hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精神科リハビリテーションにおける体力・運動能力回復のための運動プログラムの検討

しかし、機器が使用出来たのは9月以降であったため、4月からの第1期には測定できなかった。目標とする強度を確保できるように配慮しながら運動指導することと、追加実験によりデータ数を増やして分析する必要性が示唆された。精神科の患者は症状に伴う倦怠感や投薬の副作用,長期にわたる療養期間などの影響により運動不足となり,一般成人と比較して体力・運動能力が有意に低い。そこで本研究課題では,精神科デイケア通所の患者を対象とした体力・運動能力回復のための運動プログラムの検討を目的とする。昨年度の介入実験で十分な結果が得られなかったので,29年度は再度同様の介入実験を行った。第1期(47月)前半には有酸素能力向上をねらいとするエアロビックダンス中心,第2期(912月)前半には筋力向上をねらいとするヒップホップダンス中心の運動プログラムを実施し,各期の後半は前半の動きを用いた作品練習・発表を行った。プログラムは週1回120分,1期11回,2期10回であった。効果測定として,各回活動中の運動強度・運動量計測,各回前後の心理テスト(STAI, MCL-S2),期間前後の体力測定を実施し,運動プログラムの効果を検討した。その結果,患者が実施した1期エアロビクスは1回につき平均3.7METs×25.3分=1.56METs時であり,2期ヒップホップは平均1.92METs×41.1分=1.32METs時であった。また後半の作品練習は,1期が1回平均4.25METs×34.1分=2.42METs時,2期が2.50METs×27.7分=1.15METs時であった。心理テストでは,各期とも快感情やリラックス感が有意に向上,不安感が有意に低減し,気分改善効果が認められた。体力測定では,1期では上体起こしが有意に向上したほか,有意差はないが垂直跳びや反復横跳びがやや向上した。また,有意差はないが体重・体脂肪率の低減傾向が見られた。一方,6分間歩行や椅子立ち上がり,ステッピングテストでは有意差はないが低下傾向が見られた。2期はステッピングテストで有意な向上傾向が見られ,6分間歩行や椅子立ち上がり,垂直跳び等の脚筋力関連の項目で有意差はないが向上傾向が見られた。運動介入実験は計画通り実施できたが,精神科の患者を対象としていることから,プログラムを継続実施できていない患者が多く,充分なデータ数を確保できなかったため統計的な差が得にくかった。また,それぞれ中強度以上の運動強度での運動実施を計画していたが,患者は一般成人より動きが小さく,活動中の運動強度が一般成人よりエアロビクス作品で10%程度,ヒップホップ作品では15%ほど低かったことから充分な強度が確保できず,その結果,有意な体力向上に至らなかった可能性も考えられた。28年度の反省から,運動時には大きく動くよう声かけするとともに個人指導を心掛けた結果,28年度には25%程度だった指導者の運動強度との差が軽減したが,体力測定の結果にはあまり反映されなかった。特に,体力の低い患者にとってヒップホップで脚の屈伸動作を意識的に大きくすることは難しいように見受けられた。しかしながら,28年度,29年度と継続して介入実験を実施した成果として,エアロビクスダンスは中等度の運動強度で一定時間継続して実施するため運動量を確保しやすく,エネルギー消費効果を得やすい運動であると示唆された。
腎不全進行克服に向けた腎臓における組織幹細胞階層構造解析

本研究の目的は、種々の臓器における組織幹細胞に発現しているBmi1がマウス腎臓に発現しているか解析し、腎臓組織幹細胞として機能しているか検討すること、さらに、腎臓組織幹細胞の増殖・分化のメカニズムを明らかにすることである。平成30年度のテーマは、定常状態におけるBmi1遺伝子と腎臓組織幹細胞の関係解明を多色細胞系譜追跡法で行うことであった。具体的には、Bmi1CreERノックインマウスとレインボーマウスを交配し、Bmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウス(タモキシフェンを投与すると全身緑色の細胞からBmi1陽性細胞だけが、青色、オレンジ色、赤色にランダムに変わる)を作製し、このマウスにおいて多色細胞系譜追跡法を用いて、マウス腎臓組織内のBmi1陽性細胞の増殖・分化の過程を観察することである。中期・長期ラベル細胞追跡実験を現在行っており、順調に経過している。平成31年度は、Bmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおける多色細胞系譜追跡法の長期ラベル細胞の確認と短期、中期ラベル細胞の確認を行い、さらにBmi1陽性細胞の存在部位の同定、腎障害後の再生におけるBmi1陽性細胞の機能解析を行う予定である。平成30年度は、定常状態におけるBmi1遺伝子と腎臓組織幹細胞の関係解明を多色細胞系譜追跡法で行うために、Bmi1CreERノックインマウスとレインボーマウスを交配して作製したBmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおいて多色細胞系譜追跡法を用いて、マウス腎臓組織内のBmi1陽性細胞の増殖・分化の過程を観察している。現在は、中期、長期ラベル細胞を追跡中であり、平成31年度に解析予定である。平成29年度に、申請者らの所属機関ですでに継代維持している上記マウスを使用する予定であったが、Bmi1CreERノックインマウスが継代中止となり、再度、Jackson Laboratoryから購入することとなった。そのため交配が遅れてしまい多色細胞系譜追跡法開始が少し遅れてしまったが、平成30年度から実験開始できており、平成31年度に解析予定である。平成30年度に解析予定であったBmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおける多色細胞系譜追跡法を行っており、平成31年度に解析予定である。さらにBmi1陽性細胞の存在部位の同定、腎障害後の再生におけるBmi1陽性細胞の機能解析を行う予定である。平成29年度のテーマは、定常状態におけるBmi1遺伝子と腎臓組織幹細胞の関係解明を多色細胞系譜追跡法で行うことであった。申請者らの所属機関ですでに継代維持している上記マウスを使用する予定であったが、Bmi1CreERノックインマウスが継代中止となり、再度、Jackson Laboratoryから購入することとなった。そのため交配が遅れてしまったが、平成30年3月から交配を開始出来ている。その代わりに平成30年度に行う予定であった、Bmi1陽性細胞の存在部位の同定のためにWild typeマウスの腎臓凍結切片・ホルマリン固定切片を作製した。平成30年度は、Bmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおいて多色細胞系譜追跡法を行い、さらにBmi1陽性細胞の存在部位の同定、腎障害後の再生におけるBmi1陽性細胞の機能解析を行う予定である。平成29年度は、定常状態におけるBmi1遺伝子と腎臓組織幹細胞の関係解明を多色細胞系譜追跡法で行うために、Bmi1CreERノックインマウスとレインボーマウスを交配して作製したBmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおいて多色細胞系譜追跡法を用いて、マウス腎臓組織内のBmi1陽性細胞の増殖・分化の過程を観察する予定であった。しかし、申請者らの所属機関ですでに継代維持している上記マウスを使用する予定であったが、Bmi1CreERノックインマウスが継代中止となり、再度、Jackson Laboratoryから購入することとなった。

