hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラマン分光法を用いた金属・樹脂溶着機構の解明に関する研究

本研究の目的は、『ラマン分光を用いた金属・樹脂の異種溶着のメカニズムの解明』である。可視あるいは近赤外レーザー照射による金属・樹脂溶着技術は、ここ数年で研究開発された革新的技術の1つである。しかしながら、その溶着メカニズムには未知な部分が多く残されている。我々は、計測環境の立上や溶着可能な樹脂・金属におけるレーザー条件出しを行い、その測定系を用いて異種溶着サンプル(金属:ステンレス、樹脂:アクリル)の溶着部、非照射部におけるラマンスペクトルを取得した。しかしながら、溶着部、非照射部のスペクトルに違いはなかった。そこで、より正確なスペクトルを得るために、今後、フィルターの最適化、高感度の赤外カメラとの融合に取組み、本研究を引き続き実施する計画である。本研究の目的は、『ラマン分光を用いた金属と樹脂の異種溶着のメカニズム解明』である。可視・近赤外レーザー照射による金属・樹脂溶着技術は、ここ数年で研究開発された革新的技術である。レーザー照射によって金属・樹脂界面を変性させ、接着剤・接着器具なしで溶着できる。接着剤・接着器具なしの溶着は製造工程の生産性・環境性に多大な寄与をもたらす。自動車部品産業・電子機器産業・工作機械産業などへの実用化が精力的に進められている。そのため、溶着可能な金属・樹脂の組合せが限られている現状にある。本研究では、金属・樹脂の溶着メカニズムを解明するために、ラマン分光法を用いてレーザー照射中の樹脂の変性(化学変化、分子構造変化)をリアルタイムで観測する。レーザー照射中の樹脂の化学変化を非接触で観測し、溶着に求められる樹脂の分子構造変化に関する知見を得る。これらの知見を基に、溶着可能な金属・樹脂の新たな可能性について考察する。平成20年度では、研究環境の立ち上げ、溶着可能な樹脂・金属におけるレーザー条件出しを行った。半導体レーザー(波長808nm、レーザー出力500W)を用いて、アクリルとステンレスの異種溶着を安定に実施可能なパラメーター領域を見出した。また、高感度CCDカメラを保有ラマン装置と融合させ、ラマンスペクトルを効率よく取得できる研究環境を立ち上げた。加えて、波長補正や感度補正の検討も行い、その手順を確立させた。接着剤・接着器具無しの溶着技術は製造工程の生産性・環境性に多大な寄与をもたらす。本研究では、金属・樹脂の溶着メカニズムを解明するために、ラマン分光法を用いてレーザー照射中の樹脂の変性(化学変化、分子構造変化)をリアルタイムで観測することに主に取組んだ。平成20年度には、研究環境の立上(保有ラマン分光器の測定時間の短縮化)や溶着可能な樹脂・金属におけるレーザー条件出しを行った。平成21年度では、その測定系を用いて異種溶着サンプル(金属:ステンレス、樹脂:アクリル)の溶着部、非照射部におけるラマンスペクトルを取得した。当初、ラマン励起レーザーにグリーンレーザーを用いたが、溶着部、非照射部のスペクトルに違いはなかった。そこで、より正確なスペクトルを得るために、新たにラマン励起レーザーに、より長波長の半導体レーザーを用いて測定を行った。その結果、測定系の問題(感度や測定波長)によってスペクトルを取得することができなかった。今後、スペクトル取得に向けて、フィルターの最適化、高感度の赤外カメラとの融合に取組み、本研究を引き続き実施する計画である。
糖代謝と腫瘍血流量を組み合わせた肺癌定位照射後の予後予測と早期再発診断法の確立

肺腫瘍に対する体幹部定位放射線治療の治療前評価として、dual energy CTによる物質分析、およびFDG-PETによる病期診断の両方を行った肺癌症例について、悪性度の指標であるSUVmaxと腫瘍血流量および低酸素の指標であるヨード密度の背景因子と両者の相関関係を明らかにすることを目的に、本年度もデータ収集を行った。ヨード密度の背景因子として有意差を認めた因子は、腫瘍サイズ、組織型であり、大きい腫瘍と扁平上皮癌のヨード密度が低い傾向を示した。一方、SUVmaxの背景因子として有意差を認めた因子は、腫瘍サイズ、性別、組織型、呼吸機能であり、大きい腫瘍、男性、扁平上皮癌、閉塞性肺疾患のSUVmaxが高い傾向を示した。次に、ヨード密度とSUVmaxの相関を見てみると、弱い負の相関(R=-0.285, P=0.000)を認めた。204例での中間解析では、観察期間中央値が25.1ヶ月で、2年全生存率が85.1%、2年局所制御率が91.2%であった。局所制御に関与する有意な因子は、ヨード密度、SUVmax、組織型、一方、全生存に関与する因子は、SUVmax、全身状態(PS)であった。さらに、SUVmaxを4.0、ヨード密度を中央値で4群に分けて、局所制御率と全生存率を検討すると、SUVmax高値かつヨード密度低値の群が、いずれも有意に不良であった。目標症例数の200例に到達し、観察期間中央値は本年度が25.1ヶ月なので、平成31年度の最終解析までに、3年(36ヶ月)の観察期間中央値を達成する見込みである。204例を対象とした中間解析では、放射線治療後の局所制御率および全生存率が最も悪かった群は、SUVmax高値(>4)かつヨード密度低値(中央値以下)であり、各々2年で69.5%、77.5%であった。今後、経過観察期間を更に延長し、SUVmaxとヨード密度に注目して、局所制御率、全生存率をエンドポイントとして最終解析を行い、放射線感受性や予後を規程するSUVmaxとヨード密度の閾値を明らかにする。更に、今回明らかとなった予後不良群(SUVmax高値かつヨード密度低値)に対する線量増加試験を実施し、治療成績の向上を目指したい。肺腫瘍に対する体幹部定位放射線治療の治療前評価として、dual energy CTによる物質分析、およびFDG-PETによる病期診断の両方を行った肺癌症例について、悪性度の指標であるSUVmaxと腫瘍血流量および低酸素の指標であるヨード密度の背景因子と両者の相関関係を明らかにすることを目的に、本年度はデータ収集を行った。初年度の末までにdual energy CTを行った症例数は244例、FDG-PETを行った症例数は233例であり、dual energy CTとFDG-PETの両方を行った症例数は186例であった。目標の200例にわずかに届かなかったため、平成30年度の症例も加えて平成31年度に最終解析を行うこととした。ヨード密度の背景因子として有意差が見られた因子は、腫瘍サイズ、性別、組織型であり、大きい腫瘍、男性、扁平上皮癌のヨード密度は低い傾向を示した。一方、SUVmaxの背景因子として有意差が見られた因子は、腫瘍サイズ、性別、組織型、呼吸機能であり、大きい腫瘍、男性、扁平上皮癌、閉塞性肺疾患のSUVmaxは高い傾向を示した。次に、ヨード密度とSUVmaxの相関について見てみると、弱い負の相関(R=-0.273、P=0.000)が見られた。186例の中間解析では、局所制御率に関与する有意な因子は、ヨード密度と組織型、全生存率に関与する有意な因子は、SUVmaxのみであった。SUVmaxを4.0、ヨード密度を中央値で4群に分けて、局所制御率および全生存率を検討すると、SUVmax高値かつヨード密度低値の群が、有意に予後不良であった。すなわち、SUVmax高値かつヨード密度低値の群は、腫瘍血流量の相対的低下に基づく嫌気性解糖の亢進により、放射線抵抗性を獲得しているものと考えられた。目標症例数達成まで残り14例であり、平成30年度中に症例集積が完了する見込みである。

