hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アブレッシブウォータジェットによるガラスのマイクロファブリケーション

本研究はアブレッシブウォータジェットによる硬脆材料のマイクロファブリケーション技術を提案するものである.この加工法では非加工部をマスクで覆い,露出部分に沿ってジェットノズルを動かしながら,アブレッシブ粒子を含んだ高速高水圧の噴流を流して選択的に溝を加工する.マスクの形状によって流れ方向とその速度を制御し,アブレッシブ砥粒を加工面に対して高速かつ平行に流すことにより良好な加工面が得られた.まず微細溝を加工し,提案する加工法の妥当性を示した.次にノズルを固定した加工試験により,ノズル直下のよどみ領域における加工状態を明らかにした.またマスクのテーパ角度,噴流速度,マスクの露出幅,スラリ粒径,スラリ量に対する加工特性を実験により明らかにした.本加工法の実用性を視野にいれ,一つのマスクツールで複数の溝を所定の間隔と角度で加工するための加工機を開発した.この加工機ではマスク固定冶具とノズルの送り駆動の冶具とを一体にし,被加工物をマスクに対して相対的に移動,回転させることにより,一つのマスクで所定の位置と角度に複数のマイクロ溝を加工する.試作したマイクロファブリケーション機では,マイクロディンプルなどの三次元微細パターンの加工が可能であり,この工法と加工機の妥当性を確認した.次に加工パターンを露出部とするマスクを被削材の上に固定し,ノズルを露出部に沿って送りながら加工するマイクロパターン加工機を開発した.また数値解析によるディンプル内の流れ場から,加工形状が推定できることが明らかになった.マイクロ流路のパターンをマスクとし,深さ1μmの流路を加工した.しかしながら加工能率および溝形状の一様性の観点から,マスクテーパ部の高さを大きくとって流れの方向性を確実にすること,ノズルと露出部の相対的な位置決め精度を向上させることが重要であるとの知見を得た.本研究はアブレッシブウォータジェットによる硬脆材料のマイクロファブリケーション技術を提案するものである.この加工法では非加工部をマスクで覆い,露出部分に沿ってジェットノズルを動かしながら,アブレッシブ粒子を含んだ高速高水圧の噴流を流して選択的に溝を加工する.マスクの形状によって流れ方向とその速度を制御し,アブレッシブ砥粒を加工面に対して高速かつ平行に流すことにより良好な加工面が得られた.まず微細溝を加工し,提案する加工法の妥当性を示した.次にノズルを固定した加工試験により,ノズル直下のよどみ領域における加工状態を明らかにした.またマスクのテーパ角度,噴流速度,マスクの露出幅,スラリ粒径,スラリ量に対する加工特性を実験により明らかにした.本加工法の実用性を視野にいれ,一つのマスクツールで複数の溝を所定の間隔と角度で加工するための加工機を開発した.この加工機ではマスク固定冶具とノズルの送り駆動の冶具とを一体にし,被加工物をマスクに対して相対的に移動,回転させることにより,一つのマスクで所定の位置と角度に複数のマイクロ溝を加工する.試作したマイクロファブリケーション機では,マイクロディンプルなどの三次元微細パターンの加工が可能であり,この工法と加工機の妥当性を確認した.次に加工パターンを露出部とするマスクを被削材の上に固定し,ノズルを露出部に沿って送りながら加工するマイクロパターン加工機を開発した.また数値解析によるディンプル内の流れ場から,加工形状が推定できることが明らかになった.マイクロ流路のパターンをマスクとし,深さ1μmの流路を加工した.しかしながら加工能率および溝形状の一様性の観点から,マスクテーパ部の高さを大きくとって流れの方向性を確実にすること,ノズルと露出部の相対的な位置決め精度を向上させることが重要であるとの知見を得た.本研究は微小量のサンプルに対して生化学試験を行うためのマイクロTAS (Total Analysis System)やマイクロアレイ等のバイオ検査基板の製造法として,アブレッシブウォータジェットによるガラスのマイクロ微細加工技術の開発を目的としている.対象とする加工法では非加工部をマスクで覆い,研磨粒子を有するアブレッシブ流体を露出部に噴射して微細溝を加工する.本研究課題では,種々の基板設計に対応するために,複雑形状の露出部をもつテンプレートマスクを用いて微細溝の加工を試み,その実用化を図る.平成15年度は,まず加工機を製作し,マイクロTASの最も基本的な要素であるY字型のマイクロチャネルの作成を試みた.製作した加工機上では,被削材は加工部のみを露出させたマスクで覆って保持具に固定されている.ウォータジェットノズルは上部に固定されており,被削材側のX軸とY軸のモータドライブの同時制御により,ノズル直下に対してマスク露出部が移動するようになっている.噴流は直径0.25mmのウォータジェットノズルを用い,最高圧力35MPa,吸水量15.1l/minの横型3連プランジャポンプで供給する.マスクは放電加工によって,超硬合金のプレートに幅50μmのY字の露出部を作成している.加工試験では,アブレッシブ流体として重量濃度2.5%,粒径300500nmの酸化セリウムのコロイダル溶液を3000ml用い,噴流圧力30MPa(噴流速度180m/s)の加工条件で,溝幅50μm,深さ1μmの流路が製作し,本加工法の妥当性を明らかにした.次にマスクの断面形状が溝形状に及ぼす影響を調べた.マスク断面は露出部のみを所定の溝幅にするようにテーパを施したものと,テーパ先端部に0.1mmの垂直壁面を有するものとで加工部の溝断面を比較した.

その結果,テーパ先端部に垂直壁面を有する場合は,加工部での圧力降下が大きいため加工能率が低下し,溝深さが浅くなることを確認した.本研究はアブレッシブウォータジェットによる硬脆材料のマイクロファブリケーション技術を提案するものである.この加工法では非加工部をマスクで覆い,露出部分に沿ってジェットノズルを動かしながら,アブレッシブ粒子を含んだ高速高水圧の噴流を流して選択的に溝を加工する.マスクの形状によって流れ方向とその速度を制御し,アブレッシブ砥粒を加工面に対して高速かつ平行に流すことにより良好な加工面が得られた.まず微細溝を加工し,提案する加工法の妥当性を示した.次にノズルを固定した加工試験により,ノズル直下のよどみ領域における加工状態を明らかにした.またマスクのテーパ角度,噴流速度,マスクの露出幅,スラリ粒径,スラリ量に対する加工特性を実験により明らかにした.本加工法の実用性を視野にいれ,一つのマスクツールで複数の溝を所定の間隔と角度で加工するための加工機を開発した.この加工機ではマスク固定冶具とノズルの送り駆動の冶具とを一体にし,被加工物をマスクに対して相対的に移動,回転させることにより,一つのマスクで所定の位置と角度に複数のマイクロ溝を加工する.試作したマイクロファブリケーション機では,マイクロディンプルなどの三次元微細パターンの加工が可能であり,この工法と加工機の妥当性を確認した.次に加工パターンを露出部とするマスクを被削材の上に固定し,ノズルを露出部に沿って送りながら加工するマイクロパターン加工機を開発した.また数値解析によるディンプル内の流れ場から,加工形状が推定できることが明らかになった.マイクロ流路のパターンをマスクとし,深さ1μmの流路を加工した.しかしながら加工能率および溝形状の一様性の観点から,マスクテーパ部の高さを大きくとって流れの方向性を確実にすること,ノズルと露出部の相対的な位置決め精度を向上させることが重要であるとの知見を得た.
肩腱板断裂における上腕二頭筋の作用

