hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プライバシー保護と見守りを両立させた防犯カメラによる安全・安心な街づくりの提案

防犯カメラの最大の欠点である「プライバシ侵害の可能性」を解消した,新たな防犯カメラシステム「e自警カメラ」の普及を目的とし,e自警カメラの開発・改良,社会実験を通した運用方法の開発を行ってきた.その過程で,屋外機の前を常時撮影し暗号化保存するドアホン「e自警ドアホン」の開発も行った.また,社会実験に参加した市民の意識の中で,e自警カメラを用いることで,プライバシ侵害に対する不快感・危惧が減少し,逆に,見守られない場合の不安感が増大する意識変化が生じてくることが確認できた.「事件の際,目撃情報が無いことが有り得ない社会」の実現に向け,前進することができた.防犯カメラの最大の欠点である「プライバシ侵害の可能性」を解消した,新たな防犯カメラシステム「e自警カメラ」の普及を目的とし,e自警カメラの開発・改良,社会実験を通した運用方法の開発を行ってきた.その過程で,屋外機の前を常時撮影し暗号化保存するドアホン「e自警ドアホン」の開発も行った.また,社会実験に参加した市民の意識の中で,e自警カメラを用いることで,プライバシ侵害に対する不快感・危惧が減少し,逆に,見守られない場合の不安感が増大する意識変化が生じてくることが確認できた.「事件の際,目撃情報が無いことが有り得ない社会」の実現に向け,前進することができた.平成24年度は,群馬県桐生市内で行っている防犯カメラを用いた社会実験を継続し,群馬県安中市で新たに社会実験を開始した.桐生市内で行っている社会実験は,多数の人に防犯カメラを受け入れてもらうための運用ガイドライン作りを目的としており,設置箇所におけるアンケートの実施,住民への中間報告会を実施した.本社会実験において作成されたガイドラインが公開されることにより,「このガイドラインに従って運用されるのであれば安心できる」と広く社会に受け入れられ,防犯カメラの設置がスムーズに進むことが期待される.安中市で開始された社会実験は,観光地における防犯カメラ導入のモデルケースであり,観光客と住民の双方に受け入れられる運用方法を模索している.今回,安中市が「嚢・城ヒストリート」と名付けた観光客にとっても安全安心なモデル地区の選定に合わせ,約20台のカメラを提供した.アンケートやカメラの運用状況から観光地における防犯カメラの運用ガイドラインを制定し,他の観光地への防犯カメラの普及の手助けとする.社会実験中に得られたアンケートや意見を元に,防犯カメラの改良が行われた.改良点は,画質の向上,防水性の向上,動作確認ランプの追加,安定性の向上である.これにより防犯カメラとしての機能の向上だけでは無く,運用上の手間も改善され,一般市民にも扱いやすいカメラとなった.平成24年6月と平成25年1月に,一般市民向けに防犯セミナーを開催し,近年の防犯事情や我々の取り組み,防犯カメラ市場の動向について講演を行った.平成25年度は,群馬県安中市および群馬県桐生市でそれぞれ行っている防犯カメラを用いた社会実験の終了報告を行った.また,新たな形態のe自警カメラ「e自警ドアホン」を開発した.桐生市内の商店街で行われた社会実験では,カメラの設置場所における壁への落書きが発生しなくなり,夜間に人が集まって騒がしくなる事もなくなるという成果が得られた.しかし,カメラの視野外では落書きが発生しており,より広範囲への防犯カメラの設置が必要とされた.また,本社会実験により多くの人が防犯カメラの必要性・有用性を認識したため,商店街が合同で助成金を申請し,新たに50基の防犯カメラを導入することにつながった.安中市で開始された社会実験は,観光地における防犯カメラ導入のモデルケースであり,観光客の増加が見込まれることに合わせて,予防的に防犯カメラを導入したものである.その結果,安中市全体での犯罪件数は増加したにもかかわらず,防犯カメラを導入した区域内では犯罪件数は半減した.また,地域住民の間に安全・安心を自主的に高めるという気運が高まり,アンケート結果からも,手ごろな価格の防犯カメラがあればぜひ導入したいという意見が4分の3近くに上るなど,防犯カメラの重要性を多くの住民の方に実感してもらえた.プライバシー保護機能を持つ防犯カメラ「e自警カメラ」の機能をドアホンに内蔵した「e自警ドアホン」を開発した.今後,e自警ドアホンを用いた社会実験を行う予定である.平成25年6月と平成26年1月に,一般市民向けに防犯セミナーを開催し,近年の防犯事情や我々の取り組み,防犯カメラ市場の動向について講演を行った.これまでに開発されたe自警機器の改良と,ネットワーク型e自警カメラの基本仕様を考案すると共に,e自警機器を用いた3つの社会実験を開始した.【1】e自警カメラおよびe自警ドアホンの改良:社会実験,実験室実験での知見,及び,全国の地方自治体による試験運用の結果から,e自警カメラの問題点抽出,および,改良を行い,企業と共同で,e自警カメラの機能性向上を図ってきた.【2】ネットワーク型e自警カメラの基本仕様の考案:2重暗号化によりプライバシ保護を徹底した運用を可能とするe自警カメラについて,プライバシ保護の徹底をそのままに,その利便性を飛躍的に高めることを可能とするネットワーク化に関する基本仕様の策定を行った.【3】e自警カメラを用いた社会実験:改良されたe自警カメラおよびe自警ドアホンを用いて,それぞれ趣旨の異なる3種類の社会実験を開始した.

愛知県尾張旭市においては,旭丘連合自治会主導で自治会内の住宅に合計79台のe自警ドアホンを設置し,群馬県みどり市では,計8台の改良版e自警カメラを市役所主導で市内主要4駅の周辺に設置し,群馬県太田市西本町では,e自警カメラにより小学校の校区を隅々まで見守る際のテストケースとして,町会主導で8台のe自警カメラを設置した.これまでの研究では,防犯カメラの唯一最大の欠点ともいえる「プライバシ侵害の可能性」をほぼ完全に解消した,これまでに無い「夢の防犯カメラシステム」の実現に向け,ハードの開発・改良,社会実験を通した運用方法の開発を行ってきた.その結果,市民の意識の中で,プライバシ侵害に対する不快感・危惧が減し,逆に,見守られない場合の不安感が増大する意識変化が生じてくることが確認できた.「事件の際,目撃情報が無いことが有り得ない社会」を全国の地域社会で実現に向け,前進できたと考えている.26年度が最終年度であるため、記入しない。光情報処理,干渉計測26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は新たに安中市において防犯カメラを利用した社会実験が開始され,これまで桐生市内で行われてきた社会実験についても,アンケート調査やカメラの運用が継続して実施された.加えて,それらのアンケート結果からカメラの改良が行われた.安中市と桐生市で行われていた社会実験に関して,アンケート調査や終了報告を行った.加えて,新たな携帯のe自警カメラ「e自警ドアホン」も製品化された.26年度が最終年度であるため、記入しない。これまで行われてきた社会実験の総括を行い,まとめを公表する.また,新たに改良された防犯カメラを用いて社会実験を行い,カメラの機能の向上を図る.くわえて,センサーライト型カメラへの暗号化機能の導入を行い,安価にプライバシー保護機能を持つ防犯カメラが提供されることを目指す.これまで行われてきた社会実験の総括を行い,まとめを公表する.また,e自警ドアホンを用いて社会実験を行い機能の改善を図る.同時に,センサーライト型カメラへの暗号化機能の導入を行い,安価にプライバシー保護機能を持つ防犯カメラが提供されることを目指す.26年度が最終年度であるため、記入しない。各地域で行っている社会実験において,故障などにより代替の防犯カメラを用意する必要が生じた場合に備えて経費を残しておいた.次年度において,新しく始まる社会実験におけるカメラの調達費用と合わせて利用される見込みである.各地域で行っている社会実験において,故障などにより代替の防犯カメラを用意する必要が生じた場合に備えて経費を残しておいた.次年度において,新しく始まる社会実験におけるカメラの調達費用と合わせて利用される見込みである.
糖鎖による蛋白質の小胞体品質管理機構の解析

