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次世代型精密分子分光実験のためのレーザー冷却と高精度分子数計測

本研究は極低温分子を用いた新規な高精度分子分光手法を確立し、電子・陽子質量比の恒常性検証を目指した研究である。分子分光の高精度化には、1分子の観測時間を長くすることによる分光線幅の狭窄化、2S/Nの向上の2点がどちらも重要となる。1のテーマに対しては、分子の温度を下げることによって、分子の観測時間を長くすることができる。我々はKRb分子のX1Σ+,v=0→b3Π0,v=0遷移が分子の狭線幅なレーザー冷却に適している(Franck-Condon因子が大きい、自然幅が適度に細い)ということを分光実験から明らかにした。また、この遷移も用いたレーザー冷却により、分子温度を1uK以下に下げる手法を提案し、Physical Review A (rapid communications)へ投稿した。また、分子検出のためのイオン化ビームを広げることで、観測領域を広げ、観測時間を長くすることにも成功した。2のテーマに関して実験的に模索した結果、分子数を増やすことが単純ではあるが非常に有効であった。我々の実験において、分子は原子気体に対して光会合レーザーを入射して生成される。このときの光会合レーザーの光源を半導体レーザー(Tapered Amplifier)からチタンサファイヤレーザーに置き換えることで、ハイパワー化し光会合の効率を上昇させ、分子数を大幅に増やすことができた。以上の点に加え、種々の実験的な改善を加えることで、電子・陽子質量比の恒常性検証実験の高精度化に成功した。現在、投稿論文を作成中ではあるが、これまでに分子を用いて行われている電子・陽子質量比の恒常性検証実験の精度を2倍以上更新する精度を実現した。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年、冷却原子および冷却分子の超精密測定を通じて、標準理論では説明できないような新しい基礎物理学へのアプローチが盛んにおこなわれている。我々は極低温に冷却された分子を用いて、電子・陽子質量比の恒常性を検証する研究を行ってきている。本研究では特にこの目標に向けて、次世代型ともいえる新しい冷却分子分光法の確立を目指している。その新しい分光法として有力と考えているのが、レーザー冷却された原子から光会合によって低温の分子を生成し、さらにその分子をレーザー冷却によって1uK程にまで冷却することによって長い観測時間を実現する手法である。今年度の研究では、まずKRb分子のレーザー冷却によって、1uKにまで冷却可能であることを見出した。具体的にはKRb分子のX1Σ+,v=0からb3Π0,v=0への遷移を初めて観測に成功し、この遷移のFranck-Condon因子や自然幅を実験的に決定した。その結果、この遷移がレーザー冷却に必要な閉じた光学遷移を形成するのに非常に適していることが明らかになり、また、自然幅が適度に細い(5kHz)ためにレーザー冷却によって1uK以下にまでレーザー冷却可能であることが分かった。現在、レーザー冷却実現に向けた光源を作成している。それに加え、分子遷移を精密に分光する実験も進めている。KRb分子の電子・陽子質量比に敏感な遷移(X1Σ+,v=86,J=0,F=0,mF=0→a3Σ+,v=16,J=0,F=1,mF=0)の分光として、10msという長い測定時間を実現し、半値全幅として80Hzという細い線幅での測定を実現した。我々が知る範囲では、これまでの分子分光の線幅として最も細いものは100Hzであったが、我々の測定はこれよりもさらに線幅の細い測定を実現した。線幅は分光精度に直結するものであり、極めて重要と考えられるため、さらに線幅の細い測定を目指している。本研究で行うことは大きく分けて2つである。1つは分子のレーザー冷却であり、もうひとつは高精度な分子数計測である。

まず分子のレーザー冷却に関してであるが、レーザー冷却に用いる遷移の分光を十分な精度で行った結果、レーザー冷却に必要なレーザーの線幅,パワー等の条件はすべて明確にすることができている。現在レーザー冷却のための光源の作成を行っているが、その完成は間近であり、レーザー冷却は近いうちに実現できると考えており、計画以上に進んでいると考えている。次に、高精度な分子数計測に関してであるが、我々が実験を行う中で分子のイオン化観測のためのパルスレーザーのビーム径を大きくすることで、より効率よく分子数を計測できることが分かった。これにより10msという長い測定時間が実現でき、線幅の細い分光に成功するに至った。イオン化用のパルスレーザーに関してはまだ最適化途中であり、パルスレーザーのパラメーターの最適化により、さらに分子数計測の高精度化が実現できると考えている。このようなパルスレーザーのパラメータの調整によって、分子数計測の高精度化ができるということは、当初の計画にはないことであったが、より容易な手法によって目的が達成できているという意味において、当初の計画以上の進展であると考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではこれまでにKRb分子のX1Σ+,v=0からb3Π0,v=0への遷移の観測に初めて成功し、この遷移を使ったレーザー冷却によってKRb分子を1uK以下にまで冷却可能であることを見出している。今後はこのレーザー冷却に必要な光源を作成し、実際にKRb分子のレーザー冷却を実現する。レーザー冷却を行うためにはX1Σ+,v=0からb3Π0,v=0に共鳴するレーザー(1028nm)とX1Σ+,v=1からb3Π0,v=0に共鳴するレーザー(1036nm)の2つのレーザーが必要になる。また、分子の温度の評価のために、X1Σ+,v=0からb3Π0,v=1に共鳴するレーザー(1022nm)を用いる予定である。これらの3つの遷移のそれぞれはすでに観測に成功しており、波長も正確にわかっているが、実験では同時に3つのレーザーが必要なため、現在その準備を進めている。さらに、この遷移の自然幅が5kHz程度と細いことも、我々の分光結果からわかっている。効率のよいレーザー冷却のためには自然幅以下の線幅のレーザーが必要となる。通常5kHz以下の線幅のレーザーを得るのは容易ではないが、我々は高いフィネスの光共振器を用いてレーザーを安定化することによって、1kHz以下の線幅を実現している。本年度はレーザー光源を完成させ、分子のレーザー冷却を実現する。また、それと並行して分子イオン化用のパルスレーザーのビーム径、光強度、周波数等のパラメータ調整により、分子数計測の最適化を行う。例えば、ビーム径を大きくすることによって、分子分光の観測時間を最大で30ms程度にまで長くできると考えている。このとき実現される線幅は25Hz程度になり、さらなる高精度な分子分光を実現できる。
睡眠呼吸障害と高血圧・糖尿病の発症に関する前向き大規模コホート研究

