hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘムをシグナリング分子とする情報伝達システムの構造化学的基盤

Irr,IRPの標的DNA,RNAへの親和性IrrやIRPの標的DNA,RNAへの親和性は,そのIrr-DNA,およびIRP-RNA複合体の結晶作成の上で重要であるが,これまではゲルシフトアッセイによる解離定数が見積もられただけで,その定量性は十分ではなかった.今年度は蛍光ラベルした標的DNAおよびRNAを用い,そのIrrやIRPへの結合による蛍光の偏光解消度から解離定数をより正確に見積もることを試み,その結果,それぞれ,220 ±57 nM,6.85 ±0.26 nMと決定することができた.さらにこの反応溶液中にヘムを添加することにより,蛍光の偏光解消は観測されず,ヘムの添加によって標的DNAやRNAへの結合が完全に阻害されることが確認できた.IRPへおけるヘム結合ドメインの決定完全長のIRPでは,発現に昆虫細胞系を用いるほかなく,その限られた精製蛋白質量と蛋白質の構造不安定性から,結晶形成の条件検討は非常に困難であった.そこで,完全長のIRPの結晶化と並行して,そのヘム結合ドメインのみの結晶構造解析を行うことで,ヘム結合の蛋白質構造に与える影響の解明を試みた.まず,IRP1におけるヘム結合部位の同定を目指して,ヘム結合部位と想定されるヘム制御モチーフ中のCys118とCys300の変異体を作成することで検討を行った.その結果,いずれの変異体においても,ヘム制御蛋白質に特徴的なヘム鉄とその軸配位子Cys間の伸縮振動のラマン線が観測され,ヘムはCys118とCys300に配位することが確認できた.さらに,これらのCys残基はそれぞれドメイン1(1-240)とドメイン2(241-367)にあることから,IRP1におけるヘム結合ドメインは,ドメイン1とドメイン2と決定でき,これらの発現系を大量発現・精製が可能な大腸菌で確立させることにより,その結晶化が期待できる.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度得られた研究成果の概要は以下のとおりである.1.制御系を構築する各蛋白質の単離と精製および安定同位体化平成24年度に実施する構造解析的手法に耐えるだけの量と純度を確保できうる精製法の確立を試みた.Irr制御系については,Irr,フェロキラターゼ(FC)の精製法の確立が完了し,これらの蛋白質の安定同位体化についても予備的な実験が完了したため,平成24年度の測定に向けて準備は整っていると考えられる.IRP制御系では,IRP1,IRP2について,高純度の蛋白質を安定して精製できる手順が確立し,その相互作用蛋白質であるFBXL-5についても予備的な検討が終了した.2.制御蛋白質複合休の構造解析のための予備的検討Irrにおける標的DNAに対する親和性を明らかにするため,蛍光ラベルした標的DNAを用いて,そのIrr結合による蛍光の偏光解消を追跡した.その結果,Irrの標的DNAに対する親和性は,これまでゲルシフトアッセイ法で示唆されていた親和性よりもはるかに弱く,Irr-標的DNA複合体を安定に形成させるには,Irrに対して,これまで想定されてよりも多くの標的DNAを存在させる必要があることが示された。一方,IRP制御系については,連携研究者の鳥取大学永野教授のもとで,IRP1を用いて結晶作成の予備的な条件検討が行われ,IRP1は蛋白質精製後,経時的に構造が不安定化し,次第に凝集を起こすことが明らかになった.このことは,蛋白質精製後直ちに結晶化条件のスクリーニングを行う必要があることを意味している.Irr,IRPの標的DNA,RNAへの親和性IrrやIRPの標的DNA,RNAへの親和性は,そのIrr-DNA,およびIRP-RNA複合体の結晶作成の上で重要であるが,これまではゲルシフトアッセイによる解離定数が見積もられただけで,その定量性は十分ではなかった.今年度は蛍光ラベルした標的DNAおよびRNAを用い,そのIrrやIRPへの結合による蛍光の偏光解消度から解離定数をより正確に見積もることを試み,その結果,それぞれ,220 ±57 nM,6.85 ±0.26 nMと決定することができた.さらにこの反応溶液中にヘムを添加することにより,蛍光の偏光解消は観測されず,ヘムの添加によって標的DNAやRNAへの結合が完全に阻害されることが確認できた.IRPへおけるヘム結合ドメインの決定完全長のIRPでは,発現に昆虫細胞系を用いるほかなく,その限られた精製蛋白質量と蛋白質の構造不安定性から,結晶形成の条件検討は非常に困難であった.そこで,完全長のIRPの結晶化と並行して,そのヘム結合ドメインのみの結晶構造解析を行うことで,ヘム結合の蛋白質構造に与える影響の解明を試みた.まず,IRP1におけるヘム結合部位の同定を目指して,ヘム結合部位と想定されるヘム制御モチーフ中のCys118とCys300の変異体を作成することで検討を行った.その結果,いずれの変異体においても,ヘム制御蛋白質に特徴的なヘム鉄とその軸配位子Cys間の伸縮振動のラマン線が観測され,ヘムはCys118とCys300に配位することが確認できた.

さらに,これらのCys残基はそれぞれドメイン1(1-240)とドメイン2(241-367)にあることから,IRP1におけるヘム結合ドメインは,ドメイン1とドメイン2と決定でき,これらの発現系を大量発現・精製が可能な大腸菌で確立させることにより,その結晶化が期待できる.24年度が最終年度であるため、記入しない。実験項目1については,本研究課題の主要蛋白質であるIrr,IRPのいずれに対しても高純度の蛋白質を再現性よく得ることに成功し,その相互作用蛋白質についても精製法を確立,あるいは確立に目途がついた状態である。実験項目2については,当初予定した予備的検討はほぼ完了したと考えられ,平成24年度に本格的な実験が開始できる状況である,24年度が最終年度であるため、記入しない。基本的には今後も当初の予定通り遂行できると想定しているが,当初の想定とは異なる結果や解決すべき点も明らかになってきた.Irrの標的DNAに対する親和性が当初想定したよりは低いことについては,標的DNAの相対比を高くした条件下での測定を行う必要があると考えられる.また,比較的安定性が高いと考えられたIRP1が経時的に凝集する点は,今後問題になる可能性もあるが,蛋白質の精製と結晶化条件のスクリーニング開始までの時間を短縮することにより克服できると考えられる.
非アルコール性脂肪性肝炎と原発性胆汁性肝硬変の発症過程における類似性

