hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Infrared micro-sensor based on 3D photonic crystal

本研究では,3次元フォトニック結晶による新規赤外センサの開発を目的としている.一般的には,半導体ベースの赤外領域に感度を有するフォトダイオードなどの光検出器が用いられる.しかしこの一般的方法では高純度な半導体を用いて,クリーンルームや真空環境下にてプロセスをする必要がある.本研究において,赤外感度を示す微小フォトニック結晶構造を普通の研究室環境で迅速に作製することができた.フォトニック結晶をベースとしたセンサは光学読み出し可能なため,従来センサの電気ノイズ特性フリーである.本手法は,今後生体や医療,セキュリティ応用に向けた赤外センシングやイメージングに貢献するものと期待される.本研究では,3次元フォトニック結晶による新規赤外センサの開発を目的としている.一般的には,半導体ベースの赤外領域に感度を有するフォトダイオードなどの光検出器が用いられる.しかしこの一般的方法では高純度な半導体を用いて,クリーンルームや真空環境下にてプロセスをする必要がある.本研究において,赤外感度を示す微小フォトニック結晶構造を普通の研究室環境で迅速に作製することができた.フォトニック結晶をベースとしたセンサは光学読み出し可能なため,従来センサの電気ノイズ特性フリーである.本手法は,今後生体や医療,セキュリティ応用に向けた赤外センシングやイメージングに貢献するものと期待される.応用光学
金属強化型生体膜組織の創製と細胞間シグナル伝達モデルの構築

生体膜の研究・利用のために人工のリン脂質二重膜を基板に支持させる様々な手法が提案されているが、生体組織のような多細胞型の脂質膜を作成するような手法は未だ開発されていない。そこで本研究ではハニカム状多孔質膜を支持体とすることで機械的安定性に優れた多細胞型の人工生体膜組織を作成した。ハニカム状多孔質高分子膜をBreath-Figure法で自己組織的に作成し、さらに無電解銀電鋳を行ってハニカム状金属骨格を作成した。その金属多孔質膜を支持体として脂質膜を作成した。脂質膜の展開法は従来の平面脂質膜や脂質膜小胞(リポソーム)の作製方法と同様な手法(ペインティング法、自然膨潤法、エレクトロフォーメーション法)を当初用いていたが、今年度新たに溶媒置換法を用いて目的の脂質膜構造を多孔質膜内部に形成させることに成功した。従来法では孔内に二分子膜小胞を形成せず過剰な脂質分子が残存する部位が多く観察されていたが、本法は簡便でありながら理想的な脂質膜構造を形成する効率が高いことが認められる。その構造はレーザー共焦点蛍光顕微鏡で脂質膜・内包水溶液のそれぞれに導入した蛍光色素を観察することで確認した。また、形成した脂質膜に対して膜融合性リポソームが融合することも確認し、支持体のないリポソームと同様の膜流動性を持っていることが示された。本年度はさらに高分子ビーズの二次元結晶を鋳型として多孔質体を作成し、それを支持体として脂質膜を作成・観察する研究も実施している。本研究に必要な微小操作を行うマイクロマニピュレータがサポート等の問題で当初の計画ほど運用が出来なかった。他に特に研究進捗に支障が出るような問題は起きていない。今年度に確立した溶媒置換法の条件最適化を中心に各種実験方法を更に進展させる。また、脂質膜間の物質移動の可視化については新しい蛍光プローブ系を導入してより洗練したものとする。実験機器についてもマニピュレータの更新なども検討して研究を推進させる予定である。マニピュレータなどの実験装置の運用状況を鑑みて、次年度に新規装置購入を行う事としたため。
新たな波形インバージョンを用いた太平洋下のCMB超低速度領域の解明

地球の中心に位置する内核には、地震学的な特徴として、表層では西半球で低速度・低減衰、東半球で高速度・強減衰という半球不均質構造をしていることが明らかになってきた。しかし、観測データの複雑性から、表層から100300kmの領域は解析されておらず、半球構造の成因は不明なままだった。本研究ではsimulated annealingを用いた地震波解析手法を開発し、それをグローバルな地震観測網で観測されたcore phaseデータに適用することで、内核表層から400kmまでの連続的な減衰・速度構造推定、及び減衰の周波数依存性を推定し、統一的な解釈を行った。減衰構造は表層300kmにおいて顕著な不均質構造が見られ、東半球では強減衰から弱減衰になる構造、西半球は北米下とアフリカ下で異なる構造が見られ、西半球内にも不均質構造があることが分かった。一方で、速度構造は西半球内の不均質は確認できず、西半球は低速度、東半球で高速度な領域が表層200kmにおいて存在することが分かった。また、減衰の周波数依存性に関しては、東半球では解析周波数領域で減衰の周波数依存性は無く、西半球では依存性が見られた。地震波減衰の原因が散乱だと考えると、解析周波数領域と同等のスケールの散乱体が存在すると減衰の周波数依存性がなくなり、さらに強減となる。一方、散乱体のスケールが小さくなると減衰の周波数依存性が現れ、地震波速度が低下する。本研究での結果はこの傾向と調和的であり、東半球が西半球に此べてgrain sizeが大きく、さらに西半球内では、アフリカ下は一様にgrain sizeが小さいのに対し、北米下では深くなるにつれて大きくなると考えられる。以上より、本研究によって、内核の不均質構造は表層300kmに限定され、深さ方向には単純な東西半球構造ではなく、さらに小スケールの不均質があることが明らかになった。自ら構築したsimulated annealingのアルゴリズムに基づく地震波解析手法を改良し、核を通る波であるcore phaseにしか対応していなかったものを他のphaseにも適用可能で、解析準備作業も削減させ、半自動的に解析することが出きるようになった。・グローバルな内核減衰・速度構造の推定グローバルな地震観測網で観測されたcore phaseデータの解析を行い、内核東西半球に対する減衰・速度構造を推定した。結果としては、得られた減衰パラメータは同半球内において、解析領域ごとの顕著な違いは見られず調和的な傾向を示した。これは得られた結果が局所的な構造ではなく、東西半球の代表的な構造を反映していることを示唆している。そして、得られた減衰パラメータを用いて一次元減衰構造の推定を行った。推定した減衰構造は、西半球に関しては、内核表層から徐々に減衰が強くなり、深さ150250kmで最大値を持つ傾向が得られた。東半球に関しては内核表層200kmで強減衰領域を持つ構造が得られた。また、両半球において200km以深では徐々に減少する傾向を示した。この結果から内核の東西半球構造の深さ依存性は、減衰構造に関して、内核表層から約200kmにおいて顕著な半球不均質構造が存在し、200km以深では同様な構造が広がっていることが示唆された。先行研究において、減衰構造の深さ依存性に関しては、core phase解析の複雑さから高解像度な結果は得られていなかったのに対し、本研究では、SA地震波解析手法を適用することで、複雑に重なり合ったcore phaseデータの解析を可能にし、解像度の向上に成功し、代表的な内核東西半球に対する一次元減衰構造を推定できた。

