hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心筋コントラスト心エコー法を用いての血管新生療法による副血行路評価

心筋コントラスト心エコー法を用いての血管新生療法による副血行路評価のテーマに対して、我々は3年間に以下の研究に取り組んだ。心エコー法が、イヌなんどの中型動物においては、ヒトと同様に用いることは用意である。しかし、ラット、マウスなどの動物においては、その動物の小ささゆえに、エコーで確実に評価することに我々は努力して、形態学的変化、機能が確実にとれるようになった。次に、心筋コントラスト剤により心筋潅流が評価できるように、実験を進め、まずはイヌで心筋コントラストがとれるようになり、その応用にて臨床の場においても、心筋潅流が評価できるようになった。また、実験の応用を考えてラットにいても、心筋潅流が心筋コントラスト剤により、可能となった。一方、遺伝子導入により血管新生惹起を計画しており、そのためには、ベクターを確実に利用することが、必然であった。これに関しては、心筋細胞、間質細胞。血管内皮にアデノビールスをベクターに用いることにより、遺伝子導入が可能となった.また、血管新生療法には、VEGF,HGFの使用を考えており、そのための、DNA作成も試みて、我々のラボでも可能となった。臨床の現場では、確実に心筋潅流が評価可能となりつつあり、血管新生の遺伝子治療が、心臓で行われれば、その評価は、心筋コントラスト心エコー法を用いて可能であると考えられる。血管新生療法として、VEGF投与単独、レーザー照射単独、VEGF投与とレーザー照射とを併用する3種類の方法で、ラット及びビーグル犬を使用し検討することが今回の科研の研究目的である。平成10年度はウイスターラットとビーグル犬を用いて、コントロールの動物と虚血モデルを用いて心エコードプラ法、心筋コントラストエコー法を用いて実験的虚血モデルの形態、心機能評価とtransmyocardial laser revasularization(TMR)による血管新生に関して病理学的に検討した。ラット心筋梗塞モデルの評価においては心エコードプラ法とノーザンブロット法によるmRNA解析を用いての心筋梗塞ラットの評価に関しては数編の論文が受理された。また血管新生療法におけるMAPKファミリーの活性化機構の解明のためにまずは心筋梗塞ラットモデルにおいてmitogen-activated protein kinase(MAPK)ファミリーに属するextracellular signal-regulated kinase(ERK)、c-jun amino-terminalkinase(JNK)及びp38の3種類のキナーゼとゲルシフトアッセイ法により、HIF-1,AP-1,Sp-1,STAT,NF-kBの転写因子測定系の確立に成功した。この論文も受理された。ラット心筋梗塞モデルにおける心エコードプラ法による心機能及び形態評価とMAPKファミリー、転写因子を測定系が可能となり、今後はこれらを応用して血管新生療法を評価するために心筋コントラストエコー法の確立と分子機構解明に進む予定である。心筋コントラスト心エコー法を用いての血管新生療法による副血行路評価のテーマにて、平成11年度は、1)ラット心筋梗塞モデルにおいて、コントラスト剤を用いて心筋灌流を評価を試みた。2)VEGFの心筋に対するデリバリーの方法として、大動脈を10秒間クランプしてその間に心尖部より29ゲージの注射針を用いて心室内にアデノベクターを注入して、心筋内へのトランスファーに関して検討した。また、3)血管新生がVEGFまたは、レーザー照射により、心筋内に血管新生が発現していることの証明はfacotr VIIIとPCNAの染色にて試みた。1)の心筋コントラスト心エコー法は、SONOS5500を用いて、12MHzのプローベを用いた。コントラスト剤は、オプチゾンを使用して、コントラスト剤(バブル)が、こわれないように、超音波を間歇的に心臓に照射して、虚血部位、非虚血部位の心筋灌流が明瞭に描出された。2)VEGFの心筋に対するデリバリーの確認として、注射後48時間後に心筋を摘出して、ノザンプロット法とウエスタンプロット法により、VEGFもmRNA及び蛋白発現を検討して、その存在を確認した。3)血管新生の確認としては、免疫組織学的に新生血管療法としてVEGFmRNAの心筋内へのトランスファーまたは、レーザー照射により血管が新生され、新生血管にfacotr VIIIとPCNAの存在が確認された。

心筋コントラスト心エコー法を用いての血管新生療法による副血行路評価のテーマに対して、我々は3年間に以下の研究に取り組んだ。心エコー法が、イヌなんどの中型動物においては、ヒトと同様に用いることは用意である。しかし、ラット、マウスなどの動物においては、その動物の小ささゆえに、エコーで確実に評価することに我々は努力して、形態学的変化、機能が確実にとれるようになった。次に、心筋コントラスト剤により心筋潅流が評価できるように、実験を進め、まずはイヌで心筋コントラストがとれるようになり、その応用にて臨床の場においても、心筋潅流が評価できるようになった。また、実験の応用を考えてラットにいても、心筋潅流が心筋コントラスト剤により、可能となった。一方、遺伝子導入により血管新生惹起を計画しており、そのためには、ベクターを確実に利用することが、必然であった。これに関しては、心筋細胞、間質細胞。血管内皮にアデノビールスをベクダーに用いることにより、遺伝子導入が可能となった。また、血管新生療法には、VEGF,HGFの使用を考えており、そのための、DNA作成も試みて、我々のラボでも可能となった。臨床の現場では、確実に心筋潅流が評価可能となりつつあり、血管新生の遺伝子治療が、〓〓で行われれば、その評価は、心筋コントラスト心エコー法を用いて可能であると考えられる。
格子QCDによるCP非保存の研究

交付申請書にあるようにこの研究では、格子QCDによるK中間子のBパラメタと崩壊確率振幅の計算にあった。K中間子のBパラメタの計算では、有限格子間隔効果を精密測定するために、高統計の計算を格子間隔:a=0.03-0.15(fm)の広範囲で行なった。また全ての計算は格子の一辺の大きさが2.6fmという十分な大きさの元で行なわれた。我々は、計算の繰り込み補正からの系統誤差を調べるために、格子上の二つの演算子を用いて、それらが連続極限で等しい値をとるかどうかを調べた。それにより、系統誤差は完全に評価され、最終的に誤差10%以内で物理量が求められた(B_K(2Ge2V)=0.628±0.042)。動的フェルミオンの効果を採り入れた計算を現在準備しているK中間子の崩壊確率振幅の計算では、K→ππΔI=3/2過程を調べた。この量は、往来の計算では実験値と大きく食い違っていたが、これはカイラル・ラグラジアンの方法に問題があることが明らかとなった。今回の計算では、この方法での次の次数まで採り入れ物理量を求めた。我々の結果は完全に実験値を再現した。しかし、計算には多くの理論的な不安性が残っている。特に、カイラル・ラグラジアンの方法を使う限り、常に高次の影響を考えにいれなければならない。現在は、この方法を使わないで直接物理量を求める方法を検討している。計算結果の解析とグラフ化は全て今回購入したパーソナル・コンピュータを用いた。現在、これらの研究成果を論文にまとめている。研究発表:1997年6月24日、国際会議Lattice '97(エジンバラ、スコットランド)(石塚)1997年6月25日、同(青木)1997年9月28日、日本物理学会(東京都立大)(石塚)交付申請書にあるようにこの研究では、格子QCDによるK中間子のBパラメタと崩壊確率振幅の計算にあった。研究発表:1997年6月24日、国際会議Lattice '97(エジンバラ、スコットランド)(石塚)1997年6月25日、同(青木)1997年9月28日、日本物理学会(東京都立大)(石塚)
多自由度トンネル反応の素過程と波束ダイナミックス

