hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳に関連した嗅覚系ニューロンの統合的解析

哺乳行動に必要な最小単位の嗅覚系ニューロン数を新生児ラットで調べた。嗅覚受容器ニューロンは正常値の約50%以上、嗅球投射ニューロンは正常値の約40%以上存在すれば、哺乳のための嗅覚機能は正常に維持されることが判明した。また、哺乳のための嗅覚情報は、嗅覚伝導路である外側嗅索を経由すること、さらに、新生児ラットの外側嗅索は切断後約2週間で機能回復し、哺乳可能となることが判明した。生後1日(P1)の新牛児ラットにおいて、哺乳のための嗅覚機能発現(Nipple searching)に必要な嗅覚受容器ニューロン(嗅細胞)数を測定した。一側の嗅球を除去し、他側の鼻腔にZnSO_4溶液を数回注入し様々な程度の嗅上皮障害モデルを作成し、哺乳の有無は、Nipple attachmentと胃内ミルクで判定した。鼻腔・鼻腔・嗅球の500μm間隔のパラフィン切片を作成し、嗅細胞のマーカーであるOlfactory Marker Protein(OMP)抗体を用いて、OMP(+)嗅細胞を測定した。正常・対照群は4969±197(n=5)であった。哺乳(+)群は、2457-4615(3586±251)(n=9)で、哺乳(-)群は、112-2398(11.71±345)(n=9)であった。正常・対照群のOMP(+)嗅細胞を100%とすると、哺乳(+)群のOMP(+)嗅細胞け49-93%で、嗅覚(-)群のOMP(+)嗅細胞は2-48%であった。約50%のOMP(+)嗅細胞が存在すれば、哺乳機能は維持されるものと結論された。同様に、新生児ラットにおいて、哺乳機能発現に必要な嗅球投射ニューロン(僧帽細胞)の定量化を試みた。P1ラットの右側の嗅球を除去し、左側の嗅覚伝導路(外側嗅索)をガラスマイクロピペットで様々な程度に損傷した。哺乳の有無は、同様にNipple attachmentと胃内ミルクで判定した。神経トレーサー(FG : Fluoro-Gold)を外側嗅索損傷部後方の梨状葉嗅皮質に注入し、軸索損傷を免れたFG(+)僧帽細胞を可視化した。哺乳機能で2群に分けられた外側嗅索損傷ラットについて、FG(+)僧帽細胞の数と分布を現在解析している。生後1日(P1)の新生児ラットにおいて、哺乳のための嗅覚機能発現(Nipple searching)に必要な嗅球投射ニューロン(僧帽細胞)の定量化を試みた。P1ラットの右側の嗅球を除去し、左側の嗅覚伝導路(外側嗅索:LOT)をガラスマイクロピペットで様々な程度に損傷した。哺乳の有無は、Nipple attachmentと胃内ミルクで判定した。神経トレーサー(FG:Fluoro-Gold)を外側嗅索損傷部後方の梨状葉嗅皮質に注入し、軸索損傷を免れたFG(+)僧帽細胞を可視化した。パラフォルムアルデヒド溶液で還流固定し、嗅球を含む脳を摘出した。嗅球・嗅索は、パラフィン切片(前頭断・5μm厚・100μm間隔)を作成し、FG注入部は、凍結切片(前頭断・50μm厚・100μm間隔)を作成した。嗅球投射ニューロンの定量化は、細胞核を有するFG(+)僧帽細胞を100μm間隔のすべての嗅球切片で計測し行った。哺乳機能で2群に分けられた個々の外側嗅索損傷ラットについて、すべてのFG(+)僧帽細胞を計測した。正常・対照ラットのFG(+)僧帽細胞は、3189,3209,3350,3409(n=4)であった。哺乳(+)ラットのFG(+)僧帽細胞は、1203,1360,1454,1534,1568,1583,1586,1641,1781,2046(n=10)であった。哺乳(-)ラットのFG(+)僧帽細胞は、460,569,1161,1296(n=4)であった。正常・対照群のFG(+)僧帽細胞の平均数を100%とすると、哺乳(+)群のFG(+)僧帽細胞は37-62%で、哺乳(-)群のFG(+)僧帽細胞は14-39%であった。以上の結果から、生後1日の新生児ラットにおいては、約40%の嗅球投射ニューロンが1側に存在すれば、哺乳のための嗅覚機能は正常に維持されるものと結論された。最終年度は、これまで未解決のままにしていた重要な2つの課題について検討した。(1)嗅覚中枢神経系は、嗅球-外側嗅索-嗅

皮質で構成され、嗅球投射ニューロン(僧帽細胞)が外側嗅索という嗅覚伝導路を形成して、嗅覚情報は周辺の嗅皮質(前嗅核・嗅結節・梨状皮質)へ伝えられる。以前に、外側嗅索の切断は嗅覚異常をおこさないという論文が報告された。本研究課題に直結する重要な事項であるので、十分な検討を加えた。成熟ラットの右側の嗅球を吸引除去し、左側の外側嗅索を嗅球後端から中大脳動脈までの様々なレベルで鋭利に切断し、水とシクロヘキシミド溶液を用いて嗅覚機能を調べ,中大脳動脈から外側嗅索切断部までの距離を計測した。その結果、中大脳動脈から2.5mmを基準として、嗅球に近い外側嗅索を切断されたラットは無嗅覚となり、嗅球から離れた外側嗅索を切断されたラットは嗅覚機能を有していた。新生児ラットでも検討した結果、嗅球に近い外側嗅索を切断されたラットは哺乳不能(無嗅覚)となり、嗅球から離れた外側嗅索を切断されたラットは哺乳可能であるという同様な結果が得られた。今回の研究から、外側嗅索の切断はその傷害部位により、嗅覚障害をきたす場合と嗅覚障害をきたさない場合があることが明確になった。(2)嗅球投射ニューロン(僧帽細胞)が、神経軸索(外側嗅索)の傷害により、神経細胞死をおこすかは重要なテーマである。以前に、嗅索全体の(外側嗅索を含む)切断で、僧帽細胞が細胞死をおこすとの論文が報告された。ニューロンの定量評価に影響を与える点で、本研究課題に直結する重要な事項であるので、十分な検討を加えた。成熟ラット並びに哺乳期(新生児)ラットの外側嗅索を切断し、1週後並びに4週後に、嗅球・脳の連続パラフィン切片を作成し、僧帽細胞数・僧帽細胞層の長さ・単位長さあたりの僧帽細胞数について計測した。その結果、切断側と非切断側で差がなく、細胞死は起こらないと結論された。詳細なデータは、研究成果報告書に記載するが、外側嗅索に限局した切断では僧帽細胞の細胞死は起こらないが、嗅索全体に及ぶ切断では僧帽細胞の細胞死が起こり、嗅球も約70%に萎縮することが明らかになった。
突然変異体を使ったプラナリア再生過程の解析

