hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心筋カルシウム制御タンパク質及びイオンチャネルの機能における糖鎖修飾の役割

糖尿病患者の心臓は、冠状動脈が正常であっても機能低下していることが多い。心筋自体の問題が生じてると考えられ、糖尿病性心筋症と言われている。しかし、そのメカニズムの詳細は分かっていない。本研究では、糖尿病で増加すると言われているO型糖鎖であるO-GlcNAcによる修飾に注目して、心機能との関連性を調べた。その結果、心機能の維持に関わっているタンパク質がO-GlcNAc修飾されることにより、機能異常を起こし、心機能低下の原因になっていることが分かってきて、糖尿病性心筋症の一つのメカニズムと考えられた。今後は病態をつかむだけでなく、これらの基礎データをもとに心不全治療薬の開発に結び付けていきたい。糖鎖はタンパク質の主要な翻訳後修飾分子の一つであり、様々なタンパク質の機能を制御している。本研究では、心筋収縮機能に重要な働きをしているカルシウム制御タンパク質や心調律と関連性のあるイオンチャネルに対して、N型糖鎖やO型糖鎖による修飾がそれらの機能に与える影響を明らかにし、それらの機能を制御する糖鎖を標的とした心不全や不整脈の治療に対するin vivoを含めた基礎データを提供することを目的とする。申請者らは心筋小胞体タンパク質の一つであるホスホランバンがO-GlcNAcにより修飾され、そのリン酸化が抑制されることを証明した(Yokoe, S.etal. Glycobiology, 10:1217-1226, 2010)。その他の心筋小胞体タンパク質のO-GlcNAc化を免疫沈降法を用いて多くのタンパク質を検討していく中で、平成25年度には、心筋小胞体タンパク質でカルシウムセンサーと考えられているSTIM1がO-GlcNAc化されることを見出した。STIM1はストア作動性カルシウム流入(SOCE:store-operated calcium entry)に関与しているタンパク質で、小胞体内のカルシウム濃度が低下することによりその局在を変え、細胞膜にあるOrai1というカルシウムチャネルと結合することにより、細胞内カルシウムを上昇させる(SOCE)。このSOCEが心肥大や心不全に関与すると考えられるが、STIM1のO-GlcNAc化がこのSOCEにどう影響していくかを現在鋭意検討中である。O-GlcNAc化が亢進すると言われている糖尿病における心機能障害にどの程度まで関わっているかまで検討する予定である。申請者らは心筋小胞体タンパク質の一つであるホスホランバンがO-GlcNAcというO型糖鎖により修飾され、そのリン酸化が抑制されることを証明した。(Yokoe,S.etal, Glycobiology,10:1217-1226, 2010)。その他の心筋小胞体タンパク質のO-GlcNAc化を粘液沈降法を用いて多くのタンパク質を検討していく中で、平成25年度には、心筋小胞体タンパク質でカルシウムセンサーと考えられているSTIM1がO-GlcNAc化されることを見出した。STIM1はストア作動性カルシウム流入(SOCE:store-operated calcium entry)に関与しているタンパク質で、小胞体内のカルシウム濃度が低下することによりその局在を変え、細胞膜にあるOrai1というカルシウムチャネルと結合することにより、細胞内カルシウムを上昇させる。このSOCEが心肥大や心不全に関与すると考えられるが、STIM1のO-GlcNAc化がこのSOCEにどう影響していくかは検討中である。26年度には、新たにサルコリピンという骨格筋と心房筋に強く発現している筋小胞体タンパク質が、O-GlcNAc化されることを見出し、その修飾部位の同定し、現在リン酸化への影響を検討中である。in vitroの実験として、心筋小胞体タンパク質の一つであるホスホランバンがO-GlcNAcというO型糖鎖により修飾され、そのリン酸化が抑制されることを証明した(Yokoe,S,etal, Glycobiology,10:1217-1226,2010)。また、その他の心筋小胞体タンパク質のO-GlcNAc化を免疫沈降法を用いて多くのタンパク質について調べていく中で、さらに心筋小胞体タンパク質でカルシウムセンサーと考えられているSTIM-1がO-GlcNAc化されていることを見出した。さらに、in vivoの実験として、2週間の反復性の低酸素刺激を野生型マウスとO-GlcNAc化が促進しているO-GlcNAc転移酵素(OGT)高発現マウスに与え、心臓リモデリングへの影響を比較検討した。その結果、野生型マウスでは典型的な心肥大、線維化が認められたのに対し、OGT高発現マウスではほとんど認められなかった。

このことより、O-GlcNAc化により、心肥大、線維化といった心筋リモデリングが抑制されることが分かり、そのメカニズムとしてNFAT,NF-κBという転写因子の活性低下が関与していることを解明した(論文準備中)。反復性の低酸素刺激における心筋リモデリングにO-GlcNAc化は抑制的に働き、そのメカニズムの一つとしてNFAT,NF-κBという転写因子の活性制御が関与していることを見出したが、心臓圧負荷モデル(TAC)での解析が途上になってしまったことがやや遅れていると判断した理由である。この遅れた原因として、この病態モデルの確立に予想以上に時間がかかったことが考えられた。糖鎖はタンパク質の主要な翻訳後修飾の一つであり、様々なタンパク質の機能を制御している。本研究では、3年間で心機能に重要な働きをしているカルシウム制御タンパク質や心調律と関連性のあるイオンチャネルに対して、N型糖鎖やO型糖鎖による修飾がそれらの機能に与える影響を明らかにし、糖鎖を標的とした心不全や不整脈の治療に対するin vivoを含めた基礎データを提供することを目的としてきた。まず、心筋小胞体タンパク質の一つであるホスホランバンがO-GlcNAc修飾され、そのリン酸化が抑制されることを突き止めた。また、筋小胞体のカルシウムセンサーであるSTIM-1もO-GlcNAc修飾され、その機能を抑制していることを見出し、現在はどのアミノ酸がO-GlcNAc修飾されるか検討中であると同時に、in vivo実験で心不全との関連性を調べている。O-GlcNAc転移酵素であるOGTの高発現マウス(Ogt-Tg)を用いたin vivoの実験も行い、野生型マウスでは大動脈縮窄術(TAC)4週間後に心不全状態になるが、Ogt-Tgでは心機能低下が野生型より有意に低下していた(心不全がひどくなった)。そのメカニズムとして、OGTの過剰発現により増加したO-GlcNAc修飾がGSK3βという分子に起こり、リン酸化が抑制されることにより活性化することが一因であることを見出した。それを検証するためにGSK3β阻害剤をTAC前後で投与しておくと、適度な心肥大が起こり、4週間後の心機能が改善していた。このことより、GSK3βのO-GlcNAc修飾がNFATという心肥大を起こす転写因子を活性化し、心筋壁の菲薄化を防ぎ、圧負荷による心不全を改善していることをin vivoで証明することができた。糖尿病患者の心臓は、冠状動脈が正常であっても機能低下していることが多い。心筋自体の問題が生じてると考えられ、糖尿病性心筋症と言われている。しかし、そのメカニズムの詳細は分かっていない。本研究では、糖尿病で増加すると言われているO型糖鎖であるO-GlcNAcによる修飾に注目して、心機能との関連性を調べた。その結果、心機能の維持に関わっているタンパク質がO-GlcNAc修飾されることにより、機能異常を起こし、心機能低下の原因になっていることが分かってきて、糖尿病性心筋症の一つのメカニズムと考えられた。今後は病態をつかむだけでなく、これらの基礎データをもとに心不全治療薬の開発に結び付けていきたい。
熱化学活性海面への気体凝縮の研究

