hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抑制性シナプス情報伝達機構の制御に関わるPRIP遺伝子の発現調節機構の解析

今年度は、PRIP-1遺伝子の発現調節機構について解析を行った。ヒトPRIP-1遺伝子において、17年度にプロモーター領域を特定したが、この塩基配列を検討したところ、GC richでTATA配列を有していなかった。また、神経系の培養細胞において特に高い転写活性を有する領域(-237-108)を見いだしたので、これについて転写因子の結合の可能性を検討した。数種類のプローブを作製し、神経系の培養細胞の核抽出物を用いてゲルシフトアッセイ(EMSA)を行ったところ、このうち3つのプローブにおいて核タンパク質の結合が見られた。これらのプローブの配列についてデータベース検索を行ったところ、E boxおよび2つのMAZ転写因子結合部位が存在していた。これらの領域における転写因子の結合について検討したところ、E boxについてはNeuroD、Mash、Math、Ngn等既知の転写因子の結合は見られなかったが、MAZ結合部位についてはMAZの結合を確認した。種間で配列を比較したところ、E boxはマウス、ラットには存在しなかったが、2つのMAZ結合部位は種間で保存されており、MAZによる転写制御の重要性が示唆された。未知の転写因子の結合の可能性については、EMSAや結合因子の抽出、質量分析を行ったが、新規分子の具体的な同定には至らなかった。MAZ結合部位に変異や欠失を組み込んだコンストラクトにおけるルシフェラーゼアッセイでは、転写活性は減少した。以上より、未知の転写因子の関与も十分あり得るが、少なくともMAZ結合部位を含むこの領域が、PRIP-1遺伝子の発現調節に重要であることが分かった。初年度は、PRIP-1の遺伝子構造の解析と発現調節に関わる領域の検討を行った。まず、PRIP-1遺伝子の5'末端を確認するために、既知のエクソンの5'側最上流領域にprimerを設計し5'RACE法を行ったところ、新たに3つのエクソンの存在を見いだし、PRIP-1遺伝子が8つのエクソンから成ることを解明した。また、3つのスプライシングバリアントを見いだし、RT-PCRや塩基配列決定による解析から、これらのうち、エクソン2・3を欠いた転写産物が主に発現していることを明らかにした。この翻訳産物は、マウス・ラットのPRIP-1とほぼ同分子量であり、これまで予想されていた翻訳開始点は正しくないことが分かり、新たな翻訳開始点を確認した。さらにprimer extension法により、この翻訳開始点から約430塩基対上流に転写開始点があることを見いだした。この転写開始点をもとに、遺伝子上流領域の転写活性を検討した。上流約5k塩基対までの様々な長さの遺伝子上流領域を、レポーター(ルシフェラーゼ)遺伝子上流に組み込んだコンストラクトを作製し、PRIP-1を発現している神経系の培養細胞(NB69やPC12など)及び発現が見られない培養細胞(HeLaやCOSなど)に形質導入してルシフェラーゼアッセイを行った。その結果、PRIP-1を発現している培養細胞では、発現していない細胞に比べて極めて活性が高く、特に上流-240-110塩基対に高い転写活性能を有する領域があることが示唆された。
細胞周期におけるヘテロクロマチンDNAの後期複製機構の解析

ニワトリの細胞核内で最大のヘテロクロマチンであるW染色体(雌特有の性染色体)の形成するWヘテロクロマチンの分子構築と細胞周期における変動を解析した。先ず、W染色体DNAの約65%を占める高度湾曲性を示すXhoI-,EcoRIファミリー反復配列がWヘテクロマチンの構成成分であることを蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)により示した。ニワトリのMSB1の細胞の同調培養に経時的にブロモデオキシウリジン(BrdU)を取り込ませ、W染色体DNAの複製時期を、抗BrdU抗体の反応とXhoIファミリーDNAをプローブとするFISHによるW染色体の同定を組み合わせて調べた。その結果、W染色体DNAはS期のピークより約1時間遅れて複製されることが分かった。一方、MSB1細胞の単離核をマイクロコッカルヌクレアーゼ(MNase)消化し、DNAを抽出、サザンブロットを行なった結果、XhoI-,EcoRIファミリー配列ともヌクレオソーム構造を形成しているが、リンカーDNA鎖長がゲノム全体のクロマチンの平均値より約20bp長いことが示され、リンカー部分への非ヒストンタンパク質の結合が示唆された。MSB1細胞の単離核をMNase消化したのち、低塩濃度下でクロマチンを可溶化し、50mM NaC1沈殿、HW65-sゲル濾過カラムによりXhoIファミリーを含むクロマチンを約10倍濃縮した。この濃縮画分に含まれるタンパク質に対して、XhoIファミリー配列をプローブとするサウスウエスタン法を行なって、DNA結合タンパク質を検索した。その結果、17037kDaの15種類の結合タンパク質の存在が認められた。これらのタンパク質について、XhoIファミリーへの結合の高親和性、ヌクレオソームの2量体以上へ結合する性質、S期後期以降にクロマチン中の存在量が減少することなどの性質を備えている成分を検索した。現在、その様な性質を示す58、62、69、83kDaの成分に着目して、それらの精製を進めている。
若年発症糖尿病の放置と治療中断がおよぼす医療経済への影響

