hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化物超伝導薄膜の特性制御

本年度納入の対向ターゲット方式のスパッタ装置を用いて、YBCO膜の作成を試みた。本装置を用いて目下のところTc85K、△Tc6K程度の成績を得ることができた。ただし目下の狙いは本装置の再現性を確立することであり、Y:B:Cのモル比は原料調合段階で1:2.2:3.8に固定し、基板温度700°C、アニール温度550°C(2時間)、スパッタ雰囲気Ar:O_2=9:1(0.1 Torr)などプロセス上の変数はすべて固定した。しかし得られる膜の特性(RvsT)は必ずしも一定しなかった。これはSEMによる表面観察によっても裏づけられた。その原因は基板の温度管理が不十分であることが最大の原因であることは確かである。そこでき基板加熱方式を現在の赤外線焦点系による方式からヒーターによるシールド形赤外非焦点系に交換する作業を進めている。上記の通り原料比や各種プロセス変数の最適化は一切行っていないから、この加熱方式が安定に動作すれば、最適化を可能な限りはやく進めたい。一方試料の超伝導体積比は膜質評価の大きな要素である。このためには磁化率測定が基本であるが、低周波交流による簡易方式を変成比ブリッジによって実現可能かどうかを仔細に検討し、Yesの答えが得られた。よって目下その実現につとめている。10mm×5mm程度の厚さ1um以下の試料を1kHz以下で複素磁化率を測定できるようにしたい。膜質評価としては目下本学内ではRvsT特性、SEMによる表面観察および、EPMAによる組成分析が可能であるが、これに磁化率測定を加えることになる。これらで良い成績が得られた試料はXRD、RHEEDなど結晶性に関するデータを外部に依頼する。我々が試したいことは、上記最適化の他、O_2の基板吹き付けの効果、紫外線照射効果などであるがO_2に替わるガスによる超伝導性の変調が最終的な目標である。
蛍光１分子イメージングによるプリオン蛋白重合度の解析

プリオン蛋白(PrP)の重合度はプリオン病の病態形成機序と密接な関連がある。プリオン感染細胞溶解液中のPrPの重合状態を、全反射蛍光顕微鏡を用いて分子レベルで調べた。細胞溶解液を分子サイズに準じてゲルろ過で分画した。オリゴマー分画とモノマー分画の両方について蛍光標識抗PrP抗体(SAF70および8G8)と反応させた。明るい輝点は異常型PrPでは特異的epitopeが埋没していると考えられている8G8抗体よりも、SAF70抗体とオリゴマー分画を反応させた条件で多く見られた。全反射蛍光顕微鏡によるイメージングは病態形成過程におけるPrPオリゴマーの重合状態と特性の決定に役立つと思われる。プリオン蛋白の重合度はプリオン病の病理メカニズムと密接な関連がある。そこでプリオン感染細胞溶解液中のPrPの重合状態を、全反射蛍光顕微鏡(TIRFM)を用いて分子レベルで調べた。マウス神経芽腫細胞株N2aにプリオン(福岡1株)を持続感染した細胞から得た未精製の細胞溶解液を分子サイズに準じてゲルろ過スピンカラムで分画した。オリゴマーが多く含まれる分画とモノマーが多く含まれる分画の両方を、蛍光色素でラベルした抗PrP抗体(mAb SAF70とmAb 8G8)と反応させた。その結果、様々な輝度の蛍光輝点が検出され、明るい輝点は、異常型PrPでは特異的epitopeが埋没していると考えられているmAb 8G8よりも、mAb SAF70を用いてオリゴマー分画を反応させた条件で多く見られた。この結果はPrPオリゴマーが適切に検出され、異常型PrP分子の構造変化を観察できたことを示唆している。全反射蛍光顕微鏡によるイメージングはPrPオリゴマーの重合状態と高次構造の特性の判定に役立つ事が示された。近年の研究によって14-28個のPrP分子(300-600kDa)に相当するオリゴマー状態のPrPは高度に凝集した繊維状PrPよりも感染性や細胞毒性が高いことが示唆されている。そこでPrPオリゴマーを検出し、分子レベルで実際の重合数を可視化するために、蛍光抗体法を用いた全反射エバネッセント蛍光顕微鏡での1分子イメージングを、不純物を含むシンプルな培養細胞系に応用した。マウス神経芽細胞腫N2a細胞にFukuoka-1株を持続感染させた細胞株を用いて、その未精製の細胞溶解液を分子サイズに準じてゲルろ過スピンカラムで分画し、オリゴマーが多く含まれる分画とモノマーが多く含まれる分画を得た。抗PrP抗体として異常型PrPではエピトープが埋没するドメインを認識するクローン8G8と正常型と異常型の両方のPrPを認識できると考えられるクローンSAF70をアミノ基反応性のfluoresceinで蛍光標識した。調整した抗体を反応させた結果、様々な輝度の蛍光輝点が検出され、明るい輝点は異常型PrPでは特異的エピトープが埋没していると考えられているクローン8G8よりも、クローンSAF70とオリゴマー分画を反応させた条件で多く見られた。この結果はPrPオリゴマーが適切に検出され異常型PrP分子の構造変化を観察したことを示唆している。TIRFMによるイメージングは病態形成過程におけるPrPオリゴマーの重合状態と特性の決定に役立つと思われる。プリオン蛋白の重合度はプリオン病の病態形成機序と密接な関連がある。そこでプリオン感染細胞溶解液中のプリオン蛋白の重合状態を、全反射蛍光顕微鏡を用いて分子レベルで調べた。プリオン蛋白を検出する目的で、アミノ酸残基142-160を認識するSAF70抗体とアミノ酸残基95-110を認識する8G8抗体の2つの抗プリオン1次抗体を用いた。SAF70抗体は正常型と異常型の両方のプリオン蛋白質を認識するが、8G8抗体が認識するエピトープは異常型では埋没していると考えられている。抗体をIgG Purification Kit-Gを用いて精製し、Fluorescein Labeling Kit-NH2を用いて蛍光ラベルした。評価方法を確立するためにサンプル調整から抗体反応、全反射蛍光顕微鏡における輝度評価までの一連の実験を繰り返し、再現性を高めた。

