hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中枢神経細胞における軸索内局所的蛋白合成の分子メカニズム

軸索先端(成長円錐)における翻訳装置の存在。翻訳装置として必須であるのはリボソームであるが従来軸索内にはリボソームは存在しないと言われてきた。成長円錐に関しては不明であり、局所翻訳が指摘されている今も明らかになっていない。本研究では各種リボソーム蛋白に体する抗体を用い、免疫染色を行った。初代培養した海馬神経細胞及び、後根神経節神経細胞の成長円錐において陽性反応が得られた。さらに成長円錐内には各種翻訳因子の存在も確認された。成長円錐の形態は原子間力顕微鏡で詳細に解析しており、リボソームの局在という新たな知見を得ることが出来た。以上の結果は神経細胞の成長円錐には翻訳装置が存在し、神経栄養因子などの刺激によって新規蛋白合成が局所で起ることを示している。このことは突起伸展、軸索誘導などの生理的現象の分子基盤の一つであると考えられる。本年度は主に研究計画の次の2点について基礎的なデータを得た。1)軸索及び神経週末における翻訳装置の存在の証明初代培養した海馬神経細胞及び、後根神経節神経細胞を免疫細胞化学的染色した結果、主に成長円錐(伸展する軸索の先端)において翻訳因子及びリボソーム構成蛋白の存在を見いだした。翻訳伸展因子であるeukaryotic elongation factor 2(eEF2)および、リボソーム構成蛋白であるP0,S6の染色が成長円錐で見られた。成長円錐マーカーとしてはGAP43を用いて、2重染色を行った。現在さらに他の翻訳因子抗体を用い、翻訳装置の存在を網羅的に検討中である。2)軸索内局所的翻訳活性化のトリガーの探索初代培養海馬神経細胞を用いた実験では、研究計画通りWnt3aによる翻訳活性化が確認された。RIラベルしたメチオニンの取り込みがWnt3aによって増強することが明らかとなった。ポジティブコントロールとしてはこれまで申請者が報告してきたbrain-derived neurotrophic factor(BDNF)を用いている。Wnt3aによるシグナルは、主にGSK3βからeIF2Bεを介した系であり、現在eIF2Bの基質となるeIF2を精製しおわり、活性測定にむかうところである。さらに局所的作用を知るために成長円錐の画分での生化学的解析を行っている。今後は免疫細胞化学的にリン酸化特異的抗体などを用いて解析する予定である。本年度は昨年度に引き続き以下のデータを得た。1)軸索及び成長円錐における翻訳装置の存在の証明初代培養した海馬神経細胞及び、後根神経節神経細胞を用い、昨年度は翻訳伸展因子eEF2の存在を確認したが、今年度はさらに翻訳開始因子であるeIF2a(eukaryotic intiation factor 2 alpha)の存在を免疫細胞化学染色により明らかにした。eEF2,eIF2aともにリン酸化によりその活性が低下し、脱リン酸化により活性化する。予備的なデータとして栄養因子などの翻訳活性化トリガーにより脱リン酸化が進み、カルシウム過流入によりリン酸化が進むという知見を得ている。さらに詳細なデータを得るため継続して実験を行っている。2)軸索内局所翻訳活性化のトリガーの探索初代培養海馬神経細胞を用いた実験では、研究計画通りwnt3aによる翻訳活性化が確認された。下流ではGSK3bのリン酸化変化が見られ、eIF2Be(eukaryotic initiation factor 2 Bepsilon)のリン酸化にも変化を及ぼした。活性変化については未だ細胞レベルでの変化のみで、成長円錐で活性を測るところまで至っていない。成長円錐をこのような実験に使えるくらい集めるため、PDMS(polydimethylsiloxane)製の人工回路で細胞を培養する試みを行い、成功している。この方法で成長円錐を集め、生化学解析を行う予定である。3)翻訳活性化トリガーの軸索伸展における生理的意義さらに共同研究により成長円錐の原子間力顕微鏡による撮影にも成功しており、3次元の形態変化を検討することができるようになった。後根神経節ではNGF(nerve growth factor)に応答して軸索慎重と翻訳活性化が見られたので、中枢の海馬神経細胞でも同様の実験を行う予定である。本年度は主に研究計画の次の2点についてデータを得ることができ、研究全般として取りまとめ(論文作成)に入っている。軸索及び神経週末における翻訳装置の存在の証明:翻訳装置として必須であるのはリボソームである。従来軸索内にはリボソームは存在しないと教科書的には記述されていた。

これは生化学的解析のために成長円錐だけを集めるのが困難なことと、構造体としては非常に薄く、通常の透過型電顕での観察も困難なためである。本研究ではリボソーム蛋白P0/P1/P2の抗体(複合体を認識しているため、各構成蛋白だけではなくリボソームそのものを認識する可能性が高い)を用い、免疫細胞化学的染色を行った。初代培養した海馬神経細胞及び、後根神経節神経細胞の成長円錐において陽性反応が得られた。その他S6, L7などの抗体でも陽性であった。また各種翻訳因子の存在も確認された。成長円錐の形態は原子間力顕微鏡で詳細に解析しており、リボソームの局在という新たな知見を得ることが出来た。以上の結果は神経細胞の成長円錐には翻訳装置が存在し、神経栄養因子などの刺激によって新規蛋白合成が局所で起ることを示している。このことは突起伸展、軸索誘導などの生理的現象の分子基盤の一つであると考えられる。目標に掲げた軸索(成長円錐)での翻訳因子群の存在を証明できた。さらに翻訳トリガーも新たに見いだしている。シグナルの解析と軸索伸展への関与についても予備的知見が得られており、本年度中に結果を取りまとめる目処がついている。24年度が最終年度であるため、記入しない。従来の計画とおり進行しているので、このまま継続する。
小脳シナプス伝達の長期抑圧に特異的なりん酸化たん白質の検出

運動制御の適応、運動記憶の基礎過程である、小脳皮質平行線維-プルキンエ細胞間のシナプス伝達の長期抑圧には、登上線維活動で発生した一酸化窒素(NO)が必須である。高い反応性を持ち、多くの物質がスカベンジャーとなるため、NOの作用時間は短い。NOは気体であるから細胞膜を通過して拡散する。従ってNOは、短い作用時間の間に拡散で到達できる範囲内で作用すると考えられ、この範囲はNOの発生量、即ちNO合成酵素(NOS)の活性調節機構に依存している。神経細胞型NOSはグルタミン酸等による細胞内カルシウム濃度の一過性上昇に応答して活性化される。本研究では新しいNO発生機序を知る目的で、小脳に多く存在する代謝調節型グルタミン酸受容体(mGluR)を介したNOS活性化機構を検討した。この受容体によって、カルシウム以外に、プロテインキナーゼC(PKC)による蛋白りん酸化が高進することが予想されたからである。小脳切片を用い、NOによって活性化されるグアニル酸シクラーゼの生産するサイクリックGMPや、NOSによりNOと同時に生成するシトルリンを測定した。その結果、1.mGluRを介してのNOS活性化にはPKC活性化が必要十分であること、2.PKCによる小脳蛋白質のりん酸化によって、NOSが静止時のカルシウム活動度下においてもカルモジュリン依存性の活性を持つため、NOSが活性化されること、が明かとなった。この特異な活性調節機構は誘導型NOSと類似している。PKCによる精製NOSのりん酸化はNOSを阻害すると報告されていたが、本研究は実際の小脳内ではPKCがむしろNOS活性を上昇させることを示す。このPKCによるNOS活性化は刺激によるカルシウム上昇が終わった後にもNOが発生していることを示唆するため、短寿命伝達物質であるNOの作用機序に新側面を与えるものである。
医療協力プロジェクトにおける文化人類学者の役割