以上より、本研究によって、内核の不均質構造は表層300kmに限定され、深さ方向には単純な東西半球構造ではなく、さらに小スケールの不均質があることが明らかになった。ソフトの改良と内核減衰構造の研究を発展させ、グローバルデータの解析により内核東西半球の一次元構造の構築を行い、高解像度かつ連続的な一次元構造の推定に成功した。内核の物性や成長過程の議論において非常に重要な結果が得られたと考えている。広帯域地震波データに対して得られた内核の一次元モデルが初期モデルとして有用かどうか理論波形を計算し検討する。その後、有根波長効果を考慮した波形インバージョン解析を適用し、推定した減衰・速度構造の改良を行う。
高活動傾向者における不安全行動への多面的接近

本研究は、大学生や幼児の高活動性傾向を検出し、その行動特徴を探求するものであった。そのために有効な独自に考案した動作検査法を用いた。これにより、彼らの注意の持続や衝動的動作の資料を収集し、表出行動面と体験的な面との複雑な関係の解明にあたるとともに、観察される反応の3側面の相互関係に留意して、高活動傾向者の不安全行動の性質を明らかにしようとした。以下は結果の要約である。1.一連の研究から、行動発現の基本となる機構として、体内インターバルタイマーに留意し、その働きを推定するための動作検査器具を考案した。それを用いた幼児の研究では、内的タイマーは内言語の発達とあいまって指での動作調節に重要な役割を果たしていると推定できた。2.高齢者や超皮質性失語症患者からの資料をもとに、脳活動と内的タイマーの働きについて考察を加えた。注意機能低下との関連を推定した。3.自動車ドライバーの不安全行動の背景にある仕組みを探るため、車間距離を短縮させたり、運転時にドライバーに対して聴覚作業課題を付加することを試みた。これらから、交感神経活動の高まりと運転作業の質的低下が認められた。4.追加的な研究として、香りが活動状態の安定化に及ぼす効果について検討を加えた。なお、これらは高活動状態の統制のあり方を検討するための基本的資料であり、不安全行動の改善策の一つとして将来の応用が期待されるものである。本年度は特に,高活動傾向者の刺激追求傾向や衝動的傾向の性質を詳細にとらえる試みを行うとともに,高活動傾向児の動作の特徴を実験的に明らかにしようとした.高活動傾向者の不安全行動の基本的特徴は,その刺激追求特性などの人格的な特性や実際の運動動作にみられると予測し,自動車運転事態で高速運転傾向を示すドライバーの運転行動に注目した.また,このような基本的特徴は,高活動傾向児ではさらに顕著であると考えられるので,それを把握するための児童用動作検査を案出した.これまでの成果は学会などで報告してきた.以下に要約する.1.本学キャンパスでの交通トラブル発生の人的要因を探ることを直接の目的として,キャンパス路での高速運転傾向を示すドライバーの運転行動を調べた.被験ドライバーのもつ刺激追求傾向や道路環境への危険意識,速度などで示される運転動作,心拍などの生理的指標でとらえられる身体活動の関係をドライバーごとに検討した.高速運転をする傾向のあるドライバーでは刺激追求傾向も概して高かった.また,高速が出やすい道路環境下では交感神経性の活動は比較的低いと推定できた.2.注意分散傾向や衝動傾向の行動特性を明らかにするために,児童に適用可能で簡便な動作検査を考案した.この検査では,コンピュータモニターに表示する絵柄や外来音に対する,被験児のマウス・キー押し動作を従属変数としている.健常児や自閉症児などと多動児との比較を行った.その際,被験児の表情動作なども観察記録した.多動傾向をもつ子どもでも,必ずしもこの種作業の持続が問題になるわけではないことなどを見出した.本年度では、高活動の諸問題に焦点を合わせながら、心的諸機能の統御の性質がどのようであるかを検討した。まず、統御の機構を脳生理学的な知見に照らして論及を試みた。次いで、主として生理心理学の領域で得られた活性化効果に関する研究をとおして、末梢および中枢機構について概観した。生理的活動と身体表出との関係を検討した結果、双方の活動には必ずしも正の相関は見られず、しばしばその逆の関係すらあることを指摘した。そして、このような知見を踏まえれば、高活動には少なくとも2つを区別すべきであるとした。一つは生理的高活動であり身体活動の高賦活状態である。もう一つは外顕的にとらえられる表出行動などの行動的高活動である。多動はこの後者に入る高活動である。生理活動と外顕的行動とは通常正の相関を示すと思われるが、自律神経活動と表出行動に関する研究などは、その関係が単純ではないことを示唆している。

しかし,本研究をとおして、自然発症高血圧ラットSHRの行動にしても、注意欠陥多動障害ADHD児の行動にしても、行動修正のために環境要因を考慮できる可能性のあることを明らかにすることができた。この研究では、児童に適用可能で簡便な動作検査を試作して適用した。これらの経験を踏まえて、かなり広範な年齢段階の人に適用可能な、注意持続や感情の統御の様態を簡便にとらえるためのPCプログラム開発を行った。これにもとづく本格的資料収集を次年度の課題の一つとしている。また、本年度においても、高活動に関連した不安全行動の基本的特徴を、自動車運転事態で生じる、ドライバーの運転作業負荷増加をもたらす道路環境の画から考察を加えた。本年度も前年度に引き続いて、高活動にともなう心的諸機能の統御がどのような修正を受けて不安全行動傾向が生じるかを、健常者や健常状態と比較しながら検討した。特に、昨年度にこれら一連の研究で基本となる体内インターバルタイマーの働きをするための動作検査器具を試作できたことから、これを主として幼児に適用し、その特有の高活動状態と発達の過程を詳細に調べた。体内インターバルタイマーの働きは、内言語の発達とあいまってさまざまな動作調節に重要な役割を果たしていると推定できる。高活動はこの働きが促進されていると推定し、一般に幼児が示す高活動行動の時間調節の性質を64名から資料を得て明らかにできた。また、高活動の対極的な脳機能状態にあると予想される高齢者や運動性失語症患者からもデータを収集することに努め、脳活動との関連を推定した。このような脳機能低下の状態は、外来刺激に同期させる作業にエラーの生じることが判明した。その理由として、注意機能が低下し体内インターバルタイマーの働きが抑制されたためであると考えた。さらに、不安全行動との関連では、その基本的特徴を自動車運転事態で生じる、ドライバーの運転作業負荷増加をもたらす走行条件を設定して考察した。特に車間距離を短縮させ不安全行動を実験的に操作した場合には、心拍で推定した身体負荷が増大することが分かったが、個人差も認められた。なお、追加的な研究として、香りが活動状態の安定化に及ぼす効果を精査して、活動状態の統制のあり方を検討する基本的な資料も得ることができた。以上は、学会で逐一報告してきているが、幼児での実験や運転事態でのデータ処理がほぼ終了したので、これについてはすみやかに論文化して公表する。最終年度として、主としてこれまでの研究を整理し、成果を公表することに努めてきた。主な研究の検討事項は次の通りである。1.高活動にともなう心的諸機能の統御がどのような修正を受けて不安全行動傾向が生じるかを、健常者や健常状態と比較しながら検討した。2.一連の研究で行動発現の基本となる機構のうち、体内インターバルタイマーの働きに注目し測定のための動作検査器具を試作・改良を加え、公表してきた。3.幼児での研究では、その特有の高活動状態と発達の過程を詳細に調べた。体内インターバルタイマーの働きは、内言語の発達とあいまってさまざまな動作調節に重要な役割を果たしていると推定できた。4.高齢者や超皮質性失語症患者から得た資料を基に、脳活動と体内インターバルタイマーの働きについて考察を加えた。このような脳機能低下の状態は、動作検査器具を用いて推定することができた。
戦前期ホワイトカラー企業の学歴評価

