hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品産業における廃棄物資源化ネットワークの構築と生分解性プラスチック産業の創造

焼酎製造で排出される蒸留残渣はかつて海洋投棄によって処理されていたが、ロンドン条約の発効によってもはやその処理法は採れない。我々は、本特定研究を通じ、焼酎廃液の濃縮減容化と発酵時の冷却に凍結濃縮法が有効であることを示し、濃縮廃液は糖分を添加することにより、L乳酸発酵の原料として十分利用できることを明らかにした。さらに、ゴミ処理の中で最も厄介な生ゴミを分別して乳酸・ポリ乳酸の原料とすることでゴミ処理の効率化を目指してきた^<1)>。その際、食品ゴミリサイクル法により資源化が義務付けられている事業系の食品ゴミは糖分が多く、濃縮焼酎廃液と混合することによってL乳酸発酵が十分可能であることを示した。本研究を通じ、ホテル、レストラン、病院等から排出される事業系の生ゴミは毎日ある程度の量が排出されるため、分別、搬送等、既存のシステムを大きく変更することなく収集することが可能であることがわかった。さらに、大都市内、あるいは、その近隣の食品工場からの食品ゴミを集め、濃縮焼酎廃液を発酵溶媒として用い、乳酸を生成することもまた食品ゴミのリサイクルと資源化にとって有効であることもわかった。本研究ではは100万都市である北九州市を題材に、様々な事業所から実際に収集した生ゴミや食品工場から集めた食品ゴミと凍結濃縮焼酎廃液を原料に乳酸発酵させ、それを原料にポリ乳酸を製造した際の事業規模、エネルギー、経済性を検討したが、それらが妥当な考えであることが明らかになった。
耐震補強が困難な構造形式の文化財建造物の激震に対する耐震的保全技術の研究

伝統木造架構が衝撃力になぜ耐えるのかを把握するために本研究は、次のことを目的とした。(1)襲撃載荷実験のシステムを開発(2)襲撃載荷実験システムによる伝統木造の衝撃に対する力学的特性の把握・木枠と土壁の比較・基礎の違いによる力学的特性の差異の把握実験結果木枠と土壁との比較は足元固定で行う。衝撃載荷において駆動おもりの落下距離を10,20,30cmの3パターンで行ったが、おもりの落下距離が大きくなると衝突速度、衝突力が大きくなり、相対変位が大きくなる。すべりとロッキングを見比べると、剛性がすべりのほうが大きい。荷重の最大値が、すべりが800kgf,ロッキングが1100kgf,固定が1350kgfで、固定に比べて石材支承は力が入らないようになっていると考えられる。挙動開始とピークとの間の時間差はすべりが1から1.5[ms]、ロッキングは1.5から2[ms]であった。また。S波の柱伝達時間を求めると1[ms]となった。これより挙動開始とピークの時間差が波動伝達にかかる時間とほぼ一致した。(1)衝撃載荷システム駆動おもりが下に落ちて連結された台車が進んでいき、台車が壁に衝突して、試験体上部が慣性力により前に進む。この慣性力が試験体に対する衝撃力になる。(2・1)木枠と土壁の比較・土壁は木枠より剛性が高い。・土壁の剛性は速度依存して大きくなるが、木枠の剛性は速度依存していない。・土壁は各コーナーがばらばらの挙動をするのを拘束する。(2・2)基礎の違いによる力学的特性の差異の把握・試験体の基礎を固定しない石材支承の場合、衝撃力をあげると滑りか、ロッキングが起こる。・このことにより、基礎固定のときに比べて力を逃してくれる。・柱を伝わる波動伝播時間と衝撃載荷で生じた時間差がほぼ一定した。波動が衝撃実験において測定できた。また。
ヒト唾液中ガレクチン－１の口腔内機能解析とその創薬展開

ガレクチン-1(Gal-1)は、全身の広範囲に分布する多機能蛋白質であり、近年マクロファージの炎症性サイトカインの分泌に対し抑制的に働くことが明らかとなってきた。さらに、ヒト唾液中にGal-1が分泌されることが明らかになったことから、P.gingivalisを用いた実験的歯周病発症ラットを作製しGal-1の口腔内機能の解析した。その結果、ラット口腔内Gal-1濃度の100倍のGal-1に実験的歯周炎による骨吸収に対し抑制的作用がある可能性が示唆された。今後、Gal-1の歯周炎に対する抑制効果の機構を解明し、将来的には創薬へ展開する可能性を検討する。これまでに我々は、ラットの腹腔内由来マクロファージ細胞を採取し、E-LPSによって細胞を刺激するとともにreconbunant human Galectin-1(rh-Gal-1)を添加することで炎症性ケミカルメディエイターであるIL-1β,IL-6の遺伝子発現が抑制されることから、マクロファージにはGal-1のレセプターが存在する可能性を示唆してきた。前年度、ヒトリンパ腫由来株化細胞U937をフォルボールエステル(PMA)の作用により効率よくマクロファージに分化させる系を確立できたことから、本年度はこの系に対してLPSとrj-GAl-1を添加し炎症メディエイターに関して遺伝子発現状況を検討することとした。ギャレクチンー1(Gal-1)のマクロファージ受容体を検討する目的で、まずヒトリンパ腫由来単球細胞U937に対してPMAを用いて刺激しマクロファージに分化させる系を確立することとした。その結果、誘導されたマクロファージは形態的・遺伝子発現的に効率よく分化し、さらにE-LPS刺激により炎症性サイトカイン遺伝子の発現が増加したことから実験系を確立したと考えられた。そこで、本実験系にrh-Gal-1,CS-Gal-1を添加しIL-1β、IL-6,COX-2,TNF-αの遺伝子発現を検討したが、ラット腹腔内由来Primaryマクロファージの反応と異なり、Gal-1による各種炎症メディエーターの抑制作用は認められなかった。すなわち、ヒトリンパ腫由来単球細胞U937からPMA刺激で誘導されたマクロファージにはGal-1受容体が存在しない可能性があることが明らかとなった。次に、P.gingivalisを用いて実験的歯周病発症ラットを作製し、Gal-1,還元型ガレクチンー1(CS-Gal-1)ならびにGal-1抗体をラット口腔内に添加しその抑制作用の検討を行うこととした。まず、P.gingivalisに対して各蛋白質が直接的に作用するか否かを検討するため、通法に従い培地に細菌を播種し、ラット口腔内Gal-1濃度0.05ng/ulを指標として0.01100倍濃度の各蛋白を作用させた結果、すべての濃度でP.gingivalis発育の阻害作用は認められなかった。そこで、歯周病モデルラットを作製し検討した。用いた各蛋白質の濃度は、×10、×100倍でコントロールも含め各群67匹とし計8群で検討を加えた。その結果、P.gingivalis単独で作用したものに比べ、有意差は認められなかったがGal-1×100に骨吸収の抑制作用の傾向が認められた。ガレクチン-1は、全身の広範囲に分布し正常細胞及び腫瘍細胞から産生され、腫瘍の形質転換・アポトーシス・細胞接着・神経再生や免疫・炎症系に関連した多機能レクチンとして知られている。これまでに我々は、ラット腹腔内由来マクロファージを採取し、E-LPSとrecombinant human Galectin-1 (hr-Gal-1)を添加したところ、E-LPSによって誘導される炎症メディエーターであるIL-1β、IL-6の遺伝子発現が、hr-Gal-1の添加によりその上昇が抑制されることを報告した(Clinical,Cosmetic and Investgational Dentistry. Vol.3, P1-8;2011)。その一方で我々は、口腔内特に唾液中にガレクチンー1が存在するかをウエスタンブロットにより検討した。その結果、ヒト唾液中にガレクチンー1が分泌され、その発現量には個人差があることを確認した(未発表データ)。すなわち、多機能タンパクガレクチンー1は、口腔内において何らかの機能的役割を担っている可能性が考えられた。そこで本年度は、唾液ガレクチンー1の口腔内機能の解析と歯周病に代表される炎症症状に対する抑制効果の機構を解明する目的で、ヒトリンパ腫由来株化単球細胞U937をフォルボールエステル(PMA)作用によりマクロファージへ効率良く分化誘導させる細胞培養系を確立すると同時にin vivo実験系であるラット歯周病モデルにガレクチンー1を作用させる系を構築することとした。