本研究の目的は、医学系研究者の国際協力観と文化人類学者への期待を理解し、医療協力プロジェクトにおいて文化人類学者が果たしてきた役割を検討して、国際医療協力プロジェクトにおいて文化人類学的な考え方を反映する道を探ることである。医学系研究者には、科学技術を優先し、低開発国における科学技術の適用と普及を目指す傾向が強い。このような医学系研究者は、科学技術の適用と普及にとっての「文化的」障害を察知し、除去することを、文化人類学者に望みがちである。研究対象となる人びとがどのように生活し何を考えているか、という文化人類学と共通の関心を示す人は、医学の中では公衆衛生学の研究者、そして看護婦・保健婦の中に多い。そこで今年度は、公衆衛生学や看護学の国際医療協力に関する学会・セミナー・研究会に出席した。こうした人びとには、文化人類学的な調査の成果、つまり民族誌を、医療協力実施地域に暮らす人びとに関する単なる情報源とするのではなく、医療協力をする人びととされる人びととの関係の中で、読んでもらえる可能性が高い。これは、働きかけられる側の生活や考え方にもとづいて、働きかける側が働きかけた方だけでなく、働きかけを支える考え方自体をも見直すということであり、文化人類学者にとっては、望ましいことである。以上のような考え方にもとづいて、今年度は、国際医療協力経験のある、保健婦・看護婦たちにインタビューを試みた。この成果は、単なるインタビューの記録ではなく、相互の意見交換の記録として、共著のような形で発表したい。インタビューの成果のうちの2つは、現在共同の編集作業を開始しており、来年度後半には公表できる見通しである。このために、文化人類学者が参加した国際医療協力プロジェクトの詳細を把握し、これに参加した医学系研究者と文化人類学者にインタビューすることが必要となる。今年度は、この研究の第1段階として、(1)文化人類学者が参加した医療協力プロジェクトの概要を把握することと、(2)わたしが参加したグァテマラ熱帯病研究プロジェクトの詳細を把握することを目標とした。(1)に関しては、国際協力事業団国際協力総合研修所で資料を収集し、メラネシアとインドネシアで実施された医療協力プロジェクトに関する情報を得た。(2)に関しては、国際協力事業団国際協力総合研修所と、グァテマラ熱帯病研究プロジェクトの主要メンバーが所属する教育研究機関(長崎大学熱帯医学研究所、九州大学医学部および産業医科大学)で、資料を収集した。この資料には、1991年から97年までの同プロジェクトに関するものだけでなく、これに先行するオンコセルカ症コントロール・プロジェクト(1975年から83年)およびマラリア・コントロール・プロジェクト((1988年から90年)に関するものも含まれる。収集した資料はなお検討を続ける必要があるが、これで関係者へのインタビューを来年度実施する準備が整った。ただし、メラネシアとインドネシアの医療協力プロジェクトも、グァテマラのプロジェクト同様国際協力事業団によるものなので、非政府組織による医療協力プロジェクトに関する情報も収集したいと考えている。
大気汚染物質である重金属によるストレスが鼻アレルギーの病態に与える影響の解析

一方、我々は、メタロチオネイン(MT)をプロモーター・エンハンサーに用い、がん遺伝子RETを導入し、遺伝子背景をC57BL/6にすることにより、世界で初めて自発的に皮膚悪性黒色腫を高率に発症し、転移をおこす新系統のトランスジェニックマウス(304/B6系)の樹立に成功した[Kato M,et al.(1998)Oncogene 17:1885-1888;加藤昌志、他(1998)病理と臨床16:1149-1152]。このマウスでは、腫瘍未発生期→良性腫瘍期→悪性腫瘍期と腫瘍が進展するにつれて、腫瘍の発生母地となる皮膚と腫瘍のRetおよびその下流のシグナル伝達分子とマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の蛋白発現量と活性レベルが亢進していた。さらに、我々は、小柴胡湯が、腫瘍細胞のセルサイクルの拘束とMMPの発現抑制を介してこのマウスに発症した腫瘍の増殖と転移を抑制し、延命効果を示すことを報告した[Kato M,et al.(1998)J Invest Dermatol 111:640-644]。また、我々は、このトランスジェニックマウスでは、Ret蛋白に対する免疫寛容が成立しているため、Ret蛋白を高度に発現している腫瘍に対する免疫監視機構が作用せず、腫瘍の増殖を招くことを見出した[Kato M,et al.Oncogene(in press)]。以上のように、我々は、皮膚悪性黒色腫発症動物モデルを作製したのみでなく、その病態と発生原因を一部解明するとともに、有効な治療法を示した。1.自然抗原暴露下および非暴露下におけるスギ花粉症患者の血清および鼻汁中の可溶性TNFレセプター、可溶性Fasレセプター、可溶性ICAM-1、IL-4をELISAキットを用いて測定し、正常人と比較した。抗原暴露下のおけるスギ花粉症患者の血清および鼻汁中可溶性ICAM-1とIL-4は正常人に比較して有意に高値を示した。血清可溶性ICAM-1とlL-4は、統計学的に有意な負の相関関係を示した[Kato M etal.Ann OtoRhinolLaryn(in press)]。スギ花粉症患者の鼻汁中の可溶性TNFレセプターは抗原暴露下において正常人に比較して有意に高値を示した[現在投稿中]。さらに、我々は、こうしたスギ花粉症患者の病態の変化が、花粉飛散がピークに達する前の少量飛散の時期にすでに始まっていることを見いだした。一方、スギ花粉症患者の血清および鼻汁中の可溶性Fasレセプターの値は正常人と比較して有意な差は認めなかった。以上の知見は、抗原暴露下におけるスギ花粉症の病態に可溶性ICAM-1、IL-4、可溶性TNFレセプターが関わっていることを示唆している。2.大気汚染物質の一つである重金属(塩化第二水銀)や高圧酸素なとの酸化ストレスや老化が、免疫担当細胞(リンパ球、ケラチノサイトなど)の細胞内シグナル伝達や増殖応答などにどのような影響を及ぼすのかについて調べた。我々は、酸化ストレスなどの外的刺激が細胞増殖やアポトーシスに深く関与していることを見いだした[Akhand AA et al.Eur J lmmunol27:1254-9,1997,Nakashima I etal.ImmunolToday18:362,1997,Ohkusu K et al.J Immunol 159:2082-4,1997,Xu X etal.lmmunol Lett 59:79-84,1997]。また、我々は酸化ストレスに対して抑制的に働くことが推定されている小柴胡湯がケラチノサイトの細胞増殖に影響を与えることを見いだした。以上のように我々は、「大気汚染物質である重金属をはじめとする酸化ストレスが直接的に免疫担当細胞に影響を与え、鼻アレルギーの病態に影響を与える」という仮説に基づき実験を施行し、その基礎となるデータを得ることに成功した。

