hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波エネルギーによる血栓溶解療法の研究

近年、PTCA後の再狭窄に対する血管治療の研究が盛んになってきた。再狭窄を起こさないように多くの薬物や遺伝子が開発されつつあるが、血管壁内へ十分に浸透しないため新しい薬物投与カテーテルが検討されている。今回、超音波エネルギーとマイクロバブルを利用して遺伝子(plasmid DNA)を血管壁内に有効に浸透させることができたので報告する。[方法]日本白色ウサギの腹部大動脈を結紮して先端に発振素子のついたカテーテルを挿入した。カテーテルから血管内腔に蛍光色素ローダミンで標識されたplasmid DNA(100μg)とOPTISON(MBI,San Diego)を0.5ml注入し、超音波を60分間照射した。超音波強度は0.2W/cm^2、周波数は0.95MHzであった。超音波照射後、2ミリ間隔で超音波発振素子の前後6ミリの血管組織切片を直ちに凍結した。共焦点レーザー顕微鏡にて内皮からの遺伝子浸透量をコンピュータ画像解析で測定した。[結果]超音波発振素子の近傍で遺伝子が最も多く観察された。一方、発振素子からの距離が増大するとともに遺伝子量が減少した(n=7:p<0.05)。また組織学的には超音波発振素子近傍で血管中膜への深達度が高かった。超音波照射中の発振素子での温度上昇は最高で3.0°Cであった。[考察]本実験にて超音波エネルギーによる血管壁内への薬物透過促進作用が認められた。一方、超音波強度が最も低いと思われた部位の血管組織は、遺伝子の浸透が少なかった。以上の結果から遺伝子を局所的に導入できることが示唆される。将来、臨床面での血管内超音波カテーテルによる新しい遺伝子治療および血管治療薬物投与システムへの応用が期待される。近年超音波化学療法による癌治療の研究が非常に盛んになってきた。超音波エネルギーで光化学療法で使用されている薬物を励起させ、さまざまな作用を超音波でも引き起こさせることができる事が解ってきた。今回、超音波エネルギーを利用してローズベンガル色素を励起させ血管内に損傷を与え、モルモットの血栓モデルを作成したので報告する。[方法]ネンブタール麻酔下でモルモットの頚動脈にカテーテルを挿入し血管を確保した。その後、両側の大伏在動脈を露出し右側に超音波を照射した(コントロール)。4×4ミリの超音波発振素子を直接血管に接触させ、8分間(duty cycle 50%)超音波を照射した。超音波強度は0.5W/cm^2、周波数は464KHzであった。コントロール側の超音波を照射後にROSE BENGAL 40mg/kgを頚動脈から注入しながら対側(左側)の血管に上記と同一の条件で超音波を照射した。超音波照射後8分間放置した後にEVANS BLUEを注入し、超音波照射した両側の血管とそれが栄養している皮膚領域の色素沈着を観察し血栓の有無を判定した。[結果]両側の大伏在動脈に超音波を照射した後数分よりROSE BENGALと超音波を併用した血管に血流障害認められるようになり、照射終了後8分後には血管は完全に閉塞した。EVANSBLUEを注入すると明らかに超音波を照射した部位の末梢側への色素の流れは認められなかった。一方、超音波のみを照射した側は明らかな血流障害は認められなかった。両側の足背部位の皮膚色を比較すると明らかにROSE BENGAL/超音波併用側にEVANS BLUE色素染色の欠如部位が見られた。

血栓および再狭窄を起こさないように多くの薬物が開発されつつあるが、血管壁内への薬物が十分に浸透しないため新しい薬物投与カテーテルや方法が検討されている。今回、我々は超音波エネルギーを利用して薬物を血管壁内に有効に浸透させることができたので報告する。[方法]病理解剖より得た正常大動脈組織の血管内皮側に蛍光色素ローダミン(分子量479)を接触させ、同側より超音波を照射した。超音波強度は0.3,0.5W/cm^2、周波数は0.95MHzであった。超音波照射後、組織切片を直ちに凍結し、共焦点レーザー顕微鏡にて内皮からの薬物深達距離を測定した。コントロール群には超音波照射を行わなかった。また、超音波照射方向を逆にした場合および蛍光色素に接触させる前に超音波照射した前処置組織についても観察した。[結果]20分以上超音波を照射した群の薬物浸透距離は超音波非照射群に比べ有意な差が認められた(n=7:p<0.05)。超音波60分間照射では49±1.6%であったがコントロールでは32±1.5%であった。また、薬物進達距離の無処置群に対する増強率は内側から照射した群は1.62倍に対し超音波反対側照射では1.15倍であった。薬物に接触させる前に超音波を照射した群は1.18倍であった。[考察]本実験にて超音波エネルギーによる血管壁内への薬物透過促進作用が認められた。また超音波の照射方向に依存した。一方、超音波の前処置組織では透過促進が認められなかったことから超音波による血管内皮の損傷による促進作用ではなかったと考えられる。今後、in vivoにおいての実験検討が必要と思われる。将来、臨床面での血管内超音波カテーテルによる新しい遺伝子治療および血管治療薬物投与システムへの応用が期待される。近年、PTCA後の再狭窄に対する血管治療の研究が盛んになってきた。再狭窄を起こさないように多くの薬物や遺伝子が開発されつつあるが、血管壁内へ十分に浸透しないため新しい薬物投与カテーテルが検討されている。今回、我々は超音波エネルギーとマイクロバブルを利用して遺伝子(plasmid DNA)を血管壁内に有効に浸透させることができたので報告する。[方法]日本白色ウサギの腹部大動脈を結紮して先端に発振素子のついたカテーテルを挿入した。カテーテルから血管内腔に蛍光色素ローダミンで標識されたplasmid DNA(100μg)とOPTlSON(MBl,San Diego)を0.5ml注入し、超音波を60分間照射した。超音波強度は0.2W/cm^2、周波数は0.95MHzであった。超音波照射後、2ミリ間隔で超音波発振素子の前後6ミリの血管組織切片を直ちに凍結した。共焦点レーザー顕微鏡にて内皮からの遺伝子浸透量をコンピュータ画像解析で測定した。[結果]超音波発振素子の近傍で遺伝子が最も多く観察された。一方、発振素子からの距離が増大するとともに遺伝子量が減少した(n=7:p<0.05)。また組織学的には超音波発振素子近傍で血管中膜への深達度が高かった。超音波照射中の発振素子での温度上昇は最高で3.0°Cであった。[考察]本実験にて超音波エネルギーによる血管壁内への薬物透過促進作用が認められた.一方、超音波強度が最も低いと思われた部位の血管組織は、遺伝子の浸透が少なかった。
伝承技術の歴史・民俗学的研究―採石技術の究明と記録保存―