凝縮固体表面での気体分子(アルゴン)の凝縮過程を分子動力学法を用いて数値実験を行うとともに、加熱金属(チタン、ジルコニウム、鉄、コバルト、銅、銀)、および非金属(炭素、シリコン)蒸気の固体壁面での凝縮過程に蒸気発生過程でのクラスタ-分布がどのような影響を及ぼすかを調べるために、真空容器内での蒸着膜生成実験を行った。その結果以下のことが明らかになった。(1)気相と凝縮相との間の相変化面には顕著な構造変化は見られない。しかし、凝縮相内には規則性のある構造が見られ、下方になるにつれて、規則性が増加する。(2)相変化境界近傍では気相から凝縮相に入ってくる分子のほうが出ていく分子より、より高い並進エネルギ-を持っている。(3)凝縮、蒸発のエネルギ-流束は相変化境界の内側にピ-クをもっている。(4)加熱金属蒸気中にはかなりのクラスタ-が生成しており、その数密度はモノマ-の数密度と同程度ないしはそれ以上である(5)加熱金属蒸着薄膜の厚さは時間とともに直線的に増加し、凝縮速度はほぼ一定である。一方非金属蒸着膜の厚さは時間と共に必ずしも直線的に増加しない。(6)鉄の蒸着薄膜厚さの時間変化の測定から、真空容器内の圧力が低いほど鉄の蒸気の固定壁面での凝縮速度は大きくなる。本研究結果からはクラスタ-分布と凝縮速度との相関は見いだされなかったが、凝縮現象はクラスタ-によって影響されるためクラスタ-分布と凝縮速度の関係について、今後より系統的な研究が必要である。実験的研究について手持ちの真空装置を実験目的に適するよう改造して来たが、未だ、目的に達するまでに至って居らず、結局、Chanaber全体を新しく作り直すことにし、製作中である。解析的研究についてアルゴン気体を対象として分子動力学法を用いて、アルゴン気体が凝縮していく過程を数値実験を行った。その結果次のことが明らかになった。(1)気体相と凝縮相との界面にははっきりとした境界はみられなかったが、凝縮相内には規則性のある構想が現われた。(2)凝縮相に入ってくる分子は、エネルギーの高い分子の方が低い分子より界面に蓄積しやすい。(3)熱流束のPeakは界面の内側にあるが、凝縮、蒸発のエネルギー流は、局所的にも、時間的に変動している。加熱金属および非金属の固体壁面での凝縮過程は蒸気がモノマ-かクラスタ-を含むかによって異なる。そのため、凝縮する蒸気相でのクラスタ-分布を把握しておくことが重要である。本年度は真空容器内に電子ビ-ムを用いた蒸気の発生源を製作し、発生した金属、非金属蒸気のクラスタ-分布を四重極質量分析計を用いて測定し、かつ、固体表面に生成した蒸着薄膜厚さの時間変化を薄膜測定計を用いて測定し、凝縮速度を求めた。実験に使用した金属、非金属はチタン、ジルコニウム、鉄、コバルト、銅、銀、炭素、シリコンである。(1)加熱金属蒸気中にはかなりのクラスタ-が生成しており、その数密度はモノマ-の数密度と同程度ないしはそれ以上である。(2)加熱金属蒸着薄膜の厚さは時間と共に直線的に増加し、凝縮速度はほぼ一定である。(3)鉄の蒸着薄膜厚さの時間変化の測定から真空容器内の圧力が低いほど凝縮速度が大きくなる。本研究結果からはクラスタ-分布と凝縮速度との相関は見いだされなかったが、凝縮現象はクラスタ-によって影響されるためクラスタ-分布と凝縮速度の関係についてより系統的な研究が必要である。
適切な状況認識の形成における実行系機能の役割

