hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｔｒｉｐｌｅ　ｎｅｇａｔｉｖｅ乳癌のサブ分類と上皮間質転換、癌幹細胞に関する研究

HER2は、乳癌の分子標的治療および免疫学的治療の標的である。HER2を過剰発現する癌腫は、MHC ClassIを下方調整することでT細胞による殺細胞から免疫逃避する。乳癌ではHER2の発現はMHC ClassIの発現と逆相関し、さらに、siRNAでHER2の発現を抑制するとMHC ClassIの発現は上方調整された。また、乳癌細胞株でMAPKシグナル伝達経路をブロックすると乳癌細胞のMHC ClassIの発現は増強することを明らかにした。この結果は、MHC ClassIの発現を上方調整することで免疫治療を有効にすることが可能となりtriple negative乳癌の新規治療法となり得る。本研究期間中の乳癌手術症例は208例であり、そのうちHER2陰性、エストロゲンレセプター陰性、プロゲステロンレセプター陰性のtriple negative乳癌は21例11%であった。一方、HER2が過剰発現している症例は49例24%であった。HER2は乳癌の分子標的治療薬の標的であるとともに、T細胞をベースとした免疫学的治療のターゲットでもある。研究代表者は、すでにHER2の過剰発現のみられる癌腫は、MHC ClassIをdown regulateすることによりT細胞による殺細胞から逃避することを明らかにしている。平成26年度は、乳癌におけるHER2の発現とMHC ClassIの発現との関係ならびにMHCClassIdown regulationの基本的機序について検討した。検討項目は、HER2、MHC ClassIの発現の程度を免疫染色科学的に評価し、それぞれの因子の関係を解析した。また、MHC ClassIの発現を制御するシグナル伝達経路を解明するために、HER2のinhibitorとしてsiRNAを使用した。結果として、乳癌では、HER2の発現はMHC ClassIの発現と逆相関し、さらに、siRNAによりHER2の発現を抑制すると、MHC ClassIの発現はupregulateされた。また、乳癌細胞株でMAPKの抑制薬であるPD98059の投与により、MHC ClassIの発現がupregulateされたことから、MAPKシグナル伝達経路をブロックすることにより乳癌細胞のMHC ClassIの発現が増強することを明らかにした。この結果は、MHC ClassIのを発現をupregulateすることで免疫治療を有効にすることが可能となりtriple negative乳癌の新規治療法となり得る。乳腺外科学平成25年度の目標は、遺伝子発現プロファイリングによる乳癌の分類に、上皮間葉転換の有無による因子を付加した新分類、さらには癌幹細胞マーカーの発現の有無による因子も付加した全く新しい分類を作成すること。さらに作成された新分類に則って、いわゆるtriple negative乳癌を、予後不良とされる基底膜細胞型(basal-like)と癌幹細胞マーカーが陽性であり、同じく予後不良とされるclaudin-lowに分類することであった。成果にも記載したが、平成25年度で当初の目標であったtriple negative乳癌のスクリーニングは終了し、Ki-67、CK5/6、CK17、p53の免疫染色によるLuminal Type別分類も終了した。さらにこれらの分類に基づき、HER2enriched、basal like、claudin-lowを分類した。しかし続いてこれらの分類別に上皮間葉転換の有無を検索する段階で、抗EMT抗体の免疫染色を施行したが、いずれの分類の検体でも抗EMT抗体では染色されなかった。抗体そのものの劣化も考えられたため、乳癌以外で上皮間葉転換が高率に認められる膵臓癌検体で検討したところ、染色されたため抗体そのものの劣化ではないことが明らかになった。そこで、抗原暴露の条件、反応温度、反応時間等の設定を種々検討するのに多くの時間が費やされたため、癌幹細胞マーカーの発現を検討するに至らなかった。しかし、進行した病期の乳癌で上皮間葉転換が生じている可能性があり進行癌で検討すれば、上皮間葉転換と癌幹細胞マーカーの検索は容易と考えられ、平成26年度に持ち越しになった。平成25年度は、試薬、抗体等が定価より安価で購入できたため未使用金が生じた。平成26年度は、樹立細胞株による上皮間質転換、樹立細胞株の癌幹細胞特性、生物学的特性および薬剤感受性の解析を行う。上記の検討に必要な試薬、抗体、薬剤、ヌードマウスおよび不足しているディスポーザブル用品を平成25年度の未使用金と合わせて購入予定である。
軟弱な地表付近における原位置せん断剛性の簡易測定器開発

1.昨年度研究で得られた成果をもとに、原位置測定に適したステンレス製ねじり回転振動体の改良型を設計製作した。設計のポイントは、軽量で携帯に適すること、接地面積が広く原位置設置時に安定であること、基礎埋め込み部が地盤と密着すること、などである。この振動体に固定した超小型加速度計で、地盤と振動体との連成自由振動を電気的に検出し、A/D変換器でディジタル信号に変えたのちハンドヘルドコンピュータに入力して地盤のせん断剛性を算出する。測定から算出までの一連の演算にこれまでは約30分間を要したが、プログラムの改造により5分間程度にまで短縮できた。これらの改良により、システム全体の実用性を大幅に向上させることができた。2.模型砂地盤を用いて砂のせん断剛性を実測し、別に実施した板たたき法による結果と比べてみた。本測定システムの原理は単純であるが、土のせん断剛性と地盤のばね定数との関係を予め調べておく必要があるため行なったが、従来の理論では十分説明できない結果が得られた。すなわち、地盤のばね定数は土の剛性に正比例するものと従来考えられていたが、本システムで測定した限りでは剛性の平方根に比例する傾向がある。これは新たな研究課題を提供するものと言える。3.本システムの計算プログラムに必要な土の剛性と地盤ばね定数の関係は、既往の理論や数値計算結果だけから推定するのは望ましくない。原位置測定を実施する前に予め現場の土を用いてシステムの検定を行なうことが測定の信頼度を高める上で重要であることが判明した。現在のシステムが直ちに適用できる範囲は、地盤のせん断剛性が50150kgf/cm【^2】の軟弱なものであり、盛土工事の施工管理には適している。しかし、粒度の粗い礫を含む場合には振動体の設置が困難であるため比較的均質な粘土ないし砂地盤に適用範囲が限られる。
拡散光を利用したマルチモダリティ生体機能イメージングシステムの構築に関する研究

