hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
T細胞クローンの受身移入によるマウス肺病変モデルに関する研究

当初の研究目的は、T細胞サブセット(Th2)の受身移入によって,喘息の病態が形成されるか否かを明らかにすることにあった.しかしながら、T細胞の維持等に問題が生じたため、この研究の基礎となるべき研究を行った。すなわち,研究の目的として,アレルギー性炎症の中心的細胞である好酸球が肺内に抗原特異的に増加するようなマウスのモデルを作成することとした。Th2タイプの反応を起こしやすい系統と考えられるBALB/cマウスを用い,抗原には卵白アルブミン(OVA)を用い,喘息モデルとして頻用されるモルモットのモデル作成を参考として以下のプロトコールで行った。感作はアレルギー反応の誘発に適していると考えられるアルム[Al(OH)_3]をアジュバントとして10mgのOVAとともに復腔内に免疫した。抗原チャレンジにはOVAを生食にて50mg/mlとした溶解液を、Devilbiss646吸入器で(5L/Amin圧縮空気)20分間吸入させた。種々の検討の結果、感作は2週間隔で3階、チャレンジは6日間連日行うことによって、気管支肺胞洗浄液(BALF)(全肺0.8mlx5回)中に70%の好酸球増多を起こすことに成功した。また、このモデルを用いてTxA2の阻害が好酸球に及ぼす影響を検討した。その結果、TxA2合成阻害薬(OKY-046)およびレセプター拮抗薬(S-1452)の投与は用量依存性の好酸球減少効果のあることを明らかにした。さらにこの減少効果は、サイトカインの産生抑制によるものであることが明らかとなった。このようなモデルは現在あまり存在せず,アスカリス抗原の吸入によるものが報告されているに過ぎない。こうしたモデルの開発は,好酸球増多の機序におけるT細胞やサイトカインの役割を検討したり,また抗喘息薬などの好酸球への効果を検討するのに適したものとなると考えられる。BALB/cマウス(6-8週令のメス)にフロイントアジュバントとともに卵白アルブミン(OVA)を2回免疫し、所属リンパ節から限界希釈法によってT細胞クローンを作製した。これまでに14のクローニングプレートから約100個のクローンを樹立してきた。これらについて、抗原(OVA)反応性の有無および抗IL-2抗体(S4B6)、抗IL-4抗体(11B11)を用いてautocrineの増殖因子を同定することにより、Tヘルパー1(Th1)、Th2サブセットの分離を試みた。初期のクローニングでは自己反応性T細胞クローンのみが樹立されたが、これについてもTh1、Th2タイプ両方を得た。抗原反応性のT細胞クローンについても同様で、現在さらに培養上清中のサイトカイン、IL-1に対する反応性についても検討を進めている。また同様のBALB/cマウスにアルムアジュバントとOVAで免疫後、デビルビス646を用いてOVAの吸入チャレンジを行い、組織学的検討および気管支肺胞洗浄の手順について検討を進めている。さらに、T細胞クローンの移入ルート、用いるクローンの数についても予備的な検討を進めている。本研究費の一部を使用して、従来報告していた癌性胸水中のIL-6濃度が著しく多様である原因の検討をすすめ、それが癌細胞自身のIL-6産生能の多様性によるものであることを明らかにした。当初の研究目的は,T細胞サブセット(Th2)の受身移入によって,喘息の病態が形成されるか否かを明らかにすることにあった.しかしながら、T細胞の維持等に問題が生じたため、この研究の基礎となるべき研究を行った。

すなわち,研究の目的として,アレルギー性炎症の中心的細胞である好酸球が肺内に抗原特異的に増加するようなマウスのモデルを作成することとした.Th2タイプの反応を起こしやすい系統と考えられるBALA/cマウスを用い,抗原には卵白アルブミン(OVA)を用い、喘息モデルとして頻用されるモルモットのモデル作成を参考として以下のプロトコールで行った.感作はアレルギー反応の誘発に適していると考えられるアルム[AL(OH)_3]をアジュバントとして10mgのOVAとともに腹腔内に免疫した.抗原チャレンジにはOVAを生食にて50mg/mlとした溶解液を、Devibiss646吸入器で(5L/min圧縮空気)20分間吸入させた.種々の検討の結果、感作は2週間隔で3回、チャレンジは6日間連日行うことによって、気管支肺胞洗浄液(BALF)(全肺0.8ml×5回)中に70%の好酸球増多を起こすことに成功した。また、このモデルを用いてTxA2の阻害が好酸球に及ぼす影響を検討した。その結果、TxA2合成阻害薬(OKY-046)およびレセプター拮抗薬(S-1452)の投与は用量依存性の好酸球減少効果のあることを明らかにした。さらにこの減少効果は、サイトカインの産生制御によるものであることが明らかとなった。このようなモデルは現在あまり存在せず,アスカリス抗原の吸入によるものが報告されているに過ぎない.こうしたモデルの開発は,好酸球増多の機序におけるT細胞やサイトカインの役割を検討したり,また抗喘息薬などの好酸球への効果を検討するのに適したものとなると考えられる。
タマガイ類の捕食活動の進化学的研究

1.“生きている化石"モクレンタマガイの解剖学的研究を行った結果、この巻貝は原始的な神経系をもち、多くの点で淡水性のリンゴガイ科の巻貝に近縁であることが明らかとなった。また、モクレンタマガイは肉食性ではなく、植物食であったことが明らかとなった。この発見により、タマガイ類は白亜紀中頃に出現し、従来三畳紀から知られているモクレンタマガイ類とは類縁が薄く、しかもそれらは他の貝類に穿孔して捕食しなかったと考えられる。その結果、タマガイ類とその捕食痕の化石記録は調和的となり、従来のタマガイ類の捕食の起源についての2説のうち、白亜紀中期起源説が正しいことがわかった。2.タマガイ類の捕食痕を調査した結果、それらの中には他の原因で似たような穴ができることがわかった。1つはカサガイ類による棲い痕で、白亜紀のアンモナイトの殼表面に多く見つかった。これらは小型のカサガイ類が殼表面の1ヶ所に定住する為、その部分が殼形と同じ形に凹むためにできたと思われる。穴はタマガイ類の不完全な捕食痕のようにパラボラ形で中央がやや凸となるが、形は大きくやや不規則な点などで区別ができる。従来、モササウルスの噛み痕といわれているプラセンチセラス属アンモナイトの穴も同じ起源と考えられる。その他、無生物的にタマガイ類の捕食痕に似た穴ができることもわかった。3.巻貝各種のタマガイ類の捕食痕を調査した結果、殼形により捕食の様式が異なる1例を見出した。これは巻貝の殼形態が長く伸長することが捕食から身を守る適応形態となっていることである。つまり、殼の伸長度と捕食痕の数の頻度を調べた結果、殼形が長くなると捕食痕数も増加することがわかった。従来捕食痕をもつ個体の頻度で捕食圧を推定した研究例は再評価する必要がでてきた。平成2年度では次の2点について研究を進めた。1.生きている化石であるモクレンタマガイの解剖学的特性により,初期のタマガイ類の捕食活動を推定すること。2.現生タマガイ類の捕食様式を理解するために,タマガイ類の底質への潜入深度と穿孔盤と臭検器の発達状態を調査すること。1については計画通りに進めることができたが,2については現在進行中でいる。2の調査を通じて,当初予想していなかった新事実が与えられ,これは本研究の重要な成果になりうると思われるので,平成3年度の研究計画に組み入れたい。本年度の成果は以下の通りである。1.モクレンタマガイ類はタマガイ超科中最も源始的と考えられていたが,解剖学的研究の結果,それらは別の超科に所属することが明らかとなった。このことより,タマガイ類は白亜紀前期以前には存在せず,タマガイ類の捕食の“後期三畳紀起源説"は否定される。また,この事実により,従来未解決であったジュラ紀にタマガイ類の捕食痕がない理由,タマガイ類とその捕食痕の化石記録の関係を明らかにできた。2.モクレンタマガイの解剖学的研究は,腹足類の進化に重要な情報を提供することがわかってきた。3.タマガイ類はグル-プごとに底質への潜入深度に違いがあることが明らかとなった。つまり、タマガイ亜科,トミガイ亜科,フクロガイ亜科の順に潜入深度が大きくなる。

