hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性自己組織化単分子膜の開発と電気化学的特性

(1)自己組織化単分子膜(SAM)の末端をOH,COOHおよびNH_2で置換することにより膜表面に異なる電荷を導入した。また,側鎖に異なる電荷を持つferrocene(Fc)類を合成した。SAMで修飾した金電極(SAM/Au)を用いてFcの酸化還元挙動を測定することにより,末端基の電荷が及ぼす電気二重層電位への影響を定量的に見積もった。末端がOHの場合に比べて,NH_2やCOOHの場合は二重層電位が1545mVそれぞれ正および負電位側にシフトすることがわかった。これらの知見をもとに,SAM/Auをカテコール類の選択性電極としての可能性を検討したところ,末端がCOOHの場合はドーパミンに対して選択的に応答し,末端がNH_2の場合はカフェイン酸などの側鎖にカルボキシル基を持つカテコールに対して選択的に応答することが確認できた。(2)NH_2置換SAMの反応性を利用してSAM表面に電気化学的活性なキノン類を固定化し,その電気化学的挙動を調べた。ナフトキノンでは,SAMアルキル鎖長の増加にしたがって酸化還元速度が指数関数的に減少し,効果的に電荷移動速度を制御できることが示された。一方,キノリンキノンではアルキル鎖長によらず可逆な酸化還元挙動が観測され,アルキル鎖長の影響は,固定化された酸化還元種により異なることが明らかになった。(3)側鎖が枝分かれ構造をした二種類のジペプチドを電極に固定化して,溶存酸化還元種の応答に対する共存イオンの影響を調べた。側鎖が長いペプチドでは,共存イオンとの結合による構造変化が大きいために,共存イオンの種類によって酸化還元応答に大きな差が現れるが,側鎖の短いものでは差が小さくなった。従って、枝分かれ構造の導入によってSAM修飾電極がイオンに対する選択性電極としての可能性が示された。直鎖alkanethiolの末端をOH,COOHおよびNH_2で置換したHO-(CH_2)_<11>-SH(MUO), HOOC-(CH_2)_<10>-SH(MUA)およびH_3N-(CH_2)_<11>SH(AUT)を合成した.これらの分子を自己組織化法により金電極表面に修飾し,置換末端基と溶液内酸化還元種の相互作用を電気化学的手法を用いて測定した.酸化還元種としては,ドーパミン関連物質を用いた.側鎖にNH_2を持つドーパミンの電極反応は,AUT修飾電極では強く阻害されるのに対してMUA修飾電極では阻害は少なかった.また,MUO修飾電極では中間的な挙動を示した.逆に側鎖にCOOHをもつカフェイン酸などの反応は,MUA修飾電極で強く阻害され,AUT修飾電極での阻害効果は弱かった.さらに,中性分子では膜末端基の置換による影響はほとんど無かった.これらの結果は,単分子膜末端基と溶存種の静電的相互作用を利用することで,電極反応を選択的に制御できることを明確に示している.側鎖にチオール基を持つジペプチドのglutamyl-cysteine (GC)とcyeteinyl-glycine (CG)の自己組織化単分子膜を修飾した金電極を用い,溶存Fe (CN)_6^<3->イオンの電極反応に及ぼす共存アルカリ土類イオン(M^<2+>)の影響を調べた.その結果,M^<2+>がない場合はGC修飾電極のほうがCG修飾電極より強くFe (CN)_6^<3->の反応を阻害するのに対して,M^<2+>が共存すると阻害効果は逆転した.

これは,GC分子両端のカルボキシル基のM^<2+>への配位による電荷の中和と分子構造の変化により,Fe(CN)_6^<3->の膜内透過が容易になったためと考えられる.また,再度M^<2+>が無い溶液と置換するとシグナルは元に戻った.この結果は,GC分子がイオン種の透過に対して効率的なイオン・ゲートとして機能していることを示している.NQ固定化電極(NQ-AAT/Au)では,固定化されたNQの飽和吸着量はアミノエタンチオールを単分子膜とした場合で3.8×10^<-10>mol cm^<-2>であったが,アルキル鎖の増加とともに減少した。CVから求めたNQの酸化還元に対する電荷移動速度は,AATのアルキル鎖長の増加とともに指数関数的に減少した。減少の度合いから,Marcusモデルを用いてトンネル電流に対する障壁定数を求めたところ約0.36Å^<-1>となり,SAM膜内のアルキル鎖はかなり傾いていることが示唆された。一方,PQQ固定化電極(PQQ-AAT/Au)では,測定した時間スケール内で,SAMのアルキル鎖長によらず常に可逆なCV挙動が観測された。このような早い電荷移動速度の原因については現時点では明らかでないが,PQQの生体内での挙動を考えると非常に興味のある現象であると思われる。これらの結果から,SAM単分子膜の鎖長を変えることにより,電荷移動速度を制御できることが示された。
P450代謝系による薬物相互作用のIn Vitroスクリーニング系の開発

In Vitro代謝実験による相互作用の検討:組み替えヒトP450発現系、及びヒト肝ミクロソーム、ヒトP450抗体を用いて、プロプラノロール、ジソピラミド、ミアンセリン、いくつかのセロトニン阻害剤の代謝に関与するP450分子種を同定し、それぞれCYP1A2,CYP3A4,CYP2D6,CYP2C19が関与していることを明らかにした。その結果、プロプラノロールと喫煙、ジソピラミドとエリスロマイシン、、ミアンセリンとキニジン、セロトニン阻害剤とオメプラゾールとの相互作用の可能性が示唆された。In Vivoにおける薬物相互作用の検討:ヒト臨床試験により、エリスロマイシンの併用によりアルプラゾラムの血漿中濃度が有意に上昇することを明らかにした。同様にジアゼパムは一部の患者で抗精神病薬であるゾテピンの血漿中濃度を上昇させることを明らかにした。オメプラゾールと類似した化学構造式を持ち、同じCYP2C19で代謝されるE3810は、オメプラゾールとは異なり、ジアゼパムの血漿中濃度を上昇させないことが明らかになった。In Vitro代謝実験からのIn Vivo薬物代謝の定量的予測法の確立:ヒト、ラットにおけるin vitro代謝実験、及びin vivo実験を行い、オメプラゾールの代謝固有クリアランスをヒト肝ミクロソーム、あるいはヒトP450発現系を用いたin vitro代謝実験より、予測することに成功した。また、この予測に際、必要とした種々の仮定(腸管における代謝の有無、代謝の非線形性、肝臓への取り込み機構等)についてラットを用いて検討した結果、その仮定の成立する可能性が示された。フェノバルビタールによる酵素誘導をラット培養肝細胞系より、ほぼ予測することに成功した。定性的薬物相互作用の予測組み替えヒトP450発現系、及びヒトミクロソーム系を用いて以下の薬物相互作用の機構を明らかにした。(1)プロプラノロールの脱イソプロピル化には、CYP1A2が主要な代謝酵素として関与していることを明らかにし、喫煙によるプロプラノロールのクリアランスの増大、血漿中濃度の低下はCYP1A2を介した薬物相互作用であることを明らかにした。(2)ジソピラミドのN-脱イソプロピル化にはCYP3Aが関与していることを明らかにし、ジソピラミドとエリスロマイシンの併用によるジソピラミドの副作用の発現はCYP3Aを介した薬物相互作用であることを明らかにした。(3)オメプラゾールとジアゼパムの併用により起こるジアゼパム血漿中濃度の上昇はメフェニトインのextensive metabolizerにのみ認められることから、CYP2C19を介した薬物間相互作用であることを示した。(4)オメプラゾールと似た化学構造式を持ち、同じCYP2C19で代謝される薬物であるE3810は、ジアゼパムと併用してもその血漿中濃度を上昇させないことを明らかにした。(5)ヒトにおいて報告されているオメプラゾールの酵素誘導作用をラットにおいて再現した。定量的相互作用の予測(1)フェノバルビタールによる酵素誘導について、ラットに経口または腹腔内投与した実験及びその初代培養肝細胞系における検討を行い、誘導の程度を比較し、最大値の50%の誘導を与える濃度がほぼ一致することを示した。(2)ヒト及びラットにおいてオメプラゾールの薬物代謝固有クリアランスをラット遊離肝細胞、ヒト及びラットミクロソーム系を用いたin vitro系から予測することにほぼ成功した。(3)ラット、マウスにおけるオメプラゾール代謝の非線形性をin vivo, in vitro両系で検討した。(4)初回通過効果の寄与、特に消化管内での代謝について小腸ミクロソーム等を用いて検討し、肝臓での代謝実験の結果と併せ、in vitro系からin vivo系への相互作用の定量的予測を行う上での問題点を明らかにした。

