操作によるバッチ法に比べて約30倍高感度な定量が可能となった。本年度は接触分析を半自動的に行う際問題となる装置上の諸条件を検討し,その結果を基に分光測光部,反応溶液導入部,長光路細管セルを作成した.1.現有の分光光度計の分光部と光源部に,購入した光電子増倍管やキセノンランプ等を接続できるようにし,内径2mm前後の細管セルに光を導入した場合でも感度よく吸光度測定ができる分光測光装置を作製し, 3.に述べるように実験した.2.接触反応を再現性よく行わせるには,試料や反応試薬溶液をそれぞれ一定量,均一に混合し反応を開始させる必要がある.この様な反応条件を厳密に制御することは,反応溶液が微量になるの従って困難になる.そこで,半自動バッチ式の反応装置として,テフロン細管内に注入した微量の試料や反応試薬溶液を空気圧により混合兼吸光度測定用セルに流し込み,すべての溶液を瞬間的に完全に混合させる装置を開発,作製した.本装置にメチルオレンジ溶液と水を注入して(計300μl)混合状態を調べた結果,混合3sec以後の吸光度は0.5%以内の変動で一定となり短時間に均一に混合できることがわかった.また,繰り返し混合したときの吸光度のばらつきは1%前後で,この装置を使って接触分析を行う見込みがついた.3.1の分光測光装置に長光路細管セルを組み合わせて高感度な吸光度測定ができるようにした.

従来,コイル状の細管セルを使った報告があるが,セル壁で光が散乱し,呈色試薬濃度と吸光度の関係は直線とならず分析上問題となった.本研究では,光をセル中に直線に近い状態で入射させ,この問題を解決した.現在, 30cmまでの細管セルが使用でき, 2.の半自動反応装置し組み合わせて,没食子酸-窒素酸塩反応によるバナジウムの定量やメチルオレンジー窒素酸塩反応による硫黄の定量などに応用する段階になっている.62年度の研究を継続し、半自動接触分析装置の実用化を目指すとともに、長光路細管セルによる接触反応の高感度な吸光度測定について研究した。また、本半自動分析の有用性を示すために、従来の流れ分析方式(フローインジェクション方式)によって新たに生じる接触分析の問題点を明らかにした。1.流れ方式接触分析の問題点:報告者の開発したCuやMnの接触定量法を用い、流れ分析方式の問題を研究した。その結果、反応管を短くして感度のよい流れ系にすると、細管内にポンプで溶液を送る際生ずる脈流が反応物質の混合比を変え接触反応により増幅されて脈動が現れ、定量を困難にすることが分かった。また、遅い反応では長い反応管を使うため、目的成分が試料溶液注入時の1/(10)以下に希釈され、バッチ法よりも相対感度が悪化することが分かった。2.接触分析法の半自動化:1のような問題点のない方式として空気をキャリヤーに用いる半自動接触分析装置を62年度の研究で試作した。本年度は、この半自動分析装置を更に改良して反応室兼吸光度測定用セル(光路長1cm、約0.3ml)を組み込み、反応の制御が特に難しいメチルオレンジ-臭素酸塩系接触反応を利用する極微量硫黄の定量(10秒台の反応)に応用した。その結果、手操作によるバッチ方式に比べて、絶対感度で10倍よく、装置に注入した試料溶液の希釈も同程度に抑えることが可能であることが分かった。また、硫黄を繰り返し定量した場合の標準偏差も、手操作によるバッチ方式に比べて約1桁小さくできた。3.長光路細管セルを用いる高感度接触分析:本年度は、2の方式を基にして、長さ30cmの長光路細管セル(62年度に試作)を組み合わせた半自動分析装置も開発した。バナジウムの接触定量に応用し、従来の1cmセルに比べて約30倍近く高感度な定量ができることを確認した。
ES細胞と成熟脳細胞との細胞融合による神経再プログラム化と再生医療への基礎的検討

根治的な治療法の無い神経変性疾患や広範囲脳損傷に対して、胚性あるいは神経幹細胞を用いた神経再生医療を開発すべく下記基礎研究を行った。1)細胞標識用レトロウイルスベクターの構築ES細胞、神経幹細胞及び分化誘導した細胞を標識するために、GFPを発現し、G418で選択可能な標識を導入するレトロウイルスベクターを構築した。2)神経幹細胞様不死化細胞株の樹立ES細胞や神経幹細胞と分化した細胞との融合細胞の増殖能や細胞融合効率は高くないことが予測されるので、第一段階として、神経膠芽腫や髄芽腫細胞から癌幹様細胞を樹立し、神経細胞との融合細胞による不死化株の樹立を試みた。