hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歩行障害を示す二分脊椎モデル動物における脊髄機能障害の病態に関する基礎的研究

椎弓の欠損を主徴とする非致死性脊髄奇形である二分脊椎症は,椎弓の欠損状態や奇形箇所の脊髄の状態から病形が区分される。本奇形は、椎弓欠損のみに奇形が限局しする潜在性型と椎弓欠損に髄膜あるいは脊髄と髄膜の両方が巻き込まれる嚢胞性型とに区分される。一般に潜在性型は無症状であるが,嚢抱性型は種々の程度の神経障害を示す。これまでの二分脊椎症に関連する研究では,この神経障害の病態は臨床知見に基づいたものがほとんどであり,実験に基づく知見は臨床知見に比べてはるかに少ない。ゆえに,その詳細な病態については不明な点が未だ多く残されている。我々はこれまでに二分脊椎症で見られる神経障害の病態を詳細に解析することを目的として,ヒト二分脊椎症患者に似た後肢運動障害を示す二分脊椎モデル動物を開発,奇形領域の神経細胞の発生異常や神経伝導路形成異常が二分脊椎症に併発する歩行障害を誘発する可能性を示してきた。本モデルは、人為的に二分脊椎を引き起こすことから本奇形の原因追及ではなく病態解析に目的を特化したモデル動物である。しかしながら、二分脊椎症のうちこれまで潜在型はほぼ再現が可能であったが、嚢胞型は最も重症例である脊椎裂のみ再現可能であった。すなわち、嚢胞型のうち最も例数が多いタイプの二分脊椎症を再現できなかった。前年度、ニワトリ胚の二分脊椎処置のタイミングを調整することで嚢胞型の二分脊椎の作出に成功したが、作出確率は低く実験データを取得するには不十分であった。そこで、嚢胞型モデルの作出方法について検討しつつ、嚢胞型モデルと脊椎裂モデルをそれぞれ作出、計画しているサンプリング実験を実施した。平成30年度は、平成29年度からの研究分担者の育児休暇もあって当初計画を入れ替えながら実験を実施した。よって、当初計画に比べるとわずかに研究の進捗の遅延が認められる。一方、現在の研究の当初計画で実施予定の脊椎裂モデルを用いた解析に加え、平成29年度に作出することができるようになった当初計画なかった嚢胞型モデルを用いた解析も同時並行で進めていることから、ヒト二分脊椎症の病態を把握するための基礎データを収集するという本研究の命題から鑑みると本研究は順調に推移していると判断できる。令和元年度には、平成30年度までに収集したサンプルを用い解析を行うとともに、研究分担者の育児休暇によりやむを得ず中断していた平成29年度-平成30年度に計画していた電気生理学的手法を用いた運動神経細胞の機能解析を進める。なお、これまで計画では、脊髄裂タイプの奇形をもつ二分脊椎ヒヨコで実施予定であったが、このタイプに加え、平成29年度の研究で作出可能となった嚢胞型タイプでの実験も加える。これにより本研究計画によって得られるデータのヒトへの外挿化を図る。本奇形は、椎弓欠損のみに奇形が限局する潜在性型と椎弓欠損に髄膜あるいは脊髄と髄膜の両方が巻き込まれる嚢胞性型とに区分される。今回、ニワトリ胚の二分脊椎処置のタイミングを調整したところ、嚢胞型の二分脊椎の作出に成功した。作出確率は、これまで作出してきた脊椎裂タイプの二分脊椎ヒヨコに比べ、かなり低い。この嚢胞型モデルが示した神経症状は脊椎裂型タイプとほぼ同じであった。これにより、本モデルを用いたヒト二分脊椎症により近いモデルでの病態解析が可能となった。平成29年度は、研究分担者の育児休暇もあって当初計画の平成30年度分の計画を前倒して実施した。よって、平成30年度当初計画にあった二分脊椎ヒヨコを使った実験を行ったところ、神経症状が再現しなかったので、まず、この原因を探索した。本モデルでは、3日齢ニワトリ胚神経管のROOF PLATE部に切開を行い作出するが、その位置情報はニワトリ胚の体節を基準としている。この切開位置が徐々に口吻側から尾側方向へズレが見出された。そこで体節に加え、後肢パッドを基準の目安として切開位置の再設定を行うとともに、毎回すべての処置胚背部をデジタルカメラで撮影し、後日、処置位置と神経症状の確認ができるようにした。

現在、この方法によって作成した3.5日齢6.0日齢のニワトリ胚サンプルを得たところにある。また、二分脊椎ヒヨコを用いた後肢骨格筋の神経支配の探索も着手している。椎弓の欠損を主徴とする非致死性脊髄奇形である二分脊椎症は,椎弓の欠損状態や奇形箇所の脊髄の状態から病形が区分される。本奇形は、椎弓欠損のみに奇形が限局しする潜在性型と椎弓欠損に髄膜あるいは脊髄と髄膜の両方が巻き込まれる嚢胞性型とに区分される。一般に潜在性型は無症状であるが,嚢抱性型は種々の程度の神経障害を示す。これまでの二分脊椎症に関連する研究では,この神経障害の病態は臨床知見に基づいたものがほとんどであり,実験に基づく知見は臨床知見に比べてはるかに少ない。ゆえに,その詳細な病態については不明な点が未だ多く残されている。我々はこれまでに二分脊椎症で見られる神経障害の病態を詳細に解析することを目的として,ヒト二分脊椎症患者に似た後肢運動障害を示す二分脊椎モデル動物を開発,奇形領域の神経細胞の発生異常や神経伝導路形成異常が二分脊椎症に併発する歩行障害を誘発する可能性を示してきた。本モデルは、人為的に二分脊椎を引き起こすことから本奇形の原因追及ではなく病態解析に目的を特化したモデル動物である。しかしながら、二分脊椎症のうちこれまで潜在型はほぼ再現が可能であったが、嚢胞型は最も重症例である脊椎裂のみ再現可能であった。すなわち、嚢胞型のうち最も例数が多いタイプの二分脊椎症を再現できなかった。前年度、ニワトリ胚の二分脊椎処置のタイミングを調整することで嚢胞型の二分脊椎の作出に成功したが、作出確率は低く実験データを取得するには不十分であった。そこで、嚢胞型モデルの作出方法について検討しつつ、嚢胞型モデルと脊椎裂モデルをそれぞれ作出、計画しているサンプリング実験を実施した。平成30年度は、平成29年度からの研究分担者の育児休暇もあって当初計画を入れ替えながら実験を実施した。よって、当初計画に比べるとわずかに研究の進捗の遅延が認められる。一方、現在の研究の当初計画で実施予定の脊椎裂モデルを用いた解析に加え、平成29年度に作出することができるようになった当初計画なかった嚢胞型モデルを用いた解析も同時並行で進めていることから、ヒト二分脊椎症の病態を把握するための基礎データを収集するという本研究の命題から鑑みると本研究は順調に推移していると判断できる。研究分担者の育児休暇により当初、平成29年度に計画していた電気生理学的手法を用いた運動神経細胞の機能解析を開始する。なお、これまで計画では、脊髄裂タイプの奇形をもつ二分脊椎ヒヨコで実施予定であったが、このタイプに加え、平成29年度の研究で作出可能となった嚢胞型タイプでの実験も加える。これにより本研究データのヒトへの外挿化を進める。令和元年度には、平成30年度までに収集したサンプルを用い解析を行うとともに、研究分担者の育児休暇によりやむを得ず中断していた平成29年度-平成30年度に計画していた電気生理学的手法を用いた運動神経細胞の機能解析を進める。これにより本研究計画によって得られるデータのヒトへの外挿化を図る。研究分担者の育児休暇取得により平成29年度実施の一部実験を平成30年度に実施するように変更したため平成29年度所要額が当初見込みよりよりも少なくなった。計画所要額と平成29年度実績との差額については、平成30年度に実施する実験に充てたい。
イオンを用いた超流動ヘリウム３自由表面新奇現象の研究

