hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
首都圏から輸送される大気汚染物質が利根川源流域の窒素飽和現象に及ぼす影響解析

広域的な窒素飽和現象を証明することが、本研究の主たる目的であるが、そのためには複数年にわたる窒素収支を把握する必要があり、谷川連峰湯桧曽川と裏妙義山中木川を調査対象として、降雨測定、流量測定および水質調査を継続的かつ正確に実施する必要がある。そこで湯桧曽川と裏妙義中木川において2年間にわたり、降雨と渓流水を定期的に採水・分析し、それぞれの調査場所で窒素の収支を計算した。その結果、湯桧曽川では窒素降下量と窒素流出量はほぼ同量であり、中木川では窒素流出量が1.55倍高く、窒素飽和現象が発生していることが明らかとなった。単位面積当りの窒素降下量は、湯桧曽川では12.5kgN/ha/Yであり、中木川では1926kgN/ha/Yであった。一般に窒素飽和現象が発生する年間窒素降下量は10kgN/ha/Yが目安とされているので、どちらもこれより高い値であり、この点からも窒素飽和現象が発生していることが裏付けられた。窒素飽和現象とは、「大気から森林への窒素化合物の沈着量が、森林生態系において必要とされる窒素量を上回る状態」と定義されているが、青井は利根川上流域の降雨及び河川水質調査を実施しており、群馬県内の利根川上流域は既に窒素飽和している可能性が高いと従来から考えていた。本研究の目的は広域的な窒素飽和現象を証明することであるので、平成19年度に、湯桧曽川に水位センサーを設置し連続測定を開始するとともに、電磁流速計を購入して堰堤上等間隔で水深と流速を測定し、研究分担者の宮里が水位センサーの値から流量を換算する正確なH-Q換算式を求め、ほぼ通年の流量を計測した。もう一つの計測点である碓氷川水系中木川両流域での流量は、安中市水道局から入手した。各試料の水質分析は、謝金で分析員を雇用し、一般項目および各栄養塩濃度を青井研究室のオートアナライザーで分析した。また研究分担者の富山県立大学川上は、イオンクロマトグラフにより、各陽イオン・陰イオンとアルカリ度を測定するとともに、窒素飽和現象を検討した。宮里は、主に河川流量の計測方法を確立し、窒素流出量を試算し、別途測定した降雨量と降雨中窒素濃度から窒素降下量を計算し、比較検討した。検討の結果、両測定点での窒素降下量と窒素流出量の比較ができたので、第一回目の学会発表を、土木学会環境工学論文集と環境工学研究フォーラム講演集で実施した。初年度の検討で、概ねの傾向をつかむことができたので、降雨量および河川流量の測定を継続し、正確な窒素降下量と窒素流出量のデータを蓄積して、検討を継続する予定である。利根川水系湯桧曽川、烏川水系碓氷川支流中木川両流域での、降雨量連続測定と水質測定は、計測を開始して2年弱となり、データの整理が進んだ。また各河川の流量測定については、湯桧曽川に設置した水位センサーが順調に稼働しているので、先日融雪を待ってデータを回収できた。また中木川では、流量計測を実施している安中市水道局から流量データを入手して、窒素降下量と流出量を計算したところ、降下量より流出量のほうが多いことが確実となり、窒素飽和現象の可能性が高くなってきた。また昨年度から増設したダム上の降雨測定も順調に進み、平野部に近いダム上の降雨中窒素濃度は必ず、当初設置の観測点よりも高い値を示すことがわかった。次に湯桧曽川計測点では、冬期間の降雪量(降雨換算量)の計測ができなかった問題点を、唯一有人観測を実施している矢木沢ダム管理事務所より冬季降雨量データを受領して解析を進めている。これらの検討結果については、すでに水環境学会で発表済みである。来年度は最終年度であるので、引き続き検討を進めてゆく。広域的な窒素飽和現象を証明することが、本研究の主たる目的であるが、そのためには複数年にわたる窒素収支を把握する必要が有り、谷川連峰湯桧曽川と裏妙義山中木川を調査対象として、降雨測定、流量測定および水質調査を継続的かつ正確に実施する必要がある。その結果、湯桧曽川では窒素降下量と窒素流出量はほぼ同量であり、中木川では窒素流出量が1.55倍高く、窒素飽和現象が発生していることが明かとなった。

単位面積当りの窒素降下量は、湯桧曽川では12.5kgN/ha/Yであり、中木川では1926kgN/ha/Yであった。一般に窒素飽和現象が発生する年間窒素降下量は10kgN/ha/Yが目安とされているので、どちらもこれより高い値であり、この点からも窒素飽和現象が発生していることが裏付けられる。
エストロジェン受容体をヘテロに発現する株化細胞を用いた細胞増殖機構の解明

エストロジェン(E2)によるエストロジェン受容体(ERα)発現細胞を介した傍分泌的細胞増殖促進機構を調べるため、乳癌細胞株MDA-MB-231、およびこれにERαを安定的に発現させたMDA-ER細胞を用いて、MDA-ERが50%、70%、90%を占める共培養系を構築した。48時間の10nM E2処置によりERα強制発現細胞の増殖率が低下した一方で、ERα非発現細胞の増殖率は上昇しなかった。エストロジェン受容体(ER)を強制発現する細胞を標識するため、ERα遺伝子とGFP遺伝子を細胞に遺伝子導入し、安定的にERαとGFPを発現する乳腺株化細胞を樹立した。当初、CMV promoter制御下でERα遺伝子とGFP遺伝子をポリシストロン様に接続した遺伝子コンストラクトを用いて、安定発現細胞株の樹立を試みたが、G418薬剤耐性細胞株にはGFP発現は認められたもののERαの発現は認められなかった。対策として、1)トランスフェクション試薬を変更して遺伝子導入の効率を格段に向上させ、2) ERα遺伝子とGFP遺伝子を別個のベクターとすることで遺伝子コンストラクトの長さを短くした。その結果G418とZeocin薬剤選択により樹立した細胞株においては、GFP蛍光を検出し、ウエスタンブロッティング法によりERαの発現を確認した。ERα発現細胞株の樹立には、培養に用いるチャコール処理血清としてbovine serumが有効であった。比較対照として樹立した、ERα遺伝子の代わりにluciferase遺伝子を安定発現する細胞株においても、GFP蛍光を検出し、ウエスタンブロッティング法によりluciferaseの発現を確認した。またERα非発現細胞株として薬剤耐性遺伝子のみを安定発現する細胞株も樹立した。luciferase遺伝子を安定発現する細胞株を用いて、増殖マーカーbromo-2'-deoxyuridine(BrdU)取り込みによる細胞増殖率の検出法を検討した。すなわち、BrdU取り込み時間を2時間に設定することで、スライドガラス上でのBrdUとGFPの二重免疫染色法により、約20%の細胞増殖率を検出した。今後この増殖率を基準に、樹立細胞の単独培養および共培養条件下でのエストロジェン刺激による増殖率の変化を検討していく予定である。エストロジェン(E2)の細胞増殖制御作用について、エストロジェン受容体(ERα)発現細胞とERα非発現細胞間における傍分泌的増殖制御作用を検討するために、これまでに樹立した3種類の細胞株、1、ERαとGFPを共発現する乳腺株化細胞6クローン(MDA-ER)、および、2、対照群として用いるために樹立した、luciferaseとGFPを共発現する乳腺株化細胞8クローン(MDA-Luc)、3、ERα非発現細胞として樹立した、薬剤耐性遺伝子のみ発現する乳腺株化細胞5クローン(MDA-C)について、単独培養および共培養系における、E2による増殖率の変化を調べた。単独培養系では、MDA-ERにおいて、Vehicle処置群で見られた約25%の増殖率は、10nM E2処置によって少なくとも48時間後には約10%-20%にまで増殖率が低下した。このうち24時間のE2処置によっても約15%にまで増殖率が低下するクローンMDA-ER#3をERα発現細胞として用いた。MDA-LucおよびMDA-Cの増殖率はVehicle処置群では約30%であったが、24時間の10nM E2処置によって有意な増減は認められなかった。共培養系では、ERα発現細胞とERα非発現細胞の割合を1:1、4:1、10:1の3種類の条件で検討したが、48時間の10nM E2処置により、いずれの割合においてもERα発現細胞の増殖率が低下した一方で、ERα非発現細胞の増殖率の上昇は認められなかった。乳癌細胞株MDA-MB-231細胞を用いた本研究では、E2によるERα発現細胞を介した、ERα非発現細胞増殖に対する傍分泌的増殖促進作用は認められなかったため、傍分泌因子の同定およびERα発現細胞におけるE2反応性の増殖抑制作用機序の解明は行わなかった。
高等動物の神経発達に対する内分泌撹乱化学物質の影響に関する研究