このことは,タマガイ類の進化の過程で,より深く潜入している二枚貝を捕食可態にしたことがわかる。4.タマガイ類の捕食痕は通状1つの貝に対して1つであるが,細長い巻貝には多類の捕食痕があり,穀形の伸長がタマガイ類の捕食に対する防衛戦略の1つの可能性が出てきた。今後,異なる穀形の巻貝の捕食痕を調査し,このことを明らかにする予定である。1.“生きている化石"モクレンタマガイの解剖学的研究を行った結果、この巻貝は原始的な神経系をもち、多くの点で淡水性のリンゴガイ科の巻貝に近縁であることが明らかとなった。また、モクレンタマガイは肉食性ではなく、植物食であったことが明らかとなった。この発見により、タマガイ類は白亜紀中頃に出現し、従来三畳紀から知られているモクレンタマガイ類とは類縁が薄く、しかもそれらは他の貝類に穿孔して捕食しなかったと考えられる。その結果、タマガイ類とその捕食痕の化石記録は調和的となり、従来のタマガイ類の捕食の起源についての2説のうち、白亜紀中期起源説が正しいことがわかった。2.タマガイ類の捕食痕を調査した結果、それらの中には他の原因で似たような穴ができることがわかった。1つはカサガイ類による棲い痕で、白亜紀のアンモナイトの殻表面に多く見つかった。これらは小型のカサガイ類が殻表面の1ケ所に定住する為、その部分が殻形と同じ形に凹むためにできたと思われる。穴はタマガイ類の不完全な捕食痕のようにパラボラ形で中央がやや凸となるが、形は大きくやや不規則な点などで区別できる。従来、モササウルスの噛み痕といわれているプラセンチセラス属アンモナイトの穴も同じ起源と考えられる。その他、無生物的にタマガイ類の捕食痕に似た穴ができることもわかった。3.巻貝各種のタマガイ類の捕食痕を調査した結果、殻形により捕食の様式が異なる1例を見出した。これは巻貝の殻形態が長く伸長することが捕食から身を守る適応形態となっていることである。つまり、殻の伸長度と捕食痕の数の頻度を調べた結果、殻形が長くなると捕食痕数も増加することがわかった。従来捕食痕をもつ個体の頻度で捕食圧を推定した研究例は再評価する必要がでてきた。
空間直交振幅変調を用いた高速大容量ホログラフィックストレージに関する研究

ホログラフィックデータストレージの更なる大容量化・高速化を目的として信号光の二次元強度変調に加え、二次元位相変調を施す空間直交振幅変調に関して、ホログラム記録・再生された変調信号光の複素振幅を高精度に検出・復調する手法について光学実験及び数値シミュレーションにより検討を行った。一回の撮像で空間直交振幅変調信号光の検出・復調を実現可能な位相シフト埋め込み法についても詳細に検討を行い、その有用性を確認した。ホログラフィックデータストレージにおける信号光変調法として,従来の二次元光強度変調に加え多値二次元位相変調を施す空間直交振幅変調に関して,より高精度に変調信号光を生成し,また,信号光複素振幅を検出・復調する技術について光学実験及び数値シミュレーションにより検討を行った.まず,空間光位相変調器と空間光強度変調器を4-f光学系を介し直列配置することで,空間直交振幅変調光を生成することに実験的に成功した.空間光強度変調器は変調強度に応じて光波の位相も変化させてしまうという問題があり,この位相変化を考慮に入れて位相用変調を施すことで高精度な空間直交振幅変調を行うことが可能となった.また,この空間直交振幅変調信号光の複素振幅検出をいくつかの手法により試みた.本研究課題の最終目的である位相シフト埋め込み法については十分に進展していないものの,その前段階として,ピエゾミラーを用いた位相シフト法,マイクロポラライザアレイ付きCCDカメラによるシングルショット位相シフト法,フーリエ縞解析法等により実験的検討を行った.これらの検討により,1ページ当たり16×16シンボルを有する空間直交振幅変調データページにおいて,強度2値変調に対し,位相4値,8値,16値程度の変調数において比較的高精度に生成・検出することが可能となった.上記検討はホログラム材料へのホログラム記録・再生を介さない,空間直交振幅変調信号光の直接検出であるが,フォトポリマ材料への記録・再生を行った空間直交振幅変調信号光の検出も同様に試みており,直接検出時と比較し若干の精度低下は見られるものの,エラーレート等の観点からは概ね良好な実験結果を得ることが出来ている.従来のホログラフィックデータストレージにおいて用いられる二次元信号光強度変調に加え,多値二次元位相変調を施す空間直交振幅変調に関して,ホログラム記録・再生された変調信号光の複素振幅を高精度に検出・復調する技術について光学実験及び数値シミュレーションにより検討を行った.フォトポリマをホログラム記録材料として用い,これに記録・再生された空間直交振幅変調信号光の複素振幅検出・復調をいくつかの光干渉計測手法により試みた.ピエゾ駆動ミラーによる位相シフト法,微小偏光子アレイ付きCCDカメラによるシングルショット位相シフト法,フーリエ縞解析法等により実験的検討を行った.これらの検討により,1ページ当たり16×16シンボルを有する空間直交振幅変調信号光において,強度2値変調に対し位相8値程度の変調数まで比較的高精度に検出復調することが可能となった.更には本研究課題の主たる検討課題である位相シフト埋め込み法による空間直交振幅変調信号の検出復調についても実験的検討を行い,現段階で強度2値・位相4値の変調信号光をホログラム記録再生しこれを十分な精度で検出復調することが可能となった.高速フーリエ変換ビーム伝搬法を用いたホログラム記録再生及び再生信号光複素振幅の干渉計測シミュレーションも実施し,位相シフト埋め込み法が強度3値・位相32値変調程度までの空間直交振幅変調信号光を高精度に検出可能であることも明らかにした.その他,空間直交振幅変調信号光を干渉計測法に拠らず検出する新たな手法についての提案やその実験的検討,劣化した検出信号の最小二乗法による回復に関する検討など,様々な観点から空間直交振幅変調信号光の高精度検出法に関する研究を行い,新たな知見が得られた.ホログラフィックデータストレージの更なる大容量化・高速化を目的として信号光の二次元強度変調に加え、二次元位相変調を施す空間直交振幅変調に関して、ホログラム記録・再生された変調信号光の複素振幅を高精度に検出・復調する手法について光学実験及び数値シミュレーションにより検討を行った。研究実績の概要に記載の様に,予定されていた位相シフト埋め込み法の複素振幅計測精度向上は十分には進展していないものの,これ以外の研究項目についてはほぼ予定通りに進展しているものが多く,更にフォトポリマへの空間直交振幅変調信号光の記録・再生及び検出など当初計画以上に進展している項目もあり,全体としては順調である.また,ビーム伝搬法を用いた空間直交振幅変調信号光のホログラム記録・再生・検出シミュレーションにも既に着手しており,H27年度には光学実験と併せて,シミュレーションによっても研究課題の実現へ向けた検討を行う予定である.応用光学・光情報処理当初計画予定通りページあたりのシンボル数や強度・位相変調数,ホログラム多重度を増大するべく検討を進めていく.また位相シフト埋め込み法についても複素振幅計測精度の向上を実現すべく研究を進める.H26年度の研究により本研究課題の遂行に必要な基礎技術の実現は概ね達成できており,これを利用して効率よく研究を進展させる予定である.研究進捗と参加予定学会日程等の相違により,未使用の成果発表旅費が生じたためである.H27年度の成果発表旅費として使用する.
ゲノム解析から見つかった新規標的遺伝子の解析:新型抗生物質の開発に向けて