近赤外光による脳機能イメージングの空間分解能と測定精度を向上させるためのマルチモダリティ計測に関する研究をおこなった。磁気共鳴イメージングによる頭部組織の構造情報や光学特性情報などを統合したバーチャル・ファントムを利用して、脳機能画像を再構築する方法を提案した。シミュレーションと実測結果から、標準的に用いられているものよりも測定点の密度が高いプローブ配置で測定システムを構築することで、画像再構築による脳機能画像の空間分解能と測定精度の向上が顕著となることが示された。拡散光イメージングにおいては,頭皮上に装着した照射・検出プローブペアによる脳組織内の探測領域(空間感度分布)を求めることが重要となる.空間感度分布は実測できないため,光計測で得られる光学的な情報と他のモダリティで測定した形状情報等を仮想空間上で情報統合したバーチャル・ファントムを構築することによって,空間感度分布を推定する方法について検討した.頭部の形状情報は,磁気共鳴イメージング法によって取得し,光学特性が異なる5つの領域(頭皮,頭蓋骨,くも膜下腔,灰白質,白質)に領域分割した.光学特性値については生体サンプルの文献値を用いたが,頭皮と頭蓋骨をあわせた表層組織については,パルスレーザを用いた時間分解法による光学特性値測定を並行しておこなった.実測で得られた表層組織の散乱係数が文献値よりも小さいという結果になったため,表層組織の光学特性値の差異が脳内の光伝播に及ぼす影響について検討した.光伝播解析法としては,有限要素法で光拡散方程式の数値解を求める方法が計算コストの観点から最適であるが,脳周囲に存在するくも膜下腔の散乱係数が小さいため,光拡散方程式における拡散近似が成立しない可能性が考えられた.そこで,計算コストはかかるが最も正確な結果が得られるモンテカルロ法によって光輸送方程式の数値解を求め,有限要素法の計算結果の妥当性を検証した.構造を簡単化した平行平板モデルでは,有限要素法とモンテカルロ法の結果の差異はわずかであったが,上述した頭部のバーチャル・ファントムにおける計算結果を比較したところ,プローブペアの装着部位に依存して誤差が変化した.このことで,脳溝などによる,くも膜下腔の厚さの変化が有限要素法の計算結果に影響を及ぼすことが示唆されたので,さらに詳細にシミュレーションを行い検討する予定である.本研究は,複数のモダリティで測定した生体情報を仮想空間で統合したバーチャル・ファントムを用いて,拡散光イメージングの照射・検出プローブペアによる脳組織内の測定領域(空間感度分布)を推定し,空間感度分布を利用した画像再構成法によって光脳機能イメージングの高精細化を図ることを目的とする.頭部組織の光学特性値は,完全に確立された測定法がなく,現状では測定法によって数値が異なるという問題がある.そこで,光学特性値の誤差が空間感度分布の推定結果に及ぼす影響を検討した.空間感度分布の深さ方向の広がりは頭部組織の光学特性値に大きく依存するのに対し,脳組織表面における広がりは光学特性値の差異の影響が相対的に小さいことが明らかになった.このことは,脳組織表面における機能部位をトポグラフィー画像として計測する場合には,バーチャル・ファントムにおける光学特性値の誤差の影響を受けにくいということを示唆している。また,光脳機能イメージングにおけるプローブの配置が画像の空間分解能に及ぼす影響について検討するため,樹脂を用いた頭部ファントムによる実測評価実験をおこなった.製作した頭部ファントムは,脳組織の任意位置に複数の吸収変化を生じさせることができるもので,2ヶ所で同時に脳機能による吸収変化が生じたときのトポグラフィー画像を計測した.一般に用いられているプローブ配置でイメージングを行った場合,感度の高い位置と低い位置で同時に脳活動が生じると,感度の低い位置の機能画像が不明瞭になることが示された.一方,光脳機能イメージングシステムのチャネル数を増設し,測定点の密度が高くなるようにプローブを配置したところ,感度むらの影響が大幅に低減され,空間分解能が向上した.これらの実測結果は,昨年までのシミュレーション結果の妥当性を裏付けるものである.本研究では,複数のモダリティで測定した頭部組織の構造情報と光学特性情報を統合したバーチャル・ファントムを仮想空間で構築した.拡散光イメージングのプローブペアに対する脳組織内の測定領域(空間感度分布)をバーチャル・ファントムで推定し,空間感度分布を利用した画像再構成法によって光脳機能イメージングの高精細化を図ることを目的としている.被験者自身の頭部構造に基づいたバーチャル・ファントムと,複数の被験者の平均的な頭部構造から構築したバーチャル・ファントムから空間感度分布を推定し,それらを用いた光脳機能イメージングの画像再構成結果を比較した.まず,脳機能賦活部位の真値を用いて評価をおこなうため,被験者のバーチャル・ファントムを用いてシミュレーションした測定値から脳機能画像を再構成した.被験者自身の頭部構造から求めた空間感度分布を用いた結果よりも,平均的な頭部構造から求めた空間感度分布を用いた方が,真値に近い脳機能画像が得られた.

この結果は,画像再構成のための逆問題が不良設定問題であることから,脳機能画像の空間周波数が低いという先験情報を拘束条件としていることに起因している.被験者自身のバーチャル・ファントムは脳溝など複雑な構造が忠実に模擬されているため,空間感度分布にも脳溝などの影響による高い空間周波数成分が含まれている.このことが逆問題の最適解への収束を妨げているものと考えられる.さらに,成人の被験者を対象とした視覚野の光脳機能イメージングに対して,空間感度分布を用いた画像再構成を適用したところ,従来のマッピング法で求めた脳機能画像よりも脳機能賦活領域が局在した,分解能の高い画像が得られた.一方,実測データにノイズが多いと,画像再構成が局所解に収束したと考えられる画像となる場合もあった.提案法を実用化するためには,測定データのSNRの向上も重要な課題となることが示唆された.
微細・薄膜・積層化によるMg系合金の水素吸蔵量・放出温度の改善とその機構の解明

