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知的障害者の意思決定支援におけるタブレットPC活用に関する研究

調査によってiPadに代表されるタブレット端末が、知的障害者の教育等、社会参加に有効活用されていることが判明した。また現在ではその主流となっているタブレット端末はiPadであり、Windowsをベースとしたタブレット端末を活用している事例は調査できなかった。iPadは持ち運びに便利であり、どこでも使えることに利便性がある。障害者施設で利用者が使用するには、安心して利用できる環境が必要不可欠である。iPadを利用した支援を展開するためには、iPadの利用が目的になるのではなく、iPadの特性を生かし、デジタルとアナログを混在させたトータルなプログラムを立案することが有効であるといえる。本研究の目的である知的障がいのある人たちの意思決定支援におけるタブレットPC活用の有効性を検証するために、研究計画書に基づいて調査を開始した。研究初年度である平成26年度は、日本国内での、教育やリハビリテーションといった、ヒューマンサービスのタブレットPC活用の先進領域でのヒアリング等を実施した。教育の現場においては、教育現場での活用について情報を収集するだけではなく、学校といった教育現場に直接影響を及ぼす地方自治体の教育委員会の取り組みに関してヒアリングを実施した。その結果、多くの教育実践におけるタブレットPCの有効性が報告されているが、教員による自主的な取り組みの成果であるケースも散見され、教育委員会等、アドミニストレーションの立場からも、これらの取り組みをバックアップする体制を整える必要性も明らかになってきた。リハビリテーションの領域では、作業療法の現場において、クライエントに提供するリハビリテーションのプログラムを患者との協働作業で計画する試みが展開されている。これは、単に身体的な機能回復訓練を、やらされている感のあるプログラムから、自らの生活の中で意味のある作業として作業療法のプログラムを受けることにつながっており、患者の意思が、リハビリテーションのプログラムに反映されているという観点から、本研究における極めて重要な取り組みの聴き取りとなった。そのため、主として活用されているタブレットPCのアプリの開発責任をおった研究者、またそのアプリを開発したIT企業でのヒアリングを実施し、今後の福祉分野での活用について考察することができた。これらの成果を踏まえ、平成27年度は海外での取り組みについて調査し、福祉現場での有効活用に関するプログラムの立案を企図する予定である。携帯性と利便性を併せ持つタブレットPCは、障がい児教育や障がいのある人のコミュニケーションに広く用いられるようになっている。iPadに代表されるタブレットPCの特性は知的障がいのある人の意志決定支援のツールとなる可能性を示唆しており、日本国内の教育、リハビリテーションにおける活用を調査した。またタブレット端末は、直感的に利用できるメリットのほかに、携帯性とインターネットの利用が可能であるメリットがある。このようなメリットを活用することにより、タブレット端末が知的障がいのある人たちの社会生活上の有効なツールになっていることを検証するための海外現地調査(2015年9月)を実施した。調査地として選択したのはホノルルである。選択の理由として、国際的な観光地であり、無料の公衆無線LAN等に接続しやすいこと、都市と住宅地、またハワイ州は行政・ビジネスの中心地から交通手段が限定されるような地域までをカバーしていることであった。調査によってタブレット端末が、知的障がいのある人たちの教育やリハビリテーション、社会参加に有効活用されていることが判明した。iPadを活用するためにはApp storeから必要なアプリをダウンロードしなければならないが、2015年に150万を超えたというアプリから適切なアプリを選ぶことが必要である。アプリの購入はiTunesカードというプリペイドカードを利用する方法とクレジットカードを利用する方法があるが、教育機関や福祉施設ではこのアプリの購入が課題となる。個人のクレジットカードを使うことの問題やプリペイドカードの場合の使用記録と、アプリの金額とプリペイドカードの金額の差額が発生する問題である。そこで本調査を通じて,知的障がいのある人たちを支援するにあたって有効活用できるアプリを選択し、プリペイドカードに残高が発生しないようアプリの組み合わせを試みた。研究全体の目的を達成するために、以下のような3部構成で研究を遂行している。(1)日本国内での教育やリハビリテーションなどにおける、iPadなどタブレットPCを用いた先進的な取り組みについて調査する。(2)社会福祉分野においてその活用が開始された海外の先進的な取り組みについて調査し、有効性を確認する。(3)上記の調査をベースに知的障がいのある人たちの意思決定支援におけるタブレットPCの活用プログラムを企画し、その有効性を検証する。現在2年目が終了した時点で上記の1と2が終了し、その結果を以下のように取りまとめた。志村健一(2016)「知的障がいのある人たちの意思決定支援におけるタブレットPC活用に関する調査報告」『福祉社会開発研究』No.8.2006年に国連で採択された「障害者の権利に関する条約」は,障害書を保護の対象から権利の主体へ変化させた.日本は2007年に条約に署名し,締結に向けた国内法の整備を進めている.代表的な制度改革としては,2011年の障害者基本法改正,2012年施行の障害者虐待防止法,2013年施行の障害者総合支援法があげられる.本研究を遂行した志村(2013)は『社会福祉研究』(第116号)で,これらの動向を踏まえつつ,2012年10月に施行された障害者虐待防止法について,権利擁護のシステム構築の視座から論じ,「コミュニケーションに課題を抱える障害者への支援についての知識,技術等の確立」の必要性を指摘した.コミュニケーションや意思決定に課題を抱える知的障害者が権利の主体となるためには,意思決定支援が重要である.

携帯性と利便性を併せ持つタブレットPCは,障害児教育や障害者のコミュニケーションに広く用いられるようになった.このようなタブレットPCの特性は知的障害者の意志決定支援のツールとなる可能性を示唆しており,社会的な意味を持つ.3年間の研究期間において当初の目論見であったアプリの開発までには至らなかったが,関連するアプリを厳選し,実践現場での使用を検証した.本研究の主たる成果は以下の通りである.1.特別支援教育の分野での使用が先行しているタブレットPCの利用について,社会福祉現場においても有効なツールであることが明確になった.特にタブレットPCを用いることにより,職員の意識改革,職場の構造的な改革への動機づけになることが明らかになった.2.タブレットPCを用いるにあたっては,単独で用いることよりもアナログ的なツールと合わせて導入することがより効果的であることが明らかになった.調査によってiPadに代表されるタブレット端末が、知的障害者の教育等、社会参加に有効活用されていることが判明した。また現在ではその主流となっているタブレット端末はiPadであり、Windowsをベースとしたタブレット端末を活用している事例は調査できなかった。iPadは持ち運びに便利であり、どこでも使えることに利便性がある。障害者施設で利用者が使用するには、安心して利用できる環境が必要不可欠である。iPadを利用した支援を展開するためには、iPadの利用が目的になるのではなく、iPadの特性を生かし、デジタルとアナログを混在させたトータルなプログラムを立案することが有効であるといえる。教育現場におけるヒアリングについては、予定よりヒアリング件数が減少したが、リハビリテーション領域でのヒアリングが計画以上に進んだ。特にアプリ開発者にヒアリングしたことによって、社会福祉、ソーシャルワーク領域でのアプリ開発の可能性を考察することができた。2年目までの調査を基盤として知的障がいのある人たちの意思決定支援におけるタブレットPCの活用プログラムを企画し、その有効性を検証することが残された課題である。すでに現場にタブレットPCを貸与し、使用を開始した。当初の研究計画ではアプリの開発をもくろんだが、開発費用や保守費用の観点から開発そのものは中止し、既存のアプリの組み合わせを提案する方法で意思決定支援に寄与する研究を遂行する計画である。社会福祉学本研究は3年間の計画であり、この研究をベースにしてアプリ開発等の総合的な研究を開始する計画を企図しているが、3年間の研究計画の終結を待たずにアプリ開発等を含めた新しい計画をスタートさせる必要性が生じている。ヒアリングの謝礼、アプリ開発にかかわる経費が不要となったため差が生じた。教育現場でのヒアリングが計画通り実施できなかったため、余剰金が生じた。
超伝導単一光子検出素子の集積化によるオンチップ量子光学回路の実現

