hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎関節の変形性関節症の成因に関する運動学的および生物力学的研究

下顎運動データをテキストファイルに変換して、Visual BasicとSignal Basic(Function library)を用いて作られた顎運動データ解析ソフトウェアを用いて、Hannamらの方法に準じて各被験動作を72に等分割して、各被験動作時の下顎頭の代表点(下顎頭中央点、下顎頭内・外側極点、下顎頭表面点内側・中央・外側)と下顎第一大臼歯と下顎中切歯点の平均速度と加速度を求めた。筋電図データも同様にしてテキストファイルに変換し、筋電図データ解析ソフトウェアを用いて、全波整流と移動平均処理を行い、その後顎運動データのサンプリング密度に合わせた。その結果、ヒトの一連の咀嚼において、最大咬頭嵌合位を基準とした下顎頭の運動範囲は咀嚼の進行に伴い減少し、咀嚼側の下顎頭は一連の咀嚼の初期に下顎窩や関節結節を圧迫する方向に変位し、非咀嚼側の下顎頭はそれらの方向には殆ど変位しないことが明らかとなった。また、復位性関節円板前方転位を示す患者において、最大咬頭嵌合位を基準とした下顎頭の運動は、健側咀嚼運動時には患側の下顎頭の運動のみが制限を受け、患側咀嚼運動時と最大開閉口運動時には両側の下顎頭の運動が制限を受けることが明らかとなった。そして、かみしめ時において、顎関節に過大な負荷が加わることも明らかになった。さらに、経年的に開咬を呈した変形性骨関節症ならびに咬頭嵌合位付近にて下顎の側方偏位を示した不正咬合症例において、顎口腔機能所見と顎顔面口腔形態との間に密接な関連性があることが示唆された。ナソヘキサグラフシステムを用いて、健常者と各種不正咬合を有する顎関節症患者の3次元6自由度の下顎運動と咬筋浅部、側頭筋前部、外側翼突筋(檜山らの方法に準じる)および顎二腹筋前腹の筋活動を採得した。被験動作は、各種顎口腔機能運動、すなわち、咀嚼運動(自由咀嚼運動、左右咀嚼運動)、習慣性開閉口運動(タッピング)、噛みしめ(クレンチング)、下顎安静位、歯ぎしり様運動(左右滑走運動)、あくび様運動(最大開閉口運動)、矢状面限界運動であった。顎関節に関する形態画像データ(MRI, Cephalo(Lat, PA))ならびに形態的資料も同時に採得した。下顎運動データをテキストファイルに変換して、Visual BasicとSignal Basic (Function library)を用いて作られた顎運動データ解析ソフトウェアを用いて、Hannamらの方法に準じて各被験動作を72に等分割して、各被験動作時の下顎頭の代表点(下顎頭中央点、下顎頭内・外側極点、下顎頭表面点内側・中央・外側)と下顎第一大臼歯と下顎中切歯点の平均速度と加速度を求めた。研究の背景として、疫学調査において、片側臼歯部交叉咬合を呈する者は顎関節内障の罹患率が高いとされる。そして、片側臼歯部交叉咬合患者の下顎運動に関して、前頭面観において異常が認められることが多い。下顎の左右側方滑走運動時の下顎頭の運動軌跡は咬合状態ならびに顎関節の解剖学的形態と密接に関連している。そこで、片側臼歯部交叉咬合患者に着目し、上記方法にて各種顎口腔機能運動を解析した結果・成人の片側臼歯部交叉咬合患者の左右側方滑走運動時において、交叉咬合側の下顎頭表面中央点の内側・外側方向への運動範囲が大きいことが示唆された。顎関節の大きな可動性は顎関節内障のリスク因子であることが推定されている。従って、今回明らかにされた片側臼歯部交叉咬合患者の下顎頭の運動の特徴が、関節円板の転位と関連していることが推察された。
科学博物館等における数学展示・実験教具とその実践手法の開発研究

本研究の高次目標は、世界で有効に活用しえる算数・数学教材・教具を開発することである。具的には、数学を学ぶ意欲を喚起し、さらに深く知る契機を提供する機関として科学系博物館の展示・教育システムを活用し、科学系博物館向け数学展示、実験教材を開発し、数学における具体的で体験的な教育プログラムを提供することを目的とする。国立科学博物館、牛久市教育委員会、つくば市教育委員会、埼玉県立春日部高等学校、埼玉県立大宮高等学校の協力を得て、3年間を通して、科学博物館等で活用しえる数学展示、実験教材の事例開発を行った。蓄積した事例を領域でまとめれば、次の6領域になる:(1)透視の数理、(2)変換の数理、(3)機構の数理、(4)音階の数理、(5)測量の数理、(6)それ以外。開発教材の特徴は、学年、学校段階によらず、様々な学習が可能である点である。報告書は事例を示した。開発教材は、内外で注目を浴びた。国内では、小中接続・連携、中高接続・連携、高大接続・連携の立場から注目され、飛び込み授業のための事例集の出版を依頼された。変換の数理ではソフトウエア開発も行い、WEB上で閲覧可能である。国外では、国際会議で招待講演を2回(韓国、香港)、全体講演を1回(台湾)、研究発表を1回(ローマ)、海外での講習を2回(フィリピン、ホンジュラス)行った。特に数学教育国際委員会100周年記念国際会議では、ヨーロッパにおける教具の歴史的発展からの系譜をたどった。また、効果的な発表の方法についての調査もあわせて行った。既にフィリピン、ホンジュラスで開発したソフトウエアが利用される見込みとなった。成果をWEB公開することで、当初の予定通り様々な場で役立つ数学展示教材の開発が実現した。SHH, SPPなどでも成果を利用したい旨、依頼を得ている。博物館に展示することは将来的な課題であるが、成果は教育の場で活用しえる状況にある。国立科学博物館における数学展示物開発のために以下の展示物を開発した。モデル展示1:パンタグラフの秘密小学校・中学校で扱いが混迷している拡大図・縮図に係る考えをきっかけとして、パンタグラフによる実験教材を開発した。そこでは、パンタグラフのサイズに関わりなく、同じ構造のパンタグラフが同じように図形を拡大・縮小することなど、数学的な不変性の体験が、効果的であることがわかった。モデル展示2:音階の秘密転調してもメロディーの変わらない平均律に対して、ピタゴラス音律は転調するとメロディーが変わって聞こえる古代の音階である。平均率は2の12乗根倍であり、ピタゴラス音律は2/3倍という子供にもわかる平易さを備えている。この実践ではストロー笛の製作を通して、長さではなく、比が音階をもたらすことを体験し、比の考え、単位の考えの自然界における重要性が確認できることがわかった。モデル展示3:エッシャーの秘密(併進、回転、鏡映)移動が中学校では扱わなくなり、変換への系統が寸断された。エッシャーの版画に潜む規則性を構築する法則を探るために、図形の敷き詰めと移動を体験する教具を開発した。この実践により、「まわす・ずらす・裏返す体験」が実現し、「併進・回転・鏡映変換」を体験することができるようになった。移動後の図形は、四角形でもなんでもないが、四角形でもない図形が敷き詰められる秘密が、それら変換にあることが体験できた。モデル展示