小児期発症糖尿病の多くはインスリン依存型糖尿病(IDDM)であるため、小児期発症インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)に対してはこれまで比較的重要度の認識が低く、治療を含む自己管理の標準化がおくれていた。1980年から1997年までに東京女子医科大学糖尿病センターを受診した18歳未満発症インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)患者は283名の調査から、治療中断がNIDDM患者のいずれの合併症発症および重症化に強く関連していることが判明した(糖尿病印刷中2000)。学校検尿による糖尿病発見がその後の合併症の発症および重症化を予防していなかった。ただし、ここでは治療中断を1年以上いずれの医療機関にも受診していなかったことと定義する。本年は、さらに治療中断したことがどのような因子と関連していたかを検討した。1.再発受診と糖尿病症状の有無p=0.6498と関連なし。2.BMIと治療中断の有無p=0.980と関連なし。3.治療内容と治療中断の有無インスリン使用p<0.0001経口薬使用p=0.0019上記のいずれかの薬物使用p=0.0038薬物使用していると、種類に関係なく、治療中断しにくいことがわかった。4.糖尿病家族歴と治療中断の有無父親p=0.0573母親p=0.6549と関連なし。5.発見時の教育入院歴との関連p=0.2804と関連なし。6.合併症の有無と治療中断の関連p=0.3514と関連なし。小児期発症糖尿病の多べはインスリン依存型糖尿病(IDDM)であるため、小児期発インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)に対してはこれまで比較的重要度の認識が低く、治療を含む自己管理の標準化がおくれでいた。1980年から1998年までに東京女子医科大学糖尿病センターを受診した18歳未満発症インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)患者は283名いた。この患者を対象に今年度は治療中断歴の有無を調査し、治療中断が合併症の発症にどのような影響を与えているかを調査した。治療中断は、糖尿病と診断されてから、当センター初診までの間に、すくなくとも1年以上いずれの医療機関へも受診していないことと定義した。合併症はは神経障害、網膜症、腎症に限って調査し、それぞれ3段階にスコア化した。なしを0点、重症神経障害を3点、増殖網膜症を3点、顕性腎症を最大の3点とした。治療中断群は91名だった。この群を治療継続群とくらべたところ、発見年齢、性差、当センター初診時の血糖コントロールには有意差はなかった。しかし、合併症ありが中断群に有意に多く(p<0.0001)、中断群の方が有意に合併症スコアが高得点化していた(p<0.0001)。これは罹病期間を一致させたマッチドぺア解析でも有意にこの差異は明らかとなった。治療中断がNIDDMのいずれの合併症発症にも強く関連していることが判明した。
新規遺伝子破壊法:RNAi法による血管新生因子抑制を利用した腫瘍増殖抑制

腫瘍の増殖においては血管新生が重要であることは広く知られており、分子標的治療法の標的として注目されている。血管新生には多くの因子が関与しているが、その中でも腫瘍血管新生において中心的役割を担っているのがVEGF(vascular endothelial growth factor)である。今回このVEGFのリガンドであるVEGF receptor(VEGFR)をターゲットとして血管新生を抑制することを目標とした。その発現抑制の方法として最近強力なgene knock-downの手法として確立しつつあるRNAi(RNA interference)を用いることとした。これは数十塩基対の二重鎖RNAでありながら強力なmRNA発現抑制効果を有するものである。我々はRNAiのテクニックをマウス転移性肺腫瘍モデルへのin vivo形質導入へ応用するために、マウスVEGFR遺伝子配列中のRNAi標的配列の至適化を行い、dsRNAを合成した。このVEGFR-siRNAをマウス血管内皮細胞株に形質導入を行ったところ、VEGFRの発現はmRNAレベルで特異的に抑制されており、形質導入された細胞はその増殖能も低下していた。また同時にヘアピン構造を形成するすることでRNAi能をもつ短鎖RNAを発現するプラスミドベクターを作成しVEGFRに対する遺伝子抑制機能をin vitroで確認した後、プラスミドベクターをhydrodynamic transfection法を用いマウス転移性肺腫瘍モデルに投与し抗腫瘍効果を確認した。本研究では、最終的に転移性肺腫瘍モデルマウスに対してVEGF(vascular endothelial growth factor)受容体に対するsiRNAもしくはその発現プラスミドをin vivo形質導入を行う計画であるので、まず始めにマウスVEGF受容体1(VEGFR1)をターゲットとするsiRNAを設計した。マウスVEGFR1のmRNA配列内にsiRNAのターゲットとなりうるAA(N19)の配列は245箇所に存在するが、発現プラスミドの作製に移行した際にこのプラスミド上のU6プロモーターをドライブするPolIII系のinitiation配列であるG(N17)C(N2)をとり、かつtermination codonであるA6を含まない配列を検索すると4つの候補配列が見つかった。この各々の配列に対して米国Ambion社siRNA Construction Kitを用いて二本鎖RNAを作製した。次に、siRNAの効果を評価するためにin vitro assay系を作製した。VEGFR1および2を発現しているマウス膵微小血管内皮細胞株MAS1-VEGFおよびSVR細胞にInvitroge社Oligofectamine reagentを用いてlipofectionを行い、48時間後に細胞を回収、total RNAを精製、Roche社Light Cyclerを用いて定量的RT-PCRを行い、VEGFRのmRNA量を測定し、そのVEGFR遺伝子特異的発現抑制効果を評価した。このassay系を用いて4つの配列のsiRNAの効果を解析すると、最大で60%程度の発現抑制効果を持っていた。VEGF受容体2に対するsiRNAターゲット配列の至適化についても同様にして行った。これらのsiRNAは血管内皮細胞株のVEGFmRNA発現量を抑制するだけでなく、細胞の増殖能も抑制するためその生理活性も抑制していることが明らかとなった。現在は、最終目標であるマウスin vino形質導入を行うため更に安定的と考えられるsiRNA発現プラスミドの作製に移っている。血管新生には多くの因子が関与しているが、その中でも腫瘍血管新生において中心的役割を担っているのがVEGF (vascular endothelial growth factor)である。今回このVEGFのリガンドであるVEGF receptor (VEGFR)をターゲットとして血管新生を抑制することを目標とした。その発現抑制の方法として最近強力なgene knock-downの手法として確立しつつあるRNAi (RNA interference)を用いることとした。

このVEGFR-siRNAをマウス血管内皮細胞株に形質導入を行ったところ、VEGFRの発現はmRNAレベルで特異的に抑制されており、形質導入された細胞はその増殖能も低下していた。また同時にヘアピン構造を形成することでRNAi能をもつ短鎖RNAを発現するプラスミドベクターを作成しVEGFRに対する遺伝子抑制機能をin vitroで確認した後、プラスミドベクターをhydrodynamic transfection法を用いマウス転移性肺腫瘍モデルに投与し抗腫瘍効果を確認した。
食事脂質の必須脂肪酸バランスの制御による生活習慣病予防に関する研究