今回の課題では、まず貿易商社は賃金やキャリアパスにおいて学歴格差が希薄な一方で、他の産業に比較して従業員に占める学卒者の比率が高いという特徴を明らかにした。続いて貿易商社が多数の学卒者を雇用した理由として本課題では従業員の規範意識に着目し、明治36(1903)年昭和23(1948)年の三井物産「社報」を分析し、不祥事の大部分は中初等教育修了者が起こしており、学卒者による不祥事は少数であったことが判明した。それは三井物産だけではなく兼松や古河商事も同様であり、不祥事の発生には明確に学歴格差が存在し、それが高等教育の意義であったと考えられる。課題初年である平成26年度は、まず全産業分野における従業員の学歴分布を通観すべく、昭和5(1930)年に文部省が作成した「会社工場従業員学歴調査報告」を分析した。同史料は昭和初年の大恐慌で新卒学生の就職が極度に悪化した社会的背景を受け、文部省が紡績業・銀行・卸売業・不動産業・電機産業などの各業種や官営工場の従業員の実態をまとめた貴重な資料であり、企業部分は刊行されている資料集を利用し、官営工場部分は未だ刊行されていないので東京大学教育学部図書室の架蔵物を採集した。その研究成果は「戦前期企業・官営工場における従業員の学歴分布ー文部省『従業員学歴調査報告』の分析ー」(『国民経済雑誌』第210巻第2号、2014年8月)に結実し、そこでの重要な発見は貿易業(三井物産)では従業員の過半が学卒者でありながら、部長就任率は学卒者と初等教育修了者はほとんど変わらない点である。即ち、貿易業は入社に際しては学歴を重要視する一方で、入社後は学歴を重視しないという極めて特異な人事政策を遂行していたのであり、これはすでに発表した貿易商社兼松の知見に一致する。続いて神戸大学経済経営研究所が架蔵する「鐘紡資料」から従業員の賃金・配属部署・年齢・学歴などが記載されている昭和12年の職員名簿を検討した。同名簿は約2千名の職員を記載し、平成26年夏にその全員をエクセルに入力した。その結果、同社の賃金構造は学卒者:上位階層、非学卒者:下位階層と分離しており、従来の戦前期企業のイメージ通りにホワイトカラー企業とメーカー企業が異質な存在であることを確認できた。同データは山口大学経済学部の川村一真准教授によって統計的に解析され、本学経営学研究科の清水泰洋教授も参加して「戦間期鐘紡の職員構成ー昭和12年名簿による職務と学歴の分析ー」(『経済経営研究年報』第64号、2015年3月)として発表した。研究計画の中間に当たる平成27年度は、「戦前期企業社会の学歴評価」という本来の課題を中心にしつつ、さらにそれを拡張するように心掛けた。そのため平成27年10月に大阪大学で開催された経営史学会の全国大会で、明治大学若林幸男教授を中心にした戦前期商社の海外活動に関するパネル報告に参加し、兼松シドニー支店に関する分析を発表し、そこでは日本人従業員のみならず、オーストラリア人従業員の学歴についても論じ、同社の人事方針の全体像の構築を試みた。また、その発表準備と平行し、夏ごろに新しい着想を得て、従来の研究になかった別角度から戦前期企業と学歴(高等教育)の関係が摘出できる可能性に気づき、急ぎその分析作業に着手した。即ち、すでに知られている幾つかの史料を組み合わせて各企業の学卒者の多寡を個別に割り出し、次に戦間期にそれらの企業が存続したかを追跡した。分析の対象は商社を中核に貿易業に携わっていた神戸・横浜・東京・大阪の約500社、期間は19201935年である。分析の結果、学卒者を雇用した企業は、そうでない企業よりも存続率が高く、高等教育は企業の存続に影響したという観察がなされた。これは当初の予定にはなかった作業であり、スピン・オフの作業であったが、柔軟に研究計画を練り直すことで研究に新たな側面を付け加えることに成功したと評価される。現在は論文化を進めると同時に、平成28年6月に開催される社会経済史学会の全国大会で発表すべく、統計学的にも結論が支持されるかどうかの検証を行っている。当初の計画というべき企業内部の不祥事に関しては、兼松と三井物産のほか、平成27年には東京大学経済学図書館が所蔵する古河商事の『大連事件顛末調書』を採集し、現在も分析を進めている。商社の内部不祥事は従業員の学歴と密接に関係しており、実態を解明して、これらの事例分析を通じて高等教育の意義を考察したい。当該科研費の課題は、端的には企業活動における学歴の効用の考察であり、そのために、いくつかの作業を設定してきた。作業はおおむね予定通りに進捗し、全体としての展望は確立できたと思われる。最も成果として強調したい結論は、産業分野ごとに特性が存在するという点である。具体的には昭和12年の鐘紡の職員名簿を分析し、その賃金構造は貿易商社の兼松とはまったく異なっており、氏原正治郎のいう「戦前期企業社会は学歴に基づく強固な身分制社会であった」という主張に沿ったものであった。また昭和5年に文部省が作成した従業員学歴調査書によれば、ホワイトカラー企業では貿易業以外に銀行や保険業、あるいはメーカー企業では紡績業や造船業など、さらに官僚組織では東京市役所を分析した。