超流動ヘリウム3の表面では、マヨラナ粒子的表面束縛状態など超流動ヘリウム3の特異な秩序状態を反映した興味深い現象が予想されている。本研究の目的は、超流動ヘリウム3表面での起こると予想される興味深い現象を、表面下にトラップされたイオンを用いて研究する事である。昨年度、超流動ヘリウム3ーA相の表面下にトラップされた負イオン(電子バブル)の輸送現象の測定から、電子バブルの軌道がlベクトルと垂直方向に曲がるというintrinsic Magnus効果を初めて観測した。この現象は、クーパー対の軌道角運動量(lベクトル)に起因する現象で、超流動A相が時間反転対称性を破った状態である事を直接反映するものである。今年度は、intrinsic Magnus効果の詳細の解明を行った。実験で得られたintrinsic Magnus力の大きさの温度依存性は、理論から予想されるものと定性的に一致する。特に、温度依存性にピーク構造が現れることがわかった。このピークは3He準粒子が散乱される際に経由する不安定束縛状態に起因する。これは、不安定束縛状態を経由した散乱過程が、intrinsic Magnus効果の出現に大きく寄与していることを示唆する。また、lベクトルが一様に揃った単一ドメインの安定性や、lベクトルの複数のドメイン構造の不安定性の詳細の研究も行った。単一ドメインの安定性は、ヘリウム3ーA相の秩序変数のトポロジカルな安定性に起因している。また、複数ドメインの不安定性はドメイン壁の移動で説明され、メカニカルな刺激で移動する事が分かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。超流動ヘリウム3-B相の表面には、そのトポロジカルな性質を反映して、ギャップレスな束縛状態が表面に形成される事が予想されている。さらにその表面束縛状態は、粒子と反粒子が等価なマヨラナ粒子的性質を持つと考えられている。本研究の目的は、超流動ヘリウム3-B相の自由表面下に形成される表面束縛状態の観測およびそのマヨナラ粒子性の検証である。本年度は、表面束縛状態を観測することを目指して、自由表面下にトラップされたイオンの移動度の測定を行った。測定には負イオンである電子バブルを用いた。電子バブルの輸送現象を0.2mKという超低温領域まで高感度に測定可能な測定系を新たに構築し、電子バブルの移動度を深さを変えて測定した。表面束縛状態が形成されていると思われる領域で深さを大きく変えて測定を行ったところ、測定された移動度は深さ依存を示さなかった。これは、電子バブルの移動度がバルク準粒子との散乱で決まっており、表面束縛状態からの寄与は小さいためであると考えられる。一方、超流動ヘリウム3-A相で電子バブルの輸送現象の測定から、電子バブルの軌道が1ベクトルと垂直方向に曲がるというintrinsic Magnus効果を初めて観測した。この現象は超流動A相が時間反転対称性を破った状態である事を直接反映しており、本結果は、時間反転対称性の破れの初めて直接観測、1ベクトルの向きの初めての決定という点で大きな意味を持つ。さらに、1ベクトルの向きが空間的に変化する1ベクトルドメイン(texture)も観測し、1 textureのダイナミクスの研究という新たな可能性が開けた。表面下のイオンの輸送現象を0.2mKという超低温領域まで高感度に測定することが可能になり、それにより電子バブルの移動度への表面束縛状態からの寄与は小さいということが明らかになった。表面束縛状態の観測には未だ至っていないが、今後イオンを用いて表面束縛状態を観測するための基礎的技術がこれまでの研究により確立した。1ベクトルと垂直方向に曲がるというintrinsic Magnus効果を初めて観測した。この現象は超流動A相が時間反転対称性を破った状態である事を直接反映した現象であり、その現象を観測した事は非常に大きな意味を持つ。

測定を負イオン(電子バブル)から正イオンに切り替え、輸送現象測定により表面束縛状態の観測を目指す。正イオンは移動度が大きいため、イオンをクーパー対の対破壊速度まで加速できる。それを利用して対破壊引き起こすことにより表面束縛状態への励起を引き起こし、表面束縛状態の観測を試みる。また磁場に対する異方性を観測し、表面束縛状態がマヨラナ粒子であることを検証する。一方、超流動ヘリウム3-A相で発見したintrinsic Magnus効果の詳細な性質を実験的に明らかにし、Wey1粒子やトポロジカル現象の観点からの理解を深める。
無髄一次求心線維の脊髄内終末の研究

本研究の本年度における研究目的は、痛覚の伝達機構を解明する上で必要な無髄性求心線維の解析、とりわけ、体性神経系と内臓神経系におけるシナプス機構の形態学的解析及びその比較検討であった。内臓性一次求心線維は脊髄内終止の分布において体性一次求心線維と違いがあることは既に昨年次報告してある。これを定量的に比較検討するために各々の線維、二例づつにおいて終末膨大の数を数えた。体性一次求心線維は1ー2箇所の密な終末分布を示し終末膨大の総数は二例とも約1500であった。個々の神経線維の感覚受容野を同定していないので感覚特性については解らないが、比較的狭い範囲の二次神経細胞に対して強い影響を与えると考えられる。内臓性一次求心線維は終末膨大の総数は約6100と約5400個であった。しかし終末している分枝の数が22本と18本と異なり、一分枝当りの数では約280と300と近い値をとる。これは内臓性一次求心線維が広い範囲の二次神経細胞に対して比較的均等な影響を与えていると考えられる。この伝達様式の違いは腫瘍遺伝子発現蛋白であるCーfasの細胞免疫染色による所見と一致している。標識した体性無髄求心性線維終末の電子顕微鏡による観察では、脊髄後角のIーII層に存在する終末膨大はCentral型の終末を示していた。このシナプスは二次ニュウロンの樹状突起またはその棘突起に前シナプス結合をしており、又一方では起源は未定であるが介在ニュウロンと思われる円形小胞をもつ終末の後シナプス要素となっていた。体性無髄神経として標識された終末の中には有芯小胞とみられる顆粒はほとんど含まれていなかった。その結果おそらくこの例では一次求心線維終末はDense sinuso id axon terminal型の終末に分類されると考えられる。ただ現時点ではこの終末がどの後な伝達物質を持つかは色々の実験を試みたが未だ明らかにし得なかった。末梢神経系の中で、一次感覚性神経(脊髄神経節)細胞は外部からの各種の感覚情報を、中枢神経情報としての信号に変える変換器の役割を持っている。近年、体性無髄感覚性線維の脊髄内終末は次第に明らかになってきた。今回無髄体性感覚性線維を出す神経節細胞の微細構造を明らかにし、無髄内臓性感覚線維の脊髄内投射を調べた。47個の無髄神経節(C-線維)細胞の大きさの平均は21.8ミクロンであった。電子顕微鏡的には、標識された全てのC-線維細胞はB型細胞の特徴を示していた。末梢の感覚受容野が生理学的に同定された細胞の電子顕微鏡像は次のようであった。高域値機械的受容器および機械的寒冷受容器を持つC-線維細胞は層状をなしたERが平らな長い層板を形成し、細胞膜に平行して細胞周囲腔を満たしている。この細胞型は従来の分類に依ればB1型細胞と見なされる。ポリモーダル侵害受容器の細胞の微細構造は長短の層状をなしたERが不規則に配列し、同時にGolgi装置や多数のミトコンドリアが存在していた。この細胞は典型的なB2型細胞であった。B3型細胞の特徴は冷受容器細胞にみられた。

