hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報環境への自己投射による身体動揺に関する研究

情報環境におけるユーザーの分身となる対象への操作に注目する.コントローラなどの入力インタフェースを介したシステムにおいては,操作者が操作インタフェースに習熟していない場合,インタフェースへの入力を行うに留まらず,操作対象を動かしたい方向へ実環境の自らの身体を動かすという現象が観察できる.この現象は自己投射性の高い情報環境で,アプリケーションに没頭していている状況において発現すると考えられる.本研究では,この現象に注目してモーションキャプチャ装置を用いた身体動揺の記録と観察を行った.情報環境におけるユーザーの分身となる対象への操作に注目する.コントローラなどの入力インタフェースを介したシステムにおいては,操作者が操作インタフェースに習熟していない場合,インタフェースへの入力を行うに留まらず,操作対象を動かしたい方向へ実環境の自らの身体を動かすという現象が観察できる.この現象は自己投射性の高い情報環境で,アプリケーションに没頭していている状況において発現すると考えられる.本研究では,この現象に注目してモーションキャプチャ装置を用いた身体動揺の記録と観察を行った.本年度は,3年間の研究期間の初年度であり,本研究で着目する情報環境への自己投射による身体動揺の現象の確認と定量的な記録・解析を目標として研究を推進した,情報環境で操作者の分身となるアバターを操作している場合,インタフェースに習熟していないユーザーでは,コントローラへの操作入力を行うに留まらず,情報環境のアバターを動かしたい方向へ実環境の自らの身体を動かすという現象が観察できる.この現象は特に自己投射性の高い情報環境で,操作者がアプリケーションに没頭していている状況において顕著に観察されると考えられる.本年度は,この身体動揺の現象の確認を目的として,情報環境への操作を行っている操作者の身体動揺の記録と解析を行うため,情報環境で自己の分身となる対象を操作できる実験環境を整えて,モーションキャプチャ装置による計測を行いながら被験者実験を行った.実験環境では被験者の頭部にモーションキャプチャ装置用の位置・姿勢の計測可能な再帰性反射材マーカーを装着することで操作中の頭部運動の計測を実現し,情報環境でのアバターの位置・姿勢,コントローラの操作情報を併せて記録した.実験においては,情報環境への操作を行っている状態の被験者と,操作を行わず操作時と同じ視覚・聴覚情報を視聴している状態の被験者との動揺を比較した.この実験の結果として操作入力を行っている条件で,被験者の頭部の動揺が大きくなっていることが確認できた.本年度は,3年間の研究期間の2年度であり,本研究で着目する情報環境への自己投射による身体動揺の現象の記録と被験者の主観要因を踏まえた検討を目標として研究を推進した.情報環境で操作者の分身となるアバターを操作している場合,インタフェースに習熟していないユーザーでは,コントローラへの操作入力を行うに留まらず,情報環境のアバターを動かしたい方向へ実環境の自らの身体を動かすという現象が観察できる.この現象は特に自己投射性の高い情報環境で,操作者がアプリケーションに没頭していている状況において顕著に観察されると考えられる.昨年度に整備した被験者の頭部にモーションキャプチャ装置用の位置・姿勢の計測対象となる再帰性反射材マーカーを装着することで操作中の頭部運動の計測を可能とした実験環境を用いて研究を推進した.本年度は,主に身体動揺の現象の主観要因を踏まえた検討を目的として,情報環境でアバターの操作を行っている被験者の身体動揺とアバターの位置・姿勢,インタフェースへの入力と併せて,インタビューを通じた主観要因の記録を行った.実験においては被験者が対象となるアバターの操作を行うプレイ条件と,記録した映像を観察するリプレイ条件を設け,操作が与える身体動揺への影響を明らかにすることを試みた.また,複数の被験者がそれぞれのアバターを同時に操作できる情報環境を用意し,アバターを操作する他者との競技を行わせ,身体動揺を観察した.本年度は,3年間の研究期間の最終年度であり,昨年度までに得られた情報環境への自己投射による身体動揺の現象の知見を踏まえながら,情報提示装置の特性を考慮してコンテンツと身体動揺との関係を探ることを目標として研究を推進した.情報環境で操作者の分身となるアバターを操作している場合,インタフェースに習熟していないユーザーでは,コントローラへの操作入力を行うに留まらず,情報環境のアバターを動かしたい方向へ実環境の自らの身体を動かすという現象が観察できる.この現象は特に自己投射性の高い情報環境で,操作者がアプリケーションに没頭していている状況において顕著に観察されると考えられる.今年度は,昨年度までに整備した被験者の頭部にモーションキャプチャ装置用の位置・姿勢の計測対象となる再帰性反射材マーカーを装着することで操作中の頭部運動の計測を可能とした実験環境を用いて,異なった情報提示手法を用いたコンテンツにおいての被験者の動揺を観察した.昨年度までと同様に大型スクリーンでのコンテンツ提示を行うと共に,携帯型情報端末のコンテンツを体験する被験者の観察を行った.いずれの環境においても熟達した被験者では,大きな動揺が観察されることは少なかった.一方で,若年の未習熟な被験者においては視野角の狭さから視覚誘導性の自己運動感覚に起因する身体動揺への影響が小さいと考えられる携帯型情報端末を用いた環境でも身体動揺が観察できることを確認した.
母子の身体感覚の個人差が社会的認知発達に与える影響―授乳場面に着目して

ヒトの乳児は,日常的に養育者と身体を接触させながら相互作用する経験を蓄積するとともに,自他の身体表象や心的機能を発達させていく.つまり,乳児の身体感覚は社会的認知発達の基盤となる.本研究では,授乳経験とオキシトシンホルモンの多様な機能に着目することで,授乳中の母子の相互作用を通して乳児の内受容感覚(身体感覚とその制御)と外受容感覚(視覚・聴覚など)が統合される過程とその個人差を明らかにする.また,授乳行動に含まれる要素の「何が」「どのように」母子双方の身体や心理に影響を与えるかを科学的に解明していくことで,個々の発達特性にあわせた発達支援,介入の提案が可能になると考えられる.ヒトの乳児は,日常的に養育者と身体を接触させながら相互作用する経験を蓄積するとともに,自他の身体表象や心的機能を発達させていく.つまり,乳児の身体感覚は社会的認知発達の基盤となる.本研究では,授乳経験とオキシトシンホルモンの多様な機能に着目することで,授乳中の母子の相互作用を通して乳児の内受容感覚(身体感覚とその制御)と外受容感覚(視覚・聴覚など)が統合される過程とその個人差を明らかにする.また,授乳行動に含まれる要素の「何が」「どのように」母子双方の身体や心理に影響を与えるかを科学的に解明していくことで,個々の発達特性にあわせた発達支援,介入の提案が可能になると考えられる.
介護予防のための高齢者の皮膚脆弱性セルフアセスメントツールの開発と妥当性評価

