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明治期における西洋近代とアイヌ民族の出会いに関する文化人類学的研究

明治年間に北海道を訪問し、アイヌの人びとに出会った西洋人とくにアメリカ人が残した記録類について、「出会い」という視点からながめてみることが本研究の目的である。日記、書簡類などのうち、ハイラム・ヒラー書簡、ロミン・ヒチコック講演草稿、セントルイス万国博覧会におけるフレデリック・スター収集資料記載情報については、翻刻、翻訳し、公表することができた。また、セントルイス万国博覧会、ロンドン万国博覧会をめぐる人類学的問題について、調査された資料をもとに、それぞれ論考をまとめることができた。この研究は、明治期を中心とした時期の北海道において、先住民族であるアイヌの人びとが欧米の研究者と出会う、その現場を文化人類学的にとらえ、そこで起こったできごとを、西洋が発明した文化装置である博物館をキーワードに考察し、「アイヌ文化」が20世紀前半の西洋社会に領有されていく過程を検証することを目的としている。本年度は、おもに(1)1904年にアメリカ合衆国セントルイス市で開催された万国博覧会関連資料の調査と、(2)開拓使地質測量鉱山技師長であったB.ライマン(1873年来日)の残した日記・書簡・アイヌ関係未発表論文類の調査をおこなった。(1)セントルイス万国博覧会には9名のアイヌの人びとが招聘され「人類学展示」されていることが知られている。このときに撮影された写真類を、セントルイス市図書館、ミズーリ州立歴史協会、ミズーリ州立博物館(以上セントルイス市、ジェシー・ターボック・ビールス撮影)、アメリカ自然史博物館(ニューヨーク市、ジエシー・ターボック・ビールス撮影)、フィールド博物館(シカゴ市、チャールズ・カーペンター撮影)において調査、複写し、あわせて論文等への使用許可申請をおこなった(出利葉、宮武、矢口)。このうちビールス撮影の写真ネガはガラス乾板であったが、それらが博覧会事務局からアメリカ自然史博物館に移っていることを確認し、さらにそのなかには被写体の背景に修正が加えられ、電柱など近代的なものが「消去」されているものがあることをネガ段階で確認した(宮武)。また、ミズーリー州立歴史博物館にはセントルイス万博に関連する展示室があり、そこにアイヌ資料1点(土産物のさじ)が展示されていることを確認した。セントルイス万博時点での収集ではないということであるが、由来は不明とのこと。同博物館が他にもアイヌ資料を所蔵している可能性もあり、今後も調査を続けていくことにした(出利葉、矢口)。(2)ライマン関係資(史)料は、フィラデルフィア・フィロソフィカル・ソサエティにおいて財部が調査をおこない、これまで日本側の研究者が確認していない資料もふくめて、複写をおこなった。このほか、1901年に北海道を訪れたハイラム・ヒラーが残した手書きの日記類については、すでに出利葉がデジタル撮影しているが、この翻刻作業を矢口が開始した(平成19年度も継続予定)。また、成果の普及として、当研究の成果の一部を、(財)アイヌ文化振興・研究推進機構が平成20年に予定しているアイヌ工芸品展において公表することとした。とくにアイヌ民族との共同作業としては、開拓記念館で開催された第145回テーマ展示会『北の手仕事』およびその図録において、本研究の成果を共同利用した。本年度は、おもに(1)1904年にアメリカ合衆国セントルイス市で開催された万国博覧会関連資料の調査。(2)1901年に北海道でアイヌ民具を収集したハイラム・ヒラー関連資料の調査。(3)開拓使地質測量鉱山技師長であったB.ライマン(1873年来日)の残した日記・書簡・アイヌ関係未発表論文類のうち北海道大学保管分の調査をおこなった。このときにフィールド博物館学芸員Simmsによって収集された資料の基本台帳を、同博物館で確認することができ、複写した。(出利葉)また、同博覧会に関与したフレデリック・スターが撮影したとされる写真類、新聞記事などの調査を、シカゴ大学、フィールド博物館、オレゴン大学、カリフォルニア大学でおこなった。(宮武)なお、フィールド博物館所蔵民具に関する論考は、宮武が発表している。(11研究発表の項参照)(2)ハイラム・ヒラー関連資料については、ペンシルベニア大学所蔵書簡類の調査をおこなった。(矢口)同書簡類は、矢口が報告している。(11研究発表の項参照)また、同博物館所蔵ヒラー撮影写真の一部を、出利葉が報告した。(11研究発表の項参照)(3)ライマン関係資(史)料は、調査を予定していたフィラデルフィア哲学協会が急遽閉館になったため、予定を変更して、北海道大学付属図書館保管史料を調査した。(財部)なお、ライマン関連資料については、財部が報告している。(11研究発表の項参照)

この研究は、明治期の北海道において、アイヌの人びとが欧米の研究者と出会う、その現場を文化人類学的にとらえ、そこで起こったできごとを、博物館をキーワードに考察することを目的としている。連携研究者は、宮武公失(北海道大学)、財部香枝(中部大学)、矢口祐人(東京大学)である。1.調査。(1)シカゴ大学図書館において、1904年にアメリカ合衆国セントルイス市で開催された万国博覧会関連資料の調査。〔宮武公夫〕(2)メリカ哲学協会および合衆国公文書館において、開拓使地質測量鉱山技師長であったB.ライマン(1873年来日)が残した日記・書簡・アイヌ関係未発表論文類の調査。〔財部香枝〕(3)コーネル大学図書館および合衆国国立自然史博物館において、1888年に北海道東部を訪問したR・ヒチコック関係の文書および写真資料調査。〔出利葉〕2.成果の発表。(1)基礎資料の共有化をかねて、矢口祐人・出利葉が、R・ヒチコック関係資料(合衆国での講演原稿;未発表のもの)の翻訳、解題を発表。(2)宮武は、1910年日英博覧会における「アイヌ展示」について論文を発表。3)出利葉は、フィールド博物館若手学芸員S.サイムスによりセントルイス博覧会終了時に収集された資料の詳細について考察した。また、本研究は収集されたアイヌ資料も研究の射程に入れており、調査の一部を利用して、(4)民族資料の収集について、および(5)アイヌの罠について、それぞれ出利葉が発表した。3.成果の普及。(財)アイヌ文化振興・研究推進機構が、本年、新潟県長岡市(8月)、旭川市(11月)でおこなった『アイヌの工芸展』(ペンシルバニア大学博物館所蔵ヒラー・コレクション紹介展)に協力し、成果の一部を公表した。
世界最大直接数値計算に基づく高プラントル流体ＭＨＤ乱流熱伝達データベースの構築