ポテンシャル障壁のトンネルは化学反応における重要な量子効果の一つである。特に低温域での化学反応の機構、速度、準安定状態の崩壊、分子分光スペクトルの解析等にトンネル現象の理解が不可欠である。そこで本研究では、(1)化学反応過程を反応座標モデルで記述し、経路積分法を導入した多自由度系での量子力学的計算法と量子波束法を新たに開発し、トンネル確率への多自由度の影響、トンネル領域における波束ダイナミックスとトンネル時間に体する多自由度の影響を明かにすることを目的とした。また(2)量子クラスターのシミュレーションに必要なモンテ・カルロ経路積分法を新たに開発し、極低温凝縮系のトンネル現象の機構を明らかにすることを目的とした。原子や分子が閉じ込められた量子クラスターは、量子的な環境との相互作用を研究する上で重要なシステムであり、今後量子反応場を研究する基礎となる。本年度は特に、既に実験が行われているナトリウムとそのイオン、また塩素分子がドープされたヘリウムクラスターについて、クラスター構造がサイズや温度に関してどのように変化するかを研究した。ナトリウムイオンの場合、ヘリウムクラスターは少なくとも第2層目までスノ-ボール状になっており、第3層目はほぼ超流動状態になっていることがわかった。またナトリウム原子の基底状態の場合、ヘリウムクラスターの表面のくぼみに拘束されていること、励起状態原子の場合は原子の量子化軸周りにリング状にヘリウムが2層構造になって強く束縛されていることが明らかとなった。塩素分子の場合は、分子周りの28個のヘリウム原子がスノ-ボール状となっていると予測される。
特異点の可換環論

研究の目的は可換環論を特異点の理論に応用する事,また逆に可換環論の種々の性質を,特異点論の代数幾何的な言葉で記述し,幾何学的方法を用いて可換環論の成果を得る事だった.この研究で得られた主な結果とは,1. F-pure環の次元と埋め込み次元を与えた場合に重複度の上限を与えた.2. 2次元の有理特異点のUlrich idealの分類を行った等,幾何学と可換環論との相互の関係をうまく使った成果を得ることができた..代数幾何学の特異点の可換環論的性質を調べ,代数幾何学的性質と可換環論的性質の関係を調べるのが本研究の目的である.今年度の成果としては次のようなものが挙げられる.1. Ulrichイデアル, Ulrich加群の研究.Ulrich加群の概念は古くから知られていたが,この概念の一般化及び2次元有理特異点,単純楕円型特異点上のUlrichイデアルの分類を行った(後藤四郎,大関一秀,高橋亮,吉田健一各氏との共同研究).また,これに伴い,一般の2次元特異点の整閉イデアルの興味深い性質をgood idealの存在との関係で顕在化することができた.(奥間智弘,吉田健一氏との共同研究)2. F-pure環,F-有理環や有理特異点の重複度の上限を次元と埋め込み次元によって与えることができた.(Craig Huneke教授との共同研究)3. 2次元の孤立特異点で,重み付き超曲面として表されるものの分類が斎藤恭司氏によってて行われて来たが,可換環論的手法で,与えられたa-不変量をもつ重み付き超曲面の分類に成功した.(a(R) \le 6; a(R) = 1のときはArnoldの"14 exceptional singularity"を含む.)以上のような興味深い結果が得られ,大変実り多い年だった.来年は研究の完成を目指して,これらのテーマを更に掘り下げて行きたい.この研究の目的は,代数幾何学にあらわれる様々な特異点の族を可換環論的方法を用いて解析すると共に,それらの特異点の可換環論的性質を研究することである.本研究で得られた実績として次のものが挙げられる.1.特異点論F-thresholdと重複度に関する不等式に関する予想を次数付きイデアルの場合に証明できた.(C. HUneke,高木俊輔との共同研究),またF-pure環の重複度に関する予想を解決した(C. Hunekeと共同研究)またF-signatureに関する不等式をa-不変量を用いて得られた(三内顕義との共同研究).斉次多項式の特異点のすべてのJet schemeがF-rationalとなるための条件を与えた(石井志保子,三内顕義との共同研究).また,局所環(A,m)のパラメーターイデアルJに対して,J: (mのs乗)がJ上整となるsの上限を決定した(吉田健一との共同研究).2.数値的半群で決まる特異点について,その半群が3つの元で生成されるときに,almost symmetricであるための特徴づけを与えた(成博勝,沼田崇宏との共同研究).3.与えられたa不変量をもつ2次元の重み付き正規超曲面の分類を行った.また,与えられた正のa不変量に対してそのような超曲面の型が有限個であることを示した.4. 2次元の有理特異点に対してその上のUlrichイデアルの完全な分類を行った(後藤四郎,大関一穂,高橋亮,吉田健一と共同研究).以上のように,様々な特異点,可換環の族に対して多種の結果が得られた.研究の目的は可換環論を特異点の理論に応用する事,また逆に可換環論の種々の性質を,特異点論の代数幾何的な言葉で記述し,幾何学的方法を用いて可換環論の成果を得る事だった.この研究で得られた主な結果とは,1. F-pure環の次元と埋め込み次元を与えた場合に重複度の上限を与えた.2. 2次元の有理特異点のUlrich idealの分類を行った等,幾何学と可換環論との相互の関係をうまく使った成果を得ることができた..「研究実績の概要」に述べたように,順調にいろいろの成果を挙げているが,当初の目標とした問題の中で,例えばF-thresholdの極限値の存在や,F-thresholdの幾何学的不変量との関係などの問題が残っている.また,good idealの研究など,研究を進めて行く途中で本研究に関する重要性が増して来たものもあり.これからの研究成果が期待される.上記に書いたように,いくつかの興味深い結果を得ることができた.また,F-pure環の重複度のように,研究途中で新しい興味深い問題にも巡り合うことができ,研究の幅が拡がってきたと思う.今年度は本研究の最終年度となるので,当初に挙げた問題の解決に全力を注ぎたい.特にF-threshold, Hilbert-Kunz重複度など,正標数の手法を用いた特異点の研究を行うと共に,代数幾何学的手法を用いた2次元特異点の整閉イデアルの研究,特にgood ideal,coreの概念との関連などに主眼を置いて進めて行きたい.期待できる.また,国内の種々の研究集会での共同研究,意見交換も行いたい.次のような問題に挑戦して行く.・jet schemeの特異点を解析する.・標数pの可換