4:光と影の秘密絵や写真が、視線や光線が映し出したものを表したものであるという立場から、ルネッサンス・近代の画家が用いた透視図法作図器を取り上げた。変換により形が変わる場合、変わらない場合、変わる場合の変わり方などを調べる体験を通して、光源、光線、原像、投象の関係を認め、光源が視点であるときに、原像と投象が重なることを体験するとともに、相似の原体験、射影幾何の原体験ができた。さらに視点に応じて表される世界が異なることが確認できた。本年度は、計画に関わって、昨年度の研究成果の学会発表し、本年度の数学展示物の実践手法に関する研究開発を行い、開発用マニュアルの中核をなす視覚映像・アニメーション展示を開発するためのソフトウェア製作を行った。国立科学博物館にて、「さおばかり」、「万華鏡」に関わる算数・数学展示を開発した。科学博物館での体験学習の特徴は、幼児から老齢者まで・友人から親子までが一度に参加すること、同じ作業を行ってもその作業による体験内容が個に応じて著しく異なること、短時間でしかも参加者間の人間関係がないこと、参加者が発見に関心を持って集まっていることなどにある。この一時的混交集団において、相互に体験を楽しめるようにするための、教材、実践手法をこの2例についてケーススタディを行った。「さおばかり」は、てこの原理、モーメントを基盤にした歴史上の秤であり、算数・数学では、量、比、比例、一次関数に関する教材となる。量、比、比例、一次関数は、それぞれに学習時期が異なるものであり、一時的混交集団において行われる個別体験は、体験者が何を既習にどのようなものとそれをとらえるか、そこでの体験が次のどのような内容の学習に役立つかなど、その意義は異なるものとなる。ケーススタディでは、そのような一時的混交集団に対する作業と問い・仮説・検証を有機的に連関させた実践プログラムを開発した。「万華鏡」は、鏡映変換という鏡の性質や視点・視線・原像・鏡像による空間の位置関係を利用して、鏡が相互に映し出す鏡像の世界を鑑賞する道具であり、線対象、空間図形に関する教材となる。ここでは1枚の鏡、2枚の鏡、3枚の鏡と鏡の枚数を順次増やすことで、鏡の性質を繰り返し適用し、それぞれの段階でわかることを確認することで、万華鏡が映し出す世界が、どのように成立しているかを構成的に明らかにする実践プログラムを開発した。本研究の高次目標は、世界で有効に活用しえる算数・数学教材・教具を開発することである。具体的には、数学を学ぶ意欲を喚起し、さらに深く知る契機を提供する機関として科学系博物館の展示・教育システムを活用し、科学系博物館向け数学展示、実験教材を開発し、数学における具体的で体験的な教育プログラムを提供することを目的とする。今年度は、国立科学博物館における過年度の実施経験をふまえて、実施箇所を拡大し牛久市教育委員会、つくば市教育委員会、埼玉県立春日部高等学校、埼玉県立大宮高等学校の協力を得て、以下の数学展示、実験教材の事例開発を行った。計算尺、プトレマイオス、アラビアの代数、量地儀、虚数、インド数学、ハノイの塔、透視図、図形の面積、比。開発教材は、内外で注目を浴びた。国内では、小中接続・連携、中高接続・連携、高大接続・連携の立場から注目され、飛び込み授業のための事例集としての出版を出版社から依頼を受けた。引き続きソフトウエア開発も行い、WEB上で閲覧可能になるようにした。
薬物応答による細胞内整合性の分子論的解析とその展開

細胞内には特有の構造を有する多種多様な小器官が有機的に一貫した形で維持されている。それゆえ、細胞は薬物の刺激に対してそれぞれの小器官は有機的につながり、整合性を維持するように情報が流れ、応答するのである。本研究班は、この情報の伝達ならびに応答における多段階かつ多種多様な機構を、【I】細胞表面受容体ならびに膜内シグナル伝達機構、【II】細胞内膜系の解析ならびに関与、【III】細胞骨格系の関与の解析、【IV】細胞核、DNA複製ならびに遺伝子発現、という素反応を分子レベルで検討し、それぞれの共通因子及び相互関連性につき検討を試みた。その結果、個々の素反応の解析における分子レベルの研究は、目ざましいものが認められる。しかしながら、薬物に対する細胞の応答、特に相互関連性という立場からの研究はその重要性にもかかわらず、まだほとんど解析されていないとの問題提起が行われた。以上の理由により、薬物に対する細胞応答を細胞内の素反応を主軸として、これら素反応の有機的な相互の関連性につき、薬学という立場から検討することは重要な研究領域であると同時に、細胞応答の一貫した整合性を分子レベルで検索することは、新しい薬物を開発するにあたって理論的な基盤を提出するという意味でも重要な研究領域であると結論された。
難治性がん治療薬RCAS1遺伝子標的siRNA-PLGAハイブリッドミセルの開発

