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中世期漢字音研究史解明に向けての基礎的研究

そして、李朝朝鮮で刊行せられた『三音通考』や『韻略』などの調査を行った。短期間の調査だったためもあり、それらが大改訂すなわち『聚分韻略』のいわば「三重韻」化に関わったのか否か、また関わったとしたらどの程度、どのように関わったのかまでは、にわかに断定できないが、何らかの関わりがあるのではないかという感触は得られた。来年度への足場が築けたと考えている。3データベース化の構想を、同学の、既にデータベースを作り、インターネットのホームページにおいてそれを提供している人に学びつつ、練っている。種々の方式がある中で、どのようなものが、例えば上記資料などの開示、またそれによる研究成果の提示に役立つのか、その基盤を現在作りつつある情況にある。今年度は、昨年・一昨年度に引き続いて中世漢字音研究資料の調査を行い、それを終了させるとともに、研究成果をまとめつつ、その公開の方法を模索し、所期の目的をほぼ達した。1広島大学付属図書館、国立京都博物館、名古屋大学などを訪れ、中世期漢字音資料を調査した。本研究は基礎的研究を目指すものであることを鑑みて、おおよそそこにはどのような利用可能な資料があるかに主点をおいて、諸資料の本研究における価値を検討し、予定通りそれを終えた。2昨年度、韓国において入手した韓国中世漢字音研究の成果というべき『三音通考』や『韻略』などと、『聚分韻略』(『三重韻』『略韻』)とを、形式、内容2面から比較検討を行い、両者間には共通点と相違点があることを明らかにした。(1)三重韻形式において、両者は形式上きわめてよく似ていること。(2)しかしながら、内容上すなわち漢字の標出順においては、大きな相違があること。韓国側韻書の標出順は当該漢字の意義にこだわらない順序で掲出が行われている。これに対して、『聚分韻略』は『節用集』に見られるような意義分類の枠のもとで標出が行われている。この2点は、韓国語漢字音研究との比較における中世日本漢字音研究史解明の〒が狩りの一つのなるものと言える。3上記成果のデータベース化、そのインターネットに載せての公開の手だてやより効率的な方法などについて、先学者の体験やその方面に明るい研究者などから学び、基盤の整備を行った。
薬剤送達用複合ナノ粒子のワンステップ合成を目指した超臨界プラズマ流動場の創成

本研究は、超臨界プラズマの流動を利用して、生成量・サイズ・組成を制御しながら送達性を有するナノ粒子をワンステップで大量合成するという手法を流体工学的立場から確立することを目的とした。超臨界流体を生成・維持するための耐圧チャンバーと超高圧環境下においてもプラズマの発生が可能な電力供給ユニットを組み合わせた実験システムの設計および製作を行った。実験と理論の両面からの研究によって超臨界プラズマ流動特性と合成物材料特性の相関を明らかにすると共に、プラズマの特性を計測するための手法の確立および未知のメカニズムを考察し解明するための数理モデルの構築も行った。本研究では、超臨界プラズマ環境におけるナノ粒子の合金化・複合化・有機修飾の手法を段階的に確立し、プラズマの流動特性と合成物の材料特性の相関を明らかにしながら、有機修飾複合ナノ粒子のワンステップ合成の実現を目指す。そこで平成27年度は、まず超臨界状態の二酸化炭素を生成・維持するための耐圧チャンバーと超高圧環境下においてもプラズマの発生が可能な電力供給ユニットを組み合わせた実験システムの設計および製作を行った。プラズマの発生および維持のためには高電圧を要するため、液中においてもプラズマ生成の可能な高電圧パルス放電用電源を組み入れた。また実験装置の設計・製作と並行して、高速ビデオカメラと分光システムを用いて発光スペクトルから広範囲のアルゴンアークプラズマや二酸化炭素アークプラズマの動的挙動や電離状態を診断し、プラズマ温度等を計測する手法を確立した。また数値シミュレーションに基づいた理論的研究も行い、研究代表者が構築した独自の数理モデルによって、プラズマ環境下でナノ粒子が核生成・凝縮・凝集により集団成長しながらプラズマ周囲において対流・拡散輸送されるプロセスを明らかにした。加えて、前駆体物質の配合および材料間の飽和蒸気圧差が金属間化合物ナノ粒子の集団成長過程に及ぼす影響も明らかにした。本研究で開発を目指すプロセスは、超臨界流体中にプラズマを生成し、その特異物質相を利用して、生成量・サイズ・組成(機能)を制御しながら「病変部位への送達性・抗菌性・光触媒活性を併せ持つナノ粒子」をワンステップで大量合成するという新規的で極めて特殊なプロセスである。平成27年度はそのための実験システムのゼロからの立ち上げであったため、その設計には慎重を期す必要があった。上半期の設計段階において当初の製作予定業者から当該のプラズマ生成機構を製作することが不可能であることを通知され、下半期に他業者と共に再び設計段階から開始することとなった。さらに極めて高い気密性が要求される耐圧チャンバーであるため、製作そのものに時間を要し、実験システムの納入が当初の予定より遅れたことが理由である。粒子合成について遅れてはいるが、二酸化炭素の超臨界化と瞬間的なプラズマの生成には成功した。しかし超臨界二酸化炭素という極めて活性な場におけるプラズマの影響で電極の消耗が速く、安定的にプラズマを維持することができていないのが現状である。その一方で、並行して進めていたプラズマ画像分光計測システムの確立と理論的研究の方は概ね順調に進んでいると言える。平成28年度は、複数の高速ビデオカメラと分光システムを用いてヘリウムアークプラズマや二酸化炭素アークプラズマに加えて鉄、クロム、マンガン等の金属蒸気プラズマの発光スペクトルを同時計測し、化学種の動的な輸送過程や電離状態を診断する手法を確立した。またプラズマ環境で豊富に存在する電子による粒子帯電を考慮したマルチスケールのナノ粒子群の集団成長をシミュレートするためのモデル構築を行い、帯電によって凝集成長が抑制されるために特にアークプラズマ近傍ではナノ粒子が小粒径となることを数値的に明らかにした。加えて、熱プラズマの乱流的挙動および輸送されるナノ粒子群をより正確にシミュレートするための計算手法を考案し、プラズマ外縁部において小粒径のナノ粒子が多数生成した後に拡散および凝集によって粒子数を減少させながら大粒径化することを非定常計算によって示した。さらにはプラズマを構成する重粒子温度と電子温度が異なる二温度性を考慮した数値シミュレーションを行い、アークプラズマを緊縮させるガス流を導入した場合のアークプラズマの電磁流体的な特性の調査を行い、特にプラズマ外縁部において熱非平衡性が顕著となることを明らかにした。平成28年度は、プラズマ画像分光計測システムの確立とプラズマ流動およびナノ粒子形成・輸送に関する理論的研究の方は概ね順調に進んでいると言える。また既に二酸化炭素の超臨界化と維持、その中での瞬間的なプラズマの生成には成功している。しかしながら、超臨界二酸化炭素は化学的に極めて高活性な場であるため、プラズマ生成時の電極消耗が速く、プラズマを安定的に維持することができていない。また消耗した電極材料がナノ粒子化していることは予想されるが、微量であるため検知が依然として困難である。これらのような問題に対して、電極部の大面積化によってプラズマ維持の安定化と生成粒子の多量化を図る予定である。平成29年度は、前年度に確立した複数の高速ビデオカメラと分光デバイスから成る、発光スペクトルからプラズマ温度や電離状態を診断するシステムによって、レアアース金属を含む鉄系電極を用いて二酸化炭素中で放電を行った際にアークプラズマが従来電極の場合とは大きく異なる様相を示すことを明らかにした。