中期・長期ラベル細胞追跡実験を現在行っており、順調に経過している。平成31年度は、Bmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおける多色細胞系譜追跡法の長期ラベル細胞の確認と短期、中期ラベル細胞の確認を行い、さらにBmi1陽性細胞の存在部位の同定、腎障害後の再生におけるBmi1陽性細胞の機能解析を行う予定である。平成30年度は、定常状態におけるBmi1遺伝子と腎臓組織幹細胞の関係解明を多色細胞系譜追跡法で行うために、Bmi1CreERノックインマウスとレインボーマウスを交配して作製したBmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおいて多色細胞系譜追跡法を用いて、マウス腎臓組織内のBmi1陽性細胞の増殖・分化の過程を観察している。現在は、中期、長期ラベル細胞を追跡中であり、平成31年度に解析予定である。平成29年度に、申請者らの所属機関ですでに継代維持している上記マウスを使用する予定であったが、Bmi1CreERノックインマウスが継代中止となり、再度、Jackson Laboratoryから購入することとなった。そのため交配が遅れてしまい多色細胞系譜追跡法開始が少し遅れてしまったが、平成30年度から実験開始できており、平成31年度に解析予定である。平成29年度行う予定であったBmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおける多色細胞系譜追跡法を行い、さらにBmi1陽性細胞の存在部位の同定、腎障害後の再生におけるBmi1陽性細胞の機能解析を行う予定である。平成30年度に解析予定であったBmi1creER/+/Rosa26rbw/+マウスにおける多色細胞系譜追跡法を行っており、平成31年度に解析予定である。さらにBmi1陽性細胞の存在部位の同定、腎障害後の再生におけるBmi1陽性細胞の機能解析を行う予定である。研究計画が少し遅れているため、物品費を含め平成29年度使用予定であったものを平成30年度に使用するために次年度使用額が生じた。平成30年度は過剰な支出を控え、物品・旅費・その他の経費を含め全体として交付金を使用するように調整している。研究計画が少し遅れているため、物品費を含め平成30年度使用予定であったものを平成31年度に使用するために次年度使用額が生じた。平成31年度は過剰な支出を控え、物品・旅費・その他の経費を含め全体として交付金を使用するように調整している。
インド・アッサム州における先住民族運動.ボド領域自治県発足を中心に-

本研究では、インド北東部アッサム州のボド自治権運動とそれに関連して発生した民族間の衝突について分析した。2003年の第二次ボド協定に合意することによってボドランド領域評議会が発足し、武装紛争は終結した。一旦は武装解除したはずの旧武装勢力が領域評議会選挙など民主政治に参加し、政党政治への移行が進んだかに見えたが、未だに地域では暴力が横行している。また、紛争による国内避難民の帰還も進まず、民族紛争の真の解決と平和の達成には未だに多くの課題を抱えている。課題(1)ボド民族自治運動の概観と特徴本研究ではボド民族自治権運動の性格や各団体間の関係を整理し、ボド民族自治運動がインド北東部の政治や他の民族運動の中でどのように位置づけることができるのか、確認する。課題(2)ボド運動と関係する民族衝突の事例研究1990年代半ばにはボドの武装組織によるサンタルやムスリムなど、他民族の一般市民への襲撃事件が相次いだ。本研究では襲撃事件に関わる武装組織その他の運動体と、ボド協定や自治をめぐる政治的な動きを中心とした詳細な事例研究を行う。課題(3)運動・紛争対策としての北東部における民族自治政策の評価インド憲法の第244A条、第275条、および第6付則には、少数民族の地域的な自治規定が設けられている。これらの規定は、自治・独立をめぐる運動が起き、県や州など一定の形での自治が認められた地域に適用されてきた。この点について、先行研究の整理を試みると同時に、メガラヤ州もしくはアッサム州のカルビ・アングロング県、北カチャール丘陵県における自治評議会の運営と、民族紛争・運動に与えた影響を、現地調査に基づいて分析する。課題(4)ボド領域自治県の機能と民族問題に対する具体的成果本研究では2003年以降のボド領域自治県における自治評議会の機能を他州のものと比較すると同時に、領域自治県の発足が、従来の土地問題や、それに起因する民族紛争の解決にどの程度貢献しているのかを、現地調査に基づいて分析する。2008年は本研究課題に取り組み始めた最初の年度だったため、前半は主に先行研究の整理と資料収集を行った。具体的には、2008年8月から9月にかけて一月ほどインドに滞在し、首都デリーとコルカタ、及び現地アラサム州において二次資料の収集・予備調査に着手した。現在までのところ、インド北東部における自治県形成の歴史的背景、アッサム州の他の先住民族による自治県の経験に関して先行研究を整理し、今後の比較研究に向けて準備を進めている段階である。また、2009年2月から3月にかけて一月ほど、インド・アッサム州に滞在し、本格的なフィールド調査を始めた。今回の調査では、州都グワハティにおいて学生団体関係者、行政関係者及び文学団体の指導者に対して、ボド領域自治県の基本的な機能に関する調査を行った。まだ、同じく先住民族による自治評議会が設置されているカルビ・アングロング県に出向き、自治の在り方について比較検討を行うため、行政関係者、政治家、市民団体・NGO関係者や文学団体に対する聞き取り調査を行うた。さらに、カルビ民族指導者生誕100年祭イベントに出席し、参与観察を行った。また1983にアッサム州中部において先住民族が選挙や土地問題に関連し、移民を襲撃した「ネリー虐殺」に関する論文を二本まとめ編著本に発表した。(「11.研究発表」の項を参照のこと。)論文中では、自治権運動とこうした暴力事件との関係においても、考察を加えている。2009年度は2年目であるため、引き続き資料収集と、運動の中心地であるコクラジャル県での聞き取り調査を予定していた。しかし、2009年8-9月のインド調査中は周辺民族によるストライキのため、コクラジャル県を訪問することができず、インドの首都デリーやアッサム州都グワハティなどでの聞き取りに急きょ切り替えた。また、スイス・ジュネーブ出張の際にも、国連の先住民族関連の会議でボド民族運動の中心的存在であるボド文化協会の代表・事務局長とインタビューすることができた。この結果、ボド運動の初期の段階についての文書資料に掲載されていない重要な情報を入手し、また今後の調査における情報提供者を特定することができた。2009年12月2010年1月の調査においては、1990年代のボド民族と異民族間の民族衝突に関する新聞記事・雑誌記事を整理すると同時に、州都グワバティにおいてジャーナリストや研究者に対して聞き取り調査を行った。この結果、民族衝突に関しては時系列的な概要を整理し、今後の当事者への聞き取り調査に備えることができた。また、上記の民族衝突と類似の1983年の「ネリーの虐殺」に関する学会発表の中で、上記の1990年代の民族衝突との比較分析を行った。これらの知見は、今後の今研究に関する発表の中で考察に加える予定である。