量子情報通信技術の本格的な応用展開において重要な命題となる量子光学系の小型化および低損失化を実現するため、高性能光子検出器・光機能素子・及び高時間分解後段信号処理回路を一つのチップに集約するオンチップ量子光学回路の開発を行う。高検出効率・低タイミングジッタを有する導波路結合型超伝導単一光子検出器、シリコン光導波路で形成されるもつれ光子対源や位相干渉系などの機能素子、および超伝導単一磁束量子回路による高時間分解信号処理回路を各要素技術として開発し、最終的にはこれらを量子光学回路上に集積化する事により、量子情報通信における根幹技術となる多光子干渉をオンチップで観測することを目指す。
電磁力平衡コイルを用いた超伝導磁気エネルギー貯蔵システムの研究

本補助金を用いて、電磁力平衡コイルがエネルギー貯蔵用超伝導エネルギー貯蔵(SMES)コイルとしての可能性を探るため、前回の平成8年に実験した試作機1号より進んだSMES用電磁力平衡コイルを設計した。さらに核融合科学研究所のLHD計画で培われたヘリカル巻線技術を受け継いで大型のSMESコイルの製作が可能なように製作技術とくに機械巻きの開発を行った。電磁力平衡コイルは、電線に応力をかけないために、高温超電導線に適している。製作した応力平衡コイル(SBC)に高温超電導線を巻き、液体窒素中で電流を流す実験を行った。冷却し超電導化したことを確認したが巻線歪みによる応力が臨界電流を大幅に落としている。これはヘリカル巻き特有の現象で、製作時の機械歪みと応力がおよぼす歪みが臨界電流の減少をまねくことなど実験と計算と良く一致することがわかった。大半径方向の平衡から、小半径方向の平衡へと考察と実験による検証が進んだ結果、その間にも、電磁力平衡コイルの究極のピッチが有るのではないか電磁力と支持構造物の応力とに関する考察が進み、電磁力平衡コイルの概念はさらに一段階を進むことになった。すなわち、磁気エネルギーは張力の体積積分に正比例し、圧縮の積分に反比例することである。これはビリアル定理の工学的展開であるがエネルギーを効率よく蓄積するための応力設計法がわかって来た。平成13年度はこの概念の検証に向かった実験装置を完成した巻き線機を使ってFBC-SBCハイブリッドコイルなる超電導コイルを製作した。このコイルは1つのコイルで、トロイダル磁界コイルからヘリカルコイルを経て、ポロイダル磁界コイルへと電流の比率を変えることで、連続的に巻きピッチを零(ポロイダル磁界)から無限大(トロイダル磁界)まで変えることのできるコイルを超電導で作った。最大2.5T経験磁界まで通電することができたのは、電磁力平衡コイルの製作性や工学的に無理がないコイルであることの実証になったと満足している。本補助金を用いて、電磁力平衡コイルがエネルギー貯蔵用超伝導エネルギー貯蔵(SMES)コイルとしての可能性を探るため、前回の試作機より進んだSMES用電磁力平衡コイルを設計した。またACコイルとしての特性と、さらに強磁界を目指し、素線偏流防止を行う実験的研究の成果をまとめた。クライオスタットの大きさから半径50センチ程度の小型装置のFRP製の巻き枠をヘリカル巻線のガイドとして製作し、そこにニオブチタンの超伝導線を巻き込むがその応力を歪みゲージによって測定し、応力が減少していることを実験的に求め、計算と比較評価する。歪により応力の3次元測定を試みる。歪みは厚みセンサーを応用して検出できることがわかった。これはそのほかの圧力検出にも役立つと思われる。超伝導電磁力平衡コイル2号機コイルの試作を前提とし、電磁力の平衡に必要な工作精度の検討を行った。今年度は巻き粋の製作と超伝導線の入手を行った。超伝導導体内で発生する結合損失を低減するため、導体素線間には絶縁層を設ける。

このような超伝導線では素線間の電流分流の不均一がコイル全体の安定性を低下させるため、これを均一化する電流分流制御の手法が必要となる。この分流制御に関しては試作コイル本体に先行して検討し、成果を学会に論文として報告した。直径1mの電磁力平衡コイルの巻き枠を、アルミ鋳物で作り、NC機械で工作し、巻き溝を一条のみ製作した。これを電磁力平衡ヘリカル巻線のガイドとして、そこにニオブチタン超電導電線直径0.8ミリを巻き込む前に、同サイズのふつう銅線で作業の練習を行った。この作業は夏から3ヶ月以上かかって巻線機の性能をチェックし、また改良を行った。昨年製作した応力平衡コイル(SBC)に高温超電導電線を巻き、電流を流す実験を行った。巻き枠は昨年度製作したがそこに高温超電導電線400mを手作業で巻き、高温超電導電線による世界で初めてのヘリカルコイルができた。磁界分布の計測を行い、コイルの巻き線精度を確認の後、冷却し超電導化したことを確認した。電磁力と支持構造物の応力とに関する理論的考察が進み、電磁力平衡の概念はさらに一段階を画することになった。すなわち、磁気エネルギーは張力の体積積分に正比例し、圧縮の積分に反比例することである。これはビリアル定理の展開であるがエネルギーを効率よく蓄積するための応力設計法がここからわかって来た。来年度はこの概念の検証に向かった実験装置を今年完成した巻き線機を使ってFBC-SBCハイブリッドコイルなる超電導コイルを製作するつもりで数値計算などの設計検討を行った。本補助金を用いて、電磁力平衡コイルがエネルギー貯蔵用超伝導エネルギー貯蔵(SMES)コイルとしての可能性を探るため、前回の試作機より進んだSMES用電磁力平衡コイルを設計した。またACコイルとしての特性と、さらに強磁界を目指し、素線偏流防止を行う実験的研究の成果をまとめた。さらに核融合科学研究所のLHD計画で培われたヘリカル巻線技術を受け継いで大型のSMESコイルの製作が可能なように製作技術とくに機械巻きの開発を行った。製作した応力平衡コイル(SBC)に高温超電導線を巻き、液体窒素中で電流を流す実験を行った。冷却し超電導化したことを確認したが巻線歪みによる応力が臨界電流を大幅に落としている。これはヘリカル巻き特有の現象で、歪みと応力が計算と良く一致することがわかった。
中世フランドル都市の宗教社会史

