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公教育における宗教教育-アメリカ合衆国の現状に関する調査研究

平成14年と平成15年、米国テネシー州ナッシュビル市とカリフォルニア州サンフランシスコ湾岸地域において、標記研究課題についての調査を行った。多文化・多宗教社会であるアメリカにおいては、公立学校は父母の価値観を反映し、ときには厳しく対立する「戦場」になる場合も多い。日本と比べて、多様なものが共存していくための教育の緊急性は極めて高い。アメリカにおける政教分離は国教樹立の禁止、すなわち公的機関において特定の宗教を特別に扱うことの禁止であり、宗教の否定ではない。広範なアメリカ世論は公立学枝において宗教に「ついての」教育がなされることを支持している。しかし、1962年の連邦最高裁の判決以降、公立学校においてはほとんど宗教教育が行われていないのが現実である。公立学校において宗教についての教育を行う場合の障害となる、教師への教育、適切な教材などの問題に取り組んでいるのは、政府や学校管理者ではなく、NGO組織である「憲法修正第一条センター」である。ここにアメリカの民主主義の力を見ることができる。今後移民の増加により、多文化・多宗教的状況が進むことが予想される日本が、宗教が国際政治の重要な要素となっている世界において平和的共存を実現するためには、公立学校における宗教に「ついての」教育の必要性は、ますます増加すると思われる。1.平成14年9月、11日間にわたって、アメリカ合衆国テネシー州ナッシュヴィル市およびチャタヌーガ市において、研究課題についての調査を行った。2.ナッシュヴィル市においては、おもにヴァンダービルト大学の教育学、法学、宗教学の研究者にインタビューを行い、アメリカにおける公立学校における宗教教育の現状について聞き取り調査と資料収集を行った。3.ヴァンダービルト大学の大学内にある"Freedom Forum"を訪問し、資料収集とインタビューを行った。同Forumは、米国憲法修正第1条(政教分離・信教の自由・表現の自由)をアメリカにおいて実質化するためのNGO機関であり、研究課題についての重要な情報を入手することができた。4.ナッシュヴィル市教育委員会の教育長とインタビューを行い、ナッシュヴィル市の公教育における宗教教育の現状についての情報を得ることができた。南部のナッシュヴィル市においても、近年、イスラーム教徒の住民の増加など、「多文化・多宗教的」状況が現われてきており、東部や西部の大都市における状況と同様の対応が必要となってきている。5.チャタヌーガ市においては、テネシー州立大学チャタヌーガ校において、資料収集と研究者へのインタビューを行った。とくに同市が取り組んできた"Character Education"についての情報収集が中心となった。6.次年度は「多文化・多宗教的」状況の進んでいるサンフランシスコ地域での調査を行う予定である。1.平成15年9月、15日間にわたって、米国サンフランシスコ湾岸地域において、公立学校における宗教教育の現状について、現地調査を行った。2.調査の対象は、バークレー市教育委員会、サンフランシスコ湾岸地区の諸公立学校に勤務する教諭であり、おもにインタビューによる調査を行った。3.カリフォルニア大学バークレー校およびバークレー神学大学院連合において、文献調査・資料収集を行った。4.米国の公教育の現場では、価値観の相違と対立から、父母の間にいわゆる「文化戦争」(Culture War)という状況が存在し、公立学校がその対立の戦場となっている。このような状況を打開し、本来アメリカが目指してきた「多様なものの共存」を実現するために、憲法修正第一条の理念(政教分離・信教の自由)を公立学校で実現するために活動している代表的なNGO団体であるFreedom ForumおよびFirst Amendment Centerの関係者に対するインタビューを行い、資料収集を行った。5.公立学校における価値観の対立は、とくに「9.11」以降顕著となっている。「9.11」とその後のイラク戦争をどのように理解するかが、「文化戦争」を理解するためには重要であり、いくつかの論文のかたちで、研究成果を発表した。6.平成16年1月には、アメリカ宗教学会の「公立学校における宗教教育」研究部会の座長であるマルシア・ビューチャンプ氏を招待して、同志社大学において公開講演会を開催した。
画像情報に基づく複雑背景下での手話認識に関する研究

