hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザ照射による超微粒子の回転運動を利用した超精密微細加工法に関する研究

本研究ではレーザ照射によって微粒子の運動を非接触で制御し超精密微細加工を実現させることが目的である.初年度は、微粒子操作装置の作製に重点を置き研究を遂行した。レーザを透過する微粒子表面では光線が屈折する際、光放射圧が発生する。この光の力で微粒子を非接触の状態で運動制御可能である。光で微粒子を捕らえ、加工に利用するには光による発生力が大きいことが望まれる。そこで、高出力YAGレーザ発振器とレーザによる損傷を避けて集光できる光学顕微鏡が必要である。YAGレーザ装置は連続発振TEM_<oo>18Wのものを選定した。一方、顕微鏡は内部ミラーに特殊コーティングを施すなどし使用可能なものに改造した。また、顕微鏡外部の光学系には2次元の自由な走査パターンを創成するためのビーム走査装置を作成、取付けた。次年度は、まずレーザ照射時に生じる諸現象を詳細に調査した。水中ではダイヤモンド、シリカ等多くの微粒子が光放射圧で自在に操作できることが分かった。また、レーザを高速に走査することで、同時に複数粒子を配列できることも確認した。一方、表面張力の調整次第ではレーザを照射した際、局所的に界面自然対流を発生させることが可能であった。この対流を利用して微粒子を自転、公転運動、直線運動させることが可能であった。光放射圧では微粒子を数十rpmで回転できたが、対流を利用した操作法では光放射圧よりはるかに大きい数千rpmで回転運動させ得ることが分かった。直線運動に関しても巨大粒子や不透明粒子の運動制御が容易であった。大気中では基板上の微粒子を捕捉した際、浮上現象を発見した。この浮上特性を調査した結果、基板形状に従って操作されることや基板材質の変化で浮上量が変化するなど興味深い事実が明らかになった。これら基礎実験から得られた知見は加工に留まらず、将来マイクロメカニズム、計測、分析への応用が可能な貴重ものである。本実験では、微細加工として光放射圧で操作した微粒子の3次元構造物の組立てを行った。さらに超微粒子混濁液中にレーザ光を吸収する微粉を混ぜ、照射時に超微粒子を固化し3次元物体を構築できた。砥粒加工では、砥粒の運動は機械的な作用によって与えられる.この場合,研磨板や研削砥石といった工具が必要となる.しかし、これらの工具を微小化するのには限界があり,複雑な形状のナノレベル加工に対してはこれらの工具は実用不可能である.そこで,砥粒の運動を他の作用に委ねることが必要となる.本研究では、まず光の放射圧によって,非接触で砥粒の運動方向を制御することを試みる.次にこの砥粒制御法を用いて高精度微細加工法の実現を目指す.光の放射圧で砥粒を捕らえ、これら砥粒で加工を行うには高出力YAGレーザ発振器とレーザによる損傷を避けて集光できる光学顕微鏡が必要である。初年度は高出力YAGレーザ発振器と光学顕微鏡を購入し、顕微鏡内部ミラーの改良、ビーム走査装置の作成等を行い実験装置の構築に力点を置いた。YAGレーザ装置は連続発振TEM_<00>18Wのものを選定した。一方、本レーザに対し従来のIR対応型顕微鏡は対応不能であった。

そこで、内部ミラーに特殊コーティングを施し、対物レンズにYAGレーザ光線を透過しやすい材質を用いるなどして対処し使用可能な顕微鏡を構築した。また、顕微鏡外部の光学系では2次元の自由な走査パターンを創成するため、X軸,Y軸両方向に同時走査可能なビーム走査装置を作成した。これには2個のガルバノミラーをあて、ミラーには特殊コーティングを施した。さらに、これらをD/A変換ボードでパソコンに接続して制御システムを構築した。初年度は上述した装置の作成、特に光学系の設計、作成に多く時間を費やした。そのため基礎実験で予定していた微細加工に関する実験が行えなかった。しかし、実験装置がほぼ完成しているため、順調に2年間の研究計画を遂行できるものと考えている。本研究ではレーザ照射によって微粒子の運動を非接触で制御し超精密微細加工を実現させることが目的である.初年度は、微粒子操作装置の作製に重点を置き研究を遂行した。レーザを透過する微粒子表面では光線が屈折する際、光放射圧が発生する。この光の力で微粒子を非接触の状態で運動制御可能である。光で微粒子を捕らえ、加工に利用するには光による発生力が大きいことが望まれる。そこで、高出力YAGレーザ発振器とレーザによる損傷を避けて集光できる光学顕微鏡が必要である。YAGレーザ装置は連続発振TEM_<oo>18Wのものを選定した。一方、顕微鏡は内部ミラーに特殊コーティングを施すなどし使用可能なものに改造した。また、顕微鏡外部の光学系には2次元の自由な走査パターンを創成するためのビーム走査装置を作成、取付けた。次年度は、まずレーザ照射時に生じる諸現象を詳細に調査した。水中ではダイヤモンド、シリカ等多くの微粒子が光放射圧で自在に操作できることが分かった。また、レーザを高速に走査することで、同時に複数粒子を配列できることも確認した。一方、表面張力の調整次第ではレーザを照射した際、局所的に界面自然対流を発生させることが可能であった。この対流を利用して微粒子を自転、公転運動、直線運動させることが可能であった。光放射圧では微粒子を数十rpmで回転できたが、対流を利用した操作法では光放射圧よりはるかに大きい数千rpmで回転運動させ得ることが分かった。直線運動に関しても巨大粒子や不透明粒子の運動制御が容易であった。大気中では基板上の微粒子を捕捉した際、浮上現象を発見した。この浮上特性を調査した結果、基板形状に従って操作されることや基板材質の変化で浮上量が変化するなど興味深い事実が明らかになった。これら基礎実験から得られた知見は加工に留まらず、将来マイクロメカニズム、計測、分析への応用が可能な貴重なものである。本実験では、微細加工として光放射圧で操作した微粒子の3次元構造物の組立てを行った。さらに超微粒子混濁液中にレーザ光を吸収する微粉を混ぜ、照射時に超微粒子を固化し3次元物体を構築できた。
重症心不全患者に対し補助人工心臓離脱を目的とした低侵襲心筋再生治療システムの開発

