hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幹細胞導入による頭蓋顎顔面領域の機能的再生外科学の創生

三次元形状再現法として、1)歯科用印象材で形状を再現し、鋳型を作製する方法、2)歯科用印象材で形状を再現した物体をCTスキャナで走査する方法、3)コンピュータ上で直接形状をデザインする方法を検討した。いずれも三次元形状は蔗糖あるいは塩顆粒で再現されるが、2)および3)に関しては三次元プリンター(Z社)を使用した。円柱形や耳介型などを塩顆粒(50μmおよび200μm前後)、もしくは蔗糖(250μm前後)、グラニュー糖(500μm前後)を使用して、三次元立体形状を作成し、生分解性ポリマー溶液に含浸したのち、水中で蔗糖あるいは塩を溶解し、目的とする三次元形状を有すポリマースポンジを得た。結果は以下のごとくであった。1)では、250500μmの蔗糖、グラニュー糖で形状再現は良好に可能であったが、50100μmの細粒では困難であった。2)では、前もって作製した耳介型をCTスキャナで250μm厚で走査し、コンピュータ上で良好な形状再現性を得ることができた。3)では、円柱型だけでなく、チューブ形状、穴あきチューブ形状など複雑な三次元形状を再現することができた。しかし、使用した塩顆粒の大きさが50μmと小さい場合、形状再現性は良好であったが、顆粒径が250500μmと大きくなるにつれ、再現した形状の輪郭は不明瞭になる傾向が認められた。溶媒浸透-顆粒溶解法での三次元形状再現法として、1)歯科用印象材で形状を再現し、鋳型を作製する方法がより効果的であることが示唆されたが、2)および3)ではより複雑な形状を再現する場合はより有効であり、直接ポリマーで三次元形状を再現する方法を将来的に検討する必要性がある。コンピュータでのポリマーの三次元形状制御と播種した幹細胞による細胞外マトリックス産生、および、至適培養条件の検討として、酸素濃度の違いによる細胞増殖能、分化能の比較を行った。CAD技術でデザインしたT字型(20x20x10mm大)を、3次元プリンターを用いて生体吸収性ポリマーであるポリカプロラクトン(以下PCLと略す)で再現した。その際、PCLでコーティングした塩パウダー(50100μm)を用いて、T字型を打ち抜いたアルミ製鋳型を充たし、ノズルから噴霧された有機溶媒で接着させながら、積層させて、厚みのあるT字型を構築した。できあがったT字型は蒸留水中で塩を溶解し、T字型ポリカプロラクトンスポンジを作成した。一方、家兎耳介軟骨膜に存在する軟骨前駆細胞を増殖培養し、I型コラーゲンゲルと共にT字型PCLに播種し、軟骨分化誘導因子であるTGF-β2およびIGF-Iを含む培養液中で、2ヶ月間三次元培養を行った。その結果、サフラニンO染色で橙色、ペンタクローム染色で緑色、II型コラーゲンやプロテオグリカンΔ6とΔ4、エラスチン、ヒアルロン酸に対する免疫染色に陽性に染まる軟骨マトリックスの誘導を認めた。生体内の酸素および二酸化炭素濃度は空気中と異なるため、インキュベータ内は5%二酸化炭素濃度に保たれている。ところが、酸素濃度は調整されていないため、細胞は生体内より高濃度の酸素に暴露されている。そこで、酸素濃度調節用パックを用いた密閉式培養器で、酸素濃度を低下させた条件下で細胞培養を行い、細胞増殖能が維持されることを確認した。詳細は比較検討中である。ポリマー深部で播種細胞を健全な状態で維持生存させるためには、ポリマーの酸素や栄養素の透過性が問題になることがわかった。
有機ハイドライドを利用するリバーシブル直接型マイクロ燃料電池の基礎技術研究開発

平成16年度には、15年度にひきつづき新しい燃料である「有機ハイドライド」の電極反応機構を各種電気化学的測定、ガス分析・分光手法を用いて解析し、ナノスケールでの触媒調製技術を用いた高活性触媒の触媒設計・開発の指針とした。また水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化を組み合わせた充電技術の開発を行い、特に2-プロパノールなど第二級アルコールに属する「有機ハイドライド」燃料電池の出力の向上を図るとともに、リチャージブルな燃料電池開発の基礎研究を行った。まず(1)白金を中心とする高活性触媒調製・キャラクタリゼーションを行った。特にXRD, XAFS等による分析およびTEMにより触媒の粒径、分散度、電子状態などの評価を行った。また、(2)従来型シングルセルを用いた電流-電圧特性(発電反応)の観測と同時に反応物・反応生成物のガスクロ分析、I-V特性ならびにインピーダンス測定により、「有機ハイドライド」電気二重層における酸化反応の反応機構の解明を行った。これにより反応の律速段階は燃料である2-プロパノールの電極酸化と生成したアセトンの脱離であることを明らかにした。さらに、(3)水の電気分解とアセトン、ビフェニルの水素化反応を組み合わせて電流-電圧特性(充電反応)を観測し、その際の触媒の性能を評価した。アセトンを還元水素化するカソード触媒の影響を調べたところ、カソード触媒として白金黒を用いた場合と、炭素担持触媒を用いた場合では、水電気分解および水素酸素系燃料電池運転においても白金黒触媒の場合で過電圧が大きく、セル電圧値の増大もしくは降下が大きいという結果となることを明らかにした。更に、燃料供給法としては溶液供給よりも気化供給でより高効率の充電特性が観測された。今後は発電、充電とも、さらなる電極反応の詳細なメカニズムの解明とともに高活性なアノード触媒の開発が必要であり、現在研究を継続して行っている。平成15年度には、ナノスケールでの触媒調製技術を用いた高活性触媒の開発を行うに際し、触媒設計・開発の指針とするため、新しい燃料である「有機ハイドライド」の電極反応機構を各種電気化学的測定、ガス分析・分光手法を用いて解析した。また水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化を組み合わせた充電技術の開発を行い、シクロヘキサンや2-プロパノールなどの「有機ハイドライド」燃料電池の出力の向上を図るとともに、リチャージブルな燃料電池開発の基礎研究を行った。まず(1)白金を中心とする高活性触媒調製・キャラクタリゼーションを行う。活性炭担持白金触媒および白金バイメタリック触媒を用いて各種電極触媒を新たに調製し、XRD,XAFS等による分光分析およびTEMにより触媒の粒径、分散度、電子状態などの評価を行った。また、(2)従来型シングルセルを用いた電流-電圧特性(発電反応)の観測と同時に反応物・反応生成物のガスクロ分析、ポテンシオスタット・ガルバノスタットによる基礎的電気化学測定により、「有機ハイドライド」電気二重層における酸化反応の反応機構の解明を行った。これにより反応の律速段階は燃料であるシクロヘキサンや2-プロパノールの電極酸化であることを明らかにした。さらに、(3)水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化反応を組み合わせて電流-電圧特性(充電反応)を観測し、その際の触媒の性能を評価した。今後は電極反応の詳細なメカニズムの解明とともに高活性なアノード触媒の開発が必要であり、現在研究を継続して行っている。

