hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活動筋の無酸素性作業閾値の空間不均一性～酸素供給と消費のミスマッチに注目して～

活動筋ATの空間不均一性の評価:各部位の計測値とその平均値の差(2乗平均平方根誤差)、および非線形近似解析で得られた生体応答の変動係数を計算し、ATの空間分布状態を推定した。現在、酸素供給と消費、およびpHの動態を基にして、運動時の筋線維動員パターンを推定し、活動筋ATの空間分布の生理的な機序を考察している。研究代表者は、最近、ラットの筋収縮時において、活動筋のPO2と近赤外分光法(NIRS)で測るHHb(VO2/Qを反映)の応答は近似することを報告した。そこで、上記の動物筋線維の酸素交換特性を基にして、ヒトの筋線維動員パターンをNIRS法で推定する方法を採用する。とくに、無酸素性代謝がより多く関与する速筋線維では、酸素供給(Q)が不十分になるので酸素不足が顕著になり、PO2とpHが減少すると予想される。そこで、活動筋のHHbとpHの値を基にして複数部位における筋線維の動員パターンを推定し、ATの空間分布との関連を検討する。以上の測定から、運動開始時の複数部位における活動筋ATの生理的機序について考察する。さらに、共同研究者であるBarstowとPooleの両教授、およびRossiter博士と共同で研究結果を検討し、運動時の筋線維動員パターンとAT、および酸素不足の関係を考察する。また、有酸素性運動能力の評価や筋肉の部位ごとのリハビリテーションなど、得られた研究成果をスポーツ現場と臨床現場への応用することについても検討する。運動開始時の複数部位における活動筋ATの生理的機序を考察するために、Barstow、Pooleの両教授、およびRossiter博士を招聘する費用として用いる。さらに、活動筋の複数部位における筋線維の動員パターンをNIRS法で推定し、ATの空間分布との関連を検討する実験を行う。
多国籍企業と政府間租税競争の理論経済分析

本年度は多国籍企業の行動を考慮に入れた上で、政府が自国企業と外国の多国籍企業との間で差別的課税を課すべきかどうか、という問題に取り組んだ。その結果、この問題に取り組むための理論モデルを構築でき、三つの結果を得ることができた。一つ目の結果は、自国企業と外国の多国籍企業との間で差別的課税を課すときに、自国企業より外国企業に対して安い税金を課すことが分かった。なぜなら、外国企業に安い税金を課すことで多国籍企業の自国での立地を促すことができ、その結果税収を得ることができるのと同時に安く財を取得できるようになるからである。また、外国企業に課す税金は、自国企業と外国企業とを差別しないときに比べて安い税金になっていることが理論的に分かった。一方で自国企業に課す税金は、差別しないときと比べて安くなる場合があることが分かった。二つ目の結果は、差別的課税を行った方がいいのか、悪いのかという問題である。差別的課税を行ったときと行っていないときの経済厚生を比較すると、差別的課税を行っていないときの方が、経済厚生が高いことが分かった。この結果、政府は自国企業と外国企業とを差別しない方がいいことが分かった。三つ目の結果は、多国籍企業数に関する結果である。自国企業と外国企業との間で差別的課税を課す場合、外国企業に安い税金を課し外国企業の海外直接投資を促すことから、差別的課税を行うと、海外直接投資が増えることが分かった。しかし、両国の経済厚生を考えると、海外直接投資が増えることは、世界の経済厚生を減少させることになり、差別的課税を行うと海外直接投資は過剰であることを示した。2018年度は研究計画通り論文を完成することができた。また、現在2019年度に行う予定である研究のモデル構築の目途が立っているので、順調に進展していると考えられる。2019年度は、2018年度に行った研究を国内外でさらに研究報告を行い、研究成果を公開する。研究会では国内外の研究者と積極的に議論を行って論文の質を高めていき、海外査読付き雑誌に投稿する。また、2019年度に行う予定の研究を行い、研究成果としてまとめる。本年度は不完全雇用下で企業行動を考慮に入れた法人税競争に関する理論的研究を行った。研究の結果は大きく分けて二つある。まず一つ目の結果は、市場規模が大きい国ほど法人税率が高くなるということだ。市場規模が大きいとそれだけで多国籍企業を引き寄せる要因になり、政府はある程度高い税率を課しても多国籍企業が国内から退出しないことになる。一方で、市場規模の小さい国は、市場規模の大きい国よりも自分の国に立地してもらうために税率を低くして多国籍企業を引き寄せようとする。したがって、市場規模の大きい国の政府は小さい国の政府に比べて高い法人税率を課す。二つ目の結果は、生産費用の増加が各国の法人税率の低下の要因になっている、ということである。今、ある国(国1)の生産費用が高まったと仮定しよう。生産費用が高くなった国1は多国籍企業にとって生産費用が高いので立地する誘因は小さくなる。すると、多国籍企業が他国(国2)へと流出してしまう可能性が出てくる。国1は他国へと流出してしまう多国籍企業を引き留めるために法人税率を引き下げようとするのである。一方で他国(国2)にはどのような影響があるのか。他国には二つの相反する効果が存在する。一つは、相手国(国1)の生産費用が相対的に高くなったので、多国籍企業は国2に立地する誘因が高まる。その結果、国2の政府は法人税率をある程度高くしても生産費用の高い国1へは多国籍企業が流出しないと考えるので、法人税率を高い水準に設定する効果である。もう一つの効果は、国1が多国籍企業を引き寄せるために法人税率を下げるので、国1の行動に引きずられて、国2の政府も同様に法人税率を下げるという効果である。2017年度は研究計画通り論文を完成することができた。また、現在2018年度に行う予定である研究のモデル構築の目途が立っているので、順調に進展していると考えられる。

自国企業と外国企業との間で差別的課税を課す場合、外国企業に安い税金を課し外国企業の海外直接投資を促すことから、差別的課税を行うと、海外直接投資が増えることが分かった。しかし、両国の経済厚生を考えると、海外直接投資が増えることは、世界の経済厚生を減少させることになり、差別的課税を行うと海外直接投資は過剰であることを示した。2018年度は研究計画通り論文を完成することができた。また、現在2019年度に行う予定である研究のモデル構築の目途が立っているので、順調に進展していると考えられる。2018年度は、2017年度に行った研究を国内外でさらに研究報告を行い、研究成果を公開する。研究会では国内外の研究者と積極的に議論を行って論文の質を高めていき、海外査読付き雑誌に投稿する。また、2018年度に行う予定の研究を行い、研究成果としてまとめる。2019年度は、2018年度に行った研究を国内外でさらに研究報告を行い、研究成果を公開する。また、2019年度に行う予定の研究を行い、研究成果としてまとめる。予定していた国際学会に参加することができなかったことと、予定していた英文校正を行う必要が生じなかったことから次年度使用額が生じた。次年度は、国際学会に参加して英文校正を行う予定である。昨年度、国際学会発表を行う予定にしていたが、採択されなかったため、旅費として使うことができなかったため
補聴効果改善を目的とする残響知覚の検討