小胞体で生合成される新生タンパク質の多くは、N結合型糖鎖をもった糖タンパク質で、この糖鎖は小胞体・ゴルジ装置でトリミングや糖鎖付加を受けたのちに、多様な構造をもった糖鎖となって細胞外に提示される。しかしこのような複雑な糖鎖も、小胞体内では比較的単純で均一な糖鎖トリミング・糖の再付加を受けることから、N結合型糖鎖は小胞体内での新生糖タンパク質の品質管理(Quality control)に関しても重要な役割を果たしていると考えられている。新生タンパク質のフォールディングや細胞内輸送とともに、ミスフォールドしたタンパク質の小胞体関連分解(ERAD : ER associated protein degradation)は品質管理機構を担う重要なメカニズムである。私は糖タンパク質のERADを促進する機能をもったマウスタンパク質EDEM (ER degradation enhancing α-mannosidase-like protein)をクローニングしたので、小胞体品質管理機構との関わりを中心に研究を進めている。本研究期間において、1)EDEMタンパク質は小胞体内でミスフォールドした糖タンパク質に結合し、分解されるまでの間に凝集体を形成するのを阻害するなどの、分子シャペロン様機能を果たしている可能性が考えられること、2)マウスEDEMのホモログタンパク質EDEM3をクローニングし、細胞に過剰発現させると、EDEMと同様、糖タンパク質のERADを促進する機能をもつことを明らかにすることができた。小胞体では、多くの分泌タンパク質や膜タンパク質が生合成されている。これらの新生タンパク質の多くはN型糖鎖をもった糖タンパク質で、この糖鎖は小胞体・ゴルジ装置でトリミングや糖鎖付加を受けたのちに、多様な構造をもった糖鎖となって細胞外に提示される。しかしこのような複雑な糖鎖も、小胞体内では単純で均一な糖鎖トリミング・再付加を受けることから、N型糖鎖は小胞体内での新生糖タンパク質の品質管理(Quality control)に関しても重要な役割を果たしていると考えられている。新生タンパク質のフォールディングや細胞内輸送とともに、ミスフォールドしたタンパク質の小胞体関連分解(ERAD)は品質管理機構を担う重要なメカニズムである。私たちは糖タンパク質のERADを促進する機能をもったマウスEDEMタンパク質をクローニングし、小胞体品質管理機構との関わりを中心に研究を進めている。本研究期間において、私たちは、1)小胞体マンノシダーゼIもEDEMタンパク質も糖タンパク質のERADを促進するが、両者の作用機序が異なることを、HPLCによる糖鎖構造解析をすることによって明らかにすることができた。2)EDEMタンパク質の発現は小胞体ストレスによって発現が誘導されるが、その経路は、小胞体膜キナーゼIre1Pの活性化を介した、転写因子Xbp1の活性化によるものであることを明らかにした。3)小胞体で生合成される蛋白質のフォールディングには、レクチン様シャペロンであるカルネキシン・カルレティキュリンが重要な働きをしていることがよく知られている。ERADで分解されるミスフォールドした糖タンパク質の場合は、カルネキシンからEDEMを経由して分解に至ることを示した。
１０００万画素の高精細イメージングを実現する半導体化学センサプラットフォーム

本研究は、1000万画素の解像度と10ミクロンの空間分解能でイオンや分子の濃度分布を画像化できる半導体化学イメージセンサシステムの開発を目的としている。このうち画素数については、単一のプローブ光によって全ての画素から逐次的にデータを読み出すと膨大な時間を要するため、複数のプローブ光による周波数多重化読み出しと機械的走査を併用する方式を想定している。本年度は、光照射領域で定義される画素サイズをなるべく小さくするため、光ファイバと球状レンズを組み合わてセンサ上に焦点を結ぶプローブアレイを内蔵したヘッドでセンサ裏面を走査する方式を新たに考案し、3Dプリンタを用いて試作を行った。また、64チャネル分が重畳した光電流信号をFPGAで周波数分離し、電流振幅像および電流位相像を秒間30コマのフレームレートでリアルタイム動画表示できるシステムを開発した。一方、空間分解能については、半導体層の部分薄層化によってセンサの機械的強度を維持しつつ20ミクロンの構造を明瞭に画像化できることを確認した。また、化学イメージセンサシステムの応用分野をさらに開拓するため、以下のようにさまざまな系を対象として測定を行った。(1)各種アルカリイオンの濃度分布測定、(2)微小流体デバイスとの複合化および微小液滴の測定、(3)金属表面の腐食に伴うpH変化の可視化、(4)生分解性ポリマーの分解過程の可視化、(5)植物の根圏におけるpH分布の可視化、(6)細胞層における創傷癒合速度の測定。光ファイバと球状レンズを組み合わせた光学系により、複数のプローブ光を同時にセンサ上に集光できることが確認されたので、周波数多重化と機械的走査を併用して高画素数の化学イメージングを実現するめどが立った。平成30年度に開発したプローブアレイを用いてセンサを機械的に走査する機構を開発し、化学イメージセンサシステムで取得可能な化学イメージの画素数を段階的に増加させる。空間分解能の向上については、半導体層の厚さやキャリア濃度の最適化に加え、定常光照射によるキャリア再結合促進を用いた手法を検討する。また、さまざまな応用を見据えて、各種イオンの測定やバイオセンシング、微小流体デバイスとの複合化についても検討する。本研究は、1000万画素の解像度と10ミクロンの空間分解能でイオン・分子の濃度分布を画像化できる化学イメージセンサシステムの開発を目的としている。高画素数の化学イメージを実用的な時間内に取得するため、本研究では、複数光源を用いた周波数多重化による多点同時測定と機械的なスキャンを併用する。すなわち、各々異なる周波数で変調された複数の光ビームでセンサの複数点を同時に照射し、このとき得られる電流信号を周波数分離することによって各点でのイオン・分子濃度を求める。照射位置を変えながら測定を繰り返すことにより、高画素数の化学イメージを得る。初年度はレーザーダイオードをアレイ状に配列してコリメート・集光する各種方式ついて比較検討し、4×4=16本のプローブ光でセンサから信号を読み出すシステムを試作した。また、各チャネルの変調信号の生成と各周波数成分の振幅および位相の抽出を同時並列に行うため、FPGAを用いた信号処理システムを作製した。また空間分解能を向上させるための各種方式について詳細な検討を行った。すなわち、双眼鏡筒を用いてプローブ光の周囲に定常光を照射して半導体中のキャリア密度を増加させることによりキャリアの拡散を制限する方法、TMAHを用いたエッチングによりセンサ基板を薄層化する方法、光パルスに対する時間応答の解析から空間分解能の向上を図る方法についてそれぞれ検討を行い、複数光源と機械的なスキャンを組み合わせたシステムにおいて、10ミクロンレベルの分解能を実現するための指針を得ることができた。当初計画通り、機械的なスキャン機構に組み込むことが可能な、4×4=16本のプローブ光からなる光源を開発することができた。また、リング状照明による空間分解能の向上を実証することができた。今後、各プローブ光の集光、複数光源とリング状照明の組み合わせを進め、さらにプローブ光の本数を増やしていくことにより、高画素数・高分解能のイメージングを目指すことが必要である。

