hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼球内埋め込み用低電力三次元積層型人工網膜システムの研究

(1)LSIチップ積層化技術及び眼球内に埋め込む各部品の一体化集積技術導電性高分子であるPEDOT電極の作製技術、及び人工網膜チップのフレキシブルケーブル実装技術を確立した。チップの実装にはフレキシブルケーブル上のAu配線の拡散断線防止を工夫したCuSnマイクロバンプを用いて、300°C以下の低温接合を実現した。また、フォトダイオード受光用貫通孔を有する網膜下刺激フレキシブルケーブルの開発に成功し、網膜内に埋め込まれた人工網膜チップにおいて外界からの光を適切に受光することが可能となった。これらを組み合わせて、人工網膜チップ動作に悪影響を与えない一体化集積技術を確立し、網膜下刺激人工網膜モジュールの電気特性の取得にも成功した。(2)眼球内で長期間安全に動作する超低消費電力人工網膜LSI回路技術1300画素の感度切替型光電変換回路チップと近傍4画素ラプラシアン法を用いた視覚情報処理回路チップの設計、及びファウンドリによるチップ試作を行った。人の眼球における明暗感度を忠実に再現する回路を検討するとともに、使用環境に応じた感度手動切替型の高感度受光回路の設計を行った。試作チップを評価した結果、仕様を満たす感度曲線が得られることを確認した。また、4近傍ラプラシアンフィルタを用いた完全埋め込み型人工網膜のためのエッジ強調回路を設計した。画素回路面積は75μm角、画素数は約1300である。試作チップを評価した結果、視覚情報のエッジを強調する十分な性能を確認した。この回路を実装した人工網膜により失明患者に高いQOLを提供することが可能である。(3)眼球内埋め込みモジュールの生物・臨床評価今年度開発した網膜下刺激人工網膜モジュールを眼球内に埋め込む術式を確立した。透明ガイドを用いることで眼球に大きなダメージを与えることなく網膜下へのモジュール挿入を可能とした。網膜下へ埋め込むことで、従来使用していた金属タックを使用せずに人工網膜モジュールの固定が可能となった。また、網膜下に埋め込んだPEDOT刺激電極から網膜刺激を行い、EEPの取得にも成功した。1.LSIチップ積層化・埋め込み部品集積化(1)LSIチップへのシリコン貫通配線(TSV)作製技術開発:チップ裏面からTSVを形成する裏面ビアプロセスを構築した。これにより直径5μm、深さ15μmの低抵抗Cu-TSVを作製することに成功した。(2)網膜刺激電極材料の決定と作製プロセス技術開発:Au、Pt、Ir、IrOxを用いた刺激電極の作製プロセスを構築した。Cyclic Voltammetry測定により各電極の電荷供給能力(CIC)を評価し、IrOxを用いることで従来から使用されているPtの2倍のCICを得ることに成功した。(3)刺激電極付きフレキシブルケーブル作製プロセス技術開発:湾曲している網膜表面に高効率で電荷供給可能なピラー型刺激電極付きフレキシブルケーブルの作製プロセスを構築した。チップから網膜への距離に応じてピラー高さを調整可能であり、人工網膜直下の網膜のどの部位にも均等に接触し、効率的に電荷を供給することに成功した。2.人工網膜LSI回路技術両極性刺激電極生成回路の容量値の最適化及びOTA回路の改良を行い、3mm角チップで576ピクセルの単層人工網膜LSIを設計し試作を完了した。当該LSIが完動することを確認し、光電変換の詳細な特性を評価中である。また、視覚のエッジ強調機能を模擬する回路の検討を行い、Laplacian変換機能が人工網膜に最適であることを示した。実際にLaplacian変換機能を有する積層人工網膜LSIの設計を行い、来年度早々に試作に入る。3.眼球内埋め込み部品の生物・臨床評価:刺激電極付きフレキシブルケーブルをウサギ眼球内に3ヶ月間埋め込んで、表面刺激型人工網膜におけるケーブル固定方法が網膜細胞に及ぼす影響を評価した。網膜タックによるケーブル固定では、タック直近の細胞の経時変化が大きいことを明らかにした。タック数の異なる固定方法も検討し、細胞への影響と刺激効率の観点から、表面刺激型には対辺上の2点固定が適していることを示した。

この回路を実装した人工網膜により失明患者に高いQOLを提供することが可能である。(3)眼球内埋め込みモジュールの生物・臨床評価今年度開発した網膜下刺激人工網膜モジュールを眼球内に埋め込む術式を確立した。透明ガイドを用いることで眼球に大きなダメージを与えることなく網膜下へのモジュール挿入を可能とした。網膜下へ埋め込むことで、従来使用していた金属タックを使用せずに人工網膜モジュールの固定が可能となった。また、網膜下に埋め込んだPEDOT刺激電極から網膜刺激を行い、EEPの取得にも成功した。
固体構造とイオン輸送現象の相関に関する研究

固体のイオン輸送特性は、局所構造も含めて固体構造と密接に関連する。本研究の目的は、固体のイオン輸送現象の構造相関を系統的に理解することにより、異常に速いイオン輸送性を示す固体材料を設計、開発するための指針を得ようとするものである。この目的に即して、以下の典型的構造の物質系、すなわち、1)層状酸化物、2)骨格型酸化物および硫化物、3)酸化物クラスター凝集体、4)複合ガラス相、を対象として取り上げた。各項目における本年度の主要な成果は次の通りである。1)層状岩塩化合物Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2の非化学量パラメータ(x)を精密に制御した試料について化学拡散係数を測定した結果、xが小さいほど拡散が速くなることを見いだした。2)プロトン伝導体Sr(Ce、Yb)O_3についてEXAFSおよび中性子回折を行い、このペロブスカイト骨格中では、酸化物イオン空孔がCeとYbの周りに均一に分布していることを明らかにした。また、新しいLISICON型硫化物(Li_2S-GeS_2-ZnS系およびLi_2S-GeS_2-Ge_2S_3系チオリシコン)の合成に成功し、きわめて高いリチウムイオン導電率(10^<-4>Scm_<-1>、25C)を示すことを確認した。3)クラスター凝集体については、シュウ酸およびマロン酸などの酸配位子導入した酸化タングステンクラスター凝集体を新たに合成し、プロトン導電率が配位子濃度の増加とともに指数関数的に増加するという興味深い現象を見いだした。4)複合ガラス相については、中性子準弾性散乱、X線小角散乱、低温比熱測定、高周波数導電率測定、^<109>Ag-NMRなどの測定手段を駆使して、CuI-Cu2Mo04系などの高イオン伝導性ガラスの階層構造とイオンダイナミックスの関係を明らかにするとともに、リチウムを含む有機・無機複合ガラス相(LiI-(C2H5)4NI系など)についても検討し、カップリング系ガラスに特徴的な導電挙動を確認した。本計画班では、1)層状酸化物,2)骨格酸化物・酸化物クラスター、および3)複合ガラス相をモデル物質として取り上げ、研究目的に適した試料の合成を行うと共に、それらの構造とイオン輸送特性の関連を明らかにするための研究を実施した。1)層状酸化物:化学量論組成にきわめて近く、イオンの分布に乱れがほとんどない層状岩塩型LiNiO_2とジクザグ層状構造をもつ新規化合物LiFeO_2の合成に成功した。前者については、僅かな量論組成からのずれや不規則配列の程度の評価法として磁性を用い、磁化率と合成条件、組成の関連を精密に調べつつ、それらの因子とイオン拡散の関連についても明らかにした。もう一つの層状物質として取り上げた三重欠陥ペロブスカイト構造のYSr_2Cu_<3-x>Re_<7+δ>については、酸素の非化学量論性について詳しく調べた。酸素欠損量がきわめて大きいことが確認されたので、今後は酸化物イオンの輸送特性について検討する。2)骨格酸化物・酸化物クラスター:新しいソフト化学的手法により、斜方晶酸化バナジウムのクラスターから成る擬結晶性二次元V_2O_5の合成に成功した。この物質はV_2O_5単位当たり約3個のリチウムをインターカレートする。

