hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
嗅覚可塑性における嗅細胞Erk/MAPKの機能解析

本研究では、まず、嗅覚情報処理の最終的な出力としての嗅覚行動が、数週間にわたる匂い刺激により変化するかどうかを検討した。Isoamyl-acetate(IAA)によりマウスを持続的に刺激した後、匂い応答の濃度依存性を行動学的に検討した。その結果、IAAに対する匂い感度は約10倍増強することがわかった。IAAおよび別の匂い物質を同時に用いたテストにより、このマウスは、持続刺激を受けたIAAの方により高い嗜好性をもつことがわかった。次に、この嗅覚増強の分子メカニズムを明らかにするために、まず、神経の主要なリン酸化酵素であるErk/MAPKと嗅覚増強の関与を検討した。Erk/MAPK阻害剤をマウス腹腔内に投与した後、持続匂い刺激を与えたところ、匂い増強反応は消失し、匂い感度は持続刺激前と同程度であった。次に嗅細胞レベルにおいて嗅覚増強反応が生じるかどうかを検討した。IAAによる短時間の単発の匂い刺激を与えたところ、一過性に嗅細胞Erk/MAPKが活性化することがわかった。IAAによる匂い刺激が嗅細胞へのBrdUの取り込みに及ぼす影響を解析したところ、持続匂い刺激によってBrdU陽性嗅細胞数が増加したことがわかった。以上より、数週間にわたる匂い刺激により嗅細胞Erk/MAPKが活性化することにより嗅細胞の寿命が延長することが示唆された。またこのことが嗅覚行動レベルでの嗅覚増強の基盤となる可能性がある。今後は、Erk/MAPK活性化により生じる嗅細胞内事象について検討し、嗅細胞の生存延長の分子機構を解析する予定である。習慣的に特定の匂いを受容することにより、その匂いに対する嗅覚が鋭敏になることは、日常生活においてしばしば経験されるものの、この嗅覚増強の分子メカニズムはまだ知られていない。匂い情報は、嗅細胞内で活動電位に変換され、次の中継点である嗅球において僧帽細胞へ伝達された後、大脳嗅皮質へ投射し、最終的に匂い情報は大脳で処理され、嗅覚行動として出現する。したがって、習慣的な匂いに対する匂い感度の増強は、上記の嗅覚伝導路の何れかの場において生じていると考えられる。そこで、本研究では、長期にわたる匂い刺激により匂い感度が増強するかどうかを、行動レベルおよび嗅細胞レベルで検討し、さらにその分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。まず、嗅覚情報処理の最終的な出力としての嗅覚行動が、数週間にわたる匂い刺激により変化するかどうかを検討した。従来広く嗅覚研究において陽性コントロールとして用いられているIsoamyl-acetate (IAA)によって、マウスを約3週間刺激した後、Habituation-testにより、匂い応答の濃度依存性を行動学的に検討した。その結果、IAAに対する匂い感度は、約10倍増強することがわかった。また、IAAおよび別の匂い物質を同時に用いたpreferential-testにより、このマウスは、持続刺激を受けたIAAの方により高い嗜好性をもっことがわかった。以上より、持続した匂い刺激により、その匂い物質に対する応答が増強することが示唆された。次に、この嗅覚増強の分子メカニズムを明らかにするために、まず、神経の主要なリン酸化酵素であるErk/MAPKに注目し、嗅覚増強とErk/MAPKの関与を検討した。Erk/MAPK阻害剤SL327をマウス腹腔内に投与した後、持続匂い刺激を与え、Habituation-testを行ったところ、匂い増強反応は消失し、匂い感度は、持続刺激前と同程度であった。このことから、Erk/MAPKが嗅覚増強に関与することが示唆された。本研究では、長期にわたる匂い刺激をマウスに与えた後、匂い感度が増強するかどうかを行動レベルおよび嗅細胞レベルで検討し、さらにその分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。平成18年度において、数週間にわたるIsoamyl-acetate(IAA)刺激によりIAAに対する嗅覚行動が増強し、かつその形成には神経の主要なリン酸化酵素であるErk/MAPKが関与することを明らかにした。そこで平成19年度は、同様の匂い刺激後、嗅細胞レベルにおいて嗅覚増強反応が生じるかどうかを検討した。

まず、IAAによる短時間の単発の匂い刺激を与えたところ、一過性に嗅細胞Erk/MAPKが活性化することがわかった。Erk/MAPKはアポトーシスを抑制することがよく知られている。嗅細胞は終生ターンオーバーを繰り返すことから、持続匂い刺激により嗅細胞のアポトーシスが抑制され寿命が延長する可能性が考えられた。そこで、IAAによる匂い刺激が嗅細胞へのBrdUの取り込みに及ぼす影響を解析したところ、持続匂い刺激によってBrdU陽性嗅細胞数が増加したことがわかった。以上より、数週間にわたる匂い刺激により嗅細胞Erk/MAPKが活性化することで嗅細胞の寿命が延長することが示唆された。このことは嗅細胞レベルにおいて嗅覚増強が生じる基盤となる可能性がある。今後は、Erk/MAPK活性化により生じる嗅細胞内事象について検討し、嗅細胞の生存延長の分子機構を解析する予定である。
金属/無機ナノヘテロ界面の化学反応機能のメカニズムに関する研究