自動車運転中に全く関係のない他の課題に従事することは状況認識の形成や保持を妨害し、重大な事故につながってしまう。状況認識の形成や保持には実行系機能や高次認知機能が重要な役割を有することが指摘されているが、経験者ほどそれらの機能への依存が低く、負担の低い処理方略を採用していると考えられている。本年度は自動車運転に全く関係のない作業を伴った自動車運転時の状況認識について、経験と認知機能への依存に着目して研究を実施した。運転経験の異なる2060代までの男女を対象として、仮想空間上での運転動画を使用した状況認識の評価課題を課した。昨年度に実施した変化検出課題に加え、状況認識を検出・理解・予測という3つの段階での評価を実施するために、ハザード知覚課題も実施した。この課題も短い動画を観察するが、参加者は最後のシーン内に何か危険だと感じるものや、回避行動をとる必要があるもの(ハザード)があったか否かを回答する。「あった」と回答した場合には、それがどこにあったか、何であったか、この後はどういう展開になると思うか、という質問に回答するよう求めた。20代から60代の変化検出課題の成績には差が認められなかったが、ハザード知覚課題の得点には若・中年者層と60代との間に差が認められ、加齢に伴う成績の低下が認められた。さらに、週当たりの運転頻度が低い参加者のハザード知覚課題得点は視空間的な処理と保持の同時遂行能力が高いほど良いという関係が認められたが、高い参加者には両者の間に関係は認められなかった。さらに、週当たりの運転頻度が低い参加者のみを対象として、運転に他の課題(しりとり)を加えて同様の実験を実施した結果、ハザード検出が妨害される傾向にあった。以上の結果から、経験に伴って状況認識の形成に係る認知的処理は変化を示し、実行系機能をはじめとする高次認知機能への依存が低くなることが明らかになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。ダイナミックかつ目標駆動的な課題遂行時に、自らが置かれている状況の理解や未来の予測(状況認識)に失敗することで、重大な事故に繋がる危険な行動を招いてしまう。状況認識には実行系機能を含む高次認知システムが重要であると考えられているが、それらがどのように状況認識の形成や維持に貢献しているのかは明らかになっていない。本研究では、状況認識の形成に実行系機能が果たす役割を自動車運転場面を使用して検証した。普通自動車免許を有する男女を対象として、ドライビングシミュレータ上での運転課題を課した。参加者には交差点や歩行者が存在する市街地コースを交通規制に則って運転し、歩行者の飛び出しや他車両の車線変更などに対応するように求めた。さらに、それぞれが運転した映像を刺激として使用した変化検出課題で状況認識を評価した。変化検出課題では、参加者はランダムな時間の短い動画を観察し、動画が終了した数秒後に表示される静止画が、直前に見た動画の最後の風景と同一か否かを報告するよう求められた。実験の結果、参加者は運転に関する対象が変化したときには、その変化に気づくことができたが、運転に関係しない対象が変化したときには気づくことができなかった。さらに、個人の認知的機能の差による影響を検討するために、視空間的な処理と保持の同時遂行能力と、視覚的な短期記憶能力とを別の課題で評価し、変化検出成績との関係を分析した。その結果、現段階では実行機能を必要とするような視空間的な認知能力や視覚的記憶能力は変化検出とは関係しなかった。ただし、正答率や内観報告から課題難易度が著しく高くいことが示唆されたため、課題の難易度を適正に調整する必要がある。状況認識の評価を実施する方法の実現に時間を要したことが挙げられる。当初の予定では自動車運転課題と平行して、自車の周囲に存在する車両位置を記憶するという方法で状況認識の評価を実施する予定であった。しかし、準備段階において、状況認識を評価するための作業が運転の一環としてではなく運転とは独立した別の作業という位置づけになりやすく、両者を平行して実施することで運転そのものに支障をきたす可能性が高いと判断し、実験計画を再構成することとなった。ドライバの状況認識を評価するための課題も再検討し、結果的に運転と状況認識とは別の時間に別々に実施する方法を採用した。このとき、他車両の配置に関する記憶よりも状況認識に関連する情報処理を反映すると考えられる、運転シーンを使用した変化の検出課題へと評価方法を変更した。変化検出課題では、一般的には静止画が用いられることが多いが、今回は自動車運転という作業の特徴をより反映することができるように、動画を刺激として使用したものを作成したため、情報収集にも追加の時間を要した。その結果、本来であれば、本年度中に二重課題状況での状況認識と実行系機能の関係にまで言及できるように研究を進められる予定であったが、手前の段階である、評価手法の確立までしか研究を進めることができなかった。

運転経験の異なる2060代までの男女を対象として、仮想空間上での運転動画を使用した状況認識の評価課題を課した。昨年度に実施した変化検出課題に加え、状況認識を検出・理解・予測という3つの段階での評価を実施するために、ハザード知覚課題も実施した。この課題も短い動画を観察するが、参加者は最後のシーン内に何か危険だと感じるものや、回避行動をとる必要があるもの(ハザード)があったか否かを回答する。「あった」と回答した場合には、それがどこにあったか、何であったか、この後はどういう展開になると思うか、という質問に回答するよう求めた。20代から60代の変化検出課題の成績には差が認められなかったが、ハザード知覚課題の得点には若・中年者層と60代との間に差が認められ、加齢に伴う成績の低下が認められた。さらに、週当たりの運転頻度が低い参加者のハザード知覚課題得点は視空間的な処理と保持の同時遂行能力が高いほど良いという関係が認められたが、高い参加者には両者の間に関係は認められなかった。さらに、週当たりの運転頻度が低い参加者のみを対象として、運転に他の課題(しりとり)を加えて同様の実験を実施した結果、ハザード検出が妨害される傾向にあった。以上の結果から、経験に伴って状況認識の形成に係る認知的処理は変化を示し、実行系機能をはじめとする高次認知機能への依存が低くなることが明らかになった。次年度は本年度の内容を基盤として、自動車運転に加えてタブレット端末の操作等の別の課題を加えた二重課題の実施によって状況認識の形成が受ける影響を明らかにする。まずは、昨年度の結果から明らかになった問題点である、課題難易度の調整を実施する。刺激ごとに正答率を比較した結果、全体として検出が容易なパターンや対象と困難なものとが明らかになった。この結果をもとに、課題として適度な難易度を実現できるように刺激を追加で作成する等して調整を実施する。さらに、本年度は学生のみを対象として実施し、全体として運転頻度や経験が乏しいものが多かった。次年度はより多様な参加者層を対象として実験を実施し、経験や年代の差にも言及することで、より詳細な分析を可能とする。さらに、状況認識に想定されている検出・理解・予測という3つのレベルを分離して評価できるような実験デザインを適用することも課題として挙げられる。現状で使用している変化検出課題は、シーン内での変化に気づくかどうか、を評価している。したがって、3つの段階における検出段階を強く反映していると考えられる。これに加えて、理解や予測といった、より高次の段階に関しても言及できるような刺激の選定や、補足的な課題の考案を実施する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
脳萎縮の客観的診断尺度であるGMRの年齢、脳血管障害危険因子との相関の縦断的研究

昨年度に引き続き、本研究の被験者のMRI撮像及び臨床データ収集を行った。本年度5月にて被験者443人の撮像及び臨床データ収集を全て終了した。更に、得られた脳画像に対し、頭蓋内体積を灰白質体積で割ることで各個人のgray matter ratio(GMR)を得た。次に前回のプロジェクトと今回の得られたデータから、全被験者のGMRの一年あたりの変化率(Annual Percent Change of GMR:APCGMR)を算出した。その結果、男性は女性よりもAPCGMRが有意に大きく(p<0.001)、また女性では50歳未満よりも50歳以降の方が、有意にAPCGMRが大きい(p=0.008)ことが明らかになった。更に、肥満の指標であるBody mass indexはAPCGMRの有意な説明変数であることも明らかになった。以上の結果から、健常人における脳灰白質体積減少は性差、世代差があることが明らかになり、脳ドックなどの臨床現場において年齢相応の脳体積減少率を用いる際の基礎データになることが期待される。更に、近年の報告からごく軽度のアルツハイマー病群でも、灰白質体積減少率は年齢を合わせた健常群よりも高いことが明らかになっているので、これらの健常群の灰白質体積減少率のデータは脳萎縮を伴う疾患の鑑別や早期発見に非常に有用なデータと考えられる。加えて、50歳前の女性軍での灰白質体積減少率は高齢群や男性群と比較して有意に低いという性差、世代差の結果から、これまで動物実験にて示唆されているエストロゲンの脳細胞保護作用に関して、これを裏打ちしている結果の可能性が考えられ、健常な加齢による灰白質体積減少のメカニズムを推測する上での基礎データの一つになることが期待される。更に、本結果から肥満による灰白質体積減少を縦断研究にて直接示したので、脳灰白質体積の観点から肥満の予防の重要性を明らかにした。本研究の被験者候補として、8年前から3年間に渡って当研究分野で行った青葉脳画像リサーチプロジェクトにてMRIを撮像した1620人の中から、仙台市在住で前回脳MRI所見に異常が見られず、かつ画像解析が可能であった被験者候補931人(男性442人、女性489人)を選出した。次に被験者候補全員に対して本研究の趣旨と研究参加を依頼する文書の発送を行った。今年度で発送は全て終了した。研究に参加する旨の返事があった被験者に対して、仙台厚生病院の0.5T MRIを用いて、上記プロジェクト同様の3次元収集のT1強調像である3D-SPGRという撮像プロトコルを用いて頭部MRI撮像を行った。平成19年3月22日現在、307人の撮像を完了するとともに、年齢、身長、体重等や現病歴、認知機能のデータも併せて収集した。
理想ＭＩＳ界面の形成による有機ＦＥＴの極限性能追求