本研究では、フランドル都市における宗教儀礼や宗教的祝祭を取り上げ、中世後期の都市社会における市民の宗教活動や宗教心性のあり方に考察を加えた。とりわけ、フランドル史ではこれまであまり顧みられることのなかったプロセッションや贖罪、贖宥といった宗教現象に着目することで、それらを通じた、都市の人的結合関係や都市アイデンティティの形成のみならず、都市・君主間のコミュニケーションの展開についても実態が明らかとなった。平成21年度は、夏期および春期にベルギー各地での資料調査を実施し、多くの研究文献および未刊行史料の収集を行った。とりわけ、ヘント大学図書館、ブルッへの国立文書館および市立文書館、そして司教文書館では、ブルッへのシント・ドナース参事会教会や聖母教会をはじめとする中世後期フランドル都市の教会に関する宗教儀礼関連文献・文書の複写や撮影を行い、その後の分析に必要なデータを入手することができた。フランドル都市の宗教社会史研究は依然としてほぼ手付かずの状態にあるが、これらの史料は都市社会における宗教組織や宗教儀礼を介した社会的結合および政治支配関係の形成を明ちかにするための重要な手がかりを提供するものであり、その分析を通じて中世フランドル史研究の空隙を埋める重要な貢献をなしうるであろうと考えられる。本年度は、宗教儀礼のなかでも重要な位置を占めたプロセッションに焦点を絞り、都市の祝祭において行列が果たした役割とその意義を明らかにしようと試みた。なかでも、ブルッへの聖血行列やトゥルネの聖母行列などの年次プロセッション、市民総出で開催される臨時の総行列を素材として取り上げ、これらが都市アイデンティティと都市統合の強化に重要な役割を果たしていた点を明らかにすることができた。これらの成果は複数の口頭報告や論文の形にまとめられており、引き続き来年度以降も実施される儀礼研究に関して堅固な土台を築くことができたと考えている。平成22年度は、夏期にベルギー王立図書館やブルッヘの市立文書館等で調査を実施し、未刊行史料の解読・撮影および研究支献の収集を行った。15世紀のブルッヘで増加するプロセッションについてはこれまでさほど多くの検討が加えられることはなかったが、王立図書館所蔵の年代記刊本をはじめとして、今回の調査で収集・分析された史料をもとに、とりわけ15世紀後半におけるその実態を明らかにすることができた。成果は、これまでの調査によるデータとあわせて、帰国後発表された論文等に活かされている。また同時に、今回の渡航では、プロセッションをはじめとする宗儀礼と贖宥の関係という新たな研究テーマにかかわる史料調査も行った。宗教儀礼に参加した市民に与えられる贖宥は、魂の救済を保証することで教会と市民、そして天上世界と市民を繋ぐ重要な媒介項となるものだが、これまで本格的にフランドル地方の事例を扱った研究は少ない。ブルッヘの各文書館に所蔵されている贖宥関連文書を分析することで、シント・ドナース教会を中心とする教会と都市民、そして教会と都市政府や君主の関係を明らかにすることが可能であると予想されるし、すでに調査の成果の一部は帰国後の口頭報告で披露されている。こうした宗教儀礼と贖宥の関係は、ブルッヘのみならず、ヘントをはじめとする他のフランドル都市へも適用しうるテーマであり、今後さらに議論の地を押し広げることが可能であると思われるが、今回はそのための堅固な基盤を形作る作業をなしえたと考えている。本年度は、昨年度までに現地の文書館や図書館で収集した文献・史料をもとに、中世後期のフランドルおよび南ネーデルラント都市で見られたプロセッションや、贖宥をもたらす聖年の祝祭について考察をくわえ、複数の論文や学会報告の形にまとめた。プロセッションについては、ブルッヘの聖血行列やトゥルネの聖母行列といった大規模なプロセッションに確認される様々なプロセスに着目し、これらの儀礼が、都市の地誌的構成を象徴的に活用することで儀礼の場を聖地化すること、またそれゆえにこれらの儀礼を通じて都市が聖なる場へと変容する過程に中世都市のコスモロジーを読み取りうることを指摘した。こうしたプロセッションはしばしば贖宥付与の場となり、市民に魂の救いをもたらしうるメディアとしても機能したが、本年度はこの点をより深く追究し、プロセッションと併せてヘントをはじめとする南ネーデルラント都市にて開催された聖年の祝祭と、これによりもたらされる贖宥についても研究を行った。ブルゴーニュ公支配下の南ネーデルラント都市では、聖年の祝祭が君主の同意なくしては開催されえず、そのため都市は教皇庁のみならず君主およびその宮廷とも頻繁に交渉を行う必要があった。その交渉の過程から浮かび上がってくるのは、君主が都市の宗教文化に積極的な介入を行い、市民を心身の双方のレベルで支配しコントロールしようと試みていたことである。こうした宗教的領域におけるブルゴーニュ君主と南ネーデルラント都市の交渉の過程など、具体的な両者の関係を明らかにしえたことは、本年度の重要な成果であるといえよう。また、儀礼や祝祭といった信仰生活の公的な側面と、市民による私的な魂の救済の希求といった私的な側面の関係についても具体的な像を提示しえたことで、本年度の研究目的および実施計画はある程度達成されたと考えている。

平成24年度は、研究計画で触れた都市ブルッヘの宗教文化と贖宥の関係について引き続き史料調査を行うと同時に、ブルゴーニュ公国における教皇贖宥およびその祝祭と都市ヘントの関係について重要な成果をまとめることができた。これまで、15世紀後半のブルゴーニュ君主と都市の関係を宗教的な要素を媒介として考察する研究はさほど多くなかったが、本年度の研究では、とりわけ15世紀後半においてもっとも重要な都市反乱の一つと考えられる1467年のヘントの反乱と、同時期のこの都市で君主認可のもと開催された教皇贖宥の祝祭の関係について綿密な実証的分析を加え、君主政治と都市の宗教文化がいかに密接に絡み合っていたのかを明らかにした。手順としては、まずこれまでに調査・収集した史料に新たな解釈を施したうえで、夏期に海外学会の場でこの問題に関する報告を行った。秋期には、さらにヘント市立文書館でこれに関する補足調査を行い、都市会計簿から新たな情報を発見することに成功した。その後、これらの成果は英語論文の形で纏められ、まもなく刊行される論集に収録される予定である。なお、本年は本研究の最終年度にあたるが、これまで積み重ねられてきたブルッヘやヘントといった都市に関するケーススタディは、中世後期のフランドル都市における宗教と社会の関係について一定の像を提示しえたと考えている。しかし、本研究の成果はそれにとどまらず、メヘレンやトゥルネといった他地方の南ネーデルラント都市に対象を拡大した次年度以降の研究へと引き継がれてゆく予定であり、四年間の研究を通じて、理論的およびデータ的な面で、今後の議論のための強固な基盤をも構築しえたと考えている。これまで、本研究の成果を着実に複数の論文や著書にまとめてきたので、研究目的はおおむね順調に達成されているように思われる。今後は本研究、すなわちフランドル都市の宗教社会史研究の成果を総括することが、第一に求められる。そして、そこから得られた成果を踏まえた上で、より広範にブラバント公領やエノー伯領、リエージュ司教領といった南ネーデルラント諸領邦の都市に関する宗教心性や宗教儀礼の研究を実施し、広く中世後期北ヨーロッパの都市先進地帯における宗教文化のあり方を考察する必要があるだろう。そのため、まずはこれら諸地域に関する研究文献や、文書館の史料所蔵状況について調査を行う予定である。
空間可変性に対応した次世代型不動産情報標準化