今後は発電、充電とも、さらなる電極反応の詳細なメカニズムの解明とともに高活性なアノード触媒の開発が必要であり、現在研究を継続して行っている。
電話用補聴装置の開発に関する研究

本研究は、感音性聴覚障害者が電話音声を受聴する際の補聴効果を上げるために、音声生成理論を電話音声信号の処理に適用する新しい補聴装置の開発を目的とした。研究成果は次の通りである。1.計算機シミュレーションによる電話音声補聴方式の検討電話による通信信号が殆どの場合人の話声であることに着目し、音声の生成原理に基づいたパラメータ抽出とそのパラメータを利用した可聴域への振幅圧縮方式を検討した。話声を明瞭に受聴するためには、ホルマント近傍の信号成分が重要であるところから、電話音声からホルマントを抽出する技術として、新たに電話音声のための逆フィルタ制御法を開発した。つぎに、ホルマントを用いて2つの単共振成分に分解し、それらに圧縮のための係数を乗じて加算する合成法を確立した。従来の瞬時振幅圧縮方式が非線形振幅変換の高調波歪を含むところから、準線形的な実効値圧縮方式を提案しシミュレーションによって比較した。圧縮音声のスペクトル比較と受聴テストの結果本提案方式(単共振分解・合成、実効値圧縮方式)の有効性が証明された。2.DSPによるリアルタイム補聴装置の設計・試作マスター、スレーブいずれにも使用可能な1種のみの汎用音声処理ボードを32ビット浮動小数点DSPを用いて設計・製作し、3枚のボードを接続したマルチDSPシステムとしてリアルタイム補聴装置の試作を行った。本システムは、パーソナルコンピュータとのデータの授受も可能となっている。リアルタイム処理の結果をコンピュータシミュレーションの結果と比較し、圧縮音声の品質、スペクトル共全く同一であることが示された。感音性難聴者のための電話音声の新しい補聴方式として、従来の補聴器よりも厳密な信号処理技術を用いた歪の少ない圧縮音声の生成方式を提案し、計算機シミュレーションによってその有効性を立証するとともに、本方式の実時間音声処理を具体化するDSP処理のためのハードウェアシミュレーションを行った。1.単共振分解型補聴方式の計算機シミュレーション音声信号を疑似的な単共振信号に分解する提案方式は、精度の高い実時間ホルマント周波数抽出を基本としている。帯域制限された電話音声からのホルマント周波数抽出方式を考案し、合成音声のパラメータをランダムに与えるモンテカルロ法によりその方式の有効性を調べた結果、多数回の試行にも拘らず極端な誤差は全く生じない極めて安定かつ高精度の方式であることが確認できた。したがって、それを音声信号の単共振分解に適用し、分解した信号を難聴者可聴域へ圧縮する実用的補聴器そのままのシミュレーションを行った。圧縮再生成された音声の分析スペクトルは、常に意図した圧縮状態にあり、模擬難聴状態における聴取テストでも十分な補聴効果が示された。また、帯域分割型の従来方式に比して、高調波歪の少ない有効な方式であることが確認できた。2.DSPによる音声パラメータ抽出法のハードウェアシミュレーション上記の結果に基づいて、リアルタイムシステムを実現するために32ビット浮動小数点DSPの汎用システムによる処理のハードウェアシミュレーションを行った。計算機シミュレーションにより確認されたホルマントおよびピッチの抽出がその処理ステップ数と実際のシミュレーション結果からリアルタイムで作動することが分かり、DSPボード設計の基礎資料を得ることが出来た。本研究は、感音性聴覚障害者のための新しい電話用補聴装置の開発を目的とし、前年度の計算機シミュレーションに基づいて、DSPを用いたリアルタイムシステム化を図ったものである。1.汎用音声処理用DSPボードの設計と試作一般の音声信号処理に用い得るDSPボードとして、次の条件を満足するボードの設計と試作を行った。(1)32ビット浮動小数点DSPを使用して計算機シミュレーションと同じ精度を確保する。(2)マルチDSPシステムを作製するのに、全く同一のボードをマスターにもスレーブにも利用できるように設計し、開発コストを下げるとともに自由な接続によって拡張が可能になるよう配慮した。

2.リアルタイム補聴装置の設計と試作マスターボードに2枚のスレーブボードを接続し、それぞれのボードでの処理を計算機シミュレーションにおける独立なプログラムに対応させ、データの受け渡しはDPRAMの仲介で行うようにして補聴装置を設計・試作した。その結果、計算機シミュレーションプログラムとの対応が明確になり、プログラム開発が容易になった。また、処理の独立性を保ったまま分割してボードに割り当てることにより実行の実時間が保証されることが示された。3.試作装置による処理結果と計算機シミュレーション結果との比較計算機と試作装置を接続してファイル内の音声データを装置で処理したものと、同データを計算機で処理したものを比較した。振幅圧縮音声のスペクトル視察と受聴テストによって、装置による処理が計算機シミュレーションと変わらぬ良好なものであることが証明された。
パーキンソン病歩行障害に対する経皮的脊髄電気刺激とペダリング運動の併用効果

パーキンソン病患者における歩行障害に対する新たな治療として脊髄刺激とペダリングの組合せの効果を検討するために、平成30年度においては、経皮的脊髄刺激による刺激が脊髄歩行回路に与える影響を、脳卒中を含む神経疾患患者において検討した。脊髄刺激前後においてH反射を用いたヒラメ筋における脊髄相反性抑制の変化ならびに脛骨神経刺激による前脛骨筋におけるFlexor reflexの変化を検討した。脊髄刺激前後において、脊髄相反性抑制の変化、またFlexor reflexにおける波形変化を認めた。そこで、本研究で用いる経皮的脊髄刺激が、脊髄後根を介して、脊髄反射回路への入力が行われ、脊髄反射を修飾することが可能であることが示された。またパーキンソン病患者の歩行障害の特徴を明らかとするために、パーキンソン病患者における歩行解析を足圧分析付トレッドミルを用いて施行した。パーキンソン病患者におけるストライドの減少ならびに足圧重心の移動距離の減少等の特徴が明らかとなった。そこで、パーキンソン病患者の歩行障害に対する脊髄刺激、脊髄刺激+ペダリングの効果を明らかとするための効果指標として、脊髄相反性抑制、flexor reflex、足圧分析付トレッドミルによる歩行解析を用いることとした。また脊髄刺激による下肢筋肉への変化を検討する為に、超音波エコーを用いた、筋断面積、筋エコーによる筋の定量的評価についても再現性の検討を行った。脊髄刺激機器に関しても改良を行い、装着時間が短縮できるように、無線化による改良を加えるとともに、筋電図によるトリガーシステムの改良を行い、刺激のタイミング設定んいついても改良を行った。本年度は脊髄刺激の効果の生理学的検討ならびに歩行解析による適切なパラメータの検討、超音波による筋定量的評価の検討を行った。臨床での介入研究を行う前の基礎的検討ならびに機器設定などが完了し、研究はおおむね順調に進展しているものと考えている。2019年度に関しては、本年度得られた基礎的研究をもとに、パーキンソン病患者における臨床的介入研究プロトコールを作成し、倫理申請を行う予定とし、倫理審査での承認が得られた後に臨床研究を開始する予定とする。当初購入予定であった、超音波装置が他の機器で代用可能であったが、逆に電気生理学的評価の為の筋電図が既存のものでの代用が困難であったため、筋電図を購入とした。その都合で、当該年度に購入予定であったコンピュータの購入を次年度としたことにより、次年度使用額が生じました。
集団遺伝学モデルの確率論的解析