環論的性質と標数0の代数幾何学における性質の関係をさらに進める.・最近定義が確立し,興味深いと思われるalmostGorenstein ring, Ulrich idealなどの概念を研究する.後者については,2次元有理特異点の場合は完全に決定された.また,almost Gorenstein半群環で4元生成のものの解析を行う.今年度はCalifornia, Berkeleyの高等数学研究所(MSRI)でspecial yearが行われる.世界各国から研究者が集まるので,参加して上記のような問題に挑戦して行きたい.上記に述べたように,Berkeley, MSRIにおける共同研究およびWorkshopの出席,フランスLuminy,ヴェトナムHanoiにおける,研究集会へ出席,成果発表などの海外旅費,国内の諸研究集会における成果発表,研究打ち合わせのための外国,国内旅費を支出したい.また,研究資料として,関係分野の書籍を買い入れたい.また,数値的不変量の計算のためのコンピューター,及び計算ソフトにも支出したい.上述のCalifornia, Berkeleyの高等数学研究所(MSRI)でのspecial yearへ参加する海外旅費を計上する.また,8月にリオデジャネイロで行われる代数幾何学・可換環論の国際研究集会に参加し,研究成果を発表する.その他国内の研究者たちと研究連絡を行うための国内旅費を計上する.特に半群環などの場合,数式処理ソフトの役割が大きい.そのようなソフトを購入したい.研究資料の整理,論文作成のための補助を依頼するための人件費を計上する.また,研究資料の購入のための予算を計上する.なお,2012年度から2013年度にかけて,カリフォルニアBerkeleyのMSRI (高等数学研究所)において「可換環論special year」が開催され,研究員として参加が予定されている.このプロジェクトのために2011年度の金額を57,000円分繰り越した.これは当初から予定されていた計画であり,研究計画に変更はない.
コレステリック液晶材料の螺旋構造制御による温度駆動型調光フィルムの開発

H30年度においては、コレステリック液晶材料と液晶性モノマーの有機複合体材料を用いて、モノマーの添加割合と紫外線照射条件が、選択反射帯域幅に影響する光学特性について明らかにした。モノマーの添加割合をいくつかの条件で変化させながら、紫外線照射を行った結果、モノマー添加割合によって赤外領域における選択反射帯域幅が顕著に変化することがわかった。さらに、この添加割合において紫外線の照射条件を変化させると、特定の照射エネルギーまでは、選択反射帯域幅が顕著に拡がっていくことを確認することが出来た。モノマーの添加割合と紫外線照射条件の異なるサンプルについて、偏光顕微鏡を用いて内部の構造を観察した所、内部に形成されたポリマーネットワークの形状と密度に違いが生じており、このような内部構造の変化が分光光学特性に影響していることについての知見を得ることが出来た。赤外線領域における選択反射帯域幅と調光特性について定量的な評価を行うために、太陽光線に含まれる全波長域に対する変調割合に相当する日射制御機能と、人間の目が視認できる波長域での透過割合に相当する可視透過機能の解析を試みた。紫外線の照射エネルギーを徐々に増加させながら、内部に形成される高分子ネットワーク構造を変調させた場合において、日射制御機能を20%程度変調させることができた。また、この時の可視透過機能については、10%程度であり、赤外領域の光線を優先的に反射する光制御機能の発現を確認することが出来た。H30年度においては、当初の研究計画に沿ってコレステリック液晶材料へのモノマーの添加割合と紫外線照射条件等のプロセス条件について検討を行った。この結果、赤外領域の選択反射帯域幅が大きく変化する材料設計に関する知見を得ることが出来た。この結果を基に異なる実験条件で作製したサンプルの分光測定・解析を行い、選択反射帯域幅の変化による調光性能への影響について定量的に明らかにすることが出来たと考えている。このような状況から、本研究の2年目における目標を達成しながら、概ね計画通りに研究を進められていると考える。コレステリック液晶材料へのモノマー添加による螺旋構造制御においては、モノマーの添加割合と紫外線照射条件が密接に関係していることがわかってきた。このため、紫外線ランプからの照射エネルギーや、紫外線硬化時のサンプルの温度制御等について、詳細に実験条件を検討しながら、光学特性への影響を調査することが重要となる。複合体材料として用いているネマティック液晶の配向制御性をより高めるため、光配向膜のような有機材料を基板表面に形成したプロセスの導入を検討していきたいと考えている。また、このようにして作製したサンプルの光学特性評価においては、偏光照射による影響等も含めながら、より詳細な光学特性の解析を行うことが出来る光学系の構築を目指したいと考えている。H29年度においては、コレステリック液晶材料に液晶性モノマー材料を添加した場合の紫外線の照射条件を実験的に検討し、紫外線領域の波長や照射エネルギーと光学特性との関係について明らかにした。具体的には、波長351nmのクリプトンレーザを用いた場合と、365nmの紫外線ランプを用いて紫外線照射によるポリマーネットワークを内部に形成した場合における光学特性への影響を実験的に検討した。光学特性の評価では、それぞれのデバイスについて室温付近から45°C程度まで温度を増加させながら、分光透過率を測定し選択反射波長域や帯域幅について詳細に解析した。この結果、UVランプを用いた場合では、室温から45°C程度までの温度増加に対して、選択反射波長域の長波長端がより長波長側に拡がる傾向を示した。一方、クリプトンレーザにより作製したデバイスでは、選択反射帯域の長波長端が温度増加に伴い短波長側にシフトする結果を示した。さらにUVランプにより1平方センチメートル当たりの紫外線照射エネルギーを5J程度まで増加させた場合、選択反射帯域幅が照射エネルギー量に対応して顕著に拡がっていくことが明らかとなった。さらに、これらの光学特性の違いを詳しく解析するため、偏光顕微鏡による内部構造観察等も試みた。そして、形成されているポリマーネットワークの分布状態に関する評価も含めて、これらの研究成果をまとめることでマイクロオプティクスの国際会議にて研究成果発表を行った。H29年度は、当初の研究計画に沿ってコレステリック液晶材料へ液晶性モノマーを添加した有機複合体材料に対する紫外線照射条件の検討を行った。照射する紫外線領域の波長や照射エネルギー条件に対するデバイス作製を試みた結果、コレステリック液晶材料中でのポリマーネットワーク形成において、照射する波長やエネルギー量とデバイスの光学特性との関係について定量的に評価することが可能となった。さらに偏光顕微鏡等による内部構造観察と関係づけることで、これらの光学特性における選択反射波長帯域は、内部に形成される螺旋構造の周期の分布等が影響している可能性に関する実験データ等も出てきている。このため、研究初年度として計画していた当初の目標等を達成しながら、おおむね順調に研究を進められていると考えている。

