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在宅高齢者のADL維持・向上を目指した簡便かつ汎用的な栄養評価法の開発

平成30年度の実施計画は、「平成27年度からの調査において得られた結果を整理し学会発表をおこなうとともに学術雑誌への投稿などにより研究成果の公表をおこなう」であった。平成27年度からの調査は、簡便かつ汎用的な栄養評価法開発に向けてのパイロット調査、そしてこの調査結果に基づき開発した栄養評価法の妥当性を検討することであった。平成27年度から平成29年度前半までの調査は、岡山県津山市周辺の施設において実施した。調査項目は、平成27年度に絞り込んだ高齢者栄養リスク指数(Geriatric Nutritional Risk Index:GNRI)算出の血清アルブミン値(Alb値)に替わる指標としての重点項目を中心に、身体計測、体構成成分の計測、唾液中抗体価の分析、血液成分の分析、ADL関連因子であった。分析の結果、本調査の対象者である通所サービス参加高齢者は、高齢者栄養リスク指数における高リスク者はほぼ認められず、通所サービスにおける栄養ケア・マネジメントの実践により要介護度の重症化予防が期待できると考えられる。さらに、GNRI算出における血清Alb値に替わる栄養指標として下腿周囲長(CC)の有用性が示唆され、CCを用いた栄養評価法の妥当性に関する調査をおこなった。なお、この成果は、日本食生活学会第58回大会(令和元年5月25日)にて発表するとともに、現在、学術雑誌への投稿準備中である。研究計画に記載した平成27年度の実施計画は、「簡便かつ汎用的な栄養評価法の開発に向けて平成28年度以降の調査における重点測定項目を絞り込むためのパイロット的調査の実施」であった。この準備として平成27年度からの3年間の全研究についての打ち合わせをおこない、本学研究倫理審査委員会の承認を得ることも計画にあった。さらに、パイロット的調査結果から、既存の栄養評価法を用いた簡便かつ汎用的な栄養評価法の開発も目指した。平成27年度は、全研究の打ち合わせおよび研究倫理審査委員会の承認を得た後、パイロット的調査を実施した。この調査は、9月から11月の3ヵ月間において岡山県津山市周辺の3施設における通所サービス参加高齢者35名(男性11名、女性24名、平均年齢85±6歳)に実施した。調査項目は、食事調査、身体計測、体構成成分の計測、唾液中抗体価の分析、血液成分の分析、ADL関連因子から成った。本調査で得られた身体計測値、体構成成分値、唾液中抗体価、血液成分値において、次年度以降の重点測定項目の検索をした。なお、食事調査については、食事摂取基準の改訂に合わせたデータの分析をおこなっている。これまでに取り組んだ調査研究と平成27年度の調査結果の分析から、栄養評価法の開発は検討段階にある。平成27年度の計画である平成28年度以降に行う調査の重点測定項目を絞り込むためのパイロット的調査は終了し、重点測定項目も絞り込めた。したがって、「研究目的」をおおむね順調に達成したと考える。なお、簡便かつ汎用的な栄養評価法の開発については、食事摂取基準の改訂に合わせたデータの分析をおこなっており、検討段階のため「おおむね」と評価した。研究計画に記載した平成28年度の実施計画は、「平成27年度に絞り込んだ高齢者栄養リスク指数(Geriatric Nutritional Risk Index:GNRI)算出の血清Alb値に替わる重点項目を中心にして、平成27年度に開発した簡便かつ汎用的な栄養評価法の妥当性を検討する」であった。このための調査は、平成28年度から29年度にかけて、6か月おきに計3回の計測を同一対象者に実施することであった。また、平成27年度の調査で得られた結果を整理し、学会発表を行うとともに学術雑誌への投稿準備も計画にあった。平成28年度は、平成27年度に検討段階であった簡便かつ汎用的な栄養評価法を開発することから始めた。また、開発した栄養評価法の妥当性を検討するため、6か月おきに計3回の計測を同一対象者に実施する調査の2回をおこなった。具体的には、8・9月および3月に岡山県津山市周辺の施設において、高齢者を対象として調査を実施した。調査項目は、平成27年度に絞り込んだ高齢者栄養リスク指数(GNRI)算出の血清Alb値に替わる重点項目を中心にして、身体計測、体構成成分の計測、唾液中抗体価の分析、血液成分の分析、ADL関連因子である。開発した栄養評価法の妥当性は、これまでの2回の調査結果(平成28年度8・9月および3月実施分)に、3回目の調査である平成29年度の8・9月の結果を含めて分析し検討する予定である。本研究の目的である平成27年度に開発した簡便かつ汎用的な栄養評価法の妥当性を検討するための調査は3回分のうち2回終了した。したがって、「研究目的」をおおむね達成したと考える。なお、平成27年度の調査で得られた結果を整理し、学会発表を行うとともに学術雑誌への投稿については、若干遅れているが、平成29年度に学会発表と投稿を行う予定であるため、「おおむね」と評価した。研究計画に記載した平成29年度の実施計画は、「前半は、平成28年度から実施している調査の3回目を行う。後半は、本研究で得られた結果を整理し学術雑誌への投稿と研究成果公表冊子の刊行準備をおこなう」であった。平成29年度の前半は、開発した栄養評価法の妥当性を検討するため、平成28年度から実施している調査をひき続きおこなった。

具体的には、平成27年度に開発した簡便かつ汎用的な栄養評価法の妥当性を検討するため、施設入所高齢者を対象として平成28年度から29年度にかけて、6か月おきに計3回の計測を同一対象者に実施する計画に従って、この3回目の調査を8月から9月に岡山県津山市周辺の施設において実施した。調査項目は、平成28年度同様に平成27年度に絞り込んだ高齢者栄養リスク指数(Geriatric Nutritional Risk Index:GNRI)算出の血清Alb値に替わる重点項目を中心にして、身体計測、体構成成分の計測、唾液中抗体価の分析、血液成分の分析、ADL関連因子から成った。平成29年度の後半は、開発した栄養評価法の妥当性を検討するため、平成28年度実施した2回の調査および平成29年度に実施した1回の調査の計3回の調査結果を分析した。なお、本研究で得られた結果を整理し学会発表をおこなうと同時に学術雑誌への投稿など研究成果の公表については、平成30年度に実施する予定である。本研究の目的である平成27年度に開発した簡便かつ汎用的な栄養評価法の妥当性を検討するための調査は3回分全て終了した。本研究で得られた結果を整理し、学会発表を行うと同時に学術雑誌への投稿等研究成果の公表については、若干の遅れがあるため、「やや遅れている」と評価した。平成30年度の実施計画は、「平成27年度からの調査において得られた結果を整理し学会発表をおこなうとともに学術雑誌への投稿などにより研究成果の公表をおこなう」であった。平成27年度からの調査は、簡便かつ汎用的な栄養評価法開発に向けてのパイロット調査、そしてこの調査結果に基づき開発した栄養評価法の妥当性を検討することであった。平成27年度から平成29年度前半までの調査は、岡山県津山市周辺の施設において実施した。調査項目は、平成27年度に絞り込んだ高齢者栄養リスク指数(Geriatric Nutritional Risk Index:GNRI)算出の血清アルブミン値(Alb値)に替わる指標としての重点項目を中心に、身体計測、体構成成分の計測、唾液中抗体価の分析、血液成分の分析、ADL関連因子であった。分析の結果、本調査の対象者である通所サービス参加高齢者は、高齢者栄養リスク指数における高リスク者はほぼ認められず、通所サービスにおける栄養ケア・マネジメントの実践により要介護度の重症化予防が期待できると考えられる。さらに、GNRI算出における血清Alb値に替わる栄養指標として下腿周囲長(CC)の有用性が示唆され、CCを用いた栄養評価法の妥当性に関する調査をおこなった。なお、この成果は、日本食生活学会第58回大会(令和元年5月25日)にて発表するとともに、現在、学術雑誌への投稿準備中である。研究の進捗状況は、おおむね順調に進んでいる。今後は、現在検討中の簡便かつ汎用的な栄養評価法を開発する。そして、平成27年度に検討した重点測定項目を中心にして、施設利用高齢者を対象とした調査を実施し、この栄養評価法の妥当性を検討する。調査は、平成28年度から平成29年度にかけて同一対象者の継時的変化を確認する手法で実施する。調査は、6か月おきに計3回の計測を同一対象者に実施しており、今後は残りの1回の調査を終え、研究課題名である簡便かつ汎用的な栄養評価法の妥当性を検討する。また、調査で得られた結果を整理し、学会発表を行い、学術雑誌へ投稿する。
自立的な機能訓練を支援するリハビリテーション機器に関する研究

