hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経細胞死を抑制するプロテアソーム活性化因子の遺伝学的解析

多くの神経変性疾患において、細胞内の異常タンパク質の凝集・蓄積とそれに伴う神経細胞死が共通する病態として知られている。通常細胞内の異常タンパク質は、タンパク質分解機構の一つであるユビキチンプロテアソームシステム(UPS)によって分解され細胞内の恒常性が維持されているが、UPSが正常に働かない場合、細胞内の異常タンパク質は凝集体を形成して神経変性や神経細胞死を引き起こすことが明らかになりつつある。しかしながら、実際にプロテアソーム活性の変化と神経変性疾患の関与に関して、in vivoで解析を行った研究はこれまでに少ない。私たちは、ショウジョウバエをモデル生物として用いて、in vivoにおける神経変性とプロテアソーム活性の関与を示すことを試みた。まず、神経変性が晩発性に発症する原因として加齢依存的なプロテアソーム活性の変化を想定し、ショウジョウバエ頭部のプロテアソーム活性を測定した。その結果、若年個体と比較して老齢個体におけるプロテアソーム活性の段階的な低下が槻察された。プロテアソーム活性の老齢個体における低下または若年個体での亢進が何によって制御されているのか、遺伝学的なスクリーニングにより制御分子の同定を目指している。また、これまでに行った神経変性抑制因子の過剰発現型スクリーニングにより、DANC系統を同定した。DANC系統による抑制型表現系の原因を特定するために、DANC系統がコードする遺伝子の探索を行ったところ、その候補に26Sプロテアソームの構成因子であるRpnが同定された。DANC系統ではRpnの過剰発現により、神経変性の抑制表現型が得られたと考えられる。Rpnがプロテアソーム構成因子であることからプロテアソーム活性に着目し、ショウジョウバエ個体におけるプロテアソーム活性を測定したところ、DANC系統及びRpn発現系統において恒常的にプロテアソーム活性が上昇しているという結果を得た。また、ショウジョウバエにおいてRpn遺伝子のノックダウンを行ったところ、プロテアソーム活性の減少・神経変性様表現系の表出が確認されたことから、in vivoにおける神経変性とプロテアソーム活性の変化が密接に関係していることが示唆された。本研究では、ショウジョウバエをモデル生物として用いて、in vivoにおける神経変性とプロテアソーム活性の関与を示すことを試みた。当研究室で行ったスクリーニングにより同定したDANC系統における、神経変性への影響を検討した。その結果、DANC系統は、神経細胞死同様に神経変性様の表現系も抑制することを確認した。プロテアソーム構成因子の発現から、プロテアソーム活性の変化に着目し、ショウジョウバエ個体におけるプロテアソーム活性を測定したところ、DANC系統及びRpn発現系統において恒常的にプロテアソーム活性が上昇しているという結果を得た。

また、ショウジョウバエにおいてRpn遺伝子のノックダウンを行ったところ、プロテアソーム活性の減少・神経変性様表現系の表出が確認されたことから、in vivoにおける神経変性とプロテアソーム活性の変化が密接に関係していることが示唆された。
体内および外部世界の人口現実感の評価研究

本班で最も具体的な成果が得られたのは医療への応用である。外科手術支援のために3Dで表示されたMRIやCTの患部映像を頭部に重ね合わせ低侵襲でメスを入れる方式の有用性が実証された。福祉への応用としては,障害者の言語獲得のための訓練体系を構築することを目的として音韻知覚が口形の動きに影響される現象を明確にし,視聴覚情報を活用した言語概念形成に人工現実感は有効であることを明らかにした。また,人工現実感刺激が人体へ及ぼす生理・心理影響の評価について調べ,周辺視に呈示された視運動刺激が姿勢制御を乱し動揺病を引き起こすこと,広視野ディスプレイよりも広視野HMDの方がその影響が大きいことをなど明らかにした。医療・福祉への応用を考える前に人体への影響を多角的かつ客観的に徹底して評価することが重要な課題として残された。認知面における評価としてはVRゲーム遊びが攻撃性に及ぼす影響を実験心理学の立場から定量的に解析し,VRゲームは攻撃性を高めること,特に,ゲームを視聴しているだけよりも自己がゲームに参加しているときに影響が大きいことを明らかにした。以上から,人工現実感技術の医療への応用は着実に進むことが期待されることが想像され,生理・心理および認知面への影響の評価にも研究成果が活かされることが分かった。福祉に対しても,例えば各種の感覚ディスプレイは感覚機能が衰えたり失ったりした人達への代替装置として利用され得るし,障害者が施設から離れて社会復帰するための間を埋める仮想空間による在宅リハビリテーションにも応用されると推論された。このように高齢社会に突入した現在,VRの医療・福祉への応用の意義は高いといえる。さらに,今後は社会学などに基づいた息の長い評価研究が必要であり,その上でVRのあり方を見つめ,21世紀への礎として多くのことを提言していくことが重要であるとの結論を得た。人工現実感技術は計算機と人間との究極のインタフェースとして最近になってにわかに脚光を浴び多方面に波及しつつあるが,その技術の人間や社会に及ぼす影響や波及効果が十分に認識されないまま広まっていく兆しも現れ,マイナス面にも応用される危険性も指摘されている。本班は,事前評価により人工現実感技術をプラス面に活する方向性を明確にするところにある。平成7年度は,人工現実感技術を医療・福祉へ具体的に応用するための研究を進め,人間・社会に及ぼす影響の評価については資料・調査などに基づいて基礎的検討を行った。具体的な成果・知見は以下の通りである。1)病巣部の種々の医用画像を立体マルチ画像として同時一括で表示する感覚表示システム用いて疾患部位の診断を試み,複眼の画像の感覚統合に関する検討を行った(藤正)。2)人工現実感技術により生成された医用画像を病巣部に重ねマニピュレータを操作しながら模擬的に手術するシミュレーション手術を行った(伊関)。3)人工現実感システムを用いて知覚運動協応の面で劣っている学習障害児の定量的な診断やリハビリテーションを試みた(伊福部)。4)高齢者の孤独感や疎外感など精神的なマイナス面を支援したり,緊急通報システムに人工現実感技術を応用する方法の具体案を示した(土肥)。5)知識,記憶,計算などの概念的リリースと感覚系から入ってくる感覚的リソースを人工現実感システムにより結びつけることにより,発想の支援を行えるかどうかを検討した(三宅)。6)人工現実感技術を利用したコンピュータゲームを巡る社会現象および企業/都市社会における人工現実感の活用の可能性を調査研究を通じて検討した(馬場)。

