hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アレーアンテナ空間信号処理を用いたヒト循環器の運動の非接触計測

心筋梗塞や動脈硬化といった循環器系疾患は日本人の病気による死亡原因の第2位をしめる重大な疾病である.そのため循環器系疾患の早期診断や予防診断のために,患者の負担が少なく,精度の高い診断法が以前より求められている.この実現を目指して,本研究課題では心臓や動脈などの循環器組織の運動を計測し,診断のための情報を抽出することを目指した.本研究課題では“マイクロ波アレーアンテナ空間信号処理の実験装置"を製作し,この実験装置を用いてヒト循環器周辺の器官の運動を非接触かつ体を傷つけることなく計測を行った.計測法の検討と検出アルゴリズムの改良により呼吸による信号変動と心臓拍動による動きを捉えることに成功した.アレーアンテナと空間信号処理によってマイクロ波(電磁マイクロ波)を用いてヒト循環器の運動の非接触,非侵襲な計測を行い,ヒト循環器系疾患の診断に役立つ,生体組織の運動や弾性率の変化をマイクロ波によって計測し診断情報の抽出を目指して,平成23年度に開発した“マイクロ波アレーアンテナ空間信号処理の実験装置"を用いて信号検出の演算・検出アルゴリズムの開発を行った.大学内の施設に実験フィールドを構築し,開発した実験装置で,被験者からの心臓拍動および呼吸の検出実験を行い,それぞれに由来する生体信号成分の検出に成功した.さらに,心電計を導入してECG(心電波形)との相関を調べることで,検出した心臓拍動の生体信号と高い相関を確認できた.しかしながら,検出した信号のSNRや周波数分解能にはまだ改善の余地が認められ,実験装置やアルゴリズムの改良を今後も進めていく必要がある.さらに,疾患の診断に役立つ生体組織の特性の情報の抽出について,今後,実験・調査を進めていく予定である.また一方で,MIMOシステムを用いた生体活動検出について研究調査を行い1件の論文と4件の研究報告を行っている.この研究調査結果は検出アルゴリズムの改良のための重要な知見となる.アレーアンテナと空間信号処理によってマイクロ波(電磁マイクロ波)を用いてヒト循環器の運動の非接触,非侵襲な計測を行い,ヒト循環器系疾患の診断に役立つ,生体組織の運動や弾性率の変化をマイクロ波によって計測し診断情報の抽出を目指して,新たに“マイクロ波アレーアンテナ空間信号処理の計測実験装置"の開発を行った.研究期間の初年度では,実験装置を設計するための基礎データを得るためにフィールド実験を行い得られたデータを信号処理することでヒトの心臓拍動および呼吸に由来するそれぞれの生体信号の成分の検出が確認できた.また,これらの知見に基づいて装置の構成を最適化しながら設計を進め,実装を行って計測実験装置を完成させた.第2年度では,開発した計測実験装置を用いてアレーアンテナと空間信号処理によってマイクロ波(電磁マイクロ波)を用いてヒト循環器の運動の非接触,非侵襲な計測を行い,信号検出の演算・検出アルゴリズムの開発を行った.大学内の施設に実験フィールドを構築し,開発した実験装置で,被験者からの心臓拍動および呼吸の検出実験を行い,それぞれに由来する生体信号成分の検出に成功した.さらに,心電計を導入してECG(心電波形)との相関を調べることで,検出した心臓拍動の生体信号と高い相関を確認できた.しかしながら,検出した信号のSNRや周波数分解能にはまだ改善の余地が認められた.最終年度では実験装置およびアルゴリズムの改良に取り組んだ.胸部を中心に計測すると,心臓拍動の信号よりも呼吸活動による信号の振幅が強く観測されるため,目標である循環器の運動の計測の障害となった.そこで,呼吸活動の信号の影響を取り除くための信号処理法の開発を行った.具体的には,ECGに同期させた狭帯域フィルターにより心臓拍動に対応した周波数成分の選択を行い,その周波数信号を使って再構成により循環器の運動の時間信号の抽出に成功した.心筋梗塞や動脈硬化といった循環器系疾患は日本人の病気による死亡原因の第2位をしめる重大な疾病である.そのため循環器系疾患の早期診断や予防診断のために,患者の負担が少なく,精度の高い診断法が以前より求められている.この実現を目指して,本研究課題では心臓や動脈などの循環器組織の運動を計測し,診断のための情報を抽出することを目指した.本研究課題では“マイクロ波アレーアンテナ空間信号処理の実験装置"を製作し,この実験装置を用いてヒト循環器周辺の器官の運動を非接触かつ体を傷つけることなく計測を行った.計測法の検討と検出アルゴリズムの改良により呼吸による信号変動と心臓拍動による動きを捉えることに成功した.アレーアンテナと空間信号処理によってマイクロ波(電磁マイクロ波)を用いてヒト循環器の運動の非接触,非侵襲な計測を行い,ヒト循環器系疾患の診断に役立つ,生体組織の運動や弾性率の変化をマイクロ波によって計測し診断情報の抽出を目指して,新たに"マイクロ波アレーアンテナ空間信号処理の実験装置"の開発を行った.実験装置を設計するための基礎データを得るために,協力研究施設(新潟大学)に赴いてフィールド実験を行った.実験により得られたデータを信号処理することでヒトの心臓拍動および呼吸に由来するそれぞれの生体信号の成分の検出が確認できた.この生体信号検出に関する知見について2件の研究報告を行っている.また一方で,フィールド実験の知見から実験装置の構成について研究計画時に考えていた内容からの設計変更が必要なことが判明した.