本研究では語音知覚に及ぼす残響の効果を検討するため、(1)残響語音の心理的な音量(ラウドネス)の検討、(2)雑音呈示下における残響語音の語音明瞭度と「聴き取りにくさ」の評価、(3)音声劣化処理を施した語音を用いた語音明瞭度評価手法の確立を目的として実験を行った。その結果、(1)残響語音は無残響語音より56 dB程度大きく知覚される、(2)残響0.2秒以内の場合、残響語音は無残響語音と同程度の語音明瞭度で知覚される、(3)ローパスフィルタによる音声劣化処理を用いることで語音明瞭度の微少な差異の検出が可能である、ことが明らかになった。語音知覚における残響の効果について、これまで十分な基礎データが報告されていないのが現状であった。そのため、本年度は以降の研究に応用可能な基礎データの収集を行った。前年度までに行った予備実験に基づき、健聴な成人男女30名を対象として異なる残響時間を持つ単音節が知覚される際のラウドネスを検討した。残響のない原音を標準刺激、コンピュータ上で残響を畳み込んだものを比較刺激として、両刺激を連続呈示した上で被験者調整法により残響の程度によるラウドネスの変化を検討した。本実験で用いた残響インパルスは0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0秒の計6種であった。結果、残響を含まない標準刺激と比較して、全ての残響時間でより大きなラウドネスが得られた。また、残響時間の長さ依存的にラウドネスが大きくなることが示された。本研究で用いた全ての単音節の平均値を算出したところ、標準刺激と比較して、残響0.5秒でのラウドネスは+5.8dB、残響3.0秒でのラウドネスは+7.61dBであった。以上の結果に基づいて単音節ごとのラウドネスを算出し、聴感レベルでの音量校正を施した。その後、ラウドネス校正を施した清音2音節から成る無意味綴りの語音明瞭度を予備的に測定したところ、語音明瞭度は残響時間依存的に低下することが明らかになった。本研究の主目的である補聴効果改善のためには、本年度に用いた0.5秒よりも短い残響時間を用いる必要性が考えられた。残響が無い通常音声と比較してより大きく、かつ語音が明瞭に聴取可能な残響時間を算出することにより、補聴効果改善の手法だけではなく、日常的な生活空間である住環境の改善手法への応用が期待される。平成21年度までに行った実験から明らかになった問題点を踏まえ、平成22年度は、コンピュータ上で0.1、0.2、0.3、0.4、0.5秒の残響インパルスを畳み込んだ日本語単音節を刺激として用い、残響の程度によるラウドネスの変化を検討した。その結果、ラウドネスは残響時間の二次関数として知覚されること、二次関数の極大値(最も音が大きいと感じる残響時間)は0.4秒であることが明らかになった。残響を有しない単音節と0.4秒の残響を有する単音節のラウドネスの差分は5.99dBであった。また、前年度の実験から残響時間の違いによる微少な語音明瞭度の変化を検出する必要性が考えられたため、音声劣化処理を施した語音での明瞭度測定を行った。特定領域(低域、高域、中間領域)の周波数を選択的に通過させる3種の音声劣化処理フィルタについてそれぞれ複数のカットオフ周波数を設け、ノイズ無し環境と45dBSPLのスピーチノイズ環境において音場語音明瞭度の測定を行った。その結果、カットオフ周波数が2000Hzの低域周波数通過フィルタを用いた場合最も効果的に微少な語音明瞭度の変化を検出できることが明らかになった。残響がない通常音声と比較してより大きく、かつノイズが存在する環境においても語音が明瞭に聴取可能な残響時間を求めることにより、補聴効果改善だけではなく、日常的な生活空間である住まいの音環境改善手法への応用を期待することができる。我々の日常生活に存在する雑音を考慮し、実際の語音知覚により近いと考えられる雑音呈示下での残響語音知覚を検討した。

雑音下での残響語音のラウドネスを検討するため、雑音として7話者によるATR25文読み上げ音声ファイルをランダムに重畳した音声騒音を、残響語音として日本語単音節に0.1、0.2、0.3、0.4、0.5秒の残響インパルスを重畳したものを用い、これらをヘッドフォンで呈示した。残響0秒(残響なし)と比較して全ての残響語音で有意に大きなラウドネスが得られ、5種の残響語音間におけるラウドネスは同程度であった。単音節ごとのラウドネスを算出することで聴感レベルでの音量校正を施した単音節を用い、音声騒音呈示下における語音明瞭度と、マグニチュード推定法による「聴き取りにくさ」の評価を行った。残響0秒の語音明瞭度と残響時間0.3秒までの語音明瞭度は同程度であり、残響時間0.4秒以上で語音明瞭度が有意に低下することが明らかになった。また、残響0秒と残響0.2秒までの聴き取りにくさは同程度であり、残響時間0.3秒以上で語音の聴き取りにくさが有意に増大することが明らかになった。これらの結果から、1、残響0秒と比較して0.1秒以上の残響時間でラウドネスが増大すること、2、残響0.1秒及び0.2秒の語音明瞭度及び聴き取りにくさは残響0秒と同程度であることが明らかになった。スピーカーから音声騒音と残響語音を呈示した音場実験からも、上記のヘッドフォンを用いた実験と同様の結果が得られた。以上の結果から、残響がない語音と比較してより大きく、かつ残響がない語音と同程度に明瞭な語音聴取が可能な残響時間は0.2秒以下であることが明らかになった。音場でも同様の結果が得られたことから、本研究の結果は補聴効果改善に資するのみならず、日常的な生活空間である住まいの音環境改善手法への応用が可能である。
肺リンパによる肺移植拒絶反応の診断に関する基礎的研究

肺移植術後の移植肺の局所変化のモニタリングに肺リンパが応用可能か否か検討した。【方法】雑種成犬10頭を用いてのべ5回の同種左肺移植実験を行い、免疫抑制剤FK506(o.1mg/kg/日)投与群と非投与群に分けた。1)術前、術後2・3・5・7日目の移植肺の気管支肺胞洗浄液(BALF)を採取し、液性成分中のIL-2、soluble IL-2R、IL-6、TNF-α、IFN-γについてELISA法で測定した。2)小開胸肺生検により術後2・3・5・7日目の移植肺組織を採取し、H-E染色および拒絶反応の指標としてICAM-1、LFA-1、VCAM-1、MHC-IIの単クローナル抗体による免疫組織染色を行った。3)移植肺の気管気管支リンパ節のリンパ管カニュレーションを行いリンパを回収し、蛋白濃度、IL-2、soluble IL-2R、IL-6、TNF-α、IFN-γ濃度についてELISA法で測定し1)の結果と比較検討する。【結果】1)非免疫抑制群では術後2日目より7日目までにIL-2、可溶性IL-2受容体、IL-6、TNF-α、INF-γの全てにおいて移植肺では増加したのに対して健常肺では変化が認められなかった。また免疫抑制群では移植肺、健常肺ともに増加しなかった。2)組織学的に非免疫抑制群では術後3日目から血管内皮細胞および間質にICAM-1が発現し周辺にLFA-1陽性リンパ球の集籏を認めた。また術後5日目からVCAM-1およびMHC-IIが発現した。1)および2)については前年度と同様の所見が得られた。3)に関してはカニュレーションの失敗や測定に十分なリンパの回収ができず回収方法の再検討を必要とした。
ヒト消化器癌における細胞動態に関する研究