表面筋電位計測システムを開発し、肘関節駆動に関連する筋肉の筋活動モデルを構築するために筋活動計測実験を実施した。開発した表面筋電位計測システムは、計測した筋電位信号や関節角度をリアルタイムで処理し、その結果をディスプレイに表示する。このシステムを使用して三名の被験者に対して筋活動計測実験を実施した。計測実験の結果、筋活動は負荷による外力に対して線形では無く、筋の伸びにも依存することが示された。本研究では、リハビリテーションを必要とする患者が、理学療法士の支援がなくても訓練を行えるようにするための、支援機器の開発を目指した。しかしながら最終的には、表面筋電位計測システムの開発と、肘関節駆動に関連する筋肉の筋活動モデルを構築するために実施した、筋活動計測実験の実施にとどまった。開発した表面筋電位計測システムは、筋電位センサー、インターフェース回路、ARマーカー、カメラ、PCからなる。使用した筋電位センサーはアンプなどを内蔵しており、EMG信号のみならずARV信号も出力できる。筋電位センサーとPC間のインターフェース回路は、ワンチップ型マイコンのmbedで実現した。肘関節の角度計測は、被験者の手首、肘、肩の位置にARマーカーを貼り付け、カメラで撮影されたARマーカーの位置から算出した。計測されたEMG信号、ARV信号、関節角度は、PC上でリアルタイムに処理され、その結果がディスプレイに表示される。開発した表面筋電位計測システムを用いて、筋活動モデル構築のための筋活動計測実験を行った。具体的には、肘関節駆動に関わる上肢右上腕筋群の筋活動モデル構築に必要なデータを収集するために、筋電位センサーを上腕二頭筋短頭の二カ所と上腕三頭筋外側頭の一カ所に貼り付け、筋活動を計測した。被験者は、平均年齢22歳の健常な成人男性3名で、右上腕を体幹と平行にした状態で負荷(2.5kg、5.0kg、7.5kg)を右手で把持させ、肘関節の角度を固定した場合(60度、90度、120度)と屈曲運動(速い、ゆっくり)をした場合の運動課題をさせた。計測実験の結果は、筋活動は負荷による外力に対して線形では無く、筋の伸びにも依存することを示した。また、筋疲労によって筋活動が活発になることも確認された。今後はこれらの要因を考慮して筋活動モデルを構築する。人間の肘関節に装着する可変剛性関節駆動モジュールに関しては、申請当初は肘関節に直接装着させることを計画していた。しかし、基本設計の段階で検討した結果、安全性を確保するために直接装着することは取りやめ、ユーザーとリハビリテーション機器が接触するだけの方法を採用することにした。この方法の場合、ユーザーはリハビリテーション機器からの力が大きく危険と感じた場合には、即座に機器から離れて危険を回避することができる。筋肉の緊張度を予測するシステムの開発に関しては、できる限り安価に、上腕二頭筋および上腕三頭筋の筋電位信号を計測するシステムを設計、製作することを目指した。製作したシステムは、筋電センサー、ハイパスフィルタ、増幅器、マイクロコントローラ、PCからなる。筋電センサーには取り扱いが簡便な乾式2極のものを使用した。筋電センサーの出力電圧はその振幅に比べて大きな直流成分を持っているため、そのままでは筋電位信号を精度良くマイクロコントローラのAD変換器で読み込むことができない。そこで、AD変換器で読み込む前に、筋電センサーの出力電圧を、オペアンプで構成したハイパスフィルタと非反転増幅器を通すことで問題を解決した。読み込まれた筋電位信号は、マイクロコントローラにUSBで接続されたPCに1msの周期で送信される。そのPCでは受信した筋電位信号パワースペクトルをFFTで計算するとともに、筋電位信号の時系列とそのパワースペクトルを表示する。筋電位センサーやマイクロコントローラを入念に選択し、マイクロコントローラとPCのソフトウェアを開発したことにより、従来の筋電位計測システムに比してかなり安価にシステムを構築することができた。リハビリテーション機器の基本設計方針を転換したことと、筋電位計測システムの実装が予想以上に時間を要したことが遅れている原因である。今年度参加予定としていた国際学会が隔年開催で今年度は開催されなかった。次年度はその国際学会に加えていくつかの学会に出席することを計画している。被験者および実験補助者に協力を仰ぎ、完成した筋電位計測システムを用いて実際の筋電位データを取得する。そしてそのデータに基づき、予測アルゴリズの開発を進める。可変剛性関節駆動モジュールについては、プロトタイプ製作のための装置を揃えたため、製作時間の短縮が期待できる。また、別の研究で使用していた実験装置を再利用することで迅速に開発を進める。今年度参加できなかった国際学会の参加費や旅費を次年度に使用したい。リハビリテーション機器の製作に必要なものはほぼ購入済みであるので、次年度は主に、被験者や実験補助者への謝金、成果発表のための旅費等に使用する。
雑食性天敵タバコカスミカメの植物質餌利用に共生細菌は関与しているか？

カメムシ類は約4万種からなる最も多様な昆虫分類群の一つである。カスミカメムシ科は約1万種からなる最も大きな科であり、植食性、肉食性、雑食性という多様な食性を示す種が含まれる。これまでなぜ雑食性カメムシが栄養的に劣る植物質餌だけを利用しても増殖できるのかは不明であった。近年、共生細菌が動物の栄養補償に関与していることが報告されている。そこで本研究では雑食性カメムシの植物質餌利用に共生細菌が関与しているかを検証する。
ムチン型糖ペプチドの新次元精密合成法の開発

