hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者の転倒後症候群(Post-fall Syndrom)とQOLの関連性

平成10年度は、さらに転倒後の激しい転倒恐怖感から活動制限を来し、転倒後症候群に至った高齢者の実態調査を行った。S市4カ所の特別養護老人ホームにおいて転倒後症候群の高齢者を追跡調査した。転倒後症候群に該当した全員の高齢者が転倒した心理的影響に関連して何らかのバランス障害を来している様子が伺えた。研究期間2年間には、実態調査以外にも転倒予防のパンフレット、ニュースレターを作成、調査対象者およびその介護者に対して安全教育を実施し、寝たきり予防、転倒予防に関する保健活動も行った。研究の成果の一部に関しては、日本老年着護学会第3回学術集会(平成10年11月22日)のシンポジウムに発表するとともに静岡新聞(平成10年6月12日)に掲載され、静岡県民にも広く報じられた。
『マヌ・スムリティ』王権論の成立と系譜に関する研究

今年度は、昨年度に引き続き『マヌ・スムリティ(Manu)』の王権論の構造を解明するための資料として『マハーバーラタ(MBh)』を取り扱った。MBhの「王権論の章」を含む第12巻は、後代の付加部分とされるが、そこに記述される王権論はManuなに代表されるダルマ文献や『実理論』の記述と大差はないことが明らかである。また、第2巻と第15巻にもまとまって王権論が説かれており、その両者の記述を比較検討した。重要な点は、第2巻で説いた王権論を何故第12巻で王権論を再説する必要があったのかということである。第2巻の記述は素朴に過ぎ、第12巻が成立した当時の時代の要請には応えきれなかったのではないかと推測する。また、Manuに至る前段階としてダルマスートラの記述を検討すると、その目的は「ヴァルナとアーシュラマのダルマ」の解説ではあるが、実際は「家住期」の「バラモン」の生活規定の記述に終始している。そこにおいて王の職務はあたかも「付け足し」のように説かれているに過ぎない。これがManuにいたって全体の3割を占めるようになるのは不自然である。しかし、Manu8,9章に非常に素朴な形の王権論が記述されていることは、これまで見過ごされてきた。第7章全体と、8,9章の大部分を除いて、上述の素朴な王権論をオリジナルなものと考えればManu全体の構造が理解しやすくなるのである。また、Manuの浩瀚な王権論を整理する形で次代の『ヤージュニャヴァルキヤ法典』が編纂されたのであろう。本研究では以上のような知見を得ることができた。これに基づいてダルマ文献全体を視野に入れて王権論の構造とその社会的背景を解明したいと考えている。本年度は、科学研究費の交付時期が11月に入ってからであったため、短期間に研究環境を整える必要があった。コンピュータを購入し、必要な図書や資料についても消耗品として整備することにつとめたのである。本研究で扱う『マヌ・スムリティ』と密接な関係にある『マハーバーラタ』の記述を解読し、整理することが本年度の目標であった。プーナ批判版に依ったが、なお解読が困難な箇所もあり、他の版本を参照することもあった。現在ほぼ読了し、詳細な科段分けを行っている。『マヌ』をはじめとするダルマシャーストラや、古層のダルマスートラ文献に見られる王権論の構成を明らかにする作業も行った。『マハーバーラタ』のそれと対照することが次の課題である。また、『マハーバーラタ』の記述の中にカウティリヤの『実利論』に対応する記述を見いだすこともできた。研究費の交付をうけて研究を開始したのが年度途中であったため、年度内に成果を公表する準備が整わなかったが、2001年中に全国学会や北海道内の学会等で発表し、論文として公表する予定である。また、数度にわたり本州、九州方面の大学・研究機関に出張して資料を収集することができた。
デジタル教科書による、教科書ユニバーサルデザインの研究

本報告は、教科書ユニバーサルデザインの概念構築として、様々な障害や個性にかかわらず、児童・生徒が使いこなせる教科書デザインについて研究と考察をおこなった。拡大教科書やデジタル教科書の研究とデザインは特別支援教育や法的整備により注目されているが、その現況調査と実施デザイン及び制作支援をおこなった。デジタル教科書の構想については、ユニバーサルデザインの見地から、今後の教科書のデザイン、デバイスやコンテンツのコンセプトについて研究しデザイン構想としてまとめた。本研究は、誰にでも不自由なく使えるユニバーサルデザインの教科書を実現するため、デジタル教科書を視野に入れ、その標準的なコンテンツとインターフェイスの構成等デザインを行い、具体的なモデルケースの実現により、新しい教科書デザインの仕様を作成する研究である。平成22年に関しては、主に調査研究を充実させ、学校環境のリサーチ、デジタルツールを活用した授業などについて教員へのヒアリング等は順調に実施することができた。また、教科書出版社との協力体制により実際の教科書DTPデータをアドビ社Indesign形式への変換検証は予定以上に進行し、さらに電子書籍等に転用しやすい形式(汎用性のある教科書データ)への変換など最終データを構築する準備ファイルまで作成することができた。ただし、平成22年4月以降、デジタル教科書に関する社会情勢が急速に進展し、文部科学省、総務省においても新たなICTに関する方針が相次いで策定されている。特に「学校教育の情報化に関する懇談会」及び「教育の情報化に関する手引」の結果や「フユーチャースクール推進事業」の実証研究等は、小・中学校、高校、また特別支援学校からも注目されているが、それらの動向を見定めてより精度の高い研究とする必要があった。当初平成22年9月から実施予定の教科書のデータ化、デバイスのカスタマイズ、Flash等を使用したデータ作成に関する業務(物品購入、旅費、専門家の謝金、データ化の外注費等)については、新しい仕様も踏まえ10ヶ月間、期間を延長し取り組んでいる。本研究は、誰にでも不自由なく使えるユニバーサルデザインの教科書を実現するため、デジタル教科書を視野に入れ、その標準的なコンテンツとインターフェイスの構成等の研究を行い、具体的なモデルケースの実現により新しい教科書デザインの仕様を作成する研究である。デジタル教科書は、通常の授業及び弱視生徒支援のため、また文字の読みにくい児童への特別支援教育等の教育ツールとして期待されており日本でも様々な研究が始まっている。将来的に、教科書そのものがデジタルデータで供給されることを想定し、デバイスやオンデマンド出版を通じて、様々な弱視、発達障害等も含め、様々な児童生徒が障害・能力の如何を問わずに利用すること、または適切なカスタマイズができる教科書という概念として教科書ユニバーサルデザインの基礎研究として研究を実施した。以下、本年度(平成24年3月31日)の研究の概要である。(1)新しい教科書デザインの基本概念設計かかる調査研究、及び様式S-1-8に示すD2教科書構成のデバイスの調査として、まず現行の教科書の文章と映像・画像情報として扱うことが適切な情報に分けることを念頭に、教科書の読み順調査、レイアウトの検証など、主に中学校の教科書に関して検証を行った。また、教科書出版社に教科書のコンテンツの作成に関して基本事項のアンケート調査及びヒアリングを行った。(2)コンテンツ作成方法に関する、教科書のデータ化(現在のところアドビ社Indesignから電子書籍又はEpub3.0や、ibooks authorにより変換する方法を検証。中学、高校(小学校)の教科書サンプルの制作を行った。(3)デバイスのカスタマイズとして、電子ペンを活用し、教員の指導と生徒との情報共有の可能性について小学校において実験を行った。本研究は、誰にでも不自由なく使えるユニバーサルデザインの教科書を実現するため、デジタル教科書を視野に入れ、その標準的なコンテンツとインターフェイスの構成等デザインを行い、具体的なモデルケースの実現により、新しい教科書デザイン仕様を作成する研究である。今年度は、教科書そのものがデジタルデータで供給されることを想定し、教科書のデジタルデータを検証、加工し、デジタルデバイスやオンデマンド出版を通じて教科書としての表現を試み検証した。また、適切なカスタマイズができる教科書概念として教員と生徒との通信と履歴を残す機能など、教科書構成に電子ペンも加えることを念頭に研究を行った。4月12月は、実験に使用する教科書の範囲を決定後、中学、高校(小学校)の教科書サンプルの制作を継続的に制作した。教科書のデータ化は、APPLE社のiBooks Authorを使い教科書データや研究室で発行する論文等の読み物の電子化を継続的に行った。またこのデータは同社のIPAD等のデバイスで表示可能であり、研究室WEBサイトから試験的に配信も行った。また、EPUBに関するデータ作成も実施したが、教科書のような画像や表、公式が多い教科書表現を行うには、現在のビュアーやデバイスとして教科書表現やデータ制作環境においても困難であることがわかった。教科書そのもののデザイン型式に関する部分は、電子ペンの活用を含め授業運用について検証した。また、デジタルと紙の併用構成の構想も検証した。研究のまとめとして、電子ペンを新しい教科書構成に組み込んだ教科書デザインの仕様等を作成・検証した。今後の課題として、更なるデジタル教科書の分析や実験、具体的なデバイスを使った運用などはさらに検証の必要があると考えている。当初、目標としていた様式S-1-8に示すD2教科書構成のデバイスのモデルは試作として実現した。