本研究は、婦人科がんの中でも特に予後の悪い卵巣がんに着目し、Glypican-3のノックダウンを作用機序とするsiRNA-PLGAハイブリッドミセルを調製し、その効果を検討した。卵巣がん腹膜播種モデルを用い、ミセル腹腔内投与から14日後に、開腹時の腹水量、腹膜内の腫瘍塊数を評価した。その結果、ミセル投与群の腹水量、腫瘍塊数は、siRNA単独投与群と比較し、有意に減少した。以上より、本製剤は卵巣がん治療薬として有用な製剤となりうる可能性が示唆され、siRNAのデリバリーのための剤形としての応用が期待できる。H27年度は、(1)RCAS1の発現をWestern blottingで確認した子宮頸がん株化細胞Sisoを使用し、RCAS1のsiRNAを導入によるRCAS1のmRNAのノックダウン作用を検討した。また、(2)コントロールsiRNAを使用してsiRNA-PLGAハイブリッドミセルの調製を行った。まず、(1)RCAS1発現細胞株SisoへのsiRNA導入のために複数種のsiRNAoligoを合成し、導入試薬を使用して遺伝子導入を行った。しかしながら、合成したsiRNA oligoは、ノックダウン作用を示さなかった。そこで、卵巣がん株化細胞を使用して卵巣がん特異的発現タンパクをターゲットタンパクに変更し、ターゲットタンパクに対するsiRNAの遺伝子導入を行ったところ有意なノックダウン作用を示した。次に、(2)コントロールsiRNAを使用してsiRNA-PLGAハイブリッドミセルの調製の基礎的検討を行い、siRNA-PLGAハイブリッド分子がミセルを形成すること、siRNA-PLGAハイブリッドの結合であるSS結合を切断するとsiRNA担体に解離することが確認できた。H28年度は、H27年度の結果を踏まえ、卵巣がん株化細胞に特異的発現タンパクに対するsiRNA-PLGAハイブリッドミセルを調製し、siRNA単独よりもミセル製剤化のメリットをin vitroおよびin vivoにて比較検討する。さらに、抗体をミセル表面に固定することで、センサー型ミセル製剤を調製し、がん細胞特異的な集積性を評価する。本来の標的タンパクであったRCAS1のsiRNAのノックダウン作用が認められなかったため、評価に使用する細胞株および標的タンパクの選定に時間を要したため。平成28年度は、(1)siRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤を調製し、ミセル製剤の卵巣がん細胞株を用いたin vitroでの細胞導入効率評価、細胞内局在評価を行った。また、(2)カチオン性高分子での表面修飾による細胞導入効率評価を行った。さらに、(3)卵巣がん腹膜転移モデルマウスを使用して腹腔内投与によるsiRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤の腹膜転移抑制効果を評価した。まず、(1)siRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤は、siRNA溶液と比較し有意な細胞導入効率の向上が認められた。また、蛍光標識を行ったミセルを用いた検討により細胞内にミセルの分布が認められたことから、ミセルが確実に細胞内に取り込まれその後siRNAのノックダウン効果を発揮していることが示唆された。(2)カチオン性高分子修飾ミセル製剤は非修飾のミセル製剤と比較して顕著な細胞導入効率の向上が認められ、ターゲットタンパクのノックダウンと卵巣がん細胞株の細胞増殖率抑制効果には相関が認められた。(3)最もノックダウン効率の高かったカチオン性高分子修飾ミセル製剤は、卵巣がん腹膜転移モデルマウスにおいて、有意な腹膜転移抑制効果、腹水量の低下、生存率の増加が認められた。平成29年度は、平成28年度の結果を踏まえ、in vivoでのミセル製剤のがん細胞への集積性を評価し、抗体結合型ミセル製剤のさらなるがん細胞特異的な集積性を評価する。本研究成果については、学会および学術論文等で成果報告を行う。平成27年度のターゲットタンパクの選定に時間を要したため、当初の実験計画よりもやや遅れが生じている。しかし、最終決定したターゲットタンパクに対する開発製剤のノックダウン効率の向上は計画通り確認でき、平成28年度内の研究成果としてはおおむね順調である。卵巣がんの増殖・転移にはGlypican3(GPC3)の関与が示唆されており、siRNAによりノックダウンすることで卵巣がんの進行を抑制できることが期待できる。しかしながら、siRNAは、生体内での不安定性、速やかな腎排泄、細胞透過性の低さより医薬品化にはドラッグデリバリーシステムが必須である。そこで本研究では、卵巣がん治療薬siRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤を調製することを目的とした。平均粒子径約120 nmで負のゼータ電位を有するsiRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤は、siRNA溶液と比較し有意な細胞導入効率の向上が認められた。さらに、正のゼータ電位を有するカチオン性高分子修飾ミセル製剤は非修飾のミセル製剤と比較して顕著な細胞導入効率の向上が認められ、ターゲットタンパクのノックダウン率と卵巣がん細胞株の細胞増殖率抑制効果には相関が認められた。最もノックダウン効率の高かったカチオン性高分子修飾ミセル製剤は、卵巣がん腹膜転移モデルマウスにおいて、有意な腹膜転移抑制効果、腹水量の低下、生存率の増加が認められた。抗体結合型ミセル製剤の検討では、抗体非結合型ミセル製剤よりも、細胞内取り込み効率が向上した。

以上より、GPC3をターゲットとしたsiRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤は、卵巣がん治療薬として有用であり、抗体結合型にすることでがん細胞特異的な集積性を増すことが明らかとなった。本研究は、婦人科がんの中でも特に予後の悪い卵巣がんに着目し、Glypican-3のノックダウンを作用機序とするsiRNA-PLGAハイブリッドミセルを調製し、その効果を検討した。卵巣がん腹膜播種モデルを用い、ミセル腹腔内投与から14日後に、開腹時の腹水量、腹膜内の腫瘍塊数を評価した。その結果、ミセル投与群の腹水量、腫瘍塊数は、siRNA単独投与群と比較し、有意に減少した。以上より、本製剤は卵巣がん治療薬として有用な製剤となりうる可能性が示唆され、siRNAのデリバリーのための剤形としての応用が期待できる。平成28年度の研究計画・方法は、以下の通りである。卵巣がん株化細胞に特異的発現タンパクに対するsiRNA-PLGAハイブリッドミセルを調製し、最終的には、がん細胞認識抗体をミセル表面に固定することで、よりがん細胞特異的集積性の高いセンサー型ミセル製剤を調製する。製剤評価としては、siRNA単独よりもセンサー型ミセル製剤のメリットを検証するためin vitroおよびin vivoにて比較検討する。項目としては、in vitroでの細胞取り込み能評価および標的タンパク発現のノックダウン作用評価(PCR、Western blotting)、in vivoでの細胞集積性評価およびがん細胞増殖性評価を行う。以上の項目について検証を行い、平成28年度は本研究の最終年度として2年分の研究成果を報告である。平成29年度の研究計画・方法は、以下の通りである。蛍光標識したがん細胞を動物に移植し、動物体内のがん細胞の位置を分子イメージングにより可視化を行う。さらに、がん細胞と識別可能な蛍光を発するタンパクのsiRNAを使用し、siRNA-PLGAハイブリッドミセル製剤投与後のそのノックダウン効果、がん細胞集積性を評価する。また、がん細胞認識抗体をミセル表面に固定することで、よりがん細胞特異的集積性の高いセンサー型ミセル製剤の集積性の向上効果について評価する。平成29年度は本研究の最終年度として3年分の研究成果を報告予定である。医療系薬学、医療薬剤学当初平成27年度に予定していたin vivo実験がsiRNAのノックダウン作用が確認できなかったために実施できなかったため。平成27年度に所属機関の変更、研究環境の変化・教育業務の多忙化と合わせ、ターゲットタンパクの選定に時間を要し、研究計画に遅れが生じた。平成28年度は、おおむね順調に研究成果を得たが、平成27年度の遅れに伴い、その再現性実験および成果報告を年度内に終えることができなかった。平成28年度は、in vitroだけでなくin vivoによる製剤評価を合わせて行う。よって、主に動物・試薬代に使用し、研究成果発表のための学会参加のための旅費に使用する。
材料機能の理論的研究

