hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腱・靭帯付着部症に対する神経要素の動態とヒアルロン酸の治療効果に関する研究

腱・靭帯の骨への付着部(enthesis)の障害の病態を明らかにするために神経および血管の要素(疼痛などの症状や損傷に対する修復反応の要素)が付着部周囲にある滑膜性脂肪組織内に存在することが分かった。本研究では、損傷時に血管は強く反応するが、神経要素が強く反応するかは明らかにはできなかった。その損傷部位にヒアルロン酸を投与すると、非投与群と比較して、損傷に対する修復反応がより速やかに起こる(促進作用)ことが分かった。腱・靭帯骨付着部とその周囲組織(enthesis orgn)における神経要素の局在を観察した。具体的には家兎の成熟個体を用いて肩、膝、足関節からenthesis organとして標本を採取し、それぞれに対し免疫組織学的手法を用いて神経要素の種類、局在等の観察を行った。神経要素は腱・靭帯骨付着部自体(いわゆるenthesis fibrocartilage)には認められず、enthesis organ内のパラテノンやKager's fat pad(後果部脂肪体)内に存在が確認された。この研究は先行研究でのラットの結果とほぼ一致しており、今後の研究課題を遂行するために家兎での腱・靭帯骨付着部損傷モデルを用いることが可能と考えられた。今後、幼若個体での観察も行っていき、幼若群の結果は腱・靭帯に対する力学的ストレスの継続が短期間である場合として、成熟群の結果は腱・靭帯に対する力学的ストレスの継続が長期間である場合として用いることができるかどうかを評価していく。腱・靭帯骨付着部とその周囲器官(enthesis organ)における神経要素の局在を観察した。神経要素は腱・靭帯骨癒着部自体(いわゆるenthesis fibrocartilage)には認められず、enthesis organ内のパラテノンやKagers fat pad(後果部脂肪体)内に存在が確認された。この結果は、先行研究でのラットでの結果とほぼ一致しており、今後の研究課題を遂行するために家兎での腱・靭帯骨付着部損傷モデルを用いることが可能と考えられた。今後、家兎の幼若個体での観察も進めたうえで、幼若群の結果は腱・靭帯に対する力学的ストレスの継続が短期間である場合として、成熟群の結果は力学的ストレスの継続が長期間に及んだ場合として用いることができるかどうかを評価することとなる。腱・靭帯骨付着部とその周囲組織(enthesis organ)における神経要素の局在を観察した。Enthesis organにおける神経要素の観察は我々が以前にラットに対して行った先行研究(Shaw HM et al. J. Anat. 2007)において行っている。加えて腱・靭帯付着部障害(enthesopathy)の患者に施行した手術治療時に採取した組織においても神経要素の局在を確認している。神経要素はenthesis organ内の滑膜性結合組織(パラテノンやfat pad)内に存在していることが確認された。さらに我々は付着部損傷モデルを作製し、その損傷修復過程を観察すると同時に神経要素の観察(動態の観察)を行っている(継続中)。さらに損傷に対しヒアルロン酸の投与を行い、修復過程の変化を観察したところ、修復過程はヒアルロン酸を投与した方が促進されることが分かった。今後は上記の詳細な観察と、前年度より発案している幼若群と成熟群による比較(力学的ストレスによる比較)の検討を行う予定である。家兎肩棘下筋腱骨付着部損傷モデルを作製し、損傷後の修復過程における神経要素を観察した。損傷後の修復過程において組織学的所見では新生血管と間葉系細胞の増生がenthesis organ内の滑膜性脂肪組織(肩関節内では肩峰下滑液包)が強く起こっていることが分かった。PGP9.5, substance-P, neurofilament, CGRP, CD56の存在も肩峰下滑液包で確認されたが、その挙動を確認することは困難であった。ヒアルロン酸群はコントロール群と比較して新生血管と間葉系細胞の増生が早期に著明に起こっており、修復反応が促進されていた。本年度の研究内では両群間の神経要素の著明な差は認められなかった。神経要素の局在観察では明瞭なスライド作製に取り組んでいるが、まだ完成していない。損傷モデルに対する観察は現在、進行中であり、まだ詳細な検討が終了しておらず、それに伴った神経要素の観察も完遂できてない。上記の課題を遂行するための人的および時間的充填が不十分であったためと考えられる。整形外科、スポーツ医学本年度に遂行、達成できなかった課題について推進していく予定である。

神経要素の局在を明瞭に示したスライドの作製と、損傷モデルの詳細な検討(免疫組織学的および神経要素の観察)、損傷モデルにおけるヒアルロン酸投与の効果の詳細な検討(免疫組織学的および神経要素の観察)など、現在継続中の課題から順次行っていく。もう一つの課題として腱・靭帯骨付着部損傷モデルの修復過程におけるenthesis organでの神経要素および神経ペプチドの動態を観察する予定であったが、まだ遂行されていない。上記の課題を遂行するためにはまとまった人的および時間的充填が必要であるが、十分ではなかったためと考えられる。当初、本年度に行うもう1つの課題として、腱・靭帯骨付着部損傷モデルの修復過程におけるenthesis organでの神経要素および神経ペプチドの動態観察を行う予定であったが、現時点では未だ遂行されていない。腱・靭帯骨付着部損傷モデル作成のためにはある一定のまとまった期間が必要となるが、本年度内には作成のための人的、時間的充填が得られなかったことが理由の1つと考えられる。実験に使用する予定の家兎の購入が計画より遅れてしまい、実験計画の延長を余儀なくされたことが最大の理由である。既に家兎の購入が決定されているため事業期間を延長することにより、計画していた標本数を採取することが可能となり、期待している成果が得られると考えている。本年度に遂行、達成できなかった課題について推進していく予定である。家兎肩棘下筋腱骨付着部損傷モデルまたは膝蓋靭帯脛骨付着部損傷モデルを作製し、損傷後の修復過程における神経要素の動態を観察する。今後の課題であるヒアルロン酸投与における神経要素の動態の変化を遂行するためには十分な観察を行う必要があると考えている。本年度に得られた結果をもとに、本年度内に達成することができなかった課題について推進していく予定である。家兎腱板棘下筋腱の骨付着部損傷モデルまたは家兎膝蓋靭帯脛骨付着部損傷モデル(微小骨穿孔モデル)を作成し、損傷後の自然修復(治癒)過程における神経要素の動態を観察する。特に損傷モデルにおける神経要素の動態観察は、今後の課題(ヒアルロン酸投与前後での変化を評価)達成のために非常に重要となるため、細心の注意を払って遂行し注意深く観察・評価を行う必要がある。現在進行中の新たな検体(家兎)から採取した標本を用いて、再度、組織標本を作製する予定である。未使用の研究費は、その標本作成および学会への成果発表への参加旅費および論文作成費に充てる予定である。計画成功のためには新たな物品および実験動物の購入が必要であり、実験の評価を行うためには試薬等の消耗品を購入する必要がある。評価によっては外注が必要であると考えており、そのための費用も必要であるため。本年度と同様に主として研究進行に必要な物品および動物の購入、評価に必要な検査の外注費用、試薬の購入などを予定している。本年度と同様に、主として研究遂行に必要な物品の購入、評価に必要な検査への外注費などが予定されている。
放線菌の生産するラバンドリル基を持つフェナジン化合物の生合成研究

