hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食行動記録データによる青果物消費減少要因に関する実証的研究

青果物をより利用しやすく、かつ満足して十分な量を摂取できるような仕組みの開発に寄与するため、青果物の購買場面から家庭内での利用場面までを一体的に捉えることのできる食行動記録システムを利用して、青果物減少要因を解明する研究を実施した。その結果、食事時に利用しやすい形態で1品追加しているかどうかが消費量に影響を与える1つの要因になっていることが明らかになるとともに、それを解消する方法の1つである「カット野菜セット」の市場性を確認した。食行動記録システムの一部を改良し、11月16日12月6日の3週間にわたり、購買行動及び家庭内消費行動について、首都圏4都県の2050代女性を対象に、食行動記録調査を実施した。そのデータを用いて、野菜の入手点数、購買頻度、購入店舗数、メニュー数、食に関する意識など基礎的なデータが得られた。また、野菜の入手点数によって食事内容がどのように異なるかの分析を行った。野菜の入手点数が多いグループは、夕食では12種類の野菜を使用したメニューを数多く用意することにより、食事全体のメニュー数や野菜の使用品目数を増加させている。また、朝食での生鮮野菜の使用が特に多いことも特徴である。一方、野菜の入手点数が多くないグループは、朝食に野菜メニューを用意することが少なく、夕食でも1食あたりの野菜メニュー数や使用している野菜の品目数は相対的に少ない。しかし、夕食で野菜メニューが出る回数はどのグループもほぼ同じであった。また、食に関する意識のうち、食品の買い物及び購入商品に関する事項では、生鮮野菜の入手点数が多いグループで食品の買い物が苦にならず、購入する食品の産地等に関心がある傾向が見られた。また、調理・保存に関する事項では、入手点数が多いグループでは、料理が好きであり、レパートリーが多い、料理の彩りや盛りつけにも気を配るとともに、下ごしらえ済みの食材はあまり利用しないとしていた。以上のことから、どのグループの消費者も野菜を摂取すること自体は心がけていることがうかがえるが、時間的余裕がない朝食では、簡単な1品を出すかどうか、夕食であと1品、野菜メニューを作るかどうかが、全体としての野菜の入手点数の多さに影響していると考えられる。また、生鮮野菜の入手点数が多い層は、食に対して積極的な傾向があり、食に対する意識の違いが生鮮野菜の入手点数や食事での利用の仕方の違いの背景にあると考えられる。消費者の食品の購入から調理、摂取、保存までの食行動記録データを、Web上で把握する記録システムを用いて収集した。対象者は首都圏在住の高校生以下の子供がいる女性40名(20代50代)で、2週間の青果物・果物・肉・魚・加工食品・調理食品等の購入(入手)状況および世帯員全ての食事内容を記録してもらった(2010年6月に実施)。また、記録データを補完するために、ライフスタイルや食に対する意識に関するアンケート調査を実施するとともに、ライフステージ別にモニターを6名選定し、食行動を規定する要因に関するヒアリング調査を行った。また、収集した記録データ(第1期:2009年11月の3週間、第2期:2010年6月の2週間)を用いて、果物の消費実態に関する基礎的分析を行った。果物の購入品目数(果物の種類別に、1店舗での1回の購入を1品目とカウントしたもの)はモニターによる個人差が大きく、第1期では09、第2期では06であった。また、モニター1人あたり・1週間あたりの購入品目数は、第1期が1.64、第2期が1.43と季節による違いが見られ、初夏(6月)よりも晩秋(11月)の方が多いことがわかった。果物の種類別にモニター1人あたり・1週間あたりの購入品目数を見ると、第1期ではミカン0.42、バナナ0.40、りんご0.32となっていたのに対し、第2期ではバナナが0.44、スイカ0.12、キウイフルーツ0.12、さくらんぼ0.12となっていたことから、季節によって購入が多い果物の種類は異なっているものの、バナナは季節にかかわらず購入が特に多い果物であることが明らかになった。昨年度までの研究結果および現状の青果物販売方法の実態調査から、カット野菜セットが現在の食生活において消費を増加させる可能性がある1つの商品として位置づけた。さらに、販売実態調査からその特徴を整理するとともに、全国の主要都市の住民を対象としたWEB調査を実施し、消費者受容性についてロジットモデル及び確認的因子分析により明らかにした。まず、販売実態調査から、カット野菜セットの特徴としては、24日の消費期限の設定がされているが、調理時間の短縮及びメニュー提案がされた商品であるといえる。ただし、メニューが偏っていること、販売場所や商品の内容によって価格帯にはばらつきがあり、同じ内容であっても100g当たり単価が様々であることからコストパフォーマンスが分かりにくい商品と考えられる。つづいて消費者受容性については、まず、消費者の社会的属性と購入の規定要因の関係を検討するために、ロジット分析を行った。

その結果、小学校を中心として中高生以下の子供を持つ消費者、フルタイムやパートタイムの有職の消費者では、カット野菜セットを主に購入していることが確認された。さらに、消費者の意識構造について確認的因子分析を行ったところ、購入経験のあるグループは「簡便化志向」が強い消費者層であり、「安全志向」「料理好き志向」「低価格志向」についても同様の傾向は見られるもののその関係は小さく、「簡便化志向」よりも影響は小さい傾向が見られた。以上の結果から、カット野菜セットの市場性について、現状の顧客に対しては、子供育て世代に対応した栄養および各品目のバランスがとれたメインになる野菜セット(具だくさん味噌汁など)等の開発、一方、新たな顧客層に対しては、料理好きな消費者に対応した高品質(高鮮度、目新しい野菜など)な野菜セットを開発し購入機会を増やすことが必要であることが明らかになった。
ABO式血液型における組み換えヒト抗体の作製