糖アミノ酸の合成、ペプチド鎖の伸長、シアル酸の転移反応から成るムチン型糖ペプチドの新規合成戦略の開発を目指し、様々な検討を行った。特に、その一環として、鍵化合物であるN-保護セリン誘導体の合成に着目し、ガラクトース、N-アセチルガラクトサミンを構成糖とする2糖性セリンまたはスレオニンの合成を展開した。トリアセチルガラクタールを出発物質にフッ化2-アジド-3,4,6-トリアセチルガラクトピラノシルを経由し、2糖合成用グリコシル受容体となる3位が遊離の誘導体を調整した。一方で、チオガラクトピラノシドを糖供与体として設計合成し、そのグリコシル化反応を行ったが、収率は35%と満足できるものではなかった。本グリコシル化については後述する改良法など種々の組み合わせを引き続き検討したい。グリコシル化反応は本研究に限らず、未だ汎用技術として使用できる方法はほとんど知られていないのが現状である。そこで、その改良法の開発は緊急かつ重要な課題である。本研究では前述の2糖合成を念頭に種々検討したところ、従来のグリコシル化反応の様々な経験から、三フッ化ホウ素の添加がグリコシル化反応を著しく加速することを突き止めた。三フッ化ホウ素は触媒量で有効で、今後実際の2糖合成への展開が期待できる。また、単糖性のムチン型糖ペプチドの固相合成にも併せて成功しており、本研究で得られた知見は、今後の2糖性の糖アミノ酸、糖ペプチドの固相合成に有効に反映できるものと思われる。
テクスチャ連続なセルデータの修復

デジタルカメラの普及によって画像データは広く社会で一般化している.またCTやシミュレーション結果としてのボリュームデータも多くなってきた.これらのデータはピクセルやボクセルと呼ばれるセルデータの配列であり,本研究課題ではセルデータと総称する.取得されたセルデータは部分的な欠損があったり,後から意図的に一部が削られたりして,データの修復が必要となる場面がある.この欠落部分を単純に補間すると,細かな構造やテクスチャが失われて不自然なものとなる.これに対して,画像データ内の類似箇所(類似例)を探索・利用することで,テクスチャ連続な画像修復を実現する手法がある.しかし,類似例探索の計算量はセル数に関して0(n^2)となるため,現状では低解像度の画像にしか利用できない.本研究では,高解像度の画像データに対する類似例探索手法を開発するとともに,ボリュームデータの修復にも適用範囲を広げることを目的としている.平成18年度は,映像データを処理対象とし,映像の安定化(stabilization),映像歪みの除去,フレーム中のゴミであるパラの除去などを行なった.自動的な映像修復については,一定の成果があげられた.しかし,これまでの実装では多くの処理時間要するため,今後は処理の高速化が望まれる.デジタルカメラの普及によって画像データは広く社会で一般化している.またCTやシミュレーション結果としてのボリュームデータも多くなってきた.これらのデータはピクセルやボクセルと呼ばれるセルデータの配列であり,本研究課題ではセルデータと総称する.取得されたセルデータは部分的な欠損があったり,後から意図的に一部が削られたりして,データの修復が必要となる場面がある.この欠落部分を単純に補間すると,細かな構造やテクスチャが失われて不自然なものとなる.これに対して,画像データ内の類似箇所(類似例)を探索・利用することで,テクスチャ連続な画像修復を実現する手法がある.しかし,類似例探索の計算量はセル数に関してO(n^2)となるため,現状では低解像度の画像にしか利用できない.本研究では,高解像度の画像データに対する類似例探索手法を開発するとともに,ボリュームデータの修復にも適用範囲を広げることを目的としている.平成17年度は,2次元画像データを処理対象とし,主として類似例探索の高速化をはかった.具体的には1000X1000ピクセル程度の画像の修復を秒単位で処理することを実現した.多重度解像度表現を利用することによって高速化を実現するとともに,画質を推持するためユーザに探索領域を指示させる方法をとった.結果としてO(nlogn)で処理することが可能となった.実際に1000×1000程度の画像であれば10^4のオーダーでの高速化が実現できている.デジタルカメラの普及によって画像データは広く社会で一般化している.またCTやシミュレーション結果としてのボリュームデータも多くなってきた.これらのデータはピクセルやボクセルと呼ばれるセルデータの配列であり,本研究課題ではセルデータと総称する.取得されたセルデータは部分的な欠損があったり,後から意図的に一部が削られたりして,データの修復が必要となる場面がある.この欠落部分を単純に補間すると,細かな構造やテクスチャが失われて不自然なものとなる.これに対して,画像データ内の類似箇所(類似例)を探索・利用することで,テクスチャ連続な画像修復を実現する手法がある.しかし,類似例探索の計算量はセル数に関して0(n^2)となるため,現状では低解像度の画像にしか利用できない.本研究では,高解像度の画像データに対する類似例探索手法を開発するとともに,ボリュームデータの修復にも適用範囲を広げることを目的としている.平成18年度は,映像データを処理対象とし,映像の安定化(stabilization),映像歪みの除去,フレーム中のゴミであるパラの除去などを行なった.自動的な映像修復については,一定の成果があげられた.しかし,これまでの実装では多くの処理時間要するため,今後は処理の高速化が望まれる.
金属酸化物表面におけるステップの熱力学・動力学的性質の解明

