hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歩行空間における利用者のストレスバランスの計測と分析

本研究では歩行空間において,車いす使用者が歩行者とのすれ違い時に受ける精神的ストレスの定量的評価を試みるために,車いす使用者の心拍変動を用いてストレス計測を実施した。ストレスの定量的評価には,携帯型自動心拍計RRIの変動を用いて周波数解析を行い,精神的ストレスの評価を行った。その結果,車いす使用者のパーソナルスペースに進入する歩行者の人数が増加するとともに,精神的ストレスも増加する傾向を示した。わが国では,バリアフリーやユニバーサルデザインの認知の広がりとともに,法制度も整備されてきた.現行の歩行空間におけるバリアフリー基準は,国土交通省が策定した「道路の移動円滑化整備ガイドライン」に基づいている.しかしながら,これらの構造基準は,物理的な数値で明記され,設計する際のチェック項目としての役割は有しているが,実際に利用する歩行者の心理的な評価については,反映されていない.歩行空間は,多くの人が行き交う公共空間であり,交通弱者である車いす使用者は,交通密度や歩行者交通量,すれ違い等に対して,健常者に比べ,精神的なストレスを受けていると考えられる.本研究の目的は,歩行空間において,歩行者や車いす使用者が他の歩行者とのすれ違い時に受ける精神的ストレスの定量的評価を試みることである.当該年度(H22年度)において,本研究では,携帯型自動血圧心拍計を用いて,歩行空間における利用者のストレス計測手法の構築を目指した.車いす使用者を対象とし,歩行空間の移動時に心電図から得られるRRIデータからストレスの解析を行った.解析には,デジタルフィルタ解析とLP面積法を用いて,ストレスの定量化を試みた.デジタルフィルタにおいては,RRIから心理的負荷の感度が高い周波数帯の抽出に成功し,時間軸において継続的に受けるストレスの推定を行った,また,LP面積法では,突発的なストレスを空間軸から定量的に評価する手法を確立した.上記の解析結果から,車いす使用者は,パーソナルスペースの進入人数の増加に伴い,ストレス量も増加する傾向を示した.歩行者は歩行空間において,様々な外的要因によるストレスを受けて移動していると推察できる。本年度は,歩行空間の特徴により歩行者が受けるストレスの特性を明確にし,快適性を表す指標として,ストレスを用いて歩行空間を定量的に評価可能な手法を探索した。調査対象ルートは,特徴の異なる札幌市中心部の地上4ルートと,その真下を通る地下4ルートの計8ルートとした。また,歩行距離は同程度となるように200m前後に設定した。本計測では,携帯型自動血圧心拍計を装着した被験者4名に調査対象ルートを歩行してもらった。被験者は2030代の4名で,得られる心電図からRRIデータを解析し,ストレスの定量的評価を試みた。解析方法は,精神的ストレスに最も感度が高い成分である0.050.02Hzの中間周波数成分をデジタルフィルタ解析(DF)により抽出し,ローレンツプロット(LP)によりその特徴を調べた。その結果,LP面積法を用いて評価を行った結果から,地上のルートは一定量のストレスを安定的に受ける傾向を示し,その要因としては歩行空間の照度が影響していると示唆できた。一方,地下のルートではストレスを不安定に受ける傾向を示し,ストレスの強弱にもばらつきが認められた。その要因は,大きく変動する歩行者交通量が影響を与えていると示唆できた。また,LP面積とM値の関係から,地上と地下の歩行空間において,LP面積の分布特性には明確な差異が認められ,歩行者が受けるストレスの感じ方に差があることがわかった。
結晶エンジニアリングによるオリゴマー半導体レーザーの開発

研究代表者自らが開発した(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー(TPCO)からなる高品質スラブ結晶を発光トランジスタデバイスに組み込んで電流励起レーザーを開発することを目的とした。TPCO結晶へ1次元または2次元の共振器および回折格子を配備し、レーザー発振の前駆現象と認められる狭線化発光を観測した。p型およびn型のTPCO材料を用いて、交流ゲート電圧法と呼ぶ新規のデバイス駆動法を用いたとき、発光強度および狭線化の程度が高いことを併せて確認した。1回折格子を用いた発光トランジスタデバイスからの狭線化発光シリコン基板上の酸化シリコン層に集束イオンビームで回折格子を刻印し、この回折格子上に有機半導体薄膜結晶を貼り付けて、酸化シリコン層をゲート絶縁膜とする発光トランジスタデバイスを作製した。有機半導体として、チオフェン環とフェニレン(ベンゼン)環からなり、(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーと称する複合オリゴマー材料を用いた。デバイスのゲート電極に交流電圧(振幅:100V、周波数:20kEzの矩形波)を印加し、ソース電極とドレイン電極に、それぞれ-70Vおよび70Vの直流電圧を印加してデバイスからの発光を調べた。その結果、明瞭な狭線化発光(半波高全幅値:2.1nm)を観測した。発光トランジスタからの狭線化発光はこれまでに観測例がなく、電流注入有機レーザーの実現に向けて一歩踏み出したところに本研究の意義と重要性がある。2発光トランジスタデバイスの発光効率の向上従来の発光トランジスタは、駆動電圧が高く、発光効率が低いという難点があった。この課題を克服するために、以下の方策を採用した:(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー分子の両末端に異なる置換基(メトキシ基とトリフルオロメチル基)を導入した材料を新規に開発した。この材料を発光層としたトランジスタデバイスを作製し、キャリア注入効率と輸送効率を双方とも高めて発光効率を向上させることに成功した。このデバイスにおいて、上述した交流ゲート電圧の印加が効果の高いことを併せて確認した。これらの成果は、発光トランジスタを効率よく、かつ安定駆動させる上で重要性が高い。上記の成果と併せて、結果を一流の学術誌に公表した。1発光トランジスタデバイスの発光効率の向上従来の発光トランジスタは、駆動電圧が高く、発光効率が低いという難点があった。この課題を克服するために、以下の方策を採用した:p型およびn型有機半導体結晶を積層した発光層をもつデバイスを作製し、p型またはn型単層結晶からなるデバイスに比べて、10100倍の発光強度を示すことを確認した。p型およびn型結晶の双方が発光した。このデバイスにおいて、研究代表者および研究分担者が独自に開発した交流ゲート電圧法が効果の高いことを併せて確認した。有機半導体として、チオフェン環とフェニレン(ベンゼン)環からなり(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーと称する複合オリゴマーを用いた。コオリゴマー分子の両末端を化学修飾してp型およびn型半導体とした。研究成果を材料系の一流誌に公表し、国内外から注目を集めている。2回折格子を用いた発光トランジスタデバイスからの狭線化発光ナノインプリント法でフォトニック結晶ライクな2次元回折格子を形成したデバイス基板に、上述の(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーからなるp型およびn型のスラブ結晶を貼付け積層して発光トランジスタデバイスとした。このデバイスのゲート電極に交流電圧(振幅:100V、周波数:50kHzの矩形波)を印加して、548nm付近の波長領域に強度の大きい狭線化発光(半波高全幅値:4nm)を観測した。このとき、ソース電極とドレイン電極には、それぞれ-90Vおよび90Vの直流電圧を印加した。これらの成果を学術誌に投稿した。本研究以外で発光トランジスタからの狭線化発光はこれまでに観測例がなく、電流注入有機レーザーの実現に向けて有力なデバイス構造およびその駆動法を提示できたところに本研究の意義と重要性がある。1発光トランジスタデバイスの高輝度化従来のp型有機半導体を用いた発光トランジスタは、駆動電圧が高く、発光効率が低いという難点があった。この課題を克服するために以下の方策を採用した:p型有機半導体結晶と電子注入電極との間にn型有機半導体薄膜を挿入して有機半導体結晶への電子注入効率および電子閉じ込め性能を高めた。この結果、従来のp型単層結晶からなるデバイスに比べて、約15倍の発光強度を示すことを確認した。pおよびn型有機半導体として、チオフェン環とフェニレン(ベンゼン)環からなり(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーと称する複合オリゴマー(AC5およびAC5-CF3)を用いた。