以上のように、我々は、皮膚悪性黒色腫発症動物モデルを作製したのみでなく、その病態と発生原因を一部解明するとともに、有効な治療法を示した。
エンドセリンの腎糸球体・尿細管での合成とその作用についての分子生物学的研究

1)無傷単離尿細管でのエンドセリンー1(ETー1)遺伝子発現:前年度まではMDCKなど株化細胞を用いて腎尿細管でのETー1mRNA調節機構について明かにした。しかし株化細胞の欠点は尿細管の由来については不明な点である。そこで数mmのラット無傷尿細管を実体顕徴鏡下に単離しpolymerase chain reaction(PCR)法を用いてETー1mRNA発現を調べた。PCRプロ-ブはラットプレブロETー1の遺伝子地図を参考にイントロンを隔てた5'側と3'側に存在する長さ20bpのヌクレオチドを合成した。PCR反応は30回施行した。その結果ETー1mRNAは糸球体、皮質集合管、髄質外層集合管、髄質内層集合管に認められた。興味あることにこの局在は、ETー1受容体の局在と全く一致しており、ETー1は腎尿細管でオ-トクリン機構で作用していることを示唆している。2)in vivoの腎疾患動物モデルでのETー1の役割:急性腎不全やサイクロスポリン腎障害などで血中ETー1レベルが上昇するとの報告があるが、腎疾患でのETー1の役割についてはいまだ不明な点が多い。そこで糖尿病性腎症とETー1の関係を検討する目的で、ストレプトゾトシン糖尿病腎でのETー1mRNAの変化についてノ-ザンブロット法で定量した。2週後から2か月後の腎を皮質から髄質にかけて4つのスライスに分け、各切片で発現を比較したが明らかな変化は認めなかった。一方メサンギウム細胞を高糖条件で培養した後に【^<125>I】ETー1受容体結合実験をおこなった。浸透圧による影響は同濃度のマンニト-ルで補正した。50mMの高糖では結合定数(Kd)は変化しないものの、最大結合数(Bmax)は約50%減少した。ETー1は強力な血管収縮作用をもつため、メサンギウム細胞でETー1受容体のダウンレギュレ-ションは糖尿病性腎症での糸球体過剰瀘過を説明する機序の一つと考えられる。1.尿細管での産生:腎由来の株化細胞であるMDCK(イヌ皮質集合管由来)を用い、特異的cDNAによるノ-ザンブロット法でプレプロエンドセリンmRNA(約2.3kb)の存在を認めた。成長因子であるTGFβによりmRNAは時間依存性、容量依存性に増加したが、プロテインキナ-ゼCを活性化するTPAにより急速・一過性の増加をみた。培地中に分泌されるエンドセリンをモノクロ-ン抗体を用いた酵素免疫法で測定した結果はmRNAの動きと数時間の遅れで平行していた。さらにアクチノマイシンD添加によるmRNAの半減期はTGFβによって遅延していた。これらよりTGFβによるエンドセリンmRNAの増加は転写レベルだけでなくmRNAの分解遅延により調節されている可能性が示された。またエンドセリン分泌はconstitiutive secretionでありmRNA量が実際の分泌量を決定していることも証明した。2.エンドセリンの分泌極性の細胞生物学的機序:フィルタ-上に発育させたMDCKの単層上皮細胞を用いて、尖端側と基底側に分泌されるエンドセリン、ビックエンドセリン量を比較した。いずれも定常状態で約23倍基底側への分泌量が多かったが、TGFβの添加により約7倍と増強した。この分泌極性の機序を明らかにするため、1)ウアバイン、アミロライドで抑制した場合、2)ライソゾ-ムの機能をクロロキン、塩化アンモニウムで障害した場合、3)コルヒチン、ビンブラスチンなどで細胞内微小管の作用を抑制した場合などで、尖端側と基底側への分泌量の変化を検討した。エンドセリンの分泌極性はいずれの群でも影響をうけなかったが,ビッグエンドセリンはライソゾ-ムの機能障害により尖端側への分泌が増加した。さらにこの場合は,ビックエンドセリンからエンドセリンへの変換率が80%から60%に低下した。以上よりエンドセリンのペプチドプロセッシングと分泌機構にライソゾ-ムが関与していることが示唆された。

2週後から2か月後の腎を皮質から髄質にかけて4つのスライスに分け、各切片で発現を比較したが明らかな変化は認めなかった。一方メサンギウム細胞を高糖条件で培養した後に【^<125>I】ETー1受容体結合実験をおこなった。浸透圧による影響は同濃度のマンニト-ルで補正した。50mMの高糖では結合定数(Kd)は変化しないものの、最大結合数(Bmax)は約50%減少した。ETー1は強力な血管収縮作用をもつため、メサンギウム細胞でETー1受容体のダウンレギュレ-ションは糖尿病性腎症での糸球体過剰瀘過を説明する機序の一つと考えられる。
活性化好中球を介した肝細胞障害機序の解析

肝における虚血再潅流障害や肝切後の肝細胞障害の際、組織障害と活性化好中球との関係が注目されている。各種サイトカインにより遊走、活性化された好中球は活性酸素や顆粒成分を介して組織障害を引き起こすと考えられている。そこで、われわれはG-CSF(granulocyte-colony-stimulating-factor)を経門脈的に投与し白血球増多、好中球機能の賦活を誘導し活性化好中球が肝細胞に及ぼす影響を検討した。実験動物としてHartley系雄性モルモットを使用し、脾臓を有茎に脱転し背部皮下に固定して、脾静脈を介した経門脈的投与ルートを造設した。そのモデルを用いて経門脈的にG-CSFを投与すると血清GOT,GPTが有意に上昇し、組織学的には好中球浸潤を伴った肝細胞障害が発生した。その際、肝組織内過酸化脂質が有意に上昇しており活性酸素が関与していることが推察された。次にcyclophosphamideを用いてleukopenicな好中球機能の低下した状態における反応を検討した結果、肝細胞障害は軽度であり、本反応における好中球の関与を裏図ける結果となった。次にG-CSF投与前にPGI_2、OKY046を経門脈的に投与するとGOT,GPTの上昇はG-CSF単独投与に比べて有意に抑制された。以上の実験結果から生体内で活性化された好中球は活性酸素、アラキドン酸代謝経路を介して肝細胞障害を引き起こすことが示唆され、好中球を介した組織障害に対するPGI_2,OKY046の有効性を確認した。
大脳弾性率分布のレーザー変位計スキャニングによる画像化