金属酸化物結晶表面におけるステップの性質に関する基礎的な知見を得ることを目的として、ペロブスカイト構造を持つSrTiO_3結晶表面上のステップの熱力学的性質について調べた。特に表面形態を決定する最も重要な要素であるステップ間相互作用に関する定量的な情報を得るため、5°以下の様々な傾斜角度のSrTiO_3(001)微斜面について、その平衡状態におけるステップの分布状態を超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて調べた。800°Cでは、表面は格子定数に対応する3.9Åの高さのステップが安定であり、STM像からテラス幅分布の評価を行った。傾斜角度が2°以下の表面では、ステップの分布は比較的規則的に分布しており、ガウス分布でよく近似できることが分かった。テラス幅分布の傾斜角度依存性から、ステップ間距離の2乗に反比例する斥力的相互作用が働いていることが明らかとなった。さらに反発相互作用係数が約5eV・Åと評価され、シリコンや金属結晶と比べて反発相互作用が著しく強いことが分かった。一方、傾斜角度が2°以上になると、ステップが部分的に凝集するようになり、テラス幅分布はガウス分布からずれた非常にブロードなものになることが分かった。得られた分布を解析し、ステップ間には短距離では引力的な相互作用が働いており、その引力相互作用が影響を及ぼす距離は10nm程度以下であることを明らかにした。最近の理論的研究で、ステップ間に斥力的相互作用と引力的相互作用が働く系では、ある特定の数のステップが凝集して安定化することが予想されており、今回の観察結果はこの理論予測を強く支持する非常に興味深いものであると言える。本研究で明らかとなったSrTiO_3表面のステップ間相互作用は、金属結晶や共有結合性結晶の場合と比べ複雑な距離依存性を示しており、これはイオン間の静電相互作用に起因していることを明らかにした。今年度は、金属酸化物の典型例としてSrTiO_3(001)表面における原子ステップ形態の熱力学的性質を超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて調べた。試料として(001)からの傾斜角度が07^0のSrTiO_3(001)微傾斜基板を用いた。熱平衡状態におけるステップの形態を調べるために、試料は超高真チャンバー内で7001000°Cの範囲で長時間加熱した後、室温でSTMにより表面の観察を行った。STM観察結果より、表面は常にTiO_2面で終端されていることが分かった。また、SrTiO_3(001)表面のステップ形態は、加熱条件やステップ密度に依存して著しく変化することが分かった。STM像からテラス幅分布を評価し、ステップ間の相互作用について調べた。その結果、ステップ間には長距離で働く反撥相互作用と短距離で働く引力相互作用が存在していることが明らかになった。傾斜角度が2^0以下の表面ではステップ間の反撥的な相互作用が支配的となり、800°C以下ではステップは凝集せずに1原子層ステップ列が形成される。加熱温度が低い場合には、非常に分散の小さいテラス幅分布を持つ表面が得られた。一方、傾斜角が大きくなりステップの数密度が高くなると、ステップ間の引力的な相互作用のために凝集したステップが観察された。また、傾斜角の小さな基板の場合も、900°C以上で長時間加熱すると、ステップの熱揺らぎによってステップ同士の衝突が頻繁に起こるようになり、ステップ束が形成されるようになる。いずれの試料についても、一旦形成されたステップ束は非常に安定であり、7001000°Cでの加熱ではステップ束は分解されなかった。今年度行った一連の実験結果より、SrTiO_3(001)表面ではステップが凝集した状態が最安定であり、一原子層ステップで覆われた表面が準安定な状態であることが明らかとなった。

最近の理論的研究で、ステップ間に斥力的相互作用と引力的相互作用が働く系では、ある特定の数のステップが凝集して安定化することが予想されており、今回の観察結果はこの理論予測を強く支持する非常に興味深いものであると言える。本研究で明らかとなったSrTiO_3表面のステップ間相互作用は、金属結晶や共有結合性結晶の場合と比べ複雑な距離依存性を示しており、これはイオン間の静電相互作用に起因していることを明らかにした。
双曲型確率的分布定数システムのパラメータ同定と制御

平成6年度は前年度に考察した適応制御問題を境界値制御へ拡張する研究と、双曲型システムに含まれる未知関数の同定の研究を行なった。双曲型システムに関してパラメータ同定の一致性が証明されるには、特に未知パラメータが位置の関数の場合、放物型近似手法を必要とすることが解明された。さらに放物型近似手法の導入による誤差の収束も証明された。その結果は1994年コペンハーゲンで開かれた10th IFACsymp.on Sytem Identificationで発表された。双曲型システムの同定問題に放物型近似手法が有効であることが分かったので、本年度の後半は放物型システムの適応制御、特に境界制御に的を絞って研究を行なった。まず未知ポテンシャル係数をもつ確率的熱拡散方程式を考え、確率近似手法を使用してパラメータの同定アルゴリズムを構成し論理的に一致性を証明し、さらにシミュレーションによる検証を実行した。これにより境界適応制御が構成可能となり、さらに適応制御信号の最適制御信号への理論的収束が証明された。この結果は1994年米国フロリダで開催されたIEEE 33rd Conference onDecision and Controlで、成果の一部を公表した。さらにこれは計測自動制御学会論文集31巻に掲載が決定している。最終的にこのテーマの研究は終了したわけではなく、境界適応制御問題は放物型システムの場合のみ一部成果が得られている。一方パラメータ同定の場合は双曲型に関してかなりの部分が解明できているが、制御方策の検討等十分に成果が得られているわけではない。この補助金によって得られた成果が、今後の発展に十分寄与すると思われる。最尤推定法で,放物型システムの未知パラメータ(特に本研究では未知関数)を同定する場合の,最尤推定値の存在と一致性は,すでに一部その成果を、SIAM(米国応用数学会)J.Cont.Optoim.,vol.26,vol.30,1988,1992に発表しており,平成5年度はそのシステムの双曲型システムへの拡張と,同定アルゴリズムおよびそのコンピュータプログラムの作成に重点を置いて研究をおこなった。双曲型システムに含まれる未知パラメータの最適同定のための必要条件を導出し、さらにパラメータ推定値が真の値と一致するかどうかを検証した。さらにこの推定値をもとにして、制御方策の構成方法を考案した。平成5年度は導出したアルゴリズムの妥当性を,数値実験の面からも検証し、その一部を7月オーストラリア国シドニー市で開催されたIFAC世界大会で発表した。さらにパラメータ同定に関する結果の一部も11月に大阪で開催された"Stochastic System Theory Symposium"で、12月には神戸で開催された"Dynamical System Symposium"で境界値制御への拡張の可能性に関する発表を行なった。
路側空間における構造物等との衝突事故の危険度評価モデルの開発に関する研究