不動産情報は、様々な媒体を通じて提供され、その情報の内容やデータ形式のそれぞれ異なっている。また、情報を利用する側も、不動産業者、消費者、研究者など、利用目的に応じて求める情報はそれぞれ異なる。そこで、最終的な目的である、要素概念や用語の厳密化・固定化とデータ書式の標準化のための研究課題の抽出と問題解決の方向性を調べるために広範囲な不動産情報に関わるテーマについて調査を試みた。現在様々な形で流布している、地価情報や関連情報概念自体の曖昧性や不明確性などの問題点が明らかになった。また、海外における不動産情報の標準化の現状について調査した。不動産情報の標準化は、住宅流通市場での標準化の動きと不動産投資市場および企業不動産市場での情報の標準化といった大きく二つの流れがある。米国の住宅流通市場において、不動産情報標準として広く普及している不動産取引標準(RETS : Real Estate Transaction Standard)と,米国および英国において進められている不動産情報標準(REIS : Real Estate Information Standards)を調べた。RETSは、不動産取引情報をやりとりするために文書化されたオープンな標準である。RETSは、MLS(Multiple Listing Services)等の不動産情報を扱うシステムで使われる共通言語となっている。共通言語の使用により、さまざまな不動産システムやMLSから情報を受け取ることが可能になる。他方、REISは、米国の不動産投資マネージャー協会、不動産投資受託者協議会、および年金不動産協会の協力により、不動産投資の評価と報告の一貫性を高めるために開発された。これらの調査をもとに、不動産情報標準化にむけて行うべき研究課題、研究体制のあり方を考察した。
MRE法による生体弾性率と粘性率の同定法の数理

交付申請書中に記載したMREによる粘弾性率同定問題に対する数値解法の開発に関しては、代田健二准教授(茨城大学)との共同研究を行い、最小二乗汎関数に射影勾配法を適用した最小化法(以下最小二乗法とよぶ)を提案した。即ち,MRE逆問題を制約条件付き2変数汎函数の最小化問題に変換し、汎関数の最小化を射影勾配法により行う方法を提案した。ここで射影勾配法に必要な第一変分は、外力項を伴った粘弾性初期値境界値問題の解を用いてあらわされることを示した。そしてこの数値解法の有効性を検証する数値実験を、数値データに対して行い、極めて良好な結果を得た。現在は、この数値結果を整理し,専門誌Euro.J.Appl.Math.に投稿した。一方,研究代表者は中村玄教授(北海道大学大学院理学研究院教授),藤原宏志助手(京都大学大学院情報科学研究科)とともに、合理的かつ実用的な仮定の下で,MREの有効な近似数理モデルは修正ストークスシステムの境界値問題であることを、漸近解析と数値シミュレーションにより示した。この結果は、海外学術専門誌SIAM J.Appl.Math.に投稿した。これまでは、Voigt型粘弾性モデルを用いてMREデータを解析し、生体組織やファントムの硬さ分布をある程度の精度で同定してきた。同定の精度をさらに向上させるには、生体組織やファントム中の定常波動伝播を記述するより適切なモデルを用いる必要がある。そこで生体擬似ファントム作成の専門家であるグン教授(北海道大学大学院理学研究院)と粘弾性体の周波数依存性について詳細に検討を加え、Zener型粘弾性モデルの粘弾性係数の形を適切にモデリングしたモデルを用いて、MREデータの解析を行うための数学解析手法を行った。そしてこのモデルを用いて、MREデータの解析を行なうことによりこのモデルの有効性を検証した。また、研究代表者は但野教授、藤崎助教(北海道大学大学院工学研究科)との共同研究を行った。即ち、MRE用の加振装置の振動伝達特性を、数学解析と数値計算により検証した。これら以外の研究としては、樊継山(日本学術振興会、外国人特別研究員、北海道大学大学院理学研究院)と共に、Boussinesq方程式のソース項同定逆問題の研究を行った。交付申請書中に記載したMREデータによる生体粘弾性率を再構成手続きについては、数学的に厳密な手続きを、指導教員中村玄教授らとの共同研究により与え、研究成果はApplicable Analysis誌に掲載された。また、交付申請書中に記載したMREによる粘弾性率同定問題に対する数値解法の開発に関しては、代田健二准教授(茨城大学)との共同研究を行い、最小二乗汎関数に射影勾配法を適用した最小化法(以下最小二乗法とよぶ。)を提案した。即ち,MRE逆問題を2変数汎函数の制約条件付き最小化問題に変換し、汎関数の最小化を射影勾配法により行う方法である。この数値解法については、数値データによる数値実験を行い、数値的再構成手法の有効性を検証し、極めて良好な結果を得た。現在は、この数値結果を整理し、専門誌に投稿を準備中である。更に、吉川功剛氏との共同研究では、Morletウェーブレットによるウェーブレット解析法を提案した。この方法と前述の最小二乗法、そして中根和昭氏(大阪大学)による数値微分法、藤原宏志助教(京都大学)による弱形式法の4つのすべての方法の有効性についての比較を、2次元、3次元それぞれの場合に数値データと実験データの両方に対して数値実験することにより検証した。この比較検討結果は、研究代表者の博士学位論文の主要部分をなし、この部分は近く専門誌に投稿予定中である。また、研究代表者は中村教授、藤原助教とともに、合理的かつ実用的な仮定の下で,MREの数理モデルの有効な近似モデルは、修正ストークスシステムの境界値問題であることを、漸近解析と数値シミュレーションにより示した。

そこで生体擬似ファントム作成の専門家であるグン教授(北海道大学大学院理学研究院)と粘弾性体の周波数依存性について詳細に検討を加え、Zener型粘弾性モデルの粘弾性係数の形を適切にモデリングしたモデルを用いて、MREデータの解析を行うための数学解析手法を行った。そしてこのモデルを用いて、MREデータの解析を行なうことによりこのモデルの有効性を検証した。また、研究代表者は但野教授、藤崎助教(北海道大学大学院工学研究科)との共同研究を行った。即ち、MRE用の加振装置の振動伝達特性を、数学解析と数値計算により検証した。これら以外の研究としては、樊継山(日本学術振興会、外国人特別研究員、北海道大学大学院理学研究院)と共に、Boussinesq方程式のソース項同定逆問題の研究を行った。
腰椎黄色靭帯における低酸素関連因子発現に関する研究

