hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グラフ論におけるグラフの数え上げと極値グラフの研究

点と辺を構成要素にした図形いわゆるグラフの諸性質、諸構造を研究の目的にした。特に、本研究ではグラフの数え上げに焦点を絞って研究を行った。グラフの数え上げというのは、ある特定の性質(属性)をもつ標識づけられたグラフの個数あるいは標識づけられていないグラフの個数(互いに同型でないグラフの個数)を求める一般公式を導くことを主目的にするグラフ論の一分野である。現在、本研究課題で行った研究で得られた成果をまとめ論文の作成準備中である。この論文は同型でない自己補グラフの数え上げに関するもので、1963年R.C.Readが雑誌「J.London Math.Soc.」に発表したものをさらに発展させた内容である。つまり、数え上げの公式として、母関数を与え、各項は自己補グラフの点の次数(点に接続する辺の個数)の列に対応しており、その項の係数はその次数列をもつ自己補グラフの個数を与えている。この論文の作成に当たり、分担者の一人「中川暢夫」はグラフの数え上げの定式化を行い、他の分担者「長岡昇勇」はこの定式化に基づき、数式処理プログラム「Mathematica」を用いてプログラムを作成し、現在計算実行中である。この計算には置換群の計算が付随している。研究発表に掲げた論文は本研究の途上で得られたものをまとめたものである。
イオン選択機能膜チャンネルペプチドの分子設計と構造・機能相関:構造因子のTrpと機能因子のGlu及びLysについての考察

イオンチャンネル形成ペプチドの分子間会合とチャンネル構造の安定化に寄与する因子、及びイオン選択性を発現する構造の解明を目的として、生体膜を貫通するに長さのモデルペプチドの合成を試みた。Aib含有ペプチドのリン脂質膜相互作用の解明のため、Ac-(BKBA)n-NH_2(BKBA-n,n=1-5)及びAc-(AKAA)n-NH2(AKAA-n,n=1-5)、さらにリン脂質膜へのペプチドの親和性解析のため構造因子Trp含有ペプチドの合成を行った。合成は固相合成で行った。合成品はHPLCで確認した。逆相HPLCでBKBA及びAKAAペプチドは鎖長依存に伴って溶出された。これは長鎖ペプチドでは分子が疎水性相互作用によって会合し、その表面の疎水面が減少していると考えられた。ペプチドの2次構造はCDスペクトルを用い評価した。リン酸緩衝液中でBKBA及びAKAAは共に鎖長依存に伴いヘリックス構造の増加を示し、中性脂質DPPCと酸性脂質DPPC-DPPG中ではBKBAペプチドの顕著なヘリックス構造の誘導が示唆された。一方、AKAAペプチドは酸性脂質上でヘリックス構造を形成したが、中性脂質ではヘリックス構造を示さなかった。膜摂動は蛍光物質カルセイン内包リポソームからの漏出実験により評価した。12残基(n=3)以上では鎖長依存に伴い漏出能が増加した。AKAA-20(n=5)は高濃度(10μM)でも全く漏出能を示さなかった。BKBA-20(n=5)は同様の現象はなく、また他のペプチドにはみられない。B=Aib,K=Lysの機能因子としての興味ある事実が示された。合成は液相法で行った。Aibの縮合は混合酸無水物法、Trp側鎖インドールはホルミル基で保護した。現在、各ペプチド断片まで合成が完了した。さらにペプチドの迅速合成のため、Aib含有膜貫通型のモデルペプチドの固相合成について検討した。合成はアミノ保護基に9-フルオレニルメトキシカルボニル基を用い、縮合剤はウロニウム系のHBTU-HOBtを使用した。縮合後、トリフルオロ酢酸(TFA)で脱保護、脱樹脂を同時に行い、エーテル沈殿により粗ペプチドを得た。CD測定はリン酸緩衝液中、トリフルオロエタノール(TFE)中及び、リン脂質膜中で測定した。各アナログは鎖長延長に伴い、ヘリックス含率が増加した。水溶液中で各ペプチドとも両端の数残基を除き、中央部は完全なヘリックス構造をとっていることが推定された。ペプチドの濃度依存性実験から、各アナログは濃度上昇に従い、ヘリックス構造が増加しており、2次構造形成に関して濃度依存性が見られた。また[θ]222/[θ]208の吸収比が1.01.2であり、ヘリックス-ヘリックス相互作用が観察された。中性および酸性のリン脂質からなるリポソームと各ペプチドとの相互作用を検討した結果、長鎖ペプチドはリン脂質膜との相互作用により、水溶液中での自己会合では起こり得なかった高いヘリックス構造形成が見られた。また、リポソーム中のアラメチシンと類似のパターンを示した。以上の結果からAibを含む長鎖ペプチドは、アラメチシンと同様に、ヘリックスバンドルを形成した分子集合体が、ヘリックス軸を膜平面に対して垂直に配向していることが示された。天然物由来の抗菌性ペプチドは、菌体膜のバリヤ-を壊す事が知られている。

この様式としてチャンネル形成、膜構造の損傷、膜の可溶化が考えられている。しかし、多くの研究がされてきたアラメチシンにおいてもペプチド間相互作用及び膜への配向様式は未だ解明されていない。今回このAib含有ペプチドのリン脂質膜相互作用の解明のため、Ac-(BKBA)n-NH_2(BKBA-n,n=1-5)及びAc-(AKAA)n-NH2(AKAA-n,n=1-5)、さらにリン脂質膜へのペプチドの親和性解析のため構造因子Trp含有ペプチドの合成を行った。ペプチド合成は固相法で行い、構造はESI-MSで確認した。逆相HPLCでBKBA及びAKAAペプチドは鎖長依存に伴って溶出された。これは長鎖ペプチドでは分子が疎水性相互作用によって会合し、その表面の疎水面が減少していると考えられた。ペプチドの2次構造はCDスペクトルを用い評価した。リン酸緩衝液中でBKBA及びAKAAは共に鎖長依存に伴いヘリックス構造の増加を示し、中性脂質DPPCと酸性脂質DPPC-DPPG中ではBKBAペプチドの顕著なヘリックス構造の誘導が示唆された。一方、AKAAペプチドは酸性脂質上でヘリックス構造を形成したが、中性脂質ではヘリックス構造を示さなかった。膜摂動は蛍光物質カルセイン内包リポソームからの漏出実験により評価した。12残基(n=3)以上では鎖長依存に伴い漏出能が増加した。AKAA-20(n=5)は高濃度(10μM)でも全く漏出能を示さなかった。BKBA-20(n=5)は同様の現象はなく、また他のペプチドにはみられない。B=Ab,K=Lysの機能因子としての興味ある事実が示された。
ClassIIIPou転写因子の神経系の発生における役割