1.研究の目的本研究は路側空間の安全設計のための基礎資料を得ることを目的として、(1)北海道で昭和58年と60年に発生した車両単独事故を対象として、路側構造物衝突事故の特性と支配的要因を明らかにする、(2)非集計ロジットモデルにより路側空間の衝突物別死亡事故発生確率の推定モデルを開発する、(3)アイマークレコーダによる路側構造物と運転者の視点挙動の関係を明らかにする、(4)以上の研究成果を踏えて、路側構造物衝突事故発生の危険度評価モデルを開発することにより、シミュレーションによって路側空間における構造物の安全な配置について検討する、研究を行なうものである。2.研究成果の概要北海道における対象年の車両単独事故について、数量化理論II類分析から路側構造物衝突事故の特性と支配的要因、及び事故発生傾向を明らかにした。路側構造物衝突事故による死亡事故発生確率を予測する新しい方法として、非集計ロジットモデルを用いて死亡事故確率推定モデルを開発し、衝突物別の死亡確率を推定するノモグラフを作成した。アイマークレコーダを用いた視点挙動解析の新らしい方法を開発し、高速道路の路側構造物衝突事故の多発区間と寡発区間での測定データの解析から両区間における運転者の視点挙動の相違を明らかにした。以上の研究成果を総合的にまとめて、2車線直線道路の単路部で左側に逸脱する車両の路側構造物衝突事故の危険度評価モデルを開発するとともに、いくつかの構造物のタイプについてシミュレーションを行い、衝突事故発生の危険度と構造物の配置との関係を明らかにした。以上のように、本研究では今後の路側空間の安全設計について、工学的に有用な成果が得られた。1.本研究の目的本研究は路側の設計問題について,交通安全の面から追究しようとするもので,その基礎として路側構造物等との衝突事故を調査解析し,路側構造物等と事故発生の関係を明らかにするとともに,路側の構造物等がドライバーの運転挙動に及ぼす影響をアイマークレコーダーによる解析を試み,事故危険度評価モデル開発の基礎資料を得ようとするものである.2.研究成果の概要北海道における900件の車両単独事故の解析から次の結果が得られた.a.路側構造物衝突事故の衝突物内訳は電柱が最も多く38%,次いで防護柵の25%,橋りょうの12%であり,これらの衝突事故の防止対策が重要である.b.路側構造物衝突事故の発生危険度は,速度が高くなるほどまたは運転者の年令が高くなるほど高くなる傾向がある.したがって,速度規制の強化,高令者ドライバーの安全教育の徹底が重要であると考えられる.c.数量化理論II類分析により,路側構造物衝突別のいくつかの事故形態を決定する重要な要因が明らかにされ,事故危険度モデルの開発を可能とした.d.路側構造物衝突事故における個々の衝突物別事故について,ロジットモデルを基礎として車道幅員と事故直前の速度を変数とする死亡確率推定モデルを開発し,これにより衝突別の死亡確率を計算することが可能となった.次にアイマークレコーダによる運転者の視点挙動解析の結果,a.交差点など複雑な沿道環境では注視対象物が多く,注視が不安定となる, b.曲線部においては右カーブと左カーブで視点挙動に相違があり,曲線部進行中は注視が狭い範囲で繰り返され,いわゆる「錯誤」を引き起す可能性が高いことなど道路の沿道環境と運転者の視点挙動の特性が明らかにされた.1.研究の目的:本研究は路側空間の安全問題について交通事故の解析面からアプローチするもので、路側構造物との衝突事故を調査解析し、路側構造物と事故発生の関係を明らかにするとともに、その発生の危険度評価モデルを開発することを目的としたものである。2.本年度の研究成果の概要:本年度は昨年度の研究に引き続き、昭和60年に発生した路側構造物別の危険度(致死率)を明らかにした。

さらに、事故の支配的要因を明らかにするために数量化II類分析を行い、死亡事故発生の支配的要因とその影響度を明らかにした。次に、路側構造物衝突事故による死亡事故発生確率を予測するためにロジットモデル(logitmodel.)を適用して昭和60年データから死亡確率推定モデルを構造物別に開発した。この結果、死亡事故発生確率に影響する変数として事故直前の速度と車両の総排気量が選択され、路側構造物別にモデルパラメータが決定された。さらに、これまでの研究成果をベースにして路側構造物衝突事故シミュレーションモデルの開発を行った。モデルは2車線道路直線部の単路で車両が左側に逸脱して路側構造物に衝突する事故を想定している。モデルでは、最初に交通量との関係から車両単独事故の発生確率を推定し、次いでこの内路外逸脱する確立及びそれが構造物と衝突する確率を与えている。さらに、車両が左側に逸脱し構造物と衝突する角度及び距離の確率を与え、最後に衝突する際に本研究で開発された死亡確率推定モデルを組み込むことにより、交通量、路側構造物の形状(寸法)と位置(路側からの距離)を変数とするシミュレーションモデルを構築した。また、電柱及び防護柵のケースにシミュレーションを行うとともに、北海道の国道上の路側構造物衝突事故データとシミュレーションの結果の比較により、本モデルの有効性についても検討した。
2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素の結晶構造と機能の解析

[1]Sulfolobus sp. strain7のOFORのX線結晶構造解析について、結晶化の条件を検討したが、昨年度以上に良いX線反射を示す結晶は得られなかった。昨年度遺伝子発現系を作成したAeropyrumのOFORについても現在のところ解析に適した結晶は得られていない。構造解析には見るべき進展が無かった。既にaサブユニットの保存配列YPITPの各部位の変異体を作成して性質を調べたが、本年度は他のOFORの立体構造及びアミノ酸配列アラインメントの比較に基づき、基質2-オキソ酸の結合に関与すると考えられる5個の残基をSulfolobus OFORで特定し、この中のArg344は必須、Thr353は活性に重要であり、b-サブユニットのLys49とLeu123は各々2-オキソグルタル酸とピルビン酸にたいする特異性を決定する残基であることを明らかにした。また、CoA結合モチーフと考えられるGXXGXGのGlyは、どの一つをAlaに変えても活性を全く失ったことから、CoA結合に必須と推測された。[3]本研究の過程で、同じSulfolobus sp. strain 7株から、インドールピルビン酸を酸化的に脱炭酸してインドール酢酸を生成するが、フェレドキシンにもCoAにも依存しない新規な酵素を発見した。恐らくビオチンによる脱炭酸反応で生ずるインドールアセトアルデヒドを、モリブデン、フラビン、鉄硫黄クラスターにより酸化していると考えられる。[1] Sulfolobus sp.strain7のOFORのX線結晶構造解析について、市販の100通り以上の結晶化条件を検索し、結晶化の可能性のある数種類の条件について、絞り込みを行い、形状の優れた結晶について、学内のR-axisIV、筑波の高エネルギー研究所、播磨のSpring8において、X線回折写真を撮影した。分解能向上のために、今後さらに、結晶化の条件検討、基質やコファクターとの共結晶、部分分解酵素の結晶化などを検討する必要がある。既にaサブユニットの保存配列YPITPの各部位の変異体を作成して性質を調べた。20近い変異体を作成して解析したが、このモチーフは基質の結合ではなく、代謝の回転にとって重要である、という結論が導かれた。この結論は、最近フランスのグループが初めて発表した細菌型OFORのX線結晶構造の結果、例えばモチーフのThrは基質との結合に重要とする推測、とは対照的であり、今後議論を引き起こすことになろう。また、上の構造解析を参考に、基質2-オキソ酸の結合に結合に関与すると考えられる5個の残基をSulfolobus OFORで特定し、20近い変異体を作成して解析した。この中のArg344は活性に必須であり完全に保存された残基であることがわかった。[3]他のOFOR遺伝子の産物の解析100°Cでも生育する超好熱性古細菌Aeropyrumのゲノムには2つのサブニットからなるOFORが2組ある。これらを発現させて機能を調べたが、いずれもピルビン酸を主な基質とするものの特異性は厳密でなかった。昨年度遺伝子発現系を作成したAeropyruのOFORについても現在のところ解析に適した結晶は得られていない。既にaサブユニットの保存配列YPITPの各部位の変異体を作成して性質を調べたが、本年度は他のOFORの立体構造及びアミノ酸配列アラインメントの比較に基づき、基質2一オキソ酸の結合に関与すると考えられる5個の残基をSulfolobus OFORで特定し、この中のArg344は必須、Thr353は活性に重要であり、b-サブユニットのLys49とLeu123は各々2-オキソグルタル酸とピルビン酸にたいする特異性を決定する残基であることを明らかにした。