phzCos8のS.lividans形質転換株はLAVを生産しないことから、生合成遺伝子群の発現を制御していると考えられるorf8(放線菌の径路特異的転写因子SARPとの相同性有り)の発現量が少ないためではないかと考えられ、pYTM1epvectorにorf8を組み込んだplasmidを作製し、さらにphzCos8_S.lividans株に形質転換した。しかしながら、HPLC及びLCMS分析においては、LAVの生産は確認できなかった。上記の異種発現実験にLAVの生産が確認されなかったため、phzCos8のベクター(pTOYAMAcosからpOJ446へ)の入れ替えを行い、得られたphzCos8/pOJ446をS.albus G153株に形質転換した。同様の手法で、その形質転換体からはPCAの生産しか確認できなかった。よって、LAV生合成のPTaseはphzCos8以外のクラスターに存在する可能性が高いと示唆された。Lavanducyanin生産株を30°Cで3日間培養後、菌体をアセトン抽出し、アセトンを除去後に酢酸エチル抽出を行った。酢酸エチル抽出液を濃縮し、菌体EtOAcエキスを得て、HPLCで分析した。Lavanducyanin(Rt.25min)はほとんど菌体に蓄積され、またlavanducyaninと同じUV吸収を持つRt.28minのピークやその吸収に似たような吸収でありながら低波長にシフトしたRt.14.2minのピークが検出されたので、lavanducyaninの類縁体であるのではないかと推測し、それらの分離精製を試みた。菌体EtOAcエキスをDiaion HP20カラムクロマトグラフィーを行い、Fr.1およびFr.2と分画した。Rt.14.2minの未知成分を含むFr.1-1およびFr.2-1について、さらにScphadex LH20カラムクロマトグラフィーを行い、2.4mgの未知成分を得た。得られた未知化合物について、一次元NMRと二次元NMR(HSQC, HMBC, COSY)スペクトルを測定し、その詳細な解析に基づいて、その構造は1-hydroxyphenazine(1-HP)であると決定した。この化合物は、Pseudomonas aeruginosa株において、フェナジン代謝産物の前駆体であるphenazine-1-carboxylic acid(PCA)の生合成遺伝子クラスターの下流にあるphzS遺伝子によるPCAの修飾産物であることが示されている。この情報に基づき、平成19年度はlavanducyaninの生合成遺伝子のクローニングを試みる予定である。1.まず、Pseudomonas fluorescens2-79菌株などのphzFおよびphzC遺伝子配列を参考に放線菌ゲノムに適した縮重プライマーを設計し、Streptomyces sp.CL190株のゲノムDNAに対してPCRを行い、増幅したDNA断片をクローニング、塩基配列を決定することによりphzF遺伝子ホモローグおよびphzC遺伝子ホモローグの確認を行った。2.CL190株のゲノムDNAをSau3AI等の制限酵素で部分消化し、コスミドベクターであるpTOYAMAcosにクローニングし作製したコスミドライブラリーから、phzCまたphzF遺伝子ホモローグそれぞれとハイブリダイズするクローンをコロニーハイブリダイゼーションによって選抜することより、phzCを含むコスミド7個およびphzFを含むコスミド2個を選抜した。3.陽性コスミドを異種放線菌であるStreptoniyces lividansTK23株に導入し、形質転換株を培養したが、lavanducyaninの生産は確認されなかった。そこで次に、Pseudomonas sp.菌株のphzDおよびphzE遺伝子配列を参考にプライマーを設計し、上述の陽性コスミドのDNAに対してPCRを行い、増幅したDNA断片をクローニング、塩基配列を決定することによりphzC,phzDおよびphzEのホモローグを含むコスミド(phzCos8)をさらに選抜した。その結果、phzCos8にはphenazine-1-carboxylicacid(PCA)生合成遺伝子群があると示唆されたので、その塩基配列の解析を行った。4.塩基配列の解析結果より、phzCos8には23個のorfsが含まれ、中には7個の遺伝子から構成されたPCAの生合成遺伝子群が含まれていることが判明した。また、本クラスターはCL190株が主に生産するnaphterpinの生合成遺伝子クラスターのすぐ上流に位置していることも分かった。5.その他の結果として、naphterpinの生合成に関与するプレニル基転移酵素をコードする遺伝子NphBの破壊株から1-hydroxyphenazineを単離精製・構造同定した。本化合物はPseudomonasにおいて、PCA生合成遺伝子群のすぐ下流にあるphzS遺伝子によるPCAの修飾産物であることから、lavanducyaninの生合成径路の1つの可能な中間体であることが示された。

上記の異種発現実験にLAVの生産が確認されなかったため、phzCos8のベクター(pTOYAMAcosからpOJ446へ)の入れ替えを行い、得られたphzCos8/pOJ446をS.albus G153株に形質転換した。同様の手法で、その形質転換体からはPCAの生産しか確認できなかった。よって、LAV生合成のPTaseはphzCos8以外のクラスターに存在する可能性が高いと示唆された。
腰椎椎間関節の不動化がおよび隣接椎間板に与える効果に関する統合的解明