2回折格子を用いた発光トランジスタデバイスにおける狭線化発光既にナノインプリント法でフォトニック結晶ライクな2次元回折格子を形成したデバイス基板を発光トランジスタに用いることの有効性を確認している。今年度は、回折格子を形成する材料を改良してデバイス性能を向上させた。SU-8と呼ぶフォトレジストポリマーを用いてゲート絶縁膜の耐溶剤性を高め、液相における再結晶プロセスによって当該SU-8膜上にBP1T、BP2T等の(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーを積層し、デバイスとした。このデバイスのゲート電極に交流電圧(振幅:60110 V、周波数:20 kHzの矩形波)を印加して、結晶種に応じた狭線化発光(半波高全幅値:3 nm)を観測した。電流注入有機レーザーの実現に向けて有力なデバイス構造およびその駆動法を提示できたところに本研究の意義と重要性がある。これらを通して研究の主要テーマである結晶エンジニアリングの有効性に訴求できた。発光トランジスタの高発光強度化と狭線化とを共に達成できた。特に、後者の狭線化発光は本研究以外には報告例がなく、本研究の優位性に訴求できたと考える。さらに、p型およびn型の有機半導体の積層が高強度の発光を安定に持続させる上で優れることを見出した点も意義が大きい。24年度が最終年度であるため、記入しない。デバイスへの共振器の配備方法とダブルヘテロ構造の最適化に取り組む。前者では、基板への共振器の作り込みとオリゴマー半導体結晶への共振器の直接の作り込み(分布帰還型)の双方を実施する。後者の構造最適化に関連して、オリゴマー結晶と金属(ソース、ドレイン)電極との間に有機半導体薄膜を挿入することがキャリア閉じ込めと光閉じ込めの双方に対して有効であることを既に見出している。これらのアプローチによって斬新なデバイス構造を開拓し、目標達成につなげる。これらを通して、有機デバイス分野においてオリゴマー結晶を用いた半導体レーザーの地歩を確立する。
心不全と全身性炎症疾患である慢性閉塞性肺疾患の関連性と悪循環因子の解明

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、心血管系疾患に対しても多大な影響を及ぼす。心不全患者の生命予後はCOPD合併により低下することが報告されているが、その悪循環の詳細は不明確な点が多い。我々はCOPDの合併した心不全患者より得られるサンプルを用いて、COPDが心機能に与える影響を心エコーやバイオマーカーによる評価を用いて検討し、心不全とCOPDが合併する症例にて肺高血圧症の関連について検討し、呼吸機能障害の程度によらず肺高血圧症を合併していることを明らかとした。また、心不全、COPDは高齢者に多く、悪液質の状態となることが多いため、栄養指標との関係についても検討し、その関連性を明らかとした。慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、全身性炎症疾患であり、心血管系疾患に対しても多大な影響を及ぼす。心不全患者の生命予後はCOPD合併により著しく低下することが報告されているが、そのmalignant circuitの詳細については不明確な点が多い。我々はCOPDの合併した心不全患者より得られるサンプルを用いて、全身性炎症疾患であるCOPDが心機能に与える影響を炎症マーカーや心エコーによる評価を用いて検討し、COPDに対する治療介入によりその指標がどのように変化するか調査し、malignant circuitの詳細を究明する計画である。平成27年度は、本研究のために、新たにデータベースを構築し、心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集、整理を中心に行った。対象者の登録は、当学附属病院で心不全と診断されて、同意の上で心不全に対する標準的薬物治療を行い、心不全が軽快して安定した症例とし、心不全軽快後の比較的安定した時期にスパイロメトリーを行い、登録を行った。研究用の採血に同意が得られなかった症例は除外した。患者の臨床データ(病歴、各種検査成績、予後を含む経過、治療内容、服薬内容等)を収集し、構築したデータベースに登録。登録時には心エコーによる計測また、血液サンプルの採取を行う。得られた血液サンプルは当講座研究室の遠心分離機で血漿成分を分離後に、滅菌されたマイクロチューブに分注し直ちに-20°Cの冷凍庫に保存した。データーベースは本研究用に新たに購入したパソコンにて管理を行う様にした。平成27年度は、本研究のために、新たにデータベースを構築し、新たに購入したパソコンにて管理を行う様にし、COPD患者の登録を行っている。登録症例については、本学の心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集を行っている。登録時には心エコーによる計測また、血液サンプルの採取を行い、得られた血液サンプルは当講座研究室の遠心分離機で血漿成分を分離後に、滅菌されたマイクロチューブに分注し直ちに-20°Cの冷凍庫に保存している。平成28年度は、平成27年度に本研究のために構築したデータベースに、当院での心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集、整理を行った。平成28年度までで18症例のCOPD患者の登録を行っている。平成29年度は、平成27年度に本研究のために構築したデータベースに、前年に引き続き、当院での心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集、整理を行った。