フェノバルビタールによる酵素誘導をラット培養肝細胞系より、ほぼ予測することに成功した。In Vitro代謝実験による薬物相互作用の予測:(1)ヒト肝ミクロソーム及びヒトCYP発現系を用いて、ベータ遮断剤プロプラノロールの脱イソプロピル化にCYP1A2が主要代謝酵素として関わっていることを明らかにし、喫煙とプロプラノロールの相互作用の機構が明らかになった。(2)同様の手法により、抗鬱薬ミアンセリンの8-水酸化にはCYP2D6が関与していることを明らかにし、ミアンセリンとキニジンやハロペリドールなどのCYP2D6阻害薬物との薬物相互作用の可能性が示唆された。(3)いくつかのセロトニン再取り込み阻害剤がS-メフェニトインの4'-水酸化を競合的に阻害したことからこれらの代謝にCYP2C19が関与している可能性を示唆し、オメプラゾールなどのプロトンポンプ阻害剤との相互作用の可能性を示唆した。(4)オメプラゾールのラットにおける代謝に関与する分子種を検討し、ヒトとの類似性を明らかにした。In Vivoにおける薬物相互作用の検討:(1)エリスロマイシンの併用によりアルプラゾラムの血漿中濃度が有意に上昇することを明らかにした。(2)同様にジアゼパムは一部の患者で抗精神病薬であるゾテピンの血漿中濃度を上昇させることを明らかにした。In Vitro代謝実験からのIn vivo薬物代謝の定量的予測:(1)ヒト発現系を用いた代謝実験からオメプラゾールの代謝クリアランスを、基準となる薬物の固有クリアランスの比から算出し、その代謝多型とともに予測することに成功した。(2)ラット遊離肝細胞におけるオメプラゾール代謝の非線形性を明らかにし、ヒトにおける定量的予測を行う上での問題点を明らかにした。(3)フェノバルビタールによる酵素誘導をラット培養肝細胞系によって検討し、短期間の誘導による誘導の強さと培地中フェノバルビタール濃度との関係を明らかにし、さらに、in vivoにおける誘導の予測に成功した。
βアミノイソ酪酸は、がん病態に対する新規抑制因子となりうるか？

本研究の目的は、がんに対する栄養学的研究において、臨床研究と基礎研究の両面から科学的根拠の一端を明らかにすることである。本年度は研究代表者の所属研究機関が変わったため、研究の設備環境を整えることにかなりの時間がかかり、大きな進捗はないが、基礎研究については可能な限り進めた。前年度に引き続き、βアミノイソ酪酸(BAIBA)をヒト乳がん細胞MCF-7およびヒト正常乳腺上皮細胞(NHMEC)に、厳格な食事療法をおこなっている対象者の血中濃度と同等の濃度を添加培養して検討し、1BAIBAを添加したMCF-7は添加を行わなかったControl MCF-7に比べて生存率が有意に低下すること、2BAIBAを添加したNHMECは添加を行わなかったControl NHMECに比べて生存率が有意に上昇すること、について、確認した。さらに、上記1のメカニズムを確かめるために、MAPキナーゼの阻害剤であるCompounnd Cを添加してBAIBAの添加培養をおこなったところ、Compound CがBAIBAによるヒト乳がん細胞の増殖抑制作用を抑える可能性が新しく示唆された。したがって、BAIBAによるヒト乳がん細胞増殖抑制作用は、MAPキナーゼを介している可能性が考えられた。このことは、非常に新規性の高い成果であり、論文化を進めているところである。2018年度より研究代表者の所属研究機関が変わり、新しい研究環境を整えなければならなかった。基礎研究においては、細胞培養実験ができる環境づくりのため、新しい勤務先で長年使われていなかったCO2インキュベーターやクリーンベンチを使える状態にしようと努力した。CO2インキュベーターは使える状態になったが、クリーンベンチは古すぎて使えず、2018年度本研究費にて新しいものを購入した。細胞培養実験はやっと始められたばかりである。臨床研究においては、研究倫理審査申請をおこない、進めているところである。2018年度は新しい環境での研究準備に時間がかかったため、研究進捗状況はやや遅れた。次年度には、新しい環境が整い、基礎研究も臨床研究も本格的にスタートすることができる。また、2018年度は、分析を担当する研究分担者が研究遂行することなく連絡も取れなくなったため、次年度より新しい分担者がLCMS分析を担当することとなった。スムーズに本研究を進行させることができるよう、本年度中に十分な準備をおこなったので、今後、これまでよりも順調に本研究を進めることができる予定である。本研究の目的は、多くのがん患者に利用されている食事療法における科学的根拠の一端を明らかにすることである。厳格な玄米菜食を継続する患者11名の血中・尿中成分について調べたところ、11名中10名に健常者ではほとんど検出されないβアミノイソ酪酸(BAIBA)が高濃度で検出された。この時、普通の生活を送る健常者6名中に検出された者はいなかった。ところが、運動習慣のある健常者(スポーツクラブに週3日程度通う者およびヨガインストラクター)4名においては4名とも検出された。このBAIBAを培養ヒト乳がん細胞MCF-7および培養ヒト正常乳腺上皮細胞に様々な濃度で添加したところ、BAIBAは正常ヒト乳腺上皮細胞の増殖には影響を及ぼさず、ヒト乳がん細胞には増殖抑制効果を示すことが分かった。厳格な玄米菜食を行うがん患者の血中濃度レベルのBAIBA添加で、明らかな効果を見いだした。また、BAIBAを添加したMCF-7と無添加MCF-7においてマイクロアレイを行い、62980種類の遺伝子について発現の検討を行った。現在解析中であるが、非常に興味深く新規性の高い成果が得られている。本研究における臨床研究部分を行うための倫理審査は、前年度までの倫理委員会の判断とは異なり、当年度、既に承認済みの内容の計画変更で承認されるとされていた迅速審査が認められず新規申請となり、半年かけても不承認であった。承認済みの通常採血方法を軽度侵襲に変更した微量採血法による倫理審査は不承認であったため、当年度の結果は通常採血方法によるものであり、当初予定よりも例数を集めることができなかった。しかし、本研究は基礎研究部分を中心に順調に進展している。本研究の目的は、多くのがん患者に利用されている食事・栄養療法について、臨床研究と基礎研究を用いて、その科学的根拠の一端を明らかにすることである。本研究における倫理審査は、対象者に行っていた20 mLの採血(2014年倫理審査承認済・受付番号14-08)を指先一滴の採血に変更するものであったことから、迅速審査による計画変更のみで承認されることが予想されると、前年度末に当該所属機関(茨城キリスト教大学)の倫理審査副委員長から告げられていた。しかし、いざ申請したところ、長期間かけても(勧告通りに訂正し何度提出しても)倫理審査が不承認となっただけではなく、2017年度は、すでに2014年度に承認を受けていた倫理審査についても認められなかった。したがって、臨床研究については、研究を全く進めることができなかった。基礎研究においては、2017年度は2016年度に引き続き、βアミノイソ酪酸(BAIBA)をヒト乳がん細胞MCF-7およびヒト正常乳腺上皮細胞(NHMEC)に、厳格な食事療法を行っているがん患者の血中濃度と同等の濃度添加して培養して検討を行った。この際、培養液中の濃度変化ができるだけ生じないように、24時間ごとに培地交換およびBAIBA添加を行うようにした。