研究目的:内分泌撹乱化学物質の神経発達に対する影響の研究は比較的新しく、まだ遺伝子レベルや個体レベルの影響評価がランダムに報告されているに過ぎない。特にげっ歯類から霊長類にわたる一貫性のあるリスク評価研究はほとんど行われていない。本研究ではラット、サル類、チンパンジーの個体を用いて環境化学物質代謝のヒトへの外挿を行う。またラット胎児、げっ歯類・霊長類の神経培養、マウス・サル類のES細胞などを用いて、さまざまなレベルで環境化学物質の影響を解析する。高等動物の比較生物学を得意とする獣医学領域の研究者が研究成果を帰納的に統合しヒトへの外挿を行い、内分泌撹乱化学物質の神経発達に対するリスク評価をすることを目的とした。研究の経過と成果ラットを用いたビスフェノールA(BPA),ノニルフェノールなどのエストロゲン様作用物質、及び神経発達に必須の甲状腺ホルモンを阻害するポリ塩化ビフェニール(PCB),チアマゾール、アミオダロンなどをもちいて神経発達への影響を評価した。主として神経行動学的評価を中心にリスク評価を行い、その結果を公表した。また齧歯類を用いた評価を行うとともにヒトに近縁なサル類も対象に研究を進めた。その結果、(1)齧歯類は神経回路が極めて未熟な状態で生まれるのに対し、霊長類の神経系は胎児期に充分に発達すること、(2)BPAや甲状腺ホルモンの代謝が齧歯類とサル類では著しく異なること、(3)妊娠のステージにより、BPAの胎児移行・中枢神経への暴露量が異なることが明らかになり、齧歯類のデータを単純に、ヒトを含む霊長類に外挿することは危険であることが示唆された。サル類を用いたリスク評価ではアカゲザルでダイオキシン投与により、新生児の社会行動に異常が見られること、BPA投与では暴露された次世代オスのみがメスの行動を示す、いわゆる性同一性障害のような行動を示すこと、甲状腺ホルモンの阻害作用を示すチアマゾールでは著しい神経細胞の減少と分化の遅延が起こること、PCBの高濃度暴露個体から生まれた次世代では高次認知機能に低下傾向が見られることなどの、新しい研究結果を得た。カニクイザルを用いて妊娠サルにBPA投与を行い、出生後の母子行動解析、知能検査のための指迷路試験、新奇場面の行動解析のための出会わせ試験、アイコンタクト試験のプロトコルを作成し、TCDD投与個体を用いて予備的評価を行った。またBPA投与群に関しては、母子行動解析を始めた。BPAの妊娠母体、及び胎児への移行、さらに母体・胎児での排出能を調べるため、アイソトープラベルのBPAを用いて、異なる妊娠時期での体内動態を検索中である。ラット、サル類胎児培養神経系に及ぽす環境化学物質の影響評価。ラット14日齢胎児神経系細胞の培養を用いて、DES,エストロジェンを陽性コントロールとしてBPA, NPのプログラム細胞死に対する影響を評価した。BPA, NPはエストロジェンと同様に、薬物誘発の神経細胞死を保護する効果がみられた。しかし、その作用は大脳皮質神経細胞と海馬神経細胞では異なっており、BPA, NPはエストロジェン作用とは別の回路を介しても、神経細胞死の防御に影響している可能性が考えられた。BPA長期投与カニクイザルの代謝について検討を進めた。