金属/無機ナノヘテロ界面の触媒機能のメカニズム解明を目指して、Au/酸化物系に電子顕微鏡観察(高分解能法、ADF-STEM法、EELS、電子線ホログラフィー法)、走査プローブ顕微鏡観察(SPM)、第一原理計算の三つの手法を緊密に連携しながら適用し、界面の微視的構造や相互作用を探った。Au/TiO_2バルク界面の電顕観察では、実触媒と同じ優先方位関係が観察され、stoichiometricなTiO_2表面から作成した界面ではTiの還元は観察されなかった。Au/TiO_2系のSPM観察では、Ti-richなTiO_2表面がstoichiometric表面に比べAu微粒子や原子を強く吸着することが示された。これは、Ti-richやO-richなTiO_2表面とAu原子層が強い界面相互作用を持ち、電子移動や軌道混成が生じるとする第一原理計算結果と合致する。第一原理計算では、さらにTi-richなTiO_2表面へのAu吸着系で走査トンネル顕微鏡像を良好に再現すること、AuとTiO_2との相互作用はPtやAgとTiO_2とのそれと異なることが判明した。Au/TiO_2系の電子線ホログラフィー法観察では、Au粒子サイズが24nmより小さくなると平均内部ポテンシャルが急上昇する現象が観察されるが、析出沈殿法で作成した試料の方が真空蒸着法による試料より変化の立ち上がりが早い。これはO-rich界面の電子移動による界面dipoleの効果と推定される。このようにAu/TiO_2系では、界面stoichiometryの乱れの効果が触媒機能に大きく関わることが強く示唆される。一方、Au/CeO_2系の電顕観察では、電子線によるCeO_2の酸素空孔形成・ordering、空孔の回復と連動して、Auクラスターがダイナミック且つreversibleにCeO_2上で消失・再成長を繰り返す現象が発見された。この過程でAu界面原子層がCeO_2表面に強固に接合している様子が観察され、界面stoichiometryの乱れがあると推定される。雰囲気に依存した担体の酸化還元状態に応じて接合金属クラスターが形態をダイナミックに変える現象は、触媒機能に大きく関わると推定され、今後の掘り下げた解明が興味深い。(1)金属/無機ナノヘテロ界面の触媒機能の起源を探るため、Au/TiO_2系や貴金属/酸化物系の表面・界面の原子配列や電子状態を、電子顕微鏡観察・表面科学実験・第一原理計算の三者の相補的な連携により詳細に探った。特に界面stoichiometryの効果について検討した。(A-1)電子顕微鏡観察では、An/CeO_2系について、モデル構造を作製し、高分解能TEM観察を行い、優先方位関係の存在など、興味深い現象を見出した。また、Au/TiO_2界面の本性的な相互作用を探るため、金薄膜をTiO_2(110)面に真空蒸着した試料の界面構造をTEM観察し、TiO_2(110)‖Au(111)の領域が多く存在することを見出した。(A-2)電顕による電子線ホログラフィー法でAu/TiO_2の界面相互作用を探った。

析出沈殿法で金ナノ粒子をTiO_2に担持させた場合、金の平均内部ポテンシャルの粒子サイズ依存性が観察され、強い界面相互作用を示唆する。一方、真空蒸着法で作成した場合やグラファイトへの担持系では様相が異なる。相互作用は作成条件に依存し、界面stoichiometryの効果と考えられる。(B)TiO_2表面のstoichiometryが蒸着金粒子に及ぼす影響を探るため、Au/TiO_2(110)モデル試料の走査トンネル顕微鏡(STM)観察を行った。Stoichiometricな(1x1)表面上に比べ、Ti-richな(1x2)表面上の方が、金微粒子は小さいサイズで高密度に分散する。これは、金がTiO_2表面のnon-stoichiometricな部分と強い相互作用を持つとする理論計算と合致している。(C)界面相互作用への界面stoichiometry効果を直接的に探るため、TiO_2(110)表面への各種貴金属原子層吸着構造の第一原理計算を行い、Auがnon-stoichiometricなTiO_2表面と強い相互作用を有し、Ptと異なりstoichiometricな表面とはほとんど相互作用しないことが判明した。この結果は、上記各種実験結果をよく説明し、Au/TiO_2系の特異触媒機能の起源と関係すると考えられる。(2)さらに化学反応機能を探るため、Au/TiO_2系の分子吸着実験を開始した。金属ナノ粒子が酸化物に接合した金属/酸化物ナノヘテロ界面系は、化学的・電子的に優れた機能を発現し、触媒やエネルギー材料として期待される。金属微粒子のナノサイズ効果や異なる物質間のヘテロ界面効果が機能の源泉と考えられるが、メカニズムは未解明である。本研究では、貴金属/酸化物ナノヘテロ界面系の触媒機能のメカニズムを、電子顕微鏡観察・表面科学実験・第一原理計算の三つの緊密な連携により解明することを目的とする。前年度に引き続き、貴金属/酸化物ナノヘテロ界面系の原子配列や電子状態、及び雰囲気依存性を実験的に探り、メカニズムを検討した。(1)電顕観察では、Au/CeO_2系について(111)[1-10]Au//(111)[1-10]CeO_2の優先方位関係を見出した。また、電顕観察中にAu粒子の大きさや形態(接合角)が動的に変化し、同時に電子線によりCeO_2担体に酸素欠陥が生じ、規則構造を形成することを見出した。電子線照射をやめると、欠陥は酸素吸収で速やかに回復し、Au粒子の形態も連動して変化する。以上の結果は、雰囲気と照射により担体構造や表面・界面のstoichiometryやエネルギーが大きく変化し、同時にAu原子の拡散能も大きく変化することを示唆する。(2)表面科学実験では、触媒反応雰囲気下の構造変化を探るため、Au/TiO_2系のSTMによるin situ観察を行った。O_2中加熱により、TiO_2表面構造はTi-richな(1x2)からstoichiometricな(1x1)に変化した。変化が生じた領域でAu粒子が表面を拡散する様子が観察された。これは表面stoichiometry変化が粒子成長を誘起する可能性を示唆し、O_2中で加熱するとAu粒子径の増大が見られるが、真空やCO中で加熱しても粒径の増大は見られなかった。
口腔扁平上皮癌治療の次世代標的戦略

