hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
廃棄物中の微量重金属の化学状態分析とリサイクル -建設材料を対象として

廃棄物などに由来する微量重金属が自然環境中に溶出し、生態系や人の健康に及ぼす悪影響が懸念されている。こういった環境影響を正確に見積もるためには、微量重金属の濃度だけでなく、化学状態も合わせて評価する必要がある。我々はX線吸収微細構造による分析手法を微量重金属を含有する標準ボルトランドセメントに初めて適用し、重金属の化学状態分析の基礎技術を確立した。クロム、鉛、亜鉛などのセメント中の含有量はppmレベルであり、従来のX線吸収微細構造の技術では観測が困難であったが、従来の単純な吸収型の配置に変えて、X線の吸収にほぼ比例して発生する蛍光X線を19素子半導体検出器で検出する蛍光型配置を採用することにより、大量のセメントマトリックス中にあるppmレベルの重金属からの信号を観察することに初めて成功した。また、大量の酸化ケイ素マトリックス中に存在する都市ごみ焼却飛灰中の重金属もこの手法で観測が可能になった。標準ポルトランドセメントの水和に伴ってクロムは6価から3価に変化し、同時に鉛は2価から4価に変化していることがわかった。セメント中に含まれる微量重金属間では一種の酸化還元反応が進行し、水和の進行中に重金属の価数がフレキシブルに変化する傾向があることを見出した。亜鉛は未水和の状態では、ウルツ鉱型の酸化亜鉛と同じ化学状態にあるが、水和の進行につれて、その化学状態にある亜鉛が減少することがわかった。さらに都市ごみ焼却飛灰中に微量に存在するクロムを観察した結果、水ガラスを添加した熱処理を実施することによっても6価から3価へ価数が変化することを見出した。近年、廃棄物をセメントの原燃料に用いる傾向が高まっていることから、原燃料に由来する有害重金属のセメント中での化学的挙動を解明することが強く求められている。本研究では、普通ポルトランドセメント中に本来的に含まれる微量のクロム(58.4ppm)、亜鉛(205.1ppm)の化学状態が、セメントの水和に伴ってどのように変化するかを明らかにすることを目的とした。シンクロトロン放射光によるXAFS(X線吸収微細構造)分析を初めてセメント系に適用することにより、以下の知見を得た。XANES領域で吸収端手前に現れる6価クロムのピーク強度が水和に伴って減少することから、セメント中のクロムはセメントの水和の進行に伴い6価から3価への還元反応が進行することがわかった。この還元反応はセメント中に微量に存在する2価の鉄イオンの還元作用によるものと推定した。XANES領域の比較から、セメント中の亜鉛は未水和の状態では、ウルツ鉱型の酸化亜鉛と同様の化学状態で存在しているが、水和反応が進行するにつれて、その化学状態が崩れることがわかった。さらに、EXAFS領域の解析を行った結果、亜鉛の第一近接原子は配位数、原子間距離ともほとんど変化しないことがわかった。このことは水和によってもZnO_4四面体の基本構造が崩れないことを示している。第二近接原子は水和に伴い原子間距離はほとんど変化しないが、配位数が減少することがわかった。このことはZnO_4四面体が積層して形成された結晶構造が水和に伴って崩れていくことを示唆している。
職場コホートでのプールドロジスティック解析応用による糖尿病関連SNPの解明

本研究では、糖尿病に関連しているといわれるSNP(Ankyrin1の遺伝子多型rs515071)が糖尿病発症に及ぼす影響の強さを明らかにすることを目的とした。喫煙習慣、飲酒習慣、運動習慣、糖尿病の家族歴、血圧、ALT、脂質、尿酸値、クレアチニン値を補正し、糖尿病発症に関するオッズ比を算出したが、遺伝子多型に関して、糖尿病発症に明らかな関連は認められず、特に女性においては発症者数が少なかったことから算出することができなかった。継続的に調査を実施し、関与を明らかにしていきたいと考えている。本研究は、日本の一般人において大規模かつ長期間にわたる縦断調査を行い、SNP(遺伝子多型)について、健診結果(HbA1c)への影響とともに、糖尿病発症の関連についての横断調査と縦断調査、さらに従来検討してきた遺伝子多型の組み合わせと糖尿病発症の関連性について、毎年の健康診断結果を補正しつつ、予防医学的、縦断的に評価するものである。本年度は、データ入力およびデータベース作成を中心に行った。対象者に関し平成9年から平成26年まで毎年行われている健康診断時の年齢、既往歴、家族歴、生活習慣、身体計測値、血圧測定値、および尿、血液の測定結果を入力した。なお社員の健康診断項目としては、身体計測、血圧測定、尿検査、血清生化学検査を行っている。また平成27年度の一般健康診断時に問診票を用いて対象者の既往歴および家族歴等を調査し、平成26年度までに退職した対象者について、カルテ調査による追跡調査を実施した。SNPの分析については、Ankyrin 1(ANK1)の遺伝子多型(rs515071)を、プライマー、アンプダイレクトバッファー(Ampdirect Plus/NovaTaq Hot Start DNA Polymerase)による直接PCR法、および、制限酵素BfaI、DNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置MCE-202 MultiNAを使用し、RFLP法にて分析する予定であり、そのための機器の整備などを行った。当初の予定通り、本年度はデータベースの整理と遺伝子多形の分析の準備を行った。これまでわれわれの研究グループにおいて、SNP(遺伝子多型)が糖尿病や高血圧などの生活習慣関連疾患にどのように関連しているか調査を進めてきた。さらに、近年ankyrin 1(ANK1)、GLISfamily zincfinger 3(GLIS3)、peptidase D(PEPD)などについても糖尿病との関連が見出されている。本研究では、日本の一般人において大規模かつ長期間にわたる縦断調査を行い、上記新規多型について、健診結果(HbA1c)への影響とともに、糖尿病発症の関連についての横断調査と縦断調査、さらに従来検討してきた遺伝子多型の組み合わせと糖尿病発症の関連性について、毎年の健診結果を補正しつつ、予防医学的、縦断的に評価するものである。本年度は、昨年度から引き続き対象者に関し平成9年から平成27年まで毎年行われている健康診断時の年齢、既往歴、家族歴、生活習慣、身体計測値、血圧測定値、および尿、血液の測定結果を入力した。また、平成28年度の一般健康診断時に問診表を用いて対象者の既往歴および家族歴等を調査すると同時に社員の健康診断として、身体計測、血圧測定、尿検査、血清生化学検査を行った。遺伝子多型分析においては、GLISfamily zincfinger 3(GLIS3)の遺伝子多型(rs7041847)を測定するため、DNA/RNA分析用マイクロチップ電気泳動装置MCE-202 MultiNAの整備、試薬の準備を行った。プライマー、アンプダイレクトバッファー(Ampdirect Plus/NovaTaq Hot Start DNA Polymerase)による直接PCR法により遺伝子を含んだDNAを増幅し、RFLP法にて分析する予定である。データベース整理は予定通りに進んでいるが、遺伝子多型の測定が予定通りすすんでいないため。SNP(遺伝子多型)が糖尿病や高血圧などの生活習慣関連疾患の発症に与える影響について研究が実施されている。本研究では、日本の一般人において大規模かつ長期間にわたる縦断調査を行い、糖尿病発症に関する遺伝子多型について、健診結果(HbA1c)への影響とともに、糖尿病発症の関連についての横断調査と縦断調査、さらに従来検討してきた遺伝子多型の組み合わせと糖尿病発症の関連性について、毎年の健診結果を補正しつつ、予防医学的、縦断的に評価するものである。本年度は、昨年度から引き続き対象者に関し、平成27・28年度の健康診断時の年齢、既往歴、家族歴、生活習慣、身体計測値、血圧測定値、および尿、血液の測定結果を会社の健康管理センターにてコンピュータに入力し、平成28年度のデータベースと結合した。また、平成27年度までの退職した対象者について、対象事業所のスタッフの協力のもとにカルテ調査による追跡調査を実施した。遺伝子多型の測定に関しては、新規多型であるAnkyrin1(ANK1)の遺伝子多型(rs515071)の測定を実施した。Ankyrin1(ANK1) rs515071 (T/C型)について、男性1191人、女性1459人の測定が終了した。男性では、CC型は943人(64.6%)、TC型447人(30.6%)、TT型69人(4.7%)であり、女性では、CC型は785人(65.9%)、TC型357人(30.0%)、TT型49人(4.1%)であった。現在、これまで測定してきたAdipoR2遺伝子多型、BRAP

