hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNA絶対量定量法による神経系分化過程の遺伝子発現プロファイル解析

研究代表者は一連の遺伝子発現解析をアダプター付加競合PCR法(Adaptor-tagged competitive PCR<ATAC-PCR)で行っているが、この方法は相対発現量を測定する方法であるため、絶対量定量のための技術改良を行った。測定したい遺伝子の3'端断片の部分配列にpoly(A)を付加した合成DNAをつくる。この合成DNAについて2重鎖DNAへの変換、制限酵素切断、アダプター付加というATAC-PCRの反応過程を模擬的に行うことにより内部標準を作成する。この内部標準で滴定する事により遺伝子発現量の絶対量を測定することが可能になった。PC12は神経成長因子などの投与で神経繊維を伸張し、神経細胞に分化するが、そのプロセスの遺伝子発現プロファイル解析を相対量発現定量で行った。神経成長因子添加後1時間から14日までの間の9ポイントについて、RNAを精製、約1800個の遺伝子の発現量を測定した。絶対量定量については、96遺伝子について、神経成長因子添加前の細胞について行った。発現量は大きく異なり、1細胞あたりの発現分子数として、0.01から13,000で、その差は10^6に達した。発現量の多い遺伝子としては、cyclin D2,c-Jun,k-rasなどの増殖関係の遺伝子や、alpha4-integrinやEpthelialcadherinのなどの接着分子が目立った。発現量が極めて少ない遺伝子、即ち一部の細胞でしか発現していない遺伝子としては、inteleukin 3,6,imuhoglobulin heavy-chain binding proteinなどの免疫系の遺伝子が目立つほか、caspase 8,P-cadherinなどの遺伝子があった。遺伝子発現量の絶対量定量を続行して、測定量と遺伝子機能との関連性を探ることにしている。
形状記憶推進剤を用いたレーザーアブレーション推進

本研究では,磁性流体を推進剤として用いたレーザーアブレーション推進の実現可能性を示した.まず,低出力のレーザーを用いて,アブレーションの可否およびアブレーション前後の表面形状変化の有無がないことを確認した.次に,高出力のレーザーを用いて,磁性流体が飛散する様子を確認し,磁性流体ではアブレーションにより液滴が発生しても飛散せずに磁力によって母液に引き寄せられて回収可能であることがわかった.レーザーアブレーション推進は,レーザーパルスを固体推進剤に照射して蒸発させ(アブレーション),その反作用で推力を得るものである.パルス的に数uNs級の微小力積を発生させることができるため,衛星のデジタル制御を可能とし,また,推進剤が固体であるため,流体推進剤と異なりバルブの開閉時の振動による姿勢維持への悪影響が存在しない.このため,次世代宇宙望遠鏡などの超精密姿勢制御に最適な推進機となる可能性を秘めている.一方で,同一箇所に何度もレーザーを照射すると,発生する力積が徐々に減少する傾向が見られ,それが固体推進剤表面形状によるものであることがわかっている.推進剤をテープ状にして徐々に巻き取りながらレーザー照射位置に常に新しい推進剤が来るように工夫を行うケースもあるが,これでは衛星にトルクが発生してしまうため,超精密姿勢制御が不可能になってしまう.そこで,本研究では,表面形状を固定できる液体を推進剤として用いることとし,その実現可能性を実証することを目的としている.概略としては,レーザー照射によって力積が発生すること,および,高強度のレーザーを照射することによる推進剤の飛散の制御可能性を示すこと,である.平成27年度の実績は以下2点である.すなわち,(1)力積計測装置の開発を行い,力積の計測を行った.(2)また,レーザー照射部を高速度撮影し,商社前後にて推進剤の表面形状の変形がないことを確認した.当初の計画どおり,力積計測装置の開発を行い,また,実際に照射前後での形状変化および飛散の有無の確認を行った.レーザーアブレーション推進は,レーザーパルスを固体推進剤に照射して蒸発させ(アブレーション),その反作用で推力を得るものである.パルス的に数uNs級の微小力積を発生させることができるため,衛星のデジタル制御を可能とし,また,推進剤が固体であるため,流体推進剤と異なりバルブの開閉時の振動による姿勢維持への悪影響が存在しない.このため,次世代宇宙望遠鏡などの超精密姿勢制御に最適な推進機となる可能性を秘めている.一方で,同一箇所に何度もレーザーを照射すると,発生する力積が徐々に減少する傾向が見られ,それが固体推進剤表面形状によるものであることがわかっている.推進剤をテープ状にして徐々に巻き取りながらレーザー照射位置に常に新しい推進剤が来るように工夫を行うケースもあるが,これでは衛星にトルクが発生してしまうため,超精密姿勢制御が不可能になってしまう.そこで,本研究では,表面形状を固定できる液体を推進剤として用いることとし,その実現可能性を実証することを目的としている.概略としては,レーザー照射によって力積が発生すること,および,高強度のレーザーを照射することによる推進剤の飛散の制御可能性を示すこと,である.このため、まず力積計測装置の開発を行い,力積の計測を行った.その結果,力積を発生することがわかり,推進機として利用できることが実証された.次に,レーザー照射部を高速度撮影し,照射前後にて推進剤の表面形状の変形がないことを確認した.また,高速度カメラで飛散の状態を観測を行い、形状を維持できる程度の磁場が印加されている場合は、飛散が起きても、飛沫は戻ってくるため、推進剤の無駄使いが起きないことがわかった.本研究では,磁性流体を推進剤として用いたレーザーアブレーション推進の実現可能性を示した.まず,低出力のレーザーを用いて,アブレーションの可否およびアブレーション前後の表面形状変化の有無がないことを確認した.次に,高出力のレーザーを用いて,磁性流体が飛散する様子を確認し,磁性流体ではアブレーションにより液滴が発生しても飛散せずに磁力によって母液に引き寄せられて回収可能であることがわかった.平成28年度は,レーザー照射部の圧力,表面張力,粘性を計測し,推進剤が飛散する条件を見出し,粘性を制御することで飛散を抑制可能かを示す.宇宙推進工学
カプセル内視鏡と慢性硬膜下電極埋め込みによる脳活動テレメータシステムの開発

