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下垂体隆起部より分泌されるホルモンの同定とその機能の解明

下垂体隆起部は系統発生的に全ての動物に存在するため、不可欠な器官であり重要な働きをしていると考えられる。しかし隆起部細胞が何を分泌し、どのような機能を有しているのか分かっていない。哺乳動物で隆起部細胞は色素嫌性細胞と呼ばれるように、小型の分泌顆粒を少量含むだけであり、形態的変化を追及することが困難である。一方鳥類では多くの分泌顆粒を含んでおり、典型的なホルモン分泌細胞としての形態的特徴を示す。ニワトリ隆起部を黄体化ホルモン(LH)抗体とクロモグラニン(chr)抗体を用いて免疫染色し、全ての分泌顆粒が両抗体で強く染色されることを見出した。免疫金法を用いての免疫電顕でLHとChrの局在を調べると、全ての分泌顆粒にLHの反応を示す金粒子が沈着した。同様にChrの反応も分泌顆粒上に存在し、特に大きな分泌顆粒の上に多く見られた。両抗血清を用い二重染色を行い、同じ分泌顆粒上にLHとChrが共存することを確かめた。隆起部抽出物をLH抗体を用い免疫プロットを行うと、前葉と同じくLHαとβ鎖が存在した。またChr抗体でChrバンドが得られた。しかし性腺除去後、前葉LH細胞とは異なり変化を示さなかった。α鎖はLH、FSHおよびTSHに共通であるが、α鎖cDNAプローブを用い、隆起部から抽出した全RNAのノーザンブロットを行うと前葉と同じく隆起部に約1000bpのα鎖mRNAのバンドを得た。またα鎖cRNAプローブを用いin situハイブリダイゼーションを行うと隆起部全領域に、α鎖mRNAの反応が強く発現した。このように隆起部細胞は糖蛋白α鎖を合成していることがわかった。次に固体発生を調べると、胎生8日目に前葉の続きとして、正中隆起に接して存在するα鎖mRNAを強く発現する細胞集団として隆起部原基が同定された。この隆起部原基はLHおよびChr抗体に強く染まった。その後隆起部原基は正中隆起に沿って伸張し、胎生14日目で視交叉の部位まで到達し、成体と同じく正中隆起を細長く包んで存在するようになった。松果体より分泌されるメラトニンのリセプターは前葉でなく、隆起部に高濃度に存在することが知られている。24時間光刺激または22時間恒暗飼育を行い日照リズムの変動に伴う隆起部細胞の変化を調べた。明飼育では、隆起部細胞に大型の分泌顆粒が蓄積し、細胞は不活性な状態を呈した。一方暗飼育では、ミトコンドリアが著しく増加し、小型分泌顆粒が少量存在するだけとなり、細胞は活性な状態を呈した。α鎖cDNAプローブを用いノーザンブロットを行うと、隆起部α鎖mRNAバンドは日照リズムの変化で著しく変動した。隆起部細胞は季節や日照リズムによる性周期の調節に関与すると考えられるが、α鎖のみを合成しているのか、隆起部に特異的なβ鎖が存在するのか検討が必要である。

明飼育では、隆起部細胞に大型の分泌顆粒が蓄積し、細胞は不活性な状態を呈した。一方暗飼育では、ミトコンドリアが著しく増加し、小型分泌顆粒が少量存在するだけとなり、細胞は活性な状態を呈した。α鎖cDNAプローブを用いノーザンブロットを行うと、隆起部α鎖mRNAバンドは日照リズムの変化で著しく変動した。隆起部細胞は季節や日照リズムによる性周期の調節に関与すると考えられるが、α鎖のみを合成しているのか、隆起部に特異的なβ鎖が存在するのか検討が必要である。下垂体隆起部は系統発生的に全ての動物に存在するため、不可欠の器官であり重要な働きをしていると考えられる。しかし隆起部細胞が何を分泌し、どのような機能を有しているのか分かっていない。哺乳動物で隆起部細胞は色素嫌性細胞と呼ばれるように、小型の分泌顆粒を少量含むだけであり、形態的変化を追究することが困難である。一方鳥類では多くの分泌顆粒を含んでおり、典型的なホルモン分泌細胞としての形態的特徴を示す。ニワトリ隆起部を黄体化ホルモン(LH)抗体とクロモグラニン(Chr)抗体を用いて免疫染色し、全ての分泌細胞が両抗体で強く染色されることを見出した。免疫金法を用いての免疫電顕でLHとChrの局在を調べると、全ての分泌顆粒にLHの反応を示す金粒子が密に沈着した。同様にChrの反応も分泌顆粒上に存在し、特に大きな分泌顆粒の上に多くみられた。両抗血清を用い二重染色を行い、同じ分泌顆粒上にLHとChrが共存することを確かめた。隆起部抽出物をLH抗体を用い免疫ブロットを行うと、前葉と同じくLHαとβ鎖が存在した。またChr抗体でChrバンドが得られた。次に両抗体を用いてニワトリ隆起部の発生を調べると、隆起部原基の形成は前葉のLH細胞の発生よりかなり遅く、胎生8日目に前葉の直上で正中隆起に接して存在する、LHとChr陽性の細胞集団として同定された。その後隆起部原基は正中隆起に沿って伸長し、胎生14日目で視交叉の部位まで到達し、成体と同じく正中隆起を細長く包んで存在するようになった。上記の結果から隆起部はLH様物質を分泌し性腺機能の調節に関与すると考えられるが、性腺除去後、前葉LH細胞とは異なり変化を示さなかった。松果体より分泌されるメラトニンのリセプターは前葉ではなく、隆起部に高濃度に存在することが知られている。松果体を除去すると、1から6ヶ月後に隆起部は細胞層が扁平となり、隆起部細胞に著しく多くの水解小体が出現し、松果体の影響を受けていることが明かとなった。次に、24時間光刺激または22時間恒暗飼育を行い日照リズムの変動に伴う隆起部細胞の変化を調べた。明飼育では大型の分泌顆粒が蓄積し、細胞は不活性な状態を呈した。隆起部細胞はLH分子そのものではなく、LHと類似の抗原性を有する物質を分泌し、季節や日照リズムによる性周期の調節に関与すると考えられる。下垂体隆起部は系統発生的に全ての動物に存在するため、不可欠な器官であり重要な働きをしていると考えられる。哺乳動物で隆起部細胞は色素嫌性細胞と呼ばれるように、小型の分泌顆粒を少量含むだけであり、形態的変化を追及することが困難である。ニワトリ隆起部を黄体化ホルモン(LH)抗体とクロモグラニン(Chr)抗体を用いて免疫染色し、全ての分泌顆粒が両抗体で強く染色されることを見出した。
幼児期におけるカテゴリー概念の発達的展開に関する実験的研究