高齢肥満女性非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)患者に原発性胆汁性肝硬変(PBC)に似る炎症像や自己抗体が合併しやすい傾向が認められた。高齢雌NASHモデル動物では約1/3に門脈域の炎症や胆管障害、抗核抗体が出現したが、PBCモデル動物にNASH様病変は認められなかった。NASHモデル動物では内臓脂肪にTNF-αやIL6-陽性のマクロファージが集簇し、これら炎症性サイトカイン値はエストロゲンの前処置で低下し、プロゲステロンで上昇した。高齢肥満女性では炎症性サイトカインの作用がホルモン不均衡で増強され、胆管障害や門脈域の炎症を生じていると推測された。非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)や原発性胆汁性肝硬変(PBC)はいずれも難治性肝疾患であり、発症機序の解明や根本的治療法の開発が希求されている。我々は独自に開発した両疾患モデル動物の病態解析を通じ、従来全く異なる疾患として捉えられてきた両疾患に病理学的共通性がおることに気づいた。本研究では、"NASHとPBCに共通する門脈域の炎症/胆管障害は、ともに酸化ストレスがtriggerとなっている可能性がある"との仮説に基づき、我々が独自に開発したモデル動物の免疫・病理学的検討や、両疾患を合併するヒト症例の臨床病理学的検討を進めている。平成21年度の研究により、以下の成果が得られた。1. NASHモデル動物(MSGマウス)における自己免疫機序の証明MSGマウス(♀)は10ヶ月齢以降、高率に抗核抗体が陽性となった。一方、抗ミトコンドリア抗体は確認できなかった。抗核抗体陽性のマウスには門脈域の炎症細胞浸潤がより目立つ傾向が見られた。上記マウスの内臓脂肪における免疫細胞のcharacterをフローサイトメーターで解析し、多数の活性化マクロファージの浸潤が確認された。酸化ストレスマーカー(4HNE)は内臓脂肪や浸潤マクロファージに蓄積が見られたが、肝臓の蓄積は見られなかった。2.自己免疫機序を合併するヒトNASH症例の臨床病理学的解析富山県内で、過去5年間に、12例の症例が確認された。性差では10:2で女性に多く、通常のNASHに比して肝臓の炎症細胞浸潤がより高度であった。自己免疫性肝炎やPBCで注目されている、B細胞の肝臓における浸潤が目立たず、肝臓の炎症細胞profileに特徴が認められた。我々は独自に開発した両疾患モデル動物の病態解析を通じ、従来全く異なる疾患として捉えられてきた両疾患の病理学的共通性を検討している。平成21年度には、NASHモデルマウス(MSGマウス:メス)を用い、胆管周囲の炎症や、抗核抗体の出現などPBCに類似する病変が出現する事を確認した。平成22年度は以下の成果を得た。1.PBCモデル動物(20A免疫マウス、dnTGF βR II KOマウス)におけるNASH様病変発症の検討Gershwin教授を中心とする国際研究グループ(カリフォルニア大、帝京大、九州大、中国科学技術大、台湾大)で解析されている、異なる機序に起因する複数のPBCモデルマウス肝の病理組織像を経時的に解析し、448週齢のいずれのマウスにおいても、NASH様病変が認められない事を確認した。2.自己免疫機序を合併するヒトNASH症例の臨床病理学的解析北陸地域でこれまで20例の症例を収集し、通常のNASHに比して肝臓の炎症細胞浸潤がより高度である事を確認した。ヒトにおいても、PBC患者の経過中に新たにNASHを発症することは少ない。一方、NASH患者に抗核抗体や抗ミトコンドリア抗体が出現することは稀ではなく(自験例で30%程度)、その多くは閉経期以降の肥満女性であった。動物実験の結果と併せ、NASH発症のetiology(肥満、DM、高脂血症など)と女性ホルモンの減少状態が、PBC様病変の出現に関与している可能性が示唆された。これまでの研究成果を国際学会(中国)で発表し、今後、北京大学人民医院消化器内科(中国)と共同で同様の症例を収集し、日中間で臨床病理学的比較検討を進めることとなった。我々は従来全く異なる疾患として捉えられてきた両疾患の病理学的共通性を検討している。

平成21年度には、NASHモデルマウスに胆管周囲の炎症や、抗核抗体の出現などPBCに類似する病変が出現する事を確認した。平成22年度は独自に開発したPBCモデル動物、3種類を解析し、高齢になってもNASH様病変が出現しないことを確認した。また、自己免疫機序を合併するヒトNASH症例の収集を開始した。研究最終年度の平成23年度には研究の総括として下記の成果を得た。1.自己免疫機序を合併するヒトNASH症例と通常のNASH症例の臨床病理学的特徴の解明:自己免疫機序を有するNASH症例は平均年齢が60±10歳と通常のNASH症例より10歳ほど高く、80%以上が女性であり、肥満の合併が89%に認められた。以上より、高年齢の肥満女性に自己免疫機序が出現しやすいと考えられた。トランスアミナーゼ値は通常のNASH症例と殆ど差がなかったが、肝生検では門脈域の炎症やinterfacehepatitisがより高度であった。2.動物モデルでの検討:NASHモデルマウスは、検索した3種のモデルのいずれにおいても、1年齢のメスの約1/3にヒトPBCに類似する門脈域の炎症像や胆管障害像が見られ、血清中にはANAの出現が3割程度に認められた。一方、検索した3種類のPBCモデルマウスにNASH様病変は認められなかった。以上より、ヒトでも動物モデルでも、高年齢の女性肥満患者におけるNASH発症の疾患基盤が自己免疫を誘導している可能性がより示唆された。メカニズムとしてはTNF-α等のサイトカインと、浸潤好中球による酸化ストレスによる胆管障害が示唆された。
近代書籍からの知の抽出

