hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エネルギー効率に基づく河川生態環境評価法の開発

生態系を理解するに当たって,生態系内のエネルギーの流れを捉えることは本質的であり,生態系の健全性を評価する上で最も有効であると考えられる.また,近年では従来のエネルギーという量だけの考え方ではなくエネルギーの質と量を示すエクセルギー(有効エネルギー)が着目されている.そこで,本研究では生態系の健全性を生態系内でのエクセルギーの利用効率という形で定量的に評価する新しい河川生態環境評価法を開発した.この本評価法を現地河川に適用したところ,見た目には明らかな自然区間の瀬と護岸区間の瀬の生態系の健全性の違いを定量的に評価可能であることがわかった.生態系を理解するに当たって,生態系内のエネルギーの流れを捉えることは本質的であり,生態系の健全性を評価する上で最も有効であると考えられる.また,近年では従来のエネルギーという量だけの考え方ではなくエネルギーの質と量を示すエクセルギー(有効エネルギー)が着目されている.そこで,本研究では生態系の健全性を生態系内でのエクセルギーの利用効率という形で定量的に評価する新しい河川生態環境評価法を開発した.この本評価法を現地河川に適用したところ,見た目には明らかな自然区間の瀬と護岸区間の瀬の生態系の健全性の違いを定量的に評価可能であることがわかった.現在,広く用いられている生息場評価モデルや物質循環モデルは河川環境を水質や生態系上位の魚の生息環境という観点で評価する上ではある程度有効であるが,河川生態系の健全性(多様性)という意味で評価するには不十分である.したがって,河川生態系の健全性は詳細な生物・水質調査から総合的に判断するしかない.このような生物・水質調査の結果は専門の知識を持ったものには理解できるものの,万人に理解できるものはないため,より普遍的で理解しやすい生態系の健全性(多様性)の評価指標が望まれている.生態系を理解するに当たって,生態系内のエネルギーの流れを捉えることは本質的であり,生態系の健全性を評価する上で最も有効であると考えられる.また,近年では従来のエネルギーという量だけの考え方ではなくエネルギーの質と量を示すエクセルギー(有効エネルギー)が着目されている.そこで,本研究では生態系の健全性を生態系内でのエクセルギーの利用効率という形で定量的に評価する新しい河川生態環境評価法を開発した.この本評価法を現地河川に適用したところ,見た目には明らかな自然区間の瀬と護岸区間の瀬の生態系の健全性の違いを定量的に評価可能であることがわかった.しかし,エクセルギー効率は対象とする期間の設定によってその結果が大きく変わることが予測され,平成20年度には一年間にわたるエクセルギー効率の変動を計測し,より普遍的な評価法の開発を目指す.現在,広く用いられている生息場評価モデルや物質循環モデルは河川環境を水質や生態系上位の魚の生息環境という観点で評価する上ではある程度有効であるが,河川生態系の健全性(多様性)という意味で評価するには不十分である.したがって,河川生態系の健全性は詳細な生物・水質調査から総合的に判断するしかない.このような生物・水質調査の結果は専門の知識を持ったものには理解できるものの,万人に理解できるものではないため,より普遍的で理解しやすい生態系の健全性(多様性)の評価指標が望まれている.生態系を理解するに当たって,生態系内のエネルギーの流れを捉えることは本質的であり,生態系の健全性を評価する上で最も有効であると考えられる.また,近年では従来のエネルギーという量だけの考え方ではなくエネルギーの質と量を示すエクセルギー(有効エネルギー)が着目されている.そこで,本研究では生態系の健全性を生態系内でのエクセルギーの利用効率という形で定量的に評価する新しい河川生態環境評価法を開発した.この本評価法を沖縄本島北部の源河川に適用したところ,見た目には明らかな自然区間の瀬と護岸区間の瀬の生態系の健全性の違いを定量的に評価可能であることがわかった.さらに,平成20年度には自然河川に近い源河川,上流にダムを有する羽地大川,都市河川の比謝川の3河川において,一年間にわたるエクセルギー効率の変動を計測し,本評価法によってそれぞれの河川の状態を適切に評価可能であることが明らかとなった.
エチレン受容体タンパク質の分解調節機構解明とその応用に関する研究

エチレン受容体の分解機構解明に関わる実験には、保持しているエチレン受容体タンパク質の抗体に特異性があることが重要である。しかし、既存の抗体では特異性を砲認できなかった。既存の抗体は古いものでは10年以上のものもあるため、抗体の状態が悪くなっていることも考慮された。そこで、新しくペプチド抗体を外注した。続いて、大腸菌に3種のメロンエチレン受容体タンパク質を発現させ、これを使って新しい抗体の特異性を確認することを試みた。しかし、pQE30Xaへの導入コンストラクトでは、受容体タンパク質が発現しなかった。先行研究で、大腸菌発現ベクターであるpET32aにエチレン受容体遺伝子を導入した場合では、タンパク質の発現に成功した例があり、現在はこのベクターのコンストラクトを作成中である。また、実験4で作出したメロンのエチレン受容体を発現しているトマトの葉、および実生から膜タンパク質を抽出し、抗体の特異性の確認に使用することを試みた。しかし、このウエスタンによる結果は不十分な結果に終わっている。ただし、膜タンパク質のマーカーであるHSC70の抗体を使ったウエスタンでは、目的サイズのバンドが確認できており、膜タンパク質の抽出は問題ないことが確認できている。また、エチレン受容体の分解に関わると推定される配列の受容体分解への関与を調べる研究(実験4)では、昨年度作出したメロンのアミノ酸置換導入エチレン受容体を導入したトマトの遺伝子の発現をリアルタイムPCRで確認した。現在は、導入遺伝子シングルコピーのT_1個体の栽培を行っており、開花からBreaker(催色期)まで、およびBreakerからRed(赤熟期)までの果実成熟日数の調査を実施している。また、葉の老化や花持ちおよび形態的な変化についても観察を行っているが、これらについては顕著な変化は見られていない。(抄録なし)(実験1)では、メロン(品種ベドランティス)の各生長段階の栄養組織、生殖組織のサンプリングを行った。また、収穫した成熟果は貯蔵実験により、エチレン生成量、果肉硬度、果皮色の変化を経時的に調査したものを随時サンプリングして解析に用いた。貯蔵実験では、果実成熟開始後にエチレンの作用阻害剤である1-methylcyclopropen(1-MCP)の処理を行う区を設け、1-MCPを処理した時のエチレン受容体の動向を調査するためのサンプルとした。全てのサンプルは、RNAを抽出後、定量的PCR解析により同定済みの3種のメロンエチレン受容体遺伝子の発現特性を調査した。貯蔵実験では、ベドランティスメロンの日持ちが12日と非常に短いことが明らかとなった一方で、1-MCP処理によりその日持ちを約14日間延長できることを示した。発現解析では、CmETR1とCmETR2が他の組織より果実での発現が高いこと、CmERS1は実生および果実での発現量が高いことが示された。また、CmERS1の発現量は緑熟期に向けて増加するが、追熟期に低下し、1-MCP処理によりそのレベルはさらに抑制された。これに対して、CmETR2の発現量は果実発達期に低く、追熟期に増加した。また、1-MCP処理では抑制された。CmETR1の発現量は概ねCmETR2と同様であった。この結果より、エチレン受容体遺伝子の発現量の増減が追熟開始に関与する可能性が示唆された。また、予定している(実験4)では、追熟期に発現量の高いCmETR1およびCmETR2の受容体タンパク質の分解機構を調節することで1-MCP処理の効果を延長できる可能性が示唆された。(実験4)についてはトマトへの組換え実験に用いるエチレン受容体の導入遺伝子コンストラクトを作成中である。(実験2)および(実験3)の実験には、保持しているエチレン受容体タンパク質の抗体に特異性があることが重要である。そこで、抗体の特異性を証明するため、様々な実験を行った。しかし現在のところ、明確な特異性を確認できていない状況である。(実験1)メロン(品種ベドランティス)成熟果の貯蔵実験の再実験を行った。また、その際より実用的なデータとするため、1-MCPの処理濃度についても検討を行った。昨年度と同様にメロンの日持ちが12日と非常に短いことが明らかとなった一方で、1-MCP処理によりその日持ちを延長できることを示した。成熟エチレン生成は、0.1ppmの1-MCP処理では全く抑制されなかったが、1ppm、20ppmの処理では無処理の3分の2程度の量まで抑制された。1ppmと20ppmで、その抑制程度は変わらなかったことから、濃度としては1ppmで十分であり、メロンの成熟エチレン生成量の3分の1はエチレン依存的なポジティブフィードバック制御下にあるが、残り3分の2はエチレンに対して非依存的な制御下にあることが示唆された。一方、果肉硬度は、0.1ppm1-MCP処理でも3日、1ppmで10日、20ppmで15日程度食べごろの状態を維持し、処理濃度に依存して長くなった。果皮色の変化は、0.1ppmで3日、1ppmで11日、20ppmで16日程度遅れた。これらのことは、果肉硬度および果皮色の変化はほぼ完全にエチレン依存的に進行する成熟現象であることを示唆した。また、現在日本で一部の果実で認可されている1-MCPの処理濃度は上限