無髄内臓性線維の脊髄内投射はPHA-LをC-線維細胞内に注入し免疫染色した。其の結果単一神経細胞が吻尾方向にそれぞれ2-3分節分布し、其の側枝が200400ミクロン間隔で分岐していた。終止の見られる領域は同側の1層、2層、5層、10層と反対側の5層と10層であった。終末分枝の状態は体性感覚繊維と内蔵感覚線維とでは異なり、体性線維が脊髄2層のある領域に密に分枝を示すのに比し内臓線維は広く疎に分布していた。この終止の分布と終止様式の違いは内臓にみられる関連痛の現象を説明する一助となるものと考えられる。本研究の本年度における研究目的は、痛覚の伝達機構を解明する上で必要な無髄性求心線維の解析、とりわけ、体性神経系と内臓神経系におけるシナプス機構の形態学的解析及びその比較検討であった。内臓性一次求心線維は脊髄内終止の分布において体性一次求心線維と違いがあることは既に昨年次報告してある。これを定量的に比較検討するために各々の線維、二例づつにおいて終末膨大の数を数えた。体性一次求心線維は1-2箇所の密な終末分布を示し終末膨大の総数は二例とも約1500であった。個々の神経線維の感覚受容野を同定していないので感覚特性については解らないが、比較的狭い範囲の二次神経細胞に対して強い影響を与えると考えられる。内臓性一次求心線維は終末膨大の総数は約6100と約5400個であった。しかし終末している分技の数が22本と18本と異なり、一分技当りの数では約280と300と近い値をとる。これは内臓性一次求心線維が広い範囲の二次神経細胞に対して比較的均等な影響を与えていると考えられる。この伝達様式の違いは腫瘍遺伝子発現蛋白であるC-fasの細胞免疫染色による所見と一致している。標識した体性無髄求心線維終末の電子顕微鏡による観察では、脊髄後角のI-II層に存在する終末膨大はCentral型の終末を示していた。このシナプスは二次ニュウロンの樹状突起またはその棘突起に前シナプス結合をしており、又一方では起源は未定であるが介在ニュウロンと思われる円形小胞をもつ終末の後シナプス要素となっていた。体性無髄神経として標識された終末の中には有芯小胞とみられる顆粒はほとんど含まれていなかった。その結果おそらくこの例では一次求心線維終末はDense sinuso id axon terminal型の終末に分類されると考えられる。ただ現時点ではこの終末がどの様な伝達物質を持つかは色々の実験を試みたが未だ明らかにし得なかった。
非破壊検査・モデル試験・数値解析を活用した盛土の健全性評価に関する研究

研究の結果、長期的な浸透水によって局所的な水みちが形成されることで、表面に変状がみられなくても耐震性や安定性が低下している可能性もあることが分かった。したがって、維持管理や長寿命化の観点から盛土の内部状態の変化の把握が必要である。また、目視点検に加え、表面波探査を活用した維持管理システムの提案を行った。本年度は研究計画に沿って、表面波探査の実施および探査現場で採取した試料を用いた室内力学試験の実施、モデル試験の実施を行っている。表面波探査では新規に建設された盛土に対して探査を行い、盛土の初期状態の把握とその後の健全性評価のための初期値としての探査結果を活用する。その際には、盛土の材料の特性の把握が重要であるため、現場で採取した盛土材を用いた室内力学試験を行った。探査結果から、盛土のS波速度はほとんどの箇所で200m/sec以上であり、大きいところでは500m/secに近い値が見られ、十分な地盤剛性があると判断できる。また室内試験より、盛土材は締め固めやすく、締め固めに伴う強度増加も大きい良質な盛土材であることがわかった。したがって、これら探査結果および室内力学試験の試験から、これらの盛土は施工時に十分に締め固められた盛土であると判断できる。しかし、より詳細に定量的な評価にはS波速度と盛土材の密度・強度との相関関係を明らかにする必要がある。今後はスレーキングが懸念されるような盛土材を用いた盛土に対しても探査を行い、データの蓄積と評価手法の開発を行っていく。モデル試験では、前年度に引き続き2次元モデル試験土槽を用いた試験を実施し、浸透水による盛土の安定性への影響を検討した。盛土はスレーキングが懸念される盛土材とスレーキングの心配が無い良質な盛土材を用いて行った。両材料による比較から、スレーキングが懸念される盛土では、地下水に進入によって間隙が増大し、不安定化していく様子が観察できた。特に締固めが不十分な盛土では、浸透水の流れの局所化と盛土の不安定化が顕著であることがわかった。一方、良質な盛土では、浸透水の流れの局所化や不安定化が見られず、盛土の安定性には盛土材の質と適切な施工が重要であることがわかった。本年度は研究計画に沿って、表面波探査の実施およびモデル試験の実施、維持管理システムの構築を行っている。表面波探査では対策工が行われる盛土に対して、対策工が行われる前後に探査を行い、対策工の効果検証に活用した。その結果、ふとんかご工などの対策工を行った場所の近辺でS波速度の上昇上昇がみられた。これは対策によって盛土に作用する拘束応力が上昇したことによって盛土の密度や剛性が上昇したためと考えられる。このように表面波探査を活用するすることで、従来では確認できなかった盛土の内部状態(密度や剛性)の変化を把握することができ、対策工の効果の確認が行える。盛土は粒度分布が異なる2種類の土を用いて作成し、盛土材の違いによる影響を検討した。また、それぞれの土で締固め度の異なる盛土を作成し、締固め度の違いによる影響も検討した。その結果、締固めが十分に行われなかった盛土では、地下水の浸透によって細粒分が流失し、盛土内部に水みちが形成され、盛土の表面にクラック等の変状が生じた。特に、粒度分布が狭い土を用いた盛土では最終的には崩壊に至ることが分かった。一方、十分に締固めた盛土では、崩壊することもなく表面の変状もほとんど見られなかったが、細粒分の流失による水みちの形成は確認できた。したがって、水みちが形成された盛土では、細粒分の流失で内部の密度低下が生じ、耐震性の低下につながることが分かった。したがって十分に締固められた盛土であっても長期的な浸透水にさらされると盛土の安定性は低下するため、盛土の内部状態の把握が重要であると言える。最終的にはこれらの成果をもとに合理的な維持管理システムの提案を行った。本年度は研究計画に沿って、盛土の変状・破壊事例や調査データの収集、表面波探査の実施、モデル試験装置の製作と試験の実施を行っている。盛土の変状・破壊事例や調査データの収集、表面波探査の実施では、既存の高速道路盛土に対してデータ収集を行い、盛土材質・地形・盛土高等で分類整理した。その抽出した要注意箇所のうち、将来的に健全性の低下が懸念される盛土をさらに選択して、表面波探査の実施を行った。また、比較のために、これらの盛土と合わせてその近辺にある要注意箇所の盛土に対しても、探査を行った。建設直後の健全な盛土と比較して、全体的に盛土内部のS波速度が小さい。また、S波速度の分布から従来把握できなかった弱点箇所の把握も行えることがわかった。

