hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
交流損失電流観測手法による超高電界誘電特性計測システムの開発

本研究では、高分子電気絶縁材料を対象とした、任意波形出力電源と交流損失電流波形の観測手法を応用した、従来以上のより高電界領域までの誘電特性の計測を可能とするシステムの開発を進めた。以下に研究実績の概要を示す。1.交流ランプ・周波数急変およびスイ-プなど、任意の印加電圧パターンをフィルム状試料の交流絶縁破壊を観測するのに十分な電圧と容量で出力可能なコンピュータ制御電源を開発した。この電源部の主な仕様は、(1)最高出力電圧:約10000[V],250[W].(2)出力周波数:25400[Hz].(3)波形形状:交流ランプ,周波数急変,周波数スイ-プ等任意の形.である。パワーアンプと昇圧トランス部の容量及び周波数制限の他は,ほぼ制限無く任意の印加電圧パターンをフルプログラマブルに設定・出力可能である。2.上記の任意電圧出力と連動させた、交流損失電流応答の連続波形取り込みとその自動FFT解析により、印加電圧-周期毎の試料のtandelta、交流導電率および容量の変化分を計算・評価するシステムを改良した。3.交流絶縁破壊に至るまでの広範な領域での測定データの信頼性を向上させるため、この誘電特性解析システムの線形性や周波数特性を前述の任意波形出力システムと波形解析システムにより評価し、自動的にその補正処理を可能とするための基本プログラムを確立した。4.本システムにより、ポリエチレンやポリプロピレンの高電界tandeltaの振る舞いを、その交流絶縁破壊前駆現象をも含めて観測し、高電界誘電損失機構に対する新たな知見を得た。それらの成果については本報告の論文に記す。また、本研究の成果の一部は、電気学会絶縁計測へのコンピュータ応用調査専門委員会の技術報告に掲載予定である。
前立腺癌における神経ペプチドＭＡＮＳＥＲＩＮの機能解析

Manserinは、前立腺癌株LNCaPにおいて高発現し、その亜株であるF10においては低発現であり、細胞株により差が存在した。また、LNCaPにおいては血管内皮増殖因子を伴う神経内分泌誘導を行い、亜株であるF10においては細胞増殖を誘発した。Manserinは、細胞株により作用が異なり、血管新生と細胞増殖といった癌進展を誘発する複数の機能を有していることが示唆された。平成24年度は、前立腺がんにおけるManserinの作用を明らかにするために、in vitroの実験を中心に行った。前立腺がんの細胞株として、LNCaP (アンドロゲン感受性株)、E9、F10 (LNCaPから分離したアンドロゲン低感受性株)、AIDL(LNCaPから分離したアンドロゲン非感受性株)を使用した。Proliferation assayにより細胞増殖の評価を行い、Manserinを含む種々の蛋白質発現は、western blottingもしくはELISAにて評価した。Manserinは、LNCaPにて強発現していることを確認した。また、その発現量は細胞株により相違があり、LNCaP(親株)と比較してE9では同等、AIDL、F10では低かった。また、LNCaP、F10にManserinを付加したところ、LNCaPの細胞増殖は抑制され、F10の細胞増殖が促進された。培養液中のPSA量(prostate specific antigen)及び、細胞内PSAの発現量は、LNCaPにて低下した。またLNCaPにおいて、Manserinが、NSE (neuron specific enolase)及び、VEGF(vascular endothelial growth factor)の発現量を増加した。F10においては、明らかな変動は存在しなかった。以上の結果より、Manserinの発現量は、前立腺がん細胞株により相違が存在することが明らかになった。また、ManserinはLNCaPにおいてPSAを低下させ、NSE、VEGFを増加させることにより、アンドロゲン感受性前立腺がんを神経内分泌様分化誘導させる可能性が示唆された。上記の内容を、平成25年度の癌学会で公表する予定である。(細胞株によるManserinの発現の相違)前立腺がん細胞株における、Manserin発現量の比較を行った。LNCaPにおいてManserinの発現は高値であり、E9においては同程度、F10, AIDLにおいては低値であった。以後の実験系においては、Manserin高発現株としてLNCaPを、Manserin低発現株としてF10を使用した。(Manserinに関わる細胞内シグナルの解明)Manserinの作用に関わる細胞内シグナルを解明するために、MAP kinaseのErk signal及び、PI3kinase AKT signalの増減を確認した。しかし、LNCaP, F10細胞において、Phospho-Erk及びPhospho-Aktの活性は、manserin付加により変動は無かった。以上のことより、manserinは、MAP kinaseのErk signal及び、PI3kinase AKT signal以外のsignalを利用して、細胞に作用していることが類推された。総合的に、Manserinは細胞株に依存して複数の作用を有し、細胞増殖、それを補助する形でVEGFの産生の増加に伴う血管新生の誘導し、がんの進展に促進な作用を誘発していることが確認された。Manserinの産生を抑制することが、分子標的治療薬の標的になる可能性が示唆された。泌尿器科学前立腺がんにおけるmanserinの作用として、manserin高発現株においては、神経内分泌様分化誘導、manserin低発現株においては、細胞増殖を誘発している可能性が示唆された。しかし、MAP kinaseのErk signal及び、PI3kinase AKTは、その作用を司る細胞内シグナルとしての候補としては否定された。細胞内シグナルの同定が必要とされる。しかし、manserinの明確な作用の発現が確認できていることより、進行状況はおおむね良好と考えられる。前立腺がんにおけるManserinの作用として、Manserin高発現株においては、神経内分泌様分化誘導を促している可能性が示唆された。また、Manserin低発現株においては、細胞増殖を誘発している可能性があり、細胞によりその作用に差異が存在することが明らかになった。上記内容は、Manserinの作用は一律に細胞増殖を誘発するとした当初予想していた作用とは相違が存在するが、明確な作用の発現が確認できていることより、進行状況はおおむね良好と考えられる。今後明らかにする、manserinに関するテーマの具体的な内容の一つ目としては、manserin高発現株における、神経内分泌様分化誘導に関わる細胞内シグナルの同定である。現在の所、Akt-PI-3kinase, MAP kinase(Erk)のシグナルは関与していないことが確認されているので、他の細胞内シグナルの変化を検証する。具体的な内容としての二つ目は、manserinによる走化性に関わる作用の検証である。manserinが、走化性、浸潤能を誘導する可能性があると考えている。走化性を確認するために、migration assayを、浸潤能を確認するために、invasion assayを行う。