薄膜化した試料を用いて、挿入されたリチウムイオンの拡散挙動を電気化学的手法により調べたところ、その拡散係数は組成はもとより膜の配向性にも大きく依存するという興味深い結果が得られた。複合ガラス相:イオン導電性ガラス(AgI-Ag_2O-B_2O_5系、CuI-Cu_2MoO_4系など)の短・中距離構造について、核磁気共鳴、パルス中性子散乱など多岐にわたる手法で調べた。その結果、CuI-Cu_2MoO_4系においてはモリブデン周辺の酸素の配位数について、赤外分光などにより従来推定されているものとは異なる値が得られたので、今後構造モデルを精密化しイオンの輸送挙動との関連について議論する。また、AgI系については、中距離秩序すなわちパーコレーション確立について初めて実験的に明らかにした。固体のイオン輸送特性は、局所構造も含めて固体構造と密接に関連する。本研究の目的は、固体のイオン輸送現象の構造相関を系統的に理解することにより、異常に速いイオン輸送性を示す固体材料を設計、開発するための指針を得ようとするものである。この目的に即して、以下の典型的構造の物質系、すなわち、1)層状酸化物、2)骨格型酸化物および酸化物クラスター凝集体、3)複合ガラス相、を対象として取り上げた。各項目における本年度の主要な成果は次の通りである。1)層状岩塩化合物Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2の非化学量論パラメータ(x)の精密な制御に成功するとともに、x=0.03の試料について中性子回折を行い、250-300°Cにおいては3a位置のリチウムの8%程度が格子間6c位置に移動することを見いだした。これは、リチウム層内での速いイオン拡散を示唆するものである。2)プロトン伝導体Sr(Ce,Yb)O_3の酸素の非化学量論性を温度、圧力の関数として測定した結果、このペロブスカイト型骨格への水素の溶解が、H_2O+V_o^<・・>=2H:^・+O_o^xのスキームによって進行することを明らかにした。クラスター凝集体については、シュウ酸などの酸配位子導入した酸化タングステンクラスター凝集体を新たに合成し、それら配位子のプロトン伝導性に及ぼす役割を明らかにした。3)複合ガラス相については、中性子準弾性散乱、低温比熱測定、高周波数導電率測定、^<109>Ag-NMRなどの測定手段を駆使して、高イオン伝導性ガラスの階層構造とイオンダイナミックスの関係を明らかにした。この目的に即して、以下の典型的構造の物質系、すなわち、1)層状酸化物、2)骨格型酸化物および硫化物、3)酸化物クラスター凝集体、4)複合ガラス相、を対象として取り上げた。1)層状岩塩化合物Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2の非化学量論パラメータ(x)を精密に制御した試料について化学拡散係数を測定した結果、xが小さいほど拡散が速くなることを見いだした。2)プロトン伝導体Sr(Ce,Yb)O_3についてEXAFSおよび中性子回折を行い、このペロブスカイト骨格中では、酸化物イオン空孔がCeとYbの周りに均一に分布していることを明らかにした。
消化器癌に対するヒト型モノクローナル抗体の臨床応用に向けての基礎的検討

1)純粋なヒト型モノクローナル抗体であるSK1は大腸癌をはじめとし、広く癌組織に発現が認められ、癌におけるその機能としては、大腸癌のin vitroでの運動能を抑制する作用があることをこれまでに報告してきた。SK1の認識抗原のアミノ酸配列は2003年度に解析し、報告した。本研究期間中において大腸癌の組織中の認識抗原(AgSK1)のmRNA量を定量的RT-PCRにより検討した。前段階として、各種の大腸癌細胞株において解析すると、全ての大腸癌細胞株にその発現を認めたのに対し、非上皮性腫瘍細胞株、正常人のリンパ球、非担癌患者の正常大腸粘膜にはそのmRNAの発現量は全く認めないか、極めて少ないことが判明し、免疫染色やWestern blottingの結果を支持する結果となった。新鮮凍結保存された、ここ2年間の大腸癌組織40症例分の解析においてAgSK1は大腸癌組織に比較的特異性が高いが正常大腸粘膜にもその発現が認められること。定量的PCRにおいての解析ではリンパ節転移陽性例において腫瘍部分のAgSK1mRNA量は周辺正常組織に比べて有意に高く腫瘍の悪性度を反映するものと考えられこれを報告した。2)ヒト型モノクローナル抗体RM1RM4について検討を行った。RM1はヒト型IgA抗体でvimentinに類似した32KDaのタンパクを認識する。Hagiwaraらが作成した、やはりvimenntinを認識し既に臨床に使用され報告されているCLN-IgGと認識部位が異なるため、vimentin陽性腫瘍(melanoma, pancreas cancer, neuroblastoma etc.)に対してのcocktail治療に応用されうる可能性がある。RM2,RM3は膵臓癌、悪性黒色腫、および神経芽腫に反応する。RM2は54Kdタンパクを認識し、ヌードマウスに移植した膵臓癌細胞Panc-1の発育を有意に抑制した。RM3は糖タンパクと考えられ、正常組織との反応性はほとんど認められず反応特性は高いが、その認識抗原の機能は不明である。RM4はヒトIgG1型モノクローナル抗体で、乳癌患者のリンパ節から作成した。大腸癌、肺癌にも強く反応するが、調べえた正常組織との反応性は確認できない。ヒト乳癌細胞SK-BR-3のnu/nu mouse皮下移植モデルにおいて125-1をラベルしたRM4抗体のbio-distributionでは48時間後、腫瘍に7-8%/gram程度の残留があり、十分量が腫瘍に到達しているものと考えられた。本研究期問中に以下の点を検討し、報告した。1)純粋なヒト型モノクローナル抗体であるSK1は大腸癌のin vitroでの運動能を抑制する作用があることをこれまでに報告してきた。認識抗原のアミノ酸配列は昨年度解析しこれを報告した。本研究期間中においては大腸癌の組織中の認識抗原(AgSK1)のmRNA量を定量的RT-PCRにより検討した。