近年、欧米を中心に睡眠呼吸障害の健康影響が注目されている。しかしながら、日本における睡眠呼吸障害の疫学研究は乏しい。本研究では睡眠呼吸障害の健康、特に高血圧、糖尿病への影響を中心に追跡研究により検討を行った。本研究の結果、日本人においても睡眠呼吸障害は高血圧・糖尿病発症へ寄与することが明らかとなった。ただし、高血圧への影響は塩分摂取や多量飲酒などの既存の危険因子の影響が大きいと考えられた。本研究では、地域住民および勤労者からなる大規模一般集団を対象に、睡眠呼吸障害(SDB)の有無、重症度、自然経過ならびにSDBへの治療的介入が、高血圧、糖尿病、肥満、メタボリックシンドロームの発症や進展に及ぼす影響をコホート研究によって明らかにする。また、本研究は、SDBとその後の脳卒中、虚血性心疾患発症との関連を定量的に明らかにするためのプロスペクティブコホート分析のベースラインデータを得ることも目的とする。さらに、大規模な疫学研究を進めるために、新たな方策としてフローセンサ法によるSDBの検出に関する検討を行う。【テーマA】SDBと高血圧・糖尿病に関する縦断研究2006年度は3地域の住民検診受診者(680人)、職域では全日本トラック協会加盟運転者(5300人)、公共交通機関運転士(1200人)に対し、SDB重症度、血圧、糖尿病の既往を調べた。このデータをベースライン値として設定する。重症SDB者に対しては、減量教室の開催などの保健指導やCPAPまたは口腔内装具などによる治療を開始した。【テーマB】SDBとhs-CRP、心房細動、耐糖能異常、メタボリックシンドロームのそれぞれとの関連に関する横断研究地域住民(1400人)、職域対象者(1400人)を対象として、SDBとメタボリックシンドローム該当者(MS+)および非該当者(MS-)の関連を調べた。また、パルスオキシメトリ法を実施した40歳から74歳の男女約600人に対して、検診時に高感度C反応性蛋白(hs-CRP)、インシュリン、血糖値の測定および標準12誘導心電図を実施した。その結果、SDBの重症度とhs-CRP値の間に、有意な関連が認められた。また、SDBの重症度が増すに従い心房細動有病率が有意に高まった。【テーマC】フローセンサ法を用いたSDB検出に関する横断研究地域住民(680人)にフローセンサ法によりSDB重症度を年齢性別に解析した。その結果、女性より男性が、若年者より中高年齢で、さらにBMI値が高くなるに従い、SDB重症度が増す傾向が認められた。本研究では、地域住民および勤労者からなる大規模一般集団を対象に、睡眠呼吸障害(SDB)の有無、重症度、自然経過ならびにSDBへの治療的介入が、高血圧、糖尿病、肥満、メタボリックシンドロームの発症や進展に及ぼす影響をコホート研究によって明らかにするために下記の研究を実施した。【テーマA】SDBと高血圧・糖尿病に関する縦断研究2007年度は3地域の住民検診受診者のうち、700人に対し、SDB重症度、血圧、糖尿病の既往を調べた。重症SDB者に対しては、減量教室などでの保健指導やCPAPによる治療を継続している。【テーマB】SDBと反応性蛋白(hs-CRP)、心房細動、耐糖能異常、メタボリックシンドロームのそれぞれとの関連に関する横断研究2007年度は3地域の住民検診受診者に対し、SDBとメタボリックシンドローム該当者(MS+)および非該当者(MS-)の関連を調べた。また、パルスオキシメトリ法を実施した40歳から74歳の男女約700人に対して、検診時にhs-CRP、インシュリン、血糖値の測定および標準12誘導心電図を実施した。また、SDBの重症度が増すに従い心房細動有病率が有意に高い傾向が認められ、英文雑誌に掲載された。【テーマC】フローセンサ法を用いたSDB検出に関する横断研究2000年から2005年にかけて、パルスオキシメトリ法を実施した40歳から74歳の地域住民の男女約5,000名の中から今年度は約500名についてフローセンサ法とパルスオキシメトリ法を同時に用い、おのおのSDB値と血圧上昇との関連を検討した。その差異については検討中である。本研究では、地域住民および勤労者からなる大規模一般集団を対象に、睡眠呼吸障害(SDB)が高血圧、糖尿病、メタボリックシンドロームなどの生活習慣病に及ぼす影響をコホート研究によって明らかにするために下記の研究を実施した。【テーマA】SDBと高血圧・糖尿病に関する縦断研究20012005年にパルスオキシメトリ法を実施した4,398人を平均3.3年の追跡した結果、SDBの重症度に応じて、年齢や体格などを考慮しても糖尿病の発症が有意に多かった。

高血圧の発症は年齢のみ考慮した場合は有意に多いが、さらに体格などを考慮すると関連は認められなくなった。【テーマB】SDBと反応性蛋白(CRP)、心房細動、インスリン抵抗性(HOMA-R値)、メタボリックシンドロームのそれぞれとの関連に関する横断研究パルスオキシメトリ法を実施した約4,500人についてSDBとCRP、心房細動、インスリン抵抗性およびメタボリックシンドロームとの関連を検討した。年齢や体格などを考慮しても、SDBの重症度に応じて、CRP値、HOMA-R値、心房細動およびメタボリックシンドロームの有病率は有意に高かった。【テーマC】フローセンサ法を用いたSDB検出に関する横断研究20062008年にフローセンサ法とパルスオキシメトリ法を同時実施した516人について、血中酸素飽和度低下指数(3%ODI)および呼吸障害指数(RDI)により定義した重症度と血圧値との関連を検討した。年齢、性別のみを考慮した場合、3%ODIおよびRDIのいずれにおいても、重症度に応じて血圧値が高い傾向があり、RDIによる重症度よりも3%ODIによる重症度の方がやや関連が強かった。しかしながら、さらに肥満を考慮すると、いずれにおいても有意な関連は認めなかった。
高齢者のバランス運動学習における脳内シナプス修飾に関する実験動物学的研究