BPAを妊娠カニクイザルに皮下埋没ポンプにて持続投与し、BPA母体血中濃度(6例)を測定した。測定は、LC/MS/MSを用いて行った。BPA誘導体化物質の定量限界は血清100μLを用いて、0.1ng/mLであった。BPA投与群の2例は定量限界以下であった。残り4例の血中BPA濃度は0.1330.279ng/mLであった。ヒトに近縁なカニクイザルのES細胞の培養系を用いて、初期胚の分化に及ぼす環境ホルモンの影響を細胞および遺伝子発現レベルで評価するシステムの開発を進めた。多分化能を有するカニクイザルのES細胞株(CMK-6)の継代培地からフィーダー細胞を除去し、Embryo body(EB)を形成させた。培養3、7、16日目のEbsまたはEbcの形成率は無添加対照群に比べて、BPA添加群で増加する傾向が見られた。BPA添加群でEBの形成率が高いという結果は、ES細胞の初期分化がBPAで抑制された可能性を示している。研究目的哺乳類以外の魚類、両生類、鳥類などでは内分泌撹乱化学物質の性ホルモン作用撹乱について、疫学研究を含め多くの研究があるが、高等哺乳類への影響に関しては依然議論が多い。他方、ダイオキシンやPCBによる神経発達への悪影響は、構造が類似する甲状腺ホルモンへの撹乱作用ではないかと推察されている。甲状腺ホルモンは胎仔神経系発達には必須のホルモンであり、その不足は神経発達後遺症を残すことが知られている。本研究ではラット、サル類、チンパンジーを用いて環境化学物質の代謝および毒性を総合的に解析し、ヒトへのリスクの外挿を試み危害を評価することを目的としている。研究の経過と成果1)サル類のTCDD投与の次世代影響を評価した。子ザル発達期における出会わせ試験、知能検査として4段指迷路試験評価、危機対応としてアイコンタクト試験を行った。認知機能、アイコンタクト試験ではTCDDの影響はみられなかったが、出会わせ試験では行動上有意差がみられた。しかし、この傾向は成長に伴い緩和された。2)ビスフェノールA(BPA)の妊娠ラットに及ぼす影響に関しては、次世代で行動学的評価をした。単純な用量依存性の反応は見られず、低用量でも発達期に応じて母親のBPA暴露の影響が見られた。他方、甲状腺ホルモンに影響するアミオダロン投与では、脳の遺伝子発現は陽性対象のPTA投与ラットと同様甲状腺ホルモン関連遺伝子の抑制がみられたが、行動異常はクレチン病と反対の表現型を取ることが明らかになり、甲状腺ホルモンの影響の多様性が明らかになった。3)霊長類のBPAの胎盤移行性を異なる妊娠期(胎齢50,80,120日のカニクイザル)で明らかにするためアイソトープラベルのBPAを用い検索した。50目齢の胎児は母親に依存しているが、80日と120目齢の胎児は、母親より高濃度のBPAを取り込んでいた。またこの時期の胎盤構造についてユビキチン酵素の分布を明らかにした。研究目的魚類、両生類、鳥類などでは内分泌撹乱化学物質の性ホルモン作用撹乱について、生態学研究を含め多くの報告があるが、高等哺乳類への影響に関しては依然議論が多い。
ビタミンAとD の免疫作用を利用した微少変化型ネフローゼ症候群の画期的治療の検討

微小変化型ネフローゼ症候群(本症)の病因は不明であるが臨床的にはステロイドが著効する。ビタミンAとビタミンDはこれまで認識されていたビタミンとしての機能以外に免疫調節作用をはじめとする様々な機能を有することが明らかとなり注目を集めている。そこで副作用の少ないビタミンAやビタミンDが本症の治療薬になり得るのではないか、という着想で本研究を開始した。平成28年度はPuromycin Aminonucleoside (PAN)を投与して作成した本症モデルラット(PANラット)を用いてビタミンAおよびDが本症のタンパク尿を減少させる事実を確認した。平成29年度はPANラットにおけるビタミンAの抗タンパク尿効果のメカニズムを解明するため、ヒト腎臓由来ポドサイトにPAN(50ug/ml)を投与し、共刺激因子CD80がポドサイトに過剰発現することを蛋白質定量法(Western blotting法)によって明らかにした。さらに同じポドサイトにビタミンA(10uM)をPAN投与の24時間前に1回投与するとCD80の過剰発現が抑制されるという結果を得た。これらの結果から「ビタミンAの抗タンパク尿効果はポドサイトに対する直接作用である」と考えた。平成30年度はビタミンAのポドサイトにおけるCD80の発現抑制と抗タンパク尿効果のメカニズムを明らかにするために、ポドサイトにPAN(50ug/ml)を投与してCD80を過剰発現させた時のレチノイン酸受容体(RAR)とポドサイト関連分子(P-cadherin, Nephrin, Synaptopodin, Talin, α-actinin4)をWestern blottingで評価した。その結果、ビタミンAによるCD80発現抑制および抗タンパク尿効果の作用機序にはRARとP-cadherinが関与していることが示唆された。小児の腎疾患としては比較的有病率の高い特発性ネフローゼ症候群、特に微小変化型ネフローゼ症候群の病因はいまだに解明されていないが制御性T細胞(Treg)の質的・量的異常が示唆されている。ビタミンAとビタミンDは、これまで認識されていたビタミンとしての機能以外に、近年、免疫調節作用を始めとする様々な機能を有することが明らかとなり注目を集めている。ステロイドに比して圧倒的に副作用の少ないビタミンAやビタミンDによって微小変化型ネフローゼ症候群の病因と考えられているTregの異常を是正できれば、本症の治療薬になりうるのではないか、という着想で本研究を開始した。まず平成28年度は、微小変化型ネフローゼ症候群のモデルラットを確実に作成することを目標としたが、ピューロマイシンアミノヌクレオシド(Puromycin Aminonucleoside: PAN)を50mg/kg静注することで確実にタンパク尿をきたす微小変化型ネフローゼ症候群を再現するモデルラット(PANラット)が確立できた。このPANラットにVitamin A(トランス型レチノイン酸:ATRA)を2.5mg/kgまたは5.0mg/kgの用量を1日1回、連日(9日間)皮下注したところ、尿タンパク量は減少した。Vitamin D(1α-25(OH)2D3:カルシトリオール)についても、0.4 &micro;g/kgの用量を1日1回、連日9日間、腹腔内投与したところ、尿タンパク量は減少した。さらにVitamin AとVitamin Dの両者を同時に併用することで抗蛋白尿効果について相加的に作用する可能性も得た。平成28年度は、安定して微小変化型ネフローゼ症候群のモデル動物を作成することを目標としたが、その点は達成できたと考えている。また当初は平成29年度に予定していた微小変化型ネフローゼ症候群のモデル動物におけるビタミンAやDの抗蛋白尿効果を検証するという実験もほぼ完了できた。以上の進捗状況から上記のように自己評価した。小児腎疾患としては比較的有病率の高い特発性ネフローゼ症候群、特に微小変化型ネフローゼ症候群の病因は未だに解明されていないが、制御性T細胞(Treg)の質的・量的異常が示唆されている。ビタミンAとビタミンDはこれまで認識されていたビタミンとしての機能以外に、近年、免疫調節作用をはじめとする様々な機能を有することが明らかとなり注目を集めている。ステロイドに対して圧倒的に副作用の少ないビタミンAやビタミンDによって微小変化型ネフローゼ症候群の病因と考えられているTregの異常を是正できれば、本症の治療薬になり得るのではないか、という着想で本研究を開始した。平成28年度は微小変化型ネフローゼ症候群のモデルラットを作成し(Puromycin Aminonucleosideラット:PANラット)、ビタミンAおよびDを投与し尿蛋白が減少するという結果を得た。平成29年度はビタミンAとDの抗タンパク尿効果のメカニズムを解明するため、ヒト腎臓由来ポドサイトを用いた実験を行った。まずポドサイトに対してPAN(50ug/ml)を投与することにより、微小変化型ネフローゼ症候群の病因として報告されている共刺激因子CD80が過剰発現することを蛋白質定量法(Western blotting法)によって明らかにした。そして同じポドサイトにビタミンA(10uM)をPAN投与の24時間前に1回投与すると、CD80の過剰発現が抑えられるという結果を得た。これらの結果から「ビタミンAの抗タンパク尿効果はポドサイトに対する直接作用である」と考えられた。次年度はビタミンAの受容体であるRetinoic Acid Receptorのポドサイト上における発現の確認、ビタミンD投与およびAとD併用投与によるCD80過剰発現への作用を検討する予定としている。

