hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖尿病性腎症に対する低たんぱく食療法におけるエネルギーバランスの検討

糖尿病性腎症の食事では、たんぱく質の過剰摂取を控え、エネルギーを炭水化物もしくは脂質で充足させる必要がある。本研究では糖尿病性腎症に対する低たんぱく食療法における脂質と炭水化物の摂取比率の違いが腎機能におよぼす影響を基礎的に検討した。その結果、糖尿病性腎症モデルラットにおいて脂質の多い食餌は、炭水化物の多い食餌に比べ同程度のエネルギー摂取量であっても腎臓に異常な脂肪(異所性脂肪)を蓄積させ、腎機能を低下させることが示唆された。本研究の結果より糖尿病性腎症の食餌において炭水化物と脂質の摂取比率の違いが腎機能に影響を与えることが明らかとなった。本研究は、糖尿病性腎症の食事として低たんぱく食を行う際に、エネルギーを充足させる栄養素として炭水化物と脂質のどちらが有用であるか明らかにすることを目的とした基礎研究である。平成26年度は、SDラットにストレプトゾトシン(STZ)を投与して糖尿病を誘発し、その後片腎摘除により腎機能を低下させた2型糖尿病性腎症(DN)モデルを作製して高脂肪食と高炭水化物食の有用性を検討した。また、本研究ではコントロールとしてSTZの溶媒に用いたクエン酸バッファーの投与および開腹のみのsham手術を行ったラットの群も用意した。DNラットおよびコントロールラットは、それぞれ高脂肪食(たんぱく質(P):脂質(F):炭水化物(C)=6.1%:40%:53.9%)と高炭水化物食(P:F:C=6%:15%:79%)を与える群に分け、全群のエネルギーおよびたんぱく質摂取量が同量になるようにペアフィードして飼育した。試験食を9週間与えて食餌中の脂質と炭水化物の比率の違いによる腎機能および筋肉量への影響を検討した。その結果、高脂肪食を与えたDNラットは高炭水化物食を与えたDNラットよりも血漿中性脂肪が増加した。また、高脂肪食を与えたDNラットでは高炭水化物を与えたDNラットよりも腎機能が低下した。さらに腎臓を組織学的に検討したところ、高脂肪食を与えたDNラットでは他の3群で見られなかった尿細管への脂肪の蓄積が見られた。また尿細管への脂肪の蓄積が顕著なラットでは糸球体や尿細管の障害も顕著であった。以上の結果より、エネルギー摂取量が同量であっても高脂肪食は糖尿病性腎症を悪化させることが示唆された。本研究は、糖尿病性腎症の食事として低たんぱく食を用いる際に、エネルギーを充足させる栄養素として炭水化物と脂質のどちらが有用であるか明らかにすることを目的とした基礎的研究である。平成27年度は、糖尿病性腎症のモデル動物であるHos:ZFDM-Leprfaラットを用いて食事中の炭水化物と脂質の比率の違いが腎臓に与える影響を検討した。Hos:ZFDM-Leprfaラットが糖尿病を発症し、尿中蛋白排泄量が増加した21週齢時に2群に分け、一方の群には高炭水化物食(たんぱく質(P):脂質(F):炭水化物(C) = 14:15:71)を与え、他方の群には高脂肪食(P:F:C = 14:40:46)を与えた。それぞれの試験食を与えて7週間飼育した後、食餌中のエネルギー組成の違いが糖尿病性腎症モデルラットの血糖値および腎機能に与える影響を検討した。その結果、経口ブドウ糖負荷試験において、高脂肪食群は高炭水化物食群よりもブドウ糖負荷後の血糖上昇が抑制された。しかし、高脂肪食群の腎機能は高炭水化物食群よりも有意に低下していた。腎機能低下の原因を調べるため、腎臓を組織学的に評価した結果、高脂肪食群では近位尿細管細胞に顕著な中性脂肪の蓄積と糸球体の組織障害が見られた。また、アポトーシスに関わるシグナル(Bax/Bcl-2比)も上昇していた。以上の結果より高脂肪食は糖尿病性腎症において腎臓に顕著な脂肪蓄積を誘導し、さらに腎機能を低下させることが示唆された。本年度はストレプトゾトシンで糖尿病を誘発したラットを用いて、糖尿病性腎症に対する食餌中の脂質と炭水化物の比率の差が腎機能と筋蛋白代謝に与える影響を検討する予定であった。本年度予定していた実験はほぼ実施できたためおおむね順調に進展していると評価した。臨床栄養学ストレプトゾトシンで誘発した糖尿病モデルラットにおいて高脂肪食が腎機能低下に関与していることが明らかになった。今後は遺伝的にインスリン抵抗性および2型糖尿病を発症し、腎症を合併するHos:ZFDMラットを用いて炭水化物と脂質のエネルギー比率の違いによる糖尿病性腎症への影響を検討する。
青色光対光反射による術後せん妄の予測と評価

高齢者の手術件数増加に伴い、術後せん妄への対応は医療経済的にも患者の予後的にも喫緊の課題である。しかしながら、術後せん妄の予測法や予防する麻酔法・鎮静法については明らかになっていない。本研究では、概日リズムの変調がせん妄の神経基盤となっていると仮説を立る。青色光で惹起される対光反射が概日リズム機能を反映することに注目し、青色光対光反射の定量評価による術後せん妄の評価法と予測法を確立する。さらに、各種麻酔薬・鎮静薬の青色光対光反射に対する影響を検討し、術後せん妄の予防法を確立することを目的とする。平成29年度に引き続き「術後患者での青色刺激光による対光反射機能とせん妄に関する前向き観察研究」を継続した。ASAIまたはIIで、待機整形外科手術を受ける65歳以上の患者を対象とする。術前に青色刺激光に対する対光反射検査を行い両眼ともに対光反射が認められなかった患者、術中に人工心肺を装着する患者、精神疾患合併患者、脳機能障害患者は除外する。手術室入室後、標準的モニター装着し、静脈路確保する。麻酔法は担当麻酔科医に一任する。対光反射測定は、麻酔導入前、手術終了麻酔覚醒前、麻酔覚醒後手術室退室直前、手術退室2時間後(術後0日目)、および術後第1日目から5日目まで毎朝夕に行う。せん妄評価は手術室入室前、手術退室2時間後(術後0日目)、および術後第1日目から5日目まで毎朝夕に行う。術後せん妄のほとんどが術後5日目までに発生するため、観察期間は術後5日目までとする。現在、症例を蓄積している。施設での研究倫理委員会での承認が遅れたことに加え、研究参加を拒否される患者が多く、研究は予定より遅れている。研究参加についての患者への説明を丁寧に行い、研究参加を理解していただく。所属教室内で瞳孔径測定に熟知していただき研究協力者を増やす。本研究では、概日リズムの変調がせん妄の神経基盤となっていると仮説を立てた。青色光で惹起される対光反射が概日リズム機能を反映することに注目し、青色光対光反射の定量評価による術後せん妄の評価法と予測法を確立し、さらに、各種麻酔薬・鎮静薬の青色光対光反射に対する影響を検討し、術後せん妄の予防法を確立することを目的とする。平成29年度は「術後患者での青色刺激光による対光反射機能とせん妄に関する前向き観察研究」を開始した。対象は、ASAIまたはIIで、待機整形外科手術を受ける65歳以上の患者200名を対象とした。手術室入室後、標準的モニター装着し、静脈路確保した。麻酔法は担当麻酔科医に一任した。対光反射測定は、麻酔導入前、手術終了麻酔覚醒前、麻酔覚醒後手術室退室直前、手術退室2時間後(術後0日目)、および術後第1日目に行う。せん妄評価は手術室入室前、手術退室2時間後(術後0日目)、および術後第1日目に行う。せん妄評価は日本語版the Neelon and Champagne Confusion Scale(NEECHAM)を用いる(深田伸二.ICUとCCU, 2012)。24点未満をせん妄と診断する。対光反射測定は瞳孔径測定装置(イリスコーダデュアル、浜松ホトニクス社)を用いる。イリスコーダデュアルでは、赤色光と青色光での対光反射が両眼で測定可能である。光反射測定では、赤色光と青色光に対する両眼の対光反射を測定し、瞳孔直径変化および加速度変化を測定記録する。以上の研究を開始した。研究体制は整っていたが、研究者所属施設の臨床研究倫理員会での承認に時間がかかったため、研究開始が予定より遅れた。