ヒトグリオーマ細胞株U87-MG由来の癌幹様細胞は、神経幹細胞マーカーCD133を発現しており、EGF, FGF依存性増殖や多分化能を認めた。さらに、U87-MGとマウスグリオーマ細胞株RSV-Mに薬剤選択マーカー(neo, hph)の2種類を個々に導入し、これらの細胞から癌幹様細胞株を樹立した。これら癌幹様細胞と、レトロウイルスベクターを用いて薬剤耐性遺伝子を導入した神経系細胞を融合し、その細胞融合頻度と性質について今後解析を進める。3)神経幹様細胞における細胞融合関連遺伝子ABCB5の検出細胞融合に関連するP-glycoprotein ABCB5遺伝子が、U87-MG由来の癌幹様細胞にのみ発現しているので、癌幹細胞と特異的に細胞融合が生じている可能性が示唆された。さらに、ES細胞や神経幹細胞にもABCB5遺伝子が発現しているかどうか検索中である。癌幹細胞特異的なABCB5遺伝子の発現は、in vivoにおいて神経幹細胞と体細胞の融合細胞が存在している可能性を示唆しており、in vivo内での神経幹細胞と体細胞の融合現象の可能性についても探求する予定である。
看護教員のインストラクショナルデザイン力の開発に関する研究

研究の目的は、看護教員あるいは臨床の実践現場で研修を企画する立場にある看護職員や研修の講師を務める看護師のインストラクショナルデザイン力を開発することによって教育力に関する資質を高め看護教育の向上に寄与することである。研究方法は、インストラクショナルデザインに関するワークショップを開催し、その前後でインストラクショナルデザインに関する認識調査を行い、さらに同意が得られた個人に半構造的面接を行って指導した。その結果、インストラクショナルデザインの基礎理論であるガニエの9教授事象及びARCS動機付けモデルを活用した改善成果があり、インストラクショナルデザイン力が高められることが示唆された。本研究の目的は、看護教員のインストラクショナルデザイン(以下ID)力の実態を明らかにし、ID力を高めることにある。IDの要素を抽出して調査項目を作成するために、研究に協力が得られた看護教員に半構造的面接を行ったが、現時点で看護教員はIDの基礎知識がなく、要素は抽出できなかった。そこで、IDの専門家にスーパーバイザーを受け、自記式調査用紙を作成した。その後、IDについてワークショップを開催し、参加者を研究対象とした。研究対象者に、研究目的と研究方法を説明し、研究は自由意思で参加できること、参加しなくてもワークショップで不利益を被ることはないこと、いつでも辞退できること、得られたデータは研究目的に使用し、個人が特定されることはないこと、プラーバシーは保持されることを文書で説明し、同意を得た。事前調査は、ワークショップ参加者に自記式調査用紙を郵送し、事後調査はワークショップ終了後に記入していただき、研究協力の意思がある者は投書箱に入れる方法で回収し、前は25人(83.3%)、後は23人(76.7%)から回収できた。前調査では、全員が「IDは、はじめて聞いた」と回答し、事前に知っている者はいなかった。<良い授業をするために重要なことは何か>について、カテゴリー分析した結果、前は「教員の話術14.3%」「内容の理解14.3%」が同率1位で、以下「教師の人間性(熱意など)11.4%」、「教育方法11.4%」、「授業の構成9.1%」、「教材8.6%」などが抽出された。後は、「出口:到達目標の明確化18.0%」、「入口:前提条件、レディネス把握12.0%」、「教育方法11.3%」「内容の理解9.8%」、「教師の話術7.5%」。「学習者の学習意欲を喚起する7.5%」などが挙げられ、IDの基礎が理解できたことが明らかになった。看護教員のID力はこれから開発していく必要性が明確になった。本研究は、看護実践能力を高める看護専門職者の人材育成を目的に、看護教員の教育力とレてインストラクショナルデザインに着目レたものである。インストラクショナルデザイン力とは、これまで看護教員が行ってきた授業設計や指導案作成の能力を超えて、授業や研修の構成をどのようにデザインするかというカであり、今年度は、看護教員及び臨床現場で研修を企画する看護師の教育力を問い、教員の授業改善による教育方法の開発並びに魅力ある授業にするためのインストラクショナルデザインに関する認識の変化について明らかにした。研究方法として「理論をもとにした看護教育デザイン研修-インストラクショナルデザインワークショプ」を開催し、インストラクショナルデザインについての知識の普及を図った。