概念発達に関する近年の研究によると、幼児は事物間の種々の概念的関係を理解しており、所与の課題で示される概念の選好は文脈依存的な過程を反映していることが示唆される。子どもは特定の課題要求に応じて反応を柔軟に調整しているのではないかと考えられる。本研究の目的は、幼児が事物のカテゴリー化において主題的な知識と分類学的な知識を柔軟に利用しうることを実験によって検証することであった。最初の一連の実験では、カテゴリー化の反応選択に対する実験者の教示効果が検討された。主題的、分類学的、無関連の反応選択肢からなるカテゴリー化の強制選択課題が4歳から6歳の幼児や成人に実施された。子どもの選択行動から、幼児は2種のカテゴリー化の知識をすでに備えており、特定の概念的な選好は文脈に応じて現れることが示された。しかしながら、年少児の知識利用は年長児に比して適応的な柔軟性を欠き、様々な実験的な要因に左右されやすいことが示唆された。つづく一連の実験では、カテゴリー知識の柔軟性がより直接的に調べられた。所与の一つの事物が他の三つの事物のそれぞれと概念的な関係を有しているかどうかを継時的に判断させる課題が4歳から6歳の幼児に実施された。その結果、年少の4歳児でさえも分類学的知識や主題的知識を柔軟に使って事物間の概念的関係を見出せることが示された。同時に年少児と年長児とでは課題遂行に差がみられ、ほとんどすべての遂行測度において年少児の成績の方が年長児よりも低かった。こうした結果は、就学前期における事物の概念的な関係に関する知識ベースや全般的な認知の柔軟性の発達に因っていると推測される。その可能性についての実験的検討が現在も続けられている。本年度の研究実績は、文献研究と実験的研究に分けられる。1.文献研究については、乳児を対象とした事物のカテゴリー概念の発達に関する近年の実験的研究の潮流を概観し、その幼児研究への意味合いを指摘した(落合正行・土居道栄編「知識と表象の発達(仮題)」培風館所収予定)。つづいて、幼児を対象とした発達研究を評論し、幼児は分類学的概念とスキーマ的な概念を共に理解しており、それらを課題の文脈に応じて柔軟に切り替えて利用しうるという本研究の仮説が導かれる背景を提示した(湯川,印刷中)。2.実験的研究については、上記仮説を検証する2つの実験が行われた。いずれの実験においても、参加者には、ある事物(標準刺激)が提示され、順次与えられる3つの事物が標準刺激と何らかのスキーマ的あるいは分類学的関係にあるかどうかを判断させる課題が与えられた。実験1には5歳児クラスと4歳児クラスの幼児が参加した。事物間の概念的関係の理解の程度がその関係の種類によって幾分異なるものの、いずれのクラスの幼児も事物間の3つの異なる種類の関係を柔軟に切り替えて理解しうることを証左する結果が得られた。つづく実験2では、課題の理解を促すように教示に改善が加えられ、5歳児クラスと3歳児クラスの幼児に実験1と同様の課題が実施された。年長児の課題成績は実験1を上回るもので教示の改善効果が認められたが、年少児は種々の概念的関係の理解もその柔軟な利用も劣悪であった。この年少児の結果は課題理解の不十分さによるものと考えられ、年少児に理解しやすい課題と教示を与えることによって仮説を支持する結果が得られるものと予想される。その予想を裏づけるべき次の実験を現在準備中である。

幼児期におけるカテゴリー概念はスキーマ的概念から分類学的概念に移行するのではなく、いずれもが利用可能で、それらを課題の文脈に応じて柔軟に切り替えて使用しうるという仮説の基に実験的研究を行った。一連の実験において、課題の文脈を変える変数のひとつとして教示を取り上げた。標的刺激と主題的関係にある刺激も分類学的関係にある刺激も選択可能な見本照合課題を実施し、刺激選択に対する教示の効果を調べた。実験Iでは、3歳児、4歳児、5歳児各クラスの幼児に標的刺激と「同じ仲間」の選択を求める仲間教示、「一緒のもの」の選択を求める一緒教示、「合うもの」の選択を求める適合教示のいずれかが与えられた。年齢クラスにかかわりなく、教示により選択される刺激に差がみられた。仲間教示と一緒教示ではもっぱら分類学的選択刺激が選ばれ、適合教示では仲間教示や一緒教示に比べると主題的選択刺激がより多く選択され、上記の仮説を支持しうるような結果が得られた。実験IIでは、実験Iで被験者間変数とされた教示を被験者内変数とし、同じ幼児に一緒教示下での見本照合課題と適合教示下での同課題とが実施された。年少の3歳児クラスでは、教示だけでなく教示順序、検査セット実施順序、分類学的課題の種類といったすべての実験要因が刺激選択にかかわるような込み入った結果が示された。これに対して、年長の5歳児クラスでは、所与の教示によって刺激選択を切り替えていることを示唆する結果が得られた。つづく実験IIIでは、成人を対象に実験IIと同様の実験が行われた。成人では、幼児に比べると、教示の変化に応じて刺激の選択の仕方を変える傾向がはるかに顕著な形で示された。一連の実験で幼児はスキーマ的な概念も分類学的な概念も利用可能であり、文脈に応じて利用概念が変わることが示された。しかし、文脈に応じて主体的かつ柔軟に利用する概念を変えるという点では発達的な差異が示唆された。
統合失調症の認知機能障害に対する新規の聴知覚・視知覚訓練の開発と改善効果の検討

精神疾患における認知機能障害は、精神症状以上に社会生活機能に影響することが分かっています。治療法として認知機能改善療法という認知リハビリテーションがあります。PCを用いて記憶や注意力を改善させる訓練を行います。認知機能改善療法は改善効果がありますが、軽度でありさらなる改善効果のある介入が望まれます。他方で、米国で開発された聴知覚訓練は聴覚情報への注意や記憶力を高める訓練で、認知機能全般を大きく改善させることが報告されています。本研究では、聴知覚訓練を日本語化し、どのようなメカニズムで患者さんの認知機能障害を改善させるか検討します。そして聴知覚訓練が日本で使用されることを促したいと思います。
拡散的権利の適正かつ実効的な保護のための民事訴訟手続にかんする比較法的基礎的研究

