新規事業志向型研究開発成果展開事業によるベンチャー企業として、平成14年3月12日に株式会社メディカルシード（代表取締役竹澤真吾本社：東京都品川区旗の台、資本金：1,000万円）が設立された。同社は平成11年度に開始した研究課題「アルブミン回収型腹膜透析オートサイクラー」（平成14年3月末で研究開発終了）の事業化を目的とするもので、本技術の研究開発チーム（リーダー：竹澤真吾鈴鹿医療科学大学助教授、サブリーダー：酒井旭）のメンバー等が出資、設立された。

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The aim of this study was to examine mitigating effects of heat environment by wall greenery. An enforcement place of a experiment was the wall of a penthouse on the roof floor of a university building located in Aoba Ward of the city of Yokohama. Lawn grass was planted onto about half area of the wall (height 3500 x width 3600mm). Then the thermal sensors were installed in a lattice-like pattern in order to measure surface temperatures of the planted and non-planted surfaces, and temperature distribution 15-cm in front of those surfaces. A change of 24-hours of temperature distribution in a summer day was recorded and analyzed. No difference in temperatures of the planted and non-planted surfaces of the wall could be observed before dawn, and no significant difference was also shown from morning till early afternoon. Both surface temperatures gradually decreased from evening till night, with those of the planted surface continuously being kept lower than those of the non-planted. In conclusion, wall greenery is effective for the air temperature moderation caused by the plant transpiration, in addition to suppression of heat accumulation.

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腫瘍の周囲や内部に生じる新生血管は腫瘍細胞の増殖や転移に深く関与することが知られており，また新生血管の制御を治療戦略とする研究も多く報告されている．腫瘍の微小環境に依存して時空間的に変化する新生血管ネットワークの特徴を細線化処理等の画像処理法を用いて定量化する試みも報告されているが，精度向上に課題が残されていた．本研究では近年医用画像への応用が加速する機械学習を血管内皮ネットワークの特徴量抽出に応用した．ヒト臍帯静脈内皮細胞を4×104 cells/cm2の密度で基底膜マトリックスゲル上に播種した．18時間後に血管ネットワークが形成されていることを確認し，培地にCalcein-AMを添加して蛍光画像を取得した．血管の節および軸の位置と長さの情報を含む訓練用画像をMATLAB上で作成し，一般物体検出手法の一つであるFaster Region-based convolutional neural network (Faster R-CNN) に40 epochで学習させた．検証用画像10枚の解析結果を目視の解析と比較した結果，節の検出は検出率93.3%，精度89.8%を達成し，軸の全長計測では相対誤差を5.0%に抑制した．さらに低酸素環境で培養した新生血管は大気圧下の培養と比較して節の数，軸の全長ともに増加する傾向がみられた．学習の強化によってさらなる抽出精度の向上が期待され，また培養新生血管だけでなく生体内の腫瘍新生血管への応用も期待される．

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The purpose of this study is to evaluate the randomness of the center of foot pressure (COP) time series data using the runs test. COP is used for the evaluation of human standing balance. Some evaluation indexes obtained from COP, such as total trajectory length, sway width, and time-frequency analysis, do not reflect the information as a time series. Therefore, we evaluated the randomness of human upright COP time series data using the runs test. The subjects were two women in their 50s who were independent in their daily lives. The measurement positions were both-legged stance to one-legged stance. COP data for about 30 seconds before and after the one-legged stance were collected at a sampling frequency of 100 Hz. Many time-series data obtained from the COP data, such as distance from the mean position, movement distance, movement angle, and direction of acceleration, showed somehow regularity by rejecting randomness hypotheses.

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【目的】我々は、シャント雑音の時間-周波数解析に基づいた正規化相互相関係数Rと正規化持続時間NDTから、VA機能を定量的に評価する新しい手法を提案している。近年、超音波診断装置を活用したVA機能評価方法が普及してきたが、狭窄度がかなり進行した時点で始めて上腕動脈血流量FVの低下が認められるなど問題点も指摘されている。今回の報告では、超音波診断装置から求められる血管抵抗指数RIやFVと、シャント雑音から求められるRとNDTの関係性について調査した。【方法】内径6mmのシリコンチューブ内に狭窄率を段階的に変化させた狭窄パーツを挿入した擬似血管狭窄モデルに拍動流を流した。回路内流量は狭窄上流の圧力を一定に保つことで調整し、狭窄による流量低下を模擬した。そして、狭窄下流の擬似シャント雑音を電子聴診器で測定後、RとNDTを算出した。また、狭窄上流部において超音波診断装置を用いてRIを測定した。【結果及び考察】狭窄率が大きくなるにつれてRとNDTは一様に低下する傾向が見られた。一方、RIは狭窄率の増加とともに上昇することから、RIとR及びNDTの間には強い負の相関があることが確認できた。