以上のように,人工現実感技術を医療福祉へどのように応用すれば良いかが具体的に示され,個人や社会に及ぼす影響についても本格的な調査が行われた。1班から3班までの研究グループが人工現実感システムを構築する上での知識体系や基礎技術を確率することを目的としているのに対し、本研究班はそれらを外側から眺める立場をとっている。すなわち、人工現実感システムが社会で一般化し、人々が頻繁に利用するようになったときに、どのような現象が起きるかを社会的、医学的に検討して事前評価するとともに、健全な方向に活かされるよう提言していく。また、手術支援などの医療応用や高齢者・障害者の社会復帰の手助けとするための福祉分野の研究も進めている。本年度は、計画班では、まず医療応用として伊関、藤正が中心となり、3次元医用画像を身体に重ね合わせ、画像に映し出された病巣部に向かってメスを入れるという低侵襲手術の具体例を示したり、手術操作用の道具と視覚などの計測機能をうまく複合させ、一種の目の付いた万能の2本指のような道具の設計を試みた。福祉分野としては、伊福部、土肥が中心となり、姿勢制御や平衡感覚のリハビリテーションを目的として人工現実感表示が人体に及ぼす影響を評価したり、主に高齢者の生活の質を向上させるために人工現実感技術を精神面からの支援に活かす方策について示した。個人の精神面や社会活動への影響評価では、三宅、馬場が中心となり、文章を読む過程を例にとって、認知過程の外化・操作・再吟味による深化について実験的に調べたり、人工現実感技術のテレビゲームへの応用に着目して、その技術が社会に受容される過程について事前評価を行った。本班の研究は、カバーする範囲が広く、そのうえ結果が安定的になりがちであるが、得られた知見は示唆に富んだものが多く、人工現実感技術を健全な方向へ向けるための提言が得られたものと考えている。最も具体的な成果が得られたのは医療への応用である。外科手術支援のために3Dで表示されたMRIやCTの患部映像を頭部に重ね合わせ低侵襲でメスを入れる方式の有用性が実証された。福祉への応用としては、概念・言語獲得及びその障害者に対する人工現実による訓練体系を構築するための基礎研究として音韻知覚が口形の動きに影響される現象を明確にし、視聴覚情報を活用した第2言語の音韻概念形成のための訓練に人工現実感は有効であることを明らかにした。なお、人工現実感刺激が人体へ及ぼす生理・心理影響の評価については周辺視に呈示された視運動刺激が姿勢制御や平衡感覚を乱すこと、広視野ディスプレイよりも広視野HMDの方がその影響が大きいことを明らかにした。医療・福祉への応用を考える前に人体への影響を多角的かつ客観的に徹底して評価することが最も重要な課題として残された。認知面としてはVRゲーム遊びが攻撃性に及ぼす影響を実験心理学の立場から定量的に解析し、VRゲームは攻撃性を高めること、特に、ゲームを視聴しているだけよりも自己がゲームに参加しているときに影響が大きいことを明らかにされた。以上から、人工現実感技術の医療への応用は着実に進むことが期待されることが想像された。福祉に対しても、例えば各種の感覚ディスプレイは感覚機能が衰えたり失ったりした人たちへの代替装置として利用される可能性もあるし、施設から離れてを社会復帰するための間を埋める仮想空間におけるリハビリテーションにも応用されると推論された。高齢社会に突入した現在、VRの医療・福祉への応用の意義は高いといえる。
社会経済的要因と産後うつ病との関連に関する前向きコホート研究

「大阪母子保健研究のデータを用いた解析」1)親の社会経済的要因と子の4歳半時におけるアレルギー疾患リスクとの関連2)親の社会経済的要因と子の3歳半時におけるう歯リスクとの関連母親が高卒の子に比較して、母親が大卒以上の子では、う歯のリスクが有意に低下した。父親が高卒の子に比較して、父親が大卒以上の子でも、う歯のリスクが有意に低下した。投稿中である。3)母親の社会経済的要因と子の食事パターンとの関連母親が高卒の子に比較して、母親が大卒以上の子では、「菓子・嗜好飲料」の食事パターンではなく、「野菜・果物・高たんぱく質食品」の食事パターンであった。Maternal&Child Nutritionに受理された。「九州・沖縄母子保健研究のデータを用いた解析」1)社会経済的要因と妊娠中のCES-Dに基づくうつ症状有症率との関連フルタイム、パートタイムとも非雇用者に比較して、有意に妊娠中のうつの有症率が低かった。職種では、専門的技術的職業と事務職で有意にうつ有症率が低かった。投稿中である。大阪母子保健研究では、産後うつ病だけでなく、アレルギー疾患やう歯と社会経済的要因との解析を行った。九州・沖縄母子保健研究では、産後うつ病の解析前に妊娠中のうつ症状と社会経済的要因との解析を行った。しかしながら、論文受理に至らず、論文受理後に産後うつ病との関連を執筆する計画が遅れる事態となった点が問題である。投稿中の論文を可能な限り、早期に受理となるよう努力する。また、九州・沖縄母子保健研究での社会経済的要因と産後うつ病との関連に関する論文を可能な限り、早期に執筆、投稿する。【大阪母子保健研究のデータを用いて社会経済的要因と産後うつ病との関連の評価】大阪母子保健研究のベースライン調査と生後4ヶ月前後に実施した第一回追跡調査の双方に参加した867組の母子(追跡率:86.5%)を対象として、社会経済的要因と産後うつ病発症との関連を評価した。エディンバラ産後うつ病評価尺度を用いて9点以上を産後うつ病ありと定義した。交絡因子として、年齢、ベースライン調査時妊娠週、子数、喫煙状況、家族構成、妊娠中の医学的問題、生まれた子の性別、出生時体重を考慮した。職業無し群に比較して、職業有り群では有意に産後うつ病のリスクが低下した。特に、フルタイム勤務者及び専門的・技術的職種の人で有意なリスクの低下が認められた。学歴及び家計の年収は産後うつ病と関連がなかった。この結果については、Journal of Affective Disordersに受理された。社会経済的要因と子のう歯との関連或いは子のアレルギー疾患との関連についても検討した。いずれの疾患も両親の学歴と有意な関連が認められた。これらの結果については、次年度に論文を執筆する。【九州・沖縄母子保健研究のデータの収集】妊娠中のベースライン調査、出生時追跡調査、4ヶ月時追跡調査、1歳時追跡調査は完了しており、それらのデータベースを構築した。2歳時追跡調査及び3歳時追跡調査を継続し、データを収集しているところである。次年度では、社会経済的要因と出産前後のうつ症状との関連について検討する。投稿中である。投稿中である。
切り花リンドウ彩花適期の評価手法および受粉蕾の非破壊的計測手法の開発に関する研究