核融合炉デザイン条件下(高レイノルズ数,高ハルトマン数,高プラントル数)を対象としたMHD乱流熱伝達の高精度DNSデータベースを構築することを目的として,現在までにベクトル並列計算機及びスカラ並列計算機上での,高速大規模数値計算コード開発に成功した.具体的には,最速で実行演算速度21TFLOPSの高速演算が可能となった.開発コードを用いて,実際の核融合炉ブランケットデザイン条件下でのDNSデータベースの構築に成功し,その精度を検証した.核融合炉デザイン条件下(高レイノルズ数,高ハルトマン数,高プラントル数)を対象としたMHD乱流熱伝達の高精度DNSデータベースを構築することを目的として,現在までにベクトル並列計算機及びスカラ並列計算機上での,高速大規模数値計算コード開発に成功した.具体的には,最速で実行演算速度21TFLOPSの高速演算が可能となった.開発コードを用いて,実際の核融合炉ブランケットデザイン条件下でのDNSデータベースの構築に成功し,その精度を検証した.開発したDNSコードを用いて、核融合炉デザイン条件下(高レイノルズ数,高ハルトマン数,高プラントル数)を対象としたMHD乱流熱伝達の高精度DNSデータベースを構築した。得られたデータベースを用いて、磁場下の乱流輸送現象及び乱流熱伝達機構を解析するとともに、MHD乱流モデルの評価検討を行った。その結果、高プラントル数流体においては、内層において特徴的な温度境界層が形成されるとともに、その定量的性質をDNSデータベースにより示した。MHD乱流モデルにおいては、乱流エネルギを過小評価することが判明した。この原因は渦拡散係数及び乱流拡散項の精度に起因していることが分かった。また熱伝達予測においては、速度場における乱流エネルギー分布の定量的再現性が不可欠であり、渦拡散係数、乱流拡散項の修正が必要であると結論付けられた。一方、温度場の予測においては、速度場の乱流諸量が定量的に再現できた場合、温度場0方程式モデル(乱流プラントル数)による予測が可能であることが示された。さらにその乱流プラントル数の最適値は、0.93程度であることをDNSデータベースにより明らかにした。以上の成果により、核融合炉ブランケットの熱設計に必要不可欠なMHD乱流モデルの問題点を抽出するとともに、その原因を特定することができた。今後は実際の修正方法を検討するとともに、高精度MHD乱流モデルの開発に着手する予定である。核融合炉デザイン条件下(高レイノルズ数,高ハルトマン数,高プラントル数)を対象としたMHD乱流熱伝達の高精度DNSデータベースを構築することを目的として,現在までにベクトル並列計算機及びスカラ並列計算機上での,高速大規模数値計算コード開発に成功した.具体的には,最速で実行演算速度21TFLOPSの高速演算が可能となった.開発コードを用いて,実際の核融合炉ブランケットデザイン条件下でのDNSデータベースの構築に成功し,その精度を検証した.核融合炉次世代ブランケット冷却材(及び増殖材)の有力候補の一つであるFLibe溶融塩(LiFとBeFの混合溶融塩)は,1、化学的安定性,2、磁気流体力学的(MHD, Magneto-Hydro-Dynamics)圧力損失の劇的低減,3、冷却材のみならず増殖材及び中性子増倍材といった多機能性を有している反面,(1)腐食,(2)伝熱劣化の問題点が指摘されている.このFLiBe溶融塩はプラントル数20-40程度の高プラントル数流体(プラントル数:運動量拡散と熱拡散の比,プラントル数40の場合,熱拡散は運動量拡散の1/40であることを示す)であるため,その伝熱特性は乱流熱伝達に強く依存する.そこで本研究では、核融合炉デザイン条件下(高レイノルズ数,高ハルトマン数,高プラントル数)を対象としたMHD乱流熱伝達の高精度DNSデータベースを構築することを目的として,現在までにベクトル並列計算機及びスカラ並列計算機上での,高速大規模数値計算コード開発に成功した.具体的には,最速で実行演算速度21TFLOPSの高速演算が可能となった.開発コードを用いて,実際の核融合炉ブランケットデザイン条件下でのDNSデータベースの構築に成功し,その精度を検証した.また得られたDNSデータベースを用いて磁場下の乱流熱伝達特性及び乱流モデリングに関する考察を行い、MHD乱流モデリングにおいては、乱流拡散項の精度が重要となることを指摘した。当初の研究計画通りに、高プラントル数流体におけるMHD乱流熱輸送の大規模直接数値計算手法の開発に成功した。開発コードはこの種の計算において、世界最速の実行演算速度、21TFLOPSを達成している。また開発コードを用いて実際のデータベース構築に成功し、MHD乱流熱伝達に関する詳細な解析に着手している。今後は、開発したDNSコードを用いて、より高いレイノルズ数・ハルトマン数条件下におけるMHD乱流熱伝達データベースの拡充を行う。また得られたDNSデータベースの解析により、MHD乱流変調及びスケーリングパラメータの解明に取り組む。最後に上記の知見に基づき、核融合炉ブランケット熱設計上重要なMHD乱流モデルの評価及び改良を行い、応用上のまとめとする。該当なし
スレート劈開生成に伴う地殻短縮と大量物質移動

1.北部北上山地の川井村および葛巻地域の地質調査を行い地質図を作成した。また室内作業、年代測定用サンプルを採取した。2.同地域において、スレート劈開面、線要素、層理、褶曲方位などの測定を行った。3.岩石薄片の顕微鏡観察により、クリベッジの発達程度、歪量等を決めた。4.スレート劈開形成期を知るため、採取岩石の放射年代測定を行った。以上から、次の結論を得た.・北上山地の地層はスレート劈開形成と褶曲により,スレート劈開に垂直な方向の一様に強い水平短縮をこうむっており、その短縮量は元の幅の1/2以上に達する。・この短縮量の7080%は,スレート劈開形成に際しての圧溶(pressure solution)によりシリカが散逸することにより達成された.・スレート劈開および褶曲の形成時期は,放射年代の測定結果および層序学的地層・岩石の関係から推定すると,花崗岩貫入とほぼ同時期(前期白亜紀)で,約300万年の比較的短期間に形成された.・スレート劈開と褶曲の帯は、北上山地全域に発達し、更に北は北海道渡島半島にまで延び、南は阿武隈山地東部にまで延びている.・本スレート帯の成因は,白亜紀古太平洋のKulaプレートのもぐり込みによるものと推定される.・本スレート帯の中に、これまで全く知られていなかった弱非変形の地層群が分布していることが分かり、これがいかにしてここに存在するに至ったかが、新たな地体構造上の問題として浮上した。
糖尿病発症機構の解明:細胞内情報伝達異常とDNA損傷