平成28年度はモデル動物を用いた実験系で、また平成29年度は培養細胞を用いた実験系で予想通りの結果(ビタミンAやビタミンDはビタミンとしての機能のみならず、免疫調節作用を介して微小変化型ネフローゼ症候群の蛋白尿を減少させる)が得られている。微小変化型ネフローゼ症候群(本症)の病因は不明であるが臨床的にはステロイドが著効する。ビタミンAとビタミンDはこれまで認識されていたビタミンとしての機能以外に免疫調節作用をはじめとする様々な機能を有することが明らかとなり注目を集めている。そこで副作用の少ないビタミンAやビタミンDが本症の治療薬になり得るのではないか、という着想で本研究を開始した。平成28年度はPuromycin Aminonucleoside (PAN)を投与して作成した本症モデルラット(PANラット)を用いてビタミンAおよびDが本症のタンパク尿を減少させる事実を確認した。平成29年度はPANラットにおけるビタミンAの抗タンパク尿効果のメカニズムを解明するため、ヒト腎臓由来ポドサイトにPAN(50ug/ml)を投与し、共刺激因子CD80がポドサイトに過剰発現することを蛋白質定量法(Western blotting法)によって明らかにした。さらに同じポドサイトにビタミンA(10uM)をPAN投与の24時間前に1回投与するとCD80の過剰発現が抑制されるという結果を得た。これらの結果から「ビタミンAの抗タンパク尿効果はポドサイトに対する直接作用である」と考えた。平成30年度はビタミンAのポドサイトにおけるCD80の発現抑制と抗タンパク尿効果のメカニズムを明らかにするために、ポドサイトにPAN(50ug/ml)を投与してCD80を過剰発現させた時のレチノイン酸受容体(RAR)とポドサイト関連分子(P-cadherin, Nephrin, Synaptopodin, Talin, α-actinin4)をWestern blottingで評価した。その結果、ビタミンAによるCD80発現抑制および抗タンパク尿効果の作用機序にはRARとP-cadherinが関与していることが示唆された。今後は微小変化型ネフローゼ症候群のモデル動物において確認できた、ビタミンAやビタミンDの抗蛋白尿効果の作用機序を検討する予定である。すなわち、ビタミンAやビタミンDが腎糸球体のポドサイトに作用しているのか、末梢血のTregに作用しているのか、を明らかにするするために、T細胞機能欠如ラットでもPAN腎症が発症するか否か、発症する場合、そのようなラットでもビタミンAやビタミンDが抗蛋白尿効果を発揮するか否かの検討を行う。また一部の対象については蛋白尿のピークの時期(PAN投与後9日目)に屠殺し、血液と腎組織の採取を行いビタミンAやビタミンDの投与群と非投与群で比較検討する。すなわち血中の蛋白濃度、コレステロール濃度を一般生化学自動測定機器で測定する。また血中のリンパ球分画(Tリンパ球やBリンパ球、Th1、Th2、TregやTh17)についてもフローサイトメーターで測定する。さらにTGF-β, CTLA-4やIL-10の血中濃度をELISAで測定する。
妊娠期の母親の栄養・遺伝子多型とワンカーボン代謝との関連

本研究は、出生コホート研究(C-MACH)で得られた血液検体について、ワンカーボン代謝関連物質と酵素遺伝子多型の分析を実施する。サンプル数は、対象者500人×4ポイント(妊娠初期及び後期、分娩時、臍帯血)である。ワンカーボン代謝に関与する補酵素としての栄養成分及び中間代謝物の分析はUPLC-MS/MSを用いる。ワンカーボン代謝を指標とした胎児発育について検討し、さらに、ワンカーボン代謝を正常に機能させるうえでの母親の栄養がどのような状態にあるべきなのかを、食事調査と遺伝子多型解析データにより詳細に検討する。
外部機構による振戦制御法開発のための振戦発生機序の理論化

目的四肢の病的振戦はもとより、生理的振戦であっても筋疲労時には振幅が増大し、円滑な日常動作を妨げる。機械的ダンパ-などの外部機構を付加することにより、振動振幅を減弱する試みがなされているが、振戦の発生機序が確定していないため、その数量的解析方法は不明である。筆者らは、先に、制御工学的な立場から、力学系、脊髄反射系の外に、上位中枢反射系を含む新しい生理的振戦のモデル(2反射ル-プ理論)を提案した。本研究はこれを実験的に裏づけるとともに、外部的振戦制御の基本設計に必要な理論解析の方法論の開発を目的とする。強制振動法による実験的検討2反射ル-プモデルでは、持続振動条件下で、角変位と筋収縮力との間の位相角に基づいて議論を進めている。このモデルを実験的に裏付けるために、手首の機械的加振による手の強制振動応答と筋電図を計測し、スペクトル解析を行った。手首と手の加速度、および整流平滑筋電図と手の加速度のそれぞれのクロススペクトルの位相を計算した。2反射ル-プモデルに基づく強制振動特性のシミュレ-ションにより、実験結果に類似する位相特性を得た。複素角周波数解析による理論的検討振戦制御の理論解析のために、ラプラス変換を行った運動方程式においてS=α+jωとおき、複素角周波数の解の挙動を調べることにより、振動傾向を推定する。複素角周波数の実数部に関して、α≧0なら自励振動、α<0なら減衰振動を示す。力学系やフィ-ドバック系の定数を変えた時のαとβの変化から、振戦制御の効果を推定し、設計の基礎デ-タとすることができる。例題として、2つの反射系のゲインが変化した場合について解析し、上位中枢反射ゲインの増加により、αも増加傾向を示し、振動振幅の増加をもたらすことが推定された。目的筆者らは先に,脊髄反射と上位中枢反射を考慮した生理的振戦の2反射ループ理論を提案した。このモデルでは,持続振動条件下で角変位と筋収縮力の間の位相角の周波数特性に基づいて議論を進めているが,まだ実験的に十分裏付けされていなかった。本研究は,外部機構による振戦制御法開発のための基礎づけとして,姿勢保持時と機械的加振時について,加速度と筋電図等の信号間の位相特性を解析し,理論の改良と実用化を計ることを目的とする。方法自励振動を測るための姿勢保持と,強制振動のための機械的加振の2つの方法を用いる。姿勢保持時には前腕を台で支持し,手を握って水平に保持する。加振時は,手首の骨格部を加振器に固定して加振信号を加え,手の応答を測定する。加速度センサを手背と手首に装着し,筋電図は橈側手根伸筋から導出する。データレコーダに記録後,加速度と整流筋電図をアナライジングレコーダ(FFTモジュール付)で分析する。手と手首の加速度,および手の加速度と筋電図について,クロススペクトルの加等平均後,位相チャートから位相を読取る。結果姿勢保持時,加振時とも,パワースペクトルに比べ位相持性は個人差も少なく,同一個人での再現性も良く,理論解析に適していることがわかる。筆者らの2反射ループ理論を適用して検討した結果,次の理論がえられた。(1)モデルにおいて,脊髄反射のゲイン,および上位中枢反射対脊髄反射のゲイン比を変化させることにより,種々の特性変化が説明できる。(2)力学系のモデルは現実を良く表わしているが,伸張反射系のモデルについては更に検討が必要である。

