hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メッセージの到達性を保証しない通信環境におけるセッション型付きプログラミング

マルチパーティセッション型を一般的な静的型付きプログラミング言語で利用可能にするための技法を考案し、OCaml言語において実装した。本技法は、デッドロックフリー性の核となるグローバル型の整合性を、ホスト言語の型検査機構によって検査する。これにより、型検査に成功した(コンパイルに成功した)並行分散プログラムは、デッドロックなしで動作することが保証される。従来、マルチパーティセッション型は外部ツールからのコード生成によって実現されており、拡張性・柔軟性に乏しかったが、本技法により、マルチパーティセッション型が静的型付きプログラミング言語のライブラリの形で利用可能になる。これによりデッドロックがないプログラムを容易に効率よく実装できるようになるため、並行分散システムの信頼性向上が期待できる。本研究は次年度において国際会議に投稿・発表する。さらに、昨年度に国際会議で発表したOCamlにおけるバイナリーセッション型の実装session-ocamlを拡張し、論文誌Science of Computer Programmingにextended versionとして投稿し、採択された。この拡張は、線形型システムをOCaml上で模倣する枠組みの上にバイナリーセッション型を実装するものであり、線形型を用いた他のプログラミング言語との親和性が高い。さらに、本研究の副産物的な結果として、パラメタ化モナドと表層構文の工夫により線形型プログラミングを可能にする枠組みを提案した。その実装であるLinOCamlはGitHub上で公開されている。この枠組みにより、リストや木といった構造をもつ線形型付きのデータを扱うことが可能になった。この結果は論文誌Journal of Information Processingに採択された。マルチパーティセッション型の既存のプログラミング言語におけるライブラリ実装が可能となったのは想定以上の進展であり、本研究の題目のうち「セッション型付きプログラミング」が大きく達成されたといえる。その一方で、メッセージの到達性を保証しない通信環境における理論については、通信オートマトンにおける理論を参考にして検討を進めている。マルチパーティセッション型の型付けに関する論文を発表するとともに、メッセージの到達性に関する理論について調査を継続する。通信オートマトン(Communicating Finite State Machine)の理論において、従来の制限を取り払う形での文献が発表されている。これに基づき、メッセージの不達性をエンコードする方法などを検討する。セッション型(バイナリーセッション型)をプログラミング言語OCamlで利用可能にするライブラリsession-ocamlを開発した。国際学会COORDINATION 2017で発表し、さらにこれを改訂した論文の投稿に招待され、現在投稿中である。ソースコードはオープンソースソフトウェアとしてウェブサイトで公開している。セッション型は、通信主体(計算機)の間の通信の流れ(セッション)を表現する型であり、プログラムが通信プロトコルに沿って書かれていることを静的に(プログラムを実行することなく、コンパイル時に)確認できる。セッション型のプログラミング言語への導入により、高い信頼性をもつ通信ソフトウェアを効率よく構築できるようになる。しかしセッション型は「線形性」をもつため、OCamlを含む既存のプログラミング言語への導入が難しいと考えられていた。実際、セッション型をライブラリの形でプログラミング言語に導入する際は線形性の検査を抜きにして行われることが多い。我々は、関数型プログラミングにおけるパラメタ化モナドと双方向プログラミングの文脈で知られるレンズを融合することにより、OCamlでセッション型を利用可能にした。この手法は従来のHaskellにおける型クラスやRustにおけるアフィン型を利用したセッション型実装と比較して、静的型付きの関数型プログラミング言語全般に適用可能であるという利点がある。研究の進展により、(2)セッション型システムのプログラミング言語処理系への導入が予定より早く達成できた(国際学会に提出した論文も受理され、さらに、英文一報(投稿中)の論文がある)。このほか、本年度の外国旅費で訪問した吉田教授らのグループの助言により、30年以降に実現予定だったマルチパーティセッション型も一部の実装が完了している(平成30年度中に論文投稿予定)。一方、メッセージの到達性に関する理論は現在検討中であり、計画どおり来年度に継続して取り組む。

その一方で、メッセージの到達性を保証しない通信環境における理論については、通信オートマトンにおける理論を参考にして検討を進めている。平成30年度は、メッセージの到達性を考慮したπ計算の理論について引き続き検討するとともに、マルチパーティセッション型の実装に関する論文を投稿する。マルチパーティセッション型の型付けに関する論文を発表するとともに、メッセージの到達性に関する理論について調査を継続する。通信オートマトン(Communicating Finite State Machine)の理論において、従来の制限を取り払う形での文献が発表されている。これに基づき、メッセージの不達性をエンコードする方法などを検討する。研究の進展により次年度の前倒し申請を行った。これは、一部はPICマイクロコンピュータやZigBeeといった物品を購入予定であったためだが、組込みシステムに詳しい方の助言により、既に購入していたRaspberry Piでの実装でも計画が達成可能であることがわかった。元々、翌年度分として使用予定の金額であったため、使用計画については特段の変更はない。7月から8月にかけて英国の共同研究者が来日し、マルチパーティセッション型のプログラミングが想定より早く実現した。このことから、2018年の出張旅費を抑えることができた。理論研究の進展と研究成果の最大化のため、2019年度に英国インペリアルカレッジロンドンへの研究出張と先方研究者の招聘を計画した。その結果として、次年度使用額が生じた。次年度においては、英国への研究出張と先方研究者の招聘に用いる計画である。
腸管IgAメモリー応答を担う分子・細胞メカニズムの解明