1.イオノマイシン、カフェインによるインスリン分泌は主に第一相分泌を惹起する。しかも基礎ブドウ濃度に大きく影響され,低濃度のブドウ糖下ではインスリン分泌は惹起されない。2.Ca^<2+>effluxの実験では、アルギニンはCa^<2+>effluxを全くもたらされない。基礎ブドウ糖濃度を上昇させても結果は同じであった。ブドウ糖刺激によるCa^<2+>effluxは充分に惹起されており、両刺激は全く異なる機序でインスリン分泌を引き起こす。3.アルギニンバゾプレシン(AVP)やアンギオテンシンII(AgII)は細胞内遊離カルシユウムを増加させ、膵およびラ氏島潅流にてインスリン分泌を惹起させた。これらインスリン分泌は基礎ブドウ糖濃度に依存していた。また、AVPの作用はV_1-antagonistにて強く阻害され、V_2-antagonistでは阻害されないので、Ca^<2+>を主に介するものであり、c-AMPを介さない。4.ブドウ糖は、膵潅流系において、NO(一酸化窒素)の産生を惹起させるが、インスリン分泌とは時間的な乖離が認められた。インスリン分泌よりも細胞障害への関与を示唆する。5.膵ラ氏島はストレプトゾトシンによりアポトーシスがもたらされる。これとNOとの関係については目下検討中である。1.薬理学的インスリン刺激分質であるイオノマイシン,あるいはカフェイン等によるインスリンの分泌は主に第1相分泌のみに関与することが判った。しかもこれらの反応は基礎ブドウ糖濃度に大きく影響されており、ブドウ糖濃度2.8mM以下では、その作用は発現しない。2,^<45>Ca^<2+>を用いたCa^<2+>effluxの実験では、生理的インスリン分泌刺激物質であるアルギニンは、Ca^<2+>effluxを全くもたらさない。これは基礎ブドウ糖濃度を上昇させても同じであった。ブドウ糖刺激によるCa^<2+>effluxは充分に惹起されるので、両刺激は全く異なる〓序でインスリン分泌を引き起こす事が判明した。BBラットを用いた糖尿病モデル実験では糖尿病発症初日のインスリン分泌反応において、ブドウ糖とアルギニン刺激では全く異なる事を既に報告しているので、(Proc Natl Acad Sci USA1886),これを裏づけるとともに、この差異の解明を行っている。3.アルギニンバゾプレシン(AVP)やアンギオテンシンII(AgII)は、細胞内遊離カルシュウムを増加させ、〓およびラ氏島潅流にて、インスリン分泌を惹起させた。これらのインスリン分泌は基礎ブドウ糖濃度に依存していた。また、AVPの作用は、V_1-autagonistにて強く阻害され、V_2-Antagonistでは阻害されないので、を主に介するものでありc-AMPは介さない事が判った。4.高濃度のブドウ糖の刺激によって、細胞内カルシュウム濃度の上昇がもたらされ、さらにH_2O_2(過酸化水素)の発生がもたらされる。このH_2O_2と〓ラ氏島のDNA損傷とは、密接に関係しているので、高濃度ブドウ糖とDNA損傷(糖尿病発症)は一厘のものとして考えられるようになった。1、^<45>Ca^<2+>を用いたCa^<2+>efflux実験では、通常十分なインスリン分泌をもたらすアルギニンを刺激分質として用いても、Ca^<++>effluxは全くもたらせなかった。一方、ブドウ糖刺激によるCa^<2+>effluxは充分に惹起されるので、両刺激は、全く異なる機序にてインスリン分泌を引きおこす事が判明した。しかし、この実験ではwhole isletsを用いて行っているので、グルカゴンを分泌するA細胞の、B細胞(インスリン分泌)への影響を無視できない。現在、腫瘍細胞系を用い、B細胞のみの反応も検討中である。2、アルギニンバゾプレシン(AVP)がCa^<2+>を介して(C-AMPではない)、インスリン分泌を惹起する事は既に報告した。

しかし、この事実は、単離isletsでは、完全に再現できていない。おそらく、AVPによる血管収縮も大きな影響(膵潅流では血管を介して刺激が到達)を及ぼしていると考えられる。今后、V_1-antagonist,V_2-antagonistを用いた実験を行いたい。又、アンギオテンマンIIに関しても、同様な実験を進行中である。3、糖尿病自然発症ラット(BBラット)にて、発症数日前に、インスリン分泌が低下する事、膵島炎がおこる事がわかっているが、この時点で、H_2O_2産生が増加している事が判明した。今后さらに追求してゆく。1.細胞内Ca^サ動態とインスリン分泌反応の多様性:インスリン刺激物質であるアルギニンは^<45>Caeffluxを膵ラ氏島にもたらせずにインスリン分泌を惹起する事は証明されたが(投稿中)、これ以上の新知見は得られなかった。現在単離したB細胞を用いる方法を検討中である。2.インスリン分泌反応の多様性と一酸化窒素(NO):重要な細胞内情報伝達物質である一酸化窒素(NO)とインスリン分泌との関連性を検討した。NO測定は従来のgriess法ではなく約100倍の感度をもつDNA法にて、Nitute測定にてNO産生量を推定した。NOの基質であるアルギニンは、膵潅流系では潅流圧を上昇させる事から、NOによる血管拡張(ラ氏島内外の)が、インスリン分泌の多様性を説明できるものと推定したが、膵潅流系でのNOの関与は全く否定的であった。同様に、血管収縮をもたらすAVP(インスリン分泌をもたらす事は既に報告)も、NOとは全く無関係にインスリン分泌をもたらす事がわかった(投稿中)。3.DNA損傷とNO:NOのもう一つの重要な作用に、細胞の酸化あるいはアポトーシスがある事が知られている。我々は数年前にH_2O_2(フリーラジカルと同様に考える)がDNA損傷をもたらす事を報告したが、DNA電気泳動では直接証明できなかった。アポトーシスに関する最近の知見をふまえ、NO(あるいは催糖尿病薬)とアポトーシスとの関連性を検討した。STZ(催糖尿病薬)がアポトーシスをもたらす(膵ラ氏島)事を証明したが、NO産生といかなる関連があるのか検討中である。さらに進展して、高血糖自体が、NO、apoptosisといかなる関連をもつのか(いわゆるglucose toxicity)、膵ラ氏島細胞、単離B細胞にて検討中である(一部は投稿準備中)。今後はさらにNO合成酵素(NOS)の検討も行う予定である。
発達障害児の自発行動に影響をおよぼす概日リズム中枢機構の解明