機械化以前の花崗岩採掘技術について、その一連の工程を明らかにした。とくに、現在の花崗岩採掘現場の観察や職人への聞き取り調査から、花崗岩の異方性を読み取り、それに応じて打ち込む矢の大きさや間隔を調整する伝統的な技術が明らかとなったが、現代にまで伝承されるこうした技術の分析が、考古学における従来の花崗岩採掘技術研究の再検討をうながしたことは重要な成果である。なお、本研究の成果は代表者が所属する国立歴史民俗博物館の民俗研究映像「石を切るー花崗岩採掘の伝統と革新ー」、企画展示「時代を作った技ー中世の生産革命ー」、および論文「石屋の祀る山の神・再考ー祭祀の実態と篤い信仰への疑問ー」として公開した。11月2729日福井県福井市の一乗谷朝倉氏遺跡において笏谷石製遺物の調査を行ない、鍋や炬燵といった生活用具をとおして、中世における石材加工および利用の実態を確認した。12月22日埼玉県小川町において中世の緑泥石変岩の採掘遺跡を見学した。12月2729日福島県南会津郡只見町において石材加工に携わった職人が所持していた巻物の所在確認調査を行った。当該地域の大工や屋根葺きなどの職人には、一人前になると儀礼に用いるための巻物を所持する慣習が伝えられてきた。職人の数は限られているが、石屋にもその傾向が認められる。本調査では、既報告の巻物について、その伝承の経緯を確認する予定であった。しかし、所有者の死去にともない、巻物の所在が不明となっていることが明らかとなった。2月12日静岡県熱海市において安山岩採掘用具の調査を行なった。静岡県熱海市では戦後も自家用の石垣用石材の採取などが行なわれており、ノミやヤ、セットウ、ゲンノウ、その他鍛冶用具などが良好な状態で保存されている。そこで、採石用具の実測調査およびその使用に関する聞き取り調査を行なった。その結果、採石用具やその使用法については花崗岩と類似することが明らかとなったが、岩石の性質を踏まえたさらに詳細な調査が必要であるという結論に至った。2月2224日愛媛県今治市宮窪町で花崗岩採掘を行なっている現役の採石業者および考古学研究者とともに、中世の花崗岩採掘遺跡および花崗岩による石造物の調査を行なった。その結果、中世の石仏などに残された矢穴が、花崗岩の性質をふまえた巧みな計算のうえであけられたものであることが明らかとなった。これは、平成23年度に調査を行なった香川県小豆島の大坂城石垣石切丁場跡で見られる、非熟練労働者を大量に動員した際に掘られた矢穴とは別の傾向を示すものである。本年度の研究実施計画は1前年度に撮影した映像を整理し資料化すること2国立歴史民俗博物館で7月に開催予定の企画展示「時代を作った技ー中世の生産革命ー」に向けて展示用映像の作成を進めること3前年度に引き続き、石材採掘業者からの技術および用具の使用に関する調査を行なうこと4前年度に引き続き、花崗岩採掘技術との比較のために花崗岩以外の石材採掘技術およびその使用例について調査を行なうこと、であった。これに対し、本年度の成果は次のとおりである。1については撮影した映像を収めたDVテープおよびDVDを館蔵資料として収蔵し資料化した。2については、展示用映像の作成については昨年度のうちに終了した。本年度は展示用映像を企画展示において上映し、中世から近世初頭における石材採掘技術についての来館者の理解を助けることができた。3については愛媛県今治市宮窪町における調査を継続的に行なった。4については静岡県熱海市・高知城・岐阜城山麓城主居館跡等の調査を行なった。次に研究期間全体を通じて実施した研究の成果をあげる。まず、基礎的かつ最大の成果は機械化以前の花崗岩採掘技術の全体像が把握されたことである。特に現代の花崗岩採掘現場の観察や職人からの聞き取りをとおして、花崗岩特有の異方性を読み取り、それに応じて矢を打ち込むという花崗岩採掘の基本的技術が提示され、そのことが考古学における従来の花崗岩採掘技術研究の見直しにつながっているという点を強調したい。さらに、こうした調査の成果は民俗研究映像「石を切るー花崗岩採掘の伝統と革新ー」、企画展示「時代を作った技ー中世の生産革命ー」、論文「石屋の祀る山の神・再考ー祭祀の実態と篤い信仰への疑問ー」等に反映されている。なお、今後は花崗岩と同様に硬質の岩石であり、花崗岩と類似する技術で採掘される安山岩についての調査を進め、その技術の異同について明らかにしたいと考えている。なお、本研究の成果は代表者が所属する国立歴史民俗博物館の民俗研究映像「石を切るー花崗岩採掘の伝統と革新ー」、企画展示「時代を作った技ー中世の生産革命ー」、および論文「石屋の祀る山の神・再考ー

祭祀の実態と篤い信仰への疑問ー」として公開した。当該年度に実施した研究のおもな成果は二つある。第一に、花崗岩採石に用いられた採石用具の記録と、その使用法に関する聞き取り調査である。本研究では、岡山県笠岡市北木島の元採石業者の元に残されている採石用具約150点について、考古学研究者の協力を得ながら、実測調査を行なうと同時に、それを使用していた元採石業者自身から使用法についての聞き取り調査を行なった。この調査は、考古学研究者との共働で行なわれたところにその特徴がある。民俗学を専門とする研究代表者だけでは気づかない、採石用具に施された微細な工夫や使用痕についての知見を考古学研究者から得られたと同時に、聞き取り調査という民俗学的手法によって、考古遺物からは明らかにすることができない採石用具の具体的な使用法や、使用のための身体的技術についての情報を、考古学研究者と共有することができた。第二点目は、採石丁場遺跡における調査である。香川県小豆郡の小豆島に、大坂城再建時の石垣用の石材が採掘された跡が残されていることは周知のとおりである。本研究では、岩谷丁場遺跡について、考古学研究者および現役の採石業者とともに、近世初期当時の採石技術および労働体制についての調査を行なった。本調査の特徴は、現役の採石業者の協力を得て、遺跡の検証を行なったところにある。調査の結果、岩谷丁場遺跡の矢穴(矢と呼ばれる楔を打ち込んで石を割るための穴)には、少数の技術的に高いものと、多数の技術的に低いものが確認された。また、過剰なまでに大きな矢穴が間隔を詰めてあけられていることも確認された。その結果、大量の石材を短期間に切り出さなければならない状況において、少数の熟練労働者のもとに多数の非熟練労働者が組織されていたという当時の労働体制を推測するにいたった。本研究は花崗岩採掘技術の究明と記録保存を目的としている。平成24年度は上記のとおり、中世の石造物に残された石材加工の痕跡について現役の採石業者とともに検討するという、従来行われてこなかった新しい調査法を取り入れて成果をあげえたほか、安山岩の採掘・加工技術についても調査を行ない、花崗岩採掘技術との比較を行なう基礎を固めることができた。さらに、花崗岩採掘技術の記録保存についても、所属機関における映像制作事業との連携をはかりながら、10日間にわたって現代の花崗岩採掘現場に密着して撮影を行ない、民俗研究映像「石を切るー花崗岩採掘技術の伝統と革新ー」としてまとめた。本映像では、平成23・24年度の調査をふまえ、中世および近世における石材採掘技術と現在の石材採掘技術の連続性を指摘し、さらに、現代の石材採掘の全工程を記録した。また、戦前から戦後にかけて石材採掘業に従事してきた人びとの語りをとおして、石材採掘技術の戦後の変化を明らかにしたと同時に、石材採掘に従事してきた人びとの生活や、石材採掘にともなう信仰などについても記録している。当該年度は1.石材採掘作業の全体的作業工程の把握、2.採石用具の実測調査および使用法に関する聞き取り調査、3.花崗岩以外の岩石の採石技術に関する調査を計画していた。1.については、採石業者への聞き取り調査により達成している。2.については、当初は愛媛県今治市宮窪町で行なう予定であったが、岡山県笠岡市北木島での調査に変更した。その理由は、北木島の資料が資料群としてのまとまりが良く、また、時代的にも古く希少なものであったからである。さらに、それを使用していた所有者が高齢ながら存命であり、現在であれば聞き取り調査も可能であるということも理由として挙げられる。
特殊な生理機能を有する海産動物の包括的研究基盤の整備