また放電電圧を下げるためにタングステン陰極に添加されているエミッター元素の電極内拡散および表面蒸発プロセスや、陽極にアルミニウムを使用した場合の電子流入の効果も含むアークプラズマからの熱エネルギー輸送プロセスを数値解析的に明らかにした。さらにプラズマ環境で豊富に存在する電子による粒子帯電を考慮したマルチスケールのナノ粒子群の集団成長をシミュレートするためのモデルを構築し、帯電によって凝集成長が抑制されるために特にアークプラズマ近傍ではナノ粒子が小粒径となることも明らかにした。加えて、前年度に確立した熱プラズマの乱流的挙動および輸送されるナノ粒子群をより正確にシミュレートするための計算手法を用いて、プラズマ外縁部において渦群が二層構造をとった後に崩壊してより複雑な熱流動場を形成する中で、小粒径のナノ粒子が多数生成した後に拡散および凝集によって粒子数を減少させながら大粒径化すること、そしてそのような場は外部磁場によって制御可能であることを示した。本研究は、超臨界プラズマの流動を利用して、生成量・サイズ・組成を制御しながら送達性を有するナノ粒子をワンステップで大量合成するという手法を流体工学的立場から確立することを目的とした。超臨界流体を生成・維持するための耐圧チャンバーと超高圧環境下においてもプラズマの発生が可能な電力供給ユニットを組み合わせた実験システムの設計および製作を行った。実験と理論の両面からの研究によって超臨界プラズマ流動特性と合成物材料特性の相関を明らかにすると共に、プラズマの特性を計測するための手法の確立および未知のメカニズムを考察し解明するための数理モデルの構築も行った。今後は、まず電極部の改良および圧力調整を行い、超臨界環境下でのプラズマの安定的な維持を目指す。またコロナ放電に類似した局所的なプラズマ相の温度を計測するために温度計測法も改良する。それらと並行して現有のシュリーレン計測システムを適用して密度場を計測することで流動場の構造を明らかにする。合成物については、電子顕微鏡(SEM, TEM)を用いた粒径・形状観察とX線回折(XRD)を用いた組成分析により物質の同定と特性評価を行う。また理論的研究アプローチも継続し、超臨界プラズマ流動場におけるナノ粒子の形成メカニズムを明らかにするために平成27年度に構築した数値計算モデルの拡張を行う。形成されるナノ粒子は集団的に相互作用しながら成長し、それらの直径はサブナノメートルから数百ナノメートルに及ぶため、マルチスケール性を取り扱うに足る高性能の計算機を導入して数値計算を行う。加えて、超臨界状態のプラズマ相を表現できる数理モデルは現在のところ皆無であるため、モデリングに向けて物理化学に基づく理論構築を行っていく。今後は、安定的なプラズマ生成・維持を目指し、電極部の改良および圧力調整を行う。同時に理論的・数値的な研究アプローチも継続し、超臨界プラズマ流動場におけるナノ粒子の形成メカニズムを明らかにするために平成28年度に構築した数値計算モデルの拡張を行う。
Brachyuryノックダウンによる口腔癌幹細胞を標的とした新規治療法の開発

癌幹細胞を用い、Brachyuryのノックダウンによりその造腫瘍性および転移能の抑制効果と、抗癌剤、放射線感受性に対する効果について検討した。結果、ヌードマウスを用いた造腫瘍性・転移能実験において造腫瘍性および転移能は減弱した。また、in vitroにおいて放射線に対する耐性及び抗癌剤に対する感受性は増加した。さらに、抗癌剤と放射線の同時併用を行うと、特に抗癌剤耐性の減弱を認めた。(研究目的)近年、様々な癌腫において治療耐性の原因として癌幹細胞の存在が指摘されており、癌幹細胞を標的とした治療法の確立が必須である。当研究室では、癌幹細胞の制御に転写因子Brachyuryが関与する事を明らかにした。本研究ではBrachyuryが癌幹細胞を標的とした治療に有用な標的分子であり、臨床応用へ発展させるための遺伝子治療の新しいツールとして応用できる可能性を検索する。ことを目的とする。(研究実施計画)T-box転写因子Brachyuryをノックダウンする事により、現在まで以下のような結果を得ている。癌幹細胞の浸潤抑制ではBrachyuryノックダウンが細胞遊走能に与える影響を、Wound healing assayにより判定した。すると、Brachyuryをノックダウンした細胞の遊走能は抑制されていた。次にBrachyuryノックダウンによる細胞浸潤能の評価を、原発巣離脱モデル(腫瘍細胞の凝集塊の辺縁から離脱した全ての細胞の距離を測定し、浸潤能としたモデル)により解析した。コントロール細胞では仮想間質を浸潤しながら離脱していく様相が観察できた。一方でBrachyuryノックダウンでは癌細胞の離脱が抑制されていた。抗癌剤に対する耐性減弱効果は抗癌剤に対するBrachyuryノックダウンの効果もコントロール細胞と比べ有意に低下した。放射線に対する耐性減弱効果は癌幹細胞は、放射線に対しても耐性を持つことが知られているため、その耐性についてもコントロール細胞と比較した所、Brachyuryノックダウンは有意に放射線耐性を減弱させた。ことを目的とする。(研究実施計画)当研究室ではこれまでに、ヌードマウス移植において極めて造腫瘍性が低く転移をおこさない腺様嚢胞癌細胞株ACCSに緑色蛍光タンパク質(GFP)発現ベクターを導入することによって得たACCS GFPを樹立するとともに、ヌードマウスの舌に接種し、形成した腫瘍より分離した細胞を再び舌に接種することを繰り返すin vivo selectionにより100%の造腫瘍性と100%の顎下リンパ節への転移性を示すACCS-M GFPを樹立した。ACCSM-GFPはE-cadherinの減少、Vimentinの増加を特徴とするEMTをしめしていることが親株との比較でしめされている。さらにT-box転写因子であるBrachyuryをノックダウンすると、ACCSM-GFPの癌幹細胞の性質、EMTともに消失することからBrachyuryが癌幹細胞およびEMTに直接的に関与している因子である可能性も示している。平成26年度の実施計画としてマウス転移モデルにおける局所投与によるBrachyuryノックダウンの可能性の検討と転移・薬剤耐性・放射線耐性に与える影響の検討を前年度と同様、行う事としている。腫瘍実験計画、方法及びその根拠が的確であったため、実験がスムーズに進行したため。今後は1)マウス転移モデルにおいてBrachyuryノックダウンした癌幹細胞が造腫瘍性・転移・薬剤耐性・放射線耐性に影響を与えるか2)マウス転移モデルにおいてBrachyury shRNAを局所投与し、Brachyuryノックダウンが可能か3)さらに2)が可能であれば、Brachyury shRNA局所投与により、転移・薬剤耐性・放射線耐性に影響を与えるかについて検討していく予定である。物品費での使用が少なかったため。次年度において、実験計画を再度検討する。
歯周炎患者の歯肉溝滲出液中のIL-1とIL-1raの動態に関する研究