また、ボーリング地点の物理試験(標準貫入試験)データとの比較からも、おおむねS波速度とN値は同じ傾向を示しているため、簡易評価として表面波探査が有効である結果が示せた。ただし、定量的な評価を行うためには、盛土材の強度や密度とS波速度の関係、盛土建設時のS波速度分布の初期値との比較が必要となる。モデル試験の実施では、2次元モデル試験土槽を作製し、浸透水による盛土の安定性への影響を検討した。土槽前面は盛土内部の状態変化を観察できるようにアクリル板となっている。また、土槽内に傾斜地盤を模擬した通水可能な板を設置し、そこから水を盛土内に進入させることで地下水が盛土内に浸入していくことをシミュレートしている。試験時の盛土内部は地下水に進入によって間隙が増大し、不安定化していく様子が観察できた。盛土材の粒径を変えた試験を行うことで、スレーキングが懸念される材料でさらに大きな岩塊を含んでいる盛土材を使った盛土では、地下水の浸透が局所的に集中することがわかった。本年度は、表面波探査の実施、室内力学試験の実施、モデル試験の実施を行った。この中で、表面波探査の実施は計画通りに研究が進んだ。表面波探査では多くの盛土に対して表面波探査を行うことで、盛土内部の状態を把握でき、簡易的な健全性評価ができることがわかった。この研究成果は土木学会中部支部主催の研究発表会で発表を行っている。また地盤工学会主催の研究発表会でも発表予定である。今回は供用前の初期値としてのデータを得ることができ、今後の定期的な探査結果との相対的な差異を比較することで、簡易的な健全性評価が行える。一方、モデル試験の実施では、前年度に引き続き、スレーキングが懸念される盛土材を用いた場合の実験は行っており、スレーキングや締固め特性の違いが盛土の安定性に及ぼす影響は検討できた。また、良質な材料を用いた盛土での試験も行っており、材料の違いによる安定性への影響を検討できた。今後は盛土が建設される原地盤の地形の差異(水平地盤、傾斜地)による盛土の変状パターンを検証する。本年度は、盛土の変状・破壊事例や調査データの収集、表面波探査の実施、モデル試験装置の製作と試験の実施を行った。この中で、盛土の変状・破壊事例や調査データの収集と表面波探査の実施は計画通りに研究が進んだ。特に表面波探査の実施では多くの盛土に対して表面波探査を行うことで、盛土内部の状態を把握でき、簡易的な健全性評価ができることがわかった。この研究成果は土木学会主催の年次学術講演会で発表する。また、今後の定期的な探査結果との相対的な差異を比較することで、地盤内部の剛性変化が捉えられ健全性評価のための重要な資料となる。一方、モデル試験装置の作製、モデル試験の実施では、実験機の試作に遅延が生じたため、予定していたすべての実験を行うことができなかった。ただし、スレーキングが懸念される盛土材を用いた場合の実験は行っており、スレーキングや締固め特性の違いが盛土の安定性に及ぼす影響は検討できた。この研究成果は地盤工学会主催の地盤工学研究発表会で発表を行う。そのため、モデル土槽を改良し、計測機器等を追加することを検討している。本年度に引き続き、表面波探査、力学試験、モデル試験、数値解析の実施の実施を行う。本年度からは、点検・検査手法の提案とマニュアル化の実施も行う。現場計測、力学試験、モデル試験、数値解析の実施によって得られたデータをもとに、評価手法の開発を行う。
特発性肺線維症の原因としての抗Ｖ型コラーゲン自己免疫および胃食道逆流症の関与