遺伝子多型などの結果をあわせ、生活習慣との交互作用を含めて、糖尿病の発症について横断的、さらに縦断的にも関連性の検討を進めている。本研究では、糖尿病に関連しているといわれるSNP(Ankyrin1の遺伝子多型rs515071)が糖尿病発症に及ぼす影響の強さを明らかにすることを目的とした。喫煙習慣、飲酒習慣、運動習慣、糖尿病の家族歴、血圧、ALT、脂質、尿酸値、クレアチニン値を補正し、糖尿病発症に関するオッズ比を算出したが、遺伝子多型に関して、糖尿病発症に明らかな関連は認められず、特に女性においては発症者数が少なかったことから算出することができなかった。継続的に調査を実施し、関与を明らかにしていきたいと考えている。データ解析のために、入力したデータを結合してデータベースを作成していく。また、引き続き健康診断を実施し、平成28年度以降の健康診断結果の入力を行っていく。遺伝子多型の分析をすすめ、糖尿病発症の関連についての横断調査と縦断調査、さらに測定終了した遺伝子多型の組み合わせの影響について検討する。環境労働衛生学データベース作成に関わる人件費が発生しなかったため、次年度使用額が生じた。データベース作成に関わる人件費が発生しなかったため、次年度使用額が生じた。遺伝子多型分析のための人件費、機器点検、実験室整備に使用する予定である。
地域の医療ニーズに即した医療扶助システムの構築に向けた医療保障政策の実証的研究

日本の全国一律で画一的な医療扶助を、地域の医療ニーズに対応したシステムとして再構築することは、セーフティネットの医療保障を効果的・効率的に行う鍵である。その最も参考になる事例として、アメリカの州政府は連邦医療改革法「オバマケア」の下で、無保険ワーキングプアの「医療ニーズへの対応」と「最も費用節約的な方法」を兼ね備えた医療扶助システムの再構築を目指している。本研究の目的は、アメリカの「オバマケア」の下での分権的な医療扶助改革を、「医療ニーズへの対応」と「最も費用節約的な方法」の両立を目指すプロセスと捉え、州の事例分析を軸に検討し、効果的・効率的なシステム構築の意義と条件を明らかにすることである。
抗DNA抗体産生誘導蛋白質Nucleobindinの認謝するDNA塩基配列の決定

Nucleobindinの生理活性および性質に関して以下のような進展が見られた。1.自己免疫疾患の遺伝子的素因のない正常の動物であるBALB/cマウスに、組み換え(r)Nucを投与することにより、抗DNA抗体産生をはじめとする自己抗体の産生が誘導された。3.ループスモデルマウスにおけるnucleobindinの産生亢進は、抗Nucペプチド抗体を用いた免疫組織化学的検討により、蛋白質のレベルでも確認できた。4.ヒト悪性リンパ腫細胞株Molt4の核抽出液より、抗ヒトNucモノクローナル抗体を用いて、天然のnucleobindinを免疫沈降させることに成功した。5.中央に26個のランダムな塩基配列を含むオリゴヌクレチドを合成し、ヒトrNucとの結合性を検討し、親和性の強いものを選んでその塩基配列を調べた。その結果、Nucと結合しないヌクレオチドと比較して、有意に高頻度に認められるいくつかのモチーフがみつかった。たとえばその内のCCACCACAATAというモチーフやGTGTGGAというモチーフはIL-2遺伝子の上流域にも存在することが判明した。今後、Nucが種々の遺伝子の発現調節にどのように関わっているのか、機能的な面の研究を進める必要がある。当初はマウスNecleobindinについて先に検討する予定であったが、ヒトNucleobindinに対する良いモノクローナル抗体が得られたこともあり、先ずヒトNucleobindinについて実験を開始した。まずヒトNucleobindin cDNAをpGEX 4T-1ベクターに組み込み、E.coliに発現させ、これを抗ヒトNucleobindinモノクローナル抗体を用いて精製し、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動により実験に充分な純度であることを確認した。このレコンビナントヒトNucleobindinを274bpの放射能標識PUC19プラスミドDNAと共に室温で30分incubationしたものを電気泳動すると、DNAの移動度が不完全に減少すること、すなわちNucleobindinが弱いながらもDNA結合活性をしめすことが明かとなった。今後メンブレンフィルター法により、このDNAとの親和性をいっそう定量的に評価できる系を確立し、ランダムオリゴヌクレオチドの中から、さらに強い親和性を示すクローンを検索する予定である。また、ヒトNucleobindin-グルタチオントランスフェラーゼ(GST)融合蛋白質の作成に関しては、Nucleobindinの全長をGSTと融合させたものはグルタチオン結合活性を失い、役に立たないことが明かとなった。そこでN末端側あるいはC末端側を部分的に欠落したNucleobindinとGSTとの融合蛋白質を作成したところ、グルタチオンと結合した。そのようなものがDNA結合活性を保持しているか否か、現在検討中である。Nucleobindinの生理活性および性質に関して以下のような進展がみられた。1.自己免疫疾患の遺伝的素因のない正常の動物であるBALB/cマウスに、組み換え(r)Nucを投与することにより、抗DNA抗体産生をはじめとする自己抗体の産生が誘導された。5.中央に26個のランダムな塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを合成し、ヒトrNucとの結合性を検討し、親和性の強いものを選んでその塩基配列を調べた。今後Nucが種々の遺伝子の発現調節にどのように関わっているのか、機能的な面の研究を進める必要がある。
時間帯別ボトルネック通行権取引制度に関する基礎的研究