[被験者および方法]1.19931994年に、愛知学院大学附属病院歯周科に来科した歯周炎患者のうち特記すべき全身疾患がなく、上顎および下顎の左側犬歯より右側犬歯が残存しなおかつ修復処置を受けていない患者10名(男性6名、女性4名、年齢2665歳)を疾患者とし、同時に歯周炎を有しない健常者10名、合計20名を被験者として用いた。2.臨床所見に関してはプロービングデプス(PD)、アタッチメントレベル(AL)を通常の診査法に準じて計測した。ブリーディングオンプロービング(BOP)は全体の測定部位の中で出血のあった部位の割合を比率(%)で表した。初診時のプラークコントロールレコード(PCR)およびレントゲン写真による骨吸収率もあわせて調べた。3.歯肉溝滲出液(GCF)は上顎および下顎の左側犬歯より右側犬歯までの6歯の唇側近心部、中央部、遠心部にペリオペーパーを歯肉縁下約1mmのところに5秒間挿入、静止し吸湿採取した。その後通常の処理を行ないGCFサンプルとした。4.IL-1αおよびIL-1raの測定は市販のELISAキット(Quantikine Immunoassay R&D systems社製)を用いて測定し、片顎ごとの絶対量として表した。[結果]疾患者群の年齢の平均は47.2歳に対し健常者群の年齢の平均は26.6歳であった。PDの平均は疾患者群において3.88mmであったのに対し健常者群では1.29mmであった。ALは4.52mmに対し1.29mmであった。BOPに関しても36.2%であったのに対し健常者群では出血はみられなかった。ペリオトロンによるGCF量は疾患者群の平均5.9μlであったのに対し健常者群では平均0.9μlであり有意に高い値を示した。IL-1αおよびIL-1ra絶対量を両群で比較したところ、疾患者群の方が健常者群より有意に高い値を示した。さらにIL-1の活性度をIL-1α/IL-1raの比で表して比較しても疾患者群(47.6±21.3)のほうが健常者群(17.5±14.1)より有意に高い値を示した。つぎに臨床症状とIL-1α量およびIL-1ra量の相関について調べたところPD、AL、BOP、とIL-1αに関しては相関は認められなかった。。同様にIL-1raに関しても相関は認められなかった。しかしながらIL-1αおよびIL-1raはPCRと相関する傾向が見られた。。
リゾチームの抗菌性スイッチングのための遺伝子工学的分子設計

本研究は、リゾチームの抗菌性をグラム陽性菌、グラム陰性菌両方に拡大することを目的として、遺伝子工学的分子設計を行い、リゾチームの活性部位に影響を与えないように、そのC-末端に疎水性ペプチド(Phe-Phe-Val-Ala-Pro)を融合するとグラム陰性菌に対しても抗菌性が拡大できることを明らかにしてきた。グラム陽性菌にしか効果的な抗菌性を示さないリゾチームを遺伝子修飾により、グラム陰性菌にも抗菌性を示すように、その抗菌性をスイッチイングできることは極めて興味深く、その産業的な利用が期待される。しかしながら、S.cerevisiaeでのこの抗菌性改変リゾチームの発現量は極めて少なく、この問題を解決する必要がある。本研究では、これを克服するためにPichia発現系を用いることにより、この抗菌性改変リゾチームの発現を数百倍に高めることに成功した。Pichia発現系は、抗菌性改変リゾチームをゲノムに挿入できるという利点があり、産業的に利用できる。また、タバコにこの疎水ペプチド融合リゾチームを導入することにより、抗菌性・抗カビ性の植物を創出できることを明らかにした。リゾチームの抗菌性をダラム陰性菌に拡大するために、リゾチームのC一末端に種々の長さやアミノ酸配列の異なるβ構造型疎水性ペプチド並びに塩基性アミノ酸と疎水性アミノ酸からなる両親媒性αヘリックスを導入するようにcDNAを改造し、酵母発現ベクターに組込み、形質転換した酵母を用いて大量に培養し、抗菌性改変リゾチームを発現、分泌させた。これまでに、ミルク中に存在する血圧降下ペプチドPhe-Phe-Val-Ala-ProをリゾチームのC末端に融合したH5リゾチームを酵母S.cerevisiaeで発現・分泌させることに成功しているが、分泌量が極めて少なかった。今回は酵母Pichia pastoris発現系を用いてH5を分泌させ、S.cerevisiaeに比べ、約400倍の分泌に成功した。現在さらに、長さや二次構造の異なるペプチド(KLKL_3KLK,KLKL_5KLK)を融合させている。今後、こうして得られた種々のペプチド融合リゾチームのグラム陰性菌に対する抗菌性を調べ、最適のペプチドサイズ、配列、二次構造を最適化する予定である。昨年に引き続いて、リゾチームの抗菌性をグラム陰性菌に拡大するために、リゾチームのC-末端に種々の長さやアミノ酸配列の異なるβ構造型疎水性ペプチド並びに塩基性アミノ酸と疎水性アミノ酸からなる両親媒性αヘリックスを導入するようにcDNAを改造し、酵母発現ベクターに組込み、形質転換した酵母を用いて大量に培養し、抗菌性改変リゾチームを発現、分泌させた。酵母pichiapastoris発現系を用いてβ-構造型疎水性ペプチド導入リゾチーム(H5リゾチーム)を分泌させ、S. cerevisiaeに比べ、約400倍の分泌に成功した。この結果得られたH5リゾチームはグラム陽性菌は勿論のことグラム陰性菌にも抗菌性を示すことが明らかにできた。また、疎水基の付加により、構造安定性は、溶菌性は保持されており、産業的な利用が可能であると考えられる。また、α-ヘリックス型ペプチド(KLKL_3KLK, KLKL_5KLK)を融合させた場合は、発現量が極めて少ないことが示された。今後、こうして得られた種々のペプチド融合リゾチームのグラム陰性菌に対する抗菌性を調べ、最適のペプチドサイズ、配列、二次構造を最適化することが必要である。
イオン散乱分光法による表面吸着分子の動的過程の直接観察