ヒト消化器癌の細胞増殖特性を知る目的で【○!1】手術摘出臓器を人工血液で灌流することによりViableに保ちBrdu及びチミジンを用いS期細胞標識率を算出した。【○!2】stage Vの症例ではBrdu In-vivo標識を行い比較した。【○!3】予後の判明している手術症例のパラフィン切片を用いPloidy patternの解析を行った。標識を行った症例数は大腸癌74例、家族性大腸腺腫症18例、胃癌炎症性腸疾患など30例である。Ploidy patternの解析は大腸癌130例について行った。以下の結果より本法は、癌細胞動態の解析に役立つと結論した。成績(1)大腸癌原発巣で高分化腺癌中分化腺癌低分化腺癌粘液癌で、S期細胞を標識することに成功した。粘液癌では粘液中の浮遊癌細胞も標識されていた。(2)高分化、中分化腺癌で計測したS期細胞標識率は平均値24.2%であった。最高値は肝転移を伴った中分化Sm癌で36.1%であった。(3)胃癌、大腸高分化腺癌では腫瘍表層の方が深層より高い標識率を示す傾向が認められた。深層での増殖抑制因子の解析が必要である。(4)リンパ節転移巣、肝転移巣でもS期細胞標識は可能であり、標識率はそれぞれ22.5%、17.4%であった。(5)脈管浸潤巣の他にPerineural Invasoonが存在することが、標識により確認することができた。(6)腫瘍内癌の標識率は癌巣25.2%、腺腫巣14.6%、正常粘膜4.7%であった。(7)制癌剤有効症例に於て癌細胞とリンパ球の相互関係をS期細胞標識の面から検討出来ることが明らかにされた。(9)絨毛腺腫の癌リスクの問題をS期細胞の分布より検討出来た。ヒト消化器癌の細胞増殖特性を知る目的で、手術摘出臓器を人工血液で潅流することによりViableに保ち、【^3H】-チミジンで増殖細胞を標識し、胃大腸粘膜癌の細胞動態について標識率算安定した。これと比較検討する目的で、ブロモデオキシウリジン(BudR)を用いたin vivo標識法を今年度は、胃癌10例大腸癌30例に行なった。【^3H】-チミジンによる(Ex-vivo法)とBudR(in vivo法)の標識率は、潅流条件の良い摘出臓器に於ては同一の値を得た。なほBudRによる標識は抗BudR単クローン性抗体を用い、免疫組織学的方法(酵素抗体間接法)により検出した。Ex-vivo法の場合はAutoradiographyにより標識細胞の検出を行なった。組識切片上で増殖細胞の分布を光顕的に観察した。胃癌,大腸腺腫症大腸癌及びそれに合併した腺腫に於て下記の結果を得た。1)胃癌,大腸癌ともに表層に於て標識率は高値を示した。2)大腸腺腫症に於て1mm以下の腺腫は均一に標識されているが,5mm以上の腺腫では標識がまばらとなり、この時期の腺腫は必ずしも増殖傾向を示さないものと考えられる。3)大腸絨毛腺腫はこれに比し大きいものでも均一な標識細胞の分布をみとめ骨腫内及び側方進展ともに強い性質を有するものと考えられた。

4)腺腫に合併したm癌に於て、正常粘膜・腺腫・癌巣の標識率はそれぞれ4.7±2.2%,14.6±4.3%,25.2±5.4%であった。5)リンパ節、肝などの転移巣における標識細胞と、原発巣の標識細胞の分布を比較検討した。以上の他切除例の予後と標識率の関係を検討中であるがこれに関してはなほ日時を必要とする。ヒト消化器癌の細胞増殖特性を知る目的で行われる^3H-thymidineによるS期細胞標識は,我々が開発したex vivo臓器灌流法により,より生体に近い状態で行うことが可能となった.また, thymidineの同族体であるbromo-deoxyuridine(BrdU)による免疫組織学的S期細胞標識法は, ^3H-thymidineの場合と同様の結果が得られ,しかも取扱いが簡便である.本年度は,ヒト大腸癌原発巣22例,肝転移巣3例,皮膚転移巣ノ例,その他の悪性疾患3例に対し, BrdUによる標識を行った. BrdUの標識法は,倫理的問題を考慮し, stageVのみin vivo法,その他の症例は主としてex vivo法とした.原発巣及び転移巣の標識率の算定には画像解析装置を用いているが,作業の能率化と計測の客観化のため独自のソフトウェアーを開発した.大腸癌原発巣の標識率は12.236.1%,平均値25.2%(n=46)である.個々の腫瘍間の比較において,病期分類上stageIV・Vで高い傾向,組織分化度で高分化腺癌より中分化腺癌で高い傾向,脈管侵襲の強い症例で高い傾向が認められた.本研究は開始後間もないため,予後との比較はなお日時を必要とする.次に腫瘍内不均一性の検討で,深層と比較して浅層で高い傾向を認めたが,均一な標識率を示す症例もみられた.肝転移巣の標識は計6例となり,標識率は10.325.4%,平均値15.5%で原発巣と比較して低い傾向が認められた.また中心部に壊死を伴う症例では表層で高い標識率を示す傾向がみられた.リンパ節転移巣においても同様の結果が得られた.同一症例でflow cytometryを用いたDNA定量を行い, DNA pleudy patternと標識率との比較も行っているが,これまでのところ有意な相関は得られていない.また一部の症例で, in vivo BrdUおよびex vivo hymidineによる二重染色を施行し,検討中である.ヒト消化器癌の細胞増殖特性を知る目的で、3H-thymidineによるexvivo法、およびBrdvによるexvivo・invivo法を用いて、S期細胞の標識を行った。標識を行った症例数は太陽癌74例、家族性大腸腺腫症18例、その他30例となった。大腸癌原発巣の表層のS期細胞標識率は11.036.1%、平均値は24.2%であった。性別、結腸直腸別、早期癌対進行癌、リンパ節転移の有無、肝転移の有無、腹膜転移の有無で比較したがいづれも有意差を認めなかった。ただし深達度で、{m+sm+pm}群が29.5%、{ss(a_1)+s(a_2)+si(ai)}群が22.7%と、深達度の低い群で有意に高かった(p<0.01)。この原因として、深達度が低い場合は周囲組織からの影響を比較的受けずに増殖し、深達度が高くなるほど周囲組織からの抑制を強く受ける可能性が考えられた。組織学的には、高分化腺癌対中分化腺癌、リンパ管侵襲の有無、脈管侵襲の有無の比較で有意差を認めなかった。腫瘍表層の標識率の比較では、平均値で、表層22.9%、深層19.7%と、表層で高い値を示した(p<0.01)。これを組織分化度別にみると、高分化腺癌では表層23.1%、深層19.3%と表層で高い(p<0.01)のに対し、中分化腺癌では表層21.9%、深層20.5%と有意差を認められなかった。
一般住民における脳性ナトリウム利尿ペプチド測定の有用性と遺伝的素因の影響の探究

脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)は早期の心不全の臨床マーカーである。一般地域住民からなる本調査集団において、血漿BNP濃度は心電図上左室肥大と有意な関連を示したが、心電図左室肥大と血漿BNP濃度に影響を与えるNPPB遺伝子多型(rs632793)とは有意な関連を認めなかった。さらにこの遺伝子多型と将来の循環器疾患発症との間にも有意な関連を示さなかった。今後、NPPB遺伝子多型と予後との関係についてはさらなる検討が必要であると思われる。NPPBは脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)をコードする遺伝子であり、BNPは左心機能の有用なマーカーであることが知られている。またBNPは体液量の調節等を通じて心保護作用があることがこれまでの報告から知られている。本年度は、タイピング済み遺伝型データと、ベースラインデータを統合し、natriuretic peptide precursor type B (NPPB)の上流域の一塩基変異(SNP)と、ベースラインデータとの関連について、粗解析を行った。また、サンプルサイズを拡大するために高島コホートで同意後収集済みの血液検体約200検体からDNAの抽出を行った。必要な変数がそろっている1717名を対象にした、横断解析の結果、NPPBのSNPと血中BNP濃度は有意な関連を認めた(p<0.0001)。また左室肥大(LVH)をSokolow-Lyonクライテリアに従って定義し、LVHとの関連について解析を行った。LVHあり群となし群の両方で、NPPBのSNPと血中BNP濃度の間には相関がみられた。またLVHあり群では有意な血中BNP濃度の高値を認めたにもかかわらず、NPPBのSNPとLVHとの関連は認めなかった。またNPPBのSNPと動脈硬化の一つのマーカーであるbaPWVとの関連も認めなかった。NPPBのSNPと収縮期血圧、拡張期血圧あるいは高血圧(140/90mmHg以上あるいは降圧薬服用)の有無のいずれで解析しても有意な結果は認めなかった。これらのことからNPPBのSNPは血中BNP濃度との関連は認められたが、LVHや血圧といった心保護作用に関連する指標との関連は認めなかった。このことから、NPPBのSNPによって上昇しているBNPは機能しないあるいは他の、生体内の制御機能によってマスクされている可能性を示唆するものである。NPPBは脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)をコードする遺伝子であり、BNPは左心機能の有用なマーカーである。またBNPは体液利用の調整等を通じて心保護作用があることがこれまでに報告されている。昨年度に、統合したタイピング済み遺伝型データと、ベースラインデータを用いて、natriuretic peptide precursor type B(NPPB)の上流域の一塩基変異(SNP)と、血中BNP濃度、Sokolow-Lyonクライテリアに従って定義されたECG-LVHとの関連について解析をおこなった。昨年度の引き続き、調整因子等を含めさらに詳細に検討したが、NPPBのSNPとECG-LVHとの間には有意な関連を認めなかった。さらにBNPの遺伝子変異と将来の疾患発症や死亡との関連についての検討と本年度は検討を行った。追跡データとベースラインデータを統合したデータセットを作成し、総死亡と関連について粗解析を行った。Cox比例ハザードを用いて性別・年齢を調整したモデルではBNPの遺伝型によって総死亡のリスクに差を認めたがこの差は統計学的には有意ではなかった。さらに性別、年齢に加えて対数変換した血中BNP濃度を調整したモデルを用いて検討したが、BNP遺伝型による総死亡のHRは統計学的に有意な差を認めなかった。この結果は、粗解析の結果でありさらに詳細な検討が必要であるが、BNP濃度がNPPBの遺伝型によって高値の群でも、ECG-LVHの頻度や総死亡のリスクに影響を与えないことを示唆するものである。さらにNPPBのSNPと疾患特異的な死亡や発症との関連についての検討や、ベースライン時の血中BNP濃度と生命予後との関係をNPPBのSNPがどのように修飾するかについての検討が必要である。脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)はnatriuretic peptide precursor type B (NPPB)遺伝子によってコードされる。またBNPは左心機能の有用なマーカーであり、患者集団では予後と関連があることが知られている。またBNPは体液利用の調整等を通じて心保護作用があることも報告されている。死亡及び循環器疾患発症の追跡データおよびNPPB遺伝型を含む遺伝子解析データ、ベースラインデータを統合したデータセットを用い、NPPB遺伝型と循環器疾患リスクとの関連を検討した。本調査集団では変異型のホモの出現頻度は一般住民において2%程度であった。ログランク検定において総死亡、循環器疾患発症とNPPB遺伝型(変異型ホモ、変異型ヘテロ、野生型の3群あるいは変異型と野生型の2群にわけた検討)との間に有意な関連は認めなかった。

この結果はさらに性、年齢などの交絡要因を調整したCox比例ハザードモデルにおいても同様であった。この縦断研究による結果はECG-LVHによる横断研究による検討結果とを支持するものであった。さらに縦断における検討で血中BNP濃度を調整したモデルにおいても結果は同様であった。本研究の結果について異なった調査集団において検証を行う必要がある。また本研究ではNPPB遺伝型が総死亡や循環器疾患リスクへのmodifyは認められなかった。しかし心不全リスクに関して予防的であるかについては、本調査集団や心エコー等による左心機能の継時的変化の追跡が可能な集団においてNPPB遺伝型との関連を認めるかについてさらなる検討を行う必要がある。概ね予定通り順調に解析を行っている。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度はNPPBの遺伝子多型と疾患特異的な死亡、循環器疾患発症との関連についての引き続き詳細な解析を行うとともに、ベースライン時の血中BNP濃度と生命予後との関係をNPPBのSNPがどのように修飾するかについての検討を行い、論文化を進める。また本年度は解析用機材の故障により年次計画には影響を及ぼさなかったものの四半期ごとの予定からは遅延が生じた。次年度以降は解析用機器の多重化等によってデータ保護を行い、早期の論文化を行う。
免疫系における新規RNAキナーゼの生理機能