本研究は,交通渋滞問題に対する新しい方策として,数量規制アプローチの考えを発展させた,以下のスキームを提案する:渋滞が頻発している特定のボトルネック地点を対象として,そのボトルネックを特定の時刻のみ通行できる権利("ボトルネック通行権")を設定・発行し,その時刻別の通行権を自由に取引(売買)できる市場を創設する.そして,この制度の理論的特性を解明することが本研究の目的である.H18年度の研究では,単一ボトルネック・システムを対象として,この制度を理論的に考察し,提案制度が以下の特性を持つことを明らかにした:(1)ボトルネック容量に等しい数量の通行権を発行・配布することによって,確実に渋滞を解消できるのみならず通行権取引市場で適切な通行権価格体系が実現する,(2)その結果,制度導入前と比較したときにパレート改善状態を達成できる,(3)制度導入後の資源配分状態は,パレート最適状態である.H19年度の研究では,この理論が一般ネットワークにも拡張できることを明らかにした.より具体的には,まず,単一ODペアを持つ任意構造の(任意の個数・接続構造のボトルネックがある)ネットワークにおいて,TBP導入下の均衡状態が最も効率的な(社会的交通費用を最小化する)資源配分を達成できることを証明した.そして,この結果は,多起点・多終点の場合,OD需要が弾性的な場合,利用者の希望到着時刻が分布する場合といったより一般的な状況でも成立することを示した.さらに,混雑料金制とTBPとの理論的関係を示した上で,TBPが混雑料金制に対して持つ(情報の非対称性および渋滞の解消に関わる)優位性を明らかにした.本研究は,交通渋滞問題に対する新しい方策として,数量規制アプローチの考えを発展させた,以下のスキームを提案する:渋滞が頻発している特定のボトルネック地点を対象として,そのボトルネックを特定の時刻のみ通行できる権利("ボトルネック通行権")を設定・発行し,その時刻別の通行権を自由に取引(売買)できる市場を創設する.そして,この制度の理論的特性,及び最適implementation法を解明することが本研究の目的である.より具体的には,H18年度の研究では,単一ボトルネック・システムを対象として,この制度の特性を理論的に考察した.そのために,まず,制度導入前後の各々の場合の均衡状態を定式化した.そして,その数理構造を解析することによって,提案制度が以下の特性を持つことを明らかにした:(1)ボトルネック容量に等しい数量の通行権を発行・配布することによって,確実に渋滞を解消できるのみならず通行権取引市場で適切な通行権価格体系が実現する,(2)その結果,制度導入前と比較したときにパレート改善状態を達成できる,(3)制度導入後の資源配分状態は,パレート最適状態である.これらの特性の証明を通じて,この制度導入下での均衡状態を表現する問題と都市経済学における立地均衡問題は,数理的に同形であることを示した.また,提案制度は,道路管理者が需要情報に関して必ずしも完全な情報を持たない(という現実的な)状況では,混雑料金制よりも必ず優位な結果をもたらすことを示した.さらに,管理者が利用者に通行権を販売するスキームでの収入総額と最適な道路容量増強投資との関係を解析し,self-financing原則が成立することも明らかにした.本研究は,交通渋滞問題に対する新しい方策として,数量規制アプローチの考えを発展させた,以下のスキームを提案する:渋滞が頻発している特定のボトルネック地点を対象として,そのボトルネックを特定の時刻のみ通行できる権利("ボトルネック通行権")を設定・発行し,その時刻別の通行権を自由に取引(売買)できる市場を創設する.そして,この制度の理論的特性を解明することが本研究の目的である.H18年度の研究では,単一ボトルネック・システムを対象として,この制度を理論的に考察し,提案制度が以下の特性を持つことを明らかにした:(1)ボトルネック容量に等しい数量の通行権を発行・配布することによって,確実に渋滞を解消できるのみならず通行権取引市場で適切な通行権価格体系が実現する,(2)その結果,制度導入前と比較したときにパレート改善状態を達成できる,(3)制度導入後の資源配分状態は,パレート最適状態である.H19年度の研究では,この理論が一般ネットワークにも拡張できることを明らかにした.より具体的には,まず,単一ODペアを持つ任意構造の(任意の個数・接続構造のボトルネックがある)ネットワークにおいて,TBP導入下の均衡状態が最も効率的な(社会的交通費用を最小化する)資源配分を達成できることを証明した.そして,この結果は,多起点・多終点の場合,OD需要が弾性的な場合,利用者の希望到着時刻が分布する場合といったより一般的な状況でも成立することを示した.さらに,混雑料金制とTBPとの理論的関係を示した上で,TBPが混雑料金制に対して持つ(情報の非対称性および渋滞の解消に関わる)優位性を明らかにした.
効果的な患者向け医薬品情報提供文書の必須因子の解析