そのため,購入装置を変更し,実験装置の設計・構成に変更を加えて開発を行った.装置開発の進捗は設計変更により当初計画よりも遅れることになったが平成23年度内に完了することができた.しかしながら当初計画の初年度の課題にあった,ホストコンピュータ上で空間信号処理の演算・検出アルゴリズムの開発とその精度の評価については未完了で次年度への課題となる.実験装置の開発と平行して,アレーアンテナのMIMOチャネルにおける伝達関数の推定とその時変動について研究調査を行い4件の研究報告を行っている.この研究調査結果は検出アルゴリズムの精度の評価のための重要な知見となる.平成24年度に計画していた空間信号処理の演算・検出アルゴリズムの開発に成功し,開発した実験装置を用いて生体信号検出に成功した.しかしながら,検出信号のSNRや周波数分解能にはまだ改善の余地が認められ,目標とする生体組織の特性の情報の抽出については,まだ検討すべき課題が残されている.空間信号処理の演算・検出アルゴリズムの開発とその精度の評価については未完了となったが,実験装置については完成させることができた.実験装置の設計に変更を加えたことにより,より精度の高い信号検出が期待できるようになった.これは,当初計画の遅れをカバーする重要な成果である.また,検出アルゴリズムの精度の評価のための重要な知見となるアレーアンテナとMIMOシステムに関する研究調査結果を得ており,今後の研究推進のための大きな前進となっている.次年度以降では以下の課題について研究を進める.1.マイクロ波アレーアンテナ空間信号処理の実験装置および空間信号処理の演算・検出アルゴリズムの検出感度と周波数分解能の改良,2.各種の波形解析アルゴリズムを適用し,検出精度向上法について検討する,3.アレーアンテナ空間信号処理のシミュレーションによる検証に取り組む,4.ヒト循環器の運動の計測信号から,循環器診断のための情報の抽出とその検証に取り組む.引き続き,研究代表者佐藤,分担研究者本間の研究体制で研究を推進する.実験補助として大学院生吉田直弘・渋谷七海の協力を得る.さらに,必要に応じて所属組織内の技術職員千葉茂樹・千葉寿の協力を得る.次年度以降では,平成23年度の未完了であった課題含めて以下の課題について研究を進める.1.ホストコンピュータ上で空間信号処理の演算・検出アルゴリズムの開発その精度の評価,2.各種の波形解析アルゴリズムを適用し,検出精度向上法について検討,3.計測のアルゴリズムの確立と検出精度の明確化を目指す,4.アレーアンテナ空間信号処理のシミュレーションによる検証に取り組む,5.ヒト循環器の運動の計測信号から,循環器診断のための情報の抽出とその検証に取り組む引き続き,研究代表者佐藤が実験装置の製作および信号の計測と信号処理を担当し,分担研究者本間が送受信アンテナおよび周辺電気回路の製作を担当する研究体制で研究を推進する.また,実験補助として大学院生今日向・南湖政輝・吉田直弘の協力を得る.さらに,必要に応じて所属組織内の技術職員千葉茂樹・千葉寿の協力を得る.国内学会,研究報告等の旅費のうち,遠方への移動が予定していたほど無かったので支出が少なくて済んだ.また,被験者に対する計測実験を計画してその謝金を予定していたが,被験者を頼まずに実験を進めたため謝金の支出が無かった.さらに,心電計の電気回路を自作予定であったが学内の協力者から心電計を一時借用できたので本年度は回路の自作をせずに実験を進めることが出来た.
歯科衛生士の生涯を通じた系統的保健指導と行動変容のコンピテンシー基盤教育法の開発

本研究は多様な歯科衛生士臨床教育の実態調査・解析を行い、卒前と卒後教育および生涯教育プログラムでの各段階でのコンピテンシー基盤型教育による地域基盤型の系統的保健指導の教育プログラムの開発と患者の行動変容を促す効果に関する検討を目的とする。口腔保健管理のプロフェッショナルである歯科衛生士においては健康の維持・増進には患者が自ら健康問題をマネージメントできる行動変容を促す効果的な保健指導のスキルの教育と評価が必要である。また卒前の歯科衛生士養成機関の教育形態は多様であり、その後の卒後および生涯教育の順次的・系統的なコンピテンシー基盤型教育を目指した保健指導の教育プログラムおよび標準化はまだ確立していない。これらの目的の達成のために、初年度に全体の研究期間内の研究計画の再構築を行った。再構築した項目の、2歯科衛生士の卒後および生涯教育・研修での実態調査。3保健指導系教育と患者の行動変容の促進に関わる評価項目の抽出、系統的解析について研究計画を推進するにあたり、我が国の3年制、4年制の教育形態が違うすべての歯科衛生士養成機関での全領域の臨床教育の現状・実態の把握を図るために、本研究の意図を説明する文章を作りシラバスの収集の準備を進めた。これまで我が国の歯科医学教育学会、歯科衛生士教育学会、歯科衛生士協議会および関連専門学会を中心に全領域の臨床教育に関わる内容の研究発表論文と報告の収集及び分析を行った。さらに欧米における卒前と卒後の臨床教育、研修および患者の行動変容に関わる欧米の教育機関での情報収集と関連論文と報告および欧米諸国、特にヨーロッパ歯科衛生士教育学会、米国歯科衛生士教育学会における投稿論文と報告が主として、その他歯科衛生士会における論文や報告を検索と収集を行った。また我が国の3年制および4年制の教育形態が違う歯科衛生士養成機関での全領域の臨床教育の現状・実態、臨床教育に関わる内容および教育プログラムなどの具体的な評価に関して情報を収集・分析を行った。本年に、我が国の衛生士養成学校における臨床教育に関わる詳細を把握するために各教育機関にシラバスの提供を受け分析に入る予定であったが、各教育機関への依頼担当者の選出に時間がかかり、予定より研究計画の進行が遅れている。現在、選出も終了し早急にシラバスを収集し分析に入る予定である。前年度より継続で我が国の歯科衛生士の臨床教育に関わる内容および教育プログラムなどの具体的な評価に関して検討を行い、その結果に基づきさらに次のような研究項目について検討を行う予定である。我が国の3年制、4年制の教育形態が違うすべての歯科衛生士養成機関での全領域の臨床教育の現状・実態の把握を図るために、歯科衛生士養成機関よりシラバス提供を受け、1.保健指導系教育プログラムと患者の行動変容の促進に関わる評価項目の抽出、系統的解析:収集したデータの分析により卒前・卒後および生涯教育・研修の保健指導系教育プログラムと患者の行動変容に関わる評価項目の抽出、系統的(段階的、順次性)整理および解析を行う。2.卒前と卒後歯学教育における患者の行動変容を促す効果の検証と系統的保健指導系スキルの教育プログラムと評価の開発:1)行動変容を促す保健指導系教育プログラムと評価システムの構築および効果の検証。2)多様な教育形態の歯科衛生士養成機関に対応した患者の行動変容を促す保健指導系のコンピテンシー基盤型教育プログラムの把握を推進する。研究を推進するにあたり初年度の始めに、全体の研究期間内の研究計画と方法を次のように再構築を行った。1我が国と欧米の多様な教育形態の歯科衛生士養成機関における全領域の臨床教育の実態調査、関連論文と報告書の収集および分析。2歯科衛生士の卒後および生涯教育・研修での実態調査。3保健指導系教育と患者の行動変容の促進に関わる評価項目の抽出、系統的解析。4患者の行動変容を促す保健指導系教育プログラムと評価の構築および効果の検証。5多様な教育形態の歯科衛生士養成機関に対応した患者の行動変容を促す保健指導系のコンピテンシー基盤型教育プログラムと評価の開発と標準化の提案。6地域基盤型の地域包括ケアおよび多職種連携を重視した卒前の教育法と継続性・連続性を鑑みた卒後および生涯教育・研修における系統的・段階的コンピテンシー基盤教育の開発と確立。全体計画の初年度として、歯科衛生士の臨床教育の関連論文と報告の収集を行い、我が国の3年制、4年制の教育形態が違うすべての歯科衛生士養成機関での全領域の臨床教育の現状・実態の分析を行った。全体の総覧による概要であるが、臨床教育に関する系統的保健指導の教育プログラムは3年制、4年制の教育形態が異なることもあり、一定の保健指導の教育プログラムおよび標準化はまだ確立していない。その中で保健指導のスキルの教育と評価においては、座学による基本的な知識確認とは異なり、いまだ模索が行われている印象であった。我が国の歯科医学教育学会、歯科衛生士教育学会、歯科衛生士協議会および関連専門学会を中心に全領域の臨床教育に関わる内容の研究発表論文と報告の収集及び分析を行った。