その結果、形態的・分子生物学的手法を用いてで検討したところU937は効率よくマクロファージ様細胞に分化していた。さらに、in vivo実験系も安定して歯槽骨の吸収を起こしていることを組織切片上で確認できた。次年度は、この系にガレクチンー1を作用させる予定である。U937細胞に対しPMAを用いて効率よく分化させた株化マクロファージ細胞に対して、P-LPSまたはE-LPSにより細胞を刺激するとともにrh-Gal-1を濃度・・添加順序・添加時間・培養時間などあらゆる条件を設定するとともに、MMP-1・IL-18・IL-1β・TNF-α・MMP-9・COX-2等に関してRT-PCR法を用いて検討を行った結果、ラット腹腔内より採取したプライマリーなマクロファージから得られたような再現性あるGal-1の炎症抑制効果は認められなかった。誘導した細胞の形態的・分子生物学的手法による検討では、マクロファージへの分化に関して問題が認められなかったことから、単一細胞を使用したことに問題がある可能性が示唆された。本研究では、唾液ガレクチンー1(未発表データ)の口腔内機能の解析をまず、歯周病に代表される炎症症状に対する抑制効果の機構を解明することを目的とした。これまでの我々の実験動物を用いた先行研究により、ガレクチンー1とマクロファージにaffinityがあることが認められており、将来的にヒト口腔内に応用することからヒトリンパ腫由来株化単球細胞U937にフォルボールエステル(PMA)を作用させマクロファージへ効率良く分化誘導させる細胞培養系を確立することとした。さらに、in vivo実験系であるラット歯周病モデルにガレクチンー1を作用させる系も同時に構築することとした。さらに、in vivo実験系も安定して歯槽骨の吸収を起こしていることを組織切片上で確認できたことから、概ね実験は順調に推移しているものと考えられた。U937細胞にPMAを添加し誘導したマクロファージの実験系では、ラットプライマリーマクロファージから得られた再現性のある実験結果は得られなかったので、実験計画を再構築する必要があると考えられる。そこで、1再度ラットプライマリーマクロファージ細胞を使用し、まずはGal-1のみを添加しセカンドメッセンジャーのリン酸化が誘導できるかどうか検討する。2臨床的な検討として、健常被験者と各レベルの歯周病疾患を有する患者の唾液中のGal-1の定量を行っていくこととする。ヒトリンパ腫由来株化単球細胞U937にフォルボールエステル(PMA)を作用させた結果、形態的・分子生物学的にマクロファージ様細胞に効率よく分化させることができ、それと同時にin vivo実験系であるラット歯周病モデルにガレクチンー1を作用させる系を構築できた。今後は、(1)確立されたヒトマクロファージ様細胞に対してLPSを作用させIL-1β、IL-6等の炎症性ケミカルメディエイターの発現を誘導させ、これに対するガレクチンー1の抑制効果をその遺伝子発現をRT-PCRで、培養液中の分泌量をELISA法等を用いて検討する。
日本国内の地域物価水準格差とその原因

この研究は、日本国内の地域物価水準の収束を分析するものである。全体としての収束のみならず、いくつかのグループに分かれてそれぞれが異なる値に収束するというクラブの収束可能性も考慮しながら分析する。結果は、日本国内では全ての地域物価水準が単一の水準に収束していないことを示している。つまり、購買力平価が日本国内で成り立っていない。その一方、地域物価水準はいくつかのグループを形成し、そのグループ内では収束を示している。高い物価水準のグループを形成する地域は、所得が高くなっている。品目グループごとの地域物価指数をみると、サービスが高い価格水準を示す地域は高い所得となっていることがわかる。本研究は日本国内の地域物価水準にどのような格差があり、それはどのような要因によって生じているのかを探求することを目的とする。日本の経済は、はたして、ひとつの経済であるのか、あるいは、あまり統合されない地域経済の集まりであるのかを探る。国内の地域経済が統合されているならば、地域間の物価水準の差は縮小するか、あるいは、少なくとも拡大してはいかないはずである。本研究のいままでの成果は次のとおりである。まず、分析方法は次のとおりである。データとしては各都道府県庁所在都市の消費者物価地域差指数を用いた。さらに、消費者物価指数と組み合わせることにより、中分類の時系列データを作成し、それも利用した。また、分析手法として、Phillips-Sulによるクラブ収束の分析方法を用いた。いままでの研究の多くは、地域間の相対物価水準の定常性を検証し、その相対物価水準が定常的であるならば地域間の物価水準は収束すると結論する。この研究では、このような定常性の検証によらず、近年、開発されたノンパラメトリックな手法を用いた。結果の概要は次のとおりである。1974年以降のデータを用いた場合、日本の地域物価水準は、長期的に1つの水準に収束しておらず、複数の水準に分かれて収束している。物価の高い地域と低い地域という2つのグループに分かれており、それぞれは収束している。しかし、この2つのグループは1990年代末以降、互いに離反するように違いが大きくなっている。地域物価水準の二極化が進んでいる。また、いずれのグループに所属するかは、地域の所得水準が影響していることが示される。所得の高い地域は高い物価水準に収束する傾向がある。いわゆる、ペン効果が確認される。また、ひとりあたりの所得とサービスの価格水準に正の相関が確認される。このことはバラッサ・サミュエルソン効果と整合的である。まだ初期的な結果であるが、ある程度の成果が得られ、日本金融学会で報告し有益なコメントが得られた。平成28年度は、平成27年度の実証研究の結果をさらに再検討・精査し、日本大学商学部『商学集志』第86巻第3号(2016年12月)に論文として発表した。研究の成果の概要は次のとおりである。Phillips-Sulのノンパラメトリックな手法を用いて、日本国内の地域物価水準の収束を分析した。全体としての収束のみならず、その一部が収束するというクラブ収束の可能性も考慮しながら、時系列データを用いて収束を分析した。結果は、日本国内では全ての地域物価水準が単一の値に収束していないことを示している。つまり、購買力平価が日本国内全体で成り立っていない。その一方、地域物価水準はいくつかのグループに形成し、そのグループ内では収束を示している。このことは、日本国内でペン効果が観測されることを意味している。また、平成28年度は、地域間の物価格差において一般の財とサービスの果たす役割の具体的比重についての分析の準備を始めた。国内の地域間物価格差は果たしてもっぱら地域間の取引が不可能なサービスによるものであろうか、あるいは、地域間の取引が可能な一般の財も実際には物価格差に影響しているのであろうか。この分野の研究として、Engle(Jour. of Polit. Econ., 1999)がよく知られているが、そのほとんどは国際間の物価格差に関するものであり国内の物価格差に関する研究はまだ少ない。先行研究を整理するとともに、都道府県庁所在都市の財とサービスの価格指数の作成を行い、予備的分析を始めた。これまでの地域物価水準の収束に関するノンパラメトリックな手法による研究の成果を論文のかたちで発表した。また、地域間物価格差について財とサービスの果たす役割についての分析の準備が始めた。平成29年度は、平成2728年度の研究成果を整理するとともにその問題点と今後の研究方向について考察した。研究課題の主要な成果はすでに平成28年度に日本大学商学部『商学集志』第86巻第3号(2016年12月)に論文として発表したが、その結果は、購買力平価が日本国内全体で成り立っていない、そして、高い物価水準のグループを形成する地域は所得が高くなっている、ことを示している。また、サービスが高い価格水準を示す地域は高い所得となっていることも示している。上に述べたこれまでの結果は地域間の物価水準の差を考えるときに、地域間の移動可能な一般的財と移動不可能なサービスの違いがきわめて重要なポイントとなることが実証的に示されたことを意味する。そこで、平成29年度は物価水準の差において一般的な財とサービスが果たす役割についての研究の進め方を整理考察した。

