hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たなＰＥＴトレーサーを用いたアミロイドーシスの病態解明と治療薬の開発

投与群と非投与群間で治療前後でのアミロイド蓄積量の変化を比較検討した。患者にはインフォームドコンセントを得た上で、上記の薬剤の介入研究を行った。また非投与群の患者にもインフォームドコンセントを得て、対照群として研究に参加してもらった。薬物治療の6ヶ月、12ヶ月後にBF-227-PETを施行してアミロイドの沈着を客観評価した。薬物の投与前後でBF-227-PETを施行し、アミロイドの沈着について薬剤投与群と無投与群の結果と比較検討を行った。体内アミロイド蓄積の解析に加えて18F-FDG-PETにて体内でのブドウ糖代謝を画像化し,定量解析を行った。さらにはMRIを用いの形態解析および、認知症患者においては神経心理検査(Mini-mental state examination, ADAS-cog等)を施行し,薬剤投与群,非投与群間での認知機能の変化についても解析をおこなった。漢方生薬である、抑肝散の投与後の脳内アミロイドは投与然より低下はしていたが、症例数が少なく、統計的有意差は得られなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。老年医学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の時点で、基礎実験のみならず臨床症例を用いたPET撮像を全身性アミロイドーシスの症例、数例において施行し、肝臓、腎臓、心筋などへのBF227の高集積が確認できた。基礎実験において、アミロイドを形成する各種の原因分子(トランスサイレチン、免疫グロブリン(IgG)-L鎖、IgG-H鎖、アミロイドβ蛋白質(Aβ)、血清アミロイドA(SAA)、ゲルソリン、シスタチンC、等)に対するBF-227の結合特性を解析したところ、いずれのmoleculeに対しても高い親和性を示すことを確認した。我々はこれまで既に計5名のアミロイドーシスの患者においてBF-227を用いたPETを施行した。対象患者のアミロイドーシスを生じた原因物質はトランスサイレチン、免疫細胞性(AL)、反応性(AA)であり、心臓、腎臓、腸管にアミロイドの沈着が示唆された症例を対症とした。これらの症例において、BF-227-PETはアミロイドが沈着している臓器において高信号を呈し、アミロイドのPETによる画像化に成功した。これまでの臨床研究の症例数は、当初の予定よりも多く集まっており、順調に研究が進行していると考える。BF-227は心筋アミロイドーシスのβシート構造を認識および画像化した世界で唯一のPETトレーサーである。他のトレーサーはADのAβのみしか認識しないものや、カルシウムの重合に結合するものなどに限られている。アミロイドーシスの細胞および組織障害性の主体はβシート構造と考えられており、このβシート構造をPETで画像化することは極めて診断価値が高い。本研究により各種アミロイドーシスにおけるBF-227の診断特性が明らかになり、今後のアミロイドーシスの研究の発展、診断法の向上に大きく寄与するものと考えられる。今後は、ヒトにおけるPET撮像の症例数を重ねる。
広葉樹の病害心材形成機構に関する基礎的、応用的研究

広葉樹の木部における病傷害に対する防御反応機構の解明を目的としてナラ枯れ現象におけるコナラ属樹幹のナラ菌(Raffaelea quercivola)感染による病理的心材形成機構、および熱帯樹のAquilaria crassnaの樹幹内における沈香成分集積に関わる病理的な心材形成機構についての基礎的、応用的を行った。この結果、両樹種とも、病傷害に応答して生成されるエチレンとジャスモン酸の相乗作用により、心材の着色現象(抗菌物質の生成)が起こることが明らかになった。一般に傷害を受けた植物ではエチレンやジャスモン酸が生合成され、急激な過酸化物質の生産をともなうさまざまな反応が生じる。一方、病害を受けた組織ではサリチル酸が生合成され、それがシグナルとなって、防御物質を合成、蓄積することで細胞は壊死し、周囲の細胞への病害拡大が阻止される(過敏感反応死)。カシノナガキクイムシ穿入とRaffaelea quercivora感染によるナラ・シイ・カシ類集団枯死(以下、ナラ枯れ)現象は、微細な物理的破壊に加えて、病害に対する反応の生理的、病理学的な解明が重要な問題である。樹木の木部には生きた細胞から成る放射組織が存在する。辺材部では放射組織の関与により病傷害に反応して組織の変色が生じる。この反応部は傷害心材または病理的心材と呼ばれる。ナラ枯れでは辺材部の広範囲にエラジタンニン(ellagitannin)の蓄積した傷害もしくは病理的心材が形成されることが知られる。本研究では、カシノナガキクイムシの穿入したコナラの木部におけるエチレン生成能を調べるとともに、コナラの成木を用いてエスレル、ジャスモン酸メチル、サリチル酸メチル、サリチル酸ナトリウム、およびこれらを組み合わせたラノリンペーストの樹幹注入を行い、傷害(病理的)心材の人為的形成を試みた。この結果、カシノナガキクイムシが穿入し、生存している個体の当年生木部からは顕著なエチレンの生成が確認されるとともに、エチレンが道管内のチロース形成に関係することを明確にした。また刺激伝達物質ペーストの樹幹注入実験では、エチレンとジャスモン酸の相互作用によって、顕著な傷害(病理的)心材の形成を誘導することができた。傷害心材形成に関与しているエチレン発生剤エスレル(ET)およびジャスモン酸メチル(MJ)をコナラ成木に処理することで、人為的な傷害心材形成の制御が可能かどうかを検討した。実験は2011年6月3、4日にコナラ成木にエスレル(Et)とジャスモン酸メチル(MJ)を組み合わせて処理するとともに6月20目に薬剤4処理区に対しナラ菌Raffaelea quercivoraを接種した。薬剤は地際から50cmの高さに処理し、ナラ菌は薬剤処理した3か所の真上10cmとその間3か所、計6か所に接種した。この結果、縦方向の変色長および変色体積の値は全体的にMJ菌処理とEt+MJ処理で有意に高い値を示した。中でもEt+MJの菌接種で最も大きな値となった。これに対し、苗木を用いた実験では、2011年8月17日11月15日にかけ、コナラ属コナラ節のミズナラ、コナラ、カシワ、ナラガシワと、クヌギ節のアベマキの3年生ポット苗木を用いて、ナラ菌の樹幹接種、およびエチレン発生剤であるエスレル、およびジャスモン酸メチルのラノリンペースト注入処理を行い、傷害もしくは病理的心材形成におよぼす影響を比較検討した。この結果、病原菌の接種による病理的心材形成を確認するとともに、エスレルとジャスモン酸メチルの混合処理が、顕著な傷害心材形成をすることを認めた。特にMJ5%とEt1%の混合処理は著しい促進効果をもたすことが明らかとなった。さらにタイ王国においてAquilaria属樹種を用いた沈香生産の促進実験を行い、MJ、Et、およびサリチル酸ナトリウムの組み合わせ処理によって顕著な沈香成分を含む傷害心材形成の促進効果を得た。この結果については特許を申請し、受理されている。●ナラ菌に対する各樹種の感受性とエチレン生成の関係:刺激伝達物質処理が菌の蔓延に及ぼす影響を検証し,刺激伝達物質処理によるナラ枯れの人為的防除が可能かどうか検討した。実験材料として,3年生のミズナラ,コナラ及びアベマキの苗木を用いた。ナラ菌接種は2013年7月4日に行った。接種から0,3,7,14日目に,接種部位のエチレン放出量を測定した。この結果、ミズナラとコナラのエチレン生成量は菌処理・無菌処理どちらも3日目が最大となった。3樹種全てにおいてエチレンは3日目に多量に生成されたが,ミズナラとコナラは7日目には大幅に減少した。一方,アベマキは7日目以降もエチレン生成量が低下しなかった。●刺激伝達物質処理が菌の蔓延に及ぼす影響:実験材料は3年生のミズナラ,コナラ,アベマキ及びナラガシワの苗木を用いた。