manserinが走化性、浸潤能を誘導することが証明されれば、細胞骨格の変動、細胞間接着因子の変動、細胞外マトリックとの接着、MMPを中心とした線溶系誘導の変化を確認する。今後明らかにする、Manserinに関するテーマの具体的な内容の一つ目としては、Manserin高発現株における、神経内分泌様分化誘導に関わる細胞内シグナルの同定である。現在のところManserinを10ng/mlで使用しているが、今のところ適切な濃度設定に至っていない。そのため、より低濃度での作用を確認し、まずManserinの適正濃度を確立する。その後、再度、神経内分泌様分化誘導の指標としてNSE、VEGFの発現刺激や、アンドロゲン受容体を介するPSAの抑制に関わる細胞内シグナルの同定を行う。具体的な内容の二つ目としては、Manserin低発現株において細胞増殖を誘発する細胞内シグナルの確認である。同様に、Manserinの適正濃度を設定後、Manserin付加時の細胞内シグナルの変動を確認する。現在の所、Akt-PI-3kinase, MAP kinase(Erk)のシグナルは関与していないことが確認されているので、他の細胞内シグナルの変化を検証する。研究が停滞した。上記のため、計画との使用額と差が生じた。in vitroの研究を推進するにあたり、細胞培養に伴う消耗品(シャーレ、培養液、血清など)、生成されたManserin、western blotting、migration assay, invasion assay、細胞骨格の染色などを中心とした評価器具、抗体、細胞内シグナルの拮抗薬を準備する必要がある。それら消耗品を準備するために、本年度の科研費を使用する。in vitroの研究を推進するにあたり、細胞培養に伴う消耗品(シャーレ、培養液、血清など)、生成されたManserin、western blotting、ELISAを中心とした評価器具、抗体、細胞内シグナルの拮抗薬を準備する必要がある。
板状シンチレーターと波長変換ファイバーを用いたＰＥＴ用ガンマ線測定器の研究

(1)昨年の成果を踏まえ、28 x 28 x 3.5 mmのシンチレータを購入した。本研究では板状シンチレータの4側面(28 mm x 3.5 mmの面)に外形3.5mm四方のMPPCを8個ずつ、合計32個のMPPCを貼り付ける。この32個のMPPCの信号処理について当初は個別に電気信号を読出し、時間情報と光量情報を抜き出す予定であった。しかしこの手法では時間に関する回路と光量に関する回路がそれぞれ32チャンネルずつ必要となるため、大幅なコストを必要とする。一方で全てを並列に接続すると、個別の時間情報が失われてしまうと共に、電圧を一括でかけることから増倍率のばらつきが発生し、分解能が低下する。そこでハヤシレピック株式会社に専用の読出し回路の作成を依頼し、複数回の打ち合わせとテスト実験を経て回路の開発に成功した。本回路は32個のMPPCを、個別に電圧を調整しながら制御ができる。加えて32個の個別のタイミング信号と、32個合計電流値を出力する。(2)開発した回路を用いて、性能評価実験を行った。シンチレータにMPPCを張り付け、ファイバーシートを表面と裏面に設置。実験ではNa22をガンマ線源、BGOを用いたガンマ線検出器をリファレンスとして用いた。Na22とBGOの間は鉛でコリメートされており、リファレンスにガンマ線が入射した事を条件にする事で、La-GPSに当たるガンマ線ビームを絞ることができる。また、今回はファイバーの読出しに位置弁別型光電子増倍管(PSPMT)を用いた。ファイバーの端とPSPMTの接続には専用のアクリルコネクタを開発。実験の結果、2mm以下の位置分解能と標準偏差で4.5%のエネルギー分解能を達成した。今年度は実寸サイズ(28 x 28 x 3.5 mm)のシンチレータを用い、MPPCやファイバーも実際に使用する設計で製作して実験を行なった。加えて受光素子の読み出しに必要な回路の開発も行い、低雑音かつ高精度に多数の受光素子を読み出すことが可能となった。実験として測定器の性能を直接的に評価できた上に、高い性能を実現できることが分かった。この結果は11月に国際学会(2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference)で発表を行なった。上記の結果を踏まえ、実機の作成と性能評価を実施する方針である。シンチレータ4層によって構成されるモジュールを作成しており、コンプトン散乱事象の測定を目指している。一層で実験を行った今年度と比較し、読出し回路や受光素子も4倍となるため、データ収集システムの再構築も合わせて行う予定である。本年度も研究は順調に進み、以下に示す重要な成果が得られた。(1)本研究では、板状シンチレータが発する光を波長変換ファイバーで読み出す設計となっている。しかし実際の波長変換ファイバー(クラレ社製)は波長領域の違う4種類があり、またシンチレータも様々な種類がある。そこで代表的な3種のシンチレータ(GSO結晶、GAGG結晶、La-GPS結晶)と4種類のファイバーそれぞれの組み合わせにおいて光量の測定実験を行い、結果を比較した。La-GPS結晶と波長変換ファイバー"B-3"の組み合わせが最も測定光量が大きい(8.6 p.e.)という結果となった。光学系として理論的光量がもっとも大きいのはGAGG結晶とファイバー"O-3"の組み合わせであったが、発光波長が光電子増倍管やMPPCの感度波長領域に合わないために、測定光量は4.3 p.eであった。(2)上記の比較実験を経て、使用する結晶やファイバーの種類は決定した。そこでまずサンプルとして10mm×10mm×1mmのシンチレータを入手し、位置測定の検証実験を行った。実験は、作成した測定系に鉛のコリメータによって作成したガンマ線のビームを入射させて行った。1.5mm間隔で入射位置をズラして行ったところ、測定位置もズレていく様子が確認された。この結果から、本測定システムは十分にγ線の位置を測定可能であることが示された。(3)10mm×10mm×1mmのLsGPSシンチレータを用いて、エネルギー測定の検証実験も行った。実験は、位置測定検証と同じく、鉛のコリメータによって作成したガンマ線のビームを入射させて行った。結晶側面に貼り付けたSiPM(MPPC)の信号を足し合わせることで511keVの鋭いピークを持った分布が確認され、エネルギー測定が可能であることが示された。本年度は測定器に最適なシンチレータを決定すること、エネルギー測定や位置測定について検証を行う計画であった。そして実績概要に示した通り、計画通りに進捗がある。結果についても期待した成果が得られており、順調に進展していると言える。

