hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光・超音波の統合及び光の位相空間制御による高機能光音響イメージングシステムの開発

光音響イメージング技術は、生体内の光の散乱、センサによる測定点や視野角の制限、光の位相情報の欠落などが原因で、解像度、画質、定昇性の低下を招いている。そこで、光音響メーシンクの医療適用における、これらの問題を克服するため、超音波と光計測を統合した計測法、および光の位相情報を利用した計測系に基づく光音響イメージング法の開発と、実証実験による有効性の検証を行う。今年度は以下の項目について検討した。1.光のスペックル制御による無欠陥画像の生成リニア超音波プローブで撮像した光音響像では、照射光量が十分であれば、深さcmオーダの計測が可能であるが、通常の一様照明の場合、吸収体構造とセンサ視野角の制限により、光音響像の一部が欠損することがある。そこで、新たな照射法として多点のスペックルを変化させる照明を用いることで、深部での欠損の少ない形状情報を抽出する方法を検討した。シミュレーションおよび屈曲したワイヤのファントムを用いた実験により、提案手法により視認性が向上することが実証された。2.超音波像を用いた光超音波像クラッタノイズの除去臨床計測では、体表近くの照射光の散乱が強いと、断層面以外の吸収体からの光音響信号がプローブに受信され、断層像に重畳しクラッタノイズとして画像劣化の原因となる。このクラッタ除去として、超音波像との光超音波像との比較により実際の吸収体とクラッタを識別する方法と、光音響信号のスペクトルにより識別する方法を考案した。ファントムを用いて実験により、各手法で適用可能な条件が異なるがクラッタの識別やクラッタの抑圧が可能であることが検証され、その内容はレーザー学会等で発表した。光のスペックル制御による無欠陥画像の生成に関しては、シミュレーション解析に加えて、実際に実験システムを構築してファントム計測により有効性を示すことができた。また、クラッタノイズの除去法についても、クラッタを発生するファントムを用いて実験し、クラッタ抑圧の有効性を実証した。これらを含め、前年までに得られたの成果は、5件の論文ならびに10件以上の国内外の会議、及び招待講演で発表しており、次年度以降に計画している臨床適用の検証に進む見通しを得ることができた。現在まで、当初の研究計画に沿って順調に進展しており、今後も研究計画に従って進める予定である。一方で、最終年度の課題に挙げている臨床応用に向けた実証実験に関しては、予算規模と実施体制を考慮して実施内容を調整する計画である。光と超音波技術を融合した光音響イメージングは、他のモダリティでは描出が困難な、微細ながんの新生血管を描出し早期診断に有用であることや、腫瘍血管の酸素飽和度を評価でき、良悪性の鑑別診断が可能になることが期待されている。しかし、従来の光音響イメージングの医療適用においては、深部計測やデータ計測上の制限を受けた場合に、解像度、画質、定量性などの機能の低下が問題となる。これらを克服するため、超音波と光計測を統合した計測法、および光の位相情報を利用した計測系に基づく光音響イメージング法を開発し実証実験による有効性の検証を行う。このため、以下の項目について検討した。(1)角度制限・スパース計測下での高画質光音響像再構成法アルゴリズムの開発UBP法はセンサ素子が機密で対象を取り囲む理想的な場合は、高画質な画像が再構成できるが、実際の臨床では、角度制限やスバースな受信アレイセンサのため画質が低下する。そこで、compressed sensingの手法を用いて、このような臨休での計測条件下でも高面質が得られる光音響像の再構成アルゴリズムを検討した。シミュレーション及びファントム、さらにin vivo計測を行い、スパースなセンサでもアーチファクトを抑え、画質向上を図ることが可能なことを実証した。(2)超音波と光音響の総合による高精度・高機能化原理的には光音響用のセンサで超音波エコー像を得ることができ、両画像を統合したマルチモーダルな診断が可能になる。しかし、実際には、双方に適したブローブが用いられておらず、両者の統合が十分に図られていない。そこで、半期型の光音響センサを用いて、空間的に走査しながら、光音響信号の計測および超音波パルスの送受信を行うことで、双方とも仮想的に稠密に信号を受信する方式を試みた。その結果、同一センサで、光音響像と超音波像ともに高画質な画像が得られることを示した。スパース計測下での高画質化については、compressed sensingの方法の有効性をシミュレーションで示しただけでなく、実際の計測システムを構築して、ファントムとin vivoの計測データに対してその有効性を実証し、その成果をまとめて国際論文誌に投稿することができた。また、超音波と光音響の統合においては、ワイヤーや、腫瘍ファントムを用いた実験で画像を再構成し、リニアアレイでの画像での画質に近い超音波像を得ることができ、当初の計画以上の進展が得られたと判断する。(1)超音波での動き補正による光音響画像の高画質化

光音響においては、多波長での酸素飽和度の計測や、計測データ数を増やすため、複数回のレーザ照射によるデータ計測を必要とする場合かあり、その際の組織の動きがアーチフファクトを生じ解像度や定量性の低下につながる。このため、超音波エコーで光音響と同時相得た信号を用いて動きを補正した。その結果、補正前には、画像のボケにより細い血管の識別が困難な場合も補正により明瞭になるなど、光音響像の高画質化を図ることができた。2.光の位相空間制御による高機能イメージング手法の問発征来の光音響のように、光照射をエネルギー源として捉えるだけに留めずに、光の位相制御による高機能な光音響イメージンク法の開発を検討する、今年度は、照射光の位相を制御し所望の位置で散乱光を集束させることでSNを上け、深部での高解像度化を図ることを試みた。シミュレーションと、ファントム実験において有効性が示され、その内容は主要な国際誌Photoacousticsに掲載された。光の位相空間制御による高機能イメージング手法の開発においては、シミュレーションと、ファントム実験において有効性が示され、その内容は主要な国際誌Photoacousticsに掲載された。光音響イメージング技術は、生体内の光の散乱、センサによる測定点や視野角の制限、光の位相情報の欠落などが原因で、解像度、画質、定昇性の低下を招いている。そこで、光音響メーシンクの医療適用における、これらの問題を克服するため、超音波と光計測を統合した計測法、および光の位相情報を利用した計測系に基づく光音響イメージング法の開発と、実証実験による有効性の検証を行う。今年度は以下の項目について検討した。1.光のスペックル制御による無欠陥画像の生成リニア超音波プローブで撮像した光音響像では、照射光量が十分であれば、深さcmオーダの計測が可能であるが、通常の一様照明の場合、吸収体構造とセンサ視野角の制限により、光音響像の一部が欠損することがある。そこで、新たな照射法として多点のスペックルを変化させる照明を用いることで、深部での欠損の少ない形状情報を抽出する方法を検討した。シミュレーションおよび屈曲したワイヤのファントムを用いた実験により、提案手法により視認性が向上することが実証された。2.超音波像を用いた光超音波像クラッタノイズの除去臨床計測では、体表近くの照射光の散乱が強いと、断層面以外の吸収体からの光音響信号がプローブに受信され、断層像に重畳しクラッタノイズとして画像劣化の原因となる。このクラッタ除去として、超音波像との光超音波像との比較により実際の吸収体とクラッタを識別する方法と、光音響信号のスペクトルにより識別する方法を考案した。ファントムを用いて実験により、各手法で適用可能な条件が異なるがクラッタの識別やクラッタの抑圧が可能であることが検証され、その内容はレーザー学会等で発表した。光のスペックル制御による無欠陥画像の生成に関しては、シミュレーション解析に加えて、実際に実験システムを構築してファントム計測により有効性を示すことができた。また、クラッタノイズの除去法についても、クラッタを発生するファントムを用いて実験し、クラッタ抑圧の有効性を実証した。これらを含め、前年までに得られたの成果は、5件の論文ならびに10件以上の国内外の会議、及び招待講演で発表しており、次年度以降に計画している臨床適用の検証に進む見通しを得ることができた。
身体の清潔援助技術が及ぼす生理・心理的影響

