hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
テラヘルツ帯における単一電荷・スピン・フォノンの動力学制御による機能性の探索

本年度は、狭ギャップ半導体で非常に強いスピン軌道相互作用を有する材料として知られるInSbの自己組織化量子ドットを活性層とする単一電子トランジスタ素子の作製とその伝導特性の観測を中心として実験を行った。ゲートによる電子状態の変調が困難で変調範囲が極めて限られているが、単一電子伝導を観測することが可能であり、磁場中伝導の様子から大きな電子のg因子を観測することもできた。今後はゲートによる電子状態の変調範囲の拡大を図るとともに、素子作製の歩留まりを上げ、テラヘルツ帯のデバイス応用へと展開したい。その他、高抵抗領域において単一量子ドットトランジスタの単一電子伝導の観測を可能とするため、金属量子ポイントコンタクトを用いた非常に高い感度を持つ電荷検出器の作製にも取り組んだ。その結果、金属量子ポイントコンタクトにおける量子伝導の電界変調に世界で初めて成功した。この成果をさらに発展させることで、極低温から室温までの非常に広い温度範囲で単一電子レベルでの電荷検出が可能となることが期待される。最後に、これまで未開拓の材料系であったGaSb2次元系の量子伝導を観測することに成功した。具体的には、ノンドープGaSb量子井戸に対して、ゲート電界によりホールを誘起することに世界で初めて成功し、量子ホール効果やWeak antilocalizationなどの現象を観測した。将来的に、GaSbの有する非常に強いスピン軌道相互作用と弱い核スピン相互作用を利用したスピントロニクス素子へと展開できると期待される。本年度は、自己組織化InAs量子ドットやInSb量子ドットを活性層とする単一電子トランジスタの作製とその伝導特性の評価を行う予定で研究を遂行した。その結果、InSb量子ドットを活性層とする量子ドットトランジスタの作製に成功し、その伝導特性の評価を行うことができた。特に、期待されていた非常に大きな電子のg因子を観測することができたことから、今後はこの特性を用いた単一スピン状態の制御が容易になると期待される。また、量子状態の観測に寄与することが期待される量子ポイントコンタクトを用いた電荷検出器に関する研究も同時に遂行し、それなりの成果を挙げることができた。最後に、従来計画には無かったGaSb二次元ホール系の作製にも本年度成功し、その大きなスピン軌道相互作用を用いたスピン状態の電界制御への可能性を示すことができた。以上を考慮すると、目的実現に向けて着実に前進している状況にあると考えることができる。自己組織化InSb量子ドットを活性層とする単一電子トランジスタ素子に関しては、ゲート変調範囲が極めて限られている問題があるが、トップゲートや、より最適化されたサイドゲート構造を用いることで特性向上を図る予定である。また、金属量子ポイントコンタクトを用いた単一電子の電荷検出器に関しては、より微細な量子ポイントコンタクトのチャネル構造の作製に取り組むことで、量子伝導の電界変調を容易とした上で、単一量子ドットトランジスタ素子に隣接させて配置し、量子ポイントコンタクトを用いた単一電子伝導の観測を試みる。以上を達成した後に、磁場中、テラヘルツ電磁波照射中における電気伝導特性を観測し、InSb量子ドットの有する大きな電子のg因子によって大きくスピン分裂した量子準位を介した単一電子伝導などを観測することで、テラヘルツ波による単一スピンポンピング等の単一電荷やスピンのコヒーレントなダイナミクスの制御とその観測を実現する。

自己組織化InSb量子ドットを活性層とする単一電子トランジスタ素子に関しては、ゲート変調範囲が極めて限られている問題があるが、トップゲートや、より最適化されたサイドゲート構造を用いることで特性向上を図る予定である。また、金属量子ポイントコンタクトを用いた単一電子の電荷検出器に関しては、より微細な量子ポイントコンタクトのチャネル構造の作製に取り組むことで、量子伝導の電界変調を容易とした上で、単一量子ドットトランジスタ素子に隣接させて配置し、量子ポイントコンタクトを用いた単一電子伝導の観測を試みる。以上を達成した後に、磁場中、テラヘルツ電磁波照射中における電気伝導特性を観測し、InSb量子ドットの有する大きな電子のg因子によって大きくスピン分裂した量子準位を介した単一電子伝導などを観測することで、テラヘルツ波による単一スピンポンピング等の単一電荷やスピンのコヒーレントなダイナミクスの制御とその観測を実現する。
延髄侵害受容システムの可塑的変化におけるグリア細胞機能の免疫組織化学的検討

三叉神経脊髄路核における可塑的変化に対して、グリア細胞が果たす役割を明らかにする目的で、ラット水平断延髄スライス標本に対して免疫組織化学的検討を行った。当初、パラフィン切片に対する酵素抗体法での検討を試みたが、より効率的かつ有用な成果を得るためにラット延髄非凍結浮遊切片に対する蛍光抗体法を試みた。パラフォルムアルデヒドにて灌流固定した幼若ラット延髄標本を非凍結標本のまま50-100ミクロンの水平断連続切片とし、これを蛍光抗体法により染色した。その結果、スライス標本上の三叉神経脊髄路核内にミクログリア(Iba1)、アストロサイト(GFAP)の明瞭な蛍光染色像が得られ、本法の有用性が示唆された。まず前年度の計画を見直し、問題点を検討した。当初、幼若ラット遊離脳幹からパラフィン包埋ブロックを作成した後、これをミクロトームにより水平断スライス標本とし、さらに酵素抗体法による免疫染色を行う方針としたが、安定した染色結果が得られなかった。この方法では標本作成工程が多く標本作成までに時間を要するため、短期間に問題点を改善するのは困難と考えられた。また立体的な構造解析には、より厚みのある標本が対象として適していると思われた。そこで本年度からは、灌流固定後の遊離脳幹を数十ないし数百ミクロンの厚みでスライス標本とし、これに免疫染色を行い蛍光抗体法で観察し、その上で詳細な検討が必要と考えられる部分に関しては酵素抗体法による観察を試みる方針とした。蛍光抗体法に使用する組織標本は通常、凍結標本からスライスを切り出すか、固定後標本をマイクロスライサー(ビブラトーム)でスライスに切り出す手法で作成する。当教室では後者に適したマイクロスライサーDTK3000w(堂坂イーエム社)を所有しており、本研究の標本作成に利用する方針とした。しかし実際の標本作成に先立ちDTK3000wを試運転した結果、同機のヘッド部の微動が作動不良であった。この原因をメーカーに照会したところ、修理不能の故障であることが判明した。現在までに観察系および記録系は整備済みであるため、蛍光染色に適したスライス標本の作成が次年度に向けての課題である。侵害情報伝達に影響を与える局所因子を幼若ラットに付加し(刺激物質(CFA)投与もしくはC線維脱落を惹起するcapsaicin投与)、三叉神経領域の一時中継核である三叉神経脊髄路核における可塑的変化、特にミクログリアの動態を免疫組織化学的に明らかにすることが本研究の目的であった。前年度までにパラフィン切片を対象とした酵素抗体法による検討を試みたが、標本作成過程で多くの工程を経るため多大な時間を要すること、またパラフィン切片(厚さ数ミクロン)を用いた染色像から立体的な解析を行うには、多数の取り込み画像から重ね合わせ等の画像処理でさらに多くの時間を要すること、さらに全てのパラフィン切片において均一の条件での免疫染色像を得ることが困難であることから、本年度は染色法を蛍光抗体法に切り替え実験に取り組むこととした。幼若ラット延髄標本の作成は、これまで同様パラフォルムアルデヒドによる心臓からの灌流固定ならびに延髄摘出後の同液浸漬により行った。蛍光抗体法に用いるスライス切片(厚さ数十ミクロン数百ミクロン)は通常、凍結切片として作成されるが、今回は非凍結標本のままリニアスライサー(堂坂イーエム社貸出機)を用いて50100ミクロンの延髄水平断連続切片とした。得られたスライス標本に対して浮遊切片として蛍光抗体法による染色を試みたところ、一次抗体として用いたIba1、GFAPに対するミクログリア、アストロサイトの突起を含めた良好な染色像が得られ、侵害情報伝達が修飾される条件下での有用性が示唆された。今回確立した実験プロトコール(ラット延髄非凍結標本の水平断浮遊切片に対する蛍光抗体法染色)は、三叉神経脊髄路核(延髄後角)における侵害受容機構の可塑性解明に極めて有用であると考えられたため、今後ニューロン-グリア相互作用を対象として本プロトコールを用いた研究を展開する計画である。研究実施計画に従い、まずi)対象群およびii)新生仔Capsaicin処理群の二群について標本を作成し、検討することとした。新生仔Capsaicin処理は、新生仔ラットに対して生後2日および3日にcapsaicin 50mg/kgをエーテル深麻酔下で頚背部皮下投与した。そして生後5ないし7日齢の幼若ラットそれぞれに対してエーテル深麻酔下に心臓からの灌流固定を行い、脳幹を摘出した。摘出した遊離脳幹はまず灌流に用いたのと同じ4%パラホルムアルデヒド・リン酸緩衝液に浸漬固定後、通法に従いパラフィン包埋ブロックを作成し、滑走式ミクロトームにより水平断スライスとした。これら遊離脳幹の水平断