本研究では、費用対効果等の点から各権利者による個別の権利行使が事実上期待できないとされている、いわゆる拡散的権利を有する者が、その適正かつ実効的な実現を求めて司法にアクセスするための方法について、アメリカのクラス・アクションによる消費者被害回復の比較を通して検討した。日本における集団的消費者被害回復にかかる訴訟制度においては、各権利者が積極的に手続に関与していくためには、その基礎となる情報提供等の制度整備が必要であることが判明した。本研究の最終的な目的は、費用対効果の点から各権利者による個別の権利行使が事実上期待できないとされている、いわゆる拡散的権利を有する者が、その適正かつ実効的な実現を求めて司法にアクセスするための民事訴訟手続上の解釈論または立法論を提示することである。平成23年度には、拡散的権利の集合的救済制度にかんする先行研究を分析するとともに、立法作業が進行中であった日本における集合的消費者被害回復制度の内容について、問題点の抽出を行った。平成24年度には、アメリカにおける拡散的権利の保護・実現のための制度について研究を開始し、アメリカにおける先行研究の収集に従事した。1.先行研究についてアメリカにおいて拡散的権利はクラス・アクションを通じて実現されているが、クラス・アクション制度については2005年のクラス・アクション公正法(Class Action Fairness Act)の評価も含め賛否が分かれている。手続的には濫用的な制度利用や、クラス代表者の要件、最終的にクラス構成員の利益に資さない和解にかんする議論は多いものの、個別の権利者に着目した研究は少なく、なお一層の調査が必要であることが判明した。2.研究対象についてアメリカでは州によってはクラス・アクションの制度がない等の理由で、クラス・アクションとは別の方法で拡散的権利の保護を試みている法域がある。集合的な権利保護制度の実効性を検証するために、集団的訴訟によらない権利保護の方法の有用性と問題点を分析し、クラス・アクションを利用する場合と比較検討することが有効であることが判明した。本研究の目的は、費用対効果等の点から各権利者による個別の権利行使が事実上期待できないとされている、いわゆる拡散的権利を有する者が、その適正かつ実効的な実現を求めて司法にアクセスするための民事訴訟手続上の解釈論または立法論を提示することである。平成25年度には、前年度に引き続きアメリカ法にかんする調査を行うとともに、日本で成立した「消費者の財産的被害の集団的な回復のための民事の裁判手続の特例に関する法律」に基づく裁判手続について検討した。1.アメリカ法について消費者被害にかんするクラス・アクションでは、公民権に関するクラス・アクション等に比べると、被害を受けた消費者が訴訟手続や和解手続に対して積極的に関与する割合が著しく低いことが判明した。その低い理由としては、クラスの勝訴によって各自が得る利益が比較的小さいという実体的・経済的な理由のほかに、代表者の訴訟追行にかんするの情報が各権利者に十分に行き渡っていないという手続的な理由が考えられる。そのため、権利行使に際してアメリカ以上に消極的とされる日本においては、各消費者に対する情報提供のあり方が重要であると判明した。2.日本法について「消費者の財産的被害の集団的な回復のための民事の裁判手続の特例に関する法律」が平成25年12月11日に公布されたことから、本法律に基づく裁判制度の検討が急務となった。この手続で特定適格消費者団体は、共通義務確認訴訟においても、第二段階の簡易確定手続においても、被告と和解をすることが認められている(同法10条、34条)。和解手続は、権利者たる消費者にとって有益なものとなるよう監視される必要がある。この点について、アメリカ法の分析を参考に、消費者が裁判手続に関心を有する前提として、手続にかんする十分な情報を適切な形で権利者たる消費者に提供する手段の整備が不可欠であるとの結論に達した。本研究の最終的な目的は、費用対効果等の点から各権利者による個別の権利行使が事実上期待できないとされている、いわゆる拡散的権利を有する者が、その適正かつ実効的な実現を求めて自ら私法にアクセスするための民事訴訟手続上の解釈論または立法論を提示することである。平成23年度には、拡散的権利の保護についてこれまで公表された先行研究を分析するとともに、現在進行中の集合的消費者被害回復制度の動向に注目し、その問題点について考察した。1.先行研究の分析について拡散的権利の集合的救済制度について、消費者保護や市場調整を目的として手続の創設を主張する議論が多いが、現行の司法制度における問題点の分析や、消費者各個人の権利行使に後見的役割を担う主体の必要性、民事訴訟手続の市場調整的役割の可能性等について細かな検討まではなされていないようである。手続法分野においても手続創設の趣旨が不鮮明であるために、十分な議論がなされにくい状況にある。2.集合的消費者被害回復制度の動向について消費者庁を中心に進行中の集合的消費者被害救済制度では、被害防止策については行政的手法を別途考えることとし、民事訴訟は集合的な民事上の被害回復を目的とする制度として、その骨子が公表され意見が募集された。

骨子の内容は平成23年度の民事訴訟法学会シンポジウムでも取り上げられ、共通争点という概念の意味や判決の拘束力の範囲など種々の問題点について議論がなされたが、そこでも制度設立の必要性が不明確であることが指摘された。その後、シンポジウムで提示された問題点を考察した研究は多くない。本研究は、権利主体による権利行使の方法に着目することから、制度設立の必要性および有効性にかんする議論に資するものと予想される。平成23年度の遅れを取り戻すべく努力したが、遅れを完全に取り戻すことができず、また新たな観点からの分析の必要性も生じたため、当初予定してたアメリカにおける資料収集・調査に不十分な点が残っている。当初の計画では、平成23年度には、(1)日本における拡散的権利保護にかんする先行研究の分析、(2)日本で懸念されている問題点と対応策の抽出、(3)アメリカにおける拡散的権利の保護・実現過程についての資料収集が予定されていた。しかし、人的環境の変化によって教育業務の負担割合が予想より大きくなったこともあり、当初に予定していた(3)アメリカ法にかんする資料収集・調査が実現できなかった。平成25年度には、アメリカ法にかんする調査・研究の不足部分を補うとともに、そこで得られた示唆をもとに、日本の消費者の財産的被害の集合的な回復のための民事裁判手続の特例に関する法律(案)の適正かつ有効な解釈、紛争の管理・運営方法を模索する。平成24年度には、平成23年度に実行できなかったアメリカにおける拡散的権利の保護・実現の歴史と現状を調査し、権利主体の手続への関与の程度・方法について分析して、翌年度以降の分析に備える。また、日本における拡散的権利保護にかんする解釈・立法の動きにも、昨年と同様に着目し続ける予定である。平成25年度には、平成24年度に引き続き、1アメリカ法にかんする文献・資料の調達(物品・書籍の購入)、2アメリカにおける調査・資料収集(旅費、書籍等の購入、謝金等)、3収集した資料の整理・分析(事件費、物品の購入)のために研究費を使用する予定である。平成24年度には、(1)アメリカ法にかんする文献・資料の調達(物品・書籍の購入)、(2)アメリカにおける調査・資料収集(旅費、書籍等の購入、謝金等)、(3)収集した資料の整理・分析(人件費、物品の購入)のために研究費を使用する予定である。
腫瘍特異的CTLとヘルパーT細胞を活性化するがんペプチドワクチンの開発