生体の発生、分化を制御していると考えられている各種の転写調節因子のなかでも、POU転写調節因子群はその構造においてHomeoドメイン及びPouドメインという特徴的な部分をもつことで分類される。本研究は、これらのPOU転写調節因子群の哺乳類の神経系の発生における役割の解明を目的としている。POU因子群の遺伝子が欠損したマウスを作成し、解析することによりPOU転写調節因子群の機能の解明が期待でき、すでにPOU因子ClassIIIに属する、Brn-1,Brn2及びBrn4については変異マウスの作成を終了している。高度に分化した神経系の細胞は分裂能に乏しく生体外で培養することは難しい。変異マウスを使って解析を行うことの有利な点は、遺伝子欠失の影響を発生、分化の段階を追って直接生体内で解析できる点にある。ES細胞を使ったジーンターゲティングは近年、増々注目を集めている方法であり、神経特異的POU転写調節因子群のジーンターゲティングは世界的にも報告はない。ClassIIIPOU因子の一つであるBrn1欠損マウスのヘテロ接合体は正常であり、ホモ接合体は生後24時間以内に全て死亡する。また、Brn2欠損マウスのホモ接合体は、生後間もなく死亡し、数種の視床下部ニューロンが特異的に欠失していることを解明した。一方、Brn-1,Brn-2の発現が、中枢神経系の広範な部位にわたるのに対し、これら各の単独変異体の示す異常は限定されたものであった。この事実は、Brn-1とBrn-2が、機能的な代償性を有し、両者に共通な中枢神経系における機能を解明するためには、Brn1欠損マウスとBrn2欠損マウスのかけ合わせによって二重変異マウスを作成する必要があることを示している。実際に、二重欠損マウスを、掛け合わせにより作成したところ、単独欠損マウスでは見られない、中枢神経系における、広範な異常が観察された。特に、嗅球、大脳皮質、小脳に見られる異常は顕著であり、Brn-1とBrn-2が、これらの領域の構造形成に必須である事が明らかになった。
認知症ケア初動期の集中支援システムが予防機能を発揮するためのマネジメント指針

本研究は、認知症初期集中支援事業に焦点をあて、認知症になっても本人の意思が尊重され、できる限り住み慣れた地域で暮らし続けられるための地域ケア資源として機能させるためのマネジメント指針作成の基礎的研究を行うことを目的としている。初年度の取り組みを踏まえて今年度の実績は以下の通りである。1.本研究における「マネジメント」を操作的に定義し、認知症初期集中支援事業を中心とする認知症対策の実際について事例調査を実施した。当該事業の実施は市町村であるが、その運営方法・チームの設置状況は多様であるため、直営または基幹地域包括支援センターに絞って調査を行った。調査対象の選定には、認知症施策のモデル事業の選定自治体、地域保健・認知症地域ケア関係の雑誌等から情報を得た。2.事例調査では、5自治体9人より調査を行うことができている。調査協力が得られた職種は、保健師だけでなく看護師、介護福祉士であり、自治体の規模や実施体制を考慮したうえで得られたデータを質的に分析を行った。初年度に行った文献検討の結果との対比をすることにより、新しい認知症施策下の特徴を検討した。分析結果の一部は、国内学会で公表した。3.チームを動かして目標を達成するマネジメントプロセスを明らかにするために統括保健師の実践を分析した。4.認知症対策の推進に向けた県の支援を把握するために、A県が主催する市町村認知症初期集中・地域支援推進連携会議にオブザーバーとして参加した。A県認知症対策の担当者からのヒアリングを行うとともに、当研修の市町村の実務担当者間の情報交換の機会として活発な討議が行われている場に参加することができた。さらに一自治体の認知症当事者と支援者の会の活動への協力、市民への啓発活動への参加協力を行い、当事者の視点を活かした支援、施策のあり方を考察した。2018年度の計画内容である事例調査に取り組み情報収集を行うことができ、認知症初期集中支援事業の担当者だけでなくチーム員からも聞き取りを行うことにより、マネジメント方策を多角的に捉える必要性を確認するなど、研究計画を進めることができている。事例調査以外にも、県が開催した認知症初期集中支援事業ならびに認知症地域支援推進員活動の研修会に参加することができ、市町村の活動状況や課題等についても掌握することができた。このことは、本研究の成果の実践活動への貢献を考えるうえで大いに参考になった。このようにおおよそ研究計画は予定どおり進めることができているが、年度末に実施した事例調査の分析作業を継続する必要があるため、「やや遅れている」と評価した。1事例調査の分析を引き続き行い、マネジメント指針の基礎となる資料を作成する。分析は研究メンバーで複数回検討する。21の基礎資料ならびに直近の文献、認知症対策が進んでいる諸外国の文献も参考にしてマネジメント指針(案)の検討を行う。目指すこととしては、自治体の担当者が活用できるものとし、認知症初期集中支援事業に焦点をあてつつ、広義的な意味での予防(地域住民の認知症への関心の高まり、理解の広がりなど)につながるためのマネジメントを検討したいと考えている。方法としては、研究チーム内での検討に加えて、広く専門家や実践家からも意見を得て検討することを計画している。3研究成果の公表については、発表予定である国際学会で発表を行うことに加えて、マネジメント指針(案)についても関係者の意見を聞く機会を持つ。初年度の研究計画内容に準じて、文献検討による認知症地域ケアに関するマネジメントについて検討を行った。まず、「ケアマネジメント」の概念を確認するために、在宅ケア、在宅看護、地域看護、公衆衛生看護のテキストに書かれている内容として、対象者のニーズに基づいた支援プロセスであること、ケアマネジメントを必要とする対象の把握、個別支援事例の評価後に集約したニーズについてサービス開発やケアシステムの整備を行う過程が含まれることを確認した。次に、初期対応を含む地域ケアの展開方法を概観するために、自治体保健師による実践報告の分析を行い、以下の内容を得た。認知症施策が策定される以前から、自治体保健師は、家族の困り事への相談を起点として早期に相談できるための家族教育、関係者の啓発活動とネットワークづくり、支援者の学習等の重層的な取り組みを行ったきた。介護保険制度、新オレンジプラン等の施策が策定されることにより、認知症ケアの関係者・関係機関が増えてきている。そのため、自治体としては認知症の地域ケアシステムの評価や地域として取り組む方向性を示す機能がより一層求められている。この分析結果を、第6回日本公衆衛生看護学会学術集会にて発表した。さらに、認知症初期集中支援を行った事例報告の文献検討を行った。これらの検討を踏まえて、認知症ケアの初動期において支援者には、困り事の内容を家族を含む関係者の意向を捉えながらアセスメントする能力と多様な介入方法の発想が求められる。さらに、この過程では多職種による協議と合意点の形成が重要となりIPWの能力が求められる。また、病院から在宅への移行支援における認知症ケアの課題について現場看護師とともに検討した。以上の検討を踏まえて、事例調査の計画を検討して着手に至っている。認知症対策の変遷と地域保健福祉活動体制の推移を踏まえて、認知症地域ケアの取り組みの全体像を把握する必要があると考え、自治体保健師の実践活動を対象として分析を行った。その成果は、学会発表を行うことができた。さらに、地域看護、在宅看護、認知症看護を専門とする研究組織であることから、多様な側面からの検討が可能となり、近年大きく変化している認知症施策を的確にとらえた上で、進めることができている。調査の計画は倫理審査を受け、データ収集の実施に至っている。