【研究目的】術後の全身シャワー浴が及ぼす生体負担について,エネルギー代謝量,血圧,心拍数,鼓膜温を指標に,術前のシャワー浴と術後初回シャワー浴の比較,および対象者と同一年代の健康者をコントロールにして比較検討した。【研究方法】呼吸器・循環器疾患を有しない婦人科領域の開腹術を受ける患者6名を対象に,術前のシャワー浴時(術前患者群)と術後8日目以降の術後初回全身シャワー浴時(術後患者群)に測定した。測定ポイントは,安静仰臥位30分後(安静),シャワー浴後病室に戻りベッドに仰臥位になった直後(直後)、および20分後(20分後)とした。シャワー浴は病棟の浴室で実施し,その方法は洗髪を行わないことのみを統一し,その他の方法は対象者の習慣に準じ,対象者は心地よいと感じるペースで行った。コントロールの健康な女性7名(平均年齢40.57±3.57歳)(健常者群)の測定は,実習室内の浴室を使用し,測定内容およびシャワー浴の方法は対象者と同一にして実施した。【結果・考察】術前患者群は健常者群と同じような平均値推移および各測定ポイント間での変化量を示し,両群間に差異はなかった。また,術後患者群の平均値推移においても術前患者群と同じ推移を示した。術後患者群の各測定ポイント間の変化量では,心拍数の安静時から直後にかけての増加量が術前患者群に比べ有意に少なかったが,このことは,シャワー浴動作に伴う運動量が術後患者群で減少していたことに起因していると考えられ,また心拍数以外の変化量は両群間に有意差が認められず,術後患者群は変化量においても術前患者群と同じ傾向を示す群であることが推察された。したがって術後8日目を経過した時点での初回全身シャワー浴は,術前のシャワー浴時と差違のない負荷であることが示唆され,創部の保護を考慮すれば術後8日目よりも早い時期にシャワー浴を実施することが可能と考えられる。研究目的:看護職者には患者のニードと身体の状態にあった適切な清潔の援助のための判断が求められるが,看護場面における患者の清潔動作が生体に及ぼす影響についてのデータはまだ十分に蓄積されていない.そこで基本的データを得る目的で,今回は三つの清潔動作を取り上げて,生理的変化と快適感を測定した.方法:予備実験で条件設定等を試行後,平成10年9月30日10月24日の間,8名の健康成人女子を対象に,洗髪動作を伴わない入浴,シャワー浴(以下,s浴),ベッド上での全身清拭(以下,清拭)のそれぞれを別の日に実施時間帯を一定にして行い,それぞれの清潔動作前安静時(以下,前),実施直後(以下,直後),30分,60分の時点で,鼓膜温,心拍数,血圧,代謝量,全身の皮膚温,足背の皮膚血流量を測定した.測定場所は,入浴とs浴は本学の実習室内の浴室,清拭は本学の恒温度湿室を用いた.また,測定の各時点において被験者から快適感も聞き取った.

結果:鼓膜温平均値は,入浴・s浴では安静時に比べ直後で上昇し,その後下降するが,清拭では直後はほとんど前値に比べ変化なくその後上昇した.心拍数平均値は,入浴・s浴では前値に比べ直後上昇し,その後下降するが,清拭では直後も前値とほぼ変わらずその後下降した.代謝量平均値は,三つの清潔動作いずれも前値に比べ直後で増加しているがその後は減少しており,その中でも清拭においては直後の増加量は僅かであった.全身平均皮膚温の平均値は,前に比べ直後で上昇し,その後下降しているが,s浴では前と直後の変化は無く,その後上昇,また清拭においても前に比べ直後では下降し,その後上昇していた.足背の皮膚血流量は,入浴では安静時に比べ直後で急上昇し,その後は緩やかに徐々に下降するが,60分でも前値より高い値を示しているのに対し,s浴・清拭では直後は僅かに減少し,その後緩やかに上昇した.【研究目的】術前,術後の全身シャワー浴時の生体負担について,エネルギー代謝量・血圧・心拍数・鼓膜温を指標に検討した.【研究方法】呼吸器・循環器疾患を有しない婦人科領域の開腹術を受ける患者6名を対象に,術前のシャワー浴時(術前群)と,術後8日目以降の術後初回全身シャワー浴時(術後群)に測定した.測定ポイントは,安静仰臥位30分後,シャワー浴後病室のベッドに仰臥位を取った直後および20分後とした.シャワー浴は病棟の浴室を使用し洗髪は含まなかった.シャワー浴の方法は対象者の習慣に準じ,対象者が心地よいと感じるペースで実施した.【結果・考察】代謝量の平均値推移は,両群ともに安静時から直後にかけて増加し20分後には減少した.術後群の安静時と直後,両群の直後と20分後の各平均値間に有意差が認められた(P<0.050.001).収縮期血圧は,両群ともに安静時から直後にかけて上昇し20分後には低下した.このうち術前群の安静時と直後の平均値間に有意差が認められた(P<0.01).心拍数は両群ともに安静時から直後にかけて増加し20分後には減少した.このうち術前群の安静時と直後の平均値間に有意差が認められた(P<0.05).鼓膜温も両群ともに安静時から直後にかけて増加し20分後には減少した.このうち術後群の直後と20分後の平均値間に有意差が認められた(P<0.001).次に,各測定ポイント間の変化量を2群間で比較してみると,心拍数の安静時から直後にかけての増加数が術前群に比べ術後群で有意に少なかった(P<0.05)が,これは術後の運動量の減少に起因していると考えられ,他の測定項目においては2群間に有意差は認められなかった.以上より,術前群と術後群は同じ平均値推移を示しており,心拍数以外の変化量には両群間に有意差が認められず,術前群と術後群のシャワー浴による負荷には差異の無いことが示唆された.【研究目的】前回,婦人科疾患患者を対象に術後全身シャワー浴が及ぼす生体負担について検討し報告したが,今回はそれらのコントロール群として健康人を対象に,全身シャワー浴が及ぼす生体負担について,エネルギー代謝量,血圧,心拍数,鼓膜温を指標に検討した.【研究方法】健康な女性7名(平均年齢40.57±3.57歳)を対象に,実習室内の浴室を使用し実施した.シャワー浴の方法は,洗髪を実施しないことのみ統一し,対象者の習慣に準じ,心地よい状態で行うことを前提とした.測定ポイントは安静仰臥位30分後(安静時),シャワー浴直後および20分後とした.【結果】1)エネルギー代謝量は,安静時に比べ直後は有意に増加したが(p<0.01),20分後は直後に比べ有意に減少した(p<0.001).2)収縮期血圧は,安静時に比べ直後で有意に上昇し(p<0.001),直後から20分後にかけては有意に下降した(p<0.05).拡張期血圧は安静時に比べ直後,20分後と除々に下降したが有意な変化ではなかった.3)心拍数および鼓膜温の平均値推移には有意な変化は示されなかった.【考察】
認知症発生における重点課題の解明・リスク予測の開発に関する疫学研究