また教科書出版社、教育委員会などとの連携や「障害のある児童及び生徒のための教科用特定図書等の普及の促進等に関する法律」にかかる教科用特定図書としてのデジタル教科書の研究も実施できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。年度前半は、2年間の成果を経てD2教科書構成デバイスの初等、中等教育での実施を想定した実験の充実をはかる。また、高校教科書のデジタルコンテンツについて可能な限りデジタル化の実験を進めたい。後半は、今後の発表、報告のためのまとめを行う。
水質浄化対策が引き起こす富栄養湖の生態系構造の変化とそのメカニズムの解明

水質汚濁問題を抱えていた諏訪湖の水質が近年になって改善されはじめ、それに伴って生態系が大きく変化し始めた。本研究では、その生態系変化の様子とメカニズムの解明を試みた。諏訪湖では、アオコ減少、不快昆虫ユスリカの減少、水草の増加、大型ミジンコの増加がほぼ同時期に起きた。生態系のレジームシフトが起きたといえる。植物プランクトンの生産力低下が生物間相互作用を介して生態系全体に波及したと考えられた。諏訪湖は1979年以降の水質浄化対策の結果、1999年にMicrocystisによるアオコの激減という大きな変化が見られたが、2005年(平成17年)もまた、大きな変化が起きた。それまでアオコは藍藻のMicrocystisによって作られていたが、2005年はそれとは異なる藍藻のAphanizomenonがアオコをつくった。水質の分析をした結果、2005年は710月の4ヶ月間に渡って湖水中の硝酸イオン濃度が著しく低く、植物プランクトンにとっては強い窒素不足になっていたものと考えられた。これが、窒素固定能力を持っているAphanizomenonの優占を誘導したものと考えられる。藍藻群集の中での優占種が変化しただけではなく、藍藻の優占度が落ちて、珪藻が相対的に多くなった。その結果、湖底に重い珪藻が沈降し、湖底の貧酸素化が進んだ。動物プランクトン群集では、大きな大型の捕食性ミジンコ、ノロの増加傾向が見られた。これは魚の捕食圧の低下が原因したのではないかと考えられた。今後、諏訪湖の浄化が進むと動物プランクトンの大型種が出現するのではないかと考えられ、その解析が今後の課題となった。アオコが激減した1999年以降、底生動物のアカムシユスリカとイトミミズが大きく減少した。オオユスリカも減少したが、前2種に比べると減少の程度は小さかった。しかし、2005年はアカムシユスリカとイトミミズがそれまでの年よりも多く出現した。これら二つの生物グループの優占度の入れ替わりの要因の解析が求められた。諏訪湖の水の流れを詳しく解析した。これまで言われてきたものと異なる水の流れが観測された。また、諏訪湖は浅い湖であるが、風が吹いても簡単には湖底まで撹拌されないものと推定された。水の動きに関しては今後も詳しい調査を続け、底生生物やプランクトンの分布との関わりについて解析する必要が認識された。アオコが激減した1999年以降、諏訪湖の透明度が増し、水草が繁茂するようになった。これにより水質の改善が大きく進むものと期待されたが、それ以前よりも湖底の貧酸素化が顕著になった。これには、アオコを形成するラン藻の減少に伴って珪藻が増え、それが湖底付近に停滞したことが大きな要因と考えられた。諏訪湖ではしばしば強い北西風が吹くが、その時の湖内の水の動きを解析した結果、風速7m/s程度の風では底質の巻き上げが起こらず、風速が11m/sに達すると風下側で巻き上げが起きることがわかった。したがって、風の撹拌による貧酸素層の崩壊は、簡単には起きないことになる。2006年は7月に豪雨があり、それに伴って湖水中の硝酸濃度が大きく上昇した。このときに優占していたAphanizomenon激減した。これにより、ラン藻の種組成の変動に、硝酸態窒素濃度の変化が強く影響していることが示唆された。生物群集の多くがアオコの激減以降に個体群を大きく変えているのに対し、動物プランクトン群集の変化速度は遅い。しかしながら、1999年以降、大型の捕食性ミジンコ、ノロの顕著な増加傾向がみられるようになった。これは捕食者である魚の現存量が低下した結果だと考えられる。またこのことは、動物プランクトン群集の種組成と現存量は、魚の捕食によって強く制御されてきたことを示唆している。水質の浄化は植物プランクトンの生産量を低下させるので、餌環境の変化が動物プランクトン群集の変化にも関わっているものと考えられるが、それを解明することは課題として残された。諏訪地域の住民を対象に、諏訪湖の水質変化に対する住民の意識を調べた。その結果、多くの住民が諏訪湖の水質浄化が進んでいると感じていること、そしてそれを感じられる要因として重要なものは、アオコの減少と透明度の上昇であることがわかった。諏訪湖で1999年にアオコが激減して以降、夏期の平均透明度は1m以上が維持されてきた。それに伴い水草帯が発達し、有機泥の堆積が多いところでは、ヒシの大群落が発達した。これは、浮葉が水面を多い、船の航行の妨げ、また、太陽光の湖水中への侵入を妨げ、さらには風による水の撹拌も抑えるため、一時的でも水質の悪化を招いた。