水素貯蔵材料として資源が豊富で安価であり,水素化物の重量水素密度が高いマグネシウム(Mg)が注目されている.ただし,Mg水素化物の生成・分解には300°C以上の高温環境が必要であり,実用化の障害となっている.Mg系水素吸蔵合金の特性を改善するための方策としては,遷移金属との合金化が必須であるが,現在知られている合金相は貯蔵能力が十分でない.そこで,メカニカルアロイングによる結晶微細化,真空蒸着による薄膜化,薄膜を冷間圧縮することによる超積層化により水素吸蔵放出特性が改善されることを示した.さらに,活性化Knudsen流を利用することによって水素吸蔵合金の特性が改善されることも示した.H25年度はMg-Cu合金とMg/Fe積層体について製造方法を確立し,水素放出温度および水素化物の状態を調べた.Mg-Cu合金は水素吸蔵・放出特性改善を目指して2つのアプローチをとった.第1にLaves相構造を有するMgCu2に対して,Mgの一部を水素吸蔵効果のあるCaに置換し,ボールミリングによりMg:Ca:Cuを0.8:0.2:2,0.9:0.1:2,0.95:0.05:2となる3種類のMg-Cu合金を作製した.同試料に水素化処理を施し,DSCにて水素放出温度を測定し,MgH2と比較した.さらにXRDにて結晶構造を調べた.2つ目はGraphiteを添加することによりMg-Cu合金の特性改善を目指す.ボールミリングによりMg-5wt%Graphite,Mg2Cu,Mg2Cu-5wt%Graphiteの3種類の試料を作製した.200°C,2.5MPaで水素化処理を行い,比較のためにMgH2と合わせて,SEMによる形態観察,XRDによる結晶構造解析,DSCによる水素放出温度測定を行った.SEM観察の結果,ボールミリングによって粒子は20μm程度から110μm程の粒径となり,粒子表面におけるき裂の存在や微細化された粒子で構成される凝集体が観察された.XRD解析の結果,水素化処理後のMg-CuおよびMg-Cu-GraphiteではMg表面に結晶ひずみが導入さることが分かった.次にMg/Fe積層体について検討する.独自に設計されたPLD装置によりMg/Fe/Ti積層薄膜を作製した.PLD法はレーザー光で原子振動を励起することにより真空中に原子を昇華させ,それを基板の上に堆積させることにより膜を形成する方法で,レーザー源を真空槽の外部におくことにより,真空環境の清浄性が保たれ,槽がコンパクトとなる方法である.基板2種類,積層順3種類を組み合わせて4種類の試料を作製し,DSCとXRDにて水素吸蔵特性を調べた.1パルスレーザーデポジション(PLD)法によりMg膜,Mg/Ti積層体,Mg/Pd積層体,Mg/Ti/Pd積層体を作製した.Polyimide/Mg積層体とPolyimide/Mg/Ti積層体は0.8MPa,200°Cの水素化条件では水素を吸蔵しないのに対し,Polyimide/Mg/Pd積層体とPolyimide/Mg/Ti/Pd積層体は同条件下において水素を吸蔵した.さらに,Polyimide/Mg/Pd積層体は400から430°Cで水素を放出し,Polyimide/Mg/Ti/Pd積層体は140から200°Cで水素を放出した.そして,PCT測定より,Polyimide/Mg/Ti/Pd積層体は2MPa下においては0.417wt.%の水素を吸蔵し,10MPa下においては0.489wt.%の水素を吸蔵することが分かった.2真空蒸着法の一種である抵抗加熱法を用いて,Mg/Fe薄膜にTiを添加した試料を作製した.Mgを薄膜化し,触媒金属Tiを添加することにより,水素との反応効率が向上し,水素吸蔵特性が改善された.Mgの膜厚が14000nm以上のPI/Fe/Mg/Tiの水素吸蔵には200°Cより高温での水素化処理が必要であった.XRD測定によりMgH2のピークが得られた試料の水素放出反応は確認できなかった.3ミリング助剤としてステアリン酸を用いたメカニカルアロイング(MA)法によりMg-Ti固溶体の作製を行った.これにより,fcc構造を有するMg-Ti固溶体を作製することができた.さらに,このMg-Ti固溶体は300 °Cの水素化を行うことで,固溶体内の一部のMgが分離し,MgH2を生成した.しかし, Tiが固溶したMgの水素化物が得られず,水素放出温度の改善には至らなかった.1真空蒸着法の一つである抵抗加熱法を用いてTi膜厚の異なるMg/Fe/Ti積層体を作製し,作製試料の水素吸蔵放出特性を評価することで,Ti膜厚がMg/Fe薄膜の水素吸蔵放出特性に及ぼす影響を調べた.その結果,Mg/Fe薄膜にTiを添加することにより水素吸蔵特性を改善することが出来るが,膜厚が200nmを超えるとTi膜が水素の吸蔵を抑制してしまうことが示された.さらに,Mg/Fe薄膜に200 nmのTiを積層させて水素を吸蔵させるとルチル型のMgH2だけでなく,fcc構造のMgH2も生成した.このfcc-

MgH2はルチル型に比べて構造が不安定のため水素放出温度の低下に寄与すると考えられる.3パルスレーザーデポジション法によりMg/Pd積層体を作製し,水素化温度とMg膜厚が水素吸蔵・放出特性に与える影響と触媒金属Pdの添加がMgの反応特性に与える影響を検討した.ポリイミド基板に生成されたMg/Pd積層体において,Mg層の厚さを2001000 nmとすると,MgH2が生成するために水素吸蔵時の温度は2550 °Cとなる.一方,この時の水素の放出温度は135145 °Cである.なお,Pdを積層しない場合には水素の吸蔵は認められないため,Pdの触媒作用および酸化防止作用がMgの水素吸蔵特性を改善すると考えられる.水素貯蔵材料として資源が豊富で安価であり,水素化物の重量水素密度が高いマグネシウム(Mg)が注目されている.ただし,Mg水素化物の生成・分解には300°C以上の高温環境が必要であり,実用化の障害となっている.Mg系水素吸蔵合金の特性を改善するための方策としては,遷移金属との合金化が必須であるが,現在知られている合金相は貯蔵能力が十分でない.そこで,メカニカルアロイングによる結晶微細化,真空蒸着による薄膜化,薄膜を冷間圧縮することによる超積層化により水素吸蔵放出特性が改善されることを示した.さらに,活性化Knudsen流を利用することによって水素吸蔵合金の特性が改善されることも示した.1Mg/Ti積層体,Mg/Fe積層体及びMg-Ti合金粉末を作製し,X線回折によって結晶構造や水素化物の生成状態等を調べることができた.Tiの添加はMgの反応特性を改善する有効な方法であり,その熱的安定性が低いことが確認された.実用化を考える際には,第三元素の添加などによってMg-Tiの熱的安定性を改善することが必要である.2ポリイミド基板に対してMg/Fe/Tiの順で蒸着させた積層体のMgの膜厚を300nmから13000nmと変化させ,Mg膜厚の影響を調べた.Mg膜厚300nmから13000nmは,水素化後のXRD測定結果において,MgH2の吸収ピークが存在した.次に,Mgの膜厚が14000nmと15000nmの試料では,作製直後と水素化後のx線プロファイルに変化は見られなかった.よって,Mg14000nm,Mg15000nmは水素を吸蔵しなかったと考えられる.3Mgの融点が約650 °Cであるのに対して,Tiの融点は約1670 °Cであり,融点差が大きいことから溶融によるMg-Ti固溶体の作製は困難であった.このことはMA法においてもMg-Ti固溶体の作製は困難であることを意味していた.今年度からAsanoらやMawejaらの結果を参考にして,ミリング助剤としてステアリン酸を用い,固溶体化が成功したが,この固溶体の結晶構造はfccであったため,十分な水素吸蔵特性を有していなかった.材料力学,機械材料1Polyimide/Mg/Ti/Pd積層体は,一般的な水素化条件において水素を吸蔵した.このことから,試料表面に積層したPdの触媒作用および酸化防止作用がMgの水素吸蔵特性の向上に有効であることが確認された.しかし,Pdは高価かつ重い元素(単位体積あたりMgの約7倍)であるため,実用化を考える際には安価で,かつ軽量な代替触媒の必要である.さらに,重量貯蔵量の増加のために基板の重量を低減することも検討する.2Mgの薄膜化により,2.5MPa,200°CでPI/Fe/Mg/Ti積層体が水素を吸蔵することが示された.Jainらは,金属を薄膜化することにより水素との反応効率が向上すると報告している.薄膜化したMgはバルクと比較して,表面積が増大する.これにより水素との反応面も増大し,反応効率が向上したと考えられる.さらに,Wangらは,Tiの酸化物TiO2は水素分子の解離を促進すること,水素原子拡散の通路として作用すること等の利点を有しており,水素吸蔵特性を改善する報告している.本研究ではTiを多層膜の最外層に蒸着した.
消滅可能性離島における産業史の継承―造船と島人の暮らし―