プラナリアは有性生殖でも無性生殖でも増殖し、かつ両増殖様式が人為的に制御可能である。無性的に増殖したクローン集団内に蓄積した変異は有性化そして有性生殖によって次世代(F1)に発現する。異常をもつ変異個体は無性生殖によって個体数を増やすことが可能である。多数のF1の中から、顕著な眼の形成異常をもつ2個体(Small black eye:Sbe,Kazume)と無性生殖ができない1個体がえられた。Sbe個体群は眼が尾方に後退する表現型をもち、新たに形成された眼も後退するために、最終的に無眼の個体になる。Sbe個体は脳の構造にも退化的な異常が認められ、頭部構造の維持に大きな傷害があると考えられた。Kazume個体群は最初、正常な2眼をもつものであったが、成長の過程で眼の数を徐々に増やし、5眼をもつ個体も観察された。過剰な眼は正常な眼の前方にすべて形成された。5眼をもつ個体の組織化学的な検査から、5つの眼の視神経は一カ所の視覚中枢に投射していることがわかった。Sbe,Kazume変異個体は眼の形成維持に複数の遺伝子が関与していることを示している。無性生殖のできない個体は人為的に切断することにより、個体数を増やすことができた。つまり、この個体群は再生に異常をもつのではなく、無性生殖が強く抑制されていると考えられた。遺伝子導入によって人為的にプラナリア変異個体を作ることは現在も試みている。
学校組織における「場」としての職員室に関する研究

1.職員室の実態についての質問紙調査研究小学校の校長及び教員対象の質問紙調査を郵送法により行った。調査対象となった校長は51名,学級担任は534名である。回答後の調査票は各自回収用封筒に入れて封をしたのち,学校ごとに郵送によって回収した。有効回収数は校長が44(86.3%),学級担任が408(76.4%)であった。(1)1日の平均的な職員室滞在時間は1時間以上2時間未満が最も多いこと、(2)職員室で行うと答えた割合が高い活動は,「校務についての打ち合わせ」(79.9%),「TTや少人数指導などについての打ち合わせ」(63.7%),「分掌校務の処理」(58.8%),「同学年教師間の打ち合わせ」(58.6%)と,打ち合わせと校務分掌活動が多く行われていること、(3)職員室はおおむね和やかで協力しやすい雰囲気であること、(4)職員室の改善については教育に関する図書情報機器の整備など環境整備を求める意見が多いことなどが明らかになった。本調査結果の概要は3.に示した報告書に記載したが、詳細な分析は今後論文として発表していく予定である。2.事例研究少人数学級編制、少人数指導などの改善に取り組んでいる小学校における職員室の雰囲気、教職員の活動実態等について訪問調査を実施した。少人数指導、少人数授業を積極的に実施している学校では職員室が臨機応変の打ち合わせの場所として有効に機能していることが明らかになった。3.報告書の作成3年間の研究成果(先行研究の検討、理論研究、歴史研究、調査研究)をまとめて報告書を作成した。明治期から昭和期までの,学校管理論・学校経営論(学校管理・経営に関する図書および雑誌記事)の中から,職員室に関する記述を抜き出し,職員室の内外の区切り及び職員室内部の秩序形成という観点から分析した。明らかになった主な内容は次のとおりである。1.明治期(1)場としての職員室は,元々教員の休憩室であったところに,授業準備,校務の処理,応接,物品保管などの多様な活動を含み込むことで成立した。(2)その背景には,教室の教授空間としての純化,聖職者論,家族的共同体主義があった。(3)職員室の内部は席次により官僚制的に統制されようとしたが,実態としては乱雑な面を持っていた。2.大正期昭和戦前期(1)校長室と職員室の緊張関係と職員室の民主化が論じられた。(2)教室観が転換し,諸活動の教室への分離が志向されたが,他方で職員室における統合性の強化も図られた。3.昭和戦後期(1)職員室で行われる諸活動を空間的に分離する考え方が出されたが,実態はそうならなかった。(2)その結果,職員室という場で諸活動が連結される構造が維持された。(3)諸活動の連結が空間と人間そのものを媒介として行われるので,人間関係がとりわけ重視され,そこから学校文化が形成されることとなった。理論的にいえば,職員室において教職員の諸活動が機能的にカップリングされるのではなく,構造的にカップリングされている。それが学校におけるカップリングのルースさをもたらしている。したがって,学校経営において職員室は戦略的に重要な場であり,場のマネジメントを中心とした経営が必要であることを示した。学校組織における「場」として職員室を捉え、その観点から理論研究と学校の事例研究(教員へのインタビュー)を実施した。理論研究においては、組織を「複雑反応過程」(complex responsive process)として捉えるイギリスのStaceyらの理論から、学校の組織・経営について検討した。「複雑反応過程」論は、複雑適応系の理論をアナロジーとして組織に適用する反面、ミードの自我論に依拠して相互行為を通じたアイデンティティの形成、更新を捉えている。「複雑反応過程」論では、組織における相互行為から秩序と個人が同時的に創発するものと捉えられている。個人の創発はいわば学習であり、学習を目的とする学校組織にはきわめて適合的な理論であることが明らかとなった。また、経営の成功のためには「関係性の質」、「十分豊かに結び付けられた人間の相互行為」が関わっていることが指摘されており、「場」としての職員室における教職員のコミュニケーションの在り方が学校経営にとってきわめて重要であることが示されている。事例研究を通じては、例えば(1)少人数指導に熱心に取り組んでいる学校においては職員室において授業の工夫などに関するコミュニケーションが比較的活発である、(2)学校によっては職員室の条件整備が十分でなく、情報の整理がなされにくい環境にある、などの状況が捉えられたが、一般化するにはまだデータの収集が十分ではない。このほか、前年度に引き続く歴史研究として、明治期の学校建築についての調査も行った。また、計画では職員室の実態についての質問紙調査を実施する予定であったが、いじめを理由とする児童生徒の自殺についての報道などにより学校内部のコミュニケーションが通常とは異なる状況になることが懸念されるとともに、調査に対して教職員がより敏感になることが予想されたために実施しなかった。教職員対象の質問紙調査は平成19年度に実施する予定である。