目的四肢の病的振戦はもとより,生理的振戦であっても筋疲労時には振幅が増大し,円滑な日常動作を妨げる。機械的ダンパ-などの外部機構を付加することにより,振動振幅を減弱する試みがなされているが,振戦の発生機序が確定していないため,その数量的解析方法は不明である。筆者らは,先に,制御工学的な立場から,力学系,脊髄反射系の外に,上位中枢反射系を含む新しい生理的振戦のモデル(2反射ル-プ理論)を提案した。本研究はこれを実験的に裏づけるとともに,外部的振戦制御の基本設計に必要な理論解析の方法論の開発を目的とする。強制振動法による実験的検討2反射ル-プ理論を実験的に裏づけるために,前年度は,手首の機械的加振による手の強制振動応答を計測処理するシステムを開発した。本年度は,このシステムによる実験結果と,2反射ル-プモデルに基づく強制振動特性のシミュレ-ション結果との比較検討を行った。手首と手の加速度,および整流平滑筋電図と手の加速度のそれぞれのクロススペクトルの位相は,個人差も比較的小さく,試行毎の変動も少なかった。モデルのパラメ-タを適当に選ぶことによって,実験結果に類似する位相特性を得た。複素角周波数解析による理論的検討振戦制御の理論解析のために,ラプラス変換を行った運動方程式においてs=α+jωとおき,複素角周波数の解の挙動を調べることにより,振動傾向を推定する。複素角周波数の実数部に関して,α≧0なら自励振動,α<0なら減衰振動を示す。力学系やフィ-ドバック系の定数を変えた時のαとβの変化から,振動制御の効果を推定し,設計の基礎デ-タとすることができる。例題として,2つの反射系のゲインが変化した場合について解析し,上位中枢反射ゲインの増加により,αも増加傾向を示し,振動振幅の増加をもたらすことが推定された。
柔軟指の滑りモデルとその触覚提示への応用

1.人間の指の滑り運動の動的モデリングと感圧導電糸を用いた滑り運動のセンシングに関する研究を進めた.ヒトの指をモデリングでは,皮膚,骨,爪など異なる材料から構成される指を表現するために,提案されたBBM(Beam Bundle Model-ビーム束モデル)を拡張した.まずは人間の指先のMRI(Magnetic Resonant Images)を撮影いただく上,連続の断面画像を処理して指先の正確な内臓部分の位置を得られた.次に,三次元の指先モデルにビーム束モデルを導入してヒト指先のBBMモデルの構築が完了された.このモデルにより,押し運動における法線圧力の分布のみならず,滑り運動における摩擦分布を表現することができた.さらに,ヒトの指の局所滑り(LDP-Localized Displacement Phenomenon)を表現することができた.2.感圧導電糸を用いたセンシングでは,導電糸からパイル布地を構成し,導電糸の抵抗値を計測することで滑りを検出することを試みた.抵抗値の時系列信号に離散ウェーブレット変換を適用することにより,押し運動と滑り運動を識別できることを見い出すとともに,時系列信号から複数のテクスチャーを識別できることを示した.指の滑りのモデリングに関しては,Beam Bundle Modelという新しいモデリング手法を提案し,その妥当性を実験的に示した.特に,このモデルにより,指先が滑り始めるときの局所滑り現象を評価できることを示した.その現象のかげで滑り検出おける触覚提示の設計・データ処理のアルゴリズムを提案できました.提案したBBMモデルでは回転動作に関する接触面である摩擦トルクの再現を達成することが出来ていないとわかりました.今後BBMモデルに摩擦トルクを導入できるように推進することを考えられます.また,ヒトの指先が対象物を把持・操作するシンナリオをシミュレーションしてすべり動作を検出できる触覚提示を発展して,完全なハップティクスデバイスを構築できると考えます.本論文では,動的シミュレーションを用いて柔軟な指先の滑り認識を検証し,ロボットにおける指のスティックスリップの検知を行う.ロボットマニピュレーション工学の分野において,滑り運動をモデル化する方法は多く研究されている.その中でも,ヒューマノイド分野では,人と同じ感覚器官を持つセンサを埋め込み,スティックスリップを検知する方法が多い.しかしながら,小さな動作も部分的に接触面の摩擦を考えるため,ほとんどの研究において準静的で分析的な観点から問題が生じる.そのため,滑り運動の検知は人の感覚に近付けることができない.この問題を解決するために,仮想梁モデル,および有限要素モデルを用いて柔軟指による滑りを提案する.前者は,柔軟指における通常での接線方向の変形を,後者は滑りが生じる場合での接触面のミクロな変位をもたらし,本論文においてこの2つの統合したモデルをビーム束モデル「Beam Bundle Model(BBM)」と名付ける.また,全ての滑り運動について述べるために各結節点での動摩擦モデルも導入する.本論文では特に初期滑り(滑り始める直前の動作)に注目することで,柔軟指の滑りだすミクロな動作,つまり局所滑り現象「Localized Displacement Phenomenon(LDP)」を解析する.これは重要な要素であり,LDPを解析することができれば,安定した把持や操作ができると考えられる.これを解析し,特殊な糸を用いた触覚センサを発展させたロボットの皮膚や,マイクロ力覚センサなどを柔軟指の指先に組み込み,初期滑りを検知できるシステムを提案する.さらに,このLDPを利用することで,ビジョンシステムなどに匹敵するほどの接触感覚を強化することができることも示す.またこのアプローチは,新しい触覚デバイスだけでなく,既存の柔軟指の滑りにも扱うことができる.1.人間の指の滑り運動の動的モデリングと感圧導電糸を用いた滑り運動のセンシングに関する研究を進めた.ヒトの指をモデリングでは,皮膚,骨,爪など異なる材料から構成される指を表現するために,提案されたBBM(Beam Bundle Model-ビーム束モデル)を拡張した.まずは人間の指先のMRI(Magnetic Resonant Images)を撮影いただく上,連続の断面画像を処理して指先の正確な内臓部分の位置を得られた.次に,三次元の指先モデルにビーム束モデルを導入してヒト指先のBBMモデルの構築が完了された.このモデルにより,押し運動における法線圧力の分布のみならず,滑り運動における摩擦分布を表現することができた.さらに,ヒトの指の局所滑り(LDP-Localized Displacement Phenomenon)を表現することができた.2.感圧導電糸を用いたセンシングでは,導電糸からパイル布地を構成し,導電糸の抵抗値を計測することで滑りを検出することを試みた.抵抗値の時系列信号に離散ウェーブレット変換を適用することにより,押し運動と滑り運動を識別できることを見い出すとともに,時系列信号から複数のテクスチャーを識別できることを示した.指の滑りのモデリングに関しては,Beam Bundle Modelという新しいモデリング手法を提案し,その妥当性を実験的に示した.特に,このモデルにより,指先が滑り始めるときの局所滑り現象を評価できることを示した.その現象のかげで滑り検出おける触覚提示の設計・データ処理のアルゴリズムを提案できました.指の滑りのモデリングに関しては,Beam Bundle Modelという新しいモデリング手法を提案し,その妥当性を実験的に示した.特に,このモデルにより,指先が滑り始めるときの局所滑り現象を評価できることを示した.その現象のかげで滑り検出おける触覚提示の設計・データ処理のアルゴリズムを提案できました.提案したBeam Bundle Modelという新しいモデリングを利点して滑り動作を用いて人間の指先のモデルを構築する予定です.