ABO式血液型における抗AおよびB抗体のヒト組換え抗体を作製する目的において、特異抗体産生Bリンパ球のイムノグロブリン可変部位を大腸菌にてクローン化し発現することを行った。全リンパ球の可変部位のライブラリーからスクリーニングする方法では、H鎖L鎖の両方を合致させるには途方もない数の中から選び出さねばならず、また得られたH鎖L鎖がオリジナルな組み合わせか確認も困難である。そこで、リンパ球をオリゴクローン化した上で実験を進めている。具体的な方法としては、A型ないしB型健康成人の末梢血からリンパ球を分離した後EBウィルスを感染形質転換し、プレートにまき培養を行なう。人工的に合成したA, B抗原をを固相化したプレートを用いたELISA法およびフローサイトメトリー法にて培養上清から特異抗体産生細胞を検出する。陽性リンパ球からイムノグロブリン可変部位をRT-PCR法にて取りだし、ベクターに挿入し大腸菌にて発現させ、組換え蛋白をELISA法にて検出している。現在までに、抗B活性をもつ2クローンを得ており、可変部位のDNA配列も決定し解析を終わっている。特徴としては、H鎖の可変部位のサブグループとしてVH4が得られたことである。このタイプは他の抗血液型抗体でも検出されるもので、細菌感染など一時的な反応系とは異なり、胎生期を中心に発現する抗体が用いられている可能性が確認できた。これらの結果を元に論文を作成し現在投稿中である。ヒト抗血清の市販が中止され、マウスモノクローナル抗体が利用されている現状では本研究の価値が増加してきていると考えられ、ヒト抗体産生技術の開発を急いでいる。ABO式血液型における抗AないしBヒト抗体を作製する目的において、本年度は特異抗体産生Bリンパ球のクローン化を試み、概ね成功している。当初は、ヒト末梢血中リンパ球を直接フローサイトメトリーにかけ、抗体産生細胞を得ることを試みたが、少ない亜集団しか得られず改良を加えている。具体的な方法としては、AないしB型健康人の抹消血からリンパ球を分離した後EBウィルスを感染させ、10^4から10^5程度の細胞を96穴プレートにまき、培養を行う。AないしB抗原を発現しているα2マクログロブリン(α2M)ないし人工抗原を固相化したプレートを用い、ELISA法にて培養上清から特異抗体産生細胞を検出する。さらにリンパ球を大量培養した上で、Bリンパ球特異抗原であるCD19に対する抗体とFITC標識化したα2Mないし人工抗原の重染を行い、フローサイトメトリー法とソーティング操作にて抗体産生リンパ球を分取しクローン化した。このリンパ球の産生する抗体を含む培養上清は、正常ヒト血清の1/3,000倍程度の抗体価を持っていた。免疫グロブリンの可変部位のクローニングは、一般的には長鎖と短鎖のランダムな組み合わせからなるcDNAライブラリーからスクリーニングが行われていたため、得られたものが本当に元々の長鎖と短鎖の組み合わせであったのか不明であったのに対し、この方法の利点は、クローニング操作によりオリジナルな可変部位の配列とその組み合わせが検出できることにある。この結果は現在まとめ投稿予定である。今後は得られたBリンパ球からRT-PCR法にて可変部位のcDNAを得た後、発現ベクターに挿入しクローン化されたヒト抗体の作製するとともに、型判定への応用に進む予定にしている。ABO式血液型における抗AおよびB抗体のヒト組換え抗体を作製する目的において、本年度は特異抗体産生Bリンパ球のイムノグロブリン可変部位を大腸菌にてクローン化し発現することを試みている。

具体的な方法としては、A型ないしB型健康成人の末梢血からリンパ球を分離した後EBウィルスを感染形質転換し、プレートンにまき培養を行なう。A,B抗原を発現しているα2マクログロブリンを固相化したプレートを用いたELISA法にて培養上清から特異抗体産生細胞を検出する。陽性リンパ球からイムノグロブリン可変部位をRT-PCR法にて取りだし、ベクターに挿入し大腸菌にて発現させ、組換え蛋白をELISA法にて検出している。ただし、現在のところ大腸菌内における蛋白発現は確認しているが、非分泌性ないし蛋白分解によるものか最終的な陽性クローンを得るには及んではいないのが現状ではある。蛋白発現系に問題があると考え、別のバキュロウィルス系を用いることを考慮している。ただし、この場合発現ベクターの改良から始めなければならず、もう少し時間がかかるものと思われる。ヒト抗血清の市販が中止され、マウスモノクローナル抗体が利用されている現状では本研究の価値が増加してきていると考えられ開発を急いでいる。ABO式血液型における抗Aおよび抗B抗体のヒト組換え抗体を作製する目的において、抗体可変部位のクローニングおよびその配列特徴の検討を行っている。特異抗体クローン化の方法としては、末梢血リンパ球をEBウィルスで形質転換し希釈の後プレートにまき培養を行ない、培養上清の分析により特異抗体産生株を選び出している。検出方法としては、α2マクログロブリンないし人工抗原を固相化したプレートを用いたELISA法を利用している。そして、オリゴクローン化された細胞からRT-PCR法にてイムノグロブリンH鎖L鎖の可変部位を取りだし、べクターに挿入し大腸菌にて発現させ目的の組換え蛋白を選択している。組換え抗体の特異的反応性の確認としてはELISA法のみでは不充分であり、凝集反応を行なったが感度が低く問題があった。そこで、赤血球を使ったフローサイトメトリー法を採用し、組換え抗体のAないしB抗原への特異性を現在では確認できている。抗A抗B組換え抗体を現在までに各々4クローン程度を得ており、配列解析の結果H鎖に比較的共通したものが認められると判断している。しかし、まだクローン数も少なくさらに数を増やし、抗原認識部位の解析を行なうとともに、特異性および親和性の高いクローンを得られるよう実験を継続している。法医実務では、ヒト抗血清の市販が中止されマウスモノクローナル抗体の利用が普及しつつあるが、問題もでてきており本研究の価値が増加してきていると考え研究開発を急いでいる。
アオサ藻綱スジアオノリから見る配偶子の「認識」と「融合」のメカニズム