本研究の目的は、枯草菌ゲノム解析により見つかった新たな細胞増殖必須遺伝子、yycF-G(2成分制御系に属する遺伝子)とywlC(SUA5ファミリーに属する遺伝子)の機能解析である。両遺伝子は、その新規性から、新しい作用機序を持つ抗生物質を探索、創出するための良い標的遺伝子に成り得ると期待できる。(1)yycF-G遺伝子の機能解析:この遺伝子は細胞増殖に必須である(J.Bacteriol.,180:6375-6383,1998)が、その機能はまだ明らかになっていない。我々は、その機能を探るためにYycF転写制御因子により支配される遺伝子群を探索しているが、その過程で細胞分裂に必須な遺伝子ftsZの転写(三つあるプロモーターのうちの一つ)がこのYycF蛋白質により制御されていることを見出した。このプロモーター領域に種々の欠失を導入して解析した結果、その制御配列はP1とP2プロモーターの間の約30塩基対の中に存在することが分かった。さらに、YycF蛋白質を精製し、ゲルシフト法でYycFが確かにこの30塩基対を含むDNA断片と結合することを証明した。現在、これらの結果をまとめ、Microbiologyに投稿中である。(2)ywlC遺伝子の機能解析:この遺伝子発現がIPTGにより制御される菌株を作成し、YwlC蛋白欠損下では成長速度が極めて低下することから、この遺伝子は細胞の正常な増殖に必須であることが分かった。また興味あることに、この遺伝子の転写は染色体複製開始に必須な蛋白DnaAにより負に制御されることも分かった。一方、このホモログである酵母SUA5遺伝子の破壊株は乳酸を炭素源とする培地では生育できないことが知られているが、枯草菌ではYwlC蛋白欠損下でも乳酸培地で生育した。従って、枯草菌ywlCはSUA5ファミリーに属するが、酵母SUA5とは少し異なる機能を持っているように思える。本研究の目的は、枯草菌ゲノム解折により見つかった新たな細胞増殖必須遺伝子、yycF-G(2成分制御系に属する遺伝子)とywlC(SUA5ファミリーに属する遺伝子)の機能解析である。この遺伝子の機能解析は偶然米国でも同時に行われていた。その細胞増殖に必須な性質については昨年末に発表されてしまった(J.Bacteriol.,180,p.6375-6383,1998)が、その論文の中でも新規抗菌剤開発におけるこの遺伝子の重要性が議論されている。そこで、我々はさらに機能解析を進めて、この遺伝子による制御系の生物学的意味を探るために、この制御系の支配下にある遺伝子群の同定を行っている。最近、細胞分裂に必須な遺伝子ftsZの転写(三つあるプロモーターのうちの一つ)がYycFレギュレーターにより制御されていることを見出した。現在、その制御配列の同定を行っている。この配列が同定されれば、既にゲノムの全構造が決定されている枯草菌データベースを検索することにより、YycFレギュレーターの支配下にある遺伝子群を明らかにすることができる。ftszプロモーターに存在するYycF制御配列が分かり次第、論文を投稿する予定にしている。(2) ywlC遺伝子の機能解析。この遺伝子発現がIPTGにより制御される菌株を作成し、YwlC蛋白欠損下での細胞形態や染色体の様子を蛍光顕微鏡下で観察した。

その結果、成長速度の・低下により細胞はかなり小さくなっていたが、染色体の細胞内分布はほぼ正常であった。この結果から、この遺伝子産物は蛋白合成過程に関与していると推測できた。また興味あることに、この遺伝子の転写は染色体複製開始に必須な蛋白DnaAにより負に制御されることも分かった。本研究の目的は、枯草菌ゲノム解析により見つかった新たな細胞増殖必須遺伝子、yycF-G(2成分制御系に属する遺伝子)とywlC(SUA5ファミリーに属する遺伝子)の機能解析である。両遺伝子は、その新規性から、新しい作用機序を持つ抗生物質を探索、創出するための良い標的遺伝子に成り得ると期待できる。(1)yycF-G遺伝子の機能解析:この遺伝子が細胞増殖に必須であることは分かっているが、その機能はまだ明らかになっていない。そこで、その機能を探るために、YycF転写制御因子により支配される遺伝子群の同定をDNAマクロアレイ法を用いて試みている。この研究の過程で、細胞分裂に必須な遺伝子ftsZの転写(三つあるプロモーターのうちの一つ)がYycFレギュレーターにより制御されていることを見出した。本年度は、このプロモーター領域に種々の欠失を導入し、YycFによる制御の原因となっているDNA配列の同定を試みた。その結果、P1とP2プロモーターの間の約30塩基対の中に存在することが分かった。さらに、YycF蛋白質を精製し、ゲルシフト法でこの蛋白質が確かにこの30塩基対を含むDNA断片と結合することを証明した。現在、これらの結果をまとめ、Microbiologyに投稿中である。(2)ywlC遺伝子の機能解析:昨年度、この遺伝子の破壊株を作成し、その成長速度が極めて低下することからこの遺伝子は細胞の正常な増殖に必須であることを明らかにした。このホモログである酵母SUA5遺伝子も破壊すると生育が遅くなり、その破壊株は乳酸を炭素源とする培地では生育できないことが知られている。枯草菌ywlCについてもこの可能性を検討したが、この破壊株は乳酸培地で生育した。従って枯草菌ywlcはSUA5ファミリーに属するが、酵母SUA5とは少し異なる機能を持っているように思える。
組織弾性断層撮影法に基づく治療効果のモニタリング機構を持つ針電極rf加温システム

