hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リソソームによる中枢ミエリン化制御機構の解明とその疾患治療への応用

分化成熟過程のオリゴデンドロサイト(OL)において、細胞内コレステロール輸送と共役して発現上昇するOL分化関連マイクロRNA(miR)が、Akt/mTORシグナルによって制御されていることを明らかにした。すなわち、分化誘導したOLを、それぞれErk1/2、Akt、mTORに対する特異的阻害剤(U0126、MK2206、ラパマイシン)で処理したところ、後者二つによって、OLの分化成熟ならびにmiRの発現が顕著に阻害された。また、レンチウイルスベクターを用いて恒常活性化型Akt(N末端にミリストイル化配列を付加したAkt1)を過剰発現させたOLに同様の実験を行なったところ、キナーゼ阻害剤による阻害効果がレスキューされた。さらに、U18666A処理した野生型マウスOLやNPC1欠損マウスOLの分化成熟異常も恒常活性化型Aktでレスキューされた。細胞内コレステロール輸送阻害やキナーゼ阻害剤処理したOLに対する同様のレスキュー効果は、miRを過剰発現した場合も観察された。以上の結果から、(1)細胞内コレステロール輸送、(2)Akt/mTORシグナル、(3)miR、の順で制御される細胞内カスケードが、OLの分化・ミエリン化に重要な役割を演じていることが明らかとなった。また、これらはライソゾーム病をはじめとする発達期の脳白質障害に対する新たな治療標的となることが期待される。上記に加え、本年度は、昨年度報告したNPC1欠損マウスOLと類似の細胞病態を示すクラッベ病モデルマウスのOLの病態生理に関する英文原著論文を発表した。本論文は掲載誌の表紙写真と帯タイトルに選ばれ、国内新聞で報道された。所属機関の改築により、実験設備やマウス飼育施設の使用が停止したため、実施可能な実験が制限された。研究期間の延長を行なった。現在、設備・備品の使用が可能となったため、当初予定した研究計画を引き続き推進する。研究計画に従い、オリゴデンドロサイト(OL)における細胞外コレステロール取込み経路としてのリソソームの役割を調べた。蛍光色素であるBODIPYとDiIでそれぞれラベルしたコレステロールとLDLを培地に加え、OL前駆細胞(OPC)をOLへと分化させた。この時、リソソームを介した細胞内コレステロール輸送阻害剤U18666Aで処理した野生型OLやNPC1ノックアウトマウスのOLでは、リソソーム内にコレステロールの異常蓄積が観察された。これらは、コレステロールキレート剤である2-ヒドロキシ-b-シクロデキストリン(HPBCD)により解消された。興味深いことに、リソソームを介した細胞内コレステロール輸送を阻害すると、OLの分化も同時に阻害され、これもHPBCDによってレスキューされた。以上の結果は、OLにおける細胞外コレステロール取込み経路として、リソソームが機能しており、それらの不全によってOLの分化異常を引き起こされることを示している。次に、細胞内コレステロール輸送を阻害したOLやNpc1ノックアウトマウスOLにおいて、Aktシグナルが低下しているかを調べた。予想した通り、リソソームによる細胞内コレステロール輸送を阻害すると、Aktシグナル経路の活性低下が観察された。上記の実験と並行して、NPC1ノックアウトマウスとPlp-Akt-DDマウスを交配し、OLにおいてAktシグナルカスケードを活性化させた遺伝子改変マウスの作成をおこなった。現在までに、Npc1+/-;Akt-DD+/tgマウスが得られている。共同研究を行なっていた研究分担者が急逝したため、実験系の再構築やこれまで得ていた結果の再検証を行う必要が生じた。研究結果に関しては、これまでのところ、当初予期されていた成果が得られている。髄鞘形成不全を発症するニーマン・ピック病C型(NPC)マウス脳から単離したオリゴデンドロサイト(OL)の初代培養系を用い、リソソームを介する細胞内コレステロール輸送によって制御されるOL分化メカニズムを解析した。前年度の結果を受け、本年度は特に、Aktシグナルを仲介するOL分化制御因子の探索を行った。その結果、Akt/mTOR経路によるOL分化メカニズムと共役する、新たなマイクロRNA(miRNA)を複数同定した。興味深いことに、これらのmiRNAはNPCマウス脳において顕著に発現低下しており、U18666A処理した野性型マウスOLあるいはNPCマウスOLに過剰発現させると、それらの分化異常をレスキューした。また、ラパマイシン等を用いた薬理実験から、miRNAの発現制御にAkt/mTORシグナルが関与することが示された。以上の結果は、細胞内コレステロール輸送が、Akt/mTORシグナルと共役するmiRNAを介して、OL分化調節に働いていることを示唆している。さらに上記の実験と並行して、脱髄を主徴とするライソゾーム病であるクラッベ病(KD)マウス脳から単離したOLで同様の解析を行い、得られた結果をNPCのそれと比較した。その結果、KDマウスOLでみられる発達異常にもAkt/mTOR経路の異常が関与する可能性が示唆された。これまでのところ、KDマウスOLにおけるAkt/mTORシグナル低下と細胞内サイコシンの蓄積との関係は不明である。以上の結果から、ライソゾーム病でみられる髄鞘形成不全ならびに脱髄の共通分子病態として、Akt/mTORシグナルの異常が候補としてあげられた。研究分担者の急逝により、実験系の再構築ならびに研究データの検証を行いながら実験を進める必要が生じているため。

すなわち、分化誘導したOLを、それぞれErk1/2、Akt、mTORに対する特異的阻害剤(U0126、MK2206、ラパマイシン)で処理したところ、後者二つによって、OLの分化成熟ならびにmiRの発現が顕著に阻害された。また、レンチウイルスベクターを用いて恒常活性化型Akt(N末端にミリストイル化配列を付加したAkt1)を過剰発現させたOLに同様の実験を行なったところ、キナーゼ阻害剤による阻害効果がレスキューされた。さらに、U18666A処理した野生型マウスOLやNPC1欠損マウスOLの分化成熟異常も恒常活性化型Aktでレスキューされた。細胞内コレステロール輸送阻害やキナーゼ阻害剤処理したOLに対する同様のレスキュー効果は、miRを過剰発現した場合も観察された。以上の結果から、(1)細胞内コレステロール輸送、(2)Akt/mTORシグナル、(3)miR、の順で制御される細胞内カスケードが、OLの分化・ミエリン化に重要な役割を演じていることが明らかとなった。また、これらはライソゾーム病をはじめとする発達期の脳白質障害に対する新たな治療標的となることが期待される。上記に加え、本年度は、昨年度報告したNPC1欠損マウスOLと類似の細胞病態を示すクラッベ病モデルマウスのOLの病態生理に関する英文原著論文を発表した。本論文は掲載誌の表紙写真と帯タイトルに選ばれ、国内新聞で報道された。所属機関の改築により、実験設備やマウス飼育施設の使用が停止したため、実施可能な実験が制限された。リソソームを介した細胞内コレステロール輸送と共役するOL分化メカニズムがAkt経路により制御されていることを実証するため、それらを仲介する分子を同定していきたい。具体的には、OL分化制御を司るマイクロRNAや転写因子の発現や機能が、細胞内コレステロール輸送と直接結びついているかを証明していく。リソソームによる細胞内コレステロール輸送が、Akt/mTORシグナルを介するオリゴデンドロサイトの分化・ミエリン化の正の制御機構として働いているか否かを、分子レベルから個体レベルでさらに検証を進める。さらに、今回同定されたマイクロRNAが、ライソゾーム病でみられる白質障害への治療に応用可能か解析を進める。研究期間の延長を行なった。現在、設備・備品の使用が可能となったため、当初予定した研究計画を引き続き推進する。申請額に比べ、交付決定額が大きく減額されたため、当初予定していた高圧蒸気滅菌器の購入をとりやめ、所属機関で新たに購入した共通機器で代用することにした。一方、遺伝子発現解析に用いるルミノメーターを購入する必要が新たに生じたため、高圧蒸気滅菌器の費用と本年度残額を次年度交付金の一部と合わせ、その購入費に充てることにした。また、研究代表者が並行して進める異なる研究プロジェクトへの研究分担金が得られたので、一部の実験動物や試薬を共用し、予算の節約を図ったため。(理由)本年度
中枢概日時計のニューロンタイプ特異的な神経生理学的解析