生物集団の進化機構の解明を目的とする集団遺伝学では、多くの数理モデルが様々な確率過程を用いて記述される。本研究では、確率過程論的方法、コンピュータ・シミュレーション、有限要素法を用いた偏微分方程式の数値解析を併用して集団遺伝学における幾つかの確率モデル(拡散モデルやマルコフ連鎖モデルなど)に関する諸性質(突然変異体が進化する条件、個体数の確率的変動の効果、モデルを記述する確率過程の極限分布の性質など)の研究を行った。集団遺伝学に現れる確率モデルに対して、次の3つの解析を行った。(1)「集団遺伝学に現れる1次元拡散過程から定義される条件付き極限分布の研究」集団遺伝学に現れるさまざまな1次元拡散過程モデルに対して、2つの境界点のいずれにも到達していないという条件の下で導かれる、時間を無限大に発散させたときの極限分布(条件付き極限分布)を考え、その性質を考察した。その結果を学術論文にまとめて発表した。(2)「集団遺伝学に現れる離散時間確率モデルの拡散近似の境界条件に関する研究」集団遺伝学に現れる1次元離散時間確率モデル(Wright-Fisher model)の拡散近似を行ったとき、極限過程として現れる1次元拡散過程の境界は正則境界となることがある。この場合、どのような境界条件を課することが適切であるかを考察した。(3)「自然淘汰とランダム・ドリフトの相互作用の下での多次元確率モデルにおける境界への初期到達時間の研究」2つの遺伝子間で相補的な自然淘汰が働く集団遺伝学モデル(互助的中立突然変異モデル)における境界への初期到達時間に関する性質を、突然変異率が小さい場合にコンピュータ・シミュレーションを中心とした方法により解析した。また、これらのモデルを近似する多次元拡散モデルを導出し、近似の妥当性を考察した。さらに、自然淘汰の効果が存在しない場合に境界への初期到達時間に対する遺伝子間の組み換え率の影響を考察した。本研究を遂行するにあたり、この問題の生物学的側面に知見の深いアメリカ合衆国ペンシルバニア州立大学のH.Akashi教授とメリーランド州マルチンガム集団遺伝学研究所のJ.Gillespie教授と研究打ち合わせを行った。本年度は以下の2つの研究を行った。集団遺伝学に現れる多次元確率モデルである「二倍体生物集団における自然淘汰の互助的相互作用(2つの遺伝子座、もしくは、2つのDNA塩基座位を考え、どちらか一方に突然変異が生じると有害だが、2つの突然変異が共存すると、有害性が消失する座位間相互作用)による分子進化の確率モデル」の研究を行った。この確率モデルに対応する離散時間マルコフ連鎖であるWright-Fisherモデルと、これを近似する多次元拡散モデル(拡散過程)モデルを用いて以下の解析を行った。多次元拡散過程に対する境界への初期到達時間(突然変異体の集団への固定待ち時間)の平均がみたす偏微分方程式の数値解析により得られた結果と、離散時間マルコフ連鎖のコンピュータ・シミュレーションにより得られた結果を検討し、拡散近似の定量的妥当性を確認した。とくに、組み換え率が大きいときは、Wright-Fisherモデルを近似する拡散モデルは、組み換え率が大きくない場合の拡散モデルとは異なり、independent loci diffusion modelをいう拡散過程であることが示されたので、この新たな拡散過程に対応した偏微分方程式の数値解析を行い、その結果を組み換え率が大きい場合のWright-Fisherモデルの結果と比較検討した。これらの結果を総合して、学術論文の作成を開始した。集団遺伝学における一次元拡散モデル(拡散過程)から誘導される条件付き確率過程(左境界点より先に右境界点に到達するという条件のもとで誘導される確率過程)の概念を一次元広義拡散過程の広いクラスに拡張し、その性質を明らかにした。その結果を学術論文として発表した。集団遺伝学に現れる二倍体生物集団における自然淘汰の互助的相互作用(2つの遺伝子座、もしくは、2つのDNA塩基座位を考え、どちらか一方に突然変異が生じると有害だが、2つの突然変異が共存すると、有害性が消失する座位間相互作用)による分子進化の確率モデルを次の2つの確率過程で記述し、ある境界点への初期到達時間の性質、とくに、初期到達時間の平均のモデル・パラメータ依存性を考察した。一方のモデルは離散時間マルコフ連鎖で記述されるWright-Fisherモデルでありコンピュータ・シミュレーションを中心とした解析を行った。他方は多次元拡散過程で記述される拡散モデルであり有限要素法を用いた偏微分方程式の数値解析を中心とした解析を行った。これらの結果に前年度までの結果を統合し、学術論文を作成しを公表した。また、2008年7月にベルリンで開催された第20回国際遺伝学会議でこれらの研究成果を発表した。さらに、このモデルがタンパク質科学における共進化の概念を対応していることが明らかになり、このモデルを一般化することの重要性が確認された。その認識に基づき、2つの突然変異が共存すると有利度が増す場合や、第2の遺伝子座の遺伝子重複により第3の遺伝子座が生じた場合の互助的相互作用のモデルの定式化を行った。集団遺伝学における基本的な確率モデルの一つである連続時間

Moranモデルの性質を境界点の性質に注目して考察した。とくに、指定した一方の境界点に先に到達するという条件を課すことにより誘導される確率過程(条件付き確率過程)の性質を1次元広義拡散過程ど出生死滅過程の理論を援用して考察した。
下流に配置された物体が誘起する弾性支持円柱の異常振動の解明

