hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳卒中上肢リハビリテーション支援のためのロボット装具の開発

本研究では脳卒中上肢リハビリテーション支援のための肩甲骨-体幹系ロボット装具の開発を行った.股関節-体幹系は4自由度を有し,肩甲骨駆動軸は1自由度の軸へ帰着させた.また,療法士は腋下の広背筋遠位腱を親指で押えることで肩の安定性の確保と求心性の刺激を加える.よって,親指運動を行う2自由度の専用ロボットハンドを開発した.本システムを用いて上肢到達把持運動様式の解析を進めた.体幹運動は把持形式により異なり,特定の動作における主要軸を停止することで全運動が停止し,到達把持は全身協調運動であることが示唆された.本研究では脳卒中上肢リハビリテーション支援のための肩甲骨-体幹系ロボット装具の開発を行った.股関節-体幹系は4自由度を有し,肩甲骨駆動軸は1自由度の軸へ帰着させた.また,療法士は腋下の広背筋遠位腱を親指で押えることで肩の安定性の確保と求心性の刺激を加える.よって,親指運動を行う2自由度の専用ロボットハンドを開発した.本システムを用いて上肢到達把持運動様式の解析を進めた.体幹運動は把持形式により異なり,特定の動作における主要軸を停止することで全運動が停止し,到達把持は全身協調運動であることが示唆された.本研究の目的は上肢機能的リハビリにおける基本項目である到達把持リハビリを支援する肩甲骨-体幹系のロボット装具を開発することである.本年度の成果については主に以下の項目が挙げられる.1.体幹保持装具部および股関節の能動化およびセンシング:到達把持運動は基本形は着座状態により行われる.そこで現在試作した肩甲骨-骨盤までの装着モデルを股関節まで拡張し,着座状態での到達把持動作に追従しうる機構モデルを作成した.また,股関節・体幹の駆動軸にモータおよびセンサを取付け,身体運動に対して追従させると共に,到達把持運動に対して能動的力学刺激を与えた際の運動様式の変化について測定した.このように体幹において任意の運動に対し力を加えながらの運動様式の解析はロボット装具において初めて可能となる計測の一つと考えられる,2.肩甲骨把機構の開発:療法士は患者の身体を「キーポイント」と呼ばれる部位で筋の張りなどを触覚し,患者身体を動かす.そのような手法の一つに肩甲骨把持時に腋下の筋腱を親指で圧迫刺激することで,痙性を除去するとともに神経生理学的に上肢の運動を促す.この様式に倣った肩甲骨把持ハンドの機構モデルを製作した.当初の計画通り,次年度においても本項目は引続き開発を進め,専用ロボットハンド機構として構成する計画である.3.学会発表:バイオメカニクスにおいて最高の学会の一つである,世界バイオメカニクス会議において発表を行なった.本研究の目的は上肢機能的リハビリにおける基本項目である到達把持リハビリを支援する肩甲骨-体幹系のロボット装具を開発することである.本年度の成果については主に以下の項目が挙げられる.(1)肩甲骨把持専用ロボットハンドの開発療法士は肩甲骨を把持することで上肢の安定と体幹の制御を行う.その時療法士は親指を腋下に入れ,後背筋腱を圧迫することで求心性の刺激を加え上肢を安定化する.本年度はこの親指の動きを肩甲骨把持部に導入したハンド機構を開発した.到達把持運動との協調動作については計画通り次年度行う計画である.(2)到達把持運動のロボットによる運動解析空間に向けての到達把持運動の解析は霊長類で行われている.本研究ではそれにならい,16×3の到達把持空間を設定し実際に把持動作まで行う実験系を設定し,ロボットを装着状態で到達把持運動を行った.その結果空間内でほぼ上肢のみで運動が行われる領域と,体幹まで大きく動く領域が判別された.特に臨床で行われている膝高さの到達把持は比較的体幹運動を誘発することが分かり,臨床での到達把持リハビリの裏付けが得られた.それとあわせ,自己への到達動作を考慮し,ロボットを装着状態で食事を行う実験を行った.単純な到達把持においては各関節運動において,個人差はあるものの定性的には関節角の相互の位相が確認されたが,食事においてはバランスを取ることに起因すると考えられる複雑な関節角としての運動が測定された.このことは,体幹等の運動が巧みに制御されないと食事動作が円滑に行えないことを示唆した.本研究では脳卒中リハビリテーション支援のための体幹-肩甲骨系ロボット装具の開発を行っている。着座状態において、上肢リハビリの基本である、到達把持運動を支援するロボットの開発を行っている。日常生活において効果を十分に発揮するための到達把持運動のためには、体幹運動から足底支持まで含めた全身協調運動が行えてこそ、広い到達把持空間が実現できる。当該年度では、療法士らが行う肩甲骨を把持するための専用のロボットハンドの開発を行った。療法士らは、肩甲骨を把持することで体幹運動そのものを制御しながら、肩甲骨の安定化を図り、同時に広背筋上腕骨側腱の刺激を行なう事で、運動療法の促通を行う。このロボットハンドには、療法士らが広背筋腱を押え、腱を前方移動させる安定化様式を実現しており、2つのサーボモータにより当該運動を実現した。本ロボットシステムを臨床現場において患者に対して装着を行う場合、少なくとも療法士が行う全ての介入手法が実現しなければ、治療行為に該当しないため、本システムの追加により脳卒中患者の運動療法において真に活用可能な構成となった。

現在研究協力者のリハビリテーション病院において、患者に対して装着することに関する倫理委員会で許可が得られた。本ハンドを健常者において実際に適用し、到達把持様式において変化が見られるかについて実験を行った。現状では被験者数が十分ではないが、本研究で提案するロボットハンドを能動的に駆動する場合と、しない場合において、特に体幹回旋運動において到達把持運動時の体幹運動に差異が見られた。当該内容について日本機械学会第25会バイオエンジニアリング講演会にて発表を行った。また、本システムを用い、空間到達把持運動の体幹の使用と足底反力を計測し、ロボットとして実現すべき全身協調運動について、第47回日本理学療法学術大会ならびに第46回日本作業療法学会にて報告した。到達運動解析の場合は把持まで含まないが,本研究では実際の空間で到達把持を行っている.当初一つの協調運動を関節運動の位相として表現する予定であったが,それは単純な運動の場合であり,食事と行った動作では協調運動の調整を多く行っている様子が新たに確認された.当初の研究範囲では調整動作について十分に考慮していたとは言えなかったため,今後はこれを考慮した実験と結果の解釈を付加する必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。本装置を用いて,まずは様々な上肢運動を計測し,到達把持動作支援ロボットに必要な要素を見いだすことを行った.単純な到達把持では位相で運動を表現することが可能かもしれないが,食事といった若干な運動では運動の修正が多く行われていた.このことは臨床において,複雑な運動の修正が必要な場面では単純な到達把持運動のワンセットのリハビリだけでなく,バランスといったセンシングを伴う運動の修正についてもリハビリを行う必要性が示唆された.そこで今後は上肢動作の作業の複雑さも考慮して,実験系を組立てることを取入れる計画である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
プラークコントロールが象牙質知覚過敏症の病態に及ぼす影響