さらに欧米における卒前と卒後の臨床教育、研修および患者の行動変容に関わる欧米の教育機関での情報収集と関連論文と報告および欧米諸国、特にヨーロッパ歯科衛生士教育学会、米国歯科衛生士教育学会における投稿論文と報告が主として、その他歯科衛生士会における論文や報告を検索と収集を行った。また我が国の3年制および4年制の教育形態が違う歯科衛生士養成機関での全領域の臨床教育の現状・実態、臨床教育に関わる内容および教育プログラムなどの具体的な評価に関して情報を収集・分析を行った。本研究は多様な歯科衛生士臨床教育の実態調査・解析を行い、卒前と卒後教育および生涯教育プログラムでの各段階でのコンピテンシー基盤型教育による地域基盤型の系統的保健指導の教育プログラムの開発と患者の行動変容を促す効果に関する検討を目的とする。口腔保健管理のプロフェッショナルである歯科衛生士においては健康の維持・増進には患者が自ら健康問題をマネージメントできる行動変容を促す効果的な保健指導のスキルの教育と評価が必要である。また卒前の歯科衛生士養成機関の教育形態は多様であり、その後の卒後および生涯教育の順次的・系統的なコンピテンシー基盤型教育を目指した保健指導の教育プログラムおよび標準化はまだ確立していない。これらの目的の達成のために、初年度に全体の研究期間内の研究計画の再構築を行った。再構築した項目の、2歯科衛生士の卒後および生涯教育・研修での実態調査。3保健指導系教育と患者の行動変容の促進に関わる評価項目の抽出、系統的解析について研究計画を推進するにあたり、我が国の3年制、4年制の教育形態が違うすべての歯科衛生士養成機関での全領域の臨床教育の現状・実態の把握を図るために、本研究の意図を説明する文章を作りシラバスの収集の準備を進めた。これまで我が国の歯科医学教育学会、歯科衛生士教育学会、歯科衛生士協議会および関連専門学会を中心に全領域の臨床教育に関わる内容の研究発表論文と報告の収集及び分析を行った。本年に、我が国の衛生士養成学校における臨床教育に関わる詳細を把握するために各教育機関にシラバスの提供を受け分析に入る予定であったが、各教育機関への依頼担当者の選出に時間がかかり、予定より研究計画の進行が遅れている。現在、選出も終了し早急にシラバスを収集し分析に入る予定である。
超極細ワイヤーで構成したマイクロねじ・マイクロナット・マイクロ歯車の試作

本研究では,高額の装置を必要とせず,安価で,かつ,容易な製造プロセスで3次元的マイクロパーツを製作できる「超極細ワイヤーを用いたマイクロパーツ製造法」を確立し,線径が20μm以下の超極細ワイヤーを用いて,マイクロねじ・マイクロナット・マイクロ歯車を試作することを目的とした.研究は2004年10月から開始し,以下のマイクロパーツを試作した.1.線径が20μmの金メッキ真鍮線と錫メッキ・タングステン線を2本1組として,材質が真鍮で表面をニッケル下地金メッキした直径0.7mmの極細ピンに,密着させて巻き付け,これを半田付けした後,錫メッキ・タングステン線を取り除くことで,ピッチが40μmのマイクロねじを試作した.2.線径が20μmの金メッキ真鍮線と錫メッキ・タングステン線を2本1組として,直径が0.715mmのステンレス製極細ピンに巻き付け,これを真鍮製の割りピン(呼び:1.6)の頭部の穴に挿入して半田付けを行い,ステンレス製の極細ピンと錫メッキ・タングステン線を抜き取り,また,余分な金メッキ真鍮線と割りピンの足部を切断することで,ピッチが40μmのマイクロナットを試作した.3.線径が25μmの錫メッキ亜鉛銅線18本と金メッキ亜鉛銅線18本を,材質がリン青銅で表面をニッケル下地金メッキした直径0.31nmの極細ピンの外周に,交互に,斜めに密着させて巻きつけ,これを半田付けした後,金メッキ亜鉛銅線を抜き取ることで,歯数18,モジュール18.1μm,ねじれ角21.4°のマイクロ斜粛外歯車を試作した.4.線径が50μmの錫メッキ銅線20本とタングステン線20本を,ステンレス製で直径が0.6mmの針管の外周に,交互に,斜めに密着さて巻き付け,これを細管に挿入した後,半田付けし,ステンレス製針管とタングステン線抜き取ることで,歯数20,モジュール32.5μm,ねじれ角11.4°のマイクロ斜歯内歯車を試作した.5.上記マイクロパーツを用いてマイクロステージを試作した.また,マイクロタービン翼とタービンシステムも試作した.本研究では,高額の装置を必要とせず,安価で,かつ,容易な製造プロセスで3次元的マイクロパーツを製作できる「超極細ワイヤーを用いたマイクロパーツ製造法」を確立し,線径が20μm以下の超極細ワイヤーを用いて,マイクロねじ・マイクロナット・マイクロ歯車を試作することを目的とした.研究は2004年10月から開始し,以下のマイクロパーツを試作した.1.線径が20μmの金メッキ真鍮線と錫メッキ・タングステン線を2本1組として,材質が真鍮で表面をニッケル下地金メッキした直径0.7mmの極細ピンに,密着させて巻き付け,これを半田付けした後,錫メッキ・タングステン線を取り除くことで,ピッチが40μmのマイクロねじを試作した.2.線径が20μmの金メッキ真鍮線と錫メッキ・タングステン線を2本1組として,直径が0.715mmのステンレス製極細ピンに巻き付け,これを真鍮製の割りピン(呼び:1.6)の頭部の穴に挿入して半田付けを行い,ステンレス製の極細ピンと錫メッキ・タングステン線を抜き取り,また,余分な金メッキ真鍮線と割りピンの足部を切断することで,ピッチが40μmのマイクロナットを試作した.3.線径が25μmの錫メッキ亜鉛銅線18本と金メッキ亜鉛銅線18本を,材質がリン青銅で表面をニッケル下地金メッキした直径0.31nmの極細ピンの外周に,交互に,斜めに密着させて巻きつけ,これを半田付けした後,金メッキ亜鉛銅線を抜き取ることで,歯数18,モジュール18.1μm,ねじれ角21.4°のマイクロ斜粛外歯車を試作した.4.線径が50μmの錫メッキ銅線20本とタングステン線20本を,ステンレス製で直径が0.6mmの針管の外周に,交互に,斜めに密着さて巻き付け,これを細管に挿入した後,半田付けし,ステンレス製針管とタングステン線抜き取ることで,歯数20,モジュール32.5μm,ねじれ角11.4°のマイクロ斜歯内歯車を試作した.5.上記マイクロパーツを用いてマイクロステージを試作した.また,マイクロタービン翼とタービンシステムも試作した.本研究では,直径が50μm以下の超極細ワイヤーを小径のピンやパイプに巻き付け,ピッチが100μm以下のマイクロねじ,マイクロナット,マイクロ歯車を試作することを目的とする.研究では超極細ワイヤーとして,直径が50μm,30μmの錫メッキ銅線と,直径が50μ,30μmのタングステン線を2本1組として,材質が真鍮で直径が0.5mmの極細ピンに巻き付け,これを半田漕に浸して錫メッキ銅線を極細ピンに半田付けし,その後,タングステン線を極細ピンから取り除くことで,ピッチが100μと60μmのマイクロねじを試作することができた.また,同様な手順でピッチが100μm,60μmのマイクロナットも試作することができた.ここで,タングステン線は,線の表面に付着している炭素を除去した通称(ホワイト)タングステン線を使用しないと,半田漕内の溶融半田が錫メッキ導線と極細ピンの隙間に浸透せず,錫メッキ銅線が半田付けされないことがわかった.また,極細ピンの表面にNi下地金メッキを施さないと半田付け力灘しい