正常マウスとニューロンタイプ特異的変異マウスを用いて、中枢概日時計・視交叉上核(SCN)の脳スライスにおけるAVP(arginine vasopressin)産生ニューロン、VIP(vasoactive intestinal peptide)産生ニューロンの神経活動や電気生理学的特性およびその日内変動を明らかにすることを目的として研究を行ってきた。本研究課題にて、SCN内の神経活動の日内変動にGABA受容体が大きく関与しているということを確認できた。また、GABA受容体の応答性に対するAVP産生ニューロン、VIP産生ニューロンの神経活動の変化は、それぞれ異なっており大変興味深い結果を得られた。本研究では、中枢概日時計のニューロンタイプ特異的な神経生理学的解析を行ってきた。今年度は、脳スライスで中枢概日時計・視交叉上核(SCN)ニューロンタイプ別に電気生理学的特性の解析を進めた。さらに、概日行動リズムに異常が観察された遺伝子操作マウスについても、同様の実験方法を用いて取り組んでいる。SCNは、ほぼ全てのニューロンにおいてGABA作動性であり、その一部が特定の神経ペプチドを共発現する。主要なニューロンタイプは、背内側部に分布するAVP(arginine vasopressin)産生ニューロンと腹側部に分布するVIP (vasoactive intestinal peptide)産生ニューロンである。実験方法として、赤色蛍光タンパク質でラベルされたSCN・AVPニューロンやVIPニューロンの神経活動や電気生理学的特性、日内変動について計測を行った。まず始めに、ホールセル法を用いてAVPニューロンの記録を行ったところ、記録した細胞ごとに全く異なる神経活動を示した。得られたデータが全くの予想外であったため、様々なパッチクランプ法(セルアタッチ法やホールセル法、グラミシジン穿孔パッチ法)を用いての記録に取り組んだ。その結果、非常に興味深いデータが得られた。さらに、関与するイオンメカニズムを同定するため、様々なチャネルブロッカーなどの投与実験も行っている。現在は、特にGABAA受容体の役割について注目して実験を進めている。SCNニューロンネットワークの作動メカニズムを明らかにするために、主要なニューロンタイプ別に電気生理学的解析を行った。特に、AVPニューロンやVIPニューロンを同定しての神経活動の記録は、従来の理解をさらに発展させうる提案ができると考える。さらに、概日行動リズムに異常をもつニューロンタイプ特異的変異マウスでも同様の解析を行ったことで、細胞・神経回路レベルの異常と行動レベルの異常を結びつけることができる可能性を見い出しつつある。本研究では、中枢概日時計・視交叉上核(SCN)の脳スライスにおけるAVP(arginine vasopressin)産生ニューロン、VIP(vasoactive intestinal peptide)産生ニューロンの神経活動や電気生理学的特性およびその日内変動を正常マウスとニューロンタイプ特異的変異マウスにおいて明らかにすることを目的として研究を行ってきた。SCNにおけるほぼ全てのニューロンは、GABA作動性であり、その一部が特定の神経ペプチドを共発現している。前年度までに、正常マウスを用いることでSCN内の神経活動の日内変動にGABA受容体が大きく関与しているということを確認できた。そこで、本年度はニューロンタイプ特異的変異マウスにおけるGABA受容体の関与について検討を行った。概日行動リズムの周期において良好な結果を得られているAvp-Bmal1-/-マウスやAvp-Vgat-/-マウスの脳スライスにおけるAVP産生ニューロンの電気生理学的特性やGABA受容体の関与がどのように変化したのかを調べた。VIP産生ニューロンに関しても同様の解析を行い、AVP産生ニューロンとVIP産生ニューロンでどのような違いがあるか比較した。その結果、それぞれのニューロンにおいてGABA受容体の応答性の変化、さらに神経活動と日内変動との関係性について大変興味深い結果を得ることができた。現在は、AVPニューロンやVIPニューロンにおけるGABAA受容体の役割について詳細に調べるための実験を行なっている。それと同時に、概日行動リズム異常をもつニューロンタイプ特異的変異マウスのSCNスライスにおける電気生理学的特性の解析も行っている。予備的ではあるが、ニューロンタイプ特異的変異マウスでは、これまでと異なる現象を示すデータを得つつある。今後、SCNニューロンネットワークにGABAA受容体の関与が大きく関わっているのではないかと予測できるため、細胞内Cl-濃度を正常に保った状態で記録できるグラミシジン穿孔パッチ法を用いて、より詳細に研究を進めていく。この方法を用いることで、AVPニューロンやVIPニューロンにおけるGABAに対する応答性(興奮性or抑制性)やGABA平衡電位の測定を正確に行うことができる。ニューロンタイプ特異的変異マウスでも同様の実験を行う。

さらに、日内変動により、GABAA受容体の関与がどのように変化するのかも検討してみたい。また、in vivoにおけるニューロンタイプ別の神経活動を記録するための実験系のセットアップが遅れているため、積極的に進めていきたいと考える。神経科学研究室の引っ越しに伴い、自身も昨年9月に異動があったため、予定通りに研究を進めることが困難となり実験計画を見直す必要があった。電気生理学的実験を行うために必要な消耗品や試薬などの購入を予定している。
精神遅滞児の総合的診断システムとそれに基づく指導法の開発