従来の内科的治療が奏功しない重症心不全例に対する有効な治療法は心臓移植であるが、ドナー不足による移植待機期間は1年を超え、待機中に補助人工心臓装着を余儀なくされる。しかし、補助人工心臓にも合併症や耐久性の問題がある。最近、重症心不全治療の解決策として再生型治療が注目されている。そこで、補助人工心臓装着患者において、装着中に再生型治療を行い、心機能が改善して補助人工心臓から離脱するbridge torecovery useの可能性が考えられる。しかし、補助人工心臓を装着した重症心不全においては、再生治療を行う上で低侵襲的なアプローチが不可欠である。そこで我々は、補助人工心臓装着中の重症心不全患者において、患部心筋へ薬剤や遺伝子、移植細胞などを低侵襲にデリバリーする新システムを開発することを目的として研究を進めてきた。本研究においては、経皮的冠動脈形成術(PTCA)と同程度の簡便さで血管内腔から心筋内に細胞移植や遺伝子導入を可能とするカテーテル等の開発を行った。まず、マイクロカテーテル構造・材料の検討や力学及び流体解析の結果、マルチルーメンカテーテル構成に基づいて試作検討を実施した。カテーテル試作と加工方法の確立では針先によるルーメン穿孔防止、到達操作時に起こり得る針付きマイクロカテーテルのキンク防止、および穿刺の操作時に必要とされるプッシャビリティーの飛躍的な向上が可能となった。次いで、実際に骨格筋筋芽細胞をカテーテル内に通し、細胞の破壊や損失の程度を検討した。それらの結果を踏まえ、大動物(ビーグル犬、ミニブタ)の心不全モデルに対して、マイクロカテーテルを用いて細胞移植を試みた。マイクロカテーテルは比較的太い冠動脈内では操作性もよく、細胞移植が可能であった。移植細胞の生着と心エコー上の心機能改善効果が確認された。心不全において種々の内科的治療が奏功しない重症例に対し、現状では心臓移植が行われているが、ドナー不足のため移植までの待機期間は1年を超えており、心臓移植待機中に補助人工心臓装着を余儀なくされる。しかし、補助人工心臓においては、合併症のため、未だ多くの症例を救命し得ないのが現状である。最近、心不全に対し再生型治療が提唱され、臨床応用が開始されている。そこで、補助人工心臓装着患者において、装着中に再生型治療を行い、bridge to transplantationからbridge to recoveryの症例数を向上しうる可能性が考えられる。そこで我々は、左室補助人工心臓装着中の重症心不全患者において、患部へ薬剤や遺伝子、移植用細胞などを低侵襲にデリバリーする新システムを開発することを目的とする。本研究開発においては、PTCAと同程度の簡便さで長時間の虚血を回避しつつ血管壁から心筋内に供給された細胞の移植や遺伝子導入を可能とするカテーテル等の開発を行った。マイクロカテーテル構造・材料の検討ではまず針先の穿刺時の最大応力、細管中の定量流れでの差圧、およびシリンジ注入時の内部圧力のそれぞれについて検討を行い、開発の方向性の目安とした。続いて穿刺時の力学解析及び流体解析による注入圧力、流速等も考慮し、バルーンカテーテル先端から針を突出、穿刺を行う機構の開発を行った。バルーンカテーテル構造・材料の検討ではダブルバルーンカテーテル、マルチルーメンカテーテルの二種の試作検討と検証を行った。その結果、マルチルーメンカテーテルは必要な全ての要件を満たしていることが分かったため、マルチルーメンカテーテル構成に基づいて試作検討を実施することとした。動物実験による妥当性の確認を6kgのビーグル犬30kgのブタを用いて行った実験で明らかになった問題点と解決方法に基づき、いくつかのデバイス改良策を考案した。

それらの結果を踏まえ、大動物(ビーグル犬、ミニブタ)の心不全モデルに対して、マイクロカテーテルを用いて細胞移植を試みた。マイクロカテーテルは比較的太い冠動脈内では操作性もよく、細胞移植が可能であった。移植細胞の生着と心エコー上の心機能改善効果が確認された。
生コンクリート廃棄物の段階的高度有効利用に関する開発・研究

現在のところ、生コンスラッジ(原則的に管理型廃棄物)の中間処理施設は、全国的に見てほぼ皆無に等しい。本研究では、建設産業と社会環境の関わりの将来をにらみ、環境保全、資源の有効利用という立場から、生コンスラッジの有効利用に関する調査・研究を行った。主な目的を以下に示す。1)生コンスラッジの排出量を最小限に抑える方法を提示すること。2)許容されるエネルギー消費量に応じた段階的ないくつかの有効利用方法を提示すること。本研究では、平成910年度にわたり、計画通り、以下の4項目について研究・取りまとめを行った。(1)スラッジ水としての有効利用の検討岩瀬および畑中が主体となり、スラッジ水をコンクリートの練混ぜに使用する際の濃度管理技術の向上について、三重大学近郊の生コンプラントにて実験を行った。これまで行われた研究によれば、生コンスラッジの濃度管理のポイントは、スラッジ水から微砂を除去することにある。この処理によってスラッジ水を使用したコンクリートの性状も格段に安定化させることが可能となると考えられる。(2)スラッジケーキとしての有効利用の検討畑中および谷川が主体となり、生コンスラッジケーキを利用した固化物等の製品化、例えばポーラスコンクリートなどの製品の試作に関わる実験を行った。(3)乾燥スラッジとしての有効利用の検討月岡および畑中が主体となり、乾燥分級されたスラッジ粉を用いて、路盤(下層および上層)の目詰め材およびコンクリート混和材としての適用性を検討した。(4)取りまとめ以上の検討事項を取りまとめ、一部については、学会発表のための論文を執筆した。本研究では、建設産業と社会環境の関わりの将来をにらみ、環境保全、資源の有効利用という立場から、生コンスラッジの有効利用に関する調査・研究を行っている。研究初年度である平成9年度は、計画通り、以下の4項目について研究を行った。(1)全国実態調査の分析および文献調査(2)スラッジ水としての有効利用の検討スラッジ水の濃度安定装置として、2種類のサイクロン型微砂分除去装置(試作・開発品)を購入し、三重大学近隣の生コンプラントにて畑中が実験を行っている。(3)スラッジケーキとしての有効利用の検討畑中が主体となり、まず第一段階として生コンクリートスラッジの基礎的な物性特性、化学特性(内部組織の顕微鏡写真撮影および化学分析)および強度発現性等の力学性状を実験的に調べた。(4)乾燥スラッジとしての有効利用の検討生コンスラッジの乾燥技術および得られた乾燥スラッジの有効利用方法について検討した。項目(2)(3)については、論文として発表できる成果が得られており、平成10年度のセメント技術大会で口頭発表するとともに、セメント・コンクリート論文集に投稿する予定である。研究の最終年度である平成10年度は、計画通り、以下の4項目について研究・取りまとめを行った。(1)スラッジ水としての有効利用の検討岩瀬および畑中が主体となり、昨年度に引き続き、スラッジ水をコンクリートの練混ぜに使用する際の濃度管理技術の向上について検討した。