その結果、従業員に占める学卒者や女性の割合を計測すると、各産業分野はそれぞれに異なっており、一律に「戦前期企業」と一括りにするのは問題があり、分析の目的によっては個別に各業種の特性を充分に考慮しなければならないことが判明した。とりわけ本課題が主要な対象にする貿易業では従業員の学卒者率が他の産業に比べて突出して高かったと考えられ、三井物産や兼松などは従業員の過半が学卒者であり、伊藤忠も戦間期の新入社員は学卒者が大部分を占めていることが分かった。また貿易業に携わる企業の存続率を神戸・横浜・東京・大阪の約500社を対象に1920年と1935年の動向を追跡したところ、学卒者(正しくは官立高商の出身者に限定している)を雇用していた企業は、学卒者がいなかった企業よりも存続した割合が高かったことが観察できた。こうした、これまでの成果を踏まえると共に、本課題の中核である高等教育の意義を考察すべく、現在は企業内不祥事の事例分析を進めている。これまで貿易商社の兼松を題材に、賃金構造やキャリアパスの学歴格差は希薄であった状況を明らかにした。その研究成果を踏まえて、今回の課題では全産業に視野を広げて貿易商社の特性を分析した。具体的には昭和5年の文部省の報告書のほか、兼松や三井物産を分析した結果、貿易商社では従業員の人数に占める学卒者(高等教育修了者)の比率が著しく高く、従業員の半分以上を学卒者が占めていることが判明した。他の業種では学卒者の比率は12割にすぎず、多数の学卒者の雇用は貿易商社の特徴であった。従業員の構成を伝える企業側の資料は少ないが、官立高等商業学校では多数の卒業生が貿易商社に就職したことが確認され、大正中期の神戸高商では約6割に達する。貿易商社と高等教育の強い結びつきは他の貿易商社にも広く見られると考えられる。賃金やキャリアパスの学歴格差が希薄な一方で、学卒者を多数雇用するという一見して矛盾する現象は、どのように解釈すべきだろうか。通常、学卒者の利点には専門知識や学校生活で培った人的ネットワークが挙げられるが、本課題では規範意識に着目した。具体的に、それを数値で提示すべく明治36(1903)年昭和23(1948)年の三井物産の「社報」に掲載された従業員の懲罰辞令を分析したところ、横領や重大な規則違背で解雇に至った不祥事17件のうち、学卒者は3件4名にすぎず、圧倒的大部分は中初等教育修了者であった。それぞれの母集団の人数を考慮しても不祥事の発生頻度には明確に学歴格差が存在し、それは三井物産だけではなく他の貿易商社に共通した。兼松では不祥事を起こした従業員は全員が中初等教育修了者、古河商事は中初等教育修了者による「大連事件」(先物取引による大損失)で経営破綻しており、逆に言えば、そうした規範意識の涵養が高等教育の意義であったのではないかという見通しを得た。今回の課題では、まず貿易商社は賃金やキャリアパスにおいて学歴格差が希薄な一方で、他の産業に比較して従業員に占める学卒者の比率が高いという特徴を明らかにした。続いて貿易商社が多数の学卒者を雇用した理由として本課題では従業員の規範意識に着目し、明治36(1903)年昭和23(1948)年の三井物産「社報」を分析し、不祥事の大部分は中初等教育修了者が起こしており、学卒者による不祥事は少数であったことが判明した。それは三井物産だけではなく兼松や古河商事も同様であり、不祥事の発生には明確に学歴格差が存在し、それが高等教育の意義であったと考えられる。本年度の研究活動では、全産業におけるホワイトカラー企業の人員構造の基本的な性格はもちろん、長年研究している貿易商社の特異性を一次資料に基づいて確認した。それらの資料のいくつかは、すでに先行研究が分析しているものの、今までにない問題意識と分析
基本的検査(日本臨床病理学会)に基づいた初期診療診断支援システムの開発

日本臨床病理学会による基本的検査を用いた病態診断支援システムの構築を行った。診断ロジックに基づき、炎症型、筋・心筋疾患型、貧血型、骨髄増殖性疾患型、腎疾患型、肝・胆道疾患型、糖尿病型、胃腸病型、骨病変型、高脂血症型、高尿酸血症型、低脂血症型などの病態型を設定した。更に、各々の病態型に応じてコメントが提示され、生理的変動、考えられる病態、確定診断に必要な検査項目が示される。このシステムを診断の確定した入院患者211例の入院時検査データに適応し、判断能力を評価した。病態型と確定診断名との一致例は、感染症11/26例、悪性腫瘍34/90例、筋疾患2/17例、貧血15/15例、骨髄増殖性疾患2/16例、腎疾患42/51例、糖尿病8/14例、胃腸病9/20例、骨病変6/26例、高脂血症13/31例となった。さらに外来初診患者のべ131例に適応した。主たる疾患の判断能は比較的良好であり、さらに無症状の疾患(高脂血症型38/131例、肝・胆道疾患型29/131例、貧血型21/131例)が検出され、隠れた疾患の拾い出しに有効であった。このシステムによれば初期診療の場で効率的・最適な検査項目を選択できる。更に病態型に分類された各症例を新しいコンピュータ技術を用いて診断する試みを行った。生検手術等により確定された慢性肝疾患165例をneural networkに適用すると64.2%の診断正解率が得られ、肝臓専門医の平均診断正解率53.7%を上回る成績を得た。専門医に代わるexpert systemとして有用と考えられた。Fuzzy理論を用いた場合には、慢性非活動性肝炎・慢性活動性肝炎・脂肪肝の三者では重複が見られるが、特徴的な検査データを示す急性肝炎・アルコール性肝障害・胆汁うっ滞での診断能は高く、健常例や非肝疾患での誤判定は少数であった。従って、Fuzzy理論による肝疾患診断支援システムはscreening systemとして有用と考えられた。基本的検査を用いた病態診断支援システムの構築を行った。検査項目は、尿定性試験紙検査(糖、蛋白、潜血、亜硝酸塩、エステラーゼ)、CRP、白血球数、ヘモグロビン、ヘマトクリット、赤血球数、赤血球恒数、血小板数、血清総蛋白濃度、総コレステロール、中性脂肪、AST、ALT、LDH、ALP、γ-GT、尿素窒素、クレアチニン、尿酸、便潜血を用いた。診断ロジックに基づき、炎症(尿路感染、胆道感染、悪性腫瘍)、筋・心筋疾患、貧血(大球性、再生不良性、溶血性、腎性、鉄欠乏性)、骨髄増殖性疾患、腎疾患(腎炎、ネフローゼ症候群、腎機能障害、尿路結石・腫瘍)、肝・胆道疾患、糖尿病、胃腸病、骨病変(悪性腫瘍の骨転移、甲状腺機能亢進症)、高脂血症、低脂血症、高尿酸血症などの病態を設定した。さらに、各々の病態型に応じてコメントが提示され、生理的変動、考えられる病態、確定診断に必要な検査項目が示される。

このシステムを、診断の確定した入院患者211例の入院時検査データに適応し、判断能力を評価した。病態型と確定診断名との一致例は、感染症で11/26例、悪性腫瘍で34/90例、筋疾患で2/17例、貧血で15/15例、骨髄増殖性疾患で2/16例、腎疾患で42/51例、糖尿病で8/14例、胃腸病で9/20例、骨病変で6/26例、高脂血症で13/13例となった。さらに外来初診患者のべ131例に適応し、初診時の診断・主訴による領域別の有所見例数を検討した。主たる疾患の判断能は比較的良好であり、さらに無症状の疾患(高脂血症型38/131例、肝・胆道疾患型29/131例、貧血型21/131例)が検出され、隠れた疾患の拾い出しに有効であった。現在、新しいコンピュータ技術であるNeural networkやFuzzy理論を応用した臓器系統別の診断支援システムの構築を試みている。日本臨床病理学会による基本的検査を用いた病態診断支援システムの構築を行った。診断ロジックに基づき、炎症型、筋・心筋疾患型、貧血型、骨髄増殖性疾患型、腎疾患型、肝・胆道疾患型、糖尿病型、胃腸病型、骨病変型、高脂血症型、高尿酸血症型、低脂血症型などの病態型を設定した。更に、各々の病態型に応じてコメントが提示され、生理的変動、考えられる病態、確定診断に必要な検査項目が示される。このシステムを診断の確定した入院患者211例の入院時検査データに適応し、判断能力を評価した。病態型と確定診断名との一致例は、感染症11/26例、悪性腫瘍34/90例、筋疾患2/17例、貧血15/15例、骨髄増殖性疾患2/16例、肝疾患42/51例、糖尿病8/14例、胃腸病9/20例、骨病変6/26例、高脂血症13/13例となった。さらに外来初診患者のべ131例に適応した。このシステムによれば初期診療の場で効率的・最適な検査項目を選択できる。更に病態型に分類された各症例を新しいコンピュータ技術を用いて診断する試みを行った。生検手術等により確定された慢性肝疾患165例をneural networkに適用すると64.2%の診断正解率が得られ、肝臓専門医の平均診断正解率53.7%を上回る成績を得た。専門医に代わるexpert systemとして有用と考えられた。Fuzzy理論を用いた場合には、慢性非活性動肝炎・慢性活動性肝炎・脂肪肝の三者では重複が見られるが、特徴的な検査データを示す急性肝炎・アルコール性肝障害・胆汁うっ滞での診断能は高く、健常例や非肝疾患での誤判定は少数であった。従って、Fuzzy理論によ肝疾患診断支援システムはscreening systemとして有用と考えられた。
精神神経ループス発症の分子機序と新規治療の開発：ミクログリアの細胞型分化機構