本研究において、選択的効果発現による受容体非依存性に高効率で細胞内に取り込む仕組み:PTDトランスポーターシステム)と設計時間短縮が計られるようになった。また、実際の臨床応用にはDDSは治療の成功の鍵を握ると言っても過言でなく、この点についても、当科と共同研究者が取り組んで来たカチオン化ゼラチンやコラーゲンによる徐放化技術を駆使して最適な投与方法を検討することができた。機能性ペプチド療法は標的タンパク質の機能ドメインを有しその機能を肩代わりできる低分子ペプチドを使用した分子標的治療の一つで、標的を抑制するペプチドは化学合成等が可能で簡便、安価な手法の一つである。癌治療に対する次世代標的治療においては抗体医薬やこれら機能性ペプチドを用いた脱遺伝子治療薬が注目されている。われわれは口腔扁平上皮癌に対する癌抑制遺伝子p16ファミリー、p14ARF分子を同時標的とした機能性ペプチドによる分子標的治療を計画し、脱遺伝子治療を意図した次世代テーラーメイド治療の可能性を模索した。同時標的とした理由は標的分子を一つに絞ることなく複数個標的にすることで悪性腫瘍細胞株の増殖抑制を示すことが示唆されているからであり、口腔癌においてp16 INK4A、p15INK4B、そしてp14ARFの発現異常があり、単一の情報伝達経路を標的とした場合に他の経路が活性化し、癌細胞の生き残りや再増殖に関与することが知られていたことに着目した。デュアル機能ペプチドの導入は、複数の情報伝達経路を同時に抑制する可能性を持った次世代テーラーメイド治療である。p16INK4のinhibitory sequence domainおよびprotein transduction domain (PTD)であるWr-tとで複合体を形成させたPTDトランスポーターシステムを用いて、前立腺癌細胞株で増殖抑制することを見出した。口腔扁平上皮癌に対する癌抑制遺伝子p16ファミリー、p14ARF分子を同時標的とした機能性ペプチドによる分子標的治療を計画し、脱遺伝子治療を意図した次世代テーラーメイド治療の可能性を模索することを目的とし、1.口腔扁平上皮癌治療の次世代分子標的治療戦略in vitro2.口腔扁平上皮癌治療の次世代分子標的治療戦略in vivoの研究計画実施を計画した。現在1.において標的分子の機能的ペプチドタンパクの設計を行い、機能的ペプチドタンパクの口腔癌細胞への導入実験を行っている。導入効率の確認はまず導入分子発現をWestern Blot法で行い、最終的にCDK阻害分子として癌抑制遺伝子RBタンパクを活性化型にしているか、当該遺伝子のmRNAレベル、タンパクレベルでの確認を行う。その後、ペプチド導入後の細胞活性評価(アポトーシス、MTT assay)を行う予定である。また、本年度は2.口腔扁平上皮癌治療の次世代分子標的治療戦略in vivoの研究計画実施のために、in vitroで得られたデータを参考に、in vivo動物実験に移る。この場合、実際の臨床応用に有用性のあるDDSも同時に採用し検討する。用いる動物モデルは、ヒト扁平上皮癌細胞株HSC2,3,4にGFPを導入した細胞をヌードマウスに異所性移植する。このモデルはリンパ節転移を実体顕微鏡下にin situ hybridizationでGFP発色により観察でき治療効果も追跡可能である。I.機能的ペプチドのドラッグデリバリーシステム(DDS)化II.ペプチドカクテルの配合比の検討III.実験動物(ヌードマウス)に口腔扁平上皮癌を異所性移植し、ペプチド徐放化製剤を投与後、効果判定を計画しており、研究のスピードアップを目指している。口腔扁平上皮癌治療の次世代分子標的治療戦略in vitroにおいて標的分子の機能的ペプチドタンパクの設計を行い、機能的ペプチドタンパクの口腔癌細胞への導入実験を行っているが、最も効率の良い適正な条件設定に時間を要している。本年度は2.口腔扁平上皮癌治療の次世代分子標的治療戦略in vivoの研究計画を実施する予定である。具体的にはI.機能的ペプチドのドラッグデリバリーシステム(DDS)化II.ペプチドカクテルの配合比の検討III.実験動物(ヌードマウス)に口腔扁平上皮癌を異所性移植し、ペプチド徐放化製剤を投与後、効果判定を計画しており、研究のスピードアップを目指している。口腔扁平上皮癌治療の次世代分子標的治療戦略in vivoにおいては、動物実験が重要となってくるので、ヌードマウス等の実験動物費用が予定される。
新規耐熱性絶縁保護膜用超低弾性率難燃ポリイミド

本研究において、フレキシブルプリント配線基板(FPC)用カバーレイ材(絶縁保護膜)として感光性および非感光性の超低弾性率ポリイミド(PI)の2つを開発した。感光性ポリイミドのキャストフィルムは、FPCにとって好ましくないカーリング現象を回避するのに十分低い弾性率0.28 GPaを示し、最高レベルの難燃性(UL-94,VTM-0)、半田リフロー適合性、感度の高い感光特性も示した。また、非感光性の印刷可能な超低弾性率コポリイミドも開発し、そのコポリイミドは、0.015 GPaと極めて低い弾性率、銅との強い接着力(2.3 kgf/cm)を示した本研究(電子基板用の絶縁保護膜の研究開発)において、無鉛半田実装温度260°C以上に耐える耐熱性、フレキシブルプリント基板の低反発特性、実装基板上に積層しても反りが生じず、残存歪によるクラックが発生し難い超低弾性率(0.1 GPa未満)、実装基板との優れた密着性(1 kgf/cm以上)、ハロゲン系難燃剤を使用せずとも樹脂単体で難燃規格(UL-94, V-0)を満たす不燃性を実現するための分子設計について知見を得ることに成功した。初年度の具体的な成果を説明する。低弾性率化は耐熱性の高いシロキサン結合を有する柔軟成分を導入しポリイミド(PI)一次構造を制御することでPIのモルフォロジーが変化(相分離構造)し、極めて低い弾性率0.015GPaのを実現することができた。実装基板(銅回路表面)との接着性もまた、PIの相分離を適度に制御することで1 kgf/cmと高い値を示した。このことは、シロキサン部位が相分離構造中の連続相になることで銅表面との密着性が向上し強固な接着力が発現したと考えられる。最終年度では、結合エネルギーの高いシロキサン結合の導入と難燃効果のあるリン元素含有モノマーを用いることで弾性率はやや高い(1.25GPa0.28GPa)ものの最高レベル難燃性UL-94,V-0またはVTM-0規格をクリアすることができた。最後にポリイミドにアルカリ溶解性を付与し、アルカリ現像型の感光システム(ポジ型)を導入することで直径100μmのホールパターンを形成することが可能となった。以上の分子設計技術を応用展開することで、電子基板用の絶縁保護膜をはじめ、様々な電子デバイスの絶縁材料として応用が期待される。また、非感光性の印刷可能な超低弾性率コポリイミドも開発し、そのコポリイミドは、0.015 GPaと極めて低い弾性率、銅との強い接着力(2.3 kgf/cm)を示した平成23年度の研究実績は、次の2点である。まず1点目として、低弾性率化と難燃性の両立について記載する。従来の樹脂設計において低弾性率化と難燃性を両立させることは、非常に困難であったが、ポリイミド(PI)に結合エネルギーの高いシロキサン結合を有する柔軟成分を導入し、リン含有芳香族ジアミンとを共重合させることで、弾性率1.25 GPa、最高の難燃レベル(UL-94,V-0)を達成できた。残念ながら、目標値である弾性率0.1 GPaには及ばなかったものの、次に述べる2点目の研究成果から、低弾性率化への有効な手段を見出すことができた。具体的には、PIを構成するシロキサンからなるソフトセグメントと芳香族ユニットからなるハードセグメントのそれぞれのブロック鎖長を精密に制御(ブロック操作)することで、PIフィルムのモルフォロジーを変化させ、弾性率を飛躍的に低下させることに成功した。その効果は、同じ化学組成でブロック操作をしないランダム共重合体に比べると弾性率を約1/4にまで低下させることができる。走査型電子顕微鏡(SEM)およびSEM-エネルギー分散型X線分析装置(EDX)を用いてフィルムのモルフォロジーを観察すると、50 μm以下の微細な海島相分離構造が確認できた。「海」にあたる連続相は、SEM-EDXよりシロキサンからなるソフトセグメント、「島」部分はハードセグメントと帰属できた。動的粘弾性測定からガラス転移温度が室温以下であることからも連続相がフィルム全体の弾性率を低下させることに寄与していることが判明した。更に、この特有なモルフォロジーは銅箔表面との接着強度をも高めた。接着強度は、ランダム共重合体に比べ約2倍に高められる。この効果もまた、連続相が重要な役割を果たしているものと考えられる。以上、2つの成果を更に発展させ目標物性を達成して電子部品に使用される絶縁材料への応用を目指す。当初計画で設定した諸特性(低弾性率化、難燃性、接着性)を達成するための分子設計の知見を平成23年度検討によって得られた。したがって、おおむね順調に研究が進展していると判断する。