また、CoA結合モチーフと考えられるGXXGXGのGlyは、どの一つをAlaに変えても活性を全く失ったことから、CoA結合に必須と推測された。[3]本研究の過程で、同じSulfolobus sp. strain 7株から、インドールピルビン酸を酸化的に脱炭酸してインドール酢酸を生成するが、フェレドキシンにもCoAにも依存しない新規な酵素を発見した。恐らくビオチンによる脱炭酸反応ので生ずるインドールアセトアルデヒドを、モリブデン、フラビン、鉄硫黄クラスターにより酸化していると考えられる。
大型実験動物の特性を活かした性腺刺激ホルモン放出ホルモン分泌調節機構の解析

本研究では哺乳類における生殖活動の中枢制御機構を解析することを目的として、シバヤギにおいて下垂体門脈血を連続採取する方法を確立し、生殖内分泌系を支配する最も重要な視床下部ホルモンである性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)の分泌パターンを解析した。1、下垂体門脈採血法の確立特殊な下垂体門脈採血用カテーテルを作成し、microsurgeryによりシバヤギ前頭骨を経由して視床下部-下垂体柄の前方部位に留置した。採血は約一週間の手術回復期間後に行い、動物を採血用スタンチョンに繋留して行った。ヘパリンの大量投与後、一方のカテーテルから針を挿入して下垂体門脈を数回穿刺し、漏出してきた血液をもう一方のカテーテルからペリスタリックポンプを用いて回収した。今回5分毎に3時間および4時間の連続採血をしたところ、その期間一定量の血液を連続して採取することが可能であった。以上のように覚醒状態のシバヤギから一定量の下垂体門脈血を経時的に採取することが可能となった。2、GnRH分泌動態の解析この方法を用いて下垂体門脈血中GnRHおよび末梢血中黄体形成ホルモン(LH)濃度を測定した。GnRHは約30分に1回の頻度でパルス状に放出され、それに一対一に対応してLHがパルス状に分泌されていることが確認された。またシバヤギにおけるGnRHのパルス分泌の持続時間は811分とほぼ一定であり、GnRHパルスの多くはペースラインから5分以内に急激に上昇してピークに達し、その後急激にベースラインまで低下することが明らかとなった。またGnRHのパルスとパルスの間のベースラインの濃度は最小測定感度以下、あるいはそれをわずかに越える程度であったことから、GnRHは通常下垂体門脈血中に短時間の間に急激に放出され、パルス発現時以外はほとんど分泌されていないことが示された。
ＰＩＫ３Ｃ３の心筋症および心不全に対する発症抑制機構の解析

筋特異的PIK3C3欠損マウスは顕著な心肥大を呈し突然死した.心収縮機能の低下を認め,心室性不整脈を認めた.心筋中のホスファチジルイノシトール3-リン酸(PI3P)量は低下した.PIK3C3は生体内でもPI3Pを生成する酵素であることが示された.PIK3C3欠損心筋細胞にオートファゴソームの蓄積を認めた.Vps34欠損単離心筋細胞は肥大し,タンパク質の蓄積を認し,ポリユビキチン化タンパク質が異所性に沈着していた.早期エンドソームで輸送され分解されるタンパク質も含まれ,PIK3C3はポリユビキチン化タンパク質の小胞輸送に関わることが示唆された.ホスファチジルイノシトール3リン酸(PI3P)を生成する酵素であるクラスIII PI3K (Vps34)は,心筋での遺伝子発現が高いにもかかわらず,これまで心臓での生理的機能は不明であった.われわれは独自に筋特異的PIK3C3遺伝子欠損(KO)マウスを作製し,Vps34の心筋での生理的機能を明らかにし,心疾患発症の新たな病態の解明へとつながる知見を得た.KOマウスは顕著な心肥大,心収縮機能不全,心室性不整脈を来たし全例が突然死した.KOマウス心筋中のPI3P量は低下し,心筋細胞にオートファゴソームの蓄積を認めた.KO単離心筋細胞は肥大し,タンパク質の蓄積を認めた.心筋のプロテアソーム活性は正常だったが,リシン(K)48ポリユビキチン化タンパク質とK63ポリユビキチン化タンパク質が共局在して蓄積していた.さらに,心筋様細胞株でVps34の発現をRNA干渉を用いて抑制したところ,Endosomal sorting complex required for transport (ESCRT)systemに含まれる分子の局在変化が認められた.以上から,Vps34はESCRTsystem中の分子の局在の制御を介して,K63ポリユビキチン化タンパク質の小胞輸送にも関わることが示唆された.われわれは,Vps34欠損心筋でのタンパク質の蓄積は,このK48とK63ポリユビキン化タンパク質の凝集が亢進するためと考えている.特定の心肥大を合併するヒト心疾患の心筋組織でも,Vps34発現の低下を伴ってKOマウスと同様にK48とK63ポリユビキン化タンパク質の蓄積が観察されたことから,Vps34はヒトの心疾患の発症にも関与することが示唆された.筋特異的PIK3C3欠損マウスは顕著な心肥大を呈し突然死した.心収縮機能の低下を認め,心室性不整脈を認めた.心筋中のホスファチジルイノシトール3-リン酸(PI3P)量は低下した.PIK3C3は生体内でもPI3Pを生成する酵素であることが示された.PIK3C3欠損心筋細胞にオートファゴソームの蓄積を認めた.Vps34欠損単離心筋細胞は肥大し,タンパク質の蓄積を認し,ポリユビキチン化タンパク質が異所性に沈着していた.早期エンドソームで輸送され分解されるタンパク質も含まれ,PIK3C3はポリユビキチン化タンパク質の小胞輸送に関わることが示唆された.PIK3C3は,ホスファチジルイノシトール3リン酸(PI3P)を生成する酵素である.筋特異的PIK3C3欠損マウスに,肥大型心筋症様の著明な心室肥大,心不全,突然死,心室性不整脈の自然発症を認めた.心臓超音波検査で検討すると,筋特異的PIK3C3欠損マウス心室は顕著な収縮障害を呈した.植え込み型心電図では,心室性不整脈,伝導障害,QT延長を検出した.組織染色では,心室の線維化はなく,単離心筋細胞の肥大およびタンパク質蓄積を認めた.LC3-GFPトランスジェニックマウスとPIK3C3flox/floxマウスを交配し,LC3可視化筋特異的PIK3C3欠損マウスを作製し,LC3の凝集を蛍光顕微鏡で観察した.心組織から細胞溶解液を調製しLC3プロセッシングをウエスタンブロット法で検討した.電子顕微鏡でオートファゴソーム形成を検討した.筋特異的PIK3C3欠損マウスでは,LC3-GFP凝集とオートファゴソーム形成とを認めた.LC3プロセッシングも認められた.さらにオートファジー機能喪失モデルである筋特異的Atg5欠損マウスと比較検討した.筋特異的PIK3C3欠損マウス由来の心筋組織を用いて細胞生物学的解析を行い,心筋細胞肥大化の機序,心臓でのオートファジー制御へのPIK3C3の関与についての知見を得た.筋特異的Atg5欠損マウスと比較し,PIK3C3のオートファジーにおける役割を詳細に検討した.交付申請署に記載した「研究の目的」については上記の通り解析が進捗し,「研究計画」の平成24年度分はほぼ遂行できた.

