hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
静脈炎と点滴漏れの皮膚傷害の予防および治癒を促進する看護ケアの確立

ドキソルビシン(起壊死性抗癌剤)が血管より漏出して点滴漏れとなった場合の冷罨法の継続時間や回数について明らかにした.6週齢のCr1:CD1(ICR)雄性マウスの背部を剃毛し除毛クリームを用いて除毛した.その後,皮膚にドキソルビシンを皮下注射して血管外漏出の状態とした.ドキソルビシン漏出直後に20度前後の冷罨法を実施した。冷罨法の種類は,1時間の連続した冷罨法を行う1時間群,15分の冷罨後に冷却剤を除去して麻酔のみで1時間のインターバルを取るサイクルを4回繰り返す15分×4回群とした.ドキソルビシン投与前と冷罨法後の肉眼的観察と写真撮影,サーモグラフィ撮影(InfRec G100,日本アビオニクス)を行った.白色変化を伴う浮腫を最大病変部としてImageJを用いて面積測定を行った.皮膚組織を摘出後,HE染色を施し顕微鏡的に観察した.その結果,麻酔前の体温は約36.5°Cであり麻酔中は約30°Cに低下した.冷罨法を除去した後の体温は2326°Cであった.24時間後の病変部面積は,有意な差がみられなかった.組織学的観察結果では,両群ともに表皮は扁平化し,真皮層の膠原線維が断裂して浮腫が観察された.皮筋の傷害は同程度であり,真皮深層に好中球などの炎症性細胞の遊走がみられた.しかし,リアルタイムPCRの機器が故障しため炎症に関連するRNAの発現は調べることができなかった.今回の結果より,ドキソルビシン漏出後の冷罨法は1時間連続した冷却でも,15分の冷却を1時間の間隔をあけて4回繰り返す方法でも浮腫を軽減する効果がみられた.先行研究ではドキソルビシン漏出後3時間の連続した冷罨法が20分の冷却を6時間ごとに4回繰り返す方法より効果があると報告されている.漏出直後から4時間の間に継続した冷罨法か短時間の冷却を繰り返す方法が有効である可能性が示唆された..リアルタイムPCRの機器が故障し修理できなかったため,皮膚組織の炎症に関するRNA発現を測定することができなかった.リアルタイムPCRの機器が修理困難であるため皮膚組織の炎症に関するRNA発現に関する分析は行わないこととする.次年度は静脈炎に対する冷罨法について,効果的な方法を検討する予定である.【目的】現在,日本では起壊死性抗がん剤の漏出時にステロイド溶液の局所注射が実施されている.一方,ステロイド局所注射は経過的に進展する深部組織の傷害を抑制する効果に乏しいこと,皮膚症状の悪化が生じるため禁忌とする報告もあり,その効果の詳細は明らかになっていない.起壊死性抗がん剤の血管外漏出に対するステロイド局所注射の効果を明らかにすることを本研究の目的とした.【方法】ドキソルビシン,ビノレルビンを6週齢雄性ICRマウスの背側皮膚に投与した.抗がん剤漏出後何も処置を行わない群(対照群),漏出後ステロイド局所注射を3回投与する群(局注群),漏出後生理食塩液の局所注射を3回行う群(生食群)とした.漏出部の肉眼的観察と写真撮影,エコーおよびサーモグラフィの撮影を行った.浮腫および潰瘍について,肉眼的に4段階評価を行い,病変部位の面積を測定した.摘出した皮膚組織をヘマトキシリン・エオジン染色後,光学顕微鏡にて観察した.【結果】どの群でも潰瘍形成がみられたことから,ステロイド局所注射および生理食塩液局所注射には潰瘍形成を抑制する働きがないことがわかった.また,3群とも痂皮形成,表皮の肥厚,出血,浅層深層ともに炎症性細胞がみられたことから,組織学的にも3群に差がないことが示唆された.抗がん剤による皮膚傷害は,炎症反応のみのとどまらず,潰瘍などがさらに重篤化し,ステロイド作用の範疇を超えてしまうこと,傷害が長期化し治癒までたどり着かないことや何度も注射針を穿刺することによる皮膚傷害の悪化が考えられた.また,対照群では病変部が局所的であり,ステロイド群と生食群は広範囲に病変が広がったことから,局所注射によって抗がん剤を拡散させることで病変部の拡大につながったと考えられる.今後は,本研究の結果を臨床現場に周知することが必要と考える.今年度は,抗がん剤の血管外漏出の肉眼的観察,エコー,サーモグラフィによる評価,組織学的観察を行った.予定していたPCRによる評価については,次年度行うこととする.また,静脈炎の評価は次年度以降の課題とする.現在,日本では起壊死性抗がん剤の漏出時にステロイド溶液の局所注射が実施されている.一方,ステロイド局所注射は経過的に進展する深部組織の傷害を抑制する効果に乏しいこと,皮膚症状の悪化が生じるため禁忌とする報告もあり,その効果の詳細は明らかになっていない.本研究では,起壊死性抗がん剤の漏出時に実施されているステロイド溶液の局所注射の効果を検証した。ドキソルビシン(DXR),ビノレルビン(VCR)を6週齢雄性ICRマウスの背側皮膚に投与した.抗がん剤漏出後何も処置を行わない群(対照群),漏出後ステロイド局所注射を3回投与する群(局注群),漏出後生理食塩液の局所注射を3回行う群(生食群)とした.漏出部皮膚組織について炎症の程度を確認するために,リアルタイムPCRを用いてTNF-αの発現を観察した.