その結果、インストラクショナルデザインに関する知識が全くなかった参加者が、その理解を深め、インストラクショナルデザインの活用の意義について認識を高めることができた。その中で、インストラクショナルデザインについて「わかる:前7.1%→後69.3%」[勉強したい:前60.8%→後69.3%」「使いたい:前64.3%→後76.9%」「教育の質が高まる:前39.3%→後88.5%」「授業が面白くなる:前42.9%→後88.5%」「目標分析が必要:前53.6%→後88.5%」というように認識が高まり、知覚的喚起、探求心の喚起、変化の工夫、肯定的結果、目標指向性などインストラクショナルデザインの要素を授業に取り入れる心がけの変化が見られ、ARCS動機付け理論に関して興味・感心が高まった。しかし、「学習欲求を満たす」「前提条件を思い出させる」「新しい事項を提示する」「練習の機会を設ける」「学習指針を与える」などガニエの9教授事象については、認識の変化はあまりなく、教授法についての今後の課題が見いだされ継続的な普及の必要性が示唆された。本研究の目的は看護教員のインストラクショナルデザインカを開発することである。研究方法はインストラクショナルデザインに関するワークショップ(内容はインストラクショナルデザインのシステム、ガニエ9教授事象、ARCS動機付けモデル、シラバスの書き方)を開催し、これらに参加してインストラクショナルデザインに関する基礎知識を得た教員にシラバスの改善を求めた。

例えば「安全を守る技術」のシラバスでは、目標表現が「・・について理解する」から「・・について説明できる」に修正され、授業導入の「学習者の注意を喚起する」では「病院は安全だろうか?」と投げかけて注意を向け、学習目標を具体的に知らせ、前提条件を思い出させるために、看護学概論で学んだナイチンゲールのく生命力の消耗を最小にするように環境を整える意義>を考えさせ、情報提示では法的責任、リスクマネージメントの意義、安全を守る使命感と観察力を提示し、学習の指針を与えるために観察する眼、必要な知識と方法、医療チームの連携を考えさせ、学習活動としては練習の機会をつくり、フィードバックを与え、学習の成果を評価し、保持と転移を高めることを意識したシラバスに改善された。一方ではARCS動機付けモデルを活用して注意(面白そうだ)、関連性(やりがい)、自信(やればできる)、満足感(よかった)を刺激するなど、これらをシステム的に取り組んでいく素地が育成され、看護教員のインストラクショナルデザインカが高められたと推察される。
高周期典型元素を基軸とする感応性開殻分子の創製と機能

有機物質の電子物性は電荷とスピンの振る舞いによって理解される。本研究では、炭素と同族のケイ素、ゲルマニウム、スズなどの高周期典型元素をスピン中心に持つ開殼分子を合成し、その分子構造と物性を解明した。負極にケイ素ラジカルを用いたケイ素ラジカル電池を作製し、出力密度や高サイクル特性を維持し、大きなエネルギー密度を実現できる蓄電池を開発した。また、ケイ素原子上に有機基を一つ導入したポリシリン((RSi)n, R = Me, Ph)を負極活物質に用いたリチウムイオン電池(LiB)は良好なサイクル特性、比較的大きな蓄電容量、低温でリチウム金属が析出しない安全なLiB二次電池であることを明らかにした。ケイ素-ケイ素二重結合化学種やケイ素-ケイ素三重結合化学種は、炭素類縁体であるエチレンやアセチレンに見られない様々な反応性が期待されることから、有機化学の広い範囲において興味深い化合物である。特に、HOMO-LUMOエネルギー差が炭素類縁体と比較して極めて小さく、外部応答性の高い感応性化学種である。本年度は、昨年度の成果を基盤として、ケイ素-ケイ素二重結合化学種ジシレンの一電子酸化体であるカチオンラジカル及び一電子還元体であるアニオンラジカルの単離及び性質の解明に重点的に検討した。その結果、ジシレンを化学的に一電子酸化還元することによりそのカチオンラジカル及びアニオンラジカルを安定な結晶として単離することに成功し、X線結晶構造解析によりその分子構造を明らかにした。また、カチオンラジカルは骨格ケイ素上に陽電荷が非局在化したツイスト型構造であり、アニオンラジカルは一方の骨格ケイ素上に陰電荷が、もう一方の骨格ケイ素上に不対電子が局在化した直交型構造であることを明らかにした。