術後せん妄のほとんどが術後5日目までに発生するため、観察期間は術後5日目までとする。現在、症例を蓄積している。施設での研究倫理委員会での承認が遅れたことに加え、研究参加を拒否される患者が多く、研究は予定より遅れている。研究の後れを取る取り戻し、効率的に症例を収集するために、3名の研究協力者を加えて、研究を行う。さらに、多くの麻酔科医に対光反射測定に習熟していただくために、応募者と3名の研究協力者を中心に教室内カンファレンスでイリスコーダデュアルを用いた対光反射測定の講習会を行い、研究協力者を増やしていく。研究参加についての患者への説明を丁寧に行い、研究参加を理解していただく。所属教室内で瞳孔径測定に熟知していただき研究協力者を増やす。
食物アレルギーラットにおける腸管透過性の変化およびそれらに与える薬剤の影響について

目的:オブアルブミン(OVA)感作ラットを用い,OVAで投与後,一定間隔でβ-ラクトグロブリン(BLG)を経口投与し,投与2時間後のBLGの血中濃度を測定した.その値を腸管透過性のマーカーとし,腸管の病態変化(経時的腸管透過性の変化)を検討した.対象及び研究方法:1)対象ラットは6週齢のオスのBrown-Norwayラットを用いた.2)方法実験群ではOVA10ugとアジュバントとしてアラム4.0mgを混和したものを腹腔内投与し,10日後に再度,腹腔内投与し感作した.一方コントロール群では生食0.1mlとアラム4.0mgを腹腔内投与し,10日後に同様の操作をした.まず,Pre Testとして,OVAで感作されたラットを用い,OVAで経口的に負荷後,1時間後においてβ-ラクトグロブリン(BLG)を経口的に投与し,4時間まで経時的にBLGの血中濃度をFLISA法にて測定した.次に腸管炎症の場で,高分子蛋白の吸収が最大となる2時間値を用い,1,3,6,12,24時間後(それぞれを1,2,3,4,5群に分け)にBLGを経口的に投与し,各群でBLGの血中濃度(腸管透過性)を比較検討した.また各群の小腸病理学的検討(HE染色,トルイジンブルー染色)もおこなった.結果:1),Pre Testでは血中には負荷30分より出現し60分,120分,240分にて最高血中濃度を呈したが,60分値,120分値,240分値間において,有意差は認められなかった.2),5群間のBLGの血中濃度は1群,3群,5群に出現し,各群間では有意差は認められなかった.しかし,2群,4群ではBLGの出現は認められなかった.3),小腸病理組織所見(HE染色)によると,1群(HE染色)において,小腸絨毛の軽度の浮腫が認められただけだったが,(トルイジンブルー染色)においては,小腸絨毛粘膜にマスト細胞の増加が認められた.2群では,小腸絨毛の著しい浮腫が認められた.3群(HE染色)において,絨毛粘膜に好酸球の浸潤が認められた.また,4群では著名な杯細胞の増加が認められた.さらに,5群では,部分的な小腸絨毛の萎縮像が認められた.考察:負荷後直ちに認められたBLGの腸管吸収過程は,マスト細胞の関与による粘膜傷害とそれに続く,粘膜浮腫によるものと考えられたが,再び,負荷6時間より認められた機序は、小腸絨毛粘膜の好酸球の浸潤による新たな粘膜傷害と小腸吸収上皮細胞に代わって,杯細胞の著名な増加による結果と考えられた.さらに,負荷24時間からのBLGの吸収の亢進は,部分的な小腸絨毛の萎縮によるものと考えられた.このように3相性に,しかも同程度にBLGの腸管吸収が認められた機序に関してはIgE dependentの即時相だけでなく,連発相,後連発相も関与して抗原吸収に影響を及ぼしている可能性が示唆された.目的:オブアルブミン(OVA)感作ラットを用い,OVAで投与後,一定間隔でβ-ラクトグロブリン(BLG)を経口投与し,投与2時間後のBLGの血中濃度を測定した.その値を腸管透過性のマーカーとし,腸管の病態変化(経時的腸管透過性の変化)を検討した.対象及び研究方法:1)対象ラットは6週齢のオスのBrown-Norwayラットを用いた.2)方法実験群ではOVA10ugとアジュバントとしてアラム4.0mgを混和したものを腹腔内投与し,10日後に再度,腹腔内投与し感作した.一方コントロール群では生食0.1mlとアラム4.0mgを腹腔内投与し,10日後に同様の操作をした.まず,Pre Testとして,OVAで感作されたラットを用い,OVAで経口的に負荷後,1時間後においてβ-ラクトグロブリン(BLG)を経口的に投与し,4時間まで経時的にBLGの血中濃度をFLISA法にて測定した.次に腸管炎症の場で,高分子蛋白の吸収が最大となる2時間値を用い,1,3,6,12,24時間後(それぞれを1,2,3,4,5群に分け)にBLGを経口的に投与し,各群でBLGの血中濃度(腸管透過性)を比較検討した.また各群の小腸病理学的検討(HE染色,トルイジンブルー染色)もおこなった.結果:1),Pre Testでは血中には負荷30分より出現し60分,120分,240分にて最高血中濃度を呈したが,60分値,120分値,240分値間において,有意差は認められなかった.2),5群間のBLGの血中濃度は1群,3群,5群に出現し,各群間では有意差は認められなかった.しかし,2群,4群ではBLGの出現は認められなかった.3),小腸病理組織所見(HE染色)によると,1群(HE染色)において,小腸絨毛の軽度の浮腫が認められただけだったが,(トルイジンブルー染色)においては,小腸絨毛粘膜にマスト細胞の増加が認められた.2群では,小腸絨毛の著しい浮腫が認められた.