岩手県を代表する花卉作物であるリンドウの栽培および収穫方法は、手作業と勘による古典的農法に頼るのが現状であり、今後の需要増に応えるためには、その近代化が必要不可欠となる。特に、市場で高評価を得る個体を出荷するためには、急速に劣化して美観を損ねる受粉花を早期に検出し、可能な限り摘花することが必要となるが、現状では、その検出は外観の主観的な観察に頼らざるを得ない。しかし一般に、受粉して間もない早期の受粉花(以下、老花)と受粉直前の花(以下、若花)の間にはほとんど外観上の違いは認められないため、結果としてその検出精度は不十分と言わざるを得ない。そこで本研究では、老花の早期検出手法の開発を最終目的とし、花弁部における可視・近赤外分光反射特性を検討した結果、700nm850nmの波長域において老花の反射率が若花よりも顕著に低く、特に720nm付近において両者の差が最大となり、有意水準1%以下の高い有意差が生じることを確認した。ここで、特筆すべき点は、当該波長域が市販のビデオカメラなどに使用されるCCD撮像素子の受光感度域にある点である。そこで本研究では、安価なビデオカメラに当該波長域のバンドパスフィルタを装着して撮影した画像において、両者の違いを認識することが可能か否かを検討し、十分に可能であることを確認した。その際、鮮度の判定を従前の老花と若花の2段階選別ではなく、さらに細かな鮮度の評価も可能であることが確認され、本研究の成果は、さらに精細な鮮度、すなわち品質管理への展開が十分期待できると考えられる。一般に、切り花リンドウの市場価値を低下させる大きな要因の一つに老花の存在が指摘される。老花とは、既に花弁内で受粉した花を意味し、市場に出回るまでに本来の花色から赤褐色に変化するため、個体全体の外観を大きく悪化させる危険性が高い。しかも、老花は、最適な採花ステージで収穫された個体の中にも相当数、存在する。このため、採花から出荷までの間に老花を早期に検出して除去する必要がある。現状では、岩手県の主力品種である`安代の夏'を始めとする多く品種において、目視による外観の観察によって老花を検出しており、その精度は作業者の熟練度に依存する。しかし、受粉直前の若花と受粉後間もない早期の老花との外観的違いは非常に小さく、結果として老花の除去が不十分なまま出荷せざるを得ない状況にある。その一方では、外観の精査によって老花の早期検出が可能な熟練栽培者も少数ながら存在する。このため、その個人的技術の普及が期待されるが、そのためには、感覚的かつ主観的な判別方法を客観的に解明することが必要となる。そこで本研究では、平成18年度の重点課題として、外観を構成する要素の中でも特に"花色"、すなわち花弁の分光反射特性に注目し、その若花と早期の老花における違いを、`安代の夏'を対象に可視域から近赤外域に渡って検討した。その結果、特に、720nm近辺の波長域において、若花と早期の老花の分光反射率間に有意な差があり、バンドパスフィルタを装着した市販のビデオカメラでその差を撮像・検出可能であることが確認された。平成19年度では、同波長域および可視光域などの複数の波長域における画像撮影による老花の早期検出装置を安価に開発することを念頭におき、研究を進める予定である。

特に、市場で高評価を得る個体を出荷するためには、急速に劣化して美観を損ねる受粉花を早期に検出し、可能な限り摘花することが必要となるが、現状では、その検出は外観の主観的な観察に頼らざるを得ない。しかし一般に、受粉して間もない早期の受粉花(以下、老花)と受粉直前の花(以下、若花)の間にはほとんど外観上の違いは認められないため、結果としてその検出精度は不十分と言わざるを得ない。そこで本研究では、老花の早期検出手法の開発を最終目的とし、花弁部における可視・近赤外分光反射特性を検討した結果、700nm850nmの波長域において老花の反射率が若花よりも顕著に低く、特に720nm付近において両者の差が最大となり、有意水準1%以下の高い有意差が生じることを確認した。ここで、特筆すべき点は、当該波長域が市販のビデオカメラなどに使用されるCCD撮像素子の受光感度域にある点である。そこで本研究では、安価なビデオカメラに当該波長域のバンドパスフィルタを装着して撮影した画像において、両者の違いを認識することが可能か否がを検討し、十分に可能であることを確認した。その際、鮮度の判定を従前の老花と若花の2段階選別ではなく、さらに細かな鮮度の評価も可能であることが確認され、本研究の成果は、さらに精細な鮮度、すなわち品質管理への展開が十分期待できると考えられる。
ボーズ系・量子スピン系におけるトポロジカル秩序とその端状態に対する数値的研究