「研究計画」の平成25年度分については,細胞株での解析,早期エンドソームでの小胞輸送や受容体リサイクリングに関する解析の準備がほぼ整った.さらにヒト心筋組織でのPIK3C3遺伝子発現を検討している.以上より,おおむね順調に推移している.PIK3C3の心筋エネルギー代謝への役割を検討する.栄養シグナル伝達や心肥大に関与する分子や関連分子のシグナル伝達の変化についてウエスタンブロット法で解析する.心臓のエネルギー基質である脂肪酸やグルコース取り込みやエネルギー基質の指向性の変化を解析し,心筋細胞肥大,心肥大や心不全の発症機序と合わせて検討する.P19.CL6細胞株を用いて,PIK3C3欠損下での脂肪酸アナログやグルコースアナログ取り込み能の解析,同細胞株を免疫染色して早期エンドソーム上で小胞輸送に関与するタンパク質(Hrsなど)の局在変化を蛍光顕微鏡で観察する.小胞輸送阻害によって蓄積するタンパク質をウエスタンブロット法で検出し,PIK3C3の小胞輸送での役割を総合的に検討する.また,PIK3C3欠損により受容体がいかなる局在を示すのか,P19.CL6細胞株のPIK3C3遺伝子をknock-downして解析する.心筋症症例や心不全症例の心筋組織あるいは正常心筋組織を解析し,PIK3C3遺伝子発現とこれらの疾患との相関を検討する.該当なし.
泌尿器癌の癌悪液質におけるサルコペニアの不可逆性の機序の解明と新規治療法の開発

泌尿器癌において、癌悪液質に伴い生じるサルコペニア(骨格筋量の減少、機能低下)は不良な予後と強くかかわるが、その病態メカニズムは不明な点が多く、その治療が社会的に求められている。本研究では、骨格筋細胞におけるミトコンドリア機能や衛生細胞の筋再生能に着目し、泌尿器癌マウスモデルを用いてサルコペニアの病態の不可逆性を引き起こす可能性を解明する。さらに、それに基づいて、サルコペニアに対する新規治療法を開発する。また、サルコペニアは低免疫能と関連するとされ、サルコペニアと免疫能との関連についても検討し、癌の進行や癌悪液質の進行へつながる可能性についても明らかにする。
代謝産物の排泄量を指標としたビタミンＥ栄養状態の評価

トコフェロールを摂取したときの代謝産物(CEHC)排泄量を調べた。研究1:健康な若年女性のトコフェロール摂取量と血清濃度、CEHC尿中排泄量を調べた。γ-トコフェロール(γT)摂取量と血清γT濃度の間に相関関係は見られたが、γCEHC排泄量と他の2者の間に相関関係は見られなかった。研究2:健康な若年成人にα-トコフェロール(αT)100mg、γT 100mg、またはプラセボを摂取させた。γTの異化はαTに比べて速いことが示唆された。研究3:健康な若年女性に、γT 100mg、またはγT 100mgとαT 50mgのどちらかを7日間摂取させた。γT摂取はαTの異化を促進することが示唆された。本研究は、名古屋学芸大学研究倫理委員会の承認を得て行った(承認番号78承認日2013年7月4日)。研究1:ビタミンE代謝についての観察研究20歳代の健康な成人女性を対象にして、食事調査を3日間行った後に、採血と採尿を行った。血清中のビタミンE濃度はHPLC法(蛍光検出)により測定し、尿中のビタミンE代謝産物の排泄量はHPLC法(電気化学検出)により測定した。ビタミンE摂取量は、αートコフェロール9.0 mg/日とγートコフェロール6.6 mg/日であった。血清中のビタミンE濃度は、αートコフェロール濃度が30.1 nmol/mL、γートコフェロール濃度が3.1 nmol/mLであった。さらに、尿中のビタミンE代謝産物は、αーCEHC排泄量が1.1 μmol/日、γーCEHC排泄量が5.9 μmol/日であった。研究2: γートコフェロール服用によるビタミンE代謝の変動20歳代の健康な成人女性に、γートコフェロール100mgを含むカプセル1粒、またはγートコフェロール100mgとαートコフェロール50mgを含むカプセル1粒を、7日間服用させた。血清中のγートコフェロール濃度は、γートコフェロールの服用によって上昇し、その上昇はγーおよびαートコフェロールの同時服用によってゆるやかになった。尿中のγーCEHC排泄量はγートコフェロールの服用によって上昇する傾向が見られたが、個人差が大きいために有意な結果を得るには至らなかった。本研究は、名古屋学芸大学倫理委員会の承認を得て行った(承認番号78承認日2013年7月4日)。平成26年度は、平成25年度に引き続いて以下の研究を行った。研究1:ビタミンE代謝についての観察研究20歳代の健康な成人男女を対象にして、食事調査を3日間行った後に、採血と採尿を行った。ビタミンE摂取量は、αートコフェロール5.7 mg/日とγートコフェロール7.6 mg/日であった。血清中のビタミンE濃度は、αートコフェロール濃度が28.8 nmol/mL、γートコフェロール濃度が3.3 nmol/mLであった。さらに、尿中のビタミンE代謝産物は、αーCEHC排泄量が1.0 μmol/日、γーCEHC排泄量が5.1 μmol/日であった。γートコフェロール摂取量と血清中のγートコフェロール濃度との間に正の相関が見られた。研究2: γートコフェロール服用によるビタミンE代謝の変動20歳代の健康な成人男女に、γートコフェロール100 mg、またはγートコフェロール100mgとαートコフェロール50 mgを、7日間服用させた。血清中のγートコフェロール濃度はγートコフェロールの服用によって上昇し、その上昇はγーおよびαートコフェロールの同時服用によって抑制された。尿中のγーCEHC排泄量はγートコフェロールの服用によって上昇する傾向が見られ、γーおよびαートコフェロールの同時服用ではγーCEHC排泄量はさらに上昇した。したがって、αートコフェロールの摂取は、γートコフェロールの異化を促進する可能性が考えられた。平成27年度は、平成25・26年度から引き続いて以下の研究を行った。研究1:ビタミンE代謝についての観察研究健康な若年女性17名(平均年齢22±2歳、平均BMI 22±3)を対象にして3日間分の食事調査を行い、ビタミンEおよび主要栄養素の摂取量を市販栄養計算ソフトにより算出した。また、採血と24時間の蓄尿を行い、血清トコフェロール濃度とトコフェロール代謝産物の尿中排泄量をHPLC法により定量した。自由摂取とした食事からのαートコフェロール摂取量は6.2mg/日、γートコフェロール摂取量は7.0mg/日であり、摂取エネルギーは1,620kcal/日程度の食事であった。血清のαートコフェロール濃度は28.7nmol/mL、γートコフェロール濃度は3.2nmol/mLであり、αートコフェロール代謝産物排泄量は1.1μmol/gクレアチニン/24時間、γートコフェロール代謝産物排泄量は5.5μmol/gクレアチニン/24時間であった。これらの結果は、前年度の結果とほぼ同様であった。研究2: γートコフェロール服用によるビタミンE代謝の変動研究