一方で全てを並列に接続すると、個別の時間情報が失われてしまうと共に、電圧を一括でかけることから増倍率のばらつきが発生し、分解能が低下する。そこでハヤシレピック株式会社に専用の読出し回路の作成を依頼し、複数回の打ち合わせとテスト実験を経て回路の開発に成功した。本回路は32個のMPPCを、個別に電圧を調整しながら制御ができる。加えて32個の個別のタイミング信号と、32個合計電流値を出力する。(2)開発した回路を用いて、性能評価実験を行った。シンチレータにMPPCを張り付け、ファイバーシートを表面と裏面に設置。実験ではNa22をガンマ線源、BGOを用いたガンマ線検出器をリファレンスとして用いた。Na22とBGOの間は鉛でコリメートされており、リファレンスにガンマ線が入射した事を条件にする事で、La-GPSに当たるガンマ線ビームを絞ることができる。また、今回はファイバーの読出しに位置弁別型光電子増倍管(PSPMT)を用いた。ファイバーの端とPSPMTの接続には専用のアクリルコネクタを開発。実験の結果、2mm以下の位置分解能と標準偏差で4.5%のエネルギー分解能を達成した。今年度は実寸サイズ(28 x 28 x 3.5 mm)のシンチレータを用い、MPPCやファイバーも実際に使用する設計で製作して実験を行なった。加えて受光素子の読み出しに必要な回路の開発も行い、低雑音かつ高精度に多数の受光素子を読み出すことが可能となった。実験として測定器の性能を直接的に評価できた上に、高い性能を実現できることが分かった。この結果は11月に国際学会(2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference)で発表を行なった。今後は主に、511keVガンマ線に対するエネルギー分解能・時間分解能・位置分解能の評価を実施していく。具体的には、今年度で決定したシンチレータ・MPPC・WLSFを購入して簡易版の測定器を作製する予定である。その測定系にNa密封線源からのガンマ線を入射させ、応答を解析する。入射の際には鉛製のコリメータでガンマ線がシンチレータに与えるエネルギーと入射位置を設定し、ガンマ線が測定系に与えるエネルギーとエネルギー分解能・位置分解能・時間分解能の関係を求めることで性能を評価する。上記の結果を踏まえ、実機の作成と性能評価を実施する方針である。シンチレータ4層によって構成されるモジュールを作成しており、コンプトン散乱事象の測定を目指している。一層で実験を行った今年度と比較し、読出し回路や受光素子も4倍となるため、データ収集システムの再構築も合わせて行う予定である。
環状エーテル類の立体選択的合成法の開発

ポリエーテル化合物の中に極めて高い生理・薬理活性を示す化合物や、イオノフォアとしての機能を示す化合物が見い出されている。それらの点からもポリエーテル化合物は天然合成化学のターゲット分子としてのみならず機能性分子としての利用にも興味が持たれて、ポリエーテル化合物の合成法の確立は大きな研究課題の一つである。しかしそれらポリエーテル化合物の合成においては、環状エーテル部位をいかに立体化学を制御しながら、効率良く構築するが力大きな問題となる。そこで本研究ではそれら環状エーテル化合物の立体選択的合成法の確立を目的とし、まずテトラヒドロフラン環に着目し検討した。その結果ルイス酸存在下、シリルシアニド、エノールシリルエーテル、アリルシラン、アリルスタナン、ジエチル亜鉛、アルコール、チオール等の求核剤と環状ヘミケタールの反応を検討したところ、種々の官能基を有する2,2,5-三置換テトラヒドロフラン誘導体が高収率かつ高立体選択的に得られることを見い出した。この手法ではテトラヒドロフラン環の2位へ種々官能基の高立体選択的導入が可能となり、多置換テトラヒドロフランの高立体選択的合成の一手法として利用できるものと考えられる。また、本反応の適用範囲の拡張を目的とし、ルイス酸存在下、二連結環状へミケタールとヒドロシランならびに求核剤を反応させたところ、多置換テトラヒドロフランダイマーが高立体選択的に得られ、本方法がテトラヒド口フランダイマーの合成法としても利用可能であることも明らかとした。ポリエーテル化合物の中に極めて高い生理・薬理活性を示す化合物やイオノフォアとしての機能を示す化合物が見いだされ、ポリエーテル化合物は天然合成化学のターゲット分子としてのみならず機能性分子としての利用にも興味が持たれている。それらポリエーテル化合物の合成においては、それらの環状エーテル部の立体化学をいかに制御しながら、効率良く構築するかが大きな課題である。そこで申請者は環状エーテル化合物の立体選択的合成法の開発を目的とし、まずテトラヒドロフラン環構造に着目し、多置換テトラヒドロフラン誘導体のシステマテックかつ高効率的合成法の開発をめざし研究を行った。その結果、ルイス酸存在下、2、5位に置換基を有する環状ヘミケタールとトリメチルシリルシアニド、エノールシリ-ルエーテル、ジアルキル亜鉛、アルコール、チオール等の求核剤との反応が高収率かつ高い立体選択性で進行し、本手法が2,2,5-三置換テトラヒドロフラン誘導体の立体選択的合成法としての利用可能であることを見いだした。またこの反応においては用いるルイス酸の種類により反応性に著しい差異が認められた。そこで用いるルイス酸の反応性に及ぼす効果を知る目的で低温でのNMR測定を行ったところ、用いるルイス酸の種類により反応中間体の構造に著しい差異が認められ、それら環状ヘミケタールとルイス酸から生成する中間体の構造の差異が反応性に大きな影響を与えていることが示唆された。
顎関節症患者における筋電図パラメータの診断用コード化に関する研究