各蛍光抗体(10 pmol)と分画したタンパク20 mg/mlとを室温で1時間反応させ、ガラス表面に吸着し、全反射蛍光顕微鏡を用いて観察した。様々な輝度の蛍光輝点が検出され、明るい輝点は8G8抗体よりも、SAF70抗体とオリゴマー分画を反応させた条件で多く見られた。この結果はプリオン蛋白オリゴマーが適切に検出され異常型プリオン蛋白分子の構造変化を観察したことを示唆している。我々はプリオン蛋白の重合度を評価する方法として、ゲル濾過スピンカラムで分画してwestern blottingで検出する方法と本研究で取組んだ蛍光色素1分子検出技術を用いてプリオン蛋白の重合度を直接観察する方法を確立した。後者は個々の分子の重合度を判定できるが、より多くの分子の重合度異常を定量的に評価できる点で前者が優れていた。総合領域、神経病理学蛍光色素1分子検出技術を用いてプリオン蛋白の重合度を評価する方法を確立するためにサンプル調整から抗体反応、全反射蛍光顕微鏡における輝度評価までの一連の実験を繰り返し、再現性を高めた。異常プリオン蛋白では埋没して認識されないエピトープを検出する8G8抗体を用いた結果と正常型と異常型の両方のプリオン蛋白質を認識できるSAF70抗体で得られた結果とを比較する事によって、プリオン蛋白の重合度と構造変化の状況を判定できる事が示された。以上の成果を論文にまとめ発表した(Shibano S etal. Detection of prion protein oligomers by single molecule fluorescenceimaging. Neuropathology 33:1-6, 2013)。サンプル調整から抗体反応、全反射蛍光顕微鏡における輝度評価までの一連の実験を繰り返し、パイロット実験としての条件決めに成功した。蛍光スポットの測定結果をもとにヒストグラムによる分子状態の評価を数理学的に解析する方策も決定した。具体的にはオリゴマー分画で得られたデータを元に横軸に各輝点の強さを縦軸に観察された数を表したヒストグラムを作製した。ついでモノマー分画で観察された結果も合わせて、ガウス分布でモノマー相当部分を設定した。この範囲からはみでたサイズの大きい蛍光スポットを算出し、その輝度とオリゴマー重合度の関連を検討した。以上の成果を国際学術誌に発表した。これまでの成果で、プリオン蛋白の重合度を評価する方法として、ゲルろ過スピンカラムで分画してwestern blottingで検出する方法と蛍光色素1分子検出技術を用いてプリオン蛋白の重合度を直接観察する方法を確立した。後者は個々の分子の重合度を判定できるが、より多くの分子の重合度異常を定量的に評価できるという点で前者が優れている。本年度はヒト剖検脳サンプルに応用してプリオン蛋白の重合度から見た病型解析に応用する。さらにプリオン病の治療候補化合物による重合度への影響を評価する。検討するプリオン病治療候補薬剤としてペントサンポリ硫酸とアミロイド親和性化合物であるCongo redをプリオン持続感染株に投与し、蛋白重合度の変化を検討する。今回開発した1分子イメージングによるプリオン蛋白重合度の観察方法と別に我々は遠心カラムを用いたゲル濾過サイズ分画法によりプリオン蛋白オリゴマーを検出する方法を確立して来た。この両者の優劣を考慮すると現状では後者の方が蛋白重合度の変化とプロテアーゼ抵抗性との関連を評価できる利点が大きいと考えている。そこで感染リスクのあるヒトプリオン病脳サンプルにおけるプリオン蛋白オリゴマーの解析は主にゲル濾過サイズ分画法を実施する予定である。
高齢者のスピリチュアルケアに携わる看護・介護専門職者への教育課題と支援方略

研究目的は、老人ホームや在宅で高齢者ケアに携わる看護職と介護専門職者(福祉職)に必要なスピリチュアルケア教育の検討である。関連内容のテキストを分析し、終末期ケアに関する30項目の教育内容を含む質問紙を作成し全国調査を行った。1464名(有効回答1370:看護職627、福祉職743、看護教員53、福祉職養成大学教員41)から回答を得た。スピリチュアルケアについて学校で学んだ率は、看護職14.0%、福祉職5.9%と少なかった。70%以上が学校での教育が必要としたのは21項目と多かったが、それらは大学では十分教育されておらず学習ニーズと一致していなかった。教育のあり方を再考する必要性が示唆された。本研究の目的は、高齢者が人生の終末をその人らしく生き、平安な死を迎えるために重要なスピリチュアルケアに関する医療・福祉専門職者の教育の現状と課題を明らかにし、高齢者のスピリチュアルケアの向上に資する教育システムを検討することである。昨年度は、高齢者ケアに携わる看護・介護職者と、看護・介護職者を育成する教員を対象とした全国調査に向けて、「社会福祉士及び介護福祉士法」の現在までの改正経過を、高齢者の終末期ケアに焦点をあてて分析した。さらに、社会福祉士・介護福祉士教育のテキスト(103冊)を分析した。その結果、終末期ケアに関する記載の内容と量にはばらつきがあり、スピリチュアルケアの記載は少ないことが確認された。これらの分析は教育の現状と傾向を明らかにするために重要なものであり、またこの結果から導いた要素は質問紙の枠組みとなるため、本年度は、最初にこのテキスト分析の信用性を確認する目的で、質的研究の経験がある研究者にデータ抽出およびカテゴリー化を依頼し、昨年度の分析結果と不一致がみられた部分については一致するまで協議した。また、現状の福祉系テキストにはスピリチュアルケアの内容が少なかったため、質問項目の構成を補完する目的で、看護系テキストの終末期ケア・スピリチュアルケアの掲載内容についてもテキスト分析し、これと照合して不足内容を加えて質問紙の完成をめざした。現在はこの質問紙の内容的妥当性を確認するために、福祉専門職者の教育に従事し高齢者福祉を専門とする教員に検討を依頼中である。これらの取り組みと平行して、各県の在宅介護支援センター・老人福祉施設、全国の医療・福祉系大学をインターネット等を活用してリストアップし、調査対象施設の層化抽出を行った。高齢者が人生の終末をその人らしく生き、平安な死を迎えるためにはスピリチュアルケアが重要である。本年度は、1高齢者ケアに携わる看護・介護職者のスピリチュアルケアに関する学習ニーズ、2看護・介護職者を育成する教員の高齢者へのスピリチュアルケア教育に関する意識と教育の現状を明らかにするための全国調査に向けて、[福祉・介護職者の教育の背景と求められる人材像の分析]と[社会福祉士・介護福祉士教育のテキスト分析]を行った。これらは、ケア提供者である福祉職の学習ニーズ、教員の教育ニーズに関する調査項目を精選するために必要であった(研究者は看護教員であるため、特に福祉・介護職者の教育背景の分析に重点をおいた)。最初に、「社会福祉士及び介護福祉士法」の現在までの度重なる改正の経過を、高齢者の終末期ケアの位置づけに焦点をあてて詳細に分析した。介護福祉士の業務は昭和62年創設時の「入浴、排せつ、食事その他の介護」から、平成19年に「心身の状況に応じた介護」に改正された。これは多様化・高度化する介護・福祉ニーズに応じた改正であり、介護福祉士の業務に終末期にある人の介護が位置づけられたことを示す。また、「社会福祉士介護福祉士養成施設指定規則」の改正経過を分析したところ、教育内容にこの法改正が反映されていた。さらに厚生労働省は平成20年の「社会福祉士養成施設及び介護福祉士養成施設の設置及び運営に係る指針」により、社会福祉士の教育内容に「終末期ケアの在り方」、介護福祉士の教育内容に「死にゆく人のこころとからだのしくみ」「終末期の介護」を明示した。次に、これらの実際の教育への反映状況を確認するためにテキスト分析を行った。テキストは法改正に伴い度々改訂され、シリーズ化されたテキスト(7セット、103冊)を分析した結果、終末期ケアに関する記載はばらつきが大きく、スピリチュアルケアの記載は少なかった。本研究の目的は、高齢者が経験するスピリチュアルペインを緩和し、高齢者が最期のときまで、自己の人生の意味を見失うことなく生きることができるように支援するために、老人福祉施設及び在宅において高齢者ケアに携わる看護師や介護士などの看護・福祉専門職者のスピリチュアルケア教育のあり方を検討することである。そのために、全国調査を行い、老人福祉施設及び在宅において高齢者ケアに携わる看護・福祉専門職者のスピリチュアルケアに関する学習ニーズと、学習ニーズに影響する要因を明らかにする。あわせて、看護・福祉系大学で高齢者の終末期ケアの教育を担当する教員のスピリチュアルケアに関する教育の考え方と教育の現状を明らかにすることが研究目的である。平成2425年度は、学習ニーズ及び教育の実態を明らかにするための調査項目を設定するために、社会福祉士・介護福祉士の基礎教育で用いられているテキスト103冊を分析した。その結果、福祉系テキストの終末期ケアに関する記載内容と量にはばらつきがあり、用語の用いられ方も異なっていた。また、スピリチュアルケアに関する記載は少ないことが確認された。

