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半導体量子構造系におけるキャリア-量子捕獲および離脱機構

InGaN系量子井戸発光ダイオードは、10^<10>cm^<-2>程度の非常に多くの貫通転位が存在し欠陥密度が大きいにもかかわらず、発光効率が非常に高い。この高効率発光の機構を探るために、エレクトロルミネッセンス(EL)及びフォトルミネッセンス(PL)発光強度の外部電界効果を調べ、以下の成果が得られた。(1)青色多重量子井戸発光ダイオードのEL発光効率の温度依存性(20-300K)から、電子溜層の付加により、発光効率はすべての温度範囲、注入電流レベルで強められる。また、高注入電流と低注入電流時の比較から、主ELバンド発光効率の低温に於ける減少割合の変化及び短波長サテライトバンド発光効率の相関は、順バイアス電圧下でのキャリアー捕獲の違いにより起こり得ることが分った。(2)緑色InGaN単一量子井戸ダイオードのPL発光強度の外部電界効果を調べ、直接励起条件では+2V以上の順バイアス電圧で、また、逆バイアス条件下で、PL強度の減少が起こる。即ち、順バイアス電圧下でのキャリアー離脱による発光効率の減少が起こることを直接的に検証した。さらに、間接励起下では、+23Vの順バイアス下で発光効率が増大し、+3.25V以上の順バイアスにより発光効率が減少する。これは障壁層から発光層へのキャリアー捕獲が発光効率に重要な役割を持つことを意味している。このことは、緑色InGaN単一量子井戸ダイオードのEL発光効率の100K以下の低温に見られた減少の理由を説明できる。即ち、順バイアス電圧の大きさがキャリアーの発光中心への捕獲に重要な役割を演じていることを、直接励起下でのPL発光強度のバイアス電圧依存性との比較から明らかにした。(3)N型電子溜層付青色多重量子井戸発光ダイオードのPL発光効率外部電界効果の実験、特に、励起光強度依存性の実験から、電子溜層と活性層のPL強度比較により、逆バイアス下でのPL発光の減少は光生成した正孔の捕獲により律則されることを明らかにした。GaN系量子井戸発光ダイオードの高効率発光の機構を外部電界効果の実験から明らかにするために、初年度の主要設備であるヘリウム・カドミウムレーザシステムを購入し、2波長光励起フォトルミネッセンス(PL)測定装置の構築を行った。この新たに設置した装置を用いて、電極配線された緑色InGaN単一量子井戸(SQW)発光ダイオード試料を対象として、初期的PLスペクトル強度の外部電界効果の実験を実施した。この実験の結果、異なる励起波長(直接励起および間接励起条件)で光励起されたときのフォトルミネッセンス強度は異なる電界強度依存性を示すことが明らかになった。本研究課題の主テーマであるキャリアー溜層付加によるInGaN量子井戸ダイオードのエレクトロルミネッセンス(EL)発光強度と量子捕獲改善効果の研究を実施した。キャリアー捕獲の高効率化を積極的に実現する新しい方法として、量子井戸近傍に意図的に人工内部電界を導入して、キャリアー捕獲効率を改善することを狙った研究を行った。このキャリアー捕獲効率の改善効果は電子溜ヘテロInGaN層構造を量子井戸発光層付近に付加した量子井戸LED試料と付加しない試料との直接比較から、EL発光効率の改善が特に同一の注入電流レベルを得るために高バイアス電圧が必要な低温で顕著に現れることを明らかにした。

また、キャリアー捕獲効率が劣化する条件下では、キャリアー離脱の結果、主EL発光バンドの短波長側に障壁層内での発光再結合によると考えられるELバンドが生じること、さらに、主発光バンドのEL強度と短波長発光バンドのEL強度は相補的な変化を示し、キャリアー捕獲効率とキャリアー離脱効果の相関関係が存在することを明らかにした。この研究結果の一部は、北京で開催された半導体絶縁体材料国際会議で発表し、査読付き国際会議論文として、印刷中である。その詳細な結果は学術論文として、まとめる予定である。今年度は、昨年度に実施した実験成果である「キャリアー溜層付加によるInGaN量子井戸ダイオードのエレクトロルミネッセンス(EL)発光強度と量子捕獲改善効果の研究(研究代表者、藤原賢三担当)」および「緑色InGaN単一量子井戸(SQW)発光ダイオードについてのPL外部電界効果の研究(研究分担者、佐竹昭泰担当)」についてのデータを解析し、4件の国際会議およびワークショップで発表するとともに3件の論文としてまとめた。これらの結果から、低温における順バイアス印加電圧の増加は、EL発光効率の低下をもたらすこと、さらに注入キャリアーの捕獲効率の低下とオーバーフローしたキャリアーが発光再結合した結果現れる短波長発光バンドの強度増減についての相関関係を明らかにした。今年度はさらに主として青色GaN系量子井戸発光ダイオードについて、高効率発光の機構を外部電界効果の実験から明らかにするために、(1)直接励起下での発光再結合量子効率と(2)間接励起条件下でのキャリアー量子捕獲過程を峻別して評価する、異なる励起波長で光励起されたときのフォトルミネッセンス(PL)外部電界効果についての実験を行った。即ち、電極配線された青色InGaN量子井戸(QW)発光ダイオード試料について、電界強度依存性、電界(順・逆)方向依存性、そして光生成キャリアーの励起エネルギー依存性を格子温度の関数として詳細に測定した。その結果、順方向バイアス下では、発光量子効率が最大値を示す外部バイアスが存在すること、それ以上の順バイアス電圧の増加はキャリアー離脱による発光量子効率の低下をもたらすこと、さらに間接励起条件下では、キャリアー離脱効果の顕在化が見られることが明らかになった。次年度は、これらの実験結果を論文としてまとめる予定である。平成18年度は、これまでに実施した実験成果である「キャリアー溜層付加によるInGaN量子井戸ダイオードのエレクトロルミネッセンス(EL)発光強度と量子捕獲改善効果の研究(研究代表者、藤原賢三担当)」および「InGaN単一量子井戸(SQW)発光ダイオードについての外部電界効果の研究(研究分担者、佐竹昭泰担当)」についてのデータを解析し、3件の国際会議およびワークショップで発表するとともに4件の論文としてまとめた。これらの結果から、順バイアス印加電圧の過度の増加は、キャリアオーバーフローを引き起こす結果、発光再結合効率の低下をもたらすことを明らかにできた。さらにフォトルミネッセンス(PL)発光効率の外部電界効果の研究、特に量子井戸活性層についての直接励起と間接励起条件の比較から、発光効率の決定要因として、内部電界と外部電界の相互作用によりキャリアーの捕獲効率を最適化することが重要であることを、n型キャリアー(電子)溜め層を含む、電極配線された青色InGaN多重量子井戸(MQW)発光ダイオード試料および緑色及び青色InGaN量子井戸発光ダイオード試料についてのELおよびPL外部電界効果の研究から明らかにした。
火山噴出物に覆われた地域の斜面崩壊リスク評価と森林の崩壊防止機能の限界