前段階として、各種の大腸癌細胞株において解析すると、全ての大腸癌細胞株にその発現を認めたのに対し、非上皮性腫瘍細胞株、正常人のリンパ球、非担癌患者の正常大腸粘膜にはそのmRNAの発現量は全く認めないか、極めて少ないことが判明し、免疫染色やWestern blottingの結果を支持する結果となった。新鮮凍結保存された、ここ2年間の大腸癌組織40症例分の解析においてAgSK1は大腸癌組織に比較的特異性が高いが正常大腸粘膜にもその発現が認められること。定量的PCRにおいての解析ではリンパ節転移陽性例において腫瘍部分のAgSK1mRNA量は周辺正常組織に比べて有意に高く腫瘍の悪性度を反映するものと考えられこれを報告した。2)新たに作成された2種類のヒト型モノクローナル抗体RM1,RM4について現在検討をつづけている。RM1はヒト型IgA抗体でvimentinに類似した32KDaのタンパクを認識する。Vimenntinを認識し既に臨床に使用され報告されているCLN-IgGと認識部位が異なり、vimentin陽性腫瘍(melanoma, pancreas cancer, neuroblastoma etc.)に対してのcocktail治療に応用されうる可能性がある。RM4はヒトIgG1型モノクローナル抗体で、乳がん患者のリンパ節から作成した。大腸癌、肺癌にも強く反応するが、調べえた正常組織との反応性は確認できない。ヒト乳癌細胞SK-BR-3のnu/nu mouse皮下移植モデルにおいて125-IをラベルしたRM4抗体のbio-distributionでは48時間後、腫瘍に7-8%/gram程度の残留があり、十分量が腫瘍に到達しているものと考えられた。1)純粋なヒト型モノクローナル抗体であるSK1は大腸癌をはじめとし、広く癌組織に発現が認められ、癌におけるその機能としては、大腸癌のin vitroでの運動能を抑制する作用があることをこれまでに報告してきた。SK1の認識抗原のアミノ酸配列は2003年度に解析し、報告した。本研究期間中において大腸癌の組織中の認識抗原(AgSK1)のmRNA量を定量的RT-PCRにより検討した。2)ヒト型モノクローナル抗体RM1RM4について検討を行った。Hagiwaraらが作成した、やはりvimenntinを認識し既に臨床に使用され報告されているCLN
クレチン症の実験モデルを用いた骨格筋及び大脳の成熟に関する生化学的研究:-特に甲状腺ホルモン療法の開始時期に関する検討-

今年度の研究課題は甲状腺機能低下ラットにおける脳ミエリネーションおよびT4治療における脳成熟の可逆性に関する検討であった.甲状腺機能低下ラットは前年度と同様の方法で作成した.脳ミエリネーションは2'3'cvclic nucleotide phosphohydrolase(CNPase)の測定で検討した.生後7, 14, 21, 28日で検討したがCNPase活性は生後14日より有意に低下し脳ミエリネーションの障害を示唆していた.脳内のDNA含量は甲状腺機能低下ラットでも総量が有意に低下しており細胞分裂いいかえれば細胞増殖の障害も併せて認められた.また蛋白/DNA比は甲状腺機能低下ラットで低下しており細胞の成長障害も認められた.甲状腺機能低下ラットは有意な体重低下も伴うためこれらの生化学的変化が低栄養に起因するのではないかという指摘をときおり受けていたが今回我々は低栄養ラットを作成し甲状腺機能低下ラットと比較する意味で主に脳の蛋白合成の立場から検討した. leucineをもちいてその取り込みをみると甲状腺機能低下,低栄養ともに有意な低下を認めたがpoly-Uをもちいたphenylalanineの取り込みでは甲状腺機能低下ラットでは低下し,低栄養ラットでは正常であった.このことからも甲状腺機能低下を低栄養における生化学的変化はその起序が異質であり前者では蛋白合成における翻訳における障害があることが推定された.なおT4による治療ではあきらかにCNPaseの回復,蛋白合成能の回復がみられこれらの変化が低甲状腺機ホルモン状態に起因することが証明された.今年度の研究課題は甲状腺機能低下ラットにおける脳ミエリネーションおよびT4治療における脳成熟の可逆性に関する検討であった.甲状腺機能低下ラットは前年度と同様の方法で作成した.脳ミエリネーションは2'3'cvclic nucleotide phosphohydrolase(CNPase)の測定で検討した.生後7, 14, 21, 28日で検討したがCNPase活性は生後14日より有意に低下し脳ミエリネーションの障害を示唆していた.脳内のDNA含量は甲状腺機能低下ラットでも総量が有意に低下しており細胞分裂いいかえれば細胞増殖の障害も併せて認められた.また蛋白/DNA比は甲状腺機能低下ラットで低下しており細胞の成長障害も認められた.甲状腺機能低下ラットは有意な体重低下も伴うためこれらの生化学的変化が低栄養に起因するのではないかという指摘をときおり受けていたが今回我々は低栄養ラットを作成し甲状腺機能低下ラットと比較する意味で主に脳の蛋白合成の立場から検討した. leucineをもちいてその取り込みをみると甲状腺機能低下,低栄養ともに有意な低下を認めたがpoly-Uをもちいたphenylalanineの取り込みでは甲状腺機能低下ラットでは低下し,低栄養ラットでは正常であった.このことからも甲状腺機能低下を低栄養における生化学的変化はその起序が異質であり前者では蛋白合成における翻訳における障害があることが推定された.なおT4による治療ではあきらかにCNPaseの回復,蛋白合成能の回復がみられこれらの変化が低甲状腺機ホルモン状態に起因することが証明された.本年は、甲状腺機能低下ラット骨格筋におけるミトコンドリア機能及び、骨格筋より抽出した筋小胞体(Sarcoplasmic reticulum:SR)におけるカルシウムポンプ機能の検討である。(2)SRの抽出は予定していた方法により比較的順調に行った。抽出したSRは電子顕微鏡によりSR vesicleが観察されたが、少量のミトコンドリアの混入も認められた。SRにおける【Ca^(2+)】のとりこみに関しては(a)initialuptake(初期とりこみ)(b)total Ca-bound(総Ca結合能)の2つの機能に関して検討を加えた。initial uptakeは生後14日で50%、24日で25%と著明に減少していた。一方Total Ca-boundは甲状腺機能低下症で低い傾向を認めたものの、有意差は認めなかった。この結果、特にinitial uptakeの低下は、臨床的にクレチン症では腱反射でのrelaxationが遅延する事の生理学的現象と深く関連していると考えられる。またカルシウムポンプ機能に必須のCa-ATPoseは甲状腺機能低下ラットで著明に活性が低下しており、今回認められた、SRでのカルシウムのとりこみの低下の基本的要因と思われた。以上の結果は昭和61年、日本内分泌学会秋期大会(長崎市)において報告した。また現在大脳を用いた蛋白合成系へのプロジェクトを進行させている。
酵母を利用したV(D)J組換え機構の解析

