hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超流動ヒートパイプを応用した新しいタイプの衛星搭載用磁気冷凍機の開発

超流動ヒートパイプを応用した断熱消磁冷凍機(ADR)の開発の為、超流動ヒートパイプの基礎研究から実機検証までを行った。超流動ヒートパイプにおける充填物の影響、臨界熱流量の差異、入熱方法の影響、重力方向依存性等について調べた。また、本方式を採用したADR用の常磁性塩ユニットを製作し、従来型との比較を行った。ここで超流動ヒートパイプは従来型に比べ2桁以上高い実効的熱伝導率を得、その有効性を示した。今後、さらに精度の高い臨界熱流量の予測を可能にする詳細な伝熱機構についての調査、ADRの冷凍サイクルの試験が課題として残った。近年目覚しい発展を遂げる超伝導検出器を天文科学衛星に搭載するため、0.1K級冷凍機が求められている。そこで、重力の影響を受けない、長寿命、高信頼性などの宇宙利用に最適である磁気冷凍機、特に断熱消磁冷凍機(以下ADR)の開発が必要であり、小型化、性能向上が不可欠である。ADRは磁気熱量効果を用いた冷凍機である。常磁性塩の電子スピンを外部磁場で制御することでエントロピーを変化させる。しかしながら、極低温領域においては、使用可能な常磁性塩の熱伝導が著しく悪く、冷凍サイクルが長時間になり、冷却能力を制限している。そこで、超流動ヒートパイプを応用した断熱消磁冷凍機(ADR)の開発の為、超流動ヒートパイプの基礎研究から実機検証までを行った。また、この研究成果の発展として、極低温用熱交換器としてのHe II応用を広げる元となるデータベースが出来た。臨界熱流量を大幅に増加する製作方法を確立されれば、他分野においても、銅ヒートリンク等の伝熱の代替素子としての展望も開ける可能性が示された。超流動ヒートパイプの試験用チャンバーを製作した。簡便に実験が繰り返せるように、ガラスデュワーに真空チャンバーを沈め、この中に試験の心臓部であるヒートパイプ容器を製作した。また、途中に圧力をモニターしたバッファータンクを介してガスを封入する事で、ガスの正確な封入量を決定するなどのガス導入側のセットアップも完成した。これにより、ヒートパイプ内にヘリウムガスを、室温部から調節して封入できる。また、ADRの運転サイクルの中で、励磁の際、発熱する常磁性塩を模擬して実験を行う為の、発泡金属を用いたヒータを製作した。発泡金属は非常に空隙率が高く、ほぼ一様な空孔が空いており、電気抵抗も比較的高い。本研究では、その中でも比較的抵抗率の高いSUS316材の発泡金属を選定した。これにより、数Aクラス程度の電流源を用いることで、ヒータとしての十分機能させることが出来るようになった。そして、これらの超流動ヒートパイプの熱流動実験のセットアップを完成させ、動作試験を完了している。一方で、比較実験の為に従来型の断熱消磁冷凍機のクロムカリウム明礬ソルトピルについて、実効的な熱伝導率測定を行った。これにより、従来型の放電加工による乾山のような形状に加工した熱交換用の無酸素銅では、クロムカリウム明礬と銅表面との界面抵抗が大きく、極低温において熱伝導の非常に高い4Nクラスの無酸素銅に使った場合でも、熱伝導の悪さは改善しなかった。一方で、本研究のアイディアである高圧ヘリウムガス封入型のソルトピルシェルの加工にもトライし、現在製作を完了し、測定準備にかかっている。今年度初旬については、2010年3月11日に起こった大地震の影響により、研究の基盤である実験室の機能を回復する事に注力した。そのため、研究の開始は概ね23カ月遅れて始まったため、大きく計画から遅れることとなった。また、使用予算が3割減額の可能性がある為、使用を留まるよう指導されていたため、外注によって製作しようとしていたいくつかの機械部品を内作にする、校正済みの温度計を購入予定だったものを実験室で校正するなど、減額しないとの通知が来るまで、手間をかける方向に計画の変更を行って対処していた。この事も研究計画から遅れた原因である。常磁性塩ペレットと配し、Heガスを封じ切りで作成した常磁性塩ユニットの基礎データとして、ガス封入量を変えたいくつかのソルトピルユニットについて、実効的熱伝導率の測定を行う。また、前年度から継続して超流動ヒートパイプの熱流動現象を正確に知る為、ガス量を逐次変化させられる試験装置によって、設計指針に資するデータの蓄積をすすめる。

また、超伝導磁石を用いて、励磁、消磁する中で性能試験を行う。この際、超伝導磁石を用いた熱伝達試験は、協力を得られる高エネルギー加速器研究機構から施設提供を受ける。常磁性塩容器の製作、真空チャンバー改造を行う。また、実験に液体ヘリウム、ガスヘリウムを使用する為、この経費に多く研究費を使用する予定である。また、成果発表に使用する予定である。
イトマキフグ科魚類の系統分類学的研究