さらに、SUVmaxを4.0、ヨード密度を中央値で4群に分けて、局所制御率と全生存率を検討すると、SUVmax高値かつヨード密度低値の群が、いずれも有意に不良であった。目標症例数の200例に到達し、観察期間中央値は本年度が25.1ヶ月なので、平成31年度の最終解析までに、3年(36ヶ月)の観察期間中央値を達成する見込みである。186例を対象とした予備的検討では、放射線治療後の局所制御率が最も悪かった群は、SUVmax高値(>4)かつヨード密度低値(中央値以下)であった。症例数を更に増やすとともに経過観察期間を延長し、SUVmaxとヨード密度を高低で組み合わせた4群について、局所制御率、全生存率をエンドポイントとして最終解析を行い、放射線感受性や予後を規定するSUVmaxとヨード密度の閾値を明らかにする。更に、予後不良群を予め特定し、そのような症例に対する線量増加試験を実施する。204例を対象とした中間解析では、放射線治療後の局所制御率および全生存率が最も悪かった群は、SUVmax高値(>4)かつヨード密度低値(中央値以下)であり、各々2年で69.5%、77.5%であった。今後、経過観察期間を更に延長し、SUVmaxとヨード密度に注目して、局所制御率、全生存率をエンドポイントとして最終解析を行い、放射線感受性や予後を規程するSUVmaxとヨード密度の閾値を明らかにする。更に、今回明らかとなった予後不良群(SUVmax高値かつヨード密度低値)に対する線量増加試験を実施し、治療成績の向上を目指したい。購入を検討していた統計ソフトについて、残額での購入ができなかったため、あえて次年度使用額として残している。次年度、統計ソフトの購入に充てる予定である。当初予定していた英語論文2本中1本の投稿が年度内に間に合わなかったため、論文投稿料が未使用となった。次年度は3本の英語論文を投稿する予定であるため、次年度使用額と合わせて有効に活用する予定である。
新規エネルギ－貯蔵デバイス用溶媒としての有機フッ素化合物の特性

有機フッ素化合物の物理的性質や化学的性質、有機フッ素化合物を溶媒とする電解質溶液の特性およびリチウム二次電池の特性を系統的に検討した。トリフルオロメチル基は、電子求引性誘起効果が強く働き、嵩高い。鎖状ジエーテルおよび鎖状トリエーテルのエチル基の末端にフッ素原子を3個導入すると、質量密度、比誘電率、粘性率が増加したが、物質量濃度、屈折率は減少した。高温側におけるトリフルオロ体の動粘性率は、対応する無置換体のものに近かった。トリフルオロ体における酸素原子の電子対供与性は低かった。トリフルオロ体を無置換体の代わりに使用すると、高サイクル数におけるクーロン効率や放電容量の低下が抑制された。本研究では、リチウム電池用の溶媒として有機フッ素化合物を使用するための基盤となる各種特性評価を行うことを目的とする。フッ素原子の導入個数および基本構造の違いが、有機フッ素化合物の物理的性質や化学的性質、有機フッ素化合物を溶媒とする電解質溶液の特性ならびに電池の特性に及ぼす影響について系統的に検討する。平成24年度は、1-エトキシ-2-(2-メトキシエトキシ)エタン(EMEE)、そのエチル基の片末端にフッ素原子を1個導入したモノフルオロ体(FEMEE)、3個導入したトリフルオロ体(TFEMEE)の種々の特性を検討した。モノフルオロ体の場合、水素原子とフッ素原子が同一の炭素原子に結合している。モノフルオロ体の物質量濃度、質量密度、比誘電率、屈折率、粘性率は、対応する無置換体のものよりも高かった。これらの特性には、双極子モーメントの増加に基づく極性効果が現れていること以外に、CF-H...O=CやC-F...H-Cで表される弱い水素結合の形成が影響していると考えている。モル質量の高いトリフルオロ体の粘性率および質量密度は、無置換体のものよりも高かった。しかし、これらの動粘性率は、特に高温側において無置換体のものに近かった。順序が逆転することはなかったが、モル質量の影響の小さい動粘性率における差のほうが、粘性率における差よりも小さかった。粘性率は分子間力に基づく内部摩擦を表し、電解質溶液中での電解質のイオン移動度を左右する。液体の粘性率はそのモル質量にも強く依存する。液体の質量密度dはモル濃度cとモル質量Mとの積で与えられる(d=Mc)。したがって、溶媒の動粘性率(ν=η/d)に対するモル質量の影響は小さくなると考えられる。対応する無置換体の場合よりも、トリフルオロ体のエーテル結合における酸素原子の電子対供与性(ドナー数)は低く、耐酸化性に優れていた。本研究では、リチウム二次電池用溶媒として有機フッ素化合物を使用するための基盤となる各種特性評価を行うことを目的とする。平成25年度は、1-エトキシ-2-メトキシエタン(EME)、1-エトキシ-2-(2-メトキシエトキシ)エタン(EMEE)、これらのエチル基の片末端にフッ素原子を3個導入したトリフルオロ体(TFEMEおよびTFEMEE)を溶媒とする電解質溶液の特性およびリチウム二次電池への応用を検討した。電解質にはLiPF6 (1 mol dm-3)を使用した。トリフルオロ体の酸素原子の電子対供与性(ドナー数)は、無置換体のものよりも低かった。トリフルオロ体のリチウムイオンに対する溶媒和は弱いと考えられ、トリフルオロ体を溶媒とする電解質溶液の導電率は、測定した温度範囲内において低かった。コバルト酸リチウムを正極、リチウム金属を負極とするコインセルを作製し、定電流ー定電圧充電、定電流放電によりこれらの性能を評価した。コインセルの評価では、エチレンカーボネート(EC)を高誘電率溶媒、鎖状エーテルを低粘性溶媒とし、これらを等モル含む混合物を使用した。充放電サイクルに伴う放電容量の変化は、導電率等の溶液バルク特性と無関係であった。EC-TFEME混合溶媒系の放電容量は、50サイクルにおいて約110 mAh g-1であり、他の混合溶媒系における値よりも高かった。ニッケル電極上においてリチウムの還元析出と酸化溶解とを繰り返したときのクーロン効率は60%以上であった。