本研究は固体表面における吸着分子のダイナミクスを新しい低エネルギーイオン散乱分光法を用いて観測しようとするものである。本研究で使用する二次元表示型エネルギー分析器およびそれを収納する真空チャンバー等はほとんどが当研究所の付属工場で自作したものであるが、本補助金申請後に行った予備実験で、それらの機器に改良の余地があることが判明した。検討の結果、それらの点をまず改良する事が将来研究を発展させていく上で不可欠となると判断し、本年度は装置の改良を重点的に行った。主な改良点は以下のとおりである。(1)二次元表示型エネルギー分析器を構成するメッシュ半球として今まで目の荒いメッシュを成形して使用していたが、これでは半球からの電場の染みだしのためにイオン散乱の角度分布がゆがんで観測されることが分かった。今回、目のずっと小さいメッシュで半球を作り電場の染みだしを抑えるようにした。(2)二次元表示型エネルギー分析器では表面から出てきた荷電粒子をピンホールを通過させることによってエネルギー分析する。従って正しいエネルギー分析のためにはピンホールをスムースに駆動できる機構が必要でありその製作を行った。(3)今までより高い真空度を得るために真空チャンバーの溶接部分を手直しし、内面研磨を行った。本研究ではさらにLEED観測のための磁気シールドケースの製作を行い、それにより地球磁場が十分遮蔽できることを確認した。以上のように改良された装置を用い、今後はLEED像観測による装置のキャラクタリゼーションを早急に行い、イオン散乱パターンの観察による表面構造決定の手法の確立、さらには吸着分子表面ダイナミクスの研究へと展開してゆきたいと考えている。
スポーツ状況の「駆け引き」及び「連携」と視覚行為に関する研究

本研究の目的は、オープンスキルを要する特定のスポーツ状況において、対戦する競技者間の「駆け引き」及びチームメイトとの「連携」について、複数の競技者の視覚的行為を基に記述することであった。サッカーの1対1の状況、及びゲーム状況において、複数競技者の視線移動パターンを同時に計測し分析した。その結果、優れた競技者には特有の視線移動パターンがあることが明らかとなった。本研究の目的は、オープンスキル(競技中に環境が絶えず変化し予測が困難な状況で発揮される運動スキル)を要する特定のスポーツ状況において、対戦する競技者間の「駆け引き」及びチームメイトとの「連携」に焦点を当て、複数の競技者の視覚的行為(Visual behavior)を同時に記述することである。例えば、サッカー競技中の1対1状況において、ボール保持者(攻撃選手)とディフェンス選手(守備選手)の「駆け引き」について、その勝敗に影響する要因を直接観察できない視線移動パターンから記述することである。さらには、チーム・グループ戦術で重要となる意思の疎通(アイコンタクト)のタイミングやグループとしての状況の把握・共有についての知見を深める。平成25年度(STEP1)は、対人スキルを要する最小な状況として、サッカーの1対1状況を設定し、対人競技者間における眼球運動を計測する実験を実施した。実験には大学体育会レベルのサッカー選手(競技経験10年以上)の中から攻撃選手、守備選手がそれぞれ1名、被験者として参加した。両者が実際にプレーする最中の視線移動パターンを時間的・空間的に記述した。攻守の役割の違いにより、それぞれ特有の視線移動パターンが記録された。また、攻撃の目的達成時、逆に、守備の目的達成時に特有な身体動作と視線移動パターンを記録した。引き続き、このような視覚的「駆け引き」を詳細に記述することで、勝敗(パフォーマンス)に影響する重要な時間的・空間的な情報を明確にする。本研究の目的は、オープンスキルを要する特定のスポーツ状況において、対戦する競技者間の「駆け引き」及びチームメイトとの「連携」に焦点を当て、複数の競技者の視覚的行為(Visual behavior)を同時に記述することである。例えば、サッカー競技中の1対1状況において、ボール保持者(攻撃選手)とディフェンス選手(守備選手)の「駆け引き」について、身体的な記述ではなく、そのパフォーマンス(勝敗)に影響する要素を、視線移動パターンから記述することである。さらには、チーム・グループ戦術で重要となるチームメイトとの意思の疎通(アイコンタクト)のタイミングやグループとしての状況の把握・共有についての知見を深める。平成25年度(STEP1)では、対人スキルを要する最小の状況として、サッカーの1対1状況を設定し、攻守の両者について同時に眼球運動を計測する実験を実施した。平成26年度(STEP2)では、攻撃状況にある同チーム内での複数選手の眼球運動を計測し、選手間でパス交換が成立する際の視線移動パターンを記録した。スポーツ心理学平成25年度はSTEP1として当初予定していた通り、対人競技者間の眼球運動について実際のプレー状況において特有の視線移動パターンを記録することができた。年度当初の計画時よりも、初年度の研究に必要な物品等の調達よりも次年度に使用する研究に必要な物品等の調達のために研究費が必要と判断したため。すでに次年度の研究に使用する物品等についての見積もりをとり、早急に物品を調達できる準備が整っている。
Directed Evolution of a Palette of Optogenetic Indicators for Multiplexed Imaging of Cellular Metabolism

本研究では、細胞内の代謝物を検出する新しいバイオセンサー群の開発と、それらを用いた新しい代謝機構の解明を目指している。代謝物と特異的に結合するタンパクを使って、高性能な光遺伝学バイオセンサーに導く方策である。本研究課題で狙っている代謝産物のin vivo分析が可能となれば、脳疾患やがんなどの他の多様な疾患の研究への応用が期待され、研究の波及効果は大きい。
センサネットワークを用いた実空間シミュレーションのための高機能センサノードの開発