内的脱同調モデルを用いたSCN外行動リズム駆動振動系の検索体内時計中枢・視交叉上核は生理機能・個体行動における概日リズムを制御するが、一方で視交叉上核に依存しない概日リズム機構が知られている。げっ歯類において、一日の給餌時間を通常摂食の少ない昼間の定時に制限すると、制限給餌時刻の前に行動が活発になることが知られている(Food Anticipatory Activity;FAA)。この行動はあたかも時刻を予知するかのように給餌の数時間前から活発になり、内在性の概日振動体に駆動されていると考えられる。さらに視交叉上核破壊動物でも認められることから、FAA制御には視交叉上核外に存在する概日振動体が想定される。我々はBmall KOマウスを用いFAA発現機構を検証した。Bmall KOマウスは視交叉上核を含む全身の細胞、組織で機能的概日リズム発振分子機構が欠損していると考えられる。実験は明暗サイクル12時間:12時間環境下で、ZT6より4時間の制限給餌を行った。マウスの行動は受動型赤外線センサーでモニターした。自由摂食時には夜間に活発な行動リズムを示すBmall KOマウスは、制限給餌において明瞭なFAAを示した。制限給餌スケジュール後、3日間自由摂食に戻しさらに30時間絶食状態にすることにより、制限給餌時のFAAに該当する時刻に活発な行動が認められた。これらの結果はFAAの行動制御機構はBmallに依存しない可能性を示唆する。さらに制限給餌サイクルの間隔(周期)を変えることによりBmall KOマウスのFAA特性について検討した。Bmall KOマウスは通常想定される概日リズムの同調可能周期の範囲を超えてFAAを示した。この結果はBmall KOマウスにおけるFAA発現機構は従来考えられてきた概日リズム発振機構に依存しない可能性を示唆する。初年度のアプローチとして自由行動下マウスの概日リズム中枢・視床下部視交叉上核神経活動リズムを継続的にリアルタイム記録する実験系を確立した。1)視交叉上核の概日行動制御マウスにおいて、視交叉上核は日中の活発な発火により行動リズムを制御していた。恒常暗環境においてもこの神経活動リズムは継続し、それに駆動される行動リズムも継続する。夜間の環境光入力は視交叉上核神経細胞の発火頻度を上昇させ、それに伴い神経活動リズム、行動リズムともにリズム位相変位を引き起こした。環境光条件を強制的に6時間シフトさせると光条件と行動リズムの間に乖離が生じ、いわゆる"時差ぼけ"状態を呈する。時差ぼけを生じているマウスの視交叉上核は行動と逆転した位相関係を保った神経活動リズムを発振し、時差ぼけ下でもリズム制御は視交叉上核が担っていることが示唆された。2)視交叉上核の出力経路視交叉上核と関連する出力経路として下室傍領域を同定した。下室傍領域は視交叉上核の背側部から視床下部室傍核に至る第三脳室周辺部で定義される部位であり、視交叉上核の出力中継部となっている。この領域の神経発火頻度は夜間に上昇し、視交叉上核とは負の相関を示す。相関関係は逆に行動との正の相関として表されるが、行動に時差ぼけを引き起こした場合、行動よりも視交叉上核との相関関係を継続した。このことから視交叉上核-下室傍領域系が概日リズム制御機構の最上流に位置すること、光環境条件との乖離が生じた場合行動を修飾制御機構がその下流に存在することが示唆される。3)Clock変異マウスの概日行動制御リズム障害モデルとしてClock変異マウスを用い、その概日リズム出力機構を調べた。行動リズムにおいて通常光環境条件下、恒常暗条件下、時差ぼけ条件下ともに野生型と比較して明瞭な差異が認められ視交叉上核-下室傍領域系のリズム制御機構を明らかにした。1.時計遺伝子生物発光モニター遺伝子導入マウスの概日リズム出力および光反応性これまでマウス自発行動測定に用いてきた赤外線センサー計測機器に加え、輪廻し行動測定を経時的に行う実験装置を作成した。実験装置は環境条件を一定にコントロールしつつ、任意の光刺激を行うことができる。32chの同時測定装置を確立することにより詳細な概日リズム行動測定が可能になった。今後の実験に用いる時計遺伝子生物発光モニター遺伝子導入マウスの基本概日行動パラメーター(自由継続周期、自発行動量、同調位相角差)および環境光刺激に対する位相反応を記録し、レポーター遺伝子導入がマウスの概日行動に影響を与えていないことを確認した。自由継続周期が遺伝的に異なるWild-typeマウスとHeterozygous Clock mutant mouseを用いて、Social interactionが相互の行動概日リズムを同調する因子となりうるかを検討した。自由継続周期に1時間以上の差異が見られる遺伝子型の同腹マウスには恒常暗環境下で完全な概日リズム周期の一致は認められなかった。しかしながら位相依存的な相互作用が観察され、さらに詳細な検討が必要である。3.時間制限給餌が行動概日リズムに与える影響給餌タイミングをコントロールし給餌時間を制限すると、マウスは給餌時間に対して予知行動を示す。これは光同調性振動体に対して食餌同調性振動体が行動リズムを制御しているものと考えられている。機能的時計遺伝子欠損マウスにおいて食餌同調性振動体が機能するかを検討した。

予想に反して時計遺伝子欠損マウスにおいて給餌予知行動が認められた。このことは今後光同調性振動体を基本とした多振動体機構を解明していく上で重要な知見となる。内的脱同調モデルを用いたSCN外行動リズム駆動振動系の検索体内時計中枢・視交叉上核は生理機能・個体行動における概日リズムを制御するが、一方で視交叉上核に依存しない概日リズム機構が知られている。げっ歯類において、一日の給餌時間を通常摂食の少ない昼間の定時に制限すると、制限給餌時刻の前に行動が活発になることが知られている(Food Anticipatory Activity;FAA)。この行動はあたかも時刻を予知するかのように給餌の数時間前から活発になり、内在性の概日振動体に駆動されていると考えられる。さらに視交叉上核破壊動物でも認められることから、FAA制御には視交叉上核外に存在する概日振動体が想定される。我々はBmall KOマウスを用いFAA発現機構を検証した。Bmall KOマウスは視交叉上核を含む全身の細胞、組織で機能的概日リズム発振分子機構が欠損していると考えられる。実験は明暗サイクル12時間:12時間環境下で、ZT6より4時間の制限給餌を行った。マウスの行動は受動型赤外線センサーでモニターした。自由摂食時には夜間に活発な行動リズムを示すBmall KOマウスは、制限給餌において明瞭なFAAを示した。制限給餌スケジュール後、3日間自由摂食に戻しさらに30時間絶食状態にすることにより、制限給餌時のFAAに該当する時刻に活発な行動が認められた。これらの結果はFAAの行動制御機構はBmallに依存しない可能性を示唆する。さらに制限給餌サイクルの間隔(周期)を変えることによりBmall KOマウスのFAA特性について検討した。Bmall KOマウスは通常想定される概日リズムの同調可能周期の範囲を超えてFAAを示した。この結果はBmall KOマウスにおけるFAA発現機構は従来考えられてきた概日リズム発振機構に依存しない可能性を示唆する。
「国民主義」の生成と展開に関する比較思想史的考察