必須脂肪酸バランス(n-6/n-3)が生活習慣病に及ぼす影響を調べた。n-3系列脂肪酸は、脂肪細胞の分化を抑制する一方で、筋芽・骨芽細胞の分化を促進した。マウスへの給餌実験では、n-6系列と比較してn-3系列摂取群では、血清中性脂肪・コレステロール及びインスリンと内臓脂肪量が有意に低下し、筋肉重量が増加した。このようにn-3系列脂肪酸の摂取が、メタボリック症候群予防に重要なことが示された。これらの成果を基に脂質バランスガイドを作成し、中学校の授業に導入したところ、教材としての有用性が確認できた。必須脂肪酸にはn-6系列及びn-3系列の2つの系列があり、n-6系列のアラキドン酸は強い活性の炎症性メディエータに変換されるが、n-3系列のエイコサペンタエン酸(EPA)はこれらに対して抑制的に作用するので、炎症性疾患の予防には必須脂肪酸バランスが重要となる。一方で、n-3系列のドコサヘキサエン酸(DHA)はPPARなどの転写因子を活性化することで、細胞分化に影響する。本研究では、生活習慣病の予防に重要な脂肪細胞と筋細胞の分化に及ぼすn-6及びn-3系列多価不飽和脂肪酸の影響を解析した。マウス由来3T3-Ll細胞の脂肪細胞への分化には、n-6系列脂肪酸は影響を与えないが、n-3系列のDHAは強く抑制することを見出した。抑制メカニズムとして細胞内に取り込まれたDHAが脂肪酸結合タンパク質(FABP)と結合してある種の転写因子を抑制し、中性脂肪合成に必要なステアロイルCoA還元酵素(SCD)の発現を強く抑制することが関与していた。また、ラット骨格筋由来筋芽細胞であるL6細胞の筋細胞への分化は、n-6系列のアラキドン酸が抑制する一方で、n-3系列のDHAは促進することが見出された。一方で同じn-3系列のα一リノレン酸にはこのような効果は見られなかった。したかって、n-3系列の長鎖多価不飽和脂肪酸であるDHAが脂肪細胞への分化を抑制する一方で、筋細胞の分化を促進し、生活習慣病・メタボリック症候群の予防に有効であることが示された。現在、これらの現象が個体レベルで成り立つかどうかを動物実験で検証中である。必須脂肪酸バランスはエイコサノイドの生理活性を変化させ、アレルギーや炎症、細胞増殖などを調節する。一方で、ドコサヘキサエン酸(DHA)などのn-3系列多価不飽和脂肪酸は、ある種の転写因子の活性を調節することで、細胞の分化を制御することが明らかとなった。昨年度までの研究で、DHAはマウス由来3T3-L1細胞の脂肪細胞への分化を抑制し、ラット由来L6細胞の筋細胞への分化を促進することが分かった。本年度は、同じ間葉系間細胞から分化する骨芽細胞の分化に及ぼす影響を解析したところ、マウス由来MC3T3-E1細胞の骨芽細胞への分化を顕著に促進することが明らかとなった。現在、これらの生理作用に必要な脂肪酸結合タンパク質や転写因子などの発現を解析中である。また、これらのDHAの効果を個体レベルで証明するために、ICR系雄性マウスにDHAの豊富な魚油を与えて、効果を検証した。魚油投与群は牛脂や他の植物油投与群と比較して、内臓脂肪量が有意に低下しており、生活習慣病予防に有効なことが示された。その他の生化学的指標は現在解析中である。これらの成果を食生活に役立てるために、市販の脂肪酸を含有する健康食品・サプリメントの必須脂肪酸バランスの検証を行った。店頭やインターネット上で関連商品を検索すると、日本で販売されているも1のだけでも約200種類もの数があり、これらはカプセル型、飲料型、食用油型、通常食品型の4つに分類することができた。特徴的なもの37種類を分析しだところ、通常食品型にはリノール酸の含量が高いものがあり、必須脂肪酸バランスに問題が有る商品も見られた。脂質の摂取量の増大が肥満やメタボリック症候群の原因となるだけでなく、必須脂肪酸バランスという質的側面が生活習慣病予防に重要であることを基礎的研究で明らかにすることで、生活習慣病予防のための食事脂質に関する栄養学的基盤の形成に寄与することを目的とした。また、得られた知見を食生活に生かしていく実践的方法論や学校教育への導入法を確立することを試みた。必須脂肪酸が細胞分化に及ぼす影響を解析した結果、n-3系列脂肪酸のドコサヘキサエン酸(DHA)が脂肪細胞の分化を抑制する一方で、筋肉細胞と骨芽細胞の分化を促進することが確認された。マウスを用いた給餌実験では、飽和・一価不飽和脂肪酸やn-6系列脂肪酸を与えた群と比較して、n-3系列脂肪酸を与えた群では、血清中性脂肪・コレステロール及びインスリン濃度が有意に低下していた。また、内臓脂肪量が低下するとともに筋肉重量が増加しており、培養細胞での結果とよく一致していた。

一方で、マウスの骨量に及ぼす影響は本研究では測定できなかったのが今後の課題である。これまでn-3系列脂肪酸は抗炎症・抗アレルギー作用が知られていたが、以上のように、本研究により間葉系幹細胞の分化を制御することで、メタポリック症候群や生活習慣病の予防に寄与することが示された。これらの知見及び「日本人の食事摂取基準2005年版」を参考にして、摂取目標となる必須脂肪酸量を設定し、「食事バランスガイド」に準拠した「脂質バランスガイド」を作成した。これを中学校家庭科の授業で学習教材として導入して利用性を検証しところ、生徒は必須脂肪酸バランスの重要性や食事の目安をよく理解し、教材として有用であることが確認できた。
看護職と介護職の連携による在宅療養支援リスク管理プログラムの開発