平成23年度の研究成果を基に、平成24年度は、目標物性(低弾性率化0.1 GPa以下、難燃性V-0、接着性1 kgf/cm以上)を達成し、当初計画通り、微細加工性について検討を進めていく。具体的には、難燃性を更に高めるために高リン含有率モノマー合成を行うとともに、溶液加工性(高固形分濃度)を改善し、微細加工を可能にする樹脂を設計する。物品費として使用を計画している。具体的には、重合用原材料(ジアミン、酸二無水物、溶媒、触媒等)、ガラス器具(反応容器、保管容器、蒸留容器等)、分析用消耗品(熱分析用アルミパン等)、合成用窒素ガス、水素ガスである。
窒素キラリティーの動的立体化学制御による新型触媒的不斉反応の開発

窒素原子上に3つの異なる置換基を持つ三級アミンは窒素原子上にキラリティーを持つ。しかし、迅速に反転するため、通常のアミンを光学活性体として単離することはできない。本研究では、ある特定のビシクロ環構造アミンの窒素原子が構造的制約から立体反転不可能な点に着目し、パラジウム触媒によるハロゲン化アリールとアミンの交差カップリングを利用した光学分割可能なN-キラルビシクロアミンの触媒的不斉合成法の開発を目指した。まず、目的とする2つの窒素原子で架橋したN-キラルビシクロアミンを簡便に合成するために、N,N'-(2-ハロベンジル)-1,2-エチレンジアミンの二重環化反応を試みた。この反応に対し、多種多様なパラジウム触媒をスクリーニングしたが、目的とする二重環化生成物の生成は確認されず、一回の環化により得られる7員環ジアミンのみが得られるにとどまった。そこで、目的とする化合物を得るために、その7員環ジアミンを基質とした環化反応を試みたところ、モノホスフィン配位子2-(ジtert-ブチルホスフィノ)-2'-(N,N-ジメチルアミノ)ビフェニルの配位したパラジウム触媒を用いた場合に、N-キラルビシクロアミンが収率80%程度で得られることがわかった。この反応では、リン原子上置換基のtert-ブチル基やビフェニル骨格上のアミノ基の存在が必須である。実際、2-(ジシクロヘキシルホスフィノ)-2'-(N,N-ジメチルアミノ)ビフェニルや2-(ジtert-ブチルホスフィノ)ビフェニルのパラジウム錯体では目的の化合物は殆ど得られなかった。
時間分解法による生体組織中の光信号感度分布解析と脳機能イメージングへの応用

1)光信号の空間感度分布特性を考慮した脳機能イメージ再構築アルゴリズムの検討頭部に配置した入射・検出ファイバ対が捉える脳機能の感度分布を用いて,脳機能分布を再構築するアルゴリズムについて検討を行った.頭皮上に432mmの間隔で1次元的に入射・検出ファイバ対を配置し,得られた光信号を,入射点と検出点の中点にマッピングして補間する従来法と提案法によって処理し,脳機能賦活部位の分布を求めた.ファイバ対間隔が16mm以上の場合には,2つの処理法による結果にほとんど差異はなく,賦活部位は実際よりも2倍以上に広がって推定された.これに対して,ファイバ間隔が16mmより狭くなると,マッピング法の結果はファイバ間隔が16mmのときの結果とほとんど変化がなかったのに対して,提案法では実際の賦活部位とほぼ等しい分布が推定された.このことから,ファイバ間隔が16mm以上の場合には,ハードウエアの制約によって空間分解能が低下しており,空間感度分布を利用した画像再構築で効果的に賦活領域を求めるためには,ファイバ間隔を16mm未満に設定する必要があることが明らかになった.2)マルチスペクトル画像からの信号起源の推定に関する検討脳組織における散乱,吸収をモンテカルロ法でシミュレーションすることによって,酸化・還元ヘモグロビン濃度が変化したときの分光反射率を求め,得られたマルチスペクトル画像を主成分分析した.得られた主成分を解析した結果,第1主成分はヘモグロビンの吸収スペクトルを検出光の実効光路長で重みづけしたもの,第2主成分は酸化,還元ヘモグロビンの吸収スペクトルの差分を実効光路長で重みづけしたものに対応していることが明らかになった.これらの結果から,マルチスペクトル画像を主成分分析することによって,血液濃度と酸素飽和度の分布を分離した形で解析できる可能性が示唆された.本研究では,頭皮上から近赤外光を照射,検出する光マッピング法と,大脳のマルチスペクトル画像を直接撮像する方法による脳機能計測を,それぞれの場合について,組織の散乱が測定に及ぼす影響を詳細に解析することで,正確な脳機能画像を再構築する方法を検討することを目的としている.光マッピング法については,頭部組織を表層(頭皮,頭蓋骨),脳脊髄液層,脳組織の3層構造に簡単化した生体模擬モデル(ファントム)を作成した.このファントム中の光伝播が実際の頭部組織中の光伝播を正確にモデル化できているかを検証するため,パルスレーザーとストリーク・スコープを用いた時間分解計測によってファントム内を伝播する光の飛行時間を実測し,ヒト前額部を対象に測定した結果と比較した.両者の結果はよく一致しており,作成したファントムの妥当性が検証された.さらに,ファントムを用いて脳機能変化部位と得られる画像の関係について検討したところ,多点計測した結果を単に補間することで画像を作成する従来法では,得られる脳機能画像の位置誤差が最大で10mmになることが示され,画像再構築アルゴリズムを改善する必要があることが示唆された.マルチスペクトル画像に関しては,脳組織の散乱,吸収特性の波長依存性が撮像されるマルチスペクトル画像に及ぼす影響を検証するため,モンテカルロ法による光伝播シミュレーションを行い,波長毎の点像分布関数を算出した.その結果,600nm近傍を境として長波長域では点像分布関数が大きく広がる傾向を示した.このことは,長波長域では画像の空間分解能が低下して,ぼけが増加することを意味している.これらの結果より,複数波長の画像から脳機能情報を抽出するさいに,使用する波長の組合せによっては,画像のぼけ補正などの前処理を行う必要性があることが示唆された.1)光信号の空間感度分布特性を考慮した脳機能イメージ再構築アルゴリズムの検討頭部に配置した入射・検出ファイバ対が捉える脳機能の感度分布を用いて,脳機能分布を再構築するアルゴリズムについて検討を行った.頭皮上に432mmの間隔で1次元的に入射・検出ファイバ対を配置し,得られた光信号を,入射点と検出点の中点にマッピングして補間する従来法と提案法によって処理し,脳機能賦活部位の分布を求めた.ファイバ対間隔が16mm以上の場合には,2つの処理法による結果にほとんど差異はなく,賦活部位は実際よりも2倍以上に広がって推定された.これに対して,ファイバ間隔が16mmより狭くなると,マッピング法の結果はファイバ間隔が16mmのときの結果とほとんど変化がなかったのに対して,提案法では実際の賦活部位とほぼ等しい分布が推定された.このことから,ファイバ間隔が16mm以上の場合には,ハードウエアの制約によって空間分解能が低下しており,空間感度分布を利用した画像再構築で効果的に賦活領域を求めるためには,ファイバ間隔を16mm未満に設定する必要があることが明らかになった.2)マルチスペクトル画像からの信号起源の推定に関する検討脳組織における散乱,吸収をモンテカルロ法でシミュレーションすることによって,酸化・還元ヘモグロビン濃度が変化したときの分光反射率を求め,得られたマルチスペクトル画像を主成分分析した.得られた主成分を解析した結果,第1主成分はヘモグロビンの吸収スペクトルを検出光の実効光路長で重みづけしたもの,第2主成分は酸化,還元ヘモグロビンの吸収スペクトルの差分を実効光路長で重みづけしたものに対応していることが明らかになった.これらの結果から,マルチスペクトル画像を主成分分析することによって,血液濃度と酸素飽和度の分布を分離した形で解析できる可能性が示唆された.
キノコを食生活へ普及するための科学的アプローチ