さらに、ジシレンの一電子酸化還元反応が化学的に可逆であることを示し、新規な酸化還元系の構築に成功した。また、ケイ素、ゲルマニウム、スズなどの有機高周期典型元素をスピン中心に持つ酸化還元機能を付与した安定なラジカル化合物を合成し、カチオン、中性ラジカル、アニオン間の相互変換を自由に行うことができる電子状態を持つ常磁性分子を構築することができた。特に、高周期14族典型元素を中心に持つラジカル化合物およびそのAl類縁体について固体状態における電気化学的評価を行い、いずれも二次電池の負極活物質として利用可能な還元電位を有することが分かった。また、拡散定数・ピーク電位差から電荷移動速度を比較したところSiラジカルが最も速く、蓄電容量の点でも利点があるためSiラジカルを負極材料とした二次電池を作製し評価を行った。典型元素の同族元素は、価電子数が同じであるため、一般に化学的性質の似た構造の化合物を形成する。しかし、エチレンやアセチレンの高周期元素類縁体であるケイ素-ケイ素二重結合化学種やケイ素-ケイ素三重結合化学種は、炭素類縁体とは明らかに異なる反応性を示すことはよく知られている。特に、HOMO-LUMOエネルギー差が炭素類縁体と比較して小さく、外部刺激に対する応答性の高い感応性化学種である。高周期元素からなる分子では、σ共役系の拡張や高歪み分子の構築も可能になる。昨年度は、高周期典型元素化合物の電気化学特性および蓄電システムにおける電極材料への探索やケイ素-ケイ素二重結合化学種ジシレンの酸化還元反応、複数のテトラヘドラニル基をもつ高歪み化合物、ケイ素-ケイ素三重結合化学種ジシリンと有機小分子との反応などを重点的に検討した。その結果、新規の蓄電材料の開発や、ジシレン酸化還元挙動を明らかにするとともに、ジシリンによる小分子活性化の反応機構について新たな知見を得た。また、芳香族分子によって架橋された高周期元素ビラジカル分子の合成に成功し、X線結晶構造解析により分子構造を明らかにした。また、同一分子内に複数のラジカル中心を持つ分子に関しては、その電子状態に関して詳細な理論的研究を新学術領域内において共同で進め、十分な成果が得られている。また、ケイ素、ゲルマニウム、スズなどの高周期14族元素をスピン中心に持つ安定なラジカル化合物を活用した二次電池電極材料への応用にも成功している。この成果を発展させ、安定な酸化還元能を有する高配位16族典型元素化合物の固体状態における電気化学的評価を行うとともに、二次電池電極活物質として利用可能な還元電位を有することが分かった。現在は、ケイ素ポリマー材料の電極活物質への応用も視野に入れ、共同研究を進めている。高周期元素からなる多重結合や高歪み分子では光や熱、電気などの外部刺激によって、容易に分子構造や電子状態を変化させることができるため、感応性分子の重要な構築素子であると考えられている。これまでの実験的・理論的な検討から、高周期元素を含むπ結合の特徴は、小さなHOMO-LUMOエネルギーギャップや低い酸化・還元電位、長波長領域でのπ-π*遷移等が明らかになっている。このような従来のπ共役系分子とは異なった特徴をもつ分子を、外部刺激に対する応答性の高い感応性化学種として積極的に活用することをコンセプトとした研究を遂行している。

高周期元素からなる結合では、炭素類縁体とは明らかに異なる反応性を示すことがよくある。たとえば、σ共役系の拡張や反転四面体角をもつ高歪み分子の構築、折れ曲がったケイ素三重結合化合物の合成に成功した。昨年度まで、不飽和ケイ素置換四員環ジアニオンと高周期元素ハロゲン化物の反応による高歪み分子の合成および電子構造の解明、ケイ素-ケイ素三重結合化学種ジシリンと有機小分子との反応、高周期元素化合物を用いた二次電池電極材料の開発などを重点的に検討した。またケイ素ポリマー材料の電極活物質への応用研究に関しては、新学術領域内において共同で進め、十分な成果を得ている。ケイ素-ケイ素多重結合はエネルギー準位の高いHOMOとエネルギー準位の低いLUMOを有しており、それに起因した物性の発現が期待されている。その中でも特に、含ケイ素三重結合化学種ジシリンの反応性に関しては未解明な点が多く、炭素三重結合との比較によって化学結合の理解が格段に進むと期待されている化学種である。これまでジシリンと有機小分子との反応を詳細に解析することで、ケイ素π電子の挙動に関しての理解が深まり、応用研究に向けた波及効果が期待される。また、高周期元素の優れたレドックス特性に着目し、ラジカル電池等のデバイス化に向けた研究に大きな進展があった。