本研究では、リチウム電池用の溶媒として有機フッ素化合物を使用するための基盤となる各種特性評価を行うことを目的とする。フッ素原子の導入個数および基本構造の違いが有機フッ素化合物の物理的性質、化学的性質、有機フッ素化合物を溶媒とする電解質溶液の特性および電池の特性にどのように影響するのかを系統的に検討する。フッ素は、電気陰性度が最大、水素に次いで立体的に小さい、イオン化エネルギーが高い、C-F間の結合エンタルピーが高い、C-F結合の分極率が比較的小さい等の特異的な性質を有する。部分的にフッ素化された有機化合物の分子間には強い相互作用が働き、これらの有機フッ素化合物は種々の特性に対して強い「極性効果」を及ぼす。有機フッ素化合物には、酸素の溶解性が高い、耐酸化性に優れる、水との混和性が低い、液体使用温度範囲が広い等の特徴を有するものが多い。平成23年度は、フッ素原子の導入個数(1, 3)および基本構造の異なる有機フッ素化合物を合成し、分別蒸留により精製した。有機フッ素化合物の基本構造として、比較的単純な構造を有し、かつ汎用的な鎖状エーテルおよび鎖状炭酸エステルを選んだ。含フッ素p-トルエンスルホン酸エチルと2-メトキシエトキシエタノールとの反応により、1-エトキシ-2-(2-メトキシエトキシエタン)(EMEE)のエトキシ基の末端にある炭素原子にフッ素原子が1個または3個結合した、1-(2-フルオロエトキシ)-2-(2-メトキシエトキシ)エタン(FEMEE)、1-(2,2,2-トリフルオロエトキシ)-2-(2-メトキシエトキシ)エタン(TFEMEE)を合成した。また、フルオロアルコールとクロロ炭酸エチルとの反応により、エチル基の末端にある炭素原子にフッ素原子が1個または3個結合した炭酸ジエチル誘導体も合成した。これらの化合物の純度は99%以上である。フッ素原子の導入個数が異なる有機フッ素化合物に対して、種々の特性を評価できたため。フッ素原子の導入個数および基本構造の異なる有機フッ素化合物を合成し、精製する方法を確立することができたため。有機フッ素化合物を溶媒とする電解質溶液の特性を引き続き検討するとともに、リチウム電池の特性も評価する。最後に、研究の総括を行う。有機フッ素化合物の溶媒および電解質溶液としての特性を評価する。さらに、酸素の電気化学的挙動を解析する。有機フッ素化合物の比誘電率、粘性率、密度、屈折率の温度変化を測定する。さらに、有機フッ素化合物のドナー数、アクセプター数をNMRにより間接的に求める。有機フッ素化合物を溶媒とする溶液を調製し、導電率の温度変化を測定する。酸素雰囲気下、有機フッ素化合物を溶媒とする溶液中でサイクリックボルタモグラムを測定し、酸素の電極反応の可逆性を検討する。電解質には、テトラフルオロホウ酸トリエチルメチルアンモニウム等の第4級アンモニウム化合物を使用する。測定用セル、電極材料、電解質、比較溶媒といった消耗品の購入費用、学会出張旅費、論文投稿費用、論文別刷費用等に充てる予定である。合成用試薬等の消耗品について、計画時よりも安く購入でき、残額が生じた。測定に使用する装置が故障したため、次年度の研究費の一部をその修理費に充てることを検討している。残りの研究費は、溶液特性評価および電気化学測定に使用する電解質、比較溶媒などの消耗品の購入費用、学会出張旅費、論文投稿費用、論文別刷費用等に充てる予定である。
大規模崩壊地からの土砂生産過程の解明と生産量の推定

大規模崩壊地はその形成後も,岩盤の風化や拡大崩壊により長期間土砂を生産し続け,流域の中での主要な土砂供給源となる。そこで大規模崩壊地を対象に,土砂生産のタイミングと土砂生産量の空間分布を,現地調査やGIS(地理情報システム)による解析によって調べた。その結果,大規模崩壊地からの土砂生産は,風化等の定常的な現象や,崩壊地内の二次的な拡大崩壊のような突発的な現象を含む,複数の現象からなることをが明らかになった。また,それらの現象には,地層構造が大きく関係していることを明らかにした。「岩盤平行後退モデル」および「多層構造を有する斜面における斜面安定モデル」により,土砂生産プロセスの説明を行った。本年度は,昨年度まで行っていた大規模崩壊地内の岩盤の地形変化についてのGIS(地理情報システム)を用いた解析をさらにすすめ,土砂生産量の空間分布や時間的変化に明確化した。その結果,土砂生産量は地質や傾斜の影響を受けて空間的にばらついていること,さらには大規模崩壊地内の土砂生産が複数の現象によって複合的になされていることを明らかにした。調査対象とした赤崩や大谷崩(いずれも静岡市内)では,凍結融解などの毎年おきる定常的な土砂生産と,大規模崩壊地内の2次的な小崩壊のような突発的におきる土砂生産の2種類に大別された。また,土砂生産量の空間分布を説明するため,モデルの作成・適用に着手した。本研究では,定常的な土砂生産量の空間分布を説明するための幾何学モデル,および大規模崩壊地内で発生する2次的な崩壊を説明するための物理モデルの2種類のモデルについて検討した。2種類のモデルともに,大規模崩壊地が発生しやすいとされる,複数の地質から構成される斜面を前提としたものである。前者のモデル(定常土砂生産のモデル)は,地質ごとに定常的な土砂生産量が異なる場合にどのように地形変化がおきるかを説明可能なモデルである。赤崩における現地観測結果にモデルを適用した結果,定常的な土砂生産量の空間分布傾向をモデルは大まかに説明することができた。後者のモデル(崩壊モデル)は,斜面内の間隙水圧の分布の説明をもとに崩壊の発生メカニズムを説明しようとするものである。室内実験を行い,モデルが複数の地層にまたがる飽和帯水層の間隙水圧を適切に説明できることを示した。大規模崩壊地はその形成時に大規模な土砂災害を引き起こすだけでなく,形成後も岩盤の風化作用や拡大崩壊により継続的に土砂を生産し続ける。大規模崩壊地からの土砂生産は河川生態系へ重大な影響を及ぼすばかりでなく,土石流の発生を引き起こし二次的な土砂災害につながる可能性がある。そこで本研究では,大規模崩壊地の発生するリスクが特に高い破砕帯堆積岩地域における崩壊地からの土砂生産過程の解明,および生産量の推定を目指している。平成24年度は,静岡県に位置する大規模崩壊地「赤崩」および「大谷崩」内の不安定な斜面を対象として春季と秋季の2回にわたり地形の定期測量を行った。そしてそれをもとに地形の変化量の空間分布を調べた。大きな地形変化は,土砂生産が活発であるということを意味する。春季と秋季に測量を行った理由は,大規模崩壊からの土砂生産が,夏季秋季の降雨によるものか,冬期春期の凍結融解作用によるものかを明らかにするためである。あわせて土砂生産の誘因となる温度・雨量の観測や,空中写真を用いた大規模崩壊地の長期的な地形変化の解析を開始した。平成24年度の観測の結果,春季から秋季まで期間の地形変化は明確ではないことがわかった。このことは,冬季の凍結融解による土砂生産が夏季の秋季の降雨による土砂生産量よりも卓越していることを示唆するものである。これまで大規模崩壊地からの土砂生産についての季節変化を捉えた事例はほとんどなく,本観測結果は高い新規性を有する可能性がある。平成25年度も引き続き観測を行い,そのことを裏付けるためのデータの蓄積を行う。大規模崩壊地はその形成後も,岩盤の風化や拡大崩壊により長期間土砂を生産し続け,流域の中での主要な土砂供給源であり続ける。しかしながらその実態には未解明の部分が多く残されている。そこで,静岡県北部,南アルプスに位置する大規模崩壊地,赤崩と大谷崩において,土砂生産のタイミングと土砂生産量の空間分布を,現地調査やGIS(地理情報システム)による解析によって調べた。さらには土砂生産量を説明するためのモデルを作成し,現地への適用を試みた。調査の結果,大規模崩壊地からの土砂生産は,風化等による定常的なプロセスや,崩壊地内において突発的におきる二次的な拡大崩壊など,複数のプロセスにより複合的になされていることが明らかになった。