一方、砂地の広がる大きな河口域では、透明度の上昇に伴って、水質汚濁問題が発生する前に優占していた沈水植物のクロモが回復し、分布域を拡大した。ところが、繁茂したクロモが秋になって枯れ、風によって湖岸に打ち寄せられ腐臭を放った。水質の浄化が底質に王子で異なる水草の繁茂を促したが、それが新たな問題を起こすことが明らかになった。動物プランクトン群集は、1999年以降、2007年になっても大型種のノロの増加傾向が続いた。これは、プランクトン食魚のワカサギの現存量の低下の現れと考えられる。そして、春には、短期間であるが、湖の全域で大型のダフニア属ミジンコ、カブトミジンコが出現した。この属のミジンコは、100年前に諏訪湖にワカサギが放流される前に生息が確認されただけであった。水質浄化に伴う魚の減少は、ダフニア個体群の回復を許したものと考えられる。ダフニアが増えると効率のよい摂食で植物プランクトンを減らすことが考えられるので、諏訪湖の水質浄化(透明度の上昇)が一段と進む可能性がある。また、それとともに水草の分布域がさらに拡大することによって、新たな生態系のレジームシフトが起きるのではないかと期待される。底生動物のユスリカ幼虫の現存量は低い状態が維持され、これが魚の現存量低下に寄与していると考えられる。また、湖岸の景観についての住民の意織調査を行った。その結果は、解析中である。諏訪湖では下水処理場の供用が開始されてから20年目になる1999年に植物プランクトンによってつくられるアオコが突然大きく減少した。それとほぼ同時に不快昆虫のユスリカの大発生が無くなった。また、透明度の上昇に伴った水草が繁茂するようになった。これらのことから、1999年には生態系のレジームシフトが生じたと考えられた。しかし、動物プランクトン群集には、そのとき顕著な変化が認められなかった。そこで、1999年の前後10年間の動物プランクトン群集の変化を詳しく解析した。その結果、1999年が大きな変化点になっていることが明らかにされた。この結果、諏訪湖では多くの生物群集が大きく変化したことがわかり、その年が生態系のレジームシフトが起きた年と結論づけられた。水質浄化は植物プランクトンの生産量を減らし、その結果ユスリカや魚の量が減った。ところが、動物プランクトン群集では、むしろ大型動物プランクトンが増える傾向がはっきりと認められた。これは水質浄化によって魚が減ったことによって、その捕食圧から逃れられた動物プランクトン種が増えたためと考えられた。このことから、富栄養湖の動物プランクトン群集の構造と現存量は、餌である植物プランクトンよりも、捕食者である魚によってより強く制御されていることが示唆された。水草の増加は水質浄化にプラスになると考えられていたが、その分布域が大きくなるにつれて、船の航行の障害になるなど、問題視されるようになった。そこで、水草の繁茂する景観に対して、住民意識調査を行った。その結果、住民には湖水面が見えることが景観的に重要で、それを妨げるほど水草が増えることは好まないことがわかった。また、玉砂利を敷いた所など、人工的につくられた環境でも、水に接することができる湖岸を好むことがわかった。水質浄化の進展と共に考慮しなければならない課題が見えてきた。
歯科治療に有効なポジショニング習得のための効果的動画ツールの開発

歯科治療は口腔内という狭小かつ閉鎖空間で行われる専門的な処置であり,その作業空間には歯以外にも舌や頬などがあり,それらが処置中に動くこともある。そのため術者にとって術野の確保は容易ではなく,当然通常の治療見学から学修者である歯学生が得る情報は,模倣するために十分であるとはいえない。このことは術者を兼ねる指導者にとっては「見せたはず」,学修者にとっては「見えなかった」という認識の乖離を生じさせる。本研究は小型カメラを用いて術者が見ている術野を録画することによって,大掛かりな機材を使用しなくとも術者と見学者の乖離をなくし,模倣するために十分な教材とすることおよびその効果を検証することを目的とする。
大規模経時採取血漿バンクの網羅的タンパク質変動解析による大腸癌再発予測因子の解明