柱状物体の流れによる振動は、橋梁・煙突のような構造物の風による振動や、種々の装置における伝熱管の振動等に関連して極めて重要であるため、励振力の発生機構および物体の形状や近接する物体の影響等に関する多くの研究がなされている。本研究においては先ず、これまでに筆者等が指摘した、一様流に直角に弾性支持された円柱の振動に対する、その下流に90度ねじれの位置に配置された円柱の効果を確認した。その結果、(1)下流円柱のカルマン渦励振抑制効果の範囲及びその発生機構の概要を示し、(2)下流円柱により誘起される異常振動の発生条件及び大きさを明らかにした。次に、2円柱がともに固定されている系について速度及び圧力変動の測定を流れの可視化実験と並行して行い、2円柱の交差部付近から主流に平行な軸を持つ渦が周期的に流出する事を確認した。さらに、上流円柱が弾性支持されている系についての実験結果との比較により、この系の固有振動数と縦渦の流出周波数が一致するとき、上流円柱の異常振動が発生する事、および、縦渦に起因する上流円柱の圧力変動がもたらす変動揚力が振動系の振幅から得られる変動揚力と概略一致する事を確認した。これらの結果から、下流に配置された円柱により誘起される上流円柱の異常振動が、2円柱の交差部付近から周期的に流出する縦渦(主流に平行な軸を持つ渦)による渦励振である事を明らかにした。さらに、両円柱の直径が等しい場合の縦渦の挙動に関して以下の知見を得た。(1)縦渦は2円柱の間隙Sが円柱直径dの1/2以下のとき流出する。(2)縦渦の流出周波数は主流流速にほぼ比例し、間隙Sにより変化する。(3)縦渦の流出周波数をdと流速で無次元化したストロ-ハル数は、円柱直径によらず、無次元間隙S/dのみの関数となる。
発達障害特性の影響因を加味した知能検査解釈システムの構築

(1)ウェクスラー検査の児童用WISC-IV及び幼児用WPPSI-IIIの検査行動チェックリスト(検査行動チェックリスト;TBC)について,臨床使用及び尺度構成上の課題を整理し,障害特性が関与する行動観察チェックリストを改訂した,そして臨床事例研究を通して,これらのアセスメントの意義と課題について検討を行った(岡田ら,2019)。(2)発達障害特性として,実行機能及び社会情動的機能を測定できる尺度の理論的整理,そして,指導支援のためのアセスメントツールとしても臨床使用が可能な尺度の検討を行った。社会的情動発達チェックリストを作成し,基準関連妥当性,評定者間信頼性の検証を行データ,また標準化のためのデータを収集した(8割程度の遂行)。(3)WISC-IVにおける因子構造をキャテル・ホーン・キャロル理論から検討し,確認的因子分析等を用いて発達障害評価において有効な知能次元を検討をおこなった。論文化し,今後,投稿を予定している。(4)臨床機関に来談し,研究の同意を得たケースに対して,WPPSI-IIIまたはWISC-IV,TBC,発達障害尺度び社会情動的発達尺度の実施を行い,データを収集した(2割程度の遂行)。平成31年度も継続の予定である。(5)公立小学校及び北海道大学で発達障害の子どもを対象としたグループ療育支援での,ウェクスラー検査及び社会情動発達尺度等の事前アセスメント,そして,事後アセスメントを実施しするパイロット研究をおこなった。これらを基に,アセスメントの枠組みの整理を行い,実践研究を平成31年度に本格実施する。2018年度にデータ収集が前倒しで行えることになり,データ収集については計画以上に進展した。しかし,その分析及び論文化は多少計画よりも遅れた。具体的にはキャテルホーンキャロル理論からの発達障害WISC-IVデータの検討についてである。2018年度に論文化予定であったが,進捗せず,2019年度に行うこととなった。今後の計画は下記の5点である。(1)臨床機関に来談し,研究効力の同意が得られたケース100名程度にWISCーIVを2回実施し,再検査信頼性データを収集する。そして,得点プロフィールの再現性の検討を行う。データ収集と分析が進めば,論文作成,研究発表を行う。(2)発達障害特性として,社会情動的機能を測定できる尺度の基準関連妥当性,再検査信頼性,評定者間信頼性の検証を行う。同時に,社会情動的発達尺度の評定データも収集し,発達障害群(臨床群)と定型発達群の比較検討を行い,これら尺度の臨床的有用性の確認及び標準値を得る。データの分析と研究発表を行う。(3)WISC-IVにおける因子構造をキャテル・ホーン・キャロル理論から検討し,確認的因子分析,クラスター分析等を用いて発達障害評価において有効な知能次元を検討をする。論文化し,国際誌に投稿する。(4)臨床機関に来談し,研究の同意が得られた子どもに対して,WPPSI-III,WISC-IV,TBC,社会情動的発達尺度,発達障害尺度の実施を行い,データを収集する(2018年度から継続)。(5)公立小学校及び北海道大学で発達障害の子どもを対象としたグループ療育支援を行うが,ウェクスラー検査及び社会情動発達尺度,実行機能尺度を介入前の事前アセスメント,そして,事後アセスメントを実施し,プログラム及び支援計画作成の指針を得ること,子どもの成長の確認やプログラムの効果測定を行う(2018年度はパイロット研究で,2019年度は本格実施,2020年度に論文化,研究発表予定)。

2018年度に論文化予定であったが,進捗せず,2019年度に行うこととなった。今後の計画は下記の5点である。(1)臨床機関に来談し,研究効力の同意が得られたケース100名程度にWISCーIVを2回実施し,再検査信頼性データを収集する。そして,得点プロフィールの再現性の検討を行う。データ収集と分析が進めば,論文作成,研究発表を行う。(2)発達障害特性として,社会情動的機能を測定できる尺度の基準関連妥当性,再検査信頼性,評定者間信頼性の検証を行う。同時に,社会情動的発達尺度の評定データも収集し,発達障害群(臨床群)と定型発達群の比較検討を行い,これら尺度の臨床的有用性の確認及び標準値を得る。データの分析と研究発表を行う。(3)WISC-IVにおける因子構造をキャテル・ホーン・キャロル理論から検討し,確認的因子分析,クラスター分析等を用いて発達障害評価において有効な知能次元を検討をする。論文化し,国際誌に投稿する。(4)臨床機関に来談し,研究の同意が得られた子どもに対して,WPPSI-III,WISC-IV,TBC,社会情動的発達尺度,発達障害尺度の実施を行い,データを収集する(2018年度から継続)。(5)公立小学校及び北海道大学で発達障害の子どもを対象としたグループ療育支援を行うが,ウェクスラー検査及び社会情動発達尺度,実行機能尺度を介入前の事前アセスメント,そして,事後アセスメントを実施し,プログラム及び支援計画作成の指針を得ること,子どもの成長の確認やプログラムの効果測定を行う(2018年度はパイロット研究で,2019年度は本格実施,2020年度に論文化,研究発表予定)。
鎮痛・抗炎症薬「コルヒチン」を用いた大動脈瘤治療の基礎的検討