本研究では特に、炭素と同族のケイ素、ゲルマニウム、スズなどの高周期典型元素をスピン中心に持つ開殼分子を合成し、その分子構造と電子物性の詳細を研究した。中でも酸化還元機能を付与したラジカル種やσ共役が三次元ネットワーク上に伸びたポリシリンでは、電気刺激による可逆的応答が可能となり、ケイ素ラジカル二次電池やポリシリンを用いたポストリチウムイオン二次電池のデバイス化と特性評価を行った。特にケイ素原子上に有機基を一つ導入したポリシリンが良好なサイクル特性、比較的大きな蓄電容量(ca. 200 mAh/g)、低温でリチウム金属が析出しない安全なリチウムイオン二次電池新規負極活物質として応用できることを明らかにしたことは、特筆に値する成果として高い評価を受けている。アセチレンやベンゼンの高周期元素類縁体は、炭素類縁体とは明らかに異なる反応性を示すことはよく知られている。これはケイ素、ゲルマニウム、スズなどの高周期元素からなる多重結合や高歪み分子では、本質的に電子を収容する軌道サイズやエネルギー準位が炭素の場合とは異なり、光や熱、電気などの外部刺激によって容易に分子構造や電子状態を変化させることができるからである。このような従来のπ共役系分子とは異なった特徴をもつ分子を、外部応答性の高い感応性化学種として積極的に活用することをコンセプトとし、実験的・理論的な検討を行った。その結果、高周期元素を含むπ結合の特徴は、小さなHOMO-LUMOエネルギーギャップや低い酸化・還元電位、長波長領域でのπ-π*遷移等であることを明らかにした。また、σ共役系の拡張や反転四面体角をもつ高歪み分子の構築、折れ曲がったケイ素三重結合化合物の合成に成功した。これらは炭素化合物とは明らかに異なる構造や性質を有しており、通常の有機化学の常識だけでは理解できない現象も多く発見した。またσ共役の発現が知られているポリシラン鎖によってラジカル中心を連結したビス(シリルラジカル)を合成し、スピン間相互作用の解明を行った。
中国東北部のソーダ質土壌の性質と植物の耐性

Na型アルカリ土壌における植物の耐性を検討することを目的として、中国東北部の土壌の性質と植物の耐性機構の一つとしての鉄吸収機構や亜鉛の吸収について検討を行った。Na型アルカリ土壌のpHは中国東北部を西に行くほど高くなる傾向にあり、10以上の値を示す場合が多かった。Na型アルカリ土壌から0.5M KCI抽出される有機態炭素は、土壌の全有機態炭素の5%以下であった。さらに、0.1 M NaOH・NaPP混液で抽出される腐植酸は全有機態炭素の218%、フルボ酸は314%と少なかった。全有機態炭素に占める抽出有機態炭素の割合はかなり低く、Na型アルカリ土壌では、腐植は土壌から洗脱されていることが示唆された。抽出された腐植酸は、すべてA型を示し、日本の黒ボク土のA型腐植酸と類似した化学的性状を有していた。一方、アルカリ不溶性の有機物の大部分は有機・無機複合体を形成して存在しており、その多くが1μm以下の微細な粘土画分に存在していた。この微細な有機・無機複合体は黒色を呈し、また水によって分散されやすいことが認められ、Na型アルカリ土壌における有機物動態と大きく関係していることとが示唆された。植物の耐性機構の検討のため、シオチガヤの分泌するムギネ酸に着目し、pHが上昇した時(アルカリ条件)と重炭酸イオンが根圏に加えられたときの植物の生育、ムギネ酸の分泌量、さらに、その時の分泌されたムギネ酸の機能について検討した。その結果、シオチガヤはムギネ酸類を分泌し、ムギネ酸類は、ソーダ質条件下でも分泌があまり抑制されないことが判明した。ムギネ酸は植物の鉄と亜鉛の吸収をソーダ質条件下でも促進することが示された。以上のように、本研究ではNa型アルカリ土壌の特異な性質の一端を明らかにするとともに、そこに生育できるシオチガヤの栄養特性とFe吸収生理活性物質ムギネ酸の高い分泌能力を明らかにした。土壌学的研究において土壌元素組成の検討を行った。中国現地で採取した土壌中の交換態陽イオン、水溶性陽イオンの分析を行い、pHが9を超える土壌においてNaが大量に集積し、Kが非常に少ないことを確認した。また、NaとKの選択性の検討については現地土壌を用いて栽培実験を行い検討した結果、シオチガヤは他の牧草と比べNa含量非常に低く、K含量が高い特性を持つことが示された。土壌中の腐植組成の解析においては炭素が予想外に少なく、水により溶出される鉄やアルミニウムの多くは腐植と結合していないことが示唆された。