赤外線領域における選択反射帯域幅と調光特性について定量的な評価を行うために、太陽光線に含まれる全波長域に対する変調割合に相当する日射制御機能と、人間の目が視認できる波長域での透過割合に相当する可視透過機能の解析を試みた。紫外線の照射エネルギーを徐々に増加させながら、内部に形成される高分子ネットワーク構造を変調させた場合において、日射制御機能を20%程度変調させることができた。また、この時の可視透過機能については、10%程度であり、赤外領域の光線を優先的に反射する光制御機能の発現を確認することが出来た。H30年度においては、当初の研究計画に沿ってコレステリック液晶材料へのモノマーの添加割合と紫外線照射条件等のプロセス条件について検討を行った。この結果、赤外領域の選択反射帯域幅が大きく変化する材料設計に関する知見を得ることが出来た。この結果を基に異なる実験条件で作製したサンプルの分光測定・解析を行い、選択反射帯域幅の変化による調光性能への影響について定量的に明らかにすることが出来たと考えている。このような状況から、本研究の2年目における目標を達成しながら、概ね計画通りに研究を進められていると考える。コレステリック液晶デバイス作製に関しては、材料設計した液晶とモノマー材料系に対する紫外線照射条件が作製したデバイスの光学特性に顕著に影響を与えることが明らかとなってきた。さらに、紫外線の照射方向や、紫外線照射時のサンプルの温度設定条件などもデバイスの光学特性に影響することもわかってきている。このため昨年度の後半に、紫外線ランプと同じ波長域を有し小型でデバイス作製用の光学システムへの導入が容易で、より詳細にパワーコントロール制御を行えるUV-LED光源を新たに導入した。今後は、このUV-LED光源のヘッド部分を複数化するなどした紫外線照射システムの実験系の構築を進めていく計画である。この光学システムを構築することで、サンプルの温度条件を任意に可変しながら、光照射角度や照射面積などの条件を精度良く制御していくことが可能と考えられる。このようなシステムを用いた実験を進めることで、デバイスの内部の螺旋構造制御性と光学特性との関係を明らかにしていきたいと考える。コレステリック液晶材料へのモノマー添加による螺旋構造制御においては、モノマーの添加割合と紫外線照射条件が密接に関係していることがわかってきた。このため、紫外線ランプからの照射エネルギーや、紫外線硬化時のサンプルの温度制御等について、詳細に実験条件を検討しながら、光学特性への影響を調査することが重要となる。複合体材料として用いているネマティック液晶の配向制御性をより高めるため、光配向膜のような有機材料を基板表面に形成したプロセスの導入を検討していきたいと考えている。
分子生物学的手法を用いた土壌中における硫黄脱窒細菌を主体とした微生物群の検出

農業由来硝酸性窒素の硫黄脱窒による除去を試行している現場より採取した硫黄顆粒を、1)従属栄養性脱窒、2)硫黄脱窒、3)硫黄酸化の各条件に適した特異的培地により培養し、PCR-DGGEバンドの経時変化を測定した。元の試料中で優先していたDGGEバンド1s7sが示す細菌種は、本培養により、以下のような特徴を有することが明らかとなった。1s、2s:シーケンシングの結果からは、光合成緑色硫黄細菌と考えられた。しかし、暗所、硫黄脱窒条件下においてもバンドのピクセル強度が増加したことにより、化学合成硫黄脱窒細菌である可能性が考えられた3s:硫黄酸化に関与し、特に酸素感受性が強い細菌種と考えられた4s、5s:シーケンシングの結果からは主要硫黄脱窒細菌であるThiobacillus denitrificansに近縁配列であったが、本システム内での硫黄脱窒は主に担っていないと考えられた6s:硫黄脱窒条件下で特にバンドのピクセル強度が増加し、本システム内で主に硫黄脱窒に係わっている細菌種であると考えられた7s:硫黄酸化条件下にて時間が経過するに従って出現してきたバンドであり、さらに実現場においても硫黄顆粒が酸素に触れやすい場で特に観察されたバンドであったことから、硫黄酸化を担う細菌種と考えられた。また、硫黄脱窒条件下ではバンドが全く見られなかったことから、硫黄脱窒能はもたない細菌であり、また、培養時、5Sと出現が相反する関係にあったことから、硫黄酸化反応において5sと競合にあると示唆された。環境サンプルの場合、PCR-DGGE後のシーケンシングにおいても、「未同定」という結果になる場合が多く、各DGGEバンドが、どのような機能を担っているか推測しがたい。しかし、本手法のように、試料を特異的条件下で培養し、PCR-DGGEバンドの経時変化を、バンドのピクセル強度で追うことにより、各バンドの機能を推測できることが示された。硫黄脱窒における微生物群集解析は、充分な研究がなされていない実状にあり、今後も特に分子生物学的分野からのさらなる研究蓄積が望まれる。農業由来硝酸性窒素の硫黄脱窒による除去を試行している現場にて、硝酸性窒素除去能、亜酸化窒素(N_2O)発生量、及び微生物相の違いを調査解析した。調査現場のひとつは、茨城に位置する谷津田であり、2001年6、10、12月の3度にわたり調査を実施した。ここでは、硫黄-CaCO_3顆粒を充填した40Lコンテナ2基を直列につなぎ、約45mgN/LのN0_3^-濃度の湧水を約200m/minで導水している。もう一ケ所は、埼玉県深谷市に位置し、同年11、12月の2度にわたり調査を実施した。ここでは、約200mgN/Lの高濃度N0_3^-を含むバラ栽培所排水を12m水路に、150350mL/minで導水しており、010mには硫黄-CaCO_3顆粒を、1012mにはゼオライトを充填している。いずれの場においても、流下方向に、N0_3^-の減少及びSO_4^<2->の増加が見られ、硫黄脱窒による除去が確認された。しかし、水温低下に伴い、N0_3^-除去能が低下し、温度への感受性が高いことが明らかとなった。またN_2Oは全ての地点で過飴和で溶存していたが、両現場共に大気へのフラックスは0.01%以下に低く保たれていた。各場における微生物相の違いは、PCR-DGGE法により分析した。いずれの場においても流下に伴う微生物相の変動は少なく、系全体で、同一の微生物群が優先していた。しかし、埼玉と茨城間での微生物相の違いは大きく、異なる硫黄脱窒細菌が優先していたと考えられる。また、優占種はいずれも、主要な硫黄脱窒細菌と考えられているThiobacillus denitrificansの純菌株とは異なる塩基配列を有していた。よって、硫黄を供与した各現場に土着の硫黄脱窒細菌が優先種となるのではないかと、推測された。