老化促進モデルマウスを対象に老化およびバランス運動介入が大脳皮質運動関連領野、小脳皮質、および海馬における神経栄養因子とシナプス受容体の発現と機能修飾に与える影響について検討した。4週間の高頻度・長時間のバランス運動介入によって、小脳皮質における神経栄養因子およびシナプス受容体の発現低下が生じた。一方、4週間の低頻度・短時間のバランス運動介入によって、上記の発現低下は生じず、更に、老齢マウスにおいてのみ海馬におけるシナプス受容体と神経栄養因子の受容体の発現増強が惹起された。高齢者におけるバランス運動か中枢神経系シナラスにおける可塑的変化に与える影響を検討するため、老化促進モデルマウス(SAM)を対象にローターロッドによるバランス運動介入群とその対照群を設け、採取脳に対して生化学的分析を行った。本年度はバランス運動学習において重要な小脳虫部領域における修飾を検討するため、生体SAMに対して1ヶ月間の運動介入を行い、小脳虫部を採取し、BDNF、NT3、NT4、NGF等の神経栄養因子とその受容体のmRNA発現レベルおよび小脳皮質における主要なシナプス受容体として働くAMPA受容体サブユニットのmRNA発現レベルをリアルタイムPCR法を用いた定量的PCR法により定量した。AMPA受容体のサブユニットGluR2は特異的リン酸花にまり後シナプス膜よりシナプス外に移行し、このことが選択的なシナプス抑制を惹起し、バランス運動学習において重要な要因として考えられる。そこで、ウェスタンプロッティング法に基づくGluR2の蛋白発現レベルとその特異的リン酸化レベルの定量を行った。ローターロッド運動の耐久時間は経時的に漸増し、1ヶ月間で有意なバランス運動学習効果を認めた。小脳虫部においてBDNFおよびGluR2のmRNA発現は1ヶ月間のバランス連動介入により有意な減少が生じた。その他の定量項目については運動介入による有意な効果は認められなかった。GluR2 mRNA発現量の減少は、後シナプス膜におけるGluR2のシナプス外移行によるシナプス抑制に追随して適応的に余剰なGluR2生成の抑制が惹起されている可能性も示唆される。次年度においては、高齢SAMを対象として本年度の結果と比較検討することにより、老化およびバランス運動の両要因とその相互作用を検討するとともに、より短い介入期間を設け、GluR2 mRNA発現抑制の前駆的徴候についての検討を行う。成体齢および高齢老化促進モデルマウスに対し、focal balance exerciseとしてローターロッド運動を4週間実施した。運動機能検査としてローターロッド試験に加えて、beam walking test、incline test、ぶら下がり試験を実施した。2元配置分散分析法を用いて、老化と運動介入の効果について検定し、交互作用が認められた場合には、水準ごとに1元配置分散分析を行った。ローターロッドの持久時間については、運動介入の主効果が認められ、延長した。beamwalking testの所要時間については老化と運動の主効果が認められ、交互作用も認められた。1元配置分散分析の結果、対照、運動の何れのマウスにおいても老化により所要時間は延長した。また、成体、高齢の何れにおいても運動介入により所要時間は短縮した。incline testについては、老化と運動の何れの主効果も認められ、老化により耐久角は増加し、運動介入によっても増加した。ぶら下がり試験については、老化により耐久時間は短縮したが、運動介入の効果は認められなかった。多くの指標において、老化による成績の退行は認められるが、4週間のローターロッドを用いたfocal balance exerciseによりロッドの成績に加えて、バランス機能を伴う運動タスク全般に改善が生じ、運動学習転移が確認された。一方、主に筋持久を要するぶら下がり試験への影響は認められなかった。本研究は、限られたリハ環境におけるfocal balance exerciseの波及的なバランス運動学習効果の可能性について示し、その有効なfocal exerciseの選択の重要性について示唆するものであった。今後、採取脳組織におけるシナプス受容体のリン酸化、後シナプス蛋白の集積および発現レベルの定量、更に、短時間介入効果との比較検討を行う予定である。老化促進モデルマウスを対象に(1)成体・対照群、(2)成体・運動群、(3)高齢・対照群、(4)高齢・運動群の4群に群分けし、小脳皮質、大脳皮質運動関連領野、海馬における神経受容体および神経栄養因子の発現に対する老化とバランス運動介入(focal balance exercise)の影響を検討した。focal balance exerciseとして、マウスの運動協調性の試験としても用いられるローターロッド運動(25rpm、15分間)を週3回の頻度で4週間課した。介入終了後、採取した小脳皮質、大脳皮質運動関連領野、海馬における各種遺伝子発現レベルをリアルタイムPCR法により定量した。小脳皮質においては、神経栄養因子であるBDNF、NT-4、NT-3の発現レベルが老化により有意に低下していたが、運動による発現レベルへの有意な修飾は認められなかった。大脳皮質運動関連領野においては、老化および運動による有意な発現修飾は認められなかった。

一方、海馬において、主要な神経受容体であるNMDA受容体のNR1サブユニットおよびNR2Bサブユニットの発現に関して、高齢・対照群における発現レベルは成体・対照群よりも有意に低下していたが、高齢マウスに関してのみ運動介入による有意な発現増強が認められ、高齢・運動群は成体・運動群と同等の発現レベルであった。神経栄養因子BDNFの受容体であるTrkBに対する老化および運動による発現修飾もNMDA受容体における修飾と相同していた。以上の所見より、海馬の主要な神経受容体であるNMDA受容体は老化により発現レベルが有意に低下していたが、低負荷なバランス運動により、成体レベルまで発現が増強されることが確認された。広く高齢者の地域運動介入に取り入れられている有酸素効果を意図しない低負荷なバランス運動が、高齢者の運動機能のみならず、中枢神経系の中でも特に海馬におけるシナプス退行の抑制に対しても有効に作用することが期待された。
脱温暖化ガスに向けての高活性有機系粉末吸着材利用流動層型吸着式熱回収機器の展開