その結果、48時間培養においても72時間培養においても、明らかに有意に、BAIBAを添加したMCF-7は添加を行わなかったControl MCF-7に比べて、生存率が低下していた。一方、BAIBAを添加したNHMECは、48時間培養においても72時間培養においても、添加を行わなかったControl NHMECに比べて、有意に生存率が上昇していた。また、BAIBAの異性体であるGABAによっても、培養MCF-7への添加により細胞生存率は下がり、培養NHMECへの添加で細胞生存率は上昇傾向を見せることがわかった。本研究課題の臨床研究部分を行うための倫理審査は、既承認課題(受付番号14-08)の計画変更(迅速審査)のみで承認されることが予想されると、研究開始前年度末3月に当該所属機関(茨城キリスト教大学)の倫理審査副委員長から告げられていた。にも関わらず、4月から委員会の構成員が変わると何度申請しても不承認となり、それだけではなく、2017年度には、すでに2014年度に承認されていた倫理審査(受付番号14-08)も認められなかった。研究分担者の所属機関(筑波大学)における倫理審査委員会にも申請書を持参のうえ相談したところ、研究代表者の本務校がなければ受理・承認の運びとできるが、本務校がある場合はそちらで倫理審査を通すべきであるとのことであった。このため、当年度は臨床研究を全く行うことができなかった。しかし、基礎研究については、様々な条件設定や例数を増やして、貴重な成果を得ることはできている。本研究の目的は、がんに対する栄養学的研究において、臨床研究と基礎研究の両面から科学的根拠の一端を明らかにすることである。本年度は研究代表者の所属研究機関が変わったため、研究の設備環境を整えることにかなりの時間がかかり、大きな進捗はないが、基礎研究については可能な限り進めた。前年度に引き続き、βアミノイソ酪酸(BAIBA)をヒト乳がん細胞MCF-7およびヒト正常乳腺上皮細胞(NHMEC)に、厳格な食事療法をおこなっている対象者の血中濃度と同等の濃度を添加培養して検討し、1BAIBAを添加したMCF-7は添加を行わなかったControl MCF-7に比べて生存率が有意に低下すること、2BAIBAを添加したNHMECは添加を行わなかったControl NHMECに比べて生存率が有意に上昇すること、について、確認した。さらに、上記1のメカニズムを確かめるために、MAPキナーゼの阻害剤であるCompounnd Cを添加してBAIBAの添加培養をおこなったところ、Compound CがBAIBAによるヒト乳がん細胞の増殖抑制作用を抑える可能性が新しく示唆された。したがって、BAIBAによるヒト乳がん細胞増殖抑制作用は、MAPキナーゼを介している可能性が考えられた。このことは、非常に新規性の高い成果であり、論文化を進めているところである。2018年度より研究代表者の所属研究機関が変わり、新しい研究環境を整えなければならなかった。基礎研究においては、細胞培養実験ができる環境づくりのため、新しい勤務先で長年使われていなかったCO2インキュベーターやクリーンベンチを使える状態にしようと努力した。
組成が均一な層状チタン硫化物の創製と自然超格子構造を利用した熱電特性の向上

