hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
くも膜下出血後の脳血管攣縮期におけるリハビリテーションの有用性の検討

脳卒中後のリハビリテーションの有用性は様々なエビデンスが確立されてきているが、くも膜下出血においてのエビデンスはほぼ皆無である。くも膜下出血に特異な病態として挙げられる脳血管攣縮期に座位・立位・歩行訓練を中心としたリハビリテーションにより下肢筋力低下などの廃用症候群を予防し、心拍出量を増大させることで脳血管攣縮による脳梗塞の発症を予防できることを明らかにする。軽症から中等症のクモ膜下出血に対する早期リハビリテーションは心機能を改善し、治療期間を短縮、在宅復帰率を向上させる効果があることが示唆された。クモ膜下出血後のリハビリテーションにおけるリスクを検索・検討し、リハビリテーションプロトコールを立案する。立案されたプロトコールに従いリハビリテーションを実施し、クモ膜下出血後の早期リハビリテーションの有効性・安全性を検討する。リハビリテーション科を有する脳卒中急性期病院である広南病院においてクモ膜下出血後の早期リハビリテーションプロトコールの立案を行った。すでに広南病院ではクモ膜下出血急性期リハビリテーションを実施しているが、クモ膜下出血急性期のリハビリテーションに関しては安全性のエビデンスがない。そこで、本研究を開始するに当たり、広南病院のクモ膜下出血急性期のリハビリテーションについて調査を行った。平成23年1月から12月までの12ヶ月間に入院からリハビリテーション開始まで7日以内であった患者は22例であった。このうち、最終的な転帰でMini-Mental State Examinationで22/30以下の認知機能障害を認めたものは5例、軽度の認知機能障害(高次脳機能障害)を認めたものは3例であった。一般にクモ膜下出血後の患者の50%に認知機能障害を認めるとされていることから広南病院での早期リハビリテーションを含めたクモ膜下出血後の治療は安全性に関しては標準的なものであることが示された。以上の結果から広南病院で実施されているクモ膜下出血後の早期リハビリテーションプロトコールを本研究で採用することを決定し、東北大学病院の倫理審査で承認を受けた。現在、クモ膜下出血後の早期リハビリテーションの効果について、脳血管攣縮の発症率と心エコーによる心機能についての検討を行っている。立案されたプロトコールに従いリハビリテーションを実施し、クモ膜下出血後の早期リハビリテーションの安全性を検討する。すでに広南病院ではくも膜下出血急性期のリハビリテーションを施行しているが、くも膜下出血急性期のリハビリテーションに関しては安全性のエビデンスが無い。そこで本研究を開始するに当たり広南病院のくも膜下出血急性期のリハビリテーションについて調査した。平成23年1月から12月までの12ヶ月間に入院からリハビリテーション開始までが7日以内であった患者は22例であった。このうち、最終的な転帰でMini-mental State Examinationで22/30以下の認知機能低下を認めたもの5例、軽度の認知機能低下(高次脳機能障害)を認めたもの3例であった。脳卒中についての有名な論文(Donnan GA, et al. Lancet. 2008;371:1612-1623.)では、くも膜下出血後の患者の50%に認知機能障害を認めるとされていることから、広南病院でのくも膜下出血患者の帰結における認知機能低下は標準的なものと考えられる。また左片麻痺、失語症、右動眼神経麻痺を1例ずつ認めたが、これは発症時からのもので、リハビリテーションにより出現、増悪したものではなかった。さらに、リハビリテーションの期間中に再出血や感染症などの合併症は1例も認められなかった。以上の結果から現在、広南病院で施行されているリハビリテーションプロトコールを本研究で採用することに決定し、東北大学病院の倫理審査で承認を受けた。S市のK病院では数年前より、クモ膜下出血急性期からのリハを施行している。ひとつめは理学療法士と看護師の連携によるドレナージクランプ下でのベッドサイド座位・立位・歩行訓練、ふたつめは言語聴覚士の嚥下評価による適切な食材の早期からの経口摂取訓練である。対象は出血源である動脈瘤を開頭クリッピング手術もしくはコイル塞栓術で処置された患者で、その他の基準は通常の脳卒中に準拠して施行している。すなわち、・意識がJapan Coma Scale (JCS)で10より良好・バイタルサインが安定している・神経症状の増悪がない、の3点を満たしていれば積極的な座位・立位・歩行訓練と嚥下評価および経口摂取訓練を可及的早期から施行することとしている。今回、上記リハプロトコールの安全性の検討を行った。平成23年1月から12月までの12ヶ月間に入院からリハ開始までが7日以内であったクモ膜下出血患者は22例であった。内訳は女性15名、男性7名。平均年齢66.2±10.4歳(43-92歳)。入院からリハ開始まで平均5.3±1.1日。平均在院日数53.8±19.0(27-121日)。在宅復帰率59.1%(13/22)であった。K病院ではクモ膜下出血患者は発症後34週間後に認知機能検査をルーチンで施行している。

上記の患者で、最終的な転帰がMini-Mental State Examinationで22/30以下の認知機能低下を認めたものは5例、軽度の認知機能低下(高次脳機能障害)を認めたものは3例であった。軽度の認知機能低下を含めても36.4%(8/22)であった。また左片麻痺、失語症、右動眼神経麻痺を1例ずつ認めたが、これは発症時からのもので、リハにより出現、増悪したものではなかった。さらに、リハの期間中に再出血や感染症などの合併症は1例も認められなかった。クモ膜下出血後のリハビリテーションにおけるリスクを検索・検討し、リハビリテーションプロトコールを立案する。立案されたプロトコールに従いリハビリテーションを実施し、クモ膜下出血後の早期リハビリテーションの有効性・安全性を検討する。リハビリテーション科を有する脳卒中急性期病院である広南病院においてクモ膜下出血後の早期リハビリテーションプロトコールの立案を行った。すでに広南病院ではクモ膜下出血急性期リハビリテーションを実施しているが、クモ膜下出血急性期のリハビリテーションに関しては安全性のエビデンスがない。そこで、本研究を開始するに当たり、広南病院のクモ膜下出血急性期のリハビリテーションについて調査を行った。平成23年1月から12月までの12ヶ月間に入院からリハビリテーション開始まで7日以内であった患者は22例であった。このうち、最終的な転帰でMini-Mental State Examinationで22/30以下の認知機能障害を認めたものは5例、軽度の認知機能障害(高次脳機能障害)を認めたものは3例であった。一般にクモ膜下出血後の患者の50%に認知機能障害を認めるとされていることから広南病院での早期リハビリテーションを含めたクモ膜下出血後の治療は安全性に関しては標準的なものであることが示された。以上の結果から広南病院で実施されているクモ膜下出血後の早期リハビリテーションプロトコールを本研究で採用することを決定し、東北大学病院の倫理審査で承認を受けた。現在、クモ膜下出血後の早期リハビリテーションの効果について、脳血管攣縮の発症率と心エコーによる心機能についての検討を行っている。脳卒中後のリハビリテーションの有用性は様々なエビデンスが確立されてきているが、くも膜下出血においてのエビデンスはほぼ皆無である。くも膜下出血に特異な病態として挙げられる脳血管攣縮期に座位・立位・歩行訓練を中心としたリハビリテーションにより下肢筋力低下などの廃用症候群を予防し、心拍出量を増大させることで脳血管攣縮による脳梗塞の発症を予防できることを明らかにする。軽症から中等症のクモ膜下出血に対する早期リハビリテーションは心機能を改善し、治療期間を短縮、在宅復帰率を向上させる効果があることが示唆された。クモ膜下出血急性期リハビリテーションの安全性の結果が不十分であったため、計画を変更し、安全性の解析を継続することとした。このためクモ膜下出血急性期の心エコーによる心機能の解析と日本リハビリテーション医学会での発表を次年度に行うこととした。リハビリテーション医学一般的にクモ膜下出血後の高次脳機能障害の出現率は50%程度といわれている2)。今回の調査では高次脳機能障害の出現率は36%であり、その他の合併症も認めなかった。
3Dプリンタを用いた肺動脈形態の解析と肺動脈形成法の検討