本研究の目的は,覚醒下,自由行動中の小動物において,カプセル内視鏡の技術を用い,何ら束縛することなく脳活動をイメージングする技術を開発することである。脳循環変化から脳活動領域を光学的に描出する為には,カプセル内視鏡の自動調光機能,色フィルター,LED波長特性,電池交換の問題を克服する必要があったが,企業から改造承諾が得られなかった。そこで,良好なS/Nで画像取得,軽量で身体に装着可能,外部通信可能,多様な撮像設定が可能の4条件を満たすウェラブルカメラとしてGoPro Hero4を採用。さらに光学系を改造し脳活動が描出可能な高品位脳表画像を取得できた。今後,側視鏡付き内視鏡との組み合わせを行う。本研究の目的は,覚醒下,自由行動中の小動物において,カプセル内視鏡の技術を応用し,何ら束縛することなく脳活動をイメージングする技術を開発することである。1初めに麻酔中のげっ歯類において,感覚刺激による脳活動領域を,カプセル内視鏡のイメージから血液量の変化や血液酸素化度の変化によってマッピングする。2慢性硬膜下電極とカプセル内視鏡を埋め込んで,両信号を同時に取得できるテレメトリーシステムを構築。3無麻酔,無拘束下で両信号を取得し,神経活動と脳循環代謝に関してその動的カップリングを解明する。(1)現在,市場で手に入るカプセル内視鏡は,ギブンイメージング社製とオリンパス社製のものがあるが,カラーフィルター,自動調光機能,出力フォーマット,LED波長など,ヘモグロビン濃度の定量化の為には最適化が必要で,また,電池交換をしなければ繰り返し使用できないことなどの問題があり,企業担当者と打ち合わせたが,新たな改造を必要とすることから承諾が得られなかった。(2)能力は劣るが,産業用の超小型CCD, CMOSビデオカメラで代用できないか,他企業と交渉中である。(3)これらの機器開発と並行し,様々な麻酔下のマウス,ラットにおいて,実体顕微鏡と冷却CCDカメラを用いて狭帯域光イメージンクによるヘモグロビン濃度変化のマッピングを行った。神経活動・脳循環代謝相関において,マウスとラットの種差の報告(Parakash, 2007)があるが,麻酔感受性と呼吸抑制に起因したみかけ上の種差でないか比較検討中である。(4)麻酔下のマウス,ラットにおいて,大脳皮質,海馬,扁桃体に微小電極を挿入,後発射が生じるように高頻度電気刺激を繰り返し行い,キンドリング現象(広義の可塑的変化)が生じていることを微小電極法と上記イメージング法で確認した。平成24年度の研究実施計画は,脳表のイメージングを行う為のカプセル内視鏡の選定を行い,覚醒下ではなく,麻酔中のげっ歯類において,感覚刺激による脳活動領域を,血液量の変化や血液酸素化度の変化によってマッピングすることであった。(1)カプセル内視鏡の選定:現在,保険適応となり市場で手に入るカプセル内視鏡は,Given Imaging社製とOlympus社製のものである。前者のカプセル内視鏡PillCamSBは,カラービデオ出力の為,ヘモグロビン濃度の定量化に不向きで,開発拠点も海外にある為,技術的な協力や情報を得るには困難があると判断された。後者のEndoCapsuleは,画像取得システムとして計測に適しているが,自動調光機能やカラーフィルターなどの機能が不適であった。担当者と何度か打ち合わせたが,新たな改造と企業秘密の問題があり,進展が得られていない。他社の小型CCDカメラも含めて検討中である。(2)これと並行し,様々な麻酔下のマウスにおいて,実体顕微鏡とRolera-EM-C2CCDカメラを用いて狭帯域光(ヘモグロビン等吸収点586 nm)イメージング,あるいは,QuadViewによる4波長イメージングを行い,修正ランベルト・ベール則からヘモグロビン濃度変化のマッピングを行った。マスウを用いた脳活動イメージングは,遺伝子操作を含めた様々な発展性ゆえ,数多く報告されるようになったものの,ラットなど他の動物種と異なる脳循環代謝反応が報告されている(Parakash, NeuroImage 37, 2007)。ラットとの種差につき比較検討中である。本研究の目的は,覚醒下,自由行動中の小動物において,カプセル内視鏡の技術を応用し,束縛することなく脳活動をイメージングする技術を開発することである。具体的には,1麻酔中のげっ歯類において,感覚刺激による脳活動領域を,カプセル内視鏡のイメージから血液量変化や血液酸素化度変化を検出,マッピングする。2慢性硬膜下電極とカプセル内視鏡を頭部に埋め込み,両信号の同時取得テレメトリーシステムを構築。3無麻酔,無拘束下で両信号を取得,神経活動と脳循環代謝の動的カップリングを解明する。まず,入手可能な2社カプセル内視鏡を検討。脳活動領域の光学的イメージングの為には,自動調光機能,カラーフィルター,出力フォーマット,LED波長特性を最適化する必要があり,また,電池交換が不可能な為繰り返し使用ができない問題があった。これらを解決する為企業担当者と打ち合わせたが,新たな改造に承諾が得られなかった。そこで,市場購入可能な,従来の超小型ビデオカメラとウェラブルカメラを検討。前者については,低S/Nから微弱な光強度変化が検出困難。

後者については2社の製品を比較。光学測定能は両者とも良好であったが,豊富な撮影モードと光学系のセッティング(小視野のマクロ撮影)し易さから, GoPro社製Hero4が実験に適すると判断した。狭帯域光で照明された脳表のMPEG-4 AVC/H.264カラー動画をMatlabのmatrix dataとして変換,最適な撮影モードと,Matlabの最適な処理条件(時空間加算,試行加算,色彩処理)を検討中である。現時点で頭部に埋め込み可能というわけではないが, Lens-CMOSセンサーと機器本体(PCB plate,battery,microSD)を切り離し,前者とLEDのみを頭部に埋め込み,機器本体はラット体外部に装着すれば,覚醒下,自由行動中の脳活動イメージングが可能となる。本研究の目的は,覚醒下,自由行動中の小動物(ラット)において,カプセル内視鏡の技術を応用し,何ら束縛することなく,脳活動をイメージングする技術を開発することである。カプセル内視鏡を用いて脳活動領域の組織血液量,酸素飽和度の変化を光学的に測定する為には,装置に組み込まれている自動調光機能,カラーフィルター,出力フォーマット,LED波長特性など最適化が必要であった。また,電池交換をしなければ,繰り返し使用できない問題があり,企業担当者と打ち合わせたが,改造の承諾が得られなかった。そこで,市場で取得可能な小型ウェラブルカメラに変更。脳表小視野での光学settingと,撮像モードの自由度からGoPro Hero4 blackが実験に適していると判断した。実験手順は以下の通り。1Oxy-/Deoxy-hemoglobinの等吸収波長586 nmの狭帯域光を用いて,頭窓を介して脳表を照明。2ModifiedされたGoProにMacro Zoomレンズを装着。ProtuneTMの撮像モードで条件を最適化,H.264のカラー動画を取得。3動画をMatlabの“VideoReader"で多次元matrix dataに変換,RGBのうちGチャンネルのみ抽出。イメージサイズを減らし,時間方向にも動画像を平均化し,時空間ノイズを減少。次いで賦活前に対する賦活後の光吸収変化を算出。試行を繰り返し加算平均し生体ノイズを除去。結果は,良好に活動領域の描出が可能であったが,問題点として,吸収変化の計算画像には,CMOS sensorのBayer Filterによる補完と動画圧縮による非線形成分が混入すると推測された。本法は,1レンズ-CMOS部と,2機器本体(PCB plate,バッテリー,Wi-Fi装置,microSDカードデータ記録部)を切り離し,1及びLED照明を頭部に埋め込み,機器本体をラットの体外部に装着することで,覚醒下,自由行動中の小動物の脳活動イメージングが可能となる。尚,これらの機器開発と並行し,げっ歯類キンドリング現象を冷却CCDカメラにより確認,描出に成功した。本研究の目的は,覚醒下,自由行動中の小動物において,カプセル内視鏡の技術を用い,何ら束縛することなく脳活動をイメージングする技術を開発することである。脳循環変化から脳活動領域を光学的に描出する為には,カプセル内視鏡の自動調光機能,色フィルター,LED波長特性,電池交換の問題を克服する必要があったが,企業から改造承諾が得られなかった。
サイバネティックスの哲学的再検討

