hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動療法による脳卒中発症予防のメカニズム

長期自発運動が遺伝的な脳卒中の発症を抑制するかを調べるために,モデル動物として5週齢雄性の悪性脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(Malignant stroke-prone spontaneously hypertensive rats ; M-SHRSP)を用いて,対照群(n=6)のラットは通常ケージに収容した.運動群(n=7)のラットは回転カゴ付きケージに収容し,7週間自発運動させ,以下の知見を得た.1.実験開始1-3週後に運動群の収縮期血圧が有意に高値を示した.4週後にはこの差が消失し,5週後に運動群で低下傾向を認めた.心拍数に差は認められなかった.2.脳卒中発症率は,対照群83%に対し,運動群は0%であった.3.運動群の腎・脳重量は対照群より有意に低値を示した.4.実験開始6,7週後における尿8-OHdGは運動群が有意に高値を示した.5.実験終了時における血漿レニン活性は,非運動群に比べ,運動群で53%に抑制され,血漿アルドステロン濃度は,非運動群に比べ,運動群で19%に抑制された.6.実験終了時における血漿-酸化窒素代謝産物濃度は36%に抑制された.以上の結果より,長期自発運動は,一時的に血圧の上昇や,酸化ストレスの亢進が観察されたものの,その後のレニンアンジオテンシン系の抑制による血圧上昇抑制と,過剰な一酸化窒素の上昇を抑制することにより,M-SHRSPの脳卒中発症を抑制することが示唆された.長期自発運動が遺伝的な脳卒中の発症を抑制するかを調べるために,モデル動物として脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(SHRSP)を用いて,6週齢より回転ケージに収容し,運動群とし,非運動群のラットとの比較により以下の知見を得た.1.実験開始から5週間後以降に,運動群の収縮期血圧が非運動群よりも有意に低値を示した.2.50%脳卒中発症日は,非運動群で87日であったのに対し,運動群では93日であった.また,50%死亡日は,非運動群で170日であったのに対し,運動群では183日であった.3.実験開始8週間後に屠殺し,胸部大動脈の一酸化窒素(NO)合成酵素及びNADPH oxidaseサブユニットmRNAの発現を調べたところ,運動群では,eNOS mRNAの発現増加と,Nox1,Nox4 mRNAの発現抑制が認められた.4.両群の血漿NO代謝産物濃度の変動を調べたところ,差は認められなかった.5.実験開始8週間後の血漿モノアミン濃度を測定したところ,エピネフリン,3,4-ジヒドロキシフェニルエチレングリコール(DOPEG)及び5-ヒドロキシインドール酢酸(5-HIAA)濃度が運動群で有意に低値を示した.6.両群の尿中モノアミン濃度の変動を調べたところ,エピネフリン,ノルエピネフリン,ノルメタネフリン(NMN),バニリルマンデル酸(VMA),3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニルエチレングリコール(MHPG)が運動群で有意に上昇した.以上の結果より,長期自発運動は,酸化ストレスを抑制(NOの生体利用率の増加)するとともに血漿モノアミン濃度を低下させることにより,SHRSPの血圧上昇を抑制し,脳卒中の発症を遅延させることが示唆された.長期自発運動が遺伝的な脳卒中の発症を抑制するかを調べるために,モデル動物として5週齢雄性の悪性脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(Malignant stroke-prone spontaneously hypertensive rats ; M-SHRSP)を用いて,対照群(n=6)のラットは通常ケージに収容した.運動群(n=7)のラットは回転カゴ付きケージに収容し,7週間自発運動させ,以下の知見を得た.1.実験開始1-3週後に運動群の収縮期血圧が有意に高値を示した.4週後にはこの差が消失し,5週後に運動群で低下傾向を認めた.心拍数に差は認められなかった.2.脳卒中発症率は,対照群83%に対し,運動群は0%であった.3.運動群の腎・脳重量は対照群より有意に低値を示した.4.実験開始6,7週後における尿8-OHdGは運動群が有意に高値を示した.5.実験終了時における血漿レニン活性は,非運動群に比べ,運動群で53%に抑制され,血漿アルドステロン濃度は,非運動群に比べ,運動群で19%に抑制された.6.実験終了時における血漿-酸化窒素代謝産物濃度は36%に抑制された.以上の結果より,長期自発運動は,一時的に血圧の上昇や,酸化ストレスの亢進が観察されたものの,その後のレニンアンジオテンシン系の抑制による血圧上昇抑制と,過剰な一酸化窒素の上昇を抑制することにより,M-SHRSPの脳卒中発症を抑制することが示唆された.
核磁気共鳴型量子コンピューターの開発とコンピューター分子の設計

核磁気共鳴型量子コンピューターの基礎的実験を、^1H-NMRスペクトル装置を量子力学的演算手法として行う際に適当なコンピューター分子は、分子中の^1H核の化学シフト値が十分に離れており(0.5ppm)、それら磁気的に非等価な^1H核種間のcoupling定数(J)が大きく、^1H核の縦緩和時間(T_1)が、量子コンピューター実験用演算パルスを照射する時間に比較して十分に長いという特性を持つことが必要である。この特性を持つ3及び4-スピン系分子として、1,1-ジクロロ-2-チオフェニルシクロプロパン(3スピン)と1-クロロ-2-チオフェニルシクロプロパン(4スピン)及び、これらコンピューター分子のCl原子をBr原子に置換したブロモシクロプロパン分子を合成し、^1H-NMR測定、コンピューター分子の熱安定性並びに光安定性の確認実験を行い、Deutsche-Jozsaの問題を解く量子コンピューターの実験に十分に使用可能であることを確かめた。続いて、量子コンピューター実験を行うためのNMRパルスシーケンスは、H_2O分子の1-スピン系用パルスシーケンスを基に、2-スピンから4-スピン系にまで拡張したものを考案し、磁化ベクトルのシュミレーション実験では、量子力学的並列処理の実験が可能なことを確認した。また、コンピューター分子の構造を迅速にかつ正確に予測することが可能な、正確な分子力場を作成し、構造のみならず赤外線吸収スペクトルの振動波数や熱力学諸量の理論的予測が可能なことを示した(J. Comput. Chem.、Chem. Lett.に報告)。さらに、スピン系を拡張するために、3-、および4-スピン系の構造ユニットを、^<31>p核を有する官能基で結合した57-スピン系コンピューター分子の分子設計を現在行って、分子の合成を行っている。3-および4-スピン系の量子コンピューター実験は、考案したパルス照射が可能なNMR装置があれば、実現が可能と思われ、量子力学的並列処理の有用性の検証実験を行って、NMR量子コンピューターの実現への一歩を踏み出したいと考えている。