リスク・ベネフィットバランスの判断が難しい医薬品の比率は今後もますます高くなっていく.その一方で,患者からの情報提供の要望も高まっている.この現状を踏まえれば,患者向け医療情報提供文書作成指針策定は喫緊の課題と言えよう.我々のこれまでの医療情報提供文書作成作業の成果を振り返ること無しに指針が策定できるわけがない.そのためには,これまで集積された膨大な量の医薬品情報提供文書を解析する研究は欠かせない.今回我々が検証した自然言語処理(NLP)であるKachakoは,そのための基礎データを提供する有力なツールがであることを我々は立証した.1.平成26年度の研究実施計画に従って、海外における患者向け医薬品情報提供文書の実態調査、患者向け医薬品情報提供文書作成システム・品目の各国間比較を行い、その成果を論文に発表した。米国FDA及び医薬品医療機器総合機構の公開情報に基づき, FDAのリストに掲載されていた38のバイオマーカーについて,日米間で比較検討したところ承認状況と保険償還状況で差異が認められた。バイオマーカー・コンパニオン診断薬の研究が基礎・臨床の両面で進展する一方で,コンパニオン診断薬承認・保険償還の問題は,日米両国で診療に重大な影響を及ぼしかねない.個別化医療の問題は,行政と学術団体が協力して取り組む必要がある.2.テキストマイニングを利用したと患者向け医薬品情報提供文書の比較検討については、近年医療技術評価により費用対効果の面で先進国でも見直されつつあるWHO必須医薬品(Essential Drugs)に注目し検討を行った。その成果のについては現在投稿中である。1.人員を含めた研究体制の整備が十分であったこと。2.独創的な研究手法が確立していたこと。3.研究対象が公開資料であるため、資料入手に時間を必要としなかったこと。4.本研究開始以前に構築してきた医薬品ナレッジベースが研究手法として大いに役立ったこと。1. WHO小児必須医薬品リストに掲載された346医薬品について,日米欧三極における承認状況とエビデンスレベルを調査解析した.その結果,必須医薬品にもかかわらず,米欧に比して日本の承認の割合が際立って低いこと,エビデンスレベルと米欧の承認状況はよく一致するが,日米欧三極いずれにても未承認の医薬品,特にマラリア,デング熱などのいわゆるneglected diseasesの治療薬はおしなべてエビデンスレベルが低いこと,この種の医薬品ついてエビデンスを検証するためには開発企業にインセンティブが必要なことを見いだし,報告した.Shimazawa R, Ikeda M. Approval status and evidence forWHO essential medicines for children in the United States, United Kingdom, and Japan: a cross-sectional study. J Pharm Policy Pract 2017;10:4 DOI : 10.1186/s40545-016-0094-2.2.テキストマイニングを利用した患者向け医薬品情報提供文書の比較検討:英国の添付文書であるSPC (Summary of Product Characteristics)を対象に,まず人間の目で先発品と後発品のSPCで内容比較を行ったところ,本来は先発品と記載内容に違いがあってはならないはずの後発品SPCの中でも,特に抗菌薬領域で,先発品との間に明らかにリスク・ベネフィットバランスに相違をきたすような差異がある事例が多数見いだされた.次にテキストマイニングエンジンについて,先発品と後発品SPCの間に人間の目で見いだされた差異の検出能の検討を行なったところ,十分な感度と特異度が確保されていることを確認した.その後,先発品と後発品SPCの間に見いだされた差異の具体的な内容,SPC上の項目と差異との関係など,差異と関連する要因を検討した.以上の検討の結果は現在投稿中である.リスク・ベネフィットバランスの判断が難しい医薬品の比率は今後もますます高くなっていく.その一方で,患者からの情報提供の要望も高まっている.この現状を踏まえれば,患者向け医療情報提供文書作成指針策定は喫緊の課題と言えよう.我々のこれまでの医療情報提供文書作成作業の成果を振り返ること無しに指針が策定できるわけがない.そのためには,これまで集積された膨大な量の医薬品情報提供文書を解析する研究は欠かせない.今回我々が検証した自然言語処理(NLP)であるKachakoは,そのための基礎データを提供する有力なツールがであることを我々は立証した.1.人員を含めた研究体制の整備が十分であったこと。4.これまで構築してきた医薬品ナレッジベースが研究手法として大いに役立ったこと。以上の理由により、研究が当初の計画以上に進展した。次年度も研究を進め、得られた結果を取りまとめることに加え、市販後安全性を含めた医薬品情報提供について、テキストマイニングの手法を用いて日米欧の三極の差を検討する。さらに、近年医療技術評価により費用対効果の面で先進国でも見直されつつあるWHO必須医薬品(essential drugs)のエビデンスを検討する。内外の医薬品情報提供状況を把握するために、日米欧規制当局の薬事情報データベース購入・更新を行う予定である。医薬品評価学(レギュラトリー・サイエンス)次年度以降も研究計画を進め、得られた結果をとりまとめることに加えて、当初の計画以上に研究が進展しているので、医薬品情報提供に加え、市販後安全性規制について、日米欧三極の差も検討し、成果の発表を行う予定である。海外の医薬品情報提供状況を把握するために、米国・欧州規制当局の薬事データベース購入・更新に使用する計画である。

電子会議・メール・電話連絡などの手段による短時間の打ち合わせを繰り返すことにより,当初予定していた実際に顔を合わせての研究打ち合わせをしなくても済むようになったため.電子会議・メール・電話連絡などの手段による短時間の打ち合わせを繰り返すことにより、当初予定していた実際に顔を合わせての研究打ち合わせをしなくても済むようになったため。研究が進捗することにより,次年度は最終年度として実際に顔を合わせての研究が必須となるので,そのために使用する.研究が進捗することにより、次年度は実際に顔を合わせての研究打ち合わせが必須となるので、そのために使用する。
神経可塑性と脳の発生・分化におけるIP_3受容体/Ca^<2+>シグナリングの役割

IP_3は、神経細胞内Ca_<2+>ストア膜のIP_3受容体に作用してストア内のCa2+を細胞質へ動員し、多彩な生理機能を制御する普遍的に重要なシグナル機能を持つ。IP_3シグナルの標的分子はIP_3受容体であり、IP_3感受性Ca_<2+>放出チャネルを開口するリガンドとして作用する。IP_3受容体による分子認識において、イノシトールリン酸の選択性は厳密で立体特異性も極めて高い。そこで申請者はIP_3結合部位の構造と機能の解析をすすめた。その結果IP_3R1のKd値は83nMであり、安定な結合配列として得たN末端の全配列2749アミノ酸のうち、1-604のアミノ酸配列のKd値は45nMであった。ところがN末端を欠除した224-604の配列はKd値が0.083nMと5001000倍高いIP_3結合親和性を示した。N末端はIP_3結合コアー領域(226-604)に対して、抑制的に働いていた。IP_3結合コアーでの結合にはアルギニンとリジンの三つのアミノ酸必須であり、その周辺にあるアミノ酸が1,4,5,IP_3のリン酸位の特異性を決定していた。これにより、IP_3結合ドメインは高い親和性を有する領域とそれを抑制する二つの領域を有するユニークな特異的構造を有することが明らかになった。今回は神経可塑性(神経成長円錐の形成、小脳・海馬における長期抑圧(LTD)と長期増強(LTP))や脳の発生・分化(細胞の極性の形成、シュペーマンオーガナイザーなどによる神経誘導など)にかかわるIP3受容体を介するCa2+波やCa2+振動の役割の解明を試みた。まず、レーザー光を利用した機能分子不活性化法[CALI(chromophore assisted laser inactivation]による神経成長円錐の形成及び脳の発生・分化のメカニズムの解析をした。特異抗体(これにマラカイトグリーンという色素をラベルする)を細胞内へ導入して、レーザー光照射により、ラジカルを放出させて、特異的に標的である抗原分子を破壊して、細胞内の一部に照射する方法のみならず、ビッグレーザーを利用して、レーザー光を利用してみた。そして組織レベル及び個体レベルへの応用を試みた。IP3吸収分子(IP3受容体のIP3結合ドメインに変異を加えることにより結合親和性が1000倍高い)の過剰発現を利用することで、IP3の発生・分化及び生理機能への役割をニューロン内へ導入した際の細胞内Ca2+動態と、機能・形態への影響、発生過程でのシュペーマン形成体の役割が明らかになった。具体的に各細胞群へ導入することによりCa2+と神経誘導、発生・分化との関連を調べた。レーザー光を利用した機能分子不活性化法[CALI (chromophore assisted laser inactivation)]による神経成長円錐の形成及び脳の発生・分化のメカニズムの解析を進めた。特異抗体(これにマラカイトグリーンという色素をラベルする)を細胞内へ導入して、レーザー光照射により、ラジカルを放出させて、特異的に標的である抗原分子の破壊を試みた。これは細胞内の一部に照射する方法のみならず、ビッグレーザーを利用して、レーザー光を利用して、組織レベル及び個体レベルへ応用した。IP3吸収分子(IP3受容体のIP3結合ドメインに変異を加えることにより結合親和性が1000倍高い)の過剰発現を利用してIP3の発生・分化及び生理機能への役割をニューロン内へ導入した際の細胞内Ca2+動態と、機能・形態への影響、発生過程でのシュペーマン形成体の役割を明らかにし、具体的には各細胞群へ導入することによりCa2+と神経誘導、発生・分化との関連を調べた。
加速器による反ニュートリノ生成及び反応の研究