有効回収数は校長が44(86.3%),学級担任が408(76.4%)であった。(1)1日の平均的な職員室滞在時間は1時間以上2時間未満が最も多いこと、(2)職員室で行うと答えた割合が高い活動は,「校務についての打ち合わせ」(79.9%),「TTや少人数指導などについての打ち合わせ」(63.7%),「分掌校務の処理」(58.8%),「同学年教師間の打ち合わせ」(58.6%)と,打ち合わせと校務分掌活動が多く行われていること、(3)職員室はおおむね和やかで協力しやすい雰囲気であること、(4)職員室の改善については教育に関する図書情報機器の整備など環境整備を求める意見が多いことなどが明らかになった。本調査結果の概要は3.に示した報告書に記載したが、詳細な分析は今後論文として発表していく予定である。2.事例研究少人数学級編制、少人数指導などの改善に取り組んでいる小学校における職員室の雰囲気、教職員の活動実態等について訪問調査を実施した。少人数指導、少人数授業を積極的に実施している学校では職員室が臨機応変の打ち合わせの場所として有効に機能していることが明らかになった。3.報告書の作成3年間の研究成果(先行研究の検討、理論研究、歴史研究、調査研究)をまとめて報告書を作成した。
肝幹細胞単離および肝癌細胞との特性比較解析による肝癌幹細胞同定

1)肝幹細胞の特性解析と肝細胞株および肝癌切除標本との特性比較解析我々がこれまでに確立した浮遊培養法を利用して肝前駆細胞・幹細胞分画を分離したうえで、肝前駆・幹細胞分画と成熟肝細胞分画とのサブトラクション解析により肝幹細胞特異的表面抗原候補を6個に絞りこんだ。この表面抗原データをもとに、胎仔肝前駆・幹細胞に対する表面抗原プロファイルを作成したうえで、肝前駆・幹細胞分画の分離直後から培養過程での各段階でRT-PCR及び免疫染色にて遺伝子、蛋白の発現とその変化を検討した。さらに、フローサイトメーターを用いてcell sortingを行い、癌関連遺伝子やepigenetic modulationに関与する遺伝子などの発現状態をRT-PCRなどで検証中である。この検証結果をマウス肝細胞株およびヒト肝癌細胞株(Huh-7、HepG2など)とも比較解析を行っている。一方、京都大学外科学教室において集積されている肝癌切除標本に対して、肝幹細胞表面抗原の発現を免疫染色法により検証する予定であったが、同定中の肝幹細胞特異的表面抗原の中には特異的抗体作製が困難なものもあり、十分なデータ集積に至っていない。2)手術検体からの肝癌幹細胞分離ヒト肝細胞癌手術検体よりフローサイトメーターを用いて肝細胞癌幹細胞の単離が可能であれば、癌幹細胞とそれ以外の癌細胞との間で、RT-PCRや免疫染色、Western Blotting法などで上記の癌関連遺伝子やpolycomb遺伝子などの発現比較を行うほか、Brd-U uptakeや3H-thymidine uptakeにより癌幹細胞とそれ以外の癌細胞との間で増殖能の比較解析も行う予定であったが、肝細胞癌発症の背景肝が硬変肝であることが多く、組織線維化および細胞外マトリックスの豊富さから細胞分離が困難であり、有効なデータ収集に至らなかった。1)肝細胞癌および胆管細胞癌の細胞株における表面抗原の検討:ヒト肝細胞癌株であるHuH7, HepG2, Hep3Bおよび胆管細胞癌株であるSSP-25, HuCCT1, TFK1,0Z, RBEを用いて検討した.これまで癌幹細胞に発現しているとされている表面抗原CD24, CD34, CD44, CD45, CD49f, CD90, CD117(c-kit), CD133, CXCR4を検討した.これらの表面抗原で分画される細胞群を比較したものの,明らかに増殖度が高い分画は存在しなかった.そこで胆管癌に注目し,もし胆管癌に癌幹細胞が存在するならば未分化な細胞である肝前駆細胞とにた性質を持っているのではないかと仮定し,肝前駆細胞のマーカーであるAFPに注目した.2)レポーターベクターの作製:ヒトAFPのエンハンサーおよびプロモーターをともに有するハイブリッドプロモーターを作製し,これをEGFPの上流に組み込んだベクターを作製した.このベクターを5つの胆管細胞癌株に遺伝し導入し,それぞれ安定導入株を得た.3)胆管癌におけるAFP産生細胞が癌幹細胞であることの検討:5つの胆管細胞癌株由来安定導入株の内,RBEのみがAFPを発現し,かつEGFPをも発現していたため,これ以後はこのRBEを用いて検討した.EGFP陽性細胞はAFPを発現しており,陰性細胞はAFPの発現を認めなかった.EGFP陽性細胞は陰性細胞群に比べて有意に増殖活性が高く,さらに足場非依存性の増殖活性も有していることが示された.また,シングルセルソートにおいて,一つのEGFP陽性細胞からはEGFP陽性細胞群および陰性細胞群が出現してくるのに対し,一つのEGFP陰性細胞からはEGFP陰性細胞群しか認められなかった.以上より胆管癌においてAFP産生細胞が癌幹細胞である可能性が示唆された.1)肝幹細胞の特性解析と肝細胞株および肝癌切除標本との特性比較解析我々がこれまでに確立した浮遊培養法を利用して肝前駆細胞・幹細胞分画を分離したうえで、肝前駆・幹細胞分画と成熟肝細胞分画とのサブトラクション解析により肝幹細胞特異的表面抗原候補を6個に絞りこんだ。
脊髄後角における侵害情報伝達経路の解析及び麻酔薬・鎮痛薬の作用機序についての検討

本年度は昨年に引き続き、正常成熟ラットより後根を付した脊髄スライス標本を作成し、実体顕微鏡下で脊髄後角第2層(膠様質)ニューロンからブラインドホールセルパッチクランプ法により、同部位で視察される単シナプス性または多シナプス性興奮性シナプス電流(EPSC)・抑制性シナプス電流(IPSC)を記録し、記録チェンバー内に灌流投与したイソフルレン(吸入麻酔薬)やミダゾラム(静脈麻酔薬)の作用を観察した。イソフルレンは気化器を用いて混合ガスとともに攪拌させ、その投与濃度は実験後にガスクロマトグラフィーで確認した。また他の薬剤投与は、既知濃度の薬物を灌流投与することにより行った。脊髄後根は吸引電極を用いて刺激を行った。ミダゾラムは後根刺激により誘発される単シナプス性後根誘起EPSCの振幅に影響せず、多シナプス性EPSCの振幅を著明に抑制した。またイソフルレンも同様に単シナプス性後根誘起EPSCにはほとんど影響を与えず、多シナプス性EPSCを抑制した。一方、イソフルレンはストリキニン(グリシン受容体拮抗薬)存在下で記録されるGABA誘起の自発性IPSCの発生頻度には影響を与えなかったが、その時定数を延長させた。ミダゾラム投与下でも同様の結果が得られた。以上から、ミダゾラムやイソフルレンなどの麻酔薬は、末梢組織から侵害情報が伝達される一次求心性線維に直接作用せず、抑制性介在ニューロンに存在するGABA受容体を介することにより膠様質細胞のシナプス後膜の膜抵抗を演ずることで脊髄後角において抗侵害作用を発揮するものと考えられた。本年度は正常成熟ラットより後根を付した脊髄スライス標本を作成し、実体顕徴鏡下で脊髄後角第2層(膠様質)ニューロンからブラインドホールセルパッチクランプ法により、同部位で観察される単シナプス性または多シナプス性興奮性(EPSC)・抑制性(IPSC)シナプス電流を記録し、記録チェンバー内に灌流投与したミダゾラム(静脈麻酔薬)およびカルバコール(ムスカリン性受容体作動薬)、ネオスチグミン(抗コリンエステラーゼ剤)の作用を観察した。以上から、ミダゾラムは末梢組織から侵害情報が伝達される一次求心性線維に直接作用せず、抑制性介在ニューロンに存在するGABA受容体を介することにより膠様質細胞のシナプス後膜の膜抵抗を減じ、脊髄後角における興奮伝播過程で抗侵害作用を発揮するものと考えられた。また、力ルバコールおよびネオスチグミンは同様に後根誘起EPSCを変化させず、ストリキニン存在下で記録されるGABA誘起の自発性IPSC、ビククリン存在下で記録されるグリシン誘起の自発性IPSCの発生頻度を増加させた。またこの作用はムスカリン受容体受容体拮抗薬であるアトロピンで抑制された。このことから、カルバコールやネオスチグミンは脊髄膠様質細胞内において、ムスカリン受容体に作用することによりGABAやグリシンを含有する抑制性介在ニューロンの興奮性を増加させることにより、脊髄において鎮痛作用を発揮する可能性を示唆した。
新しい非侵襲ウロダイナミクス(膀胱内圧テレメトリー法)の開発