3群(HE染色)において,絨毛粘膜に好酸球の浸潤が認められた.また,4群では著名な杯細胞の増加が認められた.さらに,5群では,部分的な小腸絨毛の萎縮像が認められた.考察:負荷後直ちに認められたBLGの腸管吸収過程は,マスト細胞の関与による粘膜傷害とそれに続く,粘膜浮腫によるものと考えられたが,再び,負荷6時間より認められた機序は、小腸絨毛粘膜の好酸球の浸潤による新たな粘膜傷害と小腸吸収上皮細胞に代わって,杯細胞の著名な増加による結果と考えられた.さらに,負荷24時間からのBLGの吸収の亢進は,部分的な小腸絨毛の萎縮によるものと考えられた.このように3相性に,しかも同程度にBLGの腸管吸収が認められた機序に関してはIgE dependentの即時相だけでなく,連発相,後連発相も関与して抗原吸収に影響を及ぼしている可能性が示唆された.
第一原理と統計解析を統合したグレイボックスモデルに基づく品質実現力強化

物理モデルと統計的モデルを統合したグレイボックスモデル,および,プロセス特性変化に対応できるモデル構築方法である局所PLSを開発した.グレイボックスモデルについては,鉄鋼産業におけるタンディッシュ内溶鋼温度制御への実用化を進めた.局所PLSモデルについては,医薬品,半導体,石油化学の様々なプロセスを対象として実用化を進めた.いずれも産業界の現実的課題を解決する成果であり,日本鉄鋼協会の研究賞を受賞するなど大いに注目されており,今後のさらなる展開が期待されている.物理モデルと統計的モデルを統合したグレイボックスモデル,および,プロセス特性変化に対応できるモデル構築方法である局所PLSを開発した.グレイボックスモデルについては,鉄鋼産業におけるタンディッシュ内溶鋼温度制御への実用化を進めた.局所PLSモデルについては,医薬品,半導体,石油化学の様々なプロセスを対象として実用化を進めた.いずれも産業界の現実的課題を解決する成果であり,日本鉄鋼協会の研究賞を受賞するなど大いに注目されており,今後のさらなる展開が期待されている.本研究の初年度,企業技術者へのヒアリングを行い,品質実現力強化に向けた従来技術の問題点を明らかにすると共に,プロセス特性の変化に統計的モデルを適応させる技術,および,強い相関を持つ多変数を対象として定量的な要因解析を行う技術の開発に取り組んだ.まず,モデル構築技術では,変数問の相関関係に着目した新たなクラスタリング手法(NCSC法)を開発し,これをJust-In-Timeモデルと組み合わせることで,従来よりも高精度なモデルを構築できることを確認した.また,多変量データ解析手法として広く活用されているPartial Least SquaresをJust-In-Timeモデルと併用する局所PLS法を化学反応バッチプロセスへ適用し,その有効性を示した.これらの技術は,プロセス特性変化や製品種切替などに対応できるモデル構築技術の基盤になると期待される.一方,要因解析技術では,主成分回帰と独立成分分析を用いて,入力変数から出力変数への影響度を算出する方法を開発し,複数装置から構成される複雑な化学プロセスへの適用を通して,その有効性を確認した.この技術により,回帰係数がバイアスを持つという従来の多変量解析の欠点を克服し,希望品質を実現するために操作すべき運転条件を的確に把握できるようになる.さらに,グレイボックスモデル構築については,企業へのヒアリング結果に基づき,鉄鋼プロセスの連続鋳造機における溶鋼温度推定を検討対象とし,取鍋の状態を表現する物理モデルの構築方針について検討した.来年度,第一原理モデルの構築および統計解析との統合を実施する.本年度の顕著な研究成果は大きく分類して2つある.1つはLW-PLS(Locally Weighted Partial Least Squares)の医薬品製造プロセスおよび半導体プロセスへの適用であり,もう1つは鉄鋼プロセスを対象としたグレイボックスモデルの開発である.以下,それぞれの概要を述べる.昨年度に基本技術を開発したLW-PLSをさらに改良し,医薬品製造設備を対象とした洗浄後残留薬物測定法および顆粒中API(Active Pharmaceutical Ingredient)含量測定法を開発し,実機データでの検証を実施した.残留薬物測定にはIR-RASを,API含量測定にはNIRSを利用し,測定スペクトルを入力としてLW-PLSモデルを構築した結果,いずれの適用でも従来法に比べて推定誤差(RMSE)を約30%改善できた.リアルタイムモニタリングの実現に大きく寄与する結果である.さらに,半導体プロセスのドライエッチ工程を対象として,製造条件からエッチング変換差を予測するLW-PLSモデルを構築した結果,プロセス特性変化に適応できる特長のため,従来法に比べて推定誤差を約40%改善できた.高品質製品の安定製造に不可欠なVM(Virtual MetrOlogy)技術として,今後の展開が期待される.2)グレイボックスモデルによるタンディッシュ内溶鋼温度推定鉄鋼製品の品質に大きな影響を与えるタンディッシュ内溶鋼温度の精密制御を実現するために,二次精錬から連続鋳造までを対象とする物理モデルを構築し,その推定誤差を統計的モデルによって補償するグレイボックスモデルを開発した.実機データでの検証を実施した結果,物理モデルあるいは統計的モデル単独と比べて推定誤差を約40%改善できた.高品質製品安定製造の基盤技術として期待される.本年度は,研究実施計画に記載した3項目について研究開発を進め,下記の成果を得た.研究代表者が提案している局所PLS (Locally Weighted Partial Least Squares ; LW-PLS)のさらなる高性能化を目指して,アルゴリズムの改良を実施した.主要な成果は,A)対象の非線形性を考慮して入力変数に対する重みを適切に調整する方法を開発した,B)適応的な入力変数選択方法を開発した,の2つである.この結果,昨年度までのアルゴリズムと比較して,予測誤差を60%以上減少させることができるケースがあることを確認した.昨年度に引き続き,複数の企業と協力してLW-PLSの産業応用を推進した.製薬産業では,医薬品製造設備を対象とした洗浄後残留薬物測定および顆粒中API含量測定について徹底した検証を行い,承認申請を行える段階に到達した.半導体産業では,ドライエッチ工程に加えて,化学機械研磨(CMP)プロセスにおける研磨レート予測を実施し,大幅な予測性能の向上を確認した.また,石油化学産業においては,複数の製造装置にてLW-PLSを実装し,日常の運転に活用されている.3)グレイボックスモデルに基づくタンディッシュ内溶鋼温度制御システムの開発昨年度に開発したグレイボックスモデルを改良すると共に,二次精錬終了時の溶鋼温度を調節することで連続鋳造設備タンディッシュ内

溶鋼温度を精密に制御できる溶鋼温度制御システムを開発した.モデルの改良は,A)物理モデルによる予測誤差を推定する統計的モデルの構築に機械学習的な方法を取り入れた,B)物理モデル中の未知パラメータである伝熱係数を運転状態の関数として表現する非線形モデルを構築した,の2つの方向で実施し,いずれも予測精度・制御精度の向上に役立つことが確認できた.
水環境中の変異原性検出手法の改良