本研究課題は、「看護職と介護職の連携による在宅療養支援リスク管理プログラム」の開発である。初年度は、訪問看護事業所、訪問介護事業所を対象に質問紙調査を実施し、看護職155名、介護職148名の回答を得て、事業所の運営状況と看護職と介護職の連携状況、安全管理体制の実態と関連を把握した。2年目は、初年度調査の分析可能な以下のデータについて分析・整理を行った。(1)看護職と介護職の連携を要する支援場面383件、(2)連携によりリスク回避した事例60件、(3)連携できず発生したヒヤリハット48件。(1)について、提供された事例の支援場面の種類は、栄養・食事ケア91件、排泄ケア89件、清潔ケア78件、移動・活動ケア62件、与薬対応26件、褥瘡対応37件であり、これら6場面のリスク管理プログラムを作成した。(2)について、連携によりリスク回避した事例は、事例からリスク回避できたポイントをキーワードとして抽出し、プログラムに反映した。(3)について、連携できず発生したヒヤリハットは、P-mSHELLモデルを参考にリスク要因分析を行い、看護職要因、介護職要因、連携要因をリスク予防策としてプログラムに反映した。プログラムは、支援場面ごとに各段階(意識・関係・情報・計画・実施・評価)で、看護職と介護職が共有する内容や各職種の役割を時系列で示す構造とし、これを素案とした。3年目(最終年度)は、2年目に作成した「リスク管理プログラム(素案)」の内容妥当性・活用可能性等に関する評価に関する質問紙調査を実施し、看護職97件(有効回答88件)、介護職91件(有効回答88件)の回答を得た。1点(大変よい)から5点(大変悪い)の5段階評価で点数化し、プログラムの「内容のわかりやすさ」「使いやすさ」「安全対策への活用可能性」「連携への活用可能性」のすべてにおいて、平均2.5以下であり、一定の評価を得た。初年度(平成28年度)は、訪問看護事業所976か所、訪問介護事業所981か所を対象とした質問紙調査を実施した。調査内容は、事業所の運営状況、訪問看護師(看護職)または訪問看護職員(介護職)との連携状況(19項目; 5段階リッカート法)、安全管理状況(10項目; 5段階リッカート法)、看護職と介護職の連携を要する療養支援の局面とリスクの実態を把握した。看護職155名、介護職148名より回答を得た。平均職種経験は、看護職23.6年、介護職13.6年で有意差を認め、訪問サービスの平均経験は、看護職10.1年、介護証11.2年で有意差はなかった。看護職・介護職の互いの職種との連携状況(19項目)について、看護職・介護職ともに「同じ患者家族のために一緒に取り組むという意識をもっている」など関係の確保は構築に関する連携は実施できているが、「連携について事業所内の取り決めがある」など組織的な運営は比較的実施できていなかった。連携項目の総得点平均は看護職・介護職間で有意差を認めなかった。また、安全管理状況(10項目)のうち、看護職と介護職ともに事故事例の報告システムや共有システム、事例検討の場の確保は行われていたが、他事業所との共有や再発防止機能の現場での検討は比較的行われていなかった。安全管理状況の総得点平均も看護職・介護職間で有意差はなかった。看護職と介護職の連携を要する局面として、看護職278場面、介護職159場面の提供があった。清潔ケア、排泄ケア、栄養・食事ケア、医療処置管理に伴うケアの場面で連携ニーズが多かった。連携がうまくいかずに生じたヒヤリハットは、看護職47場面、介護職32場面の提供があった。次年度は、これらの場面における連携のリスクを分類整理し、プログラム素案の作成に資する。本研究は、「看護職と介護職の連携による在宅療養支援リスク管理プログラム」を開発する。研究計画は、1)看護職と介護職の連携を要する療養支援の局面の種類とリスクの抽出、2)療養上のリスクに対する看護・介護の役割・連携内容のリスク分析、3)「看護・介護の役割・連携内容」の検討(プログラム素案)、4)訪問看護師によるプログラムの試用に基づく有効性・有用性の評価を実施する。当該年度は、1)について、質問紙調査を予定通りに実施し、連携および安全管理の実態を把握するとともに、「リスク管理プラグラム」の基礎資料とする「看護職と介護職の連携を要する療養支援の局面に関するデータが収集できた。次年度は、2)療養上のリスクに対する看護・介護の役割・連携内容のリスク分析に、予定通りに進展することができている。初年度は、訪問看護事業所、訪問介護事業所に対する質問紙調査を実施し、事業所の運営状況と看護職と介護職の連携状況、安全管理体制の実態と関連性を把握した。当該年度(2年目)は、初年度調査のデータに基づき、1看護職と介護職で連携を要する療養支援の局面と連携内容、2連携の不備・不足により生じたヒヤリハット事例のリスク要因を分析し、療養支援の各局面における「看護職・介護職の役割・連携内容」を抽出した。

1看護職と介護職の連携を要する療養支援の局面:看護職278件、介護職159件の情報提供があり、8つの局面に関する連携内容が明らかになった。連携内容は〈清潔ケア〉が20項目で最も多く、〈栄養・食事ケア〉19項目、〈排泄ケア〉19項目〈移動介助〉16項目などが比較的多く示された。2連携の不備・不足により生じたヒヤリハット事例のリスク要因:看護職と介護職から提供されたヒヤリハット事例(計60件)のリスク分析を実施した。ヒヤリハットが生じた療養支援場面は、服薬管理(13件),排泄ケア(9件)、移動・体位調整(7件)、清潔ケア(6件)などであった。リスク分析により、看護職による状態アセスメントや、介護職による確実な情報提供など、各職種の要因が明らかになった。連携要因として、ケア手順・計画の統一やリスク予防策・対応策の共有ができていないことなどが明らかになった。12による連携内容とリスク要因を盛り込んだリスク管理プログラムを作成している。リスク管理プログラムの方向性について、訪問看護管理者3名、医療安全研究者2名に対する面接調査を実施した。重要な視点を効率的・印象的に示す必要性、リスク分析の根拠を網羅したうえで論理的枠組みを用いた整理の必要性に関する意見を得た。次年度は、リスク管理プログラムを確定し、評価する。本研究は、「看護職と介護職の連携による在宅療養支援リスク管理プログラム」を開発する。研究計画は、1)看護職と介護職の連携を要する療養支援の局面の種類とリスクの抽出、2)療養上のリスクに対する看護・介護の役割・連携内容のリスク分析、3)「看護・介護の役割・連携内容」の検討(プログラム素案)、4)訪問看護師によるプログラムの試用に基づく有効性・有用性の評価を実施する。当該年度は、2)のリスク分析を実施して、3)において「看護・介護の役割・連携内容」から「プログラムの素案」までを作成する計画としていた。リスク分析の結果から、「看護職要因・介護職要因・連携要因」の抽出まで完了しているものの、訪問看護管理者および医療安全研究者の意見を踏まえたリスク管理プログラムの構成に再構成する作業が進行中であり、プログラム素案の完成がやや遅れている。プログラムの構成内容の分析・整理はすでに終了しており、素案を完成する予定である。本研究課題は、「看護職と介護職の連携による在宅療養支援リスク管理プログラム」の開発である。初年度は、訪問看護事業所、訪問介護事業所を対象に質問紙調査を実施し、看護職155名、介護職148名の回答を得て、事業所の運営状況と看護職と介護職の連携状況、安全管理体制の実態と関連を把握した。2年目は、初年度調査の分析可能な以下のデータについて分析・整理を行った。(1)看護職と介護職の連携を要する支援場面383件、(2)連携によりリスク回避した事例60件、(3)連携できず発生したヒヤリハット48件。(1)について、提供された事例の支援場面の種類は、栄養・食事ケア91件、排泄ケア89件、清潔ケア78件、移動・活動ケア62件、与薬対応26件、褥瘡対応37件であり、これら6場面のリスク管理プログラムを作成した。(2)について、連携によりリスク回避した事例は、事例からリスク回避できたポイントをキーワードとして抽出し、プログラムに反映した。(3)について、連携できず発生したヒヤリハットは、P-mSHELLモデルを参考にリスク要因分析を行い、看護職要因、介護職要因、連携要因をリスク予防策としてプログラムに反映した。
周波数に基づき制御則を切換える実用的振動制御に関する研究

