hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発展途上国のための簡易的な新耐震補強技術の次世代型普及システムの構築

塗料を補強剤とした耐震補強の詳細な実験データの収集とネパールにおける実際の住宅に対する耐震設計法を確立し、更にネパールにおける普及可能性を明らかにするために、以下の手順で研究を行った。第一段階では、実際の住宅の耐震補強をする際の塗布厚の決定方針を定めるために、耐震設計法の提案とその確証実験を行った。最初に試験に用いる建材の各種材料特性を把握し、そのデータを用いた耐震設計法を提案した。そして、振動台実験を行い提案設計法が一定の考慮の上で機能していることを明らかにした。結果、提案設計法は、繊維強化塗料の変形能・エネルギー吸収能向上を加味した静的手法であったが、振動台実験における最大加速度の振動でも崩壊を防ぎ、大規模振動において崩壊を防いだ。一方、想定していなかった点として、繰り返し載荷における材料特性の変遷と有効剛性の変化が見られ、それを加味して再設計し、より安全な設計手法を確立した。次の段階では、実際にネパール・カトマンズ市内周辺において造られる組積造の主な建材である煉瓦の種類・特性・価格に関する調査を行い、またカトマンズ市近郊にある住宅に関して設計を行った。住宅の設計図と実際の施工には乖離があり、塗布量決定は、実際の住宅を確認し検討するか、最低限の塗布厚を明示し、いかなる場合でもそれ以上の塗布厚を塗布するように決定しておくという方法を提案した。調査した住宅の例では、壁厚が設計図の半分であったため、面外崩壊先行になると予想された。その上で提案した耐震設計法によると通常の塗料と同様の塗布厚ということが明らかになった。最後の段階では、提案補強法が自助により普及しうるかアンケート・インタビュー調査を行った。結果、富裕層がお金を払いやすく、被災度はあまり関係なく、日本製の機能的塗料を売るために必要な金額だと、カトマンズ市内においては8.4%が受け入れられるということが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1)組積造構造物の塗料による耐震補強方法の改良繊維強化塗料を用いて構造物にかかる剪断力に対する剛性及び強度を向上させ、かつこれまで通り大きな変形にも耐えうる残留強度を構造物に持たせるべく、繊維強化塗料による新たな耐震補強法を提案し、要素試験によりその効果を明らかにした。新たな補強方法により、せん断方向への外力に対する剛性・強度向上および破壊後の残留強度維持が可能であることを要素試験(面内せん断試験)により明らかにした。2)塗料塗布後の組積造構造物のモデリング本研究室において過去に開発された数値解析手法AEM(構造物の初期クラックから大変形・崩壊に至るまで精度よくかつリーズナブルなCPUタイムで再現できる数値解析手法)を用い、様々な種類の家に対する塗装型補強後の組積造構造物の破壊形態をシミュレーションするべく、組積造構造物自体のモデルの改良を行った。本解析手法AEMは、構造物を直方体の要素に分割し、それぞれの要素同士を応力ばねで結合することで要素同士の力のやり取りを計算することで構造物内部の応力分布やクラックを明らかにする。この解析手法を組積造構造物に適用した際のモデリングでは従来、この要素を組積造構造物の1ユニット(煉瓦や石、ブロック1個分)とみなし、ユニット同士をつなぐモルタルや泥などの接合部をばねとしていた。今回の塗装型耐震補強のケースでは、ユニットの接合部の特徴に補強材である塗料が強く影響を受けるため、モルタル厚及びモルタルの材料特性を含めたより正確なモデリングを開発した。ユニットも地域ごとに材料が異なるため、ユニットの強度によっては接合部より早く破壊する可能性がある。よってユニットの方も、破壊を加味した要素分割を行えるようにした。そこで新たに改良したモデルを用いて、これまで行ってきた無補強の組積造構造物の実験の再現を二次元、三次元モデルにおいて行った。まず1)の方であるが、交付申請書においては、途上国の材料により作成した、標準の繊維強化塗料を用いて耐震補強をする実験についての言及があったが、従来の標準の繊維強化塗料では、振動台実験において完全な耐震性を持たなかった結果を受け、まず耐震補強法を完全なものにする必要が生じていたのでそれを解決した。追加で同様の実験を、途上国の材料によって行う必要がある。この場合、申請書にあったネパールでは言質材料を輸入してこちらで実験をするのに相当なコストがかかるため、ターゲット国を変更する必要がある。現時点では、ミャンマー及びインドネシアが望ましいと考えている。2)の方であるが、従来の組積造構造物の破壊シミュレーションで、塗装型耐震補強の破壊シミュレーションを行うつもりであったが、ここにおいてもまた問題が生じた。それは従来の組積造構造物のモデリングでは、塗料と、煉瓦接合部(モルタル部)の接着の表現ができず、そのために塗装型耐震補強の再現ができなかったのである。よってモデリングをより再現性の高いものに改良した結果、塗装型耐震補強の再現ができ、かつあらゆる種類の組積造構造物におけるあらゆる種類の崩壊の仕方を表現できるモデリングを開発することができた。以上1)2)に示すように、研究を進めようとした結果生じた障壁をまず解決することに時間を費やしたため、やや遅れる形となった。しかしながら、1)においては完全な耐震補強法を開発したこと、2)においてはあらゆる組積造構造物の再現ができるモデリングを開発したことを見るに、障壁を取り払う作業が、結果として研究全体を通しての成果をより上のレベルに押し上げたことになったのはうれしい誤算である。