本研究は、有機系繊維状吸着剤を改質した高性能有機系粉末状吸着剤を用いた低温熱エネルギー回収型熱源機器の開発へ向けて、吸着剤材料性能の向上、熱伝達及び物質伝達促進に関する学術研究と実用機器展開に向けての基礎研究を行ったものである。有機系粉末状吸着剤の効率的利用には、その吸着剤を流動層化し、熱・物質伝達の促進から水蒸気の吸着剤での吸・脱着性能の飛躍的向上が図れる。本実験では、有機系粉未状吸着剤を試作の矩形型熱交換器に充填し、熱交換器下部に設けたフィルターを介してブロワーから湿り空気を流入させ、水平配置した円筒伝熱面に粉末状吸着剤を流動層化した。そして恒温槽から温度制御された円筒内の熱媒体との熱交換量の促進効果と吸着剤の吸着量の増大効果の検討は、流動した吸着剤の一部を外部へ抽出して精密質量計にて計測することにより評価した。さらに、粉末吸着剤の円筒伝熱面周囲の流動挙動は、高速ビデオ装置にて可視観測し、最適な流動条件を把握した。粉末状吸着剤の流動層化に伴う流動エネルギーは、微差圧計による流動層の圧力差と気体流量計の流量からもとめ、投入エネルギーとに対する吸着エネルギーの関連を算定した。最終的に得られた実験データから、熱・物質伝達率及び吸着量に関する無次元整理式の提案を行った。得られた結果から、この種の有機系粉末状吸着剤充填流動層型低温熱エネルギー回収機器の開発に向けての有用な基礎資料を提供することが出来た。本年度は、開発した有機系吸着剤であるアクリル酸粒子にカルボキシル基を置換した吸着剤の基本物性の測定と得られた実測値のデータベース化を行い、そしてその評価から有機吸着剤の最適な利用条件の検討を行った。まず超微細構造観察システムにより、試料としての吸着剤外観構造とその粒径分布を明らかにした。その結果、開発した吸着剤粒子は、球形の独立粒子で比較的表面積が大きく、吸着面積の上から吸着性能が優れていることが判明した。次に有機吸着剤の温度、湿度と吸着量の平衡状態の関係を恒温恒湿槽内で精密質量計にて測定し、温度平衡吸着曲線を得た。有機吸着剤の場合は、従来のシリカゲル系吸着剤に比較して、その吸着量が2倍以上であることが明らかとなった。さらに、より低温で脱着することも判明し、低温未利用熱エネルギーの活用に、提案する有機吸着剤が最適であることも明らかとなった。また、有機吸着剤の吸熱量と比熱は、示差操作型熱量計で測定し、その吸着量は水蒸気の凝縮熱と同じであることを明らかにした。有機系吸着剤の熱伝導率は、プローブ型熱伝導率計で測定し、種々の密度での熱伝導率が明らかとなった。有機吸着剤の脱吸着にともなう体積膨張率は、精密密度測定装置で測定され、そのデータから脱着及び吸着過程における吸着剤の流動化特性を予想ことか可能となった。これら得られた有機吸着剤の諸物性データは吸着剤の見かけの密度、温度、湿度ごとにデータベース化し、有機吸着剤の動的特性を実験の基礎資料となることを明らかにすると同時に、最適な動的特性を得る利用条件の特定に役立つものであることも判明した。本研究は、有機系繊維状吸着剤を改質した高性能有機系粉末状吸着剤を用いた低温熱エネルギー回収型熱源機器の開発へ向けて、吸着剤材料性能の向上、熱伝達及び物質伝達促進に関する学術研究と実用機器展開に向けての基礎研究を行うものである。本実験では、有機系粉末状吸着剤を試作の矩形型熱交換器に充填し、熱交換器下部に設けたフィルターを介してブロワーから湿り空気を流入させ、水平配置した円筒伝熱面に粉末状吸着剤を流動層化した。

そして恒温槽から温度制御された円筒内の熱媒体との熱交換量の促進効果と吸着剤の吸着量の増大効果の検討は、流動した吸着剤の一部を外部へ抽出して精密質量計にて計測することにより評価した。さらに、粉末吸着剤の円筒伝熱面周囲の流動挙動は、高速ビデオ装置にて可視観測し、最適な流動条件を把握した。粉末状吸着剤の流動層化に伴う流動エネルギーは、微差圧計による流動層の圧力差と気体流量計の流量からもとめ、投入エネルギーとに対する吸着エネルギーの関連を算定した。最終的に得られた実験データから、熱・物質伝達率及び吸着量に関する無次元整理式の提案を行った。得られた結果から、この種の有機系粉末状吸着剤充填流動層型低温熱エネルギー回収機器の開発に向けての有用な基礎資料を提供することが出来た。
2相反応系岩石模擬物質の変形実験の試み-地殻強度問題の理解に向けて-

本研究では,岩石模擬物質の変形実験を行い,変形-化学反応の相互作用が岩石レオロジーに及ぼす影響の解明を目指した.2004年度に大歪変形の可能な平行リング型回転式変形実験装置を製作し,2005年度からは変形実験で使用する固体圧密試料の作製を進めてきた.圧密試料は,平行リングおよび内,外ガスケット間に塩化ナトリウム粉末を挟み,油圧ジャッキで軸圧を加えることにより作製する.これまでの研究過程で,(1)圧密した試料がガスケットから外しにくいこと,(2)試料とリングとのカップリング強度が十分でないこと,の2点が解決すべき問題として残っていた.(1)は,ガスケットの再加工により,リングとの嵌め合いをゆるくし,その間にテフロンシート(厚さ:50μm)を挟むことにより解決した.(2)は,カップリングをとるためのリング表面の溝(半径方向,深さ:2mm)の形状を変えることにより解決した.これまでは,凸部と凹部の幅が同じであったため,圧密時において凹部に十分な圧力が加わりにくかったと考えられる.また,溝の内と外とを連結する部分の面積が小さかつたため,圧密試料が溝を境にして切れることが多かった.そのため,リングの再加工を行い,凸部の幅を減らした.これにより,溝の内部も十分に圧密するようになり,溝を境にして試料が切れることもなくなった.当初計画していた化学反応する系での変形実験まで実現することはできなかったが,そのための変形実験装置および試料作製法については十分に整備できた.このシステムを活用することにより,変形と含水反応や脱水反応の相互作用などの問題に取り組んでいきたい.今年度,大藤は,偏光顕微鏡にデジタルカメラを装着し,透視変形実験の動画・静止画像を高解像度かつリアルタイムで保存可能にした.また,パラジクロルベンゼンを岩石模擬物質とした透視変形実験を行い,剪断変形時の相転移の有無を調べた.しかし,今回の実験の歪速度(10^<-4>/s)では変形時に生成される再結晶粒子の粒径が小さく,相転移の有無を調べるのは困難であった.今後,より大きな再結晶粒子の生成が期待される低歪速度の実験を行う必要がある.一方,渡邊は,固体試料に大変形を加えることができるように,回転式変形実験装置を改造した.主要な改造点は,以下の2点である.*変形様式の変更:現有の二重円筒型回転式変形装置は,流体試料のレオロジー測定には適しているが,固体試料と装置とのカップリングを確保することが困難であった.この問題を解決するため,変形様式を平行リング型に変更した.改造を施した装置では,内径64mm,外径84mm,厚さ約5mmのリング状試料に対してねじりを加えることができる.上下2つのリングの表面には幅2mm,深さ2mmの溝があり,間に挟み込まれるリング状試料とのカップリングをとっている.実際には,粉末試料を上下のリングの間に充填した後,軸力を加えて圧密試料をつくる.トルクおよび軸力を加えるために、モーターの回転伝達にスプラインシャフトを採用し,シャフトに通したスプリングによって軸力を発生させている.*測定系の変更:変形様式の変更に伴いトルク変換器を更新した.これは,軸力に対する剛性の高いもので,最大50Nmのトルクを測定できる.また,自作したセンサー・アンプを使用することにより,最小0.04Nmのトルクも測定可能になった.モーターの変位およびトルクの同時測定を実現するために,コンピュータにAD変換ボードを組み込んだ測定システムを構築した.本研究では,大歪変形の可能な回転式変形実験装置を用いて岩石模擬物質の変形実験を行い,変形と化学反応との相互作用が岩石レオロジーに与える影響を明らかにすること目指している.平成17年度,渡邊は,前年度に製作した平行リング型回転式変形実験装置で使用するリング型多結晶体試料の作製に取り組んだ.出発物質は,物性がよく調べられている塩化ナトリウム試薬である.上下1組のリングと内側,外側のガスケットで粉末試料を挟み,油圧ジャッキで軸圧を加え圧密により多結晶体試料を作ることを試みた.塩化ナトリウム試薬をそのまま(粒径:400-600μm)出発物質として用いた場合には圧密が不十分であったが,粒径を200μm以下に制御することにより十分な圧密が得られるようになった.しかしながら,試料作製に関して解決すべき問題が二点残っている.一点は,試料とリングとのカップリングである.リング表面には試料とのカップリングをとるために,半径方向の深さ2mmの溝がつけてある.現在は凸部と凹部の幅が同じであるため,カップリングの強度が十分ではなかった.凸部を狭く,凹部を広くすることによりカップリング強度を高める必要がある.もう一点は,圧密試料がガスケットに固着してしまうことである.ガスケット(ステンレス)表面にグラファイトや窒化ホウ素,テフロンなど潤滑性の高い物質をコーティングしてみたが,どれも効果は得られなかった.現在,解決策としてガスケットとリングとの嵌め合いをゆるくし,隙間にテフロンシートをはさむことを検討している.一方,大藤は,パラジクロルベンゼンを岩石模擬物質とした透視変形実験を行い,相転移により生成されたパラジクロルベンゼンの新粒を核に,剪断帯が発達していく様子を観察した。しかし,剪断変形下で,相転移温度の有意な変化は観察されなかった。