本研究では,背景や衣服に制限のない場合の手話をテレビカメラで観測し,得られる画像から両手の動きと形状,両腕の位置と方向,顔の位置などの特徴を抽出し,その特徴の時系列から手話を認識する方法を次の3つのサブテーマにわけ研究した.1.手話知識を利用した複雑背景下における手指領域の抽出と追跡2.時系列画像特徴に基づく手話単語認識3.3次元手指構造モデルを用いた形状変動の学習に基づく手指形状識別1では,手話単語中の手形状とその変化を,速度に応じて適宜選択された特徴を持つモデルから構成される遷移ネットワークに登録し高速運動する手領域を安定して追跡できた.複雑背景下で追跡するために,手指輪郭上と背景からエッジ点が観測される確率に基づく真の手指輪郭長の推定値を照合の評価基準とする手法を提案した.手話単語20単語について一つのネットワークを構築し,速い動作や顔と手の重なりを含む手指形状の追跡を正しく行うことができた.2では,商店での衣服の買い物のときに用いられる50語程度の手話単語セットに対し,指本数ならびに手領域の主軸方向,顔位置を基準とした手領域位置,動きベクトルを特徴に用いてHMMによる単語学習をおこなった.顔と手,手どうしによる隠蔽時には非隠蔽時に記憶させた顔と手のテクスチャを用いて追跡を行った.まず手位置と動きによるHMMと照合し,残った単語候補を形も含めたHMMと照合することで誤認識を減少させた.また両手の特徴を合わせてHMMを学習させることにより,単語認識の精度が向上することがわかった.3では,3次元構造モデルを利用して,あらかじめありうる手指の見え方とその時間変化を学習させておき,入力画像と照合することで手指形状を識別,追跡する手法について研究した.あらかじめモデルから生成した手形状シルエットモデルをデータベースに登録するが,モデルの近傍で3次元姿勢パラメータ(関節角度)を変動させ,見え方の変動をあらかじめ学習することで,許容される変動とそうでない変動にわけてから照合を行うことで照合の精度を向上させた.ハイエンドPCに大容量メインメモリを搭載し,相互にGbit高速LANで接続したPCクラスタシステム上に実装した.これにより約16万通りの手指姿勢を10fps程度で推定するシステムを構築することができた.本研究では,背景や衣服に制限のない場合の手話をテレビカメラで観測し,得られる画像から両手の動きと形状,両腕の位置と方向,顔の位置などの特徴を抽出し,その特徴の時系列から手話を認識する方法を次の3つのサブテーマにわけ研究した.1.手話知識を利用した複雑背景下における手指領域の抽出と追跡2.時系列画像特徴に基づく手話単語認識3.3次元手指構造モデルを用いた形状変動の学習に基づく手指形状識別1では,手話単語中の手形状とその変化を,速度に応じて適宜選択された特徴を持つモデルから構成される遷移ネットワークに登録し高速運動する手領域を安定して追跡できた.複雑背景下で追跡するために,手指輪郭上と背景からエッジ点が観測される確率に基づく真の手指輪郭長の推定値を照合の評価基準とする手法を提案した.手話単語20単語について一つのネットワークを構築し,速い動作や顔と手の重なりを含む手指形状の追跡を正しく行うことができた.2では,商店での衣服の買い物のときに用いられる50語程度の手話単語セットに対し,指本数ならびに手領域の主軸方向,顔位置を基準とした手領域位置,動きベクトルを特徴に用いてHMMによる単語学習をおこなった.顔と手,手どうしによる隠蔽時には非隠蔽時に記憶させた顔と手のテクスチャを用いて追跡を行った.まず手位置と動きによるHMMと照合し,残った単語候補を形も含めたHMMと照合することで誤認識を減少させた.また両手の特徴を合わせてHMMを学習させることにより,単語認識の精度が向上することがわかった.3では,3次元構造モデルを利用して,あらかじめありうる手指の見え方とその時間変化を学習させておき,入力画像と照合することで手指形状を識別,追跡する手法について研究した.あらかじめモデルから生成した手形状シルエットモデルをデータベースに登録するが,モデルの近傍で3次元姿勢パラメータ(関節角度)を変動させ,見え方の変動をあらかじめ学習することで,許容される変動とそうでない変動にわけてから照合を行うことで照合の精度を向上させた.ハイエンドPCに大容量メインメモリを搭載し,相互にGbit高速LANで接続したPCクラスタシステム上に実装した.これにより約16万通りの手指姿勢を10fps程度で推定するシステムを構築することができた.商店での衣服の買い物のときに用いられる50語程度の手話単語をボランティアの手話通訳者に実演してもらい,学習用サンプル画像列を収集した.これに対して色を用いた手領域の抽出と追跡処理を行い,手の形状,位置,動きを特徴に用いてHMMによる単語学習をおこなった.このとき,顔と手,手どうしによる隠蔽を検出し,非隠蔽時に記憶させた顔と手のテクスチャを用いて隠蔽後の追跡を行った.認識時にはまず手位置と動きだけを学習させたHMMと照合して単語候補を限定し,残ったものを形も含めて学習させたHMMと照合することにより,誤認識を減少させた.色を使うだけでは一般の背景や服装の元で手形状を切り出すことが困難なため,手動で切り出した手位置と輪郭形状の時間変化を遷移ネットワークに学習させ,エッジ画像と照合する手法を検討した.学習済みの遷移ネットワークを用いて,前時刻の手形状から複数の形状候補を予測し,エッジ画像と照合する.

このとき,背景と手輪郭上にエッジが観測される確率モデルを作り,モデルから統計的に推定される真の手輪郭に由来するエッジの個数を最大にする照合基準を用いると,照合性能が向上することが実験で確認できた.指や手首が微少に3次元回転すると,2次元的な見えが多様に変化するために登録画像との照合がうまく行かないことがあった.ありうる全ての画像を遷移ネットワークに登録するのは不可能であるので,予め手指の3次元的な関節構造モデルから2次元的な見えを多量に生成し,その見えの変動を統計的に学習することで,ロバストに照合する手法を研究した.各関節角度を大まかにサンプリングして典型姿勢とし,各典型姿勢の近傍で関節を微少に変化させた輪郭画像を生成する.得られた画像群を固有空間上のクラスタに分類する.各クラスタを正規分布で近似し,入力画像の尤度の高いモデルを推定結果とする.黒色の単純背景下での手指輪郭画像を用いた照合実験を行い,従来法で誤識別する例を正しく識別できた.昨年度収集した衣服のショッピングに用いられる50単語程度の手話単語の動画データベースに対して,HMMに基づく単語認識手法の改良をおこなった.昨年度と同様に,画像特徴として色に基づく手領域を切り出し,手形状,位置,動きをもちいてHMMを学習させたが,複雑な動作の単語を学習する場合,HMMの状態分割を適切に行う必要があることがわかった.そこで,手の動きが遅くなる時点,または動きの方向が急激に変化する時点で状態を自動分割する方法で,学習を自動化させることができた.また両手が組み合わさった単語を認識するために,両手の特徴を合わせてHMMを学習させることにより,より単語認識の精度が向上することがわかった.色だけでは正確な手領域の抽出が困難であるので,昨年度に引き続き遷移ネットワークを用いて手輪郭の変化と動きを学習させることにより輪郭追跡を行う手法を研究した.動きが緩やかなときは昨年度の手法で追跡できたが,手話単語では画像のサンプリング間隔に比べて早い動きがおこるため,手領域がぼやけて輪郭追跡が困難になった.そこで,輪郭形状を持たないノードを遷移ネットワークに新たに追加し,動きの大きさと方向ならびに位置のみを登録した.このノードと照合するときは輪郭形状の照合を行わず,遷移可能なノードをすべて保存することにより,後のフレームで輪郭がはっきりしてから照合を行う.この手法により動きの早い部分を含む手話単語でも見失うことなく輪郭追跡を行うことができた.手指の3次元構造を考慮して2次元輪郭から手指モデルの関節角度を推定する手法の研究をおこなった.昨年度の手法では典型的な姿勢候補について微小な関節角度変化による輪郭の変形を統計的に学習させて照合に用いたが,隠蔽が発生する候補では,微小な関節角度変化が大きな輪郭形状変化をもたらし,単純な正規分布モデルでは記述できないことがわかった.そこで,輪郭変形の学習時にクラスタリングをおこなって複数の正規分布の混合モデルで記述する方法を採用したところ,うまく照合できることがわかった.また,輪郭上に等間隔にとったサンプル点が手形状の個人差によってずれることを考慮して学習する方法,および指先特徴をつかった粗い照合に基づいて手首位置を推定する方法を組み合わせることで,通常の服装でも3次元手形状が推定できるようになった.
サインカイン投与による新しい自己免疫性内分泌代謝疾患実験モデル作成の研究(2)