登録症例については、本学の心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集を行っている。患者の臨床データ(病歴、各種検査成績、予後を含む経過、治療内容、服薬内容等)を収集し、構築したデータベースに登録。登録時には心エコーによる計測また、血液サンプルの採取を行い、得られた血液サンプルは当講座研究室の遠心分離機で血漿成分を分離後に、滅菌されたマイクロチューブに分注し直ちに-20°Cの冷凍庫に保存している。平成29年度までで20症例のCOPD患者の登録を行っており、得られた血液サンプルを、ELISA法によりpentraxin 3(PTX3)とneopterinの濃度測定を行う予定であるが、測定キットの準備に後れを生じ、今後測定を行っていく予定である。慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、心血管系疾患に対しても多大な影響を及ぼす。心不全患者の生命予後はCOPD合併により低下することが報告されているが、その悪循環の詳細は不明確な点が多い。我々はCOPDの合併した心不全患者より得られるサンプルを用いて、COPDが心機能に与える影響を心エコーやバイオマーカーによる評価を用いて検討し、心不全とCOPDが合併する症例にて肺高血圧症の関連について検討し、呼吸機能障害の程度によらず肺高血圧症を合併していることを明らかとした。また、心不全、COPDは高齢者に多く、悪液質の状態となることが多いため、栄養指標との関係についても検討し、その関連性を明らかとした。平成28年度は、平成27年度に引き続き、心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集、整理を行い、さらに得られた血液サンプルが一定数に達したら、ELISA法によりpentraxin 3(PTX3)とneopterinの濃度測定を行う。心不全の原因精査の目的にて心臓カテーテル検査で心筋生検を実施した場合は、心血管カテーテル室でホルマリン固定し、後日、抗PTX3抗体および抗neopterin抗体を用いた免疫組織染色に供する予定である。平成29年度は、平成28年度に引き続き、心不全入院患者の安定期における呼吸機能検査後の登録と臨床データの収集、整理を行い、さらに得られた血液サンプルが一定数に達したら、ELISA法によりpentraxin 3(PTX3)とneopterinの濃度測定を行う。循環器内科学試薬の購入が予定より若干少なかった。次年度の試薬購入費にあてる予定である。
分子構造の制御されたLB膜を用いたMIM接合の磁気トンネリング効果に関する研究

1.LB膜を用いた強磁性トンネル接合の生成強磁性体の電極として80NiFeおよびCo,絶縁体はpoly-N-dodecylacrylamide(PDDA),ferrocenyl-methyle-acrylate(Fc)との共重合体およびRuを用いた.トンネル接合のパタ-ニングはメタルマスクを用い接合面積を100x100500x500μm^2の範囲で変化させた.これらの分子のへテロ積層および混合LB膜は光誘起電子移動反応を示した.トンネル抵抗と接合面積は1つの直線状にのる傾向を示し,Al_2O_3を用いた接合と比較して同等の抵抗を示し,分子種による明確な違いは見られなかった.これらいずれの膜を用いても磁気トンネル効果を示しが,ほとんどの接合の磁気抵抗比は1%以下にとどまった.トンネル抵抗の低い接合においては磁気抵抗比の上昇が観測されが,これはgeometrical enhancementにより磁気抵抗比が上昇したものであると結論された.これより機能団であるFcMA,Ruは暗状態ではトンネル特性および磁気抵抗比に影響を及ばさず,DDAによる特性のみで特性が支配されている事がわかった.2.IETSによる金属-有機界面の電子状態の解析PDDAを用いた接合には金属あるいは金属酸化物フォノンによるピークに加え,PDDA分子のCH_2はさみ振動,CH伸縮振動,NH逆対称伸縮振動の各分子振動モードに帰属されるピークが見られ,FT-IRスペクトルのピーク位置と良く一致した.一方,ゼロバイアス近傍に明瞭なピークは観測されなかった.これは両強磁性体電極からの不純物が少ないことを物語っている.また,マグノンモードが少ないことから,界面層の酸化が進行して接合界面のスピン分極率が低下していることがわかった.1.LB膜を用いた強磁性トンネル接合の生成強磁性体の電極として80NiFeおよびCo,絶縁体はpoly-N-dodecylacrylamide(PDDA),ferrocenyl-methyle-acrylate(Fc)との共重合体およびRuを用いた.トンネル接合のパタ-ニングはメタルマスクを用い接合面積を100x100500x500μm^2の範囲で変化させた.これらの分子のへテロ積層および混合LB膜は光誘起電子移動反応を示した.トンネル抵抗と接合面積は1つの直線状にのる傾向を示し,Al_2O_3を用いた接合と比較して同等の抵抗を示し,分子種による明確な違いは見られなかった.これらいずれの膜を用いても磁気トンネル効果を示しが,ほとんどの接合の磁気抵抗比は1%以下にとどまった.トンネル抵抗の低い接合においては磁気抵抗比の上昇が観測されが,これはgeometrical enhancementにより磁気抵抗比が上昇したものであると結論された.これより機能団であるFcMA,Ruは暗状態ではトンネル特性および磁気抵抗比に影響を及ばさず,DDAによる特性のみで特性が支配されている事がわかった.2.IETSによる金属-有機界面の電子状態の解析PDDAを用いた接合には金属あるいは金属酸化物フォノンによるピークに加え,PDDA分子のCH_2はさみ振動,CH伸縮振動,NH逆対称伸縮振動の各分子振動モードに帰属されるピークが見られ,FT-IRスペクトルのピーク位置と良く一致した.一方,ゼロバイアス近傍に明瞭なピークは観測されなかった.これは両強磁性体電極からの不純物が少ないことを物語っている.また,マグノンモードが少ないことから,界面層の酸化が進行して接合界面のスピン分極率が低下していることがわかった.
時空間符号化とネットワーク符号化による超高信頼な無線通信方式の開発