これまで行われた研究によれば、生コンスラッジの濃度管理のポイントは、スラッジ水から微砂を除去することにある。この処理によってスラッジ水を使用したコンクリートの性状も格段に安定化させることが可能となると考えられる。昨年度からの継続実験として、三重大学近郊の生コンプラントにて実験を行った。(2)スラッジケーキとしての有効利用の検討畑中および谷川が主体となり、昨年度に引き続き、生コンスラッジケーキを利用した固化物等の製品化、例えばインターロッキングブロック、ポーラスコンクリートなどの製品の試作に関わる実験を行った。(3)乾燥スラッジとしての有効利用の検討月岡および畑中が主体となり、乾燥分級されたスラッジ粉を用いて、路盤(下層および上層)の目詰め材および地盤改良材としての適用性を検討した。(4)取りまとめ以上の検討事項を取りまとめ、一部については、既に学会発表のための論文を執筆した。
復興道路コンクリート構造物の品質確保マネジメントシステムの実装と展開

東日本大震災後の復興道路の建設において,非常に広範なエリアに凍結防止剤を大量散布する過酷な凍害・塩害環境で,工期・建設資材・人材の制約条件が大きい中で,100年の耐久性を有する構造物を建設するための品質確保マネジメントシステムを構築し,実装するための研究を行った。施工状況把握チェックシートと目視評価法を組み合わせた品質確保システムを構築し,コンクリートの緻密性を表面吸水試験等で評価する仕組みも取り入れた。品質確保システムは,橋台等の一般的な構造物とトンネル覆工コンクリートに対して構築した。(1)橋梁上部工(PC桁,床版)とトンネル覆工コンクリート用の施工状況把握チェックシートの開発と有効性の検証を開始した。山口県のひび割れ抑制システムで開発された施工状況把握チェックシートを応用した。チェックシートは,施工の基本事項が遵守されるための監督員の能動的なアクションを支援するツールである。新たな施工状況把握チェックシートの開発は研究代表者,研究分担者が東北地方整備局と議論しながら行った。(2)橋梁上部工とトンネル覆工コンクリート用の目視評価法の開発した。研究代表者が開発した目視評価法は,橋梁の下部工等での定量的な品質評価に有効であることが実証されていたが,橋梁上部工やトンネル覆工コンクリートを対象とした目視評価法の改良を行った。実際の工事において活用され,PDCAの効果が確認された。(3)トンネル覆工コンクリートでの表面吸水試験法の確立のための検討を行った。細田・林が開発した表面吸水試験を,円形断面のトンネル覆工コンクリートで実施するための手法を確立した。特に,トンネルの頂点部では表面吸水試験を下面から実施する必要があり,そのためのシステムを開発した。表面吸水試験は,コンクリートの含水率の影響を受けることが知られており,非破壊の含水計と組み合わせた計測法と,表面吸水試験から得られた指標によるコンクリートの緻密さの評価方法の確立に向けて研究を開始した。田老第6トンネルにおいて,表面吸水試験の計測を実施し、施工や養生の影響を定量的に分析した。(4)品質確保の研修会の実施と日本の各地域への展開のための活動を行った。本研究で活用する施工状況把握チェックシートと目視評価は,発注者と施工者の能動的な協働関係を構築するための手法でもある。協働関係を構築することの意義を研修会等により広く啓蒙した。東日本大震災後の東北地方が力強く復興するための復興道路の建設が加速している。非常に広範なエリアに,凍結抑制剤を大量散布する過酷な凍害・塩害環境で,工期・建設資材・人材の制約条件が大きい中で,100年の耐久性を有するコンクリート構造物を建設するための品質確保マネジメントシステムを構築し,実装する。研究代表者らが開発した目視評価法と,山口県が開発した施工状況把握チェックシートを東北仕様に改善したものを活用した「コンクリート構造物の品質確保の手引き(案)」を作成した。橋梁の橋台,橋梁等の一般構造物用の手引きが東北地方整備局からH27年12月に通知された。手引きには、研究代表者らが開発した表面吸水試験による実構造物の品質の評価手法が含まれた。東北地方整備局でのシステムの実装を、各国道事務所での講習会等も含めて展開した。さらに、東北の品質確保システムを九州地方整備局、近畿地方整備局、群馬県等に展開する活動を行った。研究代表者が副委員長を務めている土木学会の「コンクリート構造物の品質確保小委員会」と東北地方整備局が連携して、「コンクリート構造物の品質確保の手引き(案)」が制定され、試行工事で活用されるように通知された。この手引きに、本研究で開発・改良した施工状況把握チェックシート、目視評価法、表面吸水試験が包含されたため、品質確保の社会実装が大きく進展した。東日本大震災後の東北地方が力強く復興するための復興道路の建設が急ピッチで進められている。非常に広範なエリアに,凍結防止剤を大量散布する過酷な凍害・塩害環境で,工期・建設資材・人材の制約条件が大きい中で,100年の耐久性を有するコンクリート構造物を建設するための品質確保マネジメントシステムを構築し,実装するための研究を行った。研究代表者らが開発した施工レベル向上のための「施工状況把握チェックシート」を復興道路版に改良し,同じく研究代表者らが開発した目視評価法と組み合わせた品質確保システムを構築し,東北地方整備局の試行工事で実践した。トンネル構造物については,チェックシートと目視評価法を新たに開発し,品質確保の効果を検証した。また,研究代表者らが開発した表面吸水試験等を活用して追加養生によるコンクリートの緻密化への効果を評価する仕組みを先駆的に導入した。上記の品質確保PDCAシステムを,「品質確保の手引き(案)」として橋脚・橋台・函渠・擁壁編とトンネル覆工コンクリート編の2つに取りまとめた。これらの品質確保システムは,極めて厳しい環境作用のもとで供用される復興道路のコンクリート構造物のひび割れ抑制や耐久設計の土台となった。さらに,品質確保システムに関する研修を東北の各地で行い,研修ツールの開発も含めてシステムの社会実装を推進した。東北で実装されたマネジメントシステムを,群馬県,沖縄県,横浜市,JR西日本,熊本県,九州地方整備局等の各地域での品質確保へ展開するための準備を行い,群馬県やJR西日本では品質確保の試行工事が開始された。