平成6年度においてC3H(Iak)、MRL(Iak)、NZB(Iad)、(NZB×NZW)F_1(Iad)、NOD(シオノギ)(Iaは独特)、NOD(東京医大)(Iaは独特)の計6種類の純系マウスに、recombinant interferon-γを5週間に渡って投与し、膵臓、甲状腺さらに下垂体、卵巣を経時的に免疫電顕用に固定し、また同時に血清を採取して自己抗体測定用に保存した。各臓器の切片を通常の組織染色とともに、免疫組織化学を用いて電顕レベルおよび光顕レベルでインスリングルカゴン、Ia抗原の染色を行った。コントロールのC3Hマウスでは、甲状腺においてはIa抗原の発現が1週後から見られ血中抗サイログロブリン抗体価の上昇が認められたが、MRL、NZB、(NZB×NZW)F_1の系のマウスでは現在までの所、甲状腺および膵臓に明らかなIa抗原の発現は見られなかった。同じ標本を用いてインスリンおよびグルカゴンは各マウスで良好に染色された。自己抗体として、抗サイログロブリン抗体および抗GAD抗体を測定したが測定感度以下であった。NODマウスについてはそのIa抗原が特殊であるため、それに合致するモノクロナル抗体をhybridomaから精製した。現在組織染色を行っているところである。Ia抗原に対する1次抗体がそろったため、今後、他の固定法を試みるとともに投与条件を変えてC3Hマウスとの比較を行う予定である。
パノスコピック形態制御された希土類系発光材料の高次設計と高効率蛍光体の開発

白色LEDなどの応用に資するため,希土類添加珪窒化物,珪酸化物の発光特性と局所構造の関係を追及した.主な結果は以下の通り. (1)赤色発光CaAlSiN_3:Eu^<2+>の空間群を決定し, Si/Alの無秩序分布を示した.(2)酸化物の部分窒化によりSr_3Al_<10-x>Si_<1+x>O_<20-x>N_x:Eu^<2+>を創成し,発光効率を向上.(3)黄色発光(Sr,Ba)_2SiO_4:Eu^<2+>の温度特性がSrまたはBa単一の組成より良いことを見出した.1.白色LED用黄色蛍光体MSi_20_2N_2 : Eu^<2+>(M=Sr, Ba)の不純物相およびSr/Ba比のゆらぎ制御による発光効率向上.効率低下の一因は発光効率が非常に低いM_3Si_6O_2N_9 : Eu^<2+>の副生にあるが, KNO3などの硝酸塩をフラックスとして合成すると副生が抑制された.またカラーSEMによる観察などにより, M=(Sr, Ba)混晶粒子内に発光色のむらがあり,構造の異なるM=SrとM=Baの組成がμm以下のサイズで不均一な混晶を作っていることが判明した.M元素の種類とEu濃度による構造(斜方晶系または単斜晶系)の変化を調べた.実用的に重要なM=Sr, Baの系で,混晶の方が発光強度の温度依存性が良いことを見出し, Eu^<2+>の局所構造の充填密度と関連すると考えた.3.新規酸窒化物の合成.2個の組と1個のsiに結合する3配位のo原子がNで置換されやすいとの予想のもとに, sr_3Al_<10>sio_<20> : Eu^<2+>の部分窒化を試みた.N供給源であるSi_3N_4の一部が還元雰囲気でも酸化されることを考慮して配合原料比を検討し, 0の約1-5atom-%程度がNで置換されたことを中性子線回折で確認した、部分窒化により発光(青色)スペクトルには変化が無いが,強度は最大7倍増加した.残留していたEu^<2+>の還元が進んだことも原因である.4.電子線に射による蛍光体劣化の評価.蛍光体の信頼性評価の手段として,高密度電子線に射による蛍光強度の変化および発生イオンの分析を行った.窒化物を含め実用蛍光体を評価し,結合距離の短い化合物では劣化が少ないこと,吸着ガスの放出速度の経時変化に化合物による相違があり変化の少ないものは蛍光強度の変化も少ない傾向があることを見出した.白色LEDなどの応用に資するため,希土類添加珪窒化物,珪酸化物の発光特性と局所構造の関係を追及した.主な結果は以下の通り. (1)赤色発光CaAlSiN_3:Eu^<2+>の空間群を決定し, Si/Alの無秩序分布を示した.(2)酸化物の部分窒化によりSr_3Al_<10-x>Si_<1+x>O_<20-x>N_x:Eu^<2+>を創成し,発光効率を向上.(3)黄色発光(Sr,Ba)_2SiO_4:Eu^<2+>の温度特性がSrまたはBa単一の組成より良いことを見出した.化学
ゼータ関数・テータ関数の挙動解明と多変数超幾何関数論

本研究では,以下(1)(3)の成果が得られた:(1) $n$複素変数,$n$複素パラメタを持つ(2重)Shintaniゼータ関数に対して,複素パラメタが減少・増大するときそれぞれの場合について,その完全漸近展開を確立した;(2)2複素変数を持つ(2重)正則Eisenstein級数に対して,のbasis parameter $z_j$ $(j=1,2)$の相互距離$|z_2-z_1$が,増大・減少するときのそれぞれの場合について,その完全漸近展開を確立した;(3)ある種の重み付き多重$q$積分・$q$微分に対して,$q\to1$のときの完全漸近展開を確立した.2. 2変数(2重)正則Eisenstein級数の変換公式と漸近展開:計画調書・研究目的・項目A2)にて定義したの2変数Epsteinゼータ関数と同様な,2つの複素上半平面のパラメタ$(z_1,z_2)\in\mathcal{H}^2$を含んだ,2変数(2重)正則Eisenstein級数に関して,$z_j$ $(j=1,2)$が適当な条件を満たしつつ上半平面を$z_j\to\infty$となるときの完全漸近展開を導いた.結果は現在欧文学術雑誌に投稿準備中である.3. Lerchゼータ関数に付随した多変数超幾何型母関数:計画調書・研究目的・項目A1)に記した研究テーマから派生した研究対象として,標記した新たな母関数のクラスを発見し,現在結果の速報を執筆中.本研究では,以下(1)(3)の成果が得られた:(1) $n$複素変数,$n$複素パラメタを持つ(2重)Shintaniゼータ関数に対して,複素パラメタが減少・増大するときそれぞれの場合について,その完全漸近展開を確立した;(2)2複素変数を持つ(2重)正則Eisenstein級数に対して,のbasis parameter $z_j$ $(j=1,2)$の相互距離$|z_2-z_1$が,増大・減少するときのそれぞれの場合について,その完全漸近展開を確立した;(3)ある種の重み付き多重$q$積分・$q$微分に対して,$q\to1$のときの完全漸近展開を確立した.I)多変数2重Shintaniゼータ関数の漸近的挙動:調書,目的A1)に記した多変数2重Shintaniゼータ関数に関して,平成23年度に実施した研究により,既に以下に記す成果が得られている:i)パラメタ$z_n$を,ある扇状領域内を(他のパラメタも同一のオーダーを保ちつつ)原点に近づけたときの完全漸近展開;ii)パラメタ$z_n$をi)と同じ扇状領域内を無限遠点に近づけたときの完全漸近展開.結果i),ii)からは,iii)多変数2重Shintaniゼータ関数が複素多次元空間の有理型関数に解析接続されること;iv)多変数2重Shintaniゼータ関数の特異点集合の形状とその近傍での挙動等,様々な新事実が解明されつつある.成果は,研究速報の形で欧文論文として公表されている.II)一般化Epsteinゼータ関数の漸近的挙動:調書,目的A2)に記した,正則・非正則Eisenstein級数の挙動解明と同一の方向性のテーマとして,平成23年度は,一般化Epsteinゼータ関数に対して,i)そのパラメタ$z$を,複素上半平面内を無限遠に近づけたときの完全漸近展開を確立した.この結果からは,一般化Epsteinゼータ関数に関して,ii)パラメタ$z$を複素上半平面内を原点に近づけたときの完全漸近展開;iii)従来は個別に扱われてきた,古典的なKronecker第1・第2極限公式を自然な統合性を持って扱うことが可能となる等,様々な新知見が得られる.成果の詳細は欧文論文「Complete asymptotic expansions associated with Epstein zeta-function II」として纏められ,欧文学術雑誌に投稿準備中である.計画調書・研究目的・項目A2)に記した方向の解明が予定より良好な進捗を見せている.他方,項目A1)のテーマについて,解明そのものの困難性や,主対象であるShintaniゼータ関数の解析が困難であるために,この方面の究明は,テーマA2)に比してやや緩慢となっている.今後は,やや進捗の緩慢である,計画調書・研究目的・項目A1)のテーマについて,重点的に解明を行い,これに同時並行する形で,項目B)のテーマの究明にも着手する予定である.次年度以降は,まずその第一stepとして,研究計画調書,研究計画に記述したテーマA2)の後半部分である,2変数以上の正則・非正則Eisenstein級数の解明を,多変数超幾何関数論の視座から行いたい.さらには,テーマB)に記述した,意味ある$q$級数と多変数超幾何関数を結びつける,有効なMellin-Barnes型公式の検索と抽出を行いたいと考えている.前年度同様,研究打ち合わせ旅費として,全研究経費の主要部分を支出したいと考えている.次年度の研究経費の配分は,物品費:旅費:人件費・謝金:その他,の比率を,概ね,2:5:2:2:2と分割して,国内外への研究集会への参加を重点的に行いたい.
Ｓ．ａｕｒｅｕｓ　のストレス適応と鼻腔常在細菌相が関与する宿主との相互作用