本研究は、陸上生物には例を見ない特殊な生理・生命維持機構を有する代表的な海産動物種に焦点を当て、それらの分類・生態や生理機能をより明らかにするとともに、その生命現象の発現に必須なタンパク質や遺伝子などの分子生物学的知見をも加えた生命現象の包括的研究基盤の整備を行うことを目指す。研究対象として、重金属を濃縮するホヤ類と、共生する化学合成細菌からエネルギーを得るヒゲムシ類、頭足類の腎臓に寄生するニハイチュウ類などを選び、生命現象の包括的研究を推進するための企画調査を推進した。1.特殊な生理・生命維持機構を有する代表的な海産動物として、6つの動物群を取り上げ、それぞれについてこれまでに明らかになっている生態学・分類学・形態学・生理学・生化学・分子生物学的研究の現状を把握し、生命現象の包括的研究基盤を整備するための問題点の洗い出しを行った。2.班会議を平成15年6月に広島で開催した。各班員を下記の動物群毎に割り振って詳細な問題点の把握に務めた。(1)海産無脊椎動物ホヤによる微量元素の濃縮(広瀬、千葉、植木、安住、道端)。(2)ヒゲムシとその化学合成共生細菌および巨大ヘモグロピン(松野、笹山、三田、福森)。(3)半索動物のギボシムシの分子系統的学および生活史(笹山、西川、三田、佐藤)。(4)サナダユムシの形態、行動および生理(西川、松野、後藤)。(5)ニハイチュウの進化および特殊な生理・生命維持機構(古屋、佐藤、後藤)。(6)内肛動物門の環境に対する生理学的な適応戦略(伊勢戸(班友)、笹山、西川、松野)。
消化管形態形成・創傷治愈におけるマトリックスメタロプロテアーゼの発現制御の検討

ラット胎児消化管組織の後期発生期およびラット胃粘膜障害モデルを用いた創傷治癒過程の両者を検討する事で、消化管上皮組織の三次元構造の構築、修復、およびその維持に関与するMMPファミリーの動態を検討した。上皮組織の増殖・運動が活発化する消化管上皮組織の腺管形成過程、上皮組織再生過程において、間質系組織でのMMP-2の発現増強と軌を一にして、その活性化酵素であるMT1-MMPの遺伝子発現増強が生じ、MMP-2の不活性型から活性型への変換が促進され、酵素活性増強が生じる事によりマトリックスの大規模な改変が生じる事が見出された。MMP-9については遺伝子発現を認めるものの、mRNA発現量は極僅かであり、腺管形成過程でのプロフィールを正確に検討する事は困難であったが、一方、腺管伸張期に伴ってMMP-9遺伝子および蛋白発現増強、酵素活性増加が観察された。また、胎児ラット胃器官培養系を用いたin vitroの検討では、間質系組織でのMMP-2の誘導にはHGF、TGFα等の増殖因子、あるいは副腎皮質ステロイド、Sodium butylateなどの分化誘導因子が関与している事、また、COX-II等の上皮系組織の増殖を制御する因子が介在して調節がされている事が想定された。さらに、ラット胎児より摘出した胃を用いて、上皮組織の形態形成前(妊娠15日齢)の上皮、間充織の単独初代培養、組織recombinationを用いた器官培養系での検討では、胎児胃の間充織におけるMMP-2遺伝子発現は、上皮組織との存在下で、遺伝子、蛋白、酵素活性のいづれについても顕著な増強が生じる事、また同時にMT1-MMPmRNA発現も間充識で顕著に増強する事が観察され、MMPファミリーの発現が、上皮間質間相互作用により厳格に制御されている可能性が強く示唆された。消化管各部域(胃、小腸、大腸)の後期発生過程における形態形成、あるいは出生直後の腺管成熟過程に注目し、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)発現動態、発現制御の概略を把握する事を目的に、in vivoおよびin vitroの系を運用し、以下の結果を得た。1.ラット胎児(14.5日齢以降)より摘出した消化管各部域でのマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現を、ゲラチンゲル電気泳動でスクリーニングを行い、発現されている分子種、蛋白量、活性の推移を検討した。上皮、あるいは間質での発現が同定された分子種はMMP-2およびMMP-9であった。後者は今回検討した消化管の部域((胃、小腸、大腸)のいづれにおいても活性型の出現を認めず、酵素活性もMMP-2に比して数%程度であった。これに対してMMP-2活性は間質優位の発現を示し、発生過程の進行、特に腺管形成期に一致して増加を示した。MMP-2活性増加の原因は活性型増加に由来するものであった。これらについてRT-PCRを用いて遺伝子発現の推移を検討した所、腺管形成期に一致してMMP-2 mRNAの増加が観察された。現在、MMP-2のinhibitorであるTIMP-2 activatorであるMT1-MMP遺伝子の発現動態を検討中である。2.胎児ラット胃、大腸器官培養系を用いて、HGF、TGFα等の増殖因子、あるいは副腎皮質ステロイド、Sodium butylate, TGF-β、COX-2阻害剤など分化に影響を与える事が想定されている因子の作用によるMMPの発現変化、活性変化を検討した。HGF、TGF-αなど増殖因子により腺管形成促進、そしてMMP-2の発現増加が観察されると共に、

副腎皮質ステロイド、Sodium butylate, TGF-β、COX-2阻害剤などにより、腺管形成促進、そしてMMP-2の発現抑制が観察されている。1.胎児ラット胃器官培養系を用いる事で、HGF、TGF-αなどの増殖因子により腺管形成促進、胃粘膜上皮組織の分化マーカーであるカテプシンE、III型粘液、ペプシノゲンなどの分化マーカー発現抑制、そしてMMP-2mRNAおよび同蛋白発現、同活性増加が観察された。一方、副腎皮質ステロイド、Sodium butylate, COX-2阻害剤などにより、腺管形成抑制、分化マーカーの発現促進、そしてMMP-2mRNAおよび蛋白発現の抑制、活性発現抑制が観察された。同様に離乳期の大腸上皮組織についても検討を行なっているが、HGFにて腺管形成促進、MMP-2mRNAおよび蛋白発現、活性増加が観察され、一方、副腎皮質ステロイド、COX-2阻害剤により、腺管形成抑制、そしてMMP-2mRNAおよび蛋白発現抑制、活性発現抑制が観察された。2.ラット胎児より摘出した胃を用いて、上皮組織の形態形成前(妊娠15日齢)の上皮、間充織の単独初代培養、組織recombinationを用いた器官培養系を運用する事で、間充織でのMMP-2の遺伝子発現が、上皮組織と組み合わせて培養する事により、遺伝子、蛋白、酵素活性のいづれについても顕著に増強する事、同時にMT1-MMPmRNA発現も間充識で顕著に増強する事を見出した。3.ラットをもちいたエタノール急性胃粘膜障害モデルあるいは酢酸潰瘍モデルを用いて、障害治癒過程における胃粘膜組織においてMMP-2、MMP-9の遺伝子、蛋白、酵素活性の発現推移、またMT-1MMPの遺伝子発現推移を検討した。潰瘍治癒に伴う粘膜上皮再生に一致して、MMP-2のmRNA、蛋白、酵素活性の上昇を認めた。MT-1MMPmRNA発現もMMP-2mRNA発現にほぼ同期する形で生じていた。これに対してMMP-9の発現は僅かであり、大きな発現変化は認められなかった。
中枢神経系伝達物質のカルシウム依存性並びに非依存性放出の細胞下機構に関する研究