また、硫黄脱窒条件下ではバンドが全く見られなかったことから、硫黄脱窒能はもたない細菌であり、また、培養時、5Sと出現が相反する関係にあったことから、硫黄酸化反応において5sと競合にあると示唆された。環境サンプルの場合、PCR-DGGE後のシーケンシングにおいても、「未同定」という結果になる場合が多く、各DGGEバンドが、どのような機能を担っているか推測しがたい。しかし、本手法のように、試料を特異的条件下で培養し、PCR-DGGEバンドの経時変化を、バンドのピクセル強度で追うことにより、各バンドの機能を推測できることが示された。硫黄脱窒における微生物群集解析は、充分な研究がなされていない実状にあり、今後も特に分子生物学的分野からのさらなる研究蓄積が望まれる。
座屈を伴って繰り返し大変形を受ける鋼板の構成則と地震時耐力

地震時に鋼製橋脚が座屈を伴って崩壊する場合の座屈後の大変形を伴いながら終局状態に至る挙動を,平板有限要素のための巨視的な構成モデルで表現するための基礎実験を行った.基礎実験において,繰り返しパターンや繰り返し回数の増加による塑性変形履歴の重複が,鋼の靭性を低下させることを大略確認した上で,本実験を数種類行った.まずあまり報告されていない特徴的なことは,座屈後の引張り側への再載荷は,かなり剛性が小さいことである.すなわち,材料そのものの抵抗よりも,座屈して面外に変形したものを元に戻す抵抗はかなり小さいことがわかる.これは,現在提案されているスケルトン曲線による構造部材の耐震設計には含まれない効果であり,部材のエネルギ逸散には深く関係している現象である.また細かい挙動ではあるが,繰り返しながら座屈をしている場合には,その都度,座屈後の耐力低下が伴いながら抵抗していることがわかった.すなわち,スケルトン曲線がかなり精密に追跡されているような実験結果になっており,現在のスケルトン曲線の利用の有用性を確認できた.また標準的に現在も数値モデルで行われている載荷パターンでは,あまりエネルギ逸散および靭性に低下には顕著な差は生じさせないこともわかった.これは通常の地震動であればスケルトン曲線の有用性を再確認したことになる.これに対し,内陸直下型の地震を想定した,最初に大きく座屈した上で繰り返しを受けるような場合には,最初の靭性に対して継続する靭性の低下率がかなり顕著に大きくなり,やはり単調載荷を元にしたモデルでは不十分であることも明らかにできた.残念ながら構成モデルの同定までは到達できなかった.さらなる試験の積み上げと同定を今後の課題にしたい.地震時に鋼製橋脚が座屈を伴って崩壊する場合の座屈後の大変形を伴いながら終局状態に至る挙動を,平板有限要素のための巨視的な構成モデルで表現するための基礎実験を行った.基礎実験において,繰り返しパターンや繰り返し回数の増加による塑性変形履歴の重複が,鋼の靭性を低下させることを大略確認した上で,本実験を数種類行った.まずあまり報告されていない特徴的なことは,座屈後の引張り側への再載荷は,かなり剛性が小さいことである.すなわち,材料そのものの抵抗よりも,座屈して面外に変形したものを元に戻す抵抗はかなり小さいことがわかる.これは,現在提案されているスケルトン曲線による構造部材の耐震設計には含まれない効果であり,部材のエネルギ逸散には深く関係している現象である.また細かい挙動ではあるが,繰り返しながら座屈をしている場合には,その都度,座屈後の耐力低下が伴いながら抵抗していることがわかった.すなわち,スケルトン曲線がかなり精密に追跡されているような実験結果になっており,現在のスケルトン曲線の利用の有用性を確認できた.また標準的に現在も数値モデルで行われている載荷パターンでは,あまりエネルギ逸散および靭性に低下には顕著な差は生じさせないこともわかった.これは通常の地震動であればスケルトン曲線の有用性を再確認したことになる.これに対し,内陸直下型の地震を想定した,最初に大きく座屈した上で繰り返しを受けるような場合には,最初の靭性に対して継続する靭性の低下率がかなり顕著に大きくなり,やはり単調載荷を元にしたモデルでは不十分であることも明らかにできた.残念ながら構成モデルの同定までは到達できなかった.さらなる試験の積み上げと同定を今後の課題にしたい.地震時に鋼製橋脚が座屈を伴って崩壊する場合,座屈後の大変形を伴いながら終局状態に至る.性能照査型設計におけるそのような終局状態までの設計数値解析を,比較的簡単なモデルで実行できるようにするためには,その基本的な平板要素の巨視的な構成モデルがあると便利である.本研究では,そういった基本的な一平板要素を取り出し,それが局部座屈しながら崩壊に至るまでの構成モデルを模索するものである.そのため,本研究では,実験的にその巨視的挙動の把握を試みている.本年度は実験装置の治具調整を主とした,基礎的な予備実験を数十体実施した.載荷装置のアンカー部の締め具の程度によって座屈モードが微妙に変動する.そのため,座屈と降伏とが同じような荷重レベルで起こるようにすることの調整で若干の試行錯誤を行った.締め具の程度で,厳密な座屈挙動の予測が困難なため,若干実験的な結果のフィードバックに依っている.したがって,試験片寸法等を変更した場合の調整が再度必要になることが将来課題として予測された.現在までのところで一応は,ほぼ同じレベルで座屈と降伏とが再現できるような寸法と固定条件を設定できるようになった.これによって,まだ予備実験の段階ではあるが,単調圧縮の場合の挙動と,ひとつのパターンでの繰り返し載荷の場合の包絡線の描く挙動とで,若干ながら明らかな差が出ることが定量的に把握できつつある.