植物生理学的研究においては、鉄とムギネ酸の挙動について実験を行い、シオチガヤの炭酸Na塩耐性機構の一つであるFe吸収機構について放射性鉄59Feを用いて検討した。シオチガヤにおいて、pH上昇によりムギネ酸を介した59Feの吸収・移行量は低下したが、高pH条件下でもMAsによる59Feの吸収・移行の有意な促進が見られた。シオチガヤのMAsを介した59Feの吸収・移行は40 mM炭酸Naで促進され、シオチガヤはMAsを介したFe吸収・移行を炭酸イオン存在下で維持・促進する機構を持つことが示された。しかし、シオチガヤも80 mM炭酸Na区は対照区と有意差がなかった。本研究でシオチガヤの高い不良環境耐性にMAsを介したFeの吸収・移行を維持・促進する能力が関与することが明らかとなった。植物育種学的研究において、2mMアジ化ナトリウム溶液、及び、2%EMSで25°C6時間の突然変異処理を行った。虎の尾草の種子は吉林省大安市郊外で採取した。突然変異処理後の種子は水洗後、播種し、M1種子を収穫した。隔離温室内でM1世代の形態変異のスクリーニングを行った。その結果、無ぼう化個体は出現せず、アルビノ個体も出現しなかった。虎の尾草は4倍体以上の染色体構成を持つと推測され、突然変異処理による新規形質をもつ系統の作出は困難であると考えられた。水耕栽培においてソーダ質条件(pH10、炭酸緩衝液)、アルカリ条件(pH10)、対照区(pH 6.5)の鉄欠培地を作成し、植物生育とムギネ酸の分泌をオオムギと耐性植物において比較する実験を行った。両植物いずれも、培地のpH上昇により葉が緑化することが分かった。また、耐性植物はソーダ質条件においてより葉色が濃くなった。植物体の生育は両植物の地上部において、いずれもアルカリ条件下で最も生育が良かった。オオムギはソーダ質条件下では対照区と同程度に生育したが、耐性植物ではソーダ質条件下のほうが対照区より生育が良かった。ムギネ酸分泌量は両植物ともアルカリ条件下で最も高かった。オオムギではソーダ質条件下でムギネ酸の分泌は大きく抑制されたが、耐性植物では対照区と同程度、または、促進された。これらのことは、アルカリ条件が鉄欠乏を促進し、ムギネ酸分泌を促進するが、炭酸イオンが両植物のムギネ酸分泌を抑制することを示していた。また、耐性植物のムギネ酸分泌系のほうがオオムギより炭酸イオンに抵抗性があると示唆された。耐性植物の分泌ムギネ酸を薄層クロマトロマトグラフィを用いて同定したところ、ムギネ酸と3-ヒドロキシムギネ酸であると示唆された。

また、放射性亜鉛65Znを水耕植物の根圏よりムギネ酸とともに投与する実験を行ったところ、ムギネ酸はpH10の根圏において亜鉛の吸収を促進することが分かった。ムギネ酸の鉄溶解活性能に対する溶液中の陰イオンの影響を検討する実験を行った。その結果、ムギネ酸の鉄溶解活性は炭酸イオンにより80%程度抑制されることが分かった。それに対し、塩化物イオンと硫酸イオンは全く影響を与えなかった。このことは、ソーダ質条件下では、ムギネ酸を介した鉄の吸収を大きく妨げ得ることを示しており、炭酸イオン濃度が高いソーダ質条件は植物の鉄吸収に対し大変不利であることが示された。Na型アルカリ土壌における植物の耐性を検討することを目的として、中国東北部の土壌の性質と植物の耐性機構の一つとしての鉄吸収機構や亜鉛の吸収について検討を行った。Na型アルカリ土壌のpHは中国東北部を西に行くほど高くなる傾向にあり、10以上の値を示す場合が多かった。Na型アルカリ土壌から0.5M KCI抽出される有機態炭素は、土壌の全有機態炭素の5%以下であった。さらに、0.1 M NaOH・NaPP混液で抽出される腐植酸は全有機態炭素の218%、フルボ酸は314%と少なかった。全有機態炭素に占める抽出有機態炭素の割合はかなり低く、Na型アルカリ土壌では、腐植は土壌から洗脱されていることが示唆された。抽出された腐植酸は、すべてA型を示し、日本の黒ボク土のA型腐植酸と類似した化学的性状を有していた。一方、アルカリ不溶性の有機物の大部分は有機・無機複合体を形成して存在しており、その多くが1μm以下の微細な粘土画分に存在していた。この微細な有機・無機複合体は黒色を呈し、また水によって分散されやすいことが認められ、Na型アルカリ土壌における有機物動態と大きく関係していることとが示唆された。