1ppmと定められているが、本研究によって、メロンでも1ppmの処理濃度で十分に棚持ちを延ばすことが可能であることが示された。(実験2)および(実験3)の実験には、保持しているエチレン受容体タンパク質の抗体に特異性があることが重要である。しかし、昨年度に引き続き明確な特異性を確認できなかった。既存の抗体は古いものでは10年以上のもあるため、抗体の状態が悪くなっていることも考慮された。そこで、現在新しい抗体を発注している。(実験4)についてはトマトへの組換え実験に用いるメロンエチレン受容体の導入遺伝子コンストラクトを作成し、組換え体の作出を行った。現在、倍数性、導入遺伝子、コピー数などの確認を終え、T_0個体からT_1種子の採種を行っている。エチレン受容体の分解機構解明に関わる実験には、保持しているエチレン受容体タンパク質の抗体に特異性があることが重要である。しかし、既存の抗体では特異性を砲認できなかった。既存の抗体は古いものでは10年以上のものもあるため、抗体の状態が悪くなっていることも考慮された。そこで、新しくペプチド抗体を外注した。続いて、大腸菌に3種のメロンエチレン受容体タンパク質を発現させ、これを使って新しい抗体の特異性を確認することを試みた。しかし、pQE30Xaへの導入コンストラクトでは、受容体タンパク質が発現しなかった。先行研究で、大腸菌発現ベクターであるpET32aにエチレン受容体遺伝子を導入した場合では、タンパク質の発現に成功した例があり、現在はこのベクターのコンストラクトを作成中である。また、実験4で作出したメロンのエチレン受容体を発現しているトマトの葉、および実生から膜タンパク質を抽出し、抗体の特異性の確認に使用することを試みた。しかし、このウエスタンによる結果は不十分な結果に終わっている。ただし、膜タンパク質のマーカーであるHSC70の抗体を使ったウエスタンでは、目的サイズのバンドが確認できており、膜タンパク質の抽出は問題ないことが確認できている。また、エチレン受容体の分解に関わると推定される配列の受容体分解への関与を調べる研究(実験4)では、昨年度作出したメロンのアミノ酸置換導入エチレン受容体を導入したトマトの遺伝子の発現をリアルタイムPCRで確認した。現在は、導入遺伝子シングルコピーのT_1個体の栽培を行っており、開花からBreaker(催色期)まで、およびBreakerからRed(赤熟期)までの果実成熟日数の調査を実施している。また、葉の老化や花持ちおよび形態的な変化についても観察を行っているが、これらについては顕著な変化は見られていない。保持している抗体の特異性が明確に確認できず、次の解析に進めない状況であるため。昨年度の時点で遅れていたため、全体としての進捗は遅れている、しかし、本年度新たに計画した実験については概ね順調に消化できた。また、一方で本年度も保持している抗体の特異性が明確に確認できず、抗体が必要な実験については次の解析に進めない状況にある。抗体の特異性を示すとともに、受容体タンパク質(膜タンパク質)の取り扱いを会得するため、本研究に関係する実験手法に精通している研究者と連絡を取り、指導を受ける予定となっている。これにより、研究が進むことを期待している。
授乳行為の背景因子-卒乳にむけての支援-