光ファイバと球状レンズを組み合わせた光学系により、複数のプローブ光を同時にセンサ上に集光できることが確認されたので、周波数多重化と機械的走査を併用して高画素数の化学イメージングを実現するめどが立った。2年目以降は、初年度の成果をもとに以下の研究を実施する。光源についてさらに検討を進め、8×8=64本のプローブ光を独立に変調し、それぞれ数10ミクロンレベルに集光できる光学系を設計・試作する。必要に応じて、光ファイバを用いた光学系についても検討する。また、機械的スキャンについていくつかの方式を比較・検討する。10ミクロンレベルの空間分解能を実現するための各方式についてさらに検討し、シミュレーションおよび実験によって実証する。具体的には、センサの物性パラメータや構造の最適化、集光光学系の最適化、定常光照射によるキャリア拡散の抑制、パルス光を用いた時間分解測定による空間分解能の向上などについてそれぞれ検討し、必要に応じて併用する。高精細化学イメージングの測定対象を選定し、イメージングの有用性について実証する。具体的には、材料表面の腐食反応のイメージングや、生物学的試料のイメージングを行う。平成30年度に開発したプローブアレイを用いてセンサを機械的に走査する機構を開発し、化学イメージセンサシステムで取得可能な化学イメージの画素数を段階的に増加させる。空間分解能の向上については、半導体層の厚さやキャリア濃度の最適化に加え、定常光照射によるキャリア再結合促進を用いた手法を検討する。また、さまざまな応用を見据えて、各種イオンの測定やバイオセンシング、微小流体デバイスとの複合化についても検討する。
興奮性細胞膜内外における局所麻酔薬作用動態の解析

イカの巨大神経軸策は直径が400500μm前後で、この軸策内に挿入するためには直径が150200μmの電極を開発するする必要があった。測定しようとする局所麻酔薬とテトラフェニールホウ酸のイオン対をフタル酸ジオクチルならびにポリ塩化ビニールとともにテトラヒドロフランに溶解し、銅線に塗り、選択的被覆電極を作成したが、製造法の工夫により最終的には直径が100150μmで安定性のよい局所麻酔薬電極をつくることに成功した。国立生理学研究所伊根実験室を借用させていただくべく準備を進めてきたが、香川でもヤリイカを入手する事ができるようになり、香川医科大学にも実験装置を設備した。装置は巨大神経軸策を外部から刺激して活動電位を外部から記録するものとした。人工海水に浸した巨大神経軸策の外部から局所麻酔を投与したときの軸策内の局所麻酔薬濃度、活動電位、静止膜電位の変化等を測定した。臨床使用濃度であるリドカイン20mmol/L(約0.5%に相当)を人工海水中に加えたとき、解離型のリドカインが速やかに軸策内に出現し、10^<-3>mol/Lのオーダーに達すると活動電位の伝導が遮断され、洗浄により解離型のリドカインがほぼ同濃度に低下すると活動電位の伝導が再開すること、活動電位の伝導が遮断された場合にも静止膜電位は変化しないことなどが証明できた。しかしながら局所麻酔薬は生理的pHの範囲では解離型と非解離型が共存しており、我々の開発した局所麻酔薬電極は解離型のもののみを測定しており、局所麻酔薬の作用動態を解明するためには外部から局所麻酔薬を投与した場合の軸索内のpHの変化を是非とも調べる必要がある。このため、軸索内のpHの変化を調べる実験を現在行っており、この結果が出てから研究結果をとりまとめたい。なお、平成6年2月に高松で開催されるInternational workshop on anesthetic mechanismsにおいて研究成果を発表する予定である。実験計画の当初はヤリイカの実験はヤリイカの入手が困難であると予想されたために、国立生理学研究所伊根実験室ですべて行なうことにしていた。しかし研究室使用日の制限、局所麻酔薬電極の較正、新規の調製、検量線の作成には香川医科大学麻酔・救急医学研究室が好都合であること、ヤリイカは香川県では非常に高価ではあるが入手可能、などの理由で、二箇所の実験室を使用することにした。その結果、香川医科大学の実験室の整備に時間を要した。神経生理学実験装置に基ずく実験:日本光電社製電気刺激装置と同アイソレータ、菊水製ストレージオッシロスコープ、TEAC製データレコーダ東亜電波製ペンレコーダからなる神経刺激・記録装置をあらたに構築した。観測機器のノイズの除去に困難を極めたが、一応測定可能範囲に抑えることが出来た。巨大神経軸索標本の支持装置:神経標本は十分に全周が人工海水に漬かっている必要がある。しかも海水の量は神経外の局所麻酔薬の量と神経軸索内の局所麻酔薬の量との比を測定する必要上、人工海水槽の容積を小さくしたい。海水槽から、神経を伝わって海水が漏れるのを防ぐ必要がある。また、神経刺激は軸索壁外から白金線を介して行なうので海水中に刺激電極が漬かっていると、漏れ電流が無視できない大きさになる。人工海水槽の中に投与した局所麻酔薬を電気的ノイズを発生することなく、撹拌したい。以上のような製作条件を十分に満たす装置がまだ完成せず、試行錯誤の段階である。