本研究では,岩石模擬物質の変形実験を行い,変形-化学反応の相互作用が岩石レオロジーに及ぼす影響の解明を目指した.2004年度に大歪変形の可能な平行リング型回転式変形実験装置を製作し,2005年度からは変形実験で使用する固体圧密試料の作製を進めてきた.圧密試料は,平行リングおよび内,外ガスケット間に塩化ナトリウム粉末を挟み,油圧ジャッキで軸圧を加えることにより作製する.これまでの研究過程で,(1)圧密した試料がガスケットから外しにくいこと,(2)試料とリングとのカップリング強度が十分でないこと,の2点が解決すべき問題として残っていた.(1)は,ガスケットの再加工により,リングとの嵌め合いをゆるくし,その間にテフロンシート(厚さ:50μm)を挟むことにより解決した.(2)は,カップリングをとるためのリング表面の溝(半径方向,深さ:2mm)の形状を変えることにより解決した.これまでは,凸部と凹部の幅が同じであったため,圧密時において凹部に十分な圧力が加わりにくかったと考えられる.また,溝の内と外とを連結する部分の面積が小さかつたため,圧密試料が溝を境にして切れることが多かった.そのため,リングの再加工を行い,凸部の幅を減らした.これにより,溝の内部も十分に圧密するようになり,溝を境にして試料が切れることもなくなった.当初計画していた化学反応する系での変形実験まで実現することはできなかったが,そのための変形実験装置および試料作製法については十分に整備できた.このシステムを活用することにより,変形と含水反応や脱水反応の相互作用などの問題に取り組んでいきたい.
部位・時期特異的遺伝子ノックアウト法を用いた小脳運動学習の分子機構の解明

グルタミン酸受容体δ2サブユニット(GluRδ2)は小脳プルキニエ細胞に特異的に発現し、小脳可塑性、運動学習、シナプス回路網形成に重要な役割を担っている。本研究では、成体小脳におけるGluRδ2の生理的役割を明らかにするため、小脳プルキニエ細胞特異的かつ時期特異的にGluRδ2を欠失させることを試みた。まず、2種類のマウスの作製(GluRδ2エクソンの両端にCreの認識配列loxPを組み込んだfGluRδ2マウスと小脳プルキニエ細胞特異的にCrePRを発現するD2CPRマウス)をC57BL/6由来のES細胞を用いて行った。次にこれら2種類のマウスの交配によりfGluRδ2遺伝子とD2CPR遺伝子の両方を有するマウス(fGluRδ2/D2CPRマウス)を得た。生後6週令のfGluRδ2/D2CPRマウスの腹腔に、体重1gあたり1mgのRU486の投与を2日間連続で行い、GluRδ2蛋白の消失が見られるかどうかをウエスタン法により解析した。その結果、薬剤投与後12週において、薬剤投与群では非投与群と比較して90%のδ2蛋白質の減少が見られた。よって、我々は成体小脳プルキニエ細胞特異的にδ2サブユニットをノックアウトさせることが可能なマウスラインの作製に成功した。この変異マウスの解剖学的解析より、成体小脳でGluRδ2を誘導欠失させることにより平行線維-プルキニエ細胞間シナプスの構造変化が引き起こされることを見いだした。本研究では、部位・時期特異的遺伝子ノックアウト法を用いGIuRδ2サブユニットを成体でのみ欠失させ、小脳シナプス可塑性が運動学習の細胞機構であるという仮説の検証を行う。GluRδ2サブユニットを成体小脳プルキニエ細胞でのみ欠失させるためには3種類のマウス((1)CrePR^*融合蛋白発現マウス、(2)組換え酵素FLP発現マウス、(3)GluRδ2遺伝子にloxP配列を組み込んだターゲットマウス)の作製が必要である。平成14年度はこれら3種類のマウスを交配させ、合成ホルモンRU486の投与によりGluRδ2サブユニットを成体プルキニエ細胞で欠失させることが出来るマウスの作製を行った。まず、ターゲットマウス(fGluRδ2;neo)マウスとFLP発現マウスを交配させ、ゲノム上のNeo耐性遺伝子の除去を行なった。次に、Neo耐性遺伝子を取り除いたターゲットマウス(fGluRδ2)マウスとプルキニエ細胞特異的にCrePRを発現するD2CPRマウスを交配させ、その子孫マウスより、fGluRδ2遺伝子とD2CPR遺伝子の両方をもつ変異マウス(fGluRδ2/D2CPR)を作成した。その結果、薬剤投与後9週のマウス小脳においてGluRδ2蛋白が投与前と比較して40%にまで減少していた。また、薬剤投与後9週のマウス小脳切片を用いたGluRδ2抗体染色により、GluRδ2タンパク質が完全に消失したプルキニエ細胞が存在していることが明らかとなった。我々は成体小脳においてプルキニエ細胞特異的にかつ時期特異的にGluRδ2蛋白質の欠失を引き起こせるマウスの作製に成功した。
移植腎病理診断におけるプレクリニカルな診断支援システムの開発