大動脈瘤は破裂すると救命が極めて困難な疾患で、現状の外科的・内科的治療には限界があり、新たな治療法の開発が望まれている。一方、痛風発作予防に用いられるコルヒチン(COL)は、好中球遊走の阻害やNLRP3インフラマソーム阻害を介した抗炎症作用をもつことから、COLは大動脈瘤に対する新たな薬物療法として有用であるか、in vitroにて検討した。COLの細胞レベルにおける作用について、マウスマクロファージまたはマウス血管平滑筋細胞(VSMC)を対象に、遺伝子発現量の変化を調べた。マウス大動脈組織を組織培養法にてVSMCを培養・樹立し、23継代して得られた細胞を実験に用いた。24wellplateに播種後、0, 10ng/mL COLを添加して24時間後にRNAを抽出し、定量RT-PCRにて遺伝子発現量を測定した。0ng/mL COL群と比較して、10ng/mL COL添加群では、Lox, TIMP-2遺伝子発現量の上昇およびIGF-1遺伝子発現量の低下を認めた。Elastin, TGF-β1, Cystatin C, TIMP-1遺伝子発現に差はなかった。本年度はin vitroでコルヒチンによるマクロファージ/血管平滑筋細胞への作用を検証することを計画としていた。実績の概要からも有用な結果を示しており、順調に進展していると言える。今後は、in vivoにて大動脈瘤モデルマウスを用いた発症予防効果について明らかにする。apolipoprotein E遺伝子欠損マウスに、浸透圧ポンプを用いて1000ng/min/kg Angiotensin-IIを4週間皮下に持続注入する大動脈瘤モデルマウスを用い、Angiotensin-II持続注入開始と同時にコルヒチンを腹腔内投与する。投与後、エコーにて横隔膜下大動脈の最大短径を継時的に測定する。実験群は、コルヒチン投与群、生理食塩水群の4群とする。投与量は1mg/dayとし、毎日投与する。投与開始から4週間後に犠牲死し、肉眼所見、顕微鏡下瘤径測定、組織学的評価、生化学的評価、MMP-2,-9酵素活性測定などを行う。もし予防効果が得られなかった場合は、投与濃度を可変して再検討する。当初予定していた国際学会に参加しなかったため、旅費(外国出張費)を使用しなかった。また、in vitro実験をメインに行いin vivo検討にかかる動物飼育管理費を使用しなかったため、次年度使用額が生じた。今後、in vivo検討を進めるため、動物購入費や飼育管理費、解析にかかる試験試薬費やディスポ用品購入費に使用する。
ストリゴラクトン骨格生合成酵素の同定と早期Ａ環水酸化経路の探索

BC環形成酵素候補遺伝子の絞り込み:初年度はミヤコグサの既知ストリゴラクトン生合成遺伝子はリン酸欠乏条件下において発現量が増加することが分かったため,次世代シークエンサーを用いたRNA-seqによる発現解析によって新規ストリゴラクトン生合成遺伝子を絞りこんだ。しかしながら、BC環形成酵素の候補遺伝子は多く、目的の酵素を見つけるには,それ相応に時間がかかる。よって、本年度も継続して目的遺伝子の探索を行った。探索方法は、初めにレトロトランスポゾンLORE1を利用したミヤコグサの遺伝子タギング集団より、候補遺伝子の遺伝子欠損株を入手し、その欠損株が5DSを生産しているかを解析した。早期水酸化経路の仮想前駆体および生成物の有機合成:現在単離されているストリゴラクトンの多くは水酸化修飾されたストリゴラクトンである。これまで、水酸化ストリゴラクトンの生合成は無修飾ストリゴラクトンの水酸化によって行われると考えられてきたが、近年、無修飾ストリゴラクトンを経由せずに水酸化ストリゴラクトンを生産する植物も存在することが分かってきた。このことにより水酸化ストリゴラクトンを生成する新規の生合成経路の存在が強く期待され、その前駆体は水酸化カーラクトンであることが予想される。初年度は早期水酸化経路の仮想前駆体となる水酸化カーラクトンの合成法を開発し、それを用いて安定同位体標識化合物を調製した。また、ワタにおいては、早期水酸化経路ではなかったものの、カーラクトンがまず5DSに変換され、これが水酸化を受けることでストリゴールが生成することを明らかにした。本年度は、有機合成した安定同位体標識水酸化カーラクトンを順次様々な植物種の根の取り込み実験に供した。前年度までの研究で,ミヤコグサの5DSの生合成経路にはMAX1の下流に新規の生合成酵素が存在することが明らかになった。今年度は,その新規の生合成酵素遺伝子の発見を目的として,RNA-seqを用いた遺伝子発現解析による候補遺伝子の選定と当該候補遺伝子の5DS生合成への関与をレトロトランスポゾンタグラインLORE1挿入変異体の表現型解析により行った。リン酸過剰条件によって発現が低下するP450や2-オキソグルタミン酸ジオキシゲナーゼなどの水酸化酵素遺伝子についてLORE1挿入変異体を取り寄せ,5DSおよびlotuslactoneの生産能について解析を進めた結果,それぞれのSLについて欠損変異体を1株ずつ取得することに成功した。これら変異体はそれぞれ他方のSLの生産能を維持していたことから,MAX1の下流に位置することが分かった。5DS欠損変異体について解析を進めたところ,本酵素は18-HO-CLAの下流にあることも明らかとなった。また,これら5DSおよびlotuslactone生合成酵素は18-HO-CLAを基質にする可能性が考えられたため,18-HO-CLAの合成法を開発した。以上のように、研究は着実に進展しており,代表として2件,共同研究者として1件の学会発表を行うなど,学会活動も精力的に行っている。また,本研究と関連した研究において,共著論文3報を発表しており,本研究分野への貢献度も極めて高い。今年度の特別研究員研究報告書において,ミヤコグサにおけるMAX1の下流における5DSおよびlotuslactoneに変換する経路に着目し,新規SL生合成遺伝子の探索を行った。リン酸栄養条件によって発現変動する水酸化酵素をRNA-seqによって解析し,候補遺伝子に対応するミヤコグサにおけるレトロトランスポゾンタグラインLORE1挿入変異体を取り寄せ,それらのストリゴラクトン生産能を確認するスクリーニングを行った。その結果,5DSの生産能を失ったスクリーニングNo.47の変異株,およびlotuslactoneの生産能を失ったスクリーニングNo.17の変異株をそれぞれ入手することができた。三年目も継続して5DSおよびlotuslactone生合成遺伝子の機能解析を続けていく予定である。5DSおよびlotuslactone生合成酵素のin vitro変換実験を行うために,それら遺伝子の全長を明らかにする5'-および3'-RACEクローニングを行う。5'-末端および3'-末端を繋ぎ合わせ全長のORFシーケンスにしたのちに,ORFクローニングをおこなって,それぞれ酵母と大腸菌に導入する。in vitroの組み換え酵素変換実験は,18-HO-CLA,18-HO-MeCLA, AB-COOMe-Dなどの既存化合物を基質に用いて,生成物は既知化合物以外についても慎重に見ていく。また,5DSおよびlotuslactone生合成遺伝子欠損LORE1タグラインを毛状根の形質転換し,回復実験も行う。ストリゴラクトン生合成の最終段階におけるBC環形成酵素遺伝子の同定では、ミヤコグサMAX1産物として新規に18-ハイドロキシ-カーラクトン酸(18-HO-CLA)を同定した。18-HO-CLAのメチルエステル誘導体の安定同位体標識化合物を化学合成してミヤコグサ根への投与実験を行い、18-HO-CLAが5-デオキシストリゴール(5DS)に変換される生合成前駆体であることを明らかにした。さらに、5DSを生産できないミヤコグサLORE1挿入max1変異体が投与したCLA、18-HO-CLAから5DSを生産したことから、MAX1の下流にはCLAから5DSを生成する別の生合成遺伝子が存在することが示唆された。