1銅針電極-針不感電極対(太さ数ミリ)、電源(13.56 MHz, max : 1kW)、自動インピーダンス整合器からなる電磁RF波加熱システムの実現した。供給電力データを計算機に蓄えることが可能である。最近、RITAを代表とする穿刺型電磁RF波加熱治器の使用が認可されて普及しつつあるが、これらに対し、本システムでは斬新に不感電極に針電極を使用して微小病変への対応も可能とした。2ヒトin vivo肝臓組織を対象として、ずり弾性定数再構成/画像化のリアルタイム性を追求し、測定手技を含めた技法の改善を図った。関心領域(データ数)に依存するが、定量性およびリアルタイム性共に、臨床応用が充分に可能であることが確認された。3新鮮な牛in vitro肝臓を対象として加熱実験・ずり弾性画像再構成を複数回行い、組織の加熱量-ずり弾性定数値変化に関する有用な知見を得ることができ、本法を加熱治療中および術後のモニタリング技法として応用するための足がかりをえた。1銅針電極-針不感電極対(太さ数ミリ)、電源(13.56MHz,max:1kW)、自動インピーダンス整合器からなる電磁RF波加熱システムの実現した。4本成果を国際・国内会議にて報告した。
組み合わせ荷重を受ける鋼製サンドイッチパネルの崩壊挙動に関する研究

コルゲートコアあるいはウェブコアを有する鋼製サンドイッチパネルを対象に,二軸方向の面内荷重ならびに面外分布荷重を受ける場合の崩壊挙動を調査した。面外荷重を受ける場合は支持部のコアパネルが潰れやすく,コアの板厚が十分でない場合は,同程度の曲げ剛性を持つ既存の防撓パネルに比べ崩壊強度が低くなる。一方面内圧縮を受ける場合では,防撓パネルと同程度以上の圧壊強度となる。さらに,長さ方向と幅方向の圧縮,面外荷重がそれぞれ単独に作用する場合を対象に,設計時に強度推定を可能にする簡易的な算式の開発を試みた。さらなる精度改善が必要なものの,提案算式が十分な有用性が持っていることを示すことができた。本年度は,鋼製サンドイッチパネルが二軸方向の面内圧縮荷重と横分布荷重を同時に受ける場合や,それぞれを単独に受ける場合を対象として,FEAによる弾塑性大たわみ解析を実施した。サンドイッチパネルのコア材として,コルゲートコア(Vコア)とウェブコアの2種類を考えた。また比較対象として,同程度の曲げ剛性を有する既存の防撓パネルの解析も実施した。以前に実施した解析では,コルゲート2波分の領域しかモデル化を行わなかったが,本年度の研究では実構造の挙動を把握することを目的に,縦横の大骨部材に支持される範囲までをモデル化した。その結果,コルゲートコアサンドイッチパネルでは80,000要素からなる大規模モデルを使用して解析を実施した。これらの解析を通して,次のような鋼製サンドイッチパネルの座屈・崩壊挙動の特徴を明らかにした。横圧を受けるサンドイッチパネルは支持部付近のコアパネルで局部変形が生じやすく,同程度の剛性を持つ防撓パネルに比べて曲げ崩壊強度は低くなることが明らかとなった。一方,面内圧縮を受ける場合のウェブコアサンドイッチパネルは防撓パネルと同程度,コルゲートコアではそれ以上の強度を持つが,横圧が作用するとこの大きさに応じて面内最終強度が大きく低下していく。さらに,二軸圧縮を受けるサンドイッチパネルの最終強度相関曲線は角張った形状,つまり,二軸応力のいずれかが限界値に達すると崩壊するような形状となることも分かった。大型商船の主要構造部材として,従来の防撓パネルに代えて鋼製サンドイッチパネルの適用を可能にしていくためには,面外荷重と2軸方向の面内圧縮荷重に対する強度とその崩壊挙動を把握することが重要になってくる。そこで,昨年度に引き続き本年度も,鋼製サンドイッチパネルが2軸方向の面内圧縮荷重と面外分布荷重を同時に受ける場合や,それぞれを単独に受ける場合を対象として,有限要素法解析(FEA)による弾塑性大たわみ解析を実施した。昨年度の研究では限られた寸法のパネルのみを対象としていたが,本年度の研究ではレーザー溶接が可能な板厚を持つ鋼板の組み合わせを考え,様々な寸法のパネルを対象とした解析を実施した。さらに,大骨材の間隔についても長さ方向と幅方向に2つのケースを考えて解析を行った。鋼製サンドイッチパネルの崩壊強度には,コアパネルの局部変形が大きく影響することが分かっているが,幾何学的な形状を考えればコルゲート材(波板材)をコアに持つ場合にコア材の局部変形が生じにくく崩壊強度も高くなる傾向にあるが,ウェブコア材(平板材)を持つ場合でも,大きな重量増加なしに厚板をコア材に適用できるためコア材の局部変形を抑え,結果的に高い崩壊強度を得ることができる。コア材の局所変形防止のための新たな部材をコア内に接合することも強度上昇のために有効であることを解析を実施して確認したが,建造現場では新たな部材の接合は,事前に局所変形の場所を特定する必要があるなど,簡単な方法ではないと考えられる。実際のサンドイッチパネルの模型を製作して崩壊試験を実施することを目標に,入手可能な鋼材寸法や試験機の性能,さらにはレーザー溶接の可能な寸法範囲などを考慮して試験体の設計を行った。この試験体を用いて実際の崩壊現象を明らかにしていく。近年,船体構造の軽量化を実現できる可能性を持った構造要素として,コアパネルをスキンパネルで挟み込みこれらをレーザーステイク溶接で接合した,鋼製サンドイッチパネルが注目されている。鋼製サンドイッチパネルを大型商船の強度部材として使用するためには,2軸方向の面内荷重ならびに面外分布荷重を受ける場合の崩壊挙動を明らかにするとともに,設計時に強度推定を可能にする簡易的な算式の開発が必要となる。本年度は,コルゲートコアならびにウェブコアサンドイッチパネルを対象に,これらが長さ方向ならびに幅方向に面内圧縮荷重を受ける場合を想定して,FEMによる弾性座屈固有値解析ならびに,弾塑性大たわみ解析を実施して,その圧縮崩壊挙動の特徴を明らかにした。その際,スキンパネルやコアパネルの板厚を変化させて,これらが座屈強度や最終強度に大きな影響を与えることを示した。さらに既存の防撓パネルとの比較から,幅方向圧縮に対してサンドイッチパネルのメリットが高いことも分かった。さらに,明らかとなった崩壊挙動に基づき,サンドイッチパネルの最終強度を推定する簡易手法の提案を行った。更なる改善が必要な状況にあるものの,十分な有用性があることを示すことができた。また,面外分布荷重が作用する場合の崩壊解析も行い,スキンやコアパネルの板厚,さらに支持部材間隔を変化させ,これらが崩壊強度に与える影響を調査した。その結果,主な崩壊モードとして,サポート部の局所的な潰れによる局所崩壊モードと,パネル全体にたわみ変形が生じる梁的崩壊モードとに分類できることを明らかにした。