前年度に引き続き、T細胞特異的Clp1遺伝子欠損マウスとキナーゼ活性欠損ノックインマウスを用いて解析を行ない、今年度は特にその分子メカニズムについて検討を行なった。Clp1遺伝子欠損T細胞は胸腺における分化過程においてCD4-CD8-の早い段階で増殖分化が障害され、アポトーシスにより細胞死を起こすことが認められた。しかしながらキナーゼ活性欠損ノックインマウスにおいて胸腺分化は正常であり、末梢における成熟CD4およびCD8T細胞の細胞数も正常であった。このことより、Clp1はRNAキナーゼとして働くのみでなく、またpre-mRNA cleavage complexおよびpre-tRNAsplicing complexの構成分子であることから、これらcomplexのアダプターとして機能している可能性が示唆された。実際、Clp1遺伝子欠損T細胞においてpre-mRNAのcleavage異常による転写終結部位の延長を認めた。しかしながら、成熟tRNAの量的質的変化は認められなかった。この結果より、Clp1遺伝子欠損細胞のT細胞分化障害はpre-mRNAの成熟化異常によるものと考えられた。一方、キナーゼ活性欠損ノックインマウスはT細胞を含めた血球系細胞の分化とその機能に異常を認めなかったが、モーター神経の異常による運動障害を生じた。このマウス胎児より繊維芽細胞を作成し、分子メカニズムについて検討したところ、mRNAの成熟化に異常はなく、またtRNA成熟化機構においてもpre-tRNAのsplicingに異常はなく、tRNAのアミノアシル化等にも変化は認めなかった。しかしながら、Clp1遺伝子変異細胞において異常なtRNAフラグメントの集積を認めた。これが何らかの生理機能を有し、マウスの表現型に関係しているのではとの可能性について、現在さらに詳細な検討を行なっている。本研究では、新規RNAキナーゼClp1の生体内における分子機構を明らかにするため、その遺伝子改変マウスを樹立し、特に免疫系における生体機能を明らかにすることを目指した。今年度までに我々はCre-loxPによるゲノムDNA相同組み換えシステムを応用した組織特異的Clp1ノックアウトマウスとキナーゼ活性欠損ノックインマウスの樹立に成功した。さらにT細胞特異的Clp1遺伝子欠損マウスを樹立するため、2種類の異なるT細胞特異的Cre発現マウスであるLck-CreマウスおよびCD4-Creマウスと交配し、解析を行なった。胸腺におけるT細胞分化のより早期の段階で作用するLck-Creとの交配でT細胞の分化はほぼ完全に未成熟な段階で停止していた。しかしながらCD4-Creとの交配では胸腺におけるT細胞分化は正常であり、末梢においてはCD8T細胞は若干減少しているもののCD4T細胞の細胞分画はほぼ正常であった。このマウスは3、4ヶ月齢でほぼ全例において炎症性腸疾患を発症した。さらに詳細に検討したところ、このマウスでは調節性T細胞の数が有意に減少していた。同時に樹立したキナーゼ活性欠損ノックインマウスにおいては胸腺におけるT細胞分化および末梢におけるCD4およびCD8T細胞の数に異常はなく、また調節性T細胞も正常であり、腸炎等の発症は認めていない。このような所見からClp1分子は調節性T細胞のホメオスタシスに関与し、その機序にClp1のリン酸化機能は関与せず他の異なる機序が関与することが示唆された。本研究により樹立したT細胞特異的Clpl遺伝子欠損マウスはRNA代謝機構に関与する分子が炎症性腸疾患の発症に関与することを示した大変ユニークな生体モデルであり、今後その分子メカニズムを明らかにすることにより、臨床応用への可能性を目指したい。
分子シミュレーションによる2次構造形成過程の研究

タンパク質の折れ畳において正しい2次構造が形成されることが重要である。そのためにはヘリックスやストランドを結びつけるターンやループの構造が正しく形成されることが重要である。我々はこのような観点に基づき、主に、βヘアピンペプチドであるG-peptideとその部分配列ペプチドの構造形成過程を分子シミュレーションによって研究した。平成19年度には以下の成果が得られた。単独でβヘアピンに折れ畳むG-peptideの部分配列(YDDATKTF)は、実験的には天然類似のターン構造が不安定であることが知られる。しかし水分子を多数含む系で拡張アンサンブルシミュレーションを行うことにより準安定状態である天然類似のターン構造の形成を頻繁に観察することができた。詳細なデータ解析の結果、芳香族側鎖同士が密に接していなくてもターンが形成されることが示された。構造形成の初期にD46とT49の側鎖間に水素結合が形成されることから、ターン部位に存在する親水的な相互作用が重要であることが示唆される。(2)ヘリックス構造を多く含む水溶性タンパク質の折れ畳みシミュレーションアクチン結合タンパク質であるVillinのC末端近傍の36残基に相当するHP-36という分子はヘリックス主体の天然構造へ単独で折れ畳むことが実験的に知られている。この分子の折れ畳みのシミュレーションを水分子存在下で行った。天然構造に関する情報をあらかじめ与えずに行った計算において、観察された主鎖のRMSDの最小値は3.42Åであった。シミュレーションデータを解析した結果、疎水コアの天然類似の残基間接触が形成されるのはヘリックスの終端の位置が天然構造と一致している場合に限られることが示された。分子表面で主鎖構造が折れ曲がる部位の部分構造形成の重要性を物語る。我々は、タンパク質の二次構造、とりわけヘリックスやストランド同士を結ぶターン構造が形成される過程に注目して研究を行っている。そのために短いペプチド分子の分子シミュレーションを行い、構造変化を観察している。具体的には、protein GのB1ドメインのC末端側の16残基のβ-ヘアピンに相当するペプチド(G-peptide)のβシート形成とターン形成を、G-peptideとその部分配列ペプチドの水中での分子シミュレーションによって研究した。G-peptideは天然に存在するタンパク質の部分配列ペプチドでありながら、水中で天然構造に類似のβ-ヘアピン構造をとることが実験的に示されている。今年度の研究の進展を次に記述する。(1)ターン部位のアミノ酸配列のみを含む短いペプチドの立体構造の分布:実験事実によると、疎水的な残基を欠く(ターン部位を含む)短いペプチドは、天然構造へ折れ畳むことができない。このことがシミュレーションで再現されることを確認するために、ターン部位の6残基(アミノ酸配列:DDATKT)のみを含む短いペプチドの拡張アンサンブルシミュレーションを行い、水中でどのような構造をとるかを調べた。(2)ターン部位部分配列ペプチドの構造の分布の力場依存:DDATKT配列と、3残基からなる部分配列ペプチドが水中でとりうる構造を、複数の異なる力場を用いたシミュレーション結果を比較することによって検討した。計算結果は、正しいターン構造の形成されやすさの違いが、ペプチドの構造空間サンプリングの結果の力場依存性をもたらすという考えを支持するものだった。
広汎性発達障害児へのPECSを用いた療育による育児ストレスおよび社会性の変化