物質の存在形態や機能を第一原理計算に基づいて分析的に解明・予測することを目指すグル-プ(寺倉、中辻)と、モデルを用いて統合的にアプロ-チするグル-プ(細矢、那須)との共同作業によって研究を進めている。1.寺倉は、物質の構造安定性と電子状態の関連を明らかにするための強力な手段である第一原理分子動力学法のプログラムを完成させ、シリコン表面でのアルカリ吸着の問題に適用した。吸着の初期における急激な仕事関数の低下、吸着量の変化による安定吸着位置の変化など、実験と対比させながら多くの有益な情報を得た。2.中辻は、セシウム金属の希ガス混入による、衝突誘起光吸収と発光の電子的過程、およびSi、Ge、Sn、高配位状態の反応性を量子化学的手法により研究した。アリルケイ素化合物は5配位にすると高い反応性を示し、カルボニルを立体特異的にアリル化する。中心原子のSiをGe、Snに置換した場合に現れる反応性、立体特異性の変化の機構を明らかにした。3.細矢は、様々な周辺構造をもつベンゼン系の縮合多環芳香族炭化水素のπ電子構造を炭素原子数が1000程度のものまで半経験的分子軌道法によって計算し、周辺構造の影響が系のサイズと共にどのように変化するかを調べた。D_<6h>の対称性をもつ系の中で安定な周辺構造をもつものについては、系の中心部でグラファイトに近づくには原子数が数十万程度になる必要があることがわかった。4.那須は電子格子相互作用、電子間相互作用、格子振動の非調和性の3つの要素の共存する擬2次元電子格子系について、超伝導状態の出現の条件、また超伝導状態の性質を調べた。超伝導転移温度が100K程度になる可能性があり、同位元素効果がないことを示した。またCDW型絶縁体における光誘起相転移の機構を明らかにした。
不斉セレノキシドおよびテルロキシド脱離反応の開発

有機ヘテロ元素化合物の化学は最近有機合成反応の分野で重要な役割を果たすようになってきている。一方、有機化合物に光学活性部位を付与する不斉合成反応はいまや有機合成において欠くことのできない手法である。本研究では、この手法を有機ヘテロ元素化合物中、セレン,テルル,硫黄の有機化学に効率よく導入する方法を開発することを検討した。その結果、セレンの化学においては従来光学活性有機セレノキシドの合成と単離というところまでで研究がとどまっていたが、本研究においてセレノキシド脱離という簡便なアルケン合成法に不斉手法を導入することに世界で初めて成功した。すなわち、有機セレニドをシャープレスやデービスの不斉酸化剤を用いて不斉酸化し、中間に存在する光学活性な有機セレノキシドを単離することなくセレノキシド脱離を行い、軸不斉を有するアレン(ee値42名)やシクロヘキシリデン(ee値83名)化合物を合成した。また、不斉アリルセレノキシドの[2,3]シグマトロピー不斉転写による光学活性アリルアルコールの簡便合成にも成功した。一方、テルルの化学においては不斉テルロキシド脱離反応の開発には至らなかったが、不斉テルロキシドの[2,3]シグマトロピー不斉転写に極く最近成功した。これは間接的ではあるが不斉テルロキシドの存在を世界で初めて証明した大きな成果である。一方、硫黄の化学においては、有機スルフィドの不斉酸化による非常に簡便で光学純度の高い不斉有機スルホキシドの合成に成功した。1.アセチレン類への付加反応でβ位にトシル基を有するビニルセレン化合物を合成し(これは文献既知)、Sharplessの不斉酸化ならびにDavisの光学活性オキサジリジンを用いる酸化を行なったところ、不斉酸化が起こり、不斉ビニルセレノキシドを経由して軸不斉を有するスルホニルアレン化合物の合成に成功した。現在のところ、その最大不斉収率は42%e.e.である。Sharpless酸化剤の方がDavis酸化剤よりも有効であった。この結果については速報としては1992年にイギリスで発表したが、現在、今年度で明らかにした点をまとめて論文としてアメリカに投稿中である。2.シンナミルフェニルセレニドをSharpless不斉酸化剤で酸化したところ、生成する不斉セレノキシドが[2,3]シグマトロピー転位を起こしたアリル位アルコールが不斉収率82%という高い値で生成することを見出した。これについては裏面記載の如くTetrahedron Letters誌に掲載が許可された。3.4-t-ブチルシクロヘキシルニフェニルセレニドやメチルセレニド類を合成し、これらを1の項で述べたようにSharplessやDavisの不斉酸化剤で酸化したところ、軸不斉を有するシクロヘキシリデン化合物が高不斉収率で生成することを見出した。特に、Davis不斉酸化剤が有効であり、又、メチルセレニドを用いることにより92%e.e.と非常に高い不斉収率を得た。この結果については現在論文としてまとめアメリカに投稿中である。4.1や3の項で見出した知見をもとにSharpless系の不斉酸化剤を用いスルフィドのスルホキシドへの不斉酸化を試み、特にビナフトールを不斉配位子とすることにより、この反応を触媒的に行わせることに成功した。Tetrahedron Letters誌に発表した。まず第一に、不斉セレノキシド脱離反応による光学活性アレンおよびシクロヘキシリデン化合物の合成に世界で初めて成功した。具体的には、トシル基を有するアリールビニルセレニドを文献既知の方法で合成し、これを塩化メチレン中シャープレスおよびデービスの不斉酸化剤を用いて酸化すると、系内で生成した不斉ビニルセレノキシドが不斉セレノキシド脱離を起こし光学活性なトシルアレン化合物が生成することを見いだした。

この反応においてアリールセレン基としてオルト位にニトロ基を有することが不斉収率を向上させるための必須条件であること(最高で42%ee)、シャープレス酸化剤の方がデービス酸化剤より有効であることなどを明らかにした。一方、同様の不斉セレノキシド脱離反応を出発基質として(アシルメチルシクロヘキシル)アリールセレニドを用いると光学活性シクロヘキシリデンケトン化合物が非常に高い不斉収率(最高83%ee)で得られることも見いだした。この際にはデービス酸化剤が有効であった。また、アリルアリールセレニドをシャープレス酸化剤で不斉酸化すると対応する不斉セレノキシドを経由して[2.3]シグマトロピー反応により光学活性アリルアルコール類が最高92%eeの不斉収率で生成することを見いだした。この場合にもオルト位にニトロ基をもつアリールセレニドが有効であった。一方、不斉テルロキシド脱離反応の開発には成功しなかったが、系内で合成したアリルアリールテルリドを不斉酸化することにより、対応する不斉テルロキシドを経由する[2.3]シグマトロピー不斉転写により光学活性アリルアルコール(30%ee)を合成することに極く最近成功した。
ことばの学習メカニズムについての発達的研究