今年度は近代書籍用OCRのデータ収集を効率よく行うためのWebアプリ(平成26年度科研Bで試験実装)の再実装を行う予定であったが、再実装を行うための専任の研究員の就職が決まってしまい、再実装を行うための調査に終わってしまった。来年度はWebアプリの再実装を、今年度の概要設計をベースに実際に行う。また、帝国議会議事録の自動テキスト化に関しては、レイアウト解析の手法を2種類提案し学会で口頭発表を行った。深層学習を用いた未知字体生成に関しては、ニューラルネットの構成方法と学習パラメータの最適化に関して研究を進展させ、その成果を来年度夏の国際会議で発表の予定である。近代書籍の文語体文章を現代口語に自動変換するサブテーマでは、当初対象を森鴎外の作品に絞ってTensor Flowのseq2seqを適用したが、その結果は満足のいくものではなかった。そこでそれ以外の複数変換器を検討して試したところ、Convseq2seqがかなり満足のいく変換器であることが分かった。来年度はこの手法をベースに翻訳精度を上げる。また、その結果を帝国議会議事録のデータに適用してみる。Web収集支援アプリの開発は専任の研究員(ポスドク)を確保したものの、6月には9月からの就職先が決まってしまい、旧システムの問題点の洗い出ししかできなかった。帝国議会議事録の自動テキスト化に関しては、最も困難であるレイアウト解析が、深層学習を使って可能であることが分かった。大きな進展と言える。深層学習を用いた未知字体生成に関しては、昨年度に可能であることは示せたが性能が芳しくなかったため、他の手法を検討していたところ、当初の手法でニューラルネットの構成と学習パラメータを試行錯誤することで大幅に性能を上げることができた。これも大きな進展と言える。近代書籍の文語体文章を現代口語に自動変換するサブテーマでは、数種類の手法を試したが、まだ実用に耐えうるものは発見されていない。これはそもそも文語体文章の現代語訳が非常に限られているからであり、非常に難しい課題と言える。Web収集支援アプリが完成すれば学習データが容易に集まることになるので近代書籍用OCRの実用化が一気に加速する。セマンティックセグメンテーションを利用した帝国議会議事録のレイアウト解析が完成すれば、各種ドメインごとに適用することでレイアウト解析から文字認識までの自動化が可能となる。文語体文章から口語体への翻訳は小規模なデータからの学習方法を検討してみる。ドメインユーザ用の学習データとして日本産婆学会誌と帝国議会会議録を対象にデータ収集を始めた。日本産婆学会誌の方は資料提供者から約1000ページの資料を貸してもらい、手動スキャンして画像データにした。帝国議会会議録の方は全ての画像データをダウンロードして、自動的に文字画像収集できるシステムを開発中である。対象を帝国議会会議録に絞ることでレイアウト解析が簡単になるため、専用のレイアウト解析手法を開発している。統合的文字認識システムの構築に関しては、その前段階として既存フォントから未知フォントを自動生成するシステムを構築した。これは特定の出版者では収集できる文字種が限られていることから、利用可能な文字画像から収集できない文字種を自動生成するものであり、CNNと逆CNNを使った独自のディープラーニングニューラルネットを構築した。現在のところ汎化能力は不十分であるが、学習データに関しては99%以上の再現率を記録している。近代文語体を現代口語体に翻訳するサブテーマでは、Seq2Seqを使って予備実験を行っているが、文語体と口語訳の対データを15000集めて学習させたものの、まだ十分な成果は出せていない。これは予定していた近代公文書現代口語訳プロジェクトの始動が遅れてデータの提供を受けられない状態が続いたため、急きょ対象を森鴎外の作品に絞ってデータ収集を行ったためである。近代公文書現代口語訳プロジェクトからのデータ供給はいつになるか分からないため、現代語訳の手に入りやすい近代文学作品に対象を変えることを検討している。平成26年度からの科研(近代書籍自動テキスト化支援環境の構築)で開発した支援システムを使ってドメインユーザ用の文字画像収集を行う予定であったが、ハードウェアの障害により別のハードウェアにシステムを移動しなければならなくなった。ところが、ハードウェア・システムソフトウェア・プログラミング環境全ての条件が一致するものは用意することができず、新しい環境でポーティング作業を行ったところ、予想を遥かに超えるバグが発見され、今現在支援環境は使えない状況が続いている。そのため、ドメインユーザ用の学習データ収集が行えていない。また近代文語体と現代口語体の自動翻訳は、学習データを公文書現代口語訳プロジェクトから供給してもらう予定であったが、その組織もなかなか機能せず、データがない状況が続いていたので、急遽対象を森鴎外作品に絞って予備実験を行っている状態である。

近代書籍の文語体文章を現代口語に自動変換するサブテーマでは、当初対象を森鴎外の作品に絞ってTensor Flowのseq2seqを適用したが、その結果は満足のいくものではなかった。そこでそれ以外の複数変換器を検討して試したところ、Convseq2seqがかなり満足のいく変換器であることが分かった。来年度はこの手法をベースに翻訳精度を上げる。また、その結果を帝国議会議事録のデータに適用してみる。Web収集支援アプリの開発は専任の研究員(ポスドク)を確保したものの、6月には9月からの就職先が決まってしまい、旧システムの問題点の洗い出ししかできなかった。帝国議会議事録の自動テキスト化に関しては、最も困難であるレイアウト解析が、深層学習を使って可能であることが分かった。大きな進展と言える。深層学習を用いた未知字体生成に関しては、昨年度に可能であることは示せたが性能が芳しくなかったため、他の手法を検討していたところ、当初の手法でニューラルネットの構成と学習パラメータを試行錯誤することで大幅に性能を上げることができた。これも大きな進展と言える。近代書籍の文語体文章を現代口語に自動変換するサブテーマでは、数種類の手法を試したが、まだ実用に耐えうるものは発見されていない。これはそもそも文語体文章の現代語訳が非常に限られているからであり、非常に難しい課題と言える。近代書籍自動テキスト化支援システムの再開発に関しては、平成30年度に専任の研究員を雇い、再開発してもらうことにした。ドメインユーザ用の学習データ収集は開発後に行うことになる。統合的文字認識システムの構築に関しては、平成30年度にはセマンティックセグメンテーションをレイアウト解析に適用したディープラーニングニューラルネットを構築する予定である。近代文語体と現代口語体の自動翻訳は、現代語訳の手に入りやすい近代文学作品を対象に現在の手法を適用していく予定である。Web収集支援アプリが完成すれば学習データが容易に集まることになるので近代書籍用OCRの実用化が一気に加速する。セマンティックセグメンテーションを利用した帝国議会議事録のレイアウト解析が完成すれば、各種ドメインごとに適用することでレイアウト解析から文字認識までの自動化が可能となる。文語体文章から口語体への翻訳は小規模なデータからの学習方法を検討してみる。
植物との相互作用に関わる細菌のセカンドメッセンジャーの機能解明