ヒトのRAG-1とRAG-2遺伝子を誘導的に発現できる酵母株を樹立するため、酵母MET遺伝子プロモーターの下流にRAG-1とRAG-2cDNAをそれぞれ組み込んだプラスミドpYR01とpYR02を構築した。このプラスミドを接合型の異なる酵母にそれぞれ導入し安定な形質転換体株を作成した。V(D)J型組換えの検出用ベクターとして、2μ複製開始点とLeu2マーカーを含む大腸菌/酵母シャトルベクターにV(D)J組換えのシグナル配列とクロラムフェニコール(Cam)耐性遺伝子を組み込み、逆転型の組換えが起これば、Cam耐性となるプラスミドpHK01を構築した。組換えを受けないpHK01は大腸菌内ではアンピシリン(Amp)耐性を示すが、組換えによりAmp耐性に加えてCam耐性となるため組換えを検出できる。まず、pYR01とpYR02を組み込んだ酵母株を接合させ、両方の遺伝子を持つDiploidを作成した。このDiploid株にpHK01を形質転換し、同時にMETプロモーターを誘導するため、無メチオニン培地に酵母をまきなおして24時間後と48時間後に酵母からプラスミドを回収した。このプラスミドを大腸菌に導入し、一部はAmp培地で、残りはAmp/Cam培地で培養し、V(D)J型組換えの成否を検討した。その結果、16万個のAmp耐性大腸菌のうちAmp/Cam培地で増殖する大腸菌は全く検出されず、V(D)J型組換えは起こらないか、あるいは10^5以下の低頻度でしか起こらないことが明かとなった。このため、V(D)J組換えの部分反応が酵母内で起こっているかを確認するため、シグナルに依存した2重鎖DNA切断反応についてLigation-mediated PCRを用いて検討中である。
アスピリン不耐症に合併する好酸球性副鼻腔炎におけるIL-22の制御機構の解析

本年度は、慢性副鼻腔炎におけるIL-22の発現と、IL-22受容体の発現の制御についての検討を進めた。第一に鼻副鼻腔の細胞のIL-22産生の制御機構について検討した。副鼻腔炎の組織は微生物毒素などの刺激にてIL-22を有意に産生することを示した。副鼻腔炎においてIL-22が何らかの役割を持つことを示唆する結果である。また、副鼻腔炎の病態において好酸球による炎症が主体になっている好酸球性副鼻腔炎においてはIL-22受容体の発現が低下していることを示唆する結果も得られた。受容体の発現の低下は好酸球性副鼻腔炎におけるIL-22の作用を抑制している可能性がある。喘息およびアスピリン過敏の有無で、副鼻腔炎組織におけるIL-22の発現を検討したところ、喘息においてIL-22受容体の発現が高まっていることが明らかになった。一方で、IL-22受容体についてはアスピリン過敏がある場合発現が低下していることを示す結果が得られた。アスピリン過敏は慢性副鼻腔炎の中でも重症な場合が多いが、IL-22受容体の発現が少なくIL-22が働かないことが重症化の一因となる可能性を示唆している。IL-22受容体の発現がどのように制御されるのかについて各種の刺激を加え検討をした。Toll様受容体を刺激する物質の一つであるPoly(I:C)が鼻茸の上皮細胞においてIL-22受容体発現を促進している可能性が示された。IL-22受容体の発現を制御する機構の解明につながる可能性が有る結果である。これらのように、慢性副鼻腔炎のIL-22の役割について、IL-22そのものの発現を評価すると同時に、IL-22受容体についても注目し解析を進めた。本研究ではIL-22と、その受容体のIL-22受容体の発現について慢性副鼻腔炎における役割を検討し、特にアスピリン過敏症の有無による違いを検討することを目的にしている。これまでに得られた研究は、この検討を進めていく上での基礎となる結果が得られており順調にデータも増やしている。引き続き同様に研究を進展させていくことで必要年限内に研究成果をまとめることが可能であると考えられる。これまでに得られた研究結果についてはまだデータ量が不足しており、さらに同様の研究方法でデータ量を増やすことを第一の方針としている。データ量を増やすとともに、遺伝子解析などの新たなアプローチを行い、多方面から検討を進めていく予定である。主に旅費の支出が、計画より少なかった為、次年度使用額が生じた。次年度も学会発表等に伴う旅費への支出の他、物品購入等も必要となる見込みでこれらへ使用する計画である。
イトミミズ胚の中胚葉決定因子