〈「個人の自由」と「国家統合」とを同時追求する〉という(丸山眞男的意味での)「国民主義」が、西洋史においてどのように生成・展開したかを考察し、その流れの中に、マキァヴェッリ、ヘーゲル、ヴェーバーの思想を位置づけ、その相互関係と、この視点からの各思想の新解釈とをおこなった。本研究の課題は、<「個人の自由」と「国家統合」とを相互に結び合わせつつ追求する>という特殊な意味での「国民主義」に結晶化していく思想が、西洋史においてどのように生成し、とりわけ近世・近代において多様な思想家に担われ政治過程にどう作用したかを解明し、西洋史におけるこの問題意識の連続性と時代や国ごとの偏差、その重要性を示すことによって、政治的思惟の成長過程を明らかにするとともに、政治思想史研究に新しい視点を提示することにある。本研究では、考察の焦点をマキァヴェッリ・ヘーゲル・ヴェーバーの3人に当て、上記思想の連続性と時代的差異、および国による違いにも配慮しながら認識を進め、それの理論的問題をも考える。本研究のねらいは、「国民主義」が、西洋史においてどのように生成し、とりわけ近世・近代において多様な思想家・政治過程にどう作用したかを解明することにある。本年度は、このねらいに沿って、「国民主義」思想の形成と変容、近代の「国民的自由主義」や農本主義的「国民主義」に発展していったかについて基礎的資料、問題意識を共有する基本的文献を解析し、全体像の構築を目指した。すなわち本年度はとりわけ、シヴィック・ヒューマニズムを対象とし、古代ギリシアから近代へのその系譜をたどるとともに、その前提としての、古代共和制の諸思想と、それを再生させた〈古代共和制のイメージ〉の歴史を追跡した。なかでも、「自由」と「祖国」の相互緊張をいち早く鮮明にした、マキァヴェリを含むルネッサンス期思想のこの観点からの考察に重点を置いた。また、「自由な人格」と「統合国家」との間で思考したプーフェンドルフやトマジウスら啓蒙期自然法論者の思想のダイナミズムの考察、「個人と国家」の間でのヘーゲルの苦闘の追跡、自立と帝国主義の間で思考したヴェーバー的「自由主義」の分析などに関わって、笹倉のこれまでの研究を全面的に見直すとともに、これら諸思想の相互比較をも進め、「国民主義」の共通軸と偏差を明らかにしようとした。この問題の考察において今回着目した点の一つは、古いヨーロッパにおける「家」と家長の持続的存在が、以下に根強く、かつそれが、国家・市民社会への結束とともに、各人の独立意識を支えるものとして、大きな意味を持ち続けた事実である。この点を単に社会史においてでなく、精神史においても位置づけることによって、「国民主義」の基盤を把握できると考えられる。これらの成果は、2007年10月・11月に出版した『法思想史講義』にまず、結晶化させた。本研究は、「国民主義」の思想原理の生成、とりわけこの原理が近世・近代において多様な思想家・政治過程にどう作用したかを解明することにある。本年度は、昨年度に引き続き、思想史研究分野を中心にこの問題を考えることを第一課題とし、身分的・地域的に分裂した社会の中から、どのように「集中・統合」への意識が生成していったかを明らかにする問題に取り組んだ。この点については、西洋史におけるシヴィック・ヒューマニズムが具体的に個々の思想家において、「国民主義」とどう関係したのかの考察を進めた。その成果として、かたちになったのは、次の2点である。(1)国民主義と民主主義、共和主義の関係を考え、最終的に、これら3概念を明確に識別する認識を得た。すなわち、国民主義を<国民に自由と国家事項への関与とを付与することによって国家帰属意識を強化する原理であり、それ自体は君主制下でも民主制下でも採用されるもの>ととらえ、共和主義とはそれが共和体制下で表出したものであり、民主主義への展開の可能性をもったと考えた。そして、今日の司法制度改革(とくに裁判員制度)をめぐって憲法学で、民主主義と共和主義が問題になり、また自由主義の立場からの批判も盛んであるが、今回の司法制度改革は、上記の観点、とりわけ国民主義と関連づけてとらえることが重要ではないかという点を、春の民科の学会合宿報告で展開した。(2)日本史に関し、外国の文化や政治との接触で国民意識がどう覚醒したか、それが国民主義の基盤にどう展開していったかを考える作業としておこない、その成果の一部を、日本における法解釈史の論考において活用した。重要な論点としては、江戸期の本居宣長における「日本的なもの」の覚醒と、明治期における日本的な法と法学の形成における国民意識とがあった。この点に関する成果は、秋に出る『法学講義』の一部として発表する予定である。当初の計画に沿って、基礎的資料・問題意識を共有する内外の基本的文献を集め、その解析を進めた。とりわけ、西洋近世後期を対象にして、最終的にはヘーゲルによって集約され先鋭化されていく「個人と国家」の連関付けの近代思想を追った。

そして、ヘーゲルの背景を成す19世紀初頭のドイツ改革期の諸思想、それを踏まえて、またそれによって形成された近代的国家の現実と向かい合いつつ、ヘーゲルが構築していった独自の「国民主義」を考えた。この関連で、シヴィック・ヒューマニズムに焦点を当て、アメリカ独立戦争期の思想やフランス革命期における、「自由」と「国家」の新しい結びつけについても考察した。最終年度を迎えようとしているので、これまでの研究の成果をまとめるべく、『<政治>の生誕-マキァヴェッリ・ヘーゲル・ヴェーバー』(仮)と題する著作原稿の作成を進め、本にして320頁の分量のものにまとめた。ここでは、古代ローマ以来のパトリオティズム・国民主義がマキァヴェッリより前にはどういうものであり、それがマキァヴェッリにおいてどう再生し、さらにその思考が(マキァヴェッリのイタリアと同様な分裂状況にあった)ドイツ19世紀に、ヘーゲルやヴェーバーにおいてどう受け止められていったか、という観点から、本研究の主題をまとめようとしている。今後は、最終年の2010年度において、この原稿をさらに磨き上げ、出版に具体化しようと考えている。2009年度にはまた、日本における国家意識・国民主義についても考察を進め、それを法解釈の技法の継受と自己展開という観点から通史的にまとめた。そこではとくに、本居宣長の文献学的手法とその根底にある思想、明治初期の法継受の態様が重要な考察対象であった。この成果は、11月に出版した『法解釈講義』(東京大学出版会)において発表した。本年度は最終年であったため、まとめのため書籍原稿の執筆を進めた。その結果、約350頁分を書き上げることができた。今後、出版に向け仕上げを進めていく。その際、中心となったのは、丸山眞男が定式化した意味での「国民主義」を広く西洋政治思想史の分析に応用しつつ、その観点から、マキァヴェッリ、ヘーゲル、ヴェーバーの思想の比較的考察を進めることであった。「国民主義」的思考は、古代アテネ・ローマですでに鮮明な思想的表出を見た。この思想は、その後ルネサンス期にシヴィック・ヒューマニズムにおいて再生し、マキァヴェッリや、モンテスキュー、ルソーらの思想を規定し、やがて、ヘーゲル、さらには(アメリカのデモクラシー像を媒介にして)ヴェーバーにまで及んでいる。この思想については、しかし単にそうした思想史的系譜論だけでなく、国内の危機や外敵の侵入に直面し,それに対抗しうる新しい国家統合を求める人びとが共通にもつ思考傾向、すなわち一方の強いリーダーシップと、他方の広く国家構成員の政治参加・自由を基盤にしつつ国家への結束を図ろうとする思想運動としても位置づけられる。上記3人の政治思想をめぐってはともに、〈かれは国家主義者なのか、それとも自由主義者なのか〉のかたちで解釈上の対立が続いてきた。この点に関して本研究では、〈そのような二者択一的発想では3人の思想構造はとらえられず、「国家」と「自由」の内的関連を明らかにすることが重要である〉とした。こうして「国民主義」は、3人の思想の全体構造とその意味を、かれらを思想史の中に置きかつ相互に関連づけつつ理解するカギとなることを、本研究は明らかにした。
単純な細胞構成を備えたホヤ幼生筋における多重神経支配の意義の解明