近年のスマートフォン、高速無線LAN、モバイルワイマックス等のデジタル移動体無線通信技術では、高速性・大容量性が進展しているが、さらなる改善が必要である。また、これらは再送に基づく無線通信であり、信頼性は確保されても遅延時間が大きくなり、リヤルタイム性に欠けている。そこで本研究では、再送を行わない超高信頼で高速な制御信号用の無線データ通信方式の開発を目指し、時空間符号化MIMO無線通信方式における様々な要素技術の開発を行い、その実現を試みた。特に、マルチユーザMIMO下り回線技術、リレー中継方式、シングルキャリヤ繰り返し等化方式やMFSKのコヒーレント受信方式を通し目的の実現を計った。本研究は、無線通信の信頼性とリアルタイム性を飛躍的に高める為に、時空間符号(Space Time Code)化とネットワーク符号化を用いることを目的としている。平成25年度は、研究計画・方法で述べた、周波数選択性MIMO通信路におけるシングルキャリヤー伝送を用いた時空間符号化方式に関して、周波数選択性MIMO通信路におけるMアルゴリズムMLSEターボ等化器に関して研究を行った。すなわち、周波数選択性MIMO通信路における空間多重通信方式に関し、LDPC符号化MIMO MLSE-Mアルゴリズムターボ等化受信方式を検討した。次に、Mアルゴリズム等化器では、ISIとIAIの増加に伴うMLSEのトレリス線図の状態数の増加を抑制するため、トレリス線図の状態数を1と固定し、生き残りパスの数をM本として近似的に最尤送信信号系列を求め、演算量を削減する。LDPC符号化した場合に対し、LDPC復号器の信頼度の高い軟値復号結果をMアルゴリズム等化器にフィードバックし、Mアルゴリズム等化器のISI及びIAIの補償能力を高める。またフィードバックを繰り返す際に、Mアルゴリズム等化器の生き残り本数を減らすことでさらなる演算量の削減を目指した。既存のLDPC符号化MLSEターボ等化器、LDPC符号化SC/MMSEターボ等化器との比較を通し、そのBER特性を検討した。当初の研究計画に対し、計画に沿って、十分な成果が得られたと考えられる。平成26年度は、周波数選択性MIMO通信路におけるMFSK信号のコヒーレント受信に関して研究を行った。すなわち、MFSK(M-ary Frequency Shift Keying)信号は、定包絡線性を有し電力効率の高い非線形増幅器の使用に有利である。近年、無線通信の高速化・高信頼化に向けMIMO方式は必須となりつつあるが、MFSK変調方式への適用は余り検討されて来なかった。これはMIMO方式の信号分離や等化などの信号処理が基本的に線形行列演算に基づいて行われるため、非線形なFM変調には適用しにくいためと考えられる。本研究では、周波数選択性MIMO通信路において、MLD(Maximum Likelihood Detection)に基づく、MFSK信号のコヒーレント(coherent)受信方式を検討した。すなわち、受信MFSK信号に対し、周波数及び位相同期した受信レプリカ信号を発生させ、これらの間の信号間距離を最小にする受信方式を検討した。さらに、受信信号の観測区間長を拡大することにより、BER特性の改善が可能なことを示した。また、球内復号法であり最尤解の得られるSE (Schnorr Euchner)アルゴリズムを用いてMLDの計算量の削減を行った。また、MIMO Interleaved SC-FDMA方式のISI + IAI canceller + MRC繰り返し受信方式によるBER特性改善及び演算量削減の研究も行った。さらに、最大比合成を用いたマルチユーザMIMOリレー伝送方式の研究や複数受信アンテナを用いたAFリレー伝送方式に関する研究も行った。通信工学以下この研究実績につき述べる。高い誤り訂正能力を持つLDPC符号は任意の拡大ガロア体上で構成することができ、一般に用いられる二元LDPC符号に対し、多元LDPC符号はBER特性が良くなることが知られている。また、符号化率を可変にできる多元Rate-Compatible(RC)LDPC符号を構成でき、同一の復号器を用いて復号できる。この多元RC LDPC符号はARQ(Automatic Repeat reQuest)方式におけるIncremental Redundancyを用いた再送に適した誤り訂正符号である。本研究では、端末からアクセスポイントなどの上りリンクで用いられるMIMO interleaved SC-FDMA方式において、多元RC LDPC符号を用いたType II Hybrid-ARQ方式を、Decode and Forward(DF)を用いたリレー伝送と組み合わせた。この結果、スループット特性及び平均再送回数特性が、無符号化、Type I Hybrid-ARQ方式及びDFリレーが無い場合に比べ、大きく改善されることを計算機シミュレーションにより確認した。以下この研究実績につき述べる。FSK信号は、定包絡線性を有し電力効率の高い非線形増幅器の使用に有利である。

近年、無線通信の高速化・高信頼度化に向けMIMO方式は必須となりつつあるが、FSK変調方式への適用は従来余り検討されて来なかった。これはMIMO方式の信号分離や等化などの信号処理が基本的に線形行列演算に基づいて行われるためと考えられる。研究代表者は、非線形変調であるFSK信号の復調前における線形等化につき検討し、サイクリックプレフィクス(Cyclic Prefix; CP)を用いる周波数領域等化(FDE)がFSK信号にも適用できることを示した。本研究では、このFDEによる復調結果を仮判定値とし、所望検出時刻のシンボル以外の他の送信時刻のシンボルからの符号間干渉成分を、仮判定値を用いて受信ISIレプリカを作成し、受信信号から減算するISIキャンセラー及びその後の空間多重の分離を最尤判定法(Maximum Likelihood Detection; MLD)によって行う受信機構成を考えた。そして信頼度の上がった判定結果を再びISIキャンセル用のレプリカ作成に使用してMLDを行う、繰り返し信号分離検出方式を提案した。FSKの検波器としてはキャリアー再生の不要なエネルギー検波を用いた。この結果、MMSE nullingのみによるFDE受信機に比べ、ISIキャンセラーとMLDを用いた繰り返し処理受信機では、大幅なBER改善効果が得られることが計算機シミュレーションを通して確認出来た。今年度も、ネットワーク符号化等を用いた複数経路(リレー中継)によるダイバーシチ効果等を研究する。MIMOシングルキャリヤー伝送方式は、PAPR特性が良いことから送信機に非線形増幅器が使用でき、バッテリー電力消費が少なく電力効率に優れている。したがって、病院内の患者モニター送信機器とナーシングセンター間の通信や、工場における移動ロボットと中央コントロール室間のデータ通信などに向いている。誤りが無く1回限りの送信で済むリアルタイムな超高信頼度無線データ通信を実現するため、多アンテナを有する中継器(リレー)を複数用いるネットワーク符号化とMIMOシングルキャリヤー伝送方式を統合した、再送を用いなく伝送遅延の無い超高信頼度無線リレー伝送方式を引き続き研究する。このように誤りを含まないパケットを伝送することが、最終的な研究推進の目標である。病院や工場などの医療機器やロボットの制御における超高信頼無線制御信号伝送方式用の送受信システムとしても使用できると考えられる。ネットワーク符号化等を用いた複数経路(リレー中継)によるダイバーシチ効果を研究する。具体的な性能(機能、精度等)としては、現在の無線LANで使用されているMIMO-OFDM方式だけで、リレー中継やネットワーク符号化等を用いない場合の伝送品質(受信信頼度)に比べ、格段の信頼度の向上を目指す。
外傷性てんかんの発症機構に関する研究