サイバネティックスの思想史的・哲学的な分析によって、それが来るべき情報社会の理論的支柱として機能してきたこと、また機能していることが明らかとなった。したがって当然、情報社会の理論的な分析作業においても、サイバネティックスという理論枠組みを無視することはできない。だが同時に、インターネットに代表される新たな電子メディア技術は情報社会の存立に新たな要素を付け加えてもいる。したがって今後、新しいメディア技術がコミュニケーションをどう組み換えていくかについてのフォローが必要となる。・第一次サイバネティックス(ウィーナー・アシュビー)を中心に、歴史的背景を踏まえつつ、その理論的な意義の考察、理論的核心の抽出作業に取り組んだ。ウィーナーについてはCollected Worksを中心にサイバネティックスの成立過程を追うとともに、ウィーナーのサイバネティックス思想の意義を確定しようとした。アシュビーについてはDesign fora brain : The origin of adaptive behavior, Introduction to Cyberneticsを中心にウィーナーのサイバネティックス思想が、アシュビーにどのように受け継がれ、またどのような変容を受けるに至ったのかを中心に研究を進めた。・情報社会の知のパラダイムの最終的な定式化の作業自体は平成20年度の研究課題とするが、第一次サイバネティックスの研究と並行して、その準備作業を進めた。一つはメディア論の学説史の整理である。情報社会の歴史を定式化するためにもメディア論というディシプリンの批判的サーベイは必須の作業である。にもかかわらずわが国のメディア論研究の現状はあまりにも貧弱である。イニスから始まるメディア論の理路をマクルーハン、オング、ベンヤミン、キットラー、デリダに至るまで哲学的な見地から跡づけた。またルーマンの社会システム論が持つ思想的な意義を哲学的な見地から整理し、その成果を『<メディア>の哲学-ルーマン社会システム論の射程と限界-』という書として纏めた。本年度は,第一次サイバネティックスの主要な思想家であるN.ウィーナーおよびW.マカロックの学説の要点を,メイシー会議の議事録や彼らの諸著作を拠り所にしながら確定する作業に取り組んだ。また第二次サイバネティックスへの過渡期において重要な役割を果たしたイギリスの精神分析学者であるR.アシュビーの思想の分析に取り掛かった。ウィーナーについてはすでにいくつかの科学史的なアプローチからの研究は存在するが,その哲学的な含意を掘り下げる研究は存在しないといってよいし,アシュビーの思想についての研究に至っては皆無と行っても過言ではない。こうした研究状況において,本研究はサイバネティックスについての哲学的なアングルからの本格的研究を緒につかせるものだと考えている。情報社会の知のパラダイム確定作業においては,情報社会時代がその理論的なバックボーンとする「ポストモダニズム」を,法と倫理,私と他者,心と物,言語と映像,メディアと社会という五つのアングルから解明し,と,同時に「身体性」と「表現」を基礎とする新しい世界観をも呈示した。また映像というメディアが情報社会において果たす役割をルーマンの議論に即しつつ考えた。情報社会についてもその社会学的,メディア論的な研究は多数存在するが,その哲学的検討は存在しなかったはずである。今後とも継続的に「メディア」や「コミュニケーション」概念の哲学的分析も含めて当該分野の研究の進展に貢献したい。本年度は研究の最終年度であり、サイバネティックスが情報社会の成立にどのような影響を与えたのかを中心に考察を進めた。具体的には、1.ウィーナー、アシュビーを中心とするメイシー会議が主導した第一次サイバネティックス後のH.vonフェルスターを軸とする生物コンピュータ研究所を舞台に展開された第二次サイバネティックスが、それまでの対象レベルにおける目的論的ループを認識のレベルに適用することで自己言及的な関係を実在化しようとした、その理路を追った。2.ウィーナー、アシュビー、フェルスターは、その理論や方法論においては顕著な差が認められるものの、サイバネティックスの原理論的な考察という点では軌を一にする。それに対して、生理学や人類学、社会学や精神分析(家族療法)の分野でサイバネティックスの成果を踏まえた業績が1970年代以降現れ始めた。G.ベイトソン、F.ヴァレーラ、N.ルーマン等の仕事である。こうした分化したサイバネティックスの諸相を概観した。3.最後にこうしたサイバネティックスの諸潮流が現今の情報社会の基盤を作っていることを主として社会システム論の見地から明らかにしようとした。最終的な研究成果は『サイバネティックス再考/再興-N.ルーマン社会システム論の起源』(仮題)という書籍によって公にするつもりであるが、完成にはいましばらく時間を要する。
予測の可否を伴う身体運動における神経筋活動のトレーナビリティ