本研究は3Dプリンタで肺動脈狭窄モデルを作成し、最近開発された血流速度ベクトル表示という技術を使用して肺動脈形成術の問題点や理想的な肺動脈形成の形態や人工血管のサイズを検討することである。血流速度ベクトル表示はエコーを使用して血流に関する様々なデータの可視化や測定を行うものである。エコーを使用しており、簡便で非常に低侵襲であることから治療の協力が得難く評価方法が限られる新生児科や小児科を中心に広く普及されることが予想される。1-2年目は同意を取得出来た患者のCT情報から肺動脈狭窄症モデルを作成し、実験とデータの取得を行う。3年目はデータ解析および学会への発表や論文の作成を行う予定である。
表面変性エピタクシ-

シリコン(111)表面に錫(Sn)を一原子層蒸着した表面と、清浄なシリコン(Si)表面について、Siのホモエピタクシャル成長の過程を超高真空・高分解能電子顕微鏡を用いて"その場"観察した。表面に一定の間隔でステップがあるとき(すなわち微斜面)、このステップ間隔λと基板温度を変えて成長過程の関連を調ベた。あるλの表面では、基板温度Tが低いと島成長が起こり、温度が高いとステップ成長(step flow)が起こる。また、一定の基板温度では、λが長くなるとステップ成長から島成長に変わる。この臨界のステップ間隔を"臨界ステップ間隔"λcと定義した。このλcが、Snをつけた表面では清浄なSi表面にくらべて数倍長くなる事を見いだした。λcとTの関係を求め、それから成長過程の解析を行なった。解折は、ステップ成長に関する古典的なBCF理論と、島成長の関する原子論と言われるWaltonの理論を用いて行なった。その結果、Snでおおわれた表面(同じ基板温度)でλcが長くなることは、島成長の過程に必要な臨界核の形成が抑えられるためで、臨界核の大きさも清浄なSi表面では1原子であるのに対し、Snでおおわれた表面では3原子程度の大きさとなっていることが示された。成長過程のその場観察から、Snでおおわれた表面では、Si原子がその上に付着してもSnが表面に偏析することが顕微鏡観察から分かった。臨界核が大きいのも、偏析に要する活性化エネルギ-と連すると推察されるが、島形成の過程はまだ具体的に分かっていない。
上部マントル鉱物の熱力学的性質(地質温度圧力計の確立)

1.カンラ石,斜方輝石,ザクロ石の熱力学的性質をこれら3相を含む岩石に応用して、その平衡温度圧力を推定する方法を確立した。2.上記地質温度計圧力計に単斜輝石を組込むために、CaO-FeO-MgO-【Al_2】【O_3】-Si【O_2】系におけるカンラン石斜方輝石単斜輝石ザクロ石4相間の相平衡実験を行った。高圧低温で合成したものと同様な出発物質(EDPシリーズ)について、50キロバール900,1100,1300,1500°Cの条件で実験を行った。逆反応実験については、現在実験を遂行している。単斜輝石とザクロ石との間におけるFe-Mg分配が最も温度に敏感である。現在、これら4相間の元素分配平衡の熱力学的解析を行っているところである。3.高マグネシウム安山岩の溶融実験を行った。香川県五色台地域の安山岩類は、上部マントル(3060kmの深さ)で1060°C1230°Cの条件のもとで生成し、カンラン石と斜方輝石とからなるカンラン岩(ハルツバージャイト)と共存できる。
国家の対反乱政策とその制約

本研究の目的は、紛争の動態に対する議会の影響を分析することである。特に、議会・議員の行動が国家の対反乱政策や国内紛争のマクロな特徴にどのような影響を与えるのか、分析を行う。議会が紛争に与える効果は、政治制度などの国内要因と援助などの国際的な要因の双方に依存すると考えられる。このため、ナイジェリアなどの複数の事例について、国内・国際双方の要因の影響を勘案しつつ、分析する。その際、質的分析と計量分析を組み合わせる。H30年度には、英国オックスフォード大学に滞在し、先行研究のサーベイと仮説構築、データ収集を進める予定であった。先行研究のサーベイや共同研究者との意見交換を通じて、既存の内戦研究が示唆する議会の内戦への3つの影響を特定した。1つは、国家と非国家アクターとの間の情報の非対称性の拡大または縮小、2つ目は両者の間のコミットメント問題の緩和もしくは激化、そして3つ目は国家の対反乱政策の強化もしくは弱体化である。3つ目の対反乱政策については、国家の対反乱政策能力そのものに影響を与える場合と、それを行使する際の費用便益計算に影響を与える場合がある。議会が内戦に与えうるこれら3つの影響については、既存文献では、あまり分析が行われていない。特に、これらの効果が生じる条件の特定や、それにかかわるデータの収集は、進んでいない。そのため、各効果が生じる条件について仮説の構築を進めた。同時に、質的分析の対象とする事例の選択を進めた。研究計画では、H30年度からH31年度前半にかけて、英国オックスフォード大学に滞在し、先行研究のサーベイと仮説構築、データ収集を進める予定であった。H30年度には、先行研究のサーベイを進め、共同研究者と相談しつつ、仮説の構築とデータ収集のための事例選択を進めた。研究代表者の緊急的な事情もあり、当初想定していたよりは、やや研究の進捗が遅れている。R1年度前半は、引き続きオックスフォード大学に滞在し、仮説の修正と事例の選択、データ収集を進める予定である。研究の進捗が当初よりもやや遅れているため、RAの活用などを通じて、効率的なデータ収集を試みる。R1年度後半は、帰国して本務校にてデータ収集を継続すると共に、仮説検証のためのデータ分析を開始する。引き続き、国内外の共同研究者と協議しながら、研究を進めていく。内定年度:2017本研究の目的は、紛争の動態に対する議会の影響を分析することである。
モバイルコンピューティングを活用した野外体験学習支援システムの構築と実践的利用