われわれは外傷性てんかんの実験モデルとして、ラット脳感覚運動領野に鉄イオン(Fe^<2+>あるいはFe^<3+>)を注入し、鉄イオン誘導てんかん焦点形成のメカニズムを研究した。研究結果は下記のごとくである。1.脳内に塩化第二鉄溶液を注入すると、脳組織中でス-パ-オキシドアニオン(O^-_2及びアルキルラジカル(・R)が発生することを観察した。さらに試験管内反応においてFe^<2+>およびFe^<3+>はいずれも水溶液中では、H_2O_2の存在に関係なく、活性酸素種(特に・OH)を発生することを見出した。2.神経細胞膜脂質二重層の構成成分である多不飽和脂質が鉄イオン由来の活性酸素ラジカルにより過酸化され、チオバルビツ-ル酸反応物(TBARS)すなわち過酸化脂質が増加することを観察した。3.神経細胞膜内外のNa^+およびK^+の濃度匂配の保持と再構築の役割をはたしているNa^+,K^+ーATPase活性が、鉄塩注入後の早期に一過性に低下し、外傷後の脳浮種発症の原因となることが示唆された。4.鉄イオン誘導てんかん焦点組織切片においては、興奮性神経伝達物質であるアスパラギン酸の放出が焦点形成し急性期に亢進しており、“早期てんかん"し発症機構と関係していることが示唆された。5.鉄イオン誘導てんかすん焦点においては、内因性けいれん物質であるメチルグアニジンやグアニジノ酢酸が慢性期(2ヶ月後)においても異常増量していることを見出し、慢性焦点におけるグアニジノ化合物の役割、特に活性酸素との関係を詳細に検討した。6.外傷性てんかん焦点形成の予防対策として、エピガロカテキン誘導体、EーPーC(ビタミンEとCのリン酸ジエステル)など抗酸化剤が有効であることを明らかにした。7.その他焦点形成における酸素の影響やC-fos蛋白の役割を検討した。外傷性てんかんモデルとして、ラット左大脳皮質感覚運動領野に100mMFe【Cl_3】5μlを注入し、経時的に脳組織を摘出し、ホモゲナイズして、トラッピング剤(DMPO)を加え、・OH,・X(未同定ラジカルで,・OOH,・OORなどと推定される)などのラジカルを電子スピン共鳴装置(ESR)を用いて測定した。なお、ESRは日本電子株式会社JES-F1XGを昭和61年7月に購入した。また、上記試料について過酸化脂質(マロンアルデヒド)及び【Na^+】,【K^+】-ATPase及び【Mg^+】-ATPase活性を測定した。また、小数例ながら、難治性外傷性てんかん患者の摘出脳標品についても同様な測定を行なった。新たに得られた知見は下記のごとくである。1.ラット大脳にFe【Cl_3】を注入すると5分後より・OHラジカル及び・Xラジカルの発生が観察された。現在その経過を詳細に調べている。2.ラット大脳皮質にFe【Cl_3】を注入すると、30分後までにマロンジアルデヒドが著明に増加し、過酸化反応が促進されていることが明らかになった。3.ラット大脳皮質にFe【Cl_3】を注入すると6時間後に【Na^+】,【K^+】-ATPase活性が、また312時間後に【Mg^(2+)】-ATPase活性が著明に低下し、これらの活性低下により、脳浮腫が出現することが示唆された。

4.ラット大脳にFe【Cl_3】を注入するとドーパミン,ノルエピネフリン及びセロトニンの有意な減少と、それらの代謝産物であるDOPAC,ホモバニリン酸及び5-ヒドロキシインドール酢酸の有意な増加が認められ、これらモノアミンの代謝回転が促進していることが示唆された。5.脳内にFe【Cl_3】を加えるとメチルグアニジン及びグアニジノ酢酸が過剰に生成されることがわかった。6.外傷性てんかん患者摘出焦点組識中に・Xラジカルが著明に発生していることが確認された。1.ラット大脳皮質(感覚運動領野)に100mMFeCl_35μlを注入して誘導したてんかん焦点(外傷性てんかんモデル)組織に活性酸素ラジカル(O^-_2・OOR)の発生が認められたが,in vitroにおけるこれらラジカルの発生に対して,正常脳組織切片は強力な消去作用を有しており,脳組織切片にシアンカリを加えたり,熱処理(100°C3分)を加えた場合に・OOR,・OHの有意な発生が認められ,正常脳はスーパオキシドジスムターゼ(SOD)などによりラジカルを強力に消去していることを示唆し,Fe^<3+>によるてんかん原性焦点形成にはラジカル反応を助長させる他の補助因子が必要であることを示した.2.てんかん患者髄液中のSOD活性は正常人に北し有意に低いこと,及びSOD活性は年令と正相関があることを明らかにし,小児期のてんかん発生がSOD活性の低値と何らかの関係がある可能性を示唆した.3.ラットのFe^<3+>によるてんかん焦点組織におけるカラコールアミン及びセロトニン(5ーHT)の変動を調べた結果,Fe^<3+>投与直後(15分,30分)に一過性に増加する部位のあること,及び小脳において2ヶ月後(てんかん焦点の完成されている時期)に増加していることが明らかになった.なおカテコールアミンの変動は認められなかった.アミノ酸の変動もほとんど認められなかった.4.ラット大脳皮質にFe^<3+>を投与すると,てんかん焦点中にグアニジノ酢酸(GA)及びメチルグアニジン(MG)が著明に増加することを見出した.また,ラット脳末モジェネートへFe^<3+>と過酸化水素を添加してもGAとMGが生成された.われわれはすでに,GA及びMGが強力なけいれん誘発物質であることを報告しているので,鉄塩によって誘導されるてんかん焦点形成の機序には鉄イオンによって発生する活性酸素の細胞膜への直接作用のほか,GAやMGを介する間接作用もある可能性を示した.1われわれは外傷性てんかんの実験モデルとして、ラット悩感覚運動領野に塩化第一鉄あるいは塩化第二鉄溶液を投与し、鉄イオン誘導てんかん焦点形成の機構を研究してきたが、今年度は種々の鉄塩のうち、クエン酸第二鉄が脳内投与により最も活発にかつ長期間にわたりヒドロキシル・ラジカル(OH)を発生することをESR測定により明らかにした。2昨年度に引続き、ラット脳内鉄塩投与後の神経伝達物質の変化を調べた結果、鉄塩(Fecl_3)投与後、アスパラギン酸及びγ-アミノ酪酸が一過性に減少すること、タウリン及びアラニンが増加することを観察した。3鉄塩(Fecl_3)投与30分後に、脳切片からの〔^3H〕-アスパラギン酸及び〔^3H〕-グルタミン酸の取り込み並びに放出を灌流法により測定した結果、高カリウム刺激によるアスパラギン酸の放出亢進が、鉄塩投与側において認められた。これは受傷後の早期てんかんの発症に興奮性アミノ酸であるアスパラギン酸の放出亢進が関与することを示唆する。
透明非晶質薄膜へのレーザー誘起結晶化パターン形成と集積型光変調素子の創製