腸管でのIgA抗体の誘導や維持に関わると思われるエネルギー代謝に着目した研究を遂行した。メタボローム解析から、ナイーブB細胞がクエン酸回路依存的にエネルギー産生しているのに対し、IgA抗体産生細胞は解糖系へとシフトしていることが判明した。さらにクエン酸回路に必須のビタミンB1を欠乏したマウスにおいては、ナイーブB細胞が減少し、経口ワクチンに対するIgA応答が減弱していた。これらのことからIgA抗体のメモリー応答へと続く分化過程でエネルギー代謝の変化が起こると共に、エネルギー代謝に必要なビタミンB1への依存性も変化することが判明した。現在、抗原を飲ませることで腸管や体内での免疫応答を誘導しようとする経口ワクチンの開発が進められており、感染症などに対する次世代ワクチンとして期待されている。従来のワクチンと同様、粘膜ワクチンにおいても免疫の記憶(メモリー)を誘導することが重要である。これまでの経口ワクチンの開発研究におけるワクチン抗原に対する免疫応答の解析から、粘膜組織での生体防御を担う主要エフェクター分子として機能するIgA抗体においても、メモリー反応は誘導されていることが示されているが、その誘導、維持に関わる機序は未解明である。本研究では粘膜ワクチンに対する腸管でのIgA抗体応答に焦点をあて、免疫メモリーに関する研究を遂行している。本事業の初年度にあたる平成26年度は、IgA細胞を分離し、各種細胞表面マーカーで複数のサブセットに分類し、IgAメモリーを担うであろうと予想されるサブセットを同定した。さらにニトロフェニルをマーカーに抗原特異的なIgA細胞を検出する技術を導入し、抗原の特異性を加味した解析方法を確立した。さらにリンパ球を持たないSCIDマウスにこれらの細胞サブセットを養子移入し、メモリー応答を再構築する系も併せて確立した。これらの検討により、今後、腸管IgAメモリー応答を担う分子、細胞、個体レベルでの解析基盤が構築出来たことから、今後はこれらの技術を活用し、腸管でのIgAメモリー応答の実態を解明していく。本年度は、免疫の誘導や活性化、維持に関わることが近年示されているエネルギー代謝に焦点を当て、IgAメモリー応答につながるナイーブB細胞からの分化に伴うエネルギー代謝に関わる研究を遂行した。パイエル板からナイーブB細胞を、腸管の絨毛組織からIgA抗体産生細胞をそれぞれ分離し、質量分析を用いたメタボローム解析を行った。その結果、ナイーブB細胞がクエン酸回路依存的にエネルギー産生しているのに対し、IgA抗体産生細胞は解糖系へとシフトしていることが判明した。これらのエネルギー代謝と相関し、クエン酸回路に必須のビタミンであるビタミンB1を欠乏したマウスにおいては、ナイーブB細胞が減少し、その結果、経口ワクチンに対するIgA抗体産生応答が減弱することが判明した。これらのことからIgA抗体のメモリー応答に続く分化過程においてエネルギー代謝の変化が起こること、それと連動しエネルギー代謝に必要なビタミンB1に対する依存性も変化することが判明した。本研究では当初予定していた研究を予定通り遂行することができ、候補サブセットの同定、解析技術の導入を行うことができた。このことから順調に研究が進展していると考える。免疫学上記のように予定通り研究を遂行できていることから、引き続き研究を遂行する。一部、細胞の検出に用いた試薬の変更をすることとなったが、在庫の関係から当初予定していた量の全ては年度内に入手できなかったため在庫が揃い次第、購入し使用予定
三次元動力学シミュレーションに基づく霊長類四足歩行の歩容解析

イヌやウマといった一般的なほ乳類と、霊長類の四足歩行のあいだには、脚を動かす順番に大きな違いが存在する。しかしその原因は現在まで十分明らかになっていない。本研究では、3次元四足歩行モデルを構築し、接地パターンを変化させて四足歩行の動力学シミュレーションを行い、接地パターンの変化が歩行に与える影響を評価することを試みた。また、霊長類にもかかわらずイヌ的歩行を採用していとされるマーモセットの四足歩行運動を、ニホンザルのそれと対比的に分析し、接地パターンが異なる要因を考察した。本研究課題は、霊長類の四足歩行は、なぜイヌやウマといった一般的なほ乳類の四足歩行とは異なる、diagonal sequence歩行を採用しているのかを、四足歩行の動力学シミュレーションと、ニホンザルとマーモセットの四足歩行の生体力学的解析に基づいて明らかにすることを目的としている。本年は、四足歩行を生成する力学シミュレーションモデルの構築とニホンザル・マーモセットの動作計測を行った。四足歩行の身体力学系は、体幹2節、各脚2節の計10節剛体リンクモデルとしてモデル化した。体幹節の関節には、3軸のトルクバネを考慮し、体幹運動を再現した。動物の歩行は、脊髄に内在するリズム生成神経回路網(GPG)が生成する歩行の基本的リズム信号に基づいて生成されていると考えられている。そこで本研究では、歩行周期に一致した周期を持った位相振動子が各脚に対応して存在し、CPGはそれら振動子のネットワークとしてモデル化した。各脚の運動制御には、目標軌道に追従させるPDフィードバック制御則を用いた。これにより、(1)接地パターン、(2)身体力学パラメータ、(3)脚軌道、を網羅的に変化させて四足歩行の動力学シミュレーションを行い、これらパラメータが安定性や移動効率に与える影響を調査することが可能となった。また、ニホンザルの四足歩行運動の計測を行った。また、霊長類にもかかわらずlateral sequenceを採用しているマーモセットの四足歩行運動の計測を行い、その歩行運動を対比的に分析した。ニホンザルの体幹におもりを取り付けて重心位置を前方にシフトさせた状態で歩行させる実験も試みたが、現在のところ接地パターンに影響は見られなかった。当初の計画通りに研究を進めることができ、特にニホンザルとマーモセットの四足歩行の特徴を対比的に明らかにすることが可能となったから。本課題は、霊長類の四足歩行は、なぜイヌやウマといった一般的なほ乳類が採用するlateral sequence (LS)歩行ではなく、diagonal sequence (DS)歩行を採用しているのかを、四足歩行運動の動力学シミュレーションと、ニホンザルとマーモセットの四足歩行運動の生体力学的解析に基づいて明らかにすることを目的としている。本年は、動力学シミュレーションにより接地パターンの違いが歩行に与える影響を解析すると共に、ニホンザルとマーモセットの動作計測結果を対比的に分析した。四足歩行の身体力学モデルを用いて、LS歩行とDS歩行を順動力学的にシミュレートし、体幹運動を比較した。その結果、接地パターンの違いにより床反力作用に差異が生じ、体幹挙動に違いを生みだすことが示唆された。霊長類は基本的には樹上で進化してきた動物であり、樹上生活への適応として体幹の可動特性が変化した結果、接地パターンが異なる可能性が示唆された。一方、動作分析の結果、マーモセットは霊長類であるにもかかわらずLS歩行を採用しているが、マーモセットの接地パターンはイヌやウマと同じではなく、一般的なほ乳類と霊長類の中間に位置づけられることが明らかとなった。マーモセットは相対的に原始的な形質を有した霊長類であるためLS歩行を採用していると予想されたが、マーモセットの筋構造はネコよりもニホンザルと類似していることを解剖データから明らかにし、筋構造は接地パターンの決定要因ではないことが示唆された。また、傾斜トレッドミル上を四足歩行するニホンザルの接地パターンを比較・分析することで、霊長類がDS歩行を採用するのは体重心が相対的に後方に位置するためという仮説を検証した。前肢に作用する床反力が傾斜により増大しても、LS歩行への遷移は基本的に観察されず、重心位置が接地パターンの直接的決定要因ではないことが示唆された。28年度の実施計画通りに進める予定である。シミュレーションと実歩行計測により、一般的ほ乳類と霊長類が異なる接地パターンを選択する力学的要因を明らかにすることを目指す。生体力学研究参加者の間で打ち合わせのための旅費を確保していたが、別の研究プロジェクトに係る打ち合わせを利用して、前後に別に時間を取って対応できたため。平成27年度年度の経費繰り越し分を用いて、研究者間でデータを共有し、解析するためのツールの整備、国内・国際会議における研究発表、研究成果をまとめて論文として発表するための英文校正費などに用いる計画である。
火砕流・火砕サージの破壊力と防災ー雲仙普賢岳の例ー