本研究は、将来の大強度ニュートリノビームを用いたCP非保存探索実験のために、1.反ニュートリノビーム生成の基礎研究2.精密な反ニュートリノ反応の研究を目的とする。ビーム生成の基礎研究のため、H18年度は、9月にCERNで催された、世界中のニュートリノビームの専門家が集まる会議に出席し、大強度ニュートリノビームの生成技術について議論を行った。反ニュートリノ反応の研究に関しては、K2K実験の前置検出器のうちScibar検出器を米国フェルミ国立研(FNAL)に移設し、MiniBooNE実験のビームを用い反ニュートリノ反応の研究を行うSciBooNE実験の建設を進めた。この実験ではニュートリノエネルギー約.51GeV程度の反応がニュートリノで約16万個、反ニュートリノで約26000個蓄積できる。このデータを用いて、荷電カレント準弾性反応、荷電カレント1π生成、荷電カレント多π生成、中性カレントπO生成などの各種反応の断面積を測定する。H18年度は検出器の建設を進めた。6月にKEKからSciBar検出器を発送、7月にFNALに到着、CDF実験ホールにて組み立てを進めた。平行して実験ホールの建設も進められ、2月に完成した。SciBar検出器の建設はほぼ終了し、H19年度からの測定開始にむけ最終段階に入っている。本研究はニュートリノにおけるCP非保存探索など将来の精密ニュートリノ振動実験で必要となる、反ニュートリノビーム生成の基礎技術やニュートリノ反応断面積の基礎データを収集することを目的とする。H16年度はKEKで進行中の長基線ニュートリノ振動実験K2Kにおいて、反ニュートリノビームを生成し、前置検出器でその反応を観測、測定することを目指し準備を進めた。ニュートリノビームは陽子ビームを標的に入射し生成されるπ中間子が、電磁ホーンと呼ばれる収束装置で前方へ収束され、崩壊領域と呼ばれる自由空間を飛行中に崩壊することにより生成される。反ニュートリノビームは電磁ホーンの極性を反転させることにより得られる。H16年度はまず、(反)ニュートリノビーム生成のシミュレーションを行うことにより、反ニュートリノビームの強度、エネルギースペクトル、組成(純度)などの期待される各種性質を調べた。その結果、反ニュートリノビームの強度は(正)ニュートリノの強度に比べ約半分であることがわかった。平均エネルギーは反ニュートリノビームの方が約160MeV低いことがわかった。次に、この反ニュートリノビームが検出器でどのように観測されるか、シミュレーションを用いて評価した。一ヶ月(5x10^<18>陽子)でK2Kの前置検出器のSciBar検出器(約10トン)で、435個の反ニュートリノ反応が期待され(ニュートリノビーム運転時の約4割)、数ヶ月測定を行うことで反ニュートリノ反応の基礎的なデータ収集は可能であることがわかった。このとき、不純物として混入する(正)ニュートリノの反応数は反ニュートリノの反応数の約16%であることがわかった。並行して、反ニュートリノビームを生成するために実際にホーンの極性を反転させるために必要な作業の検討、準備も進めた。そのさなかに、実はK2K実験は2004年11月に電磁ホーンの1台が故障し、運転を休止した。ホーン近傍は残留放射線が強いため修理交換が難しい。故障したホーンはそのままにしておいて、下流に新たにホーンを追加することにより反ニュートリノビームを生成し、前置検出器で反ニュートリノ反応の研究することの実現可能性を物理的観点、技術的観点双方から検討した。K2K実験の前置検出器のうちScibar検出器を米国フェルミ国立研(FNAL)に移設し、ニュートリノ振動実験MiniBooNEのビームを用いて反ニュートリノの生成、反応の研究を行う可能性について、以下のような検討を行い、実験をFNALに提案、承認された。1.MiniBooNE実験のためのビームラインを用いて反ニュートリノビームを生成した場合に期待されるビーム性質の評価期待されるビームの性質をMCシミュレーションを用いて評価し、エネルギースペクトル、強度、期待される反応数等を評価した。その結果、1年で得られる反応数はニュートリノが約8万個、反ニュートリノが約4万個、またエネルギー分布は約0.51GeV程度であることが分かった。この反応数はニュートリノ反応の性質をこれまで以上に精度よく測定するために十分な量である。またこのエネルギー領域は将来の精密ニュートリノ振動実験のエネルギー領域と一致しており、このエネルギーでの反応データは将来の実験に非常に重要な基礎データを与えうることが分かった。2.期待される反応のシミュレーションによる評価、検出器の最適化上で得られたビームを検出器シミュレーションにかけ、期待される反応の組成(荷電カレント、中性カレント、弾性、非弾性など)、反応生成粒子(μ、陽子、π中間子など)の運動量、方向の分布等を詳細に評価した。そして、これらの反応を効率よく捕らえ、反応断面積の精密測定に最適な検出器の構成を検討した。H18年度FNALに検出器を送るため、H17年度はK2Kの前置検出器ホールに設置されていたScibar検出器を解体、搬出し、輸送の準備を整えた。

ビーム生成の基礎研究のため、H18年度は、9月にCERNで催された、世界中のニュートリノビームの専門家が集まる会議に出席し、大強度ニュートリノビームの生成技術について議論を行った。反ニュートリノ反応の研究に関しては、K2K実験の前置検出器のうちScibar検出器を米国フェルミ国立研(FNAL)に移設し、MiniBooNE実験のビームを用い反ニュートリノ反応の研究を行うSciBooNE実験の建設を進めた。この実験ではニュートリノエネルギー約.51GeV程度の反応がニュートリノで約16万個、反ニュートリノで約26000個蓄積できる。このデータを用いて、荷電カレント準弾性反応、荷電カレント1π生成、荷電カレント多π生成、中性カレントπO生成などの各種反応の断面積を測定する。H18年度は検出器の建設を進めた。6月にKEKからSciBar検出器を発送、7月にFNALに到着、CDF実験ホールにて組み立てを進めた。平行して実験ホールの建設も進められ、2月に完成した。SciBar検出器の建設はほぼ終了し、H19年度からの測定開始にむけ最終段階に入っている。
メダカ胚における視細胞特異的グアニル酸シクラーゼ遺伝子ファミリーの発現制御機構