産業、民生、運輸部門において、我々は大量のエネルギーを廃熱として棄てている。熱電材料は、廃熱を電気エネルギーに直接変換して回収できるために、大きな注目を集めている。本研究では、チタン硫化物、希土類硫化物、シェブレル相硫化物といった硫化物熱電材料を創製し、自然超格子構造内などに存在するナノ空間を制御することによって、その熱電特性を向上させた。さらに、開発した硫化物熱電材料を用いて、廃熱回収のための熱電発電モジュールを作製した。本研究では、異なった機能を有する結晶層を積み重ねた自然超格子構造を持つ硫化物を創製し、高い熱電変換効率を達成することを目的としている。1.層状チタン硫化物(LnS)_XTis_2(Ln=希土類元素)(1)硫化チタンTiS_2自然超格子構造の一層に用いる、TiS_2の合成に関する研究を行った。ルチル型TiO_2を、CS_2ガスを用いて、750°Cで14時間硫化することで、CDI_2型TiS_2単相粉末の合成に成功した。作製したTiS_2粉末は、N_2雰囲気下でのTG-DTA測定より、室温600°Cの温度範囲で安定であることが確認された。(2)希土類硫化物NdGd_<1+X>S_3自然超格子構造のもう一層に用いる、希土類硫化物の合成と熱電特性に関する研究を行った。まず、Ln_2O_3(Ln=Nd,Gd)粉末を、850°Cの温度でCS_2ガスと反応させることにより、Ln_2S_3粉末を合成した。これら粉末とGdH_3粉末を混合し、1350°Cの温度で加圧焼結することで、緻密で希土類元素量が過剰なNdGd_<1+X>S_3焼結体を作製することに成功した。NdGd_<1+X>S_3は、n型のゼーベック係数を示した。熱電性能指数ZTはNdGd_<1.02>S_3のときに最大値を示し、680°Cで0.51に達した。この高いZT値は、この材料が高温熱電材料として非常に有望であることを示している。シェブレル相硫化物は、Mo_6S_8クラスター層が基本構造であり、その間に様々な金属原子Mを挿入することができる。本年度は、MにCuを選択して、Cu、Mo、MoS_2の固相反応によりCu_XMo_6S_8を合成した。Cu_XMo_6S_8のゼーベック係数は、p型を示した。熱電特性は、Cu量を増やすことで改善され、ZT値は、Cu_<4.0>Mo_6S_8のときに680°Cで0.4に達した。この材料もまた、高温熱電材料として有望である。熱電材料は、その廃熱を直接電気エネルギーに変換して回収できるために、大きな注目を集めている。本研究では、チタン硫化物とその類似硫化物において、自然超格子構造などのナノ空間を制御することによって、熱電特性を向上させた。1.二硫化チタン(TiS_2)は分解し易いため、焼結温度を十分に上げることができず、焼結密度の向上が困難であった。本研究では、分解を防ぐために、硫黄雰囲気下で焼結する方法を開発して、緻密な焼結体の作製に成功した。その結果、n型の熱電特性は大幅に改善され、中温域(400°C)で高い性能指数(ZT=0.4)を実現した。2. Ti-sブロックの層間にSr-sブロックをインターカレーションする目的で、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)粉末を二硫化炭素(CS_2)ガスで硫化した。硫化粉末の結晶相をX線回折パターンで同定し、インターカレーション化合物(SrS)TiS_2の合成に成功していることを確認した。3.シェブレル相硫化物において、その基本構造となるMo_6S_8クラスター間のナノ空隙に様々な金属を充填して、その熱電特性を評価した。その結果は、クラスター価電子数を大きくすることで、p型の熱電特性を大幅に改善できることを示唆している。4.これまで、本研究では、酸化物をCS_2ガスで硫化することで硫化物を合成してきた。しかしながら、この方法には、CS_2ガスの分解に起因した不純物炭素が合成粉末中に残留するという欠点があった。本研究では、CS_2の代わりにチオシアン酸アンモニウムNH_4SCNを硫化剤として用いることで、不純物炭素の少ない硫化物の合成に成功した。5.開発したp型のシェブレル相硫化物とn型の希土類硫化物を用いて、18のp-n対から成る熱電発電モジュールを作製し、その動作を確認した。
初期胚神経上皮由来神経幹細胞移植による機能的神経回路網再建に関する基礎的研究

(1)新鮮な初期胚神経上皮由来神経幹細胞をドナーとした移植実験では、nestin陽性細胞は移植2週後には残存していたが、移植4週以降はほぼ消失した。またGFAP陽性細胞は移植2週後には存在せず、移植4週後より出現した。Neurochemical marker発現に関する検索では、移植後早期よりglutamateやGABA陽性細胞が出現していた。Tyrosine hydroxylase (TH)陽性細胞は移植2週後では移植片の中央に少数存在するのみであった。移植4、10週後とTH陽性細胞数は増加した。さらにcholine acetyl transferase (ChAT)陽性細胞およびdopamine and adenosine 3',5'-monophosphate-regulated phosphoprotein 32 (DARPP-32)陽性細胞は移植後早期には認められなかったが、移植410週後頃から出現し、移植26週後ではその存在が明らかとなった。以上より、神経上皮型幹細胞はホスト脳内でその多くが神経細胞へと分化し、遺伝的にプログラムされたTH陽性細胞へ分化するのみならず、長期的にはその移植環境に見合ったDARPP-32陽性線条体細胞へも分化する事が明らかとなった。(2)移植されたドナー細胞が電気生理学的にも機能的な神経細胞へと分化しているか、またシナプス入力を受けているかに関してスライスパッチ法を用いて観察し、機能的神経回路網再構築の可能性について検討した。ドナー由来細胞より数種類の活動電位が記録され、電流固定法ではドナー細胞の膜刺激により連続した活動電位が記録された。電位固定法では大きな振幅のGABAによる抑制性post synaptic currentと小さな振幅のglutamateによる興奮性post synaptic currentが記録された。尚現在、シナプス入力がホスト由来かドナー由来かに関して検討中である。(3)パーキンソン病モデルラットに対する同種または異種間移植による機能回復機序に関して、移植細胞の分化および成熟度の観点から解析中である。以上より、移植された初期胚神経上皮由来神経幹細胞がホスト脳内で電気生理学的に機能的な神経細胞へ分化し、更にシナプス結合を受ける可能性が示唆され、損傷神経回路網再建を目的とした移植ドナーとして高い可能性を持つと考えられた。
音響マイクロ流の発生と計測・制御に関する研究

マイクロ流はマイクロデバイスの周辺あるいは内部はもちろんのこと、生物、特に毛管内マイクロチャネル内で観測されるが、ここでは超音波によるミリオーダーからサブミリオーダーサイズの音響マイクロ流の発生、計測および制御に関する基礎研究である。音響流の駆動力は基本的には超音波のインテンシティに依存すること、超音波エミッタへの電気入力信号を微調整することで音場が容易に変えられること、この2つのことからマイクロ流の流速分布が制御可能と予測される。本研究の目的は、特に高集束超音波エミッタの焦点という局所領域における音響マイクロ流の発生および計測・制御にある。まずは、扁平回転楕円体座標を用いた精度良い音場解析モデル式SBEを提案し、高集束場の理論解析を行った。SBEは、従来のKZK理論モデル式に比べて、境界条件の設定が容易なこと、計算時間が短くて音圧分布が求められる。この研究成果は、2005年7月にアメリカで開催された非線形音響に関する国際シンポジウムで発表した。続いて、音響流の計測とその制御について実験を行い、SBEを用いた音響流の流れ場予測と比較した。同軸で2つの共焦点をもつ圧電素子から構成された超音波エミッタを利用し、焦点付近を中心とした流速分布を、レーザードップラーで計測した。そして、2つの素子への駆動電圧において、その初期位相を変えることで音場を制御し、流速分布も大きく変わること、つまり制御可能である知見を得た。これについては、2005年8月にハンガリーで開かれた音響国際会議で報告した。以上の結果から、SBEを中心とした本音響流解析手法は、音響マイクロ流の生成及び制御にとって有効である。集束超音波の焦点といった局所で音響流が制御できれば,ミクロ流としての応用が期待できる。これまでも音響流の応用例はいくつか報告されているが,1つあるいは2つの音源を駆動して流体の攪拌などに用いたものがほとんどである。本報告は集束音源の放射面を2つに分割して独立に振幅と位相を調整して超音波を放射することにより,発生する音響流の空間分布の制御を実験で試み,理論でその実現を裏付けたものである。この目的のために,いままでの経験から,実験がしやすい35MHzの集束超音波を利用して,まずは流れ場の基礎実験を行った。試作した超音波エミッタは同軸に配置されたディスク型およびリング型の超音波素子からなり,各素子に加える電気信号の振幅と位相を調整することで,特に焦点付近の音場が自在に変えられるよう設計されている。超音波エミッタの開口径は40mm,曲率半径は60mmである。これを水中に設定し,ハイドロホンを用いた音場の計測,扁平回転楕円座標を用いた音波ビームのモデル式SBE(Spheroidal Beam Equation)との比較と理論の妥当性,得られた音場をもとにして発生する音響流の流速分布を理論予測した。この予測値と比較するため,レーザ・ドップラ流速計で流速特性を計測した。この結果,焦点付近の流れを加速あるいは逆に減速することが入力信号の位相調整で容易に可能であることが分かった。また,理論によってそのことが裏付けられた。
中心軸構造とフラクタル特性に基づく形態認識過程の解明