植物の耐性機構の検討のため、シオチガヤの分泌するムギネ酸に着目し、pHが上昇した時(アルカリ条件)と重炭酸イオンが根圏に加えられたときの植物の生育、ムギネ酸の分泌量、さらに、その時の分泌されたムギネ酸の機能について検討した。その結果、シオチガヤはムギネ酸類を分泌し、ムギネ酸類は、ソーダ質条件下でも分泌があまり抑制されないことが判明した。ムギネ酸は植物の鉄と亜鉛の吸収をソーダ質条件下でも促進することが示された。以上のように、本研究ではNa型アルカリ土壌の特異な性質の一端を明らかにするとともに、そこに生育できるシオチガヤの栄養特性とFe吸収生理活性物質ムギネ酸の高い分泌能力を明らかにした。pH10で生育する特異なソーダ質条件耐性植物の生理を研究することにより、この植物が炭酸イオンに対し特異な適応能力を持っていることがわかってきた。また、この能力は、この植物が生育適応しているソーダ質土壌の性質と密接に結びついていることが明瞭になってきた。ソーダ質土壌の性質は炭酸イオンのみならず、低い鉄濃度、リン酸の可給度などが問題であるが、その条件下でムギネ酸分泌能力がいかに維持されているかについての情報も得られてきた。このことが、なぜ、耐性植物がソーダ質条件下で生育可能であるかについて明確な答えを出しているように思える。また、当初の計画にあった植物の生育に対するアルミニウムの影響も検討を行った結果、アルミニウムが生育に関与すると思われる有望な結果が得られている。この点について、今後さらに研究を進める必要があり、有益な情報が得られる可能性が高い。ソーダ質条件においては、どのような要因が最も害作用があるかについては、まだ、解明されきってはいないと思われる。鉄欠乏はその可能性の一つであるが、そのほかにもまだ、考えられる要因がある。
誤点弧ロック現象の発見と解明

『新エネルギー開発』や『自動車の電動化』などが求められている昨今,太陽光発電システムや,電気自動車等に搭載される電力変換器の高性能化が求められている。GaNは高性能化を実現するデバイスとして注目を集めているが,急峻な電圧・電流変化により『誤点弧』と呼ばれる問題を誘発することが確認されている。本研究では誤点弧状態が保持される『誤点弧ロック現象』が発生することを確認したため,その解析および防止を行う。
揮発性有機化合物を指標とした真菌感染症の早期診断法の開発

深在性真菌症の発症に伴い、宿主の呼気中に見いだされる揮発性有機化合物(VOCs: Volatile Organic Compounds)を特定し、真菌感染症の早期診断、感染のモニタリングなどの指標として有効であるかどうかについて検討を加えた。Aspergillusfumigatus動物感染モデルを構築し、呼気採取のための装置を作成した。マウスの呼気はSPMEフィールドサンプラーで捕集し、ガスクロマトグラフィー質量分析計により揮発性有機化合物を同定した。マウス容器内から排出されたVOCとして、2-ethyl-1-decanol、2,3,6-trimethyl-octane、Isothiocyanatocyclohexane、1,4-Methanoazulene (Longifolene)が見つかったが、感染マウスと感染していないマウスから採取した気体成分のTICクロマトグラムには、明らかな違いを確認することはできなかった。今後、感染条件を再検討する必要がある。真菌感染症は表在性と深在性の感染状態をとり、表在性真菌症では感染部位が限定され、診断・治療も比較的容易であり重篤に至ることも少ない。これに対し深在性真菌症では診断方法が限られている上に、早期に検出することは非常に困難であり、治療も難しい。特に、免疫力が著しく低下した患者において発症した場合には難治性となり、死亡率が高い疾患であるが、深在性真菌感染症を早期に診断できる有効な方法はほとんどないのが現状である。深在性真菌症の起因菌が宿主への感染過程、宿主応答に対して放出する微生物由来揮発性低分子化合物(MVOCs:Microbial Volatile Organic Compounds)を特定し、真菌感染症の早期診断、感染のモニタリングなどの指標としてMVOCsが有効であるかどうかについて、真菌感染動物の呼気に含まれるMVOCsの変化を捉える実験を計画した。平成22年度は真菌感染時に放出されるMVOCsの検出を動物感染実験モデル(マウス)を用いて行うための装置を作成した。装置からのVOCの放出を避けるために材質は主としてガラス、テフロンを使用した。