本研究では,大型の土木構造物(空港・港湾施設,道路トンネル,長大橋など)を対象に,(i)構造物の波動伝播特性・変形の状態を,必要な時空間分解能,必要な精度で,必要なとき(施工時・供用時・突発事象発生直後など)に機動的に展開して計測するフレキシブル計測システム,(ii)計測データに基づく高度な数値解析を用いた実空間構造シミュレーション,を組み合わせて構造物の機能を詳細に把握する高度モニタリングシステムの開発を最終目標とし,その実現のために必要な高機能センサノートの開発に取り組んできた.本年度までの研究により,1.加速度計測を念頭に置いた時刻同期稠密機動センサネットワークを完成させた.実機を用いた計測実験を行い,複雑な形状のRC構造物内部に展開したネットワークでロバストな通信を確保しながら,100μ秒程度の時刻同期を確保した加速度データの計測,回収に成功した.2.ミリメートル精度でセンサノード間の相対位置を計測するオンボード測位解析機能を備えたGPS無線センサネットワークを完成させた.このネットワークを構成するセンサノードは,倍精度演算機能を持つCPU,ロバストな通信を実現する無線通信ユニット,搬送波位相を出力するGPSコア,計算領域確保のためのSRAMを搭載している.以上の研究成果に基づいて,各戸の屋根にGPSを設置し,加速度をトリガとして測位解析を開始し,倒壊状況を戸別に把握するシステムの開発に着手している.本研究では,大型の土木構造物(空港・港湾施設,道路トンネル,大規模地下空間,長大橋など)を対象に,(i)構造物の波動伝播特性・変形の状態を,必要な時空間分解能,必要な精度で,必要なとき(施工時・供用時・突発事象発生直後など)に機動的に展開して計測するフレキシブル計測システム,を組み合わせて構造物の機能を詳細に把握する高度モニタリングシステムの開発を最終目標とし,その実現のために必要な高機能センサノードを開発する.本年度は,高サンプリングレート(50Hz以上),高精度時刻同期(数ミリ秒)を確保しながら加速度の時系列データを欠損なく記録,回収することに主眼を置いたセンサネットワークの構成要素となる高機能センサノードの試作機開発を行った.具体的には,交付金の大部分を各種CPU,無線制御IC,センサなど,各種電子部品の購入に充当し,(取り扱いの容易な)サイズの大きい電子回路基板上に実装することにより,2,3台の試作機を作成した.その過程において,無線装置の通信距離とデータ転送の高い信頼性が重要であることを確認し,これらを確保するためのロバストな無線装置とCPUの組み合わせの確定,試作機の実装,簡単な計測実験を行った.さらに,廉価でありながら高精度なGPSとの組み合わせを視野に入れ,GPSを搭載したセンサノードを用いての現場計測も行った.本研究では,大型の土木構造物(空港・港湾施設,道路トンネル,大規模地下空間,長大橋など)を対象に,(i)構造物の波動伝播特性・変形の状態を,必要な時空間分解能,必要な精度で,必要なとき(施工時・供用時・突発事象発生直後など)に機動的に展開して計測するフレキシブル計測システム,(ii)計測データに基づく高度な数値解析を用いた実空間構造シミュレーション,を組み合わせて構造物の機能を詳細に把握する高度モニタリングシステムの開発を最終目標とし,その実現のために必要な高機能センサノードを開発する.本年度は,初年度に開発した試作機を改良し,10台程度のプロトタイプを製作し,小規模のネットワークで,高精度・高サンプリング・レートで時刻同期のとれた計測を行った.また,得られたデータから構造物の復元力特性を得るアルゴリズムを開発し,加速度計測と構造物の塑性化の度合いとを結びつける計測・解析に成功した.作成したプロトタイプでは,機能・信頼性が高い無線通信装置を利用し,また,高速書き込み可能な不揮発性メモリにデータを書き込めるようにしたため,通信距離が伸び,一般の建造物内部など遮蔽物などが多い劣悪な通信環境でも通信が可能となり,データ欠損もなくなった.サンプリング・レートは約5000SPSまで向上,時刻同期精度は数十マイクロ秒まで確保された.このようなロバストな通信・データ保持機能を持つセンサノードはセンサネットワークを用いた社会基盤施設のセンシングには必要不可欠な装置である.本研究では,大型の土木構造物(空港・港湾施設,道路トンネル,長大橋など)を対象に,(i)構造物の波動伝播特性・変形の状態を,必要な時空間分解能,必要な精度で,必要なとき(施工時・供用時・突発事象発生直後など)に機動的に展開して計測するフレキシブル計測システム,(ii)計測データに基づく高度な数値解析を用いた実空間構造シミュレーション,を組み合わせて構造物の機能を詳細に把握する高度モニタリングシステムの開発を最終目標とし,その実現のために必要な高機能センサノートの開発に取り組んできた.本年度までの研究により,1.加速度計測を念頭に置いた時刻同期稠密機動センサネットワークを完成させた.実機を用いた計測実験を行い,複雑な形状のRC構造物内部に展開したネットワークでロバストな通信を確保しながら,100μ秒程度の時刻同期を確保した加速度データの計測,回収に成功した.2.ミリメートル精度でセンサノード間の相対位置を計測するオンボード測位解析機能を備えたGPS無線センサネットワークを完成させた.このネットワークを構成するセンサノードは,倍精度演算機能を持つCPU,ロバストな通信を実現する無線通信ユニット,搬送波位相を出力するGPSコア,計算領域確保のためのSRAMを搭載している.以上の研究成果に基づいて,各戸の屋根にGPSを設置し,加速度をトリガとして測位解析を開始し,倒壊状況を戸別に把握するシステムの開発に着手している.
サイトカインネットワークによる白血病細胞増殖の制御に関する研究