水環境中の多環芳香族変異原生物質をモニタリング手法の一つにブルーレ-ヨン(BR)懸垂法がある。本研究ではこの方法での測定値を水流強度による補正を試みた結果、定量性が向上することを確認した。1)Benzo(a)pyrene(Bap)を標的物質として、BR懸垂法に対する水流の影響を実験的に検討した。BR懸垂法は水中のBapをモニターする上で極めて効率の良い方法であるが、強く撹拌すると吸着回収量は増大し、水流強度の影響が顕著であった。2)水流強度の測定法は小松らが報告した石膏球溶解減少量測定法を応用した。石膏球を水中に24時間懸垂した際の減少量(wd)と、電磁式水流計で測定した水流速度の時間平均値との間にはよい相関が認められた。則ち石膏球をBR懸垂法に併用して測定した(wd)をそのまま用いて吸着回収量を補正しても、水流強度での補正と同等の結果が期待できる。3)ペリスタルテイークポンプをバッテリ-で作動するように改造した携帯サンプラーを作成した。すなわち水中に侵した吸着素材(Sep-Pakc18)に持続通水して、Bapの時間平均値(TWA-Bap)を測定する手法である。この方法で環境水中からng/L程度のBap濃度が測定できた。4)石膏球を併用したBR懸垂法で、環境水中から捕集されたBap量(BR-Bap)と溶解減少量(wd)を測定し、(BR-Bap)を(wd)で除して((BR-Bap)/(wd))を算出した。この値と(TWA-Bap)との関係を調べると、補正値では相関係数が0,856となり、補正なしに場合の0,818よりも相関性は向上した。また補正後の回帰式は(TWA-Bap)=6.5x(BR-BaP)/wdとなった。すなわち溶解減少量で補正すれば定量性が向上することを示している。5)工業地帯の港湾と汚染源から遠い水域の2地点を選び、補正値を比較すると、前者は0.14-0.63ng/gBR/g石膏であり後者は0.16mg/gBR/g石膏以下であった。このことは前者の方が汚染が進んでいると解釈できた。(1)水環境中の変異原性物質捕集方法の比較検討:ブルーレ-ヨン(BR)懸垂法の定量性を中心に検討した.Benzo(a)pyrene(BaP)を標的物質とした場合,BR懸垂法は,Sep-PakC18に24時間で1L持続通水して捕集したBaP量の、0.4倍(静止水中)-19.9倍(強く攪拌した状態)が吸着回収され、水流強度が強いほど回収量が多くなった。このことは、異なった水域での測定値を比較する上で、水流強度を考慮した回収量の補正が必要であることを示している。日本環境変異原学会(第23回大会・1994年・静岡)で報告。

(2)水流強度の簡易測定法:試作した石膏球を水中に24時間懸垂した際の溶解減少量と、電磁式水流計で測定した水流速度の24時間平均値との間には、よい相関が認められ、石膏球の溶解減少量の測定は、水流強度の簡易測定に効果的であることが分かった。(3)環境水域で使用できる携帯ポンプの開発:市販のペリスタルティークポンプをバッテリ-駆動に改造した。このポンプでSep-PakC18に環境水を24時間持続通水することにより,BaPなどの変異原性多環芳香族炭化水素濃度を、時間平均値(TWA)として測定する方法を考案した。第29回日本水環境学会(1995年。広島)で報告予定。(4)BR懸垂法での捕集量の水流強度による補正:(2)で検討した石膏球をBR懸垂法に併用し、環境水中から捕集されたBaP量(BR-BaP)と石膏重量減少量(W_O-W)を測定した。一方懸垂した水域でのBaP濃度を(3)の方法でTWAとして測定し、このTWAと(BR-BaP)/(W_O-W)^nの関係を解析した。電磁式水流計での測定値が0-4.16cm/secの水域(通常の沿海)では、nの値を0.9-1.5の範囲にした時、TWAと(BR-BaP)/(W_O-W)^nの値がよく相関した.このことは,BR懸垂法での捕集量と水流強度の簡易測定値(石膏球重量減少量)から、環境変異原性物質のTWA近似値を算出しうる可能性を示している。この点は平成7年度に、環境水における測定例を増やして、妥当性を確かめる予定にしている。第29回日本水環境学会(1995年・広島)で報告予定。1.水流強度の簡易測定法:昨年度に引き続き試作した石膏球を水中に24時間懸垂した際の溶解減少量(Wg)と、電磁式水流計で求めた24時間平均値流量(Vcm/sec)との関係を調べた。石膏球をネットに入れて水流計の近傍に懸垂した際の回帰式は、V=0.295W+0.682(r=0.820,n=17,p=0.00006)となり、この方法で24時間でのWが3.3-16.3g(水流速度では1.1-5.1cm/sec)の範囲ならば、環境水の24時間平均流量を簡便に測定できることが分かった。2.捕集量の水流強度による補正:試作したSep-Pakを捕集剤とした携帯サンプラーで測定した環境水中のbenzo (a) pyrene (BaP)の24時間平均濃度(BaP-TWA,ng/L)と、石膏球を併用したブルーレ-ヨン(BR)懸垂法で24時間に捕集されたBaP量(BaP-BR,ng/gBR)との対応を調べた。測定値そのままでの回帰式は(BaP-BR)=2.392(BaP-TWA)-0.691,(r=0.8486,n=21,p=0.00000)、BR-BaPを石膏重量減少量(W)で補正した値とでは(BaP-BR/W)=0.2198(BaP-TWA)-0.0391,(r=0.8740,n=21,p=0.00000)となってより相関が強くなった。このことはBR懸垂法での吸着回収量を、同時に懸垂した石膏の重量減少量で補正することにより、その水域での水流強度を表す時間平均値が算出できることを示している。すなわちBR懸垂法による測定値を、Wあるいは水流強度で補正した値(補正値)として表せば、異なる水域間での比較が可能になる。3.海域における測定結果:工業地帯の水島港と汚染源から遠隔の牛窓海域で、石膏球を併用したBR懸垂法でBaPを測定した。24時間の懸垂で水島港では1.51-6.85ng/gBR、牛窓海域ではnd-2.85ng/gBRが回収された。この値をW (g)で補正すると、水島港では0.137-0.631ng/gBR/g石膏、牛窓水域ではnd-0.155ng/gBR/g石膏となった。補正値で比較しても、牛窓海域に比べて水島港の方がBaPによる汚染が進んでいると解釈できた。
大脳皮質運動野における運動学習回路の階層的研究