我々はこれまで腱板断裂における上腕二頭筋の働きを筋電図で調べ、上肢挙上において、上腕二頭筋の筋活動が健側と比較し有意に増加する症例と増加しない症例が存在することを明らかにしてきた。本研究の目的は上腕二頭筋の筋活動が増加する要因を明らかにするために、上腕二頭筋収縮時の骨頭安定化作用を定量化することである。腱板断裂15肩と正常19肩の計34肩を対象にした。我々が考案した装具を上腕に装着させて上腕二頭筋に約1.5kgの負荷をかけた状態とかけない状態で挙上動作を行わせ、挙上角度0度、45度、90度における肩関節単純X線前後像を撮影した。得られた単純X線写真から上腕骨頭の上方偏位を計測した。上腕二頭筋に負荷をかけない状態での上肢挙上0度、45度、90度における骨頭中心の位置は、いずれの角度でも腱板断裂肩において骨頭上方偏位が認められ、挙上0度、45度では正常肩との間に有意差を認めた。負荷をかけることによりいずれの群でも骨頭は下方へ偏位したが、とくに断裂群では大きく下方へ偏位した。その結果、負荷後には各角度において両郡間に有意差はなくなった。上肢挙上において、上腕二頭筋を能動的に収縮させた時の腱板断裂肩と収縮させない時の正常肩では、よく似た上腕骨頭中心の移動を示した。本研究において、上腕二頭筋を能動的に収縮させた時の腱板断裂肩と収縮させない時の正常肩ではよく似た骨頭偏位が認められた。このことは上腕二頭筋の収縮が腱板断裂肩における上腕骨頭の上方偏位を抑制し、正常肩に近い運動を可能にすることを示している。すなわち、上腕二頭筋が挙上運動を行う肩関節において上腕骨頭を求心位に保つ機能を有しているということができる。肩関節に対する上腕二頭筋の作用は、正常肩よりも腱板断裂肩においてより重要性を帯びてくると結論された。腱板完全断裂37例40肩(平均年齢61歳)を対象とした。なお上腕二頭筋長頭腱断裂など上腕二頭筋に異常を認めたものは対象から除外した。対照として正常40例40肩(平均年齢50歳)を用いた。1.方法(1)筋電図学的検索上腕二頭筋の筋活動の測定に動作表面筋電図を用いた。座位をとらせた被験者に、肘関節伸展位、前腕回内位、手指を伸展させた状態とし、肩甲平面上での挙上動作を、負荷無しおよびlkg負荷にて測定した。筋電信号は上腕二頭筋の筋腹に貼付した表面電極で導出し、記録した。また同時に挙上角度も測定し、挙上30度、60度、90度、120度に至る時間を求めた。得られた筋電波形を絶対値積分し、各角度における積分電位を計測した。積分電位は最大収縮時の積分電位に対する百分率、%MVC(percent maximun voluntary contraction)で表示した。(2)屑関節筋力測定筋力測定の対象症例は腱板断裂肩33肩と正常肩38肩であった。

動的訓練評価装置を用い、屑関節の内外旋および内外転の等運動性筋力を測定した。角速度毎秒60度および180度の2種類の速度にて測定した。測定値は体重当たりのピークトルクを用いて表し、腱板断裂肩および正常肩の上腕二頭筋の筋活動との関連を検討した。2.結果(1)筋電図学的検索正常肩の上腕二頭筋の%MVCは負荷の有無、挙上角度にかかわらず、すべて10%未満であった。一方、腱板断裂肩においては、腱板断裂肩40肩中14肩(35%)に負荷なしで10%以上の%MVCを認めた(増加群)。1kg負荷では増加の程度が有意に増した(p<0.0055)。また、増加群14肩の%MVCは、挙上角度の増加に伴っても有意に増した(p<0.0001)。残りの26肩は正常肩と同様に負荷の有無、挙上角度に関わらず10%未満であった(非増加群)。(2)屑関節筋力測定各方向への筋力は正常肩、非増加群、増加群の順に小さくなった。内旋筋力は角速度60度、180度それぞれで増加群が正常肩に比べ有意に低値を示した(p=0.0111,p=0.0450)。外旋筋力は角速度60度、180度それぞれで腱板断裂肩の2群が正常屑と比べ有意に低値を示した(増加群:p=0.0101,p=0.0236、非増加群:p=0.0239,p=0.0221)。内転筋力は角速度60度、180度いずれでも3群間に有意差を認めなかった。外転筋力は角速度60度、180度それぞれで内旋筋力と同様に、増加群が正常肩に比べ有意に低値を示した(p=0.0075、p=0.0246)。以上から上腕二頭筋は腱板断裂によって生じた筋力低下を補助する機能をも果たしていると考えられた。我々はこれまで腱板断裂における上腕二頭筋の働きを筋電図で調べ、上肢挙上において、上腕二頭筋の筋活動が健側と比較し有意に増加する症例と増加しない症例が存在することを明らかにしてきた。本年度の研究目的は上腕二頭筋の筋活動が増加する要因を明らかにするために、上腕二頭筋収縮時の骨頭安定化作用を定量化することである。腱板断裂15肩と正常19肩の計34肩を対象にした。我々が考案した装具を上腕に装着させて上腕二頭筋に約1.5kgの負荷をかけた状態とかけない状態で挙上動作を行わせ、挙上角度0度、45度、90度における肩関節単純X線前後像を撮影した。得られた単純X線写真から上腕骨頭の上方偏位を計測した。上腕二頭筋に負荷をかけない状態での上肢挙上0度、45度、90度における骨頭中心の位置は、いずれの角度でも腱板断裂肩において骨頭上方偏位が認められ、挙上0度、45度では正常肩との間に有意差を認めた。負荷をかけることによりいずれの群でも骨頭は下方へ偏位したが、とくに断裂群では大きく下方へ偏位した。その結果、負荷後には各角度において両郡間に有意差はなくなった。上肢挙上において、上腕二頭筋を能動的に収縮させた時の腱板断裂肩と収縮させない時の正常肩では、よく似た上腕骨頭中心の移動を示した。本研究において、上腕二頭筋を能動的に収縮させた時の腱板断裂肩と収縮させない時の正常肩ではよく似た骨頭偏位が認められた。このことは上腕二頭筋の収縮が腱板断裂肩における上腕骨頭の上方偏位を抑制し、正常肩に近い運動を可能にすることを示している。すなわち、上腕二頭筋が挙上運動を行う肩関節において上腕骨頭を求心位に保つ機能を有しているということができる。肩関節に対する上腕二頭筋の作用は、正常肩よりも腱板断裂肩においてより重要性を帯びてくると結論された。
性及び甲状腺ホルモンを指標としたTBBPAとその代謝物による乳幼児の健康影響評価