近年、がんの治療法として免疫療法が見直されている。その一つにがんワクチン療法があり、一部のがんにおいてキラーT細胞を活性化するペプチドワクチン療法の効果が報告されている。T細胞には、他にキラーT細胞を助けるヘルパーT細胞が存在し、がん免疫療法においてその重要性が報告されている。本研究において、我々はこの両者を活性化するより効果的ながんペプチドワクチンの開発・免疫学的検討を行った。CTLエピトープペプチドが、がん免疫療法の臨床研究で腫瘍縮小効果が確認されている腫瘍抗原であるCDCA1、KIF20A、LY6K、IMP-3由来のTh1細胞エピトープを同定した。エピトープの推定にはアルゴリズムを利用した。その際、適応患者を考慮し発現頻度の高いHLA-II分子を標的とし、またCTLエピトープ配列を自然配列として内包させることで、CTLとTh1細胞の両者を誘導し得る可能性を持つロングペプチド(LP)を合成した。抗原特異的リンパ球の解析には、IFN-γELISPOT解析およびテトラマー解析を用いた。これらのLPを用いて、in vitroにて健常人由来の末梢血単核細胞(PBMC)を刺激して抗原特異的Th1細胞の誘導を試みた。結果、同定したLP特異的Th1細胞の誘導を確認できた。また、CTLエピトープペプチドの接種を受けた頭頸部癌患者からPBMCを分離し、LPを加え培養することで、抗原特異的なTh1細胞の検出を試みた。一部の患者において、末梢血中に抗原特異的Th1細胞を検出できた。次に、CTLエピトープ配列を自然配列として含むLPを用いて、in vitroにて抗原特異的CTLの誘導を試みた。結果、内包されたCTLエピトープ特異的CTLの誘導を確認できた。同様の検討をin vivoにおいて、HLAクラスIトランスジェニックマウスを用いて行った。すなわち、LPを用いて免疫することによるCTL誘導能を検討した。一部のLPでは優れたCTL誘導能を確認できた。さらに、同定したLPのin vitroにおける抗原特異的CTLの誘導に対する相乗効果を検討した。一部のLPでは、抗原特異的CTLの誘導において相乗効果を認めた。癌ワクチン療法の臨床研究で腫瘍縮小効果が確認されている腫瘍抗原由来のTh1細胞エピトープを同定した。エピトープの推定には、コンピューターアルゴリズムを利用した。その際、より多くの患者に適応できるようにするために、日本人に発現頻度が高いHLA-II分子を標的とし、またCTLエピトープ配列を自然配列として内包させることで、CTLとTh1細胞の両者を誘導し得る可能性を持ったロングペプチド(LP)を合成した。抗原特異的リンパ球の解析には、IFN-γELISPOT解析およびフローサイトメトリーによるテトラマー解析を用いた。一部のLPではCTL誘導能を確認できた。一部のLPでは、抗原特異的CTLの誘導においてLPによる相乗効果を認めた。最後に癌患者の検体を用いて解析を行った。CTLエピトープペプチドの接種を受けた癌患者からPBMCを分離し、LPを加え培養することで、抗原特異的なTh1細胞の検出を試みた。またこの患者群においては、検出できなかった患者群と比較して、予後の延長傾向があることを確認できた。抗原によって差はあるが、おおむね同様の達成度を認めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。がんペプチドワクチン療法シカゴ大学の中村祐輔教授が全国のがん診療医との共同研究により、HLA-A2あるいはA24分子により提示される、9から10個のアミノ酸から構成されるCTL誘導活性を有するがん抗原ペプチドを用いた、がん免疫療法の第I相および第II相臨床研究を実施されている。この臨床研究では、がん抗原ペプチドを不完全フロイントアジュバントと共に多くは標準治療の適応外の進行がん患者に免疫し、その安全性とがん患者のin vivoにおけるがん抗原ペプチドに対する免疫応答が検討され、がん病変に対する効果が検討されている。また標準治療との併用効果についても検証されつつある。熊本大学医学部附属病院歯科口腔外科において、口腔癌のがん抗原ペプチド免疫療法の臨床研究を既に実施中である。これらの臨床研究においてワクチンを接種された患者から末梢血単核細胞を分離し、in vitroにおいて同定したTh1細胞エピトープペプチドが、CTLエピトープペプチドワクチンによって誘導された抗原特異的CTLの誘導を増強するか否か検討を行う。

さらに、CTLエピトープペプチドワクチン接種前・後の担癌患者から末梢血単核細胞を採取し、in vitroにおいて同定したTh1細胞エピトープペプチドで短期間刺激を行いIFN-γELISPOT解析を用いて抗原特異的Th1細胞を検出することにより、ワクチン接種前・後における同定したロングペプチドに特異的なTh1細胞の存在の有無を解析し、モニタリングを行う。さらにこの腫瘍抗原特異的Th1細胞の存在が、CTLエピトープワクチン接種患者における生命予後とどのように関連するか解析を行う。さらに、腫瘍抗原特異的CTLとTh1細胞の両者を活性化する、がん抗原ペプチドを複数同定できた際には、それらを混合したカクテルワクチンを利用した、新たながん免疫療法の臨床研究の実現に向けて準備する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
電力系統の電圧崩壊回避のための自律分散制御に関する研究

現状の電圧調整器群は主に系統末端に無数に存在し、現状では単独、個別に動作している。本研究の目的は、従来の研究成果を基礎として、同質なコントローラから成る電圧制御機器において、近隣のコントローラ間のデータ通信機能を持たせた自立分散制御方式を新たに開発することにある。これまでに、ある程度以上の重負荷状態においては、トランスタップ制御は電圧崩壊を加速する要因となることが知られていたが、本研究では、まずこのような現象(トランスタップ群の逆動作現象)の判定条件を導出し、この条件を用いたタップロック制御について検証を行った。次に、現状の制御方式において変圧器タップ群の動作解析を行い、変圧器の振動的な振る舞いは現状方式では回避し得ない問題であることを指摘し、これを回避する制御規範を提案した。そして、各トランスタップで独自に分散制御を行うための自律分散制御方式について検討を行い、電圧の質とタップ切替回数を協調させ、さらに電圧崩壊を回避するタップロック機能を組み込んだ具体的な自律分散形の制御方式を提案した。本制御方式は従来にない新しい方式であり、そのため用いているアルゴリズムは必ずしも最適なものではない。しかしながら、電圧の質およびタップ切替回数ともに従来方式を上回る性能が得られ、タップロック機能も良好に動作することを確認した。また、これらの研究と並行して、二次電圧系統の電圧調整機器群と基幹系統の電圧制御の協調問題を検討するための準備として、最大負荷点を利用した電力系統の監視・制御方式およびその計算手法等についても新たな提案を行った。本研究で提案した自律分散型タップ制御方式は、電圧調整機器群の制御方式として従来にないものである。従って、提案方式において今回検討を行った制御アルゴリズムは非常に簡単なもので、必ずしも最適なものではない。しかし、非常に簡単なアルゴリズムで従来の性能を上回る結果が得られたことは、この種の方式に対する今後の大きな可能性を示しているものと考えられ、更なる研究が必要である。
地理情報の集計誤差に関する研究

本研究の成果は大きく三つに分けられる.第一は,ミニ・マックス間題及びミニ・サム問題において,集計単位と立地誤差及び費用誤差との関係を明らかにした.特に,両誤差ともに集計単位の二乗に比例することが分かった.メッシュ・デ-タは不確実性を伴っているわけで,メッシュ・デ-タで得られる結論は,その精度を併せて示すことで意味を持つ.本研究では,メッシュ・デ-タを用いたミニ・マックス問題及びミニ・サム問題での誤差を理論的に抑えた.第二は,ミニ・マックス問題がミニ・サム問題より集計化に対して安定していることを明らかにした.したがって,現実の問題として頻繁に解かれるミニ・サム問題の場合,ミニ・マックス問題の場合と同じ精度を得るためには,より小さな集計単位を用いなければならない.第三は,ミニ・マックス問題及びミニ・サム問題において,立地誤差と費用誤差とが逆のパタ-ンを示すことを導いた.各々の問題において立地誤差が最大を達成する場合,またそのときに限り,費用誤差が最小となる.逆に,立地誤差が最小を達成する場合,またそのときに限り,費用誤差が最大となる.今年度は以上の理論的結果の導出の他に,計算機による数値実験,さらにはジョインなどの空間的相関係数への応用,さらに熊本市の調査区デ-タの整備などを試み,また他の研究者との討論を行った.このもとにより,理論値の振舞いを視覚的に把握でき,また別な角度からモデルを見ることができた,研究の精致化及び発展が可能となった。
ヒトNKT細胞の生体内分布と消化器疾患との関わりについての研究