東日本大震災後の復興道路の建設において,非常に広範なエリアに凍結防止剤を大量散布する過酷な凍害・塩害環境で,工期・建設資材・人材の制約条件が大きい中で,100年の耐久性を有する構造物を建設するための品質確保マネジメントシステムを構築し,実装するための研究を行った。施工状況把握チェックシートと目視評価法を組み合わせた品質確保システムを構築し,コンクリートの緻密性を表面吸水試験等で評価する仕組みも取り入れた。品質確保システムは,橋台等の一般的な構造物とトンネル覆工コンクリートに対して構築した。土木学会に「コンクリート構造物の品質確保小委員会」が2014年10月に設立され、本研究課題と並行する形で委員会活動を展開している。研究代表者はこの委員会の副委員長を務めている。本研究課題の研究メンバーは全員、この委員会に中核メンバーとして参画しており、密に情報交換を行って研究を推進できている。復興道路を主たる実践の舞台とし、当初予定していた研究がほぼ予定通り実践できている。H27年度末に、トンネル覆工コンクリートを対象とした品質確保の手引き、RC床板の耐久性確保の手引き、コンクリート構造物のひび割れ抑制の参考資料等が完成した。それぞれ、東北地方整備局の管内での試行工事での活用がH28年度に開始される。したがって、H28年度は品質確保の実践がさらに推進されることが期待できる。H28年度は、構造物の施工記録のデータベース化と活用が、今後のシステムの発展のために大きな課題となる。28年度が最終年度であるため、記入しない。土木工学2014年10月に活動を開始した土木学会に「コンクリート構造物の品質確保小委員会」(研究代表者が副委員長,活動期間は2年程度)と歩調を合わせ,これまでと変わらず東北地方整備局と緊密に連携しながら,研究目的を達成するために全力を尽くす予定である。研究計画は順調に実行されているが、一部、次年度に使用した方が研究期間全体の成果を高めることができると判断し、次年度使用とした。分担研究者(東京大学石田哲也)が74,780円の研究費をH27年度に使用した方が,予定している研究の遂行のために有効に活用できると判断したため。次年度に東北地方での講習会の出張費用として活用する。H27年度に繰り越した74,780円を,H27年度に予定されていてる配分額と合わせて,研究の遂行のために有効に活用する。
好冷性貝形虫類の分類学的多様性：化石が語るその変遷

本研究は新生代に現れ、今も多くの種が棲む日本と周辺の貝形虫類(甲殻類)2科好冷性種について、現在の好適な生息環境条件、誕生と繁栄の歴史、多様化のきっかけとなった環境変動、種間の系統上の近縁関係推定を目的とし、北西太平洋縁の新生代の好冷性生物の初期相と分類学的多様性変遷史の解明を目指し、研究を行った。本研究は「化石の初出年代・生息環境の解明」と「ポア数解析法による種間の系統上の近縁関係の検討」を行い、過去2000万年間の古環境変動史の検討も合わせ、1科の1属の複数種について、北部太平洋における多様性変遷史の一部を議論できるデータを得た。今後はこれらを国内外の学会・学術雑誌で公表予定である。日本と周辺域で貝形虫相の多様性変遷を解明する目的で、2科の好冷性貝形虫類の初出時期を探るために、これらの化石の産出が十分期待される、中部地方と関東地方において2000万年前以降の代表的な地層群を研究対象とした。これまでの研究で貝形虫化石が未検討の複数の地層について、堆積岩サンプルを検討した。富山県に分布する1800万1600万年前の地層(八尾層群・黒瀬谷層、東別所層)から約2000個の貝形虫化石を抽出し、日本海の底生生物相の多様性変遷史を解析した。特に約200万年間(1800万年1600万年前)の日本海沿岸の底生貝形虫相の種構成およびその変遷と、この期間の海洋環境変動史を、化石群の出現様式に基づき初めて明らかにした。日本海については、2000万年前頃から後に日本列島を形成する複数の小地塊が、中国大陸からプレート運動と海嶺の激しい火山活動により分離したことで初めて形成されたことは分かっていた。しかし、いわゆる深海域がいつ頃、日本海に初めて出現したのか(日本海はいつ頃から深い海になったのか)は具体的に分かっていなかった。本研究は、従来の研究よりさらに430m下位にある、より古い地層から底生生物の貝形虫化石を初めて報告し、従来の研究よりも約100万年早く、遅くとも1800万年前頃には水深1000mの漸深海域が、日本海に存在した可能性を初めて示した。またこれらの深海生の底生生物は、太平洋沿岸から新たに形成された日本海の深海域へ1800万年前頃に侵入していた可能性も、初めて提示した。この期間に得た研究成果は、1編の論文として学術雑誌(査読有り)へ投稿して受理され、印刷中の状態である。他地域の化石群も現在解析中で、現在その一部については論文原稿を準備中である。研究対象とする2科の貝形虫種の化石を抽出し、分類する作業の途上で、化石の産出密度が予想以上に低い地層やほとんど産出しない地層が、想定よりもかなり多かった。そのため個体数を集めるのに手間取り、まだ十分な個体数が集まっておらず、この作業に予想以上に時間を取られてしまったため。日本列島およびその周辺域において、貝形虫類(甲殻類)の多様性変遷史を解明するために、2科の貝形虫類の種の化石初出時期を探る必要がある。そのため、これらの種の化石産出が期待される、中部地方および関東地方の地層において、約1800万年前以降の代表的な地層を、本研究の調査対象とした。貝形虫の化石が、これまでは未検討であった複数の地層について、堆積岩サンプルを採取・分析し、それぞれの地層の化石群について、検討を進めている段階である。一方、2科の生きた貝形虫類の生態は、まだほとんど解明されておらず、それらを詳しく調査するため、太平洋沿岸の相模湾および東京湾の浅海域に棲む、生きている貝形虫群集とその生息環境の水質条件、季節ごとの個体群動態(繁殖時期など)の調査および収集したデータ分析に着手した。このうち、東京湾の浅海で生きている現生貝形虫群集とその生息環境条件(生息可能な水温・塩分・溶存酸素量・pHの範囲、これらの環境要素の夏と冬の差など)、季節ごとの個体群動態(各種の成体と幼体の出現時期とその増減・繁殖パターンなど)については、研究成果の一部を1編の論文として公表した。また日本海側の富山県に分布する、八尾層群・黒瀬谷層および東別所層(約1800万年前1600万年前)において、初めて貝形虫化石を抽出し、日本周辺の深海生物の多様性変遷史や日本列島および日本海の形成史について、平成27年度に投稿し受理された1編の論文が、平成28年度に学術雑誌に掲載・公表された。さらに相模湾の野外調査で得られつつある研究成果と、八尾層群・黒瀬谷層および東別所層以外の地層から得られた貝形虫化石群データと種多様性変遷史および研究成果の公表については、学会講演と投稿論文原稿を準備している。中部地方などに分布する複数の地層の堆積岩サンプルから、2科の貝形虫種の化石(成体および幼体段階の化石)を抽出し、分析に必要な個体数を確保する作業の途上である。この作業においては、貝形虫化石の産出密度(特に幼体段階の化石産出の密度)が想定よりかなり低い地層や、ほとんど産出しない地層が、事前の予想よりも多かった。これは地層内で化石化する段階で、小型の幼体ほど地下水などの影響を受けて溶解しやすく、成体に比べて、予想以上に化石化しにくいため、産出数が少ないと推測される。