高齢者はドライスキンなど脆弱な皮膚(スキンフレイル)を呈しやすい。本研究は、地域在住高齢者のスキンフレイルに着目し、日常的に使用できるセルフアセスメントツールの開発を目的とした。4地区の65歳以上の住民を対象とし(n=192)、自記式ツールを文献や専門家の意見から作成し、前腕部皮膚の状態を本人および看護職が評価した。その結果、看護職が高齢者の皮膚を評価した場合にツールの構成概念妥当性と機器を用いて測定した皮膚状態との併存妥当性が認められた。看護職などの支援者が地域高齢者のスキンフレイルを評価・発見するための簡便なツールが作成された。本研究は、地域在住高齢者に対し、1本人が日常的に使用できる皮膚脆弱性セルフアセスメントツールの開発と妥当性評価を目的とした。初年度は、皮膚脆弱性に関わる構成概念の明確化とセルフアセスメントツールの項目抽出、ツール案に対するプレテストを目的とした。文献検討には、MEDLINE, CINHALを用いて高齢者の皮膚に関する原著論文、症例報告、学会コンセンサス、本邦および海外の皮膚科教科書、診療ガイドライン等を収集し、高齢者に頻度の高い皮膚所見を系統的にレビューした。高齢者の皮膚に精通した皮膚科医と皮膚・排泄ケア認定看護師各1名にインタビューを実施し、全26項目2件法のツール案を作成した。次に、65歳以上の地域在住高齢者に対し当事者インタビューを行い、ツールのワーディングを修正した。次に、ツール案に対する構成概念妥当性、基準関連妥当性を実施するための横断調査を実施した。対象者は地域の高齢者グループ活動の参加者であり、機縁法により募集した。実施期間は平成27年9月11月であり、計87名が参加した(平均年齢74.3歳、女性83名)。本研究は、所属大学の倫理審査委員会の承認を得て実施された。参加者は、自身の皮膚を観察し、自記式のツール案に回答した。また、研究者1名が取得した皮膚写真に対して独立してツール案を評価した。高齢者自身による評価は実施可能であり、1割以上欠損が認められた項目はなかった。3項目はいずれの評価においても該当率が低かく、高齢者自己評価と研究者評価の一致率が十分ではない項目が多かった。さらに、参加者は客観的指標を用いた皮膚の計測を調査員より受けた。測定項目は前腕部の角質水分量、経皮水分喪失量、粘弾性、皮溝・皮丘画像、超音波検査による真皮厚み・輝度であった。研究者評価では多くの項目と皮膚粘弾性、皮膚の厚みが相関したが、高齢者自己評価では相関はしなかった。計画通り、セルフアセスメントツールの項目を抽出し、内容妥当性の担保を実施できた。調査の参加人数が想定よりも多く募集でき、次年度予定していた併存妥当性調査の一部を前倒しして実施できた。皮膚に精通した専門家が評価した場合、ツール案の項目自体の併存妥当性があると考えられるが、高齢者の自己評価の妥当性が十分ではなく、回答方法に改善の余地があることが明らかとなった。平成27年度に得られたプレテストの結果を基にして、セルフアセスメントツールの項目の精選、ワーディングの変更、レイアウトの工夫等を検討した。次に、妥当性検証調査として、前年度よりも対象者を増やし、作成した草案の構成概念妥当性を確認するとともに、客観的皮膚計測値に対するツールの妥当性を評価した。今年度調査に参加した対象者数は、地域在住高齢者110名であった(平均年齢76.5歳、女性103名)。開発したツールを用いて本人および看護職が前腕部の皮膚脆弱性を評価した。昨年度収集したデータと合わせて、看護職評価結果に対し探索的因子分析(プロマックス回転)を実施し、構成概念妥当性を評価した。また、併存妥当性評価として角質水分量、吸引法による皮膚粘弾性、超音波法による皮膚の厚みを同時に測定した。探索的因子分析の結果、2因子10項目が抽出された。第1因子である「はり」には「肌をつまむと容易に伸びる」など4項目が含まれ、合計得点は皮膚の弾力性R2(r=-0.39, p<0.001)、皮膚の厚み(r=-0.42, p<0.001)と負の相関を示した。第2因子である「乾燥」には「肌の表面が白い粉をふいている」など6項目が含まれ、合計得点は角質水分量と負の相関を示した(r=-0.40, p<0.001)。本人評価と看護職評価の一致率は十分ではなかった。以上より、看護職評価によるスキンフレイルスクリーニングツールの構成概念妥当性と併存妥当性が確認された。また、妥当性が確保された看護職評価によるツール得点と、皮膚脆弱性のリスクファクターとなる生活習慣との関連を評価した。その結果、保湿行動得点が高いほど、乾燥得点が低い傾向が認められた。

その結果、看護職が高齢者の皮膚を評価した場合にツールの構成概念妥当性と機器を用いて測定した皮膚状態との併存妥当性が認められた。看護職などの支援者が地域高齢者のスキンフレイルを評価・発見するための簡便なツールが作成された。平成27年度に得られたプレテストの結果に基づき、該当率の低い項目を削除し、ツールのワーディングやレイアウト、デザインを修正する。特に、該当する皮膚状態の写真を説明文と併記する。修正したセルフアセスメントツール構成概念妥当性と客観的皮膚計測値に対する基準関連妥当性を評価する。対象は地域在住高齢者100名とし、皮膚状態にばらつきがでるよう季節や地域を変えて、複数回調査する。客観的皮膚計測項目は前年度と同様とし、ツール得点との相関を分析する。また、ツール得点に対し、因子分析を実施し、構成概念妥当性の検証と皮膚の異常所見や疾患を基準としたROC曲線解析を実施し、セルフアセスメントツールのカットオフ値を設定する。また、妥当性が確保されたセルフアセスメントツール得点と、皮膚脆弱性に関わる生活習慣、健康・介護予防の関心との関連を評価する。具体的には、清潔動作などの皮膚に関する行動頻度(入浴や清潔、保湿剤使用、日光暴露・保護)を皮膚脆弱性のリスク要因として評価し、予防的介入の方向性を見出す。また、フレイル(虚弱)の状態、介護予防事業への参加経験などを調査し、皮膚やスキンケア習慣が健康状態や予防行動を反映する指標となりうるかを検討する。スキンケア測定機器の一部の価格変更に伴い、購入からレンタルに調達方法を変更したため、予定経費よりも少なくなった。ツールの修正のための調査が新たに必要となったため、今年度の繰り越し分を質問紙作成、調査費用(人件費など)に充てる。
知覚的意思決定に関する脳機能構造と神経投射様式の解明