○目的他者とのコミュニケーションの発達水準が低い広汎性発達障害児にPECS (Picture Exchange Communication System)を実施することにより、子どもの『他者への意識』が変化することが推察される。その変化によって母親が子どもとコミュニケーションをとり易くなったと感じられた場合に育児ストレスが軽減すること、また育児ストレスの軽減によって安定する親子関係によって子どもの社会性の向上が促進されることを関連づけて仮定し、それらを明らかにすることを目的とする。○方法広汎性発達障害のグループの診断を受けた子どもとその母親計11名を対象にPECSを用いた療育プログラムを行った。自由場面における子どもの大人への視線や働きかけを観察し『他者への意識』を測定した。コミュケーションのとり易さについてはコミュニケーション発達尺度(ASC : Assessment Scale of Communicationを、育児ストレス及び抑うつ感については「PSI育児ストレスインデックス」「BDIベッグ抑うつ質問票」を用いて測定した。これらの測定をプログラム開始前、中間、後の3回実施した。また子どもの全般的な発達を客観的に知るためにプログラムの前後に新版K式発達検査を実施した。○成果PECSを用いた療育により、母親の育児ストレスと抑うつ感の軽減が示された。ただしプログラムの中間で育児ストレスが上がってしまうケースもみられたことから、介入初期には専門家からの知識習得や子どもの客観的評価のフィードバックで親自身の育児に対する肯定感が喪失しやすくなることが示唆された。またASCの結果から、プログラムを進める段階で親が子どものコミュニケーション能力の向上を認識していることが分かり、特に言語発達に重い遅れのみられる子どもをもつ親は子どもとのやりとりの変化を感じやすいという結果になっていた。自由場面における行動観察では子どもの『他者への意識』の変化は顕著に現れなかった。ただし、観察の中で他者との1つ1つのやりとりの質が向上したケースが多く確認されたため、今後は分析方法を変えて『他者への意識』を測定する方法を検討し直していく。
優れた抗血栓性と物質透過性を有する複合的生体機能性材料の開発

結晶-非晶ミクロ構造を有するポリエーテルセグメント化ポリアミドの優れた抗血栓性発現機作について,血栓形成に重要な役割を果たす血小板と材料表面との相互作用に着目し検討を加えた.材料上での血栓形成反応を, in vitroでシミュレートするために,各高分子材料をコートしたガラスビーズを充填したカラムに,多血小板血漿(PRP)を連続的に注入し,カラムより流出する血小板濃度の変化を計測した.ホモポリマーのナイロン610カラムにPRPを注入した場合, 10分以内に流出血小板数が急激に減少し, 2030分で血栓形成によりカラムが閉塞した.一方,ポリプロピレンオキシドセグメント化ポリアミドでは,カラム開存時間40分以上を保持したものが多く見られ,固体の差に依存しない高い抗血栓性を有していることが明らかとなった.カラム内に保持された血小板の形態は,ナイロン610上で著しく変化していたのに対し,セグメント化ポリアミド上では,形態変化が抑制されていた.すなわち,セグメント化ポリアミドが,粘着血小板の活性化を抑制することにより,優れた抗血栓性を発現していることが示唆された.カラム内での血小板の活性化について知見を得るために,所定時間PRPをカラム内でインキュベートし,その後の血小板の流出率を測定した.その結果,ナイロン610では,カラム内でのPRPインキュベーション時間の増加にしたがって流出率の著しい低下が認められたのに対し,セグメント化ポリアミドでは,流出率の減少は僅かであった.したがって,ホモポリマーのナイロン上では,血小板の接触活性化が誘起され,血栓形成反応が促進されるのに対し,セグメント化ポリアミドでは,接触活性化が効率よく抑制されていることが明らかとなり,この共重合体が血小板の生体機能を制御することにより,優れた抗血栓性を発現していることが明らかとなった.結晶-非晶ミクロ構造を有するポリエーテルセグメント化ポリアミドの優れた抗血栓性発現機作について,血栓形成に重要な役割を果たす血小板と材料表面との相互作用に着目し検討を加えた.材料上での血栓形成反応を, in vitroでシミュレートするために,各高分子材料をコートしたガラスビーズを充填したカラムに,多血小板血漿(PRP)を連続的に注入し,カラムより流出する血小板濃度の変化を計測した.ホモポリマーのナイロン610カラムにPRPを注入した場合, 10分以内に流出血小板数が急激に減少し, 2030分で血栓形成によりカラムが閉塞した.一方,ポリプロピレンオキシドセグメント化ポリアミドでは,カラム開存時間40分以上を保持したものが多く見られ,固体の差に依存しない高い抗血栓性を有していることが明らかとなった.カラム内に保持された血小板の形態は,ナイロン610上で著しく変化していたのに対し,セグメント化ポリアミド上では,形態変化が抑制されていた.すなわち,セグメント化ポリアミドが,粘着血小板の活性化を抑制することにより,優れた抗血栓性を発現していることが示唆された.カラム内での血小板の活性化について知見を得るために,所定時間PRPをカラム内でインキュベートし,その後の血小板の流出率を測定した.その結果,ナイロン610では,カラム内でのPRPインキュベーション時間の増加にしたがって流出率の著しい低下が認められたのに対し,セグメント化ポリアミドでは,流出率の減少は僅かであった.したがって,ホモポリマーのナイロン上では,血小板の接触活性化が誘起され,血栓形成反応が促進されるのに対し,セグメント化ポリアミドでは,接触活性化が効率よく抑制されていることが明らかとなり,この共重合体が血小板の生体機能を制御することにより,優れた抗血栓性を発現していることが明らかとなった.
ルチル型d1電子系における金属絶縁体転移の発現とその制御

ルチル型酸化物VO2が室温以上で示す金属絶縁体転移が注目されており、その原理解明に向けた研究が展開されている。金属絶縁体転移の原理を解明する基礎研究と、優れたデバイス材料を開発する実用化研究との両面から、金属絶縁体転移を示す新物質の探索が求められている。そこで本研究では、VO2(3d1)と同様のd1電子配置をもつNbO2(4d1)とTaO2(5d1)のエピタキシャル薄膜を作製し、金属絶縁体転移を中心とした物性を明らかにする。3d1ー5d1の電子配置をもつルチル型遷移金属酸化物の物性を系統的に理解することで、d1電子系における金属絶縁体転移の原理解明とその転移温度の制御を目指す。
遠隔コミュニティ間の相互理解におけるオルタナティブ・メディアの有効性の検討