マウスの呼気からMVOCsの採取はSPMEを用いて行うが、感染実験および呼気の採取は千葉大学真菌医学研究センターで実施し、MVOCsの測定を奈良女子大学で行う。そのため、移動時におけるVOCの吸着等を極力避けるためにSPME部位を格納できるフィールドサンプラーを使用し、これを設置できるように装置を設計した。まず、装置の有効性を確かめるために、健常マウスを使用して呼気中に含まれるVOCが検出できるかについて実験を行い、呼気をSPMEに吸着させる際、装置を65°Cに保温することにより効率的にVOCを検出できることを確認した。さらに、千葉大学真菌医学研究センターにおいて実験の打ち合わせを行い、飼育室のバックグラウンドのVOCについて測定を実施した。平成23年度は深在性真菌感染症(アスペルギルス症)の起因菌であるAspergillusfumigatus (A. fumigatus)について、真菌感染時に放出されるMVOCsの検出を動物感染実験モデル(マウス)を用いて行った。アスペルギルス症などの真菌感染症は宿主免疫力の一時的あるいは慢性的な低下により引き起こされるため、免疫抑制剤の投与により易感染状態にしたマウスに対する実験を想定して、動物感染実験モデルを確立した。免疫抑制剤を投与したマウスにA.fumigatus菌液を接種し、感染日から2日目のマウスの呼気を、固相マイクロ抽出法(SPME法)で3時間採取した。その後、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC/MS)によってVOCsを同定した。

呼気採取したマウスについては、肺を摘出、逆培養し、菌が肺組織に存在することを確認し、さらに、肺の組織切片を作製、グロコット染色で菌糸を染めだすことにより、菌が肺の中に侵襲していたかどうかを確認した。GC/MSによって揮発性物質を同定した結果、感染しているマウスの呼気にはVOCs(IsothiocyanatocyclohexaneやPhenol、Decanal、分子量204の未同定の物質)が見つかった。平成24年度は昨年度の結果の再現性を確認するために深在性真菌感染症(アスペルギルス症)の起因菌であるAspergillusfumigatus(A. fumigatus)について、真菌感染時に放出されるMVOCsあるいは宿主からのVOCsの検出を動物感染実験モデル(マウス)を用いて行った。また、マイコトキシンを産成するAspergillusnigarについても同様の実験を行った。さらに、本年度はマウス呼気中の揮発性有機化合物を効率的に回収するために装置の改良を行い、呼気から直接VOCをSPMEに捕集できるようにした。免疫抑制剤を投与したマウスにA. fumigatus菌液を接種し、感染日から2日目のマウスの呼気を、固相マイクロ抽出法(SPME法)で3時間採取し、ガスクロマトグラフィー質量分析計(GC/MS)によってVOCsを同定した。GC/MSによって揮発性物質を同定した結果、感染マウスの呼気のみ検出されるVOCsは見いだされなかったが、感染マウスで増加するものとして1-Decanol、Octane、Isothiocyanatocyclohexane、1, 4-Methanoazulene (Longifolene)が見つかった。調べた呼気はカビ感染後2日目であるため、これらのVOCsはカビ由来というよりは真菌感染に対する宿主応答の結果増加したことが予想された。今後はこのような真菌感染に伴い増加するVOCsに注目して研究を行う必要がある。当初の計画通りカビを確実に感染させる方法を確立した。さらに、真菌感染マウスの呼気のみで検出されるVOCを同定した。今後はデータの再現性を確認する作業となる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は昨年度の結果について再現性を確認すると共に異なるA.fumigatus菌株や異なる系統のマウスについて実験を行い、確認されたVOCsが感染の指標となるかについて詳細な検討を加える。さらに、他の深在真菌症の起因菌(Trichosporon属、Fusarium属、他のAspergillus属)についても同様な実験を行い、真菌感染においてVOCsにより種を同定できるかどうかについても検討を行う。また、検出されるVOCsが感染来のものなのか、真菌感染に対する宿主応答の結果によるものなのかについても検証する。