NMR型量子コンピューター開発の基礎実験を、^1H-NMRスペクトル装置を使用して行うために適当なコンピューター分子は、分子中の^1H核の化学シフト値が十分に離れており(最低5ppmの差)、それら磁気的に非等価な核種間のcoupling定数(J)が大きく、^1H核の縦緩和時間(T_1)が適当な長さを持つ(T_1>>(1/2J)X10)という特性を持っていることが必要となる。このような特性を有するコンピューター分子の分子設計を行い、シクロプロパン誘導体は、3及び4スピン系のコンピューター分子として適当と考えられたので、1, 1-ジクロロ-2-チオフェニルシクロプロパン(3スピン)と1-クロロ-2-チオフェニルシクロプロパン(4スピン)を合成し、安定構造、これら分子のNMRスペクトル的性質を調査した。その結果、合成した分子は量子コンピューター分子として相応しい特性を持っていることが確認され、その後合成したブロモシクロプロパン分子(上記2つの分子のCl原子をBr原子に替えたもの)と共に、量子コンピューター実験(Deutsche-Jozsaの問題)に用いることとした。分子設計し合成したコンピューター分子の安定性は高く、数日間、加熱還流しても分解・変化が起きないことも確認した。量子コンピューター実験を行うための、パルスシーケンスは、1-スピン系から4-スピン系まで考案し、まずH_2O分子を使って、1-スピン系用のパルスシーケンスを使えば、Deutsche-Jozsaの問題を実際に解くことができ、量子力学的並列処理がNMR装置を使って可能なことを確認した。現在、考案したパルスシーケンスを用いて2-スピン系から4-スピン系の分子に対してNMR量子コンピューターの実験を行うべく、照射するパルスのパワーや、パルス間のdelay時間などに関する最適な実験条件を見つけ出す作業を行っている。今年度の研究成果は、3月末に開催される日本化学会第81春季年会にて発表予定(2H1-10)である。

さらに、スピン系を拡張するために、3-、および4-スピン系の構造ユニットを、^<31>p核を有する官能基で結合した57-スピン系コンピューター分子の分子設計を現在行って、分子の合成を行っている。3-および4-スピン系の量子コンピューター実験は、考案したパルス照射が可能なNMR装置があれば、実現が可能と思われ、量子力学的並列処理の有用性の検証実験を行って、NMR量子コンピューターの実現への一歩を踏み出したいと考えている。核磁気共鳴型量子コンピューターの基礎的実験を、^1H-NMRスペクトル装置を量子力学的演算手法として行う際に適当なコンピューター分子は、分子中の^1H核の化学シフト値が十分に離れており(0.5ppm)、それら磁気的に非等価な^1H核種間のcoupling定数(J)が大きく、^1H核の縦緩和時間(T_1)が、量子コンピューター実験用演算パルスを照射する時間に比較して十分に長いという特性を持つことが必要である。この特性を持つ3及び4-スピン系分子として、1,1-ジクロロ-2-チオフェニルシクロプロパン(3スピン)と1-クロロ-2チオフェニルシクロプロパン(4スピン)及び、これらコンピューター分子のCl原子をBr原子に置換したブロモシクロプロパン分子を合成し、^1H-NMR測定、コンピューター分子の熱安定性並びに光安定性の確認実験を行い、Deutsche-Jozsaの問題を解く量子コンピューターの実験に十分に使用可能であることを確かめた。続いて、量子コンピューター実験を行うためのNMRパルスシーケンスは、H_2O分子の1-スピン系用パルスシーケンスを基に、2-スピンから4-スピン系にまで拡張したものを考案し、磁化ベクトルのシミュレーション実験では、量子力学的並列処理の実験が可能なことを確認した。また、コンピューター分子の構造を迅速にかつ正確に予測することが可能な、正確な分子力場を作成し、構造のみならず赤外線吸収スペクトルの振動波数や熱力学諸量の理論的予測が可能なことを示した(J.Comput.Chem.、Chem.Lett.に報告)。さらに、スピン系を拡張するために、3-、および4-スピン系の構造ユニットを、^<31>P核を有する官能基で結合した57-スポン系コンピューター分子の分子設計を現在行って、分子の合成を行っている。
酸性廃水を対象とした多点分散供給によるUASB反応器のアルカリ剤削減方法の確立

原水には酸性廃水である焼酎蒸留粕廃水を用い、メタン発酵する際にアルカリ剤が不必要な運転方法を確立することを目的として実験を行った。酸性廃水に芋、麦焼酎蒸留廃水を用い、メタン生成菌の至適pHの範囲であるpH6.5に上昇させるために必要なアルカリ度は単位COD当たり(1kgCOD)0.080.12kgCaCO_3が必要であった。各廃水をメタン発酵することにより、除去COD当たり約0.10.2kgCaCO_3のアルカリ度が生成されることが分かり、多点分散供給を行うことにより、原水に添加するアルカリ剤を削減可能なことが分かった。産業廃水処理技術の一つである創・省エネルギー型嫌気性処理法の代表とも言えるUASB法は、酸生成菌とメタン生成菌の連携により、有機物からメタンエネルギーを回収が可能であるが、酸性廃水に対しては、アルカリ剤を添加し、pHをメタン生成菌の至適pHである6.58.2に調整する必要がある。このアルカリ剤にかかるランニングコストは回収されるメタンエネルギーよりも大きく、アルカリ剤の削減は、非常に重要な課題である。このアルカリ剤の削減方法に、中温UASBプロセスで処理水循環運転を行い大幅に削減可能にした研究もあるが、完全にアルカリ剤を削減している手法はまだない。本研究の全体構想は、産業廃水処理技術の一つである創・省エネルギー型嫌気性処理法の代表とも言える中温及び高温UASB法により、pH4の酸性廃水である焼酎蒸留粕廃液をアルカリ剤が不必要な運転方法を確立することを目的とする。また、本研究の具体的な目的は、ラボスケールUASB反応器により、UASB反応器の高さ方向に廃水供給口を複数個設け、分散供給することにより酸生成とメタン生成のバランスを取り、アルカリ剤無添加運転を確立することを目標とする。本研究では、酸性廃水に芋焼酎蒸留廃水と麦焼酎蒸留廃水を用い、メタン生成菌の至適pHの範囲であるpH6.5に上昇させるために必要なアルカリ度は単位COD当たり(1kgCOD)0.080.12kgCaCO_3が必要であった。各廃水をメタン発酵することにより、除去COD当たり約0.10.2kgCaCO_3のアルカリ度が生成されることが分かり、多点分散供給を行うことにより、供給アルカリ剤を削減可能なことが分かった。産業廃水処理技術の一つである創・省エネルギー型嫌気性処理法の代表とも言えるUASB法は、酸生成菌とメタン生成菌の連携により、有機物からメタンエネルギーを回収が可能である。しかし、酸性廃水に対しては、アルカリ剤を添加し、メタン生成菌の至適pHである6.58.2に調整する必要がある。本研究の全体構想は、産業廃水処理技術の一つである創・省エネルギー型嫌気性処理法の代表とも言える37°C付近で運転する中温UASB法を用いた。原水にはpH4の酸性廃水である焼酎蒸留粕廃水を用い、メタン発酵する際にアルカリ剤が不必要な運転方法を確立することを目的として実験を行った。ラボスケールUASB反応器により、UASB反応器の高さ方向に廃水供給口を複数個設け、分散供給することにより、酸生成とメタン生成のバランスを取り、アルカリ剤無添加運転を確立することを目標とした。また、あらかじめ固液分離された芋焼酎蒸留廃水を原水に用いて、アルカリ剤削減運転を実施した。