細菌は、増殖の過程で菌密度や周辺の環境変化に応じて自身の代謝パターンを柔軟に変える能力を備えている。しかしそうした変化をもたらすセカンドメッセンジャーに関する知見は著しく乏しい。本研究では植物の根圏に生息するバイオコントロール細菌Pseudomonas protegens CHA0(近年、Pseudomonas fluorescensから独立)を対象とし、本細菌の植物保護効果の主因となる抗菌性二次代謝産物の生産制御を支配する低分子化合物の機能を明らかにするため、ppGppの植物保護効果における役割を調べた。さらに、他の分子についても変異株を用いた解析を行った。平成25年度は、細菌のセカンドメッセンジャーとして知られるシグナル物質のうち、Pseudomonas protegens CHA0株(旧学名Pseudomonas fluorescens CHA0株)の抗菌性発現シグナル伝達系への関与に興味がもたれたc-di-GMP(サイクリックdi-GMP)について調べることとした。c-di-GMPについては、合成酵素のホモログがゲノム中に複数個見出され、それぞれの単独の欠損変異株ではリダンダンシーによる回復の問題があり、また全ての多重変異株の作出は困難であるため、それぞれの過剰発現個体を得て野生株との比較を行うこととした。P. aeruginosaにおける報告から、特に合成酵素としての機能の高いホモログをCHA0ゲノムから3つ選び、クローニングおよびCHA0株への導入を行った。抗菌性発現シグナル伝達系への関与を明らかにするため、このシグナル伝達系の中心的な役割を果たすGacS/GacA二成分制御系のGacA(response regulator)のペプチド抗体を作出し、この抗体がGacAタンパク質に特異的に反応することを確認したのち、各導入株におけるGacAタンパク質の発現量の比較をウエスタンブロット解析にて行った。3つの導入遺伝子のうち、PFL_5054導入株については、野生株と比較してGacAタンパク質の発現が高まっていたことから、c-di-GMPが正に関与することが示唆された。平成24年度は、Pseudomonas fluorescensの抗菌性への関与が明らかにされた菌体内シグナル物質ppGpp(グアノシン4リン酸)について、合成酵素遺伝子等の欠損変異株を用いそれらの植物保護能力を詳細に検定した。ppGpp合成酵素遺伝子relA、および合成酵素と分解酵素の両方を司る遺伝子spoTの両方を欠損させた二重変異株においては、菌体内におけるppGppの蓄積がみられなくなるが、この二重変異株ではキュウリ幼苗とその病原菌(Pythium ultimum)を用いた実験から、植物保護能力が顕著に低下していた。さらにキュウリ根圏における定着能力を各菌株のコロニー形成数により比較したところ、二重変異株では野生株と比較し1オーダーの低下がみられた。また二重変異株では抗菌性物質の生産能が低下することが確認されたため、ppGppは抗菌性物質の発現を通じて植物保護能力に正に関与するほか、上述の通り定着能力にも作用することから、本細菌のバイオコントロール細菌としての総合的な機能を維持する上で重要であることが示された。また、ppGppは元来アミノ酸飢餓における警告物質として機能するなど、細菌が受ける様々なストレス下で重要な役割を担うことから、ストレス応答性シグマ因子rpoSの発現についても興味がもたれた。lacZレポーター遺伝子の発現解析の結果から、relA/spoT二重変異株では、野生株と比較しrpoSの発現が低下していたことから、P. fluorescensにおいても、ppGppがrpoSの発現に正に関与することが示された。Os17株においても、抗菌性制御のシグナル伝達系の中心的な役割を果たすGacS/GacA二成分制御系のGacA(response regulator)のホモログを単離、同定し、その欠損変異株を作出し以後の解析に供した。まず、枯草菌に対する抗菌性評価検定試験に供したところ、CHA0株と同様、GacA欠損変異株では抗菌性が失われることが明らかとなった。次に、調節型small RNAの一つであるrsmZの発現パターンを評価する系を確立し、その発現が菌密度依存的であること、GacA欠損変異株では発現レベルが低下することを明らかにした。さらに、Os17株に特有の抗菌性二次代謝産物をLC-MSにて評価したところ、少なくとも5種類の類縁体が同定され、これらはいずれもGacA欠損変異株では検出限界以下であったことから、上述のGacA依存性を確認した。これらの成果をもとに、Os17株における新たなセカンドメッセンジャーの探索が可能となった。植物保護科学本年度は、これまでメタボローム解析で得られた結果から着目していた物質に加えて、近年の報告から興味のもたれた物質も対象とし、解析を行った。また、GacAタンパク質を特異的に検出しうる抗体を得たことで、セカンドメッセンジャーに限らずこの一連のシグナル伝達系の解析手法を進展させることができた。

Pseudomonas属細菌の抗菌性に関与するセカンドメッセンジャーとして、平成24年度はppGppの正の関与を明らかにしたことから、当初の研究目的として掲げていた内容をクリアしたため。今後は、c-di-GMPの詳細な解析を進めるとともに、他の物質についても調べることとする。植物保護能力の検定試験について、当初の予定よりも順調に進んだことから、平成24年度予定していた予算よりも低額で研究を行い、差額を次年度に使用することとした。GacAタンパク質を検出する抗体が得られたことで研究が加速化し、この研究内容に関して平成25年度中に論文を執筆し、投稿および受理に至り、当初計上した消耗品費等が少なくて済んだため。また、物質の分析はまとめて行った方が効率が良いため、次年度行うこととした。Pseudomonas属細菌の代謝産物および抗菌性物質(特に、新規物質)の分析に用いることとする。次年度は、ppGpp以外の物質に関する解析を行う予定であり、次年度使用額はその分析に係る経費に使用する。
糖尿病性勃起不全に対する新規治療戦略の確立

糖尿病性勃起障害患者のうち、治療を希望し初期治療にクエン酸シルデナフィルを用いた38例について性機能評価およびクエン酸シルデナフィルの治療効果につきIIEFを用いて検討を行った。その結果、治療前後で、勃起機能スコア、性交満足度スコア、オーガズムスコア、性欲スコア、全体の満足度スコア、総IIEFはいずれも有意に改善を認めた(p<0.01)が、対象患者におけるクエン酸シルデナフィルの有効率は55.3%であった。一般に勃起障害患者に対するクエン酸シルデナフィルの有効性は70-80%と報告されている。このことから糖尿病患者に対するクエン酸シルデナフィルの効果には多少限界があると示唆され、糖尿病性勃起不全に対する新たな治療法の確立が重要との見解が改めて認識された。12週齢雄ラットにペントバルビタール40mg/kg腹腔内投与による麻酔を行った。陰茎周囲の皮膚を剥離除去の後、陰茎脚部海綿体内に25G翼状針を刺入し圧トランスデューサーに接続した。開腹下に前立腺の左右に沿って走行する海綿体神経を同定し、周囲の剥離を行った。フック型双極刺激電極を用いて海綿体神経の電気刺激による勃起誘発を行い、陰茎海綿体内圧を測定した。刺激のパラメータは1.5mA、20Hz,パルス幅は0.2msとし、60秒間の刺激を行った。刺激を開始すると間もなく陰茎海綿体内圧の上昇を認め、刺激終了とともに内圧上昇も終息した。この現象は再現性を持って認められた。これにより、ラットの勃起状態を定量的に測定する評価手段を確立することができた。今後、糖尿病ラットモデルにおいて、投薬等種々の介入による勃起状態の変化を陰茎海綿体内圧の測定を通して比較するとともに、海面体組織め変化等を検討することで、糖尿病性勃起障害に対する新たな予防・治療法の可能性の模索していく方針である。糖尿病を有する勃起障害患者の性機能障害の評価および、クエン酸シルデナフィルの治療効果につき検討を行った。糖尿病を有する患者で、治療を希望した38例に対して、初期治療としてクエン酸シルデナフィル50mgの投与を行った。投与前後、それぞれIIEFによるアンケート調査を行い、効果判定を行った。治療前後で、勃起機能スコア、射精機能スコア、性的欲求スコア、性交時満足度スコア、性的満足度スコア、総合IIEFはいずれにおいても有意に改善を認めた(p<0.01)。しかしながら対象患者におけるクエン酸シルデナフィル投与の有効率は55.3%であった。このことから糖尿病患者に対してはクエン酸シルデナフィルの効果には多少限界があると示唆される。糖尿病性勃起不全に対する新たな治療法の確立が重要との見解が改めて認識された。雄ラットをエーテル麻酔下に開腹し(維持麻酔は吸入麻酔)、勃起神経を前立腺の側方にて同定し、刺激電極を装着した。海綿体に25G針(内圧測定用)を挿入した。これを圧モニターに連結させた。電気刺激はステンレスのバイポーラフックを用いて行った。刺激のパラメーターは1.5mA、20Hzでパルス幅は60秒とした。今回の検討では残念ながら電気刺激において勃起を誘発することができなかった。原因として、1)ラットの海綿体に器質的な疾患がすでにあった可能性。2)ラットの年齢が若すぎる?(約6週令)