1と同じ被験者を対象に、RRRーγートコフェロール100mg、またはRRRーγートコフェロール100mgとRRRーαートコフェロール50mgを1日1回7日間服用させた。トコフェロール服用期間の前後で食事調査、採尿、採血を行い、トコフェロール摂取量、血清トコフェロール濃度、トコフェロール代謝産物排泄量をそれぞれ求めた。その結果、αートコフェロール摂取は血清γートコフェロール濃度を低下させ、γートコフェロール摂取はαートコフェロールの異化を促進することが示唆された。トコフェロールを摂取したときの代謝産物(CEHC)排泄量を調べた。研究1:健康な若年女性のトコフェロール摂取量と血清濃度、CEHC尿中排泄量を調べた。γ-トコフェロール(γT)摂取量と血清γT濃度の間に相関関係は見られたが、γCEHC排泄量と他の2者の間に相関関係は見られなかった。研究2:健康な若年成人にα-トコフェロール(αT)100mg、γT 100mg、またはプラセボを摂取させた。γTの異化はαTに比べて速いことが示唆された。研究3:健康な若年女性に、γT 100mg、またはγT 100mgとαT 50mgのどちらかを7日間摂取させた。γT摂取はαTの異化を促進することが示唆された。平成25年度には、本研究を実施するにあたり本学倫理委員会による承認を得た(2013年7月4日付)。また、ビタミンE定量用のHPLC装置一式を新規購入し(2013年7月11日納品)、定量条件の設定を行った。さらに、研究に用いるビタミンEカプセルの作製を外部業者に依頼し、納品された。その後、平成26年度までに上記の「研究実績の概要」に記載したような一定の成果を得ることができた。食生活学平成27年度は、以下の研究を行う。研究1:ビタミンE代謝についての観察研究前述の研究1を、異なる被験者を対象にして平成27年度までの3年間継続実施することによって、被験者数を増やして結果の精度を高める。研究2:ビタミンE同族体服用によるビタミンE代謝の変動20歳代の健康な成人男女を対象にして、αートコフェロール以外のビタミンE同族体の服用によって、ビタミンE代謝がどのように変動するのかを調べる。さらに、現在までにαートコフェロールがγートコフェロールの異化を促進する可能性が示唆されたことから、ビタミンEを経口摂取後短時間でのビタミンE代謝についても検討する。研究初年度として、本研究を実施するにあたり本学研究倫理委員会による承認を得た(2013年7月4日付)。その後、研究計画の研究1および2を実施し、上記の「研究実績の概要」に記載した一定の成果を得ることができた。平成26年度は、以下の研究を行う。研究2および3:ビタミンE同族体服用によるビタミンE代謝の変動20歳代の健康な成人男女を対象にして、αートコフェロール以外のビタミンE同族体の服用によって、ビタミンE代謝がどのように変動するのかを調べる。物品購入とその支払いの振込手数料の残額として、1,966円が残った。
物性統一した嚥下機能評価の確立と舌圧の有効性と嚥下障害の脳局在の解明

脳卒中に伴い生じる嚥下障害は誤嚥性肺炎のリスクとなり、生命予後や転帰に大きく影響する。またそれは医療・介護費の増大にもつながる。そのため誤嚥性肺炎を未然に防ぐための評価と対策が重要である。申請者らのグループは、舌と硬口蓋で小型バルンを押しつぶして舌の力を測定する舌圧測定器を導入し、脳卒中急性期患者の低舌圧が肺炎予測になるとの報告を行なった。しかしながら、嚥下機序との科学的検討や臨床現場での具体的な展開に関する検証は行われていない。本研究は、脳卒中急性期患者の舌圧測定と同時に、嚥下評価のゴールドスタンダードである嚥下造影検査(VF)と比較を行う。具体的には、1物性計測した複数の検査食を用いてVFを施行し、舌圧値に応じた安全な食事形態の特定、2VFの時相解析を行い、嚥下メカニズムにおける舌圧の関与の解明、3脳画像診断を行い、脳卒中で障害された領域との比較により各種嚥下障害を引き起こす中枢領域の解明を行うことを目指している。本年度には、研究計画に則り、対象患者のエントリーならびに舌圧測定、VF含めて検査を施行した。すでに100例以上の登録が終了しており、次年度に予定していたVF画像解析も逐次進めている。従って、当初の予定通り、研究はおおむね順調に進展している。当初の計画通り、次年度には、目標症例数の検査実施を完遂。VF画像解析をおこない、次々年度にはVF画像解析を完遂し、データ解析を完遂する予定である。そして得られたデータを多方面から解析し、脳卒中に伴う嚥下障害の病態に寄与しえる、1物性計測した複数の検査食を用いてVFを施行し、舌圧値に応じた安全な食事形態の特定、2VFの時相解析を行い、嚥下メカニズムにおける舌圧の関与の解明、3脳画像診断を行い、脳卒中で障害された領域との比較により各種嚥下障害を引き起こす中枢領域の解明を行う。
チップ電気泳動における化学発光検出法に関する研究

電気泳動チップは,紫外線リソグラフィーを用いて厚膜のネガ型感光性レジストを用い,レジストにマイクチャネルの鋳型を作製し,反転パターンをポリジメチルシロキサン(PDMS)樹脂に転写し,それを平坦なPDMS板と接合することにより作製した。化学発光反応にはルミノール-過酸化水素系と過シュウ酸エステル-過酸化水素系を用いた。前者では金属イオンの検出に,後者ではダンシルアミノ酸の検出に適用した。チップ電気泳動では分離した成分を含む溶液の体積が小さいので,反応部分の体積をできるだけ小さく保つことが必要である。そのために3種のチャネルパターンを作製し,性能評価を行った。(1)十字交差型,(2)十字とY字との組み合わせ型,(3)十字とV字の組み合わせ型である。3種の型とも,十字部分で試料を注入し,(1)では分離チャネルの端の泳動液溜に化学発光試薬を添加しておき,分離チャネル先端で化学発光させた。(2)ではY字の一方は泳動チャネル,もう一方のチャネルから化学発光試薬を電気浸透流により送液し交差点で反応させた。(3)ではV字の一方は泳動チャネル,もう一方のチャネルから化学発光試薬を圧力差流により流し,V字の頂点で化学発光させた。ルミノール発光で金属イオンを検出する場合には(2)のパターンが優れており,Co(II)で検出限界0.5μM,絶対量で160amolであった。過シュウ酸エステル反応の場合には,(3)のパターンが優れており,ダンシルグリシンに対して,検出限界0.4μM,60amolであった。過シュウ酸エステルは水に難溶性なので,アセトニトリル溶液として用いた。そのため電気浸透流が弱く,化学発光試薬溶液の送液に圧力差流を用いる必要があった。これらの方法の再現性は満足できるものであり,本研究はチップ電気泳動における化学発光検出が高感度で,優れた検出法であることを明らかにした。