本研究は、認知症初期集中支援事業に焦点をあて、認知症になっても本人の意思が尊重され、できる限り住み慣れた地域で暮らし続けられるための地域ケア資源として機能させるためのマネジメント指針作成の基礎的研究を行うことを目的としている。初年度の取り組みを踏まえて今年度の実績は以下の通りである。1.本研究における「マネジメント」を操作的に定義し、認知症初期集中支援事業を中心とする認知症対策の実際について事例調査を実施した。当該事業の実施は市町村であるが、その運営方法・チームの設置状況は多様であるため、直営または基幹地域包括支援センターに絞って調査を行った。調査対象の選定には、認知症施策のモデル事業の選定自治体、地域保健・認知症地域ケア関係の雑誌等から情報を得た。2.事例調査では、5自治体9人より調査を行うことができている。調査協力が得られた職種は、保健師だけでなく看護師、介護福祉士であり、自治体の規模や実施体制を考慮したうえで得られたデータを質的に分析を行った。初年度に行った文献検討の結果との対比をすることにより、新しい認知症施策下の特徴を検討した。分析結果の一部は、国内学会で公表した。3.チームを動かして目標を達成するマネジメントプロセスを明らかにするために統括保健師の実践を分析した。4.認知症対策の推進に向けた県の支援を把握するために、A県が主催する市町村認知症初期集中・地域支援推進連携会議にオブザーバーとして参加した。A県認知症対策の担当者からのヒアリングを行うとともに、当研修の市町村の実務担当者間の情報交換の機会として活発な討議が行われている場に参加することができた。さらに一自治体の認知症当事者と支援者の会の活動への協力、市民への啓発活動への参加協力を行い、当事者の視点を活かした支援、施策のあり方を考察した。2018年度の計画内容である事例調査に取り組み情報収集を行うことができ、認知症初期集中支援事業の担当者だけでなくチーム員からも聞き取りを行うことにより、マネジメント方策を多角的に捉える必要性を確認するなど、研究計画を進めることができている。事例調査以外にも、県が開催した認知症初期集中支援事業ならびに認知症地域支援推進員活動の研修会に参加することができ、市町村の活動状況や課題等についても掌握することができた。このことは、本研究の成果の実践活動への貢献を考えるうえで大いに参考になった。このようにおおよそ研究計画は予定どおり進めることができているが、年度末に実施した事例調査の分析作業を継続する必要があるため、「やや遅れている」と評価した。初年度に計画した事例調査の実施に継続して取り組む。当初の計画では、認知症初期集中支援チームのモデル事業を行った自治体を対象に考えていたが、これらに加えて、地域保健専門雑誌や学会誌等に活動報告をしている自治体や地域包括支援センターについても情報収集を行う。
マイクロアレイCGH法を用いた原子爆弾放射線の継世代的影響調査

原爆放射線のヒト継世代的影響、言い換えるとヒト生殖細胞への影響、を調べることは、放射線防護基準の決定などに極めて重要なことである。そこで、我々はこのための技法として最も有効なものの一つである、マイクロアレイCGH法を導入した。この科研補助による研究において、アレイCGH法が有効に使用されるために必要な基礎的要求;(1)大きな欠失を確実に検出するための実験条件の確立、(2)コンピュータ画像解析による、ゲノムコピー数の増減の迅速なる同定、(3)膨大なデータを処理するためのコンピュータソフトの開発とその改良を完了した。我々が改良したマイクロアレイCGH法を用いるならば、放射線により生ずる100万塩基対(1Mb)を超えるような大きな欠失型変異が見逃されることなく、しかも迅速に検出されることが明らかになった。我々は、約120万塩基対(1.2Mb)毎の間隔で常染色体に位置する約2400種類のBac-クローンを選び、それらを3枚のガラスに分けてスポットした。このマイクロアレイを用いて、被爆者の子供30名および対照群の子供30名から得たゲノムDNAを試料とした集団調査を行った。その結果、2名の対象者で変異型が検出された。この対象者の両親を調べたところ、これらの変異は少なくとも片親から遺伝していることが分かった。この集団調査とは別に、放射線照射細胞より得たゲノムをこのアレイを用いて解析したところ、欠失型変異が数ヶ所に検出された。これをモデルとして、定量PCR法、定量サザン法により変異部分の大きさを同定するための実験条件を確立した。従って、集団調査の過程で検出された変異の意味付けが迅速に実施可能となった。対象集団を拡大して本法による検査を行うことにより、従来はモデル動物でしか明らかにされていなかった、放射線の継世代的影響(遺伝的影響)が、ヒトにおいて、初めて明らかになる可能性が現実のものと成った。この科研補助による研究が開始される以前に作製した、染色体1、6、11、13、17、19、21、22番およびX染色体上の655種類のBac(バクテリア人工染色体)クローンDNAをスライドガラス上に3重点でスポットしたマイクロアレイを用いて、今年度は、マイクロアレイCGH法の有効性を放射線被曝者の子供30名および対照群の子供30名から得たゲノムDNAを試料とした集団調査を行い、この方法のより効率良い実験条件を確立した。同時に、得られる膨大な量のデータを効率良く処理するために、我々が作成したコンピュータソフトの改良を行った。この結果、本法により、放射線により主に生ずる100万塩基対(1Mb)を超えるような大きな欠失型変異を見逃すことなく、しかもコンピュータの助けを借りることにより迅速に検出出来ることが明らかになった。そこで、我々は、更に約120万塩基対(1.2Mb)毎の間隔で常染色体に位置する約2400種類のBac-クローンを選び、それを培養してマイクロアレイを作製するのに十分量のDNAを抽出した。これは、当初計画した数、以上である。この内、約1800種類の半数ずつを2枚のガラスに分けてスポットした。このマイクロアレイを用いて、被曝者の子供40名および対照群の子供40名から得たゲノムDNAを試料とした集団調査を行った。現在まで、この集団において突然変異は検出されていない。この方法の有効性を検討するために、ガン細胞由来のDNAを用いた実験を行い、本法が確実に変異を検出できることを立証した。更に、Bac-クローンの数を総計3000個に増やすためにクローンの選択を行い、その培養を行っている。