そこで、調査項目を補完して網羅的な内容とするために、看護系テキスト(緩和ケア、ターミナルケアなどが扱われているものを選定)の分析を行い、これらを照合して質問項目の完成をめざした。平成26年度は、それらの質問項目を精選し、社会福祉士教育に従事する教員に意見を聴取するなどして「老人福祉施設及び在宅において高齢者ケアに携わる看護師や介護士などの看護・福祉専門職者」と「看護・福祉系大学で高齢者の終末期ケアの教育を担当する教員」を対象とする2種類の質問紙を完成させ、現在倫理審査受審中である。平成27年度には遅れていた2種類の全国調査を平行して実施し、研究を完了させる。本研究の目的は、高齢者が最期まで人生の意味を見失うことなく生きることができるように支援するために、老人福祉施設及び在宅においてケアに携わる看護職・福祉職のスピリチュアルケア教育のあり方を検討することである。平成2426年度は、看護職と福祉職の基礎教育で用いられているテキストの分析と、看護職・福祉職の教育に携わる教員の意見聴取により、終末期ケアに関する教育内容30項目を精選し質問紙を作成し、平成27年度には全国調査(訪問看護ステーション・訪問介護事業所・特別養護老人ホーム:各2000施設を層化抽出、完成年度後の看護大学195校、介護・社会福祉士養成大学226校)を実施した。1464名(看護職627、福祉職743、看護教員53、福祉教員41)から有効回答を得た。スピリチュアルケアについて「学校で学んだ」ものは看護職19.9%、福祉職15.3%と少なく、「自分で学んだ」ものが50%を超えていた。30項目の教育内容のうち、「学校で教育が必要」とした看護職・福祉職が70%を超えた項目は21項目と多く、50%未満であったのは「看取り介護加算などの算定基準」のみであった。学校での教育ニーズが高かった上位10項目の、実際の教育状況をみると、スピリチュアルペインの意味、高齢者のスピリチュアルケアの目的、の2項目の教育実施率が低かった。全体の教育実施率が50%未満であったのは、遺体の変化、死者儀礼、スピリチュアルペインの把握方法、スピリチュアルペインの軽減方法など8項目であったが、これらを「学校で教育が必要」とする看護職・福祉職は70.4%、66.4%、72.3%、71.7%と多かった。この不一致には看取りの場の急速な変化、教育内容の専門性、教育時間の限界等が関連している可能性があり、実践現場の学習ニーズの変化に対応して、質の高いケア提供を支援する教育のあり方を再考する必要性が示唆された。研究目的は、老人ホームや在宅で高齢者ケアに携わる看護職と介護専門職者(福祉職)に必要なスピリチュアルケア教育の検討である。関連内容のテキストを分析し、終末期ケアに関する30項目の教育内容を含む質問紙を作成し全国調査を行った。1464名(有効回答1370:看護職627、福祉職743、看護教員53、福祉職養成大学教員41)から回答を得た。スピリチュアルケアについて学校で学んだ率は、看護職14.0%、福祉職5.9%と少なかった。70%以上が学校での教育が必要としたのは21項目と多かったが、それらは大学では十分教育されておらず学習ニーズと一致していなかった。教育のあり方を再考する必要性が示唆された。本年度は、研究補助者を確保して遅れを取り戻し、質問紙の完成、対象施設の選定、倫理審査の受審、全国調査の実施まで行う予定であった。
微小中空カプセルを用いたES細胞からの均一径胚様体大量調製法の確立

ES細胞やiPS細胞を用いた再生医療の実現には、特定の臓器や組織の細胞に分化させる技術の他に、それらの細胞を大量に作り出す技術を開発することが必要である。本研究においては、そのための技術として、分化誘導を行う前段階の胚様体と呼ばれる球状の組織体を大量に調製するための培養容器の開発を行った。その結果、我々の身近に存在する海藻や植物からの抽出物を利用して直径約0.1mmの胚様体を大量に調製する容器を開発することに成功した。本年度は、(1)単一球状中空構造を有するカプセル作製のための条件の確立、(2)包括細胞の生存性、(3)ES細胞のカプセル内での増殖性の3点に関して重点的に評価を行い、それぞれに関して以下の様な知見を得た。(1)中空構造のカプセル作製は、細胞を包括したゲルビーズを高分子の皮膜で被覆した後に、細胞を包括していたゲルを酵素反応により分解することにより行う。そこで重要となるのは、それぞれのゲルビーズに均一性の高い皮膜を形成させることである。そこで、細胞包括ゲルビーズと皮膜となる高分子溶液の混合割合をコントロールすることにより、その制御を試みた。その結果、ゲルビーズと高分子溶液の混合体積比を1:50程度とすることで、単一球の中空構造を有するカプセルを作製することに成功した。(2)上記で確立した条件が動物細胞の生存に悪影響を与えれば、本研究では使用することはできない。このことを確かめるために、安価に使用可能なネコ腎由来細胞を包括して、中空カプセル作製後の生存率を測定した。その結果、カプセル作製直後の生存率は約80%と非常に高かった。さらに、包括された細胞はカプセル内で増殖することも可能であった。これらの結果より、上記の単一球状中空構造を有するカプセル作製条件では良好に動物細胞の包括が行えることが明らかとなった。(3)上記の結果に基づき、マウスES細胞を中空カプセルに包括し、その増殖挙動と胚様体様の構造体の形成の有無に関する検討を行った。その結果、包括されたES細胞は、包括12時間後には細胞塊を形成し、球状の組織体の形状を保ったまま増殖し、5日程度でカプセル内を埋め尽くすほどに成長した。このことから、本年度検討をを行ったカプセル作製のための条件を利用して、胚様体様の構造体を作製可能であることが明らかとなった。胚性幹細胞(ES細胞)の分化制御に関する研究が世界中で精力的に進められている。この分化誘導においては、胚葉体と呼ばれる凝集塊を形成させるステップを経るのが最も一般的であり、ハンギングドロップ法や、非細胞接着性の基材を用いた浮遊培養法がその作製に広く用いられている。しかし、前者では得られる胚様体の状態が実験者の手技に大きく依存すること、後者では胚様体サイズの不均一性が問題となっている。平成20年度は、直径100μm程度の細胞を含有する球状中空構造を有するとともに、細胞に穏和な条件下でカプセル壁を分解可能なカプセルを開発し、その内部でES細胞が胚葉体様の球状組織体を形成できることならびに、カプセル内から組織体を容易に回収できることを実証した。具体的には、直径約100μmのカルボキシメチルセルロース誘導体からなるゲルビーズをペルオキシダーゼの酵素反応を利用してw/oエマルションを経由して細胞を包括した。その後、アルギン酸誘導体からなる厚さ約20μmのゲルでこのゲルビーズを被覆した後に、セルラーゼ含有培地に浸すことで内部のカルボキシメチルセルロースゲルを分解した。内部に包括された細胞は、包括翌日にはカプセル内で凝集を開始し、1週間後には中空部分を埋め尽くす球状の組織体を形成した。この組織体を回収するためにアルギン酸分解酵素を溶解させた培養培地に浸したところ、1分以内にカプセル皮膜は消失し、内部より球状の細胞塊が培地中に放出された。この球状の細胞塊を細胞培養皿に移したところ、数時間後には培養皿底面に付着し、カプセル皮膜の分解プロセスが細胞に穏和であることが示された。
赤血球・血漿分離法を応用した動圧浮上遠心血液ポンプの研究開発