また,それらの土砂生産プロセスには,地層構造が大きく関係していることを明らかにした。土砂生産は夏季・秋季の豪雨時のみならず,冬季の寡雨期においても活発に行われていることがわかった。現地での気象観測の結果,冬季の土砂生産には岩盤中に含まれる水分の凍結融解現象が影響を及ぼしている可能性が示唆された。本研究では,風化等による定常的な土砂生産プロセスを説明する「岩盤平行後退モデル」を新たに作成し,現地観測の結果得られた土砂生産の特徴を再現することができた。また,二次的な崩壊の発生に伴う土砂生産を説明するため,既往のモデルを改良することで「多層構造を有する斜面における斜面安定モデル」を構築し,そのメカニズムの解明を行った。砂防工学現地データの獲得については当初の目標を達成できていない部分があるものの,土砂生産の空間分布を説明するための地形データの解析やモデルの作成・適用については順調に進展をしている。全体としては,おおむね順調に進展しているといえる。平成24年度は当初の計画どおり現地調査を遂行した。具体的には,大規模崩壊地からの土砂生産量を把握するため,静岡県北部,南アルプスの「赤崩」および「大谷崩」内の不安定な斜面を対象として,春季と秋季の2回にわたり地形の定期測量を行った。その結果,土砂生産量の空間分布についての基礎データを得ることができた。あわせて,土砂生産の誘因となる温度・雨量の観測を行った。しかしながら現地調査の結果,一部の測量地点において地形の測量誤差が地形変化量を上回るという場所がみられた。このような地点では地形変化量についての議論を十分に行うことができないため,研究の目標を達成するためには今後,測量方法や測量地点の見直しを行っていく必要がある。また,大規模崩壊地の長期的な地形変化,土砂生産量の変化を追跡するため,空中写真測量による地形解析を開始した。こちらについても,当初の計画どおり進んでいる。初年度から現地調査による地形計測を行ってきたが,天候不順や観測機器の故障等により,地形計測を中断せざるを得なくなった。その一方で,調査対象としている大規模崩壊地における航空レーザー測量による良好な地形データを獲得することができ,現地調査によるデータの不足分を補うことができた。今後は,現地調査により得られた計測データと航空レーザー測量の成果を組み合わせた地形解析をすすめていく。また,その結果をふまえつつモデルの改良を行っていく。平成25年度も引き続き2つの大規模崩壊地において地形の定期測量を行う。地形の測量には機材,技術を必要とすることから,関係研究者と連携をとりながらすすめていく。そして得られる地形の変化量から土砂生産のタイミング,空間分布を特定する。また,土砂生産の誘因となる温度・雨量の現地観測や,空中写真を用いた大規模崩壊地の長期的な地形変化の解析を継続して行う。平成25年度にはある程度のデータの蓄積を達成できる見込みであり,データを解析することによって得られる知見を逐次学会などで発表していく。平成24年度,一部の測量地点において,地形の測量誤差が地形変化量を上回るという場所がみられた。このような地点では地形変化量についての議論を十分に行うことができないため,測量方法の再検討や測量地点の変更等による対処を行っていきたい。
自律的なモバイルエージェントによる教育コンテンツ流通の研究