臭素化難燃剤テトラブロモビスフェノールA(TBBPA)による乳幼児食品汚染実態の解明並びに内分泌攪乱作用のモニタリング法の構築に成功した。乳幼児食品として乳幼児用食材及び母乳を用いてTBBPAの汚染実態を調査したところ、食材よりも母乳でTBBPAが高濃度であった。その母乳にはTBBPAの代謝物と推定されるトリブロモビスフェノールAが検出され、代謝物モニタリングの重要性を指摘した。また、血中ステロイドホルモン(17種;アンドロゲン4種、エストロゲン3種、プロゲスチン3種及びその代謝物7種)をモニタリングすることで、生体の微弱なシグナルを高感度に確認することを可能とした。臭素化難燃剤のテトラブロモビスフェノールA(Tetrabromobisphenol A; TeBBPA)は、強い毒性を示さない比較的安全な難燃剤として世界で最も汎用されている。近年、TeBBPAは食品などを介して人体を汚染することから、ヒトの血液、脂肪組織及び母乳中からも検出されている。このTeBBPAの毒性は低いと報告があるものの、in vivoやin vitro試験において、甲状腺ホルモンやエストロゲンへの攪乱作用の他、免疫抑制作用及び神経毒性を有することが報告されていることや生体内に取り込まれたTeBBPAが代謝を受け、脱臭素化されたビスフェノールA(BPA)は内分泌かく乱作用が疑われている。このようにTeBBPAはもとより、その代謝物である脱臭素化体の毒性評価を行うことが重要である。本研究の実績は、現在、入手不可能であるTeBBPAの脱臭素化体のモノブロモビスフェノールA(MoBBPA)、ジブロモビスフェノールA(DiBBPA)及びトリブロモビスフェノールA(TriBBPA)をBPAとトリブロモピリジニウムのモル比及び反応時間から臭素化数を調整し、各脱臭素化体を合成した。合成した臭素化ビスフェノール化合物をHPLCにより精製し、再結晶化することにより純度99%以上のMoBBPA、DiBBPA及びTriBBPAの単離に成功した。さらに、これら臭素化ビスフェノールとTeBBPAを合わせたビスフェノール系化合物の高精度迅速型分析法を構築した。一方、血中の性ホルモン(プロゲステロン、テストステロン、エストラジオールなど18種類)についてもピコグラムオーダーの包括的かつ一斉分析法の開発に成功した。テトラブロモビスフェノールA(TeBBPA)は、低毒性であるとされていることからABS樹脂やエポキシ樹脂の添加型難燃剤としてプラスチック製品に繁用されている。しかし、TeBBPAは低毒性であるものの、動物試験において内分泌攪乱作用や免疫抑制作用を有することが報告されている。昨年度の研究実績はこれらTeBBPAとその脱臭素化体の高精度迅速型分析法および内分泌攪乱作用を調査するため血中の性ホルモンの包括的かつ一斉分析法を開発してきた。平成27年度の研究実績は、乳幼児用食品(離乳食調理用食品および母乳)に含まれるTeBBPAおよびビスフェノールA(BPA)について調査を行った。離乳食調理用食品については、日本食品標準成分表に従い、18群の食品の中、日本人の摂取量が多い、野菜類、肉類、芋類を選定し、本年度の対象とした。また、母乳は17人の母親から出産1週間後に採取した母乳を用いて行った。離乳食調理用食品は野菜類としてカボチャ、トマト、パプリカ、いも類としてジャガイモ、肉類として鶏肉、豚肉、牛肉を選定した。肉類を分析したところ、TBBPAが2.23.9 ng/g、BPAが2.94.1 ng/gであり、牛、豚、鶏の相違はなかった。一方、野菜類及びいも類はいずれも1 ng/g以下であり、TBBPA及びBPAによる汚染はほとんどないことが明らかとなった。母乳中のTeBBPAおよびBPAの濃度は、それぞれn.d.8.7 ng/gおよび1.4380 ng/gであった。興味深いことに母乳中にはTeBBPAの脱臭素化体であるトリブロモビスフェノールA(TriBBPA)が同定され、その平均濃度は6.0 ng/gであった。これら化学物質による新たな知見として、母乳中にはTriBBPAはTeBBPAよりも高濃度であり、その平均濃度はTeBBPAの3倍であることが明らかとなった。当初の計画通り、開発した臭素化難燃剤の高精度迅速型分析法を用いて、乳幼児食品中のテトラブロモビスフェノールA及びビスフェノールAの分析を行った。乳幼児食品には、離乳食用食品や母乳も含まれ、乳幼児が摂取する可能性のある臭素化難燃剤を推定することが可能となった。従って、平成27年度の目的に対する成果が得られたと判断した。現在、世界で最も需要の高いTeBBPAは、種々のプラスチック製家電製品や自動車等に用いられている。一方、残留性有機汚染物質(POPs)は、高毒性、高蓄積性、長距離移動性及び難分解性を示す化学物質の総称であり、ダイオキシン類、PFOSなど25種類の化合物が含まれている。これら難燃剤やPOPsといった有害化学物質の高濃度曝露により、免疫、神経、内分泌等の生体恒常性攪乱作用が引き起こされるという報告がされているが、一般の生活環境や食事等から微量の有害化学物質を曝露することによる、ヒトの内分泌等の毒性影響に関しては不明な点が多い。