また,簡易的に上記の2つの崩壊モードを予測する方法を提案するとともに,梁的崩壊モード時の強度を推定する簡易手法を検討し,さらなる精度改善が必要なものの,設計上重要な安全側の強度評価が可能であることを示した。コルゲートコアあるいはウェブコアを有する鋼製サンドイッチパネルを対象に,二軸方向の面内荷重ならびに面外分布荷重を受ける場合の崩壊挙動を調査した。面外荷重を受ける場合は支持部のコアパネルが潰れやすく,コアの板厚が十分でない場合は,同程度の曲げ剛性を持つ既存の防撓パネルに比べ崩壊強度が低くなる。一方面内圧縮を受ける場合では,防撓パネルと同程度以上の圧壊強度となる。さらに,長さ方向と幅方向の圧縮,面外荷重がそれぞれ単独に作用する場合を対象に,設計時に強度推定を可能にする簡易的な算式の開発を試みた。さらなる精度改善が必要なものの,提案算式が十分な有用性が持っていることを示すことができた。本年度実施した解析により,コルゲート材やウェブ材をコアに持つ鋼製サンドイッチパネルの崩壊挙動や崩壊強度に関して,基本的な特徴や寸法の影響を明らかにすることができた。この成果によって,効果的なサンドイッチパネルの構成がある程度明らかになっており,従来の防撓パネル構造に比べて強度的に有利なサンドイッチパネルを提案できる段階にある。さらに寸法の影響を知ることは実設計を行う上で重要な簡易強度算式の導出のために重要であり,今後の算式導出の足掛かりにすることができた。Xコアパネルを使ったサンドイッチパネルについては本年度も解析を実施できていない。しかしながら,コルゲートコアやウェブコアサンドイッチパネルの解析結果や,船体構造ではそれほど板厚を薄くできないことを考えれば,コア材としてそれほど有利にはならない可能性があり,この解析については重要視をしないことにする。サンドイッチパネルの崩壊試験の実施が遅れているが,試験体の設計は既に完了しており,また製作に関して関係者との調整がされている状況であるため,問題はないと考えている。船体構造力学船体構造のサンドイッチパネルを適用するには,FEAのようなモデル作成や解析に多くの時間を要する方法ではなく,比較的簡単な算式により強度を算出できることが必要になってくる。そこで,これまで得られた解析結果に基づき強度簡易算式の導出を試みる。コア材の局部変形が問題とならない場合には,単純な梁モデルを使って算式を導出できると考えているが,コア材の局部変形が全体の崩壊に直結する場合の取り扱いが最も重要になると考えている。さらに,パネル間や他の部材とサンドイッチパネルを接続する方法の検討を行う。接合部付近でサンドイッチパネルを絞って1枚の板にして接合する方法が最も現実的であるが,この場合せん断力の伝達ができない。そこで接合部付近に梁を渡す方法を考えているが,この方法の妥当性を検証する。レーザー溶接部の破壊の有無も含め,実際のパネルがどのように崩壊するのかを把握することは重要であり,模型を使った崩壊試験を実施する。最後に,これまでに得た知見や以上の解析と実験の結果に基づき,構造強度的な観点から従来の防撓パネル構造に代えて鋼製サンドイッチパネルを適用できるかを検討する。さらに,サンドイッチパネル適用による構造重量の低減量についての検討も行う。
量子井戸構造に基づく2次元金属薄膜への磁気機能の誘導とその応用展開

(100)Pd,Pt薄膜に生じる量子井戸に起因する強磁性磁化の外的制御、近接磁性層の磁化および磁気異方性制御の実験的検証を行ない、これらに対して第一原理計算に基づいた議論を行なった。(100)Pd薄膜の強磁性磁化を歪みと(100)Pd薄膜と半導体基板とショットキー接合に対する電圧印加により操作した。チタン酸バリウム(BTO)上に成膜したPd薄膜の飽和磁化はBTOの構造変態に伴う歪みで5%変化し、この変化は第一原理計算からも認められた。酸素欠陥導入で半導体化されたチタン酸ストロンチウム基板上に堆積された(100)Pdのショットキー接合に電圧を印加すると磁化が変化した。これは、電場によるショットキー障壁の変化で量子閉じ込めされた電子波の位相シフトが変調することから生じる。(100)Pd薄膜上にFeを堆積した試料のX線磁気円二色性の測定では、Feの磁化がPd膜厚に6原子層周期で依存した。また、磁気測定からFe/Pd試料の磁気異方性がPd膜厚に対して変化することを見出した。第一原理計算から、Pd中に形成されるup spin量子井戸状態がFeに侵入し、Feのフェルミエネルギー近傍の電子構造変化が生じることで両者が説明される。(100)Pt薄膜では強磁性が膜厚に対して周期的に発現する。スピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算から、その強磁性が量子井戸の形成に起因することが示された。この磁化は大気中では酸素吸着に伴って一旦増加し、その後(100)薄膜の構造不安定性により消失した。さらに、BTO基板上に堆積したPt薄膜の磁化は、BTOの構造相転移に伴い20%程度変化した。これらはPt膜厚の変化を基に定性的に説明できる。以上よりPdとPt薄膜では量子井戸により強磁性が発現すること、これらの磁化および近接強磁性材料の磁化および磁気異方性を制御できる見通しがついた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(100)Pd薄膜の格子定数を評価するために微小角入射X線回折(GIXD)測定とX線CTR散乱測定を行った。面内方向の格子定数はバルクより0.2%程度伸びており、これは基板とのミスマッチにより説明される。一方、CTR散乱スペクトルは強磁性が発現する膜厚においてのみ規則性を持ち、面直方向格子定数は2%増大する。このような結晶性の違いはX線反射率(XRR)測定からも確認された。これより、Pdは特定の膜厚で良い結晶性を保ち、面直方向へ自発的に歪むことで大きな磁化を持つ強磁性を安定化させるものと考えられる。Pd/STO試料の磁化はSTOの構造相転移温度で飛びを生じるが、冷却/昇温のサイクルを繰り返すことでこの飛びが消失し、同時に強磁性的挙動も消失した。これは基板界面のラフネスが量子井戸に起因する(100)Pdの強磁性を不安定化することを示唆する。(100)Pd表面に自己組織化分子膜(SAM)を修飾した場合、磁化の膜厚依存性が0.5原子層厚分シフトすることが観測された。この変化はSAMにより電荷の引き抜きに起因して電子数密度が変化することで説明できる。NbドープSTO基板にPdを堆積することで界面にショットキー接合が形成され、電圧印加により障壁を変調させることでPdの磁性制御を試みた。ショットキー接合の形成は確認されたが、電圧印加時に生じるジュール熱の影響が完全には消去できない問題が生じた。また、Nbのドープにより基板の電導性が上昇したことがPdの強磁性発現に不利な影響を与えることが分かった。(100)PdにFeを1、2原子層堆積させた2層膜の界面に生じるPdFe層の磁気異方性を評価した結果、Pdの磁化が極大を示す膜厚において異方性エネルギーが特異的に変化する傾向を見出した。これはPd膜厚により異方性を制御することができることを示唆する。面直方向の格子定数は磁化がピークを示す膜厚において2%の大きな伸びを示すことが分かり、それ以外の膜厚では膜の結晶性が崩れることが分かった。これは、Pd薄膜では特定の膜厚で良い結晶性が保たれ、面直方向へ自発的に歪むことで大きな磁化を持つ強磁性が安定化することを示唆するものであり、これによりこれまで不明であった実験で観測される磁化が計算より大きくなる理由が説明できる(論文投稿準備中)。Pd/STO試料の冷却/昇温サイクルでの磁化測定より、基板界面のラフネスが量子井戸に起因する(100)Pdの強磁性を不安定化することを示唆する結果が得られた。これは界面状態と磁性を結びつける新規で興味深い知見である(論文投稿中)。これらは予定以上進展があった研究テーマである。自己組織化膜(SAM)を表面修飾した(100)Pdにおいて電子引き抜きに起因すると考えられる系統的な磁化の変化が観測された。また、Fe/(100)Pdの界面に生じるPdFe層の磁気異方性エネルギーがPdの磁化が極大を示す膜厚において特異的に変化する傾向を見出した。