上記の種類のうち、Kentrocapros sp.はニュージーランド近海から採集された未記載種である。また、Kentrocapros spilonotusは従来Aracanaに含められていたが、完模式標本と追加標本を調査した結果、Kentrocaprosに含めるべきことが明らかとなった。また、Kentrocapros flavofasciatusは日本近海および東シナ海、南シナ海からのみ知られていたが、今回の研究で南半球にも分布することが明らかとなった。本科魚類のうち、Anoplocapros,Aracana,Caprichthys,CapropygiaおよびPolyplacaprosに含まれる種類はすべて南半球のオーストラリアおよびニュージーランドの周囲にのみ分布し、北半球には分布しない。また、Kentrocaprosのうち、K.flavofasciatusとK.sp.も南半球のニューカレドニアとニュージーランドから採集されている。すなわち、オーストラリア近海が本科魚類の分布の中心地であることが明らかとなった。本年度は日本周辺、オーストラリア、ニュージーランド、およびハワイ諸島などに分布する太平洋産イトマキフグ科魚類の標本の形態学的調査を行なった。日本産の標本は九州で採集したものと国立科学博物館および北海道大学水産学部に保管されているものを使用した。外国産の種類については、遠洋水産研究所に保管されているものを中心にして調査したが、オーストラリア博物館、ニュージーランド国立博物館および米国国立自然史博物館に保管されている標本を借用して調査した。その結果、これまでハワイ諸島周辺から2個体のみが知られていたAracana spilonotaは体を包む骨板の特徴によってイトマキフグ属Kentrocaprosに分類されることが明らかになった。また、本種の標本を新たに10個体入手できたので、形態学的特徴を詳しく調べることができた。ニュージーランドとオーストラリアからは従来イトマキフグ属は報告されていなかったが、未記載種が分布することが明らかになった。本種は体の横断面が六角形で、体を包む骨板の側隆起と腹側隆起に棘をもたないのでイトマキフグ属に分類される。本種は背側隆起の中央部に1本の小棘をもつ点で日本産のイトマキフグに似るが、体の色採は日本周辺に分布するキスジイトマキフグとインド洋産のKentrocapros rosapintoに似ている。オーストラリア産のイトマキフグ科魚類は5属8種に分類されることが明らかになった。このうちAnoplocaplosinermisはA.robustusと同種ではないかと考える研究者もあったが、骨板表面の特徴や体の色彩が異なり両者は別種であることが明らかになった。分布においても2種は異なり、前者はオーストラリア東岸に生息し、後者は西岸に生息する。本年度はイトマキフグ属Kentrocaprosを中心にして研究を行った。その結果、本属には1新種を含む4種が存在することが明らかになった。本属には従来イトマキフグKentrocaprosaculeatus、キスジイトマキフグKentrocapros flavofasciatusおよびKentrocapros rosapintoの3種のみが知られていた。この内、日本周辺に分布するイトマキフグKentrocapros aculeatusは普通に採集される種類で、大陸棚上に生息する。本種は体を覆う骨板の背側隆起と腹側隆起に棘をもち、体高が高い(体長は体高の1.5-2.3倍)という特徴をもつ。日本沿岸と東シナ海および南シナ海に分布するキスジイトマキフグKentrocapros flavofasciatusは従来7個体のみが知られているだけであった。本種は骨板の隆起上に棘をもたず、鰓孔がわずかに傾き、眼の後半分の下方に位置する点で他種から識別される。本研究によって、本種がオーストラリアの東岸およびニューカレドニアにも分布することが明らかになった。したがって、本種はantitropicalな分布をするものと考えられる。Kentrocapros rosapintoは南アフリカ周辺およびインド洋西部のサヤデマルハ・バンクから知られているのみであった。本研究によって新たにインド洋のローリー礁およびモルジヴにも分布することが明らかになった。本種はキスジイトマキフグに近似するが、鰓孔が垂直で、眼の後縁下に位置することで識別される。また、本研究によってニュージーランドから本属の未記載種が発見された。この未記載種は、骨板の背側隆起上に棘をもつ点ではイトマキフグに似るが、体高が低く、体に多数の黄色点をもつことで識別できる。
プラナリアとナメクジウオを用いた脳の形態進化と分子進化との連関の解析

本研究では、プラナリアとナメクジウオを用いて脳の進化を形態的および分子進化的に考察することを目的として行った。本年度の成果は、プラナリアの集中神経系の構造が、脊椎動物の神経板期胚に出現する一次神経系の構造に酷似していることを分子マーカーを用いて明らかにするとともに、さらに、それらが形態的に酷似しているだけではなく、遺伝子プログラム的にも相同といって良いことを明らかにした。具体的には、プラナリアより、Otx-A, Ota-B, Otpといった脊椎動物の中枢神経系の形成に関連することが知られている遺伝子をクローン化することに成功し、その全長構造を明らかにし、プラナリアにおいてそれらの脳形成関連遺伝子がすでに存在していることを示した。さらに、それらの遺伝子の発現パターンをwhole mount in situ hybridizationによって解析し、それらの遺伝子がプラナリアの脳で発現し、かつ、その3種の遺伝子が脳内の部域に応じた発現の住みわけがおきていることを明らかにした。これらの事実は、これらの遺伝子が、プラナリアに存在するだけでなく、すでに脳のパターン形成に関与していることを示していると考えられる。また、一連のこれらの研究は、複雑な脊椎動物の脳を分子レベルで理解するにあたり、プラナリアを基本に脳の形成の基本プログラムを理解し、その上に、脊椎動物の脳を進化させるためにリクルートされた遺伝子を明らかにするという新しい脳研究の道を開いたと考えられる。さらに、本研究では、プラナリアの進化的な位置を明らかにするために、プラナリアよりEF-1およびEF-2遺伝子をクローン化し全長構造の決定を行い、分子系統樹の作成した。その結果、両遺伝子とも、プラナリアが先口動物と後口動物が分岐する以前に位置することが確かめられ、プラナリアを基本に脊椎動物の脳の進化を論じても、何ら的はずれでないことも確かめた。
Apert症候群疾患遺伝子を応用した顎下腺における上皮間葉相互作用の解明

Apert症候群は頭蓋冠早期癒合症、四肢の合指症を主症状とする先天性疾患で、線維芽細胞増殖因子2型受容体(FGFR2)の一塩基変異(S252WまたはP253R)が原因とされている。Apert症候群患者で唾液量が増大している所見が臨床経験から示唆されるが臨床的及び基礎的報告はない。またFGFR2を介する情報伝達は唾液腺の発生に関与していることが知られている。今回使用したApert症候群モデルマウス(Apマウス)はApert症候群患者の3/4に認められるFGFR2の遺伝子変異(S252W)によりFGFR2の機能亢進を示す。このApマウスをFGFR2の機能亢進モデルとして顎下腺におけるFGFR2の役割を検索し、Apert症候群の病態解析を行ったACTB-Cre+/+マウスとFGFR2+/Neo-S252Wを交配して得た、Apマウスを実験群、ACTB-Cre+/ーマウスを対照群として使用した。生後1日齢で、頭部を摘出し、パラフィン包埋後矢状断で薄切し、HE染色を行い、顎下腺を観察した。小葉の数、小葉の総面積、小葉の平均面積と顎下腺の単位面積あたりの実質が占める割合を、画像解析ソフトウェア(ImageJ)を用いて計測した。統計的解析はMann Whitney Utestを行い、有意水準はP<0.05とした。小葉の数はApマウスで少なかった。小葉の総面積に有意差は認めず、小葉の平均面積はApマウスで大きかった。顎下腺の単位面積あたりの実質が占める割合はApマウスで大きく、これはFgfr2bノックアウトマウスで顎下腺の上皮性細胞の増殖が抑制されるため実質が小さいという報告と整合性のある結果だった。Apマウスでは、FGFR2機能亢進が原因と思われる顎下腺の形態変化が示され、上皮性細胞の増殖が亢進している可能性が示唆された。
VR体験者が本物性を感じる動作表現のためのCGアバタの操作支援技術の研究