本年度では,前年度のデータにさらに50例以上の顎関節症患者のデータを集積,追加し,すでに分析ずみのコントロールデータ(正常被検者に咬合干渉を実験的に付与して, EMGの経日的変化を観察)と比較し,咬合異常に起因する顎機能のEMG所見に関する共通した特徴と必ずしも診査資料となりえないパラメータの区別を行った.しかし, 61年度の反省点としてあげたとうり,正常者(顎口腔系に何ら自覚症状の無い者)においても各パラメータ値に相当のバラツキがあることから,多数例の正常者につき調査を行ったところ約25%に顎関節症患者のデータに近い所見がみとめられ,不顕性と思われるグループのあることが,明らかになった.そこで本年度では,正常値に関して検討した.得られた成績の概要は次のとうりである.(1)咬合に起因する顎関節症患者のEMG所見で,共通して診査資料となるのは,咬筋活動の抑制傾向と筋活動のonset timeとoffset timeの早まりであることが明らかになった.(2)顎口腔系に異常を自覚しない正常者のうち,筋触診で約25%に圧痛を認め,顎二腹筋後部に最も多かった.これらのEMG所見では,筋活動の積分電位は正常者の他の群に比べて有意に小さいこと,働側咬筋優勢パターンが崩壊することなどの特徴がわかった.(3)本年度の結果から, EMGによる顎機能の診査コードを作るにあたっては正常値とその範囲を決定するのにはさらに慎重であることの必要性が生じた.つまり, "不顕性疾患"と思われる群が実際に本症の前駆状態にあるのか,あるいは経年的変化にもとづく生理的補償のあらわれかとの問題を,今後年齢との関わりも含めさらに追究すべき点であろうと思われた.研究計画書ならびに補助金交付申請書の研究計画欄に記載したとうり、本研究の目的とする顎機能異常のEMG診断パラメータをコード化するための基礎資料の収集と各パラメータ毎の特徴からパターン分類を試みることを61年度の主たる研究計画の内容とした。(1)顎関節症患者群のデータについて1)すでに300例以上のデータを収積し、これらのプロトコールのデータベース検索システムを完成した。2)MKGおよびEMGデータについても100例を越える分析を終了した。3)以上の患者データについて、プロトコールからこれらの患者を症状によって群分けし、各群の特徴を見い出すこととした。まず、咀嚼筋,顔面,頭頚部などに筋症状を(圧痛および運動痛)を随伴するものとしないものとに2分した。そしてそれぞれの群の特徴を明らかにした。また、筋症状を伴う群ではさらに定型症状の1つとしての著明な運動障害(開口制限)を伴う者について、その術前後のEMGパラメータを比較した。次年度も引き続き他の定型症状との関連から診査パラメータのコード化を進める予定である。(2)コントロール群について計画に従って、正常被検者9名に一側下顎大臼歯部に実験的咬合干渉を付与して1)装着前,2)装着直後,3)2日後,4)1週間後,5)除去直後,および6)除去1週間後の6セクションにわたって、片側がム咀嚼時の両側咬筋および側頭筋後部からのEMGをMKGと同時記録した。各種パラメータ毎に分散分析法によって統計的に解析し、明らかに咬合干渉付与によると思われる筋活動への影響が認められ、顎関節症,発症因子の1つとされる咬合不調和と密接に関連するEMG的特徴が明らかにできた。以上のデータから次年度にEMGパラメータのコード化を進める。本年度では,前年度のデータにさらに50例以上の顎関節症患者のデータを集積,追加し,すでに分析ずみのコントロールデータ(正常被検者に咬合干渉を実験的に付与して, EMGの経日的変化を観察)と比較し,咬合異常に起因する顎機能のEMG所見に関する共通した特徴と必ずしも診査資料となりえないパラメータの区別を行った.しかし, 61年度の反省点としてあげたとうり,正常者(顎口腔系に何ら自覚症状の無い者)においても各パラメータ値に相当のバラツキがあることから,多数例の正常者につき調査を行ったところ約25%に顎関節症患者のデータに近い所見がみとめられ,不顕性と思われるグループのあることが,明らかになった.そこで本年度では,正常値に関して検討した.得られた成績の概要は次のとうりである.(1)咬合に起因する顎関節症患者のEMG所見で,共通して診査資料となるのは,咬筋活動の抑制傾向と筋活動のonset timeとoffset timeの早まりであることが明らかになった.(2)顎口腔系に異常を自覚しない正常者のうち,筋触診で約25%に圧痛を認め,顎二腹筋後部に最も多かった.これらのEMG所見では,筋活動の積分電位は正常者の他の群に比べて有意に小さいこと,働側咬筋優勢パターンが崩壊することなどの特徴がわかった.(3)本年度の結果から, EMGによる顎機能の診査コードを作るにあたっては正常値とその範囲を決定するのにはさらに慎重であることの必要性が生じた.つまり, "不顕性疾患"と思われる群が実際に本症の前駆状態にあるのか,あるいは経年的変化にもとづく生理的補償のあらわれかとの問題を,今後年齢との関わりも含めさらに追究すべき点であろうと思われた.
脂肪組織由来幹細胞を用いた新規血管新生療法の開発

脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験および基礎研究を行った。臨床試験では、四肢切断を回避できないFontaine分類IIIあるいはIV度の末梢動脈疾患患者の虚血四肢に脂肪組織由来幹細胞を筋注した。治療を受けた4名全員において、自覚症状および臨床所見の改善が認められた。基礎研究では、心筋梗塞モデルラットの梗塞部位に脂肪組織由来幹細胞を移植することにより、梗塞範囲の縮小、心機能の改善が認められた。以上より、脂肪組織由来幹細胞は骨髄幹細胞に代わる血管新生療法の治療細胞源になりうることが明らかになった。私共が開発した骨髄幹細胞移植による血管新生療法は重症虚血肢の治療に有効で世界中で実施されてきているが、骨髄幹細胞の採取に全身麻酔を必要とするため患者の負担が大きく、また再移植も困難である等の問題点がある。そこで、骨髄幹細胞に代わる新たな治療細胞源として、局所麻酔下で簡便かつ大量に採取が可能な脂肪組織由来幹細胞に着目した。本研究では、(1)重症虚血肢患者を対象に脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験を実施するとともに、(2)虚血性心疾患に対する脂肪組織由来幹細胞移植の有用性を基礎研究により検証する。平成26年度は重症虚血肢に対する血管新生療法の臨床試験を開始した。対象は、25歳以上80歳未満のFontaine分類IIIIV度の末梢動脈疾患(閉塞性動脈硬化症、バージャー病、膠原病)の患者。標準的治療によっても四肢切断が回避できない重症虚血肢患者のうち、循環器内科医、心臓血管外科医、形成外科医、血液内科医で構成される検討委員会で脂肪組織由来幹細胞移植の適応と判断され、インフォームド・コンセントが得られた患者に対し、平成26年度は4名の患者に対して本治療を実施した。方法は、手術室において局所麻酔下に腹壁皮下脂肪組織を250g吸引し、セルーション遠心分離器により脂肪組織由来幹細胞を分離した(所要時間は12時間)。分離された幹細胞を直接四肢の虚血部位4050ヵ所に筋注・移植した。治療効果の判定は、治療前、治療1ヵ月後および6ヵ月後に、四肢切断回避、皮膚潰瘍面積、皮膚酸素分圧、足関節/上腕血圧比、末梢動脈造影所見、QOLスコア、6分間およびトレッドミル歩行試験で評価していく予定である。そこで、骨髄幹細胞に代わる新たな治療細胞源として、局所麻酔下で簡便かつ大量に採取が可能な脂肪組織由来幹細胞に着目し、平成26年度に重症虚血肢患者を対象に脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験を開始した。標準的治療によっても四肢切断が回避できない重症虚血肢患者のうち、循環器内科医、心臓血管外科医、形成外科医、血液内科医で構成される検討委員会で脂肪組織由来幹細胞移植の適応と判断され、インフォームド・コンセントが得られた患者に対し、本治療を実施した。平成27年度は、前年度に治療を受けた患者4名の経過を観察し、脂肪組織由来幹細胞移植治療の安全性および有効性について解析した。治療前、治療1ヵ月後および6ヵ月後に、四肢切断回避、皮膚潰瘍面積、皮膚酸素分圧、足関節/上腕血圧比、末梢動脈造影所見、QOLスコア、6分間およびトレッドミル歩行試験を評価した。跛行症状に対して移植治療を行った3名では全例で歩行距離の延長、運動負荷ABIの改善を認めた。難治性潰瘍に対して移植治療を行った1名では潰瘍の治癒を認めた。また、移植治療に伴う有害事象は認められなかった。重症虚血肢患者を対象に脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験を開始でき、おおむね順調に進展している。但し、今後はさらに症例数を増やす必要がある。信州大学病院では、平成28年4月に血管内治療学講座(寄附講座)が開設されたため、この講座の症例を引き続きリクルートを行っていく。さらに、平成28年度に本格的に開始する虚血性心疾患に対する脂肪組織由来幹細胞移植の有用性を検証する基礎実験の準備も整った。私共が開発した骨髄幹細胞移植による血管新生療法は重症虚血肢の治療に有効で世界中で実施されてきているが、骨髄幹細胞の採取には全身麻酔を必要とするため患者の負担が大きく、また再移植も困難である等の問題点がある。そこで、骨髄幹細胞に代わる新たな治療細胞源として、局所麻酔下に大量に採集が可能な脂肪組織由来幹細胞に着目し、平成26年度から重症虚血肢患者を対象に脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験を開始した。対象は、25歳以上80歳未満の標準的治療によっても四肢切断を回避できないFontaine分類IIIあるいはIV度の末梢動脈疾患(閉塞性動脈硬化症、バージャー病、膠原病)の患者。