その結果,DXRでは対照群と局注群には変化がなく,VCRでは局注群の方が増加していた.前年度の研究において,両群ともに潰瘍形成がみられ,組織学的観察によって痂皮形成,表皮の肥厚,出血,浅層深層ともに炎症性細胞が確認されている.TNF-αの発現からみてもステロイドの局所注射には起壊死性抗がん剤の潰瘍形成,炎症反応を抑制する効果はないことが示唆された.今年度は抗がん剤の血管外漏出に対するステロイド局所注射の効果について,リアルタイムPCRを用いて検証した.TNF-α以外の項目について検討する必要がある.また,静脈炎モデルの作成については次年度以降の課題とする.ドキソルビシン(起壊死性抗癌剤)が血管より漏出して点滴漏れとなった場合の冷罨法の継続時間や回数について明らかにした.6週齢のCr1:CD1(ICR)雄性マウスの背部を剃毛し除毛クリームを用いて除毛した.その後,皮膚にドキソルビシンを皮下注射して血管外漏出の状態とした.ドキソルビシン漏出直後に20度前後の冷罨法を実施した。冷罨法の種類は,1時間の連続した冷罨法を行う1時間群,15分の冷罨後に冷却剤を除去して麻酔のみで1時間のインターバルを取るサイクルを4回繰り返す15分×4回群とした.ドキソルビシン投与前と冷罨法後の肉眼的観察と写真撮影,サーモグラフィ撮影(InfRec G100,日本アビオニクス)を行った.白色変化を伴う浮腫を最大病変部としてImageJを用いて面積測定を行った.皮膚組織を摘出後,HE染色を施し顕微鏡的に観察した.その結果,麻酔前の体温は約36.5°Cであり麻酔中は約30°Cに低下した.冷罨法を除去した後の体温は2326°Cであった.24時間後の病変部面積は,有意な差がみられなかった.組織学的観察結果では,両群ともに表皮は扁平化し,真皮層の膠原線維が断裂して浮腫が観察された.皮筋の傷害は同程度であり,真皮深層に好中球などの炎症性細胞の遊走がみられた.しかし,リアルタイムPCRの機器が故障しため炎症に関連するRNAの発現は調べることができなかった.今回の結果より,ドキソルビシン漏出後の冷罨法は1時間連続した冷却でも,15分の冷却を1時間の間隔をあけて4回繰り返す方法でも浮腫を軽減する効果がみられた.先行研究ではドキソルビシン漏出後3時間の連続した冷罨法が20分の冷却を6時間ごとに4回繰り返す方法より効果があると報告されている.漏出直後から4時間の間に継続した冷罨法か短時間の冷却を繰り返す方法が有効である可能性が示唆された..リアルタイムPCRの機器が故障し修理できなかったため,皮膚組織の炎症に関するRNA発現を測定することができなかった.今年度得られた所見は,看護系学会に発表することで臨床現場への周知を図ると共に,webサイトに掲載することでも周知する.PCRについては,炎症の定量化のための項目を再検討する必要がある.静脈炎のモデルはウサギの耳介静脈を用いて作成予定である.この場合の静脈炎は薬液による傷害(化学的静脈炎)の再現を試みる.今年度得られた所見は,看護系学会に発表することで臨床現場への周知を図る.PCRについては,TNF-α以外の項目を現在検討中である.静脈炎のモデルはウサギの耳介静脈を用いて作成予定である.リアルタイムPCRの機器が修理困難であるため皮膚組織の炎症に関するRNA発現に関する分析は行わないこととする.次年度は静脈炎に対する冷罨法について,効果的な方法を検討する予定である.
高齢期の虚弱化や転倒発生と血中ビタミンD濃度の関連についての前向き疫学研究

今回の研究では、地域在宅高齢者における血中ビタミンD濃度と筋力減少(虚弱化)、あるいは転倒発生について横断的および縦断的研究から分析し明確な関連性の有無を明らかにしようとするものである。平成16年の初回調査で東京都のある区における70歳以上の高齢女性635名に対し、老年症候群および介護予防を目的とした包括的健診(「お達者健診」)を実施し、その一部として測定した血清ビタミンD濃度とバランス能力(ファンクショナルリーチ)、下肢筋力(膝伸展力)、通常歩行速度、最大歩行速度および最近1年間の転倒経験について横断的分析を行なった。平成17年度はさらに対象者数を大幅に追加し、総合計で2136名(男性1020名、女性ll16名:平均年最74.2±5.7歳)について血清ビタミンD濃度の測定と、転倒あるいは生活機能低下(虚弱)に関するデータ収集を実施した。これらの膨大なデータは現在主に横断的関連性について分析中であるが、1)男女の血清ビタミンD濃度の平均値は各々、28.5±5.0ng/ml、26.3±4.7ng/mlで有意に男性で高いレベルにあること。2)男女ともに加齢による血清ビタミンD濃度の有意な変動(減少)は認められず、ほぼ安定した値を維持していること。3)四分位で他の測定値(変数)との関連で分析すると、最低位の者では握力や開眼片脚起立時間が有意に低いこと。などが明らかとなっている。平成18年度においても対象者数を拡大し、総合計で4305名(男性1478名、女性2827名)に達した。さらに同対象者に対し、虚弱化、老年症候群(特に転倒)の発生、および介護保険申請とサービス受給状況との関連性を横断的視点で分析した他、平成16年コホートについてはその縦断的分析を実施した。その結果血清ビタミンD濃度は、1)夏期において最も高値を示すこと、2)男性は女性より有意に高いこと、3)地域在宅高齢者に比し施設入居高齢者では有意に低いことが明らかとなり、さらに身体機能との関係で、4)低ビタミンD血症者で転倒発生が有意に高いことが明らかとなった。縦断的分析からは低ビタミンDと低アルブミン血清の併存が生活機能低下に関与する可能性が示唆された。高齢期の健康に大きな意義を有する筋骨格系の機能の維持・向上は必須の課題である。特に最近、筋肉量の減少(Sarcopenia)およびその直接的原因としての血中ビタミンD濃度低下が、身体の虚弱化あるいは転倒発生に深く関与していることが明らかになってきた。今回の研究では、地域在宅高齢者における血中ビタミンD濃度と筋力、あるいは転倒発生について横断的および縦断的研究から分析し明確な関連性の有無を明らかにしようとするものである。平成16年度は東京都のある区における70歳以上の高齢女性635名について老年症候群および介護予防を目的とした包括的健診(「お達者健診」)によって測定した血清ビタミンD濃度とバランス能力(ファンクショナルリーチ)、下肢筋力(膝伸展力)、通常歩行速度、最大歩行速度および最近1年間の転倒経験について横断的分析を行なった。

その結果、ビタミンD濃度と有意な関連を示したのはファンクショナルリーチ、下肢筋力および歩行速度であり、さらに転倒経験の無無にも有意傾向が認められた。また血清アルブミンと血清ビタミンD濃度を各々4分位とし、両方とも低値となった高齢者では、これらの身体機能の低下はより明らかとなった。来年度以降は、同一集団の追跡データにより血清アルブミン値およびビタミンD濃度と転倒や虚弱化に関する予測妥当性を検証してゆく予定である。今回の研究では、地域在宅高齢者における血中ビタミンD濃度と筋力減少(虚弱化)、あるいは転倒発生について横断的および縦断的研究から分析し明確な関連性の有無を明らかにしようとするものである。平成16年の初回調査で東京都のある区における70歳以上の高齢女性635名に対し、老年症候群および介護予防を目的とした包括的健診(「お達者健診」)を実施し、その一部として測定した血清ビタミンD濃度とバランス能力(ファンクショナルリーチ)、下肢筋力(膝伸展力)、通常歩行速度、最大歩行速度および最近1年間の転倒経験について横断的分析を行なった。平成17年度はさらに対象者数を大幅に追加し、総合計で2136名(男性1020名、女性1116名:平均年最74.2±5.7歳)について血清ビタミンD濃度の測定と、転倒あるいは生活機能低下(虚弱)に関するデータ収集を実施した。これらの膨大なデータは現在主に横断的関連性について分析中であるが、1)男女の血清ビタミンD濃度の平均値は各々、28.5±5.0ng/ml、26.3±4.7ng/mlで有意に男性で高いレベルにあること。2)男女ともに加齢による血清ビタミンD濃度の有意な変動(減少)は認められず、ほぼ安定した値を維持していること。3)四分位で他の測定値(変数)との関連で分析すると、最低位の者では握力や開眼片脚起立時間が有意に低いこと。などが明らかとなっている。平成18年度は同対象者に対し、虚弱化、老年症候群(特に転倒)の発生、および介護保険申請とサービス受給状況との関連性を分析する予定である。
ブターヒト間の臨床異種膵ラ島移植を目指した基礎的研究