スライス標本はそれぞれ、各スライスレベルにおける三叉神経脊髄路核を吻尾方向に含んでおり、一次求心線維から二次ニューロンへの情報伝達構造の解析に適していると思われた。そこで脊髄路核における侵害情報伝達の可塑性に重要な役割を果たしていると考えられるBDNF(脳由来神経栄養因子)、ならびにBDNF受容体(TrkB)を酵素抗体法を用いた免疫染色で観察し、これにミクログリア特異的抗体Iba1による免疫染色を加え、同一標本上での免疫組織化学的検討を試みた。しかしスライス毎の染色性が一定せず、群間比較を行うためには染色性の向上が必要と考えられた。免疫組織化学を用いた観察手法について、蛍光抗体法による検討を先行させ、詳細な解析は追って酵素抗体法で行う方針に転換したが、当教室所有のミクロトームの修理不可能な故障により蛍光抗体法に適した標本作成が困難な状況である。新たなミクロトームの購入は本科研費の予算内では不可能であり、標本作成については新たなアプローチが必要である。免疫組織化学的検討において免疫染色の結果が安定して得られない場合、群間比較により組織学的構造を解析することは困難である。現時点で免疫染色の結果が不十分である原因としては、各抗体の保存条件の問題、抗体希釈倍率が不適切、固定から包埋までの過程での技術的問題、標本作成過程における抗原性低下など、いくつかの問題が考えられる。従って考え得る個々の問題を修正し、まずは対象群において安定した免疫染色が得られることが必要である。本年度研究費で購入したハンドミクロトームによる標本作成を試みる。技術的には蛍光観察に耐え得る100ミクロン程度の水平断スライス標本は作成可能と考える。安定して標本作成が可能となれば、研究計画の条件での検討を蛍光抗体法により行い、詳細な解析が必要となった場合は改めてパラフィンスライス標本を用いた酵素抗体法による検討に取り組むこととする。抗体の保存条件が必ずしも良好でない可能性があるため、他の試薬と混在することによる保存庫の開閉を避け-80°Cでの保存が可能な超低温槽を本研究費で購入し、抗体保存専用とした。抗体希釈条件は各抗体について再度見直し、適切な希釈倍率を検討する。また、パラフィン包埋切片は標本作成までの過程が煩雑であり、染色までの段階で標本に問題が生じる可能性が否定できない。標本作成での問題を検証し、必要に応じて抗原賦活処理を行うなど酵素抗体法による免疫染色を引き続き試みるが、より標本作成過程の単純な蛍光抗体法による検討を同時に進めることができるよう、本研究費で購入した蛍光画像解析システムLumina Visionの活用を準備する。グリア研究は現在発展の途上にあり、研究推進のためには情報収集が欠かせない。従って次年度研究費の一部は学会参加費ならびに旅費に充てることとする。また蛍光抗体法による観察を確実に成功させるため、組織細胞化学会主催の技術講習会に参加することとし、一部を参加費および旅費に充当する。ミクロトーム以外の必要機器類は概ね整っていると考えられ、研究遂行において主に必要となるのは試薬(抗体)ならびに動物購入費用である。また実験結果に新たな知見が得られれば直ちに学会発表、論文作成に着手するため、研究費をこれに充てる。
有機イオン塩系高性能非線形光学材料の開発