本研究は地方都市における環境教育を支援する目的で、1)野外体験学習で活用できるツールとしての基盤システムの開発、および2)そのシステムで利用するコンテンツデータの制作、という2つの柱から研究を推進している。1)のシステム構築は、Web-GIS技術を利用したもので、GPSを緯度・経度をキーに場所のお気に入りの情報を登録することができる。2)のコンテンツとしては、夏期限定で金沢市内46か所に設置したロガーから収集された気温データから制作された気温変化マップがある。夏期の経年気温データは教育用コンテンツの材料となるばかりでなく、都市計画の基礎データにも有効である。本研究の目的は、環境教育に衛星リモートセンシングデータとWeb-GISを活用して、教育現場で活用可能なモバイルコンピューティングを活用した野外体験学習支援システムを構築することである。本研究では、GPS(Global Positioning System)を用いて観測位置を同定し、その位置座標でデータベースを検索し、その場所に関連する環境情報をWeb-GISから引き出せるようなシステムを構築する。環境情報として、温度・湿度観測網を構築し地域の経年熱環境情報を提供できるようにする。また、大気エアロゾル観測体制を確立し地域の大気環境情報を提供できるようにする。平成19年度は以下の通り実施した。1)気温・湿度の金沢市内同期観測の教育プログラムの検討金沢市内中心部45か所に気温・湿度データロガーを設置し、夏季の地方都市の熱環境状況を調査した。体感しているものを具体的な数値で表すことの重要性を、都市の気温を題材に学習する教育プログラムを検討した。2)大気観測の教育プログラムの検討スカイラジオメータを用いて大気エアロゾルの光学的厚さの日々の変化を観測した。地球温暖化解明の科学的調査の意義を実際の観測データを用いて理解する教育プログラムを検討した。常時正確な観測を維持するために、気象庁気象研究所にある校正済み準器と同期観測を実施し、測器を校正した。3)モバイル型の野外体験学習支援システムの開発Web-GIS構築ツールソフト(インフォサーブ社)を用いてモバイル型のWeb-GISシステムの基盤部分の機能を拡張した。本研究では、GPSを用いて観測位置を同定し、その場所に関連する情報をWeb-GISから引き出せるようなシステムを構築する。また、大気エアロゾル観測を実施した。平成20年度は以下の通り実施した。体感しているものを具体的な数値で表すことの重要性を、都市の気温を題材に学習する教育プログラムのためのコンテンツを作成した。2)大気観測の教育プログラムのためのデータ収集スカイラジオメータを用いて大気エアロゾルの光学的厚さの日々の変化を観測した。また、地域の環境変化を歴史的な観点から考えることができるように遺構平面図を参照できるようにした。
マイクロサテライト不安定性の誘導機構の解明

加齢がリスク要因となるがんの多くは、ゲノム不安定性を伴って発症する。ゲノム不安定性は染色体不安定性(CIN)とマイクロサテライト不安定性(MSI)に大別される。ミスマッチ修復(MMR)欠失下ではマイクロサテライト領域に繰り返し回数の異常(MSI)と高頻度の変異導入が認められるが、それらの誘導機構は不明であった。本研究課題では、MMR欠損細胞を用いてMSI導入機構及び、高変異形質の獲得過程を明らかにすることを目指し、昨年度までに下記のことを明らかにしてきた。(1)MSI誘導は増殖停止状態における「DNA複製ストレス」に起因すること、(2)野生型細胞ではDNA複製ストレスに起因したDNA損傷の相同組換修復効率が低く、これに起因して4倍体形成が誘導されること、(3)MMR欠損細胞における高頻度の点突然変異導入は、不死化形質の獲得に伴うこと、(4)前記変異導入には相同組換修復過程における、校正機能を持たないDNAポリメラーゼの誘導が関与することを明らかにしてきた。そこで本年度は、MSI導入の詳細な機構解明を目指して研究を実施した。MMR欠損細胞を用いて、DNA複製ストレスに伴って誘導される複数種類のDNAポリメラーゼをノックダウンした背景で、薬剤への耐性獲得を誘導したところ、前記複数種類のDNAポリメラーゼのうち1種類をノックダウンした背景では、耐性の獲得に伴うMSI導入が誘導されないことが明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。加齢がリスク要因となるがんの発がん過程や、老化細胞の不死化過程では、ゲノム不安定性とARF/p53経路等への変異が特徴として認められる。ゲノム不安定性は染色体不安定性(CIN)型とマイクロサテライト不安定性(MSI)型の2種類に大別される。CINについては、DNA複製ストレスに起因することがこれまでに明らかになっている。一方で、ミスマッチ修復欠失下で認められるMSIについては不明な点が多い。これまで、MSIを示すがんは、ミスマッチ修復能の欠失に伴う高変異導入に起因してがん化すると考えられてきた。しかし、我々はinvitro実験で、ミスマッチ修復欠損のマウス胎仔腺維芽細胞(Msh2-KO MEFs)では、MSI誘導が増殖停止した老化細胞で誘導され、不死化することを、最近見出した(未発表)。このことから、MSI誘導とこれに伴う細胞の不死化はDNA複製過程におけるエラー修復能の欠失には無関係なことが予想される。そこで本年度は、Msh2-KOMEFsにおける不死化とMSIの誘導要因を明らかにすることを目的とした。まず、MSIが老化状態で誘導されることから、過剰な増殖刺激によって生じたDNA複製ストレスの影響を予想し、Msh2-KO MEFsの培養条件の増殖刺激を抑制(定期的な無血清処理)したところ、MSIが防御され、細胞は不死化しないことを見出した。また、既にMSIが生じている不死化Msh2-KO MEFsで、camptothecin (CPT)処理によりDNA複製ストレスを誘導すると、更なるMSI誘導が認められた。このことは、Msh2-KOMEFsの不死化とMSI誘導がDNA複製ストレスに起因することを示している。さらに、既に報告されているCIN誘導の要因とも一致していることから、DNA複製ストレス下におけるミスマッチ修復能の有無がCINとMSIの選択性に寄与することを示唆している。加齢がリスク要因となるがんは、殆どの場合ゲノム不安定性を伴って発症している。このうち、CINについてはDNA複製ストレスが引き金となって導入されることが明らかになってきたが、ミスマッチ修復(MMR)欠失下で導入されるMSIについては、その誘導機構が未だ不明である。平成25年度までに、MSI誘導の原因がCINと同様にDNA複製ストレスであり、相同組換えを介した分子機構であることを見出した。また、MSIが誘導される時、校正機能を持たないポリメラーゼが関与していることを示した。そこで平成26年度は、MSIを伴って細胞が不死化する過程では、どのタイミングで変異が導入されるかを明確にし、「細胞の不死化形質の獲得」とMSI陽性細胞で認められる「高変異形質」との関係を明らかにすることを目的とした。Msh2-KO(MMR欠損)MEFの増殖過程と不死化形質を獲得する過程の各段階(初期の活発な増殖/細胞老化に伴う増殖停止/不死化した後の増殖)におけるエクソーム解析を実施し、不死化形質の獲得に直接関わる変異が導入されるタイミングを明確にした。その結果、最も高い変異頻度は「細胞老化に伴う増殖停止」の過程で認められ、MSIが導入されるのと同時期に高変異形質を示すことが明らかになった。平成25年度の実験結果[MSI導入はDNA複製ストレスに起因する]ことを合わせて鑑み、これらの結果から、変異導入もDNA複製ストレスに起因して、相同組換え修復の過程で導入されていることが示唆された。このことから、MMRは、DNA複製過程でのエラー修復のみならず、DNA相同組換え修復過程で導入されたエラーの修復にも関与していると考えられる。