教育診断法について、我々は多様な子どもの能力を多面的にとらえるものであらねばならないと考え、感覚・運動系・言語系の3つの能力を的確に評価できるものを目指し、資料を収集した。感覚系については、種々の感覚の中で最も重要とされる視覚系を取り上げ、情報取り込みを保障している眼球運動機能を調べた。精神遅滞児、健常幼児、成人で視運動性眼振を測定したところ、精神遅滞児では周辺視野刺激に対する定位が十分でないことが明らかとなった。運動系に関しては、人間にとって最も基本的な運動機能である直立姿勢を調べた。精神遅滞児、健常幼児、成人の立位姿勢保持時の身体動揺を視覚条件を統制して調べたところ、精神遅滞児では動揺が大きく、その要因のひとつは視覚情報を身体動揺のコントロールに適切に用いることができないことであることがわかった。言語系については、言語の3大機能のひとつである行動調整機能を調べた。その結果、精神遅滞児の行動調整機能の障害は単に言語の問題として顕在化するにとどまらず、感覚系や運動系の問題とも密接に関連していることが示された。また、行動調整機能に障害を有する者に対しては、するべき行動を直観的・外的に明らかにするという指導法の原則が示された。一方、指導法の作成に当たっては、それが実際には授業で行われることが中心となることを念頭を置き、実際の授業場面で教師のどのような働きかけがどのような子どもの行動を引き起こしているかを小型ビデオカメラを子ども及び教師の頭部に取りつけ、その画像を解析することにより検討した。以上の検討から、教育診断シスステムの基本的な項目に関する基礎的資料が得られ、実際の子どもの評価も可能であることが確認された。しかし、これらはいまだ基礎的・実験室的検討の段階にあり、具体的な診断及び指導法の作成に有機的に結びつけていく研究が今後とも必要である。本年度は診断のための基礎的知見を得ることに研究の主眼がおかれ、次の3点が調べられた。1.基礎的感覚機能:種々の感覚系の中で最も重要とされる視覚系を取り上げ、情報取り込みを保障している眼球運動機能を視運動性眼振を中心に調べた。視覚刺激が中心視野にのみある場合と周辺視野にもある場合の二つの比較を行ったところ、成人では、周辺視野にも刺激がある場合に顕著に生起速度が速いのに対し、健常幼児及び精神遅滞児では両条件で差がないことが示され、しかも健常幼児と精神遅滞児では前者では生起速度自体速く、後者では生起速度自体が遅いという点で区別されることが明らかになった。2.基礎的運動機能:人間にとって最も基本的な運動機能である直立姿勢能力を、立位姿勢保持時の身体動揺から調べた。視覚条件を統制し(視覚刺激の有無及び中心視情報、周辺視情報の有無)、動揺の方向性について検討したところ、左右動揺は視覚条件の影響を受けやする成分であること、身体動揺は左右動揺優勢から前後動揺優勢へと発達的に変化していくことが明らかになった。精神遅滞児では動揺量自体がかなり大きく、それがバランス運動等の達成状態と関連していることが明らかになった。3.基礎的言語機能:言語の3大機能のひとつである行動調整機能について、主に精神遅滞児を対象としてGarfieldらのMotor Impersistence Testにより調べた。その結果、精神遅滞児にはこの言語機能に重大な障害を有する者が少なくなく、それが教示に従わないとか場面にあった行動をとれない等の日常行動の問題と結びついていることが示された。また、運動課題の達成状況とも関連していることも示唆された。

この他、ワイヤレスヘッドカメラシステムを教師、子どもに装着して行う授業記録を数回にわたり行い、子どもの学習態度、指導の妥当性に関する評価法の検討を現在行っているところである。教育診断法の項目の検討のため、感覚系・運動系・言語系の3側面に関する測定評価を昨年度に引き続き行った。感覚系は、視覚系のうちの眼球運動機能の検討を継続した。その結果、反射的な眼球運動である視運動性眼振について、精神遅滞児では、健常児や成人と比較して周辺視野刺激に対する定位が十分でなく、また追跡可能な速度が低いことがわかった。また、随意的な眼球運動である追従性眼球運動及び衝動性眼球運動の測定も行い、反射的な眼球運動に見られるのと同様の問題が精神遅滞児に存することがわかった。運動系は、直立姿勢について身体動揺を指標としてその能力を調べた。その結果、精神遅滞児は一般に動揺が大きく、それが日常的なバランス運動との問題と結びついていることが示された。また、精神遅滞児には、視覚情報を身体動揺のコントロールに適切に用いることができない者が少なくないことが明らかとなった。言語系については、言語の3大機能のひとつである行動調整機能を調べた。その結果、精神遅滞児の行動調整機能の障害は単に言語の問題として顕在化するにとどまらず、感覚系や運動系の問題とも密接に関連していることが示された。言語系は、言語の行動調整機能を調べた。その結果、精神遅滞児で言語の行動調整機能に障害を有する者では、言語面に問題をもつことはもちろんのこと、さらにそれが感覚系や運動系の問題とも密接に関連していることが示された。また、こうした者に対しては、なすべき行動を直観的・外的に示す物が存在する状況で指導を行うことが有効であることがわかった。以上の測定評価に基づく指導法の開発のために、指導が実際には授業で行われることが主であるため、実際の授業場面での教師と子どものやり取りのダイナミズムを知るため、小型ビデオカメラを子ども及び教師の頭部に取りつけ、その画像を解析することにより検討した。
日常的な高ペダル回転数自転車走行による中高齢者の敏捷性の改善

本研究の目的は、昨年度に引き続き、普段から自転車を使用している中高齢者に対し、自転車のギア比を工夫することで日常生活の中により素早い脚の踏み換え動作実施の機会を増やし、このギア比を変更した自転車の継続的な使用が、中高齢者の動作の機敏さ改善に効果を持つか否かを検証することであった。被験者7名(男性3名、女性4名;平均年齢66.1歳)に対して以下の研究を行った。1.問診の後、被験者の体力測定および歩行機能、敏捷性に関わる運動機能測定を行った。2.被験者が普段使用している自転車と同じサイズの自転車(内装3段変速付)を準備し、各被験者に貸し出し、3段変速の"標準"位置にギアを固定した後、約1ヶ月間、日常生活において普段どおりの乗り方で自転車を使用させた(標準ギア期間とした)。自転車には実際にどのような走り方をしたかを測定するためのパワーキット(走行速度、距離、心拍数記録)とGPS装置(経度、緯度、正確な時刻を記録)を取り付け、各種データを記録した。3.標準ギア期間終了後、1と同じ運動機能測定を行った。4.上記測定の終わった被験者のギアを高回転用(軽いギア)に固定した後、引き続き、被験者に買し出し、普段どおりの自転車の使い方を継続させた(高速ギア期間とした)。5.高速ギア期間終了後、1と同じ運動機能測定を行った。研究結果標準ギアを軽ギアに変えることで平均走行速度は有意に低下したが、逆にペダル回転数は有意に増加(24%)した。昨年同様、高速ギア期間終了後には敏捷性評価項目(立位前後移動運動)に有意な改善が認められ、ギア比の小さい自転車使用が日常的に素早い動きを引き出すこと、その結果として敏捷性回復がもたらされることが再確認できた。本年度は更に、上り勾配のある坂道を標準ギアと軽ギアを用いて走行した直後の血中乳酸濃度を測定した。軽ギアによる走行後に通常ギアよりも高い値が確認され、軽ギアの使用が、筋萎縮による筋力低下をより抑制する可能性が示された。本研究の目的は、普段から自転車を使用している中高齢者に対し、自転車のギア比を工夫することで日常生活の中に、より素早い脚の踏み換え動作実施の機会を増やし、このギア比を変更した自転車の継続的な使用が、中高齢者の動作の機敏さ改善に効果を持つか否かを検証することであった。被験者8名(男性3名、女性5名;平均年齢62.8歳)に対して以下の研究を行った。自転車には実際にどのような走り方をしたかを測定するためのパワーキット(走行速度、距離、心拍数記録)とGGPS装置(経度、緯度、正確な時刻を記録)を取り付け、各種データを記録した。研究結果自転車乗車中の平均走行速度は約10%低下したが、ペダル回転数は逆に約24%増加した。また、自転車貸出し前、標準ギア期間終了後、高速ギア期間終了後の運動機能測定値を比較した結果、高速ギア期間終了後に歩行機能測定値には機能改善傾向が、敏捷性測定値には有意な改善が認められた。これらは、ギア比の小さい自転車を与えることが日常的に素早い動きを引き出すことを示しており、また、その素早い動きの経験が、敏捷性回復に有効となる可能性を示唆するものであった。