認知症の予防のためには、認知症発生における重点課題の把握(認知症発生への寄与割合が高い危険因子を解明すること)、認知症の早期発見(リスク予測モデルの開発)が重要である。本研究の目的は、1)認知症の危険因子の解明、2)認知症における集団寄与危険割合の高い危険因子の解明、3)認知症発生のリスク予測モデルの検証、の3点である。以上の目的を達成するために、まず申請者らが実施しているコホート研究や先行研究の系統的レビューによって関連の強い危険因子を特定し、特定された危険因子の集団寄与危険割合を算出することを計画した。なお、研究代表者の国外機関への異動により、当研究課題は研究期間1年を残し中途終了を余儀なくされ、3)認知症発生のリスク予測モデルの検証は完遂できなかったが、平成30年度には下記の1と2を実施した。1系統的レビュー:認知症発生の代表的な危険因子を把握することを目的として、文献データベース「Pubmed」を用いて認知症発生の危険因子に関する研究報告(メタアナリシスを含むシステマティックレビューの論文)の系統的レビューを実施し、約230報の論文データの抽出(エビデンステーブルの作成)が完了した。2日本人高齢者における危険因子の集団寄与危険割合:欧米の先行研究で特に集団寄与危険割合が高いとされる危険因子について、「大崎コホート研究」のデータを用いて、認知症発生に対する集団寄与危険割合を検討した。その結果、7個のリスク因子(糖尿病、高血圧、肥満、身体不活動、心理的苦痛、喫煙、低学歴)が認知症発生に対して相当な影響を与えることが示唆された。以上の目的を達成するために、平成29年度には下記の1と2を実施した。1独自のコホート研究による危険因子の検討:申請者らが実施している前向きコホート研究「大崎コホート研究」(解析対象者:約8000人)のデータセットを用い、代表的な危険因子(糖尿病、高血圧、肥満、喫煙、低身体活動、心理的ストレス、教育歴)と認知症発生との関連について計画した解析作業を完了できた。また個々の危険因子に対する集団寄与危険割合を算出するとともに、Joint effect(危険因子を組み合わせた場合の集団寄与危険割合)に関する解析作業を完了できた。当初の計画通り、目的に挙げた「1)認知症の危険因子の解明」と「2)認知症における集団寄与危険割合の高い危険因子の解明」の検討ができるよう、上記「1独自のコホート研究による危険因子の検討」と「2先行研究(文献情報)の収集」の作業を進めることができた。特に「1独自のコホート研究による危険因子の検討」については、平成31年度までに取組みたいと考えていた「Joint effectの検討」も実施することができ、研究報告(学術論文の投稿など)に向けた準備を進めているところである。以上のように、おおむね予定通り順調に進展していると考えられる。「1独自のコホート研究による危険因子の検討」については、平成29年度で得られた研究成果に基づき、学会発表や論文執筆を順次実施する予定である。また「2先行研究(文献情報)の収集」については、得られた文献情報のエビデンステーブルを平成30年度中に完成させたいと考えている。これらの作業を通じて、次なる研究目標として日本人における代表的な危険因子の集団寄与危険割合を算出できるよう、平成31年度までに必要となるデータを準備していきたい。また平成30年度には「3)認知症発生のリスク予測モデルの検証」として、「大崎コホート研究」のデータで妥当性検証が実施できるよう、データ解析(変数作成など)の準備作業を実施予定である。
超深海に固有の生物相はあるか?:海溝周辺の小型底生生物群集の空間変異