テキストデータを主とする教育コンテンツを流通させる手法を確立するために,コンテンツの内容を表現するための半構造を持つデータ構造を開発した.これを用いて表現されたコンテンツに対して,相関ルールマイニングを拡張した方法を開発して,著者の特徴のルールを獲得できるようにしてコンテンツの不正利用を防ぐなどを可能とした.また,コンテンツの利用パターンのマイニングにより,利用者へ効果的に提示する方法を開発した.これらの各技術をエージェント技術により実装して利用できるようにした.テキストデータを主とする教育コンテンツを流通させる手法を確立するために,コンテンツの内容を表現するための半構造を持つデータ構造を開発した.これを用いて表現されたコンテンツに対して,相関ルールマイニングを拡張した方法を開発して,著者の特徴のルールを獲得できるようにしてコンテンツの不正利用を防ぐなどを可能とした.また,コンテンツの利用パターンのマイニングにより,利用者へ効果的に提示する方法を開発した.これらの各技術をエージェント技術により実装して利用できるようにした.本研究では,自律的なモバイルエージェントによる教育コンテンツ流通の研究を行い,本年度は以下に述べる成果を得た.教育コンテンツをエージェント化するための,全体アーキテクチャについて検討し,XMLと類似の半構造文書として表現する方法を開発した.コンテンツの骨格構造を表現できるように,変数の概念を導入し,不要な内部情報を隠蔽したまま骨格構造が表現できるようにした.この構造をエージェントとして実現する方法を開発した.また,エージェントの自律化のための知識処理方式として,相関ルールマイニングの手法を拡張して,時系列データに対するデータマイニングアルゴリズムを開発した.これを用いて,コンテンツ利用の時系列変動に関するパターンを抽出する手法を開発した,また,時系列パターンを発見する場合に,利用者が意図しないタイプの知識が混入することを防ぐために,求めたいパターンをテンプレートとして与えることにより,発見する範囲を絞り込む方法を開発した.データマイニングを用いて発見するこのような知識を,エージェントが利用できるようにするためのアーキテクチャを検討し,主要部分の構成を固めることができた.本研究では,自律的なモバイルエージェントによる教育コンテンツ流通の研究を行い,本年度は以下に述べる成果を得た.教育コンテンツの流通促進のために,コンテンツ検索機能の強化を核とした技術として,利用者が与えたコンテンツへのタグ情報からの知識獲得手法を開発した.利用者が与えるタグ情報には,個人差があるため,オントロジーにより差を調整する手法を開発した.これにより必要とするコンテンツを柔軟に検索することができるようにした.前年度に続き,相関ルールマイニングの手法を拡張して,時系列データに対するデータマイニングアルゴリズムを開発した.これを用いて,コンテンツ利用の時系列変動に関するパターンを抽出する手法を開発した.パターンを発見する際に,意図しないタイプの知識が混入することを防ぐため,および知識の精度を向上させるために,利用者からのヒントを与えることにより,パターン抽出の品質を向上させる方法を開発した.同時に,ヒントを自動的に改良する方法を実現し,ヒントそのものの品質にしない方法も開発した.このようにして抽出された利用パターンおよびコンテンツの知識を利用してエージェントが自律的に判断して,自動的な情報送付を行う技術も開発した.本研究では,自律的なモバイルエージェントによる教育コンテンツ流通の研究を行い,本年度は以下に述べる成果を得た.コンテンツの流通促進を目指して,コンテンツのテキスト情報や利用状況の時系列的データにもとづいてデータマイニングによる知識獲得手法を開発した.また,コンテンツの作成者を自動的に判定するために,データマイニングにより作成者に関する知識を自動的に獲得する方法を開発した.これらの手法の開発により,必要とするコンテンツを柔軟に検索できる機能を提供できるようになった.時系列データに対するデータマイニングでは,コンテンツ利用の時系列変動に関するパターンを抽出する手法を開発した.パターンを発見する際に,利用者の関心事に焦点を絞った発見を行うため,および知識の精度を向上させるために,利用者からのヒントを与えることにより,パターン抽出の品質を向上させる方法を開発した.同時に,ヒントを自動的に改良する方法を実現し,ヒントの品質に影響を受けにくい方法も開発した.発見した利用パターンおよびコンテンツの知識を利用してエージェントが自律的に判断して,自動的な情報送付を行う技術も開発した.コンテンツ作成者の判定知識獲得では,コンテンツのテキストについての文字出現などの情報を相関ルールとして獲得するようにした.得られた相関ルールの適合度により,実際の作成者を判定する方法を開発し,コンテンツの不正な流通を制限する方法の骨格を固めることができた.
ビタミンD受容体による腎糸球体足細胞保護効果の分子機序の解明と新規治療基盤の確立

腎糸球体足細胞障害は糸球体硬化を介して腎機能低下の原因となる。ビタミンDはこれまで動物実験や臨床研究でその足細胞保護作用・抗蛋白尿作用が示されているが、その詳細な機序は明らかではない。本研究は、従来の糸球体足細胞障害研究を基盤として、糖尿病に関連する様々な代謝性ストレスが蛋白尿を惹起・増悪する機構、また、ビタミンDとその受容体が関与するシグナル伝達経路の異常を明らかにし、それを利用した蛋白尿抑制・糸球体硬化抑制法の基盤を構築することを目標とする。本研究の研究実績の概要は以下のとおりである。I.糖尿病モデルマウスを用いてビタミンDによる腎保護作用を検討したところ、非投与群と比較して、活性型ビタミンD投与群では生存率、尿中のクレアチニン(μg)/アルブミン(mg)量比が投与量に比例し改善されており、活性型ビタミンDが腎機能を保護することで糖尿病の進行を抑制している可能性が推測された。II.糖尿病関連ストレスによる培養足細胞(HSMP)の増殖能や形質の変化を評価したところ、TGFβ1存在下の培養足細胞では、増殖、接着力、移動能のいずれも対照と比較して有意に増加したが、ビタミンDはこれらの増加を抑制した。各種関連遺伝子の発現変化からも増殖に伴う基質接着性の低下が示唆された。III.糖尿病関連ストレスに対するビタミンD受容体下流のシグナル伝達の変化を検討するために培養足細胞をTGFβ1存在下で培養したところ、Wntの発現が促進され、糖尿病ストレス下における足細胞でのシグナル伝達経路の変化が示唆された。活性型ビタミンDはWntの発現を抑制したが、TGFβ1の効果を抑制しなかった。IV.培養足細胞をTGFβ1±ビタミンDで培養した時に観察されたその他の遺伝子発現変化は、VDRなどの受容体タンパク、Hif1などのストレス誘導タンパク、また、LCN2などの自然免疫タンパクなどで観察された。I.糖尿病モデル動物におけるストレス評価SDラットへストレプトゾトシンを腹腔内投与して糖尿病を発症させ、投与後2週間、1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、6ヶ月目に採血と蓄尿、さらに一部を安楽死させ腎臓を採取した。血糖値は投与2週間後には391.3±76.4mg/dl(対照167.2±1.4mg/dl)、1ヵ月後には458.6±127.5mg/dl(対照172.8±12.6mg/dl)と増加し、その後も微増を続け糖尿病の発症が確認された。尿量、尿タンパク量も有意な増加が認められ、病理組織学の観察では糸球体足細胞の減少、基底膜の肥厚、尿細管間質の繊維化などが進行した病態の個体で認められた。しかしながら、血液や尿による酸化ストレス、酸素化状態、小胞体ストレスの評価では有意な変化は認められなかった。II.糖尿病関連ストレスに対するビタミンD標的遺伝子等の発現変動の検討マウス温度感受性不死化糸球体足細胞の培養系を用いて、糖尿病関連ストレスとして培地にTGFβ1を添加したときの各種の遺伝子発現の変化について、活性型ビタミンD(VitD)の作用と共に観察した。定量的RT-PCRの結果より、TGFβ1添加で抑制、VitD添加で促進され、共添加で抑制されるもの(Cyclin B1、Cyclin D1、Cyclin E1、PIK3r1など)、TGFβ1添加で抑制、VitD添加で促進され、共添加で促進されるもの(CD2AP、PIK3caなど)、TGFβ1添加で促進、VitD添加で抑制され、共添加で抑制されるもの(p21Cip1、VDRなど)、TGFβ1添加で促進、VitD添加で抑制され、共添加で促進されるもの(Cyclin I、wnt1など)が検出された。今後、これらの結果を元にTGFβ1による糸球体足細胞障害とビタミンDの保護作用について解析し、in vivoでのこれの因子の作用についても調査する。当初、糖尿病モデル動物としてマウスを使用する予定でいたが、STZマウスの病態の進行具合に個体間のばらつきが大きかったため、ラットを用いて安定した結果を得ることができた。昨年度に予定していたモデル動物に対するビタミンD経路の評価は間に合わなかったが、代わりに今年度に予定していた培養細胞を用いた遺伝子発現解析を行ったので、今年度はこれらの結果を基にして糖尿病モデル動物におけるビタミンD保護作用について解析を勧める予定である。腎糸球体足細胞傷害は糸球体硬化を介して腎機能低下の原因となるため、その機序を解明することは非常に有用である。一方、ビタミンDはカルシウム代謝の主要な調節因子であるのみならず、多様な生体機能を有することが明らかになっている。これまで動物実験や臨床研究でその足細胞保護作用・抗蛋白尿作用が示されているが、その詳細な機序は明らかではない。そこで本研究課題は、従来の糸球体足細胞傷害研究を基盤として、糖尿病に関連する様々な代謝性ストレスが蛋白尿を惹起・増悪する機構、特にビタミンDとその受容体が関与するシグナル伝達経路の異常を明らかにし、それを利用した蛋白尿抑制・糸球体硬化抑制法の基盤を構築することを目指す。この研究の成果により腎不全患者の最大の集団である糖尿病関連慢性腎臓病患者の治療選択肢の拡充・予後改善が期待される。今年度の研究実績の概要は以下のとおりである。I.糖尿病モデル動物を用いたビタミンDによる腎保護作用の検討:糖尿病マウスの系で活性型ビタミンDの作用を検討した。