近年の研究で,幼い子どもは,少数の原理にしたがって,効率よく語の意味を推論していると考えられるようになった。このような原理の1つに,相互排他性原理がある。この原理は,1つの事物には1つのカテゴリー名しか認めないというもので,効率よく語意が学べるよう子どもを導く一方で,その適用が制約されなければ,「犬」「動物」のように階層関係にある語の学習を困難にする。本研究は,子どもの中で,この原理の適用が,どのようにコントロールされているのか,そのメカニズムを探ることを目的とした。その結果,まず第一に,子どもが新しい語を語彙辞書に取り入れるさい相互排他性原理を適用するか否かは,事物間の形状類似性の影響下に或ることが明らかになった。すなわち,既に自分がある名前で呼んでいた事物に新しい名称が導入されたら,子どもは,その新しい名称と既知の名前とがどのような意味関係にあるかを決めなければならない。相互排他性原理によるなら,新たに名づけられた事物は,既知の名前の指示範囲(カテゴリー)から排除するということになる。が,子どもはいつでもそうするわけでなく,命名対象と既知カテゴリーの典型との形状類似性が高いときには,相互排他性原理を乗り越え,新しい名称と既知の名前とのあいだに階層構造を形成するのである。もっとも,形が似ていれば機能も多く共有されることを考えると,階層構造の形成にきいているのはどちらの要因なのか,この結果だけでは決められない。そこで,両要因を分離して検討した結果,形状類似性の方が一次的な要因であるらしいことが見いだされた。以上,相互排他性原理の適用は,少なくとも子どもが3歳になるまでに,形状類似バイアスとの相互作用の中でうまくコントロールされるようになっており,これにより階層関係にある語の学習も早くからなされていることが明らかにされた。
蛍光Ｘ線ホログラフィーによる酸化ヌクレオチド加水分解酵素の活性サイトの観測

酵素反応において,金属イオンは酵素活性部位に結合し,基質や活性残基の立体配座や,配位子のpKaを変化させることなど,反応触媒の補因子として重要な役割を担っている.この様な酵素反応機構を理解するには,金属イオン結合時の酵素活性サイトの構造に加え,反応中の構造変化を明らかにすることが必要不可欠である.本研究では,Mg2+もしくはMn2+イオン存在下で働く酸化ヌクレオチド加水分解酵素をターゲットとして実験を行った.本年度は,昨年度に引き続いて,1)蛍光X線ホログラフィーの実験,2)時分割X線結晶構造解析を行った.1)昨年度行った蛍光X線ホログラフィーの実験により,データ測定中の結晶のX線損傷が大きいことがわかったため,1もしくは2エネルギー毎に結晶を交換して,全エネルギーのデータ収集を行うことを試みた.イメージングプレートを用いて結晶のX線損傷を確認しながら,蛍光X線ホログラフィーの実験を行った.その結果,4つの結晶を用いることで,計8エネルギーで初期的なデータを収集し,3D原子像再生を行った.2)昨年度は,Mg2+浸漬による酸化ヌクレオチド加水分解酵素の反応条件を検討することで,基質が加水分解される過程を観察できる反応条件を確定した.本年度は,異常分散効果を利用することで配位位置を正確に決定できるMn2+を用いて,結晶内反応を追跡した.その結果,基質と活性部位の間に配位する金属イオンや,その金属イオンに架橋する水分子の電子密度を確認し,現在さらに構造精密化を進めている.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。酵素反応は,酵素活性サイトに基質・金属イオンが結合して引き起こされる.この様な酵素反応機構を理解するには,酵素活性サイトの構造に加え,反応中の構造変化を明らかにすることが必要不可欠である.本研究では,酸化ヌクレオチド加水分解酵素について,1)蛍光X線ホログラフィーに適した大型結晶の調製条件を確立する.2)タンパク質結晶の蛍光X線ホログラフィーを確立し,酸化ヌクレオチド加水分解酵素の活性サイトの構造を決定する.3)時分割X線結晶構造解析による反応過程の可視化を行う.これらの結果から,蛍光X線ホログラフィーによる活性サイト構造とX線結晶解析の活性サイト構造の関係,さらには,ホログラフィーによって得られた局所的な構造と反応機構の関係を明らかにする.本年度は,1)蛍光X線ホログラフィーに適した大型結晶の調製,2)蛍光X線ホログラフィーの初期的な実験, 3)時分割X線結晶構造解析を行った.シーディング法による酸化ヌクレオチド加水分解酵素の大型化を行い,最大で長辺が500 μmを超える結晶を再現性良く調製した.SPring-8のBL39XUにχサークルと結晶冷却装置を導入し,これらの結晶を用いた蛍光X線ホログラフィーの予備的な実験を行った.さらに,結晶へのMg2+の浸漬を反応開始とした時分割X線結晶構造解析を行い,最終的に活性部位にMg2+が結合していき,基質が加水分解される過程を観察した.蛍光X線ホログラフィーについては,結晶の大型化と初期的な実験を行うことができ,時分割X線結晶構造解析では反応過程の全体を可視化することができたため,おおむね順調に研究は進展している.酵素反応において,金属イオンは酵素活性部位に結合し,基質や活性残基の立体配座や,配位子のpKaを変化させることなど,反応触媒の補因子として重要な役割を担っている.この様な酵素反応機構を理解するには,金属イオン結合時の酵素活性サイトの構造に加え,反応中の構造変化を明らかにすることが必要不可欠である.本研究では,Mg2+もしくはMn2+イオン存在下で働く酸化ヌクレオチド加水分解酵素をターゲットとして実験を行った.本年度は,昨年度に引き続いて,1)蛍光X線ホログラフィーの実験,2)時分割X線結晶構造解析を行った.1)昨年度行った蛍光X線ホログラフィーの実験により,データ測定中の結晶のX線損傷が大きいことがわかったため,1もしくは2エネルギー毎に結晶を交換して,全エネルギーのデータ収集を行うことを試みた.イメージングプレートを用いて結晶のX線損傷を確認しながら,蛍光X線ホログラフィーの実験を行った.その結果,4つの結晶を用いることで,計8エネルギーで初期的なデータを収集し,3D原子像再生を行った.2)昨年度は,Mg2+浸漬による酸化ヌクレオチド加水分解酵素の反応条件を検討することで,基質が加水分解される過程を観察できる反応条件を確定した.本年度は,異常分散効果を利用することで配位位置を正確に決定できるMn2+を用いて,結晶内反応を追跡した.その結果,基質と活性部位の間に配位する金属イオンや,その金属イオンに架橋する水分子の電子密度を確認し,現在さらに構造精密化を進めている.蛍光X線ホログラフィーのデータ収集のために,結晶のさらなる大型化を進める.時分割X線結晶構造解析では結晶内反応条件をさらに検討し,酵素反応段階をより詳細に解明する.28年度が最終年度であるため、記入しない。
種々の光学的性質を持つ物体の非接触3次元形状測定装置の開発