本研究では、VR体験者が対面するCGアバタの動作表現に本物性を感じられるアバタ動作の操作支援技術を確立する。アバタはVRにおける人の代替映像として用いられ、モーションキャプチャ技術を用いて操作者の動作情報を取得しCGアバタモデルに反映することで構成される。その際、動作情報の誤認識等により生じる姿勢の破綻や細かな動作表現の欠落、およびVR空間における体験者との位置姿勢や応答の不一致による整合性の欠如から動作表現の本物性が低下する。そこで,これまで検討を進めてきたアバタの破綻姿勢の補正技術を基に、動作表現の高精度な自動補正と、VR空間のコンテキストに基づいた適応的な動作表現の自動付与により本物性と整合性を保持したアバタ動作を構成する。これにより、アバタ操作者はVR空間における整合性を意識した詳細な演技による操作を必要とせず、かつVR体験者に本物性を感じさせるアバタ動作表現を提示することを可能にする。平成30年度は、これまでの取り組みを基に、操作者の全身または任意の身体部位による動作入力から、破綻および欠落動作情報の自動補正によるアバタの全身動作を構成技術に取り組んだ。従来手法では入力姿勢から推定した高信頼度部位の姿勢を基に、実験的に求めた評価関数を用いて蓄積動作群から類似単位動作を選出し補完処理に用いることで姿勢破綻を抑制したアバタ動作を構成していた。本手法ではより高精度かつ操作者の操作意図が反映されたアバタ動作を構成するために、多数の高精度の教師動作データと任意の関節部位が破綻あるいは隠蔽されていると仮定して作成した操作者の入力動作データを用いて、機械学習手法により補完に用いる類似姿勢算出のための類似姿勢推定モデルと重み係数を導出した。平成30年度に計画していた機械学習を用いた手法の取り組みについて計画通り研究を実施し一定の成果が得られた。平成30年度は従来研究との比較のため既取得済みのモーションデータによる実験と評価にとどまったが、今後は多種のモーションデータを取得し計画に沿って研究を進めていく。(理由)H30年度に購入を予定していたラップトップPCの購入を次年度に持ち越したことと、H30年度における成果発表のために確保していた旅費等が見込みより少額で済んだため。(使用計画)次年度に購入を持ち越したラップトップPCの購入手続きを進める。また、今年度の成果発表の旅費等に使用する。
自閉症スペクトラム障害の早期発見・介入を目指した社会認知神経科学研究

本研究では、自閉症者における他者に対する選好の弱さに着目し、他者の顔を注視したり、他者とアイコンタクトをとることによって、対人コミュニケーションや学習に重要な役割を果たしていると考えられる模倣行動が向上するか検討を行ってきた。ライブ呈示・ビデオ呈示による実験の結果、自閉症児は定型発達児にくらべると、手のポーズの模倣に困難を示すが、対面している他者とアイコンタクトをとることで、よりモデルの手のポーズと一致した模倣をするという結果が得られた。よって、自閉症児において、他者の顔に注意を向けること、他者とアイコンタクトをとることは、とくに重要だと考えられる。一連の結果は、現在療育の一貫として行われている他者と視線を合わす訓練を支持するものであるが、その一方で自閉症児が他者の視線、とくに実際の人物と対面した際のアイコンタクトをどのように捉えているか、これまで検討されてこなかった。そこで、今年度は、液晶シャッターを用い、実際に対面したモデルの視線方向に対する生理的な反応(心拍)を計測した。その結果、自閉症児も定型発達児も、よこ向きの目の顔にくらべて正面向きの目の顔を見た後、心拍数が減少すること、また、定型発達児では、正面向きの目の顔を見た直後.急激に心拍数が減少するのに対し、自閉症児では、ゆるやかに心拍数が減少することが分かった。よって、心拍数の減少という結果から、アイコンタクトをとっている顔に対して、自閉症児も定型発達児も注意が高まっていることが示唆され、アイコンタクトに紺する生理的な反応は、自閉症児と定型発達児で大きな差はないことが考えられる。(抄録なし)本研究では、自閉症者における他者に対する選好の弱さに着目し、他者の顔を注視したり、他者とアイコンタクトをとることによって、対人コミュニケーションや学習に重要な役割を果たしていると考えられる模倣行動が向上するかを検討した。これまで、自閉症児では手のポーズの模倣は困難であること、モデルと対面した状況では逆さバイバイのように、手を裏返して模倣する頻度が高いことが報告されている。本年度の実験では、小学生の自閉症児・定型発達児を対象として、対面しているモデルとアイコンタクトをとっている時ととっていない時で、手のポーズの模倣に違いが見られるか検討した。その結果、全体的に定型発達児のほうが自閉症児よりも、モデルの手のポーズと一致した模倣を行い、先行研究の結果が追認された。一方、自閉症児・定型発達児ともに、アイコンタクトあり条件のほうがアイコンタクトなし条件より、モデルの手のポーズと一致した模倣行動を行うことが示された。さらに、自閉症児ではアイコンタクトなし条件よりアイコンタクトあり条件で、手のひらの向きもよりモデルと一致した模倣を行っていることが分かった。自閉症児において、対面している他者とアイコンタクトをとることで、よりモデルの手のポーズと一致した模倣をするという結果は、療育にも活かせる知見であり、本研究は基礎研究と臨床現場との橋渡しとなる重要な研究だと考えられる。今後はアイトラッカーを用いて他者の顔への注視パターンと模倣行動の関係をより詳細に検討したい。本研究では、自閉症者における他者に対する選好の弱さに着目し、他者の顔を注視したり、他者とアイコンタクトをとることによって、対人コミュニケーションや学習に重要な役割を果たしていると考えられる模倣行動が向上するかを検討した。昨年度の実験により、自閉症児は定型発達児にくらべると、手のポーズの模倣に困難を示し、モデルと対面した状況では逆さバイバイのように、手を裏返して模倣する頻度が高いことという先行研究の結果が追認された。しかし、対面しているモデルとアイコンタクトをとっている時ととっていない時で比較すると、自閉症児ではアイコンタクトなし条件よりアイコンタクトあり条件で、手のひらの向きもモデルとより一致した模倣を行っていることが分かった。今年度は、昨年度の統制実験として、刺激は映像で呈示し、アイトラッカーを用いて刺激呈示中の眼球運動も計測した。その結果、昨年度と同様に、自閉症児・定型発達児ともに、アイコンタクトあり条件のほうがアイコンタクトなし条件より、モデルの手のポーズと一致した模倣行動を行うこと、さらに、自閉症児ではアイコンタクトなし条件よりアイコンタクトあり条件で、手のひらの向きもモデルとより一致した模倣を行うことが示された。また、自閉症児では、アイコンタクトなし条件よりアイコンタクトあり条件で、モデルの顔に対する注視量が多いことが分かった。自閉症児において、対面している他者とアイコンタクトをとることで、よりモデルの手のポーズと一致した模倣をするという今年度までの結果は、現在療育の一貫として行われている他者と視線を合わす訓練の裏づけともなると考えられる。以上の成果は、2013年5月にSan Sebastianで開かれる12th Inteational Meeting for Autism Researchで、ポスター発表として採択された。