生物間相互作用を利用した湖沼生態系保全

湖沼生態系保全を目的に数理モデル研究と室内実験を行った。始めにウキクサの根圏細菌群集が藍藻類を捕食する効果を数理モデルに導入したところ、栄養塩負荷の低減を行うことなく藍藻類の増殖を抑制できることが示された。また、ウキクサ根圏細菌が細胞密度依存的なシグナル伝達によって殺藻性を示すことが示唆されていることから、そのメカニズムについて酵母細胞を用いて検討したところ、高密度化した酵母細胞は高い同期性を示すことが明らかとなった。さらに、ウキクサと共生している細菌群集構造をPCR-DGGE法により調べたところ、藍藻類の増殖抑制に関わると思われる特徴的な挙動を示す細菌群集の存在が見られた。今まで解析を行ってきた湖沼生態系の数理モデルを再構成し,栄養塩負荷の低減を行うことなく,藍藻類が増殖した状態を改善する手法について,双安定理論に基づき検討した。すなわち,「ウキクサー根圏細菌共生系が藍藻類の増殖を抑制する効果」をHolling Type-IIIの捕食項として導入した。この数理モデルの線形安定性解析を行うと,根圏細菌群集が藍藻類の増殖を抑制することが,双安定性曲線が高栄養塩負荷側にシフトすることで示された。この結果は,湖沼生態系において栄養塩類の負荷を低減することなく,部分的な生物間相互作用を利用することで,マクロな湖沼生態系を修復できる可能性を示している。次に,ウキクサの根圏細菌はクオラムセンシング(密度依存性感知)と呼ばれているメカニズムによって,ある一定数以上の細菌数になることで細胞間シグナル伝達によって,殺藻性を示すことが示唆されている。そこで,殺藻メカニズムに深く関わる細胞間のシグナル伝達であるクオラムセンシングのメカニズムについて,酵母細胞を用いた実験的検討を行った。酵母細胞が解糖反応において,細胞内の解糖反応を細胞間で同期させることを利用して検討した結果,孤立した細胞は同期せず,集団化した細胞は高い相関をもって同期することが明らかになった。また,酵母細胞は同期することで効率よく解糖反応を進めていることも数理モデル解析から示された。このように,根圏細菌においても,オートインデューサー(AI)と呼ばれる情報伝達物質を介して細菌数を増殖させ,効率的に藍藻類の増殖を抑制している可能性が示唆された。また,根圏細菌および水中細菌の群集構造をPCR-DGGE法によって調べると,ウキクサ根圏細菌が藍藻類の添加によって水中に移動した様子が観察された。すなわち,根圏で増殖した細菌が水中に戻り,藍藻類の増殖抑制に関与したことが示唆された。本年度はアオコ除去い関わると考えているウキクサと根圏細菌との生物間相互作用を調べるための実験的研究を主に行った。水圏生態系では、ウキクサ等の浮遊性植物の根圏に多くの細菌が付着していること,および,水中にはフラボバクテリウム等のアオコを殺藻する微生物(細菌)が存在することが知られている。しかし、浮遊性植物(ウキクサ)と細菌の共生関係に関する研究例は極めて少なく,かつ,ウキクサの存在が殺藻細菌の活性に及ぼす影響は全く研究されていない。PCR-DGGE法により,微生物群集の構造解析を行った結果,ウキクサ根圏微生物には少なくとも5種類の微生物が存在し,そのうちの一種類はアオコ増殖に伴い水中で増殖し,ウキクサの添加でその増殖が抑制されることが明らかになった。従って,この微生物はウキクサによるアオコ増殖抑制機構に何らかのかたちで関与する可能性が考えられる。現在までに,ウキクサ(Spirodela polyrhiza)によるアオコの増殖抑制が観察され,その抑制効果は,ウキクサ根圏に生息する微生物による事が示唆されている。しかし,その抑制メカニズムの詳細についてはまだ解明できていない。そこで,PCR-DGGE法を用いて,水中微生物群集構造および共生するウキクサ根圏微生物群衆構造を比較検討することにより,そのメカニズムの解明を目指した。大学構内の池,相模湖,相模川からサンプル水を採取し,アオコ(Microcystis aeruginosa NIES298)の細胞密度を調整し,ウキクサの添加によるアオコの増殖抑制の変動を観察した結果,何れも4日目以降にアオコの強い増殖抑制が観察された。従って、ウキクサによるアオコの増殖抑制は、サンプル水中の特定の微生物群集構造に影響されることなく、普遍的に起こる現象と考えられた。上述の実験で使用したサンプル水のPCR産物についてDGGEを行い,その電気泳動画像を解析した。その結果,ウキクサ根圏微生物には少なくとも5種類の微生物が存在し,そのうちの一種は特徴的な挙動を示した。すなわち,アオコ増殖に伴い増殖し,ウキクサの添加でその増殖が抑制された。このバンドで示される微生物はウキクサとの生物間相互作用により,アオコ増殖抑制機構に関与していることが考えられる。例えば,この微生物は葉緑素をもつ独立栄養生物であるウキクサとアオコに何らかの成長促進物質(鉄運搬体等)を供給し,その増殖を促進させるが,ウキウサはこの微生物をその根に補足・集中させ,結果的にアオコへの成長促進物質の供給を断つことにより,増殖抑制作用を発揮すると考えている。本研究では実施できなかったが,今後,これらの微生物のDNA配列を決定すれば,ウキクサによるアオコ増殖抑制のメカニズム解明に役立つであろう。

始めにウキクサの根圏細菌群集が藍藻類を捕食する効果を数理モデルに導入したところ、栄養塩負荷の低減を行うことなく藍藻類の増殖を抑制できることが示された。また、ウキクサ根圏細菌が細胞密度依存的なシグナル伝達によって殺藻性を示すことが示唆されていることから、そのメカニズムについて酵母細胞を用いて検討したところ、高密度化した酵母細胞は高い同期性を示すことが明らかとなった。さらに、ウキクサと共生している細菌群集構造をPCR-DGGE法により調べたところ、藍藻類の増殖抑制に関わると思われる特徴的な挙動を示す細菌群集の存在が見られた。アオコの増殖抑制に関わる微生物群衆構造の定性的な解析は終了したが,ウキクサ根圏と微生物群衆の生物間相互作用の詳細なメカニズムなどについては未だ分っていないので,検討を急ぐ。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境計測科学PCRーDGGE解析からアオコの増殖抑制にウキクサ根圏の微生物群集が関与していることが明らかになりつつあるので,今後はそのメカニズムの解明を行う。併せて,前年度までの検討してきた数理モデル解析によるウキクサと根圏細菌群集が湖沼生態系の安定状態に及ぼす効果を考慮し,実験結果をモデルに組む込み,双安定理論を応用した湖沼環境の効果的な修復手法を提示する。