処理区は,エスレル、ジャスモン酸メチル、サリチル酸ナトリウムそれぞれ単体、あるいは組み合わせ処理,合わせて7処理区とした。薬剤処理は,2013年7月1日に行った。薬剤を注入した翌日にナラ菌を接種した。菌接種から2週間後の変色長を計測した。菌の検出に用いられる2種の染色剤によって菌糸の有無を観察した。この結果、コナラとアベマキは薬剤処理により菌の引き起こす病理的心材の形成が抑制された。●沈香の生産技術開発:沈香の人為的な生産技術の開発のため、タイ王国においてAquilaria crassna樹の樹幹にエスレル(E),ジャスモン酸メチル(MJ)、およびサリチル酸ナトリウム(SA)の処理による生産促進の実証実験を行った。その結果、3種の混合処理によって樹幹の着色が促進されることを確認し、研究論文として取りまとめ、国際学会において招待講演をおこない、国際誌に投稿した。カシノナガキクイムシによる穿孔とRaffaelea quercivoraの感染による傷害(病理的)心材形成における植物ホルモンの役割と傷害心材形成メカニズムを明らかにすることを目的とし、萌芽後約10年生のコナラ成木42本を選定して、サリチル酸ナトリウム(SA-Na)、ジャスモン酸メチル(Me-JA)、およびエスレル(Et)の樹幹注入を行った。処理区はSA-Na0ppm, 100ppm, 1000ppmとMe-JA 0ppm+Et 0ppm, Me-JA 1000ppm+Et1000ppmを組み合わせた計6処理区とした。薬剤注入は2012年8月30日と9月3日に100ml入れた点滴びんの先端を注入孔に差し込むことによって行った。試料は10月31日に採取し、材の解析によって変色体積、縦横断面の変色面積、および変色長を求めた。この結果、SA-Naのみでは横断面の変色に増加傾向が見られた。Me-JA+Etのみの処理区では変色面積は有意に増加した。すべての混合区ではMe-JA+Et処理区よりも変色面積が減少する傾向が見られた。苗木を用いて、コナラ節のコナラとクヌギ節のアベマキのR. quercivoraの感染に対するエチレン生成能の差異を調べた。実験は3年生のコナラ、アベマキのポット苗を用いて行った。繰り返しは7本である。鳥取県林業試験場で分離・培養したナラ菌(Na-T1)をこれらの苗木に接種し、エチレン生成とチロース発達におよぼす影響を調べた。この結果アベマキはコナラに比べて感染初期に多くのエチレンを生成することが確認できた。さらにタイ王国においてAquilaria属樹種を用いた沈香生産の促進実験を樹幹注入法によって行い、これまでのペースト法と同様にMJ、Et、およびサリチル酸ナトリウムの組み合わせ処理によって顕著な沈香成分を含む傷害心材形成の促進効果を得た。データも順調に採取し、論文1報を報告。学会1報発表。特許一件を出願した。さらにこの研究で博士課程学生の学位を取得させた。25年度が最終年度であるため、記入しない。カシノナガキクイムシによる穿孔とRaffaelea quercivoraの感染による傷害(病理的)心材形成における植物ホルモンの役割と傷害心材形成メカニズム、およびAquilaria属樹幹内の沈香の形成には共通してエチレンとジャスモン酸の相互作用が認められることが明らかになり、重要な新知見を得ることができた。
バイオ農薬によるゴルフ場芝草病原菌の防除

ゴルフ場で農薬多用の原因になっている芝草病原菌(Rhizoctonia sp.)に対して拮抗性のある微生物を含むコンポストを作成し、これをバイオ農薬として使用すれば農薬使用量を大幅に低減することができるはずである。本研究は、拮抗微生物をコンポスト化反応の種菌として接種し、この微生物が安定的に製品中に増殖し、拮抗性物質を生産する条件を見いだすことを目的としている。まず、培養条件を厳密に制御するために液体培養法を用い、温度、pH、培地中の溶存酸素濃度等の因子を変化させて拮抗物質生産の最適な培養条件を見いだしたところ以下の諸点が明らかになった。まず、拮抗微生物は1550°Cの広い温度範囲で生育できるが、拮抗物質生産の最適温度は2030°Cの付近にある。次に、pHセンサーとコントローラを備えたジャーファーメンタを用いてpHを培養期間中一定値に保った実験から最適pHは8付近にあることが分かった。なお、拮抗微生物は溶存酸素濃度が0.03ppm以下に制御された条件でも生育可能であるが、拮抗物質を生産しない等の知見を得た。これらの知見をもとに、ゴルフ場で排出される芝の刈かすの有効利用も兼ねて、拮抗微生物を種菌として、芝の刈かすをコンポスト原料としたコンポスト化を試みた。芝の刈かすはコンポスト化に伴って自然にpHは8.5付近の値になるのでpHの制御は行わなかった。好気条件下、反応温度を40および50°Cに保つことで、拮抗微生物を安定的に製品中に増殖させ、拮抗物質を生産させることもできた。今後は、拮抗微生物、および拮抗物質の濃度を増加させることを目的にコンポスト原料の種類等を検討していく必要があろう。
プラズマ流体システムの複雑干渉系の知的な電磁場制御