本研究ではIPFは逆流性食道炎が原因で発生した肺間質傷害の修復過程で露出したcol(V)に対し自己免疫が生じることで発症する」との仮定の下、疫学調査や動物GERDモデルでのIPF発症を明らかにし、根治療法を開発することを目的とした。当院で手術を施行した肺癌患者のデータから、GERDの有病率は間質性肺炎を有さない肺癌患者ではIPF合併肺癌患者ではGERDの有病率が4倍以上と有意に高い事が分かった。またヒトIPF肺における解析ではcol(V), IL17Aの発現上昇は認めなかったが、マイクロアレイ解析では、GERD合併IPF症例に発現上昇を認めたものとして、TNF関連のサイトカインが抽出された。本年は初年度であったため、まず研究開始にあたり研究環境の調整と研究モデルの確立、さらに臨床研究にあたっての予備調査を行った。研究環境の整備としては、まず動物実験計画を作成して施設倫理委員会の承認を得、動物の飼育室及び飼育環境を確保した。さらに計画では動物専用CTスキャンを利用した、肺の間質性肺炎影の検索が必要となるため、施設のCTスキャンの使用申請を行って許諾を得、また当該動物における至適撮影条件の確定を行う必要があった。これらの過程で飼育環境や装置の状況から、動物モデルは当初のラットよりもマウスの方が適していると判断し、これを変更して、実際の飼育とCTの撮影を行った。マウス肺のCT撮影については、まず通常個体においてその条件を確立した。GERDモデルについてはそのモデルを作成中である。臨床研究については今後の前向きデータ集積の準備を行いつつ、まず予備調査として後方視的な間質性肺炎合併肺癌手術症例の集積と検討を行った。今回の研究でその効果を判定する対象としている薬剤:ピルフェニドンの使用については、周術期症例での使用についての過去の英文文献報告がない状況であったため、まずこれをまとめた。ピルフェニドン使用症例と非使用症例での特発性肺線維症の状態についての血中マーカー値、病理組織学的所見の比較検討も行い、使用症例では特発性肺線維症の活動性に有意な低下を認めたと判断した。英文論文を作成し、現在投稿中である。本後ろ向き研究で集積した症例及びその検体は今回の主要テーマである抗コラーゲンV自己免疫にかかわる因子についても検討し、別途まとめる予定である。また同時に前向きの症例集積も予定している。昨年度の時点で投稿中であった、特発性肺線維症合併肺癌手術症例におけるピルフェニドンの効果についての論文が英文誌にAcceptされた。さらに同様の臨床症例の蓄積が進み、臨床データおよび検体の集積が進んでいる。別途研究者らが施行していた、多施設共同前向き臨床研究でも特発性肺線維症合併肺癌手術症例におけるピルフェニドンの効果に関して肯定的な結果が出たため、同様の臨床症例の紹介が増加しており、今後のピルフェニドン使用症例の臨床検体蓄積が順調に進められる見込みとなっている。ただし本年度はコラーゲンV自己免疫に関わる因子の他に、同時に解析するべき項目についての検討に時間が費やされ、学会などで情報交換を行って候補項目を検討しているがまだ実際の解析作業に進めていない。検索項目についての計画がまとまったところで倫理申請内容の調整などを行い、実際の解析作業に入る予定である。一方、動物実験についてはマウスGERDモデルの確立に手間取っており、具体的なデータは取れていない状況である。昨年度に引き続きピルフェニドンを使用した特発性肺線維症合併肺癌手術症例の臨床データおよび検体の蓄積は進んでおり、その臨床成果についての英文論文作成・投稿を行っているが、本研究課題の主題目であるコラーゲンV自己免疫に関わる因子他の解析作業については、同一検体を用いる他研究との調整などの関係から進んでいない。また、動物実験についてもモデル確立に手間取っており、研究代表者の他業務が多忙であったこともあり本実験のデータが取れていない状況である。上記の通り、臨床検体を用いた解析、動物実験ともに本年度はあまり進捗せず、予定していたデータが得られていない。しかし検体の集積自体は進んでおり、他研究との調整を行い解析を実行すれば、データは得られる見込みである。動物実験については引き続き実験協力者を確保して推進する。このため、研究期間を1年延長した。特発性肺線維症(idiopathic pulmonary fibrosis:IPF)は年々増加する予後不良の難治性疾患であり、その原因は不明で胃食道逆流症(GERD)による微量誤嚥の関与が疑われている。一方、IPFの肺線維化過程で増生する肺内extracellular matrix中のV型コラーゲン(colV)は、肺移植での知見から自己免疫抗原となることが示唆されている。本研究では「IPFはGERDが原因で発生した肺間質傷害の修復過程で露出したcol(V)に対し自己免疫が生じることで発症する」との仮定の下、疫学調査や動物GERDモデルでのIPF発症を明らかにし、col(V)に対する自己抗体の産生を明らかにして根治療法を開発することを目的とした。1疫学調査:当院で手術を施行した肺癌患者のデータではGERDの有病率は間質性肺炎を有さない肺癌患者では11例/1182例(0.9%)に対し、IPF合併肺癌患者では4例/82例(4.9%)であり、IPF合併肺癌患者ではGERDの有病率が4倍以上と有意に高い結果であった。(Fisher exact test p=0.013)

2検体を用いた検査:マウスを使用したGERDモデルでは消化管吻合には成功したが、結果的に2日以上の長期生存を得ることができなかった。ヒトIPF肺におけるcol(V), IL17Aの発現解析ではcontrolと比較し、有意差はなかったが、マイクロアレイ解析では、GERD合併IPF症例に特異的に発現上昇を認めたものとして、TNF signaling pathwayのサイトカインが抽出された。(今後の展望)疫学調査ではIPF症例では有意にGERDの有病率が高く、網羅的解析にてGERD合併IPF症例では複数のサイトカインやケモカインの特異的上昇を認め、これらの遺伝子群がIPF発症に関連している可能性が示唆された。本研究ではIPFは逆流性食道炎が原因で発生した肺間質傷害の修復過程で露出したcol(V)に対し自己免疫が生じることで発症する」との仮定の下、疫学調査や動物GERDモデルでのIPF発症を明らかにし、根治療法を開発することを目的とした。当院で手術を施行した肺癌患者のデータから、GERDの有病率は間質性肺炎を有さない肺癌患者ではIPF合併肺癌患者ではGERDの有病率が4倍以上と有意に高い事が分かった。またヒトIPF肺における解析ではcol(V), IL17Aの発現上昇は認めなかったが、マイクロアレイ解析では、GERD合併IPF症例に発現上昇を認めたものとして、TNF関連のサイトカインが抽出された。上記の通り臨床検体についての具体的な解析項目を検討中で、既存検体の後ろ向き解析の実行ができていない。しかし検体の集積自体は進んでおり、項目を確定して実行すればデータは得られる見込みである。動物実験については対象動物をマウスに変更してのGERDモデル確立に手間取っているが、マウス手術に習熟した協力者を確保してモデル確立に努めている状況である。上記の通り、臨床検体の解析、動物モデルの確立ともに遅れている状況であるが、臨床検体解析については解析対象である検体が集積されつつあり、具体的な検討項目など一部計画を変更する必要があるとしても完遂可能であると考えている。動物実験については本年は具体的な実施がほとんどできておらず、引き続き協力者とGERDモデルの確立を目指す。呼吸器外科上記の通り、臨床検体の解析、動物モデルの確立ともに遅れている状況であるが、臨床検体解析については解析対象である検体が集積されつつあり、具体的な検討項目など一部計画を変更する必要があるとしても完遂可能であると考えている。動物実験についてはマウス手術に習熟した協力者を確保できたので、GERDモデルの確立さえできれば各群に分けた動物実験が実行できる見込みである。研究環境の立ち上げとモデルの作成に手間取ってしまい、予定よりも実際の実験動物での検体・データ収集が進んでいない。ただし必要な装置や道具・実験環境は整えられたため、速やかに開始して遅れを取り戻したいと考えている。また臨床研究については予定していた前向きの検体収集の前に、まず後ろ向きに蓄積されている検体およびデータのチェックを行うことで、今後の前向きデータ収集をより効率的に行うことを計画したが、その作業に手間取ってしまった。だがそれによりピルフェニドンの効果については一定の知見が得られ、また抗コラーゲンV自己免疫との関連を検討するための検体の確保も行えた。
長期前向きコホートによる歯周病の脳卒中発症リスクの解明