これまでの基盤研究Cにおいて、調査したほとんどの市販食品中から有害化学物質が検出され、その平均摂取量は1日あたり0.19mgであること、さらに血液0.1mlを用いる性ホルモンの微少変動をモニタリングする分析法を構築した。最終年度はin vivo及びin vitro試験を用いて内分泌かく乱作用機構の解明について検討を行った。具体的には、マウスにTeBBPAやPOPsを連続的に投与した時の内分泌系への影響評価とブタライディッヒ細胞に、TeBBPAやPOPsを添加した時のTestosterone産生の影響評価を試みた。その結果、in vivo試験において、連続的にPOPsを投与することで、血中及び精巣中のTestosterone濃度が減少傾向を示した。また、Progestin及びAndrogenも減少傾向が観察されたが、Androgen代謝物及びEstrogen濃度の変化は観察されなかった。次に、in vitro試験において、ライディッヒ細胞にPOPsを添加すると、Testosterone濃度が著しく減少した。従って、in vivo及びin vitro試験を組み合わせて検討することにより、複雑な性ホルモン分泌の変動影響の評価が可能であることが判明した。臭素化難燃剤テトラブロモビスフェノールA(TBBPA)による乳幼児食品汚染実態の解明並びに内分泌攪乱作用のモニタリング法の構築に成功した。乳幼児食品として乳幼児用食材及び母乳を用いてTBBPAの汚染実態を調査したところ、食材よりも母乳でTBBPAが高濃度であった。その母乳にはTBBPAの代謝物と推定されるトリブロモビスフェノールAが検出され、代謝物モニタリングの重要性を指摘した。また、血中ステロイドホルモン(17種;アンドロゲン4種、エストロゲン3種、プロゲスチン3種及びその代謝物7種)をモニタリングすることで、生体の微弱なシグナルを高感度に確認することを可能とした。当初の計画通り、臭素化難燃剤テトラブロモビスフェノールAの代謝物と推定されるモノトリブロモビスフェノールAを新規合成に成功し、それらテトラブロモビスフェノールA及びその代謝物を用いたビスフェノール系化合物の高精度迅速型分析法を構築したことで、平成26年度の目的に対する成果が得られたと判断した。今後の研究推進方策として、次の2つの動物実験を予定している。1つはテトラブロモビスフェノールA(TeBBPA)の代謝機構の解明、2つはTeBBPAが与える内分泌かく乱作用を含めた生殖毒性に関する検討である。具体的には、1のTeBBPAの代謝機構の解明では、平成27年度に明らかとなった母乳中に含まれるトリブロモビスフェノールA(TriBBPA)は、TeBBPAの代謝物であるかを解明するとともに、TeBBPAの体内分布や排泄率についても検討を行う。2の生殖毒性に関する検討では、TeBBPAを投与したマウスから血液を採取し、性ホルモンの分泌をモニターし、TeBBPAが与える影響について考察する。また、経世代的な影響を確認するため、TeBBPAの摂取群と非摂取群に分け、その交尾率、受胎率、出生仔の雌雄比や生存率を確認する。研究最終年度になる平成28年度は、TeBBPAが与える毒性影響について精力的に行う予定である。環境毒性学今後の研究推進方策として、血液中の性ホルモン分析法を構築したことから、甲状腺ホルモン分析法を立ち上げ、環境汚染物質による生体恒常性攪乱作用解明の基盤を構築する。また、臭素化難燃剤であるテトラブロモビスフェノールAによる乳幼児食品への汚染実態を解明し、乳幼児へのリスク評価の基礎的資料を収集する。
サルモネラ属菌の病原因子の解析

サルモネラ腸炎の原因となるSalmonella属菌の病原因子のうち、まず侵襲性に着目した。侵襲性を規定する遺伝子群からinvA遺伝子を選び、この遺伝子に対する特異的な検出系をPCR法を応用して構築した。タイで分離された環境および臨床分離株、563株、は全てinvA陽性であったが、サルモネラ属菌以外の30種類にわたる176株の細菌は陰性であった。次ぎに、サルモネラ・エンテロトキシン(STN)を規定するstn遺伝子に対する特異的な検出法を、同様に構築した。stn遺伝子も、タイで分離された環境および臨床分離株、563株、で全て陽性であったが、サルモネラ属菌以外の30種類にわたる176株の細菌では陰性であった。以上の結果から、今回構築した2種類のPCR法はサルモネラに特異的であることが証明できた。このサルモネラに特異的なPCR法(STNのみ)を用いて実験的にミンチ肉と糞便サンプルにサルモネラを混入させて調べた結果、増菌培養法を併用することで1グラム当たり1個のサルモネラが存在すれば検出可能であった。この方法は医学のみならず食品検査を含む公衆衛生分野で有効であると考える。9,000人を越す患者を出した堺市の事例を筆頭に、近年、腸管出血性大腸菌(O157)による食中毒が日本中に広がっている。しかし、他の細菌性食中毒も例年と同じく発生しており、特にサルモネラ症(食中毒)は、その発生件数から考えて、完全にわが国に定着した感がある。本症はSaImonella serotype TyphiおよびSalmonella serotype Paratyphi A以外のサルモネラ属菌が原因の急性胃腸炎である。サルモネラ属菌の病原因子としては、侵襲性に関与する遺伝子群(inv)とエンテロトキシン遺伝子(ent)が報告されているが、詳細については不明な点が多い。そこで報告されたinvとentの塩基配列から特異的なプライマー対(それぞれsin106とsin112、およびstn101とstn111)を構築して、PCR法によるinvとentの迅速同定法を確立した。供試したサルモネラ属菌は環境および臨床分離株566株で、58型の血清型にそれぞれ属する。検査の結果、entおよびinvは全てのサルモネラ属菌株で陽性であったが、サルモネラ属菌以外の30種類にわたる176株の細菌では陰性であった。この事から、今回、構築したプライマー対を使ったPCRはentおよびinv検査には有用であることが解った。次ぎにentが実際に上記の菌株から産生されているかを検討するために、このエンテロトキシンに特異的な家兎抗血清を調整した。当初、このエンテロトキシンと種々の蛋白とのfusion proteinの構築を試みたが、用いたどのvectorでもentは不安定で、満足のいく発現は見られなかった。このため、entの一次構造からepitopeと考えられるアミノ酸配列を2つ選び、これらのベプチドを合成した。合成ペブチドとKehole Limpet Hemocyanin(KLH)のconnjugateにFreund complete adjuvantを加えて、7日間隔で家兎に免疫した。得られた家兎抗血清を用いたWestern blotting analysisではサルモネラ・エンテロトキシンの分子サイズと推定される位置に特異的なバンドが見られ、この抗血清の有効性が証明できた。サルモネラ属菌のエンテロトキシン産生遺伝子(stn)配列を利用した、サルモネラ特異的PCR法を確立した。実験的にミンチ肉と糞便サンプルにサルモネラを混入させて調べた結果、増菌培養法を併用することで1グラム当たり1個のサルモネラが存在すれば検出可能であった。サルモネラ属菌が他の下痢原性細菌で報告されているようなエンテロトキシンを産生しているという報告はピーターソン等のグループ以外にはない。しかしながら、サルモネラ属菌を感染させたウサギ腸管の病理像では、明らかにエンテロトキシンによると思われる所見が見られる。

ピーターソン等が言うエンテロトキシンを本当にサルモネラ属菌が産生しているか否かを明らかにするために、免疫学的検出系の確立を目指している。即ち、サルモネラ・エンテロトキシン遺伝子より推定されるアミノ酸配列上のエピトープから合成した2種類のペプチドに対する家兎抗血清を作成し、affinity chromatographyにより抗ペプチド特異IgGを調整した。この標品を用いてサルモネラ・エンテロトキシンと考えられる蛋白の検出系を構築中である。
高次元時空物理の現象論

