hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性関節リウマチの病態形成におけるミッドカインの役割

今回の研究は、慢性炎症疾患である関節リウマチ(RA)におけるMKの関与について検討した。RA患者70例の膝関節液と130例の血清、変形性膝関節症(OA)患者18例の膝関節液中のMK値をELISA法にて測定した。RA患者の膝関節液中のMK値はOA患者に比べ85.4%が高値を示した。また、RA患者における血清MK値は健常者に比べて91.6%が高値を示した。関節液、血清中のMK値は,リウマチ因子と強い相関関係を示した。また、抗II型コラーゲン抗体誘発性関節炎モデルを用い、MKノックアウトマウス(Mdk-/-)、野生型マウス(WT)における関節炎発症を調べたところ、WTではMdk-/-に比べて有意に関節炎の発症率が高かった。さらに、MKもしくはBSAを持続投与したMdk-/-について検討したところ、MK投与群は、BSA投与群に比べ関節炎の発症率が有意に高かった。関節炎モデルマウスにおけるマクロファージ、好中球の浸潤を免疫染色にて検討すると、WTではMdk-/-に比べて、いずれの炎症細胞の滑膜浸潤も増強を認めた。次にRA患者の手術検体から得た滑膜細胞、マウスの骨髄細胞から各々マクロファージを単離し、MKと破骨細胞分化因子(RANKL)を加えて培養し、破骨細胞の分化誘導についてM-CSFと比較検討した。RA患者、マウスいずれの細胞においても、MKとRANKLを加えると破骨細胞分化が誘導された。MKによる誘導の強さはM-CSFと同程度を示し、MK、M-CSFは相乗効果を認めた。本研究の結果から、MKは、RAの病態形成において、炎症細胞の誘導、破骨細胞の分化誘導という2局面において深く関与していると考えられる。また、MKがRAのマーカーとしても有用であることが示唆された。更に、MKを分子標的としたコラーゲン誘導関節炎の発症阻止を目指して、MKの発現を抑えるアンチセンスオリゴDNAを用いて研究した。その結果、有意差は得られなかったものの、MKアンチセンスオリゴDNAを投与したマウス群の方が、MKセンスオリゴDNAを投与したマウス群より関節炎が軽微であるとこが判明した。近年、成長分化因子ミッドカイン(MK)が、組織障害時の炎症および修復にも関与することが示され注目されている。RA患者の膝関節液中のMK値は、OA患者に比べ85.4%が高値を示した。

関節炎モデルマウスにおけるマクロファージ、好中球の浸潤を免疫染色にて検討すると、WTではMdk-/-に比べて、いずれの炎症細胞の滑膜浸潤も増強を認めた。次にRA患者の手術検体から得た滑膜細胞、マウスの骨髄細胞から各々マクロファージを単離し、MKと破骨細胞分化因子(RANKL)を加えて培養し、破骨細胞の分化誘導についてM-CSFと比較検討した。RA患者、マウスいずれの細胞においても、MKとRANKLを加えると破骨細胞分化が誘導された。MKによる誘導の強さはM-CSFと同程度を示し、MK、M-CSFは相乗効果を認めた。本研究の結果から、MKは、RAの病態形成において、炎症細胞の誘導、破骨細胞の分化誘導という2局面において深く関与していると考えられる。また、MKがRAのマーカーとしても有用であることが示唆された。前年度の研究により、ミッドカイン(MK)が慢性関節リウマチ(RA)の病態形成において、炎症細胞の誘導、破骨細胞の分化誘導という2局面において深く関与していることが判明した。そこで、RAの治療にむけて、MKを分子標的としてコラーゲン誘導関節炎の発症が阻止できないかについて検討した。これまでの実験にはすべてC57BL/6Jマウスを用いたが、このマウスは抗II型コラーゲン誘発性関節炎に比較的罹り難く、関節炎カクテルをマウス1匹あたり8mgを投与する必要があった。関節炎カクテルは効率良く関節炎を発症するが、非常に高価で、多数のマウスを使う実験はできない。Balb/Cマウスでは関節炎カクテルをマウス1匹あたり1mg投与することで、関節炎が発症することが報告されている。そこで、C57BL/6JバックグランドのMK遺伝子ヘテロマウスとBalb/Cとの交配を繰り返して、F;10以上のBalb/CバックグランドのMK遺伝子ノックアウトマウス(Balb/C-Mdk-/-)を得た。そして、このBalb/C-Mdk-/-もまた野生型Balb/Cに比べて関節炎に罹り難いことが判明した。次にMKの発現を抑制するために、MKのアンチセンスオリゴDNA投与によって、コラーゲン誘導関節炎の発症を阻止できる条件を検討した。関節炎カクテルの量、オリゴDNAの量および投与方法などについて検討したところ、関節炎カクテルは1mgを2日間連続投与し、その翌日LPSを投与し、2時間後にオリゴDNAを1mg投与したマウス群で最も抑制効果があった。すなわち、コントロールであるMKセンスオリゴDNA投与群の関節炎点数(関節炎の重篤度を0-10まで数値化したもの)の平均値が7.5に対して、MKアンチセンスオリゴDNA投与群ではその値が4であった。更に、MKノックアウトマウスより採取した骨髄細胞は野生型の細胞に比べて、M-CSF, RANKL存在下で、有意に破骨細胞への分化誘導がされ難いことも見出した。また、MKファミリーの一員であるプレイオトロピンにも骨髄細胞から破骨細胞への分化誘導能があることも見出した。
磁性制御による動的量子反応デザイン手法の開発・公開