本研究では、高融点金属微粒子を分散させた微粒子プラズマ流や反応性気体を混合させた反応性プラズマ流のプラズマ流体システムに関して、プラズマと微粒子、あるいは、プラズマと反応性気体との複雑干渉系の知的な電磁場制御を目的として理論および実験的研究を行った。得られた結果を要約すると、以下のようになる。1.管内、あるいは、複雑形状流路に噴射する金属微粒子を含む超音速プラズマジェットに関して、プラズマ流-電磁場-微粒子の複雑干渉系に対して精緻な数値モデルを用いた基礎式を構築した。ついで、数値シミュレーションによりプラズマの熱流動場および粒子特性への高周波電磁場の有無、粒子材質、粒径、注入速度、注入位置、ノズル角の影響を明らかにした。2.(1)を発展させて、金属微粒子注入から皮膜形成までの仮想的なプラズマ溶射プロセスの最適化を数値シミュレーションで検討した。これにより、溶射プロセスの重要制御因子や成膜安定形成条件等の知見が得られ、統合数値モデルの実用性および汎用性の高い可能性を示した。3.非平衡高周波誘導プラズマ流に反応性気体を混合した場合、ガスの種類、注入位置や注入流量による温度場、濃度場、光場およびプラズマ面積の変化を実験的に明らかにした。さらには、多成分モデルを用いた。数値シミュレーションにより、注入位置や注入流量による熱流動場と数密度場の変化も明らかにした。同様に、磁気ダクト内の非平衡混合プラズマジェットに関して、二温度モデルを用いた数値シミュレーションにより熱流動特性とプラズマパラメータを明らかにした。4.プラズマ溶射装置において、基板衝突直前の粒子速度や粒子温度をセンシングし、放電条件やガス流量、粒子径や粒子導入条件を制御するプラズマ流体システムの概念を提唱した。現有の磁場制御式高機能プラズマジェット装置にプラズマ放射光をセンシングして放電電流、あるいは、磁場で制御可能なフィールドバックシステムを構築した。放電電流による制御は、応答性が良く制御量が大きく、磁場制御は高精度で、減衰特性が良好であることが実験により明らかにされた。本研究では、高融点金属微粒子を分散させた微粒子プラズマ流や反応性気体を混合させた反応性プラズマ流のプラズマ流体システムに関して、プラズマと微粒子、あるいはプラズマと反応性気体との複雑干渉系の知的な電磁場制御を目的として理論および実験的研究を行った。1.減圧下で基板に衝突する超音速プラズマジェットに金属微粒子を注入した場合、高周波誘導電磁場印加によるプラズマ-微粒子の干渉系の制御性能を表す基礎式を構築した。数値シミュレーションにより、粒子の存在時間がm secの短時間でもノズル部に高周波を印加すれば、プラズマのジュール熱の発生と粒子への熱伝達と放射により、粒子を有効に加熱でき、溶融への相変化が制御できることが明らかになった。また、同手法を管内微粒子プラズマ流にも拡張し、パラメトリックな数値シミュレーションにより粒子軌道や粒子温度に及ぼす粒子径、粒子注入速度、粒子注入位置、ノズル角や電磁場の有無の影響も明らかにした。2.プラズマ溶射装置において、基板衝突直前の粒子速度や粒子温度をセンシングし、放電条件やガス流量、粒子径や粒子導入条件を制御するプラズマ流体システムの概念を提唱した。現有の磁場制御式高機能プラズマジェット装置にプラズマ放射光をセンシングして放電電流、あるいは、磁場で制御可能なフィードバックシステムを構築した。放電電流による制御は、応答性が良く制御量大きく、磁場制御は高精度で、減衰特性が良好であることが実験により明らかにされた。

得られた結果を要約すると、以下のようになる。1.管内、あるいは、複雑形状流路に噴射する金属微粒子を含む超音速プラズマジェットに関して、プラズマ流-電磁場-微粒子の複雑干渉系に対して精緻な数値モデルを用いた基礎式を構築した。ついで、数値シミュレーションによりプラズマの熱流動場および粒子特性への高周波電磁場の有無、粒子材質、粒径、注入速度、注入位置、ノズル角の影響を明らかにした。2.(1)を発展させて、金属微粒子注入から皮膜形成までの仮想的なプラズマ溶射プロセスの最適化を数値シミュレーションで検討した。これにより、溶射プロセスの重要制御因子や成膜安定形成条件等の知見が得られ、統合数値モデルの実用性および汎用性の高い可能性を示した。3.非平衡高周波誘導プラズマ流に反応性気体を混合した場合、ガスの種類、注入位置や注入流量による温度場、濃度場、光場およびプラズマ面積の変化を実験的に明らかにした。さらには、多成分モデルを用いた数値シミュレーションにより、注入位置や注入流量による熱流動場と数密度場の変化も明らかにした。同様に、磁気ダクト内の非平衡混合プラズマジェットに関して、二温度モデルを用いた数値シミュレーションにより熱流動特性とプラズマパラメータを明らかにした。
社会経験で発達する前頭前野の局所的興奮・抑制性回路は治療ターゲットになるか

マウスを幼少期に隔離飼育することにより、成体に発達後の内側前頭前野第五層の錐体細胞のうち、h-currentという電流を持つ特定のタイプの錐体細胞において興奮性が低下し、興奮性のシナプス入力が低下することを示してきた。さらに抑制性シナプス入力に関しての研究においては、このサブタイプの錐体細胞に入力する自発性抑制性後シナプス電流のみが増加し、その入力の源と考えられるfast-spiking neuronの興奮性が変化していることを明らかにしていた。今年度は、そのfast-spiking neuronの興奮性が発達段階において変化した原因の一つとして、fast-spiking neuronに入力する興奮性シナプス伝達に変化が見られているのではないかと考えた。実際に、隔離飼育後の成体マウスの内側前頭前野のfast-spiking neuronに入力する興奮性シナプス伝達は、集団飼育マウスと比較して低下していることが明らかとなった。当初はこの興奮性シナプス伝達が集団飼育マウスにおいて亢進しており、活動依存性にfast-spiking neuronの興奮性も上昇していると予想していたが、結果は逆向きであった。成体において興奮性が上がるfast-spiking neuronに対して、代償的に興奮性入力が低下しているのではないかと考えた。これまでの我々の研究で、幼少期のマウスの隔離飼育が、マウス内側前頭前野第五層の錐体細胞のうち、h-currentという電流を有するタイプの錐体細胞における興奮性シナプス入力や興奮性の低下を導くことを示した。そこで今回、隔離飼育により錐体細胞における抑制性シナプス入力がどのように影響を受けるかを調べた。まず、錐体細胞への抑制性シナプス入力を調べるために、自発性抑制性後シナプス電流や微小抑制性後シナプス電流を記録し分析した。結果、日齢21日から35日の隔離飼育によって自発性抑制性後シナプス電流は有意に影響を受けることがあきらかとなった。興奮性シナプス入力について調べた前回の結果と同様に、この影響はh-curentを有する錐体細胞においてのみ観察され、h-currentを有さない錐体細胞については観察されなかった。興奮性シナプス入力の変化は発達期の日齢21日から35日の間の隔離飼育によってのみ発現し、それ以降の時期の隔離飼育では変化がみられなかったことをすでに報告しているが、それと同様に隔離飼育による抑制性シナプス入力の変化も特定の時期に感受性があることを確認した。今回の自発性抑制性後シナプス電流の変化は、前頭前野第五層の錐体細胞への介在ニューロンからの入力が変化していると考えられ、微小抑制性後シナプス電流ではなく、自発性抑制性後シナプス入力が変化していることからすると、介在ニューロンの興奮性の変化を表していることが示唆された。隔離飼育による前頭前野第五層の錐体細胞における抑制性シナプス入力への影響もまず確認できており、次の研究へとつながる見通しが立ち、おおむね順調である。これまでの我々の研究において、幼少期のマウスの隔離飼育により、マウスが成体になった後に内側前頭前野第五層の錐体細胞のうち、h-currentという電流を持つ特定のタイプのものにおいてのみ、その興奮性が低下し、興奮性シナプス入力が低下することを示した。今回はまず、抑制性シナプス入力が錐体細胞においてどのように変化するかを調べ、興奮性シナプス入力でそうであったように、特定の錐体細胞においてのみ、抑制性シナプス入力が増加していた。とくに微小抑制性後シナプス電流ではなく、自発性抑制性後シナプス電流において変化がみられていた。そのことから、抑制性シナプス入力を行う介在ニューロン側の変化が示唆された。そこで、抑制性シナプス入力の変化の源となるであろう、介在ニューロンの興奮性が、隔離飼育によって影響を受けるかどうかを調べた。結果、幼少期の隔離飼育により、成体に発達後、内側前頭前野第五層の介在ニューロンのうちfast-spiking neuronの興奮性が変化していることがわかった。一方でfast-spiking neuron以外の介在ニューロンではそのような変化は認めなかった。内側前頭前野の第五層の特定の錐体細胞とfast-spiking neuronが接続しており、同時に隔離飼育により影響を受けていることが示唆された。今後はさらにfast-spiking neuronへ入力する興奮性シナプス入力がどのように隔離飼育によって影響をうけるかを調べる予定である。隔離飼育による錐体細胞上の抑制性シナプス入力の変化の同定に続いて、fast-spiking neuronの変化も見出し、局所的な回路変化の流れを追うことができている。