本研究では浮腫大脳の冠状断面の弾性率分布と浮腫の病理組織像との対比をおこなった。浮腫の脳内の分布はMRIを用い、水分増加量の指標とじてT2値を、細胞内水分増加量の指標として拡散係数値を求めた.実験にはネコを用い、虚血性脳浮腫(中大脳動脈閉塞)と外傷性脳浮腫(凍結脳損傷)を発症させた.摘出脳冠状断切片の圧迫による変位をスキャンし、弾性率は陥凹の程度と相関するため、弾性率の分布を陥凹の程度から求めた.浮腫脳の各部位から小サンプル(10mm3)を切り出し組織比重法により浮腫の程度(水分含量の増加の程度)を求め、水分含量と弾性率が灰白質や白質でどの様な相関を示すか検討した.また潅流固定後の浮腫脳を電顕的に検討し浮腫液の局在や細胞の変化と拡散係数の変化とどの様な関連がみられるか検討した.その結果、以下の点が明らかになった.1)組織の弾性特性は血管原性脳浮腫と細胞障害性脳浮腫では水分量増加との相関が逆の傾向を示した.即ち血管原性脳浮腫では水分量の増加とともに弾性は低下し、細胞障害性浮腫では弾性率は上昇した.2)血管原性脳浮腫では水分量の増加とともに組織水の拡散係数は上昇するのに対し細胞障害性脳浮腫では水分量の増加とともに拡散係数は弾性は低下した.3)血管原性脳浮腫では浮腫液は細胞外腔に局在し細胞障害性脳浮腫では浮腫液はアストログリアなどの細胞内に局在した.本研究の目的は浮腫大脳の冠状断面の弾性率分布の画像化を行い浮腫の病理組織像がどのような材料力学的な変化を意味するかを明らかにすることであるが、そのために標準的な材料試験である圧迫子法の原理を用い組織を圧迫しレーザー変位計で変位を計測し、そのスキャニングにより弾性率分布の画像化を試みている。本年度は実験には大脳構築がヒトに近いネコを用い虚血性脳浮腫(中大脳動脈閉塞)と外傷性脳浮腫(凍結脳損傷)を発症させ以下の検討をおこなった。(1)腫脳の弾性率には浮腫の性状、すなわち細胞障害性の浮腫か血管原性浮腫かによって大きく異なってくる。そのため浮腫の分布と性状のin vivoでの検出のため核磁気共鳴装置(Magnetic Resonance Imagingによる(ADCtrace値)の画像化を行ない組織の電子顕微鏡所見と対比検討した。その結果ADCtrace値は浮腫液の貯留部位が細胞外か細胞内かによって正負逆となる回帰直線によって組織水分量と有意の相関を示すことが明らかになった。(2)摘出脳を一定の厚さにスライスし冠状断切片をシリコンオイルの保温槽内に保ち試験片にシリコンオイルをアクリル性ノズルより噴射する.XYプロッターにより試験片をレーザー変位計でスキャンし試験片の変位量(陥凹の程度)を噴射前後のデータのサブトラクションで求めることにより浮腫脳の硬さ分布の画像化をおこない病理組織像の対比を行なった。その結果組織の弾性率も浮腫液の貯留部位が細胞外か細胞内かによって正負逆となる回帰直線によって組織水分量の有意の相関を示すことが明らかになった。浮腫の脳内の分布はMRIを用い、水分増加量の指標とじてT2値を、細胞内水分増加量の指標として拡散係数値を求めた.実験にはネコを用い、虚血性脳浮腫(中大脳動脈閉塞)と外傷性脳浮腫(凍結脳損傷)を発症させた.摘出脳冠状断切片の圧迫による変位をスキャンし、弾性率は陥凹の程度と相関するため、弾性率の分布を陥凹の程度から求めた.浮腫脳の各部位から小サンプル(10mm3)を切り出し組織比重法により浮腫の程度(水分含量の増加の程度)を求め、水分含量と弾性率が灰白質や白質でどの様な相関を示すか検討した.また潅流固定後の浮腫脳を電顕的に検討し浮腫液の局在や細胞の変化と拡散係数の変化とどの様な関連がみられるか検討した.その結果、以下の点が明らかになった.1)組織の弾性特性は血管原性脳浮腫と細胞障害性脳浮腫では水分量増加との相関が逆の傾向を示した.即ち血管原性脳浮腫では水分量の増加とともに弾性は低下し、細胞障害性浮腫では弾性率は上昇した.2)血管原性脳浮腫では水分量の増加とともに組織水の拡散係数は上昇するのに対し細胞障害性脳浮腫では水分量の増加とともに拡散係数は弾性は低下した.3)血管原性脳浮腫では浮腫液は細胞外腔に局在し細胞障害性脳浮腫では浮腫液はアストログリアなどの細胞内に局在した.
食糧資源としての野生動物肉の特性解明と食肉製品への利用