プラークコントロールの状態が象牙質知覚過敏症の病態へ与える影響をビーグル犬を用いてin vivoにて評価した。全身麻酔下にてビーグル犬の大臼歯頬側にV級窩洞を形成し、その後、酸処理を行うことにより、開口象牙細管を有する知覚過敏歯を人工的に調製した。この後、毎食後ブラッシングによるプラークコントロールを行うプラークコントロール群とブラッシングを行わないノンプラークコントロール群とに分類し比較検討した。処理直後および所定の期間後に、中空円筒状ダイヤモンドポイントを用いて象牙質生検を行い、象牙質片を採取した。象牙質生検試料を透過型電子顕微鏡で観察した結果、ノンプラークコントロール群では象牙細管内にプラーク細菌の侵入が観察され、象牙細管は開口傾向を示していた。一方、プラークコントロール群では一部の象牙細管内に結晶性物質が観察され、象牙細管を封鎖している像が観察された。続いて、この象牙細管内結晶性物質をX線マイクロアナライザーで組成分析した結果、カルシウムとリンが検出され、カルシウムとリンのモル比は1.4であることから、アパタイト様結晶であることが明らかとなった。以上の結果より、プラークコントロール状態がよければ、象牙細管はリン酸カルシウム結晶により封鎖され、自然治癒する可能性があることがわかった。対照的に、プラークコントロールが不完全な場合には象牙質はプラークにより脱灰され、象牙細管は開口傾向を示した。したがって、プラークコントロールの状態は象牙質知覚過敏症の病態へ与える影響は多大であり、適切なプラークコントロールを行うことが自然治癒に必要であることが明らかとなった。臨床の場において歯周治療後や歯肉退縮に伴い発症した象牙質知覚過敏症は、適切なプラークコントロールにより症状の緩和や自然治癒する傾向が認められている。そこで、本研究ではプラークコントロールと象牙質知覚過敏症とのかかわりを明らかにする目的で、プラークコントロールが象牙質知覚過敏症を惹起させた象牙細管の形態に及ぼす影響をin vivoで検討した。本研究ではヒトと歯牙組織が類似したビーグル犬生活歯を用いた。全身麻酔科にてビーグル犬の左右大臼歯頬側歯頚部にV級窩洞を形成し、知覚過敏を想定して酸処理を行い象牙細管を開口させた。なお、その際象牙質知覚過敏症を惹起した直後の象牙質試料片を採取し、これを術前の試料とした。片額は所定の期間(1週、2週、3週)、毎食後ブラッシングを行うプラークコントロール群とし、他方はプラークコントロールを行わない対照群とした。所定の期間後、全身麻酔下のビーグル犬から採取した象牙質生検試料の走査型電子顕微鏡による象牙細管の形態観察を行った結果、プラークコントロール群の象牙細管は封鎖傾向を示し、対照群の象牙細管は開口傾向を示した。また、象牙細管の開口面積の経時的な変化を定量的に検討するために画像解析装置を用いて象牙細管の開口面積を測定し、術前からの開口面積の変化の割合を開口度と定義し算出した。その結果、実験を開始してから1週後では両群間の開口度(プラークコントロール群;97%、対照群;116%)に差はほとんど認められなかったが、2週目以降になるとプラークコントロール群(2週後;53%、3週後;36%)と対照群(2週後;141%、3週後;303%)の差が顕著となり、プラークコントロールが象牙細管の封鎖に効果を及ぼすこと、すなわち、プラークコントロールが象牙質知覚過敏症の自然治癒を促進させることが示唆された。
リフレクションを利用した疑似身体反応提示による感情喚起手法の構築

本研究では,自己知覚理論を中心とした心理学・認知科学の知見を応用し,VRにより生成・提示した感覚刺激によって身体知覚を変調することで身体イメージを操作し,感情を生起するための方法論を提案した.そして,この方法論に基づいて構築したインタフェースの評価を通じて,さまざまな感情を喚起可能なことを示した.具体的には,変形した表情,擬似心拍操作,温度感覚操作をフィードバックする手法を中心とし,VR技術で生成した刺激が自己の身体反応の変化であると感じられるような可体験化手法を構築し,複数の感情を喚起する基礎的な手法を開発した.本研究では,自己知覚理論を中心とした心理学・認知科学の知見を応用し,VRにより生成・提示した感覚刺激によって身体知覚を変調することで身体イメージを操作し,感情を生起するための方法論を提案した.そして,この方法論に基づいて構築したインタフェースの評価を通じて,さまざまな感情を喚起可能なことを示した.具体的には,変形した表情,擬似心拍操作,温度感覚操作をフィードバックする手法を中心とし,VR技術で生成した刺激が自己の身体反応の変化であると感じられるような可体験化手法を構築し,複数の感情を喚起する基礎的な手法を開発した.まず,外的対象に反映された身体をバーチャルに変化させ,外部感覚を通じた自己知覚に基づいて認知される身体イメージを変調し,感情を喚起させる手法を開発した.具体例として,表情フィードバック仮説の知見を応用し,コンピュータによって変形させた表情を視覚的にフィードバックする鏡形インタフェースを構築し,評価実験を通してフィードバックした表情に対応する感情を喚起可能なことを明らかにした.さらに,この手法による感情喚起によって選好判断やクリエイティビティに影響を与えることも可能であることを示した.また,自己帰属感が付与された外的対象(「拡張された身体」)を含めた身体イメージを生成・変調することで感情を生起する手法を開発した.実際の身体反応と外的対象の動作に対応を作ることで,外的対象に自己帰属感を付与し,その対応にずれを与えることで認知される身体イメージを変調することにより,感情を生起する手法である.具体例として,能動的呼吸を通じて風船に対する自己帰属感を誘発し,風船の変化の原因を呼吸の変化の原因として認知させることで緊張感を喚起するアート作品“Interactonia Balloon"を構築し,ユーザスタディにおける評価を通して,提案手法の実現可能性を検討した.本研究では,自己知覚理論を中心とした心理学・認知科学の知見を応用し,VRにより生成・提示した感覚刺激によって身体知覚を変調することで身体イメージを操作し,感情を生起するための方法論を提案した.そして,この方法論に基づいて構築したインタフェースの評価を通じて,さまざまな感情を喚起可能なことを示した.具体的には,変形した表情,擬似心拍操作,温度感覚操作をフィードバックする手法を中心とし,VR技術で生成した刺激が自己の身体反応の変化であると感じられるような可体験化手法を構築し,複数の感情を喚起する基礎的な手法を開発した.任意の感情についてリフレクションを誘発するために,特定の感情と身体反応との対応付けをおこなった.Ekmanの分類に基づき人間の基本的な感情として,喜び・驚き・恐れ・怒り・嫌悪・悲しみの6感情を任意に独立して喚起させることとし,既に感情との対応について一定の知見がある表情の他,感情と深く関わるとされる心拍の上昇/下降や,手のひらや頭部の温度感覚の上昇/下降等がどの感情と結びつき得るかの対応を明らかにする実験を行った.個々の対応付けを基に,リフレクションによる感情の喚起を誘発する疑似身体反応提示装置の構築をおこなった.本年度は表情筋の上下や,あるいは,目元への導水や頬への温度提示により涙や頬の紅潮を表現することで物理的に表情を変化させてみせるウェアラブル装置を構築した.また,カメラで取得した顔画像を,表情変形アルゴリズムを用いてリアルタイムで任意の表情に加工・提示し,加工された自分の表情を客観的に見られる環境を作ることで,自己の表情が変化しているように認知させる手法の実証を行った.個々の装置を用いた際のユーザの心拍数や心拍変動,皮膚コンダクタンス(発汗)など感情の変化に深く関わる生理的指標の計測を通じて,効果を定量的に評価すると同時に,ユーザの感情状態やその変化について,アンケートによる主観的な評価も行った.以上の評価結果をまとめ,各感情を喚起する条件を明確にするとともに,複数の身体感覚を統合してより感情喚起に効果的と考えられる刺激提示手法を検証した.心拍に関しては,個人の心拍数を基に調整した心拍数を提示し,実際に自己の心拍が変化しているように認知させるために,胸部への触覚的な刺激の提示や,複合的に聴覚的・視覚的な刺激を提示するなどして,可体験化のバリエーションを増した.本年度,目標としていた,感情の変化と関連のある表情・心拍・温度感覚といった身体反応と,感情状態の対応付けをおこない,その対応に基づいてリフレクションを誘発するための疑似身体反応提示手法を構築することができた.