一連の結果は、現在療育の一貫として行われている他者と視線を合わす訓練を支持するものであるが、その一方で自閉症児が他者の視線、とくに実際の人物と対面した際のアイコンタクトをどのように捉えているか、これまで検討されてこなかった。そこで、今年度は、液晶シャッターを用い、実際に対面したモデルの視線方向に対する生理的な反応(心拍)を計測した。その結果、自閉症児も定型発達児も、よこ向きの目の顔にくらべて正面向きの目の顔を見た後、心拍数が減少すること、また、定型発達児では、正面向きの目の顔を見た直後.急激に心拍数が減少するのに対し、自閉症児では、ゆるやかに心拍数が減少することが分かった。よって、心拍数の減少という結果から、アイコンタクトをとっている顔に対して、自閉症児も定型発達児も注意が高まっていることが示唆され、アイコンタクトに紺する生理的な反応は、自閉症児と定型発達児で大きな差はないことが考えられる。本研究は、実際に参加者とモデルが対面して模倣課題を行うライブ課題(実験1)であるが、その後、統制された刺激呈示(映像)による追加実験(実験2)も実施することができた。実験2では、実験1の主要な結果が追認され、両実験をまとめて国際学術誌に投稿できるため。今年度、昨年度の結果が追認でき、アイトラッカーを用いたことで注視パターンも計測できたので、研究結果はより頑健なものになったと考えられる。昨年度と今年度の結果をまとめて国際学術誌に論文投稿できるため、達成度はおおむね順調に進展していると考えている。今後は、自閉症の早期発見・早期療育のためにも、より低年齢の自閉症幼児を対象として、自閉症の状態像を定量的に実証する基礎研究や、アイコンタクトなどに対する社会的反応の促進について検討してきたいと考えている。これまで以上にサンプル数を確保することが難しくなるため、他研究機関との連携を増やして共同研究も行っていきたい。また、自閉症者では顔処理に関して、行動データでは統制群と差が見られない場合でも脳機能データでは差が見られるなど、両者に乖離が生じる報告がなされている。青年期・成人期の自閉症者を対象として、顔に対する注意や顔処理に関して、アイトラッカーを使った注視パターン、脳波計測などによる脳機能データから検討していきたいと考えている。今後は、より低年齢の自閉症幼児から青年期・成人期の自閉症者を対象として、他者に注意を向けることと社会的反応の促進について検討してきたいと考えている。他研究機関との連携を増やして、幅広い年齢層の自閉症者を対象に共同研究も行っていきたい。また、自閉症診断の補助として国際的に使用されているADOS (Autism Diagnostic Observation Schedule)を研究データに含められるようにしたいと考えている。(抄録なし)
ファイバー形ポッケルス素子を利用した新しい高電圧直接測定装置の試作

本研究は「高電圧を分圧し、低電圧にして測定する」という従来の概念を変え、「高電圧を直接測定する」という発想に基づいて、ポッケルス素子利用の新しい高電圧測定装置を提案し、試作することを目的としている。本研究で得られた成果は以下の通りである。1.種々のポッケルス結晶について、電圧測定が可能となる光の伝搬方向の解析を行い、また、ファイバ状結晶の製作可能性についても検討を加えた結果、BGO(Bi_4Ge_3O_<12>)を用いてファイバ結晶の作成することにした。2. BGOを用いて、直径0.9mm、長さ40mmのファイバ結晶の作製に成功した。3.ファイバ形ボッケルス結晶、光学系(光源、光ファイバ、受光部)、高電圧印加部(電極、ブッシング)、測定部収納容器から構成される新提案の高電圧測定器の試作を行った。4.半波長電圧の測定値は理論的に予想される値より1桁程度大きいことが明らかになった。その原因としては、ファイバ結晶の成長過程で生じる結晶内の残留応力などが考えられるが、再現性が確認できるので高電圧測定用の結晶としては有利な半波長電圧を有していると評価できる。5.センサシステムは、電圧が結晶の軸方向全体に印加されることから、原理的に近接物体の影響を全く受けないという、従来の高電圧測定器では実現できない特長を実験的に検証できた。6.雷インパルス電圧の測定結果から、従来のポッケルスセンサでは不可避であるインパルスのピーク以降に現れる振動成分の重畳現象が観測されないことを明らかにした。7.直流、交流、インパルス電圧に加えて、立ち上がり3nsの直角波電圧にも正確に応答していることから、直流から100MHzまでの広周波数帯域を有していることを示した。本年度は、新しい高電圧測定装置の基本原理および各要素の構成を検討した後、各要素の設計、特性評価を行い、システム全体の設計を終えた。それらの成果は以下の通りである。2.BGOファイバ結晶を試作した結果、第1段階としては直径0.9mm、長さ40mmの結晶が作製可能であることが明らかになり、実際に試作に成功した。長さに関しては、製作法の改良により100mmまで可能であるとの結論に達した。ただし、ファイバ結晶に導波路構造を持たせる点については、結晶成長法に新たな技術革新を必要とすることから、今後の課題とすることにした。3.光学系について検討を行った結果、SLDを光源とし、入射側に偏波面保存ファイバ、出力側には大口径のマルチモードファイバを用いることにした。また、ファイバ結晶に光を伝搬させるコリメータシステムを設計し、製作を行った。4.高電圧印加部の電界計算を行って電極の形状を設計し、試作を完了した。また、測定部を収納する容器に充填するSF_6ガスの圧力を1気圧とし、収納容器の設計、製作を行った。5.測定システム全体の最終設計を行い、測定システムの組み上げ、調整を進めている。

本研究は「高電圧を分圧し、低電圧にして測定する」という従来の概念を変え、「高電圧を直接測定する」という発想に基づいて、ポッケルス素子利用の新しい高電圧測定装置を提案し、試作することを目的としている。本年度は、昨年度に試作を行った測定システムについて、各種高電圧電源を用いシステムの応答特性試験等を実施し、目標とする性能の確認を行い、最終的に本手法の有用性を検証した。それらの成果は以下の通りである。1.ファイバ形ポッケルス素子、光学系(光源、光ファイバ、受光部)、高電圧印加部(電極、ブッシング)、測定部収納容器から構成される新提案の高電圧測定器の試作を完了した。使用したファイバ状BGO単結晶は直径1mmで、また長さはz軸方向に成長できる現在の所の最大長である40mmとした。2.半波長電圧の測定値は理論的に予想される値より1桁程度大きいことが明らかになった。その原因としては、ファイバ結晶の成長過程で生じる結晶内の残留応力などが考えられるが、再現性が確認できるので高電圧測定用の結晶としては有利な半波長電圧を有していると評価できる。3.センサシステムは、電圧が結晶の軸方向全体に印加されることから、原理的に近接物体の影響を全く受けないという、従来の高電圧測定器では実現できない特長を実験的に検証できた。4.雷インパルス電圧の測定結果から、従来のポッケルスセンサでは不可避であるインパルスのピーク以降に現れる振動成分の重畳現象が観測されないことを明らかにした。5.直流、交流、インパルス電圧に加えて、立ち上がり3nsの直角波電圧にも正確に応答していることから、直流から100MHzまでの広周波数帯域を有していることを示した。6.測定電圧のダイナミックレンジの拡大する新しい手法について提案を行った。
オートファジーに注目した脳内鉄蓄積病原因遺伝子の機能解析