これまでに作成されたデータ・ベースに基づいて、各地域の財価格指数とサービス価格指数を作成した。そして、それに空間計量経済学の応用を試みた。距離が近い地域ほど財の市場がより統合されていて物価水準の差においてサービスの価格指数の差の比重が大きくなることが予想される。しかし、いままで平成29年度になされた分析では必ずしもそのような結果を得ていない。必要な説明変数が欠けている可能性が考えられる。各地域の小売業における競争度、サービスにおいて大きな比重を占める家賃に大きな影響を与える人口関係の変数などが、まず、欠けている説明変数として考えられる。これらの変数を考慮した分析は、残念ながら、平成29年度中に完了するに至らなかった。しかし、今後の研究方向への道筋をつけることはできた。この研究は、日本国内の地域物価水準の収束を分析するものである。全体としての収束のみならず、いくつかのグループに分かれてそれぞれが異なる値に収束するというクラブの収束可能性も考慮しながら分析する。結果は、日本国内では全ての地域物価水準が単一の水準に収束していないことを示している。つまり、購買力平価が日本国内で成り立っていない。その一方、地域物価水準はいくつかのグループを形成し、そのグループ内では収束を示している。高い物価水準のグループを形成する地域は、所得が高くなっている。品目グループごとの地域物価指数をみると、サービスが高い価格水準を示す地域は高い所得となっていることがわかる。各都道府県庁所在都市の中分類による物価指数ばかりではなく、さらに詳細な物価統計を用いて分析する。そして、1990年代末以降の地域物価水準の二極化の原因を探求する。また、空間計量経済学の分析手法を取り入れた計量分析を展開する。空間計量経済学は、近年、目覚しい発展をとげており、地域経済を分析する本研究に有益なものとなると期待できる。これまでの研究で国内において地域物価水準は収束していないことが明らかになったことを踏まえて、物価格差における一般的な財とサービスの果たす役割について実証的に研究を進める。すでに基本的なデータ・ベースは作成されているので、それを用いて分析する。その際に、空間計量経済学の手法も試みる予定である。そして、成果を論文のかたちにまとめる。マクロ経済学計量分析のために購入を予定していたPCがその選定に手間どり、購入できなかった。また、それに伴い、計量分析用ソフトの購入も延期となってしまった。計量分析に使うPCが当初の予定より安価に購入できた。計量分析に適したPCの購入と最新の計量分析用ソフトの購入今年度に作成する論文の英語校閲料に充てる。
ナノ対応プラズマ制御による原子1層2次元炭素シートの垂直配向成長と革新的応用