研究結果標準ギアを軽ギアに変えることで平均走行速度は有意に低下したが、逆にペダル回転数は有意に増加(24%)した。昨年同様、高速ギア期間終了後には敏捷性評価項目(立位前後移動運動)に有意な改善が認められ、ギア比の小さい自転車使用が日常的に素早い動きを引き出すこと、その結果として敏捷性回復がもたらされることが再確認できた。本年度は更に、上り勾配のある坂道を標準ギアと軽ギアを用いて走行した直後の血中乳酸濃度を測定した。軽ギアによる走行後に通常ギアよりも高い値が確認され、軽ギアの使用が、筋萎縮による筋力低下をより抑制する可能性が示された。
レーザーマイクロダイセクション法を用いた糸球体内のサイトカインの動態に関する研究

実験モデルに見られる腎糸球体病変における様々なサイトカインの関与を検討するために、レーザーマイクロダイセクション(LMD)法が研究ツールとして有用であるかどうか、糸球体局所における遺伝子発現について検討した。まず遺伝子の定量を行う際、LMD法で回収したサンプルから再現性のあるデータが得られるかを確認するため、正常ラット2個体の糸球体200個から得たRNAを用いて、通常のRT-PCR法によりGAPDH、血管内皮増殖因子(VEGF)とその特異的レセプターflk-1について検討した。その結果、2個体のサンプルともに電気泳動にて検索遺伝子の特異的バンドが確認された。これにより、LMD法で回収した組織から抽出したRNAは、遺伝子発現の検討に用いることが可能で、再現性があるデータを得ることができることを確認した。次に、複数の遺伝子発現を定量する場合、安定したデータを得るために必要な糸球体数について検討した。LMD法により正常ラット糸球体を10100個回収し、GAPDHとVEGFについてリアルタイムPCR法で検討した。その結果、10個回収したとき、遺伝子の増幅は確認されたものの、一部のサンプルは増幅せず、同一サンプル間にばらつきがみられたが、100個回収した場合は、安定したデータを得ることができたので、100個以上回収して定量実験を行うことにした。さらに、ラットの抗Thy-1腎炎モデルに見られる糸球体病変の寛解とVEGFの関与を検討するため、本モデルの糸球体200個を回収し、遺伝子を定量した。抗体投与3日後のメサンギウム崩壊糸球体において、VEGF mRNA発現量は対照群に比べ少なく、投与後7日の実験群のうち、病変が高度で細胞増殖が著しい個体の糸球体において、その発現量は多いという傾向が認められた。現在、個体数を増やしてさらに詳細に検討するとともに、本モデルの他に抗癌剤誘発糸球体障害モデルにおけるIL-1,IL-6などその他のサイトカインの遺伝子発現についても検討している。
熱赤外リモートセンシングと地表面熱収支モデルを併用した都市域の蒸発散量推定

本研究の目的は衛星リモートセンシングと地表面熱収支モデルを用いて都市域の地表面蒸発散量を推定することである。このため、衛星観測された日中・夜間の表面温度分布と1次元熱収支・熱伝導モデルとを結びつけることにより地表面のパラメータを取得し、シミュレーションを行なう手法を提案した。この手法と従来法である植生指標による手法を用いて市街地、住宅地、緑地において蒸発散による潜熱フラックスを算出した。気象モデルの高精度化と検証を行なうために2007年7月に大阪において行なったTERRA衛星ASTERデータによる衛星-地上同期観測のデータを解析した。まず可視・近赤外バンドの3つのバンドのデータを波長積分し、アルベドを算出した。その際、本研究では標準的な日射スペクトルのデータを用いて、各バンドについて分光反射率データから反射量を計算した後、波長積分した上で入射量との比をアルベドとした。次に熱赤外バンドについて、WVSアルゴリズムにより大気補正を行ない、また温度-放射率分離の処理を行なうことで地表面温度と地表面放射率のデータを得た。これらの結果得られたアルベドと放射率は気象モデルの地表面パラメータとして、地表面温度は検証データとして、それぞれ気象シミュレーションを行なう際に利用可能である。次に地表面蒸発散によるヒートアイランド緩和効果について、メソスケール気象モデル(CSU-MM)を用いて数値シミュレーションを行なった。条件変化パラメータとして蒸発効率を変化させ、地表面を完全湿潤面として計算を行なったところ、夏季晴天日には日中に約2°Cの気温低下が生じることが示された。ただしその際に必要な水分蒸発量、を算出した結果、10km四方の地表面を1日間、完全湿潤面とするためには約670,000m^3の水が必要であることが示された。この結果から、人為的な散水では広域の都市の暑熱環境を緩和することは困難であると考えられるため、今後、降水量や植生による蒸散量を考慮して熱収支と水収支の両面から観測やシミュレーションを行なうことが肝要であることが示唆された。都市の地表面からの蒸発散について熱収支と水収支の両面から検討するため、メソスケール気象モデルを用いて東京都心部を対象としたシミュレーションを行なった。まず水量制約を考慮せずに約10km四方を全て完全湿潤面としてシミュレーションを行なったところ、気温低下は約2°Cにも及んだ。ただし、この計算ケースの地表面熱収支を調べたところ、正味放射のほとんどが潜熱フラックスとして地表面から放出されており、建物の屋上緑化面などで計測した潜熱フラックスの2倍にも及ぶ大きな潜熱フラックスが生じるという結果となった。このケースにおいて蒸発散量は8.4[mm/日]であった。また、蒸発効率を変化させて蒸発散量と気温低下効果の関係を調べたところ、今回の計算条件では日平均気温を1°C低下させるのに必要な蒸発散量は約4[mm/日]となった。次に都市緑化を行なった場合の蒸発散による地表面熱収支変化とその気温低下効果を明らかにするため、緑化シナリオを設定して気象シミュレーションを行なった。緑化シナリオは建物ポリゴンデータと衛星リモートセンシングによる夏季の緑被率データに基づき、建物用途別に非建ぺい地における緑化の上限を設定することにより、東京都心部において約8%の緑被率増大を想定した。この場合の気温低下効果をメソスケール気象モデルにより計算した結果、夏季の一般的な気象条件では主に東京都区部の北西部において気温低下効果が大きく、沿岸部は内陸部と比較して気温低下効果が小さいという傾向が生じた。今回想定した気象条件では、中野付近において夏季日中に最大で約0.7°Cの気温低下効果が生じるという結果となった。熱赤外リモートセンシングを用いて地表面の物理特性に関するパラメータを取得し、地表面熱収支のシミュレーションを行なう手法を提案した。既往研究では都市熱環境のシミュレーションを行う際に土地利用データ等を用いて地表面の物理特性を設定することが一般的であったが、土地利用データは現実の土地被覆とは一致しておらず、計算結果はパラメータの設定に依存するという問題点があった。これに対し、本研究の手法では連続した日中・夜間の表面温度分布と1次元熱収支・熱伝導モデルとを結びつけることにより、経験式ではなく物理的な計算に基づいてパラメータを取得し、シミュレーションを行なう点に特徴がある。この手法を適用し、東京の代表的な土地被覆形態についてTerra衛星ASTERデータを用いてシミュレーションを行なった。この結果、地表面熱収支の計算結果は都市キャノピーモデルを組み込んだ地表面熱収支シミュレーションの研究事例とも概ね整合することが確認され、とくに従来の1次元熱収支モデルでは難しかった市街地での蓄熱特性も的確に再現することができた。この熱収支シミュレーション結果と住宅地においてタワー観測された顕熱・潜熱フラックスのデータとを比較し、妥当性を確認した。この方法により取得された蒸発効率のパラメータは住宅地では0.11、緑地では0.30となった。計算対象とした気象条件では地表面からの蒸発散による潜熱フラックスは日中のピーク時に住宅地では60[W/m^2]、緑地では200[W/m^2]となった。
脳挫傷周辺脳における二次的神経細胞損傷の発生機序に関する研究:興奮性アミノ酸の放出によるエネルギー代謝障害