さらにより良質の試料作製を行うためのMBE装置の立ち上げ、評価のためのXMCD実験の準備も行った。これらのテーマに関しては予定通りに研究が進展している。電場・光など外場によるPdの磁性制御に関しては、実験系の構築などは予定通りに進展しているが、実験上の問題点もいくつか明らかになってきており、明確な成果を得るに至っていない。また、電子構造計算も現在鋭意進めているが、まだ実験結果と対比できるレベルには到達していない。これらのテーマは予定よりやや遅れている。以上より、予定以上または順調に進展している研究テーマが複数ある一方、外場による磁性制御に関する研究では、今後早急に解決するべき問題点がいくつか明らかになったことから、全体として研究はおおむね順調に進展していると評価される。放射光を用いてPd(100)超薄膜の構造解析を行い、Pd薄膜が強磁性を示す膜厚で膜構造の一様性が増し、膜厚方向の格子定数が増大した。第一原理計算を基にこの結果に対する解釈を与えた。Cu上に堆積したPd(100)ウェッジ膜のX線吸収クペクトル(XAS)には量子井戸の形成に伴うホール数の変化に対応する膜厚に対する振動的変化が見られた。(100)Pd表面に自己組織化分子膜(SAM)を修飾するとSAMの種類によらず磁化の膜厚依存性が0.5原子層厚分ずれた。これは、Pdへの酸素吸着に伴う電子引き抜きの効果に起因するものと推測される。チタン酸バリウム(BTO)上にチタン酸ストロンチウム(STO)膜を堆積し、その上にPd(100)超薄膜を形成して磁気測定を行った。BTOの構造相転移が生じる温度において磁化の飛びが観測された。第一原理計算よりBTOの構造相転移に伴ってPdに歪みが加わることで磁化が変化するとの解釈を得た。半導体基板とPdの間のショットキー接合を用いて電場により界面における位相シフトを変化させることで磁性変化を誘導することを目指した。しかし、基板としてNbドープSTOを用いると熱処理過程で基板表面が変化して膜質が劣化するため目的を達成できなかった。Fe/(100)Pd2層膜を作製し、鉄の磁気異方性とPd膜厚の関係を調べ、Pdが強磁性を示す膜厚において面内磁気異方性が増大することが分かった。放射光を用いたX線磁気円二色性(XMCD)測定により求めたFeのスピン磁気モンーメントと軌道磁気モーメントの解析はこの結果を支持するものであった。さらにSTO基板に酸素欠陥を導入して半導体化させてPdとの界面にショットキー接合を作製し、電場によるFeの磁気異方性制御を目指した。Pt薄膜の磁化と磁気異方性を評価することを目的としてPt(100)超薄膜を作製できる環境を構築した。Pd薄膜は量子井戸状態に誘導されて強磁性が発現するとエネルギー利得が生じて強磁性を発現する膜厚が優先的に形成されること、その際交換分裂に伴って生じる電子の運動エネルギーの増大を抑制するように格子を膨張させることが分かった。これは金属磁性体に関する重要な知見を与える結果である。また、光電子分光によりPd薄膜にd電子由来の量子井戸準位の形成が確認され、理論的予測の確証が得られた。Pd薄膜の磁性の基礎に関しては想定以上の成果が得られた。外的手法によるPd薄膜の磁性制御に関しては、有機物修飾で見られる磁性変調が酸素吸着によるものであり、酸素吸着量を制御して電子数密度と磁性の関係を定量的に議論できる見通しを得た。基板界面のショットキー接合を利用した電場による磁性制御に関しては、用いたNbドープSTO基板に問題が生じ、STO中に酸素欠陥を導入して半導体化する方法が適当であるとの見通しを得た。BTOの歪みを用いたPd薄膜の磁性制御に関しては、歪みに伴う磁化の変化を検出し、理論的解釈も行なった。
抗生物質テトラセノマイシンCの合成研究

本研究は、テトラセノマイシンCの全合成研究である。本標的化合物は、骨格の一部が酸化的に脱芳香化された直線型四環性骨格、核間cis-ジオール構造といった興味深い構造を有し、ヒト白血病細胞に対し増殖阻害活性を示す。本標的化合物の合成を通じ、骨格の一部が脱芳香化された芳香族ポリケチドの汎用的合成法の確立を目指した。平成25年度には、ナフトニトリルオキシドの合成を行い、これを合成素子として、テトラセノマイシンCの全合成を達成した。また、その合成過程で、新規反応の開発にも成功した。ナフトニトリルオキシドの合成には、当研究室で開発された1,4-ベンズジイン等価体の連続付加環化反応を活用した。すなわち、1,4-ベンズジイン等価体から順次発生させたベンザインと、フランおよびケテンシリルアセタールとの連続付加環化反応と、続く還元的芳香化によって4員環が縮環したナフタレン骨格を構築した。続いて、ナフトシクロブテノンオキシムへと変換した後、新たに開発した酸化的開環反応によって、ニトリルオキシドを形成することに成功した。本反応は、シクロブテノンオキシムに対し酸化剤を作用させることによって、4員環のひずみ解消を駆動力とした環開裂を起こさせニトリルオキシドを発生させた後、同時に生じたカチオンを求核剤によって補足するものである。さらに、合成した中間体を用い天然物の全合成を行った。すなわち、ナフトニトリルオキシドとオルトキノンモノアセタールとの1,3-双極子付加環化反応とベンゾイン環化反応とを活用し、直線型四環性骨格を構築した。続いて、当研究室で開発されたイソオキサゾール環の酸化反応によって、核間cis-ジオール構造を構築した後、数工程の変換を経て、テトラセノマイシンCの全合成を達成した。本合成手法は、類似した骨格を有する芳香族ポリケチドの合成への応用も可能であり、天然物合成、ひいては、医薬品開発にも有用なものである。(抄録なし)本研究は、テトラセノマイシンCの全合成研究である。(抄録なし)
メゾスコピック高温超伝導体中に誘起されたジョセフソン磁束量子のダイナミクスと制御

層状高温超伝導体Bi2212単結晶では、幅数ミクロン以下まで微小化すると磁気抵抗測定により磁場が一本一本量子化されて侵入する様子を検知できる。さらに最近、単一孔導入により綺麗な磁気量子振動が現れることが分かってきた。様相は従来の超伝導量子干渉計(SQUID)と似ているが、メカニズムが異なり興味深い。本研究では、両面微細加工により3次元的に試料形状を工夫すること、およびモードロック共鳴やノイズ測定等の動的測定により、この磁気抵抗振動と、誘起されたジョセフソン磁束やパンケーキ磁束の状態やダイナミクスの関係を理解し、新規な超伝導磁束量子デバイスへとつなげる。
1990年代半ば以降のイスラーム世界におけるジハード理論の変容と実践の研究