水深6000mを超える超深海帯に属する海溝の生物相を明らかにすべく,千島海溝と琉球海溝,それぞれの周辺の大陸斜面や大洋底の底生カイアシ類の群集組成の比較を行った.千島,琉球,両海域とも水深に沿って群集組成が変化した.一方,両海域の大陸斜面間の群集の類似度は高いが,海溝間,大洋底間の類似度は低かった.水深の深い場所に位置するこれらの地形は島嶼などにより分断される傾向が高いため,各海域の群集の独立性が高くなっていると考えられる.水深6000mを超える超深海帯に属する海溝の生物相を明らかにすべく,千島海溝と琉球海溝,それぞれの周辺の大陸斜面や大洋底の底生カイアシ類の群集組成の比較を行った.千島,琉球,両海域とも水深に沿って群集組成が変化した.一方,両海域の大陸斜面間の群集の類似度は高いが,海溝間,大洋底間の類似度は低かった.水深の深い場所に位置するこれらの地形は島嶼などにより分断される傾向が高いため,各海域の群集の独立性が高くなっていると考えられる.全長4万km以上に及ぶ海溝やトラフなどの"沈み込み帯"の小型底生生物(メイオファウナ)の群集構造は,ほとんど分かっていない.本研究では,日本周辺の沈み込み帯のうち,千島海溝,南海トラフ,琉球海溝周辺海域において,メイオファウナの優占分類群の1つである底生カイアシ類の群集構造の空間変異の解積を試みた.琉球・千島海溝周辺については,堆積物コアサンプル採集が行われた計30測点の内,24測点の堆積物中のカイアシ類の属レベルまでの解析が終っている.水深6,000m以深の測点を"海溝",海溝より陸側の測点を"大陸斜面",海側の測点を"大洋底"と分類して多変量解析を行った結果,海溝に固有な属は存在せず,両海域とも海溝の群集構造は大陸斜面や大洋底のそれと全く異なる訳ではないが,属の存在比率が異なること,海域間の群集構造を比較すると,大陸斜面同士の群集の類似度に比べて,海溝同士,大洋底同士の類似度は低く,海溝及び大洋底群集の独立性が大陸斜面に比べて高いことが示された.南海トラフ周辺に関しては,全8測点(水深570-4900m)から採集された堆積物中のカイアシ類の抽出・計量を終えた.カイアシ類の個体数は水深約570mの最大値(約58個体/10cm^2)から水深に沿って急激に減少し,2000m以深では,約11個体/10cm^2で安定した.この値は,富栄養海域に横たわる千島海溝付近の同程度の水深幅(2000-5000m)における海底堆積物中の密度(約11個体/10cm^2)と貧栄養海域の琉球海溝周辺で観察された密度(約4個体/10cm^2)との中間値であった.この値は,海域間の一次生産量の差を反映していると考えられた.本研究の目的は,日本周辺の沈み込み帯のうち,千島海溝,南海トラフ,琉球海溝周辺海域におけるメイオファウナの優占分類群の1つである底生カイアシ類の群集構造の把握である.本年度は,前年度の研究成果を踏まえ,琉球・千島海溝周辺については属レベルの群集構造,南海トラフに関しては科レベルの群集解析を試みた.琉球・千島海溝周辺については,白鳳丸KH01-2及びKH05-1航海,淡青丸KT09-7及びKT10-23航海で採集されたサンプル計31測点の内,27測点の解析が終っている.ソコミジンコ類の成体1,500個体を属レベルまで同定したところ,琉球海溝で64属,18科(246個体),千島海溝で79属,17科(1,254個体)が出現した.琉球海溝周辺域では,ソコミジンコ類の多様性は水深と共に減少した.一方,千島海溝周辺域では,水深20003000mまでは上昇するが,その後減少する傾向が見られた.この両海域での多様性の深度変化パターンの違いは,両海域の生産性の違いによるものであると考えられた.琉球海溝周辺域では,海溝群集はより浅い測点と大きく異なることは無かった一方で,千島海溝周辺域では,群集構造が水深に沿って変化し,海溝群集はより浅い測点と大きく異なっていた.群集構造の変化を制御する要因としては,琉球海溝周辺域では海底に供給される有機物量,千島海溝周辺域では水深,もしくは水深と相関する要因であると示唆されている.南海トラフ周辺海域(土佐沖)に関しては,白鳳丸KH02-3航海でサンプル採集された8測点のうち4測点の科レベルの同定を行った.その結果,水深1000m以浅では,千島海溝周辺と同様,Ectinosomatidaeが優占するが,水深4000mを超えるトラフ軸には,千島-琉球両海溝軸とは大きく異なる群集構造が存在するという,興味深い結果が得られた.

本研究の目的は,日本周辺の沈み込み帯のうち,千島海溝,南海トラフ,琉球海溝周辺海域におけるメイオファウナの優占分類群の1つである底生カイアシ類の群集構造の把握である.最終年度である本年度は,琉球・千島海溝周辺については属レベルの最終的な群集構造解析を行い,さらに科レベルに関しては,南海トラフのデータを加えて,3つの沈み込み帯周辺海域の群集構造の比較を試みた.琉球・千島海溝周辺については,白鳳丸KH01-2及びKH05-1航海,淡青丸KT09-7及びKT10-23航海で採集されたサンプル計30測点の全ての解析が終っている.ソコミジンコ類の成体約1,700個体を属レベルまで同定したところ,琉球海溝で96属,22科(640個体),千島海溝で79属,18科(1,129個体)が出現した.琉球海溝周辺域では,ソコミジンコ類の多様性は水深と共に減少した.一方,千島海溝周辺域では,水深20003000 mまでは上昇するが,その後減少する傾向が見られた.両海域とも,水深と共に属の組成が連続的に変化するパターンが見られ,両海域を比較すると,水深が深くなるほど組成の違いが大きくなった.群集構造の変化を制御する要因としては,琉球海溝周辺域では海底に供給される有機物量,千島海溝周辺域では水深,もしくは水深と相関する要因であると示唆されている.科レベルで見た場合,3つの海域すべてにおいて,水深1000m以浅では,フネガタソコミジンコ科Ectinosomatidaeが優占するが,水深が深くなるにつれて同科の優占率は下がり,さらに同科に占めるBradya属の相対頻度が高くなった.これは大西洋の研究ですでに指摘されていた傾向であるが,同じ傾向が,西太平洋の日本近海にも存在するという興味深い事実を,本研究で初めて明らかにすることができた.千島海溝周辺海域の研究成果は,すでに本年度末に論文にまとめ,初稿を共著者間でチェック中である,英文校閲後,平成24年度初めには投稿予定である,琉球海溝周辺海域のデータ解析もほぼ予定通り進展している.南海トラフ周辺海域に関しては,過去の知見がなく本年度初めて標本の同定を行ったため,若干作業が遅れているが,情報が蓄積するにつれて同定作業の効率は上がるはずである.24年度が最終年度であるため、記入しない。千島海溝周辺海域に続き,琉球海溝周辺海域の研究成果を来年度中に論文にして投稿する.南海トラフ周辺海域に関しては,本年度新たに設けられた2測点のサンプルも合わせて,平成24年度末までに,合計10測点から得られたすべての標本を科レベルまで同定する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
高齢者の全身持久力および心筋に好作用を及ぼす持久性運動プロトコルの開発

プロトコルの完遂率を主要評価とし、新規運動プロトコル実践中の酸素摂取動態、心拍変動、自覚的運動強度等を副次的に評価し、それらをcontinues aerobic training(CAT)と比較した。その結果、プロトコルの完遂率はJ-HIATが100%、CATは95.2%であった。プロトコル中の酸素摂取動態、心拍数、自覚的運動強度は一過性にJ-HIATが高値を示した。研究で続ける自信度をVASで評価した結果、J-HIATは76.0%、CATは66.5%であった。J-HIATは、従来ゴールドスタンダートとして実践されてきたCAT(アメリカスポーツ医学会で推奨されているプロトコル)と比較して運動強度は一過性に高いものの、高い完遂率、研究で続ける自信度を示したことから、実施可能性の高いプロトコルであることが示された。これらの結果をまとめ、国際誌に投稿中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。1.研究開始までの準備実現可能性の高い研究を遂行するため、特別研究員申請書を基盤とした綿密な研究計画書を3機関(筑波大学体育系、筑波大学附属病院、JAXA)の研究倫理審査委員会の指摘を勘案しながら2016年2月までに作成した。具体的には、J-HIAT開発者との高齢者版運動プログラムの新規開発、安全管理体制の整備(医師(心臓血管外科)の協力要請、研究組入・除外基準と運動中止基準の作成、緊急連絡網の配備、スポーツ安全保険の加入)、機関内の予算実施請求と発議(研究遂行上伴う予算を発議し、決裁を得る)をおこなった。2015年10月に筑波大学体育系研究倫理審査委員会、2016年3月に筑波大学附属病院倫理審査委員会、同日にJAXA人間を対象とする研究開発倫理審査委員会の承認を得て、大学病院医療情報ネットワーク研究センター(UMIN center)に試験内容を登録した(UMIN00021185)。2.研究(予備試験)開始研究参加者の募集:地域情報誌の広告欄に研究概要を掲載し、研究参加者を募集した結果、23名の応募者を獲得した。組入:22名が、組入基準を満たしていることを確認し、研究説明会に関する資料を郵送した。研究説明会:被験者に研究内容、研究参加に伴う利益や不利益、個人情報が保護されること等を説明し、全員から研究参加への同意を得た。適格性検査:被験者に適格性検査(問診、採血、12誘導心電図検査、運動負荷試験)をおこなった結果、1名を除き、予備試験への参加が承認された。3機関の倫理委員会の審査を承認をうけることによる書類手続きと日程調整のため、3か月ほどの遅れが生じた。速やかに予備実験をおこない、実験データをまとめ原著論文として国際誌に投稿する。
寄せ場労働者の労働と生活と文化-日本五大寄せ場の比較を通して