世界各国の地震多発地域において、塗料による耐震補強とその他、研究室において開発されてきた簡易的な耐震補強方法が普及することによる被害軽減効果・経済効果を明らかにした。後述のプロセスを踏むことで同じパラメータを用いてコスト・被害軽減効果・経済効果を把握し各国の政府や国際機関が比較しながら政策を検討するシステムを提案した。まず地震発生による被害を受けるポテンシャルを持つ地域は、地震危険度が高く、脆弱な住宅に住む人口が多い地域である。したがって、地震危険度・住宅の脆弱性・人口分布全てをパラメータとして地震多発地域を中心とした被害想定を算出することで、地震に対する脆弱性の高い地域を明らかにした。2015年にゴルカ地方で地震のあったネパールでは、国土面積が小さく人口が少ないにもかかわらず、この順において上位である。将来予測される震度における地震での最大被害者数は、ネパールの全人口の57.3%となり、被害者数は1750万人に上る。曝露人口も上位であり、危険地域に脆弱な建物を使用する人口が最も集中しているが故に、耐震補強を普及する費用対効果は高いと言える。ネパールにおける住宅の種類の中で、組積造構造物をピックアップしたものである。この情報はネパールにおける地震工学の専門家がまとめたものであるが、ネパールにおける住宅の脆弱性は標準よりも高いことがわかる。それぞれの種類の住宅において、標準的な住宅の寸法や使用材料の種類、使用量を、ネパールの建築基準法等の情報から決定しモデルとした。また簡便化のためにそれぞれの住宅において典型的な住宅の簡易モデルを作成した。この情報を用い、さらにNLHDAから2017/7/11現在の建築材料価格を抽出し、材料価格と使用量からそれぞれの住宅の標準価格を算出した。標準価格と組み合わせ、また実験結果を用いて建物の被害のみによる経済損失とそのGDP比を算出した。現地ディシジョンメーカーが判断の基準とすることのできる耐震補強、被害軽減効果および経済効果を国単位で算出する手法を、実験データと入手した各種データを用いてネパールを例にとり開発した。この手法を水平展開することで、すべての国において、事前防災である耐震補強の普及でどれだけの経済効果が得られるのかを算出することができる。また国としての脆弱性を、その国の地震危険度・人口密度・住宅の脆弱性すべてをパラメータとして、見積もり最大被害者数という形で一つの指標として算出し、国際的な支援の点において優先順位をつけるための情報を示すことができた。これは本研究における目的の一つである、耐震補強の普及システムの開発に関しての成果である。塗料を補強剤とした耐震補強の詳細な実験データの収集とネパールにおける実際の住宅に対する耐震設計法を確立し、更にネパールにおける普及可能性を明らかにするために、以下の手順で研究を行った。第一段階では、実際の住宅の耐震補強をする際の塗布厚の決定方針を定めるために、耐震設計法の提案とその確証実験を行った。最初に試験に用いる建材の各種材料特性を把握し、そのデータを用いた耐震設計法を提案した。そして、振動台実験を行い提案設計法が一定の考慮の上で機能していることを明らかにした。
Phospholipase C-delta1は皮膚恒常性維持に必須である

毛形成におけるPLCδ1の役割解明Foxn1プロモーター領域下流にPLCδ1遺伝子を連結させたトランスジーンを持つFoxn1::PLCδ1TGマウスを作製し、ヌードマウスと交配することでFoxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスを作製した。Foxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでは、毛が体表付近で折れ曲がり体表を貫通できていないものの、毛根部では毛がしっかりと形成されている様子が観察された。さらに毛を形成する各ヘアケラチン遺伝子の発現についてRT-PCR法で検討したところ、ヌードマウスと比較してFoxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでは各ヘアケラチン遺伝子の発現が増大していることが判明した。しかしながらFoxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでの各ヘアケラチン遺伝子の発現量は野生型マウスの発現量までには達しておらず、不完全な回復であることが判明した。Foxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでヘアケラチン遺伝子の発現量の回復が不完全であることがFoxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスで外見上の体毛形成の正常化が観察されなかった原因の一つとして考えられる。また、野生型マウスの発現量には達していなかったものの、Foxn1::PLCδITG/Nudeマウスでヘアケラチン遺伝子の発現上昇が観察されたことから、PLCδ1がFoxn1下流分子としてヘアケラチン発現に関与していることが強く示唆された。最近Nudeマウスで発現量が減少しているNotchが、PLCδ1KOマウスでも減少していることが判明した。今後Notchシグナルなどを含めPLCδ1の下流でヘアケラチン発現に至る分子機序を同定することにより、体毛形成シグナルの解明につながることが期待できる。Foxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでは外見上ヌードマウスと同様であり、体毛の形成は観察されないままであった。そこで組織学的解析により詳細な解析を行った。生後28日目のヌードマウスの皮膚では毛根部が退縮していて毛の形成がほとんど観察されないことに対し、Foxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでは、毛が体表付近で折れ曲がり体表を貫通できていないものの、毛根部では毛がしっかりと形成されている様子が観察された。さらにmHa3をけじめとする毛を形成する各ヘアケラチン遺伝子の発現についてRT-PCR法で検討したところ、ヌードマウスと比較してFoxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでは各ヘアケラチン遺伝子の発現が増大していることが判明した。また、野生型マウスの発現量には達していなかったものの、Foxn1::PLCδ1TG/Nudeマウスでヘアケラチン遺伝子の発現上昇が観察されたことから、PLCδ1がFoxn1下流分子としてヘアケラチン発現に関与していることが強く示唆された。今後PLCδ1によりヘアケラチン発現が回復する分子機序を同定することにより、体毛形成シグナルの解明につながることが期待できる。
Muse細胞を用いた周産期脳障害の新規治療開発

周産期低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルラットに対し、Muse細胞、Muse細胞を除外した間葉系幹細胞(non Muse細胞)または生食を投与し、各種臓器における生着確認と行動実験による治療評価を行った。Muse細胞投与群でのみ、投与4週後に受傷脳への生着を確認した。さらにMuse投与群ではnon Muse投与群や生食群と比較して、生後5か月の時点でも運動障害、学習障害、行動異常などについて改善効果を認めた。以上の結果から、Muse細胞は受傷脳に生着し、脳機能障害改善効果をもたらす可能性が示唆された。Muse細胞を使用した新規治療法開発のため、動物実験にてMuse細胞の投与法を確立した。Rice-VannucciモデルのWistarラットを使用し、受傷72時間後にMuse細胞を外頚静脈から投与した。蛍光色素DiRでラベルしたMuse細胞を投与後7日間、IVIS Imaging Systemで追跡しMuse細胞の体内動態を確認したが、脳・肺・肝臓・腎臓・脾臓などの諸臓器に特異的な集積は見られなかった。また生後20日目に作成した脳切片では、Muse細胞の脳への移行が確認できた。次にHIEモデルに対するMuse細胞移植の効果確認を行った。HIEモデル作製後、2次元画像レーザー血流計を用いて脳血流減少の程度を確認し、モデル個体間の差が最小限となるようにvehicle投与群とMuse細胞投与群に群分けを行った。治療効果判定のために、行動学的評価を静注後1ヶ月(亜急性期)と5ヶ月(慢性期)に行った。その結果、vehicle投与群と比較してMuse細胞投与群では、亜急性期・慢性期ともに回転棒試験において運動能力の改善を、能動回避学習試験(shuttle avoidance test)で学習障害の改善を認めた。またオープンフィールドテストでは慢性期において情動行動(多動性など)改善が期待できる可能性が示唆された。さらに長期的に飼育を8ヶ月間行い、Muse細胞投与によって生存期間が短縮しないことを確認した。Muse細胞投与方法の確立に加え、周産期HIEモデルラットに対するMuse細胞移植の効果確認について、おおむね達成することができた。Muse細胞の体内動態確認における、脳内の生着・分布については今後着手する予定である。Muse細胞または生食を投与したHIEモデルラットに、1ヶ月(亜急性期)と5か月(慢性期)の時点で各種行動実験を施行し、Muse細胞移植の有効性についての詳細な検討を行った。行動学的評価のうちrota rod試験では、投与後1ヶ月の評価でMuse投与群の持久時間がvehicle投与群より有意に長く(185 vs.160秒)、運動障害の改善を認めた。また、その効果は投与後5ヶ月でも持続していた(127 vs. 107秒)。学習障害は、能動的回避反応(shuttle avoidance test)、新規物体認識試験で評価し、同様に5ヶ月まで有意な治療効果を認めた。さらにopen field試験によりvehicle投与群で多動性を認めていた行動異常がMuse投与群で有意に改善していることを確認した。経過中Muse細胞投与による体重増加率減少や死亡率増加などの弊害は見られなかった。Muse細胞の生着評価として、脳切片による免疫組織学的評価を行った。その結果、受傷後10日目に作成した脳切片ではMuse細胞の脳への移行を確認できたが、受傷後7ヶ月に作成した脳切片では投与細胞の生着は確認できなかった。そのため現在、Alu Sequenceを用いてのMuse細胞の生着評価を行い、In vivo imagingを用いた投与後動態確認やnon-Muse細胞との効果比較を行っている。今後Muse細胞の治療メカニズムの解明として、脳切片を用いた生化学的・免疫組織学的評価や、電気生理学的は皮質脊髄路の側通性の確認、MRIやSPECT/PETによる画像評価など行っていく予定である。詳細な行動学的評価を行うことで、Muse細胞移植による治療効果を確認することができた。今後Muse細胞の脳内での生着・分布についてや治療メカニズムについての解明を行う予定である。Muse細胞投与による行動学的な改善が確認できたため、今後はMuse細胞を投与した周産期HIEモデルの脳切片を作製し、生化学的・免疫組織学的評価を行う予定である。さらに梗塞体積の評価や部位別(皮質、線状体、海馬、視床)にneuropathological scoreを用いた評価を行う予定である。治療メカニズムの解明として、Muse細胞の生着や分化を生化学的・免疫組織学的に評価し、皮質脊髄路の側通性を電気生理学的に確認する予定である。さらに、MRIによる組織障害やSPECT/PETによる脳血流や脳酸素代謝率(CMRO2)等の可視化、炎症細胞であるミクログリア/マクロファージのイメージングなども行っていく予定である。小児科実験は比較的順調に進んだが、Muse細胞投与後の行動学的評価等を優先した。