湖沼生態系の数理モデル解析については,ウキクサ根圏細菌が藍藻類を除去する生物間相互作用を取り入れたモデルを構成し,双安定性曲線のシフトによって,栄養塩類の負荷を低減しなくても藍藻類を低減できる可能性を示すことができた。今後は,より広いパラメータの範囲において同様の効果が現れることを示す。微生物群集の情報伝達メカニズムであるクオラムセンシングについては,酵母細胞を用いて研究を進めることができた。今後,細胞の密度依存性などについて,詳細に検討していく。ウキクサ根圏細菌による藍藻類の除去に関するラボ実験は順調に進んだ。今後は特に,PCR-DGGE法により,ウキクサ根圏の細菌群集の構造と藍藻類の除去効果の関連性を明らかにしていく。消耗品費としての使用を計画していたが年度内の研究に必要な消耗品が足りたので次年度に繰り越すこととした。前年度に構成した数理生態モデルの解析をさらに進める。特に,湖沼生態系の双安定性とそのシフトに及ぼす、(i)細菌群集の効果、および、(ii)水生植物(ウキクサ)の効果について、詳しく検討を行う。すなわち、細菌群集の効果としては、藍藻類との栄養塩をめぐる競争関係、および、藍藻類の殺藻作用が双安定状態に及ぼす影響を検討する。さらに、ウキクサの効果としては、根圏細菌群集を活性化させる作用の他に、藍藻類と光と栄養塩をめぐる競争関係についても検討をおこなう。以上のような、ウキクサと根圏細菌群集が湖沼生態系の安定状態に及ぼす効果を数理生態学的に明らかにし、双安定理論を応用した湖沼環境の効果的な修復手法を提示する。前年度に引き続き、水生植物の根圏微生物群集の藍藻類の除去効果と生物間のシグナル伝達であるクオラムセンシング機構を明らかにする。特に,クオラムセンシングについては,実験的に扱いやすい酵母細胞を用いた研究を進め,細胞間の時間空間的な情報伝達過程について明らかにする。
グリーンケミストリーに向けた超臨界流体の数値解法

本研究は数値流体力学と化学工学の分野融合領域によって,これまでの数値計算手法ではシミュレーションが難しかった化学反応器内の超臨界流体の流動および粒子生成の解明を行った.まず,三次元流動解析における大規模計算に特化した部分細分化参照テーブルを用いた熱物性値評価方法を提案を行い,実用的な三次元計算手法を構築した.また,粒子生成モデルを用いたT字管路および対向流管路における二次元流動解析を行い,粒子の生成位置を特定した.本研究は数値流体力学と化学工学の分野融合領域によって,これまでの数値計算手法ではシミュレーションが難しかった化学反応器内の超臨界流体の流動および粒子生成の解明を行った.まず,三次元流動解析における大規模計算に特化した部分細分化参照テーブルを用いた熱物性値評価方法を提案を行い,実用的な三次元計算手法を構築した.また,粒子生成モデルを用いたT字管路および対向流管路における二次元流動解析を行い,粒子の生成位置を特定した.本研究で対象とする超臨界流体の三次元解析において大きな問題となるのが熱物性値評価の計算時間である.臨界点近傍では密度や定圧比熱,定積比熱,熱伝導率,粘性係数,音速などが大きく変化し,その正確な評価が非常に超臨界流体の流動解析において重要である.これまでに提案してきた数値解法では熱物性値変化をPROPATHに定義されているビリアル型の状態方程式を用いた方法では数十項からなる多項式を計算する必要があるために莫大な計算時間を必要とした.これは全体の計算時間の8割から9割を占めており,大規模三次元計算を行う上で非常に大きな問題であった.本年度はまず大規模計算に特化した部分細分化参照テーブルを用いた熱物性値評価方法を提案した.提案した手法では部分細分化参照テーブルを用いおり,東北大所有のSXー9にてベクトル化率大きく向上させ,計算時間の大幅な短縮をできることが分かった.連続水熱合成では常温水溶液と超臨界水の混合によって微粒子を析出させるため,臨界点近傍の特異な流動の解明が必要となる.上記の数値計算コードおよび反応,粒子生成モデルを用いて連続水熱合成におけるT字管路および対向流型管路の反応器内部流動の二次元解析を行った.特に対向流型管路の解析では実際に使用されているいくつかの管路内部の流動解析を行い,超臨界管路の出口付近にて微粒子が生成されていることを示した.また,三次元流動解析コードの開発を行い,上記の部分細分化参照テーブルによる熱物性値算出手法と合わせて用いることで実用的な数値計算ができることを確認した.臨界点近傍では密度や定圧比熱,定積比熱,熱伝導率,粘性係数,音速などが大きく変化し,その正確な評価が超臨界流体の流動解析において重要である.また,熱物性値変化に伴って溶解度や反応率なども変化するため,粒子の生成や成長は超臨界流体の挙動に大きな影響を受ける.本研究ではPROPATHと前処理に基づく手法を用いて水熱合成反応器内部の流動解析および粒子生成シミュレーションを行った.昨年度までに三次元解析において大きな問題となっていた熱物性値評価の計算時間を大幅に短縮可能な部分細分化参照テーブルを用いた熱物性値評価方法を開発しており,本年度は上記の手法を用いることで,水熱合成反応器内部の超臨界流体の流動解析を行った.その結果,反応器内部では混合面付近において非常に浮力や密度,粘性係数などの変化による非常に複雑な三次元的な混合が起こることが分かった.また,これまでに開発した三次元計算コードに直交格子法による手法を導入することで反応器内部の実形状を容易に考慮可能となり,格子の再作成等を行うことなく,様々な形状の解析を行うことを可能とした.これまでに開発してきた粒子生成モデルを用いた二次元での流動解析によって流路形状および温度条件等が粒子生成に与える影響を評価した.T字型の管路および対向流型の管路では超臨界水と常温水の混合の違いおよび,流動の違いによる粒子径を比較することで,温度条件や管路形状が粒子生成に大きな影響を与えることを示した.本研究は数値流体力学と化学工学の分野融合領域であり,これまでの数値計算手法ではシミュレーションができなかった化学反応器内の超臨界流体の流動の解明を行うものである.特に本研究では超臨界流体の圧縮性および熱物性値変化を正確に考慮することで既存の数値解法よりも正確な流動の再現が可能となる.本年度は三次元流動解析に向けて大規模計算に特化した部分細分化参照テーブルを用いた熱物性値評価方法を提案および三次元解析手法の提案を行うことができ,順調に推移したと言える.また,T字管路および対向流管路における二次元流動解析を行い,粒子の生成位置を特定した.これはこれまでに明らかにされていなかったことであり,本手法を用いて初めて明らかになったことである.また,国内外の化学工学の研究者との意見交換も実施した.今後は化学工学のグループから実験による管路の可視化データの提供を受け,実験による可視化結果との比較を行うことで計算結果の妥当性を検証する予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では東北大学所有のベクトル計算機SXー9を使用するために,大規模計算にむけて並列化率およびベクトル化率の改善が必要となる.