そこで、シロイヌナズナにおいてMAX1の下流で働く生合成酵素であるLBOのミヤコグサホモログの機能解析を行ったところ、ミヤコグサLBOはin vitroでの変換実験においてシロイヌナズナと同じ変換特性を示すものの、LORE1挿入lbo変異体の解析から5DS生合成には関与しないことが分かった。これらの実験に加え、ミヤコグサ根でリン欠乏条件下において顕著に発現が誘導される遺伝子を網羅的に探索するためにRNA-seq解析を行った。水酸化SL生合成における早期水酸化経路の発見では、2、3、4、18位水酸化CL安定同位体ラベル体の合成法を開発し、これらのうち、4-HO-カーラクトン(4-HO-CL)を用いたワタ根への投与実験により、ワタにおけるストリゴールの生合成は4-HO-CLを前駆体とせず、CLからまず5DSが生合成され、5DSが水酸化を受けることにより生成することを明らかにした。ミヤコグサMAX1およびLBOの酵素変換実験とLORE1挿入変異体を用いた解析から、MAX1の下流に5DSを生成する環化酵素が別に存在すること、18-HO-CLAが5DSの生合成前駆体であることを明らかにすると共に、ミヤコグサではLBOは5DSの環化反応には関与していないことを明らかにした。これらの成果は、マメ科モデル植物においてCLから始まるSL生合成経路の一部が明らかになった初めての例であり、特に、仮想中間体とされてきた18-HO-CLAが実際に5DSの生合成前駆体であることを明らかにしたことは大きな成果である。水酸化SL生合成における早期水酸化経路の発見では、2、3、4、18位水酸化CL安定同位体ラベル体の合成法を開発した。次年度にはさらに多くの植物の新規生合成経路の探索を行うことができる。ワタではCLがまず5DSに変換され、これが水酸化を受けることでストリゴールが生成することを明らかにした。これは当初期待していた早期水酸化経路ではなかったものの、初めてSLが単離された植物であるワタのSL生合成経路を解明したものとしては意義深いものである。BC環形成酵素候補遺伝子の絞り込み:初年度はミヤコグサの既知ストリゴラクトン生合成遺伝子はリン酸欠乏条件下において発現量が増加することが分かったため,次世代シークエンサーを用いたRNA-seqによる発現解析によって新規ストリゴラクトン生合成遺伝子を絞りこんだ。しかしながら、BC環形成酵素の候補遺伝子は多く、目的の酵素を見つけるには,それ相応に時間がかかる。よって、本年度も継続して目的遺伝子の探索を行った。探索方法は、初めにレトロトランスポゾンLORE1を利用したミヤコグサの遺伝子タギング集団より、候補遺伝子の遺伝子欠損株を入手し、その欠損株が5DSを生産しているかを解析した。早期水酸化経路の仮想前駆体および生成物の有機合成:現在単離されているストリゴラクトンの多くは水酸化修飾されたストリゴラクトンである。これまで、水酸化ストリゴラクトンの生合成は無修飾ストリゴラクトンの水酸化によって行われると考えられてきたが、近年、無修飾ストリゴラクトンを経由せずに水酸化ストリゴラクトンを生産する植物も存在することが分かってきた。
レーザーシート法による噴霧火炎内の燃料蒸気濃度とすす濃度の2次元同時測定

非定常噴霧火炎における燃料蒸気濃度分布の不均一性と燃焼機構の関係を調べる事を目的に,シリコンオイル粒子散乱光法とレーザー誘起赤熱法により,自由噴霧火炎内の未燃燃料蒸気濃度分布とすす濃度分布を同時に2次元可視化した.燃料噴射圧力55MPa,噴口径0.15mmの噴射条件下で得られた画像から,着火後,未燃燃料蒸気は噴口から50mmより下流には存在しない事,すすは着火から約0.5ms後に観察され始める事などが分かった.また,噴射期間中,噴口から50mm下流の領域では,大きさ約5mmの未燃燃料蒸気塊が間欠的に上流の未燃領域から飛び出し消失していく様子が観察できた.噴霧火炎内のすすの生成と酸化過程をさらに調べるために,レーザー誘起赤熱法と弾性散乱光法により,非定常自由噴霧火炎内のすす濃度,すす粒径,すす数密度を2次元可視化した.噴口径は0.15mm,噴射圧力は55と100MPaで実験した.得られた結果から以下の事が分かった.(1)非定常自由噴霧火炎では,すすは火炎中心領域で生成される.そのため,火炎中心領域におけるすす粒径は小さく,すす数密度は高い.(2)生成されたすす粒子は,バルク流により火炎先端周囲領域に輸送される.その間,すす粒子同士の合体や凝集,乱流拡散により,すす粒径は増加し,数密度は低下する.その結果,火炎先端領域ではすす粒径は大きく,すす数密度は低い.(3)噴射圧力の増加は,火炎中心部のすす発生と火炎先端周囲領域におけるすすの酸化を促進する.酸化促進がすす生成促進を上回るため,火炎内平均すす濃度は噴射圧力の増加にともない低下する.非定常噴霧火炎における燃料蒸気濃度分布の不均一性と燃焼機構の関係を調べる事を目的に,シリコンオイル粒子散乱光法とレーザー誘起赤熱法により,自由噴霧火炎内の未燃燃料蒸気濃度分布とすす濃度分布を同時に2次元可視化した.燃料噴射圧力55MPa,噴口径0.15mmの噴射条件下で得られた画像から,着火後,未燃燃料蒸気は噴口から50mmより下流には存在しない事,すすは着火から約0.5ms後に観察され始める事などが分かった.また,噴射期間中,噴口から50mm下流の領域では,大きさ約5mmの未燃燃料蒸気塊が間欠的に上流の未燃領域から飛び出し消失していく様子が観察できた.噴霧火炎内のすすの生成と酸化過程をさらに調べるために,レーザー誘起赤熱法と弾性散乱光法により,非定常自由噴霧火炎内のすす濃度,すす粒径,すす数密度を2次元可視化した.噴口径は0.15mm,噴射圧力は55と100MPaで実験した.得られた結果から以下の事が分かった.(1)非定常自由噴霧火炎では,すすは火炎中心領域で生成される.そのため,火炎中心領域におけるすす粒径は小さく,すす数密度は高い.(2)生成されたすす粒子は,バルク流により火炎先端周囲領域に輸送される.その間,すす粒子同士の合体や凝集,乱流拡散により,すす粒径は増加し,数密度は低下する.その結果,火炎先端領域ではすす粒径は大きく,すす数密度は低い.(3)噴射圧力の増加は,火炎中心部のすす発生と火炎先端周囲領域におけるすすの酸化を促進する.酸化促進がすす生成促進を上回るため,火炎内平均すす濃度は噴射圧力の増加にともない低下する.
復興まちづくりに災害遺構等を活かすためのジオパーク推進協議会のエリアマネジメント