また,構築した提示手法に対する主観的・定量的評価を通して,リフレクションを誘発し,感情を喚起するために効果的かつ汎用的な疑似身体反応提示手法を明らかにすることができた.こてにより,研究の目的である,VR技術を用いてあたかもユーザの身体が反応しているような人工的な刺激を生成・提示し,それが自己の身体反応の変化であると認知させることで,任意の感情を喚起させる工学的手法を実現できており,今後はそれぞれの効果を定量化・比較した上で,それらを組み合わせた汎用的な感情喚起システムを設計するための方法論や,その際に生じる条件を明らかにする予定である.本年度に設計した提示手法を組み合わせるなどして,リフレクションを誘発し,任意の感情を喚起させるシステムを構築するとともに,ユーザによる主観評価や条件比較を通じて,システムの最適化をおこなう.また,以上の評価を提示手法の設計にフィードバックすることで,システム全体の効率化やシステムが有効に機能する条件の改善など,最適化を施し,リフレクションを利用して感情を喚起する汎用的な身体反応提示手法を確立する.具体的には,本年度の実験で得られた知見を踏まえ,複数の疑似身体反応を効果的に組み合わせ,提示することによって,リフレクションを誘発し,6種類の基本的な感情状態の全てを任意に喚起させるためのシステムを構築する.構築したシステムについて,6種類の感情をターゲットとして,意図したとおりに感情が喚起されたか,本年度行った定量的評価手法と同様の方法でユーザ評価を行う.また,本評価を基に,引き続き疑似身体反応提示手法の構築,感情喚起効果の定量的評価と感情喚起条件の明確化に関して,複数の身体感覚が感情の変化に与える影響の評価を継続しつつ,システムの改良・最適化をおこなう.そして,以上の結果の知見をまとめ,体系化することで,リフレクションの誘発によって基本感情を喚起する疑似身体反応提示手法を確立する.消耗品については,疑似身体感覚を提示する目的で,顔の位置や頭部の角度に合わせて涙や頬の紅潮などを模した表現を頭部に提示するための光学機器,工学部品,電子部品が必要となる.さらに,疑似的な心拍・温度感覚を自己の身体感覚として認知できるように提示するために,振動を胸部に提示する,あるいは温度を自由に変化して身体に提示するためのウェアラブル装置を構築するために,電子部品,機構部品が必要となる.その他,複数の身体感覚を組み合わせて身体に提示するためのディスプレイ部の造形制作が必要となり,必要な電子部品・機構部品を購入する.加えて,被験者の心理・行動や,さまざまな計測装置により記録されたデータを記録するための媒体も必要となる.また,実験被験者に対する謝金と,研究の成果を国内外の学会で発表するための旅費資金および投稿論文費も必要である.
母性因子による仔イヌのストレス応答性発達メカニズムの解明

本研究ではイヌの幼少期環境が成長後のストレス応答性及び行動特性に与える影響を調べた。日本盲導犬協会で出産した母子を対象とし、出産前後の母イヌの尿中コルチゾールおよび養育行動を測定し、母性因子の定量化を行った。仔イヌは軽い分離ストレスを時の尿中コルチゾール値を測定し、ストレス応答の指標とした。仔イヌがパピーウォーカーを経て、訓練所に入所した際の尿中コルチゾールを測定し、新奇環境ストレスの指標とした。また訓練士による気質評価を行った。その結果、母イヌの養育行動は幼少時のストレス応答を解して、成長後の新奇環境への適応力に影響を及ぼし、訓練性や優位性など、成長後の気質にも関連することを見出した。平成26年度計画に対する実績は以下の通りである。実験1:仔イヌの発達に関わる母性因子として、16胎の出産直後からの養育行動を録画し、授乳や舐め行動等の解析を行った。また、出産3週間前から出産後5週間の母イヌの採尿をし、尿中コルチゾールの測定を行った。実験2:上記16胎のうち、健康上の都合で実験できなかった7胎を除いた9胎、計48頭の仔イヌのストレス応答性実験を5週齢あるいは7週齢時に行った。実験3:7胎37頭の仔イヌの親和行動を4週齢から8週齢にわたって観察を行った。上記の通り、実験は計画通り進んでいる。平成25年以前の実験結果とあわせて、現時点では1週齢と4週齢の母イヌの養育行動が、仔イヌの体重とストレス応答に関連している可能性が見えつつある。申請者はすでにイヌのストレス応答性が5週齢時に発達することと明らかにしており、4,5週齢時の母イヌの行動がストレス応答性発達に大きく関わる可能性を示唆していた。現時点では予想に沿った結果が得られているといえる。仔犬の親和的行動に関しては行動解析のみ行い、例数が少ないため統計解析は行っていない。平成27年度計画に対する実績は以下の通りである。実験1:仔イヌの発達に関わる母性因子として、11胎の出産直後からの養育行動を録画し、授乳や舐め行動等の解析を行った。実験2:上記11胎48頭の仔イヌのストレス応答性実験を5週齢あるいは7週齢時に行った。実験3:11胎61頭の仔イヌの親和行動を4週齢から8週齢にわたって観察を行った。実験4:パピーウォーカーでの委託終了後、訓練センターに入所した個体54頭のコルチゾール測定のための採尿を行った。引き続き、母イヌの養育行動が仔イヌの体重とストレス応答に関連している可能性が見えつつある。また、幼少期のストレス応答性が訓練時の評価に関連する傾向もみられている。仔犬の親和的行動に関しては引き続きデータ取得を行っている。すべての実験において、可能な限り実験を行っている。前年度以前のデータとあわせても、当初の予想通りの傾向を示している。平成28年度計画に対する実績は以下の通りである。実験4:成長後の採尿タイミングにイヌの体調の問題で採尿を断念した。しかし、平成27年度までに解析に必要な例数を獲得できたことから21年度からのデータと合わせて解析を行うこととし、尿中コルチゾール測定を終了させた。母子養育行動と幼少期尿中コルチゾール値の関係の確認を行うため、追加で母子行動観察と採尿を行った。また、21年度から対象となったイヌの産仔数、体重推移、採餌状況、母子分離時期、父犬情報等のデータ収集を完成させ、解析に加えた。その結果、出産後2,3週間の母イヌと養育行動と5週齢時の子イヌのストレス応答、成長後の気質に関連が見出された。前年度以前のデータとあわせても、投与の予想通りの傾向を示している。計画通り順調に、解析に必要なデータは取得されており、最終年度も特に変更等は必要ないと考えている。動物行動学計画通り順調に進んでいるため、特に変更等は必要ないと考えている。今年度も多数の出産が予定されており、このまま予定通り実験を進めても問題ないと思われる。フリーザー購入予定であったが、設置場所の確保等のために購入が次年度にずれ込んだため。フリーザーはすでに購入、設置した。
核とミトコンドリア遺伝子のクロストークによる雌雄性分化の分子的解析