これまでもベクトル化率改善のための改良等を行っているものの,より効率のよい数値計算に向けて引き続き改善を行っていく.その上で,構築した超臨界流体の三次元流動解析手法を用いて,化学反応器内の流動解析を行う.これまでに水熱合成反応に伴って反応器内部で微粒子による閉塞や管路の腐食等が報告されているものの,その原因は明らかにされていない.そこで反応器内部の粒子の生成位置や流動との関連を明らかにする.特に同じ反応器形状であっても流動条件によって粒子径は異なることが知られており,超臨界流体の流動と粒子生成の関係を明らかにする.また,計算によって得られた粒子径分布を実験結果と比較することで,提案した粒子生成モデルの妥当性を評価する.これまでにいくつかのグループによって様々な反応器形状が提案されているものの,それらは経験的に形状や流量等の条件を設定していた.そこで,これまでに提案されているいくつかの反応器形状で,粒子生成モデルを用いた超臨界流体の三次元流動解析を行い,それぞれの反応器における流動と粒子生成の関係を明らかにし,新たな反応器設計への知見および新規の反応器の提案を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。
糖鎖機能解明のための機械学習モデル開発及び糖鎖プロファイルデータベースの構築

糖鎖機能解明のための機械学習モデル開発にあたり、事前に学習するモデルのトポロジーを決定する必要があり、そのため、入力された糖鎖構造のマルチプルアラインメントを行うアルゴリズムを開発することになった。MCAWツールを開発し、これ自体を用いて糖鎖の機能解明が可能であることが明らかになり、MCAWを用いた解析を行うことにした。解析には糖鎖アレイなどの技術から得られた糖鎖と糖鎖を認識するタンパク質間の結合親和性情報を用い、MCAWで解析した結果、文献と一致する結果を得ることができた。今後は解析した結果をデータベース化し、糖鎖のプロファイルを検索可能にする予定である。ProfilePSTMMとは、特に糖鎖構造を解析するための機械学習モデルの一つである。本研究では、ProfilePSTMMと同様の性能を保ちつつ計算量を抑えることのできるProfileOTMMもでるを考案する。そしてProfilePSTMMにもProfileOTMMにも必要となる出力するプロファイルの形を決めるステートモデルを自動的に計算するプログラムも同時に開発する。このステートモデルを抽出するために、糖鎖の多重木アラインメントアルゴリズムを実装したプログラムであるMCAWを拡張することになった。MCAWを利用してステートモデルを抽出するため、まずMCAWの解析できるデータの現状を把握する必要があり、糖鎖アレイ実験データベースを2つ用いて解析を行った。Consortium for Functional Glycomics (CFG)およびJCGGDBのLectin Fronter Database (LfDB)よりデータを選別し、ダウンロードし、MCAWに入力できる形に変換し、解析を行った。CFGもLfDBもウェブサービスなどプログラムから自動的にデータを取得し形式変換をできるサービスを提供していないため、数百の実験データの内、数個しか取得できなかった。さらに、CFGに保管されたデータはマイクロソフト社のエクセル形式であったため、テキスト形式に変換する手間も倍増した。そこで、今後の解析の手間を考慮し、まずはエクセルデータを自動的に変換するプログラムをMCAWに入れ込むことにした。そのため、JavaライブラリであるApache POIを利用することにした。POIはマイクロソフト社の様々な形式をJavaから利用できるようにするライブラリである。そして本年度はPOIをインストールし、MCAWを呼び出す前段階で複数のエクセル形式のファイルを指定し、データを取得し、MCAW用に利用できるような形に処理するプログラムを開発した。現在はテストやデバッグ段階であるが、次年度からは実際に利用し、MCAWからステートモデルを抽出し、ProfileOTMMを開発し、データ解析を行う予定である。本研究の目的は、糖鎖の木確率モデルを開発し、それを用いて糖鎖を認識する分子の糖鎖認識パターンを学習し、データベース化することである。そして本年度は新しい木確率モデルを開発するための基礎的な開発を進めた。木確率モデルのProfilePSTMMの入力に糖鎖構造群以外にステートモデルが必要ある。ステートモデルとは、出力のパターンの形を決めるもので、木のトポロジーとして扱う。以前は、入力の糖鎖構造の最大共通部分木をステートモデルとして利用していたが、小さな糖鎖構造が入力された場合、ステートモデルも小さくなってしまう問題があった。そこで本研究において、木確率モデルの学習に必要となる木のステートモデル決定方法に、木のマルチプルアラインメントを用いてきた。MCAW (Multiple Carbohydrate Alignment with Weights)と呼ぶ方法を考案し、ウェブツールを開発した。しかし、本研究の実行中に糖鎖構造のアラインメントが正しくない結果になってしまうことに気づき、tree edit distance(木の編集距離)を用いる必要があるとわかった。そこで、本年度は新たに木編集距離を用いた木のマルチプルアラインメントを行うアルゴリズムとウェブツールを開発した。このツールを用いることで糖鎖の妥当なマルチプルアラインメントが可能となるため、現在はMCAWとの比較を行った結果を論文にまとめている。今後、木編集距離を用いてステートモデルを決定し、ProfileOTMMと呼ぶ新たな木確率モデルを開発する予定である。また、ProfileOTMMで学習されたモデルをデータベース化する計画である。そこで、本年度は新たに木編集距離を用いた木のマルチプルアラインメントを行うアルゴリズムとウェブツールを開発することになった。このツールを用いることで糖鎖の妥当なマルチプルアラインメントが可能となると考えられる。従って、予定していた木確率モデルProfileOTMMの開発はまだ始まっていない。最終年度でProfilePSTMMを開発するため、予定していたデータベース開発は難しいと予想している。糖鎖機能解明のための機械学習モデル開発および糖鎖プロファイルデータベースの構築を目指して本研究を推進してきた。まず、機械学習モデルについては、事前に学習するモデルのトポロジー(糖鎖パターンの形)を決定する必要があり、そのため、入力された糖鎖構造のマルチプル(多重)アラインメントを行う必要が生じた。したがって、糖鎖構造のマルチプルアラインメントを行うツールMultiple Carbohydrate Alignment with Weights (MCAW)を開発した。