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【目的】血液透析回路における血液凝固の好発部位として、静脈側エアトラップチャンバが指摘されている。我々は、血液凝固の発生を低減できるチャンバの最適形状について検討している。今回の報告では、凝固発生に影響を及ぼすチャンバ形状として、①チャンバ長さ、②血液流入口形状、③濾過フィルタ形状の3点について検討した。【方法】血液凝固に及ぼす影響を定量的に評価する指標として、血液凝固が完了するまでの時間TCOAGと、回路内圧上昇曲線の2次多項式近似から得られる2次係数Aを採用した。①のチャンバ長さについては、7cm、14cm、21cmの3種類とした。②の血液流入口形状としては、水平流入（流入角度θ=0°）、垂直流入（θ=90°）の2種類とした。③の濾過フィルタ形状としては、メッシュ型とコーン型の2種類とした。血液回路内に循環させた牛血に塩化カルシウムを添加して凝固を促進させ、回路内圧が200mmHgを超えた時点を凝固完了とした。【結果及び考察】①長さについては14cm、②流入口形状については水平流入が凝固抑制に有意な効果が見られた。しかし、③の濾過フィルタ形状については有意な結果が得られなかった。

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本研究では、急性心腎症候群における急性虚血性腎障害に対し、腹部大動脈内に留置し左右の腎臓への選択的流量補助を可能とするカテーテル式血液ポンプの開発を目的としている。本血液ポンプは、インペラ、ケーシング、モータから構成し、左右の腎臓を同時に補助するために、流入口1箇所に対し左右2箇所の流出口を有するという特徴を持つ。今回、左右それぞれの腎臓に対し適切な流量補助を行うための流量制御法について、in vitro実験による基礎的な検討を行った。流量制御法は、左右2箇所の流出口を軸方向に対し異なる高さに設け、更にインペラはケーシングに対し軸方向に可動する機構とした。このため、インペラ位置を変化させインペラ－流出口間の距離を意図的に変化させることで、左右流出口からの流量を制御可能とした。本流量制御法に関して、インペラ位置が軸方向に異なる実験用ポンプをそれぞれ試作し評価を行った。実験の結果、インペラを-1.5, 0.0, 1.5 mmと異なる位置にすることで、左流量0.54, 0.44, 0.37 L/min、右流量0.43, 0.57, 0.65 L/minと、左右の流量に差を生じさせることが可能であった。本流量制御法にて左右の腎臓に対し異なる流量補助が可能なことが示唆された。

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我々は、これまで開発してきた補助人工心臓評価用模擬循環装置においてより生理的な圧・流量波形を生成するため、拍動ポンプの人工弁を設計試作してきた。本研究では、圧力損失の低減と弁葉の可動性の向上を意図した三葉弁形状、弁葉の過度の変形を抑制する硬質樹脂内筒との二重構造を備えた人工弁を設計した。今回、弁葉の長さ、厚さ、曲率をそれぞれ三段階に変更し、いずれも中間の設計を基本形状とした7種の弁を試作した。作成した弁と従来用いてきたダックビル弁（軟質の二葉弁）を模擬循環装置（Iwaki, co., ltd.）の拍動ポンプの流入・流出弁に用いて、左室圧と大動脈圧に相当する拍動ポンプ内圧と後負荷を測定した。拍動ポンプは各弁においてHR: 50, 70, 90 bpmで駆動した（循環抵抗はHR=70 bpmで後負荷100 mmHgとなる条件で一定）。その結果、弁前後の圧較差は基本形状の試作弁で最小を示した。循環流量の最大値と圧波形の立ち上がり速度（dP/dt）の最小値（152.2 mmHg/s）は、弁葉の厚さ大（1.5 mm）の弁で示された。一方、dP/dtは弁葉長が短い弁で最大値（194.7 mmHg/s）を示した。これらから、人工弁の形状は弁機能に影響し、各設計指標はトレードオフを伴うと示唆された。

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【目的】体外循環中の血液回路内における血液凝固の検出方法として、回路内圧測定やACT（活性化凝固時間）の測定、目視などが行われている。今回の報告では、血液凝固前後における回路内を循環する血液の吸光度の変化をモニタリングすることによって、血液凝固の発生を検出する方法について検討した。【方法】ビーカーに牛血液250mlを貯め、酸素ボンベから流量0.5L/minで15分間、酸素を供給することで牛血液を十分に酸素加した。この酸素加した牛血で血液回路内をプライミングし、流量200ml/minで回路内に牛血液を循環させた後、血液回路に透過型光センサ（波長700nm、800nm、970nm）を装着した。測定開始から60秒後に塩化カルシウムを添加して、牛血液の血液凝固を促進させるのと同時に、血液凝固の進行に伴う光センサの出力電圧の経時変化を測定し、そこから吸光度の経時変化を算出した。【結果及び考察】今回検討した3つの波長はHbO2とHbに特徴的な違いが見られる波長であるが、今回得られた結果から、血液凝固の進展に伴う吸光度の経時変化は、HbO2及びHbの濃度変化による影響が大部分を占めることがわかった。