本研究では素粒子の標準理論を越える現象を高次元時空理論の立場から追求してきた。本年度は以下のような研究を行った。まず,素粒子物理に現れる高次元時空のサインを明らかにするために,昨年度に引き続き,高次元ブラックホールの重力的散乱断面積の計算を行った。これは,近い将来,完成予定のLHC等の大型加速器において,高次元ブラックホールの形成が観測されることが期待されており,それを検証することが素粒子物理学,宇宙論にとって非常に重要なテーマとなっているからである。今年度はブラックホールが回転している場合について考察を進め,回転が早い極限と十分ゆっくりしている場合について,重力波の方程式を半解析的に解く方法を開発し,現在計算を進めている。今年度中には結果を論文として発表する予定である。もうひとつのテーマとして,オーストラリアやインドの共同研究者とともに,Bメゾン崩壊に関する現象論の研究も行った。この研究の動機は,標準理論では,フレーバー変換中性カレント(FCNC)の過程が抑制されているため,TeV領域の新しい物理に基づく現象に対して敏感な過程であるということである。この研究の成果は,既に論文として学会誌に投稿し,ひとつは掲載済み,もうひとつは受理されている。また,標準理論のヒッグス粒子の質量が小さいことを説明するひとつの可能性として考えられている小ヒッグス模型に関して,それがTeV領域の物理に与える影響に関しても,詳しく考察した。本年度は素粒子の標準理論を越えた理論において,近い将来に実験・観測によって検証が可能であると思われる現象を見出すことに集中して研究を進めた。その主なテーマは以下の二つである。一つ目は,素粒子物理における余剰次元の検証である。最近の高次元時空理論によると,高次元重力の基本スケールがプランクスケールよりも遥かに低い可能性があり,数年後の運転を目指している大型加速器計画LHCにおいて,量子重力現象が見つかるかもしれない,と期待されている。特にその量子重力現象のひとつとしてブラックホールが加速器内で生成され,粒子を放出しながら蒸発する過程に注目が集まっており,この過程を定量的に評価するために,高次元ブラックホールの重力波に対する散乱断面積を求めることが必要となっていた。しかし,これまでは低エネルギー極限での散乱断面積しか求められていなかった。そこで,本研究では,高エネルギーにおける微分散乱断面積を考察し,その解析的近似式を導いた。また,それを使って様々な重量波モードに対する散乱断面積を系統的に求めた。二つ目は,いわゆるB物理に関する研究である。Bメゾン崩壊の現象論は,標準理論を越えた物理の非常によいテストとなると考えられている。特に超対称性理論における純粋な2重レプトン崩壊の振幅は,標準理論と比較して非常に大きくなることが知られている。そこで,本研究では,この過程に着目し,光子の放出を伴う2重レプトン崩壊過程も取り入れた計算を行い,どのような過程において標準理論との違いが明確になるかを明らかにした。
巧みなワイヤの配置による拘束を利用した2足歩行ロボットの革新的脚部機構の開発

本研究では、ワイヤを用いてロボット脚の複数関節の運動を拘束することで、所望の脚軌道を実現し、ロボットの重量を機械的に支えながら歩行をおこなう、エネルギ効率の良いロボット脚構造の実現を目指した。そのなかで、ワイヤ拘束で複数関節の運動に任意の連動を生じさせるための、ワイヤの経路の導出手法を提案した。これを用いて、上記のようなロボットを実現するためのワイヤの経路を導出するとともに、歩行のフェーズに合わせて拘束の切り替えをおこなうために必要なワイヤのロック機構を提案した。平成28年度は、先に提案したワイヤと非円形プーリを用いて関節間の運動を任意の軌道に拘束する手法を、2足歩行ロボットの脚機構に応用し、効率良く脚を駆動するための機構の設計をおこなった。具体的には、はじめにワイヤ拘束によって実現する脚の軌道を設定した。通常の2足歩行は上体を支えながら前方へと加速させる、支持脚機と、脚を前方に振り出すことで次の一歩に備える、遊脚期が存在する。これを考慮し、支持脚期には上体が回転しないように拘束しながら、遊脚の運動の妨げにならないように上体を持ち上げる軌道を設定し、遊脚期には脚が地面につくことなく前方へと支持脚期の初期姿勢へと脚を運ぶ軌道を設定した。このような軌道を設定したうえで、逆運動学を解き対応する関節軌道を求め、ワイヤの拘束によってこの関節軌道を実現するための非円形プーリの形状を算出した。また、先の軌道を設定するする上で、支持脚期と遊脚期でワイヤの拘束が互いに干渉しない設計に間しても検証し、この条件を満たす非円形プーリの形状を求めた。この設計により、ロボットの上体を脚機構を用いて前方に送り出す際に本来は必要となる、上体の重量を支えるのに必要なエネルギを大幅に低減させることが可能となる。平成28年度は、これに加え、ワイヤの拘束を切り替えるために拘束状態と非拘束状態を切り替える際に必要となるロック機構に関しても提案、開発をおこなった。ワイヤは基本的には平ベルトに置き換えることができることから、ここでは平ベルトの運動を任意の位置でロックすることが可能で、大きな張力が加わった場合にも堪えることができ、また、負荷が加わった状態でもロックを解除することのできる機構を提案した。これによって、ワイヤ(ベルト)拘束を用いた脚機構において状況に応じて拘束を切り替えることも可能となった。平成28年度に計画していたロボットの製作と歩行実験までには至らなかった。これは、ワイヤ拘束の干渉に関する制約を解決する必要が生じたためであるが、最終的には年度内にこれを解決したワイヤの配置と非円形プーリの形状を求めることができた。そのため、あとはこの設計に基づいた実機を制作するだけで実験が可能であり、おおむね、計画通りの進捗が得られたと考えられる。また、この問題を解決するなかで、新たなロック機構を開発することに成功するなど、計画外の成果も得られた。本研究では、ワイヤと非円形プーリを用いて関節間の運動を任意の軌道に拘束することで、効率良く脚を駆動するための2足歩行ロボットの脚機構の提案をおこなうものである。平成28年度には、ロボットの歩行における、支持脚期と遊脚期でワイヤの拘束状態と非拘束状態を切り替えるためのロック機構の提案と開発をおこなったが、平成29年度には、このロック機構の改良をおこなった。昨年度に提案したロック機構は、超音波振動を用いて平ベルトに生じる摩擦を変化させ、ロック状態を切り替えていたが、エネルギ消費の観点から効率の良いものではなかった。そのため、超音波振動ではなく、平ベルトの接触面積を非常に少ない力で機械的に変化させることで、摩擦を変化させることでロック状態を切り替える手法を提案した。理論上、ロック状態時には無限に大きな力を支えられるとともに、ロックの解除時には、抵抗を非常に小さくできる。これを、昨年度に提案したワイヤを用いた拘束機構とあわせることで、支持脚期には、一方の拘束系をロック機構により有効にし、ワイヤによる拘束で自重を支えながら前進する。また、遊脚期には支持脚期用のワイヤ拘束をロック機構を解除することで向こうにし、反対に遊脚期用のワイヤ拘束を同様にロック機構で有効にし、脚を前へと送り出す運動をワイヤによる拘束で生じさせるという、脚機構が実現できる。これにより、自重を機械的拘束で支えるとともに、目標の運動に対しては抵抗を生じさせない、非常にエネルギ効率のよいロボットの脚機構が実現できる。これらの成果により、ワイヤによる拘束を利用した2足歩行ロボットの脚機構の基礎技術が確立された。平成29年度には先に設計した非円形プーリを用いた2足歩行ロボットを製作し、ワイヤ拘束により自重が補償されることで、従来のロボット脚よりもエネルギの消費の少ない歩行が実現されることを実験によって示す。また、開発したロボット脚に取り付けられた上体による重心位置の制御による歩行の安定化や、それに必要なセンサ系を先に提案したワイヤ拘束を考慮し、提案する。これらを早期に実現できた場合には、提案したシステムを走行へと応用し、提案手法の有効性を示す。
大規模災害に備えた支援物資のマッチングシステムの開発