可視域透明かつ大きなβ値を有する分子種の探索を目的として、置換ピリジニウムカチオンの評価を行なった結果、4-ジメチルアミノ体がp-ニトロアニリンを上回るβを有することを明らかにし、さらに、アニオン交換によりいくつかのSHG活性結晶を得た。一方、スチルバゾリウム誘導体のπ共役系の拡張では、2重結合延長型化合物においては、芳香環間の2重結合数が4でも吸収端は760nm付近であり、1.3μm光用EO材料としては充分使用可能であることがわかった。さらに、縮環型化合物では、DASTに比べ吸収端は短波長側にあるにもかかわらず、DASTに匹敵する性能を示すことが期待される結晶を得た。これまで検討したchained chromophore分子の一端に-CN、-NO_2などの電子吸引基を導入することにより、透明性を損なわずに、飛躍的なNLO活性が発現することを見い出し、そのポリマー化によるユニークなNLO材料が創出できる目処がついた。一方、新規な高T_g(190°C)のNLO活性基を側鎖に持つマレイミドコポリマーの合成にも成功した。このコポリマーの電場配向により付与されるNLO活性は大きく、かつ80°Cでも長時間高い安定性を示し、素材材料としての活用性が高い。有機非線形光学結晶の応用の一つである光サンプリング(OS)用素子を実現を目指して、超高速OS素子として検討されているKTPに替わる高感度OS用有機光学結晶を研究した。アダマンチルアミノニトロピリジン(AANP)は波長1.3μmにおいて優れたOS特性を示すが、通信に関して重要な1.5μm帯では光路長の増大に伴って性能低下があり、期待されるOS性能が現われない。そこで、方位制御重水素化AANPにおけるOS高効率化の実現性を検討した。AANP分子の同位体の活用によって、OS素子として通信波長ほぼ全域で高感度な高速波形測定が可能であることを明らかにした。イオン性分子種と対応する中性分子種について、2次分子超分極率(β)を比較検討するために、MOPAC(MNDO法PM3)を用いた計算化学的な評価を行なうとともに、一部については、Nd:YAGレーザーを基本波とするハイパーレイリー散乱法によってβを求めた。その結果、スチルバゾリウムカチオンとニトロスチルベン、ベンゼンスルホン酸アニオンとベンゼンスルホン酸エステル、安息香酸アニオンと安息香酸エステルの比較では、ほとんどの場合において、イオン種の方が対応する中性種より大きなβを示すことが明らかとなった。すなわち、イオン性色素では共役系に電荷が存在していることで、本質的に大きな分極構造をとり、そのために大きな非線形光学特性を示すということが明らかにされた。また、特にスチルバゾリウム誘導体について置換効果を検討したところ、ハロゲン置換体が無置換体と同程度の吸収端であるにもかかわらず無置換体より大きなβを示すことが明らかとなり、ハロゲン置換が非線形光学特性の高揚に有効であることがわかった。アゾ色素系およびビフェニル系非線形活性分子のビニル誘導体、光架橋性分子のビニル誘導体の合成を行ない、それらの共重合体を得た。また、光架橋性アゾ色素のビニル誘導体の合成も行ない、その単独重合によってポリマーを得た。これらのポリマーについて電場配向・光架橋処理を行ないSHGメーカーフリンジ法により非線形光学定数を測定したところ、大きなd値が求められ、またその経時安定性が良好であることを見い出した。1.芳香族イオン性有機化合物であるスチルバゾリウム誘導体における大きな二次分子超分極率βの起源について、PM3法を用いた量子化学計算結果、およびハイパーレイリー散乱法によるβの評価、吸収極大波長とその吸光係数の測定結果などから、二準位モデルに基づいて、対応する中性種として選択したニトロスチルベンと比較して考察した。その結果、スチルバゾリウム誘導体においてβの増大に最も寄与しているのは、励起状態と基底状態の双極子モーメントの差であることが明らかとなった。また、吸収端が可視域にかからない化合物についてもβの評価を行ない、p-ニトロアニリンよりも高性能なイオン種を見い出した。2.可視光領域が透明な新しいNLO活性クロモフォアである“Chained chromophore"として、オリゴ(p-ベンゾエ-ト)を活性基とするホスト・ゲスト型ポリマー並びにビニルポリマーを合成し、予想したNLO特性が得られることを明らかにした。さらに、より高いNLO特性の発現を目指して、クロモフォア電場配向性の向上のための分子構造の改良について検討している。3.高い非線形光学効果を有するDASTの電気光学サンプリング(EOS)応用のため、高品質結晶の育成を進めている。この結果、DASTの良質結晶をEOSに用いた場合、KTPの4倍の感度で高速信号の計測が達成でき、側鎖型光非線形高分子に比較しEOSへの適用性の可能性が大きいことが判明した。しかし、微分干渉顕微鏡観察の結果、多くの結晶に微小の段差成長(コンター)が観測され、結晶成長法の改善が必要であると判明した。

一方、スチルバゾリウム誘導体のπ共役系の拡張では、2重結合延長型化合物においては、芳香環間の2重結合数が4でも吸収端は760nm付近であり、1.3μm光用EO材料としては充分使用可能であることがわかった。さらに、縮環型化合物では、DASTに比べ吸収端は短波長側にあるにもかかわらず、DASTに匹敵する性能を示すことが期待される結晶を得た。これまで検討したchained chromophore分子の一端に-CN、-NO_2などの電子吸引基を導入することにより、透明性を損なわずに、飛躍的なNLO活性が発現することを見い出し、そのポリマー化によるユニークなNLO材料が創出できる目処がついた。一方、新規な高T_g(190°C)のNLO活性基を側鎖に持つマレイミドコポリマーの合成にも成功した。このコポリマーの電場配向により付与されるNLO活性は大きく、かつ80°Cでも長時間高い安定性を示し、素材材料としての活用性が高い。有機非線形光学結晶の応用の一つである光サンプリング(OS)用素子を実現を目指して、超高速OS素子として検討されているKTPに替わる高感度OS用有機光学結晶を研究した。アダマンチルアミノニトロピリジン(AANP)は波長1.3μmにおいて優れたOS特性を示すが、通信に関して重要な1.5μm帯では光路長の増大に伴って性能低下があり、期待されるOS性能が現われない。そこで、方位制御重水素化AANPにおけるOS高効率化の実現性を検討した。AANP分子の同位体の活用によって、OS素子として通信波長ほぼ全域で高感度な高速波形測定が可能であることを明らかにした。
アストログリアの境界膜に特異的なGFPマウスの確立と脊髄損傷の新規治療戦略の探索