工業用途では,金属のような著しい鏡面反射特性やガラスのような透明な性質を有する物体の非接触3次元形状の測定が要求されることが多い.しかし,このような物体の3次元形状の測定は一般に困難である場合が多い.そこで本研究では,拡散物体,鏡面物体そして透明物体をも含んだ種々の光学的性質を有する物体の3次元形状を同一原理で測定できる装置を提案することを目的とする.平成12年度は,物体の光学的性質のうちで不透明体について焦点を絞り,検討を行った.本研究では物体の表面反射特性をspecular spike成分が卓越している鏡面特性物体,specular spike成分がspecular lobe成分より優勢な中間特性物体I, specular lobe成分がspecular spike成分より大きな中間特性物体II, diffuse lobe成分が支配的な拡散特性物体の4種類に分類した.そして,本測定装置がそれらの4つの種類の反射特性を持つ物体に対して適用可能なことをシミュレーション及び実験により確認した.さらに,従来の能動的手法では困難とされた鏡面や拡散など異なる表面反射特性が混在する場合にも適用可能であることも実験により確認した.平成13年度は,まず光学系の改良に取り組んだ.この改良により光学系の視野が広がり,測定対象の大きさの制限が緩和されるとともに,それぞれのレンズに対して,一本ずつスリット光を同時に投光することで測定時間が短縮されることが明らかとなった.次に,新たな画像センサの考案を行った.昨年度までの画像センサはスリット光の画素位置しか検出できなかった.本年度はスリット光の入射位置とともに入射角度も検出できるようにした.これにより,画像センサに入射したすべてのスリット光が3次元形状の算出に利用できるようになり,最後に光線追跡法による透明物体の3次元形状計測法の考案し,その有効性をシミュレーションにより確認した.以上の本科学研究費助成金で行った研究の成果により,提案装置は鏡面物体や透明物体など種々の反射特性を持つ物体の3次元形状に対して有効であることが分かった.工業用途では,金属のような著しい鏡面反射特性やガラスのような透明な性質を有する物体の非接触3次元形状の測定が要求されることが多い.しかし,このような物体の3次元形状の測定は一般に困難である場合が多い.そこで本研究では,拡散物体,鏡面物体そして透明物体をも含んだ種々の光学的性質を有する物体の3次元形状を同一原理で測定できる装置を提案することを目的とする.平成12年度は,物体の光学的性質のうちで不透明体について焦点を絞り,検討を行った.本研究では物体の表面反射特性をspecular spike成分が卓越している鏡面特性物体,specular spike成分がspecular lobe成分より優勢な中間特性物体I, specular lobe成分がspecular spike成分より大きな中間特性物体II, diffuse lobe成分が支配的な拡散特性物体の4種類に分類した.そして,本測定装置がそれらの4つの種類の反射特性を持つ物体に対して適用可能なことをシミュレーション及び実験により確認した.さらに,従来の能動的手法では困難とされた鏡面や拡散など異なる表面反射特性が混在する場合にも適用可能であることも実験により確認した.平成13年度は,まず光学系の改良に取り組んだ.この改良により光学系の視野が広がり,測定対象の大きさの制限が緩和されるとともに,それぞれのレンズに対して,一本ずつスリット光を同時に投光することで測定時間が短縮されることが明らかとなった.次に,新たな画像センサの考案を行った.昨年度までの画像センサはスリット光の画素位置しか検出できなかった.本年度はスリット光の入射位置とともに入射角度も検出できるようにした.これにより,画像センサに入射したすべてのスリット光が3次元形状の算出に利用できるようになり,最後に光線追跡法による透明物体の3次元形状計測法の考案し,その有効性をシミュレーションにより確認した.以上の本科学研究費助成金で行った研究の成果により,提案装置は鏡面物体や透明物体など種々の反射特性を持つ物体の3次元形状に対して有効であることが分かった.工業用途では,金属のような著しい鏡面反射特性やガラスのような透明な性質を有する物体の非接触3次元形状の測定が要求されることが多い.しかし,このような物体の3次元形状の測定は一般に困難である場合が多い.そこで本研究では,拡散物体,鏡面物体そして透明物体をも含んだ種々の光学的性質を有する物体の3次元形状を同一原理で測定できる装置を提案することを目的とする.そのために,本研究では,マルチスリット光投光による新たな鏡面物体・透明物体の3次元形状計測法を考案する.従来の鏡面・中間物体形状抽出法は反射モデルを仮定するする必要があったが,それらの手法とは異なり,本提案装置は特殊な光学系の考案と新たな三角測量式の導出により,何ら反射モデルの仮定なしに形状抽出を可能にしている点に特徴がある.本年度は,物体の光学的性質のうちで不透明体について焦点を絞り,検討を行った.本研究では物体の表面反射特性をspecular spike成分が卓越している鏡面特性物体,specular spike成分がspecular lobe成分より優勢な中間特性物体I,specular lobe成分がspecular spike成分より大きな中間特性物体II,diffuse lobe成分が支配的な拡散特性物体の4種類に分類した.そして,本測定装置がそれらの4つの種類の反射特性を持つ物体に対して適用可能なことをシミュレーション及び実験により確認した.さらに,従来の能動的手法では困難とされた鏡面や拡散など異なる表面反射特性が混在する場合にも適用可能であることも実験により確認した.これより,本測定装置は測定対象の表面反射特性に対する制限の解消に成功し,実用的見地からも有力な能動的

3次元形状抽出手法の一つとして,発展が期待できることが明らかとなった.次年度は,この提案装置を透明体に適用する予定である.工業用途では,金属のような著しい鏡面反射特性やガラスのような透明な性質を有する物体の非接触3次元形状の測定が要求されることが多い.しかし,このような物体の3次元形状の測定は一般に困難である場合が多い.そこで本研究では,従来困難とされた拡散物体,鏡面物体,拡散・鏡面が混在した中間物体,及び透明物体に適用できる3次元形状測定装置を開発することを目的とした.前年度までに拡散物体を始めとして,鏡面物体,中間物体の3次元形状測定に成功してきた.本年度はこれを透明物体に適用できるように拡張するとともに,測定対象の大きさの制限の緩和と測定時間の短縮の3つについて検討する目標とした.そのために,まず以下の3点に取り組んだ.1.光学系の改良:この改良は複数のレンズを用いてスリット光とセンサを一対一に対応させることにある.単一のレンズ系を用いること比べて,光学系の視野が広がり,測定対象の大きさの制限が緩和されることに,それぞれのレンズに対して一本ずつスリット光を同時に投光することで測定時間が短縮されることが明らかとなった.2.画像センサの考案:昨年度までの画像センサはスリット光の画素位置しか検出できなかった.本年度は画像センサを複数個用いて,これを奥行き方向にわずかにずらせて設置し,スリット光の入射位置とともに入射角度も検出できるようにした.これにより,画像センサに入射したすべてのスリット光が3次元形状の算出に利用できるようになり,特に鏡面物体に対して測定時間が大きく減少した.3.光線追跡法による透明物体の3次元形状計測法の考案:上記2つに加えて,透明物体に対して,照射した光線が透明物体を透過後,形状によってその軌跡が異なることに着目して,光線の軌跡を追跡することにより,透明物体の形状を測定する方法を考案した.その有効性をシミュレーションにより確認した.
マイクロカプセル化ラ氏島移植における血管新生の機序