1.1991年6月3日の火砕流災害についての詳細な調査を行った.普賢岳の噴火停止後もなお北上木場地域内など立ち入り困難な場所もあり,予定した調査を完全に行うことが出来なかったが,火砕流本体部,火砕サージ域,焼損域の3地域に分割して,詳細な現地調査を行った.2.雲仙地域の防災担当者の聞き取り調査を行い,特に死傷者の救援活動に関して調査した.長崎大学付属病院をはじめ関係した医療機関において,被災者の状況について調査した.Baxter(1989)の資料と直接比較を行った.3.当時サージの地域内に居て,火傷を負いながら生存している人々の聞き取り調査を行った.とくに物理的な破壊力,時間経過に重点を置いて問接し詳細な記録を作った.特に貴重な資料としては,破壊域北側の山道にいてサージに遭遇したタクシー運転手の証言,サージ域内の家屋内に居て被災した,夫婦及び農業従事者の証言,乗用車を運転してサージからかろうじて逃れることの出来た消防団員の証言,破壊域南側にいた養鶏業者と小学校教諭の証言などを採集することが出来た.4.証言およびいくつかの物的証拠の基ずいて,サージ,熱風の物理的破壊力および人体に及ぼす災害について評価を行った.5.以上の結果を基礎にして,火砕流,火砕サージの物理的破壊力及び人体に対する災害について総括した.また,実効ある防災対策について詳細に考察した.1.1991年6月3日の火砕流災害についての詳細な調査を行った.普賢岳の噴火停止後もなお北上木場地域内など立ち入り困難な場所もあり,予定した調査を完全に行うことが出来なかったが,火砕流本体部,火砕サージ域,焼損域の3地域に分割して,詳細な現地調査を行った.2.雲仙地域の防災担当者の聞き取り調査を行い,特に死傷者の救援活動に関して調査した.長崎大学付属病院をはじめ関係した医療機関において,被災者の状況について調査した.Baxter(1989)の資料と直接比較を行った.3.当時サージの地域内に居て,火傷を負いながら生存している人々の聞き取り調査を行った.とくに物理的な破壊力,時間経過に重点を置いて問接し詳細な記録を作った.特に貴重な資料としては,破壊域北側の山道にいてサージに遭遇したタクシー運転手の証言,サージ域内の家屋内に居て被災した,夫婦及び農業従事者の証言,乗用車を運転してサージからかろうじて逃れることの出来た消防団員の証言,破壊域南側にいた養鶏業者と小学校教諭の証言などを採集することが出来た.4.証言およびいくつかの物的証拠の基ずいて,サージ,熱風の物理的破壊力および人体に及ぼす災害について評価を行った.5.以上の結果を基礎にして,火砕流,火砕サージの物理的破壊力及び人体に対する災害について総括した.また,実効ある防災対策について詳細に考察した.1.雲仙普賢岳の現地において,火砕流の観測資料を収集し,火砕流の規模(噴出物の体積),走行距離,速度,破壊力などの間の相関を調べた.2.危険でない事を確認したうえで,現地において既往の火砕流堆積物の調査を行った.火山活動の低下にともない,水無川,中尾川両地域において砂防工事が大々的に進行中であり,掘削による新しい路頭の生成が期待されるので,堆積物の層序,平面的分布,粒度組成,侵食の程度などに注目して調査した.3.火砕流堆積物の鉱物学的,化学的分析を行った.粒子の形態,内部構造に着目して,火口からの距離,規模,層位との関係を調べた.4.一部他火山の火砕流の例と比較検討を行った.外国の諸火山の事例を,文献調査を通じて系統的に総括し,日本の諸例についても文献調査を行った.5.1991年6月3日の火砕流災害についての詳細な調査を行い,特に雲仙地域の防災担当者の聞き取り調査を行い,死傷者の救援活動に関して調査した.島原温泉病院,長崎大学付属病院をはじめ関係した医療機関の医師に面接し,被災者の状況について調査した.たまたま来日したケンブリッジ大学のBaxter教授と同行して,医療救援活動に関しての聴き取りを行った.その結果をBaxter教授の資料と直接比較を行った.当時サージの地域内に居て,火傷を負いながら生存している人々の聞き取り調査を行った.とくに物理的な破壊力,時間経過に重点を置いて問接した.又島原警察署に保管してある,当時も救急活動,検視記録等を閲覧し調査した.1.1991年6月3日の火砕流災害についての詳細な調査を行った.普賢岳の噴火停止後もなお北上木場地域内など立ち入り困難な場所もあり,予定した調査を完全に行うことが出来なかったが,火砕流本体部,火砕サージ域,焼損域の3地域に分割して,詳細な現地調査を行った.2.雲仙地域の防災担当者の聞き取り調査を行い,特に死傷者の救援活動に関して調査した.長崎大学付属病院をはじめ関係した医療機関において,被災者の状況について調査した.Baxter(1989)の資料と直接比較を行った.3.当時サージの地域内に居て,火傷を負いながら生存している人々の聞き取り調査を行った.とくに物理的な破壊力,時間経過に重点を置いて問接し詳細な記録を作った.

特に貴重な資料としては,破壊域北側の山道にいてサージに遭遇したタクシー運転手の証言,サージ域内の家屋内に居て被災した,夫婦及び農業従事者の証言,乗用車を運転してサージからかろうじて逃れることの出来た消防団員の証言,破壊域南側にいた養鶏業者と小学校教諭の証言などを採集することが出来た.4.証言およびいくつかの物的証拠の基ずいて,サージ,熱風の物理的破壊力および人体に及ぼす災害について評価を行った.5.以上の結果を基礎にして,火砕流,火砕サージの物理的破壊力及び人体に対する災害について総括した.また,実効ある防災対策について詳細に考察した.
インフルエンザワクチン製造不適卵の非破壊検出装置の開発