独自に開発した急速加熱プラズマCVD法を用いることで,原子1層2次元炭素シートであるグラフェンを絶縁基板上へ直接合成することに成功した.また,原子1層2次元炭素シートが疑似1次元形状をとった物質であるグラフェンナノリボンに関して,構造制御合成,及びそれを用いたデバイスの集積化合成に世界で初めて成功した.さらに,それらが極めて優れたトランジスタ(オンオフ比10000以上)として動作することを実証した.ナノ対応プラズマ制御による原子1層2次元炭素シートの垂直配向成長と革新的応用の最終年度計画に基づき以下の成果が得られた.“原子1層2次元炭素シートの垂直配向合成"を実現するためのアプローチとして以下の二つの手法をもとに取り組んだ.1.前年度実現した“水平配向"単層2次元炭素シート(グラフェン)のシリコン基板上への直接合成に関して,合成条件を最適化することで,単結晶グラフェン特有のヘキサゴナル構造を有する極めて結晶性の高いグラフェン合成に成功した.2.あらかじめ,ソースードレイン電極を形成し,その電極間に直接炭素原子1層2次元炭素シートを合成することを試みた.具体的には,合成触媒としてナノバー形状のニッケルを使用し,前年度製作したプラズマCVD装置により合成実験を行った.その結果,ニッケルナノバーから原子1層2次元炭素シートが直接合成することを見出した.さらにそれらが,電極間を架橋した形状をとること,及び部分的にではあるが,基板に対して垂直方向に配向成長していることが判明した.これは,本研究の最終目的である原子1層2次元炭素シートの垂直配向成長に成功したことを意味している.また,詳細な電気伝導特性評価を行った結果,本研究で合成に成功した物質が,明確な電流オンオフ比(10000以上),及び伝導ギャップを有することを明らかとした.独自に開発した急速加熱プラズマCVD法を用いることで,原子1層2次元炭素シートであるグラフェンを絶縁基板上へ直接合成することに成功した.また,原子1層2次元炭素シートが疑似1次元形状をとった物質であるグラフェンナノリボンに関して,構造制御合成,及びそれを用いたデバイスの集積化合成に世界で初めて成功した.さらに,それらが極めて優れたトランジスタ(オンオフ比10000以上)として動作することを実証した.ナノ対応プラズマ制御による原子1層2次元炭素シートの垂直配向成長と革新的応用の初年度計画に基づき以下の成果が得られた.(1)空間を一様に加熱することが可能な電気加熱炉と誘導結合型高周波プラズマを組み合わせた,新規プラズマ化学気相堆積(CVD)装置を製作した.(2)"原子1層2次元炭素シートの垂直配向合成"を実現するためのアプローチとして以下の二つの手法をもとに取り組んだ.2.1.垂直配向の"多層"2次元炭素シート(カーボンナノウォール)に関して,層数制御の観点から合成条件を最適化することにより, "単層化"の実現を試みた.合成条件として触媒材料に着目し,触媒としてカーボンナノチューブを利用することにより,カーボンナノウォールの合成が促進されることを見出した.さらにカーボンナノチューブを触媒とすることでカーボンナノウォールの層数が少なくなる傾向があることが判明した.2.2."水平配向"単層2次元炭素シート(グラフェン)に関して,配向性制御の観点から合成条件を最適化し, "垂直配向"の実現を試みた.配向制御に取り組む前段階として,基となる水平配向炭素2次元シート(グラフェン)の高品質合成に着手した.合成温度,プラズマ条件(電子温度,電子密度,基板入射イオンエネルギー)を最適化することにより,欠陥の極めて少ない高品質なグラフェンの合成に成功した.さらに,触媒条件を最適化することで,通常困難とされてきた絶縁基板(シリコン酸化膜)上へのグラフェンの直接合成に成功した.本年度目的としていた"原子1層2次元炭素シートの垂直配向成長"実現に向けて異なるアプローチで取り組み,原子"数層" 2次元炭素シートの垂直配向成長,及び原子1層2次元炭素シートの"水平"配向成長に成功している.各アプローチで条件を最適化することで単層化,及び垂直配向化を実現できると期待できる.また,後者のアプローチにおいては,グラフェンの絶縁基板上への直接合成という予想以上結果も得られており,本研究全体としてはおおむね順調に進展していると判断した.ナノ対応プラズマ制御による原子1層2次元炭素シートの垂直配向成長と革新的応用の年次計画に基づき,最終年度である今年度は以下の研究を行う.(1)前年度に合成した水平配向単層グラフェンに対して,成長基板に静電バイアスを印加することにより,成長基板表面のプラズマシース電場強度を増大させる.この効果を利用することで,水平配向グラフェンの垂直配向化を実現する.また,垂直配向多層カーボンナノウォールに対して,イオンフラックスを精密に制御することで,単層化を実現する.これら二つのアプローチを駆使し,原子1層2次元炭素シートの垂直配向(単層カーボンナノウォール)成長を実現する.(2)上記の手法により合成した物質に対して,電気伝導特性評価を行い,単層カーボンナノウォールの基礎物性を解明する.

具体的には,酸化膜付きシリコン基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて,電界効果トランジスタのソースードレイン電極を配置する.この電極間に垂直配向単層カーボンナノウォールを直接合成し,電極間を流れる電流のゲート電圧(シリコン基板をゲート電極として用いる)依存性を測定する.これにより,カーボンナノウォールの層数と電気特性との相関を明らかにする.また,ソースードレイン電流のゲート電圧に依存する傾きから算出されるキャリア移動度がどのように変化するかを明らかにし,既存のシリコン基板表面平行方向堆積構造のグラフェンの特性と比較し,単層カーボンナノウォールの優位性を明らかとする.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成24年度請求額とあわせ,次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である.
骨肉腫の肺転移巣に対するElectrochemotherapy

はじめにマウス骨肉腫細胞を用いたIn vivo実験で,双極電極で行ったElectrochemotherapy (ECT)の効果を調べた。C3Hマウスの背部皮下にDunn骨肉腫細胞を移植し、2週後一定の大きさ(58mm)になった腫瘍に対し、Methotrexate (MTX)10mg/kgを腹腔内投与し、30分後電極を用い、Electroporation (EP)を施行した。コントロール群、MTXのみ群、EPのみ群、ECT群の4群に分け、経時的に腫瘍体積増加率を評価した。結果は1度のECT実施で40%の腫瘍縮小を得た。さらに効果を上げるため腫瘍に対して1度に4方向及び6方向からのECT、そして間隔をあけ複数回のECTを行った結果、腫瘍径が5mm以下のときは腫瘍の完全消失を見るがそれ以上の大きさでは腫瘍を根絶させるに至らないケースがあることがわかった。そのため我々は1度に複数方向からECTが可能な多針型電極(9針)を開発した。この電極を用いさらに皮膚上からでなく腫瘍に直接刺入し心電図用ゲルを腫瘍辺縁に塗った後、同手技を行った。電圧50Vで腫瘍径が5mm以上に関わらず腫瘍消失に至る効果を認めたが、部分的な熱傷も認めた。次に電圧25Vに下げ、通電回数60回の条件で手技を行った。結果は腫瘍消失の効果はかわらず認め、さらに熱傷も生じなかった。よって次の段階としてECTの神経血管束への侵襲を組織所見で調べた。In vivoでマウス大腿動静脈神経にDunn骨肉腫が浸潤したモデルを作成し同条件でECTを実施した。結果は、腫瘍細胞は壊死するが神経血管への影響は少なく循環障害、運動麻痺は生じなかった。これまでで原発巣への同methodの手技はマウス動物実験レベルで確立したので今後の予定としてラビット肺転移モデルを作成し、同methodを行ないその有用性を検証していく。Electrochemotherapyにおける、電気設置(電圧、通電回数)と骨肉腫細胞壊死範囲の関係を調査した。実験1;電圧と壊死範囲の関係C3Hマウスの背部皮下にDunn骨肉腫細胞を移植し、3週後一定の大きさ(58mm)になった腫瘍に対し、methotrexate(MTX)10mg/kgを腹腔内投与し、30分後次の条件でelectroporation(EP)を施行した。電圧以外の条件である通電時間、組織抵抗通電回数は同一の条件とした。壊死範囲の算定は組織像を用い、コンピュータイメージングソフトで解析した。結果を示す。(各群N=5)OV(条件) 0.78%(壊死率) 25V 25.6%実験2;通電回数と壊死範囲の関係実験1と同様に骨肉腫細胞を移植し、腫瘍が5mmになった段階でMTXを腹腔内投与し、次の条件でEPを施行した。電圧を50Vとし、腫瘍に対し4方向と6方向からEPを施行した。今回は腫瘍が消失するまで、1週間に2回手技を行った。腫瘍の大きさはデジタルノギスを用い、体積を近似式で算出した。結果を示す。(各群N=2)(条件) 3日後(1回EP後)7日後(2回EP後)10日後(3回EP後)4方向50% 20% 0%6方向37% 15% 0%