有性生殖は真核生物を特徴付ける重要な形質であり、動植物を問わずに進化してきた。動物では配偶子は大きく二形化し、精子と卵による卵生殖がおこなわれる。一方で、植物、特に藻類では同形から異形配偶子接合、卵生殖に至るまで進化の過程の様々なタイプの有性生殖が保存されている。アオサ藻綱に属するスジアオノリはわずかに大きさの異なる異形配偶子接合をおこなう。雌雄の配偶子を混合すると、配偶子は凝集し、鞭毛の先でお互いの性や種を「認識」し、同種の異性であることがわかると瞬時に細胞の「融合」が進む。またスジアオノリには光学顕微鏡下では配偶子と構造的な違いはほとんど見られないが、電子顕微鏡下では雌雄の配偶子に存在している接合装置が欠けた無性型二本鞭毛遊走子を放出する無性個体も存在する。雌雄配偶子および、この無性型二本鞭毛遊走子を微細構造とタンパク質レベルで比較することで、種と性の「認識」と細胞の「融合」という有性生殖の根幹を明らかにしたい。当該年度は主に配偶子、二本鞭毛性遊走子から鞭毛を単離し、LC-MS/MSによるショットガン分析をおこなった。Fu et al. 2014.の手法を参考に、EGTAの濃度を調整することでスジアオノリの鞭毛を配偶子から単離する手法を開発した。雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子から単離した鞭毛をプロテオーム解析したところ、全体で251個のタンパク質を同定することができた。このうち80個は雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子で共通性がみられた。この中には鞭毛構成タンパク質が多く含まれていたが、解糖系に関わる酵素も同様に含まれており、アオサ藻綱の鞭毛運動は解糖系からのエネルギーが利用されている可能性が示唆された。当該年度の実験計画では雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子の鞭毛および細胞膜上に存在するタンパク質の解析を中心にした。鞭毛タンパク質の解析について、当初先行研究の条件をそのまま当てはめ実験を行なっていたが、鞭毛が外れるまでに長時間のボルテックス処理が必要で、細胞へのダメージが大きく、回収した鞭毛のフラクションに多くのその他の細胞部位由来のタンパク質が混入していることが予測された。そこで、鞭毛単離試薬中のEGTAの濃度を調整することで、より短時間のボルテックス処理で鞭毛を単離することが可能となった。今回のLC-MS/MSによるショットガン分析によるタンパク質解析では、全タンパク質の比較をおこない、多くの鞭毛局在タンパク質を同定することができた。一方で、種と性の「認識」に関与しているであろう膜貫通ドメインを持つタンパク質等は絶対量が少ないのか十分に同定することができなかった。SDS-PAGEによるタンパク質の比較では、雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子それぞれに特異的なバンドが見られることから、2019年度にはこれらのバンドを個々に分析することで、それぞれの鞭毛に特異的なタンパク質をさらに同定したい。細胞膜局在性のタンパク質の解析が現在遅れているが、手法、試薬の検討はすでに行ない、水性二相分離法を利用し、細胞膜分画を回収し解析を進める予定である。次年度は、雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子由来の鞭毛タンパク質をSDS-PAGEで分離し、それぞれの鞭毛に特異的なバンドを切り出し、LC-MS/MSによる分析を試みる。これにより、絶対量が少なくとも種と性の「認識」に関与しているであろう膜貫通ドメインを持つタンパク質の単離、同定が行えるはずである。同様に細胞膜タンパク質に関しても、全タンパク質解析および特異的バンドのみを切りだし、LC-MS/MSによる分析をおこなう。上述の手法で雌雄配偶子に特異的なタンパク質、特に膜タンパク質に着目し、種と性の「認識」と細胞の「融合」に関与するタンパク質の候補の絞り込みをおこなう。また、これまでの研究で取得した雌雄配偶子形成過程のトランスクリプトームデータも利用し、配偶子形成過程に発現量が増加しているタンパク質にも着目する。絞り込んだ候補遺伝子については組換えタンパク質を作成し、抗体を作る。まずは、雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子のタンパク質を用いたウエスタンブロットにより、雌雄どちらかの配偶子に特異的であるかを確認し、その後免疫蛍光抗体法を用いて、配偶子のどの部位に局在しているのかを明らかにする。また雌雄配偶子の接合直後、接合子形成の初期段階で固定をおこない、微細構造の変化を透過型電子顕微鏡により、雌雄配偶子の接合の際の細胞融合過程を経時的かつ立体的に観察する。また候補タンパク質が鞭毛や接合装置のどこに発現しているのかを免疫電顕から明らかにする。接合装置局在のタンパク質であれば、接合時の経時観察をおこない、細胞融合のどの段階まで発現しているのかを明らかにする。

またスジアオノリには光学顕微鏡下では配偶子と構造的な違いはほとんど見られないが、電子顕微鏡下では雌雄の配偶子に存在している接合装置が欠けた無性型二本鞭毛遊走子を放出する無性個体も存在する。雌雄配偶子および、この無性型二本鞭毛遊走子を微細構造とタンパク質レベルで比較することで、種と性の「認識」と細胞の「融合」という有性生殖の根幹を明らかにしたい。当該年度は主に配偶子、二本鞭毛性遊走子から鞭毛を単離し、LC-MS/MSによるショットガン分析をおこなった。Fu et al. 2014.の手法を参考に、EGTAの濃度を調整することでスジアオノリの鞭毛を配偶子から単離する手法を開発した。雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子から単離した鞭毛をプロテオーム解析したところ、全体で251個のタンパク質を同定することができた。このうち80個は雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子で共通性がみられた。この中には鞭毛構成タンパク質が多く含まれていたが、解糖系に関わる酵素も同様に含まれており、アオサ藻綱の鞭毛運動は解糖系からのエネルギーが利用されている可能性が示唆された。当該年度の実験計画では雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子の鞭毛および細胞膜上に存在するタンパク質の解析を中心にした。鞭毛タンパク質の解析について、当初先行研究の条件をそのまま当てはめ実験を行なっていたが、鞭毛が外れるまでに長時間のボルテックス処理が必要で、細胞へのダメージが大きく、回収した鞭毛のフラクションに多くのその他の細胞部位由来のタンパク質が混入していることが予測された。そこで、鞭毛単離試薬中のEGTAの濃度を調整することで、より短時間のボルテックス処理で鞭毛を単離することが可能となった。今回のLC-MS/MSによるショットガン分析によるタンパク質解析では、全タンパク質の比較をおこない、多くの鞭毛局在タンパク質を同定することができた。一方で、種と性の「認識」に関与しているであろう膜貫通ドメインを持つタンパク質等は絶対量が少ないのか十分に同定することができなかった。SDS-PAGEによるタンパク質の比較では、雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子それぞれに特異的なバンドが見られることから、2019年度にはこれらのバンドを個々に分析することで、それぞれの鞭毛に特異的なタンパク質をさらに同定したい。細胞膜局在性のタンパク質の解析が現在遅れているが、手法、試薬の検討はすでに行ない、水性二相分離法を利用し、細胞膜分画を回収し解析を進める予定である。次年度は、雌雄配偶子および二本鞭毛性遊走子由来の鞭毛タンパク質をSDS-PAGEで分離し、それぞれの鞭毛に特異的なバンドを切り出し、LC-MS/MSによる分析を試みる。これにより、絶対量が少なくとも種と性の「認識」に関与しているであろう膜貫通ドメインを持つタンパク質の単離、同定が行えるはずである。同様に細胞膜タンパク質に関しても、全タンパク質解析および特異的バンドのみを切りだし、LC-MS/MSによる分析をおこなう。上述の手法で雌雄配偶子に特異的なタンパク質、特に膜タンパク質に着目し、種と性の「認識」と細胞の「融合」に関与するタンパク質の候補の絞り込みをおこなう。また、これまでの研究で取得した雌雄配偶子形成過程のトランスクリプトームデータも利用し、配偶子形成過程に発現量が増加しているタンパク質にも着目する。絞り込んだ候補遺伝子については組換えタンパク質を作成し、抗体を作る。
有機修飾された酸化物交互共重合体を用いた増幅光応答の実現