今年度はボド運動と関係する民族衝突に焦点を絞り、資料収集と現地調査を行った。資料収集に関しては、2000年にコクラジャル県県長官が国内避難民の再定住のために提出した報告書を入手し、アディヴァシと呼ばれる他州から移住した先住民族や、ムスリムの間の被害の全容を把握することができた。2010年8月、2011年3月にわたって8つの避難民キャンプを訪れる現地調査を行い、紛争の詳しい経緯と国内避難民となっだ生存者たちの現状を知ることに務めた。また、こうした避難民地域において活動するNGO関係者に対してインタビューを行い、官公庁の資料から得ることのできないさまざまな行政による支援の不足に関する情報を得た。また、コクラジャル県での聞き取りでは、衝突のあった当時学生団体のリーダーを務め、その後国会議員ともなったU.N.Brahma氏に長時間にわたってインタビューを行い、当時の政治的状況や運動に関する貴重な一次資料を得ることができた。また、コクラジャル県、ボンガイガオン県、シラン県の県長官にインタビューを行い、各県の避難民の状況についてデータと概要を得た。成果発表としては、日本平和学会ではボド民族の森林地帯における違法伐採や武装勢力の活動について報告を行った。また、ディブルガル大学のセミナーにおいて、ボド民族紛争においてターゲットとなっているムスリム移民の土壌浸食による土地喪失と再定住に関する調査報告を発表した。また、インド北東部という第三世界を視野に含めた(国際)社会学のあり方について、日本の論文を発表した。今年度は研究最終年にあたるため、最後のまとめのためにボド自治県評議会関係者や政府関係者などから、全体の状況についての聞取りを行い、フィールド調査の結果との比較・検討を行なった。ボド領域自治県下では、教育、言語、文化の保護などの点で目覚しい発展があり、自治評議会下でボド民族出身者が要職に就いて地域密着型の政策を主導するなど、一定の成果は見られる。しかし、森林や土地政策でボド民族よりの政策が見られ、特に国内避難民に対する政策は他民族に対する差別的な対応があるなど、自治評議会の機能の問題点が明らかとなった。
臨床腫瘍組織直接移植モデルを利用した細胞外小胞による増殖・転移機構の解析

癌細胞が小胞を放出していることが明らかになり注目を集めている。これらは細胞外小胞と呼ばれ、細胞間の免疫応答や血液凝固など様々なプロセスに関与している。細胞外小胞の中には抗腫瘍免疫における応答や、炎症を抑制する免疫寛容性などを誘導する様々な物質が含まれており、癌細胞の増殖や浸潤・転移に関わっていると考えられる。本研究では子宮頸癌、子宮内膜癌および卵巣癌において細胞外小胞が関与する癌細胞の増殖や浸潤・転移のメカニズムについて臨床腫瘍検体をマウスに直接移植したPatient-derived xenograft (PDX) modelを用いて解明することを目的としている。
食後高血糖・食後高中性脂肪血症が骨髄幹細胞・血管内皮前駆細胞に与える影響

今年度は血糖のみのスパイク、中性脂肪のみのスパイク、血糖+中性脂肪のスパイクがそれぞれ骨髄細胞にどのような影響を及ぼすのか検討を行った。申請書に記載したCFC assayもマウスの匹数を増やして検討を深めた。骨髄内のlineage(-)sca-1(+)ckit(+)細胞(LSK細胞:マウスの造血幹細胞であり、最も幼若な血管内皮前駆細胞として知られている)は通常、多くの細胞が静止期を維持しており、リンパ球系と骨髄球系にバランスよく分化することが知られている。今年度の結果として分かったことは、7日間の血糖のみのスパイクもしくは中性脂肪のみのスパイクはPBS投与群と比較して、骨髄細胞の表現系に有意な変化を引き起こさないが、7日間の血糖+中性脂肪のスパイクは骨髄細胞の典型的な老化の表現系を誘導することである。すなわち、7日間の血糖+中性脂肪のスパイクは細胞周期に入っているLSK細胞数の割合を増加させ実際のLSK細胞数を増加させ、その分化を骨髄球系に偏ったものとし、コロニー形性能を低下させた。これらの結果から2型糖尿病(T2DM)においては特に食後高血糖+食後高中性脂肪血症を有する症例は比較的急速に造血幹細胞の老化が促進される可能性が示唆される。最近の臨床研究において加齢関連性clonal hematopoiesis (CH)と動脈硬化性心血管疾患(ASCVD)、T2DMとの関連が注目されている。CHとは造血幹細胞がクローナルな増殖と骨髄球系に偏った分化を示す病態でCHを示す集団は示さない集団と比較しASCVDの発症率が有意に高いことが示されており、また、T2DMにおいては一般母集団と比較し有意にCHを示す症例が多いという報告がある。今回の検討の結果から食後高血糖+食後高中性脂肪血症がT2DMとCHそしてASCVDをつなぐ病態である可能性も示唆された。試験的に行った先行研究の結果が再現できることが確認でき、また、その結果が骨髄細胞の老化が誘導されたことによるものであったことが分かったから。7日間の血糖+中性脂肪のスパイクが骨髄細胞の老化を誘導する機序をLSK細胞に焦点を置いて検討する。特に血糖のみのスパイクの効果と比較検討したい。また、迷走神経障害モデルマウスでのスパイクの影響も検討を進めたい。
フィードフォワードニューラルネットワーク手法を用いた短期気候予測の研究

ニューラルネットワークを用いて観測データからその背後にある力学系の時間発展方程式を推定する新しい手法を開発した。気象や気候現象は複雑な振る舞いを示す非線型力学系の例であり、そのシミュレーションのため、物理法則から演繹的にコンピュータモデルを構築する方法が開発され、天気予報や地球温暖化による気候変化の予測に用いられている。このような気候の物理モデルは非常に多くの自由度予報変数を持つため、その長期的振る舞いを理解することは、自然を理解するのと同様に困難である場合が多い。しかし、気候変動現象の多くはより少自由度の現象論的モデルによって解釈、理解される。すなわち、系の時空間的に大規模、長周期の振る舞いはミクロな物理を超えたマクロなダイナミクスに支配されていると考えることができる。ここで開発した手法は気候系などの力学系からサンプルされた不完全かつノイズを含む多変量時系列からそのマクロな振る舞いを支配する微分方程式を再構成するものである。これまでの方法と異なり、まず階層的ニューラルネットワークにより多変量時系列を近似すし、さらにその結果を用いて系の振る舞いを支配する連立非線型微分方程式を構築するものである。ノイズに強いという利点がある。構築された手法は系の振る舞いの予測に用いることができる。開発した手法をローレンツ力学系に適用して予測を行い、統計的手法などの従来の時系列予測手法と比較したところ、有効な予測時間が数倍以上に改善されるという結果を得た。次年度はエルニーニョなど実際の気候現象の時系列に適用し、予測可能性を探る。
不連続係数を持つ確率微分方程式における数値計算方法に関する研究