本研究では,マスメディアとは異なる選択肢(オルタネイディブ)のメディアである,パブリック・オピニオン・チャンネル(POC)を使い,遠隔コミュニティ間で交流することで,他地域に対する理解がどのように変容するのかについて調べた.POCは,テキスト情報と静止画とを組み合わせたものを複数並べて,紙芝居のようなストーリーを作り,インターネットを介してそれらを交流させるシステムである.日本国内34地点を結ぶ国内コミュニケーション実践(初年度),あるいは,日本国内3地点(札幌,岐阜,鳴門)と韓国2地点(仁川,春川)の5地点を結ぶ国際間コミュニケーション実践(2年目)を行った.例えば国際間実践では,各地点とも数名の大学生が,週一回,3ヶ月という比較的まとまった期間にわたって,POCを介して互いの地域を紹介したり他地域について質問したりした.結果,いくつかの点において交流前後で,他地域の印象が変化したことがわかった.例えば,岐阜と仁川の「活動的/非活動的」という点に対する印象に変化があった.また,この活動を通じて,参加した学生は,(1)他地域についての知識,を学んだだけでなく,(2)静止画を加工する技術など情報メディア活用スキル,(3)どのような表現を使えば他地域に理解してもらいやすいかといった表現・コミュニケーションスキル,(4)それぞれの地域内でひとつの情報を編集するのに必要な協同的思考スキル,などを身につけていった.結論として,オルタネイディブメディアとしてのPOCを利用することにより,参加者の他地域に対する理解が変容する可能性と,参加者がPOCによるコミュニケーションを通して自地域を理解してもらえるようにする表現・コミュニケーションスキルが獲得していくことが示された.本研究では,マスメディアとは異なる選択肢(オルタネイディブ)のメディアである,パブリック・オピニオン・チャンネル(POC)を使い,遠隔コミュニティ間で交流することで,他地域に対する理解がどのように変容するのかについて調べた.POCは,テキスト情報と静止画とを組み合わせたものを複数並べて,紙芝居のようなストーリーを作り,インターネットを介してそれらを交流させるシステムである.日本国内34地点を結ぶ国内コミュニケーション実践(初年度),あるいは,日本国内3地点(札幌,岐阜,鳴門)と韓国2地点(仁川,春川)の5地点を結ぶ国際間コミュニケーション実践(2年目)を行った.例えば国際間実践では,各地点とも数名の大学生が,週一回,3ヶ月という比較的まとまった期間にわたって,POCを介して互いの地域を紹介したり他地域について質問したりした.結果,いくつかの点において交流前後で,他地域の印象が変化したことがわかった.例えば,岐阜と仁川の「活動的/非活動的」という点に対する印象に変化があった.また,この活動を通じて,参加した学生は,(1)他地域についての知識,を学んだだけでなく,(2)静止画を加工する技術など情報メディア活用スキル,(3)どのような表現を使えば他地域に理解してもらいやすいかといった表現・コミュニケーションスキル,(4)それぞれの地域内でひとつの情報を編集するのに必要な協同的思考スキル,などを身につけていった.結論として,オルタネイディブメディアとしてのPOCを利用することにより,参加者の他地域に対する理解が変容する可能性と,参加者がPOCによるコミュニケーションを通して自地域を理解してもらえるようにする表現・コミュニケーションスキルが獲得していくことが示された.本研究の目的は,マスメディアに対するオルタナティブとして,インターネットを介したコミュニケーションによって他者理解・他地域理解がどのように変容してゆくかについて検討することである.利用したコミュニケーションツールは,POCコミュニケーター(以下,POC)である.POCでは,静止画に短いテキスト情報を組み合わせた「メッセージ」を複数並べ,紙芝居のような形式で提供する情報を作成し,それをインターネット経由で共有する.本年度は,以下の2実践を通じてこの課題に取り組んだ.【実践1】2004年7月第24週の間,北海道東海大学(北海道札幌市),朝日大学(岐阜県瑞穂市),鳴門教育大学(徳島県鳴門市)の国内3地点をPOCで結んだコミュニケーション実践を行った.各大学の学生がPOCを介して自分の地域を紹介した.実践が短期間であったこともあり,提供される情報はマスメディアでも見られるものが多く,また,質問やコメントといった相互のコミュニケーションはあまり現れず,どちらかといえば各地域からの情報提供が行われることが多かった.【実践2】実践1より長期間(2004年11月1月の10週間)にわたる実践を実施した.参加したコミュニティは,北海道東海大学,朝日大学,東海大学(神奈川県平塚市),鳴門教育大学の国内4地点。各大学の学生がPOCを介して自分の地域の日常的な風景を紹介しあった.実践の中盤に他地域に対して質問をするように教示したこともあり,他地域についての理解と印象に変化が生じた.次年度は,大韓民国の2大学と国内3大学の5地点を結んだ国際間コミュニケーション実践を実施する予定にしており,その準備として,研究代表者・研究分担者が数回にわたり韓国の各大学を訪れ,研究協力の依頼と必要な機材の設定,実践のための打ち合わせを行った.昨年に引き続き,マスメディアとは異なる選択肢(オルタネイティブ)のメディアである,パブリック・オピニオン・チャンネル(POC)を使い,遠隔コミュニティ間で交流を行うことで,他地域に対する理解がどのように変容するのかについて調べることを研究課題とした.POCは,テキスト情報と静止画とを組み合わせたものを複数並べて,紙芝居のようなストーリーを作り,インターネットを介してそれらを交流させるシステムである.昨年度は,国内の数地点を結んだ,12ヶ月の実践を実施していたが,本年度は,日本国内3地点(札幌,岐阜,鳴門)と韓国2地点(仁川,春川)の5地点を結ぶ国際間コミュニケーション実践を行った.

その実践では,各地点とも数名の大学生が,週一回,3ヶ月という比較的まとまった期間にわたって,POCを介して互いの地域を紹介したり他地域について質問したりした.結果,いくつかの点において交流前後で,他地域の印象が変化したことがわかった.例えば,岐阜と仁川の「活動的/非活動的」という点に対する印象に変化があった.また,この活動を通じて,参加した学生は,(1)他地域についての知識,を学んだだけでなく,(2)静止画を加工する技術など情報メディア活用スキル,(3)どのような表現を使えば他地域に理解してもらいやすいかといった表現・コミュニケーションスキル,(4)それぞれの地域内でひとつの情報を編集するのに必要な協同的思考スキル,などを身につけていった.
動脈壁の内弾性板欠損の超音波による可視化と動脈硬化の極早期診断法に関する研究