本研究では、電子スピン共鳴(ESR)を用いたキノコのラジカル解析を行い、科学的成分とその機能性などを解明する。そして、得られたキノコの機能性成分を活かしたキノコの調理や食生活へ普及させるためのツールの開発を目指す。この研究により、キノコのみならず抗酸化能を有する様々な食品への応用も可能であり、科学的な面から食の教育支援の実践や機能性食品を活用した健康増進に寄与することができる。
世界４大アニメーション映画祭の歴史と役割を中心とする多言語の資料調査・比較史研究

昨年度の続き、国内外の映画祭やその当時者への資料収集を主な活動の形となった。昨年は参加した四大アニメーション映画祭はザグレブ、アヌシー、広島となり、オタワは断念した。それら以外にも複数の国際アニメーション映画祭や海外におけるアニメーション関連の行事へ参加できて、それぞれの場で関係者との再会、および資料提供の新たな協力依頼も果たせ、各映画祭の主催者のみならず、ゲストなどからも有意義な証言や助言を頂いた。また、フィルムアーカイブ機関での調査も行い、例えばシネマテーク・スイスには一週間弱通い続けて、以前の訪問で特定できた資料を全てデータ化でき、凡そ5000枚の画像データの収穫となった。各現地での資料収集も行い、主にフランス語とユーゴスラビィア語での資料を大量に集められた。60年以上の軌跡を持つアヌシー、50年近くの歴史のあるザグレブ、40余年も続くオタワ等、これらの映画祭の存続の長さが調査対象の全体像を掴むために必要な情報収集の規模を極めて大きいものとし、公式刊行物以外にも非公式の関連資料、メディアへの反響までも網羅するのには予想以上の作業量であった。そのため一年の期間延長を申請し、資料収集の続行とともに、本年度はその整理・分類にも力を入れるようにする。本年度は資料収集からその処理・分析へとシフトする体制をとるべく、残りの調査対象を最低限に留めるつもりである。具体的にはフランスのINSTITUT LUMIERE、それから広島国際アニメーションフェスティバルの東京事務局の二箇所が目標となる。一方、手元に集められた膨大な量の紙の資料のデータ化がまだ残っている作業で、これにも徐々に取り組んでいく。また、文字資料を中心とした現状把握から、可能な限り取材による当事者の証言も増やしたいところである。世界四大アニメーション映画祭に関する本研究計画の第一段階として、2016年のザグレブ、アヌシー、広島、オタワに参加し、それぞれの責任者の協力を得て、各映画祭の発足以来の図録・日報・関連記事など、一次資料の収集を始め、またフランスアニメーション映画協会、並びにイタリア在住の世界的なアニメーション史家Giannalberto BENDAZZI氏の個人アーカイブなどにもアクセスができ、10000枚以上の資料をデータ化することができた。特にアヌシー、ザグレブ、オタワの初期の歴史に関する資料を幅広く集めることができて、国際アニメーションフィルム協会の関連資料も1960-70年代の発行による資料も網羅できた。但し、現時点で確認できたどの機関にも現存する資料が断片的で、それぞれの機関の資料を合わせることで、相互補完する課程で、できる限り資料面での全体像をつかむ必要があり、また調査そのものも、資料収集の上でも、そのデータに関しても途中段階であり、2017年度もその作業を続ける必要がある。また、予算の関係で取材を断念せざるを得なくなった機関もあり、網羅できる範囲にも影響が予想される。収集できた資料のデータ化作業の終了後に、その整理・分類の過程を経て、分析の課題に入ることになる。また、その次のステップとなる、関係者への聞き取りの取材にも入るためにも、先に上記の作業を充分なところまで進め、それぞれの歴史上の状況を把握する必要がある。本研究計画の調査内容により、殆どの予算が渡航費・滞在費で構成されており、申請した助成金額より少ない予算により、滞在費を最低限に抑えるように工夫したものの、やはり当初の計画より行動の規模を多少限定せざるを得なくなり、いくつかの機関への調査・取材を現時点では断念している。本研究計画の実施は二年目においても一年目に引き続き、四大アニメーション映画祭関連の歴史的資料を中心に、資料収集を第一の優先とした調査が行なわれた。昨年度のザグレブ、アヌシー国際アニメーション映画祭へ参加し、他にもフランスやスイスで新たに資料を入手でき、それぞれの輪郭線をより具体的に、またはより相対的に捉えることができた。また、ASIFA(国際アニメーションフィルム協会)の初期の実態に関しても、部分的にすぎない情報だが、未公開の資料の発掘に基づき、その運営方針や力関係のあり方に関して具体的な把握ができるようになった。この組織の決定的な重要性への認識を新たにしたとともに、そのあり方やその変化を追う過程は、まさに当時の世界的な規模での動向を網羅する努力を意味しており、想像以上の作業量を必要とする側面である。全体的な調査研究作業の結果として、何万点もの関連資料の収集・データ化ができて、それぞれの映画祭の開催環境、方針、人的条件や運営条件などに関して、またその推移に関しても、多くの事実を発見・把握することができた。しかし、研究対象のあまりの大きさ所以、直面した物理的な問題もある。例えば、最初期の動向を把握する上で、同時代に存在したが、数回の開催で消えた映画祭も調査対象としており、全体的に予想以上に膨大な量の資料を発掘したものの、予算・調査滞在日数などに限界があり、そのデータ化を未だに充分にできておらず、本年もザグレブやアヌシー、広島映画祭への参加はもちろんのこと、ローザンヌにあるシネマテク・スイスへの調査の続きと、可能ならばリオンのアンスチテュ・リュミエールへの調査も何とか実現させたい。一方、オタワ映画祭への参加は、これまで収集できた資料から判断して、第一優先とは見なさない。残りの資料調査のための出張は、本年度内でできる限り前半のうちに実施したく、現在はそのスケジュールを調整中である。6月に続き、8月にも少しでも現地での調査ができれば引き続き実施したい所存である。