この方法を用いれば、従来はモデル動物でしか明らかにされていなかった放射線の遺伝的影響が、ヒトにおいて初めて明らかになる可能性が現実のものとなることが期待される。この科研補助による研究において、アレイCGH法が有効に使用されるために必要な基礎的要求;(1)大きな欠失を確実に検出するための実験条件の確立、(2)コンピュータ画像処理による、ゲノムコピー数の増減の迅速なる同定、(3)膨大なデータを処理するためのコンピュータソフトの開発とその改良は、前年度にほぼ達成された。本法により、放射線により生ずる100万塩基対(1Mb)を超えるような大きな欠失型変異が見逃されることなく、しかも迅速に検出されることが明らかになった。我々は、約120万塩基対(1.2Mb)毎の間隔で常染色体に位置する約2400種類のBac-クローンを選び、それらを3枚のガラスに分けてスポットした。このマイクロアレイを用いて、被爆者の子供40名および対照群の子供40名から得たゲノムDNAを試料とした集団調査を昨年度来続けている。その結果、2名の対象者で変異型が検出された。この対象者の両親を調べたところ、これらの変異は少なくとも片親から遺伝していることが分かった。従って、新規突然変異は現在のところ同定されていない。この集団調査とは別に、放射線照射細胞より得たゲノムをこのアレイを用いて解析したところ、欠失型変異が数ヶ所に検出された。これをモデルとして、リアルタイムPCR法、サザン法による、変異部分の大きさを同定する実験条件を確立した。従って、集団調査の過程で検出された変異の意味付けが迅速に実施可能となった。対象集団を拡大して本法による検査を行うことにより、従来はモデル動物でしか明らかにされていなかった、放射線の継世代的影響(遺伝的影響)が、ヒトにおいて、初めて明らかになる可能性が現実のものと成った。また同時にこの集団調査の過程で得られる多型変畢は、それらの有する生物学的影響を明らかにする、格好な機会を提供するものと考えられる。
病原体を排除しうるインセクトベクター側宿主応答の遺伝学的探索

ショウジョウバエを用いたマラリア原虫擬似的媒介節足動物において、マラリア原虫の発生進行過程に関与する宿主側免疫応答因子群を同定するために、ショウジョウバエマラリア感染モデルに宿主自身の遺伝子群をランダムに強制発現させることにより、病原体であるマラリア原虫を排除しうる宿主側免疫応答遺伝子furrowedを同定した。平成19年度では、主にマラリア原虫を排除しうる宿主側免疫応答遺伝子群の生理機能の解析を実施した。このfurrowed遺伝子について、(1)分子生物学的解析(各種蚊(Anopheles属・Aedes属)における原因遺伝子のcDNA配列の決定、insituハイブリによるmRNA発現パターン解析、培養細胞を用いたアッセイ)をおこなった。また(2)ハマダラカ相同遺伝子のdsRNA注入によるRNA干渉法を用いて、ハマダラカ遺伝子の機能減衰実験を実施し、加えて(3)ハマダラカfurrowed遺伝子を強制発現するトランスジェニックハマダラカ作成を試みた。また追加実験として、(4)ハマダラカ中腸内に存在する腸内微生物を同定し、マラリア原虫に対する中腸免疫応答制御の可能性を探索した。その結果、Furrowedは吸血依存性にその発現が誘導され、それとパラレルに中腸内細菌数が劇的に増加することが明らかとなった。ハマダラカ中腸内を無菌もしくは単一の細菌のみが存在する条件を作成し比較検討したところ、中腸内細菌はマラリア原虫の数を抑制することが判明した。これらの研究成果から、マラリア原虫などの病原体を排除するベクター側宿主応答として、レクチン分子および共生細菌が関わる中腸免疫が重要であることが明らかとなり、世界に先駆けて先駆的な知見を得るに至った。ショウジョウバエを用いたマラリア原虫擬似的媒介節足動物において、マラリア原虫の発生進行過程に関与する宿主側免疫応答因子群を同定するために、申請者はショウジョウバエを用いた『異所発現トラップ法』を導入した。これはショウジョウバエ個体内で未知遺伝子を強制発現させる方法であり、強制発現の結果引き起こされる様々なショウジョウバエの表現型をもとに、機能的に遺伝子をスクリーニングすることが出来る優れた手法である。申請者はこの異所発現トラップ法を用いて、ショウジョウバエマラリア感染モデルに宿主自身の遺伝子群をランダムに強制発現させることにより、病原体であるマラリア原虫を排除しうる宿主側免疫応答遺伝子の同定を試みた。平成17年度は、特に「ショウジョウバエを用いたマラリア原虫を排除しうる宿主側免疫応答遺伝子のスクリーニング」ついて研究を推し進めた。異所発現トラップ系統ショウジョウバエを約5000系統を用い、遺伝子のランダムな強制発現を行った。これらのショウジョウバエに、齧歯類特異的マラリア原虫(Plasmodium berghei)のオーキネートを注入する。この方法により、野生型のショウジョウバエではスポロゾイトが増殖することが申請者らにより明らかとなっている。このマラリア原虫の増殖判定を、マラリア原虫特異的リボソームRNA用のプライマーを用いた定量的RT-PCRにより行い、マラリア原虫のスポロゾイトの増殖が抑制される、もしくは過増殖するショウジョウバエ異所発現トラップ系統をスクリーニングした。この結果、抑制性因子の候補としてC型レクチンタンパク質であるFurrowedを同定することに成功した。次年度以降はこのFurrowedを中心に、内在性の宿主応答メカニズムの詳細を解析する予定である。原虫に対する昆虫の免疫制御因子を探索する目的で、研究代表者が世界に先駆けて立ち上げた「齧歯類マラリア原虫-ショウジョウバエ感染系」を利用し、平成17年度から異所発現トラップ法によるスクリーニングを続けてきた。その過程でFurrowedとよばれる因子の同定に成功した。このFurrowedはC型レクチンドメインを持つ膜型タンパク質であり、実際にマラリア原虫を媒介する節足動物であるハマダラカ(Anopheles gambiae)においても、同様の構造を持ったホモログ分子を同定した。このハマダラカを用いてFurrowedの精力的な機能解析を進めたところ、(1)Furrowedはハマダラカの吸血依存性に中腸特異的に発現すること、(2)Furrowedは中腸におけるマラリア原虫の増殖を抑制していること、および(3)FurrowedはそのC型レクチン領域を介してマラリア原虫を直接結合することが明らかとなった。これは、病原体媒介節足動物における中腸が病原体侵入に対する「一次障壁」として機能すること、さらにその中心を担うのは病原体を直接認識するレクチン因子であり、吸血依存性に一過性の「レクチン・バリアー」を作ることを示しており、全く新しい免疫システムの存在を世界に先駆けて発見することに至った。。