急性骨髄性白血病における白血病細胞の増殖機構を解明し、白血病の治療法の確立に寄与することを目的に研究を行った。この目的には、白血病細胞の無制限の増殖を支持している白血病性幹細胞の増殖をめぐる種々サイトカインの単独もしくは併用効果を明らかにすることを中心に解析を進めた。これまでの研究成果から、白血病性幹細胞の増殖は、顆粒球コロニー刺激因子(CSF)やIL-1などの影響を受けていることが明らかになった。当該年度では、未熟な造血幹細胞の増殖に重要な作用を示すとされるstem cell factor(SCF)、interleukin-11(IL-11)の効果について検討した。最初に、白血病性幹細胞の増殖に対するSCFの効果を調べた。白血病性幹細胞の増殖は、CSFによって刺激されるが、SCFは前例ではないものの、CSFに匹敵する作用を示すものがあった。そこで、SCFの効果をCSFと比較しながら検討を進めたところ、SCFはとくに白血病細胞の中でもCD34を発現しているものに作用が顕著であった。白血病性幹細胞は、正常の造血幹細胞の分化段階で腫瘍化したと考えられるが、腫瘍化した分化段階の相違によって、増殖機構・増殖因子の要求も異なる可能性が示唆された。今後、この仮設を確認するために、白血病性幹細胞の分化段階と増殖機構について詳細な研究を行う予定である。次に、IL-11の作用を検討した。IL-11は、単独では白血病性幹細胞の増殖を刺激する作用は乏しいが、IL-3など他のサイトカインの作用を増強する現象が確かめられた。この事実は、白血病性幹細胞の増殖は、複数のサイトカインが微妙に作用していることを示しており、さらにサイトカイン相互の作用を解析する必要があると考えられる。急性白血病における白血病細胞の増殖機構を解明し、白血病の治療法の確立に寄与することを目的として研究を行なった。ことに白血病細胞の無制限の増殖を支持する白血病性幹細胞の増殖をめぐるサイトカインネットワ-クを解析することを目的とした。従来までの研究により、白血病性幹細胞の増殖は、種々の顆粒球コロニ-刺激固子(CSγ)及びインタ-ロイキン(IL)の影響を受けることを明らかにした。平成3年度の研究では、下記の点を明らかにした。第1に、白血病性幹細胞に対するInterleukinー4(ILー4)の作用を研究した。ILー4は、白血病性幹細胞の増殖を刺激する症例もあるが、逆に抑制する症例もあった。ILー4による白血病性幹細胞の増殖抑制機構を検討したとこら、ことに白血病細胞の単球系への分化誘導作用と関連することが明らかにされた。第2に、stem cell factor(SCF)の白血病性幹細胞に対する作用を研究した。SCFは、大多数の症例で、白血病性幹細胞の増殖を刺激した。しかも興味あることに、未分化な白血病細胞といわれるCD34陽性細胞でSCFの刺激作用が顕着であった。このことは、白血病細胞の起源に応じて、その増殖を制御するサイトカインが異なることを示唆すると考えられる。第3に、Lerkemis Inhibitory Factor(LIF,Dーfactor)の作用を検討した。LIFは、白血病性幹細胞の自己再生能を抑制して、白血病性幹細胞の増殖を抑制することが明らかにされた。これまでの研究成果から、白血病性幹細胞の増殖は、顆粒球コロニー刺激因子(CSF)やinterleukin-1(IL-1)などの影響を受けていることが明らかになった。

本研究では、それ以外のサイトカインの影響を中心に検討した。まず、造血幹細胞の分化の初期段階に作用するとされるstem cell factor(SCF)及びinterleukin-11(IL-11)の作用を研究した。SCFは、白血病性幹細胞の中でも、特に末分化な段階で腫瘍化したと考えられるものに増殖刺激効果が強く見られた。IL-11は、単独では効果は殆どないが、IL-3などと相乗的に作用して白血病性幹細胞の増殖を刺激することが証明できた。一方、白血病性幹細胞の増殖を抑制するサイトカインについても検討した。IL-4は、白血病性幹細胞に分化を誘導し、増殖を抑制する場合のあることが確認された。D-factorも白血病性幹細胞の増殖に抑制的に作用することが証明された。白血病性幹細胞の増殖は、複数のサイトカインによって調節されていることが本研究で証明された。今後は、個々のサイトカインの作用機序を解明するとともに、サイトカインの相互作用の機構についても明らかにする必要がある。CSFの情報伝達系には、protein kinase、tyrosine kinaseの関与を証明したが、他のサイトカインについてもsecond messengerを用らかにすることが必要と考えられる。
強誘電体ゲートトランジスタの素子特性変調の研究

高密度の不揮発メモリとして期待される金属・強誘電体・絶縁体・半導体型の強誘電体ゲートトランジスタ(FeFET)の更なる特性向上を目指して、前年度までに絶縁体Hf-Al-Oと強誘電体SrBi2Ta209(SBT)をパルスレーザ堆積(PLD)する際の条件、SBTを多結晶化するための熱処理条件等の適正化の研究を行った。最終年の本年度は、メモリウィンドウの基板内のばらつきを抑制させるために新たに大面積製膜用に設計したPLD装置を用いてFeFETを作製した。まず、大面積製膜用に10cm長のHf-Al-OとSBTのターゲットを用意し、Hf-Al-OとSBTの製膜それぞれに対してターゲット上をレーザ照射する位置の中心とレーザを掃引する幅の適正条件を明らかにした。次に、大面積製膜用PLDを用いて20mm角のシリコン基板上にFeFETを試作し、基板内の46個のFeFETのメモリウィンドウのばらつきを評価したところ、ばらつきの標準偏差をウィンドウ幅(平均値0.96V)の4.3%以内に収めることが出来た。これにより膜厚均一性の優れた大面積製膜用PLD導入の意義を検証できた。FeFETのゲート金属としてこれまで選択し開発した材料はPtであるが、一種類の金属だけではトランジスタ特性のしきい値電圧の制御範囲が狭い。Au、Ti、Niを選びFeFETを試作し、しきい値電圧を変化させる研究も行った。その結果、しきい値電圧の制御範囲を拡大できた。例えばTiをゲートとするFeFETのしきい値電圧は、Ptをゲートとするものより0.7V小さかった。初年度・2年度の材料・プロセスの面からの研究と本年度の主に装置の面からの研究を総合し、高品質強誘電体ゲートトランジスタ作製の基盤技術を構築できた。高密度の不揮発メモリとして期待される強誘電体ゲートトランジスタ(FeFET)は、ゲートの強誘電体層とシリコン基板の間に絶縁体層がある。この絶縁体層に課せられる要件は、リーク電流が小さいことと誘電率が大きいことである。その有力材料はAlを含んだHfO_2(Hf-Al-Oと記す)である。今年度の研究課題のひとつは、高品質Hf-Al-Oを得るための作製条件を明らかにすることであり、パルスレーザ堆積(PLD)法でHf-Al-Oを成膜する際の適正なガス種と、成膜後のポストアニール条件を調べた。ポストアニールは強誘電体層に強誘電性を発現させるために必要である。堆積時の導入ガスとして酸素と窒素が考えられ、それぞれのガス中でHf-Al-Oをパルスレーザ堆積した後、800°C、酸素中1時間のポストアニールを行った。透過型電子顕微鏡による断面観察により、導入ガスが酸素の場合、絶縁体層が粒状に変化し、導入ガスが窒素の場合、絶縁体層は層形状を保つことを見出した。リーク電流の低減には層形状が不可欠であるので、窒素が適正な堆積時導入ガスであると結論づけた。ポストアニールを施した試料にPt電極を付け、金属-絶縁体-半導体構造の交流電気容量を測定した。Hf-Al-O絶縁体層は600°C以下のアニール条件で電気容量が周波数に依存するが、700-800°Cのアニール条件では周波数依存性がないことを見つけ、高温側に高品質化の条件があることが分かった。800°Cのアニール条件は代表的な強誘電体であるSrBi_2Ta_2O_9の結晶化温度とも整合し、これらの結果はSrBi_2Ta_2O_9を用いたFeFETの絶縁体層としてHf-Al-Oが優れていることを検証している。また、磁場への感応性が期待される強誘電体である(Bi_<0.6>Tb_<0.3>La_<0.1>)FeO_3のPLD成膜も試み、X線回折法により575°Cの成膜条件で薄膜の結晶化を確認した。高密度の不揮発メモリとして期待される金属・強誘電体・絶縁体・半導体型の強誘電体ゲートトランジスタの更なる特性向上を目指している。本年度は、はじめに絶縁体層Hf-Al-Oをパルスレーザ堆積(PLD)法で形成中の窒素圧力を60-380mtorrの間で変え、110mtorrの圧力が適正であることを見出した。Hf-Al-O層形成後の大気圧窒素中での30秒の高速熱処理の有効性も650-850°Cの間で条件を変えて調べたが、高速熱処理を行わない従来の方法との顕著な差異はなかった。次に、この適正窒素条件で堆積したHf-Al-O層の上に強誘電体SrBi27a2O9を同じくPLD法で形成した。基板温度400°Cの減圧酸素雰囲気中で前駆体をPLD法で形成し、これに約800°C大気圧酸素中で1時間の熱処理を施し多結晶の強誘電体SrBi27a2O9薄膜を約400nm形成するのが昨年度までに開発した標準工程であるが、この研究では(1)前駆体形成時の酸素圧力と(2)多結晶化のための熱処理温度の最適化を図った。(1)については、35-70nmtorrの間の条件を変化させ、53mtorrの条件が最適であることを明らかにした。