消滅可能性離島といわれる大崎上島の造船史と島人の暮らしを調査・研究し,郷土史教育の教材の作成等を通して,離島の文化・歴史の継承の一助を目指した。大崎上島の近代産業史は,造船と柑橘類栽培が主であった。大崎上島等島嶼部の課題は,島で育んできた造船・海運・文化等の歴史を次世代へ継承することである。本研究では,離島の課題解決を図るため明治以降の造船・海運・文化を調査・研究し,造船産業史資料や郷土学修教材の作成や講話を行い,子供達が故郷への関心を高めることで,郷土愛の醸成を図り,将来に渡って,離島の文化・歴史の継承の一助を目指す。1.離島である大崎上島を拠点として,芸予諸島及び瀬戸内海を対象とした,造船・海運・島と人の暮らし・文化等について島の歴史(変遷)を次世代に継承することを目的として研究分担者と写真資料や文献調査と聞き取り調査を実施した。収集資料の編集整理には,地域の歴史学・民俗学に詳しい学識経験者の協力を得て行った。2.聞き取り調査を大崎上島町を中心に実施した。瀬戸内海の離島が関わる海事史資料調査のため国会図書館・海事図書館,国内の海事系博物館等の訪問調査を行った。大崎上島で建造及び縁のある船舶の調査のため,中国運輸局尾道海事事務所に保存されている明治6年昭和57年の船籍を抹消した船舶原簿の調査を行い,約800隻のデータを入手した。3.大崎上島の海事史に功績のある望月氏が関わった,船員養成に係る事項(商船学校の設立・練習船建造(日本丸・海王丸))についての調査を行った。昭和5年建造の海王丸については,係留保存されている海王丸の船内調査を行った。また,海王丸の航海日誌の閲覧及びデジタル化を行っている。4.成果発表及び情報発信として,郷土学習教材として「瀬戸内海と我が校」の改訂,ホームページの作成,日本船舶界要港学会,高専シンポジウム,海事技術史研究会おいて口頭発表を行った。消滅可能性離島といわれる大崎上島の造船史と島人の暮らしを調査・研究し,郷土史教育の教材を作成し,郷土教育の一助を目指す。大崎上島の近代産業史は、造船と柑橘類栽培が主であった。また、島の課題として、島で育んできた造船・海運・文化の歴史を将来へ継承することである。本研究では、離島の課題解決を図るため明治以降の造船・海運・文化を調査・研究し、大崎上島造船史MAPや郷土学修教材を作成し、島で育つ子供たちへの郷土教育及び将来に渡り,島の文化・歴史の継承の一助を目指す。1.離島である大崎上島を拠点として、芸予諸島及び瀬戸内海を対象とした、造船・海運・島と人の暮らし・文化などについて島の歴史(変遷)を次世代に継承していくことを目的に、研究分担者と地域を分担して写真資料や文献資料の調査と並行して聞き取り調査を実施した。収集した資料の編集整理には、地域の歴史学・民俗学・自然科学に詳しい学識経験者の協力を得て行った。初年度に、収集資料のデジタル編集・データー保存及び聞き取り調査時の提示用に機材を購入した。2.聞き取り調査を大崎上島を中心に行い、また関係の海事史資料調査のため国会図書館・海事図書館,海事系博物館及び船舶原簿の調査に中国運輸局尾道海事事務所などへの訪問調査を行った。3.成果発表及び情報発信として,郷土学習教材として「瀬戸内海と我が校」の作成,2016年次日本島嶼学会大崎上島大会及び第22回高専シンポジウムにおいて口頭発表及び平成28年度高専フォーラムにおいて教育研究活動発表を行い、優秀発表者として表彰を受けた。初年度において,研究分担者及び学内外の参加者による「広島商船高等専門学校大崎上島歴史文化研究会」の活動により、大崎上島を中心に現地調査(資料収集・聞き取り調査)を行い,大崎上島内外から写真などの資料を現在約20,000点収集できている。資料収集及び調査は今後も継続して実施する。収集した資料については,随時デジタル化及びデータベース化を実施している。デジタルアーカイブスかを図り,平成29年度中にホームページ等で情報発信を始められるようにしたい。また,中国運輸局尾道海事事務所に保管されている「船舶原簿」の調査及び船名録などの調査によって大崎上島及び周辺地域を船籍港とする船舶及び建造された船舶など縁のある船舶のデータを明治期から約1,000隻を超えて収集出来ている。引き続き,国会図書館・海事図書館をはじめ資料収集に努めたい。郷土学習教材も高専生向けの教材を作成できたので,引き続き収集資料を加えて,小中学校向けの郷土学習教材の作成及び出前授業を計画している消滅可能性離島といわれる大崎上島の造船史と島人の暮らしを調査・研究し,郷土史教育の教材を作成し,郷土教育の一助を目指す。