当初はこの興奮性シナプス伝達が集団飼育マウスにおいて亢進しており、活動依存性にfast-spiking neuronの興奮性も上昇していると予想していたが、結果は逆向きであった。成体において興奮性が上がるfast-spiking neuronに対して、代償的に興奮性入力が低下しているのではないかと考えた。隔離飼育によりマウス前頭前野第五層の錐体細胞への抑制性入力が影響されることは確認したが、さらにその影響を受ける抑制性入力の源となる介在ニューロンについての同定を行っていく予定である。隔離飼育による介在ニューロン(fast-spiking neuron)への影響について、興奮性が高まることに加えて、さらに興奮性シナプス入力などについても影響がないかどうか、さらに踏み込んで調べていく購入した機器が予定していたよりも安価で購入できたため実際の使用額が減少した。計画的に物品を購入し、少額の残金が生じた。次年度の助成金とあわせて、試薬等の物品などを購入する予定である。今後実験にて使用する予定である消耗品(蛍光物質)を購入し、従来の予定よりも実験回数を増やし、データをより洗練することを目指す。
酸性雨の生態系に及ぼす影響とその評価及び制御に関する研究

本研究は全部で11課題で構成されているが、大きく分類すると、(1)酸性雨と浮遊物質の化学的・統計的解析、(2)酸性による根圏環境の変質、(3)酸性雨の植物に及ぼす生理・生態・遺伝学的影響、(4)石灰散布による土壌改善の4つに分けられる。(1)では試料の化学分析に基づき、その統計的諸特性について解析した。(2)では模擬酸性雨を用いて土壌成分特に栄養塩類と重金属類の溶出特性を調べた。(3)では酸性雨の植物に及ぼす直接的な影響として、種々の植物の花弁の脱色発現や可視的障害、オオムギの幼植物切断根を用いて、根の先端からのFe,Mn,Zn,Cd,Niの吸収に及ぼす酸性雨の影響と根内での移行特性を明らかにした。土壌の酸性化によって可溶化されるAlとCdの植物に対する毒性作用を見るために、オオムギ種子の発根率、発芽率及びそれらの生長速度の阻害作用について検討した。またオオムギ根のAlに対する応答反応として、細胞内で起る液胞膜のH^+輸送活性の変動について、特に耐性機構の面から検討を加えた。この結果細胞質にとり込まれたAlは液胞内に輸送され、隔離貯蔵されることによってAl毒性が制御されると考えられた。コムギとオオムギの酸性耐性の育種的改良に関する基礎的知見を得るために、多数の品種を供試して酸性耐性の種間および品種間差異を解析した。酸性雨の樹木生理に及ぼす影響を調べるために、クロマツ、クスノキ、コナラ、サンゴジュを用い、これらを川砂に植え付け、pH16に調整した水を散布し、樹木の生理反応として、光合成速度、蒸散速度ならびに気孔拡散抵抗値を測った。これらの生理的指標に対して、pH3以上では有意な影響はほとんど認められなかった。しかしpH2以下では、特に光合成速度が顕著に低下することがわかった。土壌や水圏環境の酸性雨による影響を緩和、抑制するために石灰散布による効果を調べた。土壌環境では重金属類の溶出を抑え、水圏環境ではリン濃度の低下に効果が見られた。本研究は全部で11課題で構成されているが、大きく分類すると、(1)酸性雨と浮遊物質の化学的・統計的解析、(2)酸性による根圈環境の変質、(3)酸性雨の植物に及ぼす生理・生態・遺伝学的影響、(4)石灰散布による土壌改善の4つに分けられる。

この結果細胞質にとり込まれたAlは液胞内に輸送され、隔離貯蔵されることによってAl毒性が制御されると考えられた。コムギとオオムギの酸性耐性の育種的改良に関する基礎的知見を得るために、多数の品種を供試して酸性耐性の種間および品種間差異を解析した。酸性雨の樹木生理に及ぼす影響を調べるために、クロマツ、クスノキ、コナラ、サンゴジュを用い、これらを川砂に植え付け、pH16に調整した水を散布し、樹木の生理反応として、光合成速度、蒸散速度ならびに気孔拡散抵抗値を測った。これらの生理的指標に対して、pH3以上では有意な影響はほとんど認められなかった。しかしpH2以下では、特に光合成速度が顕著に低下することがわかった。土壌や水圏環境の酸性雨による影響を緩和、抑制するために石灰散布による効果を調べた。土壌環境では重金属類の溶出を抑え、水圏環境ではリン濃度の低下に効果が見られた。
脳卆中患者の音声言語障害に対するパラタルリフトを用いた運動療法の開発