原子スケールで平坦なゲート絶縁層と有機半導体層による理想MIS界面を作製することを目指し、厚さ1μm以下のマイカ絶縁層を導電性基板の上に形成する方法を確立した。また、従来分子配向の再現性が乏しかったマイカ劈開面上でのペンタセン薄膜成長において、ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液で基板表面処理を行うことで、キャリア輸送に適した垂直配向の薄膜相多結晶膜がエピタキシャル成長することを明らかにした。また、このような多結晶薄膜において汎用的に用いることができるキャリア移動度解析モデルを提案し、それを用いた解析によって平坦マイカ上でのエピタキシャル成長がキャリア輸送に及ぼす影響を考察した。本研究では、有機電界効果トランジスタ(OFET)におけるキャリア輸送の極限性能を確認し、その阻害要因を明確にするために、原子スケールで平坦(原子フラット)なゲート絶縁層と有機半導体層の界面(理想MIS界面)を形成することを目指す。そのために、絶縁性層状化合物であるマイカの劈開面などを利用した原子フラットゲート絶縁層/ゲート基板構造を形成する方法を探索する。その上に自由空間で成長させた完全性の高い有機低分子単結晶を付着させる、あるいは、単結晶や多結晶膜を直接エピタキシャル成長させることによって、理想MIS界面を形成させることを目指す。今年度は、まずマイカ基板の表面洗浄法の有無によって全く異なる分子配向を有する2種のペンタセン多結晶薄膜について、原子間力顕微鏡およびX線回折を用いた結晶構造解析を行った。その結果、分子配向や結晶形態は大きく異なっているものの、いずれの膜もマイカ表面の6回対称な原子列を感じてエピタキシャル成長していることが明らかになった。これと平行して、マイカを用いて原子フラットなゲート絶縁層/ゲート基板を作製することに成功した。それを用いてペンタセンを活性層とするOFETを作製したところ、移動度の温度依存性が従来のゲート絶縁膜を用いたOFETとは大きく異なることが示された。様々なモデルによる解析を行ったところ、マイカ上にエピタキシャル成長した膜では、隣接する結晶ドメインの向きが比較的揃いやすく、ソース電極からドレイン電極に至る全てのドメイン境界において大きなキャリア輸送障壁が存在しないような電流経路が部分的に生じること、加えて、強い分子/基板間相互作用により格子が歪むことで、ドメイン内に生じるHOMOバンド端プロファイルのゆらぎが大きくなるということを見出した。本研究では、有機電界効果トランジスタ(OFET)におけるキャリア輸送の極限性能を確認し、その阻害要因を明確にするために、原子スケールで平坦(原子フラット)なゲート絶縁層と有機半導体層の理想MIS界面を形成することを目指した。今年度は、まずチャネル電位分布評価法として用いているAFMポテンショメトリにおける測定精度を向上させることにより、OFETにおける電極接触部に生じる分布抵抗の影響を精密に調べ、以後の解析において接触抵抗の影響が無視できることを確認した。また、前年度までにエピタキシャル成長することを確認している原子スケールで平坦なマイカ基板上および平坦でないシリコン酸化膜基板上に成長したペンタセン薄膜について、その結晶構造を微小角入射X線回折法によって比較した。その結果、マイカ上のペンタセン薄膜は、分子/基板間相互作用が大きいことに起因すると考えられるa軸方向への格子定数の増大が確認された。次に、マイカ基板を用いて理想的に平坦な半導体層/ゲート絶縁層界面を有するOFETを作製し、その電界効果移動度の温度依存性について独自に拡張した多結晶モデルに基づいて解析し、シリコン酸化膜基板上に作製された一般的なOFETとの比較を行った。その結果、マイカ上では、バンド端ゆらぎが増大するという性能向上を阻害する効果と、粒界などに起因する大きなキャリア輸送障壁を介さない電流経路の発生、および、エネルギー障壁がまったく無い場合の究極の移動度に相当するパラメータ(仮に「真の移動度」と呼ぶ)の増大という性能向上に貢献する効果が拮抗していることが判明した。真の移動度の増加は、理想的に平坦な界面の影響の他に、格子定数に現れている結晶内の分子パッキング変化が分子間トランスファー積分を増加させたことによる可能性も考えられる。その上に、自由空間で成長させた完全性の高い有機低分子単結晶を付着させる、あるいは、単結晶や多結晶膜を直接エピタキシャル成長させることによって、理想MIS界面を形成させることを目指す。今年度は、まずマイカシートと支持基盤との接着法について検討を行い、ある程度の接着強度を得ることに成功した。それと平行して、マイカ基板の表面洗浄法について検討を進めた。