本研究の目的は,歯周病の脳卒中発症リスクを,前向きコホートにより検証することである.岩手県花巻市大迫町に在住の55歳以上の地域住民に対し,脳心血管病危険因子の調査および歯科検診を実施し,その後の脳卒中発症を追跡調査した。532名に対する平均2.9年の観察の結果,新規の脳卒中は8名に認められた。脳卒中の内訳は脳梗塞4名、脳出血2名、くも膜下出血1名、その他1名であった。脳卒中発症者は非発症者と比較して歯周病が重症傾向であった.しかしながら,本研究のコホートサイズ,観察期間では,脳卒中発症数が少なく,歯周病と脳卒中発症との関連を明らかにするのに十分な統計学的パワーを得ることができなかった.本研究の目的は,歯周病の脳卒中発症リスクを,前向きコホートにより検証することである.岩手県花巻市大迫町に在住の55歳以上の地域住民に対し,脳心血管病危険因子の調査および歯科検診を実施し,その後の脳卒中発症を追跡調査した。脳卒中発症者は非発症者と比較して歯周病が重症傾向であった.しかしながら,本研究のコホートサイズ,観察期間では,脳卒中発症数が少なく,歯周病と脳卒中発症との関連を明らかにするのに十分な統計学的パワーを得ることができなかった.岩手県花巻市大迫町に在住する、55歳以上の一般住民143名に対し循環器疾患に関する検査および歯科検診を行い、前向きコホート研究のベースラインデータを採取、集計した。検診に先立ち、参加者には家庭血圧計を配布して1ヶ月間自己測定をしてもらうと同時に、検診の約1ヶ月前に岩手県花巻市にある総合花巻病院にて頭部MRI撮影及びパノラマエックス線撮影を実施した。パノラマエックス線撮影は、財団法人福島県保健衛生協会から無償で譲り受けたパノラマエックス線撮影装置VeraviewIC5(株式会社モリタ)を総合花巻病院放射線室へ移設し、同病院への委託により実施した。検診では循環器疾患の検査として、頸動脈超音波検査、上腕-足首間脈派伝播速度(Pulse Wave Velocity: PWV)測定、血液生化学データ測定および危険因子(BMI、喫煙、飲酒等)についての情報収集を行った。歯科検診では、健全歯、う蝕歯、修復歯、欠損歯など歯に関する診査、歯周ポケットとアタッチメントロスを測定する歯周組織検査、およびパノラマエックス線撮影を実施した。問診では口腔関連QOL、口腔清掃習慣、歯科受診行動について調査した。検診後は、検査結果を循環器内科専門医が総合評価し、対象者個別に生活習慣についての指導を行うと同時に、必要に応じて専門医療機関への受診を勧めた。歯科検診においても歯科医師による口腔内診査で要治療と判断された場合には、文書による受診勧奨を行った。本研究は岩手県花巻市大迫町に在住する55歳以上の一般住民を対象に、歯周病の脳卒中発症リスクを解明することを目的とした前向きコホート研究である。本年度は調査開始(2005年10月17日)から2010年11月30日までの予後調査を行った。観察期間は1870日である。期間内でのコホートへのエントリーは599名、そのうち脳卒中既往者および予後不明の者を除外した532名を追跡対象とした。観察期間中の脳卒中発症は,岩手県脳卒中登録システム,死亡診断書,健康保険レセプト,各世帯に送付された質問表の回答から確認するとともに、カルテ調査により発症状況,病型を把握した。対象者のベースライン調査時の平均年齢は67.9歳、男性32.1%、平均観察期間は1070日であった。調査の結果、新規の脳卒中は8名(1.5%)に認められ、5名が男性であった。一方、オープンコホートの方式を設ける本研究では、今年度新たに125名に対し循環器疾患に関する検査および歯科検診を行い、ベースラインデータを採取、集計した。検診では循環器疾患の検査として、家庭血圧測定、頭部MRI撮影、頸動脈超音波検査、上腕-足首間脈派伝播速度測定、血液生化学データ測定および危険因子(BMI、喫煙、飲酒等)について調査した。歯科検診では、健全歯、う蝕歯、修復歯、欠損歯などの診査、歯周ポケットとアタッチメントロスを測定する歯周組織検査、およびパノラマエックス線撮影を実施した。さらに口腔関連QOL、口腔清掃習慣、歯科受診行動について問診した。検診後は、検査結果を循環器内科専門医が総合評価し、対象者個別に生活習慣についての指導を行い、必要に応じて専門医療機関への受診を勧めた。本研究は地域一般住民を対象に、歯周病の脳卒中発症リスクを解明することを目的とした前向きコホート研究である。本年度も前年度に引き続き、岩手県花巻市大迫町に在住する55歳以上の一般住民105名に対し、循環器疾患に関する検査および歯科検診を行い、前向きコホート研究のベースラインデータを採取、集計した。検診に先立ち、参加者に血圧計を配布し1ヶ月間家庭血圧測定をしてもらうと同時に、検診の約1ヶ月前に頭部MRI及びパノラマエックス線撮影を実施した。撮影は岩手県花巻市にある総合花巻病院への委託により実施した。

採取したパノラマエックス線画像からは、画像計測により歯周病による骨吸収度を算出した。検診では循環器疾患の検査として、頸動脈超音波検査、上腕-足首間脈派伝播速度(Pulse Wave Velocity: PWV)測定、血液生化学データ測定および危険因子(BMI、喫煙、飲酒等)についての情報収集を行った。歯科検診では、健全歯、う蝕歯、修復歯、欠損歯など歯に関する診査、歯周ポケットとアタッチメントロスを測定する歯周組織検査を実施した。問診では嚥下機能、口腔関連QOL、口腔清掃習慣、歯科受診行動について調査した。検診後は、検査結果を循環器内科専門医が総合評価し、対象者個別に生活習慣についての指導を行うと同時に、必要に応じて専門医療機関への受診を勧めた。歯科検診においても歯科医師による口腔内診査で要治療と判断された場合には、文書による受診勧奨を行った。本年度の調査によって、2005年の調査開始からこれまでの累積対象者は733名(平均年齢67.7±7.2歳、女性65.5%)となった。一方、対象者における脳卒中発症数は2010年11月30日現在8例のみであり、精度の高い解析を行うには更なる観察期間が必要と考えられた。岩手県花巻市大迫町に在住する、55歳以上の一般住民143名に対し循環器疾患に関する検査および歯科検診を行い、前向きコホート研究のベースラインデータを採取、集計した。検診に先立ち、参加者には家庭血圧計を配布して1ヶ月間自己測定をしてもらうと同時に、検診の約1ヶ月前に岩手県花巻市にある総合花巻病院にて頭部MRI撮影及びパノラマエックス線撮影を実施した。パノラマエックス線撮影は、財団法人福島県保健衛生協会から無償で譲り受けたパノラマエックス線撮影装置VeraviewIC5(株式会社モリタ)を総合花巻病院放射線室へ移設し、同病院への委託により実施した。歯科検診では、健全歯、う蝕歯、修復歯、欠損歯など歯に関する診査、歯周ポケットとアタッチメントロスを測定する歯周組織検査、およびパノラマエックス線撮影を実施した。問診では口腔関連QOL、口腔清掃習慣、歯科受診行動について調査した。ベースライン調査実施による対象者のエントリーについては、計画通り毎年120150名ずつ着実に蓄積されている。また予後調査についても2010年11月末日までの脳卒中発症の追跡が完了しており、今後の追跡によりイベント発症が相当数に達した際には解析が行える状態にあるため。25年度が最終年度であるため、記入しない。地域一般住民に対するコホート調査を実施する本研究では,当初平成22年度から25年度の申請期間に毎年150名のエントリーを予定した.一方,実際の調査検診参加者は平成22年度,23年度,24年度がそれぞれ143名,125名,95名であり当初の予定を下回っている.
多重連想型アフェクティブロボットの開発