(1)ブタ膵ラ島分離法の確立コラ-ゲナーゼ消化法、Ficoll非連続密度勾配遠心法によりブタ膵1g当たり平均1480.2個、純度80%以上の膵ラ島を分離することが可能であった。また分離膵ラ島は糖刺激により良好なインスリン分泌反応がみられ、Viabilityも良好であった。(2)分離ブタ膵ラ島とヒト血清を用いた培養系による拒絶反応の解析ヒト血清によるブタ膵ラ島に対する補体媒介性細胞障害活性をMTT assayを用いて検討した結果、ヒト血清にはブタ膵ラ島に対する補体媒介性細胞障害活性は認められなかった。共焦点レーザー顕微鏡を用いたヒト異種自然抗体の反応性の検討の結果では、ヒト血清中にはブタ膵ラ島に接着する異種自然抗体(IgM,IgG)が存在することが判明したが、その接着性は膵外分泌細胞に比べて弱いものであった。以上よりブタ膵ラ島は異種抗原の発現が弱く、ヒト血清中の異種自然抗体はブタ膵ラ島に接着するものの、補体の活性化による超急性拒絶反応は惹起されない可能性が示唆された。ブタ-ヒト間臨床異種膵ラ島移植の実現を目指した研究モデルを確立することを目的とし、先ず従来より困難とされていたブタ膵ラ島の分離に着手し、分離法の確立を達成することができた。我々の確立した分離法ではブタ膵1gあたり約1300個のラ島が80%以上の純度で回収可能であった。さらに分離ラ島を静置培養し糖刺激によるインスリン分泌能を確認した。以上より高収量、高純度でViabilityの保たれたブタ膵ラ島の分離が可能となり、次の段階としてブタラ島とヒト血液成分を用いた培養系を確立し、異種ラ島移植のシュミレーションモデルとして研究をすすめた。分離ブタラ島にヒト血清(非働化したもの、非働化しないもの)を反応させラ島の障害度をインスリン分泌反応により評価した。コントロールとしてヒト血清の代わりに自己ブタ血清を用いた。非働化の有無にかかわらずヒト血清添加群ではコントロールに比してインスリン分泌反応は抑えられた。また非働化の有無で比較するとインスリン分泌反応に差はなく、ヒト血清によるブタラ島障害度はヒト補体の活性化以外の因子による影響が大きいものと推察された。平成6年度に確立したブタ膵ラ島の分離法と培養系を用いて、ブタ-ヒト間異種膵ラ島移植における拒絶反応をシュミレーションし、そのメカニズムの解明を進めた。1)ヒト血清によるブタ膵ラ島に対する補体媒介性細胞障害活性をMTT assayにより検討した結果、ヒト血清には、ブタ膵ラ島に対する補体媒介性細胞障害活性は認められなかった。2)分離ブタ膵ラ島より得られた凍結切片を用いて、ヒト血清中に存在する異種自然抗体がブタ膵ラ島に接着するかどうかを免疫組織染色で検討したところ、ヒトIgM、IgGともにブタ膵ラ島に接着することが判明した。すなわち、ブタ-ヒト間異種膵ラ島移植においては、ヒト自然抗体がブタ膵ラ島に接着するものの、補体の活性化による超急性拒絶反応は惹起されない可能性が示唆された。さらに、細胞性免疫、種々のサイトカインの影響につき検討をすすめ、拒絶反応防止対策の確立のための研究が可能となった。(2)分離ブタ膵ラ島とヒト血清を用いた培養系により拒絶反応の解析ヒト血清にブタ膵ラ島に対する補体媒介性細胞障害活性をMTT assayを用いて検討した結果、ヒト血清にはブラ膵ラ島に対する補体媒介性細胞障害活性は認められなかった。共焦点レーザー顕微鏡を用いたヒト異種自然抗体の反応性の検討の結果では、ヒト血清中にはブラ膵ラ島に接着する異種自然抗体(IgM, IgG)が存在することが判明したが、その接着性は膵外分泌細胞に比べて弱いものであった。
光ファイバマイクロマシンとフォトクロミズム現象を利用した光-光制御型通信デバイス

本研究では、イオンエッチングによって微細加工した光ファイバとフォトクロミック材料を組み合わせたファイバ型光-光制御デバイスについて検討を行った。光を照射されることにより物質の色が可逆的に変化する現象をフォトクロミズムといい、その性質をもつ材料をフォトクロミック材料という。長さ45mmの領域を直径18μmに細径化したシングルモード光ファイバの周囲に厚さ500μm程度のフォトクロミック材料を塗布した。実験に用いたフォトクロミック材料は、ジアリールエテンと紫外線硬化樹脂を質量比1:9の割合で混合し、硬化させたものである。ハロゲンランプの光を絞ってファイバの片端に入射し、細径化部に紫外線(365nm,50mW/cm^2)を照射しながら光スペクトラムアナライザを用いて波長1550nmに対する透過光強度を測定した。細径化部の温度は25°C一定に保った。14分間の紫外線照射によって透過光量は約9.5dBm減少した。以前、長さ20mmの領域を直径18μmに細径化したシングルモードファイバの周囲をグリセリンで覆い、グリセリンの温度に対する透過光量を測定した。その結果、60°Cのグリセリン温度の上昇により、透過光量は約15dBm減少した。この温度変化によるグリセリンの届折率の変化は0.0132程度といえるので、挿入損失が細径化領域の長さに比例すると考えれば、フォトクロミック材料の屈折率変化は0.005程度であると見積もることができる。同じ方式で可変波長フィルタについて、検討を行った。この場合は、細径化したシングルモードグレーティングファイバ(10/125μm、反射波長1550nm、グレーティング長さ10mm)を使用した。グレーティング部を含む長さ45mmの領域を直径20μmに細径化し、周囲を厚さ200μm程度のフォトクロミック材料で覆った。約10分間の紫外線照射により、反射中心波長は0.2nm程度、短波長側にシフトした。細径化した光ファイバにフォトクロミック材料を塗布し、光-光制御デバイスとして機能させる可能性を示すことができた。フォトクロミック材料の屈折率をいかに要求値に合わせることができるかが、今後の課題である。本年度は、フォトリソグラフィ技術を導入して光ファイバの中間部を精度よく微細加工できる方法を確立すること及びファイバ型の光-光制御デバイスに適合したフォトクロミック材料の作成について検討を行った。1.複雑な形状への微細加工方法の検討(1)ファイバ用加工用のスピンナーを製作し、感光性ポリイミドの粘度調整を行ったうえで均一に光ファイバ表面に塗布した。ステンシルマスクを介して紫外光を照射して露光、感光性ポリイミドのパターニングを行うことはできたが、イオンエッチングのマスクとして用いることはできなかった。原因はフォトレジストの場合と同様、耐熱性の不足によると考えられる。(2)そこで、Niメッキ技術の導入を図った。表面にパターニングされたフォトレジストが付着したシングルモード光ファイバにNiをメッキした後、超音波を印加することによってフォトレジスト部のNiを取り除いた。大きな選択比は得られなかったものの、メッキしたNiをエッチングマスクとして用いることができることは確認した。