本研究はNeurodegeneration with brain iron accumulation (NBIA)原因遺伝子群の機能解析をオートファジーとの連関に注目して行った。siRNAを用いたNBIA原因遺伝子群のノックダウン(KD)を試みたところ、FTL、PANK2、COASYのKDによりオートファジーへの影響が認められた。CRISPR/Cas9を用いて作成したFTLノックアウト(KO)細胞を解析したところ、フェリチノファジーの低下、ミトコンドリア機能の低下、酸化ストレスに対する耐性の低下が認められた。これらの表現型がNBIA病態発症メカニズムと関連していると考えられる。稀少疾病である脳内鉄蓄積を伴う神経変性症候群(NBIA)はジストニア、パーキンソニズムなどに加え高次機能障害を伴う遺伝性神経変性疾患であり、大脳基底核に鉄が沈着することが特徴とされるが、その発症機序は不明である。現在までに報告されているNBIAの原因遺伝子は1ミトコンドリアにおける補酵素A(CoA)の生合成に関与するもの(PANK2、COASY)、2リン脂質の代謝に関わるもの(PLA2G6、FA2H)、3鉄代謝に関与するもの(FTL1、CP)、4オートファジー・ライソソームに関わるもの(WDR45、ATP13A2)、5機能不明なものに大別出来る。本研究課題は、細胞内大規模分解系であるオートファジーが細胞内鉄代謝に重要な役割を持つことに着目し、NBIA原因遺伝子群の機能解析をオートファジーとの連関に注目して行うことを目的としている。NBIAの原因遺伝子の一つでありフェリチン軽鎖をコードしているFTL1をノックダウンした細胞では、鉄キレート剤処理により誘導されるオートファジーによるフェリチンの分解が抑制され、ベルリンブルー染色により染色される3価鉄の蓄積が認められた。この結果はFTL1ノックダウンによりフェリチン複合体形成に破綻が生じ、鉄不足時においてオートファジーを介した鉄代謝が正常に働かなくなることを示している。また、CoAの生合成に関わるNBIA原因遺伝子PANK2およびCOASYのノックダウンにより、リソソームの増加、富栄養状態でも誘導される基底レベルのオートファジーの低下が起こることを見出した。この表現型に関わる分子機構については現在解析中である。以上のことから、少なくともNBIA原因遺伝子の一部がオートファジーと密接に関係していることが確認できた。H27年度はNBIA原因遺伝子群のノックダウンを行ってきた。その一部に関しては前述したような表現型が認められた。また、その他のものに関しても現在解析中であり、当初の予定通りH28年度中も解析を継続する。また、FTL1、PANK2に関してはノックアウト細胞の作成を行っている。現在までに報告されているNBIAの原因遺伝子は1ミトコンドリアにおける補酵素A(CoA)の生合成に関与するもの、2リン脂質の代謝に関わるもの、3鉄代謝に関与するもの、4オートファジー・ライソソームに関わるもの、5機能不明なものに大別出来る。本研究課題は、細胞内大規模分解系であるオートファジーが細胞内鉄代謝に重要な働きを持つことに着目し、NBIA原因遺伝子群の機能解析をオートファジーとの連関に注目して行うことを目的としている。前年度までに、siRNAを用いた解析から、NBIA原因遺伝子のうちFTLおよびPANK2がオートファジーと密接に関係していることを報告した。本年度はゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を用いてFTLとPANK2のノックアウト(KO)細胞の樹立を行った。FTL KO細胞ではFTLのsiRNA処理条件と類似の表現型、すなわち細胞内に鉄を貯蔵する働きのあるフェリチン複合体の形成不全、鉄キレート剤処理により誘導されるオートファジーによるフェリチン(FTH)の分解の抑制が観察された。PANK2 KO細胞においても、siRNA処理によって観察された、リソソームの増加および基底レベルのオートファジーの低下が認められた。これらの細胞を用いて更なる解析を現在進めている。H28年度はNBIA原因遺伝子群のうち、FTLとPANK2のノックアウト細胞を樹立し、これらの細胞の表現型解析を行ってきた。当初の予定では、H28年度中に複数のNBIA原因遺伝子ノックアウト細胞を樹立する予定だったので、ある程度の目標を達成できたと認識している。また現在、その他の遺伝子に関しても現在ノックアウト細胞の樹立を試みている。また、これらの細胞を用いた分子機構の解析をH28、H29年度に予定していたが、その一端は既に明らかになってきているため、H29年度中に学術論文として報告出来るようにより一層研究を進めていく予定である。本研究課題は、細胞内大規模分解系であるオートファジーが細胞内鉄代謝に重要な働きを持つことに着目し、NBIA原因遺伝子群の機能解析をオートファジーとの連関に注目して行うことを目的として開始した。

本年度は、前年度までにCRISPR/Cas9を用いて作成したフェリチン軽鎖(FTL)およびPANK2ノックアウト(KO)細胞を作成したが、より表現型が顕著であったFTL KO細胞(細胞内に鉄を貯蔵する働きのあるフェリチン複合体の形成不全、鉄キレート剤処理により誘導されるオートファジーによるフェリチンの分解の抑制が起こる)の解析に集中し研究を行った。これらの表現型が起こるメカニズムについて検討したところ、FTL KOによって、鉄キレート剤処理により誘導されるオートファジーのフラックスの低下が起こっていることが明らかとなった。しかしながら、栄養饑餓によって誘導されるオートファジーのフラックスにはFTL KOは影響しなかった。また、FTL KOはフェリチン分解のアダプターであるNCOA4の発現には影響しなかった。これらのことから、フェリチンのオートファジーによる分解において、FTLがその調節に関わる機能を有していることが示唆された。本研究はNeurodegeneration with brain iron accumulation (NBIA)原因遺伝子群の機能解析をオートファジーとの連関に注目して行った。siRNAを用いたNBIA原因遺伝子群のノックダウン(KD)を試みたところ、FTL、PANK2、COASYのKDによりオートファジーへの影響が認められた。CRISPR/Cas9を用いて作成したFTLノックアウト(KO)細胞を解析したところ、フェリチノファジーの低下、ミトコンドリア機能の低下、酸化ストレスに対する耐性の低下が認められた。これらの表現型がNBIA病態発症メカニズムと関連していると考えられる。現在まで予定通り順調に研究が進んでいるため、今後も当初の計画通りに研究を進める。現在まで、概ね当初の予定通り研究が進んでいるため、H29年度も計画通り研究を進める。オートファジーH27年度は本研究課題の初年度ということで、実験に使用する機器や消耗品などを調達するのにより多くの予算を計上した。また、計画していた国際学会に参加しなかったことから、収支上は少額の残予算が発生した。今年度は当初予定していた国際学会への参加を行わなかったこと、消耗品費が予定以上に必要だったことにより、残予算が発生した。次年度に繰り越す金額は約四万円と少額なことから、消耗品費として次年度の助成金と合わせて使用する。次年度に繰り越す額は消耗品費として使用する。
アトロピンの脳血管内皮機能への作用