構造物などの振動を抑制する方法として,付加質量を使用する動吸振器は良く知られているが,その性能は限定的である。動吸振器を付加した共振曲線は剛性によって性能が変化する。そこで可変剛性を実現した動吸振器により,構造物の振動している振動周波数に応じて動吸振器の剛性を可変させるセミアクティブコントロールを提案した。共振曲線から剛性を可変させる周波数を定め,構造物の振動周波数をフィルタによって検出する手法も提案した。円錐型のばねを一対用いて予圧縮変位を変化させる動吸振器を一層構造物に,ばね要素も持つエアダンパの空気流出量を可変させる動吸振器を二層構造物に適用し,実験によりその効果を確かめた。研究目的として以下の4点をあげている。1セミアクティブ動吸振器に適したダンパの開発・制御2周波数に基づいた可変剛性切換制御3多層構造物における構造物の高次モードを抑制するセミアクティブ切換制振制御4周波数に基づく切換え則の理論的検討研究分担者はダンパに関する研究を行い,円弧型制振ばねダンパおよび電磁誘導を用いた流体式ダンパの開発を行った。セミアクティブ制振制御にMRダンパは有効なダンパであるが,減衰係数を所望の値に定めることができず,バイパス型のMRダンパの設計を引き続き行う必要がある。(研究目的1)研究代表者は昨年度得られた周波数に基づいた可変剛性切換制御の研究成果の改善を試みた。予圧縮を行うための時間短縮のために,モータではなくエアシリンダを用いた機構を作成し実験を行った。予圧縮時間の短縮は達成されたが,エアシリンダによる新たな振動が生じてしまい必ずしも十分な改善には至らなかった。さらに改善方法を探る。昨年度の結果は今年行われる国際学会に投稿中である。(研究目的2)また,二層構造物において,頭頂部の可変剛性および可変減衰動吸振器によって,1次モードおよび2次モードを周波数に応じて切り換える制振制御を昨年度達成できた。この内容を論文にまとめて日本機械学会に投稿中である。(研究目的3)研究分担者および代表者は理論的な切り換え則を検討し,一自由度系において結果が得られた。その結果は国内の学会発表予定である。(研究目的4)研究目的として以下の4点をあげている。1セミアクティブ動吸振器に適したダンパの開発・制御2周波数に基づいた可変剛性切換制御3多層構造物における構造物の高次モードを抑制するセミアクティブ切換制振制御4周波数に基づく切換え則の理論的検討研究分担者はダンパに関する研究を行い,電磁誘導を用いた硬球を流体に含むダンパに関する研究を行った。セミアクティブ制振制御にMRダンパは有効なダンパであるが,本研究の主題である「周波数に基づく」という点でまだかなり難しく,十分に有効な結果は得られなかった。(研究目的1)研究代表者は昨年度得られた周波数に基づいた可変剛性切換制御の研究成果の改善を試み,ほぼ完成したと同時に,今まではフィルタを用いて構造物の振動数を推定したが,もっと有効な方法を現在は試行し,2014年度の国内学会において発表予定である。昨年度の結果は国際学会に採択され,発表を行った。(研究目的2)二層構造物において,頭頂部の可変剛性および可変減衰動吸振器によって,1次モードおよび2次モードを周波数に応じて切り換える制振制御を昨年度達成できた。しかしながら論文にまとめるためには理論的考察とセミアクティブに用いたエアダンパの特性試験がまだ必要であるため,掲載には至っていない。その結果は国内の学会で発表を行った。質疑応答において有意義な意見交換ができたので,それをさらに現在は進めている。(研究目的4)構造物などの振動を抑制する方法として,付加質量を使用する動吸振器は良く知られているが,その性能は限定的である。(1)セミアクティブ動吸振器に適したダンパの開発・制御(2)周波数に基づいた可変剛性切換制御(3)多層構造物における構造物の高次モードを抑制するセミアクティブ切換制振制御(4)周波数に基づく切換え則の理論的検討研究分担者はダンパに関する研究を行い,円弧型制振ばねダンパおよび慣性を変化させるMRダンパの開発を行った。セミアクティブ制振制御にMRダンパは有効なダンパであるが,減衰係数を所望の値に定めることが未だ難しい。(研究目的(1))研究代表者は周波数に基づいた可変剛性切換制御の研究成果を得た。円錐ばねを組み合わせて,構造物の周波数に応じて予圧縮力を変化させることで剛性を変化させ,制振効果を高めた。シミュレーション結果は非常に良好で,FFT解析結果は理論的な結果とほぼ一致した。