また(2)ハマダラカ相同遺伝子のdsRNA注入によるRNA干渉法を用いて、ハマダラカ遺伝子の機能減衰実験を実施し、加えて(3)ハマダラカfurrowed遺伝子を強制発現するトランスジェニックハマダラカ作成を試みた。また追加実験として、(4)ハマダラカ中腸内に存在する腸内微生物を同定し、マラリア原虫に対する中腸免疫応答制御の可能性を探索した。その結果、Furrowedは吸血依存性にその発現が誘導され、それとパラレルに中腸内細菌数が劇的に増加することが明らかとなった。ハマダラカ中腸内を無菌もしくは単一の細菌のみが存在する条件を作成し比較検討したところ、中腸内細菌はマラリア原虫の数を抑制することが判明した。これらの研究成果から、マラリア原虫などの病原体を排除するベクター側宿主応答として、レクチン分子および共生細菌が関わる中腸免疫が重要であることが明らかとなり、世界に先駆けて先駆的な知見を得るに至った。
療養環境、特に振動が患者のQOLに与える影響の評価法の開発

看護者がベッド周辺で行う動作によって発生する振動の認知と振動レベルの関連を実験的に調べた。その結果、点滴スタンドやワゴンの移動などによって、振動レベルの上昇は認めるものの、ベッド上で臥床している人には知覚されるほどではなかった。次に、病院において、振動レベル測定と患者に対する聞き取り調査を行った。振動レベル測定は、病棟特性による違いを調べるために、オープンフロア病棟および一般病棟を測定対象とした。それぞれの振動レベル(Leq)は、オープンフロア病棟では36.7dB、一般病棟の病室28.7dBと病棟の特性で若干振動レベルに差はあるも、いずれも静穏な環境であった。さらに、オープンフロア病棟の患者27名と一般病棟の患者29名に対する振動に関する聞き取り調査では、振動を知覚することがあったとした患者は、各病棟で1名ずつ計2名のみで、ほとんどが振動を知覚することはないと回答した。知覚した状況は、「こどもが廊下を走ったとき」で、単発的な振動であり、通常の療養生活において心理的影響を与えるほどの振動を知覚することはないとの結果を得た。病室内での測定に先立ち、学内演習室にて測定方法の検討を行った。床面とベッド上での振動の同時測定を試みようとしたが、ベッド上ではピックアップでは共振などの現象にて解析不能であった。これに関し、座面用ピックアップによる測定を試みることを検討している。次に、患者の療養や医療者の動線の妨げにならず、かつ効果的に振動レベル測定が行えるよう妥当な振動レベル計のピックアップ設置場所の検討を実験的に行った。ベッドの移乗、シーツ交換、輸液台移動など、通常予想される医療行為や患者の動きを実験で再現しながら、ベッド下頭側、足側にて同時測定を行った。また、振動と関連する騒音(普通騒音および低周波騒音)を振動と同時に測定を行い、関連について現在分析を行っている。前年度に引き続き、病室内での振動測定プロトコルの検討行った。振動レベル計のピックアップ部にアルミ製円盤を装着して、再度、学内演習室にて、ベッド上および床面における振動レベルの同時測定を行った。結果、前回と同様の測定値となった。さらに、入院環境における測定に先立ち、病棟管理者と測定における諸条件の検討を行い、予備調査として透析センターにおいて振動レベルの測定を行った。測定は、透析患者が在室する前より開始し、患者が退室するまでの7時間について行い、同時に振動要因となるイベントについて観察を行った。透析センターにおける振動レベル(鉛直方向)は35.4dBと比較的静穏な環境であった。現在、振動レベルと観察したイベントとの関連について分析を行っている。また、今後振動レベルと臥床状態における振動知覚についての分析を進める予定で、聞き取り調査の項目について検討を行っている。
創薬化学を志向したロバストな有用官能基導入法の開拓

本研究では、生命科学・創薬化学への展開を志向し、それらに資する“ロバストな"金属触媒反応による有用官能基導入法の開発を目的とします。反応形式としてアミノ化反応、フッ素官能基・重水素導入、不活性結合の官能基化など医薬品等の合成に極めて重要な反応をターゲットに、元素の特性を活かした精密設計により「使い易い」「実用的な」反応を目指した反応開発に取り組みます。
血管病変の発症進展におけるプロスタサイクリンとトロンボキサンの作用機序の解明

プロスタサイクリン(PGI_2)やトロンボキサン(TX)は、アラキドン酸から産生される生理活性脂質であり、心血管系の恒常性維持に重要な役割を担っている。しかしながら、血管病変におけるこれらの詳細な作用機序は不明な点が多い。本研究は、これら生理活性物質のバランス異常がどのように循環器疾患の発症と進展に結びついているかを明らかにするために、血管病変に注目し、プロスタグランジン(PG)合成系酵素の遺伝子改変マウスや、過剰産生細胞を用いて解析を行い、以下の結果を得た。1.PGI_2合成酵素のノックアウトにより作成したPGI_2欠損(PGID)マウスは、腎臓や大動脈に動脈硬化等の血管障害を発症した。PGIDマウスの血漿や組織中のTXおよびPGE_2レベルは、野生型と比較して3-5倍高い値を示した。DNAチップ解析の結果、PGIDマウスの腎臓では、細胞外マトリックスや炎症に関与する遺伝子群の変動を見出していた。2.PGI_2合成酵素を過剰発現させた血管内皮細胞を用いてアレイ解析を行った結果、PGI_2-PPAR-deltaシグナル伝達系に応答する候補遺伝子として、抗炎症性サイトカインの1つの遺伝子発現が上昇することを見出した。このサイトカインのヒト遺伝子5'上流にはPPAR応答配列に相同性を持つ繰り返し配列が存在し、プロモーター解析の結果、この領域がPGI_2-PPAR-deltaによる発現誘導に必須な領域であることが明らかになった。3.膜結合型PGE合成酵素の遺伝子構造と転写調節機構を調べたところ、本酵素の発現に転写因子Egr-1が必須であることが明らかになった。プロスタサイクリン(PGI_2)とトロンボキサン(TX)は、アラキドン酸から産生される生理活性脂質である。これらは血小板の凝集、血管平滑筋の弛緩収縮、細胞の増殖制御など心血管系の恒常性維持に重要な役割を担っており、動脈硬化や心筋梗塞などの循環器疾患の要因として、PGI_2とTXのバランス異常が考えられている。申請者らは、これまでに血管壁の肥厚抑制に対するPGI_2の効果を示してきたが、その作用機序は未だ明らかではない。本研究は、これら生理活性物質のバランス異常がどのように循環器疾患の発症と進展に結びついているかを明らかにするために、血管病変に注目し、プロスタグランジン(PG)合成系酵素の遺伝子改変マウスを用いて解析を行うものである。本年度は、主にPGI_2の過剰産生あるいは欠損において発現変動を伴う遺伝子を検索した。PGI_2が核内受容体PPARδを介して細胞生死制御に関与していることを見出した。内在的にPGI_2合成酵素(PGIS)およびGタンパク結合型PGI_2受容体の発現の認められないモデル細胞に,PGIS遺伝子または部位特異的置換を導入した不活性型PGIS遺伝子を導入し発現させ,マイクロアレイによる比較解析を行った結果、PGI_2-PPARδシグナル伝達系に応答する候補遺伝子群を同定した。一方、PGIS遺伝子改変により作成したPGI_2欠損マウスは、腎臓に血管壁の肥厚、狭窄、線維化などを伴う異常を発症することを見出した。DNA Chipを用いて野生型とPGI_2欠損マウスの腎臓における遺伝子発現を比較したところ、細胞外マトリックスや炎症に関与する遺伝子群の発現上昇が認められた。また、炎症部位で発現誘導されるプロスタグランジンE合成酵素の発現に転写因子Egr-1が重要な働きを担っていることを見出した。現在、発現変動が認められた遺伝子群の詳細な解析を行っている。