非投与群と比較して、活性型ビタミンD投与群では生存率、尿中のクレアチニン(μg)/アルブミン(mg)量比が投与量に比例し改善されており、活性型ビタミンDが腎機能を保護することで糖尿病の進行を抑制している可能性が推測された。II.糖尿病関連ストレスによる培養足細胞形質変化・障害の評価:TGFβ1存在下における培養足細胞は、接着力、移動能も対照と比較して有意に増加した。各種インテグリンやスリット膜構成分子の発現も亢進されており、細胞-細胞/-基質間の大きな構造変化がおきていることが伺われた。III.糖尿病関連ストレスに対するビタミンD受容体下流のシグナル伝達の変化に関する検討:足細胞をTGFβ存在下で培養することでWntの発現が促進され、糖尿病ストレス下における足細胞でのシグナル伝達経路の変化が示唆された。前年度の糖尿病ラットでの実験結果が得られなかったので、急遽マウスでやり直したが、良い結果が得られている。培養足細胞を用いた研究も糖尿病環境での細胞の初期反応を捉えており、以下のように進展している。I.糖尿病モデル動物を用いたビタミンDによる腎保護作用の検討:糖尿病マウスの系で活性型ビタミンDの作用を検討した。ビタミンD投与群には、パリカルシトールを1個体当たり5ng、50ng、500ngを隔日で腹腔内投与し、対照群には生食を投与した。10週目での生存率は対照群17%、ビタミンD-5ng、-50ng、-500ng投与群ではそれぞれ30%、50%、44%で、活性型ビタミンDの投与が糖尿病の進行を抑制していることが推測された。尿中のクレアチニン(μg)/アルブミン(mg)量比は対照群は115、ビタミンD-5ng、-50ng、-500ng投与群ではそれぞれ75、71、43で、活性型ビタミンDが濃度依存的に腎機能を保護していることが示唆された。II.糖尿病関連ストレスによる培養足細胞形質変化・障害の評価:TGFβ1存在下における培養足細胞の形質変化を検討した。培養足細胞を1ng/mlのTGFβ存在下で培養すると接着力は対照の約2.5倍になり、移動能も対象と比較して有意に増加した。基質接着分子のターンオーバーの活性化が推測され、実際にインテグリン-α3、-β1の発現が亢進されていた。スリット膜構成分子であるCD2AP、FAT1、Tjp1の発現も1ng/mlのTGFβ存在下で促進されており、細胞-細胞間、細胞-基質間の大きな構造変化がおきていることが伺われた。III.糖尿病関連ストレスに対するビタミンD受容体下流のシグナル伝達の変化に関する検討:足細胞株を1ng/mlのTGFβ存在下で培養するとWntの発現が亢進され、糖尿病ストレス下における足細胞でのシグナル伝達経路の変化が示唆された。腎糸球体足細胞障害は糸球体硬化を介して腎機能低下の原因となる。ビタミンDはこれまで動物実験や臨床研究でその足細胞保護作用・抗蛋白尿作用が示されているが、その詳細な機序は明らかではない。本研究は、従来の糸球体足細胞障害研究を基盤として、糖尿病に関連する様々な代謝性ストレスが蛋白尿を惹起・増悪する機構、また、ビタミンDとその受容体が関与するシグナル伝達経路の異常を明らかにし、それを利用した蛋白尿抑制・糸球体硬化抑制法の基盤を構築することを目標とする。本研究の研究実績の概要は以下のとおりである。
眼圧コントロールにおけるサイクリックGMPの役割に関する研究

白色家兎に、一酸化窒素合成酵素(NOS)の非選択的阻害薬であるNω-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME)、または誘導型NOSの選択的阻害薬であるアミノグアニジン(AG)を静注(200mg/kg)し、その30分後に一眼の虹彩にYAGレーザー(48mJ)を照射し、眼圧経過(24時間)、房水中のタンパクおよびプロスタグランジンE2濃度(照射30分後)を検討した。L-NAMEは、レーザー照射後の一過性眼圧上昇と房水中タンパク濃度の増加を有意に抑制したが、AGは、両者とも抑制しなかった。しかし、L-NAMEも後期の眼圧下降やプロスタグランジンE2濃度の上昇には影響を及ぼさなかった。したがって、レーザー照射後の眼圧上昇と房水中タンパク濃度の増加に構成型NOS-サイクリックGMP系の関与が推定された。白色家兎の硝子体中にカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP,10^<-4>10^<-7>M)を投与(20μl)すると、レーザー虹彩照射後と同様に、濃度依存性に投与直後の一過性眼圧上昇とその後長期の眼圧下降を認めた。CGRP(10^<-4>M)投与30分前にL-NAMEまたはAGを静注すると、L-NAMEは一過性眼圧上昇を抑制したが、AGは抑制しなかった。L-NAMEは後期の眼圧下降には影響を及ぼさなかった。したがって、CGRP投与後の眼圧上昇にも構成型NOS-サイクリックGMP系の関与が推定された。自色家兎の一眼に20μlの各種ナトリウム利尿ペプチド溶液を、他眼に対照液を硝子体内投与した。C型ナトリウム利尿ペブチド(CNP)0.02nmol投与では有意の眼圧下降を認めず、0.2nmolでは38時間にかけて有意の眼圧下降を認め、2nmolでは投与後224時間にわたる著明な眼圧下降を認めた。一方、ANP(心房性)では、0.2nmolでも有意の眼圧下降を認めず、2nmolで26時間の間有意の眼圧下降を認めた。BNP(脳性)でも、0.2nmolでは投与6時間後以外有意の眼圧下降を認めず、2nmo1で324時間の間有意の眼圧下降を認めた。最大眼圧下降幅でみると、CNPは0.02nmolでもすでに23%の眼圧下降をきたし、0.2及び2nmolでもANPやBNPに比べ大きな眼圧下降が得られた。2nmolCNP投与後、房水流出率は36%増加したが、房水流量やぶどう膜強膜流量にほ有意の変化を認めなかった。BNPでも房水流出率のみ有意の変化を示したが、その増加率は29%であった。房水中のサイクリックGMP濃度は、BNP同様CNP投与後も有意の上昇をきたし、特に2nmolCNPでは著明な上昇を認めた。CNPは他のナトリウム利尿ペプチド同様、眼圧下降、房水流出率の増加、房水中サイクリックGMP濃度の上昇をきたし、これらの作用はナトリウム利尿ペプチド中最も強力であった。ナトリウム利尿ペプチドのB受容体が、CNPに高い親和性を有することより、B受容体がウサギにおいて眼圧、房水動態に関与する主要な受容体であることが示唆された。房水中サイクリックGMPの意義については未だ不明であるが、細胞内のサイクリックGMP濃度を反映している可能性も十分考えられる。以上より、ナトリウム利尿ペプチドが、B受容体、サイクリックGMPを介して眼圧、房水動態に作用していることが推定された。
測度同値理論的側面からの離散群の研究