本研究の目的は,脳卒中症における音声言語機能障害である麻痺製構音障害の主因である鼻咽腔閉鎖不全症を,パラタルリフトによって関連筋の疲労を抑制しつつ,CPAP療法(鼻腔内陽圧負荷療法)の効果を増強する運動療法のプランニング基準を検討することである.平成12-14年において臨床研究を行い,以下の結果を得た.【結果】#1(平成12年):パラタルリフトの装着により,口蓋裂例同様に装置装着時には発音活動に要求される筋活動の領域は低下し,疲労が軽減される可能性が伺われた.さらに,連続発音時の筋疲労が生じるかをMPFによって検討したところ,非装着時には疲労が認められるものの,装着時の疲労軽減の様相は被験者によって様々であった.#2(平成13年):現在通院,経過観察中の脳卒中症例でパラタルリフト装着中の患者を対象に,実験的鼻腔内陽圧負荷装置によって鼻腔内圧を負荷した際の口蓋帆挙筋活動についての検討した.その結果,パラタルリフトによる疲労軽減効果は発症からの経過期間ならびに症例の年齢や原発巣に依存する傾向が得られた.#3(平成14年):運動障害性構音障害例にパラタルリフト装着下にCPAP療法を在宅で行った結果を筋電図によって検討した.その結果,鼻咽腔閉鎖不全症例に対してもCPAPによる機能賦活訓練が構築できることが明らかとなった.本研究の目的は,脳卒中症における音声言語機能障害である麻痺製構音障害の主因である鼻咽腔閉鎖不全症を,パラタルリフトによって関連筋の疲労を抑制しつつ,CPAP療法(鼻腔内陽圧負荷療法)の効果を増強する運動療法のプランニング基準を検討することである.平成12-14年において臨床研究を行い,以下の結果を得た.【結果】#1(平成12年):パラタルリフトの装着により,口蓋裂例同様に装置装着時には発音活動に要求される筋活動の領域は低下し,疲労が軽減される可能性が伺われた.さらに,連続発音時の筋疲労が生じるかをMPFによって検討したところ,非装着時には疲労が認められるものの,装着時の疲労軽減の様相は被験者によって様々であった.#2(平成13年):現在通院,経過観察中の脳卒中症例でパラタルリフト装着中の患者を対象に,実験的鼻腔内陽圧負荷装置によって鼻腔内圧を負荷した際の口蓋帆挙筋活動についての検討した.その結果,パラタルリフトによる疲労軽減効果は発症からの経過期間ならびに症例の年齢や原発巣に依存する傾向が得られた.#3(平成14年):運動障害性構音障害例にパラタルリフト装着下にCPAP療法を在宅で行った結果を筋電図によって検討した.その結果,鼻咽腔閉鎖不全症例に対してもCPAPによる機能賦活訓練が構築できることが明らかとなった.本研究の目的は,脳卒中症における音声言語機能障害である麻痺製構音障害の主因である鼻咽腔閉鎖不全症を,パラタルリフトによって関連筋の疲労を抑制しつつ,CPAP療法(鼻腔内陽圧負荷療法)の効果を増強する運動療法のプランニング基準を検討することを目的としている.平成12年度の目的は,パラタルリフト装着後の経過期間に伴うパラタルリフトによる口蓋帆挙筋疲労の抑制効果の相違について検討した.当部においてこれまでにパラタルリフトを作成し経過観察している脳卒中症例の中から筋電図検査の可能な症例を選択し,種々の高さの口腔内圧によるblowing活動と発音活動をtaskとして口蓋帆挙筋筋電図を採取した.一部の被験者では,MPF(Mean Power Frequency)によって口蓋帆挙筋疲労の程度を評価し,装着開始後の経過期間と装置による疲労抑制効果の関係を検討した.対象筋である口蓋帆挙筋は,患側および非患側で採取した.その結果,口蓋裂例同様に装置装着時には発音活動に要求される筋活動の領域は低下し,疲労が軽減される可能性が伺われた.さらに,連続発音時の筋疲労が生じるかをMPFによって検討したところ,非装着時には疲労が認められるものの,装着時の疲労軽減の様相は被験者によって様々であった.一方,患側については上記所見であったが,非患側においても異常所見が認められ,かならずしも健常ではなく,患側の影響を受けていることが示された.本研究の目的は,脳卒中症における音声言語機能障害である麻痺性構音障害の主因である鼻咽腔閉鎖不全症を,パラタルリフトによって関連筋の疲労を抑制しつつ,CPAP療法(鼻腔内陽圧負荷療法)の効果を増強する運動療法のプランニング基準を検討することを目的としている.この目的のために,平成13年度は以下の項目について検討した.装着開始後の経過期間に伴う鼻腔内陽圧の変化に対する口蓋帆挙筋活動の対応ならびにパラタルリフトによる疲労抑制効果の関係について現在通院,経過観察中の脳卒中症例でパラタルリフト装着中の患者を対象に,実験的鼻腔内陽圧負荷装置によって鼻腔内圧を負荷した際の口蓋帆挙筋活動についての検討を開始した.一部の症例では実際に在宅でCPAP療法を開始し,装着開始後にCPAP療法が有効になる時期について検討を開始した.一部の症例では実際に在宅でCPAP療法を開始し,装着開始後にCPAP療法が有効になる時期について検討を開始した.一部の症例を対象に,実験的鼻腔内陽圧負荷装置による様々な高さの鼻腔内圧を負荷した場合の口蓋帆挙筋活動の疲労の程度をMPFにより検討した結果,パラタルリフトによる疲労軽減効果は発症からの経過期間ならびに症例の年齢や原発巣に依存する傾向が得られている.

本研究の目的は,脳卒中症における音声言語機能障害である麻痺製構音障害の主因である鼻咽腔閉鎖不全症を,パラタルリフトによって関連筋の疲労を抑制しつつ,CPAP療法(鼻腔内陽圧負荷療法)の効果を増強する運動療法のプランニング基準を検討することを目的としている.平成14年度には以下の研究を行った.パラタルリフト装着開始患者を対象に,CPAP療法(鼻腔内陽圧負荷療法)を開始し、口蓋帆挙筋活動の予備能の評価により運動療法のプランニング基準を検討した.1.在宅試験的CPAP療法をパラタルリフト装着開始後の症例に対して2ヶ月間行い,開始後1ヶ月,2ヶ月時に筋電図を採取した.2.開始後1ヶ月時,2ヶ月時,終了後1ヶ月時,2ヶ月時における臨床的鼻咽腔閉鎖機能を,鼻咽腔電子内視鏡(現有),ナゾメータ(現有),聴覚判定によって評価した.3.平成12年度,平成13年度に得られた実験室資料の結果と臨床試用によって得られた結果ならびに評価との関連性を検討し,運動療法のプランニングのための指針を検討した.以上により,運動障害性構音障害例における鼻咽腔閉鎖不全症例に対してもCPAPによる機能賦活訓練が構築できることが明らかとなった.
教科書の質的向上に関する総合的調査研究