2013年10月に伊豆大島・三原山西麓で発生した斜面崩壊を対象として,地形特性と崩壊の形態や規模との関係を検討した。谷の深さを流域間で比較すると,長沢・大金沢では深い谷が比較的少なく,偏って分布しているのに対し,八重沢・八重南沢・大宮沢では流域の広範囲にわたって深い谷が分布し,開析が進んでいることが示された。長沢と大金沢流域では広範囲にわたる幅広い崩壊が発生したのに対し,八重沢・八重南沢・大宮沢等では谷筋に沿って比較的小規模で,幅が小さく細長い形状の崩壊が多発したのは,谷の発達により排水が促進されることと,尾根で区切られることにより斜面崩壊が等高線方向に連結・拡大しなかったことが考えられた。本研究の目的は火山噴出物に覆われた地域における土砂災害リスクの評価手法を開発することである。そのために,火山噴出物が堆積した伊豆大島で平成25年10月に発生した表層崩壊を対象として,1未固結な火山噴出物が堆積した山腹斜面の崩壊メカニズムの解明と2大規模な斜面崩壊の発生メカニズムの解明を目指して取り組んできた。現地踏査により,広範囲にわたる大規模な崩壊(大金沢流域)とともに谷筋に沿って多発した表層崩壊(八重南沢・大宮沢等)という異なる形態を持つ斜面崩壊が存在していることから,発生メカニズムを明らかにするためには,両者の土層における地形の違いとそれにともなう土層や水移動の違いを明らかにする必要性が認められた。大金沢は平滑な地形(尾根・谷の区別が不明瞭)であるのに対して,八重南沢等は谷が深く刻まれており,両者の地形には違いが見られる。平成25年10月の斜面崩壊発生に関して,地形以外の崩壊に関わる要因(地質・植生・降雨など)は2流域間で同様と考えられるが,崩壊の規模が明らかに異なっている。そこで,簡易貫入試験による土層構造調査,地形計測を行った。また,表層崩壊が発生した時,立木の根が互いに密に絡み合っているために,周囲の根系と表層土壌を巻き添えにして崩壊の面積が拡大したことも考えられたことから,まず斜面に生育している優占樹種の根系分布を調査した。その結果,最大で約80cmまで伸長している状況が確認されたが,ほとんどの根系は地表下25cm程度のごく表層に集中していた。また,現地調査と並行して,伊豆大島で採取した大型不攪乱土壌試料を用いて,室内散水実験を行い,地下水位の時間変化とそれにおよぼす透水性の異なる複数の火山灰層の影響を検討した。火山噴出物の堆積斜面である伊豆大島三原山西麓斜面において、著しく広大な面積の崩壊とともに,谷筋に沿って同時多発的に発生した斜面崩壊の発生形態の違いが生じた要因については,調査が端緒についた段階であり,地形計測と土層厚分布の調査にとどまっている。土層における水移動の解析や斜面安定解析には不攪乱土壌試料の採取が必要であるが,新たに調査地として選んだ流域も大金沢同様に国立公園内の特別地域に指定されており、土石の採取には許可申請が必要となる。H27年度中に土石の採取の許可申請を提出しているものの、手続きに時間を要し,まだ採取許可が得られていない。土石の採取許可が下りるまでの間に,地形計測等の現地踏査を優先して行っているものの,浸透流解析や斜面安定解析等の水移動・斜面崩壊の発生・非発生に関する解析には着手できていない。伊豆大島では2013年台風26号の影響により,10月15日正午から16日未明にかけて累加雨量824 mm,最大時間雨量122.5 mm/hrの豪雨となり,三原山西麓の大金沢等の流域では広域の斜面崩壊とそれにともなう土石流が発生した。大金沢流域では広範囲にわたる大面積の表層崩壊が発生したのに対し,八重沢・八重南沢・大宮沢等では谷筋に沿って比較的小規模な崩壊が多発した。大金沢流域の地形は尾根・谷の区別が不明瞭で平滑な地形であるのに対し,八重沢等の流域は開析が進んでいる。このような地形の違いは,豪雨時の崩壊発生・非発生や崩壊の規模に影響を及ぼすと予想されることから,表層崩壊発生危険箇所の抽出を行う場合,地形量による検討が必要と考えられる。そこで,大金沢・八重沢・八重南沢・大宮沢流域を対象として,災害前後に取得された航空レーザー計測データを用いて,崩壊の規模(崩壊の深さ・長さ)の把握を行うとともに,崩壊発生に関与すると考えられる地形量求め,崩壊発生場の地形特性の把握を試みた。災害直後のオルソフォトで確認される地表かく乱域には,崩壊発生域と土石流の流下による侵食が卓越する侵食域が含まれる。本研究では,明瞭な谷は侵食域とみなして調査対象から除外し,流路に接する斜面の地表かく乱域を崩壊発生域とみなして抽出した。また,広範囲にわたって地表かく乱が生じた大金沢では,既往の災害報告で示された崩壊地の範囲を参考にして崩壊地(全112箇所)を抽出した。その結果,崩壊深は,1.16 m1.53 mであった。崩壊長は32 m65 mで,開析程度の違いを反映して顕著な差が見られた。崩壊地を含む斜面の縦断面形状を災害前後で見ると,いずれの流域でも遷急線直下から遷緩線上にかけての約35°以上の斜面で崩壊が発生している傾向が見られた。