本課題では,赤血球・血漿分離法を応用した動圧浮上遠心血液ポンプの研究開発を行った.本年度は,スパイラルグルーブ動圧軸受におけるプラズマスキミング現象に影響を与えるパラメータの評価およびプラズマスキミング現象と血液ポンプの溶血特性との関係評価を行った.1.軸受隙間内のプラズマスキミング現象がどのような条件下で生じるかを明らかにするため,これまで評価してきた軸受隙間に加え,観察位置およびポンプ流量による影響を評価した.まず,観察位置を軸受半径方向に対して内側,中央,外側と変えて観察を行った.その結果,軸受隙間が40 μm以下の時に観察位置によってスキミング効率が異なることが分かった.本結果をインペラ周速度で整理した結果,同一隙間においては,インペラ周速度が高いほどスキミング効率は向上した.次に,ポンプ流量を回路上の流路抵抗によって変化させてプラズマスキミング現象の評価を行った.その結果,本実験条件下でのポンプ流量が軸受隙間内のプラズマスキミング現象に与える影響は小さいことが分かった.2.高剪断応力が生じやすい軸受隙間でプラズマスキミング現象を生じさせることで,血液ポンプの溶血量が減少するかを評価するため,ヘマトクリットを1.0%に希釈したウシ血液を用いたin vitro溶血試験を行った.その結果,スキミング効率の向上に伴って溶血量は増加する結果となった.溶血量は剪断応力と暴露時間に相関することが報告されている.この実験式の内,暴露時間に関しては各回転数とも非常に短いために無視できるものと仮定し,剪断応力のみに依存する溶血予測比を算出した.この溶血予測比と実溶血比を比較した結果,プラズマスキミング現象が生じている条件では,実溶血比は溶血予測比よりも低い値となった.よって,軸受隙間におけるプラズマスキミング現象は血液ポンプの溶血量を低減する可能性が示唆された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では,赤血球・血漿分離法を応用した動圧浮上遠心血液ポンプの研究開発を行っている.本年度は,スパイラルグルーブ動圧軸受を応用した動圧浮上遠心血液ポンプの軸受隙間流れのミクロ観察を実施した.1.高速カメラを用いた血液ポンプの動圧軸受隙間流れのミクロ観察:動圧軸受内を流れる赤血球の挙動を評価するために,高速カメラと拡大顕微鏡を用いた観察実験系を構築した.本実験では,模擬循環回路にポンプを接続し,ウシ血を循環させた.ポンプ下面側には,拡大顕微鏡を接続した高速カメラを設置し,軸受隙間内の赤血球流れを観察した.また,ミクロ観察と同一条件下において,レーザ変位計を用いてインペラ浮上位置を計測し,軸受隙間を評価した.ミクロ観察と軸受隙間計測の結果より,軸受隙間の減少に伴い,スパイラルグルーブ動圧軸受の山側の赤血球数が減少することが分かった.2.プラズマスキミングの定量評価:ミクロ観察の撮影画像より,スパイラルグルーブ動圧軸受の山側のヘマトクリットを算出する解析プログラムを開発した.本ソフトウェアは,撮影画像をもとに軸受山側のヘマトクリットを求めることができ,プラズマスキミングを定量評価することができる.本解析ソフトウェアを用いて,画像処理を用いてプラズマスキミングの定量評価を行った.本結果より,軸受隙間の減少に伴い,軸受山側のヘマトクリットが作動流体のヘマトクリットよりも減少した.スパイラルグルーブ動圧軸受を応用した動圧浮上遠心血液ポンプにおいて,軸受山側のヘマトクリットが減少し,プラズマスキミングが起こりうることを明らかにした.本課題では,赤血球・血漿分離法を応用した動圧浮上遠心血液ポンプの研究開発を行っている.本年度は,遠心血液ポンプのスパイラルグルーブ軸受におけるプラズマスキミング現象と平均赤血球容積の関係評価およびヘマトクリット算出手法の妥当性評価を行った.1.プラズマスキミングと平均赤血球容積の関係:血液ポンプを開発する際,全臨床試験として動物血を用いたIn vitro試験あるいは動物実験が行われる.赤血球の大きさ(平均赤血球容積)は,動物種によって大きく異なるため,平均赤血球容積とプラズマスキミング現象の関係を評価した.試験には,マイクロスコープとレーザ焦点変位計を用いたプラズマスキミング評価システムを用いた.作動流体には,ヘマトクリットをそれぞれ1%に調製したヒト血,ブタ血,ウシ血およびヤギ血を用いた.平均赤血球容積は,ヒト血,ブタ血,ウシ血,ヤギ血の順に大きい.試験結果より,同一軸受隙間で比較した際,平均赤血球容積が大きいほど,遠心血液ポンプのスパイラルグルーブ軸受におけるプラズマスキミングは生じやすいことが分かった.2.ヘマトクリット算出法の妥当性評価:スパイラルグルーブ軸受山側のヘマトクリットを算出する際,赤血球断面積が必要になる.赤血球断面積は赤血球をモデル化して算出しているため,モデルを変化させて解析手法の妥当性を評価した.赤血球を球体として,幾何断面積およびミー理論による減光断面積を用いる場合と,赤血球をバイコンケーブ形状として,幾何円断面積および幾何円断面積とバイコンケーブ幾何断面積の平均断面積を用いる場合を比較した.その結果,赤血球をバイコンケーブ形状として幾何円断面積を用いた場合が最も作動流体のヘマトクリットに近い値を算出できることが分かった.