この調査研究は,前年度に行った予備調査を発展させ,欧米先進諸国における(1)教科書関連諸制度の現状と問題点,(2)教科書の編集・発行・使用の実態と改善への取り組み,(3)研究機関,学校及び行政機関等における教科書研究の動向とそこから得られた知見等について,わが国との比較研究を行うための分析資料を収集し,あわせて各国の当事者との直接の意見交換を介して,相互の教科書の質的改善に資することを目指したものである.前年度に行った予備調査(科研費・海外学術調査)と質問紙調査(A Survey on the Textbook Improvement in Selected Countries)によって得られた知見に基いて訪問調査機関を選び,アメリカ,スウェーデン,西ドイツ,フランス,イギリスの各国及び教育関連国際機関において資料の収集及び面接調査を行った.各国における調査では, (1)教科書及び教育課程関連諸制度の現状と改革動向, (2)教科書改善のための研究とその影響, (3)教科書編集・発行の現状と問題点,(4)特色のある諸教科の教科書(総合教科,情報工学入門,マイノリティ用言語教科書など)等に主眼をおいた.国際機関においては,多国間または二国間の協力によって行われる異文化間理解,あるいはより広範な教科書改善のための共同研究事業について調査し,そこでの勧めに応じて,オーストリア及びスイスについての現地調査を加えた.調査の結果は,別掲の「教科書の質的向上に関する総合的調査研究ー1987年度海外調査報告書」(1988.3,約110ページ)として刊行した.これには,面接調査等による事項別報告のほか,収集した文献資料177点と,関連機関リストが採録されている.なお,事前の質問紙調査では, 6か国24の機関から,自機関のみならず関連諸機関の活動に関する情報が寄せられた.この回答に添付された資料のうち,整理のすんだ重要なものについては,上記報告書の資料編に加えた.この調査研究で得た資料の一部はすでに,別掲のように中間資料として印刷し,共同研究者等の間に配付した.さらに,前年度予備調査による入手資料,あるいは研究分担者の在外研究等による別途調査資料等とあわせて,科研費による「教科書の質的向上に関する総合的調査研究」最終年次に予定された内外の比較研究の分析検討に活用する.この調査研究は,前年度に行った予備調査を発展させ,欧米先進諸国における(1)教科書関連諸制度の現状と問題点,(2)教科書の編集・発行・使用の実態と改善への取り組み,(3)研究機関,学校及び行政機関等における教科書研究の動向とそこから得られた知見等について,わが国との比較研究を行うための分析資料を収集し,あわせて各国の当事者との直接の意見交換を介して,相互の教科書の質的改善に資することを目指したものである.前年度に行った予備調査(科研費・海外学術調査)と質問紙調査(A Survey on the Textbook Improvement in Selected Countries)によって得られた知見に基いて訪問調査機関を選び,アメリカ,スウェーデン,西ドイツ,フランス,イギリスの各国及び教育関連国際機関において資料の収集及び面接調査を行った.各国における調査では, (1)教科書及び教育課程関連諸制度の現状と改革動向, (2)教科書改善のための研究とその影響, (3)教科書編集・発行の現状と問題点,(4)特色のある諸教科の教科書(総合教科,情報工学入門,マイノリティ用言語教科書など)等に主眼をおいた.国際機関においては,多国間または二国間の協力によって行われる異文化間理解,あるいはより広範な教科書改善のための共同研究事業について調査し,そこでの勧めに応じて,オーストリア及びスイスについての現地調査を加えた.調査の結果は,別掲の「教科書の質的向上に関する総合的調査研究ー1987年度海外調査報告書」(1988.3,約110ページ)として刊行した.これには,面接調査等による事項別報告のほか,収集した文献資料177点と,関連機関リストが採録されている.なお,事前の質問紙調査では, 6か国24の機関から,自機関のみならず関連諸機関の活動に関する情報が寄せられた.この回答に添付された資料のうち,整理のすんだ重要なものについては,上記報告書の資料編に加えた.この調査研究で得た資料の一部はすでに,別掲のように中間資料として印刷し,共同研究者等の間に配付した.さらに,前年度予備調査による入手資料,あるいは研究分担者の在外研究等による別途調査資料等とあわせて,科研費による「教科書の質的向上に関する総合的調査研究」最終年次に予定された内外の比較研究の分析検討に活用する.
音楽・演劇・映画の世界における「ロシア」イメージの形成に寄与した亡命者の研究

本では、1920. 50年代の日本、フランス、ドイツ、イギリス、チェコ、アメリカにおけるロシア人亡命者の「ロシア」イメージ形成についての研究を行い、以下の二つの主な傾向を明らかにした。1)芸術関係の職種を選んだ亡命ロシア人たちは、言語を用いない芸術に携わることで名声を得ることが多く、彼らの活動は、世界における「ロシア」を、音楽やバレエ、そして演技の国として位置づけることに貢献した。2) 20世紀初頭のロシアにおけるモダニズムは、オリエンタリズムの流行を生み出し、ディアギレフのバレエ団(バレエ・リュス)によって打ち出された東洋の国としてのロシアのイメージは、ヨーロッパを魅了し、亡命ロシア人の映画や演劇、音楽にも受け継がれた。1)1920-1970年代に亡命者として活躍したロシア出身の音楽・演劇・映画関係者たちについて資料の収集や、データベースのコンピューター検索を通じて、「ロシア」イメージ形成に寄与した亡命者の役割を解明するための文献資料・映像資料を明らかにし、可能な限り多くの図書、ビデオ・DVDを購入する。2)アジア・アメリカ・ヨーロッパで撮影された「ロシア」テーマの映画に関するリストを作成する。3)世界の映画において、「ロシア」テーマをもつ映画のジャンル、プロットについて体系化し、それぞれの文化的な分野にとってもっとも特徴的なプロットの組み立て、主人公のタイプなどについて解明する。4)得られたデータを歴史的・地政学的コンテクストに置いて検討する。5)専門家を講演に招いたり、研究成果を持ち寄って討議したりするために、研究会を催し、最終年度にはまとめた論文などの研究成果をHPに掲載する。また、得られた成果は、国内外の学会で報告する。初年度に当たる平成20年度は、もっとも研究の進んでいる1919-39年を研究の中心に据えて、「ロシア」イメージが見られる映画と演劇、および亡命ロシア人の映画・演劇関係者について調査を進め、その意義について検討を開始した。研究会としては6月20日にサンクト・ペテルブルグ大学思想学部のアレクサンドル・ゴヴォルノーフ教授を招いて、1930-50年代にアメリカの大都市に活躍していた亡命ロシア人演出家(俳優、歌手、ダンサー)についての報告を依頼し、11月29日には青山学院大学国際政治経済学部のピョートル・ポダルコ准教授を招いて、ハリウッド映画における亡命ロシア人のイメージについて講演を依頼したが、ともに今後の研究にとってきわめて示唆的だった。研究代表者のMelnikovaは満州の亡命ロシア文化について理解を深めるとともに、満州の映画・演劇にどのような「ロシア」イメージが見られるかを調査し、その意味について考察した。研究分担者の諫早はチェコスロヴァキアにおける亡命ロシア演劇について、モスクワ芸術座プラハグループや、ロシア室内劇場の活動を中心に資料収集を行い、高木は両大戦間のドイツ・フランスおよびアメリカの映画で活躍した亡命ロシア人の映画監督・俳優を中心に資料を収集して、彼らの活動を跡付けようとしている。また、楯岡はイギリスで活躍した亡命ロシア人演出家セオドア・コミッサルジェフスキーの演劇活動を追いながら、近代演劇に見られる越境という概念の重要性について考察を深めている。平成21年度以降はこうした研究の成果を逐次発表していきたいと考えている。二年目に当たる平成21年度は、1920-50代を研究の中心にえて、「ロシア」イメージが見られる映画と演劇、および亡命ロシア人の映画・演劇関係者についての資料を集め、その分析を行った。(Melnikovaは中国・極東・アメリカにおける映画及びフランスにおける演劇・音楽について、諫早はドイツ・チェコスロヴァキアにおける演劇、高木はドイツ・フランスの映画、楯岡はフランス・アメリカの演劇を中心に、資料収集とその分析を行っている。)研究会としては5月30日に法政大学日口関係研究所特任研究員モロジャコフ・ワシーリー教授を招いて、1920-50年代にフランス・ドイツ・アメリカに活躍していた亡命ロシア人・文学者(おもに演劇作家)についての報告を依頼したが、この報告は今後の研究にとってきわめて示唆的だった。研究代表者のMelnikovaはロシア国立映画保管局「ゴスフィルモフオンド」(モスクワ),で調査を行い、現地の研究者と協力して、そこで保管されている亡命ロシア人によって作られた映画のデータベースを作成し、それを利用して亡命者映画における「ロシア」イメージについて考察した。また、Melnikovaは満州のロシア人音楽家についても論文をまとめたが、これは2010年6月に映画研究雑誌「Киноведческиезаписки」No94に掲載される予定である。研究分担者の諫早はチェコスロヴァキアのプラハや、ロシア・ギムナジウムが置かれたモラフスカー・トシェボヴァー、さらにはトルコのガリポリにおけるロシア人亡命者の文化活動について研究を進め、成果を論考にまとめた。高木はドイツ・フランス映画で活躍したロシア人亡命者の映画監督・俳優を中心に、映画におけるロシア人亡命者の貢献について考察を続けている。