第一原理計算を用いた物性研究は、ある種の物質については、実験をする前にその物の性質(物性)を予見することが可能となってきた。その次に目指すものは、望む性質をもつ物質のデザインである。物の性質を変化させるにはその物質の電子状態を改変しなければならない。本研究はそのデザイン自由度として磁性状態を利用しようとするものである。磁性を制御するための人工ナノ構造のデザイン、およびデザインした人工ナノ構造により新たに付与される化学反応における量子ダイナミクスの効果についての研究をおこなった。ある種の触媒反応において、反応活性の磁性状態依存性が著しいことを見出してきた。たとえば、シクロヘキサンは、水素貯蔵物質として有望視される候補の一つであるが、水素脱離が容易ではなく、実用化にいたっていない。現在、高温下で白金触媒を用いて脱水素反応をおこなう研究がなされている。この脱水素反応において、白金より非磁性のニッケルは劣っているが、ニッケルを磁化することにより白金並みの触媒作用を示すこと、また白金を磁化すれば、さらに触媒活性が上がることを見出してきた。この磁性白金触媒効果を実際に応用するためには、白金を人工的に磁化させる手法を見出さなければならない。本研究では、表面ナノ構造をデザインすることでこれを達成することをめざした。これまで調べてきた表面ナノ構造に関する知見を応用したデザインの結果、鉄(001)面に白金原子薄膜を貼ることにより、白金を磁化出来る可能性があることを、密度汎関数理論を基にした第一原理計算にて示した。特に、薄膜内の白金原子における局所状態密度を軌道分解して調べたところ、フェルミ面近傍で、表面垂直方向に突き出た空間分布をもつd軌道状態が、少数スピン側にスピン偏極して存在することが明らかとなった。これは、真空側より接近する反応分子に対して先に述べた触媒反応を活性化するのに有望であることを示唆しているものと考えられる。次年度においてこの表面ナノ構造で白金に誘起されたスピン偏極状態による反応活性を調査するための計算モデルを構築した。昨年度、鉄(001)表面上の白金薄膜は磁化しうることを見出した。本年度は、この磁化された白金薄膜表面における酸素分子の解離吸着反応の活性を調査した。鉄(001)面の上に白金を一原子層吸着させた系に酸素分子が接近し解離吸着する反応過程のポテンシャル・エネルギー曲面を第一原理計算で調べ、有効な反応経路を特定し反応の活性化障壁を算出したところ約0.5eVであった。これは、同様の方法で調べた純粋な白金(001)面の活性化障壁1.2eVに比べ半分以下と、反応活性が飛躍的に上がることが示された。さらに磁性制御による反応性への影響を探るため他の表面ナノ構造系を探査したところ、ニッケル(110)表面上でも白金を効果的に磁化させうることを見出した。また、磁化による反応促進効果の発現機構を演繹し一般化するため、比較対象系として、表面系に限らず、カーボンナノチューブベースのナノ構造、金属錯体分子、高分子等についても探査の範囲を拡げ調査を行った。その結果現在、白金-鉄・合金微粒子クラスタ、白金-錫-ポルフィリン錯体についても酸素分子の解離を促進する効果があることを見出した。また、他にカーボンナノチューブを形成する強固な炭素-炭素間結合を弱めチューブ構造を開く効果が、磁性表面へのカーボンナノチューブの吸着、磁性原子のカーボンナノチューブへの内包、カーボンナノチューブ壁への外部からの磁性原子の吸着等の特定の組み合わせにより生じることを見出しており、化学結合への磁性状態の効果として本研究との関連があることを見出した。これまでの成果をまとめる過程で、「スピン分極された白金を用いて反応を促進させる方法およびその利用」の発明を行い、特許出願を行った。昨年度までで、Fe表面上に形成されたPt薄膜系では、Pt薄膜は強磁性を示し、その薄膜上での酸素分子の解離吸着反応の活性化障壁は、Pt表面上に比べ半分以下になることを見出した。本年度は、まず、このナノ構造の安定性を含めた詳細な解析を進めた。その結果、表面第1と第2原子層の層間距離は、バルクの構造に対して3%の減少となった。Wang等の実験によれば、5(±2)%の減少、Leibbrandt等は、4.5(±2,5)%減少と報告しており、計算結果は実験結果と誤差の範囲で一致している。次に、表面緩和を考慮したFe(001)表面上のPt薄膜系の構造最適化計算を実施したところ、表面緩和が抑制され、また、Pt薄膜は、1原子当たり0.42μ_Bの磁気モーメントを持つ結果を得た。下地のFe表面の表面緩和の効果を含めても、Pt原子はスピン分極することが確認された。また、昨年度、Ni表面上に形成されたPt薄膜系が強磁性状態を取りうることを見出した。

本年度はこの系の反応性の解析も進め、活性化障壁は0.5eV程度とPt/Fe(001)系に匹敵することがわかった。活性化障壁は、飛来する酸素分子と表面との距離が約1.5Aのところにある。活性化障壁を効率よく下げるには、表面から垂直方向に突き出した電子状態が関与する必要がある。Pt/Fe(001)系では、スピン分極の結果、Pt原子のd_z^2軌道(表面垂直方向をz方向とした。)が、フェルミレベル近傍にシフトし部分的に非占有電子軌道となっており、反応活性を上げるのに寄与していた。Pt/Ni(110)系では、前者のような単一軌道の鋭い状態密度のピークはフェルミレベル近傍には見られず、d_<yz>,d_z^2,d_<xz>に分散した低い状態密度がフェルミレベル近傍忙見出された。,これらの成分を重ねると前者に匹敵するピーク高となる。したがって、軌道成分は異なるが、両者ともに空間的には、表面垂直方向に分布を持つPtのd軌道が、フェルミレベル近傍に状態密度のピークを持ち、より活性のある電子状態に変化したと考えられる。以上の結果から,人工ナノ磁性構造が触媒能力の向上に寄与する有用な触媒設計の指針が得られた。昨年度までの研究で、鉄(Fe)表面上に形成された白金(Pt)薄膜系では、Pt薄膜は強磁性を示し、そのPt薄膜上での酸素分子の解離吸着反応の活性化障壁は、Pt(111)表面での活性化障壁に比べ半分以下になることを見出した。そのメカニズムは、Ptを強磁性体表面に薄膜として担持することでスピン分極を起こさせ、空間的には表面垂直方向に張り出した分布をもつPtのd軌道を、エネルギー的にはフェルミレベル近傍に状態密度のピークを持つ、より活性のある状態に変化させたことによる。本年度は、このPt/Fe(001)ナノ構造体を用いて、スピン分極したPt薄膜上での酸素分子の解離吸着に関する量子ダイナミクス計算を行った。この解離吸着過程において、比較的質量の大きな酸素分子でも水素分子同様の量子力学的効果が顕著に現れることがわかった。また、2原子分子の固体表面での解離吸着という表面-分子反応としては最小構成部類の反応過程を考えても、反応確率はその系の各自由度の影響を大きく受けることが示された。従って、触媒表面を始めとしで、広く一般に表面近傍での分子の動的過程のメカニズムを解明するには、分子の多自由度を考慮した量子ダイナミクス計算手法が必要で、その際、本研究により開発された手法が有用である。研究全体をつうじて磁性制御による動的量子反応デザイン手法の開発・応用をターゲットとして、磁性を制御するための人工ナノ構造のデザイン、およびデザインされた人工ナノ構造により新たに付与される磁性の化学反応に対する量子ダイナミクスの効果についての研究を行えた。
転写因子Bach2によるB細胞増殖調節機構の解析