昨年度の続き、国内外の映画祭やその当時者への資料収集を主な活動の形となった。昨年は参加した四大アニメーション映画祭はザグレブ、アヌシー、広島となり、オタワは断念した。それら以外にも複数の国際アニメーション映画祭や海外におけるアニメーション関連の行事へ参加できて、それぞれの場で関係者との再会、および資料提供の新たな協力依頼も果たせ、各映画祭の主催者のみならず、ゲストなどからも有意義な証言や助言を頂いた。また、フィルムアーカイブ機関での調査も行い、例えばシネマテーク・スイスには一週間弱通い続けて、以前の訪問で特定できた資料を全てデータ化でき、凡そ5000枚の画像データの収穫となった。各現地での資料収集も行い、主にフランス語とユーゴスラビィア語での資料を大量に集められた。60年以上の軌跡を持つアヌシー、50年近くの歴史のあるザグレブ、40余年も続くオタワ等、これらの映画祭の存続の長さが調査対象の全体像を掴むために必要な情報収集の規模を極めて大きいものとし、公式刊行物以外にも非公式の関連資料、メディアへの反響までも網羅するのには予想以上の作業量であった。そのため一年の期間延長を申請し、資料収集の続行とともに、本年度はその整理・分類にも力を入れるようにする。本年度は収集・データ化を続けながら、(特定の映画祭に限って)部分的な範囲でも次のステップである聞き取り取材に進んでいきたい。なお、テーマの広さを考慮し、本年度内に研究成果をまとめるに当たり、具体的ないくつかの側面を優先に取り上げることとし、課題を残す形を取らざるを得ないと判断する次第である。来年度以降、個人的な形ででも本研究計画の実施を続けたく、今後それらの課題に順番に取り組んでいく所存である。また、今後の研究推進において最も大きな課題と見なす作業は、データ処理やまとめとともに、それらの情報に基づいた、各映画祭の関係者への聞き取りである。本年度は資料収集からその処理・分析へとシフトする体制をとるべく、残りの調査対象を最低限に留めるつもりである。具体的にはフランスのINSTITUT LUMIERE、それから広島国際アニメーションフェスティバルの東京事務局の二箇所が目標となる。一方、手元に集められた膨大な量の紙の資料のデータ化がまだ残っている作業で、これにも徐々に取り組んでいく。また、文字資料を中心とした現状把握から、可能な限り取材による当事者の証言も増やしたいところである。現時点で残っている調査作業(海外への取材)のため、その分の予算が残っている。その用途以外には、資料処理などにも可能な限り予算を使用する。
子宮・卵巣がん患者の術後補助療法中の不快症状を軽減させる呼吸リラクセーション法

がん治療には、手術や化学療法、放射線療法などの様々な治療法があり、医療の進歩により、複数の治療を併用して行うことが増えている。本研究では、子宮がん・卵巣がん患者を対象に、呼吸法を用いたリラクセーション法を行うことにより、手術後に行う化学療法の副作用の軽減を目指した。本研究の結果、呼吸法を用いたリラクセーション法を行うことにより、倦怠感の軽減やリラックス感の獲得等の効果が示唆された。子宮がんや卵巣がんに罹患した患者は、手術後に補助療法を行う場合があり、がんに罹患したことによる精神的苦痛とともに身体症状や治療の副作用に対処しながら、長期間にわたり治療を継続しなければならない。看護師は、患者の治療が円滑に行われるように支援し、患者が自らの生活を整えられるように援助する役割がある。現在、リラクセーション法などの代替・補完療法が注目を集めており、患者が抱える多くのストレスや治療の副作用症状を軽減させる方法として、呼吸法を用いたリラクセーション法が取り入れられるのではないかと考えた。そこで、本研究は、子宮がんもしくは卵巣がんに罹患し、手術後に補助療法としてはじめて化学療法を受ける患者に対して、呼吸法を用いたリラクセーションプログラムを行うことにより、治療の副作用や不安感などがどの程度軽減するかを検討した。<平成21年度の研究成果>質問紙調査から、対象者は化学療法前に緊張や不安が強く、化学療法実施後にはそれらが軽減する傾向がみられた。これは、はじめての化学療法であり、「副作用について知っているが、実際には何がおこるかわからないので不安。」という治療前の対象者の発言と一致していた。本研究で化学療法前から呼吸法を用いたリラクセーションプログラムを実施することにより、ほとんどの対象者は心地よさやリラックス感を体験し、本プログラムの実施後には緊張や不安が軽減し、活気の増加がみられた。これは、リラクセーションプログラムの終了後、「とても気持ちがよかった。しんどいことを忘れられる。」などの発言と一致していた。また、一部の対象者では呼吸法の実施により腹鳴の亢進効果がみられた。平成22年度は、対象者を増やして検討を継続していく。平成22年度は、前年度に引き続き、深呼吸法を用いたリラクセーション法の効果について検討した。子宮がんや卵巣がんなどの婦人科系のがんで、手術後初めて化学療法を受ける患者を対象に、深呼吸法を基盤とした看護プログラムを行った。対象28名について、無作為に看護プログラムを行う介入群14名とプログラムを行わず通常の看護ケアを受けるコントロール群14名の2群に振り分けた。看護プログラムは、化学療法前日に深呼吸法の方法や注意点などを指導し、化学療法前日、化学療法実施2日目、4日目、6日目に研究者と一緒に深呼吸法を実施する方法で行った。一化学療法実施前日、化学療法実施2日目、4日目、6日目、退院前に、POMS短縮版、倦怠感や吐気の目寛症状の程度(VAS)、倦怠感を測定するCancer Fatgue Scaleなどを用いて、介入群とコントロール群の測定値を比較した。本研究は、研究実施施設の倫理審査委員会の承認を得て行った。その結果、深呼吸法を基盤とした看護プログラムを実施することにより、不安感の軽減、活気の増加、倦怠感の軽減などの効果が示唆された。深呼吸法を基盤とした看護プログラムは、手術後に初めて化学療法を受ける婦人科系がん患者にとって、道具やトレーニングを必要とせず取り入れられるものであり、対象からも深呼吸法を行うことによる負担感などは聞かれなかった。今後は、婦人科系がん患者以外のがん患者を対象に、本看護プログラムの効果を検討していく必要がある。
概日リズム中枢としての視交叉上核に対するセロトニン神経系の制御