ケイ酸-リン酸系交互共重合対を主鎖とする酸化物オリゴマーの分子設計に取り組んだ。有機シランとリン酸の反応条件により、所望の主鎖構造を有する3量体オリゴマーの合成手法を確立し,このオリゴマーを出発とすることで、中距離構造制御された非晶体を得る手法を確立した。無機ユニットの配列手法を確立し,分子構造と構成原子の両面から,物性設計が可能となった。得られた非晶体は、イオン性物質に対して良固体溶媒として作用し、バルク対薄膜などに生計可能である。希土類イオンや色素を添加した薄膜は、メモリー動作やレーザ材料として高い性能を示すことが明らかとなった。無溶媒合成法では、主に原料分子間の酸塩基反応を利用する。酸塩基反応を用いると、種々の組み合わせで高効率に有機修飾酸化物交互共重合体を作製できる。原料となる有機修飾塩化シラン(R:有機官能基)とリン酸を混合・加熱することにより反応が進行する。反応生成物の塩化水素がガスとして系外に放出されるために、反応は自発的に右に進む。塩化物の代わりにアルコキシドなどを用いても同様の反応による材料合成が可能である。前駆体分子の分子軌道計算を行い、電子供与性と電子受容性を予測することも可能であり、反応性や分子構造の予測も可能である。ゾル-ゲル法などの液相合成法では、原料試薬間の反応性の違いから、複数の酸化物種が混在する場合は分相が起こり、最終的な物性を精度良く設計・再現することは容易ではない。それに対して、本研究では酸化物ユニットが交互に配列しているという構造的特徴から、分相を伴うことなく組成を選択できるというメリットがある。出発原料間の反応性は、酸塩基強度で決定するために、重合度、分子末端構造など得られた材料の物理化学的特性を決定する構造的因子の制御も可能となる(Chem.Mat.18,2075(2006))。すなわち、最終的に得られるハイブリッド分子の基礎物性は、構成元素の種類・比率による化学的要素と分子形状などの物理的要素の両面から設計可能である。本研究では、このような有機修飾酸化物交互共重合体の特性を活かした材料設計を実現するために、酸塩基対の多様化を図り組成設計の自由度を向上する、反応性制御による分子構造設計指針を確立を目指した。機能性を付与するための機能中心含有性(濃度および分散性)の制御指針を確立し、-(M(1)-O-M(2)-O)n-からなる交互共重合体主鎖のバリエーション拡大を、ホウ素、リン、ケイ素、ジルコニウム、チタンに拡張し、オリゴマーレベルの分子量制御を行い、基本構造体となり得る分子の合成に成功した。提案者らが開発した新しい材料である交互共重合型酸化物主鎖を有する有機-無機ハイブリッド材料を用いて、光機能性微小光学素子を形成し、素子構造に由来する光極在性と新規材料の機能性を利用した高効率な光センシング素子の実現を目指す。交互共重合体構造を特徴とする新規有機-無機ハイブリッド材料は、従来にない広い範囲で組成制御が可能である。これまでに、ネットワークを構成する元素、側鎖の有機官能基、ゲスト機能性分子/イオンを多彩に選択することにより様々な光機能性開拓を行ってきた。これらの研究成果をベースとし、今年度は(1)酸化物交互共重合体の化学設計による機能向上、(2)微小光学キャビティ表面修飾による高効率センシング素子の実現、(3)ナノ表面への精密コーティング技術の創出を目指した。その決壊化の成果を得た。(1)酸化物交互共重合体の化学設計による機能向上構造を規定した交互共重合型オリゴマーの合成を行い、25構造ユニットからなるオリゴマーを修理強く(40100%)合資することが出来た。(2)微小光学キャビティ表面修飾による高効率センシング素子の実現ガラス微小球上にErを添加した材料を20200nm塗布することにより、ささやき回廊モードによるレーザ発信を実現した。(3)ナノ表面への精密コーティング技術の創出ホウ酸-計算系の交互共重合体を用いることにより、1ミクロン以上の薄膜を形成し、クラックを生じることなく熱膨張係数を精密に制御できる手法を新たに見いだした。ケイ酸-リン酸系交互共重合体を主鎖とする酸化物オリゴマーの作製に取り組んだ。有機塩化シランとリン酸の反応条件(反応温度、溶媒、組成)を制御することにより、所望の主鎖構造を有する3量体の作製指針を確立した。

特に(ケイ酸ユニット)-(リン酸ユニット)-(ケイ酸ユニット)あるいは(リン酸ユニット)-)(ケイ酸ユニット)-(リン酸ユニット)と末端記の異なる2種類のオリゴマーを作り分けることが可能となり、当該オリゴマーを基本ユニットとしたレゴ式分子構造設計の基礎を確立した。さらに、3官能リン酸基の反応性を制御することで、架橋数2の直鎖型オリゴマーと架橋数3の分岐型オリゴマーの作製にも成功し、ハイブリッド蛍光分子としては初めて分子量制御あるいは架橋(3次元構造)構造制御を可能とするオリゴマーを見いだしている。このように、架橋構造を制御したケイ酸-リン酸系交互共重合型高分子材料では、分子構造に依存した物性の制御が可能であることも見いだしている。すなわち、化学組成が同じでも架橋構造により物性を制御できることを立証した。今後は、構造を規定されたオリゴマーを出発物質として用いた中距離構造制御型のハイブリッド高分子材料の実現が期待される。提案者らが開発した新しい材料である交互共重合型酸化物主鎖を有する有機ー無機ハイブリッド材料を用いて、光機能性微小光学素子を形成し、素子構造に由来する光極在性と新規材料の機能性を利用した高効率な光センシング素子の実現を目指す。交互共重合体構造を特徴とする新規有機-無機ハイブリッド材料は、従来にない広い範囲で組成制御が可能である。これまでに、ネットワークを構成する元素、側鎖の有機官能基、ゲスト機能性分子/イオンを多彩に選択することにより様々な光機能性開拓を行ってきた。これらの研究成果をベースとし、今年度は(1)酸化物交互共重合体の分子設計、(2)化学組成の多様化、(3)ナノ表面への精密コーティング技術の創出を目指した。その結果以下の成果を得た。酸化物交互共重合体の分子設計:オリゴマーレベルでの分子構造設計に成功し、線状分子や分岐分子を作製した。これらの組み合わせにより、熱特性を制御した最終生成物を得た。化学組成の多様化:ケイ酸ーリン酸塩系で得た知見を拡張し、ホウ酸ーケイ酸系、ホウ酸ーチタン酸系など新たな交互共重合型分子を得た。ナノ表面への精密コーティング技術の創出:ナノ構造を有する表面への精密コーティング手法を開拓した。交互共重合型のオリゴマーを効率よく、かつ分子形態を制御して合成することが出来た。このことにより、元素化学的なアプローチにより物性設計が可能となり、今後のさらなる展開が期待できる。25年度が最終年度であるため、記入しない。交互共重合型分子の多様化に成功し、ホウ酸やチタン酸などレアメタルに頼らない、機能設計の指針を得ている。また、分子構造の設計手法もほぼ確立し、科学的あるいは分子設計的なアプローチによる物性設計への目処が立ちつつある。機能性の開拓においては、当初の光機能性のみならず、バリア膜等への応用展開も図っており、新しい材料系の創出が期待される。種々の交互今日中合型の酸化物オリゴマーを合成可能となった。今後は、これらのオリゴマー同士を組み合わせて、レゴブロック的な材料合成、物性設計が可能となる。より性能指数の高い材料の創出が期待できる。メタクリル基やビニル基を末端に有する官能基で修飾されたシロキサンやチタンアルコキシドを出発原料として用いることにより、交互共重合型オキソポリマー自体に重合性を付与できる。分子量を制御して光重合性プレポリマーを作製し、PDMS(PolyDiMethyl Siloxane)モールドを用いて成形・光固化することにより、数百nm以下の空間分解能での微細加工が可能である。実際、平面型光導波回路に要求される、0.1dB/cm程度の導波損失を示す光回路の試作に成功している。
電子・光2段励起フェムト秒パルスラジオリシスによる溶媒和電子の電子励起状態の研究