平成29年度,蜂の巣格子ならびに正方格子上のSU(N)スピンを持つ一般化ハイゼンベルク模型の基底状態相図とその端状態について量子モンテカルロ計算で調べた.今年度は2次元Haldane状態と呼ばれるトポロジカル状態が現れる予想されるパラメータ空間で,磁気秩序状態ー非磁気秩序状態の境界を明らかにすることを目標に数値計算を進めた.磁気秩序,非磁気秩序状態をそれぞれを特徴付ける秩序変数を定義し,基底状態を調べ,数値計算の結果,磁気秩序,Haldane状態共に秩序自体が極めてに弱いことを明らかにした.上記のテーマに加えて,昨年度に引き続き量子スピン系における新しいトポロジカル状態の一つである蜂の巣格子上キタエフスピン液体とその候補物質に関する研究を進めた.特に候補物質の一つ蜂の巣格子磁性体α-RuCl_3に注目した.これまでの研究から,本物質の磁気的性質を説明する上で,磁気モーメント間に働く相互作用としてキタエフ型相互作用(K)と対称非対角相互作用(Γ)と呼ばれる相互作用が重要であることが指摘されている.また,ごく最近,K-Γ模型でキタエフスピン液体とは区別される量子スピン液体の可能性が指摘され注目を集めている.今年度,蜂の巣格子上のK-Γ模型における相互作用の異方性を調べることで,指摘された新しいスピン液体の可能性について議論した.蜂の巣格子上の相互作用を異方的にすることで得られる2つの異方的極限,すなわちスピン鎖と孤立ダイマーからアプローチすることで新しいスピン液体相が一次元系特有の朝永ラッテインジャー液体状態につながる状態であることを見出した.得られた研究結果について国内学会・研究会で5件,国際学会で5件,論文2報の発表を行った.近年,トポロジカル絶縁体・超伝導体など、従来の局所秩序変数とは異なる量で特徴づけられる量子秩序状態が精力的に研究されている.当初は自由電子系に対する研究が主であったが,現在,電子間相互作用が強く働く強相関系での研究が盛んに行われている.本研究では,強相関系である量子スピン系・ボーズ系に於けるトロポジカル状態を含むエネルギーギャップを持つ状態の端・表面状態の性質に注目した.平成28年度は、2次元版のHaldane状態が期待される一般化されたSU(N)スピンで記述される蜂の巣格子ハイゼンベルク模型に注目し,その基底状態を量子モンテカルロ計算で調べた.この模型の基底状態は先行研究[Phys. B316, 609 (1989), PRB 42, 4568 (1990)]により,SU(N)スピンの自由度のうち,SU(2)スピンで言うところの磁化mに対応する自由度とNの大きさを変えると基底状態が変化すると予想されていた.すなわち,Nが小さいところでは反強磁性秩序状態が現れるがNが十分大きいと、基底状態が(1)m=3k+1, 3k+2 (k:整数)のときコラムナーダイマー状態、(3)m=3kのとき2次元Haldane状態という2パターンのエネルギーギャップを持つ状態が現れる.今回,mとNを変えながら数値計算を行い,得られた結果を解析したところ,i)m=1の場合はm>5で, ii) m=2の場合はm>8で反強磁性秩序状態が消失しダイマー相へ転移することを明らかにした.特にm=1の場合,Nの大きさに応じて現れるダイマー状態のパターンが異なることを示唆する結果が得られ,これまでの予想とは異なる新しい結果が得られた.またm=1, m=2の場合に現れる各ダイマー状態の端状態を調べたところ,スピンの相関関数は指数関数的に減衰することがわかった.計画では,まずSU(N)スピンで記述される正方格子上一般化SU(N)スピンハイゼンベルク模型の基底状態相図について量子モンテカルロ計算を行った.比較的大きなシステムサイズの計算から,SU(2)スピンでいうところの磁化mに対応する自由度が3より大きい場合に期待されるダイマー秩序の強度が極めて弱いということが確認できた.プロジェクト開始直前に発表された論文でもダイマー秩序の強さについて見積りが行われており,その結果からも2次元Haldane状態が期待されるm=4の基底状態を精密に調べることが非常に困難なことが予測された.そこで今年度は正方格子の後に計画していた蜂の巣格子の場合の基底状態相図の解明に取り組んだ.量子モンテカルロ計算の結果,先行研究で予想されていた磁気秩序の消失が正方格子の場合よりも小さなNで消失することを明らかにした.特にm=1でNを大きくした場合に現れるダイマー秩序の発達がNの増大に対して非単調であり,さらに大きなNで異なるダイマー秩序が現れる可能性が期待される結果が得られつつある.取り組む模型に対する変更はあったが計画にある通り,一般化SU(N)スピンハイゼンベルク模型の基底状態相図の一部を明らかにした.また現れたダイマー相での端状態の振る舞いを解析し,結果の一部を学会,研究会を通して報告した.以上の理由により進捗状況は概ね計画どおりに進んでいる.本年度,昨年までのテーマに加えて,蜂の巣格子上のS=1/2量子スピン系模型で実現するトポロジカル秩序の一種,キタエフスピン液体に注目した.ごく最近になり,Na2IrO3やRuCl3などキタエフスピン液体の候補物質と期待される物質が高精度で合成できるようになったことを受け,国内外問わず,理論,実験両面から精力的な研究が進められている.

本年度は,有限温度下も含めた励起状態などのダイナミクス計算を行うための大規模な並列計算が可能な汎用数値計算ライブラリの整備を進めた.開発した数値計算ライブラリを用いて第一原理計算から見積もられたRuCl3に対する有効磁気模型のうち,4つの磁気模型に対する動的性質,比熱などの物理量に対する温度依存性を調べ,非弾性中性子散乱実験や比熱実験の結果と比較を行った.主に1)第一原理計算から提案された有効磁気模型が非弾性中性子散乱実験や比熱の温度依存性をどの程度説明できるか,2)磁気励起や物理量の温度依存性にスピン液体の特徴がどのように現れるか,に注目して研究を進めた.その結果,本研究で注目した第一原理計算による有効模型は,非弾性中性子散乱実験はある程度説明できるが比熱の温度依存性を説明できないことを明らかにした.計算結果をもとに実験結果を説明するための新たな有効模型を提案した.提案した有効模型の妥当性を確認するため磁場中励起状態の計算を行い,その模型でテラヘルツ分光の磁場中実験を説明できることを示した.得られた結果は,低エネルギー磁気励起については,キタエフスピン液体を安定化する最近接格子間に働くキタエフ相互作用よりも磁気秩序を安定化させる弱いハイゼン非対角相互作用やその他の相互作用によって特徴づけられていることを明らかにした.得られた結果は今後のキタエフスピン液体物質実現に向けた一つの指針となると期待される.昨年度からの正方格子,蜂の巣格子上のSU(N)スピンを持つ一般化ハイゼンベルク模型の基底状態相図,端状態に対しては,計算精度を高めるために大規模数値計算を実施している.量子モンテカルロ法による数値計算を実施しているがシステムサイズ依存性が大きいことがわかったため慎重な解析を進めている.大きなシステムサイズに対する計算は,計算精度を高めるために長時間の計算が必要である.計算計画を立て,共同利用スーパーコンピュータを援用して研究を通り進めている.今年度はそれと並行してキタエフスピン液体が基底状態として期待される蜂の巣格子上の一般化キタエフ模型の磁気励起に対する研究を進めた.励起状態について高精度計算する手法の一つとして数値厳密対角化法に基づくものがある.本年度,有限温度も含めた励起状態を計算する大規模並列数値計算ライブラリを開発した.開発した計算ライブラリをもとに蜂の巣格子磁性体RuCl3の非弾性中性子散乱実験や比熱測定を説明しうる有効模型について議論し,キタエフスピン液体実現に向けた物質合成に向けた有用な知見を得た.得られた成果については適宜,国内外の研究会,学会で発表を行うなど,機会を利用して実験グループとの情報共有を進めている.平成29年度,蜂の巣格子ならびに正方格子上のSU(N)スピンを持つ一般化ハイゼンベルク模型の基底状態相図とその端状態について量子モンテカルロ計算で調べた.今年度は2次元Haldane状態と呼ばれるトポロジカル状態が現れる予想されるパラメータ空間で,磁気秩序状態ー非磁気秩序状態の境界を明らかにすることを目標に数値計算を進めた.磁気秩序,非磁気秩序状態をそれぞれを特徴付ける秩序変数を定義し,基底状態を調べ,数値計算の結果,磁気秩序,Haldane状態共に秩序自体が極めてに弱いことを明らかにした.上記のテーマに加えて,昨年度に引き続き量子スピン系における新しいトポロジカル状態の一つである蜂の巣格子上キタエフスピン液体とその候補物質に関する研究を進めた.特に候補物質の一つ蜂の巣格子磁性体α-RuCl_3に注目した.
ミクロキスティスコロニー破壊珪藻を用いたアオコ防除対策法の研究開発