(2)については、750-815°Cの間で熱処理温度を変化させ、800-815°Cの条件が最適であることを明らかにした。さらに、前年度に引き続き、磁性元素を含んだ強誘電体として、BiFeO3にTbとLaをドープした薄膜の作製をPLD法で行い、基板温度を575°Cとして酸素ガス圧を10-100mtorrの間で変化させ、大気圧熱処理後の薄膜のリーク電流と電気分極特性を測定した。100mtorr条件で薄膜のリーク電流が最もよく抑制(30kV/cmで3e-7A/cm2)され、強誘電体残留分極は1μC/cm2であった。以上まとめると、強誘電体ゲートトランジスタ高品質化のための作製上の諸条件を明らかにした。高密度の不揮発メモリとして期待される金属・強誘電体・絶縁体・半導体型の強誘電体ゲートトランジスタ(FeFET)の更なる特性向上を目指して、前年度までに絶縁体Hf-Al-Oと強誘電体SrBi2Ta209(SBT)をパルスレーザ堆積(PLD)する際の条件、SBTを多結晶化するための熱処理条件等の適正化の研究を行った。最終年の本年度は、メモリウィンドウの基板内のばらつきを抑制させるために新たに大面積製膜用に設計したPLD装置を用いてFeFETを作製した。まず、大面積製膜用に10cm長のHf-Al-OとSBTのターゲットを用意し、Hf-Al-OとSBTの製膜それぞれに対してターゲット上をレーザ照射する位置の中心とレーザを掃引する幅の適正条件を明らかにした。次に、大面積製膜用PLDを用いて20mm角のシリコン基板上にFeFETを試作し、基板内の46個のFeFETのメモリウィンドウのばらつきを評価したところ、ばらつきの標準偏差をウィンドウ幅(平均値0.96V)の4.3%以内に収めることが出来た。これにより膜厚均一性の優れた大面積製膜用PLD導入の意義を検証できた。FeFETのゲート金属としてこれまで選択し開発した材料はPtであるが、一種類の金属だけではトランジスタ特性のしきい値電圧の制御範囲が狭い。Au、Ti、Niを選びFeFETを試作し、しきい値電圧を変化させる研究も行った。その結果、しきい値電圧の制御範囲を拡大できた。例えばTiをゲートとするFeFETのしきい値電圧は、Ptをゲートとするものより0.7V小さかった。初年度・2年度の材料・プロセスの面からの研究と本年度の主に装置の面からの研究を総合し、高品質強誘電体ゲートトランジスタ作製の基盤技術を構築できた。
代数体上のマッカイ対応の探求

局所・大域対応により代数体上のマッカイ対応への理解には、局所体上のマッカイ対応について理解が欠かせない。この局所体上のマッカイ対応について大きな進展があった。これまでのマッカイ対応の定式化は非線形作用の場合には、線形作用への埋め込みを用いてなされていた。つまり外在的な定式化になっていた。また、この手法はアフィン代数多様体の場合にしか使えず、例えば幾何学的に自然な設定である射影的代数多様体には適用できなかった。今年度の研究において、内在的な定式化を発見した。従来の線形作用に対する、捻れ解消の手法を非線形作用にまで拡張する方法が明らかになった。ただし、この定式化に関する理論的細部は現在検証中であり、来年度はそれを論文にまとめ公表したい。この成果により、マッカイ対応に対するより関手的なアプローチを取ることができるようになり、理論的により取り扱いやすくなる。一方、代数体上のマッカイ対応そのものについては、まだ情報収集をしながら糸口を探している段階である。具体的には概均質ベクトル空間やBatyrev-Manin予想に関する情報を文献に当たったり、専門家との交流する中で収集している。また、幅広い分野からアイデアを探しながら、将来本研究課題の成果がより広い応用を持つためにも、周辺分野の研究者との交流が欠かせない。そのために、東北大学代数幾何セミナーに数名の数論幾何や代数幾何の研究者を招聘し、研究発表をしてもらい、研究討議を行った。代数体上のマッカイ対応そのものについては、従来の計画からやや遅れている一方で、密接に関連する局所体上のマッカイ対応について大きな進展があり、全体としては順調に進展していると言える。当面の目標は局所体上のマッカイ対応の内在的な定式化について理論的な詳細を詰め、それを論文にまとめ発表することである。論文にまとめた後は、その成果を国内外のセミナーや研究集会で発表することで、成果を多くの研究者と共有し、当該理論がより大きな広がりを持つように促す予定である。その後、この成果を応用し代数体上のマッカイ対応の理解に向け、具体的な計算を開始する。考える多様体の次元が低い場合や、群が簡単な場合に計算を行うことで、一般論への糸口を探っていく。次年度6月に沖縄科学技術大学院大学で、12月に京都大学数理解析研究所にて本研究課題と関連する研究集会を開催することになった。本年度に計画していた国内外からの研究者招聘の一部を延期し、この二つの研究集会の際に招聘した方が有意義であると判断した。そのため本年度使用予定だった旅費の多くの部分を次年度に回し、翌年度分として請求した助成金の一部と合わせて研究集会参加者の旅費に充てる。
頭頸部放射線治療後の嚥下障害に関する画像的評価