アストログリアは脊髄損傷領域の周囲にグリア境界膜を形成し,組織修復に重要な役割を担うと考えられる.本研究では脊髄損傷モデルにおいて境界膜が炎症細胞浸潤の抑制に関与し,また炎症細胞の浸潤の拡大に血管周囲腔が関与することを明らかにした.また境界膜の成分のひとつ,IV型コラーゲンはアストログリアに対し,トロンボスポンジン-1の発現を増加させることを明らかにし,組織修復に促進的に働く可能性を示した.アストログリアは脊髄損傷領域の周囲にグリア境界膜を形成し,組織修復に重要な役割を担うと考えられる.本研究では脊髄損傷モデルにおいて境界膜が炎症細胞浸潤の抑制に関与し,また炎症細胞の浸潤の拡大に血管周囲腔が関与することを明らかにした.また境界膜の成分のひとつ,IV型コラーゲンはアストログリアに対し,トロンボスポンジン-1の発現を増加させることを明らかにし,組織修復に促進的に働く可能性を示した.脊髄損傷においてアストログリアは損傷領域の周囲にグリア境界膜を形成する.最近,グリア境界膜は損傷の修復過程で重要な役割を担う可能性が指摘されている.しかしグリア境界膜の解析系は少ない.そこで本研究ではアストログリアのみが緑色蛍光タンパク質を発現するトランスジェニックマウスを確立し,さらに,境界膜を形成するアストログリアを単離して,遺伝子発現解析や脊髄損傷モデルを用いて境界膜の働きを解析することを目的としている.本年度は,境界膜のアストログリア特異的に緑色蛍光タンパク質を発現するトランスジェニックマウスの確立,脊髄損傷モデルを用いた境界膜形成期の確認と脊髄組織からのアストログリアの単離,単離したアストログリアの境界膜形成の維持や機能を解析できるin vitro実験系の確立を目指した.トランスジェニックマウスについては作成中である.また脊髄損傷モデルを用いた境界膜形成期の確認を詳しく行ったところ,脊髄損傷モデルにおいて損傷周囲のみならず損傷から離れた領域においても境界膜が炎症細胞浸潤の抑制効果を発揮していることを示唆するデータを得て,この成果を報告した(in press).また,in vitro系の確立においては脳由来のアストログリアを含め検討中である.大脳から単離前のアストログリアを用いた実験において,グリア境界膜の細胞外マトリックス成分のひとつであるIV型コラーゲンが境界膜周辺のアストログリアの遺伝子発現の制御に重要であると示唆するデータを得て,この成果を報告した.脊髄損傷においてアストログリアは損傷領域の周囲にグリア境界膜を形成する.最近,グリア境界膜は損傷の修復過程で重要な役割を担う可能性が指摘されている.我々は,グリア境界膜を形成するアストログリアのみが緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するトランスジェニックマウスを確立し,さらにGFP陽性細胞を単離して遺伝子発現の解析などを行いグリア境界膜の働きや形成の機構を明らかにすることを目的とした。トランスジェニックマウスの確立を目指したが,さらに検討が必要であった.そこで本研究を発展させるため,一般的に用いられている手法を用いて,アストログリアをマウスから分離,培養し,グリア境界膜の形成に積極的に関与する因子の探索を行った.その結果,アストログリアに対してグリア境界膜様の形態を誘導するような因子を着目するに至った。さらに,in vitroの細胞培養系とマウスを用いた個体レベルでこの因子の働きを明らかにできれば,グリア境界膜の形成の一端を解明できる可能性があると考えている.また正常マウスを用いて脊髄損傷モデルを確立した.そして,このモデルにおけるグリア境界膜の損傷と修復に関する形態学的な解析を詳細に行ったところ,グリア境界膜の炎症細胞浸潤に対するバリア機能を示唆するデータを得ることが出来た.このグリア境界膜の炎症細胞に対するバリア機能の分子メカニズムについては不明な点も多く,培養実験系で解析した.さらに検討が必要があるが,成果が得られれば脊髄損傷における2次損傷治療に有用な知見が得られる可能性があると考えている.
不安定プラークにおける超音波ＩＢ信号と冠動脈ＣＴによる組織性状分析

急性冠症候群症例20例にて血管内超音波法を施行し、IB信号解析により不安定プラークの組織性状の特徴を分析した。また狭心症の診断にて冠動脈CTと冠動脈造影を施行した25例で冠動脈CTでの径狭窄率50%以上と判定された59病変を病変部位のCT値より石灰化プラーク・非石灰化プラーク・混合型・非プラーク病変の4つに分類した。冠動脈造影を基準とすると陽性的中率は全体では64%であったが、石灰化プラーク33.3%、非石灰化プラーク91.7%、混合型で50%、非プラーク病変56.2%と病変性状により異なっていることを明らかにした。平成24年度は狭心症にて冠動脈CTと冠動脈造影を施行した25例を対象とし、冠動脈CTによるプラーク性状の分析をおこなった。冠動脈CTでの径狭窄率50%以上の病変を有意狭窄とし、プラークを石灰化プラーク・非石灰化プラーク・混合型・非プラーク病変の4つに分類した。全体では59病変が、MDCTにより有意狭窄と判断された。そのうち冠動脈造影で実際に有意狭窄であったのは32病変であり、陽性的中率は64%であった。4つの病変性状別での陽性適中率は石灰化プラーク33.3%、非石灰化プラーク91.7%、非プラーク病変56.2%、混合型で50%と病変性状により的中率に違いがあることがわかった。平成25年度は前年度に解析した症例を対象として心筋虚血の程度、心機能について解析をおこなうこととした。心機能についてすでに撮像ずみの冠動脈CT画像データより得られる3次元左室容積解析をおこなうこととしたが、時間分解能、空間分解能が低いため再現性のある数値をえることができなかった。そのため非侵襲的に経胸壁心エコー図を用いて心機能の解析を試みることとし、本申請基金を用いて心臓用プローブを購入した。また冠動脈CTで分類される責任病変の組織性状と心不全発症との関連を調べるためにまず当院での心不全症例での利尿剤・静注強心薬についての使用状況について調査をおこなった。結果については9月に開催された日本心臓病学会にて発表した。平成23年度は急性冠症候群を発症した症例約20例で責任冠動脈での不安定プラークを同定して血管内超音波法により観察し、IB信号の解析を行なった。またより解像度の高い光干渉断層法をもちいてより詳細な検討も行なった。一方で冠動脈CTについては撮像条件の最適化をおこなった。主として心拍数とRR間隔と画像解像度との関係を検討した。当施設保有の機器では現在のプロトコールでは約反芻が適切な心拍数から逸脱していることが明らかとなった。プラークの性状をCTで判定するためには画像の質を良好に担保する必要があり、より適切な心拍数コントロールのために超短時間型ベータ遮断薬の導入を考慮している。平成23年度に適正心拍数の設定をおこない、撮像条件も検討した。平成24年度は実際の症例でのプラークの性状を分類し、冠動脈造影との対比をおこなった。血管内超音波像との対比ができていないため今後すすめていく予定である。冠動脈CTでのプラーク性状判定は血管の境界が不鮮明なため困難となることが多く、画質のさらなる改善がのぞまれる。心拍数のコントロールに加え、造影剤の量やタイミングなど撮像条件の検討もすすめていく必要がある。冠動脈CT撮影にあたり、適正心拍数の設定を行なった。約半分の症例で適正心拍数の範囲外であったため、超短時間型ベータ遮断薬を導入することとした。そのため研究の進行に遅れを生じているが、不鮮明な画質では冠動脈プラークの病態にせまることは困難となるため、本設定には十分な時間をかけて行ないたい。平成25年度は引き続き冠動脈CTでの組織性状分析をすすめ、血管内超音波像との対比を行なう予定である。さらに画質の向上を目標とし、心拍数コントロールに加え、造影剤の量やタイミング、再構築の時相の検討も行なうこととする。本年度は静注で超短時間型ベータ遮断薬をもちいて心拍数の厳密なコントロールを行なった上で実際に血管内超音波法施行症例でCTを撮像、プラーク性状診断を試みる予定としている。冠動脈CTでの血管壁がきれいに描出できず外膜の同定が困難なため、プラークの定量的な評価が遅れている。そのため平成24年度に予定していたCT画像の解析ソフトの購入を見送ったため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額は平成25年度請求額と合わせて、同ソフトおよび解析用のPCの購入、血管内超音波のデータ保存用のハードディスク購入を予定している。また海外での冠動脈CTに関する学会への参加も予定している。冠動脈CT撮像条件設定が予定より時間を要したため、本来CT画像の解析ソフトの購入にあてるべき費用が次年度へ繰り越しとなった。次年度使用額は平成24年度請求の研究費と合わせ、データ閲覧用のPC端末の購入、血管内超音波のデータ保存用の携帯型ハードディスクの購入、最新の情報収入のために海外での画像診断関連学会への出席のための費用に用いる。
消化器癌の浸潤・転移制御を行うkelch関連遺伝子を用いた新しい遺伝子治療の開発