そのため分析に必要な2科の種の化石個体数の確保(特に幼体段階の化石の個体数確保)に時間が掛かっており、個体数がまだ十分に集まっておらず、化石抽出と収集の作業に予想外の時間を取られている。この他には、複数の地層から得た貝形虫化石群に基づく、貝形虫相の多様性変遷史および古海洋環境変動史の解析を進めている。また対象とする2科の貝形虫種の生息が予測される、相模湾と東京湾沿岸の浅海域で、現在生きている個体を季節ごとに採取している。これらのデータを基に、各種の四季に応じた出現・繁殖様式を含む個体群動態と生活史を明らかにし、各種の好適生息環境の水質条件(生息可能な水温・塩分・溶存酸素量・pH範囲、これらの要因の夏冬間の差)を特定しつつある。これらの研究によって、相模湾および東京湾でこれまで得られてきた、生きている種の生態に関する研究成果や、複数の地層から得られた貝形虫化石群データと古海洋環境変遷史および種多様性変遷史に関する研究成果の公表については、学会大会講演と投稿用の論文原稿を、現在準備中である。日本を含む北太平洋では400万年前のベーリング海峡形成後、北極海から太平洋へ好冷性海洋生物が初めて移入し、北西太平洋で生物種メンバーが急変したと推測され、好冷性生物群の初期相が形成された重要な時期である。しかし日本の海洋生物でこの時期と前後について科・属内の分類群レベルで種数変遷や種の交代、種間の系統関係を詳しく論じた研究はほとんどない。そこで本研究は2000万年前以降の地層が露出し、今も多くの種が棲む日本と周辺において貝形虫類2科の好冷性種について、現在の好適な生息環境条件、誕生から繁栄までの歴史、それらが起きた主な場所、多様化のきっかけになった海洋環境変動、種間の系統上の近縁関係を読み取ることを目的とし、北西太平洋縁の新生代の好冷性生物の初期相と、分類学的多様性変遷史の解明を目指している。本研究は3年間を通して「化石の初出年代・生息環境の解明」と「ポア(毛細管)数解析法による種間の系統上の近縁関係の検討」を解析した。その結果、1科の1属に関して、北部太平洋における多様性変遷史の一部を議論できるデータを得た。今後は国内外の学会・学術雑誌でデータを公表していく予定である。これらの研究の途上で、富山県の約1700万年前の地層からCytherella属を含む日本海最古の漸深海生貝形虫化石群を初めて発見した。この化石群について、太平洋を含む当時の日本沿岸の漸深海生貝形虫化石群と属構成を比較・検討し、2000万年前以降の日本海拡大イベント史における海洋生物地理学的意義を初めて議論した。同地域の地層から約1600万年前の浅海生貝形虫化石群も発見し、当時の日本沿岸の浅海生貝形虫化石群と属構成を比較・検討した。これらの解析から、日本海拡大進行時および拡大イベント後の浅海環境変動史と、この化石群の持つ海洋生物地理学的意義を議論した。これらの成果について、学術雑誌に論文として公表した本研究は新生代に現れ、今も多くの種が棲む日本と周辺の貝形虫類(甲殻類)2科好冷性種について、現在の好適な生息環境条件、誕生と繁栄の歴史、多様化のきっかけとなった環境変動、種間の系統上の近縁関係推定を目的とし、北西太平洋縁の新生代の好冷性生物の初期相と分類学的多様性変遷史の解明を目指し、研究を行った。本研究は「化石の初出年代・生息環境の解明」と「ポア数解析法による種間の系統上の近縁関係の検討」を行い、過去2000万年間の古環境変動史の検討も合わせ、1科の1属の複数種について、北部太平洋における多様性変遷史の一部を議論できるデータを得た。今後はこれらを国内外の学会・学術雑誌で公表予定である。関東地方を含む他地域の地層産の化石群について、貝形虫相の多様性
アストロサイト内カルシウムイオン濃度変動の高次脳機能における役割の解明

本研究では、アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動が高次脳機能において担う役割を調べるために申請者が開発した「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」の電気生理学解析を行った。このマウスでは海馬においてシナプスを取り囲むアストロサイトの突起が減少していることが確認されていたが、本研究によりその異常はシナプス間隙のグルタミン酸のスピルオーバーを引き起こし、記憶学習に影響を及ぼしていることが明らかになった。アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」においては、アストロサイトがシナプスを取り囲む構造が崩れることにより、グリオトランスミッターのシナプスへの作用効率の低下が生じることが予想される。また、アストロサイト内のCa^<2+>濃度変動の抑制によりグリオトランスミッターのリリースそのものが低下している可能性もある。また、アストロサイトで発現しているグルタメートトランスポーターによるグルタメートの取り込みの効率が低下している可能性も考えられる。これらが総合的に働いて神経活動に対してどのような作用を及ぼしているかを明らかにするため、「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」の行動学的解析で観察されている空間記憶の低下の責任領域と考えられる海馬CA1を対象として、Shaffer側枝からCA1錐体細胞へ投射する回路の電気生理学的特性について調べた。具体的には、in vitro多点平面電極(マルチエレクトロードアレイ)システム(MED64システム:アルファメッドサイエンス)を使用して、急性スライスを用いて海馬のstratum radiatumにおける細胞外電位を記録し、先ず出入力関係、シナプス応答の電流-電圧曲線、2発刺激増強について解析し、シナプス伝達効率の基本的特性とシナプス短期可塑性について「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」と野生型マウスの間で違いがないかを調べたところ、有為な差は見いだされなかった。続いて、シータバースト刺激により誘発される長期増強(LTP)について同様に調べたところ、僅かながら有為な差が認められ、「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」ではLTPが減弱していた。しかし差が小さいため、これから刺激の強さ等の実験条件を変えてさらに詳細な解析を行う予定である。「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」においては、アストロサイトがシナプスを取り囲む構造が崩れることにより、グリオトランスミッターのシナプスへの作用効率の低下が生じることが予想される。このことが神経活動に対してどのような作用を及ぼしているかを明らかにするため、「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」の行動学的解析で観察されている空間記憶の低下の責任領域と考えられる海馬CA1を対象として、Shaffer側枝からCA1錐体細胞へ投射する回路の電気生理学的特性について調べた。具体的には、in vitro多点平面電極(マルチエレクトロードアレイ)システム(MED64システム:アルファメッドサイエンス)を使用して、急性スライスを用いて海馬のstratum radiatumにおける細胞外電位を記録し、シナプス可塑性について調べた。前年度では、シータバースト刺激により誘発される長期増強(LTP)について調べたところ、僅かながら有為な差が認められ、「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」ではLTPが減弱していた。しかし差が小さかったため、今年度は刺激の強さ等の実験条件を変えてさらに詳細な解析を行ったところ、LTPにおいて野生型と「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」の間に有為な差は認められなかった。すなわち、LTPに関しての前年度の結果は再現性がなかった。また、長期抑制(LTD)についても同様に調べたが、こちらに関しても野生型と「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」の間に有為な差は認められなかった。これらの結果から、「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」における海馬CA1でのシナプス長期可塑性は正常であることがわかった。アストロサイトはその突起でシナプスを取り囲む構造をつくり、自律的あるいは神経活動に応答した細胞内カルシウムイオン(Ca2+)濃度変動を起こすことが近年分かってきたが、高次脳機能におけるアストロサイト内Ca2+濃度変動の機能的意義は明らかになっていなかった。そこで本研究では、より高次な個体レベルの実験系を利用することにより、アストロサイト内Ca2+濃度変動が高次脳機能において担う役割を調べ、その神経活動調節における作用機序がどのようなものかを明らかにした。H24年度においては、「アストロサイト内Ca2+濃度変動抑制マウス」において、アストロサイト内Ca2+濃度変化が抑制されていることを確認するため、海馬脳スライスを用いて刺激に対する細胞内Ca2+濃度変化を調べた。具体的には、アストロサイト特異的にtTAを発現するGLT-1-tTAマウスラインにtetO-GCaMP2.0マウスラインを交配し、さらにTRE-IP3-spongeマウスラインを交配してトリプルTgを作製し、このマウスを用いてカルシウムイメージングを行った。そして、「アストロサイト内Ca2+濃度変動抑制マウス」では海馬CA1領域のアストロサイトで刺激に応答したCa2+濃度変化が抑制されていることを明らかにした。