イトミミズ(Tubifex tubifex)胚における中胚葉決定因子の分子性状を明らかにすることを目的として、中胚葉前駆細胞(4d細胞およびM細胞)に特異的に隔離される母性mRNAの検索を行った。2d細胞および4d細胞から抽出・精製したPoly(A)+RNAを出発材料に、ビオチン標識cDNAを作製して、サブトラクシヨンを行った。サブトラクション・ライブラリーのスクリーニングおよびサブトラクション産物をプローブとして1細胞期胚cDNAライブラリーのスクリーニングを行ったところ,16個の遺伝子が得られた.それらの中にはImpact,HMGB,Nucleolin,TERE1,ELAVやRNA結合タンパク質などがふくまれていた。これらの遺伝子について、whole-mount in situハイブリダイゼーションを行ったところ,ほとんどのプローブではpole plasmの分配様式と同じようなシグナルの分布パターンが得られた。つまり、これらのtranscriptsはいずれも、4dだけでなく2d細胞にも検出された。これらのサブトラクションと併行して、他の動物で知られる発生遺伝子(dosal,decapentaplegic,hairy,caudal,vasa)のイトミミズホモログの単離を行い、その空間的発現パターンを調べた。Zygoticに発現するcaudal以外は、transcriptsが1細胞期から存在していたが、卵割期での隔離パターンは上記サブトラクション由来の遺伝子と同様に4dあるいは2d細胞に限定されるものではなく、両細胞に分布するものであった。以上の結果から、イトミミズでは、母性mRNAは多かれ少なかれPole plasmと挙動をともにするものと考えられる。したがって、2dあるいは4d細胞に局限されるような母性mRNAの存在の可能性は低い。イトミミズ胚における中胚葉決定因子の分子性状を明らかにすることを目的として、中胚葉前駆細胞(4d細胞およびM細胞)に特異的に隔離される母性mRNAの検索を行った。まず、正常胚(20細胞期)および4d除去胚から抽出・精製したpoly(A)^+RNAをそれぞれ出発材料にして、PCRをベースとしたcDNAのサブトラクションを行った。得られたPCR増幅産物をプローブとして、1細胞期胚のcDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、5個のcDNAクローンが陽性反応を示した。現在、これらの塩基配列を決定するとともに、digoxigenin標識のRNAプローブを用いたin situハイブリダイゼーションにより発現パターンを調査している。これらと併行して、他の動物で中胚葉特異的といわれる遺伝子(snail,twist)やその他の遺伝子(dorsal,decapentaplegic,hairy,caudal)のイトミミズホモログの単離を行い、空間的発現パターンを調べた。いずれの遺伝子も胚帯(germ band)で発現している点で共通していた。dpp以外は初期卵割期の小割球での発現が見られたが、4d細胞あるいはその前駆細胞(D細胞系列)にその発現が検出されたものはなかった。したがって、前記「母性mRNA」にこれらの遺伝子が含まれる可能性は低い。正常胚(20細胞期)および4d除去胚から抽出・精製したpoly(A)+RNAをそれぞれ出発材料として、サブトラクションを行った。得られたPCR増幅産物をプローブとして、1細胞期胚のcDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、15個のcDNAクローンが陽性反応を示した。これらのクローンについてdigoxigenin標識のRNAプローブをつくり、in situハイブリダイゼイションにより、発現パターンを調べたところ、いずれもpole plasmに局在し、初期卵割期には2d、4dにその存在が確認された。現在までのところ、4dのみに発現するクローンは得られていない。前記15クローンから任意に2つのクローンを選び、RNAiを行った。

現在までのところ、端細胞形成や、胚帯形成、のう胚形成に異常が出るケースは得られていない。これらと併行して、vasa関連遺伝子の単離を行った。p68-classとvasa-classのDEAD-boxfamily RNAhelicase遺伝子のイトミミズホモログが単離された。両者ともmRNAは1細胞期から存在し、胚帯形成が進んだ時期には、中胚葉に特異的に発現していた。vasa classについては更に中胚葉胚帯に存在する大型の細胞3個が発現していることがわかった。環形動物イトミミズTubifex tubifexの発生過程で,大部分のpole plasmが分配される2d,4d細胞に特異的なpolyA(+) RNAを探索するために,ビオチン標識cDNAを導入し,新たにサブトラクションを行った.サブトラクション・ライブラリーのスクリーニングおよびサブトラクション産物をプローブとして1細胞期胚cDNAライブラリーのスクリーニングを行ったところ,16個の遺伝子が得られた.それらの中にはImpact, HMGB, Nucleolin, TERE1,ELAVやRNA結合タンパク質などがふくまれていた.これらの遺伝子について、whole-mount in situハイブリダイゼーションを行ったところ,ほとんどのプローブではpole plasmの分配様式と同じようなシグナルの分布パターンが得られた.イトミミズでは、母性mRNAは多かれ少なかれpole plasmと挙動をともにし,分裂期には分裂装置への移動も起こると考えられる.したがって、2dあるいは4d細胞に局限されるような母性mRNAの存在の可能性は低い.
アリが造る巨大コロニーの遺伝的構造と高度分業社会の維持機構

巨大コロニーを造るエゾアカヤマアリ、ツムギアリ、軍隊アリ3種について研究を行った。エゾアカヤマアリについては、北海道石狩海岸に広がるスーパーコロニーの15巣および札幌近郊に分布する小型4コロニーの各1巣からアリを採集して行動観察を行うとともに、DNAを抽出し、4つのマイクロサテライト・プライマーを用いてコロン内およびコロニー間の」血縁度(ケラー・グッドナイト指数)を測定した。その結果、多女王化しやすいこのアリではコロニー間の敵対性が低いものの、ワーカーから女王への給餌行動、ワーカー間の噛みつき行動、ワーカーによる幼虫の世話、ワーカーの自己グルーミングの頻度が、同一コロニー個体間よりも異コロニー個体間で有意に低かった。そこで、スーパーコロニーの巣間でこれらの行動を観察したところ、同巣個体間と異巣個体間で有意な差は見られなかった。小型コロニーのコロニー内血縁度は0.1260.473、コロニー間血縁度は-0.2820.096であるのに対し、スーパーコロニー内の巣間血縁度は0.1480.343であった。巣間の距離と血縁度には有意な相関が見られず、スーパーコロニーの維持機構と考えられてきた高い遺伝的粘性は検出できなかった。ツムギアリについては、これまでにアジア・アフリカの30個体群から採集したコロニーの分子系統解析を行い、1)アジア・オーストラリア産とアフリカ産は別種、2)前者は、オーストラリア・ニューギニア系、スラウェシ系・その他のアジア系に別れる、3)アゾアからオーストラリアヘの分散は、スンダ列島経由よりもスラウェシ・マルク諸島経由の可能性が高い、ことなどが明らかとなった。軍隊アリとしては・オーストラリアのOnychomyrmexとボルネオ島のLeptogenys2種の生態研究を行った前者は最も原始的な系統の軍隊アリであり、採餌法に他の高等な軍隊アリと異なる習性が見られた。後者では放浪性を二次的に失った行動もみられ、その採餌法に関する詳しい情報を得ることができた。マイクロサテライトDNA領域FL12とFL21を用いて、エゾアカヤマアリFormica yessemsisのスーパーコロニー内血縁度をコロニー間血縁度を比較するとともにスーパーコロニー内で血縁度の巣間比較を行った。その結果、スーパーコロニーにおける巣内血縁度は0.2480.484であり、忍路、厚田、真駒内(札幌市)のコロニー内血縁度と同レベルであった。また、スーパーコロニーにおける巣内血縁度は0.1480.343と低く、巣間距離との相関関係は認められなかった。このことは、スイスにあるF.lugubrisのスーパーコローで示唆されている遺伝的粘性(viscosity)による巨大コロニーの維持機構が存在していないことを示しており、他の維持機構の存在を示唆している。ツムギアリOecophylla smaragdinaをアジア、ニューギニア、オーストラリアより採集し、cyt b遺伝子の680bp配列を比較し、個体群間の関係を求めた。その結果、アジア大陸、インドネシアのボルネオ島、大スンダ列島などのアジアグループ、オーストラリア・ニューギニアグループに加え、スラウェシ島の個体群が遺伝的に区別された。今後はグループ間の遺伝的構造比較を行っていくつもりである。ツムギアリについて、平成13年度に分析した24個体群に加え、インドネシアのスンバ島、スンバワ島、フローレス島、レンバタ島、マルク島、フィリピンのミンダナオ島、ルソン島、セブ島より標本を得、ミトコンドリアのチトクロームb遺伝子の塩基配列を調べた。