崩壊発生場の地形的特性を明らかにするうえで,どこで表層崩壊が発生しているか,あるいは,どの範囲が崩壊発生場で,どの範囲が流送区間や氾濫区間なのかを明確に分ける必要があるが,そのための現地調査が不足している。現地調査により,オルソフォトだけでは判読することが困難な表層崩壊についてもその場所や規模・深さを調査する必要がある。また,崩壊規模と植生の関係についての検討が遅れている。2013年10月台風26号の影響により,伊豆大島では累加雨量824 mm,最大時間雨量122.5 mm/hrの豪雨となり,三原山西麓の大金沢等では斜面崩壊と土石流が発生した。大金沢流域では広範囲にわたる大規模な崩壊が発生したのに対し,八重沢・八重南沢・大宮沢等では谷筋に沿って比較的小規模な崩壊が多発した。両者の地形に着目すると,大金沢では尾根・谷の区別が不明瞭で平滑な地形であるのに対し,八重沢等は開析が進んでいる。このような元地形の違いは,表層崩壊の発生場や崩壊の規模に影響を及ぼすと予想されることから,表層崩壊発生危険箇所の抽出を行う場合,地形量による検討が必要と考えられる。そこで,大金沢・八重沢・八重南沢・大宮沢流域を対象として,災害前後に取得された航空レーザ計測データを用いて,表層崩壊の規模(深さ・長さ)の把握を行うとともに,表層崩壊発生場の地形特性の把握を試みた。各流域の平均崩壊深は,1.16 m1.53 mであった。崩壊地の斜面長は3265 mで,開析程度の違いを反映して顕著な差が見られた。崩壊地を含む斜面の縦断面形状をみると,いずれの流域でも遷急線直下から遷緩線上にかけての斜面で崩壊が発生している傾向が見られた。崩壊地斜面の曲率をみると,縦断曲率は負の値を示し,縦断形状が凸型の斜面で崩壊が発生していることがわかる。このことは,崩壊地斜面が上部の遷急線と下部の遷緩線を持つ縦断形状をしていることと一致する。平面曲率は負の値を示し,横断形状が凹型(谷地形)の斜面で崩壊が発生していることがわかる。平面曲率は流域によって平均値が大きく異なり,崩壊地の平面曲率も大きく異なっており,流域内で相対的に曲率が小さい箇所で発生する傾向が見られた。このことは,崩壊発生の閾値が一定ではなく,流域の開析度の違いにより,崩壊発生の閾値が変化することを示唆していると考えられた。2013年10月に伊豆大島・三原山西麓で発生した斜面崩壊を対象として,地形特性と崩壊の形態や規模との関係を検討した。谷の深さを流域間で比較すると,長沢・大金沢では深い谷が比較的少なく,偏って分布しているのに対し,八重沢・八重南沢・大宮沢では流域の広範囲にわたって深い谷が分布し,開析が進んでいることが示された。長沢と大金沢流域では広範囲にわたる幅広い崩壊が発生したのに対し,八重沢・八重南沢・大宮沢等では谷筋に沿って比較的小規模で,幅が小さく細長い形状の崩壊が多発したのは,谷の発達により排水が促進されることと,尾根で区切られることにより斜面崩壊が等高線方向に連結・拡大しなかったことが考えられた。H27年度に引き続き,土質特性(土質強度c, φ)、土壌中の水移動に関する特性(透水係数・間隙率・pF)、地形(勾配)、土層厚等,斜面安定に関わるデータを現地調査で得,雨水浸透過程と斜面の不安定化(崩壊発生)をシミュレートする。これと並行して,災害前後の詳細な地形データ(1 m DEM)を用いて,多地点を概観して傾向を見出すことで,崩壊発生・非発生と地形要因(斜面長・斜面形状等)の関係を調べる。以上のように,物理的なアプローチおよび地形的・統計的なアプローチによる相互補完により,崩壊発生メカニズムを物理的に示した上で,それがほかの地点でも当てはまるのか(普遍性・一般性)を検証する。
画像誘導放射線治療システムを用いた最新体幹部定位照射法と強度変 調照射法との開発

本研究では、多列CTシミュレータと最新画像誘導放射線治療システムとを用いて、四次元CT画像と呼吸同期CT画像との品質保証(QA)の確立と臨床応用、臓器移動や腫瘍・体輪郭変化に伴う個別化放射線治療システムの臨床応用、VMAT (Volumetric modulated arc therapy)の臨床応用と適応拡大、臓器移動に同期した個別化放射線治療システムと画像誘導放射線治療システムの臨床的評価を行った。本研究では、多列CTシミュレータと最新放射線治療計画装置、および画像誘導放射線治療システムとを用いて、以下の最新の体幹部定位放射線照射技術と強度変調照射技術の開発を行った。1.四次元動画CT画像の実用化:四次元治療計画を目的としたCT撮影法として我々は64列の多列CTを用いて、四次元CT動画撮像法を検証した。これは患者の呼吸サイクル数回分のCT画像を連続取得し、そのとき同時に採取した患者呼吸波形に同調した画像処理を行い、CT動画画像再構成を行うものである。既に約80例の四次元CT画像を作成し、主に肺癌に対する臨床応用に相当する照射精度を確認した。また約20例の肺癌症例に対する呼吸同期照射に臨床応用した。2.種々の呼吸位相画像を用いた四次元線量分布の作成:現在の三次元治療計画に時間因子を加味して四次元治療計画を実現するもうひとつの方法は、複数の線量分布を時間因子を加味して重ね合わせる方法である。本研究では、複数の呼吸相のCT画像を撮像し、新規に導入した治療計画用コンピュータを用いて各呼吸相の線量分布を呼吸相の時間に比例配分して重ね合わせた線量計算を行う。その成果としてTime-adjusted treatment volume(TTV)の算出に成功した。3.IGRTシステムを用いた位置照合:画像誘導放射線治療装置とそれに付設された画像照合装置により毎回の照射前にX線画像の撮像が可能となった。これを用いることによって、毎回の放射線治療の照射直前に2方向からの腫瘍近傍の画像を撮像できる。次に、Cone beam CTを撮像することによって、腫瘍の位置および腫瘍形状の変化を確認可能である。前立腺癌に対するIMRT約40例の臨床において、この照合システムの有用性を検証した。4.VMAT(強度変調回転照射)法の確立:VMATは、最新IMRT照射法である。我々は、国内で先駆けて頭頸部癌に対するVMATの検証を行いその精度を実証した。現在までに30例の臨床応用を重ねている。1.四次元CT画像と呼吸同期CT画像との品質保証(QA)の確立と臨床応用前年度に行った基礎実験に基づき、さらに四次元CT画像と呼吸同期CT画像との品質保証法を検討した。具体的には、体幹部定位照射の対象となる肺癌患者より四次元CT画像を撮像し、その精度を評価した。2.臓器移動に同期した個別化放射線治療システムの体幹部定位照射適応の拡大四次元治療計画を、呼吸性移動を伴う進行期肺癌患者への臨床応用を開始した。特に進行期肺癌は元々の腫瘍体積が大きいために、わずかのマージン縮小による合併症軽減効果が期待できる。また治療経過中に腫瘍形状が大きく変化する場合も予測されるため、四次元放射線治療計画の意義はきわめて高い。VMAT(Volumetric modulated arc therapy)の臨床応用を行った。具体的には前年までに確立した頭頸部癌の臨床症例を多数例蓄積したのみならず、新規の拡大適応として、頸部食道癌、脳腫瘍、胸膜中皮腫への臨床応用を行った。4.臓器移動に同期した個別化放射線治療システムの臨床的評価と画像誘導放射線治療システムの臨床的評価以上の四次元治療計画を用いて、体幹部定位照射の肝癌、腎癌への適応を拡大した。特に、肝臓癌では、X線画像で腫瘍位置の確認が困難なため四次元放射線治療計画の意義は高い。現在までの肝臓癌に対する定位照射後の局所制御率は100%である。1.四次元CT画像と呼吸同期CT画像との品質保証(QA)の確立と臨床応用:四次元CT画像は動きを伴う疾患における放射線治療計画においては非常に有用である。本研究では四次元CTと呼吸同期CT画像との品質保証法を検討した。体幹部定位照射の対象となる肺癌患者より四次元CT画像を撮像し、その精度を評価した。2.臓器移動や腫瘍・体輪郭変化に伴う個別化放射線治療システムの臨床応用:四次元治療計画を、呼吸性移動を伴う進行期肺癌患者への臨床応用を開始した。特に進行期肺癌は元々の腫瘍体積が大きいために、腫瘍縮小による合併症軽減効果が期待できる。また治療経過中に腫瘍や体輪郭形状が大きく変化する頭頸部癌における四次元放射線治療計画の有用性も評価した。4.臓器移動に同期した個別化放射線治療システムの臨床的評価と画像誘導放射線治療システムの臨床的評価:以上の四次元治療計画を用いて、体幹部定位照射の肝癌、腎癌への適応を拡大した。