本課題では、インフルエンザワクチン製造に用いる有精卵のうち、原料として不適な鶏卵を迅速・非破壊的に判定する装置を開発した。可視・近赤外分光法により原料不適卵の判定アルゴリズムを作成し、それを装備した検出装置を作成した。測定データのばらつきや異常値の取得を解決するため、電子回路上のノイズ除去やLED光の照射命令と受光データの取得命令の統合といったソフトウェア制御装置の改良を行った。その結果、鶏卵搬送用トレイ内のほとんどの測定箇所で判別率90%以上と安定した成績となった。本課題では、インフルエンザワクチン製造に用いる有精卵のうち、原料として不適な鶏卵を迅速・非破壊的に検出する装置を開発する。ワクチン製造工程に不適な原料卵(主に生育途中で死亡した中死卵)の混入によりワクチン培養液が汚染されると、一度に数千人分ものワクチン原液を廃棄しなければならないため、ワクチン製造不適卵検出装置の開発が喫緊の課題となっている。本研究課題は、ワクチン製造不適卵を特定の光透過特性等により無侵襲で非破壊的に、しかも搬入された有精卵の全量について検卵する装置を開発するものである。当該年度の研究項目と実績は、以下の通りである。(1)LED光源で正常卵と不適卵を判別するための透過光の特性を把握した。(2)分光分析器を不要とするための単一波長LED光源を選定した。(3)養鶏場からの搬送用トレイ(6行×6列=36個の鶏卵を収納)のままで検卵するための精度評価方法を検討した。(4)中死卵の他に、気室異常卵、発育不良卵などの不適卵を判別するアルゴリズムを検討したが、中止卵以外の不適卵は発生数が少ないことから当面は中死卵に集中することにした。(5)鶏卵底部からの照射光源が隣接する鶏卵にどの程度干渉するのかを検討した。(6)以上の検討結果を基に、インフルエンザワクチン製造不適卵の非破壊検出装置のハードウェアとソフトウェアの仕様を決定し、専門メーカーに作成させた。1.データ安定性向上と検出装置の能力測定:データのばらつきや異常値の取得を解決するため、電子回路上のノイズ除去やLED光の照射命令と受光データの取得命令の統合といったソフトウェア制御装置の改良を行った。発育鶏卵の測定だけでなくコンベヤの性能評価も行った。制御盤に備えられているインバータの設定によりコンベヤ速度を変化させることが可能であるが、処理鶏卵数はコンベヤ速度よりも搬送ピッチ(トレイ間の距離)により影響されることがわかった。本検出装置は搬送ピッチを10cmに設定した場合、約23000個/時の鶏卵測定が可能となった。2.LED光源による判別:作成用データの判別率、評価用データの判別率、サンプル毎の判別得点を検討した結果、作成用データ、評価用データ共にトレイ内のほとんどの測定箇所で判別率90%以上と安定した成績であった。3.疑陽性区分の検証:正常卵を100%判別可能とする閾値によって中死卵を判別した際の判別率を検討した。正常卵を100%判別可能とする閾値によって、半数以上の測定箇所で70%以上の中死卵が判別可能となった。この判別方法により、正常卵を中死卵とする誤判別を防ぎながら中死卵を除外することが可能である。このことは、ワクチン工場での集荷工程において、正常卵の廃棄による生産コスト増加の防止という点において有効である。また、測定箇所毎に算出した疑陽性区分の割合を検討した。疑陽性区分に関しては、半数以上の測定箇所で疑陽性区分の割合を50%以下に抑えられていることから、良好な結果となった。現在、我が国におけるインフルエンザワクチン製造は、発育鶏卵(有精卵)内で同菌を増殖させる方法によっている。しかし、原料となる有精卵に不適な原料卵(主に生育途中で死亡した中死卵)が混入することによりワクチン培養液が汚染されると、一度に数千人分ものワクチン原液を廃棄しなければならない。新型インフルエンザのパンデミック(世界大流行)への対応が強く求められていることから、本研究では、ワクチン製造不適卵を高速で確実に検出する装置を開発する。当該年度の研究成果は以下の通りである。(1)前年度は鶏卵用トレイに発育鶏卵が垂直に置かれていないと不適卵判定率が安定しなかったが、本年度は投光方法の工夫でほぼ安定した判定率が得られるようになった。(2)光源となるLEDの輝度値にバラツキが存在することによる判定率の変動を抑える方法を考案した。(3)市販の汎用パソコンで不適卵判定データを高速収集しているため、バッファオーバーフローを生じさせない方法を検討した。(4)トレイが検卵部へ到着した後、検卵用光源を点灯させるまでのタイミングの調整を容易にできるようにした。

(理由)成育途中で死亡した有精卵(中死卵)を判定する光源波長は従来の分光計では特定できたが、LED光源で透過特性の決定に係る実験を行ったところ、市販のLED光源の輝度値にバラツキが多く、輝度値の安定化に必要なデータ特定に予想以上の時間を要したため。なお、この課題については、LED光源の照射発光立ち上がり時間内で安定輝度値を得る方法を確定した。25年度が最終年度であるため、記入しない。インフルエンザワクチン製造不適卵の非破壊検出装置を開発する過程で、システムを高速化すると不適卵の判定率が不安定となることが判明した。そのため、装置全体の性能を再評価した結果、新規光源の探索と判定精度向上を検討する必要が生じた。これは当初から想定されていたことであり、光源の投光時間と受光部側のセンシング時間の調整で乗り越えられると考えている。それ以外は、ほぼ順調に進展している。プロトタイプの非破壊検出装置が準備できたので、大量の供試卵による実用化実験を繰り返しながら、アライメントの開発及び計測システムの効率化と高速化を図る。さらに、不適卵判別率向上のために有精卵の生理学的評価を進める。国内外の学会等で講演発表するとともに、本検出装置の有用性をアピールしパンデミック(インフルエンザの世界大流行)の防止技術として国際貢献を図る。上記【達成度】で述べたシステム高速化の判定率安定化に関する課題を解決する。その後、大量高速検卵の試験を繰り返し行い、不適卵検出の判定率向上と装置全体の耐久性を確認する。さらにワクチン製造メーカーに本装置を使用してもらい、システムの致命的欠陥や不適卵判定率の評価を行う予定である。
ヒト同種体液混合斑痕の血液型分離判別法の開発