しかし,実験結果自体は良好ではあるが,FFT解析結果を詳細に見ると,まだ改善の余地がある。予圧縮を行うために0.2秒ほどかかることと,円錐ばねの非線形特性がまだ少なかったことが原因と考えられる。基本的な研究成果は十分に得られた。(研究目的(2))また,二層構造物において,頭頂部の可変剛性および可変減衰動吸振器によって,1次モードおよび2次モードを周波数に応じて切り換える制振制御を達成できた。ここではエアダンパの空気の流出量切り換えるために,高速に切り換えることに成功した。所望のエアダンパを得られない場合の対処が今後必要となる。(研究目的(3))研究分担者および代表者は理論的な切り換え則を検討し,可能性を見いだしつつある。エアダンパが切り換え制御に適していることから,量子化誤差を軽減させることも合わせて検討している。(研究目的(4))研究目的として以下の4点をあげている。1セミアクティブ動吸振器に適したダンパの開発・制御2周波数に基づいた可変剛性切換制御3多層構造物における構造物の高次モードを抑制するセミアクティブ切換制振制御4周波数に基づく切換え則の理論的検討【研究実績の概要】に示したように研究目的1については,昨年度から大きな進展はないが,問題点は明らかになってきている。研究目的2はほぼ達成できたが,さらなる改善を行っている。昨年までの結果は国際学会へ投稿中である。研究目的3については2層構造物で達成でき,論文としてまとめて現在投稿中である。研究目的4は周波数に依存しない切換則は考案できたが,周波数による切り換えの理論的考察は見通しがなかなか立たず,十分に進んでいない。研究目的34は極めて順調と言えるが,1がやや遅れ,4はかなり遅れているので,全体としては「おおむね順調に進展している。」と自己評価する。研究目的として以下の4点をあげている。(1)セミアクティブ動吸振器に適したダンパの開発・制御(2)周波数に基づいた可変剛性切換制御(3)多層構造物における構造物の高次モードを抑制するセミアクティブ切換制振制御(4)周波数に基づく切換え則の理論的検討【研究実績の概要】に示したように研究目的(1)については,2,3割の達成度だが,エアダンパが他の目的に有効になっているので,それほど遅れていないと判断する。研究目的(2)はほぼ達成できているが,論文にするためにはもう少しつめる必要がある。研究目的(3)については2層構造物で達成できている。ただし,これを論文としたときに採択されるかどうかは別問題である。研究目的(4)はまだ始まったばかりである。研究目的1「セミアクティブ動吸振器に適したダンパの開発・制御」においては,弱い減衰を得られるMRダンパの開発をさらに進める。バイパス型のMRダンパのバイパス部の設計を改善する予定である。また,研究室での実験に適した小型化も必要となる。研究目的
ユビキタス空間における位置属性のない微小センシングデータからの情報抽出

実環境もしくは仮想環境内に存在する多数のセンサが収集する微小データを集積し,そこから有意な情報を抽出して現実社会のリアルタイムな状態を推定するための基礎技術について,様々な事例に即して確立した.具体的な研究対象は以下の通り:(1)協調位置推定技術,(2)2値近接情報を利用した位置推定技術,(3)センサ位置推定法のグラフ自動描画への応用,(4)対象物に対するセンサの検出反応を利用した対象物数推定法,(5)オンラインソーシャルネットワーク上の情報収集.1.アンカーノードフリーなセンサ相対位置推定法各センサが近隣のセンサまでの距離を(近似的に)測定できるものとして,センサ間の距離情報に基づいて,センサの相対的な位置関係を推定する問題について理論的に検討した.相対位置推定は最適化問題として定式化できるが,目的関数は非凸な非線形関数となるため,降下法等により数値的に解を求める必要がある.この場合,初期推定値の選択が最終的な推定値の精度に大きく影響し,大域的最適解への収束性は保障されない.本研究では初期推定値依存性を効率的に取り除くための手法を提案し,提案手法を用いた場合の相対位置推定法の精度をシミュレーションにより検証した.その結果,本手法を用いない場合,もしくは多次元尺度構成法による相対位置推定法を用いた場合に比べて,推定精度が大幅に向上することを確認した.提案手法は,アンカーノードを用いる絶対位置推定法にも適用することができ,相対位置推定法と同様に,推定精度は大きく向上する.2.対象物に対するセンサの検出反応からのセンサの実空間の位置関係の復元対象物を同時に検出したセンサは実空間において近接した位置に存在する.この事実に着目して,対象物に対するセンサの検出反応からのセンサの実空間の位置を推定する手法について検討した.対象物を同時に検出したセンサ間の距離が未知パラメタ(以下,基準距離)に等しいと仮定し,上述のセンサ位置推定法でセンサの相対位置を推定した後,アンカーノードの推定位置が実位置になるべく一致するように,得られた相対位置に並進,回転,反転,拡縮の変換を施して,基準距離を同定しながら,各センサの絶対位置を推定する.この手法により,驚くほど正確にセンサの絶対位置が推定できることを確認した.本提案手法は,IEEE MASS2013においてBest Poster Awardを受賞した.1.センサ絶対位置推定法:平成25年度に提案したアンカーノードフリーなセンサ相対位置推定法を,(アンカーノードを用いて)定められた座標上におけるセンサの絶対位置を推定する手法に適用し,既存技術との精度を比較した.提案推定法は,センサが均一に配置されるケースはもちろん,(C-shapeと呼ばれる形状の領域に)センサが空間的に偏って配置される場合にも,多次元尺度構成法による位置推定法よりも格段に優れた精度を示すことを確認した.2.対象物に対するセンサの検出反応からのセンサの実空間の位置関係の復元:平成25年度に提案した対象物に対するセンサの検出反応からセンサの相対位置を推定する手法を,センサの絶対位置を推定できるように拡張した.提案推定法は,絶対位置の推定にも十分効果が得られることが確認された.3.対象物に対するセンサの検出反応からの対象物数の推定:多数のセンサが撒かれた領域を複数の対象物が横断する状況において,センサの反応から領域内の対象物数を自動計測するアルゴリズムを提案した.提案アルゴリズムは,(1)対象物に反応した複数のセンサをクラスタに分割し,(2)クラスタ数から対象物数を推定するものであり,2014年度はMutual Nearest Neighborの概念を用いてクラスタの発見するアルゴリズムの精度について検証した.4.オンラインソーシャルネットワーク上のランダムウォークサンプリング:Twitterのようなオンラインソーシャルネットワーク上に存在する情報を,ネットワーク内をランダムウォークしながらサンプリング収集する手法について検討した.特に,ランダムウォークサンプリングにおいて生じるバイアスを確率測度変換を用いて効率的に除去する手法を提案し,その有効性を検証した.本研究課題では,位置が必ずしも既知でない多数のセンサから入手するデータを利用して環境情報を推定する手法について研究を実施した.本研究の最終年度にあたる平成27年度の成果は以下の通りである.1.バイナリセンサによる対象物数推定法:対象物に反応するセンサを多数監視領域に配置し,センサの反応から監視領域を通過中の対象物の数をカウントする手法について検討した.特に,反応センサ群を複数のクラスタに分類し,クラスタの数を対象物数の推定値として用いる手法を考案した.反応センサ群のクラスタ化には,相互最近接近傍の考え方を用いた.「反応センサA,B,Cが相互最近接近傍を形成する」とは,AB,AC,BC間の距離が,それ以外の反応センサまでの距離よりも短いことを意味する.相互最近接近傍によるクラスタ分類には任意性があるが,各相互最近接近傍がその内部に未反応センサを含まないという条件を課すことで,相互最近接近傍によるクラスタ分類が一意に決まることを数学的に証明した.2.レンジフリー協調位置推定法:一般に協調位置推定は,センサ間の距離とアンカーの位置の二つの情報を測位に用いるが,センサ間の距離を「近い」もしくは「遠い」の2値情報で表現するレンジフリー協調位置推定法について検討を行った.特に,センサの配置に地理的に偏りがある場合にも十分な推定精度が得られるよう,4つのステップを経てセンサの位置推定を行うレンジフリー協調位置推定法を提案し,その精度をシミュレーションにより検証した.3.センサ位置推定法のグラフ自動描画への応用:ノード間の距離がグラフ理論的距離に等しいとして,センサの協調位置推定法と同じアルゴリズムを用いて,グラフを構成するノードの相対位置座標を決定し,グラフを2次元平面上に描画する手法を考案した.