シカ、イノシシは食害をもたらすが、その肉は畜肉と比べ高タンパク質かつ低カロリーで、鉄分の含有量も非常に高い。そこで、本研究では先ず食肉の加工技術の中で血絞りによるシカ肉ベーコンとソーセージへの影響を調べ、風味の向上が認められた。次にシカ肉ジャーキーの加工適性、また保湿剤(トレハロース)添加による影響を調べ、野生シカ肉の食肉利用の可能性について検討した。発色剤・トレハロース添加のジャーキーは、色調と味において一番高い評価を得た。その軟らかさは評価されなかったものの、好ましい食感だと感じるパネルが多かった。また、シカ肉に落花生粉末を添加した実験で、脂質酸化が有効に抑えられることが示された。【目的】現在、野生動物による農作物の食害が増加の一途をたどり、人里や牧草地まで荒らされ、林業への影響も含めるとその被害額は甚大である。被害の約6割がシカによるものであるため、個体数の調整を含め、自然資源であるシカを有効利用する試みが国をあげて行われているが、シカ肉は狩猟後の取り扱いの不備等により残血による濃い肉色と臭いが問題となりうる。そのため、本研究では加工技術の中で先ず「血絞り」(あるいは「血抜き」と称する原料肉中の残存血液の除去操作)によるシカ肉やイノシシ肉の品質向上を目的とし、それらジビエと言われる肉素材を用いた食肉加工品を作成し、その加工特性などを考察した。【方法】シカ肉(長野県と神奈川県で採取)のモモ部を用いて血絞り区と、無処理区を調製した。血絞りには原料肉重量比1%のNaClと0.1%の塩漬剤を用い、ベーコンとソーセージを通常の燻煙と加熱工程で作成した。測定項目として、脂質酸化指標のTBARS値、加熱による損出肉汁割合を示すクッキングロス、製品最終収量などを測定した。【結果】シカ肉の加工特性として、TBARS値などの各測定値から血絞りによる影響は認められなかったが、製品の官能検査で、血絞りによって味が低化する傾向が見られた。本来、血絞りは肉の品質向上に使われる技術であるが、今回その工程でうま味成分まで流出したことが考えられる。血絞りしたイノシシ肉との混合ソーセージは高い消費者受容性を示し、味や香りに関してはほとんどのパネルが好ましいと評価した。現在、野生動物による農作物の食害や接触事故などが増加の一途をたどり、その被害額は200億円以上に上る。そのため、個体数の調整を含め、貴重な自然資源であるシカを有効利用する試みが全国で行われている。一方で、シカ肉は牛肉や豚肉に比べ高タンパク質かつ低カロリーで高栄養価であり、現代人に不足しているとされる鉄分の含有量も非常に高い。しかし、シカ肉の特性については未だ不明な点も多い。本研究では昨年度に続き、食肉の加工技術の中で血絞り(血抜き)*によるシカ肉の保存性と、シカ肉ジャーキーの加工適性、また保湿剤として種々の食品に使用されている保湿剤添加による影響を調べ、野生シカ肉の食肉利用の可能性について検討した。*血絞り:肉を調理加工する前に塩漬剤で処理することで、血液除去を促進し血生臭さを抑える方法。官能評価の結果として、発色剤・保湿剤(トレハロース)添加のジャーキーは、色調と味において一番高い評価を得て、やわらかさは評価されなかったものの、好ましい食感だと感じるパネルが多いことがわかった。このことから、トレハロースの添加による消費者受容性には個人差があると考えられる。今回無処理区を軟らかいと感じるパネルが多かったが、ジャーキーの厚みに個体差が見受けられたので、今後はジャーキーの条件等、均等になるよう工夫する必要がある。本実験では、使用したシカ肉の状態が比較的新鮮で良かったために、血絞りによる効果を示す結果は得られなかったが、今後シカ肉の放血状態などを考慮し、繰り返し実験を行う予定である。【背景と目的】近年、国内の野生シカによる農林業被害が急増しており、その対策で食肉利用が検討されている。シカ肉は高タンパク低カロリーという特徴があるが、不飽和脂肪酸やヘム鉄の含有量も豊富なことから脂質酸化が進み易いと考えられている。この脂質酸化を抑制する抗酸化剤として、消費者は天然由来物質を求める傾向にある。本研究では、これまでの血絞りや保湿剤使用による加工技術の改良に加え、抗酸化物質を豊富に含む天然物質として落花生に着目し、シカ肉における脂質酸化抑制効果を検討した。【実験方法】実験1:落花生粉末の抗酸化力をDPPHラジカル消去活性法を用いて評価した。実験2:脂肪や赤肉の脂質酸化に対してどの程度効果を発揮するかについて調べるため豚背脂肪、シカモモ挽肉、シカ肉モデル製品を用いて無添加区、落花生粉末1%添加区、NaAsA0.1%添加区を作製しTBARS値を測定した。また、シカ肉の脂質酸化に対する落花生粉末の有効量も調べるため、落花生粉末濃度を0.1%、0.5%、1%、5%でTBARS値を測定した。実験3:落花生粉末の色や風味が製品に悪影響を与えないかを検証するために官能評価を行った。モデルソーセージは無添加区(A)と落花生粉末1%(B)、5%(C)添加区の3つを用意した。評価方法はNewell & MacFarlaneの検定表を利用し、評価項目は色、香り、味、食感の4項目をブラインド試験により実施した。

【実験結果】実験1より、落花生に抗酸化力が認められ、落花生粉末1gはトロロックス950&micro;M相当だった。実験2より、落花生粉末はシカ肉の脂質酸化抑制に有効と考えられ、有効添加濃度は1.0%であった。実験3より、シカ肉製品に落花生粉末を添加した際の風味への悪影響は認められなかった。シカ、イノシシは食害をもたらすが、その肉は畜肉と比べ高タンパク質かつ低カロリーで、鉄分の含有量も非常に高い。そこで、本研究では先ず食肉の加工技術の中で血絞りによるシカ肉ベーコンとソーセージへの影響を調べ、風味の向上が認められた。次にシカ肉ジャーキーの加工適性、また保湿剤(トレハロース)添加による影響を調べ、野生シカ肉の食肉利用の可能性について検討した。発色剤・トレハロース添加のジャーキーは、色調と味において一番高い評価を得た。その軟らかさは評価されなかったものの、好ましい食感だと感じるパネルが多かった。また、シカ肉に落花生粉末を添加した実験で、脂質酸化が有効に抑えられることが示された。当初予定していた発色剤の使用による加工特質への影響を調べることが出来た。また、昨年の計画書には記載していなかったが、保湿剤としてのトレハロースの効果について、官能評価を実施、製品に柔軟性に効果を認めるなどの結果を得て、国際食品工業展や食肉の国際会議で成果を発表する機会を得たので、研究の進展は、おおむね順調と判断する。アグリビジネス創出フェア2015で研究発表http://agribiz-fair.jp/(いずれも食肉の赤色化に関するリサーチ)畜産物利用学対象とする研究で、昨年度の報告にも記載したように、使用したシカ肉の状態が比較的新鮮で良かったために、シカ肉の放血状態などを考慮し、繰り返し実験を行う予定であるが、最終年にあたる本年度は、この2年間の実験追試に加え、脂質酸化などの理化学的品質について再検討するとともに、食品としての安全性の面で、一般細菌、大腸菌など食品衛生規格での微生物検査を実施する方針である。またジャーキーなどの試作製品の水分活性の変化を調べる予定である。対象とするシカ肉の加工特性として、クッキングロスなどの重量損出や最終加工品の重量変化を計画通り行うことができた。記載の一般成分、破断応力の解析の実施までにはたどり着かなかったが、シカ肉加工貯蔵における脂質酸化および官能検査を行うことで、不足する実験データは補えたと判断する。これらの得られた成果について、日本畜産学会大会や日本家畜衛生学会でも成果発表を行った。昨年度同様に、予定していたイノシシ肉にの入手が困難で、実験資材の購入が予定より少なかったこととが挙げられる。また、最終年度に食肉関連の国際会議(フランスとロシア)に参加し、本課題での研究研究発表とともに、ジビエ流通の実態調査も行いたく、その分として本年の補助予算を残し、次年度に備えたことも理由である。対象とする研究で、2年目はシカ肉への凍結・解凍の影響を重点的に調べ、クッキングロス、最終収量の測定を繰り返す。また、試作した製品の色調をL*値(明度)、a*値(赤色度)、b*値(黄色度)を測定し、へム色素の定量と発色率の測定を行う。色素測定で得られたアセトン抽出液を用いて、亜硝酸塩残存量を求める。狩猟時期が来ないとサンプリングの機会が限られるが、シカ肉、ならびにイノシシ肉が入手できれば、随時それらの加工適性に関する研究を推進する。
水田土壌における水銀の化学形態変化とコメのメチル水銀汚染に関する研究