研究目的:本研究の目的は、不連続係数(非滑らかな場合も含む)を持つ確率微分方程式における数値計算方法についての研究である。特にオイラー・丸山近似の収束の誤差評価に焦点を絞り研究を行った。当初の計画:Parametrix methodを用いた密度関数の具体的な表現を用いることで、不連続拡散係数を持つオイラー・丸山近似の密度関数に対してガウス型評価が成り立つことを証明し、誤差評価に応用することを目指していた。研究方法:1.ドリフト係数の非滑らかさについて。1次元の場合の確率微分方程式はscale関数とspeed measureを用いることにより、解の存在と一意性の必要十分条件が知られており、特にscale関数の性質を応用することで確率微分方程式のドリフト係数の問題点を解消し、誤差評価に応用した。多次元の場合は、類似の手法であるZvonkin変換と呼ばれる偏微分方程式を用いた変換公式を用いて問題点を解消した。2.拡散係数の不連続性について。当初の考えていた密度関数のガウス型評価の証明を得ることができなかったので、別の方法としてオイラー・丸山近似のtightnessと局所時間に関する評価式を導入することで、問題点を解消し誤差評価に応用した。研究結果:1.1次元の場合に関して、ドリフト係数が有界変動関数とヘルダー連続関数の和、拡散係数がヘルダー連続の場合に関して、オイラー・丸山近似が解に収束する誤差評価を精密に行った。2.1次元の確率微分方程式に関して、拡散係数が一様楕円・二次変動有界の場合に、オイラー・丸山近似の収束に関して、1.で得られた結果と同様の評価が得られた。3.ドリフト係数がヘルダー連続、拡散係数が定数の場合に限定し、多次元の確率微分方程式(jump型も含む)にまで拡張を行った。特に、オイラー・丸山近似の収束誤差がドリフト係数のヘルダー連続性にのみ依存することを証明した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ラジカル燃焼反応の多次元立体ダイナミクスの解明

燃焼反応で重要なOH(^2Π),CH(^2Π),CO(^3Π)の高強度配向ラジカル分子線の発生に成功し、分子-分子系の多次元立体ダイナミクス研究を可能にした。特にCH(^2Π)+O_2の酸化反応においては、回転量子状態の組み合わせに依存した特異な反応性"反応性の回転相関"を見出した。また六極不均一電場・六極不均一電場の併用による多次元立体ダイナミクス研究のための新規手法を開発し、エキシマー生成過程の多次元立体ダイナミクス研究を実現した。ラジカル燃焼反応の多次元立体ダイナミクス研究を実現するため、NO_2の光解離により高強度な酸素原子(分子)線の発生を試みるとともに、ビーム特性をMPI及び四重極質量分析計を用いて測定し六極不均一磁場による集束性に適したビーム条件を決定した。このビーム特性評価に基づき、できるだけ多くの量子状態の選別を高強度かっ高分解能で行うための六極不均一磁場を、有限要素法を用いたラジカルの軌跡シミュレーションに基づき設計した。加えて、六極不均一電場と六極不均一磁場の併用による配向電場・磁場による多次元立体ダイナミクス研究のための自動計測システムを開発した。多次元立体ダイナミクス研究には多数の配向状態の組み合わせを短時間で変化させながらの長時間積算が必要とされる。本システムの完成により多数の配向状態の組み合わせを変化させながらの完全自動測定が可能となり、長時間積算による大幅なS/N比の改善が期待される。この自動計測システムの有効性を確認するため配向準安定キセノンとハロゲン化メタンの反応によるエキシマー生成過程に適用することで、配向原子+配向分子の反応における多次元立体効果の高精度な測定を試みた。これにより反応断面積・反応分岐が、原子配向と分子配向の組み合わせに顕著に依存することを始めて見出した。多次元立体ダイナミクス研究には、2つの反応物の配向状態を独立に制御し、多数の相対配向状態の組み合わせを短時間で変化させながらの長時間積算が必要とされる。本研究では、六極不均一電場と六極不均一磁場の併用による配向電場・磁場による多次元立体ダイナミクス研究のための完全自動計測システムを開発した。本システムの完成により多数の配向状態の組み合わせを変化させながらの完全自動測定が可能となり、長時間積算による大幅なS/N比の改善を可能とした。この自動計測システムの有効性を確認するため、配向準安定キセノンとハロゲン化メタンの反応によるエキシマー生成過程に適用することで、配向原子+配向分子の反応における多次元立体効果の高精度な測定を可能とした。この研究により、エキシマー生成過程の反応断面積・反応分岐が、原子配向と分子配向の組み合わせに顕著に依存することを初めて見出し、化学反応の立体異方性の多次元的側面からの研究の重要性を明らかにした。また燃焼反応研究に必要とされる高強度CHラジカル源を開発し、燃焼反応CH+O_2反応に関して、回転状態の組み合わせに依存した特異な反応性をみいだした。更に、ラジカル燃焼反応の多次元立体ダイナミクス研究を実現するため、NO_2の光解離により高強度な酸素原子(分子)線の発生を試みるとともに、六極不均一磁場による集束性に適したビーム条件を決定するための、MPI及び四重極質量分析計を用いた、ビーム特性評価のその場観測法の開発を行った。本研究では、燃焼反応で重要なCHラジカルなどの関与する反応一分子において、2つの反応分子の配向を含む量子状態の組み合わせに依存した立体ダイナミクスの多次元的側面の検証という新たな研究領域への立体ダイナミクス研究の展開を目的とした。高密度配向CH分子線の発生に成功し、CH+O_2燃焼反応において、反応性およびその衝突エネルギー依存性がCHの回転量子状態に著しく依存することを見出した。特に、CHとO_2の回転量子状態の特別な組み合わせにおいて(特に小さいJの組み合わせで)反応性が著しく増加する特異な現象(反応の回転相関)を見出した。CH+O_2反応では、CHの回転面とO_2の回転面が直交する組み合わせで、CHとO_2の特定の回転量子状態の組み合わせが遷移状態での反応座標と相関し、反応を支配していることを提唱した。この研究により、従来原因が不明であったラジカル反応でしばしば見出されている低温領域での反応速度定数の増加を分子論的に解明できた。また、燃焼過程で重要である分子-分子間のエネルギー移動過程の研究と関連して、CO(a^3Π)+NOのエネルギー移動反応の研究を行った。生成物NO(A^3Σ^+),NO(B^2Π)への反応分岐がCO(a^3Π,Ω)のΩ依存性を示すことを提唱した。また、CO(a^3Π)の側方衝突で優勢な顕著な立体効果を見出した。

この立体選択性は、関連するCO(a^3Π)の分子軌道とNOの分子軌道の重なりの分子配向の組み合わせ依存性で説明でき、このエネルギー移動過程が電子交換反応であることを明らかにしな。
持続的な農業・農村のための酪農生産システムの評価：人の健康と経営の健全性