ホヤ幼生は片側約20個(左右で計約40個)の筋肉細胞で自由に泳ぐ。我々は、ホヤ幼生ではこの少数の筋細胞が、興奮性のアセチルコリンAChと共に抑制性のグリシンGlyを受容することで、柔軟な遊泳運動が可能になっていると考えた。本研究で我々は、マボヤの幼生期に発現するACh,Gly,GABAの受容体チャネルの遺伝子を全て単離し、発現様式を定めた。結果、既知のカタユウレイボヤの場合と同様、筋肉には3種のACh受容体遺伝子と1種のグリシン受容体遺伝子が共発現していた。GABA受容体は神経系にのみ発現していた。遠縁二種でのAChとGlyの受容体の共発現は、ホヤ幼生筋での多重神経入力を強く示唆する。尾索動物ホヤの幼生は、脊椎動物とボディプランを共有したオタマジャクシ形態を示し、海洋中を自由に泳ぐ。しかしホヤ幼生は、ギャップ結合で電気的に連結された片側わずか約20個(左右で計約40個)の筋肉細胞を備えるのみである。申請者は近年、このホヤ幼生の少数の筋細胞群が、「可変的な強度をもって前後に伝播する屈曲波を生み出す仕組み」を研究している。本研究の目的は、この幼生の筋肉帯において、アセチルコリンによって担われる興奮性のシグナルばかりでなく、グリシンによって担われる抑制性のシグナルを受容することが、筋肉帯が「可変的な強度をもって前後に伝播する屈曲波を生み出す」上で本質的であることを確証することである。本研究によって、長くアセチルコリンによる単一支配が信じられてきた脊索動物の神経ー筋システムが新たに捉えなおされるための重大な契機を与えられると期待される。本年度は、これまで解析を行ってきたカタユウレイボヤに加えて、新たにゲノムの解読がなされたマボヤについて、アセチルコリン受容体(nAChR)とグリシン受容体(GlyR)のクローニングを行った。マボヤのほうがカタユウレイボヤより胚がかなり大きく、また発生の進行もゆっくりであるため、本研究で計画している、割球を同定した上で割球ごとに配列特異的発現阻害剤の注入を行う実験が相当に容易にできるようになると考えた。その結果、カタユウレイボヤで筋肉に発現していたnAChRとGlyRの全てのサブユニットについてのクローニングと、全長配列の決定が終了した。今後は、マボヤについて、カタユウレイボヤ同様に幼生の筋肉において、nAChRとともにGlyRの発現が観察されるかを検証し、さらにこれらをアフリカツメガエル卵母細胞に発現させることによって、アセチルコリンとグリシンに対する反応性を示すかを電気生理学的に確証していく。しかしホヤ幼生はギャップ結合で電気的に連結された片側わずか約20個(左右で計約40個)の筋肉細胞を備えるのみである。研究代表者は近年、このホヤ幼生の、ごく少数からなる筋細胞群が「可変的な強度をもって前後に伝播する屈曲波を生み出すしくみ」を研究している。本研究の目的は、この幼生の筋肉帯において、アセチルコリンによって担われる興奮性のシグナルばかりでなく、グリシンによって担われる抑制性のシグナルを受容することが、筋肉帯が「可変的な強度をもって前後に伝播する屈曲波を生み出す」上で本質的な役割を果たすことを確証することであった。本年度は、新たにゲノムが解読されたマボヤについて、アセチルコリン受容体(nAChR)とグリシン受容体(GlyR)の遺伝子発現解析を行った。これらによって、マボヤのオタマジャクシにおいて、アセチルコリン受容体に関しては3つのサブユニット遺伝子が、グリシン受容体に関しては単一のサブユニット遺伝子が筋肉に発現していることが明らかになった。しかし、アフリカツメガエルの卵母細胞に発現させたマボヤのグリシン受容体は、グリシンの投与に関わらず電気的な応答を示さなかった。尾索動物ホヤ類の幼生は、脊椎動物とボディプランを共有したオタマジャクシ型の形態を示し、海洋中を自由に泳ぐ。研究代表者は、このホヤ幼生のごく少数からなる筋細胞群が「可変的な強度をもって前後に伝播する屈曲波を生み出す仕組み」に関する研究を行っている。本研究の目的は、この幼生の筋肉帯において、アセチルコリンによって媒介される興奮性のシグナルばかりでなく、グリシンによって媒介される抑制性のシグナルを受容することが、筋肉帯が「可変的な強度をもって前後に伝播する屈曲波を生み出す」上で本質的な役割を果たすことを確証することであった。本研究によって、長くアセチルコリンによる単一支配が信じられてきた脊索動物の神経ー筋システムを、新たに捉えなおす重大な契機が与えられると期待される。本年度は、カタユウレイボヤとマボヤという2種において、幼生期に発現するニコチン型アセチルコリン受容体の全サブユニット遺伝子のcDNAを単離し、遺伝子発現様式を定めた。また、マボヤのグリシン受容体およびGABAA受容体のサブユニット遺伝子を単離し、発現様式を定めた。

その結果、一部で相違があるものの、2種間で共通して幼生筋にニコチン型アセチルコリン受容体のA1, BGDE3, B2/4サブユニット遺伝子が発現していること、また単一のグリシン受容体遺伝子が共発現していることを明らかにした。GABAA受容体は筋肉にはなく、感覚神経節と運動神経節に発現していた。ホヤ類の中で系統的に遠く離れたこれら二種で、幼生筋にアセチルコリン受容体とともにグリシン受容体が共発現していたことは、ホヤ類の幼生筋が興奮性シグナルと抑制性シグナルの両方を受容しているという仮説を強く支持する。ホヤ幼生は片側約20個(左右で計約40個)の筋肉細胞で自由に泳ぐ。我々は、ホヤ幼生ではこの少数の筋細胞が、興奮性のアセチルコリンAChと共に抑制性のグリシンGlyを受容することで、柔軟な遊泳運動が可能になっていると考えた。本研究で我々は、マボヤの幼生期に発現するACh,Gly,GABAの受容体チャネルの遺伝子を全て単離し、発現様式を定めた。結果、既知のカタユウレイボヤの場合と同様、筋肉には3種のACh受容体遺伝子と1種のグリシン受容体遺伝子が共発現していた。GABA受容体は神経系にのみ発現していた。遠縁二種でのAChとGlyの受容体の共発現は、ホヤ幼生筋での多重神経入力を強く示唆する。本年度は、マボヤの幼生筋におけるグリシン受容体に相同性を持つ遺伝子の発現を確証した。カタユウレイボヤ幼生筋におけるグリシン受容体相同遺伝子の発現とあわせて考えると、幼生筋への多重入力はホヤ類に普遍的であると考えられる。またマボヤ幼生筋におけるグリシン受容体相同遺伝子の発現が高いレベルにあることから、マボヤ幼生は、筋肉におけるグリシン受容体の機能解析のターゲットとして望ましいことが分かった。他方で、アフリカツメガエル卵母細胞の発現系では、マボヤのグリシン受容体相同遺伝子の産物は、グリシンに対する電気的応答を示さなかった。しかし本年度、新たにGABA受容体に相同性を持つサブユニット遺伝子が、幼生筋に発現していることが分かった。GABA受容体遺伝子は、グリシン受容体遺伝子と分子系統学的に近縁な関係にある。現在、ホヤではグリシン受容体サブユニットとGABA受容体サブユニットが協働して機能的な受容体チャネルを形成する可能性を考え、研究を進めている。もしそうであれば、脊椎動物ではそれぞれ独立に働く受容体サブユニットが、その起源に先立つ段階では一緒に働いていた可能性を示唆し、興味深い。当初計画にあった電子顕微鏡を用いた神経細胞の観察にも着手でき、また上記のような進展があったことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。動物学マボヤ幼生筋におけるグリシン受容体サブユニットとGABA受容体サブユニットの相互作用の可能性を確かめるために、アフリカツメガエル卵母細胞の発現系において、これらを同時に発現させて、グリシンとGABAに対する電気的応答性を調べる実験を行う。また本年度、マボヤにおけるこれらの遺伝子発現パターンを把握できたので、神経系と筋肉におけるそれぞれの機能を、アンチセンスオリゴヌクレオチドの注入実験により解析する。これらと電子顕微鏡による直接観察により、ホヤ幼生の筋肉に対する多重神経支配を確証する。次年度は本研究の最終年度に当たる。上記実験を滞りなく遂行し、成果を学会発表と原著論文として発表することで総括する。
IRON-REDOX反応による水素輸送