これらは血小板の凝集、血管平滑筋の弛緩収縮、細胞の増殖制御など心血管系の恒常性維持に重要な役割を担っており、動脈硬化や心筋梗塞などの循環器疾患の要因として、PGI_2とTXのバランス異常が考えられている。申請者らは、これまでに血管壁の肥厚抑制に対するPGI_2の効果を示してきたが、その作用機序は未だ明らかではない。本研究は、これら生理活性物質のバランス異常がどのように循環器疾患の発症と進展に結びついているかを明らかにするために、血管病変に注目し、プロスタグランジン(PG)合成系酵素の遺伝子改変マウスや、過剰産生細胞を用いて解析を行った。昨年度にDNAアレイ解析により、PGI_2欠損マウスにおいて細胞外マトリックスや炎症に関与する遺伝子群の変動を見出していたが、本年度は、PGI_2合成酵素の過剰発現細胞を用いたアレイ解析により、PGI_2-PPARδシグナル伝達系に応答する候補遺伝子として、抗炎症性サイトカインの1つの遺伝子発現が上昇することを見出した(投稿中)。このサイトカインのヒト遺伝子5'上流の配列を調べたところ、PPAR応答配列に相同性を持つ繰り返し配列の存在が明らかになり、プロモーターアッセイの結果、この領域がPGI_2-PPARδによる発現誘導に必須な領域であることが明らかになった。さらに、細胞膜透過性を持つPGI_2アナログを血管内皮細胞の培養液中に添加すると、このmRNAレベルならびに産生が上昇した。これらの結果から、PGI_2による循環器系の恒常性維持や血管壁保護作用には、PPARδを介して抗炎症性に作用する伝達経路が大きく関与している可能性が示唆された。
イオン顕微鏡による隕石中の同位体変動の検出と太陽系星雲の起源の推定

分析イオン顕微鏡の製作として,昭和60年度からの3年間にわたる試験研究(2),昭和61年度からの4年間にわたる一般研究(A)の交付を受けて製作している分析管の真空排気テストを行い,ベークアウトなしの状態で1×10^<-7>Torrの到達真空度が得られることがわかったが,その試運転により明らかとなった,ターボ分子ポンプの真空排気能力の不足を補うため,さらに1台のターボ分子ポンプとアングル弁および油回転ポンプ購入した.今後は,これら部品を接続し,真空排気テストを行なうと同時に,超高真空を確保するためのベークアウトを繰り返す予定である.これらイオン顕微鏡装置の製作と並行して,周辺装置として,プリズムとテレビカメラを組み合わせて使用することにより,試料表面の動的観察および表面の連続記録を可能とするため,試料台周辺でのプリズム移動機構やカメラ用の窓の設置などについて検討し,設計を行なった. .テストについては,イオン顕微鏡本体の完成を待って行なう予定である.一方,従来から引続き行なっている同位体比変動の研究に関しては,隕石のコンドルール中でマグネシウム同位体異常を示す鉱物種を同定するため,大阪大学の日立IMA-2A型SIMSによる同位体比測定と同時に,鳴門教育大学のEPMAを用いてSIMSによる分析場所の元素の定量分析を行った.その結果,当初SIMSの分析のみから推定されていた通り,フォルステライト成分に富んだカンラン石およびエンスタタイト成分に富む輝石中に主として^<24>Mg同位体過剰が存在することがつきとめられた.分析イオン顕微鏡の製作として,昭和60年度からの3年間にわたる試験研究(2),昭和61年度からの4年間にわたる一般研究(A)の交付を受けて製作している分析管の真空排気テストを行い,ベークアウトなしの状態で1×10^<-7>Torrの到達真空度が得られることがわかったが,その試運転により明らかとなった,ターボ分子ポンプの真空排気能力の不足を補うため,さらに1台のターボ分子ポンプとアングル弁および油回転ポンプ購入した.今後は,これら部品を接続し,真空排気テストを行なうと同時に,超高真空を確保するためのベークアウトを繰り返す予定である.これらイオン顕微鏡装置の製作と並行して,周辺装置として,プリズムとテレビカメラを組み合わせて使用することにより,試料表面の動的観察および表面の連続記録を可能とするため,試料台周辺でのプリズム移動機構やカメラ用の窓の設置などについて検討し,設計を行なった. .テストについては,イオン顕微鏡本体の完成を待って行なう予定である.一方,従来から引続き行なっている同位体比変動の研究に関しては,隕石のコンドルール中でマグネシウム同位体異常を示す鉱物種を同定するため,大阪大学の日立IMA-2A型SIMSによる同位体比測定と同時に,鳴門教育大学のEPMAを用いてSIMSによる分析場所の元素の定量分析を行った.その結果,当初SIMSの分析のみから推定されていた通り,フォルステライト成分に富んだカンラン石およびエンスタタイト成分に富む輝石中に主として^<24>Mg同位体過剰が存在することがつきとめられた.
生物学的ペースメーカ細胞創成を目指した心筋細胞数理モデルの分岐解析・非線形解析