1カルシウム依存性ド-パミン放出網膜内ド-パミンニュ-ロンからのド-パミン放出はカルシウム依存性であることが知られている。そこでこの放出にプロテインキナ-ゼc(PKC)系が関与しているかどうか検討した。まず最初に網膜可溶性分画中のPKC酵素の諸性質を調べたところ、発癌プロモ-タ-(TPA)やジアシルグリセロ-ル(OAG)で、直接活性化され、阻害剤H_7で抑えられた。次にPKCのモノクロナ-ル抗体を用い網膜組織の免疫組織化学を行なったところ、桿体型双極細胞とド-パミン細胞が染め出された。そこで^3Hド-パミンをあらかじめド-パミン細胞に取り込ませ、TPAやOAGを添加(3分間)したところ、ド-パミン放出が有意に促進された。また、HPLC-EC法を用い、内在性のド-パミン放出を追跡したところ、同様にこれらSPKC賦活剤によりド-パミン放出が2・3倍増加した。PKC抑制剤であるH_7やスタウロスポリンの同時添加により、これら放出はほぼ完全に抑えられた。次いでこのド-パミン放出に伴なうPKCによるリン酸化基質を検索したところ、約38KDaのタンパクが比較的短時間(3分間)でリン酸化された。現在この基質とド-パミン放出との関係を追求中である。以上網膜ド-パミン細胞からのド-パミン放出にはPKC系の関与が強く示唆された。2.カルシウム非依存性GABA放出網膜外水平細胞はGABAを含有し、そのGABA放出は外液のカルシウムに依存しない。そこで我々はこの外水平細胞のGABA放出に共役する受容体を見い出す目的で、種々の神経伝達候補物質を添加したところ、グルタミン酸時にカイニン酸により、強力なGABA放出が惹起され、NMDAは無効であった。カルシウム非依存性であることより、GABAのキャリァ-の見地から現在その放出機構を追求中である。
計算論的アプローチに基づく上肢訓練支援システムと機能回復モデルの構築

本研究では生体の運動制御モデルを基盤に、フィードバック情報が与える運動学習への効果を統合的に扱うことで機能回復モデルを構築し、効率的かつ最適な上肢運動の機能回復支援システム、およびリハビリテーションの開発を目的とする。本年度は、そのための基礎的研究として、人差し指と親指によって発生力を制御し、物体を保持する精密把握のモデル化を行うことで、数値シミュレーションおよび計測値との比較を行うことを計画していた。しかし、手指の機構を上肢と同様に捉えることに問題があることが判明したため、手指動作のモデル化の前に、手指動作と腕運動の類似性、または差異について明確にしておく必要があるとの結論に至った。そこで、手指動作に加え、腕の運動にまで研究対象を拡大し、その制御機構の比較検討を行うように研究計画の変更を行った。今年度の主な成果は、(1)数値実験による上肢運動中の筋活動の再現、(2)運動制御における至適方向の機能的役割の検討、ならびに(3)脳卒中による上肢運動機能障害および回復過程のモデル化、の3点となる。(1)では、運動中に生じる特徴的な筋活動パターンが、位置、速度および力の項で構成される評価関数を最適化することで再現されることを示した。(2)では、一次運動野はフィードバック制御におけるフィードバックゲインとして機能していると考えられ、一次運動野の神経細胞が有する至適方向は、筋骨格系システムにおいて、ある種の最適化を行った結果として観測されるものであることが示唆された。そして、(3)では、脳卒中による上肢の運動麻痺、およびリハビリテーションによる回復過程のモデル化を行い、脳の可塑性に基づいた観点から、ロボットを利用したリハビリテーションが有効であることを示した。以上の研究成果に基づき、今後は、脳卒中片麻痺等の運動機能障害を対象に、至適方向に基づいたリハビリテーションの開発を行う予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ファジー値をもつ停止問題の解析

ファジー推移のマルコフ決定過程への導入は千葉大学計画数学グループ[蔵野正美、安田正実、中神潤一、吉田祐治(現在は北九州大学)]の主要研究課題で1991年より始められ精力的に研究発表されてきた。本研究は以上の背景と結果を踏まえ、ファジー値をもつ停止問題の構造に関する理論的基礎研究を目的とする。ファジー(最適)停止問題は、各種の決定問題への基本的基盤であり、社会が当面する諸問題への適用と極めて広く活用され、統計学・計画数学等における逐次決定問題の基本として捉えることができると考えている。本研究の2年間において、ファジー(最適)停止問題の基本的な構造を解析する研究に焦点を置いた。発表された関連研究のうち主なものは次の通りである。(1)通常のマルコフ決定過程において、多次元集合値利得を考え、その空間上に擬順序を導入することに成功した。この論文はファジー集合の比較をするための基本定理を与える。(2)一般の動的ファジーシステムにおいて、無限期間平均利得を定義し、解の存在を示した。特に一次元の場合には解を導出するファジー関係式を求めた。(3)多次元停止問題の応用例として資産処分問題を考察した。平衡戦略の存在定理と解の導出が可能な具体例を示した。(4)ファジー停止問題を考察する最初の論文である。単調ファジー停止時間を定義することで、問題の解析に成功した。本論文では利得のスカラー化を行ったが、直接ファジー利得を扱うことを今後の目標としたい。(5)ベルマン流の動的計画法のファジー化の拡張を行う。ファジー関係式の導出と解の一意存在定理を示した。(6)従来研究されて来たファジー順序の解説とファジー数の多次元化に伴うファジー順序の考察を行い、新たにこの上に擬順序を定義した。これは最適ファジー政策を求めるための基本定理である。この他に1998年度、1999年度の数学会(春と夏)および京都大学数理解析研で、それぞれ4編づつの講演を行ない、活発な研究活動ができた。本研究は数学以外に、情報系の工学部、経済学部・経営学部との交流研究が盛んである。平成11年度は金沢で研究集会を開催し、平成12年は九州大学と金沢大学との研究交流のため、出張と招聘を行った。最新の研究成果の発表と討論により貴重な情報の交換ができ大変有意義であった。このような交流は境界領域としての学問を進めていく上でぜひ必要と考えている。また、計算機関係の整備等への補助金の支給に感謝する。本研究は以上の背景と結果を踏まえ、ファジー値をもつ停止問題の構造に関する研究を目的とする。ファジー(最適)停止問題は、各種の決定問題への基本的基盤であり、社会が当面する諸問題への適用と極めて広く活用され、統計学・計画数学等における逐次決定問題の基本として捉らえることができると考えている。本研究の初年度にあたり、ファジー(最適)停止問題を解析するための基本的な構造に焦点を置き研究を行った。発表されたた基礎研究のうち主なものは次の通りである。(1)ファジー状態の線形推移を単調性を持つ推移に拡張し、従来の結果を含む極限定理を導出した。(2)一般の動的ファジーシステムにおいて、動的計画法の立場より解の存在と一意性を議論した。上記の2編の論文はファジーの国際誌であるfuzzysets and systemsに掲載された。(3)制約条件のあるマルコフ決定過程を無限次元線形計画法の手法で解析した。(4)集合値の利得を持つ集合値マルコフ決定過程の基本定理を導いた。(5)ファジー数の多次元化に伴うファジー順序の考察を行い、最適化基準に必要な定理を求めた。上記の3編の論文は最適停止問題のファジー化及び多次元化に必要不可欠のもので、数理解析研究所の講究録の掲載と新潟の国際学会で発表された。(6)ファジー停止時刻の定義とファジー利得とファジー停止時刻の合成に関する研究を行なった。上記の論文はオーストラリアの国際学会で発表されたもので、これに続く2編の論文の準備中である。この他に1998年度の数学会と京都の数理解析研で、それぞれ2編づつの講演をしている。ために、平成11年2月に8名のミニ研究集会の開催を北陸で行った。最新の研究成果の発表に対する討論と貴重な情報の交換が得られ大変有意義であった。このような研究集会は境界領域としての学問を進めていく上でぜひ必要と考えている。最後に、これらの研究と論文の作成にあたり、国際学会への参加、研究集会の開催及び参加、計算機関係の整備等の補助金の支給に感謝します。