日本の五大寄せ場である山谷(東京),釜ケ崎(大阪),寿町(横浜),笹島(名古屋),ドン(広島)の参与観察法を中心としたフィールド・ワークをおこなった。調査自体はいまだ未完了であるが、本研究ではとくに寄せ場の類型化と寄せ場社会の変動に焦点をあてた。まず五つの寄せ場の形成過程、社会・文化構造を比較して、特徴の類似と相異を抽出することをめざした。この分析は、寄せ場(ないしは簡易宿泊所街)の社会学的概念の構成のために不可欠な手続きである。類型化の作業は、いまだ進行中である。次に研究者のこれまでの寄せ場研究に立って、年々変わりゆく寄せ場の諸相をとらえ、その中から寄せ場の将来の予測をめざした。日本経済の全般的不況の中で寄せ場が全体として縮少傾向にある反面、最近部分的ではあるが青壮年層の日雇労働者の流入がめだっている。外国人労働者の流入といった新たな要因をも合わせて、寄せ場は大きく変わりつつある。日雇労働者と他の下層労働者の労働力の環流のメカニズム、日雇労働者と外国人労働者の共存と競合のダイナミズムといった、寄せ場をとりまく状況の中で寄せ場をとらえていかなければ、これからの寄せ場の実相は見えてこなくなるであろう。以上、本研究から導きだされる結論は、寄せ場の類型化と寄せ場概念の構成、寄せ場研究の視野と対象の拡大、であった。寄せ場の社会、文化構造の分析、寄せ場労働者の精神世界の分析といった課題も、こうしたマクロな分析の中で位置づけていく必要がある。この点は、今回の調査にてどれほどか前進したものと考える。今後、さらにアジアのスラムをも視野に入れながら、寄せ場研究の前進をはかっていく予定である。
頭部挙上訓練が嚥下障害を有する維持期脳卒中患者の嚥下内圧に及ぼす影響

維持期脳卒中患者の摂食・嚥下障害を改善する摂食・嚥下リハビリテーションに関する報告は少ない.摂食・嚥下障害を有する維持期脳卒中患者に対し頭部挙上訓練を実施すると誤嚥が減少するという報告があるがその詳細なメカニズムは明らかではない.そこで、頭部挙上訓練が嚥下機能を改善するメカニズムを検討する目的で、摂食・嚥下障害を有する維持期脳卒中患者に対し頭部挙上訓練を行い嚥下造影検査、嚥下内圧検査による結果を訓練実施前後で比較した.その結果、訓練実施後の嚥下内圧は訓練実施前と比較し統計学的に有意に上昇していたが、嚥下造影検査の画像解析の評価においては変化を認めなかった.維持期脳卒中の摂食・嚥下障害に対する頭部拳上訓練は嚥下内圧を上昇させ、嚥下機能を改善する可能性がある.維持期脳卒中患者の摂食・嚥下障害を改善する訓練の有効性を検討した報告は少ないが、頭部挙上訓練が維持期脳卒中の嚥下機能を改善し、誤嚥が減少することが報告されている.頭部挙上訓練は仰臥位で頭部の持続挙上および反復挙上を行うことで嚥下時の喉頭挙上に関わる筋の筋力が強化され、喉頭運動と食道入口部開大が改善する方法である.しかし、頭部挙上訓練による嚥下機能改善のメカニズムを詳細に検討した報告はないため、維持期脳卒中患者に対して頭部挙上訓練を行い嚥下造影検査、嚥下内圧検査等による結果を訓練実施前後で比較することで、機能改善のメカニズムを明らかにすることにした.対象は、脳卒中を発症後6ヶ月以上が経過した男性で、嚥下造影検査で舌骨移動の不良、食道入口部開大不全などの異常所見を認め、本研究の主旨と内容を理解し研究参加に同意した患者である.対象者に対し頭部挙上訓練を行い、訓練実施前後に評価を行った.頭部挙上訓練は、Shakerらの方法に従い、1日3回、6週間実施した.評価内容は等尺性頚部屈曲筋力、嚥下造影検査による嚥下機能、嚥下内圧である.等尺性頚部屈曲筋力は、背もたれの上端が頭部より高い椅子に腰かけた状態でハンドヘルドダイナモメーターのセンサー部分が被験者の前額部に接触した状態で椅子とベルトで固定し、被験者が頚部屈曲を最大努力で行った際の筋力を測定した.嚥下造影検査はLogemannの方法に従い、3ml・5mlのバリウム水、3mlのバリウムゼリーを側面および正面像で撮影をしながら摂取し、撮影した検査画像をコンピューターに取り込み、舌骨移動距離、食道入口部最大開大幅を測定した.嚥下内圧は、システムの圧センサーを上・中・下咽頭、食道入口部に置き、嚥下時の圧力、圧発生のタイミングについて測定した.平成24年度の対象者は4名であった.維持期脳卒中患者の摂食・嚥下障害を改善する摂食・嚥下リハビリテーションに関する報告は少ない.摂食・嚥下障害を有する維持期脳卒中患者に対し頭部挙上訓練を実施すると誤嚥が減少するという報告があるがその詳細なメカニズムは明らかではない.そこで、頭部挙上訓練が嚥下機能を改善するメカニズムを検討する目的で、摂食・嚥下障害を有する維持期脳卒中患者に対し頭部挙上訓練を行い嚥下造影検査、嚥下内圧検査による結果を訓練実施前後で比較した.その結果、訓練実施後の嚥下内圧は訓練実施前と比較し統計学的に有意に上昇していたが、嚥下造影検査の画像解析の評価においては変化を認めなかった.維持期脳卒中の摂食・嚥下障害に対する頭部拳上訓練は嚥下内圧を上昇させ、嚥下機能を改善する可能性がある.維持期脳卒中患者の摂食・嚥下障害を改善する訓練の有効性を検討した報告は少ないが、頭部挙上訓練が維持期脳卒中患者の嚥下機能を改善し誤嚥が減少すると報告されている.頭部挙上訓練は仰臥位で頭部の持続挙上および反復挙上を行うことで嚥下時の喉頭挙上に関わる筋の筋力が強化され、喉頭運動と食道入口部開大が改善する方法である.しかし、頭部挙上訓練による嚥下機能改善のメカニズムを詳細に検討した報告はないため、今回、維持期脳卒中患者に対して頭部挙上訓練を行い、嚥下造影検査、嚥下内圧検査等による結果を訓練実施前後で比較することで、機能改善のメカニズムを明らかにすることにした.対象は、脳卒中を発症後6ヶ月以上が経過した男性で、嚥下造影検査で舌骨移動の不良、食道入口部開大不全などの異常所見を認め、本研究の主旨と内容を理解し研究参加に同意した患者である.対象者に対し頭部挙上訓練を行い、訓練実施前後に評価を行った.頭部挙上訓練は、Shakerらの方法に従い、1日3回、6週間実施した.評価内容は等尺性頚部屈曲筋力、嚥下造影検査による嚥下機能、嚥下内圧である.等尺性頚部屈曲筋力は、背もたれの上端が頭部より高い椅子に腰かけた状態でハンドヘルド