コムギの近縁野生種Aegilops crassaの細胞質(D^2)をもつパンコムギ農林26号[(cr)-N26]は短日条件下では可稔であるが、長日条件下では不稔となる日長感応性細胞質雄性不稔(PCMS)を示す。crassa細胞質(CR)に関する種々の組み合せの核-細胞質雑種コムギの実生におけるミトコンドリア(mt)遺伝子の転写パターンを解析してみると、核置換系統のorf25遺伝子の転写パターンが両親型(パンコムギ、Ae.crassa)のものと異なっていた。これは、(1)CRのorf25のリーダー配列がrps7のそれに置換されており、リーダー配列内に新奇なorf48が存在している、(2)パンコムギの転写産物の5'末はプロモーター付近、翻訳開始コドンの上流172bに存在した。(3)核置換系統{(cr)-N26,(cr)-CS,(cr)-N61,FR-mut}の5'末はプロモーター付近、36lbにメジャーな転写産物として位置付けられたが、Ae.crassaのそれはプロモーターから転写された転写産物が26S rRNAプロセッシング酵素によりプロセスされ、短くなった(-103b)たものであることによる。そこで、異なる日長条件、器官、組織におけるorf25,orf48の転写パターンを解析した。PCMS系統である(cr)-N26を長日条件、短日条件で育成し、3-5mm長の幼穂、出穂日の雄蕊、雌蕊、雌蕊化した雄蕊からTotal RNAを抽出した。これらのTotal RNAを用いてorf25,orf48遺伝子特異的なプローブを作製し、ノーザンブロット解析を行った。PCMSの表現型が表れる(cr)-N26の長日条件の幼穂においてのみ、他の系統、組織とは異なるorf25遺伝子の新しい転写パターン(0.9kb+1.1kb)が検出された。他の日長条件・組織では実生と同じ1.1kbの転写物が見出された。これは、日長条件により特定の組織でミトコンドリア遺伝子の転写パターンが変化する実例で興味深い。さらに、これらのRNAを用いてディファレンシャルディスプレイを行った。PCMS系統特異的な幼穂で発現するクローンが20えられた。これらの特徴付けを行い、PCMS原因遺伝子をクローニングしたい。
心臓移植拒絶に関わる抗HLA抗体の解析

本研究では、心臓移植における抗HLA抗体の意義をより明確にするために、検査法の相違による抗体検出の特徴を把握するとともに、生着や予後に重要とされる抗HLA抗体の特徴(DSA(donor specific antibody :ドナー特異的抗体)の有無、抗体の力価、既存および産生抗体(de novo抗体)等)を解明することを目的とした。当院の心臓移植症例67例を対象に、高感度HLA抗体検査法: Beadsbased array assay(Luminex法)により測定した抗体陽性率は22.4%(15症例)であった。3法の検査法を用いたが結果の解離例が4症例存在し、複数の方法で慎重に解釈する必要があることが示唆された。抗体陽性の場合、ドナーHLA型によりDSAの有無を確認し、抗体の力価を示す「MFI値」により抗体価の推移を解析した。class IDSA保有は3例(4.5%)、class II DSA保有は1例(1.5%)、MFI値10000以上の高値が3例(4.5%)認められた。de novo抗体は移植後12ヶ月での出現が4例(6.0%)、2140ヶ月での出現が3例(4.5%)であった。このように、予後に影響する因子とされるDSA、MFI高値、de novo抗体出現症例が認められたものの、移植後10年までの経過観察で明らかな抗体関連拒絶、また生着を妨げる症例は認められなかった。また、既存抗体が高力価(10000以上)であるため血漿交換施行後に移植を実施した1症例のMFI値の推移をみると、半年後も抗体は持続し、特にclass II抗体は高力価で残存していた。血漿交換によるHLA抗体除去効果についてさらなる解析が必要である。今後はさらに症例数を重ね、移植後の病態や治療効果判定マーカーとして他の指標とされる心機能および組織学的検査、免疫抑制剤投与との関連を体系的に検討する予定である。
リン酸カルシウムセラミックス,象牙質削片,水酸化カルシウムの根尖閉鎖機構の観察

実験動物臨床的に健康歯髄を有すると思われる歯根の完成したカニクイザル2頭を実験動物とし、上下顎永久歯64歯を用いた。実験方法(1)全身麻酔下のラバーダム防湿下で、無菌的に被験材を応用した直接抜髄即時根管充填を施した。被験材として、1群:象牙質削片、2群:α-TCP、3群:HAP+滅菌生理食塩液、4群:Ca(OH)_2を用いた。(2)実験期間は、1日、7日、14日、28日とした。(3)実験終了後、10%中性ホルマリンまたはKarnovsky液にて頭頸部灌流固定を行い、薬殺後、顎骨こどに摘出した被験歯をさらに浸漬固定し、実験歯は光顕群と透過型電顕群にそれぞれ分けた。(a)光顕群はぎ酸で脱灰し、アルコール系列にて脱水、通法に従いパラフィン包埋し、パラフィン連続切片(厚さ78μm)を作製した。その後H-E染色、MG染色、グラム染色、Perdrau鍍銀染色などの染色を施した光顕観察を行った。(b)電顕群は一部非脱灰のまま、他はEDTAで脱灰し、0.5%タンニン酸ならびに1%オスミウム酸にて後固定の後、アルコール系列にて脱水し、通法に従いEpon812に包埋した。一部厚切り切片は、トルイジンブルー染色して光顕に供し、超薄切片は酢酸ウラン・クエン酸鉛の二重染色を施し、日本電子社製透過型電子顕微鏡(JEM1200-EX型)にて電顕観察を行った。結果は以下の如くとなった。光顕群の各実験群においては、被験材に接して著明な炎症反応はみられなかった。2群の7日例では、線維芽細胞の増生、配列が著明であり、根管外に溢出した被験材を貧食するマクロファージなどが散見された。2群28日例では、被験材に接して明らかに新生硬組織の形成がみられた。1、4群においても、根尖部に新生硬組織の形成がみられた。3群では、根尖部は実験期間を追うごとに線維性瘢痕組織により被包されたが、同部に硬組織形成は全く認められなかった。電顕群は、現在試料作製中のものも一部あり、観察中のものも含め結果を総括報告する予定である。
SiCを用いた高密度用新型二端子抵抗変化型不揮発性メモリと集積化技術