本研究においては,フラクショナル微積分と組み合わせた新規な最尤推定法によるフラクタル解析手法を用い,そのカオス・フラクタル性の観点から脳機能を工学的に究明し,被介護者の感性を汲み取り,且つ,気配りの出来る多重連想型アフェクティブロボットの開発を通して,福祉介護に供する基盤技術を確立する.また,本研究では,近赤外・脳波同時計測で得られる生体信号をカオス・フラクタル解析し,感性・意思情報を同時に抽出するアフェクティブインターフェース技術を確立した.本研究においては,フラクショナル微積分と組み合わせた新規な最尤推定法によるフラクタル解析手法を用い,そのカオス・フラクタル性の観点から脳機能を工学的に究明し,被介護者の感性を汲み取り,且つ,気配りの出来る多重連想型アフェクティブロボットの開発を通して,福祉介護に供する基盤技術を確立する.また,本研究では,近赤外・脳波同時計測で得られる生体信号をカオス・フラクタル解析し,感性・意思情報を同時に抽出するアフェクティブインターフェース技術を確立した.現代の科学技術の進展により高度な物質開発システムが生産され,その結果大量生産多量消費型産業社会が創り出され,多くの人々がその恩恵に浴してきた.しかしながら,一方直面するエネルギー・環境問題の克服と共に,成熟した安全・安心・快適な持続型社会を実現するため,"脳機能ダイナミズムの解明(自然科学)"と"感性豊かで快適な持続可能社会(人文社会科学)"の有機的融合技術の創生は,21世紀の研究者・技術者が取り組むべき重要な異分野融合型課題である.このような融合技術創製の観点から,申請者の研究グループは,脳波や近赤外分光計測により得られる生体信号波形の有する複雑性に注目した新規な感性情報計測手法を提案し,フラクタル次元という普遍的な尺度で脳の活性に係る時空間ダイナミクスを定量的に調べてきた.さらに,喜怒哀楽といった感情(浅い感性)のみならず,ストレスや軽快感,清涼感,安心感といった高次感性(深い感性)を計測し,感性を融合したブレインマシンインターフェースとしての次世代のアフェクティブインターフェースを開発した.以下に,初年度の研究成果を列挙する.[1]アフェクティブインターフェースの開発多チャンネルポリグラフとアナログ入出力ボードによるアフェクティブインターフェースシステムを開発した。さらに,近赤外分光装置(島津:OMM-3000,現有設備)での光学的に同時計測により,高次感性(深い感性)の計測精度を向上することに成功した.[2]多チャンネル高時間分解能フラクタル次元解析プログラム開発生体信号に非整数階の微分処理を行い,ガウスランダム雑音w(t)をリファレンスとした最尤推定を行うことにより十分な精度を確保することに成功した.[3]事象関連電位(ERP)とフラクタル性の解明とアフェクティブ制御システムの開発これまでの予備実験では,事象関連電位(ERP)とそのフラクタル性に関する解析を行い,その関連部位の活性度の変化を調べた.現代の科学技術の進展により高度な物質開発システムが生産され,その結果大量生産多量消費型産業社会が創り出され、多くの人々がその恩恵に浴してきた.しかしながら、一方直面するエネルギー・環境問題の克服と共に,成熟した安全・安心・快適な持続型社会を実現するため,"脳機能ダイナミズムの解明(自然科学)"と"感性豊かで快適な持続可能社会(人文社会科学)"の有機的融合技術の創生は,21世紀の研究者・技術者が取り組むべき重要な異分野融合型課題である.このような融合技術創製の観点から,申請者の研究グループは,脳波や近赤外分光計測により得られる生体信号波形の有する複雑性に注目した新規な感性情報計測手法を提案し,フラクタル次元という普遍的な尺度で脳の活性に係る時空間ダイナミクスを定量的に調べてきた.さらに,喜怒哀楽といった感情(浅い感性)のみならず,ストレスや軽快感,清涼感,安心感といった高次感性(深い感性)を計測し,感性を融合したブレインマシンインターフェースとしての次世代のアフェクティブインターフェースを開発した.以下に,初年度の研究成果を列挙する.[1]アフェクティブインターフェースの開発多チャンネルポリグラフとアナログ入出力ボードによるアフェクティブインターフェースシステムを開発した。さらに.近赤外分光装置(島津:OMM-3000,現有設備)での光学的に同時計測により,高次感性(深い感性)の計測精度を向上することに成功した.[2]多チャンネル高時間分解能フラクタル次元解析プログラム開発生体信号に非整数階の微分処理を行い,ガウスランダム雑音w(t)をリファレンスとした最尤推定を行うことにより十分な精度を確保することに成功した.[3]事象関連電位(ERP)とフラクタル性の解明とアフェクティブ制御システムの開発これまでの予備実験では,事象関連電位(ERP)とそのフラクタル性に関する解析を行い,その関連部位の活性度の変化を調べた.現代の科学技術の進展により高度な物質開発システムが生産され,その結果大量生産多量消費型産業社会が創り出され,多くの人々がその恩恵に浴してきた.しかしながら,一方直面するエネルギー・環境問題の克服と共に,成熟した安全・安心・快適な持続型社会を実現するため,"脳機能ダイナミズムの解明(自然科学)"と"感性豊かで快適な持続可能社会(人文社会科学)"の有機的融合技術の創生は,21世紀の研究者・技術者が取り組むべき重要な異分野融合型課題である.

このような融合技術創製の観点から,申請者の研究グループは,脳波や近赤外分光計測により得られる生体信号波形の有する複雑性に注目した新規な感性情報計測手法を提案し,フラクタル次元という普遍的な尺度で脳の活性に係る時空間ダイナミクスを定量的に調べてきた.さらに,喜怒哀楽といった感情(浅い感性)のみならず,ストレスや軽快感,清涼感,安心感といった高次感性(深い感性)を計測し,感性を融合したブレインマシンインターフェースとしての次世代のアフェクティブインターフェースを開発した.以下に,初年度の研究成果を列挙する.[1]アフェクティブインターフェースの開発多チャンネルポリグラフとアナログ入出力ボードによるアフェクティブインターフェースシステムを開発した。さらに,近赤外分光装置(島津:OMM-3000,現有設備)での光学的に同時計測により,高次感性(深い感性)の計測精度を向上することに成功した.[2]多チャンネル高時間分解能フラクタル次元解析プログラム開発生体信号に非整数階の微分処理を行い,ガウスランダム雑音w(t)をリファレンスとした最尤推定を行うことにより十分な精度を確保することに成功した.[3]事象関連電位(ERP)とフラクタル性の鮮明とアフェクティブ制御システムを開発した。[4]シナジェティックダイナミクスを組み込み,多重連想型アフェクティブインターフェースを開発した.
なだれ発生予知の研究