動脈硬化症の極早期段階に生じる内皮細胞の損傷による内腔表面粗さの計測において,内皮細胞のサイズが10-20μmであるのに対し,通常の超音波断層像の空間分解能は0.1mm程度であり検出は難しい.本研究では,頸動脈の長軸方向変位を利用して表面粗さを高精度に計測する手法を開発した.基礎実験における鋸歯状の表面形状を有するファントムの計測から,提案手法により10μm程度の表面粗さを計測できることを示した.さらに,ヒト頸動脈のinvivo計測において本手法により10-50μm程度の微小な表面粗さを計測することができた.近年,血液中の過剰LDLコレステロールが,動脈内側を裏打ちする内膜の隙間を通して内膜・中膜に入り,惹起された炎症が動脈硬化症に至るまでのメカニズムが解明されてきた.さらに,病理学では,内膜の内弾性板欠損部分から動脈硬化が始まるという動物実験結果がある.しかし,従来の画像診断法(CT,MRI,超音波エコー,PET等)では,動脈硬化病変部の診断は可能になったが,空間分解能が十分ではなく,内弾性板欠損を生体では観察できない.そこで本研究では,動脈壁の内膜表面に沿った粗さの非侵襲的高精度推定を実現し,「内弾性板欠損の可視化と診断」という新しい医学診断分野を開拓し,極早期段階での動脈硬化症の診断と治療を結び付けることを目的とする.本年度は,開発した計測法のヒト頸動脈壁の内膜表面粗さ計測への適用を行った.ヒトに適用する前の評価実験として,シリコーンファントムの計測においてブタ軟組織を伝播媒質として使用し,実際の生体軟組織(音速不均一媒質)存在する状況下でも10ミクロン程度の表面粗さを高精度に計測できることを示した.ヒト頸動脈壁の2次元変位を計測するためのスペックルトラッキング法における超音波受信信号の相関を評価するフレーム間隔や相関窓幅に関する最適化を行った.本研究グループが開発した高精度超音波ビーム方向変位計測法とスペックルトラッキング法を組み合わせて得られる動脈壁径方向変位と軸方向変位から,開発した手法を用いて内膜表面粗さの推定を行った.3名の被験者について計測を行い,1050ミクロン程度の微小な表面粗さを再現性良く計測できることを示した.動脈硬化症の極早期段階に生じる内皮細胞の損傷による内腔表面粗さの計測において,内皮細胞のサイズが10-20μmであるのに対し,通常の超音波断層像の空間分解能は0.1mm程度であり検出は難しい.本研究では,頸動脈の長軸方向変位を利用して表面粗さを高精度に計測する手法を開発した.基礎実験における鋸歯状の表面形状を有するファントムの計測から,提案手法により10μm程度の表面粗さを計測できることを示した.さらに,ヒト頸動脈のinvivo計測において本手法により10-50μm程度の微小な表面粗さを計測することができた.近年,血液中の過剰LDLコレステロールが,動脈内側を裏打ちする内膜の隙間を通して内膜・中膜に入り,惹起された炎症が動脈硬化症に至るまでのメカニズムが解明されてきた.さらに,病理学では,内膜の内弾性板欠損部分から動脈硬化が始まるという動物実験結果がある.しかし,従来の画像診断法(CT,MRI,超音波エコー,PET等)では,動脈硬化病変部の診断は可能になったが,空間分解能が十分ではなく,内弾性板欠損を生体では観察できない.そこで本研究では,動脈壁の内膜表面に沿った粗さの非侵襲的高精度推定を実現し,「内弾性板欠損の可視化と診断」という新しい医学診断分野を開拓し,極早期段階での動脈硬化症の診断と治療を結び付けることを目的とする.本年度は,動脈壁内側の曲面に沿って粗さ推定を行なう計測システムの設計・製作を行った.(1)水槽中のシリコーンファントムの壁と超音波トランスジューサの間に音速の不均一な模擬組織を設置して,血管壁と皮膚の間の結合組織における音速不均一性の影響の除去が可能であることを,実験的に示した.(2)拍動による半径方向の変位を相殺するため,多数ビームを用いてそのデータ解析によって,軸方向の変位成分のみを計測し,粗さ推定ができることを,模擬実験で示した.(3)血管軸方向の広い領域にわたる粗さ推定を可能にするため,1拍内で血管が自ら移動する距離よりも十分小さい超音波ビーム間隔(約150 μm)の重なりを利用して,超音波プローブの範囲(30 mm)に関する表面粗さを一度に計測できることを示した.特に繋ぎ目の連続性も問題ないことを示した.(4)精度評価,計測の限界を見極める模擬実験として,段差30 μmのノコギリ刃状の表面粗さをもつアルミの試料を作り,そこにシリコーンゴムを流し込み,ノコギリ刃状の表面粗さをもつシリコーンファントムを作成し,表面粗さの推定実験を行い,十分な精度があることを示した.水槽中のシリコーンファントムを用いた模擬実験によって,ヒト生体in vivo実験に適用するに十分な精度が得られていることが確認された.特に,段差30ミクロンのノコギリ刃状の表面粗さをもつシリコーンゴムファントムを用いた表面粗さの推定実験を行って,十分な精度があることを示した.これらから,次年度のin vivo実験による臨床応用においても,処理の簡素化などを別途検討する必要はあるが,この課題も容易に解決できる見込みが得られている.(1)精度評価,計測の限界を見極めるための模擬実験の続き

ファントムを超音波トランスジューサに対して傾け,試料のアライメントが完全でない場合に生じる面の傾きのバイアス成分の影響を除くための手法を新たに開発し,その評価を行なう.内面をサンドペーパによって粗くしたシリコーン管を水槽に設置し,その内面の表面粗さを,超音波を用いて計測する.その後,シリコーン管を切断しレーザ変位計を2次元平面内で走査して,面の粗さ計測を行い,超音波による計測結果との比較を行なって,2次元粗さ分布計測に関する精度評価を行なう.さらにサンドペーパの粗さを細かくし精度評価を行なって,粗さ計測の限界を見極める.(2) In vivo実験による臨床応用in vivoに適用するために,適用する血管と超音波プローブの走査方法などを検討する.生体へ適用し,心電同期で超音波プローブを走査するため,「心電信号計測システム」を導入し,心電信号をA/D変換器を介して,計測制御システムに入力し,心電図R波から一定の時間遅延後に超音波プローブを走査する.走査幅は超音波の焦域の2倍相当の約1mmである.したがって,頸動脈の直径10mm程度の範囲にわたって表面粗さを求めるには,10拍分のデータが必要となる.このデータ収集を計測制御システムで制御し,得られた超音波RFデータをもとに,血管壁の内曲面に沿った粗さ推定を表示する.この手法を,健常者10名,患者に適用し,表面粗さの差を解析し,動脈壁表面粗さ計測の医学的意義を示す.(3)総括超音波反射波の位相と,対象自らのラテラル方向の変位を利用した表面粗さ推定法と,管状の内曲面に沿った表面粗さ推定の超音波による計測システムに関する研究を総括する.本研究によって得られた実験結果(精度,限界),およびヒトへの適用結果をもとに,医療応用の可能性と医学的意義を示す.(1)精度評価,計測の限界を見極めるための模擬実験の続きにおいては,「電子回路部品」を使用する.(2)In vivo実験による臨床応用においては,in vivoに適用するために,「心電信号計測用フィルタ内蔵型高感度増幅器」を導入し,心電図R波から一定の時間遅延後に超音波プローブを走査することによって,10拍分のデータを用いて,頸動脈の直径10mm程度の範囲にわたって表面粗さを求める.また,この実験においては,「ヒト実験用消耗品(超音波ゼリー,心電パッド)」「簡易型心電計用回路部品」を用いる.