本研究は以上の背景と結果を踏まえ、ファジー値をもつ停止問題の構造に関する理論的基礎研究を目的とする。ファジー(最適)停止問題は、各種の決定問題への基本的基盤であり、社会が当面する諸問題への適用と極めて広く活用され、統計学・計画数学等における逐次決定問題の基本として捉えることができると考えている。本研究の2年間において、ファジー(最適)停止問題の基本的な構造を解析する研究に焦点を置いた。発表された関連研究のうち主なものは次の通りである。(1)通常のマルコフ決定過程において、多次元集合値利得を考え、その空間上に擬順序を導入することに成功した。この論文はファジー集合の比較をするための基本定理を与える。(2)一般の動的ファジーシステムにおいて、無限期間平均利得を定義し、解の存在を示した。特に一次元の場合には解を導出するファジー関係式を求めた。(3)多次元停止問題の応用例として資産処分問題を考察した。平衡戦略の存在定理と解の導出が可能な具体例を示した。(4)ファジー停止問題を考察する最初の論文である。単調ファジー停止時間を定義することで、問題の解析に成功した。本論文では利得のスカラー化を行ったが、直接ファジー利得を扱うことを今後の目標としたい。(5)ベルマン流の動的計画法のファジー化の拡張を行う。ファジー関係式の導出と解の一意存在定理を示した。(6)従来研究されて来たファジー順序の解説とファジー数の多次元化に伴うファジー順序の考察を行い、新たにこの上に擬順序を定義した。これは最適ファジー政策を求めるための基本定理である。この他に1998年度、1999年度の数学会(春と夏)および京都大学数理解析研で、それぞれ4編づつの講演を行ない、活発な研究活動ができた。本研究は数学以外に、情報系の工学部、経済学部・経営学部との交流研究が盛んである。平成11年度は金沢で研究集会を開催し、平成12年は九州大学と金沢大学との研究交流のため、出張と招聘を行った。最新の研究成果の発表と討論により貴重な情報の交換ができ大変有意義であった。このような交流は境界領域としての学問を進めていく上でぜひ必要と考えている。また、計算機関係の整備等への補助金の支給に感謝する。ファジー推移のマルコフ決定過程への導入は千葉大学計画数学グループ[蔵野正美、安田正実、中神潤一、吉田祐治(現在は北九州大学)]の主要研究課題で1991年より始められ精力的に研究発表されてきた。ファジー(最適)停止問題は、各種の決定問題への基本的基盤であり、社会が当面する諸問題への適用と極めて広く活用され、統計学・計画数学等における逐次決定問題の基本として捉らえることができると考えている。本研究の最終年度(2年目)にあたり、ファジー(最適)停止問題基本的な構造を解析する研究に焦点を置いた。
漢方薬による歯周疾患治療への応用とその作用機序解明

歯周病は、歯周病関連細菌の菌体成分(LPSなど)刺激によりヒト歯肉線維芽細胞(HGFs)などが炎症性サイトカイン、プロスタグランジン(PG)E2などを産生することで生じる慢性炎症疾患である。一般的に歯周病治療は歯石・プラークの除去を行うが、炎症症状が著しい場合には抗炎症薬を投与することがある。しかし、一般的な抗炎症薬は胃腸障害などの副作用がある。抗炎症作用を示す漢方薬、小柴胡湯にはこれら副作用がない。小柴胡湯によるHGFsの炎症性物質産生抑制効果を検討し、明らかにした。歯周病は歯肉線維芽細胞、単球、マクロファージが歯周病関連細菌由来成分に応答し、炎症性サイトカインやプロスタグランジン(PG)E_2などが産生され、慢性的な炎症症状を呈する疾患である。歯周病の治療には歯石・プラークの除去が必要であるが、炎症症状が著しい場合には初期治療終了後や急性炎症発症時に抗炎症薬を投与することがある。しかし、一般的に使用されている酸性非ステロイド性抗炎症薬は胃腸障害などの副作用を示すことが知られている。小柴胡湯は抗炎症作用をもつ漢方薬であり、肺炎、気管支炎、慢性肝炎などの炎症性疾患に対して使用される。この副作用、特に胃腸障害に関する報告はなく、投与禁忌として胃腸障害は含まれていない。そこで本研究では、小柴胡湯が歯周病の抗炎症作用を示すのかについて、in vitro実験系で検討した。培養ヒト歯肉線維芽細胞を10ng/mlのP. gingivalis由来LPSで24時間刺激し、培養上清中のIL-6、IL-8、PGE_2量をELISAにて測定した。この系に小柴胡湯を0.1、0.3、1ng/mlの濃度で添加することにより、小柴胡湯の作用を検討した。LPS刺激によるIL-6、IL-8の産生は小柴胡湯添加によって変化は見られなかったが、LPS刺激によるPGE_2産生量は小柴胡湯濃度依存的に減少した。LPS刺激によるCOX-2蛋白質量は、小柴胡湯濃度依存的に減少した。また、小柴胡湯はCOX-1の蛋白質量変化や活性には影響を与えなかったが、COX-2の活性を濃度依存的に阻害し、COX-2蛋白質量との相関性が認められた。以上の結果から、小柴胡湯はCOX-2の発現を抑制することにより、その相対的な活性が減弱し、その結果PGE_2産生を抑制させることで抗炎症作用を示すことが考えられた。また、小柴胡湯はCOX-2発現を選択的に阻害することから、胃腸障害の危険性が少ないことが示唆された。歯周病は歯周病関連細菌の菌体成分刺激によりヒト歯肉線維芽細胞(HGFs)などが炎症性サイトカイン、プロスタグランジン(PG)E_2などを産生することによって生じる慢性炎症性疾患である。しかし、一般的に使用されている抗炎症薬は胃腸障害などの副作用を示すことが知られている。我々は抗炎症作用を示す漢方薬として小柴胡湯を候補とし、これによるHGFsの炎症性物質産生抑制を検討した。埋伏智歯抜去時の遊離歯肉片から分離したHGFsを10ng/mlのPorphyromonas gingivalis由来LPSで24時間刺激し、培養上清中に産生されたIL-6、IL-8、PGE_2量を測定した。また、この系に小柴胡湯を0.1、0.3、1ng/mlの濃度で同時添加することにより小柴胡湯の作用を検討した。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)小柴胡湯はLPS刺激によるIL-6、IL-8産生量に影響を与えなかったが、PGE_2産生量を濃度依存的に減少した。また、基底レベルのPGE_2産生量に影響を与えなかった。(2)小柴胡湯はLPS刺激によるCOX-2の発現量を濃度依存的に低下させた。(3)無細胞系実験において、小柴胡湯はCOX-1の活性に影響を与えなかったが、COX-2の活性を濃度依存的に抑制した。以上の結果から、小柴胡湯はHGFsのCOX-2発現及び活性の両方を抑制することによりPGE_2の産生を抑制し、抗炎症作用を示すことが示唆された。また、COX-2を選択的に阻害するため胃腸障害が生じる危険性が少ないことが示唆された。現在、他の候補として半夏瀉心湯、黄連湯、黄連解毒湯について実験を行っており、いずれの漢方薬もHGFsから産生されるPGE_2量を低下させるという結果が得られている。
紫外線性DNA損傷の修復異常で発症する遺伝性光線過敏症の放射線安全性に関する研究