B細胞特異的に発現するBach2は、Maf癌遺伝子ファミリーとヘテロ二量体を形成する転写抑制因子である。Bach2ノックアウトマウスの解析から、Bach2のB細胞活性化応答への関与を明らかにしてきた。そこで、B細胞から形質細胞への分化と増殖応答でのBach2の役割を解析した。するとBach2ノックアウトB細胞は、野生型B細胞に比べて少ない分裂回数で高率に形質細胞へと分化した。しかし、Bach2ノックアウトB細胞では一定の培養期間内に細胞分裂出来る回数が野生型B細胞に比べて少なかった。その上、Bach2ノックアウトB細胞ではアポトーシスが亢進する。Bach2の標的遺伝子転写因子Blimp-1は、形質細胞分化の促進に必須の転写因子であり、細胞増殖にも関与することが知られている。Bach2ノックアウトB細胞では、Blimp-1遺伝子の発現が亢進しており、過度の形質細胞分化は、Blimp-1遺伝子抑制の破綻が一因と考えられる。また、Bach2ノックアウトB細胞の細胞分裂の低下やアポトーシスの亢進もBlimp-1遺伝子の脱抑制的な過剰発現に起因すると予想された。そこで、Bach2とBlimp-1のダブルノックアウト(DD)B細胞の解析をおこなった。その結果、Bach2ノックアウトB細胞で観られたアポトーシスは、DD B細胞ではさらに亢進した。遺伝子発現解析の結果、アポトーシス関連遺伝子の発現は亢進していた。一方で、DD B細胞が培養時間内で細胞分裂できる回数は野生型B細胞と同等であることを明らかにした。以上の結果から、Bach2はBlimp-1遺伝子発現を抑制して形質細胞分化を抑制し細胞分裂を調節する一方で、アポトーシス関連遺伝子群を抑えてB細胞のアポトーシスを調節するものと考えられる。その結果、B細胞活性化刺激に対する細胞増殖能がBach2ノックアウトB細胞で低下することを見いだした。さらに、Bach2ノックアウトB細胞は、野生型B細胞に比べて少ない分裂回数で高率に形質細胞へと分化した。このとき、Bach2ノックアウトB細胞ではアポトーシスが亢進する。これらの表現型の原因となるBach2の標的遺伝子候補を探索し、転写因子Blimp-1を同定した。Blimp-1は、形質細胞分化の促進に必須の転写因子であり、細胞増殖にも関与することが知られている。そこで、Bach2ノックアウトB細胞の増殖応答障害もBlimp-1遺伝子の脱抑制的な過剰発現に起因すると予想された。しかしながら、Bach2とBlimp-1のダブルノックアウトB細胞では、増殖応答に障害がみられた。従って、Bach2ノックアウトB細胞の増殖応答障害の原因遺伝子は他にあると予想された。Bach2ノックアウトB細胞での遺伝子発現解析の結果、アポトーシス関連遺伝子の発現が亢進していた。以上の結果から、Bach2は、Blimp-1遺伝子発現を抑制して形質細胞分化を抑制する一方で、アポトーシス関連遺伝子群を抑えてアポトーシスを抑制し、さらに他の遺伝子群を抑制して細胞増殖を調節すると予想された。
マグネシウムの鎮痛作用発現機構に関する免疫組織化学的研究

マグネシウムにはNMDA受容体拮抗作用があり,麻薬や局所麻酔薬の鎮痛効果を高めることが報告されている.本研究の目的は脊髄後角における神経細胞興奮のマーカーとされるFosタンパクの発現を指標として,マグネシウムの作用部位が脊髄であるか否かを検討することである.まず,ラットにマグネシウムを腹腔内投与し,鎮痛作用を発現するマグネシウムの投与量を検討した.マグネシウムの投与量は0(生食:対照群),30,150,300nM/kgの4群とし,それぞれホルマリン皮下注後のflicking回数を測定した.30,150nM/kg群では対照群と有意の差はなかったが,300nM/kg群では有意に第1相,第2相ともにflicking回数が減少した.次に,ラットの左足背をブラジキニン及びヒスタミンで刺激した後,脊髄後角のFosタンパク陽性細胞数を測定した.ブラジキニン及びヒスタミン刺激によって,ラット脊髄後角の第I,II,X層にFos陽性細胞が認められた。ブラジキニン刺激によって出現するFos陽性細胞数は,マグネシウウム30,150,300nM/kgの腹腔内投与では非投与群に比べて,第I,II,X層のいずれにおいても有意の変化を示さなかった.ヒスタミン刺激によるFos陽性細胞数は,30,150nM/kgの腹腔内投与では非投与群に比べて,第I,II,X層のいずれにおいても有意の変化を示さなかったが,300nM/kg投与群では非投与群と較べて第I,II,X層のいずれにおいても有意に減少した.以上の結果から,マグネシウムによる炎症性疼痛に対する鎮痛効果は,脊髄後角の2次ニューロンに対する作用であることが示唆された.また,NMDA受容体拮抗薬はホルマリンテストの第1相のみを抑制するといわれているが,本研究の結果から,マグネシウムはNMDA受容体拮抗作用以外の作用機序で鎮痛効果を発現することが示唆される.マグネシウムにはNMDA受容体拮抗作用があり,麻薬や局所麻酔薬の鎮痛効果を高めることが報告されている.本研究の目的は脊髄後角における神経細胞興奮のマーカーとされるFosタンパクの発現を指標として,マグネシウムの作用部位が脊髄であるか否かを検討することである.まず,ラットにマグネシウムを腹腔内投与し,鎮痛作用を発現するマグネシウムの投与量を検討した.マグネシウムの投与量は0(生食:対照群),30,150,300nM/kgの4群とし,それぞれホルマリン皮下注後のflicking回数を測定した.30,150nM/kg群では対照群と有意の差はなかったが,300nM/kg群では有意に第1相,第2相ともにflicking回数が減少した.次に,ラットの左足背をブラジキニン及びヒスタミンで刺激した後,脊髄後角のFosタンパク陽性細胞数を測定した.ブラジキニン及びヒスタミン刺激によって,ラット脊髄後角の第I,II,X層にFos陽性細胞が認められた。ブラジキニン刺激によって出現するFos陽性細胞数は,マグネシウウム30,150,300nM/kgの腹腔内投与では非投与群に比べて,第I,II,X層のいずれにおいても有意の変化を示さなかった.ヒスタミン刺激によるFos陽性細胞数は,30,150nM/kgの腹腔内投与では非投与群に比べて,第I,II,X層のいずれにおいても有意の変化を示さなかったが,300nM/kg投与群では非投与群と較べて第I,II,X層のいずれにおいても有意に減少した.以上の結果から,マグネシウムによる炎症性疼痛に対する鎮痛効果は,脊髄後角の2次ニューロンに対する作用であることが示唆された.また,NMDA受容体拮抗薬はホルマリンテストの第1相のみを抑制するといわれているが,本研究の結果から,マグネシウムはNMDA受容体拮抗作用以外の作用機序で鎮痛効果を発現することが示唆される.マグネシウムにはNMDA受容体拮抗作用があり、麻薬や局所麻酔薬の鎮痛効果を高めることが報告されている。本研究の目的は脊髄後角における神経細胞興奮のマーカーとされるFosタンパクの発現を指標として、マグネシウムの作用部位が脊髄であるか否かを検討することである。本年度はまず、ラットにマグネシウムを腹腔内投与し、ホルマリンテストで鎮痛作用を発現するマグネシウムの投与量を検討した。マグネシウムの投与量は0(生食:対照群)、30、150、300nM/kgの4群とし、それぞれホルマリン皮下注後のflicking回数を5分間隔で1時間測定した。その結果、30、150nM/kg群では対照群と有意の差はなかったが、300nM/kg群では有意に第1相、第2相ともにflicking回数が減少した。次に、同量のマグネシウムを投与したラットの左足背をブラジキニン、ヒスタミンで刺激した後、脊髄L1-L5を取り出し、脊髄後角のFos陽性細胞数を測定した。ブラジキニン刺激によるFos陽性細胞数はマグネシウウム投与で有意の変化を示さなかった。ヒスタミン刺激によるFos陽性細胞数は、脊髄後角第I、II、X層とも、300nM/kg投与群では対照群と較べ有意に減少した。以上の結果から、マグネシウムによる炎症性疼痛に対する鎮痛効果は、脊髄後角の2次ニューロンに対する作用であることが示唆された。また、NMDA受容体拮抗薬はホルマリンテストの第1相のみを抑制するといわれている。