心臓ペースメーカ細胞(洞房結節細胞)に異常が生じた場合の治療法として,人工的なペースメーカ(電子機器)を埋め込むのではなく,(洞房結節細胞以外の)心筋細胞に遺伝子工学的操作を施すことによりペースメーカ機能を生じさせ,それを用いて心臓を治療する「生物学的ペースメーカ工学」の研究が行われている.本研究では,これらに資することを目的として,心筋細胞の数理モデルを用いたシステム論的研究により,心室筋細胞などの非ペースメーカ細胞にどのように遺伝子操作を施せば,ペースメーカ機能が生じるかの詳細を明らかにすることを目指している.平成27-29年度においては,まず,ヒト心室筋細胞の数理モデルを用いて,内向き整流カリウム電流等を変化させることでペースメーカ活動が発生することを確認した.心室筋細胞から創り出されたペースメーカ活動を定量的に解析し,心臓ペースメーカとしての妥当性を検討した.中心細胞と周辺細胞という洞房結節細胞の異種性やギャップ結合が及ぼすペースメーカ活動への影響を調べた.次に,ペースメーカ細胞の双安定性に焦点を当て,すべてのイオン電流コンダクタンスに対して2パラメタ分岐解析を行うことで高次元パラメタ空間における双安定領域及び振動解のみが単安定となる(ペースメーカ細胞として適切な)領域を解明した.その後,ヒト心房筋細胞のCRNモデルを用いて,種々のイオン濃度変数に着目し解析を行った.これらの変数は,周期刺激下では,変数が定常状態に達しない問題が発生するが,濃度変数を記述する微分方程式に外部刺激電流の影響を考慮することで,この問題を回避した.平成30年度においては,引き続き濃度変数に関わる問題を詳細に検討した.特に,いくつかの濃度変数をパラメタとして固定することで分岐解析を可能にし,それにより濃度変数値が活動電位波形や振動現象(ペースメーカ活動)に及ぼす影響を詳細に明らかにした.心臓ペースメーカ細胞(洞房結節細胞)に異常が生じた場合の治療法として,人工的なペースメーカ(電子機器)を埋め込むのではなく,自分の(洞房結節細胞以外の)心筋細胞に遺伝子工学的操作を施すことにより,ペースメーカ機能(律動性)を生じさせ,それを用いて心臓を治療する「生物学的ペースメーカ工学」の研究が行われている.本研究では,生物学的ペースメーカ工学に資することを目的として,心臓心筋細胞の数理モデルを用いたシステム論的研究により,心室筋細胞などの非ペースメーカ細胞にどのように遺伝子操作を施せば,ペースメーカ機能が生じるかの詳細を明らかにすることを目指している.研究初年度である平成27年度においては,ヒト心室筋細胞の数理モデルを用いて,内向き整流カリウム電流I_K1と過分極活性化電流I_fを変化させることでペースメーカ活動が発生することを確認した.さらに,心室筋細胞から創り出されたペースメーカ活動と洞房結節細胞のペースメーカ活動を定量的に比較し,心臓ペースメーカとしての妥当性を検討した.さらに,単一細胞だけではなく,2個の洞房結節細胞の結合系を用い,また,中心細胞と周辺細胞という洞房結節細胞の異種性も考慮して解析を行い,洞房結節のペースメーカ活動に及ぼすギャップ結合や細胞の異種性の影響を調べた.このことにより,生物学的ペースメーカ細胞が,結合細胞集団として適切なペースメーカ活動を行うための条件に関する有益な知見を得た.研究申請書の平成27年度計画に記述した項目「どのようなイオンチャネルコンダクタンス変化がペースメーカ活動を引き起こすか」の研究内容については,研究実績の概要に記述した通り,概ね達成したと言えるので.心臓ペースメーカ細胞(洞房結節細胞)に異常が生じた場合の治療法として,人工的なペースメーカ(電子機器)を埋め込むのではなく,自分の(洞房結節細胞以外の)心筋細胞に遺伝子工学的操作を施すことにより,ペースメーカ機能(律動性)を生じさせ,それを用いて心臓を治療する「生物学的ペースメーカ工学」の研究が行われている.本研究では,生物学的ペースメーカ工学に資することを目的として,心臓心筋細胞の数理モデルを用いたシステム論的研究により,心室筋細胞などの非ペースメーカ細胞にどのように遺伝子操作を施せば,ペースメーカ機能が生じるかの詳細を明らかにすることを目指している.研究初年度である平成27年度においては,ヒト心室筋細胞の数理モデルを用いて,内向き整流カリウム電流I_K1と過分極活性化電流I_fを変化させることでペースメーカ活動が発生することを確認した.さらに,心室筋細胞から創り出されたペースメーカ活動と洞房結節細胞のペースメーカ活動を定量的に比較し,心臓ペースメーカとしての妥当性を検討した.また,単一細胞だけではなく,2個の洞房結節細胞の結合系を用い,中心細胞と周辺細胞という洞房結節細胞の異種性も考慮して解析を行うことで,洞房結節のペースメーカ活動に及ぼすギャップ結合や細胞の異種性の影響を調べた.