マイカ基板上での有機低分子のエピタキシャル成長については、過去にもいくつかの報告例はあるものの、異なる研究機関での結果再現性が良くないということが知られていた。その理由として、極めて親水性の高いマイカ表面に雰囲気から水や汚染分子が吸着することや、天然鉱物であることから劈開面となる位置に不純物のインターカレーションが存在することが疑われる。そこで、劈開直後のものと酸化性の溶液で洗浄したものを基板とし、その上でのペンタセン結晶成長の様子を比べたところ、基板表面のXPSスペクトルに大差がないにもかかわらず、成長したペンタセン結晶における分子配向が全く異なるという現象を見いだした。これを利用することで、ペンタセンについて、原子フラットでない基板上に成長した薄膜と同じ結晶型および配向が得られる見込みが立った。本研究を遂行するにあたり最も重要な課題は、原子フラットなゲート絶縁層/ゲート基板構造を作製することであった。今年度は、マイカを導電性基板上にあらかじめ接着してから劈開を行って薄膜化する実験技術を確立し、原子フラットなゲート絶縁膜を有するOFETを安定して作製することができるようになった。これにより、従来のゲート絶縁膜を用いて作製したOFETとの特性比較を行うことが可能となり、エピタキシャル成長した多結晶薄膜におけるキャリア輸送に関するいくつかの重要な知見を得ることができた。本研究課題は今年度からの開始であるが、代表者の大学移動(5月)、実験設備移転(5月6月)、新研究室立ち上げと新配属学生のトレーニング(6月10月)があったために、実際に実験が始まったのは秋からである。また、移転前に予定していた予備実験も東日本大震災の影響で進まなかった。平成24年度からは研究分担者を加え、遅れを取り戻す計画である。原子フラットなマイカをゲート絶縁膜兼基板とするOFETのキャリア輸送特性を評価することができるようになったことで、当初予想とは異なり、エピタキシャル成長することによって結晶ドメイン内のHOMOバンド端プロファイルのゆらぎが大きくなることを見出した。この理由として、エピタキシャル的に成長するにも関わらず薄膜と基板の格子が不整合であるというファンデルワールスエピタキシー特有の性質が関与していると推測している。OFETではキャリア輸送がゲート絶縁膜との界面極近傍で起こるため、分子/基板間相互作用の空間的ゆらぎがキャリアの感じるポテンシャルに影響を与えやすいからである。これを確認するため、ペンタセン以外の有機半導体材料として、十分な長さの柔軟な側鎖を有するπ共役系低分子材料を活性層に用いて理想界面OFETを作製する。キャリアが輸送されるπ軌道と基板表面との間に構造緩和の機能を有する柔軟な側鎖を挟むことで、薄膜成長のエピタキシャル性を保ちつつ、キャリア輸送に対する分子/基板間相互作用の影響を小さくすることを試みる。側鎖の長さや種類を変えて、移動度の温度依存性やバンド端プロファイルを多角的に評価していく。
実験的顎関節症モデルに対する組織学的、生化学的研究

初年度にウサギ変形性顎関節症モデルを確立し,顎関節円板の転位が関節円板の破壊と変形性顎関節症進行の要因であることを確認した。第2年度には,このモデルに対して臨床的に行われる関節円板整位術を施行した。その結果,関節円板整位術を早期に行った場合,顎関節構成組織の修復と再生,正常関節機能の保持が観察された。しかし,整位術を一次手術後3週目以降に行ったものでも,変形性顎関節症の進行と関節円板の破壊は二次手術を行わなかった場合と同じであり,関節円板整位術の適応限界が示された。現在,この破壊と修復過程に関する酵素活性の影響について免疫組織化学染色標本による検討を行っている。また第3年度からは,変形性顎関節症の原因の一つである下顎頭関節突起の外傷に関する実験的検討を行ってきた。週齢の異なるウサギ顎関節突起に転位脱臼骨折を起こし,骨折の程度と年齢が修復に与える影響に対して検討を行った。その結果,幼若期のウサギにおける関節突起骨折は変位の程度に関わらず,顎関節形態はほぼ完全に修復されることが示された。一方,成熟期のウサギでは変位の小さい骨折の場合は,ほぼ完全な修復がみられたが,転位脱臼骨折の場合,修復は不完全で顎関節形態の完全な回復は認めなかった。このことより,臨床で高頻度に遭遇する変位を伴う成人の下顎頭関節突起骨折では,積極的な観血的整復固定術の適用が示唆された。この修復過程における酵素活性の影響に関しても免疫組織化学染色標本を用いて継続して研究を行っていく予定である。補助金交付初年度である本年は、当初の計画に基づき顎関節症における変形性顎関節症のモデルの作製を行った。日本白色種家兎を用いて、関節円板を前方に牽引する術式により円板前方転移の状態を実験的に作製した。以後経時的な観察を行い、変形性顎関節症への移行を組織学的に観察した。その結果、組織学的変化は術後2週より認められ、術後5週では顎関節円板の穿孔、下顎頭及び関節結節における軟骨下骨の露出を伴った変形性顎関節症の発生が認められ、モデルの確立がなされた。次にこのようにして得られたモデルに対して、実際に臨床的に行われている治療法の効果を検討する目的で、外科療法のひとつである関節円板整位術を二次手術として施行しその後の関節構成組織の変化を観察した。その結果、関節円板整位術を早い時期に施行した実験群では変形性顎関節症の進行は抑制され、正常な関節組織構造の回復が観察され、一方遅い時期に施行した実験群では、変形性顎関節症が進行する所見が観察された。今後、これらの異なる結果が得られた二次手術の臨界点についてさらに詳細に検討を重ねる予定である。また、変形性顎関節症の進行と抑制を規定する因子の検討ならびに臨床的術式としての関節円板整位術の有用性について実験学的な確証を与えるためのデータの収集を次年度以降継続して行っていく予定である。初年度に作製されたウサギ変形性顎関節症モデルに対して,臨床的に行われる外科術式である関節円板整位術を二次手術として施行し,関節構成組織の変化について詳細に検討を行った.その結果,関節円板整位術を早期に(一次手術施工後2週目に)行ったものでは,関節円板を含めた関節構成組織に変形性関節症の進行は認めず,正常関節機能の保持が観察された.しかし整位術を一次手術施工後3週目に行ったものでは変形性関節症の進行が認められ,関節円板製位術の適応限界が示された.また変形性顎関節症の発症と進行を検討する目的に新たなモデルとして,臨床における外傷性顎関節症に基づき,ウサギ顎関節突起骨折モデルを作製した.

これらに対して骨折片の整復を条件を変えて行うことでその後の関節構成組織の変化について考察する研究を次年度以降継続して行っていく予定である.初年度にウサギ変形性顎関節症モデルを確立し,顎関節円板の転位が関節円板の破壊と変形性顎関節症進行の要因であることを確認した。第2年度には,このモデルに対して臨床的に行われる関節円板整位術を施行した。その結果,関節円板整位術を早期に行った場合,顎関節構成組織の修復と再生,正常関節機能の保持が観察された。しかし,整位術を一次手術後3週目以降に行ったものでも,変形性顎関節症の進行と関節円板の破壊は二次手術を行わなかった場合と同じであり,関節円板整位術の適応限界が示された。現在,この破壊と修復過程に関する酵素活性の影響について免疫組織化学染色標本による検討を行っている。また第3年度からは,変形性顎関節症の原因の一つである下顎頭関節突起の外傷に関する実験的検討を行ってきた。週齢の異なるウサギ顎関節突起に転位脱臼骨折を起こし,骨折の程度と年齢が修復に与える影響に対して検討を行った。その結果,幼若期のウサギにおける関節突起骨折は変位の程度に関わらず,顎関節形態はほぼ完全に修復されることが示された。一方,成熟期のウサギでは変位の小さい骨折の場合は,ほぼ完全な修復がみられたが,転位脱臼骨折の場合,修復は不完全で顎関節形態の完全な回復は認めなかった。このことより,臨床で高頻度に遭遇する変位を伴う成人の下顎頭関節突起骨折では,積極的な観血的整復固定術の適用が示唆された。この修復過程における酵素活性の影響に関しても免疫組織化学染色標本を用いて継続して研究を行っていく予定である。
造血器腫瘍および固形がんにおける遺伝子異常の解析とその診断への応用