非晶質膜へのレーザー誘起単結晶パターニングによる結晶化挙動の解明と電気光学デバイスの創製を目的に、ゾルゲル法によりLi_2O-Nb_2O_5-SiO_2系および、Gd_2O_3-MoO_3系にて非晶質膜の結晶化挙動に付いて検討を行った。その結果いずれの系においても安定で平滑な非晶質膜が得られ、結晶化挙動の解明とレーザー誘起結晶化に成功した。申請者らが独自に開発した「レーザー誘起希土類・遷移金属原子加熱法」を適用することでガラス表面近傍に局所加熱を誘起し、局所的なゾーンメルティングによる単結晶パターンを自在に形成することが可能である。一方で、ゾル-ゲル法に代表される溶液プロセスによる薄膜合成技術は簡便で均質な非晶質膜の形成に優れた手法であることが知られている。本研究ではこれらの手法に着目し、非晶質ゲル膜へのレーザー誘起単結晶パターニングによる結晶化挙動の解明と電気光学デバイスの創製を目的とし、本年度は(1)薄膜結晶化のためのレーザーパターニング手法の検討、(2)ゾルゲル法によるリチウムニオブケイ酸塩非晶質膜の創製と、結晶化挙動の調査、(3)銅ケイ酸塩薄膜の形成とレーザー誘起加熱挙動の調査について検討した。その結果、40Li20-40Nb205-20SiO2での組成において均質な非晶質膜の形成に成功し、熱処理により単相でニオブ酸リチウムが形成することを確認した。石英基板の直上に下地層として20CuO-80SiO2膜をゾルゲル法にて作製し、その上に目的のLiNbO3結晶が形成する40Li20-40Nb205-20SiO2相を形成することでレーザーパターニング可能な多層膜を試作した。Li20-Nb205-SiO2相とCuO-SiO2相の膜厚、レーザー強度に依存して均質なニオブ酸リチウム結晶が形成、あるいはアブレーションによる膜の破壊が起こることを確認した。前年度ゾルゲル法によりLi_2O-Nb_2O_5-SiO_2系および、Gd_2O_3-MoO_3系にて非晶質膜の結晶化挙動に付いて検討を行った。その結果いずれの系においても安定で平滑な非晶質膜が得られ、結晶化によりそれぞれニオブ酸リチウムLiNbO_3およびモリブデン酸ガドリニウムGd_2(MoO_4)_3が形成することを見出した。そこで本年度はこれらの非晶質膜にレーザー誘起結晶化による結晶パターン化を実施した。申請者らがこれまでに開発を進めてきたレーザー誘起結晶化装置を基本に、吸収の高い波長(808nm)と高出力(5W)のレーザーを搭載しCu^<2+>などの吸収イオンが効率的に加熱できるように装置を構築した。Li_2O-Nb_2O_5-SiO_2膜へのLiNbO_3パターニングでは基板上にまず発熱層としてCuO-SiO_2膜を形成し、その上に目的層であるLi_2O-Nb_2O_5-SiO_2膜を形成した。600°Cにて熱処理を施す事で発熱層および目的層どちらも非晶質状態の2層膜の作製に成功した。得られた2層膜にレーザーを集光照射したところ集光部の構造変化を確認し、偏光顕微ラマン分光によりLiNbO_3結晶に変化している事を確認した。目的層の膜厚を1μmに固定し発熱層の厚さを変えてレーザー照射による結晶化挙動を比較したところ、膜厚が薄いと何も変化が起こらず、厚くなると瞬間的に剥離してしまう結果が得られ、結晶化のためには発熱層の膜厚に最適値がある事を見出した。また、Gd_2O_3-MoO_3系にて非晶質膜へのレーザーパターニングでは、CuO-SiO_2発熱層へGd_2O_3-MoO_3薄膜を製膜すると発熱層の還元が生じるため、目的層1層のみとし、レーザー光の吸収イオンとしてSm^<3+>イオンをGd^<3+>と置換し非晶質膜を作製した。レーザー照射によりα型のGd_2(MoO_4)_3が形成したことから、β'層が準安定で存在できる温度領域よりもかなり高温に達していると考察した。
呼吸位相同期照射治療システムの開発

呼吸に伴う移動性病巣に対する、適正な3次元照射野の設定や照射技法の決定法を検討した。肺尖部の腫瘍に対する治療計画を例にとると、肺尖部の腫瘍は呼吸によって斜め前後に動くため、従来の、息止め下のCT撮影のみから行った治療計画では腫瘍線量に不足を生じる。そこで、治療計画を行う前に呼気位と吸気位の両方のCT画像を取得する。呼気位と吸気位の腫瘍の位置を重ねて表示し、これをもとにして治療計画を行うことにより、呼吸移動に対して腫瘍が照射野から逸脱する可能性が最も低い方向から照射をすることができ、さらにその方向に対しては照射野が狭くなっているために正常組織への影響が軽減されることがわかった。上記のアルゴリズムを実現するために、2つの標的容積を合成する機能が必要となるが、3次元治療計画機でCT画像上に両極大値のターゲットを表示させることにより、この問題は解決できた。合成表示により、3次元空間内での標的の移動方向が明らかとなるため、治療計画の際に最適な方向から照射を行うことができるようになった。従来は治療計画を行った後に透視画像によってターゲットの動きを確認し、足りない部分の照射野を広げていたが、それに比べて明らかに治療容積を減少させることができた。生理的臓器移動に伴ってターゲットが移動する場合、ある瞬間のCT画像のみを使用した従来の治療計画による標的容積決定の際には、必ず不確定要素が存在した。そこで移動するターゲットの2つの極大値を使用して3次元治療計画を行う方法を開発した。これを用いることにより、従来の標的容積決定に伴う不確定要素が解消され、照射をしなければならない最低限の容積が正確に知れ、標的容積が照射野から外れる危険性を最低限とすることができたばかりでなく、移動するターゲットに対する、より最適な治療計画を作成することができるようになった。上記のアルゴリズムを実現するために、2つの標的容積を合成する機能が必要となるが、3次元治療計画機でCT画像上に両極大値のターゲットを表示させることにより、この問題は容易に解決できた。生理的臓器移動に伴ってターゲットが移動する場合、ある瞬間のCT画像のみを使用した従来の治療計画において、標的容積決定の際には必ず不確定要素が存在した。

治療中の患者の位置をほぼリアルタイムでモニターできるelectronic portal imaging devices(EPIDs)の1種を用い、その臨床応用を試みた。照合装置はイオンチェンバー式の「Portal Vision」(Varian社)である。対象は当院で肺癌に対して放射線治療を受けていた症例である。「Portal Vision」内へ転送しておいたシミュレーション画像と本装置で撮影されたportal imageとを内部のソフトを用いて比較し、この2者のずれをベッドの垂直方向、左右方向、頭尾方向に分けて測定した。この際、骨などの解剖学的指標を内参照点とし、それらのずれから照射野のずれを測定した。照射技法は、前後対向二門照射で、ベッドの頭尾方向の照射回ごとのずれの平均値は2.50mm、左右方向では1.60mmであった。ちなみに、頭頸部、骨盤部でも同様の測定を行った(ただし、頭頸部は左右対向二門にて照射)が、頭尾方向の照射回ごとのずれの平均値は、頭頸部で1.50mm、骨盤部で1.90mm、左右方向では骨盤部で1.90mm、垂直方向では頭頸部で1.30mmであった。同一照射野における照射回ごとのずれは、胸部が最も大きく、特に頭尾方向の照射回ごとのずれが平均が2.00mmを越えた。これより、本研究の目的である呼吸性移動臓器の病巣に対しての限局大線量照射実現には、患者の固定法を含めたセットアップ技法の確立が重要であることが判明し、現在頭頸部の固定具を応用した胸部用の固定具を作成中である。
η’中間子の光生成を用いた対称性の破れによる質量生成機構の実験的解明