東日本大震災では,発災直後より支援物資のロジスティクスに関する様々な問題が生じた.多様な主体から提供される大量の義援物資が,支援物資ロジスティクスの混乱を引き起こした大きな原因であり,被災地に届けられる義援物資を効率的にコントロールする方策を検討しなければならない.本研究では,災害発生時に被災地に届けられる大量の義援物資の効率的なコントロールを可能にする(義援物資を含めた)支援物資のマッチング・システムを提案し,提案システムを実装可能なシステムとするためのマッチング方式の定式化とアルゴリズムの開発を行った.また,提案システムのインターフェースを開発し,WEB上に提案システムを実装した.本研究では,大規模災害時に被災地に大量に届けられる義援物資を効率的に管理するためのマッチングシステムを提案する.平成26年度は以下の2つの課題に取り組んだ.第一に,マッチングシステムのプロトタイプをWEBシステム上に実装した.物資提供者と物資供給者は事前にシステム利用の登録を行なう必要があり,登録後に提供可能物資や必要物資に関する情報を入力することができる.物資情報の入力にあたっては,日本標準商品分類の分類コードから選択する方法(標準的な災害義援物資の場合)と,手入力で物資情報を入力する方法(非標準的な災害義援物資の場合)の二種類があり,被災者の多様なニーズに対応可能なインターフェースとなっている.入力情報に基づいてマッチングを行う方式としては,標準的な義援物資の場合には一定期間後に需要と供給を別途開発した数理アルゴリズムに基づいてマッチングする板寄せ方式を,非標準的な義援物資の場合には登録された物資情報画面で利用者が選択した瞬間にマッチングするザラバ方式を採用した.第二に,上記の板寄せ方式に対応するマッチングアルゴリズムを改良した.既存の数理アルゴリズムでは車両の離散性を考慮しない数理計画問題(線形計画問題)として定式化しており,車両やドライバーの利用制約を考慮した配送計画策定が困難であり,物資の輸送費用も過小推計される問題があった.この問題に対処するため,車両の離散性を考慮した数理計画問題(混合整数計画問題)として定式化し,定式化した問題を解くためのアルゴリズムを実装した.本研究では,大規模災害時に全国各地から被災地へと義援物資が集中的に届けられることで発生する混乱を避けるために有効なマッチングシステムを開発・実装することである。前年度までにマッチングシステムのプロトタイプとなるアルゴリズムと入力インターフェースを開発し,WEB上で稼動するシステムとして実装した。また,輸送車両の離散性を考慮したマッチングシステムへとアルゴリズムの拡張を図った。これに対し,本年度はマッチングシステムの費用負担を考慮したアルゴリズムの開発を行った。前年度までのシステムでは,マッチングシステムの運用に伴う費用は全て同システムの管理者が負担する仕組みを想定していた。しかし,これまでの大規模災害時には,義援物資の提供者は物資提供に加えて,被災地までの物資輸送を負担しており,マッチングシステム導入後は全ての費用をシステム管理者が負担することは不自然である。そこで,義援物資提供者の支払い意思額をマッチングシステムに入力させ,入力された情報とマッチングの結果に基づいて,システム利用者に費用負担させる仕組みを提案し,費用負担のためのアルゴリズムを開発した。マッチングシステムのアルゴリズムとしては,線形問題の潜在価格に基づく方法(車両の離散性を考慮しない場合)と,組み合わせオークションに基づく方法(車両の離散性を考慮する方法)の二種類を提案し,それぞれについて定式化を行い,理論的特性について検討した。東日本大震災では,発災直後より支援物資のロジスティクスに関する様々な問題が生じた.多様な主体から提供される大量の義援物資が,支援物資ロジスティクスの混乱を引き起こした大きな原因であり,被災地に届けられる義援物資を効率的にコントロールする方策を検討しなければならない.本研究では,災害発生時に被災地に届けられる大量の義援物資の効率的なコントロールを可能にする(義援物資を含めた)支援物資のマッチング・システムを提案し,提案システムを実装可能なシステムとするためのマッチング方式の定式化とアルゴリズムの開発を行った.また,提案システムのインターフェースを開発し,WEB上に提案システムを実装した.WEBシステム上でのマッチングシステムの実装は平成27年度を予定していたが,平成26年度のうちにプロトタイプの実装まで終了した.そのため.当初の計画以上に進展していると評価した.土木計画学平成27年度は以下の2つの課題に取り組む.第一に,WEB上に実装したマッチングシステムのインターフェース部分を改良する.具体的には,平成26年度に開発した車両配送計画を考慮したマッチングアルゴリズムに対応したインターフェースを開発する.第二に,マッチングシステムの実装に向けた課題として考えられる参加資格の設定と参加者間の費用配分の問題について分析する.参加者間の費用配分を物資のマッチングや車両配送計画と同時に決定できるアルゴリズムを開発する.さらに,開発したアルゴリズムを用いて数値実験を行ない,災害ロジスティクスの効率化という観点から,マッチングシステムへの参加資格の設定問題について分析する.当初,平成27年度に構築することを予定していたマッチングシステムのWEB上への実装を平成26年度に専門業者に一部委託して実施することになった.システム開発費用やメンテナンス費用の見込み額について不確定な部分があり,300,000円の前倒し請求を行なったところ,業者に対する委託費用との差額分が次年度使用額として残った.平成26年度は直接経費を全て専門業者への委託費用に充当したため,他の使徒に支出することができなかった.平成27年度は当初予定していた物品費の購入と研究成果を発表するための旅費に充てる計画である.
多動性障害における情緒・行動障害の様態と成因に関する研究

1.本研究開始にあたり、注意欠陥多動障害に随伴する問題行動について文献的考察を行った。この障害が行為障害を伴っていることが少なくないことは従来から指摘されてきたところであるが、これは臨床例のみならず、一般児童を対象とした調査でも明らかであり、発達的な研究より前者は行為障害への過程の一つであると報告されている。情緒の障害との合併については近年注目され始めたところで、合併例がより重症である、あるいは発症が遅く薬物治療に抵抗することなどが指摘されているが検討課題が多く残されている。これらについても縦断的な研究が今後必要であろう。2.1991年1月から12月までに国立精神・神経センター国府台病院児童精神科の初診児563名中主診断が、DSMIIIRによる注意欠陥多動障害(以下ADHD)に該当したものは、28名(4.97%)であった。これらの症例についてカルテによる併存症候の検討を行ったが、記載が担当医によりばらつきがみられるため、1993.10-11に再受診した15名を対象に併存診断を面接によりDSMIIIRの診断基準に基づきチェックした。対象児の年令は7から14才、男児14名、女児1名であった。その結果、反抗挑戦性障害9名、分離不安障害4名、過剰不安障害3名、行為障害2名、3名は境界線知能を示すものであった。小児期・青年期の回避性障害、強迫性障害がそれぞれ1名、全く併存障害のなかったものは1名のみであった。3.注意欠陥多動障害の臨床例は、きわめて多様な情緒と行動の障害をあわせてもち、それぞれの共通要因と独立した要因を分析するためには、広範な障害を抽出できる評価尺度を用意することが必要であることが確認された。現在児童の情緒と行動の障害を評価する尺度は数多く開発され、Achenbachが開発したCBCLは欧米で臨床・研究に広く用いられている。今後この尺度のわが国での標準化を行い、これを用いてADHDと併存障害の関係をさらに明らかにする予定である。
ポンペ病新生児スクリーニングにおけるアジア人固有の遺伝子多型の影響とその回避策