本研究では,現場実験における珪酸栄養塩の供給及び付着担体の設置による藻類組成及び水質の変化からアオコの抑制効果を検討した.実験結果よりNitzschia palea等の珪藻類及びAnkistrodesmus spp.等の緑藻類の増殖が促進され,藍藻のMicrocystis spp.の増殖を抑制することが明らかとなった.また,新たな知見としてNitzschia paleaによるMicrocystis colonyへの侵入・破壊作用で,Microcystis spp.の死滅が速やかな生じていることを確認した.本法はアオコ防除法の一つとして活用できることが期待される.本研究では,現場実験における珪酸栄養塩の供給及び付着担体の設置による藻類組成及び水質の変化からアオコの抑制効果を検討した.実験結果よりNitzschia palea等の珪藻類及びAnkistrodesmus spp.等の緑藻類の増殖が促進され,藍藻のMicrocystis spp.の増殖を抑制することが明らかとなった.また,新たな知見としてNitzschia paleaによるMicrocystis colonyへの侵入・破壊作用で,Microcystis spp.の死滅が速やかな生じていることを確認した.本法はアオコ防除法の一つとして活用できることが期待される.本研究は,水利用の障害となり,生物多様性の貧粗化を引き起こしているMicrocystisによるBloom(アオコ)に対する省エネルギーで持続性のある生態的防除法を開発することを目的としている.1年目は,アオコが発生している貯水池水を用い,ケイ酸栄養塩の供給による室内藻類混合培養実験を行った.また,MCDD(アオココロニー攻撃型珪藻)の単離培養を試みた.さらに,アオコが発生している福岡県唐津市の打上ダムの実水域で,ケイ酸栄養塩無添加の対照区とケイ酸栄養塩添加の処理区の2区画のビニル隔離メソコズム(各約1m3)実験区を設置し,同水域から採取したアオコを同量添加後,処理区にゲル状ケイ酸栄養塩500gを添加して現場実験を行った.それらの水質及び植物プランクトン組成の変化を調査し,珪藻によるアオコ抑制効果について検討を行った.室内実験において,ケイ酸添加により水中のCyclotella,Nitzschia等の珪藻の増殖が促進され,実験開始時に優占していたMicrocystisが抑制される現象が認められた.また,藻類間の競合において劣位にあった緑藻が二次的に増殖し,Microcystisがさらに抑制された可能性も示された.現場実験においても,室内実験と同様に、ケイ酸栄養塩添加処理区において珪藻及び緑藻が増殖し,Microcystisが抑制される傾向が示された。ただし、室内・現場実験とも,MCDDとなる可能性があるMicrocystis群体中に侵入もしくは付着する珪藻(Nitzschia)は観察されたが,群体内でさらに増殖しMicrocystisの増殖に直接的に影響を及ぼす現象は確認できなかった.1年目の研究成果として,ケイ酸塩栄養塩添加によって珪藻,緑藻の増殖による両面からMicrocystis属の増殖を抑制する技術開発につながる成果が得られた.本研究は,新たに発見したアオコ群体の破壊作用を有する珪藻を利用し,技術的に容易で省エネルギーかつ生態的なアオコ(Microcystis)防除法を開発する目的で,珪藻を優先的に増殖させる栄養塩及び増殖場の環境を整えるため,2014年8月31日9月26日の期間,アオコが発生している打上ダム湖の水域で,3基の同容量(1m3)のメソコズムを用い,対照区,珪酸栄養塩500g供給の処理区及び長さ1.0mのプラスチック紐(10本)の生物付着担体設置の処理区の計3実験区を設け,再度検証実験を行った.また,現場実験後,生物付着担体を持ち帰り,室内実験に供試した.室内実験はビーカー(2L)に同水域のアオコ原水のみを入れた対照系及びアオコ原水に生物付着担体(15cm)を添加した処理系を各三連に調整した.その後,設定光条件が3400Luxの12h明:12h暗で,温度25°Cの恒温室に設置して,14日間藻類培養の確認実験を行った.以上の実験からそれらの水質(pH,DO,DTN,DTP,Chl.a,Si濃度)及び植物プランクトン組成の経時変化の結果に基づき,珪藻によるアオコ増殖抑制効果の有効性を検証した.その結果,次のことが明らかとなった.1シリカの連続供給により珪藻類及び緑藻類の増殖が促進され,Microcystisの増殖が抑制された.2珪藻の付着に適したひも状担体の設置により珪藻の増殖が促進され,Microcystisの増殖が抑制された.本研究は,珪藻を利用する新たな生態的アオコ防除法として初めての試みとなり,独創性・新規性が高い.また,地産の一般的な珪藻類を利用した生態的対策法で,外来の生物を持ち込むことがないことから,環境影響の少ない経済的な技術として発展性が期待できる.さらに,本研究の成果について,H26年度土木学会西部支部技術研究発表会において技術成果開発奨励賞を受賞した.水環境工学理由としては,これまでの研究において,珪藻の増殖によるアオコ抑制効果は確認できたが,MCDDによるMicrocystis colonyの直接的破壊作用は確認できず,MCDDの単離培養もできていないこと.藻類の栄養塩利用特性,水温特性との関係及び藻類間の競合関係を十分に把握できなかったことがあげられる.今後の研究実施計画としては以下のとおりである.

1.引き続き,自然界におけるMCDDの分布状況,特性などを把握する.採取したMCDDの種の同定,単離培養を試みる.2.ケイ酸栄養塩の連続供給による藻類混合培養の室内実験を行い,水質とプランクトン組成の結果より,アオコの増殖抑制の効果について検討を行う.3.アオコが発生しているダム水域において,メソコズムを2区画追加し4区画とし,ケイ酸塩供給方法,珪藻のアオココロニー接触促進法の検討を行い,詳細にアオコ防除効果及び水域生態系影響を確認する.4.これらの結果により,本法の現地適用方法の検討を行う.室内培養実験の生物分析,珪藻単離培養作業に要する機材及び現場メソコズム実験における水質計測の実施及び水質浄化機能の解析のため費用が必要である.水質計測ロガー,顕微鏡レンズ,画像処理・記録装置,試薬などの備品の購入及びプランクトン組成同定分析費用,研究成果の発表で研究費用を計上している.
非対称的競争を創り出す事業化メカニズムの研究