本研究では、健常人の約3割の鼻腔に常在するが、多様な、しばしば致死的な疾患を引き起こす日和見感染菌Staphylococcus aureus(黄色ブドウ球菌)と宿主環境(常在環境や異なる感染環境)の相互作用を解明することを目標とし、本年度は昨年度の研究の継続としてバイオフィルム環境および常在細菌相との混合培養における本菌の生存特性を明らかにすることを目的として研究を進め、以下の成果を得た。1)リン脂質カルジオリピンが本菌のストレス適応に果たす役割を検討する中で、これまでにカルジオリピン合成酵素がバイオフィルム内での生存に重要であることを見出していた。本年度は、バイオフィルム内生存に必要なその他因子の探索を開始し、幾つかのストレス応答因子が重要であることを示す結果を得ている。それらの具体的な役割については来年度の検討課題である。2)カルジオリピンが乾燥環境の生き残りにも重要であることを見出した。さらに、本菌は乾燥環境に順応することでその後の乾燥ストレスに強くなる現象を見出し、この現象にもカルジオリピンが必須であることを明らかにした。本菌は乾燥環境で数ヶ月以上生き残る特徴を持ち、これが院内等での感染経路として重要である。カルジオリピンが本菌伝播にも重要な役割を担っていることを示唆する成果である。3)鼻腔常在細菌効果を調べる目的で各常在細菌の混合培養を行った。各常在細菌それぞれのTRFLPパターンを用いて混合培養液内の上位数種をトレースできることを確認した。これによって、多様な培養条件を検討するための実験手段が成立した。来年度は安定した混合培養系を構築するための検討を行う。本年度は特別研究員の出産・育児休暇取得のため4月9月の6ヶ月間の研究期間であったが、本年度計画した項目1)S. aureusのバイオフィルム環境での生存特性の解明、では予定の約半数程度の変異株の検討を終えることができた。項目2)の常在細菌相の評価方法にも成功し、今後の条件検討のための準備が整った。6ヶ月間で年度計画の半分程度は完了したと判断できる。さらに想定外の成果として、リン脂質カルジオリピンの新たな役割を見出し、論文投稿に至っている。以上の状況から、当初計画以上に進展したと判断できる。未検討の変異株解析を完了させ、バイオフィルム環境での生存特性が具体的にどのようなメカニズムかを明らかにする研究を継続させる。混合した鼻腔細菌相を安定して維持培養するための条件を検討する。多くの病原体は感染症を起こすこと無く定着している。これらが感染症を惹起する際には各種病原因子の他、宿主細胞、常在細菌相も関与した相互作用が重要であると思われ、近年その具体的メカニズムが徐々に見出されつつある。本研究では、健常人の約3割の鼻腔に常在するが、多様な、しばしば致死的な疾患を引き起こす日和見感染菌Staphylococcus aureus(黄色ブドウ球菌)と宿主環境(常在環境や異なる感染環境)の相互作用を解明することを目標とし、本年度は以下の2つに関して研究をすすめた。本菌リン脂質カルジオリピン(CL)合成酵素Cls1, Cls2の役割を検討した。マクロファージとの共培養、鼻腔上皮細胞への定着に関しては両CL合成酵素遺伝子欠損の効果は検出出来なかった。一方、バイオフィルム環境での生存にCL合成酵素遺伝子のうちCls2が重要であることを見出した。バイオフィルムは留置カテーテルなど人工物表面に形成される細菌集団であり、抗生物質が浸透しづらいことから難治療性を示すものである。鼻腔常在細菌20種類を混合培養する系を試みている。各細菌からのゲノムDNA精製、rRNA遺伝子増幅までを完了した。今後、各細菌をTRFLPで識別するための基礎データを揃え、混合培養の評価を行う。

本年度は特別研究員の出産・育児休暇取得のため4月9月の6ヶ月間の研究期間であったが、本年度計画した項目1)S. aureusのバイオフィルム環境での生存特性の解明、では予定の約半数程度の変異株の検討を終えることができた。項目2)の常在細菌相の評価方法にも成功し、今後の条件検討のための準備が整った。6ヶ月間で年度計画の半分程度は完了したと判断できる。さらに想定外の成果として、リン脂質カルジオリピンの新たな役割を見出し、論文投稿に至っている。以上の状況から、当初計画以上に進展したと判断できる。未検討の変異株解析を完了させ、バイオフィルム環境での生存特性が具体的にどのようなメカニズムかを明らかにする研究を継続させる。混合した鼻腔細菌相を安定して維持培養するための条件を検討する。本年度に計画していた実験は順調に完了した。CLのマクロファージや上皮細胞との関連は否定されたが、新たにバイオフィルム感染における重要性が見出された。CLについては新たに見出したバイオフィルム環境での役割についてさらに研究をすすめる。また、常在細菌相の効果について検討するための混合培養の構築を目指す。
N_2レーザパルスによるポーラスシリコン薄膜のレーザアブレーション機構の解明