その結果、生化学的・免疫組織学的な評価が遅れており、必要な抗体等購入ができなかったため。Muse細胞投与後の行動学的評価や、Muse細胞の脳内生着の確認を優先したことで、生化学的・免疫組織学的評価や各種画像検査を行うことができず、必要な物品の購入ができなかったため。前年度に行うことができなかった生化学的・免疫組織学的評価を行うために必要な物品の購入に使用する。前年度に行うことができなかった生化学的・免疫組織学的評価や各種画像検査を行うために必要な物品の購入に使用する。
ヒト由来生組織細胞の中心体照射のための微細イオンビーム技術の開発

生細胞のマイクロメーター領域を照射するための全自動ステージを開発し、オンステージの培養器を作製した。このステージは照射後の細胞を自動的に追跡可能で、自動的に個々の細胞を判別するアルゴリズムや、細胞全体もしくは照射領域を三次元的に再構成するための機能を取り入れた。人間の生細胞をこのオンステージ培養器上で培養したところ、細胞周期は20時間以下であることが確認された。テストでは細胞内のおよそ1μm幅の中心体に対して正確に照射することが可能であった。このシステムを用いることにより、細胞に害を与えることなく細胞小器官の正確な照射ならびに照射された細胞の数日間にわたる追跡が可能となる。マイクロビーム照射に関する技術開発:照射施設内の顕微鏡サンプルステージにピエゾ駆動XYZステージを導入した。これによりサブミクロン精度での移動および位置設定が可能となった。初年度末現在、細胞のトラッキングを全自動で行うソフトウェアを開発中である。加速器に付随したビームラインは、一般に、物理および材料系の実験や測定を想定しており、細胞にストレスなく培養することには不向きである。しかしながら、本研究では、照射以外のストレスを排除しなければ、照射による効果を特定することが困難になる。従って、本研究費により照射施設内に生物学実験と同レベルで細胞を操作および培養ができる環境を構築し、照射直後から細胞への余分なストレスを低減できるようにした。さらに、テーパー型フタ付きガラスキャピラリー(マイクロイオンビームを生成し、液相への照射を可能にする)については、フタのサイズやフタの品質を大幅に向上させた。科学的成果:上記の装置を使って、一つ一つのヒトがん細胞の細胞質および核を逐次狙い撃ちし、その細胞の応答を調べる予備試験を行った(2MeVヘリウムイオンビーム使用)。これらの実験は、DNAの修復中のたんぱく質の役割を説明できると期待されており、次年度も継続して行われる。一方、次年度へ向けて、国内外のいくつかグループとの共同研究を検討中であり、細胞系あるいは組織への照射が見込まれている。今年度は、技術開発及び予備段階での結果を6つの会議にて発表した(うち、2つは国際会議での招待講演)。本年度は生細胞のマイクロメーター領域を照射するための全自動ステージを開発した。用いたPIジャパン製のステージはピエゾモーターにより三次元駆動が可能で、XY方向のストロークはそれぞれ25mm、Z方向には100μmである。また、精度は全方向においてμm以下である。これにより、培養皿上の全ての領域において狙った細胞を正確に照射することが可能である。このステージは照射チェンバー上で我々の設計したアダプタを介して光学顕微鏡と連結されている。また、新たにオンステージの培養器を導入し、このステージ上で細胞培養が可能となっている。このステージはLabViewソフトウェアによって制御し、照射後の細胞を自動的に追跡可能とした。自作ソフトウェアであるため、実験上の要求に応じて改良が容易である。例として、自動的に個々の細胞を判別するアルゴリズムや、細胞全体もしくは照射領域を三次元的に再構成するためのいわゆる"Z-スタック"像を取得するための機能を取り入れることが出来た。本システムは初期テストにおいて問題無く動作し、三次元方向にμm以下の精度で駆動可能であった。人間の生細胞をこのオンステージ培養器上で数日にわたって培養したところ、全期間において細胞は健全であり、細胞周期は20時間以下であることが確認された。これは細胞周期が50時間程度であった以前のシステムに比べて画期的な進歩であり、以前のシステムは細胞を健全に保つことが出来ていなかったことが示唆される。固定された細胞を用いた初期テストでは、細胞内のおよそ1μm幅の中心体に対して正確に照射することが可能であった。このことにより、数立方μmの微小体積をターゲットとすることが可能であることが示された。この改善されたシステムを用いることにより、細胞に害を与えることなく細胞小器官の正確な照射ならびに照射された細胞の数日間にわたる追跡が可能となる。
絶縁体結晶中のポジトロニウムの研究