平成28年度においては,ペースメーカ細胞の双安定性(振動解と心停止に対応する安定平衡点が共存)に焦点を当て,すべてのイオン電流コンダクタンスに対して2パラメタ分岐解析を徹底的に行うことで高次元パラメタ空間における双安定性領域を明らかにした.同時に,振動解のみが単安定となる領域(ペースメーカ細胞として適切な活動を行うことのできる領域)も明らかにした.これらの解析結果から,生物学的ペースメーカ細胞が適切なペースメーカ活動を行うための条件に関する有益な知見を得た.研究申請書の平成28年度以降計画に記述した項目「遅い現象(イオンポンプやイオン交換体による遅いイオンの流れと細胞内外のイオン濃度変化など)を考慮したHH型モデルの解析を行う」の研究内容について,研究実績の概要に記述した通り概ね達成しており,進捗状況は「おおむね順調にしている」と言える.心臓ペースメーカ細胞(洞房結節細胞)に異常が生じた場合の治療法として,人工的なペースメーカ(電子機器)を埋め込むのではなく,(洞房結節細胞以外の)心筋細胞に遺伝子工学的操作を施すことによりペースメーカ機能を生じさせ,それを用いて心臓を治療する「生物学的ペースメーカ工学」の研究が行われている.本研究では,生物学的ペースメーカ工学に資することを目的として,心筋細胞の数理モデルを用いたシステム論的研究により,心室筋細胞などの非ペースメーカ細胞にどのように遺伝子操作を施せば,ペースメーカ機能が生じるかの詳細を明らかにすることを目指している.平成27年度においては,ヒト心室筋細胞の数理モデルを用いて,内向き整流カリウム電流等を変化させることでペースメーカ活動が発生することを確認した.また,心室筋細胞から創り出されたペースメーカ活動を定量的に解析し,心臓ペースメーカとしての妥当性を検討した.さらに,中心細胞と周辺細胞という洞房結節細胞の異種性やギャップ結合が及ぼすペースメーカ活動への影響を調べた.平成28年度においては,ペースメーカ細胞の双安定性(振動解と心停止に対応する安定平衡点が共存)に焦点を当て,すべてのイオン電流コンダクタンスに対して2パラメタ分岐解析を徹底的に行うことで高次元パラメタ空間における双安定領域及び振動解のみが単安定となる領域(ペースメーカ細胞として適切な活動を行うことのできる領域)を解明した.平成29年度においては,ヒト心房筋細胞のCRNモデルを用いて,ナトリウム,カリウム,カルシウムなどのイオン変数に着目し,解析を行った.これらの変数は,他のゲート変数や膜電位に比べて変化が遅いので,モデルが定常状態に達する時間が長くなることが懸念されるが,濃度変数を記述する微分方程式に外部刺激電流の影響を適切に考慮することで,この問題が回避できることを明らかにした.本研究の目的である「心臓心筋細胞の数理モデルを用いたシステム論的研究により,心室筋細胞などの非ペースメーカ細胞にどのように遺伝子操作を施せば,ペースメーカ機能が生じるかの詳細を明らかにする」は,ほぼ達成できており,進捗状況は「おおむね順調に進捗している」と言える.心臓ペースメーカ細胞(洞房結節細胞)に異常が生じた場合の治療法として,人工的なペースメーカ(電子機器)を埋め込むのではなく,(洞房結節細胞以外の)心筋細胞に遺伝子工学的操作を施すことによりペースメーカ機能を生じさせ,それを用いて心臓を治療する「生物学的ペースメーカ工学」の研究が行われている.本研究では,これらに資することを目的として,心筋細胞の数理モデルを用いたシステム論的研究により,心室筋細胞などの非ペースメーカ細胞にどのように遺伝子操作を施せば,ペースメーカ機能が生じるかの詳細を明らかにすることを目指している.平成27-29年度においては,まず,ヒト心室筋細胞の数理モデルを用いて,内向き整流カリウム電流等を変化させることでペースメーカ活動が発生することを確認した.心室筋細胞から創り出されたペースメーカ
ロボットによる誤嚥のシミュレーション

舌,下顎,咽頭腔を備えたロボットによるビデオ嚥下造影検査(VFSS)シミュレーションをおこなった。開発したロボットは,生体の舌や下顎の筋肉の走行に倣って配列したワイヤ(16自由度)により駆動される。ロボットにより口腔咽頭における液体および食物の輸送をおこない,VFSS画像にて観察した。その結果,生体における嚥下時の下顎や舌の運動を,ロボットにより再現する事ができた。研究の目的は、摂食嚥下に関連する舌骨/下顎骨の運動を再現するロボットを開発し、各種食品の能動輸送のシミュレーションを行い、飲食物の性状および頭部の傾斜などとの関連において、能動輸送のどの段階の障害が誤嚥発現に関与するのかを調べる事にある。19年度は以下の研究を行った。(1)軟素材による口腔咽頭の実物大模型の作製CT画像データから、口腔および咽頭腔の形態の3D画像を作成した。これを基に舌、咽頭、喉頭の軟組織形態を抽出し、三次元造形法で石膏製の原型を作成した。この原型を用いて軟素材(シリコン)による口腔咽頭模型を作製した。また、作成した口腔咽頭模型の舌背上で飲食物を滑落させ、嚥下造影(VF)シミュレーションを試みた。(2)画像による食塊能動輸送時の下顎骨/舌骨運動の三次元解析これまでに取得して蓄積されたVFおよびCT画像から、正常および異常な舌骨、下顎骨、上顎骨、頚椎および舌咽頭部の位置や形態を計測した。得られたデータを基に、ロボットの上下顎骨の形態や大きさを決定し、生体における筋肉の走行に基づいた可動部分の設定などを行った。(3)誤嚥シミュレーションロボットの概念設計および駆動部の製作前項で作成した模型および画像解析の結果を基に、下顎骨と舌骨を運動させるのに適したメカニズムを検討した。可動部をワイヤにより牽引する事で必要な運動を再現可能と考えられたので、システムの設計を行い、サーボモータを用いたロボットの駆動部を作成した。本研究の目的は、摂食嚥下に関連する舌咽頭/下顎骨の運動を再現するロボットを開発し、各種食品の能動輸送のシミュレーションを行い、飲食物の性状および頭部の傾斜などとの関連において、能動輸送のどの段階の障害が誤嚥発現に関与するのかを調べる事にある。平成19年度に続き,20年度は以下の研究を行った。(1)誤嚥シミュレーションロボットの製作下顎および舌咽頭の動きを再現する16自由度を持つロボットを設計し作成した。可動部は,下顎骨に3カ所(左右で6カ所),舌と喉頭および舌骨に10カ所設定した。駆動にはサーボモータを用い,ワイヤ牽引によるリンクで各部が連動する機構とした。前年度にCT画像データを基に作成した柔らかい素材による口腔咽頭模型を組み込み,誤嚥シミュレーションロボットを完成した。(2)下顎および舌咽頭運動ソフトウエアの作成これまでに取得して蓄積されたVF画像から、正常および異常な嚥下運動における,舌骨、下顎骨、および舌咽頭部の位置関係を計測し、嚥下動作の起点となる位置(ホームポジション)を決定した。続いて,嚥下の各相における解剖学的構造の配置への移動が再現可能な運動学モデルを構築した。設定した各部位の位置を記憶し,これらを滑らかに結ぶ軌道を自動的に生成し,任意の速度で連続的に再現する操作インターフェイスを作製して実装した。動作試験をおこない,各部が設計どおりに駆動する事を確認した。平成20年度に続き,21年度は以下の研究を行った。(1)ロボットによる誤嚥シミュレーション前年度に作成した下顎および舌咽頭の動きを再現する16自由度を持つロボット,および下顎舌咽頭運動制御ソフトウエアを用いて誤嚥のシミュレーションを試みた。ロボットは,生体の舌や下顎の筋肉の走行に倣って配列したワイヤ(16自由度)により駆動される。制御ソフトウエアは,嚥下の各ステージにおける舌骨、下顎骨、および舌咽頭部の位置を記憶し,これらを滑らかに結ぶ軌道を自動的に生成し,任意の速度で連続的に再現する。ロボットにより口腔咽頭における液体および食物の輸送をおこない,ビデオ嚥下造影画像にて観察した。物性が異なる飲食物(バリウム,増粘剤添加バリウム,プリン,粥など)を調整し,スプーンなどでロボットの舌に置き,制御ソフトウエア上であらかじめ作成しておいた運動パターンでロボットの下顎と舌を動かし,側面の透視画像を取得した。その結果,生体における嚥下時の下顎や舌の運動を,ロボットにより再現する事ができ,液体においては誤嚥を再現する事ができた。