離散群がカップリングに関して剛性をもつという性質を定式化し、剛性をもつ二つの離散群の融合積がいつ剛性をもつかという問題を解決した。その結果、剛性をもつ新たな離散群を構成し、この群が軌道同型に関して剛性を満たすことを示した。曲面の写像類群の特別な部分群である、トレリ群、ジョンソン核、曲面組みひも群の通約群を計算し、特に、これらの群の任意の自己同型を記述することに成功した。与えられた離散群が測度同値に関して剛的であることを証明することは、その離散群を格子部分群として含むような位相群を決定するという問題への応用があるのみならず、エルゴード理論やフォン・ノイマン環の理論における剛性理論と密接に関連があり、このような理論の発展において極めて重要な役割を果たす。平成21年度は、ある種の融合積で剛性をもつものの構成について研究した。そのような融合積の一つ目の例として、二つのSL(3,Z)をある極大放物型部分群上で融合することで得られる群が挙げられる。これまで知られていた剛的な群は、Lie群の格子部分群や曲面の写像類群など、全て自然なものばかりであり、人工的に剛的な群を構成するという試みは本研究において初めて達成きれた。さらに、Kazhdanの性質(T)を満たす二つの離散群をある条件下で融合することで得られる離散群と測度同値になる離散群Gは、その融合積に付随する樹木に作用することを証明した。この作用を利用することにより、Gの構造をある程度知ることができ、さらに、Gのエルゴード作用に関する軌道同型剛性定理を証明することができる。剛的な群の二つ目の例として、一つ目の例で構成した剛的な群を二つ用意して、それらをさらに融合させることで得られる群が挙げられる。このような群は、Kazhdanの性質(T)をもたない二つの群の融合積で剛的なものの例となる。以上の結果は、二つの剛的な群が与えられたとき、それらを使って剛的な群を構成する方法を提供し、多くの剛的な群の発見を期待させるものである。本研究の主な目的は、与えられた離散群と測度同値な離散群を決定することである。そのような決定が可能な離散群を見いだすためには、その離散群の自己同型やそれの有限指数部分群の間の同型写像を決定することが必要となる。本年度は、曲面の写像類群の正規部分群である、トレリ群、ジョンソン核、曲面組紐群に対して後者の問題を考察した。結果として、(一部、山形紗恵子氏との共同研究により)そのような群の有限指数部分群の間の任意の同型写像は、写像類群のある元による共役と一致することを証明した。その証明の過程では、写像類群が自然に作用する単体複体を構成し、その自己同型を計算することが鍵となる。写像類群の測度同値剛性の証明においてカーブ複体の自己同型についての結果が応用されたように、このような単体複体の自己同型の計算は、トレリ群等の測度同値剛性を証明する上でも重要な役割を果たすものと期待される。また、トレリ群等の群の間で定義される単射準同型を記述するという問題にも取り組んだ。この問題の解決においても既述の単体複体間で定義される単射な単体写像を考察することが鍵となる。結果として、そのような単体写像は写像類群の元による作用に由来するということを証明した。応用として、ジョンソン核の有限指数部分群からトレリ群への単射準同型や曲面組紐群からそれ自身への単射準同型が写像類群の元による共役に由来するということを証明した。前者の結果から、ジョンソン核を含みトレリ群に含まれる群の自己同型もまた写像類群の元による共役に由来することが従う。よって、これらの群の測度同値剛性も強く期待される。零でない整数p、qに対し、二つの生成元a、tをもち、aのp乗のtによる共役がaのq乗に等しいという唯一の関係式をもつ群をバウムスラッグ・ソリター群(BS群)という。本年度は、このBS群による標準確率測度空間への作用で測度を保存し自由なものを軌道同型の観点から研究した。この群は組み合わせ群論において重要な研究対象であり、多くの興味深い性質が知られている。このような群を軌道同型の観点から研究することは、組み合わせ群論において研究されている他の群を同様に研究するための足がかりになるものと期待される。BS群はHNN拡大の形をしているので、木への作用が構成される。この作用を利用し、pとqを軌道同型不変量として抽出することが可能かを調べた。いくつかの例外を除いて、pとqが異なればBS群は互いに同型でなく、ある場合では通約的でないことも知られている。軌道同型の世界では、作用する群の関係式についての情報を得ることは一般に非常に困難である。もしpやqを軌道同型不変量として取り出すことができれば、その過程は今後の軌道同型の研究に新たな手法を与えるものである。