腰部黄色靭帯組織をHE染色で観察したところ、靭帯の変性とともに血管の新生が確認された。靭帯の変性は、脊柱管面に近い部位ではそれ程強くない一方で、背側では強く、それらに伴って血管の新生状況にも差があることが明らかとなった。低酸素関連因子であるHIFやVEGFの発現は少数で確認できたが、現在のところ、靭帯の変性の程度とは相関関係を見出せておらず、今後の更なる検討が必要であると思われた。我々は脊権手術において、生体に対し低侵襲に行うべく各種機器を駆使し、様々な工夫を行っている。特に腰椎後方除圧手術においては、脊柱起立筋の剥離法や、脊柱後方支持組織である骨や黄色靭帯の削除に対して工夫を行い、比較検討することによって、最も侵襲の少ない方法を明らかにすることができた。このような、腰椎への後方除圧手術によって腰椎黄色靭帯組織を摘出し、靭帯をホルマリンで固定後、切片を作成した。切片作成に際して、靭帯内に認められた石灰化の処理に難渋したものの、様々な工夫を行うことによって十分量の検体及び切片を確保することができた。得られた黄色靭帯組織切片を、HE染色を行い観察したところ、靭帯の変性とともに血管の新生が確認された。靭帯の変性は比較的び慢性に起こっていたが、変性の程度は組織によって様々であり、靭帯の変性の程度と血管新生の程度とは必ずしも相関しなかった。しかし、血管新生が多いもので概して靭帯の変性が強く、両者の関連性が示唆された。黄色靭帯は変性に伴いその弾性が失われ、その結果新生した血管の断裂がおこることが知られているが、血管断裂に伴う靭帯内出血は多くの靭帯組織で観察することができなかった。更に、黄色靭帯組織切片を血管のマーカーであるCD34を用いて免疫染色を行ったところ、新生された血管の分布を明瞭に確認できた。以上の結果を踏まえ、今後は継続して低酸素関連因子であるHypoxia inducible factors(HIF)やVEGFなどの蛋白や遺伝子発現について検討を行う予定である。我々は脊椎手術において、生体に対し低侵襲に行うべく各種機器を駆使し、様々な工夫を行っている。頚椎前方手術においては、術後頚椎配列の悪化に伴う臨床成績の悪化を未然に防ぐべく、長期のデータをもとに解析を行った。腰椎後方除圧手術においても、脊柱後方支持組織である骨や黄色靭帯の削除に対して工夫を行い、その解析を行うことによって、低侵襲に手術を行うべく努力を行っている。このような、腰椎への後方除圧手術によって腰椎黄色靭帯組織を摘出し、靭帯をホルマリンで固定後、切片を作成したが、十分量の検体を得ることができた。得られた黄色靭帯組織切片を、HE染色を行い観察したところ、靭帯の変性が場所によって異なることが明らかとなった。すなわち、脊柱管面に近い部位では変性はそれ程強くない場合でも背側では変性が強く、それらに伴って血管の新生状況にも差があることが明らかとなった。更に、血管のマーカーであるCD34を用いて免疫染色を行ったところ、新生された血管の分布を明瞭に確認できた。低酸素関連因子であるHypoxia inducible factors(HIF)やVEGFの蛋白の発現については少数で確認できたが、現在のところ、靭帯の変性の程度とは相関関係を見出せていない。また、上記の靭帯変性の靭帯内での偏りについては、バイオメカニカルな影響によるものなのかどうかは依然不明で、低酸素関連因子の影響については今後の更なる検討が必要であると思われた。
新生骨置換を促進するリン酸三カルシウム系セラミック材料の開発と評価

本研究では,生体の必須元素を用いてβ型リン酸三カルシウム(β-TCP)構造中のCaサイト(陽イオンサイト)に1価,2価および3価金属イオンの各種金属イオンおよびPサイト(陰イオンサイト)に各種酸素酸塩イオンを同時固溶させたβ-TCP焼結体の創製法の確立と材料物性を評価した。また,得られた焼結体について各種評価溶液に対する溶解性,骨芽細胞および破骨細胞等を用いた材料と細胞との相互作用を評価した。現在,インプラント材料として骨吸収性を有して生体骨と早期に置換するセラミック系骨代替材料が注目されて,このような性質をもつものとしてβ型TCPセラミックスが位置づけられる。本申請のポイントは,生体の必須元素を用いてβ-TCPの新たな固溶体を形成させ,β-TCPの生体内崩壊性と材料強度とを制御し,インプラントとして使用する際に生体内で材料の再骨折や過大な吸収等が起こらない材料設計をすることである。初年度は,β-TCP構造中のP位置(陰イオン位置)に各種酸素酸塩イオンを固溶させたβ-TCP焼結体の固溶と焼結メカニズムを明らかにし,材料物性を評価する。(1)Si固溶リン酸三カルシウム焼結体の調製と評価β-TCPに骨形成を誘導する働きがあるSiを固溶させることを目的とした。作製したSi固溶β-TCPの1100 °C焼結でSi添加量14 mol%において焼結体の機械的強度が高くなった。このようにβ-TCPの調製時に骨形成を誘導する働きがあるとされるSiをβ-TCPに2-4 mol%固溶させることで,生体骨の皮質骨と同等な100MPa程度の機械的な強度をもった焼結体がえられることを明らかにした。(2) V固溶リン酸三カルシウムの調製と評価つぎにβ-TCPに細胞活性に影響するといわれているVを置換固溶させることを目的とした。V(バナジウム)の場合には異なる価数に変化し,三価のVはβ-TCPのCa位置と五価のVはP位置に同時に置換させることができることを明らかにした。(3) S固溶リン酸三カルシウムの調製と評価さらにβ-TCPに生体必須元素で単発質合成に関与するとされているSをP位置に置換固溶させることを目的とした。S(硫黄)は,β-TCPのP位置に置換固溶できることを明らかにし,その固溶メカニズムをも明らかにした。現在,インプラント材料として骨吸収性を有して生体骨と早期に置換するセラミック系骨代替材料が注目されて,このような性質をもつ中心にβ型結晶構造のTCPセラミックスが位置づけられている。本申請のポイントは,生体の必須元素を用いてβ-TCPの新たな固溶体を形成させ,β-TCPの生体内崩壊性と材料強度を制御し,インプラントとして使用する際に生体内で材料の再骨折や過大な吸収等が起こらない材料設計をすることである。平成26年度では,初年度にその固溶体の形成や焼結体の調製法等を明らかにしたものについて,さらにリートベルト法等を用いて結晶化学的考察を中心に検討した。たとえば,Si固溶リン酸三カルシウムのSiの固溶位置をリートベルト解析して検討し,β-TCP構造中へのSiイオンのメカニズムを明らかにした。また,V固溶リン酸三カルシウムのVの価数の違いによる固溶位置の違いについてもリートベルト解析して解明し,Vの価数の違いによる固溶体の物性に与える影響を明らかにした。さらに平成26年度では,あらたにポリマーフォームを鋳型とした連通孔を有するβ型リン酸三カルシウム多孔体の調製やβ型リン酸三カルシウムとその固溶との二相混合焼結体の作製と評価についても明らかにした。β型リン酸三カルシウム(β-TCP)系セラミックスのインプラント材料は骨吸収性を有して生体骨と早期に置換する骨置換材料として注目されている。この研究は,生体の必須元素を用いてβ-TCPの固溶体を形成させ,その固溶メカニズムと固溶量等を制御し,得られたβ-TCPの生体内での溶解性や材料強度を中心として焼結体の微構造を制御することにある。β-TCP構造中のCaサイトおよびPサイトには,-P(1)-Ca(4)-Ca(5)-に列ぶAカラムと,-P(2)-Ca(2)-Ca(1)-Ca(3)-P(3)-に列ぶBカラムとがあり,このうちCa(4)サイトは席占有率0.5の空孔をもつ特異なサイトである。1価金属イオンはAカラムのCa(4)サイトに空孔を埋めるように全陽イオンサイトに対して9.1mol%置換固溶した(Ca(4)+□= 2M)。2価金属イオンはCa(5)サイトに置換固溶した後,Ca(4)サイトに順次置換して13.4mol%固溶した(2Ca(5)+Ca(4)+□=3M+□)。3価金属イオンはCa(5)サイトに置換固溶すると同時にCa(4)を電荷補償するためにすべて空孔にした(2Ca(5)+Ca(4)+□=2M+2□)。一方,Pサイトに置換固溶させる陰イオンの場合,SイオンはAカラムのP(1)サイトと置換固溶し,さらに同時に電荷補償をCa(4)サイトで行って14.3mol%固溶した。Vイオンは,すべてのPサイトに全率固溶した。さらにSiイオンはAカラムのP(1)サイトと部分置換固溶し,さらに同時に電荷補償をCa(4)サイトで行って4mol%固溶した。