そのために,人間の指先の磁気共鳴画像を用いて肌・骨・爪の三次元の位置を確定して,それに対するビームを創立して,滑り動作のシミュレーションの解析できると考えられます.その上で,人間のすべり動作を検出できる触覚提示を発展して,完全なパップティクスデバイスを構築できると考えます.提案したBBMモデルでは回転動作に関する接触面である摩擦トルクの再現を達成することが出来ていないとわかりました.今後BBMモデルに摩擦トルクを導入できるように推進することを考えられます.また,ヒトの指先が対象物を把持・操作するシンナリオをシミュレーションしてすべり動作を検出できる触覚提示を発展して,完全なハップティクスデバイスを構築できると考えます.
ハダカデバネズミの低代謝・変温性・長寿を制御する特異な細胞配置の仕組み

ハダカデバネズミ(デバ)は、マウスと同等のサイズの、珍しい変温性の最長寿齧歯類である。本研究では、デバ特異的な細胞配置の仕組みと、個体の低代謝・変温性・長寿命の関係性を解析する。
骨髄増殖性腫瘍の発症ならびに病型選択における分子機序の解明

慢性的な血液腫瘍である骨髄増殖性腫瘍の一病型としての原発性骨髄線維症モデルマウスを新たに開発した。このマウスは安定して骨髄の線維化をきたし、その分子病態はヒトで観察される原発性骨髄線維症にきわめて類似している。また本疾患においては異常造血と線維化の亢進のみならず、正常造血幹細胞の疲弊も同時に起こすことが明らかになった。本マウスを駆使した新たな分子標的治療の開発が期待される。平成21年度は、STAT5A(1*6)マウスに発症する原発性骨髄線維症(PMF)の病態解析を中心に行った。PMFマウス骨髄を経時的に解析し、骨髄中に異形巨核球と顆粒球が増加するpre-fibrotic phaseにおいて異形巨核球を中心としたTGF-βシグナルが線維芽細胞を誘導して、その後のfibrotic phaseを形成することを明らかにした。一方JAK2V617Fを造血幹細胞(HSC)に強制発現させて放射線照射マウスに移植してもPMFを示さず、むしろtransgenic mouse同様の真性多血症(PV)を呈することが明らかになった。JAK2V617FはSTAT5Aの直上にありSOCSによるネガティブフィードバックを受けるが、STAT5A(1*6)はSOCSの影響を受けないためにより強いSTAT5Aシグナルが入り、PMF方向への病型選択がなされることが示唆された。低力価のSTAT5A(1*6)レトロウイルスベクターを用いてHSCへの遺伝子導入と移植実験を行ったところ、ほとんどのマウスがPVを呈し、このことからもSTAT5Aシグナルの強弱がPVとPMFの病型選択をつかさどることが明らかになった。現在は骨髄中の血液細胞を分取し、STAT5A下流のどの分子が責任分子であるのかを解析している。またPMFまたはPVの疾患幹細胞を同定するために、STAT5A(1*6)、JAK2V617FによってPMF、PVを起こしたマウスより造血細胞を採取して2次移植を行った。PVは2次移植マウスにおいても再現されたが、移植マウスはPMFを呈さない造血不良により死亡した。PMFからの2次移植マウスでは、遺伝子導入されていない造血幹細胞も著しいコロニー形成能の低下を示したことから、PMF環境では正常造血幹細胞の機能低下が起きていることが明らかになった。(1)骨髄線維症(PMF)マウスの分子病態解析:過剰リン酸化STAT5A(STAT5A1^*6)遺伝子をレトロウイルスによって導入した造血幹細胞移植マウスを用いて、骨髄増殖性腫瘍(MPN)の一病型であるPMFの病型選択に関わるSTAT5A下流の分子の評価を行った。PMFマウスに特徴的に出現する小型異形巨核球を骨髄から分離して候補遺伝子の発現を定量し、コントロールマウスあるいは非PMFである真性多血症を呈するマウスとの比較を行った。PMFマウスではSTAT5A1^*6によりc-Mycの過剰発現が引き起こされることが明らかになり、その結果、巨核球赤芽球前駆細胞分画から巨核球への分化促進と同時に成熟障害が起こり、小型異形巨核球が増加することが示唆された。また、それらの小型異形巨核球が発現するTGF-β、VEGF、Oncostatin M等の分子が間葉系幹細胞から線維芽細胞への分化と異常血管造成を促進し、骨髄中の造血幹細胞ニッチを減少させ、正常造血幹細胞の機能低下をも引き起こすことが示された。(2)STAT5A1^*6蛋白量調節システムによるMPN病型選択モデルの開発:STAT5A活性によるMPN病型の変化に関与する遺伝子群を網羅的に解析するために、STAT5A1^*6に薬剤性制御ドメインを付加した遺伝子を持つトランスジェニックマウスを樹立した。同マウスの線維芽細胞では薬剤依存性にSTAT5A1^*6蛋白量がコントロールされることが示され、現在はin vivoへの薬剤投与によるMPN発症を確認中である。(3)MPNに対する分子治療モデルの開発:PMFマウスを用いて、STAT5阻害剤として報告があるpimozide(Nelson EA et al, 2011, Blood)の有効性を検討したが、明らかな治療効果を認めなかった。今後は間葉系幹細胞の線維芽細胞への過剰分化や血管新生を阻害する治療法の開発を検討する。
通水阻害と再充填のメカニズムからみた樹木のストレス耐性の解明