Nd1はkelchファミリーに属するアクチン結合蛋白でありBTB/POZ domainと6つのkelch motifをもつLong form(Nd1-L)と、kelch motifを欠くshort form(Nd1-S)が存在する。Nd1-L蛋白はヒト、マウスで保存されほぼ全組織で発現を認める。今年度はNd1-Lが抗癌剤doxorubicinの心毒性を保護するのに重要な役割をすること、またNd1-Sは核内に局在して細胞周期制御にかかわっていることを明らかにした。さらに生体内でのNd1-Lの機能を調べるためにアクチンプロモーターを用いて全身にNd1-Lを強発現させたトランスジェニック(Tg)マウスを作製したところ、生後一年以上経過すると主に腹腔内リンパ節、肝臓、腎臓に様々な腫瘍が高率に発生した。そこで、Nd1-Lの過剰発現による細胞がん化の機序を明らかにする目的で、Nd1-Lを強発現したトランスフェクタントにおけるactin cytoskeleton関連タンパクの動態を調べた。その結果、Nd1を過剰発現した細胞株では核内にβ-cateninが移行している細胞が多く認められ、ウエスタンブロット法においても核内でのβ-cateninの量が増加していた。また免疫沈降法でNd1-Lはkelch motifを介してβ-cateninと会合す事を見いだした。またNd1 transfectantはコントロールに比べて細胞接着が亢進していることがCell adhesion assayで明らかとなった。現在、マウス悪性黒色腫細胞B16や、大腸癌細胞Colon 26を用いてNd1-Lトランスフェクタントを作成し、また、Tgマウス由来の腫瘍細胞におけるβ-cateninおよびその周辺のシグナル系およびNd1とカドヘリン、インテグリンなどの接着分子との関連および腫瘍の転移とNd1の発現の相関などについての解析を進めている。
量子論の実在論的解釈を目指した量子集合論の研究

量子論の実在論的解釈の問題は,幾多のパラドックスを生み,量子論の基礎に関する重要な未解決問題である。本研究は,この問題に数学基礎論の方法を導入して,量子集合論というチャレンジ性のある新しいアプローチを開拓して,量子論の実在論的解釈の実現を目指した。一般の完備オーソモジュラー束上の量子集合論を展開して,量子論の様相解釈の基礎を与え,代数的量子論の枠組みでボーアの相補性原理における実在概念を明らかにした。1.量子実数と量子物理量の関係:von Neumann環の射影束上の量子集合論における量子実数(量子集合論で定義される実数)と量子物理量の間の同等関係を任意の完備オーソモジュラー束上の量子集合論に拡張した。2.量子実数の可換性と量子物理量の同時決定可能性の関係:量子実数の集まりについて,ある状態で可換性が成立することとその状態における結合確率分布が存在することが同等であることを示し,様相解釈におけるClifton-Halvorsonの極大存在可能代数の理論との関係を明らかにした。3.量子集合論に基づく量子測定理論の展開:これまでに知られている,測定過程がある量子物理量の測定である条件は,測定が行なわれる状態に依存しない定式化で,与えられた状態のもとで測定過程がある量子物理量の測定である条件は,これまで知られてこなかった。本研究では,この条件を量子集合論に基づく量子物理量の値の相等関係から導いた。すなわち,測定の初期条件において,測定前の被測定量と測定後のメーターの値が一致する条件によって,量子物理量の測定概念が特徴付けられることを示した。4.代数的量子論における実在性概念:HalvorsonとCliftonはEinstein, Podolsky, Rosen(EPR)に対するBohrの回答を数学的に再構築し,客観性の要求とHowardの先行研究によって導入された文脈化されたEPRの実在性基準の間の整合性を証明することにより,この回答が実験データの記述に関する古典性と客観性の要求から導かれていることを議論した。本研究では,この整合性定理をEPR状態の一般的定式化に基づくものへ拡張し,量子力学と場の量子論の双方に適用可能なものとした。これにより,代数的量子論の一般的定式化においてBohrによる古典的記述の概念によってEPR状態のもつ実在の要素を明らかにした。量子集合論を量子力学の様相解釈への応用に関する研究を行ない以下の成果を得た。1.量子集合論における強制概念:量子集合論に強制概念を導入して,量子状態が実数の命題を強制する事と,その状態の下で,対応する観測命題が成立する事が同等になる事を証明した。これから,量子集合論の真理値が,その観測命題を強制する状態全体の集合で表現される事が導かれる。2.量子力学の様相解釈との関連:量子力学の様相解釈では,所与の状態のもとで同時に所有値を持つと考えられる物理量の集合のうち極大なものを極大存在可能部分環(maximal beable subalgebra)と呼んで,その特徴付けが重要な研究課題とされている。一方,量子集合論では,いくつかの量子集合が所与の状態で可換であることを意味する述語が定義され,ZFCの移行原理では,所与の状態のもとで,与えられた量子集合がすべて可換であれば,その状態はZFCの任意の定理の自由変数にその量子集合の名前を代入した論理式を強制することが主張される。この成果をふまえて,所与の状態のもとで,ある量子実数の集合が可換であることと,対応する物理量の集合がその状態に対する一つの極大存在可能部分環に属することが同等である事を証明した。このことから,物理量の集合が所与の状態の一つの極大存在可能部分環に属する事と対応する量子実数を定項とするZFCの任意の定理がその状態で強制されることが同等であることが示された。様相解釈では,極大存在可能部分環に属する物理量は,その値を決定する隠れた変数が存在すると解釈される。隠れた変数の存在を特徴付ける条件として,従来,Bellの不等式などが提唱されてきたが,本研究では,上述の成果から,隠れた変数の存在を「定項の集合がZFC集合論の任意の定理を満たす」という論理学的条件で特徴付けることができた。
大気圧低温プラズマを用いた腱癒着防止・腱縫合部癒合促進技術の開発