同種混合斑痕の血液型分離型判定を目的として種々の検討を行った.まず,分泌型A型とB型唾液の混合液を作製し,その型活性をELISAによって定量した.次に,モノクローナル抗Aまたは抗B (Biotest製)の100μlを加えて固相化した多数のマイクロタイタ-孔を用意した.孔をブロック後,上記混合液100μlを抗Aまたは抗Bを固相化したマイクロタイタ-孔に入れ,1時間反応させた.その後,検体を別のマイクロタイタ-孔に移して反応させ,この操作を10回繰返したのち,検体のABH式型活性をELISAで定量した.これは,抗Aまたは抗Bを固相化した孔により対応する型抗原を吸収・減量を意図するものであったが,検査結果には吸収効果は全く認められなかった.同様な検討をマイクロタイタ-孔に替えてニトロセルロース膜を使って行った.すなわち,モノクローナル抗Aまたは抗Bを固相化したニトロセルロース膜を唾液混合液に加え,A型またはB型抗原の吸収・減量を試みたがここでも効果は認められなかった.これは,固相担体の抗体捕捉量が少ないためと考えられ,捕捉量の大きな担体を選択・考案する必要がある.異種混合斑痕の分離型判定のために,涙や羊水に特異的なポリクローナル抗体の作製を試みた.抗涙抗体を用いたサンドイッチELISAによって,涙と鼻汁を除いた各種体液のABH式血液型を分離型判定が可能であった.また抗羊水を用いたサンドイッチELISAによって,血液・尿・膣液と混合した羊水のABH式血液型を分離型判定することに成功し,これは嬰児遺棄事件などでの分娩現場の推定に役立つものと考えられる.同種混合斑痕の血液型分離型判定を目的として種々の検討を行った.まず,分泌型A型とB型唾液の混合液を作製し,その型活性をELISAによって定量した.次に,モノクローナル抗Aまたは抗B (Biotest製)の100μlを加えて固相化した多数のマイクロタイタ-孔を用意した.孔をブロック後,上記混合液100μlを抗Aまたは抗Bを固相化したマイクロタイタ-孔に入れ,1時間反応させた.その後,検体を別のマイクロタイタ-孔に移して反応させ,この操作を10回繰返したのち,検体のABH式型活性をELISAで定量した.これは,抗Aまたは抗Bを固相化した孔により対応する型抗原を吸収・減量を意図するものであったが,検査結果には吸収効果は全く認められなかった.同様な検討をマイクロタイタ-孔に替えてニトロセルロース膜を使って行った.すなわち,モノクローナル抗Aまたは抗Bを固相化したニトロセルロース膜を唾液混合液に加え,A型またはB型抗原の吸収・減量を試みたがここでも効果は認められなかった.これは,固相担体の抗体捕捉量が少ないためと考えられ,捕捉量の大きな担体を選択・考案する必要がある.異種混合斑痕の分離型判定のために,涙や羊水に特異的なポリクローナル抗体の作製を試みた.抗涙抗体を用いたサンドイッチELISAによって,涙と鼻汁を除いた各種体液のABH式血液型を分離型判定が可能であった.また抗羊水を用いたサンドイッチELISAによって,血液・尿・膣液と混合した羊水のABH式血液型を分離型判定することに成功し,これは嬰児遺棄事件などでの分娩現場の推定に役立つものと考えられる.同種混合斑痕の血液判定を目的として種々の検討を行った、まず,分泌型A型とB型唾液の混合液を作製し、その型活性をELISAによって定量した.次に,モノクローナル抗Aまたは抗B(Biotest製)の100μlを加えて固相化した多数のマイクロタイタ-孔を用意した.孔をブロック後,上記混合液100μlを抗Aまたは抗Bを固相化したマイクロタイタ-孔に入れ,1時間反応させた.その後,検体を別のマイクロタイタ-孔に移して反応させ,この操作を10回繰返したのち,検体のABH式型活性をELISAで定量した.これは,抗Aまたは抗Bを固相化した孔により対応する型抗原を吸収・減量を意図するものであったが、検査結果には吸収効果は全く認められなかった.同様な処置をニトロセルロース膜を使って吸収・減量を試みたが,ここでも効果は認められなかった.これは,固相担体の抗体補足量が少ないためと考えられ,補足量の大きな担体を選択する必要がある。異種混合斑痕の分離型判定のために,涙や羊水に特異的なポリクロナール抗体の作製を試みた.抗羊水を用いたサンドイッチELISAによって血液・尿・腟液と混合した羊水のABH式血液型を分離型判定することに成功している.同種混合斑痕の血液型分離型判定を目的として種々の検討を行った.まず,分泌型A型とB型唾液の混合液を作製し,その型活性をELISAによって定量した.次に,モノクローナル抗Aまたは抗B(Biotest製)の100μlを加えて固相化した多数のマイクロタイタ-孔を用意した.孔をブロック後,上記混合液100μlを抗Aまたは抗Bを固相化したマイクロタイタ-孔に入れ,1時間反応させた.その後,検体を別のマイクロタイタ-孔に移して反応させ,この操作を10回繰返したのち,検体のABH式型活性をELISAで定量した.

これは,抗Aまたは抗Bを固相化した孔により対応する型抗原を吸収・減量を意図するものであったが,検査結果には吸収効果は全く認められなかった.同様な検討をマイクロタイタ-孔に替えてニトロセルロース膜を使って行って.すなわち,モノクローナル抗Aまたは抗Bを固相化したニトロセルロース膜を唾液混合液に加え,A型またはB型抗原の吸収・減量を試みたがここでも効果は認められなかった.これは,固相担体の抗体補捉量が少ないためと考えられ,補捉量の大きな担体を選択・考案する必要がある.異種混合斑痕の分離型判定のために,涙や羊水に特異的なポリクローナル抗体の作製を試みた.抗涙抗体を用いたサンドイッチELISAによって,涙と鼻汁を除いた各種体液のABH式血液型を分離型判定が可能であった.また抗羊水を用いたサンドイッチELISAによって,血液・尿・膣液と混合した羊水のABH式血液型を分離型判定することに成功し,これは嬰児遺棄事件などでの分娩現場の推定に役立つものと考えられる.
RNAウイルス研究の新展開

2002年の秋から班員が協議し,現代にふさわしいシンポジュウムのあり方を模索した。その結果,今回のシンポジュウムは若手の研究者に発表の場を提供し,討議し,明日へのRNAウイルス研究の新展開をはかることにした。2004年3月2123日に三重県鈴鹿市において、シンポジュウム『RNAウイルス研究の新展開III』を主催した。25人の講演者が最新の研究成果を実験・研究担当者として研究現場に裏付けされた魅力あるプレゼンテーシォンを行った。具体的内容として、C型肝炎ウイルス関連が8演題(TGF-betaによるHCVレプリコンの制御、C型肝炎ウイルスコア蛋白質の分解とその病原性、C型肝炎ウイルスのゲノム複製機構等)、positive RNA関連が5演題(ハイポウイルスとクリ胴枯病、タバコモザイクウイルスの複製機構の解析、ポリオウイルスの体内伝播機構等)、インフルエンザウイルス関連が6演題(インフルエンザウイルスノイラミニダーゼのプラスミノーゲン活性化とウイルス病原性、ウイルス複製に果たす細胞膜資質ラフトの役割と意義、B型インフルエンザウイルスBM2蛋白の性状と機能等)、モノネガウイルス関連が6演題(モノネガウイルスの粒子形成と出芽機構、HN蛋白非依存性に細胞融合を誘導できるSV5 F蛋白の構造と機能、パラインフルエンザ2型ウイルスのV蛋白の構造と機能、麻疹ウイルスの細胞指向性を規定するウイルス側因子と細胞側因子等)でした。植物ウイルスの最先端の講演も2題あり、動物ウイルス研究者との間で刺激的な討論がされた。本シンポジュウムでは大学院生やポスドクの研究者にも参加してもらったので,明日を担う若手研究者にとっても,実りある機会になった。
ソーラー熱化学水素製造を目指した硫酸分解触媒の開発