精神神経ループス(NPSLE)は自己免疫性疾患のひとつである全身性エリテマトーデスの最も重要な臓器病変である。現在病態は不明で、実臨床は経験的治療に頼っている。近年ミクログリアの2つの型、障害性と保護性がNPSLEの病態に関与していることが示された。本研究ではNPSLEに関わる2つの細胞型の変換にかかわる分子遺伝機構を解明する。この基礎研究に基づき、障害性ミクログリアの割合を減らす薬物を探索することで、NPSLEに対する新規治療薬の開発へと展開する。本研究で得られる成果は、NPSLE以外のミクログリアが関与する病態(パーキンソン病、脳梗塞、多発性硬化症など)に応用されうるものである。
数値的・組み合わせ的方法による大規模構造データ検索技術の研究開発

大規模グラフ集合を効率的に検索するため,数値的方法と組み合わせ的方法による部分グラフ同型性判定(あるグラフが別のグラフに含まれるかどうか判定すること)手法を開発した.行列の固有値に関するInterlace定理に基づいたグラフ索引手法とグラフフィルタリング手法を提案すると共に, Messmerらの提案したグラフ分解に基づく部分グラフ同型探索アルゴリズムの改良を行った.これらの提案手法について人工的に生成したデータや実際のデータを利用して評価実験を行い,その有効性を検証した大規模グラフ集合を効率的に検索するため,数値的方法と組み合わせ的方法による部分グラフ同型性判定(あるグラフが別のグラフに含まれるかどうか判定すること)手法を開発した.行列の固有値に関するInterlace定理に基づいたグラフ索引手法とグラフフィルタリング手法を提案すると共に, Messmerらの提案したグラフ分解に基づく部分グラフ同型探索アルゴリズムの改良を行った.これらの提案手法について人工的に生成したデータや実際のデータを利用して評価実験を行い,その有効性を検証した1.数値的方法による構造データの検索本手法の基盤となるInterlace定理を利用する上で必要となるのは固有値の正確な値ではなく,二つの行列の固有値の値の大小関係だけである.代表的な固有値計算法である二分法にもとづき,二つの行列の固有値を並列に計算しInterlace定理を利用する上で必要となる精度がえられた時点で計算を打ち切ることにより処理を効率化するアルゴリズムを開発した.また,二つのグラフの頂点と枝に付けられたラベルを利用して行列のサイズを縮小する手法を開発した.これにより計算コストを削減するとともに,Interlace定理を用いたグラフフィルタリングの性能を向上させることができた.2.組み合わせ的方法による構造データ検索これまでの研究において入力が連結グラフの場合についてMessmerらのグラフ分解を利用した部分グラフ同型性判定アルゴリズムを効率化する手法を開発した.本年度は入力が非連結グラフの場合も処理できるよう提案手法を拡張し,高速な部分グラフ同型性判定アルゴリズムとして知られるVF2との比較において有用性を確認した.3.特徴間の類似性を考慮した新たな類似検索技術の開発(1)数値的方法による構造データの検索構造データの検索に数値的な方法を利用する利点は、組み合わせ的な方法では困難であるような大規模な構造データの処理が可能になると期待される点にある。部分グラフ同型性判定においてInterlace定理を利用する場合、比較するグラフのサイズの差が小さい方がよい。これまでに我々はグラフのラベルを利用してサイズの大きい方のグラフを縮小する手法を提案しているが、本年度はさらに頂点の次数を利用した縮小手法を開発した。これにより従来の方法では困難だったラベルの種類が少ないグラフのサイズを縮小することが可能となり、Interlace定理を利用することの効果を高めることができた。(2)組み合わせ的方法による構造データ検索Messmerらの提案に基づくアルゴリズムは部分グラフ同型性を判定するだけではなく、全ての部分グラフ同型を数え上げることができる点に特徴がある。Messmerらによるグラフ分割を利用した部分グラフ同型性判定処理では、分割されたグラフからなるデータ構造をボトムアップに利用して処理していたが、我々はそれを再帰的なものに変更することにより無駄な処理を削減し、従来よりも更に効率的なアルゴリズムを開発した。(3)特徴間の類似性を考慮した新たな類似検索技術の開発我々の開発した高次特異値分解(HOSVD)を用いた画像分類システムを様々なデータに対して利用し、その特徴の分析を行った。
ミュータンスレンサ球菌による新規動脈硬化発症機序の解明－菌の細胞内侵入と認識応答