水、アルコール中の溶媒和電子について、溶媒和電子を再励起することで電子励起状態のダイナミクスを観測し、溶媒和電子の電子状態を解明する。溶媒和電子の特性の解明はDNA損傷や放射性廃棄物処理に関連して重要性を増しており、新しい実験的知見を追加し、電子状態、励起状態に対する理解を推し進め、応用展開に加速する。フェムト秒パルスラジオリシス装置により、電子ビームで溶媒和電子を発生させた後、レーザー光により励起し、励起状態をつくり、レーザー光を検出光として過渡吸収を測定する。過渡吸収スペクトルと、スペクトルの時間変化、各波長の過渡吸収の時間変化を直接観測することは、溶媒和電子の励起状態の観測である。これらの測定は溶媒和電子の構造と電子状態を反映している。本研究では、フェムト秒電子ビームとスーパーコンティニウムを検出光に利用したパルスラジオリシス測定系を構築し、フェムトピコ秒の時間領域での迅速で簡便なスペクトルの計測を実現する。また、量子ビーム照射により生じた過渡種、特に水和電子・溶媒和電子をレーザー光により電子励起する、電子・光2段励起フェムト秒パルスラジオリシス測定を実現する。構築した測定システムにより、溶媒和電子の電子励起状態と溶媒和前電子、溶媒和電子の関係を明らかにする。迅速なスペクトル測定を可能とすることで、系統的な溶媒選択や温度依存性の実験がこれまでより短時間で可能となるため、量子ビーム誘起反応の重要な過渡種である溶媒和電子・溶媒和前電子自体の理解を推し進める。フェムト秒電子ビームとスーパーコンティニウムを検出光に利用したパルスラジオリシス測定系を構築し、水およびエタノールのスペクトルの取得に成功した。他所のレーザーフラッシュフォトリシスで実現されている波長領域よりも長波長側の発光が弱いため、多少の改善が必要である。電子・光2段励起についても、励起光が800 nmの場合については、フェムト秒レーザー/再生増幅器からのレーザー光をビームスプリッタで分割し、平凸レンズで必要に応じた集光をすることで、スーパーコンティニウム発生および光励起に十分なレーザー光強度が確保できることが確認できた。一方、電子ビームの電荷量が十分に大きくとれない、または、800 nmにおける過渡種のモル吸光係数が大きくないため、十分な密度で電子励起ができない場合があることも確認できた。概ね順調に装置の開発は進んでいるため、継続して開発を続ける。サンプルの測定を通じた測定システムの改善とともに、サンプルの種類を増やし、基礎的な測定データの蓄積を行う。これらを通じて、溶媒和前電子、溶媒和電子とその励起状態のとの関係を明らかにしていく。装置開発面での課題は、より安定した検出光の発生と、発生強度の確保を行い、短時間測定で十分なスペクトルを得ることである。また、電子ビームのパルスあたりの電荷量については電子ビームパルス幅が長くなることを厭わずに電荷量を増やす工夫を行う。溶媒和電子の解析においては、まず、得られたデータをもとに、溶媒和の進行によるスペクトルのシフトのモデル解析を行い、電子・光2段励起したときのスペクトルの変化と合わせて考察を行う。

概ね順調に装置の開発は進んでいるため、継続して開発を続ける。サンプルの測定を通じた測定システムの改善とともに、サンプルの種類を増やし、基礎的な測定データの蓄積を行う。これらを通じて、溶媒和前電子、溶媒和電子とその励起状態のとの関係を明らかにしていく。装置開発面での課題は、より安定した検出光の発生と、発生強度の確保を行い、短時間測定で十分なスペクトルを得ることである。また、電子ビームのパルスあたりの電荷量については電子ビームパルス幅が長くなることを厭わずに電荷量を増やす工夫を行う。溶媒和電子の解析においては、まず、得られたデータをもとに、溶媒和の進行によるスペクトルのシフトのモデル解析を行い、電子・光2段励起したときのスペクトルの変化と合わせて考察を行う。研究の中核となる装置開発に必要な備品(近赤外マルチチャンネル分光器)が、予定より高額となったため、予定していた国際会議への出席を取りやめ、また、その他の出費も大幅に緊縮したため。繰越分は次年度での研究の推進と成果報告等を計画通り行う。
高齢者施設における感染対策の課題と人的支援・地域連携の在り方に関する研究