現在、一回の手技で腫瘍を消滅させるべく、電極の開発に取り組んでいる。9本の針電極を組み合わせた剣山型電極を作成し、腫瘍周囲からEPを行っている。腫瘍壊死率は約70%まで上昇しているが、残念ながら100%には至っていない。今後さらなる改良・工夫が必要と考えられる。Electrochemotherapyの効果を、腫瘍細胞の縮小率を調査することにより評価した。実験;剣山型電極(9本の針電極)を用いて経時的腫瘍縮小率を検討した。C3Hマウスの背部皮下にDunn骨肉腫細胞を移植し、3週後一定の大きさ(58mm)になった腫瘍に対し、methotrexate(MTX)10mg/kgを腹腔内投与し、30分後次の条件で剣山型電極を用い、electroporation(EP)を施行した。心電図用ゲルを腫瘍辺縁に塗った後、電圧25V、通電回数60回の条件で手技を行った。コントロール群、MTXのみ群、電気のみ群、電気・MTX併用群の4群に分け、経時的に腫瘍体積増加率を0日目から14日目まで評価した。結果を示す。(各群N=4)0日目3日目7日目14日目21日目コントロール群100% 110% 125% 224% 433%MTXのみ群100% 83%130%266% 428%電気のみ群100% 110% 210%330% 613%電気・MTX併用群100% 92%42%12%40%併用群では、7日目に4個中、3個の腫瘍で腫瘍増加が確認されたが、他群の腫瘍では0日目に比べ腫瘍は経時的に増大していた。電気のみでは腫瘍壊死は見られないことから、電気による熱作用では腫瘍が死なない条件で実験を行っている。即ち、EPによるdrug deliverysystemにより腫瘍壊死が生じたことが分かる。本年度の目標としては、大型動物に対して、剣山型電極を使用したelectrochemotherapyを施行する予定である。同時に、肺転移モデルを作成し転移巣に対する効果も検討していく計画を立てている。はじめにマウス骨肉腫細胞を用いたIn vivo実験で、双極電極で行ったElectrochemotherapy (ECT)の効果を調べた。C3Hマウスの背部皮下にDunn骨肉腫細胞を移植し、2週後一定の大きさ(58mm)になった腫瘍に対し、Methotrexate (MTX) 10mg/kgを腹腔内投与し、30分後電極を用い、Electroporation (EP)を施行した。コントロール群、MTXのみ群、EPのみ群、ECT群の4群に分け、経時的に腫瘍体積増加率を評価した。結果は1度のECT実施で40%の腫瘍縮小を得た。さらに効果を上げるため腫瘍に対して1度に4方向及び6方向からのECT、そして間隔をあけ複数回のECTを行った結果、腫瘍径が5mm以下のときは腫瘍の完全消失を見るがそれ以上の大きさでは腫瘍を根絶させるに至らないケースがあることがわかった。そのため我々は1度に複数方向からECTが可能な多針型電極(9針)を開発した。この電極を用いさらに皮膚上からでなく腫瘍に直接刺入し心電図用ゲルを腫瘍辺縁に塗った後、同手技を行った。電圧50Vで腫瘍径が5mm以上に関わらず腫瘍消失に至る効果を認めたが、部分的な熱傷も認めた。次に電圧25Vに下げ、通電回数60回の条件で手技を行った。結果は腫瘍消失の効果はかわらず認め、さらに熱傷も生じなかった。よって次の段階としてECTの神経血管束への侵襲を調べた。
活性型rho遺伝子導入ヒト口腔癌株からの高転移株の分離と転移関連分子の同定

これまで転移能発現を誘導しやすい癌遺伝子としては、活性化したrasやfos遺伝子等が知られているが、ras同様低分子量G蛋白質の一つであるrhoが、癌の浸潤・転移にとって必須である細胞の接着能の低下と共に運動能の亢進を引き起こしている可能性があり、その機能と作用機構が最近注目を浴びている。明渡らは、ラット中皮細胞層への潜り込みを指標とした腹水肝癌細胞のin vitro実験から活性型rho遺伝子により中皮細胞層への浸潤能が増強されると報告している。一方、ヒト口腔癌細胞を用いた癌転移研究はほとんどない。われわれはこれまで口腔癌細胞をヌードマウス背部に移植し、造腫瘍性について検討してきたが、リンパ節転移はみられなかった。口腔癌の転移研究のためには高転移モデルの開発が望まれている。そこで今回、恒常的に活性型rho遺伝子産物を発現するstable transfectantsを得ることを目的に、活性型rho遺伝子産物を高発現するプラスミドpcDSRαrhoval^<14>を下顎歯肉原発扁平上皮癌細胞株NOS-1に導入した。さらにこれらの細胞よりリンパ行性高転移株が分離出来るかどうかについても検討した。結果として、活性型rho遺伝子であるpcDSRαrhoVal^<14>と薬剤耐性遺伝子を持つpSV2neoをコトランスフェクションすることによって、恒常的に活性型rho遺伝子産物を発現するstable transfectantsを得た。また、そのクローンは、金コロイド法による細胞運動能の計測によってコントロールと比べて約2倍促進されていた。しかし、ヌードマウス舌への同所性移植にて生着を認めたが、リンパ節転移は認められなかった。今回の実験では、活性型rho遺伝子発現クローンの運動能は亢進していたが、転移能は付与できなかった。1.「研究目的」ヒトの癌では、転移が頻繁に見られるのに、動物実験腫瘍で転移を効率よく作成することは難しく、転移モデルの開発は遅れていた。しかし、それを解決するきっかけとなったのがFidlerに代表されるメラノーマ細胞を用いた血行性高転移モデルの確立である。それに比して、リンパ節転移モデルの開発は大変遅れているのが現状である。口腔癌の顎下部や頚部リンパ節転移は日常臨床の場において良く経験するが、口腔癌におけるリンパ行性高転移モデルは国内外を問わず皆無である。我々は種々の口腔癌細胞株をヌードマウスの舌に移植し、約80%の生着率を得たが、その後、経時的にマウスを屠殺しリンパ節転移の有無を観察したが、転移は認められなかった。よって、転移にかかわる分子を同定するためには安定して転移能を示す癌細胞株と、造腫瘍性はあるが転移しない細胞株のペアが絶対必要であると考えられることより、今回リンパ行性高転移株の分離を目的としている。2.「研究計画」対数増殖期にある各種口腔癌由来細胞株に、大阪大学医学部分子生理化学講座高井義美教授より供与されたpcDSRαrho及びpSV2ncoをリン酸カルシウム法にて腫瘍細胞に導入し、その後G418(Geneticin)にて癌遺伝子の導入された細胞をセレクトし、その後ヌードマウスの舌に同所性移植し、リンパ節転移が高率に起こるクローンのセレクトを行う。3.「研究成果」各種口腔癌由来細胞株に、pcDSRαrho及びpSV2neoをリン酸カルシウム法にて腫瘍細胞に導入し、PCRdircct didcoxy sequencing法を用いてrhoの変異体が正しく導入されているかどうかの確認中である。今後ヌードマウスの舌に同所性移植し、リンパ節転移が高率に起こるクローンのセレクトを行う予定である。