局所麻酔薬電極の微小化:白金線ではポリ塩化ビニル樹脂の被覆力が悪く銅線で製作している。50μ径の銅線による電極で100μ弱の径の電極の製作が可能になった。しかし剛性に乏しく、直接の穿刺は全く不可能で、ガラスカニューレを通しての挿入が必要である。また、人工海水下での微量局所麻酔薬測定に精度の点で問題が残っている。ヤリイカの入手上の問題から香川医科大学と国立生理学研究所伊根実験室の2箇所で実験を進める計画にしていたが、国立岡崎生理学研究所の協力が得られ香川医科大学と国立岡崎生理学研究所の2箇所で実験を行なった。局所麻酔薬電極の微小化:5075μmの銅線を用いて先端部直径が100150μmの局所麻酔薬電極の作成が可能になった。この電極は合成に乏しいため単独でイカの軸索に挿入することが困難なためガラスカニューレを通して挿入する必要がある。また、測定部が極めて微少で作成後23週間で感度が低下するという問題が残っている。また、この局所麻酔薬電極はイオン型の局所麻酔薬による電位変化を測定しているため、pK値が海水のpHに近いリドカインの場合、溶液のpHの変化が測定結果に大きく影響し、至適測定条件の決定まで至っていない。巨大軸索内の局麻薬濃度と活動電位の同時記録:本年度はヤリイカの巨大軸索にガラス管を挿入し、さらにそのガラス管内に局麻薬電極を通して軸索内の局麻薬濃度と軸索伝導の関係を解明すべく実験を行なった。ヤリイカの巨大軸索の全周が人工海水に浸漬されるようにシールを工夫することにより刺激電流が漏れて局麻薬電極の電位に及ぼす影響を回避できるようになった。人工海水中に10^<-2>10^<-3>mol/Lのリドカインを投与すると、リドカインの軸索内濃度は速やかに上昇し、約10分で軸索伝導が遮断された。この状態に達した後、外側の人工海水を局麻薬を含まないものに変えると、軸索内の局麻薬濃度が軸索伝導が遮断されたのとほぼ同じ値まで低下した時点で伝導が回復する現象が観察された。この現象は非常に良好な再現性を持っており、これをもとに局所麻酔薬の作用動態の解析を進めている。
楕円コアGIファイバによる光波電力分布変換の研究

本研究では、(1)動作原理の実験的検証、(2)石英系のファイバで実現させることの2点を大きな目標にした。いずれも達成することができた。この成果を踏まえてさらに(3)半導体レーザと通信用光ファイバとの高効率結合に応用してその有効性を実証することにも成功した。以下にその成果を要約する。1.動作の原理確認実験作製が容易で構造パラメータを種々変更しやすい、グレーデッドインデックス(GI)形プラスチックファイバを用いて原理確認実験を行なった。ファイバを、側面から加圧しながら加熱処理し、コアを楕円化させて実現させた。コアのアスペクト比が3.2のGIO(楕円コアGI)ファイバを得ることが出来た。円形界分布を入射させたところ、ファイバ長1700μmにおいてアスペクト比が3.2の楕円の界分布を得ることができた。これにより、動作原理の検証ができた。2.高品質石英系GIOファイバの開発石英系のプリフォームを用いてGIOファイバの作製を行なった。偏芯が無く、アスペクト比が3以上(3.5および4.2)という良好な値を実現することが出来た。また、界分布の変換性能を測定した結果、GIOファイバを伝搬するにつれ円形の界分布をアスペクト比が最大8程度までの楕円の分布に変換できること、およびGIOファイバ中をさらに伝搬すると再び円形の分布に戻ることが実証された。この結果は理論値とも良く一致し、目標としたGIOファイバの開発を完全に達成できた。3.GIOファイバの応用試作に成功したGIOファイバを用いて、発光パターンのアスペクト比が3.5の半導体レーザと単一モード光ファイバとの結合実験を行なった。実験の結果、実効的な結合損失が0.65dBという良好な結果を得ることができ、極めて有用な素子であることが分かった。(1)動作の原理確認実験作製が容易で構造パラメータを種々変更しやすい、グレーデッドインデックス(GI)形プラスチックファイバを用いて実験を開始した。旭硝子(株)製CYTOPを用いたLucinaと呼ばれるGIファイバを、側面から加圧しながら加熱処理し、コアを楕円化させた。比屈折率差0.89%、コア径140μm、外径350μmのLucinaを用いた。180°Cで25分間処理した結果、コアのアスペクト比が3.2のGIO(楕円コアGI)ファイバを得ることが出来た。波長1.55μm、スポット直径が10.4μmの光を入射させて界形状の変化を調べた結果、ファイバ長1700μmにおいてアスペクト比が3.2の楕円形を得ることができた。これにより、本研究で提案した界分布ファイバの動作が検証ができた。この成果はIEEE LEOSの国際会議で発表して高い評価を得た。またJ.Lightwave Tech.誌に投稿中である。(2)石英系GIOファイバの実現実際の通信線路のファイバとの接続を考えると、GIOファイバの素材は石英系であることが必要である。共同研究者の所属する会社の協力を得て、石英系プリフォームを用いて試作を行なった結果、コアのアスペクト比が1.8の石英系GIOファイバを作製することが出来た。実際の応用を考えて波長を0.98μmにして特性を測定した。

スポット直径6μmの円形の界分布を入射させて界変換効果を調べた結果、ファイバ長360μmにおいてアスペクト比3.4の楕円界分布を得ることができた。本実験により、石英系でもGIOファイバが実現できることを明らかにすることが出来た。(1)高品質石英系GIOファイバ(グレーデッド形楕円コアファイバ)の開発前年度までの研究で、プラスチックファイバを用いたGIOファイバの動作原理確認と石英系GIOファイバの実現までは達成していた。しかし、製造した石英系GIOファイバには,偏芯がある、コアのアスペクト比(長径と短径の比)が1.8と、目標(3.0)よりもかなり小さい、という二つの大きな問題があった。本年度の研究の結果、偏芯が無く(検出できない(1μm以下)程度)、アスペクト比が3以上(3.5および4.2)という良好な値を実現することが出来た。また、界分布の変換性能を測定した結果、GIOファイバを伝搬するにつれ円形の界分布をアスペクト比が最大8程度までの楕円の分布に変換できること、およびGIOファイバ中をさらに伝搬すると再び円形の分布に戻ることが実証された。この結果は理論値とも良く一致し、目標としたGIOファイバの開発を完全に達成できた。(2)GIOファイバを用いた半導体レーザと単一モード光ファイバとの高効率結合系の開発試作に成功したGIOファイバを用いて、発振波長980nm、発光パターンのアスペクト比が3.5の半導体レーザと単一モード光ファイバとの結合実験を行なった。単一モード光ファイバ先端にGIOファイバを融着接続し、バルクの非球面レンズを介した結合系を構成した。この系は、従来の技術を利用できる上、全体構造も従来のものとほぼ同等なので極めて実用性が高い。実験の結果、実効的な結合損失が0.65dBという良好な結果を得ることが出来、今年度の目標を達成することが出来た。
細胞膜構造の可逆的光応答による興奮性細胞活動の非接触制御