今年度の本研究課題は、引き続き膀胱内圧テレメトリー装置の開発とその実用化への道筋を立てることであった。外径6mm、長さ10mmの薄肉金属ベローズの軸上の一端にフェライト可動磁芯と固定コイルを配置し、他端に表面実装部品による発振回路(電池を含む)を大略6x6mmの両面回路基板に組み付けて配置し、この構造物全体をベローズの内部空間を封じ切る様に接着剤で固定してin-vitroテスト用の試作機を得た。全長は約18mm、発振周波数は約6MHz、軸上約20cmの距離におかれた直径15cm程のワンターンサーチコイルからインピーダンス整合回路を経て通信用短波受信機に計測可能な入力信号が得られ、積分時間0.10.2秒にて必要十分な信号対雑音比で外圧の推移に呼応する発振信号の周波数推移ないし、位相推移の測定が可能であった。これより、膀胱内圧テレメトリー装置は、in-vitroでは使用可能と判断した。使用したベローズが他の用途(加圧流体回路)の物の流用で、その寸法やバネ定数などの緒元が所望の設計値の物ではないため、可動磁芯、固定コイルおよび発振回路はベローズの中には収容出来ず、このため外径は外部尿道を通過し得るための6mmという目標値を達成したが、長手方向の寸法は10mm程度という目標値を達成できなかった。またベローズの肉圧に依存する圧力増分と周波数変位の関係は今後の最適化の課題である。今年度の研究成果は、今秋の日本ME学会に発表予定である。今後の課題は、ベローズとしてプラスチックないしセラミックの精密加工品を採用、磁芯、コイル、発振回路ともその内部空間に収容し、人体に使用できる試作品をまず完成させ、それを使用した実験動物によるin-vivoテストである。体腔内圧としての膀胱内圧は比較的おだやかで、また時間軸上では遅い現象の部類に属し、心血管系の経験するダイナミックな時変性圧力とは本質的に異なる。膀胱内圧の値域の最大値は100mm 150mm (1KPa1.5KPa)程度で、現象の時間推移の観測周波数は23Hz程度で、診断上必要とされる圧の軸の分解能はスパンの1/100もあれば十分である。この前提に基づき、本課題である「新しい非侵襲ウロダイナミクス(膀胱内圧テレメトリー法)」の開発に着手した。まず、平成15年度は、本課題に適合する寸法のカプセルの中にベローズないしダイヤフラム式の感圧変位機構に磁芯を搭載した可変インダクタンスコイルと、発振回路と、最小クラスの1次電池を組み立て収容する事を目標にして実験的試作品の作成に取り掛かった。そして、背後室が封じ切りのベローズないしダイヤフラム構造の作成により静圧を変位に変換して可変インダクタンスを得、それによる可変周波数発振器を発信源として、膀胱内に送り込む事ができる体腔内留置型のテレメーター発信器の実用化を試み、4倍および2倍の拡大モデルにより披能を確認し、その実用化の見通しを得た。現在の問題点としてはこの目的に適った柔軟で強靭なプラスチック薄膜から成るベローズの実現と、また暫時溶解する材料による遅延解放手段としての飴の開発が課題であり、これらの検討も同時に行った。平成16年度は早期に等倍試作モデルを完成させ、それに遅延解放手段としての飴を組み込み、実際の臨床現場で使用できる試作品の作成に全力をかけ、実験動物にて体腔内留置型テレメーター発信器の実用化に向けたデータ集横を施行する予定である。
ネットワークにおける省電力化を考慮したトランスポートプロトコルの開発