方法は、手術室において腹壁皮下脂肪組織を250g吸引し、セルーション遠心分離器により脂肪組織由来幹細胞を分離し、四肢の虚血部位40-50ヵ所に筋注した。平成28年度は、治療を受けた患者の観察を継続し、有効性・安全性について解析した。移植した脂肪組織由来幹細胞数は1.2-9.2x1.0E+7(n=4)で、CD34陽性細胞は67.5-73.8%と高率であった。CD133陽性細胞は0.2-6.1%、CD45陽性細胞は16.6-29.3%であった。歩行距離の延長や潰瘍の治癒効果は持続し、また有害事象は発生していない。本研究では、全例において安全に移植手術が施行され、移植治療後に自覚症状および所見の改善がみられたが、無治療群(コントロール)との比較がなされていないため、有効性の証明は困難である。今後、プラセボ群や骨髄幹細胞移植群との二重盲検無作為比較試験での検証が必要とされる。脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験および基礎研究を行った。臨床試験では、四肢切断を回避できないFontaine分類IIIあるいはIV度の末梢動脈疾患患者の虚血四肢に脂肪組織由来幹細胞を筋注した。治療を受けた4名全員において、自覚症状および臨床所見の改善が認められた。基礎研究では、心筋梗塞モデルラットの梗塞部位に脂肪組織由来幹細胞を移植することにより、梗塞範囲の縮小、心機能の改善が認められた。以上より、脂肪組織由来幹細胞は骨髄幹細胞に代わる血管新生療法の治療細胞源になりうることが明らかになった。重症虚血肢患者を対象に脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験を開始でき、おおむね順調に進展している。今後はさらに症例数を増やす必要がある。信州大学医学部附属病院では、末梢動脈疾患の治療に特化した寄附講座(閉塞性動脈硬化症先端治療学講座)を開設しているため、常に10名前後の末梢動脈疾患患者が入院しており、引き続き症例のリクルートを行っていく。さらに、平成27年度から開始する虚血性心疾患に対する脂肪組織由来幹細胞移植の有用性を検証する基礎研究の準備も順調に進展している。平成28年度は、引き続き重症虚血肢患者を対象に脂肪組織由来幹細胞を用いた血管新生療法の臨床試験を実施するとともに、虚血性心疾患に対する脂肪組織由来幹細胞移植の有用性を基礎研究により検証する。虚血性心疾患の基礎研究は平成27年度に着手し、平成28年度に終了する予定である。方法は、ラットの心筋梗塞モデルを用い、GFPトランスジェニック・ラットの脂肪組織由来幹細胞(1x107)を移植する。最初に、脂肪組織由来幹細胞を種々の表面マーカーによりソートして、血管分化能についても解析すると共に、移植脂肪組織由来幹細胞の心筋における生着に対する細胞生着因子(PSC)の効果を評価する。引き続き、移植4週間後に血管新生が誘導され心筋虚血および心機能が改善するか、またその効果の移植細胞用量依存性について明らかにする。心筋虚血の評価は病理学的に、心機能の評価は心エコー検査で行う。さらに大量の幹細胞移植時に懸念される心室頻拍の発生に関しては、以前に報告した蛍光CaセンサーGCaMP3システムを用いて、移植幹細胞と心筋組織との電気的結合について解析する。
生活習慣病におけるmicroRNAのバイオマーカーとしての意義に関する研究