表層なだれ:1.表層なだれ発生の基本条件である積雪内の弱層の形成は、これまでに4種類のものが知られていたが、本研究により更に2つの新しい弱層形成過程が明らかになった。(1)低温,無風,晴天の場合には、温室効果と放射冷却のために積雪表層内に極めて大きな温度勾配が発生し、数時間で積雪表面直下にしもざらめ雪の薄層が形成される。(2)風を伴なった隆雪中、風速が一時的に弱まると(風の息)、密度の低い弱層がその時に形成される。北斜面ではこの弱層は積雪内に長時間保存される。(3)この機構に基いて、北海道日勝峠のなだれ発生過程がモデル化され、その予知方法のモデルが作られた。2.北陸地方では、乾雪表層なだれは連続降雪深1m以上で発生し、積雪深が小さい場合は臨界連続降雪深が増大することが明らかになった。全層なだれ:1.全層なだれの予兆であるクラック(亀裂)の開口速度の推移は気象条件と開口度の函数であることがわかり、全層なだれ発生が近づくと開口速度が急速に増大することがわかった。測定例によれば、開口速度が30cm/日以上になると全層なだれが1日以内に発生したが、確かな閾値の決定には更に研究を要する。クラックの成長につれて、クラック下部周辺の積雪表面にはコブ,シワ,ヒダなどの規則的な構造が出現し、発達することが記録されたが、全層なだれ発生予知要素としての定量化には更に研究を要する。2,北陸地方では、湿雪全層なだれが発生する気象条件は、日最低気温が0°C以上になり、発生前1週間以内に日最高気温が8°C以上を少なくとも1回以上記録することが必要である。また、乾雪全層なだれが発生するためには、3m以上の積雪深が必要であった。
バイノーラル録音を用いた病院の音環境が人体に与える影響に関する医工学的研究

現代の病院は、機能性が重視された結果、住環境としての配慮がほとんどなされていない。特に、集中治療室(ICU)、救急救命室(ER)などにおいては、重症患者は各種モニター機器を装着され、それらが発するアラーム音の渦の中で、ストレスの多い日々を過ごしている。また、医師や看護師が処置を行う際、器具の発する金属音が、患者に不快な音刺激を与えている。しかしながら、これらの騒音による音環境が、患者に与える影響については、ほとんど研究が行われていない。本研究は、人体を模したダミーヘッドを用いたバイノーラル録音という手法によって病院の音環境を録音し、病院外の研究室に病室の音環境を再現する。この再現実験を、健常被験者を対象に行うことで、病院の音環境が患者に与える影響を明らかにし、その対策について提言を行うものである。昨年度、輸入業者の発注の関係でダミーヘッドの納品が大幅に遅れたため、平成20年度は、まず実験環境を整えることから始めた。本研究は、音環境の再現性を保証できないと実験結果が意味をなさない。そこで、実際にダミーヘッドで録音した音を、ヘッドフォンを通して再度ダミーヘッドで録音し、最初の録音と、再現音の録音との周波数特性がほぼ一致するよう、音圧やイコライザー特性などを調整した。しかし、予算の関係でダミーヘッドと同じ会社の録音&分析機器を購入できなかったため、この操作に難航し、結果、再現性を確認するだけで研究期間が終了してしまった。研究期間は終了したが、次年度以降、これをベースに研究を進める予定である。この再現実験を健常被験者を対象に行うことで、病院の音環境が患者に与える影響を明らかにし、その対策について提言を行うものである。平成19年度は、輸入業者の発注の関係で、ダミーヘッドの納品が大幅に遅れ、実験環境を整え予備実験としてバイノーラル録音ができるかどうかを確認するに留まった。機材の準備が整ったため、本格的な実験は平成20年度に行う予定である。
上皮細胞内分子を標的とする大腸腫瘍蛍光寿命イメージング診断法の開発

上皮細胞内分子の微小環境に依存する蛍光寿命により大腸腫瘍検出が可能ではないかという仮説を検証するために、ヒト大腸腫瘍EMR(内視鏡的粘膜切除術)検体に対して、自家蛍光寿命イメージングを行った。その結果、生体内蛍光物質であるFAD(フラビンアデニンジヌクレオチド)の吸収、蛍光波長帯域において、大腸腫瘍部と正常部で違いが存在することを明らかにした。蛍光寿命の違いは主に粘膜上皮細胞内分子からの蛍光に起因し、細胞、分子レベルでの腫瘍検出が可能となる。大腸における微小腫瘍検出を目的として、上皮細胞内分子の微小環境変化をターゲットにした蛍光寿命イメージング測定を行った。今年度は、主に蛍光寿命イメージング装置の構築、および、ヒト大腸腫瘍EMR(内視鏡的粘膜切除術)検体を用いた蛍光寿命の検討を行なった。蛍光寿命イメージング装置に関して、生体内の主な自家蛍光物質として知られているNADH(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)とFAD(フラビンアデニンジヌクレオチド)の変化を敏感に捉えられるように、励起波長、蛍光波長を設定し、それらの波長を用いたシステムを構築した。そのために、NADH、FAD等の生体内自家蛍光物質自身の蛍光強度の波長依存性、励起波長依存性や、蛍光寿命の蛍光、励起波長依存性を詳細に検討した。構築した蛍光寿命イメージング装置を用いて、ヒト大腸腫瘍検体に対して蛍光寿命の測定を行った。検体の数としては目標としていた30以上を達成し、統計的に正確なデータが得られた。測定の際には、できるだけ生体内における微小環境を反映している自家蛍光物質が変化しないようにEMR後の検体を切除後、10度以下に冷却して保存し、迅速に蛍光寿命観察を行った。EMRによる検体には、腫瘍部と腫瘍部に付属する正常部が存在する。測定は、その腫瘍部と正常部の蛍光寿命比較という形で検討を行った。測定結果として、FADに対応する励起、蛍光波長の場合に腫瘍部と正常部で違いがあることが明らかとなった。組織学的な考察をするために、測定を行った組織に対してHE染色した切片を作成し、どのような細胞内小器官やタンパク質が自家蛍光寿命の違いに寄与しているのかを考察した。昨年度、上皮細胞内分子の微少環境変化をとらえるためにヒト大腸腫瘍EMR(内視鏡的粘膜切除術)検体の蛍光寿命イメージングを行った。励起波長、蛍光波長としては生体内の自家蛍光物質として知られるNADH(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)とFAD(フラビンアデニンジヌクレオチド)の吸収、蛍光に対応するものを用いた。装置応答関数を用いてデコンボリューションし蛍光寿命を求めた結果、FADをターゲットにした励起、蛍光の組み合わせにおいて、大腸腫瘍部と正常部で違いを確認した。今年度はその励起波長、蛍光波長を用い、迅速に大腸腫瘍部と正常部の違いを検出するための方法に関して検討を行った。通常の蛍光寿命イメージングでは、各ピクセルに対して蛍光寿命を計算するために、装置応答関数を用いたデコンボリューションを行う必要がある。正確な蛍光寿命を測定するためには、多くの光子数を必要とするが、測定が長時間になり、診断に用いるための実用性に乏しいという問題点が存在した。そこで我々は、正確な蛍光寿命の情報は得られないが、腫瘍部と正常部での違いを見出すために必要十分である擬似平均蛍光寿命で診断を行う方法を提案した。擬似平均蛍光寿命は、励起パルスの試料への入射時間(蛍光の立ち上がり)と光子(蛍光)発生時間の平均時間差として示される。理論的には装置応答関数が瞬時の場合の蛍光寿命と一致し、装置応答関数もデコンボリューションも必要としないため簡便である。擬似平均蛍光寿命を用いた結果、光子数が少なくても、デコンボリューションによる方法に比べて得られる蛍光寿命が安定していることがわかった。その結果から、擬似平均蛍光寿命を用いて腫瘍部と正常部で違いを迅速に見出せることを明らかにした。