椎間関節の完全不動化が、不動椎間および隣接椎間の椎間板に及ぼす影響とその対策を統合的に解明する目的で以下の研究を施行した。1)日本白色家兎を用いた動物実験、2)仔牛屍体脊柱を用いた生体力学的実験、3)有限要素法(FEM)を用いた数値解析、4)実際の臨床例による観察的研究。研究(1)においては、チタン性ワイヤーとPMMA(骨セメント)を使用し、日本白色家兎の腰椎椎間関節において即時的および永久的固定術モデルを作成し、生体力学的・免疫組織学的検討から、以下の結果を得た。1)腰椎椎間関節の完全不動化は、time 0の時点から、長期に渡って隣接椎間の椎間板に過負荷の環境を与える。その影響は、最も隣接する椎間板ほど大きく、不動化セグメントから離れるほど少なくなる。ii)椎間関節の完全不動化が隣接椎間板へ及ぼす影響は、組織学的にも大きく、H-E染色、サフラニン-0染色において、隣接セグメントには強い変性が観察された。しかし、PCNA, CD31,VEGF, Collagen Type I, Collagen Type III, Tunnel染色を用いて施行した免疫組織学的研究では完全不動化による影響は確認されなかった。研究(2)においては、従来の剛性の高い脊椎内固定器具を改良・使用することにより、隣接椎間への影響をより少なく出来ることが判明した。研究(3)では、全く薪しい脊椎内固定器具を開発することにより、隣接椎間板への影響が防止できる可能性が示唆された。研究(4)では、様々な臨床例の検討から、椎間を不動化させることの得失を追及し、椎間の不動化を避ける方策の開発がより一層有効であることが判明した。今後、分子生物学的解析を進めることにより、椎間関節の完全不動化が及ぼす影響を分子レベルで解析すると同時に、予防法を始めとする具体的な対策を確立する計画である。本研究では、腰椎椎間関節の不動化が当該および隣接セグメントの椎間板に与える効果を、生体力学的および組織・分子生物学的見地から統合的に明らかにすることを目的とする。平成14年度は、1)不動化のための具体的手技の確立、2)不動化椎間の生体力学的安定性の証明、3)Time0時点での不動隣接椎間における椎間板の生体力学的特性、に関して、以下の知見を得た。1)不動化のための具体的手技の確立日本成熟白色家兎12羽(平均体重3.4kg)を用いて、手術を施行した。後方正中切開で進入後、直径0.5mmのステンレスワイヤーを二重として、L3-4および5-6の横突起および棘突起間の二箇所を「8の字」に固定する。その後、PMMAレジンを用いて固定部位を補強する。家兎は、手術後、外固定をせずにケージ内で自由とした。この方法は、従来発表の無い、即時かつ強固な固定性が得られる方法である。2)不動化椎間の生体力学的安定性の証明、および3)Time0時点での不動隣接椎間における椎間板の生体力学的特性MTS858材料試験機を用いて、生体力学的実験を施行した。検体は、全てTime 0の4羽を供した。以下の、2種類の処置群・4椎間の剛性を測定した。1)Sham群(家兎腰椎後方要素を展開した後に、ワイヤーとレジンを置き、不動化を行わない。

L5/6で後方要素有り<A>/L4/5で後方要素無し<B>)、2)不動化群(L4/5;不動化隣接椎間で後方要素無し<C>/L5/6;不動化椎間で後方要素有り、かつワイヤーとPMMAレジン付き<D>)。検体をJigにレジンで強固に固定し、変位制御下に、圧縮(0.5mm)、引っ張り(0.5mm)、捻り(5°)の荷重を5サイクル付加し、各検体の剛性を求めた。AとBの比較で、家兎脊柱においても、後方要素が椎間の安定性に大きく寄与していることが判明した。また、BとCの比較で、Time 0の時点では、隣接椎間板の剛性は不動化の有無に関わらず同等である。Dと他の群の比較により、レジンとワイヤーを用いる新しい方法は、強固な固定の得られることが判明した。研究者らによる昨年度までの研究により、脊柱後方構成体である腰椎椎間関節の不動化は、脊柱全体の剛性を著明に増加させることが明らかになった。したがって、この不動化は当該セグメントの前方構成体である椎間板に除負荷の環境を与え、また隣接セグメントの椎間板に過負荷の環境を与えていることが推定される。特に隣接椎間板への過負荷の影響は、椎間板変性の促進効果をもたらすことが推察される。この推論を実証するために、以下の二群のモデルを作成し、術後6週間で超微細構造学的検討を行った。第1群(脊椎椎間関節不動モデル):第3/4、5/6椎間関節の不動化を行う。第2群(正常コントロール群):侵襲を全く加えないコントロール群である。各レベルの椎間板から矢状面超薄切片を作成し、HE染色、およびサフラニン-O染色を施行した超薄切片を光学および偏光顕微鏡にて観察する。さらに、免疫組織学的染色により、PCNF, CD31,VEGF, collagen type I&IIIを観察する。また、Tunnel染色により、椎間板細胞のapoptosisを観察した。特に不動化関節の隣接椎間板(L4/5)に関して、コントロール群での同レベル椎間板(L4/5)との比較結果を報告する。1)H-E染色;不動化群では、髄核細胞が減少した。細胞の集合像が減少し、かつ核の大きさの小さい細胞が多数見られた。線維輪の規則正しい層状走行は乱れ、コントロール群と比し、変性変化が認められた。2)サフラニン-O染色;コントロール群に比し、不動化群では明らかに染色性は低下した。椎間板変性に伴うムコ多糖の含有率の低下を示す。以上の結果から、椎間関節の不動化処置後6週において、隣接椎間板にはムコ多糖含有率の低下と線維輪線維の走行の異常を主な所見とする椎間板変性が生じることが判明した。しかし、その機序、病態に関しては免疫染色の結果から実証することは不可能であった。更に術後長期に渡り、分子生物学的手法も駆使した検討が必要である。昨年度(平成14、15年度)までの研究により、先ず脊柱後方構成体である腰椎椎間関節の不動化は、脊柱全体の剛性を著明に増加させることが明らかになった。したがって、この不動化は生体力学的に当該セグメントの前方構成体である椎間板に除負荷の環境を与え、また隣接セグメントの椎間板に過負荷の環境を与えることが判明した。次に、組織学的検討では、椎間関節の不動化は、隣接椎間板にはムコ多糖含有率の低下と線維輪線維の走行の異常を主な所見とする椎間板変性を生じさせる事が判明した。以上の結果を踏まえ、平成16年度はこれまでに確立した実験系を用いて、上記の結果を実証すべく、更に家兎手術を施行した。併せて、臨床例における解析も進めた。
系統に連系する太陽光・風力ハイブリッド発電システムの開発