本研究で得られた結果を論文としてまとめ、Mol Brain. 2013Jan 28;6:6. doi: 10.1186/1756-6606-6-6.に発表した。「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」について、電気生理学的解析が終了したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。共同研究により、「アストロサイト内Ca^<2+>濃度変動抑制マウス」のアストロサイトにおけるカルシウムイメージングを行う。これまで得られた結果をまとめて学術論文として発表する。
光延型脱水縮合剤としてのWittig試薬の反応性評価と新試薬の創製

光延反応に利用されている従来の試薬(DEAD-Ph_3P)では,反応しない,あるいは反応しにくいとされていた各種求核種を活性化できる新試薬を開発した.その結果を列挙する.1.新試薬としてアゾジカルボキサミド類ADDP,TMAD,DHTDを開発し,トリブチルホスフィンとの組み合わせが有効なことを見いだした.またWittig試薬と考えられる安定型ホスホランCMBP,CMMPが光延型反応に利用できることを発見した.2.CMBP,CMMPの合成法を確立するとともに,それらの特性を正確に評価した.その結果,pK_a値が23程度の求核剤も反応することを見いだした.3.新試薬を用いて,従来試薬では不可能だった無置換スルホンアミドとアルコールとの縮合反応に成功した.本反応を用い一級アミンの新しい合成法が開発できた.4.新試薬はプレニルスルホンとアルコールとの脱水縮合にも利用できるので,効率的な炭素-炭素結合形成法が確立できた.5.これらの反応を組み合わせて,生物活性物質の合成にも成功した.光延反応に利用されている従来の試薬(DEAD-Ph_3P)では,反応しない,あるいは反応しにくいとされていた各種求核種を活性化できる新試薬を開発した.その結果を列挙する.1.新試薬としてアゾジカルボキサミド類ADDP,TMAD,DHTDを開発し,トリブチルホスフィンとの組み合わせが有効なことを見いだした.またWittig試薬と考えられる安定型ホスホランCMBP,CMMPが光延型反応に利用できることを発見した.2.CMBP,CMMPの合成法を確立するとともに,それらの特性を正確に評価した.その結果,pK_a値が23程度の求核剤も反応することを見いだした.3.新試薬を用いて,従来試薬では不可能だった無置換スルホンアミドとアルコールとの縮合反応に成功した.本反応を用い一級アミンの新しい合成法が開発できた.4.新試薬はプレニルスルホンとアルコールとの脱水縮合にも利用できるので,効率的な炭素-炭素結合形成法が確立できた.5.これらの反応を組み合わせて,生物活性物質の合成にも成功した.光延型反応に利用されている従来の試薬(DEAD-Ph_3P)では反応しない,あるいは反応しにくいとされていた各種求核種を活性化できる新試薬として,安定型ホスホランCMBP,CMMPの開発を計画した.以下に,その研究結果を列挙する.1.CMBP,CMMPの合成法を確立するとともに,それらの特性を正確に評価した.その結果,pK_a値が23程度の求核剤も反応することを見いだした.2.新試薬を用いて,従来試薬では不可能だった(アリールメチル)フェニルスルホンとアルコールとの縮合反応に成功した.本反応を用いピリジンアルカロイドの新しい合成法を開発した.3.新試薬はアセトンシアンヒドリンをシアン化水素源とする光延型反応によるシアノ化法にも利用できた.光延反応に利用されている従来の試薬(DEAD-Ph_3P)では,反応しない,あるいは反応しにくいとされていた各種求核種を活性化できる新試薬を開発した.その結果を列挙する.1.新試薬としてアゾジカルボキサミド類ADDP,TMAD,DHTDを開発し,トリブチルホスフィンとの組み合わせが有効なことを見いだした.またWittig試薬と考えられる安定型ホスホランCMBP,CMMPが光延型反応に利用できることを発見した.2.CMBP,CMMPの合成法を確立するとともに,それらの特性を正確に評価した.その結果,pK_a値が23程度の求核剤も反応することを見いだした.3.新試薬を用いて,従来試薬では不可能だった無置換スルホンアミドとアルコールとの縮合反応に成功した.本反応を用い一級アミンの新しい合成法が開発できた.4.新試薬はプレニルスルホンとアルコールとの脱水縮合にも利用できるので,効率的な炭素-炭素結合形成法が確立できた.5.これらの反応を組み合わせて,生物活性物質の合成にも成功した.
薬剤による歯周炎ならびにインプラント周囲炎の予防に関する実験病理学的研究