1.離島である大崎上島を拠点として、芸予諸島及び瀬戸内海を対象とした、造船・海運・島と人の暮らし・文化などについて島の歴史(変遷)を次世代に継承していくことを目的に、研究分担者と地域を分担して写真資料や文献資料の調査と並行して聞き取り調査を実施した。収集した資料の編集整理には、地域の歴史学・民俗学・自然科学に詳しい学識経験者の協力を得て行った。2.聞き取り調査を大崎上島町を中心に行った。また、瀬戸内海の離島が関わる海事史資料調査のため国会図書館・海事図書館,国内の海事系博物館等を訪問調査を行った。大崎上島で建造及び縁のある船舶の調査のため、中国運輸局尾道海事事務所に永久保存されている明治6年昭和57年の船籍を抹消した船舶原簿の調査を行い約800隻のデータを入手した。3.大崎上島の海事史に功績のあった望月氏が関わった、船員養成に係る事項(商船学校の設立・練習船建造(日本丸・海王丸))についての調査を行った。昭和5年建造の海王丸については、係留保存されている海王丸の船内調査を行った。また、海王丸の航海日誌の閲覧及びデジタル化を行っている。4.成果発表及び情報発信として,郷土学習教材として「瀬戸内海と我が校」の改訂,ホームページの作成、日本船舶界要港学会、高専シンポジウム、海事技術史研究会おいて口頭発表を行った。初年度に続いて,研究分担者及び学内外の参加者による「広島商船高等専門学校大崎上島歴史文化研究会」の活動により、大崎上島を中心に現地調査(資料収集・聞き取り調査)を行い,大崎上島内外から写真などの資料を現在約30,000点入手している。資料収集及び調査は最終年度も継続実施の計画である。収集した資料については,随時デジタル化及びデータベース化を実施した。平成29年度中にデジタルアーカイブス化を図ったデータを整理すると共に,平成29年度に作成したホームページの充実を図り、島内外への情報発信を始められるようにしたい。また,中国運輸局尾道海事事務所に永久保管されている船籍を抹消された船舶の「船舶原簿」の調査によって入手した約800隻のデータを基にして、明治期から昭和期の船名録を調査して、大崎上島及び周辺地域を船籍港とする船舶及び建造された船舶など縁のある船舶のデータの補完を行っている。船名録などの調査が可能な,国会図書館・海事図書館を今後も訪問して調査及び資料収集に努めたい。郷土学習教材も高専生向けの教材を作成できたので,引き続き収集資料を加えて,小中学校向けの郷土学習教材の作成及び出前授業を計画している。大崎上島が国内1番の生産と出荷を誇っていた「マキハダ」について、現地調査、史実の調査を開始した。消滅可能性離島といわれる大崎上島の造船史と島人の暮らしを調査・研究し,郷土史教育の教材の作成等を通して,離島の文化・歴史の継承の一助を目指した。大崎上島の近代産業史は,造船と柑橘類栽培が主であった。大崎上島等島嶼部の課題は,島で育んできた造船・海運・文化等の歴史を次世代へ継承することである。本研究では,離島の課題解決を図るため明治以降の造船・海運・文化を調査・研究し,造船産業史資料や郷土学修教材の作成や講話を行い,子供達が故郷への関心を高めることで,郷土愛の醸成を図り,将来に渡って,離島の文化・歴史の継承の一助を目指す。1.離島である大崎上島を拠点として,芸予諸島及び瀬戸内海を対象とした,造船・海運・島と人の暮らし・文化等について島の歴史(変遷)を次世代に継承することを目的として研究分担者と写真資料や文献調査と聞き取り調査を実施した。収集資料の編集整理には,地域の歴史学・民俗学に詳しい学識経験者の協力を得て行った。2.聞き取り調査を大崎上島町を中心に実施した。
熟練助産師の分娩介助時の動作(手動作含む)・視線の解析

本研究は,教育ツールとしての分娩シミュレーター開発の基礎研究として,熟練助産師の分娩介助動作を明らかにするために,分娩介助動作計測システムを構築し,演習用のファントムを用いて学生13名と熟練者17名を被験者とし,分娩介助時にかかる両手掌の圧力を測定した.・全体的に熟練者は学生よりも圧力が高い傾向にあった.・分娩シミュレーション時に圧が一定ではなく変動していることが分かり,その変動係数は学生よりも熟練者が大きかった.母体に損傷の少ない分娩介助法は経験年数9年以下においては正面介助での両手掌の同調が側面介助よりも良いことが分かった.本研究は,教育ツールとしての分娩シミュレーター開発の基礎研究として,熟練助産師の分娩介助動作を明らかにするために,分娩介助動作計測システムを構築し,演習用のファントムを用いて学生13名と熟練者17名を被験者とし,分娩介助時にかかる両手掌の圧力を測定した.・全体的に熟練者は学生よりも圧力が高い傾向にあった.・分娩シミュレーション時に圧が一定ではなく変動していることが分かり,その変動係数は学生よりも熟練者が大きかった.母体に損傷の少ない分娩介助法は経験年数9年以下においては正面介助での両手掌の同調が側面介助よりも良いことが分かった.研究の1年目は熟練助産師の分娩介助時の両手の圧力を測定し、分娩時に両手掌にどのような圧がかかっているかを解明した。目的:熟練助産師の分娩介助時における両手掌にかかる圧力を熟練助産師と初学者との比較から明らかにすることである。方法:ニッタ(株)の把持力分布測定用グローブおよびソフトウエアを使用し測定、分娩の状況として、排臨・間欠・発露1・間欠・発露2(25・20・25・20・25秒)の陣痛発作・間欠を模擬分娩として作り、ファントームを使って、分娩介助を実施する。その時の肛門保護あるいは会陰保護時にかかる両手掌の圧力を測定する。グローブの20個センサを両手につける。対象;5年以上の助産師12名、分娩介助の助産実習を終えた学生12名である。結果:熟練者は、全体的に圧力は強くかかっていない。肛門保護から会陰保護に変わるときの左手と右手の使い方は調和がとれている。肛門保護から会陰保護へ変えようとするときは、左手は児頭を必ず押さえており、飛び出しに注意をしている。しかし初学者の場合、両手が全く離れてしまうことがある。同じ、状況設定をしているが、熟練者の方が第1発露の状況で会陰保護にかえているのに対し、初学者はそれより遅くなっている。また、5本の指の圧力の推移を見てみると、熟練者は圧力の数値に個人差はあるが、掲示的な分娩状況に応じての圧力のかけ方が非常に似ている。一方、初学者の場合はまったく、ばらばらである。同じ様な動きが見えない。考察:初学者は分娩時に力が入るというのは先行文献でも言われているが、本研究においても同様であった。熟練者は圧力を強くかけるというよりは、力を掛ける、力を抜く時期というように、経時的にみるとそれが共通しており、圧の調整力が身についている。また、両手の連動がスムーズである。熟練の特徴が見えてきている。これを、次年度においても更に分析し、可視化する方向に進めていく必要がある。平成23年度研究2年目は、1年目での対象を更に増やし、分析数を増やした。大きな成果をまとめることができた。海外で研究レポートの報告を行った。目的:熟練助産師の分娩介助時に両手掌に圧力がどのようにかかっているかを初学者と比較する。方法:実験装置の設定:両手掌に圧センサーをつけ、これをADコンバーターでデジタル変換しパソコンで記録する。ファントームを使用し、模擬分娩(排臨・発露・娩出)場面を作成し、対象者に分娩介助実施させる。この様子をビデオカメラで記録する。対象は学生11名と熟練者17名である。結果:1.分娩介助時に手掌にかかる総圧力は熟練者の方が学生よりも高い。2.圧力の変動を圧力係数で比較すると、熟練者はその状況に応じて圧力をかけたり、抜いたりしているため、学生よりも変動係数が大きい。3.指先と付け根というように、圧力のかかる位置は、熟練者、学生との指先にかかる圧力が強い。4.後頭結節を外す時の右手と左手のタイミングをそれぞれの圧力推移の相関で比較したところ、熟練者は学生よりも相関が高いことが分かった。つまり、後頭結節を外す動作では右手と左手は同じタイミングで圧力をかけており、左右が連動して動いていることが明らかになった。意義:助産学生の分娩介助技術を向上させるために、いままでどのように介助するかの手順とどこに手を置くかは教授できたがどの位の圧力で、いつその圧を掛けるのかを示すことはできなかった。この結果から、詳細にこれを学生に教授することができる。2つ目の意義は、日本の助産ケアが産婦にとってどれだけ良いケアであるか、hands-onとhands-offの論議の中で示していく手立てとなった。
血漿成分分離器を用いた持続動静脈血液透析のエンドトキシンショックに対する効果