2.光-光制御デバイス用フォトクロミック材料の検討低屈折率のポリマーとフォトクロミック化合物であるジアリールエテンを混合し、クラッドと同程度の屈折率(1.46)をもつフォトクロミック材料の作成を試みた。ジアリールエテンはほとんどの有機溶剤には溶けるもののポリマーには溶けにくく、温度を上げることにより溶解可能なものが見つかった。紫外レーザ光照射を行った場合のフォトクロミック材料の屈折率をアッベ屈折率計により測定したところ、ジアリールエテンの濃度が10%程度の場合、0.01程度の屈折率の上昇が確かめられた。本年度はジアリールエテンを用いたフォトクロミック材料と細径化光ファイバを組み合わせた光-光制御デバイスについて検討を行った。1.光-光制御型可変光減衰器長さ45mmの領域を直径18μmに細径化したシングルモード光ファイバの周囲に厚さ500μm程度のフォトクロミック材料を塗布した。実験に用いたフォトクロミック材料は、ジアリールエテンと紫外線硬化樹脂(ダイキン工業製、オプトダインUV-1000)を質量比1:9の割合で混合し、硬化させたものである。ハロゲンランプの光を絞ってファイバの片端に入射し、細径化部に紫外線(365nm,50mW/cm^2)を照射しながら光スペクトラムアナライザを用いて波長1550nmに対する透過光強度を測定した。細径化部の周囲は水で覆い、熱電対および温度コントローラによる温度制御を行って水温を25°C一定に保った。14分間の紫外線照射によって透過光量は約9.5dBm減少した。以前、長さ20mmの領域を直径18μmに細径化したシングルモードファイバの周囲をグリセリンで覆い、グリセリンの温度に対する透過光量を測定した。その結果、60°Cのグリセリン温度の上昇により、透過光量は約15dBm減少した。この温度変化によるグリセリンの屈折率の変化は0.0132程度といえる。挿入損失が細径化領域の長さに比例すると考えれば、フォトクロミック材料の屈折率変化は0.005程度であると見積もることができる。また、屈折率の変化に要する時間は、フォトクロミック材料の厚さ、照射した紫外線の光量等が影響すると考えられる。2.光-光制御型可変波長フィルタ同じ方式で可変波長フィルタについても検討を行った。この場合は、細径化したシングルモードグレーティングファイバ(10/125μm、反射波長1550nm、グレーティング長さ10mm)を使用した。グレーティング部を含む長さ45mmの領域を直径20μmに細径化し、周囲を厚さ200μm程度のフォトクロミック材料で覆った。約10分間の紫外線照射により、反射中心波長は0.2nm程度、短波長側にシフトした。大きなシフト量が得られなかった要因として、フォトクロミック材料の屈折率が適当でないことが考えられる。昨年度、反射型グレーティングファイバを用いた光-光制御型の可変波長フィルタに関する実験を行った。反射型グレーティングファイバ(10/125μm、反射中心波長1548nm、グレーティング長さ10mm)のグレーティング部を含む長さ45mmの領域を直径20μmに細径化し、周囲を厚さ200μm程度のフォトクロミック材料で覆った。
敗血症特異的に応答するケモカインシステムの検索とその法医診断学への応用

野生型マウスに盲腸結紮穿刺(CLP)による敗血症性腹膜炎を惹起させたところ,腹腔内においてCCR2およびCX3CR1発現の亢進を認めた.敗血症ならびに敗血症以外の剖検例の各種臓器を採取し,マクロファージにおけるCCR2およびCX3CR1の発現を検討したところ,敗血症群の肺ではコントロール群と比べて有意に発現が亢進していた.したがって, CCR2およびCX3CR1は敗血症における分子法医診断基準になり得る可能性が示唆された.敗血症は全身性の炎症性疾患であり,法医実務においてしばしば遭遇する死因の一つである.しかしながら,法医剖検例において,正確且つ客観的な敗血症の法医診断法は確立されていない.実務応用可能な敗血症の診断法を確立するためには,敗血症の病態生理の解明が必要不可欠である.特に,敗血症では組織・臓器の障害は多岐にわたり複雑であるため,局所性及び全身性の生活反応を包括的に検索することが重要である.そこで本研究では,近年,基礎並びに臨床応用の両面で盛んに研究が行われている炎症性生理活性物質であるケモカイン及びケモカインレセプターに着目し,敗血症の病態形成における種々のケモカイン・ケモカインレセプターの動態を検索し,これらの発現動態が,法医実務において敗血症診断のための有用な指標となるか否かを検討し,敗血症の新たな法医診断法を確立することを目的とする.野生型マウスに盲腸結紮穿刺(CLP)による敗血症性腹膜炎を惹起させたところ,腹腔内においてCCR2およびCX3CR1発現の亢進を認めた.敗血症ならびに敗血症以外の剖検例の各種臓器を採取し,マクロファージにおけるCCR2およびCX3CR1の発現を検討したところ,敗血症群の肺ではコントロール群と比べて有意に発現が亢進していた.したがって, CCR2およびCX3CR1は敗血症における分子法医診断基準になり得る可能性が示唆された.1.マウス敗血症モデルの作製812週齢の野生型マウス(C57BL16)を用いて,盲腸結紮穿刺(cecalli gation and puncture : CLP)手術を施し腹膜炎誘発敗血症を惹起した.具体的には,開腹したマウスの腹腔内より盲腸を取り出して盲腸根部を3-0縫合糸で結紮後, 20ゲージ注射針で盲腸壁全層を穿刺した.結紮穿刺した盲腸は腹腔内に戻して閉腹した.2.生存率の検討CLP手術後, 12時間ごとにマウスを観察して生存率を検討したところ, 7日目までに約35%が死亡した.3.血液生化学検査CLP手術後,経時的に血液を採取してALT,AST, BUN,およびクレアチニンを測定したところ,いずれもCLP手術6時間以降において著明に上昇しており,肝臓および腎臓が著明に障害されていることが明らかとなった.4.サイトカイン・ケモカインのタンパク発現の検討4.サイトカイン・ケモカインのタンパク発現の検討CLP手術後,経時的に採取した腹腔洗浄液を用いて,種々のサイトカイン・ケモカイン濃度をELISA法で測定したところ, IL-1β, TNF-α, CCL3,およびCX3CL1がいずれも著明に増加していることが判明した.5.ケモカインレセプターの遺伝子発現の検討上記「4」の実験結果に基づき, CI、P後増加が認められたケモカイン(CCL3ならびにCX3CL1)に特に着目し,それらのレセプター(CCR1, CCR5,ならびにCX3CR1)発現について検討を加えた. CLP後経時的に採取した腹腔洗浄液より得られたcell pelletからRNAを抽出し, RT-PCR法により各ケモカインレセプターの遺伝子発現を検討したところいずれも著明に亢進していた.したがって,マウス敗血症モデルにおいて, CCL3-CCR1/CCR5およびCX3CL1-CX3CR1ケモカインシステムが重要な役割を果たしていることが示唆された.1.マウス敗血症モデルの作製および生存率の検討:野生型マウスを用いて,cecal ligation and puncture(CLP)手術を施し腹膜炎誘発敗血症を惹起した.CLP手術後,12時間ごとに生存率を検討したところ,7日目までに約35%が死亡した.2.血液生化学検査:CLP手術後,経時的に血液を採取してALT,AST, BUN,およびクレアチニンを測定したところ,いずれもCLP手術6時間以降において著明に上昇しており,肝臓および腎臓が著明に障害されていることが判明した.3.ケモカインのタンパク発現の検討:CLP手術後,経時的に採取した腹腔洗浄液を用いて,種々のケモカイン濃度をELISA法で測定したところ,CCL3,およびCX3CL1が著明に増加していることが判明した.4.ケモカインレセプターの遺伝子発現の検討:CLP後増加が認められたケモカインに着目し,それらのレセプター(CCR1, CCR5,ならびにCX3CR1)発現について検討を加えた.CLP後経時的に採取した腹腔洗浄液より得られたcell pelletからRNAを抽出し,RT-PCR法により各ケモカインレセプターの遺伝子発現を検討したところ,いずれも著明に亢進していた.