3)バイポーラフックがうまく海綿体に刺激を伝えなかった。4)腹腔内操作にてすでに勃起神経を損傷?5)文献的には海綿体ではなく、陰茎脚に直接圧モニターを連結している。5)吸入麻酔が深すぎた?などが考えられた。今後は上記の点につきさらに改良を行い、検討する予定である。糖尿病性勃起障害患者のうち、治療を希望し初期治療にクエン酸シルデナフィルを用いた38例について性機能評価およびクエン酸シルデナフィルの治療効果につきIIEFを用いて検討を行った。その結果、治療前後で、勃起機能スコア、射精機能スコア、性的欲求スコア、性交時満足度スコア、性的満足度スコア、総IIEFはいずれも有意に改善を認めた(p<0.01)が、対象患者におけるクエン酸シルデナフィルの有効率は55.3%であった。一般に勃起障害患者に対するクエン酸シルデナフィルの有効性は70-80%と報告されている。このことから糖尿病患者に対するクエン酸シルデナフィルの効果には多少限界があると示唆され、糖尿病性勃起不全に対する新たな治療法の確立が重要との見解が改めて認識された。12週齢雄ラットにペントバルビタール40mg/kg腹腔内投与による麻酔を行った。陰茎周囲の皮膚を剥離除去の後、陰茎脚部海綿体内に25G翼状針を刺入し圧トランスデューサーに接続した。開腹下に前立腺の左右に沿って走行する海綿体神経を同定し、周囲の剥離を行った。フック型双極刺激電極を用いて海綿体神経の電気刺激による勃起誘発を行い、陰茎海綿体内圧を測定した。刺激のパラメータは1.5mA、20Hz,パルス幅は0.2msとし、60秒間の刺激を行った。刺激を開始すると間もなく陰茎海綿体内圧の上昇を認め、刺激終了とともに内圧上昇も終息した。この現象は再現性を持って認められた。これにより、ラットの勃起状態を定量的に測定する評価手段を確立することができた。現在、糖尿病ラットモデルにおいて、投薬等種々の介入による勃起状態の変化を陰茎海綿体内圧の測定を通じて比較するとともに、海面体組織の変化等を検討することで、糖尿病性勃起障害に対する新たな予防・治療法の可能性の模索していく方針である。
「明日の学校」の構成要件及び特性に関する国際比較研究

欧米先進諸国における21世紀の学校論は、IT革命を中心とする学校革新、生涯学習を中心とする「学びの学校論」、グローバル化時代における「学校ネットワーキング論」、新たな認知心理学的理論を背景とするカリキュラム開発理論、学習支援者としての教師論、多文化化・多民俗化する社会における多様性と拡散性を特色とする多文化主義的学校論、創造的力を育成する学校論、親と生徒を中心とするチャーター・スクール論、学校教育消費者のニーズに応えるCustomizedされた学校論、など新たな社会と時代が要請する革新的な「明日の学校」の構成要件が解明できた。とりわけ、IT革命が明日の学校に及ぼす可能性と革新性には計り知れないものがあり、まさに未知の世界への第一歩を踏み出しつつあるといえる。世界の学校教育市場のグローバル戦略も重要となりつつあり、世界のいずれの国の戦略が市場を制覇するのかが問われる時代が来つつある。とりわけ、大学教育や語学教育の分野での「明日の学校」の姿は一変する可能性がある。近代的要件をどこまで残しながら、明日の学校はどのように変貌するのかを予測する研究は、これからの教育政策にとって極めて重大なものとなるし、それらを抜きにしてグローバル化する教育市場において生き残る戦略を立てることができないことが判明した。1 OECD/CERIの学校革新と21世紀の教育に関するプロジェクトの理論的分析OECDCERIでは情報と学校革新のプロジェクト、21世紀の学校のあり方を問う明日の学校プロジェクトを通して未来の学校研究を行っているが、その理論的基盤は情報化、国際化、弾力化、時空を超える学校像、個性化、などとなっていることが解明された。2欧米及び環太平洋地域の「明日の学校」に関する調査研究協力者との共同研究を通じて、欧米諸国及びオセアニア諸国における21世紀の学校のあり方が教育政策的にどのように議論されているかを明らかにし、また新しい学校のあり方を模索する学校革新の事例を調査することができた。3)中間報告書の刊行国際共同研究会の成果を中間報告書として刊行した。欧米先進諸国における21世紀の学校論は、ICT革命を中心とする学校革新、生涯学習を中心とする「学びの学校論」、グローバル化時代における「学校ネットワーキング論」、新たな認知心理学的理論を背景とするカリキュラム開発理論、学習支援者としての教師論、多文化化・多民族化する社会における多様性と拡散性を特色とする多文化主義的学校論、創造的カを育成する学校論、親と生徒を中心とするチャーター学校論、学校教育消費者の二一ズに応えるCustomizedされた学校論、など新たな社会と時代が要請する革新的な「明日の学校」の構成要件が解明できた。とりわけICT革命が明日の学校に及ぼす可能性と革新性には計り知れないものがあり、まさに未知の世界への第一歩を踏み出しつつあるといえる。世界の学校教育市場のグローバル戦略も重要となりつつあり、世界のいずれの国の戦略が市場を制覇するのかが問われる時代がきつつある。とりわけ大学教育や語学教育の分野での「明日の学校」の姿は一変する可能性がある。近代的要件をどこまで残しながら、明日の学校はどのように変貌するのかを予測する研究はこれからの教育政策にとってきわめて重大なものとなるし、それ抜きにグローバル化する教育市場を生き残る戦略はたてられないことが判明した。○咋年度の第一次中間報告書に続いて本年度も第二次中間報告書をとりまとめ、提出する。