大気圧低温プラズマによって手術後癒着防止を試みた。照射表面の化学組成が変化し、繊維芽細胞の活性が低下することを確認した。腱の癒着が抑制される傾向が見られたが、この効果は手術後早期の安静度にも大きく影響を受けていた。1.プテズマによる腱表面の活性基の変化.日本白色家兎の下腿三頭筋腱および後脛骨筋腱の表面をin vitrでプラズマ処理した。プラズマ化させたガス種はアルゴンに窒素、酸素、アンモニアを加えた。期待した結果は、窒素プラズマや酸素プラズマによって活性基であるカルボキシル基やアミノ基が増えることであったが、再現性のある結果が得られなかった。腱表面にもともと存在する活性基が多いため、わずかな変化を検出できなかったと考えだ。そこで、対照実験としてシリコン表面を処理して、表面の窒素基が増えていることを確認した。つまり、本実験の処理条件で表面に酸素基が増えうることを確認した。2.プラズマ処理腱の培養細胞に対する効果日本白色家兎の後脛骨筋腱の表面をin vitroで酸素プラズマ処理し、その表面で線維芽細胞を培養した。しかし、腱表面が曲面であることと背景の遺残腱細胞によるノイズのために定量的評価が困難であった。そこで、腱とおなじI型コラーゲンから構成される骨を平坦に加工して、その表面で細胞培養した。期待する結果は培養細胞の活性が低下することであったが、長時聞処理(60-120秒)した場合には細胞増殖が促進され細胞面積が増加していた。そこで、プラズマ照射時間を短縮して、表面での細胞活性が低下する条件を検討した。3.プラズマ処理腱の腱癒着防止に対する効果日本白色家兎の後脛骨筋腱をin vivoでプラズマ処理した。in vitroそ細胞活性を高める条件であっても癒着は低下する傾向があった。これはプラズマ照射を受けた腱細胞自身の活性が低下していることを示唆していた。1.プラズマ処理腱の培養細胞に対する効果プラズマ照射を加えたところ、特定部位にdead/alive stainで両方に染色される細胞が散見された。この現象は、細胞核は活性を有するものの、細胞膜は異物排除の機構を失っている、と解釈できる。必ずしも再現性が高い結果ではなかったが、その理由は細胞株や培養条件や照射条件のわずかな違いによって影響を受けるためだということが分かった。制御できればさまざまな医療応用が可能で、生物学的には極めて興味深い現象であった。2.プラズマ処理腱の腱癒着防止に対する効果日本白色家兎の後脛骨筋腱をin vivoでプラズマ処理した。in vitroで細胞活性を減弱させる条件とin vivoで癒着は低下させる条件の間に乖離が見られた。これには、非照射体の表面形状が大きくかかわっていることが示唆された。また、プラズマ照射の条件が室温や湿度といったわずかな環境にも影響を受ける可能性もあった。そこで条件を詳細に検討するために、定量性が高い骨ピンを用いた癒合強度の定量を行い、表面微細構造と癒合減少の関係を分析した。その結果、人工材料では平均粗さ100マイクロメートルで大きな違いが生じ、生物材料では同様の粗さでは影響が少ないことが分かった。1.プラズマの細胞および腱に対する効果1)細胞の種類による感受性の違い:培養細胞株(正常ヒト皮膚線維芽細胞NHDF)と腱から採取した細胞(兎アキレス腱)はプラズマに対してほぼ同等の感受性を有していた。つまり、細胞分裂抑制、細胞剥離、細胞死滅に至るプラズマ照射の強さと期間はほぼ同等であった。したがって、プラズマ処理の効果は細胞の違いには大きく影響されないと考えられた。2)細胞膜の変化:細胞が生きた状態に保ったまま、細胞膜透過性の亢進を試みた。しかし、生物学的あるいは治療に直結する再現性のある条件は見いだせなかった。つまり、alive/dead stainの両方に染色される細胞はあったが、当該細胞には遺伝子導入ができなかった。この原因は、膜構造の化学的変化のみならず、細胞周囲基質の水分含量が影響していると考えられた。2.プラズマの腱癒着防止効果1)in vivo腱癒着防止効果:予備実験で得られたように、プラズマで癒着が防止できる傾向にあったが、手術後の安静が保てない実験例が多かったため、個体差が大きく統計学的有意差はえられなかった。しかし、一般にヒトの臨床においては、術後安静期間が長く、標準化した後療法が選択されるため、より明らかな効果が期待できる。2)表面物理形状の違い:平滑な骨ピンと粗な骨ピンでは違いはなかった。また、プラズマによって表面微細構造が変化するかどうかを観察したが、定性的な違いを検出できなかった。プラズマの効果は、スパッタリングによる物理形状変化ではなく、官能基付与などによる化学的修飾によると考えられた。一方、金属ピンでは、表面微細構造の違いによって、癒合強度は顕著な違いが観察された。これも、生物材料に与える影響は化学的修飾によることを示唆していた。
廃棄物処分場浸出水中の有害汚染物質の計測と評価に関する研究

廃棄物処分場の浸出水の実態を解明するために、3箇所の処分場について、それぞれ数回にわたり調査をおこなった。重金属については、フレームレス原子吸光での測定では、定量限界は十分であったもののしばしば浸出水中マトリックス成分によるひどい干渉が見られた。一方、ICP発光分析装置を用いた測定では一部感度の不足する元素があったもののマトリックス干渉は見られなかった。また、浸出水にmg/Lオーダーで含まれるB(ホウ素)についてのもICP発光によれば測定できた。重金属の形態別分析では、Cr,Cu,As,Pb,Seについて、イオンクロマト-ICP質量分析法による形態別分析方法を開発しイオン形態までを含めた詳細な検討を行った。重金属の凝集過程での挙動を詳細に調べた。浸出水中重金属処理の主たる過程である凝集によって、重金属は十分に除去されないことがわかった。浸出水の凝集では、純粋物質の凝集の場合と異なりアルカリ下では重金属が凝集しなかった。その理由を調べるために、重金属の溶解度を計算したところ、多くの金属についてpHの高い領域を含めて、アンモニア錯体、塩化物錯体の影響を加えると、溶解度は、0.5mg/L以上となり、pHの上昇のみによって沈澱を生成させることは浸出水については不可能であることがわかった。また、浸出水中の重金属(特にCuとNi)は、有機物に結合して存在しており、有機物が除去されない限り、除去されないことがわかった。ナノろ過法の実験も行った。ナノろ過法は、錯イオンの除去等も良好に行えることが考えられ、無害な塩類を十分に透過させる膜であっても重金属を阻止することが可能であった。微量有害有機物の分析では、固相抽出法による分析法を開発し、プラスチック添加剤を中心に挙動を解析した。また、パ-ジトラップ法により揮発性有機化合物および消毒副生成物を測定した。トリハロメタン生成能が、浸出水処理の酸化過程で増大することなどが明らかになった。本研究は、廃棄物処分場浸出水中に含まれる有害汚染物質に関する調査を行い、浸出水中の有害汚染物質の現状を把握し、その上で対策手法への知見を与えることを目標として検討を行った。本年度の検討では、主に浸出水中の有害重金属類と関係する水質指標項目に関する予備実験を行った。まず最初の検討として、試料中の有害金属の概要を把握するため、ICP/MSによる検討を行った。装置は機器メーカーにて借用した。この結果、例えば、山間埋め立てと称する浸出水試料には、Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,As,Rb,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Pd,Ag,In,Sn,Sb,Cs,Ba,Ce,Gd,Ho,Ta,W,Pb,Thなど、非常に多くの元素が10ng/L100μg/L程度の濃度で含まれることがわかった。このことは、浸出水において、一般の水質規制重金属類は当然であるが、これ以外の多くの元素についてのさらに詳細な調査を行う必要があることを示すと考えられる。この課題については次年度以降の本研究課題において検討する予定である。有害重金属の一般分析においては、本年度別経費にて新規に購入したフレームレス原子吸光分析装置を使用することとした。しかし、特に汚染度程度の著しい試料を本装置で分析する場合には、共存成分による妨害が非常に大きく、ほぼ各試料ごとに最適測定条件を検索しなければならなかった。