1.メダカ視細胞特異的グアニル酸シクラーゼ遺伝子の転写調節領域の機能解析:OlGC3とOlGC4の遺伝子上流領域にレポーター遺伝子をつないだ融合遺伝子を作製し、メダカ卵に顕微注入して、レポーター遺伝子の発現を調べることにより上流領域の機能を解析した。上流領域を段階的に5'側から削った結果、OlGC3では転写開始点の上流388bpまでの領域が、OlGC4では転写開始点の上流1227bpまでが視細胞特異的な遺伝子発現に必要であることが分かった。つぎにシス調節配列としてCrx/Otx転写因子の結合コンセンサス配列とホメオドメイン転写因子Rxが結合するRet1/PCE1配列に注目し、上流領域に塩基置換変異を導入してレポーター遺伝子の発現を調べた。その結果、OlGC3では-36/-31に位置するOtx結合コンセンサス配列が視細胞での遺伝子発現に必須であることが判明した。Ret1/PCE1配列はOlGC3の視細胞での発現に重要ではないようであった。一方、OlGC4の視細胞での発現にはOtx/Crx結合配列は必須ではないことがわかった。OlGC4の発現にはRet1/PCE1配列が重要である可能性がある。以上の結果から、(1)Otx型の転写因子がOlGC3の発現調節に関わっていること、(2)OlGC4の視細胞特異的な転写活性化にはOtx/Crx因子以外の転写因子が主要な役割を果たしていることが示唆された。2.視細胞特異的な転写調節に関わる転写調節因子の解析:1の実験により、Crx/OtxやRxがOlGC3とOlGC4の視細胞特異的発現調節に関与することが示唆された。そこで他の動物種間で保存されたアミノ酸配列をもとに設計したプライマーを用いてPCRを行なうことにより、これらの転写因子のメダカホモログcDNA断片の単離を試みた。1.メダカ視細胞特異的グアニル酸シクラーゼ遺伝子の発現様式の解析:3つの視細胞特異的グアニル酸シクラーゼ遺伝子O1GC3、O1GC4、O1GC5遺伝子の胚における発現をin situハイブリダイゼーションにより詳細に調べた。O1GC4は網膜視細胞と松果体に加え、鼻の嗅細胞でも発現することが新たに判明した。またO1GC4の松果体での発現は、網膜での発現よりも2日以上早く始まることが明らかになった。2.メダカ視細胞特異的グアニル酸シクラーゼ遺伝子の構造解析:O1GC3とO1GC4の上流領域を含むゲノムDNAクローンの塩基配列を決定した。両遺伝子の5'非翻訳領域には、それぞれイントロンが一つ存在していた。両遺伝子近傍の塩基配列について、既知の転写因子の結合配列を検索したところ、Otxファミリーのホメオドメインタンパク質やbHLH型転写因子の結合コンセンサス配列が見い出された。3.メダカ視細胞特異的グアニル酸シクラーゼ遺伝子の転写調節領域の機能解析:O1GC3とO1GC4の遺伝子上流領域にレポーター遺伝子をつないだ融合遺伝子を作製し、メダカ卵に顕微注入して、レポーター遺伝子の発現を調べることにより上流領域の機能を解析した。上流領域を段階的に5'側から削ることにより、O1GC3については転写開始点の上流約0.4kb、O1GC4では転写開始点の上流約2.4kbの領域がそれぞれの遺伝子の感覚細胞特異的発現に十分であることが分かった。一方で、より上流の領域にも転写を活性化するシス調節配列が存在することも示唆された。O1GC4の上流を約1.2kbまで削ると、嗅細胞での発現はみられなかったが、網膜と松果体では発現した。以上の結果から、O1GC3とO1GC4の3種類の異なる感覚細胞(視細胞、松果体細胞、嗅細胞)における発現には、複数の転写因子の異なる組み合わせが重要であると推測された。

2.視細胞特異的な転写調節に関わる転写調節因子の解析:1の実験により、Crx/OtxやRxがOlGC3とOlGC4の視細胞特異的発現調節に関与することが示唆された。そこで他の動物種間で保存されたアミノ酸配列をもとに設計したプライマーを用いてPCRを行なうことにより、これらの転写因子のメダカホモログcDNA断片の単離を試みた。
光駆動分子モーターの量子制御

平面偏光のレーザー光によって駆動されるキラル分子モーターの構築理論を確立することが本研究の主目的である。平面偏光の光は物質を回転させる力をもっていないにもかかわらず分子モーターを駆動させることができる。アルデヒド基がエンジン部位である単純で現実のキラル分子を取り上げた。回転機構として、平面偏光紫外部・UV光励起レーザーのポンプーダンプ型の照射によるモーターの場合、電子励起状態を経由する回転波束生成にあることを明らかにした。すなわち、アルデヒド基とUVレーザー電場の双極子相互作用により、回転波束が電子励起状態に生成し、この回転波束が電子基底状態にダンプパルスによって移動され直感的方向(非対称ポテンシャルのゆるい曲面の方向)に回転が生じる。このポンプーダンプ型のレーザー照射の場合、数十フェムト秒の極短時間内に回転運動制御が可能となり、電子励起状態で起こる速い緩和減衰効果を避けることができる。さらに、これらの研究成果をもとに次の2つの課題を解明した:1)回転方向の制御。任意のキラル分子モーターにおいて、平面偏光レーザーによって、回転方向を直感的、あるいは、非直感的方向に回転制御する方法を確立する。2)光駆動回転制御をより大きい分子集合系に適用する。第1の課題に関しては、最適量子制御理論を用いることで、任意の方向に回転を誘起させるレーザーの電場を得ることが出来た。その原理は、制御された電場により回転波束の位相がπだけ変化させることによる。より回転方向を選択できる。第2の課題に関しては、赤血球をモデルとして、レーザー強い電場との分極相互作用によって赤血球が変形することを数値シミュレーションにより示した。今後、レーザー誘起赤血球の回転ダイナミクスの解明を行う予定である。光駆動モーターを構築する理論を確立することが最終目的である。これまでキラル分子モーターの回転はピコ秒領域で行われていた。今年は、フェムト秒領域で回転できる駆動方法を理論的に開発することを主目的とした。アルデヒド基がエンジン部位であるキラル分子を取り上げる。この基の内部回転はキラル性から由来する非対称ポテンシャルを持つ。平面偏光紫外部・UV光励起レーザーのポンプーダンプ型の照射によるモーターの駆動、電子励起状態を経由する回転波束生成を考える。基底状態と電子励起状態のポテンシャルと内部回転座標依存遷移双極子モーメントをabinitio分子軌道法を用いて評価した。アルデヒド基とUVレーザー電場の双極子相互作用により、回転波束を電子励起状態に生成し、この回転波束が電子基底状態にダンプパルスによって移動され回転始める。回転の方向は電子励起状態でつくられた波束の運動方向によって決まる。この方法では数百フェムト秒で制御が可能である。回転方向の実験的観測方法として時間分解イオン化スペクトルの利用する方法を提案した。以上の結果はアメリカ化学会雑誌J.Phys.Chem.Bに掲載予定である。高い回転運動量の分子ローターの設計を外国人共同研究者Manz教授グループと行った。IR-UVパルス励起を利用するシスートランス型異性化反応を利用するものであり、新しい駆動方法ではほぼ100^【planck's constant】オーダーの回転角運動量量子数(これまでは10^【planck's constant】)の値を得た。これまでの値を1桁大きいものでほぼ目的とする結果を得た。本研究成果は、国際誌Chem. Phys. Lettersに印刷中である。平面偏光の光は物質を回転させる力をもっていないにもかかわらず分子モーターができる。昨年度の研究において、アルデヒド基がエンジン部位であるキラル分子を取り上げた。