授乳行為の背景因子-卒乳にむけての支援-ヒトが育っていく上で必要不可欠な授乳行為は、通常、第一乳臼歯が萌出し噛み合い、咀嚼が獲得される生後1歳6か月児には必要ないとされる。しかし、1歳6か月児歯科健診において、授乳行為を継続している母子は多く、従来から「母乳」や「哺乳ビン」は1歳6か月のう蝕発生要因として指摘されている。先行研究において、1歳6か月児で授乳行為をしている母親に授乳行為の必要性を質問した結果、必要と思っていない母親が母乳群では20.6%、哺乳ビン群では35.0%認め、授乳行為をやめたくてもやめられない環境があることが推測された。そこで、本研究では、授乳行為の背景ならびに環境を調査し、乳歯のう蝕発生予防となる子どもの乳離れ(自立)を支援していくための方法を見出すことを目的とする。(1)岐阜市の1歳6か月児歯科健康診査を利用し、量的ならびに質的な質問票調査を実施する。(2)離乳完了期の母親に対し、フォーカスグループインタビューを実施する。(3)全国の抽出保健センターに離乳支援の現状調査(質問票)を実施する。授乳行為の背景因子-卒乳にむけての支援-授乳行為の背景を調査し、乳歯のう蝕発生予防となる子どもの乳離れ(卒乳)を支援していく方法を検討するため、1歳6か月児健康診査のため、岐阜市の保健センターを訪れた保護者と子ども(1393組)のうち、調査に同意の得られた1375組に、質問票(無記名自記式)を配布した。質問票は郵送により回収し(回収率80.0%)、母親以外の記入者、外国人、双子を除外した(1025組)。質問票の内容は、属性、生活習慣、保健行動や意識、育児環境、母乳や哺乳ビンの必要性について、量的な質問をした。さらに、母乳を与えている母親と哺乳ビンを与えている母親に対し、『離乳をしない理由もしくは離乳したくてもできない理由は?』といった自由記載の質的な質問をした。それらの自由記載は、テキスト分析ソフト(富士通:トレンドサーチ)を用いて解析し、授乳の背景について検討を行った。その結果、母乳や哺乳ビンを与える背景には、どちらも、寝る時や夜中に、子どもが泣いてぐずり、与えることで子どもが落ち着き、母親自身が楽に思う気持ちのあることが示された。そして、母乳の場合は、母親が子どもとのコミュニケーションや精神的な安心感を大切に考えていることが認められ、哺乳ビンの場合は、子どもがストローやコップが使えるようになるまで、栄養面のことも考えて与えているという状況が認められた。このことから、卒乳をスムーズに進めるためには、子どものぐずりへの対処方法や子どもとのスキンシップの取り方を指導したり、子どものストローやコップ使用のトレーニングを行うことが有効な方法であると示唆された。今後、離乳の完了している母親についても分析を行い、どのような方法で離乳できたか検討していきたい。またグループインタビューを行い、質問票調査の内容をさらに深めた検討を行う予定である。乳歯のう蝕発生予防につながる卒乳の支援策を探ることを目的に、フォーカスグループインタビュー(FGl)を実施し、離乳時期の母親のニーズ把握を試みた。協力者は1歳6か月から1歳10か月の子どもを持つ母親7名である。調査時、母乳での授乳継続者が2名、離乳完了者は5名であった。5名のうち、離乳完了時期の授乳法は、4名が母乳、1名が人工乳であった。FGIは、前述の目的に視点をおきながら、『離乳についての考え』『離乳体験や離乳時期に受けた支援、また望まれる支援』『離乳時期の歯科に期待するもの』に焦点を絞り進めた。FGl終了後、録音データをテキスト化し、歯科医師1名と歯科衛生士2名で、離乳時期のQOLは何かを検討し、PREGEDE-PROCEED Model(MIDORIモデル)の枠組みに沿って整理した。その結果、離乳時期の母親のQOLは「スムーズな離乳」「子どもの意志による離乳」「睡眠時間の確保」「虫歯にさせない」であった。それらに直接影響を与える健康問題としては、夜泣きによる睡眠不足からくる「精神的・肉体的ストレス」や乳腺炎などの「おっぱいのトラブル」、そして「虫歯」であった。離乳に向けての保健行動には「授乳回数を減らす」「ストローやコップを使う」「抱っこをする」「他へ気を引く」などがあった。環境因子には「実家の身近さ」「夫の就業状況」などがあり、準備因子には「離乳時期の知識」「飲ませ続けたい信念」「虫歯リスクの認識」があった。保健行動を持続するために必要な強化因子には「夫や実家からの育児協力」「支援を受けたあとの感謝の気持ち」があり、実現因子には「健診でアドバイスがあった」「離乳時期の両親学級の開催」などがあった。また、歯科に対して期待するものは、離乳時期の情報提供と、子どもの歯を実際に磨いてくれる機会を作ること。また授乳を続けたい母親には、実施困難な授乳後の仕上げ磨きの指導よりも、フッ化物め情報提供であった。乳歯う蝕予防に繋がる卒乳の支援策を探る目的で、行政における離乳支援(指導)の実態を調査した。調査対象は、全国保健センター連合会に入会している保健センターならびに中核市保健所の618件である。アンケートは、職種による違いも検討するため、保健師、栄養士、歯科衛生士の3職種、各3名(可能な限り)に依頼した。

返信のあった施設は422件(回収率68.2%)、アンケート回答者は保健師1,139名、栄養士796名、歯科衛生士590名の計2525名である。その結果、離乳完了時期を指導している割合は、母乳の場合が69.2%を示し、指導状況に職種間の差はなかった。哺乳ビンは87.2%を示し、職種間に差を認め、栄養士が指導しない割合が若干高かった(16.8%)。離乳完了時期を指導している者が指導の際に考慮している点は、母乳の場合、保健師が栄養面(36.1%)とう蝕予防(21.8%)、栄養士が栄養面(57.7%)と咀嚼発達面(8.9%)、歯科衛生士がう蝕予防(67.3%)と咀嚼発達面(14.4%)であった。また哺乳ビンの場合、保健師はう蝕予防(49.9%)と栄養面(23.0%)、栄養士は栄養面(407%)とう蝕予防(23.8%)、歯科衛生士はう蝕予防(76.2%)と咀嚼発達面(14.4%)を考慮して指導を行っており、母乳に比べ哺乳ビンの方が、う蝕予防を重視して指導が行われていた。また上記のように、どちらの授乳方法も職種間で考慮点は異なるが、保健師は栄養士ならびに歯科衛生士の考えを持ち合わせて指導していることが示唆された。一方、離乳完了を指導していない者は、母乳の場合、すべての職種で約40%以上が母子のスキンシップを重視しているからであった。哺乳ビンの場合、保健師が身体的発達面(22.6%)、栄養士が栄養面(35.5%)、歯科衛生士が母子のスキンシップ(20.3%)を理由にあげ、職種間で違いがみられた。また勤務形態が非常勤(30.7%)の場合、常勤に比べ、離乳指導についての話合いの機会が少なく、同職種や多職種との間に離乳の指導方法に違いを感じていた。以上より、離乳支援には、職種間や勤務形態の異なる者の間での見解の統一が必要であると示唆された。乳歯う蝕予防に繋がる卒乳の支援策を探る目的で、行政における離乳支援(指導)の実態を調査した。調査対象は、全国保健センター連合会に入会している保健センターならびに中核市保健所の618件である。アンケートは、職種による違いも検討するため、保健師、栄養士、歯科衛生士の3職種、各3名(可能な限り)に依頼した。昨年、職種間や勤務形態による比較を行い、母乳・哺乳ビンの両授乳方法も職種間で離乳指導の際の考慮点が異なっており、また、非常勤は、常勤に比べ、離乳指導についての話合いの機会が少なく、同職種や多職種との間に離乳の指導方法に違いを感じていることを報告した。保健センターに勤務する歯科衛生士は、非常勤者が多く、見解の統一性が図りにくい職種である。そこで、本年度は、歯科衛生士の歯科保健活動に重点をおき、離乳指導との関連性を検討した。その結果、母乳・哺乳ビンの両授乳方法とも、離乳指導を実施している者は、統計的有意に、仕上げ磨きの方法を指導している者が多く、また、フッ化物歯面塗布を受けるように指導している者も多く認められた。また、離乳指導の際に、むし歯予防を考慮して指導している者ほど、仕上げ磨きを指導していた。以上より、保健センターにおいて離乳指導を実施している者は、歯磨きやフッ化物の応用などの齲蝕予防の指導も行っていることが示された。つまり、その一方で、離乳指導を行っていない者は、齲蝕予防の実施にも消極的であることが確認された。
アレンドロネートが関節軟骨及び椎間板細胞の代謝活性に及ぼす影響