本年度は,平均赤血球容積の違いによるスパイラルグルーブ動圧軸受内の赤血球挙動の評価を目的に,ヒト血,ブタ血,ウシ血およびヤギ血を用いてプラズマスキミング評価試験を行った.その結果,平均赤血球容積が大きいヒト血,ブタ血,ウシ血,ヤギ血の順にスパイラルグルーブ軸受山側のプラズマスキミングは生じやすいことが分かった.よって,スパイラルグルーブ軸受山側のプラズマスキミングは平均赤血球容積の影響を受けることが明らかにした.また,ヘマトクリット算出に必要となる赤血球断面積に関して,断面積モデルの比較を行うことで,算出法の妥当性を評価することができた.本課題では,赤血球・血漿分離法を応用した動圧浮上遠心血液ポンプの研究開発を行った.本年度は,スパイラルグルーブ動圧軸受におけるプラズマスキミング現象に影響を与えるパラメータの評価およびプラズマスキミング現象と血液ポンプの溶血特性との関係評価を行った.1.軸受隙間内のプラズマスキミング現象がどのような条件下で生じるかを明らかにするため,これまで評価してきた軸受隙間に加え,観察位置およびポンプ流量による影響を評価した.まず,観察位置を軸受半径方向に対して内側,中央,外側と変えて観察を行った.その結果,軸受隙間が40 μm以下の時に観察位置によってスキミング効率が異なることが分かった.本結果をインペラ周速度で整理した結果,同一隙間においては,インペラ周速度が高いほどスキミング効率は向上した.次に,ポンプ流量を回路上の流路抵抗によって変化させてプラズマスキミング現象の評価を行った.その結果,本実験条件下でのポンプ流量が軸受隙間内のプラズマスキミング現象に与える影響は小さいことが分かった.2.高剪断応力が生じやすい軸受隙間でプラズマスキミング現象を生じさせることで,血液ポンプの溶血量が減少するかを評価するため,ヘマトクリットを1.0%に希釈したウシ血液を用いたin vitro溶血試験を行った.その結果,スキミング効率の向上に伴って溶血量は増加する結果となった.溶血量は剪断応力と暴露時間に相関することが報告されている.この実験式の内,暴露時間に関しては各回転数とも非常に短いために無視できるものと仮定し,剪断応力のみに依存する溶血予測比を算出した.この溶血予測比と実溶血比を比較した結果,プラズマスキミング現象が生じている条件では,実溶血比は溶血予測比よりも低い値となった.よって,軸受隙間におけるプラズマスキミング現象は血液ポンプの溶血量を低減する可能性が示唆された.本年度は,スパイラルグルーブ動圧軸受内の赤血球挙動の評価を目的に,研究計画に従って,動圧浮上遠心血液ポンプの軸受隙間を流れる赤血球挙動のミクロ観察行い,評価した.その結果,軸受隙間の減少に伴い,スパイラルグルーブ動圧軸受山側の赤血球数が減少することが分かった.さらに,撮影した画像から,軸受山側のヘマトクリットを算出する解析ソフトウェアを開発することができた.本解析結果より,軸受隙間の減少に伴って,軸受山側のヘマトクリットが作動流体のヘマトクリットよりも減少し,血液ポンプの動圧軸受においてプラズマスキミングが起こりうることを実証することができた.次年度は,血液を希釈せず全血の状態でスパイラルグルーブ軸受山側のヘマトクリットを算出する手法を開発する.全血を用いたプラズマスキミングの評価を行うことで,プラズマスキミングと赤血球破壊(溶血)との関係を評価する.28年度が最終年度であるため、記入しない。
2次性の過眠症の原因検討と、摂食障害における視床下部の神経ペプチドを検討すること

MS(多発性硬化症)のサブタイプであるNMOで視床下部脱髄がある症例の血清を検討したところ、約半数の症例でAQP4抗体が検出された。視床下部の病変はAQP4抗体の免疫反応により引き起こされたものと考えている。将来的には傍正中視床下部脱随における、2次性の過眠症の一つの疾患概念が確立できる可能性がある。摂食障害(AN)群とcontrol群においてCSF中のオレキシン値に差は認められなかったが、AgRPはAN群で3-8倍に増加していた。(1)オレキシン神経が障害されるために起こる2次性の過眠症の病態を検討をすること(2)摂食障害における視床下部の神経ペプチドを定量し、病態を究明すること。(1)傍正中視床下部の脱髄性病変により2次性にオレキシン神経が障害された過眠症の報告は多くなされているが、なぜ視床下部の正中部が特異的に障害されるのかが非常に不可解であった。2004年にMSのサブタイプであるNMO (OSMS)に特異的に検出される自己抗体(NMO-IgG)が発見された。その後NMO-IgGの標的抗原は脳内の水分子チャネルであるアクアポリン4(aquaporin-4, AQP4)であることが見出された。Pittock (2006)らはNMO-IgG陽性患者の脳病変についても検討しており、間脳・視床下部と第四脳室周囲の病変の分布が、AQP4の高発現部位に一致すると報告している。これまでに、視床下部脱髄の6症例の血清を検討したところ、3例でAQP4抗体が検出された。将来的には、傍正中視床梗塞と同様に、傍正中視床下部脱随における、2次性の過眠症の一つの疾患概念が確立できる可能性がある。(2)オレキシンは摂食関連ペプチドであり、当初から摂食障害の原因の一つである可能性が示唆されてきた。ANの患者さんのCSFオレキシン値や摂食関連ペプチド(メラノコルチン系:αMSH, AGRP)を測定することは、それら疾患の病態生理を解明し、治療の進歩に大きな成果が得られると考えられた。AN群とcontrol群においてCSF中のオレキシン値に差は認められなかった。AgRPはAN群で3-8倍に増加していた。AgRPの増加はANの飢餓状態を反映し摂食促進系シグナルが活性化されたためと考えられる。この所見が1次的なものと言うよりは、絶食による2次的な可能性が高いと考えているが、絶食から急激に過食に至る過程等に関与している可能性を考えている。2004年にMSのサブタイプであるNMO(OSMS)に特異的に検出される自己抗体(NMO-IgG)が発見された。Pittock(2006)らはNMO-IgG陽性患者の脳病変についても検討しており、間脳・視床下部と第四脳室周囲の病変の分布が、AQP4の高発現部位に一致すると報告している。これまでに、視床下部脱髄の7症例の血清を検討したところ、3例でAQP4抗体が検出された。視床下部の病変はAQP4抗体の免疫反応により引き起こされたものと考えている(Kanbayashi2009, inpress)。ANの患者さんのCSFオレキシン値や摂食関連ペプチド(メラノコルチン系: αMSH, AGRP)を測定することは、それら疾患の病態生理を解明し、治療の進歩に大きな成果が得られると考えられた。

この所見が1次的なものと言うよりは、絶食による2次的な可能性が高いと考えているが、絶食から急激に過食に至る過程等に関与している可能性を考えている。
超弾性合金のマイクロエンドミル加工によるカテーテルの高機能化に関する研究