哺乳動物における運動学習の回路動作原理を、前肢レバー引き課題学習中マウスでの2光子カルシウムイメージングや光遺伝学などの手法を用いて解明することを目的とした。最終年度である本年度は、実験データを増やすとともに得られたデータに対して統計数理学的に解析を行い、大脳基底核および小脳からの信号を受ける運動視床核からの運動野投射軸索の活動と運動学習との関連を明らかにした。学習後期で、運動野1層に入力する軸索終末の活動はレバー引き運動の開始時と終了時に強くなる一方、3層に入力する軸索終末のシグナルはレバー引きの開始時のみに強くなることがわかった。さらに、レバー引き時の軸索終末活動は、集団として順序良く活動していくシークエンス構造を持ち、その持続時間は3層よりも1層で長いことが示された。次に、これらの活動と行動との関係を調べると、1層に入力する軸索終末活動が強いほど、レバーの速度や軌道が安定になっていること、及び、3層に入力する軸索終末活動が強いほど、レバー引きの成功率が上がっていることが明らかになった。大脳基底核からの信号を受ける運動視床核は主として1層へ、小脳からの信号を受ける運動視床核は主として3層へ投射することを解剖学的および機能的に示した。さらに、大脳基底核や小脳を損傷した状態での神経活動測定を行うことで、視床皮質軸索終末活動に上記の特徴が現れるには大脳基底核と小脳の活動の両方が必要であることも明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。哺乳動物における運動学習の回路動作原理を解明することを目的とし、一次運動内、そこに入力する信号と出力される信号を系統的に調べその関連と運動学習における役割を明らかにしようとしている。今年度は、主として高速3次元2光子カルシウムイメージング法を前肢レバー運動課題を実行するマウスの視床皮質軸索に対して適用して実験を行った。視床にAAV-GCaMP6を導入し、視床からM1へ入力する軸索活動を運動課題実行中に2光子カルシウムイメージングによって計測した。一枚のイメージング画像ではマウスがレバーを引いたり押したりする時に、1 μmでの画像揺れも許されない。そこで、イメージング焦点面のZ軸数μm上下の画面も高速3次元走査によって取得し、これを用いてZ軸中心のイメージ画像からZ軸がどれだけ揺れたかを推定し補正するアルゴリズムの初期バージョンを完成させた。しかし、微細構造である個々の軸索終末の活動時系列を解析するためには、まだ補正が不十分であったため、計画を28年度に繰越して画像補正法のさらなる改良を行った。各画像フレームの揺れを数値化して客観的に評価し、解析可能な画像を選択できるようにし、さらに光軸方向のずれの補完アルゴリズムも改良した。また計画を28年度へ繰越したことで解析可能なデータ数を増やすことが出来た。これらによって、運動野への入力軸索活動の学習に伴う変化をより正確に定量化することに成功した。また軸索活動とレバーの関係を定量的に評価する解析方法を確立した。視床皮質投射軸索の活動変化に関わる実験データを増やし、また画像補正法の精度をより上昇させることで、運動野への入力軸索活動の学習に伴う変化をより正確に定量化し、統計学的な有意なレベルで学習関連活動変化を見出すことができたため。今年度は、高速3次元2光子カルシウムイメージング法を前肢レバー運動課題を実行するマウスの視床皮質軸索に対して適用して実験を行うとともに、微細構造であるシナプス同定法や、一次運動野内局所回路における運動学習安定性の計測法、高次運動野も含めた広域細胞活動計測法の開発を行った。運動学習に関連するさまざまな領域が実際に必要であるかをその領域の破壊実験や不活性化実験を行い、破壊部位などを解剖学的に確認したうえで検証した。さらにこれらの領域の中でも線条体や小脳が視床皮質軸索の活動にどのように影響を与えるのかを定量した。ラットと同様に、マウスの線条体と小脳が最終的に視床の異なった領域に投射し、運動野の異なる層に入力することをトレーサーを用いた実験によって確認した。視床から運動野の錐体細胞の樹状突起へのシナプス投射部位を、視床とM1に異なったマーカータンパク質を発現させることで可視化できるようにした。長期にわたる2光子カルシウムイメージング技術を確立することでM1内での運動記憶回路が長期的にどのように安定しているかについて、特に層ごとの特性に注目して明らかにしつつある。また二次運動野も含めた広範囲の視床皮質軸索の活動をイメージングすることも可能とした。運動学習に関連する細胞活動を定量化しただけでなく、その活動や運動学習効率が他の領域の活動とどのように関連しているのかを十分な実験データ数を用いて定量化し、統計学的な有意なレベルで学習関連活動変化を見出すことができたため。また視床皮質からのM1細胞樹状突起におけるシナプスを可視化可能となり、M1運動記憶回路の長期安定性についても新しい知見が得られたため。哺乳動物における運動学習の回路動作原理を解明することを目的とし、一次運動野内と一次運動野に入力する信号と出力される信号を系統的に調べ

その関連と運動学習における役割を明らかにしようとしている。今年度は、高速3次元2光子カルシウムイメージング法を線条体や小脳が視床皮質軸索の活動に影響を与えられるのかを検出することに適用し、これを明らかにすることができた。運動関連領野を破壊したマウスにおいて、前肢レバー引き運動課題を学習させ、その行動に与える影響を学習前期から学習後期まで計測し定量化することができた。その結果、破壊マウスにおいては本課題の学習が著しく阻害されていることがわかった。また新しい顕微鏡技術を開発して、視床軸索が投射する広域大脳皮質での活動を計測可能なイメージング法を確立した。実際には1光子高解像度イメージングとカルシウムイメージングを組み合わせて、単一軸索の空間解像度が失われているが高速にすることができた。得られた画像から機械学習の手法を用いてそれぞれの大脳皮質領域での活動の相違を明らかにすることを可能とした。イメージング方法やカルシウム蛍光プローブの組み合わせを工夫することで、3週間以上の長期学習中の細胞活動を安定的に計測することが可能になりつつある。さらに視床から運動野の錐体細胞の樹状突起へのシナプス投射部位を可視化する実験系を確立し、学習に伴う変化を計測可能とし現在解析を進めている。運動学習に関連する細胞活動がどの入力領域と関連しているかを定量化することができたため。また視床からの大脳皮質広域投射の活動も計測可能となり、運動記憶回路の長期安定性に関して新しい知見が得られつつあるため。哺乳動物における運動学習の回路動作原理を、前肢レバー引き課題学習中マウスでの2光子カルシウムイメージングや光遺伝学などの手法を用いて解明することを目的とした。最終年度である本年度は、実験データを増やすとともに得られたデータに対して統計数理学的に解析を行い、大脳基底核および小脳からの信号を受ける運動視床核からの運動野投射軸索の活動と運動学習との関連を明らかにした。学習後期で、運動野1層に入力する軸索終末の活動はレバー引き運動の開始時と終了時に強くなる一方、3層に入力する軸索終末のシグナルはレバー引きの開始時のみに強くなることがわかった。さらに、レバー引き時の軸索終末活動は、集団として順序良く活動していくシークエンス構造を持ち、その持続時間は3層よりも1層で長いことが示された。次に、これらの活動と行動との関係を調べると、1層に入力する軸索終末活動が強いほど、レバーの速度や軌道が安定になっていること、及び、3層に入力する軸索終末活動が強いほど、レバー引きの成功率が上がっていることが明らかになった。大脳基底核からの信号を受ける運動視床核は主として1層へ、小脳からの信号を受ける運動視床核は主として3層へ投射することを解剖学的および機能的に示した。さらに、大脳基底核や小脳を損傷した状態での神経活動測定を行うことで、視床皮質軸索終末活動に上記の特徴が現れるには大脳基底核と小脳の活動の両方が必要であることも明らかとなった。今後は、視床軸索活動が大脳基底核や小脳からの信号を反映するものなのかどうかを明らかにしていく予定である。また視床皮質軸索が運動野で形成するシナプスを可視化することを試みる。
文化芸術論としてのフランス現代思想の可能性-現代アートの解読と批判へ向けて