得られた各種β-TCP固溶体の焼結体を用いて生理食塩水に浸漬した溶解性,骨芽細胞を用いた材料と細胞との相互作用をin vitro評価した。各種固溶体の形成によってβ-α転移温度の上昇にともない熱安定性が向上し,それにともない各種β-TCP固溶体の溶解性は低下した。骨芽細胞を用いた細胞評価では本研究で作成した各種β-TCP固溶体には,顕著な毒性を示すものはなく,いずれも骨芽細胞の骨形成を亢進させる結果を得た。本研究では,生体の必須元素を用いてβ型リン酸三カルシウム(β-TCP)構造中のCaサイト(陽イオンサイト)に1価,2価および3価金属イオンの各種金属イオンおよびPサイト(陰イオンサイト)に各種酸素酸塩イオンを同時固溶させたβ-TCP焼結体の創製法の確立と材料物性を評価した。また,得られた焼結体について各種評価溶液に対する溶解性,骨芽細胞および破骨細胞等を用いた材料と細胞との相互作用を評価した。平成25年度から2年間申請研究を進めているが,おおむね順調に進展している。初年度(平成25年度)にはβ-TCP構造中のPイオン位置にS(硫黄)イオン,Si(ケイ素)イオンおよびV(バナジウム)イオンを固溶させることができ,その単一相の緻密焼結体の製法までは明らかにした。二年目(平成26年度)はこれらのイオンの固溶のメカニズムをリートベルト法で解析し,想定していた置換メカニズムを確かなものにした。さらに,単一相の緻密な焼結体だけではなく,予定どおり,連通孔を有する多孔体の調製やβ-TCPとその固溶体の二相混合焼結体の作製にまで成功した。一方,初年度同様にマウス等の細胞を用いたin vitro評価についての進行は少し遅くなっている。バイオセラミックス平成27年度は,申請研究の最終年度なのでこれまでの研究の総括的な研究を行う予定である。これまでの2年間の研究成果をさらにこの一年でブラッシュアップして論文として投稿していく。また,これまで少し遅れていたマウス等の細胞を用いたin vitro評価や材料の溶解性評価については遅れた分を取り戻すように加速して研究する。初年度は,β-TCP構造中のP位置(陰イオン位置)に各種酸素酸塩イオン(SO4,SiO4およびVO4)を固溶させたβ-TCP焼結体の創製法(固溶と焼結メカニズム)の確立と材料物性を評価することを目的とした。(1)Si固溶リン酸三カルシウム焼結体の調製と評価β-TCPに骨形成を誘導する働きがあるSiを固溶させることを目的とした。β-TCPのP位置へのSiの置換固溶量と空孔へのナトリウム固溶による電荷補償を含めた置換メカニズムを明らかにした。また,焼結体の材料評価もある程度期待された機械的な強度をもった焼結体がえられることを明らかにした。(2) V固溶リン酸三カルシウムの調製と評価β-TCPに細胞活性に影響するといわれているVを置換固溶させることを目的とした。このV(バナジウム)は,三価と五価となるためにβ-TCPのCa位置とP位置とに同時に置換し,その固溶メカニズムを明らかにした。(3) S固溶リン酸三カルシウムの調製と評価β-TCPに生体必須元素して微量に含まれているSをP位置に置換固溶させることを目的とした。S(硫黄)は,β-TCPのP位置に置換固溶できることを明らかにし,その固溶メカニズムも明らかにした。
C_4植物における組織分化と機能分化の相互関係

1.免疫組織化学および免疫電子顕微鏡の手法を検討した。光顕観察には、パラフィン切片を脱パラフィンした後抗体を処理し、R-フィコエリスリンで標識した二次抗体を反応させ、螢光顕微鏡でB励起にて観察する方法が最も有効であった。電顕観察には、グルタルアルデヒドで弱く固定した試料をLR White樹脂に包埋し、切片を抗体で処理した後、金コロイドで標識した二次抗体を処理する方法が最も有効であった。2.NADP-ME型C_4植物のマツバボタンについて、諸細胞の葉緑体分化とRubiscoの蓄積の関係を、免疫電子顕微鏡法で観察した。その結果、葉の中心部の維管束は貯水細胞に取り囲まれ、明確なKranz構造を示さないにも関わらず、維管束のすぐ外側の貯水細胞の葉緑体ではグラナ形成の抑制とRubiscoの蓄積が起こり、維管束鞘葉緑体としての構造的・機能的分化が起こっているのに対し、二層目以降の貯水細胞の葉緑体ではグラナの形成とRubiscoの蓄積抑制が起こり、葉肉葉緑体的な構造的・機能的分化を遂げていることが明らかになった。3.マツバボタンの縁色カルスと再分化過程のカルスについて、葉緑体構造とRubiscoの蓄積を観察したところ、カルスでは維管束に隣接する細胞でもグラナ形成が認められたが、再分化した茎葉では、維管束に隣接する細胞の葉緑体でのグラナ形成が抑制された。Rubiscoの蓄積はすべての葉緑体で認められ、葉肉葉緑体におけるRubiscoの蓄積抑制は明確でなかった。そこで植物体を無菌的に、ホルモンを含まない培地に移植し、カルス培養と同様の条件下で継代培養したところ、葉肉葉緑体にもRubiscoの蓄積が認められるようになった。4.以上の結果より、C_4植物の構造と機能の分化には維管束が重要な役割を果たすが、カルスでは維管束からの制御が機能しないこと、光条件あるいは栄養条件が機能の分化に影響を及ぼすことが明らかになった。免疫電子顕微鏡技術を高等植物組織に応用するために、免疫反応を妨害するオスミウム酸固定を行わずに植物葉を固定・包埋する方法を検討した。その結果、組織をホルマリンで固定し、LRホワイト樹脂で包埋することにより、葉緑体微細構造を十分保存した状態で超薄切片を作製できることが明らかになった。次に生化学専門の研究機関よりタバコのRuBPカルボキシラーゼに対する血清抗体を譲り受け、C_4植物であるトウモロコシおよびマツバボタンの光学顕微鏡用切片を作製し、抗体を処理した後、螢光色素FITCで標識した二次抗体を反応させて、葉組織内のRuBPカルボキシラーゼの分布を螢光顕微鏡で観察した。しかし当初は固定法、包埋法をいろいろ検討したにもかかわらず、維管束鞘葉緑体のみを特異的に染色することはできなかった。そこでウエスタンブロート法によって抗体の特異性を検討したところ、特異性は十分に高いが、高濃度の抗体を処理すると、他の酵素タンパクにも結合することが明らかになった。そこで電気泳動を用いて、抗体のうちRuBPカルボキシラーゼと特異的に結合する部位のみを取り出すことによって抗体を精製した。このようにして精製した抗体を用いることによって、パラフィン切片において維管束鞘葉緑体のみを特異的に染色することができた。また、マツバボタンの葉組織から葉肉細胞と維管束鞘細胞由来のプロトプラストを分離し、それらを培養してカルスにまで増殖させる培養系を確立した。