野外のケヤキ成木に設置した大型の樹木用MRIを用いて、q-space imaging法より、2017年8月および10月について、木部および師部の流速分布の日中変化を可視化することに成功した。この結果、年輪および年輪内の木部形成時期の違いによる流速の違いを定量的に評価することができた。また、コンパクトMRIによる苗木の樹液流速可視化については、ケヤキとシラカンバについて樹液流速の日中変化を可視化する技術が確立された。これを用いて、ケヤキ苗の枝からの蒸散と主幹の樹液流速との関係を解析するとともに、乾燥ストレスによる樹液流速の低下と再灌水による回復過程から、エンボリズムと再充填と思われる現象を可視化することができた。また、コンパクトMRIによる水分布画像を他樹種に適用するため、20樹種を用いて木部の組織構造とMRIの信号強度との関係を明らかにした。マイクロフォーカスX線CTを用いた枝片の観察から、乾燥過程でのキャパシタンスの低下過程では、モミでは晩材仮道管からの脱水が、カツラ、コナラでは道管からの脱水が起きていることが明らかにされた。落葉樹の木部通水の回復性について、どのような生理特性、木部特性が影響するのかを明らかにするため、6樹種の回復性と生理特性を解析した結果、可溶性糖の生産や輸送に関わる特性が影響を与えることが示唆された。野外でのトドマツ被圧木の解剖観察結果から、光合成が抑制された環境下では年輪欠損に加えて頂端分裂組織の壊死が生じ、肥大成長阻害に先んじて伸長生長の停止が起きていることが明らかにされた。冬季の乾燥および凍結融解によるストレスについて、縞枯山での調査により葉への傷によってクチクラ蒸散が高まり、枝のエンボリズムが生じていること、冬季の通水阻害と春季の回復は、壁孔の閉鎖、エンボリズムの発生、再充填の順で生じていることが示された。ほとんどの研究課題は順調に進展したが、2017年度夏季のコンパクトMRIを用いた樹液流速測定については、小石川樹木園のガラス室に設置したMRIに、外部の送電線由来と思われるノイズが多く発生したため、十分なデータが得られなかった。そのため、2018年度にMRIの設置場所を実験室内に変更し、再実験を行った結果、樹液流速の可視化に成功した。以上のことから、「やや遅れている」とした。2017-18年度の実験によりMRIによる樹液流速可視化手法が確立され、さらに多樹種の木部構造とMRI画像との関係も明らかにできたことから、最終年度である2019年度には、針葉樹、散孔材、環孔材のそれぞれ複数樹種について、樹液流速の可視化を行い、材構造と樹液流速分布の関係を明らかにする予定である。2018年度には、通水阻害と再充填の過程がはじめて観測できたことから、この現象の追試を行うことも予定している。これまでの結果から、環境条件と通水組織の発達の関係、木材構造や生理特性と通水阻害からの回復性の関係が一定程度明らかになってきたことから、それらの結果とMRIによる結果とを総合して、通水に関わる樹種特性について総合的な理解を得ることを目指す。野外での樹木の木部通水阻害と回復について、さまざまな樹種、季節について調べた。乾燥ストレスによる通水阻害については、回復性の異なる落葉広葉樹6種のポット苗を用いて、木部横断面における柔細胞面積の割合などの木部の構造的特性や、湿潤時と乾燥時(水分通導度を約50%失う程度の水分状態、Ψ50)の樹体の各種生理活性(最大光合成速度、幹の可溶性糖含量)、および膨圧を失うときの水ポテンシャル(Ψwtlp)を求め、これらと通水機能の回復性との関係性を評価した。その結果、乾燥時の光合成活性が空洞化した道管への糖の輸送をもたらしている可能性が考えられた。道管の再充填について、個々の道管レベルでの現象の解明のため、キャピラリーを用いた再充填実験をヤマグワを用いて行った結果、木部液に張力がかかった状態でも再充填が起きうるが、木部液にかかる張力が0.5MPa未満でないと道管内の陽圧を保てないことが示された。また、冬季の凍結融解による通水阻害と春季の回復について、北八ヶ岳縞枯山のシラビソを用いて調べた結果、冬季の通水阻害は若い枝で集中的に起きていること、通説と異なり通水性を失った木部が水で満たされており、気泡の侵入とは異なる木部閉塞現象が起きていることが明らかにされた。光環境と木部形成、通水性との関係については、被陰環境下で生育したトドマツの肥大成長と伸長成長を個体及び組織レベルで解析した結果、強度の被陰を受けた個体では肥大成長の停止が1年以上継続する年輪欠損が認められることが明らかになった.MRIを用いた樹液流速可視化については、ケヤキとゲッケイジュの苗を用いて、ADC(みかけの拡散計数)のマッピングに成功した。野外調査や研究分担者が行っている実験は順調に進展しており、多くの知見が得られたものの、MRIを用いた樹液流速可視化については、MRIのデジタル化のための機器更新の遅れと更新後の機器の調整に時間を要したため、当初計画よりも約半年程度、実験の実施が遅れることとなった。このため、科研費の翌年度への繰越によって対応した。