本研究の結果から、マグネシウムはNMDA受容体拮抗作用以外の作用機序で鎮痛効果を発現することが示唆される。したがって、マグネシウムの鎮痛作用発現機構の解明には、Fos陽性細胞とNMDA受容体や他のグルタミン酸受容体を持つ細胞との相同性を免疫組織化学的手法によって検討する必要があると考えられた。マグネシウムにはNMDA受容体拮抗作用があり、麻薬や局所麻酔薬の鎮痛効果を高めることが報告されている。本研究の目的は脊髄後角における神経細胞興奮のマーカーとされるFosタンパクの発現を指標として、マグネシウムの作用部位が脊髄であるか否かを検討することである。本年度は昨年度に引き続き、雄性Wistarラットの左足背をブラジキニン及びヒスタミンで刺激した後、脊髄L1-L5を取り出し、脊髄後角のFosタンパク陽性細胞数を測定した。ブラジキニン及びヒスタミン刺激によって、ラット脊髄後角の主として第I、II、X層にFos陽性細胞が認められた。ブラジキニン刺激によって出現するFos陽性細胞数は、マグネシウウム30、150、300nM/kgの腹腔内投与では非投与群に比べて、第I、II、X層のいずれにおいても有意の変化を示さなかった。ヒスタミン刺激によるFos陽性細胞数は、30、150nM/kgの腹腔内投与では非投与群に比べて、第I、II、X層のいずれにおいても有意の変化を示さなかったが、300nM/kg投与群では非投与群と較べて第I、II、X層のいずれにおいても有意に減少した。昨年度、ホルマリンの皮下注による疼痛反応は、マグネシウム30、150nM/kgの腹腔内投与では抑制されず、300nM/kgの腹腔内投与によって抑制されることを明らかにしており、本年度の結果と総合的に考えると、マグネシウムによる炎症性疼痛に対する鎮痛効果は、脊髄後角の2次ニューロンに対する作用であることが示唆された。
アメリカにおける初期日系移民地文学の研究

研究協力者との共同化を積極的に進め、「翁久允所蔵資料」を調査・整理し、目録化するとともに、この「資料」と『翁久允全集』等を研究することによって、以下の点を明らかにすることができた。1.「翁久允所蔵資料」について(1)「翁久允所蔵資料」として、自筆原稿165点、新聞切り抜き3、417点、日記4点、書簡349点あった、(2)自筆原稿は小説、評論、台本、作品の構想メモなどで、完全原稿は少なく、また執筆年月日の不明のものが多い。しかし移民地劇論などは貴重な資料である、(3)新聞切り抜きには『翁久允全集』に収められていない作品がかなりあり、また労働経済問題、日米関係及び政治思想問題の切り抜きもあって、極めて貴重である、(4)日記は1909-1912年のもので、その間、欠けている部分がかなりある、内容はハイスクールの生徒としての孤独感と酌婦との恋である、(5)書簡はすべて来簡で、川島天涯からのものがもっとも多く、48通ある。2.「初期日系移民地の文学者としての翁久允」について(1)日系文学史でよく知られている、翁の提唱した「移民地文芸」は時代によってその主張に変化があること、(2)翁の描く女性は二世・三世作家の描き切れない、歴史に埋もれた世界であること、(3)翁の作品や論説には激動する時代の変化が大きく影響を与えていること、(4)翁は1919年以降、移民地社会の抱える社会的政治的題を積極的に作品の中に取り上げたこと、(5)翁が活躍したシアトルの日系人社会の形成に経済的発展と各種の団体組織が深く関わっていたこと。本年度の活動は「翁文書」の調査・整理に重点を置き、次のような計画を立てた。1.すべての文書のコピー化の完成2.文書の体系的整理分類の終了3.主要文書のワープロによる活字化の完成4.関連図書および資料の調査と収集研究協力者と共に積極的に調査・研究の作業を進め、図書や資料の調査と収集に努めた。その成果は次の通りである。1.についてーほぼ完成。2.についてー「書簡」を除いてほぼ終了。スクラップ・ブックの目録作成もほぼ終了。3.についてー「日記」は完成。「書簡」も未着手。4.についてー『ユタ日報』『表象抒情詩集』を購入。国会図書館や外務省外交資料館などでの資料調査。平成5年度では研究協力者との共同化をさらに進め、次ぎのような活動を行う。1.「書簡」の解読、整理とワープロによる活字化の終了2.「翁久允未発表原稿および資料目録」の完成3.「翁久允研究論集」の完成I.今年度の課題として1)「書簡」の解読・整理とワープロによる活字化の終了、2)「翁久允未発表原稿および資料目録」の完成、3)「翁久允研究論集」の完成、4)翁久允・日系文学関連資料の収集、を設定した。II.以上の課題について研究協力者との共同化を積極的に進め、計画通り今年度の調査・研究を終了した。その成果の特徴点は以下の通りである。1.「翁久允所蔵資料」について1)「翁久允所蔵資料」として、自筆原稿165点、新聞切り抜き3、417点、日記4点、書簡349点を調査・整理し、目録化した。2)自筆原稿は小説、評論、台本、作品の構想メモなどで、完全原稿は少なく、また執筆年月日の不明のものが多い。3)新聞切り抜きは彼の文学作品と当時の社会・時事問題に分けられる。4)日記は1909-1912年のもので、その間、欠けている部分がかなりある。5)書簡はすべて来簡である。

川島天涯からのものがもっとも多く48通ある。2.「初期日系移民地の文学者としての翁久允」について1)日系文学史でよく知られている、翁の提唱した「移民地文芸」は時代によってその主張に変化があること、2)翁の描く女性は二世・三世作家の描き切れない、歴史に埋もれた世界があること、3)翁の作品や論説には激動する時代の変化が大きく影響を与えていること、4)翁は1919年以降、移民地社会の抱える社会的政治的問題を積極的に作品の中で取り上げ、新聞記者としても発言したこと、5)翁が活躍したシアトルの日系人社会の形成に経済的発展と各種の団体組織が深く関わっていたこと。
二色性伝導測定と元素置換による電気磁気効果が電気抵抗に与える影響の解明

近年、電流と磁化の間で生じる新たな電気磁気効果が注目を集めているが、電気抵抗と言う基本的な物理量にどの様な影響が現れるかは未解明な点が多い。この根源的な問いに対する答えを得るため、本研究では、二色性伝導と呼ばれる、電気磁気効果に起因する整流効果に焦点を当て、微細加工によって電流・磁場方向を精密に制御した試料を用いて測定する。さらに、元素置換によって磁気抵抗効果と二色性伝導が受ける影響を比較することにより、両者の関係性を定量的に解明することを目指す。
ショウジョウバエ成虫化学感覚毛の細胞系譜