大規模太陽光集光熱を利用する熱化学水素製造法「ソーラーISプロセス」に必要不可欠な硫酸分解触媒の候補物質としてCu-V酸化物を見出した.硫酸蒸気中で安定なバナジン酸塩構造と酸化還元が容易なCuとの相乗効果によって,600 °C付近の低温域で高いSO3分解活性を示した.3-DメソポーラスSiO2に含浸担持した触媒をCu-V酸化物の融点以上で加熱するとメソ孔への融体の浸透とSiO2の溶解再析出に伴って,メソ孔からマクロ孔への変換を生じ,活性相が高分散化した.この結果得られる触媒は幅広い空間速度においてPt触媒を上回るSO3分解活性を達成する初めての酸化物触媒であることが明らかになった.大規模太陽光集光熱を利用する熱化学水素製造法「ソーラーISプロセス」に必要不可欠な硫酸分解触媒の候補物質としてCu-V酸化物を見出した.硫酸蒸気中で安定なバナジン酸塩構造と酸化還元が容易なCuとの相乗効果によって,600 °C付近の低温域で高いSO3分解活性を示した.3-DメソポーラスSiO2に含浸担持した触媒をCu-V酸化物の融点以上で加熱するとメソ孔への融体の浸透とSiO2の溶解再析出に伴って,メソ孔からマクロ孔への変換を生じ,活性相が高分散化した.この結果得られる触媒は幅広い空間速度においてPt触媒を上回るSO3分解活性を達成する初めての酸化物触媒であることが明らかになった.1硫酸分解触媒の設計および合成:硫酸分解反応は金属酸化物の硫酸塩化とその分解の素過程から構成されるとの作業仮説をもとに、酸化物触媒候補物質を選定した。材料・反応熱力学計算をもとに反応過程のエネルギー計算および項目2の触媒活性測定との対比から、耐熱性、耐蝕性、高活性、コスト、資源リスク、毒性などを考慮して触媒組成を絞り込んだ結果、Cu-V系などのバナジン酸塩を選定した。これらの候補物質は従来の研究では検討された例が無い、新規な高性能触媒である。項目2で用いたスクリーニング用の触媒を共沈法および固相反応法で調製し、結晶構造を決定するとともに比表面積を評価した。2硫酸分解触媒の性能評価:多様な金属酸化物の触媒活性を測定する硫酸分解試験を安全に行うために、排気およびスクラバ付き触媒反応測定システムを製作した。4595%硫酸を450°Cで熱分解して、生じるSO3を触媒でSO2へと分解する手法をとった。反応率はヨードメトリ滴定および気体酸素分析を用いて算出する方法を確立した。触媒活性の温度依存性(600800°C)および経時変化(24 h)を測定し、使用前後の触媒の構造(X線回折、ラマン、FT-IR)および組成(蛍光X線分析)の変化と併せて、触媒活性および耐腐蝕性を評価した。候補物質として選定されたCu-V系などのバナジン酸塩は、バナジン酸骨格が硫酸塩化に対して耐性を有し、Cuの酸化還元に起因する触媒活性が発現するため、高いSO3分解性能が発現することが明らかになった。1硫酸分解触媒の性能評価:前年度に高活性を示すことが明らかになったCu-V系をはじめとするバナジン酸塩触媒について担体、担持法、組成の最適化によって酸化還元性と耐熱性とを改善した結果、硫酸分解率を平衡転化率近くまで高めることに成功した。昇温ガス分析法により、反応中間モデル物質である硫酸塩からのSO2発生量ならびに発生速度の相関を解析した結果、酸化還元作用に起因する反応機構を突き止めた。また、低温域における硫酸分解反応を促進するための助触媒成分としてアルカリ元素の効果を見出した。2硫酸分解触媒の構造・物性評価: X線吸収微細構造、高分解能電子顕微鏡、光電子分光などを駆使してバナジン酸塩の局所構造を調べた。触媒の酸素吸放出挙動と結晶構造変化をX線回折、ラマン、FTIR等により調べた結果、Cu2+のCu+への還元に起因するバナジン酸塩の格子酸素の欠損が、SO3分解活性を促進することを見出した。3階層構造制御による高性能化:バナジン酸塩の融解現象を利用して活性サイトの表面露出率が最大となるような構造制御を図った。テンプレート法で合成したメソポーラス酸化物にバナジン酸塩を高分散に担持した後、バナジン酸塩の融点以上に加熱して、細孔表面に融液が薄く拡がった階層的なマイクロ-メソ孔二元構造を構築した。得られた試料の細孔構造を高分解能電子顕微鏡で観察すると同時に吸着法により比表面積および細孔分布を測定して解析した。生じたメソ・マクロ孔とその細孔壁に薄膜状に析出したバナジン酸塩とから構成される階層構造が最も高活性であった。1硫酸分解触媒の構造・物性評価:X線吸収微細構造、光電子分光、ラマン、FTIR等によりSO3分解に伴う構造変化について調べた。Cu-V系酸化物では反応雰囲気で、Cu種とSO3からCuSO4が生成するので、これを中間モデル物質と考えた。CuV2O6融体とCuSO4の混合物は600 °Cにおいて、CuSO4が消失し、融体中に溶け込んだSO4種が生成した。SO4種がCuV2O6融体へと溶解した後に、分解が加速した。CuV2O6融体は高い酸素放出速度を示し、高濃度のCu+を含むことが分かった。2階層構造制御による高性能化:

触媒反応雰囲気あるいは窒素雰囲気での100 h熱処理後の担持触媒の組成、比表面積およびSO3分解活性を測定して多孔性階層構造触媒の熱安定性を評価し、その改善方法を検討した。熱処理前後の担持触媒の金属モル比に変化はなく、比表面積は100 h熱処理の間に徐々に約半分まで低下した。これはバナジン酸塩融体によるSiO2担体のコロージョンに起因することが分かった。3硫酸分解触媒機構の解析:TG測定より求めた酸素欠損量およびCuの平均価数をもとに、欠陥構造モデルを構築し、DFT計算によって最も欠損し易い酸素サイトを特定した。表面酸素の脱離過程は吸熱的であり、この際の電荷はCu+の生成によって補償される。生じた酸素欠陥サイトにSO3の酸素原子が引き抜かれる形でSO2へと変化し、元の表面に戻る過程は発熱的に起こる。融体触媒の場合、SO3が融体内部に溶解した後に、Cuの酸化還元作用によってSO2への分解が促進されると推定される。4研究の総括:3年間の研究成果をまとめて、耐熱性、耐蝕性および高活性を満足する実用的な硫酸分解触媒の設計に必要な因子を体系化し、ソーラー熱化学水素製造触媒として実用化研究に展開する上での基礎データが得られた。26年度が最終年度であるため、記入しない。触媒化学26年度が最終年度であるため、記入しない。(理由)熱力学的考察をもとに触媒設計した結果、硫酸分解触媒として従来検討されてきた物質とは異なる新規な活性酸化物を見出すことができた。貴金属や希土類元素を含まず、資源的により豊富なCuおよびVから構成され、600°C程度の低温域で高いSO3分解活性を示すことから実用的にも注目できる。今後、多孔化および階層構造化による構造制御を適用することで、白金触媒を凌駕する性能を達成することも十分期待できる。触媒成分であるバナジン酸塩を多孔性担体に担持後、融点以上に加熱するという全く新規な触媒調製法を開拓し、階層構造を有する高活性な硫酸分解触媒を得ることに成功した。得られた触媒は白金などの貴金属触媒を上回る触媒活性を示しており、実用的にも貴重な成果が得られた。当初の計画にしたがい、反応機構の解析と計算科学的手法を駆使して候補物質の高い触媒活性の要因を究明し、触媒設計にフィードバックする。さらに多孔化、階層構造化などの構造制御によって高性能化を図り、実用性能と耐久性とを兼ね備えた硫酸分解触媒を開発する。当初の研究計画にしたがって触媒の局所構造を詳細に解析して、最適化を図る。特に担体とバナジン酸塩の階層構造の精密制御を試みる。また、反応機構をその場分析法等を活用してさらに詳細に解析し、触媒活性および耐久性の向上を図る。現在、候補物質として主に用いているバナジン酸銅以外にも種々のバナジン酸塩の触媒特性と構造・物性との相関を調べ、本触媒系の触媒機能を体系化する。
強磁性金属の磁化による半導体レーザの発振状態制御と光情報信号処理への応用