移植医療では、ドナーの制限があるため異種移植が中心となって行くものと思われる。異種移植においては免疫反応を抑えることが重要である。免疫反応が抑えられたマイクロカプセルは、異種移植を成功に導く手段の一つと考えられる。私共は、移植後100日以上と良好な生着成績を残している岩田のアガロースに着目し、マイクロカプセル化ラ氏島の機能・形態ならびに移植部位について、ラット異系移植にて比較検討を行なった。1:カプセル化ラ氏島の腹腔内移植・皮下移植・皮下誘導による大網下移植を行い生着効果について検討した。2:腹腔内移植では1000個のカプセルの移植にて、血糖値の降下作用を得た。3:皮下移植では、固い皮膚に覆われるためカプセル同志で凝集が起こりラ氏島に必要充分な酸素や栄養が供給されず、機能しなくなるものと考えらた。4:腹腔内移植では機能不十分時に摘出しなければならない問題点があり、今回特に門脈系に血液循環する大網に着目し、大網を皮下に誘導し大網と腹直筋との間のスペースにカプセルを移植することにより再移植を可能とし、カプセルの摘出を考慮に入れた実験系を考案した。5:皮下誘導大網下に移植した群では(n=6)、60日以上血糖の降下作用を得た。カプセル摘出後速やかに高血糖を示し、大網下には大網に取り込まれたカプセル化ラ氏島がH.E染色にて確認された。静脈内糖負荷テストは正常群・移植群・DM群で、K値は各々1.81・0.76・0.49であった。6:皮下誘導大網下移植は生理的で容易であり、異種移植に向けて移植部位としては最適ではないかと考えられた。
日本語の表記体系における文字の機能　－通時、共時の両面からの分析－

2016年度においては、ロシア関連の例を中心に、日本における外国地名・人名の漢字表記について通時的な調査を行った。2017年度では、調査対象を広げるとともに、外国地名・人名の表記を材料に日本語の表記体系における漢字の機能(表音と表意的な要素の関係、漢字の字義の役割など)、文字・表記に対する意識の具体的な分析・考察に移った。その主な内容と成果は以下の通りである。まず、日本における外国地名・人名の表記の整理・統一を巡って、どのような政策が行われてきたか押さえた。特に、これまでほとんど注目されてこなかった日本外務省内での地名・人名の表記に関するやり取りについて明治昭和期の一次資料を取り上げながら記述した。次に、昨年に「独逸」というドイツを表す漢字表記が新聞で取り上げられ話題になったことを受け、ドイツの呼称・漢字表記の成立と変遷について調査を行った。その結果、特に「独」という漢字の音訳表記としての使用や各時代における「独逸」という表記に対する意識に関していくつかの新たな資料・記録を発掘することができた。さらに、日本の漢字音を利用した表記例を集め、日本らしい表記の特徴は何か探った。特に、福沢諭吉『世界国尽』における「荒火屋(アラビヤ)」・「武良尻(ブラジリ)」・「金田(カナダ)」や「浦塩/浦潮斯徳(ウラジオストク)」・「唐太/樺太(カラフト)」など、音訳表記における訓読みの役割について分析を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。2016年度において、ロシアに関連する例を中心に、日本における外国地名・人名の漢字表記について通時的な調査を行った。ロシアの地名・人名の表記誌を明らかにし、その表記における漢字の機能(表音と表意的な要素の関係、漢字の字義の役割など)について考察した。その主な成果は以下の通りである。まず、「征露丸」と「露助」を例として取り上げ、「露」という漢字が日露戦争以降、造語要素としてどのように活用されたか、また「露」という漢字はどのように両語のイメージ作りに働いたかについて調査・考察を行った。特に、北海道大学附属図書館の北方資料閲覧室の資料や日露外交資料を調査した結果、「ロスケ」の日露戦争以前の使用実態及び「セイロガン」の表記を巡る議論について新たな事実が判明した。これらの成果について第49回の「語彙・辞書研究会」で発表を行った。次に、「浦潮・浦塩(ウラジオストク)」と「唐太・樺太(カラフト)」を例として取り上げて、両地名の表記誌を辿り、訓読みによる音訳地名の表記とその特徴について調査・考察を行った。その結果、「浦潮/塩」という表記の由来や「カラフト」の表記変更の背景にあった日露関係の歴史的事実などについて突き止めることができた。さらに、「トルストイ(杜翁)」と「レーニン(冷忍)」の漢字表記を中心に、日本における外国人名の漢字表記について調査し、それぞれの人名の表記の成立時期、使用期間と範囲、漢字表記における漢字の機能(漢字の字義の影響の有無など)について明らかにした。一部の成果については、第112回の「漢字漢語研究会」で発表を行った。最後に、現代の日本のマスメディアにおける「ロシア」の略称について検討した。メディアによって「日露」と「日ロ」のように表記法が分かれていることを指摘し、そのような相違の要因について調査を行った。途中でいくつか変更点が生じたが、全体的に当初の計画の通り進展している。当初の計画では、2016年度にウラジオストクにあるロシア国立極東歴史文書館、2017年度にサンクトペテルブルグの資料館で資料調査を行う予定だったが、確認したい資料はウラジオストクにはなく、サンクトペテルブルグの外交史料館にあったことが分かった。そのため、ロシアへの調査出張は、2017年度のサンクトペテルブルグのみに変更となった。また、調査の途中に「レーニン」や「カラフト」など新たな用例が加わり、当初の計画より調査範囲が多少広がった。

特に、福沢諭吉『世界国尽』における「荒火屋(アラビヤ)」・「武良尻(ブラジリ)」・「金田(カナダ)」や「浦塩/浦潮斯徳(ウラジオストク)」・「唐太/樺太(カラフト)」など、音訳表記における訓読みの役割について分析を行った。当初の計画の通り、2年目は、共時的な分析に移って、広告・看板・ブランド名に用いられる文字・表記を中心に、現代の日本語における表記法の特徴及びその表記における文字の機能について調査・考察を行う。なお、その前に現代における国名・地名の略称について共時的な調査を加えたい。外務省、各新聞社・テレビ局、ツイッターなど、メディア(分野)によっては、「ロシア」に限らず、外国国名・地名の漢字略称の使用に相違が見られたため、各メディア(分野)に用いられる略称の比較調査を行い、現代における外国国名・地名の漢字略称の使用実態について検討する。また、2016年度の研究成果の報告は主に口頭発表の形で行ったため、来年度は未発表の成果を発表するとともに、論文の投稿も積極的に行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
磁気的ドラッグデリバリーにおける磁気微粒子付着薬剤検出のためのセンシングシステム