試作した真空チャンバ中において、窒素雰囲気中、真空中、大気中の各条件の下でポーラスシリコンをターゲットとし、レンズにより集光したN_2レーザパルス照射によりアブレーションさせ、その発光特性を比較検討した。その結果、アブレーション時にターゲットとして用いたポーラスシリコンから発光物質が飛び出し、その発光スペクトルが粒径約2030オングストロームのシリコン微粒子からの発光に相当することが明らかになるとともに、アブレーションにより対向基板上に発光薄膜を堆積でき、その薄膜の光学特性がターゲットとして用いたポーラスシリコンの表面処理に大きく依存することを見いだした。即ち、陽極化成直後のポーラスシリコンをターゲットとした場合には、堆積した薄膜の発光効率の時間変化がほぼ一定となり、ターゲットとして用いたポーラスシリコンの発光効率の時間変化と大きく異なること、またそのとき、低密度励起時における輝度劣化現象に伴うレッドシフトと同程度のピークシフトを発光スペクトルが示すことが明らかとなった。さらに、光照射純水放置処理によりポーラスシリコン表面を酸化させたサンプルをターゲットトシテ用いた場合にも発光効率の時間的変化がほぼ一定となるが、発光スペクトルのピークはブルーシフトすることが明らかになった。さらに、窒素雰囲気中、あるいは、真空中において輝度劣化割合が大きく減少することを見いだした。これらの結果よりアブレーション時においては励起光密度が比較的低いため、通常のレーザアブレーション現象のように表面融解などは起こっていないが、大気中におけるアブレーション時にはスペクトルのレッドシフトと輝度の安定化をもたらす何らかの酸化反応が誘起されているものと考えられる。さらに、その酸化反応は、通常、ピーク波長のブルーシフトをもたらす自然酸化膜などの形成過程とは異なるものであることが分かった。
パッチクランプ法による内耳神経伝達物質受容体に関する研究

内耳の有毛細胞における神経伝達物質の役割について、モルモット蝸牛の有毛細胞を単離し、微小電極を用いてパッチクランプ法により研究を行った。一般的に細胞を単離する際には、酵素を用いて処理するため、酵素が細胞に及ぼす影響が皆無とは断言できない。しかし、蝸牛外有毛細胞においては、標本採取時の工夫によって、酵素処理を行わなくても十分単離が可能であることが確認された。外有毛細胞においてGABA受容体が存在することが既に確認されているが、今回の研究においては、単離した有毛細胞に微小電極を刺入し、パッチクランプ法によりホールセルモードとした。まず、GABAを作用させて細胞膜を介したイオンの移動を電流として測定し、受容体の存在を確認した。次にGABAと同時にニューキノロン系抗生物質を作用させ、イオン電流を測定した。その結果、ニューキノロン系抗生物質は有毛細胞のGABA受容体には影響を及ぼさないことが明らかになった。今後は他の神経伝達物質の受容体動態の追求と、様々な薬剤が及ぼす影響について更に研究を重ねる予定である。さらに、現在はまだ確立されていないとされている内有毛細胞の単離と、内外有毛細胞の受容体の相違についても研究する予定である。また、アレルギー性鼻炎において、発症のメカニズムとしてSubstance-Pを代表とする神経伝達物質による軸索反射の存在が言われており、鼻粘膜腺細胞を中心とした細胞におけるおける受容体の存在、あるいはこれらに及ぼす抗原や薬剤の影響などについても、同様の手技を用いて究明したいと考えている。
疾患予防に向けた新規活性酸素除去剤の開発

本年度の研究では、前年度に報告した酒(エタノール)や食塩が酸化ストレスを誘導する因子であることを発展させ、エタノールの代謝産物あるいはタバコの煙などに含有することが知られているアセトアルデヒドも活性酸素を誘導する因子となり得るか検討を行った。その結果、エタノール・食塩・アセトアルデヒドが全て活性酸素を誘導する因子であることを明らかとした。さらに、これら活性酸素誘導因子はミトコンドリア由来の活性酸素産生を促進することを示唆した。多くの報告から、80%以上の疾患に活性酸素が関与すると考えられており、活性酸素曝露による酸化ストレスは、疾患の発症や憎悪を促進すると示唆されている。このことから、日常的に摂取するものがどのような機序で活性酸素を誘導するか確認し、それらを抑制する術を開発することは様々の疾患の予防に繋がるものと考えられる。これまでの既往研究でミトコンドリア由来の活性酸素が、がん悪性化(がん浸潤)を促進することを報告してきた。前年度および本年度の研究に用いたエタノール・食塩・アセトアルデヒドは肝がんや胃がんの発癌物質と考えられているが、これらの摂取ががんの発症のみならず、がんの悪性化にも関与することが本研究から示唆された。また、疾患予防の観点からは、エタノール・食塩・アセトアルデヒドは全て濃度依存的かつ曝露時間依存的に細胞ストレスを引き起こすことから、消化管に高濃度で曝露しないためのスペーサー、あるいは長時間の曝露を避けるための排出促進を担う工夫をすることで、疾患予防のための活性酸素除去剤の開発が可能になると示唆した。(抄録なし)本年度の研究では、活性酸素除去剤のターゲットとなる酸化ストレス誘導剤についての研究を実施した。具体的には、日本で摂取量が多い塩と一般に摂取される酒(エタノール)が酸化ストレス誘導剤として働くか実験を行うと同時に、がん悪性化の予防が活性酸素除去により達成できる可能性を検討した。また、これらの結果は国際誌に3報投稿済みであり、そのうち塩と酸化ストレスの関係についてはAcceptされている。以下実験の結果について記す。塩とエタノールは酸化ストレス誘導剤として働いていた。それぞれの因子について主に下記4項目について検討した。1.濃度、時間依存的な細胞死の誘発2.酸化ストレスにより増加する脂質過酸化量3.活性酸素検出蛍光試薬APF、Electric spin resonance (ESR)による活性酸素産生量の測定4.ミトコンドリア由来の活性酸素が誘導されているか確認(塩と酒で別の手順を使用)塩、エタノールともに通常摂取量で酸化ストレスおよび細胞死が誘発される可能性を示唆した。実際には胃の細胞は粘膜に保護されており、細胞に到達するまでに何倍も希釈されていると考えられるが、胃潰瘍のような細胞が表面に露出する状態では塩、エタノールに対する障害が増強されるものと示唆される。また、時間依存的な障害が生じていることから、胃粘膜に貯留し、局所的な塩濃度増加する塩漬けの食品あるいは長時間にわたる飲酒が胃に対して高い傷害を与える可能性がある。これらの傷害はミトコンドリア由来活性酸素の産生が示唆される。ミトコンドリア由来活性酸素ががん悪性化に関与する可能性を示唆していることから、がん患者において過剰な塩・エタノールはがん悪性化を増強するものと考えられる。初年度の予定は、活性酸素関連疾患がどのような条件下で悪影響を及ぼすのか検討することを第一目標としていた。活性酸素関連疾患憎悪を促す1因子でも見つけられればよいと考えていたが、2因子についての検討を終了した。疾患予防に向けた新規活性酸素除去剤の開発に向けて、一般的に食材あるいは調味料として用いられる活性酸素関連疾患憎悪因子の探索を引き続き実施する。また、それら因子の生体影響をin vivo実験にて確認を行う。(抄録なし)
固体高分解能NMRによる微生物由来の共重合ポリエステルの結晶化挙動の研究