本研究は、動作遂行時の予測不可状況での身体運動中の神経筋活動のトレーナビリティーを明らかにすることを目的とする。この目的を達成するために、ドロップジャンプを用いて、身体が台から落下中に、対象者の前方にジャンプ(上矢印)か、ランディング(下矢印)かを示す矢印を提示した。その際に、予め表示される矢印を対象者に伝えた条件(予測可能条件)と、表示される矢印を伝えない条件(予測不可条件)で行った。課題動作中に、床反力、体幹および下肢筋群の筋活動量を計測した。得られた知見は、(1)予測不可条件時のドロップジャンプパフォーマンスの変数は、予測可能条件よりも低下する。(2)予測不可条件時の筋活動水準は、予測可能条件よりも減弱するが、その程度は筋によって異なる。(3)条件間での筋活動水準の低下は、パフォーマンスの変化率と関連する。(4)予測不可条件下で習慣的に運動を行っている者は、予測不可条件下での筋活動水準の低下が低い傾向にある。以上のことから、予測不可条件では、神経筋活動が低下し、その結果、パフォーマンスが減弱するが、それは習慣的な運動によって改善する可能性が示唆された。本研究の結果は、球技スポーツのようなボールや相手選手の動き応答してリアクションする際のパフォーマンス向上に寄与する基礎的資料となる。本課題は、動作遂行時の予測不可状況での身体運動中の神経筋活動のトレーナビリティーを明らかにすることを目的である。その目的を達成するために、ドロップジャンプを用いて、台から降下中に、被検者の前に設置したモニターに矢印(上もしくは下向き)を提示して、着地後にジャンプを行うか、ランディングを行うかを反応させる実験デザインを用いた。被検者には事前に提示される矢印を教示する条件(予測可能条件)と教示しない条件(予測不可条件)を行わせた。課題動作時に体幹および下肢筋群の筋活動を筋電図で、床反力を床反力計で計測した。また、動作時の関節角度を高速度カメラで算出した。平成28年度では、刺激を提示する高さおよび被検者が落下する高さとの関連から床反力および神経筋活動の違いを明らかにし、被検者が降下する高さと刺激を提示する位置を決めることに取り組んだ。被検者が降下する高さによって、着地時の神経筋活動に影響する。また、刺激提示から着地するまでの時間が短すぎると被検者が反応することができないことや、その時間が長すぎると予測可能条件と違いが認められないことから、被検者が落下する台の高さと刺激提示する位置を決める実験を行った。その結果、予測可能条件と比較して、予測不可条件で神経筋活動および床反力データに違いが観察できるような設定を決めることができた。その実験設定に基づいて、球技スポーツ選手を対象に、データを取得および分析を行った。平成28年度では、習慣的に予測可能な状況が多いスポーツ選手(陸上短距離,跳躍選手など)、予測不可能な状況が多いスポーツ選手(サッカー,バスケットなど)、および運動習慣のない大学生を対象にデータを取得し、分析する予定であった。しかしながら、実験設定を決める実験に時間がかかってしまったことと、スポーツ選手の試合シーズンを避けて実験を行う必要があったことから、予定したスケジュールよりやや遅れが生じた。本申請課題は、動作遂行時の予測不可状況での身体運動中の神経筋活動のトレーナビリティーを明らかにすることを目的とした。その目的を達成するために,競技水準との関連から予測の可否がドロップジャンプ時の神経筋活動に与える影響を明らかにした。その結果、ドロップジャンプパフォーマンスは、予測可能条件で予測不可条件よりも高かった。また、外側広筋の筋活動水準は、予測可能条件よりも予測不可条件で低かった。競技水準との関連でみると、ドロップジャンプパフォーマンスは、競技水準による違いは認められなかった。一方で、非レギュラー選手で外側広筋の筋活動水準は、予測不可条件下で低下した。また、筋活動水準の低下は、ドロップジャンプパフォーマンスの変化率と相関関係にあった。以上のことから、動作遂行時の予測の有無は、筋活動水準を減弱させ、その結果ドロップジャンプパフォーマンスが低下する。また、予測不可条件下でのドロップジャンプは、競技水準によって下肢筋活動が異なることが分かった。本課題は、先に行う動作が予測できない状況(予測不可)での神経筋活動のトレーナビリティを明らかにするものである。そのために、(1)競技種目特性との関連から神経筋活動の条件間の違いを明らかにした上で、(2)予測不可条件でのトレーニングを行った際の神経筋活動のトレーナビリティを明らかにする。しかしながら、(1)の遂行が予定よりも時間がかかってしまったため、本申請課題の研究期間を延長したことから、研究の遂行はやや遅れているとした。

(2)予測不可条件時の筋活動水準は、予測可能条件よりも減弱するが、その程度は筋によって異なる。(3)条件間での筋活動水準の低下は、パフォーマンスの変化率と関連する。(4)予測不可条件下で習慣的に運動を行っている者は、予測不可条件下での筋活動水準の低下が低い傾向にある。以上のことから、予測不可条件では、神経筋活動が低下し、その結果、パフォーマンスが減弱するが、それは習慣的な運動によって改善する可能性が示唆された。本研究の結果は、球技スポーツのようなボールや相手選手の動き応答してリアクションする際のパフォーマンス向上に寄与する基礎的資料となる。習慣的に予測可能な状況が多いスポーツ選手(陸上短距離,跳躍選手など)および運動習慣のない大学生を対象に実験を行うとともに、予測可能条件または予測不可条件での習慣的なトレーニングによって、神経筋活動の可塑性を明らかにしていく。今後の研究推進について、予測不可条件でのトレーニングを行った際の神経筋活動のトレーナビリティを明らかにする。本課題は、先に行う動作が予測できない状況(予測不可)での神経筋活動のトレーナビリティを明らかにするものである。そのために、(1)競技種目特性との関連から神経筋活動の条件間の違いを明らかにした上で、(2)予測不可条件でのトレーニングを行った際の神経筋活動のトレーナビリティを明らかにする。しかしながら、(1)の遂行が予定よりも時間がかかってしまったため、(2)のかかる人件費等を使用していないため。平成30年度に、(2)の研究を遂行し、人件費と消耗品で使用する予定である。
常染色体劣性若年性パーキンソニズムの原因遺伝子産物Parkinの機能解析

パーキンソン病は黒質ドーパミン作動性神経細胞の欠落を特徴とする神経変性疾患である。本疾患は大部分が孤発性であるが510%は遺伝性の形態をとり、その原因遺伝子を解析することがこの研究の端緒となっている。常染色体劣性若年性パーキンソン病(AR-JP)の原因遺伝子産物Parkinは、ユビキチン-プロテアソーム経路のユビキチンリガーゼとしての活性をもち、パーキンソン病タイプの変異体にはこの活性がない。我々はParkinの基質として、ドーパミン神経細胞に豊富に発現する膜タンパク質パエル受容体を同定した。パエル受容体を神経系培養細胞内で過剰発現させると、折り畳みに失敗し不溶化したパエル受容体が小胞体内に蓄積し、細胞死が観察された。野生型のParkinを遺伝子導入すると異常な折り畳みのパエル受容体の分解が促進されるとともに、細胞死も抑制された。以上の結果より、Parkinが異常な折り畳みのパエル受容体を基質として分解することにより、ドーパミン神経細胞死を防いでいるという仮説を立てることができた。さらにParkinの機能制御機構を明らかにするために、Parkinと相互作用する分子Hsp70とCHIPを生化学的に同定した。CHIPは、試験管内でParkinのユビキチンリガーゼとしての活性を促進する働きを示した。一方、Hsp70は細胞内でパエル受容体が不溶化することを抑制し、ParkinとCHIPによるユビキチン化反応およびプロテアソームによる分解を促進するように働いた。これらParkin結合分子は、折り畳み異常パエル受容体の細胞内への蓄積を協調的に抑制することが明らかとなった。パーキンソン病はアルツハイマー病に次いで罹患人口の多い神経変性疾患であり、黒質ドパミン作動性神経細胞の欠落を特徴とする。常染色体劣性若年性パーキンソン病(AR-JP)の原因遺伝子産物Parkinは、1998年に慶応大・順天堂大のグループによりがポジショナルクローニングで同定された。我々はParkinがユビキチン-プロテアソーム経路のubiquitin-ligase(E3)としての活性をもつこと、パーキンソン病タイプの変異体にはこの活性がないことを報告した。さらに、小胞体に折り畳み異常タンパク質が蓄積するストレス(unfolded protein stress ; UPS)を神経系細胞に加えると、ParkinのmRNAおよびタンパク質の発現量の増加すること、UPSによる神経細胞死がParkinの過剰発現により抑制されることを示した。次に、Parkinの基質Pael receptor(Pael-R)を発見した。Pael-Rを神経系培養細胞内で過剰発現させると、高度なユビキチン化とともに細胞死が観察された。この原因はPael-Rが折り畳み効率の低いタンパク質であり、過剰発現により不溶化したPael-Rが小胞体および細胞質に蓄積しUPSを引き起こすからであると考えられた。Pael-Rの過剰発現による不溶化Pael-Rの蓄積および細胞死は、野生型Parkinの共発現により抑制された。さらに、AR-JP患者脳においてPael-Rの蓄積が有意に認められたことから、Parkinの変異による黒質ドパミン作動性神経細胞の変性・脱落は、折り畳み異常Pael-Rの小胞体内への蓄積によるUPSによる神経細胞死によることが示唆された。
頭頚部癌個々の増殖因子の同定と腫瘍根絶を目ざした治療法への応用