5.「14」の結果に基づき,CX3CR1, CCR1, CCR5, CCL3の各遺伝子欠損マウスならびに野生型マウスにCLPを施して生存率を検討したところ,野生型とCCR1欠損マウスでは7日目までに約35%が死亡したのに対し,CCR5欠損,CCL3欠損,CX3CR1欠損マウスでは約75%が死亡した,したがって,CCL3-CCR5およびCX3CL1-CX3CR1システムがCLP誘発敗血症において防御的な役割を担っていることが明らかとなった.6.法医実務への応用研究として,敗血症ならびに敗血症以外の剖検例の各種臓器を採取し,ケモカインレセプターの発現を検討した.免疫染色により,CCR2およびCX3CR1のタンパク発現を検討したところ,敗血症群の肺では,コントロール群と比べてCCR2およびCX3CR1発現が有意に亢進しており,また,その局在は主にマクロファージであることが判明した.したがって,CCR2およびCX3CR1は敗血症における分子法医診断基準になり得る可能性が示唆された.1.マウス敗血症モデルの作製および生存率の検討:野生型マウスを用いて,cecal ligation and puncture (CLP)手術を施し腹膜炎誘発敗血症を惹起した.CLP手術後,12時間ごとに生存率を検討したところ,7日目までに約35%が死亡した.2.血液生化学検査:CLP手術後,経時的に血液を採取してALT,AST, BUN,およびクレアチニンを測定したところ,いずれもCLP手術6時間以降において著明に上昇しており,肝臓および腎臓が著明に障害されていることが判明した.3.ケモカインのタンパク発現の検討:CLP手術後,経時的に採取した腹腔洗浄液を用いて,種々のケモカイン濃度をELISA法で測定したところ,CCL3,およびCX3CL1が著明に増加していることが判明した.4.ケモカインレセプターの遺伝子発現の検討:CLP後増加が認められたケモカインに着目し,それらのレセプター(CCR1, CCR5,ならびにCX3CR1)発現について検討を加えた.CLP後経時的に採取した腹腔洗浄液より得られたcell pelletからRNAを抽出し,RT-PCR法により各ケモカインレセプターの遺伝子発現を検討したところ,いずれも著明に亢進していた.5.「14」の結果に基づき,CX3CR1, CCR1, CCR5, CCL3の各遺伝子欠損マウスならびに野生型マウスにCLPを施して生存率を検討したところ,野生型とCCR1欠損マウスでは7日目までに約35%が死亡したのに対し,CCR5欠損,CCL3欠損,CX3CR1欠損マウスでは約75%が死亡した.したがって,CCL3-CCR5およびCX3CL1-CX3CR1、システムがCLP誘発敗血症において防御的な役割を担っていることが明らかとなった.6.法医実務への応用研究として,敗血症ならびに敗血症以外の剖検例の各種臓器を採取し,ケモカインレセプターの発現を検討した.免疫染色により,CCR2およびCX3CR1のタンパク発現を検討したところ,敗血症群の肺では,コントロール群と比べてCCR2およびCX3CR1発現が有意に亢進しており,また,その局在は主にマクロファージであることが判明した.したがって,CCR2およびCX3CR1は敗血症における分子法医診断基準になり得る可能性が示唆された.2.CCL3に着目し,そのレセプター(CCR1およびCCR5)発現について検討を加えた.CLP後経時的に採取した腹腔内洗浄液より得られたcell pelletからRNAを抽出し,real time RT-PCR法により各ケモカインレセプターの遺伝子発現を検討したところ,いずれも著明に亢進していた.3.CCL3,CCR
老人保健施設における専門看護師(老人看護)の機能と実践に関する試案検討