しかし、それを解決するきっかけとなったのがFidlerに代表されるメラノーマ細胞を用いた血行性高転移モデルの確立である。それに比して、リンパ節転移モデルの開発は大変遅れているのが現状である。口腔癌の顎下部や頚部リンパ節転移は日常臨床の場において良く経験するが、口腔癌におけるリンパ行性高転移モデルは国内外を問わず皆無である。我々は種々の口腔癌細胞株をヌードマウスの舌に移植し、約80%の生着率を得たが、その後、経時的にマウスを安楽死させリンパ節転移の有無を観察したが、転移は認められなかった。よって、転移にかかわる分子を同定するためには安定して転移能を示す癌細胞株と、造腫瘍性はあるが転移しない細胞株のペアが絶対必要であると考えられることより、今回リンパ行性高転移株の分離を目的としている。2.「研究計画」対数増殖期にある各種口腔癌由来細胞株に、大阪大学医学部分子生理化学講座高井義美教授より供与されたpcDSRαrho及びpSV2neoをリン酸カルシウム法にて腫瘍細胞に導入し、その後G418(Geneticin)にて癌遺伝子の導入された細胞をセレクトし、その後ヌードマウスの舌に同所性移植し、リンパ節転移が高率に起こるクローンのセレクトを行う。3.「研究成果」各種口腔癌由来に細胞株に、pcDSRαrho及びpSV2neoをリン酸カルシウム法にて腫瘍細胞に導入し、G418にてstable transformantの分離を行った。しかし、何度もG418の濃度勾配を変更してみたが、G418にて残存する細胞株を現在のところ得られていません。今後、pcDSRα及びpSV2neo遺伝子の精製純度及びリン酸カルシウム法以外の遺伝子導入方法も試みる予定であります。本研究が必ず遂行できる様、鋭意努力中であります。これまで転移能発現を誘導しやすい癌遺伝子としては、活性化したrasやfos遺伝子等が知られているが、ras同様低分子量G蛋白質の一つであるrhoが、癌の浸潤・転移にとって必須である細胞の接着能の低下と共に運動能の亢進を引き起こしている可能性があり、その機能と作用機構が最近注目を浴びている。明渡らは、ラット中皮細胞層への潜り込みを指標とした腹水肝癌細胞のin vitro実験から活性型rho遺伝子により中皮細胞層への浸潤能が増強されると報告している。一方、ヒト口腔癌細胞を用いた癌転移研究はほとんどない。われわれはこれまで口腔癌細胞をヌードマウス背部に移植し、造腫瘍性について検討してきたが、リンパ節転移はみられなかった。口腔癌の転移研究のためには高転移モデルの開発が望まれている。そこで今回、恒常的に活性型rho遺伝子産物を発現するstable transfectantsを得ることを目的に、活性型rho遺伝子産物を高発現するプラスミドpcDSR αrhoval^<14>を下顎歯肉原発扁平上皮癌細胞株NOS-1に導入した。さらにこれらの細胞よりリンパ行性高転移株が分離出来るかどうかについても検討した。結果として、活性型rho遺伝子であるpcDSR
ポリピラゾリルボラト基で立体的電子的に規制された希土類錯体反応場の構築と評価

ルテニウム、ロジウム等のd-ブロック元素の多様な遷移金属錯体化学に対し、f-ブロックの希土類錯体化学はかなり立ち遅れていた。シクロペンタジエニル(Cp)錯体およびそのペンタメチル誘導体のCp^+希土類錯体が、Watson,Marksなどにより合成され、エチレン重合などでその高活性な触媒反応性が注目されている。本研究では配位化学的類似性からCp基とよく対比されるポリピラゾリルボラト基(BRpz_3)をとりあげる。これは、ホウ素原子上にI-ピラゾリル基(pz)を導入し、三座配位、6電子供与の負1価のアニオン配位子である。三塩化サマリウムとピラゾリルボレート塩K[BHpz_3]の反応をTHF中で行った。白色粉末の[SmCl(BHpz_3)_2(Hpz)]が得られた。このX線構造解析を行い、Hpz中性配位子の酸性な水素原子とSm上の塩素原子の間に水素結合の存在を確認した。また類似の反応をN-メチルピラゾール共存のもとで行い、[SmCl(BHpz_3)_2(N-CH_3pz)]を得た。両者の錯体ともBHpz_3配位子はstereochemically non-rigid motionをしめし、すべてのpz基はNMRで等価になった。サマリウム(II)化合物SmI_2をポリピラゾリルボラト塩K[BHpz^+_3](pz^+;pzまたは3,5-Me_2pz)で処理し、ビス(ポリピラゾリルボラト)サマリウム[Sm(BHpz^+_3)_2]を調製し、これとアリルカーボネートなどとの反応を行った。そしてC-0結合開裂による(π-アリル)中間種の発生とその性質について検討した。
認知機能の賦活化による唾液分泌促進機序の解明:脳腸モデルとオプトジェネティクス法