我々は動脈硬化の新たなリスクファクター候補として、う蝕原因細菌であるミュータンスレンサ球菌に着目し、侵入した菌に対するヒト動脈内皮細胞の認識応答機序を検討した。調べた異なる血清型のミュータンスレンサ球菌は、全てヒト動脈内皮細胞への侵入能力を有していた。菌が侵入していない内皮細胞と較べて、菌が侵入したヒト動脈内皮細胞における炎症サイトカインの産生、およびパターン認識受容体であるTLR2およびNOD2の発現は、増加していた。TLR2およびNOD2の発現を抑制すると、ヒト動脈内皮細胞における炎症サイトカインの産生は減少した。以上の結果より、ミュータンスレンサ球菌の動脈硬化発症への関与が示唆された。我々は動脈硬化の新たなリスクファクター候補として、ミュータンスレンサ球菌に注目して研究を進めている。平成23年度の研究成果より、対照の非感染内皮細胞と比較して、Streptococcus mutans Xcが侵入したヒト動脈内皮細胞は、有意に多くのTLR2およびNOD2 mRNAを発現することが明らかになったので、今年度はまず、TLR2およびNOD2がタンパクレベルで増加しているかをフローサイトメトリーで検討した。S. mutans Xcとヒト動脈内皮細胞をMOI=1で24時間共培養した後、抗生剤(ゲンタマイシンおよびペニシリンG)処理によって細胞表面に付着した菌を死滅させ、菌が侵入した細胞をさらに24時間培養した。内皮細胞を回収、固定し、チューブ内で抗TLR2あるいは抗NOD2抗体を用いて免疫染色を行い、フローサイトメトリーで各々の発現を定量した。非感染ヒト動脈内皮細胞と比較してS. mutans Xcが侵入した内皮細胞は有意に多くのNOD2タンパクを発現していた(P < 0.05)。しかしながら、TLR2タンパク発現の有意な増加は認められなかった。次に異なる血清型のミュータンスレンサ球菌を用いて、ヒト動脈内皮細胞におけるパターン認識受容体の発現誘導能をリアルタイムPCR法で検討した。それぞれの菌株をヒト動脈内皮細胞とMOI=1で48時間共培養した後、内皮細胞からtotal RNAを抽出し、リアルタイムPCR法でTLR1、TLR2、TLR4、NOD1、NOD2 mRNAの発現を検討した。非感染内皮細胞と比較して、今回検討したそれぞれの菌株が感染したヒト動脈内皮細胞全てにおいて、TLR2およびNOD2 mRNAの発現が増加していた(P < 0.05)。我々は動脈硬化の新たなリスクファクター候補として、ミュータンスレンサ球菌に注目して研究を進めてきた。平成23および24年度の研究成果より、対象の非感染内皮細胞と比較して、Streptococcus mutans Xcが侵入したヒト動脈内皮細胞は、有意に多くのTLR2およびNOD2の発現がmRNAおよびタンパクともに増加することが明らかになった。今年度はTLR2およびNOD2 mRNA発現抑制時のサイトカイン産生を調べることにより、これらのパターン認識受容体のヒト動脈内皮細胞におけるミュータンスレンサ球菌よるサイトカイン誘導能への関与を検討した。TLR2およびNOD2 mRNAの発現をRNA干渉で抑制後、Streptococcus mutans Xcと内皮細胞を24時間共培養した。抗生剤処理によって浮遊あるいは細胞表面に付着した菌を死滅させた後、菌が侵入したヒト動脈内皮細胞をさらに24時間培養して、内皮細胞におけるサイトカイン産生を同様に検索した。結果を非刺激内皮細胞(コントロール)あるいはTLR2およびNOD2 mRNAの発現抑制をしていない実験群と比較し、統計分析は一元配置分散分析の後、Dunnett検定を用いた(*P<0.05)。TLR2、NOD2 mRNAの発現を単独で、あるいは同時にRNA干渉で抑制すると、菌が侵入した内皮細胞におけるサイトカインの産生は有意に減少していた。ヒト動脈内皮細胞において“細胞質"に存在すると報告されているTLR2およびNOD2 mRNA発現を抑制するとサイトカインの産生が抑制されたことから、侵入したミュータンスレンサ球菌が、細胞質に存在するTLR2およびNOD2に認識されて、内皮細胞におけるサイトカイン産生を誘導している可能性が示唆された。我々は動脈硬化の新たなリスクファクターとして口腔レンサ球菌に着目し検索を行い、ミュータンスレンサ球菌が侵入した内皮細胞において高いサイトカイン産生誘導能を持つことを明らかにしている。今年度はミュータンスレンサ球菌(Streptococcus mutans Xc)が侵入したヒト動脈内皮細胞においてパターン認識受容体の発現誘導を検討した。S. mutans Xcとヒト動脈内皮細胞をMOI=1で24時間共培養し、抗生剤(ゲンタマイシンおよびペニシリンG)処理によって細胞表面に付着した菌を死滅させた後、菌が侵入した細胞を2、8、24時間培養した。

内皮細胞からtotal RNAを抽出し、TLR1、TLR2、TLR4、NOD1、NOD2 mRNAの発現をリアルタイムPCR法で解析した。それぞれの結果は非刺激内皮細胞(対照)と比較し、統計分析にはStudentのt検定を用いた。Streptococcus mutans Xcが侵入したヒト動脈内皮細胞は、2、8、24時間後すべての時点において、対照の非刺激内皮細胞と比較して有意に多くのTLR2およびNOD2 mRNAを発現していた(P < 0.05)。24時間後には、非刺激内皮細胞と較べて、発現量がそれぞれ254.0倍および222.8倍に達していた。ミュータンスレンサ球菌の侵入刺激によって発現が誘導されたTLR2およびNOD2は、ヒト動脈内皮細胞のパターン認識受容体として侵入した菌に対する免疫応答に関与している可能性が示唆された。当初の計画に従い、ミュータンスレンサ球菌の刺激によるヒト動脈内皮細胞におけるTLRおよびNODの発現の検索が進行しているのでおおむね順調に進展していると自己評価した。当初の計画に従い、ミュータンスレンサ球菌の刺激によるヒト動脈内皮細胞におけるTLRおよびNODの発現の検索が進行しているので、おおむね順調に進展していると自己評価した。今までの研究成果から、特定の菌株だけでなく、異なる血清型のミュータンスレンサ球菌の感染によっても、ヒト動脈内皮細胞におけるTLR2およびNOD2の発現が増加することが明らかになった。今後は同様に異なる血清型のミュータンスレンサ球菌の感染によって、内皮細胞におけるサイトカイン産生誘導が認められるか検討する。H24年度から試みているsiRNA干渉によるTLR2およびNOD2 mRNA発現抑制にともなうミュータンスレンサ球菌感染時の内皮細胞におけるサイトカイン産生量を検討し、パターン認識受容体とサイトカイン産生との関係を明らかにする。nonsilencing siRNAを遺伝子導入したHAECを対照とし、リアルタイムPCR法でTLR2あるいはNOD2 mRNAの発現量を、またELISA法でサイトカイン産生量を定量する。H25年度は最終年度であるので、研究成果を総括し、学会および論文で発表する。次年度はヒト動脈内皮細胞におけるTLR1、TLR2、TLR4、NOD1およびNOD2タンパク発現の定量を行う。内皮細胞を培養後、回収、固定して、チューブ内で抗TLR1、TLR2、TLR4、NOD1あるいはNOD2抗体を用いて、免疫染色を行う。フローサイトメトリー法にて各々のタンパク発現を検索し、非感染HAECを対照として比較する。フローサイトメトリー法での検出が困難であった場合は、ガラス底のシャーレで培養し、免疫染色後、共焦点レーザー顕微鏡観察で染色された受容体を数えて定量する。次に菌の付着や侵入を認識するパターン認識受容体発現の抑制をRNA干渉により試みる。付着あるいは侵入した菌を認識することが明らかになったパターン認識受容体遺伝子の発現を抑制するために、内皮細胞にsiRNAを遺伝子導入する。nonsilencing siRNAを遺伝子導入したHAECを対照とする。標的としたパターン認識受容体
無歯顎者の義歯装着による嚥下時の呼吸パターンの時間的検討