直径0.5mmの小径エンドミルの底刃逃げ角を0°から15°まで5°ずつ変化させてニッケルチタン合金の切削加工実験を行い、切れ刃摩耗および加工面の平均粗さについて評価した。その結果、底刃逃げ角0°の小径エンドミルは15°のものに比べて摩耗が60%も少なくなり、底刃逃げ角が小さいものほど切れ刃摩耗を低減できることがわかった。加工面平均粗さはすべてのエンドミルにおいて200nm以下となり、良好な仕上げ面が得られた。医療用材料として使用されている超弾性合金は、主としてエッチングなどによって製作されているが、溝の幅と深さの比が小さく、矩形溝など単純な形状しか加工できないのが現状である。このため、カテーテルとして使用する際には性能が限られるほか、取付け可能なセンサ形状も限定されることから、カテーテルの高機能化にはアスペクト比が1以上となる深溝や自由曲面などの微細加工が必要とされている。また、超弾性合金はエッチング速度が遅いために生産性が低く、生産性を向上できる加工法も求められている。そこで本研究では、超弾性合金に対して直径1mm以下のマイクロエンドミルを用いた切削加工を適用することによって、自由曲面を有する3次元形状の加工などを実現し、カテーテルの高機能化を目指す。平成26年度は、超弾性合金に対する各種工具の切削特性を明らかにするために、多結晶ダイヤモンドエンドミル、cBNエンドミルを用いた切削加工実験および評価を実施した。切削加工実験では位置決め精度100nmの3次元形状精密加工装置を用いることにより、切込み量が数ミクロンとなるような平面加工を実施した。主軸回転数などの切削条件を変化させ、切削加工中に切れ刃にかかる抵抗、切削加工後の切れ刃における工具摩耗形態および逃げ面摩耗幅、加工面性状について評価した。その結果、主軸回転数を上昇させるにつれて摩耗幅が減少するなど、超弾性合金に対するエンドミルの切削特性を明らかにできた。マイクロエンドミル加工においては、切れ刃の摩耗によりエンドミルの交換が必要となるが、交換時にはエンドミル刃先における振れの変化などによる加工誤差が発生する。加工誤差を低減し高精度化を実現するには、工具寿命を延長させてエンドミル交換回数を減少させしなければならない。しかし、市販されているマイクロエンドミルの切れ刃は、従来の大径エンドミルの切れ刃形状を縮小したものがほとんどであり、工具寿命を延長できる最適形状ではない。そこで平成27年度は、マイクロエンドミルの切れ刃形状を変化させて切削実験を実施し、切れ刃摩耗および加工面性状を評価することにより工具寿命の延長について検討した。マイクロエンドミルでは大径エンドミルのような複雑なねじれなどを付与できないため、改良できる切れ刃箇所は、すくい角、逃げ角、すかし角となる。ここでは切れ刃摩耗に最も影響を及ぼす逃げ角について検討した。直径0.5mmのスクウェアエンドミルの底刃逃げ角を0°から15°まで5°ずつ変化させて切削実験を行い,切れ刃摩耗について評価した。その結果,底刃逃げ角0°のエンドミルは15°のものと比べて摩耗が60%も減少し、底刃逃げ角が小さいものほど切れ刃摩耗を低減できることが明らかになった。これにより、切れ刃形状の改良により工具寿命を延長できることが可能となった。面平均粗さは、すべての逃げ角において0.2ミクロン以下となり、加工面粗さの低減にはエンドミルの底刃逃げ角を大きくすることが有効であることもわかった。切れ刃形状を変化させたときの切削特性について検討し、工具寿命を延長できる切れ刃形状を明らかにすることができた。さらに仕上げ面平均粗さが0.2ミクロン以下となる良好な加工面も得られた。これらは概ね当初の計画どおりである。超弾性特性を有するニッケルチタン合金の切削加工では、切削加工後の超弾性特性の変化が課題であった。切削加工後にカテーテルとして適用できるか明らかにするため、本研究ではニッケルチタン合金に対してマイクロエンドミル加工を適用し、切削加工が超弾性特性に及ぼす影響について検討した。平成28年度は、超弾性合金の線材に対して切削加工実験を実施し、切削加工後の特性について評価した。切削加工実験に使用したマイクロエンドミルは、直径0.5mmのスクウェアエンドミルで、ニッケルチタン合金の切削加工において摩耗を低減できるよう昨年度までの研究で開発したものである。切削条件は、主軸回転数を毎分2万回転、一刃あたりの切込み量を2ミクロン、深さ方向の切込み量を10ミクロンとした。その結果、超弾性特性はそのままでアスペクト比2以上となる微細溝をすることが加工できた。この要因としては、開発したマイクロエンドミルが従来エンドミルに比べて切削抵抗が小さく、切削温度の上昇が抑制されたことなどが挙げられる。この結果から、これまで単純形状しか加工できなかった超弾性合金に対して、深溝をはじめ自由曲面を有する形状など複雑な微細形状の加工が可能となり、さまざまなセンサの取り付けが容易になる。これは検査と治療とを同時に実施できる多機能カテーテルの開発などにもつながることから、カテーテル治療が必要な患者への負担を大幅に低減できる。マイクロエンドミルを用いたカテーテルの製造は、製造工程の短縮、コスト削減などにもつながる。その結果、底刃逃げ角0°の小径

エンドミルは15°のものに比べて摩耗が60%も少なくなり、底刃逃げ角が小さいものほど切れ刃摩耗を低減できることがわかった。加工面平均粗さはすべてのエンドミルにおいて200nm以下となり、良好な仕上げ面が得られた。多結晶ダイヤモンドエンドミル、CBNエンドミルを用いた切削実験が順調に進み、切削加工後の切れ刃摩耗状態、超弾性合金の表面性状の評価方法なども確立できたことから、各種工具における切削特性を明らかにできた。これらは概ね当初の計画どおりである.切削加工した超弾性合金をカテーテルとして使用するには、切削加工後の駆動特性を解明しなければならない。そこで平成28年度は、マイクロエンドミルを用いて、直径数mmの超弾性合金に微細な矩形溝や曲面形状を切削する。加熱などにより加工前と加工後の超弾性合金の駆動特性を調べ、切削条件および切削形状がカテーテルの駆動特性に及ぼす影響について明らかにする。これにより、高機能カテーテルの実用化へとつなげることが可能となる。精密加工学平成26年度に使用したエンドミル切れ刃は、超弾性合金の切削加工における工具寿命延長に適した形状ではないため、平成27年度は工具摩耗を抑制して工具寿命を延長できる切れ刃形状を開発する。平成26年度に明らかにした特性を基にしながら、エンドミルの円弧部の半径をはじめ、すくい角、逃げ角、すかし角などを変化させて切削加工実験、評価を繰り返すことにより、工具寿命を延長できる切れ刃形状を明らかにする。平成27年度は当初予定より使用額が増えたが、平成26年度の繰越額が多かったために平成28年度使用額が生じた。計画当初は、多結晶ダイヤモンドエンドミル、cBNエンドミルともに開発工具として所要の切れ刃形状のエンドミルを使用する予定であった。しかし、予備実験において市販の切れ刃形状でも問題なく切削加工できことから、切削特性の解明には市販工具を用いた。その結果、物品費を大幅に抑制することができた。今年度は、当初計画よりエンドミルが多く必要となるため、その購入費として充当する。今年度は切れ刃形状の開発に取り組むため、マイクロエンドミルの購入費に充当する。前年度の研究費と合わせることによって、すくい角などの条件を増やすことができるため、より適正な切れ刃形状の開発に取り組むことができる。このほか、調査および研究成果発表などにも使用する予定である。
神経科学的方法による自閉症スペクトラム障害の情動認識メカニズムの解明