本研究課題では、MMR欠損細胞を用いてMSI導入機構及び、高変異形質の獲得過程を明らかにすることを目指し、昨年度までに下記のことを明らかにしてきた。(1)MSI誘導は増殖停止状態における「DNA複製ストレス」に起因すること、(2)野生型細胞ではDNA複製ストレスに起因したDNA損傷の相同組換修復効率が低く、これに起因して4倍体形成が誘導されること、(3)MMR欠損細胞における高頻度の点突然変異導入は、不死化形質の獲得に伴うこと、(4)前記変異導入には相同組換修復過程における、校正機能を持たないDNAポリメラーゼの誘導が関与することを明らかにしてきた。そこで本年度は、MSI導入の詳細な機構解明を目指して研究を実施した。MMR欠損細胞を用いて、DNA複製ストレスに伴って誘導される複数種類のDNAポリメラーゼをノックダウンした背景で、薬剤への耐性獲得を誘導したところ、前記複数種類のDNAポリメラーゼのうち1種類をノックダウンした背景では、耐性の獲得に伴うMSI導入が誘導されないことが明らかになった。当初の計画通り、「高変異形質」と「細胞の不死化形質の獲得」の関係を明確にすることができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、変異導入とMSI導入の詳細な分子機構の解明を目指す。特に校正機能を持たないポリメラーゼに着目し、相同組換え修復因子との関わりを明確にする。平成26年度は、ミスマッチ修復欠失による高変異導入と不死化の関係、MSI誘導の分子機構を明確にするために、以下の実験を実施する。1. Msh2-KO MEFsが不死化形質を獲得するまでの各増殖段階(初期の活発な増殖/老化に伴う増殖停止/不死化した後の増殖)における全エクソーム解析を実施し、不死化過程でどのような変異がいつ導入されているのかを明確にする。2. DNA複製ストレス下で、MSIが誘導される過程においてどのような分子がマイクロサテライト領域にリクルートされているのか、Msh2野生型MEFとMsh2-KO MEFを比較し、特に相同組換え修復との関係に着目して解析を行う。
バリスティックトレーニングは健康の維持増進のためのトレーニングになり得るか

安全で効果的なバリスティックトレーニングプログラムを開発するため,検証を行なった。その結果,(1)自重がかかるトレーニング種目でバリスティック動作を行なった場合,低負荷でも大きな力発揮が実現できる,(2)同一仕事量であっても高負荷でゆっくりとした動作の方が生理的負担は大きくなる,(3)トレーニング負荷が30%1RMと50%1RMで8週間のバリスティックトレーニングをした場合,その効果に大きな差はみられないことが明らかとなった。本研究は,バリスティックトレーニングおよびスロートレーニングのトレーニング効果を検証するトレーニングプログラムを作成する基礎資料として,スクワットおよびレッグプレスにおける力発揮の特性について検討した。課題はスミスマシーンを用いた仰臥位でのレッグプレス(LP)および立位でのスクワット(SQ)とした。負荷重量は15%,30%,60%1RMの3条件,反復回数は各条件につき15回とした。動作は素早く,リズミカルに切り返すよう指導した。LPおよびSQ動作を側方よりDVカメラで撮影し,重量物の重心変位,速度,加速度を求め,さらに,ばね力,ダンパ力,ジャッキ力を算出した。LP, SQともに切り返し期でバネカおよびジャッキ力の最大値がみられた。LPでは切り返し期のバネカおよびジャッキカは負荷の増加に伴って増大したが,SQにおけるバネ力は負荷の大きさに関わらず一定の値(約1500kN)を示した。ダンパ力は負荷の下降期にみられたが,SQの方がLPよりも負荷の増加と伴に顕著に現れた。重量物の下降速度,上昇速度についてはLPとSQで有意な差はみられなかった。床反力の最大値はLP, SQともに切り返し期にみられ,LPでは負荷の増加に伴って増大を示した。しかし,SQはいずれの負荷においても同程度であった。以上のことから,SQにおいて各条件下で一定のばね力,ジャッキ力がみられた大きな要因は,低負荷においても床反力が十分に発揮されていたことが挙げられる。SQでは体重そのものが負荷となり,切り返し期に十分な力発揮ができるだけの質量が得られていた可能」性が考えられる。また,レッグプレスでは足関節および股関節の動きが十分ではなく,膝関節が主動であるのに対し,スクワットは股関節,膝関節,足関節のいずれの機能も発揮されやすく,切り返し期などの一瞬に大きな力が発揮しやすい可能'性も推察された。高負荷・低速トレーニング(HS)と低負荷・高速トレーニング(LF)が呼吸循環器系応答および血中成分にいかなる影響を及ぼすか明らかにすることを目的とした。被験者は健康な男性8名であった。課題はスミスマシーンによるスクワットとした。HSは60%1RM×15回,5セットでセット間のインターバルは2分とした。動作速度は2秒で下げ,2秒で上げさせた。LFは15%1RM×30回,10セットでセット間のインターバルは50秒とした。動作は1秒1回ペースのバリスティック動作で行わせた。心拍数:トレーニング直後の心拍数はHSで190.4±11.1拍/分,LFで170.0±13.6拍/分でHSの方が高かった。血中乳酸:トレーニング直後HSで13.3±2.2mmol/l,LFで9.0±3.3mmol/lを示し、HSはLFよりも有意に高い値を示した。血糖:HSの血糖はトレーニング後5分で一過性に低下し(p<0.05),その後、高値を示す傾向がみられた。LFでは血糖に大きな変動はみられなかった。血圧:HSの血圧はトレーニング後5分で最高血圧,最低血圧ともに一過性に低下する傾向がみられ(p<0.01)。LFでは最高血圧に変動はみられなかったが,最低血圧で有意に低下する傾向がみられた。呼気ガス:トレーニング時,酸素摂取量はLFが高値を示し,二酸化炭素排出量はHSが高値を示す傾向がみられた。回復時,二酸化炭素排出量と換気量はHSで有意に高値を示した。以上のことから,同一仕事量であってもHSの方が生理的負担は大きくなるものと考えられた。比較的高負荷でゆっくりとした動作の場合,血圧や血糖値に大きな変動がみられることから,自律神経系およびホルモンの分泌機構に作用する可能性が考えられた。トレーニングの目的に応じて慎重にトレーニングの条件を選択する必要があると考えられた。本研究はバリスティックトレーニングにおける安全限界内の負荷重量の違いが,身体機能にいかなる影響を与えるか観察し,その有効性について検討することを目的とした。被験者は健康な男子学生14名であった。30%1RMの負荷でトレーニングを行うL群(7名)と50%1RMの負荷でトレーニングを行うM群(7名)の2群とした。トレーニング種目はベンチプレス,プルダウン,スクワット,レッグプレス,ショルダープレスの5種目であった。各種目の反復回数は15回とし,ジャイアントセットシステムで5セット,セット間の休憩は2分とした。