カンゾウの薬効主成分であるグリチルリチン酸( GA )の歯肉溝への滴下投与は、ラットのLPS誘導性実験的歯周炎発症におけるアタッチメントロスと歯槽骨吸収を抑制することを確認した。それには、炎症性細胞浸潤の抑制および補体古典経路の抑制が関与していることが示唆された。GAは歯周発症の予防薬剤として有効と考えられる。歯周炎による歯の喪失に対してのインプラント治療は、歯周治療の1つのオプションとして考えられるようになっている。このインプラント治療の予後に非常に大きな影響を与える因子が、インプラント周囲炎である。この病変はインプラント周囲ポケットの出現とインプラント周囲骨の吸収(ossiointegrationの破壊)が特徴的だが、インプラント周囲炎の予防法については残念ながら不明確であり、早急に検討されるべき課題である。われわれはLPS感作ラットの上顎右側臼歯を抜歯後にインプラント体を植立し、上述の実験系にならって抗原を左側の天然歯とインプラント体周囲に滴下したところ、インプラント周囲ポケットの形成とインプラント体周囲の骨吸収が、天然歯よりも非常に早い時期に観察されることを報告した。そこで本研究では上述の実験系を用い、まず抗炎症剤として知られるグリチルリチン酸が、歯周病原性細菌による歯周組織破壊の予防に効果を発揮するかを追求し、次に緑茶カテキンとグリチルリチン酸が実験的歯周炎のみならず実験的インプラント周囲炎に効果を発揮するかを検討する。われわれが確立したラット実験的歯周炎モデルでは、E. coli LPS感作ラットにLPSを歯肉溝塗布すると、10日目から軽度の歯周ポケット形成と歯槽骨吸収が起こる。そこで今回はまず、E. coli LPS感作ラットに発症する実験的歯周炎をグリチルリチン酸が抑制しうるかどうかを病理組織学的に検討した。その結果E. coli LPS感作ラットにLPSを作用させただけでは実験的歯周炎が発生する時期に、グリチルリチン酸うを作用させると実験的歯周炎は起こらなかった。今回の実験結果は、グリチルリチン酸がインプラント周囲炎を抑制しうる期待が高まる結果であった。ラットの腹腔内にPBSに溶解したE. coli LPSとcomplete Freund's adjuvantを投与し、28日後にE. coli LPSを含有するincomplete Freund's adjuvantを投与して免疫感作ラットを作製した。プロピレングリコールに0.01%、0.03%、0.3%で溶解したグリチルリチン酸(GA)溶液を作製した。LPS及びGAの組み合わせにより、control群、LPS群、0.01%群、0.03%群、0.3%群に分け、LPS群では、上顎左側第一臼歯口蓋側歯肉溝にLPSを単独滴下投与した。一方GAの濃度に対応して0.01%群、0.03%群、0.3%群では、LPSとGAとを交互に滴下し、control群にはPBSのみを滴下した。その結果、control群ではloss of attachmentを全く認めなかったが、LPS群では全てのラットにloss of attachmentを認めた。接合上皮内および周囲の結合組織中の炎症性細胞数を計測すると、接合上皮内炎症性細胞数はcontrol群と比較してLPS群で有意に増加していた。0.03%、0.3%群ではLPS群および0.01%群と比較して有意に減少した。結合組織中の炎症性細胞数は、control群と比較してLPS群で有意に増加しており、0.01%群、0.03%群、0.3%群ではLPS群と比較して有意に減少していた。このことより、GAが炎症性細胞浸潤及びattachment lossを抑制することが示唆された。Control群の歯槽骨頂部は滑らかであり、破骨細胞は全く認めなかった。一方、LPS群では歯槽骨頂部の形態は不整であり、全てのblockに平均0.7±0.2個の破骨細胞を認めた。0.01%群、0.03%群、0.3%群では破骨細胞を全く認めなかった。歯周炎は成人の大多数が罹患している慢性炎症性疾患である。また歯周炎によって喪失した歯の歯科用インプラントでの補填も、現在よく行われている方法であり、インプラント治療後のインプラント周囲炎も重要な問題となっている。歯周炎もインプラント周囲炎も、口腔内細菌感染および歯周組織へ侵入した細菌に対する過剰な宿主の免疫反応により生じると考えられており、我々もインプラント周囲炎が歯周炎と同一の発症機序であることを報告した(Takamori, 2017)。そこで今回の研究では、抗炎症剤を配合した歯磨剤の開発に供するため、抗炎症、抗アレルギーなど多くの作用が知られているカンゾウの主薬用成分であるglycyrrhetinic acid(GA)の、歯周炎ならびにインプラント周囲炎に対する予防効果を、我々の樹立したラットでの実験的歯周炎(Yoshinaga, 2012)ならびにインプラント周囲炎発症モデル(Takamori, 2017)を用いて検討している。GAはグルココルチコイドレセプターシグナリング活性化や補体古典経路抑制による抗炎症作用が報告されており、歯周炎およびインプラント周囲炎を抑制することが期待されるが、それを検討した報告は現在までない。我々の樹立した実験的歯周炎ならびにインプラント周囲炎発症モデルでは、LPSで感作したラットの歯肉溝またはインプラント周囲溝へLPSを投与して免疫複合体を局所で形成させるとattachment lossおよび歯槽骨吸収を生じる。

そこで本研究では、まずLPSおよびGAをラットの歯肉溝へ滴下し、attachment lossへのGAの影響を病理組織学的に検討した。その結果、LPS滴下が誘導するattachment loss、免疫複合体形成、炎症性細胞浸潤および破骨細胞形成は、GA滴下により抑制された。この結果は、現在査読付き英文市に投稿中である。実験的歯周炎発症へのGAの予防効果は確認されたので、現在インプラント周囲炎発症モデルを用いて検討中である。歯周炎は成人の大多数が罹患している慢性炎症性疾患であり、歯周組織へ侵入した細菌に対する過剰な宿主の免疫反応により生じると考えられている。歯周炎の進行に伴うアタッチメントロスを効果的に予防するものは無く、予防効果のある薬剤の開発が望まれている。カンゾウはマメ科の多年生草本であり、その乾燥根に薬用成分が含まれ、肝機能改善、抗炎症、抗アレルギーなど多くの作用が知られている。グリチルリチン酸(GA)はカンゾウの生物学的活性を持つ主薬用成分である。GAはグルココルチコイドレセプター(GR)シグナリング活性化や補体古典経路抑制による抗炎症作用が報告されている。これらの報告より、GAが歯周炎を抑制することが期待されるが、アタッチメントロスへの影響を検討した報告はない。我々の過去の研究ではアタッチメントロスには免疫複合体形成が関与していること、さらにLPSで感作したラットの歯肉溝へLPSを投与して免疫複合体を局所で形成させるとattachment lossおよび歯槽骨吸収を生じることを報告した。そこで本研究では、このラット実験的歯周炎モデルを使用してLPSおよびGAを歯肉溝へ滴下投与し、アタッチメントロスへのGAの影響を病理組織学的に検討した。実験の結果、LPS滴下が誘導するアタッチメントロス、免疫複合体形成、炎症性細胞浸潤および破骨細胞形成は、GA滴下により抑制されることを確認した。この結果は、臨床での歯周炎の予防薬剤の開発に有益な情報をもたらすと考える。カンゾウの薬効主成分であるグリチルリチン酸( GA )の歯肉溝への滴下投与は、ラットのLPS誘導性実験的歯周炎発症におけるアタッチメントロスと歯槽骨吸収を抑制することを確認した。それには、炎症性細胞浸潤の抑制および補体古典経路の抑制が関与していることが示唆された。GAは歯周発症の予防薬剤として有効と考えられる。今後は、まず今回得られたGAの実験的歯周炎抑制効果についての論文を、国際歯に投稿する予定である。次に、歯周病原性細菌であっても菌種によってLPSの活性がかなり異なるとされているので、抗原としてP. gingivalisおよびA. actinomycetemcomitansを用いて、GAの実験的歯周炎の抑制を検討する。さらに、実験的インプラント周囲炎に対するグリチルリチン酸の抑制効果を検討するために、われわれが確立したインプラント周囲炎モデルを用いて、ラットにインプラントを植立し、周囲組織が安定した時期(植立後約30日)にインプラント周囲炎を発症させ、これに対してグリチルリチン酸が抑制効果を示すかどうかを検討する。我々の樹立したインプラント周囲炎発症モデルでは、LPSで感作したラットのインプラント周囲溝へLPSを投与して免疫複合体を局所で形成させるとattachment lossおよび歯槽骨吸収を生じる。
難治性てんかん患者の中枢神経系の可塑性、特にunmasking現象についての研究