加齢に伴う軟骨変性によって発症する変形性関節症は関節痛、そして椎間板変性は腰痛や背部痛の原因として広く知られており、骨粗鬆症を生ずる年代では軟骨変性や椎間板変性を合併していることが多い。本研究では骨粗鬆症予防薬として現在広く臨床で使用されているビスフォスフォネート製剤が関節軟骨細胞や椎間板細胞の代謝に対してどのような影響を及ぼすかを三次元培養システムを用いてin vitroに検討した。その結果、まず健常な関節軟骨および椎間板髄核細胞では、乳酸産生量、グリコサミノグリカン(GAG)産生量、そしてプロテオグリカン合成能が10^<-8>から10^<-10> mol/Lのアレンドロネート濃度で高値を示し、細胞代謝が活発になることを明らかにした。次に加齢に伴う変形性関節症や椎間板変性下では、軟骨組織内の酸素濃度の低下及びプロテオグリカンの減少により浸透圧が低下することが知られている。そこで我々は、低酸素(<1% O_2)、低浸透圧(270mOsm)下でのアレンドロネートが関節軟骨細胞や椎間板髄核細胞に及ぼす影響を検討した。その結果、低酸素、低浸透圧の病的条件下ではアレンドロネートによる細胞の乳酸産生量、グリコサミノグリカン(GAG)産生量、そしてプロテオグリカン合成能の明らかな増加は見られなかった。すなわち、病的条件下ではすでに細胞の代謝機能は低下しておりアレンドロネートの作用が影響しないものと考えられたが、健常な細胞に対しては明らかに細胞の代謝活性を高め、プロテオグリカンの新陳代謝を活発にする作用があることを明らかにした。よって、アレンドロネートは、軟骨組織の変性予防に有用な薬剤であると考えられた。これまでビスフォスフォネート製剤が関節軟骨や椎間板組織に及ぼす影響については全く検討されていない。一方、これまで軟骨変性によって発症する変形性関節症は関節痛、椎間板変性は腰痛や背部痛の原因として広く知られており、骨粗鬆症を生ずる年代では軟骨変性や椎間板変性を合併していることが多い。本研究ではビスフォスフォネート製剤が関節軟骨細胞や椎間板細胞の代謝に対してどのような影響を及ぼすかを検討し、これら軟骨組織の変性予防及び再生に有用な薬剤であるかどうかを検索する。アルジネートビーズシステムを用いて関節軟骨及び椎間板髄核細胞を3次元培養し、アレンドロネート(0[コントロール],10^<-12>,10^<-10>,10^<-8>,10^<-6>,そして10^<-4>mol/L)添加後の細胞代謝活性の変化を観察した。その結果、関節軟骨のプロテオグリカン合成能は濃度が10^<-8>mol/Lのアレンドロネートで最も高値を示し、コントロールに比し約1.3-1.5倍のプロテオグリカン合成能の増加が見られた。また、椎間板髄核細胞でもアレンドロネート濃度が10^<-8>mol/Lでプロテオグリカン合成能が最も促進し、コントロールに比し約1.5-2.0倍のプロテオグリカン合成能の増加が見られた。これらの結果を踏まえ、現在、アレンドロネート(10^<-8>mol/L)添加後の細胞代謝活性が変形性関節症や椎間板変性下でみられる低浸透圧下でどのような影響を受けるかを検索中である。一方、これまで軟骨変性によって発症する変形性関節症は関節痛そして椎間板変性は腰痛や背部痛の原因として広く知られており、骨粗鬆症を生ずる年代では軟骨変性や椎間板変性を合併していることが多い。

本研究ではビスフォスフォネート製剤が関節軟骨細胞や椎間板細胞の代謝に対してどのような影響を及ぼすかを検討し、これら軟骨組織の変性予防及び再生に有用な薬剤であるかどうかを検索する。平成21年度は、アルジネートビーズシステムを用いて関節軟骨及び椎間板髄核細胞を3次元培養し、アレンドロネート(0[コントロール], 10^<-12>, 10^<-10>,10^<-8>, 10^<-6>,そして10^<-4>mol/L)添加後の細胞代謝活性の変化を観察した。その結果、関節軟骨および椎間板髄核細胞の乳酸産生量、グリコサミノグリカン(GAG)産生量、そしてプロテオグリカン合成能が10^<-8>から10^<-10>mol/Lのアレンドロネート濃度で高値を示すことを明らかにした。変形性関節症や椎間板変性下では、プロテオグリカンの減少により浸透圧が低下することが知られている。よって本年度は、アレンドロネート(10^<-8>mol/L)添加後の細胞代謝活性が変形性関節症や椎間板変性下でみられる低浸透圧(270m0sm)下でどのような影響を受けるかを正常の関節や椎間板内でみられる400m0smの浸透圧下での培養群と比較した。その結果、低浸透圧下では関節軟骨および椎間板髄核細胞の乳酸産生量、グリコサミノグリカン(GAG)産生量、そしてプロテオグリカン合成能はアレンドロネート(10^<-8>mol/L)添加群で高い傾向がみられたが、その増加率は400m0sm下で培養した群に比し少なかった。加齢に伴う軟骨変性によって発症する変形性関節症は関節痛、そして椎間板変性は腰痛や背部痛の原因として広く知られており、骨粗鬆症を生ずる年代では軟骨変性や椎間板変性を合併していることが多い。本研究では骨粗鬆症予防薬として現在広く臨床で使用されているビスフォスフォネート製剤が関節軟骨細胞や椎間板細胞の代謝に対してどのような影響を及ぼすかを三次元培養システムを用いてin vivoに検討した。その結果、まず健常な関節軟骨および椎間板髄核細胞では、乳酸産生量、グリコサミノグリカン(GAG)産生量、そしてプロテオグリカン合成能が10^<-8>から10^<-10>mol/Lのアレンドロネート濃度で高値を示し、細胞代謝が活発になることを明らかにした。次に加齢に伴う変形性関節症や椎間板変性下では、軟骨組織内の酸素濃度の低下及びプロテオグリカンの減少により浸透圧が低下することが知られている。そこで我々は、低酸素(<1%O_2)、低浸透圧(270mOsm)下でのアレンドロネートが関節軟骨細胞や椎間板髄核細胞に及ぼす影響を検討した。その結果、低酸素、低浸透圧の病的条件下ではアレンドロネートによる細胞の乳酸産生量、グリコサミノグリカン(GAG)産生量、そしてプロテオグリカン合成能の明らかな増加は見られなかった。すなわち、病的条件下ではすでに細胞の代謝機能は低下しておりアレンドロネートの作用が影響しないものと考えられたが、健常な細胞に対しては明らかに細胞の代謝活性を高め、プロテオグリカンの新陳代謝を活発にする作用があることを明らかにした。よって、アレンドロネートは、軟骨組織の変性予防に有用な薬剤であると考えられた。
配合変化による輸液ルート閉塞の実態調査と検証に関する研究