結果として、BS群の作用に対して、それに付随する実数群の作用を導入し、その同型類が元のBS群による作用の軌道同型不変量であることを示した。これにより、aの作用がエルゴード的である場合、q/pの絶対値が軌道同型不変量であることが従う。さらに、aの任意の非零巾がエルゴード的に作用するという条件下で、pとqが軌道同型不変量であることを示した。一方で、そのようなaの巾による作用のエルゴード性を仮定しても、BS群の作用の共役類を軌道同型不変量として取り出すことはできないことを示した。この事実は、BS群が剛的でないことを示すものである。本研究の対象は、可算離散群による確率測度空間への作用で測度を保存するようなものである。そのような作用からできる軌道の構造を調べることを目的としている。この軌道構造の研究は、作用からできるフォン・ノイマン環の同型問題と密接に関連している。近年では、幾何学的群論や組み合わせ群論等の様々な群論の技術を通した研究が現れ始め、軌道構造の研究は多くの研究者の興味を引く課題である。私は特に、群の性質が作用の軌道構造にどのような影響を及ぼすかという問題に関心を持っている。本年度は、組み合わせ群論において基本的な対象であるバウムスラッグ・ソリター群(BS群)に焦点を当て、その作用の軌道構造を調べた。BS群の特徴的な性質の一つは、擬正規であるが正規ではない無限従順部分群を含むことである。正規である無限従順部分群を含むことは、これまでの研究でも鍵となった性質であり、そのような部分群を含む群と与えられた群が軌道同型になるかどうかを調べることは、軌道構造の理解には欠かせないステップである。BS群は正規である無限従順部分群を含まない。そこで、BS群がそのような部分群を含む群と軌道同型になるかどうかが問題となる。本年度の研究では、この問題を肯定的に解決した。具体的には、BS群がそれ自身と整数群の直積と軌道同型になることを証明した。もっと強く、BS群が安定的な作用をもつことを証明した。安定的な作用をもつ群を特徴付ける問題は、Jones-Schmidtにより提起されたが、長年解決されていなかった。彼らは、群が安定的な作用をもつためには群が内部従順であることが必要十分であると予想した。BS群の研究の延長として、この予想の反例を与えた。この反例は無限の中心をもつ(T)群のHNN拡大として構成される。無限従順群を頂点群とするHNN拡大で測度同値剛性を満たすとは限らないものに対し、それと測度同値な離散群を調べることが目的であった。本年度は無限巡回群を頂点群とするHNN拡大であるBS群の研究に終始した。実数群の作用をBS群の作用の軌道同型不変量として得ることができた。これにより、いくつかの例外を除いて、BS群は無限従順群と非可換自由群との直積と測度同値にならないことなどを示すことができた。この結果は、目的達成のための第一歩であると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。BS群と測度同値になる離散群が無限従順正規部分群を含むかどうかを調べていきたい。この問題は、他の群の作用に対する軌道同型の研究において重要な役割を果たしてきたものであり、本年度証明することができた事実を一般化できるかどうかを問うものである。過去の研究では、その群が作用する負曲率の空間を利用することでこの問題が(否定的に)解決されてきた。
低体温における脳血流、脳代謝の部位特異的変化の解明

低体温時の脳血流、脳グルコース代謝の変化を分析し、低体温時の脳血流調節因子につきに検討した。1.体温(直腸温)と脳内温度の関係体温が37°Cにおいては大脳皮質の温度は36.5±0.3°C、尾状核は36.7±0.2°C、体温30°Cではそれぞれ29.1±0.2,29.6±0.3と脳内温度が直腸温より低い傾向を示した。2.生理的パラメーター常温と低体温時の生理的パラメーターのの比較では低体温で血圧が低下を示したが統計学的には有意なものではなかった。3.局所脳グルコース代謝常温,低体温時の脳局所グルコース代謝の測定結果は、低体温では脳各部位のグルコース代謝は4659μmol/100g/minの範囲で、低下率は40.055.3%の範囲であった。皮質の平均低下率は50.7%で,深部核の平均低下率は44.7%で両者間に有意差(p=0.146)は認められなかった。4.局所脳血流常温,低体温時の局所脳血流の測定結果は、低体温では脳各部位の脳血流は11464ml/100g/minの範囲であった。低下率は18.649.2%の範囲で,皮質の平均低下率は24.2%で,深部核の平均低下率は41.6%で両者間に有意差を認めた(p=0.003)。5.一酸化窒素(NO)とアデノシン濃度常温で皮質のNO産生量は51.0±3.1、尾状核は43.6±2.1、30°Cではそれぞれ47.8±3.3、41.8±2.5と低体温でわずかに減少するが皮質と尾状核で差異はなかった。一方アデノシン濃度は常温では皮質、尾状核ほぼ同じ値であったが、低体温では皮質(131.5±10.4)に比較して尾状核(101.5±26.9)有意に低値を示した。以上から30°Cの低体温では脳のグルコース代謝は比較的均一に低下するが、血流は代謝に比例して低下するのではなく、何らかの因子により調整されていると考えられた。今回の研究からはその因子の一つとして、アデノシンが示唆された。脳虚血に対する低体温療法中に、大脳皮質と深部核で脳血流の低下に差のあることに着目し、脳血流調節機序の解明を目的に研究を行った。本年度はまず初めに、ウイスターラットの脳の大脳皮質と尾状核に温度センサーを定位的に挿入し、直腸温を37°Cに設定し、その後直腸温が30°Cになるまで徐々に体温を下げ、直腸温と脳温の関係を検討した。次に、ラットを常体温群(37°C)と低体温群(30°C)の2群に分け、14C-iodoantipyrine,14C-deoxyglucose(14C-DG)オートラジオグラフィー法にてそれぞれ脳血流、脳グルコース代謝を測定した。

また低体温群ラットでは、14C-DGの速度定数を求めるため14C-DG投与後、5、10、15、20、25、35、45、60分に断頭し、14C-DGの血中及び脳局所の濃度を求めた。結果1.直腸温(体温)と脳温の関係37°Cのおいては、皮質36.7°C、尾状核36.8°Cと脳温が若干低く、尾状核に比較して皮質が低い傾向を示し、30°Cでも皮質29.3°C、尾状核29.7°Cと同様の傾向を認めた。2.脳血流は低体温により皮質では20.4%の低下であるのに対し、尾状核、視床といった深部核では43%の低下を示した。グルコース代謝は、皮質、深部核それぞれ48.8%、46.0%とほぼ同程度の低下を示した。3.低体温時のdeoxyglucoseの速度定数は解析中で、低体温時の真のグルコース代謝は上記の値と少し変わると考えられるが、低体温時脳血流とグルコース代謝において、大脳皮質と深部核において解離が認められるということは実証された。低体温時、脳局所の温度差はほとんど無いことより、温度以外の因子がこの解離に関与しており、今後はこの因子の解明を行う予定である。昨年度の研究においてラットの体温(直腸温)を37°Cから30°Cに低下させると脳温は大脳皮質と尾状核においてそれぞれ29.3°C,29.7°Cと有意差を認めないにもかかわらず脳血流は前者で20.4%の低下に対し後者は43%の低下を示した。一方グルコース代謝はそれぞれ48.8%,46.0%とほぼ同程度の低下であった。本年度は大脳皮質と尾状核にアイクロダイアリーシス用プローブを挿入し、37°Cと30°Cで一酸化窒素,アデノシン濃度を測定した。結果1.一酸化窒素濃度は37°Cでは大脳皮質,尾状核で50.3,43.6pmol/20ul、30°Cではそれぞれ47.3(94%),41.8(96%)pmol/20ulであった。2.アデノシン濃度は37°Cでは大脳皮質,尾状核で221.5,215.4、pg/20ul、30°Cではそれぞれ131.5(59%),101.5(47%)pg/20ulであった。この結果は一酸化窒素は、低体温時の脳血流の部位特異的変化には関与せず、アデノシンが関与している可能性を示唆するものであった。