ヒトが環境を視覚的に認識する能力は、複雑な網膜画像を「意味ある」部分に分節し、それらを統合して全体的な知覚像として構成する過程に支えられている。本研究では、この「部分への分節」と「全体への統合」の過程を理解するために、分節と統合の過程の基礎にあると考えられる網膜画像情報の圧縮・効率化のメカニズムの解明を目指した。この目的を達成するために、心理物理学的手法と視覚計算論的手法を用いて以下の3項目に関する検討を行った。(1)分節と統合の効率化を可能にする情報表現として、画像の中心軸構造が用いられている可能性を検討するために、中心軸構造の可視化を目指した実験的研究(2)日本庭園などの自然画像が持つ中心軸の構造解析を目的とする計算論的研究(3)画像の持つフラクタル特性と、眼球運動及び視覚的選好との関係解析を目的とする実験的研究項目(1)については、当初計画したマスキング実験では可視化を実現できなかったが、平成17年度後半から導入した、点の配置と線分の方位に対する選好実験によって、中心軸表現の存在を示唆する定量的なデータを得た(公表準備中)。項目(2)については、研究分担者らが開発した中心軸変換法に基づく視覚構造分析を種々の日本庭園に適用し、芸術的価値が高いとされる景観が持つ視覚画像としての構造特性を明らかにした(研究成果参照)。項目(3)については、眼球運動計測装置と画像提示装置を統合した実験システムを構築し、2次元・3次元画像に対する眼球運動及び瞳孔径の変化をもとに、視覚的選好との関係解析を行った(公表準備中)。本研究で得られた成果は部分的なものにとどまり、視覚系における画像情報の効率的表現の全貌を明らかにするには至らなかったが、今後さらに研究を進める上で有効な基礎資料を得ることができたと思われる。1:マスキング実験刺激画像の中心軸を直接的に可視化することを目的としたマスキング実験を行った。ダイナミックランダムノイズ刺激や同心円型縞パターンによるテクスチュア刺激と基本的な輪郭線図形(正方形、円など)を用い、刺激の時空間特性、コントラストなどを操作し、中心軸が知覚される刺激条件を特定するための観察を行った。現時点では、明瞭な中心軸が知覚される条件は特定されておらず、引き続き実験を継続中である。2:自然画像の視覚構造解析龍安寺石庭を対象としてVan Tonder et al.(2002)が行った中心軸変換法に基づく視覚構造分析を、浄土式庭園(平等院、円成寺)、寝殿造庭園(東三条殿、厳島神社、金閣寺)、書院造系庭園(銀閣寺、桂離宮、天竜寺、西芳寺)、枯山水庭園(大徳寺方丈、円通寺)などに適用し、これらの庭園景観が持つ視覚画像としての構造特性を解析した。その結果、各庭園の中心軸構造は、龍安寺に見られた樹木状の収劍パターンの他に、網目状パターンや放射状パターン、あるいはそれらの組み合わせなど、いくつかの類型に分かれることが明らかとなった。これらの結果は、中心軸構造に基づいて庭園の視覚構造をグルーピングすることができることを示すものである。3:眼球運動測定実験の準備眼球運動測定装置(EMR-8B)を中心とした実験システムを構築し、動作確認を行った。予備的な眼球運動測定実験では、頭部固定状態で「Rubinの杯」と呼ばれる図地反転図形を提示し、図形の内部の色彩や縞パターンの空間周波数、方位、コントラストなどを操作して、図形観察時の眼球運動を測定した。

その結果、図形の輪郭に沿った運動と、対称軸に沿った運動の2つの眼球運動パターンが存在することが示された。本年度は、中心軸構造と視覚的認識の関係解析を中心に研究を行った。前年度から継続して行ってきた中心軸を可視化するためのマスキング実験では、様々な刺激条件を操作し観察を続けてきたが、明瞭な中心軸が知覚される条件は特定できなかった。これを受けて、中心軸情報は高次の抽象的表現であり、可視化可能なものではない可能性もあると考え、マスキング実験と並行して、従来定性的なデータから示唆されてきた中心軸の存在を、定量的に示すための新たな実験に着手した。この実験では、輪郭線図形内にオブジェクトを配置する課題において、図形の中心軸が影響を及ぼすか否かを検討した。第1実験では、オブジェクトの位置を決定する際に中心軸情報が影響するかを明らかにするため、被験者に輪郭線図形を提示し、その内側に点を1つ任意の位置に配置させた。第2実験では、オブジェクトの方位を決定する際に中心軸情報が影響するかを明らかにするため、被験者に輪郭線図形とその内側に1つのオブジェクトを提示し、オブジェクトを任意に回転させその方位を決定させた。その結果、以下のような知見が得られた。第1実験では、被験者が配置した点の位置を重ね合わせた結果、配置された点は図形の中心軸近傍に偏在する傾向が示された。シミュレーションに基づく解析から、実験で得られた偏在の傾向は、統計的に有意であることが明らかとなった。第2実験では、各位置に提示されたオブジェクトの方位を被験者が調整した結果は、理論的に求められた中心軸の方位と有意な相関(>0.7)を示すことが明らかとなった。以上から、人がオブジェクトを配置する場合に、輪郭線図形の中心軸情報が影響を及ぼしていることが明らかとなった。第1実験の結果は、従来定性的に示されてきた中心軸の影響を定量的に確証するものであり、第2実験の結果は、中心軸情報の内、方位が視覚的認識に影響することを初めて示したものである。上記の研究に加え、自然画像の視覚構造分析及び眼球運動測定実験についても、前年度の成果を踏まえ、さらに研究を推進した。ヒトが環境を視覚的に認識する能力は、複雑な網膜画像を「意味ある」部分に分節し、それらを統合して全体的な知覚像として構成する過程に支えられている。本研究では、この「部分への分節」と「全体への統合」の過程を理解するために、分節と統合の過程の基礎にあると考えられる網膜画像情報の圧縮・効率化のメカニズムの解明を目指した。この目的を達成するために、心理物理学的手法と視覚計算論的手法を用いて以下の3項目に関する検討を行った。(1)分節と統合の効率化を可能にする情報表現として、画像の中心軸構造が用いられている可能性を検討するために、中心軸構造の可視化を目指した実験的研究(2)日本庭園などの自然画像が持つ中心軸の構造解析を目的とする計算論的研究(3)画像の持つフラクタル特性と、眼球運動及び視覚的選好との関係解析を目的とする実験的研究項目(1)については、当初計画したマスキング実験では可視化を実現できなかったが、平成17年度後半から導入した、点の配置と線分の方位に対する選好実験によって、中心軸表現の存在を示唆する定量的なデータを得た(公表準備中)。項目(2)については、研究分担者らが開発した中心軸変換法に基づく視覚構造分析を種々の日本庭園に適用し、芸術的価値が高いとされる景観が持つ視覚画像としての構造特性を明らかにした(研究成果参照)。
民生用マグネトロンのレーダー・通信応用に関する研究