特に、肝臓癌では、X線画像で腫瘍位置の確認が困難なため四次元放射線治療計画の意義は高い。現在までの肝臓癌に対する定位照射の局所制御率は非常に高い。現在までに四次元動画CT画像の実用化、VMAT(強度変調回転照射)法の確立、体幹部定位照射の適応拡大、IGRTシステムを用いた位置照合については、おおむね当初予定していた成果を実現している。種々の呼吸位相画像を用いた四次元線量分布の作成については、今年度に成果を見込んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は四次元動画CTを用いた臨床応用の肺癌以外への適応拡大(膵臓癌等)、VMAT(強度変調回転照射)の食道癌や中皮腫に対する適応の確立、肝門部を含めた肝臓癌に対する体幹部定位照射の確立、IGRTシステムを用いた位置照合の客観的評価を行う。また種々の呼吸位相画像を用いた四次元線量分布の作成について実現したい。
在宅療養者のための看護退院サマリーを活用した生活支援システムの構築

看護退院サマリーを活用した生活支援システムの構築を目的とし、看護師を対象とした質問紙調査(n=173)と在宅療養から再入院した患者を対象とした面接調査(n=29)を実施し、在宅療養へつなぐ「私の療養生活手帳」を作成した。質問紙調査から患者に適した社会資源の利用の情報収集が困難な看護師は17.4%と多く、面接調査から患者の状態にあった入浴法など日常生活上の情報に関するニーズが求められた。これらの結果を考慮し、7章構成の手帳を作成した。第1章は入院中に提示された「退院後に気をつけること」の記載枠を、第2章以降は入浴などの日常生活動作や服薬上の留意点、社会資源の利用法などの記載枠を設けた。本研究は、患者側が抱く療養生活上のニーズをふまえた「退院後に在宅療養が必要な患者の生活支援システム」を構築することを最終的な目的としており、このシステムに看護師の『退院サマリー』を活用することに新規性をみいだしている。平成24年度は次の3つの課題で研究実施した。1.病院で稼働中の退院調整スクリーニング支援システムに関する検討:病棟看護師の退院調整必要性の判断について、病棟看護師と退院調整室看護師の判断の相違を把握することを目的とした。平成24年6月1日から同年6月30日までの期間にA病院の退院調整スクリーニング実施患者1161名のうち27名で退院調整必要性の判断に相違があった。相違があった患者の記録者である病棟看護師の看護師経験年数は、5年未満が33.3%、5-9年が22.2%、10-19年が25.9%、20年以上が18.5%であり、経験年数に一定の傾向を認めなかった。現在稼働中の退院調整スクリーニング支援システムは、評価項目をチェックすることにより自動的に退院調整の必要有無を判断できるシステムになっているが、特に介護保険認定の状況など在宅療養に必要な情報の看護退院サマリへの反映に必要性が検討された。2.在宅療養者が日常生活の継続に必要なニーズ調査:在宅療養が継続できずに2ヶ月以内に再入院した患者29名を対象に面接調査を実施した。面接調査の結果から、今回入院直前の退院時に、看護師から具体的な生活支援(入浴時や浴槽整備の留意点など)がされていた例はほとんどないことを把握し、これらの項目についての看護退院サマリーへの反映を検討した。3.在宅療養者のための看護退院サマリーを用いた生活支援システムの設計試作:本システムを設計する上で、基本方針として看護退院サマリーをもとに生活支援情報を抽出・提供することにより在宅療養者の生活を情報面から効率よく支援できるシステムの設計を試みた。研究目的は、退院後に在宅療養が必要な者に対して、看護師の退院時サマリーを活用した生活支援システムを構築することである。このために、退院時に在宅療養となる患者の生活支援や地域社会資源の利用に活用できるように『私の療養生活手帳』を作成する。研究計画申請時の研究方法は、アクションリサーチを用いて病棟看護師の退院サマリーを患者の在宅療養生活支援と医療職種間連携支援に活用できるように発展させることであった。しかし、病院に勤務する病棟看護師がアクションリサーチに参加する時間的確保が困難であったことから、質問紙調査で急性期病院における病棟看護師の退院支援に関する自己評価を把握し、退院支援対策に資することを目的として、自記式質問紙調査を実施した。1.質問紙調査:質問紙の回収は173名であった(回収率80.1%)。回答の結果は、自記式の自己評価に基づくものであることを考慮した上で、以下のことが明らかとなった。退院支援が必要な患者について、退院後療養生活が予測できた患者の割合(中央値)は、入院時に46.2%であったが、退院時には78.4%となり、入院中に退院後療養生活の予測について約32%の獲得が示された。病棟看護師の退院支援に関する難易度が高い項目を把握した上で、院内教育の内容やチェック式記録方法の開発などを取り入れた退院支援に関するシステム構築へと発展させることが重要であることが示唆された。退院サマリーの患者への活用については、今後の検討課題となった。2.「私の療養手帳」の開発:入院中に患者に応じた退院後の療養生活へのアドバイスが、各職種の方から伝えられるが、それを一つに集約することにより、患者・家族のみならず在宅療養において患者にかかわる医療者にとっても一目できることをねらいとした手帳を作成し、一部電子版も試作した。

病棟看護師を対象として平成24年2月20日から平成24年3月16日に質問紙調査「病棟看護師の退院支援に関する調査」を実施した。調査目的は、病棟看護師が退院支援にどのように関わっているか、現状の問題点などを把握することである。調査対象は、病棟看護師全員(病棟看護師全員(ただしNICU・ICU・産科・OP・外来に配置の看護師を除く)。調査項目は退院後療養生活のイメージ予測、退院支援でのアセスメントや情報収集の難易度、看護退院サマリ記録などである。このアンケートにおいて、「過去1年間に受け持った回復期・慢性期に入った時の治療の継続や障害が残った場合の長期療養が必要な患者」「患者」とした。分析は看護職経験6区分(3年未満、3-7年、7-10年、10-15年、15年以上、主任・師長)別に集計した。結果:1.回収率は80.1%(配布数216部、回収数173部)であった。2.過去1年間の退院調整が必要な受け持ち患者において、退院後の患者の療養生活のイメージが予測できた割合(全くできなかった場合を0%、退院調整が必要な受け持ち患者全員の退院後療養生活のイメージができた場合を100%)は、入院時は平均43.3%、退院時は75.1%であった。看護職経験が3年未満では入院時36.2%から退院時67.0%に、15年以上では入院時49.5%から退院時80.0%であった。3.病棟看護師による退院調整スクリーニング項目では患者に適した具体的な社会資源の利用方法や入院時の医療処置や日常生活に関するケアを在宅療養でも継続させるための具体策などのアセスメントに困難を感じていた。4.退院時退院支援計画では7-15年の経験者で困難を感じている者の割合が多かった。申請当初の計画では、望ましい生活支援システムのあり方の提案・設計・開発に際しての研究方法としてアクションリサーチを実施する予定であった。しかし、平成23年度にA病院で実施した病棟看護師の退院支援に関する調査結果から、退院時退院支援計画では、7-15年の経験者で計画立案の困難を感じている者の割合が多いことを把握した。このため、平成24年度は、A病院で現在稼働している退院調整スクリーニング支援システムに関する検討をする計画をたて、病棟看護師と退院調整室看護師の判断の相違と経験年数とは一定の傾向は見いだされないことを確認した。また、再入院患者を対象とした面接調査により、療養者のニーズの一部を把握できた。これらのことより、研究計画はおおむね順調に進展していると考えた。平成23年度は退院調整に関する実態調査を病棟看護師と患者の両者で実施することとしていたが、退院患者についての調査は実施できなかった。病棟看護師の退院支援に関するとらえ方について、看護職経験別に分析することにより、これらの退院支援のアセスメントの精度についての検討の必要性を見いだしたことは意義があった。患者を対象とした調査は、交付申請当初より退院患者を対象とした調査は平成24年度も継続して実施することとしており、平成24年度での実施で全体の計画に支障はない。システム開発の主な視点は、在宅療養をしてゆく者への生活支援や地域社会資源の利用時の活用である。患者が保持する手帳『私の療養生活手帳(仮称)』を作成し、院内病棟から地域連携室を通して患者の生活を支援するシステムを開発してゆく。平成24年度の研究目的は、望ましい生活支援システムのあり方の提案・設計・開発である。平成23年度に実施した病棟看護師の退院支援に関する調査結果にもとづき、より的確な退院支援が可能となるような退院支援を検討する。
沿岸環境変動と低次生物生産過程におけるアミノ酸の動態に関する研究