今後の日本の中核となる産業・民生機器の小型化・多様化を展開するため、世界で初めて考案した全く新しい構造(金属/トンネル酸化層/電子捕獲層/SiC/n-Si構成)の2端子抵抗変化型不揮発性メモリについて、構造と動作原理との相関を明らかにし、on/off電流比10以上、繰り返し書き換え回数10^4回以上の高いメモリ特性を得た。これらの結果に加えて、さらに、基板および各層の材料を変更した構造を考案して、集積化実用化のための重要な基盤技術と指針を得た。本研究は、今後日本の中核となる産業・民生電子機器の小型化・多様化を展開するため、研究代表者が考案した、全く新しい構造(金属/SiO_2/SiO_x/SiC/Si型構造)と動作原理からなる、現在の3端子メモリより高密度化が可能な2端子抵抗変化型不揮発性メモリについて、これまでの成果に立脚して、集積回路素子(LSI)形成に整合した基本作製技術を展開し、本メモリLSIを実用化するための基盤技術を確立することを目的としている。今年度はまず、LSI製造プロセス温度に整合させるため、850950°CのSiCおよび酸化膜の形成法を検討した。SiCについてはこれまで1000°C以上の成膜温度が必要であったトリクロシランとプロパンを用いるCVD法に加えて1000°C以下で成膜が可能なモノメチルシランを用いるCVD法で形成したSiC膜を用いて繰り返し不揮発性メモリ特性を得ることに成功した。また、従来のSiCの酸化に代わり、Si/SiCを酸化する方法で850°Cの酸化でSiO_2/SiO_x/SiCのメモリ構造を作製し、10^4回のエンデュランス特性を得た。さらに、700°CでスパッタしたSiC膜とSiO_2を用いてメモリを作製し、メモリ特性を得ると共に、スパッタSiC膜の成膜温度を上げるほど、結晶性が向上することをFTIRの測定から得られた。また、この成膜温度の上昇で同時にメモリ効果が向上する結果を得た。電子をトラップする構造を意図的に形成したメモリを作製し、従来提案している電子の充放電が本メモリ動作の原理であることを支持するさらなる結果を得た。また、集積回路の回路構成によりメモリに要求される電流範囲を評価した。以上、プロセスの低温化の可能性と方向性を明らかにし、また、提案している動作原理を支持する結果が得られ、また、実用化のために要求される電気的特性の概要を把握した。本研究は、今後日本の中核となる産業・民生電子機器の小型化・多様化を展開するため、研究代表者が考案した、全く新しい構造(金属/トンネル層/電子捕獲層/SiC/Si型構造)と動作原理からなる、現行の3端子メモリより高密度化が可能な2端子抵抗変化型不揮発性メモリについて、集積化メモリLSIを実用化するための基盤技術を確立することを目的としている。今年度は、本メモリの製造プロセスを現行LSIの1000°C以下の製造プロセス温度に整合させるための検討を進め、研究代表者が開発した環境軽負荷型のスパッタエピタキシー法を適応する研究を行った。その結果SiCを本スパッタエピタキシー法を用いて800°Cで成膜してAr中アニールし、その後1000°Cで酸化することで、on/off比が上昇し、エンデュランス特性も向上することが分かった。これはSiCの結晶性がアニールによって向上することが起因するとして解釈できた。さらに、SiO_2層をスパッタで形成したのち1000°Cで1段酸化することで、on/off比3程度の良好なエンデュランス特性を取得し、低温化技術として本スパッタエピタキシー法が適用できる基礎技術を提示できた。また、電子捕獲層を浮遊金属電極に変えたメモリ構成を考案し、10000回程度のエンデュランス特性を得て、メモリ動作を実証した。以上、プロセスの低温化方向性について検討し、また、浮遊金属電極を用いた改良型のメモリを提案し、その動作を実証した。これにより本メモリの動作機構に関する理解が深まり、設計・製造基盤技術の進展が期待される。本研究は、今後日本の中核となる産業・民生電子機器の小型化・多様化を展開するため、研究代表者が考案した、全く新しい金属/トンネル酸化層/電子捕獲酸化層/SiC/Si型の(MIS、Metal Insulator Semiconductor)構造と動作原理からなる、現行の3端子メモリより高密度化が可能な2端子抵抗変化型不揮発性メモリについて、集積化メモリLSIを実用化するための基盤技術を確立することを目的としている。今年度は、昨年度に引き続き、本メモリの製造プロセスを現行LSIの1000°C以下の製造プロセス温度に整合させるため、SiC膜の作製法として、従来の高温成膜の必要なCVD(化学気相堆積)法に替えて、研究代表者が開発した環境軽負荷型のスパッタエピタキシー法を適応する研究を進め、オフSi基板を用いることで、CVD法と同等のSiC膜の品質が得られることが判り、メモリ性能としても同等程度が期待される。

また、さらに、SiC膜の上に形成したAlを酸化して形成したAl酸化膜/SiC構造を用いた金属/酸化層/SiC/Si型のMIS構造で、従来型のMIS構造より高いメモリ性能のon/off比6.5以上で、10万回以上のエンデュランス特性を得た。どちらのMIS構造メモリも電界誘起型の動作原理で解析できた。以上、プロセスの低温化にもう1つの構造とプロセス手法を取得し、その動作を実証した。これにより本メモリの設計・製造基盤技術を進展できた。
人工生命理論による建築構造の自動形態形成システム