ネットワークのトラヒック増加に伴う電力消費量の増大に対応するために,本課題では端末間の流量制御を担当するトランスポートプロトコルを対象とし,スイッチの省電力化機能を考慮した通信制御手法の開発を行った.ネットワークのトラヒック増加に伴う電力消費量の増大に対応するために,本課題では端末間の流量制御を担当するトランスポートプロトコルを対象とし,スイッチの省電力化機能を考慮した通信制御手法の開発を行った.ネットワークのトラヒック増加に伴う電力消費量の増大に対応するためには,ネットワーク機器を構成する部品の省電力化だけでなく,通信を担うネットワークの各層でも有効な省電力化手法を開発する必要がある.そこで本課題では,端末間の流量制御を担当するトランスポートプロトコルを対象とし,省電力化を考慮した通信制御手法の開発を行う.特に提案手法では,効果的な省電力化の実現を目指して,すでに取り組みが始まっているネットワーク中継機器の省電力化機能と連携して動作することを検討している.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)関連研究調査無線通信に適応したものや高速転送を可能とする手法など,フロー転送制御手法に関する先行研究を調査し,提案手法に活用できないかどうかを検討した.(2)シミュレーション評価体制の構築提案する省電力化を考慮したトランスポートプロトコルの設計開発と,評価を行うためのシミュレーション環境を構築した.連携を考慮する省電力化手法としては,本課題実施者らが関連研究として取り組んでいる,トラヒック特性に応じてスイッチ間のリンク容量を動的に制御して省電力化を目指す機構をシミュレータに導入した.(3)既存の省電力化手法との連携方法の検討(2)で構築したシミュレーション環境を用い,関連研究で提案しているリンクの転送性能を制御する手法が標準的なトランスポートプロトコルであるTCPに与える影響について調査を行った.その結果,省電力化性能はリンクの転送容量の制御だけでなく,往復伝搬遅延時間からも大きな影響を受けることが分かった.よってリンク容量を効果的に制御することができるように,通信相手からの応答時間を考慮にいれた流量制御を行う必要があることが分かった.ネットワークのトラヒック増加に伴う電力消費の増大に対応するためには,ネットワークの構成技術を対象とした省電力化手法の検討が必要である.しかし,端末間トラヒックの流量制御を担当しているトランスポートプロトコルについては,その省電力化への対応は十分に研究されていない.そこで本課題では,ネットワークの中継機器で取り組みが始まっている省電力化機能を十分に引き出すことができるようにトラヒック流量を制御する,トランスポートプロトコルの開発を行う.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)関連研究調査とフロー制御手法の検討CUBIC,TCP Vegas,Compound TCPなどのフロー転送制御手法を調査し,特徴を整理して得られた知見を元に,ネットワーク中継機器での動的な転送制御を考慮に入れたEnd-to-End間のフロー制御手法を検討した.(2)既存の省電力化手法との連携方法の検討関連研究で提案している,省電力化のためのトラヒックに応じた動的な転送制御手法との連携方法について検討した,ネットワーク中継機器の転送容量が動的に変化するため,端末は通信開始時に中継機器から設定されている転送容量,および到着トラヒックの推定量の情報を得ることにした.これにより,端末は中継機器における通信状況を考慮に入れて通信を開始することが可能となる.(3)シミュレーション評価到着するトラヒックに応じて動的に転送容量を制御するネットワーク中継機器をシミュレータ内に実装し,提案するフロー制御を導入したトランスポートプロトコルの性能評価を行った.その結果,既存のTCPでは中継機器の転送容量制御と協調できないため,パケット廃棄が発生し通信品質が大幅に低下してしまうことが分かった.一方,提案手法では通信品質に悪影響を与えることなく,転送容量を徐々に増減させることができることが分かった.(4)プロトタイプシステム作成の検討提案フロー制御手法の有効性確認のため,転送容量を動的に制御できる実機のプロトタイプを作成した.
中国企業の経営活力に関する研究

1中国の成長企業に関する基礎的データの収集と整理中国の「ハイテク企業」と郷鎮企業の経営について、企業家・経営者の経歴、経営理念、事業展開、組織の発展等に関する相互の関連性を析出するため、日本・中国・米国の先行理論研究に関する基礎資料と、中国発行の学術雑誌・専門紙(新聞等)に掲載された中国企業の実態に関する情報を、収集・整理した。2中国企業の経営活力の源泉に関する仮説モデルの提示と予備的検証上記のデータに基づき、中国の成長企業にみられる特徴の析出と類型化を試みた。ここで、経営活力の源泉を構成しうる諸要因とそれを現実化させる客観的な機構とに着目し、〈企業家・経営者の「意識構造」が企業の意思決定メカニズムと経営管理メカニズムを媒介にして経営活力を創出させる〉という仮説モデルを提示した。また、典型的な個別企業を事例に、「意識構造」と意思決定メカニズム・経営管理メカニズムの関連に関する分析を行い、仮説の予備的検証をした。その結果、「意識構造」が、「伝統的な人脈意識」と「先進的な企業家精神」との融合形態をとって、意思決定と経営管理に対し相対的に大きな影響を与えている状況が描出された。3今後の研究展開に関する計画(1)企業グループの事業管理に関する理論的な再検討。(2)「共に豊かになる」という理念、先進的な管理技法の導入意欲、華人的な精神風土の、「意識構造」における融合状況と、中国古典管理思想の新展開に関する検討。
放射光Ｘ線回折を用いた強相関電子系物質の平衡状態の研究

放射光X線回折を用いた精密解析を通して,強相関電子系物質の平衡状態の観測を行った。スピンと軌道の自由度が極低温まで凍結しない平衡状態を維持するという学術的に重要な量子液体状態を銅酸化物の構造物性研究によって得られた。この量子液体状態は,ヤン-テラー活性な二価の銅イオンにおいて数千度のエネルギー利得を得られる対称性の低下を抑えて実現しており,固体物理の常識を覆す大きな発見となった。更に,特異な結晶構造中の軌道分裂を利用した蛍光体の開発,希土類元素の含有量を極力抑えた40K級の転移温度を持つ鉄砒素系超伝導体の発見など,応用上も重要な新規物質開発に多大に貢献することが出来た。本研究は,最新の放射光X線散乱実験技術を駆使して、構造的観点から強相関物質の電子状態と量子物性の発現機構を明らかにすることを目的として、精密測定を目指した電子密度解析を行ってきた。単結晶を用いた放射光X線回折実験はSPring-8において、行っている。今年度は、分子性導体の精密解析を行うことによって,主に物性を司るHOMOレベルの分子軌道が観測可能かどうかを検証した.最も古くから知られている擬一次元分子性伝導体の一つである-(TMTTF)2PF6を取り上げた.この系は,最近10年くらいの様々な研究によって-on siteの電子相関によるMott絶縁状態とsite間の電子相関による電荷秩序状態がある温度範囲で実現していることがわかっている,一方,中性子実験まで行った報告があるにも関わらず,この電子状態の変化は回折実験によって捉えられていなかった.我々は,放射光による測定と精密な解析によって,この電荷秩序を定量的に決定することができ,MRや電子スピン共鳴などの測定結果とほぼ同じ電荷分布を直接求めることに成功した.更に,この電荷の不均化がHOMO軌道の分布している分子内のC2S4部分に殆ど偏っていることが定量的に求められた.一方で,銅酸化物における量子スピン液体の研究を行った.当初は精密解析を行ってその電子状態を明らかにする目的で研究を進めたが,この系の本質はフラストレーションによる乱れがCu-Sbの双極子配置に生じているということが,散漫散乱の解析によって明らかとなった.スピン液体のような量子液体状態は通常は乱れに対して弱く何らかの安定相に相転移するが,この系では特異的に,軌道とスピンの協力現象によって極低温まで量子液体状態が実現しているという極めて興味深い結果を得た.論文はScienceに受理され,印刷中である.放射光X線回折を用いた精密解析の精度と効率向上に向けた実験を行う。本年度は、以下の物質の平衡状態の観測を精密に行った。ここでは代表的な二つについて大きな成果を上げることが出来たので述べる。一つ目は、量子液体状態を示す銅酸化物の構造物性研究である。2価の銅イオンはS=1/2のスピンをもっているが、三角格子を組んだフラストレーションによるスピン液体状態の報告が未だない。この候補物質について、ヤンテラーイオンである銅の軌道状態を電子密度解析によって明らかにしようと試みて実験を行ったところ、最初の想定とは全く異なり、銅の軌道がスピンと共に液体状態になっている可能性を発見した。この成果はScienceに掲載された。二つ目は、黄色蛍光体の結晶構造の同定と発光機構の解明である。現在世界的に主流となっている白色LEDは青色LEDと黄色の蛍光体により作成されているが、色むらやまぶしさなどの影響から一般照明に十分普及していない。我々は、青色光を吸収せずに紫外光を黄色に変換する蛍光体新物質を発見し、結晶構造と結晶場の評価によって発光機構までを明らかとした。この性質は、平衡状態にあるEuイオンが複雑な電場勾配を感じることで、大きなストークスシフトを持つことにより実現していると説明される。蛍光体の設計指針が示されたことからも、本研究は新しい物質探索に大きな影響を与えることが期待される。この成果はNature Comms.に掲載された。なお、以上の物質群の物性同定には本年度導入した元素分析装置が重要な役割を果たし、相分離や不純物による物性同定のミスを回避できたことを特筆する。放射光X線回折を用いた精密解析を通して,強相関電子系物質の平衡状態の研究を行うことが本研究の目的であり,そのための測定装置の高度化,解析手法の開発及び興味深い物性を示す物質群の測定を行ってきた。すなわち,SPring-8の高エネルギーで高品質の放射光X線を用いた世界的にも他に類のない高精度のデータを観測可能な大型イメージングプレート回折計を用いた構造物性研究である。