本研究では,移植腎病理組織画像中の構造認識と機械学習を用いた機能推定法の開発を行っている.本事業では,Whole Slide Imagingを対象に移植腎病理標本中の皮質・髄質領域の判別と糸球体の抽出と周辺線維量の定量化法を開発した.また,スペクトル画像を用いた構造認識法についても検討し,従来のRGB値を用いた手法よりも高精度に組織構造認識が可能なことを示した.最後に,臨床データ等を用いて移植腎機能推定を行い,最大で85%の精度で腎機能推定の可能性を示した.本研究は、移植された腎臓の拒絶反応を病理画像処理により推定することを目的とし、病理標本中の糸球体や萎縮尿細管を抽出する技術の開発と、組織の経時的変化から拒絶反応の推定に取り組んでいる。今年度は、Whole slide imaging(WSI)によって撮影された病理標本中の構造認識法を開発した。はじめに、線維情報を元に領域分割し各領域周辺の線維量から皮質領域と髄質領域の判別を行った。次に、細胞核や面積等の情報を用いて皮質中の糸球体抽出法を開発した。また、糸球体の抽出過程で萎縮尿細管の候補領域の抽出可能である。抽出した画像は、WSI形式に変換し、医師に結果を簡便に提示できるプログラムの開発も行った。加えて、より高精度な構造認識技術の開発を目指してマルチスペクトル画像による組織構造の抽出についても検討した。病理標本は組織や染色等の影響により染まり具合が大きく変わる問題が存在する。本研究では、マルチスペクトル画像を用いて色素量を推定し、色補正することで画素単位の分類精度が向上することを確認した。病理標本中の組織構造の認識については、計画通りの進展があった。萎縮尿細管候補領域についてもすでに抽出できており、今後は医師と話し合いながら萎縮尿細管の定義を決定する予定である。また、組織障害の推定を推定するための臨床情報収集を連携協力者に依頼して準備を進めている。マルチスペクトル画像については、計画を前倒しして撮像環境を整え、病理画像の撮像を行った。加えて、マルチスペクトル情報を用いて画素単位で組織構造の推定が可能である可能性が明かとなっており、高精度な組織構造の認識法の検討については計画以上の進展がみられた。本研究は,移植された腎臓の拒絶反応を病理画像処理により推定することを目的とし,病理標本中の糸球体や萎縮尿細管を抽出する技術の開発と,組織の経時的変化から拒絶反応の推定に取り組んでいる.今年度は,連携研究者から提供された26枚の病理標本画像を用いて組織構造認識法の検討を更に進めた.提供された全ての画像から皮質尿細管,髄質尿細管,糸球体の特徴量を算出し器械学習を用いた分類精度検証を行った.標本数の増加に伴って,糸球体の抽出精度が低下したため,抽出法の改善法を再検討し新たなアルゴリズムを構築した.組織構造の認識手法については,国際学会にて研究成果を発表済みである.合わせて,連携研究者よりEVG染色よりもPAS染色の方が病理診断に適しているというコメントがあり,EVG染色標本に加えてPAS染色の組織構造抽出についても検討を開始した.構造認識の基礎技術となる,色情報を用いたPAS染色画像中の細胞核,線維の抽出法を構築した.加えて,連携研究者より各病理標本被験者の臨床データと組織障害の時系列データを用いて組織障害の推定可能性について検討を行った.マルチスペクトル画像については画像自体の精度向上のため撮影方法の再検討を行い撮影画像のハイダイナミック化のプログラムの構築も行った.マルチスペクトル画像の構造認識については,組織構造の多彩な肝病理標本を対象に検討を進め国際学会にて研究成果を発表済みである.病理標本中の構造認識については,実験に使用する病理画像を増やしたところ認識精度の低下が見られた.また,合わせてPAS染色標本中の糸球体構造認識についても研究を進めている.組織障害の推定については,臨床データを対象に検討を開始し,臨床データのみで80%程度の推定精度が得られることが分かった.加えて,マルチスペクトル画像からBag of featuresを構築することで組織構造の認識精度向上の可能性が示された.本研究は,移植された腎臓の拒絶反応を病理画像処理により推定することを目的とし,病理標本中の糸球体や萎縮尿細管を抽出する技術の開発と,組織の経時的変化から拒絶反応の推定に取り組んでいる.今年度は,連携研究者から提供された26枚の病理標本画像を用いて,Whole Slide Imaging全体を使用した実験を行った.論文化に向けて,精度評価実験を行った.実験の結果,正常7症例において感度77%という結果であった.PAS染色の検討については,PAS染色された糸球体画像中の細胞核を認識,RGB色情報,テクスチャ情報(濃度共起行列)などを用いて自由にクラスタリングを行い,細胞核の特性を調査するソフトウェアの開発を行った.マルチスペクトル画像については,Bag of Featuresを用いてマルチスペクトル画像から特徴量を算出し,加えて色素量推定を用いて画像を色補正することで組織構造の認識精度が向上することを確認した.具体的には,BoFを用いた場合,RGB情報のみと比較して分類精度は6%向上した.また,色補正を用いることで更に18%向上した.以上の結果から,BoFと色補正を用いることで分類精度の向上を確認し,スペクトル情報と色補正によって組織分類が有効であることを確認した.組織障害の推定については,臨床データを対象に検討を行い,臨床データのみで80%程度の推定精度が得られることが分かった.病理画像の定量的情報から,組織障害が一定程度推定可能な事が示唆された結果と考えられる.