本研究は大腸癌の治療成績を有意に向上させ、かつ患者に優しい個別化医療の実現を最終目的として(1)術後再発高リスク群予測因子(2)再発・遠隔転移パターン規定因子の解明を目指す。2018年度は、昨年度までの網羅的定量プロテオーム解析から上記バイオマーカー候補となり得るタンパク質群として同定された各因子を用いた診断モデル構築を試行した。検出された全タンパク質について術後1年以内再発群(n = 20)と5年以上無再発群(n = 20)間でWilcoxon順位和検定を行い、有意差の認められた37タンパク質を用いてUnsupervised clustering解析を行ったところ、術後再発あり、再発なしの二群を統計学的に分類可能であった。また、37タンパク質のうち再発あり症例群でタンパク質発現量が上昇を示す20タンパク質を用いてSupport Vector Machineによる診断精度評価を実施したところ、感度95.0%、特異度84.6%、陽性的中率85.0%、陰性的中率94.4%を示し、非常に高い精度で術後再発リスクを診断しうる血中タンパク質バイオマーカー候補群であることが確認できた。これらのタンパク質に対して、抗体を用いたマルチマーカー測定系は時間的、経済的、そして臨床実用性に乏しいため、計画通りトリプル四重極型質量分析計を使用した高速絶対定量法であるMultiple Reaction Monitoring (MRM)法を用いて多点経時採取検体検証試験に移行した。本年度はそれぞれのバイオマーカー候補タンパク質をMRM法で特異的に検出するための至適トリプシン消化ペプチド配列の選定まで実施した。今後MRM分析によって得られる経時的な各種血中タンパク質の絶対定量値変動データと付随臨床情報と統合することにより、最終的な臨床病態決定因子の抽出と予測診断モデルの構築を行う予定である。予定していた定量プロテオーム解析を完了し、大腸がんの術後早期再発を規定しうる血中バイオマーカー候補タンパク質群の抽出、それらを用いた統計学的診断モデルの作製、評価まで終了することができた。引き続き経時採取検体の測定結果と各種臨床情報(年齢、性別、生化学検査値、腫瘍マーカー値、病理所見、治療歴、その他)を統合した多変量を用いて予測診断アルゴリズムの検証が進行中であるが、一連の探索的分析の完了などおおむね想定通りの進捗スピードで推移していると言える。本年度までに取得した大腸がん早期再発規定因子に対してMRM分析によるハイスループット絶対定法を立ち上げ、多点経時採取検体検証試験を行う。同検証試験の測定結果と付随する臨床情報を元に最終的な早期再発リスク診断モデル、術後補助化学療法感受性診断モデル、好転移臓器予測モデルを構築する。また、検証試験にて大腸癌再発リスク関連因子と決定づけられたタンパク質に関しては、POC取得を目的とした個別の機能解析実験に供する。平成28年度は、がん研有明病院消化器外科にて診療を行った大腸癌肝転移手術症例について、大腸正常粘膜上皮、原発大腸癌、肝転移巣の3か所から手術切除組織検体を採取し、凍結や固定を行わない新鮮な状態で以下の解析を行った。また、そのために必要な各種実験条件(組織溶解条件、トリプシン消化条件、質量分析条件)の至適化も行った。17症例由来3種組織、計51サンプルについて総組織タンパク質抽出液を調整し、質量分析前処理を実施後、Orbitrap Fusion Lumos LC/MSシステムにてプロテオーム解析を行った。その結果8,594タンパク質がProteome Discovererソフトウェアにおける有意基準(FDR <1%)を満たして同定された。さらにMaxQuantソフトウェアによる定量解析、統計解析を行った結果、102、89、137タンパク質がそれぞれ大腸正常粘膜上皮と原発大腸癌、原発大腸癌と肝転移巣、大腸正常粘膜と肝転移巣、の間で顕著な発現量変化(Paired t-test, p < 0.05, fold-change > 5.0)を示すことが分かった。これらのタンパク質群は大腸癌の発症や遠隔転移に重要な因子であるとともに、特異的な分子標的治療薬、診断薬のターゲットになりうることも期待できる。当結果は次年度以降の血漿検体解析結果や臨床情報と統合することにより、最終的な臨床病態決定因子の抽出に使用予定である。同一患者由来大腸正常粘膜上皮、原発大腸癌、肝転移巣の定量プロテオーム解析を完了し、質量分析Raw dataからの全タンパク質定量化計算処理、統計解析による病態規定候補因子の抽出まで終了することができた。引き続き平成29年度まで解析症例数を追加していく予定であるが、一連の分析系の立ち上げ、臨床検体の分析開始などおおむね想定通りの進捗スピードで推移していると言える。平成29年度は、がん研有明病院消化器外科にて診療を行った大腸癌患者血漿サンプルについて、術前、術後、再発時、再発術後の4ポイントで採血された検体を採取し、以下の解析を行った。当初予定していた抗体カラム(MARS Hu-14)による血中多量タンパク質除去を起点とする血漿プロテオーム解析の結果と比して、過去に研究代表者が開発した血中低分子量タンパク質抽出法QUEST-MS (J Proteome Res. 2013;12(10):4497)を用いた同解析結果においてより

網羅性(タンパク質同定数)、および深度(低絶対濃度タンパク質検出率)の高い分析が可能であることが実験的に明らかとなったため、本研究における血漿タンパク質解析には後者を採用することとした。120症例由来4ポイント血漿、計480サンプルについてQUEST-MS処理後、Orbitrap Fusion Lumos質量分析計にてプロテオーム解析を行った。その結果4,712タンパク質がProteome Discovererソフトウェアにおける有意基準(FDR <1%)を満たして同定された。さらにMaxQuantソフトウェアによる定量解析、統計解析を行った結果、21、9、14タンパク質がそれぞれ大腸癌術後1年以内早期再発、肝転移、肺転移症例群において有意に(t-test, p < 0.05, fold-change > 5.0)血中濃度亢進を示すことが分かった。当結果と前年度取得した組織検体解析結果、そして各種臨床情報と統合することにより、最終的な臨床病態決定因子の抽出と予測診断モデルの構築を行う予定である。予定していた経時採取血漿の定量プロテオーム解析を完了し、質量分析Raw dataからの全タンパク質定量化計算処理、統計解析による病態規定候補因子の抽出まで終了することができた。引き続き各種臨床情報(年齢、性別、生化学検査値、腫瘍マーカー値、病理所見、治療歴、その他)を統合した多変量を用いて予測診断アルゴリズムの構築が進行中であるが、一連の分析系の立ち上げ、臨床検体の探索的分析の完了などおおむね想定通りの進捗スピードで推移していると言える。本研究は大腸癌の治療成績を有意に向上させ、かつ患者に優しい個別化医療の実現を最終目的として(1)術後再発高リスク群予測因子(2)再発・遠隔転移パターン規定因子の解明を目指す。2018年度は、昨年度までの網羅的定量プロテオーム解析から上記バイオマーカー候補となり得るタンパク質群として同定された各因子を用いた診断モデル構築を試行した。検出された全タンパク質について術後1年以内再発群(n = 20)と5年以上無再発群(n = 20)間でWilcoxon順位和検定を行い、有意差の認められた37タンパク質を用いてUnsupervised clustering解析を行ったところ、術後再発あり、再発なしの二群を統計学的に分類可能であった。また、37タンパク質のうち再発あり症例群でタンパク質発現量が上昇を示す20タンパク質を用いてSupport Vector Machineによる診断精度評価を実施したところ、感度95.0%、特異度84.6%、陽性的中率85.0%、陰性的中率94.4%を示し、非常に高い精度で術後再発リスクを診断しうる血中タンパク質バイオマーカー候補群であることが確認できた。これらのタンパク質に対して、抗体を用いたマルチマーカー測定系は時間的、経済的、そして臨床実用性に乏しいため、計画通りトリプル四重極型質量分析計を使用した高速絶対定量法であるMultiple Reaction Monitoring (MRM)法を用いて多点経時採取検体検証試験に移行した。
悪性脳腫瘍に対する硼素中性子捕捉療法の開発(さらなる治療効果の改善を目指して)