【目的】成人脳での可塑性のうちumasking現象の有無を調べるため指虚血麻酔中のSEP変化を検討し、触覚・運動干渉時の変化と対比した。さらにこれらの変化の鑑別のために高周波振動(500-900Hz)についても分析した。【対象と方法】慢性硬膜下電極を頭蓋内に埋め込んだ難治性てんかん患者で、電極が中心溝近傍に位置した症例を選択しSEPを記録した。虚血麻酔は指電気刺激中に他指の基部に輪ゴムを巻き付けて誘導した。触覚干渉は指電気刺激中に他指に触刺激を与えたり(surround inhibition)、電気刺激と同じ指先に触刺激を与えて(partial saturation)検討した。運動干渉は指電気刺激中に他指を自発的に動かさせて調べた。【結果】(1)指虚血麻酔によって、時間経過とともに他指の電気刺激に応答するSEPに変化が生じ、その変化は虚血解除後もしばらく持続する傾向にあった。(2)触覚・運動干渉作用によるSEP変化は虚血麻酔の時とー部類似していたが、それよりも明瞭で3b野のみでなく1野にも干渉効果が生じることが明らかにされた。(3)触覚・運動干渉と指虚血の変化を高周波振動で鑑別するのは困難であった。【結論】指虚血麻酔によって出現した皮質記録SEP変化から、成人脳でも短時間にdynamicに変化するneural networkが存在し、一旦settingされた後はしばらく維持される可能性が示唆された。指虚血時の変化と触覚・運動干渉時のSEP変化とはー部類似性があると推定されたものの、指虚血の際には少なくとも40msec以内のSEP成分については反応野の拡大や反応増大などが明らかでなく、今回発見された皮質電位の変化とunmaskjng現象との関連性についてはさらに検討する必要がある。難治性てんかん患者に対し焦点切除前に埋め込んだ慢性硬膜下電極が手指の体性麺覚野に設置可能であった症例に対し、体性感覚野の可塑性について実験を行ない若干の知見が得られた。1体性感覚野近傍に設置された左硬膜下電極の電気刺激により、右側の第1指、前腕、上腕、および下肢に感覚が生じる部位、ならびに上腕と手に運動が誘発される部位が含まれていることを確認し、それらの部位で右第5指の電気刺激による体性感覚誘発電位(V-SEP)を記録しcontrolとした。2次に右第1指に輪ゴムを巻いて虚血状態とし、V-SEPの経時変化を観察すると、刺激後20msecより後方の成分に変化が認められたがその程度は僅かなものであった。3右第1指虚血前に輪ゴムを同部位に接触させるだけでV-SEPの振幅は変化し、これはsurrounding Inhibition現象を硬膜下電極記録で捕らえたものと解釈された。4右第1指虚血中、虚血解除中に右第5指電気刺激単独と電気刺激と接触刺激の両者を加えた場合を比較すると明らかにSEP波形は変化し、これはpartial saturation現象に関連すると考えられた。第1指に可逆的虚血状態を誘発することで、第1指の大脳皮質体性感覚野に変化が生じ、第5指の電気刺激に応答する大脳皮質の領域に変化が生じる可能性はあるが、その変化は予想よりもかなり小さいものであった。この実験系での脳のplasticityはsurrounding inhibitionやpartial saturation現象よりもさらに微小な変化である可能性が示唆された。今後症例数を増やして詳細に検討する予定である。またsurrounding inhibitionとpartial saturation現象とplasticityの連関についても検討予定である。

【目的】成人脳での可塑性のうちunmasking現象の有無を調べるため指虚血麻酔中のSEP変化を検討し、触覚・運動干渉時の変化と対比した。さらにこれらの変化の鑑別のために高周波振動(500-900Hz)についても分析した。【対象と方法】慢性硬膜下電極を頭蓋内に埋め込んだ難治性てんかん患者で、電極が中心溝近傍に位置した症例を選択しSEPを記録した。虚血麻酔は指電気刺激中に他指の基部に輪ゴムを巻き付けて誘導した。触覚干渉は指電気刺激中に他指に触刺激を与えたり(surround inhibition)、電気刺激と同じ指先に触刺激を与えて(partial saturation)検討した。運動干渉は指電気刺激中に他指を自発的に動かさせて調べた。【結果】(1)指虚血麻酔によって、時間経過とともに他指の電気刺激に応答するSEPに変化が生じ、その変化は虚血解除後もしばらく持続する傾向にあった。(2)触覚・運動干渉作用によるSEP変化は虚血麻酔の時と一部類似していたが、それよりも明瞭で3b野のみでなく1野にも干渉効果が生じることが明らかにされた。(3)触覚・運動干渉と指虚血の変化を高周波振動で鑑別するのは困難であった。【結論】指虚血麻酔によって出現した皮質記録SEP変化から、成人脳でも短時間にdynamicに変化するneural networkが存在し、一旦settingされた後はしばらく維持される可能性が示唆された。指虚血時の変化と触覚・運動干渉時のSEP変化とは一部類似性があると推定されたものの、指虚血の際には少なくとも40msec以内のSEP成分については反応野の拡大や反応増大などが明らかでなく、今回発見された皮質電位の変化とunmasking現象との関連性についてはさらに検討する必要がある。