SKY(spectral karyotyping)法とCGH(comparative genomic hybridization)を用いて造血器腫瘍やがんで認められるゲノム異常の解析を行った.前者では,骨髄異形成症候群(MDS)と悪性リンパ腫(ML),後者では胃がんを対象にした.G-band像とSKY解析像を同時並列する方法(dual karyotyping)を開発し,MDS, ML各20症例の解析を行った.この結果,G-band法では同定が困難だったマーカー染色体(mar),付加染色体(add)のほとんどをほぼ完全に,MDSに特徴的とされる5q-異常の約半数が,単純な欠失ではなく種々の染色体と不均衡型転座をおこしていることなど新知見をえた.さらに,切断点より単離されている遺伝子をプローブとするFISH法を併用することで,複雑であってもMDS, MLの多数症例でほぼ完壁な核型作成に成功した.また,HSRの解析を行い,MDSの1症例においてこれまで報告のないAML1の増幅を観察した.MLLでは研究がまだ続行中であるがB-細胞腫瘍で,これまで報告のないt(6;14)(q13; q32), t(13;14)(q14; q32)を同定するとともに,複雑転座のなかにかくれた14q^+を検出した.さらにわれわれは,G-band像を必要としない新世代SKY法の開発を併せて行ってきた.それは,バンド特異的DNAをDOP-PCRで増幅し,蛍光標識してプローブとするSKY法で,multicolor-banding法と名づけた.一方で,CGH法を一般化し,胃がん臨床検体72例を解析した結果,8p23.1をはじめ標的候補遺伝子が明らかでない高頻度増幅変化を示す染色体領域数個を同定した.その一つの20q13にはセントロソームの倍加に関与するBTAK,アポトーシス誘導に関連するDCR3,シグナル伝達に関与するAIBIのmapされているのが知られた.また,胃がんの共通欠失領域の一つとして同定した1p36にはAML2がmapされた,現在LOH解析や発現異常を検討中である.SKY(spectral karyotyping)法とCGH(comparative genomic hybridization)を用いて造血器腫瘍やがんで認められるゲノム異常の解析を行った.前者では,骨髄異形成症候群(MDS)と悪性リンパ腫(ML),後者では胃がんを対象にした.G-band像とSKY解析像を同時並列する方法(dual karyotyping)を開発し,MDS, ML各20症例の解析を行った.この結果,G-band法では同定が困難だったマーカー染色体(mar),付加染色体(add)のほとんどをほぼ完全に,MDSに特徴的とされる5q-異常の約半数が,単純な欠失ではなく種々の染色体と不均衡型転座をおこしていることなど新知見をえた.さらに,切断点より単離されている遺伝子をプローブとするFISH法を併用することで,複雑であってもMDS, MLの多数症例でほぼ完壁な核型作成に成功した.また,HSRの解析を行い,MDSの1症例においてこれまで報告のないAML1の増幅を観察した.MLLでは研究がまだ続行中であるがB-細胞腫瘍で,これまで報告のないt(6;14)(q13; q32), t(13;14)(q14; q32)を同定するとともに,複雑転座のなかにかくれた14q^+を検出した.さらにわれわれは,G-band像を必要としない新世代SKY法の開発を併せて行ってきた.それは,バンド特異的DNAをDOP-PCRで増幅し,蛍光標識してプローブとするSKY法で,multicolor-banding法と名づけた.一方で,CGH法を一般化し,胃がん臨床検体72例を解析した結果,8p23.1をはじめ標的候補遺伝子が明らかでない高頻度増幅変化を示す染色体領域数個を同定した.その一つの20q13にはセントロソームの倍加に関与するBTAK,アポトーシス誘導に関連するDCR3,シグナル伝達に関与するAIBIのmapされているのが知られた.また,胃がんの共通欠失領域の一つとして同定した1p36にはAML2がmapされた,現在LOH解析や発現異常を検討中である.
新生児monocyteにおけるIL-1ra発現の特異性に関する検討

サイトカイン産生能の検討のため、正常分娩児15例の臍帯血と健常成人15例の末梢血よりStepSepによるnegative selectionで単球と好中球を分離、LPSもしくはIL-1βを添加し培養後(3hr、6hr、24hr)、上清のIL-1ra濃度を測定した。また、好中球については細胞よりmRNAを抽出しRT-PCRを行ってIL-1raの遺伝子発現をPhosphorImagerを用い半定量で比較検討した。その結果、培養においては、単球ではLPSとIL-1βのいずれの刺激に対しても3hr後、6hr後、24hr後の上清中IL-1ra濃度に臍帯血と成人で差は認められなかったが、好中球ではLPS添加で3hr後295.3±124.6vs.190.2±96.7(p=0.03)、6hr後462.8±184.8vs.307.7±176.7(p=0.04)、24hr後725.7±313.6vs.489.4±338.0(p=0.04)、IL-1β添加で3hr後316.7±168.3vs.198.0±142.5(p=0.03)、6hr後455.1±173.1vs.304.5±143.1(p=0.03)、24hr後675.2±272.4vs.437.1±287.4(p=0.01)と臍帯血のIL-1ra濃度が有意に高値だった。また、好中球のRT-PCRにおいても臍帯血においてIL-1raの発現が有意に成人よりも高値であった(p=0.04)。以上の結果から今回の腫大であった単球においてはIL-1ra産生能に差は認められなかったが、好中球からのIL-1ra産生が新生児において亢進しており、これまでの実験で得られた母体からのIL-1raの移行と合わせ新生児ではか弱い体を守るために生直後からIL-1raが高値に保たれている可能性が示唆された。私たちはこれまでの臨床研究で得た、新生児において血中Interleukin-1 receptor antagonist(IL-1ra)が周術期全体を通して乳幼児よりも高値を示すという結果から、新生児では単球のIL-1ra産生能が高く周術期の炎症性サイトカイン反応を抑制しているのではないかと仮定し、臍帯血コントロールの成人末梢血、各15検体から単球を分離し、単球の培養と刺激そしてIL-1ra産生能の検討を行ってきました。培養はコントロール群、LPS刺激群、Interleukin-1-beta(IL-1β)刺激群に分けて、2時間、6時間、24時間、48時間の4ポイントで上清を採取し、ELISA法にてIL-1ra濃度の測定を行いました。結果は、コントロール群では、3時間から24時間まで臍帯血のIL-1raが高値を示しましたが有意な差はなく、LPS、IL-1β刺激群はともに臍帯血と成人末梢血の間に差は見られませんでした。以上のデータからは、新生児の単球に特異的なIL-1ra産生能が存在するという結論には至りませんでした。臨床データと今回の実験結果が一致しなかった理由を考察すると、1.単球を刺激するLPS、IL-1βの量が適切でない可能性、2.好中球など他の細胞の産生能に差がある可能性、3.血中の単球数より差が生じている可能性などが考えられます。そこで今後は、好中球の分離培養や、LPSやIL-1βの量の見直しなどを行っていく予定です。また今回同時に測定したInterleukin-1 soluble receptor type 2は3群すべてにおいて臍帯血が成人よりも高値を示しており、新生児には他にも炎症を抑制するための独自のシステムが存在するのではないかと思われました。その結果、培養においては、単球ではLPSとIL-1βのいずれの刺激に対しても3hr後、6hr後、24hr後の上清中IL-1ra濃度に臍帯血と成人で差は認められなかったが、好中球ではLPS添加で3hr後295.3±124.6vs.190.2±96.7(p=0.03)、6hr後462.8±184.8vs.307.7±176.7(p=0.04)、24hr後725.7±313.6vs.489.4±338.0(p=0.04)、IL-1β添加で3hr