本研究は,義歯装着時と非装着時における嚥下時の無呼吸,呼気相,吸気相の発現パターンの違いについて嚥下関連筋の活動,喉頭運動との関係で比較検討することを目的とした.嚥下時の呼吸パターンにおいて,義歯非装着高齢者で吸息-嚥下-吸息パターンの出現が認められ,義歯非装着が誤嚥のリスクファクターとなること,また,高齢者では,嚥下時の無呼吸時間の延長が嚥下時の呼吸の調節を行っていることが考えられた.本研究の目的は,近年増加傾向にある肺炎を起こす原因である誤嚥を防止する観点から無歯顎者の嚥下時の咀嚼関連筋の活動と呼吸パターンとの関係を明らかにすることにあり,義歯装着時と非装着時における嚥下時の無呼吸,呼気相,吸気相の発現パターンの違いについて嚥下関連筋の活動,喉頭運動との関係で比較検討することである.平成23・24年度に実施した研究の成果については,以下に示すとおりである.有歯顎者において構築された嚥下関連筋群と喉頭運動および呼吸運動の同時計測のシステムを用いて,高齢無歯顎者での計測システムの構築および解析を行った.筋電図計測は,口輪筋および舌骨上筋群を対象に,表面電極を用いて,原波形とともに平均値積分により得たエンベロープ波形を記録する.喉頭運動に関しては,筋活動の時間的要素の分析基準とするため,呼吸については,嚥下時の呼吸相の指標とするために,小型サーミスタを用いて鼻孔部の温度変化で計測・記録する.以上の計測データは同期・計測しており,各種アンプにより増幅して記録する.上記の計測システムにて,健常無歯顎者10名を対象に,被験食品は,水(5, 10 ,20 ml),半固形食品としてエンゲリード(10 g),固形食品としてクッキー(4 g)とし,義歯あり・なしの条件で,各被験食品をそれぞれ3回ずつ嚥下することとした.結果・データ解析については,嚥下時の呼吸パターンにおいて,有歯顎者において観察されなかった吸息ー嚥下ー吸息パターンの出現が,高齢者の義歯を装着しない状況で認められ,義歯非装着が誤嚥のリスクファクターとなること,適正な下顎位における嚥下が呼吸パターンを正常に保っている可能性が示唆された.また,高齢者では,嚥下時の無呼吸時間の延長が認められ,これによっても,高齢者では嚥下時の呼吸の調節を行っていることが考えられた.本研究は,義歯装着時と非装着時における嚥下時の無呼吸,呼気相,吸気相の発現パターンの違いについて嚥下関連筋の活動,喉頭運動との関係で比較検討することを目的とした.嚥下時の呼吸パターンにおいて,義歯非装着高齢者で吸息-嚥下-吸息パターンの出現が認められ,義歯非装着が誤嚥のリスクファクターとなること,また,高齢者では,嚥下時の無呼吸時間の延長が嚥下時の呼吸の調節を行っていることが考えられた.本研究の目的は,近年増加傾向にある肺炎を起こす原因である誤嚥を防止する観点から無歯顎者の嚥下時の咀嚼関連筋の活動と呼吸パターンとの関係を明らかにすることにあり,義歯装着時と非装着時における嚥下時の無呼吸,呼気相,吸気相の発現パターンの違いについて嚥下関連筋の活動,喉頭運動との関係で比較検討することである.平成23年度に実施した研究の成果については,以下に示すとおりである.有歯顎者において構築された嚥下関連筋群と喉頭運動および呼吸運動の同時計測のシステムを用いて,高齢無歯顎者での計測システムの構築および解析を行った.筋電図計測は,口輪筋および舌骨上筋群を対象に,表面電極を用いて,原波形とともに平均値積分により得たエンベロープ波形を記録する.喉頭運動に関しては,筋活動の時間的要素の分析基準とするため,呼吸については,嚥下時の呼吸相の指標とするために,小型サーミスタを用いて鼻孔部の温度変化で計測・記録する.以上の計測データは同期・計測しており,各種アンプにより増幅して記録する.上記の計測システムにて,健常無歯顎者10名を対象に,被験食品は,水(5, 10 ,20 ml),半固形食品としてエンゲリード(10 g),固形食品としてクッキー(4 g)とし,義歯あり・なしの条件で,各被験食品をそれぞれ3回ずつ嚥下することとした.結果・データ解析については,嚥下時の呼吸パターンにおいて,有歯顎者において観察されなかった,吸息ー嚥下ー吸息パターンの出現が,高齢者の義歯を装着しない状況で認められ,適正な下顎位における嚥下が呼吸パターンを正常に保っている可能性が示唆された.

また,高齢者では,嚥下時の無呼吸時間の延長が認められ,これによっても,高齢者では嚥下時の呼吸の調節を行っていることが考えられた.有歯顎者において構築された嚥下関連筋群と喉頭運動および呼吸運動の同時計測のシステムを用いて,高齢無歯顎者での計測システムの構築および計測において,同時計測を行う上で,計測する項目数が多くなり,分析の煩雑性を考慮し,平成23年度は舌圧計測を用いずに研究を行った.しかしながら,システム構築に関しては概ね成功したと考えられるため,次年度は舌圧を含めた計測も行えると考える.平成23年度は舌圧計測を用いずに研究を行ったが,システム構築は概ね成功したと考えられるため,次年度は舌圧を含めた計測も行えると考える.具体的には,高齢者の上下全部床義歯装着患者を用いて,義歯人工歯列あり・なしの条件を実験系に取り入れ,舌圧計測用の圧力センサーを含めた計測を予定している.これにより,嚥下時の舌運動の動向や,人工歯列が嚥下時の呼吸パターンにどのように影響を及ぼしているのかが明らかにできると考える.今年度は,被験者を増やすための義歯作製や,論文執筆や今後研究を進めるための基礎研究に時間が必要となったため,購入する予定であった器材等が次年度に持ち越しとなった.次年度は被験者も集まる予定であり,舌圧を含めた計測も行うため,高齢者の上下全部床義歯装着患者で,義歯人工歯列あり・なしの条件を含めるために,複製義歯を作製するためおよび,舌圧計測用の圧力センサーを含めたシステム構築のための費用,また,研究成果発表のために研究費が必要である.
In Vitro血流動態計測システムの開発と血管壁に作用する流体力の評価