本年度は、MT野の神経投射を明らかにした論文を発表した。研究には2頭のマーモセットを用いた。最初に、麻酔下で、硬膜を残したまま光学内因性信号計測を行い、MT野を含む範囲のレチノトピーマップを作成した。それに基づいて、中心窩、周辺上視野、周辺下視野に対応するMT野内の3箇所に、異なる蛍光タンパク質を発現する順行性のウイルストレーサーを注入した。注入してから3週間後に灌流固定を行い、脳切片を作成し、蛍光画像を取得して解析した。MT野からは、後頭葉(V1野,V2野,V3野,V4野)、側頭葉(MTC野, MST野, FST野, FSTv野)、頭頂葉(V3A野,V6野,V6A野,AIP野,LIP野,MIP野)、前頭前野皮質(8野)ならびに第一次運動野に投射していることが分かった。2つの注入を行った個体では、どちらの注入もAIPと8野への投射が見られたが、投射先の重なり合いは見られなかった。このことから、MT野からAIPならびに8野への投射は、視野内の空間に対応した神経投射関係があることが示唆された。第一次運動野への投射は、他の動物種も含めて初めて得られた知見である。投射先のほとんどの脳領野は、3つのトレーサー注入において共通に見られた。これらの神経投射先を、視覚の研究で広く用いられているマカクザルの神経解剖学的研究で得られた知見と比較して検討した。ほぼすべての神経投射先は、マカクザルと同様なものであり、マーモセットは視覚の研究においても、ほぼ同等なモデル動物として検討可能なことが示唆された。本年度は、実験手技の向上の為、共同研究先で2光子イメージング実験を行った。課題としては、空間ワーキングメモリー課題を用い、課題遂行中のサルの前頭前野皮質の浅層の神経細胞からカルシウムイメージングを行った。2割ほどの神経細胞で、課題関連活動が見られた。これは、これまでの電気生理学的手法で得られた知見とほぼ同様である。これに加えて、神経細胞の空間分布を調べている。この共同研究で得られた、覚醒下のサルの実験で用いられた実験手技や、開発した解析プログラムを今後の研究で利用する。今後は、カルシウムインジケーター(GCaMP6s)をコードするウイルスをMT野に注入し、麻酔下のMT野の神経細胞の視覚応答として、カルシウムシグナルを計測する。それにより、詳細なMT野の機能構造を明らかにする。また、MT野に近い、背側の経路の神経活動と神経投射についても調べ、腹側経路に比べてあまり調べてこられなかった領野の機能と構造の関係について調べていく。本年度は、ヒトと同じ霊長類であるマーモセットのMT野の視覚応答を調べるための実験セットアップを中心に行った。まずは麻酔下で神経応答を調べることを計画していたので、その予定通りに進めた。麻酔下のマーモセットに、動き視覚刺激を提示したときのMT野の視覚神経応答を、光学内因性信号計測により測定して解析した。その結果、動き視覚刺激の提示位置に応じて、MT野内の異なる領域が活動していること(レチノトピー)を観察することができた。これにより、麻酔管理、視覚刺激提示、データ解析などの現在の実験系が十分に機能していることを確認した。さらに、MT野を含む神経回路を明らかにするため、光学内因性信号計測で得られたレチノトピーマップに基づいて、中心窩、周辺上視野、周辺下視野に対応するMT野内の3箇所に、異なる蛍光タンパク質を発現する順行性のウイルストレーサーを注入して調べた。MT野からは、後頭葉(V1野,V2野,V3野,V4野)、側頭葉(MTC野, MST野, FST野, FSTv野)、頭頂葉(V3A野,V6野,V6A野,AIP野,LIP野,MIP野)、前頭前野皮質(8野)に投射していることが分かった。3つの注入では、どれも同様な脳領野に投射していたが、前頭前野皮質や頭頂葉などの投射先の各脳領野内では、重なり合っていなかった。このことから、レチノトピーに対応した神経結合がMT野と投射先の脳領野の間に存在し、視野の同じ部分を表現する細胞集団が、各脳領野間でつながって動き視覚刺激を処理する神経回路を構成すると考えられた。現在、MT野からの神経投射についての結果を論文にまとめ、投稿準備中である。また、ウイルスを脳内注入する手法に問題がないことを確認できた。本年度は、マーモセットのMT野の視覚応答を調べるための実験セットアップを中心に行った。麻酔下のマーモセットに、動き刺激を提示したときのMT野の神経応答を、光学内因性信号計測により測定して解析した。その結果、MT野のレチノトピーマップを明らかにすることができたので、麻酔管理、視覚刺激提示、実験データ解析など、現在の実験系が十分に機能していることを確認した。また、並行して、MT野の脳内の神経回路を明らかにするために、ウイルストレーサーをMT野に注入して、解剖学的研究を行い、MT野からの神経投射パターンを明らかにすることができた。現在結果を論文としてまとめている。

研究には2頭のマーモセットを用いた。最初に、麻酔下で、硬膜を残したまま光学内因性信号計測を行い、MT野を含む範囲のレチノトピーマップを作成した。それに基づいて、中心窩、周辺上視野、周辺下視野に対応するMT野内の3箇所に、異なる蛍光タンパク質を発現する順行性のウイルストレーサーを注入した。注入してから3週間後に灌流固定を行い、脳切片を作成し、蛍光画像を取得して解析した。MT野からは、後頭葉(V1野,V2野,V3野,V4野)、側頭葉(MTC野, MST野, FST野, FSTv野)、頭頂葉(V3A野,V6野,V6A野,AIP野,LIP野,MIP野)、前頭前野皮質(8野)ならびに第一次運動野に投射していることが分かった。2つの注入を行った個体では、どちらの注入もAIPと8野への投射が見られたが、投射先の重なり合いは見られなかった。このことから、MT野からAIPならびに8野への投射は、視野内の空間に対応した神経投射関係があることが示唆された。第一次運動野への投射は、他の動物種も含めて初めて得られた知見である。投射先のほとんどの脳領野は、3つのトレーサー注入において共通に見られた。これらの神経投射先を、視覚の研究で広く用いられているマカクザルの神経解剖学的研究で得られた知見と比較して検討した。ほぼすべての神経投射先は、マカクザルと同様なものであり、マーモセットは視覚の研究においても、ほぼ同等なモデル動物として検討可能なことが示唆された。本年度は、実験手技の向上の為、共同研究先で2光子イメージング実験を行った。課題としては、空間ワーキングメモリー課題を用い、課題遂行中のサルの前頭前野皮質の浅層の神経細胞からカルシウムイメージングを行った。2割ほどの神経細胞で、課題関連活動が見られた。これは、これまでの電気生理学的手法で得られた知見とほぼ同様である。これに加えて、神経細胞の空間分布を調べている。この共同研究で得られた、覚醒下のサルの実験で用いられた実験手技や、開発した解析プログラムを今後の研究で利用する。当初の実験計画通りに研究を進める。麻酔下でMT野からの視覚神経応答を、光学内因性信号計測により測定することができ、また、ウイルストレーサーをMT野に注入して、神経投射パターンを明らかにすることができた。今後は、光学内因性信号計測よりもS/Nの高い、カルシウムインジケーター(GCaMP6)をコードするウイルスをMT野に注入することで、麻酔下のMT野の視覚神経応答を、カルシウムシグナルとして計測する。それにより、より詳細なMT野の機能構造を明らかにする。今後は、カルシウムインジケーター(GCaMP6s)をコードするウイルスをMT野に注入し、麻酔下のMT野の神経細胞の視覚応答として、カルシウムシグナルを計測する。それにより、詳細なMT野の機能構造を明らかにする。また、MT野に近い、背側の経路の神経活動と神経投射についても調べ、腹側経路に比べてあまり調べてこられなかった領野の機能と構造の関係について調べていく。一部の実験実施のタイミングが少しずれたため、動物の購入時期がずれ、差額が生じた。今年度は、実験手技向上の為、共同研究を行ったため、使用額に変更が生じた。次年度は、当初の予定通りに計画を進める。
海洋中の乱流混合過程が太平洋の炭素吸収および物質循環に果たす役割の解明