研究目的は(1)パルス発振、(2)変調可能な、PACMの開発である。新たなマグネトロンの開発は行わず、民生用の安価なマグネトロンを用いて外部回路での実現を目指す。我々の研究グループでは注入同期法とPLLによる陽極電流フィードバックを併用した位相(振幅)制御マグネトロンPACMを開発しており,現在までに様々な研究が行っている。しかし,過去の研究では連続波以外での駆動を検討された例が無く,さらに位相制御に約3秒必要であったため,その用途が連続波を用いたエネルギー伝送や加熱用途に限定されるという欠点があった。平成17年度に開発した安定したkHz動作のパルス駆動型位相(振幅)制御マグネトロンに引き続き、平成18年度は位相変調可能な位相(振幅)制御マグネトロンを開発した。本研究においては,位相変調方式としてBPSK(Binary Phase Shift Keying)を採用し,アナログ移相器の位相が0°および180°とになるように移相器を制御した.また位相変調については,位相変調前の基準信号とマグネトロン出力とをミキサ入力としたときのIF出力電圧V_0を観測することにより確認した。実験でアナログ移相器に与えた変調周波数は10kHzである。その結果、位相切り替え後にV_0が大きくオーバーシュートした後,V_0が次第に一定値に安定する様子が観測され,位相変調後におけるPCMの位相安定が確認された。位相切り替え後から位相安定するまでの時間は,最長で36.5μSと計測された。ただし,PCMの過渡応答がアナログ移相器の過渡応答に埋もれた可能性が高く,我々のグループで開発されたPCMがどの程度の位相変調周波数まで追随可能であるかについては計測まで至っていない.今後はアナログ移相器の代わりにリング変調器(ミキサ)等を用いることにより,BPSK変調においてPCMが追随可能な位相変調周波数の計測を行う必要がある.また,BPSK復調器を用いた復調信号観測により実際の通信速度を測定することも今後の課題として挙げられる.研究目的は(1)パルス発振、(2)変調可能な、PACMの開発である。PACMからの改良点は陽極電流へのPLLフィードバックの周波数応答改善である。その結果、本研究では実際にkHz動作のパルス駆動型位相(振幅)制御マグネトロンの開発に成功した。本システムでは,各パルスにおいて初期発振周波数が基準信号に同期可能な範囲内となるように初期設定を調整している。この条件で実証実験を行った結果,位相制御に要する時間がほぼ0.1ms以内に収まっていたため,安定したkHz動作のパルス駆動型位相(振幅)制御マグネトロンの実現に成功したといえる。位相安定度約6.17°で各パルスの80%以上が位相制御されている状態を実現した。次に,カットオフ周波数が1MHzのマグネトロン駆動電源を仮定してMHz動作のパルス駆動型位相(振幅)制御マグネトロンを設計した。本モデルでステップ応答約1μsを実現したため,気象庁標準気象レーダの短パルスにも十分応用可能なモデルを実現することができた。ただし,PCMの過渡応答がアナログ移相器の過渡応答に埋もれた可能性が高く,我々のグループで開発されたPCMがどの程度の位相変調周波数まで追随可能であるかについては計測まで至っていない.今後はアナログ移相器の代わりにリング変調器(ミキサ)等を用いることにより,BPSK変調においてPCMが追随可能な位相変調周波数の計測を行う必要がある.また,BPSK復調器を用いた復調信号観測により実際の通信速度を測定することも今後の課題として挙げられる.
生体内の複素誘電率の3次元再構成と高速処理に関する研究

本研究では、非線形の3次元逆散乱問題を媒質定数に関係した評価関数を最小にする非線形最適化問題に帰着させて解く再構成アルゴリズムを以下の手順で開発した.さらに,再構成アルゴリズムの高速化について検討した.まず,散乱界の測定データから得られた散乱パターンベクトルと,推定した物体の誘電率分布を用いてベクトル波動方程式から理論的に求めた散乱パターンベクトルとの差の絶対値の2乗和により与えられる汎関数を定義した.次に,共役勾配法を適用して汎関数を最小にするアルゴリズムを定式化するために,汎関数の勾配をフレシェ微分により求めた.複素誘電率を持った3次元の不均質性の強散乱体に対して数値計算を行なった結果,高精度の再構成像が得られた.本アルゴリズムでは,各反復過程においてカンマ入射波と推定した物体の誘電率分布から物体内部の全電界を連立一次方程式を解いて求める必要がある.ガウスの消去法などの直接解法では,散乱体を囲む立方体の格子点の数が多くなれば,大容量の計算機メモリを必要とし,計算量も非常に多くなる.しかし,反復解法の一つであるFFT-CG法を用いれば,メモリを大幅に節減できて,かつ計算量も少なくなることが知られている.ところが,逆散乱問題では,多方向から照射する各入射波にたいして,それぞれ,連立一次方程式を解く必要がある.この場合,ガウスの消去法では一度係数行列の逆行列を計算すれば,次の入射波に対する解は逆行列と入射波に関係した列ベクトルの積で求められる.一方,FFT-CG法では,各入射波に対して連立一次方程式を解く必要がある.従って,入射波の数が増えれば,総計算時間はFFT-CG法の方がかかることが判明した.今後の課題は,FFT-CG法をさらに高速にするために,適切な初期値を選定する手法や,計算機ネットワークシステムで各入射波に対する連立一次方程式を並列に計算する手法を開発することである.本研究では、非線形の3次元逆散乱問題を媒質定数に関係した評価関数を最小にする非線形最適化問題に帰着させて解く再構成アルゴリズムを以下の手順で開発した.さらに,再構成アルゴリズムの高速化について検討した.まず,散乱界の測定データから得られた散乱パターンベクトルと,推定した物体の誘電率分布を用いてベクトル波動方程式から理論的に求めた散乱パターンベクトルとの差の絶対値の2乗和により与えられる汎関数を定義した.次に,共役勾配法を適用して汎関数を最小にするアルゴリズムを定式化するために,汎関数の勾配をフレシェ微分により求めた.複素誘電率を持った3次元の不均質性の強散乱体に対して数値計算を行なった結果,高精度の再構成像が得られた.本アルゴリズムでは,各反復過程においてカンマ入射波と推定した物体の誘電率分布から物体内部の全電界を連立一次方程式を解いて求める必要がある.ガウスの消去法などの直接解法では,散乱体を囲む立方体の格子点の数が多くなれば,大容量の計算機メモリを必要とし,計算量も非常に多くなる.しかし,反復解法の一つであるFFT-CG法を用いれば,メモリを大幅に節減できて,かつ計算量も少なくなることが知られている.ところが,逆散乱問題では,多方向から照射する各入射波にたいして,それぞれ,連立一次方程式を解く必要がある.この場合,ガウスの消去法では一度係数行列の逆行列を計算すれば,次の入射波に対する解は逆行列と入射波に関係した列ベクトルの積で求められる.一方,FFT-CG法では,各入射波に対して連立一次方程式を解く必要がある.従って,入射波の数が増えれば,総計算時間はFFT-CG法の方がかかることが判明した.今後の課題は,FFT-CG法をさらに高速にするために,適切な初期値を選定する手法や,計算機ネットワークシステムで各入射波に対する連立一次方程式を並列に計算する手法を開発することである.
企業会計についてのゲーム論的考察：多期間モデルの構築