陽子や中性子などのハドロンの質量の大部分は,カイラル対称性の自発的破れによって生成されると考えられている.この質量生成機構によれば,原子核のような高密度物質中ではカイラル対称性が部分的に回復し,ハドロンの質量が変化する.本研究では,量子異常効果により質量変化が特に大きいと期待されるη'中間子を原子核中で生成し,その質量変化を観測することでカイラル対称性の破れによる質量生成機構の検証を行う.本研究ではSPring-8/LEPS2ビームラインの高エネルギーガンマ線を原子核標的に照射することでη'中間子を生成する.標的まわりに置いた検出器群により,η'中間子生成からの信号をとらえる.η'中間子原子核を観測する上でもっとも大切な検出器は,標的の12 m上流に置かれたTOF-RPC検出器である.RPC検出器で検出した反跳陽子の質量欠損分布から,η'中間子原子核が生成されたかどうかを理論予想と比較して調べる.また膨大な背景事象を落とすために,標的まわり24°から144°を覆い,1320本のBGOクリスタルからなる高エネルギー分解能電磁カロリメータBGOegg検出器を用いる.BGOegg検出器では,η'中間子が原子核中の核子と反応してη中間子に変化したのち生じる2本のガンマ線を検出し,背景事象を抑える.またBGOegg検出器で検出された粒子が電荷を持たないことを確認するために,BGOegg検出器の内側にあるCDC検出器およびIPS検出器を用いる.本LEPS2/BGOegg実験は2014年4月から炭素標的を用いた物理ランの取得を開始した.現在,各検出器の較正および物理データの解析が行われているところである.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、η'中間子光生成を用いて対称性の破れによる質量生成機構を実験的に解明することである。基本的な物理量の一つである質量の起源についてはまだ完全な解明はなされていない。粒子が質量を獲得する機構は、ヒッグス機構とカイラル対称性の破れによる質量生成機構の2つがあると考えられている。本研究ではη'中間子と原子核、核子との相互作用を詳しく調べ、2つ目のカイラル対称性の破れによる質量生成機構の実験的解明を目指す。本研究は兵庫県にあるSPring-8/LEPS2で行う。SPring-8の蓄積リングを周回する電子に紫外線レーザーを照射することで、逆コンプトン散乱を起こし1.4-3GeVのガンマ線を作り実験ハッチに入射する。実験ハッチ内に設置された標的物質(陽子、重陽子、炭素など)にガンマ線が入射されると、η'中間子を含む様々なハドロンが生成されるので、それらもしくはそれらの崩壊粒子を標的のまわりに置かれた検出器によって検出する。主な検出器としては、1320本のBGOクリスタルからなるガンマ線検出器、6面480本の読み出しワイヤーを持つ飛跡検出器であるドリフトチェンバー、TOF検出器のResistive Plate Chamberが挙げられる。η'中間子に限らず、多くのハドロンは崩壊後の粒子を検出器によって電気信号として検出することにより同定される。η'中間子のように生成断面積の小さな粒子を確認するためには高統計を必要とするので、高速かつ高効率なデータ取得が要求される。本年度は、主にこの高速データ取得回路の構築を行った。本実験では1-2kHzの高レートトリガーで、2000chを超えるチャンネル数を読み出す必要がある。このためFERA-UIOシステムおよびVME-TDCシステムからなるコレクタ群に、FPGAロジック回路などを用いて適切にビジー処理を行うトリガー回路を構築した。動作確認は現在行っているところである。陽子や中性子などのハドロンの質量の大部分は、カイラル対称性の自発的破れによって生成されると考えられている。この質量生成機構によれば、原子核のような高密度物質中ではカイラル対称性が部分的に回復し、ハドロンの質量が変化する。本研究では、量子異常効果により質量変化が特に大きいと期待されるη'中間子を原子核中で生成し、その質量変化を観測することでカイラル対称性の自発的破れによる質量生成機構の検証を行う。本研究ではSPring-8/LEPS2ビームラインの高エネルギーガンマ線を原子核標的に照射することでη'中間子を生成する。標的まわりに置いた検出器群により、η'中間子生成からの信号をとらえる。主検出器は1320本のBGOクリスタルからなる高分解能電磁カロリメータBGOegg検出器である。BGOegg検出器では、η'中間子が原子核中の核子と反応してη中間子に変化したのち生じる2本のガンマ線を、実験室系で24°から144°の範囲で検出することができる。BGOegg検出器で検出された粒子が電荷を持たないことを確認するために、BGOegg検出器の内側にあるCDC検出器およびIPS検出器を用いる。またη'中間子生成時に生じる前方陽子の運動量は、前方飛跡検出器であるドリフトチェンバーおよび、TOF検出器であるRPC検出器を用いて測定する。本LEPS2/BGOegg実験は2013年12月にパイロットランを行い、2014年4月から炭素標的を用いた物理ランの取得を開始した。また、η'中間子と核子との相互作用を調べるための液体水素標的を用いたデータ取得を2014年11月に開始している。液体水素標的のデータはフェルミ運動の効果が無いので、検出器の較正にも用いられる。

現在、各検出器の較正および物理データの解析が行われているところである。陽子や中性子などのハドロンの質量の大部分は,カイラル対称性の自発的破れによって生成されると考えられている.この質量生成機構によれば,原子核のような高密度物質中ではカイラル対称性が部分的に回復し,ハドロンの質量が変化する.本研究では,量子異常効果により質量変化が特に大きいと期待されるη'中間子を原子核中で生成し,その質量変化を観測することでカイラル対称性の破れによる質量生成機構の検証を行う.本研究ではSPring-8/LEPS2ビームラインの高エネルギーガンマ線を原子核標的に照射することでη'中間子を生成する.標的まわりに置いた検出器群により,η'中間子生成からの信号をとらえる.η'中間子原子核を観測する上でもっとも大切な検出器は,標的の12 m上流に置かれたTOF-RPC検出器である.RPC検出器で検出した反跳陽子の質量欠損分布から,η'中間子原子核が生成されたかどうかを理論予想と比較して調べる.また膨大な背景事象を落とすために,標的まわり24°から144°を覆い,1320本のBGOクリスタルからなる高エネルギー分解能電磁カロリメータBGOegg検出器を用いる.BGOegg検出器では,η'中間子が原子核中の核子と反応してη中間子に変化したのち生じる2本のガンマ線を検出し,背景事象を抑える.またBGOegg検出器で検出された粒子が電荷を持たないことを確認するために,BGOegg検出器の内側にあるCDC検出器およびIPS検出器を用いる.本LEPS2/BGOegg実験は2014年4月から炭素標的を用いた物理ランの取得を開始した.現在,各検出器の較正および物理データの解析が行われているところである.本年度は、データ取得システムのデバッグおよびデータ取得効率改善を予定していた。2013年12月のパイロットラン時は、ガンマ線エネルギー標識化のためのタガー検出器がトリガーに参加しておらず、データ取得効率も低かった。2014年4月にタガー検出器をトリガーに参加させ、タガー検出器およびRPC検出器の読み出し方法を改善することでデータ取得効率を向上させた。現在、0.5 kHzのトリガーレートに対して目標値である90 %程度のデータ取得効率で動作している。各検出器の較正も、主に液体水素標的データを用いて順調に進められている。27年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、引き続きデータ取得を行いながら、各検出器の較正および物理データの解析を行う。η,η',ω中間子の液体水素標的および原子核標的中での生成量を調べ、核子との相互作用および原子核内での性質変化についての情報を引き出す。平成25年度12月にテストデータの取得を開始した。今後は検出器の増設を行いつつデータを溜めていき、同時に解析もすすめていく。粒子を正しく同定するために、各検出器のキャリブレーションを進める。新しい標的である液体水素標的を準備し、水素標的でのデータ取得を行う。データ取得と同時に解析もすすめていき、各種粒子の同定を行う。その後、物理現象の解析を行う。
血管新生阻害物質による大腸癌術後再発防止に関する検討