悪性グリオーマの治療法として硼素中性子捕捉療法(BNCT)の研究を進めており、ほぼすべての症例で腫瘍の縮小を経験している。このような治療成績を示す治療法は他に類をみないものであるが、さらにこの治療成績を向上させるため、BSHの静脈内投与に加えて大量のBPA(700mg/kg)を6時間かけて投与し、BNCTを行った後、X線分割照射を20-30Gy追加した。この結果、初発GBMで生存期間中央値は22ヶ月を越えている。一方で、本治療法の成否はいかにしてB^<10>化合物を腫瘍細胞の核に選択的に取り込ませられるかという点にかかっており、かつそれを科学的に評価する事が重要である。そこでラット実験脳腫瘍をモデルとして、Secondary Ion Mass Spectroscopy(SIMS)によるB^<10>原子の半定量並びにmicrodistributionの検討をおこなったところ、BPAは腫瘍に不均一な分布を示したが、周辺脳に浸潤した腫瘍にもその蓄積を認めた。一方BSHは腫瘍に均一な分布を示したがその蓄積は限られており、浸潤部腫瘍への分布もごく軽度であった。この結果より両者の併用は合理的であると考えられた。また、硼素化合物のdrug deliverysystem(DDS)として、BSHをtransferrin-PEG-liposomeに包埋して投与し、中性子による照射実験を行ったところ、in vitroのみならず、nude mouseを用いたin vivoのモデルでもその抗腫瘍効果の増強を確認しえた。そのメカニズムとしてこのDDSが効率よく硼素原子を腫瘍細胞の細胞内にtransferできることも確認できた。1)SIMSによるヌードマウス脳内移殖ヒトグリオーマ細胞株でのB^<10>集積検討ヌードマウス脳内にヒトグリオーマ細胞株U87MGを移植し、2週間後に硼素化合物(boronophenylalanine, BPA、500mg/kgもしくはsodium borocaptate, BSH, 100mg/kg)を腹腔内、および静脈内投与を行い、2時間後にsacrificeし、脳を取り出し、腫瘍を含む凍結標本を作製した。この結果、両者併用治療群がもっとも硼素の集積が高く、かつBSHとBPAでは集積する細胞に差が認められ、臨床治療での両者併用投与の有用性を裏づけるものであった。2)各種培養脳腫瘍株(U251,U87MG,等)におけるTF受容体の発現の検討トランスフェリン(TF)は血清中に存在する鉄の担体糖蛋白として認識されており、その受容体は生体内に広く分布しているが、悪性脳腫瘍も含め、さまざまな腫瘍細胞に高発現している。よってリポソーム表面にTFをcoatingし、このリポソームの中に硼素化合物を包埋することで、悪性腫瘍へのtageting可能なDDSの作成を考案した。そこで、各種培養脳腫瘍株(U251,U87MG'等)におけるTR受容体の発現をFluorescein activated cell sorter (FACS)を用いて解析hしたところ、各種脳腫瘍株でもその高発現が確認できた。

そこでラット実験脳腫瘍をモデルとして、Secondary Ion Mass Spectroscopy(SIMS)によるB^<10>原子の半定量並びにmicrodistributionの検討をおこなったところ、BPAは腫瘍に不均一な分布を示したが、周辺脳に浸潤した腫瘍にもその蓄積を認めた。一方BSHは腫瘍に均一な分布を示したがその蓄積は限られており、浸潤部腫瘍への分布もごく軽度であった。この結果より両者の併用は合理的であると考えられた。また、硼素化合物のdrug deliverysystem(DDS)として、BSHをtransferrin-PEG-liposomeに包埋して投与し、中性子による照射実験を行ったところ、in vitroのみならず、nude mouseを用いたin vivoのモデルでもその抗腫瘍効果の増強を確認しえた。そのメカニズムとしてこのDDSが効率よく硼素原子を腫瘍細胞の細胞内にtransferできることも確認できた。
実時間ハードウエア書き換えによる汎用非ノイマン型・知的リアルタイムシステムの実現

ファジィシステム,ニューラルシステムおよびその融合技術は,知的情報処理システムとしてその有用性が実応用を中心に確かめられている.これまでに専用のチップ等が開発されているが,搭載された機能や実現できる回路規模が限定されるため汎用性に問題があった.本研究では,専用チップでは実現できなかった汎用性と高速性(並列性)の両立を目指し,FPGAを用いた用途対応型・非ノイマン型アクセラレータの試作を試みた.本研究で得られた主な成果は下記の通りである.(1) FPGA上での動作するファジィ/ニューラルシステムを構成する機能ブロック(演算ユニット)を設計した.(2)目的に応じて必要なユニットを選択しFPGA上で実現することで,バス幅が柔軟に変更できる並列システムの実現性を確認した.(3)複数のFPGAを搭載したISAバス・アクセラレータボードを試作し,その動作を確認した.(4) FPGAのデータ転送速度のバス速度依存性を,ボード上に専用メモリを配置することで改善(従来の2倍強)した.(5) GUIをTcl/tkを用いて設計し,その柔軟性を確認した.(6)実質的なニューラルネットワークの構築に構造化学習を取り入れ,1030%の回路規模削減ができることを確認した.FPGAの大規模化は,実装できる回路規模の拡大と並列性を強化する反面,回路データの書き込み時間が増大を招き,実時間性とのトレードオフが必要であることが分かった.また,本研究では,機能ブロックをハードウェアライブラリとして実装しており,さらなる効率化,汎用性,柔軟性を追求する上で,コマンドレベルでのハードウェア実装が必要と思われる.今後,本研究成果を研究会等で報告し,また,コンパイラを含めたソフトウェアとの協調設計を行い,より効率的な実時間書き換えシステムの構築へと発展させていくと共に,実時間書き換え専用のFPGAの開発を検討していく予定である.ファジィシステム、ニューラルネットワークおよびそれらの融合技術は、知的情報処理システムとしてその有用性が実応用を中心に確かめられている.しかし、これらは、並列アーキテクチャーであり、ノイマン型ディジタルコンピュータでは効率的な実行ができない.また、専用のチップやアクセラレータが開発されているが、搭載された機能や実現できる回路規模が限定されるため汎用性に問題があった.そこで、本研究では、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いた書き換え可能な演算回路を準備し、それを応用対象に応じた非ノイマン型のコプロセッサとして利用することを提案した.本年度は、標準的な書き換えスピードのFPGAチップを用いてISAバス拡張ボードを試作し、動作評価を行った.平成9年度に得られた成果は下記のとおりである.1.ファジィシステムの機能ブロックを設計し、ボード上で良好な動作を確認した.2.ニューラルネットワーク用の演算ユニットを設計し、その動作を評価ボードで確かめた.3.本方式の欠点であるFPGAのデータ転送速度のバス転送速度依存性をボード上にテンポラリなメモリを配置することで改善できた.現時点で従来の2倍強まで実現できている.ニューラルネットワークの実質的なネットワーク規模を決定するため、構造化学習を取り入れた.シミュレーションでは1030%の規模削減ができている.削減率は対象に依存する.平成9年度の成果は、研究会で発表すべく準備中である.平成10年度は、CPUから直接アクセス可能なFPGAと標準的なFPGAを混在させ、ハードウエアの利用効率を上げるとともに、グラフィカルなユーザーインターフェースを作成していく.また、本年度の成果をもとに、完成度の高いボードに仕上げ、実時間応用性に関して評価を行う予定である.ファジィシステム,ニューラルシステムおよびその融合技術は,知的情報処理システムとしてその有用性が実応用を中心に確かめられている.これまでに専用のチップ等が開発されているが,搭載された機能や実現できる回路規模が限定されるため汎用性に問題があった.本研究では,専用チップでは実現できなかった汎用性と高速性(並列性)の両立を目指し,FPGAを用いた用途対応型・非ノイマン型アクセラレータの試作を試みた.本研究で得られた主な成果は下記の通りである.(1) FPGA上での動作するファジィ/ニューラルシステムを構成する機能ブロック(演算ユニット)を設計した.(2)目的に応じて必要なユニットを選択しFPGA上で実現することで,バス幅が柔軟に変更できる並列システムの実現性を確認した.(3)複数のFPGAを搭載したISAバス・アクセラレータボードを試作し,その動作を確認した.(4) FPGAのデータ転送速度のバス速度依存性を,ボード上に専用メモリを配置することで改善(従来の2倍強)した.(5) GUIをTcl/tkを用いて設計し,その柔軟性を確認した.(6)実質的なニューラルネットワークの構築に構造化学習を取り入れ,1030%の回路規模削減ができることを確認した.FPGAの大規模化は,実装できる回路規模の拡大と並列性を強化する反面,回路データの書き込み時間が増大を招き,実時間性とのトレードオフが必要であることが分かった.また,本研究では,機能ブロックをハードウェアライブラリとして実装しており,さらなる効率化,汎用性,柔軟性を追求する上で,コマンドレベルでのハードウェア実装が必要と思われる.今後,本研究成果を研究会等で報告し,また,コンパイラを含めたソフトウェアとの協調設計を行い,より効率的な実時間書き換えシステムの構築へと発展させていくと共に,実時間書き換え専用のFPGAの開発を検討していく予定である.
多成分ガラス半導体における硬さのパーコレーション・中距離構造とフラクトンの研究