本研究では概日リズムに関する視交叉上核(SCN)へのセロトニン入力の機能的役割、特に光刺激による同調機構への影響を明らかにすることに加え、種々の精神科疾患と概日リズムの形成機構の関連を検討することを目的とし、セロトニン入力遮断や加齢によるSCNのVIP産生への影響をin situ hibridization法とコンピューター画像解析装置を用いてVIPmRNAの変動を測定することにより検索し、以下の点を明らかにした。1.セロトニン入力の遮断は、明暗条件下の明期においては、VIPmRNAを有意に低下させることが明らかになり、セロトニン入力はSCNのVIPニューロンに対してmRNAレベルで影響を与え、セロトニン入力の遮断によるVIP免疫反応の低下は主として細胞体でのVIPの産生を調節していることが示唆された。2.明暗条件下の明期において、セロトニン入力の遮断を行うとVIPmRNAは有意に低下してたが暗期においてはこのような変動は生じなかった。このことより、光刺激の入力により低下するVIPmRNAに対して、セロトニン入力はその影響を緩和するという機能を果たしていることが示唆された。したがって、セロトニン受容体の感受性が亢進していると考えられているうつ病の準備状態に対して、何らかの機転によって一過性にセロトニンの過剰伝達が生じることは24時間に同調している日内リズムの形成に破綻をきたしうるものと推測される。3.老齢ラットを用いた加齢に伴う影響の検索では、明暗条件下においてもVIPmRNAの発現に明期と暗期の有意な差が認められなくなることが明らかになった。このことから加齢に伴う生体リズム形成の異常が視交叉上核のVIPニューロンの機能異常を介した影響であることが示唆され、このような疾患に対して生体リズム形成の強化に基づいた治療への応用が期待できる。平成6年度の本研究では、概日リズムに関する視交叉上核(SCN)へのセロトニン入力の機能的役割、とくに光刺激による同調機構への影響を明らかにすることを目的とし、セロトニン入力遮断によるSCNのVIP産生への影響をin situ hibridization法とコンピューター画像解析装置を用いてVIPmRNAの変動を測定することにより検索した。その結果以下の2点が明らかになった。1)明暗条件下の明期において、セロトニン入力の遮断によるVIP免疫反応の低下が線維終末での放出促進によるものか細胞体での産成の低下に起因するものかを検索した。セロトニン入力の遮断によってVIPmRNAは有意に低下してることが明らかになり、セロトニン入力はSCNのVIPニューロンに対してmRNAレベルで影響を与え、主としてVIPの産生を調節していることが示唆された。2)明暗条件下の暗期においても、セロトニン入力遮断によるVIPmRNAの変動を検索し、明期での変動と併せて、VIPの日内リズムに対するセロトニン入力の影響を検討した。その結果、暗期にはPCPA投与群とコントロール群の間に有意な差はなく、前述したような明期においてのセロトニン入力の遮断によるVIPmRNAの低下は暗期には認められないことが明らかになった。明期において認められたようなセロトニン入力の遮断によるVIPmRNAの低下は暗期には認められなかったことより、光刺激の入力により低下するVIPmRNAに対して、セロトニン入力はその影響を緩和するという機能を果たしていることが示唆された。このことは、光刺激による同調機構を有するSCNのVIPニューロンに対して、セロトニンが調節的に機能していることから、生体リズムの異常に関連が深く、かつセロトニン神経系の神経伝達機能異常が関与すると考えられている精神科疾患の成因と発現に示唆を与えるものであると考える。平成7年度の本研究では、概日リズムに関する視

交叉上核(SCN)へのセロトニン入力の機能的役割、とくに光刺激による同調機構への影響を明らかにすることに加えて、種々の精神科疾患と概日リズムの形成機構の関連を明らかにすることを目的とし、セロトニン入力遮断や加齢によるSCNのVIP産生への影響をin situ hibridization法とコンピューター画像解析装置を用いてVIPmRNAの変動を測定することにより検索した。その結果以下の2点が明らかになった。1)明暗条件下の明期においてセロトニン入力の遮断を行うとVIPmRNAは有意に低下してたが暗期においてはこのような変動は生じなかった。このことより、光刺激の入力により低下するVIPmRNAに対して、セロトニン入力はその影響を緩和するという機能を果たしていることが示唆された。したがって、セロトニン受容体の感受性が亢進していると考えられているうつ病の準備状態に対して、何らかの機転によって一過性にセロトニンの過剰伝達が生じることは24時間に同調している日内リズムの形成に破錠をきたしうるものと推測される。2)老齢ラットを用いた加齢に伴う影響の検索では、明暗条件下においてもVIPmRNAの発現に明期と暗期の有意の差が認められなくなることが明らかになった。このことから加齢に伴う生体リズム形成の異常が視交叉上核のVIPニューロンの機能異常を介した影響であることが示唆され、このような疾患に対しての生体リズム形成の強化に基づいた治療への応用が期待できる。
メタマテリアルレドームを用いた成形ビームアンテナの高機能化