正常脳に及ぼす影響を観察する目的で14C_-デオキシグルコース法による糖代謝ならびに、チトクロームオキシダーゼ組織化学法による酸素代謝の測定を行った。脳挫傷作成2時間後、挫傷脳周囲に糖利用率の著明な亢進が認められた。そしてそれに続く1,2日後においては、脳挫傷同側に広範な糖ならびに酸素代謝の低下が認められ、脳挫傷は周囲正常脳組織に対しても代謝的影響を及ぼし二次的易損傷性を示しているものと考えられた。次に、挫傷脳の二次損傷促進作用の原因のひとつに、挫傷脳からの興奮性アミノ酸(グルタミン酸)の放出による細胞毒性が考えられる。そこで微小脳透析法を用いて、アミノ酸濃度をHPLCにて測定した。挫傷脳内のグルタミン酸濃度は最大8.5倍と著明な高値を示し、挫傷脳近傍(1.5mm)においても最大3.5倍と有意の高値を示した。最後に興奮性アミノ酸拮抗作用を持つCO^<2+>イオンが与える影響について検討した。CO^<2+>イオンを潅流液中に加え、局所投与しながら興奮性アミノ酸濃度の測定を行った。挫傷脳におけるグルタミン酸の濃度は影響されなかったが、周辺の脳組織において有意に低値を示した。この結果は、グルタミン酸の上昇が挫傷脳からの拡散だけではないことを示している。すなわち、CO^<2+>は脱分極に伴う神経終末からのグルタミン酸の放出を抑制することから、周辺脳のグルタミン酸濃度の上昇には、一部正常脳からのグルタミン酸の放出が関与していることを意味していると理解された。以上をまとめると、1)脳挫傷内、および周辺脳組織においてグルタミン酸濃度が上昇する。2)周辺脳で認められるグルタミン酸の上昇は挫傷脳からのものと、正常脳神経終末からのグルタミン酸放出が関与している。3)このグルタミン酸濃度の上昇は脳挫傷周辺での二次的神経細胞障害の形成に重要であると考えられた。
がん抑制遺伝子のタンパク分解に関与するがん遺伝子ガンキリンの機能解析

ヒト肝がん組織で過剰発現する遺伝子ガンキリン(アンキリンリピートよりなる蛋白)を単離した。その機能解析により、ガンキリンは、(1)がん遺伝子であること、(2)がん抑制遺伝子のRB1と結合すること、(3)そのがん化能は、RB蛋白のリン酸化亢進(転写調節)と分解促進(たんぱく分解)という二方向により発揮されること、が判明した(Nature Medicine、2000)。ガンキリンは26Sプロテアソームの19S調節サブユニットのひとつであるRpt3(S6)サブユニットと複合体を一過性に形成することがわかった(J Biol Chem,2002,in press)。さらに、DNA damage等に対する細胞のアポトーシスに対して、ガンキリン強発現クローンは抵抗性を示した。そこで、抗アポトーシス作用の機序について、たんぱく分解という視点から解析した。ガンキリンを過剰発現した細胞株では、あるアポトーシス誘導作用をもつがん抑制遺伝子産物の分解が促進されていたが、RB蛋白の場合(RB蛋白をリン酸化するCDK4とガンキリンは複合体を形成することもわかった(J Biol Chem,2002,in press))とは異なり、ガンキリンは、そのがん抑制遺伝子産物とは複合体を形成していなかった。しかし、ガンキリンはこのがん抑制遺伝子産物のリン酸化やアセチル化を抑制した。さらに、転写因子の機能調節にとって重要であるその細胞内局在をガンキリンは変化させた。以上より、ガンキリンはユビキチン-プロテアソームの系において、タンパク分解を調節する働きがあることが示唆された。次に、ヒト肝がんで発現レベルの上昇しているガンキリン自身の転写調節という側面から、ガンキリンのプロモーター領域について、検討した。5'上流領域に、肝がん細胞特異的に、ガンキリンのRNAレベルでの発現を誘導するシスエレメントを同定し、その配列に結合してガンキリンの発現を調節しているであろう転写因子をone-hybrid法等で解析しているところである。
ヘビードープ半導体ナノ粒子を用いた赤外光変換透明デバイスの開発