頭頸部進行癌は予後が悪い。従来の根治的治療である手術、放射線治療またこの併用療法によっても予後の改善は得られていない。この大きな要因として局所再発や遠隔転移が挙げられる。頭頸部癌の90%を占める扁平上皮癌の生物学的性格を知ることが予後の悪い頭頸部癌の予後の向上には必須と考えられる。そこで当科で保有する頭頸部扁平上皮癌培養細胞を用いてその増殖・転移因子の生物学的特性を検索するとともに、様々な分子標的剤を用いて増殖抑制を検討した。まず、EGFRの遺伝子変異を検索したところ、exon20においてhetero typeの遺伝子変異(2361G->A)が見つかり、この遺伝子変異を持つ細胞株はwild typeの細胞株と比べるとgefitinibに対するIC_<50>値が有意に低かったことから、頭頸部扁平上皮癌においてEGFRの遺伝子変異を検索することでgefitinibの有効性が予測可能であることが示唆された。また、腫瘍における血管新生において最も重要であるVEGF pathwayの阻害剤(bevacizumab)と、VEGFのレセプターであるVEGFR-2とEGFRのチロシンキナーゼ阻害作用を持つZD6474の抗腫瘍効果ついて検討した。bevacizumabはin vitroにおける細胞増殖抑制効果は認めなかったが、in vivoにおいて抗腫瘍効果があり、apoptosis誘導、血管新生阻害を認めた。またZD6474はin vitroでの増殖抑制効果と、VEGFR-2、EGFRのリン酸化とMAPKの阻害作用があり、in vivoでは抗腫瘍効果、apoptosis誘導、血管新生阻害を認めた。ZD6474はVEGFR-2を介する血管新生阻害とそれに伴うindirectな抗腫瘍効果、さらにEGFRを介する腫瘍増殖抑制による抗腫瘍効果があることが示唆された。頭頸部扁平上皮癌の個々の細胞の性格を明らかにするため当科で樹立化された17種の培養細胞のEGFR, VEGFR, PDGFRなどの発現をRT-PCR法及びウェスタンブロット法で検討するとともに、その阻害剤の効果をみた。EGFR蛋白の発現は、強弱はあるものの17種全ての培養細胞で認められた。しかしEGFRの発現とEGFR-TKI処理でのIC_<50>は相関しなかった。また、EGFR発現の強いKB細胞をヌードマウスに移植し、EGFR-TKIでの治療実験を行ったが抗腫瘍性は低く、現在EGFRのmutationについて検討中である。また増殖がEGFに依存する細胞ではEGFRのphosphprylationがみられ、増殖シグナル伝達系ではMAPKが主たる伝達系で、次いでAktであり、STAT3は増殖シグナルとしては弱い傾向が観察された。またEGFR-TKI処理による抗腫瘍性の機序はP27を介さないことも判明した。一方、VEGFR, PDGFRの発現をRT-PCR法で検討したところ、PDGFRは全ての細胞で発現がみられた。しかしその抗腫瘍性の機序にPDGFRのc-kit阻害作用を持つimatinib処理を8種類の細胞を用いて行ったが(MTT法)、2つの培養細胞で軽度の増殖抑制が認められるにとどまった。VEGFR発現に関しては17種のうち4種のみ発現のみられたFlt-1(VEGFR-1)を除いて、KDR(VEGFR-2)、Flt-4(VEGFR-3)は17種全ての細胞に発現が観察された。さらに、VEGFR-1,2,3の阻害剤を用いてIC_<50>を検索し、同じ17種の細胞のEGFR阻害剤のIC_<50>を比較した。

その結果、両IC_<50>間にR=0.73と高い相関性を認めた。これらの結果をもとに、現在VEGFR-TKIとEGFR-TKI併用の抗腫瘍性の増強作用、また化学療法剤との相乗作用について検討中である。頭頸部進行癌は予後が悪い。従来の根治的治療である手術、放射線治療またこの併用療法によっても予後の改善は得られていない。この大きな要因として局所再発や遠隔転移が挙げられる。頭頸部癌の90%を占める扁平上皮癌の生物学的性格を知ることが予後の悪い頭頸部癌の予後の向上には必須と考えられる。そこで当科で保有する頭頸部扁平上皮癌培養細胞を用いてその増殖・転移因子の生物学的特性を検索するとともに、様々な分子標的剤を用いて増殖抑制を検討した。まず、EGFRの遺伝子変異を検索したところ、exon20においてhetero typeの遺伝子変異(2361G->A)が見つかり、この遺伝子変異を持つ細胞株はwild typeの細胞株と比べるとgefitinibに対するIC_<50>値が有意に低かったことから、頭頸部扁平上皮癌においてEGFRの遺伝子変異を検索することでgefitinibの有効性が予測可能であることが示唆された。また、腫瘍における血管新生において最も重要であるVEGF pathwayの阻害剤(bevacizumab)と、VEGFのレセプターであるVEGFR-2とEGFRのチロシンキナーゼ阻害作用を持つZD6474の抗腫瘍効果ついて検討した。bevacizumabはin vitroにおける細胞増殖抑制効果は認めなかったが、in vivoにおいて抗腫瘍効果があり、apoptosis誘導、血管新生阻害を認めた。またZD6474はin vitroでの増殖抑制効果と、VEGFR-2、EGFRのリン酸化とMAPKの阻害作用があり、in vivoでは抗腫瘍効果、apoptosis誘導、血管新生阻害を認めた。ZD6474はVEGFR-2を介する血管新生阻害とそれに伴うindirectな抗腫瘍効果、さらにEGFRを介する腫瘍増殖抑制による抗腫瘍効果があることが示唆された。
機能性リン脂質の活性発現機構に関する研究