少子高齢化が進み、農地、農業経営体が減少していく中で、農業従事者が受ける労働負担の様態は大きく変化している。ひとりひとりが健康であることは日本の食料自給基盤だけでなく社会の安定的発展にも重要である。本研究では特に重労働だと考えられる酪農業従事者の健康と農業経営の関係を量的・質的調査を用いて明らかにすることを目的とした。具体的には農学と保健科学分野の協働により1健康管理の阻害・促進要因の解明を酪農業従事者の心身面、生活習慣(食、運動、睡眠)等から評価をする。2経済性、環境負荷、家畜福祉の指標を用いて農業経営の健全性を評価する。3各指標間の関係と影響要因の解明および各指標の重みづけ積算による統合的評価アルゴリズムの構築を行う。本年度は、調査対象である北海道A町、B町のJAに所属する酪農家(約200戸)より研究の同意を頂くことができ、1についてのアンケート調査(人の精神的健康、食生活、リプロダクティブヘルス(女性のみ))を行った。2のデータ収集については平成30年度から31年度前半の約1年半で行う予定であり、農家の施設概況、経済性、環境負荷にかかわるデータについて入手することができた。しかし、2018年(平成30年)9月6日北海道胆振東部地震の突発的な発生により、データ収集は若干遅れている。特に、家畜福祉評価に利用するデータについては未だ未収集である。3についてはデータ収集がすべてなされたのちに行う。2018年(平成30年)9月6日北海道胆振東部地震の突発的な発生により、データ収集について若干遅れている。次年度は、本年度に得られたデータを解析し、その成果の一部を学術雑誌等に投稿し、公表を図る。同時に、本年度より、主に「経済性」や「環境負荷」のデータを用いてアルゴリズムの構築を図り、酪農従事者の経営行動と従事者自身の健康についての関係を明らかにする。また、評価に用いるアンケートはすでに完成されているものを用いて行ったが、対象者によっては、異なるアンケート調査を複数回行うことになり、対象者の負担感から、特に女性のリプロダクティブヘルスについて回答者数を十分に得られていない。現在も回答を待っているが、解析可能な人数に満たない場合の対応を検討する必要がある。アンケートの郵送費を削減するために直接配布をできるだけ行った。旅費についてもレンタカーで乗り合わせることで節約した。また、調査対象戸数について、実際の同意を頂けた農家戸数が少なかったことから結果として調査費用の削減につながった。本年度の余剰予算については、調査対象地域の農家への現地調査費用とし、得られたデータでは理解することの困難な経営状況および農業従事者との直接の対話を通し、研究背景をより強固なものとする。また、論文作成のための文献購入や、学会発表を行う。
ゲルの相転移を利用した柔軟性のあるマイクロアクチュエータの開発

微小化学分析システムを実現する上で、サンプリング機構は不可欠の構成要素である。本年度は、人間の体温を感知してサンプルを吸引し、可逆的に吸引・排出を行うことのできる新しいサンプリング機構を、poly(N-isopropylacrylamide)ゲルの相転移を利用して実現した。新型サンプリング機構は、ゲルを収容する微小容器と、ゲルから溢れた水を収容する水溜めから構成される。ゲルはサンプル溶液とシリコーンゴム層で隔てられている。ゲルが膨潤する時には、ゲルは水溜めから水を吸収し、シリコーンゴムの膜を微小流路内に押し込む。これにより、微小流路内の溶液がシステム外に排出される。逆に、ゲルが収縮する時には、シリコーンゴムの弾性により、ゲルから溢れ出た水は水溜めに押し戻され、外部液が吸引される。上記のサンプリング機構の機能を微小分析システム中で確認した。このシステムにはマイクログルコースセンサと内径50μmの微小針が装着されている。ここで用いたグルコースセンサは、Nafion/酵素固定膜/polyHEMAの3層構造を有し、妨害物質の影響を低減するとともに、検量線の直線範囲を高濃度側まで拡張している。システムの温度を変え、グルコース標準液と緩衝液を順次微小流路中に吸引したところ、グルコースセンサの明瞭な応答が確認された。このシステムでは、溶液の吸引・排出は微小針を通してしかできないため、次に使用する前に洗浄用の緩衝液を何回か吸引・排出しなければならないが、その繰り返しごとにグルコースセンサの応答が小さくなる傾向が確認された。また、十分洗浄を行った後に再度グルコース標準液を吸引したところ、最初にこれを吸引した時と同様な電流値の変化が認められた。検量線を求めたところ、10mM以下の濃度範囲で直線的な関係が認められ、問題となる濃度範囲を十分カバーできることを確認した。微小化学分析システム(μTAS)の実現にあたり、今後の課題の一つとしてサンプリング機構の開発が挙げられる。これを実現するために、poly(n-isopropylacrylamide)ゲルの相転移に伴う体積変化に着目した。これにより、人間の体温を検知して、血液を自動的にサンプリングするマイクロシステムも可能になる。膨潤・収縮に要する時間はゲルの大きさにより大きく変わるが、数μL程度のゲルでは、数秒数分程度の現実的な時間内で膨潤・収縮を行わせることができる。シリコン基板上に、ゲルを収容する微小容器(2mm×10mm×0.19mm)を異方性エッチングにより、サンプル導入用流路を厚膜フォトレジストにより形成した。また、ポンプの機能確認用マイクログルコースセンサをガラス基板上に形成した。作用極近傍に酵素(グルコースオキシダーゼ)を牛血清アルブミンとグルタルアルデヒドを用いて固定した。これらの基板を接着してシステムを完成させた。微小容器内のゲルに30°Cと40°Cのステップ状の温度刺激を与え、その膨潤・収縮の様子を調べた。その結果、60秒以内の時間で収縮・膨張が完了することを確認した。また、18回程度の熱サイクルに対し、再現性良く収縮・膨張を繰り返すことができた。微小容器内でゲルを可逆的に膨潤・収縮させることができたため、完成した微小システム中で、サンプル溶液の吸引が加納かどうか調べた。その結果、ゲルが膨張して浅い凹部を通してグルコース標準液を吸引するのが観察され、これに伴いグルコースセンサの電流値が増大するのが確認された。また、2.5mM以下のグルコース濃度範囲において、グルコース濃度と出力電流値の間に直線的な関係が認められた。
ECR-MBE法によるGaN系混晶の成長と青色レーザ作成のための基礎的研究