1998年2月に「ユダヤ人と十字軍に対するジハードのための国際イスラーム戦線」が結成されて以来、いわゆる「イスラム原理主義過激派」のジハード(聖戦)は新たな段階に入った。そこでは、これまでイスラーム諸国の政府を最大の敵と見て、これに対する武装闘争を展開してきたこれら過激派が、反政府武装闘争を否定するウサーマ・ビンラーディンのもとに結集し、彼の指揮するアルカーイダとともに、反イスラエル・反米武装闘争を優先する組織へと移行する現象が見られたのである。本研究の主な目的は、結果として「9,11」米国同時多発テロを引き起こすことになるこうした変化がなぜ起こったのか、また対外武装闘争を実践しようとする諸組織の実態はいかなるものか、を地域横断的に分析することにあった。このため、各年度の重点地域を中央アジア、中東、東南アジア、南アジアに設定し、それぞれの地域におけるジハード理論の変容と実践を現地調査するとともに、必要に応じて毎年各地で継続的な定点観測も行っている。その結果、当初設定した課題には、(1)諸国政府による苛酷な弾圧の結果、「イスラム原理主義過激派」にとって反政府武装闘争の継続が著しく困難になったこと、(2)パレスチナやイラクに代表されるムスリム同胞へのイスラエルや米国の攻撃・殺戮が看過できないレベルに達したと判断されたこと、という回答が得られた。またこの調査では、特に「9.11」以降欧米や中東のムスリムの間で論じられ、強く意識もされてきた"ISLAMOPHOBIA"(地球規模でのムスリムに対する差別・迫害)現象がアフガニスタン戦争、イラク戦争を経て東南アジアや南アジアのムスリムにもまた深刻な問題として意識されるようになっており、こうした差別・迫害に対する抵抗手段として、ウサーマ・ビンラーディン型のジハードを支持、参入する傾向がますます強くなりつつある事実も明らかになっている。本研究の主たる目的は,1990年代半ば以降のイスラーム世界におけるジハード理論の変容,具体的には「防衛ジハード」の戦場を米国本土にまで広げ,一般市民をも攻撃対象とするウサーマ・ビンラーディン独自の理論が受け入れられた過程と,この理論を実践しようとする諸組織の実態について体系的な分析を行うことにある。この目的を達成するため,初年度にあたる本年度は,研究代表者と3人の研究分担者がそれぞれウズベキスタン,アラブ諸国,パキスタン,イランで現地調査を行った。ウズベキスタンでは,近年中央アジア諸国に浸透していると言われる「解放党」を中心に,スンナ派の現代ジハード理論に関する資料収集と聞き取り調査を実施した。「解放党」はウサーマ・ビンラーディン型のネットワークを根底で支える世界で唯一の国際イスラーム組織であるが,中央アジアでは非合法化されているため,直接接触することができない。したがって,聞き取り調査の対象は主として現地の研究者となった。一方,「解放党」発祥の地であるアラブ諸国でも中央アジア諸国の組織との間のネットワーク構築に焦点をあてた現地調査を実施した。同時に,この調査では現代イスラーム運動の世界的権威で旧知のイエメン・フランス考古学・社会科学研究所フランソワ・ブルガ所長と面談し,共同研究のあり方を含めた情報交換を行っている。これに加え,ビンラーディン型ジハード理論の浸透が著しいパキスタンでもスンナ派の現代ジハード理論に関する資料収集と聞き取り調査を行った。また,イランではシーア派12イマーム派の現代ジハード理論に関する資料収集を行うとともに,同派を代表するモッラー(イスラーム法学者)からイラン・シーア派の現代ジハード理論に関する聞き取り調査を行っている。なお,このようにして収集された情報と資料は国内で開催された研究会を通じて共有され,来年度以降の研究計画に反映されていくことになる。

本研究の主たる目的は,1990年代半ば以降のイスラーム世界におけるジハード理論の変容,具体的には「防衛ジハード」の戦場を米国本土にまで広げ,一般市民をも攻撃対象とするウサーマ・ビンラーディン独自の理論が受け入れられた過程と,この理論を実践しようとする諸組織の実態について体系的な分析を行うことにある。この目的を達成するため,2年度目にあたる本年度はアラブ諸国を重点調査地とし,研究代表者と2人の研究分担者がそれぞれエジプト,シリア,イエメン,バハレーン,UAEで現地調査を行った。またイラク占領下でのジハードに関する隣国イスラーム主義者の見解を聴取するため,イランとトルコでも2人の研究分担者が調査を実施している。エジプト,シリア,トルコ,イエメン,UAEでは,スンナ派の現代ジハード理論に関する資料収集と聞き取り調査を行ったが,特にエジプトとシリアでは研究分担者の中田が両国の最高ムフティー(イスラーム法判断の権威)アリー・ジュムア師,クフタロー師と面談し,イラク占領軍に対するジハードは義務である旨の見解を得た。一方,自衛隊に関する両ムフティーの見解は,派遣の意図がどうあれジハードの対象になるという意見と,占領でなく人道支援を意図して派遣されるのであればジハードの対象にはならないという意見とに分かれている。ほかに,イエメンでは昨年度に引き続き,フランス考古学・社会科学研究所フランソワ・ブルガ所長と短期間ながら同国におけるジハード実践に関する共同調査を行った。さらにシーア派12イマーム派の現代ジハード理論については,昨年度からの継続調査地であるイランに加え,バハレーンでも資料収集と聞き取り調査を実施している。なお,当初計画していたサウジアラビアでの現地調査は,イラク占領下の混乱が波及し治安情勢が悪化したため,延期を余儀なくされたが,来年度以降,状況が好転し次第,実施する予定である。この目的を達成するため,過去2年間はそれぞれ中央アジアと中東を重点的に調査してきたが,3年目にあたる本年度は東南アジアのムスリムを重点調査対象とし,研究代表者と研究分担者1名がマレーシア半島部・島嶼部,インドネシア,ブルネイ,シンガポールでの現地調査を行った。これらの諸国では,スンナ派の現代ジハード理論に関する資料収集と聞き取り調査を行ったが,そこで明らかになったのは,特に2001年9月の米国同時多発テロ事件以降欧米や中東のムスリムの間で論じられ,強く意識もされてきたいわゆる"ISLAMAPHOBIA"(地球規模でのムスリムに対する差別・迫害)現象が東南アジアのムスリムにもまた深刻な問題として意識され,この差別・迫害に対する抵抗・対抗手段として,ウサーマ・ビンラーディン型のジハードを支持する傾向がますます強くなりつつあることであった。
体性感覚刺激による脳局所血流調節機構に関する研究