今回、神経型XPA、XPD/CS、皮膚型XPV、CSB患者を対象とし、放射線誘発DNA損傷修復機能をγ-H2AXのフォーカス形成を指標に検討した。その結果、XPV細胞、CSB細胞におけるγ-H2AXのフォーカス形成は正常細胞より10-30%低下がみられた。XPA、XPD/CS細胞では正常レベルであった。以上から、放射線照射後のCSB、XPV患者由来細胞のDNA損傷修復能は、正常細胞に比して劣る可能性があり、検査や治療における放射線の使用が生体に悪影響を及ぼす可能性がある。このDRC低下とXPV、CSBの遺伝型、臨床的重症度、放射線皮膚障害(急性、慢性)との関連は見いだせなかった。紫外線性DNA損傷の修復欠損で発症する遺伝性光線過敏症(色素性乾皮症;XP、コケイン症候群;CS)患者において、「放射線検査、放射線療法などの放射線使用は本当に安全か?」ということに関してはこれまで様々な研究結果が報告されてきたが、アッセイ系の感度の違いなどから、確立したコンセプトはまだないのが現状である。本研究は、我々が保持している多くの希少なXP、CS患者細胞を用いてこの事象を詳細に再評価し、その病態を解析することが研究の目的である。方法は放射線照射で形成されるDNA二本差切断(DSB)の修復応答をγ-H2AXを指標に蛍光染色にて高感度に可視化し定量化するシステムを用いて検討した。また平成27年度時点で臨床的・細胞学的にXP、CSと診断されているがまだ遺伝型が判明していない細胞についてはXP、CS遺伝子検査を各々3例、1例実施した。放射線照射で形成されるDNA二本差切断(DSB)の修復応答をγ-H2AXを指標に蛍光染色にて高感度に可視化し定量化する実験について、年度初めからバックグラウンドのフォーカス数が高い、正常細胞で充分数のフォーカス形成が得られないなどの問題が発生した。そのため、条件検討に4カ月を要してしまった。さらに、同実験について、1細胞株の検討が予想以上に日数を要したため、計画細胞株数が解析できなかった。また前述の研究に1年を要したため、宿主細胞回復システム(ルシフェラーゼ発現ベクターに放射線照射してDSBを誘発する実験系)を用いた放射線照射後のDSBに対するDNA修復能の定量化実験には平成27年度着手できなかった。紫外線性DNA損傷の修復欠損で発症する遺伝性光線過敏症(色素性乾皮症;XP、コケイン症候群;CS)患者において、紫外線以外、例えば放射線によるDNA損傷;二本鎖DNA切断の修復機能は正常かということに関しては、これまで研究はあるが明確な結論はまだ出されていない。本研究では、我々が長年保持している多くの希少なXP、CS患者細胞を用いて「患者の放射線感受性、安全性」を詳細に再評価し、異常が確認できればその病態を解析することを目的としている。方法は放射線照射で形成されるDNA二本鎖切断(DSB)の修復応答をγ-H2AX(H2AXのリン酸化)を指標に蛍光染色にて高感度に可視化し定量化するシステムを用いて検討した。平成27年度までに我々は同システムにてCS細胞、XPV(XPバリアント)細胞の一部でDSB修復応答が低下していることを見出した。今回平成28年度では、8種類のXPV細胞、コントロールとして4系統の正常細胞、1系統のAT(ataxia telangiectasia)細胞を用いた。XPV細胞では8症例中4例の患者由来細胞でγ-H2AX形成能に低下がみられることが判明した。ただ、XPV細胞でのγ-H2AX形成能の正常細胞に対する低下率が1020%とDSB修復応答の低下が少ないことが確認できた。同修復応答が低下していると思われる4例と正常と思われる4例では遺伝型、表現型(皮膚症状の重症度、細胞のカフェイン添加紫外線感受性)に差異はみられなかったが、今回の結果はXPV患者の一部ではATR、ATMを介したDSBに関する損傷修復応答に異常があることを示唆している。XPV細胞と正常細胞との間での差がわずか(半数のXPV患者細胞は正常と変わらず、低下したXPV細胞でもその低下が10-20%程度にとどまる)で仮説の予想より少なく、どのXP-V細胞を用いて、DSB修復に関わる分子を生化学的に検討するかの決定が平成27年度末の時点ではできていない。従ってDSBに関する損傷修復応答の分子レベルでの解析はまだ行えていないのが現状である。また平成27年度前半は解析のための顕微鏡に不具合が発生し、さらに多く(最近診断された新規症例)のXPV細胞での実験が未着手である。紫外線性DNA損傷の修復欠損で発症する遺伝性光線過敏症(色素性乾皮症;XP、コケイン症候群;CS)患者において、紫外線以外、例えば放射線によるDNA損傷;二本鎖DNA切断の修復機能は正常かということに関しては、明確な結論はまだ出されていない。本研究では、XP、CS患者細胞を用いて「患者の放射線感受性」を詳細に再評価し、異常が確認できればその病態を解析し、「XP、CS患者での放射線を用いた検査の安全性」することを目的としている。方法は放射線照射で形成されるDNA二本鎖切断(DSB)の修復応答をγ-H2AX(H2AXのリン酸化)を指標に定量化するシステムを用いて解析した。細胞レベルで評価できた各々の患者の放射線検査の安全性(放射線照射後、部位の皮膚変化の有無)を臨床的に検討した。