ダイナモメーターのセンサー部分が被験者の前額部に接触した状態で椅子とベルトで固定し、被験者が頚部屈曲を最大努力で行った際の筋力を測定した.嚥下造影検査はLogemannの方法に従い、3ml・5mlのバリウム水、3mlのバリウムゼリーを側面および正面像で撮影をしながら摂取し、撮影した検査画像をコンピューターに取り込み、舌骨移動距離、食道入口部最大開大幅、食塊咽頭通過時間などを測定した.嚥下内圧は、システムのセンサーを上・中・下咽頭、食道入口部に置き、嚥下時の圧力、圧発生のタイミングについて測定した.平成23年度は5名の患者に対して訓練実施と評価を行った.内圧カテーテルを購入(海外からの輸入)したが、納品までに時間がかかり、また、食道内圧検査システムを放射線透視装置に設置する際に不具合が生じ、研究の開始自体が遅れたため。平成24年度は、前年度に引き続き、20名の患者に対し訓練の実施と評価を行う.集めたデータを統計解析ソフトに入力し、各測定値間での関連、各測定値の訓練前後での変化について統計学的にデータ解析を行う.また、得られた結果をまとめ、その成果を学会で発表する.データ解析のための統計解析ソフトを購入、研究成果を学会で発表するための旅費に使用する予定。
遷移金属酸化物における電子及びフォノン励起による光相制御

本研究では、多様な物性を示す強相関電子系を対象とし、光誘起相転移現象を用いた光による物性制御とそのメカニズムの解明を目的とした。幾つかの強相関電子系薄膜において、巨大な伝導度の変化を伴う永続的な光誘起絶縁体-金属転移の観測とメカニズムの解明を行った。特に、Pr(Ca,Sr)MnO_3薄膜おいては、本研究で初めて光誘起金属-絶縁体転移の発現に成功した。本研究では、多様な物性を示す強相関電子系を対象とし、光誘起相転移現象を用いた光による物性制御とそのメカニズムの解明を目的とする。本年度は、特に、電子励起状態を介した伝導度の制御に焦点を当てた。強相関電子系の3つの物質において、巨大な伝導度の変化を伴う光誘起現象の観測に成功した。(1)マンガン酸化物薄膜における光誘起金属-絶縁体相転移絶縁体-金属相転移を示すPr (Ca, Sr) Mn03薄膜を作製した。金属状態でパルスレーザーを照射し、数桁の伝導度の減少を伴う永続的な転移を観測した。温度や波長依存性等から、電子励起状態を介し、準安定である金属相から安定である絶縁体相への相転移であることを確かめた。光誘起金属-絶縁体相転移の観測は、あらゆる系においてこれが初めての報告となり、光物性や強相関電子系などの相転移現象の研究において大変意義がある。(2)スズ酸化物薄膜における光誘起現象酸化物透明半導体Sn02薄膜を作製した。室温、真空中においてUV光を照射し、数桁の伝導度の増加を伴う永続的な転移を観測した。試料の酸素欠損量や波長依存性等から、電子励起状態を介し、試料表面から酸素が脱離することにより、主に移動度が増加することを確認した。本研究では、光照射による酸素脱離効果の統一的なメカニズムを初めて打ち立てた。また、室温で巨大な変化を示すことから、応用への可能性も期待される。(3)BEDT-TTF系における光誘起絶縁体-金属転移絶縁体-金属転移を示す分子性導体α(BEDT-TTF)-I3を作製した。絶縁体状態でパルスレーザーを照射し、数桁の伝導度の増加を伴う過渡的な転移を観測した。詳細なメカニズムの解明は現在進行中である。本年度は、強相関電子系BEDT-TTF塩の電荷秩序状態に着目し、光励起による電荷秩序の融解という観点から光誘起相転移の研究を行った。具体的には、α-(BEDT-TTF_2I_3、(BEDT-TTF)_3(ClO_4)_2、(BEDT-TTF)_5Te_2I_6、θ-(BEDT-TTF)_2RbZn(CNS)_4(fast cooling)の電荷秩序状態において、光誘起絶縁体-金属転移を観測した。各物質において、低温の電荷秩序状態(4K)において電場下でパルスレーザーを照射したところ、2つの成分を持つ巨大異常光電流が観測された。第1成分は、5ns以下で数桁の伝導度の増加を伴うものである。また、遅れて立ち上がる第2成分は、ある程度以上の測定電場を印加している限りは光照射後も永続的に保たれるという特徴を持つ。さらに、波長依存性や温度依存性などから、光誘起絶縁体-金属転移のメカニズムの考察を行った。なお、(BEDT-TTF)_3(ClO_4)_2と(BEDT-TTF)_5Te_2I_6においては、本研究で初めて光誘起相転移が確認された。また、θ-(BEDT-TTF)_2RbZn(CNS)_4においては、冷却速度の違いによる異なる電荷秩序状態のもとで光照射実験を行い、電子格子相互作用と光誘起相転移の関係を見出した。さらに、本研究では、バルク試料に加えて薄膜試料でも実験を行った。BEDT-TTF塩の薄膜化試料での光照射実験は本研究が初めての報告である。薄膜固有の性質を活かし、ゲート電圧下での光照射実験や、基板の違いによる考察を行った。本研究の結果は、電荷秩序状態における光誘起相転移の発現メカニズムを確立する指針となる。また、高速で巨大な応答を示すため、光スイッチなど応用への展開も期待される。特に、薄膜化試料は応用上大変有用であり、本研究は応用においても大変意義がある。
歯科切削技術の評価ロボット開発に関する研究