(1) PLDがPKC-αやRhoAにより相乗的に活性化されること、ARF依存症PLDアイソザイム(PLD1a, 1b, 2)の変化と増殖・分化との関連性を示した(野澤):(2)モルモット血漿PAF-アセチルハイドロラーゼをクローニングした(野島):(3)アルカリ性ホスファターゼのGPIアンカーの役割を示し、CD14を介するLPS刺激伝達にPLDの関与を示した(西島):(4)ラット再生肝の核特異的なPLCδ4とAsh/Grb2の下流分子のPIP_2phosphataseをクローニングし、性状と機能を示した(竹縄):(5) DGKのδ-isozymeとホスファチジン酸ホスファターゼ(PAP) 2a, bをクローン化した。PAP2aがwunenとホモログであり、PAP2bがDri遺伝子と同一であることを示した(加納):(6)PAとCa^<2+>の相互作用におけるpH依存的な構造転移を示し、エンドサイトーシスにおけるPSとラットサイトソルの関与を示唆した(大木):(7)PAFアセチルハイドロラーゼのI型は触媒サブユニット(α1, α2)とβサブユニット(Miller-Dieker症候群の原因遺伝子LIS-1産物)からなり、X線構造解析より三量体G蛋白との類似性を示した(井上):(8)アミノペプチターゼNのN末端及び内部アミノ酸配列を決定した。古細菌SulfolobusにGPIアンカー蛋白質の存在を示した(池沢):(9)ラット近位回腸ホスホリパーゼB/リパーゼのcDNAを単離し、酵素活性中心を特定し,Ser-エステラーゼであることを示した(岡本):(10)核DNAプライマーゼのスフィンゴシンによる阻害の構造特異性を示した。ラット覆水肝ガン核のPLA2を精製し、II型で核に特異的であることを示した(小泉):(11)PAFやプロスタグランディンによるMAPキナーゼの活性化におけるwortmannin感受性の機構を示した。PAF受容体遺伝子のスプライシング発現とプロモーター調節機構を示した。受容体過剰発現および欠損マウスを用いてPAFの機能を解析した(清水)。(1)PLCβ3はカルパインで限定分析を受けるとG蛋白質のβγサブユニットでより強く活性化されることを見いだし、ヒト血小板ではアゴニスト刺激により活性化されたカルパインによるPLCβ3の限定分解が起こることを示した(野澤)。(2)PAF-アセチルハイドロラーゼの酵素(分子量63kDa)の精製を行い部分アミノ酸配列を明らかにし、他蛋白質とのホモロジーが見いだされず、新規のものである可能性があることを示した(野島)。(3)スフィンゴ脂質合成が停止するとCD14のPI-特異的ホスホリパーゼCに対する感受性が著しく増加することが判明し、スフィンゴ脂質とCD14分子が細胞膜上で相互作用することを示した(西島)。(4)マウス線維

芽細胞をPDGF刺激するとvinculin,α-actininに結合しているPIP_2が分解され、このことが細胞接着班の形成を弱め、細胞形態の変化を導いていることを示した(竹縄)。(5)ホスファチジン酸ホスファターゼ(PAP)の約4万倍に精製した36K蛋白質のN末端25残基の配列を決定した。また、ヒト網膜型DGKγは染色体上3q28にマッピングされた(加納)。(6)PAF代謝酵素イソフォームIbの調節サブユニット(45kDa)が欠損すると遺伝性無脳回症になることを明らかにした(井上)。(7)ウシ肝5′-ヌクレオチダーゼにGPIアンカーが結合するには、C末端の疎水性領域に最小限13個のアミノ酸残基が必要であることを示した(池沢)。(8)精製小腸ホスホリパーゼB/リパーゼ(PLB/Lipase)の部分アミノ酸配列をもとにPCR法によりオリゴ核酸プローブを作製し、全長cDNAのクローニングに成功した(岡本)。(9)細胞核にスフィンゴミエリン(SM)ならびにその分解酵素であるスフィンゴミエリナーゼおよびセラミダーゼが存在することを見いだした。また、スフィンゴシンがRNAプライマーの合成酵素であるプライマーゼを強く阻害することを見いだした(小泉)。(10)単離したPAF受容体をCHO細胞に強制発現させ、シグナル伝達を解析し、PAFは単一の受容体でMAPキナーゼ、ホスホリパーゼA_2など複数の細胞内効果器にシグナルを送ることを明らかにした(清水)。(1)HL-60細胞の単離膜画分を用いて種々の活性化因子を検討したところ、PKC-αや低分子量G蛋白質のRhoAにより相乗的に活性化されることを見出した。また、PKC-αによるPLDの活性化にはRhoAが重要な役割を果たしていることを明らかにした(野澤)。(2)モルモット血漿PAF-アセチルハイドロラーゼのcDNAを単離し、酵素分子の一次構造を明らかにした。ヒト血漿PAF-アセチルハイドロラーゼと67%のホモロジーを有するが、糖鎖修飾を受けることが異なっていた(野島)。(3)哺乳動物細胞におけるGPIアンカー蛋白質胎盤性アルカリ性ホスファターゼ(AP)はTX100に不溶であり、この不溶性に関してGPI部分が必須であること、及びGPIアンカーがスフィンゴ脂質・コレステロールと複合体を形成することが原因であることを示唆した(西島)。(4)ラット再生肝で発現し、正常の肝臓で発現しないホスホリパーゼCのcDNAを単離し、PLCδ4と名づけた。PLCδ4は核に存在し、血清刺激で細胞周期のS期に発現が誘導された(竹縄)。(5)新しいDGKsubfamilyに属するδ-isozymeをクローン化した。DGKのzincfingerはDG結合部位でないことを示した。また、刺激リンパ球でDGKαは核マトリックスに移行することを見出した(加納)。(6)機能性リン脂質のホスファチジン酸(DMPA)がCa^<2+>との相互作用で形成する構造のpH依存性を示差走査熱量計(DSC)とX線回析で調べ、pH4では斜方晶構造からヘキサゴナル構造へ転移することを示した(大木)。(7)脳細胞のサイトゾル画分中にはPAF分解酵素としてIb(α,β,γ三量体)以外にそれぞれ(β,γ)(γ,γ)(β,β)よりなる二量体が存在すること、さらに構造的に全く異なるアイソフォームであるIIが存在することを明らかにした(井上)。
多結晶酸化亜鉛薄膜における配向制御とアクセプタドーピングに関する研究