ヒトNKT細胞をNK抗原である抗CD161抗体とT細胞抗原である抗CD3抗体を用いて同定した.リンパ球は、十分なインフォームドコンセントを行った後、手術時の切除標本から採取した.結果、ヒトNKT細胞と考えられるCD3+CD161+T細胞は、マウスのNKT細胞と同様に肝臓に多く存在することがわかった.しかし驚いたことに、マウスと異なりヒトでは腸管上皮内(特に小腸)にもNKT細胞が多数存在していることがわかった.次にNKT細胞と病態との関わりについて調べてみた.消化器癌の1つである大腸癌の患者では、末梢血中にNKT紳胞が増加していることがわかった.また、癌局所のリンパ球である腫瘍浸潤リンパ球の多くはNKT細胞であった.炎症性腸疾患であるクローン病では、末梢血と腸管上皮内でNKT細胞が増加していた.一方、潰瘍性大腸炎では末梢血ではNKT細胞は健常人と変わらなかったが、腸管上皮内ではクローン病と異なり寧ろNKT細胞は減少していた.以上より、NKT細胞はマウスでの研究と同じく、ヒトでも腫瘍免疫、特に抗腫瘍免疫に大きく関わっている可能性が考えられた.また、腸管の自己免疫疾患といわれるクローン病では、全身でも局所でもNKT細胞が増加していたこと、潰瘍性大腸炎では局所でのみNKT細胞が減少していたことより、NKT細胞の観点からはクローン病と潰瘍性大腸炎は違った病態であり、NKT細胞はクローン病に関しては病態を促進させ、潰瘍牲大腸炎に関しては病態を抑制する働きがあるのではないかと考えられた.ヒトNKT細胞をNKマーカーであるCD161陽性T細胞と定義し,生体内での分布を調べた。十分に患者にインフォームドコンセントを行った後,我々が通常行っている手術の切除標本(肝,脾,小腸,大腸)や末梢血よりリンパ球を取り出し、抗CD3抗体と抗CD161抗体で2重染色しFACScanで解析した。ヒトNKT細胞はマウスと同じように肝に多く存在したが、マウスとは異なり腸管上皮にも多く存在していた。特に空腸上皮内に多く存在し,回腸,大腸の順であった。末梢血や脾には,肝,腸上皮に比し少量のNKT細胞しか存在していなかった。次に、各臓器ごとのNKT細胞が同じものかどうかを各種抗体を用いた3重染色をすることで明らかにした。どの臓器でも,CD161陽性T細胞はCD8陽性細胞が優位であり,CD4陽性細胞は少なかった。肝CD161陽性T細胞は,他のNKマーカーであるCD56を多く発現していたが,腸上皮CD161陽性T細胞のほとんどはCD56を発現していなかった。CD57やCD16の発現については,どの臓器のCD161陽性T細胞もほとんど同じであった。マウスNKT細胞はVα14を多く使用しているが,ヒトNKT細胞はそのホモログであるVα24をほとんど発現していなかった。これらの結果は,ヒトNKT細胞の生体内分布や性質はマウスNKT細胞と異なるものである可能性を示唆している。これらの結果は,現在論文投稿中である。ヒトNKT細胞をNK抗原である抗CD161抗体とT細胞抗原である抗CD3抗体を用いて同定した.リンパ球は、十分なインフォームドコンセントを行った後、手術時の切除標本から採取した.結果、ヒトNKT細胞と考えられるCD3+CD161+T細胞は、マウスのNKT細胞と同様に肝臓に多く存在することがわかった.しかし驚いたことに、マウスと異なりヒトでは腸管上皮内(特に小腸)にもNKT細胞が多数存在していることがわかった.次にNKT細胞と病態との関わりについて調べてみた.消化器癌の1つである大腸癌の患者では、末梢血中にNKT紳胞が増加していることがわかった.また、癌局所のリンパ球である腫瘍浸潤リンパ球の多くはNKT細胞であった.炎症性腸疾患であるクローン病では、末梢血と腸管上皮内でNKT細胞が増加していた.一方、潰瘍性大腸炎では末梢血ではNKT細胞は健常人と変わらなかったが、腸管上皮内ではクローン病と異なり寧ろNKT細胞は減少していた.以上より、NKT細胞はマウスでの研究と同じく、ヒトでも腫瘍免疫、特に抗腫瘍免疫に大きく関わっている可能性が考えられた.また、腸管の自己免疫疾患といわれるクローン病では、全身でも局所でもNKT細胞が増加していたこと、潰瘍性大腸炎では局所でのみNKT細胞が減少していたことより、NKT細胞の観点からはクローン病と潰瘍性大腸炎は違った病態であり、NKT細胞はクローン病に関しては病態を促進させ、潰瘍牲大腸炎に関しては病態を抑制する働きがあるのではないかと考えられた.
変形性膝関節症患者における大腿四頭筋の筋量分布と筋内脂肪

変形性膝関節症は、関節軟骨の変性・摩耗により膝関節の機能障害を生じる疾患で、中高齢の女性に多く発症する。これまでの研究から、変形性膝関節症患者では膝関節伸展筋力の低下および膝関節伸展筋力を生み出す大腿四頭筋の萎縮がみられることが示されているものの、それらの研究では、筋内脂肪の影響を考慮していない、大腿四頭筋全体の筋断面積を一部の箇所のみで評価している、という問題点があった。そこで本研究の目的は、変形性膝関節症患者の大腿四頭筋において、筋内脂肪の蓄積および萎縮が生じている筋・部位を明らかにすることとした。平成30年度は、筋内脂肪の定量について検討を行った。筋内脂肪を定量する方法はいくつかあるが、本研究では水と脂肪の位相差を利用して両者を分離するDixon法によるMRI(核磁気共鳴画像)を撮像し、対象者の筋内脂肪の含有率(fat fraction)を求めることとした。ただし、MRIを撮像する際には、さまざまなパラメータ[エコー時間、繰り返し時間、スライス厚、スライス間隔、撮像野(field of view: FOV)など]を決定する必要があり、それらの値によって得られる画像の質や反映される情報が異なる。そこで、同様の手法を用いている先行研究を参照しながら、本研究の目的に合致する撮像方法の検討を行った。健常者および変形性膝関節症患者を対象とし、3T(テスラ)のMRI装置を用いて撮像パラメータの異なるMRIを撮像し、脂肪含有率の比較を行った。その結果、変形性膝関節症患者における患側と健側の脂肪含有率を比較するために適した撮像パラメータを決定することができた。現在、決定した方法で変形性膝関節症患者を対象としてMRIの撮像を進めている。本研究の目的に合致したMRIの撮像パラメータの検討に、当初の想定よりも時間を要してしまったため。膝OA患者における患側と健側の脂肪含有率を比較するために適した撮像パラメータを決定することができたことから、膝OA患者を対象とした実験を進め、患側における筋内脂肪の蓄積の特徴を明らかにする。平成30年度の遅れを取り戻すために、より精力的に研究を進めていく予定である。予備実験に時間を要したため、実験対象者に支払う謝金および学会発表のための旅費が想定を下回った。平成30年度の遅れを取り戻すため、より精力的に研究を進め、実験にかかわる謝金や学会発表にかかわる旅費を使用する予定である。
ミューエスアール法による強相関電子系の研究