【研究目的】注射薬による配合変化が原因と考えられるルート閉塞事例を調査し、実際に配合変化を起こす頻度の高い医薬品の組み合わせを把握し、配合変化を回避する対策を検討することを目的とする。【研究方法】国立大学附属病院の医療安全部門に所属する専任リスクマネジャーに対し、2013年4月から2016年2月の期間に起きたルート閉塞事例のうち配合変化によると判断できる事例を調査した。調査は2016年3月にアンケート調査票をメールで配信し、調査に同意を得られた施設から回答をもらい、集計した。集計した結果から、配合変化の多い組み合わせ薬剤(ただし、麻薬および向精神薬を除く)を用いて再現可能か検証を行った。【研究成果】3月中に得られた調査結果は、14施設から32事例の報告があり、ルート閉塞事例を起こす薬剤の組み合わせで多かったのが、栄養用輸液のビーフリード輸液とカルシウム製剤の組み合わせで21.9%(7件)だった。次いで、ビーフリード輸液と催眠鎮静剤のミダゾラム注12.5%(4件)、栄養用輸液と抗てんかん薬のフェニトイン注9.4%(3件)であった。その他は、少数であったが、酸性薬剤や塩基性薬剤で配合変化に注意を要することが明らかな薬剤が多かった。ビーフリード輸液とフェニトイン注は、側管からの投与で直後から白濁し、5分で閉塞となった。また、ビーフリード輸液とカルシウム製剤は、製薬会社作成の配合変化表では、ビーフリード輸液500mLに対してカルチコール8.5%20mL2Aまでは24時間変化がないとされていたが、実際にはカルチコール10mL1Aでも白濁し24時間以内にルート閉塞となり、再現性もあった。資料による条件とは異なり白濁してくることが確認された。要因の一つとして、混合時に十分に混和していないことが予測され、実際に混和しない場合は、5分後に白濁し20時間後にルート閉塞した結果が得られた。また、調査で得られた事例の75%は、各薬剤の添付文書やインタビューフォーム、製薬会社作成の配合変化表にて、事前に情報を把握していれば回避可能であったと判断できるものであった。このことより、配合変化が考えられる薬剤の情報を適切に情報提供することで、閉塞事例の減少が期待できることが示唆された。
犯罪不安の測定とその個人差・地域差に関する研究

犯罪不安(Fear of Crime)は、犯罪や、犯罪に関連するシンボルに対する情緒的反応と定義される(Ferraro,1995)。日本では近年、犯罪の増加に伴い犯罪不安の高まりが指摘されるようになったが、犯罪不安に影響する性別、年齢などの個人差、犯罪発生率との関係などの地域差に関する基礎的な研究が不足している。このため、本研究では1)日本における犯罪不安の測定尺度の確立2)犯罪率が異なる複数地区における犯罪不安の比較、3)リスク知覚を含めた犯罪不安の説明モデルの構築を目的とする。本年度は、予備的な分析として、JGSS(日本版総合社会調査)、ICVS(国際犯罪被害調査)の犯罪リスク知覚(FEARWALK,近隣で危険を感じる場所の有無)を被説明変数にした再分析を行った。米国での知見と同様に、女性は男性よりも、若年者は高齢者よりも犯罪リスクを知覚している割合が高いことが示された。ロジスティック回帰分析の結果、性別、既婚・未婚、年齢が有意にリスク知覚を予測した。また、パス解析により、犯罪リスク知覚が居住満足感を低減させ、政府の犯罪取締支出に対してより許容的にさせることが示された。変数FEARWALKは、米国の世論調査ではデファクトになっているが、構成概念妥当性への疑義や、個人の犯罪不安の程度を示すことができないといった欠点が指摘される。このため、空き巣やひったくりなど12の犯罪について「被害にあう心配」を4件法で尋ねる犯罪不安尺度を構成した。確認的因子分析の結果、財産犯と身体犯の2因子構造をもち、犯罪不安の性差は身体犯不安に起因することなどの知見が得られた。今後、HLM(階層線形モデル)を用いて、個人差と地域差とを統合した分析を行う予定である。
ヒト体内細菌叢時系列データを用いた細菌叢と疾患・健康状態の関係予測の研究

近年,ゲノム・シークエンス技術の発達に伴い,個人が持つ全ゲノム情報を読み解くコストは著しく低減している.結果として,個人の持つ遺伝子多型の情報のみならず,コピー数変異やエピゲノム修飾などを含めた網羅的遺伝情報が大量に得られるようになり,疾患や血液検査データなどを含むバイタルデータとの関連性が積極的に研究されている.特に昨今では,腸内や口腔内に存在する細菌叢が,関節炎や食物アレルギー,癌,炎症性腸疾患,神経疾患,肥満,糖尿病など様々な疾患において重要な役割を果たすということが明らかになってきている.本研究は,ヒト体内細菌叢の役割を,臨床応用まで視野に入れた上で明らかにしようという取り組みである.近年,ゲノム・シークエンス技術の発達に伴い,個人が持つ全ゲノム情報を読み解くコストは著しく低減している.結果として,個人の持つ遺伝子多型の情報のみならず,コピー数変異やエピゲノム修飾などを含めた網羅的遺伝情報が大量に得られるようになり,疾患や血液検査データなどを含むバイタルデータとの関連性が積極的に研究されている.特に昨今では,腸内や口腔内に存在する細菌叢が,関節炎や食物アレルギー,癌,炎症性腸疾患,神経疾患,肥満,糖尿病など様々な疾患において重要な役割を果たすということが明らかになってきている.本研究は,ヒト体内細菌叢の役割を,臨床応用まで視野に入れた上で明らかにしようという取り組みである.
周皮細胞プロテオグリカンの特性、機能および産生調節の解明