生活習慣病における血中microRNA (miRNA)のバイオマーカーとしての意義について検討した。玄米と白米によるランダム化比較試験における血清サンプルを用いて血中miRNAの変化を検討し、複数の血中miRNAが玄米群で白米群と異なった変化をした。玄米群では、白米群に比べて有意に体重が変化した。血中miRNAの動きから、玄米の体重減少効果は、褐色脂肪細胞の活性化とは異なった機序で起こることが示唆された。また、インスリン抵抗性や血清脂質値の変化と関連するmiRNAも認められた。1.2型糖尿病の合併症発症とmiRNA:腎症や網膜症、動脈硬化症、酸化LDLによる酸化率の程度、運動療法などでmiRNAの発現がどのように変化するのか、また、そのmiRNAの発現が合併症の発症、進展とどのように関連するのかを前向きに検討するため、被験者のリクルートと、血清サンプルの採取を行っている最中である。2.玄米のmiRNA発現に与える影響:前糖尿病患者60名を玄米食群と白米食群の2群にランダム化割り付けを行い、平行群間比較試験を行い、その前後での血清サンプルを採取した。また、肥満者150名を玄米食、7分搗き米食、白米食の3群にランダム化割り付けを行い、へ郁夫群間比較試験を行い、その前後での血清サンプルを採取した。3.癌患者の食事療法がmiRNA発現に与える影響:がん食事療法の会の癌患者を対象に、血清サンプルを採取する予定にしている。現在、倫理委員会申請中である。13ともに、今後、プール血清からRNAを抽出し、miRNAのマイクロアレイ解析を行い、有意な変化のあったmiRNAを同定し、その機能解析を行っていく予定にしている。倫理審査での承認が遅れたために、進捗はやや遅れているが、サンプル採取が終了した研究計画から解析を開始している。microRNA (miRNA)はnon-coding RNAの一種で、標的遺伝子の機能を制御する働きを有する。miRNAは血中にも存在し、これらが細胞内に取り込まれてホルモンのように細胞の遺伝子調節を行う可能性も報告されている。また、血中miRNAは疾患のバイオマーカーとしても利用されてきている。研究の目的は、血中miRNAの生活習慣病およびその合併症のバイオマーカーとして有用性について検討することである。1.2型糖尿病の合併症発症とmiRNA:様々なステージ(細小血管障害、運動、酸化LDLなど)の糖尿病患者の血清を集め、合併症ごとに患者のmiRNA発現状況をmiRNAのパネルやRNA sequenceを用いて検討する予定である。現在、患者血清サンプルの採取を行っている。また、今後、miRNAの発現と糖尿病合併症との関連を、前向きに研究を行い検討していく予定である。2.玄米のmiRNA発現に与える影響:前糖尿病患者41名を玄米食群と白米食群の2群にランダムに割り付けて12週間投与。玄米群では白米群に比べて体重および腹囲が有意に減少した。HbA1cやIRI、HOMA-Rには有意な変化は認められなかった。研究開始時および試験終了後の血清サンプルをプールしmiRNAを抽出。miRNAの発現解析を行い、複数のmiRNAについて玄米食で変化を確認している。現在、validationのための解析を行っている。また、肥満者151名を玄米、7分づき米、白米の3群にランダム化し半年間介入し、血清サンプルを得た。前糖尿病者における検討で変化のあったmiRNAについて体重・腹囲・内臓脂肪面積・血清FGF21・血清ANGPTL2との変化との関連について検討を行う予定。サンプルの採取は進んでいるが、癌患者の血清サンプルについては、まだ採取が始まっていない。また、血清miRNAの発現は非常に少なく、抽出の最適化に時間を費やし、miRNAパネルでの解析が遅れた。玄米と白米のランダム化比較試験を行った血清からmiRNAを抽出し、定量的RT-PCR法にて発現を検討した。米群、白米群、各10名のプール血清による比較では、12週間の介入により、51のmiRNAの発現に両群で有意な発現変化が認められた。そのうち、重要と思われる5つのmiRNAについて、個別に血中発現量を定量した。また、体重や腹囲、血圧、糖脂質代謝との関連について検討した。3つのmiRNAについては、発現量が少ないために、検討はできなかった。miR-29a-3pについては、両群の12週後の発現に有意差は認めなかった。miR-92a-3pについては、白米群に比べて玄米群において12週後の発現が有意に低下していた。玄米群白米群に比べて有意な体重減少が認められたが、miR-92a-3pについては、体重、BMI、腹囲との間に有意な相関はなかった。また、収縮期血圧、拡張期血圧、空腹時血糖、インスリン血、HOMA-IR、総コレステロール、トリグリセライド、LDL-C、HDL-C、AST、ALT、γGTP、尿酸値のいずれもmiR-92a-3pと有意な相関は認めなかった。一方、miR-29a-3pの変化量は、IRI, HOMA-IR, LDL-Cの変化量と有意な正の相関を認めた。血中miR-92a-3p

発現量と褐色脂肪組織の活性化には負の関連が認められるが、今回の検討では、玄米群で体重減少が認められたにもかかわらずmiR-92a-3pの発現は有意に低下しており、玄米による体重減少効果は褐色脂肪組織の活性化を介したものではないと考えられた。一方、miR-29a-3pの発現増加は肝臓における脂肪合成や骨格筋でのインスリン抵抗性と関連していることが報告されており、これに合致する所見と考えられた。生活習慣病における血中microRNA (miRNA)のバイオマーカーとしての意義について検討した。玄米と白米によるランダム化比較試験における血清サンプルを用いて血中miRNAの変化を検討し、複数の血中miRNAが玄米群で白米群と異なった変化をした。玄米群では、白米群に比べて有意に体重が変化した。血中miRNAの動きから、玄米の体重減少効果は、褐色脂肪細胞の活性化とは異なった機序で起こることが示唆された。また、インスリン抵抗性や血清脂質値の変化と関連するmiRNAも認められた。現在、血清サンプルを採取中であり、サンプル採取が終了した研究から解析を行っていく。まず、各病態毎のプール血清からmiRNAを抽出し、miRNAマイクロアレイ解析を行い、有意に発現の変化したmiRNAを抽出する。次に、個々人のmiRNAサンプルにおいて、抽出されたmiRNAの発現が有意に変化しているかどうかを確認する。個々人の血清でも発現が有意に変化しているmiRNAについて、その機能について検討を行う。前向き研究では、miRNAの発現の経時的な変化も追跡を行い、合併症発症に関与しているのか、それとも合併症発症の結果変化するのかを検討する。引き続き血清サンプルを収集するとともに、サンプル採取が終了した研究から解析を行っていく。また、納豆やオリーブ茶など食品の摂取とmiRNA発現との関連についても新たに検討を加えていく予定である。内分泌代謝内科学サンプル採取が遅れたため、その分、解析にかかる必要経費が減ったため。サンプル採取およびサンプル解析が遅れたため、解析にかかる必要経費が減ったため。10万円は、今年度行うことができなかったmiRNAマイクロアレイ解析に使用予定である。次年度に解析のための費用として使用する予定である。
前庭水管拡大症新規モデルの開発

本研究課題は、(1)In uteroエレクトロポレーション法を応用したマウス胚内耳原基への遺伝子導入法の確立(2)モデルマウス作成による前庭水管拡大症の新規治療の開発を研究目的としている。今年度は、まず、本研究を申請するにあたっての基礎論文(Miyazaki, et. al. 2006, Sanchez-Calderon, et. al. 2004)について詳細に検討を行い、ニワトリ胚内耳原基の内リンパ管には転写因子Gbx2が発現することと、同じく転写因子であるOtx2の異所的発現によって、内リンパ管でのGbx2の発現が抑制されること、そしてOtx2の異所的発現により内リンパ管でのGbx2の発現が抑制された場合には、内リンパ管の形成自体も抑制されることを確認した。また、マウス胚内耳原基へGbx2やOtx2、siRNAを導入した場合の、内耳のマクロ的な形態変化の評価および内リンパ嚢クリッピング術などの手術手技(Wilson DF, et. al. 1997,熊川ら,2003)の習得を目的として、マウスの側頭骨解剖について詳細に検討を行った。さらに、in uteroエレクトロボレーションによるマウス胚内耳原基への遺伝子導入法、及び内耳原基でのミクロ的な遺伝子発現について評価を行うための免疫組織化学、およびin situ hybridization法についての最新の知見を有するべく学術集会に参加し、書籍、文献からも情報を収集した。また、臨床的な情報の収集を目的として、実際の前庭水管拡大症症例の診察を行い、学術集会への参加、文献の検索を行った。
光機能制御ゲルマイクロツールの光ピンセット操作によるオンチップ微細作業