瀬戸内海における植物プランクトン,海中懸濁物,海中沈降物,海底堆積物,動物プランクトン,ベントス,魚類の各要素中でのアミノ酸組成を調査し、低次生物生産過程におけるアミノ酸の動態を主として栄養学的な面から明らかにすることを目的とした。その目的達成のため、今年度は新たにベントス(エビ類,多毛類,貝類,ウニ類)と魚類(カタクチイワシ)のアミノ酸組成を測定し、これで総ての要素が一応揃ったことになる。海水中の粒状アミノ酸の一般組成は全体的にどの要素においても類似したパターンを示したが、海中懸濁物,海底堆積物のアミノ酸組成は最も偏が大きく、肉食傾向を示す魚類、エビ類のアミノ酸組成は比較的均一となった。植物プランクトンからカタクチイワシに至るまでの食物網を想定し、各生物間での食う-食われるの関係を必須アミノ酸指数(EAAI)を指標として求めた。この値が高いほど(最高:100)良質の餌と孝えられる。一般に栄養段階が上昇するにつれてegg proteinに対するEAAIが増大する傾向があった。また従来好適な餌とされていた物の捕食者に対するEAAIは高い値を示した。例えば植物プランクトンSkeletonema costatumはカイアシ類に対してEAAI90を示し、カイアシ類はカタクチイワシに対してEAAI86を示し、いずれも従来の食物連鎖が栄養的にも妥当であることを裏付けた。ベントスに対する海中懸濁物,カイアシ類の糞粒,海底堆積物はEAAI50以下の低い値であり、海中沈降物のEAAIは79で、良い餌となることが判明した。食う-食われるの関係が明らかでない生物間を、今後餌生物と捕食者のアミノ酸組成を測定することにより、栄養的な面から明らかにすることが可能である。
生物分子モーターの1分子計測と1分子操作

モーター分子の動態を一分子レベルで解析する新手法を開発し応用研究を行った。木下は分子方向性を調べる新手法でミオシン上を滑走するアクチンの回転を測定した。柳田はミオシン一分子を観測する技術でATP加水分解反応と滑り運動との間に数100msの遅れがあることを発見した。上村は、一分子FRETを実時間観測できる装置を開発し、総合班との共同研究でミオシン一分子のFRET変動を観測した。嶋本は、大腸菌trpリプレッサーがDNA上をスライドし特異的部位に対する親和性を高めることを明らかにした。モーター分子の動態は、大きな目印を結合させて解析する手法も極めて有効である。木下は、F1-ATPaseに蛍光アクチンを付ける画期的な方法で120度の回転ステップを持ち無負荷条件では毎秒100回転の高速となることを示した。柳田は、微小ガラス針にミオシン分子を結合させる実験系で一分子の力速度関係や速度の温度依存性は筋線維と同じであることを示した。本プロジェクトでは一分子解析に将来結びつく可能性の高い新材料・新手法の開発にも着手した。上村はcagedATPを使った解析で力発生とdynein・ADP生成過程とが合致することを示した。上田は、単頭ミオシンとの比較研究より双頭分子のモーター領域間には機能的共同性があることやG680V変異ミオシンは安定な架橋を形成することなどを示した。また、大岩はクラミドモナスのdynein cは8nmのステップ変位を持ち連続的な運動を起こすこと、dynein fはduty ratioの高いモーターであることなどを発見した。嶋本はRNAポリメラーゼの転写開始期に短鎖RNAのみを合成する転写中間体があり、その生成はポリメラーゼ同士の衝突で促進されることを発見した。新しい蛍光性ATPアナログを用いミオシン結合に伴う蛍光変化を見る手法(大岩)、高精度のAFM装置でミオシンフィラメントの負電荷量分布を調べる研究(柳田)、分子モーターを使い人工的に一方向へ運動させる手法の開発(上田)、AFMによるモーター分子振動現象の観測(上村)など、今後応用的な面で期待される新手法も多く試みた。蛍光偏光イメージングにより蛍光色素1分子の向きを水溶液中で連続的に観察する手法を開発した。応用として、ミオシン上を滑走するアクチン線維の線維軸周りの回転の定量的測定に成功し、ミオシンはアクチンと間歇的にしか相互作用しないことを示した。一方蛋白質分子よりはるかに大きな目印を用いて構造変化を捉える手段として、アクチン線維を目印に用いることを提案した。応用として、ATP合成酵素の1部であるF_1-ATPaseがたった1分子でそのまま回転モーターであることを示した。直径わずか10nmの分子中の回転を、回転子部分にアクチン線維を結合させることによりより可視化した。(木下)全反射顕微鏡法と光ピンセット法を組み合わせ、モーター1分子の化学-力学反応を1分子計測する技術を確立した。1分子のミオシンにおいてATPの加水分解反応と滑り運動の間に数十数百ミリ秒の遅れが生じることを発見したミオシンがエネルギーを分子内部に蓄積し、仕事が必要なタイミングを計っているという可能性を示唆する。(柳田)蛍光性ATPアナログを合成し、ミオシン結合に伴う蛍光変化が異性体により異なることを示した。また、ダイニン1分子が微少管の滑り運動を起こすことを示した。(大岩)