従って、それぞれの細胞が脱分化し、再分化してゆく過程における酵素タンパクの発現状態、を標識抗体を用いて追跡することができるようになった。1.金コロイド免疫電子顕微鏡法および免疫組織化学法の基本的な技法を完成させることができた。またウェスタンブロート法によって、入手した血清抗体の特異性を確認した。金コロイド免疫電顕法では組織をグルタルアルデヒド単独で固定し、LR White樹脂に包埋したものが最適であった。螢光抗体法では、樹脂切片では十分な螢光を得ることができず、パラフィン切片の方が適していた。また樹脂切片の場合は、alkaliphosphataseで標識した二次抗体を反応させることによって十分な染色を行うことができた。2.NADP-ME型C_4植物であるトウモロコシ葉と、マツバボタン葉の周辺部について免疫電顕および免疫組織化学的手法により観察し、Rubiscoが維管束鞘葉緑体に局在することを確認した。さらにマツバボタンでは葉の中心部に1本の維管束が存在し、その外側には明確な維管束鞘は存在せず、多数の柔細胞が取り囲んでいるが、免疫電顕で調べると中心の維管束のすぐ外側1層の柔細胞にのみRubiscoの発現とグラナの発達抑制が起こり、維管束からの距離による勾配は認められなかった。従って維管束に隣接した細胞においてクランツ細胞としての構造と機能の分化が生じると推察した。3.トウモロコシ葉とマツバボタン葉の発達過程を観察し、C_4植物としての組織分化は、維管束鞘葉緑体のグラナの発達抑制→クランツ構造の完成→維管束鞘葉緑体の配列方向の決定という順序で起こることを明らかにした。4.マツバボタン葉より葉肉細胞と維管束鞘細胞のプロトプラストを分離し、それらを培養してカルスより植物体を再分化させる培養系を確立した。これにより、それぞれの細胞が脱分化し、再分化してゆく過程での組織分化と酵素タンパクの発現との関係を追跡することが可能となった。NADP-ME型C_4植物のうち、多肉質で複雑な組織体制を持つマツバボタンを中心に、諸細胞の葉緑体分化とRubiscoの蓄積の関係を、金コロイド免疫電子顕微鏡法で観察した。その結果、葉の中心部の維管束は貯水細胞に取り囲まれ、明確なKranz構造を示さないにも関わらず、維管束のすぐ外側の貯水細胞の葉緑体ではグラナ形成の抑制とRubiscoの蓄積が起こり、維管束鞘葉緑体としての構造的・機能的分化が起こっているのに対し、二層目以降の貯水細胞の葉緑体ではグラナの形成とRubiscoの蓄積抑制が起こり、葉肉葉緑体的な構造的・機能的分化を遂げていることが明らかになった。従って,C_4植物組織における構造と機能の分化には、維管束が重要な役割を果たしていることが明らかになった。マツバボタンの緑色カルスと再分化過程のカルスについて、葉緑体構造とRubiscoの蓄積を観察したところ、カルスでは維管束に隣接する細胞でも葉緑体のグラナ形成が認められたが、再分化した茎葉では、維管束に隣接する細胞の葉緑体でのグラナ形成の抑制が観察された。一方Rubiscoの蓄積は、量的には少ないもののカルスおよび再分化した茎葉において、全ての葉緑体で認められ、葉肉葉緑体におけるRubiscoの蓄積抑制は明確ではなかった。そこで植物体を無菌的に、ホルモンを含まない培地に移植し、カルス培養と同様の条件下で継代培養したところ、葉肉葉緑体にもRubiscoの蓄積が認められるようになった。従って、弱光条件あるいは従属栄養的な条件が、葉肉葉緑体へのRubiscoの蓄積をもたらすと考えられた。
運動ニューロンに特異的に発現されるレセプター型チロシンキナーゼの機能解析

運動ニューロンにおける細胞死をBDNFやNT-3がある程度阻止することから、BDNFやNT-3が運動ニューロン栄養因子として働いていると考えられるが、他の栄養因子が存在する可能性もある。我々は、運動ニューロンを特異的に認識する抗体を用いて運動ニューロンを精製し、RT-PCR法により運動ニューロンに特異的に発現するレセプター型チロシンキナーゼ群をクローニングした。その中で、BDNF、NT-3のレセプターであるTrkファミリーとは異なるEphレセプター型チロシンキナーゼファミリーに含まれるSekが、肢を支配する運動ニューロンと肢芽に特異的に、さらに運動ニューロン細胞死の時期(E5E10)に一致して一過性に発現していること、またRetプロトオンコジーンが後期胚から成鶏にかけて運動ニューロンに強く発現していることを見い出した。平成7年度には、マウスELF-1がSekに結合することからリガンドであると報告されたため、我々もトリのELF-1をクローニングしCOS細胞に発現させたが、3T3に発現したSekを反応させるとSekと反応させてもSekがリン酸化しないことからリガンドではないと判断した。ところが、ELF-1を発現している細胞株として報告されたラット肝由来のBRLとSekはリン酸化することから、BRLには真のSekリガンドが発現していると考えられた。BRLからmRNAを抽出し、RT-PCRによりEphレセプターのリガンドファミリーをクローニングしたところ、これまで報告されていない新規のリガンドcDNAを見い出し、Sekのリガンドであるかどうか検討している。Retは発生後期から成体にかけて機能していることが期待されるため、ヒヨコの座骨神経切断による発現変化を解析した。運動ニューロン細胞体では除神経1日で僅かに増加し、その後減少し、2週間で再度増加した。一方、座骨神経の切断遠位部では、切断後3日より増加し、低親和性NGFレセプター発現変化と類似していた。これらのことから、Retも運動ニューロンの再生・維持に働いていることが期待される。
宇宙線ミュオン誘起ソフトエラーの素過程解明とエラー率推定精度の向上