深層海洋を巡る深層海洋大循環は、熱輸送および炭素(炭酸)などの物質輸送をともなうが、この深層海洋大循環のパターンや強さは、微細な乱流混合過程にともなう混合強度分布に強く制御される。そのため、気候変動研究で必要不可欠な、海洋中の水および物質循環の数値モデリングにおいては、適切な混合強度分布をモデルに与え、海洋中の熱輸送や炭素輸送、さらにこれらに影響される海面でのフラックスを再現することが必要となる。本研究では、混合強度分布と海洋の熱・物質循環の関係を調べるために、地球システムモデルMIROC-ES2Lを使用する。これは、大気・海洋それぞれの大循環モデルを結合することで作られた大気海洋結合モデルに、海洋生態系や陸域生態系などのモデルを組み込んだ統合モデルである。これに、従来の深さのみに依存する混合強度分布を与えた場合(CTRL)と潮汐エネルギー起源の混合強度分布を与えた場合(TED)の実験を行う。平成30年度においては、産業革命以前の大気中二酸化炭素濃度の下、地球システムモデルにそれぞれの混合強度分布を与え、スピンアップを行った。CTRL実験とTED実験の結果を比較すると、TED実験では南大洋で海氷面積が広く海洋冷却が弱くなるため、深層水の形成が弱く、太平洋への深層水の流入量は毎秒100万立方メートル程度で、CTRL実験での1/10程度となった。また、CTRL実験では、南大洋で二酸化炭素の放出が起こるが、TED実験では張り出した海氷によって放出が妨げられた。その結果、全球炭素吸収量は、CTRL実験で毎年0.86ペタグラム、TED実験では1.09ペタグラムと、両者で違いが見られた。研究計画は、以上のように、ほぼ順調に計画を遂行してできていると評価される。当初の計画では、平成30年度は、MIROC-ES2Lの開発を行い、産業革命以前の条件でモデルを1000年以上駆動してスピンアップするとともに、大気中の二酸化炭素濃度を上昇させる温暖化実験を行う計画であった。しかしながら、MIROC-ES2Lの開発が当初の予定より遅れたため、モデルの開発に合わせてモデルを微修正しながら、産業革命以前の条件で1500年と、より長期間のスピンアップを行った。大気中の炭素濃度増加実験については、平成31年度に実行することとなったものの、150年程度の積分時間であるため、平成31年度に計算と解析をあわせて行う。平成30年度における産業革命以前の条件下でのスピンアップ計算の結果から、海洋中の混合強度分布の違いが、全球スケールでの海洋の炭素吸収量、さらに海洋底深層の炭酸濃度に違いをもたらすことが明らかになった。これらの違いは、南大洋における深層水の形成に関係している。海洋中の混合強度分布の違いは底深層の水循環の強さのみならず、全球炭素循環にも影響しているといえる。また、混合強度分布の違いは産業革命以前の条件下での全球炭素吸収量に違いをもたらすことがわかったが、同様に温暖化時の気候応答についても、混合強度分布の違いにより違いが生じる可能性があると考えられる。平成30年度に引き続き地球システムモデルMIROC-ES2Lを用い、大気中の二酸化炭素濃度を毎年1%ずつ増加させる漸増実験を行う。計算は大気中の二酸化炭素濃度が4倍に達する150年程度まで行う。ここでは、特に海洋の二酸化炭素吸収の変化と、それにともなう海洋内部での炭酸濃度の変化、さらに見積もられた二酸化炭素排出量と大気気温上昇の関係に注目する。この結果の解析について、論文化を目指す。これに加え、潮汐力の18.6年周期変動に対する気候・物質循環の応答を調べる。過去の潮汐シミュレーションでは、各潮汐周波数成分で内部潮汐エネルギーフラックスを見積もっている。そこで、各潮汐周波数成分の内部潮汐エネルギーフラックスを振動させることで、混合強度を時間変化させる。こうして得られた混合強度の時空間分布をモデルに与え、平成30年のスピンアップによって得られた場を初期場として数値実験を行い、得られた生物生産量や炭素・窒素循環の変動を観測データと比較することで、潮汐に起因する18.6年周期の混合強度分布が物質循環や気候に果たす役割を多角的に評価する。

その結果、全球炭素吸収量は、CTRL実験で毎年0.86ペタグラム、TED実験では1.09ペタグラムと、両者で違いが見られた。研究計画は、以上のように、ほぼ順調に計画を遂行してできていると評価される。当初の計画では、平成30年度は、MIROC-ES2Lの開発を行い、産業革命以前の条件でモデルを1000年以上駆動してスピンアップするとともに、大気中の二酸化炭素濃度を上昇させる温暖化実験を行う計画であった。しかしながら、MIROC-ES2Lの開発が当初の予定より遅れたため、モデルの開発に合わせてモデルを微修正しながら、産業革命以前の条件で1500年と、より長期間のスピンアップを行った。大気中の炭素濃度増加実験については、平成31年度に実行することとなったものの、150年程度の積分時間であるため、平成31年度に計算と解析をあわせて行う。平成30年度における産業革命以前の条件下でのスピンアップ計算の結果から、海洋中の混合強度分布の違いが、全球スケールでの海洋の炭素吸収量、さらに海洋底深層の炭酸濃度に違いをもたらすことが明らかになった。これらの違いは、南大洋における深層水の形成に関係している。海洋中の混合強度分布の違いは底深層の水循環の強さのみならず、全球炭素循環にも影響しているといえる。また、混合強度分布の違いは産業革命以前の条件下での全球炭素吸収量に違いをもたらすことがわかったが、同様に温暖化時の気候応答についても、混合強度分布の違いにより違いが生じる可能性があると考えられる。平成30年度に引き続き地球システムモデルMIROC-ES2Lを用い、大気中の二酸化炭素濃度を毎年1%ずつ増加させる漸増実験を行う。計算は大気中の二酸化炭素濃度が4倍に達する150年程度まで行う。ここでは、特に海洋の二酸化炭素吸収の変化と、それにともなう海洋内部での炭酸濃度の変化、さらに見積もられた二酸化炭素排出量と大気気温上昇の関係に注目する。この結果の解析について、論文化を目指す。これに加え、潮汐力の18.6年周期変動に対する気候・物質循環の応答を調べる。過去の潮汐シミュレーションでは、各潮汐周波数成分で内部潮汐エネルギーフラックスを見積もっている。そこで、各潮汐周波数成分の内部潮汐エネルギーフラックスを振動させることで、混合強度を時間変化させる。こうして得られた混合強度の時空間分布をモデルに与え、平成30年のスピンアップによって得られた場を初期場として数値実験を行い、得られた生物生産量や炭素・窒素循環の変動を観測データと比較することで、潮汐に起因する18.6年周期の混合強度分布が物質循環や気候に果たす役割を多角的に評価する。
化合物半導体量子構造の量子準位と表面・界面準位の相互作用とその制御の研究