本研究では,太陽光発電と風力発電を合成したハイブリッド発電を三相系統に連系するシステムを開発した。連系用インバータとしては一般に電圧形が使用されているが,本研究では系統連系に適した電流形インバータを用いた独自のシステムの構築を目指した。このために,以下の3段階に分けて研究を遂行した。まず,風力発電のみを系統に連系するシステムを検討した。風力タービンを模擬した直流電動機で永久磁石同期発電機を駆動し,その交流出力をダイオード整流回路で直流に変換した後に,三相電流形インバータを通して三相系統に連系するシステムを構築した。風速が変動しても,インバータの変調率をそれぞれの風速における最適値に制御するだけで,その風速における最大電力を系統に供給できることを理論と実測により明らかにした。次に太陽光発電を対象とし,パネルの設置場所の制約等により,2組の太陽電池アレイの日射量が異なっても,両者からそれぞれの最大電力を同時に出力できるシステムの開発を目指した。2組のアレイの最大電力点は異なるため,2組の昇圧チョッパを縦続接続した二段接続方式を検討し,その効果を確認した。さらにその回路構成を簡略化して部品点数を減らしても,当初の目的が達成できることを実測によって明らかにした。最後に,風力と太陽光の両発電システムをハイブリッド化するために,両出力電圧を直流側で合成した上で電流形インバータを介して電力系統へ連系するシステムを構築した。風力も太陽光も気象条件によって出力電圧の変動が激しいため,直並列チョッパを応用したDC・DCコンバータを用いて電流形インバータの入力直流電圧を適切な範囲に調節するシステムを開発した。このコンバータの通流率と電流形インバータの変調率を制御することにより,風力発電電圧や太陽電池電圧が変動しても,インバータは安定して動作し,それぞれの最大電力を系統に出力できることを実測により確認した。地球温暖化対策の一環として太陽光発電と風力発電が普及しているが、両者共に天候によって出力が大幅に変動するため、安定した電力供給が困難である。これを改善するために、太陽光と風力を組み合わせたハイブリッド発電システムが開発されつつあり、さらにこれを系統に連系することにより、需要家にとっては安定した電力を受けることができる。以上の背景の下に、本研究は系統に連系する太陽光・風カハイブリッド発電システムの開発を目指し、本年度は下記の研究を遂行した。1.不安定な自然風を用いて風力発電の実験を遂行することは不可能であるため、2.2kWの直流電動機を直流チョッパで制御する風力タービン・シミュレータを完成させた。これに1.5kWの永久磁石同期発電機を直結し、その発電電力をダイオード整流回路で直流に順変換した後、電流形インバータによって三相系統に連系するシステムを構築した。これにより、インバータ変調率のみを適切に制御すれば、風速が変化しても常に系統へ最大電力を出力できることを定量的に明確にした。2.上記の研究と並行して、風力発電の直流電圧と太陽電池出力を直列に合成するためのDC-DCコンバータを開発した。ただし装置の関係から本年度は風力発電機をつながずに、異なった日射量で動作する二組の太陽電池を対象として、二段縦続昇圧チョッパを簡易化した回路とその制御方式を検討した。この結果、二組のチョッパの通流率を適切に制御することにより、異なった最大電力点で動作している太陽電池からそれぞれの最大電力を同時に出力できることを、実測とシミュレーションにより確認した。太陽光発電と風力発電を合成したハイブリッド発電の電力を三相系統に供給するシステムを開発する。風力発電としては、風力タービンを模擬した直流電動機で永久磁石同期発電機を駆動し、その交流出力をダイオード整流回路で直流に変換する。

これと太陽電池電力を合成する際に、直並列チョッパを応用したDC-DCコンバータによって適切な直流電圧に調整し、三相電流形インバータで交流に変換して三相系統に連系する。本年度は以下の研究を遂行した。1.電流形インバータの改良:昨年度試作した電流形インバータ装置は制御パターンをROMに焼いてあるため、変調率を変えるためには一度装置を停止する必要があった。本年度はこれを改良して、運転中に変調率を任意に調整できるように制御回路を変更した。これを用いた結果、風速が変化してもインバータの変調率を制御するだけで、常に最大電力を系統に出力できることを定量的に明らかとした。2.二重昇圧チョッパの試作:異なった日射量の下で発電する複数の太陽電池からそれぞれの最大電力を出力させるために、昨年度は二段縦続接続昇圧チョッパを適用したが、本年度は二重並列チョッパに変更した。この結果、二段縦続方式よりも制御方式が簡潔となり、最大出力追従制御も高速化が可能であることが明らかとなった。3.DC-DCコンバータの開発:変動が激しい風力や太陽光の発電電圧を適切な電圧幅に抑制して電流形インバータへ供給するために、直並列チョッパ応用のDC-DCコンバータを試作した。このコンバータの導通率と電流形インバータの変調率を適切に制御することにより、風力や太陽電池の電圧が変動してもそれぞれの最大電力を系統に出力できることを明らかとした。
ミトコンドリア―活性酸素系の蝸牛内ライブイメージング

本研究では、内耳(蝸牛)における活性酸素ライブイメージング法の確立および抗酸化剤の聴力保護能測定を行った。【内容】1蝸牛におけるliveROSイメージングa.体外培養したマウス蝸牛をリアルタイム断層撮影し、3次元再構築を行って活性酸素の発生を可視化した。b.蝸牛を露出したモルモットを用い、騒音下の活性酸素の発生を上記のシステムで観察した。2ミトコンドリア機能障害マウスでのミトコンドリア分布の観察:薬剤障害マウスの蝸牛を摘出し、共焦点顕微鏡で観察した。3抗酸化メカニズムの解明:水素飽和水を一定期間投与したマウス内耳を用い、障害(シスプラチン)曝露時の蝸牛内酸化ストレスの増減を定量した。本研究は、蝸牛有毛細胞内のミトコンドリアで発生するフリーラジカル(活性酸素/ROS)について、in vivo・in situでの直接測定法を確立し、これをもとに感音難聴の本態解明につながるデータを得て、新たな治療薬を開発・臨床展開するための研究基盤を確立することが目的である。1.蝸牛におけるliveROSイメージングモルモットの蝸牛にミトコンドリア電子伝達系酵素阻害剤であるアンチマイシンAを滴下し、活性酸素により蛍光を発する色素(HPFまたはAPF)を用いてフリーラジカルの組織内での発生を可視化する方法(インビボイメージング)を開発した。撮影には高速コンフォーカル顕微鏡Nikon A1Rを用い、得られたデータに対して3次元再構成を行った。また、同じシステムを用いて騒音負荷時の蝸牛内での活性酸素の発生および活性型ミトコンドリアの挙動を計測した。a.高速コンフォーカル顕微鏡を用いた、ex vivo系での内耳活性酸素発生量可視化システムの確立(障害薬剤、最適蛍光色素の選定):高速コンフォーカル顕微鏡を用いた断層撮影により、有毛細胞・支持細胞のどの部分で活性酸素が発生しているのかを測定した。b.in vivoイメージングへの応用(薬剤障害下での活性酸素・ミトコンドリア測定):活性酸素発生剤としてミトコンドリア電子伝達系酵素複合体IIIの特異的阻害剤であるAntimycin Aおよびアミノグリコシド系抗生物質として臨床でよく用いられるゲンタマイシンを用い、活性酸素の発生および活性型ミトコンドリアの計測を行った。活性型ミトコンドリアは薬剤障害により減少したが、減少幅は内有毛細胞よりも外有毛細胞に多い傾向が認められた。1.蝸牛におけるliveROSイメージング:活性酸素発生剤(ミトコンドリア電子伝達系酵素複合体IIIの特異的阻害剤であるAntimycin A)、活性酸素により蛍光を発する色素(HPFまたはAPF)、活性型ミトコンドリア標識剤(Mitotracker Orange)を用いて、モルモットの蝸牛における薬剤障害時のミトコンドリア分布を可視化した。アンチマイシンAによる障害の11分後より活性型ミトコンドリアの蛍光量が減少した。2.ミトコンドリア機能障害マウスでのミトコンドリア分布、活性酸素発生の観察a.薬剤障害下での活性酸素・ミトコンドリア測定: Antimycin Aおよびアミノグリコシド系抗生物質として臨床でよく用いられるゲンタマイシンを用い、活性型ミトコンドリアの分布計測を行った。コンフォーカル顕微鏡を用い3次元再構成を行ったところ、活性型ミトコンドリアは薬剤障害により減少したが、減少幅は内有毛細胞よりも外有毛細胞に多い傾向が認められた。【概要】本研究では、モルモット蝸牛での騒音下in vivo活性酸素イメージング法の確立および抗酸化剤の聴力保護能測定を行った。【内容】(1)蝸牛におけるliveROSイメージング(a)高速コンフォーカル顕微鏡を用いた、ex vivo系での内耳活性酸素発生量可視化システムの確立(障害薬剤、最適蛍光色素の選定):高速コンフォーカル顕微鏡Nikon A1Rを用いたリアルタイム断層撮影・3次元再構築により、有毛細胞・支持細胞のどの部分で活性酸素が発生しているのかを測定した。活性酸素発生剤としてミトコンドリア電子伝達系酵素複合体IIIの特異的阻害剤であるAntimycin Aを使用し、活性酸素指示薬としてはAminophenyl fluorescein (APF)およびhydroxyphenyl fluorescein (HPF)を用いた。