最近では、エアタービンハンドピースの高性能化に伴なって、歯科学生が短期間に高度の切削技術を習得するのはかなり難しいのが現状である。このような状況から、本研究では、教育効果を高めるために、歯科学生を対象とした歯牙切削技術トレーニング用歯科患者ロボットの開発研究を行うこととした。最初に、窩洞形成時の切削力及びエアタービンの回転速度を計測するための方法について検討した。その結果、切削力を計測する荷重センサには、現在開発中の工学ロボットの圧覚センサを、回転速度の計測には渦電流を利用した回転速度センサをそれぞれ応用することとした。この荷重センサは切削歯牙モデル(被削材として市販の歯冠材料を使用)の下部に設置し、そしてその切削時には歯に加わる歯軸方向の力(垂直力)と歯を傾けようとする力(チルトモーメン、水平力にも対応する力)を連続的に計測できる。なお、患者ロボットの口腔内の構造は、最初の段階では、一般に採用されているマネキンを改造したものとしたが、口腔内に舌も存在せず、その空間はかなり広い。そこで、マネキンの計装化ばかりでなく、マネキンの口腔内は解剖学的にもその構造を生体に近似させ、また患者に接したときの皮膚感覚とも類似させた歯科患者ロボットを開発した。この歯科患者ロボットは、術者が窩洞形成を行うときに発生する切削力をパーソナルコンピュータのディスプレイ上にリアルタイムで表示することができる。そして、切削作業終了後、患者ロボットは、計測された切削波形を基準切削波形と相互比較しながら各種の分析を行い、術者の切削技術を具体的に評価するシステムを備えている。その切削技術に関するコメントはディスプレイ上に表示され、術者に与えられる。したがって、術者はその具体的なコメントを参考にして窩洞形成のトレーニングに向かうことができ、その結果、これまでよりも短期間で切削技術を習得するものと期待できる。歯科切削技術の評価のための基礎として計測システムの作成を行なった。評価の対象とした測定項目は切削時のエアタービンの回転連度歯軸方向の切削力および歯軸方向に直角な接線方向の回転力(チルトモーメント)である。計測システムは測定したデータを取り込むブロックとこれらのデータを基にタービンの回転力、切削時の波形さらにはFFT解折などの演算処理を行なうブロック、そしてこれらの演算処理の結果をCRT及びプリンタに表示するブロックから構成されたものである。切削用の歯牙モデルは上顎左第1大臼歯を対象に作製したもので、まず第1段階としてアルミ製のマネキンを用い、限られた空間の口腔内での実際の歯牙切削を想定し、切削技術の評価用のロボットの作成を行なった。被削用モデルには、保存領域での歯牙切削として行なわれる十字型の窩洞形成を対象に行なった。現段階では被削歯として用いた上顎左第1大臼歯の支持方法、切削時の製作と収集データとの相関など基礎的な検討を行なった。その結果、本計測システムの周辺を再度検討することにより、初期の目的である歯科切削技術の評価ロボットの実用化についての基礎的な検討を行なうことができた。これまでに、試作した歯科用患者ロボットを対象に、その窩洞形成を行っているときに生じる切削力及びエアタービンの回転速度の変化を調べることのできる、いわゆる切削波形のパターンを、それぞれの経験年数をもった歯科医師及び歯科大学学生を術者としてデータの蓄積を図ってきた。そして、このような切削波形を観察するだけでも、術者の切削技術の評価は十分可能であることが分かった。

しかし、基礎実習における教育用としてこの患者ロボットを開発していることを考えると、このような患者ロボットに初めて接する学生には、窩洞形成後の切削波形を観察させても、たとえ熟達した術者の切削波形を参考に比べさせても、自分の切削技術を分析することは難しく、逆に学生の切削技術を習得する時間を少なくするだけである。そこで、今までに蓄積したデータを基に最適切削条件の基準化を策定し、その結果を基に、術者の切削技術を自動的に分析するシステムについて次のように検討した。最初に、切削時に生ずる垂直力、チルトモーメントのしきい値を、それぞれ600gf、300gfーmmとして設定した。次に、切削波形において、このしきい値を越えたデータの解析として、例えば、しきい値を越えた範囲のピーク値の個数/ピーク値の総数比、しきい値を越えた部分の積分値/全積分値比などの値を求め、そして術者の切削技術との相関性について調べた。さらに、切削開始時から終了に至るまでの切削波形を微分すること、しきい値をベースにピーク値の大きさの程度を調べること、そして横軸に時間を取り切削作業時のこれらの分布線図を作成した。その結果、術者の切削技術の傾向が認識できるばかりでなく、切削技術の程度も評価できることが分かった。したがって、このシステムを歯科用患者ロボットに導入することにより、切削技術を習得している術者には、具体的な手法として、その適正なコメントを与えることが可能となった。
TLRsとその下流因子の肺癌進行における役割の解明