絶縁体物質の陽電子を入射すると、多くの場合、電子との束縛状態であるポジトロニウムが生成する。ポジトロニウムの絶縁対中でのふるまいは,励起子のふるまいとの関連で興味を持たれている。また最近では,物質のスピン状態のプローブとしても興味を持たれている。本研究では,我々が開発した新方式の陽電子消滅2光子2次元角相関測定装置,フォトンファクトリー(高エネルギ加速器研究機構)の高強度低速陽電子ビーム,およびその他の陽電子消滅測定装置(陽電子消滅2光子1次元角相関測定装置,陽電子寿命測定装置,陽電子消滅ドップラー拡がり測定装置,陽電子運動量-寿命相関測定装置)を用い,絶縁体中のポジトロニウムの多彩なふるまいを明らかにした。主な内容は下記のとおりである。(1)低温におけるアルカリハライド中の非局在ポジトロニウムの研究(2)水晶およびMgF_2中におけるポジトロニウム-フォノン散乱の研究(3)ポジトロニウムの非局在-局在遷移に対するトンネル効果の研究(4)水晶単結晶およびアルモルファス石英表面から放出されるポジトロニウムの研究(5)水晶単結晶中におけるポジトロニウムの寿命の測定(6)スピンクロスオーバー錯塩およびその関連物質中のポジトロニウムの研究(7)ポジトロニウムの四重極相互作成の検出(8)固体中のポジトロニウムを用いた新しい陽電子スピン偏曲率測定法の開発絶縁体物質の陽電子を入射すると、多くの場合、電子との束縛状態であるポジトロニウムが生成する。(1)低温におけるアルカリハライド中の非局在ポジトロニウムの研究(2)水晶およびMgF_2中におけるポジトロニウム-フォノン散乱の研究(3)ポジトロニウムの非局在-局在遷移に対するトンネル効果の研究(4)水晶単結晶およびアルモルファス石英表面から放出されるポジトロニウムの研究(5)水晶単結晶中におけるポジトロニウムの寿命の測定(6)スピンクロスオーバー錯塩およびその関連物質中のポジトロニウムの研究(7)ポジトロニウムの四重極相互作成の検出(8)固体中のポジトロニウムを用いた新しい陽電子スピン偏曲率測定法の開発(1)我々が開発した、新方式の陽電子消滅2光子2次元角相関装置を用いて、低温でのアルカリハライド(KI及びCKl)中の非局在ポジトロニウムのBloch副ピーク強度の詳細な測定を行った。その結果、奇数指数だけではなく、(200)副ピーク以外の偶数指数副ピークに対応するポジトロニウムの高運動量成分が、異常に弱いことを発見した。これと平行してポジトロニウム波動関数の数値計算も行った。その結果、奇数指数副ピークが弱いことは、ポジトロニウム中の電子と結晶電子との交換相互作用が重要であること、(200)副ピーク強度を定量的に説明するには、交換相互作用だけでなくクーロン相互作用が必要であることがわかった。(2)(1)と同じ2次元角相関装置を用いて、錯塩[Fe(ptz)_6](BF_4)_2の高スピン・低スピン転移を検出した。高スピン状態の錯塩中で、ポジトロニウムがFe(II)の3d不対電子による常磁性スピンとスピン交換反応を起こすことを、2次元角相関の温度変化から確認した。また、[Fe(ptz)_6](BF_4)_2と同じ構造を持つが、スピン転移を起こさない錯塩[Zn(ptz)_6](BF_4)_2の2次元角相関測定も行った。その結果、スピン転移とは直接は関係しない異方性の温度依存性を発見した。この変化は、他の実験手段では観測されていないもので、陽電子消滅法により初めて観測された。(1)フォトンファクトリー(高エネルギ加速器研究機構)のライナックを利用して得られる高強度低速陽電子ビームを用いて、水晶単結晶および合成石英の表面から放出されるポジトロニウムのエネルギー分布を測定した。水晶単結晶、合成石英両方に、1eVと3eVにピークをもつ分布が得られた。1eVのピークはバルク中で生成されたポジトロニウムの放出を示しており、ポジトロニウムの仕事関数は-1eVであると考えられる。これに対し、3eVのピークは試料表面で生成されたポジトロニウムの放出によるものであると考えられる。2つのピークの存在が確かめられたことにより、従来懸案とされていた、2光子角相関法によるデータと陽電子ビームによるデータの間の矛盾が解消された。以上の結果から、試料中におけるポジトロニウムの束縛エネルギーを求めると2eVとなる。この値と、従来の手法による水晶中のポジトロニウムの測定結果の整合性について検討をすすめている。

(2)SiO_2およびMgF_2単結晶中のポジトロニウムの運動量分布の温度依存性を、1次元2光子角相関法を用いて測定した。また、得られた運動量分布の形状を、ポジトロニウム-格子相互作用から直接定量的に解析する方法を開発した。その解析法により、SiO_2中のポジトロニウムの有効質量、変形ポテンシャル、および拡散定数を求めることができた。また、MgF_2の場合も、200K以下の低温では、この解析法が有効であり、SiO_2と同様に有効質量等を求めることができた。さらに、高温になるとポジトロニウムの運動量分布が急速に広がる様子を、変形ポテンシャルの増大という形で定量的に調べることができた。(1)昨年度測定した水晶単結晶表面から放出されるポジトロニウムのエネルギー分布について、さらに検討を行った。この分布は1eVと3eVにピークをもつが、仕事関数に関する考察から,前者はパルク中で生成されたポジトロニウムによるもの、後者は表面で生成されたポジトロニウムによるものであることが分かった。また、水晶中のポジトロニウムの束縛エネルギーを、2eVから5eVまでの範囲にあると見積もることができた。ただし、ポジトロニウムは水晶表面では励起子を構成する電子や表面状態にある電子から生成されると仮定した。この測定とは独立に2光子角相関の磁場依存性を測定して、水晶中におけるポジトロニウムの束縛エネルギーは4.6eVと得られた。同様の測定をアモルファス石英、MgF_2単結晶についても行い、それぞれ6.7eV、4.8eVが得られた。(2)アルカリ・ハライド中のポジトロニウムの低温における非局在状態から自己束縛状態への遷移について,トンネル効果を考慮した理論計算を行い,実験データとのよい一致を得た。(3)平成8年度に、スピンクロスオーバー錯体[Fc(plz)_6](BF_4)_2および[Zn(ptz)_6](BF_4)_2におけるポジトロニウムの異方性の温度変化を発見した。本年度は、これが、未発見の構造相転移によるものである可能性を調べるため、〔Zn(ptz)_6](BF_4)_2に対して、低温におけるX線回折の実験を行った。その結果,X線で見える構造の温度変化は見いだされなかった。このことより、ポジトロニウムの異方性の変化は、格子のsoftningと、格子とポジトロニウムの相互作用の温度依存によるものと考えられる。1水晶単結晶中におけるポジトロニウムの平均寿命の測定水晶単結晶中におけるポジトロニウムの平均寿命を、通常の寿命測定法ではなく、2光子角相関の磁場依存性から求めた。結果はオルソポジトロニウムの寿命が270ps、パラポジトロニウム寿命が160psであった。これにより、これまで未解決であった"水晶中のポジトロニウムの寿命はいくらか?"という問題に終止符を打つことができた。2陽電子運動量-寿命相関測定装置を用いたパラポジトロニウム寿命測定水晶単結晶、アモルファス石英について、陽電子運動量-寿命相関測定装置を用いたパラポジトロニウム寿命測定法の適用を試みた。パラポジトロニウム成分の分離には成功したものの、信頼性のある結果を得るには至らなかった。3ポジトロニウムの四重極相互作用の検証ポジトロニウムは結晶中ではhyperfine interactionのために四重極モーメントを持ちうることがBaryshevskiiらによって予言されている。我々はこの四重極モーメントと結晶場との相互作用を2光子2次元角相関法を用いて検出することを試みた。
場の理論のグラフ理論への応用