研究背景及び調査方法:高齢者介護施設の感染対策において、日常業務の具体的な対策の導入や感染症発生時の対策を決定する仕組みは、感染症発生予防や速やかな終息のために重要な要素である。本研究では、高齢者施設が感染対策を実施する上で、どのような人的資源が必要かについて検討するために関東地域にある高齢者施設に訪問し、該当施設が具体的に感染対策をどのような実施しているかを調査した。調査方法は、感染対策調査票を用いた施設内の感染対策の観察(物品の配置、物品の取り扱い・使用方法、スタッフの教育活動)を行った。また、観察結果に基づいて、感染対策担当者にインタビューを行い、具体的な感染対策導入時の方法やキーパーソンおよび導入時に発生した困難なこと、その解決方法等について、調査した。調査結果:協力を得られた3施設は、医療法人社団、社会福祉法であり、インタビュー対象者は看護師または施設管理者であった。また施設には医師および看護師が常駐または非常勤で勤務しており、感染症発生時においては医師または看護師が積極的に関与していた。しかし、日常の感染対策については医師が関与している施設はなく、看護師または施設管理者が導入を決定していた。看護師が主体となって感染対策を進めている施設では、スタッフへの周知や教育を少しずつ、依頼や指導を繰り返すことを行っていたのに対し、施設管理者が主体である施設では施設管理者が導入内容を決定して、看護師に相談しスタッフへ一斉周知する方法をとっていた。結論:各施設がどのような感染対策を実施するか、どの程度実施するかは、施設内の感染対策の実施決定を行う方法が大きく関与しており、とくに施設管理者が担当者であった場合、管理者の意思や知識がキーポイントとなっていた。感染対策は実施するためには、施設管理者が主体である方が早いが、一方でスタッフからの意見や問題が発見しにくくなることが分かった。本研究は高齢者施設を対象としている。感染対策は新しい商品の開発や教育・啓蒙活動を通して、日々変化するものであるため、まず対象の背景分析のために全国の高齢者施設の設置数および設置母体・分布などの事前調査を行う。これまでに全国調査(サーベイランス)を行う計画を立案した。この調査は全国高齢者施設への質問紙による調査となるため、研究者および感染制御に携わる協力者とともに調査内容について多方面から検討を行い、「感染対策・感染対策を推進する組織および意思決定プロセスの在り方」の調査票を作成した。現在、倫理審査申請中であるが、終了後は作成した調査票を全国高齢者施設に送付し、介入施設の背景となる我が国の高齢者施設における感染対策の現状と課題の分析を統計手法を用いて実施する予定である。また、全国調査の分析と並行して介入施設の募集を行う。我が国の高齢者施設は設置母体の違いなどによる種類が多く、一律に語れないことが背景にあるため、現在、調査対象となる介入施設の設置母体、適応される保険制度、法律などを検討し募集する施設の条件を検討している。募集に先立ち、介入のための倫理審査を申請し終了後公募を行う。募集方法は、研究者が適切に介入を行える移動距離を考慮し、東京大田区を中心に都内外から希望者を募る。また、前期の全国調査において介入を希望する施設がある場合はその施設の介入を検討し、可能であれば対象施設に追加する。また、感染対策の実態調査をはじめとする研究報告・実践報告について文献検討を行い、高齢者施設における課題の存在把握および問題の背景に関する検討を終了した。我が国の感染対策は、大規模医療施設を中心に発展してきた。近年では、国立病院や大学付属病院だけでなく、中小規模医療施設においても感染対策の充実が求められるようになってきたが、高齢者施設など医療従事者が少ない施設において、感染症の予防・拡散の防止対策を適切に講じることが、必ずしも容易ではないことが指摘されている。そこで、本研究では高齢者施設を対象に感染対策上のニーズを明確にし、各施設における感染対策の向上、および地域ネットワークの構築を目標として取り組んでいる。本研究では、昨年度より高齢者施設の感染対策の状況について概要を把握するために、調査用紙の作成に取り組んでいる。この調査では全規模で配布する予定としているが、調査内容の検討のために、現在、全国の高齢者施設の概要について資料をもとに集計しているところである。今後は、資料をもとに作成した調査用紙を送付、返信結果を分析し、我が国の高齢者施設の現状把握をしていく予定である。また、高齢者施設の感染対策の推進にあたっては、施設における組織作りが重要であるが、組織分析については、ハーバート・A・サイモン著「経営行動:ダイヤモンド社(二村敏子他訳)」を感染対策に取り組んでいる看護師を中心とした研究チームを発足し、勉強会を実施している。この勉強会において、現在、組織における意思決定過程の調査方法について検討中である。上記と同時に、モデル介入を実施する高齢者施設を募る地域を検討する。介入する地域の施設間の関係性、管轄する諸機関の情報を収集する予定である。我が国の感染対策は大規模医療施設を中心に考えられてきたが、近年では中小規模の医療施設や高齢者施設などにおいても対策の充実が求められるようになってきた。高齢者施設では、毎年、インフルエンザやノロウイルス、疥癬などの流行がみられている。しかし医療施設における感染対策を専従・専任職員を配置できずに、感染対策が遅れてしまうことが指摘されている。そのため、本研究は高齢者施設を対象として、感染対策の現状を把握および課題の明確化に取り組んできた。

事前調査として日本における高齢者施設の施設概要を調査したところ、介護保険制度のもと多様な形態の施設が存在していることが分かった。この結果から介入をする対象を選定、特別養護老人ホームまたは公的機関が設置母体である施設を対象に、調査を依頼することにした。現在、調査内容の選定を行っているところである。さらに、高齢者施設における感染対策の在り方については、ハーバード・A・サイモン著の「経営行動:ダイヤモンド社(二村敏子他訳)」スティーブンP.ロビンス著「組織行動のマネジメント(高木晴夫訳)」を中心に検討し、高齢者施設における感染対策の組織作りについて概念モデルを検討している。本年度は、対象施設への調査票の配布と回収、データ分析を進め、介入希望施設への介入を実施する予定である。また、高齢者施設における感染対策に関する組織行動について、実際と概念モデルとを比較検討し、日本の高齢者施設における感染対策の支援・連携のあり方について、検討する予定。高齢者施設の施設背景が複雑であり、また最終的に地域ネットワークを構築することを目的としているため、介入施設の選定に苦慮した。上記を目的に調査を実施しているが、先行研究が少なく、調査内容の選定に時間を要している。また研究者が1名であるが、客観的な視点を維持するために協力者を入れたところ、議論がまとまらず、なかなか進まなかったため、現在は研究者のみで実施していることが作業量がはかどらない要因である。感染対策上の課題を調査するために、本年度は1施設に研究者自身が介入を実施した。今回の介入実施に際し、当該施設の院内感染対策委員会の許可を得て、施設内のすべての部署を研究者が直接観察した。また観察結果をもとに感染対策オーディットおよびスタッフへのインタビューを実施した。この結果から観察された項目およびインタビューから得られた項目は138項目であった。これらの結果を同類と考えれる内容をまとめ、それぞれカテゴリー化し、該当施設における感染対策上の課題について項目を抽出した。該当施設で抽出された問題は1感染対策を困難にする施設上の問題2看護援助、介護援助を行うスタッフの行動パターンに見られる交差感染リスクの2つであった。現在、これらの問題を解決するために感染対策推進するための教育プログラムの検討を開始しているところである。さらにH29年度は感染管理認定看護師および感染症専門看護師の協力を得て、感染管理教育プログラムを実施し、評価を行い、さまざまな施設に適応できる教育内容および方法を検討する予定である。さらに、H29年度は介入施設を増やして上記内容を実施・評価、高齢者施設における感染対策の課題に基づいた、感染管理教育プログラムの完成を目指す。また東京都および千葉県内の高齢者施設および医療施設において感染管理の専門家によるリソースを作り、大学病院を中心とした感染対策のネットワークの構築を検討していく予定である。H28年度より臨床活動による業務多忙により、研究に関する時間の確保および施設外の活動が困難であった。さらに次年度より異動になるため準備の都合上、活動のための時間が十分に取れなかったため。
有機導体および遷移金属酸化物における電荷秩序と電子物性