ことも分かった.マイクロ歯車の試作では,直径が50μmの錫メッキ銅線15本とポリウレタン被膜導線15本をすだれ状に交互に並べ,これを直径が0.5mmのステンレス製の注射針に巻き付けることで,歯数15,ねじれ角20.4°,斜歯方向がCWおよびCCWの2種類の斜歯歯車を試作することができた.H16年度の研究では,目標としたマイクロねじ・ナット・歯車を試作することができたが,使用した錫メッキ銅線は切れやすく表面が摩耗し易く,また,線径も30μmであるため,H17年度では,摩耗性に優れ強靱なステンレス線やタングステン線を小径ピンにロウ付けする方法を研究し,さらに,直径が10μmの超極細線を用いたマイクロねじ・ナット・歯車の試作を試みる.本研究では,マイクロマシン用のマイクロ部品を,高額の装置を必要とせず,安価で,かつ,容易な製造プロセスで,さらに,3次元的マイクロ部品を製作できる方法として考案した「超極細ワイヤーを用いたマイクロパーツ製造法」の確立をめざし,超極細ワイヤーの巻き付け技術およびのロウ付け技術を開発した後,線径が20μm以下の超極細ワイヤーを用いて,ピッチが40μm以下のマイクロねじ,マイクロナット,マイクロはす歯歯車の試作を試みた.また,同方法を用いて,ねじ,ナット,歯車以外のマイクロパーツの試作を試みた.マイクロねじ・ナットの試作において,線径20μmのステンレス線を2本1組として,直径が0.5mmのニッケル下地金メッキを施した真鍮ピンに密着して巻き付け,溶融した錫鉛半田漕の中に浸してステンレス線を真鍮ピンに半田付けした後,1本のステンレス線の剥き取ることで,ピッチが40μmのマイクロねじを試作することができた.また,線径が20μmのステンレス線を用いて,ピッチが40μmのマイクロナットも試作できた.さらに,マイクロねじとマイクロナットを組み合わせ,ねじ込むことができた.マイクロ歯車については,線径が50μmの錫メッキ銅線とタングステン線を各15本(計30本)を直径が0.46mmのステンレス線の外周に配置して半田付けを行い,その後,ダングステン線を剥き取ることで,歯数15,モジュール34μmのマイクロはすは歯車を試作することができた.他のマイクロパーツとして,線径が59μmのフロロカーボン線を2本1組として,接着剤で接着しながら直径0.75mmスチロール樹脂ピンに巻き付け,硬化後,1本のフロロカーボン線を剥き取ることで,ピッチが120μmのマイクロねじおよびナットを試作した.また,線径が200μmの錫メッキ銅線とポリウレタン皮膜導線を各20本用いて,マイクロタービン翼を試作し,2000rpmで回転させることができた.
強磁性絶縁体を用いたSiへの室温スピン注入

本研究は、強磁性絶縁体のCoフェライトのスピンフィルター効果を活用して室温でSiへ効率よくスピン注入することを目的としている。熱酸化よりも酸化力の強いラジカルおよびオゾン酸化を行った結果、電子のホッピング伝導の原因となる逆位相境界や酸素欠陥の密度には違いがみられず、室温でのスピンフィルター効果はいずれも同程度であることが明らかとなった。スピンの自由度と極限に発達したSiテクノロジーを融合した半導体スピントロニクスの実現には室温でSiにスピンを効率よく注入する必要があるが、それに成功した者はいない。本研究では、強磁性絶縁体の1つであり、キュリー点が室温よりも高いCoフェライトを用いて、そのスピンフィルター効果を活用することにより実現する。鍵となるのは、欠陥のないCoフェライトを作製する革新的技術の開発であり、本研究では、ラジカルまたはオゾン酸化法を用い高品位なCoフェライトの作製に挑戦し、さらにSi上に欠陥のないCoフェライトを作製して、室温でのスピン注入を実現することを目的としている。昨年度は逆位相境界や酸素欠損のない高品位なCoフェライト薄膜を作製するために、ラジカル源を用いた酸化を試した。ラジカル酸化でもCoフェライトの形成が可能であるが、磁化を飽和させるための磁場は非常に高く多くの逆位相境界が存在していることを示唆していた。今年度はさらに酸化力の強いオゾンを使ったCoフェライトの作製を行った。室温では酸化が進まないが、加熱しながらオゾン酸化することによりCoフェライトの形成が可能である。TEMによる観察では、酸化後にCoFe2膜厚の約2倍に増加した。しかし、磁化を飽和させるには高磁場が必要であり、逆位相境界が存在していることがわかる。また、スピンフィルタ効率の温度依存性は大きく、これは電子が欠陥準位をホッピングする過程で起こるスピンフロップに起因すると考えられる。今後、室温で大きなスピンフィルター効果を実現するには、逆位相境界などの欠陥を減少させることが必須であり、そのためにはCoフェライトを結晶構造が同じペロブスカイト系の基板で格子ミスフィットの小さいものを使う必要があると考えられる。スピンの自由度と極限に発達したSiテクノロジを融合した半導体スピントロニクスの実現には室温でSiへスピンを効率よく注入する必要があるが、それに成功した者はいない。本研究では、強磁性絶縁体の1つでありキュリー点が室温よりも高いCoフェライトを用いて、そのスピンフィルタ効果を活用することにより実現する。鍵となるのは、欠陥のないCoフェライトを作製する革新的技術の開発であり、本研究では、ラジカルまたはオゾン酸化法用いた層状成長により高品位なCoフェライトの作製に挑戦する。さらに、Si上に欠陥のないCoフェライトを作製して、室温でのスピン注入を実現する。本年はまず逆位相境界や酸素欠損のない高品位な薄膜を作成するためにラジカル源を用いた酸化によりCoフェライトの作成を行った。その結果、室温では酸化は進まないものの温度を上げることによりCoフェライトが形成されることが明らかとなった。電子顕微鏡による微細構造観察からもCoフェライトの格子が観察された。しかし、磁化曲線では飽和させるのに非常に大きな磁場を要するなどまだ多くの欠陥が残っていることが示唆される。また室温ではほとんどオーミックな伝導特性を示しており、酸素血管が電子のホッピングサイトとして機能していることがわかる。来年度はラジカル酸素を用いた酸化を行うと同時にCoフェライトそのものを蒸着する等室温で絶縁体となるような薄膜の作成方法を確立したい。酸化薄膜の欠陥の評価は通常、微細構造または電気伝導の一方で行われる。しかし、膜の品質が膜厚の方向で異なっている場合などもあり電気伝導特性の情報だけでは十分ではない。本研究では電子顕微鏡による微細構造観察と電気伝導特性評価の両方の観点から行ってきているために少し進度が遅れている。しかし、高品質な膜作りのためには、微細構造観察は必要不可欠であるため多少時間がかかったとしても本方法で研究を進めていきたい。平成23年度はラジカル酸化法を使って酸素圧力や基板温度を調整することによりCoフェライトの作成を行ってきた。酸化により形成される相は主に酸素圧力と温度によって決定するために、プロセスパラメータとしては今後もこの2つで行う。室温で絶縁体特性を劣化させている酸素欠陥の制御はその起源が未だ明らかでないため非常に難しいが、今後は、もう一つの酸化方法であるラジカル酸化を試す予定である。それと同時にCoフェライトを蒸着源としたリアクティブ雰囲気でのCoフェライト膜作成も行い、逆位相境界や酸素欠陥の少ない薄膜を目指す。現在はこれをMgO単結晶基板上に行っているが室温で絶縁体のCoフェライトが形成できたら、Si上でのCoフェライト薄膜の形成を行っていく。Siも酸化しやすいのでいかに清浄なSiとCoフェライト界面を実現するかが鍵となる。そのためにはMgOなどのトンネルバリアを挿入することも考えなければいけないかもしれない。ラジカル源、EB蒸着源に使用予定。ラジカル源を用いた実験は昨年度できなかったのでそれに使うための予算を本年度に繰り越している。本年度は当初の計画通り約220、0千円でラジカル源の増設を行う。EB
トランスメタル化反応の遷移状態制御による遷移金属協働触媒反応の創出