回転機構として、平面偏光紫外部・UV光励起レーザーのポンプーダンプ型の照射によるモーターの場合、電子励起状態を経由する回転波束生成にあることを明らかにした。すなわち、アルデヒド基とUVレーザー電場の双極子相互作用により、回転波束を電子励起状態に生成し、この回転波束が電子基底状態にダンプパルスによって移動され直感的方向(非対称ポテンシャルのゆるい曲面の方向)に回転が生じる。今年は、これまでの研究成果をもとに次の3点を研究課題とした、1)回転方向の制御:任意のキラル分子モーターにおいて、平面偏光レーザーによって、回転方向を直感的、あるいは、非直感的方向に回転を制御する方法を開発する。2)回転制御方法をより大きい分子集合系に適用する。3)分子骨格の回転ではなく、分子内電子の一方向回転制御理論も構築する。第1の課題に関しては、最適制御理論を用いることで、任意の方向に回転を生成させるレーザーの電場を得ることが出来た。制御された電場により回転波束の位相がπだけ変化させることにより回転方向を選択できる。第2の課題に関しては、赤血球をモデルとして、今年度は、レーザー強い電場との分極相互作用によって赤血球が変形することを数値シミュレーションにより示した。第3の課題に関しては、制御レーザー電場により、キラル共役分子のπ電子を右左に超高速で回転させるための基礎理論を構築した。
脳酸素動態に基づいた運動療法の新しいリスク管理基準の作成

本研究の目的は,運動の実施中および実施後の脳酸素動態に影響する要因を,同時に計測する体循環および換気の指標から明らかにすることである.健常成人を対象に,自転車エルゴメータによる下肢ペダリング運動を実施した.この間の頭部酸素化ヘモグロビン(O2Hb),脱酸素化ヘモグロビン(HHb)を,近赤外線分光法により計測した.同時に,生理学的指標を測定した.その結果,運動後において,換気や循環の各指標は運動前安静と同程度まで低下したのに対し,O2Hbは運動前安静まで戻らず,HHbにおいては運動後に上昇する領域もあった.一方,運動後に血圧の低下と同じタイミングでO2Hbの低下が観察される被験者もいた.申請者のこれまでの研究により,運動強度の増加に伴い脳内酸化ヘモグロビンは増加した後,高強度運動時に減少する現象が観察された.また,低強度運動や中強度運動であっても,運動開始直後や運動終了直後に脳内酸化ヘモグロビンの低下が生じることが明らかとなった.本研究の目的は,運動療法による疾病予防や再発予防の安全性向上に寄与するため,1)脳酸素動態に影響する体循環および換気の要因を明らかにすること,2)脳酸素動態に基づいた新しいリスク管理基準を作成することとし,3年間実施する研究の初年度であった.健常若年成人を対象とし,下肢自転車エルゴメータ駆動による中強度運動を課題とした.運動中および運動後には,脳酸素化ヘモグロビン濃度(O2Hb)変化を測定した.同時に,体循環変動として平均血圧,頭皮血流,下肢筋血流を,換気指標として酸素摂取量,二酸化炭素排泄量,呼気終末二酸化炭素濃度を測定した.中強度運動中にO2Hbは上昇し,運動終了時にピークを迎えた.運動終了後にO2Hbは急激な低下を示し,運動を停止し安静にしているにもかかわらずその後O2Hbは再度上昇する現象が観察された.O2Hb低下時には,平均血圧の急激な低下が観察された.一方,O2Hb変動に影響するとされる頭皮血流の変動とは異なっていた.運動中に減少した下肢筋血流は,運動終了直後より上昇した.運動終了直後のO2Hb変動には体循環変動の影響が強いことが考えられた.また運動後には頭皮血流の影響は小さいことが考えられた.運動後安静中のO2Hbの上昇には,運動終了後の血流の再分配が関与していることが考えられた.被験者のリクルートを含め,概ね順調にデータ収集ができている.また,運動中のデータ計測において大きなトラブルはなく,順調に安定した計測ができており,概ね順調に進展していると考える.本研究の目的は,1)脳酸素動態に影響する体循環および換気の要因を明らかにすること,2)脳酸素動態に基づいた新しいリスク管理基準を作成することにより,運動療法による疾病予防や再発予防の安全性向上に寄与することである.研究実施計画において,平成28年度は中強度運動においてリスク管理の指標を作成することと,低強度運動.高強度運動において脳内酸素化ヘモグロビン変動のメカニズムを明らかにすることを挙げ,測定を行ってきた.中強度運動では,運動中に酸素化ヘモグロビンが低下する現象は認められなかったが,運動終了直後に急激に低下する現象が観察された.同じタイミングで平均血圧が低下しており,血圧の回復に伴って酸素化ヘモグロビンも再度上昇することから,血圧変動の影響を強く受けていることを示唆する結果であった.低強度運動も,中強度運動と同様に,運動中に酸素化ヘモグロビンが低下する現象は認められなかったが,運動終了直後に急激に低下する現象が観察され,同じタイミングで平均血圧が低下していた.中強度運動と同様に,血圧の回復に伴って酸素化ヘモグロビンも再度上昇する現象が確認できた.低強度運動および中強度運動では,運動後安静で酸素化ヘモグロビンが低下し,その後に回復せず気分不快感を訴えるケースが見受けられた.この場合には一過性に低下した血圧が回復していなかった.換気の指標については,酸素化ヘモグロビンの変動(特に低下)に影響する要因は見当たらなかった.平成28年度までの結果に基づいた場合,平均血圧の低下が運動後酸素化ヘモグロビンの低下に関与する可能性を示唆している.被験者のリクルートは順調であり,運動中のデータ計測において大きなトラブルはなく,順調に計測ができている.解析においてもトラブルはなく,おおむね順調に進展していると考える.本研究の目的は,1)脳酸素動態に影響する体循環および換気の要因を明らかにすること,2)脳酸素動態に基づいた新しいリスク管理基準を作成することの2点であり,これにより運動療法による疾病予防や再発予防の安全性向上に寄与することを目的とする.平成29年度は,平成28年度に明らかにした低強度運動および高強度運動中に生じる脳内酸素化ヘモグロビン変動に基づき,リスク管理指標の作成に向けた測定項目同士の関係を解析した.低強度運動では,運動開始後45分で上昇した酸素化ヘモグロビンは,運動終了まで持続した.運動が終了しペダリング運動を停止すると,平均血圧の低下と同期した酸素化ヘモグロビンの低下が生じた.一方,酸素化ヘモグロビンの変動に強く影響するとされる呼気終末二酸化炭素濃度と酸素化ヘモグロビンとの間には,相関関係は見いだせなかった.運動後の酸素摂取量は徐々に低下しており,酸素摂取量と酸素化ヘモグロビンとの間にも相関関係は見いだせなかった.高強度運動では,運動開始後45分間で酸素化ヘモグロビンは上昇し,その後運動終了まで低下を続けた.