本研究は,カルコゲナイドガラスの構造や力学特性等の諸性質に対し、中距離構造の形成・変化、硬さのパーコレーション、フラジリティ、フラクトンといったミクロ・メゾスコピックな観点から研究を進めている。(Ge、Sn)-(Se、S)系をついて主として、ラマン散乱と赤外分光を実験手段としている。この系は広い組成領域で、過冷却状態を経て、ガラス状態に凍結する。組成、圧力、温度を変えて振動スペクトルを調べ、Phillips-Thorpeの拘束理論に基づく硬さのパーコレーション転移の臨界組成で振動スペクトルの異常をはじめて観測した。・ガラス-過冷却液体転移、再結晶過程をラマン散乱スペクトルにより研究し、非平衡相図を求め、臨界組成で再結晶化が急に生ずることを見出し、ナノ構造の自己組織化を提唱した。・低波数域のラマン散乱スペクトルで、フラクトンのふるまいを見出し、ネットワークの次元性と硬さのパーコレーション、フラジリティーに関する新しい発展をもたらした。・ガラス構造を知るために、結晶GeSe_2の電子状態と振動スペクトルと比較した結果、ガラスの基本骨格は結晶構造のフラグメントであり、ガラス内の化学秩序の破れとナイ構造相分離が光誘起構造変化と光誘起結晶化で重要な役割を演ずることをつきとめた。4配位元素と2配位元素とを含むGe-(Se,S)系カルコゲナイドガラスを作製した。これらの共有結合性ガラスでは、リジッドまたはフロッピ-というガラスの性質が、構成元素の平均配位数によって系統的に分類されるという特徴がある。作製したガラスについて、様々な温度でのラマン分光測定を行い、ガラス転移点付近での過冷却液体およびガラス状態の構造について調べた。ガラス中の中距離構造秩序は、ガラス転移点以上の過冷却状態においても保存されていることが、ラマンスペクトルに現れている。ただし、過冷却状態では粘性が急激に急激に低下する。スペクトルの変化から、この粘性変化に対応する中距離構造クラスター間の相互作用の減少、結晶胚種の形成などの構造変化についての情報が得られた。これらは、熱測定によるガラス転移の観測では得難いものである。また数10cm^<-1>以下100cm^<-1>程度の低周波数ラマンスペクトルから求められた振動状態密度は、周波数の巾乗の関数形を持つ。これらは巾指数の違いにより、低波数側からフォノン、ベンディングフラクトン、ストレッチングフラクトンに分類される。ただし、スペクトル中にベンディングフラクトン領域が観測されるか否かは、Ge-Seガラスの組成比と密接に関連していることが示された。この臨界組成は、ガラスネットワーク構造のリジディティーパーコレーションが起こるとされる組成(平均配位数2.4)にほぼ一致しており、理論との対応に興味が持たれる。われわれは、多成分カルコゲナイド半導体を対象として、ラマン散乱、フォトルミネッセンス測定、遠赤外分光測定法等を用いて研究を進めている。ここでは主にGe-Se-S系ガラスのラマン散乱測定について紹介する。ねらいは、ネットワークガラスの構造や力学特性などの諸性質に対し、短・中距離構造の形成・変化、硬さのパーコレーション、フラジリテイ、フラクトンといったミクロ・メゾスコピックな理解と結び付けることである。高純度のGe,S,Se元素から融液急冷法で多成分ガラス試料(平均配位数〈r〉}=22.8)を作製し、室温においてラマン散乱測定を行った。ガラス物質の低波数ラマンスペクトル(3-100cm^<-1>)は、格子緩和モードに関連する準弾性散乱と振動モードに関連するボソンピーク(BP)から形成されている。フラジリティ低波数側の緩和モードとボソンピーク(BP)との間に谷が存在する。この谷における散乱強度とBPの散乱強度との比瑞I_<min>/I^<max>をガラスのフラジリティに比例する量として見出した。〈r〉<2.2の場合、Ge原子の増加によりGe(S,Se)_<4/2>四面体が多く形成されたので、フラジリティは急激に減少する。〈r〉

>2.7の場合、Ge-Geボードが増え、ガラス構造の乱れも増えるので、ガラスが脆くなり、フラジリティが大きくなる。〈r〉=2.4付近に、フラジリティが急激な変化を示す段差が見られる。この平均配位数〈r〉の増加により、フラジリティの不連続的に減少することは、硬さのパーコレーションの閾値が2.4にあるためである。本年度は、カルコゲナイドガラスの構造や力学特性等の諸性質に対し、中距離構造の形成・変化、硬さのパーコレーション、フラジリティ、フラクトンといったミクロ・メゾスコピックな観点から研究を進めている。溶融状態からのクエンチにより作製したカルコゲナイドガラスに対し、ラマン散乱測定を行った。低波数ラマンスペクトル(3-100cm^<-1>)は、格子緩和モードに関連する準弾性散乱と振動モードに関連するボソンピーク(BP)から形成され、以下のように新たな理解を得た。・フラクトン数10cm^<-1>以下100cm^<-1>程度の低周波数領域の振動状態密度は、周波数の巾乗の関数形を持つ。これらは巾指数の違いにより、低周波数側からフォノン、ベンディングフラクトン、ストレッチングフラクトンに分類される。スペクトル中にベンディングフラクトン領域が観測されるか否かを分ける臨界組成は、ガラスネットワークのリジディティーパーコレーションが起こるとされる組成にほぼ一致する。・フラジリティと低波数ラマンスペクトルに見られる緩和モードとボソンピークとの関係から、ガラスのフラジリティに関係する量を見出した。フラジリティは、ガラスの力学特性ー硬さのパーコレーション転移付近に急激な変化を示すことを見られた。本年度は,カルコゲナイドガラスの構造や力学特性等の諸性質に対し、中距離構造の形成・変化、硬さのパーコレーション、フラジリティ、フラクトンといったミクロ・メゾスコピックな観点から研究を進めている。●フラクトン数10cm^<-1>以下100cm^<-1>程度の低周波数領域の振動状態密度は、周波数の巾乗の関数形を持つ。これらは巾指数の違いにより、低波数側からフォノン、ベンディングフラクトン、ストレッチングフラクトンに分類される。●フラジリティと低波数ラマンスペクトルに見られる緩和モードとボソンピークとの関係から、ガラスのフラジリティに関係する量を見出た。フラジリティは、ガラスの力学特性-硬さのパーコレーション転移付近に急激な変化を示すことを見られた。また、光学振動モードからは、パーコレーションの相転移域において、フォロッピー構造から硬い構造に転換する際、これまでに各自の温度依存性を持つモードは共通の特性を示すことを分かった。これは、構造的な自己組織化が原因であると突き止めた。
老老介護世帯の在宅介護継続に向けた諸要因とコミュニティとの関連