(b)音響曝露下でのin vivo、liveROSイメージング(最適音源、周波数の設定):騒音難聴モデルとして、蝸牛を露出したモルモットを顕微鏡で観察しながら、外耳道に挿入した高出力イヤホンから騒音曝露を行い、これを上記のシステムを用いて検出した。(2)ミトコンドリア機能障害マウスでのミトコンドリア分布、活性酸素発生の観察:mtGFP-Tgマウスの内耳を摘出し蝸牛をwhole mount処理し、共焦点顕微鏡で観察した。(3)種々の内耳保護剤の内耳での抗酸化メカニズムの検証・遺伝子異常マウスの内耳脆弱性の解析:水素飽和水を一定期間投与したマウス内耳を用い、障害曝露時の蝸牛内酸化ストレスの増減を定量した。障害にはシスプラチンなどの抗悪性腫瘍剤を使用した。耳科学本研究の目的は、蝸牛有毛細胞内のミトコンドリアで発生するフリーラジカル(活性酸素/ROS)について、in vivo・in situでの直接測定法を確立し、これをもとに感音難聴の本態解明につながるデータを得て、新たな治療薬を開発・臨床展開するための研究基盤を確立することにあった。具体的に平成24年度に計画している研究項目は次のものであった。1高速レーザー共焦点顕微鏡と特殊試薬を用いた、蝸牛内リアルタイム3次元活性酸素観察系の構築2ミトコンドリアGFP-トランスジェニックマウスを用いた、蝸牛内ミトコンドリア分布の経時的立体的観察以上のうち1はおおむね順調に進展しており、更に蝸牛内活性型ミトコンドリアのリアルタイム計測も開始することができた。2に関してはミトコンドリアGFP-トランスジェニックマウスの入手に事務手続き上の困難が生じているために遅れが見られるが、学内の研究倫理委員会・動物実験委員会の承認は得られており、ミトコンドリア計測系に関しては1で充分に確立しつつあるため一旦マウスが入手できれば研究は順調に発展するものと考えられる。本研究の目的は、蝸牛有毛細胞内のミトコンドリアで発生するフリーラジカル(活性酸素/ROS)について、in vivo・in situでの直接測定法を確立し、これをもとに感音難聴の本態解明につながるデータを得て、新たな治療薬を開発・臨床展開するための研究基盤を確立することにあった。具体的に平成25年度に計画している研究項目は次のものであった。1高速レーザー共焦点顕微鏡と特殊試薬を用いた、蝸牛内リアルタイム3次元活性酸素観察系の構築2ミトコンドリア機能障害マウスでのミトコンドリア分布、活性酸素発生の観察以上のうち1はおおむね順調に進展しており、更に蝸牛内活性型ミトコンドリアのリアルタイム計測も開始することができた。研究計画2ミトコンドリアGFP-トランスジェニックマウスを用いた、蝸牛内ミトコンドリア分布の経時的立体的観察現在マウス入手中である。
ニューロンＣＭＯＳ回路を用いた連想メモリに関する研究

連想メモリは、入力データに類似した参照データを瞬時に見つけそのデータを出力できることから、文字認識、指紋認識、データ圧縮、色画像認識など様々な分野で極めて有用であるとされている。我々は、この連想メモリの動作が人間の脳の記憶照合方式と極めて類似していることに着目した。本研究では、神経細胞(ニューロン)と同等の振る舞いをするニューロンCMOSインバータを構成部品として用い、ハミング距離及びマンハッタン距離に基づく高速な類似検索が可能な連想メモリを提案し、実験とシミュレーションにより回路動作の検証を行った。連想メモリは、入力データと記憶した参照パターンを比較し、一致または類似する参照パターンを検索し出力するメモリであり、画像認識、音声認識など様々な領域での応用が期待されている。その記憶方式はアドレスを使用せず人間の記憶方式に類似している。そこで、我々は神経細胞に似た特性を持つニューロンCMOSインバータを用いれば、簡単な構成の連想メモリが実現できるのではないかと考えて本研究に着手し、2015年度において以下の研究成果を得ることができた。(1)ニューロンCMOSインバータを用いて、一致および最小ハミング距離のデータが検索可能な連想メモリ(8ビット、32ワード)をローム株式会社0.18μmCMOSプロセスを用いて集積化し、実チップを用いた実験によりその性能を評価した。なお、レイアウト面積は1800μm×250μmであった。(2)ハミング距離が一定範囲内のデータを検索可能な連想メモリ(64ビット、64ワード)を提案し、ローム株式会社0.18μmCMOSプロセスを用いて集積化した。(3)カラー画像などの類似度の指標にはハミング距離ではなくマンハッタン距離を用いることが多い。そこで、マンハッタン距離をデータの類似度の指標とする連想メモリを提案し、その動作を電子回路シミュレータHSPICEを用いたシミュレーションにより確認した。また、2015年度は、ローム株式会社0.18μmCMOSプロセスを用いて集積化を行ったが、2016年度には、最先端プロセスである28nmCMOSプロセスにより集積化を行いたいと考えており、そのための設計環境を整えた。当初は連想メモリに必要な基本回路の集積化のみを行う予定であったが、連想メモリ全体の集積化を行い、実チップを用いた実験によりその有効性を確認することができ、その成果は論文誌に掲載された。また、28nmCMOSプロセスにより集積回路を設計するための環境を整えることができた。そこで、我々は神経細胞に似た特性を持つニューロンCMOSインバータを用いれば、簡単な構成の連想メモリが実現できるのではないかと考えて本研究に着手し、2016年度において以下の研究成果を得ることができた。(1)マンハッタン距離を類似度の指標とした連想メモリにおいて、ある一定範囲内の類似度のデータが検索可能な連想メモリを提案し、その動作を電子回路シミュレータHSPICEにより確認した。(2)28nmCMOSプロセスにより最小ハミング距離検索連想メモリの試作を行った。(3)ニューロンCMOSインバータは優れた機能を持った電子素子であるが、一般のCMOSインバータに比べて消費電力が大きい、そこで、ニューロンCMOSインバータの電源およびグランド部分にクロックを印可したpチャネルMOSFETおよびnチャネルMOSFETを配置したクロックドニューロンCMOSインバータを考案し、これによりニューロンCMOSインバータの消費電力を大幅に削減できることを明らかにした。(4)電子回路において、配線は信号を伝達するためだけに使用され、配線間の容量は性能を劣化させるため、なるべく小さくなるよう設計してきた。しかし、配線間容量を積極的に使用することでニューロンCMOSインバータを構成できることを見出した。熊本地震の対応に追われ研究時間を確保できなかった。また、地震の影響で実験装置が破損し、研究を再開するのに時間を要した。連想メモリは、入力データと記憶した参照データを比較し、一致または類似する参照パターンを検索し出力するメモリであり、画像認識、音声認識など様々な領域での応用が期待されている。そこで、我々は神経細胞に似た特性を持つ電子部品であるニューロンCMOSインバータを用いれば、簡単な構成の連想メモリが実現できるのではないかと考えて本研究に着手し、ハミング距離が最小の参照データを検索可能な連想メモリ、ハミング距離が一定範囲内の参照データを検索可能な連想メモリ、マンハッタン距離が最小の参照データを検索可能な連想メモリ、マンハッタン距離距離が一定範囲内の参照データを検索可能な連想メモリの4種類を提案し、実験およびシミュレーションによりその性能を評価した。また、ニューロンCMOSインバータの電源およびグランド部分にクロックを印可したpチャネルMOSFETおよびnチャネルMOSFETを配置したクロックドニューロンCMOSインバータを考案し、これによりニューロンCMOSインバータの消費電力を大幅に削減できることをシミュレーションにより明らかにした。さらに、電子回路において、配線は信号を伝達するためだけに使用され、配線間の容量は性能を劣化させるため、なるべく小さくなるよう設計してきたが、配線間容量を積極的に使用することでニューロンCMOSインバータを構成できることを見出した。