ポンペ病(酸性α-グルコシダーゼ欠損症)の新生児スクリーニングに、アジア人固有の遺伝子多型(c.1726Aとc.2065Aのホモ接合体)が影響することを示すと共に、その遺伝多型に影響されない新規診断法を開発した。この方法を技術基盤としてアジア人を対象としてポンペ病の新生児スクリーニング法を確立し、約60,000の日本人新生児から10例の遅発型ポンペ病を同定した。この発症頻度は、従来からの報告の約10倍であった。全症例とも遅発型であったことから、原因不明の神経・筋疾患患者から得られた病理組織検査用の筋生検凍結切片を用いた酵素診断法を確立し、現在、ハイリスクスクリーニングを実施している。ポンペ病(II型糖原病)は、酸性α-グルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損により、細胞内のリソソームに大量のグリコーゲンが蓄積する代謝異常症である。アジア系人種には固有の遺伝子多型(c.1726G>Aとc.2065G>Aが同一のアリールに存在する多型: AA)のホモ接合体が約4%存在し、それが血液濾紙を用いた本症の新生児マススクリーニングの診断精度を低下させる要因となっている。今年度は、このAAホモ接合体由来の酵素蛋白質がどういう機序で酵素活性低下をひき起こすのか解析を行うとともに、信頼性の高いポンペ病新生児マススクリーニングの確立を試みた。前年度の研究成果から、AAホモ接合体は細胞内のAαGlu mRNAが低下していることが示された。そこで、AαGlu酵素活性に対する当該遺伝子多型の影響を更に詳細に調べるため、細胞内におけるmRNAの安定性ならびにAαGlu蛋白質の半減期を調べた。その結果、AαGlu mRNAの細胞内安定性に関しては、GGホモ接合体とAAホモ接合体に著しい差は認められなかったが、酵素蛋白質においてはGGホモ接合体に比してAAホモ接合体は顕著な半減期の低下が認められた。以上のことから、AAホモ接合体はGGホモ接合体に比べAαGlu mRNAの発現量が3割程度と低いが、AAホモ接合体の酵素活性値はそれ以上に低下している。これには当該mRNAの安定性の低下ではなく、細胞内におけるAαGlu蛋白質の分解亢進が関与しているものと推察された。さらに、一次スクリーニングで使用する血液ディスクの抽出液の組成に注目し、様々な抽出条件下で診断精度の向上を試みた。その結果、クエン酸ーリン酸緩衝液(pH6.0、0.1%TritonX100含有)が最も良好な抽出効率を示し、この抽出液を用いることで従来法に比べAAホモ接合体群と患者群の識別率は顕著に改善された。ポンペ病(II型糖原病)は、酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因する遺伝性代謝病である。本症では細胞内AαGlu活性の完全欠損あるいは著減により、筋や肝を中心とした全身臓器にグリコーゲンが蓄積し、様々な症状を呈する。我々の研究室では、アジア系人種においては固有の遺伝子多型(c.1726G>Aとc.2065G>Aが同一アリールに存在する多型でAαGlu活性が低下するもの:AA)のホモ接合体が約4%存在し、それが血液濾紙を用いた本症の新生児スクリーニングに影響し、診断精度を著しく低下させることを報告してきた。また、このAAホモ接合体による影響を受けない血液濾紙を用いた高感度測定法(Ba/Zn法)を開発し、二次スクリーニングとして用いる本症のための新たな新生児スクリーニングのためのアルゴリズムを構築した。この方法を用いて、熊本大学医学部小児科との共同研究で、2013年4月より、日本で初めてのポンペ病の新生児マススクリーニングを本格的に開始した。現在、2万例以上の新生児のスクリーニングを行っており、既に培養皮膚繊維芽細胞による確定診断で1例の遅発型ポンペ病を見出している。この症例のAαGlu活性低下の原因を解析するため当該患者のGAA遺伝子解析を行い、片側のアリールに原因遺伝子変異を特定した。その変異はアジア系人種には極めて稀なものであり、スプライス異常を起こすものであった。もう片側の変異は、複数の塩基置換が相乗的に影響し合って顕著な活性低下をもたらすものと予想されたため、患者遺伝子に認められた塩基置換を持つ発現コンストラクトを作製し、発現実験によりその組み合わせと活性低下の関係について解析を進めている。この結果が明らかになれば、これまで原因遺伝子変異は1つであるという概念を変えるものであり、今後、本症を含む遺伝性代謝病の分子メカニズムを考える上で重要な情報となるものと考えている。ポンペ病(II型糖原病)は、リソソームに存在する酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因した常染色体性劣性遺伝病である。平成19年、本症に対する根治療法として酵素補充療法が承認されたことから、血液試料による簡便で信頼性の高い早期診断法の開発が求められている。申請者は、これまで血液濾紙による新生児マススクリーニング法の開発を中心に研究を行ってきた。その結果、日本人健常新生児の約4%がアジア人固有の遺伝子多型(c.1726G>A; C.2065G>A)を持ち、それが酵素診断に直接影響を与え、この遺伝子多型を両アリールに持つ健常新生児(AAホモ接合体)の一部が患者群の活性値と重なることを明らかにした。