技術的蓄積と知見の乏しい海外の異業種新規参入企業(後発者)が利益を享受できるのは何故かについて,競争の非対称性の視点から研究を進めた。まず競争市場における非対称性のタイプ,すなわち,比較優位理論に基づく生産コスト上の非対称性,技術水準上の非対称性,競争市場の構造上の非対称性,文化や習慣による地縁的優位上の非対称性,政府の規制による制度上の非対称性などを確認した。次にイノベーション・システム理論を基に,中国の電動自転車産業を事例にみる非対称性のメカニズムを考察し,制度的不健全性と市場の多様性による非対称的競争の生成の可能性を指摘した。さらに,非対称的競争と関係が深い模倣行為について,既存研究を基に調査研究を行い,経験,慣性,制度環境による模倣への影響を検討し,既存研究の問題点を指摘した。本研究の目的は,非対称的競争という概念を通して,なぜ業界に関する技術的蓄積と知見の乏しい海外異業種新規参入企業が利益を享受できるのに対し,優れた技術力・製品開発力を有する日本企業が実力に見合う利益を上げられにくいのかを検討することである.平成22年度は,本研究に取りかかる予備段階に位置づけており,次年度以降の本格的研究に向けての資料収集と蓄積が目的である.具体的には,次のように研究を進めてきた.まず.非対称的競争に関する関連研究のレビューを行い,非対称的競争の現象,非対称的競争を生み出す源泉,非対称的競争の類型化の把握に努めた.その結果,非対称的競争の現象の一例としては,競争主体AはBを競争相手と考えるのに対し,BはAではなくCを競争相手と見なす競争状態が明らかになった(陳[2010]を参照),また,主な非対称的競争の類型としては,比較優位理論に基づく生産コスト上の非対称性,技術水準上の非対称性,競争市場の構造上の非対称性,文化や習慣による地縁的優位上の非対称性,政府の規制などによる制度上の非対称性の存在も明確になった.次に.文献サーベイのほかに,比較検証を準備するために,中国における電動自転車や電子ブック関連の資料収集,および類似的な研究を行っている中国の学者との意見交換等にも力を入れてきた.具体的には,中国人民大学と華中科技大学への訪問,および両大学の所在地である北京市と武漢市の電動自転車や電子ブックの市場動向の調査,関連企業への予備的聞き取り調査を実施した.その結果,貴重な知見が得られた.また,中国語の関連論文,雑誌記事等大量の資料を収集することができた.集められてきた資料および聞き取り調査の結果は,現在分析の途上にあり,平成23年度に継続される.平成23年度では,中国における電動自転車産業を研究事例に取り上げ,当該産業の発展プロセスの実態を明らかにすべく,中国の現地での取材調査および情報・資料収集を中心に研究活動を進めていた。結果的に,以下の調査・研究の実績を収めた。第一に,二次情報・資料の収集については,中国国内で公表され,かつ中国の電動自転車産業の発展に関連する新聞記事,雑誌論文等を数百点集めることができ,その分析を通じて,中国における電動自転車産業の業界勢力分布,電動自転車の種類と使用されるバッテリーの種類,市場動向と消費者層の実態,およびその発展プロセスにある制度的な問題等を明らかにすることができた。第二に,中国の電動自転車産業を代表する3地域(浙江,江蘇,天津)を訪問し,3地域の業界団体である天津市自転車電動自転車行業協会,江蘇省自転車電動自転車行業協会,漸江省自転車電動自転車協会の関係者を対象に,各々の地域における電動自転車産業の発展経緯,地域固有の強み,実際の産業規模等に関する質問項目を中心にインタビュー調査を実施した。その中でとくに,天津市自転車電動自転車行業協会と天津市興輪生産力促進有限公司から全面的な支援が得られ,今後の研究を進めるに当たっての研究協力の土台を築くことができた。第三に,現地での取材調査と情報・資料収集を傍らに,イノベーション・システムに関する文献研究を進め,中国の電動自転車産業を解釈する理論的フレームワーク(市場の多様性,制度の不健全性,技術の特性,企業の知識体系とイノベーションのパフォーマンスの関係を示す概念モデル)の可能性の検討をこころみ,その検討結果を「イノベーション・システムの概念モデルに関する予備的考察」という題目に,2012年2月に刊行された『産業技術大学院大学紀要』(第5号,pp.159-164)にて公表した。平成24年度では,関連文献のレビューによる非対称的競争の類型の精査(平成22年度)と,現地のフィールド調査等による中国の電動自転車産業の事例に関する調査研究(平成23年度)につづき,次のような二つの取り組みを中心に研究を進めていた。

ひとつは,中国の電動自転車産業の調査結果を考察すること,もう一つは,非対称的競争の状況下における企業間の模倣行為を精査すること,である。一番目の取り組みについて,本年度では中国の電動自転車産業の進化を歴史的な重要出来事をもとに検討し,この研究成果の一部を中国の電動自転車産業に関する一考察として『産業技術大学院大学紀要』第6号にて報告した(単著)。この報告において,中国の電動自転車産業の進化プロセスのなかで特に注目すべき特徴として,(1)非技術的な要因の役割と(2)政府の奨励政策など制度的要因の重要性という2点を指摘し,それが重要なのは技術的な要因が産業進化を推進する必要条件であり,十分条件ではないこと,産業進化を促す制度およびその時々の時勢こそ,産業進化や社会におけるイノベーション成果の定着に重要な役割を果たすことを示唆するからである,と述べた。二番目の取り組みについて,これまでの研究の知見から非対称的競争の類型のなかで,文化や習慣による比較競争優位の非対称性や政府の規制による制度の非対称性などが明らかになった。中国の電動自転車産業の調査研究でも制度などの要因に深く関わる企業間の模倣行為が観測された。このような企業間の模倣行為のメカニズムを明らかにすべく,本年度では組織間の模倣行為に関する既存研究を整理しながら研究を進めていた。この研究結果の一部は,国際投資決策中的組織間模倣行為研究述評を題目に『外国経済与管理』第35巻第3期にて発表した(共著)。当初の計画に比べ,中国における現地での研究協力のベースづくりが予想以上に時間がかかり,本来年度中に完結する予定の実証研究が完了できず,現地における取材調査と情報・資料収集にとどまった。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度の現地取材調査と情報・資料収集の研究成果と,現地における研究協力ベースの構築に鑑み,今後,中国の電動自転車産業の代表地域である天津市を中心に,天津市自転車電動自転車行業協会および天津市興輪生産力促進有限公司の協力のもと,実証研究を完結させ,本研究の目的達成を目指していく。
3次元サブミクロン周期構造中へ活性材料を取り入れる技術と素子応用の研究