また、楯岡はイギリスで活躍した亡命ロシア人演出家についての研究を継続して、演劇におけるロシア人亡命者の貢献についての理解をさらに深めている。三年目に当たる平成22年度は、昨年度と同様に1920-50年代を研究の中心に据えて、「ロシア」イメージが見られる映画と演劇、および亡命ロシア人の映画・演劇関係者についての資料を集め、その分析を行った(Melnikovaは中国・極東・アメリカにおける映画及びフランスにおける演劇・音楽について、諫早はドイツ・チェコスロヴァキアにおける演劇、高木はドイツ・フランスの映画、楯岡はフランス・イギリスの演劇を中心に、資料収集とその分析を行った)。研究会としては11月19日-20日にロシア国立映画芸術科学研究所のナタリア・ヌシノヴァ教授を招いて、北海道大学大学院文学研究科の望月恒子教授が代表者を務める科学研究費補助金「辺境と異境-非中心におけるロシア文化の比較研究」との合同国際シンポジウム「亡命と芸術-異境のロシア文化」を開催し(同志社大学今出川校地)、その研究成果を論文集「辺境と異境-非中心におけるロシア文化の比較研究No.2」にまとめた。このほか、研究代表者のMelnikovaはヘルシンキ大学図書館で調査を行い、亡命ロシア人によって作られた映画に関連した資料を分析して、亡命者の映画における東洋的モチーフと「謎のロシア」のイメージ、ロシア文学の映画化と「ロシア」イメージについて考察し、研究成果を国際学会や研究論文に発表している。また、研究分担者の諌早はプラハやベルリンにおけるロシア人亡命者の文化活動を演劇を中心に考察し、高木はフランス映画におけるロシア人亡命者の貢献について考察を進めている。さらに楯岡はイギリスで活躍した亡命ロシア人演出家について一層の理解を深めつつある。研究期間の最終年度に当たる平成23年度は、1920-50年代を研究の中心に据えて、「ロシア」イメージが見られる映画と演劇、および亡命ロシア人の映画・音楽・演劇関係者についての資料を収集し、その分析を行った。なお、Melnikovaはコロンビア大学図書館でロシアのオペラ・バレエのレパートリーの上演記録を調査し、もともとロシア人だったオペラ・バレエの歌手・ダンサーについてのデータをまとめるとともに、ヨーロッパ・アメリカ・アジアの映画に出演したロシアの俳優・大衆芸能の演技者に関する情報を収集したが、このほか、諫早はプラハのスラブ図書館で亡命ロシア演劇についての調査を、高木は釜山で国際映画祭に関する調査を行っている。研究会としては2012年2月17日-18日に、3つの科学研究費補助金(本研究のほかに「辺境と異境-非中心におけるロシア文化の比較研究」:研究代表者・望月恒子と「近代ロシア文学における「移動の詩学」」:研究代表者・諌早勇一が参加した)による合同研究会「亡命と移動の視点から見たロシア」を北海道大学で開催して、Melnikovaと諌早が亡命ロシア人の映画、演劇に関するこれまでの研究成果を発表したが、これらは5月に北海道大学から刊行される研究成果報告集に掲載される予定である。
ショウジョウバエのキノコ体における記憶形成依存的なプロテオミクス解析

本研究ではショウジョウバエを用いて記憶の形成・維持・読み出しができる仕組みを分子レベルあるいは細胞レベルで説明するための新たな解析手法の開発に取り組んだ。当初の予定ではプロテオミクス解析による新規な記憶形成関連タンパク質の同定し、それらがどの細胞においていつ機能するかを解析するのが目的であったが、プロテオミクス解析において技術的にクリアできない点があったため、別の手法を利用して記憶をコードする細胞の同定からアプローチすることとした。その結果、CREB活性をモニターできるCREBレポーターフライを作製し、長期記憶形成時にCREBが活性化される細胞のマッピングに成功した。記憶学習に関連する因子は数多く同定されており、それらの詳細な解析が進められてきているが、未だ記憶学習に関する分子メカニズムの解明には至っていない。これを解決するためには、既知の因子群の詳細な解析と同時に新規因子の探索が不可欠である。ショウジョウバエは記憶学習のモデル生物として、また遺伝学的にも優れたモデルとして確立しており、記憶中枢であるキノコ体を特異的にラベルすることが可能である。そこでキノコ体を細胞外タグ化するためトランスジェニックフライを作製するとともに、シナプスタンパク質を濃縮するための抽出方法の検討を行った。本年度はキノコ体の細胞外、細胞内、細胞内外にタンデムエピトープタグを挿入するトランスジェニックフライを作製した。シナプスタンパク質の濃縮に関してはプレシナプスのマーカーとしてsynapsin,ポストシナプスのマーカーとしてdiscs largeタンパクを指標に行ったが、哺乳類で報告されているような方法ではシナプスタンパクの濃縮は見られなかった。組織破砕前にサンプルを弱く固定する、あるいは細胞外液に近い組成の溶液で破砕することでシナプスマーカーをある程度濃縮できることを見いだした。また、膜タンパクの調製方法に関しても検討し、膜タンパク質解析の障害となる可溶性タンパク質を効率的に除去する方法を見いだした。ショウジョウバエの記憶中枢であるキノコ体をベシクルとして精製し、記憶形成の前後でディファレンシャルプロテオミクス解析することを計画していたが、可溶性タンパク質の精製が難航し、膜タンパク質に焦点をおくこととした。膜タンパク質の調製においては、可溶性タンパク質が混入しないことが必要となるが、その調製方法に関してはまだ改良が必要である。記憶をコードする細胞はキノコ体のごく一部であることが予想されるため、それらの少数の細胞をラベルすることが新規記憶学習因子の同定に必要である。そのための実験系の構築として、まず、長期記憶に必須な転写因子であるCREBの活性をモニターするようなCREBレポーターフライを作製した。このハエをforskolin/IBXM処理により、CREBの上流であるcAMP/PKA経路を活性化させるとレポーターシグナルの上昇が観察された。また、不活性化型CREBを発現させることによりCREB活性を阻害すると、レポーターシグナルの減少が見られた。さらにレポーターのCREB結合配列(CRE配列)に変異を導入した場合、レポーターシグナルが全く見られなくなったことから、作製したレポーターはCREB活性をモニターしていることが示唆された。このレポーターでラベルされたCREB活性化細胞が記憶学習において重要な機能を果たしているのかどうかを調べるため、CRE配列の下流にGAL4遺伝子を挿入したCRE-GAL4系統のハエを作製した。このハエと既存のトランスジェニックフライを掛け合わせることで、CREB活性化細胞の神経活動をコントロールすることが可能となった。この実験系を用いて記憶の読み出し時にCREB活性化細胞の神経活動を抑制したところ、中期記憶が阻害されることが分かった。内在性のCREB活性をモニターできるレポーターは世界初であり、記憶形成回路・記憶細胞の同定といったテーマに挑戦するための重要なツールとなることが期待される。
連続流人工心臓と循環制御に関する研究