平成28年度以降は、本邦で比較的高頻度で多くは高齢になるまで生存できる複製後修復に遺伝的な異常のあるXP-Vに特に注目し、8種類のXPV細胞を解析し、XPV細胞では8症例中4例の患者由来細胞でγ-H2AX形成能にわずかながら(10-20%)低下がみられることが判明した。同修復応答が低下していると思われると正常と低下のない症例では遺伝型、表現型(臨床所見、細胞の紫外線応答)に差異はみられなかった。平成29年度では、前年度、クリアな解析結果が得られなかったXP-V細胞に対して、再評価を実施し、XPV患者の一部ではATR、ATMを介したDSBに関する損傷修復応答に異常があることを確認した。同時に今回のの研究でDSBの修復能)を評価し得た各々のXP-V症例に対して放射線を用いた検査が行われた詳細、照射後の皮膚の異常反応の有無、放射線被爆部位の皮膚の変化をカルテベース、あるいは患者再診時の皮膚科的診察、問診などにより検討した。その結果、XP-V患者には特段、放射線照射による有意な異常反応は見いだせなかった。今回、神経型XPA、XPD/CS、皮膚型XPV、CSB患者を対象とし、放射線誘発DNA損傷修復機能をγ-H2AXのフォーカス形成を指標に検討した。その結果、XPV細胞、CSB細胞におけるγ-H2AXのフォーカス形成は正常細胞より10-30%低下がみられた。XPA、XPD/CS細胞では正常レベルであった。以上から、放射線照射後のCSB、XPV患者由来細胞のDNA損傷修復能は、正常細胞に比して劣る可能性があり、検査や治療における放射線の使用が生体に悪影響を及ぼす可能性がある。このDRC低下とXPV、CSBの遺伝型、臨床的重症度、放射線皮膚障害(急性、慢性)との関連は見いだせなかった。平成28年度は、平成27年度にDNA二本差切断(DSB)の修復応答実験が実施できなかったXP、CS細胞株に関して、まず解析を行い、平成27年度の結果を再確認し立証する。その後、XPV、CSについて、DSB修復応答という表現型と遺伝型との関連を検討する。またXPV、CSについて、患者カルテベースで、放射線を用いた臨床検査の頻度、臨床症状の進行・重症度と遺伝型の関連を「DSB修復応答という表現型」以外の観点から検討する。またXP、CSの代表的な細胞株を用いて、平成27年度実施できなかった宿主細胞回復システム(ルシフェラーゼ発現ベクターに放射線照射してDSBを誘発する実験系)を用いた放射線照射後のDSBに対するDNA修復能の定量化を試みる。この修復レベルと前述した患者カルテベースの臨床的表現型との関連も検討する。このような2種類の鋭敏なDNA修復解析系を用いて、XP、CS細胞の一部にはDSB修復障害があることを臨床的かつ細胞生物学的に立証する。今回、仮説が正しいという研究成果が得られれば、XP、CSの遺伝型による放射線障害リスクの予測が可能となるため、XP、CSという国指定となった難病患者、患者に関わる医師には朗報となるものと思われる。放射線照射後の細胞内DSB修復応答機能という表現型とXPV、CSの遺伝型との関連を追加症例を含めて詳細に検討する。またXPV、CSについて、患者カルテベースで、放射線を用いた臨床検査の頻度、臨床症状の進行・重症度との関連を遺伝型以外の観点から検討する。
遺伝的アルゴリズムによる環境直接支払の最適化と農業政策への適用

本研究では,遺伝的アルゴリズムによる農地最適化モデルに,分布型流出解析モデルおよび湖沼生態系モデルを組み合わせ,環境直接支払が水棲生態系に与える影響の政策分析をおこなった。その結果,西の湖流域の下流で保全型農業を実施する場合と,上流で実施する場合では,有機態窒素の流達率に違いはみられるものの,政策効果に顕著な違いは確認されなかった。これは比較的小規模な流域では,保全型農業の空間配置が相対的に重要でないことを示す結果であると思われるが,どの程度まで一般化が可能であるかは不確かである。今後は条件の異なる他の小流域や,より大規模な流域を対象とした検証が不可欠と考える。農村調査:アンケート・聞き取り調査による保全型農業の費用推計滋賀県とも協議の上、県内の2集落を対象地域として設定し、農村調査および農家アンケートを実施した。この作業では、対象集落における営農活動を詳細に把握するとともに、保全型農業の実施により追加的に発生する、面積あたり費用を明らかにするための聞き取り調査を実施した。水文モデル構築:SWATモデルによる農業面源汚染の定量化対象集落を含む流域全体での農業由来の面源汚染負荷を定量化するため、米国農務省(USDA)が開発したSoil and Water Assessment Tool(SWAT)による水文モデルの構築作業を進めた。研究分担者とともに対象流域を調査し、また流域に関する基盤情報について県より提供を受け、作業を効率的に進めた。本研究では,対象地域である長命寺川流域(滋賀県近江八幡市・東近江市)内のN集落において,現地営農組合の協力のもと圃場レベルの詳細な営農データを収集した。このデータな各圃場における栽培作物,収量,耕作方法をはじめ,労働・資材などの投入量や費用など圃場単位で利潤を推計するための詳細データを含んでおり,最適化にむけた基盤として整備した。この作業には当初の予想以上に時間を要したため,遺伝的アルゴリズムによる最適化分析は次年度の作業項目となった。ただし,その前段階の分析として,圃場レベルの稲作効率性に関するパネルデータ・フロンティア分析をおこない,データの信頼性および分析可能性を確認した(藤井・田中2014)。また,長命寺川流域における水質動態を解明するため,Soil and Water Assessment Tool (SWAT)モデルによる水質解析モデルを構築した。これらの成果を踏まえ,次年度の研究課題において圃場レベルの最適化分析を,経済および環境の両立した保全型農業に向けて実施する方針である。滋賀県最大の内湖である西の湖流域(長命寺川流域)を対象に,環境直接支払が水棲生態系に与える影響の最適化・費用対効果分析をおこなった。陸域流出過程は,分布型流出解析モデルであるAIST-SHANELにより,農法変化による栄養塩流出量への影響をモデル化した。環境直接支払の採択プロセスおよび実施費用については,対象地域における農家アンケートを実施しコンジョイント分析により推計した。両モデルの情報に遺伝的アルゴリズム(genetic algorithm)の最適化手法を組み合わせ,環境直接支払が水棲生態系に及ぼす影響の政策分析をおこなった。その結果,西の湖流域の下流(生態系影響を評価する西の湖近傍の農地)で保全型農業を実施する場合と,上流で実施する場合では,有機体窒素の流達率に違いはみられるものの,政策効果に顕著な違いは確認されなかった。これは,対象地域が比較的小規模な流域であることによるものかもしれず,より大規模な地域における検証が必要である。また,流域全体を対象とした政策の費用対効果分析の結果によれば,環境直接支払における支払水準の向上は保全型農業の採択面積を有意に拡大し,西の湖に流入する栄養塩を削減する効果が確認できた。ただし,水棲生態系を回復するためには一定規模以上の取り組みが必要であり,実施期間も長期(1520年以上)に渡ることが必要である。以上のことから,現行の制度はその規模と期間を大きく見直す方向で制度設計を再検討する必要があると考えられる。当初の予定では今年度に遺伝的アルゴリズムによる最適化を実施する予定であったが,そのための圃場レベルデータの整備に想定以上の時間を要した。これは現地の農業者の理解・協力を十分得て可能となることであり,拙速な対応とならないよう留意したためであるが,結果として必要なデータの提供を受けることができた。本来の分析作業はこれからであるが,研究分担者との共同作業により,年度内には達成可能と考えている。農業・資源経済学今年度に整備した圃場レベルパネルデータをもとに,経済と環境のバランスが取れた保全型農業のあり方の解明に向けて,圃場レベルの最適化分析を実施する。また政策的なインプリケーションとして,海外(米国,EU)における関連政策をレビューし,国内農政に向けた提言もおこなう。当初の計画通り、最適化に必要な営農情報の収集を進めることができた。