本課題では,光により機能制御可能な光機能制御ゲルマイクロツールを用いたオンチップ微細作業に関する研究を行った.主な成果としては,(1)細胞へのゲルツールの選択的固定方法として,フォトクロミック材料のスピロピランをゲルツールに導入し,紫外・可視光照射による可逆的な細胞付着制御,(2)細胞内の環境計測を目的とした,ロイコクリスタルバイオレットの紫外・可視光照射による可逆的なpH制御による選択的pH応答性リポフェクションによるゲルセンサの細胞導入,が挙げられる.本課題では,光により機能制御可能な光機能制御ゲルマイクロツールを用いたオンチップ微細作業に関する研究を行った.主な成果としては,(1)細胞へのゲルツールの選択的固定方法として,フォトクロミック材料のスピロピランをゲルツールに導入し,紫外・可視光照射による可逆的な細胞付着制御,(2)細胞内の環境計測を目的とした,ロイコクリスタルバイオレットの紫外・可視光照射による可逆的なpH制御による選択的pH応答性リポフェクションによるゲルセンサの細胞導入,が挙げられる.光照射による機能を制御可能なマイクロツールに関する研究を行った.今年度は(1)光照射で細胞への付着性を制御可能なマイクロツール,(2)光照射で水素イオンを放出しpHを低下させるマイクロツールを作製し基礎実験を行った.細胞付着性を制御するマイクロツールに関しては,溶液中の電解質濃度を制御し,対象に適した濃度範囲において近紫外光をマイクロツールに照射することで対象への付着性を誘起する手法と実現した.この手法は不可逆な付着方法である.これに加え,フォトクロミック材料のスピロピラン化合物をマイクロツールに導入することで,紫外光照射時に細胞付着性が発現し,可視光照射で付着を失う可逆的な細胞付着性を有するマイクロツールを作製し,前述の不可逆的な手法と併用することでオンデマンドな細胞付着制御を実現した.この手法は細胞の選択的な分離や解析時の一時的な固定に適した手法であり,マイクロツールにセンサ機能を付与することで,細胞の活動や代謝をリアルタイムに計測可能となる.pHを制御するマイクロツールに関しては,フォトクロミック材料のロイコクリスタルバイオレットをナノサイズに調整したツールに導入し,近紫外光を照射することでツール周辺のpHが低下することを確認した.このツールを弱酸性下で細胞膜と融合する性質を有する膜融合リポソームに導入し,細胞接触時にpHを低下させることで膜融合リポソームの選択的な細胞付着を実現した.この手法を用いることで次年度作製する計画のマイクロ・ナノツールを細胞内へ導入することが可能になると考えている.本年度は,光照射による機能を制御可能なマイクロツールに関する研究を行った.今年度は,(1)昨年度開発した光照射による細胞付着制御ツールをガラスピペット先端への修飾による細胞の接着力計測,(2)光照射で水素イオンを放出しpHを低下させるツールを用いた細胞内生理環境計測センサの細胞内導入と細胞内温度計測,を行った.細胞付着性を制御するマイクロツールに関しては,親水性光硬化性樹脂のゲルをガラスピペット先端に接着させることで光照射により任意の細胞に接着させ,ガラスピペットに取り付けたひずみゲージを用いて任意の培養環境中の細胞の接着力を1個単位で計測することを可能とした.この手法では細胞に特別な修飾等は不要である.pHを制御するマイクロツールに関しては,フォトクロミック材料のロイコクリスタルバイオレットとpHインジケータのプロモクレゾールグリーンを導入したゲルツールを作製した.紫外光の照射によるpHの最大低下量の解析やpH変化量の直接計測により,pHのフィードバック制御可能なツールを実現した.またこのツールをリポソーム内に導入し,細胞内へ導入することで細胞内の局所温度検出をおこなった.本研究機関では,細胞付着性とpHの光制御に関してゲルマイクロツールを作製したが,ゲルに導入する材料を選ぶことで,温度制御等に展開が可能である.従来は電極やマイクピペット等で行ってきた環境計測・制御をワイヤレスなツールで実現することで単一細胞単位,将来的には細胞内,細胞核内等の微小空間での詳細な機能解析が行えると考えている.以上の結果より,本研究課題が目標としていた,光により機能を制御可能なゲルマイクロツールを用いた微細作業の高度化を実現できたものと考える.
義足足部機能の定量化と脳の応答及び歩行特性の関係の解明