本年度実施計画の下記の3項目について以下の成果が得られている。1/4充填バンド系における電荷秩序についての理論的研究を更に発展させた。特に、局在スピンをもち磁性原子を含む有機導体、すなわちπ-d系、及び磁性体の典型であるマグネタイトについて考察した。前者は、機能をもつ多くの生体分子には局在スピンが存在することからも興味が持たれるし、一方、後者はVerveyによる最初の提案以来半世紀が経った現在でも未解決の重要な問題である。π-d系においては、局在スピン系が示す磁気秩序の空間的な配置とπ電子系のそれとの間に大変密接且つ微妙な関連が存在し、一般にπ電子系には電荷秩序が生ずることが明らかになった。特に、局在スピンとπ電子の間の超交換相互作用が金属・絶縁体転移に重要な役割を果たすという事実は極めて注目に値する。一方、マグネタイトにおいては、従来信じられていた、絶縁状態におけるBサイトにおける電荷秩序が、最近の核磁気共鳴実験によって否定された事実を踏まえ、金属・絶縁体転移であるVervey転移のミクロな機構について新たな可能性を模索した。絶縁状態では、強磁性が出現していることを考慮すると、Bサイトを占有する電子スピンの方向は一定であると考えられ、そのために、バンドは1/4充填となる。更に、軌道状態についても3つの可能性を考慮すると、結局、軌道秩序状態が安定化され、1次元的な電子系が各層に存在すると考えられる。こうして、この1次元電子系のパイエルス転移がVervey転移そのものであると言う結論に達した。この、シナリオでは、今まで理解できなかった、超周期結晶構造および格子振動の異常は全て理解できることとなった。なお、Vervey転移がなぜ一次転移なのかについても考察を加え、いくつかの可能性を指摘した。1/4充項バンド電荷移動型低次元有機導体の基底状態を理論的に調べた。同一分子上のクローン斥力、U,ばかりでなく分子間クローン相互作用、V,をも考慮したハートリーフォック近似によりまず電荷秩序の可能性及びその空間配置を明らかにした。この結果結合交替とVの拮抗により、モット絶縁体と電荷秩序状態が競合することがわかった。次いで、これをもとにモット絶縁体における量子ゆらぎの効果をハイゼンベルグスピン模型を用いて調べ、種々の異なったタイプのスピン・ギャップ系の出現の可能性を示した。この結果を、(TMTSF)_2X,ET_2Xにおける実験事実と比較した。これにより今まで理解できなかった多くの事が判明した。

更に、軌道状態についても3つの可能性を考慮すると、結局、軌道秩序状態が安定化され、1次元的な電子系が各層に存在すると考えられる。こうして、この1次元電子系のパイエルス転移がVervey転移そのものであると言う結論に達した。この、シナリオでは、今まで理解できなかった、超周期結晶構造および格子振動の異常は全て理解できることとなった。なお、Vervey転移がなぜ一次転移なのかについても考察を加えた。このことについての最終結論はまだ得られていないが、いくつかの可能性を指摘した。1/4充填バンド系における電荷秩序についての理論的研究を更に発展させた。特に、局在スピンをもち磁性原子を含む有機導体、すなわちπーd系、及び磁性体の典型であるマグネタイトについて考察した。前者は、機能をもつ多くの生体分子には局在スピンが存在することからも興味が持たれるし、一方、後者はVerveyによる最初の提案以来半世紀が経った現在でも未解決の重要な問題である。πーd系においては、局在スピン系が示す磁気秩序の空間的な配置とπ電子系のそれとの間に大変密接且つ微妙な関連が存在し、一般にπ電子系には電荷秩序が生ずることが明らかになった。特に、局在スピンとπ電子の間の超交換相互作用が金属・絶縁体転移に重要な役割を果たすという事実は極めて注目に値する。一方、マグネタイトにおいては、従来信じられていた、絶縁状態におけるBサイトにおける電荷秩序が、最近の核磁気共鳴実験によって否定された事実を踏まえ、金属・絶縁体転移であるVervey転移のミクロな機構について新たな可能性を模索した。絶縁状態では、強磁性が出現していることを考慮すると、Bサイトを占有する電子スピンの方向は一定であると考えられ、そのために、バンドは1/4充填となる。特に・局在スピンをもち磁性原子を含む有機導体、すなわちπーd系、及び磁性体の典型であるマグネタイトについて考察した。
歯科診療室の感染性環境汚染の測定に関する研究-アデノシン3リン酸を汚染指標とした衛生管理法-

1. ATPを汚染指標とした歯科診療室環境の衛生管理法の確立歯科診療室環境の汚れをATPで測定する『拭き取り検査法』を確立した。この方法は試料の採取は従来の拭き取り法で行い、その後の検査は、環境汚染の状況を汚染微生物を測定する代わりに、汚染状況を即時に判断可能な、迅速検査法のATP法を使用することにした。ルシフェリン・ルシフェラーゼがマグネシウムイオンと酸素の存在下でアデノシン3リン酸(ATP)と接触するとルシフェリンの酸化により発光することを応用して、その発光量をルミノメーター(ルミテスターK-210)で測定を行った。測定箇所は、歯科診療時に使用する機器では、エアタービン、バキュウーム、およびスケーラーの先端部と把持部を、術者、介補者および患者の顔面、胸部、さらに術者と介補者については左右前腕部も測定箇所に加えた。2. ATP測定を応用した歯科診療室の汚染度のモニタリングこの反応の発光量はATP量(=汚染の程度)に比例するため、汚染度が小さいほど発光計測値(RLU)が低くなる。そこで滅菌精製水(10未満)を基準として、診療後に各々の検査対象の汚染度を測定した。その結果、タービンヘッド、バキュウームチップ、スケーラーについては、10000以上のRLU値を示し、汚染度が高いことが認められた。術者や患者の顔面では1000以上を、術者や介補者の前腕部で100以上の値が認められた症例もあった。ATP測定による発光量が100未満を食品製造加工業では安全と判断されているが、歯科診療時の患者の口腔から飛散するエアロソルによる感染性疾患の2次感染の発生を未然に防止するためには、『安全』の判断基準をより厳しくする必要があると考えられた。1.ATPを汚染の指標とした歯科診療室環境の汚染度測定歯科診療室環境の汚染は、滅菌・消毒を徹底した器械・器具や医療従事者の手指等の診療後の汚染度を測定するために、滅菌精製水に浸漬した滅菌綿棒で検査対象を拭き取り試料とし、採取した試料に微生物用ATP抽出試薬を加え、試料中のATP抽出し、直ちにルシフェリン・ルシフェラーゼ発光試薬を加え、微生物に含まれているATPとの酸素反応による発光量をルミノメータで検出を行った。また、既知濃度のATP標準試薬を使用することにより、汚染度をATP量として短時間で表示することが可能であった。2.ATPを指標とした拭き取り検査法の確立のための基礎実験本検査法の基準を設定するためには、既知濃度のATP試薬を使用し、試料採取条件がその検査部位から得られるATP濃度に及ぼす影響を調べた。すなわち、拭き取り検査法を行い試料を採取し、その結果の再現性のある方法を確立することを目的として、拭き取り部位の面積(範囲)、拭き取り圧、拭き取り回数、および拭き取り方向などを検討した結果、拭き取り面積、回数が試料採取には影響を及ぼす事が認められた。この成績から、予め測定箇所を決定し、常に一定面積を拭き取る事が本検査法中の試料の採取においては、最重要と考えられた。また、ATP量(発光量)は、微生物用ATP抽出用試薬の処理時間を一定とした場合、その後の発光量測定までの時間に影響される事が確認された。本年度は、拭き取り検査法を確立することを主眼としたが、現在、一般診療室(第2綜合診療室)環境の汚染度のモニタリングを行ない、基礎的資料の蓄積のための研究を続行中である。1. ATPを汚染指標とした歯科診療室の感染性環境汚染度測定歯科診療環境の汚れをATPで測定する『拭き取り検査法』を確立した。試験管に滅菌精製水1.0mlをとり、これに浸漬した滅菌綿棒で検査箇所の40mm×50mmの範囲を拭い、拭き取った綿棒を試験管に戻し濯ぐ。