ブタを用いて以下の実験を行った。2025kgの子ブタ34頭を対象として、E.coli由来のエンドトキシン0.1mg/kgを30分間かけて静脈内投与を行い、エンドトキシンショックモデルを作製した。これらを以下の5群に分け、循環、呼吸、代謝の変化について比較検討した。1)血液浄化法を行わない対照群(8頭);2)血漿成分分離膜(Evaflux2A)を使用した持続血液透析群(CPFD群:8頭);3)Evaflux2A膜を用いた体外循環のみを行って透析液を潅流しない群(Sham群:6頭);4)通常膜による持続血液透析群(CHD群:6頭);5)持続血液濾過の群(CHF群:6頭)。CPFD群、Sham群、CHD群、CHF群いずれも、エンドトキシン投与終了30分後より開始し、それぞれの治療を180分間行った。心拍出量は投与開始30分で有意に低下したが、60分後には投与前以上の有意な上昇が見られた。その後徐々に低下したが、対照群と比較して、いずれの血液浄化法を施行した4群共に有意な差は認められなかった。他に、体温、心拍数、SVRI、DO_2I、PAO_2/FIO_2I、動脈血pH、PaCO_2I、PaO_2I、血清Ca、乳酸値などいづれの指標も4群共に対照群との差は認められなかった。今回用いたエンドトキシンショックモデルにおいては、CPFD、CHD、CHFいづれの方法も循環、呼吸、代謝に与える影響に差は無く、体外循環だけを行うSham dialysisでも同じであった。敗血症ショックなどに対する治療として、腎不全の管理以外の目的でのCPFD、CHD、CHFの有効性は、今回の実験では証明できなかった。敗血症性ショックにおける血液浄化法の呼吸・循環系に対する効果を検討するため、E.Coli由来のエンドトキシン静脈内投与によるエンドトキシンショックモデルを作製し、各種血液浄化法を比較することを計画した。血液浄化法は、血液透析(HD)、血液濾過(HF)、および血漿成分分離器(EVAL2A膜)を使用した持続動静脈血液透析(CPFD; Continous Plasmafilter Dialysis)とした。本年度はCPFDを主として行った。当初はイヌを用いて実験を行ったが、期待した効果は得られなかった。最初に用いたCPFDのシステムは、ヒトに用いるのと同様のものであり、体重1015kgのイヌには血液充填量が大きすぎると考えられた。そのため、ダイアライザーの大きさを半分とし、血液ポンプを用いないことによりできる限り血液充填量を小さくしてCPFDを行った。また、循環・代謝系の変化がより軽度なモデルとするため微量持続静注法に変更した。しかし、対象群とCPFD群とに循環・代謝系の指標に差は認められなかった。このため、イヌと比較してより体重の大きな個体(2025kg)を容易に得られることや、右心系や呼吸器系の評価がしやすいことなどの理由から、実験動物をブタに変更した。ビタでの実験では、対象群と比較してCPFD施工群で血圧の回復が早く、心拍出量が維持される傾向が見られた。平成8年度も引き続きブタを対象として、CPFDと共にHDおよびHFについても検討する予定である。2025kgの子ブタ18頭を対象として、E.coli由来のエンドトキシン0.1mg/kgを30分間かけて静脈内投与を行い、エンドトキシンショックモデルを作製した。

これらを6頭づつ、通常膜による持続緩徐的血液透析の群(CHD群)、持続緩徐的血液濾過の群(CHF群)、Evatlux2A膜を用いた体外循環のみを行って透析液を潅流しない群(Sham dialysis群)の3群に分け、循環、呼吸、代謝の変化について比較検討した。CHD群、CHF群、Sham dialysis群いずれも、エンドトキシン投与終了30分後より開始し、それぞれの治療を180分間行った。心拍出量は投与開始30分で有意に低下したが、60分後には投与前以上の有意な上昇が見られた。その後徐々に低下したが、3群間に有意な差は認められず、平成7年度に行った対照群と同様の変化であった。また、平均血圧は投与開始30分後に一時上昇がみられたが、60分後には有意に低下し、以後低値を維持した。しかし、3群間および対照群との間に各時点で有意な差は認められなかった。他に、体温、心拍数、DO_2、VO_2、PaO_2/F_1O_2、動脈血pH、Paco_2、Pao_2、BE、血清Ca、血糖値、乳酸値などいづれの指標も3群共に対照群との差は認められなかった。今回用いたエンドトキシンショックモデルにおいては、CHD、CHFいづれの方法も循環、呼吸、代謝に与える影響に差は無く、体外循環だけを行うSham dialysisでも同じであった。敗血症ショックなどに対する治療として、腎不全の管理以外の目的でのCHD、CHFの有効性は、今回の実験では証明できなかった。
休止期腫瘍細胞特性と腫瘍不均一性及び癌幹細胞性との相互関連性解析と癌治療への応用

腫瘍内微小環境の不均一性は、低酸素や低血流低栄養状態の領域を生み、腫瘍細胞を休止期(Q)状態とし、放射線感受性や薬剤分布量を低下させ、治療後再発の可能性も高い。予め10B化合物を投与し、病変部に中性子ビームを照射する中性子捕捉療法(BNCT)でも、病変部腫瘍の不均一性の影響を受ける。治療効果を高めるために、薬剤投与時及び中性子照射時に様々な手法を試行し、新規10B化合物を用いた際でも適応可能な解析手法を用いて治療効果を正しく評価し、BNCTの最適施行手法を探索する。また、腫瘍不均一性や癌幹細胞性に関する特性解析所見を集積し、局所腫瘍制御と遠隔肺転移抑制を同時に目指すBNCTを含めた癌治療法の最適化を目指したい。
動脈硬化における細胞死(apoptosis)の病理学的意義