模擬水田(86cm x 52cm,深さ15cm)を調製し,その半分のスペースでのみ稲を育て,土壌でのメチル水銀の生成と,稲のメチル水銀取込みについて検討を進めた.これまでの研究で,土壌で生成したメチル水銀がコメに蓄積することは確認できていたが,土壌のメチル水銀濃度の変動が激しく,土壌メチル水銀濃度とコメの取込みの関係は明確ではなかった.同一環境で,稲のある場所と稲のない場所で土壌のサンプリングを行ったところ,稲のそばの土壌(根圏土壌)では,メチル水銀の低下が確認された.この結果は,これまでの少量土壌を用いたポット栽培では,稲による吸収により,土壌のメチル水銀生成を正確に評価できていなかったことを示唆する.一方,稲のない環境の土壌をモニタリングしたところ,稲が無くても土壌メチル水銀濃度は大きく変動していることが確認された.水耕栽培により,水銀イオンおよびメチル水銀の取込み挙動の詳細な確認を進めた.メチル水銀,水銀イオンとも培養液への添加後,2日間のうちに稲に吸収されていることが確認された.そこで水銀未添加の培養液でそのまま育成をすすめたところ,収穫(3か月後)まで,根にそのほとんどが残存していることが確認された.しかし,メチル水銀では,水銀イオンに比べ稲全体に広がっていることが確認でき,特に出穂後は籾に集まっていく傾向が確認された.加えて,水銀を添加したときにあった根から出穂した穂と,後から分けつして増えた穂では最初の穂の水銀濃度が高いことも確認ができた.土壌栽培,水耕栽培の結果から,メチル水銀が容易に稲に移動することが確認された.また稲に蓄積したメチル水銀が籾の成長に合わせ,籾に移動していくことも確認できた.これらの結果は,今後,研究を進めていく上で非常に重要なものである.水田土壌でのメチル水銀生成については,稲の育成と切り離して評価する必要があることが確認された.よって,複数のポットで稲育成あり,なしの状況を作り評価を進めていく.これまで採取してきた土壌試料から,メチル水銀の生成と土壌の状態について細菌叢測定,無機水銀形態分析を進める.水耕栽培の結果から,稲の根に水銀が蓄積していることが明らかになったことから,土壌環境においても同様の傾向が確認できるか確認を進める.模擬水田(86cm x 52cm,深さ15cm)を調製し,その半分のスペースでのみ稲を育て,土壌でのメチル水銀の生成と,稲のメチル水銀取込みについて検討を進めた.これまでの研究で,土壌で生成したメチル水銀がコメに蓄積することは確認できていたが,土壌のメチル水銀濃度の変動が激しく,土壌メチル水銀濃度とコメの取込みの関係は明確ではなかった.同一環境で,稲のある場所と稲のない場所で土壌のサンプリングを行ったところ,稲のそばの土壌(根圏土壌)では,メチル水銀の低下が確認された.この結果は,これまでの少量土壌を用いたポット栽培では,稲による吸収により,土壌のメチル水銀生成を正確に評価できていなかったことを示唆する.一方,稲のない環境の土壌をモニタリングしたところ,稲が無くても土壌メチル水銀濃度は大きく変動していることが確認された.水耕栽培により,水銀イオンおよびメチル水銀の取込み挙動の詳細な確認を進めた.メチル水銀,水銀イオンとも培養液への添加後,2日間のうちに稲に吸収されていることが確認された.そこで水銀未添加の培養液でそのまま育成をすすめたところ,収穫(3か月後)まで,根にそのほとんどが残存していることが確認された.しかし,メチル水銀では,水銀イオンに比べ稲全体に広がっていることが確認でき,特に出穂後は籾に集まっていく傾向が確認された.加えて,水銀を添加したときにあった根から出穂した穂と,後から分けつして増えた穂では最初の穂の水銀濃度が高いことも確認ができた.土壌栽培,水耕栽培の結果から,メチル水銀が容易に稲に移動することが確認された.また稲に蓄積したメチル水銀が籾の成長に合わせ,籾に移動していくことも確認できた.これらの結果は,今後,研究を進めていく上で非常に重要なものである.水田土壌でのメチル水銀生成については,稲の育成と切り離して評価する必要があることが確認された.よって,複数のポットで稲育成あり,なしの状況を作り評価を進めていく.これまで採取してきた土壌試料から,メチル水銀の生成と土壌の状態について細菌叢測定,無機水銀形態分析を進める.水耕栽培の結果から,稲の根に水銀が蓄積していることが明らかになったことから,土壌環境においても同様の傾向が確認できるか確認を進める.
疼痛により低下したセルフケア力の賦活を目指した心理学的介入研究

疼痛は、主観的な体験である.疼痛は、人間に身体的、心理的な活動性に制限を引き起こし、生活の質(QOL)の低下をもたらす.本研究においては、疼痛の主観的体験の中に引き起こされる心理的制限、特に疼痛により低下させられたセルフケア力に注目し、疼痛を抱えた患者に身体を通した心理学的介入方法である臨床動作法を適用した.その結果、疼痛を抱えた患者の痛みへの対応の仕方が変化し、疼痛ケアにつながり、セルフケア力が賦活されることが示唆された.その成果は、国際学会、透析医療関係学会、日本リハビリテイション心理学会にて報告した.疼痛は、主観的な体験である.疼痛は、人間に身体的、心理的な活動性に制限を引き起こし、生活の質(QOL)の低下をもたらす.本研究においては、疼痛の主観的体験の中に引き起こされる心理的制限、特に疼痛により低下させられたセルフケア力に注目し、疼痛を抱えた患者に身体を通した心理学的介入方法である臨床動作法を適用した.その結果、疼痛を抱えた患者の痛みへの対応の仕方が変化し、疼痛ケアにつながり、セルフケア力が賦活されることが示唆された.その成果は、国際学会、透析医療関係学会、日本リハビリテイション心理学会にて報告した.平成18年度においては,研究者の研究フィールドであるA病院に通院治療中の維持透析患者72名に対しての肩部痛・血管痛の有無,頻度,現在の治療状況と痛みに伴う情動反応,生活におけるセルフケア能力についてインタビュー調査を行った.調査の結果,痛みを抱える患者は46名であり,そのうち本研究に同意して痛み緩和を希望する患者7名を対象として1ヶ月計6回のリラクセイション技法(臨床動作法)導入を行った.さらに,痔痛を抱えてセルフケア力の低下を示した透析患者数名に対して臨床動作法を適用し,疼痛の緩和ならびに主体的に自らの病気を管理し,からだをケアするセルフケア力の賦活を目指した心理学的介入研究を行った.痛み緩和の研究にあたっては,医療従事者の協力のもと,文書による患者への十分な説明を行い,文書による同意を得た上で実施した.さらに,透析患者の心理的負担軽減ならびに医療行為中の安全性を考慮した上で,医療従事者に介入技法(ここでは臨床動作法のリラクセイション技法の一部)を指導し,透析治療中に心理学的介入を試みた.疼痛緩和によるセルフケア力の賦活を目指した研究においては,研究者による説明と患者の同意に基づいて事例研究を実施している.平成18年度の研究成果については,以下の通り実績報告を行った.《学会報告》1)(共同)「維持透析患者の肩部痛・血管痛緩和のためのリラクセイション技法(動作法)導入の試み」透析医療における代替・補完医療研究会,福岡,2006以上平成19年度においては、研究協力機関(一般病院)の透析医療現場、緩和医療現場における事例研究を実施してきた。その成果の一端については、2007年11月に日本リハビリテイション心理学会において発表した。平成20年1月1523日においては、渡米し、疼痛ケアや疼痛マネジメントを全人的ケアとして位置づけた取り組みをしているニューヨークのCANCERCARE (Nonprofit Organization)、CALVARY HOSPITAL、BETH ISRAEL CANCER CENTER、MEMORIAL SLOAN-KETTERING CANCER CENTERの4施設を訪問した。アメリカでは、余命6カ月との診断を受けた患者はすべて緩和ケア病棟に入ることができるが、在宅率は80%を超え、緩和ケアの目的はCureでなくCareに徹していることがうかがえた。保険制度の問題もあり、長期入院は避け、外来を基本とするため、NPO法人CancerCareでは、がんと診断された貧しい患者の通院費を負担するシステムを持っていた。また、在宅率が高いためか、高度な緩和ケアの知識と技術を持ったナースホームナーシングシステムが組織されていた。Beth Israelにおいては、医師、院内看護師、訪問看護ナース、オンコロジーソーシャルワーカー、パストラルケアワーカー、ミュージックセラピストやサイコロジストなどの多職種で構成されたチームカンファレンスに参加する機会を得て、疼痛緩和に向けては医療のみならず、心理社会的な疼痛緩和ケアの実践が行われていた。疼痛対策には、瞑想法などの統合医療的発想にエビデンスを加える取り組みがなされ、疼痛により低下したセルフケア力の賦活を目指した臨床動作法の取り組みは高い関心を呼び、プレゼンテーションとデモンストレーションの機会を得て、有益なディスカッションをすることができた。また、平成20年1月に訪問したアメリカ国New YorkのNPO法人CancerCareとの連携は続いており、毎月発刊されているCancerCare E-Newsというニューズレターを送付してもらいっている.さらに、現在はCancerCareを退職し、他のがん専門病院に勤務している日本人オンコロジーソーシャルワーカーとも2月に一回のメールにてニューヨークのがん治療の最先端情報を入手している。研究領域のネットワークとしては、CancerCareのペインマネジメントの専門家であるMr. Glenn Meucheとメールを用いて疼痛に関する文化的な違いに関するディスカッションを行い、臨床動作法を用いた疼痛への心理学的介入プログラムについての意見交換を行い、継続的な研究の発展・進展をはかっている。
ポリアクリルアミドゲルを担体とした伸展培養法の開発