精密位置計測装置とUVフラッシュを組み合わせ、CagedATP投与でトリガーされたウニ精子鞭毛運動を解析した。ATP投与後15ミリ秒で運動が開始され、この遅れはダイニン分子のATP結合から滑り力発生中間体形成までの時間と考えられる。(上村)単頭ミオシンは運動活性・酵素活性が双頭ミオシンより低く、2つのモーター領域間には機能的共同性があることが示唆された。(上田)RNAポリメラーゼの転写開始期に短鎖RNAのみを合成する転写中間体を見いだし、この生成が転写開始因子のRNA保持ドメインの構造に依存すること、ポリメラーゼ同士の衝突で捉進されることを発見した。(嶋本)昨年度に、ATP合成酵素の1部であるF_1-ATPaseがたった1分子でそのまま回転モーターであることを示した。本年度はさらに、この直径わずか10nmの分子モーターが、その3回対称の構造から予想されるように、120度おきにステップするステッパーモーターであることを示した。各ステップは1分子のATPの加水分解により駆動され、力学的仕事へのエネルギー変換は、ほぼ100%に達し得る。(木下)ミオシン分子の頭部1個をガラスニードル先端に固定し、アクチンとの相互作用による滑り運動を高時間・空間分解能で測定した結果、1回のATP加水分解による変位が、5.3nmのサブステップ2から5個で構成されていることが明らかになった。ATP分解の化学反応とアクトミオシンの力学反応の共役がルースであることを示す。(柳田)モーター蛋白質の単一分子反応計測のために、蛍光性ATPアナログを新たに開発し、モーター蛋白質(ミオシン)の基質としての特性を明らかにした。また、従来使われてきたアナログによるダイニンモーターの単一分子反応計測の可能性を示した。(大岩)光学顕微鏡下の精密位置計測とcagedATP分解による運動トリガーを同時に可能とする装置を作成し、ウニ精子鞭毛運動の化学・力学結合について解析した。2つのダイニン・ADP状態の存在を強く示唆する新知見を得た。(上村)粘菌ミオシン分子モーターの軽鎖リン酸化によるスイッチ機構は、フィラメント重合が必要であることを示した。これはすでによく研究されている平滑筋ミオシンとは全く異なる結果であり、新奇な制御機構の存在が示唆された。(上田)大腸菌trpリプレッサーは、DNA上のスライディングによりオペレーターへの親和性を高める(親和性がDNA長とともに一万倍上昇する)ことを示した。この機構により、細胞内のたんぱく質のコピー数を節約できることになる。(嶋本)F_1-ATPaseが120度おきにステップする回転ステッパーモーターであることを、回転子サブユニットに結合させた蛍光色素1分子の偏光測定により確認した。昨年報告したアクチン線維を目印としての測定と比較することにより、ATP結合速度は負荷によらないことが分かった。また、小さなビーズを結合させて回転を観察した結果、無負荷回転速度は室温で毎秒100回転を越えること、その速度でもステップ動作がおき、ステップ自身には0.1ミリ秒程度しか時間がかからないこと、などがわかった。(木下)
網膜変性疾患におけるステロイドの機能的役割と作用機序の分子生物学・組織化学的解析

重篤な視機能障害を引き起こす網膜変性疾患は、アルツハイマー病などの神経変性疾患と同様に神経細胞死の異常によって発症し進行性に神経細胞の障害が進む原因不明の疾患でありその多くが有効な治療法が確立していない。本研究は、網膜変性疾患の発症機序の解明および治療法の確立につながる基礎的研究という位置づけで、網膜における神経ステロイドの役割を分子生物学的および組織化学的手法を用いて解析を行った。様々な神経ステロイドを合成する酵素の網膜内での局在を調べるため、抗体を作製し、免疫組織化学法により染色を行った。これらの結果は、今後網膜変性疾患のモデル動物などを用いた研究において網膜変性疾患の原因究明、治療法の確立などへと広く展開できることが期待できる。失明などの重篤な視機能障害を引き起こす網膜変性疾患は、アルツハイマー病などの神経変性疾患と同様に神経細胞死の異常によって発症して進行性に神経細胞の障害が進む原因不明の疾患であり、その多くは有効な治療がない。これらの発症機構を解明するために、遺伝学的アプローチによる原因遺伝子の探索やステロイドをはじめとする薬物療法などの研究が行われているが未だ十分な解明にはいたっていない。近年アルツハイマー病の研究などで大きな注目を集めているように神経変性疾患に見られるステロイドの脳内神経細胞の保護作用が、網膜変性疾患に対しても当てはまり同様の作用をステロイドが発揮するのではないかという視点から、本研究は、網膜における神経ステロイドの機能的役割および網膜変性疾患における神経ステロイドの作用機序について、分子生物学および組織化学的手法を用いて解析することを目的としている。本年度では、正常ラット網膜を用いて各種ステロイド代謝酵素の局在を明らかにするために、各種ステロイド代謝酵素抗体を作製し、その抗体の特異性について検討を行なった。これまでに得た抗ステロイド代謝酵素抗体は、aromatase, 5α-reductase type I, type II, 5β-reductase, 3α-hydroxysteroid dehydrogenase (3α-HSD), 3β-HSD, CYP17であり、特異性の検討には、ウエスタンブロット法を行った。それぞれのステロイド代謝酵素を発現するベクターを作成し、COS-1培養細胞にトランスフェクションした後、細胞を回収したもの、および、それぞれ動物組織ホモジネートを材料として用いた。これによって抗体を用いた免疫組織化学法による各種ステロイド代謝酵素の網膜における発現、局在等を明らかにすることが可能となる。さらに胎生期からの一連の発生過程における神経ステロイドの役割、変性網膜と正常網膜との比較解析などから、網膜変性過程におけるステロイド代謝酵素と産生される神経ステロイドの関与、作用機序の解明へと展開していくことを計画している。近年アルツハイマー病の研究などで大きな注目を集めているように、神経変性疾患に見られるステロイドの脳内神経細胞の保護作用が、網膜変性疾患に対しても当てはまり同様の作用をステロイドが発揮するのではないかという視点から、本研究は、網膜における神経ステロイドの機能的役割および網膜変性疾患における神経ステロイドの作用機序について、分子生物学および組織化学的手法を用いて解析することを目的としている。正常ラット網膜を用いて各種ステロイド代謝酵素の局在を明らかにするために、各種ステロイド代謝酵素抗体を作製し、その抗体の特異性について検討を行なった。これまでに得た抗ステロイド代謝酵素抗体は、aromatase,5α-reductase type I, type II, 5β-reductase, 3α-hydroxysteroid dehydrogenase (3α-HSD), 3β-HSD, CYP17であり、特異性の検討には、ウエスタンブロット法を行った。これによって得られた各種ステロイド代謝酵素特異抗体を用いた免疫組織化学法による各種ステロイド代謝酵素の網膜における発現、局在等を明らかにすることが可能となった。さらに胎生期からの一連の発生過程における神経ステロイドの役割、変性網膜と正常網膜との比較解析などから、網膜変性過程におけるステロイド代謝酵素と産生される神経ステロイドの関与、作用機序の解明へと展開していくことが見込まれる。
フィンガーカメラの開発と新しい低侵襲内視鏡下肝癌レーザー治療の確立