水素の貯蔵および輸送技術として資源量が豊富でコストが低いという観点からベース金属を用いる方法が注目されている。金属酸化物の水素による酸化・還元反応(MO+H_2=M+H_2O(M;Metal))を行うことにより水素の貯蔵、輸送が可能となる。すなわち、金属酸化物と水素を資源として保有する国では還元作用により金属を製造する。製造された金属は資源を保有しない国に輸送する。輸送された金属は水蒸気との反応によって水素を発生させる。水素と金属酸化物は資源を保有しない国では有効な資源として利用される、という図式である。本研究では天然の鉄鉱石に着目し、水素輸送媒体としての可能性を基礎的に調査した。実験には劣質鉱石の有効利用の観点から、結合水含有量が大きく異なる3種類の鉄鉱石を使用した。構造解析、熱分析を行ったのち、酸化・還元速度を測定することにより、水素の貯蔵・輸送媒体としての可能性を検討し、最適鉱石特性について考察した。これまでわかったことは以下のとおり。1)粉末X線回折の結果、結合水はゲ-サイト、カオリナイト、ギプサイトとして含有していた。2)600Kで熱分解した鉱石の比表面積は結合水量に比例して大きかった。3)結合水の大きな劣等質鉱石ほど酸化・還元速度が大きく輸送媒体としての可能性が大きい、など。
応力誘起型磁気変態による金属疲労測定システムに関する研究

180度磁壁移動の際にバルクハウゼンノイズが生じることが知られている。疲労の進展に伴い転位の集積が起こり、磁性材料においては磁壁移動に影響を及ぼすため、バルクハウゼンノイズを測定することによってき裂が発生する以前の疲労状態を定量的に評価できると考えられる。渦電流探傷などに代表される従来までの非破壊検査はき裂の発生を探るものであり、き裂発生以前の疲労状態評価は更に進んだ技術である。しかしながらバルクハウゼンノイズは複雑な時系列信号であり、測定できるバルクハウゼンノイズをどのような方法で処理することで磁性材料の疲労状態を定量的に評価するかが課題であった。昨年度は、測定システムを構築すると共に、一般構造用圧延鋼材SS400を対象試料とし、本試料に面外曲げ疲労試験を行った時の疲労状態をバルクハウゼンノイズから再構成されるアトラクタの相関次元(フラクタル次元)から定量的に評価することを検討した。その結果、疲労試験では、試料に引張応力と圧縮応力が作用するため、バルクハウゼンノイズと疲労状態の関係が明白にならないことが分かった。したがって、本年度は、疲労状態とバルクハウゼンノイズの関係を明らかにするために、一般構造用圧延鋼材SS400に対して引張試験を行い、破断するまでの各ひずみ状態でのバルクハウゼンノイズの測定を行った。また、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304における引張試験に対して検討を行い、磁気信号とSUS304のひずみ量に相関があることを明らかにした。非線形時系列信号であるバルクハウゼンノイズを評価する方法として、非線形現象を非線形のままで扱うことが出来るカオス理論に着目した。けい素鋼板から得られるバルクハウゼンノイズについて、(1)時系列信号の複雑さ、(2)スペクトルの連続性、(3)自己相関関数の変化、(4)再構成されたアトラクタの自己相似性の4項目に関して検討を行い、その結果、バルクハウゼンノイズについてカオス性があると結論付けした。本年度は、測定システムを構築すると共に、一般構造用圧延鋼材SS400を対象試料とし、本試料に面外曲げ疲労試験を行った時の疲労状態をバルクハウゼンノイズから再構成されるアトラクタの相関次元(フラクタル次元)から定量的に評価することを検討した。ここで得られた知見を基に来年度はオーステナイト系ステンレス鋼における疲労状態評価法へと発展させていく予定である。
肺内石綿濃度の低い悪性中皮腫症例における発症要因

悪性中皮腫患者群とその対照患者群の肺内鉱物繊維濃度を測定し、両群の石綿濃度分布が重なる範囲の患者群を選び出し、石綿ならびに非石綿繊維の種類別に濃度・繊維サイズ(長さ・直径・アスペクト比)を比較することにより、肺内石綿濃度の低い中皮腫患者におけるそれら鉱物繊維の病因論的意義を明らかにすることを目的に本研究を実施した。東海地方の医療機関から手術または剖検により胸膜・腹膜・心膜の悪性中皮腫と診断された死亡症例を計49例収集した。現在までに肺内鉱物繊維濃度の測定を終えた30例の結果は次のごとくであった。悪性中皮腫30例中12例、対照群30例中22例が石綿濃度分布の重なる部分に属していたので、この12例と22例について比較をした。平均年齢は、前者が66歳、後者が65歳であった。石綿と非石綿繊維の濃度(million fibers/g dry lung)幾何平均値は、前者が2.23、30.8、後者が1.74、31.3で有意差はなかった。石綿繊維の長さ(μm)、直径(μm)、Aspect比の算術平均値は、前者が1.88、0.110、19.2、後者が1.18、0.076、16.7で前者の平均値が大きい傾向を示したが、有意ではなかった。非石綿繊維の長さ(μm)、直径(μm)、Aspect比の平均値は、前者が0.88、0.084、10.5で、後者が0.82、0.082、9.9で両者の平均値の間に有意差はなかった。石綿に比し両者の平均値の差は小さかった。現在、残りの収集例についても病理診断の再確認と肺内濃度の測定を実施中であり、それらの結果がそろった段階で詳しい検討をする予定である。
高温化学反応を伴う衝撃波