或る種の微生物が産生するポリエステルは生分解性・加水分解性を示すので注目されている。このようなポリエステルの代表例は3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体(PHB-HV)などの結晶性共重合体である。これら共重合体の生分解性を含む物性は単量体組成に強く依存するので単量体組成の決定は重要である。平成6年度の研究では,水素細菌Alcaligenes eutrophusを使用して発酵合成した数種類のPHB-HV(3-ヒドロキシ吉草酸組成0約25%)について,単量体組成と熱的性質および結晶化挙動を検討し,さらにクロロホルム/n-ヘプタン混合溶媒による分別から組成分布を検討し,本試料は大きな組成分布を持つことを明らかにした。平成7年度の研究では,組成分別した分布の狭いPHB-HVについて示差走査熱量計にて熱的性質を,偏光顕微鏡により結晶化挙動を観察した。その結果,結晶化挙動と結晶融解挙動は組成分別前と後では著しく異なり,分別前の共重合体試料では3-ヒドロキシ酪酸組成の高い成分が優先的に結晶化するが両単量体単位を含む共結晶も生成すること,未分別試料の性質はその平均単量体組成を反映した性質になるとは必ずしも限らないことなどを明らかにした。さらにAlcaligeneseutrophusにより発酵合成した数種類の3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシプロピオン酸共重合体についても結晶化挙動,熱的性質を調べたほか,固体高分解能^<13>C-磁気緩和時間の測定により分子運動性を評価した。その結果,この共重合体の結晶化挙動および熱的性質は単量体組成に依存して大きく変化すること,3-ヒドロキシ酪酸組成の高い共重合体では3-ヒドロキシ酪酸単位のみが結晶化し,3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体で認められたような共結晶化は起こらないことなどを明らかにした。或る種の微生物が産生するポリエステルは生分解性・加水分解性を示すので,注目されている。このようなポリエステルの代表例は3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体などの結晶性共重合体である。高分子の生分解・加水分解は非晶領域から始まると考えられているので,これら共重合体の分解性を含む物性の単量体組成依存性を研究するためには,結晶相と非晶相のそれぞれの相の単量体組成を決定する必要がある。水素細菌Alcaligeneseutrophusを使用して発酵合成した数種類の3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体(3-ヒドロキシ吉草酸組成0約25%)の融点を示差走査熱量計(DSC)にて測定したところ,3-ヒドロキシ酪酸の単独重合体は狭幅のDSC融点ピークを示したのに対して共重合体のDSC融点ピークは著しく幅広くなった。これはこれらの共重合体が単量体組成の異なる複数の共重合体の混合物である,すなわち組成分布があるためと推定し,炭化水素/クロロホルム混合溶媒により分別を行った結果,著しく幅広い組成を持つ数成分の共重合体に分割できた。これらの成分共重合体の融点は分別前の共重合体の融点とは大幅に異なり,また本科学研究費にて購入した偏光顕微鏡により観察・決定した結晶化速度も分別前と後では著しく異なることを見出だした。Alcaligeneseutrophusにより発酵合成した数種類の3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシプロピオン酸共重合体についても結晶化挙動を調べるなど,予備的実験を行った。また3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシプロピオン酸および3-ヒドロキシ酪酸-4-ヒドロキシ酪酸共重合体の優位コンホメーションを理論計算により予測した。

或る種の微生物が産生するポリエステルは生分解性・加水分解性を示すので注目されている。このようなポリエステルの代表例は3-ヒドロキシ酪酸-3-ビドロキシ吉草酸共重合体(PHB-HV)などの結晶性共重合体である。これら共重合体の生分解性を含む物性は単量体組成に強く依存するので単量体組成の決定は重要である。平成7年度の研究では,前年度に引き続きクロロホルム/n-ヘプタン混合溶媒によるり組成分別した分布の狭いPHB-HVについて示差走査熱量計にて熱的性質を,偏光顕微鏡により結晶化挙動を観察した。その結果,結晶化挙動と結晶融解挙動は組成分別前と後では著しく異なり,分別前の共重合体試料では3-ヒドロキシ酪酸組成の高い成分が優先的に結晶化するが両端量体単位を含む共結晶も生成すること,未分別試料の性質はその平均単量体組成を反映した性質になるとは必ずしも限らないことなどを明らかにした。さらにAlcaligeneseutrophusにより新たに発酵合成した数種類の3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシプロピオン酸共重合体についても結晶化挙動,熱的性質を調べたほか,固体高分解能^<13>C-磁気緩和時間の測定により分子運動性を評価した。その結果,この共重合体の結晶化挙動および熱的性質は単量体組成に依存して大きく変化すること,3-ヒドロキシ酪酸組成の高い共重合体では3-ヒドロキシ酪酸単位のみが結晶化し,3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシ吉草酸共重合体で認められたような共結晶化は起こらないことなどを明らかにした。
ヒト培養表皮移植の生着率向上とtissue engineering