1.本研究は20世紀フランスの現代思想、とくに学際的な幅広さを持つジョルジュバタイユの思想を文化芸術論(芸術を文化全般との関わりの中で考案する研究)の場に導入して、西洋の現代アートの野心と限界を明示することに向かった。2.文化芸術論を切り開く鍵としてとくに注目したバタイユの思想テーマは死、唯物論であった。西欧の近代合理主義を打破するこれらのバタイユのテーマに注目することにより、芸術を文化全般の問題として問う当研究の基本的な構成を得ることができた。3.具体的な成果としては、(1)フランスのボルドーでの学際学会、(2)八戸市の公開セミナー及び(3)法政哲学会といった口頭発表の場で、バタイユの死、唯物論のテーマを明示することができた。(1)と(3)の発表は近日中に刊行される予定である。4.文化芸術論のいわば実践的な活字発表論文は雑誌『風の旅人』に掲載された。ガウディ、セザンヌ、ピカソ、クレー、マッタなどの芸術家の試みを文化的な背景に立って批判的に吟味した。これらの論文は加筆改稿したのちに『死と生の遊び』(魁星出版、平成18年8月)に収録した。5.今後の研究課題としては、バタイユおよびその他の現代思想家たちの文化論、生命論に深く立ち入って、本研究で切り開いた文化芸術論の視点をよりいっそう充実させること、および年代的にはクレー以後21世紀の今日まで視野を拡大することである。今日まで続く西洋の前衛芸術の流れを把握することが今後の課題である。本研究は、20世紀のフランス現代思想とくに学際的な幅広さを持つジョルジュ・バタイユの思想を、文化芸術論(文化全般との関わりのなかで芸術を考察する研究)の場に導入して、西洋現代アートの野心と限界を明示することを主たる目的にした。具体的には、1930年代から50年代の現代アートの初期の流れに注目するが、それに先立つ芸術の動き、すなわちセザンヌの風景画、ピカソのキュビスム絵画、カンディンスキーの抽象画、アントニオ・ガウディの建築などにも留意して、現代アート誕生の問題を深く掘り下げることをめざした。研究実績としてはまず2005年8月にフランスとスペインに出張し、フランスのパリ・ポンピドゥーセンターではシュルレアリスム,さらにダダイスムの実作に触れ関係資料を入手し、またスペインではピカソ美術館、ガウディ資料館で実作あるいは草稿,デッサンに触れ、貴重な資料も入手した。その成果は活字として雑誌『風の旅人』の15号,16号,18号に発表した。またさらに2005年12月には、現代芸術と現代思想の関係についてフランスのボルドー大学文学部が主催する国際シンポジウムに参加し、バタイユの芸術論,肉体論を中心に発表をおこなった。その発表原稿は2006年12月に同大学から活字論文として公刊される予定である。また日本においては法政大学の言語・文化センターの紀要『言語と文化』にバタイユの唯物論を文化芸術論の立場から読み直す論文(正確にはその前半部分)を発表した。そして雑誌『児童心理』には西洋近代の思想家と芸術家の生き方を論じて、研究成果を広く教育の分野へも導入した。1.本研究の目的は、20世紀のフランス現代思想とくに学際的な幅広さを持つジョルジュ・バタイユの思想を、文化芸術論(芸術を文化全般との関わりのなかで考察する研究)の場に導入して、西洋現代アートの野心と限界を明示することにある。2.今年度の研究としてバタイユの思想のとくに死のテーマ、および唯物論のテーマに注目し、この二つのテーマがいかに近代文明への批判力を持つか、そして芸術論を文化という大きなスケールで新に問い直す契機を与えるかという点を考察した。

3.具体的な実績としては、平成18年5月に法政哲学会の大会で死のテーマをめぐってバタイユ論を口頭にて発表したこと、およびその活字論文を法政哲学会の紀要に掲載させる道すじをつけたこと(現在初校の段階)である。また唯物論については昨年フランスのボルドーでの国際学会の発表を大会報告書のなかに掲載させる道すじをつけたこと(現在、校正を終え、4月の刊行を待っている段階)である。4.これらの成果を文化芸術論へ展開させる試みとしては、ピカソ、クレー、マッタの現代アートを批判的に吟味し、その成果を雑誌『夙の旅人』に発表し、さらに書物『死と生の遊び』(魁星出版、平成18年8月)に収録した。5.平成19年2月にはドイツに出張し、ベルリンの現代美術館、デッサウのバウハウス資料館でシュルレアリスム、抽象絵画への研究をさらに深める契機をつかんだ。
不飽和カルボニルへの共役付加と酸化還元を鍵とするドミノ型結合形成反応