トレーニング頻度は3回/週,期間は8週間とした。形態,最大酸素摂取量,最大無酸素パワー,柔軟性, 1RMについてトレーニング前,トレーニング開始4,8週間後に測定した。最大酸素摂取量はL群, M群ともに有意な向上はみられず,両群間にも差はみられなかった。最大無酸素性パワーはL群, M群ともにトレーニング前に比べ, 4週間, 8週間で有意な増大がみられた。両群間では, M群で高値を示す傾向がみられたが有意な差はみられなかった。柔軟性はトレーニング前に比べ4週間, 8週間で肩関節の外旋,内旋(肩関節90°外転位),水平伸展,股関節屈曲等で有意な増大がみられたが,いずれも両群間に有意な差はみられなかった。IRM測定は, 8週間で各種目1025%の増大がみられた。ベンチプレスおよびスクワットにおいては, M群の方がL群よりも有意に高い値を示した。これらの結果から, 8週間のバリスティックトレーニングでは50%1RM以下の軽量負荷においても,最大無酸素パワー, 1RM値,柔軟性を向上させるものと考えられた。しかし,有酸素能力の改善はみられなかった。また, 50%1RMの負荷は, 30%1RMの負荷に比して1RM値を増大させたが,その他の項目についてはトレーニング効果に大きな違いはみられなかった。
メカニカルドーピング法による多核種対応型固体偏極標的の開発

動的核偏極(DNP)を用いた固体偏極ターゲットでは、標的試料に対する常磁性物質のドープが鍵となる。本研究では固体試料をナノサイズまで粉砕した微粉末試料に常磁性物質を含浸させる方法を試みた。フッ化ランタン(LaF3)を試料として選び、これを粉砕し、常磁性物質(TEMPO)のエタノール溶液を含浸させて試料を作成した。LaF3はボールミルを用いて最小サイズ20nmまで粉砕し、100nmより大きな粒径の粒子は遠心分離により取り除いた。0.9K、2.5Tの下でDNPを試みたところ、19F核(spin=1/2)の偏極度最大11%程度が得られた。素粒子原子核実験分野で広範に用いられてきた動的核偏極(DNP=Dynamic Nuclear Polarization)による固体偏極標的実現の過程で重要なステップである常磁性物質のドープ法として従来の「ケミカルドーピング法」および「放射線照射法」の問題点を克服できる「メカニカルドーピング法」を新たに提案する。偏極目的核を含む母材をボールミルを用いて100nm以下のサイズに粉砕し、常磁性物質を混合する合成化学の「メカノケミストリー」を応用し、偏極標的試料を調整し、1K、2.5Tの環境に於いて能動核偏極を行い、この方法の有効性を実証する。これまでにフッ化ランタン(LaF3)をテスト試料として選び、偏極目的核としてLa(spin=7/2)、F(spin=1/2)に対してメカニカルドーピングを目指している。そのためには試料を数10nm程度のサイズまで粉砕することが必要だが、これまでこの粉砕に取り組んできた。その結果遊星型ボールミルによって、80nmの粒径が得られるところまで到達した。DNPの準備も冷却の予備テストを行い、クライオスタットの問題点を洗い出している。LaF3の粒径80nm程度の微粒子を得ることができるようになった。まだ、収率の点では改善が必要だが、ほぼDNPを試すことができる試料作成の見通しがたってきた。また、DNPのための冷却についてもヘリウム4モードでならば、冷却システムの稼働を確認しているので、もう少しでDNPの確認テストに移行できるはずである。素粒子原子核実験分野で用いられてきた動的核偏極(DNP)を用いた固体偏極ターゲットでは、標的試料に対する常磁性物質のドープが鍵となる。本研究ではこれまで主に用いられてきた、液体試料に常磁性物質を溶解する「化学的ドープ法」に対して、固体試料をナノサイズまで粉砕した微粉末試料に常磁性物質を含浸させる「メカニカルドーピング法」を試みた。これによって、従来の化学的ドープ法では利用できないと考えられてきた、溶けにくい結晶性の試料試料に対しても偏極ターゲットが実現される可能性を探る。これまでに、結晶性で融点が1000度を超えるフッ化ランタン(LaF3)を試料として選び、これを粉砕し、エタノールに常磁性物質としてフリーラディカルのTEMPOを溶解した溶液を含浸させて試料を作成し、DNPを試みた。エタノールに分散したLaF3は遊星ボールミルを用いて最小サイズ20nmまで粉砕され、100nmより大きな粒径の粒子は遠心分離により取り除いた。その後、LaF3微粉末が分散したエタノールにTEMPOを混ぜ、DNP試料を作成した。これに0.9K、2.5Tの下で100mWの70GHz付近のマイクロ波を照射したところ、19F核(spin=1/2)の偏極度最大11%程度が得られた。この試料の場合、TEMPOと直接スピン結合するエタノール中の1H核(spin=1/2)は偏極しているはずと考えられたが、実際にその偏極度を確認したところ、およそ10%程度であり、19Fと同程度であった。ここで、同じ環境下にある複数の核種に対して、それらの偏極度を予測するEquarl-Spin-Temerature(EST)モデルでは同程度の磁気モーメントを持つ核種はDNPによって同程度の偏極度に到達することを予言する。本試料の場合、異なる環境の核種でもこのモデルが成立していることを示しており、興味深い結果である。現在、これらの結果を論文にまとめている。試料の粉砕のための遊星ボールミルのボールとその容器を従来のメノウからより硬度が高く密度が高いジルコニアに替えて、微粒子化の効率を上げる。さらに、ボールのサイズを変化させ、微粒子の収率を向上させる。最終的にLaF3の1g程度の試料を得る。これに、ブタノールにTEMPO(フリーラディカル)を溶解した溶液を滴下して偏極試料を得る。その後、ESRによってTEMPOシグナルを測定し、TEMPOが均一の分布していることを確認する。それをDNP用装置に取り付け、冷却し、ヘリウム4モードで約1K、2.5TでDNPを行なってみる。