本研究は、自然災害後の復興まちづくりにおいて、災害遺構などを活かした減災教育や観光振興に取り組んでいるジオパーク推進協議会と大学および博物館との協働体制の実態を把握するとともに、推進協議会を通したエリアマネジメントにおける組織運営のあり方や計画上の課題を明らかにする。具体的には、1日本のジオパークを類型化し、ジオパーク活動の現状を把握する。2事例研究として国内外のジオパークについて、災害遺構等の保全・整備状況、減災教育と観光振興、経営方法、大学や博物館との関係を捉える。3実現可能性研究として三陸ジオパークなどを取り上げ、各事業の組織化・実行化の方法、資金の調達方法などの課題を明らかにする。
肺線維化病態におけるエンドスタチンの作用機序の解明と新規バイオマーカーの探索

本年はエンドスタチンとエクソソーム由来のmicroRNAとの関連を解析する事を中心に研究を進めた。エンドスタチンにより抑制されるmicroRNAとして、miR-19aがこれまでに報告されている。これはエンドスタチンがmiR-19aの転写因子であるSP-1を抑制する事によるものである。まずC57BL/6マウスで、浸透圧ポンプを用いてブレオマイシン誘発肺線維症モデルマウスを作成して、エクソソーム由来のmiR-19aの経時的な変化を観察した。C57BL/6マウスにブレオマイシンを投与、投与前(day 0)、投与後day7, day14, day21, day28にマウスの血清からexosomeを単離(ExoQuick kitを使用)した。その後exosome中のmicroRNAをmirVana microRNA Isolation Kitを用いて抽出した。さらに3D-GENE microRNA arrayを用いて解析した。その結果、ブレオマイシン投与後、miR-19aは漸増し、day 14でmiR-19aの増加のピークを迎える事が確認された。これはその後、day 28へ向けて減少した。定量的PCRでvalidationを行い、その動向を確認する事ができた。エンドスタチン中の特定のアミノ酸配列がより有効性を示すという報告もあるため、このペプチドを合成した。更にエンドスタチンの血清中の動態を、特発性肺線維症患者の病期や治療薬との関連の中で観察する為に、倫理委員会へ申請するための準備を進めている。初年度はin vitroの系で3つの現象に関してそれぞれ系を変え検討しましたが、いずれも有意な結果が得られませんでした。そのため、in vivoの系も用いてマウス血中のエクソソーム由来のmicroRNAに着目し、検討を進めました。このため条件設定などに時間を必要とした事が原因と考えられます。今後はエンドスタチンによるmiR-19aの制御が線維化に及ぼす影響を、in vivoとin vitroで確認して行きます。またエンドスタチン中の特定のアミノ酸配列がより有効性を示すという報告もあるため、このペプチドを合成しました。これを用いた検討も進めて行きます。さらに倫理委員会を通し、患者検体を用いての検討も進める予定です。本年はpreliminaryな検討として、まずヒト肺線維芽細胞株を用いて、fibroblastのmyofibroblastへのdifferentiationへの影響を検討した。線維芽細胞をエンドスタチンで前処理後にTGF-beta 1を添加したが、alpha smooth muscleの発現に変化は見られず、筋線維芽細胞への分化は抑制されなかった。またヒト肺胞上皮細胞株を用いて、epithelial-mesenchymal transitionへのエンドスタチンの影響を検討した。A549細胞をエンドスタチンで前処理後にTGFーbeta 1を添加した。E-cadherinの低下やVimentinの増加に変化は見られず、上皮間葉移行は抑制されなかった。さらにadipocyteにおいて、エンドスタチンがmTORの転写を抑制するとの報告がある事より、ヒト肺線維芽細胞においてもこれを検討した。これはmTORC2の下流にあるSPARC (secreted protein acidic and rich in cysteine)発現の変化を見ることにより行った。肺線維芽細胞をエンドスタチンで前処理後にTGF-beta 1を添加したが、TGF-beta 1により増加するSPARC発現は抑制されず、エンドスタチンによるmTOR阻害作用は見られなかった。本年度は3つの現象に関してそれぞれ系を変え検討しましたが、いずれも有意な結果が得られなかった事が原因と考えます。

そのため、in vivoの系も用いてマウス血中のエクソソーム由来のmicroRNAに着目し、検討を進めました。このため条件設定などに時間を必要とした事が原因と考えられます。今後は、アポトーシスやオートファジーなどとの関連について検討して行く予定です。またエンドスタチン中の特定のアミノ酸配列がより有効性を示すという報告もあり、これらを合成した上での検証を進めて参ります。また倫理委員会を通し、患者検体を用いての検討も進める予定です。今後はエンドスタチンによるmiR-19aの制御が線維化に及ぼす影響を、in vivoとin vitroで確認して行きます。またエンドスタチン中の特定のアミノ酸配列がより有効性を示すという報告もあるため、このペプチドを合成しました。これを用いた検討も進めて行きます。さらに倫理委員会を通し、患者検体を用いての検討も進める予定です。本年度はpreliminaryな実験が多く、このため次年度使用額が生じています。(使用計画)In vitroの実験が中心になりましたが、新たな実験計画は順調に進展しており、引き続きその遂行のために使用して参ります。初年度に行ったin vitroでの検討の継続は難しく、本年度はin vivoにおけるpreliminaryな実験が多く、このため次年度使用額が生じています。(使用計画)本年度に得られた成果を発展させて行くために、引き続きその遂行のために使用して参ります。
インプラント補綴の個別最適設計を可能にするMEMSを用いた生体内モニタリング