末端オレフィン構造をもつ求核剤の不斉共役付加ー環化連続反応の開発に取り組んだ。N-アリルリチウムアミドをα,β-不飽和エステルへ不斉共役付加させ、生じた中間体リチウムエノラートを亜鉛エノラートへと変換させると、分子内オレフィンへの付加反応が進行し、ワンポットで環化体が高収率、高立体選択的に得られた。また、有機強塩基触媒によるアミノアルケンの分子内ヒドロアミノ化環化反応を開発した。不飽和カルボニル系への共役付加反応と酸化還元反応を組み合わせたドミノ型結合形成反応の開発を目的とする。有機金属に代表されるアニオン種がα,β-不飽和カルボニルへ共役付加すると求核的なエノラートを与えるため、求電子剤とさらに反応させれば複数の結合を一挙に形成できる。一方でラジカル種が不飽和カルボニルへ共役付加した場合は求電子的なラジカルが生じ、ビニルエーテル等の電子豊富オレフィンとさらに反応できる。求核的エノラートと求電子的ラジカルが酸化還元により相互変換可能であれば、結合形成反応の度に生じる新たな活性種を所望の基質と反応させることができる。1不飽和カルボニルへの共役付加、2酸化還元による極性転換、3生じた活性種の付加反応、をカスケード化して、多結合・多不斉点一挙構築へと展開する。平成26年度はキラル配位子制御によるα,β-不飽和エステルへの不斉Aza-Michael反応を開始反応とした連続反応の開発に取り組んだ。すなわち、窒素上にアリル基を有するリチウムアミドを不飽和エステルに不斉共役付加させ、生じたリチウムエノラートに亜鉛塩を加えると、エノラートが分子内オレフィンに付加し、良好な収率、立体選択性で環化体を得ることができた。不飽和カルボニル系への共役付加反応を契機とする連続反応の開発を目的とする。1不飽和カルボニルへのアニオン又はラジカルの共役付加、2酸化還元による極性転換、3生じた活性種の付加反応、をカスケード化して、多結合・多不斉点の一挙構築へと展開する。平成27年度は以下の成果を得た。1)前年度に見出した、N-アリルリチウムアミドのα,β-不飽和エステルへの不斉共役付加-生じたリチウムエノラートから亜鉛エノラートへの金属交換-分子内オレフィンへの環化反応について、基質一般性を検討した。不飽和エステルβ位の置換基によっては、エノラートの金属交換-環化反応の際にレトロAza-Michael反応が競合することが明らかとなった。2)アニオン活性種の反応性は、当然ながらカウンターカチオンの種類によって変化する。アニオンを活性中間体とする連続反応の検討中、有機強塩基で発生させたアニオンの反応性に興味を持ち、ホスファゼン塩基から発生させた窒素アニオンの反応を検討した。その結果、ホスファゼン塩基触媒によるアミノアルケンの分子内ヒドロアミノ化反応を見出した。3)ホスファゼン塩基触媒を用いた分子内ヒドロアミノ化による、1-ベンジルイソインドリン骨格形成に成功した。前年度に見出したリチウムアミドの不斉Aza-Michael反応を契機とする連続反応では、基質によっては競合するレトロAza-Michael反応が問題となり、十分な基質一般性は確立できていない。一方で、ホスファゼン塩基がアミノアルケンの分子内ヒドロアミノ化反応を触媒する、という新たな知見も得られている。アニオン種を鍵中間体とする連続反応を開発する上で基盤になり得る知見であり、総合しておおむね順調に進行しているといえる。最終年度である平成28年度は以下の成果を得た。1) N-アリルリチウムアミドのα,β-不飽和エステルへの不斉共役付加-生じたリチウムエノラートから亜鉛エノラートへの金属交換-分子内オレフィンへの環化反応について、引き続き基質一般性と反応条件の検討を行った。不飽和エステルβ位の置換基によってエノラートの金属交換-環化反応の際にレトロAza-Michael反応が競合する問題点があったが、亜鉛塩を適切に選択すれば所望の環化反応が優先することが分かった。その結果、種々のα,β-不飽和エステルに対して本連続反応が適用でき、所望の付加ー環化体を良好な収率かつ高い立体選択性で得ることが出来た。2)上記Aza-Michael付加ー環化連続反応による三置換ピロリジン骨格の立体選択的一挙構築法を開発した。3)ホスファゼン塩基触媒を用いたアミノアルケンの分子内ヒドロアミノ化において基質一般性を検討した。アミンの窒素上の置換基に対して基質一般性は見られたものの、嵩高い置換基を有する基質の場合は反応の完結に高温・長時間を要した。また、5-exo, 6-exo環化反応のいずれにも本環化反応は適用できた。4)分子内不斉ヒドロアミノ化とBischler-Napieralski反応を鍵としたJavaberine Aの不斉全合成を前年度までに既に達成していたが、8位ベンジル基の立体選択的構築に課題を残していた。8位ベンジル基を合成最終段階で導入することで、立体選択性が大幅に改善された。

また、有機強塩基触媒によるアミノアルケンの分子内ヒドロアミノ化環化反応を開発した。交付申請書に記載した、リチウムアミドの不斉Aza-Michael付加反応を開始反応とする連続反応を開発した。不飽和カルボニルへの共役付加を契機とした連続反応、という本研究課題の基盤を確立できたため、おおむね順調に進展しているといえる。不斉Aza-Michael反応を契機とする連続反応について、競合するレトロAza-Michael反応を抑制するよう引き続き反応条件を精査する。またホスファゼン塩基触媒による反応についても引き続き研究を進め、連続結合形成反応の開発も行う。医歯薬学1.有機リチウムの共役付加で生じたエノラートを酸化して求電子的ラジカルを生成させ、連続的にオレフィンで捕捉するワンポット多結合形成を検討する。共役付加の不斉化による多不斉点の一挙構築も検討する。2.有機リチウムのイミンへの付加から始まるタンデム環化反応を開発する。イミンへの付加反応で生じるリチウムアミドを酸化して窒素ラジカルを生成させ、これを分子内のオレフィンで捕捉する。3.平成26年度に開発した、リチウムアミドの不斉共役付加ー環化連続反応の基質一般性について検討し、天然物合成への応用を行う。物品費の一部を他の研究費から充足できたため物品費を他の研究費から充足できたため試薬等の消耗品に充てる試薬等の消耗品に充てる
認知症患者の幻視を可視化するツールの開発

本研究の主目的は、レビー小体型認知症の患者が視ている幻視状態の可視化によって、介護者の受容を促すことである。この主目的を達成するために、患者と介護者にそれぞれの「視えている現実」を共有できる、幻視を可視化するツールとして、スマートディバイスアプリとVRを用いたツールの2種類を開発した。これらのツールを用いることで、介護者は患者の視ている状態を共有できるため、お互いに理解しやすい環境を提供できた。本年度は3つの課題を実施した。1つ目は幻視知覚時におけるレビー小体型認知症患者とその介護者とのコミュニケーション時におけるストレス計測環境を準備した。ストレス計測器として携帯型脳活動計測装置を2台導入し、予備調査として、健常者の被験者に患者役と介護者役にわかれさせて、患者役には現実にはないものをあたかも見えているような内容を含めさせながら会話をさせ、両者のストレス変化を計測した。患者役が発する現実ではない内容を聞くことで、介護者役は次第にストレスを感じていく様子がみられた。この予備調査は被験者らによる即興での会話を対象に実施したため、再現性がない。そのため会話のシナリオ作成や話者関係の制御(家族、知人、他人)といった実験環境を整備し事例を増やしながら、最終的に検証ができる環境を整えていく。2つ目は幻視の可視化に必要な要件抽出を実施した。文献や聞き取りによる調査を進めたところ、現実的にかつ多様な内容の幻視を視ていることが明らかとなった。そのため幻視の可視化を実施していくにあたり、可視化表現する際における「リアルさ」の度合いや、可視化内容に対する分類が必要であることがわかった。3つ目は幻視を可視化するツール制作のための準備である。ユーザとなる介護者の利用状況を踏まえてプロトタイプモデルを作成し、画面遷移やボタン配置などを検討した。さらに介護者の幻視知覚状態への理解度を高めるため、VR(バーチャルリアリティ)による表現方法も検討した。これらの制作は、幻視の可視化に必要な要件が抽出され次第促進させる。申請時に予定していた幻視知覚状態におけるアイマークレコーダによる視線計測などが、予算的に実施できなくなり、研究計画を修正したため開始が遅くなってしまった。またレビー小体型認知症患者が視る幻視の内容は文献等にも項目は掲載されているが、そのリアルさについては個人差があることが調査の途中でわかった。そのため、種類だけでなくリアルさの程度も調査項目として追加する必要があると判断したため、再調査を実施することにした。そのため、コンテンツが確定できていないため、ツール開発は中断している。本年度は、昨年度の知見を踏まえ、幻視を可視化するスマートディバイスアプリを実作した。想定した使用環境は、レビー小体型認知症患者(以下、患者)とその介護者とが会話をする場面とした。患者が幻視を見たという場所を、介護者がアプリのカメラ機能で場所を撮影し、スタンプ機能を使用してネズミや虫、人といった幻視内容を再現できる。スタンプ画像は大きさや角度、場所を変更できる。またスタンプはインターネットを介して追加できるため、必要に応じて内容を増やせる。また記録機能も搭載し、幻視をみた場所や時間、内容を履歴として振り返ることができる。制作したアプリの有効性を明らかにするため、健常者を対象とした情報伝達効果を調査した。健常者どうしを対象に、幻視を見た状態を想定した患者役と介護者役とに分けた。患者役には4つの対象物を見せ、「会話のみ」「メモ書きありの会話」、そしてアプリで再現しながらの「画像ありの会話」の3方法によって4対象物を介護者役へと伝達させた。調査の結果、いずれの方法でも対象物は伝達されたが、対象物を修飾する単語数は会話のみよりもメモ書きあり、さらには画像ありの方が多く、誤情報の出現数も少なかった。これらの結果から、本アプリで実現できる患者と介護者が患者の幻視状況を再現しながら会話していくことが、互いの共有に有効であることがわかった。本アプリは、介護をする人々から好意的な意見が伺えているため、実証実験を継続し有効性を示す。また介護者の幻視知覚状態への理解度を高めるため、VR(バーチャルリアリティ)によるツールも完成させた。先のアプリと同様に、患者との会話を促し、患者が見る幻視状態を擬似再現させることで、介護者が患者の幻視状況をより現実感を持って把握しやすい環境を提供できた。こうしたツールを介在させることで患者と介護者との会話を助け、互いの状況を共有させることが改めて大切である。幻視の可視化に必要な要件抽出および幻視を可視化するツール制作については、調査及び制作に協力してもらえる支援者を得ることができた。そのためそれらを速やかに実施し、予定通り最終的な検証を実施できるようにする。感性デザイン学研究方法の見直しが生じ調査方法を修正したため、研究開始のタイミングが遅くなってしまった。