未だ専門看護師の誕生していない老人看護領域に於いて、老人看護専門看護師の活動の可能性について探ってきた。昨年行った米国における視察の結果明らかとなった急性期並びにLong Term Careにおける老人看護専門看護師の活動実践を踏まえ、我が国における老人看護専門看護師に対するニーズ調査を実施した。対象は阪神間にある公立医療機関で、一般病棟と併設して老人保健施設又は療養型病床群を持つ医療機関18施設である。これらの医療機関に於いて、現在一般病棟で老人看護に携わっている看護スタッフ241名と老人保健施設・療養型病床群(以下、専門棟と称す)で看護に当たっている看護スタッフ89名から回答を得た。一般棟では20歳代24%、30歳代40%、40歳代29%、50歳代以上5%と年齢層が別れるのに対し、専門棟では各々14%、35%、38%、11%と両群の年齢層が若干異なっており、看護職としての経験年数も一般棟平均14年(SD7.4)、専門棟平均16年(SD7.5)であった。老人看護に対する関心を問うと一般棟(29%)に比し専門棟は66%が関心が高く専門的に学びたいと考えていた。本調査の結果、余暇活動・高齢者特有の行動・家族への指導、リハビリ部門との連携については、「対処できる」と答えた者が専門棟スタッフの方に有意に高かった。日頃から老人看護に積極的に関わっている成果と云えよう。しかし夜間コールが多い、なかなか指示を覚えていられないなどのメンタル又は痴呆症状を呈する患者に対する対応や、合併症の悪循環を断ち切れない患者。あるいは家族介入については「対応に悩むことがある」と答えていた。また地域の社会資源との連携や介護職との専門性を生かし合った連携についても同様の結果であった。以上の点を考慮すると、一般棟のみならず専門棟に於いても老人看護専門看護師の存在意義は高く、これらの課題に対する実践能力が必須であることが明らかとなった。老人看護学領域における、専門看護師のあり方について検討する研究である。米国における在外研究の結果、急性期病棟とLong term careにおける老年専門看護師の活動の実際を取材することができた。すでに多くの専門看護師が活動している米国では、身体的な専門ベースに基づいて、褥瘡・術後の回復等に携わる活動と、精神面の専門知識をもってせん妄から、在宅ケアに向けて家族や医療チームの様々な調整まで、各々の持つ専門性によって機能分化しつつあった。他方、専門看護師が共通に持つべきとされる、卓越した実践、コンサルテーション機能、教育、研究などの機能についても、その実際にふれることができた。わが国に共通して興味深かった活動としては、老人施設の場合、スタッフは看護の有資格者だけでなく、看護助手と協同した日常ケアが行われる。この場合、いかにケアの質を保つかという点に置いて、専門看護師がリーダーシップを発揮し、ケアチームの教育に携わると同時に、看護管理者にサゼッションを行っていた。この体験をふまえ、わが国における老人専門看護師の活動試案づくりを進めているが、その一助とするために、一般病院並びに老人保健施設・療養型病床群において現在老人看護緒を実践している看護職に対して、専門看護師に対するニーズ調査を実施しているところである(対象18施設、409名)。老人の身の回りのケアに関する項目を中心に、日頃「うまく対応できる」から、「対応には困ることがある」の4段階から選択して貰う調査であり、一般病棟におけるニーズ、老人専門病棟のニーズがそれぞれに多少異なることを予測している。

以上の点を考慮すると、一般棟のみならず専門棟に於いても老人看護専門看護師の存在意義は高く、これらの課題に対する実践能力が必須であることが明らかとなった。
季間蒸暑地域における伝統的民家と現代量産住宅の室内熱環境比較に関する実測調査研究

本研究は、季間蒸暑地域における伝統的民家と現代住宅の室内熱環境に関する実測調査を基に、構法、材料、平面、断面、ディテールなどの違いが、両者の熱環境に及ぼす影響を比較し、伝統的なパッシブクーリング手法を現代住宅に適用する場合の問題点を明らかにしたものである。本研究で得られた成果は以下の通りである。1.民家語彙に着目して、日本の伝統的パッシブクーリング手法を抽出し、建築部位別あるいは地域別に分類整理した。2.季間蒸暑地域の住環境に関する設計者の意識調査を行い、パッシブクーリング住宅の設計事例を収集した。今後、パッシブクーリングの普及を図るためには、各システムの正確な効果予測が必要であることがわかった。3.九州北部に残る民家5例、九州南部に残る民家2例、沖繩・南西諸島に残る民家3例の実測調査を行い、伝統的なパッシブクーリング手法として、壁や床の熱容量、床下から小屋裏へ抜ける通風経路、小屋裏換気や夜間換気用の開口部、徹底した外周部の日射遮蔽、居室の高さ、開放的な間仕切り、床下・小屋裏・廊下など居室周りの緩衝空間、などは、現代住宅から失われた有効なクーリング手法であることを確認した。4.那覇市にあるRC造2階建パッシブクーリング住宅の室内熱環境を実測し、採風、排熱、二重屋根、植栽、屋根散水の効果と問題点を示した。5.福岡市にある木造枠組2階建省エネルギー実験住宅(接地床・床冷暖房・布基礎外断熱・全電化)の室内熱環境とエネルギー消費量を実測し、空調システムの違いによる影響などを検討した。6.徳山市にある木造枠組2階建断熱気密住宅の室内熱環境を実測し、ペアガラス、樹脂サッシ、付設地下室、クールチューブ、セントラル・ヒートポンプ空調などの効果を明らかにした。最近の戸建住宅は外壁や開口部の断熱気密化が進み,とくに冬季の太陽熱を積極的に利用しようとする傾向が強い.この種の断熱気密住宅は,西日本の季間蒸暑地域にも普及しているが,夏を旨とする伝統的民家に比べて断熱気密住宅の方が夏季の室内熱環境も優れているかどうかは疑問である.本研究では九州地域の現代住宅を対象に,設計仕様上の防暑対策や夏季における住まい方および室内熱環境の実態などを調査し,季間蒸暑地域における住宅設計上の留意点を明らかにする.以下に,本年度の研究実績を列記する.1.季間蒸暑地域の住環境に対する設計者の意識調査を行い,パッシブクーリング住宅の設計事例を収集した.その結果,住宅の防寒防暑対策には地域差があり,東京のやや冬重視型に対して福岡ではやや夏重視型,沖縄では全面的な夏重視型であること,今後パッシブクーリング住宅の普及を図るためには各システムごとの正確な効果予測が必要であることなどがわかった.2.那覇市にあるRC造2階建てパッシブクーリング住宅「國吉邸」の室内熱環境の実測結果を基に,採風,排熱,二重屋根,植栽,屋根散水など各手法の効果と問題点を明らかにした.3.福岡市にある木造枠組み2階建て省エネルギー実験住宅(接地床冷暖房・布基礎外断熱方式)の室内熱環境とエネルギー消費量を実測し,空調システムの違いによるエネルギー消費量の内訳やコストなどを比較検討した.4.宮崎市内に移築された九州南部の伝統的民家4棟の夏季熱環境調査を行い,床下が閉鎖的で周囲土壁開口部の少ない旧藤田家と床下が開放的で周囲板壁開口部の多い旧黒木家の室内温湿度変動の違いなどを明らかにした.

5.伝統的民家の語彙に着目して,地域固有のパッシブ要素技術を抽出し,手法別および部位別に分類整理するとともに,一部の手法に関してはその地域分布についても検討を加えた.本研究は、季間蒸暑地域における伝統的民家と現代住宅の熱環境調査結果を基に、構法、材料、平面、断面、詳細などの違いが、両者の室内熱環境に及ぼす影響を比較し、伝統的なパッシブクーリング手法を現代住宅に適用する場合の問題点を明らかにすることを目的としている。本年度に得られた成果は以下の通りである。1.我が国における伝統的民家の特徴を農家、町家、蔵に分けて述べ、そのぞれの熱環境的な特性について考察した。2.民家語彙に着目して、我が国の伝統的パッシブクーリング手法を手法別あるいは建築部位別に分類整理した。また、手法の部位別分類を行い、建築部位とクーリング手法の組合せについて考察した。3.部分地下室およびクールチューブを付設した木造断熱気密住宅の室内熱環境を実測調査し、断熱気密住宅の夏季熱環境の改善には昼間の日射遮蔽と夜間の換気が有効であること、地下室およびクールチューブによる冷却熱量はそれぞれ最大値で約190kcal/hおよび650kcal/hであり夏季の貴重な自然冷熱源となり得ること、クールチューブの使用は昼間だけに限定し、できるだけ大きな流量を確保すること、同じ流量であれば管径よりも流速を大きくすること、熱拡散率の小さな土壌では管の理設深さが重要なこと、埋設深さが浅い場合は地表面の日射遮蔽と断熱が必要なこと、などを明らかにした。4.「NHK国民生活時間調査ー昭和60年度」を基に、主人、主婦、小学生、中学生などの居住者別在室スケジュールを作成した。これを既存の在室スケジュールと比較検討するとともに、基準住宅モデルにおけるテストシミュレーションを行い、居住者の行動や室使用条件の違いが住宅の室温変動や空調負荷変動におよぼす影響を明らかにした。
脂質ラフトにおける効率的なシグナル伝達の分子機構の解明