その結果、MRI1台のトランシーバーのデジタル化が完成し、樹液流速可視化のめどが立った。H28年度から行ってきた樹木用MRI装置の改良と樹液流速可視化については、1.0T MRIのデジタル化に伴う撮像条件の検討を完了することができた。この結果、ADC(みかけの拡散係数)のマッピングおよび位相コントラスト法(Phase contrast method)による樹液流速のマッピングという2つの方法による可視化技術を確立することができた。これらの成果は、日本森林学会および樹木医学会大会において報告した。針葉樹の冬季の凍結融解ストレスにともなう通水阻害の拡大と春季の通水機能の回復過程の解明については、昨年度までに、北八ヶ岳縞枯山のシラビソにおいて、冬季の凍結融解に伴う通水阻害の発生拡大と春季の回復現象が生じていることを再確認した。しかし、調査年により気温の変動パターンが異なるために、サンプリング時の通水阻害率が大きく異なり、通水阻害および回復の過程は、毎年同様ではないことがわかった。したがって、冬季の通水阻害と春季の回復のメカニズムについては、さらにサンプリングを重ねて検討を継続する必要がある。針葉樹の木部通水組織の発達様式と環境条件の関係の解明:針葉樹の木部通水組織の発達過程においては、環境条件が大きな影響を与えることが知られている。野外の林床に生育する稚樹の解剖結果から年輪の欠損の発生経過と環境条件の関係を明らかにするとともに、苗畑において庇陰試験を行い木部形成と環境条件の関係を明らかにした。広葉樹の通水阻害への脆弱性と貯水性の関係の解明:広葉樹6種について、幹の貯水性について評価を行った。ケヤキとシラカンバについて、MRIによる樹液流速可視化技術を用いて、木部の水分布と流速分布の日中変化を季節ごとに明らかにした。H28年度に設定した架台については、MRIのデジタル化に伴う撮像条件の検討が完了し、1.0TのMRIを用いた樹液流速の可視化技術をほぼ完成することができたことから、順調に進展しているといえる。また、九州大学北海道演習林におけるトドマツを用いた木部形成と光条件の関係についての解析は順調に進展し、投稿論文として公表されるなど、順調に進展した。一方、0.3TのMRIを用いた乾燥ストレスおよび凍結融解ストレスに伴う木部内の水分布の変化を解析する実験については、森林総合研究所(つくば市)に設置したMRIにノイズの発生が多いことが新たな課題となった。全体的には順調に実験は進展しており、興味深い知見が得らえれているものの、H29年度の実験データの一部に外部ノイズが多く、十分な画像解析が行えていないものがある。そのため、MRIの設置場所を東京大学理学部の実験室に移動し、H30年度に再度実験を行うことにしている。このため、評価としては「(3)やや遅れている。」とした。野外のケヤキ成木に設置した大型の樹木用MRIを用いて、q-space imaging法より、2017年8月および10月について、木部および師部の流速分布の日中変化を可視化することに成功した。この結果、年輪および年輪内の木部形成時期の違いによる流速の違いを定量的に評価することができた。また、コンパクトMRIによる苗木の樹液流速可視化については、ケヤキとシラカンバについて樹液流速の日中変化を可視化する技術が確立された。これを用いて、ケヤキ苗の枝からの蒸散と主幹の樹液流速との関係を解析するとともに、乾燥ストレスによる樹液流速の低下と再灌水による回復過程から、エンボリズムと再充填と思われる現象を可視化することができた。また、コンパクトMRIによる水分布画像を他樹種に適用するため、20樹種を用いて木部の組織構造とMRIの信号強度との関係を明らかにした。
新しい嚥下リハビリ手技“蕎麦啜り様訓練”の評価

高齢者や頚部可動域に制限がある患者でも安全に実施しやすく実際の食物嚥下動作に近似した口腔期・咽頭期の嚥下リハビリ手技として、栄養カテーテルチューブを用いた「蕎麦啜り様訓練」を考案し、表面筋電図をもちい、嚥下リハビリとしての有効性を評価した。健常成人16名を被験者とし、舌骨上筋群、舌骨下筋群、胸鎖乳突筋の筋電位変化を、メンデルゾーン手技やシャキア訓練など従来法と比較した結果、「蕎麦啜り様訓練」は、舌骨上下筋群に高い筋活動を認め、胸鎖乳突筋は低い筋活動しか認めなかった。本法は高齢者など頚部運動に制限のある患者に対しても応用可能な、安全で簡便な口腔期および咽頭期の嚥下リハビリ手技として評価できる。健常成人16名(平均年齢22.2歳)を被験者とし、舌骨上下筋群および胸鎖乳突筋の表面筋活動量をチューブ吸い“蕎麦啜り様訓練"と従来手技と比較した結果、当該訓練時には、舌骨上下筋群では、シャキア訓練に匹敵する高い筋活動量を示す一方で、胸鎖乳突筋の活動量は小さく嚥下に直接関係しない頚部筋には負荷が少ない結果を得たので、成果を日本摂食・嚥下リハビリテーション学会雑誌に投稿し、平成24年12月に日本摂食・嚥下リハビリテーション学会雑誌16(3),243-252,2012に掲載された。今後、高齢者での当該訓練法の評価を進めるにあたり、高齢者や脳血管疾患等罹患者では軟口蓋による鼻咽腔あるいは口腔咽頭閉鎖機能低下が嚥下障害につながる場合が多いことから、軟口蓋運動に対する訓練も評価項目に加え、当該手技単独、あるいは当該手技と軟口蓋運動訓練併用の比較も高齢者の評価では必要と考えた。軟口蓋運動訓練法としては、ブローイング法が広く知られている。ブローイング法では水を容れたコップにストローを差しブクブクと息を吹き込む運動であるが、水分誤嚥レベルの機能低下者では誤って水を吸い込む誤嚥リスクがある。そこで、高齢者や認知機能低下者にも訓練が実施可能とするために、誤嚥防止の逆流防止弁付ストローを考案し、現在、口腔ケア関連企業と共同開発中である。平成25年4月15日より静岡県浜松市リハビリテーション病院に出張し、同病院がすすめている外来あるいは施設の高齢者での嚥下訓練効果の研究に参加している。同病院に7月12日まで滞在し、高齢者を対象とした、当該訓練や逆流防止弁付ストローを用いたブローイング法の評価を行い、今後関連学会等で成果を報告予定である。表面筋電図による舌骨上下筋群および胸鎖乳突筋の表面筋活動量の研究により、チューブ吸い“蕎麦啜り様訓練"は、シャキア訓練やメンデルゾーン手技等従来法と比較して、舌骨上下筋群では、シャキア訓練に匹敵する高い筋活動量を示す一方で、胸鎖乳突筋の活動量は小さく嚥下に直接関係しない頚部筋には負荷が少ない結果を得て、その成果は日本摂食・嚥下リハビリテーション学会雑誌上で報告した(同誌16(3),243-252,2012)。しかしながら、次いで行った嚥下造影での予備実験では、咽頭収縮また鼻咽腔閉鎖向上の所見は十分、認められなかった。多様な症候を示す嚥下障害に対応するには、“蕎麦啜り様訓練"も含め他手技も含めた嚥下リハビリ手技のセットが必要と考えた。われわれは次に鼻咽腔閉鎖機能改善目的の手技の従来法の見直しを行った。日本摂食・嚥下リハビリテーション学会でも推奨されている鼻咽腔閉鎖改善の手技としてソフトブローイングが広く知られている。ソフトフローイングは、水を貯めたコップにストローを差しブクブクと息を吹き込ませる呼吸器にも負担が少なく簡便な訓練法である。平成25年4月7月に日本でも有数の嚥下リハビリの専門機関である静岡県浜松市リハビリテーション病院の外来嚥下障害患者での嚥下訓練効果の研究に参加し、ブローイングも含め嚥下リハビリ体操セットの有効性を確認した。しかしながら、認知症患者や高齢者では誤って水を吸い込む誤嚥リスクがあり、同法は実施できていないのが現状である。そこで、われわれは高齢者や認知機能低下者でも安全に訓練ができるように、逆流防止弁を付与したストローを発案した。嚥下造影予備実験において、ソフトブローイング時の食道入口部の開大の新たな所見も得て、今後は逆止弁付ストロー開発を進めると同時に、咽頭圧計を用いたソフトブローイング時の食道入口部開大効果の検証も計画している。