活性材料により構成されたフォトニック結晶は遮断域のフォトニックバンドギャップによる零しきい値レーザの可能性があり,フォトニック結晶の提唱以来主要な応用デバイスとされている。透過域においてもフォトニック結晶は大きな異方性や高い分散性を持つため,例えば,特定の偏波のみを放射する発光素子への応用も可能である。我々は,偏波制御性や導波路との接続特性に優れたフォトニック結晶発光素子の実現を目指し,CdSを3次元サブミクロン周期構造中に取り入れるプロセスの検討を行い,これを実証した。また,取り入れられたCdSからの光励起による発光も確認した。さらに,TiO_2/air/CdS 2Dフォトニック結晶構造を形成し面垂直方向に大きな偏波依存性を確認した。初めに,自己クローニングによりSi/SiO_23次元フォトニック結晶を作製する。Siを一部除去し,その空隙にTEA法と呼ばれる溶液浸漬法によりCdSを形成し,CdS/SiO_23次元フォトニック結晶を作製した。TEA法のサイクルが1回及び2回の場合のCdSの充填率はそれぞれ65%,100%であった。サイクル数により充填率を調整できることが分かった。次に,発光の偏波依存性を観測するために,TiO_2/SiO_22次元フォトニック結晶においてSiO_2を一部除去し,TiO_2/air構造中にCdSを低充填率で取り入れるプロセスを開発した。面垂直方向のフォトルミネッセンススペクトルに大きな偏波依存性があることを初めて観測した。本技術を発展させることにより,偏波制御性や導波路との接続特性にも優れたフォトニック結晶発光素子への応用が可能である。(1)CdSとの複合CdSは非常に簡便な方法で形成できるため,フォトニック結晶との複合を最初に試みた材料である。まず,収束イオンビーム(FIB)エッチングによりSi/SiO_23Dフォトニック結晶の表面から,面積3μm×9μm,深さ12μmの方形孔を形成する。次にKOH系エッチャントによるSiの選択ウェットエッチングにより,方形孔の壁から5μmの深さまでSiO_2/空気の周期構造を形成し,引き続きTEA法により空隙部分にCdSを取り入れる。TEA法においてサンプルを溶液に浸漬してから引上げて乾燥させるプロセスを2回繰返すことで,CdSの充填率をほぼ100%とすることができた。へき開面に垂直な方向から励起(He-Cdレーザ,λ=325nm)・受光した時のPLスペクトルを測定した結果,ピーク波長は550nm,半値全幅は137nmであった。(2)InGaAlAs系化合物半導体との複合まず,InP基板上に形成されたSi/SiO_23Dフォトニック結晶に,ドライエッチングによりInP基板に達する孔を形成する。次に,この領域にInGaAs/InGaAlAs系MQWを選択成長させる。励起用LD光(λ=0.98μm)を先球ファイバで選択エピタキシャル面に垂直(z方向)に照射し,フォトニック結晶中を面内方向に伝搬した自然放出光成分の偏波特性を評価した。TE成分はTM成分に比べてより大きく,ピークの位置は50nm程度短波長側に存在することが分かった。今回のサンプルではフォトニック結晶がない場合は偏波依存性が観測されなかったことから,フォトニック結晶の面内透過率の偏波依存性が反映されたものと考えられる。
イムノトキシン細胞標的法を利用した脳情報処理機構の解析

イムノトキシン細胞標的法(immunotoxin-mediated cell targeting,IMCT)は、遺伝子発現の特異性に基づいて特定のニューロンタイプを誘導的に破壊するためのアプローチであり、複雑な脳機能におけるニューロンタイプの役割の解明に有効である。大脳基底核は、随意運動や運動と関係する学習行動などの脳機能を媒介し、ドーパミン(DA)はこれらの機能において必須の役割を持つ。本研究では、IMCTを利用して線条体のニューロンタイプを破壊し、DAによる大脳基底核機能の調節を制御する分子細胞機構を明らかにする。第一に、IMCTを利用してDAD2受容体(D2R)を含有する線条体ニューロンの除去を誘導し、これらのニューロンの運動制御における役割を解析した。D2R遺伝子の制御下にインターロイキン-2受容体(IL-2R)を発現する変異マウスにイムノトキシン(IT)を注入することにより、線条体-淡蒼球投射ニューロンとコリン性介在ニューロンの破壊を誘導した。この破壊は、自発運動の増加を誘発したが、DA刺激薬に依存する運動促進作用を障害し、神経活動と関係する数種の遺伝子の発現変化を伴った。変異マウスの運動障害は、ムスカリン性アゴニストの投与によって回復せず、これらの障害は線条体-淡蒼球ニューロンの除去に起因することが示唆された。線条体-淡蒼球ニューロンは自発運動には抑制的に、DA誘導性の運動には促進的に働き、DA刺激の程度に依存して大脳基底核機能を双方向性に制御することが示された。第二に、internal ribosomal entry site(IRES)-IL-2R遺伝子カセットのノックイン系を構築するために、胚性幹(ES)細胞を用いてITの効果を検討した。ITは、IRESに依存してIL-2Rを発現する細胞を効率良く除去できることを示した。このノックイン系を用いて、線条体GABA性介在ニューロンの選択的破壊を試みた。プレプロソマトスタチン遺伝子の3'非翻訳領域にIRES/IL-2R遺伝子カセットを挿入したベクターを用いて、相同組換え体ES細胞を単離し、キメラマウスの作製を行なった。この遺伝子改変マウスを用いて、ソマトスタチンを含有する線条体GABA性介在ニューロンの役割を解析する。(1)大脳基底核に依存する運動制御機能において間接経路の投射ニューロンの役割を明らかにするために、本ニューロンのマーカーであるドーパミンD2受容体(D2R)を利用して選択的な細胞破壊を試みた。D2R遺伝子にイムノトキシンの標的分子であるインターロイキンー2受容体の遺伝子を導入した変異マウスを作製した。このマウスの線条体にイムノトキシンを投与し、種々のマーカーを利用して、細胞破壊の特異性を評価した。遺伝子変異マウスにおいて、D2Rを発現するエンケファリン陽性の間接性投射ニューロンとアセチルコリン性の介在ニューロンの選択的な破壊が誘導された。一方で、イムノトキシンの投与は、変異マウスのドーパミンニューロンにおいて形態的および生化学的な変化を誘導しなかった。次に、変異マウスの片側の線条体へイムノトキシンを処理することによって誘導される回転行動の変化を調べた。変異マウスでは、定常状態において処理と反対方向への回転が起こり、アポモルフィンやメトアンフェタミンの投与によって処理と同側への回転が誘発された。D1あるいはD2の選択的アゴニスト、および、両者を同時に投与した回転運動の測定から、ドーパミンによる運動促進効果にはD1とD2を介した協調的な制御が必要であり、この制御にD2受容体を発現する線条体ニューロンが必須の役割を持つことが示唆された。(2)直接性投射細胞および介在細胞の破壊を目的に、ドーパミンD1受容体、パルブアルブミン、ソマトスタチン遺伝子に、インターロイキンー2受容体遺伝子を導入した遺伝子ターゲティングベクターを作製した。これらのベクターを用いて、マウス胚性幹細胞における相同組換え体の単離を試みた。引き続き、相同組換え体細胞を用いて、遺伝子変異マウスの作製を進める。