直流アーク放電反応性プラズマ蒸着法を用いた酸化亜鉛多結晶薄膜の成膜において、ガラス基板上での配向性制御と窒素アクセプタドーピング特性について検討した。アクセプタドーピング特性については、酸化亜鉛薄膜への単独ドーピングと同時ドーピングとを検討し、電気伝導特性における特異な振る舞いを見出したがp型化には至らなかった。配向性制御では、ナノシートシード層を用いた配向制御において、配向度や面内配向性、結晶子サイズといった薄膜ミクロ構造にもたらす効果を解明するとともに、薄膜ミクロ構造がキャリア伝導特性に与える影響を明らかにした。平成24年度は、面内格子定数の異なる酸化物ナノシートをシード層とした反応性プラズマ蒸着法による多結晶ZnO薄膜の成膜とともに、サファイア基板上への成膜を行い、結晶構造、電気伝導特性について比較検討を行った。また、発光分光によるプラズマ状態の評価とともに、アクセプタとして窒素を導入した場合の影響について検討した。c面サファイア基板上への反応性プラズマ蒸着法での成膜では、基板温度200°Cといった低温においてエピタキシ成長を実現し、c軸配向性が高く、面内方向でZnOのa軸がサファイア基板のm軸方向に揃った薄膜試料について、ガラス基板上の多結晶薄膜との電気伝導特性の違いを明確にした。膜厚依存性については、ガラス基板、酸化物ナノシート、サファイア基板の比較から、c軸配向度に依存したホール移動度の変化を解明した。また、成膜時の酸素流量依存性に対しては、昇温脱離測定、結晶格子定数、ホール効果の温度依存性から、電気伝導特性に対する粒界散乱の寄与を明らかにした。これらの成果は、薄膜配向性を劇的に変化させながら比較実験を行った本研究によってはじめて明らかとなり、多結晶膜におけるキャリア散乱機構を理解するための重要な知見となる。多結晶ZnO膜へのアクセプタドーピング特性については、発光分光により酸素ガス流量および窒素ガス導入の有無に対するプラズマ状態の評価を行うとともに、膜中に取り込まれた窒素濃度を調べ、成膜条件と窒素濃度との関係について知見を得た。これによって、薄膜配向性の制御がアクセプタのドーピング特性に対する影響を検討するための準備が整った。平成25年度は、ノンドープの酸化亜鉛への窒素ドーピングとともに、ガリウム添加酸化亜鉛への窒素ドーピングを行い、反応性プラズマ蒸着法における酸化亜鉛へのアクセプタドーピング特性の違いを比較検討した。母体となるガリウム添加酸化亜鉛薄膜について、反応性プラズマ蒸着法における成膜条件が膜特性に与える影響について整理した。まず、異なるガリウム濃度に対して成膜時の酸素流量依存性を検討した。電気特性とホトルミネッセンス特性の変化から、酸素流量変化に対する亜鉛過剰条件、酸素過剰条件を判断し、n型ドーピングのキャリア活性化率を上げるためには、亜鉛過剰条件が有利であることが確認された。また、キャリアの熱的な安定性を評価するために亜鉛の昇温脱離特性を検討したところ、キャリア濃度と亜鉛の昇温脱離特性に相関があることが見出され、高キャリア濃度の膜では熱脱離しやすい不安定な亜鉛が増加することが明らかとなった。母体となるガリウム添加酸化亜鉛における知見をベースとして、酸素過剰条件下での窒素ドーピング特性の検討を行った。膜中ドーパントの化学組成分析、ホール効果による電気特性評価から、酸素流量に依存して膜に取り込まれる窒素濃度や電気特性が大きく変化することが分かった。電気特性では、酸素流量に対して高抵抗から急激に低抵抗化する特徴的な振る舞いが観測された。しかし、アクセプタドーピングとしては高抵抗化に留まり、現時点ではp型化には至っていない。今後は、成膜条件の精密制御やポストアニールによるp型化可能性の追求とともに、窒素添加により得られた高抵抗膜の応用可能性の検討を進め、反応性プラズマ蒸着法による酸化亜鉛薄膜研究の展開を図る。初年度となる平成23年度は、反応性プラズマ蒸着法におけるドーピング特性評価実験のための実験設備の補強とともに、多結晶ZnO薄膜における薄膜ミクロ構造特性、電気伝導特性に対する酸化物ナノシートシード層の効果と影響について検討した。反応性プラズマ蒸着法による多結晶ZnO薄膜の成膜では、酸化物ナノシートを付与したガラス基板上での成膜とガラス基板上に直接成膜した場合とを比較しながら、結晶構造、薄膜ミクロ構造特性、電気伝導特性の評価を行った。薄膜ミクロ構造特性では、酸化物ナノシートをシード層として用いることにより、c軸配向性の向上と結晶グレインサイズの増大が確認された。また、結晶構造では、ガラス基板上での圧縮歪に対して、酸化物ナノシート上での引っ張り歪が膜厚増大に伴い緩和する様子が観測された。そして電気伝導特性では、酸化物ナノシートシード層の導入によりホール移動度が増大することが分かった。多結晶ZnOでは、膜厚の増加に伴いホール移動度が増大することが分かっているが、膜厚100nm程度では、膜中の欠陥濃度も膜厚とともに変化することから、電気伝導特性を決定づけるキーパラメータの抽出が難しい。

酸化物ナノシートによって制御された薄膜ミクロ構造と電気伝導特性との相関を詳細に調べることによって得られる本研究の知見は、多結晶ZnO薄膜の電子デバイス応用上重要な知見となる。また、次年度以降の研究実施に向けて、反応性プラズマ蒸着法によるドーピング実験のための新たなガス導入ライン、成膜中のプラズマ状態モニタとその解析のためのソフトウェアを整備した。本研究の目的は、ガラスやプラスチックなど無秩序基板上での多結晶ZnO薄膜の配向制御を実現し膜物性に与える影響を解明すること、反応性プラズマ蒸着法におけるアクセプタドーピング特性を調べ、p型ZnO成膜技術としての可能性を探ることである。これまでに、酸化物ナノシートシード層を用いた配向制御、単結晶基板上のエピタキシ成長を実現し、電気伝導特性への影響の解明、成膜条件とアクセプタドーピング濃度の検討まで進んでいる。結晶方位の影響とともにこれまでの知見を集約して、p型ZnOの可能性を探る最終年度の計画に向けた準備が整っており、概ね順調に進展している。当初の計画では、酸化物ナノシート表面処理の効果を検討し次年度以降の配向制御につなげる予定であったが、その薄膜評価において進捗がやや遅れている。研究の進捗は当初研究計画通りに概ね順調に進んでいるが、当初計画で見込んでいなかった分析が必要となる可能性がある。次年度は最終年度となることから、分析の必要性と成果発表の内容とを精査しながら研究を推進する。これまでに得られた薄膜ミクロ構造特性と電気伝導特性との相関を理論的な考察も含めて解明するとともに、酸化物ナノシートシード層を用いた配向制御と初年度に整備した実験設備を用いたドーピング実験を当初計画通りに推進する。研究は概ね順調に進捗しているが、成果の取りまとめの遅れによって成果発表旅費が次年度使用額として生じた。最終年度となる次年度は、基板や原料等の消耗品費と成果発表旅費とともに、計画当初見込んでいなかった分析の必要性を判断しながら研究費を使用する。酸化物ナノシート表面処理効果に関する薄膜分析費用が次年度に繰り越しとなった。次年度は、材料費、消耗品費、成果発表旅費とともに、研究の進捗に合わせて繰り越した分析費を使用する。
弱部の形成・拡大過程を考慮した斜面崩壊予知法の開発

弱部の形成および拡大過程について下記の成果を得た。1.繰り返し荷重による構造変化を伴なう弱部の形成・拡大過程(河邑)繰り返しせん断を受ける粒状体内の弱部の形成・拡大過程についてDEMによるシミュレ-ションを行い、初期構造の違いによる弱部の強度や体積変化特性の相違や繰り返し載荷にともなう強度の変化などを定量的に把握した。地震力による斜面内での弱部の拡大過程を調べるための模型(0.8×0.6×0.4m)を作成し、2,3の動的試験を行った。その成果は平成4年度に取りまとめる予定である。2.圧縮力による粒子破砕を伴なう弱部の形成・拡大過程(板橋)粒子破砕を生じ易いまさ土と泥岩を対象として、2種類の初期粒度分布を持つ供試体を作成し、圧縮試験とスレ-キング試験を実施した。両試料の圧縮による粒子破砕状況が負の二項分布によって表現でき、そのパラメ-タの間に特異な関係のあることがわかった。また、泥岩のスレ-キング試験結果による細粒化についても同様の結果を得た。3.風化・侵食による弱部の形成・拡大過程(佐藤)堆積軟岩の劣化を乾湿繰り返しの室内実験により再現し、その進行速度に関わる各種要因を抽出した。スレ-キングは乾燥時の温度にはほとんど影響されず、乾燥による吸水率変化が大きく寄与していることがわかった。細粒化の程度は際限なく続くのではなく、ある粒度に落ちつく傾向にある。また、その状態に到達するまでの時間は拘束圧に依存する。本研究は2年間にわたって実施することを基本計画としている。本年度は斜面崩壊を誘発する、弱部の形成・拡大過程の基礎的検討を行った。その成果は平成4年度に実施される、弱部の強度特性などを考慮した斜面崩壊予知法の開発に対して重要な意義をもつ。
新しい嚥下機能評価方法の確立