細胞培養系を用いて,周皮細胞が産生するプロテオグリカンの生化学的特性を調べ以下の結果を得た。ウシ網膜由来周皮細胞をサブコンフルエントまで培養後,[^<35>S]硫酸または[^<35>S]メチオニン/システインで代謝標識し,放射活性なプロテオグリカンを分析した。細胞層および培地に蓄積した[^<35>S]硫酸標識プロテオグリカンはDEAE-Sephacel陰イオン交換クロマトグラフィーによって3つのピークに分離された。Sepharose CL-6Bクロマトグラフィーによって,最も低荷電のピークの主成分が約45kDaのヘパラン硫酸を結合したヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPGs)であり,他の高荷電の2つのピークの主成分は約45kDaのコンドロイチン/デルマタン硫酸を結合したコンドロイチン/デルマタン硫酸プロテオグリカン(CS/DS PGs)であることが示された。主な産物はHSPGsではなく,CS/DS PGsであったので,これをSepharoseCL-4B,SepharoseCL-2B,SDS-PAGEおよびWestern blot分析によって分析し,周皮細胞が大型で高荷電なバーシカン分子および小型で低荷電なビグリカンおよびデコリンを産生することが示された。予備的な検討の結果,バーシカン,ビグリカン,デコリンおよびパールカンの産生が,血小板由来増殖因子,塩基性線維芽細胞増殖因子,トランスフォーミング増殖因子-β,腫瘍壊死因子-αなどの細胞増殖因子/サイトカインによる調節を受けることが認められたが,詳細な構造上の変化については今後の課題である。培養ウシ網膜周皮細胞が産生するプロテオグリカンの特性を調査し,以下の新知見を得た。1.周皮細胞が産生するプロテオグリカンコア蛋白周皮細胞が産生するプロテオグリカンコア蛋白を[^<35>S]アミノ酸で代謝標識後SDS-PAGEによって分析したところ,この細胞腫がヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)分子種としてはパールカンおよびシンデカン-1を,コンドロイチン/デルマタン硫酸プロテオグリカン(CS/DSPG)分子種としては、PG-M/バ-シカン,ビグリカンおよびデコリンを産生していることが推定され,Western blot分析によって同定された。各分子種のコア蛋白遺伝子が発現されていることをRT-PCRで確認した。2.周皮細胞が産生するプロテオグリカンの特性[^<35>S]硫酸でプロテオグリカン分子のグリコサミノグリカンを代謝標識し,非会合条件下で抽出後DEAE-Sephacelカラムによって分離し,放射活性を3つのピークに分離できたので,これを荷電密度の低い方からI,IIおよびIIIとした。主要産物はIIおよびIIIであったが,特にIIおよびIIIは活発に産生されていた。そこで,IIおよびIIIにふくまれるコア蛋白を分析したところ,IIは主として小型CS/DSPG分子種ビグリカンおよびデコリンを,IIIは大型CS/DSPG分子種PG-M/バ-シカンを含んでいることが示された。次に,IIおよびIIIをSepharose CL-4Bでゲルろ過し,高分子量型および低分子量型サブクラスに分離した。それぞれのサブクラスに含まれるコア蛋白を分析し,高分子量型サブクラスがPG-M/バ-シカン,低分子量型サブクラスがビグリカンおよびデコリンから成ることを確認した。また,グリコサミノグリカンをSepharose CL-6Bカラムで分析し,Iがヘパラン硫酸を,IIおよびIIIがコンドロイチン/デルマタン硫酸を結合していることが分かった。グリコサミノグリカンの分子量は,いずれも45kDaであった。以上の結果は,周皮細胞が産生するプロテオグリカンの特性が内皮細胞よりも血管平滑筋細胞に類似していることを示していた。

しかしながら,その産生調節については今後の課題である。細胞培養系を用いて,周皮細胞が産生するプロテオグリカンの生化学的特性を調べ以下の結果を得た。ウシ網膜由来周皮細胞をサブコンフルエントまで培養後,[^<35>S]硫酸または[^<35>S]メチオニン/システインで代謝標識し,放射活性なプロテオグリカンを分析した。細胞眉および培地に蓄積した[^<35>S]硫酸標織プロテオグリカンはDEAE-Sephacel陰イオン交換クロマトグラフィーによって3つのピークに分離された。Sepharose CL-6Bクロマトグラフィーによって,最も低荷電のピークの主成分が約45kDaのヘパラン硫酸を結合したヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPGs)であり,他の高荷電の2つのピークの主成分は約45kDaのコンドロイチン/デルマタン硫酸を結合したコンドロイチン/デルマタン硫酸プロテオグリカン(CS/DS PGs)であることが示された。主な産物はHSPGsではなく,CS/DS PGsであった。CS/DS PGSを主成分とする2つのピークをそれぞれSepharoseCL-4Bでゲルろ過した結果,より高荷電なピークは大型の,より低荷電なピークは小型のCS/DS PGsを主として含むことが示された。そこで,DEAE-Sephacelクロマトグラフィーによって得た[^<35>S]メチオニン/システイン標識CS/DS PGs画分をSepharose CL-2Bで分離し,コア蛋白をSDS-PAGEで検討したところ,大型CS/DS PGsのコアは分子量約450および550kDaに,小型CS/DS PGsのコアは約50kDaに認められた。Western blot分析によって周皮細胞が産生するHSPGコアは主としてパールカンコア,大型CS/DSPGコアはパーシカンコア,小型CS/DS PGコアはビグリカンおよびデコリンコアであることが示された。
安全な歯科治療のための非侵襲的モニター「デンタルセーフティ・モニター」の開発