近代的要件をどこまで残しながら、明日の学校はどのように変貌するのかを予測する研究は、これからの教育政策にとって極めて重大なものとなるし、それらを抜きにしてグローバル化する教育市場において生き残る戦略を立てることができないことが判明した。
ナノギャップ電極を用いた分子スイッチ素子の構築

電子素子の微細化限界を超えるBeyond CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)では、CMOSとは異なる原理に基づき、CMOS性能を上回る素子により、集積回路を構築することを目指している。Beyond CMOSに向けた研究は、現状では単素子としての動作実証のレベルの研究が多い。本研究では、Beyond CMOS素子として金属内包フラーレンを用いた分子素子を構築することを目指している。分子素子を用いた集積回路の構築を目指した研究開発は、1.基本素子動作の安定化、2.集積化プロセス技術の開発、3.素子特性のばらつきを含めた信頼性の確保、4.回設計ツールの整備などいくつものクリアすべきステップが存在する。本研究では、ナノギャップ電極に金属内包フラーレンを導入した分子スイッチ素子において1の分子素子の基本素子動作を実現し、基本素子動作の安定化をはかり、2の集積化に耐えうる分子素子を構築するためのプロセス技術を開発することを目的としている。今年度は、無電解金メッキで5nm程度のギャップを有するナノギャップ電極を無電解メッキの自己停止機能を用いて作製した。数nmの直径を有する金ナノ粒子をナノギャップ電極に埋め込んだ素子において、電流-電圧特性を測定したところ、常温で明瞭なクーロンブロッケード特性が得られた。超高真空STMを用いて同様の金ナノの走査トンネル分光(STS)測定を常温で行うと、図2と同様なクーロンブロッケード特性が明瞭に観察された。さらに、ナノギャップ電極素子におけるクーロンブロッケード特性の理論フィッティンダパラメータは、STSの測定結果より求めたパラメータと同じ値となることを明らかにした。
脳型ＮＣＸスプライシングバリアントの病態生理学的意義に関する研究

我々はこれまでに、妊娠中の抗てんかん薬服用により出生児の自閉症発症リスクが増大するという臨床知見に基づいて作製した疾患モデル動物、すなわち胎生期のバルプロ酸投与マウスが発達障害モデルとして有用であることを明らかにしている。胎生期バルプロ酸投与モデルの海馬や大脳皮質では、酸化ストレスマーカーである過酸化脂質や一酸化窒素の産生量増加が、他のグループから報告されており、抗酸化作用を有するカロテノイドの一種、アスタキサンチンにより、酸化ストレスの抑制と自閉症様行動の改善が認められている。このことから、一酸化窒素の下流分子として知られるNa+/Ca2+交換系(NCX)が、自閉症の病態発現やその改善に寄与している可能性が示唆される。昨年度は、胎生12.5日目の母マウスにバルプロ酸を投与した6時間後の胎仔全脳において、NCX1 mRNAが顕著に減少しNCX2 mRNAが増加していることを明らかとした。本年度では、胎生12.5日目の母マウスにバルプロ酸を投与した12時間および24時間後の遺伝子発現解析を行った。その結果、NCX1およびNCX2 mRNAの発現量に有意な変化は認められなかった。これらの結果から、胎生12.5日目のバルプロ酸投与は、一過的に胎仔脳のNCX1 mRNAおよびNCX2 mRNAの発現を変化させることが明らかとなった。一方我々は、胎生14.5日目の母マウスにバルプロ酸を投与した場合には、成体期において自閉症様行動を発現しないことを見出している。そこで、胎生14.5日目のバルプロ酸投与が胎仔脳のNCX mRNA発現量に与える影響を検討した結果、胎生12.5日目でのバルプロ酸投与同様、NCX1 mRNAの発現が減少しNCX2 mRNAの発現が増加していることを明らかとした。このことから、胎生12.5のバルプロ酸投与によって誘発される自閉症様の行動異常に、バルプロ酸投与の一過的なNCX1およびNCX2 mRNA発現変化が直接的には関与していない可能性が考えられた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、中枢神経系でのNa+/Ca2+交換系(NCX)の生理病態的意義の解明を目指し、特に、てんかんや自閉症などの疾患におけるNCX1サブタイプと、その脳特異的スプライシングバリアントの機能的役割を明らかにすることを目的とする。てんかんは反復性発作を主症状とする慢性の脳疾患であり、てんかん発作の発症にはこれまでに、Na+チャネルをコードする遺伝子の変異といったイオンチャネルの異常や興奮性神経系の過活動、抑制性神経系の機能低下などが関与していると報告されている。また、てんかんモデル動物の脳海馬領域において細胞内Ca2+濃度が増加していることや、細胞内Ca2+恒常性を保つタウリンの前処置により薬物誘発性のてんかん発作が抑制されることなどが報告され、てんかん発作発現に対する神経細胞のCa2+恒常性破綻の関与が注目されている。また近年、NCX Reverseモードの阻害薬がてんかん発作発現に抑制的に働くことが報告され、てんかん発症機序に関わるCa2+恒常性破綻へのNCXの関与が強く疑われているものの、その詳細な役割は未だ不明のままである。そこで本研究は、てんかん発症機序におけるNCXの役割の解明に向けた最初のアプローチとして、ペンチレンテトラゾール(PTZ)誘発てんかんモデルマウスならびにてんかん原性獲得過程のマウスにおいて脳内NCX発現量変化を解析した。リアルタイムPCR法を用いた検討から、てんかん原性獲得に伴う海馬NCX1 mRNA発現量の経日的な低下を認めた。本研究結果から、PTZの慢性投与により、経日的なてんかん原性の獲得およびNCX1 mRNA発現量の低下が示され、NCX1発現量低下がてんかん原性獲得に重要な役割を果たしていることが示唆された。今後、てんかんの治療薬やNCXの阻害薬などを用いたより詳細な研究から、てんかん発症におけるNCXの病態的意義の解明が期待される。今年度は、薬学部棟の耐震工事・研究室移設が重なり当初の予定通り遺伝子工学実験を行うことができなかった。しかし、中枢神経疾患におけるNCXの生理病態的意義に関する研究に関しては、てんかん原生獲得に伴うNCX1の経日的な発現変化を見出し、一定の成果を挙げていると考えられる。本年度は、NCX1の選択的阻害薬であるSEA0400を用いて、PTZ誘発キンドリング形成におけるNCX1の関与について検討した。PTZの慢性投与によるキンドリングの形成は、陽性対照として用いた抗てんかん薬バルプロ酸の併用により抑制された。しかしながら、同条件下においてSEA0400はキンドリングの形成に影響を与えなかった。このことから、PTZによるてんかん原性獲得に、NCX1の発現変化は直接関与していない可能性が考えられた。一方、発達障害モデルとして知られる胎生期バルプロ酸(VPA)投与モデルの海馬や大脳皮質では、過酸化脂質や一酸化窒素の産生量増加していることが報告されており、抗酸化作用を有するアスタキサンチンにより、酸化ストレスの抑制と自閉症様行動の改善が認められている。このことから、一酸化窒素の下流分子として知られるNCXが、自閉症の病態発現やその改善に寄与している可能性が示唆される。