ショウジョウバエの2種類の感覚器、機械感覚器と化学感覚器は、機能的にも構造的にも異なっている。これら感覚器は、外胚葉性の一様な細胞群から一つの細胞が感覚母細胞として形成され、どのタイプの細胞になるかの選択、決定をうけ、数回の細胞分裂の後、定められた感覚器へと分化する。機械感覚器と化学感覚器の発生運命選択の決定・分化にpox-neuro遺伝子の関与が示唆されている。本研究は、pox-neuro遺伝子の細胞系譜内での制御様式を解明する第一歩として、成虫化学感覚器の発生細胞系譜を解析し、細胞系譜内でのpox-neuro遺伝子の発現パターンを明らかにすることを目的として行った。化学感覚毛の細胞系譜の解析には感覚母細胞および子孫細胞でlacZを発現するマーカー系統を用い、成虫翅の前縁部および肢の化学感覚毛の母細胞の分裂パターンを調査した。成虫翅前縁部の化学感覚毛の母細胞は、3令幼虫期に決定をうけ、囲蛹殻形成後(APF)2hで翅の先端側から分裂を始めた。6hAPFでは23個、10hAPFで46個、12hAPFになると68個の姉妹細胞が観察された。これらは、化学感覚毛を構成する細胞群である。成虫第2肢・脛節の化学感覚毛の母細胞も、ほぼ同様の時間経過で分裂が行われていた。pox-neuroタンパクに対する抗体を用いた免疫組織化学の方法で、化学感覚毛の細胞系譜内でのpox-neuro遺伝子の発現パターンを解析した。その結果、pox-neuro遺伝子は感覚母細胞決定直後から発現し、分裂中発現は続き、分裂終了後消えることがわかった。本研究と並行して行ったpox-neuro突然変異のスクリーニングの結果、2つの突然変異系統を分離することができた。今後はこれらの突然変異を用いて、機械感覚器と化学感覚器の発生運命選択におけるpox-neuro遺伝子の機能を解析する予定である。
ラット歯状回のシナプス伝達とてんかん波発生に対するソマトスタチンの効果

電気生理学的実験を開始する2日前に成熟ラットにCysteamine(100mg/kg)を腹空内投与した群と生理食塩水を投与した対照群を用意し、それぞれのラットの海馬スライスを作成した。歯状回の顆粒細胞層に記録電極を刺入し、場の電位を記録した。分子層を単一パルスで通電し、単シナプス性の場の電位変化を誘発した。対照群では、いくら刺激強度を強めても、単発の集合活動電位しか誘発されないが、Cysteamine投与群では、電気刺激により、25発の集合活動電位がバースト状に誘発された。また、100Hz、1秒間の高頻度刺激を10分間隔で繰り返し刺激すると後発射の発展を観察することができる。対照群では15スライスのうち、8スライスで後発射の発展を観察することができるが、Cysteamine投与群では、16スライス中15スライスで後発射の発展を観察することができた。第5回目の高頻度刺激によって誘発される後発射数を2群間で比較すると、後発射の発生を観察した対照群8スライスで7.5±5.2(平均±標準偏差)、後発射の発生を観察したCysteamine投与群15スライスで18.5±8.3であり、Cysteamine投与群ではてんかん様異常波の発生が促進されることが証明された。Cysteamineは脳内ソマトスタチンを涸渇する物質として知られており、以上の結果はソマトスタチン濃度の減少がてんかんの誘発に関与するを示している。てんかん患者の歯状回のソマトスタチン濃度が減少しているとする従来の報告に一致する興味深い結果が得られた。
巨大ひずみ加工により作製されるナノ組織TWIP鋼の組織と機械的性質

TWIP鋼とはTwinning Induced Plasticityの略であり、高い引張延性と高強度を兼ね備えることから近年世界的に注目されている高機能鉄鋼材料である.高Mn準安定オーステナイト鋼にAl等の合金元素を加えることにより、FCC結晶の積層欠陥エネルギーを大きく低下させ、双晶変形を起こりやすくしているものと考えられるが、その高延性・高強度の発現メカニズムは十分明らかではない.本研究はTWIP鋼のオーステナイト結晶粒を1μm以下の超微細結晶粒とすることにより、さらに高い強度と延性、靭性を、より単純な化学組成で実現し、組織と機械的性質の相関性を詳細に明らかにしようとするものである.こうした試みはこれまで世界的にも行なわれておらず、初めてとなる興味深い試みである.平成24年度は典型的なTWIP鋼で、基本的データが数多く報告されているFe-31Mn-3Al-3Si合金を用いて実験研究を行った.同合金を真空溶解により作製し、所定の形状の母合金60kgを準備した,これに対し冷間圧延による強加工を施し、格子欠陥密度の高いナノ組織を作製した,得られた巨大ひずみ加工材に対して種々の条件で焼鈍を行い、焼鈍に伴う組織変化を光学顕微鏡、SEM/EBSD、TEMなどの顕微鏡法を用いて明らかにした。加工材およびその焼鈍材の室温引張試験を行った。これらの実験の結果、いわゆる巨大ひずみ加工を必要とせずに通常の強冷間圧延と焼鈍プロセスによって平均粒径400mmの完全再結晶ナノ組織が得られることを明らかにした。この粒径は、再結晶組織の粒径としてはこれまでに報告されていない最小の粒径である。また得られたナノ組織材が、単相超微細粒組織を有するにも関わらず、高い強度と大きな引張延性を両立するという、極めて興味深い結果を得た。得られた完全再結晶組織を有するTWIP鋼に対して種々のひずみ量の室温引張試験を行い、各段階の変形組織をTEMにより詳細に解析した。その結果、変形双晶の発現に及ぼすマトリクス粒径の影響と、それらが加工硬化に与える影響を明らかにした。当初の研究計画を順調に行い、その上で、強度と延性を両立した、粒径400nmの完全再結晶組織を有するFe-Mn-A1-Si鋼を得るという、予想以上の研究成果を得ることができた。また、得られたナノ結晶試料の力学特性と変形組織の関係を系統的に明らかにすることができた。外国人特別研究員としての任期は終了し、本人は母国に帰国し、鉄鋼企業の研究職に復職した。今後、日本で得られた成果の論文化を行う。TWIP鋼とは、Twinning Induced Plasticityの略であり、高い引張延性と高強度を兼ね備えることから、近年世界的に注目されている高機能鉄鋼材料である。高Mn準安定オーステナイト鋼にAl等の合金元素を加えることにより、FCC結晶の積層欠陥エネルギーを大きく低下させ、双晶変形を起こりやすくしているものと考えられるが、その高延性・高強度の発現メカニズムは十分明らかではない.本研究は、TWIP鋼のオーステナイト結晶粒を1μm以下の超微細結晶粒とすることにより、さらに高い強度と延性、靭性を、より単純な化学組成で実現し、組織と機械的性質の相関性を詳細に明らかにしようとするものである.超微細粒TWIP鋼の変形特性が明らかとなれば、将来の実用材としてのTWIP鋼の可能性が大きく広がるのみならず、結晶粒径(または粒界)と変形双晶の発生という、本質的な未解明問題が基礎的に明らかになる。平成23年9月に外国人特別研究員(Saha)が来日し、研究を開始した。Fe-31wt%Mn-3wt&Al-3wt%Si合金を用い、熱間圧延厚板に対して強冷間圧延を行い、それを焼鈍することによって、平均粒径400nmの再結晶超微細粒組織を得ることができた。このナノ組織は、完全再結晶組織を持つ金属としては、従来報告されたことにない最小粒径である。また、ナノ再結晶組織TWIP鋼が、高い降伏強度、引張強度とともに、数十%の優れた引張延性を示すことを明らかにした。TWIP鋼とは、TwinningInducedPlasticityの略であり、高い引張延性と高強度を兼ね備えることから、近年世界的に注目されている高機能鉄鋼材料である.高Mn準安定オーステナイト鋼にAl等の合金元素を加えることにより、FCC結晶の積層欠陥エネルギーを大きく低下させ、双晶変形を起こりやすくしているものと考えられるが、その高延性・高強度の発現メカニズムは十分明らかではない.本研究は、TWIP鋼のオーステナイト結晶粒を1μm以下の超微細結晶粒とすることにより、さらに高い強度と延性、靭性を、より単純な化学組成で実現し、組織と機械的性質の相関性を詳細に明らかにしようとするものである.こうした試みは、これまで世界的にも行なわれておらず、初めてとなる興味深い試みである。平成24年度は、典型的なTWIP鋼でありこれまでに基本的データが数多く報告されている、Fe-31Mn-3Al-3Si合金を用いて実験研究を行った。同合金を真空溶解により作製し、所定の形状の母合金60kgを準備した。これに対し、冷間圧延による強加工を施し、格子欠陥密度の高いナノ組織を作製した。得られた巨大ひずみ加工材に対して種々の条件で焼鈍を行い、焼鈍に伴う組織変化を光学顕微鏡、SEM/EBSD、TEMなどの顕微鏡法を用いて明らかにした。