正方ー三角格子上のHamiltonian閉路グラフのHamiltonian閉路とは,辺をたどる閉じた経路で,すべての頂点をちょうど一度ずつ訪れるようなものである.グラフGの持つHamiltonian閉路の個数は興味深い量である.それは,G上の高分子のcompact相のエントロピーと対応している.私は,正方ー三角格子(2次元正方格子に規則的に辺を加えた,正方格子と三角格子を補間する一群の格子)のHamiltonian閉路の個数を,私の提案した場の理論を用いた解析的方法,および,転送行列を用いた数値的方法により評価した.その結果,場の理論の方法が,個数の格子依存性の重要な部分を取り出していることを発見した.3次元のO(n) Loop模型の拡張私は,2次元のO(n) Loop模型の,3次元への拡張を提案し,その性質を数値的に調べた.従来提唱されていた3次元のO(n) Loop模型は,定義が非局所的であるために,可解でなく,数値的取り扱いも実質的に不可能だった.私の提案した模型は,非局所的でありながら,効果的な数値計算アルゴリズムを持つ.また3次元self-avoiding walkと関係するなどの,良い性質は保っている.グラフのHamiltonian閉路とは,辺をたどる閉じた経路で,すべての頂点をちょうど一度ずつ訪れるようなものである.グラフGの持つHamiltonian閉路の個数をΗ(G)とかく.私は,Itzyksonによる,場の理論を用いたΗ(G)の積分表示を,ループ展開により評価した.そして2次の段階で,グラフの大域的性質の情報が取り込まれることを見い出した.そして,この評価を,種々の境界条件を持つ2次元正方格子に適用した.その結果は,厳密な数え上げおよびMonteCarlo法の結果とよく一致し,私の得た評価が良い近似であることがわかった.また,グラフの集合Λに対してΗ(G)の平均値を求めるという問題を調べた.特にΛを,`頂点をn個持ち,隣接頂点の数が3であり,球面上に描けるようなファットグラフ全体'ととった場合に,0次元の場の理論であるランダム行列埋論を応用して,Η(G)を厳密に決定した.この結果を,`頂点をn個持ち,隣接頂点の数が3であり,種数gの閉曲面に描ける(しかしg-1では描けない)ようなファットグラフ全体'というΛの場合に拡張した.特に種数g=1について具体的な計算を行なった.さらに,すべての種数gの情報を含んだ生成関数の積分表示を発見し,任意のgについて,n→∞での振舞いを決定した.これらの2つの結果から,頂点の数nの大きい極限が,2次元量子重力と中心荷電-2の共形場とを結合させたもので記述されることがわかった.正方ー三角格子上のHamiltonian閉路グラフのHamiltonian閉路とは,辺をたどる閉じた経路で,すべての頂点をちょうど一度ずつ訪れるようなものである.グラフGの持つHamiltonian閉路の個数は興味深い量である.それは,G上の高分子のcompact相のエントロピーと対応している.私は,正方ー三角格子(2次元正方格子に規則的に辺を加えた,正方格子と三角格子を補間する一群の格子)のHamiltonian閉路の個数を,私の提案した場の理論を用いた解析的方法,および,転送行列を用いた数値的方法により評価した.その結果,場の理論の方法が,個数の格子依存性の重要な部分を取り出していることを発見した.私は,2次元のO(n) Loop模型の,3次元への拡張を提案し,その性質を数値的に調べた.従来提唱されていた3次元のO(n) Loop模型は,定義が非局所的であるために,可解でなく,数値的取り扱いも実質的に不可能だった.私の提案した模型は,非局所的でありながら,効果的な数値計算アルゴリズムを持つ.また3次元self-avoiding walkと関係するなどの,良い性質は保っている.
バイオ燃料電池に有益な機能を高度に集約した燃料電池用スーパー大腸菌の開発