咽頭期の嚥下機能評価としてビデオ嚥下造影検査(VF)がスタンダードな検査として用いられているが、放射線による生体への侵襲や機器が高額であることから、嚥下反射を頚部の動きや音から非侵襲的には評価する方法などがこれまで考案されてきた。われわれは非侵襲的でかつベッドサイドで嚥下機能を評価できるシステムの開発を目的として,手指用脈波測定器(Piezo-Electric Pulse Transducer : PEPT)を用いて咽頭期における嚥下動態の解析方法を考案し,その有用性を検討した。PEPTを用いた測定装置は,PEPTを頸部に装着できるように改良して,甲状軟骨の高さで耳介下方に固定した。また,舌骨上筋群筋電図の導出を行い,嚥下に伴う筋活動も同時に測定した。PEPTの波形,筋電図はアナログ/デジタル変換装置を用いてパーソナルコンピュータ上で記録および解析を行った。さあらに、PEPTおよび筋電図の表面電極を装着した状態でVFの撮影も同時におこない、パーソナルコンピュータ上で嚥下時の画像変化とPEPT波形と筋電図の重ね合わせをおこない解析した。嚥下運動によってPEPTはW型の波形を示し,同一被験者で得られる波形の再現性は非常に高かった。VFとの同時測定で食塊の移動をPEPT波形の潜時から計測できることを見いだした。本装置を用いた食品物性への応用では,嚥下咽頭期の嚥下反射では,食塊が舌根から喉頭蓋までの食塊の移動時間は被験食品の硬さに比例して時間が延びた。しかし,喉頭蓋から食道への移動時間は,被験食品の硬さに関係なく一定の速度を保つことが示された。このような新知見は嚥下食の開発にも応用されるものと思われる。さらに嚥下の生理学的研究においてもPEPTを用いた評価が今後多方面で応用されるものと考えている。非侵襲的でかつベッドサイドで嚥下機能を評価できるシステムの開発を目的として,手指用脈波測定器(Piezo-Electric Pulse Transducer:PEPT)を用いて咽頭期における嚥下動態の解析方法を考察し,その有用性を検討した。【方法】(1)嚥下動態の測定...PEPTを頸部に装着できるように改良して,甲状軟骨の高さで耳介下方に固定した。PEPTの波方,筋電図はPower Labシステムを用いて記録および解析を行った。(2)PEPTの波形・心電図とビデオ嚥下造影(VF)の同期...PEPTおよび筋電図の表面電極を装着した状態でVF撮影をおこなう。えられたデータはパーソナルコンピュータ上で画像との重ね合わせをおこない解析した。(3)飲み込みやすさのへの応用...顎口腔機能に異常を認めない健康成人を対象としてゼラチン,寒天,デンプンをそれぞれ物性の異なる6段階の濃度に調整し,物性の異なる食品の嚥下反射の評価をおこなった。波形から食塊が舌根から喉頭蓋まで移動する時間と喉頭蓋から食堂への移動する時間を計測した。【結果および考察】嚥下時のPEPTの波形はW型を示し,同一被験者で再現性が高かった。

VF・喉頭運動・舌骨上筋群筋電図の同時記録によって,食塊が喉頭蓋直上で一次停止する位置が,PEPTの波形でも明確に読み取れることが分かった。さらに,嚥下終了後に気管を被覆していた喉頭蓋が元の位置に戻る際にPEPTの波形上で小さな山が認め見られることが分かった。本装置を用いた飲み込みやすさへの応用では,物性の異なる食塊が舌根から喉頭蓋までの食塊の移動時間は,被験食品の硬さに依存し,官能評価と一致した。一方,喉頭蓋から食堂への移動時間は,被験食品の硬さに関係なく一定の速度を保っていることが判明した。非侵襲的でかつベッドサイドで嚥下機能を評価できるシステムの開発を目的として,手指用脈波測定器(Piezo-Electric Pulse Transducer : PEPT)を用いて咽頭期における嚥下動態の解析方法を考案し,その有用性を検討した。【方法】(1)嚥下動態の測定・・・PEPTを頸部に装着できるように改良して,甲状軟骨の高さで耳介下方に固定した。また,舌骨上筋群筋電図の導出を行い,嚥下に伴う筋活動も同時に測定した。PEPTの波形,筋電図はPower Labシステムを用いて記録および解析を行った。(2)PEPTの波形・筋電図とビデオ嚥下造影(VF)の同期・・・PEPTおよび筋電図の表面電極を装着した状態でVF撮影をおこなう。えられたデータはパーソナルコンピュータ上で画像との重ね合わせをおこない解析した。(3)嚥下食への応用・・・顎口腔機能に異常を認めない健康成人を対象としてゼラチン,寒天,デンプンをそれぞれ物性の異なる6段階の濃度に調整し,物性の異なる食品の嚥下反射の評価をおこなった。波形から食塊が舌根から喉頭蓋まで移動する時間と喉頭蓋から食道への移動する時間を計測した。【結果および考察】嚥下時のPEPTの波形はW型を示し,同一被験者で再現性が高かった。VF・喉頭運動・舌骨上筋群筋電図の同時記録によって,食塊が喉頭蓋直上で一時停止する位置が,PEPTの波形でも明確に読みとれることが分かった。一方,喉頭蓋から食道への移動時間は,被験食品の硬さに関係なく一定の速度を保っていることが判明した。咽頭期の嚥下機能評価としてビデオ嚥下造影検査(VF)がスタンダードな検査として用いられているが、放射線による生体への侵襲や機器が高額であることから、嚥下反射を頚部の動きや音から非侵襲的には評価する方法などがこれまで考案されてきた。われわれは非侵襲的でかつベッドサイドで嚥下機能を評価できるシステムの開発を目的として,手指用脈波測定器(Piezo-Electric Pulse Transducer : PEPT)を用いて咽頭期における嚥下動態の解析方法を考案し,その有用性を検討した。PEPTを用いた測定装置は,PEPTを頸部に装着できるように改良して,甲状軟骨の高さで耳介下方に固定した。PEPTの波形,筋電図はアナログ/デジタル変換装置を用いてパーソナルコンピュータ上で記録および解析を行った。さらに、PEPTおよび筋電図の表面電極を装着した状態でVFの撮影も同時におこない、パーソナルコンピュータ上で嚥下時の画像変化とPEPT波形と筋電図の重ね合わせをおこない解析した。嚥下運動によってPEPTはW型の波形を示し,同一被験者で得られる波形の再現性は非常に高かった。VFとの同時測定で食塊の移動をPEPT波形の潜時から計測できることを見いだした。