ただし,まだこの現象と構成モデルの非共軸性等との比較対照ができていない.来年度以降は,さらに異なる複雑な載荷パターンで実施すると共に,異なる寸法と支持条件を検討し,提案していた構成モデルとのパラメータの同定を実施したい.地震時に鋼製橋脚が座屈を伴って崩壊する場合の座屈後の大変形を伴いながら終局状態に至る挙動を,平板有限要素のための巨視的な構成モデルで表現するための基礎実験を行っている.昨年度までの実験結果によると,いわゆるエネルギー定則とは異なるような挙動,つまり,反復挙動において単調載荷時に比べると極端に大きいエネルギ散逸が大変形時に見られた,この原因として我々は変形の局所化が生じていると考えたわけだが,それは実は塑性硬化が極端な場合であったため,数値モデルに考慮されにくい移動硬化の影響である可能性もあるため,本年度は,より現実的な実験条件を試みることによって,この移動硬化が少ない場合に限定して案験を実施した.つまり,上載荷重を初期に導入した上で地震を受け,板断面内に引っ張り側の塑性履歴をあまり受けない範囲での繰り返し載荷に限定し,その場合の変形の局所化などの通常は無視されるような現象の把握を試みた.すなわち,移動硬化の影響ができるだけ少ないようにした上での圧縮側への硬化だけであれば,モデルとしては等方硬化でも表現できるので,そのモデルによる数値予測との差異を観察することにした.数値解析はこの報告の時点にはまだ間に合わなかったが,昨年度の引っ張り側にも塑性変形を大きく生じさせる場合に比べると,実験結果から得られる繰り返し載荷挙動の包絡線はかなり単調載荷の挙動で近似できそうであることが明らかになりつつある現状である.逆に言うと,最終的な崩壊に至るまでに地震動を受けるような大きな変形を受ける場合には,やはり単調載荷を元にしたモデルでは不十分であることも明らかにできそうである.地震時に鋼製橋脚が座屈を伴って崩壊する場合の座屈後の大変形を伴いながら終局状態に至る挙動を,平板有限要素のための巨視的な構成モデルで表現するための基礎実験を行っている.昨年度までの実験結果で見られた現象,つまり,反復挙動において単調載荷時に比べると極端に大きいエネルギ散逸が現れる点に焦点を絞って,昨年のパターンと異なる載荷条件も含めてさらに実験を行った.ここではやはり昨年同様,上載荷重を初期に導入した上での繰り返し載荷に限定した.結果的には,同一載荷レベルで複数回の繰り返しを伴った複雑な繰り返しによるエネルギ散逸は,単調な繰り返しの場合よりも若干は大きくなることを示すことはできた.しかし,定量的・数値的にはその差はそれほど顕著ではないという結果も得ることができた.すなわち小規模な地震によって例えば座屈が生じてしまったとしても,その影響は単純なスケルトン曲線で把握できそうである.ただ定量評価がうまくいかなかったため,今後も更に実験を続ける必要はある.これに対し,例えば,大陸直下型の大地震のように,最初の最大応答が初期に現れるような場合を想定して,初期の状態ですぐに座屈してしまった上で繰り返しを受ける載荷を最後に試してみた.これによると,やはり繰り返し毎に硬化の影響やエネルギ逸散の影響が,上記の場合に比べてかなり顕著になることが明らかになった.これは,単調載荷によるスケルトン曲線を用いることの危険性を再認識させる結果であると考えている.すなわち,昨年度の結論に加えて,震動初期の段階に大変形を受けるような地震動を経験する場合には,やはり単調載荷を元にしたモデルでは不十分であることも明らかにできた.
ヒト型好酸球増多症コンジェニックラットの発症メカニズムと遺伝子解析

好酸球増多症を自然発症するMESラットについて、病態解析並びにマイクロサテライトマーカーによる原因遺伝子の解析を行った。これまで研究において、MESラットは好酸球増多を起こすが、主な病態は消化管にあって、ヒト好酸球増多症のように心肺には変化を認めないこと、第19番染色体上のD19Rat68、D19Rat8及びD19Rat2に好酸球増多(血球数で250/μ1以上)を示す主な原因遺伝子(eosl)があること、また多彩な交配実験の結果から好酸球増多には複数の遺伝子が関与している可能性を示唆する実験成績が得られている。本年度は、BNコンジェニックラットの病態解析並びにこのラットを用いた量的形質遺伝子座(QTL)の解析を行った。その結果、病態については、BNコンジェニックラットではヒト好酸球増多症と同様に、肺では気管支周囲の好酸球浸潤及び心臓では心筋炎がそれぞれ観察された。このことは、Cyba遺伝子とBNラットの何らかの背景遺伝子の共同作用によってヒトと同じ症状を示すことを示唆した。一方、原因遺伝子の解析については第2染色体上に新たに好酸球増多と強くリンクするピーク(D2Mgh19、D2Rat61、D2Rat66)が認められた(eos2)。更にバッククロス個体のマーカーを検討したところ、第3の遺伝子座として第1染色体上にD1Rat123、D1Ratl69、D1Rat301の関与が示唆された(eos3)。以上、本研究により、eos1遺伝子が好酸球増多の主な原因遺伝子であり、eos2とeos3もその病態に関与していること、更にヒト型好酸球増多症の発症には、これら遺伝子群とBNラットの何らかの背景遺伝子の相互作用が必要であることが分かった。スピードコンジェニック法を用いてMESの原因遺伝子(EOS1)をBN(Brown Norway)ラットに置き換えたコンジェニックラットを作成した。この過程で得られた交配動物を用いEOS1遺伝子について、野生型(+/+)、ヘテロ型(mes/+)及びホモ型(mes/mes)のそれぞれのラットについて血液学的及び組織学的に検討した。その結果、末梢血中の好酸球数は1000以下でBNラットの背景データと変らず、明らかな好酸球増多が見られなかった。しかし、肝機能検査値(血清AST及びALT)がmes/mesで高値を示した。組織学的検査では、mes/mesの肝臓において好酸球性肉芽腫がみられ、この病態は血清AST及びALT値の上昇と明らかに関連するものと考えられた。また、今回mes/mesにおいて新たに心筋炎も確認できた。心筋炎はヒトの好酸球増多症でよく報告されており、今年度の研究において、好酸球増多の原因遺伝子(EOS1)を本来の背景遺伝子であるSDラットからBNラットに換えることにより、ヒト型の症状を発症させることが分った。MESラットで認められている腸間膜リンパ節の腫脹及び血管炎についてはいずれもmes/mesのみで認められ、mes/+及び+/+では変化はなかった。他方、mes/+の動物でも肺の好酸球浸潤及び炎症像が確認できた。これはMESラットで好酸球増多を発症させる原因遺伝子の中に、これまで確認されている状染色体性劣性遺伝子以外に、好酸球増多をサポートする優性遺伝子が存在している可能性を示唆する成績と考えられた。繁殖性については、雌mes/mesの殆どが不妊であったが、数%程度の出現率で繁殖可能な個体があることが分った。