その結果、マルク島は既に調査ずみのスラウェシ島とニューギニアの中間的な配列を示し、その他は、スラウェシを除くアジアグループに属することが明らかとなった。また、西チモールでも採集を試みたが、約1週間滞在して探索したにもかかわらずツムギアリを発見することが出来なかった。ツムギアリの探索は極めて容易であること、チモール島は回りを比較的深い海で囲まれていることなどから、インドネシア諸島にはどこにでも生息していると考えられていたツムギアリはの分布を再検討する必要のあることが示唆された。もし、ニューギニアやオーストラリアに近い小スンダ列島にこのアリが分布していないとすると、マルク諸島を通ってアジアからニューギニアに渡った可能性が高くなり、これまでの昆虫分散に関する常識を覆すことになる。軍隊アリとしては、オーストラリアのOnychomyrmex hedleyiとボルネオ島のLeptogenys2種の生態研究を行った。前者は最も原始的な軍隊アリと目されており、1)コロニーサイズは小さい、2)コロニーの移動に定向性はない、3)移動には長距離移動と短距離移動があり、短距離移動は大型獲物の場所にコロニー全体が移動するもの、4)年2回繁殖しており、これによって幼虫の成長がやや同調的など、軍隊アリの進化を考える上で貴重な結果を得た。Leptogenysでは放浪性の種と二次的に放浪性を失って定着型となった種の生態比較を行った。
Glycineによる睡眠時ブラキシズムの発現抑制と睡眠改善効果に関する研究

安静睡眠時の刺激応答性変化に関わるグリシンの中枢作用部位の検討を行った。Saline投与群で、投与前と同様にQS時の開口反射誘発閾値の有意な上昇を認めた。一方、グリシン投与群では、いずれの濃度においても安静睡眠時の開口反射誘発閾値が投与後の安静覚醒時と比較して有意に低下した。また、グリシン投与は睡眠潜時を短縮する傾向を認めたが、微小覚醒の発現率や睡眠時脳波の徐波分布には影響を与えなかった。術後性障害は睡眠障害のみならず、睡眠中の顎運動活性にも一過性の可塑性変化を与えることが示された。三叉神経運動核顎二腹筋領域のグリシン受容体が睡眠時の顎運動活性の調節に積極的に関与していることも示された。我々はこれまでの研究で,ラットの顎運動機能が睡眠時にグリシン神経機構を介した抑制を受けている可能性を報告した。睡眠時の刺激応答性変化に関わるグリシンの中枢作用部位の検討を進めた。5週齢SD系雄性ラットに心電図,筋電図(顎二腹筋前腹,咬筋),脳波,眼電図記録用電極と舌刺激用電極(オトガイ舌筋)を留置した。加えて,両側三叉神経運動核顎二腹筋領域にガイドカニューレを植立し,1週間の回復期間の後に実験を行った。安静覚醒時(QW)にオトガイ舌筋に電気刺激(200 μs,0.2 Hz,5回)を加え,顎二腹筋活動を3/5以上発現させる刺激強度を開口反射誘発閾値(TH)とし,5分間隔で3回計測した(QWB1-3)。その後,安静睡眠時(QS1-3)とその後の覚醒時(QWA1-3)のTHを求め,グリシン(0.2M,0.4 M,0.2 μl/side)を投与し同様の検討を行った。高用量(0.4 M)のグリシン投与群では有意な睡眠潜時の短縮が認められた。また,QS時の開口反射誘発閾値をQWA時ならびにグリシン非投与QS時と比較して有意に低下させた。本研究の結果から,三叉神経運動核のグリシン受容体機構が睡眠時の刺激応答性変化と関わる可能性が示唆された。我々はこれまでの研究で、ラットの顎運動機能が睡眠時にグリシン神経機構を介した抑制を受けている可能性を報告した。睡眠時の刺激応答性変化に関わるグリシン中枢作用部位の検討を進めた。安静睡眠ならびに運動活性は,術後性の疼痛や機能障害よって影響される.このことは,慢性処置を施した実験動物の睡眠覚醒サイクルにおける末梢刺激応答性活性の変調が,術後性回復の影響を強く受けていることを示唆している.術後性の負荷による睡眠障害の回復は末梢刺激応答性の変調を伴い,回復期間の延長により,睡眠の質の向上に伴い顎感覚運動機能の異常活性が正常化することが示唆された.予定していた脳内投与の実験が、実験遂行上のプロトコールの変更に伴い結果をまとめるまでに遅れを生じているため。なお、術後回復による末梢刺激応答性活性の変調に関しては、結果に関して学会発表を行うことができた。近年、炎症・神経因性疼痛・術後性疼痛などによる安静睡眠の障害が報告されたことから、それらの感覚変調も睡眠時の顎運動活性に影響を与える可能性が示された。そこで我々は、ラットの術後期間の違いが安静覚醒時や安静睡眠時の開口反射活性に与える影響を検討した。また、睡眠時の顎運動活性調節にかかわるグリシン神経機構の責任領域の同定も併せて行った。SD系雄性ラットに、イソフルラン全身麻酔下で心電図、筋電図、脳波、眼電図採取用電極、ならびに刺激用電極を埋入した。脳内への薬物投与群に対しては両側三叉神経運動核顎二腹筋領域にガイドカニューレを植立した。術後7日、13日に観察用ケージに入れ、データ計測用ケーブルをコネクタブロックに取り付け、観察・記録を行った。生理学的指標は、5秒epochで解析しスコア化した。安静覚醒時にオトガイ舌筋に電気刺激を加え、3回以上顎二腹筋活動を発現させる刺激強度を開口反射誘発閾値(TH)とし、THならびに誘発された顎二腹筋活動の詳細を5分間隔で3回計測した。その後、自発睡眠下と、その後の覚醒時のTHを同様に求めた。薬物投与群には、更にグリシンを投与し同様の検討を行い、対照としてsaline投与を行った群との比較を行った。この結果から術後性障害は睡眠障害のみならず、睡眠中の顎運動活性にも一過性の可塑性変化を与えることが示された。また、グリシンの脳内投与は同薬を全身投与した際と比較して、開口反射活性をより強く上昇させたことから、三叉神経運動核顎二腹筋領域のグリシン受容体が睡眠時の顎運動活性の調節に積極的に関与していることも示された。しかしながら、グリシンの脳内投与は睡眠潜時や脳波分布には大きな変化を及ぼさなかった。このことは、睡眠の質に関与する神経回路を構成する三叉神経運動核を含む神経核が相互補完的に機能することで、恒常性が保たれている可能性が示唆された。