本研究では、磁気的ドラッグデリバリーシステム(MDDS)実用化のための要素技術として、現在最も高感度なSQUID磁気センサを用いて、移動中の微量な磁気ナノ微粒子を磁気的に検出するセンシングシステムを開発した。まず3チャンネルの小型高感度SQUIDアレイを搭載した検出システムを開発し、体内での免疫効果を免れうる直径100nm以下のサイズの磁気ナノ微粒子の磁気特性を調べ、またMDDSにおける最適な検出方法について検討した。この結果、今回用いた微粒子の中では直径50nmのマグネタイト磁気微粒子が最も大きな磁気信号を発生し、DC磁場により微粒子を磁化させて検出するDC励磁法を用いれば、液中でのブラウン運動や対流などのエネルギーを抑制して約3μlの磁性流体中の磁気微粒子を検出可能であることを示した。磁気ナノ微粒子の医療応用として、磁気ナノ微粒子を付着させた薬剤を血流にのせて、磁気により患部へ誘導する磁気的ドラッグデリバリーシステム(MDDS)が近年考案されている。現在開発段階にあるMDDSを実用化するには、移動中の微粒子付き薬剤の位置および量を同定する技術が必須となる。そこで、本研究では、MDDS実用化のための要素技術として、最も高感度なSQUID磁気センサを用いた移動中の微量な磁気ナノ微粒子を磁気的に検出するセンシングシステムの開発を目的とした。まずMDDS応用の対象を小動物に設定し、10mm×10mmのバイクリスタルSrTiO_3基板上に小型高感度SQUID磁気センサを設計・開発して、その素子特性を評価した。この結果、SQUIDは一辺1.5mmと小型検出コイルを有するにもかかわらず、約600fT/Hz^<1/2>という高い磁場感度を有することがわかった。本SQUIDを用いた移動磁気微粒子検出装置を開発し、残留磁化法、DC励磁法、AC励磁法の三種類の検出法を適用し、体内での免疫効果を免れうる直径100nm以下のサイズの磁気ナノ微粒子の磁気的特性を調べ、またMDDSにおける最適な検出方法について検討したた。ここではデキストランが表面修飾された磁気微粒子を用いた。この結果、測定中SQUIDに励磁磁場を印加することなく磁気微粒子由来の磁気を検出可能な残留磁化法では、直径50nmと100nmの微粒子からの信号を検出できるが、20nmの微粒子は検出できなかった。この結果、20nmの微粒子は頂上磁性を有することが明らかとなり、この微粒子に関してはDCもしくはAC励磁法が検出に適することがわかった。また、磁気微粒子の信号強度は微粒子量に比例し、SQUIDセンサと微粒子間距離の3乗に反比例することがわかった。また、微粒子が発する磁気信号の分布を計測することにより、微粒子位置の同定が可能であることを示した。この他、超伝導薄膜シールドを有するSQUIDの磁場耐性が従来のSQUIDと比較して約15倍向上できることを示した。磁気微粒子を付着させた薬剤を血流にのせて、磁気により患部へ誘導する磁気的ドラッグデリバリーシステム(MDDS)が近年考案されている。MDDSを実用化するには、移動中の微粒子付き薬剤の位置および量を同定する技術が必須となる。そこで、本研究では、MDDS実用化のための要素技術として、現在最も高感度なSQUID磁気センサを用いて、移動中の微量な磁気ナノ微粒子を磁気的に検出するセンシングシステムの開発を目的とした。まずMDDS応用の対象を小動物に設定し、10x10mm^2のバイクリスタルSrTiO_3基板上に3個配列した小型SQUID磁気センサを設計・開発して、その素子特性を評価した。この結果、SQUID1個は一辺1.5mmと小型にもかかわらず、約600fT/Hz^<1/2>という高い磁場感度を有することがわかった。本SQUIDを用いた移動磁気微粒子検出システムを開発し、残留磁化法、DC励磁法、AC励磁法の三種類の検出法を適用し、体内での免疫効果を免れうる直径100nm以下のサイズの磁気ナノ微粒子の磁気特性を調べ、またMDDSにおける最適な検出方法について検討した。この結果、磁気微粒子の残留磁化を検出する残留磁化法では、直径50nmと100nmの微粒子からの信号は検出できるが、20nmの微粒子は検出できなかった。この結果、20nmの微粒子は超常磁性を有することがわかった。また、これらの微粒子に対してDCおよびAC励磁法を適用した場合の磁気特性を調査した。

この結果、今回用いた磁気微粒子の中では直径50nmの微粒子が最も大きな信号を発生すること、また、DC励磁法を用いた時、液中でのブラウン運動や回転運動によるエネルギーを抑制でき、最も大きな信号が得られることがわかった。また、システムにベースラインの長いSQUIDグラジオメータ(勾配計)を4個二次元配列の配置で導入した。これによりこれまでより微量かつ体内深部の微粒子の検出、二次元磁場分布の計測が可能となった。
新マルチパラメトリックMRIによる膀胱腫瘍の深達度診断法の開発と治療戦略への応用

2019年1月までの間に、膀胱癌に対して造影MRIを施行された28名の患者について、VI-RADS(vesical imaging-radiology and diagnosis system)を基準に、前向き検討でそれぞれのSequenceでTUR-BTでの病理診断結果と対比して感度、特異度、正診率を算出検討した。T2強調画像の(感度、特異度、正診率%)は(88.9,89.5,89.3),拡散強調画像は88.9,100,96,4)、造影ダイナミック画像は(88.9,94.7,92.9)であり、総合VI-RADS評価は(88.9,94.7,92.9)であった。ROCのAUCはT2強調画像0.965,拡散強調画像0.947,造影ダイナミック画像0.965,総合評価0.974であった。1)VI-RADSのカテゴリー4以上を筋層浸潤ありとした場合、比較的良い正診率が得られた。2)VI-RADSのカテゴリー3の症例は、筋層浸潤がない傾向であった。3)VI-RADSのカテゴリー5では、TUR-BTによる深達度診断を省略できる可能性あり。4)T2WIや造影T1WIのみではover stagingとなる場合がある。5)DWIではunder stagingとなる場合もある。などの知見が示され、さらなる症例蓄積が必要と考えられた。この研究は第2回VI-RADS研究会(2019年2月18日、大阪)で共同研究者の重里寛が発表した。上記5のように、症例の集積は順調で、同時に国際的なVI-RADSの公知、評価が世界各国で行われている。泌尿器科医、病理医、放射線診断医で適宜カンファレンスを行い、腫瘍の切片と筋層切除の深さについて検討を加えている。本研究に関する発表を多数行い,または最新の情報を交換するため,内外の学術集会に参加した。VI-RADSのvalidationstudyが各国で実施され発表されているが(1-2)現在の各国の研究はgold standardとしてTUR生検と膀胱全摘術による病理学的筋層浸潤診断が混在しており、必ずしも適切とは判断できない。今後、膀胱全摘術をgold standardとする症例に焦点を当てて検討することが、真の正診率を判定する上で適切と考えられる。一方、一施設のみでneoaduvantの化学療法を行わない膀胱全摘術症例は限られ、症例数に限界がある。そこで多施設から膀胱全摘術症例を集め多施設共同研究を行うべく各施設と交渉し準備中である。F7-1の8のような新しい条件が生じたので、当初の計画の年間50症例追加するためには次年度の各施設との調整を行う必要があり、次年度の研究費使用が生じた。使用計画として会議費、交通費などが必要となる。