本研究の目的は、血管壁に作用する流体力(圧力と壁面せん断力)とその拍動特性を正確に評価できる血流動態計測システムを開発し、実患者のMRIデータから脳血管動脈瘤モデル製作し、それを用いた計測(即ち、In Vitro計測)を行うことによって模擬血流が血管壁に作用する流体力を評価することである。また、MRIデータを用いた3次元数値解析を実施し、実験的に測定することが困難な物理量に関する知見を得ることである。具体的研究成果は以下の通りである。(1)実患者のMRIデータから製作したシリコンゴム製の脳動脈瘤モデルを用いて、インデックス・マッチング流体利用のステレオPIV計測を実施した。既破裂型モデルと未破裂型モデルの2種類に対して、流速の異なる3条件の定常流について、多断面での速度3成分の分布を測定した。(2)そのような速度3成分の分布から、壁面せん断応力を定量的に妥当に評価する方法を検討した。特に、壁面近傍での速度の補間方法を吟味し、その定量的影響を評価した。(3)検討した方法を用いて、ステレオPIV計測で得られた速度3成分の分布から壁面せん断応力を定量化した。壁面位置の見積もりが定量化に与える影響を評価した。(4)MRIモデルをエクスポートすることによって、動脈瘤内部流動を3次元数値解析する方法を検討した。市販の数値流体解析コードを利用し、入口条件・出口条件について生物流体力学的に妥当な条件を検討し、数値解析に与えた。(5)その数値解析方法を用いて、3種類のMRIデータから得られた脳動脈瘤モデルを対象とした解析を実施した。定常流と拍動流について数値解析を行い、動脈瘤内部の速度分布、壁面圧力分布、壁面せん断応力分布に関する知見を得た。本研究の目的は、血管壁に作用する流体力(圧力と壁面せん断力)とその拍動特性を正確に評価できる血流動態計測システムを開発し、実患者のMRIデータから脳血管動脈瘤モデル製作し、それを用いた計測(即ち、In Vitro計測)を行うことによって拍動状態の模擬血流(以下、単に血流と記す)が血管壁に作用する流体力を評価することである。本年度は以下の具体的成果を得た。(1)屈折率マッチングを実現するための作動流体(グリセリン水溶液)の物性値(密度、粘度、屈折率)を測定し、血流動態(拍動状態)の再現条件(レイノルズ数とウォマスレー数)を策定した。(2)現有の恒温回流水槽設備ならびに拍動ポンプを補修・整備して、血流動態のIn Vitro流路を構築した。(3)現有のシリコーンゴム製脳動脈モデルに追加工を施すことによって、光ファイバ式極細圧力センサーによる壁面圧力計測の準備を行った。(4)血流動態計測システムとして、ステレオPIVシステムを構築し、三次元カメラ校正に基づく逆投影手法を開発することによって、動脈瘤内部の速度分布の2次元3成分計測を可能とした。(5)拍動状態における動脈瘤内部の2次元2成分PIV計測を水平方向と垂直方向の2方向について多断面で行い、周期変動する流れ場の位相平均像を明らかにした。(6)定常状態における動脈瘤内部のステレオPIV計測を実施し、多断面の速度3成分の様子を定量化することによって、動脈瘤内部の流動状態を明らかにした。(7)光ファイバ式極細圧力センサーを用いて、動脈瘤内壁に作用する静圧を測定した。また、MIRデータを用いた

3次元数値解析を実施し、実験的に測定することが困難な物理量に関する知見を得ることである。本年度は以下の具体的成果を得た。(1)実患者のMRIデータから製作したシリコンゴム製の脳動脈瘤モデルを用いて、インデックス・マッチング流体利用のステレオPIV計測を実施した。既破裂型モデルと未破裂型モデルの2種類に対して、流速の異なる3条件の定常流について、多断面での速度3成分の分布を測定した。(2)そのような速度3成分の分布から、壁面せん断応力を定量的に妥当に評価する方法を検討した。特に、壁面近傍での速度の補間方法を吟味し、その定量的影響を評価した。(3)検討した方法を用いて、ステレオPIV計測で得られた速度3成分の分布から壁面せん断応力を定量化した。壁面位置の見積もりが定量化に与える影響を評価した。(4)MRIモデルをエクスポートすることによって、動脈瘤内部流動を3次元数値解析する方法を検討した。市販の数値流体解析コードを利用し、入口条件・出口条件について生物流体力学的に妥当な条件を検討し、数値解析に与えた。(5)その数値解析方法を用いて、3種類のMRIデータから得られた脳動脈瘤モデルを対象とした解析を実施した。定常流と拍動流について数値解析を行い、動脈瘤内部の速度分布、壁面圧力分布、壁面せん断応力分布に関する知見を得た。
脳血管壁Neurotransmetlerの定量的解析

脳血管壁に自律神経線維が豊富に分布していることはすでに明らかにされている。しかし、それら自律神経の形態的変化と脳循環調節にはたす役割の関連はほとんど知られていない。本研究では、脳血管壁に分布する自律神経終末を電子顕微鏡的に観察し、自律神経遮断剤使用時、あるいは頸部交感神経節刺激時における脳血管の拡張・収縮反応に対応する変化を検討することにより、脳血管壁自律神経の機能と形態的変化の関係を明らかにした。さらに、酵素抗体法を用いて脳血管におけるvascative intestinal polypoptide(VIP)含有神経終末を光顕および電顕的にとらえることに成功し、その分布を定量的に検討した。その結果、fusaric auidによるノルアドレナリンの生成酵素Dopamine-β-hydroxylase阻害後、中大脳動脈(MCA)、椎骨動脈ともに、5-hydroxydipamineにより電子密度が増強されるdensecoved vesicleの最大径は60.84nm、63.07nmとコントロール群の82.77nm、79.94nmに比し有意に小であった。それらの分布はコントロール群の正規分布とは異なり4050nm、8090nmと100110nmにピークを有する多峰性の分布を示した。上頸神経節電気刺激時のMCA自律神経終末の観察でも、dense cored vesicleは径の小なるものの比率が大きくなると共に最大径の分布も変化し、2峰性となることが明らかとなった。このことからdensecored vesicleが必ずしも単一のpopuletzonより成るものではない可能性が示唆された。また、中膜筋層外縁からVIP陽性終末までの距離は、MCA、脳底動脈のいずれにおいても我々がすでに求めたdense coredおよびclear vesicle含有の神経終末に比し有意に小であった。さらにヒストグラムでみると、1μm以下のものが多く筋層から離れるにしたがって少なくなるが筋層内にまで入り込むものはなかった。このことより、多種の神経伝達物質もしくは神経伝達修飾物質が注目される中で、VIP含有神経終末は筋層に最も近接して存在しているもののひとつであり、脳血管神経支配に重要な役割を担っている可能性が示唆された。脳循環調節機構の重要な因子である脳血管の自律神経支配に関し、昨年度の研究において我々は血管壁自律神経終末が幾つかの種類に分かれる可能性を示したが、本年度は酵素抗体法を用い、ネコの中大脳動脈(MCA)及び脳底動脈(BA)におけるvasoactive intestinal polypeptide(VIP)含有神経終末を光学顕微鏡及び電子顕微鏡下にとらえることに成功した。またさらに分布について定量的に検討した。酵素抗体法にはまず抗VIP兎血清IgG、次いでhorseradish peroxidese結合抗IgG山羊血清を反応させる間接法を用い、diaminobenzidineで発色反応を行った。光顕では、ビーズ状に染色された神経線維が外方から侵入し血管中膜に近接して存在しているのが観察された。電顕では、VIP陽性神経終末はosmiophilicな粒子が集積して沈着していることにより同定され、血管外膜内にVIP陰性神経終末と共に存在していた。さらにその分布に関する基礎的情報を得る目的で、中膜筋層外縁からVIP陽性終末までの距離を画像解析装置を用いて各ネコにつき無作為に30ずつ計150こ測定した。結果は、MCAで1.41±0.10μm,BAで4.78±0.47μmであり、これは我々が既に求めたdense cored