本研究では,遷移金属錯体間でのトランスメタル化反応の遷移状態制御により,1触媒制御による立体反転クロスカップリング反応,および2典型金属反応剤を全く用いない炭素-炭素不飽和化合物と炭素求電子剤との水素化クロスカップリング反応の開発を目的としている。本年度は2に関して重点的に研究を行った。前年度に得られたビスイミノピリジン配位子を有するアルキルコバルト(I)錯体とアリールパラジウム(II)錯体とのトランスメタル化の知見に基づき,アルケンとハロゲン化アリールとの水素化カップリングをパラジウム/コバルト協働触媒系により検討した。しかしながら,コバルト触媒によるアルケンの水素化が主たる副反応として起こり,目的の水素化カップリングは進行しなかった。目的の水素化カップリングを達成するためには,アルケンの水素化よりもトランスメタル化を優先させる必要がある。そこでトランスメタル化をエントロピー的に促進するために,パラジウム錯体とコバルト錯体を繋ぐ配位子を新たに設計した。具体的には,コバルトに配位するビスイミノピリジン部位とパラジウムに配位するホスフィン部位をアルキル鎖により連結した配位子を設計した。ビスイミノピリジン骨格へのホスフィノアルキル基の連結位置及びアルキル鎖の長さは,合理的に合成可能な配位子の中で,DFT計算により目的のトランスメタル化の遷移状態エネルギーが最小値になるように設計した。前年度に得られたビスイミノピリジン配位子を有するアルキルコバルト(I)錯体とアリールパラジウム(II)錯体とのトランスメタル化の知見に基づき,アルケンとハロゲン化アリールの水素化カップリングを検討したが目的とする水素化カップリングが進行しなかったため。水素化カップリングが進行しない理由がコバルト触媒によるアルケンの水素化であることが判明しているので,アルケンの水素化よりもトランスメタル化を優先させるために設計したパラジウム錯体とコバルト錯体を繋ぐ配位子を用いて反応を検討する。新たな配位子を用いても水素化カップリング反応が進行しない場合には,新たな金属触媒の組み合わせを検討する。本研究では,遷移金属錯体間でのトランスメタル化反応の遷移状態制御により,1触媒制御による立体反転クロスカップリング反応,および2典型金属反応剤を全く用いない炭素ー炭素不飽和化合物と炭素求電子剤との水素化クロスカップリング反応の開発を目的としている。1に関して本年度は,アルキル銅とアリールパラジウム間の立体反転を伴うトランスメタル化の機構研究を計算化学を用いて行った。その結果,遷移状態構造はパラジウム,銅に結合した炭素,および銅が直線上に並んだ構造であることが分かった。また,その遷移状態構造において,銅に結合する炭素は5配位構造であることが明らかとなった。立体反転を伴うトランスメタル化の制御因子を明らかにするために,銅上アルキル基の置換基効果を調べた。その結果,アルキル基上にフェニル基が置換した場合にはトランスメタル化は立体反転で進行するが,アルキル基が置換した場合には立体保持で進行することを示唆する結果が得られた。これは,遷移状態における銅上に結合した炭素の5配位構造を安定化するために,フェニル基による共役効果が重要であることを示す結果である。本知見は,触媒制御による立体選択的なクロスカップリング反応の開発に極めて重要な知見である。2に関して本年度は,ビスイミノピリジン配位子を有するアルキルコバルト(I)とアリールパラジウム間でのトランスメタル化の遷移状態を計算化学により導出した。その結果,本トランスメタル化は4員環遷移状態を経由して進行することが明らかとなり,本研究を遂行する上で重要な知見が得られた。本提案課題の「触媒制御による立体反転クロスカップリング反応」の開発に重要な,アルキル銅とアリールパラジウム間での立体反転を伴うトランスメタル化の遷移状態に関する知見が得られ,また,「典型金属反応剤を全く用いない炭素ー炭素不飽和化合物と炭素求電子剤との水素化クロスカップリング反応」の開発に重要なアルキルコバルトとアリールパラジウム間でのトランスメタル化の遷移状態構造の導出に成功したため。前年度に得られたビスイミノピリジン配位子を有するアルキルコバルト(I)錯体とアリールパラジウム(II)

錯体とのトランスメタル化の知見に基づき,アルケンとハロゲン化アリールの水素化カップリングを検討したが目的とする水素化カップリングが進行しなかったため。本年度に得られた遷移状態に関する知見を基に,1触媒制御による立体反転クロスカップリング反応,および2典型金属反応剤を全く用いない炭素ー炭素不飽和化合物と炭素求電子剤との水素化クロスカップリング反応の開発を行う。水素化カップリングが進行しない理由がコバルト触媒によるアルケンの水素化であることが判明しているので,アルケンの水素化よりもトランスメタル化を優先させるために設計したパラジウム錯体とコバルト錯体を繋ぐ配位子を用いて反応を検討する。新たな配位子を用いても水素化カップリング反応が進行しない場合には,新たな金属触媒の組み合わせを検討する。本年度は,計算化学による検討を主に行い,当初予定していた実験化学による検証を行わなかっため次年度使用額が生じた。次年度は実験化学による検証を開始するため,本検証に必要な消耗品費に重点的に割り当てる。本年度は前年度に得られた知見を基礎にアルケンとハロゲン化アリールの水素化カップリングを検討したが,目的反応は進行しなかった。この結果を受けて,DFT計算による新たな配位子設計を主として行なったため次年度使用額が生じた。目的反応が達成された場合には,論文投稿のために多数の実験を行う必要があるため,次年度使用額が生じた。
占領法規の現代国際法上の位置づけと意義に関する多元的研究