「利益操作」および「会計基準の厳格化」が投資家便益に及ぼす影響を、経済モデルで分析した。会計には、ある期に報告利益を操作すると、他の期にその反転が必然的に生起するという重要な特質がある。そこで、こうした特質を反映する多期間モデルを考えた。さらに、利益操作の手段を会計的裁量と実体的裁量に区別すると、会計基準の厳格化は会計的裁量だけに影響を及ぼすため、経営者は利益操作に際して実体的裁量を選択するようになることを明らかにした。その結果、会計基準の厳格化はその意図に反して、投資家便益を高めるというよりはむしろ低下させる可能性がある。研究代表者は以前から、ゲーム理論にもとづく会計研究に従事してきたが、その大半は1期間モデルによる考察である。会計利益には、ある期に利益操作を行うと、他の期にその反動が生じるという特徴が存在するが、1期間モデルではこの特徴を考慮できない。本研究では、多期間モデルを構築することで、その問題点を克服し、より現実的な企業会計の分析を目指している。平成25年度はまず、研究代表者と研究分担者の2人が打合せを行い、本研究でとりあげるテーマを「利益操作」に関わるものに絞るというように、研究対象を明確にした。利益操作に関する既存研究は、債務契約や報酬契約など、会計数値にもとづく契約に焦点をあてたものが多いが、本研究では投資家の意思決定に焦点をあて、経営者と投資家の間の相互作用を重視して研究を進めることにした。また、モデルを構築する前提として、利益操作に関する既存研究の大枠を把握することが重要である。本研究は「非協力ゲーム理論」を分析手法として採用するものであるが、とりあげる既存研究の文献は非協力ゲーム理論によるものに限定せず、「プリンシパル・エージェント理論」にもとづくもの、さらには実証研究など、幅広い文献を対象とすることを打合せで確認した。打合せを終えた後、研究代表者と研究分担者がそれぞれ、利益操作に関する各種文献にあたり、既存研究で採用されている考え方や分析手法などを理解するよう努めた。平成26年度と平成27年度に、利益操作に関する多期間モデルの構築に実際に取り組むが、平成25年度はその準備段階として位置づけることができる。研究代表者は以前から、ゲーム理論に基づく会計研究に従事してきたが、その大半は1期間モデルによる考察である。会計利益には、ある期に利益操作を行うと、他の期にその反動が生じるという特徴が存在するが、1期間モデルではこの点を考慮できない。本研究では、多期間モデルを構築することで、より現実的な企業会計の分析を目指している。初年度である平成25年度には、本研究の対象を「利益操作」に関するものに絞り込み、利益操作に関する既存研究(分析的研究・実証研究)を整理し、考え方や使われている手法などを理解するよう努めた。平成26年度には、それを受け、利益操作に関する多期間モデルの構築に取り組み始めた。研究代表者による従来の研究は「1期間モデル」かつ「数値例による分析」であった。数値例による分析は、わかりやすいという利点はあるが、あらゆる状況のうちの特定の1つの状況を示したものであり、ゲームの結果は「常に、このような結果になる」というのではなく、「ある状況のもとでは、このような結果になることがある」という点を示すにすぎないという限界がある。そこで本研究では、数値例ではなく一般化した、多期間モデルの構築を目指すことにした。その途中のプロセスとして、「数値例による1期間モデルを、一般化した1期間モデルに発展させる」「数値例による1期間モデルを、数値例による多期間モデルに発展させる」「一般化した多期間モデルの方向性を探る」という作業を行った。それらの作業とともに、モデル構築において採用する均衡概念なども検討した。平成27年度には、平成25年度・26年度の作業をふまえ、多期間モデルの構築作業を一層すすめ、論文を執筆する。平成25年度には、本研究のテーマの絞り込みを行うとともに、利益操作に関する既存研究で使われている手法などを理解するよう努めた。平成26年度と平成27年度には、多期間モデル構築などの作業をすすめ、完成には至っていないものの、ある程度作業は進んだ。平成27年度末の時点では、3つの研究を並行して進めている。第1の研究では「会計規制の強化は投資家にとって有利になるのか」というテーマを、2期間のシグナリングゲームの手法を用いて考察する。「送り手(企業)のタイプ」「送り手(企業)のメッセージ」「受け手(投資家)の反応」はいずれも連続的ではなく離散的であり、利益操作の手段として会計的裁量と実体的裁量の両方を考慮している。第2の研究では「企業はなぜ利益操作を行うのか」というテーマを、2期間のシグナリングゲームの手法を用いて考察する。「送り手(企業)のタイプは離散的」であり、「送り手(企業)のメッセージ」「受け手(投資家)の反応」は連続的である。会計的裁量だけをとりあげ、実体的裁量は考慮していない。なお、第1の研究と第2の研究は数値例による考察であり、一般化したモデルによる考察ではない。