以上のことから、今後、ヒト型好酸球増多の原因遺伝子の確定及びその病態解析を進める予定である。スピードコンジェニック法を用いてMES(好酸球増多症)の原因遺伝子をBN(Brown Norway)ラットに置き換えたコンジェニックラット(BN.MES-Eos1)を作製した。このBN.MES-Eos1とMESラットを交配して得られた子動物を更に兄妹交配してF2動物を得た。この子動物の表現系を血液病理学的に解析した。この遺伝子を導入したコンジェニックラット(BN.MES-eos1)を病理組織学的に検索すると、肝臓で特異的に好酸球浸潤を伴う巣状壊死を呈し、肉眼的に白色点状巣として認められることが分かった。この白色点状巣を指標として血液学的検査値との相関性を調べたところ、次の諸点が明らかになった。F2動物の末梢血中好酸球数は801800/μlで正常値から10倍程度の範囲でバラツキが見られ一定の傾向は見られなかった。2)病理組織学的に検査したところ、肝の白色点状巣は79/134匹(59%)で認められた。この内、中等度以上に判定された47匹のほとんどで骨髄好酸球比率が20%以上を示した。このことは肝病変と骨髄好酸球の異常増殖に何らかの関連性を示唆すると考えられた。他方、骨髄において好酸球が異常増殖(20%以上)しているにもかかわらず末梢好酸球数が500/μL未満を示す動物が37匹(88匹中)存在した。この骨髄好酸球の増殖が末梢好酸球数に反映しない所見はBN.MES-eos1と類似するものであった。以上、骨髄中で好酸球が明らかに増殖しているにもかかわらず、末梢血中の好酸球数が増加しない背景には何らかのBNラット由来の増加抑制遺伝子が関与している可能性が示唆された。また、骨髄好酸球の増殖は、肝臓の白色点状巣の発症とパラレルであったことから、この両者にも何らかの関係があるものと思われるので、引き続きこれらの機序について検討する計画である。好酸球増多症を自然発症するMESラットについて、病態解析並びにマイクロサテライトマーカーによる原因遺伝子の解析を行った。これまで研究において、MESラットは好酸球増多を起こすが、主な病態は消化管にあって、ヒト好酸球増多症のように心肺には変化を認めないこと、第19番染色体上のD19Rat68、D19Rat8及びD19Rat2に好酸球増多(血球数で250/μ1以上)を示す主な原因遺伝子(eos1)があること、また多彩な交配実験の結果から好酸球増多には複数の遺伝子が関与している可能性を示唆する実験成績が得られている。本年度は、BNコンジェニックラットの病態解析並びにこのラットを用いた量的形質遺伝子座(QTL)の解析を行った。その結果、病態については、BNコンジェニックラットではヒト好酸球増多症と同様に、肺では気管支周囲の好酸球浸潤及び心臓では心筋炎がそれぞれ観察された。このことは、Cyba遺伝子とBNラットの何らかの背景遺伝子の共同作用によってヒトと同じ症状を示すことを示唆した。一方、原因遺伝子の解析については第2染色体上に新たに好酸球増多と強くリンクするピーク(D2Mgh19、D2Rat61、D2Rat66)が認められた(eos2)。更にバッククロス個体のマーカーを検討したところ、第3の遺伝子座として第1染色体上にDIRat123、DIRat169、DIRat301の関与が示唆された(eos3)。以上、本研究により、eos1遺伝子が好酸球増多の主な原因遺伝子であり、eos2とeos3もその病態に関与していること、更にヒト型好酸球増多症の発症には、これら遺伝子群とBNラットの何らかの背景遺伝子の相互作用が必要であることが分かった。
新しい外科的矯正治療スキームの検討：上顎移動術に起因する呼吸・睡眠機能の変調

上顎骨上方移動を伴う上下顎移動術を施行し、梨状孔下縁を切削した患者において術前および術後(術前:0.9±0.88ヶ月、術後:11.5±1.27ヶ月)の2時点でCTを撮影し、Mimics17.0を用いて3Dモデル(20モデル)を作製した。流体解析はFluent14.0を用いて行い、入り口境界条件は流量200ml/sから算出した速度を付与し、術前後における鼻腔の圧力損失を比較検討した。上顎骨を上方へ移動させる術式に、梨状孔下縁を切削するというオプションを加えることで、術後に鼻腔の圧力損失が低下するという結果を得た。さらに鼻腔前方1/3で圧力損失が多く生じていることが分かった。骨格性の顎顔面形態異常を有する不正咬合患者に対しては、外科的矯正治療が施行されることが多い。近年、外科的矯正治療後の随伴症状としての睡眠呼吸障害が大きな論点となっている。そこで、『外科的矯正治療が咬合や顔貌の改善のみならず、呼吸機能の改善にもつながる理想的な治療計画を考案する』ことを研究の全体構想として掲げ、なかでも上部気道の一部である鼻腔底を構成する上顎骨に着目し、『外科的矯正治療における上顎移動術に起因する呼吸・睡眠機能の変調』について明らかにすることを本研究の具体的目的とした。平成24年度は、主に生理的条件下における呼気シミュレーションの準備を行った。治療前後にCTを撮影し、得られたDICOMデータから3次元モデルを構築した。しかし、実際に流体計算を行うには適切な計算格子(メッシュ)を切る必要があり、この作業に膨大な時間を要した。また、吸気の際、生理学的に左右の鼻腔に流れる流量は違うが、現在一般にシミュレーションが行われている鼻腔モデルではそれが考慮されていない。その為、エネルギー損失(圧力損失=ΔP)を過大に算出してしまう状態にある。それを解決するためのドライバー付与モデルの考案・作成にも時間を要した。平成25年度にはメッシュの条件をクリアし、6症例(12モデル)について適切な計算を行うことが出来た。その結果、鼻腔および咽頭におけるΔPは、術前後において有意差を認めないことが分かった。鼻腔の部位によるΔPの違いを調べる為に鼻腔を前方・中央・後方部に3分割し、鼻腔全体のΔPに対するそれぞれの部位のΔPの割合を算出したところ、多くの症例において前方部のΔPが最大となった。実際の臨床と照らし合わせた場合、この部位は上顎骨上方移動に伴い、梨状口下縁が上方に移動することで狭窄するため、鼻腔通気の観点から手術に際して梨状口下縁を可及的に切削する必要がある可能性が示唆された。治療前にCTを用いて顎顔面頭蓋を撮影、DICOMデータを取得し、各患者のCT DICOMデータを3次元画像処理ソフトウエアに転送し、関心領域として骨と上部気道を抽出しボリュームレンダリングすることで、それぞれの3次元モデルを構築した。このようにして構築した3Dモデルの気道表面性状は粗く、正確な流体解析を行うには表面を平滑にする必要があった。そこで次に、作成した形状データをスムージングし、メッシュ化を行っている。今後、その作業には時間を要すると思われる。また、鼻腔から咽頭部へと流れる呼気のシミュレーションを行うには呼吸圧や流速などが必要である。最適なシミュレーションを行うための適切な数値を手探りで模索している状態である。これらの初期モデルが完成すれば、今後の作業はスムーズに進行すると考えられる。そして、外科的矯正治療における上顎移動術に起因する鼻腔の変化の影響を、流体解析を用いて流速や上部気道にかかる抵抗の変化を計算することで機能的に評価し、鼻腔の形態と呼吸機能の関連について明らかにすることができ、形態だけでなく機能も考慮した治療が実現できるため、患者のQOLの向上に寄与すると考えている。