脂質ラフトはスフィンゴ糖脂質やコレステロールの集積により形成されるマイクロドメインで、情報伝達を効率的に行う場として注目されている。私はこれまでにスズメバチ毒のマストパラン(MP)が脂質ラフトのガングリオシドに結合し、脂質ラフトに局在する三量体Gタンパク質をGαとGβγに解離してGαを細胞質へ遊離させることを見いだした。また、その結果Gタンパク質共役型受容体(GPCR)刺激によるGαシグナルが抑制されると共に、細胞膜に残されたGβγからのシグナルが活性化されることが示唆された。以上のようにMPは非常にユニークな作用機構によりGPCRシグナルの機能制御を行っており、その作用機構の全容解明は脂質ラフトの機能や意義を明らかにする手がかりになると考えられた。そこで本研究ではMPの作用機構の解明を目的とし、MPがGαを細胞質に遊離する機構について検討を行った。タンパク質の翻訳後修飾はその機能や細胞内局在などに重要である。そこでMPがGαのタンパク質修飾に影響を及ぼすことで局在を変化させているか解析を行った。Gタンパク質の脂質修飾は細胞膜及び脂質ラフトヘの局在に重要であることから、パルミトイル基をbiotin-HPDPを用いて標識し、MPによってGαsの脱パルミトイル化が促進するか調べた。しかしMPはGαsのパルミトイル化には影響を及ぼさなかった。また、リン酸化やモノユビキチン化を受けることによって細胞膜からサイトゾルに局在変化するタンパク質が知られていることから、次にGαs-GFPを発現させた細胞をMP処理後に免疫沈降を行い、Gαs-GFPのリン酸化及びユビキチン化を検討した。しかし、MPによるリン酸化やユビキチン化は検出されなかった。以上の結果より、MPによるGαの細胞膜からサイトゾルへの遊離はタンパク質の修飾系に影響するためではないことが示唆された。私は以前にスズメバチ毒のマストパラン(MP)が脂質ラフトのガングリオシドに結合し、脂質ラフトに局在するGタンパク質を細胞質へ遊離させることでGqあるいはGs連関受容体シグナルを抑制することを見いだした。この抑制機構の解明は脂質ラフトの機能や意義を明らかにする手がかりになると考えられる。そこで本研究ではMPが脂質ラフトを介したシグナル伝達に及ぼす影響についてより詳細な検討を試みた。始めにMPがGタンパク質を細胞膜から遊離する際にGαとGβγに解離するか解析を行った。PC12細胞をMP処理するとERK1/2のリン酸化が観察されるが、GRK2-C末端を発現させた細胞においては変化がなかったことから、MPによるERK1/2のリン酸化はGβγを介していることが分かった。また、ガングリオシド共存下やノイラミニダーゼ前処理によっても抑制されたことから、この作用はMPとガングリオシドの結合によって引き起こされると考えられた。以上より、MPはガングリオシドに結合して三量体Gタンパク質を解離させた後、Gαを細胞膜から遊離させることでGαシグナルを抑制するが、一方で細胞膜に留まったGβγからのシグナルが活性化されるという機構が推定された。次にMPの作用が三量体Gタンパク質特異的なものであるかどうか調べるために、T細胞受容体シグナル及びコラーゲンシグナルに対する影響を検討したが、MPはこれらのシグナルには影響しなかった。従って、MPの作用はGタンパク質特異的であることが推測された。今後より詳細にMPの作用機構を解析することで、その生理的意義の解明やMPと同様の機構でGタンパク質連関受容体シグナルを調節する内在性機構の解明が期待される。
超対称素粒子標準模型に基づく宇宙進化の研究

私の研究は高エネルギーで期待されている超対称素粒子標準模型に基づいた宇宙進化の研究である。この2年間、特に宇宙進化の重要な過程であるビックバン元素合成について詳しく調べてきた。超対称素粒子標準模型では寿命が1秒を超える、平均的な素粒子に比べ非常に長寿命な粒子が予言されている。宇宙進化を考える上ではこのような長寿命粒子が非常に大きな影響を持つ事になる。特に長寿命粒子が1秒を超えた後に崩壊すると、その崩壊から生ずる様々な粒子がビックバン元素合成によって作られた水素やヘリウムなどの軽元素量を変更させてしまう。まず長寿命粒子として重力子の超対称対であるグラビティーノの場合を考えた。このときはインフレーション後の再加熱温度に対し厳しい制限を付ける事ができ、宇宙進化を考える上でも非常に重要になる。次に他の超対称粒子が長寿命粒子になる場合についても調べた。この場合は超対称模型に対し厳しい制限を付ける事ができる。今年度は最新の軽元素量の観測結果を用い、新しく計算し直した。そしてこれらの結果を博士論文としてまとめた。私の研究は、高エネルギー物理から見た現在の宇宙及び、進化の過程に焦点を当てている。高エネルギー物理の分野において、現在非常に有力視されている理論として超対称標準模型がある。これはフェルミ粒子とポーズ粒子の間の対称性を素粒子標準模型に適用させた物である。そのため、現状の実験では観測されていない超対称粒子と呼ばれる多くの粒子の存在を仮定することになる。これらの粒子は非常に重いと思われているので、加速器実験によってまだ観測されていないことと矛盾はしない。しかし一方で、宇宙は、それが生まれて問もない頃非常に高エネルギーの時期を経ていると考えられるので、超対称粒子の影響を少なからず受けているはずである。特に超対称粒子の内、一番軽い粒子と二番目に軽い粒子、及び重力子の超対称粒子であるグラビティーノは、宇宙元素合成とダークマターの謎に大きく影響してくる。私はまず、グラビティーノの崩壊が宇宙元素合成に与える影響を研究した。この研究の特徴は、超対称粒子の具体的な質量スペクトラム依存した定量的な評価を行ったことである。また、その崩壊過程を詳しく調べることで、より正確な評価を行なった。次にグラビティーノが一番軽い超対称粒子に、二番目に軽い超対称粒子がグラビティーノへ崩壊することで、宇宙元素合成へ与える影響を研究した。これについても以前の研究と同じように崩壊過程を詳しく追うことで、定量的評価を行った。しかし最近、二番目に軽い超対称粒子の存在が、その崩壊前に元素合成に大きく影響する事が分かり、再度研究が必要になった。最後に、来年実行予定である大型加速器LHCによって、どの程度ダークマターの性質が分かるか調べた。これは一番軽い超対称粒子がダークマターの候補として考えられているため、LHCによって超対称粒子スペクトラムが分かればダークマターの起源についても理解が深まると考えられている為である。この研究で、一次量子補正の重要性を示唆した。
間質性肺炎を標的とした膠原病に対する新規免疫複合療法の開発