本研究では,応力の時間領域における解析を行うため,極小な回路を設計したMEMSセンサを組み込み,生体内でのリアルタイムセンシングを行うことを目的とした.その結果,義歯に添付可能なサイズのインプラントセンサー用2.4GHzモノポールフィルムアンテナを作製し,頬粘膜の存在でも,1.5cm程度の距離であれば,口腔外での送受信が可能であることが示された.次に,アタッチメントの違いがインプラントへの応力分布と義歯の変位に与える影響ついての評価を行い,ロケーターでは,インプラント部のひずみは他のアタッチメントよりも小さく,また義歯の変位も最も小さいものであった.現在使用されているMEMSよりもさらに小型して、補綴装置に設置可能なMEMSを開発し、模型実験にて精度の検証を行う準備を行っている。装置の開発としては、生体内でアンテナを設置し、軟組織を通して電波を受信可能にするための工程を進めている。模型実験による精度検証の準備として、九州大学工学部と共同開発した咀嚼シュミレータを用いて、アルミブロックに埋入したインプラントに対して荷重負荷を行い、ひずみゲージにてひずみ計測を行った。咀嚼シュミレータは咀嚼運動に類似したサイクル速度を付与することが可能である。荷重条件は、天然歯の咀嚼データを参考に、咀嚼力を想定して100mm/sec ( 50mm/sec )、垂直方向に5kgfに設定した。また、上部構造を金属・陶材・レジンの3種類で作成し荷重負荷を行った結果、最大応力の大きさやその発生時間に有意差がないことが示された。このことから、咀嚼力として考える場合、上部構造材の選択によって、骨内応力への大きな影響はないことが示唆された。本年度、以下の3点を中心に研究を行った。1.Zrフレームの破折原因を探るため、口腔内で使用中のもので破折したZrフレームをSEMで観察。観察結果に関しては、歯科系学会にて報告を予定している。2.CAD/CAMで作製した上部構造の精度調査ひずみゲージを使って計測。3口腔内でのひずみ計測のためのアンテナを設計観。察結果に関しては、工学系学会にて報告を予定している。装置の開発部分に関してはすでに工学系の学会での発表を予定しているものの、まだ口腔内でのモニタリングを行うことができていないため。本研究では口腔内に組み込み可能な,2.4GHz帯で動作するモノポールフィルムアンテナを開発し,その特性を検証することを目的とした.材料と方法:【アンテナ構造】アンテナは,高さ8mm,長さ35mmとした.また、義歯上に貼付して使用が可能であるようにフィルム状とした.そのため,厚さ0.254mm、比誘電率3.5のフレキシブル基板上にアンテナを設計し,給電方法として,片側接地導体のみを残したコプレーナ線路を,またコネクタにはU.FL-R-SMT(ヒロセ製)を使用した.アンテナはモノポールで2.4GHz帯で動作する.【アンテナ特性の検証】モノポールフィルムアンテナの通信特性をSAW温度センサーからのデータを計測するとともに,以下の影響を調査した.・アンテナを義歯に貼付した場合・アンテナの湾曲を変化させた場合・送信アンテナと受信アンテナの距を変化させた場合【肉片を用いた通信試験】送受信機には8.5dBiのパッチアンテナを用い,ブタロース薄切り肉で空隙5mm,距離5cmでアンテナ周囲を被覆し,通信時のSN比を計測した.なお,この試験でもSAW温度センサーを用いて,温度データの信号を受信する感触試験とした.【ヒト口腔内での通信検証】30歳男性の歯列模型をもとに作製したレジン製スプリントにSAW温度センサーとモノポールフィルムアンテナを貼付し,送受信試験を行い,SN比を計測した.結果:・アンテナの湾曲有無で,SN比は湾曲ありの方が減少した.・アンテナを単純に湾曲させた場合と義歯に貼付した場合で,SN比は歯科モデルの方がやや高い値を示すことを確認した.・歯科モデルにSAW温度センサを適用した場合,通信距離20cm程度までは十分温度を測定できることがわかった.本研究では,応力の時間領域における解析を行うため,極小な回路を設計したMEMSセンサを組み込み,生体内でのリアルタイムセンシングを行うことを目的とした.その結果,義歯に添付可能なサイズのインプラントセンサー用2.4GHzモノポールフィルムアンテナを作製し,頬粘膜の存在でも,1.5cm程度の距離であれば,口腔外での送受信が可能であることが示された.次に,アタッチメントの違いがインプラントへの応力分布と義歯の変位に与える影響ついての評価を行い,ロケーターでは,インプラント部のひずみは他のアタッチメントよりも小さく,また義歯の変位も最も小さいものであった.現在、口腔内での計測に際してより汎用性を高めるため小型化を進めており本年度中に完成する予定であったが、小型化をすることにより軟組織を通して電波を受診することが困難となっており、改善を進めているところである。MEMSでの測定結果の比較評価のためのひずみゲージによる計測は、現在予定通り進行している。現在開発しているMEMSを口腔内の補綴装置に装着し、スクリュー締結時、咬合時、側方運動時、咀嚼時、ブラキシズム時の上部構造にかかるひずみなどをリアルタイムでモニタリングを行う。計測した結果から、患者ごとのインプラント最適補綴設計をプランニングする。装置の開発部分に関しては、すでに工学系の学会での発表を予定している。

インプラント現在進めているMEMSの小型化を今後も継続する。MEMSとの比較評価のためのひずみ計測も同時進行で進めており、そちらも引き続き継続する。本年度はインプラント1本での計測を行ったが今後は多本数の場合での計測を行う予定である。本年度予定していたMEMSによる口腔内モニタリングが実施できていないため本年度予定していたMEMSが完成しておらず、そのために使用する予定であった費用が使われていないため、次年度使用額が生じた次年度早期のモニタリングに向けて準備を進めており、その際に用いる予定である次年度早期の装置完成を目指しており、装置開発のために用いる予定である。
指接着型胎児オキシメーターと胎児心拍数モニタリングを併用した新規分娩管理法

2016年2月2018年5月まで国内9施設で多施設共同研(UMIN000020738)を行い、基準値設定のため陣痛時胎児組織酸素飽和度(FtO2)、出生直後の新生児組織酸素飽和度(NtO2)を測定した。期間中に分娩第I期、II期のいずれかまたは両方で分娩時の胎児評価をして登録された症例は196例であった。年齢中央値は32歳、経産回数0.45、経腟分娩169例、吸引分娩25例、帝王切開2例、平均出生体重は3010gであった。I期測定は34例、II期測定は183例であった。臍帯動脈血pH7.20未満を異常とすると異常は15例(196例平均pH7.30)であった。臍帯動脈血pH7.20以上を正常例とすると正常は平均FtO2 43.1%(I期)、42.9%(II期)、平均NtO2は49.0%(1分)、52.0%(3分)、52.9%(5分)、異常はFtO2 35.9%(I期)、38.8%(II期)、NtO2 42.6%(1分)、48.5%(3分)、53.0%(5分)で有害事象は見られなかった。CTG異常は登録196例中36例に見られた。FtO2 40%以上を正常とした場合、36例中12例がFtO2 40%以上かつ臍帯動脈血pH7.2以上でありCTG偽陽性であった。新生児ではNtO2 50%未満が継続する場合呼吸障害で新生児入院率が上昇した。CTG異常例のNtO2出生1分後は平均44.7%と低値であった。また78例の帝王切開症例で術前に胎児、術後に新生児の前額部の酸素飽和度を測定した。一過性多呼吸(TTN)で入院になった新生児では3分後、5分後がTTNで有意に低値であり、非TTNでは経過とともに酸素飽和度が上昇にするのに対し、TTNでは出生後5分までに有意な上昇を認めなかった。臍帯動脈血pH低値症例で胎児酸素飽和度が低値になること、TTNを出生後3分から予測できる可能性がある。多施設共同研究の症例蓄積に時間を要した。胎児心拍数モニタリングの偽陽性率を胎児オキシメーター使用によって低下させるため、胎児心拍数陽性例に絞ってオキシメーターの測定を行い、症例を蓄積する。統計ソフト購入、統計学的専門家コンサルト料金が含まれておらず支出が少なくなった。