ポリアクリルアミドーコラーゲン共重合体を基質とした、伸展培養系で再現性の高い培養条件検討を、主にその装置の改良を中心に行った。アクリルアミドシートを保持する、従来のステンレスの針金をフレームとした装置は作成が容易であったが、シートの平面性の保持と、フレームからはずしたシートの高倍率での顕微鏡観察に難点があった。今年度はこのゲル保持装置の全面的な改善を行った。アクリルアミドシートは、18mm角の窓を持つ2枚のステンレス薄板の間に保持し、さらにその底面を0.2mm厚のポリカーボネートシートで補強することにより、平面性を確保した。また、作成した装置の滅菌法も、オートクレーブ法から紫外線滅菌とし、コラーゲンの極性に関する実験が可能となった。この装置を使用し、DMMEM培地を使用した定法でニワトリ初期胚から調製した線維芽細胞の増殖と運動性を検討した。アクリルアミドシート上ではプラスチックディシュまたはカバーガラスなどの硬い基質面と比較し、細胞の増殖が、細胞密度とシートの平面性に大きく依存する。特に、シートのマクロな平面性は細胞を播いてから24時間以内の細胞接着性に強く影響を及ぼす。平面性の低下は、フォーカルコンタクトの形成および細胞質分裂の異常を引き起こす可能性がしめされた。興味深いことに、アクリルアミドゲル濃度よりは、シートにかけた伸展張力のほうが、接着性ならびにその後の増殖速度に及ぼす影響は大きかった。また、接着能が低下した細胞の一部がアポトーシスを起こすことが明らかになった。これらの結果は、アクリルアミドシート上で培養初期に細胞の方向をコントロールできる可能性を示唆している。さらにニワトリ筋芽細胞を用いた実験では、伸展により崩壊した筋原線維が再構成されることが示された。ポリアクリルアミドとコラーゲンを共重合させ作成した、伸展性のあるゲル上で線維芽細胞および骨格筋細胞の培養を行った。アクリルアミド濃度は4%に固定し、メチレンビスアクリルアミドの量を変化させることにより、ゲルの「堅さ」を調節した。アクリルアミド-コラーゲンのコンポジットゲルをさらに、水溶性架橋試薬EDC処理することにより、ゲルをオートクレープ滅菌してもコラーゲンの遊離を防ぐことができた。さらに、副次的な効果として、化学架橋が伸展に対してゲルに一定の強度をあたえることがわかった。このゲルはビス濃度に依存するが、約2倍の長さの伸展が可能で、その間、与えた加重とのあいだに、フックの法則が成立した。ゲルを保持するホルダーは、2.5cm角厚さ1mmのステンレス板で作成し、18mm角の中央のスリットにアクリルアミドゲルを差し込む。この装置により、ゲルの上部にカバーガラスを載せることにより、そのまま高倍の顕微鏡観察が可能になった。培養はDMMEMを基本培地とした定法に従い、初代培養系のニワトリ胚線維芽細胞、骨格筋細胞の培養を行った。両細胞とも、初期の接着が、ガラスないしは、プラスチックシャーレに比較して、時間がかかるが、正常な培養が可能である。細胞密度が低いとき(10の4乗程度)は、顕著な増殖が見られないが、BrdUを用いた実験では、DNA合成に異常は検出されなかった。この現象は細胞周期との関連でいくつかの興味深い問題を提示している。また、線維芽細胞の移動速度がゲルにかける張力により影響されることがあきらかになった。筋細胞を用いた実験では、筋管細胞ちゅうに完成した筋原線維がゲルの伸張により崩壊視、A-band、I-bandが消失することが示された。
口腔インターフェースによる感覚運動能力の拡張と機器制御への応用