線条体-淡蒼球ニューロンは自発運動には抑制的に、DA誘導性の運動には促進的に働き、DA刺激の程度に依存して大脳基底核機能を双方向性に制御することが示された。第二に、internal ribosomal entry site(IRES)-IL-2R遺伝子カセットのノックイン系を構築するために、胚性幹(ES)細胞を用いてITの効果を検討した。ITは、IRESに依存してIL-2Rを発現する細胞を効率良く除去できることを示した。このノックイン系を用いて、線条体GABA性介在ニューロンの選択的破壊を試みた。プレプロソマトスタチン遺伝子の3'非翻訳領域にIRES/IL-2R遺伝子カセットを挿入したベクターを用いて、相同組換え体ES細胞を単離し、キメラマウスの作製を行なった。この遺伝子改変マウスを用いて、ソマトスタチンを含有する線条体GABA性介在ニューロンの役割を解析する。
肺静脈の電気的興奮を制御する心房細動治療標的分子に関する研究

本研究は肺静脈の電気生理学的特徴を明らかにすることを目的とし、肺静脈組織の電気的活動性ならびにイオンチャネル機能や細胞内Ca^<2+>動態に影響を与える薬物の肺静脈における応答性を検討した。肺静脈に局在する心筋では静止膜電位が心房筋より浅く、Ca^<2+>過負荷が生じやすい環境であり、不整脈の発生原因となる撃発活動が生じやすい電気生理学的特性を有することが明らかになった。ムスカリン受容体またはGIRKチャネルは活性化により肺静脈の膜電位を過分極させるため、撃発活動を強力に抑制できる分子ターゲットになりうると考えられた。肺静脈心筋の静止膜電位は心房筋より浅いことが知られている。肺静脈で電気刺激により誘発される撃発活動の電気薬理学的特性を検討した。モルモットから肺静脈および左心房を摘出し、Krebs-Henseleit液中で微小電極法を適用して心筋活動電位を記録した。標本に高頻度電気刺激を与え、撃発活動の誘発性および薬物応答性を評価した。周期長100msの頻回刺激を与えたところ、最終刺激に対する応答後に第4相の緩徐脱分極とそれに引き続く自発興奮が観察された。この刺激条件下では46/48例の肺静脈にこのような撃発活動が観察されたが、左心房標本には認められなかった(0/8例)。また、撃発活動の発生率は4本の肺静脈でほぼ同程度であった。肺静脈の撃発活動の発生率および自発興奮の発生数は刺激頻度に依存して増加し、連結周期長は刺激頻度に応じて短縮した。頻回刺激後の自発興奮の発生数はベラパミル(1μM)、リアノジン(0.1μM)およびピルジカイニド(10μM)により有意に減少した。また、肺静脈心筋ではカルバコール(0.3μM)により静止膜電位の過分極および活動電位持続時間の短縮が認められ、撃発活動の発生はカルバコール処置により完全に抑制された。以上の結果より、肺静脈は撃発活動が誘発されやすい電気生理学的性質を有することが示された。撃発活動に対する薬物応答性は心室筋における従来の報告と同様であり、細胞内Ca^<2+>の過負荷が撃発活動の発生に関与することが推定された。また、肺静脈における撃発活動の発生に静止膜電位の違いが寄与する可能性が考えられた。肺静脈心筋の電気生理学的特徴は心房筋と異なることが従来から知られている。ところが肺静脈の電気活動に対する抗不整脈薬の作用に関する情報は少ない。本研究では肺静脈の興奮伝導に対する4群抗不整脈薬ベプリジルの作用を検討した。モルモットから心肺を摘出して左心房内および肺静脈内の伝導速度と有効不応期を計測した。薬物投与前の肺静脈内と左心房内の伝導速度はそれぞれ0.4m/sおよび1.0m/sであり、各々の有効不応期は70msおよび53msであった。ベプリジル(10μM)を標本に適用すると肺静脈の有効不応期が7ms延長したが、左心房の有効不応期は影響をうけなかった。また、ベプリジルは肺静脈および左心房の伝導速度に影響を与えなかった。一方、ピルジカイニド(10μM)は肺静脈と左心房の伝導速度を有意に低下させ、有効不応期を延長(肺静脈12ms、左心房20ms)させた。次に微小電極法で肺静脈心筋および左心房筋の活動電位を記録した。ベプリジル(10μM)は肺静脈心筋の活動電位持続時間(APD_<90>)を34ms延長させ、左心房筋のAPD_<90>を7ms延長させた。以上の結果より、ベプリジルは左心房に比較して肺静脈心筋の再分極過程に対して強力に作用することが示された。肺静脈に対する薬物の作用特性を解剖学的および電気生理学的な手法により検討した。モルモット摘出心を用いて肺静脈内の興奮伝導特性を検討したところ、興奮伝導速度は心房内に比べて約半分程度(0.4m/s vs 1m/s)であった。肺静脈内の心筋細胞は中膜付近に分布しており、輪走筋様に心筋細胞は配列しているので、肺静脈内の興奮伝導は心筋細胞の短軸方向に進むと考えられる。心筋細胞同士の電気的結合は心筋細胞の長軸方向の両端に多く分布するギャップジャンクションを通じて行われることが知られており、心筋細胞の輪走筋様の配列がこの遅い伝導に関与しているものと考えられた。伝導遅延を誘発する薬物であるピルジカイニド(I群抗不整脈薬:ナトリウムチャネル阻害薬)を摘出心房-肺静脈標本に適用したところ、その効果は肺静脈でより強く観察された。次に、心筋活動電位記録法により肺静脈組織の膜電位を記録した。

1Hzで駆動されている肺静脈組織の活動電位立ち上がり最大速度は194V/sであり、心房筋(216V/s)と比べて小さい値であった。これらの標本にピルジカイニドを適用したところ、立ち上がり最大速度の抑制は肺静脈標本でより強く観察された。肺静脈組織の静止膜電位は-74mVであり、心房筋(-80mV)と比べて浅く、電位依存性に効果を発揮するピルジカイニドは、その特性により膜電位の浅い肺静脈により強く作用したと考えられる。これらの知見は、心房細動の原因とされている肺静脈内異常興奮の心房への伝搬に対する薬物治療を行う際に、ピルジカイニドの作用特性を理解する上で重要なデータと考えられる。