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【目的】ダブルルーメンカテーテル（DLC）使用時に起こる脱血不良の原因の一つとして、DLCの脱血孔が血管壁に吸い付くへばりつき現象が指摘されている。我々は、へばりつき現象を低減できるDLC先端形状の最適化について検討している。今回の報告では、へばりつき現象を定量的に評価できるシステムの構築と、それを用いた各種DLCに対するへばりつき現象の違いについて調べた。【方法】DLCを挿入する模擬血管としてブタ下大静脈血管を用い、へばりつき現象発生に伴う脱血圧変化を検出することで定量的に評価するシステムを構築した。ブタ下大静脈にコアクシャル型DLC（CO-DLC）を留置し、水を循環させた。DLCからの脱血流量を200mL/minに設定し、ブタ下大静脈内の循環設定流量を300mL/minから下げていった時の実流量と脱血圧をそれぞれ測定した。【結果及び考察】へばりつき現象発生と同時に脱血圧が急激に増加することから、その発生した瞬間をリアルタイムかつ定量的に評価できることが確認できた。また、3種類のDLCでは同じ条件下でもへばりつき現象発生に違いが見られることもわかった。

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Recently inorganic/organic composites, such as calcium carbonate and water-soluble organic polymer with fine and complex structures have been actively advancing. Therefore, it is necessary to develop a novel analytical method for these materials. In order to solve the problem, a comprehensive non-destructive methodology for the simultaneous quantitative analysis of the calcium carbonate crystal phases in their binary mixtures and organic polymers was developed, based on the use of a Raman microscope. In this method, relative error of aragonite was on a level of X-ray diffraction, while that of organic polymers was 30%.

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[目的]　我々は、血液透析患者のバスキュラーアクセス（VA）上に置いた電子聴診器で測定したシャント雑音から周波数領域におけるシャント雑音の経時変化を表す正規化相互相関係数Rと、時間領域における経時変化を表す基準化持続時間NDTを求めるVA機能評価方法について検討している。今回の報告では、エコーから得られる血管抵抗指数RIや上腕動脈血流量FVの経時変化と、電子聴診器から得られるRやNDTの経時変化との関係について調べた。[方法]　あかまつ透析クリニックで維持血液透析を行っている患者の吻合部、PTA治療部、A･V穿刺部に電子聴診器を置き、それぞれの位置でシャント雑音を測定した。得られたシャント雑音から開発した解析ソフトウェアを用い、RとNDTを算出した。また、同時にエコーによるRIとFVも測定し、R及びNDTとRI及びFVとの間の経時的な相関関係について調べた。[結果及び考察]　PTA直後から一次開存終了までに得られた各測定データの経時変化から、一次開存終了に向かって狭窄が進行するのに伴ってRIが上昇し、FVが減少し始めるのと同時にRとNDTも減少し始めることが確認できた。

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【目的】シャント状態が良好な場合は連続的で低周波数成分が主となるLowPitchと呼ばれるシャント音が発生し、シャント状態が悪化すると断続的で高周波数成分が主となるHighPitchと呼ばれるシャント音が発生する事が知られている。我々は、シャント音の発生メカニズムや、血管狭窄状態に応じたシャント音の特徴変化を定量的に評価する為の調査方法について検討している。これまでに、透析患者のシャント音の分析、擬似血管と水を用いたシャント音のウェーブレット変換による時間-周波数解析、PIVによる流れの状態の可視化調査を行ってきた。実験結果を理論的に調査する為に、数値計算を用いた解析を試みている。【方法】シリコンチューブとアクリルを用いて狭窄部分と周辺を模擬した擬似血管狭窄モデルを作成し、内部に水を拍動流として流すモデルを考案した。有限要素法による血管変形、有限体積法による血液の流れを同時に計算する連成解析を行った。【結果】狭窄下流側において流れが乱れ、血管壁に衝突する様子が確認できた。又、狭窄直後の血管壁で激しい振動が確認できた。これらの結果は実験結果の特徴を捉え、比較的良い一致を得る事ができた。

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【目的】透析回路内凝固の問題を解決するためには、チャンバ長さLや血液流入角度θ、捕捉フィルタの形状といったチャンバの各種設計パラメータが、血液凝固系に及ぼす影響について明らかにすることが重要である。ここでは、θを変更したチャンバ上部を3Dプリンターを使って試作し、チャンバ内の流れを可視化することで、θの違いがチャンバの抗凝固性能に及ぼす影響について調べた。【方法】θ=0°（市販品：横流入）、30°、45°、60°、90°（市販品：縦流入）の5種類のチャンバを準備した。θ＝30°、45°、60°のチャンバ上部は、CADソフトウェアを用いて設計した。そして、耐熱性アクリル樹脂を用いて3Dプリンターで造形後、L=14cmで捕捉フィルタ=コーン型の市販品のチャンバ上部を切り落とし、そこに造形したチャンバ上部を接着した。設定流量200mL/minでトレーサー粒子を混合した水をチャンバ内に循環させ、チャンバ側面からレーザーシート光を照射し、トレーサー粒子の挙動を高速度カメラで撮影することで、チャンバ内の流れの可視化を試みた。【結果】θ=30°では、チャンバ全体にわたって旋回流が発生していた一方で、θ=0°、45°、60°、90°では、チャンバ内に局所的に渦流や流れの淀みが発生していた。この結果から、θ=30°が最も抗凝固性能が優れていることがわかった。

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