この間,呼気終末二酸化炭素濃度は維持または上昇しており,酸素化ヘモグロビンの変動とは異なっていた.酸素摂取量および平均血圧の変動との関係も見いだせなかった.運動終了直後は,低強度・中強度運動と同様に,平均血圧の低下と同期した酸素化ヘモグロビンの低下がみられた.低強度・中強度・高強度運動のいずれの運動でも,運動終了後に平均血圧の低下と同期した酸素化ヘモグロビンの低下が生じた他が一時的であり,酸素化ヘモグロビンは運動終了23分後には,運動中と同程度まで再上昇をした.運動後のリスク管理において,平均血圧の変動がリスク管理に重要であるものの,運動後12分に限定される可能性を示唆する結果であった.本研究の目的は,運動の実施中および実施後の脳酸素動態に影響する要因を,同時に計測する体循環および換気の指標から明らかにすることである.健常成人を対象に,自転車エルゴメータによる下肢ペダリング運動を実施した.この間の頭部酸素化ヘモグロビン(O2Hb),脱酸素化ヘモグロビン(HHb)を,近赤外線分光法により計測した.同時に,生理学的指標を測定した.その結果,運動後において,換気や循環の各指標は運動前安静と同程度まで低下したのに対し,O2Hbは運動前安静まで戻らず,HHbにおいては運動後に上昇する領域もあった.一方,運動後に血圧の低下と同じタイミングでO2Hbの低下が観察される被験者もいた.2年目は,1年目の計測データをもとに,リスク管理基準の作成を進めていく.同時に,低強度および高強度での運動を実施し,運動前後を含めてデータ計測を実施する.1年目の計測によって得られた知見を,関連する国内外の学会で公表する.また,論文化し投稿を行い,研究の成果を広く周知していく.低強度および高強度運動での計測を実施し,またそれに基づいた解析を行い,リスク管理基準を作成を進めていく.また,2年目で得られた知見を,関連する国内外の学会で公表するとともに,論文として投稿し広く研究成果を周知していく.理学療法学予定していた被験者の体調不良によって,測定を延期したことにより,次年度使用額が生じた.延期分を次年度に実施する.
骨伝導音検査法の開発と臨床応用

骨折の診断に単純X線写真が欠くことの出来ない有力な武器であることは言うまでもない。しかしX線像のみでは骨折の治癒過程を完全に把握出来ないことはしばしば経験する。そこで骨を伝導する音波を分析することにより、骨折の治癒過程あるいは偽関節を診断し、そこに一定のパターンが得られれば、日常の診療においてこれを十分に活用できると考え、基礎的・臨床的研究をおこなった。その結果、創外固定器を用いた実験的骨折では、骨折後週数とピーク周波数の間には有意の相関がみられ、骨癒合強度とピーク周波数値は明らかな相関を示した。また内副子固定例では伝導音波形、ピーク周波数ともにX線所見との対応がつかず、骨癒合強度とピーク周波数値との間にも著明な相関性は得られなかった。そして動物実験・臨床例ともに骨折後週数とピーク周波数間には有意の相関がみられた。また臨床例における経時的観察より、週数の経過とともにピーク周波数が漸増する「漸増型」、一旦ピーク周波数は低下し、その後再び上昇する低下・再上昇型、ピーク周波数に変化を認めない無変化型、ピーク周波数は一時漸増傾向を示すかあるいは変化を認めないが、その後次第に低下してくる低下型の4型があることが分った。漸増型と低下・再上昇型は保存的治療群と創外固定群に多く認められ、骨癒合過程が本検査により診断可能な例であり、無変化型は髄内釘や内副子などの内固定材を用いた臨床例に多くみられ、本検査による診断が困難な例であることが分った。さらに低下型は偽関節あるいは遷延治癒骨折例であることを明らかにした。そして骨伝導音検査による創外固定器の除去時期の判定基準を定めた。骨を伝導する音波を分析することにより、骨折の治癒過程あるいは偽関節を診断し、そこに一定のパターンが得られれば、日常の診療においてこれを十分に活用出来ると考え、動物実験ならびに臨床例に関して検討を重ねてきた。この骨伝導音検査法は高精度が期待でき、しかも生体無侵襲であるため、反復検査が可能な方法であり、従来のX線検査におけるX線被曝量の軽減をはかることができる。昭和61年度の設備購入は骨伝導音自動発生装置(黒田精工KDS-10)である。現在本装置の実用性、精度等に関して他の方法との比較検討を行なっている。骨伝導音検査に関する研究は昭和59年度科学研究費助成以来の一貫した研究である。骨伝導音検査法の開発過程に関し、昭和61年7月、第12回骨折研究会では創外固定器により治療した骨折の臨床例につき報告し、創外固定器除去時期は、ピーク周波数が150-200Hz以上になった時点であることを明らかにした。昭和61年8月、第1回日本整形外科学会基礎学術集会では犬を用いたセメントレス人工股関節の固着性に関する動物実験結果より、ピーク周波数と人工関節の固着性は二次関数的に相関すること、昭和61年11月の第13回股関節研究会では、セメントレスTHRを施行した臨床例につき検討し、セメントレスTHRの固着性に問題が生ずると、ピーク周波数は術後荷重を開始する10週頃よりしだいに低下することを報告した。そして昭和62年3月の第7回バイオトライボロジシンポジウムでは、骨伝導音検査による人工関節弛緩の診断に関して総説的に述べた。このように骨伝導音検査は人工関節の固着性や骨折の治癒過程を定量的に知り得るひとつの指標となりうることを明らかとした。現在、犬を用いて大腿骨骨幹部を実験的に骨折し、各種内固定材料により骨折部を固定し、経時的に骨伝導音検査を行なっている。生体の音響解析の歴史は極めて古く,打・聴診は医師の一般的技術であることは言うまでもない.骨折など整形外科領域における疾患の診断にも音響解析がおこなわれるようになってきたが,その手抜と解析方法はさまざまである.