本研究の目的は、唾液分泌を促進する機序を認知機能の賦活化と脳腸相関の観点から解明することである。本研究課題の結果から、麻酔下のラットにおける迷走神経の電気刺激は唾液分泌量と嚥下様運動を誘発することが示唆された。また、不動化実験の結果から、迷走神経の電気刺激により誘発される唾液分泌量と嚥下様運動は、それぞれ異なる神経経路で誘発されることが示唆された。さらに、迷走神経の電気刺激により、体表面の組織血流量が増加することが示唆された。これらの研究成果は、迷走神経刺激の新たな活用法として、顎口腔機能に関する賦活化に活用できる可能性がある。本研究は、内臓感覚の賦活化が唾液分泌や嚥下反射を含む顎口腔機能に与える影響とその機序を明らかにすることを目的とした。本課題では顎口腔機能に対する内臓感覚が唾液分泌や嚥下反射にどのような影響を与えるかに関してラットを用いて検証を行った。本年度の結果は3点に要約された。1)内臓感覚賦活化物質の一種は、頚部における迷走神経求心路の発火頻度を増加した。2)内臓感覚の伝達経路と考えられる迷走神経の電気刺激は、刺激頻度に応じて顎舌骨筋のリズミカルな筋活動と唾液分泌を有意に増加した。3)顎舌骨筋の活動が唾液分泌に与える影響を検証するため、筋弛緩薬投与下において2)と同様の実験を行った結果、迷走神経の電気刺激による顎舌骨筋の活動は消失したが、刺激頻度に応じて唾液分泌が誘発された。内臓感覚の賦活化物質の一種が頚部における迷走神経求心路を活性化したこと、および内臓感覚の賦活化が唾液分泌および嚥下反射を誘発したことから、唾液分泌や嚥下反射に関与する経路の一つとして迷走神経求心路が重要な役割を果たしていることが示唆された。本成果は昨年度の鹿児島大学大学院医歯学総合研究科口腔先端科学教育研究センター発表会において口腔先端科学優秀賞を受賞した。英文誌に投稿予定である。本年度は、内臓感覚の賦活化が唾液分泌や嚥下反射を含む顎口腔機能に与える影響とその機序を明らかにすることを目的とした。本課題では顎口腔機能に対する内臓感覚を脳に伝達すると考えられる迷走神経に着目し、内臓不快物質である塩化リチウムを腹腔内投与し、迷走神経求心路の活動を記録した。次に、迷走神経の電気刺激が唾液分泌や嚥下様運動に与える影響をラットを用いて検証した。1)内臓不快物質である塩化リチウムの腹腔内投与により、頸部において剖出した左側迷走神経求心路の発火頻度が有意に増加した。2)次に、頸部において左側迷走神経の切断を行い、その中枢端を電気刺激した結果、刺激頻度に応じて唾液分泌が有意に増加することとともに、嚥下様運動の回数が有意に増加することが示された。3)筋弛緩薬である臭化ベクロニウムの投与により不動化を行い、2)と同様の迷走神経の電気刺激を行った結果、迷走神経の電気刺激により誘発されていた嚥下様運動は消失した。その一方で、唾液分泌量は不動化前と同様の分泌量が観察された。以上の結果から、内臓感覚は迷走神経求心路を賦活化すること、迷走神経刺激により誘発される唾液分泌と嚥下様運動は、それぞれ異なる神経経路で誘発されることが示唆された。本成果は本年度の日本生理学会で報告するとともに、英文誌に投稿し受理された。概要で述べた1)において、内臓不快物質である塩化リチウムの腹腔内投与は迷走神経求心路の活動頻度を有意に増加したことから、内臓感覚と迷走神経の活動頻度の関連が示唆された。概要で述べた2)において、左側迷走神経の刺激頻度に応じて唾液分泌および嚥下様運動が有意に増加したことから、電気刺激により迷走神経求心路が賦活化されたと考えられた。概要で述べた3)において、不動化実験において迷走神経の電気刺激で観察された嚥下様運動が消失したが、唾液分泌量は不動化前と同様に分泌されたことから、迷走神経求心路の刺激は、異なる神経経路を介して唾液分泌と嚥下を誘発したと考えられた。以上から、内臓感覚の賦活化が唾液や嚥下を含む顎口腔機能に一定の影響を与えることが示唆された。前年度までに、迷走神経刺激により誘発される唾液分泌と嚥下様運動は、それぞれ異なる神経経路で誘発されることを明らかにした。最終年度は、顎口腔機能に対する内臓感覚を脳に伝達すると考えられる迷走神経刺激が体表面の組織血流量に与える影響を検討し、自律神経活動への影響を検討した。1)麻酔下のラットの頸部において剖出した左側迷走神経求心路を電気刺激することにより、体表面の組織血流量が有意に増加した。2)次に、麻酔下のラットの頸部において剖出した左側迷走神経求心路の電気刺激の頻度に応じて、唾液分泌が有意に増加するだけでなく、組織血流量が有意に増加することが示唆された。

さらに、嚥下様運動の回数が有意に増加することが示された。3)最後に、唾液腺分泌量と組織血流量との間に正の相関関係がある可能性が示唆された。この点については、組織血流量と唾液分泌量との関係についてさらなる検討を要すると考えられた。以上の結果から、麻酔下のラットにおける迷走神経の電気刺激の頻度に応じて誘発される唾液分泌量と嚥下様運動は、それぞれ異なる神経経路で誘発されるだけでなく、迷走神経の刺激頻度に応じて、体表面の組織血流量の増加することが示唆された。これらの成果は、迷走神経刺激の新たな活用法として、顎口腔機能に関する賦活化に活用できる可能性がある。本研究の目的は、唾液分泌を促進する機序を認知機能の賦活化と脳腸相関の観点から解明することである。本研究課題の結果から、麻酔下のラットにおける迷走神経の電気刺激は唾液分泌量と嚥下様運動を誘発することが示唆された。また、不動化実験の結果から、迷走神経の電気刺激により誘発される唾液分泌量と嚥下様運動は、それぞれ異なる神経経路で誘発されることが示唆された。さらに、迷走神経の電気刺激により、体表面の組織血流量が増加することが示唆された。これらの研究成果は、迷走神経刺激の新たな活用法として、顎口腔機能に関する賦活化に活用できる可能性がある。内臓感覚の賦活化が認知機能に与える影響を検討するため、まず内臓感覚刺激前後の大脳皮質の局所脳波の記録を行う計画である。さらに、前頭前野を含む大脳皮質の局所刺激が唾液分泌や嚥下反射等の顎口腔機能の与える影響を検討する計画である。迷走神経の電気刺激が大脳皮質の局所脳波に与える影響を検証する計画である。特に、認知機能の賦活化に関与すると考えられる前頭前野の局所脳波を観察することで、迷走神経の賦活化が認知機能に与える影響を検討する計画である。歯科矯正学当初購入を予定していた機器に関して、共同利用施設の機器を利用することができたため、当初の計画より使用額を削減することができたため。迷走神経の電気刺激前後の唾液分泌、嚥下運動を含む顎口腔機能を記録するとともに、前頭前野を含む大脳皮質の局所脳波の記録を実施する計画である。さらに、前頭前野を含む大脳皮質の局所刺激がこれらの顎口腔機能に与える影響を検討する計画である。
TGF－β阻害剤と嗅球グリア細胞遅延移植による脊髄再生メカニズムの解明