本年度はまず、胎生期のVPA投与が、マウス脳内のNCX発現に与える影響について検討した。胎生12.5日目の母マウスにVPAを投与し、6時間後の胎仔全脳を解析した結果、NCX1 mRNAの著名な減少とNCX2 mRNAの増加が認められた。我々は、胎生14.5日目の母マウスにVPAを投与した場合には、成体期において自閉症様行動を発現しないことを見出しており、今後、異なる胎生期でのバルプロ酸投与の影響を解析することで、胎生期でのNCX1発現変動の意義の詳細を追究していく予定である。中枢神経系でのNa+/Ca2+交換系(NCX)の生理病態的意義の解明を目指し、特に、てんかんや自閉症などの疾患におけるNCX1サブタイプと、その脳特異的スプライシングバリアントの機能的役割を明らかにすることを目的とした研究を行い下記の研究結果を得た。1ペンチレンテトラゾールの慢性投与によるキンドリングの形成は、選択的NCX1阻害薬によって改善されないことが示された(PTZによるてんかん原性獲得に、NCX1の発現変化は直接関与していない事を示唆する)。2胎生期バルプロ酸投与マウスの胎仔脳において、NCX1およびNCX2 mRNAの発現異常を認めた。これらの成果の一部は、既に学術雑誌に公表しており、計画的に研究を進展させているものと考えられる。我々はこれまでに、妊娠中の抗てんかん薬服用により出生児の自閉症発症リスクが増大するという臨床知見に基づいて作製した疾患モデル動物、すなわち胎生期のバルプロ酸投与マウスが発達障害モデルとして有用であることを明らかにしている。胎生期バルプロ酸投与モデルの海馬や大脳皮質では、酸化ストレスマーカーである過酸化脂質や一酸化窒素の産生量増加が、他のグループから報告されており、抗酸化作用を有するカロテノイドの一種、アスタキサンチンにより、酸化ストレスの抑制と自閉症様行動の改善が認められている。このことから、一酸化窒素の下流分子として知られるNa+/Ca2+交換系(NCX)が、自閉症の病態発現やその改善に寄与している可能性が示唆される。昨年度は、胎生12.5日目の母マウスにバルプロ酸を投与した6時間後の胎仔全脳において、NCX1 mRNAが顕著に減少しNCX2 mRNAが増加していることを明らかとした。本年度では、胎生12.5日目の母マウスにバルプロ酸を投与した12時間および24時間後の遺伝子発現解析を行った。その結果、NCX1およびNCX2 mRNAの発現量に有意な変化は認められなかった。これらの結果から、胎生12.5日目のバルプロ酸投与は、一過的に胎仔脳のNCX1 mRNAおよびNCX2 mRNAの発現を変化させることが明らかとなった。一方我々は、胎生14.5日目の母マウスにバルプロ酸を投与した場合には、成体期において自閉症様行動を発現しないことを見出している。そこで、胎生14.5日目のバルプロ酸投与が胎仔脳のNCX mRNA発現量に与える影響を検討した結果、胎生12.5日目でのバルプロ酸投与同様、NCX1 mRNAの発現が減少しNCX2 mRNAの発現が増加していることを明らかとした。このことから、胎生12.5のバルプロ酸投与によって誘発される自閉症様の行動異常に、バルプロ酸投与の一過的なNCX1およびNCX2 mRNA発現変化が直接的には関与していない可能性が考えられた。
周辺視野の知覚特性を利用した広角視覚像の効率的な生成及び転送手法に関する研究

今後高画素数、高フレームレートなバーチャルリアリティやテレビ視聴装置の性能を活かすには限りのある通信容量や映像製作用計算資源の観点から、知覚されない映像刺激の削減は必須となる。本研究では工学的に利用できる広視角域におけるコントラスト感度特性を測定し、そのモデル化を第一の目標としている。初年度はその測定環境整備期間にあたり、刺激提示用として16ビットモニタの導入とその制御プログラムの開発、暗室環境の構築、提示刺激の決定、測定データの記録プログラムの開発を行い、予備実験を行った。初期不良対応といった問題が生じたが大型機材の調達を行い、その制御用ソフトウェアの開発も概ね終了し、本研究の第一目標である周辺視でのコントラスト感度関数のための心理物理実験環境整備の大部分を終えることができた。さらに提示刺激に関する設計についても議論を重ね、刺激提示、回答記録プログラムを作成した。また、関連する研究動向調査を行った。周辺視覚におけるコントラスト感度特性を測定する実験環境の整備として、均一な周辺照度条件の調整や、実験データの収集方法についての調整が残っているため、それらの作業が第一にある。その後、中心視におけるコントラスト感度特性についての測定をし、従来報告されている実験結果とのデータ比較を行い実験環境の評価を行う。その後水平方向に偏心角を変えていき周辺視に関するコントラスト感度について測定を行う。従来報告の少ない偏心角30度を越える実験を行い、工学的に応用を目指した基礎データの蓄積を行う。並行して、コントラスト感度の視覚特性に関する基礎研究についての調査を行う。本研究の主課題の周辺領域における新たな知見や実験結果が得られた場合には適宜、学会等での発表を行う。
選択的スプライシング領域EDAによるフィブロネクチンの機能制御