低分子の光感受性物質を用い、興奮性を持つ心筋細胞を始め、いくつかの生物種の細胞の活動を、光照射によって制御する研究を行なった。光感受性物質が細胞外液に存在する時、照射する光の波長に依存して、細胞膜構造が可逆的に変化することを電子顕微鏡などを用いて視覚的に確認した。また、その変化に依存して細胞活動が変化することが示唆された。この仕組みを応用することで、アクチュエーターの動力源などへの応用が期待できる。当該年度においては、申請課題に記した計画のうち、光感受性化合物の細胞膜への影響の確認を中心に行なった。また、細胞活動の光制御の知見を活用した応用について共同研究を進めた。得られた主な結果は下記の通りである。これらの結果は、現在、論文投稿に向け、その準備を進めている。(1)蛍光物質を封入したリン脂質小胞体(リポソーム)を作成し、光感受性物質を作用させた後に光刺激を行ない、細胞膜の光刺激応答機能獲得性について検討した。これは、細胞膜を透過するイオンの濃度によって、リポソーム内の蛍光強度が異なる性質を利用したものである。この系について蛍光観察を行なったところ、光感受性化合物の存在下においては、照射する光の波長に応じて物質の膜透過性が大きく変化することを確認した。(2)研究の応用展開として、心筋以外の、自律的な興奮活動を示す細胞においても同様の実験を行なった。この系においても、用いる物質の濃度や、照射光を適切に選択することにより、細胞活動が光応答性を示すことを確認した。この系の発展として、マイクロアクチュエーターや、光駆動型微小ピンセットの作製など、主としてマイクロデバイスへの応用展開が考えられ、駆動系の開発に向けて研究を進めている。(3)心臓灌流実験を行なうための準備として、血液中の酸素あるいは二酸化炭素濃度を変化させた場合に、細胞活動を観察するための実験系のセットアップを行なった。観察は、通常の可視光観察に加え、蛍光観察も同時に行なうことを想定している。計画書通り、リポソームならびに心筋細胞におけるイオンの膜透過性については確認を行なうことができた。この一方、計画していた電子顕微鏡観察については、機器所有施設側の都合によって、予定通りの観察が行なえていない。しかしながら、応用展開として、マイクロアクチュエータの構築の可能性を確認することができた。これらを総合すると、計画書の記載内容だけでなく、新たな方向も見えていることから、全体としては「おおむね順調」であると考えられる。昨年度までに、光によって細胞膜の物性が可逆的に変化することや、その物性の変化に伴なって物質の移送が可能であること、また、心筋細胞以外の細胞へも応用可能であり、かなり広範囲の細胞に対して影響を与えることが可能であることを示した。当該年度においては、これらの結果を踏まえ、研究計画に則り、その応用展開を計った。具体的には下記の通りであるが、発表前であるため、詳細については省かせていただく。(1)哺乳類以外の細胞について光応答性があることを確認し、マイクロアクチュエーターへの応用できることを確認した。このテーマについては論文投稿準備中である。(2)培養細胞だけでなく、実際の心臓から取得したばかりの細胞について、可逆的な光応答性を示すことを実験的に確認した。この結果は、培養細胞だけでなく、器官としての心臓全体の活動を光で制御することの可能性を示すものである。この部分についても、論文投稿準備中である。(3)細胞膜の物性変化を利用し、様々な化学物質の膜透過の光制御に関する実験を共同で開始した。細胞膜の物質透過については様々な手法が知られているため、既知の手法との比較と、移送効率について検討している。なお、当初の予定よりも論文発表が遅れていること、および、予備的ではあるが、部分的には当初の計画以上に進捗する可能性を見出したため、より詳細なデータを取る必要があると判断し、研究期間を1年延長することで、さらに研究の完成度を高めていくこととした。細胞膜構造変化に伴なう物質移送については、概ね、当初の計画通りに進捗がみられた。しかしながら、論文化が当初の予定より遅れている。また、本研究の申請段階では「将来的な応用」としていた「物質輸送制御系の構築」を開始した。これらのことから、研究期間を一年間延長することとした。従って、研究の発表については予定よりも遅れているが、その内容は計画以上に進んでおり、これらを鑑みると、総合的に「おおむね順調」と判断できる。低分子の光感受性物質を用い、興奮性細胞である心筋細胞の拍動を、光照射によって制御する研究を行なった。アゾベンゼンは、照射する光の波長に依存して構造を変え、シス型とトランス型の構造を可逆的に変化させることができる。本研究においては、そのアゾベンゼンに電荷を持たせることで水溶性を大きくし、生細胞との相互作用を大きくした上で、細胞構造変化を細胞機能の変化へと直結させる事を試みた。この結果、その物質が細胞と大きく相互作用することを確認し、光による細胞機能の変化について視覚的に確認することができた。実験には、主に、自発的に拍動を示すラットの心筋細胞を用いた。研究の結果、器官としての「心臓の活動」の制御にはまだまだ多くの課題がある事が明らかになったものの、細胞レベルや組織レベルにおいては、照射光によるアゾベンゼンの可逆的な構造変化に対応した細胞機能の変化がみられた。条件を整えることで、より多様な光制御系の構築が可能であると考えられる。

細胞機能の光応答の理由としては、細胞膜の物性、特に、膜構造の変化が大きな要因となっていることが示唆された。また、心筋細胞以外の、節足動物や軟体動物の細胞などの何種類かの細胞を用いた場合でも、例えば細胞の動きに大きな変化がみられるといった光制御系の構築が可能であることを確認した。本研究は、細胞サイズから細胞集団に亘る様々なレベルにおいて、光照射という、非接触で非侵襲な方法により、細胞機能の制御が可能であることを示したものである。この研究によって得られた知見を基にして研究を発展されることにより、マイクロアクチュエーターの動力源や、薬剤放出性カプセルの構築など、様々な面への応用が期待できる。低分子の光感受性物質を用い、興奮性を持つ心筋細胞を始め、いくつかの生物種の細胞の活動を、光照射によって制御する研究を行なった。光感受性物質が細胞外液に存在する時、照射する光の波長に依存して、細胞膜構造が可逆的に変化することを電子顕微鏡などを用いて視覚的に確認した。また、その変化に依存して細胞活動が変化することが示唆された。この仕組みを応用することで、アクチュエーターの動力源などへの応用が期待できる。「現在までの進捗状況」に記載した通り、予定していた電子顕微鏡による細胞表面の観察が困難な状況になった。電子顕微鏡観察は、細胞活動に対して重要な情報を与えうる手法であるため、早急に対処をする必要がある。従って、電顕による細胞表面の直接観察が可能となるよう、共同で研究を行なえる研究者との研究体制を整える。また、ラット心臓の右心房・ペースメーカー部位に対し、光制御を行なう。方法は、申請書に記載した計画に則り、進める予定である。その後、心臓全体に対して、光感受性物質を灌流させ、外部からの光照射による心臓活動制御について検討を進めることを計画している。活動の観察には、通常の可視光観察に加え、蛍光染色によって得られる蛍光強度から、収縮活動の定量化を試みる。同時に、心室細胞の光応答性についても、これらと同様の操作を行ない、知見を深めたい。さらに、遺伝子導入を行なっている研究者の協力を得られることとなったため、申請課題の応用として提示した「新しい遺伝子導入法の開発」について開始することを検討している。まず、期間延長に伴ない、これまでに得られた成果2件について、早急に論文として発表を進める。同時に、膜透過性に関する実験を進めており、こちらもある程度の結果が得られたならば、研究成果として論文化へ進めたい。また、研究自体の今後については、細胞膜自体の物性を変化させることから、ドラッグデリバリーシステムなどへ発展させることが考えられる。生命科学本申請課題は動物実験を主としているため、実験を実施する場合の細胞培養や基礎的な観察などについては申請者の所属する機関の共同実験施設を利用し、また、本課題の一部については、学内および学外の研究者と共同で研究を行なうこととした。これら、研究を推進してく過程において、実験施設ならびに共同研究者より使用消耗品の協力を得ることができた。また、先に記載した通り、電子顕微鏡観察が申請段階で予定していた通りに進捗せず、結果として観察に要するものとして計画していた分の費用が生じなかった。
冷凍保存同種培養真皮上に自家角質化細胞を培養したバイオ人工皮膚の開発と臨床応用