ソフトエラーとは、放射線によって電子機器に生じる一過性の誤動作である。近年の微細化や省電力化に伴い、半導体デバイスの放射線耐性は低下している。そのため、従来その影響が無視されていたミュオンと呼ばれる素粒子が注目されている。特に本研究では、ミュオンがデバイス中に停止した際に起こる核反応に着目し、従来測定が行われていなかった反応データを新規取得する。また、新規測定した反応データと組み合わせることで既存のソフトエラーシミュレーションシステムの改良を行い、エラー発生率推定の精度向上を目指す。
マイクロダイアリシスシステムを用いた薬物のin vivo角膜透過に関する研究

本研究の目的は、薬物動態を侵襲の少ない状態で評価できるマイクロダイアリシス法(MD法)を、経眼適用時における薬物角膜透過挙動のin vivo評価法としても新たに適用することである。今回は、角膜移植後の拒絶反応を防ぐ目的で臨床使用されている免疫抑制薬シクロスポリン(CYA)の効率的な点眼用製剤の処方設計を目的に、点眼用CYA製剤適用後の前房水中薬物動態の検討をMD法により行った。最初に、前房水内MD法の手技を、実験動物に家兎を用いて確立した。すなわち、家兎をウレタン麻酔下、注射針で角膜尖刺し、すばやく前房水内へリンゲル液潅流中の透析プローブを挿入、調製した点眼用CYA製剤を眼に装着したリザーバー内に適用し、透析液を連続的に採取した。透析液中のCYA濃度の定量は、蛍光偏光免疫測定法または高速液体クロマトグラム法により行った。まず、病院製剤として繁用されている2%CYA油性点眼液を、常法に従いオリーブ油を溶剤として用い調製し、点眼後の薬物動態を検討したところ、透析液中のCYA濃度は、最初の透析フラクションで最も高く(1000ng/ml)、その後緩やかに減少することがわかった。この結果、2%濃度のCYA点眼液適用後の前房水中CYA濃度は、CYAの有効濃度(150ng/ml)より十分高く、本製剤のCYA濃度を下げることも可能であることが示唆された。現在、オリーブ油を溶剤とした油性点眼液については、眼に対する刺激性が問題となっている。そこで、刺激性の軽減を目的に、新たに脂肪乳剤を溶媒としたCYA乳濁性点眼液の調製を試みた。その結果、脂肪乳剤単独では、わずかの濃度のCYAしか可溶化できなかったが、可溶化剤としてハイドロキシプロピーβ-シクロデキストリンを添加することにより0.4%濃度のCYA乳濁性点眼液の作成が可能となった。0.4%CYA乳濁性点眼液を適用した場合の透析液中CYA濃度は、最初の透析フラクションで最も高く(200ng/ml)、その後適用23時間は50ng/ml程度を維持することが示された。本実験条件下での透析プローブからのCYA回収率が約20%であったことを考慮すると、0.4%濃度のCYA乳濁性点眼液適用後も、前房水中のCYA濃度は有効濃度を維持することが示唆された。今回、前房水内MD法の手技を確立できたことによって、眼内CYA濃度を直接対象に点眼用CYA製剤の最適処方設計の検討を行うことができた。
高齢者の転倒発生における視知覚と姿勢制御

身体移動に伴う視野の変化を自己の体動によって補正できるまでの身体動揺を測定した。今年度は測定項目を再検討すると同時に、昨年度のプレテストを基に高齢者を被験者とした実験を行った。重心動揺測定は昨年と同様に、圧力センサはNEC三栄製の荷重変換器(9E01-L42-500N)を用いた。また、データはユニパルス製の増幅器(LC210)からキーエンス製のA/D変換機(NR-250)を介してIBM互換機のPCに取り込んだ。視覚刺激はオリンパス製のヘッドマウント・ディスプレイ(FMD-150W)に4mの道幅と左右に2mの高さの壁を映し出した。画像は被験者が道路を前進移動するよう視認できるように設定をした。ヘッドマウント・ディスプレイに映し出す画像は、静止画像とヒトが日常的に経験する3速度(4km/h、20km/h、60km/h)の動画像とした。被験者は15名(平均年齢73.2±0.6歳)、男性7名、女性8名とした。分析は、視覚刺激を静止画像から動画像、動画像から静止画像へと変化させ、その時の身体動揺を0.1秒刻みでX軸、Y軸における動揺中心の変位で求めた。データ分析はt検定、分散分析をおこなった。結果、静止画像から4km/hの動画像、20km/hの動画像ではそれぞれ身体動揺における有意差は認められなかった。しかし静止画像から60km/hの動画像では有意差(p<0.005)が認められた。3速度の動画像から静止画像へ変化させてもいずれも身体動揺における有意差は認められなかった。また、3速度の動画像間でも有意差は認められなかった。今後は更に測定項目の検討を重ねつつ、対象者数を大幅に増やすことで、より科学性を追究した研究に発展させることを目指す。また、視知覚と姿勢制御との関連から転倒発生プロセスの解明の一助につなげていきたいと考えている。今年度は測定項目の検討や、データの信頼度と妥当性を念頭に置いたプレテストを実施した。被験者は若年者(学生)として実験を行った。重心測定の圧力センサは、NEC三栄製の荷重変換器(9E01-L42-500N)を用いた。また、データはコニパルス製の増幅器(LC210)からキーエンス製のA/D変換機(NR-250)を介してIBM互換機のPCに取り込んだ。視覚刺激はオリンパス製のヘッドマウン卜・ディスプレイ(FMD-150W)に4mの道幅と左右に2mの高さの壁を映し出した。画像は被験者が道路を前進するよう視認でき、静止画像とヒトが日常的に経験する3速度(4km/h、20km/h、60km/h)の動画像とした。被験者は12名(平均年齢20.33±0.78歳)、男女6名ずつ(男性20.50±0.84歳、女性20.17±0.75歳)とした。統計処理は統計解析ソフトStat Viewを用い、t検定、分散分析をおこなった。結果、静止画像から3速度の動画像、3速度の動画像から静止画像へ変化させてもいずれも身体動揺における有意差は認められなかった。さらに、男女別に分析を行った結果、上記の内容で男性群、女性群ともに有意差はなかった。しかし、男女で比較(Fisherの検定)したところ、静止画像から動画像の場合は4km/h(p<0.001)、20km/h(p<0.005)、60km/h(p<0.001)、動画像から静止画像の場合は4km/h(p<0.001)、20km/h(p<0.001)で有意差が認められた。いずれの場合も女性より男性の方がふらつき(身体動揺)が大きかった。来年度は、測定項目を再検討した上、再プレテスト実施後に高齢者を対象に実験を実施する。