インターネットの幹線でやりとりされている光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶し、低消費電力のルーター(伝送経路制御装置)を実現するための半導体レーザの発振状態制御と光情報信号処理への応用に関する研究を行った。強磁性金属がもたらす光の一方向伝搬特性を半導体レーザに応用することによって、一方向で動作する半導体リングレーザや高いオン・オフ比をもつ半導体光アイソレータを実現した。本研究成果は半導体レーザと集積化が可能な光アイソレータや光情報信号処理への応用に有用である。平成21年度は本研究課題「強磁性金属の磁化による半導体レーザの発振状態制御と光情報信号処理への応用」の初年度である。半導体リングレーザは発振方向の双安定性を利用した光フリップフロップメモリへの応用が報告されている。しかし半導体リングレーザは構造の線対称性によってリング共振器の時計回りの発振モードと反時計周りの発振モードが縮退しており、その発振方向の分離・制御・予測をすることが困難である。本研究では研究代表者らが本研究課題の開始以前に開発した半導体光アイソレータを集積することによって半導体リングレーザの発振方向、発振状態の制御を目指している。平成21年度は一方向発振化に必要な半導体光アイソレータの消光比とリング共振器の構造を設計し、素子作製工程の確立を行った。半導体光アイソレータには強磁性金属としてFeを用いるTMモード半導体光アイソレータを用いた。動作波長は1300nmである。リング共振器の半径を0.3-0.5mm、半導体光アイソレータ部の長さを0.2-1.0mmとした。等方性エッチングプロセスとShallow etched Waveguide構造の採用により、目的とするリング共振器構造が目的通り作製できていることが断面電子顕微鏡観察より明らかになった。作製された素子の一部はレーザ発振を示し、外部磁場の印加とともに光出力に変調が観測されているが、リング共振器の出力導波路部の光出力との分離が十分にできていない状況である。これらは出力導波路構造の改良は平成22年度以降の課題である。平成21年度に確立した素子作製プロセスと改良点を基に、平成22年度に半導体リングレーザの一方向レーザ発振を目指す。平成22年度は本研究課題「強磁性金属の磁化による半導体レーザの発振状態制御と光情報信号処理への応用」の2年度目である。平成22年度は平成21年度に確立した半導体リングレーザの作製プロセスに基づき、強磁性金属電極を集積した一方向発振リングレーザの作製に成功した。強磁性金属には電子ビーム蒸着法によって製膜されたFe薄膜を用い、動作波長を1300nm、リングレーザの半径を0.5mmとした。得られた半導体リングレーザは500mAの発振閾値電流と、磁化反転に伴って2.8dBの強度変化を示した。作製された半導体リングレーザでは、光分岐導波路部の分岐比が設計値よりも小さくなった。したがって得られた光出力にはリング共振器からだけではなく、出力直線導波路からの光出力が含まれており、磁化反転時のリングレーザの強度変化を低下させている。平成23年度は光分岐導波路の改善によってより大きな消光比と小さな発振閾値電流の実現を目指す。また、直線状の非相反ファブリペロー半導体レーザの高出力化に成功した。平成21年度までの半導体光増幅器構造の見直しと、強磁性金属としてFeCo薄膜電極を採用した。モード利得の向上とFeCo薄膜においてFe薄膜より大きな磁気光学効果が得られたことにより、磁化反転に伴う43%のレーザ発振出力変化と発振閾値電流が40mA(素子長0.5mm)の非相反半導体レーザの実現に成功した。平成21年度に作製された非相反半導体レーザと比較して、発振閾値電流の半減に成功し、同等のレーザ発振出力変化が得られた。本研究成果は一方向発振リングレーザの高出力化と消光比の改善にもつながるものと考えている。以上の研究成果は3件の査読付論文(英文)、3件の国際会議論文、2件の国内会議論文として発表した。平成22年度までの研究成果に基づき、一方向発振リングレーザの高性能化、特に小型化と低動作電流化を目指した。小型化と低動作電流化は光情報信号処理の低動作電力化のために重要である。以下の二つの研究アプローチを採用した。(1)リングレーザの光の入出力導波路として、従来の方向性結合器に変えてY分岐導波路を導入した。(2)リング共振器を形成する導波路をハイメサ導波路に変更することで横方向の光閉じ込め効果を強くし、リング共振器の曲げ半径を従来の0.5mmから0.10.3mmとした。

平成23年度は曲げ半径を0.10.3mmとしたリングレーザの作製プロセスを確立した。しかしながら得られた光出力は最大で-40dBmであり、平成22年度までに作製した方向性結合器を光入出力導波路に用いたリングレーザの光出力-20-30dBmを下回った。原因は、リング共振器をハイメサ導波路で形成し、半導体活性層をエッチングしたことで、発光効率(内部量子効率)が低下し、当初期待した曲げ損失の向上の効果を相殺したことが挙げられる。Y分岐導波路の合流部には原理損失が3dBあり、光利得が導波損失やY分岐導波路の原理損失を補償することができなかったことが光出力の低下の原因として挙げられる。また、光注入同期による非相反半導体レーザの発振状態の制御に成功した。非相反半導体レーザに外部から光信号を導入し、注入同期が生じる条件(発振波長と外部注入光の波長/光強度)を明らかにした。発振波長と外部注入光の周波数が28.4GHz離れた(離調)時でも注入同期を実現した。離調が大きいと、半導体レーザの発振状態を制御するための入力光波長の許容度を大きくすることができ、光情報信号処理への応用に有用である。以上の研究成果は1件の査読付論文(英文)、3件の国際会議論文、1件の招待講演を含む5件の国内会議論文として発表した。
乳癌に対するレセプター修飾と抗腫瘍効果および内分泌療法剤との併用効果の基礎的研究

今回は組織学的な構造の変化とレセプター値の関係を細胞レベルで解析するために、免疫組織染色を用いてレセプター陽性細胞の分布と組織学的な構造の変化について検討した。その結果、OCT投与群では腫瘍のER値(DCC法)は上昇傾向を示し、monoclonal抗体によるER染色では部分的な染色性の増加が見られたが、対照群に比して明らかな差を認めなかった。さらに、OCTの細胞周期に与える影響をFlow cytometerを用いて検討した。その結果、OCT投与群はcontrol群に比してS phase fractionやG_2/M phase fractionは低下傾向を、またG_0/G_1 phase fractionは増加傾向を示した。以上よりOCTのホルモン依存性腫瘍における抗腫瘍効果は主にcytostatic作用によるものであり、同時に受容体のup regulationを伴うことが示唆された。
術中黄斑機能評価システムの確立