歯科治療中の死亡事故は毎年繰り返されている。この理由は多くの歯科医師が患者の血圧を測定することなく治療開始してしまい、その患者が実際に高血圧であるにもかかわらず、さらにエピネフリンなどの血管収縮薬を含んだ局所麻酔薬を口腔内に注射して事故を引き起こすことにある。これらの事故を防ぎ安全な歯科治療を行うための非侵襲的モニターには、1)指先血圧計、2)パルスオキシメーター、3)カプノグラフの3つが必要である。けれども、通常の歯科治療では指先血圧計とパルスオキシメーターの2つで十分で、静脈内鎮静法を併用する歯科治療では、指先血圧計とパルスオキシメーターに加え、カプノグラフが必要である。したがって、器械の価格を安くして1台でも多くの歯科医院で使用してもらうためには指先血圧計とパルスオキシメーターの2つを基本規格として、これにオプションとしてカプノグラフをつける設計とした。今回、このシステムで「デンタルセーフティー・モニター」を平成4年度と平成5年度の2年間で完成した。なお器械の発売は、研究分担した株式会社ウエダ製作所からであり、時期は平成6年6月頃で、価格は50万円以内を目標としている。安全な歯科治療のための非侵襲的モニターには(1)指先血圧計(2)パルスオキシメーター(3)カプノグラフの3つが必要である。通常の歯科治療では指先血圧計とパルスオキシメーターの2つで十分で、静派内鎮静法や笑気吸入鎮静法を併用する歯科治療では、指先血圧計とパルスオキシメーターに加え、カプノグラフが必要となってくる。したがって、器械の価格を安くし、1台でも多くの歯科医院で使用してもらうためには、指先血圧計とパルスオキシメーターの2つを基本規格とし、これにオプションとしてカプノグラフをつけて、製品を完成したいと考えている。しかし、ただ1種類の製品では、全国の歯科医院で購入使用してもらえるとは考えにくいので、指先血圧計は基本的にウエダ製作所で開発した、光電容積振動法を原理としたものと容積補償法を原理としたもの2種類とし、これに小型から中型までのパルスオキシメーターを組み合わせた形にしたいと考えている。これにより最終的に製品な34種類程度完成する予定である。特に容積補償法を原理とした手指基部血圧計は連続的であり、ウエダ製作所が特許権を所有しているので、これをデンタルチェアーのアームレスト(腕おき)にあらかじめ設置しておけば、患者は歯科治療の際、デンタルチェアーにすわり、何ら抵抗なく指先血圧計、パルスオキシメーター(酸素飽和度)の測定をうけることとなる。これにより、医療事故は未然に大多数が避けられると判断する。日本歯科麻酔学会の事故対策委員会の調査では、昭和60年から平成2年までの6年間で、歯科治療で22名もの患者が我が国で死亡している(朝日新聞平成4年12月10日付)。これらの事故を未然に防ぐためのモニターの開発を平成5年度中に完成させたい。歯科治療を受ける患者の血圧測定に上腕部に代わり、指先を用い血圧を測定すれば、わざわざ衣服を脱ぐこともなく患者は楽である。歯科医師も簡単に指先に血圧測定用のプローブを装着するだけであるから手間がかからない。この指先血圧計にさらに非侵襲的動脈血中酸素飽和度測定器であるパルスオキシメーターを組み込んで一体化した小型軽量のデンタルセーフティ・モニターを本年度に開発した。一人でも多くの歯科医師に使用してもらい、事故を未然に防止したいと考えて開発したモニターであるから、価格は可能な限り低価格とする目的で、患者の呼気中の炭酸ガス分圧や呼吸数を測定するカプノグラフはオプションとした。資金的に余裕がある場合はカプノグラフを装着したデンタルセーフティ・モニターの設置が可能となる環境を最終的に設定した。
電磁場および電磁波の微生物遺伝子に与える影響

近年,電磁場や電磁波は生体に対して何らかの悪影響を及ぼしているのではないかとする論文が報告されている.一方,画像診断領域ではMRIが普及しているがヽその安全性に関しては十分に確立されていない.そこで,MRI近似条件をパルスフーリエ変換NMR装置で作り出し,MRI環境近似条件下(6.3T高定常磁場、水素のラーモア周波数で90度パルスと180度パルスが繰り返し生じるパルスラジオ波環境)で細菌に変異を生じさせるかの検討を行った。研究は1)高定常磁場のみで細菌変異を誘発できるか,2)高定常磁場にMRI装置近似のパルスラジオ波を加えることにより細菌変異を誘導できるかの検討が骨子であるが,高定常磁場単独あるいはパルスラジオ波暴露を加えた際にmutagenとして使用した化学物質の作用に影響を及す結果が得られ,併せて3)その事象についても検討を行った.1)および2)に関しては、AMES法およびSOS反応検出で用いられる,遺伝子変異があらかじめ決定されているSalmonella typhimurium変異株を使用した.高定常磁場単独、高定常磁場にパルスラジオ波を加えた環境下の1時間までの暴露では、対照群に対して有意にpoint mutation, frameshift mutationは認られなかった。また,SOS反応も30分までの暴露では有意に生じなかった.高定常磁場単独およびパルスラジオ波混合環境の細菌に対する催変異作用は指摘できないと考えられた.3)に関してはSOS反応発現の有無を利用し,4種類のmutagan(Cisplatin, Furylfuranmide, MitomicinC, 4-Nitroquinoline N oxide)を対象として実験を行った.30分までの高定常磁場およびパルスラジオ波混在環境下では,Cisplatin, Furylfuramide,MitomicinCでSOS反応発現程度は対照群に比べて軽度ながらも減少する結果となった.高定常磁場およびパルスラジオ波混合環境は一部の変異原物質の作用を減弱する可能性が示唆された.近年,電磁場や電磁波は生体に対して何らかの悪影響を及ぼしているのではないかとする論文が報告されている.一方,画像診断領域ではMRIが普及しているがヽその安全性に関しては十分に確立されていない.そこで,MRI近似条件をパルスフーリエ変換NMR装置で作り出し,MRI環境近似条件下(6.3T高定常磁場、水素のラーモア周波数で90度パルスと180度パルスが繰り返し生じるパルスラジオ波環境)で細菌に変異を生じさせるかの検討を行った。また,SOS反応も30分までの暴露では有意に生じなかった.高定常磁場単独およびパルスラジオ波混合環境の細菌に対する催変異作用は指摘できないと考えられた.3)に関してはSOS反応発現の有無を利用し,4種類のmutagan(Cisplatin, Furylfuranmide, MitomicinC, 4-Nitroquinoline N oxide)を対象として実験を行った.30分までの高定常磁場およびパルスラジオ波混在環境下では,Cisplatin, Furylfuramide,MitomicinCでSOS反応発現程度は対照群に比べて軽度ながらも減少する結果となった.高定常磁場およびパルスラジオ波混合環境は一部の変異原物質の作用を減弱する可能性が示唆された.【概要】電磁場や電磁波は生体に悪影響があるという疫学調査が近年欧米より相次いで報告されている。画像診断の分野ではそれらを用いたMRI装置が普及しているが、生体に与える影響は未だ明確に確立されていない。本研究では変異部位が明らかになっており比較的変異の受けやすい細菌を用い、電磁波、電磁場の変異原性の有無を検討するものである。【方法】Ames testは、化学物質の変異原性検出に確立された方法であり本研究はこれに基づいて進行されている。今回本研究で用いている細菌はSalmonella typhimurium系であり、Salmonella typhimurium LT2由来のヒスチジン要求性変異株(TA98,TA7001,TA7002,TA7003,TA7004,TA7005)が、変異原に暴露されることにより、ヒスチジンオペロンで遺伝子変化を生じ、ヒスチジン非要求性に変化する特質を用いている。同菌6株を培養し、6.3Tの静磁場中に一定時間ごとに暴露し、静磁場による変異の有無を確認中である。【中間発表】現在のところ6.3Tの比較的強い静磁場暴露のみでは、統計学的に有意と考える菌の変異を認めていない。しかし、一定時間磁場暴露したものは、特定のmutagenに対して抵抗性を有するという本研究の仮説とは異なるデータが散見され追試中である。【今後の方針】mutagenに対する抵抗性獲得の有無が存在するかの確認を行い、その特性が存在するときは原因検索を行う予定としている。