非小細胞肺癌の切除検体においてTLR4とMyD88の免疫組織学的な発現について検討し、臨床病理学的因子や予後との相関について評価を行った。結果は未公開であるがTLR4とMyD88の肺癌細胞における発現が臨床病理学的因子や予後などと相関することが明らかとなっている。現時点ではin vitroやin vivoの研究の準備段階であり、さらにより基礎的な研究において実証していく予定である。in vitroやin vivoの研究で使用する肺癌細胞株はすでに購入しており、細胞を増殖・継代しいつでも研究に移ることができる状況である。平成27年度は実験に用いる物品を揃えることや対象となる症例の情報収集を主に行った。過去に当科で行った手術症例の検体を収集し免疫染色ができるようにパラフィン切片を薄切する機械や細胞実験の際に用いるウェスタンブロットの器具などを購入した。症例は2001年以降に当科で行った肺癌根治切除症例で臨床因子の整理や予後を調査することでデータベースを作成している。現在過去の手術症例から得ていた検体を免疫染色にて評価中である。TLR familyやその下流であるMyD88などの分子の発現を評価することで、これらの分子が発癌や癌の進展にどのように関与しているのかを明らかにすることができると考えている。特にTLR signaling pathwayは炎症と密接に関連していることが明らかとなっており、結核や間質性肺炎など慢性炎症からの発癌の機構も判明できる可能性がある。これらの疾患の罹患患者において肺癌が発生すると根治的な治療が困難となることもある。また、仮に治療が可能であったとしても、その治療には通常よりも多くの労力とコストが必要となることが少なくない。慢性炎症からの発癌の機序が明らかとなれば発癌の抑制が期待できるものと考えられ社会的意義は大きいと考えている。また、今後in vitroで用いる癌細胞を購入し継代して増殖させている。これらの癌細胞株を用いて臨床で得た知見をより確証をもって証明できるものと考える。平成27年度はこれまでの手術症例のデータベースがしっかりとしていなかったため、それを完成させることに力を注いだ。並行して免疫染色や細胞増殖を行っているが当初予定していたよりやや進行が遅れている。今年度は非小細胞肺癌の手術検体においてTLR4とMyD88の免疫組織学的な発現についての評価についてを中心に研究を行った。この実験に対する一次抗体や免疫染色に使用する試薬、実際に免疫染色を行う研究員への人件費に費用を用いた。免疫組織学的検討に関する成果としてはまだ評価の段階にある。その結果はTLR4やMyD88といった因子は非小細胞肺癌の進行に影響を与えていると思われるものであるがさらに症例数を増やし、サブセット解析やTLRs signaling pathwayに影響を及ぼしている他の因子からの影響などを含めて検討し研究を進めた上で国内・国際学会や論文等で成果を発表したいと考えている。また、現段階において評価できる症例数が少ないため検討する手術検体を増やすために更に長期間にわたるデータベースの作成を進めてきた。これらの症例から得た検体を追加で免疫組織学的に評価する段階にある。また、in vitroの研究においては研究に使用する非小細胞肺癌の細胞株を10種類以上用意しこれらの継代による細胞増殖を行い、現在はいつでも実験に着手できる状況となった。in vivoの研究に関してはin vitroの研究においてなんらかの有用な知見が得られた場合に着手する予定であるため現在は検討段階にある。TLRs signaling pathwayの非小細胞肺癌の進行における役割が解明されれば慢性炎症からの癌化の機構について解明できる可能性があり得られる研究結果は非常に重要な知見と考えられる。現在免疫組織学的検討を中心に研究を進めているが検討できる検体がまだ少ない状態であった。今年度は検体数を増加させるべくさらなるデータベースの作成を行った。すでに追加での免疫染色が実行できる状況にあり早急に免疫染色の施行と評価を進めていく予定である。研究に使用した一次抗体や免疫染色を行うための試薬、肺癌の細胞株や細胞株の保存・増殖に用いる試薬、今後in vivoの研究に用いる試薬などを揃えるために費用を要した。また、実際に免疫染色や細胞の培養・増殖などを行う実験助手の人件費にも費用が必要であった。この研究期間には、2017年に横浜で行われたIASLCをはじめとして日本呼吸器外科学会・日本肺癌学会・日本胸部外科学会・日本呼吸器内視鏡学会などに参加し、他の研究者と本研究に関する議論を行った。これらの旅費にも費用を要した。今後はin vitroの研究においてTLR4やMyD88の発現した細胞株と発現しない細胞株の細胞の増殖能や浸潤能、遊走能などについて検討し、それらをまとめた上でin vivoの研究で実験動物を用いて実際の生体内におけるこれらの役割を解明していくことを予定している。

これらの研究において有意義な結果が得られれば現在得られている結果を合わせて国際学会や国内学会、論文での報告をしたいと考えている。非小細胞肺癌の切除検体においてTLR4とMyD88の免疫組織学的な発現について検討し、臨床病理学的因子や予後との相関について評価を行った。結果は未公開であるがTLR4とMyD88の肺癌細胞における発現が臨床病理学的因子や予後などと相関することが明らかとなっている。現時点ではin vitroやin vivoの研究の準備段階であり、さらにより基礎的な研究において実証していく予定である。in vitroやin vivoの研究で使用する肺癌細胞株はすでに購入しており、細胞を増殖・継代しいつでも研究に移ることができる状況である。今後は現在行っている免疫染色とその評価をさらに進めていく予定である。発癌や癌の進行に関連している可能性があるTLR signaling pathwayの下流の分子やTLR signalingpathwayと相互作用していると思われる他のsignaling pathwayの分子も評価したいと考えている。さらに、上記研究で有望な分子はこれまで増殖させてきた細胞を用いてさらに詳しく解析する。タンパク質の発現やmRNAの発現を確認し、mRNAを抑制したり過剰発現させることで癌の性質の変化をみる予定としている。今後は追加で作成したデータベースにあたる症例から得た手術検体の免疫染色を進める。また、現在検討していないTLRs signaling pathwayの他の因子や影響を与えている因子についても検討を行う予定である。並行して準備した非小細胞肺癌の細胞株を用いたin vitroの実験を遂行し、免疫組織学的検討で得た知見についての立証を行う。これらの研究において有意義な所見が得られれば、それをin vivoの研究においてさらに実証していく予定としている。呼吸器外科
分子ローターの２次元高密度集積に伴うキラル反転相転移現象の検証

本研究では、分子ローターの2次元集積により、分子ローター間でのギアモーションを利用した2次元物質におけるキラル反転相転移現象の発現を目指している。1年目は金属への配位能力を有する分子ローターの合成を行い、LB法を用いた配位高分子合成法を利用することで分子ローター集積体の合成までを行うことができた。分子ローターは配位能を有するテトラフェニルカルボキシポルフィリン(TCPP)と、回転部位として働くフタロシアニン(Pc)からなる。分子ローター集積体の合成に伴うπ-A曲線において、TCPPのみを用いた場合と比較して大きな面積で表面圧の上昇が見られた。これは、分子ローターの方がPcを含んでいる分だけ嵩高いためであり、予想される結果と一致していた。また、金属イオン水溶液に分子ローター溶液を展開すると、不溶性の膜状物質が得られたことから、強固な2次元分子ローター集積体の合成に成功したと考えられる。2次元膜をマイカ基板上に写し取り、AFM測定を行ったところ、膜状の構造を観測することに成功した。紫外可視吸収スペクトル測定では、集積前後においてスペクトルに明確な変化が見られなかったことから、分子ローターの構造が保たれていることを確認した。一方で、温度可変の薄膜吸収スペクトルでは、分子膜の熱膨張による微小な吸収強度の減少のみが観測され、本研究で目指している2次元物質の相転移現象を観測するには至らなかった。1年目において、分子ローターの合成と集積体形成を実行することができた。一方で、分子ローターの合成において副反応が起こってしまい、分子の単離に難航したため、1種類の分子ローターしか合成できなかった。また、AFMでの単分子膜の構造観測に成功したが、分解能が不十分なため、個々の分子を観測するには至らなかった。相転移現象を温度可変薄膜吸収スペクトルで観測しようとしたが、薄膜の熱膨張に由来した微小なスペクトルの変化しか観測でいなかった。以上のことから、上記評価とした。今後の方針は下記の通りである。1)分子ローターの配位子等を変更することで、分子のライブラリーを形成する。2)分子ローター集積体の膜形成プロセスの最適化を行う。3)これまでに合成した分子ローター集積体を金基板上に写し取り、空間分解能の高いSTM測定を行う。4)温度可変吸収スペクトルの代替として、微小試料を熱測定可能な超高速DSCを用い、分子ローターの回転に由来した相転移の有無を確認する。