加工材およびその焼鈍材の室温引張試験を行った。これらの実験の結果、いわゆる巨大ひずみ加工を必要とせずに、通常の強冷間圧延と焼鈍プロセスによって、平均粒径400nmの完全再結晶ナノ組織が得られることを明らかにした。この粒径は、再結晶組織の粒径としてはこれまでに報告されていない最小の粒径である。また得られたナノ組織材が、単相超微細粒組織を有するにも関わらず、高い強度と大きな引張延性を両立するという、極めて興味深い結果を得た。TWIP鋼とはTwinning Induced Plasticityの略であり、高い引張延性と高強度を兼ね備えることから近年世界的に注目されている高機能鉄鋼材料である.高Mn準安定オーステナイト鋼にAl等の合金元素を加えることにより、FCC結晶の積層欠陥エネルギーを大きく低下させ、双晶変形を起こりやすくしているものと考えられるが、その高延性・高強度の発現メカニズムは十分明らかではない.本研究はTWIP鋼のオーステナイト結晶粒を1μm以下の超微細結晶粒とすることにより、さらに高い強度と延性、靭性を、より単純な化学組成で実現し、組織と機械的性質の相関性を詳細に明らかにしようとするものである.こうした試みはこれまで世界的にも行なわれておらず、初めてとなる興味深い試みである.平成24年度は典型的なTWIP鋼で、基本的データが数多く報告されているFe-31Mn-3Al-3Si合金を用いて実験研究を行った.同合金を真空溶解により作製し、所定の形状の母合金60kgを準備した,これに対し冷間圧延による強加工を施し、格子欠陥密度の高いナノ組織を作製した,得られた巨大ひずみ加工材に対して種々の条件で焼鈍を行い、焼鈍に伴う組織変化を光学顕微鏡、SEM/EBSD、TEMなどの顕微鏡法を用いて明らかにした。これらの実験の結果、いわゆる巨大ひずみ加工を必要とせずに通常の強冷間圧延と焼鈍プロセスによって平均粒径400mmの完全再結晶ナノ組織が得られることを明らかにした。得られた完全再結晶組織を有するTWIP鋼に対して種々のひずみ量の室温引張試験を行い、各段階の変形組織をTEMにより詳細に解析した。その結果、変形双晶の発現に及ぼすマトリクス粒径の影響と、それらが加工硬化に与える影響を明らかにした。家族とともに来日し、異国での生活基盤を整える必要もあったにもかかわらず、半年間という限られた期間で優れた研究成果を出している。特に、粒径400nmのナノ組織が得られたが、これは再結晶組織としてはこれまで報告されたことのない、世界で初めての重要な成果である。当初の研究計画を順調に行い、その上で、強度と延性を両立した、粒径400nmの完全再結晶組織を有するFe-Mn-Al-Si鋼を得るという、予想以上の研究成果を得ることができた、この結果を、材料科学分野の一流誌であるScripta Materialia誌に論文として出版することができた。当初の研究計画を順調に行い、その上で、強度と延性を両立した、粒径400nmの完全再結晶組織を有するFe-Mn-A1-Si鋼を得るという、予想以上の研究成果を得ることができた。
ジャンプレスハイブリッドシステムモデリングとその制御のための基礎理論の構築