考案手法は描画目的に応じてグラフのレイアウトを描き分けることが可能である.実環境もしくは仮想環境内に存在する多数のセンサが収集する微小データを集積し,そこから有意な情報を抽出して現実社会のリアルタイムな状態を推定するための基礎技術について,様々な事例に即して確立した.具体的な研究対象は以下の通り:(1)協調位置推定技術,(2)2値近接情報を利用した位置推定技術,(3)センサ位置推定法のグラフ自動描画への応用,(4)対象物に対するセンサの検出反応を利用した対象物数推定法,(5)オンラインソーシャルネットワーク上の情報収集.平成26年度の目標として掲げた1.対象物に対するセンサの検出反応からのセンサの実空間の位置関係の復元2.バイナリセンサによる対象物の個数推定法3.オンラインソーシャルネットワークにおける情報センシングはいずれもその当初の目標を達成した(1は詳細検討の上,論文化を終了. 2は基本アルゴリズムを提案し,基礎検討結果を国際会議に投稿し,発表決定.3は基本アルゴリズムを提案し,国際会議にて発表.論文化も終了).情報通信平成27年度は1.センサの対象物検出反応からのセンサの実空間の位置関係の復元の高精度化2.バイナリセンサによる対象物の個数推定アルゴリズムの軽量化3.オンラインソーシャルネットワークにおける希少情報の高効率サンプリング手法について詳細検討を進めたい.1と2は平成26年度までに得られた基本アルゴリズムを高精度化,もしくは軽量化することが目的である.3は平成26年度に得られた成果を少し異なる角度から掘り下げる検討となる.25年度の研究実施計画に挙げた「アンカーノードフリーなセンサ相対位置推定法」については理論的な考察,シミュレーションによる評価を終了した.加えて,当初計画にはなかった「絶対位置推定法」についても十分な成果を得た.27年度の実施計画に挙げていた「自己組織化写像によるデータ取得位置推定法」についても,(当初計画とは異なるアプローチにより)大きな進展を得た(対象物に対するセンサの検出反応からのセンサの実空間の位置関係の復元).一方,25年度の研究実施計画に挙げた「積分幾何学を用いたバイナリセンサによる任意形状対象物の形状,個数推定法」は基本的なアイデアをシミュレーションで検証している段階であり,検証が終了次第,26年度中にいくつかの学会で発表する予定である.為替の変動により,国際会議参加費が予定を大きく上回る可能性が生じたため,物品の購入を予定より抑えた.その結果,差額が生じた.26年度は1.対象物に対するセンサの検出反応からのセンサの実空間の位置関係の復元2.バイナリセンサによる対象物の個数推定法3.オンラインソーシャルネットワークにおける情報センシングについて詳細検討を行う.
航空宇宙用先進複合材料・構造のマイクロフラクチャクライテリオンの構築