放射線治療後の形態的変化と嚥下障害の程度の関係を明らかにするため、放射線治療前、後のMR画像から咽頭収縮筋の厚み、咽頭収縮筋や傍咽頭間隙内の信号(T1信号比、T2信号比)、咽頭後間隙の前後径の変化を測定した。2007年4月から2014年3月までに放射線治療が行われた上咽頭癌患者22人を対象とした。放射線治療後に咽頭収縮筋は有意に厚く、T1信号比は低下し、T2信号比は上昇した。治療直後に傍咽頭間隙内のT1、T2信号比は有意に低下した。咽頭後間隙の前後径は有意に厚くなった。嚥下障害Grade 2群とGrade 3群の比較では、治療後早期と晩期共にいずれの項目でもGrade間に有意差はなかった。放射線治療後の咽頭収縮筋のMR画像での形態的変化と嚥下障害の程度の関係を明らかにするために、初年度に行った咽頭収縮筋の厚みの他、咽頭収縮筋や傍咽頭間隙内脂肪の信号(T1信号比(T1 SIR)、T2信号比(T2 SIR))の変化や咽頭後間隙の前後径の変化といった嚥下障害に関連すると予想された項目について追加測定し、同一対象での継続観察(最長観察期間:1264日)、測定を行った。最終年度は新規の上咽頭癌患者を対象としたprospective studyを予定していた。しかし、初年度に行った研究で、放射線治療後早期の咽頭収縮筋の変化が嚥下障害の程度と相関しなかったため、治療後晩期の嚥下関連筋群の変化と嚥下障害の程度を比較検討することにした。また、嚥下関連筋群の造影効果についても当初の検討項目に入れていたが、ほとんどの上咽頭癌患者が化学療法併用放射線治療を行っており、化学療法による一時的な腎機能障害のため、経過観察時早期のMRI検査で造影剤を使用できなかったことがあり、造影効果の検討については省いた。上、中、下咽頭収縮筋の厚さは放射線治療後観察期間中、大部分の症例で治療前より厚いままで、上咽頭収縮筋では萎縮が見られたが、中、下咽頭収縮筋では萎縮は見られなかった。信号変化の検討では、放射線治療直後にはT1 SIRに有意な変化は見られなかったが、治療後経過時間とともに上咽頭収縮筋のみT1 SIRが有意に低下した。T2 SIRでは、放射線治療直後と経過観察時間ともに上、中咽頭収縮筋のT2 SIRは有意に上昇した。傍咽頭間隙内の脂肪は、治療直後にT1 SIR、T2 SIR共に有意に低下した。咽頭後間隙の前後径は治療後有意に厚くなっていた。いずれの変化も照射による浮腫持続を反映していると推測された。嚥下障害Grade 2群とGrade 3群の治療後早期と晩期での比較では、いずれの項目でもGrade間に有意差は認められなかった。2007年4月から2013年3月までの6年間に行われた上咽頭癌の放射線治療後のMRIを対象とし、retrospectiveに検討を行った。除外項目は、治療前MR検査が無い症例、頭頸部領域における外科的手術や化学療法、放射線治療の既往のある症例、外科的治療が行われた症例、再発症例である。評価項目は、嚥下関連筋群、特に上・中・下咽頭収縮筋の筋肉の厚みを測定した。治療前と比較したこれら筋肉の変化として、absolute change (相対変化値)[治療後-治療前]と、% change(相対変化率)[(治療後-治療前)/治療前X100 (%)]を算出した。これらの評価項目を放射線治療後経過期間と放射線治療に伴う嚥下障害のgrade別に比較検討を行った。嚥下障害の程度は、CTCAE v4.0を用いて、grade 1-5で評価を行った。上記の基準を満たした19人の放射線治療後の上咽頭癌患者のMRIを対象とし、retrospectiveに検討を行った。嚥下障害はgrade 2が9人、grade 3が10人で、放射線治療後の平均MRI観察期間は266.8日(1日1123日)であった。放射線治療前と治療後の上・中・下咽頭収縮筋の厚さのabsolute changeと% changeは統計学的に有意に放射線治療後で厚くなっていた。

放射線治療後4カ月のgrade 2群とgrade 3群の上・中・下咽頭収縮筋の比較では、いずれも統計学的に有意差を認めなかったが、中咽頭収縮筋の変化率がgrade 2、3群共に最も大きかった。初年度は放射線治療による嚥下関連筋群の形態的変化を明らかにするために、放射線治療前、治療後、経過観察時のMRIを対象とし、咽頭収縮筋の厚みの測定を行い、嚥下障害の程度とretrospectiveに比較検討を行った。初年度は放射線治療を行った上咽頭癌患者の上・中・下咽頭収縮筋の治療前、治療後のMR画像変化と嚥下障害の程度との関連性をretrospectiveに検討した。今年度は、放射線治療が行われる頭頸部腫瘍患者を対象として、治療前、治療後、経過観察時の嚥下関連筋群の形態的変化をMRIで評価して、嚥下障害の程度と比較するprospective studyを行っていく。臨床研究(Prospective study)は、放射線治療が行われる頭頸部腫瘍患者を同意の上、本研究にエントリーする。MRI検査を(1)治療前、(2)放射線治療後早期、(3)経過観察時に行う。撮像シークエンスは、T1強調像、T2強調像、拡散強調画像、ガドリニウム造影剤を使用したMR dynamic study、造影後T1強調像を撮像する。画像評価項目は、上・中・下咽頭収縮筋の筋肉の厚み、信号強度、ADC値、dynamic studyでの造影効果パターンについて評価する。筋肉の厚みやADC値については、治療前と比較した変化率を算出する。嚥下障害判定については、経過観察のMR検査と同時期に、嚥下障害の程度を評価する。初年度はretrospective studyであったため、MRI撮像機腫が異なるため比較することができなかったADC値、信号強度、造影パターンなどについても検討し、嚥下障害の程度との関連を検討していく。また、咽頭収縮筋群のみでなく、他の嚥下関連筋群の評価も行っていく必要がある。そして、初年度に行ったretrospective studyと共に、prospective studyの臨床研究報告、論文作成を行っていく。MRI検査を行う際のガドリニウム造影剤、測定を行うために必要なコンピューターと画像処理ソフト、論文英語校閲費として使用する予定である。