本年度の検討により、ほぼ試料ごとの最適化条件は固まってきたので、次年度以降の課題で、特に規制重金属の調査を本装置を用いて行い得る基礎を作ることが出来た。来年度以降の研究においては、本年度の予備的な検討結果を利用して、組織的な浸出水の水質に関する調査を行うことを目標とする。廃棄物処分場の浸出水の実態を把握するために3箇所の処分場について浸出水の採取及び分析を行った。また、より詳しい解析のために1ヵ所の処分場について埋立時期の異なる6ヵ所の井戸から採水し、また、季節の異なる時期に再調査を行った。浸出水原水の他に浸出水処理工程からもサンプリングした。分析は、全有機炭素、硝酸性窒素、アンモニア態窒素などの一般的水質項目の他に、各種重金属およびGC/MSで検索される微量有機汚染物質である。重金属の分析の結果As,Cd,Mo,Ni,Sb,Se,Sn,Znなどが濃度レベルに注意すべき金属であることがわかった。銅やカドミウムは、処分場年齢の若い井戸から多く検出されたが、その他の物質はあまり処分場年齢と濃度との間に関係がなかった。鉛、カドミウム、クロム、銅などは、処理過程で減少していたが、ヒ素やモリブデンは、処理効果がなかった。重金属の凝集メカニズムについてアンモニアの共存の影響などを中心に実験中であり、錯イオン形成などの理論的側面から整理できる目途が立っている。GC/MSで浸出水に含まれる微量物質を検索したところ、各種フタル酸エステル類,リン酸トリエステル類,N-butyl benzensulfonamide,Camphor,Diphenyl amine,Benzothiazoloneなどが検出された。これらは、プラスチックに添加剤として加えられているものであり、実験室での溶出実験からもそのことが確かめられていた。特にフタル酸ジエチルヘキシルについては、処分場の加齢の影響が小さく、また、浸出水処理施設での濃度減少が小さいことから環境中で長期滞留する物質であることが疑われた。廃棄物処分場の浸出水の実態を解明するために、前年に引き続き、調査をおこなった。本年度の調査のうち、重金属については、これまでの測定でしばしば見られた浸出水中マトリックス成分の干渉の影響を抑えるため、かなりの元素の分析について、ICP発光分析装置を用いた。また、これまで測定が不可能であって、かつ浸出水にmg/Lオーダーで含まれるB(ホウ素)についての知見を得ることもできた。重金属の形態別分析では、Cr,Cu,As,Pb,Seについて、イオンクロマト-ICP質量分析法による形態別分析方法を開発しイオン形態までを含めた詳細な検討を行った。重金属の凝集過程での挙動を詳細に調べた。浸出水中重金属処理の主たる過程である凝集によって、重金属は十分に除去されないことがわかった。浸出水の処理プロセスでは、有機物の除去を目的とした酸性凝集が一般に行われており、もし、これをアルカリ性で行えば、有機物の除去の点ではマイナスであっても重金属をより除去できるかどうか実験した。しかし、浸出水の凝集では、純粋物質の凝集の場合と異なりアルカリ下では重金属が凝集しなかった。その理由を調べるために、重金属の溶解度を計算したところ、多くの金属についてpHの高い領域を含めて、アンモニア錯体、塩化物錯体の影響を加えると、溶解度は、0.5mg/L以上となり、pHの上昇のみによって沈澱を生成させることは浸出水については不可能であることがわかった。
小・中・高・大を連携する「情報関連科目」支援システムの開発と評価

(1)小学校道徳副読本「心のノート」に情報モラルを追加した教材を開発した。(2)学習者の障がいに応じたタブレットPC用教材開発を行った。(3)奈良県内の先生方を対象とした研修会も随時行い、成果を広めた。(4)SNSを利用し、高校「情報」の免許取得希望者や、情報関係科目の教員らが中心となり、指導案の検討、模擬授業の相互評価などを行うコミュニティを維持している。今年度の主たる成果は以下の5点である。(1)高校「情報亅の出版されている全教科書、中学校「技術・家庭科」の全教科書および関連科目の教科書(たとえば、国語表現など)の分析を行い、「情報関連科目」がどの教科でどのように教えられるべきかを明らかにしたこと(2)小学校・中学校・高等学校の学習指導要領を分析し、「情報」および「情報モラル」がどのように取り扱われているかを確認し、旧学習指導要領での取り扱い方との比較を行ったこと(3)小学校におけるコンピュータ利用の実態について、茨城県、奈良県、大阪府の小学校でフィールドワークを行い、(1)個別の視聴覚教育として(2)電子黒板と連動して(3)地域や保護者との連携を意識したソーシャル・メディアとしての3つの使い方があることを明らかにしたこと(4)高校「情報」の教員養成の実際を明らかにし、学生の学力不足、出身校ですら教育実習を引き受けていただけない実情、「情報」以外の免許を必要とする教員採用試験、高校「情報」と中学校「技術・家庭科」の両方の教員免許を取得できる大学が非常に限られている状況、など、様々な課題を明らかにしたこと(5)教材や指導案を共有するクローズドシステムを開発し、一部試行を始めたことこれらの成果は、小学校、中学校、高等学校、大学の「情報関連科目」の連携を図る上では欠かせない基盤となる。また、twitter、facebook、Ustreamなどのソーシャル・メディアを用い、成果の一部を公表するとともに、この「共同体」への参加を随時呼びかけている。本研究は、「共同貢献学習環境システム」(平成18年20年に科学研究費の交付を受けて開発)を技術基盤とし、小学校・中学校・高等学校・そして大学や専門学校、高等専門学校、企業、NPO、地域などからなる共同体を形成し、「情報関連科目」を支援することを目的としている。新学習指導要領の告示により、「情報」分野の内容が"再編"されたため、今までの指導案、授業案、教材・教具だけでは教えられないことが想定されるため、相互にこれらの教育リソースを提供しながら、各々の教員の専門性を活かした共同貢献を実現するシステムを開発し、評価を行う。平成23年度は、「小学校×高等学校×大学」との連携により、道徳の時間の副教材として、文部科学省が出版している「心のノート」に情報モラル内容を含める副教材を開発した。また、新たな試みとして「特別支援学校×大学」との連携により、電子黒板や改造マウスで使えるディジタルコンテンツを開発し、授業での評価を得た。これらは実際に学校側からのリクエストに応じたものであり、教材をより確かなものとして配付する予定である。一方、大学生のソーシャルメディアの利用状況も明らかにした。本システムにソーシャルメディアとの連携も組み込み、教員志望や教育産業に就職希望の学生らも議論に参加したり、開発や評価の補助をしたりなどの役割を担うことを検討している。小学校(平成23年度)はすでに新課程になっており、教科書を入手し、分析中である。中学校(平成24年度)は教科書(見本本)を申請しており、高等学校(平成25年度)は学習指導要領解説などを分析しているところであり、最終年度に向けて、各校種の情報関連科目を整理し、「縦の連携」を成果とする予定である。「共同貢献学習環境システム」(平成18年20年に科学研究費補助金にて開発)を技術基盤とし、小・中・高等学校・特別支援学校や大学、企業、NPOなどからなる共同体を形成し、「情報関連科目」を支援することを目的とした。「情報関連科目」とは、小学校における「総合的な学習の時間」、中学校「技術・家庭科」、高等学校「情報」などである。新学習指導要領において「情報」分野の内容が"再編"されたため、今までの指導案、授業案、教材・教具だけでは教えられないことが想定され、相互にこれらの教育リソースを提供しながら、各々の教員の専門性を活かした共同貢献を実現するシステムを開発し、評価を行うことが、本研究の大きな目的であった。平成22、23年度は、高校での「情報倫理」と小・中学校での「情報モラル」の接続の実践例や、小学校道徳副読本「心のノート」において、情報モラルコンテンツを追加した教材を開発した。特に情報モラルは今回の学習指導要領の改正においても重視されているため、各学校とも指導に力を入れている。また、平成24年度は学習者の障がいに応じた教材作成を行い、より多くの学習者に対応できるようにカスタマイズを行った。従来のノートパソコンだけではなく、タブレット型コンピュータに特化することにより、さまざまな障がいに対応した教材も開発し、実践現場より評価を得た。