本研究の目的は,解のジャンプ現象を含まないハイブリッドシステムとして最も基礎的な形式である区分的アファインシステムに焦点をあて,そのモデリングからwell-posedness解析,および制御系設計のための基礎理論の構築を行うことである.この研究期間を通じて得られた研究成果はつぎのとおりである.まず,区分的アファインシステムの離散状態を0-1スイッチと見なし,その遷移ルールとして,おのおののスイッチが独立に遷移先を決定するルールを提案した(これをスイッチベースト遷移ルールと名づけた).これはスイッチの切り替え遅れが生じる場合を理想化した遷移ルールであり,これまでにない新しい概念である.つぎに,この形式で表現された区分的アファインシステムの解およびwell-posednessを定義し,そのwell-posedness条件を導出した.そこでのアプローチは,例えばジャンプを含むような場合へも適用可能であり,ハイブリッドシステムのwell-posedness解析の基礎理論を構築したといえる.つぎに,制御の基礎理論として,フィードバックによってシステムをwell-posedにできることの重要性を指摘し,フィードバックwell-posednessという概念を提案し,その条件の特徴づけを行った.これは安定化など制御のための必要条件であり,制御をする上で最も基礎的な概念である.さらに,2モードの場合に絞り,フィードバックwell-posednes条件から,その正準形を導出した.それに基づいて安定化であるための条件(十分条件)を導出した.また,2モードおよび4モードの場合に対して,well-posednessを考慮した安定化法を提案した.これらの研究により,あるクラスでは簡単な制御則により安定化できることが判明した.本研究の目的は,解のジャンプ現象を含まないハイブリッドシステムとして最も基礎的な形式である区分的アファインシステムに焦点をあて,そのモデリングからwell-posedness解析,および制御系設計のための基礎理論の構築を行うことである.この研究期間を通じて得られた研究成果はつぎのとおりである.まず,区分的アファインシステムの離散状態を0-1スイッチと見なし,その遷移ルールとして,おのおののスイッチが独立に遷移先を決定するルールを提案した(これをスイッチベースト遷移ルールと名づけた).これはスイッチの切り替え遅れが生じる場合を理想化した遷移ルールであり,これまでにない新しい概念である.つぎに,この形式で表現された区分的アファインシステムの解およびwell-posednessを定義し,そのwell-posedness条件を導出した.そこでのアプローチは,例えばジャンプを含むような場合へも適用可能であり,ハイブリッドシステムのwell-posedness解析の基礎理論を構築したといえる.つぎに,制御の基礎理論として,フィードバックによってシステムをwell-posedにできることの重要性を指摘し,フィードバックwell-posednessという概念を提案し,その条件の特徴づけを行った.これは安定化など制御のための必要条件であり,制御をする上で最も基礎的な概念である.さらに,2モードの場合に絞り,フィードバックwell-posednes条件から,その正準形を導出した.それに基づいて安定化であるための条件(十分条件)を導出した.また,2モードおよび4モードの場合に対して,well-posednessを考慮した安定化法を提案した.これらの研究により,あるクラスでは簡単な制御則により安定化できることが判明した.本年度は,ジャンプレスハイブリッドシステムの最も基本的なシステムの1つである,バイモーダル区分的アファインシステムに対して,well-posedness問題を中心に研究を行った.まず,ハイブリッドシステムをベクトル場の切り換えおよびジャンプ現象に焦点をあてて一般的な枠組みについて議論し,切り換えの記述形式等ハイブリッドシステムを考える上で基礎となる概念を提案した.つぎに区分的アファインシステムに対して,カラセオドリの意味での2種類の解を定義し,それぞれに対してwell-posednessであるための必要十分条件を導出した.さらにフィードバックによって対象システムをwell-posedにすることができるか否かという問題が重要であるという点を,状態に依存して切り換わるバルブを有する2タンク系の制御問題を例にとり指摘し,フィードバックwell-posednessという概念を提案した.ついでシステムがフィードバックwell-posedであるための必要十分条件を導出した.記述能力の可能性という観点から,フィードバックwell-posedになるすべてのシステムに対する正準形を導出した.そして,この正準形をもとに安定化可能性および安定化問題を議論することによって,現在,あるクラスの区分的アファインシステムに対してそれぞれ結果が得られており,来年度中に発表する予定である.またロボットハンドシステムの製作についてはほぼ完成し基礎実験の段階にある.今後は把握物体の位置姿勢の測定も含めて全体のシステムを完成する予定である.本年度は,ジャンプレスハイブリッドシステムの最も基礎的な形式である区分的線形システムに対して,well-posedness問題を解くための,基本的枠組みを構築した.本件級で提案した,滑らかな接続集合を用いて解の局所存在性を特徴づけるというアプローチは今後well-posedness問題を解く上で重要な起訴を与えるものと考える.この手法はマルチモーダルの場合にも適用できるため,一般のマルチモーダルシステムのwell-posedness性を判定するためのアルゴリズムを提案した.また,バイモーダルの区分的アファインシステムに対して,well-posedness問題および安定化問題を議論した.特に,安定化問題では,制御系設計のための正準形を提案し,それに基づいて安定化制御則が得られるための十分条件を導出した.実際に簡単な水位系や着陸系に適用することで,その有効性を確認している.つぎに入力行列が切り替わる一般的なバイモーダル区分的アファインシステムに対して,昨年度提案したフィードバックwell-posedness問題を解き,それに基づいて,システムの分類を行った.そしてこの分類されたシステムごとに,安定化問題を議論し,いくつかの安定化するための指針を得た.

さらに,マルチモーダルシステムに対して,スイッチ駆動ハイブリッドシステムという新しいシステム表現を提案した.これはスイッチベースト遷移規則という新しい遷移ルールを用いることにより定式化されたシステムである.このシステムのwell-posednes問題を議論し,その十分条件を導出した.この結果は来年度中に国際学会にて発表する予定である.本年度は,ジャンプレスハイブリッドシステムの最も基礎的な形式である区分的アファインシステムに対して・スイッチ支配型遷移ルールによるモデリングの提案とそのwell-posedness問題,および安定化間題を扱った.また,最終年度として,これまでの研究成果を総括した.具体的には,まず,スイッチ駆動区分的アファインシステムによるモデリングを提案した.これは命題論理のようなTrue-Falseを0-1スイッチで表現した動的システムに対して,その解の遷移ルールを,従来のモードに基づく手法とは違い,スイッチ遅れを伴うことを前提にそれを理想化することにより導出したものであり,実用的観点からも意義のあるものである.また,その遷移ルールに基づいてwell-posedness解析を行った.バイモードの場合の条件を使って簡単にマルチモードの場合のwell-posedness条件が判定できる十分条件を導出した.さらに外部入力が存在する場合のwell-posedness条件も導出した.ついで,2スイッチを有する,あるシステムに限定することで,well-Posedであるための必要十分条件を導出した.辞書式不等式を保存する特殊な行列のクラスを導入することで,この問題を解決している点に特徴がある.この特殊な行列のクラスは,通常の正行列と同じような働きを辞書式不等式に対して有するため,これに関するより発展的な理論展開が期待される.また,このシステムに対して安定化条件(十分条件)を導出した.これをバルブとポンプを有するタンク系の水位制御や2自由度飛行システムの着陸制御に適用し,その有効性をシミュレーションにより確認した.
小児用および部分補助用軸流補助人工心臓の開発