ヒト培養表皮の基底膜構成成分を温存し、移植床とanchoringさせるために、ヒト表皮細胞とfeeder cellをfibrin matrix上で共培養し、吸収性meshを人工的なanchoringとして培養表皮に組み合わせた。これらのヒト培養表皮複合体および人工真皮との併用移植を行った。上記のように作製したヒト培養表皮複合体および人工真皮をnude ratの背部に作製した全層欠損創に移植した。control(従来法)は従来のヒト培養表皮移植とした。その結果、control(従来法)の生着率は16.7%(n=12),ヒト培養表皮複合体の生着率は71.4%(n=14)表皮複合体+人工真皮の生着率は66.8%(n=30)であった。培養表皮とフィブリンゲル、吸収性メッシュを組み合わせることで従来の培養表皮に比べて生着率は有意に改善した(全層欠損移植群P<0.002)。組織学的検討;移植2、3、4週目に摘出した組織のH.E.染色ではヒト培養表皮複合体+人工真皮は移植床に生着していた。また免疫染色、蛍光染色で基底膜部の接着因子であるtypeIV collagen, laminin, fibronectinなどの発現が認められた。また、移植3週目の組織の電顕所見では対処群は特徴的基底膜様構造が観察されなかったが、ヒト培養表皮複合体+人工真皮は基底膜構造であるlamina densa, lamina lucida,がみられ、hemidesmosome, anchoring fibilが観察された。以上から組織学的にも今回作製したヒト培養表皮複合体+人工真皮はcontrol(従来法)に比べて優れていることが示された。また、作製された培養表皮シートの機能をサイトカイン放出能で検索した結果、従来法で作製したシートはTGF-α、IL-6、IL-8の放出能があり、機能のあるシートであることが示された。現在、我々の作製した方法でのシートのサイトカイン放出能を検討中で、今後も動物実験の追加など行っていく必要がある。培養表皮とフィブリンゲル、吸収性メッシュを組み合わせることで従来の培養表皮に比べて生着率は有意に改善した(全層欠損移植群p<0.002)。また免疫染色、蛍光染色で基底膜部の接着因子であるtypeIV collagen,laminin,fibronectinなどの発現が認められた。また、移植3週目の組織の電顕所見では対処群は特徴的基底膜様構造が観察されなかったが、ヒト培養表皮複合体+人工真皮は基底膜構造であるlamina densa,lamina lucida,がみられ、hemidesmosome,anchoring fibilが観察された。以上の結果を論文に発表した。

また、作製された培養表皮シートの機能をサイトカイン放出能で検索した結果、従来法で作製したシートはTGF-α、IL-6、IL-8の放出能があり、機能のあるシートであることが示された。現在、我々の作製した方法でのシートのサイトカイン放出能を検討中で、今後も動物実験の追加など行っていく必要がある。ヒト培養表皮の基底膜構成成分を温存し、移植床とanchoringさせるために、ヒト表皮細胞とfeeder cellをfibrin matrix上で共培養し、吸収性meshを人工的なanchoringとして培養表皮に組み合わせた。これらのヒト培養表皮複合体および人工真皮との併用移植を行った。上記のように作製したヒト培養表皮複合体および人工真皮をnude ratの背部に作製した全層欠損創に移植した。control(従来法)は従来のヒト培養表皮移植とした。その結果、control(従来法)の生着率は16.7%(n=12),ヒト培養表皮複合体の生着率は71.4%(n=14)表皮複合体+人工真皮の生着率は66.8%(n=30)であった。培養表皮とフィブリンゲル、吸収性メッシュを組み合わせることで従来の培養表皮に比べて生着率は有意に改善した(全層欠損移植群P<0.002)。組織学的検討;移植2、3、4週目に摘出した組織のH.E.染色ではヒト培養表皮複合体+人工真皮は移植床に生着していた。また免疫染色、蛍光染色で基底膜部の接着因子であるtypeIV collagen, laminin, fibronectinなどの発現が認められた。また、移植3週目の組織の電顕所見では対処群は特徴的基底膜様構造が観察されなかったが、ヒト培養表皮複合体+人工真皮は基底膜構造であるlamina densa, lamina lucida,がみられ、hemidesmosome, anchoring fibilが観察された。以上から組織学的にも今回作製したヒト培養表皮複合体+人工真皮はcontrol(従来法)に比べて優れていることが示された。培養表皮とフィブリンゲル、吸収性メッシュを組み合わせることで従来の培養表皮に比べて生着率は有意に改善した(全層欠損移植群p<0.002)。
極短バンチ生成RF電子銃開発と大強度テラヘルツ光発生の実証試験

極短バンチ生成用高周波電子銃(ECC-RF-Gun)の最適化設計を行い、実際に製作を行い、最終的にビーム生成試験及びビームからの放射の計測までを行った。設計・製作ともに非常に成功裏に遂行することができ、計算では89fsもの極短バンチを生成できるシステムを構築することができた。ビーム試験においては電子ビームの生成を確認するとともに極短バンチでしか得られないコヒーレント放射を確認することができた。また、放射の周波数から概算することで500fs以下の電子バンチ長が得られていることを確認した。本研究課題において、極短バンチ(1ps以下の時間幅)を生成可能な電子銃システムの設計・製作・評価を行い、非常に有用な電子源の開発に成功した。電子銃システムとしては、従来の加速空胴に特殊な1つのセルを追加することにより、これまで最小でも1ps程度が限界であった短バンチ生成を100fs程度まで押し下げることを設計によって確認した。追加したセルは電子バンチに線形な速度差を与える働きを持たせており、この速度差によってバンチを圧縮する。電子がすでにほぼ光速に近い速度で運動しているため、非常に効率よくバンチを圧縮することが可能となる。このように設計した電子銃空胴を製作・評価することによって実際に1ps以下の極短バンチの生成を確認した。このような極短バンチは現在高出力な光源のないテラヘルツ光を高強度に出力することが可能であり、高強度テラヘルツ光を実際に確認するとともにこのテラヘルツ光のスペクトルを計測することによって生成されている電子バンチのバンチ長を計測することが可能である。この測定の結果ではバンチの形状が正規分布であることを仮定した場合であるが、500fs以下の電子バンチが得られていること確認できている。極短バンチの計測は非常に困難であるため、現時点では500fs以下という表現しかできないが、より高精度な計測手法を用いてバンチ長の精密計測も行い、製作した電子銃の精密評価も検討している。また、生成したテラヘルツ光の応用として、すでに走査型のテラヘルツイメージングにも成功しており、高強度であるために非常に有用な光源であることを示すことに成功している。今後より小型な光源開発やイメージング以外のテラヘルツ分光などの応用研究を行い、本研究課題で構築した光源の有用さを示すことにより、実用化に向けた研究を推進していく。本年度は極短バンチ電子ビーム生成用の電子銃空胴の設計の最適化及び製作を行った。設計としては、これまでのフォトカソードRF電子銃に特殊な1Cellを追加した形状であり、ECC(Energy Chirp Cell)と呼んでおり、このCellにおいてバンチ内のエネルギーをチャープすることができる。その後、自由空間を進行させるもしくは磁場によって行路差を生成することによってバンチが圧縮される。テラヘルツ光をコヒーレントに生成するために200fsecのバンチ長を目標に設計を進めたが、SUPERFISHによる空胴構造設計・PARMELA/GPTによる加速計算の繰り返しによって最適化することによって90fsecを切る極短バンチを4.5MeVのエネルギーにおいて得られる可能性が計算によって示すことができた。バンチ当たりの電荷量も100pCと十分であり、大強度テラヘルツ光生成の要求を満足する性能であるとともに予想よりも2倍程度圧縮できていることで2倍周波数の高いテラヘルツ光までカバーするテラヘルツ光源となりうる。このようなエネルギー領域における極短バンチビーム生成に関してはあまり前例もなかったため、PARMELAとGPTという2種類の計算コードを用いてクロスチェックを行ったがどちらの結果も10%以下の誤差で一致し、到達バンチ長も8689fsecと一致していた。したがって非常に信頼できる結果であると考えている。このように最適化した電子銃空胴をKEKの協力研究者とともに製作を行い、現時点までに製作が完了している状況である。製作段階の計測ではほぼ設計通りの性能の電子銃空胴が得られているが、今後より詳細な計測を進めていく。研究課題の進行状況としては予定通り推移しているが、本年度内に行った設計の最適化によって予想を上回る90fsec以下の極短バンチの生成の可能性が拓け、これまでよりもさらに高周波数のテラヘルツ光を生成できる可能性が高まっている。本年度設計・製作した極短バンチ生成用高周波電子銃の詳細な評価及びビーム生成試験を行う。現在までに製作の完了している高周波電子銃空胴の詳細な評価及び設計シミュレーションとの比較を行うことによって設計通りの仕様が得られているかを確認する。その後早稲田大学加速器システムに組み込み、コヒーレントテラヘルツ光の生成を行うとともにこれを用いたバンチ長計測を行う。100