1949年のジュネーヴ第4条約以降の発展が不明確な「占領」を規律する国際法の内実は、イラク戦争以降さまざまな局面で問題となった。特に軍事的技術の発展や非正規戦闘員や文民の戦闘参加といった戦争の現実の変化は、第二次世界大戦当時の現実を反映したジュネーヴ第4条約の妥当性に疑問を抱かせてもいる。さらに近年の国際法の著しい発展を経て、占領に関する国際法が国際法全体の中でどのように位置づけられるべきかについても不明な点が多かった。本研究は、事例研究や学説の渉猟を通じて、占領法規の現代的内実と現代的意義を明らかにしつつ、占領法規を一般国際法体系の中に定位にすることを試みた。今年度は、そもそも軍事占領がどのように定義され、また昨今の事例においてどのように解釈されてきたかについて、諸判例、事例、学説などを整理し、分析することを試みた。著名なイラクやパレスチナ占領のみならず、より「典型的」なコンゴ民主共和国、ジョージア、エチオピア・エリトリアなどの事例を研究することで、占領が現代国際人道法上どのように定義されうるかを考察した。そこで第1に明らかになったのは、占領概念が国際人道法以外の国際法体系の中に位置づけられなければ把握できないという点であった。領域国による駐留受け入れ同意の有無や、領域国(占領国)による当該地域支配の法的根拠などは、ユスアドベルムや領域法などの一般国際法上の問題が、占領の法的定義に大きな影響を与えており、その関連性の中で捉えられなければならないのである。次に、占領が戦時と平時、安定と混乱、暫定性と恒久性の狭間において生じる法現象であるところから、占領法規、特に占領の定義が国際人道法の適用条件、ひいては国際人道法の存在意義そのものの再検討を迫る点に注目せざるを得なかった。その結果、占領法規の観点から国際人道法の現代国際法秩序における意義を問い直し、占領法規を含む国際人道法が一定の暴力や特別な権限の発動を「許容する」規範から、そうした暴力や権限行使を「規制する」規範へと、存在意義を変化させつつあることが明らかになった。占領の定義に関して、遠回りながらも一定の知見を得つつあるから。本年度は、伝統的に軍事占領の定義の中核とされてきた「外国軍による領域の実効的支配(=情勢の相対的安定)」という要素、および「同意によらない(Non-Consensualな)外国軍の駐留」という要素のうち、前者に関する実地的調査と後者に関する学説判例調査を行った。「実効的支配」要件については、軍事技術の発展やかかる技術の当事者間における不均衡から問題が生じうる。例えば、イスラエルのガザ地区への昨今の対応のように、地上軍は撤退しているが制空権や制海権を完全に支配し、無人航空機やヘリによる常時監視の下に置かれ、決定があれば数時間で再占領可能な状況を「実効的支配」とみなし、軍事占領に含めうるかという問題である(地上軍なしの支配)。本年は、イスラエルによる占領を受けている東エルサレム・ヨルダン川西岸地区の現地調査を行い、またイスラエルとニュージーランドにおいて研究者の意見を聴取することにより、支配のありようの実体を調査することができた。他方、「同意によらない駐留」という要素についても、調査をすすめた。最近の紛争においては、占領地住民と元来の領域国当局の間にアイデンティティのずれが存在し、そのことが占領軍と占領地住民との関係を複雑化し、外国軍駐留に関する領域国の「同意」の意味を相対化する場合がある。今日の領域国の同意に基づく(占領とはみなされない)軍事活動、例えば、2004年の主権移譲後のイラクにおける英米軍の活動、現在まで続くアフガニスタン「政権」による同意に基づく多国籍軍の治安維持活動が非常に危険なものとなっていること、およびそれら軍隊と現地住民との関係が流動化していることなどから、この問題はアクチュアルなものであると考えられる。学説と判例、過去の事例を調査することにより、「同意によらない」という要素が相当程度意味を変えつつあることが明らかになった。27年度の研究成果に深みを与えるために、28年度も27年度予定の課題について引き続き研究を行った。ここ2年間で行った占領の本質にかかわる研究は残された「占領法規の国際法の発展の中での定位」にとって重大な課題であるため、この遅れはむしろ研究の進展につながるものと考えている。本年度は最終年度であったが、前半期は昨年度から引き続き「同意のない」占領の本質に関して学説、判例、事例研究などを行い、占領法規の適用を引き起こす(必要とする)占領の本質に関する考察を深めた。この関係で、イスラエルに再度赴き、西岸地区・ガザ地区占領50年を回顧する学術集会に参加し、このテーマについて研究報告討論を行うとともに、参加した占領法規の研究者、軍関係者などと意見交換を行うことができた。後半期は、さらにもう一つの占領法の本質と考えられる軍による「実効的支配」の意味について、研究のとりまとめを行った。特に技術発展著しい今日において、地上軍による実効的支配としてどのようなものが想定されるのか、どのような変化がありうるのかが主たる関心であった。実情調査として、昨年度には十分に調査することができなかった、ヨルダン川西岸地区の広い範囲(パレスチナ当局の所在するラマラ、分離壁検問所、西岸地区のユダヤ人入植地、西岸地区のパレスチナ人集落、無人地帯が設定され厳しい軍の管理が続くヘブロンなど)を訪れ、占領地住民の日々の暮らしに対する占領軍の存在感を身をもって体感することができた。

後半期においては、また占領のケーススタディーとして米国による沖縄占領の歴史にも目をむけなければならなかった。その米軍の民政府および琉球政府の実行を調査するため、沖縄県公文書館に出向き一次資料を収拾した。これらの資料を踏まえて、3年間の研究の集大成として「占領の定義」に関わる論考にまとめた。1949年のジュネーヴ第4条約以降の発展が不明確な「占領」を規律する国際法の内実は、イラク戦争以降さまざまな局面で問題となった。特に軍事的技術の発展や非正規戦闘員や文民の戦闘参加といった戦争の現実の変化は、第二次世界大戦当時の現実を反映したジュネーヴ第4条約の妥当性に疑問を抱かせてもいる。さらに近年の国際法の著しい発展を経て、占領に関する国際法が国際法全体の中でどのように位置づけられるべきかについても不明な点が多かった。本研究は、事例研究や学説の渉猟を通じて、占領法規の現代的内実と現代的意義を明らかにしつつ、占領法規を一般国際法体系の中に定位にすることを試みた。占領の定義に関する27年度の研究のまとめを行いつつ、さらに27年度に少しずつ考え始めた「一般国際法上の定位」に関する研究を推進する。今年度は28年度に予定されていた「国際公益の実現」と占領法との関係に関する研究を、今年度に予定されていた国際法体系の全体像からみた研究に取り込みながら研究をまとめたいと考えている。国際人道法ヨーロッパ中東方面の国際情勢悪化により情報収集のための旅費執行ができなかった。校務の都合で、パレスチナ占領地での現地調査の日程を短くせざるをえない状況となったため、支出予定の旅費が余ってしまった。27年度に計画しつつ実現できなかった情報収集のための渡航を28年度に行う計画である。29年度にパレスチナ占領地において追加的調査を行うことで対処する。
原発性肝癌における転移・浸潤能の獲得に係わる上皮-間葉移行の分子機構の解明