研究目標として、1.連続流人工心臓の抗血栓性デザインの検討、2.連続流人工心臓装着時の循環制御の検討、を策定した。<人工心臓の抗血栓性デザイン>:モノピボット(セラミクス製)の形状、インペラ背面血流速度を増加させるためのウオシュアウト・ホールの位置・形状の検討に関し、本研究ではレーザー光・粒子追跡システムによる流れの可視化法と現在までの動物装着実験結果をフィードバックしつつ確証し、ウオシュアウト・ホールの位置・形状とインペラ(回転子)底面の最適ピボット高さ・インペラ背面ギャップを決定した。この成果に基づきインペラデザインを決定し、ダイレクト・ドライブ型ポンプを製作した。2週間の動物実験により、本ポンプ・ピボット近傍の血栓形成は皆無であることを検証し、ポンプデザインを確定した。本ポンプの血栓形成様態は、ポンプ底面に装着したレーザーモニタシステムにより持続的にモニターされ、血栓形成・非形成に関する詳細な部位特異的情報が得られるものである。<循環制御>:すでにわれわれは、重度の循環負荷により動脈圧の低周波数(0.04Hz0.15Hz)パワースペクトルが極度に抑制され、機械的循環補助により漸増することを臨床において見いだしている。動物実験では、動脈圧パワースペクトル計測と同時測定された血中カテコラミン濃度の人工心臓装着直後一過性の増加を認めたが、低周波数動脈圧パワースペクトル値は抑制されず維持された。このことから動物は連続流ポンプに対し十分適応し、その反応は生理的範囲内にあると考えられる。また人工心臓装着中の血行動態データの解析から、人工心臓装着生体の循環モデルを構築し、人工心臓制御に用いることが可能であると考えられた。以上より所期の研究成果をあげ得たと考えられ、別掲のように報告した。本研究の目的として、1.連続流人工心臓基本デザインの改良、2.連続流人工心臓装着時の生体循環制御の検討、を策定した。平成17年度は1)入工心臓インペラ・デザインの最適化、2)連続流血液ポンプ装着時の自律神経活動に関する検討、を行った。<人工心臓インペラ・デザイン>:これまでの系統的実験において、モノピボットの形状、インペラ背面血流速度を増加させるためのウオシュアウト・ホールの位置・形状の検討を重ねてきた。本年度は流れの可視化法、およびピボット近傍流れの数値シミュレーションと現在までの動物装着実験結果を照合し、ウオシュアウト・ホールの位置・形状とインペラとポンプ底面との最適ギャップを確定した。動物実験においては、ポンプの血栓形成様態はポンプ底面に装着したレーザーモニタシステムにより持続的にモニターされ、血栓形成・非形成に関する詳細な部位特異的情報が得られるものである。1ヶ月以上に渡る動物実験では、本ポンプ・ピボット近傍の血栓形成は皆無であり、長期維持に継続するべく系統的実験を開始する計画である。<生体循環調節>:これまでの検討により、重度のストレスにより動脈圧の低周波数パワースペクトルが抑制され、機械的循環補助により漸増することを臨床において見いだしている。一方、低周波数パワースペクトルの抑制が遷延した症例においては、機械的補助循環の適用延長を余儀なくされ、予後不良症例もこの群から発生した。動物実験では、連続流人工心臓適用後動脈圧パワースペクトル計測と同時測定された血中カテコラミン(エピネフリン・ノルエピネフリン)濃度の一過性の増加を認めたが、低周波数動脈圧パワースペクトル値は抑制されず維持された。このことから連続流ポンプ装着時の循環制御系活動は正常と考えられ、連続流適用に対する動物の適応反応は生理的範囲内にあると考えられる。本研究方法により補助循環適用における循環制御系の活動度は良く評価され得ると考えられるが、臨床研究・実験研究ともにさらに検討を重ねる計画である。

以上の研究成果は別掲のように報告した。当該年度の所期の成果をあげ得たと考えられ、平成18年度の研究を策定通り行う予定である。本研究の目的として、1.連続流人工心臓基本デザインの改良、2.連続流人工心臓装着時の生体循環制御の検討、を策定した。平成18年度は1)連続流血液ポンプ装着時の循環系賦活物質に関する検討、2)血液ポンプ・デザインの溶血・血栓形成・エネルギー消費の観点よりの検討、を行った。<循環調節>:ヒツジを用いた動物実験において、連続流人工心臓装着後動脈圧パワースペクトル計測と同時測定された血中カテコラミン(エピネフリン・ノルエピネフリン)濃度は、装着手術直後に一過性の増加を認めたが、時間経過と共に次第に安定化した。臨床例においては、機械的循環補助適用重症例の低周波数動脈圧パワースペクトル値の抑制がしばしば認められ、その遷延は予後不良に関連する。動物実験においては、血中カテコラミンの一過性の増加を認めたのみで、低周波動脈圧パワースペクトルの抑制は認められなかった。このことから連続流ポンプ装着時の循環調節は正常と考えられ、連続流適用に対する動物の適応反応は生理的範囲内にあると考えられる。本研究方法により補助循環適用における循環制御系の活動度は良く評価され得ると考えられ、臨床研究・実験研究ともにさらに検討を重ねる計画である。<人工心臓ポンプ・デザイン>:これまでの系統的実験において、モノピボットの形状、インペラ背面血流速度を増加させるためのウオシュアウト・ホールの位置・形状の検討を重ねてきた。本年度の流れの可視化法、およびピボット近傍流れの数値シュミレーションの精細化・溶血特性の検討を踏まえて、ウオシュアウト・ホールの位置・形状とインペラとポンプ底面との最適ギャップ・ピボット形状を確定した。動物実験においては、慢性動物実験では、本ポンプ・ピボット近傍の血栓形成は皆無であった。一方、従来のインペラの最適位置保持には磁力が用いられるが、エネルギー消費等の観点からは、流体によりインペラ保持をはかる動圧浮上型ポンプが検討に値する。この型のポンプに付き、血栓形成性・溶血性・エネルギー消費等の検討を行い、費用対効果のよりすぐれたポンプとして開発研究を継続し得る結果を得た。当該年度の所期の成果をあげ得たと考えられ、今後の研究を継続して行う予定である。