全身麻酔からの覚醒時に筋弛緩薬の拮抗目的でコリンエステラーゼ阻害薬を投与することが多いが、副作用であるムスカリン作用を阻害する目的で抗コリン薬のアトロピンがやむを得ず合併投与される。高齢者では脳内のコリン活性の低下を認めることが多く、アトロピンが覚醒遅延を惹起したり、術後意識障害、術後せん妄の一因であることが推測されている。これまでアトロピンが脳血管内皮機能に与える影響に関する報告がなく、これを申請者らが有するラットを用いたCranial Window法を用いて評価したが、アトロピンの脳血管内皮機能への影響は確認できなかった。全身麻酔からの覚醒時に筋弛緩薬の拮抗目的で抗コリンエステラーゼ阻害薬を投与することが多いが、副作用としてのムスカリン作用を阻害する目的で抗コリン薬のアトロピンがやむを得ず合併投与される。高齢者では脳内のコリン活性の低下を認めることが多く、アトロピン投与により覚醒遅延を惹起したり、術後意識障害、術後せん妄の一因であることが推測されている。これまでアトロピンが脳血管内皮機能に与える影響に関する報告がなく、これを申請者らが有するCranial Window法を用いて検討することを目的とする。1ラットにおけるCranial Windowを作成し、大腿静脈からアトロピンを投与し、経時的な脳血管径の変化を観察する。→投与後1時間、2時間、3時間、4時間まで観察したが、血管径はベースラインと比較して変化なし。ただし、投与直後5分までは脳血管の拡張が確認された。2アセチルコリン(NOドナー)を直接、硬膜を切開した脳表に局所投与し、血液脳関門の影響をできうるだけ除外した環境でかつ、全身の血管に影響を与えることなくアトロピン全身投与における脳血管内皮機能評価を行う。→いずれの観察時間でも、アセチルコリンの脳血管拡張作用は保たれた。3アトロピンは脳血管内皮を障害するのか、しないのか?それは一過性のものなのか?観察期間は240分として評価する。→アトロピンは一過性(超短時間)に脳血管内皮機能を障害するかもしれない。アトロピン投与群をドーズを変えて(0.03、0.1、0.3、1、3mg/kg)5群で比較検討することを計画していたが全ての群はまだ達成していない。果たしてそこまで群わけが必要なのか再検討が必要。平成25年度の研究結果を踏まえ、アトロピンの投与量を0.03、0.1、0.3、1、3mg/kgとドーズを変えて検討した。観察時間は240分としたが、結果はいずれのドーズにおいてもアセチルコリンによる脳血管内皮機能は保たれていた。アトロピンはスコポラミンには劣るが血液脳関門を通過すると報告されている。よってアトロピンを投与すれば抗コリン作用から、脳血管内皮機能が障害されて、アセチルコリンによる血管拡張作用が障害されると、仮説を立てて実験を行ったが、仮説は否定される結果に終わった。アトロピンの脳に与える影響は我々のもつcranial window法では評価できないことは事実であるが、他のアプローチ法ならば可能なのかもしれない。麻酔学当初の計画としては観察期間を4時間としていたが、そこまで必要ないのかもしれない。研究計画の修正が必要。アトロピンの脳内皮障害はほとんどないか軽度なのかもしれない。但し、アトロピン投与直後5分の脳血管拡張反応は、アトロピンが血液脳関門を通過して作用発現している可能性がある。これは、過去の報告と合致する。脳血管拡張が一過性に頭蓋内圧を亢進させ、せん妄や覚醒時興奮を惹起している可能性が現在の結果から示唆される。アトロピンのドーズと観察期間の再検討が必要。
感染宿主細胞を修飾し支配するトリパノソーマの分子戦略

Trypanosomacruzi感染細胞ではFasを含むdeath receptorsを介するアポトーシスが抑制される。我々はこの発見に引き続き、T.cruzi感染および非感染細胞を比較したところ、同アポトーシスの最上流ステップを強く阻害する宿主因子cellularFLIP(c-FLIP)が感染細胞において著しく上昇していた。感染マウス心筋細胞(in vivo)においてもc-FLIP蛋白質の上昇を認めた。RNA干渉法によってc-FLIPをノックダウンすると、抑制された感染細胞のアポトーシスは非感染細胞のレベルまで回復した。以上より、T.cruziは生き残りのために宿主因子c-FLIPを利用して感染細胞のアポトーシスを抑制することが明らかとなった。このように生存を保障されたT.cruziは細胞内で増殖(=病原性を発揮)し、増殖の基盤として特異なピリミジン合成遺伝子クラスター(6個の遺伝子が連なる)を持つ。その内、第4酵素(DHOD)の遺伝子欠損原虫株を作成・解析し、本酵素はT.cruziにとって必須であることを示した。トリパノソーマ類のDHODはオロト酸生成の他にフマル酸還元活性を合わせ持つことから、ピリミジン生合成のみならず、原虫細胞内のレドックスバランスを保つ上で必須の役割を担っていることが明らかとなった。また、DHODの分子進化に焦点を当てて解析したところ、トリパノソーマ類のDHODは、自由生活性のキネトプラスチダ類の祖先生物ですでに獲得されていたことが示された。同時に、トリパノソーマに近縁のボド原虫から新規融合酵素遺伝子(第2酵素遺伝子-第4酵素遺伝子)のクローニングに成功した。さらに、DHOD遺伝子の水平転移と寄生成立の関連について考察し、細胞質型DHOD遺伝子を獲得し嫌気的環境へ適応したことが、寄生成立のための前適応となったという、興味深い仮説を提唱することができた。以上より、本DHODの不可欠性からトリパノソーマ症治療薬開発の標的としても有望であることが示された。これまでの研究からTrypanosomacruzi感染はFasを介するアポトーシスのシグナル伝達経路の初期過程を抑制することを明らかにした。1-a)そこで、T.cruzi感染、非感染細胞のアポトーシス関連遺伝子について転写レベルの差異をDNAマイクロアレイ(DNAチップ)法により解析し、感染細胞で有意に発現上昇あるいは低下した遺伝子を見出した。1-b)その内、カスペース-8様インヒビター(cFLIP)はFas連関アポトーシス抑制の初期過程に関わると推定され、感染細胞においてタンパク質レベルの著しい上昇が見られたので、本計画の有望な候補分子と考え、転写レベルおよび翻訳たんぱく質レベルについて詳細な解析を行ないつつある。このようにして宿主細胞内で生き延びる原虫に、2-a)ピリミジン合成経路初段酵素CPS II遺伝子の組換えベクターを導入して過剰発現T.cruzi原虫株を作出し、一感染宿主細胞および感染マウス体内における増殖速度および病原性の相違を調べ、マウスにおける増殖速度および病原性の上昇を認めた。3-a)T.cruziのamastigoesからES抗原を調製し、それを結合させたマイクロタイタープレート・ウエルに、ヒト心筋タンパク質'(cDNA由来)を表面に発現しているファージ(ファージデイスプレイと呼ぶ)を加えて、原虫抗原-心筋タンパク質間の相互作用を利用してファージクローンを相当数単離した。得られた多数のクローンから主なものを選び、cDNAの塩基