青・紫外領域で発振する半導体レーザの作成に向け、GaN系混晶のECR-MBE法による結晶成長の基本検討を進めて来た。すでにMOCVD成長によるInGaN/GaN多重量子井戸レーザの1万時間室温連続発振が報告され、実用化も近いと考えられているが、なお、長寿命化や特性の向上、プロセスの経済化に向け検討する課題も多い。本研究においては、ECR-MBE法が、高濃度、低エネルギーのイオンやラジカルなどの活性種を超真空中で有効に利用できるため(1)水素ガスを用いることなく、(2)低温で成長可能であり、(3)プラズマ発行分析などその場観察を行いながら、(4)原子レベルで速度を制御した成長が出来るという本成長法に特有の特徴を有効に活かし(1)励起エネルギーの効率的利用と低温成長の実現(2)立方晶GaN実現の可能性(3)新しい基板材料の探索(4)イオン照射ダメ-ジの低減化(5)原子レベルの成長機構の検討等の基礎的研究を進めて来た。(1)に関し、窒素分子の中性励起種発光、分子イオン発光さらに原子状窒素による発光などのそれぞれの励起種発光ピークを同定するとともに、原子状窒素が低温成長に極めて有効な働きをしていることを明確にするとともに、ヘリウムガス混入、水素ガス混入による、成長速度の促進効果を示した。(2)に関し、成長中のVIII比、あるいは基板バイアス条件を変えることにより、立方晶と六方晶の構造制御が可能で、何れも成長表面で実効的にIII族リッチにすることにより、立方晶となる傾向があることを明らかにした。(3)に関し、格子定数が極めて近いが、高温で不安定、水素ガスと反応するなどMOCVD成長への適用が困難なLiGaO_2の適用が本成長法では可能で、良好な成長層が得られることを明らかにした。(4)(5)に関し、基板へのイオン照射は、成長速度を減少させるとともに、発光効果を下げることを明らかにし、入射イオンによる成長原子の脱離過程と欠陥の導入を指摘するとともに、基板バイアスによるイオン照射エネルギー抑制の効果を明確にした。青・紫外領域で発振する半導体レーザの作成に向け、GaN系混晶のECR-MBE法による結晶成長の基本検討を進めている。すでにMOCVD成長によるInGaN/GaN多重量子井戸レーザの415nmでの室温パルス発振が報告されているが、連続発振に向け検討すべき課題は多い。その中で特に重要と考えられる点として、(1)整合性のよい基板結晶の選択(2)原子レベルでの厚さ制御と平坦性の実現(3)へき開面による反射ミラーの実現(4)P形ド-ピングの高濃度化と低抵抗コンタクトの実現、がある。(1)に関しNGO基板は、格子定数の不整合を0.5%まで小さくできるが、水素ガス中での基板の熱的安定性、熱膨張係数差に本質的問題がある。(3)に関し、低温成長が実現出来れば立方晶GaN実現の可能性が出る。N_2を直接原料ガスとして用いれば、水素化による不純物不活性化の問題がなく、(4)に関する問題解決の糸口がつかめる。さらに発散磁界形ECR-MBE法を用いれば、実用的な成長速度も期待出来る。以上の観点に立ってN_2ガスを用いたECR-MBE法で(1)低温化の実現(2)原子レベルの厚さと平坦性の制御

(3)イオン照射ダメ-ジの軽減化等を当面の目的として研究を進めている。(1)に関し、プラズマ励起効果の有効な利用を目的として、プラズマ発光分光分析の準備を進め、250800nmのコンピュータ制御による測定が可能となるとともに、中性励起種発光による337.1nm、イオン発光による391.4nmの量とそれらの比が、プラズマ励起条件(窒素流量、マイクロ波出力)により制御可能なことを実験的に明らかにした。一方基板へのバイアス機構を作成し、イオン照射タメ-ジの制御も可能とした。(2)に関連して、励起種の照射によるGa原子の再脱離機構を取り入れた成長プロセスを提案し、その成果を報告した。また表面平坦性の評価を目的としたAFM-STMの準備も完了した。青・紫外領域で発振する半導体レーザの作成に向け、GaN系混晶のECR-MBE法による結晶成長の基本検討を進めている。すでにMOCVD成長によるInGaN/GaN多重量子井戸レーザの406nmでの35時間の室温連続発振が報告されているが、長寿命化に向け検討すべき課題は多い。その中で特に重要と考えられる点として、(1)整合性のよい基板結晶の選択(2)高品質立方晶GaNの成長とへき開面による反射ミラーの実現(3)P形ド-ピングの高濃度化と低抵抗コンタクトの実現等、がある。(1)に関しNGO基板は、格子定数の不整合を0.5%まで小さくできるが、基板の熱的安定性、熱膨張係数差に問題がある。N_2を直接原料ガスとして用い低温成長できればこれらの問題の解決が期待できる。さらに水素化による不純物不活性化の問題もなく、(4)に関する問題解決の糸口もつかめる。以上の観点に立ってN_2ガスを用いたECR-MBE法で(1)励起エネルギーの効率的利用と低温成長の実現(2)イオン照射ダメ-ジの低減化(3)立方晶GaN実現の可能性(4)サファイア、GaAs、NGO等の基板の比較検討等を本年度の目的として研究を進めた。(1)に関し、分子の中性励起種発光、分子イオン発光さらに原子状窒素による発光などのそれぞれの励起種発光ピークを同定するとともに、それらが、プラズマ励起条件により制御可能なことを実験的に明らかにした。さらに低温成長と高品質化に有効と指摘されている原子状の窒素励起種の生成に準安定状態での寿命が長いHeガスの混入が効果的なことを明らかにした。また(2)に関連して、基板バイアスによりバンド端近傍からの室温PL発光が可能となるとともにX線回折半値幅も5分程度の品質のGaNがサファイア基板上に成長可能となった。(4)に関連してGaAs(100)微傾斜基板を用いることにより、630°Cという低温成長を実現し立方晶の成長が可能となった。NGO基板上の結晶は現状では、サファイア基板に劣るが、今後その高品質化と混晶成長の検討へと研究を進めて行く。青・紫外領域で発振する半導体レーザの作成に向け、GaN系混晶のECR-MBE法による結晶成長の基本検討を進めて来た。すでにMOCVD成長によるInGaN/GaN多重量子井戸レーザの1万時間室温連続発振が報告され、実用化も近いと考えられているが、なお、長寿命化や特性の向上、プロセスの経済化に向け検討する課題も多い。本研究においては、ECR-MBE法が、高濃度、低エネルギーのイオンやラジカルなどの活性種を超真空中で有効に利用出来るため(1)水素ガスを用いることなく、
地震被害が住民の生活と住居に及ぼす影響に関する研究-釧路沖地震,北海道南西沖地震と北海道東方沖地震における比較-