1.パイロクロア格子を有する酸化物超伝導体RbOs_2O_6およびCsOs_2O_6の強い横磁場下でのμSR測定をカナダTRIUMF研究所(以下、TRIUMF)でおこなった。それぞれの超伝導体において、磁束格子状態の形成にともなうミュオンスピン緩和率の増大を確認した。また異方的超伝導状態の可能性を検証するために磁場進入長の磁場依存性の測定をおこなった。RbOs_2O_6においては磁場によって磁場進入長が増大する様子が観測され、準粒子励起の増大を示唆する結果が得られた。しかしながら測定温度が約0,5T_cと比較的高温であったため、熱による準粒子励起の可能性も排除しきれず、超伝導秩序変数の異方性についてはさらに低温における検証が必要である。一方、CsOs_2O_6においては他のKOs_2O_6,RbOs_2O_6と比較して超伝導状態でのミュオンスピン緩和率が小さく、また磁場印加にともなって、この緩和率の値はさらに急激に小さくなっていくことが明らかとなった。解析によって、この急激な変化は上部臨界磁場が従来報告されている値よりもかなり小さいと仮定すれば、磁場に依存しない磁場侵入長として解釈できることが示された。つまりCsOs_2O_6は異方性の非常に小さな従来型の超伝導である可能性が考えられる。この点についてμSR測定自体により上部臨界磁場を決めることが重要であると考え、今後も引き続いて測定をおこなう。2.昨年度実験をおこなったスピネル酸化物超伝導体LiTi_2O_4の、今回はさらに過剰Liドープ試料について強い横磁場下でのμSR測定をTRIUMFでおこなった。Li_<1.1>Ti_<1.9>O_4の試料ではLiを過剰ドープしない試料と同様な超伝導転移にともなうミュオンスピン緩和率の増大を観測した。しかしLi_<1.2>Ti_<1.8>O_4およびLi_<1.3>Ti_<1.7>O_4の試料ではバルクな超伝導転移を示唆する緩和率の変化は観測されず、従来のマクロ測定の報告内容を支持する結果であった。ただし超伝導が観測されない試料では低温になるにつれ徐々に緩和率が上昇して恥く傾向が観測されており、これは磁気モーメントの臨界緩和に関連した現象と考えられる。この系の超伝導と磁性との関連を明らかにする上で重要な新たな発見であると考えている。3.重い電子的な特異な基底状態を持つスピネル酸化物LiV_2O_4について、最近、単結晶の合成に物性研グループが成功し、その単結晶を用いたμSR測定をおこなった。我々が従来、多結晶試料の測定において指摘してきた相分離状態が単結晶試料でも観測され、試料の質の不均一さによるものではなく、相分離状態がこの系の本質的な現象であることが示された。1.重い電子系超伝導体CeCu_2Si_2,CeCoIn_5,CeIrIn_5,Ce(Rh_<0.5>Ir_<0.5>)In_5のμSR測定をカナダTRIUMF研究所(以下、TRIUMF)および高エネルギー加速器研究機構(以下、KEK)において実施した。CeCu_2Si_2については磁気的A相において超伝導の出現を示す信号が観測され、磁性と超伝導の共存状態をミクロ測定において確認することができた。CeCoIn_5およびCeIrIn_5では精密観測により時間反転対称性のやぶれた超伝導状態において期待される自発磁化の有無を検証したが、磁化の出現を示す実験結果は得られず、すなわち、これらの物質の超伝導状態は偶パリティのクーパー対が担っていることを示唆する結果となった。Ce(Rh_<0.5>Ir_<0.5>)In_5ではNMR測定などより磁性と超伝導の共存を示す結果が得られていたが、μSR測定の結果、それらは別々のドメインにおいて存在しているらしいことがわかった。2.磁気フラストレーション構造を持ったスピネル化合物LiV_2O_4およびMgTi_2O_4のμSR測定をTRIUMFおよびKEKにおいて実施した。LiV_2O_4においては異なる2種類の磁気モーメントの出現を観測し、この磁気モーメントの存在がこの物質で観測されている重い電子的挙動の謎を解く鍵になるのではないかと注目している。またMgTi_2O_4は最近になって良質な試料が作成できるようになった物質であるが、この物質の測定では低温で0.03MHz程度の磁気緩和が観測された。ただしこの緩和率の大きさは帯磁率から見積もられた磁性不純物の寄与としても説明できる程度であり、MgTi_2O_4の本質的な基底状態の解明については今後さらに試料の質の改良を待つ必要がありそうである。3.圧力下μSR測定の実現に向けて圧力セルのデザインおよび材質の選定を行った。協和製作所の協力により日本ポリペンコ社のUL-1000樹脂を用いた圧力セルを試作し、およそ2GPaの圧力発生が可能であることを確認した。さらにμSR測定に対するバックグランドの評価を行ったところ、圧力セルにとまったミュオンのほとんどがミュオニウムを作ることがわかり、通常の磁性体などのμSR測定においては全く影響のないことがわかった。ただし圧力セル全体の冷却には通常の金属セルよりもかなり時間のかかることが判明し、今後、限られたビームタイムの中で効率よく実験を遂行するために冷凍機のデザインも含めた見直しは必要であろう。