fsecを切るような極短バンチのバンチ長計測は非常に難易度が高いと考えられ、まずはマイケルソン干渉計によるテラヘルツ光スペクトル計測結果からの逆フーリエ変換によるバンチ長計測を試みるが、クロスチェックとして偏向空胴を用いた計測も準備を行う予定である。コヒーレントテラヘルツ光検出にはボロメータ及びゴーレイセルを用いる予定である。その後テラヘルツ光の強度(平均・ピーク)及びスペクトルの評価を行い、テラヘルツ光源としての有用性に関して議論する。最終的には得られたテラヘルツ光から可能であると考えられる応用に関して議論を行い、将来の利用に向けた取りまとめを行う予定である。物品・消耗品費としては、テラヘルツ光のスペクトルを検出するためのマイケルソン干渉計を構築するために光学部品を購入する。また、本研究課題最終年度ということもあり、国内外の学会・研究会に参加し、本研究課題の成果を広く周知するとともに将来の利用研究に向けた議論を行うため学会参加旅費として使用する計画である。
CTやMRIにおける造影剤のDNA損傷に対する影響の検討

過去の研究では、ヨード造影剤の使用することでCTの放射線被曝によるDNA損傷が増幅されることが明らかになっている。しかしながら、MRIで使用されるガドリニウム造影剤の放射線被曝によるDNA損傷への影響については明らかになっていない。平成30年度は、ヨード造影剤とガドリニウム造影剤の放射線被曝によるDNA損傷に与える影響について検討した。1人のボランティアから8ml採血し、各1mlの検体を以下のように8検体作成した。1コントロール2ヨード造影剤のみ3ガドリニウム造影剤(低濃度)のみ4ガドリニウム造影剤(高濃度のみ)5コントロール+CT6ヨード造影剤+CT7ガドリニウム造影剤(低濃度)+CT8ガドリニウム造影剤(高濃度のみ)+CTとした。CTの放射線量は放射線被曝の指標の1つであるCTDI(CT dose index)が約40mGyとなるように決定した。これは肝臓のdynamic CTの線量を想定した。造影剤量については過去の研究を参照し、ヨード造影剤は0.03mL、ガドリニウム造影(低濃度)は0.003ml、ガドリニウム造影(高濃度)は0.03mlとした。上記の8検体についてDNA損傷のマーカーであるγ-H2AXを現在測定、解析中である。平成30年度は4月から8月までオランダのRadboud大学に短期留学しており、実験を進めることができなかったため、当初の計画より遅れが生じた。今年度は、実験で得られたサンプル内のγ-H2AXの測定、解析を行う予定である。また、造影剤の量や濃度、種類についても必要に応じて追加実験を行う予定である。平成29年度はCTで使用される造影剤によるDNA損傷について実験を行った。まず、5%のゼラチンを用いて人体を想定したファントムを作成した。その中に培養したリンパ球液とCT造影剤を注入し、CT撮影を行った。リンパ球中のγ-H2AXを測定して、DNA損傷を定量化した。CTの撮影条件はaxial scanとし、120kVp、200mA、撮影時間を7秒とした。線量計を用いて内部の線量測定も行った。41.9mGyであった。CT造影剤はまずヨード量によるDNA損傷の変化を明らかにするため、7種類の検体を作成した(control、control+CT、イオパミロン150、イオパミロン150+CT、イオパミロン300、イオパミロン300+CT、イオパミロン370、イオパミロン370+CT)。それぞれのリンパ球中のγ-H2AXを測定した。結果は3.89、5.39、5.13、6.72、5.07、6.41、4.95、4.47であり、一定の傾向は得られなかった。次に浸透圧の違いによるDNA損傷の変化を明らかにするため、7種類の検体を作成した(control、control+CT、ビジパーク、ビジパーク+CT、プロスコープ、プロスコープ+CT、ウログラフィン、ウログラフィン+CT)。結果は2.63、3.69、2.31、4.23、3.2、4.46、2.48、5.36であり、一定の傾向は得られなかった。浸透圧が高くなるにつれてγ-H2AXが上昇する傾向となった。平成30年度は同実験を複数回行い、再現性について検討する方針である。また、MRIの造影剤についても検討を行う予定である。DNAを定量化するためにリンパ球中のγ-H2AXの測定を行うが、これが予想以上に手間と時間がかかった。測定する人員も不足しており、予想よりやや遅れている。ただし、複数回行うことにより、手技的向上が予測され、今後は測定時間が短縮される可能性があると考えている。

平成29年度はCT造影剤によるDNA損傷の影響についてヨード量や浸透圧の影響について実験を行ったが、平成30年度は同実験を複数回行い、再現性を確認する。また、リピオドールやビリスコピンなどCT造影剤の種類を変更し、同様の実験を行う。また、MRI造影剤についても同様の実験を行い、DNA損傷の影響について検討を行う方針である。今年度は、実験で得られたサンプル内のγ-H2AXの測定、解析を行う予定である。また、造影剤の量や濃度、種類についても必要に応じて追加実験を行う予定である。平成29年度は主に実験準備に時間を費やしため、消耗品で、比較的高価なγ-H2AXの試料代は多く使用しなかった。今後は測定回数を増やすため、平成30年度は試料代が増加する可能性がある。平成30年度は海外留学しており、実験が進まなかったため、消耗品などの出費が少なかった。