その結果、MCAWを用いることだけである程度糖鎖の機能解明に役立つことが明らかになり、MCAWの解析を行う方向に研究が進んだ。MCAWの解析にはglycan array技術やレクチンアレイ技術から得られた糖鎖と糖鎖を認識するタンパク質(glycan-binding protein; GBP)間の結合親和性情報を用いた。Consortium for Functional Glycomics (CFG)やLectin frontier Database (LfDB)の情報を入力してMCAWを用いて解析を行った結果、文献で確認された糖鎖の認識パターンをMCAWの結果と一致していることが明らかになった。また、文献に触れられなかったパターンも新たに抽出することもできた(Hosoda et al., 2017)。CFGとLfDBのデータを解析した結果も現在まとめているところで、データベース化する予定である。MCAWを用いることで糖鎖の認識機構を数値化でき、今後の糖鎖解析に役立つことを示すことができた。糖鎖機能解明のための機械学習モデル開発にあたり、事前に学習するモデルのトポロジーを決定する必要があり、そのため、入力された糖鎖構造のマルチプルアラインメントを行うアルゴリズムを開発することになった。MCAWツールを開発し、これ自体を用いて糖鎖の機能解明が可能であることが明らかになり、MCAWを用いた解析を行うことにした。解析には糖鎖アレイなどの技術から得られた糖鎖と糖鎖を認識するタンパク質間の結合親和性情報を用い、MCAWで解析した結果、文献と一致する結果を得ることができた。今後は解析した結果をデータベース化し、糖鎖のプロファイルを検索可能にする予定である。当初はMCAWプログラムからステートモデルを抽出する作業が5月に完了し、それからProfileOTMMの開発が始まる予定であったが、最初のステートモデルの開発が難航し、特に利便性のためにApache POIを使ってエクセルからデータを自動的に抽出する必要があり、この新しいプログラムの開発を進めることにした。次年度は1人の学生から2人になるため、遅れた分を取り戻すことが可能であると考えられる。今後は木編集距離を用いたステートモデル決定を行うプログラムを開発し、ProfilePSTMMより精度の高く効率の良い木確率モデルであるProfileOTMMを新たに開発する。そしてウェブツールとして、入力された糖鎖構造を用いてステートモデルを決定し、ProfileOTMMを実行し、モデル学習を行うソフトウェアを開発する。
日本人助産師の専門職自律性尺度の開発

本研究の目的は、日本における助産師の専門職自律性尺度を作成し、信頼性および妥当性を検討することである。前年度までの文献検討内容や専門家とのディスカッションにより助産師の自律性の概念を明らかにし尺度の原版を作成した。その後、平成30年度からは助産師教育や病棟管理に携わる助産師により尺度原版の内容妥当性を検討した。さらに、その尺度原版を用いて臨床助産師にプレテストを行い表面的妥当性の検討を行い、尺度項目の選定および修正を行った。平成30年度の研究計画では、作成した尺度原版をもとに本調査を実施し分析することであった。倫理審査の承認に時間を要し、9月から質問紙調査を開始した。周産期医療センターや一般病院、診療所等あらゆる施設からの研究承諾があり、分析に必要なサンプル数の回収ができた。現在までにデータ入力を終え、分析を行っている。尺度原版作成後、尺度項目内容の検討のため、助産師教育や病棟管理に携わる10名の助産師との個別面談の日程調整が困難であり時間を要した。また、大学および病院施設の倫理審査にも時間を要した。得られたデータを分析し、結果をまとめる。英文で論文化し投稿予定である。また、国内の関連する学会での発表を予定している。日本の周産期医療の現場では、産科医師や産科施設の減少に伴い、助産外来や院内助産の設置が増加傾向で、自律して助産ケアを提供できる『アドバンス助産師』の活躍が期待されている。しかし、アドバンス助産師は専門職としての自律が求められるが、その自律性を測定する独自の尺度が存在しないため、助産師の自律性の形成や維持の状況把握が困難である。それ故、現在臨床では個々の助産師の自律性の形成状況にかかわらず、経験年数や分娩介助経験数などで助産師外来や院内助産所での職務に就くことを余儀なくされている。そこで、日本における助産師の専門職自律性の尺度を作成し信頼性および妥当性を検証することを本研究の目的とした。平成28年度の研究実施計画としては、助産師の自律性の構成概念の明確化を目指し、国内外の文献検索・検討を行った。現在引き続き文献検討した内容等を含め、病棟管理経験者や助産教育に携わるスーパーバイザーとのグループディスカッションすることにより助産師の専門職自律性尺度」を作成し、パイロットスタディを実施する予定である。平成29年度の研究実施計画としては、作成された「助産師の専門職自律性尺度」の信頼性・妥当性を検証するため、医療施設で働く助産師を対象に無記名自記式質問紙による調査を行う。また、承諾が得られた対象助産師に再テストを実施する。さらに、これらの結果を関連する学会への発表や雑誌投稿をする。本研究の意義は、開発された助産師の専門職自律性尺度が教育や臨床の現場で使用されることにより、個々の助産師の助産実践における自律性を評価することができ助産実践能力向上への動機づけとなり、個々の助産師のキャリア形成に役立つことである。また、助産師の自律性を可視化することは助産師の質の維持や向上の指標として活用することができ、国民に対し助産師の質の保証をすることにつながるため重要である。平成28年度は、助産師の専門職自律性尺度の開発に向けて、助産師の自律性の構成概念の明確化を目指し、国内外の文献検索および文献検討を行った。その後、引き続き文献検討した内容や助産師教育に携わっている有識者からの情報をを含め「助産師の専門職自律性尺度」を作成する予定である。しかし、現状としては病棟管理経験者や助産教育に携わるスーパーバイザーとのグループディスカッションをする時間の確保が困難な状況であり、参加協力を得る段階に至っていない。そのため、当初立案した研究実施計画の達成度が遅れている状況である。