1.スピンアイス化合物Dy_2Ti_2O_7において最近、見出された磁場中カゴメアイス状態についてカナダTRIUMF研究所(以下、TRIUMF)で縦磁場μSR実験による研究を行った。その結果、カゴメアイス状態では磁気モーメントのゆらぎが非常に発達していることが分かった。このことは、2次元カゴメ格子面内における磁気フラストレーションに由来するものと考えられ、現在、ミュオン静止サイトの同定、および磁気構造等の定量的な解析が進行中である。2.パイロクロア格子を有する酸化物超伝導体KOs_2O_6,RbOs_2O_6およびLiTi_2O_4のμSR測定をTRIUMF、高エネルギー加速器研究機構(以下、KEK)において実施した。KOs_2O_6では磁場中の磁束格子状態にともなうミュオンスピン緩和を観測し、異方的な超伝導状態が実現しているという結論に至った。またLiTi_2O_4においても同様な測定を行い、やはり磁場中で準粒子励起の増大している様子が観測された。しかしこの物質では比熱等他の測定によって等方的な超伝導ギャップの存在が指摘されており、我々の結果はさらに小さなエネルギーのギャップをともなった多重ギャップである可能性を示唆していると考えられる。3.2.の関連物質としてパイロクロア格子を有するCd_2Os_2O_7のμSR測定をKEKにおいて行った。この物質は約230K付近で金属-絶縁体転移を示すことが他の測定などから報告されているが、絶縁体に転移した後の状態については、例えばNMR測定では信号が消失してしまうため、よく分かっていなかった。我々の測定の結果、230Kで絶縁体転移した直後では磁気フラストレーショーンに起因すると思われる非常に速い磁気ゆらぎをともなった状態であり、さらに低温にすることでSDW的な磁気転移の出現が明らかとなった。4.S=2のハルデンギャップ物質である可能性が指摘されているFe^<2+>イオンを含んだジャメソナイト化合物FePb_4Sb_6S_<14>のμSR測定をTRIUMFで行った。これまでハルデンギャップ状態の検証は主にS=1の磁性体で行われており、S=2でハルデンギャップ状態がどうなっているかについては、あまり詳しく調べられていなかった。今回の測定の結果、低温では端のスピン自由度に由来すると思われるスピングラス的な磁気転移を観測し、さらに磁気転移温度以下でもミュオンスピンの緩和が見られない非磁性状態の領域が試料体積比でおよそ30%存在することが明らかとなった。これは試料中に240格子長程度の1次元鎖が形成されているとすると矛盾なく解釈でき、すなわちこの物質がS=2ハルデンギャップ状態のモデル物質である可能性を支持する結果となった。1.パイロクロア格子を有する酸化物超伝導体RbOs_2O_6およびCsOs_2O_6の強い横磁場下でのμSR測定をカナダTRIUMF研究所(以下、TRIUMF)でおこなった。それぞれの超伝導体において、磁束格子状態の形成にともなうミュオンスピン緩和率の増大を確認した。また異方的超伝導状態の可能性を検証するために磁場進入長の磁場依存性の測定をおこなった。RbOs_2O_6においては磁場によって磁場進入長が増大する様子が観測され、準粒子励起の増大を示唆する結果が得られた。しかしながら測定温度が約0,5T_cと比較的高温であったため、熱による準粒子励起の可能性も排除しきれず、超伝導秩序変数の異方性についてはさらに低温における検証が必要である。
産業融合のメカニズム分析

本研究では、産業融合について理論的および実証的に分析を行った。結果は3点にまとめられる。第1に、産業融合の過程で異業種に属していた商品構成をどこまで拡張することにコミットするのかが企業間競争において重要となることを示した。第2に、産業融合が2面市場の性格を持つ結果、分配上の問題が発生し融合による市場の形成を阻害する可能性があることを示した。第3に、産業融合が全産業にわたる現象であることを確認し、産業融合と労働移動の代替性、産業融合と投資活動および研究開発活動との強い相関、垂直的統合の傾向との相関を確認した。本申請研究の目的は、産業融合について、理論的および実証的に分析を行うことである。産業融合下では、企業はこの環境変化に適合するため、それまで異なる産業分野に属していた企業と競合し、特に隣接領域に進出していく傾向を持つ。その結果、差別化が強い下での企業間競争が主要な競争のタイプとなる。2012年度には、特にこの部分を中心に競争の特性がどのように変化するのかを中心に理論的分析を行った。特に、異業種間企業の競争が、通常の競争形態と異なるのは、価格における競争のみならず、製品ライン、サービス範囲などの企業の供給スコープを設定しながらの競争となることである。どこまで異業種に属していた生産ラインまで供給することにコミットするのかが重要となる。この企業間のゲームの戦略空間の広がりによって、通常のゲームの枠組みを拡張しなければならないが、この枠組みは一定程度完成することができている。このタイプの競争の帰結は、自らのテリトリーを新しく築こうとする傾向を示唆するものであり、一旦融合が始まると急激に競合が進むという予想は見直さなければならないことが分かっている。現在、このフレームワークを拡充しているところである。2012年度中に研究成果を海外学会において報告することを予定していたが、2011年度に完成していた段階の論文よりも、進展した内容の論文を作成できる見込みが立ったこと、また申請者が2012年度に所属先を変更したこともあって、学会報告は2013年度に延期することとした。現在、すでに論文はEARIE(European Association for Research in Industrial Economics)2013年度大会にアクセプトされている。2012年度中に予定していた経費の使用も学会報告に伴うものを中心としていたため、予算の大きな部分を2013年度に使用する計画を立てている。2013年度には、以下の3点において研究をまとめた。第1に、前年度の研究成果を下に、より一般的な形での理論モデル分析を進めた。異業種に属していた生産ラインを、どこまで拡張することにコミットするのかが、企業間競争において重要となり、ゲームの戦略空間が拡張される結果、自らのテリトリー空間として商品属性空間上に新しく自らの市場分野を築こうとする傾向が存在することが示されている。この成果は、テリトリー制をめぐる競争形態に即して応用し、Competition for Territories under Switching Costと題する論文にまとめ、EARIE2013年度大会において報告した。第2の方向として、産業融合は一定のスタンダードを構築し、価格および少数の商品属性パラメータのみでは示されない情報の交換を実現するシステムの構築を伴うことが示された。この変化は、2面市場としての性格を産業融合が持つことを示唆している。当然、2面市場特有の問題が発生することが予想される。この知見を下に、産業融合に伴う問題点を、小売市場を対象にケーススタディを行った。この成果はStrategy and Trust in Two-sided Marketとしてまとめ、GRC2014 ,IRBM大会において報告した。第3の方向として、研究計画の当初の基幹である製造業サーベイデータを用いた産業融合の実態と、その展開が与える効果の包括的実証分析がある。理論的分析で得た各仮説が、ほぼ肯定的に実証されている。産業融合と労働移動の代替性、産業融合と投資活動および研究開発活動との強い相関、垂直的統合の傾向との相関等が確認された。この部分の成果は、日本経済政策学会平成26年度大会共通論題として報告することが決まっている。産業融合はこれまで多く論じられてきたが、そのほとんどは現象論として論じたものであり、必ずしも厳密な理論的分析、実証的分析の対象とはされてきたとは言えなかった。ゲーム論に基づいたモデルを用いて、企業・産業レベルの代替財補完財への参入メカニズムを表すモデルを構築し、産業横断的な実証分析と特定産業の詳細な分析によって、その一般的傾向を確認し、望ましい技術政策と規制政策のあり方を論じることが目的である。初年度では、主に産業融合が発生する基本的メカニズムを説明するモデルを作成した。