1.材料と方法短期投与実験:ヒト大腸癌TK4をヌードマウス盲腸に同所移植し、移植2週間後(早期切除)と4週間後(晩期切除)に盲腸切除を行い、血管新生阻害物質FRl18487(1mg/kg/day)を浸透圧ミニポンプにて切除3日日より7日間持続皮下投与した。長期投与実験:晩期切除後4週間FRl18487(1mg/kg/day)を持続皮下投与した。長期観察実験:腫瘍移植3週間後に盲腸切除を行い、FRl18487(1mg/kg/day)を切除3日日より7日間持続皮下投与し、160日間経過観察した。2.結果(1)短期投与実験では、肝転移は対照群78%(7/9匹)、早期切除単独群33%(2/6匹)、早期切除FR投与群0%(0/6匹)、晩期切除単独群100%(7/7匹)、晩期切除FR投与群100%(6/6匹)であり、早期切除FR投与群が対照群、晩期切除群に比し有意な肝転移阻止効果を認めた(p<0.01)。(2)長期投与実験では、肝転移を切除単独群90%(9/10)、切除後FR投与群20%(2/10)に認め、切除後FR投与による有意な肝転移阻止効果を認めた(p<0.01)。(3)長期観察実験では、切除単独群は106日で凡てのマウスが腫瘍死したが、対照的に切除後FR投与群では106日目では全例生存しており、観察終了時点において半数のマウスが生存しており、有意な予後改善効果を認めた(p<0.001)。(4)FR投与に起因する副作用は体重減少のみであったが、投与終了後体重は回復した。3.結語(1)大腸癌原発巣切除後、血管新生阻害物質の投与は術後肝転移の阻止に有効であった。早期切除であれば短期投与でよく、晩期切除であっても長期間投与を行えば有意な肝転移抑制効果を示した。(2)大腸癌原発巣切除後血管新生阻害物質投与により、有意な生存期間延長効果を認めた。(3)以上の実験結果より、大腸癌切除術後補助療法としての血管新年阻害物質投与の有効性が示唆された。原溌巣切除モデルの開発ヒト大腸癌同所再建肝転移モデルを用い、生着した移植腫瘍を含めた大腸切除に成功した。過去の報告では癒着のため腫瘍移植2週後の切除は不可能とされていた。ヌードマウス盲腸に当科にて樹立したヌードマウス継代ヒト大腸癌TK4腫瘍を移植し、移植1、2、4週後に移植腫瘍を含め盲腸切除を施行した。術後の肝転移発生率は各々0、32,100%であり、早期切除による肝転移阻止効果を認め、臨床における大腸癌の術後転移形成の特徴を良く反映したモデルと思われた。血管新生抑制物質FR118487による原発巣切除後転移抑制効果の検討血管新生抑制物質FR118487はTNP470同様にフマジリン骨格を持つフマジリンファミリーに属する。対照群はTK4を同所移植し経過を観察。

腫瘍移植後2週後に原発巣切除したものをER群、更に1週間浸透圧ミニポンプを用いFR118487:1mg/kg/dayを持続皮下投与したものをearlyFR群とした。腫瘍移植後4週後に原発巣切除したものをLR群、更に1週間FR118487を持続皮下投与したものをlate FR群とした。肝転移は対照群80%、ER群50%、early FR群0%、LR群100%、late FR群100%であった。術後肝転移阻止にたいしては早期切除後の血管新生抑制物質投与の有用性が認められた。更に術後の予後改善効果について検討した。切除単独群は腫瘍移植3週間後に原発巣切除を行い、切除+FR投与群は原発巣切除後1週間浸透圧ミニポンプを用いFR118487:1mg/kg/dayを持続皮下投与した。切除単独群は術後106日で全例腫瘍死したが、切除+FR投与群では全例生存しており、観察終了時(腫瘍移植160日後)においては切除+FR投与群は50%の生存を認めた。術後の血管新生抑制物質FR118487投与の有意な予後改善効果を認めた。昨年度の研究において、我々が開発したヌードマウスヒト大腸癌同所再建後原発巣切除モデルを用い、Fumagillin系血管新生阻害剤FR-118487による原発巣早期切除後肝転移抑制効果を実証した。晩期切除後肝転移に対しては血管新生阻害剤はその抑制効果を認めなかった。この実験では晩期切除はヒト臨床の進行癌の時期に相当する。臨床の場では、外科手術のみでは根治を得られない進行癌の補助治療を必要としている。そこで、今年度は原発巣晩期切除後の肝転移抑制効果について検討した。晩期切除時期では既に肝転移が成立しており、肝転移巣においても血管新生が誘導されている。このように既に誘導・構築された腫瘍血管は、その内皮細胞の分裂・増殖を抑制することによって、破綻するものと考えられるので、内皮細胞の寿命である3-4週間の治療が最低限必要であると考えられる。昨年度の実験では1週間の治療であったので、その治療期間を延長することによって、進行癌でも肝転移抑制を得られるものと推察した。ヒト大腸癌TK4をヌードマウス盲腸に同所移植し、移植4週間後に盲腸切除を行った。手術3日目よりFR-118487:1mg/kg/dayを浸透圧ミニポンプを皮下に埋め込み、4週間持続皮下投与し、転移について評価した。対照群では9/10(90%)、長期治療群では2/10(20%)の肝転移を認め、腹膜転移を対照群では8/10(80%)に認めたが、長期治療群では完全に抑制された。血管新生阻害剤長期投与による有意な晩期切除後肝転移・腹膜転移抑制効果(p<0.01)を認めた。以上の結果より、血管新生阻害療法は、進行度に関係なく、大腸癌原発巣切除後の転移・再発を抑制したことから、術後の有力な補助療法となりえる事が示唆された。