また水文モデルの構築についても、必要な基礎的データの整備作業をほぼ終えることができた。2年目に具体的な分析作業に入るための必要なステップは予定どおり達成できたといえる。当初の予定ほどには物品・旅費等が発生しなかった。本研究の主目的の1つである、遺伝的アルゴリズムを利用した保全型農業の最適化分析をおこなう。具体的には、まず予算の上限とおおまかな水質改善の目標を設定し、条件を満たす保全型農業の候補(圃場の立地と農法の組み合わせ)を複数個求める(第1世代)。この作業では、前年度に実施した費用推計と水文モデルが重要な役割を担う。次に、候補の中から水質改善効果の高いものを選別し、それらを組み合わせ偶然の要素により変異させることで、新しい候補群を作成する(第2世代)。この作業を反復し、終了条件(100世代連続で水質改善が見られないなど)が満たされるまで、世代交代を繰り返しながら計算をおこなう。本研究では農業面源汚染の水質指標として、窒素・リン・BODの3種類を分析に用いる。目的となる指標が1つの場合とくらべて計算がより複雑となるが、こうした用途にむけて開発された最適化パッケージを利用することで、作業の効率化をはかる。次年度は旅費がこれまでよりも発生する見込みであり,前年度の余剰分を有効活用する予定である。当初計画していた営農情報の収集作業で予定していた学生アルバイト謝金が不要となったため人件費を執行しなかった。H26年度は研究項目が多く、また消費税率の変更により、当初の見込みよりも必要経費が増える可能性がある。そのための予備費として活用する方針である。
脳卒中患者の麻痺側上肢に対する治療的電気刺激と促通反復療法の併用効果

脳卒中麻痺側上肢に、ミラーセラピー(MT)、随意運動介助型電気刺激(IVES)、治療的電気刺激(TES)、促通反復療法(RFEs)、通常訓練の5つの訓練方法をランダムに割り付け、1日20分、4週間の介入を行った。4週後のFugl-Meyer Assessment(FMA)上肢運動項目合計点を目的変数とし、年齢、発症後期間、訓練方法、入院時の上肢機能評価項目を説明変数とし決定木分析を行った。FMA手指が3点未満、FMA肩・肘が3点未満では、MT、TES、RFEsが選択された。また、FMA手指が8点以上、FMA手関節が8点未満では、通常訓練以外の訓練方法が選択された。今年度は、治療的電気刺激療法と促通反復療法のデータ集積とともに、当該研究の効果判定に使用するための評価尺度を考案した。一つ目は、脳卒中麻痺側上肢を使用した日常生活能力と,それらを構成する機能的スキルを評価するための脳卒中上肢機能的スキル評価尺度(Functional Skills Measure After Paralysis:FSMAP)で、二つ目は、脳卒中患者の麻痺を定量化するための計測装置である。FSMAPでは、構成概念妥当性を検討するために、回復期リハビリテーション病棟に入院した初発脳卒中患者142名(年齢64.7±13.4歳,右片麻痺72名,左片麻痺70名)を対象とし、入退院時にFSMAPによる評価を行い、その得点変化と治療者以外の主観的判断によるアンケートとの相関分析を行なった。入院時FSMAPは20.5±24.9点で退院時は29.7±27.0点であった(p<0.001).FSMAP得点変化とアンケートによる相関分析では麻痺側上肢全体で0.65であった(p<0.001).入退院時のFSMAPは有意に改善しており,回復期段階の脳卒中患者では反応性が高いことが確認された.また,FSMAP利得とアンケート調査による主観的判断の相関係数は0.65と有意な相関を認め,FSMAPの構成概念妥当性は十分なものであると考えられる.麻痺の定量化については,当該研究の対象者の麻痺を客観的に分析するために、麻痺側前腕を固定する装置を作製し、カメラ画像より、動きを分析する方法を考案した。現在、同方法の信頼性検討に向け、準備を進めている。現在、当該研究の対象者に対し、FSMAPによる評価を行っており、既存の評価尺度に追加して検討を行っている。今回の研究に同意した初発脳卒中患者131名を対象とし、脳卒中麻痺側上肢に、Mirror Therapy(MT)、IVES、治療的電気刺激(Therapeutic Electrical Stimulation: TES)、促通反復療法、通常訓練の5つの異なる訓練方法をランダムに割り付け、1日20分、4週間の介入を行った。FMA手指が3点未満で、かつFMA肩・肘が3点未満では、MT、TES、促通反復療法が選択された。また、FMA手指が8点以上で、かつFMA手関節が8点未満では、通常訓練以外の訓練方法が選択された。回復期段階の脳卒中患者のリハビリ方法決定の一助として今回の決定木の論理を利用しうると考えられる。また、5つの訓練方法と年齢や発症後期間などの訓練開始時の状況が、麻痺改善に与える影響について検討した結果、訓練開始時の肩関節屈曲自動運動角度(ROM)が60度以下で年齢が65歳以上の場合、通常訓練に比べMTで有意な改善を認めた(p<0.05)。また、訓練開始時の肩関節屈曲ROMが60度以下で発症後期間が31日以上の場合、通常訓練に比べてIVESで有意な改善を認めた(p<0.01)。訓練開始時の手関節背屈ROMが30度以下で手関節屈筋群のMASが筋緊張正常・軽度亢進例では、通常訓練に比べてIVESで有意な改善を認めた(p<0.05)。現在、脳卒中麻痺側上肢への機能訓練として様々な手法が報告されている。今回、初発脳卒中患者201名を対象に訓練方法の適応基準を検討した。研究期間中に拒否や注意障害、状態悪化により訓練の持続が困難であったものは除外し、最終的な分析対象は153名であった。なお、今回の研究を進めるにあたり、当院の倫理委員会に研究計画書を提出し、その承認を得ている。