後316.7±168.3vs.198.0±142.5(p=0.03)、6hr後455.1±173.1vs.304.5±143.1(p=0.03)、24hr後675.2±272.4vs.437.1±287.4(p=0.01)と臍帯血のIL-1ra濃度が有意に高値だった。また、好中球のRT-PCRにおいても臍帯血においてIL-1raの発現が有意に成人よりも高値であった(p=0.04)。以上の結果から今回の腫大であった単球においてはIL-1ra産生能に差は認められなかったが、好中球からのIL-1ra産生が新生児において亢進しており、これまでの実験で得られた母体からのIL-1raの移行と合わせ新生児ではか弱い体を守るために生直後からIL-1raが高値に保たれている可能性が示唆された。
大規模多層木造建築のための木構造ラ-メンシステムの開発

3×3m、接合部試験体12体を製作して、水平加力試験を実施した。これより、鉄骨、RC造と比較して、経済的にも充分成り立ち得る構法であることを確認した。また、実験デ-タより多層木造建物をモデル化して、3階建てを想定して、地震応答解析を実施した。これにより、変形はかなり大きいものの、特に変形が進んでからのねばりが大きいため、大地震時にも倒壊はしないことが分かった。これにより、本構法の実現の可能性を確認した。ただし、あまりに剛性の少なくなるような平面プランでは好ましくなく、提案した構法が成り立つための架構ル-ルが必要であることも分かった。具体的には、スパンと柱の数、荷重などの関係を定量化する必要がある。そこで、本構法による構造設計計画方法とともに、設計を進める上でのマニュアルに相当するものが必要である。以上、新しい架構法を提案し、その実現性を確認すると共に、その構法は、ある一定のル-ル・条件のもとで成り立つので、現在はそのマニュアルを整備中である。本年度は、接合部の構造実験を中心に、その実現性を検討した。(1)剛接接合部の柱一梁仕口の設計、素材の検討、構造計算を行った。過去に行われた接合部の実験を日本建築学会の大会・研究報告集などから収集して、それに用いられている材料、構法を検討した。以上の結果、当面、1本の柱に2本の合わせ梁を用いるのが実現性が高いことが分かった。(2)接合部に関する基礎的実験の実施ア)接合具の基礎的実験(1)と同様に、文献による調査の結果、剛接接合部に用いられると予想される接合具について、その基本的強度性状を把握した。接合具としては、シアープレート、アペルリング、ブルドックジベル、スプリットリング、ボルト、ドリフトピンなどが、現在検討すべき接合部として考えられていることが分かった。この内、これまで既往の研究の少ないブルドックジベルについて、木材の種類、木材の繊維の方向などの組合せで、18体の実験を実施した。イ)接合部の実験上記の接合具を用いた柱ーはり接合部のうち、シアープレート、ブルドックジベル、スプリットリング、ドリフトピンを用いたものを設計して、その強度性状を把握した。標準的な強度のものとそれより強弱各1体の1種3体、合計12体の実験を実施した。(3)以上の実験から、接合部の基本的な性能、例えば、強度、剛性、及び降伏後の靱性を接合部毎に整理した。その結果、特にドリフトピンの接合部は強度・剛性が小さく、ボルト接合が基本的性能に優れていることが分かった。我が国においても大規模木造建築物が建てられる機会が増えてきているが、多層ラ-メン構造のものは、現行の耐震基準を満足する事例としては、皆無といってよい。本研究は、我が国で特に重要な耐震性を考慮し、構造的に充分安全・安定なラ-メン構造を作るために、ジョイントの設計を行なう。更に、それぞれのジョイントの構造性能試験、フレ-ムの構造性能試験、さらには実大ラ-メン構造の試験を行なう。また同時に施工方式等の構法的検討を加え、実用度の高い具体的な構造システムを提案することを目的としている。1.接合部に関する基礎的実験の実施剛接接合部に用いられると予想されるボルト、ブルドックジベル、スプリットリング、シア-プレ-トについて、その強度性状を把握するために、木材の繊維の方向などの組合せで、1種類3体程度、合計36体の試験体を制作、加工した。その結果、ボルト、スプリットリングでは加力初期にガタ(すべり)が生じること。ブルドックジベルでは、初期剛性は高いものの、変形が進んでからの性状はボルトと同じであること。シア-プレ-トは製作精度が良ければ、剛性も靭性もかなり期待できることが分かった。2.接合部の実験上記の接合具のうち、柱-梁接合部を設計してその強度性状を把握した。4種の接合部のうちでは、スプリットリングの試験体の強度性状が優れていることが分かった。3.その際、部材の製造技術の検討、製作精度、及び施工精度の検証、組立に伴う問題点などを検証した。
幼児から小児心疾患治療のための機械的循環補助システム開発に関する総合的基礎研究