バイオ燃料電池に有益な機能を集約した大腸菌の開発から、燃料電池の出力向上に取り組んできた。2017年度に構築した5重欠損株をベースにして、2018年度はさらに出力もしくはクーロン効率が高くなる株の構築を目指した。前年度からの課題として、15重欠損株では出力は向上するものの、ピルビン酸の蓄積が見られること2ピルビン酸から酢酸やギ酸合成への経路がまだ残されていること3NADHから電子を奪いATP合成へと導く電子伝達系に関する取り組みからの改善、が残されていた。そこで、1に関してはTCAサイクルのレギュレーターと考えられているタンパク質の遺伝子arcA、2に関しては酢酸合成に関わるpoxBとギ酸合成に関わるpflBの欠損を5重欠損株に重ねてそれらの影響を調べた。しかし、これら6重欠損株では出力やクーロン効率の増加には繋がらなかった。1については、さらにTCAサイクルの回転をより良くするためにsucABがコードする酵素の過剰発現を、解糖系からTCAサイクルに入る経路を新たに導入するためppc遺伝子がコードする酵素の過剰発現を5重欠損株に導入し評価した。また3については、NADHから電子を奪い電子伝達系に電子を渡すNDHIIの過剰発現の導入を試みた。結果として、ppc導入のみ大きな変化が見られ、野生株に比べグルコース消費が抑制され出力は低下したが、クーロン効率が50%以上まで上昇することがわかり、ピルビン酸の蓄積は解消されていた。したがって燃費上昇には優れていることが示された。さらに、3の電子伝達系を中心に、5重欠損株に重ねる遺伝子欠損について1重欠損株の評価から候補遺伝子の選定を行っている。また、負極溶液に加える物質の選定や濃度評価も行ないそこからの改善も進めており、7.5 mLの負極溶液で18時間の総出力が2389mWとこれまでの最高出力を示す結果も得られている。これまでの検討では、1年目に候補遺伝子の欠損を重ね合わせ、18時間の総出力が1.5倍程度、クーロン効率が2.6倍程度向上した5重欠損株を構築できた。2年目では、さらなる改善を目指し、5重欠損株をベースにし新たな高出力株の構築を試みた。欠損遺伝子の導入や導入遺伝子の過剰発現を試したが、総出力が向上する株は得られなかった。しかし、総出力は低下したがクーロン効率が5重欠損株の2倍を超える株を得ることができた。また、負極構成要素の検討から総出力が1.2倍程度上昇する条件を見出した。さらに界面活性剤添加により総出力が若干増加する傾向を見出した。電子伝達系を中心に5重欠損株に重ねる候補遺伝子の検討も行なっており、すでに2つの候補が得られている。実験開始当初の計画書に記載した1燃料取り込み能のアップ、2鉄還元菌由来の電子伝達蛋白質、3バイオフィルム形成条件の検討4キシロース代謝の改変については、それに関連する予備試験の結果などから次のように判断している。1については、これまでの検討結果から、細胞へのグルコース取り込み酵素だけの問題ではなく、代謝全体の問題と考えており、現状取り組んでいる欠損株の導入により、グルコース代謝を促進し、それにより解決しようと考えている。従って現状の遺伝子変異の重ね合わせの検討を進める。2と3については、鉄還元菌由来の電子伝達蛋白質の一つを導入した時、電極にバイオフィルムを形成する傾向が見られたが、総出力が大きく低下し、一概にバイオフィルムの形成が電極への電子伝達を促進するとは考えにくいと判断した。従って、これに関する検討はペンディングにしている。4については現在のグルコース代謝の検討を優先し、その後に行うべきと考えている。以上、予定した内容は概ね行なってきており、徐々にではあるが出力向上にもつながっていると判断し、概ね順調に進んでいると判断した。5重欠損株にppcを導入した株に対して、新たに重ねる遺伝子欠損もしくは遺伝子導入の検討を進める。現在は電子伝達系に関連する遺伝子を中心に検討を進めており、すでに候補として選択した有望遺伝子の重ね合わせと新たな有望遺伝子の探索を並行して行い、有望株の構築を進める。その一方で、負極溶液組成からの出力向上に向けた検討も進める。現在行なっている界面活性剤添加が出力に与える影響の評価についても継続して詳細な検討を進める。2018年度に見出した優れた負極溶液組成と界面活性剤の効果を組み合わせることでさらなる改善を検討する。また、現在は野生株を用いた検討の結果もっとも良かったメディエーターを有望株で使用しているが、新たに構築した株に適したメディエータの種類や濃度についても検討する。最後に、木質系バイオマスの利用を念頭に置き、木質系のバイオマスに多く含まれるキシロースからの発電を、グルコースで検討した有望株を用いて評価する。出力が低い場合は、キシロース代謝の改善にも取り組む予定である。バイオ燃料電池に有益な機能を集約した大腸菌の開発から、燃料電池の出力向上に取り組んだ。過去に開発した大腸菌では、染色体上の破壊したい遺伝子を、過剰発現プロモーター下の導入遺伝子により破壊していた。そのため、効果が見られても、遺伝子破壊と過剰発現のどちらの効果か明確でないケースが見られた。また、過剰発現についてリアルタイムPCRを用いて解析をしたが、期待したほどの発現上昇が見られないケースも見られた。そこで、過剰発現する遺伝子の数はできるだけ少なくすることにし、まずは遺伝子破壊を集約した株を構築してからそこに過剰発現を加える方針とした。

計画では、ピルビン酸からの代謝の分岐を抑制し、TCAサイクルへの流れを促進し、さらにNADHからの電子伝達への流れを補強することを目的としていた。そのため、TCAサイクルの逆回転を抑制する目的でfrdA遺伝子を破壊し、その株に出力もしくはクーロン効率が向上する遺伝子破壊を次々に重ねた。TCAサイクルへの入口となる反応を抑制するpdhR遺伝子、ピルビン酸から乳酸への分岐を触媒するldhA遺伝子、エタノールへの分岐に関連するadhE遺伝子、酢酸への分岐に関連するpta遺伝子を破壊した5重破壊株を構築した。この株ではこれまで大腸菌を用いて検討した中で最も高い出力を示し(野生株の約1.5倍)、クーロン効率も20%に近い値(野生株の約3倍)を示した。また、有機酸蓄積をHPLCで解析した結果、乳酸の蓄積はほとんどなく、酢酸はフマル酸と予想されるピークが増加することによって正確な測定はできなかったが、それほど多くは含まれていないと推察された。一方、ピルビン酸は野生株より多く蓄積していた。乳酸などへの分岐を抑制した場合、frdAやpdhR遺伝子の破壊では不十分と考えられ、その他のTCAサイクル抑制に関わる遺伝子の破壊を重ねることで課題解決に取り組んでいる。これまでの検討から効果が期待される遺伝子を選び、5種類の遺伝子の破壊を重ねることに成功した。その結果、出力とクーロン効率がともに向上した株を構築でき、とくに総出力での評価では、遺伝子破壊の重ね合わせだけでこれまでの最高値を得ることができた。また、有機酸の解析から構築株を用いて今後検討すべき課題も明確となった。一方で、目的遺伝子の過剰発現の検討については、種々の検討結果からその数をしぼり、遺伝子破壊の集約後に検討する方針とした。検討しようと考えている遺伝子のほとんどの発現プラスミドはすでに保有しているため、この点でもそれほど遅れてはおらず、おおむね順調と判断した。バイオ燃料電池に有益な機能を集約した大腸菌の開発から、燃料電池の出力向上に取り組んできた。2017年度に構築した5重欠損株をベースにして、2018年度はさらに出力もしくはクーロン効率が高くなる株の構築を目指した。前年度からの課題として、15重欠損株では出力は向上するものの、ピルビン酸の蓄積が見られること2ピルビン酸から酢酸やギ酸合成への経路がまだ残されていること3NADHから電子を奪いATP合成へと導く電子伝達系に関する取り組みからの改善、が残されていた。そこで、1に関してはTCAサイクルのレギュレーターと考えられているタンパク質の遺伝子arcA、2に関しては酢酸合成に関わるpoxBとギ酸合成に関わるpflBの欠損を5重欠損株に重ねてそれらの影響を調べた。しかし、これら6重欠損株では出力やクーロン効率の増加には繋がらなかった。1については、さらにTCAサイクルの回転をより良くするためにsucABがコードする酵素の過剰発現を、解糖系からTCAサイクルに入る経路を新たに導入するためppc遺伝子がコードする酵素の過剰発現を5重欠損株に導入し評価した。また3については、NADHから電子を奪い電子伝達系に電子を渡すNDHIIの過剰発現の導入を試みた。
自由繊維形状を有する新機能熱可塑性複合材の開発