申請者らは,効率的で優れた樹状細胞(DC)の免疫調節能を利用し,動物モデルで各種腫瘍および感染症に,極めて有望なワクチンを開発してきた.本研究はこれらの技術を応用し,治療選択の極めて限定された膠原病に伴う間質性肺炎に対して,免疫反応を抑える制御性DCおよび免疫チェックポイントの賦活により,治療ワクチンおよび複合免疫療法としての研究基盤を確立することが目的である.肺における過剰な免疫反応を抑制する本研究の実験系は,今後の病態解析にも有用なモデルとなる可能性もあり,極めて発展性の高い研究と考える.申請者らは,効率的で優れた樹状細胞(DC)の免疫調節能を利用し,動物モデルで各種腫瘍および感染症に,極めて有望なワクチンを開発してきた.本研究はこれらの技術を応用し,治療選択の極めて限定された膠原病に伴う間質性肺炎に対して,免疫反応を抑える制御性DCおよび免疫チェックポイントの賦活により,治療ワクチンおよび複合免疫療法としての研究基盤を確立することが目的である.肺における過剰な免疫反応を抑制する本研究の実験系は,今後の病態解析にも有用なモデルとなる可能性もあり,極めて発展性の高い研究と考える.
細胞サージェリーのためのマイクロニードル搭載型バイオプローブの開発

本研究では,細胞レベルでの高精度な手術的操作(細胞サージェリー)をオンチップ上で実現するための基盤技術の確立を目的とし,提案する"マイクロニードル搭載型バイオプローブ"を開発するための要素技術を検討した.得られた成果をまとめると以下のとおりである.1.マイクロニードル搭載型バイオプローブ作製プロセスの開発1)シリコンの深堀エッチング(DRIE)と熱酸化を多段階に繰り返すプロセスを提案し,先端径100nm以下の先鋭化マイクロニードル(外径5.5μm,長さ20μ)の作製が可能となった.これによって,細胞(直径1020μm程度)にダメージを与えることなく穿刺可能な先鋭化ニードルの作製技術を確立した.2)デバイス作製のために必要となるシリコン基板の新規な接合技術(電界援用直接接合)を確立した.基板表面同士の接触状態の向上を目的とし,直接接合において電界を印加することで,最小線幅10μmの凸パターンを形成したSi基板でも,接合面積6080%,接合強度0.4MPa程度の接合が可能であることを示した.2.マイクロニードルの性能評価1)細胞を模擬したゼラチンへの穿刺実験を行い,穿刺性能を評価した.その結果,ニードル先端形状によらずゼラチンへの穿刺応力は一定となり,穿刺力はニードル先端の表面積に比例して増加することが明らかとなった.また,振動を付加して粘性抵抗を増加させることで穿刺性能を大幅に向上できることを示した.2)液体吐出性能を評価し,極微小なニードル(内径3.5μm)であっても液体(水)の吐出が可能であることを示した.この際,ニードル内径が小さくなると先端部分での液滴の形成によって吐出に必要となる圧力が急激に増加することがわかった.また,吐出流量はハーゲン・ポアズイユの式に従い,内径の4乗に比例することを示した.本研究では,細胞レベルでの高精度な手術的操作(細胞サージェリー)をオンチップ上で実現するための基盤技術の確立を目的とし,提案する"マイクロニードル搭載型バイオプローブ"を開発するための要素技術を検討した.得られた成果をまとめると以下のとおりである.1.マイクロニードル搭載型バイオプローブ作製プロセスの開発1)シリコンの深堀エッチング(DRIE)と熱酸化を多段階に繰り返すプロセスを提案し,先端径100nm以下の先鋭化マイクロニードル(外径5.5μm,長さ20μ)の作製が可能となった.これによって,細胞(直径1020μm程度)にダメージを与えることなく穿刺可能な先鋭化ニードルの作製技術を確立した.2)デバイス作製のために必要となるシリコン基板の新規な接合技術(電界援用直接接合)を確立した.基板表面同士の接触状態の向上を目的とし,直接接合において電界を印加することで,最小線幅10μmの凸パターンを形成したSi基板でも,接合面積6080%,接合強度0.4MPa程度の接合が可能であることを示した.2.マイクロニードルの性能評価1)細胞を模擬したゼラチンへの穿刺実験を行い,穿刺性能を評価した.その結果,ニードル先端形状によらずゼラチンへの穿刺応力は一定となり,穿刺力はニードル先端の表面積に比例して増加することが明らかとなった.また,振動を付加して粘性抵抗を増加させることで穿刺性能を大幅に向上できることを示した.2)液体吐出性能を評価し,極微小なニードル(内径3.5μm)であっても液体(水)の吐出が可能であることを示した.この際,ニードル内径が小さくなると先端部分での液滴の形成によって吐出に必要となる圧力が急激に増加することがわかった.また,吐出流量はハーゲン・ポアズイユの式に従い,内径の4乗に比例することを示した.本研究では,細胞レベルでの高精度な手術的操作(細胞サージェリー)をオンチップ上で実現するための基盤技術の確立を目的とし,提案する"マイクロニードル搭載型バイオプロープ"を開発するための要素技術を検討した.得られた成果をまとめると以下のとおりである.1.先鋭化ニードルおよびマイクロチャネルの形成技術1)細胞への穿刺を容易にするために,集束イオンピーム(FIB)加工によって先端角1560°をもつ先鋭化マイタロニードル(内径3.5μm,外傷5.5μm,長さ77μm,厚さ1.0μm)を作製した2)生産性の向上を目的とし,FIB加工を利用しない先鋭化ニードルの作製プロセスを提案し,先端径1μm以下,先端開口径0.5μm以下を有するマイクロニードル(内径3.0μm,外径5.5μm,長430μm)を一括して形成するバッチプロセスを確立した.3)Si基板の深さ10μmの位置に直径9μm程度Q円形断面をもつマイクロチャネルの形成技術を確立した.4)有限要素法(FEM)を用いて中空構造をもつSiカシチレバーのばね定数および共振周波数を数値解析し,デバイスの最適形状を設計した.2.マイクロニードルの機械的強度の評価1)細胞を模擬したゼラチンヘの穿刺実験を行い,作製したSi02製マイクロニードル(内径3.5μm,外径5.5μm,長さ77μm,厚さ1μm)が細胞への穿刺を行うための十分な強度を有していることを示した.