また、計画書立案時には、調査施設にアドバンス助産師が在職する周産期母子医療センターでの調査協力を依頼する予定であったが、サンプル数の確保が難しいことや属性の偏りが懸念されることから、分娩を取扱っている産科のある一般病院や診療所での調査も視野に入れ、研究フィールドの確保に取り組んでいる。本研究の目的は、日本における助産師の専門職自律性の尺度を作成し、信頼性および妥当性を検討することである。そのため、尺度項目の作成にあたり、平成28年度に引き続き、平成29年度も国内外における助産師の自律性に関する文献検討をした。また、その他に、3年毎に開催される国際助産師連盟(ICM)主催の学術集会への参加や医療現場の視察を行い、カナダ(トロント)での助産師の活動や助産師教育の現状について情報収集を行った。特に、多くの助産師が働いているバースセンターや助産師教育を行っている大学などの見学、カナダにおける周産期医療システムに関するレクチャーや現地で働いている助産師へのインタビューをすることにより、諸外国の助産師の役割や求められているスキルなどを理解することに役立った。さらに、トロントの周産期母子医療センターで働く助産師との交流を深め、海外での周産期医療の現状(医療システムや医療従事者など)についてを国内の大学で講演していただけるよう取り組み実現させた。そのことにより、日本の助産師のスキルや職場環境を比較検討する機会となり、助産師の専門職自律性尺度の項目作成の参考となった。当該年度では、他のテーマの研究発表および論文投稿を優先したため、当該テーマでの学会発表をすることができなかった。

しかし、国内での学会の参加や臨床におけるセミナーや講演会などに参加することにより、助産師の自律性や専門性および助産教育に関連した研究発表を聴き話す機会がもて、多くの研究者や臨床助産師との交流を深めた。そして、研究概要の説明および調査協力依頼をし、研究フィールドの確保に努めた。尺度項目作成にあたり病棟管理経験者や助産師教育に携わっているスーパーバイザーとのグループディスカッションをする計画であったが、日程調整が困難で実施できなかった。そのため、研究者と助産師教育の経験のある数名の有識者とともに「助産師の専門職自律性尺度」の作成を行い、病棟管理経験者、助師教育をしている教員、臨床助産師それぞれに対し個別に面談し尺度項目の内容を検討中である。そのため、時間を要し遅れている状況である。本研究の目的は、日本における助産師の専門職自律性尺度を作成し、信頼性および妥当性を検討することである。前年度までの文献検討内容や専門家とのディスカッションにより助産師の自律性の概念を明らかにし尺度の原版を作成した。その後、平成30年度からは助産師教育や病棟管理に携わる助産師により尺度原版の内容妥当性を検討した。さらに、その尺度原版を用いて臨床助産師にプレテストを行い表面的妥当性の検討を行い、尺度項目の選定および修正を行った。平成30年度の研究計画では、作成した尺度原版をもとに本調査を実施し分析することであった。倫理審査の承認に時間を要し、9月から質問紙調査を開始した。周産期医療センターや一般病院、診療所等あらゆる施設からの研究承諾があり、分析に必要なサンプル数の回収ができた。現在までにデータ入力を終え、分析を行っている。尺度原版作成後、尺度項目内容の検討のため、助産師教育や病棟管理に携わる10名の助産師との個別面談の日程調整が困難であり時間を要した。また、大学および病院施設の倫理審査にも時間を要した。平成29年度では、病棟管理経験者や助産教育に携わるスーパーバイザーとのグループディスカッションをすることが困難であるため、有識者個々の意見を反映し研究者と助産教育に携わるスーパーバイザーで「助産師の専門職自律性尺度」の作成にあたる。また、尺度作成後、迅速にパイロットスタディを実施し本調査に取り組む。なお、調査が計画どおり進まない場合、1調査のデータ取集方法や対象数を変更、2時期を遅らせて対応、3研究協力者を増やして対応する4データ入力を業者への依頼することも考慮する。また、多くのサンプルの確保ならびに属性の偏りをなくすために研究フィールドを広げる必要が生じていることより、調査施設の選定をランダムサンプリングではなく、中部地区に限定し、その周産期母子医療センターならびに機縁法による一般病院や診療所への調査依頼も考慮していく。助産師の専門職自律性尺度を完成させ、本調査を実施する。なお、調査が計画どおり進まない場合、1対象数を変更すある2研究フィールドを広げる3研究協力者を増やして対応することも考慮していく。得られたデータを分析し、結果をまとめる。英文で論文化し投稿予定である。また、国内の関連する学会での発表を予定している。平成28年度では、尺度を作成する際のスーパーバイザーへの謝金を予算に計上していたが、グループディスカッションをする時間の確保が困難であり実施できなかったため、次年度使用額が生じた。
光駆動マイクロマシンを用いたマイクロ化学システムの創製

本研究研の目的は、2光子サブミクロン造形法を用いて、種々の光駆動マイクロマシンを開発し、新しいマイクロ流体制御デバイスやバイオ研究用ツールを創製することである。本年度は、2自由度駆動が可能なナノニードルの駆動特性向上に関する以下の研究開発を行った。(1)高出力YAGレーザーを用いた高効率光駆動システムの構築前年度は、光駆動システムとして、2光子マイクロ光造形装置を流用していたため、レーザーパワーが100mW程度しか得られていなかった。そこで本年度は、最大出力4Wの高出力YAGレーザーを光源に用いた新たな光駆動システムを構築した。これにより、より高速かつ高出力の光駆動が行えるようになった。(2)2自由度駆動型ナノニードルの最適設計2自由度の駆動が可能なナノニードル(プローブ径:250nm)の最適設計を行った。具体的には、シングルビームで高効率な光トラップが行えるようにナノニードルの駆動部に取り付けられている「トラップポイント」の形状を最適化した。実験では、円柱形上のトラップポイントの高さと直径をさまざまに変化させ、光駆動実験を行った。その結果、直径1.1ミクロン、高さ4.2ミクロンの円柱形状が最適であることがわかった。最適形状のトラップポイントを有するナノニードルを作製し、駆動性能評価実験を行った。駆動実験では、先に開発した新駆動システムを用いて、最大回転数120rpm、最大並進駆動12Hzを実現した。(3)ナノニードルによる微小物体の操作実験最適設計したナノニードルを用いて、液体中で微小物体を操作する実証実験を行った。実験では、液体中に浮遊するマイクロ物体をニードル先端で刺す、押すなどの動作に成功した。この結果から、ナノニードルが細胞やタンパク質などの生体試料の微細マニピュレーションに有効であることが確かめられた。