ヒアルロン酸とアテロコラーゲンの2層性スポンジにヒト皮膚真皮由来の線維芽細胞を組み込んだ「同種培養真皮」を開発した。同種培養真皮に組み込まれた線維芽細胞は、血管新生を促進するために必要な血管内皮成長因子(VEGF)、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)、肝細胞成長因子(FGF)を産生した。また、表皮形成を促進するために必要な角化細胞成長因子(KGF)を産生した。さらに、創傷治癒促進に有効なインターロイキン-6、インターロイキン-8、TGF-βを産生した。凍結保存した同種培養真皮は、解凍後も各種サイトカインを産生する能力を維持できた。全国22の大学病院において臨床研究を展開した。凍結保存した同種培養真皮を解凍後、熱傷や難治性皮膚潰瘍に適用したところ、血管新生に富んだ肉芽組織を形成し、創周囲からの表皮形成を顕著に促進することを確認した。熱傷の壊死組織を切除した創面に6倍に拡大したメッシュ状の自家分層皮膚を移植し、その上に同種培養真皮を適用したところメッシュ間の表皮化が著しく促進された。また、同種培養真皮の適用により形成された移植床に極薄い自家分層皮膚を移植したところ、皮膚の生着は極めて良好であった。このような臨床結果から、同種培養真皮は肉芽組織形成ならびに表皮形成を顕著に促進する効果をもつことが実証された。広範囲重症熱傷の治療に際しては、凍結保存した同種培養真皮を解凍し、この上に自家角化細胞を播種して使用する方法も選択肢の1つとなる。すなわち、患者自身の皮膚少片から採取した角化細胞を初代培養し、これを解凍した同種培養真皮上で培養して患者に移植する。真皮層に対応する部分は同種の線維芽細胞が存在し、表皮層に対応する部分は自己の角化細胞が存在するので、このようなタイプの培養皮膚を「複合培養皮膚」として分類する。ヒト線維芽細胞を組み込んだ同種培養真皮を冷凍保存し、これを解凍して、その上にヒト角化細胞を播種して「複合培養皮膚」を作成して組織学的な研究を行った。同種培養真皮に直接、角化細胞を播種すると角化細胞は均一に重層化しなかった。そこで、同種培養真皮の表面に薄くコラーゲンのゲルをコーティングして、その上に角化細胞を播種することにより角化細胞は均一に重層化することを確認した。この複合培養皮膚をヌードマウスの皮膚全層欠損創に移植して皮膚の再建を組織学的に確認した。コラーゲンスポンジに皮膚真皮由来の線維芽細胞を組み込んだ「同種培養真皮」を開発し、臨床使用したところ深達性皮膚欠損創の治癒を促進し、移植床の形成にも有効であることが実証された。この同種培養真皮は冷凍保存することが可能であり、広範囲重症熱傷の治療に際しては、自家角化細胞のマトリックスとして緊急利用できる。

すなわち、患者自身の皮膚小片から採取した角化細胞を初代培養し、これを解凍した同種培養真皮上で培養して患者に移植する。真皮層に対応する部分は同種の線維芽細胞が存在し、表皮層に対応する部分は自己の角化細胞が存在するので、このようなタイプの培養皮膚を「複合培養皮膚」として分類する。同種の線維芽細胞は種々のサイトカインを産生することにより、疑似真皮層の形成を促進し、同時に自己の角化細胞の増殖と分化を促進することにより表皮の再建を可能にする。本研究では、同種培養真皮に組み込まれた線維芽細胞が、血管新生を促進するために必要な血管内皮増殖因子(VEGF)を産生することを明らかにした。さらに、表皮形成促進に有効な作用を発現するIL-6を産生することも明らかにした。現在、ヒト線維芽細胞を組み込んだ同種培養真皮を冷凍保存し、これを解凍して、その上にヒト角化細胞を播種して「複合培養皮膚」を作成し、組織学的な研究を展開している。来年度は、この複合培養皮膚をヌードマウスの皮膚全層欠損創に移植して皮膚の再建を組織学的に検討し、予備臨床試験を行う。皮膚小片から角化細胞と線維芽細胞を同時に採取して、別々に培養すると角化細胞の方が線維芽細胞より早く増殖するため、自己の線維芽細胞をマトリックスに組み込んだ後、その上に自己の角化細胞を播種して培養する手法は、緊急を要する症例においては無理が生じる。そこで、予め冷凍保存した同種培養真皮をマトリックスとして使用する試みは、緊急を要する広範囲重症熱傷の治療に有効と考えられる。ヒアルロン酸とコラーゲンの2層構造からなるスポンジ状シートに他人の皮膚真皮由来の線維芽細胞を播種して培養する方法で同種培養真皮を製造する技術を確立した(特許申請済)。ヒアルロン酸は含水性が高く保湿効果を発現し、ヒアルロン酸分子自身も治癒促進効果を発現する。しかしながら、ヒアルロン酸単独のスポンジ状シートでは、含水性が高すぎるため線維芽細胞の接着には適していない。そこで、ヒアルロン酸スポンジの表面にコラーゲンのスポンジを複合させた2層構造を設計した。コラーゲンは線維芽細胞の接着に適しており、コラーゲン分子自身も治癒促進効果を発現する。ヒアルロン酸もコラーゲンも少量の分子間架橋を導入することにより、創面に適用して約1週間で分解吸収されるように設計した。このように設計した同種培養真皮が、新生血管の造生を促進する血管内皮成長因子(VEGF)を産生することをELISA法により明らかにした。また、凍結保存液中で毎分マイナス1°Cの条件に温度制御して凍結した冷凍保存同種培養真皮は、急速解凍後もVEGFを産生することを明らかにした。予備臨床試験として、冷凍保存同種培養真皮を解凍して、進達性重症熱傷のデブリードマン(壊死組織切除)した創面に適用したところ良好な移植床を形成することが明かとなった。そこで、同種培養真皮をマトリックスとして、この上に角化細胞を播種して重層化するための最適培養条件を検討している。スポンジ状シートに組み込まれた線維芽細胞は、VEGFのような創傷治癒促進に重要なサイトカインを産生するほかに、創傷治癒に重要な細胞外マトリックスであるフィブロネクチンも産生することを免疫組織額的手法により明らかにした。スポンジ状シートに基材表面に接着したフィブロネクチンは、角化細胞の接着にも有効に作用することが予想される。特許申請(黒柳能光:組織再生用基材、移植用材料及びそれらの製法.特許願提出12. 2000.)ヒアルロン酸とアテロコラーゲンの2層性スポンジに皮膚真皮由来の線維芽細胞を組み込んだ「同種培養真皮」を開発医した。
長期記憶の成立に伴い発現誘導される遺伝子群の探索と機能