最終年度は、地域貢献として、奈良県内の先生方を対象とした研修会や情報交換会なども随時行い、成果を広めた。さらにtwitter、facebookなどここ数年で教育現場に浸透し始めたSNSを利用した。研究期間終了後も、高校「情報」の免許取得希望者の大学生や、高校「情報」の教員らが中心となり、facebookでグループを作成し、指導案の検討、模擬授業の相互評価など、現職の教員のみならず大学生も含めたコミュニティが継続されている。教材のいくつかが実際の授業で使われ、一定の評価を得ている。また、実践にご協力いただいている先生方から現在教材に対するリクエストを受け付けており、順次開発・評価する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、新学習指導要領に対応した高等学校の教科書(見本本)も出回るため、より教材研究が進むと想定される。また、大学生のソーシャルメディアの利用率がより高くなるという予想より、教員のみならず、大学生もソーシャルメディア経由でこのシステムの開発および評価の補助に携わることができると考える。
遷延性意識障害患者の生活行動回復の看護介入の構築－覚醒低下時の端座位姿勢の解析－

本研究は、遷延性意識障害患者が自力で生活行動を行う姿勢を獲得するための看護介入を開発する基礎研究として、端座位の姿勢と覚醒の状態の関連を検証した。遷延性意識障害患者の覚醒が低下した状態を睡眠と同義にみなし、健康な人が端座位で眠った時の姿勢を分析した。その結果、頭部、頸部、体幹、骨盤部の角度は覚醒時よりも覚醒低下時には前傾し、特に頭部の角度の変化が大きかった。このことから、覚醒の改善と端座位の姿勢を抗重力に保持することは関連することが推察された。本研究は覚醒状態が低く、さらに身体の可動性が低下した遷延性意識障害患者が、自力で生活行動を行うための基本的な姿勢である座位姿勢を獲得する看護介入を構築することを目的とした基礎研究である。その内容は、健康な成人が端座位の姿勢において覚醒が低下すると、姿勢制御の要素である定位と安定性が低下することを明らかにする、逆説的検証を行うことである。平成26年度は、臨床応用が可能な端座位姿勢の測定手法を探ることを目的とした。課題1として、健康な成人において、覚醒が低下する状態の端座位姿勢の定位の測定方法を検討した。その際、本研究の手法を今後に臨床において応用的に適用することを第一義的に検討した。遷延性意識障害患者が療養する場の調査を行い、環境上の特性から複雑な装置を用いない方法が肝要であることと考えられた。さらに、文献検討から、特に高齢者において矢状面での姿勢の角度が生活の自立性に関連していることが確認された。そのため、端座位姿勢の定位を明らかにする目的において、1台の家庭用ビデオカメラによって矢状面の端座位姿勢を撮影し、その映像の二次元の姿勢を分析することを手法とした。また、臨床においては照度や物的環境が複雑であり、被験者の身体各部を正確に抽出し測定することが困難な状況である。そのため臨床においても、測定部位の抽出が可能となるマーカーの種類と測定部位について検討中である。課題2として、覚醒が低下する状態の端座位姿勢の安定性の測定方法を検討した。頭頂部に装着した3軸小型加速度計によって、頭部の揺れの大きさ、速度、方向が測定可能であることが確認できた。本研究におけるこれらの測定手法は、遷延性意識障害患者の療養する臨床においても応用が可能であることに意義がある。さらに、この結果は遷延性意識障害患者が座位になることの看護介入の開発と評価の一助となる重要性を持つ。本研究は、遷延性意識障害患者が自力で生活行動を行う姿勢を獲得するための看護介入を開発する基礎研究である。看護において、遷延性意識障害患者に対する端座位の介入が臨床的に実践されている。しかし、その根拠については不明瞭な部分が多く、看護の援助として一般化されていない。また、その効果も明らかになっていない。そのため、本研究では、遷延性意識障害患者が端座位の姿勢をとるとどのような姿勢を呈するのかを、覚醒と姿勢の関連に着目して検証を行った。本研究においては、覚醒の低下を睡眠と同意義にみなし、健康な人が端座位の姿勢で眠った時の姿勢を二次元動作解析で分析した。また、測定は臨床に適応可能な簡易な方法として、動作解析のマーカーには市販のLEDライトを使用し、頭部、頸部、体幹、骨盤の角度について、二次元動作解析の手法により測定した。この手法における級内相関係数は、検者内信頼性ICC(1.1)が0.70ー0.94、検者間信頼性ICC(2.1)が0.90であり、一定の信頼性が確認できた。また覚醒の状態の判定には、簡易脳波計を使用した。覚醒時と覚醒低下時の身体各部の角度を測定した結果、頭部、頸部、体幹、骨盤部の角度は覚醒時よりも前傾し、特に頭部の角度の変化が大きく、前屈する傾向が確認された。このことから、覚醒状態が不明瞭な遷延性意識障害患者への端座位の介入において、姿勢の角度が、覚醒状態の変化を評価する指標となることが推察された。さらに多くの対象者の覚醒と姿勢の角度に関する定量的なデータが集積されることによって、臨床的に実践されているこの介入の効果を評価する視点を提供し、看護における遷延性意識障害患者の端座位の介入の一般化に寄与すると考えられる。本研究は平成26年度および平成27年度の2年で、健康な成人の覚醒低下時における端座位姿勢の定位と安定性を明らかにすることを目的とする。このうち平成26年度は、端座位姿勢の定位と安定性を測定し、分析するための手法の確立を計画とした。本研究の測定手法は、今後の臨床における応用研究として同様の手法を用いることの可能性を考慮し検討した。本研究のデータ収集の環境は生活環境に準じ、生活騒音を遮断せず、照度は一般的なブラインドの開閉において調節することとした。