量子構造は、構造の尺度が電子波長程度に微細であるので、表面や界面の性質が、量子構造の性質に及ぼす影響は極めて大きいと考えられる。本研究では、化合物半導体の量子構造の量子準位と表面・界面準位の相互作用を理論的・実験的に解明するとともに、独自の表面・界面制御技術を用いて量子構造の表面・界面を工学的に制御することを試みた。得られた主な研究成果を以下にまとめる。(1)Al_<0.3>Ga_<0.7>As/GaAs量子井戸からのフォトルミネセンス(PL)発光強度が、上部AlGaAsバリア層の厚さが10nm以下となると指数関数的に減少することを観測し、それが量子井戸準位と表面準位の相互作用にもとづくことを明らかにした。(2)量子井戸の界面準位や表面準位が量子井戸のPL効率やその励起光強度依存性に及ぼす影響を理論的・実験的に明らかにした。(3)分子線エピタキシ-(MBE)法による超薄膜シリコンと光化学気相堆積(光CVD)法による超薄膜シリコン窒化膜を界面制御層(ICL)として利用した、独自の表面・界面制御技術を開発した。(4)砒化ガリウムインジウム(InGaAs)に、Si ICLによる界面制御技術を適用することにより、界面準位濃度の最小値(Nssmin)2x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>が得られた。この値は、これまでに化合物半導体で報告されている中で最も低い値である。(5)Si ICLによる界面制御技術を表面近傍の量子井戸に適用した結果、表面準位によるPL強度の低減をほぼ制御することができ、最大で1000倍のPL強度の回復が確認された。また、これが界面制御技術の適用により量子井戸表面の表面準位の発生が抑制され、トンネリングを介した表面準位によるキャリアの非発光再結合が減少したためであることを明らかにした。表面近傍の量子井戸の不活性化は、世界で初めてのことであり、本研究で提案された表面不活性化技術は、量子構造の表面・界面制御にきわめて有望である。本研究の目的は、化合物半導体の量子構造の量子準位と表面・界面準位の相互作用を解明するとともに、独自の表面・界面制御技術を用いて量子構造の表面・界面を工学的に制御することを試みることにある。MBE法によりAlGaAs/GaAs系およびInGaAs/GaAs系を用いた量子井戸を製作し、極低温のフォトルミネセンス法により、量子井戸準位と表面準位の相互作用の有無を調べた結果、量子井戸の深さを100A以下とすると、量子井戸からの発光が指数関数的に減少し、強い相互作用が認められた。しかし、すでに報告されているような量子井戸の発光波長のシフトは認められず、また、相互作用の強い極限では、井戸層材料自身のバンド間遷移に対応する微弱な発光が認められた。これらの新しい結果を説明する新しいモデルを構築し、実験結果を定量的に説明できる見通しを得た。半絶縁性GaAsおよびInP基板上のプレーナ構造について、表面電気伝導の実験を行なった。

種々の表面状態を用意し、半絶縁性基板上でのリーク電流と絶縁破壊電圧を電極間距離と温度を変えつつ調べた結果、リーク電流および絶縁破壊電圧の値やその温度依存性が、表面状態の影響を受けることが判明し、表面伝導に表面準位が関与していることを示す結果が得られた。また、GaAsの破壊電界強度は約3kV/cm程度で、InPより1桁以上低いことが判明した。さらに、Si超薄膜界面制御層を用いて表面準位を減らすことにより、これらの特性が著しく改善されることが判明した。集束イオンビーム(FIB)/集束電子ビーム(FEB)装置の立ち上げ調整および基礎実験を終了し、これらにより量子細線を形成する技術が確立された。量子構造は、構造の尺度が電子波長程度に微細であるので、表面や界面の性質が、量子構造の性質に及ぼす影響は極めて大きいと考えられる。本研究では、化合物半導体の量子構造の量子準位と表面・界面準位の相互作用を理論的・実験的に解明するとともに、独自の表面・界面制御技術を用いて量子構造の表面・界面を工学的に制御することを試みた。得られた主な研究成果を以下にまとめる。(1)Al_<0.3>Ga_<0.7>As/GaAs量子井戸からのフォトルミネセンス(PL)発光強度が、上部AlGaAsバリア層の厚さが10nm以下となると指数関数的に減少することを観測し、それが量子井戸準位と表面準位の相互作用にもとづくことを明らかにした。(2)量子井戸の界面準位や表面準位が量子井戸のPL効率やその励起光強度依存性に及ぼす影響を理論的・実験的に明らかにした。(3)分子線エピタキシ-(MBE)法による超薄膜シリコンと光化学気相堆積(光CVD)法による超薄膜シリコン窒化膜を界面制御層(ICL)として利用した、独自の表面・界面制御技術を開発した。(4)砒化ガリウムインジウム(InGaAs)に、Si ICLによる界面制御技術を適用することにより、界面準位濃度の最小値(Nssmin)2x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>が得られた。この値は、これまでに化合物半導体で報告されている中で最も低い値である。(5)Si ICLによる界面制御技術を表面近傍の量子井戸に適用した結果、表面準位によるPL強度の低減をほぼ制御することができ、最大で1000倍のPL強度の回復が確認された。また、これが界面制御技術の適用により量子井戸表面の表面準位の発生が抑制され、トンネリングを介した表面準位によるキャリアの非発光再結合が減少したためであることを明らかにした。表面近傍の量子井戸の不活性化は、世界で初めてのことであり、本研究で提案された表面不活性化技術は、量子構造の表面・界面制御にきわめて有望である。
ベーチェット病発症原因としての口腔内細菌と疾患関連遺伝子の検討

本研究は、ミッション1:申請者らの患者診察による臨床症状の評価、歯科医による口腔状態の評価、ミッション2:口腔粘膜・唾液検体を採取して頬粘膜細胞からDNAを抽出し、遺伝子タイピングと口腔内細菌叢の分布を解析、ミッション3:血液を採取して口腔内細菌認識自己抗体の有無を検討し、同定し、さらに抗体量を測定することである。それぞれ日本人とシルクロード地域諸民族とで行うため、6つのミッションで構成される。今回の基盤研究(C)では日本人とシルクロード諸民族のミッション2、および日本人のミッション3の3つを検討する。
逐次周辺尤度オンライン変化検出:粒子フィルタ的接近