本研究では、神経細胞(ニューロン)と同等の振る舞いをするニューロンCMOSインバータを構成部品として用い、ハミング距離及びマンハッタン距離に基づく高速な類似検索が可能な連想メモリを提案し、実験とシミュレーションにより回路動作の検証を行った。2015度に28nmCMOSプロセスの設計環境を整えることができたので、2016年度はこのプロセスを用いて連想メモリを集積化し、実チップを用いた実験により性能を評価したい。クロックドニューロンCMOSインバータを用いた連想メモリとニューロンCMOSインバータを用いた連想メモリの性能をシミュレーションおよび実チップを用いた実験により比較したい。また、配線間容量を利用して構成したニューロンCMOSインバータを用いた連想メモリの集積化を行い、実チップを用いた実験により性能を評価したい。電子回路当初、集積回路の試作を予定していたが、集積回路設計環境の構築に時間がかかり、集積回路の試作を行うことができなかったため次年度使用額が生じた。熊本地震の対応に追われ研究時間を確保できなかったため、予定していた集積回路の試作を行うことができなかった。また、予定していた海外出張もも熊本地震のために行くことができず次年度使用額が生じた。熊本地震で、本研究に使用してた集積回路設計用のワークステーションが破損し使うことができなくなったので60万円程度のワークステーションを購入したい。また、集積回路の試作費に30万円、国際会議用の外国旅費に30万円、資料収集のための国内旅費に10万円(5万×2回)、人件費として30万円の使用を予定している。集積回路の熱解析を行う必要が生じたため近赤外線カメラの購入に50万円、集積回路の試作に30万円、電子部品購入費用に10万円、国際会議のための外国旅費に30万円、資料収集のための国内旅費に10万円(5万円×2回)、人件費に30万円の使用を予定している。
「生活科・総合的な学習」に関する指導力・カリキュラム開発能力の向上に関する研究

本研究は、「生活科・総合的な学習の時間」領域の実践の領域において、教師の指導力やカリキュラム開発の能力の向上に関する研究を進めるものである。充実した実践を生み出す教師の指導力・指導性の在り方を明らかにし、その成果をこれからの我が国の教員養成・教師教育の現場で活用していくことを目的とした。今年度は、最終年度であるので、これまでのこの領域の先進校のフィールドワークや調査の成果をまとめ、さらに執筆後発行された生活科教育の解説テキストを元に授業を実施した。平成29年度に改訂された学習指導要領の動向を踏まえつつ検討したスタートカリキュラムの改善やマネジメントの提言の学会発表を行った。さらに、生活科の新学習指導要領の目標や理念の展開についてまとめたテキストを元に授業を実施した。こちらは、指導力向上に資するものになったかどうかの検証ができなかったが、概ね生活科という教科の特質についての受講生の理解を深めることに役立ったと思われる。教職大学院の授業では、共通科目「教育課程の課題探求」および選択科目「総合学習カリキュラム開発演習」において、先進校の事例を元にカリキュラム開発の実際について講義を行った。前年度に引き続き本研究成果を授業で提示し、現職院生と学卒院生が共同し、校種や教科の専門性を越えて総合的な学習のカリキュラムを開発構成する活動を取り入れた。学部の専修専門科目「総合学習の原理と方法」においても同様に総合学習のカリキュラムを考えるグループワークを行ったが、こちらは学習のテーマの設定から行うことができた。受講生にとっては、このテーマの設定自体の重要性や難しさが実感できるグループワークとなった。これらの研究をもとに、令和元年度より必修化した教職科目「総合的な学習指導法」の展開を構想することができた。本研究は、「生活科・総合的な学習の時間」領域の実践研究のあり方に焦点化してこれらの学校で調査研究を行うものである。充実した実践を生み出す教師の指導力・指導性の在り方を明らかにし、その成果をこれからの我が国の教員養成・教師教育の現場で活用していくことを目的としている。今年度は、埼玉大学教育学部附属小学校(以下、附小)の生活科実践を対象にして、子どもたちの対話への意欲を喚起する生活科指導のあり方を問う研究を行った。学習指導要領の改訂に際して、生活・総合だけでなく、あらゆる教育活動の中で、アクティブラーニングの導入、とくに対話活動の推進は今後加速していくが、その先駆けとして生活科における充実した対話活動の指導のあり方を探究した。対話は、子どもたちの自発的な意欲に支えられて展開するものであるが、教師はそのような意欲を喚起する様々な手立てを講じているものであり、その教師の手立ての工夫を取り上げて意義づけることを試みた。総合的な学習のカリキュラム開発の側面においては、今年度はメディアリテラシー教育におけるカリキュラム開発に関する研究を行った。代表者が担当する専門科目「総合学習の原理と方法」において、受講生を伴ってNHKのスタジオパークのフィールドワークを行い、体験学習の意義について検討した。そこで深化された課題意識を元に、メディアに関する探究的な学習を行い、特に批判的思考力の育成について焦点化して検討した。探究的な学習の発表会を行う際には、NHK解説委員の方を指導助言・ゲストスピーカーとして招き、有益な講評を頂くことができた。なお、この授業における一連の活動をニュースレターにまとめて配付した。この内容については、今後論文として執筆する計画である。上記の「研究実績の概要」の後半で述べた研究については、後期授業の展開と発表会の終了が年度終わり近くになってしまったがために、研究論文としてのまとめが年度内にできなかった。今年度は、埼玉大学教育学部附属小学校(以下、附小)の生活科実践を参観し、特に小学校入学直後の時期に実施されるスタートカリキュラムの開発について焦点化して観察や研究を行った。学習指導要領の改訂に際し、スタートカリキュラムの重要性が強調され、教育現場におけるカリキュラムの改善が求められることになった。改善の前提として、小学校の1年生の担任がスタートカリキュラムの開発実施に際してどのような意識で実践を行っているのかについて、質問紙調査を行った。この成果を元にスタートカリキュラムの改善やマネジメントについての提言について、検討した。大きな構造変化をもたらした今回の学習指導要領の改訂に伴って、生活科の目標理念についてもどのような改善があったのかについて、教師教育用の生活科の教科書を作成するために検討した。生活科創設以来の教科の理念と、新しく付与された考え方について、整理した。教職大学院の授業や院生指導に際してこれらの研究成果を提示し、院生のこの教科領域に対する関心や専門性を高めることに勤めた。特に現職教員院生は、それぞれの教科の専門性を有するが、それらを生かしつつ教科の枠を超えた連携をしながら総合的な学習のカリキュラムを構成する活動を通じて、総合的な学習の時間の意義を実感した。前年度の研究成果の公表が諸般の事情により、できなかった。さらに、今年度は隔年の総合学習に関わる専門科目の実施がなかった。研究成果の還元のところでスケジュールがとれなかった。今年度の研究成果の一部は、平成30年6月に実施される日本生活総合的学習教育学会全国大会で発表予定。今年度執筆した生活科の解説テキストの発行は平成30年度予定。