本研究の目的は、2光子サブミクロン造形法を用いて、種々の光駆動マイクロマシンを開発し、新しいマイクロ流体制御デバイスやバイオ研究用ツールを創製することである。本年度は、各種ナノマニピュレーションツールの開発を行った。以下に、具体的な研究成果をまとめる。1)光駆動ナノピンセットの作製と駆動実験2光子サブミクロン造形システムを用いて、直径250nmのプローブを有するナノピンセットを作製した。さらに、レーザーマニピュレーション技術を応用して、液体中でナノピンセットを高精度に開閉させることに成功した。近年、ナノテクノロジーの進展に伴って、さまざまなナノピンセットが研究されているが、いずれも静電駆動型であり、バイオ研究への応用には向いていない。一方、本研究で開発した光駆動タイプは、液中での非接触駆動が可能であり、バイオナノテクノロジーへの応用に適している。2)光駆動ナノニードルの作製と駆動実験2自由度の駆動が可能なナノニードルプローブ径:250nm)を作製した。このナノニードルの駆動部には、シングルビームで高効率な駆動が行えるように、光トラップするためのトラップポイントを形成している。実験では、トラップポイントをレーザー光で捕捉することにより、回転と並進の2自由度駆動が可能であることを実証した。3)マニピュレータの高精度力制御マニピュレータアームの発生力をフェムトニュートンオーダーで制御することに成功した。本手法では、光強度一定のもとで、アーム部の光トラップする位置を変えるだけで、発生力を制御できる。光駆動マニピュレータを細胞やDNAなどの操作に応用する場合に非常に有効な手段となる。
開心術の安全性向上を目的とした新規な人工心肺シミュレータの開発

計測システムとソフトウェアを統合した体外循環教育のための総合システムの第1次開発を行った。シミュレータとしての利用以外に、人工心肺に関連するデバイスの検証のためのシミュレーションシステムとしても利用できる。操作量はすべて記録可能であるため客観的評価が可能であり体外循環教育により大きな訓練効果を提供できる。理想的な評価法には、信頼性が確認されているべきである。本教育システムの利用により得られる操作記録は、今後のシミュレーション教育をより効果的なものにすると考える。本研究課題は、開心術を安全に施行するための教育シミュレータおよびデバイスの安全操作検証システムとして利用できる。研究課題「開心術の安全性向上を目的とした新規な人工心肺シミュレータの開発」は、現存する体外循環シミュレータにはないシナリオ作成プログラムを中心とした学内および院内教育にも適用可能なシミュレータである。最終年度では、初年度までに作成したハードウェアを改良し、アナログ入力モジュールを追加して流量および圧力値の導出を可能とした。また、本システムは計測デバイスとしても利用可能であり、シミュレータとしての利用以外に、人工心肺に関連するデバイスの検証のためのシミュレーションシステムとしても利用できる。ソフトウェアについても、さらに改良を重ね初年度に作成した「シナリオ作成プログラム」に加え、模擬患者の血行動態を指導者が任意に作成することができる「模擬生体情報プログラム」を作成した。本プログラムは、平成26年6月の日本体外循環医学会近畿地方会教育セミナーでその有用性について説明する機会を得ており、来年度以降の教育セミナー等での活用が検討されている。以上により、計測システムとソフトウェアを統合し、体外循環教育のための総合システムPerfusion Education System: PESの第1次開発を行うことができた。また、シミュレーション教育を実施した際に、研修者の作業や行動を把握するための操作記録機能を付加した。定量データの収集は、客観的に評価を行えるため体外循環教育により大きな訓練効果を期待できる。本研究では、新規な人工心肺シミュレータの開発を目的とし、ハードウェアの開発とソフトウェアの開発を中心柱として掲げている。平成24年度の研究計画に従って、ハードウェアの開発を実施した。当初予定では、現有機器である人工心肺装置および遠心ポンプ装置の通信ポートより信号を導出する予定であったが、多種多様な人工心肺装置に適用できるようにするため、2つの流量計を使用し、送血流量と脱血流量を計測できるように工夫した。なぜなら、通信ポートより信号を出力することは可能であるが、複数社あるデバイスに対して個々に対応するよりも一つの計測システムを作成することで、マルチな対応が可能になると考えたためである。圧力計は、関連学会により推奨される人工肺の2箇所で計測できる。大きな特徴となるソフトウェアについては、本研究の遂行によって大きく飛躍し、可能性の幅を広げることができた。まず、シナリオ作成については、独自のアルゴリズムで施設毎の自由なシナリオ作成を可能にした。当該年度の関連学会で研究発表を実施し、その有用性について述べることができ、また、大学病院の臨床工学部と連携した本システムを使用したパフュージョントレーニングを3月に実施した。操作性を考慮したモニタ表示の考案においては、当初5台のモニタを使用する予定であったが、シミュレーショントレーニングを実施する上で、全員がトレーニングシナリオを共有(確認)するためのモニタが必要であったため、23インチのタッチパネルモニタを1台追加した。これにより、他の施設または教育セミナーではみたことのないシミュレーション環境が作製することができた。実施計画のうち、24年度予定分に関してはほぼ完了している。ハードウェアの開発については、システム体系が完成した。25年度は増築等を実施する。シナリオプログラムについては、当初予定計画は完成した。更なる改良のため、引き続きプログラムの更新作業を継続する。また、24年度に8件の研究学会発表を行った。ハードウェアは、計測システムの完成により、現在までに送脱血流量の測定と2箇所の圧力計測を可能としているが、25年度は複数の圧力計(または流量計)を追加することで、更なる計測を可能にする予定である。ソフトウェアについても、更なる改良のため、引き続きプログラムの更新作業を継続する。多くの技士に本システムを利用して意見を頂く予定である。その際には、アンケート調査を行う予定である。計測システムの増築用として、流量計1および圧力計2を計上予定である。また、シミュレーショントレーニング用の体外循環回路および付属品の購入を予定している。また、情報収集のため、多くの学会に発表及び聴講参加を予定している。研究成果発表用(国際学会)、研究成果として国際誌への投稿を予定しているため、英文校閲費を計上した。