1.オンライン変化検出とは,観測値の背後に潜むシステムの突発的な変化をオンラインで検出する問題である。観測値の背後にあるシステムが明示的に与えられていない場合もがあるばかりでなく、システムに非線形性が潜んでいることもある.このような未知非線形システムに対する変化検出手法を二つ提案した.両者ともオンラインベイズ的枠組みに基づいており,ひとつは「逐次周辺尤度」を情報基準とするものであり、二つ目は「隠れ変数」の逐次的な算出によるものである.実装には逐次モンテカルロ法を用いた.提案手法の有効性を評価するために幾つかの数値実験を実施した.2.video自然画像から顔をオンラインで検出するアルゴリズム構築を試みた。各時刻のViola-Jones静的スコアをもとに、次ステップの顔領域をBayes的枠組みからオンラインで予測・検出しようとするものである。逐次Monte Carloにより実装した。逐次周辺尤度をチェックし、その値が激変する場合、何らかの変化が起きたとみなし、先験分布を再設定するアルゴリズムである。実データでその有効性を確認した。3.時系列や画像などを単純な基底の線形和によって表現する手法としてeigenfaceやsparse codingがある。対象とするデータの特徴を基底の係数によって捉えることができるため、認識や判別などにも利用されているが、線形和という制限された表現のため、時系列の不連続な変化、あるいは画像の変形には十分に対応できない場合も多い。そこで基底の組み合わせ方に非線形変換を導入し、中間表現の周辺情報量を最小化するという規準によって、より柔軟な表現を獲得する方法を試みた。顔画像を用いた数値実験では線形手法では得られない表現を獲得でき、その有効性が確認された。工学における「変化検出」は、興味の対象としている広い意味のシステム内部の突発的変化の検出を意味するのが一般的である。"突発的変化"は瞬時的あるいはデータ収集速度より遥かに速い変化を意味する。従ってこれはいわゆる適応推定とは異なる範疇の問題である。適応推定ではシステムのパラメータが緩やかに変化する場合である。変化が突発的であることは変化量が大きい事を意味しない。むしろ逆に変化量が小さい場合がチャレンジングである。工学で扱う問題ではデータに不確定性(雑音である事が多い)が含まれているのが普通なのでそのような枠組みで問題を捉える必要がある。優れた変化検出アルゴリズムは広大な応用を持つ。広い意味のシステムにおける故障検出、不正検出、動画像における場面変化検出、話者変化検出、医用データ変化検出、製品品質変化検出、環境データ変化検出、天候変化検出、地理データ変化検出、等々である。変化検出アルゴリズムは大きく分けて二つのクラスに分けることができる。ひとつはモデル準拠型、そしてもうひとつはデータ準拠型である。前者では対象としているシステムを既述する方程式が分かっている場合、後者はそれが分からない、あるいは原理としては方程式導出が可能なはずであっても現実には極めて困難な場合であって、得られたたデータのみから変化を検出しようとする手法である。この研究では尤度のシステムパラメータ依存性は未知、かつとり得る値は有限個に限らない場合を考える。各時刻における「周辺尤度」を「逐次モンテカルロ」手法(粒子フィルタ)で計算し、周辺尤度の変化によりシステムの変化をオンラインで検出しようとするものである。1年目は基本アルゴリズム構築と非自明な数値実験でその有効性を検証した。1.粒子フィルタによる変化検出アルゴリズムにおけるパラメータ更新をi.i.d.正規雑音で駆動されたrandom walkを用いていた。すでにかなり機能はしているものの"弱い"モデルであり、さらに言えば"poor"なモデルといえよう。random walkは文字通りデタラメなので別の言い方をすれば"blind"

なので何らかの形で与えられた情報で駆使するのがよいと考え、そのようなパラメータ更新を行ったところ目に見える形で改善が見られた。2.これまで「逐次周辺尤度」の時間依存性を変化検出のインデックスと考え、それなりの成果を得てきたが、新たに隠れ変数を考慮し、隠れ変数の確率値を変化のインデックスとするアルゴリズムを構築し幾つかの非自明な例題でその性能を確認した。3.従来のブースティングのアルゴリズムでは、学習時にデータの重みを変化させることによって多様な学習器を構成した上で重みつきの多数決を行うことが一般的である。本研究の目的の一つである変化検出においては、データが随時観測されるような状況下で学習を行うことが望ましい。そこで、損失関数の逐次更新による推定と学習器の多様性を維持するために擬似的に誤ったデータを学習させる負学習の導入という2つの拡張を行った。2つの拡張が有効に働くことを確認した。4.変化点を生み出す確率モデルの一つとして、隠れマルコフモデルを拡張した時間依存型隠れマルコフモデルについて検討を行った。このモデルは変化後の経過時間によって状態遷移確率が徐々に変化していくもので、推定方法も従来の前向き・後向きアルゴリズムを拡張することによって自然に導出される。時間依存型隠れマルコフモデルを用いた実データへの応用として、心拍データから睡眠状態の推定実験を行い、従来のモデルより良好な結果を得ている。1.オンライン変化検出とは、観測値の背後に潜むシステムの突発的な変化をオンラインで検出する問題である。観測値の背後にあるシステムが明示的に与えられていない場合もがあるばかりでなく、システムに非線形性が潜んでいることもある。この研究では、このような未知非線形システムに対する変化検出手法を提案した。オンラインベイズ的枠組みに基づいており、その枠組みから自然に導かれる"発生源に突発的な変化が起こった確率"の逐次的な算出を目的とした。また当該確率の逐次的な算出をラオ・ブラックウェル逐次モンテカルロ法により実現する方法も示した。提案手法の有効性を評価するために幾つかの数値実験を実施した。2.video自然画像から顔をオンラインで検出するアルゴリズム構築を試みた。各時刻のViola-Jones静的スコアをもとに、次ステップの顔領域をBayes的枠組みからオンラインで予測・検出しようとするものである。逐次Monte Carloにより実装した。逐次周辺尤度をチェックし、その値が激変する場合、何らかの変化が起きたとみなし、先験分布を再設定するアルゴリズムである。実データでその有効性を確認した。3.時系列や画像などを単純な基底の線形和によって表現する手法としてeigenfaceやsparse codingがある。得られた基底の係数によって対象とするデータの特徴を捉えることができるため、認識や判別などにも成功裏に利用されている。
脳内オレキシン-ノルアドレナリン神経の興奮と全身麻酔機序