この液をATP測定用試料とする。ATP測定は採取した濯ぎ液0.1mlに、ATP抽出試薬0.1mlを加え、ATP発光試薬(ルシフェリンルシフェラーゼ)を加え、ルミノメーター(ルミテスターK-210)で発光量の測定を行った。測定箇所は使用器械については先端部および把持部を、術者、介補者および患者の顔面、胸部、さらに術者と介補者については左右前椀部をも測定箇所に加えた。2. ATP測定を応用した歯科診療室の汚染度のモニタリングATP濃度(=汚染の程度)が小さいほど発光計測値(RLU)が小さく、滅菌精製水(10未満)を基準として、滅菌エアタービン注水切削後の汚染度を測定した。その結果、タービンヘッド、バキュームチップについては10000以上で汚染度が高いことを示した。また、術者や患者の顔面について1000以上の値を示す場合もあった。術者や介補者の前椀部において100以上の値が認められる症例もあった。食品製造加工業における“まな板の清浄度検査法"ではRLU値が100未満では混釈培養では微生物が検出されず、この結果の意味するところは、食品加工ではATP測定による発光量が100未満では微生物の検出される可能性が非常に少ないので『安全』と判断されるが、歯科診療時に発生する切削粉塵には、口腔からの血液および唾液に含まれる細菌やウイルスなどの微生物が多種多様で、培養による微生物の確認が非常に困難な場合が知られており、二次感染の発生を未然に防止するためには『安全』との判断基準をより厳しくする必要がある。
せん断波伝播の実時間可視化と生体組織特性化への展開

生体組織の「硬さ」、「ぐりぐり感」、「張り」などに繋がる組織のずり弾性特性は、癌などの確定診断に役立つとの期待から、ずり弾性特性を映像として得る映像法(エラストグラフィ)は精力的に研究が行われている。エラストグラフィは、生体組織中に周波数1kHz程度までのせん断波(横波、地震のS波に相当)を伝播させ、せん断波の伝播速度を超音波で計測することが基本原理になるが、従来法では測定値のバラつきが大きいなどの議論がある。この理由としては、従来法ではせん断波の伝播を平面波として仮定しているので、組織の局所的な硬さの変化により伝播速度が数倍も変化すると、組織境界で大きな屈折、反射、散乱が生じるなど、平面波伝播の仮定が満たされなくなるためである。本研究では、研究代表者が開発したせん断波の実時間可視化法(Color Doppler Shear Wave Imaging法:以降CD SWI法と呼ぶ)を用いて、組織弾性特性の可視化技術の定量性、空間分解能を向上させるだけでなく、せん断波波面伝播の可視化をツールとして組織構造の可視化や、屈折や反射の影響を受けにくい伝播速度の高精度・高分解能計測技術を開発し、これらをシステムとして一体化することで、臨床で求められる精度と分解能を達成する。本年度は、特に整形外科での利用を想定し、再現性向上のための小型コイン型加振源の開発、筋組織とそれに直交する方向での伝播速度の違い(異方性)の影響を低減させるために、筋繊維に沿ってせん断波が伝播していることを定量的に評価する方法の開発等を行い、運動負荷における僧帽筋の弾性変化の評価、疾病に対する弾性変化の計測などを行い、本手法の臨床での有用性の評価を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。生体内部組織に周波数1KHz程度までのせん断波を伝搬させ、その速度から組織の硬さ映像を得るエラストグラフィは癌診断において、触感に繋がる有益な情報が得られる診断法として注目を集めるが、従来法は定量性、実時間性、生体安全性などで課題が多い。本研究は研究代表者が考案した実時間性と定量性を持つ、従来の映像概念とは全く異なる「カラードプラ波面検出法」を基礎とし、これに高分解能化、精度向上のための方法を新規開発することで臨床が求める精度(5%)と分解能(3mm)を達成し、弾性映像の将来を拓く基盤になる新規映像化法を世界初で実現する。本方法は、乳腺、甲状腺診断だけでなく、疾病の発症機序解明など基礎医学分野、粘弾性媒質の新規その場評価法として生体材料開発やゲル科学など基礎科学にも大きな貢献をなす。平成28年度は以下の研究を行った。高精度せん断波伝播可視化法の確立に関して、まずシミュレーション法の確立と信号処理開発を行った。信号処理部のシミュレーションに関しては、ロバストで高分解能なせん断波速度推定法が必要になるが、生体由来の拍動や呼吸などの雑音がある条件下でのロバストな速度推定法を検討した。せん断波励起用の小型・高効率・広帯域なアクチュエータの実現に関しては、平成28年度に映像対象として設定した乳腺ではリニア振動アクチュエータが周波数範囲、振幅の両面で最適であることが分った。本年度は、速度推定法として新たにせん断波振幅変調映像法を開発し導入したが、この方法は、癌組織と正常組織との速度比を映像・計測対象とする方法であり、分解能を低下させる空間微分が本質的に不要で臨床で求められる3mmの空間分解能を達成できる方法と考えている。平成28年度の成果は、関連技術開発、ファントムを用いた基礎実験だけでなく実用化を見据えた臨床へのトランスレーショナルリサーチを推進できた点である。映像対象を乳腺(乳がん)とし、群馬大学IRBの認証後、被験者への文書による説明とインフォームドコンセントのもと、2016年10月から2017年1月までの期間、群馬大学医学部附属病院乳腺外科に於いて乳癌の確定診断がなされた術前の15名の患者に対して、本手法による乳癌の映像評価を行った。この結果については現在解析中であるが、従来の超音波映像であるBモード画像では映像化しづらい小葉癌などの膿瘍にたいしてもBモード画像と本手法の画像を併用することで癌組織の可視化が容易になることを明らかにできた。また従来のせん断波映像系であるARFI法では計測できるせん断波の伝播速度が超音波のパルス繰返し周波数等の制限から7.7m/sに制限され、文献によると癌の97%がこの上限値以上であり、従来法では癌組織のせん断波の伝播速度が計測できなかったのに対して、測定値の上限がない本手法を用いて計測したところ、平均値で25m/s内外であることを世界で初めて明らかにできた点も本研究の大きな成果の1つとして挙げられる。生体組織の「硬さ」、「ぐりぐり感」、「張り」など組織のずり弾性特性は、癌などの確定診断に役立つとの期待から、ずり弾性特性を映像として得る映像法(エラストグラフィ)は世界中で精力的に研究が行われている。エラストグラフィは、生体組織中に周波数1kHz程度までのせん断波(横波、地震のS波に相当)を伝播させ、せん断波の伝播速度を超音波で計測することが基本になる。