配列決定・データベースの検索によって、原虫タンパク質と結合するヒト心筋タンパク質(多数)を同定する準備が整ってきた。以上のように、感染宿主細胞を修飾し支配するトリパノソーマの分子戦略の研究は、3方面から順調に進んでいる。Trypanosomacruzi感染細胞ではFasを含むdeath receptorsを介するアポトーシスが抑制される。我々はこの発見に引き続き、T.cruzi感染および非感染細胞を比較したところ、同アポトーシスの最上流ステップを強く阻害する宿主因子cellularFLIP(c-FLIP)が感染細胞において著しく上昇していた。感染マウス心筋細胞(in vivo)においてもc-FLIP蛋白質の上昇を認めた。RNA干渉法によってc-FHPをノックダウンすると、抑制された感染細胞のアポトーシスは非感染細胞のレベルまで回復した。以上より、T.cruziは生き残りのために宿主因子c-FLIPを利用して感染細胞のアポトーシスを抑制することが明らかとなった。このように生存を保障されたT.cruziは細胞内で増殖(=病原性を発揮)し、増殖の基盤として特異なピリミジン合成遺伝子クラスター(6個の遺伝子が連なる)を持つ。我々は本クラスターの意義・起源について調べ、自由生活性キネトプラスチダBodo面にも同様のクラスターを見出した。したがって本クラスターはT.cruziとBodoの共通祖先キネトプラスチダにおいて既に確立していたことが分かった。第4酵素の嫌気適応における役割についても重要な知見が得られ、また驚くべきことにキネトプラスチダの第6/第5融合遺伝子は数種のシアノバクテリアに水平転移していた。細胞内型T.cruzi抗原を用い、ヒト心筋タンパク質(cDNA由来)を多数発現しているファージディスプレイをスクリーニングし、陽性ファージクローンを単離した。その内特にmRNAの転写調節やRNAプロセッシングに関与するSAF-B(scaffold attachment factor B)に着目し、組換えSAF-BをプローブとしてT.cruziがタンパク質ファージディスプレイをスクリーニングした。その結果、いくつかの興味深い原虫タンパク質を認め、現在、同原虫のゲノムデータベース等を利用してそれらの解析を進めている。以上のように感染宿主細胞を修飾し支配するトリパノソーマの分子戦略の研究は3方面から多くの成果を得た。
エアロゾルの暴露グラディエントと冷温帯樹木の生理・組織化学特性の関係の解明

平成22年度は、前年度に選定した北海道内のエアロゾル濃度の異なると思われる地域(都市中心部、都市郊外および冷温帯林)における樹木に対するエアロゾルの影響を明らかにするために、エアロゾル濃度の測定および測定地域に生育する樹木の葉に対する影響について分析を行なった。エアロゾル濃度測定はフィルターパック法を用いて分析を行なった。その結果、都市中心部よりも冷温帯林ではエアロゾル濃度が低いことが明らかとなった。さらに、越境大気汚染物質の1つであるブラックカーボンについても葉面沈着量の分析を行ない、その結果、都市部で最も高く、冷温帯林で最も低かった。都市域におけるエアロゾルやブラックカーボンは都市内部に発生源が存在するが、冷温帯林については近くに発生源がないため、越境大気汚染物質由来であると考えられる。エアロゾルによる樹木への影響を明らかにするために、エアロゾル測定地域に生育するカバノキ属(シラカンバおよびダケカンバ)を選定し、着葉期間中に葉を定期的に採取し、SEM-EDXにより葉の表面に付着している粒子の顕微鏡観察および元素分析を行なった。その結果、都市中心部では葉に影響を及ぼすことが報告されているエアロゾル粒子が付着していることが明らかとなった。また、都市郊外では燃焼起源と考えられる粒子も観察された。これらの粒子は都市内部から発生したエアロゾルが付着したと考えられる。一方、冷温帯林の試料では土壌粒子が多く付着していたが、植物に影響を及ぼすと考えられる粒子は観察されなかった。また、各地域の供試木の葉のクロロフィル濃度を測定したが、地域による違いはみられなかった。本研究の結果から、北海道内では越境大気汚染物質由来のエアロゾル粒子が樹木の葉に付着していることが確認されたが、現時点では樹木への影響はみられないことが明らかとなった。平成21年度は、エアロゾル測定地域の選定を行い、エアロゾル濃度が異なると思われる地域での樹木葉の表面への影響および森林衰退地での健全木および衰退木の生理的機能を調査した。1.エアロゾル測定地域の選定エアロゾルの測定地域は、都市部中心(札幌市中心部)、都市部郊外(札幌市郊外)および冷温帯林(摩周湖)を選定し、測定の準備を行った。来年度はこれらの地域でエアロゾルの測定を行う予定である。2.エアロゾル濃度が異なると思われる地域での樹木葉の表面への影響エアロゾル濃度が異なると思われる都市部中心(札幌市中心部:北海道大学札幌実験苗畑)と都市部郊外(札幌市郊外:森林総研北海道支所)に生育するシラカンバの葉を採取し、葉の表面を走査型電子顕微鏡により観察した。その結果、両地域で採取したサンプルはともに葉の表面に生物起源のものと人為起源のものと思われる粒子が付着していたが、特に札幌市中心部の試料では葉の裏面(北軸面)に人為起源の粒子が多く付着していた。これらは葉の生理機能(おもに光合成)に影響すると考えられる。今後、これらの粒子がエアロゾル由来かどうかを分析する予定である。3.森林衰退地での健全木および衰退木の生理的機能北海道東部の摩周湖外輪山において、ウダイカンバの健全木および衰退木の生理的機能を評価した。その結果、衰退木では健全木と比較して、春葉の面積が有意に小さく、8月後半には葉の可視障害が生じ光合成権能が低下した。衰退の原因についてオゾンやエアロゾルが考えられるが、今後調査を行う予定である。
センサ・アクチュエータ一体型モジュールのネットワークの構築とその応用