「デトネーション研究」は、おもに数値解析によっておこなわれた。気体デトネーションに関しては、2重円管内を伝播するスピンデトネーション構造を捉えることに成功した。またレーザーデトネーションに関しては、電離・輻射機構を考慮した非平衡非定常モデルの妥当性を検証を行い、多次元解析コードの開発によって、実在するデトネーションの速度を予測できるようになった。これらの結果から、今後の実験に対する基礎データを得ることができた。「極超音速衝撃波と非平衡流」に関する研究では、バリスティックレンジ装置を用いて極超音速衝撃波を作り出し、そこで生じる輻射光のスペクトル分布を得た。さらに非平衡化学反応、および原子・分子の内部励起過程に基づく数値解析を行い、極超音速非平衡流に伴う空力加熱の評価を行った。これらの結果を比較することによって、さらに正確な非平衡現象のモデル化が可能となった。「非平衡化学反応論」の研究では、クロルぎ酸エチルおよびシアノ酢酸エチルを衝撃波管を用いて1000k程度まで加熱し、真空紫外吸収および赤外発光強度の経時変化を測定して反応速度を求めた。その結果、カルボン酸を生成するにあたってその蒸気圧が非常に低い場合や不安定な場合でも、そのエチルエステルの分解反応を利用することによって目的のカルボン酸を気相で生成できることが確かめられた。「大気汚染反応」の研究においては、レーザー閃光分解法と衝撃波管を結合することによって、これまで得ることのできなかった重要な化学反応機構、分子エネルギー移動過程に関する実験的情報を得た。特にラジカル素反応の直接的な観測や高励起エネルギー状態分子の検出が初めて可能になり、今後の大気化学過程やNOx、SOx等の有害成分の制御などの諸分野の研究において、重要な役割を果たすものと期待される。
3次元仮想現実感による胆膵外科手術支援システムの構築と評価

CT/MRIデータを基に門脈・肝動脈・胆管を3D映像化して、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)に仮想現実感として描出して、胆管癌・膵癌と血管および胆管の立体関係をより明確で分かりやすく映像化する次世代の没入型画像呈示システムを構築した。3D映像作成においては、画像抽出(segmentation)と3DCGの作成のプロセスにおいて時間短縮が可能となり、3DCGの品質を向上した。そして、3DCGをVR(AR)コンテンツ化して観察することで手術シミュレーションを行った。被験者としてレジデントと医学部の学生に観察をしてもらったところ、映像の立体感は強いものの、画像酔いがあるという意見が認められた。平成26年度は、研究初年度として3D映像作成における以下の二つのプロセス、1CTデータから血管と胆管の画像抽出(segmentation)2血管と胆管の3DCGの作成を、従来の方法からそれぞれ改良することによって3DCG作成までの時間短縮と、3DCGの品質向上を試みた。segmentationにおいて、従来は3D画像構築用ソフトウェアForge (Studio Pon)またはZedView (レキシー)を用いていたが、本研究課題においては、人的および時間的コストも考慮に入れたワークフローの確立を考慮し、Mac OS Xで動作する新しいsegmentation用ソフトウェアであるOsiriXを用いて、CTデータのsegmentationワークフロー構築にかかる検証を行った。その結果、CTデータから血管のsegmentationはOsiriXにより十分可能であったが、CTデータからの胆管のsegmentationは3DCGモデル作成には十分でなく、さらに工夫と改良が必要であること明らかとなった。胆管のCTデータのsegmentation方法の改良と工夫、またはMRIデータを用いた胆管segmentationも新たな方策として検討すべきと思われた。血管と胆管の3DCGモデルの作成と編集においては、OsiriXに備えられているサーフェスモデル(surface model)の出力機能を用いてモデル出力を行った。従来は出力された3Dモデルを編集ソフトウェアのRapidForm (INUS Technology)にてデータの整形を行っていたが、今回OsiriXで出力した3Dモデルデータの品質については、3Dモデルのメッシュ形状処理用のオープンソースソフトウェアであるMesh Labを用いて精査を行った。その結果、良好なモデルデータが得られることが確認された。膵癌および胆道癌ではしばしば門脈や肝動脈浸潤を認める。従って、これらの癌を根治的に完全切除するためには、血管への浸潤範囲を含めて腫瘍の進展範囲を立体的に正確に把握することが不可欠である。また血管を合併切除した場合には膵管や胆管の再建に加えて血管再建のシミュレーションも重要になる。我々は膵癌および胆道癌の手術計画および手術シミュレーションに没入型の仮想現実感3D画像の開発を進めており、今回はさらに臨床に有用な没入型3D映像の制作を行った。本研究では、主に門脈・肝動脈などの血管と腫瘍とを3D映像化して、さらにその3Dモデルをヘッドマウントディスプレイ(HMD)に仮想現実感として描出することで、血管と腫瘍の立体関係をより明確で分かりやすくする次世代の没入型画像呈示システムの構築を目指している。CTデータの抽出(segmentation)と3DモデリングにはOsiriXを用いて行い、作成した臓器と血管の3Dモデルを没入型仮想現実感環境の3Dモデルに変換して、HMDに呈示した。今回は新しくスマートフォンを内蔵したHMDの画像提示システムを用いることで、システムとしての小型化と軽量化を目指した。予想される成果と貢献は以下である。膵癌および胆道癌に対する手術適応は拡大されつつあり、門脈あるいは肝動脈を合併切除する拡大手術が増加している。血管合併切除では、血管への癌浸潤の有無だけでなく、腫瘍と血管の立体的位置関係を正確に把握することが、根治切除を達成するためには非常に重要となる。今回開発する血管走行と腫瘍の3Dモデルをヘッドマウントディスプレイ(HMD)に仮想現実感として描出するシステムは、手術計画・手術シミュレーションとして有用であり、さらにレジデントなど若い外科医にとっても血管と臓器の立体関係が理解しやすいために手術チーム内で手術イメージを共有できる利点がある。平成27年度の研究においては,CTデータから構成された3DCGから得られる情報と,実際の手術において観察された臓器・血管との整合性を確認し,術前のシミュレーションにおいて提示すべき情報の検討と,その情報提示手法として,VR技術を活用した簡易型HMDの応用可能性についての検討を行った.検討にあたってCTデータの収集と3Dモデリングを行った。モデルを構成するにあたり,肝動脈再建を伴う膵頭十二指腸切除術を施行した症例3例を対象とした.モデル化については平成26年度の検討において,segmentationとモデリングにMacOS Xにて動作するソフトウェアのOsiriXを用いるワークフローを確立した。しかしながら,これまでの検討では胆管や肝門部周辺の血管のsegmentationを対象として想定していたのに対し,膵臓を対象とした場合CT画像における映像が明瞭ではなくなるため,腫瘍の浸潤が判別しづらいことや手作業でのsegmentationなどが必要となることが,新たな課題として挙げられた。そこで,3Dモデル化を行った3例の症例については,極力数値設定による自動的なsegmentationのみによってモデル化を行い,術中に必要となる情報がどの程度モデルの情報として抽出されるかについて分析を行った。その結果,映像が不明瞭な箇所については粒子状のノイズデータがモデルとして描出されるものの,胃十二指腸動脈などの主要な血管については,腫瘍の浸潤に伴う先細り像が認められるなど,シミュレーションに有用な情報が得られることがわかった。