本申請課題では赤外光をエネルギーに変換する透明な太陽電池を開発する。全太陽エネルギーのおよそ半分を占める赤外域の太陽光は、人類に残された最大級の未使用エネルギー資源である。赤外域の太陽光を電力や化学エネルギーに変換する技術は、現代社会の直面する環境、エネルギー問題の解決に大きく寄与することは間違いない。さらには、赤外光を選択的に吸収する材料が透明であるという特質を利用し、今までにない太陽エネルギー使用の形を産業界、人間社会に提案する。本研究で取り組む赤外光変換は、光化学、電気化学、材料科学などの幅広い学問領域に新しい視点をもたらし、学術の体系や方向を大きく変革・転換させることが期待できる。
言語・構音障害児の発話における韻律的側面の評価法に関する研究

本研究は、3歳から6歳までの構音障害児・言語発達延滞児と正常な幼児を対象にし、(1)音響学的手法により、発話における韻律的特徴(基本周波数とその継時的変化、など)を明らかにする、(2)構音障害児および言語発達延滞児の韻律的特徴が、正常児のものからどのように逸脱しているかを明らかにする、(3)韻律的側面の評価法として最適と思われる方法について検討する、の3点を目的としている。本年度は、予備実験として、3歳の自閉傾向のない言語発達延滞児および5歳の自閉傾向のある発達遅滞児の発話をサンプルとして録音し、さらにその中から、無意味だが抑揚に富んだ比較的長い発話(ジャーゴン様発話)を抽出して分析した。また、ジャーゴン様発話が見られる正常な1歳児の発話も分析し、発達遅滞児の発話との比較を行った。分析には、3名の聴取者による聴覚的判断による分析と、コンピューターを用いた音響学的分析の2種を実施した。聴覚的分析では、各々のジャーゴン様発話セグメントに対し、「構音の成熟度」、「プロソディー」、「伝達の意図が感じられる度合い」、「発話の異常性」についての印象を5段階スケールで評価した。音響学的分析では、基本周波数の継時的変化について検討を行った。その結果、プロソディーの豊かさについての聴覚的印象については対象児の間でほどんど差がなかったにもかかわらず、音響学的分析の結果を見ると、自閉傾向のない言語発達遅滞児では基本周波数が比較的周期的に上下しているのに対し、自閉傾向のある児では基本周波数の変動に周期性が乏しいことが明らかになった。また、発話の意図性や異常性についての聴覚的判断には、構音の成熟度に関する印象やプロソディーのパターンなどの要因が関与していること、などが示唆された。今後は、対象児の数を増してデータを蓄積し、音響学的分析に基づいた韻律的特徴の評価法について検討してゆく予定である。
サーファクタント・アポ蛋白の肺胞細胞受容体を介する機能発現の分子機構

本研究は、肺胞細胞の機能調節におけるサーファクタント・アポ蛋白SP-A,SP-Dが関与する際の分子機構を解明することを目的とし、遂行された。研究成果の概要を報告する。1.SP-Aは肺胞細胞受容体結合を介してその機能を発現するが、各種生物活性の発現にはそのC末端側糖質結合領域(CRD)が関与していることを示した。SP-AとSP-Dの遺伝子組換えによる各種キメラ体及び特定アミノ酸変異体を用いた検討から、特に197番目Argが脂質結合能を除いたSP-Aの機能、つまり肺胞細胞への受容体結合を介するリン脂質分泌抑制作用及びリポソームの細胞内取込み、リポソーム凝集などの機能発現に重要であることを示した。SP-AのCRD領域には高親和性Ca^<2+>結合部位があること及びアネキシンIVがSP-AとCa^<2+>依存的に結合することを見いだした。さらに、SP-AのC末端CRD領域とアネキシンIVのC末端領域がCa^<2+>存在下に結合することを示した。また、肺胞胞内ラメラ封入体(サーファクタント細胞内貯蔵部位)をリガンドしたアフィニテイークロマトでCa^<2+>依存的結合を示すアネキシンIII,V,VIIIはラメラ封入体中リン脂質と結合していた。この結果、数種のアネキシンがサーファクタントの細胞内移動及び分泌にリン脂質、SP-Aを介して関与していることが示唆された。肺病態におけるSP-A,SP-Dの挙動を検討、肺胞蛋白症患者肺洗浄液から分離したSP-Aには高次構造の異常が認められ、この構造変化がSP-Aの肺胞細胞受容体を介する機能の異常を惹起し、本疾患の病態を形成することを明らかにした。本研究は、肺胞II型細胞、および、肺胞マクロファージの機能調節におけるサーファクタント蛋白質(SP-AおよびSP-D)関与の分子機構を解明することを目的とする。平成6年度の研究計画は概ね達成された。新たに得られた知見は下記の通りである。1.ペプチドマッピングの結果より、SP-A受容体への結合、および、生物活性発現を阻止しうる抗SP-A単クローン抗体(PE10)エピトープは、C末端側領域のGlu^<202>からMet^<207>を含む部分であることを明らかにした。さらに、この領域を含むペプチドを合成し、抗ペプチド抗体を得た。この抗体は、SP-Aの肺胞II型細胞に対する生物活性を完全に阻止し、Glu^<202>からMet^<207>を含む部分がSP-Aの生物活性の発現に直接、関与することを証明した。2.細胞内におけるSP-Aの機能を調べる目的で、SP-Aにカルシウム依存的に結合する可溶性因子の存在を検討した。ウシ肺細胞質画分に存在する蛋白質の中でSP-A-セファロース4Bカラムに結合した分子量32kDaの主要蛋白質の部分アミノ酸配列を調べた結果、アネキシンIVであることが判明し、肺胞II型細胞からのサーファクタント分泌においてアネキシンIVがSP-Aを介して分泌の調節を行なっている可能性が示唆された。3.ヒトおよびラットSP-A単クローン抗体に対する抗イディオタイプ抗体を作成し、SP-Aの肺胞II型細胞に対する結合を阻止しうる抗体を得た。抗イディオタイプ抗体の認識する分子が、SP-A受容体であることが示唆され、その分子の同定を検討中である。

本研究は、肺胞II型細胞で合成、分泌されるサーファクタント(脂質-蛋白質複合体)に含まれるアポ蛋白SP-A,SP-Dに着目、肺胞細胞の機能調節における両アポ蛋白関与の分子機構を解明することを目的とした。平成7年度の研究計画は概ね達成されたが、SP-A受容体の構造決定は今後の課題となった。1.SP-A及びSP-Dは共にC型レクチンに属し、N末端側、コラーゲン領域、ネック領域、C末端糖鎖結合領域(CRD)の4つのドメインからなっているが、SP-Aの生物活性の発現にはそのC末端側CRD領域が関与することを明らかにした。特に、Arg^<197>に着目した各種組換え蛋白を作製し検討した結果、SP-Aのリポソームの凝集、細胞相互作用にArg^<197>は重要であるが、ジバルミトイルフォスファチジルコリンとの特異的結合領域はArg^<197>よりもN末端側に存在することを示した。サーファクタントの細胞内の移動及び分泌の機構を検討中、SP-AがアネキシンIVと結合する事実を見いだした。肺胞II細胞の細胞内封入体(LB)をリガンドしたアフイニテイクロマトにCa依存性に結合する肺サイトゾル蛋白質は、アネキシンIII、IV、V、VIIIであった。アネキシンIII、V、VIIIはLB中のリン脂質と結合、アネキシンIVはSP-Aと結合する。SP-AのC末端側CRD領域とアネキシンIVのC末端側がCa存在下に結合することを明らかにした。この結果は、アネキシンがサーファクタントの細胞内移動にリン脂質、SP-Aを介して関与していることを示唆する。3.肺胞II細胞のSP-A受容体を同定する目的で、同細胞形質膜からSP-Aリガンド・アフィニテイクロマトでSP-A結合蛋白質を分離、そのmAbを十数個得た。これらのmAbはSP-Aの受容体結合を阻害したが、受容体後の生物活性の発現を阻害するmAbは得られなかったので、SP-A受容体構造の同定には至らなかった。
成人外来がん患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラムの開発