研究期間内には多くの物質群の測定を行ったが,特異な結晶構造中の軌道分裂を利用した酸化物蛍光体の開発,希土類元素の含有量を極力抑えた40K級の転移温度を持つ鉄砒素系超伝導体の発見など,応用上も重要な新規物質開発にも多大な貢献が出来た。特に最終年度の今期は,スピンと軌道の自由度が極低温まで凍結しない平衡状態を維持するという学術的にも注目度の高い量子液体状態を示す銅酸化物の構造物性研究を集中的に行った。この量子液体状態は,数千度のエネルギー利得を得るために対称性の低下を生じるヤン-テラー活性な二価の銅イオンにおいて実現しており,固体物理の常識を覆す大きな発見である。この銅酸化物系では,軌道秩序を生じる相と低温まで軌道液体を保持する相との対比を行うことが出来たために,その発現機構の解明は比較的簡単であると予想して研究を進めたが,極めて特異な電子状態であるために,その研究は難解を極めており,現時点では単結晶を用いた各種物性測定を結集した論文を投稿中である。また,これらの研究を起点として,特に強相関電子系における電荷揺らぎの重要性がクローズアップされてきて,励起子絶縁体の圧力下超伝導の発現機構解明など,更なる研究展開が始まっている。26年度が最終年度であるため、記入しない。構造物性26年度が最終年度であるため、記入しない。放射光を用いた結晶構造研究の中で、単結晶を用いた精密解析を行うことができる装置は世界的に見てもあまり類を見ない。そのような中で、SPring-8において単結晶精密解析の測定が可能となり、有機系,無機系を問わず様々な試料について重要な成果が上がりつつある。Spring-8の放射光の特性と我々の装置立ち上げの経験とを鑑みて,このような短期間で重要な知見が得られていることは,当初の計画を超えて順調に進んでいると言える。超精密解析を行うための、様々な物質群の実験を行うことで全く新しい現象を発見することが出来たことが本年度の大きな実績であるが、結晶場の観点が物性を理解するうえで重要なパラメータになっていることが分かってきた。この観点から、例えば電子相関によるMott絶縁体のTi酸化物におけるd電子の軌道状態を精密に議論しようとすると、最近接の酸素のクーロンポテンシャルだけでは軌道状態が再現できないことが、精密解析の結果からわかってきた。これが、蛍光体の発光原理や軌道液体といったエキゾチックな物性の発現にも影響を与えていることから、精密解析の方向性が当初の予想よりもはるかに広く展開していることが分かってきた。これらの成果は、この分野の研究の方向性を大きく左右することとなる。当初の計画では,強相関物質中の平衡状態を明らかにするための超精密解析を行うこととなっており,この点については先に述べたとおり順調に進んでいる.一方,例えば超伝導のように本質的に乱れが内在していても量子状態が保持されているという,ギャップを持つ電子状態が系の本質を決定するということが分かってきた.このような系については,回折実験だけでは十分な物質の解釈を得ることができないために,ミクロなプローブと元素分析を組み合わせることによって,その物質の特性を議論する必要がある.特に,組成比による臨界点があるような物質における秩序変数を明らかにすることほ,強相関系の物質における量子状態の理解に必要不可欠であり,本年度からはこれらの方向も視野に入れた研究を進める計画である.現在、遷移金属イオンの軌道秩序状態、分子性結晶における分子軌道の空間分布状態などの実験結果が蓄積されつつある。
トンブリー朝、初期ラタナコーシン朝(1768-1854)タイにおける対清関係

平成15年6月31日から8月4日、9月22日から11月4日の期間において、タイ国立図書館古文書室、タイ国立公文書館において、トンブリー朝(1768-1782)、初期ラタナコーシン朝期(1782-c.1854)のシャムの未公刊史料を閲覧した。閲覧した史料の内容は、主として該当時代のシャムにおける対中交渉、華人の社会的活動、シャムの対外関係一般に関するものである。これらの史料のうち特に重要なのは、第一にシャムの対中朝貢終了期にあたる1840年代から1850年代にかけての、シャムの対外関係に関する史料である。対中関係をも含むこれらの史料は、シャムが中国と西欧列強との政治的な衝突をどのように受け止めた結果、中国との伝統的な朝貢関係を停止する判断を下したのかを知る上で欠くことのできない史料である。また第二に、初期ラタナコーシン朝時代のシャムの華人層の社会的活動を記した史料群も重要である。華人人口の国内における増加とその社会的活動の発展が、シャムの支配者層の対中観にどのような影響を与えたのかを今後分析していく必要がある。また上記の期間中、10月13日から19日の間は、台湾故宮博物院図書文献館において、档案史料を閲覧した。同図書館において閲覧した史料のうち最も重要なものは、1767年のアユタヤの崩壊後から1782年の現王朝成立時にかけてのシャムの対中交渉を記した一連の史料である。これらには、シャム側の王朝年代記等の史料に記載されていない当時のシャムの政治的状況が記されているため、上述したシャム側史料ともあわせ検討していくことによって、該当時代のシャムの政治史、対外交渉史を構築する際に重要な役割を果たすと思われる。史料調査としては、第一に、平成14年10月9日より22日の間、北京第一歴史档案館においてタイ-清朝関係に関する軍機処档案類を閲覧した。その結果、実録等の公刊文書に記載されていない内容を含む档案が見出された。第二に、4月3日より7月1日、11月28日より平成15年2月25日の計約半年間にわたって、昨年度に引き続き、バンコクのタイ国立図書館古文書室においてラタナューシン朝初期(c1782-1856)の未公刊文書のうち、主として対清関係、タイ国内の華人層の社会的活動に関する史料を閲覧した。また、バンコクにおける華人グループの集住地域における、仏教寺院を中心とした歴史的建築物に関する調査を行った。集住地域と結びつきを持つ建寺の由来、中国の影響を受けた建築・美術様式、華人の社会的活動を描いた壁画の題材等が検討対象である。これらの建築、美術は文字史料に現れないトンブリー朝、初期ラタナコーシン朝を中心とする華人グループの影響力を検討する題材となる。来年度においては、タイ国立図書館所蔵のタイ語未公刊史料および、第一歴史档案館のタイ-清朝関係档案のうち未読部分を、台湾故宮博物院図書文献館の档案とも比較しつつ閲覧してゆくことを予定している。また、タイにおける華人グループに関する史跡についてバンコクにとどまらず、タイ国内の他地域、特に対清ジャンク交易を中心とした華人グループの活動に深い関わりを持つ、南部、東海岸部においても行ない、研究対象期のタイ清関係に関し、特に政治的・文化的側面について検討していきたい。
プラスミンを用いた化学的硝子体切除の開発