培養動脈平滑筋細胞に対するInf-γ,抗Fas抗体(CH-11),TNF-α等の細胞死誘発効果とDNA断片化を検討した。抗Fas抗体添加によって培養動脈平滑筋細胞は細胞死を来たし,細胞核の断片化と,DNA電気泳動でラダーが示された。この細胞死はInf-γ,TNF-αによって増強されることが再確認された。ヒト冠動脈肥厚内膜のin situapoptosis detectionを目的としたTUNEL法,およびアポトーシス関連物質等の免疫組織化学染色を行った。使用した抗体はFas(UB2),Bcl-2,p-53,c-myc,PCNA,LCA,L-26,UCHL-1,マクロファージ(KP-1),αアクチン(1A-4)等の各モノクロナール抗体。その結果,冠動脈組織切片ではTUNEL法陽性の内膜平滑筋細胞がしばしば認められた。Fas抗原は全例の冠動脈の中膜と内膜の平滑筋細胞に陽性であったが、特に肥厚内膜のほとんどの平滑筋細胞が強陽性を示した。Bcl-2は浸潤リンパ球によく染色されたが,中膜にはほとんど染色されず,内膜平滑筋細胞に軽-中程度の陽性染色を示すものが少数見られた。c-myc陽性細胞も少数認められた。P-53は陰性であった。動脈硬化巣平滑筋細胞のFas抗原のリガンドが何に由来するかは依然として不明であるが,浸潤リンパ球がFas ligandを有することからT-cellの関与が示唆された。動脈硬化巣の細胞の減少にアポトーシスの機構が重要な働きをすることが示された。。。動脈硬化病巣の陳旧化・硝子化巣内の内膜平滑筋細胞は消失もしくは減少しているように見受けられるが,原因は必ずしも明らかではない。その機序を究明するため,我々は培養動脈平滑筋細胞,および冠動脈硬化巣組織,大動脈瘤組織を用いて,アポトーシスによる内膜平滑筋細胞消失の可能性を検討した。抗Fas抗体添加によって培養動脈平滑筋細胞は細胞死を来たし,DNA電気泳動でラダーが示された。この細胞死はInf-_γ, TNF-αによって増強された。冠動脈組織切片ではTUNEL法陽性の内膜平滑筋細胞がしばしば認められた。Fas抗原は全例の冠動脈の中膜と内膜の平滑筋細胞に陽性であったが,特に肥厚内膜のほとんどの平滑筋細胞が強陽性を示した。Bcl-2は浸潤リンパ球によく染色されたが,中膜にはほとんど染色されず,内膜平滑筋細胞に軽一中程度の陽性染色を示すものが少数見られた。以上から,動脈硬化巣平滑筋細胞のFas抗原のリガンドが何に由来するかは不明であるが,同細胞の減少の過程にアポトーシスが関与している可能性が示唆された。前年度に引き続き培養動脈平滑筋細胞に対するInf-γ,抗Fas抗体(CH-11),TNF-α等の細胞死誘発効果とDNA断片化を検討した。使用した抗体はFas(UB2),Bcl-2,P-53,c-myc,PCNA,LCA,L-26,UCHL-1マクロファージ(KP-1),αアクチン(1A-4)等の各モノクロナール抗体。

その結果,冠動脈組織切片ではTUNEL法陽性の内膜平滑筋細胞がしばしば認められた。Fas抗原は全例の冠動脈の中膜と内膜の平滑筋細胞に陽性であったが,特に肥厚内膜のほとんどの平滑筋細胞が強陽性を示した。Bcl-2は浸潤リンパ球によく染色されたが,中膜にはほとんど染色されず,内膜平滑筋細胞に軽-中程度の陽性染色を示すものが小数見られた。c-myc陽性細胞も小数認められた。P-53は陰性であった。動脈硬化巣平滑筋細胞のFas抗原のリガンドが何に由来するかは依然として不明であるが,浸潤リンパ球Fasligandを有することからT-cellの関与が示唆された。動脈硬化巣の細胞の減少にアポトーシスの機構が重要な働きをすることが示された。
小型衝撃波装置による高精度衝撃波医療システムの開発