本研究においては、従来トップダウン的になされ勝ちな建築構造・形態をより多様なものにするために、コンピュータの支援を前提として、人工生命理論の応用しボトムアップ的な自動形態形成が可能なシステムを構築した。本研究の特色は、評価による淘汰の段階でファジィネットワークによる知的評価システムを併用し、知命共創システムとして確立したことと、更に、知的生命体仮説による建築・都市創成への応用性についても示唆を得たことである。得られた主たる成果を以下に記す。1.ファジィ理論、オブジェクト指向プログラミングなどの人工知能的手段を活用し、建築構造・形態の自律的評価や計画を行うインテリジェントファジィネットワークを構築した。2.局所的なルールからマクロな建築構造・形態を出現する創発システムを構成し、上記の知的評価による遺伝的アルゴリズムの考えを応用した進化システムを構築した。3.人工知能理論、ファジィ理論、人工生命理論を統合した知命共創システムを提案し、阪神大震災の教訓を生かしてイメージした知的生命都市を分析し、その創成に本システムが役立つことを、初歩的であるが事例と共に明らかにした。本研究の真意は、建築家や構造設計家の仕事を奪うことではなく、人間の頭脳や生物の形態形成の原理を応用し、多様な構造形態を生み出すことによって、彼等の活動をより知的かつ創造的にすることにあり、その目的は達成された。従来のトップダウン的な建築構造・形態のデザイン手法に、ボトムアップ、フィードバック、創発などのキーワードを有する人口生命理論を応用することにより、新しい自動形態形成システムを構築することを目的として、本年度は下記のような研究成果が得られた。1.筆者らの従来の人口知能理論やファジィ理論を応用した構造計画システムと、生物の形態形成にみられる創発システムを連結することにより、知命共創システムという知的な自動形態形成システムを創案した。2.前段のシステムとして、構造材料、空間特性、エコロジィ、経済性、安全性、利用者の好みなどを全て考慮することのできるファジイネットワークを応用した知的建築構造計画システムを構築した。3.上記のファジィネットワークを知的かつ自動的に解く解法をファジィ合成則を応用して提案した。4.後段のシステムとして、植物の形態形成を模倣するL-システムを応用し、細胞分裂を遺伝子情報化したG-タイプとし、構築形態をP-タイプとする自動形態形成システムを構築した。5.上記のシステムに構造形態評価を行い遺伝的アルゴリズムを応用することにより、生物の世代交代と進化をシミュレイトする形態進化システムを構築した。本研究の最終年度となる次年度は、本年度で構築されたシステムに、更に、CG,CADなどの機能を付与して、よりリアリティと応用性のある、そしてユウザ-フレンドリィなシステムに改善する予定である。初年度における人工知能理論、ファジィ理論、人工生命理論を応用して構築した建築構造・形態の基礎的な自動形成システムに続いて、本年度は最終年度として、より建築的なリアリティを高め、より知的システムとしての操作性を向上させると共に、阪神大震災の教訓も踏まえて、知的生命仮説に基づく建築・都市のデザイン手法としての知命共創システムの有効性も示唆した。本年度に得られた主な研究成果を以下に示す。1.構造計画に関する知的評価システムにおいて、知識の獲得即ちファジィステートの同定に、ニューラルネットワーク、カオス理論を応用し、又、ファジィネットワークの解法にオブジェクト指向プログラミングを採用するなど、人工知能的手法を活用し、知的システムとしての充実化を図った。2.ファジィネットワークで構造パラメータや知識に該当する入出力、状態やファジィネットワークの推論プロセスの視覚化を図り、又、創発システムにおけるP-タイプとその進化プロセスの画像化を図るなど、システムとしての操作性を高めた。3.建築構造の進化において、軸力、曲げモーメント、壁率などの力学的環境や、閉空間率、複雑性、垂直性などの空間的評価を判断基準として淘汰させることにより、よりリアルな建築造型の自動形成を可能にした。4.本研究で最終的に提唱するに至った知命共創システムの知的生命都市創成への応用の可能性を、若干の事例と共に示した。
可搬型 広帯域 地震計アレイを用いた下部地殻S波速度異方性の研究

1994年(平成6年)度に九州中部阿蘇火山周辺において行なった広帯域地震計アレイ観測によって,表面波解析に必要な多くの地震波形が得られた.次年度にデータの解析を進める段階で,いくつかの重要な観測点のデータの刻時精度に,解析に支障をきたす程度の問題があることが判明した.そこで,規模は小さいながらも観測を継続して行ない,それと並行して京都大学火山研究所の定常観測点の波形記録を基に時刻の補正を試みた.これらの作業にかなりの時間を費やさざるを得なかったとは言え本報告書の作成が予定よりも遅れた事に村しお詫びしたい.これらのデータの取得・処理と並行して,表面波位相速度マッピングの解析手法整備に努めた.またウエーブレット解析などの手法を導入し表面波データに応用した.分散の可視化には有用であるが,定量的な位相速度検出には従来の手法と比べて特別な優位性は無いようである.観測を行なった九州中部の阿蘇地域において,レイリー波の位相速度は周期おおよそ10秒から30秒の範囲では比較的安定に約2.62.8km/sと決定された.このばらつきに関しては不均質構造の影響が大きい可能性が高い.一方,地殻の異方性については日光周辺における実体波データの解析をとおして,上部地殻の異方性の高精度の解析を行なった.その成果はすでに「月刊地球」誌上に報告した.また,同期間中にマントルあるいは地殻下部の異方性についても解析しその成果を2偏の論文にまとめて国際科学誌上に発表した.九州中部の観測により活動的火山周辺における構造とダイナミクスに関する重要な知見が得られた.その内の一部は1996年(平成8年)に米国の国際科学誌である「Science」誌上に発表した.1994年(平成6年)度に九州中部阿蘇火山周辺において行なった広帯域地震計アレイ観測によって,表面波解析に必要な多くの地震波形が得られた.次年度にデータの解析を進める段階で,いくつかの重要な観測点のデータの刻時精度に,解析に支障をきたす程度の問題があることが判明した.そこで,規模は小さいながらも観測を継続して行ない,それと並行して京都大学火山研究所の定常観測点の波形記録を基に時刻の補正を試みた.これらの作業にかなりの時間を費やさざるを得なかったとは言え本報告書の作成が予定よりも遅れた事に村しお詫びしたい.これらのデータの取得・処理と並行して,表面波位相速度マッピングの解析手法整備に努めた.またウエーブレット解析などの手法を導入し表面波データに応用した.分散の可視化には有用であるが,定量的な位相速度検出には従来の手法と比べて特別な優位性は無いようである.観測を行なった九州中部の阿蘇地域において,レイリー波の位相速度は周期おおよそ10秒から30秒の範囲では比較的安定に約2.62.8km/sと決定された.このばらつきに関しては不均質構造の影響が大きい可能性が高い.一方,地殻の異方性については日光周辺における実体波データの解析をとおして,上部地殻の異方性の高精度の解析を行なった.その成果はすでに「月刊地球」誌上に報告した.また,同期間中にマントルあるいは地殻下部の異方性についても解析しその成果を2偏の論文にまとめて国際科学誌上に発表した.九州中部の観測により活動的火山周辺における構造とダイナミクスに関する重要な知見が得られた.その内の一部は1996年(平成8年)に米国の国際科学誌である「Science」誌上に発表した.本研究の最終目的は、下部地殻のS波速度特にその異方性の地震学的推定を通して、下部地殻における岩石の変形・流動様式及びテクトニクスを明らかにすることである。本年度は、4月下旬に九州北部熊本県において可搬型の広帯域地震観測点10点で構成される30km程度の小スパン広帯域地震計ネットワーク観測を開始し1995年2月現在も観測を継続中である。このアレイで数多くのやや近地の地震の表面波形を記録した。記録された地震の方位は270度近くに及ぶ。同時に、数多くの遠地地震の実体波を記録することが出来た。これらのデータの内、比較的近い遠地震の短周期表面波(ラブ波及びレイリー波の基本モードと高次モード)の位相速度の分散をアレイ解析から推定し,アレイ直下の地殻の平均的1次元S波速度構造とその方位異方性を調べている。現在、波形データの整理と表面波アレイ解析手法の整備に着手している。また、遠地地震のP波後続波とS波先駆波の解析を通して地殻での変換波を抽出しすることによるアレイ直下のP波及びS波速度の短波長の深さ変化の推定に着手しつつある。これらの地震学的研究と並行して、下部地殻を構成する岩石の組成や強度にあるいは電気伝導度に関する実験データあるいは観測データを整理・検討中である。ネットワーク観測は今のところ概ね順調に進んでいると言えるが、本観測遂行において収録器やその周辺で大小さまざまなトラブルが発生し、それらの解決の過程で収録システム全体の問題点が明らかになった。今後このような可搬式広帯域ネットワーク地震観測が地震学において大きな役割を果たすことを考えると、これは極めて重要な成果である。一方、表面波の解析という観点からすると、ネットワークの観測点配置にはまだ改善の余地が多く、今後多少の配置変更をする予定である。可搬型の広帯域地震観測点約10点で構成される30km程度の小スパンのアレイを用いて遠地地震の連続観測を行った。