海馬のニューロンの活動(痙攣)に依存して誘導される遺伝子群をRT-PCRを応用したmRNAdifferential display法で検索した。ペンチレンテトラゾール(PTZ)あるいはカイニン酸投与で痙攣が誘発されたラットから経時的に海馬のRNAを調製し、これらを104組の異なるプライマーセットを用いてRT-PCRで増幅した後、電気泳動を行なって表示した。誘導の度合いの大きいものが16種、小さいもの(2数倍)が50種前後認められた。誘導の度合いの大きいもの16種のうち、10種類は未知の遺伝子であると思われた。次に、これら遺伝子の発現誘導とシナプス可塑性の関係について検討した。ウレタン麻酔下のラットで、400Hz,2,000パルス(400Hz,1秒のテタヌス刺激を2分間隔で5回)の高頻度刺激を貫通繊維に与えると海馬歯状回において長時間(20時間以上)持続するLTPを常に引き起こした。上記16種の遺伝子のうち少なくとも8種類は、このテタヌス刺激によるLTPにともないmRNAの発現が大きく誘導された。このうちの1遺伝子はcDNAの構造解析から、activinβAであることが明らかになった。ActivinβAのmRNAは、PTZ投与3時間後に歯状回顆粒細胞で強く誘導された。またウレタン麻酔下のラットを用いて、長時間(10時間以上)持続するLTPを誘発する種々のテタヌス刺激(400Hzでパルス数が2,000、400、100、40等)を貫通繊維に与えると、3時間後に海馬歯状回で常にactivinβAmRNAの発現誘導が見られた。この結果はactivinβAの発現とLTPの持続に相関関係があることを示唆している。Activinは中胚葉誘導活性・赤芽球文化誘導活性等をもつ多機能なタンパク質である。また最近では神経発生に於ける役割が注目されている因子であるが、我々の結果は、activinが成体の脳におけるシナプス可塑性にも関わっている可能性を示唆している。
幹細胞技術と光遺伝学を用いた細胞移植によるうつ病治療への挑戦

うつ病の治療法としては、抗うつ薬による薬物療法が主流であるが、定義にもよるものの約30%の患者が治療抵抗性を示すことが大きな問題となっている。この治療抵抗性うつ病を克服するため、高い有効性と安全性を併せ持ち、副作用が少ない新たなうつ病治療選択肢の創出が求められている。申請者はこれまで薬理学的手法を用いて、精神疾患治療薬がセロトニン神経に与える影響を解析してきたが、その過程で、ケタミンやオランザピンなど、抗うつ作用を示すものの、従来はセロトニン神経に作用しないと思われていた薬物を含めて、抗うつ薬のほとんど全てがセロトニン神経の活性化作用を有することを見出してきた。一方で、セロトニン神経自体も、その受容体であるセロトニン受容体も、脳全体に広く投射、分布していることから、セロトニン神経全体の活性化や、脳全体のセロトニン受容体の刺激/阻害のみでは、副作用なく抗うつ作用のみを引き起こすことは困難であることが強く示唆されている。本研究の目的は、解剖学的にも機能的にも多様なセロトニン神経回路網から、抗うつ作用を司るセロトニン神経回路を同定し、その投射先にヒト幹細胞由来セロトニン神経を移植することで、精神依存性などの副作用なく抗うつ効果が得られるかを前臨床で検証することである。本目的の達成のため、本年度は、光遺伝学的手法による抗うつセロトニン神経回路の同定および、ヒトiPS細胞のセロトニン神経への分化誘導条件の検討を行った。当初の計画通り、セロトニン神経特異的ウイルスベクターを用いて、背側縫線核セロトニン神経の活性化が抗うつ作用を引き起こすことを見出し、論文報告した。また、精神依存性に関わると考えられるセロトニン神経回路についても同定し、現在その分子機構を解析中である。ヒトiPS細胞由来セロトニン神経については、いくつかの転写因子の過剰発現により2週間以内にセロトニン神経が得られることを見出すとともに、様々な低分子/モルフォジェンの存在下で検討を行い、最適と考えられる条件を見出した。以上の結果から、おおむね順調に進展していると判断した。当初計画通り、光遺伝学的手法により抗うつ作用を司るセロトニン神経回路を同定するとともに、決定した分化誘導条件を用いて誘導したヒト幹細胞由来セロトニン神経を移植することで抗うつ効果が得られるか検討する。細胞の増殖が想定よりも遅く、一部のプローブを用いた解析の実施に必要な細胞数を得ることができなかったことから、次年度使用額が生じた。研究計画通り、プローブ等を次年度に購入し用いるため、次年度に使用する。
典型元素の特徴的な化学結合、電子状態、原子価の系統的理論研究

高歪み多環状化合物であるビシクロブタンやプロペランの14族高周期典型元素類似体は、その歪みのかかった『反転』した四面体構造からできる橋頭位結合の性質をめぐって多くの研究がなされ、また、ケイ素およびスズ置換体が実際に単離合成されるなど、最近の14族高周期典型元素の化学で注目を集めている化合物である。本研究では、これらの化合物の構造と性質および橋頭位結合の結合性軌道にあたる最高被占軌道(HOMO)から電子を一つ抜いたカチオンラジカルをab intio分子軌道法計算により系統的に明らかにすることにより橋頭位間の異常な結合の性質を解明することを試みた。三員環が2つ縮合した構造のビシクロ[1.1.0]ブタンのケイ素類似体では橋頭位結合が通常の単結合距離のもの(bond normal isomer)とそれより大きく伸びたもの(bond stretch iosmer)との二種類の構造異性体が存在し後者の方が安定になる。bond stretch iosmerは伸びた橋頭位結合にもかかわらずビラジカル性は小さく、これらの安定化は、ゲルマニウム、スズ、および鉛の類似体になるに連れて顕著になる。しかし、HOMOから電子を一つ抜いてカチオンラジカルにすると、『bond stretch isomerism』が起こらなくなる。ここで注目すべきことは、結合性軌道からのイオン化にかかわらず得られたカチオンラジカルの橋頭位結合距離はほとんど伸びていないことである。この異常は従来の化学結合論の予測に反する興味あることであり、炭素化合物では見られない。三員環が3つ縮合した構造の[1.1.1]プロペランの14族高周期典型元素類似体および関連化合物の橋頭位結合距離の変化についても計算を行なった結果、ビシクロ化合物と同様にカチオン化に伴い結合の収縮が起こることを見いだした。炭素化合物では反対に結合は伸びる。
歯周炎における歯周病原細菌の免疫病理学的役割に関する研究