アンテナを保護するレドーム材料をメタマテリアルレンズに置き換えることでビーム成形や高利得化を簡易な放射器で実現することを目的とし,ビーム成形に必要なレンズ形状をレイトレース法により求めた.負屈折率レンズを用いることでレドームの細径化が図れることがわかった.また,メタマテリアルレドームを実現するために,カットオフ導波路と積層セラミックコンデンサの組み合わせによる小形メタマテリアル構造を提案し,設計法ならびに損失特性を明らかにした.さらに3次元積層誘電体メタマテリアル構造の試作を行った.アンテナを保護するレドーム材料をメタマテリアルレンズに置き換えることでビーム成形や高利得化を簡易な放射器で実現することを目的とし,ビーム成形に必要なレンズ形状をレイトレース法により求めた.負屈折率レンズを用いることでレドームの細径化が図れることがわかった.また,メタマテリアルレドームを実現するために,カットオフ導波路と積層セラミックコンデンサの組み合わせによる小形メタマテリアル構造を提案し,設計法ならびに損失特性を明らかにした.さらに3次元積層誘電体メタマテリアル構造の試作を行った.アンテナを保護するレドーム材料をメタマテリアルレンズに置き換えることでビーム成形や高利得化を簡易な放射器で実現することを目的とし,ビーム成形に必要なレンズ形状と3次元積層誘電体メタマテリアル構造の基礎検討を行った.現在の基地局アンテナはリニアアレーによりビームが成形され,レドームにより保護される.本研究では,単一の放射器と負屈折率メタマテリアルレンズの組み合わせによる成形ビームの可能性について検討した.2GHzにおいてアンテナ長を1.5mとし,屈折率が+10-10の範囲で変化したときのレンズ形状を求めた.負屈折率レンズでは,正屈折率レンズと異なり,屈折率の絶対値が小さくなると,レンズ厚は薄くなることが分かった.レンズ最小半径は屈折率-2のとき35cmとなることを明らかにした.次に,3次元積層誘電体メタマテリアル構造を安価で実現するために,カットオフ導波管と積層セラミックコンデンサ(MLCC)の組み合わせによるメタマテリアル構造を提案した.MLCCの構造パラメータにより実効比透磁率が負となる周波数を調整できることを明らかにした.また,MLCCの内部電極枚数を増加させることで,左手系メタマテリアルとしての動作周波数を低周波化でき,更なる小形化設計が可能であることが分かった.具体的には1GHzにおいて,1080pF程度のキャパシタンス値を有するMLCCを,単位セルサイズが3mm×3mm×6mmのカットオフ導波管内に配置すると,左手系メタマテリアルとして動作する周波数帯は1.5GHz2.7GHzとなることが分かった.最低動作周波数の1.575GHzにおいて単位セルは約1/32波長となり,小形アンテナ用の高透磁率材料としての利用も可能となることを明らかにした.アンテナを保護するレドーム材料をメタマテリアルレンズに置き換えることでビーム成形や高利得化を簡易な放射器で実現することを目的とし,ビーム成形に必要なレンズ形状とレンズの細径化,さらに3次元積層誘電体メタマテリアル構造の試作を行った.基地局アンテナに用いられるリニアアレーアンテナを,単一の放射器と負屈折率メタマテリアルレンズの組み合わせに置き換えたレドーム構成について検討した.2GHzにおいてアンテナ長を1.5mとし,屈折率を-1-4とし,レンズ端部の給電点からの角度を変化させたときのレンズ形状を求めた.波源には1波長ダイポールアンテナが適していることが分かった.レンズ最小半径は屈折率-4のとき30cmになることを明らかにした.次に,メタマテリアルレドームを実現するために,低損失な3次元積層誘電体メタマテリアル構造を設計した.前年度得られたカットオフ導波管と積層セラミックコンデンサ(MLCC)の組み合わせによる小形メタマテリアル構造は,挿入損失が高い問題があった.そこで,MLCCの実装密度と挿入損失の関係を求め,10GHz帯において低損失となる構造の組み合わせを明らかにした.具体的には,10mm間隔のストリップ間に1pFのキャパシタンス値を有するMLCCを4つ実装した単位セル構造が,低損失となることを明らかにした.誘電体基板上に10×48個のMLCCを実装した基板を5層スタックすることで3次元メタマテリアル構造を試作した.工学当初の計画の通り,正負の屈折率媒質のレンズ形状の違いと,積層セラミックコンデンサメタマテリアル(MLCC)の動作帯域について明らかにした.さらに,MLCCの内部電極構造に着目し,その影響を調べた結果,従来は1/7波長程度であった単位セル構造を1/32波長まで小形化できることを明らかにした.その結果,本提案構造はレドームのみならず小形アンテナの支持材としても利用可能であることを明らかにしたため,当初の計画以上の成果が得られたと考える.レンズ最小半径を現在の35cmからさらに細径化するために,アンテナ長1.5mを複数のブロックとすることを考える.波源を実際のダイポールアンテナとし,電磁界シミュレーションによりアンテナの動作帯域,ビーム成形性能,利得の関係をまとめる.また,垂直・水平面パターンの高度なビーム成形を達成するために必要な屈折率分布を求める.以上の検討で得られた屈折率分布を実現する3次元積層誘電体メタマテリアル構造を試作し,解析結果の妥当性を示す.当初の計画にしたがって,積層セラミックコンデンサの構造パラメータと左手系帯域の関係を調べたが,動作周波数の決定要因を明らかにすることを優先したため,実際の構造の試作を行わなかったためである.損失評価用回路試作を行わなかったが,より詳細なシミュレーション結果が得られたため,次年度は実際のレドーム形状を模擬した3次元積層誘電体メタマテリアル構造の試作費として使用する計画である.
乳幼児開心術における心筋保護液-基礎的および臨床的研究

1.左冠動脈主幹部閉塞犬における逆行性Cardioplegia法:軽度低体温体外循環下で90分間の大動脈遮断を行い、この間左冠動脈主幹部を絹糸にて完全閉塞して虚血心とし、4°CSt Thomas Hospital液による逆行性Cardioplegia群と同液を大動脈基部に注入する順行性群とを比較検討した。心筋温は左室心筋温の低下が順行性群で明らかに不良であり、左室心筋P【co_2】,P【o_2】,pHについても順行性群で有意に不良であった。心筋乳酸摂取率に関しては血流再開直後値が逆行性群で有意に高かった。心筋内ATPは両群とも虚血により低下したが、大動脈遮断解除後は逆行性群での回復がより著明であった。2.逆行性Cardioplegia法における右心室の保護効果の検討:犬を用い、軽度低体温体外循環下に60分の大動脈遮断を行い、4°CSt Thomas Hospital液による順行性群,逆行性群,逆行性+局所冷却群について大動脈遮断解除後10分間の補助循環ののち体外循環より離脱し、その後経時的に心拍出量,右房圧,右心室圧(EDP,dp/dt),右心室長軸収縮率を測定して右室機能の評価判定を試みた。その結果、順行性群では虚血前後で右心機能に有意差は認めなかったが、逆行性群では虚血後15分時の右房圧が有意に上昇、右心長軸収縮率も有意に低下し、右心保護上問題のあることを示した。なお、逆行性+局所冷却群では虚血前後で有意差を認めなかった。3.Langendorff灌流法による心停止時間の安全限界に関する検討:ラット摘出心をKHB液を用いてLangendorff法により灌流を行い、Working modeとして15分間前負荷18mmHg,後負荷80mmHgで各種心機能を測定後、4°CStThomas Hospital液による落差灌流で心停止を得.60,120,180分の虚血後すみやかにLangendorff法を再開して15分間灌流を行った。ついで同じ前後負荷でWorking modeに切り換え30分間灌流し、5分毎に各種心機能を測定してその回復率を検討した。