本研究の第2年度にあたる1995年4月中旬に、第1年度に九州北部熊本県阿蘇地方に設置した広帯域地震計ネットワークの観測点を10点から4点に縮小し観測を継続した。現在までの観測で得られたデータを整理したところでは、次のような特徴を持つ多くのやや遠地の地震の表面波形を記録することが出来た。(1)マグニチュード5以上、(2)震源距離が約200km以遠、(3)地殻内およびやや深発、(4)地震の方位は全体で270度近くに及ぶ。これらは、地殻のS波速度の異方性の検出に適する。このように取得したデータを用いた表面波アレイ解析や変換波検出の解析など、解析手法の整備を行なっている。具体的には、(A)短周期表面波(ラブ波及びレイリー波の基本モードと高次モード)の位相速度の推定。従来のフーリエ・スペクトルを用いる方法に加えて、ウエーブレット変換を利用する方法を検討している。(B)表面波の分散からアレイ直下の地殻の平均的一次元S波速度構造とその方位異方性を推定する手法の開発を行なっている。(C)遠地地震のP波後続波とS波先駆波の解析を通して地殻での変換波を抽出し、アレイ直下のP波及びS波速度の短波長の深さ変化を推定する手法の適用を検討中である。これらの地震学的研究と並行して、下部地殻を構成する岩石の組成や強度にあるいは電気伝導度に関する実験データあるいは観測データを整理・検討した。上記のような地震学的に推定された異方性を制約条件として、物質科学的研究の結果を併せて総合的考察を行い、下部地殻のテクトニクス(流動・変形の様式など)についての制約条件を明らかにする予定である。さらに、ネットワーク観測は概ね順調に進んだが、本観測遂行に従って、収録器やその周辺で大小さまざまなトラブルが発生し、それらの解決の過程で収録システム全体の問題点が明らかになったことは、もう一つの重要な成果であったことを付言する。
糖尿病性慢性合併症の発症,進展に関与するミトコンドリア遺伝子異常の解明

ミトコンドリア遺伝子変異による糖尿病がかわってきた.糖尿病性合併症罹患臓器にミトコンドリア形態異常と機能異常を認める.我々は糖尿病性慢性合併症にミトコンドリア遺伝子変異の関与を疑い,ミトコンドリア遺伝子変異を検索した.糖尿病性アミオトロフイ-,筋萎縮を伴う慢性腎不全および糖尿病性脂肪肝を合併したIDDM症列の生検組織を用いて、ミトコンドリアDNA欠失および呼吸酵素異常の関与,ミトコンドリアDNA欠失の正常ミDNAに対する比率を検討し,病態との関連性について検討した.PCR直接シーケンシング法で、塩基番号8220と13998の連結による5778bp欠失部位を確認した.欠失断端にTCCTAGAの7bpの直列反復が存在しており,Homologous recombinationにより欠失が生じたと示唆された.DNA欠失率は糖尿病性腎症による慢性腎不全と筋萎縮の症例で22.88±15.9%,糖尿病性アミオトロフイ-症例で11.2%,糖尿病性脂肪肝症例で9.53%と筋,肝ともに対照の2.23±1.2%と比べて高値であった.筋ミトコンドリア呼吸鎖酵素活性は複合体1の著明な活性低下を認め,欠失部位がコードするND5,ND4,ND4L,ND3の欠損と一致する。ミトコンドリアは酸化的リン酸化によりATPを産生する場所であるが,エネルギー産生の5%強がフリーラジカル産生に用いられ,フリーラジカルによるミトコンドリアDNA損傷,deoxy guanosineから8-hydroxy-2-deoxyguanosineへの変換が該DNAに比べてはるかに多く起こる.糖尿病では酸化ストレスは増加しフリーラジカル生成は亢進する.亢進したフリーラジカル生成がdGから8-OH-dGへの変換を促進し,DNA複製時のミスマッチをきたしミトコンドリア5778bp欠失を糖尿病合併症臓器で増加させる機序が想定された.ミトコンドリア遺伝子変異による糖尿病がかわってきた.糖尿病性合併症罹患臓器にミトコンドリア形態異常と機能異常を認める.我々は糖尿病性慢性合併症にミトコンドリア遺伝子変異の関与を疑い,ミトコンドリア遺伝子変異を検索した.糖尿病性アミオトロフイ-,筋萎縮を伴う慢性腎不全および糖尿病性脂肪肝を合併したIDDM症列の生検組織を用いて、ミトコンドリアDNA欠失および呼吸酵素異常の関与,ミトコンドリアDNA欠失の正常ミDNAに対する比率を検討し,病態との関連性について検討した.PCR直接シーケンシング法で、塩基番号8220と13998の連結による5778bp欠失部位を確認した.欠失断端にTCCTAGAの7bpの直列反復が存在しており,Homologous recombinationにより欠失が生じたと示唆された.DNA欠失率は糖尿病性腎症による慢性腎不全と筋萎縮の症例で22.88±15.9%,糖尿病性アミオトロフイ-症例で11.2%,糖尿病性脂肪肝症例で9.53%と筋,肝ともに対照の2.23±1.2%と比べて高値であった.筋ミトコンドリア呼吸鎖酵素活性は複合体1の著明な活性低下を認め,欠失部位がコードするND5,ND4,ND4L,ND3の欠損と一致する。ミトコンドリアは酸化的リン酸化によりATPを産生する場所であるが,エネルギー産生の5%強がフリーラジカル産生に用いられ,フリーラジカルによるミトコンドリアDNA損傷,deoxy guanosineから8-hydroxy-2-deoxyguanosineへの変換が該DNAに比べてはるかに多く起こる.糖尿病では酸化ストレスは増加しフリーラジカル生成は亢進する.亢進したフリーラジカル生成がdGから8-OH-dGへの変換を促進し,DNA複製時のミスマッチをきたしミトコンドリア5778bp欠失を糖尿病合併症臓器で増加させる機序が想定された.
都市住民における健康諸指標のモニタリングと健康影響評価