幼児から小児心疾患治療のための機械的循環補助システムとして、充填血液量5mlのディスポ式、小型遠心血液ポンプTinyPumpを試作し、ポンプ性能、耐久性並びに生体適合性について評価した。TinyPumpは、6枚羽を有する直径30mmのインペラーの中心部を流体軸受けで支持し、径方向の磁気カプリングで駆動した。体重3Kgの新生児豚を用い、2時間の人工心肺実験を行った結果、血液希釈、炎症反応等に関して、優れた結果が得られた。体重10Kgの芝ヤギを用いた左心補助循環実験では、回転数毎分3000、平均ポンプ流量毎分1.0リッターの状態で、3頭において30日間、安全・有効な循環補助が可能であった。TinyPumpは、幼児から小児の循環補助ポンプとして有用であることが示唆された。平成20年度は、20年度までに設計試作した小児用遠心血液ポンプTinyPumpの抗血栓性並びに生体適合性の評価を目標に、体重10-15Kgの芝山羊を用いた急性から慢性実験を立ち上げた。先ず、慢性実験に先駆け、6時間の急性実験を3頭の芝山羊を用い行った。実験は、左側開胸下、脱血管(20Fr)を左心心尖部に挿入、送血管(18Fr管+6mm人工血管)を下行大動脈に吻合し、体外に置かれたTinyPumpに接続し、循環を開始した。急性実験群においては、動脈圧並びに中心静脈圧は、71+18mmHg(73+13mmHg、術前)、5+2mmHg(9+3mmHg、術前)を示した。平均ヘマトクリット値並びに遊離ヘモグロビン量は、夫々20%以上、5mg/dLを示した。乳酸値は、術後1時間でピークに達し、腎・肝機能は正常値を示した。24時間以内の3頭の芝山羊においては、TinyPumpによりpartialからtotal循環補助において、安定した循環動態が維持された。また、6日間生存した山羊(Fig 2)においては、遊離ヘモグロビン量は、術後3日間高値(30mg/dL)を示したが、その後正常値に戻った。この動物においては、術後3日ごろに出血傾向があり、ヘモグロビン量の低下、末梢循環不全等合併症が併発し、6日で中止した。術後の解剖においては、急性実験群では、インペラー中心部の軸受部に血栓を認めたので、軸受け部の改良を行ったが、4頭目、5頭目には改善がみられなかったので、6頭目24時間の実験では、軸受部の大幅な改善を行った結果、血栓形成は減少した。6日間生存した7頭目では、軸受け部のwash-out穴構造を除去し、シャフト径を大きくし、軸受け部の間隙を縮小することで、血栓形成、溶血は無くなった。今後、数値流体解析並びに流れの可視化実験を立ち上げ、軸受回りの流れ、せん断負荷等の解析を進め、最適な軸受形状について研究を進め、安定した生体適合性を実現する予定である。当研究室で開発を進めている遠心血液ポンプTinyPumpは、充填血液量が5cc、毎分0.21.5リッターの低流量制御が可能な小児用遠心血液ポンプである。平成21年度は、TinyPumpの生体適合性の評価を、体重10-15Kgの12頭のシバヤギを用い行った。実験は、ガス麻酔下、左第5肋間開胸にて、22Frの脱血管を左心心尖部に挿入し、内径6mmの人工血管を下行大動脈に吻合下後、体外に置かれたTinyPumpに接続し、循環補助を開始した。閉胸後、覚醒し、ICUにて術後管理した。計測は、動脈圧、中心静脈圧、ポンプ流量、ポンプ回転数等を連続モニターした。また、定期的に血液をサンプルし、生化学検査を行い、腎肝機能の評価並びに凝固系の変化を追った。術後一週間は、ヘパリンの持続投与により、Activated clotting time(ACT)を180-220秒に維持し、その後、ワーファリンの経口投与により行った。当初は、インペラーを支持する軸受部における血栓形成に起因する溶血が進行し、血中ヘモグロビン量の低下による貧血、並びに腎臓障害等により、長期生存は困難であった。そこで、数値流体解析(Computational Fluid Dynamics CFD)法により、軸受部流体隙間におけるせん断応力並びに軸受部を通る2次流れ量の推測を行った結果、150ミクロンの流体隙間を有する軸受で、満足する結果が得られた。また、トップハウジングの高さ、磁気カプリングカの強化を図った。

結果、150ミクロンの流体隙間を有する軸受により、3頭1週間の生存が可能になった。また、術後管理法の改善、脱血管の改良を行うことで、安定したヘモグロビン量、毎分1リッターの流量を維持することが可能となり、21年度の後期には、2頭2週間の生存が可能になった。現在更なる、ポンプの改良を行い、1ヶ月の安定した循環補助を目指している。平成22年度の研究は、前年度の2週間の生存結果を進展させ、一か月の生存を目標に、ポンプシステム、手術手技並びに術後管理法の改良を加えた。対象動物は、前年度同様に体重10-15Kgの生後約一年の芝ヤギ雄を用い、ガス麻酔下、左側第6肋間開胸し、脱血管を左心室心尖部に挿入、送血管を下行大動脈に吻合して、体外に置かれたTinyPumpに繋ぎ、覚醒させ、術後管理を行った。主な、ポンプシステムの改善は、1)インペラー中心部のベアリング部、2)ポンプ内の流体隙間、3)径方向磁気カプリング力の強化、4)ベアリング雄部の改良とボトムハウジングとの一体化、5)アルミ部材の使用とダイアモンドライクカーボンコーティング法の適用並びに6)ボトムハウジング強度の改善等を行った。中でも、インペラー中心部において、回転を支持するベアリング形状並びの流体隙間について、径方向磁気カプリング力を強化すると共に3種類の流体隙間(50,100,150ミクロン)について赤血球破壊(溶血)並びに血栓形成に与える影響について検討した結果、150ミクロンの流体隙間が溶血並びに血栓形成に与える影響が少ないことが判明した。150ミクロンの流体隙間におけるポンプ内二次流れ量は、数値流体解析の結果、外部流れの約10%であることがわかった。また、径方向の磁気カプリング力を強化することで、回転数の増加とともに起こるインペラーの上昇を、回転数が毎分4000回転まで抑えることができることが判明し、動物実験に必要な毎分1.0リッターの流量を発生させるための回転数30003500回転においては上昇しない結果になった。5)のアルミ部材の使用は、磁気カプリングに影響を与えるために使用できないことが分かった。ポンプ周辺のデバイスである脱血管に関して、先端に側溝があるワイア補強されたMalleable管を用いることで安定した脱血が可能となった。術後管理法としては、ヘパリンの持続投与によりACTを180220秒に維持する以外に、ワーファリンやアルピリンの経口投与を試みた。以上の改善を行った結果、3頭30日、2頭21,23日の生存が可能となり、30日間生存したヤギにおいては、ポンプ内血栓形成並びに重要臓器に梗塞を認めない、良好な結果を得た。現在、3ヶ月間の生存を目標に、ポンプ部材の射出成型による安定した製造方法の開発を進めている。