在宅介護の継続に関連する要因である介護負担感、介護肯定感、コミュニティサービスの利用状況について、老老介護世帯の主介護者を対象としてその関連要因を明らかにするとともに、コミュニティサービスの利用の実際を明らかにすることを目的とした。その結果、一日の介護時間、要介護者の認知症の周辺症状、在宅介護継続意志、主観的健康感、生活満足度、要介護者のADL、ソーシャルサポートそれぞれが、介護負担感および介護肯定感に関連することが示唆された。また、主介護者の多くは自治体で提供するコミュニティサービスを利用することができていない状況が明らかとなった。本研究は、老老介護世帯の生活状況や主介護者の介護負担感と介護への肯定感それぞれの側面と、在宅介護継続に関連する介護サービスやコミュニティサービスについて検討し、高齢者のみ世帯が安心して生活できる支援策を明確化することを目的としている。平成23年度は、老老介護世帯、非老老介護世帯の生活状況、主介護者の介護負担感、介護肯定感と在宅介護継続についての関連を明らかにするため、本研究に関連する先行研究の結果、研究状況を踏まえ、質問紙を作成し調査を実施した。平成24年度は、前年度に引き続き調査を実施し、茨城県内全市町村の社会福祉協議会(44市町村、全77事業所)を対象に、老老介護世帯10世帯、非老老介護世帯10世帯、計20部の質問紙を配布した。調査は、各事業所の担当ケアマネジャーが担当する介護保険サービス利用世帯について、訪問時に質問紙を配布、次月訪問時に調査票を回収し、各事業所ごとに研究実施者に返送することとした。今年度は、昨年度未回収であった事業所への再依頼を実施し、対象事業所からの調査票の回収を完了した。現在、回収データの入力および結果の分析中である。また、地域高齢者を対象としたコミュニティサービスについては、茨城県内2市の地域包括支援センターに聞き取り調査を実施し、老老介護世帯・非老老介護世帯の主介護者の参加状況、参加者用の質問紙調査票(昨年度から実施している調査票に準じ、家族からの支援状況、主介護者の介護負担感(Zalit介護負担感スケール8項目版:ZBI-8)、介護肯定感、利用している介護サービスと頻度、主介護者の生活の質(QOL;SF-8-short-form health survey)から構成)を作成し、調査対象とするコミュニティサービスでの調査に向けた準備が整っている。本研究は、老老介護世帯の生活状況や主介護者の介護負担感と介護への肯定感それぞれの側面と、在宅介護継続に関連する介護サービスやコミュニティサービス利用について検討することを目的としている。老老介護世帯、非老老介護世帯の生活状況、主介護者の介護負担感、介護肯定感と在宅介護継続についての関連を明らかにするため、平成23・24年度に茨城県内全市町村の社会福祉協議会(44市町村77事業所のうち居宅介護支援事業を展開している40市町村)の担当ケアマネジャーが担当する介護保険サービス利用世帯を対象(老老・非老老介護世帯それぞれ10世帯)に質問紙調査を実施した。平成25年度は、前年度までの調査が未回収であった事業所への再依頼を実施し、調査票の回収を完了した(回収率69.9%)。これらの調査に基づき、老老介護・非老老介護世帯の生活状況や主介護者の介護負担感と介護への肯定感、介護者のQOLについて検討した。その結果、介護負担感、介護肯定感、生活満足度について、老老群と非老老群の間に有意な差は認められなかったものの、老老群では、社会交流の有無と介護負担感、介護肯定感、生活満足度すべてに関連を認め、非老老群においては、社会交流の有無と介護負担感に関連を認めた。また、要介護者の認知症周辺症状は、老老群と非老老群ともに、介護負担感、介護肯定感、生活満足度すべてに関連を認めた。また、介護世帯のコミュニティサービス利用について、茨城県笠間市が実施している、地域高齢者を対象とした健康診断参加者を対象に、介護実施状況の調査を実施した。その結果、健康診断参加者のうち介護を実施している者は7%に満たず、そのうちの50%は自治体や地域のコミュニティサービスには参加していないと回答していた。このことから、現在介護を行っている高齢者のほとんどが、自治体で提供するコミュニティサービスを利用できていないことが示唆された。