また、グリシン投与は睡眠潜時を短縮する傾向を認めたが、微小覚醒の発現率や睡眠時脳波の徐波分布には影響を与えなかった。術後性障害は睡眠障害のみならず、睡眠中の顎運動活性にも一過性の可塑性変化を与えることが示された。三叉神経運動核顎二腹筋領域のグリシン受容体が睡眠時の顎運動活性の調節に積極的に関与していることも示された。腹腔内投与から脳内への投与による解析を進め概ね順調に結果を出すことが出来た。結果に関して学会発表を行うことが出来た。グリシン、ベンゾジアゼピン系薬剤の腹腔内・脳内投与による実験を引き続き行い、データの解析を進めていきたい。口腔外科学脳幹部のスライス標本を作製し薬物注入部位の同定に関して併せて進めていく。また他薬剤との比較や手術侵襲による開口反射誘発閾値の変化や睡眠深度の変化に関してより詳細に解析を進めていきたい。購入予定であった物品を実験進度に応じて年度を繰り越して購入予定としたためであり、次年度において、未使用額も加味して使用計画に準じて使用する計画である。未使用額が生じた理由は、購入予定であった物品を実験進度に応じて年度を繰り越して購入予定としたためであり、次年度は研究が本格化し、未使用額については次年度研究費と併せて使用する計画である。実験に必要な消耗品、実験解析機材等の購入費用、論文投稿および別刷り費用等に使用する予定である。研究成果公表のための旅費(国際学会,国内学会)、実験に必要な薬品,消耗品、実験機材等の購入費用、論文投稿および別刷り費用等に使用する予定である。
再生可能エネルギー導入における農山村コミュニティの主体性―小水力発電を事例に―

本研究においては,第一に統計資料より,小水力発電を導入した地域とそうでない地域,および小水力発電を維持している地域と廃止した地域を比較する。次に,統計資料の分析結果とフィールドワークの結果とを合わせて,コミュニティ主体化に重要な社会経済的条件を導出する。第二に,調査対象事例でのフィールドワークを行い,生活環境主義の枠組みにもとづいて分析する。対象事例における多様な住民と外部アクターの言動から各々の「言い分」とその背景にある「経験」を考察する。これにより,コミュニティの対内的・対外的主体性がどのように形成されるかを示す。
近視野光学顕微鏡と有機薄膜を用いた分子シンクロデバイスの構築

1)LB膜を用いた光電荷分離とエネルギー移動消光を組み合わせた蛍光消光の増幅作用系の構築とその超高感度光記録系への応用(1)A-S-D三つ組分子からなる単分子膜系での光誘起電荷分離による長寿命A^-生成と可逆なAへの変換による消去法の確立を行った。(2)蛍光性単分子膜/A-S-D三つ組分子単分子膜積層LB膜の形成を行った。(3)上記積層LB膜へのフォトマスクをとおした光照射による光書き込みと形成されたパターンの蛍光消光の増幅作用を利用した蛍光顕微鏡による超高感度観察を行った。(4)Aへの可逆再生と蛍光パターン消失の蛍光顕微鏡による確認をした。2)走査近視野光学顕微鏡(SNOM)によるナノ書き込みと蛍光による高感度読み出し(1)上記積層LB膜へのSNOMプローブによるナノサイズのパターンの書き込みを行った。(2)上記ナノサイズのパターンの蛍光消光の増幅作用を利用したSNOMによる超高感度読み出しを行った。本研究では、従来の研究成果をさらに発展させて、光等の外部刺激により生起した少数分子の構造、電子状態変化をトリガーとして誘発される分子集合系全体の変化(化学増幅・物理増幅)を利用した「有機薄膜を用いた分子シンクロデバイスを構築すること」を目的としている。すなわち人工光合成用に開発されたA-S-D三つ組分子の光照射下で生成する長寿命電荷分離状態A^--S-D^+が強く着色することを利用して、A^--S-D^+への高効率のエネルギー移動による消光で周囲の蛍光物質の蛍光消光が増幅的に進行することを詳細に検討する。最終的には、この膜系を近視野光学顕微鏡で局所的に光照射し、高感度、高速のナノ光記録を実現することを予定している。本年度は、その第一段階でのA-S-DのA^--S-D^+へ電荷分離素過程の速度論的測定結果、第二段階でのA^--S-D^+からA-S-Dへの電荷再結合過程へ及ぼす環境の効果を調べた。電荷分離過程追跡のためのフェムト秒過渡吸収スペクトル測定はアリゾナ州立大学で、電荷再結合過程追跡のためのナノ秒過渡吸収スペクトル測定は当研究室で行った。
医学的に説明のつかない症状をめぐる診療の会話分析

医学的に説明のつかない症状を抱えて生きる患者は、医師に問題を訴えても身体的異常が見つからず、しばしば心理的問題と見なされて不満を抱くことが指摘されている(Glenton 2003; Lillrank 2003; Nettleton 2006;野嶋2013, 2015; Werner & Malterud 2003)。本年度は、こうした患者の診療経験を他の患者の経験との連続性の中で理解するため、患者が過去に受診した医師・医療機関に関する不満を述べる手続きを分析した。大学病院総合診療科外来でビデオ録画した63の初診場面をデータベースとして、患者が同じ主訴に関して過去に受診した医師・医療機関に関する不満を表明している17の事例を分析対象とした。その結果、他の医師・医療機関に関する不満は、現在の受診の必要性を示して受診の正当化に資するとともに、患者が理性的な患者であるという自己呈示を損なう危険もある行為であることが明らかとなった。また、原因不明の慢性疼痛を抱えた患者の事例の集中的分析からは、患者が他の医師・医療機関に関する不満を述べることの二面性に志向して、不満を表明する位置や発話形式を慎重に選択し、理性的患者としての自己呈示を維持することで、受診の正当性を高めていることが明らかとなった。この事例分析は、医学的に説明のつかない症状を持つ患者の「病人役割獲得をめざした努力」(Glenton 2003)が診療の相互行為の全域的構造および連鎖的構造に媒介されたものであり、診療のそれぞれの時点で立ち現れる相互行為的課題に敏感な形で不満表明の仕方を慎重にバランス調整することから成り立っていることを示している。データ収集はおおむね予定通りのペースで進んでおり、整理済みのデータに予備的分析を施すことで、本年度の目標としていた予備的な分析的知見を得ることができた。さらにデータベースを増やしながら、以下の課題に沿った分析を順次行っていく。1医学的に説明のつかない症状を持つ患者に対して、医師が診断や検査結果(とくに身体的異常が見られないという結果)をどのように伝えており、患者がそれにどのように反応しているか。2医学的に説明のつかない患者の検査希望を医師が不要だと見なすとき、医師は検査しないという提案をいかに行い、両者はその提案を巡ってどのように交渉を行っているか。3医学的に説明のつかない患者に対して医師はどのように心理的治療(心療内科への紹介など)を勧めており、患者はそれにどう反応しているか。海外出張のために計上していた旅費が、当初見込みよりも安かったため。次年度の出張旅費として使用する。
近赤外ビデオ・生体解析による次世代型-注射器の開発