平成30年度は、平成29年度までに実施した予備調査の結果をもとに「成人外来がん患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラム」の原案を作成した。本プログラムの目標は,がん疼痛のある通院中の成人患者が,医療者との協働関係のもと,がん疼痛から派生する課題に対し,生活に合わせて積極的に対処する中で自己効力感を高めることにより,痛みが緩和されQOL向上につながることとした.介入の対象は,がん疼痛を有する20歳70歳未満の通院患者で麻薬性鎮痛薬を使用している者とし、構成要素は,[医療者とのコミュニケーションを促す]と[痛みに関する課題の意識化を促す],[痛みのセルフモニタリングを促す],[麻薬性鎮痛薬と副作用の自己調整を促す],[ストレスマネジメントを促す],[生活を維持するための備えを促す]とした.介入提供者は,がん看護分野の専門看護師および認定看護師であり,対面式個別介入を用いてセッションを3回実施することとした.作成した看護介入プログラム原案を洗練化するため,看護師10名と薬剤師2名を対象としたグループインタビューを行い,改善点を明らかにした.得られた改善点に対し、修正と追加を加えてプログラムを洗練化し、プログラムを修正案とした.さらに,看護介入プログラムの洗練化を確認するために,看護師10名と薬剤師2名に質問紙調査を行い,看護介入プログラム修正案の適切性と臨床適用可能性を評価した.11名からの回答の結果,看護介入プログラムの適切性と臨床適用可能性は概ね認められ,意見として,フローチャートはわかりやすい,支援内容が明確になった,是非使用したい,患者も看護師も取り組む内容が確認できるため看護の質向上につながる等があった.そして微修正を加えて『通院中の成人患者のがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラム初版』を作成した.平成28年度に計画、実施した文献レビューと概念分析は、それぞれPalliative Care researchとAsia-Pacific Journal of Oncology Nursingに採択され公表されている。平成29年度に計画、実施したヒアリング調査は、Healthに採択され公表されている。そして、これらの成果をもとに、平成31年度に計画していた「成人外来患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラム」の考案は、平成30年度に実施した。考案したプログラムは、がん看護の専門家と薬剤師から、プログラムの適切性と臨床適用可能性の評価を得た。また、平成30年度に計画していた「がん疼痛や鎮痛薬およびがん疼痛を持ちながらの生活に関するインターネット調査」は、臨床での実状を鑑みて、医療従事者を対象に、がん疼痛のある外来患者に対する医療の実態調査として令和元年度に実施予定である。令和元年度に計画している「がん疼痛や鎮痛薬およびがん疼痛を持ちながらの生活に関するインターネット調査」では、医師、看護師、薬剤師を対象に、がん疼痛患者に対して外来で実施している教育内容や援助内容について明らかにすることを目的にしており、質問紙が作成出来次第、実施予定である。また、考案した「成人外来患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラム」を臨床に適応し、プログラムの有用性を評価する研究へと進める予定である。セルフマネジメントはがん看護において重要な概念であり、頻繁に使用されている。がん疼痛患者に対する具体的な援助内容を見出すためには、がん疼痛のセルフマネジメントの概念特性を明らかにする必要がある。そこで、本研究は、がん疼痛のセルフマネジメントの概念分析を行い、属性、先行要件、帰結、定義を明らかにすることを目的とした。研究方法にはRodgersの概念分析の手法を用いた。対象文献は、2000年2016年に公表された論文のうち、タイトルまたは要約に「がん疼痛」「セルフマネジメント」の記述がある文献とした。最終的に、日本語4文献と英語23文献を対象に、がん疼痛のセルフマネジメントの属性、先行要件、帰結の内容を抽出し、類似性に従ってカテゴリー化した。その結果、がん疼痛のセルフマネジメントの属性は、【医療者との相互作用】【疼痛緩和の意思決定】【痛みに関する課題解決のプロセス】【自己効力感】【疼痛緩和方略を日常生活に組み入れる】の5つのカテゴリーに分類された。先行要件は、3つの大カテゴリー《患者側の態勢》《医療的介入》《社会的資源》が抽出された。帰結は3つのカテゴリー【痛みの緩和】【ウエルビーイング】【エンパワメント】が抽出された。これらの所見より、がん疼痛のセルフマネジメントの定義は、がん疼痛をもつ患者が、医療者との相互作用のもと、疼痛緩和を意思決定し、痛みに関する課題を解決する中で自己効力感を高め、日常生活の中に疼痛緩和方略を組み入れていくプロセスであるとした。今後は、本研究で定義付けたがん疼痛のセルフマネジメントの定義をもとに、がん疼痛のある患者のがん疼痛と痛みから派生する諸問題へのセルフマネジメントの様相を明らかにする必要がある。平成28年度に計画していた「がん疼痛のセルフマネジメントの概念分析」は、現在分析を終え、学会発表および学会誌投稿の準備中である。概念分析で得られたがん疼痛のセルフマネジメントの定義は、今年度に実施するがん疼痛患者へのヒアリングのインタビュー内容のもとになる。また、概念分析で得られたがん疼痛のセルフマネジメントの属性、先行要件、帰結は、今後目指す成人外来がん患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラムの開発にあたり、対象となる患者の選定要件や介入の構成要素、介入のアウトカム設定に活用できる有用な基礎データとなる。