自閉スペクトラム症(ASD)特性はASD患者と定型発達(TD)者の間に連続的に存在する。一方、安静時の脳活動として重要な役割を持っているDefault mode network (DMN)を解析する方法としてresting-state functional MRI(rs-fMRI)が最近注目されている。Jung M et al. (2014)はrs-fMRIを用いてASD男性とTD男性とではDMNが異なり、ASD特性とDMNが関連していることを報告した。また、ASD特性は一般的に女性よりも男性の方が強い傾向がある。その一つの原因として、ASD特性が男性的な脳の特徴と関連している、extreme male brain theoryが推測されている(Baron-Cohen S, 2002)。しかし、ASD特性に関してDMNにおける性別の影響を検討した報告はない。そこで本研究では、TD者において性別によりDMNが異なるかどうか、また、性別によるDMNの違いがASD特性と関連するかどうかをrs-fMRIを用いて検証することを目的とした。知的障害を有さない定型発達者88名(男性43名、女性45名)の安静状態の脳活動を測定し、先行研究と同様、性差によるDMNの違いが特定された。特に機能的連結が弱いことに加え、性差によるDMNの違いが自閉症スペクトラム傾向と関連していることを示唆した。以上の点から、ASDの神経科学的メカニズムを解明するためには、男性だけでなく、女性ASDにおけるrs-fMRI測定の関連性について明らかにする必要性があるという着想に至った。27年度に予定していた実験をすべて実施し,6編の論文発表と3件の学会発表をおこなった。また、今年度に行ったfMRI解析も順調に進展し、論文化された。本研究によって脳機能を探索するためには必須の課題遂行を実施できなかった集中維持が困難な方や、幼少児の被検者でも、MR機器の中で安静臥床しているだけのこの簡便な手法により、脳機能活動を検討することができ、自閉症スペクトラム傾向を探求する可能性をしめした。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の結果より、ASD群のDMNの機能的連結は弱いパターンを示し、その機能的連結はASD症状の重症度との関連があると考えられた。これよりDMNの機能的連結はASDの診断において客観的なバイオマーカーとして有用である可能性が示唆された。26年度に予定していた実験をすべて実施し,2編の論文発表と9件の学会発表をおこなった。また、次年度におこなうfMRI解析も順調に進展している。さらに、治療的アプローチの前後に測定することで治療効果の脳科学的指標(効果判定)に役立つことも期待される。ASD者の障害の程度が情動認識のメカニズムにどのような影響を与えているかを明らかにすることである.

特に, ASD者の診断基準である3主症状(対人相互作用,コミュニケーション,常同行動)の中,情動認識に最も影響を与える要因を明らかにし,情動認識のメカニズムを解明する.27年度が最終年度であるため、記入しない。
多段階ベクトルを用いた高速文書検索アルゴリズムに関する研究

論理和を用いた検索のアルゴリズムの考案と,11年度に提案した手法を実際の大規模文書データを用いて,試験・評価を行った.1.大規模文書データの構築日本電子化辞書研究所の文書ファイル,岩波書店の広辞苑辞書のテキストファイル,その他研究室で収集した約10年間の卒業研究,修士研究,博士研究の論文ファイルなどを約数百メガバイトを補助記憶に格納し,既に開発されている形態素解析システムを改良(文節で解析を行えるようにした),利用して,キーワードと対応する文番号列情報を収集した.2.大規模文書データベースに対する文番号ベクトルの検討11年度に開発した検索システムを大規模文書データベースに応用し,評価する.まず,抽出されたキーワードに対する文番号列の長さを測定し,文番号ベクトルの圧縮効果を確かめる.この確認により,文番号ベクトルを分割する最適なブロック長を決定した.3.大規模文書データベースに対する検索と絞り込みの実験と評価2.で決定されたブロック長で文番号ベクトルを多段階に圧縮して,検索と絞り込み時間の評価を,検索条件の数,分割された文番号ブロック長の転送回数,文番号列の長さをパラメータとして実施した.4.従来の方法との比較と検討従来の手法として,文番号列を逐次比較する手法と,文番号ベクトルの単純な論理演算を行う手法をインプリメントし,同じ大規模文書データベースの検索実験により,提案手法と比較した.高速検索と絞り込み手法の核となる次のアルゴリズムの提案し,ソフトウェア開発を行った.1.文番号ベクトルの構築全用例に対する文番号を文番号ベクトルとして構成し,各索引に対する文番号列をこのベクトルで表現する.2.文番号ベクトルの圧縮と多段階検索技法の提案文番号の比較による絞り込みは,文番号ベクトルの効率的な論理積で実行できるが,このベクトルは非常に長く,しかもスパースであるので,多段階に圧縮するデータ構造を提案し,対応する検索法の提案3.論理和・論理否定を用いての検索技法の提案論理積を用いてのすべての索引を含む文章の検索だけでなく,論理和を用いて,複数の索引のどれかを含む文章の検索や,論理否定を用いての索引を含まない文章を検索できる検索法の提案4.計算機シミュレーションによるプロトタイプシステム評価計算機シミュレーションにより,ランダムな数を発生させて,約1億の用例に対する文番号ベクトルを生成し,本手法の実験を行い,様々な検索条件を指定して検索を行い,その時間を測定した.ソフトウェアの改善を実験により繰り返し,プログラムのさらなる高速化を行った.その結果,論理積を用いた検索では,従来の文番号列を単純に比較する手法より2倍から41倍高速になっていることを確認した.さらに,実験に加えて,提案アルゴリズムの理論的評価を行ない評価した.しかし,論理和による検索は論理積を用いた検索ほど,良い結果を得られなかったので,さらなる改良を行う必要がある.論理和を用いた検索のアルゴリズムの考案と,11年度に提案した手法を実際の大規模文書データを用いて,試験・評価を行った.1.大規模文書データの構築日本電子化辞書研究所の文書ファイル,岩波書店の広辞苑辞書のテキストファイル,その他研究室で収集した約10年間の卒業研究,修士研究,博士研究の論文ファイルなどを約数百メガバイトを補助記憶に格納し,既に開発されている形態素解析システムを改良(文節で解析を行えるようにした),利用して,キーワードと対応する文番号列情報を収集した.2.大規模文書データベースに対する文番号ベクトルの検討11年度に開発した検索システムを大規模文書データベースに応用し,評価する.まず,抽出されたキーワードに対する文番号列の長さを測定し,文番号ベクトルの圧縮効果を確かめる.この確認により,文番号ベクトルを分割する最適なブロック長を決定した.3.大規模文書データベースに対する検索と絞り込みの実験と評価2.で決定されたブロック長で文番号ベクトルを多段階に圧縮して,検索と絞り込み時間の評価を,検索条件の数,分割された文番号ブロック長の転送回数,文番号列の長さをパラメータとして実施した.4.従来の方法との比較と検討従来の手法として,文番号列を逐次比較する手法と,文番号ベクトルの単純な論理演算を行う手法をインプリメントし,同じ大規模文書データベースの検索実験により,提案手法と比較した.
バシラス科細菌におけるランチビオティック様ペプチド生合成遺伝子の網羅的解析