本調査の質問紙は、在宅介護継続意志、主観的健康感、1日の介護時間、日常生活動作(以下ADL:Activities of Daily Living:Barthel Index)、別居家族からの支援状況、主介護者の介護負担感(Zalit介護負担感スケール8項目版:ZBI-8)、介護肯定感、利用している介護サービスと頻度、主介護者の生活の質(QOL;SF-8-short-form health survey)である。調査は、茨城県内全市町村の社会福祉協議会(44市町村、全77事業所)を対象に調査協力を依頼し、各事業所ごとに、老老介護世帯10世帯、非老老介護世帯10世帯、計20部の質問紙を配布した。調査の実施については、各事業所の担当ケアマネジャーが担当する介護保険サービス利用世帯について、訪問時に質問紙を配布、次月訪問時に調査票を回収し、研究実施者に返送することとした。現在、調査実施中であり、調査票の回収に伴い分析を実施している。また、地域高齢者を対象としたコミュニティサービスについては、茨城県内2市の地域包括支援センターについて聞き取り調査を実施し、サービス実施の頻度、内容、定員と参加状況、サービス提供方法を反映させた、コミュニティサービスに関する質問紙調査票を作成している。本年度における研究実施計画は、老老介護世帯、非老老介護世帯の生活状況、主介護者の介護負担感、介護肯定感と在宅介護継続の関連を明らかにするため、前年度に引き続き、1老老介護世帯の生活概要を把握、2介護者の在宅介護継続の意思および、介護負担感、介護肯定感の両側面に関連する要因の明確化を目的とした調査を実施し、回収したサンプルを分析し、老老介護世帯、非老老介護世帯の在宅介護継続意志とその関連要員を明らかにすることである。現在の研究達成度としては、調査対象者からの調査票回収が完了し、分析を進めている段階であることから、分析には計画から若干の遅れを生じているが、おおむね順調であると考えている。また、平成25年度の研究実施予定である3調査実施地域で実施されている地域コミュニティサービスについての把握にむけ、昨年度実施した2自治体地域包括支援センターでの事前調査をもとに地域コミュニティサービスに関する質問紙調査の作成、調査対象とするコミュニティサービス、調査時期について調整段階に入っている。以上のことより、回収した調査票の分析と、結果の作成については若干の遅れが認められるが、平成25年度の調査に向けた準備は順調に進行しており、研究全体としての達成度はおおむね順調に進行しているといえる。本年度における研究実施計画は、老老介護世帯、非老老介護世帯の生活状況、主介護者の介護負担感、介護肯定感と在宅介護継続の関連を明らかにするため、、(1)老老介護世帯の生活概要を把握、(2)介護者の在宅介護継続の意思および、介護負担感、介護肯定感の両側面に関連する要因の明確化を目的とした調査を実施することである。現在の研究達成度としては、調査対象を、茨城県内全市町村の社会福祉協議会(44市町村、全77事業所)とし、各事業所ごとに、老老介護世帯10世帯、非老老介護世帯10世帯の計20世帯への調査を依頼が完了している。調査の実施については、各事業所のケアマネジャーが行っている月一度の訪問時に配布、次訪問時に回収を実施するため、現在の回収状況は数事業所に止まっている状況である。
サイクロイド様サブ波長断面構造での高効率局在プラズモン発生と超高感度センサー応用

本研究では、我々が潜在性を見いだした『サイクロイド様サブ波長断面構造』における電場増幅効果とそれに基づくセンシング機能をより高度化すべく、サブ波長構造のさらなる改良(新規構造の探索やそれらの作製や樹脂フィルム上へのマルチセンシングスポット形成等にかかるプロセス基盤の確立を含む)を進め、分光器によるスペクトル計測を不要化する局在プラズモン型超高感度バイオチップの実現に向けて、大きく前進する成果を得た。また、独自のアルゴリズムによる光波伝搬解析の高速演算技術の追求に関しては、新たな積分表示解の導出に成功し、構造探索の効率化のみならず、今後広範な物理現象への適用が期待される。H26年度は申請計画に従って、研究課題[1]「最適サイクロイド様曲面構造の設計」に取り組んだ。また、その他についても基礎検討を進め、以下の成果を得た。[1]「最適サイクロイド様曲面構造の設計」:直径500nmの微粒子を最密充填した半球構造を鋳型としてシリコーンゴムレプリカを作製し、1軸延伸(延伸率:130%)を施し、断面がサイクロイド様となる異方的曲面を得た。この構造の空間周波数パワースペクトルを解析した。現在、その結果を踏まえた構造探索方針に沿って、より最適な構造を設計の上、時間領域差分法電磁界シミュレーションによって電場集中の効果を検証中である。[2]「サイクロイド様曲面構造の創成」:半球構造を鋳型とするサイクロイド様曲面構造の作製とその構造転写、および、微粒子テンプレート/シラン気相吸着による規則的分子構造の形成にかかるプロセス条件ついて試行錯誤を行い、再現性の高い条件を見出した。[3]「マルチスポットチップの作製」:予備検討として、金コートを施した半球構造状における抗体溶液の濡れ広がりについて検討し、次年度に向けた検討課題の抽出を行った。また、金属(金、白金など)とタンパク質の相互作用をAFMを用いて測定し、AFM観察やQCMを用いた配向特性評価などと統合して解析することにも着手した。[4]「種々のバイオマーカーに対する検出感度の評価」:複数のバイオマーカーに対する交差性(弁別性)に関して、調査対象を検討し、次年度以降の検討の準備を行った。[5]「分光器を不要とする色度解析技術の確立」:スペクトルのシフトを定量的に検出することを目的として、3種の自家蛍光色素(半値全幅100nm程度)の混合比が異なるサンプルを作製し、少数の波長フィルタによって混合比の定量評価を行うことを試みた。その結果、混合比は5%以下の精度で定量化可能なことを確認した。H27年度は研究課題[2]「サイクロイド様曲面構造の創成」、[3]「マルチスポットチップの作製」、[4]「種々のバイオマーカーに対する検出感度の評価」、[5]「分光器を不要とする色度解析技術の確立」に重点を移し、各要素技術の融合について検討を進め、以下の成果を得た。[1]「最適サイクロイド様曲面構造の設計」:一般座標変換と言う手法を用いて、サブ波長曲面構造における電磁界分布を高速に計算する方法を考案し、これまで用いていた時間領域差分法電磁界(FDTD)法に比べて1/100程度の時間で電磁界分布を求めることができるようになった。これにより、さらなる高機能構造の探索を効率的に進めることができるようになった。[2]「サイクロイド様曲面構造の創成」、および、[3]「マルチスポットチップの作製」:ナノインプリントの条件を最適化し、サイクロイド様曲面構造の創成に関する再現性/均一性の向上を達成した。このことは、実用化に向けて重要な知見となる。また、微粒子をマスクとして利用し、シランカップリング剤によって基板表面を修飾するコロイドリソグラフィ技術も確立された。[4]「種々のバイオマーカーに対する検出感度の評価」:タンパク質と金属表面間の相互作用に関してAFMを用いた直接測定を行い、種々のバイオマーカーの吸脱着挙動に関する基礎的なデータを収集し、検出感度の評価に役立つ知見を得た。[5]「分光器を不要とする色度解析技術の確立」:前年度に考案した色度補正方法に基づいて、色度基準やカメラプロファイル情報を手がかりとした色度補正について検討を進め、さらに、撮影をする際のチップとカメラ(光源)の角度・距離が共鳴スペクトルに与える影響の検討に着手した。当初の計画に沿って、各要素技術の融合が進んでおり、最終目標である局在プラズモン型超高感度バイオチップの実現に向かって技術的な素地が整いつつある。また、新しいシミュレーションアルゴリズムの提案や界面における相互作用の基礎メカニズムの究考など、波及効果の期待できる学術的成果も得られており、基礎・応用の両面において研究と開発が着実に進んでいる。H28年度は昨年度までに開発した各要素技術(研究課題:[1][5])を実用技術に近づけるべく、それぞれをさらに発展させると共に、技術統合と機能検証を進め、以下の成果を得た。[1]「最適サイクロイド様曲面構造の設計」:サブ波長曲面構造における電磁界波伝搬について厳密な解析解を導出することによって、所望の位置における電磁界を極めて高速に計算することが可能となり、高機能構造の探索がより効率的に進められるようになっているが、さらなる工夫(変数分離法の改良をはじめとする数式処理上のノウハウ)の上積みについて着想を得た。