少なくとも、19F核の偏極度の向上が観測されることを確認する。高エネルギー物理学年度末に予定していた冷却実験の準備が遅れたため、必要な液体ヘリウムの購入が次年度に繰り越されたため平成29年度の冷却実験のための液体ヘリウム購入にあてる。
CFRPラティス構造の衝撃減衰特性に関する研究

本研究では、軽量航空宇宙構造として航空機構造や宇宙機構造への適用が検討されているCFRPラティス構造について、「振動・衝撃減衰性能の観点からも有用な構造様式ではないか?」との着想から、CFRPラティス構造の振動・衝撃減衰メカニズムを明らかにすることを目指すものである。実機構造としてはロケット構造など、円筒構造が考えられるが、本研究では、メカニズム解明を主眼とし、ラティス平板モデルを対象として、3年間で解析モデル構築と実験計測による研究を進めている。1年目の2018年度は、小型試験片製作とその実験、及び解析モデルの検討を実施した。数種類の小型CFRPラティス平板試験片(300mm角程度までの大きさ)を一方向CFRPプリプレグと型を用いて製作した。インパクトハンマーによる加振と、加速度センサによる試験片の加速度応答計測を実施することで、ラティス小型試験片の振動・衝撃特性の実験的評価を行い、ラティス平板の構造性能や減衰特性を実験的に評価した。また、減衰を含めた形で有限要素解析用モデルを構築し、実験で得られた応答との比較を行い、モデル化手法の検討を行った。ラティス平板の衝撃応答の解析結果から、特定の周波数範囲の振動・衝撃応答が低減することが確認でき、材料の減衰以外の幾何学的効果による応答低減が達成されうることが推察された。ラティス構造特有の周期構造・形状による振動・衝撃低減の設計可能性が示唆された。1、2年目に小型平板モデルの解析モデルの構築と実験による検証を行う予定であり、1年目に試験片製作、初期の実験実施、解析モデルの検討を完了しており、順調に進んでいると判断できる。2年目に小型平板モデルによる詳細な実験実施と解析モデルによるメカニズム解明を実施予定である。また、3年目により大型のラティス構造の検討を実施し、振動・衝撃に関する設計最適化などを目指す。尚、同様の研究内容について、数値解析的なテーマを実施している海外研究者とのネットワークを構築できたため、共同研究などを実施し、本テーマの研究加速を実施していきたいと考えている。次年度に使用予定の試験用物品(加速度センサ)を購入予定であったが、年度内での納入が難しいとの判断で次年度での購入をすることとしたため、残額が生じた。そのため、残額分を含めて、次年度早々に使用する予定である。
歯髄・根尖性歯周組織疾患に対するヒトiPS細胞を使った再生療法の開発

4あるいは3転写因子導入群間で、iPS細胞の成長、分化あるいは骨芽細胞への誘導に関して有意差はなかった。低酸素下、マウスiPS細胞の低酸素誘導因子(HIF)の機能を、形態および多能性転写因子の発現と関係して検討した。HIF-2αノックダウン群では、iPS細胞のコロニ-サイズが小さくなった。また、HIF-2αおよび-3αノックダウン群では、対照群と比べて多能性転写因子の発現が有意に減少した。これらの結果から、HIF-2αはマウスiPS細胞の多能性維持に重要な働きをしていると考えられる。iPS細胞は、ES細胞のもつ倫理的問題を回避することを可能とし、創薬、難病治療や再生医療の発達につながっていくことが期待されている。iPS細胞樹立時に導入される4因子(c-Myc、Oct3/4,Klf4,Sox2)のうち癌遺伝子であるc-Mycが導入されることから細胞の癌化が懸念されたが、c-Mycを除くOct3/4,Klf4,Sox2の3因子の導入でのiPS細胞の樹立も成功し、研究が進められている。そこで本研究では、4因子と3因子導入マウスiPS細胞を用いた低酸素培養下での増殖・分化、骨芽細胞誘導時における影響について検討した。4因子と3因子導入マウスiPS細胞どちらにおいても、低酸素条件下での維持は難しいことがわかった。骨分化誘導培地における4因子と3因子導入マウスiPS細胞のAhzarin-Red染色の結果においても、有意な差は認められなかった。4因子と3因子導入マウスiPS細胞を比較して、低酸素条件下での培養で増殖・分化に有意差はないことが明らかとなった。骨分化誘導時においても、4因子と3因子導入での有意差はなかった。低酸素環境下で、幹細胞やES細胞はHIF (hypoxia inducible factor)の働きにより未分化状態が維持されていることが報告されており、iPS細胞でもHIFの働きによることが推察される。本研究では低酸素環境下でのHIFの働きについて検討した。siRNAを導入し、HIFsをノックダウンしたときのiPS細胞のコロニーの形態学的観察を行った。HIF1aをノックダウンしたもののでは、対照群と同様にiPS細胞のコロニーを形成した。しかし、HIF2aをノックダウンしたものでは、コロニーは形成するもののコロニーサイズが減少していた。HIF3aをノックダウンしたものでは、HIF1aをノックダウンしたときと同様に、対照群と同じようにiPS細胞のコロニーを形成した。HIF-2&#61537;&#61472;ノックダウン群では、iPS細胞のコロニーサイズが小さくなった。また、HIF-2&#61537;および&#61472;-3&#61537;ノックダウン群では、対照群と比べて多能性転写因子の発現が有意に減少した。これらの結果から、HIF-2&#61537;はマウスiPS細胞の多能性維持に重要な働きをしていると考えられる。低酸素培養でのiPS細胞の増殖・分化の解析を終了できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。魚コラーゲンを足場としたin vitro, in vivoの検討を、臨床に即した条件下で実施する。
地方小都市における高齢者の社会的支援ネットワークの構造