義足の足部は種々の構造ものもが開発されており,様々な特性が謳われているが、これまでは、それぞれがどのような特性を持っているかを評価することが困難であった。国際規格によって、一定の試験方法で義足足部の機械的特性を求めることが可能となった。一方、その評価については、これまで装着試験をして主観的評価を行うことしかできなかったが、近年は様々なデータ計測システムが開発されたことにより、客観的なデータによる比較が可能になった。そこで、呼吸代謝計測や近赤外線分光法などを用いて、使用時の客観的なデータを得ることで、主観評価と比較を行った。その結果、ある程度、主観的評価に対応する結果が得られた。義足足部機能試験機の改造については、平成26年度に予定していた改造を行い、試験機の機能の確認を行った。義足に対する床に相当するプレートの角度を変えながら、負荷波形を変化させる機能については、プレートの角度変化波形と負荷波形を、位相を合わせながら独立に任意波形で設定することが可能であり、義足の機能試験を行うためには充分な機能を持っていることが確認できた。ISO16955案に規定された角度変位と負荷波形に対応した結果を得ることができるようにするためには、どのような波形を加えればよいかについては、平成27年度に6軸ロードセルを購入して義足下腿部分に組み込んでからの課題とした。健常者が義足足部を使用するための模擬下腿義足についても両脚分を導入し、健常者が足部を交換して歩行する環境を整えた。実際の模擬義足を使用した場合の歩行分析については、健常者1名について模擬義足を使用し、足部を交換して歩行を行った。ここでは、平地での普通速度、速い歩行速度、遅い歩行速度、階段の昇降、いくつかの角度が異なる坂道の昇降などを行い、被験者の主観的感覚についてのコメントを収集した。その結果、平地での普通速度では大きな差が見られない場合であっても、特に歩行速度が速くなった場合に歩行が容易であるものと、そうでないものの違いが明確になることが分かった。さらに階段を昇降する場合の歩行の容易さとソケット部分での圧迫感の差が著しく表れること、坂道の昇降についても足部による歩行の容易さとソケット部分での圧迫感の差が表れることが明らかとなった。NIRSによる脳表面の血流変化についても、足部を交換することによって血流センサーの計測値に差が表れる部分があることが確認できた。これらのことから、義足使用者に対してこれらの実験を行うための準備を行うことができた。3年計画の2年目として、初年度に本体の改造を行った義足足部の機能を計測する試験機に実際に義足を取り付けて試験を行うための整備を行った。さらに、そこで機能の機械的性能を計測する予定の義足足部を、実際の義足使用者に装着させて歩行試験を行い、どのような評価がなされるかを計測した。歩行試験については、初年度に健常者が模擬義足を使用して計測を行った際の評価方法や質問内容を元にして、義足足部を装着して歩行した際の感覚を聴取すると共に、NIRSによる脳表面の血流変化についても、健常者で行った試験プロトコルを参考に計測した。義足試験機については、義足を取り付けて試験を行う場合に、体重に相当する荷重がかからない遊脚相に相当する時期に、次の立脚相で義足が適正な負荷を受ける中立位に戻すための機構を追加し、その性能を確認した。これは国際標準化機構の会議での議論に基づいたものである。義足足部を装着しての歩行については、被験者の疲労等を考慮して、2種類の足部について交換して比較を行った。義足歩行は3名の義足使用者について行った。これらの被験者の歩行については、トレッドミルを使用して同じ条件で計測できるよう配慮し、トレッドミルを傾斜させて、水平な平地歩行、下りの傾斜について2つの角度、上りの傾斜について2つの角度とし、計5種類の異なった傾斜の歩行路に相当する路面での歩行を計測した。このとき、NIRSでの計測を行うため、できるだけ頭を水平に保ちながら歩行させることに留意した。その結果、主観評価で義足での歩行に感覚の差が見られたと同様に、NIRSによる取得データについても差が見られた。平成27年度は、試験機を国際標準化機構の試験規格案に対応して実際に負荷できるように試験機を整備すると共に、初年度に健常者で行った義足足部を模擬義足で歩行した際の評価方法やNIRSでの評価プロトコルを適用しての、義足使用者での計測であった。試験機の整備は予定通り進んだ。義足使用者での評価は4名で各4種類の義足足部での計測を行って比較することを計画していたが、被験者の疲労、その他を考慮して、代表的な足部である単軸足部と、近年開発された比較的高機能な足部の比較を行うこととして行った。義足部品を使用しての比較評価は日時をあけて比較することが困難であることから、単軸足部を基本として、それと新しい足部を比較する方法が望ましいが、本年度にはこれを単軸足部ともう1種類の比較しかできなかった。また、4名を予定していたが、3名で行ったことから、若干の予定の遅れがある。しかし、これらについては、最終年度にも計測を予定していることから、そこで比較データを追加し、分析する予定である。義足用の足部は様々な種類(構造)のものが生産されている。

これまで、その力学的な特性が議論されるよりは、使用者の主観的な感覚が言葉で報告されてきたが、どのように感じているのか、客観的なデータによって報告されることは少なかった。国際標準化機構において、義足足部の機械的特性を調べるための試験機とその試験方法が検討されるようになったことから、異なる足部に対しても、統一的な方法で機械的な特性を求めることができるようになった。また、義足使用者がどのように感じているかについては、言葉による主観評価に加えて、光トポグラフィによる脳表面の血流量変化や呼吸代謝計測による使用エネルギー量の評価など、客観的なデータを使用することができるようになった。そこで、下腿切断者及び健常者が下腿模擬義足を使用する状況において、使用する足部を交換して、主観評価と客観評価を求め、それと、試験機による機械的特性との対応を見ることを目的とした。義足足部の特性を見るための試験機を完成させて数種類の義足足部の特性を得た。また、下腿切断者で下腿義足使用者に数種類の足部を交換して、トレッドミルを用いて、平地歩行、坂道の下り、坂道の上りなどを歩行させ、その時の脳表面の血流量の変化を見るために光トポグラフィでの計測、使用したエネルギーを比較するために、呼吸代謝を計測した。被験者としては、初年度に2名の模擬義足を使用する健常者に、第2年度に3名の下腿切断者、第3年度に2名の模擬義足を使用する健常者に歩行をさせて、主観的な評価と客観的なデータとの対応を見た。義足足部には同じ構造の製品であっても使用者の体重に合わせた硬さのカテゴリーがあり、これによっても感覚が異なることが分かったことから、最終年度には、1種類の足部について、模擬義足による健常者歩行で硬い足部と柔らかい足部について主観評価とエネルギー消費を比較した。義足の足部は種々の構造ものもが開発されており,様々な特性が謳われているが、これまでは、それぞれがどのような特性を持っているかを評価することが困難であった。国際規格によって、一定の試験方法で義足足部の機械的特性を求めることが可能となった。一方、その評価については、これまで装着試験をして主観的評価を行うことしかできなかったが、近年は様々なデータ計測システムが開発されたことにより、客観的なデータによる比較が可能になった。そこで、呼吸代謝計測や近赤外線分光法などを用いて、使用時の客観的なデータを得ることで、主観評価と比較を行った。その結果、ある程度、主観的評価に対応する結果が得られた。義足足部の機能の差については、従来は装着して歩行を行い、その時の装着者の感覚から評価することしかできなかった。本研究では、これに対して、義足足部機能試験機による足部の機械的性能を表す試験データを求め、その義足足部を装着した場合の装着感覚や歩行の容易さという主観的な評価を行い、又、呼吸代謝や脳表面の血流の変化などを求めて、これらの間の対応を求めることを目標としている。初年度は既存の試験機を改造することによって、これを義足足部機能試験機として機能できるものにすることと、実際の下腿切断者にいくつかの種類の義足足部を装着して評価を行うための準備として、健常者が模擬義足を使用していくつかの種類の義足足部を装着して、いろいろな条件での歩行を行い、どのように主観的に評価されるのかについての予備実験を行うと共に、これまでに経験も論文としての報告もないNIRSによる脳血流に変化が得られるのかどうかについて確認を行うことを目標とした。試験機については、予定していた改造を行うことができ、試験機としての機能の確認を行うと共に、義足を組み込むことができることを確認した。