1.体性感覚刺激による大脳皮質局所血流の変化:皮膚の種々の部位に加えた非侵害および侵害刺激が大脳皮質局所血流に及ぼす影響をウレタン麻酔下のラットを用いて検討した。大脳皮質血流の測定には、継時的測定が可能なレ-ザ-ドップラ-法を用いた。レ-ザ-ドップラ-法による脳血流測定の確実性については、絶対値の測定の可能な水素クリアランス法との間に有意な相関があることを確認した。非侵害刺激としては歯ブラシによる約1Hzのブラシ刺激、侵害刺激としては鉗子によるピンチ刺激を顔面、背部、前肢、後肢の皮膚に20秒間加えた。ブラシ刺激は皮膚血流に何等影響を起こさなかったが、ピンチ刺激は血流増加反応を起こした。血流増加反応は特に前肢及び後肢刺激で顕著であった。ピンチ刺激による大脳皮質血流の増加反応が血圧増加を伴ったので、血圧増加による二次的効果であるか否かを検討した。ピンチ刺激が血圧上昇反応を起こさせないようにするため、上部胸髄レベルで脊髄を切断した動物において、前肢ピンチ刺激を行ったところ、血圧増加反応は認められなかったにも関わらず、皮質血流の増大が認められた。以上の事実から体性感覚刺激による脳血流の増加は血圧の二次的反応ではないことが明かとなった。2.体性感覚刺激による大脳皮質局所代謝の変化:体性感覚刺激による大脳皮質血流増加反応が脳代謝の変化を介する反応であるか否かを麻酔ラットを用いて検討した。後肢のピンチ刺激により皮質血流の増加反応が認められた状態において、同部位の代謝産物である乳酸の変化を測定したところ、乳酸量には全く変動が認められなかった。以上のことから、体性感覚刺激による大脳皮質血流増加反応は代謝の変化を介するものではないことが明かとなった。1.ラットの脳局所血流測定法の確率;脳血流の測定としてこれまで確立されている水素クリアランス法と近年開発されたレ-ザ-ドップラ-法を用い、脳皮質血流を測定した。水素クリアランス法は局所血流の絶対値を測定するのに適した方法であるが10分間に一度しか測定できず、従って断続的に血流を測定する事になる。一方レ-ザ-ドップラ-法は局所血流を継時的に測定する事が可能であるが、血流の絶対値についてはまだ問題があるとされている。ウレタン1.1g/kg麻酔下のラットを人工呼吸下におき呼気中のCO_2を約4%に保ち、血圧と体温を一定に維持した状態において、水素クリアランス法で求めた安静時の皮質局所血流は2237ml/100g/minであった。次いで脱血や頚動脈閉塞あるいは高炭素ガス刺激や下大動脈閉塞などによって高い脳血流や低い脳血流の状態を作り、その際の脳皮質血流を上記の二つの方法で測定し、その相関を求めた。両方法を用いて得られた脳皮質血流の値には有意な相関が認められた(p<0.01)。(文献1)2.ラットの海馬局所血流量の測定;レ-ザ-ドップラ-法を用いて麻酔ラットの海馬局所血流を測定した。ウレタン麻酔下のラットを用い、血圧、体温、吸気中CO_2を安定に保ち、海馬の局所血流を測定したところ、約2時間安定な血流が記録された。コリン作動性線維の海馬への投射が知られている中隔の電気的、化学的刺激により海馬血流の著しい増加が認められた。以上海馬血流が中隔に起始する内因性神経によって拡張性に調節されている事が示された。(文献2)3.体性感覚刺激による脳局所血流調節;レ

-ザ-ドップラ-法を用い、大脳皮質局所血流を継時的に記録し、皮膚の種々の部位に侵害刺激を加えたところ、皮質血流の増加が認められた。現在その機序を検討中である。1.体性感覚刺激による大脳皮質局所血流の変化(文献):皮膚の種々の部位に加えた非侵害および侵害刺激が大脳皮質局所血流に及ぼす影響をウレタン麻酔下のラットを用いて検討した。大脳波質血流の測定には、継時的測定が可能なレ-ザ-ドップラ-法を用いた。レ-ザ-ドップラ-法による脳血流測定の確実性については、前年度の本研究において、絶対値の測定の可能な水素クリアランス法との間に有意な相関があることを確認した。非侵害刺激としては歯ブラシによる約1Hzのブラシ刺激、侵害刺激としては鉗子によるピンチ刺激を顔面、胸部、前肢、後肢の皮膚に20秒間加えた。ブラシ刺激は皮膚血流に何等影響を起こさなかったが、ピンチ刺激は血流増加反応を起こした。血流増加反応は特に前肢及び後肢刺激で顕著であった。ピンチ刺激による大脳皮質血流の増加反応が血圧増加を伴ったので、血圧増加による二次的効果であるか否かを検討した。ピンチ刺激が血圧上昇反応を起こさないようにするため、下部頚髄レベルで脊髄を切断した動物において、前肢ピンチ刺激を行ったところ、血圧増加反応は認められなかったにも関わらず、皮質血流の増大が認められた。以上の事実から体性感覚刺激による脳血流の増加は血圧の二次的反応ではないことが明かとなった。2.体性感覚刺激による大脳皮質局所代謝の変化(文献):体性感覚刺激による大脳皮質血流増加反応が脳代謝の変化を介する反応であるか否かを麻酔ラットを用いて検討した。後肢のピンチ刺激により皮質血流の増加反応が認められた状態において、同部位の代謝産物である乳酸の変化を測定したところ、乳酸量には全く変動が認められなかった。以上のことから、体性感覚刺激による大脳皮質血流増加反応は代謝の変化を介するものではないことが明かとなった。
ハプティクス環境を用いた心臓の4次元視覚・触覚表現

外科分野では低侵襲手術やロボット手術などの高度な手術が広がりを見せる中、コンピュータ支援によるプランニングやトレーニングシステムなどの適用範囲の拡大が期待されている。しかし、現状のシステムは形成外科・整形外科などにおける硬組織に限定した手術計画や術後の予想などの用途にとどまっており、脳外科・胸部外科など幅広い診療科において、術前計画の支援や危機管理を通して患者のQuality of Lifeの向上へと繋がるシステムの開発が望まれている。これに対し、筆者らは手術シミュレーション開発プロジェクト:ActiveHeartを立ち上げ、Virtual Reality技術に基づいて軟組織を扱う手術においても効果的に術前計画を支援するシステムや難易度の高い手術手技を学習・訓練できるシステムの開発を行ってきた。本年度では、心臓や大動脈などの自律的な運動を伴う臓器を対象として、高精度かつ対話的な応答を返すVRシミュレーションを可能とする力学計算手法を提案及び開発し、C++の関数としてライブラリ化を行った。開発した力学計算モデルは、大動脈触診の際に血管壁に生じる変形と手元に返される反力を、有限要素法に基づいて高精度かつリアルタイムにシミュレートすることができる。仮想臓器のパラメータ設定や剛性マトリクスの計算は、前処理ソフトウェアの開発を行ってサポートする。また、開発ライブラリを力覚提示デバイスを備えた標準的なPCへと適用することによって、大動脈触診をシミュレートできるシステムを構築した。数例の大動脈弓モデルを作成して行った評価実験の結果、本システムが正常大動脈の硬さの認識や硬化部位の判定の練習に効果的であり、触診の体験及びトレーニングに有用であることが確認された。