今回の研究結果は、脳内ノルアドレナリン神経活動がGABA型麻酔薬で約30%減少することとNMDA型麻酔薬で逆に約5倍に増加することの双方が、全身麻酔機序(意識消失)に関与するとした我々の仮説に合うものであった。まずオレキシンは、ノルアドレナリン神経を活性化するが、最大でも2.5倍程度、つまり我々が想定した覚醒が最大となるノルアドレナリン放出の範囲内での増加に留まることが分かり、またGABA型、NMDA型麻酔薬の双方のターゲットとなっていることもわかった。GABA型麻酔薬であるチオペンタールの麻酔時間はオレキシンのノルアドレナリン神経活性により麻酔効果が減弱し、NMDA型麻酔薬ケタミンではケタミンによるノルアドレナリン神経過興奮がオレキシンにより減弱され麻酔効果も減弱した。また、ノルアドレナリン神経の抑制が関与するGABA型麻酔薬プロポフォールで、ヨヒンビン1mg/kg ipによりノルアドレナリン放出量を250%程度に増加させると麻酔時間は減少するが、10mg/kg ipすることでノルアドレナリンの放出量をケタミン麻酔並みの500%まで過度に増加させると麻酔時間は逆に延長した。つまりGABA型麻酔薬においてもノルアドレナリン神経の過興奮は麻酔効果増強に働くことが分かった。さらに、ノルアドレナリン神経の抑制が関与するGABA型麻酔薬チオペンタールでは、DSP-4による青斑核系ノルアドレナリン神経の破壊により麻酔時間が延長したが、ノルアドレナリン神経の過興奮が関与するNMDA型麻酔薬ケタミンでは、逆に麻酔時間は減少した。そして、大脳皮質内ノルアドレナリン含有量とチオペンタール麻酔時間の延長およびケタミン麻酔時間の減少との間には各々有意な相関が認められ、ノルアドレナリン神経の抑制、過興奮の両方が意識消失に関与することが実証できたといえる。Wistar系ラットを実験動物とし研究した。[In vitro]吸入麻酔薬の大脳皮質および脊髄でのノルアドレナリン(NA)基礎放出への影響ラット大脳皮質および脊髄スライス標本に亜酸化窒素:25、50、75%、イソフルレン:0.5、1、2、3MACを暴露させたところ、大脳皮質スライスでは濃度依存的にNA放出を増加させたが、脊髄では変化しなかった。プロポフォール(60mg/kg ip)のラットでの麻酔時間は、ヨヒンビン低用量(1mg/kg)で30%短縮し高用量(10mg/kg)で55%延長した。マイクロダイアリーシス法によるNA放出量を見たところ、基礎値を100%とするとプロポフォールにより70%に減少し、ヨヒンビン低用量では200%、高用量で550%に増加した。2.低及び高用量NA神経抑制薬のNMDA型麻酔薬の麻酔作用に対する効果の比較ケタミン(100mg/kg ip)麻酔にクロニジン:0、3、30、300μg/kgを加えると、麻酔時間は用量依存的に延長した。マイクロダイアリーシス法によるNA放出量を見たところ、ケタミンによるNA放出量増加はクロニジンにより用量依存的に抑制された。[臨床検討]全身麻酔中の血中オレキシン(OX)濃度の検討対象は成人眼科手術患者としプロポフォール・フェンタニルによる全静脈麻酔群(PF群:20名)とセボフルレン・フェンタニルよる吸入麻酔群(AOS群:20名)の2群に分け、BIS値が40-60となる様に麻酔を維持した。血中OX A、コルチゾール、カテコラミン濃度を測定した結果、これらの濃度は意識レベルではなくストレスの強度に伴って変化した。特にOXAとNAは有意な相関を認めた。1.オレキシン(OX)A性選択的ノルアドレナリン(NA)放出及び高K^+性非選択的NA放出に対するα_

2受容体の役割α_2受容体動薬クロニジンは、濃度依存的に大脳皮質スライスからの高K^+誘発性NA放出を抑制したが、OXA誘発性NA放出には全く影響しなかった。逆にOX1型受容体桔抗薬SB334867は濃度依存的にOXA誘発性NA放出を抑制したが、高K^+誘発性NA放出には全く影響しなかった。さらに、高K^+誘発性NA放出に対するクロニジンの抑制効果はα_2受容体遮断薬ヨヒンビンにより桔抗されたが、OXAには影響を受けなかった。よって、大脳皮質においてOX神経とα_2受容体は互いに干渉しないことが推察された。2.OXA及び高K^+によるNA放出に対するベンゾジアゼピン系静脈麻酔薬(BDZ)の効果大脳皮質スライスからのOXA誘発性NA放出に対し、BDZの内でミダゾラムのみが臨床濃度(IC_,50>:0.87μM)で有意に抑制した。しかし、この抑制はフルマゼニルで桔抗されなかったのでBDZ受容体を介しないと考えられた。ジアゼパム、フルニトラゼパムは抑制に高濃度を要した(IC_<50>:ジアゼパム=68.5μM、フルニトラゼパム=56.9μM)。また、高K誘発性NA放出に対してはBDZ間で力価に差はなかった。3.OX受容体合有細胞を用いた各種麻酔薬とOX受容体との相互作用の検討OX受容体を有するSK-N-MC細胞を用いて検討したが、細胞のOX_1受容体発現が安定せず信頼のおけるデータが得られなかった。4.電撃痙攣誘発療法(ECT)の血中オレキシンA、ノルアドレナリン濃度および麻酔深度(BIS値)に与える影響精神病患者の治療としてのECT療法において、全身麻酔下でのECTによるBIS値の変化は患者により異なった。今後解析をさらに進め変化する場合と変化しない場合の患者因子が何であるか検討する。1.ノルアドレナリン(NA)神経破壊がGABA型およびNMDA型麻酔薬の麻酔時間に及ぼす影響予め、DSP450mg/kg ipにより脳内NA作動性神経の大半を破壊した群と、生食をicvした群とで、GABA型麻酔薬の代表であるチオペンタール麻酔時間およびNMDA型麻酔薬の代表であるケタミン麻酔時間を比較した。その結果、チオペンタールの麻酔時間はDSPにより65.0±12.8分から100.0±6.0分に延長したのに対し、ケタミンの麻酔時間は29.1±1.6分から21.1±0.7分に短縮した。よって、NA神経抑制が麻酔機序に関与すると考えているGABA型麻酔薬では、NA神経破壊により麻酔効果は増強し、NA神経過興奮が関与すると考えられる。また、NA含有量の減少とチオペンタール麻酔時間の延長との間にr^2=0.37、p<0.05の有意な相関を認めるとともに、ケタミン麻酔時間短縮との間にもr^2=0.56、p<0.0lの有意な相関を認めた。よって、GABA型麻酔薬はNA神経抑制、NMDA型麻酔薬ではNA神経過興奮により意識消失が生じるとする我々の仮説を支持する結果が得られた。[臨床検討]1.電撃痙攣誘発療法(ECT)の麻酔深度(BIS値)に与える影響昨年は対象患者が少なかったので、本年度も昨年度と同様に行い対象患者数を増やして検討する予定であったが、ECT患者の全身麻酔依頼が激減し、ほとんど症例は得られなかった。ただし、ECT患者のBISの変化は患者ごとに異なり、必ずしも麻酔深度を反映したものではなかった。
心電図周波数解析と心内ローターマッピングを用いた新しい心房細動評価と治療法の開発