そこで、本年度は患者群とAAホモ接合体の識別率を改善するための検討を行った。その中で申請者は、血液濾紙を用いて酵素診断する際に反応系に共存するヘモグロビンについて注目し、その影響と回避策を検討した。その結果、ヘモグロビンは酵素反応に影響を与えるのではなく、酵素により人工光合成基質(4-Metylumbellliferyl-α-D-glucopylanoside:4MUαGlc)から加水分解される遊離される4-Metylumlelliferone(4MU)の蛍光強度を減衰させることが判明した。そこで、酵素反応後に様々な方法でヘモグロビンを除去する方法を検討した結果、Ba(OH)2とZnSO4を用いた方法(Ba/Zn法)が最も効率よくヘモグロビンを除去し、酵素反応後の4MUの蛍光強度を増強させることが分かった。このBa/Zn法により患者とAAホモ接合体との識別は顕著に改善された。これにより従来法とBa/Zn法を組み合わせることにより、より効率的な新生児スクリーニングが可能となることが示唆された。ポンペ病は、酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因する遺伝性代謝病であり、心筋や骨格筋、肝を中心とした全身臓器にグリコーゲンが蓄積し、様々な症状を呈する。我々は、アジア系人種固有の遺伝子多型(c.1726G>Aとc.2065G>Aが同一アリールに存在する多型:AA)のホモ接合体が日本人の中に約4%存在し、本症の新生児スクリーニングに影響し、診断精度を著しく低下させることを報告してきた。また、このAAホモ接合体による影響を受けない高感度測定法(Ba/Zn法)を開発し、本症のための新生児マススクリーニングシステムを構築した。この方法を用いて、本学小児科との共同研究で、2013年4月より、日本で初めてのポンペ病の新生児マススクリーニングを本格的に開始した。現在、約4万例の新生児のスクリーニングを行っており、既に8例の遅発型ポンペ病を見出している。この発症頻度は既報の頻度の約10倍である。この研究成果により、原因不明の神経筋疾患(主に成人)の中に、多くのポンペ病が潜在していることが強く示唆された。そこで、今後はハイリスクスクリーニングが急務と考え、皮膚生検材料をもとに病理組織染色用に作製されたスライドグラス上の凍結組織切片を用いて、酵素診断できる方法を確立した。現在、他の研究施設との共同で、凍結組織切片を用いたハイリスクスクリーニングの準備を進めている。このハイリスクスクリーニングで、筋症状がありながらも確定診断されていない遅発型ポンペ病患者を掘り起こせるものと考えている。ポンペ病(II型糖原病)は、リソソームに存在する酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因する遺伝性代謝異常症である。平成19年、本症に対する根治療法として酵素補充療法が承認されたことから、血液試料による簡便で信頼性の高い早期診断法の開発が求められている。申請者は、これまで血液濾紙による新生児マススクリーニング法の開発を行う中で、日本人健常新生児の約4%がアジア人固有の遺伝子多型(c.1726G>A; C.2065G>A)のホモ接合体(AAホモ接合体)であり、その一部が患者群の活性値と重なることを報告した。また、血液濾紙を用いて酵素診断する際に反応系に共存するヘモグロビンの影響を受けないBa/Zn法を確立し、ポンペ病患者とAAホモ接合体の分離を顕著に改善した。
動画像を用いた看護場面における情動コミュニケーションの実験的研究

H12年度には、以下の実験研究を実施した。1,情動判断の的確さが特に求められる精神科看護者60名を対象として「二重拘束コミュニケーションが情動判断に及ぼす影響」を明らかにする実験を行い、精神科経験のない看護者(以下一般看護者とす)、看護学生(=前年度実施)との比較検討を行った。対象群と質問項目についての分散分析を行った結果、(1)、患者に対する印象評定の9項目に因子分析を行い、3因子が抽出された。精神科看護者群と他対象群では、2つの因子に有意な差がみられた。(2)精神科看護者と一般看護者群は、学生群より、会話内容の再生成績が有意に低かった。(3)一般看護者群と学生群では、理解度と受け手の感情の「悲しみ」において有意な差がみられたが、精神科看護者群との有意差はなかた。2,実際の臨床場面における看護者と患者の対話場面の実験について以下の予備実験を行った。模擬患者1名に「喜び」と「悲しみ」の2条件を演じてもらう。被検者間計画で1条件につき被検者5名を割り当て、各被検者と模擬患者との会話場面を録画した。録画は、デジタルビデオカメラ3台を用い、被検者と模擬患者の表情、両者の動きの3点に焦点を当てた。予備実験の結果、2条件では「両者の動き」、つまり2者間の距離や被検者の動きに違いが見られたが、被検者の視線に違いは見られなかった。これらのデータを基に実験準備を行い、実際の臨床場面の録画について研究協力を3施設に依頼した。了承が得られ次第、本実験に入る予定である。H11年度には以下の2実験研究を実施し、解析にはSPSSを用いた。1,「二重拘束コミュニケーションが情動判断に及ぼす影響」として、会話内容と口調に焦点を当て、内容(肯定的×否定的)と口調(肯定的×否定的)の4つの刺激材料を作成し、看護婦80名、看護学生100名を対象に実験を行った。対象群(看護者一学生)×会話内容(肯定的一否定的)×口調(肯定的一否定的)で分散分析を行った結果、(1)看護婦と学生では再生成績に有意差があった。(2)感情判断においては、否定的感情表出に注目する傾向がある。(3)印象や好感度は口調に影響を受けていた。(4)理解度や再生成績は、内容のほうが重視されていた。2,「看護場面における情動を判断する伝達シグナルの検討」として、表情、口調、内容の3つの伝達シグナルをそれぞれ肯定的、否定的性質のものを2種類用意し、それぞれ組み合わせた8条件を演技者に演じてもらったものをビデオ収録し、刺激材料とした。看護者と看護学生44名を対象として実験を行った。重回帰分析を行い、偏相関係数および全体の分散に対する説明率を求めた結果、(1)総合評価ともっとも関連していたチャンネルは「映像」ついで「文字」であった。(2)各条件毎にみると、内容が否定的あるいは内容が肯定的でも表情・口調が否定的な場合では、「音声」が総合的評価に影響を与えていた。(3)看護者と看護学生では、「表情が肯定、口調と内容が否定」と「表情と内容が否定、口調が肯定」の条件において差異がみられた。今後、これらの結果が看護場面に特徴的なのか、看護者の特性なのか、作成された刺激に対する反応と実際の臨床場面との差異などを検討していきたい。
固体酸触媒の合成を利用した環境化学実験教材の開発

環境化学の実験教材の開発を目的とし、液体である硫酸と同じ触媒効果をもつ固体酸触媒の合成及び諸条件の検討を行った。固体酸触媒は、糖類や炭水化物・セルロースなどの天然有機物を加熱して中途半端に炭化されたカーボンのシートをつくり、発煙硫酸や濃硫酸でスルホン化し、シートの縁にスルホ基を付けることで合成した。合成条件として、窒素雰囲気中で原料を300500°Cで1030分間加熱し、冷却後、発煙硫酸又は濃硫酸を加え80°C150°Cで1時間加熱した。合成した固体酸触媒の性能は、高校化学の必須項目の反応である、酢酸とエタノールから酢酸エチルを合成するエステル化反応における触媒活性を比較することで評価した。ショ糖などの糖類はいったん液化するため原料が自然に攪拌され、時間も短時間で比較的均質なシートが合成されたが、デンプンなどの粉末や紙などは加熱にむらが生じ不均質だった。また、原料の加熱温度が低い、加熱時間が短いなど熱処理が不十分だと、スルホン化の段階で低分子量の芳香族スルホン酸となって固体酸とならず溶解した。最もエステル化の触媒性能が優れていたのは、ショ糖を試料とし、加熱温度400°C、10分加熱したもので、エタノールと氷酢酸1:1の溶液10mLに触媒として固体酸2gを加えたものでは、触媒として濃硫酸1mL加えたものとほぼ同量の酢酸エチルが得られた。500°C以上の高温で焼かれている市販の活性炭や木炭でも同様の処理を行い、エステル化を試みたが触媒能は低かった。固体酸を一度使用するとスルホン酸基の脱離が起こり、ろ過後再使用したときの酢酸エチルの収量は1/10程度に減少した。触媒能の低下を防ぐ一案として、スルホン化後に高温高圧で水処理することでスルホン酸基の脱離を抑制できることが確認できたので、更に諸条件を検討して再使用に関する問題点を解決し、実施可能な教材となるようにしたい。