そのため本年度は実験器材を購入して予備調査を実施するまでで終わってしまい、協力者への支援を受けたり、成果を出すまでに至ることができなかった。研究協力者の支援を得ることができる体制を整えることができたため、調査及び制作を進め、目的とする成果を出せるよう推進させる。
全内部反射過渡回折格子装置の構築と脂質二重膜中のロドプシンのイオン輸送過程の観測

膜タンパク質の構造変化や分子間反応を、生理条件に近い環境で観測できる新しい実験手法を開発する。その実現に向けた第一歩として、全反射プローブ方式の過渡回折格子(TG)装置を構築した。その試作には、課題申請の直後より取り組み、本年度開始時までに到達した。本年度は、まず、この試作装置の試料部を改善した。試作装置では、石英台形プリズムを通して、プリズムと試料溶液の界面に、全反射条件を満たすようにプローブ光を入射し、界面近傍からのTG信号を検出している。この際、試料部には、装置に保持したままで試料溶液を交換できるプリズムセルを試作して用いた。しかし、想定していた以上に光軸調整が難しく、このセルを用いただけでは全反射TG信号は検出できず、信号を検出するには光軸調整専用の別のセルに取り換えて調整する必要があった。このため、実際に試料の測定を開始するまでに長い時間を要する問題があった。解決のため、一つのプリズムセルに、光軸調整用の試料部分と試料用の部分の二つを分けて組み込んだセパレート型セルを新たに設計し作製した。このセルを並進ステージに載せ、装置の試料部に設置した。セルの光軸調整用の部分で全反射TG信号を検出した後、試料用の部分に並進ステージで切り替えることが可能となり、試料の測定開始までに要する時間を大幅に短縮することができた。次に、本装置を用い、石英プリズムと水溶液界面の基板支持脂質二重膜中のスチルベンの系のTG測定を行った。その結果、そのTG信号を得ることができた。膜の系のTG測定は、従来の透過配置では試料からの散乱光が問題となり、実現されてこなかった。TG法の最大の利点は、拡散係数を高感度・高時間分解能で決定できることである。今回、全反射配置の採用により、この手法の適用範囲を膜の系にまで拡張でき、拡散という分子の動きの観点から、膜の構造に迫れる可能性を示せた。本課題の到達目標は、全反射プローブ方式の過渡回折格子(TG)装置の構築を行い、脂質二重膜中でのロドプシンの構造変化やイオン輸送過程の時間分解検出を実現させることである。まず装置の構築を2018年度の主な計画としていた。成果の項目で述べたように、現段階で、実用に耐えうる装置の構築まで到達した。課題開始時までに、装置の試作まで到達していたが、この試作装置では光軸調整だけでほぼ丸一日を要し、試料の測定開始までには非常に長い時間がかかる状況であった。本年度前半に、光軸調整用参照試料部と試料溶液部の二つの部分を有するセパレート型のプリズムセルを新たに設計し、これを導入することで、測定開始までにかかる時間を大幅に短縮できた。本年度後半は、試料の準備方法の検討と脂質膜中のスチルベンのTG測定を行った。脂質二重膜中のロドプシン測定のためには、このセルのプリズム上に基板支持脂質二重膜を準備する必要がある。この際、光軸調整を終えた後には、セルを装置から取り外すことなく膜試料を準備することが望ましい。ベシクルフュージョン法に基づいた準備方法を検討した。この際の試料には、リン脂質二重膜にスチルベンを導入した系を用いた。準備した試料について、全反射TG測定を行った。現在は、膜試料の準備についての静置の時間や温度などの実験条件を検討し、再現性のよいTG信号が取得されつつある。以上のように、2019年度に計画しているロドプシンの系の実験に向けて着実に進んでおり、ほぼ当初の計画通りの進展状況であると評価した。まず、リン脂質二重膜中のスチルベンの系の測定を通して、全反射TG信号の再現性の向上に取り組む。TG信号の消失過程を解析すると、膜中でのスチルベンの拡散係数を決定できる。だが、当然ながら、消失過程を反映した信号成分はその強度が低いため、試料からの散乱光による妨害を受けやすい。具体的には、散乱光とTG信号の干渉成分が影響して、信号の減衰速度を変えてしまい、拡散係数の決定を困難にする。解決のため、TG信号の光路に精密ピンホールを設置し、その配置を工夫することで散乱光の妨害を極力減らす。また、いくつかの格子波数の条件で全反射TG信号を取得し、リン脂質中でのスチルベンの分子拡散係数を明らかにする。これをもとに、膜の構造状態についての議論を展開する。次に、ロドプシンの系の測定に取り組む。球状脂質二重膜中のロドプシン試料は準備済みである。2018年度に検討したベシクルフュージョン法に基づく準備方法で、この試料をプリズム上に展開した基板支持二重膜試料を作製し、TG信号を測定する。TG信号の検出ができたなら、格子波数を変えて測定を行い、膜中のロドプシンの光反応や拡散のダイナミクスを明らかにする。これをもとに、膜中のロドプシンの構造変化やイオン輸送過程を捉えるという到達目標の達成を目指す。もし、信号強度が検出レベルに達していないという問題が生じた場合は、到達目標を膜中のロドプシンに由来するTG信号を取得することに切り替える。より多層の膜をプリズム上に展開して試料密度を増大させる、励起光やプローブ光の強度を高める、プローブ光の波長をロドプシンの吸収波長に近づける、など、信号強度を増大する工夫を行い、この目標に到達することを目指す。