本研究では,高精度衝撃波医療システムの開発へ向け, (1)内視鏡下手術用小型集束衝撃波装置の開発,(2)衝撃波によるドラッグデリバリ・遺伝子導入の検討,(3)鉗子に搭載可能な小型集束膨張波装置の開発,(4)衝撃波と生体細胞の相互作用をサブナノ秒という高時間分解能で観察することが可能な超高速度イメージングシステムの開発を行った.低出力衝撃波や超音波による血管新生や骨成長などの生体活性化・再生効果は,これから超高齢化社会を迎える日本において,予防医療の極めて有用な手法の一つとして期待できる.しかしながら,それらの作用に関しては不明な点が多く,安全・安心かつ効果的な衝撃波医療の確立のための大きな障害となっている.音波による焼灼や破壊効果と比較し,活性化・再生などの医療効果は,衝撃波と生体との相互作用という超高速な物理作用から,生化学的な作用が惹起され,結果的に得られる非常に高次の効果である.この複雑な機序を解明するためには,衝撃波と生体とのインタラクションを詳細に調べる必要がある.しかしながら,これらのダイナミクスを調べることが可能な,高時間分解能計測システムは存在しない.そこで,本年度は昨年度から引き続き,音と生体のインタラクションを超高速度撮影することが可能な新しい超高速度イメージングシステムを開発した.開発したイメージングシステムは,これまでの機械的・電気的速度制限を克服し,サブナノ秒の時間分解能でのシングルショット動画撮影を可能とする.このイメージングシステムの原理実証として,結晶内を伝播するフォノン(音響子)・ポラリトンのフェムト秒時間分解能撮影と,ガラス材料表面でのレーザーアブレーションにおける初期プラズマ化現象のピコ秒時間分解能撮影に成功した.(抄録なし)本年度は,高精度衝撃波医療システムの開発へ向け,衝撃波装置の開発と培養細胞を用いたin vitro実験による評価を行った.これまで開発していた放電駆動集束衝撃波発生装置は,生体内部の病変部位に局所的に急峻な立ち上がりをともなう強い正圧(圧縮波)を選択的に負荷することができ,これまでの我々の研究において細胞死や細胞内カルシウムイオン濃度変化などの効果が確認されていた.本年度の研究においては,先ほどの特徴とは逆の,急峻な立下りをともなう強い負圧(膨張波)を負荷することができる集束膨張波発生装置の開発に成功した.具体的には,従来の集束衝撃波装置に,水と音響特性が近いPDMSで成型された反射面アタッチメントを取り付け,放電により発生した圧縮波を音響インピーダンスが大きい媒体であるPDMSから小さい媒体であるAirへの反射面を介させることで正圧を負圧に反転させ,集束させた.本装置はシュリーレン法による衝撃波の光学可視化およびハイドロフォンによる圧力計測により評価された.シュリーレン法では,膨張波発生時の音場の乱れが小さく,PDMS-Air界面反射後も良好な集束を行えていることを確認した.圧力計測においては,放電電圧4kV,10回の計測において平均-5.52MPa,標準偏差1.23MPaの負圧を得ていることを確認した.また,集束点付近の空間プロファイルの計測結果から,集束スポット径は4-6m程度であると推測され,高精度衝撃波医療への適用の可能性が示唆された.さらに本装置と従来の衝撃波装置を用い,in vitro実験を通し膨張波と圧縮波の培養細胞へ与える影響の違いについて詳細に検討を行った.その結果,膨張波のほうが圧縮波よりも細胞膜破壊の惹起や,剥離効果が大きいことを確認した.特に,膨張波照射によって細胞間接着が壊されても細胞は生きていることを確認しており,この結果はBBBなどこれまで薬の送達が困難だった部位へのドラッグデリバリーや遺伝子導入への応用が可能であると考えられる.本年度は,高精度衝撃波医療システムの開発へ向け,鉗子搭載可能な小型集束膨張波装置の開発と,培養細胞に対する衝撃波・膨張波負荷時の影響評価のための実験システムの構築を行った.小型集束膨張波装置に関しては,昨年度の成果である集束膨張波装置を,内視鏡下手術で用いることを視野に入れ,小型集束膨張波装置を新たに開発した.開発した膨張波装置は,これはピストンや超音波のような陰圧の負荷とは異なり,マイクロ秒オーダーの極めて鋭い圧力変化を伴うことを特徴とする.これまでの我々の培養細胞に対する膨張波作用の研究により,細胞膜破壊や剥離効果の惹起を局所的に行える可能性が示されている.しかしながら,集束膨張波装置はデバイスとして大型であり,実際の医療に用いるのに大きな制限があった.そこで本年度は,病変部位に対しアクセスし,精確な膨張波照射を実現するための膨張波鉗子を開発した.開発した小型装置は外径が11mmで,鉗子先端に搭載することが可能である.本装置を用いた圧力計測においては,放電電圧2kVにおいて平均-2.02MPa,標準偏差0.44MPaの負圧を得ていることを確認した.また,大型の装置で見られたマイクロ秒オーダーの鋭い圧力変化も確認できた.内視鏡下手術に適用できる装置を開発したことで,体内の病変部位に,低侵襲的に衝撃波および膨張波を負荷することができるようになった.これは本研究で行われている膨張波照射による細胞膜透過性の亢進を利用したドラッグデリバリや遺伝子導入の適用拡大の可能性を意味している.培養細胞に対する衝撃波・膨張波負荷時の影響評価のための実験システムに関しては,フェムト秒レーザを用いた超高速度現象観察用のイメージングシステムを構築している.

衝撃波や超音波.キャビテーションなどの音響現象が生体に及ぼす影響は未だ不明な点が数多く残されている.なぜなら,現象自体が極めて速く,かつ複雑だからである.本システムはその超高速度現象の撮影を目的とし,得られた画像情報を詳細に解決することで知見を獲得し,新しい医療の創成を目指している.現在はシステムの構築が終了し,これからシステムの評価実験と,衝撃波の撮影実験を行っていく予定である.本研究では,高精度衝撃波医療システムの開発へ向け, (1)内視鏡下手術用小型集束衝撃波装置の開発,(2)衝撃波によるドラッグデリバリ・遺伝子導入の検討,(3)鉗子に搭載可能な小型集束膨張波装置の開発,(4)衝撃波と生体細胞の相互作用をサブナノ秒という高時間分解能で観察することが可能な超高速度イメージングシステムの開発を行った.低出力衝撃波や超音波による血管新生や骨成長などの生体活性化・再生効果は,これから超高齢化社会を迎える日本において,予防医療の極めて有用な手法の一つとして期待できる.しかしながら,それらの作用に関しては不明な点が多く,安全・安心かつ効果的な衝撃波医療の確立のための大きな障害となっている.音波による焼灼や破壊効果と比較し,活性化・再生などの医療効果は,衝撃波と生体との相互作用という超高速な物理作用から,生化学的な作用が惹起され,結果的に得られる非常に高次の効果である.この複雑な機序を解明するためには,衝撃波と生体とのインタラクションを詳細に調べる必要がある.しかしながら,これらのダイナミクスを調べることが可能な,高時間分解能計測システムは存在しない.そこで,本年度は昨年度から引き続き,音と生体のインタラクションを超高速度撮影することが可能な新しい超高速度イメージングシステムを開発した.開発したイメージングシステムは,これまでの機械的・電気的速度制限を克服し,サブナノ秒の時間分解能でのシングルショット動画撮影を可能とする.このイメージングシステムの原理実証として,結晶内を伝播するフォノン(音響子)・ポラリトンのフェムト秒時間分解能撮影と,ガラス材料表面でのレーザーアブレーションにおける初期プラズマ化現象のピコ秒時間分解能撮影に成功した.本年度は計画のとおり,生体組織への衝撃波作用について詳細に検討を行うため,培養細胞を用いた実験を通し,細胞への衝撃波作用に関するパラメータの同定に取り組んだ.その中で,選択的に急激な時間変化を持つ負圧を発生させる装置の開発に成功し,衝撃波の持つ複雑な物理量をコントロールすることができるようになった.このことで,従来までのピーク圧力のみを考慮した評価ではなく,圧縮力・引張力,その時間変化などより詳細な検討が可能となった.小型衝撃波装置による高精度衝撃波医療システムの開発を目指し,本年度は昨年度に得られた知見をもとに,内視鏡下手術で用いることが可能な小型集束膨張波装置の開発を行った.精確な照射を実現するため,病変部位に対しアプローチを行える膨張波鉗子を開発し,期待通り昨年考案した装置に特徴的な急峻な圧力変化を持つ負圧を得ることができた.新しい原理による装置の開発という工学的なアプローチと培養細胞を用いた基礎医学的,そして臨床応用を意識した医療機器開発をうまく連携させ研究を進められていると考えられる.今後も細胞に対する衝撃波作用について検討を行っていく予定である.