昨年度は、損傷を受けた中枢神経系において軸索再生阻害因子であるコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)が損傷部に蓄積するメカニズムを解析した。本年度は、CSPGの再生阻害機構を解明するために、コンドロイチン硫酸合成酵素欠損マウスの形態学的解析を実施した。受入研究室では、コンドロイチン硫酸合成酵素を欠損した遺伝子改変マウスを作成しているが、このマウスではコンドロイチン硫酸産生量が約半分まで減少しており、脊髄損傷後の軸索再生が促進されることを確認していた。今回、この遺伝子改変マウスの脳・脊髄では、コンドロイチン硫酸の集積部位においてCS認識抗体による染色性が著明に低下することを見出した。一方で、コア蛋白質の発現変動はコンドロイチン硫酸ほど明瞭ではなく、多くの領域で正常であった。以上の結果、CSPGによる軸索再生阻害効果は、コア蛋白質でなくコンドロイチン硫酸によるものと示唆された。本年度は、損傷を受けた中枢神経系において軸索再生が困難な環境が構築されるメカニズムに焦点を当てた。マウス脳に損傷を施すと、損傷部には線維芽細胞とアストロサイトが集積することで、カサブタ様の瘢痕組織が形成された。瘢痕組織には、軸索伸長阻害因子として知られるコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)が蓄積しており、これが軸索再生を阻害していると考えられた。そこで、線維芽細胞によるCSPG産生を促進するTGF-βに対する選択的阻害剤を損傷部に投与した。すると、線維芽細胞に由来するCSPGの発現が顕著に抑えられた。この時、神経軸索が損傷部を超えて再生した(Yoshioka et al.,J Neurosci Res,2011)。次に、アストロサイトがCSPGを産生するメカニズムを調べた。損傷を受けた脳では、グリア前駆細胞が増殖しており、これがアストロサイトに分化することで瘢痕組織を形成した。さらに、グリア前駆細胞は、大量のCSPGを産生しており、これが瘢痕組織に蓄積することを見出した(Yoshioka et al.,J Comp Neurol,2012)。以上の結果、神経再生が困難な理由として、瘢痕組織を構築する線維芽細胞とアストロサイトによって大量のCSPGが産生される事が示唆された。本年度は、TGF-β阻害剤による神経再生メカニズムの解明という研究目的を達成した。さらに、アストロサイトによる再生阻害環境の構築メカニズムの解明という新たな展開を見せた。来年度は、もう一つの研究課題である嗅球グリア細胞移植によって神経再生が起こりやすい環境が構築されるメカニズムについて解析する。さらに、新たな課題としてCSPGの再生阻害作用についても詳細な解析を実施する。当初の予定では、線維芽細胞による再生阻害環境の軽減を目的としたTGF-β阻害剤による神経再生メカニズムの解明を目的としていた。しかし当初の目標達成に加え、アストロサイトによる再生阻害環境の構築メカニズムを解明できた。これは、当初の計画以上の成果である。本年度は、脊髄損傷に対する治療薬としてのTGF-β阻害剤の有望性を示した上で、その作用メカニズムを明らかにした。今後は、もう一つの研究課題である嗅球グリア細胞移植による神経再生メカニズムを解明する。
同側及び鏡面対称の健側補助を導入した新規な非能動型上肢リハビリ支援システム

脳の可塑性発現は、その体部位の使用頻度に依存するという多くの報告があり、麻痺した上肢の自発的な運動量を増やすことが必要である。研究代表者の古荘が以前に研究開発した上肢リハシステムEMUL(NEDOプロジェクト「身体機能リハビリ支援システム」(1999年度2003年度))は、高価であり、リハビリ専門病院等に適するものであった。そこで、古荘は、ブレーキで力覚を提示する、安価で、高い安全性を有するPLEMOシリーズの研究開発を進め、PLEMO-P3(科研・課題番号:19360117)、PLEMO-Y(経産省「課題解決型医療機器の開発・改良に向けた病院・企業間の連携支援事業」実証事業(平成23年度)の(課題番号:全32)「脳卒中患者に対する上肢機能訓練用医療機器の開発」)、PLEMO-Y(科研)(科研・課題番号:24300205)などの研究開発を行ってきた。脳卒中では、多くの場合、左右一方の半身に麻痺を生ずる片麻痺となる。リハビリの運動プログラムには、患者自身が健側(非麻痺側)の上肢で、麻痺側の上肢を動かす自己介助で他動運動を行うものも含まれている。ブレーキを用いたリハビリ支援システムは、BRS StageIII以上の患者しか対象にできない。また片手動作より両手動作の方がリハビリ訓練効果が高いと考えられている。そこで、本科研では健側補助を導入したブレーキで力覚を提示するリハビリ支援システムの研究開発を行った。平成30年度には、麻痺側と鏡面対称方向に健側補助を行う鏡面対称型健側補助システム、及び麻痺側と同方向に健側補助するシステム同側型健側補助システム(鏡面対称型健側補助システムの機構を切り替えて実現)を開発した。さらに、冗長個数のブレーキを導入することによる力覚提示性能の向上をはかり、力覚提示可能範囲を理論解析により示した。さらに、ナノ粒子MR流体ブレーキを用いた低電圧で駆動可能な優れた力覚提示性能を有するリハビリ支援システムを研究開発した。研究代表者が従来から研究開発してきた上肢リハシステムEMUL(NEDOプロジェクト「身体機能リハビリ支援システム」(1999年度2003年度)、日本機械学会誌2016年1月特集号「リハビリ・介護とメカトロニクス」pp.5、pp.19-20)、セラフィ(愛知万博で実演展示)は、高価なものであり、研究用やリハビリ専門病院等に適するものであった。そこで、古荘はブレーキで力覚を提示する、安価で、高い安全性を有するPLEMOシリーズの研究開発を進め、PLEMO-P3(科研・研究課題番号:21360117、上記機械学会誌特集号pp.20-21)、PLEMO-Y(経産省直轄プロジェクト、上記機械学会誌特集号pp.21)、PLEMO-Y(科研)(科研・研究課題番号:24300205)などの研究開発を行ってきた。平成28年度は、これらの上肢リハビリ支援システムのソフトウエア、機構、電気・電子回路等を基礎として、機構の研究開発を中心に研究を進めた。麻痺側と同方向に健側で補助するシステム(同側型健側補助システム)について、同側型健側補助システムを構築した。また、麻痺側と鏡面対称の方向に健側で補助するシステム(鏡面対称型健側補助システム)については、若干の部品を追加購入し、組み立てることにより、鏡面対称型健側補助システムが完成する段階まで進んだ。鏡面対称型健側補助の機構の研究開発については、若干遅れているが、研究は順調に進んでいる。機構以外では、次のような点が遅れている。AD変換、DA変換器などの入出力システムについては、従来の科研や各種プロジェクトなどで研究開発したシステムを現段階では用いている。平成28年度に購入した電気・電子部品等により、高速化、コンパクト化、信頼性の向上を目指しているが、一部の改良に留まった。研究代表者が従来から研究開発してきた上肢リハシステムEMUL(NEDOプロジェクト「身体機能リハビリ支援システム」(1999年度2003年度)、(日本機械学会誌2016年1月特集号「リハビリ・介護とメカトロニクス」pp.5、pp.19-20)、セラフィ(愛知万博で実演展示)は、高価なものであり、研究用やリハビリ専門病院等に適するものであった。そこで、古荘はブレーキで力覚を提示する、安価で、高い安全性を有するPLEMOシリーズの研究開発を進め、PLEMO-P3(科研・研究課題番号:19360117、上記機械学会誌特集号pp.20-21)、PLEMO-Y(経産省直轄プロジェクト、上記機械学会誌特集号pp.21)、PLEMO-Y(科研)(科研・研究課題番号:24300205)などの研究開発を行ってきた。