体表面心電図の心房細動波からDominant Frequency (DF)が得られることが知られている。われわれはアブレーションを行った持続性心房細動患者の予後とDFとの関連を調べた。DFが高いとアブレーション後の再発が多く、DFは心房筋のリモデリングを反映していると考えられた。また心房細動中のrotorを観察すると、左心房前壁および後壁にrotorが多く観察され、これらをablationにて焼灼すると、心房細動が停止する症例が認められた。またその後の洞調律維持も良好であった。心房細動rotorの評価は、アブレーション治療時の焼灼部位決定に有用であった。心房細動の機序の一つとしてスパイラルリエントリーが提唱されており、心房細動維持に関与してしていると推測されている。本研究の目的はこのスパイラル(ローター)を可視化し、その部位を同定し、カテーテル治療に応用しようとするものである。そこで我々は、心房細動波解析ソフトであるCEPASを購入し、心房細動波の解析を行った。持続性心房細動において焼灼前、肺静脈隔離後、線状焼灼+CFAE通電後にバスケットカテーテルを用いて左心房内電位を記録した。解析は左心房電位を単極誘導記録し、その電位をすべて手動で興奮タイミングを決定する必要があり、極めて時間と手間のかかる解析作業であった。位相解析を行うと、心房細動波が旋回しているローターを認めるものや興奮が左心房内の特定部位から発火しているものもあり、それらが入り交じった興奮伝播が観察された。この方法でローター解析が可能であろうとの感触を得られたことが本年度の成果であり。今後も検討を継続する。また、体表面12誘導心電図記録から、心室波をサブトラクションし、心房細動波のみとし、その周波数解析を行うことにより、心房細動のローター旋回頻度を予測できるかもしれない。そのため持続性心房細動患者のFFT解析を行った。胸部誘導は右側では解析可能であったものの。左側では心房細動電位が低く、十分な解析ができなかった。今後誘導によるFFTの違いと心房細動様態の関連を検討する、さらに左心房内ローターとの関連について検討する。心房細動中の心内電位をバスケットカテーテルで記録し、位相解析を用いてスパイラル波を解析することが、この研究に必要である。オーストラリアの解析ソフトメーカーのCEPASシステムを購入したが、私どもの手に入るまでにおよそ半年を要した。購入に際し学内での手続きに時間がかかること、さらにメーカーの対応の遅さがその理由であった。さらに、1症例あたりの解析時間が相当(数日)かかり、今のままでは現実的でないことが判明した。持続性(慢性)心房細動が維持される機序の一つとしてスパイラルリエントリーが提唱されている。今回の研究ではそのスパイラルを可視化し、その旋回中心を同定しアブレーション治療に応用しようとするものである。そこで我々は心房細動波解析ソフトCEPASを購入し、バスケットカテーテルを用いて心房細動中の興奮伝播様式を解析した。記録は心房細動アブレーション前、肺静脈隔離後、線状焼灼後に行った。位相解析により心房細動中のローターが観察された症例もあるものの、短時間の記録では同定できないものもあった。ローターは発生しては消失し、長時間持続するものではなかった。解析には多大な手間を要し、解析に時間がかかるためアブレーション施行中にローターを同定できないとの問題点があった。心房細動の維持にローターの存在が深く関わっていると予想される症例もあり、今後さらに詳細な検討が必要と考えられた。また心房細動の体表面心電図の周波数解析により、心房細動性状が明らかにされる可能性がある。そこで心房細動周波数とアブレーション成否との関連も検討した。体表面心電図の心房波はその波高が背部で極めて小さく、周波数解析になじまなかった。そのため大きな波高が得られるV1や下壁誘導をを用いて解析を行った。心房細動波のDominant Frequency (DF)は発作性か持続性か、あるいは薬物使用の有無により大きく影響を受ける。しかしDFは心房細動基質を反映していると可能性があり、アブレーション後再発症例でDFが大きい傾向にあった。DFはローター頻度との関連も予想され、この解析がアブレーション成否に関わる可能性が示唆された。この研究では位相解析が必要であり、その解析ソフトを導入したが、その解析では、ほぼ手動による波形認識が必要となり、その解析には膨大な時間がかかることが判明した。またそのソフトの開発メーカー(海外)に問い合わせても返答が遅く、なかなか解析が進まないのが実情である。そんななかで解析できた症例を検討すると、ローターが認められる症例もあり、何らかの関与が予想された。しかしながらアブレーションセッション中の解析が出来ないため、ローターを意識した通電が出来ないとの問題点がある。心房細動周波数解析による結果は、発作性と持続性、あるいは薬物使用により大きく影響を受ける。アブレーション後に心房細動再発症例でDominant Frequency (DF)の増加を認めた。DFはローターの旋回頻度を反映する可能性があり、心房基質の変化がローターあるいは治療効果に関連している可能性が示唆された。

心房細動患者の体表面心電図からQRSTをサブトラクションして得られた心房波のみの電位をFFT解析することにより、各誘導のDominant frequency (DF)が得られる。これは心房細動のrotor頻度とその部位を示すものである。持続性心房細動アブレーションン後の成績はaVl誘導とV1誘導のDFが高い患者で、心房細動再発が多く認められた。心房細動持続による心房リモデリングが進むと高DFを示すようになると考えられ、術前DFが高い患者では心房筋障害が進んでいた可能性が示された。さらに心房細動中の興奮伝播を左心房内に留置したバスケットカテーテルにより観察した。単極誘導心電図をNavXシステムを用いて解析し、左心房内のrotorを同定した。rotorは左心房前壁、後壁に最も多く認められた。アブレーションは肺静脈隔離を行い、再度rotorを観察すると、やはり左心房前壁と後壁に多く(69%)認められた。次いで後壁隔離にて後壁のrotorも同時に囲い込み、さらに前壁のrotor部位を焼灼した。24人中7人で通電中に心房細動は停止し、そのほかの患者では電気的除細動を行い、経過を観察しえた20人中12人で洞調律を維持している(3か月ー2年のfollow)。心房細動の持続にはrotorが関与している可能性があり、DFが高いとアブレーション後の再発が多い。また、rotorを同定し、その部位をアブレーションにて焼灼することにより、アブレーションの成功率をあげることができる可能性が示唆された。バスケットカテーテルによるrotor観察は、持続性心房細動の通電部位同定方法として有用である。体表面心電図の心房細動波からDominant Frequency (DF)が得られることが知られている。われわれはアブレーションを行った持続性心房細動患者の予後とDFとの関連を調べた。DFが高いとアブレーション後の再発が多く、DFは心房筋のリモデリングを反映していると考えられた。また心房細動中のrotorを観察すると、左心房前壁および後壁にrotorが多く観察され、これらをablationにて焼灼すると、心房細動が停止する症例が認められた。またその後の洞調律維持も良好であった。心房細動rotorの評価は、アブレーション治療時の焼灼部位決定に有用であった。今後も症例数を重ね、心内心電図からの位相解析を行う。解析時間が極めてかかるため、開発ソフト会社に改善を要望する。さらに体表面心電図解析も行う。今後も症例を重ね、ローター発生部位の分布を検討したい。アブレーション時の電位マッピングとローター部位の関連を検討することにより、アブレーション時にローター部位を予測できるかもしれない。またEnSiteシステムを用いた解析も併用し、オンタイムな解析を実現したい。術前心房細動周波数解析による心房基質の同定を進め、心房細動アブレーション成否予測を目指す。不整脈解析症例数が若干少なかったため物品費がやや少額になったことが予定した金額に到達しなかった主な理由です。症例解析にかかる経費および学会での発表に関わる旅費に使用予定です。