プラスミンによる化学的硝子体切除の可能性を検討した。まずヒト血漿から純度が高く、活性の高いプラスミンの精製を試みた。ヒト血漿をplasmin affinity cartridgeを用いて精製したプラスミノーゲンをストレプトキナーゼにより活性化し、活性プラスミンを得た。ヒト血液から精製された最終生成物は3.75U/mlのプラスミン活性を有していた。精製されたプラスミンは2次元電気泳動で単一のタンパクとして確認され、プラスミン以外のタンパクはほとんど検出されず、今回の精製法で、患者血液から非常に純度が高く、活性の高いプラスミンが簡便に精製されることが判明した。プラスミンによる化学的硝子体切除術の有効性と安全性について白色家兎を用いて検討した。白色家兎の硝子体内に4U/0.1ml(4U群)あるいは1U/0.1ml(1U群)のプラスミンあるいはPBS/0.1ml(対照群)を注入した。投与前と投与翌日に、前眼部の細隙灯顕微鏡検査および眼底検査、ERG検査を行った。その後、眼球摘出し、組織学的に検討した。対照群では眼内に炎症を認めなかった。1U群では3眼中1眼に前房炎症を認めたが、硝子体混濁は認めなかった。4U群では前房炎症と硝子体混濁を全例に認めた。走査電顕による網膜表面の検討では、対照群全てに硝子体線維の付着を認めたが、1U群および4U群ではほとんど硝子体線維を認めなかった。RE染色ではいずれの標本にも網膜に異常を認めなかった。ERG検査では、注入翌日のA波の潜時および振幅には3群の間に差を認めなかった。注入翌日のB波の潜時および振幅においては4U群では対照群に比べ優位に低下していた。本研究の結果、ヒト血液から高純度のプラスミンが精製可能であり、化学的硝子体切除に安全にかつ有効であることが判明した。近年網膜硝子体疾患の治療に適応が拡大されている硝子体手術の安全性と効率を向上させるために、化学的硝子体切除が有望視されている。化学的硝子体切除に用いる酵素として、プラスミンが期待されているが、感染の危険性を現ずるために患者血液からの精製が望ましい。本研究は患者血液から簡便に純度の高いプラスミンを精製する方法を確立し、その有効性と安全性を検討することが目的である。本研究の最初の段階として、平成15年度の研究では、ヒト血漿から純度が高く、活性の高いプラスミンの精製を試みた。採取した血液30mlから分離した血漿をplasmin affinity cartridgeを通し、血漿中のプラスミノーゲンを吸着させた。リン酸緩衝液で余剰な血液中の蛋白を洗浄した後に、イプシロンアミノカプロン酸(AMICAR液)をカラムに通すことにより吸着しているプラスミノーゲンをaffinitycartridgeから遊離させ、回収した。活性の高いプラスミノーゲンを得るために、回収したプラスミノーゲンをコンセントレーターカートリッジを通し、濃縮した。最終的に得られた高純度プラスミノーゲンをストレプトキナーゼにより活性化し、活性プラスミンを得た。プラスミンの活性はリジンバッファーに溶解した基質D-Val-Leu-Lys PNAを用いて分光吸光度計を用いて測定した。家兎血液を用いて同様の実験を行ったが、プラスミン活性はほとんど得られなかった。

今回の精製法で、患者血液から活性の高いプラスミンが簡便に精製されることが判明した。難治性網膜硝子体疾患の治療法として、硝子体手術の重要性はますます高くなっている。黄斑円孔などの比較的手術手技の容易なものから若年者の増殖性硝子体網膜症や増殖糖尿病網膜症などの非常に高度な手術手技を要するものまで幅広い適応があるが、難治性の疾患では熟練した術者であっても網膜上の増殖膜の完全案除去は容易でない。従来の剪刀や鑷子を用いた機械的な手技に加えて、硝子体や網膜硝子体の接着に深く関与している細胞外基質を分解する酵素を用いた化学的硝子体切除の開発が望まれている。化学的硝子体切除の有力は候補として、プラスミンに着目し、患者血漿から純度の高いプラスミンを精製することを目的とした。ヒト血漿中のプラスミノーゲンをplasmin affinity cartridgeに吸着させ、イプシロンアミノカプロン酸(AMICAR液)によりより吸着しているプラスミノーゲンをaffinity cartridgeから遊離させ回収し、コンセントレーターカートリッジを通すことによりプラスミノーゲンを濃縮し、ストレプトキナーゼを用いてプラスミンに変換し、高い活性のプラスミンを得た。プラスミンの純度を確認するためにプロテオミクスで用いられている2次元電気泳動の手法を用いて検討した。ヒト血漿から精製されたプラスミンは2次元電気泳動で単一のタンパクとして確認され、プラスミン以外のタンパクはほとんど検出されなかった。非常に純度の高いプラスミンを精製することができたので、これを動物実験に用いて安全性を確認した上で臨床応用に対するできる可能性がみられた。白色家兎を全身麻酔下に、前眼部の細隙灯顕微鏡検査、眼底検査を行ない、異常のないことを確認した上で、網膜電図を測定した。その後、硝子体内に右眼に4U/0.1ml(4U群)あるいは1U/0.1ml(1U群)のプラスミンを注入し、左眼に対照としてPBS/0.1ml(対照群)を注入した。翌日に、プラスミン投与前と同じ検査を行った。その後、眼球摘出し、ヘマトキシリン・エオジン(HE)染色および走査電顕で組織学的に検討した。対照群では6眼全てで前房に炎症を認めず、硝子体内も清澄であった。1U群3眼中前房炎症を1眼に認めたが、硝子体混濁は認めなかった。4U群3眼中では前房炎症を全例に認め、硝子体混濁も全例に認めた。走査電顕による網膜表面の検討では、PBS注入の6眼全てに硝子体線維の付着を認めたが、1U群3眼中2眼および4U群3眼中2眼ではほとんど硝子体線維を認めなかった。HE染色ではいずれの標本にも網膜に異常を認めなかった。網膜電図の検討では、注入翌日のA波の潜時は4U群9.90±1.08ms、1U群10.50±1.67ms、対照群9.65±1.19msで3群の間に差を認めなかった。注入翌日のB波の潜時は4U群35.00±4.33ms、1U群29.20±5.28ms、対照群26.65±4.61msで4U群では対照群に比して優位に潜時が延長していた(p=0.035)。注入翌日のA波の振幅においては3群の間に優位な差を認めなかったが、B波の振幅においては4U群66.67±5.77μV、1U群121.11±22.19μV、対照群137.22±24.08μVで、4U群では対照群に比べ優位に低下していた(p=0.002)。
初期鶏胚における組織間相互作用関連蛋白(r1蛋白)の発現と局在の解析-分子生物学的手法による抗r1抗体の作製と免疫組織化学-