平成9年度に岡山県高梁市に住む65歳以上80歳未満の高齢女性約600人を対象に、社会的ネットワーク(親族関係、近隣関係、友人関係、職場仲間関係など)、ソーシャル・サポート(具体的には、高齢女性は誰からどのような支援を受けられるか)、集団参加、モラール(前向きに生きる意欲)に関する調査を実施した。調査票に記入の不備が多かったので、野邊が平成10年度に調査対象者を訪問し、聞きもらした質問などを聞いた。その際に、調査対象者にライフヒストリーの聞き取りもおこなった。また、平成10年度には標本調査のデータをコンピューターに入力する作業をおこなった。平成11年度にはデータを分析し、社会的ネットワーク、ソーシャル・サポート、集団参加、モラールに影響を及ぼしている要因を追究し、結果を「『高梁市高齢女性のパーソナル・ネットワークと主観的幸福感調査』の基礎分析」という論文にまとめた。次に、野邊は平成11年度にも調査対象者の一部約100人を訪問し、社会的ネットワーク、ソーシャル・サポート、モラールについて詳細な聞き取りをおこなった。また、高梁市役所の職員や同市の民生委員にも聞き取りをおこなった。これらの結果をまとめて、「高梁市の高原部に住む高齢女性の暮らし」という論文を執筆した。この調査で判明した興味深い発見は、次の点である。高梁市に住む高齢女性の子どもの少なくとも一人は、たいてい、岡山市、倉敷市、総社市といった近くに住んでいるか、高齢女性は子ども夫婦と同居しているということである。別居していても、近くに住む子どもは高齢女性を頻繁に訪問し、家事や農作業を手伝っていた。こうした支援のおかげで、過疎化や高齢化が進んでいる高原部においても、高齢女性は住み続けることができる。岡山県高梁市に住む高齢女性600名を無作為抽出し、同市の民生委員と児童委員に依頼し平成9年12月から平成10年1月にかけて面接調査をおこなった。調査票の質問は、野邊が科学研究費補助金を用いて平成5年度と6年度に岡山市の既婚女性を対象に実施した調査(課題番号05610143野邊政雄著『地方都市における社会参加の研究--岡山市の場合』という報告書を参照)で用いた質問をほぼ踏襲して用いた。病気、移転、死亡といった理由を除くと、約95%の回収率であった。その後、調査票に記入もれや論理的に矛盾した回答がないかどうかをチェックした。また、回答が番号(コード)になっていない質問については、調査票から直接入力するために番号(コード)化した。そこで、平成10年度の科学研究費補助金を使って、データの入力作業を業者に委託できるようになっている。次に、面接調査を担当した民生委員より高梁市における高齢者の問題を聞き取り調査した。ゴールド・プラン導入にあたってどのような問題があるかなど、貴重な意見を聞くことができた。さらに、野邊は高梁市と岡山市の高齢者合計20名にインテンシブな面接調査をおこない、高齢者の生活問題、人間関係、加齢によるその変化、幸福感、生活満足度などについて尋ねた。この事例調査は、上述の標本調査で十分解明できない点を補完するために実施した。また、岡山市という県庁都市と高梁市という小都市で、高齢者の生活や高齢者問題がどのように違うかを明らかにしようとした。平成9年度に高梁市で民生委員に依頼し、65歳以上80歳未満の高齢女性を対象に社会的支援ネットワークに関する面接調査をおこなった。平成10年度では、学生を雇用してアンケート調査の回答をコーディングし(数字に置き換え)、業者に依頼してそれをコンピューターに入力した。そして、約500人分のデータを入力することができた。その後、データの入力ミスを訂正する作業をおこなった。

ところで、調査員が聞きもらした質問のある調査票が多くあったので、そうした回答者約100人を野邊が再訪問し、そうした質問を尋ねた。野邊が再訪問した回答者のうち、協力的な高齢者5人にインテンシブな面接調査をおこなった。さらに、平成9年度に調査を担当してくれた民生委員にそれぞれの地区における高齢者の実状を聞き取り調査した。さて、高梁市役所の職員、町内会長、商工会の職員などに聞き取りをおこなった。また、調査地である高梁市の人口動態、産業構造、職業構造を国勢調査の報告書や「岡山県統計年報」で調べた。これらにもとづいて、「高梁市についての研究ノート」という論文を執筆し、岡山大学教育学部の紀要に発表した。統計資料と高梁市で間き取り調査をして分かったことは、高梁市は市街地(伯備線の高梁駅周辺)と農村部から成りたっていて、高齢者の生活も両者のあいだでかなり異なっているということであった。だから、アンケート調査のデータの分析も、市街地と農村部に分けて集計した方がよいと思われる。平成9年度に岡山県高梁市に住む65歳以上86歳未満の高齢女性約600人を対象におこなった社会調査のデータを平成11年にコンピューターで分析した。そして、高齢女性の社会的ネットワーク(具体的には、親族関係、近隣関係、友人関係、職場仲間関係など)、ソーシャル・サポート(具体的には、高齢女性は誰からどのような支援を受けられるか)、集団参加、モラール(前向きに生きる意欲)を明らかにし、さらに、それらに影響を及ぼしている要因を探究した。その結果を、「『高梁市高齢女性のパーソナル・ネットワークと主観的幸福感調査』の基礎分析」という論文にまとめた。次に、野邊は調査対象者の一部約100人を訪問し、社会的ネットワーク、ソーシャル・サポート、モラールについて詳細な聞き取りをおこなった。また、高梁市役所の職員や同市の民生委員にも聞き取りをおこなった。これらの結果をまとめて、「高梁市の高原部に住む高齢女性の暮らし」という論文を執筆した。ところで、野邊は以前回じような高齢女性の社会的ネットワーク、ソーシャル・サポート、集団参加、モラールに関する調査を岡山市でおこなった。岡山市と高梁市の高齢女性の社会的ネットワークとソーシャル・サポートを比較し、論文を現在執筆中である。野邊は車を運転しないので、高梁市の高原部に住む高齢女性は、鉄道で岡山駅から高梁市に行き、公共バスや徒歩で訪問をせざるをえなかった。高原部では過疎化が進展して、人々は集中して居住していない。これらの理由から、野邊が高齢女性を訪問調査するのに予想以上の時間がかかってしまった。1日に20キロ・メートル以上を歩いても、2人の高齢女性に面接調査しかできないといったこともしばしばであった。その結果、調査データの分析にもとづいて論文を執筆し、学会誌に発表するところまでいかなかった。今後、データの分析を深めて論文を執筆し、社会学の学会誌に発表してゆきたい。
高度時空間制御による生体適合放電生成の基盤確立と革新的医療プラズマ源の創成