本研究は、「生活科・総合的な学習の時間」領域の実践の領域において、教師の指導力やカリキュラム開発の能力の向上に関する研究を進めるものである。充実した実践を生み出す教師の指導力・指導性の在り方を明らかにし、その成果をこれからの我が国の教員養成・教師教育の現場で活用していくことを目的とした。今年度は、最終年度であるので、これまでのこの領域の先進校のフィールドワークや調査の成果をまとめ、さらに執筆後発行された生活科教育の解説テキストを元に授業を実施した。平成29年度に改訂された学習指導要領の動向を踏まえつつ検討したスタートカリキュラムの改善やマネジメントの提言の学会発表を行った。さらに、生活科の新学習指導要領の目標や理念の展開についてまとめたテキストを元に授業を実施した。こちらは、指導力向上に資するものになったかどうかの検証ができなかったが、概ね生活科という教科の特質についての受講生の理解を深めることに役立ったと思われる。教職大学院の授業では、共通科目「教育課程の課題探求」および選択科目「総合学習カリキュラム開発演習」において、先進校の事例を元にカリキュラム開発の実際について講義を行った。前年度に引き続き本研究成果を授業で提示し、現職院生と学卒院生が共同し、校種や教科の専門性を越えて総合的な学習のカリキュラムを開発構成する活動を取り入れた。学部の専修専門科目「総合学習の原理と方法」においても同様に総合学習のカリキュラムを考えるグループワークを行ったが、こちらは学習のテーマの設定から行うことができた。受講生にとっては、このテーマの設定自体の重要性や難しさが実感できるグループワークとなった。これらの研究をもとに、令和元年度より必修化した教職科目「総合的な学習指導法」の展開を構想することができた。カリキュラム開発の実践的展開についての研究は、なるべく記録を丁寧にとって、その記録を論文に生かすことを怠らなければ、研究成果の公表は早く行えるものである。今後は、その記録の努力を怠らないようにする。この研究の最終年度につき、これまで参観してきた全国の生活・総合の先進校の授業実践の特色について整理してまとめる作業を行う。
同形置換溶液X線回折法による選択的溶媒和の定量化

(1)イメージングプレートX線回析測定においてジルコニウムフィルターを用いた蛍光X線の除去法は非常に有効で、これまで測定が困難であった遷移金属類を含む系に対して有用であることが実証され、新たな方法として種々の系への適用の展開を可能にした。(2)混合溶媒中の金属イオンの選択的溶媒和の定量に対して同形置換溶液X線回析法が強力な研究方法であることが示された。(4)アミド-水系における選択的溶媒和力の順序を支配する因子として、立体障害による効果が最も大きいが、この条件が同等のときには、アミドの電子供与性よりもむしろ電子受容性が重要な因子となっていることを明らかにした。(5)選択的溶媒和に対して、アミド-水間の水素結合を通じたクラスター形成が大きく関与していることが示唆する結果を得た。クラスター形成は金属イオンに配位できる溶媒の有効濃度を減少させ、有効モル分率を変動させることにより影響を及ぼすという新しい考え方を提出した。(6)リン酸トリメチル-水系においても立体障害の効果は選択的溶媒和に大きく影響していたことから、アミド-水系の結論が非水溶媒-水混合溶媒系に対して広い共通性をもつと考えることができた。1第46回錯体化学討論会(平成8年9月,東大阪市)において研究発表「水-アルコール混合溶媒中のコバルト(II)イオンの溶媒和構造」を,また,第19回溶液化学シンポジウム(平成8年11月,佐賀市)において研究発表「X線回折測定による水-アルコール中の選択的溶媒和の観測と構造決定」を行い,水-エタノール,水-1-プロパノール,水-1-ブタノールなどの混合溶媒を溶媒とする過塩素酸コバルト(II)および過塩素酸マグネシウム(II)溶液のX線回折測定から得られた結果を報告した。同形置換法により得られた金属イオンを中心とする動径分布関数の解析により金属イオンに配位している水分子とアルコール分子の数を決定し,水分子による選択的溶媒和の程度を見積もると同時にアルコール分子の配向構造を明らかにした。2研究発表「エチレングリコール中のコバルト(II)イオンの溶媒和構造」および「グリコール溶液中のコバルト(II)イオンの溶媒和構造」を上記学会で行い,第一配位圏に存在する溶媒分子の配位構造を明らかにし報告した。混合溶媒系についてはこれから行う予定である。4現有の強力X線源を装備したイメージングプレート迅速X線回折装置が遷移金属イオンを含む溶液に対して適用可能かどうか,蛍光X線の除去方法を中心に現在検討している。2.第20回溶液化学シンポジウム(平成9年11月、宇治)において、「イメージングプレート迅速X線回折装置を用いた混合溶媒溶液の構造観測」の課題で研究発表し、種々のアミド-水混合溶媒について得られた動径分布関数を報告するとともに、イメージングプレート(IP)を用いた迅速X線回折装置の有用性を明らかにした。
胸管リンパ流の駆出力と手術侵襲に関する研究:肺切除と縦隔リンパ節郭清を関連させて