申請者らによってクローニングされ“r1(2.1a)と名付けられたcDNAは、鶏胚心臓の形態形成において重要な役割を果たす組織間相互作用関連分子をコードしていると考えられる。本研究では、このr1 cDNAの一部852bpをSmaIおよびHincII sitesでクローニングベクターより切り出し、pGex-2T発現ベクターのSmaI siteにreading frameが合うように組み込んだ。これによってXL1-blueをトランスフォームし、1mM IPTGによる誘導によりglutathione S-transferase(GST)とr1蛋白の融合蛋白を発現させた。グルタチオンアフィニティーカラムによって融合蛋白を精製し、さらにトロンビン処理を行いGST部分とr1蛋白部分を解離させ、再度同アフィニティーカラムを通すことによってr1蛋白を得た。濃縮後のr1蛋白を抗原として家兎を免疫した。抗血清はprotein Gおよびr1蛋白固定化カラムを用いそれぞれIgG画分とリガンドアフィニティー精製抗体とした。得られた抗体を用いてのWestern blot解析の結果、r1のcognate蛋白が130kDaであること、および、in vitroでの心臓内皮・間葉トランスフォーメーション誘導活性のある心臓細胞培養上清中にr1蛋白が存在することが明らかになった。また、発生ステージ13・24の鶏胚未固定凍結切片上での蛍光抗体法によって、r1蛋白が鶏胚心臓の内皮・間葉トランスフォーメーションとほぼ同期して発現していること、および、組織間相互作用が活発であるとされる幾つかの部位(例えば、神経管floor plateと脊索)に発現していることが明らかになった。これらの成果の一部は、本報告書別項に記載したとおり、学術雑誌に論文報告を行った。また、他の一部については、現在、より詳細な検討を継続しており近く報告を行う予定である。
人工筋肉を用いた、麻痺手を動かすシステムに関する研究

岡山大学で開発した人工筋肉を用いて、頚髄損傷患者や筋委縮性側索硬化症(ALS)患者などの麻痺した手指を動かすシステムを研究・開発しました。まず、代表的日常生活動作遂行における指先に必要な圧力を計測しました。必要とする圧力を計測することで、必要最小限の力を発揮できる人工筋肉を装着した装具・器具を新たに作成し、ピンチ動作や把持動作を行いました。患者に合わせた装具を実際に装着してもらい、改良点を見出し製品化を目指しました。ADL上で行われる動作について、指先にどの程度の圧力が必要であるかを研究する目的で、指先に圧センサーを装着し、測定した。母指、示指、中指の3指で持つように行った。3指で行う理由は、人工筋肉で動作を再現する場合に、3指による把持動作を原則としたからである。書字動作、フォークで刺して持ち上げる、スプーンで掬う、水の入ったコップを持ち上げるなどの動作を行い、それぞれ3指にかかる圧を測定した。詳細は別に報告するが、母指、示指、中指にかかる圧の割合は個人差が大きいが、0.52.0kg/cm2程度であった。麻痺手を動かせるためのシステムとして、試作を繰り返し、手に装着する装具を作成した。構造としては、母指を対立位に固定し、示指および中指が母指に向かって動くものとした。人工筋肉は伸展屈曲タイプを用い示指、中指の背側に付けた。装具自体は軽量なプラスチック製で表面は柔らかい。母指と、示指、中指の間には、人工筋肉が作用する以前には、開いている必要がある。その位置を得るために、ばねを用いて開き度を得た。把持動作を行い、把持したものを移動させるためには、ばねの力に対抗し、指先に必要な力を供給しなければならない。できるだけ軽く、必要最小限の大きさの人工筋肉で必要なカを供給したい。現在は、1本の指に2本の人工筋肉を装着している。指先の圧測定が終了予定であるので、結果を考察して、人工筋肉の配置、大きさを検討する必要がある。20年度には、装具を完成させ、患者さんに実際に装着して、実験したい。人工筋肉を用いた、母指、示指、中指の3本の指で把持する装置を作成し、麻痺した手を動かせることを目的に研究を行った。まず、3指の先端にどのぐらいの圧力が作用できると、日常生活動作を行えるかを調査した。測定には、圧センサーを動作時に指先に装着して用いた。測定した動作は、スプーンを用いての食事動作、フォークでウインナーを刺して口に運ぶ、湯呑に水を入れ口に運ぶ、鉛筆で字を書く、キーボードをたたくなどの動作であった。結果として、各指に必要な圧力は、スプーンで掬う(2.9N)、フォークで刺して口に運ぶ(18.ON)、コップを把持して呑む(17.4N)、字を書く(28.9N)、キーボード操作(33.3N)であった。伸長型彎曲空気人工筋1本による出力は140mm長で500kPaで20Nであり、3本用いることで日常生活動作の遂行が可能であることがわかった。手の把持動作の場合、母指と、示指・中指は対立位になることが必要である。そのため、対立装具に人工筋肉を装着した装具を開発した。脊髄損傷患者あるいは片麻痺患者に装着し、把持動作を実際に行った。実際に麻痺のある患者に装着するには、まず変形した指それぞれを装置に沿わせることが必要である。実際に装着するのに苦心した。また、3本の対立位にある指による把持装置のみならず、グローブ型の訓練装置も開発した。岡山大学の人工筋肉を用いた麻痺手を動かせる装置の特徴としては、1本1本の指が独立して動くことが可能であるところであり、その特徴を生かすべく、グローブ式の装置も作成した。グー、チョキ、パーなどの動作や究極的にはピアノが弾けることを目指す。現在グローブの素材、装着方法、出力の増大、コンプレッサーの縮小化など問題点は数多くあるが、解決すべく取り組んでいる。患者の訓練用として、患者自身が操作して麻痺手の訓練を行えるようになることが目標である。