第3の研究では、より一般化したモデルを構築するための基礎的作業として、経営者による報告利益管理の方法である会計的裁量と実体的裁量の2つに着目した既存の分析的・実証的会計研究を、ゲーム論的考察に限定することなく概観し、会計的裁量への規制強化が経営者の実体的裁量をいかに誘発するのかを整理する。多期間モデルの構築に向けて、作業にある程度の進展はあった。ただし、平成27年度中に論文を掲載する(あるいは投稿する)ことまでを目指していたものの、それは達成できなかった。作業が遅れた第1の理由は、所属機関に関する点である。科研費申請時には、研究代表者と研究分担者がともに中央大学経済学部に所属していたが、研究分担者の移籍により、平成25年度はともに首都圏ではあるものの、別の大学となった。また、研究分担者の再度の移籍により、平成26年度以降は所属大学が東京と九州という遠隔地になった。研究代表者と研究分担者はメールでかなり頻繁に連絡をとり、実際に会っての打合せも数回行ったが、当初想定していたものとは異なる状況になった。第2の理由は、多期間モデルの構築に向けて作業を行っている際、「分析手法について理解が不十分な箇所がある」「新たな分析手法の理解が必要である」という点が明らかになったことである。それらの習得に時間を割く必要があり、モデル構築そのものの作業は、一時中断せざるをえなかった。研究代表者は以前から、ゲーム理論に基づく会計研究に従事してきたが、その大半は1期間モデルによる考察であった。会計利益には、ある期に利益操作を行うと、他の期にその反動が生じるという特徴が存在するが、1期間モデルではこの点を考慮できない。本研究では、多期間モデルにもとづく利益操作の分析を目指した。平成25年度27年度は、本研究のテーマの絞り込みを行い、利益操作に関する既存研究で使われている手法などを理解するよう努めるとともに、多期間モデル構築などの作業をすすめた。平成28年度は、3つの研究を並行して実施した。第1の研究では「会計規制の強化は投資家にとって有利になるのか」というテーマを、2期間のシグナリングゲームの手法を用いて考察した。「送り手(企業)のタイプ」「送り手(企業)のメッセージ」「受け手(投資家)の反応」はいずれも連続的ではなく離散的であり、利益操作の手段として会計的裁量と実体的裁量の両方を考慮した。第2の研究では「利益操作を行う際の考慮要因「他社との関係」と「他期間との関係」」というテーマを、2期間のシグナリングゲームの手法を用いて考察した。「送り手(企業)のタイプは離散的」で、「送り手(企業)のメッセージ」「受け手(投資家)の反応」は連続的であり、利益操作の手段としては会計的裁量だけをとりあげ、実体的裁量は考慮しなかった。なお、第1の研究と第2の研究は数値例による考察であり、一般化したモデルによる考察ではない。第3の研究では、より一般化したモデルを構築するための基礎的作業として、会計的裁量と実体的裁量の両方に着目した既存の分析的会計研究を、ゲーム論的考察に限定することなくとりあげ、会計的裁量への規制強化が経営者の実体的裁量をいかに誘発するのかを整理した。「利益操作」および「会計基準の厳格化」が投資家便益に及ぼす影響を、経済モデルで分析した。
タブレット型端末を利用した地域在宅療養者の服薬管理支援システムの構築

誰でも簡単に使用できるタブレット型端末アプリ「電子連絡ノート(His@home)」に服薬情報の入力画面と情報閲覧画面、薬剤師の入力画面を作成し、実証実験を行った。実証実験では1日平均約2件の入力があり、情報共有のボリュームは増加した。薬剤師が在宅医療チームに参加することで残薬の発見や服薬指導どうりに服薬できていない実態が明らかになった。電子連絡ノートを介して、療養者と他職種の関わり方がわかり、互いの職種への理解が深まる可能性が示唆された。在宅療養者と在宅医療・介護スタッフにおいて双方向情報発信が可能なiPadのアプリケーションである「電子連絡ノート」の試験運用を京都府京丹波町と京都市において行った。京丹波町では2013年9月2014年1月に療養者9名、医療スタッフ18名を対象に実施した。1人の療養者に関わる医療職種の中央値は3(幅24)職種であった。試験運用中の入力総数は2051件で、入力者の内訳は、療養者・家族66.3%、看護師15.1%、薬剤師8.6%、理学療法士8.0%、ケアマネジャー1.4%、医師0.6%であった。療養者を低介護群と高介護群の2群に分けて分析したところ、スタッフ入力数の中央値は、高介護群57.0件、低介護群30.0件と、高介護群が有意に多かった(p=0.032)。患者入力数に2群で有意差は認められなかった。また、スタッフに看護師がいる群のスタッフ入力数の中央値は44.5件、看護師がいない群では22.0件であった(p=0.024)。京都市においては、在宅緩和ケアの療養者と医療チームを対象に試用実験を行った。試用期間中、療養者は遠方の娘宅に3週間滞在したが、その間に口内炎が悪化した。しかし、電子連絡ノート上での療養者、医師、薬剤師のやり取りにより、問題が解決し、治療のため帰宅することなく娘宅での滞在を継続することができた。医療スタッフへのインタビューから、医療者は療養者の身体的、精神的状況を見極め、かかわり方を変化させており、そのことは「電子連絡ノート」への入力状況に反映されていた。これらのことから「電子連絡ノート」は、介護度が高い療養者の家族、状態変化が大きい緩和ケア療養者とその医療スタッフが使用するのに適している可能性がある。一方で、地域に住むすべての高齢者に配布するようなことは有効ではないと考える。超高齢社会の進行とともに病院中心の医療から在宅医療・介護のニーズが増加している。効果的な在宅医療・介護の提供には、多職種による緊密な情報共有システムが必要であるが、いまだ有効なシステムは確立されていない。そこで、我々は、「電子連絡ノート」の開発を行っている。「電子連絡ノート」は、療養者・家族、在宅医療介護スタッフとの情報共有ツールとして開発したiPadのアプリケーションである。一方、在宅高齢者が抱える問題のひとつに服薬管理がある。高齢者は加齢とともに慢性疾患への罹患割合が多くなり、服薬の機会は増加するが、在宅高齢者の4050%は医師の処方通りに服用できていない。薬剤が効果を発揮するには、服薬アドヒアランスの良好な維持が不可欠である。しかし、在宅高齢者においては、自己判断で服薬を中止している事例、飲みきれず残薬が膨大になる事例が珍しくない。高齢者は、若年者に比べて薬物有害作用が発生しやすく、重篤化することが多いため、早期発見と対処が必要となる。しかし、在宅医療では、ケアスタッフと利用者が接触する機会は限られ、ケアスタッフは滞在するわずかな時間で利用者の服薬状況と有害作用の有無を判断することを迫られている。チーム医療の推進に関する検討会報告書(厚生労働省2010)では、薬剤師の積極的な活用を促しているが、薬剤師による在宅医療への関与、薬剤師と他職種との連携が良好な地域は少ない。ある訪問看護事業所では利用者の7割に訪問看護師が服薬支援を行い、また別の報告では、訪問看護業務の45%以上で「薬の内服介助」を実施しており、在宅療養者の服薬管理に看護職が果たす役割は依然として大きい。そこで、本研究では、服薬管理支援のためのアプリケーションを開発し、在宅療養者の毎日の服薬状況と薬物有害症状をリアルタイムで確認できるシステムを構築することを目的とする。本研究では、療養者、家族が服薬状況を入力するだけではなく、薬剤師が在宅医療における服薬管理に従来よりさらに関与し、その情報を多職種で共有するための仕組みづくりを行った。療養者・家族が中心となって情報発信し、医療者・介護者といつでもどこでも情報共有できるアプリケーション「電子連絡ノート」に薬剤師の入力画面を追加作成した。また、療養者・家族の入力画面に服薬状況を入力する項目を追加し、グラフ表示を可能にした。電子連絡ノートの実証実験をいくつかの地域で実施した。