ヒツジを用いてリンパ流の実験を行った。1、胸管リンパ流の拍動が毎分5-6回の固有のものであることを証明するために、超音波トランジットタイム流量計のロ-パスフィルターの設定を10Hzとして、それを100Hzのディジタル信号でサンプリングしてコンピュータのハードディスクに記録した後に、フーリエ変換を用いて周波数解析を行った。呼吸や心拍とは独立した胸管独自の拍動の存在が認められた。胸管流出部の静脈圧を上昇させることによって、この拍動数は増加した。2、一般臨床で使用される濃度での種々のカテコラミンに対する胸管リンパ流の変化を測定した。ノルアドレナリン、アドレナリン、イソプロテレノール、ドーパミンにおいて心血管系に有意な変化をもたらす量を投与したとき、胸管リンパ流に有意に影響が現れるのは、ドーパミンだけであった。胸部交感神経の電気刺激で胸管リンパ流は増加した。3、肺手術の侵襲で産生されるエンドセリン1の胸管リンパ流量と肺リンパ流量に対する影響を検討した。胸管リンパ流量は低濃度では減少し高濃度では増加したが、急速に高濃度を注入すると減少した。肺リンパ流量は中等量で減少した。4、肺切除の際、肺静脈は結紮切離され、迷走神経の肺枝はしばしば切断される。この手術操作をモデル化した。下肺静脈の閉塞によって肺リンパ流量は減少して、胸管のリンパ流が増加する傾向が認められた。プローブを装着したリンパ管以外のリンパ管を経由して肺で産生増加したリンパが胸管に流入していることを示唆した。迷走神経肺枝の選択的刺激によって肺リンパ流量が増加する傾向が認められた。縦隔リンパ節郭清のとき迷走神経肺枝を温存することが、術後の肺水腫発生の予防につながる可能性が示唆された。超音波トランジットタイム流量計を用いて全麻下のヒツジ胸管リンパ流を計測記録した。本年度は以下の事項について検討した。1、胸管内圧と流出部静脈圧の圧格差と流量との関係。流量計の近傍の胸管に極細針を刺入して、胸管圧、流出部静脈圧、胸管リンパ流を同時に測定し、流出部静脈圧を段階的に上昇させた。胸管圧は流出部静脈圧の変化に鋭敏に反応した。圧測定の部位まで数個の弁が存在するが、圧の伝導を阻害しない。(Experimental Biology 96で発表)2、胸管リンパ流の周波数解析。流量計のlow pass filterを通常では0.1Hzに設定して計測するが、今回は10Hzにして計測した。心拍と呼吸の成分を判別するために周波数解析を行った。これによって胸管が独自の拍動を有することが明らかになった。3、カテコラミンの胸管リンパ流に対する影響。ショック等でカテコラミンが必要となったとき、それらが胸管流に与える影響を検討した。ノルアドレナリン、イソプロテレノールは胸管流に影響を与えなかったが、ドーパミンは、その流量を増加させた。4、交感神経刺激の胸管リンパ流に対する影響。1、胸管リンパ流の拍動が毎分5-6回の固有のものであることを証明するために、超音波トランジットタイム流動計のロ-パスフィルターの設定を10Hzとして、それを100Hzのディジタル信号でサンプリングしてコンピュータのハードディスクに記録した後に、フーリエ変換を用いて周波数解析を行った。

2、一般臨床で使用される濃度での種々のカテコラミンに対する胸管リンパ流の変化を測定した。ノルアドレナリン、アドレナリン、イソプロテレノール、ドーパミンにおいて心血管系に有意な変化をもたらす量を投与したとき、胸管リンパ流に有意に影響が現れるのは、ドーパミンだけであった。胸部交感神経の電気刺激で胸管リンパ流量は増加した。3、肺手術の侵襲で産生されるエンドセリン1の胸管リンパ流量と肺リンパ流量に対する影響を検討した。胸管リンパ流量は低濃度では減少し高濃度では増加したが、急速に高濃度を注入すると減少した。肺リンパ流量は中等量で減少した。4、肺切除の際、肺静脈は結紮切離され、迷走神経の肺枝はしばしば切断される。この手術操作をモデル化した。下肺静脈の閉塞によって肺リンパ流量は減少して、胸管のリンパ流が増加する傾向が認められた。プローブを装着したリンパ管以外のリンパ管を経由して肺で産生増加したリンパが胸管に流入していることを示唆した。迷走神経肺枝の選択的刺激によって肺リンパ流量が増加する傾向が認められた。縦隔リンパ節郭清のとき迷走神経肺枝を温存することが、術後の肺水腫発生の予防につながる可能性が示唆された。
顎機能診断におけるバイオメカニックスの応用

【目的】顎関節症や変形症などの咀嚼器官における形態的・機能的な障害にはさまざまな原因が考えられ、その解明に向けて多くのアプローチがおこなわれている。その一つである顎機能診断法には、筋電図解析や顎運動解析、発音解析などが用いられている。しかし、それらの多くは、個々の生体における形態的特徴を含めた解析は不可能であり、障害が発生する機序について総合的な把握を行えるものは皆無である。そこで本研究は、個々の生体における三次元的な顎運動をそれぞれの顎顔面構造を用いて再現し、かつその力学解析もおこなうシステムの構築を目的とすた。【方法】本学矯正科受診者で充分内容を説明の上で同意を得た顎変形症患者に対し、術前・術後の筋電図・下顎運動路の採得を行った。咀嚼筋表面筋電図から積分値ならびにパワースペクトルの解析をおこない、さらに、6自由度運動路測定器により下顎体上の3点の運道路を算出した。また顎骨の形状,筋付着部位,筋断面積比率の計測を行うため、CT撮影をおこない(断層厚2mmにてスキャン)画像処理ワークステーションにて三次元再構築し、顎骨形状を計測する。その後に割断処理,CT値の調整をおこなって筋組織の牽引方向などを算出した。【結果・考察】各咀嚼筋による協調作業の結果としての顎運動を解析することが可能となれば、連立方程式の解を求めるのと同様な手順によって通常では解析不能な内外側翼突筋の機能にも迫ることができるものと考えられる。また、関節頭形態や顎顔面形態と下顎運動の相互の関連性を捉えることは、顎関節症発症の解明や歯科治療が機能改善に及ぼす影響を定量的に評価する一助にもなるであろう。本研究によって得られた三次元顎運動動画像を観察すると、顎関節症患者における開閉口運動中のクリッキングの発生時期や位置が視覚的かつ直感的に容易に把握される。とくに関節頭部の速度,加速度の表示からは障害の程度を定量的に評価する可能性も示された【目的】顎関節症や変形症などの咀嚼器官における形態的・機能的な障害にはさまざまな原因が考えられ、その解明に向けて多くのアプローチがおこなわれている。とくに関節頭部の速度,加速度の表示からは障害の程度を定量的に評価する可能性も示された