本研究はペプチド系抗生物質バクテリオシンの一種であるランチビオティックの生合成遺伝子にターゲットを絞り、ゲノム情報から比較的高い割合で生合成遺伝子を保持していると予想されるバシラス科の細菌が、どの程度当該生合成遺伝子群を保持しているかを網羅的に解析し、ランチビオティック様ペプチド生合成遺伝子を保持する微生物のライブラリを構築することを目的とした。土壌およびサイレージを分離源として、微生物が生産する代謝物質のMALDI-TOF-MS分析とその測定データの主成分分析(PCA)による微生物の化学的分類を試みた。代謝物質のプロファイリングのみによる微生物の分類は、一定の培養条件で培養した代謝産物を比較する必要があるが、決まった培養条件では、1種類のサンプルから単離される微生物は35種程度で、当初予想していたよりも多様な微生物種を得ることが困難であった。また、生育ステージによる代謝産物の変化の影響が大きく、明確なグループ分けは困難であった。こうしたことから16s rRNA配列による系統樹解析結果と代謝物質のプロファイリングを対応させ、Partial Least Square(PLS)法によるグループ分けと分類モデルの構築が必要であると考えられた。今後、PLS法を利用した分類モデルの構築による化学分類法を検討するとともに、より多様な微生物分離源からのバシラス科細菌の分離を行い、既に設計済みのランチビオティック環化酵素遺伝子増幅用プライマーセットを用いて、ランチビオティック環化酵素遺伝子の検出およびクローニングを進めていく。
乳歯および永久歯における必須微量元素の分布と子どもの健康背景

脳機能の発達に重要な役割を持つ必須微量元素である亜鉛と銅に注目し、歯に含まれる亜鉛と銅の分布を分析して児の出生時の状況や健康状態との関連を検索した。新生児仮死や低出生体重を伴った児から得られた乳歯においては、出生前後のエナメル質における亜鉛と銅の濃度比(Zn/Cn比)が低く、相対的亜鉛濃度の不足がみられた。また、超低出生体重児の乳歯では象牙質における亜鉛の低濃度も観察された。銅は、エナメル質、象牙質共に一様の分布を示した。低出生体重と亜鉛の取込み不足の関連が示唆された。脳機能の発達に重要な役割を持つ必須微量元素の亜鉛と銅に注目し、歯に含まれる亜鉛と銅の分布を分析して、児の出生時の状況や出生後の栄養摂取法、発達障害やてんかんの有無などの健康背景との関連を検索することにより、栄養摂取における亜鉛および銅の多寡が子どもの健康や発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的として本研究を実施した。本年度は、乳歯における新産線を境界とする出生前後の亜鉛濃度評価の精密度を高めるための方策と永久歯試料の分析条件の検討を進めた。先行研究に用いたPIXE分析法により乳歯エナメル質における新産線前後の亜鉛濃度の解析を行った。その結果、出生前に形成された領域の亜鉛濃度は100200ppmで比較的安定していたが、出生後に形成された領域では表層に向けて濃度が上昇するものと出生前とほぼ同レベルを維持するものとが見られた。これまで基礎疾患を有する小児から得られた試料を分析してきたが、得られた結果が基礎疾患による健康状態と関連するのか明らかにするためには満期出産定型発達児から得られた試料との比較が必要と考えられたためその試料を準備し分析に供した。測定を終えて、現在は分布様相の詳細や濃度を解析中である。また、現在得られている測定濃度は一定測定条件下での相対濃度であるため、内部標準に対する評価や、他の分析法における測定値との整合性についても検討を進めている。永久歯試料の分析条件の検討では、乳歯とは硬組織の厚さ、硬さの異なる永久歯をPIXE分析に供するために適した試料の厚さや、表面処理法などおもに試料の調整法について検討した。PIXE分析のための加速器の調整を待って分析を行う予定である。PIXE分析を行う加速器の不調と使用時間確保の困難があり、分析実施が滞っている。脳機能の発達に重要な役割を持つ必須微量元素の亜鉛と銅に注目し、歯に含まれる亜鉛と銅の分布を分析して、児の出生時の状況や出生後の栄養摂取法、発達障害やてんかんの有無などの健康背景との関連を検索することにより栄養摂取における亜鉛および銅の多寡が子どもの健康や発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的として本研究を実施した。本年度は、得られたPIXE画像の解析を進め、銅濃度、ストロンチウム濃度の計測を行い、それぞれを新産線前後で比較するとともに、亜鉛/銅濃度比の変動パターンを観察した。出生前領域での銅濃度は、100ppm未満300ppmであり、解析した10例中2例で出生後に有意に高かったもののその他は出生前後で有意差を示さなかった。ストロンチウム濃度は1例を除き出生後には出生前より低値を示した。それぞれ、これまでに解析を行った亜鉛とは異なる濃度変化を示し、元素により出生前後で異なる変化を示すことが明らかとなった。また、新生児仮死のあった児から得られた乳歯においては出生前の亜鉛/銅濃度比が1未満であり、自閉症やてんかんのある年長児の血液データで報告されている「亜鉛の不足と銅の過剰」を支持する傾向がうかがわれた。しかし、出生後の亜鉛/銅濃度比は亜鉛濃度の上昇によって1を大きく超えるものが多数を占めた。必須微量元素である亜鉛と銅の乳歯における濃度分布が、児の健康背景と関連する可能性が示されたと考えられた。対照として必要とされた満期出産定型発達児の乳歯や、永久歯(必要があって抜歯された埋伏智歯)は収集を進め、元素分析のための永久歯の試料の作成法の検討も行ったが、実際の分析には至らなかった。PIXE法による元素分析を行うための加速器が設置されている建物の改修工事により、長期にわたって元素分析作業が制限されたため、新たな試料の元素分析が滞っている。脳機能の発達に重要な役割を持つ必須微量元素の亜鉛と銅に注目し、歯に含まれる亜鉛と銅の分布を分析して、児の出生時の状況や出生後の栄養摂取方法や健康背景との関連を検索することにより栄養摂取における亜鉛および銅の多寡が子どもの健康や発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的として本研究を実施してきた。本年度は、満期出生の定型発達児を含む出生時に特段のエピソードを有さない児から得られた乳歯の微量元素分析を進めた。検出された微量元素はCl, Cu, Mn, Ni, Sr, Znであり、ZnとMnはいずれの歯でもエナメル質より象牙質で高濃度であった。Znは、前年度までの実験でみられたように共通してエナメル質の表層で高濃度の部分が観察された。出生前後の濃度比較においてZnでは出生後エナメル質が高い値を示したが、計測部位のエナメル質の厚さが薄い場合、形成後に外部から取り込まれたと考えられるものを含めて計測している可能性も考えられた。Cu濃度は出生前後で比較的安定していた。