申請者らはフィブロネクチン(FN)の選択的スプライシング領域の一つであるEDAの生体内での機能を明らかにすることを目的に、本年度は、対照となるEDAを含まない全長FNを発現するトランスジェニックマウスの作成を行った。まず、FNを時期特異的に発現させるため、テトラサイクリンによって発現が制御されるベクター系を構築した。マウス受精卵に組換えFN発現ベクターをマイクロインジェクションし、これを偽妊娠マウスの子宮内に導入した(トランスジェニックマウス作成は熊本大学鈴木操助教授に依頼して行ったものである)。生まれてきたマウスの尾からDNAを抽出し、PCRおよびサザンブロッティングを行い、導入したFN遺伝子を持つマウスをスクリーニングしたところ、89匹の子マウスのうち25匹が目的のFN遺伝子を保持していた。次に絹換えFN蛋白質の発現を確認するため、トランスジェニックマウスから線維芽細胞を取り出し、テトラサイクリンを含む培地で培養した。培養液中の組換えFN蛋白質量を調べたところ、4匹のマウスから得られた線維芽細胞が、テトラサイクリンによって組換えFNを誘導発現することがわかった。これらのマウスが実際にテトラサイクリンによって絹換えFNを発現誘導するかどうかを調べるために、テトラサイクリンを含んだ飲料水を与え、血漿中の組換えFNの発現レベルをELISA法で調べた。その結果、テトラサイクリンを与えなかったマウスの血漿中の組換えFN濃度は0.05μg/μLであった。一方、テトラサイクリンを与えたマウスでは4μg/μLであった。すなわち、テトラサイクリンによって組換えFNの発現が約80倍亢進することがわかった。以上のように、全長組換えFNを誘導発現するトランスジェニックマウスの作成に成功した。
手術時における術者の音声および他の生理的指標と疲労，ストレスの関連についての検討

手術中の術者の疲労やストレスが医療の質や安全に与える影響は少なくないが,最近増加している低侵襲手術では,患者にはやさしい反面,術者には逆に負担が大きいと言われている.術者の疲労やストレス状況の評価に関しては循環系などでごく限られた知見を得ているに過ぎない.本研究においては,全く新しい指標として術者の音声を取得して周波数解析し,手術進行状況との対比し,手術中の術者の疲労やストレスと音声の関連を調べた.負担がかかる操作,出血に対する対処などストレス状況下では通常時と異なる特徴が見られることがわかった.手術中の術者の疲労やストレスが医療の質や安全に与える影響は少なくないが,最近増加している低侵襲手術では,患者にはやさしい反面,術者には逆に負担が大きいと言われている.術者の疲労やストレス状況の評価に関しては循環系などでごく限られた知見を得ているに過ぎない.本研究においては,全く新しい指標として術者の音声を取得して周波数解析し,手術進行状況との対比し,手術中の術者の疲労やストレスと音声の関連を調べた.負担がかかる操作,出血に対する対処などストレス状況下では通常時と異なる特徴が見られることがわかった.手術室における医療安全は,これまでの患者監視システムの改良,手術部位感染(SSI)対策,患者情報確認など,総じてヒューマンエラーに対する対策,さらに術者のスキルに関しては,技術訓練のほか,ノンテクニカルスキル(NOTSS)といった概念など多方面からのアプローチが進行している.しかし,手術スタッフのコンディションに関しては,未だほとんど取り組みがなされていない.手術中の術者の疲労やストレスが医療の質や安全に与える影響は少なくないが,最近増加している低侵襲手術では,患者にはやさしい反面,術者には逆に負担が大きいと言われている.術者の疲労やストレス状況の評価に関しては循環系などでごく限られた知見を得ているに過ぎない.本研究は,全く新しい指標として術者の音声を解析し,手術進行状況との対比,検討し,手術中の術者の疲労やストレスと音声の関連を調べる.初年度は,音声を数値として解析する方法,特に経時的に変化を分析できるパラメータの抽出と,測定,データ処理の方法を研究した.この結果,術者の疲労やストレスなどを反映する可能性があり,かつ測定,処理しやすい指標として音圧と周波数を用いることにした.具体的な方法は,まず,マイクで取得した術者音声データを音圧閾値処理,FIRフィルタを使用したフィルタリングを行う.1秒程度の計測ウインドウ内で,最大の音圧(振幅)を記録,この時間も記録する.周波数は,ウインドウ内のデータに対し高速Fourier変換(FFT)を行い,最大振幅の周波数を求め,ウインドウの中心点を時間データとして採用しする.ウインドウをシフトし順次処理し音声周波数の時系列データを作成する.という測定システムを作成した.手術室で測定可能なようにWindows上で作動するソフトウェア化した.さらに,研究室内において,音声を記録,グラフ化できることを確認した.手術中の術者の疲労やストレスが医療の質や安全に与える影響は少なくないが,最近増加している低侵襲手術では,患者にはやさしい反面,術者には逆に負担が大きいと言われている.術者の疲労やストレス状況の評価に関しては循環系などでごく限られた知見を得ているに過ぎない.本研究においては,全く新しい指標として術者の音声を解析し,手術進行状況との対比,検討し,手術中の術者の疲労やストレスと音声の関連を調べた.手術中に術者の音声を48kHzのサンプリング周波数で記録し,音圧,音声周波数を取得する.周波数帯域フィルタリングを行い(この手順は途中から省略),得られた音声記録を10mS幅のウィンドウでFast Fourier Transform (FFT)解析し,得られたパワースペクトルから最大のパワー(Max Power)と,最大のパワーを示す周波数(Max Frequency)を算出した.Max Powerが100未満は発語が無いとし,その時のMax Frequencyの値を0とした.Max PowerとMax Frequencyの時系列データを作成し,手術ビデオと比較検討して,手術状況と音声周波数解析結果の関連を検討した.負担がかかる操作,出血に対する対処,などストレス下では通常時にくらべてMax PowerとMax Frequencyの両者が高値のプロットが多い傾向を得た.また,画面のくもりなど軽度のストレス(イライラ)でも,PowerとFrequencyが高値のプロットが多いが,低Powerで高frequencyのプロットが少なかった.疲労時には周波数上の特徴は見られなかったが,単位時間あたりのプロット数が少ない傾向が見られた.FFTは,測定と同時に解析も行っているため,上述の傾向は,術中リアルタイムに指摘できる可能性がある.内視鏡外科学目的の音声変化の解析には,音声を時系列データとして処理する測定系を構築する必要があるが,上述のようにシステムの大まかなところは作成された.ただ,まだ試作なので長時間の連続測定が可能なように改良する必要があり,実際の測定を行いながら作り込むことになる.平成25年度中に測定にとりかかる予定であったが,手術室で測定できるまで作り込むに至らなかったので,若干予定より遅れた.作成した測定システムは,短時間の試用においてデータが取得できるのを確認したが,平成26年度においては,実際の手術における長時間測定を行いながら,並行して計測システムの改良を進めていく予定である.さらに,得られた時系列データと手術状況の関連づけを検討し,音声パラメータの変化により術者の疲労,ストレスを評価できるかどうか研究する.開発した測定システムをWindow上で動作させるソフトウェア製作を外注していたが,最終版の納品が平成26年4月となったため,支払いが平成26年度となった.測定ソフトウェアとライブラリ化ソフトウェアで180万円を本年4月に支出予定.