本研究では、口腔内に装着可能な入出力装置を用いて、口腔内の感覚運動能力を身体外の機器の知覚操作に対応させる方法を提案し、口腔用の入出力装置と介護医療ロボットで構成される活動支援システムを実装してその有効性を検証した。口腔内の運動機能を機器の操作指令に対応させ、口腔内の感覚機能を機器の検知情報に対応させることで、利用者のテレプレゼンスや遠隔地での機器を介した感覚運動が実現された。平成26年度は、(1)口腔内部入出力装置と(2)口腔外部感覚運動装置の設計と実装を行った。本研究の目的は、口腔内に装着可能な入出力装置(口腔インターフェース)を用いてヒトの感覚運動能力を拡張し、介護機器を身体の一部のように制御するための訓練方法を介護福祉学、生体力学、神経生理学、リハビリ医学の観点から明らかにすることである。この目的において、(1)口腔内部入出力装置は、ヒトの口腔部の舌や顎の筋肉運動を取り出し、舌や歯や口腔内皮膚などに感覚刺激を与えるために必要であり、本研究課題の遂行において重要な構成装置である。また、(2)口腔外部感覚運動装置は、口腔内部の感覚運動と連動して口腔外の環境を知覚したり操作や効果を与えるために必要であり、(1)と同様に本研究課題の遂行において重要な構成装置である。研究開発の具体的な成果として、(1)では、運動検知や感覚刺激に関する情報を入出力するセンサ・アクチュエータ素子を口腔内部で保持可能な媒体に埋め込み、これらの検知情報や制御情報を口腔外部の小型装置で処理することで口腔内部への入出力機能を実現した。(2)では、環境検知機構や情報提示機構を自律移動可能な移動体に搭載し、環境の状態や操作、環境への情報提示を移動体上で処理することで口腔外部の感覚運動機能を実現した。また、(1)の装置と(2)の装置を連動させるための通信設備等も実装した。(1)の装置については、機構部分を発明案件として特許出願する準備を進めているため、平成27年度以降に研究成果を対外発表する予定である。(2)の装置については、環境検知機構と情報提示機構に関する研究成果を平成26年度に国際会議等で対外発表を行った。平成27年度は、(1)口腔内部入出力装置の改良実装、(2)口腔外部感覚運動装置の改良実装と前記の装置との連動実験を行った。この目的において、(1)の口腔内部の運動計測方法では、加速度センサに加えてジャイロセンサを導入して並進回転運動の計測自由度を高め、各種大きさの異なる圧力センサを導入して口腔内の曲面領域の感圧でも情報入力が可能となった。また刺激提示方法では、小型振動子を空間的に配置することで、口腔内と外部機器を空間的に対応づける刺激提示が可能となった。(2)の口腔外部感覚運動装置として、移動ロボットと介護ベッドを実装して連動性を実験により検証した。本研究では、口腔部が手指と同等な高い感覚運動機能を有する点に着目しており、口腔インターフェースの利用対象者として、健常者(感覚運動機能の拡張を目的とする)と障害者(運動感覚機能の補助を目的とする)を想定している。この枠組みにおいて、移動ロボット操作は主に前者、介護ベッド操作は主に後者に対応する。移動ロボットの操作では、口腔インターフェースからの運動情報により移動ロボットの並進回転運動を制御し、移動ロボットが検知した障害物などの空間的な環境情報を感覚情報として口腔インターフェースで提示した。また介護ベッドの操作では、口腔インターフェースからの運動情報により介護ベッドのリクライニングを制御し、リクライニング斜度などのベッド状態を感覚情報として口腔インターフェースで提示した。いずれの外部感覚運動装置でも口腔インターフェースにより操作を習熟することが分かり、口腔インターフェースの有用性が示された。研究計画調書に記載したとおり、概ね順調に進展している。実際に、口腔内部入出力装置(口腔インターフェース)の改良機、口腔外部感覚運動装置(口腔外部の操作機器)の改良機、前記装置の連動システムを構築し、現在はこれらの連動性について評価検証を進めている。特に口腔インターフェースの改良機の開発により、口腔部の運動計測と刺激提示の能力が向上しつつあり、口腔部に潜在するヒトの高い感覚運動能力に対応できるようになってきたため、口腔外部の操作機器も同様に自由度を高める必要性が生じた。このために口腔部の感覚運動能力に対応した口腔外部の操作機器として、前年度に使用していた移動ロボットの後継機を新たに開発し、口腔部による操作時の安定性や自由度を高めた。また、医療介護現場において患者の自立性は非常に重要であるため、全ての患者が使用するベッド環境に絞り込んで、口腔部の感覚運動機能による生活の自立支援の枠組みを現在検証している。今年度は前年度に開発した口腔インターフェース試作二号機と口腔部感覚運動能力の基礎実験結果に基づいて、改良版である口腔インターフェース三号機、及び、介護医療ロボットを設計開発し、ベッド周辺での活動支援を行う統合システムを完成させた。

本研究の目的は、口腔内に装着可能な入出力装置(口腔インターフェース)を用いてヒトの感覚運動能力を拡張し、介護機器を身体の一部のように制御するための訓練方法を介護福祉学、生体力学、神経生理学、リハビリ医学の観点から明らかにすることである。この目的において、(1)口腔インターフェース三号機では、運動計測の機能向上させるための新しい計測方式を導入したことで、利用者の姿勢変動に依存せずに口腔内の操作部位の操作情報が取得可能となり、デジタル信号処理によるノイズ削減によって運動計測の信頼性が向上した。さらに、口腔内の感覚運動機能を効果的に引き出すための操作機器として、(2)介護医療ロボットを新たに開発し、口腔インターフェースと介護医療ロボットによる新しい自立介護の方法を実現した。被験者実験を通して、ベッド上に滞在する利用者が口腔部の感覚運動機能のみを用いて、遠隔地の介護医療ロボットが検知した環境状況を知覚し、介護医療ロボットの行動が操作できることを検証した。口腔部の感覚運動機能による介護医療ロボットの知覚操作は、ベッド環境から容易に移動できない利用者のテレプレゼンスや、ベッド環境から離れた活動を実現できる点で非常に意義が深い。また、日本ALS協会の協力を得て臨床試験を行い、運動機能が目や口腔内に限られた患者においても、本研究の技術に高い利用性とニーズがあることが分かった。交付申請書に記載した研究計画の通り、口腔内部入出力装置と口腔外部感覚運動装置の設計と実装を行い、その研究成果の一部も対外発表しているため、本研究課題の現在までの達成度はおおむね順調に進展していると評価できる。平成28年度は、研究成果物の一般化と適用分野の拡大を目指す。口腔内部入出力装置(口腔インターフェース)の一般健常者や障害者への実利用を想定した評価実験を行う。前記の評価実験を実施するために、所属研究機関にヒトを対象とする研究計画書を提出し、ロボット等の機器を使用した対人実験に関して実施許諾を既に得ている。本研究の連携機関である病院でも実験実施の準備を進めており、その実現性は高い。医療介護分野への適用例としては、現在、ALS患者協会との協働体制作りを進めている。本研究とのマッチングが成立した場合は、進行性の運動機能不全患者のケーススタディーを蓄積する。適用分野の拡大例として、口腔インターフェースを用いた手指リハビリを検討している。リハビリ患者の身体内の感覚運動相関を用いたリハビリ手法が注目されているが、口腔インターフェースを用いれば手指と口腔の対応づけが可能となり、新療法の発見が期待される。情報工学28年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度に実装した装置の感覚運動機能の対人的な連動性について被験者評価を重点的に進め、装置の改良を行う。また、被験者評価の結果からヒトの感覚運動能力の拡張と介護機器等の外部装置制御に効果的な訓練方法を合わせて検討する。口腔インターフェースと連動する口腔外部感覚運動装置(口腔外部の操作機器)が、年度末を跨ぐ製作となったため。28年度が最終年度であるため、記入しない。