また、MRI検査と同じ環境である電磁場と電磁波暴露が同時に行なわれた際の変異原性確認は現時点で行っておらず、本年度の研究課題である。平成9年度に行われた実験(Salmonella typhim urium変異株におけるpoint mutation、frameshift mutationの検出を目的とした)により、高磁場単独(6.3T)および高磁場+電磁波環境下(MRI近似条件)で細菌に変異を生じさせる結果は認めなかった。しかし、その実験過程で変異原物質の作用に影響を及ぼしている可能性が考えられ(一部、学会報告済み、論文投稿中)、平成10年度は高磁場+電磁波環境下での、変異原物質に対する効果の検討が行われた。今回用いられた微生物は大腸菌変異株であり、SOS修復の影響に着目し実験が進められた。使用された磁場環境は静磁場(6.3T)およびその磁場強度における水素のラーモア周波数で90度パルスと180度パルスが2秒間に繰り返し発生する電磁波条件で、変異原物質は2AF(2-aminofluorene)、MMC(mitomycin-C)の2種類である。暴露時間は各々10分、20分、30分に設定され、その後、菌の変異の有無が確認された。同環境に暴露された菌群は時間に影響を受けることなく5-20%の範囲内で対照群に対して、有意に変異が生じない結果となった。現在、その他の化学物質(4-nitroquinoline-N-Oxide、methyl methaesulfonate、2-nitrofluorene)に関しても追試を終了し、結果の取りまとめ中である。
運動学習記憶を増強する神経補綴装置の開発と検証

本研究では、運動機能と運動学習記憶の増強を目的とした神経補綴装置の開発および検証を目指している。前年度では、小型マイコンを用いて頭頂部から導出した頭皮脳波を記録し、ロックインアンプを用いて、運動企図・遂行に伴って出現するAlpha(8-13 Hz)、Beta(14-35 Hz)帯域の事象関連脱同期現象(Event-related desynchronization: ERD)および記憶定着関連脳波(e.g.睡眠紡錘波、睡眠徐波)の瞬時振幅推定アルゴリズムを開発した。その結果、ロックインアンプを用いた推定法は、従来のフーリエ変換による推定法と比較して、脳波振幅の推定時刻、推定精度、推定正確度の点で、有意な向上を確認した。昨年度は前年度の結果を受けて、ロックインアンプによる脳波推定法を用いることで、運動皮質興奮性の評価精度の向上に繋がるか検証を行った。具体的には、フーリエ変換(従来法)とロックインアンプ(提案法)を用いて運動皮質直上のERDを推定し、ERDが35%と70%に達した直後の手首伸筋の誘発筋電位の標準偏差を評価した。1)両手法において、安静時より運動イメージ中のERD35%と70%に達した直後の方が、誘発筋電位が有意に増加した。また、その誘発筋電位は、ERD35%よりもERD70%の方が増加した。2)運動イメージ中のERD35%と70%に達した直後の誘発電位の標準偏差は、提案法の方が従来法と比較して有意に減少した。これらは、フーリエ変換を用いた従来法と比較して、推定時刻・精度・正確度の点で優れているロックインアンプによる脳波推定アルゴリズムの方が、運動皮質における興奮性をより正確に評価できることを支持する結果であった(Takahashi et al., J Neuroeng Rehab, 2018)。本申請では、脳卒中片麻痺患者において運動機能と運動学習記憶を同時に増強する神経補綴装置の開発を目指す。実施計画に基づき、今年度は、運動イメージや運動遂行に伴って出現するAlpha(8-13 Hz)、Beta(14-35 Hz)帯域の事象関連脱同期現象、および記憶定着に関連する特徴的脳波(e.g.睡眠紡錘波、睡眠徐波)のオンライン推定法の開発を進めた。具体的には、小型マイコンを用いて頭頂部から導出した頭皮脳波を記録し、各特徴脳波に含まれる周波数帯域成分をフィルタし、その周波数帯における瞬時振幅をロックインアンプを用いて計算することで達成した。健常成人20名において、安静時および運動イメージ中の頭皮脳波記録を実施し、各特徴脳波成分における推定精度および推定時刻について、フーリエ変換を用いた従来法との比較を行った。具体的には、ヒルベルト変換を行った波形を理想信号とし、フーリエ変換を用いた従来法及びロックインアンプを用いた提案法で推定された脳波信号の相互相関解析を行い、最大相関係数を振幅推定精度、最大相関係数をとった時間を遅れ時間と定義し、両手法の有用性を比較した。その結果、研究で提唱するロックインアンプを用いた推定法では、フーリエ変換による推定法と比較して、各特徴脳波の検出時間が約400 ms短縮、最大相関係数が1.15倍増加、最大相関係数のトライアル間分散が0.78倍に減少することがわかった。これらの結果は、ロックインアンプを用いた提案法が、推定時刻、推定精度、推定正確度の点において優れており、この手法を用いることで、脳状態依存的な電気刺激を可能にする神経補綴が作成できる可能性を示唆している。今年度は、脳波特徴量の瞬時推定アルゴリズムの開発が想定以上に進捗し、健常成人での条件検討もほぼ完了した。これらの成果については、現在査読付き国際会議論文に投稿中である。同時に、推定精度・正確度において提案法の有効性が実証されたものの、推定時刻はまだ数100 msを要することから、改良の余地があると考えている。現在、脳波推定アルゴリズムの開発に実績のあるコペンハーゲン大学と連携し、脳波推定アルゴリズムの共有・改良を進めている。具体的には、最適なパラメータの探索や、コペンハーゲン大学が独自に開発中のPitch Tracking法を取り入れるなどして、抜本的に改良することも想定して検討する。これらの事項を総合的に判断し、本申請の進捗状況はおおむね順調であると判断する。本研究では、リアルタイム運動企図関連脳波の推定法を開発し、それを用いて運動機能と運動学習記憶を同時に増強する神経補綴装置の開発を目指している。当初の実施計画に基づいて、今年度は、運動イメージや運動遂行に伴って出現するAlpha(8-13 Hz)、Beta(14-35 Hz)帯域の事象関連脱同期現象、および記憶定着に関連する特徴的脳波(e.g.睡眠紡錘波、睡眠徐波)のオンライン推定法の開発に成功した(Kato et al., J Neurosci Methods, 2018)。小型マイコンを用いて頭頂部から導出した頭皮脳波を記録し、運動関連周波数帯における瞬時振幅をロックインアンプを用いて計算することで、従来のフーリエ変換による推定法と比較して、各特徴脳波の検出時間が約400 ms短縮、最大相関係数が1.15倍増加、最大相関係数のトライアル間分散が0.78倍減少することに成功した。次に、上記で述べたロックインアンプを用いた新規瞬時脳波推定アルゴリズムの有用性を検討するため、推定された運動企図