平成29年度に計画している「がん疼痛と日常生活・社会生活およびセルフマネジメントに関するヒアリング調査」は、現在、研究計画書作成を終え、所属施設の研究倫理委員会の審査中である。また、本年79月のデータ収集に向けて、協力施設との調整も進めており、当初の計画通り進展している。成人外来がん患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラム開発のための予備調査として、文献レビューとヒアリング調査を実施した。1)がん疼痛セルフマネジメントを促進する教育的介入に関する先行研究の動向と介入内容・方法・成果を明らかにするために文献レビューを実施した。文献検索は、PubMed、医学中央雑誌等を用い、2000年1月2017年1月までの国内外の文献を、“cancer pain"“self-management"“self-care"のキーワードで検索した。対象文献は和文献3と英文献27で、発行年は2010年以降が多く、研究デザインはRCT、介入対象者は外来患者、介入提供者は看護師が多く、教育内容は薬理学的および非薬理学的疼痛緩和法、セルフモニタリング、医師とのコミュニケーション法等で、介入成果は疼痛緩和と知識の改善であった。2)がん疼痛のある成人外来患者のがん疼痛と痛みから派生する諸問題に対するセルフマネジメントを明らかにするためヒアリング調査を実施した。対象は16名で半構造化面接法によりデータ収集し質的帰納的に分析した。その結果【医療者との関係性:痛みや鎮痛薬に対する認識を共有でき温かみもある関わり】【がん疼痛から派生する課題:痛みと麻薬性鎮痛薬の副作用による生活上の支障と意欲の低下】【医療者に痛みを伝える努力:理解されにくいがん疼痛を伝えるための工夫】【医療者からの助言に基づく自己対処:社会生活に合わせた鎮痛薬の調整と副作用への対応】【身体感覚に基づく自己調整:麻薬への懸念による痛みの許容範囲に合わせた鎮痛薬の使用】【痛みに影響するこころのもち方:穏やかさを保つための肯定的思考への転換】【疼痛緩和による成果:生活の充実とがんへの囚われからの解放】【病勢増悪を予測した自己努力:周囲に迷惑をかけない生き方を貫くための疼痛対策の備え】に統合された。平成28年度に計画、実施した「がん疼痛セルフマネジメントの概念分析」は国際学会発表と海外学術誌の投稿を終え、Asia-Pacific Journal of Oncology Nursingに採択され、現在校正中である。また、同時にがん疼痛セルフマネジメントを促進する教育的介入に関する文献レビューを実施し、Palliative Care researchにて掲載された。平成29年度に計画していた「がん疼痛と日常生活・社会生活およびセルフマネジメントに関するヒアリング調査」は、データ収集と分析を終え、学会誌投稿の準備中である。これらの結果は、今後目指す成人外来患者へのがん疼痛セルフマネジメントを促進する看護介入プログラムの開発にあたり、対象となる患者の選定要件や介入の構成要素、内容、方法、アウトカム設定に活用できる有用なデータとなる。
変位電流および光第2次高調波の同時測定による界面分子膜の誘電特性の評価

1分子膜の線形及ぴ非線形誘電率評価のためのMDC-SHG計測液晶性分子としてアルキルシアノビフェニル(nCB)とアルコキシシアノビフェニル(nOCB)系の分子に着目し、水面上で形成される単分子膜の圧力刺激に対する変位電流およびSHGを計測した。特にs偏光出射のSHGにおいて、nCBとnOCBで大きな違いを捉えることができた。さらに非線型誘電率評価システムに基本光として1064nmとともに新たに532nmのシステムを導入した。これによりシグナルの増大およびSN比の向上が実現できた。また、有機分子膜としてアゾ系色素分子膜を用い、光刺激によるシスートランス異性化において、量子論的な立場から三状態モデルを用いて異性化反応と変位電流の関係を明らかにすることができた。2分子膜の解析手法(配向度解析手法)の研究1次と3次のオーダーパラメータを同時に測定する方法に対して、フレネル係数(膜の誘電率)を考慮した計算を行い、膜の誘電率を無視した場合との差異を明確にした。構造対称性C_<∞ν>を有する分子膜の非線型感受率テンソルと分子オーダーパラメータS_1,S_3との関係を理論的に結びつけるとともに、対称性の低くなった系(分子が傾いた場合)におけるミクロな感受率とマクロな感受率を結びつける理論式を導出した。3分子膜の物性と構造(単分子膜レベルの構造変化とSHG、MDCの関係)リン脂質分子や液晶分子において観測される単分子膜レベルでの相転移現象を弾性体理論にもとづくエネルギー的考察から理論的検討を行い、膜圧縮に伴う相転移現象が明らかとなった。この相転移に伴って、変位電流およびSHGが大きく変化することを、nOCB系分子について実験的に確認した。有機分子の持つ電子・光学的機能を分子レベルで活用する技術を分子膜の極限の薄さを持つ単分子膜あるいは分子超構造膜において実現することは、有機エレクトロニクスひいては有機分子素子工学分野の基盤技術として重要である。本研究では、誘電体電子物性の立場から、剛直性分子集合体による物質界面での線形誘電性および非線形誘電性について、両者を同時に評価することができる計測システム用いて、(1)物質界面におけるナノメトリックな分子膜の電気的および光学的性質を計測する技術を確立すること、(2)これに基づいてその評価方法を確立すること、(3)さらに、分子モデルを用いてナノ界面に特有な誘電的性質を明らかにすることを目指した。具体的には、(1)柔軟な生体膜関連の脂質分子、剛直性の分子として液晶関連のシアノビフェニール系の分子に着目し、水面上で形成される単分子膜の圧力刺激に対する変位電流を計測し、申請者らが提案している分子膜モデルを用いて変位電流波形の解析を行うことにより、分子膜配向度<cosθ>および双極子能率を評価できた。(2)の水面上単分子膜に対して、変位電流測定に加えて、第2次光高調波計測を同時に行い、分子膜の配向度(3<cos^2θ>-1)/2)を光学的手法により決定できた。(3)アゾベンゼンデンドリーマー分子膜について、光刺激による光変位電流解析をおこない、シス、トランス、中間状態の3状態モデルを用いて実験結果が説明できることを示した。1.分子膜の線形及び非線形誘電率評価のためのMDC-SHG計測液晶性分子としてアルキルシアノビフェニル(nCB)とアルコキシシアノビフェニル(nOCB)系の分子に着目し、水面上で形成される単分子膜の圧力刺激に対する変位電流およびSHGを計測した。

さらに非線型誘電率評価システムに基本光として1064nmとともに新たに532nmのシステムを導入した。これによりシグナルの増大およびSN比の向上が実現できた。また、有機分子膜としてアゾ系色素分子膜を用い、光刺激によるシス-トランス異性化において、量子論的な立場から三状態モデルを用いて異性化反応と変位電流の関係を明らかにすることができた。2.分子膜の解析手法(配向度解析手法)の研究1次と3次のオーダーパラメータを同時に測定する方法に対して、フレネル係数(膜の誘電率)を考慮した計算を行い、膜の誘電率を無視した場合との差異を明確にした。構造対称性C_<∞v>を有する分子膜の非線型感受率テンソルと分子オーダーパラメータS_1, S_3との関係を理論的に結びつけるとともに、対称性の低くなった系(分子が傾いた場合)におけるミクロな感受率とマクロな感受率を結びつける理論式を導出した。3.分子膜の物性と構造(単分子膜レベルの構造変化とSHG、MDCの関係)リン脂質分子や液晶分子において観測される単分子膜レベルでの相転移現象を弾性体理論にもとづくエネルギー的考察から理論的検討を行い、膜圧縮に伴う相転移現象が明らかとなった。この相転移に伴って、変位電流およびSHGが大きく変化することを、nOCB系分子について実験的に確認した。