1.はじめに本研究は,住居の立場から住民の安全な生活実現を考えるものであり,安全な空間提供の役割を担う「住居」については,非常時における人間が住居を通していかに行動し生活するのかを探るものである。本研究では非常時として釧路沖地震,北海道南西沖地震,北海道東北沖地震,兵庫県南部地震,日本海中部地震を研究対象とし,本年度では「地震時の人間の行動と発生以降の日常生活復旧の過程を明らかにし,市民生活への影響を解明する」「過去の地震体験が当該地震の被害規模に与える影響を解明する」について研究を遂行した。2.結果日常生活の復旧・復興過程の考察では,地震被害が比較的大規模であった北海道南西沖地震と兵庫県南部地震を対象に考察した。その結果,地震発生約1年間の生活復興過程は,北海道南西沖地震では5段階に,兵庫県南部地震は6段階に分けることができた。両者の復興過程の内容比較から,兵庫県南部地震の復旧・復興のスピードは遅く,震災後半年経過の状態は北海道南西沖地震の1週間後の状態に相当することがわかった。また,地震体験が被害規模に与える影響の考察では,北海道地方で発生した釧路沖地震,北海道南西沖地震,北海道東方沖地震,日本海中部地震を対象に考察した。その結果,災害体験にもとづく事前対処は情報伝達・観測体制・揺れ・津波・土砂崩れ・住まい方の工夫などについてなされていた。つまり,建物などのハード面に対する対処と人間の行動などソフト面に対する対策との両面でなされ,被害結果の大小に影響していることがわかった。3.今後の研究課題日本はここ数年,兵庫県南部地震をはじめとした大地震が発生している。今後は過去の地震まで遡り,当時の社会・文化を包含した上で生活と住民に地震被害が与えた影響を考察する予定である。また,歴史的変遷の視点からも考察し,今後われわれが地震災害に対して備えるべき知見を得たいと考えている。
放線菌由来ベンゾイソクロマンキノン系抗生物質の生合成研究

立体化学が逆の生成物を与える立体特異的ケト還元酵素RED1・RED2について、反応制御機構を明らかにするためsite directed mutagenesisを行った。RED1の活性中心と予想されるアミノ酸二残基His、Glu、RED2の活性中心と考えられる三残基Ser、Tyr、Lysを他のアミノ酸に置換したmutant RED1/2を発現する遺伝子を、放線菌用発現ベクターpRM5に組み込みプラスミドpIK572-pIK578(RED1、7種)pIK559-pIK564(RED2、6種)を構築した。尚、ここで得られるタンパクのN末にはHis-tag、抗体認識部位、エンテロキナーゼ切断部位が付加されるようデザインした。構築したプラスミド各々を宿主Streptomyces coelicolor CH999に導入し、形質転換体を液体培養後、培地中に蓄積される代謝産物をHPLCにより分析した。アミノ酸を置換していないwild type RED1/2は付加した配列をもたない本来のRED1/2と同程度の還元活性を示し、この系が有効であることが示された。さらにmutant RED 1/2ではいずれも活性が消失あるいは低下したことから、置換したアミノ酸は全て予想通り各酵素の還元活性に必須であることを明らかにした。次に酵素発現を確認するため各形質転換体からタンパクを抽出しSDS-PAGE及びウェスタンブロッティングにより分析したがRED1/2を確認することはできなかった。しかしながら各形質転換体から抽出したRNAを鋳型にRT-PCRを行ったところ目的のバンドを検出できたため、少なくともmRNAは問題なく転写されていると判断した。反応制御機構についてさらに洞察を得るため、タンパク高次構造及び補酵素NADPHとの結合をHomology modelingにより予測した。両酵素は同一化合物を基質とするにも拘らず、3次元構造だけでなく反応制御機構も大きく異なることが示唆された。上記結果について、現在論文を執筆し投稿準備中である。放線菌由来ベンゾイソクロマンキノン系抗生物質生合成に関わる2種の立体特異的還元酵素RED1・RED2は、アミノ酸一次配列上有意な相同性を示さないにも関わらず同一化合物を基質とし立体化学が逆の生成物を与える。両酵素の反応機構を解明・比較するため生化学的検討を行った。RED1・RED2の本来の基質は単離不可能であるため、そのアナログ基質及び期待される還元生成物を合成した。RED1をコードするact VI-ORF1、RED2をコードするgra-ORF6をPCRで増幅し大腸菌用発現ベクターに組み込んだ後、大腸菌を形質転換した。得られた形質転換体から粗酵素液を調製し、RED1・RED2が発現していることをSDS-PAGE及びwestern blottingにより確認した。粗酵素液と上記アナログ基質を用いin vitro assay系を構築し両酵素の還元活性を検討したところ、RED1からは活性を検出できたのに対しRED2からは還元活性を検出できなかった。この結果から両酵素の本来の基質は同一化合物であるものの、その基質特異性は大きく異なることが示唆された。Homology modeling法により両酵素の3次元構造を予測し比較したところ、RED1の基質結合部位はRED2のそれよりも大きいと予想され、このことが基質特異性の差の要因であると推測した。活性を検出できたRED1についてさらに検討した結果、基質は以前まで考えられていたように酵素結合型として反応するのではなく、基質のみがRED1と結合、反応している可能性が高まり、生合成酵素間基質チャネリングに関する新たな知見を得ることができた。またHomology modelingからRED1の活性発現に必須であると予想されたHis129、Glu141についてsite directed mutagenesisにより検討し、この両残基が確かにRED1の性発現に必須であることを明らかにした。

両酵素は同一化合物を基質とするにも拘らず、3次元構造だけでなく反応制御機構も大きく異なることが示唆された。上記結果について、現在論文を執筆し投稿準備中である。
動脈硬化を診断・予知するための近赤外レーザ血管血流画像情報計測技術の臨床応用