しかし今回の検討では,臨床データとの相関を検討したが,最終的には病理診断に有効な情報となるかについての検討が必要であると考えられる.本研究では,移植腎病理組織画像中の構造認識と機械学習を用いた機能推定法の開発を行っている.本事業では,Whole Slide Imagingを対象に移植腎病理標本中の皮質・髄質領域の判別と糸球体の抽出と周辺線維量の定量化法を開発した.また,スペクトル画像を用いた構造認識法についても検討し,従来のRGB値を用いた手法よりも高精度に組織構造認識が可能なことを示した.最後に,臨床データ等を用いて移植腎機能推定を行い,最大で85%の精度で腎機能推定の可能性を示した.組織構造の認識については、連携研究者から提供された20枚の病理画像から定量化情報を算出し、病理医による診断情報との関連性を解析する予定である。組織障害定量化が確認できた時点で、得られた組織障害の定量情報を用いて組織障害の推定を行う。推移の推定については、後ろ向き検討として機械学習を用いて定量情報の時系列変化から推定を行い、実際の変化と一致するかを検討する。マルチスペクトル画像による高精度な構造認識については、マルチスペクトル情報に周辺情報を用いることで推定精度が向上するか検討を進める。組織構造の認識については,更なる抽出精度向上を目指して抽出法の再検討を進める予定である.新たに開始したPAS染色画像の解析については糸球体に対象を絞って検討を進める予定である.マルチスペクトル画像を用いた構造認識については,これまで組織構造の多彩な肝病理画像を対象に適用してきたが,今後は腎病理標本画像への適用を進める.画像処理当初の予定よりも学会発表にかかる旅費が安くなったため、残額1046円が生じた。研究成果を論文として2016年度に発表予定であったが,データ数を増やしての検討を行い論文投稿が年度中に間に合わなかったため次年度使用の必要が生じた.平成28年度は国際学会での発表を計画しており、渡航費の一部として使用する予定である。残額については,計画通り論文投稿等にかかる費用として使用する計画である.
付加錯体生成を利用する金属キレートの高速液体クロマトグラフィー

逆相HPLCにおいて金属-STTA(チオテノイルトリフルオロアセトン)と金属-TTA(テノイルトリフルオロアセトン)の分離条件を確立した。それらの金属錯体について、γ-ピコリン、ジピリジル(dpy)、1、10-フェナントロリン(phen)の2座配位子、さらに酸素を直接の配位子原子とするトリブチルホスフィンオキシド(TBP)、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)などの付加錯体形成剤の分離におよぼす影響を、移動層、カラムの種類など種々の因子を変化させ、詳細に検討した。付加錯体形成剤の効果は、金属-STTA系と金属-TTA系の両者において、基本的には同様であった。たとえば、TOPOの添加により、いくつかの金属錯体の保持時間並びにピーク強度の増加が見られた。一方、金属-TTA系のほうがSTTA系にくらべ、より錯体安定度が低いためと思われる種々の効果が見いだされた。すなわち、dpy,phenのマスキング効果は、STTA系に比べ、さらに顕著であった。また、γ-ピコリンは、STTA系においては、付加錯体生成効果を示したが、TTA系においては、マスキング効果を示した。以上のような金属-STTA、TTA系の逆相HPLCにおける分離挙動を、これらの金属錯体の溶媒抽出データにより理解することを試みた。その結果、付加錯体生成とマスキング効果は、それら錯体の安定度定数により、基本的には説明されることがわかった。しかしながら、同時に、配位子交換速度などの速度論的な性質も、HPLCにおける錯体の挙動に大きな影響を与えることが示唆された。本年度の研究は比較的順調に進行し、ほぼ当初の研究目的を達成することができた。すなわち、Zn^<2+>、Cu^<2+>、Co^<3+>、Ni^<2+>の4種類の金属ーSTT錯体の逆相HPLCにおいて、ビリジン、αー、rービコリンなどの単座配位子に加え、ジピリジル(dpy)、1、10ーフェナントロリン(phen)の2座配位子、さらに酵素を直接の配位原子とするトリブチホスフィンオキシド(TBP)、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)などの付加錯体形成剤の分離におよぼす影響を、移動相、カラムの種類など種々の因子を変化させ、詳細に検討した。その結果、dpy、phenを移動相に添加すると、CuーSTTAの保持時間は減少することがわかった。すなわち、これらの分子が付加錯体形成剤としてよりはむしろ、マスキング剤として働くことがわかった。これは、これらの分子の錯形成能が、STTAに比較しても非常に大きいため錯体が不安定化すると考えられる。またTOPOの添加は金属ーSTTA錯体の保持時間を特に大きく増大させた。さらにTOPOの添加によりZnーSTTAのピ-ク強度が増加した。これはカラム内での錯体の解離の抑制に付加錯体生成が有効であることを示しており、分析化学的に重要な知見と考えられる。また金属ーTTA錯体に関しては、分離条件の基礎的検討をおこない、Co^<2+>、Cu^<2+>、Ni^<2+>の3種類の金属ーTTA錯体の逆相HPLCにおける分離条件を確立した。次年度これらの金属ーTTA錯体の分離に及ぼす付加錯体形成剤の影響を詳しく検討する予定である。昨年度、逆相HPLCにおける基本的な分離条件を確立した金属ーTTA(テノイルトリフルオロアセトン)系について、γーピコリン、ジピリジル(dpy)、1、10ーフェナントロリン(phen)の2座配位子、さらに酸素を直接の配位原子とするトリブチルホスフィンオキシド(TBP)、トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)など付加錯体形成剤の分離におよぼす影響を、移動層、カラムの種類など種々の因子を変化させ、詳細に検討した。

付加錯体形成剤の効果は、昨年度までに検討した、金属ーSTTA(チオテノイルトリフルオロアセトン)系と基本的に一致した。たとえば、TOPOの添加により、いくつかの金属錯体の保持時間並びにピーク強度の増加が見られた。一方、金属ーTTA系のほうがSTTA系にくらべ、より錯体安定度が低いためと思われる種々の効果が見いだされた。すなわち、dpy、phenのマスキング効果は、STTA系に比べ、さらに顕著であった。また、γーピコリンは、STTA系においては、付加錯体生成効果を示したが、TTA系においては、マスキング効果を示した。以上のような金属ーSTTA、TTA系の逆相HPLCにおける分離挙動を、これらの金属錯体の溶媒抽出データにより理解することを試みた。その結果、付加錯体生成とマスキング効果は、それら錯体の安定度定数により、基本的には説明されることがわかった。しかしながら、同時に、配位子交換速度などの速度論的な性質も、HPLCにおける錯体の挙動に大きな影響を与えることが示唆された。
非局所理論によるナノ構造物質系の光学応答と近接場分光