我々は腹腔鏡下での死角を減らし、観察、診断能力を高め、安全にHand-Assisted Laparoscopic Surgery (HALS)を施行することを目的として、外科医の指先に装着する小型スコープの開発、製造と指装着型に改良した小型超音波プローブを臨床で応用した。小型スコープについては新しい形状の試作品を製作した。斜視角度は60度で、さらに光量をあげることで、腹腔鏡の補助がなくても十分観察可能であるように設定した。またカメラ形状は指の背側に固定するのでなく、外側に固定する形状とした。それにより視野の拡大と明るさが得られ、より上質な画像が得られるようになった。小型超音波プローブは、さらに小型で薄型のものを考案している。形状はすでに決定し、現在プロトタイプの作成を検討中であり、今後改良を重ねていく予定である。これらの器具を用いて肝臓の腫瘤に対してのレーザー治療をより安全に低侵襲で施行できるように検討した。腹腔鏡で十分な視野が得られない部位から肝臓を穿刺する場合はフィンガーカメラによる観察下で施行した。垂直にレーザーを当てずらい部位ではレーザービーム方向変換鉗子を使用してレーザーを曲げることで照射を可能とした。肝臓辺縁部及び表面に存在する腫瘍に対しては直接垂直にレーザーを当てることで皿状に肝臓組織を焼灼できた。実際、表面から約5cmまで焼灼可能であった。ここまでの実験では、残念ながら動物でその安全性の確認までいたらず、本年度はヒトで施行されなかった。今後さらに実験を重ね、安全性が確認されれば、正当な手続きを経て臨床応用を実現したいと考えている。小型スコープは、そのカメラヘッド重量5gで先端を約40度斜め下方に向け、CCDカメラを装着したもので、ラテックス性の円柱型固定具で示指または中指の先端からその背側に固定して使用した。手背で多臓器を圧排しながら同時に指の屈曲の角度で近接臓器を観察できるように、さらに術者の親指と示指を用いて、腹腔内での操作が可能になるように形状を設定した。小型超音波プローブは日立メディカル社製のプローブを購入した。これらの2種類の器具を使用して臨床症例において、病変の観察や手術方法について実際に検討した。症例は肝臓の悪性腫瘍の症例や脾臓腫瘍の症例などである。これらの経験から、小型スコープについては新しい形状の試作品を検討中である。この設定では斜視角度は60度から90度を予定しており、さらに光量をあげることで、腹腔鏡の補助がなくても十分観察可能であるように設定されている。またカメラ形状は指の背側に固定するのでなく、外側に固定する形状を予定している。小型超音波プローブは、さらに小型で薄型のものを製作する計画であり、形状はすでに決定し、現在プロトタイプを作成中である。平成14年度は、さらに臨床応用数を増やして、検討する予定である。
新生児の腸内フローラの形成が成長発達に与える影響に関する研究

我々は分子生物学的手法を用いて、新生児の腸内細菌は無菌の状態から腸内細菌科細菌が優勢な時期を経て生後1ヶ月の時点でビフィズス菌が優位となることを明らかにした。また新生児集中治療室(NICU)で治療されている新生児では腸内細菌の獲得過程が正常新生児とは全く異なり、ビフィズス菌の獲得も著しく遅延していることも明らかとした。このことがNICUで治療される新生児の感染防御や成長・発達に影響している可能性がある。新生児の腸内細菌の獲得に関しては、2000年までは主に培養法により検討されていたが、培養法は手技が複雑で定量性、再現性に乏しいという欠点があった。我々はこの培養法による問題点を克服するため、新生児の便からDNAを抽出し定量的PCR、16S rDNAパイロシークエンス解析することにより正確な腸内細菌叢の確立の過程を明らかにすることを可能にした。我々はこの方法により数例の正常新生児の腸内フローラを経時的に観察したところ、生後早期に腸内細菌科の細菌が優位となるが2週間目より優位菌がビフィズス菌となる変化が観察された。これを元に正常の新生児の腸内細菌の獲得を明らかにするために、51名の被験者を募り通常の生育環境下での、生後5日目と1ヶ月目の腸内細菌について解析を行った。生後5日目もしくは1ヶ月目に充分なサンプルが採取できなかった7例を除外し、43例で検討を行った。生後5日目の腸内細菌の検討では、70%の新生児が腸内細菌科の微生物が最も優勢であったのに対し、ビフィズス菌が最優勢であった新生児は約30%であった。生後1ヶ月児の検討では約80%の乳児でビフィズス菌が最優勢であった。生後5日目の解析では帝王切開で出生した児が優位にビフィズス菌を獲得していなかった(P=0.003)。また、兄弟がいた児のほうがビフィズス菌の獲得が早かった(P=0.027)。生後1か月の時点でビフィズス菌を獲得していなかった児は、必ずしも人工栄養ではなかった。新生児の腸内細菌叢の確立に関するデータは、主に2000年以前に便の培養法によって得られたものである。しかし、便の嫌気性培養を行うと多種多様なコロニーが得られ、それを同定し定量するためには高度なテクニックと多くの手間がかかるため、培養法を用いた腸内細菌の同定は再現性に乏しい。また、培養法ではデリケートな嫌気性菌は本来の数より検出数が低くなる傾向がある。この培養法による問題点を克服するため、新生児の便からDNAを抽出し定量的PCR、16S rDNAパイロシークエンス解析することにより正確な腸内細菌叢の確立の過程を明らかにすることを可能にした。平成27年度に、我々はこの手法を用い、正常に出生した51例の新生児を対象として出生から1ヶ月までの腸内細菌叢の変化と、それに影響を与える因子について明らかにした。平成28年度は、NICUで治療されている新生児を対象に、出生時からの腸内細菌叢の変化について解析を行った。これまで、NICUで保育されている新生児の腸内フローラ形成が通常分娩児と比べてどの程度異なっているか、どのように異なっているかに関しては全く不明であった。これを解析することにより、NICUという新生児への人の手による直接の接触が著しく制限された環境による腸内細菌叢の特徴を以下のとおり明らかにした。1)NICUで保育されている新生児は、腸内細菌の獲得が正常新生児とは異なっている。2)正常新生児が腸内細菌科からビフィズス菌と変化するのに対し、NICU児ではブドウ球菌からビフィズス菌へ置き換わっていく。3)生後5日目のNICU児では正常新生児と比べ、便中の酢酸濃度が低くPHが高い。この現象は感染防御上不利に働く。4)正常新生児の便からは黄色ブドウ球菌は検出されなかったが、NICU児の10例中2例から黄色ブドウ球菌が検出された。5)ビフィズス菌の早期投与によりNICU児の腸内フローラを正常化できる可能性がある。当初の研究計画に従い研究は順調に進行している。観察患者の成長発達状況の評価を行っていくが、転居や来院不能により対象者の経過観察が行えない症例があり、今後の研究計画の変更を考慮しなければならない可能性がある。腸内細菌叢の解析に関しては従来の培養法を用いた腸内細菌の同定と定量では再現性に乏しいことが明らかとなっている。この培養法による問題点を克服するため、私たちは新生児の便からDNAを抽出し定量的PCR、16S rDNAパイロシークエンス解析をすることにより、腸内細菌叢の確立の正確な過程について研究を行なった。正常新生児51例を用いた検討では、無菌の状態で出生した新生児は腸内細菌科細菌が最優勢となる時期を経て、生後1ヶ月の時点では80%でビフィズス菌が最優勢となり以後安定していた。一方新生児集中治療室(NICU)で治療されている新生児では健常新生児に比べ明らかにビフィズス菌の獲得が遅延していた。また健常新生児が腸内細菌科細菌が最優勢である時期を経た後ビフィズス菌に移行するのに対して、NICU児では健常児には見られないレンサ球菌、ブドウ球菌、腸球菌が優勢である期間が長く見られていた。