昨年度はファイバー縫付機(TFP;Tailored Fiber Placement)により,炭素繊維束(CFトウ)を熱可塑性シート基材に直接縫い付け,加熱プレスにより基材部をCFトウ内に含浸することで,TFP技術を用いた熱可塑性の積層複合材の作製に成功した.また,基材シートとして,ポリプロピレンシートにマレイン酸変性ポリプロピレンを重量比0.5%で混合することで,接着性の改善や樹脂の溶融粘度の低下し,成形後の熱可塑性複合材の機械的特性が改善されることを確認した.本手法で作製した熱可塑性複合材の振動特性についても実験により評価し,他の手法により作製した熱可塑性複合材と同等の機械的特性を有していることを確認した.2018年度は,作製した熱可塑性複合材の熱間深絞りにより円筒部材を成形した.深絞り後の円筒部材の座屈強度に対して有用に働くように,予め熱可塑性積層板にはTFP装置により以下のような2種類の強化繊維を部分的に配置した形状とした.(1)円筒部材のフープ層(円周方向に強化繊維を配置)になるように同心円状に繊維を配置,(2)円筒部材のストレート層(高さ方向に強化繊維を配置)となるように放射線状に繊維を配置.圧縮試験の結果,どちらの部分的な強化がない部材と比べて高い圧縮強度を示し,ストレート層よりもフープ層を有する部材が高い圧縮強度を示すことがわかった.また,有限要素法により,線形座屈シミュレーションを行った結果も実験結果と同様の傾向が示すことが確認された.そのため,フープ層(0度)とストレート(90度)層の間で様々に積層構成を変化させたシミュレーションを実施したところ,-15度や-5度の繊維配向角で座屈強度が最大となることがわかった.2017年度には,提案したTFP技術を用いた新たな熱可塑性積層複合材の作製手法が有用であることを確認し,2018年度はTFP技術独特の曲線状強化繊維配置により,深絞り成形後の座屈強度に有利な繊維形状を有する三次元部材が作成できることが確認できたため.次年度は,2018年度と同様の手法によりチャネル型のストリンガーを模したコの字断面を持つ部材を深絞り成形により作製し,実験結果をシミュレーションにより予測できるかどうかを確認する.シミュレーションにより作製部材の曲げ強度が予測できることが可能であれば,シミュレーションにより得られた主応力方向に部分的に曲線状繊維を配置することで,三次元構造部材の最適な曲線強化繊維配置の算出を行う.得られた最適設計案をもとに供試体を作製し,様々な強化繊維を有する供試体と比較することで,最適設計案が効率的に曲げ強度向上に貢献することを確認する.炭素繊維強化複合材料(CFRP)に代表される先端複合材料では,母材に用いるプラスチックとして熱硬化性樹脂が主流となっているが,成形時間が長く生産性の向上には適さないため,自動車のような量産品には適していない.これに対し熱可塑性樹脂を母材として用いたCFRTPは成形時間の短さだけでなく,リサイクル性の良さなどの点で先端複合材料の母材として注目を集めている.また近年,繊維配向技術の発展により,繊維の牽引方向を連続的に変化させ,曲線状の強化繊維を有する複合材の生産が可能となってきている.曲線状の強化繊維を有する複合材は局所的な異方性を付加させることができるため,繊維形状を適切に設計することで,ある特定の力学的要求に対して直線状繊維に比べて優れた特性を示すことが知られている.本研究では曲線状の強化繊維を有する複合材を作製する手法として,ファイバー縫付機(TFP)に着目した.これは刺繍技術を応用したもので,牽引方向を連続的に変化させながら繊維束を基材に縫い付けることプリフォームを作製する装置である.作製したプリフォームは真空樹脂含浸法などにより樹脂を含浸し,複合材の成型を行うことが一般的であるが,VaRTM法では熱可塑性の樹脂を扱うことが困難である.そのため本研究ではTFPを用いて熱可塑性樹脂シートに直接,炭素繊維を縫い付けることでプリフォームを作製し,加熱プレス成形により熱可塑性複合材料を作製する.このとき,繊維を縫付けた基材である樹脂シートは成形中にプリフォームに含浸し,成型後は母材となる.これにより,従来よりも簡便な手法で熱可塑性複合材を作製することが可能になり,またTFPの特長を生かした曲線状の強化繊維を有する熱可塑性の複合材の成型が可能となる.本年度では,作製した供試体材料定数の取得および,振動特性について評価を行った.提案した新たな熱可塑性複合材の成形方法を用いて作成した供試体の断面観察の結果,樹脂含浸が十分にできており,また,強度試験や振動数試験の結果,当初予測していたよりも優れた振動特性が得られているため.昨年度はファイバー縫付機(TFP;Tailored Fiber Placement)により,炭素繊維束(CFトウ)を熱可塑性シート基材に直接縫い付け,加熱プレスにより基材部をCFトウ内に含浸することで,TFP技術を用いた熱可塑性の積層複合材の作製に成功した.また,基材シートとして,ポリプロピレンシートにマレイン酸変性ポリプロピレンを重量比0.5%で混合することで,接着性の改善や樹脂の溶融粘度の低下し,成形後の熱可塑性複合材の機械的特性が改善されることを確認した.本手法で作製した熱可塑性複合材の振動特性についても実験により評価し,他の手法により作製した熱可塑性複合材と同等の機械的特性を有していることを確認した.

2018年度は,作製した熱可塑性複合材の熱間深絞りにより円筒部材を成形した.深絞り後の円筒部材の座屈強度に対して有用に働くように,予め熱可塑性積層板にはTFP装置により以下のような2種類の強化繊維を部分的に配置した形状とした.(1)円筒部材のフープ層(円周方向に強化繊維を配置)になるように同心円状に繊維を配置,(2)円筒部材のストレート層(高さ方向に強化繊維を配置)となるように放射線状に繊維を配置.圧縮試験の結果,どちらの部分的な強化がない部材と比べて高い圧縮強度を示し,ストレート層よりもフープ層を有する部材が高い圧縮強度を示すことがわかった.また,有限要素法により,線形座屈シミュレーションを行った結果も実験結果と同様の傾向が示すことが確認された.そのため,フープ層(0度)とストレート(90度)層の間で様々に積層構成を変化させたシミュレーションを実施したところ,-15度や-5度の繊維配向角で座屈強度が最大となることがわかった.2017年度には,提案したTFP技術を用いた新たな熱可塑性積層複合材の作製手法が有用であることを確認し,2018年度はTFP技術独特の曲線状強化繊維配置により,深絞り成形後の座屈強度に有利な繊維形状を有する三次元部材が作成できることが確認できたため.次年度ではTFPを用いて強化繊維を曲線状にすることにより繊維密度に疎密が生じるため,繊維曲率に着目し曲率の関数として材料定数を定義することを試みる.特に繊維に重なりが生じて繊維含有率が非線形的に増加するため,この非線形部分を意図的に実験で再現し,実測による材料定数の取得を試みるとともに,どの程度の曲率差で「重なり」や「隙間」が生じるかを検討する.得られた曲率依存の材料定数を数値計算(有限要素を用いる)に組み込み,最適設計を行う.要素内で代表繊維曲率を算出し,それに依存した各要素で異なる材料定数を与えることで局所的な力学特性を表現する.繊維曲率の算出は比較的容易なため,本手法は汎用のソフトウェアにも組み込むみやすい.振動数最大化などを目的関数として得られた最適設計案から実際に複合材を作成し,実験により評価することで本手法の有用性を確認する.次年度は,2018年度と同様の手法によりチャネル型のストリンガーを模したコの字断面を持つ部材を深絞り成形により作製し,実験結果をシミュレーションにより予測できるかどうかを確認する.シミュレーションにより作製部材の曲げ強度が予測できることが可能であれば,シミュレーションにより得られた主応力方向に部分的に曲線状繊維を配置することで,三次元構造部材の最適な曲線強化繊維配置の算出を行う.得られた最適設計案をもとに供試体を作製し,様々な強化繊維を有する供試体と比較することで,最適設計案が効率的に曲げ強度向上に貢献することを確認する.実験用消耗品が研究協力者からの提供いただいた点と,実験が想定より少ない回数で成功したために今年度は消耗品費が予定より少なかった.繰越額は引き続き次年度の消耗品購入や購入備品の修繕費として使用予定である.地震など災害の影響で出張をキャンセルした.次年度は別途,国際学会に参加することで繰り越し額を使用する予定である.
ヒトIn vivoにおける一酸化窒素産生・放出障害機序の解明