自律移動ロボットの構成において、環境地図の生成と自己位置推定は重要な役割を果たす。近年、ロボットの環境地図生成と自己位置推定を同時に行うSLAMを始め地図生成の技術が発展している。地図生成時の作業環境と実際の走行環境とが全く同じならば、正確な位置決めが可能である。動的物体が存在する環境では、それらの位置・姿勢(以下では「ポーズ」と呼ぶ)の変動により、センサ情報と環境地図の誤照合から自己位置推定の推定も誤りを生じるため、その扱いが課題となる。本研究では、物体の位置・姿勢の変化の頻度に基づいて、屋内環境にある物体を、静的物体、動的物体、そして、準動的物体に分けている。すなわち、壁や大きな家具など動かないとしてもよいものは「静的物体」、歩行する人間のように頻繁に動く物体は「動的物体」である。そして、時々動く可能性のあるのを「動的物体」と呼ぶ。例えば、ドア、椅子、小さい箱などで、時折そのポーズが変化するが動的物体よりもポーズが変化する頻度は少ない。地図作成時には静止していると見なしてもよい物体である。動的物体を扱う従来研究には以下のようなものがある。地図作成時にロボットは動的物体を追跡し、その影響を環境地図から削除する。ロボットは走行する時に動的物体の動きを検出し、位置推定の誤りを減らす。ただし、準動的物体の場合には、ロボットが作業する時には動かず、作業しない時にその位置が動かされる場合が多い。そのために、ロボットは準動的物体の動きを内外センサで検出することが難しく、その対応が必要になる。
新しい弾性特性指標による指動脈の機能的器質的血管緊張度の分離と心理生理学的応用

末梢血管の弾性特性はストレスなどによる機能的変動、内因性の機能変動(自己調節や内皮機能)、器質的な柔軟性などに影響される。本研究では、指尖部動脈及び橈骨動脈を対象に、その弾性特性のモデルを構築し、様々な変動要因を分離する方法論を開発する。研究成果として、指尖部に関しては血管弾性特性の新しい指標(コンプライアンス指数:CI)を応用し、圧-容積関係の指数関数モデル(V=a-b×exp(-nP))を考案した。実験1と2では機能変動、実験3では器質的変動に関する、モデル適合度の検証実験を実施した。さらに、心血管系疾患発展の最初期の機能異常を反映する血管内皮機能の新しい検査法として、実験3bで近赤外光法を応用した橈骨動脈流量依存性血管拡張反応測定法を開発した。【実験1】測定指の上げ下げによる静水圧法を利用して、CI-血圧関数を決定する手法を提案し、冷水負荷に伴う血管弾性変化を明らかにした。【実験2】CIの経壁圧(TP)に対する関数関係を調べるため、暗算作業(被験者16名),と反応性充血(5名)の測定を、カフによる指圧迫法を併用して行った。CIの対数変換値はTPに対して直線回帰を呈し、指数関数モデルを採用すると、安静に対して暗算および反応性充血時に、パラメータaが最も一貫した変化を示した。【実験3a】男子学生31名と中年男性9名を被験者とし、安静時における指数関数モデルの適合度とパラメータの群間差を解析した。その結果、中年群では、指数関数モデルの適合度は低下し、パラメータnが有意に減少した。パラメータnは動脈硬化度を反映する上腕-足首脈波速度と有意な相関を示した。【実験3b】実験3aにおいて反応性充血条件を実施した。拡張反応を近赤外分光法で測定し、撓骨動脈、前腕部、指基節部を比較した。撓骨動脈のヘモグロビン量は流量依存性拡張反応の特徴を呈し、脈波速度とも有意に相関した。今年度は、指尖部に関しては血管弾性特性の新しい指標(コンプライアンス指数:CI)を応用し、圧-容積関係の指数関数モデル(V=a-b×exp(-nP))を考案した。実験1と2aはその検証実験である。また、橈骨動脈に関しては、心血管系疾患発展の最初期の機能異常を反映する血管内皮機能の新しい検査法を開発するため、実験2bを実施した。【実験1】CIの経壁圧(TP)に対する関数関係を調べるため、暗算作業(被験者16名)と反応性充血(5名)の測定を、カフ圧迫法を併用して行った。CIの対数変換値はTPに対して直線回帰を呈し、指数関数モデルを採用すると、安静に対して暗算では、パラメータa -32.5%、b -33.4%、n +15.3%であった。反応性充血では、パラメータa +61.1%、b +71.3%、n -33.1%であった。

【実験2a】男子学生31名と中年男性9名を被験者とし、安静時における指数関数モデルの適合度とパラメータの群間差を解析した。その結果、中年群では、指数関数モデルの適合度は低下し、パラメータnが有意に減少した。【実験2b】j実験2aにおいて反応性充血条件を実施した。拡張反応を近赤外分光法で測定し、橈骨動脈、前腕部、指季節部を比較した。橈骨動脈のヘモグロビン量は流量依存性拡張反応の特徴を呈し、大動脈硬化度を反映する脈波伝播速度とも有意に相関した。来年度には、指尖部血管弾性特性の指数関数モデルによる解析法を拡張し、ストレス反応型の新しい評価法を開発する。そして、実験2bの成果を元に、新しい簡便な内皮機能検査の確立を目指す。末梢血管の弾性特性はストレスなどによる機能的変動、内因性の機能変動(自己調節や内皮機能)、器質的な柔軟性などに影響される。本研究では、指尖部動脈及び橈骨動脈を対象に、その弾性特性のモデルを構築し、様々な変動要因を分離する方法論を開発する。研究成果として、指尖部に関しては血管弾性特性の新しい指標(コンプライアンス指数:CI)を応用し、圧-容積関係の指数関数モデル(V=a-b×exp(-nP))を考案した。実験1と2では機能変動、実験3では器質的変動に関する、モデル適合度の検証案験を実施した。さらに、心血管系疾患発展の最初期の機能異常を反映する血管内皮機能の新しい検査法として、実験3bで近赤外光法を応用した橈骨動脈流量依存性血管拡張反応測定法を開発した。【実験1】測定指の上げ下げによる静水圧法を利用して、CI-血圧関数を決定する手法を提案し、冷水負荷に伴う血管弾性変化を明らかにした。【実験2】CIの経壁圧(TP)に対する関数関係を調べるため、暗算作業(被験者16名)と反応性充血(5名)の測定を、カフによる指圧迫法を併用して行った。CIの対数変換値はTPに対して直線回帰を呈し、指数関数モデルを採用すると、安静に対して暗算および反応性充血時に、パラメータaが最も一貫した変化を示した。【実験3a】男子学生31名と中年男性9名を被験者とし、安静時における指数関数モデルの適合度とパラメータの群間差を解析した。パラメータnは動脈硬化度を反映する上腕-足首脈波速度と有意な相関を示した。【実験3b】実験3aにおいて反応性充血条件を実施した。拡張反応を近赤外分光法で測定し、橈骨動脈、前腕部、指基節部を比較した。橈骨動脈のヘモグロビン量は流量依存性拡張反応の特徴を呈し、脈波速度とも有意に相関した。