「肝内胆管癌においてE-cadherin転写抑制因子がEMTを誘導し,その結果として胆管癌の浸潤転移に重要な役割を果たしている」という仮説を証明するために研究を行った。肝内胆管癌切除症例46例においてその臨床病理学的因子を検討しデータベースを作成した。それぞれの切除標本よりDNA、RNAを抽出し遺伝子ライブラリーを作成した。免疫組織学的染色を行うために癌部非癌部のプレパラートを作成した。肝内胆管癌におけるEMTの指標であるE-cadherinの発現を免疫組織学的に解析した。抗E-cadherin抗体を用いた免疫組織染色を行ったところ、46例中21例(45.7%)において非癌部の正常肝組織に比べて癌部で明らかにE-cadherinの発現が減弱していることが判明した。さらにEMTを誘導する機序を解明するために、E-cadherin転写抑制因子であるSnailおよびTwistの発現を同一症例同一部位において免疫組織学的に検討した。Snailは46例中9例(19.6%)において癌部の核内に異常高発現がみられた。一方、Twistは46例中15例(32.6%)に腫瘍細胞の核内異常高発現が見られた。Twist高発現腫瘍では有意にE-cadherin発現が減弱していることが明らかになり(p<0.05)、Twist発現が肝内胆管癌におけるEMTに関与していることが示唆された。臨床病理学的因子との相関の検討では、Snail高発現群においては術前腫瘍マーカーであるCEA・CA19-9が53.1ng/ml・27289U/mlとSnail非発現群(2.6ng/ml・2933U/ml)と比較して有意に高いことが明らかになり(p<0.05)、腫瘍の悪性度と関連している可能性が示唆された。肝内胆管癌の重要な悪性度因子であるリンパ節転移や予後に関してはEMT関連分子の発現の有無との間に有意な関連を認めなかったが、今後症例数の蓄積が必要であると考えられた。肝内胆管癌においてEMTがその腫瘍の悪性度に関与している可能性が示唆されたため、今後はさらに肝内胆管癌細胞レベルにおける機能解析を進めていく必要がある。肝内胆管癌切除症例における上皮間葉移行(EMT)関連分子の免疫組織学的検討「EMTは肝内胆管癌の浸潤転移に重要な役割を果たしている」という仮説を証明するために、まず肝内胆管癌におけるEMTの指標であるE-cadherinの発現を解析した。肝内胆管癌切除症例を対象に抗E-cadherin抗体を用いた免疫組織染色を行った(46例)。21例(45.7%)において非癌部の正常肝組織に比べて癌部でE-cadherinの発現が減弱していることが判明した(EMT群)。さらにEMTを誘導する機序を解明するためにE-cadherin転写抑制因子であるSnailおよびTwistの発現を同一症例において免疫組織学的に検討した。Snailは46例中9例(19.6%)において癌部の核内に発現していた。

Snail発現群においては術前腫瘍マーカーであるCEA・CA19-9が53.1ng/ml・27289U/mlとSnail非発現群(2.6ng/ml・2933U/ml)と比較して有意に高かった(p<0.05)。Twistは46例中15例(32.6%)に腫瘍細胞の核内発現が見られた。Twist発現とE-cadherin発現には有意な逆相関が見られることが明らかになった(p<0.05)。年令・性別・手術侵襲・腫瘍径・リンパ節転移に関してはEMT関連分子の発現の有無との間に有意な関連を認めなかった。肝内胆管癌においてSnail、TwistはEMTを誘導(E-cadherin発現を抑制)していると共に、腫瘍の悪性度と関連している可能性が示唆された。今後はさらに肝内胆管癌におけるEMT関連分子の発現解析およびその機能解析を進めていく予定である。肝内胆管癌切除症例における上皮間葉移行(EMT)関連分子の免疫組織学的検討「肝内胆管癌においてE-cadherin転写抑制因子がEMTを誘導し,その結果として胆管癌の浸潤転移に重要な役割を果たしている」という仮説を証明するために研究を行った。肝内胆管癌切除症例46例においてその臨床病理学的因子を検討しデータベースを作成した。それぞれの切除標本よりDNA、RNAを抽出し遺伝子ライブラリーを作成した。免疫組織学的染色を行うために癌部非癌部のプレパラートを作成した。肝内胆管癌におけるEMTの指標であるE-cadherinの発現を免疫組織学的に解析した。抗E-cadherin抗体を用いた免疫組織染色を行ったところ、46例中21例(45.7%)において非癌部の正常肝組織に比べて癌部で明らかにE-cadherinの発現が減弱していることが判明した。さらにEMTを誘導する機序を解明するために、E-cadherin転写抑制因子であるSnailおよびTwistの発現を同一症例同一部位において免疫組織学的に検討した。Snailは46例中9例(19.6%)において癌部の核内に異常高発現がみられた。一方、Twistは46例中15例(32.6%)に腫瘍細胞の核内異常高発現が見られた。Twist高発現腫瘍では有意にE-cadherin発現が減弱していることが明らかになり(p<0.05)、Twist発現が肝内胆管癌におけるEMTに関与していることが示唆された。臨床病理学的因子との相関の検討では、Snail高発現群においては術前腫瘍マーカーであるCEA・CA19-9が53.1ng/ml・27289U/mlとSnail非発現群(2.6ng/ml・2933U/ml)と比較して有意に高いことが明らかになり(p<0.05)、腫瘍の悪性度と関連している可能性が示唆された。肝内胆管癌の重要な悪性度因子であるリンパ節転移や予後に関してはEMT関連分子の発現の有無との間に有意な関連を認めなかったが、今後症例数の蓄積が必要であると考えられた。肝内胆管癌においてEMTがその腫瘍の悪性度に関与している可能性が示唆されたため、今後はさらに肝内胆管癌細胞レベルにおける機能解析を進めていく必要がある。
ミリ波散乱計測による核融合プラズマ中の燃料イオン診断システムの開発

研究代表者らが培ったミリ波技術を超高周波数分解(Δf 1MHz)DSP受信機に適用し,高ダイナミックレンジ(> 30 dB)化する.次に,スペクトル解析手法にW7Xグループの開発した非等方性を考慮した解析モデルを取り入れる.新受信機に解析手法を適用することで,CTSスペクトルに内在する本質を抽出することを可能にし,従来の高エネルギーイオン計測手法の精度向上のみならず,複数種の燃料イオン計測を可能にする点で先進的である.異なる設計概念に基づいたLHDとW7Xは生成されたプラズマの状態が大きく異なる.そこでの体系的な実験は開発したCTS計測手法の検証に適している.研究代表者らが培ったミリ波技術を超高周波数分解(Δf 1MHz)DSP受信機に適用し,高ダイナミックレンジ(> 30 dB)化する.次に,スペクトル解析手法にW7Xグループの開発した非等方性を考慮した解析モデルを取り入れる.新受信機に解析手法を適用することで,CTSスペクトルに内在する本質を抽出することを可能にし,従来の高エネルギーイオン計測手法の精度向上のみならず,複数種の燃料イオン計測を可能にする点で先進的である.異なる設計概念に基づいたLHDとW7Xは生成されたプラズマの状態が大きく異なる.そこでの体系的な実験は開発したCTS計測手法の検証に適している.
頻脈に対する心筋脆弱性マーカーの探索