[1]非局所応答理論による物質の記述は「拡張ローレンツ描像(物質は広がりを持った電流密度の集合で、非局所的感受率で記述され、互いに輻射場を媒介とした遅延相互作用をしている)」となることを示した。また、従来の枠組みを拡張して、ラマン散乱過程の記述も可能にする非局所応答理論を作った。[2]境界条件を経由しない応答の計算方法として、1個の誘電体球についてのMieの散乱を非局所理論で扱い、古典的な厳密解と比較して、共鳴の様子を再現するのに必要な基底関数の数を検討した。この結果を用いて、二個の球のWhispering Galleryのモードの結合・非結合の様子を調べた。[3]輻射場で誘起された分極のいろいろな成分はその分極電荷を通して互いにクローン相互作用をしており、バルクの場合には縦波と横波のエネルギー差を、有限系の場合は反電場シフトを与える。この相互作用を考えたとき、空間閉じ込め系の準位構造がどのように影響されるかを単一球中の励起子について計算した。十分大きな半径に対してバルクの縦横分裂が再現され、中間的大きさについても無視できない効果があることを示した。[4]照射・透過・反射モードに対するSNOM信号強度の違いを、共鳴準位を含む半導体球からなる試料・プローブ系をモデルとして計算した。強い操作モード依存性をもった信号像が得られたが、これは各操作モードにおける信号強度の定義と配置共鳴効果を考慮することにより解釈できる。[5]非局所理論の定式化をフォトニック結晶にあてはめることにより、従来の平面波展開法に比べて収束性のよい新しい数値計算法が得られる。4角柱を並べた2次元系について計算精度・収束性を従来の方法と比較した。また従来の方法では計算機のメモリーを超えるため対角化できない行列のサイズでも新しい方法では計算が実効的に可能であることを球の単純立方格子について示し、従来の結果と比較した。
超高感度メチル化解析法を用いた便DNA検査による大腸腫瘍スクリーニング精度の検証

大腸がんスクリーニングに用いられる便潜血検査はステージ0大腸がんの検査感度が20-30%と低いため、検出率のより高い検査法の開発が必要である。その一つとして便中の大腸腫瘍特異的マーカー遺伝子を検出する「便DNA検査」が挙げられる。本研究者は「便DNA検査」に応用可能な大腸がんのバイオマーカーであるメチル化TWIST1を世界で初めて発見している。さらに、低コストで1コピーのメチル化遺伝子をも検出可能な「超高感度メチル化解析法」を開発し、便DNA検査成功率100%を達成している。本研究者が開発した便DNA検査の方法は、必要な便重量はわずか200ミリグラム(ピーナツ大)ですむため、検体を比較的安全に扱うことが可能である。またDNA前処理は酵素反応のみと単純であり、検査費用が安いという利点がある。平成29年度の研究成果としては、前年度から引き続き、本技術を用いた便DNA検査(メチル化TWSIT1検出)によるステージ0大腸がんの検査精度を評価した。ステージ0大腸がんの検査感度40%、特異度100%という予備データを得ている。さらに、便潜血検査との併用により、検査感度が約70%まで向上することを確認している。ステージ0大腸がん段階での切除により大腸がんの死亡率減少につながることは科学的に証明されているため、本技術をがん検診に導入することで、結果として国民の大腸がん死亡率減少を実現できることが大いに期待できる。平成30年度以降も引き続き本検査によるステージ0大腸がんスクリーニング精度を検証していく予定である。大腸腫瘍患者の便検体および便DNA検査結果データは順調に得られている。一方で、本研究に参加する健常者は下部消化管内視鏡検査を受けていただく必要があるが、下部消化管内視鏡検査に侵襲性があることや羞恥心といった問題から、本研究への参加の同意が得られにくいのが現状である。平成29年度はチラシを配布するなどして、コントロール被験者を集める努力をしたところ、徐々にではあるが、健常者サンプルの数が増えてきている。健常者便サンプルをあつめるために、人間ドックを有する病院や診療所と連携を組む予定である。また、職場健診の時期に合わせて本研究への参加者を募る予定であり、研究案内の資料等を作成予定である。さらには、市民公開講座において本研究を市民に紹介し、本研究参加者を募る予定である。大腸がんスクリーニングに用いられる便潜血検査は進行腺腫(直径1cm以上あるいは高度異型や絨毛状成分を有する腺腫で発がんリスクが高い。粘膜内がんも含まれる)の検査感度が20-30%と低いため、検出率のより高い検査法の開発が必要である。平成28年度の研究成果としては、本技術を用いた便DNA検査(メチル化TWSIT1検出)による進行腺腫の検査感度55%、特異度100%という予備データを得ている。また、TWIST1の他にも3遺伝子がターゲットとなることを予備実験で確認し、そのうちの1つの検討結果により、進行腺腫の検査感度62%、特異度100%という予備データも得ている。進行腺腫を含む腺腫の段階でのポリープ切除により大腸がんの死亡率減少につながることは科学的に証明されているため、本技術をがん検診に導入することで、結果として国民の大腸がん死亡率減少を実現できることが大いに期待できる。平成29年度以降も引き続き本検査による大腸進行腺腫スクリーニング精度を検証していく予定である。一方で、健常者の便検体が思ったように集まっていないため、ケース・コントロールスタディとしては比較群別の検体数バランスが悪い。。本研究に参加する健常者は下部消化管内視鏡検査を受けていただく必要があるが、下部消化管内視鏡検査に侵襲性があることや羞恥心といった問題から、本研究への参加の同意が得られにくいのが現状である。今後この課題を解決し、健常者サンプルの数を増やしていく必要がある。

平成29年度の研究成果としては、前年度から引き続き、本技術を用いた便DNA検査(メチル化TWSIT1検出)によるステージ0大腸がんの検査精度を評価した。ステージ0大腸がんの検査感度40%、特異度100%という予備データを得ている。さらに、便潜血検査との併用により、検査感度が約70%まで向上することを確認している。ステージ0大腸がん段階での切除により大腸がんの死亡率減少につながることは科学的に証明されているため、本技術をがん検診に導入することで、結果として国民の大腸がん死亡率減少を実現できることが大いに期待できる。平成30年度以降も引き続き本検査によるステージ0大腸がんスクリーニング精度を検証していく予定である。大腸腫瘍患者の便検体および便DNA検査結果データは順調に得られている。一方で、本研究に参加する健常者は下部消化管内視鏡検査を受けていただく必要があるが、下部消化管内視鏡検査に侵襲性があることや羞恥心といった問題から、本研究への参加の同意が得られにくいのが現状である。平成29年度はチラシを配布するなどして、コントロール被験者を集める努力をしたところ、徐々にではあるが、健常者サンプルの数が増えてきている。健常者便サンプルを集めるために、人間ドックを有する病院や診療所と連携を組む予定である。また、職場健診の時期に合わせて本研究への参加者を募る予定であり、研究案内の資料等を作成予定である。健常者便サンプルをあつめるために、人間ドックを有する病院や診療所と連携を組む予定である。さらには、市民公開講座において本研究を市民に紹介し、本研究参加者を募る予定である。健常者に対する検査費用として予算を計上していたが、前述の通り健常者の研究参加数が少なかったため、今年度の検査費用が当初見積りよりも下回った。平成29年度においては、今年度に達成できなかった健常者登録数を平成29年度分に上乗せして被験者を集める予定である。