低流量でも溶血・血栓がない小児用および成人部分補助用として、接液部がポリマー製の経済的な軸流血液ポンプを開発目標とした。部分補助用のKAP5KAP8を試作し比較評価した。KAP6では低流量域の失速を改善した。KAP7では溶血特性を改善し、9000rpm (100mmHg)まで臨床許容限度内となった。KAP6とKAP7の動物実験評価により、ACTが200s以上でも抗血栓性は不十分とわかった。また重量130g、充填容積8mL、外径27mmの小児用軸流ポンプKPAP1KPAP4を試作し比較評価した。KPAP4は必要とされるポンプ性能・溶血特性を達成したが、抗血栓性は完全ではないと思われた。わが国現状では、移植相当と診断された成人には植込み型補助人工心臓が臨床使用可能となっているが、移植相当ではない心不全患者が数万人おり、経済性の高い部分循環補助人工心臓(Partial Assist)がいずれ必要となると考えられる。補助血流量が2L/min以下の患者を想定した補助人工心臓を開発目標とするが、それは小児用の仕様とも同じであるため、小児用ポンプとして早期に市場投入することもできる。従来、円筒ブロックに4本の溝を掘った形状のインペラを使用していたが、本研究では翼型を採用した4枚羽根のインペラと、5枚羽根の静翼を有するモデルKAP5をまず試作した。ケーシングには袋ナットを使用し、組立・分解が容易な構造にした。KAP5からKAP6への変更点は、KAP5のインペラ流出角が90°、KAP6のそれが70°となっていることである。この出口角度の変更により迎え角を小さくして旋回失速を抑制し、低流量での圧力特性を改良することができた。溶血特性については、高回転数(10000rpm)では市販体外循環ポンプ(圧力200mmHg)の溶血率に対し、KAP5では5.4倍、KAP6では6.4倍とあまり改善が見られなかった。しかし、KAP6において低回転数(5000rpm)では、市販体外循環ポンプの半分以下という大幅な溶血率の減少が確認でき、臨床使用範囲を限定すれば溶血率を低減できる可能性が明らかになった。さらに、麻酔下ブタを使用した短時間(90分、1L/min)の抗血栓性試験では、血栓は見られず良好な結果であった。軸流血液ポンプの設計・改良設計、流体力学性能の改良、溶血特性の改良まで研究は順調に進んだ。動物を用いた抗血栓性試験では短時間ながら良好な結果が得られたが、再現性はまだ確認していない。科研費会議を2015年11月20日東京で開催し溶血特性改良までの討論を行ったほか、2015年12月03日神戸で開催し抗血栓性試験の計画について検討した。1)部分循環補助軸流ポンプ(KAP6)について:接液部がポリマー製の小型軸流ポンプを2機種試作比較した。2号機(KAP6)について回転数切替して溶血試験を行ったところ、8000rpm(70mmHg)以下ならばNIH<0.05sに抑えられることが確認できた。6日間のヤギ動物実験(流量0.3L/min)では溶血を恐れて8000rpmで維持したところ、90h(4日)で電流値上昇を示し、7日目には体外回路全体に血栓形成という結果であった。昨年の1hブタ動物実験も勘案すると、流量1L/min以上、ACT>200sの条件ならば、「急性心不全患者の部分循環補助ないしBTD用VAD(LVAD)」として使えそうであるが、溶血防止の観点から回転数8000rpm(70mmHg)以下という制約が生じる。今後は「急性心不全患者の部分循環補助ないしBTD用の携帯型体外循環」ないし「短期の右心補助人工心臓(RVAD)」に適用拡大する方向が示唆された。2)小児用軸流ポンプ(KPAP4)について:接液部がポリマー製の小型軸流ポンプを4機種試作比較した。4号機(KPAP4)の溶血が最も低く(NIH=0.06s)、クエン酸Naと塩化Caを用いた模擬血栓回路試験では、1.0L/minおよび0.5L/minで原因明瞭な微少血栓のみであった。5日間のヤギ動物実験(流量0.3L/min)では72h(3日)での電流上昇を示し、5日目には脱血回路に血栓形成という結果であった。概して軸流ポンプKPAP4は、小児用VADとしてほぼ満足できる性能・低溶血性・抗血栓性を達成した。もし今後、小児用として体内埋込みを図るには、ポリマーカプセル技術などを新規開発する必要があろう。部分循環補助軸流ポンプは、設計・改良、流体力学性能の改良、抗血栓性の改良まで研究は順調に進んだが、溶血特性の改善に課題が残った。小児用軸流ポンプはほぼ満足のいく、性能と低溶血性、抗血栓性を達成した。科研費会議を2016年4月に神戸大学で開催し研究結果を総括し、新年度計画を討議した。長期植込み型補助人工心臓(VAD)は実用化されたが、小児用あるいは成人部分補助用のVADは国内にない。本提案では、低流量でも溶血・血栓がない、小児用および部分補助用の軸流補助人工心臓を目的として開発している。

部分循環補助をめざす軸流ポンプとして、昨年度は接液部をポリマー製とし、ダブルピボットおよび翼型4枚羽根からなる直径14.8mmの動翼と、5枚羽根の静翼を有する軸流ポンプKAP6を設計製作した。溶血試験では8,000 rpm(65mmHg)以下では臨床許容限度内(NIH<0.04)であったが、それ以上では限度外(>0.04)となった。慢性ヤギ動物実験では、0.3 L/minという低流量で維持したためか、8,000rpmで装着4日後から電流値が増加し血栓形成が推定された。従って開発した軸流ポンプは、溶血の観点から8,000 rpm以下で使用することが望ましいが、血栓の観点からは流量1L/min以上、かつACT>200sでの使用が望ましいことが分かった。溶血対策として今年度は、接液部をポリマー製とし、ダブルピボット軸受と直径14.9mmの4本流路付き円筒形動翼と、8本溝の静翼を有する軸流ポンプKAP8を設計製作した。羽根先端隙間が100μmのKAP2と50μmのKAP8の2台を比較した。9,000rpm (85mmHg)ではせん断速度10万s-1を閾値として、隙間50μmのKAP8では臨床許容限度外(>0.04)であったが、隙間100μmのKAP2では許容限度内(NIH<0.04)となった。このKAP2を体重61kgのヤギに装着して、血流量2.0 L/min、回転数10,000 rpmでの抗血栓性評価を行ったが、2時間後に入口静翼に血栓形成を認め、実験を終了した。溶血特性の改善はできたが、高回転数での血栓対策はまだ十分でないことがわかった。低流量でも溶血・血栓がない小児用および成人部分補助用として、接液部がポリマー製の経済的な軸流血液ポンプを開発目標とした。部分補助用のKAP5KAP8を試作し比較評価した。KAP6では低流量域の失速を改善した。KAP7では溶血特性を改善し、9000rpm (100mmHg)まで臨床許容限度内となった。KAP6とKAP7の動物実験評価により、ACTが200s以上でも抗血栓性は不十分とわかった。また重量130g、充填容積8mL、外径27mmの小児用軸流ポンプKPAP1KPAP4を試作し比較評価した。KPAP4は必要とされるポンプ性能・溶血特性を達成したが、抗血栓性は完全ではないと思われた。動物を用いた抗血栓性試験では良好な結果が確認されたが再現性はまだないため、次年度に模擬血栓試験で再現性を確認する必要がある。来年度目標として血液適合性および耐久性について、動物実験3ヶ月に耐える軸流ポンプモデルを確立する必要がある。部分循環補助軸流ポンプは、急性心不全患者の部分循環補助ないしBTD用の携帯型体外循環を目標とし、低溶血のまま回転数を上げられるポンプへの改良を目指す。小児用軸流ポンプはほぼ目標達成された。今後は中長期動物実験での実証をめざす。医工学、生体流体工学今年度の動物実験は他機関との連携で実施したため経費節約できたが、来年度は自機関で負担する必要があるため次年度に繰り越した。分担機関では主に、動物試験および動物血試験を担当してもらっており、H28は計画した回数だけの試験を実施しなかったため、予算に余剰が生じた。短期動物実験は神戸近郊で実施する予定であるが、長期動物実験は分担機関と相談して、仙台で実施できるよう、試作品の追加、輸送および出張を計画する。最終年度には分担機関での試験回数が多くなるが、成果検証のためしっかりと動物試験および動物血試験を行っていきたい。