頻脈誘発性心筋症は心房細動などの頻脈性不整脈が長時間持続した後に一過性の心収縮能の低下をきたす病態と定義される。しかしながら、頻脈性不整脈を呈する患者のうち、頻脈誘発性心筋症をきたす症例はごくわずかであり、こうした症例では頻脈に対する何らかの脆弱性が心筋に潜在するものと考えられる。本研究では、頻脈誘発性心筋症に潜在すると考えられる心筋脆弱性マーカーの探索を目的とする。バイオマーカー探索の手段として、心筋から特異的に分泌されるエクソソームを探索するため、冠動脈、冠静脈から採血を行い、それぞれに含まれるエクソソームの差を検出することにより脆弱心筋から分泌されるマーカーの探索を行う。
空気清浄機が放出するナノイオン粒子の次世代健康影響

本研究は、イオン微粒子放出型の空気清浄機の安全性(生体影響)検証を目的として実施した。とくに、我々が最近開発したナノ粒子の次世代影響評価実験系を用いて、当該空気清浄機から放出されるイオンの妊娠期曝露による次世代への影響を検討した。まず、雄性及び雌性ICR系マウスを飼育した曝露チャンバー内に、空気清浄機からイオンを発生させ、マウスに吸入させた(730日間成獣曝露)。同環境下でマウスを交配させ、妊娠マウスにも同様に妊娠15日目までイオンを吸入させた(妊娠期曝露)。妊娠期曝露による次世代影響については、出生仔(21日齢=幼児期及び12週齢=青年期)より試料を採取した。とくに、プレ実験により肝臓及び免疫系(胸腺、腸間膜リンパ節)に異常な所見が認められたことから、その詳細を調査した。マイクロアレイにより、肝臓における遺伝子発現変動を網羅的に解析した。その結果、妊娠期曝露により出生後21日目の産仔肝臓において、雌雄共通で肝異物代謝・抱合反応に関連する遺伝子群(Sult1e1など)に発現変動が認められた。このデータは当該イオンの影響の機能的特徴を示しているだけでなく、次世代への影響評価指標として有用であると期待される。妊娠期曝露による影響メカニズムの解明を進めるために、成獣期に直接イオンの曝露を受けたマウスの肝臓を解析した。その結果、肝臓組織中に微小な異常構造物が電子顕微鏡観察下で認められたほか、組織中のプリン代謝物、尿素回路関連物質、リジン代謝物量の増加が認められた。以上は、イオン微粒子放出型の空気清浄機のさらなる安全性検証の必要性と、そこに活用可能なバイオマーカーを示した貴重な知見であると考えている。その結果、組織中のプリン代謝物、尿素回路関連物質、リジン代謝物量の増加が認められた。イオン(微粒子)放出型空気清浄器が家庭や職場、病院等で汎用されている。室内空気中に多量の安定なイオンを放出させ、浮遊するウイルス、細菌、真菌、さらにアレルゲンとなるハウスダスト等を分解・除去する作用がある。

本機器はGLP(優良試験所基準)に適合した施設での安全性が確認されているが、その試験項目は限られたものである。本研究は我々が最近開発したナノ粒子健康影響評価システムを用いて、成獣及び妊娠期曝露による次世代への健康影響を検討することを目的としている。本年度は本格的な試験の準備段階として使用する機器の選定、曝露条件の設定、曝露の方法、時間、期間などを検討した。また、曝露チャンバー内に空気清浄機をセットし、イオンを発生させ、空気清浄機から放出されるイオンをマウスに曝露した。イオンの状態、単位体積当たりのマイナスイオン、プラスイオン、オゾン分子の数、水イオン粒子としての大きさ、安定性などを試験的に測定した。実際に実験動物への影響を解析することは次年度以降になるが、脳神経系及び生殖系への影響を調べるために適切なアッセイ系の候補を絞った。脳神経系では超微形態観察を行うとともに主に当研究室(梅澤雅和ら)が開発した新しい網羅的遺伝子発現解析(MeSH Term法)を用いて脳に対する影響を解析することにした。雄性生殖系では1日精子産生量を測定し、光学及び電子顕微鏡を用いて精子および精巣の超微形態観察を行なう。特に精細間内での精子遊離障害が有効な指標となることが示唆された。以上、本年度の予備的な研究を通して、次年度の本格的な解析に向けて準備が整いつつある。機器を販売する企業は性能と同時に安全性試験を行っている。GLP(優良試験所基準)に適合した施設で、皮膚刺激性・腐食性試験、眼刺激性、吸入毒性試験(肺組織の遺伝子影響評価)などである。それらのデータを取得済であることはウェブ上で公表されている。しかし、イオン放出型空気清浄器の健康影響に関する研究論文は今のところ、国内外ともにない状況である。我々は、自動車が排出する極微小物質(ナノ粒子)や工業的に作られるナノ粒子が妊娠期に母から胎盤を介して子に伝わり、極く微量で子どもの成長発達過程に多大な影響を及ぼすことを動物実験系で明らかにした。環境中の汚染濃度に基づいて行っているモデル実験系において、脳神経系や生殖系に影響が認められている。本来、無害といわれていた酸化チタンもナノ粒子の形状になると次世代に移行し、健康に影響を及ぼすことを明らかにした。市販の空気清浄器が放出するイオン(微粒子)をマウスに吸入させ健康影響を調べるのが本課題の目的である。成獣及び妊娠期曝露後出生する仔への影響を脳神経系及び雄性生殖系を指標に明らかにする目標を立てている。本年度はその目標を達成するために機器の選定、曝露方法、曝露条件等多くの基礎的な予備実験を行った。実際のチャンバー内でのイオン濃度も測定した。また、影響を明らかにするためのアッセイ系及び評価法を確立した。次年度の本格的な曝露実験に向けて準備が整ったといえる段階である。曝露チャンバー内に空気清浄機をセットし、イオンを発生させる。空気清浄機から放出されるイオンを妊娠期のマウスに曝露する。イオンの状態、単位体積当たりのマイナスイオン、プラスイオン、オゾン分子の数、水イオン粒子としての大きさ、安定性などを測定する。その他合成される分子を飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF-SIMS)で解析する。そのチャンバー内に妊娠マウスを飼育し、妊娠期(2日目から18日目まで)連続曝露する。マウスを清浄空気の飼育室に移し、出産、3週間後に離乳、飼育を継続する。6週、12週の仔マウスの脳及び精巣を取り出し、影響を評価する。