1.黄斑部に限らず網膜全体の反応を得るための硝子体手術中の全視野ERG記録に当たり、専用のLEDによる発光装置内臓のコンタクトレンズ電極と刺激プロトコールを調整した。2.また、昨年に引き続き、手術直後ないしは手術前後におけるERGによる網膜機能評価の可能性の探索を行っている。近年皮膚電極を用いた記録装置が普及し汎用性が高まっている。我々もこれを利用して、従来はERG記録が不可能と考えられていた場面でのERG記録の可能性を探求している。これまでは網膜疾患に対する硝子体手術の際に気体やシリコンオイル(SO)内タンポナーデ物質を注入した場合、これらの物質が絶縁体であるためERGによる機能評価は極めて困難であった。しかし我々は本年度購入した皮膚電極を用いた記録方法での可能性を探索した。具体的にはSO注入眼においてSO抜去前後のERG記録を行い、約半数の症例でSO挿入眼でも他覚的な反応をが得られ、さらに、その反応は抜去後の反応と相関することを確認した。引き続き、気体によるタンポナーデ時の網膜機能評価の可能性も探索中である。3.また、黄斑部局所網膜電図(ERG)記録について、これまでの双極型角膜コンタクトレンズ型電極による多局所ERGは感染症、外傷、小児などに対する汎用性が低かった。そこで皮膚電極による多局所ERG記録システムを構築し、臨床応用の可能性を探求している。皮膚電極ではノイズが大きいため、S/N比を高めることが極めて重要である。そのためには、ある程度大きな面積部位からの反応を拾う、加算回数を増やす、などの工夫が必要である。そこで、従来の多局所ERGよりも刺激エレメントの数を少なくし、加算回数を増やさないで記録を試みている。少数例ではあるが本記録システムで臨床で有用なデータが得られ、引き続き改良を加え適切なプロトコールを探索していく予定である。硝子体手術中の黄斑部局所網膜電図記録については臨床研究法に準拠したデザインの構築に時間が必要である。また、この方法では刺激光の照射範囲が狭いため、通常のモニターでは記録がほぼ不可能である。そこで、近年臨床に導入された3Dデジタル手術システムを用いた術中の術野の観察方法がてきしており、このシステムの構築を検討中である。また、皮膚電極による多局所ERG記録システムの構築は刺激プログラムの作成が必要でこの部分に時間を要している。皮膚電極を用いた全視野ERGにて周術期、手術直後の網膜機能評価の可能性を引き続き探究する。さらに、皮膚電極を用いた全黄斑局所ERGにて周術期、手術直後の網膜機能評価の可能性も探究する。3Dデジタル手術システムを導入する。硝子体手術中に黄斑局所網膜電図(ERG)を記録するためには黄斑部という狭い領域を安定して刺激するための光源装置が必要となる。そこで高輝度LEDの光を硝子体手術用の照明プローブに用いられている光ファイバーを経由して、術中に網膜直下に光刺激を行うためのシステムを構築した。すなわち光刺激の輝度および発光時間を制御するために、市販の光刺激装置(LED発光装置LS-200メイヨー社製)を導入した。硝子体手術用のプローブ(ピュアポイントエンドオキュラーレーザープローブ)を保持するための保持具をプローブの形状に合わせて設計し、アルミニウム板およびダイキャストで作成した。光源には白色の超高輝度LED(OSRAM社製LE UW U1A501)をこの保持具に配置し、LED発光面の中心に照明プローブの光ファイバーの中心がアライメントされるようにした。照明プローブ先端から発光する光を白色面上に照射し、照射光の直径が約2mmのときの輝度を測定したところ、350cd/m2であった。並行して手術直後のERGによる網膜機能評価の可能性の探索を行っている。緑内障手術後低眼圧に伴い高度な脈絡膜剥離(CD)を生じた症例に対し、皮膚電極を用いたERGを用いて機能評価を行った。CDが存在している時期とCDが消失した時期では前者ではERGは著しく減弱していたがCD消失後には反応の増大がみられた。CD眼に対するERGの報告はまれであるが、臨床的な有用性が示唆された。黄斑局所網膜電図の刺激及び記録装置の作成、記録条件の確認作業に時間がかかっている。特別な器具を用いず、硝子体手術に一般的に用いられる器具を用いた光源による刺激が必要と考えており、エンドイルミネーションプローブ、先端が直のレーザープローブ、先端が曲のレーザープローブ、などを用いて適切な光量を照射できることが必要であり、現在これを確立中である。

具体的にはSO注入眼においてSO抜去前後のERG記録を行い、約半数の症例でSO挿入眼でも他覚的な反応をが得られ、さらに、その反応は抜去後の反応と相関することを確認した。引き続き、気体によるタンポナーデ時の網膜機能評価の可能性も探索中である。3.また、黄斑部局所網膜電図(ERG)記録について、これまでの双極型角膜コンタクトレンズ型電極による多局所ERGは感染症、外傷、小児などに対する汎用性が低かった。そこで皮膚電極による多局所ERG記録システムを構築し、臨床応用の可能性を探求している。皮膚電極ではノイズが大きいため、S/N比を高めることが極めて重要である。そのためには、ある程度大きな面積部位からの反応を拾う、加算回数を増やす、などの工夫が必要である。そこで、従来の多局所ERGよりも刺激エレメントの数を少なくし、加算回数を増やさないで記録を試みている。少数例ではあるが本記録システムで臨床で有用なデータが得られ、引き続き改良を加え適切なプロトコールを探索していく予定である。硝子体手術中の黄斑部局所網膜電図記録については臨床研究法に準拠したデザインの構築に時間が必要である。また、この方法では刺激光の照射範囲が狭いため、通常のモニターでは記録がほぼ不可能である。そこで、近年臨床に導入された3Dデジタル手術システムを用いた術中の術野の観察方法がてきしており、このシステムの構築を検討中である。また、皮膚電極による多局所ERG記録システムの構築は刺激プログラムの作成が必要でこの部分に時間を要している。刺激光の照射システムが近いうちに完成するので、次は背景光の照射システムを完成させ、これらの連動と強度のバランスの調整を行う。その後、刺激光源のトリガーシグナルと生体電位記録装置の同期を行い記録装置を完成させる予定である。皮膚電極を用いた全視野ERGにて周術期、手術直後の網膜機能評価の可能性を引き続き探究する。さらに、皮膚電極を用いた全黄斑局所ERGにて周術期、手術直後の網膜機能評価の可能性も探究する。3Dデジタル手術システムを導入する。平成29年度は黄斑局所網膜電図記録装置の開発を行っていて、刺激装置はほぼ完成したが背景光の照射システムと、記録装置との同期が必要であり現在順次構築中である。また黄斑局所刺激は照射範囲が狭く、術者はかろうじて視認可能であるが硝子体手術中のモニターでは可視が困難である可能性が高い。そこで、硝子体手術記録の際に、術者が観察する際の光量(明度)を増幅できる3Dデジタル手術システムの導入を考えている。そのためにはHD以上できれば4Kのカメラ2台、プロセッサー、3D表示可能なモニターないしはプロジェクターとスクリーン、偏光眼鏡ないしはアクティブシャッター方式に対応した眼鏡が必要であり、現在機種選定に時間を要している。2年目にはこのシステムを構築する予定である。硝子体手術中には患者さんは開瞼器を使用しており、通常のサイズのコンタクトレンズでは角膜との間に気泡が入ってしまうことが判明した。したがって小児用LED内臓コンタクトレンズ型電極を購入する必要が生じた。