1.近赤外ビデオスコープによる刺入時の問題精査注射針の現状をビデオ画像で精査し、その体内刺入時の組織の破壊と痛みの関係を、皮膚にも透過性のある近赤外を用い、画像解析した。その結果、針先はメスの様に皮膚を切り裂き、その面に入り込む形で針の刺入が進むことが分かった。2.ビデオ-質量分析装置による傷口シリコンオイルの点着確認ビデオ-質量分析装置の完成により、注射刺入皮膚組織の入り口付近や刺入深部の潤滑用シリコン点着量などを測定した結果、挿入とともにシリコンオイルが注射針表層から剥がれるように刺入し、引き抜き後もシリコンは皮膚表面に残っていた。3.タイムラプスビデオ撮影による傷修復機構の解明針の刺入により形成された傷の修復過程を3T3細胞を用いモデル化した。培養シャーレ上の細胞層に針の刺入と同じ線状の傷を引き、間隙への細胞修復展開のスピードを追跡した。その結果、皮膚下に針の刺入により壊されたマスト細胞が存在すると細胞の傷修復時間は加速することが分かった。4.レーザーによる針先の加工痛み軽減の為、針先研磨面のスムース化及び穴空けなどの可能性を探った。NdYAGレーザーは針先研磨面をスムースにし、パワーを上げればミクロの穴まで空けられることが分かった。5.様々な次世代型注射器への改良および特許化今までの研究結果を総合して、減痛あるいは採血・注射操作の安全化に効果のあった幾つかの注射針と注射器について、最終試作を行い、その評価を行った。その結果1)注射針先端の鋭利で、刺入容易な形態への加工、2)注射針先端の斜め切断カット面の内面のスムース化、3)注射針断面の扁平化、4)痛み分散リングを針先にセット、あるいはアッタチメントとした注射器、5)採血用の従来の翼付き針の改良針とそれにチューブで真空採血管ホルダーを短い距離で結合したものをまず、特許化することとした。1.注射器の問題点の抽出日本で使われている市販の注射器特に注射針を購入し、同時に、注射についてのドクター、看護婦、ディーラーに対する聞き取り調査を行った。その結果、痛くない注射器にはメーカーの差があり、Terumo社のが少し良いこと、小さな注射針ほど痛くない事、翼付針がより痛くない操作が可能である事など、シリコンコートが大切等の情報が得られ、JMSとその結果について討議した。2.近赤外ビデオスコープの開発による体内刺入時の観察痛くないと言われている注射針の針先をビデオで、後で電子顕微鏡で精査した所、針の研ぎ面の形状には、進化があり、現在ではどのメーカーも同一形状を採用しているものの、刃先以外の面の後処理には、少しの差があった。痛くないメーカーの後処理は丁寧で、表面の平滑化が計られて居た。刃先は鋭く、それ以外は滑らかに加工することが重要であることがわかった。近赤外ビデオスコープの開発による体内刺入時の観察の結果、注射針は刃先の斜面に沿って丁度楔の様に皮膚内に入り込み、その両端は切削され中心部は針先穴の上面で切削された皮膚が引っかかることがあることがわかった。従って斜面の角度の緩やかな方がよりスムースに入るが、血管内に留置される場合はその長い挿入面により血管内の血流を阻害する可能性があることがわかった。3.改良注射針の試作断面が横広で、切削中心部は針先穴の上面で切削された皮膚が引っかかる事のない針を試作し、その性能を評価した。引っかかりもなく、入りはスムースであるが、横広になった分の研磨をすればさらにスムースになることがわかった。今後更に改良を加え試作を続ける。1.近赤外ビデオスコープの開発による体内刺入時の問題解析11年度研究の問題点として、実体顕微鏡レンズが近赤外対応でなく、皮膚内透過が不十分であったので、購入し、更に注射針挿入時の組織破壊と針先形状の関係を研究した。またその時、針が皮膚組織を破り、血管を捉え、破り、注射液がどの様に流れるか、またその時かかる応力や痛みを増幅器で増幅し波形解析した結果、刺入時と血管刺入時に、大きな応力がかかることがわかった。注射液の流れは、小径のものは問題ないが、大径の場合、血管の流れを一時的に止めることがあり、大容量注入針は改善を施す事が必要である事が分かった。破壊組織周辺に転着した針のコーティング剤の場所と量およびその組織修復への影響を、ビデオ-質量分析装置を質量分析デジタルオシロスコープ購入により完成させ計測した結果、表皮に最も多く転着していることがわかった。これらの解析から、現在、注射針の新しい形態と機能について、特許化を検討中である。2.改善型注射器の開発と問題の解析検討され、考案されたいくつかのアイデアについて試作を開始したが、これは、特許対象となるため、内容はここで記さず、特許化の後、次年度最終報告で述べる。3.改善型注射器の総合評価この様な試作注射針の効果を、色々なデータを元に総合的に現在評価しており、最終年度の計画を立案中である。

2.ビデオ-質量分析装置による傷口シリコンオイルの点着確認ビデオ-質量分析装置の完成により、注射刺入皮膚組織の入り口付近や刺入深部の潤滑用シリコン点着量などを測定した結果、挿入とともにシリコンオイルが注射針表層から剥がれるように刺入し、引き抜き後もシリコンは皮膚表面に残っていた。3.タイムラプスビデオ撮影による傷修復機構の解明針の刺入により形成された傷の修復過程を3T3細胞を用いモデル化した。培養シャーレ上の細胞層に針の刺入と同じ線状の傷を引き、間隙への細胞修復展開のスピードを追跡した。その結果、皮膚下に針の刺入により壊されたマスト細胞が存在すると細胞の傷修復時間は加速することが分かった。4.レーザーによる針先の加工痛み軽減の為、針先研磨面のスムース化及び穴空けなどの可能性を探った。NdYAGレーザーは針先研磨面をスムースにし、パワーを上げればミクロの穴まで空けられることが分かった。5.様々な次世代型注射器への改良および特許化今までの研究結果を総合して、減痛あるいは採血・注射操作の安全化に効果のあった幾つかの注射針と注射器について、最終試作を行い、その評価を行った。その結果1)注射針先端の鋭利で、刺入容易な形態への加工、2)注射針先端の斜め切断カット面の内面のスムース化、3)注射針断面の扁平化、4)痛み分散リングを針先にセット、あるいはアッタチメントとした注射器、5)採血用の従来の翼付き針の改良針とそれにチューブで真空採血管ホルダーを短い距離で結合したものをまず、特許化することとした。