歯周病原細菌であるBacteroides gingivalis2株(381株および1021株)の菌体から4%SDSおよびプロナーゼ、トソプシン処理により分離した細胞壁ペプチドグソカンの化学構造と免疫生物活性について検討し、以下の結果を得た。2.検出されたGluは全てD型でありA2pmはneso型であった。またAlaはいずれもD型とL型が同じ比率で認められた。3.いずれのペプチドグソカンにおいても遊離アミノ基がA2pm残基の約50%に認められた。4.Cー末端アミノ酸としてAla、A2pmおよびGlyか検出された。5.14の結果から、B.gingivalisのペプチドグリカンはA2pmであり軸ペプチドは-Ser-Gly-の架橋ペプチドを介して結合されたているものと考えられ、SchleiferとKandler分類のA3rに属するものと推定された。6.B.gingivalisペプチドグリカンは卵白アルブミンを抗原とした細胞性免疫に対する増強作用を示し、血中抗体産生に対する増強作用は1021株ペプチドグリソンにおいて強く、381株において弱い活性が認められた。7.BALB/CおよびBALB/Cヌードマウスの脾細胞に対するマイトゲン作用はいずれのペプチドグリカンにおいても認められたが、胸腺細胞に対するマイトゲン作用は認められなかった。8.B.gingivalisのペプチドグリカンはモルモット腹腔マクロファージの14C-グルコサミン取り込みを指標とした刺激作用を示した。9.68の結果からB.gingivalisの細胞壁ペプチドグリカンは多彩な免疫調節作用を有していることが明らかになり、それらの活性を介して歯周病の免疫病理学的機序を修飾している可能性が示唆された。
パーキンソン病の姿勢調節・歩行障害に対する足底感覚を用いた動作指導方法の開発

申請者は挑戦的萌芽研究,若手研究Bにて体性感覚入力を用いた動作指導方法を開発し,高齢者や変形性関節症者の歩容改善や歩行快適性の改善について報告してきた。また,同手法の応用によりパーキンソン病の歩容改善につながる知見が得られつつある。そこで,本課題では体性感覚入力を用いた歩行指導がパーキンソン病者の歩容や日常生活動作に与える影響について調査する。
不妊治療後の多胎妊娠が安心して出産・育児をするための看護プログラムの開発と評価

不妊治療後の多胎妊婦が安心して出産・育児するための看護プログラムの開発と、その評価に関する研究を行った。前年度の研究結果、すなわち妊婦らがどのような不安を抱えているかの実態調査の結果を受けて、その不安を軽減するための看護プログラムとして視聴覚教材の開発を行った。視聴覚教材の内容としては「多胎新生児の出生時の様子」とその後の「多胎育児や成長の様子」が分かる冊子およびVTRを多胎消費者グループ・ネットワーク(2つの異なるグループ)の協力を得て作成した。本年度はその内容の検討を行い、さらにプレテストおよび、次年度以降の本格的な評価に向けての準備を実施した。プレテストの結果、当事者である多胎妊婦からは視聴覚教材を見ることで、"生まれた直後の子どもの様子(NICUでの子どもの状態、ケアを行う看護職者の様子、その場の雰囲気など)"を具体的にイメージできたり、育児中の生活場面では"大変さのなかでも親子で楽しそうに遊んだりする様子"などを見て、「少し安心できた」という声が多く聞かれた。また、臨床現揚で実際に多胎妊婦と接しケアをしている看護師ならびに助産師からは、視聴覚教材はとくに"育児中の現実的な生活状況"を知ることで、まずひとつは多胎育児に備えて妊婦やその家族が心身や生活環境を事前に整えることができること。次に、世間一般の、多胎の育児は単胎に比べると非常に大変で辛い、というだけのイメージから、楽しいこともたくさんあるのだということを妊婦が知って希望を抱けるようになる、といった意味での貢献度が大きい、との意見が聞かれた。以上、プレテストの結果から、本看護プログラムは多胎妊婦にとって育児中の不安を軽減し、安心をもたらすのに効果的であることが示唆された。上記を受けて、来年度以降は本プログラムをより多くの対象に実施し、その効果を評価してゆきたいと考える。本年度は、「1.妊婦の看護に対するニーズを実態調査すること」、またそれをもとに「2.具体的な看護プログラムを計画すること及びそれについて消費者や看護専門家等の意見を聞く」ということを行った。その結果、まず実態として、多胎妊婦は妊娠中に"生まれてくる児の健康に関する不安"、と"その後の育児や成長の様子について具体的なイメージが湧きにくく、それに伴う不安"、の二つの不安が調査対象とした妊婦の全例で少なからず認められた。よって、その不安を軽減するための看護プログラムの一つとして、視覚的に"出生後の新生児の様子"や、"その後の育児や成長の様子(経過)"を生の映像として提示することを考えた。それにより、妊婦は事前に具体的なイメージを持つことができ、不安が軽減するのではないかと考えたからである。また、この推測は、実際に多胎を出産・育児中に同様の不安を抱えた経験を持つ消費者女性に意見を求め、それらの人々の賛同・支持も得ることができた。よって、現在、多胎消費者グループ・ネットワークの協力を得て、そのための視覚教材(VTR)を製作中である。次年度の計画としでは、製作した視覚教材について、消費者や看護専門家の意見を仰ぎながら内容を検討し、適宜、修正・追加を行う予定である。さらにその次の段階として、開発した教材を用いて、看護介入のプレテストを、実際に妊婦を対象に行い、実施後の対象者の反応から、内容等を再吟味する。その後、本調査として当プログラムを実験群と対照群の妊婦に実施し、最終段階としてのプログラムの評価へと繋げたいと考えている。
液-液相分離によるタンパク質安定化技術の開発

本申請では、これまで申請者が研究してきたタンパク質溶液の知識と、タンパク質高分子電解質複合体(Protein-Polyelectrolyte Complex; PPC)の形成技術を、今まさに明らかになりつつある細胞内にある液-液相分離の現象と関連づけ、可逆性の高いタンパク質の濃縮技術や安定化技術にすることである。細胞内に生じているタンパク質の安定化メカニズムを理解し、試験管内に再現することができれば、これまで不安定で扱いにくかったタンパク質や酵素などを安定化することが可能になり、バイオ医薬品の保存法に応用できる。