内皮依存性血管弛緩反応と血小板由来NO放出量が相関するか否か、さらには血小板を用いて冠危険因子保因者におけるNO放出能低下の機序について検討した。計24例の症例にて血管内皮依存性血管拡張反応と血小板由来NO放出能ついて検討した。アセチルコリン動注によるヒト大腿動脈の血管内皮依存性血管拡張反応およびADPによる血小板由来NO放出能はいずれも有意冠動脈狭窄の存在にて有意に低下していた。また血管内皮依存性血管拡張反応と同一個体の血小板由来NO放出能は有意な正の相関関係を示した。ニトログリセリン動注による血管内皮非依存性血管拡張反応と血小板由来NO放出能は相関しなかった。また、血小板内のcGMPも血管内皮依存性血管拡張反応と有意相関を示し、血管内皮非依存性血管拡張反応とは相関しなかった。以上のことから内皮型NO合成酵素の障害は血管内皮のみでなく血小板にも起こっているものと推定された。さらにNO放出能の低下の機序を解明するために28例にて血小板NO合成酵素のタンパク量をウエスタンブロットで、酵素活性をRIで測定したがいずれも血小板由来NO放出能とは有意な相関関係は認められなかった。また、細胞内酸化還元状態の指標として28例にて血小板内のグルタチオン濃度およびパーオキシナイトレートも測定したが血小板由来NO放出能との相関関係は認められなかった。総括すると今回の本研究にて血管内皮と血小板のNO放出能は相関することが明らかになった。今回の検討ではNO放出能の低下の原因として一酸化窒素合成酵素の酵素活性やタンパク量、細胞内酸化ストレスの亢進は否定的であった。計24例の症例にて血管内皮依存性血管拡張反応と血小板由来NO放出能について検討した。アセチルコリン動注によるヒト大腿動脈の血管内皮依存性血管拡張反応およびADPによる血小板由来NO放出能はいずれも有意冠動脈狭窄の存在、糖尿病の存在にて有意に低下していた。さらにNO放出能の低下の機序を解明するために20例にて血小板NO合成酵素のタンパク量をウエスタンブロットで酵素活性をRIで測定したがいずれも血小板由来NO放出能とは有意な相関関係は認められなかった。また、細胞内酸化還元状態の指標として20例にて血小板内のグルタチオン濃度およびパーオキシナイトレートも測定したが血小板由来NO放出能との相関関係は認められなかった。今回の検討ではNO放出能の低下の原因として一酸化窒素合成酵素の酵素活性やタンパク量、細胞内酸化ストレスの亢進は否定的であったがさらに対象例を増加させての検討が必要である。
終末期医療におけるエビデンスにもとづく退院支援の在り方に関する研究

退院支援の技術構造は、(1)予後の予測、(2)機能的診断、(3)心理社会的診断、(4)社会資源の導入・調整、(5)意思決定支援、(6)家族・介護者支援という6領域があることが明らかとなった。退院支援の効果を測定する指標として、(1)患者・家族のセルフマネージメント能力の獲得、(2)再入院率の低下、(3)連携時の引き継ぎエラーの減少、(4)在宅での死亡割合の増加、(5)患者・家族の余命・生活機能・QOLの向上という5領域があることが明らかとなった。終末期医療においては、身体的ケアに加え、心理社会的支援が重要となる。それは入院患者においては退院支援として展開されているが、効果的な退院支援に関するエビデンスの確立は遅れている。本研究では、終末期医療においてエビデンスにもとづく効果的な退院支援の在り方を確立することを目的とした。本研究の結果、退院支援の技術構造は、(1)予後の予測、(2)機能的診断、(3)社会的診断、(4)社会資源の導入・調整、(5)意思決定支援、(6)家族・介護者支援という6領域があることが明らかとなった。また、効果的な退院支援が行われているかどうかを測定する指標として、(1)患者・家族のセルフマネージメント能力の向上、(2)再入院率の低下、(3)連携時の引き継ぎエラーの減少・関係機関の信頼関係の向上、(4)在宅看取りの増加・医療資源の有効活用、(5)患者・家族の意思と選択の尊重、(6)患者・家族の寿命の延長・生活機能・QOLの向上という6領域があることが明らかとなった。以上の視点から、特に医師の役割に注目し、予後の予測、意思決定支援を促進するツールとして、医師が患者・家族へ説明するためのパンフレットの開発を行った。終末期医療に関する需要が高い(1)がん、(2)認知症という疾患ベースのものと、(3)医療連携全般を概説する計3種類である。また、主にコメディカルの役割に注目し、機能診断を促進するツールとして、OCR技術、Excelマクロを利用した高齢者総合的機能評価のシステムの開発を行った。これらの退院支援のプロセスは、従来の臓器別医学において十分検討されてこなかった領域であり、現時点では医師による退院支援は効果的に行われていないことが明らかとなった。卒前・卒後を含めた医師への教育が急務であることが考察された。また、効果的な退院支援が行われているかどうかを測定する指標として、(1)患者・家族のセルフマネージメント能力の向上、(2)再入院率め低下、(3)連携時の引き継ぎエラーの減少・関係機関の信頼関係の向上、(4)在宅看取りの増加・医療資源の有効活用、(5)患者・家族の意思と選択の尊重、(6)患者・家族の寿命の延長・生活機能・QOLの向上という6領域があることが明らかとなった。