航空宇宙用先進複合材料・構造のマイクロフラクチャクライテリオンを構築することを目的にGF/Epoxyモデル複合材料を用いて界面はく離の発生,進展挙動を観察し, Straight試験片及びCruciform試験片におけるそれらの差異を実験的に明らかにした.また, FEM解析によりCruciform試験片を用いることでStraight試験片にあるような端面の応力特異性影響を避け,界面の引張強度を評価できることを示した航空宇宙用先進複合材料・構造のマイクロフラクチャクライテリオンを構築することを目的にGF/Epoxyモデル複合材料を用いて界面はく離の発生,進展挙動を観察し, Straight試験片及びCruciform試験片におけるそれらの差異を実験的に明らかにした.また, FEM解析によりCruciform試験片を用いることでStraight試験片にあるような端面の応力特異性影響を避け,界面の引張強度を評価できることを示した航空宇宙用先進複合材料として,CFRP積層板,比較のため,GFRPを用い,一方向強化積層板,数種の多方向積層板(クロスプライ積層板,アングルプライ積層板,擬似等方積層板)を作製し,種々の面内負荷,面外負荷を耐え,変形挙動,損傷発生・進展挙動,強度特性を得た.自作したその場観察用負荷装置(光学顕微鏡などに装着し損傷進展プロセスをその場観察する)を用い,また,必要に応じて負荷装置から試験片を取り外し,光学顕微鏡走査型電子顕微鏡,軟X線探傷装置を用いた損傷状態の観察を行い,負荷レベルと損傷状態の関係を実験的に明らかにした.損傷としては,マトリックスくらく及び層間はく離を考え,積層構成,負荷形態による,その発生順序,発生負荷レベルの差異を検討した.また,単繊維とマトリックス樹脂とを組み合わせた試験片を用いて,cruciform試験片法による試験を行い,界面特性の評価,またミクロ損傷発生クライテリオンの実験的評価を行った.これにより,界面の引張強度を求めることができた.これらミクロ損傷発生クライテリオンと前述のメゾスコピックな損傷発生条件との関連を検討した.繊維強化複合材料において,繊維とマトリックス間の界面は複合材料の力学的特性に重要な役割を果たしている.よって繊維強化複合材料をいっそう優れた材料として活用するためには,界面のより高精度な評価が必要である.界面特性を評価する手法として,様々なものが用いられている.このうち,Cruciform試験片を用いた界面の引張強度を求める方法は端面での応力特異性の影響を避ける事に特徴がある.本研究では,GFを繊維,エポキシをマトリックスとしたモデル材料についてCruciform試験片の有用性を実験的及び解析的に検証することを目的としている.すなわち,Cruciform試験片及び,通常の試験片(Straight試験片)の界面はく離発生,進展挙動を実験的に明らかにする.また,有限要素法を用いた応力解析を行う.GF/Epoxyモデル複合材料を用いて界面はく離の発生,進展挙動を観察し,Straight試験片及びCruciform試験片におけるそれらの差異を実験的に明らかにした.すなわち,Straight試験片では,Cruciform試験片に比較して低応力で端面からはく離が発生し,応力の増大とともに進展していく様子が観察された.Cruciform試験片ではStraight試験片に比較し,高応力ではく離が発生するが,その際,試験片端面からの発生ではないことが確認できた.また,発生後のはく離の進展はStraight試験片に比較して急激であった.FEMの結果として,Cruciform試験片では,試験片端面での応力がゼロに近く,Straight試験片のように端面での応力特異性の影響を受けないことわかった.またCruciform試験片での応力比は中央部分で1.46となった.よって,はく離発生時の平均応力にこの応力比をかけることで,はく離発生時の界面垂直応力(界面引張強度)を求めることができると考えられた.本年度は,界面引張強度評価法であるcruciform(十字型)試験片法をさらに発展させ,従来の十字型の試験片形状による,界面の引張強度測定法から,界面に垂直及びせん断応力が同時に作用する組み合わせ応力下でのはく離発生条件を求める方法への発展を試みた.使用する材料としては,ガラス繊維強化エポキシ樹脂とした.これまでは,繊維方向と負荷方向が直交するものであったが,任意の角度を持たせつつ,試験片端面における界面での応力特異性を避けるような試験片形状を模索し,試験片形状を決定した.これについては,有限要素法を用いた応力解析を行った.負荷方向と繊維方向の角度としては,まずは90゚,67.5゚,45゚,22.50゚とした.試験片形状を検討後,実際に試験片の作製,負荷試験によるはく離観察を通して,組み合わせ応力下でのはく離発生条件を求めた.本実験により,本材料系では,22.5゚の試験片では,界面破壊が生じないことがわかり,40゚,35゚,30゚と角度を振ることにより,より精密な破壊条件評価を試みた.これにより,この材料における界面の破壊条件(マイクロフラクチャクライテリオン)を求めることができた.これにより,炭素繊維強化エポキシ複合材料等他材料への本手法の適用性の可能性を示した.また,従来のフラグメンテーション試験やプルアウト試験による界面せん断強度との比較を行い,本手法による測定結果は従来法による結果よりも強度を大きく評価することがわかった.これは,従来法が応力特異性の影響を受けたものであり,本手法の信頼性を表すものであると考えられた.このように,信頼性を有する界面破壊条件を評価することにより,複合材料の微視的損傷発生シミュレーションへの基礎的なデータ提供ができる環境を整えることができた.
ラット新生仔中枢神経系におけるムスカリン受容体の増加に対するニコチンの影響

本研究では,妊娠ラット及び授乳中のラットに,喫煙の主成分であるニコチンを摂取させ,新生仔脳内のコリン作動性神経に対する影響を検討した。1)^3H-QNB結合を指標としてムスカリン受容体を検討したところ,大脳皮質においては生直後からムスカリン受容体が出現し,ほぼ直線的に増加して生後5週で成体レベルに達した。小脳でも同じような発達がみられたが,中脳,海馬では生後2週で成体レベルの約80%,脳幹においてはほぼ100%と早い発達がみられた。2)ムスカリン受容体サブタイプ特異的なピレンゼピン(M1),AF-DX116(M2)を用いた検討から,大脳,海馬はM1優位,小脳,中脳,脳幹はM2優位であった。3)コリン作動神経終末に特異的に存在するコリントランスポーターの発達を^3H-hemicholiniumを用いて検討したところ,中脳,海馬と同じ発達パターンを示した。4)ニコチンの投与により,生後2週で大脳皮質においてM1の,小脳においてはM2の発達が著明に抑制された。この抑制は生後5週では消失し,一過性のものと考えられた。また,他の部位では抑制は認められなかった。5)大脳のコリントランスポーターの発達もニコチン投与により抑制がみられ,ムスカリン受容体と同じ時期に生じていた。以上の結果より,ニコチン投与により大脳及び小脳においてはコリン作動神経系の生後早期の発達が抑制され,喫煙による小児学習障害などの発達障害の一因である可能性が示唆された。喫煙の胎児に及ぼす影響が問題になっている。本研究では,妊娠ラット及び授乳中のラットにニコチンを摂取させ,新生仔の脳内コリン作動性神経に対する影響を検討し,以下の成績を得た。1)ラット新生仔の大脳皮質ムスカリン受容体(^3H-QNB結合部位)は,出生直後より徐々に増加し,2835日目でプラトーに達した。2)コリン作動性神経終末のマーカーであるコリントランスポーター(^3H-hemicholinium-3結合部位)も,ムスカリン受容体と同様なタイムコースで増加した。3)ニコチン摂取により,新生仔のムスカリン受容体およびコリントランスポーターの発達は著しく抑制された。4)ムスカリン受容体及びトランスポーターの各リガンドに対する親和性は変化しなかった。5)ニコチンによるムスカリン受容体発現抑制作用は,mRNAレベルでも観察された。以上の結果は,妊娠及び授乳期のニコチン摂取が,新生仔脳内コリン作動性神経の発達に抑制的に働くことを示唆するものであり,喫煙の胎児に及ぼす影響を検討する上で貴重な神経科学的知見と思われた。

この抑制は生後5週では消失し,一過性のものと考えられた。また,他の部位では抑制は認められなかった。5)大脳のコリントランスポーターの発達もニコチン投与により抑制がみられ,ムスカリン受容体と同じ時期に生じていた。以上の結果より,ニコチン投与により大脳及び小脳においてはコリン作動神経系の生後早期の発達が抑制され,喫煙による小児学習障害などの発達障害の一因である可能性が示唆された。