NICU児では清潔な保育器に収容されている期間と、ビフィズス菌獲得までの日数には正の相関(R=0.64)が認められ、厳重な感染対策がNICU児の正常腸内細菌叢の確立を障害している可能性がある。このことがNICUで治療される新生児の感染防御や成長・発達に影響している可能性があると考えられる。この疑問を解決するために、より長期間にわたるNICU児の腸内細菌叢の変化と、児の成長発達を観察するとともに、早期にビフィズス菌優位な腸内細菌を確立させるために、ビフィズス菌の投与研究を計画している。我々は分子生物学的手法を用いて、新生児の腸内細菌は無菌の状態から腸内細菌科細菌が優勢な時期を経て生後1ヶ月の時点でビフィズス菌が優位となることを明らかにした。また新生児集中治療室(NICU)で治療されている新生児では腸内細菌の獲得過程が正常新生児とは全く異なり、ビフィズス菌の獲得も著しく遅延していることも明らかとした。このことがNICUで治療される新生児の感染防御や成長・発達に影響している可能性がある。当初の研究計画に従い順調に研究は進行している。今後、未熟児の腸内細菌研究に進んでいくが、検体提供者の確保や倫理委員会への申請および承認に少し時間がかかる可能性がある。新生児期の腸内細菌叢と、その後の成長や発達について評価を行っていく。観察患者の成長発達状況の評価を行っていくが、転居や来院不能により対象者の経過観察が行えない症例があり、今後の研究計画の変更を考慮しなければならない可能性がある。現在までの研究により、NICUで保育されている新生児に対してビフィズス菌乾燥粉末製剤を投与し、早くビフィズス菌優位の正常腸内細菌叢を獲得させることは、新生児の腸管の免疫獲得に優位に働くものと考えられる。可能せあればビフィズス菌乾燥粉末製剤の投与試験を計画したい。小児科学NICU環境下で保育される新生児が正常な腸内細菌叢を獲得できるかを、分子生物学的手法を用いた解析法を用いて評価する。さらに、その間の環境変化や投薬をはじめとする医療行為の履歴を調べることによって、環境要因が腸内フローラの形成に与える影響を調べる。研究機材の再利用や、安価な資材の購入などにより予定より安い価格で研究をすすめることができた。研究は順調に進行しているため問題は生じていない。研究機材の再利用や、安価な資材の購入などにより予定より安い価格で研究を進めることができた。研究は順調に進んでいるため今後検体数を増やして解析を行う予定であり、物品購入に充てる費用が増額となる可能性がある。また、今年度までの研究結果について論文を作成中であり、外部研究者との意見交換のため、学会出張が必要となる。次年度使用額はこれらの研究費に当てる予定である。研究は順調に進んでいるため、検体数の増加が見込まれる。また、研究結果の詳細な検討のため外部研究者との詳細な打ち合わせが必要になると考えられる。
光誘起スピンクロスオーバー格子の構築による動的電子機能創製

動的電子機能を有する遷移金属錯体集合体超構造の創製をめざし、光応答性配位子を有する単核金属錯体を化学結合で連結し二次元シート型に集積化したスピンクロスオーバー格子の構造を行った。分子設計にあたっては、まず大きな電子相関を有する第一遷移系列金属原子間を光応答性の有機配位子で架橋することで一次元鎖状構造を実現し、次にこれら一次元鎖間を水、アルコール、ピラジン等の分子との水素結合を活用して連結することを基本方針とした。本年度は、ポリオキソカーボン型配位子であるシュウ酸とクロラニル酸(H_2CA)を用いてマンガン(II)、鉄(II)、コバルト(II)、銅(II)の単結晶配位高分子錯体の合成に成功し、X線解析によりこれらが二次元シート型構造を有することを明らかにした。以上から、有機・無機ハイブリッド型遷移金属2次元四角型格子の一般的かつ合理的構築法が確立しつつあり、かつその層間に種々の機能性有機分子を取り込んだ新規金属錯体高分子物質を合成するための指針をも得ることができた。
セメント・コンクリート産業に関わる物質フローの総合評価手法に関する研究

セメント・コンクリート関連産業に関わる物質フローについて、各種の社会・経済統計情報を活用することにより関連するすべてのプロセスにおいて誘発される資源・エネルギー消費や各種の環境負荷を総合的に評価するためのシステムとデータベースの開発を試みた。物質・エネルギーの流れを、セメントの製造と消費、セメントの使用とコンクリート製造、コンクリートの使用と構造物の解体・リサイクル・廃棄、といういくつかの段階に分けた上で、再生資源利用プロセスをも含めた物質・エネルギー・エミッションの流れを解析するとともに、現時点における問題点の抽出と解決の方向を整理した。また、廃棄・副産物投入プロセスに特に着目し、関連各種業界の統計情報から物質・エネルギー収支の分析を行うとともに、産業連関表を利用した誘発総資源消費・排出の分析を行った。評価対象年は1990年とし、データは通商産業省をはじめ各省庁発行の資料およびセメント協会をはじめ関連各種業界団体発行の資料等を用いた。研究成果としては、1)セメント生産における廃棄物や副産物利用プロセスにおいて、再利用燃料(廃タイヤなど)の利用に伴う二酸化炭素排出量および再利用資源によるバ-ジン資源の種別(石灰石など)の削減量の算出を行い、それによる資源採取削減効果などを定量化し、2)生コンクリート生産、セメント製品生産、建設工事、構造物解体後のコンクリート塊の廃棄・再利用各プロセスにおける資源・エネルギーの消費量と廃棄物副産物利用量を積み上げた、3)コンクリート塊の再利用による処分場容積削減効果を具体的な指標(処分場建設の際のエネルギー量など)で表すとともに、鉄鋼や石油製品など他の資源消費に関連する分析結果と複合させることができた。
感染創に対する新規ケア技術の確立～宿主免疫を高めるリンパ球機能に注目して～

慢性創傷のほぼ100%は感染を有しており、治癒が難治化する。感染創のケアとして、洗浄、デブリードマンなどが選択されるが、宿主免疫機能の低下により、感染が再発し治癒が進行しない。その解決策として、リンパ球を活性化し、創傷ケアと同時に宿主免疫を活性化することで、効率的に慢性創傷を治癒に導けると考えた。本研究では、リンパ球を活性化するα-GalCerを感染創マウスモデル(創+細菌感染)および、重症感染創モデル(創+細菌感染+糖尿病)マウスモデルに投与し、リンパ球の活性化が慢性創傷の細菌感染(バイオフィルム形成)、治癒速度に与える影響を解明することより、宿主免疫を増強する新規ケア技術の確立を目指す。