このモデル作成のため、既存の産業間競合および空間的競争に関する文献を渉猟し、補完財の供給を明示的に扱う、2期間ないしは3期間モデルが分析において有効であることを確認し、基本モデルを作成した。23年度末までにこのモデルの基本的な性質を整理し、モデルの整合性を高めるための諸検討を行った。さらに公表のための準備を進めている。このモデルは本申請研究の根幹となるものである。あわせて、モデルから導出される基本的な命題である、産業は一般的に技術的な特性に依らず産業の成長過程において隣接分野に進出する傾向を持つという仮説を実証するためのデータ蓄積の準備が進められた。このデータは主に電力・エネルギー関連事業において収集している。これは他分野に比べてすでにデータが整備されていることが多いからである。さらに次年度以後産業横断的な分析を行うために一般製造業のデータ収集について予備的検討が行われた。平成24年度には、実証研究とケーススタディの準備を中心とした作業を計画していた。平成23年度の準備の上で、これらの作業は順調に行われたが、未だ成果を論文の形で出す段階には至っていない。特に産業融合が顕著なエネルギー産業を中心に実証分析を行うことが適切であると分かり、これらの事業を中心に、資料を収集し、分析を加えている。また、理論分析のモデルにおいて、当初予期していなかった形でモデルの分析機能を付加する必要が生じたので、その作業も重点的に行なわれ、公表予定の論文の形となっている。それにあわせて、達成部分の説明にあるとおり、当初24年度に予定していた学会報告を25年度に延期をしたため、24年度には論文の拡充と投稿準備を行っている。ただ、これらの予定外の進行も、最終的な結果を拡充する方向に合わせての進行であり、最終的なアウトプットの予想という観点から評価する限り、問題とするものではない。平成23年度には本申請研究の根幹部分となる基本モデル構築と次年度以後に行われる実証分析のためのデータの整備等が計画されていた。このうち、基本モデル構築については、ほぼ予期した機能を有する基本モデルを構築し、現在そのモデルの機能と動作を様々な観点から検証する段階に入ることができている。また、一定の段階で公表し、他の研究者からの議論およびコメントをえるための準備を進めている。また、データ整備等については多様な資料を収集し、モデルに合わせて必要と考えられるデータベースの形式を考察し、整備の作業が進められている。25年度は、本研究計画の完成年度であるため、結果のまとめと、報告等に多くを費やす予定である。第1に、現在投稿中の論文の報告を実現することが必要である。現在投稿中の論文は、中途結果の報告であるため、ある程度限定した内容での論文となっている。さらに、理論部分の論文として、当初計画していた形でこれを完成させるためには、一般的な内容に拡充したものであることが期待される。当該年度中に公刊できるかどうかは現在不確かであるが、できるだけ早い段階で理論部分として、この部分についても発表を目指したい。
脳組織活性計測用OCTに関する基盤研究

脳組織活性とOCT信号の関係に関して検討を行った。脳組織の温度を恒温に保った場合でも、心停止前にOCTの信号強度が増大する。周期的な組織温度変化に対しては、OCT信号との間に負の相関関係があり、OCTの信号増大に麻酔薬の影響はない。ATPの生成に関係深いチトクロームCオキシダーゼ(CcO)の分光測定では、拡散反射光測定で、心停止に伴い、相対的に波長1.2μmの信号増大が確認され、CcOが還元状態に変化する結果が得られた。波長0.5μm0.9μmに対する脳スライスの拡散反射・透過光スペクトル測定では、虚血時に、吸収係数の増大と散乱係数の減少が測定された。関係解明に関するさらなる検討が必要である。今年度は,初年度であり,ラット脳組織でのOCT信号と組織活性因子との関係について以下の測定を行った。組織活性とは,組織内のATP濃度と考えられ,組織温度は、全代謝においてATP生成の反応速度を律するので、まず、OCT信号増大と組織温度との関係を検討した。測定1:脳組織温度を維持し、OGD(糖酸素欠乏)によるOCT信号変化を測定した。頭蓋骨を研磨した麻酔下のラットの胸部2箇所に心電測定用の電極を埋めこみ、胴体部と頭部を熱伝導体で覆い、胴体部を加熱用のヒーターで包む。ラット頭頂部のOCT測定部位の近傍である側部組織に温度モニター用の熱電対を深さ4mm程度埋めこむ。測定では過剰麻酔後、心拍が不規則になり組織温度が低下し始まるので、組織温度が低下しないように胴体部のヒーターへの電力を調整し、OCT測定を行う。前述と同様に、脳組織の三次元断層画像を領域4x4x2.9(深さ)mm^3に対して、初回から3回目までは10分間隔で同じ測定を行い、その後、OGDのための過剰麻酔を行って、組織温度を維持しつつ計22回の測定を行う。結果として,安楽死後,頭部の温度を一定に保ってもOCT信号の増大が再現性よく測定された。これより,脳組織内部の局所的な梗塞部で温度が一様でも,OCT信号の増大があることが示唆された。測定2:麻酔下で周期的な組織温度変化時のOCT信号と心電信号の変化を測定した。組織温度を麻酔下の初期組織温度と心停止に至る温度より僅かに高めの温度間で周期的に制御したときのOCT信号の変化を心電信号と共に測定した。これより、組織温度とOCT信号変化との相関関係が示され,脳組織の部位により,相関係数が異なることがわかった。組織活性とは、組織内のATP濃度と考えられ、組織温度は、全代謝においてATP生成の反応速度を律する。組織温度を下げるとATPの生成レートと消費レートが共に低下し、20°C付近では生成は停止し、能動輸送による消費によりATPが枯渇し、神経組織は機能不全になることが報告されている。そこで、周期的に組織活性を制御する目的から、組織温度を周期的に変化させて、OCT信号変化との関係を検討した。測定1 :頭蓋骨を研磨した麻酔下のラットの胸部2箇所に心電測定用の電極を埋めこみ、組織温度を下げる場合は、胴体部を冷水パッドで覆い組織温度が20°C付近になるまで、心拍信号とOCT画像の測定を行った。組織温度が20°C付近になった時点で冷水パッドを除き、胴体部に敷いてあるシートヒーターで加温し、組織温度が、30°C付近になったら、再度、冷水パッドを用いて組織温度を低下させた。これを550minに渡って4周期行い、OCT信号との相関関係を検討した。OCT画像と心電信号の測定は、10min間隔で継続的に行った。脳組織の三次元断層画像は領域4x4x2.9(深さ)mm^3である。測定は、4匹のラットに対して行われ、OCT信号と組織温度では、相関係数の平均値が-0.411、0CT信号と心拍数では、-0.480が得られた。このように負の相関係数より、ATP濃度の低下に伴い、OCT信号増大の関係が示唆された。測定2 : in vitoラット脳でのATP濃度変化を分光学的に得ることは、OCT画像信号とATP濃度変化との関係解明に有用である。そこで、ヘモグロビンの酸化還元状態で吸収スペクトル変化の少ない波長1.1μm以上の領域で、ATP濃度変化と関係深いCcOの吸収スペクトル変化に着目し、心停止に伴ってATP濃度が減少する結果が得られた。これは、OCT画像測定と同時に分光学的にATP濃度の増減を示す情報が得られる可能性を示している。