そこで、『外科的矯正治療が咬合や顔貌の改善のみならず、呼吸機能の改善にもつながる理想的な治療計画を考案する』ことを研究の全体構想として掲げ、なかでも上部気道の一部である鼻腔底を構成する上顎骨に着目し、『外科的矯正治療における上顎骨移動術に起因する呼吸・睡眠機能の変調』について明らかにすることを本研究の具体的目的とした。平成24年度は生理的条件下における呼気シミュレーションの準備を行った。治療前後にCTから得られたDICOMデータを用いて3次元モデルを構築し、適切な計算格子(メッシュ)を模索し付与した。現在鼻腔で一般的に行われているシミュレーションでは、左右の鼻腔に流れる流量の違いを考慮していないため、その対処法としてドライバー付与鼻腔モデルを考案・作製した。平成25年度は6症例(12モデル)で実際に計算・解析を行った。鼻腔の部位によるエネルギー損失(圧力損失=ΔP)の違いを調べるため鼻腔を前方・中央・後方部に3分割し比較を行ったところ、多くの症例で前方部のΔPが最大となった。このことから手術に際しては、鼻腔前方部への配慮を行うことが呼吸機能の観点から重要であることが示唆された。平成26年度は合計10症例(20モデル)で計算を行い、手術後に手術前と比較してΔPが低下するという結果を得た。つまり、手術後に呼吸機能が改善するという結果を得た。今回のモデルでは手術中に梨状孔下縁を切削し、鼻腔前方部の容積を増加させている。その手技が今回の結果に繋がったと考えられ、上顎骨移動術に際して梨状孔下縁を切削するというオプションを追加することが、呼吸・睡眠機能の点において有用である可能性が示唆された。咬合機能矯正学分野平成24年度は、3次元モデルに適切なメッシュを切る作業に膨大な時間を要した。また、ドライバー付与モデルの考案・作成にも時間を要した。しかし、平成25年度にはドライバー付与モデルの作成方法およびメッシュ付与の詳細な条件が確立したため、計算結果の解析に時間を使うことが可能となった。その為、研究スピードが飛躍的に向上したと考えられる。治療前にCTを用いて顎顔面頭蓋(眼窩上縁から下顎下縁まで)を1 mmスライス幅で撮影し、DICOMデータを取得し、各患者のCT DICOMデータを3次元画像処理ソフトウエアに転送し、関心領域として骨と上部気道を抽出しボリュームレンダリングすることで、それぞれの3次元モデルを構築した。このようにして構築した3Dモデルの気道表面性状は粗く、正確な流体解析を行うには表面を平滑にする必要があった。この作業が当初考えていたよりも難航している。レンダリングした鼻腔は、何個にも分かれて存在しており、そのままでシミュレーションを行うと、気流が途切れてしまう。その為に、実際の呼気とは異なった状態を表現してしまうのは明らかである。これらの問題点を解決するために要している時間が、予定した達成度よりやや遅れてしまう原因となっている。現在計算も問題なく行える状況があり、ある程度の結果も出てきてはいるが、解析結果の標準化という面を考えるといまだ不十分であると言わざるを得ない。その為に今後は部位によるΔPを長さ・断面積・表面積などの指標で標準化するとともに、モデル数を増やすことによって標準化を進めていくことを考えている。
エージェントシミュレーションを活用した病院外来部の混雑緩和対策の効果評価

病院や薬局等の医療機関で発生する「患者の待ち時間」は、医療に対する満足度・利便性を反映する要因であり、また医療の質を評価する重要な指標の一つであることから待ち時間対策は普遍的な課題である。本研究では、病院外来患者が受診後に来局する保険薬局の混雑緩和対策に焦点を当て業務の合理化による待ち時間対策を実態調査とシミュレーション分析手法を活用して検討した。実態調査から待ち時間への影響要因として、薬剤の一包化、疑義照会、処方薬剤数が推定された。シミュレーション分析の結果、待ち時間緩和に最適な手段としては調剤自動化が推定され、待ち時間の緩和と薬剤師への負担軽減につながる可能性が示された。本研究の目的は、病院外来部における混雑の実態を明らかにし、様々な混雑対策の効果をシミュレーションモデルにより予測評価し、混雑緩和に最適な戦略を提言することである。外来受診患者の増加により、病院外来部では慢性的な混雑状態が起こり、患者の衝突・転倒事故のリスク、効率的な診察の妨げ、緊急時の避難の遅れ等の問題が指摘されており、混雑対策の検討は重要な課題である。本研究の初年度目標は、病院外来部における混雑の実態を定量的に評価することであった。初年度は、研究協力医療機関と協議し、医療関係者や患者への負担や業務への影響を考慮し、併設する調剤薬局の待合エリアを調査対象とし、大阪大学医学部附属病院研究倫理審査委員会の審査を経て調査を実施した。調査は、予備調査を1日及び本調査を5日間実施し、調査期間中全員(673人分)の来所状況に関するデータを収集した。また、ビデオモニタリングによる患者動態の測定は患者プライバシーの観点から実現が難しく、代替案として測域センサーを使用した患者の位置座標や入退人数のカウントを行い、本研究で必要なデータを収集した。調査の結果、混雑が集中する時間帯が11時前後と14時前後に発生し、平均滞在時間(待ち時間)は12.3分(最大待ち時間52分)であることが分かった。特に高齢患者や薬剤の一包化を処方された患者においては、長時間化する傾向がみられた。今後は、収集データを解析し、混雑要因を推定するとともに、調査データに基づきシミュレーションモデルの構築し、有効な緩和策の検討・提案を目指していく予定である。研究実施計画における平成28年度の計画に沿って、実態調査を実施し、解析可能なデータを収集することができため。ただし、患者が最も滞留する病院外来部を対象に調査が今後追加で可能か現在検討中である。そこで平成28年度では、研究計画の策定、実施施設の協力依頼、倫理審査委員会への審査等を経て予備調査を1日及び本調査を5日間実施し、調査期間中全員(673人分)の来所状況に関するデータを収集した。平成29年度は、収集したデータの分析を行い、病院外来の混雑が集中する時間帯で外来薬局の待ち時間が延長すること、高齢患者や薬剤の一包化を処方された患者、疑義照会の実施患者において待ち時間が長時間化することを明らかにした。実態調査のデータに基づきシミュレーションモデルを構築し、モデルの妥当性検証を行ったところ、予測値との誤差は、待ち時間の平均、最大値、最小値はいずれも5分以内であり、予測値との統計的有意差は見られず(p=0.3)モデルに高い妥当性が評価された。シミュレーションでは複数のシナリオ(薬剤師数の変更、自動調剤システム)の導入による待ち時間短縮効果を予測した結果、薬剤師の増員による待ち時間の緩和効果は予測されなかったが、自動調剤システムの導入によって、待ち時間は最大で50%の短縮できることが予測された。また、将来患者の高齢化を想定(一包化患者の増加)したシナリオ分析では、待ち時間は、最大で150%の増加が予測されたが、自動調剤システムの導入より、現状の待ち時間を維持できることが予測された。研究実施計画における平成29年度の計画に沿って、シミュレーションモデルを構築し、混雑緩和策や業務効率化について評価を実施する。シミュレーションモデルは、実態調査の解析結果に基づき構築し、さらにモデルの妥当性検証等を実施し、汎用性の高いモデル構築を目指す。なお、これらの成果については、論文化や学会等で公表していく予定である。医薬品情報学平成28年度に投稿した論文掲載に関する費用が、掲載決定後に支払うため、支出予定が平成29年度となったため。論文の掲載が決定次第、支出予定である。