広域都市圏において現在進行している健康影響と居住環境の特性について、野外調査により都市住民の様々な健康指標を用いて調査・評価を行い、以下の成果を得た。(1)高層集合住宅居住高齢者において、心身の自覚症状やソ-シャル・サポ-トが健康水準に影響を及ぼす重要な要因であることが示唆された(大井)。(2)高層高密度住宅では、シェルタ-性能、住まい方、暖冷房設備のバランス良い計画が必要である事が明らかになった。また、超高層集合住宅は独立住宅に比較して機密性能が高いこと等が明らかになった(村上)。(3)高層集合住宅居住の母子の行動には時間的集積性が高いこと、特徴的な行動パタ-ンが存在すること、行動特性とエレベ-タ等の設備との関連性がある事が明らかになった(日暮)。(4)東京通勤圏18市町においては、人口生産と再生産の構造が異なっており、人口移動、産業構造等との関連性が明らかになった(大塚)。(5)大規模人工空間においては、そこを利用する人間(ヒト)の行動は、空間のもつ機能に依存して定型的なものになるといった事例が得られた(小原)。(6)開発途上国における都市化による健康影響評価では、社会関係の商品化に着眼し調査する事の重要性が判明した(中村)。(7)地域の健康指標は現在でも都市圏内の地域差があることが明らかになった。個人の生活行動と都市化の関連性については、(1)母親の飲酒習慣に、都市化の影響が示唆され、(2)高層階居住の高齢者では、居住環境への適応により旅行の実施者が多い事が考えられた。個人の健康水準を測定する新たな健康指標として、尿中脂質の測定方法を確立した。さらに、野外調査によりサ-カディアンリズムを測定する方法を確立した。(高野)今後は、以上の健康影響の評価を継続し、また新たな健康指標を開発し、さらに、将来起こりうる人間と環境の不調和の予徴を診断し、対応方法を提起するための研究を行う。
気管支喘息におけるNOの役割とPM2.5 による増悪メカニズム

我々はこれまでに野生型(C57BL6J)とNOS完全欠損マウスを用いて喘息モデルを作成して肺の病理学的検討を行い、野生型と比較して、NOS完全欠損マウスでは気道の好酸球性炎症や気管支平滑筋肥厚の軽減、気道分泌の軽減が確認された。また、摘出した肺組織よりmRNAを抽出しRT-PCRにて炎症性サイトカインの発現を検討したところ、野生型と比較して、NOS完全欠損マウスではIL-4, IL-5, IL-13の有意な低下を認めた。これらの結果からは、NO自体が気道の好酸球性炎症や気道分泌、気道リモデリングに対して増悪させる方向に作用している可能性が示唆されており、NOは従来から考えられていた好酸球性気道炎症の結果放出されているだけでなく、喘息の病態に深く関与している可能性が考えられる。PM2.5等の大気粉じんの喘息誘発メカニズムには不明な点が多いが、共同研究者の迎、矢寺、城戸らは、これまでに大気粉じんが肺や気道のみならず、全身炎症を誘発することを動物を用いたPM曝露モデルでの知見として数多く報告してきた。しかし、PM2.5による全身炎症を伴った喘息において、NOやNOSの機序についても明らかになっていない。そこで、野生型とNOS完全欠損マウスで喘息モデルを作成し、PM2.5の曝露を行い、病理組織学的検討ならびにサイトカイン、ケモカインの検討を行い、また、NO、NOSとIgEとの関係を解明するため、野生型喘息モデルマウスとNOS完全欠損マウス喘息モデルに抗IgE抗体の投与による検討も行う予定であった。しかし、平成30年4月1日付けで海外研究機関へ留学するため平成30年3月31日で現在の職を辞職することになり、応募資格を失うため、研究を一時中断することとなった。気管支喘息(以下、喘息)患者では呼気NO濃度が増加することから、NOは好酸球性炎症を基盤とした気道過敏性亢進や気道狭窄が主とした病態である喘息において非常に重要な役割を果たしていることが考えられる。喘息の病態生理におけるNO自体の役割についての解明は未だ不明な点が多い。その理由として、これまでの研究では、NO合成酵素であるnitric oxide synthase (NOS)の3つのアイソフォーム(iNOS、nNOS、eNOS)各々のシングル欠損マウスや過剰発現における検討であり、残存した他のNOSによるNO産生の代償機序が働くため、また、非選択的NOS阻害薬は様々な非特異的作用を有するため、NO自体の喘息の病態生理に対する役割については正確な検討が出来ていなかった。この問題を解決するために、研究協力者の琉球大学薬理学教授の筒井らは、世界で初めてNOS完全欠損マウス(n/i/eNOSトリプル欠損マウス)を作製し、このマウスを用いることにより、NO自体の気道や肺における役割を検討することが可能となった。我が国における大気汚染については、近年では粒子状大気汚染物質(PM2.5)等による大規模な越境と思われる大気汚染が断続的に西日本で広域的に発生し、環境基準を超えるPM2.5濃度が観察されるようになった。しかし、大気粉じんによる喘息の発症や増悪におけるNOやNOSの役割については十分解明されておらず、その病態の解明は重要である。そこで我々は、NOS完全欠損マウスに喘息を誘発し、PM2.5を吸入曝露することで、喘息におけるNOの役割や、PM2.5曝露による喘息増悪におけるNOやNOSの機序の解明を行うこととした。

しかし、PM2.5による全身炎症を伴った喘息において、NOやNOSの機序についても明らかになっていない。そこで、野生型とNOS完全欠損マウスで喘息モデルを作成し、PM2.5の曝露を行い、病理組織学的検討ならびにサイトカイン、ケモカインの検討を行い、また、NO、NOSとIgEとの関係を解明するため、野生型喘息モデルマウスとNOS完全欠損マウス喘息モデルに抗IgE抗体の投与による検討も行う予定であった。しかし、平成30年4月1日付けで海外研究機関へ留学するため平成30年3月31日で現在の職を辞職することになり、応募資格を失うため、研究を一時中断することとなった。PM2.5等の大気粉じんの喘息誘発メカニズムには不明な点が多いが、共同研究者の迎、矢寺、城戸らは、これまでに大気粉じんが肺や気道のみならず、全身炎症を誘発することを動物を用いたPM曝露モデルでの知見として数多く報告してきた。そこで、野生型とNOS完全欠損マウスで喘息モデルを作成し、PM2.5の曝露を行い、病理組織学的検討ならびにサイトカイン、ケモカインの検討を行い、PM2.5曝露による喘息増悪におけるNOやNOSの機序の解明を行う。また、NO、NOSとIgEとの関係を解明するため、野生型喘息モデルマウスとNOS完全欠損マウス喘息モデルに抗IgE抗体の投与による検討も行う予定である。当該研究においてマウス、試料の取り寄せの遅延、ならびにマウス喘息モデルの安定した作成に時間を要したため、次年度使用額が生じた。研究は、遅延傾向であったが、成果は十分にでており、また、試料を取り寄せ次第に使用額も順調に使用できる予定である。