マウスの腸間膜血管内のin-vivo計測を行い、血流速分布のイメージングを行った。線計測μLDV法により、乳癌を植え付けたマウスのin-vivo測定により乳癌移植前、移植後1日目、3日目、6日目の写真と乳癌まわりの血流画像を示し、乳癌部位の異常流速分布の検出とその血流場の考察を行った。健常マウスのマウス頸動脈の2次元血流速分布画像と血流速の時間変化からマウス拍動の時間変化の計測とその有効性を確認した。狭窄のある人工流路に水、グリセリン溶液、マウス血液を流入させ面計測μ-MLDV法による血流速分布計測を行い、CFD解析と実験結果とを比較検討し、粘度による流動状態の違いを確認することが出来た.動脈硬化などの血管疾患を主因とする心筋梗塞や,脳梗塞発症の予知・予防は重要な課題である.動脈血管情報と血流情報も非常に有用視されている.動脈硬化症の早期診断及び心筋梗塞を予知するために,独自に開発してきた近赤外レーザ光を用いた非侵襲in vivo血管血流画像装置による血管情報【狭窄,閉塞,拡張,拍動に合わせた血管径の時間変化(膨張⇔収縮)】及び血流情報【血管内の血流速度分布の2D画像及び時間変化,動脈の血流量と拍動血流の時間変化】の測定技術及び血管血流の画像情報計測技術を臨床応用へと展開するための研究基盤を確立する.2.狭窄のある流路モデル内に脈動流を流して,CFD解析を行い,面計測μ-MLDVの実験結果と比較検討し,狭窄部のある矩形流路内脈動を対象とした解析狭窄部のある矩形流路内脈動を対象とした流れ場の情報(狭窄部の瞬時血流速度分布,粘度,脈動)の違いを調べた.血流の数値シミュレーションが局所箇所の詳細な流動状態や粘度予測に役立つ.狭窄のある流路モデル内に脈動流を流して,CFD解析を行い,面計測μ-MLDVの実験結果と比較検討した.周期は実験と精度良く一致した.速度に関しては狭窄していない部分では実験結果より十数%遅い結果となったが,突起物周辺における速度は実験結果と精度よく一致し,実験と計算の結果は全体的に概ね一致した.水とグリセリン溶液の流動状態の比較から,粘度による流動状態の違いを確認することが出来た.血管内の血流速度分布を計測できる高時空間分解能2次元面計測LDV(CS-MLDV)その場観察システムの開発を行った。狭窄のある人工流路にマウス血液を流入させCS-MLDVによる血流速分布計測を行った。ドップラー信号のスペクトラムの重心を求めることで、その周波数をドップラー信号とし、流速値の推定を行った。ここで得られた血流速はGTTコードによる血流シミュレーションとよく一致する結果が得られた。引き続き、麻酔下のマウスにおける腸間膜のin-vivo血流計測を行った。血流速の時間変化から使用したマウスの拍動は約300 bpmであること、1.0秒で平均した血流速のイメージングの結果からの血流量は0.90 ml/minとなり、超音波による血流量計測を実施した他文献とよく一致する結果が得られた。1点計測LDV法を基板技術として、多点同時2次元面計測手法へと展開させたCS-MLDV法を提案し、(1)マイクロ流路内の2次元の流速分布の計測ができる、(2)数値計算との比較により本計測手法が非定常の流速分布の計測に適している、(3)実際に麻酔下のマウスを対象に、腸間膜血管内のin-vivo計測を行い、血流速分布のイメージングが可能であることを示す結果を得た。MLDVによる血流関連疾患の診断技術への展開について取り組んだ。乳癌を植え付けたマウスのin-vivo測定により乳癌移植前、移植後1日目、3日目、6日目の写真と乳癌まわりの血流画像を示し、乳癌部位の異常流速分布の検出とその血流場の考察を行った。申請前には、健常マウス頸動脈の2次元血流速分布画像と血流速の時間変化の1例を示していた。本研究では、具体的に健常マウスのマウス頸動脈の2次元血流速分布画像と血流速の時間変化からマウス拍動の時間変化の計測とその有効性の確認、ならびに血流関連疾患の検出に有望な手法であることを示した。動脈硬化症の早期診断及び心筋梗塞を予知するため、独自に開発してきた近赤外レーザー光による完全非侵襲in vivo血管血流画像化装置による血管情報【狭窄、閉塞、拡張、拍動に合わせた血管径の時間変化(膨張⇔収縮)】と血流情報の同時取得【血管内の血流速度分布の2D画像及び時間変化、動脈の血流量と拍動血流の時間変化】、ならびに血管血流の画像情報計測技術を臨床応用へと展開するための研究基盤を確立する。in-vitro及びin-vivoの両計測に使用できる2次元面計測LDV(CS-MLDV)を開発した。マイクロ流れの新たなin-vivo計測ツールとして、時空間分解能が良く、5秒以上の時間変動計測が可能なxy空間の時間変化を取得できるCS-MLDVの開発・改良を行った。狭窄のある流路モデル内に脈動流を供試した流速計測において、作動流体をポリエチレン粒子と蒸留水、蒸留水と血液とした場合のドップラー信号のスペクトラムを比較することで本システムの流速を求める解析のアルゴリズム等についての検討を行った。

CFD解析を行い、CS-MLDVの実験結果と比較検討し、狭窄部のある矩形流路内脈動を対象とした解析、狭窄部のある矩形流路内脈動を対象とした流れ場の情報(狭窄部の瞬時血流速度分布、粘度、脈動)の違いを調べた。これら結果から血管・血流のイメージングとして機能することが確認できたので実際にマウス腸間膜血管の血流イメージングを実施した。その結果、血管形状を認識し、かつ血管径と血流速に基づく血流量の導出を行うことで正常な血流状態であることが直感的に得られる画像を得た。乳癌移植マウスの癌腫瘍まわりの血流異常を線計測μ-MLDVにより検出する動物実験の結果から、癌の成長により新生血管が形成されること、腫瘍に養分を供給するために血流量が増加する様相を腫瘍撮影画像と比較し、考察を行った。1.多点同時2次元LDV面計測手法へと展開させたCS-MLDV法を提案し、その場観察システムの開発を行った。麻酔下のマウスを対象に、腸間膜血管内のin-vivo計測を行い、血流速分布のイメージングを行った。生体計測用の線計測μLDV法により、乳癌を植え付けたマウスのin-vivo測定により乳癌移植前、移植後1日目、3日目、6日目の写真と乳癌まわりの血流画像を示し、乳癌部位の異常流速分布の検出とその血流場の考察を行った。健常マウスのマウス頸動脈の2次元血流速分布画像と血流速の時間変化からマウス拍動の時間変化の計測とその有効性の確認、血管血流関連疾患の検出に有望な手法であることを示した。2.狭窄のある流路モデル内に脈動流を流して,CFD解析を行い,面計測MLDVの実験結果と比較検討した.突起物周辺における速度は実験結果と精度よく一致し,実験と計算の結果は全体的に概ね一致した.水とグリセリン溶液の流動状態の比較から,粘度による流動状態の違いを確認することが出来た.3.狭窄のある人工流路にマウス血液を流入させCS-MLDVによる血流速分布計測を行った。ドップラー信号のスペクトラムの重心を求めることで、その周波数をドップラー信号とし、流速値の推定を行った。麻酔下のマウスにおける腸間膜のin-vivo血流計測を行った。超音波による血流量計測を実施した他文献とよく一致する結果が得られた。4.生体計測用の線計測μMLDV装置を、逆流を検知可能にするため、送光系にブラッグセル(AOM)を導入し、光信号処理を行うハードウエア、信号処理ソフトウエアもブラッグセルを導入するためにシステムの改良を行い、狭窄部の有るマイクロ流路内に容積ポンプによる脈動流を供した脈動流速計測実験を行った。ポンプの回転数を変えながら脈動周波数と脈動振幅その時間変動、流速分布を測定し、計測結果の妥当性を検証した。マウスの腸間膜血管内のin-vivo計測を行い、血流速分布のイメージングを行った。線計測μLDV法により、乳癌を植え付けたマウスのin-vivo測定により乳癌移植前、移植後1日目、3日目、6日目の写真と乳癌まわりの血流画像を示し、乳癌部位の異常流速分布の検出とその血流場の考察を行った。健常マウスのマウス頸動脈の2次元血流速分布画像と血流速の時間変化からマウス拍動の時間変化の計測とその有効性を確認した。狭窄のある人工流路に水、グリセリン溶液、マウス血液を流入させ面計測μ-MLDV法による血流速分布計測を行い、CFD解析と実験結果とを比較検討し、粘度による流動状態の違いを確認することが出来た.動脈硬化症の早期診断及び心筋梗塞を予知するために、独自に開発してきた近赤外レーザ光を用いた非侵襲in vivo血管血流画像装置による血管情報及び血流情報の測定技術及び血管血流の画像情報計測技術を臨床応用へと展開するための研究基盤を確立する。