本研究では、気相・液相での独自のプラズマ生成・制御技術を礎に、放電励起源の最適化と流体制御による高度時空間制御に気相活性粒子計測を加味した系統的な研究により、生体適合性と時空間制御性に優れた放電生成の基盤確立を通じて、革新的な医療用プラズマ源の開発に向けた研究を推進した。その結果、放電励起周波数依存性ならびに流体力学的特性の可視化を通じて蓄積した知見を基に、気相ならびに液相での活性種生成に及ぼす因子を系統的に明らかにすることにより、液相中における生成濃度比を従来に比べて桁違いに広範囲かつ自在に制御することに成功すると共に、高密度かつ長尺の医療用高周波プラズマ源を開発した。本研究では、本研究では、プラズマ生成・制御ならびに相互作用に関する研究成果を礎に、放電制御と気相活性粒子計測に基づく研究により、生体適合性と時空間制御性に優れた放電生成の基盤確立を通じて、革新的な医療用プラズマ源を開発することを目的としており、目的達成のため、以下の課題を設定している。[1]生体高分子との相互作用解明、[2]放電構造・活性種分布の時空間計測・評価、[3]放電励起の高度時空間制御による生体適合放電の基盤確立、[4]革新的医療プラズマ源の開発。本年度は、初年度に整備した実験系をベースに用いて、上記の課題[1][3]に主眼を置いて研究を実施した。まず、課題[1]について、初年度に行った大気中でのプラズマ照射実験に加えて、液中に存在するアミノ酸ならびに生体高分子と大気圧プラズマとの相互作用を、気液界面ならびに液中で生じる物理過程および化学反応の観点から分析を行った。その結果、微弱な大気圧放電プラズマを用いた場合でも、有機分子の化学修飾のみならず、解離反応が進行することを分子構造の解析から明らかにした。次いで、課題[2]について、活性種の挙動と放電構造ならびにプラズマパラメータとの相関をレーザ分光計測実験系とシミュレーションを用いて調べ、放電構造ならびに気流が活性酸素の生成に密接に関与していることが分かった。さらに、課題[3]について、生体適合性に優れた放電励起・制御手法の開発に向けて、放電特性の励起周波数依存性ならびに放電ガス流体パラメータ依存性について調べた。その結果、特に励起周波数の制御が放電開始電圧の低減と放電維持に有効であることを明らかにした。また、大気圧プラズマの時空間構造を調べると共に、本新学術領域研究で名古屋大学に構築された『プラズマ医療科学総合拠点』を活用して活性種の絶対密度計測を行い、プラズマ医療に適用する際に重要となる活性種の空間分布を明らかにした。本研究では、プラズマ生成・制御ならびに相互作用に関する研究成果を礎に、放電制御と気相活性粒子計測に基づく研究により、生体適合性と時空間制御性に優れた放電生成の基盤確立を通じて、革新的な医療用プラズマ源を開発することを目的としており、目的達成のため、以下の課題を設定している。本年度は、これまでに蓄積した知見ならびに実験系をベースに、まず、上記の研究課題[3]について、これまでに蓄積した基礎データを基に、大気圧中での非平衡プラズマ生成の時空間制御に向けて、放電励起周波数依存性ならびに放電ガス流体挙動依存性について更なる究明を行った。放電励起周波数の観点では、数kHzから100MHzにわたる広範な周波数領域での系統的な大気圧放電プラズマ生成技術を開発し、高周波電力を用いることで、原子状酸素の生成密度を格段に向上可能であることを『プラズマ医療科学総合拠点』での活性種計測に関する共同研究で明らかにした。放電ガス流体挙動依存性の観点では、反応性気体との混合状態の能動的な制御と共に、シュリーレン法によるガス流れの可視化に加えて、液中での活性種生成挙動の可視化に関する研究に取り組み、放電状態ならびにガス流れが液中活性種生成挙動に密接に関与していることを明らかにした。また、研究課題[2]について、これまでに整備した計測手法ならびに基礎データを基に、活性種の時空間分布に関する研究と共に紫外線による活性種生成の影響について明らかにした。さらに、研究課題[4]について、これまでの研究で得られた知見を基に、ラジカルのみを選択的に生成可能なプラズマ源を『プラズマ医療科学総合拠点』と共同して開発した。本年度は、まず、上記の研究課題[3]について、これまでに蓄積した数kHzから100MHzにわたる広範な周波数領域での系統的な大気圧放電プラズマ生成技術と共に放電ガス流体挙動依存性に関する知見を駆使して大気圧プラズマ源を開発し、『プラズマ医療科学総合拠点』での活性種計測に関する共同研究を通じて、広範な制御性を実現可能であることを示した。さらに、大気圧プラズマジェットについて、電気的な直接測定により、電離波動としての伝搬挙動と共に固体表面あるいは液体表面への照射状態を直接的に評価可能であることを示し、プラズマ照射状態に関する評価指標の一つとして利用可能であることを提案した。

加えて、放電状態ならびにガス流れが、活性酸素種(ROS)ならびに活性窒素種(RNS)の液中での生成挙動に及ぼす効果を示した。また、研究課題[2]について、これまでに整備した計測手法を基に、プラズマ生成雰囲気ならびに放電生成条件が気相での活性種生成に及ぼす影響を明らかにした。さらに、研究課題[4]について、『プラズマ医療科学総合拠点』での共同研究を通じて開発した上述の大気圧プラズマ生成照射系を用いて、液中での活性種生成制御に関する基礎データを基に、本領域内の医学系グループと連携して細胞応答に関する共同研究により、プラズマ源開発に向けた研究を推進した。「研究実績の概要」に記したように、本年度での計画課題の達成のみならず、特に、気相での活性種生成・制御に関する研究に加えて、液中での活性種生成挙動に関して、活性酸素種(ROS)ならびに活性窒素種(RNS)の評価手法を組み入れ、従来のプラズマ源に比べて広範な制御性を実現可能であることを示した。さらに、放電状態ならびにガス流れが液中のROS生成挙動に及ぼす効果に関して昨年度までに蓄積した知見に加えて、電気的な直接測定との相関を示し、プラズマ照射状態を直接的に捉えることが可能になった。加えて、上述の液相に生成される活性種(ROS, RNS)の制御性を活用して、本新学術領域内の医学系グループと連携した細胞応答に関する共同研究により、プラズマ源開発に向けた研究を総合的に推進するに至っている。以上の成果は、次年度の本計画研究のアプローチにおいて重要な役割を担うだけでなく、本新学術領域内A01A03班でのプラズマ照射実験全般に関わる重要な知見を与えることが期待される。本研究では、プラズマ生成・制御ならびに相互作用に関する研究成果を礎に、放電制御と気相活性粒子計測に基づく研究により、生体適合性と時空間制御性に優れた放電生成の基盤確立を通じて、革新的な医療用プラズマ源を開発することを目的としており、目的達成のため、以下の課題を設定している。[1]生体高分子との相互作用解明、[2]放電構造・活性種分布の時空間計測・評価、[3]放電励起の高度時空間制御による生体適合放電の基盤確立、[4]革新的医療プラズマ源の開発。最終年度に当たる本年度は、本計画研究で設計・試作したプラズマ源の高度化、さらには生体への作用機序の解明に向けて重要となる液相との相互作用の究明に主眼を置いて、研究を推進した。まず、上記の研究課題[3]について、放電励起周波数依存性ならびに流体力学的特性の可視化を通じてこれまでに蓄積した知見を基に、大気圧非平衡プラズマを照射した液相中における活性酸素種と活性窒素種の生成濃度比を広範囲かつ自在に制御することに成功した。さらに、細胞培養液をはじめとする、アミノ酸等の有機分子を含有する溶液中における有機分子の反応過程について詳細な知見が得られた。研究課題[4]について、これまでに実施した研究課題[1][3]での知見を基に、名古屋大学に構築された『プラズマ医療科学総合拠点』での評価を通じて、気相での高密度ラジカル生成と制御に有効な放電制御手法を明らかにした。